(57)【要約】【課題】光出力レベルの制御にエバネッセント光を使用する光増幅器を提供する。【解決手段】本発明の光増幅器は、光信号を伝送する導波路と、前記導波路に設けられた光増幅部と、前記光増幅部に励起光を照射する照射部と、光を電気信号として検出する光検出部と、前記光増幅部から、前記導波路へ出力される前記光信号が、前記導波路の外部にリークしたエバネッセント光を分波し、前記光検出部に集光する分波部と、前記光検出部が検出した前記エバネッセント光から、前記光信号の波長の多重度を検出する波長検出部と、前記波長の多重度に基づいて、前記照射部の光量を調整する光量調整部とを備える。【選択図】図１
2012256663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝送する導波路と、
前記導波路に設けられた光増幅部と、ここで、前記光増幅部は、励起光により前記光信号を増幅し、
前記光増幅部に前記励起光を照射する照射部と、
光を電気信号として検出する光検出部と、
前記光増幅部から、前記導波路へ出力される前記光信号が、前記導波路の外部にリークしたエバネッセント光を分波し、前記光検出部に集光する分波部と、
前記光検出部が検出した前記エバネッセント光から、前記光信号の波長の多重度を検出する波長検出部と、
前記波長の多重度に基づいて、前記照射部の光量を調整する光量調整部と
を備える光増幅器。
【請求項２】
前記分波部を前記導波路に沿って移動させる駆動部
を更に備える請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記光増幅部は、エルビウム添加ファイバであり、
前記照射部は、レーザーダイオードであり、
前記光検出部は、フォトダイオードである
請求項１又は２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記分波部は、プリズムである
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記分波部は、回折格子である
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項６】
照射部が、光増幅部に励起光を照射するステップと、
前記光増幅部が、励起光により光信号を増幅するステップと、
分波部が、前記光増幅部から導波路へ出力される前記光信号が、前記導波路の外部にリークしたエバネッセント光を分波するステップと、
分波部が、分波した前記エバネッセント光を光検出部に集光するステップと、
光検出部が、前記分波したエバネッセント光を電気信号として検出するステップと、
波長検出部が、前記電気信号から、前記光信号の波長の多重度を検出するステップと、
光量調整部が、前記波長の多重度に基づいて、前記照射部の光量を調整するステップと
を備える光増幅方法。
【請求項７】
駆動部が、前記分波部を前記導波路に沿って移動させるステップ
を更に含む請求項６に記載の光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅器に関し、特に、光出力レベルの制御にエバネッセント光を使用する光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
データを光信号に変換し、伝送路に光ファイバを使用して、データを送受信する情報通信システムが普及している。光ファイバを使用した伝送路は、データを電気信号として送受信する場合に比べ、信号減衰量、及び通信容量において優れている。
【０００３】
光ファイバを使用した伝送路において、更に、通信容量を増やすため、光波長分割多重通信方式が利用されている。光波長分割多重通信方式とは、１本の光ファイバで異なる波長の光信号を同時に送信することにより、通信容量を増やす通信方式である。また、データを電気信号で送受信する場合に比べて、信号減衰量の少ない光通信においても、長距離通信を行う場合には、特定の間隔で、光信号を増幅する必要がある。光信号を増幅させる際には、光増幅器の光出力レベルを、一定のレベルに制御する必要がある。光出力レベルを制御するために、以下の式が利用されている。
【数１】
2012256663.tif 000003
【０００４】
ここで、上記の式において、Ｐｃｈ［ｄＢｍ］は、１チャネル当たりの光出力レベルの目標値であり、設計者が任意に決定する事の出来る値である。Ｎｃｈは、信号光のチャネル数（波長の多重度）であり、多重化された信号光に含まれる波長の数である。Ｐａｌｃ［ｄＢｍ］は、光出力レベルの制御目標値であり、上記の式に示されているように、Ｐａｌｃ［ｄＢｍ］を決定するためには、チャネル数を検出する必要がある。
【０００５】
特開平８−３３５９１３号公報（特許文献１）には、異なる波長の信号光が存在する場合に発生する相互変調光を利用して、信号光の数を検出する光増幅監視装置の発明が開示されている。特開平８−３３５９１３号公報の発明では、相互変調光を分波カプラにより分波して、フォトダイオードで検出する実施形態が開示されている。また、光ファイバグレーティングにより、信号光を反射させて除去することにより、相互変調光のみを取り出し、取り出した相互変調光を、フォトダイオードにより検出する実施形態が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、導波路の外側にリークするエバネッセント光を使用して、光増幅器の光出力レベルを制御する光増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光増幅器は、光信号を伝送する導波路と、前記導波路に設けられた光増幅部と、前記光増幅部に励起光を照射する照射部と、光を電気信号として検出する光検出部と、前記光増幅部から、前記導波路へ出力される前記光信号が、前記導波路の外部にリークしたエバネッセント光を分波し、前記光検出部に集光する分波部と、前記光検出部が検出した前記エバネッセント光から、前記光信号の波長の多重度を検出する波長検出部と、前記波長の多重度に基づいて、前記照射部の光量を調整する光量調整部とを備える。
【０００９】
本発明の光増幅方法は、照射部が、光増幅部に励起光を照射するステップと、前記光増幅部が、励起光により光信号を増幅するステップと、分波部が、前記光増幅部から導波路へ出力される前記光信号が、前記導波路の外部にリークしたエバネッセント光を分波するステップと、分波部が、分波した前記エバネッセント光を光検出部に集光するステップと、光検出部が、前記分波したエバネッセント光を電気信号として検出するステップと、波長検出部が、前記電気信号から、前記光信号の波長の多重度を検出するステップと、光量調整部が、前記波長の多重度に基づいて、前記照射部の光量を調整するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導波路の外側にリークするエバネッセント光を使用して、光増幅器の光出力レベルを制御する光増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における光増幅器１の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の光増幅器１における光増幅方法のフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の光増幅器１において、エバネッセント光を検出する仕組みを説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態における光増幅器１の構成図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の光増幅器１において、エバネッセント光を検出する仕組みを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付図面を参照して、本発明の実施形態による光増幅器１を以下に説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
［構成の説明］
はじめに、本実施形態における光増幅器１の構成の説明を行う。図１は、本発明の第１実施形態における光増幅器１の構成図である。本実施形態における光増幅器１は、光モジュール部１０及び制御回路部２０を備える。光モジュール部１０は、光コネクタ２、光コネクタ３、光増幅部４、分波部５、光検出部６、照射部７、導波路８及び導波路９を備える。制御回路部２０は、波長検出部１１及び光量調整部１２を備える。
【００１４】
光コネクタ２は、信号光を光増幅器１に入力するためのインタフェースである。光コネクタ３は、光増幅部４で増幅した信号光を出力するためのインタフェースである。光増幅部４は、励起光による誘導放出により光信号を増幅する。光増幅部４として、例えば、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）を使用することができる。励起光が、照射部７からエルビウム添加ファイバに照射されると、エルビウムのエネルギー状態が励起状態となり、誘導放出により信号光が増幅される。分波部５は、光増幅部４から出力された信号光を伝送する導波路８から、リークするエバネッセント光を検出する。エバネッセント光は信号光と同じ波長を有しており、分波部５によって信号光に含まれる波長を検出する事が可能である。分波部５として、例えば、プリズムを使用することができるが、エバネッセント光を検出する光学素子（例えば、回折格子等）であればどのような素子でもかまわない。光検出部６は、分波部５から出力される信号光の波長成分を検出する。光検出部６として、例えば、フォトダイオードを使用することができる。照射部７は、光増幅部４に励起光を照射する。照射部７として、例えば、レーザーダイオードを使用することができる。導波路８は、信号光を伝送するための伝送路である。導波路８は、例えば、光ファイバを使用することができる。
【００１５】
波長検出部１１は、光検出部６で検出した波長を検出し、波長の数をカウントする。光量調整部１２は、検出した波長の数に基づいて、照射部７から光増幅部４へ照射する励起光を調整することにより、光増幅器１の光出力レベルが一定になるように制御する。
【００１６】
図１の光増幅器１は、光増幅器１の信号光に含まれる波長の数（チャネル数）を、エバネッセント光を利用して検出する構成について、模式的に記載している。光増幅器１の増幅制御については、当業者にとってよく知られているため、光検出部６による信号光レベルの検出方法等の詳細は省略している。
【００１７】
また、本実施形態は、１段の光増幅部４による光増幅器１としているが、信号光の増幅率を増加させる為に、複数段の光増幅部４による増幅制御の構成としてもよい。
【００１８】
また、図１の光増幅器１の構成図には記載されていないが、光信号の信号品質を保持する為の光デバイス（光信号利得等化器や光分散補償器等）が、光増幅器１に搭載されている構成であってもよい。
【００１９】
また、本実施形態では、分波部５が、光増幅部４の出力側の導波路８に近接して配置されているが、光増幅部４の入力側や、光増幅部４の出力側の近傍から離れた導波路８に対して、分波部５を配置してもよい。また、分波部５にプリズムを利用した場合、エバネッセント光を検出する為に必要なプリズムと光ファイバとの距離は、一般的に数十ｎｍ〜数百ｎｍとされているが、エバネッセント光が検出できる距離であれば、上述の距離でなくてもよい。
【００２０】
また、一般的に、光検出部６は、フォトダイオードが使用されるが、信号光を光電変換できる素子であれば、どのような素子でも構わない。また、フォトダイオードは、信号光に含まれるチャンネル数だけ必要であるが、適用する光波長分割多通信方式により、チャネル数が異なるため、図１では、模式的にフォトダイオードを１つだけ記載している。また、分波部５と、光検出部６を接続する導波路９は、光検出部６の数だけ必要であるが、導波路の材質、構造等は問わない。
【００２１】
また、一般的に、波長検出部１１は、ＣＰＵ、Ａ／Ｄコンバータ等を用いたアナデジ混在回路にて構成されるが、光検出部６から出力される電気信号を受信し、カウントする事が可能であればどのような構成でもよい。
【００２２】
［動作方法の説明］
次に、本実施形態の光増幅器１における光増幅方法の説明を行う。図２は、本発明の第１実施形態の光増幅器１における光増幅方法のフローチャートである。
【００２３】
（ステップＳ１）
照射部７が、光増幅部４に励起光を照射する。
【００２４】
（ステップＳ２）
光増幅部４が、励起光により光コネクタ２から入力された信号光を増幅する。
【００２５】
（ステップＳ３）
光増幅部４により増幅された光信号は、導波路８を通過して光コネクタ３から出力される。分波部５が、光増幅部４から導波路８へ出力される光信号が、導波路８の外部にリークしたエバネッセント光を、光検出部６に集光する。
【００２６】
図３は、本発明の第１実施形態の光増幅器１において、エバネッセント光を検出する仕組みを説明するための図である。まず、エバネッセント光について説明する。屈折率の高い媒質（ファイバコア内部）から低い媒質（ファイバコア外部）に信号光を入射する場合、入射角をある臨界角以上にすると信号光は全反射する。エバネッセント光は、その際に、１波長程度まで低媒質側にリークする光である。エバネッセント光は、信号光と同じ波長の光を有するが、１波長程度しかリークしない為、一般に、ファイバコアから垂直方向に数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の距離にしか存在しない。そのため、このエバネッセント光を検出する為には、分波部５をファイバコアから数十ｎｍ〜数百ｎｍの距離に配置する必要がある。分波部５により、エバネッセント光に含まれる波長成分が分波され、分波された光信号を光検出部６により検出する。そのため、光検出部６は、使用されている光波長分割多重方式の最大使用チャネル数分用意する必要がある。図１の光増幅器１では、エバネッセント光を利用して、信号光を増幅する仕組みを模式的に示しているため、光検出部６を１つだけ記載している。
【００２７】
（ステップＳ４）
光検出部６が、エバネッセント光を電気信号として検出する。光検出部６により、分波部５から出力される信号光の各波長成分の有無を検出する。
【００２８】
（ステップＳ５）
波長検出部１１が、光検出部６から受信した電気信号の数の検出、及びカウントを行い、光信号の波長の多重度を検出する。
【００２９】
（ステップＳ６）
光量調整部１２が、ステップＳ５で検出した波長の多重度に基づいて、照射部７の光量を調整する。
【００３０】
本発明の第１実施形態によれば、光増幅器の導波路に光カプラ等を追加することなく、信号光に含まれる波長の数（チャネル数）を検出する事が可能となる。また、エバネッセント光は導波路８の至る所に存在するため、導波路８の任意の箇所で、信号光に含まれる波長の数（チャネル数）を検出する事が可能となる。
【００３１】
（第２実施形態）
［構成の説明］
はじめに、本実施形態における光増幅器１の構成の説明を行う。図４は、本発明の第２実施形態における光増幅器１の構成図である。本実施形態における光増幅器１は、光モジュール部１０及び制御回路部２０を備える。光モジュール部１０は、光コネクタ２、光コネクタ３、光増幅部４、分波部５、光検出部６、照射部７、導波路８、導波路９及び駆動部１３を備える。制御回路部２０は、波長検出部１１及び光量調整部１２を備える。本実施形態の光増幅器１の構成は、分波部５の位置を、駆動部１３により変更できるようにした点が、本発明の第１実施形態とは異なる。
【００３２】
駆動部１３は、導波路８に対して、水平方向に分波部５を移動させる。本発明の第１実施形態では、光増幅部４の出力側の導波路８の任意の１カ所でエバネッセント光を検出していたが、導波路８の材質や伝播モードによっては、信号光がブロード化するため、任意の１カ所では信号光に含まれる波長成分を検出できない恐れがある。そこで、駆動部１３により、導波路８に対して、水平方向に分波部５を動かすことにより、任意の１カ所では検出できなかった信号光の波長成分を検出する。なお、駆動部１３は、一般には、モーターにより駆動させることになるが、分波部５の移動距離及び速度は、当業者が、信号光の波長の数（チャネル数）を正確に検出するための適切な値に決定することができる。そのため、移動距離及び速度に関する具体的な数値については省略する。
【００３３】
［動作方法の説明］
次に、本実施形態の光増幅器１における光増幅方法の説明を行う。本実施形態の光増幅方法は、本発明の第１実施形態における図２のフローチャートと同様であるが、ステップＳ３において、駆動部１３により、分波部５を適切な位置に移動して、エバネッセント光の分波を行う点が異なる。
【００３４】
図５は、本発明の第２実施形態の光増幅器１において、エバネッセント光を検出する仕組みを説明するための図である。本発明の第２実施形態の光増幅器１によれば、駆動部１３により、分波部５を導波路８に対して、水平方向に移動させることにより、エバネッセント光の分波を適切な位置で行うことができる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
【符号の説明】
【００３６】
１  光増幅器
２  光コネクタ
３  光コネクタ
４  光増幅部
５  分波部
６  光検出部
７  照射部
８  導波路
９  導波路
１０  光モジュール部
１１  波長検出部
１２  光量調整部
１３  駆動部
２０  制御回路部
【図１】
2012256663.tif 000004
【図２】
2012256663.tif 000005
【図３】
2012256663.tif 000006
【図４】
2012256663.tif 000007
【図５】
2012256663.tif 000008