(57)【要約】  消費電力の増大を抑制しながら、光増幅器としての利得の広帯域化を図るため、可変光減衰部３による減衰量を固定に設定しながら、光源部２への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を増幅媒体へ供給しうる第１制御部４ａと、光源部２への励起電力を固定に設定しながら、可変光減衰部３による減衰量を可変制御して、第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を増幅媒体へ供給しうる第２制御部４ｂと、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を第１制御部４ａ又は第２制御部４ｂのいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部４ｃと、をそなえるように構成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた励起光供給装置であって、
該制御部が、
該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、
該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、
該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、励起光供給装置。
【請求項２】
該第１制御部において供給する該励起光の該第１強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによって出力が安定化する強度領域であり、
該第２制御部において供給する該励起光の該第２強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定化しない強度領域を含むことを特徴とする、請求項１記載の励起光供給装置。
【請求項３】
該第２制御部は、該光源部への励起電力を、少なくとも当該光源部出力が安定化する値に固定設定することを特徴とする、請求項２記載の励起光供給装置。
【請求項４】
該第１制御部が、該可変光減衰部による減衰量を最小に固定設定するとともに、
該第２制御部が、該光源部への励起電力を当該光源部出力が安定化する最小値に固定設定し、
かつ、該第１制御部は、該光源部への励起電力を、該第２制御部において固定設定される値を最小値として可変制御するとともに、
該第２制御部は、該可変光減衰部による減衰量を、該第１制御部において固定設定される値を最小値として可変制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の励起光供給装置。
【請求項５】
該制御部は、ラマン増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の励起光供給装置。
【請求項６】
該制御部は、希土類添加増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の励起光供給装置。
【請求項７】
該光源部が、増幅媒体に互いに異なる波長の励起光を供給するとともに、該可変光減衰部が、該複数波長の励起光をそれぞれ可変減衰しうるように構成され、
かつ、該制御振り分け部が、該増幅媒体に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、該複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なうことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の励起光供給装置。
【請求項８】
増幅媒体に励起光を供給する光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、をそなえた励起光供給装置の励起光供給方法であって、
該増幅媒体に対して供給すべき励起光強度を決定し、
該決定された励起光強度が第１強度領域にある場合には、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御する一方、
該決定された励起光強度が、該第１強度領域以下となる第２強度領域にある場合には、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御することを特徴とする、励起光供給装置の励起光供給方法。
【請求項９】
該第１強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定化する強度領域であり、
該第２強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定化しない強度領域を含むことを特徴とする、請求項８記載の励起光供給装置の励起光供給方法。
【請求項１０】
増幅媒体と、該増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた光増幅器であって、
該制御部が、
該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、
該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、
該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光によって光を増幅する光増幅器において用いて好適の、励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光増幅器は、光伝送システムにおいて信号が光ファイバ伝送路を伝播する際の損失を補償するために信号を直接光増幅するものであり、光増幅のための増幅媒体および励起光を供給する手段を備えている。この励起光を供給する手段によって増幅媒体に所定の波長の励起光を供給し、増幅媒体を活性状態にする。この活性状態の増幅媒体に信号を入力すると、信号光は光増幅されて出力されるようになる。【０００３】
近年の光増幅中継伝送システムにおいては、エルビウムなどの希土類元素イオンを添加した希土類添加光ファイバを増幅媒体として用いた希土類添加光ファイバ増幅器や、光ファイバを増幅媒体とし光ファイバのラマン誘導散乱特性を利用したラマン増幅器などが適用されている。そして、光増幅中継伝送システムの普及に伴って、光増幅器についての利得の更なる広帯域化が求められている。【０００４】
図１０は上述した希土類添加光ファイバ増幅器やラマン増幅器において、増幅媒体である希土類添加光ファイバや光ファイバに対して励起光を供給しうる励起光供給装置の構成例を示す図である。この図１０に示す励起光供給装置１００は、マイクロコンピュータ（μ１）１０１，Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１０２および励起ＬＤ（Laser Diode）１０３をそなえている。【０００５】
ここで、マイクロコンピュータ１０１から出力される信号がＤ／Ａコンバータ１０２でアナログ信号に変換されて励起ＬＤ１０３に励起電流として供給される。そして、励起ＬＤ１０３では励起電流に応じた強度の励起光が出力される。これにより、マイクロコンピュータ１０１からの信号に応じて励起電流を可変することを通じ、励起光強度を可変することができるようになっている。【０００６】
また、本願発明に関連する技術として、特許文献１〜３に記載された技術もある。特許文献１には、信号光の光多重度が増えた場合に十分な増幅作用を得ることができるよう可変光減衰器の減衰量を制御することが記載されている。又、特許文献２には、波長可変半導体レーザ光源において、出力波長を可変したときの光出力の変動を減衰制御によって抑制する技術について記載され、特許文献３には、環境変動に対して安定した出力強度を得る波長可変光源について記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２１８４９号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４６４７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の図１０に示すような励起光供給装置１００や、特許文献１，２に記載された技術においては、光増幅器についての利得の更なる広帯域化を図る技術についてまでは記載されていない。
すなわち、上述の図１０に示す励起光供給装置１００の構成においては、ラマン増幅器や希土類添加型ファイバ増幅器などの光増幅器を、低利得で動作させたい場合、励起ＬＤ１０３を比較的小さい電流で駆動する必要があるが、このような場合には、励起ＬＤ１０３の出力が不安定になり、増幅器としての出力が不安定になる。一方、励起ＬＤ１０３の出力が不安定にならない電流で駆動しようとすると場合、一定の値以上の励起電流を励起ＬＤ１０３に供給する必要があるため、所定の低い利得が得られなくなってしまう。加えて、励起電流を比較的小さい電流とすると、励起レーザの波長特性が不安定になり、光増幅器として求められる必要な特性を得ることが困難となる。【０００８】
したがって、光増幅器についての利得を励起電流で可変する場合には、低利得の領域において動作可能に設定することが困難になる、という課題がある。
また、特許文献１に記載された技術においては、光増幅器の利得のダイナミックレンジとしては、可変光減衰器の減衰量のダイナミックレンジに依存するため、光増幅器についての利得の更なる広帯域化を図ることが困難であり、又、光源部には、光多重度によらず比較的強度の高い一定強度の励起電流を供給する必要があるため、消費電力を抑制することが困難であるという課題もある。【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、消費電力の増大を抑制しながら、光増幅器としての利得のダイナミックレンジの拡大（利得の広帯域化）を図ることができるようにした、励起光供給装置およびその励起光供給方法ならびに光増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の励起光供給装置は、増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた励起光供給装置であって、該制御部が、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴としている。【００１１】
また、本発明の励起光供給装置の励起光供給方法は、増幅媒体に励起光を供給する光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、をそなえた励起光供給装置の励起光供給方法であって、該増幅媒体に対して供給すべき励起光強度を決定し、該決定された励起光強度が第１強度領域にある場合には、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御する一方、該決定された励起光強度が、該第１強度領域以下となる第２強度領域にある場合には、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御することを特徴としている。【００１２】
さらに、本発明の光増幅器は、増幅媒体と、該増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた光増幅器であって、該制御部が、該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、第２制御部により、光源部への励起電力を固定に設定しながら、可変光減衰部による減衰量を可変制御して、第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を増幅媒体へ供給することができるので、本来安定最小駆動電流値以下の励起駆動電流を光源部に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に増幅媒体に供給することができるようになるので、当該励起光が供給される光増幅器としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態による作用効果を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１０】励起光供給装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１，１１，２１，１００    励起光供給装置
２    ＬＤ（光源部）
２−１〜２−ｎ    ＬＤ（光源）
３    可変光減衰部（可変光アッテネータ）
３−１〜３−ｎ    可変光アッテネータ（可変光減衰器）
４，１４，２４    マイクロコンピュータ（制御部）
４ａ，１４ａ，２４ａ    第１制御部
４ｂ，１４ｂ，２４ｂ    第２制御部
４ｃ，１４ｃ，２４ｃ    制御振り分け部
５，６    Ｄ／Ａコンバータ
７    Ａ／Ｄコンバータ
８    合波器
９    光ファイバ（増幅媒体）
９Ａ    ＥＤＦ（増幅媒体）
１０，２０    ラマン増幅器
１８    ＷＤＭ合波部
１８−１〜１８−（ｎ−１）    ＷＤＭ合波器
１９ａ，２９ａ，２９ｄ    ビームスプリッタ
１９ｂ，２９ｂ，２９ｅ    フォトダイオード
１９ｃ，２９ｃ，２９ｆ    Ａ／Ｄコンバータ
１０１    マイクロコンピュータ
１０２    Ｄ／Ａコンバータ
１０３    ＬＤ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態は以下に示す実施例の形態に限るものではない。又、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔ａ〕第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態にかかる励起光供給装置１を示すブロック図であり、この図１に示す励起光供給装置１は、ビームスプリッタ（ＢＳ）８を介して増幅媒体としての伝送路光ファイバ９に接続されて、励起光を合波器８を介して光ファイバ９に出力することにより、光ファイバ９をラマン励起させて、当該光ファイバを伝送される光について増幅させるものである。即ち、第１実施形態における励起光供給装置１と、合波器８および伝送路光ファイバ９と、によりラマン増幅器１０を構成することができる。【００１７】
なお、第１実施形態における励起光供給装置１はラマン増幅を行なうラマン増幅器１０に適用した場合について説明するが、この励起光供給装置１は、ＥＤＦ（Erbium Doped Fiber）等の希土類添加光ファイバに励起光を供給することにより、当該ＥＤＦを伝送される光について増幅させる希土類添加光ファイバ増幅器に適用することももちろん可能である。【００１８】
ここで、この励起光供給装置１は、増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部であるＬＤ２と、ＬＤ２から増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部をなす可変光アッテネータ（ＡＴＴ）３と、増幅媒体に供給される励起光強度出力を制御する制御部としてのマイクロコンピュータ４と、をそなえ、かつ、２つのＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）５，６およびＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）７をそなえている。【００１９】
また、Ｄ／Ａコンバータ５は、ＬＤ２への励起電流について制御するためのディジタル信号をマイクロコンピュータ４から入力されて、このディジタル信号をアナログ信号に変換し、励起電流信号としてＬＤ２に供給する。更に、Ｄ／Ａコンバータ６は、可変光アッテネータ３における光減衰量を制御するためのディジタル信号をマイクロコンピュータ４から入力されて、このディジタル信号をアナログ信号に変換し、減衰制御信号として可変光アッテネータ３に供給する。【００２０】
なお、Ａ／Ｄコンバータ７は、ＬＤ２に供給される励起電流についてアナログ信号からディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ４に供給する。即ち、マイクロコンピュータ４においては、ＬＤ２に供給される励起電流についてＡ／Ｄコンバータ７からの信号をもとにモニタすることができるようになっている。
また、このマイクロコンピュータ４は、機能的には第１および第２制御部４ａ，４ｂおよび制御振り分け部４ｃをそなえて構成されている。第１制御部４ａは、可変光アッテネータ３による減衰量を固定に設定しながら、ＬＤ２への励起電力、即ち励起駆動電流を可変制御して、第１強度領域の励起光を光ファイバ等の増幅媒体へ供給するものである。尚、この第１制御部４ａにおいて供給する励起光の第１強度領域は、可変光アッテネータ３での減衰量を最小として、ＬＤ２への励起電力制御のみによって出力が安定化する強度領域である。【００２１】
さらに、第２制御部４ｂは、ＬＤ２への励起電力、即ち励起駆動電流を固定に設定しながら、可変光アッテネータ３による減衰量を可変制御して、第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を光ファイバ等の増幅媒体へ供給するものである。尚、この第２制御部４ｂにおいて供給する励起光の第２強度領域は、ＬＤ２への励起電力制御のみによっては出力が安定化しない強度領域を含むものである。換言すれば、ＬＤ２への励起電力制御と、可変光アッテネータ３への減衰量の制御とを協働させることで出力を安定化させることができる強度領域を含むものである。【００２２】
又、制御振り分け部４ｃは、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を上述の第１又は第２制御部４ａ，４ｂのいずれかに振り分けを行なうものである。
すなわち、上述の第１励起光強度で励起光を増幅媒体としての光ファイバ９に供給する場合には、制御振り分け部４ｃでは第１制御部４ａにおいて励起光強度の制御を行なわせ、第２励起光強度で励起光を光ファイバ９に供給する場合には、第２制御部４ｂにおいて励起光強度の制御を行なわせるように、制御の振り分けを行なうようになっている。【００２３】
上述のごとく構成された第１実施形態にかかる励起光供給装置１においては、初期立ち上げ時においては、図２のフローチャートに示すように、マイクロコンピュータ４において、ＬＤ２を駆動するための励起電流を０とすべく、励起電流制御信号をＤ／Ａコンバータ５に与えるとともに（ステップＡ１）、可変光アッテネータ３による減衰量についても最小量αmin（例えばαmin＝０）とすべく、減衰制御信号をＤ／Ａコンバータ６に与える（ステップＡ２）。【００２４】
そして、装置運用状態においては、制御目標となる強度の励起光が、増幅媒体としての光ファイバ９に与えられるように、マイクロコンピュータ４の第１，第２制御部４ａ，４ｂにおいて、例えば図３のフローチャートに示すように励起光強度が制御される。
まず、マイクロコンピュータ４をなす制御振り分け部４ｃでは、ラマン増幅器１０としての目標利得等から、ＬＤ２に供給すべき励起電流（必要励起駆動電流）について計算する（ステップＢ１）。この必要励起駆動電流は、可変アッテネータ３での減衰量を最小値αminとしている状態を前提として計算する。このとき、出力光をモニタする構成をそなえることにより、マイクロコンピュータ４の制御振り分け部４ｃにおいて、出力光のモニタ結果に基づいて例えば利得一定制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）や出力パワー一定制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）がなされるような励起電流を必要励起駆動電流として計算するようにすることも可能である。【００２５】
そして、上述の励起電流の計算の結果得られた必要励起駆動電流の値と、予めマイクロコンピュータ４において記憶されている、ＬＤ２において波長特性や出力強度特性を安定的にすることができる最小の電流値（安定最小駆動電流値）と、の大小を比較する（ステップＢ２）。
ここで、制御振り分け部４ｃにおいては、上述の必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上の場合には（ステップＢ２のＹＥＳルート）、（第２制御部４ｂではなく）第１制御部４ａにおいて励起光強度を制御させる一方、上述の必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さい場合には（ステップＢ２のＮＯルート）、（第１制御部４ａではなく）第２制御部４ｂにおいて励起光強度を制御させるるように制御を振り分ける。【００２６】
換言すれば、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上の場合においては、増幅媒体である光ファイバ９に供給される励起光強度は第１強度領域となるので、第１制御部４ａで励起光強度の制御を行ない、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さい場合においては、増幅媒体である光ファイバ９に供給される励起光強度は第２強度領域となるので、第２制御部４ｂで励起光強度の制御を行なう。【００２７】
ここで、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値以上で、制御振り分け部４ｃによって励起光強度の制御を第１制御部４ａに振り分けた場合、第１制御部４ａでは、可変光アッテネータ３による減衰量を最小量αminとしながら（ステップＢ３）、上述の制御振り分け部４ｃで計算された必要励起駆動電流をＬＤ２に供給すべくＤ／Ａコンバータ５に励起電流制御信号を出力する。このとき、必要励起駆動電流が、現在ＬＤ２に対して供給している励起駆動電流よりも大きい場合には、励起駆動電流を増やす一方（ステップＢ４のＹＥＳルートからステップＢ５）、必要励起駆動電流が、現在ＬＤ２に対して供給している励起駆動電流よりも小さい場合には、励起駆動電流を減らす（ステップＢ４のＮＯルートからステップＢ６）。【００２８】
たとえば、現在の励起駆動電流の値が図４のＢの値であり、減衰量が最小値αminに設定されている可変光アッテネータ３を通じて、増幅媒体である光ファイバ９に図５のＢに示すような励起光強度ＰＢの励起光が供給されている状態において、第１制御部４ａの制御によって、励起駆動電流を図４のＢよりも増やして、図４のＡに示す値とするときには、増幅媒体である光ファイバ９には図４，図５の励起光強度ＰＡの励起光を供給することができる。同様に、第１制御部４ａの制御によって、励起駆動電流を図４のＢよりも減らして、図４のＣに示す値とするときには、増幅媒体である光ファイバ９には図４，図５の励起光強度ＰＣの励起光を供給することができる。【００２９】
なお、図４の励起駆動電流値Ａ，ＢおよびＣは、いうまでもなく上述の安定最小駆動電流値Ｓよりも大きい値を例示するものであり、図５に示すＰＡ′，ＰＢ′およびＰＣ′はそれぞれ、励起駆動電流が図４のＡ，ＢおよびＣとした場合の、可変アッテネータ３による減衰量を加味せずに見積もられる励起光強度である。
第１実施形態においては、この図４に示すように、第１強度領域は、可変光アッテネータ３での減衰量を最小値αminとして、ＬＤ２への励起駆動電流を安定最小駆動電流値Ｓ以上とした場合の光ファイバ９への励起光がとりうる強度範囲ＡＲ１に設定され、第２強度領域は、第１強度領域以下の領域ＡＲ２に設定されている。但し、本発明によれば、上述の第１強度領域を、励起駆動電流を安定最小電流値Ｓよりも大きい値とした場合の強度を最小値として範囲を設定し、第２強度領域を当該第１強度領域の最小値を最大値として範囲を設定することを妨げるものではない。【００３０】
また、必要励起駆動電流の値が安定最小駆動電流値よりも小さく、制御振り分け部４ｃによって励起光強度の制御を第２制御部４ｂに振り分けた場合、第２制御部４ｂでは、ＬＤ２に供給している励起駆動電流を、上述の安定最小駆動電流値よりも小さい必要励起駆動電流の値には設定せずに、安定最小駆動電流値に固定設定する（ステップＢ７）。これにより、ＬＤ２から出力される光の波長特性や出力強度特性を安定的にすることができるようになる。そして、上述の制御振り分け部４ｃで計算された必要励起駆動電流をＬＤ２に供給した場合に得られる強度の励起光が光ファイバ９に与えられるように、Ｄ／Ａコンバータ６を介して可変光源衰器３での減衰量を設定制御する。【００３１】
このとき、計算された必要励起駆動電流をＬＤ２に供給した場合に得られる強度の励起光が光ファイバ９に与えられるようにするため、光ファイバ９に供給される励起光強度を現在の強度から上げるべきである場合には、可変光アッテネータ３での減衰量を減らす一方（ステップＢ８のＹＥＳルートからステップＢ９）、現在の強度から下げるべきである場合には、可変光アッテネータ３での減衰量を増やす（ステップＢ８のＮＯルートからステップＢ１０）。【００３２】
たとえば、現在の励起駆動電流の値が前述の図４に示す安定最小駆動電流値Ｓで、ＬＤ２から出力される光パワーがＰＳ′であり、減衰量が最小値αminに設定されている可変光アッテネータ３を通じて、増幅媒体である光ファイバ９には励起光強度ＰＳの励起光が供給されている状態において（図６のＤ参照）、第２制御部４ｂによる可変光アッテネータ３の減衰量を増やす制御によって、可変光アッテネータ３での減衰量を最小値αminからαｅに増やして、増幅媒体である光ファイバ９には励起光強度ＰＥの励起光を供給することができる（図６のＥ参照）。【００３３】
また、この図６に示す励起光強度ＰＥの励起光を供給している状態において、第２制御部４ａによる可変光アッテネータ３の減衰量を上げる制御により、励起光強度を図４のＰＥからＰＦに減らすことができる。同様に、励起光強度ＰＥの励起光を供給している状態において、第２制御部４ａによる可変光アッテネータ３の減衰量を下げる制御により、励起光強度を図４のＰＥからＰＧに増やすこともできる。【００３４】
このように、第１制御部４ａでは、ＬＤ２への励起電力を、第２制御部４ｂにおいて固定設定される値（安定最小駆動電流値Ｓ）を最小値として可変制御するとともに、第２制御部４ｂでは、可変光アッテネータ３による減衰量を、第１制御部４ａにおいて固定設定される値（最小値αmin）を最小値として可変制御することになる。
したがって、第２制御部４ｂにおいては、ＬＤ２に供給される励起駆動電流を安定最小駆動電流値Ｓに固定設定して、ＬＤ２から出力される光の波長特性や出力強度特性の安定化を図りつつ、可変光アッテネータ３での減衰量を増減制御することによって、ラマン増幅器１０として目標とする利得特性を実現させることができるようになる。特に、本来安定最小駆動電流値Ｓ以下の励起駆動電流をＬＤ２に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に光ファイバ９に供給することができるようになるので、ラマン増幅器１０としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。【００３５】
このように、本発明の第１実施形態によれば、第２制御部４ｂにより、ＬＤ２への励起電力を固定に設定しながら、可変光アッテネータ３による減衰量を可変制御して、第１強度領域に連続しかつ第１強度領域よりも小さい第２強度領域の励起光を光ファイバ９へ供給することができるので、本来安定最小駆動電流値以下の励起駆動電流をＬＤ２に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に光ファイバ９に供給することができるようになるので、ラマン増幅器１０としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるという利点がある。【００３６】
換言すれば、低利得時のラマン増幅器１０の出力の不安定性を解消しつつ、ラマン増幅器１０をより低利得で制御することができ、ひいては、ラマン増幅器１０の低利得制御時において、増幅特性の安定度を向上させることができる。
また、第１，第２制御部４ａ，４ｂにより、励起光出力強度の目標にあわせて、ＬＤ２への励起駆動電流の設定制御とともに、可変光アッテネータ３の減衰量の設定制御を協働させて行なっているので、可変光アッテネータ３での減衰量のみにより励起光出力強度を可変する場合に比べ、励起駆動電流を効率的に供給することができるので、消費電力を抑制することができるという利点もある。【００３７】
〔ｂ〕第２実施形態の説明
図７は本発明の第２実施形態にかかる励起光供給装置１１を示すブロック図である。第２実施形態における励起光供給装置１１は、前述の第１実施形態におけるもの（図１の符号１参照）に比して、例えばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光のごとき波長帯域が比較的広い光についてのラマン増幅に対応できるようにするため、励起光として複数波長（ｎ波長）の光を用いるための構成をそなえている点が異なっている。しかしながらそれ以外の構成については基本的に第１実施形態の場合と同様である。即ち、励起光供給装置１１とともに、合波器８，伝送路光ファイバ９およびＷＤＭ合波部１８と、によりラマン増幅器２０を構成することができる。【００３８】
このため、励起光供給装置１１においては、増幅媒体である光ファイバ９へラマン励起用の励起光となる光を出力しうる光源部として、互いに異なる波長の光を出力しうるｎ個の光源であるＬＤ２−１〜２−ｎをそなえている。更に、ＬＤ２−１〜２−ｎからの光についてそれぞれ可変減衰しうる可変光アッテネータ（可変減衰器）３−１〜３−ｎをそなえている。これにより、光ファイバ９への複数波長の励起光をそれぞれ可変減衰することができるようになっている。【００３９】
そして、マイクロコンピュータ１４においては、ｎ個のＬＤ２−１〜２−ｎに対して個別に励起駆動電流を制御するための信号を出力することができるようになっている。尚、５−１〜５−ｎはＤ／Ａコンバータであり、それぞれ、マイクロコンピュータ１４からＬＤ２−１〜２−ｎへの励起駆動電流の制御信号をディジタル信号として受けて、これをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を該当するＬＤ２−１〜２−ｎに対する励起駆動電流信号として供給するようになっている。【００４０】
同様に、マイクロコンピュータ１４においては、ｎ個の可変光アッテネータ３−１〜３−ｎに対して個別に減衰量を制御するための信号を出力することができるようになっている。尚、６−１〜６−ｎはＤ／Ａコンバータであり、それぞれ、マイクロコンピュータ１４から可変光アッテネータ３−１〜３−ｎへの減衰量制御信号をディジタル信号として受けて、これをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を該当する可変光アッテネータ３−１〜３−ｎに対する減衰量制御信号として供給するようになっている。【００４１】
また、励起光供給装置１１においては、光ファイバ９へのラマン励起用の励起光として、ＬＤ２−１〜２−ｎから出力される複数波長の光が用いられるようになっているが、この励起光供給装置１１をなすマイクロコンピュータ１４においては、励起光となる各波長の光強度を個別に制御することができるようになっている。
すなわち、マイクロコンピュータ１４においては、前述の第１実施形態の場合に準じて、第１，第２制御部１４ａ，１４ｂおよび制御振り分け部１４ｃとしての機能をそなえている。しかし、第１実施形態の場合と異なり、これらの第１，第２制御部１４ａ，１４ｂは、励起光となる波長ごとに強度を制御することができ、制御振り分け部１４ｃは、光ファイバ９に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、それぞれの波長についての励起光強度の制御を第１制御部１４ａ又は第２制御部１４ｂのいずれかに振り分けを行なうことができるようになっている。【００４２】
なお、第２実施形態における励起光供給装置１１においても、ＬＤ２−１〜２−２に供給される励起駆動電流についてアナログ信号からディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ１４にモニタ信号としてそれぞれ供給するＡ／Ｄコンバータ７−１〜７−ｎをそなえている。即ち、マイクロコンピュータ１４においては、ＬＤ２−１〜２−ｎにそれぞれ供給される励起駆動電流についてＡ／Ｄコンバータ７−１〜７−ｎからの信号をもとにモニタすることができるようになっている。【００４３】
また、励起光供給装置１１は、出力光をモニタする構成として、光ファイバ９上に、ラマン増幅された光の一部を分岐するビームスプリッタ１９ａと、ビームスプリッタ１９ａで分岐された光について光電変換を行なうフォトダイオード１９ｂと、フォトダイオード１９ｂからの電気信号をディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ１４に出力するＡ／Ｄコンバータ１９ｃと、をそなえている。【００４４】
これにより、マイクロコンピュータ１４の制御振り分け部１４ｃにおいて、出力光のモニタ結果に基づいて例えば利得一定制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）や出力パワー一定制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）又は利得等化がなされるような、各波長についての励起駆動電流を必要励起駆動電流として計算するようにすることも可能である。【００４５】
また、ＷＤＭ合波部１８は、励起光供給装置１１から出力された複数波長の励起光について合波（ＷＤＭ合波）して、合波器８へ出力するものである。本実施形態においては、｛励起光の波長数（ｎ）−１｝のＷＤＭ合波器１８−１〜１８−（ｎ−１）をそなえている。
上述のごとく構成された励起光供給装置１１においては、出力される複数波長の光をラマン増幅用の励起光として用いる場合、マイクロコンピュータ１４において、励起光波長ごとに、前述の第１実施形態の場合と同様の利得の広帯域化を図ることができるようになる。即ち、第２制御部１４ｂにより、励起光波長ごとに、本来安定最小駆動電流値Ｓ以下の励起駆動電流を対応ＬＤ２−ｉ（ｉ：１〜ｎ）に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的に光ファイバ９に供給することができるようになるので、ラマン増幅器１０としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。【００４６】
また、複数（ｎ）波長の光を励起光波長として用いる場合には、第２実施形態の励起光供給装置１１を適用したラマン増幅器２０のように、励起駆動電流の制御と協働して減衰量を制御する可変減衰器３−１〜３−ｎを用いなくても、前述したような低利得領域での光出力の不安定を吸収できるとも考えられる。
これは、ｎ個の光源のうちの一部の光源への励起駆動電流が安定最小駆動電流値Ｓを下回っていても、当該安定最小駆動電流値Ｓを下回った光源が出力する光波長に隣接する光波長を出力する他の光源への励起駆動電流が安定最小駆動電流値Ｓ以上であれば、隣接する励起光波長間では、増幅光の波長対利得特性が近似していると仮定すれば、当該光源での出力の不安定をカバーできると吸収できると見込めるからである。【００４７】
しかしながら、光源２−ｊへの励起駆動電流が安定最小駆動電流値Ｓを下回る場合、前述したように、出力強度が不安定となるばかりか、光源２−ｊから出力される光の中心波長についても不安定となるため、励起光供給装置１１として出力すべき励起光の波長分布も変化する場合があり、所期の増幅特性を得ることができなくなる。
図８は、複数の光源のうちの一部の光源に与えられる励起駆動電流が安定最小駆動電流値Ｓを下回ることで、当該一部の光源からの出力光波長が不安定となって、増幅特性に変化を生じさせる一例を示す図である。【００４８】
なお、この図８においては、ｎ＝６個の光源（λ１〜λ６）がそなえられ、隣接する２つの光源をブロックとして（λ１，λ２の光源からなるブロック♯１，λ３，λ４の光源からなるブロック♯２，λ５，λ６からなるブロック♯３）、各ブロック♯１〜♯３単位に、励起駆動電流を制御して、ラマン増幅用の励起光として光ファイバに供給することを想定している。尚、増幅媒体となる光ファイバとしては、ＤＳＦ（Dispersion Shifted Fiber）であり、ＳＧ＝２５ｄＢのものを用いている。【００４９】
光源λ１〜λ６への励起駆動電流がいずれも安定最小駆動電流値Ｓ以上であり、励起光として用いられる（光源２−１〜２−６からの出力光の）光波長が、それぞれλ１＝１４６２ｎｍ，λ２＝１４６６ｎｍ，λ３＝１４８０ｎｍ，λ４＝１４８４ｎｍ，λ５＝１５００ｎｍ，λ６＝１５０４ｎｍに安定している場合においては、ラマン増幅後の光（波長約１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）の強度は図８の“◆”に示すような分布となる。この“◆”に示す分布のように、ラマン増幅後の光強度の波長間でのバラツキについては許容範囲内に抑えることができる。【００５０】
これに対し、光源λ１〜λ６への励起駆動電流のうち、ブロック♯２への励起駆動電流が安定最小駆動電流値Ｓを下回り、励起光として用いられるブロック２の光源λ３，λ４からの出力光の光波長が、それぞれλ３＝１４８０ｎｍからλ３＝１４８２ｎｍに、λ４＝１４８４ｎｍからλ４＝１４８６ｎｍにシフトした場合においては、ラマン増幅後の光（波長約１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）の強度は図８の“■”に示すような分布となる。この“■”に示す分布のように、ラマン増幅後の光強度の波長間でのバラツキが大きくなって、許容範囲を超えてしまうことになる。【００５１】
第２実施形態にかかる励起光供給装置１１によれば、励起駆動電流の制御と協働して減衰量を制御する可変減衰器３−１〜３−ｎを用いており、利得の調整可能幅（ダイナミックレンジ）を拡大させつつも、各光源２−１〜２−ｎに供給される励起駆動電流の値は安定最小駆動電流値Ｓを下回ることがないようにしているので、各光源２−１〜２−ｎから出力される光の中心波長を安定化させ、増幅特性を安定化させることができる。【００５２】
このように、本発明の第２実施形態によれば、制御振り分け部１４ｃが、光ファイバ９に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、第１制御部１４ａ又は第２制御部１４ｂのいずれかに振り分けを行なうことができるので、前述の第１実施形態と同様の利点があるほか、出力される励起光を用いた光の増幅特性を安定化させることができる利点もある。【００５３】
〔ｂ〕第３実施形態の説明
図９は本発明の第３実施形態を示すブロック図である。第３実施形態における励起光供給装置２１は、前述の第１実施形態におけるもの（図１の符号１参照）と同様、ＬＤ２，可変光アッテネータ３，マイクロコンピュータ２４，Ｄ／Ａコンバータ５，６およびＡ／Ｄコンバータ７をそなえているが、この励起光供給装置２１で供給する励起光によって増幅媒体であるエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）９Ａを励起する構成をそなえている点が前述の第１実施形態の場合と異なっている。【００５４】
換言すれば、第３実施形態の励起光供給装置２１は、ＥＤＦ９Ａの励起波長となる光を出力することができるようになっており、この励起光供給装置２１とともに、合波器８およびＥＤＦ９Ａによりエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）３０を構成することができる。
このため、ＬＤ２はＥＤＦ９Ａの励起波長を出力するように構成され、マイクロコンピュータ２４は、ＥＤＦ９Ａに供給される励起光強度を制御する制御部であり、可変光アッテネータ３による減衰量を固定に設定しながら、ＬＤ２への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光をＥＤＦ９Ａへ供給しうる第１制御部２４ａと、ＬＤ２への励起電力を固定に設定しながら、可変光アッテネータ３による減衰量を可変制御して、第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光をＥＤＦ９Ａへ供給しうる第２制御部２４ｂと、増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を第１制御部２４ａ又は第２制御部２４ｂのいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部２４ｃと、をそなえている。【００５５】
また、励起光供給装置２１は、入力光および増幅後の出力光をモニタする構成をそなえており、これらの入力光および増幅後の出力光のモニタ結果を基にしてＬＤ２への励起駆動電流および可変光アッテネータ３の減衰量を制御して、ＥＤＦ９Ａに供給される励起光の強度を制御するようになっている。
ここで、入力光をモニタする構成として、ＥＤＦ９Ａに入力される前段の増幅対象の光を一部分岐するビームスプリッタ２９ａ，ビームスプリッタ２９ａからの光を光電変換するフォトダイオード２９ｂおよびフォトダイオード２９ｂからの電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２４へ供給するＡ／Ｄコンバータ２９ｃをそなえている。【００５６】
同様に、増幅後の出力光をモニタする構成として、ＥＤＦ９Ａの出力側に、増幅された光の一部を分岐するビームスプリッタ２９ｄ，ビームスプリッタ２９ｄで分岐された光について光電変換を行なうフォトダイオード２９ｅおよびフォトダイオード２９ｅからの電気信号をディジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２４に出力するＡ／Ｄコンバータ２９ｆをそなえている。【００５７】
このように構成された励起光供給装置２１においても、前述の第１実施形態の場合に準じて、制御振り分け部２４ｃが、ＬＤ２に供給すべき励起光強度に応じて、複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、第１制御部２４ａ又は第２制御部２４ｂのいずれかに振り分けを行なうことができるので、ＥＤＦＡ３０としての低利得領域でのダイナミックレンジを広げることができるようになる。【００５８】
つまり、第２制御部２４ｂにおいては、ＬＤ２に供給される励起駆動電流を安定最小駆動電流値Ｓに固定設定して、ＬＤ２から出力される光の波長特性や出力強度特性の安定化を図りつつ、可変光アッテネータ３での減衰量を増減制御することによって、ＥＤＦＡ３０として目標とする（低）利得特性を実現させることができるようになる。即ち、本来安定最小駆動電流値Ｓ以下の励起駆動電流をＬＤ２に供給しなければ得ることができない強度の励起光を、安定的にＥＤＦ９Ａに供給することができるようになる。【００５９】
したがって、本発明の第３実施形態においても、前述の第１実施形態の場合と同様の、ＥＤＦＡ３０としての利得のダイナミックレンジを広げることができる利点を得ることができる。
換言すれば、低利得時のＥＤＦＡ３０の出力の不安定性を解消しつつ、ＥＤＦＡ３０をより低利得で制御することができ、ひいては、ＥＤＦＡ３０の低利得制御時において、増幅特性の安定度を向上させることができる。【００６０】
〔ｄ〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
【図１】
2007036986.tif 000002
【図２】
2007036986.tif 000003
【図３】
2007036986.tif 000004
【図４】
2007036986.tif 000005
【図５】
2007036986.tif 000006
【図６】
2007036986.tif 000007
【図７】
2007036986.tif 000008
【図８】
2007036986.tif 000009
【図９】
2007036986.tif 000010
【図１０】
2007036986.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月12日(2007.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた励起光供給装置であって、
該制御部が、
該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、
該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、
該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、励起光供給装置。
【請求項２】
該第１制御部において供給する該励起光の該第１強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによって出力が安定化する強度領域であり、
該第２制御部において供給する該励起光の該第２強度領域は、該光源部への励起電力制御のみによっては出力が安定化しない強度領域を含むことを特徴とする、請求項１記載の励起光供給装置。
【請求項３】
該光源部が、増幅媒体に互いに異なる波長の励起光を供給するとともに、該可変光減衰部が、該複数波長の励起光をそれぞれ可変減衰しうるように構成され、
かつ、該制御振り分け部が、該増幅媒体に供給すべき各波長の励起光強度に応じて、該複数波長の励起光ごとの励起光強度の制御を、該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なうことを特徴とする、請求項１または２項記載の励起光供給装置。
【請求項４】
増幅媒体に励起光を供給する光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、をそなえた励起光供給装置の励起光供給方法であって、
該増幅媒体に対して供給すべき励起光強度を決定し、
該決定された励起光強度が第１強度領域にある場合には、該可変光減衰部による減衰量
を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御する一方、
該決定された励起光強度が、該第１強度領域以下となる第２強度領域にある場合には、該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御することを特徴とする、励起光供給装置の励起光供給方法。
【請求項５】
増幅媒体と、該増幅媒体への励起光となる光を出力しうる光源部と、該光源部から該増幅媒体への励起光を可変減衰しうる可変光減衰部と、該増幅媒体に供給される励起光強度を制御する制御部と、をそなえた光増幅器であって、
該制御部が、
該可変光減衰部による減衰量を固定に設定しながら、該光源部への励起電力を可変制御して、第１強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第１制御部と、
該光源部への励起電力を固定に設定しながら、該可変光減衰部による減衰量を可変制御して、該第１強度領域以下となる第２強度領域の励起光を該増幅媒体へ供給しうる第２制御部と、
該増幅媒体に供給すべき励起光強度に応じて、励起光強度の制御を該第１制御部又は該第２制御部のいずれかに振り分けを行なう制御振り分け部と、をそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【国際調査報告】
2007036986.tif 000012
2007036986.tif 000013