(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の信号波長帯域に含まれる複数チャネルの信号が伝搬する光伝送路上に配置される光増幅器であって、
前記光伝送路中を伝搬する前記信号を含む光の一部を分離する第１分岐器と、
前記第１分岐器により分離された光のパワーを検出するための第１受光デバイスと、
前記信号を増幅するための増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバに所定波長の励起光を供給する励起光光源と、
前記第１分岐器と前記増幅用光ファイバとの間に設けられた遅延媒体と、
利得一定制御を行う制御系であって、前記第１分岐器により分離された光のパワーを前記第１受光デバイスを介してモニタし、該分離された光のパワー変動に追随して励起光パワーを調節するよう前記励起光光源を制御する制御系とを備え、
前記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、パワー変動の検出時から前記励起光光源の制御開始時までの前記制御系の応答時間よりも長いことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記遅延媒体は、３ｄＢ以下の挿入損失を有することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
前記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、１μｓ以上かつ５０μｓ以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項４】
前記遅延媒体は、０．２ｋｍ以上かつ１０ｋｍ以下の長さを有するシングルモード光ファイバを含むことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項５】
前記遅延媒体は、分散シフト光ファイバを含むことを特徴とする請求項４記載の光増幅器。
【請求項６】
前記遅延媒体は、前記シングルモード光ファイバと前記増幅用光ファイバとの間に配置された分散補償光ファイバを含むことを特徴とする請求項４記載の光増幅器。
【請求項７】
前記励起光光源から供給される励起光の波長は、０．９８μmであることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項８】
前記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、前記信号を含む光のパワー変動に起因した当該光増幅器における利得の、目標利得に対する過渡的変動に関し、該利得のオーバーシュート量とアンダーシュート量とが略同一になるよう調節されていることを特徴とする請求項７記載の光増幅器。
【請求項９】
前記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、パワー変動の検出時から前記励起光光源の制御開始時までの前記制御系の応答時間と略同一であることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記励起光光源から供給される励起光の波長は、１．４８μmであることを特徴とする請求項９記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、前記制御系の、前記第１分岐器により分離された光をモニタするサンプリング時間よりも長いことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項１２】
前記制御系は、前記分岐器により分離された光のパワーＰＩＮと前記励起光光源から出力される励起光のパワーＰＰとの関係を与える一次式ＰＰ＝ａ・ＰＩＮ＋ｂ（ａ、ｂは定数）を利用して利得一定制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項１３】
前記増幅用光ファイバの出力端における前記信号波長帯域内における信号分布をモニタするためのスペクトルアナライザを、さらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の光増幅器。
【請求項１４】
前記制御系は、前記増幅用光ファイバの出力端における前記信号波長帯域内における信号分布を検出し、利得一定制御に利用される前記一次式中の定数ａ及びｂを更新することを特徴とする請求項１３記載の光増幅器。
【請求項１５】
前記制御系は、前記増幅用光ファイバの出力端における光のパワーＰＯＵＴに対する前記分岐器により分離された光のパワーＰＩＮの比で与えられる増幅率（ＰＯＵＴ／ＰＩＮ）に基づいて、利得一定制御に利用される前記一次式中の定数ａ及びｂを更新することを特徴とする請求項１２記載の光増幅器。
【請求項１６】
前記増幅用光ファイバを通過した増幅光の一部を分離する第２分岐器と、該第２分岐器により分離された光のパワーを検出するための第２受光デバイスをさらに備えるとともに、
前記制御系は、前記第１及び第２分岐器によりそれぞれ分離された光のパワーを対応する前記第１及び第２受光デバイスを介してモニタし、これら第１及び第２受光デバイスによる検出結果に基づいて励起光パワーを調節するよう前記励起光光源を制御することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項１７】
少なくともいずれかが、請求項１記載の光増幅器と同じ構造を有する複数の光増幅器を含む光通信システム。
【請求項１８】
伝送路中を伝搬する多重化された信号の一部を信号チャネル単位で分離する分岐機能、及び信号チャネル単位で所定波長の信号あるいは多重化された信号を前記伝送路中に送出する挿入機能の少なくともいずれかを可能にする構造を備えた請求項１７記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）伝送システムに適用可能な光増幅器、該光増幅器を含む光通信システム、及び該光増幅器の一部を構成する光ファイバモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムとして光増幅器を含むＷＤＭ伝送システムでは、システム全体の信頼性や運用効率を向上させるため、多重化された信号の一部を信号チャネル単位で分離したり、信号チャネル単位で所定波長の信号あるいは多重化された信号を伝送路に送出する構造として、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）やＯＸＣ（Optical Cross Connect）が導入されつつある。このようなＷＤＭ伝送システムにおいて注目されるのは、入力される信号のチャネル数変化に起因して生じる光増幅器内の過渡的な出力信号のパワー変動である。このため、光増幅器には、１チャネル当たりの出力信号パワー（出力信号レベル）が一定になるような制御が要求される。
【０００３】
これに対し、信号チャネル数の変動に起因した入力信号のパワー変動による過渡的な出力信号のパワー変動を抑制する手段として、利得一定制御（AGC: Automatic Gain Control）が試みられている。
【０００４】
なお、信号チャネル数の変動スピードが高速になるほど、また該信号チャネルの変動に起因した利得変動幅が大きくなるほど、ＡＧＣの応答スピードも高速化が要求される。
【０００５】
ＡＧＣの高速化技術としては、例えばSeo Yeon Park, et al., "Dynamic Gain and Output Power Control in a Gain-Flattened Erbium-Doped Fiber Amplifier", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 10, No. 6, JUNE 1998に、入力信号のパワー（入力信号レベル）のみを検出し、該入力信号のパワーに応じた励起光パワーを一次式を利用して算出し、ＡＧＣを行うフィードフォワード制御が提案されている。このＡＧＣは、従来のフィードバック制御と比較して、簡単に高速化が達成でき、実際に開発された制御回路では６５０ｎｓの応答時間が実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の光増幅器では、例え入力信号のパワー変動を検出することによりフィードフォワード制御を行っても、制御回路の遅延により制御開始時間が遅れてしまい、その結果、制御回路の遅延分だけオーバーシュートが生じてしまう。
【０００７】
励起光光源を制御する制御回路の応答時間がほぼゼロであれば、光増幅器の入力端近傍で入力信号のパワー変動を検出（増幅前の変動検出）することにより、該入力信号のパワー変動検出とほぼ同時に該励起光光源から出力される励起光パワーの調節ができるため、過渡的な出力信号のパワー変動はほとんど生じない。しかしながら、実際の制御回路はある程度の応答時間を有する。そのため、図１３に示されたように、光増幅器の入力端近傍で入力信号のパワー変動を検知しても（図１３中の矢印Ａで示された時点）、実際の入力信号のパワー変動が生じてから制御回路の応答時間分ｔ１だけは、該光増幅器において過渡的な出力信号のパワー変動（動的利得変動ＰD）が生じてしまう（A. K. Srivastava, et al., "EDFA Transient Response to Channel Loss in WDM Transmission System", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 9, No. 3, MARCH 1997参照）。また、Y. Sun et al.,"Fast power transients in WDM optical networks with cascaded EDFAs", ELECTRONICS LETTERS, 13th Feb. 1997, Vol.3 No. 4には、光増幅器（ＥＤＦＡ）が多段接続されたシステムにおいて、過渡的利得変動が累積することが示されている。
【０００８】
しかしながら、上記Srivastava文献では、入力信号のパワー変動に対する励起光パワーの変化遅延時間が７μｓまでしか評価されておらず、係る遅延時間をより０に近づけた際に出力信号の過渡的なパワー変動が十分に抑制できるかは不明である。加えて、励起光波長による光増幅器の応答の差異については何ら言及されていない。
【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、制御遅延により生じる出力信号の過渡的なパワー変動（利得変動）を効果的に抑制する構造を備えた光増幅器及びそれに含まれる光ファイバモジュール、該パワー変動の累積を効果的に抑制する構造を備えた光通信システムを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光増幅器は、所定の信号波長帯域に含まれる複数チャネルの信号を伝送するためのＷＤＭ伝送システムに適用され、該ＷＤＭ伝送システムに含まれる光伝送路中を伝搬する信号を増幅するための光学デバイスである。
【００１１】
上述の課題を解決すべく、この発明に係る光増幅器は、少なくとも、分岐器と、受光デバイスと、増幅用光デバイス（増幅用光ファイバ）と、励起光光源と、遅延媒体と、制御系を備える。上記分岐器は、光伝送路を伝搬する信号を含む光の一部を分離する。上記受光デバイスは、分岐器により分離された光のパワー変動（レベル変動）を検出する。上記増幅用光ファイバには、信号を増幅するための希土類元素等が添加された光ファイバである。上記励起光光源は、増幅用光ファイバに所定波長の励起光を供給する。上記遅延媒体は、分岐器と増幅用光ファイバとの間に配置され、該分岐器から該増幅用光ファイバの入力端に到達するまで時間を遅延させるための光学デバイスである。また、上記制御系は、分岐器により分離された光のパワーを受光デバイスを介してモニタし、該分離された光のパワー変動に追随して励起光パワーを調節するよう励起光光源を制御する。
【００１２】
光増幅器の入力端近傍で生じる入力信号レベルの変動検出と同時に励起光パワーを意図的に変動させることができれば（励起光パワーの変動量は入力信号のパワーの変動量に応じて調整される）、出力信号の過渡的なパワー変動を十分に抑えることが可能である。ところが、変動検出から励起光のパワー制御までの応答時間をゼロにすることは現実的でない。そこで、この発明では、上記遅延媒体を利用して増幅用光ファイバへの信号入力に遅延を与えることにより、入力信号のパワーの増幅前における検出を可能にする。
【００１３】
この発明に係る光増幅器において、上記遅延媒体は３ｄＢ以下の挿入損失を有するのが好ましい。雑音指数の過剰な劣化を抑制しながら、信号チャネル数の変動に起因した出力信号の過渡的あるいは動的なパワー変動が効果的に抑制されるからである。
【００１４】
具体的に、上記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、１μｓ以上かつ５０μｓ以下であるのが好ましい。また、この遅延媒体は、０．２ｋｍ以上かつ１０ｋｍ以下の長さを有するシングルモード光ファイバを含むのが好ましい。シングルモード光ファイバの伝送損失は０．２ｄＢ／ｋｍ程度なので、これにより当該光増幅器の雑音指数の劣化を最小限に抑制し、加えて、上記増幅用光ファイバへの入力信号の到達時間を１μｓ〜５０μｓの範囲に遅延させることができる。なお、遅延媒体に適用される光ファイバとしては、低損失でありかつ曲げ損失も低い純石英コアファイバが、当該光増幅器の小型化を実現する上で好ましい。
【００１５】
上記遅延媒体が長尺になる場合、該遅延媒体自体の分散の増加を抑えるため、該遅延媒体は、分散シフト光ファイバを含むのが好ましい。また、遅延媒体は、シングルモード光ファイバと増幅用光ファイバとの間に配置された分散補償光ファイバを含んでもよい。当該光増幅器がＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２０ｎｍ）において高速動作が要求される場合、当該光増幅器の分散トレランスを改善するため、増幅用光ファイバの分散を補償するのが好ましいからである。
【００１６】
また、発明者は、当該光増幅器の応答特性が励起光波長に依存することを発見した。そこで、励起光波長として０．９８μｍが適用された光増幅器の場合、上記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、信号パワー変動の検出時から前記励起光光源の制御開始時までの上記制御系の応答時間よりも長くなければならない。波長０．９８μｍの励起光で励起される光増幅器では、入力信号のパワー変動と略同時に励起光パワーを変化させても、出力信号の過渡的なパワー変動を十分に抑制できないからである。なお、励起光波長として０．９８μｍが適用された光増幅器の場合、上記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、入力信号のパワー変動に起因した当該光増幅器における利得の、目標利得に対する過渡的変動に関し、該利得のオーバーシュート量とアンダーシュート量とが略同一になるよう調節されるのが好ましい。
【００１７】
一方、励起光波長として１．４８μｍが適用された場合、上記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、入力信号のパワー変動検出時から励起光パワーの制御開始時までの応答時間と略同一であるのが好ましい。この場合、上述の励起光波長０．９８μｍと異なり出力信号の過渡的なパワー変動を十分に抑制できるからである。
【００１８】
また、上記遅延媒体により与えられる信号遅延時間は、上記制御系の、分岐器により分離された光をモニタするサンプリング時間よりも長くなるよう調節されるのが好ましい。入力信号のパワー変動に追随した励起光パワーの調節を可能にするためである。
【００１９】
上記制御系は、分岐器により分離された光のパワーＰINと励起光光源から出力される励起光のパワーＰPとの関係を与える一次式ＰP＝ａ・ＰIN＋ｂ（ａ、ｂは定数）を利用してＡＧＣを行う。フィードフォワード制御による高速制御を可能にするためである。しかしながら、図１３に示されたように、制御時間ｔ２で上述の出力信号の過渡的なパワー変動が抑制されたとしても、変動前と変動後とで出力信号の飽和パワーの平均値（時間平均）が異なっている状態でＡＧＣが行われると、静的利得変動ＰQが生じる可能性もある。
【００２０】
そこで、この発明に係る光増幅器は、増幅用光ファイバの出力端における信号波長帯域内の信号分布をモニタするためのスペクトルアナライザをさらに備えるのが好ましい。その際、上記制御系は、この増幅用光ファイバの出力端における信号波長帯域内の信号分布を検出し、ＡＧＣに利用される上記一次式中の定数ａ及びｂを更新する。
【００２１】
なお、静的利得変動ＰQを効果的に抑制するため、上記制御系は、増幅用光ファイバの出力端における増幅光パワーＰOUTに対する分岐器により分離された光のパワーＰINの比で与えられる増幅率（ＰOUT／ＰIN）を利用して、利得一定制御に利用される上記一次式中の定数ａ及びｂを更新してもよい。
【００２２】
さらに、この発明に係る光増幅器は、上記増幅用光ファイバを通過した増幅光の一部を分離する分岐器と、この分岐器により分離された光のパワーを検出するための受光デバイスをさらに備えるのが好ましい。この場合、上記制御系は、増幅用光ファイバの前後に設けられた２つの分岐器によりそれぞれ分離された光のパワーを、対応する受光デバイスを介してモニタし、これら受光デバイスによる検出結果に基づいて励起光パワーを調節するよう上記励起光光源を制御する。
【００２３】
この発明に係る光通信システムは、少なくともいずれかが、上述のような構造を備えた光増幅器と同じ構造を有する複数の光増幅器を含む。また、当該光通信システムは、伝送路中を伝搬する多重化された信号の一部を信号チャネル単位で分離する分岐機能、及び信号チャネル単位で所定波長の信号あるいは多重化された信号を伝送路中に送出する挿入機能の少なくともいずれかを可能にする構造、例えばＯＡＤＭやＯＸＣを備えるのが好ましい。
【００２４】
この発明に係る光増幅器は、当該光増幅器の挿入損失を低減すべく、上記受光デバイス、励起光光源、及び光伝送路それぞれに接続されるべき端子を有する光ファイバモジュールを含むのが好ましい。この光ファイバモジュールは、光伝送路と融着接続されるべきシングルモード光ファイバと、該シングルモード光ファイバと融着接続されるべき上記遅延媒体としての遅延ファイバと、該遅延ファイバと融着接続されるべき増幅用光ファイバと、遅延ファイバに入力される前に当該光増幅器に到達した信号を含む光の一部を分離するための第１ファイバカプラと、増幅用光ファイバの入力端及び出力端の少なくともいずれかから励起光を供給するための第２ファイバカプラを備える。
【００２５】
具体的に、上記シングルモード光ファイバは、所定の信号波長帯域に含まれる複数チャネルの信号が伝搬する光伝送路の出力端と融着接続されるべき第１端と該第１端と対向する第２端を有し、該光伝送路の一部を構成する。上記遅延ファイバは、シングルモード光ファイバの第２端と融着接続された第１端と該第１端と対向する第２端を有する。上記増幅用光ファイバは、遅延ファイバの第２端と融着接続された第１端と該第１端と対向する第２端を有する。上記第１ファイバカプラは、シングルモード光ファイバの第２端と遅延ファイバの第１端との融着部分近傍に配置される。なお、上記第２ファイバカプラは、遅延ファイバの第２端と増幅用光ファイバの第１端との融着部分あるいは該増幅用光ファイバの第２端近傍に配置されるのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光増幅器及びそれに含まれる光ファイバモジュールの各実施形態について図１〜図１２を用いて説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２７】
図１は、この発明に係る光ファイバ増幅器の第１実施形態の構成を示す図である。この図１において、第１実施形態に係る光増幅器１０は、信号光の進行方向に沿って、分岐器１１ａ、遅延媒体１２、光アイソレータ１４ａ、合波器１１ｂ、増幅用光ファイバ１３、そして光アイソレータ１４ｂが順位配置され、これら光学デバイス１１ａ、１１ｂ、１２、１３、１４ａ、１４ｂにより光伝送路の一部が構成されている。分岐器１１ａは、光伝送路から到達した複数チャネルの信号を含む光の一部を分離する。遅延媒体１２は、分岐器１１ａを通過した信号が増幅用光ファイバ１３の入力端に到達するのを遅延させるよう機能する。合波器１１ｂは、遅延媒体を通過した信号とともに励起光を増幅用光ファイバ１３の入力端側から供給する。
【００２８】
さらに、当該光増幅器１０は、分岐器１ａにより分離された光のパワーをモニタするための受光デバイス１５（ＰＤ）と、励起光光源１６（ＬＤ）と、該受光デバイス１５を介して分離光のパワーをモニタしながら該分離光のパワー変動に追随するよう該励起光光源１６を制御（フィードフォワード制御）する制御系１７を備える。
【００２９】
一般に、エルビウムなどが添加された増幅用光ファイバ（EDF: Erbium-Doped Fiber）を有する光増幅器における利得係数γSは、以下の式（１）のように近似的に表される。
【００３０】
【数１】
0004867082.tif 000002
【００３１】
上記式（１）によれば、利得係数γSを一定にするため、すなわち光増幅器の利得を一定にするためには、（ＰPth・ＰS）／（ＰP・Ｐsat）を一定にすればよい。入力信号のパワーが決まると、上記式（１）よりＡＧＣに必要な励起光パワーが算出される。よって、この式（１）を利用することにより、フィードフォーワード制御によるＡＧＣ（入力信号のパワーのみをモニタして励起光パワーを調節する）が可能になる。ただし、上記ＡＧＣに必要な励起光パワーＰPは以下の一次式（２）で表すことができる。
【００３２】
ＰP＝ａ・ＰIN＋ｂ    …（２）
ここで、ＰP  ：励起光パワー
ＰIN：入力信号パワー
ａ、ｂ：定数
フィードフォワード制御は、入力と出力を検出するフィードバック制御と比較して、高速なＡＧＣを実現することが可能である。しかしながら、光増幅器の入力端において信号パワーを検出し、この検出結果に基づいて励起光パワーを制御していたのでは、制御系の応答時間分だけ入力信号のパワーが変動してしなうため、出力信号の過渡的なパワー変動が生じてしまう。
【００３３】
A. K. Strivastava, "EDFA Transient Response to Channel Loss in WDM Transmission System", IEEE PHOTONICS LETTERS, Vol. 9, No. 3, MARCH 1997では、入力信号のパワー変動に対して励起光パワーの調節遅延が引き起こす出力信号の過渡的なパワー変動について報告されている。これにより、入力信号のパワー変動に対する励起光パワーの変動遅延が小さいほど、出力信号の過渡的なパワー変動を抑制できることが分かる。理想的には、入力信号にパワー変動が生じたのと同時に適当量だけ励起光パワーを変化させることができれば、出力信号の過渡的なパワー変動を実質的に０に抑えることができる。この対処方法として、制御系の応答時間を十分に高速化することも考えられるが、該制御系の応答時間の短縮には限界がある。
【００３４】
そこで、この発明に係る光増幅器では、入力信号のパワー変化検出から増幅用光ファイバの入力端において信号パワーの変動が起こるまでの間に、信号をある程度（少なくとも制御系の応答時間分）遅延させるための構造が設けられている。この構造により、増幅用光ファイバの入力端における入力信号のパワー変動のタイミングと励起光パワーの変動タイミングとを一致させることができ、結果として、出力信号の過渡的なパワー変動を効果的に抑制することが可能になる。また、適当量だけ入力信号を遅延させることにより、制御系に要求される応答速度が緩和され、該制御系の設計が容易になる。
【００３５】
この第１実施形態に係る光増幅器１０の動作について、図１を参照にながら説明する。光増幅器１０では、光伝送路を伝搬してきた複数チャネルの信号を含む光の一部が分岐器１１ａにより分離され、この分離された光のパワー変動が受光デバイス１５により検出される。一方、分岐器１１ａを通過した残りの光は遅延媒体１２、光アイソレータ１４ａ、合波器１１ｂを順次通過して増幅用光ファイバ１３に到達する。制御系１７は、分岐器１１ａを通過した光が遅延媒体１２を伝搬している間に、受光デバイス１５を介して入力信号のパワー変動を検出し、励起光パワーを変動させるよう励起光光源１６を制御する。
【００３６】
以上の構成により、増幅用光ファイバ１３の入力端においては、入力信号と励起光は、それぞれのパワー変動が略同期した状態となる。この結果、増幅用光ファイバ１３からは最適化された利得だけ増幅された信号が出力され、該増幅された信号が光アイソレータ１４ｂを介して光伝送路へ送出される。
【００３７】
なお、当該光増幅器１０の雑音指数を改善するためには、少なくとも増幅用光ファイバ１３の入力端における損失を極力低くする必要がある。そのため、増幅用光ファイバ１３の入力端側に挿入される遅延媒体１２はできる限り小さい挿入損失を有するのが好ましい。この点、挿入損失が３ｄＢ以下のシングルモード光ファイバが適しており、１ｋｍ当たり約５μｓの遅延を与えることができる。
【００３８】
なお、遅延媒体１２としての光ファイバ（以下、遅延ファイバという）に波長分散が大きい光ファイバが適用された場合、別途分散補償光ファイバが必要になる。そのため、波長分散はできる限り小さい遅延ファイバの方が、分散補償を行う光ファイバを別途挿入する必要がなくなるため好ましい。ただし、遅延ファイバが長尺になる場合、該遅延ファイバ自体の分散の増加を抑えるため、該遅延ファイバは、分散シフト光ファイバを含むのが好ましい。また、遅延ファイバは、シングルモード光ファイバと増幅用光ファイバとの間に配置された分散補償光ファイバを含んでもよい。当該光増幅器１０がＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２０ｎｍ）において高速動作が要求される場合、当該光増幅器１０の分散トレランスを改善するため、増幅用光ファイバ１３の分散を補償するのが好ましいからである。
【００３９】
なお、一般に、１信号チャネル当たりの伝送容量が１０Ｇｂｉｔ／ｓのＷＤＭ伝送システムでは、累積分散が±１０００ｐｓ／ｎｍまで許容できる。このことから、５段の中継器が挿入されたＷＤＭ伝送システムでは、遅延ファイバによる分散±２００ｐｓ／ｎｍ以下が許容範囲と考えられる。なお、今後さらに、１信号チャネル当たりの伝送容量が増加していくと、累積分散をさらに低減する必要があるのは言うまでもない。
【００４０】
上述のように、この発明に係る光増幅器は、図２に示されたように、当該光増幅器の挿入損失を低減すべく、上記受光デバイス、励起光光源、及び光伝送路それぞれに接続されるべき端子を有する光ファイバモジュールを含むのが好ましい。この図２に示された光ファイバモジュールは、光伝送路と融着接続されるべきシングルモード光ファイバ１００と、該シングルモード光ファイバ１００と融着接続されるべき遅延ファイバ１１０（図１の遅延媒体１２に相当）と、該遅延ファイバ１１０と融着接続されるべき増幅用光ファイバ１２０（図１の増幅用光ファイバ１３に相当）と、遅延ファイバ１１０に入力される前に当該光増幅器に到達した信号を含む光の一部を分離するための第１ファイバカプラ１５０（図１の分岐器１１ａに相当）と、増幅用光ファイバ１２０の入力端及び出力端の少なくともいずれかから励起光を供給するための第２ファイバカプラ１６０（図１の合波器１１ｂに相当）を備える。このように、図２に示された光ファイバモジュールは、受光デバイス及び励起光光源を接続されるべきファイバカプラ１５０、１６０の入力端が解放されており、利用者は、当該ＷＤＭ伝送システム全体の設計仕様に合わせて該受光デバイス及び励起光光源を選択すればよい。
【００４１】
具体的に、図２中のシングルモード光ファイバ１００は、所定の信号波長帯域に含まれる複数チャネルの信号が伝搬する光伝送路の出力端と融着接続されるべき第１端と該第１端と対向する第２端を有し、該光伝送路の一部を構成する。遅延ファイバ１１０は、シングルモード光ファイバ１００の第２端と融着接続された第１端と該第１端と対向する第２端を有する。増幅用光ファイバ１２０は、遅延ファイバ１１０の第２端と融着接続された第１端と該第１端と対向する第２端を有する。第１ファイバカプラ１５０は、シングルモード光ファイバ１００の第２端と遅延ファイバ１１０の第１端との融着部分近傍に配置される。また、第２ファイバカプラ１６０は、遅延ファイバ１１０の第２端と増幅用光ファイバ１２０の第１端との融着部分近傍に配置される。なお、遅延ファイバ１１０は、上述のように、雑音指数の劣化を最小限に抑制するため、３ｄＢ以下の挿入損失を有する光ファイバを含むのが好ましい。また、長尺になる場合、遅延ファイバ１１０は、分散シフト光ファイバを含むのが好ましい。さらに、増幅用光ファイバ１２０の分散を補償すべく、当該遅延ファイバ１１０は、分散補償光ファイバを含んでもよい。
【００４２】
理想的には、入力信号のパワー変動と同時に励起光パワーを調節（変動）させる必要があるため、遅延媒体１２により信号に与えられる遅延時間は、励起光光源１６を制御するための制御系１７（演算処理回路を含む）の応答時間とほぼ同程度にする必要がある。特に、入力信号のパワーを検出するサンプリング時間は、遅延媒体１２により与えられる信号遅延時間よりも十分速くなるよう設定される必要がある。サンプリング時間が信号遅延時間よりも長くなると、入力信号のパワー変動を検出するタイミング自体が遅れるため、信号に与えた遅延の意味がなくなるからである。なお、サンプリング時間は、対象となる入力信号パワーの変動スピードによっても決定される。
【００４３】
励起光光源１６がほぼステップ状に変化する場合、遅延媒体１２により与えられる信号遅延時間と制御系１７の応答時間（変動検出から励起光光源１６の制御までに係る時間）を同じにすればよいが、実際は多少なりとも波形がブロードである。そのため、信号遅延時間を制御系１７の応答時間よりも若干長めに設定しておくことにより、過渡的な出力信号のパワー変動を効果的に抑制することができる。
【００４４】
上記式（１）及び式（２）によるフィードフォワード制御（ＡＧＣ）は、入力信号のパワー変動前後における信号の飽和パワーの平均値が同じときに、上記式（２）を用いてＡＧＣを行うことができる。しかしながら、飽和パワーには波長依存性があり、信号チャネル数の変動による入力信号のパワー変動が生じたとき、変動前後の飽和パワーの平均値が常に同じになるとは限らない（図１３参照）。飽和パワーの平均値が異なった場合、式（２）中の定数ａ（傾き）とｂ（切片）を固定してＡＧＣを行うと、静的利得変動ＰQが生じてしまう。
【００４５】
このような静的利得変動ＰQを抑制するためには、信号波長帯域内における信号波長の位置をモニタし、検出した信号分布によって適宜上記式（２）中の定数ａ、ｂを調節するのが好ましい。
【００４６】
図３は、上述のような考察に基づいて完成された、この発明に係る光増幅器の第２実施形態の構成を示す図である。
【００４７】
この第２実施形態に係る光増幅器２０は、図３に示されたように、分岐器２１ａ、遅延媒体２２、光アイソレータ２４ａ、合波器２１ｂ、増幅用光ファイバ２３、光アイソレータ２４ｂ、受光デバイス２５、励起光光源２６、及び制御系２７を備えた点において、第１実施形態と同様の構成を有する。しかしながら、この第２実施形態に係る光増幅器２０は、上述の静的利得変動を抑制すべく、増幅用光ファイバ２３からの出力信号を含む光の一部を分離するための分岐器２１ｃと、該分岐器２１ｃにより分離された光について、信号波長帯域内の信号分布をモニタするためのスペクトルアナライザ２８を、さらに備えたことを特徴としている。
【００４８】
上記制御系２７は、分岐器２１ａにより分離された光のパワーＰINと励起光光源から出力される励起光のパワーＰPとの関係を与える上記一次式ＰP＝ａ・ＰIN＋ｂ（ａ、ｂは定数）を利用してＡＧＣを行う。フィードフォワード制御による高速制御を可能にするためである。しかしながら、図１３に示されたように、制御時間ｔ２で上述の過渡的な出力信号レベルの変動が抑制されたとしても、変動前と変動後とで出力信号の飽和パワーの平均値（時間平均）が異なっている状態でＡＧＣが行われると、静的利得変動ＰQが生じる可能性もあるため、この第２実施形態に係る光増幅器２０では、制御系２７が、増幅用ファイバ２３の出力端における信号波長帯域内の信号分布をスペクトルアナライザ２８を介して検出し、ＡＧＣに利用される上記一次式（２）中の定数ａ及びｂを更新することにより、静的利得変動ＰQを効果的に抑制する。
【００４９】
図４は、この発明に係る光増幅器の第３実施形態の構成を示す図であり、この第３実施形態に係る光増幅器３０も、第２実施形態と同様に、静的利得変動ＰQ（図１３参照）を低減するための構成を備えたことを特徴とする。
【００５０】
すなわち、この第３実施形態に係る光増幅器３０は、図４に示されたように、分岐器３１ａ、遅延媒体３２、光アイソレータ３４ａ、合波器３１ｂ、増幅用光ファイバ３３、光アイソレータ３４ｂ、受光デバイス３５、励起光光源３６、及び制御系３７を備えた点において、第１及び第２実施形態と同様の構成を有する。しかしながら、この第３実施形態に係る光増幅器３０は、上述の静的利得変動を抑制すべく、増幅用光ファイバ３３からの出力信号を含む光の一部を分離するための分岐器３１ｃと、該分岐器３１ｃにより分離された光のパワーを検出するための受光デバイス３８を、さらに備えたことを特徴としている。
【００５１】
上記制御系３７は、増幅用光ファイバ３３の出力端における増幅光パワーＰOUTに対する分岐器３１ａにより分離された光のパワーＰINの比で与えられる増幅率（ＰOUT／ＰIN）を利用して、ＡＧＣに利用される上記一次式（２）中の定数ａ及びｂを更新する。
【００５２】
さらに、この発明に係る光増幅器は、種々の変形が可能である。例えば、複数段の増幅部を備えた光増幅器はよくある。そのような構成においても各段の増幅部直前に遅延媒体を挿入するのは、光増幅器内での伝送損失が増大するため、雑音特性の劣化を引き起こすので好ましくない。
【００５３】
そこで、第４実施形態に係る光増幅器は、初段の増幅部の直前にだけ遅延媒体を挿入しておき、該遅延媒体に到達する前の信号パワーを検出し、その検出結果に基づいて各段の増幅部ごとに励起光パワーを調節する構造を備える。
【００５４】
図５は、この発明に係る光増幅器の第４実施形態の構成を示す図である。この図５において、第４実施形態に係る光増幅器４０は、光伝送路中を伝搬してきた信号の進行方向にそって、該信号を含む光の一部を分離するための分岐器４１と、遅延媒体４２と、複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃ（ぞれぞれ増幅用光ファイバと励起光光源を備える）と、受光デバイス４４と、これら複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃをそれぞれ制御するための制御系４５を備える。
【００５５】
この第４実施形態に係る光増幅器４０は、複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃの上流側に分岐器４１を設け、該分岐器４１により分離された光（信号を含む）の一部をモニタするよう構成されているので、増幅部おのおのの直前で入力信号のパワー変動を検出する構成よりは、速く入力信号のパワー変動を検出することができ、入力信号のパワー変動に良好に追随したＡＧＣが可能になる。また、この第４実施形態に係る光増幅器４０は、複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃにおける入力信号のパワー変動検出と励起光パワーの調節（制御系４５から各増幅部４３ａ〜４３ｃに含まれる励起光光源に対して制御信号ＰP1〜ＰP3が出力される）の各タイミングを見かけ上一致させるべく、分岐器４１と初段の増幅部４３ａとの間に遅延媒体４２が設けられている。
【００５６】
このように遅延媒体４２の下流側に複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃを備えた、第４実施形態の光増幅器４０は、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）やＯＸＣ（Optical Cross Connect）等が挿入されたＷＤＭ伝送システムに適している。
【００５７】
なお、ＯＡＤＭやＯＸＣが導入されたＷＤＭ伝送システムでは、光増幅器の入力信号のパワー変動が信号チャネル数の変動に起因して急峻に変化するケースが頻繁に発生する。そのような場合、適用される光増幅器は高速で利得を一定に維持するよう制御することが要求される。この第４実施形態に係る光増幅器４０によれば、複数段の増幅部４３ａ〜４３ｃおのおのへの入力信号のパワー変動を増幅前に検知できるとともに、過渡的な出力信号パワーの変動を効果的に抑制することができる。
【００５８】
さらに、この発明に係る光増幅器は、遅延媒体に入力される信号を事前に増幅する構成を備えてもよい。
【００５９】
図６は、この発明に係る光増幅器の第５実施形態の構成を示す図である。
【００６０】
この第５実施形態に係る光増幅器５０では、基本的には第１実施形態と同様に、信号の進行方向に沿って分岐器５１ａ、遅延媒体５２、光アイソレータ５４ａ、合波器５１ｂ、増幅用光ファイバ５３、光アイソレータ５４ｂが順次配置され、これらにより光伝送路の一部が構成されている。また、分岐器５１ａにより分離された光のパワー変動をモニタするため受光デバイス５５、合波器５１ｂを介して増幅用光ファイバ５３へ励起光を供給するための励起光源５６が設けられ、制御系５７が受光デバイス５５を介して入力信号のパワー変動を検出し、励起光光源５６を制御（ＡＧＣ）するよう構成されている。
【００６１】
特に、この第５実施形態に係る光増幅器５０では、分岐器５１ａの上流に、検出前の入力信号を増幅するための増幅部５８（増幅用光ファイバ５８ａを含む）が設けられたことを特徴としている。この増幅部５８と分岐器５１ａとの間には可変減衰器及び利得等化器のいずれかからなる光学デバイス５９が配置されている。したがって、この第５実施形態に係る光増幅器５０は、少なくとも遅延媒体５２と、該遅延媒体５２を挟むように配置された２つの増幅用光ファイバ５３、５８ａにより光伝送路の一部が構成されている。
【００６２】
以上の構成を備えた第５実施形態の光増幅器５０によっても、入力信号のパワー変動を増幅前に検知できるとともに、過渡的な出力信号パワーの変動を効果的に抑制することができる。
【００６３】
さらに、発明者は、信号チャネル数の変化に対する励起光パワーの変化遅れに起因した出力信号の過渡的なパワー変動を、異なる励起光波長ごとに評価した。図７は、その実験系の構造を示す図である。
【００６４】
図７の実験系は、変動信号として８チャネルの信号をそれぞれ出力する光源６２ａ、残留信号として１チャネルの信号を出力する可変長光源６２ｂ、光源６２ａからの８チャネル信号を合波する合波器６１ａ、合波器６１ａからの合波信号を通過させるか、あるいは遮断するためのＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）６３、光源６２ａからの変動信号を減衰させるための可変減衰器６４ａ、可変長光源６２ｂからの残留信号を減衰させるための可変減衰器６４ｂ、変動信号と残留信号を合波するためのファイバ・カプラ６５、ファイバ・カプラ６５を通過した光を増幅するための光増幅器としてのＥＤＦＡ６６、ＥＤＦＡ６６により増幅された信号を各波長ごとに分離するための分波器６１ｂ、ＥＤＦＡ６６に入力される前の信号を受光するための受光デバイス６７ｂ、分波器６１ｂにより分離された残留信号を受光するための受光デバイス６１ａ、受光デバイス６７ａ、６７ｂの各信号をモニタするオシロスコープ６８、及び制御系６９を備える。
【００６５】
なお、制御系６９が制御するＡＯＭ６３の変調周波数は１ｋＨｚである。また、信号チャネル数変化による１５ｄＢの入力レベル変動（例えば、信号チャネル数が３２から１に変動するような場合）が起こった場合の、残留信号パワーの過渡応答特性を調べるため、８チャネルの変動信号の１チャネル当たりの入力レベルは−１０．１７ｄＢｍ／ｃｈ、残留信号の入力レベルは−１６ｄＢｍ／ｃｈに設定されている。変動信号の各波長は、１５３３．４ｎｍ、１５３６．６ｎｍ、１５３９．７ｎｍ、１５４２．９ｎｍ、１５５０．１ｎｍ、１５５３．３ｎｍ、１５５６．５ｎｍ、１５５９．７ｎｍである。この実験において、残留信号の波長は１５３１．８ｎｍから１５６１．４ｎｍまで変化させた。
【００６６】
また、用意された光増幅器６６は、励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡと、励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡである。
【００６７】
励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡは、図８（ａ）に示されたように、信号を含む光の一部を分離するためのカプラ６６１（分波器）、増幅前の信号を受光するための受光デバイス６６２、光アイソレータ６６３、波長０．９８μｍの励起光を供給するための励起光光源６６５、信号と波長０．９８μｍの励起光を合波するための合波器６６４、Ｅｒが添加された増幅用光ファイバ６６６（ＥＤＦ）、光アイソレータ６６７、利得等価器（ＧＥＱ）６６８、増幅された信号を含む光の一部を分離するためのカプラ６６９、及びカプラ６６９により分離された光を受光するための受光デバイス６７０を備える。なお、この励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡは、パワーレベル−１ｄＢｍの入力信号に対してパワーレベル＋１２．５ｄＢｍの利得が得られるよう調節されている。
【００６８】
一方、励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡは、図８（ｂ）に示されたように、信号を含む光の一部を分離するためのカプラ６６１（分波器）、増幅前の信号を受光するための受光デバイス６６２、光アイソレータ６６３、波長０．９８μｍの励起光を供給するための励起光光源６６５、信号と波長０．９８μｍの励起光を合波するための合波器６６４、Ｅｒが添加された増幅用光ファイバ６６６（ＥＤＦ）、分波器６７１、光アイソレータ６６７、利得等価器（ＧＥＱ）６６８、増幅された信号を含むｈかりの一部を分離するためのカプラ６６９、及びカプラ６６９により分離された光を受光するための受光デバイス６７０を備える。なお、この励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡは、パワーレベル−１ｄＢｍの入力信号に対してパワーレベル＋１１．４ｄＢｍの利得が得られるよう調節されている。
【００６９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）のＥＤＦＡ６６いずれにおいても、制御系６９は、ＡＯＭ６３に同期して励起光源６６５を駆動させる。また、制御系６９は、信号チャネル数の変化に対する励起光パワー変化の遅延時間Δｔは、図９に示されたように、制御系６９が、ＡＯＭ６３への制御信号の位相と励起光源６６５への制御信号の位相を調節することにより変化させられる。なお、図９（ａ）は、入力光パワーの時間応答を示し、図９（ｂ）は、励起光パワーの時間Δｔだけ遅延した時間応答を示すグラフである。
【００７０】
図１０（ａ）には、図８（ａ）に示された励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡについて、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対する過渡応答特性が示されている。また、図１０（ｂ）には、図８（ｂ）に示された励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡについて、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対する過渡応答特性が示されている。なお、信号チャネル数の変動に対する励起光パワー変化の遅延時間は０（信号チャネル数の変動と同時に励起光パワーを変化させた場合）である。
【００７１】
この測定結果から分かるように、励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは０．２ｄＢのオーバーシュートが生じているのに対し（図１０（ａ）参照）、励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは、ほとんどオーバーシュートが生じていない（図１０（ｂ）参照）。
【００７２】
また、図１１（ａ）には、図８（ａ）に示された励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡの、波長１５３１．７ｎｍ〜１５６１．４ｎｍの各残留信号に対する過渡的なパワー変動の遅延時間依存性、図１１（ｂ）には、図８（ｂ）に示された励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡの、波長１５３１．７ｎｍ〜１５６１．４ｎｍの各残留信号に対する過渡的なパワー変動の遅延時間依存性がそれぞれ示されている。なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、横軸の遅延時間は、マイナスのとき信号チャネル数の変動よりも励起光パワーの変動の方が早いことを意味し、プラスのとき信号チャネル数の変動の方が励起光パワーの変動よりも早いことを意味する。また、図１１（ａ）において、グラフＧ１０１０は、波長１５３１．７ｎｍの残留信号に対するパワー変動、グラフＧ１０２０は、波長１５４１．３ｎｍの残留信号に対するパワー変動、グラフＧ１０３０は、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対するパワー変動、そしてグラフＧ１０４０は、波長１５６１．４ｎｍの残留信号に対するパワー変動をそれぞれ示す。図１１（ｂ）において、グラフＧ２０１０は、波長１５３１．７ｎｍの残留信号に対するパワー変動、グラフＧ２０２０は、波長１５４１．３ｎｍの残留信号に対するパワー変動、グラフＧ２０３０は、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対するパワー変動、そしてグラフＧ２０４０は、波長１５６１．４ｎｍの残留信号に対するパワー変動をそれぞれ示す。
【００７３】
これら図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の結果から、▲１▼遅延時間の増加に起因したパワー変動の増加は、残留信号の波長が短くなるほど大きくなり、このような現象は励起光の波長には依存しないこと、▲２▼励起光波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは、信号チャネル数の変動と同時に励起光パワーを必要量変動させると、過渡的なパワー変動を十分に抑制することができること、▲３▼励起光波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは、信号チャネル数の変動と同時に励起光パワーを必要量変動させても、過渡的なパワー変動を十分に抑制できないこと、そして、▲４▼信号チャネル数変の検出時から信号が遅延媒体を介して増幅用光ファイバの入力端に到達する間での時間よりも励起光パワーの変動開始時間を２μｓ程度早くなるよう設定された場合、過渡的なパワー変動を抑制できる可能性があること、などが分かる。
【００７４】
上記項目▲１▼は、ＥＤＦＡにおいて、信号波長が短くなるほど過渡応答が高速になるためである。上記項目▲２▼の結果から、励起波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡにおいて、ＡＧＣによる制御回路の高速化が行われれば、理想的には応答時間を０にすることで、過渡的なパワー変動を抑制できることが分かる（ただし、制御回路の応答時間を０にすることは現実的ではない）。また。上記項目▲３▼及び▲４▼の結果から、励起波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは、ＡＧＣによりＥＤＦＡの応答時間を０しても過渡的なパワー変動を抑制することはできないが、入力信号のパワー変動を予知して増幅用光ファイバの入力端において発生する信号チャネルの変動よりも２μｓ程度早く励起光パワーを制御することにより、過渡的なパワー変動を抑制できる可能性があることが分かる。
【００７５】
なお、以上のような励起光波長によるＥＤＦＡの応答時間の差は、励起波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡが２準位モデルであるのに対し、励起波長１．４８μｍの前方励起型ＥＤＦＡが３準位モデルであり、かつ4Ｉ11/2励起準位が約数μｓ程度の緩和時間をもているためと考えられる。
【００７６】
上述の図１０及び図１１の結果から、励起波長０．９８μｍの前方励起型ＥＤＦＡでは、信号チャネル数の変動を信号が増幅用光ファイバの入力端に到達する前に予知して、励起光パワーを制御する必要がある。
【００７７】
そこで、この発明に係る光増幅器では、遅延媒体を利用して信号チャネル数の変動検知から信号が増幅用光ファイバの入力端に到達する間での時間が調節される。図１２（ａ）は、比較例として、図４に示された光増幅器（ＥＤＦＡ）のうち遅延媒体３２が除去されたＥＤＦＡの過渡応答特性を示し、図１２（ｂ）は、遅延媒体３２として４００ｍのシングルモード光ファイバが適用されたＥＤＦＡの、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対する過渡応答特性を示す。なお、遅延媒体３２として適用された４００ｍのシングルモード光ファイバは、信号伝搬時間に約２μｓの遅延を与える。
【００７８】
図１２（ａ）から分かるように、遅延媒体を有さないＥＤＦＡでは、出力信号のパワー変動に約０．２ｄＢのオーバーシュートが生じている。一方、図１２（ｂ）から分かるように、遅延媒体として約２μｓの遅延を与える４００ｍのシングルモード光ファイバを有するＥＤＦＡでは、約０．１ｄＢ程度のアンダーシュートを生じているが、オーバーシュートを焼く０．１ｄＢ程度に抑制されている。これにより、遅延媒体３２としてシングルモード光ファイバが適用されたＥＤＡでは、過渡的なパワー変動幅は変わらないが、最大パワー変動値が低減される。したがって、複数の光増幅器が多段接続された光通信システムでは、過渡的なパワー変動が累積することを考慮すると（Sun文献参照）、パワー変動の幅は変化しなくとも最大パワー変動値が小さく抑えられる当該光増幅器が適用される方がより、複数の光増幅器が多段接続される光通信システムに適していることが分かる。
【００７９】
なお、遅延媒体としての光ファイバは、長さ当たりの損失が小さい方がより好ましい。光増幅器の雑音特性の劣化を最小限に抑制できるからである。また、遅延媒体には、曲げ損失による損失増加が小さい光ファイバが適している。曲げ損失の小さい光ファイバが遅延媒体として適用されることにより、当該光増幅器自体の小型化が実現できるからである。特に、遅延媒体として純石英コアファイバが適用されれば、低損失かつ小型の光増幅器が実現可能になる。
【００８０】
また、励起波長１．４８μｍのＥＤＦＡにおいて、信号チャネル数の変動と同時に励起光パワーを変化させれば、いわゆる制御回路の応答時間を０にすることにより過渡的なパワー変動を抑制することはできるが、実際には該制御回路の応答時間を１μｓ以下に短縮することは非常に難しい。したがって、このような励起波長１．４８μｍのＥＤＦＡでも、遅延媒体により相当時間の遅延時間を信号に与えることにより効率的に出力信号のパワー変動を抑制することができ、制御回路の応答時間も緩和される。
【００８１】
複数の光増幅器が多段接続された光通信システムでは、信号パワーの変動が累積することから、このような光増幅器が多段接続された光通信システムやＯＡＤＭ、ＯＸＣ等の光合分波構造を有する光通信システムに、遅延媒体が増幅用光ファイバの前段に適用された当該光増幅器が適用されれば、１段当たりの信号パワーの変動をより小さくできる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、入力信号のパワー変動の検出タイミングと励起光パワーの制御開始タイミングとのずれを縮小させるフィードフォーワード制御を可能にすべく、増幅用光ファイバの上流に３ｄＢ以下の挿入損失を有する遅延媒体を備えたので、該入力信号のパワー変動の検出タイミングと該励起光パワーの制御開始タイミングとのずれにより生じる増幅用光ファイバから出力された増幅信号の過渡的なパワー変動が効果的に抑制される。また、上記遅延媒体の挿入損失は３ｄＢ以下であるため、当該光増幅器の雑音指数が改善されるという効果がある。
【００８３】
さらに、励起光波長に対応して遅延媒体による遅延時間を適宜調節することにより、当該光増幅器から出力される出力信号の過渡的なパワー変動を効果的に抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光増幅器の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】この発明に係る光ファイバモジュールの具体的な構成を示す図である。
【図３】この発明に係る光増幅器の第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】この発明に係る光増幅器の第３実施形態の構成を示す図である。
【図５】この発明に係る光増幅器の第４実施形態の構成を示す図である。
【図６】この発明に係る光増幅器の第５実施形態の構成を示す図である。
【図７】信号チャネル数の変化に対する励起光パワー変化の遅れに起因した出力信号の過渡的なパワー変動量を評価するための実験系の構造を示す図である。
【図８】図７に示された実験系に適用される光増幅器（ＥＤＦＡ）として、波長０．９８μｍの励起光を利用した光増幅器（ａ）と、波長１．４８μｍの励起光を利用した光増幅器（ｂ）の各構造を示す図である。
【図９】図７に示された実験系におけるトータル入力パワー（ａ）と励起光パワー（ｂ）の時間応答を示すグラフである。
【図１０】図８（ａ）に示された励起光波長０．９８μｍの光増幅器（ａ）と、図８（ｂ）に示された励起光波長１．４８μｍの光増幅器（ｂ）のそれぞれについて、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対する過渡応答特性を示すグラフである。
【図１１】図８（ａ）に示された励起光波長０．９８μｍの光増幅器（ａ）と、図８（ｂ）に示された励起光波長１．４８μｍの光増幅器（ｂ）のそれぞれについて、波長１５３１．７ｎｍ〜１５６１．４ｎｍの各残留信号に対する過渡的なパワー変動の遅延時間依存性を示すグラフである。
【図１２】図４に示された光増幅器に遅延媒体として４００ｍのシングルモード光ファイバが適用されなかった場合（ａ）と適用された場合（ｂ）のそれぞれについて、波長１５５１．７ｎｍの残留信号に対する過渡応答特性を示すグラフである。
【図１３】従来の光増幅器におけるＡＧＣの課題を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０、６６…光増幅器、１２、２２、３２、４２、５２…遅延媒体、１３、２３、３３、４３、５３、６６６…増幅用光ファイバ、１４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ…分岐器、１５、２５、３５、４５、５５…受光デバイス、１６、２６、３６、４６、５６、６６５…励起光光源、１７、２７、３７、４７、５７、６９…制御系、１５０、１６０…ファイバカプラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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