JPH09186383A - Optical fiber amplifier - Google Patents
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
に関し、特に、その出力信号または利得の制御に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier, and more particularly to control of its output signal or gain.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバ増幅器は、励起光により、基
底準位にあるエルビウム等の不純物中の電子を基底準位
→励起準位→上準位へと遷移させ、上準位に電子を蓄積
させておき、基底準位と上準位のエネルギー準位を持つ
入力信号光が入射すると、上準位の電子が基底準位に緩
和して光が出力されて、入力信号光を増幅するものであ
る。図２は、従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
この光ファイバ増幅器は、励起ＬＤ１による波長λp の
励起光を光ファイバ２に入力すると共に、波長λi の入
力信号光を光ファイバ５に入力して、波長多重器（以
下、ＷＤＭカプラと呼ぶ）３で励起光と入力信号光とを
合波する。ＷＤＭカプラ３で合波された励起光と入力信
号光は、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファイ
バ４は、励起光により上準位にイオンを蓄積し、入力信
号光により、上準位に蓄積されていた電子は基底準位に
落ちて、入力信号光と同じ波長の位相の揃った光を出力
して入力信号光を光増幅する。光増幅ファイバ４の出力
光は、２分岐カプラ６により分岐されて、光検出器（以
下、ＰＤと呼ぶ）８と出力ファイバ７にそれぞれ出力さ
れる。出力ファイバ７からは、波長λs の増幅信号光が
出力される。2. Description of the Related Art An optical fiber amplifier causes electrons in impurities such as erbium at the ground level to transit to ground level → excitation level → upper level by pumping light, and accumulates electrons in the upper level. When the input signal light having the energy levels of the ground level and the upper level is incident, the electrons of the upper level are relaxed to the ground level and the light is output to amplify the input signal light. Is. FIG. 2 is a block diagram of a conventional optical fiber amplifier.
This optical fiber amplifier inputs the pumping light of wavelength λ p by the pumping LD 1 into the optical fiber 2 and the input signal light of wavelength λ i into the optical fiber 5 to generate a wavelength multiplexer (hereinafter referred to as WDM coupler). In 3), the pumping light and the input signal light are multiplexed. The pumping light and the input signal light multiplexed by the WDM coupler 3 are input to the optical amplification fiber 4. The optical amplification fiber 4 accumulates ions in the upper level by the excitation light, and the electrons accumulated in the upper level are dropped to the ground level by the input signal light, and the phase of the same wavelength as the input signal light is aligned. Output light to optically amplify the input signal light. The output light of the optical amplification fiber 4 is branched by the two-branch coupler 6 and output to the photodetector (hereinafter referred to as PD) 8 and the output fiber 7. From the output fiber 7, amplified signal light of wavelength λ s is output.
【０００３】一方、ＰＤ８に入力された光パワーは、電
気信号に変換されて減算器１０に入力される。減算器１
０により、電気信号に変換された値から参照値回路９に
保持された出力パワーが所望の値となるように設定され
た所定の値とを差し引いて、ドライバ回路１１に入力さ
れる。ドライバ回路１１で、減算器１０の出力値を増幅
して、励起ＬＤ１への負帰還利得をあたえる。つまり、
増幅された光パワーが所望のパワーよりも小さい時は、
励起ＬＤ１により励起光のパワーを大きくして、光増幅
ファイバ４における、上準位に存在するイオンの数が増
加して、所望のパワーよりも大きい時は、励起ＬＤ１に
より励起光のパワーを小さくして、光増幅ファイバ４に
おける、上準位に存在するイオンの数を減少させて光利
得を制御する。On the other hand, the optical power input to the PD 8 is converted into an electric signal and then input to the subtractor 10. Subtractor 1
When the value is 0, the value converted into the electric signal is subtracted from the predetermined value set so that the output power held in the reference value circuit 9 becomes a desired value, and the result is input to the driver circuit 11. The driver circuit 11 amplifies the output value of the subtractor 10 to give a negative feedback gain to the pump LD 1. That is,
When the amplified optical power is less than the desired power,
When the power of the pumping light is increased by the pumping LD1 and the number of ions existing in the upper level in the optical amplification fiber 4 increases, and the power is higher than the desired power, the power of the pumping light is reduced by the pumping LD1. Then, the number of ions existing in the upper level in the optical amplification fiber 4 is reduced to control the optical gain.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ増幅器は、以下の課題があった。図３（ａ）
〜（ｃ）は、光サージ発生のメカニズムを示す図であ
り、特に同図（ａ）は励起ＬＤ光パワーと光利得との関
係を示す図、同図（ｂ）は入力信号光を示す図、同図
（ｃ）は出力光を示す図である。上述したように、従来
の光ファイバ増幅器は、上準位から基底準位に落ちるこ
とによって、光増幅するものであり、光利得は、光増幅
ファイバ長、励起光パワー、入力信号光パワー等によっ
て決まる。また、図３（ａ）に示すように、入力信号光
が０の場合は最大利得を示し、入力信号光パワーにより
利得飽和を起こし、利得が下がる。図３（ａ）中のＧ1
は入力信号パワーＰs のＰout ＝Ｐs ×Ｇ1 となる制御
を行っている場合の、動作点における利得であり、Ｇ2
は完全反転状態で、入力信号光＝０、最大励起パワー時
の最大利得である。ＸはＧ2 とＧ1 との利得の差であ
る。However, the conventional optical fiber amplifier has the following problems. FIG. 3 (a)
5A to 5C are diagrams showing a mechanism of optical surge generation, in particular, FIG. 7A is a diagram showing a relationship between pump LD light power and optical gain, and FIG. 7B is a diagram showing input signal light. FIG. 3C is a diagram showing output light. As described above, the conventional optical fiber amplifier performs optical amplification by dropping from the upper level to the ground level, and the optical gain depends on the optical amplification fiber length, pumping light power, input signal light power, etc. Decided. Further, as shown in FIG. 3A, when the input signal light is 0, the maximum gain is exhibited, and the gain is saturated by the input signal light power, and the gain is lowered. G 1 in FIG. 3 (a)
The case having a control serving as P out = P s × G 1 of the input signal power P s, the gain at the operating point, G 2
Is the maximum gain when the input signal light = 0 and the maximum pump power is in the completely inverted state. X is the difference in gain between G 2 and G 1 .
【０００５】従来の光ファイバ増幅器は、上述したよう
に、信号成分の強い（弱い）を検出して、励起用ＬＤ１
が出力する励起光λp のパワーを減（増）して利得制御
しているため、入力光信号λs が断（０．１ｍｓ以上、
入力光が無い状態をいう）になったり、入力信号光が動
作範囲以下のパワーに一定時間以上保持されると、上記
帰還動作により、最大励起パワーとなり、光利得が図３
（ａ）の右矢印に示すように最大Ｇ2 となる。その後、
図３（ｂ）に示すように、パワーＰs の入力信号光が復
帰すると、その最大利得Ｇ2 で入力光信号λs が増幅さ
れるため、図３（ｃ）に示すように、光出力先頭部に巨
大な光ピーク（Ｇ2 ×Ｐs ）をもつ光サージが発生する
ことがある。これは、下流の光ファイバ増幅器や光デバ
イス等の光学的破壊の原因になったり、特性劣化に至る
可能性があることが指摘されており、光サージ低減の光
ファイバ増幅器の利得制御方法が求められていた。As described above, the conventional optical fiber amplifier detects the strong (weak) signal component, and the pump LD 1
The input optical signal λ s is cut off (0.1 ms or more, because gain control is performed by decreasing (increasing) the power of the pumping light λ p output by
When there is no input light) or the power of the input signal light is kept below the operating range for a certain period of time or more, the above-mentioned feedback operation results in the maximum pump power and the optical gain is as shown in FIG.
The maximum is G 2 as shown by the right arrow in (a). afterwards,
As shown in FIG. 3B, when the input signal light of power P s is restored, the input optical signal λ s is amplified by the maximum gain G 2 , so that the optical output as shown in FIG. An optical surge having a huge optical peak (G 2 × P s ) at the head may occur. It is pointed out that this may cause optical destruction of downstream optical fiber amplifiers and optical devices, and may lead to characteristic deterioration.Therefore, there is a need for a gain control method for optical fiber amplifiers that reduces optical surges. It was being done.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、励起光により基底準位の電子が励起
され、入力信号光を増幅する光増幅ファイバと、前記励
起光を発光する発光素子と、前記光増幅ファイバにより
増幅された入力信号光のパワーをモニタするＰＤと、前
記ＰＤの出力信号に基づいて、前記増幅された入力信号
光のパワーが一定となるように前記発光素子が出力する
励起光のパワーを制御する負帰還回路とを備えた光ファ
イバ増幅器において、以下の回路などを設けている。前
記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と異
なる波長の光を発光して、前記光増幅ファイバに入力す
る注入光素子と、前記ＰＤの出力信号が前記入力信号光
の遮断を示した場合に、前記注入光素子より発光するよ
うに制御して、それ以外の場合には、前記注入光素子が
発光しないように制御する制御回路とを設けている。第
１の発明によれば、以上の様に、光ファイバ増幅器を構
成したので、制御回路は、光検出器の出力信号が入力信
号光の遮断を示した時は注入光素子を発光させるので、
入力信号光の遮断時の光利得を抑制する。その為、入力
信号光が復帰した時にも光利得が抑制されているので、
入力信号光を増幅しても光サージが発生することがな
い。従って、前記課題を解決できるのである。In order to solve the above-mentioned problems, the first invention provides an optical amplification fiber for amplifying an input signal light by exciting electrons of the ground level by the excitation light, and the excitation light. A light emitting element that emits light, a PD that monitors the power of the input signal light amplified by the optical amplifying fiber, and the power of the amplified input signal light that is constant based on the output signal of the PD. An optical fiber amplifier including a negative feedback circuit that controls the power of pumping light output from a light emitting element includes the following circuits. In the case where an injection optical element that is amplified by the optical amplification fiber, emits light having a wavelength different from that of the input signal light, and is input to the optical amplification fiber, and an output signal of the PD indicates interruption of the input signal light. Further, there is provided a control circuit for controlling so that the injection light element emits light, and otherwise controlling so that the injection light element does not emit light. According to the first aspect of the invention, since the optical fiber amplifier is configured as described above, the control circuit causes the injection optical element to emit light when the output signal of the photodetector indicates blocking of the input signal light.
The optical gain when the input signal light is blocked is suppressed. Therefore, the optical gain is suppressed even when the input signal light returns,
Optical surge does not occur even if the input signal light is amplified. Therefore, the above problem can be solved.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態を示す光ファイバ増幅
器の構成図であり、従来の図２中の要素に共通する要素
には共通の符号を付してある。本第１の実施形態の光フ
ァイバ増幅器が従来の光ファイバ増幅器と異なる点は、
通常入力信号光の時は、利得一定の制御を行い、入力信
号が遮断された時、注入光を光増幅ファイバに注入し
て、利得飽和により信号光に対する潜在利得増大を抑圧
して、光サージの発生を抑制するようにしたことであ
る。図１に示すように、本第１の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、コンパレータ（制御回路）２０、注入光ＬＤ２１、
及びＷＤＭカプラ３，２３により構成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an optical fiber amplifier showing a first embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. It is attached with a code. The optical fiber amplifier of the first embodiment is different from the conventional optical fiber amplifier in that
When the input signal light is normal, the gain is controlled to be constant, and when the input signal is cut off, the injected light is injected into the optical amplification fiber to suppress the potential gain increase for the signal light due to gain saturation, thereby suppressing the optical surge. Is to suppress the occurrence of. As shown in FIG. 1, the optical fiber amplifier according to the first embodiment includes a pump LD 1, optical fibers 2, 5, 22, and 2.
4, optical amplification fiber 4, two-branch coupler 6, output fiber 7, PD 8, reference value circuit 9, subtractor 10, driver 1
1, comparator (control circuit) 20, injection light LD 21,
And WDM couplers 3, 23.
【０００８】注入光ＬＤ２１の出力側は、光ファイバ２
２が接続されている。光ファイバ２２及び入力信号光を
入力する光ファイバ５の出力側は、ＷＤＭカプラ２３が
接続されている。ＷＤＭカプラ２３の出力側は、光ファ
イバ２４が接続されている。励起ＬＤ１の出力側は、光
ファイバ２が接続されている。光ファイバ２，２４の出
力側は、ＷＤＭカプラ３が接続されている。ＷＤＭカプ
ラ３の出力側は、光増幅ファイバ４が接続され、この光
増幅ファイバ４の出力側は、フィルタ２５が接続されて
いる。フィルタ２５の出力側は、２分岐カプラ６が接続
され、この２分岐カプラ６の第１のポートは、出力ファ
イバ７が接続され、第２のポートは、ＰＤ８が接続され
ている。ＰＤ８及び参照値回路９の出力側は、減算器１
０が接続され、この減算器１０の出力側は、ドライバ１
１が接続されている。ドライバ１１の出力側は、励起Ｌ
Ｄ１及びコンパレータ２０が接続されている。コンパレ
ータ２０の出力側は、図示しないがスイッチ回路に接続
され、このスイッチ回路は、注入光ＬＤ２１と図示しな
い電流源回路との間に接続されている。電流源回路が注
入光ＬＤ２１を駆動する駆動電流は、信号入力光が遮断
時の注入光の利得が、入力信号光が復帰した時に、その
入力信号光がその利得で増幅された時に光サージが発生
しない程度とする。The output side of the injection light LD 21 has an optical fiber 2
2 are connected. A WDM coupler 23 is connected to the output side of the optical fiber 5 for inputting the optical fiber 22 and the input signal light. An optical fiber 24 is connected to the output side of the WDM coupler 23. The optical fiber 2 is connected to the output side of the pumping LD 1. The WDM coupler 3 is connected to the output sides of the optical fibers 2 and 24. An optical amplification fiber 4 is connected to the output side of the WDM coupler 3, and a filter 25 is connected to the output side of the optical amplification fiber 4. A two-branch coupler 6 is connected to the output side of the filter 25, an output fiber 7 is connected to the first port of the two-branch coupler 6, and a PD 8 is connected to the second port. The output side of the PD 8 and the reference value circuit 9 has a subtracter 1
0 is connected, and the output side of the subtractor 10 is the driver 1
1 is connected. The output side of the driver 11 is the excitation L
D1 and the comparator 20 are connected. The output side of the comparator 20 is connected to a switch circuit (not shown), and this switch circuit is connected between the injection light LD 21 and a current source circuit (not shown). The drive current for driving the injection light LD21 by the current source circuit is such that the gain of the injection light when the signal input light is cut off is an optical surge when the input signal light is restored and the input signal light is amplified by the gain. It does not occur.
【０００９】本第１の実施形態の光増幅ファイバ４は、
例えば、エルビウムドープ光増幅ファイバであり、ファ
イバコア部にエルビウムを微量添加したものを使用する
ものとする。このエルビウムドープ光増幅ファイバは、
励起準位が９８０ｎｍ及び１４８０ｎｍであり、上準位
が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍである。例えば、励起Ｌ
Ｄ１の励起光の波長λp は、９８０ｎｍとし、入力信号
光の波長λs は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲
内の波長であり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λ
i は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あって、入力信号光の波長λs とは異なるものである。
フィルタ２５は、入力信号光の波長λs のみを透過し
て、それ以外の注入光や励起光を除去するものである。
参照値回路９は、所望の増幅信号光のパワーに対応する
ＰＤ８の出力パワーの値を保持している。ドライバ１１
は、オペアンプと励起ＬＤ１を電流駆動するためのドラ
イバ回路とにより構成されている。The optical amplifying fiber 4 of the first embodiment is
For example, an erbium-doped optical amplifying fiber with a small amount of erbium added to the fiber core is used. This erbium-doped optical amplification fiber
The excitation levels are 980 nm and 1480 nm, and the upper levels are 1530 nm to 1560 nm. For example, excitation L
The wavelength λ p of the pump light of D1 is 980 nm, the wavelength λ s of the input signal light is a wavelength within the range of the upper levels 1530 to 1560 nm, and the wavelength λ of the injection light of the injection light LD21.
i is a wavelength within the upper level range of 1530 to 1560 nm, and is different from the wavelength λ s of the input signal light.
The filter 25 transmits only the wavelength λ s of the input signal light, and removes other injected light and excitation light.
The reference value circuit 9 holds the value of the output power of the PD 8 corresponding to the power of the desired amplified signal light. Driver 11
Is composed of an operational amplifier and a driver circuit for driving the excitation LD1 with current.
【００１０】以下、図１の動作の説明をする。波長λs
の入力信号光は光ファイバ５、ＷＤＭカプラ２２、及び
光ファイバ２４を通って、ＷＤＭカプラ３に入力され
る。ＷＤＭカプラ３で、入力信号光と励起ＬＤ１より光
ファイバ２を通して入力された波長λp の励起光とが合
波されて、光増幅ファイバ４に入力される。光増幅ファ
イバ４において、励起光により上準位に蓄積されたエル
ビウムイオンが、入力信号光の入力により基底準位に落
ちて、入力信号光と同じ波長λs の光が出力され、その
入力信号光が増幅されてフィルタ２５に出力される。フ
ィルタ２５により、入力信号光の波長以外の光が除去さ
れて、２分岐カプラ６の第１のポートを通して、出力フ
ァイバ７に増幅信号光が出力される。一方、２分岐カプ
ラ６の第２のポートから出力された光は、ＰＤ８に入力
される。参照値回路９、減算器１０、及びドライバ１１
で構成される負帰還回路により、ＰＤ８で検出した増幅
信号光が、パワーが参照値回路９が保持する参照値とな
るように制御を行い、出力信号パワーが一定に保たれ
る。The operation of FIG. 1 will be described below. Wavelength λ s
The input signal light of is transmitted to the WDM coupler 3 through the optical fiber 5, the WDM coupler 22, and the optical fiber 24. In the WDM coupler 3, the input signal light and the pumping light of the wavelength λ p input from the pumping LD 1 through the optical fiber 2 are multiplexed and input to the optical amplifying fiber 4. In the optical amplifying fiber 4, the erbium ions accumulated in the upper level by the excitation light are dropped to the ground level by the input of the input signal light, and the light of the same wavelength λ s as the input signal light is output. The light is amplified and output to the filter 25. Light other than the wavelength of the input signal light is removed by the filter 25, and amplified signal light is output to the output fiber 7 through the first port of the bifurcating coupler 6. On the other hand, the light output from the second port of the two-branch coupler 6 is input to the PD 8. Reference value circuit 9, subtractor 10, and driver 11
The negative feedback circuit configured in (1) controls the amplified signal light detected by the PD 8 so that the power has the reference value held by the reference value circuit 9, and the output signal power is kept constant.
【００１１】このため、入力遮断時には制御不能とな
り、ドライバ１０が有するオペアンプが最大出力、励起
ＬＤ１が最大出力で固定される。コンパレータ２０は、
オペアンプの最大出力よりも若干下に設定された基準値
としての閾値とオペアンプ出力とを比較して、入力遮断
時にオペアンプ出力が最大値を示した時に、コンパレー
タ２０に接続されるスイッチ回路をオンにする。スイッ
チ回路がオンになると、電流源回路より注入光ＬＤ２１
を駆動し、注入光ＬＤ２１が波長λi の注入光を発光し
て、光ファイバ２２に入力する。光ファイバ２２に入力
された注入光は、ＷＤＭカプラ２３、及び光ファイバ２
４を通り、ＷＤＭカプラ３で励起光と合波されて、光増
幅ファイバ４で増幅される。この増幅により、上準位の
エルビウムイオンの数が減って、利得飽和による信号光
に対する潜在利得（入力信号光があると仮定した時のそ
の利得）を抑圧する。光増幅ファイバ４で増幅された注
入光は、フィルタ２５で除去されて、出力ファイバ７及
びＰＤ８には入力されない。Therefore, when the input is cut off, the control becomes uncontrollable, and the operational amplifier of the driver 10 is fixed at the maximum output and the pumping LD1 is fixed at the maximum output. The comparator 20 is
The threshold value as a reference value set slightly below the maximum output of the operational amplifier is compared with the operational amplifier output, and the switch circuit connected to the comparator 20 is turned on when the operational amplifier output shows the maximum value when the input is cut off. To do. When the switch circuit is turned on, the injection light LD21 is supplied from the current source circuit.
The injection light LD 21 emits the injection light of the wavelength λ i and inputs it to the optical fiber 22. The injected light input to the optical fiber 22 is the WDM coupler 23 and the optical fiber 2.
4, the light is multiplexed with the pumping light by the WDM coupler 3, and is amplified by the optical amplification fiber 4. By this amplification, the number of erbium ions in the upper level is reduced, and the potential gain for signal light due to gain saturation (the gain when there is input signal light) is suppressed. The injected light amplified by the optical amplification fiber 4 is removed by the filter 25 and is not input to the output fiber 7 and PD 8.
【００１２】入力遮断時は、上記負帰還回路により励起
ＬＤ１が最大出力に固定され、上記コンパレタ２０の制
御により、注入光ＬＤ２１で注入光が発光され、光増幅
ファイバ４において注入光が増幅され、利得飽和による
信号光に対する潜在利得が抑圧された状態が維持され
る。信号光が復帰すると、信号光が光増幅ファイバ４で
増幅されるが、この時点において、信号光の潜在利得が
抑圧されているため、信号光の利得が抑圧される。増幅
された信号光をＰＤ８で検出し、オペアンプ出力が閾値
以下に低下するために、コンパレータ２０の出力がゼロ
となり、スイッチ回路が遮断して注入光ＬＤ２１がオフ
となる。以上説明したように、本第１の実施形態によれ
ば、信号光入力時には、通常の光出力一定の動作を行
う。信号光遮断時には、注入光ＬＤ２１が光増幅ファイ
バ４を通過して増幅され、利得飽和により信号光に対す
る潜在利得を抑圧する。そのため、信号光が復帰した場
合には、信号光に対する利得は注入光ＬＤ２１によりす
でに抑圧されているため、光サージは発生しない。When the input is cut off, the pumping LD1 is fixed to the maximum output by the negative feedback circuit, the injection light is emitted by the injection light LD21 by the control of the comparator 20, and the injection light is amplified in the optical amplification fiber 4, The state where the potential gain for the signal light due to gain saturation is suppressed is maintained. When the signal light returns, the signal light is amplified by the optical amplification fiber 4. At this point, the potential gain of the signal light is suppressed, so the gain of the signal light is suppressed. The amplified signal light is detected by the PD 8, and the output of the operational amplifier falls below the threshold value, so the output of the comparator 20 becomes zero, the switch circuit is cut off, and the injection light LD 21 is turned off. As described above, according to the first embodiment, the normal optical output constant operation is performed when the signal light is input. When the signal light is cut off, the injected light LD 21 is amplified by passing through the optical amplification fiber 4, and the potential gain for the signal light is suppressed by gain saturation. Therefore, when the signal light is restored, the gain for the signal light is already suppressed by the injection light LD 21, and the optical surge does not occur.
【００１３】第２の実施形態 図４は、本発明の第２の実施形態を示す光ファイバ増幅
器の構成図であり、図１中の要素に共通する要素には共
通の符号を付してある。本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器が第１の実施形態の光ファイバ増幅器と異なる点
は、光サージの発生を検出する制御回路３０を設け、光
サージが発生すると、注入光ＬＤ２１から注入光を発光
させて光増幅ファイバ４に注入するようにしたことであ
る。図４に示すように、本第２の実施形態の光ファイバ
増幅器は、励起ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２
４、光増幅ファイバ４、２分岐カプラ６、出力ファイバ
７、ＰＤ８、参照値回路９、減算器１０、ドライバ１
１、注入光ＬＤ２１、ＷＤＭカプラ２２，２３、参照値
回路３１、減算器３２、及びドライバ３３により構成さ
れている。ＰＤ８及び参照値回路３１の出力側は、減算
器３２が接続されている。減算器３２の出力側は、ドラ
イバ３３が接続され、このドライバ３３の出力側は、注
入光ＬＤ２１が接続されている。参照値回路３１、減算
器３２、及びドライバ３３は、制御回路３０を構成す
る。 Second Embodiment FIG. 4 is a block diagram of an optical fiber amplifier showing a second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are designated by common reference numerals. . The optical fiber amplifier according to the second embodiment is different from the optical fiber amplifier according to the first embodiment in that a control circuit 30 for detecting the occurrence of an optical surge is provided, and when the optical surge occurs, the injected light LD 21 injects the injected light. Is emitted and injected into the optical amplification fiber 4. As shown in FIG. 4, the optical fiber amplifier according to the second embodiment has a pump LD 1, optical fibers 2, 5, 22, and 2.
4, optical amplification fiber 4, two-branch coupler 6, output fiber 7, PD 8, reference value circuit 9, subtractor 10, driver 1
1, an injection light LD 21, WDM couplers 22 and 23, a reference value circuit 31, a subtractor 32, and a driver 33. A subtractor 32 is connected to the output side of the PD 8 and the reference value circuit 31. The driver 33 is connected to the output side of the subtractor 32, and the injection light LD 21 is connected to the output side of the driver 33. The reference value circuit 31, the subtractor 32, and the driver 33 form a control circuit 30.
【００１４】本第２の実施形態の光増幅ファイバ４は、
第１の実施形態と同様に、エルビウムド−プ光増幅ファ
イバを使用するものとする。例えば、励起ＬＤ１の励起
光の波長は、９８０ｎｍとし、入力信号光の波長λ
s は、上準位１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長で
あり、注入光ＬＤ２１の注入光の波長λi は、上準位１
５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長であって、入力信
号光の波長λs とは異なるものとする。参照値回路３１
には、出力許容最大パワーを示すＰＤ８の出力パワーに
等しい値を保持している。注入光ＬＤ２１は、ドライバ
３３より正の値が出力するとオンして、波長λi の注入
光を発光するものである。ドライバ３３は、減算器３２
の出力を増幅するオペアンプと、注入光ＬＤ２１を電流
駆動する駆動回路とにより構成されている。ドライバ回
路３３が注入光ＬＤ２１を駆動するための駆動電流は、
光サージが発生した時にその光サージが抑制できる程度
とする。The optical amplifying fiber 4 of the second embodiment is
As in the first embodiment, an erbium-doped optical amplifying fiber is used. For example, the wavelength of the pumping light of the pumping LD 1 is 980 nm, and the wavelength λ of the input signal light is
s is a wavelength within the range of the upper level 1530 to 1560 nm, and the wavelength λ i of the injected light of the injected light LD 21 is the upper level 1
The wavelength is in the range of 530 to 1560 nm and is different from the wavelength λ s of the input signal light. Reference value circuit 31
Holds a value equal to the output power of the PD 8 indicating the maximum allowable output power. The injection light LD21 is turned on when a positive value is output from the driver 33, and emits the injection light of the wavelength λ i . The driver 33 uses the subtractor 32
It is composed of an operational amplifier that amplifies the output of the optical signal and a drive circuit that drives the injected light LD 21 with a current. The drive current for the driver circuit 33 to drive the injected light LD 21 is
When the light surge occurs, the light surge should be suppressed.
【００１５】以下、図４の動作の説明をする。通常信号
入力時には、第１の実施形態と同様に、ＰＤ８にて信号
出力のパワーを検出して、参照値回路９、減算器１０、
及びドライバ１１により、信号出力の値が一定になるよ
うに負帰還制御が行われる。このため、信号光遮断時に
は、負帰還回路は制御不能となり最大利得で固定され
る。光信号が復帰すると、最大利得で入力信号光が増幅
されることになり、光サージを発生する。光サージを発
生した光は、ＰＤ８に入力されてその光パワーが検出さ
れる。この光パワーは、参照値回路３１が保持する参照
値を越えるため、減算器３２は、ＰＤ８の出力から参照
値を引き算して正の値をドライバ３３に出力する。ドラ
イバ３３は、減算器３２の出力を増幅して注入光ＬＤ２
１を電流駆動し、波長λi の注入光を発光させて光増幅
ファイバ４に入射する。光増幅ファイバ４は、入力信号
光と注入光とを増幅するが、注入光が増幅されて上準位
のエルビウムのイオンが減る分だけ、利得飽和により入
力信号光の利得が削減されることになる。The operation of FIG. 4 will be described below. At the time of inputting a normal signal, the power of the signal output is detected by the PD 8 as in the first embodiment, and the reference value circuit 9, the subtractor 10,
Also, the driver 11 performs negative feedback control so that the value of the signal output becomes constant. Therefore, when the signal light is cut off, the negative feedback circuit cannot be controlled and is fixed at the maximum gain. When the optical signal returns, the input signal light is amplified with the maximum gain, and an optical surge occurs. The light that has generated the optical surge is input to the PD 8 and its optical power is detected. Since this optical power exceeds the reference value held by the reference value circuit 31, the subtractor 32 subtracts the reference value from the output of the PD 8 and outputs a positive value to the driver 33. The driver 33 amplifies the output of the subtractor 32 and injects the injected light LD2.
1 is current-driven to emit the injection light of wavelength λ i , which is then incident on the optical amplification fiber 4. The optical amplification fiber 4 amplifies the input signal light and the injected light, and the gain of the input signal light is reduced due to the gain saturation due to the reduction of the erbium ions in the upper level by amplifying the injected light. Become.
【００１６】光増幅ファイバ４で増幅された入力信号光
と注入光は、フィルタ２５によって注入光が除去され、
２分岐カプラ６の第１のポートから、出力ファイバ７に
増幅された入力信号のみが出力されることになる。一
方、２分岐カプラ６の第２のポートから出力された増幅
された入力信号光が、ＰＤ８によってパワーが検出され
る。この時、入力信号光の利得が減っているので、信号
光出力が低下して出力許容最大値パワー以下になると、
ドライバ３３は出力を停止し、注入光ＬＤ２１はオフと
なり、上記通常信号光入力時の動作に戻る。以上説明し
たように、本第２の実施形態によれば、ＰＤ８におい
て、信号出力を検出しその値が参照値となるように制御
を行う。このため、信号光入力時には通常の光出力一定
動作を行う。The input signal light and the injected light amplified by the optical amplification fiber 4 are removed by the filter 25,
Only the amplified input signal is output to the output fiber 7 from the first port of the two-branch coupler 6. On the other hand, the power of the amplified input signal light output from the second port of the two-branch coupler 6 is detected by the PD 8. At this time, since the gain of the input signal light is reduced, if the signal light output falls and becomes less than the output allowable maximum value power,
The driver 33 stops the output, the injected light LD 21 is turned off, and the operation returns to the operation when the normal signal light is input. As described above, according to the second embodiment, the PD 8 detects the signal output and controls so that the value becomes the reference value. Therefore, when the signal light is input, the normal optical output constant operation is performed.
【００１７】信号遮断時には、利得の制御が不能となっ
て最大利得で固定されるが、光信号復帰時には、ＰＤ８
で信号光出力サージをいち早く検出し、高速に注入光を
注入するので、光利得が急速に減少し、信号光に対する
利得を瞬時に抑圧し、出力サージを出力許容最大値パワ
ー以下に抑える。増幅された注入光はフィルタ２５で遮
断されるため、後段の光回路、デバイスに対するダメー
ジを最小限にできる。なお、本発明は、上記実施形態に
限定されず種々の変形が可能である。その変形例として
は、例えば次のようなものがある。 （１） 第１、第２の実施形態では、注入光を入力部に
おいて合波しているが、光増幅ファイバ４の出力側か
ら、入力信号とは逆方向に合波することも構成できる。
この場合、フィルタ２５は不要となる。 （２） 第１、第２の実施形態では、エルピウムドーブ
光ファイバを用いた例を示したが、ＰＤＦＡ（プラシオ
ジウム）あるいは他の光増幅ファイバであってもよい。When the signal is cut off, the gain cannot be controlled and is fixed at the maximum gain.
Since the signal light output surge is detected promptly and the injected light is injected at high speed, the optical gain is rapidly reduced, the gain for the signal light is instantaneously suppressed, and the output surge is suppressed to the output allowable maximum value power or less. Since the amplified injected light is blocked by the filter 25, damage to the optical circuit and device in the subsequent stage can be minimized. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, there are the following modifications. (1) In the first and second embodiments, the injected light is multiplexed at the input section, but it is also possible to combine it from the output side of the optical amplification fiber 4 in the opposite direction to the input signal.
In this case, the filter 25 becomes unnecessary. (2) In the first and second embodiments, an example in which an erpium dove optical fiber is used has been shown, but a PDFA (Praciodium) or other optical amplification fiber may be used.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１、第２
の発明によれば、信号入力光の遮断を検知し、注入光を
注入して、光増幅ファイバの潜在利得を抑制する、また
は、光サージを検出し、注入光を注入して、入力信号光
の利得を低下させるので、光サージの発生を抑制または
光サージをいち早く抑えることができる。そのため、後
段の光回路、デバイスに対するダメージを最小限にでき
る。As described in detail above, the first and the second
According to the invention, the interruption of the signal input light is detected, the injection light is injected to suppress the potential gain of the optical amplification fiber, or the optical surge is detected and the injection light is injected to input the input signal light. Since the gain is reduced, the occurrence of light surge can be suppressed or the light surge can be suppressed quickly. Therefore, it is possible to minimize damage to the optical circuits and devices in the subsequent stages.
【図１】本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅器の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a first embodiment of the present invention.
【図２】従来の光ファイバ増幅器の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical fiber amplifier.
【図３】光サージ発生のメカニズムを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a mechanism of light surge generation.
【図４】本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅器の
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a second embodiment of the present invention.
１ 励起ＬＤ ２，５，２２，２３ 光ファイバ ３，２３ ＷＤＭカプラ ４ 光増幅ファイバ ６ ２分岐カプラ ７ 出力ファイバ ８ ＰＤ ９，３１ 参照値回路 １０，３２ 減算器 １１，３３ ドライバ ２０ コンパレータ ２１ 注入光ＬＤ ２５ フィルタ 1 pumping LD 2,5,22,23 optical fiber 3,23 WDM coupler 4 optical amplification fiber 6 2 branching coupler 7 output fiber 8 PD 9,31 reference value circuit 10,32 subtractor 11,33 driver 20 comparator 21 injection light LD 25 filter
Claims (2)
移して、所定のエネルギー準位間のバンドギャップに相
当するエネルギーを有する入力信号光を増幅する光増幅
ファイバと、 前記励起光を発光する発光素子と、 前記光増幅ファイバにより増幅された入力信号光のパワ
ーをモニタする光検出器と、 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記増幅された入
力信号光のパワーが一定となるように前記発光素子が出
力する励起光のパワーを制御する負帰還回路とを、備え
た光ファイバ増幅器において、 前記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と
異なる波長の注入光を発光して前記光増幅ファイバに入
力する注入光素子と、 前記光検出器の出力信号が前記入力信号光の遮断を示し
た場合に、前記注入光素子が発光するように制御し、そ
れ以外の場合には、前記注入光素子が発光しないように
制御する制御回路とを、 設けたことを特徴とする光ファイバ増幅器。1. An optical amplification fiber that amplifies an input signal light having an energy level corresponding to a band gap between predetermined energy levels due to a transition of an electron energy level by the excitation light, and emitting the excitation light. A light emitting element, a photodetector that monitors the power of the input signal light amplified by the optical amplification fiber, and a power of the amplified input signal light is constant based on an output signal of the photodetector. A negative feedback circuit for controlling the power of the pumping light output from the light emitting element, and an optical fiber amplifier comprising: a light amplified by the optical amplifying fiber; An injection optical element that is input to the optical amplification fiber, and controls so that the injection optical element emits light when the output signal of the photodetector indicates blocking of the input signal light. The other case, and a control circuit for the injected light element is controlled not to emit light, an optical fiber is characterized by providing an amplifier.
移して、所定のエネルギー準位間のバンドギャップに相
当するエネルギーを有する入力信号光を増幅する光増幅
ファイバと、 前記励起光を発光する発光素子と、 前記光増幅ファイバにより増幅された入力信号光のパワ
ーをモニタする光検出器と、 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記入力信号光の
パワーが一定となるように前記発光素子が出力する励起
光のパワーを制御する負帰還回路とを、備えた光ファイ
バ増幅器において、 前記光増幅ファイバにより増幅され、前記入力信号光と
異なる波長の注入光を発光して前記光増幅ファイバに入
力する注入光素子と、 前記光検出器の出力信号が前記増幅された入力信号光の
異常なパワーを示した場合に、前記注入光素子が発光す
るように制御する制御回路とを、 設けたことを特徴とする光ファイバ増幅器。2. An optical amplification fiber that amplifies an input signal light having an energy corresponding to a band gap between predetermined energy levels when the energy level of electrons transits by the excitation light, and emits the excitation light. A light emitting element, a photodetector for monitoring the power of the input signal light amplified by the optical amplification fiber, and the light emission so that the power of the input signal light becomes constant based on the output signal of the photodetector. And a negative feedback circuit for controlling the power of the pumping light output from the element, wherein the optical amplification fiber emits injection light having a wavelength different from that of the input signal light, which is amplified by the optical amplification fiber. And an injection optical element to be input to the photodetector, so that the injection optical element emits light when the output signal of the photodetector shows an abnormal power of the amplified input signal light. Optical fiber amplifier, characterized in that a control circuit for controlling, provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34292695A JP3421182B2 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Optical fiber amplifier |
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|---|---|---|---|
| JP34292695A JP3421182B2 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Optical fiber amplifier |
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| JPH09186383A true JPH09186383A (en) | 1997-07-15 |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064514A (en) * | 1995-10-30 | 2000-05-16 | Nec Corporation | Optical surge preventing method and system for use with or in a rare earth doped fiber circuit |
| EP1160941A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34292695A patent/JP3421182B2/en not_active Expired - Fee Related
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| EP1160941A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US6456637B1 (en) | 2000-05-30 | 2002-09-24 | Lucent Technologies Inc. | Waveguide lasers and optical amplifiers having enhanced thermal stability |
| US8917445B2 (en) | 2011-02-23 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Optical receiving apparatus and optical amplifying apparatus |
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