JP3421182B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents
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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、励起レーザダイオード（以
下、励起ＬＤと呼ぶ）１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λ s 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。ＷＤ
Ｍ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 is a pump laser diode ( hereinafter
Hereinafter, the pumping light of wavelength λ p by the pumping LD 1 is input to the optical fiber 2 and the input signal light of wavelength λ s is input to the optical fiber 5, and the wavelength multiplexer (hereinafter referred to as WDM coupler). In 3), the pumping light and the input signal light are multiplexed. WD
The pumping light and the input signal light multiplexed by the M 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１１に入力され
る。ドライバ１１で、減算器１０の出力値を増幅して、
励起ＬＤ１への負帰還利得を与える。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ＬＤ
１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、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
The 0, the output power held in the reference value circuit 9 from the converted value into an electrical signal by subtracting the predetermined value set to be a desired value, is input to the driver 1 1. In driver 1 1 amplifies the output value of the subtracter 10,
It can given the negative feedback gain to the excitation LD1. That is, when the amplified optical power is smaller than the desired power, the pump LD
The power of the pumping light is increased by 1 to increase the number of ions existing in the upper level in the optical amplification fiber 4, and when the power is higher than the desired power , the power of the pumping light is decreased by the pumping LD1. The optical gain is controlled by reducing the number of ions existing in the upper level in the optical amplification fiber 4.
【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. Figure 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ＬＤ１が
出力する波長λ p の励起光のパワーを減（増）して利得
制御しているため、波長λ s の入力信号光が断（０．１
ｍｓ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利得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 で波長λ s
の入力信号光が増幅されるため、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。これにより、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。Conventional optical fiber amplifiers, as described above, to detect the strong signal component (weak), the pumping light power was reduced (increase) the gain of the wavelength lambda p and outputting the excitation L D1 The input signal light of wavelength λ s is cut off (0.1
3 ms or more), or the input signal light is kept at a power below the operating range for a certain period of time or more, the feedback operation causes the maximum pump power, and the optical gain becomes as shown in FIG. ) The maximum gain G 2 is obtained as shown by the right arrow. After that, as shown in FIG. 3B, when the input signal light with the power P s is restored, the wavelength λ s is obtained with the maximum gain G 2.
Since the input signal light of (1) is amplified, an optical surge having a huge optical peak (G 2 × P s ) may occur at the optical output front part as shown in FIG. 3C. Accordingly, or causing the optical breakdown of such downstream optical fiber amplifier or an optical device, has been pointed out that it could lead to characteristic deterioration, the gain control method for an optical surge reduction of the optical fiber amplifier is determined It was being done.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明は、励起光により電子の
エネルギー準位が遷移して、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ＰＤと、前記ＰＤ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、注
入光素子と、制御回路と、を設けている。 前記注入光素
子は、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
バに入力する素子である。前記制御回路は、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
ーが所定の参照値を越えた場合に、前記注入光素子が発
光するように制御する回路である。 第２の発明は、第１
の発明の光ファイバ増幅器において、前記制御回路は、
前記ＰＤの出力信号が前記参照値を越えた場合に、該出
力信号から該参照値を減算して正の減算結果を出力する
減算器と、前記正の減算結果を増幅して前記注入光素子
を駆動し、前記注入光を発光させるドライバとを有し、
前記入力信号光のパワーの大きさに基づいて前記注入光
のパワーを変化させる構成にしている。 第１及び第２の
発明によれば、以上のような構成を採用したことによ
り、光増幅ファイバにより増幅された入力信号光のパワ
ーが、所定の参照値を越えた場合には、ＰＤの出力信号
に基づき、制御回路の制御によって注入光素子から注入
光が発光し、この注入光のパワーが、入力信号光のパワ
ーの大きさに基づいて変化する。これにより、入力信号
光が復帰した時にも光信号の利得が抑制され、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。 [Means for Solving the Problems ]
In the first aspect of the present invention, the
The energy level transitions, and between certain energy levels
Input signal with energy equivalent to bandgap
An optical amplification fiber for amplifying light and emitting the excitation light
Light emitting element and input amplified by the optical amplification fiber
PD for monitoring the power of signal light and the output signal of the PD
The power of the input signal light becomes constant based on the
To control the power of the excitation light output from the light emitting element
In an optical fiber amplifier equipped with a negative feedback circuit,
A light entrance element and a control circuit are provided. The injected photon
Is amplified by the optical amplifying fiber and the input signal is amplified.
The injection light having a wavelength different from that of the optical signal
It is an element that is input to the bus. The control circuit controls the PD
Based on the output signal, the power of the amplified input signal light
The injection level exceeds a predetermined reference value, the injection optical element emits light.
It is a circuit that controls to emit light. The second invention is the first
In the optical fiber amplifier according to the invention, the control circuit comprises:
When the output signal of the PD exceeds the reference value, the output
Subtract the reference value from the force signal and output a positive subtraction result
A subtractor and the injection optical element for amplifying the positive subtraction result
And a driver that emits the injected light.
The injected light is based on the power of the input signal light.
It is configured to change the power of. First and second
According to the invention, by adopting the above configuration
The power of the input signal light amplified by the optical amplification fiber.
If the output exceeds the reference value, the PD output signal
Injected from the injection optical element by the control of the control circuit based on
Light is emitted, and the power of this injected light is the power of the input signal light.
Change based on the size of the This allows the input signal
Even when the light returns, the gain of the optical signal is suppressed and the input signal
No light surge occurs even if the light is amplified.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】（参考例）
図１は、本発明の実施形態の参考例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。本参考例の光ファイバ
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、入力信号光が
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。即
ち、図１の光ファイバ増幅器は、発光素子である励起Ｌ
Ｄ１、光ファイバ２，５，２２，２４、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１１、制御回路であるコ
ンパレータ２０、注入光素子である注入光レーザダイオ
ード（以下、注入光ＬＤと呼ぶ）２１、ＷＤＭカプラ
３，２３、及びフィルタ２５により構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Reference Example) FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier showing a reference example of the implementation of the invention, the common to common conventional elements in FIG. 2 elements It is attached with a code. The difference between the optical fiber amplifier of this reference example and the conventional optical fiber amplifier is that when the input signal light is normal, the gain is controlled to be constant, and when the input signal light is blocked, the injection light is injected into the optical amplification fiber. And suppress the potential gain increase for the signal light by gain saturation,
This is to suppress the occurrence of light surge. Immediately
Chi, excitation L optical fiber amplifier of FIG. 1 is a light-emitting element
D1, optical fibers 2, 5, 22, 24, optical amplifying fiber 4, two-branch coupler 6, output fiber 7, PD 8, reference value circuit 9, subtractor 10, driver 11, control circuit, and control panel. 20 , injection optical laser diode which is an injection optical element
Mode (hereinafter referred to as injection light LD) 21 , W DM couplers 3 , 23 , and a filter 25 .
【０００８】注入光ＬＤ２１の出力側は、光ファイバ２
２に接続されている。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
に接続されている。ＷＤＭカプラ２３の出力側は、光フ
ァイバ２４に接続されている。励起ＬＤ１の出力側は、
光ファイバ２に接続されている。光ファイバ２，２４の
出力側は、ＷＤＭカプラ３に接続されている。ＷＤＭカ
プラ３の出力側は、光増幅ファイバ４に接続され、この
光増幅ファイバ４の出力側に、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に接
続され、この２分岐カプラ６の第１のポートが、出力フ
ァイバ７に接続され、第２のポートが、ＰＤ８に接続さ
れている。ＰＤ８及び参照値回路９の出力側は、減算器
１０に接続され、この減算器１０の出力側が、ドライバ
１１に接続されている。ドライバ１１の出力側は、励起
ＬＤ１及びコンパレータ２０に接続されている。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、このスイッチ回路が、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、入力信号光が遮
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
It is connected to the 2. The output side of the optical fiber 5 to enter the optical fiber 22, and the input signal light, WDM coupler 23
It is connected to. The output side of the WDM coupler 23 is connected to the optical fiber 24. The output side of the excitation LD1 is
It is connected to the optical fiber 2. The output sides of the optical fibers 2 and 24 are connected to the WDM coupler 3. The output side of the WDM coupler 3 is connected to the optical amplification fiber 4, and the filter 25 is connected to the output side of the optical amplification fiber 4. The output side of the filter 25 is tangent <br/> connection to 2 branching coupler 6, the first port of the two-branch coupler 6 is connected to the output fiber 7, a second port, connected to PD8 There is. PD8 and the output side of the reference value circuit 9 is connected to the subtracter 10, the output side of the subtracter 10 is connected to the driver 11. The output side of the driver 11 is connected to the pump LD 1 and the comparator 20. 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 injected light LD21 by the current source circuit is such that when the input signal light is cut off, the gain of the injected light is restored, and when the input signal light is restored, an optical surge is generated when the input signal light is amplified by the gain. It does not occur.
【０００９】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９８０ｎ
ｍ及び１４８０ｎｍであり、上準位が１５３０ｎｍ〜１
５６０ｎｍである。例えば、励起ＬＤ１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λi 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、演算増幅器（以下、オ
ペアンプと呼ぶ）と、励起ＬＤ１を電流駆動するための
駆動回路とにより構成されている。The optical amplifying fiber 4 is, for example, an erbium-doped optical amplifying fiber, and it is assumed that a fiber core portion to which a small amount of erbium is added is used. This erbium-doped optical amplification fiber has an excitation level of 980n
m and 1480 nm, and the upper level is 1530 nm to 1
It is 560 nm. For example, the wavelength λ p of the pumping light of the pumping LD1 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 i of the injection light of the pumping light LD21 is , Upper level 1530-
The wavelength is in the range of 1560 nm, which 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. The driver 11 is an operational amplifier (hereinafter referred to as
Called a pair amplifier ) for driving the excitation LD1 with current
And a drive circuit.
【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２３、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、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 passed through the optical fiber 5, the WDM coupler 23 , and the optical fiber 24 and input to the WDM coupler 3. 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.
Then , the amplified signal light is output to the output fiber 7 through the first port of the two-branch 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. By the negative feedback circuit composed of the reference value circuit 9, the subtractor 10, and the driver 11, the amplified signal light detected by the PD 8 is controlled so that the power becomes the reference value held by the reference value circuit 9, and the output is performed. The 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１１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ＬＤ２
１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
２４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 11 is fixed at the maximum output and the pumping LD1 is fixed at the maximum output. The comparator 20 is
The threshold value, which is set as a reference value slightly lower than the maximum output of the operational amplifier, is compared with the operational amplifier output, and when the operational amplifier output shows the maximum value when the input is cut off, the switch circuit connected to the comparator 20 is turned on. To When the switch circuit is turned on, the injection light LD2 from the current source circuit
1, 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 passes through the WDM coupler 23 and the optical fiber 24, is combined with the excitation 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 the output fiber 7
And is not input to PD8.
【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、本参考例によれば、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 this reference example , 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】（実施形態）
図４は、本発明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。本実施形態の光ファイバ増幅器が参考
例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、
注入光素子である注入光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。
即ち、図４の光ファイバ増幅器は、発光素子である励起
ＬＤ１、光ファイバ２，５，２２，２４、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１１、注入光素子であ
る注入光ＬＤ２１、ＷＤＭカプラ３，２３、フィルタ２
５、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に接続されている。減算器３２の出力
側は、ドライバ３３に接続され、このドライバ３３の出
力側が、注入光ＬＤ２１に接続されている。参照値回路
３１、減算器３２、及びドライバ３３により、制御回路
３０が構成されている。[0013] (Embodiment) FIG. 4 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier shown an implementation of the invention, the elements common to the elements in FIG. 1 are denoted by common reference numerals. Optical fiber amplifier of the present implementation mode is helpful
The difference from the optical fiber amplifier of the example is that a control circuit 30 for detecting the occurrence of an optical surge is provided, and when an optical surge occurs,
That is, the injection light LD21, which is an injection optical element, emits the injection light and injects it into the optical amplification fiber 4.
That is, the optical fiber amplifier of FIG. 4 includes a pumping LD1, which is a light emitting element , optical fibers 2, 5, 22, and 24, an optical amplification fiber 4, a two-branch coupler 6, an output fiber 7, a PD 8, a reference value circuit 9, and a subtractor. 10, driver 11, injection optical element
That injected light LD 21, WDM coupler 3, 23, the filter 2
5, a reference value circuit 31, a subtractor 32, and a driver 33. Output sides of the PD 8 and the reference value circuit 31 are connected to the subtractor 32. The output side of the subtracter 32 is connected to the driver 33, the output side of the driver 33 is connected to the injection light LD 21. The reference value circuit 31, by the subtractor 32, and the driver 33, the control circuit 30 has been configured.
【００１４】本実施形態の光増幅ファイバ４は、参考例
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λ
p 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λi は、上準位１５３０〜１
５６０ｎｍ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。[0014]RealThe optical amplification fiber 4 of the embodiment isReference example
As with, use erbium-doped optical amplification fiber
I shall. For example, the wavelength of the pump light of the pump LD1λ
p Is 980 nm and the wavelength λ of the input signal light issIs the upper
The wavelength within the range of 1530 to 1560 nm
Wavelength λ of injected light of optical LD 21iIs the upper level 1530-1
The wavelength within the range of 560 nm, which is the wavelength of the input signal light
λsDifferent from. Output to the reference value circuit 31
Set a value equal to the output power of PD8, which shows the maximum allowable power.
keeping. The injected light LD21 is more positive than the driver 33.
When the value of is output, it turns on and the wavelength λiEmits the injection light of
It is something. The driver 33 increases the output of the subtractor 32.
A wide operational amplifier and a drive that drives the injected light LD 21 with current.
And a dynamic circuit. dryBa 33 is the injection light
A light surge occurs in the drive current for driving the LD21.
When it does, the light surge should be suppressed.
【００１５】以下、図４の動作の説明をする。通常信号
光入力時には、参考例と同様に、ＰＤ８にて信号光のパ
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、出力信号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。信号光
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に入力されてその信号光パワーが検出され
る。この信号光パワーは、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ＬＤ
２１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. Normal signal
At the time of optical input, as in the reference example , the PD8 detects the power of the signal light , and the reference value circuit 9, the subtractor 10, and the driver 11 perform negative feedback control so that the value of the output signal becomes constant. Done. Therefore, when the signal light is cut off, the negative feedback circuit cannot be controlled and is fixed at the maximum gain. When the signal light is restored, the input signal light is amplified with the maximum gain, which causes an optical surge. The light that has generated the optical surge is input to the PD 8 and its signal light power is detected. Since this signal light 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 LD.
21 is current-driven to emit injected light having a wavelength λ i and enters 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光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によって信号光パワーが検
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、本実施形態によれば、ＰＤ８におい
て、信号光パワー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,
The first port or RaIzuru force fibers 7 of 2 branch coupler 6,
Only the amplified input signal light will be output. On the other hand, the signal light 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, when the signal light output decreases and becomes equal to or lower than the output allowable maximum value power, the driver 33 stops the output and the injection 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 present implementation mode, in PD 8, it detects the signal light power control is performed so that the value becomes the reference value. Therefore, when the signal light is input, the normal optical output constant operation is performed.
【００１７】信号光遮断時には、利得の制御が不能とな
って最大利得で固定されるが、信号光復帰時には、ＰＤ
８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、光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、上記の参考
例や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） 図１及び図４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
号光とは逆方向に合波する構成にしてもよい。この場
合、フィルタ２５は不要となる。
（２） 図１及び図４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。[0017] During the signal light blocking, the control gain is fixed at maximum gain becomes impossible, when the signal light returning, PD
Since the signal light output surge is detected quickly at 8 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 the optical device in the subsequent stage can be minimized. The present invention is based on the above reference.
The present invention is not limited to the examples and the embodiments, and various modifications are possible. The following are examples of such modifications. (1) in FIG. 1 and FIG. 4, although multiplexed at the input to the injection light, from the output side of the optical amplifying fiber 4, the input signal light may be configuration you multiplexing in the reverse direction . In this case, the filter 25 becomes unnecessary. (2) In FIGS. 1 and 4 , an example using an erpium dove optical fiber is shown.
Alternatively, another 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及び第
２の発明によれば、光増幅ファイバにより増幅された入
力信号光のパワーが所定の参照値を越えた場合に、制御
回路の制御により、注入光素子が発光するようにしたの
で、光サージの発生時に注入光が注入されて入力信号光
の利得が低下する。これにより、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、後段の光
回路や光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 second
According to the invention of 2, the input amplified by the optical amplifying fiber is used.
Control when the power of the power signal light exceeds a predetermined reference value
By controlling the circuit, the injection optical element was made to emit light.
When the optical surge occurs, the injected light is injected and the input signal light
The gain of is reduced. This suppresses the occurrence of light surges
Or you can quickly suppress light surges and
Minimize damage to circuits and optical devices.
【図１】本発明の実施形態の参考例を示す光ファイバ増
幅器の構成図である。It is a configuration diagram of an optical fiber amplifier showing a reference example of the implementation form of the invention; FIG.
【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】本発明の実施形態を示す光ファイバ増幅器の構
成図である。4 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier shown an implementation form of the present invention.
１ 励起ＬＤ ２，５，２２，２４ 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, 24 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に基づいて、前記増幅された入
力信号光のパワーが所定の参照値を越えた場合に、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。 1. The energy level of electrons is changed by excitation light.
Transfer to the band gap between given energy levels.
Optical amplification for amplifying input signal light having corresponding energy
A fiber, a light emitting element that emits the excitation light, and a power of the input signal light amplified by the optical amplification fiber.
Of the input signal light based on the output signal of the photodetector and the photodetector that monitors
Excitation that the light emitting device outputs so that the power becomes constant
A negative feedback circuit for controlling the power of light, and an optical fiber amplifier comprising:
It emits injection light of different wavelengths and enters the optical amplification fiber.
The injected injection light element and the amplified input signal based on the output signal of the photodetector.
When the power of the force signal light exceeds a predetermined reference value,
An optical fiber amplifier , comprising: a control circuit for controlling the injection optical element to emit light.
該出力信号から該参照値を減算して正の減算結果を出力
する減算器と、 前記正の減算結果を増幅して前記注入光素子を駆動し、
前記注入光を発光させるドライバとを有し、 前記入力信号光のパワーの大きさに基づいて前記注入光
のパワーを変化させる構成にしたことを特徴とする請求
項１記載の光ファイバ増幅器。 2. The control circuit , when the output signal of the photodetector exceeds the reference value,
Subtract the reference value from the output signal and output a positive subtraction result
A subtractor for driving the injection optical element by amplifying the positive subtraction result,
A driver for emitting the injected light, and the injected light based on the magnitude of the power of the input signal light.
Claim that is configured to change the power of
The optical fiber amplifier according to item 1.
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