(57)【要約】【課題】断続する光信号の増幅に対して、光回路及び制御回路を複雑化することなしに、過大な信号光出力の発生を回避することが出来るような光ファイバ増幅器の制御方法はいまだ得られていない。【解決手段】光増幅ファイバに信号光及び励起光を入射して信号光を増幅する光ファイバ増幅装置において、信号光出力端側に光非線形光結合器を設置することにより、光サージ出力を防止することを特徴とする光ファイバ増幅装置の制御方法、及びその方法を利用した光ファイバ増幅装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅ファイバに信号光及び励起光を入射して信号光を増幅する光ファイバ増幅装置において、信号光出力端側に光非線形光結合器を設置することにより、光サージ出力を防止することを特徴とする光ファイバ増幅装置の制御方法。
【請求項２】
光非線形光結合器がファイバ型カプラによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増幅装置の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２の方法により制御されることを特徴とする光ファイバ増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信などに使用される光ファイバ増幅器において、光サージ出力を防止する光ファイバ増幅器の制御方法及び該光ファイバ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Er等の希土類を含有した光ファイバを光増幅媒体とした光ファイバ増幅器が広く普及している。なかでもEr添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ、Er-Doped Fiber Amplifier）は1550ｎｍの波長帯に増幅特性を有する最も有用なものである。
【０００３】
ＥＤＦＡは減衰した光信号を増幅するものであるが、光ネットワークにおいて光信号伝送がパケット信号の伝送や回線割り当てや切り換えが頻繁に乗じる状態となり、ＥＤＦＡに対しては光信号が定常的に伝送されてくるのではなく、断続的にバースト的に伝送されてくる場合が増加している。
【０００４】
ＥＤＦＡは図２にその最小限必要な構成の例を示すように、入力端２２から入力された信号光と励起ＬＤ２５からの励起光を合波器２４により光増幅ファイバ２１に入射し、信号光を増幅するものである。増幅された信号光は出力端２３より出射されるが、その一部はタップ２６により分岐されてフォトダイオード（ＰＤ）２７に導いてモニターされる。信号光出力は、制御回路により励起ＬＤ出力を制御して所定の値となるよう制御される。
【０００５】
信号光が回線切り換え等によってＥｒの緩和時間と同程度の１０ミリ秒程度の間隔で断続するような場合、励起光量を断続的に制御する必要がある。これは、信号光入力がない場合に、励起光を光増幅ファイバに入射すると高い反転状態が保持されることから、この状態で新たに信号光が入射されると一気に誘導放出が生じることになり、過大な光信号出力が発生する可能性がある。これは一種の光サージとなるので回避する必要がある。
【０００６】
このような過大な光信号出力を回避するために、入力端側に、タップ２６とＰＤ２７で構成されると同様な信号光の入力モニターを設置し、信号入力がない場合には、励起ＬＤ出力を抑制する、と言った方法がとられている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第特３０５０２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した例えば特許第特３０５０２３７号公報の場合、信号光が断となると励起ＬＤへの供給電流を抑制して励起光を低減しているが、信号光が再入力された場合、信号光立ち上がり時間に対して励起ＬＤの立ち上がり時間が圧倒的に遅いことから、再入力された信号の先頭部分が失われてしまう欠点があった。
【０００８】
また、制御回路においては、信号光出力を所定の値とするような通常の制御に加えて、信号光入力断に検出回路が必要になり、信号断を検出して励起ＬＤ出力を抑制するという通常制御とは別の制御回路が必要になり、制御回路が複雑になる欠点もあった。
【０００９】
さらに、入力信号光をモニターするためにモニターＰＤが必要になるため光回路が複雑になること、もともと微弱な信号光の一部を分岐するため、モニター信号がさらに微弱となることから高精度の電気アンプが必要となること、分岐された分だけ信号光量がさらに減少するため光増幅器としての性能（ノイズフィギュア）が劣化する、等の欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光増幅ファイバに信号光及び励起光を入射して信号光を増幅する光ファイバ増幅装置において、信号光出力端側に光非線形光結合器を設置することにより、光サージ出力を防止することを特徴とする光ファイバ増幅装置の制御方法である。                    
【００１１】
また、光非線形光結合器がファイバ型カプラによって構成されることを特徴とする上記に記載の光ファイバ増幅装置の制御方法である。
【００１２】
さらに、上記方法により制御されることを特徴とする光ファイバ増幅装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、断続する光信号の増幅に対して、光回路及び制御回路を複雑化することなしに、過大な信号光出力の発生を回避することが出来るような光ファイバ増幅器を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、光増幅ファイバに信号光及び励起光を入射して信号光を増幅する光ファイバ増幅装置において、信号光出力端側に光非線形光結合器を設置することにより、光サージ出力を防止することを特徴とする光ファイバ増幅装置の制御方法、及び該方法によって制御された光ファイバ増幅装置である。
【００１５】
図１に、本発明の実施形態の1例を示す。この例は、光増幅ファイバ１、信号光入力端２、信号光出力端３、合波器４、励起ＬＤ５、タップ６、ＰＤ（フォトダイオード）７、アイソレータ８、光非線形結合器９、過剰信号光出力端１０からなる。
【００１６】
入力端２から入力された信号光は、励起ＬＤ５からの励起光とともに合波器４により光増幅ファイバ１に入射される。増幅された信号光は、タップ６により一部が分岐されるが、アイソレータ８を通り、光非線形光結合器９を通って出力端３より出射される。アイソレータ８は戻り光を防止するものである。光非線形光結合器９は、入力光量の大きさに応じて結合特性が変化し、入力光が所定の値よりも大きくなると非線形効果によってスイッチング効果が現れ、本来の出力ポートとは別のポートにも出力されるよう作用するものである。そのため、出力端３には所定の大きさ以上の信号光は出力されず、過剰な信号光は出力端１０から出力されるようになる。
【００１７】
ここで用いる光非線形効果は、光結合器を構成する材料、例えば、ガラスのような誘電体、自体が有するもので、光量が大きくなると屈折率が変化するような効果、即ち、電気光学効果や光カー効果を用いることが一般的である。このような効果は、通常、極めて短時間（ナノ秒オーダー）に生じることがよく知られている。また、結合器の構造は、方向性結合器型や交差導波路型の構造を用いて実現される。
【実施例１】
【００１８】
以下、実施例により説明する。
【００１９】
図１において、光増幅ファイバ１には、石英系のＥｒ添加ファイバ、励起ＬＤ５には、９８０ｎｍ励起ＬＤを用いた。合波器４やタップ６は、ファイバ型カップラ、ＰＤ７はＩｎＧａＡｓＰ系、アイソレータ８は偏波無依存型を用いた。
【００２０】
光非線形光結合器９は、次のように構成した。比屈折率差約２％のＧｅ（ゲルマニウム）を高濃度に添加したコア径約３．５μｍの石英系ファイバを用いて、これを２本並べて加熱延伸することにより方向性結合器型のファイバ型カップラを作製した。分岐比はＣバンドの波長帯においてクロスポートに１００％結合するものとした。本カップラの入出力ポートは通常の単一モードファイバに対して、ＴＥＣ（熱拡散コア拡大）法を用いて融着接続した。作製したカップラは、Ｃバンドにおいて透過損失が０．４ｄＢ以下、クロストークが２２ｄＢ以上であった。
【００２１】
本カップラに対して、信号光入力端２から１５５０ｎｍ光を入射し、信号光の出力を増加させて行くと、１２００ｍＷを付近より出力端３からの出力が飽和する傾向が現れた。同時に、過剰信号光出力端１０に出力が現れるようになって入力光の一部がバーポートにリークすることが示された。これは、入力光強度が増大することによって屈折率の非線形効果が現れ、それによってカプラの分岐特性が変化し、本来の出力ポートであるクロスポートに入力光が全て出力せず、その一部がバーポートにリークする現象を示している。
【００２２】
上記の特性を有するファイバ型カップラを光非線形光結合器として光ファイバ増幅器を構成した場合の結果について示す。励起ＬＤ出力を４８０ｍＷと一定になるよう設定し、矩形の信号光を繰り返し周期１Ｈｚで光ファイバ増幅器に入射した。入射信号光レベルを −２０〜０ｄＢｍと変化させて信号光出力を検出した。その結果、いずれの場合にも信号光が入力された時点でパルス状の信号光出力があったが、その最大値は、１３００ｍＷを超えることが無かった。そのため、入力信号に対して先頭部分については過渡応答のためパルス上の出力が発生するが、信号部分が失われることは無いことが示された。
【００２３】
本実施例では、光非線形光結合器に、Ｇｅ高濃度添加石英ファイバからなるファイバ型カプラを用いたが、このようなカプラに限定されるものでは無い。光非線形効果のより大きな材料、例えば、半導体微粒子を添加したガラス材料、カルコゲナイドガラス材料、等を非線形素子としたカーシャッタによる光スイッチや、半導体材料により構成される導波路型光スイッチ等を用いることも可能である。本実施例で用いたファイバ型カプラは光ファイバ増幅器を構成する上で容易であることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価・測定など光伝送の応用分野にも利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１の光増幅器の構成を示す図である。
【図２】既存の光増幅器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    光増幅ファイバ
２    信号光入力端
３    信号光出力端
４    合波器
５    励起ＬＤ
６    タップ
７    ＰＤ（フォトダイオード）
８    アイソレータ
９    光非線形結合器
１０    過剰信号光出力端
２１    光増幅ファイバ
２２    信号光入力端
２３    信号光出力端
２４    合波器
２５    励起ＬＤ
２６    タップ
２７    ＰＤ（フォトダイオード）
【図１】
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【図２】
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