JP2001094181A - Optical amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多波長の信号光を
一括して増幅することが可能な光増幅器に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier capable of collectively amplifying multi-wavelength signal light.
【0002】[0002]
【従来の技術】高度情報化社会の到来による社会的ニー
ズから、光ファイバ伝送路網を利用した大容量高速通信
や長距離通信に関する研究開発が盛んに行われている。
ここで、波長多重(WDM:Wavelength Division Mult
iplexing)伝送システムは、光ファイバ線路に多波長の
信号光(波長の異なる複数の信号光)を伝送させること
により高速・大容量の光通信を行うものであって、イン
ターネット等による通信需要の急増などに対応するもの
として開発と導入が進められている。2. Description of the Related Art Research and development on large-capacity high-speed communication and long-distance communication using an optical fiber transmission line network have been actively conducted due to social needs due to the advent of an advanced information society.
Here, wavelength division multiplexing (WDM: Wavelength Division Mult)
The iplexing) transmission system performs high-speed, large-capacity optical communication by transmitting multi-wavelength signal light (a plurality of signal lights having different wavelengths) through an optical fiber line. Development and introduction are being promoted in response to the above.
【0003】このような波長多重伝送システムにおいて
は、長距離にわたる多波長信号光の伝送の際に受ける伝
送損失を補うため、その中継局などにおいて光増幅器が
用いられる。光増幅器は、励起光により励起可能な蛍光
物質が添加され、入力信号光を増幅して出力する光増幅
部と、この光増幅部に励起光を供給する励起手段とを有
して構成されるものであり、例えばEr(エルビウム)
添加ファイバ増幅器(EDFA:Erbium-Doped Fiber A
mplifier)などがある。In such a wavelength division multiplexing transmission system, an optical amplifier is used in a relay station or the like in order to compensate for transmission loss in transmitting multi-wavelength signal light over a long distance. The optical amplifier is configured to include a light amplifying section to which a fluorescent substance excitable by the pump light is added, amplify and output the input signal light, and pumping means for supplying the light amplifying section with the pump light. For example, Er (erbium)
Doped fiber amplifier (EDFA: Erbium-Doped Fiber A)
mplifier).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】光増幅器においては、
多波長の信号光をそれぞれ一定の利得(増幅率)で増幅
することが重要である。このような要求に関し、光増幅
器の利得を一定化する自動利得制御(AGC:Automati
c Gain Control)を行う方法の1つとして、信号光の入
力パワーに基づいて励起手段からの励起光パワーを設定
または変更して、光増幅部での利得を制御することが提
案されている(例えば、文献「S. Y. Parket al., Elec
tron. Lett., Vol.32, No.23, pp.2161-2162, 1996」及
び「S. Y.Park et al., IEEE Photon. Technol. Lett.,
Vol.10, No.6, pp.787-789, 1998」を参照)。この方
法では、光増幅器に入力される信号光の入力パワーのみ
をモニタして利得制御を行うので制御回路が簡単化さ
れ、制御を高速化することが可能である。SUMMARY OF THE INVENTION In an optical amplifier,
It is important to amplify the multi-wavelength signal light with a constant gain (amplification rate). In response to such a requirement, automatic gain control (AGC: Automati
As one method of performing c Gain Control), it has been proposed to set or change the power of the pumping light from the pumping means based on the input power of the signal light to control the gain in the optical amplifier ( For example, the document "SY Parket al., Elec
tron. Lett., Vol. 32, No. 23, pp. 2161-2162, 1996 "and" SYPark et al., IEEE Photon. Technol. Lett.,
Vol. 10, No. 6, pp. 787-789, 1998 ”). In this method, the gain control is performed by monitoring only the input power of the signal light input to the optical amplifier. Therefore, the control circuit is simplified, and the control can be performed at high speed.
【0005】しかしながら、上記した入力パワーに基づ
く利得制御では、光増幅器を多波長信号光の伝送路に適
用した場合に以下のような問題を生じる。すなわち、ス
パンロス変動などによって多波長信号光の入力パワーが
その信号波長帯域全体にわたって一様に変化する場合に
は、入力パワーに基づく励起光パワー制御によって精度
良く利得の一定化を実現することが可能である。However, the above-described gain control based on the input power has the following problems when the optical amplifier is applied to a transmission line for multi-wavelength signal light. In other words, when the input power of the multi-wavelength signal light changes uniformly over the entire signal wavelength band due to span loss fluctuations, etc., it is possible to accurately stabilize the gain by controlling the pump light power based on the input power. It is.
【0006】一方、波長多重伝送システムでは、その効
率的運用と信頼性向上のため、伝送路の切り換え等が可
能なOXC(Optical Cross Connect)やOADM(Opt
icalAdd/Drop Multiplexer)が用いられる場合がある。
このとき、多波長信号光に含まれる信号光が切り換えら
れて、その信号光波長分布、すなわち信号光数及び信号
光波長配置(波長帯域内での各信号光の波長配置)が変
動することによって全入力パワーが変化して利得変動を
生じる。このような利得変動に対しては、入力パワーの
みに基づく励起光パワー制御では、利得制御の波長依存
性のために充分な精度での利得の一定化を実現すること
ができない。On the other hand, in a wavelength division multiplexing transmission system, an OXC (Optical Cross Connect) or an OADM (Opt.
icalAdd / Drop Multiplexer) may be used.
At this time, the signal light included in the multi-wavelength signal light is switched, and the signal light wavelength distribution, that is, the number of signal lights and the signal light wavelength arrangement (the wavelength arrangement of each signal light within the wavelength band) fluctuates. The total input power changes, causing a gain variation. With respect to such a gain variation, the pump light power control based on only the input power cannot realize a constant gain with sufficient accuracy due to the wavelength dependence of the gain control.
【0007】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、信号光の入力パワーに基づいて利得制御を
行う光増幅器において、多波長信号光の信号光波長分布
が変動された場合においても利得の一定化が精度良く実
現される利得制御が可能な光増幅器を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of a case where a signal light wavelength distribution of a multi-wavelength signal light is changed in an optical amplifier that performs gain control based on the input power of the signal light. It is another object of the present invention to provide an optical amplifier capable of performing gain control in which constant gain can be accurately realized.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光増幅器は、所定波長帯域内で
波長の異なる複数の信号光からなる多波長信号光を一括
して光増幅する光増幅器であって、(1)入力された多
波長信号光を励起光により光増幅して出力する光増幅部
と、(2)光増幅部に励起光を供給する励起手段と、
(3)光増幅部に入力される多波長信号光の入力パワー
を検出する入力パワー検出手段と、(4)多波長信号光
に含まれる複数の信号光についての所定波長帯域内での
信号光波長分布を検知する波長分布検知手段と、(5)
入力パワー及び信号光波長分布に基づいて励起手段に対
して設定すべき励起光パワーを算出する励起光パワー算
出手段を有し、算出された励起光パワーにしたがって励
起手段を制御することによって光増幅部での光増幅の利
得を制御する利得制御手段とを備えることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, an optical amplifier according to the present invention collectively amplifies a multi-wavelength signal light comprising a plurality of signal lights having different wavelengths within a predetermined wavelength band. (1) an optical amplifier for optically amplifying input multi-wavelength signal light with excitation light and outputting the amplified light; (2) excitation means for supplying excitation light to the optical amplifier.
(3) input power detection means for detecting the input power of the multi-wavelength signal light input to the optical amplifier, and (4) signal light within a predetermined wavelength band for a plurality of signal lights included in the multi-wavelength signal light. Wavelength distribution detecting means for detecting a wavelength distribution; (5)
A pump light power calculating means for calculating a pump light power to be set for the pump means based on the input power and the signal light wavelength distribution; and an optical amplifier by controlling the pump means according to the calculated pump light power. Gain control means for controlling the gain of the optical amplification in the section.
【0009】上記した光増幅器においては、利得制御手
段に設けられた励起光パワー算出手段において、入力パ
ワー及び信号光波長分布の2つの条件から励起光パワー
を設定して利得制御を行っている。このとき、OXCや
OADMなどによる信号光切り換えが行われず、光増幅
される多波長信号光の信号光波長分布に変動がなけれ
ば、利得制御は入力パワーのみに基づくものとなり、フ
ィードフォワードの高速利得制御による利得の一定化が
行われる。In the above-described optical amplifier, the gain control is performed by setting the pump light power based on two conditions of the input power and the signal light wavelength distribution in the pump light power calculating means provided in the gain control means. At this time, if signal light switching by OXC or OADM is not performed and the signal light wavelength distribution of the multi-wavelength signal light to be optically amplified does not fluctuate, the gain control is based only on the input power, and the feedforward high-speed gain The gain is stabilized by the control.
【0010】一方、信号光切り換えが行われて信号光波
長分布が変動した場合には、その変動に対応するように
利得制御が行われる。したがって、入力パワーに基づく
通常の利得制御において信号光切り換え時に発生してい
た利得変動が防止または抑制されて、常に精度良く利得
の一定化の効果が得られる利得制御が可能な光増幅器と
することができる。[0010] On the other hand, when the signal light switching is performed and the signal light wavelength distribution fluctuates, gain control is performed so as to respond to the fluctuation. Therefore, an optical amplifier capable of performing gain control that can always or accurately obtain the effect of stabilizing the gain by preventing or suppressing gain fluctuation that has occurred during signal light switching in normal gain control based on input power. Can be.
【0011】さらに、励起光パワー算出手段は、(a)
入力パワーに基づき、光増幅の利得を一定にする入力パ
ワー及び励起光パワーについての関係式を用いて励起光
パワーを算出するとともに、(b)信号光波長分布が変
動されたときには、変動後の信号光波長分布に基づき、
関係式を変更することを特徴としても良い。Further, the pump light power calculating means includes:
Based on the input power, the pumping light power is calculated using a relational expression for the input power and the pumping light power that makes the gain of the optical amplification constant, and (b) when the signal light wavelength distribution is changed, Based on the signal light wavelength distribution,
It may be characterized by changing the relational expression.
【0012】入力パワーに基づく利得一定制御の具体的
方法としては、一定の利得が得られる入力パワー及び励
起光パワーの関係をあらかじめ求めておき、その関係式
を用いて入力パワーから励起光パワーを設定して励起手
段を制御する方法がある。この場合、信号光波長分布の
変動を生じたときには、関係式を変動後の波長分布に対
応するものに変更することによって、容易に利得制御方
法の変更を行うことができる。関係式の変更方法として
は、例えば任意の信号光波長分布に対して同一の関数形
による関係式を適用し、その関係式の係数に対して補正
を加えることによって、関係式の変更を行う方法があ
る。As a specific method of the constant gain control based on the input power, a relationship between the input power and the pumping light power at which a constant gain is obtained is obtained in advance, and the pumping light power is calculated from the input power using the relational expression. There is a method of controlling the excitation means by setting. In this case, when the signal light wavelength distribution changes, the gain control method can be easily changed by changing the relational expression to one corresponding to the changed wavelength distribution. As a method of changing the relational expression, for example, a method of changing the relational expression by applying a relational expression with the same functional form to an arbitrary signal light wavelength distribution and correcting the coefficient of the relational expression There is.
【0013】また、波長分布検知手段は、多波長信号光
に含まれる信号光数及び信号光波長配置を検知する信号
光数検知手段であることを特徴とする。Further, the wavelength distribution detecting means is a signal light number detecting means for detecting the number of signal lights contained in the multi-wavelength signal light and the signal light wavelength arrangement.
【0014】あるいは、波長分布検知手段は、信号光波
長分布の偏りを検知する分布偏り検知手段であることを
特徴とする。Alternatively, the wavelength distribution detecting means is a distribution deviation detecting means for detecting deviation of the signal light wavelength distribution.
【0015】信号光波長分布を検知するための波長分布
検知手段としては様々な構成のものを用いることができ
るが、例えば、多波長信号光に含まれる全信号光を分波
させて各信号光の有無を検知して、その信号光数及び信
号光配置を求めるものがある。また、多波長信号光の波
長帯域をいくつかの波長領域に分割してそれぞれ信号光
パワーを検出し、それらを比較するなどの方法によっ
て、波長分布の偏りとその変化を求めても良い。これら
の波長分布検知手段の構成は、利得制御に求められる利
得一定化の精度等の条件によって適宜選択することがで
きる。なお、これらの信号光検出は、入力信号光の一部
を分岐させて行っても良いし、また、光増幅後の出力信
号光の一部を分岐させて行っても良い。As the wavelength distribution detecting means for detecting the signal light wavelength distribution, various configurations can be used. For example, all the signal lights included in the multi-wavelength signal light are demultiplexed to separate each signal light. There is a method in which the presence or absence of the signal light is detected and the number of signal lights and the signal light arrangement are obtained. Further, the wavelength distribution bias and its change may be obtained by dividing the wavelength band of the multi-wavelength signal light into several wavelength regions, detecting the respective signal light powers, and comparing them. The configuration of these wavelength distribution detecting means can be appropriately selected depending on conditions such as the accuracy of gain stabilization required for gain control. These signal light detections may be performed by branching a part of the input signal light, or may be performed by branching a part of the output signal light after the optical amplification.
【0016】あるいは、波長分布検知手段は、多波長信
号光に付加された監視光から信号光波長分布についての
情報を得る監視光検知手段であることを特徴とする。信
号光を検出するのではなく、監視光を用いることによっ
ても、上記と同様な信号光波長分布の検知が可能であ
る。Alternatively, the wavelength distribution detecting means is a monitoring light detecting means for obtaining information on the signal light wavelength distribution from the monitoring light added to the multi-wavelength signal light. It is possible to detect the signal light wavelength distribution similar to the above by using the monitoring light instead of detecting the signal light.
【0017】また、光増幅部から出力される多波長信号
光に対する光増幅の利得の波長依存性を等化する可変利
得等化器をさらに備えても良い。あるいは、所定波長帯
域内の所定波長において損失が略一定であるとともに、
所定波長帯域において波長に対する損失の傾斜が可変で
あって、光増幅部から出力される多波長信号光に対する
光増幅の利得の波長依存性に所定の傾斜を与える損失傾
斜可変器をさらに備えても良い。これらの付加的な利得
調整手段を設置することによって、利得一定化の精度を
向上させることができる。Further, the optical amplifier may further include a variable gain equalizer for equalizing the wavelength dependence of the gain of the optical amplification with respect to the multi-wavelength signal light output from the optical amplifier. Alternatively, while the loss is substantially constant at a predetermined wavelength within a predetermined wavelength band,
The apparatus may further include a loss slope variable device in which a slope of a loss with respect to a wavelength is variable in a predetermined wavelength band and a predetermined slope is provided for a wavelength dependency of a gain of optical amplification for a multi-wavelength signal light output from the optical amplifier. good. By providing these additional gain adjustment means, the accuracy of gain stabilization can be improved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光増幅器の好適な実施形態について詳細に説明する。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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an optical amplifier according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【0019】最初に、光増幅器に入力される信号光の入
力パワーに基づく利得制御方法について説明する。図1
に、多波長信号光を一括して光増幅することが可能な光
増幅器の一例であるEDFA(Erbium-Doped Fiber Amp
lifier、Er添加ファイバ増幅器)の基本構成を示す。
EDFA9は、光増幅部であるEDF(Erbium-DopedFi
ber、Er添加光ファイバ)90、励起手段である励起
光源91、WDMカプラ92、及び2つの光アイソレー
タ93、94を有して構成された前方励起(順方向励
起)EDFAである。上記の構成において、励起光源9
1から励起光が供給されているEDF90に光アイソレ
ータ93を介して入力された信号光は、EDF90にお
いて増幅されて光アイソレータ94を介して外部に向け
て出力される。First, a gain control method based on the input power of the signal light input to the optical amplifier will be described. FIG.
An EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier), which is an example of an optical amplifier capable of collectively amplifying multi-wavelength signal light, is described below.
lifier, Er-doped fiber amplifier).
The EDFA 9 is an optical amplification unit, EDF (Erbium-DopedFi
ber, Er-doped optical fiber) 90, a pump light source 91 as a pumping means, a WDM coupler 92, and two optical isolators 93 and 94. In the above configuration, the excitation light source 9
The signal light input via the optical isolator 93 to the EDF 90 to which the pump light is supplied from 1 is amplified by the EDF 90 and output to the outside via the optical isolator 94.
【0020】このようなEDFA9でのEDF90にお
ける光増幅利得の利得係数γsは、近似的に次の(1)
式、 γs=g*/(1+Pp thPs/PpPsat) …(1) によって表される。ここで、g*は未飽和利得、Pp thは
励起光閾値パワー、Psは信号光パワー、Ppは励起光パ
ワー、Psatは飽和強度である。この(1)式より、利
得係数γsを一定値として利得を一定に保つには、 Pp thPs/PpPsat=一定 …(2) となるように利得制御を行えば良いことがわかる。すな
わち、信号光パワーPsに対応して励起光パワーPpを設
定または変更すれば、利得一定制御を実現することがで
きる。特に、この関係を利用することによって、光増幅
器に入力される信号光の入力パワーに基づいたフィード
フォワードの高速利得一定制御が可能である。The gain coefficient γ s of the optical amplification gain in the EDF 90 in the EDFA 9 is approximately given by the following (1).
Expression: γ s = g * / (1 + P p th P s / P p P sat ) (1) Here, g * is the unsaturated gain, P p th is the pump light threshold power, P s is the signal light power, P p is the pump light power, and P sat is the saturation intensity. From this equation (1), in order to keep the gain constant by setting the gain coefficient γ s to a constant value, the gain control should be performed so that P p th P s / P p P sat = constant (2) I understand. That is, by setting or changing the pumping light power P p in response to the signal light power P s, it is possible to realize the automatic gain control. In particular, by utilizing this relationship, it is possible to perform high-speed constant feed-forward gain control based on the input power of the signal light input to the optical amplifier.
【0021】上記の関係を利用した入力パワーに基づく
利得制御について、具体例を示して説明する。図1に示
したEDFA9において、励起光源91として波長0.
98μm半導体レーザを用いて0.98μm前方励起E
DFAとし、また、EDF90の波長1.53μmでの
吸収条長積を56dBとする。また、光増幅の対象とな
る信号光については、波長1550nmの1ch(以
下、chは多波長信号光のチャネルまたはチャネル数、
すなわち多波長信号光に含まれる信号光または信号光数
を表す)のみとし、その入力パワーPinを−18〜0d
Bmの範囲で変化させる。このとき、励起光源91から
の励起光パワーPpを、信号光の入力パワーPinに基づ
いて図2のグラフに示す関係を満たすように制御するこ
とによって、EDF90での信号光の光増幅について1
8.18dBで一定の利得を得ることができる。The gain control based on the input power utilizing the above relationship will be described with reference to a specific example. In the EDFA 9 shown in FIG.
0.98 μm forward pumping E using a 98 μm semiconductor laser
DFA, and the absorption length product at a wavelength of 1.53 μm of the EDF 90 is 56 dB. For signal light to be subjected to optical amplification, 1ch with a wavelength of 1550 nm (hereinafter, ch is a channel or the number of channels of multi-wavelength signal light,
That represents a signal light or the signal light number included in the WDM signal light) only, -18~0D the input power P in
It is changed in the range of Bm. In this case, the pumping light power P p of the pumping light source 91, by controlling so as to satisfy the relationship shown in the graph of FIG. 2 based on the input power P in of the signal light, the optical amplification of the signal light in the EDF90 1
A constant gain can be obtained at 8.18 dB.
【0022】図2に示された励起光パワーPp[mW]
及び信号光の入力パワーPin[mW]の関係は線形な関
係であり、 Pp[mW]=133.54Pin[mW]+5.2035 …(3) と表すことができる。この関係式を用いて励起光源91
からの励起光パワーPpをフィードフォワード制御する
ことによって、任意の入力パワーに対して利得一定制御
を実現することができる。一般に、励起光パワーPp及
び入力信号光の入力パワーPinは、近似的に次の(4)
式、 Pp[mW]=K・Pin[mW]+A …(4) の線形な関係を満たす。ここで、Kはこの関係式の傾き
を表す定数、Aは切片を表す定数であり、上記した例に
おいては、K=133.54、A=5.2035であ
る。これらの定数は、利得一定制御において目標とされ
る設定利得や具体的な光増幅器の構成等によって決定さ
れる。The pump light power P p [mW] shown in FIG.
And the input power P in [mW] of the signal light is a linear relationship, and can be expressed as P p [mW] = 133.54 P in [mW] +5.2035 (3). Using this relational expression, the excitation light source 91
The pumping light power P p from by controlling feed forward, it is possible to realize the automatic gain control for any input power. In general, the input power P in of the excitation light power P p and the input signal light is approximately follows (4)
Expression: P p [mW] = K · P in [mW] + A (4) Here, K is a constant representing the slope of the relational expression, A is a constant representing the intercept, and in the above example, K = 133.54 and A = 5.2035. These constants are determined by the target gain set in the constant gain control, the specific configuration of the optical amplifier, and the like.
【0023】次に、波長の異なる複数の信号光を含む多
波長信号光を対象として、同様に入力パワーに基づく利
得制御を行った場合について考える。多波長信号光とし
ては、波長帯域1535.0〜1559.0nm、波長
間隔1.6nmで、計16chの信号光が多重化されて
いるとする。このとき、信号光当たりの入力パワーを−
30〜−12dBm/ch(全入力パワーで−18〜0
dBm)の範囲で一様に変化させると、上記した1ch
のみの信号光の場合と同様に次の線形な関係式、 Pp[mW]=133.49Pin[mW]+5.2516 …(5) を用いて励起光パワーをフィードフォワード制御するこ
とによって、利得を一定化することができる。Next, let us consider a case where gain control based on input power is similarly performed on a multi-wavelength signal light including a plurality of signal lights having different wavelengths. As the multi-wavelength signal light, it is assumed that signal light of a total of 16 channels is multiplexed in a wavelength band of 1535.0 to 1559.0 nm and a wavelength interval of 1.6 nm. At this time, the input power per signal light is-
30 to -12 dBm / ch (-18 to 0 at all input power)
dBm), the above-described 1ch
The feed-forward control of the pump light power is performed by using the following linear relational expression, P p [mW] = 133.49P in [mW] +5.2516 (5), as in the case of only the signal light. The gain can be kept constant.
【0024】多波長信号光における上記した例のような
波長帯域全体での一様な入力パワー変化は、光伝送路で
の損失が変化して信号光全体の強度が変動する場合(ス
パンロス変動)などに生じるものである。一方、多波長
信号光の伝送路においては、OXC(Optical Cross Co
nnect)やOADM(Optical Add/Drop Multiplexer)
などを用いて伝送される信号光の切り換えが行われて信
号光波長分布が変動されることがあるが、この場合にも
光増幅器に入力される信号光の入力パワー(全入力パワ
ー)が変化する。なお、以下において多波長信号光の信
号光波長分布とは、多波長信号光を構成する複数の信号
光のうち伝送路上にあって光増幅の対象となる信号光
数、及び信号波長帯域内におけるそれらの信号光の信号
光波長配置(各信号光の波長)についていうものとす
る。A uniform change in input power over the entire wavelength band in the multi-wavelength signal light as in the above-described example is caused by a change in loss in the optical transmission line and a change in the intensity of the entire signal light (span loss fluctuation). And so on. On the other hand, OXC (Optical Cross Co.)
nnect) and OADM (Optical Add / Drop Multiplexer)
The signal light wavelength distribution may fluctuate due to switching of the signal light to be transmitted using such a method. In this case as well, the input power (total input power) of the signal light input to the optical amplifier changes. I do. In the following, the signal light wavelength distribution of the multi-wavelength signal light refers to the number of signal lights to be subjected to optical amplification on a transmission line among a plurality of signal lights constituting the multi-wavelength signal light, and within the signal wavelength band. The signal light wavelength arrangement (wavelength of each signal light) of those signal lights will be referred to.
【0025】このような信号光波長分布の変動による全
入力パワーの変化について、上記した波長帯域153
5.0〜1559.0nmの16ch多波長信号光で、
信号光当たりの入力パワーを−12dBm/chとし
て、信号光数を16chから1chずつ減少させたとき
に残留信号光に対して生じる利得変化を調べた。ただ
し、利得制御については、16chでの一様な入力パワ
ー変化に対して利得を一定化する(5)式を用いて制御
を行っている。With respect to the change of the total input power due to the change of the signal light wavelength distribution, the wavelength band 153 described above is used.
With 16ch multi-wavelength signal light of 5.0 to 1559.0 nm,
Assuming that the input power per signal light is -12 dBm / ch and the number of signal lights is reduced by 1 ch from 16 ch at a time, the change in gain that occurs with respect to the residual signal light was examined. However, with regard to gain control, control is performed using equation (5) that makes the gain constant with respect to a uniform input power change in 16 channels.
【0026】図3及び図4は、このとき残留信号光に生
じる利得変化を示すグラフであり、横軸は信号光の全入
力パワー、縦軸は残留信号光の利得変化を示している。
全入力パワーは、信号光数を減少させていくことによっ
て、0dBm(16ch)から−12dBm(1ch)
まで変化する。また、それぞれのグラフに示してある点
線は、一様な入力パワー変化を想定した利得制御におい
て設定されている設定利得であり、それぞれ信号光数減
少前(全入力パワー=0dBm)の状態での利得がこの
設定利得と一致している。FIGS. 3 and 4 are graphs showing the change in gain of the residual signal light at this time. The horizontal axis indicates the total input power of the signal light, and the vertical axis indicates the change in gain of the residual signal light.
The total input power is reduced from 0 dBm (16 ch) to -12 dBm (1 ch) by reducing the number of signal lights.
To change. Dotted lines shown in the respective graphs are set gains set in gain control assuming a uniform change in input power, and are set before the number of signal lights decreases (total input power = 0 dBm). The gain matches this set gain.
【0027】図3に示すグラフは、16chの信号光を
短波長側から順次除外していった場合の、最も長波長側
である波長1559.0nmの残留信号光に対する利得
変化を示している。このとき、利得は最大0.29dB
の変動(利得減少)を生じている。また、図4に示すグ
ラフは、16chの信号光を長波長側から順次除外して
いった場合の、最も短波長側である波長1535.0n
mの残留信号光に対する利得変化を示している。このと
き、利得は最大0.51dBの変動(利得増加)を生じ
ている。The graph shown in FIG. 3 shows a change in gain with respect to the residual signal light having a wavelength of 1559.0 nm, which is the longest wavelength side, when the signal light of 16 ch is sequentially removed from the short wavelength side. At this time, the gain is 0.29 dB at the maximum.
Fluctuation (gain decrease). In addition, the graph shown in FIG. 4 shows that the wavelength 1535.0n which is the shortest wavelength side when the signal light of 16 ch is sequentially excluded from the long wavelength side.
5 shows a change in gain with respect to m residual signal light. At this time, the gain fluctuates up to 0.51 dB (gain increase).
【0028】このように、図3及び図4に示した例で
は、入力パワー変化に基づいて利得制御を行っているに
もかかわらず、いずれの場合においても設定利得からの
利得変動を生じている。このような利得変動は、利得制
御の波長依存性によるものである。すなわち、光増幅部
であるEDF90においては、その誘導放出断面積及び
吸収断面積に波長依存性があるため、飽和強度などの特
性において波長依存性が存在する。As described above, in the examples shown in FIGS. 3 and 4, although the gain control is performed based on the change in the input power, a gain variation from the set gain occurs in any case. . Such a gain variation is due to the wavelength dependence of gain control. That is, in the EDF 90 which is an optical amplification unit, the stimulated emission cross section and the absorption cross section have wavelength dependence, and therefore, there is wavelength dependence in characteristics such as saturation intensity.
【0029】このとき、利得係数γsについての(1)
式及びそれに基づく(2)式に示した利得制御の条件式
から明らかなように、利得一定の条件下における励起光
パワーPp及び信号光の入力パワーPinの関係において
も波長依存性を生じる。したがって、信号光波長分布の
変動によって入力パワー変化を生じた場合においても利
得を一定化するように入力パワーに基づく利得制御を行
うためには、信号光波長分布の変動時において、入力パ
ワーから設定する励起光パワーを算出するための励起光
パワー設定規則に変更を加える必要がある。具体的に
は、(4)式に示したような線形の関係式を用いた励起
光パワー設定によって入力パワーに基づく利得制御を行
う場合には、関係式を決める係数である傾きK及び切片
Aの値を信号光波長分布によって調整する必要がある。At this time, the gain coefficient γ s (1)
As is apparent from the expression and the conditional expression of the gain control shown in the expression (2) based on the expression, the wavelength dependence also occurs in the relationship between the pump light power Pp and the input power Pin of the signal light under the condition of the constant gain. . Therefore, in order to perform gain control based on the input power so as to keep the gain constant even when the input power changes due to the fluctuation of the signal light wavelength distribution, it is necessary to set the input power at the time of the fluctuation of the signal light wavelength distribution. It is necessary to change the excitation light power setting rule for calculating the excitation light power to be changed. Specifically, when the gain control based on the input power is performed by setting the pumping light power using the linear relational expression as shown in Expression (4), the slope K and the intercept A, which are the coefficients for determining the relational expression, are used. Must be adjusted according to the signal light wavelength distribution.
【0030】本発明による光増幅器は、信号光波長分布
の変動時以外は、入力パワーに基づいて一定の励起光パ
ワー設定規則による高速利得制御を行うと同時に、信号
光切り換えによる信号光波長分布の変動時においては、
入力パワー及び励起光パワーの関係式などの励起光パワ
ー設定規則の調整を行うことによって、信号光波長分布
の変動によって生じる利得変動を防止または抑制するこ
とを可能とするものである。The optical amplifier according to the present invention performs high-speed gain control based on a constant pumping light power setting rule based on input power except when the signal light wavelength distribution varies, and at the same time, changes the signal light wavelength distribution by switching the signal light. During fluctuations,
By adjusting the pump light power setting rule such as the relational expression between the input power and the pump light power, it is possible to prevent or suppress the gain fluctuation caused by the fluctuation of the signal light wavelength distribution.
【0031】図5は、本発明による光増幅器であるED
FA(Erbium-Doped Fiber Amplifier、Er添加ファイ
バ増幅器)の第1の実施形態を示す構成図である。この
EDFA1は、EDF(Erbium-Doped Fiber、Er添加
光ファイバ)10、励起光源11、WDMカプラ12、
及び2つの光アイソレータ13、14を有して構成され
ている。この光増幅器の光増幅部であるEDF10は、
Er元素が添加された石英系の光ファイバであり、所定
波長の励起光が供給されているときに、所定の光増幅波
長帯域に含まれる入力信号光を光増幅して出力する。FIG. 5 shows an optical amplifier ED according to the present invention.
1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment of an FA (Erbium-Doped Fiber Amplifier, Er-doped fiber amplifier). The EDFA 1 includes an EDF (Erbium-Doped Fiber, Er-doped optical fiber) 10, an excitation light source 11, a WDM coupler 12,
And two optical isolators 13 and 14. The EDF 10, which is an optical amplifier of this optical amplifier,
This is a silica-based optical fiber to which Er element is added, and optically amplifies and outputs an input signal light included in a predetermined optical amplification wavelength band when excitation light of a predetermined wavelength is supplied.
【0032】光アイソレータ13、14のそれぞれは、
光を順方向へ通過させるが、逆方向へは通過させないも
のである。すなわち、光アイソレータ13は、信号光入
力側から到達した光をEDF10へ通過させるが、逆方
向へは光を通過させない。また、光アイソレータ14
は、EDF10から到達した光を信号光出力側へ通過さ
せるが、逆方向へは光を通過させない。Each of the optical isolators 13 and 14
It allows light to pass in the forward direction but not in the reverse direction. That is, the optical isolator 13 allows the light arriving from the signal light input side to pass through the EDF 10, but does not allow the light to pass in the opposite direction. Also, the optical isolator 14
Allows the light arriving from the EDF 10 to pass through to the signal light output side, but does not allow the light to pass in the opposite direction.
【0033】EDF10への励起光は、励起手段である
励起光源11によって供給される。励起光源11はWD
Mカプラ12を介して光ファイバ線路に接続されてい
る。ここで、WDMカプラ12は、励起光源11から出
力されて到達した励起光をEDF10へ向けて通過させ
るとともに、光アイソレータ13から到達した信号光を
EDF10へ向けて通過させる。これによって、EDF
A1は前方励起(順方向励起)の構成による光増幅器と
なっている。なお、EDF10を励起する励起光源11
としては、例えば波長0.98μmの半導体レーザなど
が用いられる。The excitation light to the EDF 10 is supplied by an excitation light source 11 which is an excitation means. The excitation light source 11 is WD
It is connected to an optical fiber line via an M coupler 12. Here, the WDM coupler 12 allows the pumping light output from the pumping light source 11 to reach the EDF 10 and passes the signal light from the optical isolator 13 toward the EDF 10. With this, EDF
A1 is an optical amplifier having a forward pumping (forward pumping) configuration. The excitation light source 11 that excites the EDF 10
For example, a semiconductor laser having a wavelength of 0.98 μm is used.
【0034】上記の構成において、励起光源11から所
定波長の励起光が供給されたEDF10に光アイソレー
タ13を介して信号光が入力されると、この入力信号光
はEDF10において増幅される。そして、増幅された
信号光が出力信号光としてEDF10から光アイソレー
タ14を介して外部に出力される。In the above configuration, when signal light is input via the optical isolator 13 to the EDF 10 to which pump light of a predetermined wavelength is supplied from the pump light source 11, the input signal light is amplified by the EDF 10. Then, the amplified signal light is output to the outside from the EDF 10 via the optical isolator 14 as output signal light.
【0035】なお、以下においては、図1のEDFA9
に関して上述した具体例と同様に、励起光源11を波長
0.98μm半導体レーザとしてEDFA1を0.98
μm前方励起EDFAとし、また、EDF10の波長
1.53μmでの吸収条長積を56dBとする。また、
光増幅の対象となる信号光は、波長帯域1535.0〜
1559.0nm、波長間隔1.6nmで16chの信
号光が多重化された多波長信号光とする。In the following, the EDFA 9 of FIG.
As in the specific example described above, the pumping light source 11 is 0.98 μm semiconductor laser and the EDFA 1 is 0.98 μm.
The EDFA is a μm forward excitation EDFA, and the absorption length product at a wavelength of 1.53 μm of the EDF 10 is 56 dB. Also,
The signal light to be subjected to optical amplification has a wavelength band of 1535.0 to 1535.0.
The multi-wavelength signal light is obtained by multiplexing 16ch signal lights at 1559.0 nm and a wavelength interval of 1.6 nm.
【0036】本実施形態のEDFA1においては、ED
F10に入力される信号光の入力パワーに基づいて、光
増幅の自動利得制御(AGC:Automatic Gain Contro
l)を行っている。この利得制御を実現するため、図5
に示すEDFA1には、光カプラ15、光検出器22、
及び利得制御回路20が設置されている。In the EDFA 1 of this embodiment, the EDFA 1
Automatic gain control (AGC) based on the input power of the signal light input to F10.
l) have done. To realize this gain control, FIG.
The EDFA 1 shown in FIG. 1 includes an optical coupler 15, a photodetector 22,
And a gain control circuit 20.
【0037】EDF10に入力される信号光は、その一
部が光アイソレータ13前方の伝送路上に設けられた光
カプラ15によって分岐され、分岐された入力信号光成
分は入力パワー検出手段である光検出器22によって検
出される。光検出器22による入力信号光の検出結果
は、信号光の入力パワーの情報を含めて利得制御回路2
0に与えられる。A part of the signal light input to the EDF 10 is split by an optical coupler 15 provided on a transmission path in front of an optical isolator 13, and the split input signal light component is a light detection signal which is input power detection means. Is detected by the detector 22. The detection result of the input signal light by the photodetector 22 includes the gain control circuit 2 including information on the input power of the signal light.
0 is given.
【0038】利得制御回路20は、励起光源11に対し
て設定すべき励起光パワーを算出する励起光パワー算出
部21を有して構成されている。この励起光パワー算出
部21では、信号光の入力パワーに基づいて励起光源1
1からEDF10に供給される励起光パワーが算出され
る。励起光パワーの算出は一定の励起光パワー設定規
則、例えば(4)式で示した線形の関係式、を用いて行
われ、これによって、EDF10における光増幅の利得
一定制御が実現される。The gain control circuit 20 has a pump light power calculator 21 for calculating the pump light power to be set for the pump light source 11. The pump light power calculator 21 calculates the pump light source 1 based on the input power of the signal light.
The excitation light power supplied to the EDF 10 from 1 is calculated. The calculation of the pumping light power is performed using a fixed pumping light power setting rule, for example, a linear relational expression expressed by the equation (4), whereby the constant gain control of the optical amplification in the EDF 10 is realized.
【0039】上記した利得制御において、多波長信号光
の信号光切り換えがない場合には、(4)式の傾きK及
び切片Aを一定として励起光パワーの設定を行うことに
よって、利得の一定化が実現される。このとき、励起光
パワーは入力パワーのみから設定されるので、フィード
フォワードの高速利得制御が可能となる。これに対し
て、信号光が切り換えられることによって信号光波長分
布が変動して入力パワー変化を生じた場合には、このよ
うな一定の関係式を用いた利得制御によっては利得の変
動を生じてしまう。In the gain control described above, when there is no signal light switching of the multi-wavelength signal light, the gain K is made constant by setting the pumping light power while keeping the slope K and intercept A in equation (4) constant. Is realized. At this time, since the pumping light power is set only from the input power, high-speed feed-forward gain control is possible. On the other hand, in the case where the signal light wavelength distribution fluctuates due to switching of the signal light and the input power changes, the gain control using such a constant relational expression causes a change in the gain. I will.
【0040】波長帯域1535.0〜1559.0nm
の16ch多波長信号光においては、波長帯域全体の一
様な入力パワー変化では、K=133.49、A=5.
2516とした(5)式を用いて励起光パワーを設定す
ることによって利得一定制御が可能である。ここで、こ
の多波長信号光において16chから4chへの信号光
数変動を生じて、短波長側の4ch(波長1535.0
nm、1536.6nm、1538.2nm、及び15
39.8nm)の信号光が残留信号光となったとする。
信号光当たりの入力パワーが−12dBm/chであっ
たとすると、このとき全入力パワーは0dBmから−
5.98dBmに変化する。Wavelength band: 1535.0 to 1559.0 nm
In the 16ch multi-wavelength signal light, K = 133.49 and A = 5.
The constant gain control is possible by setting the pumping light power using equation (5), which is 2516. Here, in the multi-wavelength signal light, the number of signal lights fluctuates from 16 ch to 4 ch, and 4 ch on the shorter wavelength side (wavelength 1535.0).
nm, 1536.6 nm, 1538.2 nm, and 15
(39.8 nm) is assumed to be residual signal light.
Assuming that the input power per signal light is −12 dBm / ch, the total input power at this time is from 0 dBm to −
It changes to 5.98 dBm.
【0041】この信号光数変動による入力パワー変化に
対して、(5)式によって利得制御を行った場合の利得
変動を図6に示す(信号光数変動と付記されている入力
パワー=−12dBm/chのデータ点)。補正なしと
した4点が4波長それぞれの信号光に対して生じた利得
変動であり、利得変動の大きさは信号光波長によってや
や異なるが、最大約0.46dB(波長1535.0n
mの信号光)の利得増加を生じてしまっている。FIG. 6 shows the gain variation when gain control is performed by the equation (5) with respect to the input power variation due to the signal light number variation (input power indicated as signal light number variation = −12 dBm). / Ch data points). The four points with no correction are the gain fluctuations generated for the signal light of each of the four wavelengths, and the magnitude of the gain fluctuation slightly varies depending on the signal light wavelength, but the maximum is about 0.46 dB (wavelength 1535.0n).
m signal light).
【0042】さらに、この状態で4chの残留信号光の
入力パワーを−12dBm/chから−30dBm/c
hまで変動させて、(5)式によって利得制御を行った
場合の利得変動についても図6に示してある(入力パワ
ー変動と付記されている入力パワー=−12〜−30d
Bm/chのデータ点、スパンロス変動に相当)。これ
らの利得変動データから、信号光数変動を生じる前と同
じ(5)式を用いた利得制御では、信号光波長分布の変
動時に利得変動を生じると同時に、波長分布変動後の信
号光数が一定の状態での利得制御においても、利得の一
定化が実現されていないことがわかる。Further, in this state, the input power of the residual signal light of 4 ch is changed from -12 dBm / ch to -30 dBm / c.
FIG. 6 also shows the gain variation when gain control is performed by equation (5) while varying the input power to h (input power indicated as input power variation = −12 to −30d).
Bm / ch data point, corresponding to span loss variation). From these gain fluctuation data, in the gain control using the same equation (5) as before the occurrence of the signal light number fluctuation, the gain fluctuation occurs when the signal light wavelength distribution fluctuates, and the signal light number after the wavelength distribution fluctuation fluctuates. It can be seen that in the gain control in a constant state, the gain is not fixed.
【0043】これに対して、利得制御に用いる線形の関
係式に、傾きK=119.66、切片A=5.2019
とする係数の補正を加えた新たな関係式、 Pp[mW]=119.66Pin[mW]+5.2019 …(6) によって利得制御を行った結果を、図6中に黒丸のデー
タ点(各波長の信号光共通)によって示す。この関係式
によれば、4波長の信号光のいずれに対しても、信号光
波長分布変動による利得変動の発生が防止され、かつ、
その後の入力パワー変化に基づく利得制御においても利
得が精度良く一定化される利得制御が実現されている。
すなわち、信号光が切り換えられて信号光数などの信号
光波長分布が変動した場合には、利得制御に用いられる
励起光パワーPp及び信号光の入力パワーPinについて
の(4)式において、その係数である傾きK及び切片A
の値に補正を加えて変更することによって、信号光数変
動後の新たな信号光波長分布を有する多波長信号光に対
しても、入力パワーに基づく高速利得制御による利得の
一定化を行うことが可能となる。On the other hand, in the linear relational expression used for gain control, the slope K = 119.66 and the intercept A = 5.22019
The result of performing gain control according to a new relational expression obtained by correcting the coefficient as follows: P p [mW] = 119.66P in [mW] +5.22019 (6) is shown in FIG. (Common to signal light of each wavelength). According to this relational expression, for any of the four wavelengths of signal light, the occurrence of gain fluctuation due to signal light wavelength distribution fluctuation is prevented, and
Also in gain control based on a change in input power thereafter, gain control in which the gain is accurately fixed is realized.
That is, when the signal light wavelength distribution, such as the signal light speed is switched signal light is varied, in equation (4) for the input power P in of the excitation light power P p and the signal light used for gain control, The slope K and the intercept A are the coefficients.
By correcting and changing the value of, the gain is stabilized by high-speed gain control based on the input power even for multi-wavelength signal light having a new signal light wavelength distribution after the number of signal lights has changed. Becomes possible.
【0044】このような利得制御を行うため、図5に示
した実施形態によるEDFA1は、多波長信号光のうち
伝送路上にあって光増幅の対象となる信号光波長分布に
ついての情報を得るための波長分布検知手段30を有し
て構成されている。さらに、利得制御回路20の励起光
パワー算出部21は、入力パワー検出手段である光検出
器22で得られる入力パワーの情報、及び波長分布検知
手段30で得られる信号光波長分布の情報に基づいて励
起光パワーの算出を行っている。In order to perform such gain control, the EDFA 1 according to the embodiment shown in FIG. 5 obtains information on the signal light wavelength distribution on the transmission line of the multi-wavelength signal light, which is to be amplified. The wavelength distribution detecting means 30 is provided. Further, the pumping light power calculation unit 21 of the gain control circuit 20 determines the input power information obtained by the photodetector 22 as the input power detection means and the signal light wavelength distribution information obtained by the wavelength distribution detection means 30 based on the information. To calculate the excitation light power.
【0045】すなわち、励起光パワー算出部21は、入
力パワーに基づくフィードフォワード高速利得制御を実
現するように励起光パワーの算出を行うが、さらに信号
光波長分布についての情報を参照して、入力パワーから
励起光パワーを算出するための関係式などの励起光パワ
ー設定規則を設定または変更する。信号光波長分布につ
いての情報としては、具体的には信号光数や信号光波長
配置、あるいは波長分布の偏りなどの情報を用いる。こ
れによって、通常は入力パワーに基づいてフィードフォ
ワードの高速利得制御を行うとともに、信号光波長分布
変動時には利得制御の関係式の係数に補正を加えること
によって関係式を変更して、信号光の切り換えを行って
も多波長信号光に対して充分な精度で利得を一定化する
ことが可能な利得制御が実現される光増幅器の構成とな
る。That is, the pumping light power calculator 21 calculates the pumping light power so as to realize the feed-forward high-speed gain control based on the input power. A pump light power setting rule such as a relational expression for calculating the pump light power from the power is set or changed. As the information about the signal light wavelength distribution, specifically, information such as the number of signal lights, the arrangement of signal light wavelengths, or the bias of the wavelength distribution is used. In this way, usually, high-speed feed-forward gain control is performed based on the input power, and when the signal light wavelength distribution fluctuates, the relational expression is changed by correcting the coefficient of the relational expression for gain control, thereby switching the signal light. Is performed, the gain of the optical amplifier can be controlled so that the gain can be kept constant with sufficient accuracy for the multi-wavelength signal light.
【0046】なお、それぞれの信号光波長分布に対応す
る関係式などの励起光パワー設定規則については、測定
やシミュレーション計算等によって求めておき、あらか
じめ利得制御回路20に与えておくことが好ましい。It is preferable that the rules for setting the pumping light power, such as the relational expression corresponding to each signal light wavelength distribution, be obtained by measurement, simulation calculation, etc., and given to the gain control circuit 20 in advance.
【0047】このような構成及び機能を有するEDFA
1を用いた利得制御について、利得の時間変化の一例を
図7に示す。ここで、図7(a)は信号光切り換えによ
る全入力パワーPの変化を示し、また、図7(b)は信
号光切り換えに伴って残留信号光に生じる利得変動を示
す。この例においては、時刻T0において信号光切り換
えによって信号光数が減少され、その全入力パワーがP
0からP1へと減少している(図7(a))。EDFA having such a configuration and function
FIG. 7 shows an example of the time change of the gain in the gain control using the control signal No. 1. Here, FIG. 7A shows a change in the total input power P due to the switching of the signal light, and FIG. 7B shows a gain variation occurring in the residual signal light due to the switching of the signal light. In this example, at time T 0 , the number of signal lights is reduced by the signal light switching, and the total input power becomes P
0 is reduced to P 1 (FIG. 7 (a)).
【0048】このとき、図7(b)に示すように、時刻
T0での信号光数減少直後には、残留信号光の利得Gは
利得一定化に対して設定されている設定利得G0からΔ
G1のオーバーシュートを発生する。これに対して、光
検出器22によって検出された入力パワーの変化に基づ
く高速利得制御により、オーバーシュート量が抑制さ
れ、時間ΔT1後には定常利得に復帰する。ただし、こ
の段階では信号光波長分布変動に対応する利得制御方法
の変更がされておらず、信号光切り換え前の信号光波長
分布に対応した関係式を用いて、励起光パワーの設定に
よる利得制御が行われている。そのため、時間ΔT1後
に復帰した定常利得は設定利得G0からΔG2だけずれて
いる。At this time, as shown in FIG. 7B, immediately after the decrease in the number of signal lights at the time T 0 , the gain G of the residual signal light is set to the set gain G 0 set to keep the gain constant. From Δ
To generate the overshoot of the G 1. On the other hand, the high-speed gain control based on the change in the input power detected by the photodetector 22 suppresses the amount of overshoot and returns to the steady gain after the time ΔT 1 . However, at this stage, the gain control method corresponding to the fluctuation of the signal light wavelength distribution has not been changed, and the gain control by setting the pump light power using the relational expression corresponding to the signal light wavelength distribution before switching the signal light. Has been done. Therefore, the steady-state gain returned after the time ΔT 1 is shifted from the set gain G 0 by ΔG 2 .
【0049】一方、波長分布検知手段30において信号
光切り換えによる信号光数などの変動が検知される。励
起光パワー算出部21は、波長分布検知手段30によっ
て検知された変動後の新たな信号光波長分布に基づい
て、利得制御に用いる入力パワー及び励起光パワーの関
係式の係数を補正して関係式を変更する。これによっ
て、時間ΔT2後には残っていた設定利得からのずれΔ
G2がさらに解消されて、残留信号光の利得Gが設定利
得G0に復帰する。以後、次の信号光切り換えまで、こ
の補正後の関係式によって入力パワーに基づく高速利得
制御での利得一定化が行われる。On the other hand, the wavelength distribution detecting means 30 detects a change in the number of signal lights due to the switching of the signal lights. The pumping light power calculator 21 corrects the coefficient of the relational expression between the input power and the pumping light power used for the gain control based on the new signal light wavelength distribution after the fluctuation detected by the wavelength distribution detecting means 30. Change the expression. As a result, the deviation Δ from the set gain remaining after the time ΔT 2
G 2 is further solved, the gain G of the residual signal beam is restored to set the gain G 0. Thereafter, until the next signal light switching, the gain stabilization in the high-speed gain control based on the input power is performed by the corrected relational expression.
【0050】このように、本実施形態の構成を有する光
増幅器では、入力パワーに基づいた励起光パワー設定に
よる利得の一定化と、信号光波長分布に基づいた励起光
パワー設定方法の補正とによって利得制御を行う。これ
によって、利得変動に対する応答が高速であるととも
に、信号光切り換えによって信号光波長分布に変動を生
じた場合においても利得変動の発生が防止または抑制さ
れて、精度良い利得の一定化が実現される光増幅器が得
られる。As described above, in the optical amplifier having the configuration of the present embodiment, the gain is made constant by setting the pumping light power based on the input power and the correction of the pumping light power setting method based on the signal light wavelength distribution. Perform gain control. As a result, the response to the gain change is fast, and even when the signal light wavelength distribution changes due to the switching of the signal light, the occurrence of the gain change is prevented or suppressed, and the constant gain with high accuracy is realized. An optical amplifier is obtained.
【0051】図8は、EDFAの第2の実施形態を示す
構成図である。本実施形態においては、波長分布検知手
段として、信号光数検知手段である信号光数検知システ
ム31が設置されている。この信号光数検知システム3
1は、アレイ導波路回折格子型光分波器311、複数の
光検出器312、及び信号光数検知回路313を有して
構成されている。FIG. 8 is a configuration diagram showing a second embodiment of the EDFA. In the present embodiment, a signal light number detection system 31 which is a signal light number detection means is provided as a wavelength distribution detection means. This signal light number detection system 3
1 includes an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer 311, a plurality of photodetectors 312, and a signal light number detection circuit 313.
【0052】本実施形態においては、光アイソレータ1
4を通過した光増幅後の出力信号光は光カプラ16によ
ってその一部が分岐され、分岐された多波長信号光は光
分波器311によって各波長の信号光にチャネルごとに
それぞれ分波され、対応する光検出器312によって検
出される。In this embodiment, the optical isolator 1
A part of the output signal light after optical amplification that has passed through 4 is split by the optical coupler 16, and the split multi-wavelength signal light is split by the optical splitter 311 into signal light of each wavelength for each channel. , Are detected by the corresponding photodetectors 312.
【0053】この複数の光検出器312による各信号光
成分の検出結果は計数回路等を含む信号光数検知回路3
13に与えられ、信号光数検知回路313は、伝送され
ている多波長信号光の信号光数及び信号波長帯域内での
信号光波長配置を検知する。そして、それらの情報は信
号光波長分布についての情報として利得制御回路20に
向けて出力され、これに基づいて利得制御回路20の励
起光パワー算出部21において、利得制御に用いる入力
パワー及び励起光パワーの関係式の設定または変更が行
われる。The detection result of each signal light component by the plurality of light detectors 312 is based on a signal light number detection circuit 3 including a counting circuit and the like.
The signal light number detection circuit 313 detects the number of signal lights of the multi-wavelength signal light being transmitted and the signal light wavelength arrangement within the signal wavelength band. The information is output to the gain control circuit 20 as information on the signal light wavelength distribution, and based on the information, the input power and the pump light used for the gain control in the pump light power calculation unit 21 of the gain control circuit 20 are calculated. A power relational expression is set or changed.
【0054】この図8に示した実施形態においては、多
波長信号光に含まれる信号光のチャネル数に対応した個
数の光検出器312を用いており、光分波器311によ
って信号光1chごとの分波を行って信号光波長分布を
検知している。一方、信号光波長分布が変動したときで
あっても、その変動条件及び利得一定化の条件によって
は、生じる利得変動が小さく補正を要しない程度となる
場合がある。このような場合には、信号光切り換えに対
して常に利得制御方法の変更を行うのではなく、切り換
え後の信号光波長分布によって必要と判断される場合の
みに関係式の補正等を行うこととしても良い。In the embodiment shown in FIG. 8, the number of photodetectors 312 corresponding to the number of channels of the signal light included in the multi-wavelength signal light is used. And the signal light wavelength distribution is detected. On the other hand, even when the signal light wavelength distribution fluctuates, depending on the fluctuation condition and the condition of gain stabilization, the generated gain fluctuation may be small and need not be corrected. In such a case, instead of always changing the gain control method for signal light switching, correction of a relational expression or the like is performed only when it is determined that the signal light wavelength distribution is necessary. Is also good.
【0055】ここで、上記した補正を要しない切り換え
条件の例として、波長帯域1535.0〜1559.0
nmの16ch多波長信号光において、信号光当たりの
入力パワーを−12dBm/chとし、16chから4
chへの信号光数変動を考える。ただし、利得制御には
16chでの一様な入力パワー変化に対して利得を一定
化する(5)式を用いることとする。また、信号光切り
換えについては、信号光波長分布に偏りを生じないよう
に、16chの信号光のうち中心波長側から対称的に2
chずつ順次除外していって、最後に短波長側の2ch
(波長1535.0nm、及び1536.6nm)及び
長波長側の2ch(波長1557.4nm、及び155
9.0nm)の計4chが残留信号光となるものとす
る。Here, as an example of the switching condition that does not require the above-mentioned correction, a wavelength band of 1535.0 to 1559.0 is used.
In the case of 16ch multi-wavelength signal light of nm, the input power per signal light is set to −12 dBm / ch, and
Consider a change in the number of signal lights to the channel. However, in the gain control, the equation (5) for making the gain constant with respect to a uniform change in input power in 16 ch is used. The signal light switching is performed symmetrically from the center wavelength side of the 16ch signal light so as not to cause a bias in the signal light wavelength distribution.
channels are sequentially excluded, and finally 2ch on the short wavelength side
(Wavelengths 1535.0 nm and 1536.6 nm) and 2ch on the long wavelength side (wavelengths 1557.4 nm and 155).
(9.0 nm) becomes a residual signal light.
【0056】図9は、このとき生じる4波長の残留信号
光での利得変動を示すグラフである。横軸に示した全入
力パワー変化のうち0.04〜−5.98dBmの範囲
は、上記した16chから4chへの信号光数変動によ
る利得変動を表している。また、このグラフにおいて
は、信号光切り換え後の利得変動についても、全入力パ
ワーの−5.98〜−23.98dBmの範囲で、スパ
ンロス変動等による一様な入力パワー変化によって生じ
る利得変動を示している。なお、いずれの場合において
も利得制御の関係式に対する補正は行っていない。FIG. 9 is a graph showing gain fluctuations in the four-wavelength residual signal light generated at this time. The range of 0.04 to -5.98 dBm in the total input power change shown on the horizontal axis represents the above-described gain change due to the change in the number of signal lights from 16 ch to 4 ch. Further, in this graph, the gain fluctuation after switching the signal light also shows a gain fluctuation caused by a uniform input power fluctuation due to a span loss fluctuation or the like in a range of −5.98 to −23.98 dBm of the entire input power. ing. In any case, no correction was made to the relational expression for gain control.
【0057】以上の条件において生じる利得変動は、図
9に示すように各信号光波長において若干異なるが、信
号光波長分布変動による全入力パワー変化(0.04〜
−5.98dBm)で生じる利得変動は、いずれも充分
に小さい。また、信号光波長分布変動後のスパンロス変
動による全入力パワー変化(−5.98〜−23.98
dBm)で生じる利得変動についても、入力パワー変化
24dBに対して最大0.14dB程度の利得変動であ
って、関係式に対する補正を行わなくても比較的精度良
く利得が一定化されていることがわかる。The gain variation occurring under the above conditions slightly varies at each signal light wavelength as shown in FIG. 9, but the total input power variation (0.04 to 0.04) due to the signal light wavelength distribution variation.
−5.98 dBm) are all sufficiently small. Further, the total input power change due to the span loss fluctuation after the signal light wavelength distribution fluctuation (−5.98 to −23.98)
(dBm), the gain fluctuation is about 0.14 dB at maximum with respect to the input power change of 24 dB, and the gain can be relatively accurately fixed without correcting the relational expression. Understand.
【0058】すなわち、信号光が切り換えられて信号光
数が変動すると、その信号光波長配置に偏りを生じる
か、またはその偏りの状態が変化した場合には、利得制
御方法に対する変更が必要である。一方、波長分布に対
して対称的に信号光波長分布の変動が行われて分布偏り
が大きく変化していない場合には、信号光数が変動して
いるにもかかわらず必ずしも利得制御の変更は必要とさ
れない。That is, if the signal light is switched and the number of signal lights fluctuates, the wavelength arrangement of the signal light is deviated, or if the state of the deviation changes, it is necessary to change the gain control method. . On the other hand, if the signal light wavelength distribution fluctuates symmetrically with respect to the wavelength distribution and the distribution bias does not change significantly, the gain control change is not necessarily performed even though the number of signal lights fluctuates. Not required.
【0059】図10は、EDFAの第3の実施形態を示
す構成図である。本実施形態は利得変動の発生に関する
上記した事実を考慮して、図8に示したEDFAよりも
やや簡単化された構成とされており、波長分布検知手段
として、分布偏り検知手段である分布偏り検知システム
32が設置されている。この分布偏り検知システム32
は、光カプラ321、光フィルタ322、2つの光検出
器323、324、及び分布偏り検知回路325を有し
て構成されている。FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the EDFA. The present embodiment is configured to be slightly more simplified than the EDFA shown in FIG. 8 in consideration of the above-mentioned fact regarding the occurrence of gain fluctuation. A detection system 32 is provided. This distribution bias detection system 32
Is configured to include an optical coupler 321, an optical filter 322, two photodetectors 323 and 324, and a distribution bias detection circuit 325.
【0060】本実施形態においては、光アイソレータ1
4を通過した光増幅後の出力信号光は光カプラ16によ
ってその一部が分岐され、分岐された多波長信号光はさ
らに光カプラ321によって2つの信号光成分に分岐さ
れる。これらの2つの信号光成分のうち、一方はそのま
ま光検出器323によって検出され、他方は、光フィル
タ322を透過した成分が光検出器324によって検出
される。In this embodiment, the optical isolator 1
A part of the output signal light after optical amplification that has passed through 4 is split by the optical coupler 16, and the split multi-wavelength signal light is further split into two signal light components by the optical coupler 321. Of these two signal light components, one is detected by the photodetector 323 as it is, and the other component that has passed through the optical filter 322 is detected by the photodetector 324.
【0061】上記の構成による信号光の検出、及びそれ
による分布偏りの検知について、図11を用いて説明す
る。なお、図11では、多波長信号光を8chとして、
信号光波長分布の検知について模式的に示している。The detection of the signal light and the detection of the distribution bias by the above configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the multi-wavelength signal light is assumed to be 8ch.
The detection of the signal light wavelength distribution is schematically illustrated.
【0062】光検出器323においては、図11(a)
に示すように、出力信号光の全成分がそのまま入力され
て、多波長信号光に含まれるすべての信号光が検出され
る。一方、光フィルタ322には、多波長信号光の中心
波長よりも短波長の信号光成分に対して大きい損失を有
するものが用いられている。例えば、図11(b)にお
いては、8chの多波長信号光に対して第4ch及び第
5chの間の波長を境界として、それよりも短波長側で
大きい損失を有する光フィルタ322とされている。こ
のとき、光検出器324においては、図11(c)に示
すように、出力信号光のうち多波長信号光の中心波長よ
りも長波長の成分のみが入力されて、多波長信号光の長
波長側にある半数の信号光が検出される。In the photodetector 323, FIG.
As shown in (1), all components of the output signal light are input as they are, and all the signal lights included in the multi-wavelength signal light are detected. On the other hand, a filter having a large loss with respect to a signal light component having a wavelength shorter than the center wavelength of the multi-wavelength signal light is used as the optical filter 322. For example, in FIG. 11B, an optical filter 322 having a large loss on the shorter wavelength side with respect to the wavelength between the fourth and fifth channels for the multi-wavelength signal light of 8 channels. . At this time, as shown in FIG. 11C, only the component of the output signal light having a wavelength longer than the center wavelength of the multi-wavelength signal light is input to the photodetector 324, and the length of the multi-wavelength signal light is reduced. Half of the signal light on the wavelength side is detected.
【0063】これらの光検出器323及び324による
各信号光成分の検出結果は分布偏り検知回路325に与
えられ、分布偏り検知回路325は、2つの光検出器3
23及び324で検出された信号光パワーとその変化を
比較することによって、分布偏りとその変化を検知す
る。そして、それらの情報は、信号光波長分布について
の情報として利得制御回路20に向けて出力される。The detection results of the respective signal light components by the photodetectors 323 and 324 are given to the distribution deviation detecting circuit 325, and the distribution deviation detecting circuit 325
The distribution bias and its change are detected by comparing the signal light power detected at 23 and 324 with its change. The information is output to the gain control circuit 20 as information on the signal light wavelength distribution.
【0064】利得制御回路20の励起光パワー算出部2
1は、この分布偏りの情報に基づいて、必要があれば利
得制御に用いる関係式の変更を行う。すなわち、信号光
数が変動した場合でも、図9に示した例のように分布偏
りが生じないか、または、既に生じていた分布偏りがあ
る程度以上に変化されない場合には、励起光パワー算出
部21は励起光パワー算出に用いる関係式に対して補正
を加えない。一方、分布偏りが生じるか、または、既に
生じていた分布偏りがある程度以上に変化する場合に
は、励起光パワー算出部21は関係式に対して補正を行
って、利得制御方法を変更する。Pump light power calculator 2 of gain control circuit 20
1 changes the relational expression used for gain control, if necessary, based on the information on the distribution bias. That is, even if the number of signal lights fluctuates, if the distribution deviation does not occur as in the example shown in FIG. 9 or if the distribution deviation that has already occurred is not changed to a certain degree or more, the pumping light power calculation unit Numeral 21 does not correct the relational expression used for calculating the excitation light power. On the other hand, when the distribution bias occurs or the already-distributed distribution bias changes to a certain degree or more, the pumping light power calculator 21 corrects the relational expression to change the gain control method.
【0065】このとき、信号光波長分布の変動に伴って
ある程度の利得変動を生じる場合があるが、図9に関し
て上述したように、その変動量は充分に小さい。したが
って、このような構成によっても、利得変動の発生が所
定の範囲内となるように抑制されて、利得の一定化が充
分な精度で実現された光増幅器が得られる。At this time, there is a case where a certain amount of gain fluctuation occurs with the fluctuation of the signal light wavelength distribution, but the fluctuation amount is sufficiently small as described above with reference to FIG. Therefore, even with such a configuration, it is possible to obtain an optical amplifier in which the occurrence of gain fluctuation is suppressed to be within a predetermined range, and the gain is stabilized with sufficient accuracy.
【0066】図10のEDFAのようにその波長帯域を
分割してそれぞれの波長領域についての信号光パワーの
強度バランスから分布偏りを検知する場合には、その波
長帯域の分割数は図10に示した実施形態での分割数2
に限られない。例えば、多波長信号光に含まれる全信号
光数や、光増幅器に対して許容される利得変動量等の条
件によって、3以上の波長領域に分割して各領域での信
号光パワーの比較から分布偏りを求めても良い。この場
合、分布偏り検知システム32は損失波長特性の異なる
複数の光フィルタ、及び分割された波長領域数に対応す
る光検出器を用いて構成することができる。When the distribution band is detected from the intensity balance of the signal light power in each wavelength region by dividing the wavelength band like the EDFA of FIG. 10, the division number of the wavelength band is shown in FIG. Number 2 in the embodiment
Not limited to For example, according to conditions such as the total number of signal lights included in the multi-wavelength signal light and the amount of gain variation allowed for the optical amplifier, the signal light is divided into three or more wavelength regions and the signal light power in each region is compared. The distribution bias may be obtained. In this case, the distribution bias detection system 32 can be configured using a plurality of optical filters having different loss wavelength characteristics and photodetectors corresponding to the number of divided wavelength regions.
【0067】なお、図8に示した構成の信号光数検知シ
ステム31を備えている場合においても、信号光波長分
布変動時ごとに関係式の補正を行うかどうかを励起光パ
ワー算出部21において判断し、必要とされた場合のみ
補正を行うことによって、図10に示したEDFAと同
等の動作を実現することが可能である。また、図8及び
図10に示した信号光数検知システム及び分布偏り検知
システムは、上記した実施形態においては、いずれも出
力信号光に対して設置されているが、このような信号光
波長分布の検知は入力信号光に対して行っても良い。Even when the signal light number detection system 31 having the configuration shown in FIG. 8 is provided, the pump light power calculator 21 determines whether or not to correct the relational expression every time the signal light wavelength distribution changes. By making a determination and performing correction only when needed, it is possible to realize an operation equivalent to the EDFA shown in FIG. The signal light number detection system and the distribution bias detection system shown in FIGS. 8 and 10 are all installed for the output signal light in the above-described embodiment. May be performed on the input signal light.
【0068】図12は、EDFAの第4の実施形態を示
す構成図である。本実施形態においては、波長分布検知
手段として、監視光検知システム33が設置されてい
る。FIG. 12 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the EDFA. In the present embodiment, a monitoring light detection system 33 is provided as a wavelength distribution detection unit.
【0069】本実施形態は、多波長信号光に付加されて
いる監視光(SV光)から信号光波長分布についての情
報を得るものである。EDFA1に入力される多波長信
号光に付加された監視光は、WDMカプラ17によって
信号光から分岐される。そして、監視光検知システム3
3において、入力された多波長信号光についての信号光
波長分布の情報が監視光から取得されて、利得制御回路
20に向けて出力される。その後、監視光はWDMカプ
ラ18を介して再び光増幅後の多波長信号光と合流され
てEDFA1から出力される。励起光パワー算出部21
の動作等については、他の実施形態と同様である。In this embodiment, information about the signal light wavelength distribution is obtained from the monitoring light (SV light) added to the multi-wavelength signal light. The monitoring light added to the multi-wavelength signal light input to the EDFA 1 is branched from the signal light by the WDM coupler 17. And the monitoring light detection system 3
In 3, information on the signal light wavelength distribution of the input multi-wavelength signal light is obtained from the monitoring light, and output to the gain control circuit 20. Thereafter, the monitoring light is again combined with the multi-wavelength signal light after the optical amplification via the WDM coupler 18 and output from the EDFA 1. Excitation light power calculator 21
Is the same as in the other embodiments.
【0070】本発明による光増幅器は、上記した各実施
形態に限られるものではなく、様々な変形や構成の変更
が可能である。例えば、光増幅器としては、Er以外に
もPr、Ndなどの希土類元素を添加した光ファイバを
用いた光増幅器などを用いることができる。また、入力
パワー及び出力パワーによって信号光入出力比を求めて
利得を制御する方法や、励起光入出力比を用いる方法な
ど、他の利得制御方法を併用しても良い。また、励起光
パワーによる利得制御以外の利得調整方法を併用するこ
とも可能である。The optical amplifier according to the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes in the configuration are possible. For example, as the optical amplifier, an optical amplifier using an optical fiber to which a rare earth element such as Pr or Nd is added in addition to Er can be used. Further, other gain control methods such as a method of obtaining a signal light input / output ratio based on the input power and the output power to control the gain and a method of using the pump light input / output ratio may be used. It is also possible to use a gain adjustment method other than the gain control based on the pump light power.
【0071】図13は、EDFAの第5の実施形態を示
す構成図である。本実施形態においては、入力パワー及
び信号光波長分布に基づく利得制御に加えて、光アイソ
レータ14の後方の伝送路上に設置された可変利得等化
器40によって利得調整が行われている。FIG. 13 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the EDFA. In the present embodiment, in addition to gain control based on input power and signal light wavelength distribution, gain adjustment is performed by a variable gain equalizer 40 installed on a transmission path behind the optical isolator 14.
【0072】本実施形態においては、光アイソレータ1
4及び可変利得等化器40を通過した光増幅後の出力信
号光は光カプラ41によってその一部が分岐され、スペ
クトルアナライザ42によって分析される。その分析結
果に基づいて利得監視システム43で利得設定値からの
ずれによって利得調整方法が決定され、制御回路44を
介して可変利得等化器40によって利得調整が行われ
る。In this embodiment, the optical isolator 1
4 and a part of the output signal light after optical amplification that has passed through the variable gain equalizer 40 is branched by an optical coupler 41 and analyzed by a spectrum analyzer 42. Based on the analysis result, the gain monitoring method is determined by the gain monitoring system 43 based on the deviation from the gain setting value, and the gain is adjusted by the variable gain equalizer 40 via the control circuit 44.
【0073】図14は、EDFAの第6の実施形態を示
す構成図である。本実施形態においては、入力パワー及
び信号光波長分布に基づく利得制御に加えて、光アイソ
レータ14の後方の伝送路上に設置された損失傾斜可変
器50によって利得調整が行われている。損失傾斜可変
器50は、図15に示すように波長に対する損失変化の
傾斜を変更可能なものであって、損失を増大させること
によってEDFA1の利得を減少させ、逆に、損失を減
少させることによって利得を増大させることができる。
したがって、多波長信号光における短波長側と長波長側
での利得バランスの調整が可能である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the EDFA. In the present embodiment, in addition to the gain control based on the input power and the signal light wavelength distribution, the gain is adjusted by the loss slope variable device 50 installed on the transmission path behind the optical isolator 14. The loss slope variable device 50 can change the slope of the loss change with respect to the wavelength as shown in FIG. 15, and decreases the gain of the EDFA 1 by increasing the loss, and conversely, reduces the loss. Gain can be increased.
Therefore, it is possible to adjust the gain balance between the short wavelength side and the long wavelength side in the multi-wavelength signal light.
【0074】本実施形態においては、光アイソレータ1
4及び損失傾斜可変器50を通過した光増幅後の出力信
号光は光カプラ51によってその一部が分岐され、さら
に光カプラ52によって2つの信号光成分に分岐され
る。分岐された2つの信号光成分は、それぞれ光フィル
タ53、54に入力される。光フィルタ53は、多波長
信号光の波長帯域のうち短波長側を透過させるものであ
り、光フィルタ53を透過した短波長側の信号光は光検
出器55によって検出される。また、光フィルタ54
は、波長帯域のうち長波長側を透過させるものであり、
光フィルタ54を透過した長波長側の信号光は光検出器
56によって検出される。そして、光検出器55及び5
6で検出された信号光パワーが、比較制御回路57にお
いて比較されて設定すべき損失傾斜が決定され、損失傾
斜可変器50によって利得調整が行われる。In this embodiment, the optical isolator 1
4 and a part of the output signal light after optical amplification that has passed through the loss slope variable device 50 is branched by the optical coupler 51, and further branched into two signal light components by the optical coupler 52. The two split signal light components are input to optical filters 53 and 54, respectively. The optical filter 53 transmits the short wavelength side of the wavelength band of the multi-wavelength signal light, and the signal light on the short wavelength side transmitted through the optical filter 53 is detected by the photodetector 55. The optical filter 54
Is to transmit the longer wavelength side of the wavelength band,
The signal light on the long wavelength side transmitted through the optical filter 54 is detected by the photodetector 56. Then, the photodetectors 55 and 5
The signal light power detected at 6 is compared in the comparison control circuit 57 to determine the loss slope to be set, and the loss slope variable unit 50 performs gain adjustment.
【0075】図13及び図14に示したEDFAは、本
発明による光増幅器の変形例を示すものであるが、これ
以外にも様々な構成変更や応用が可能である。また、各
実施形態に示した光増幅器はすべて利得を一定にするも
のであったが、さらに利得が可変な構成とすることも可
能である。すなわち、それぞれの信号光波長分布に対す
る関係式などの励起光パワー設定規則を複数の利得に対
して用意しておくことによって、設定利得の変更が可能
となる。The EDFA shown in FIGS. 13 and 14 is a modification of the optical amplifier according to the present invention, but various other configuration changes and applications are possible. Further, the optical amplifiers shown in the respective embodiments all have a constant gain. However, a configuration in which the gain is further variable is also possible. That is, by preparing a pump light power setting rule such as a relational expression for each signal light wavelength distribution for a plurality of gains, the set gain can be changed.
【0076】図2に示した利得を一定化する入力パワー
及び励起光パワーの関係(設定利得18.18dB)に
ついて、さらに設定利得を18.18〜14.18dB
の範囲で変化させて、それぞれの設定利得に対して求め
た入力パワー及び励起光パワーの関係を図16に示す。
ただし、信号光は波長1550nmの1chを想定し、
−18〜0dBmの範囲で入力パワーを変化させてい
る。このように複数の設定利得に対応する関係式、具体
的には傾きKと切片Aの値を用意しておくことによっ
て、利得一定化を実現するとともに、設定利得を変更す
ることが可能な利得可変制御が可能となる。As for the relationship between the input power and the pumping light power (setting gain 18.18 dB) for stabilizing the gain shown in FIG. 2, the setting gain is further increased from 18.18 to 14.18 dB.
FIG. 16 shows the relationship between the input power and the pumping light power obtained for each set gain while changing within the range shown in FIG.
However, the signal light is assumed to be 1ch with a wavelength of 1550 nm,
The input power is changed in the range of -18 to 0 dBm. By preparing the relational expressions corresponding to a plurality of set gains, specifically, the values of the slope K and the intercept A, the gain can be stabilized and the set gain can be changed. Variable control becomes possible.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明による光増幅器は、以上詳細に説
明したように、次のような効果を得る。すなわち、入力
パワーに基づく利得一定制御を行っている光増幅器にお
いて、利得制御回路の励起光パワー算出部で、光増幅の
対象となる多波長信号光の入力パワーに加えて、信号光
波長分布をも考慮して励起光パワーの算出を行う。この
とき、信号光切り換えが行われずに信号光波長分布が一
定の場合には、入力パワーのみに基づくフィードフォワ
ードの高速利得一定制御が行われる。一方、信号光が切
り換えられて信号光波長分布が変動した場合には、利得
制御方法を変更するなど、その信号光波長分布変動に対
応した利得一定制御が行われる。As described above in detail, the optical amplifier according to the present invention has the following effects. That is, in the optical amplifier performing the gain constant control based on the input power, the pumping light power calculator of the gain control circuit calculates the signal light wavelength distribution in addition to the input power of the multi-wavelength signal light to be amplified. The pump light power is calculated in consideration of the above. At this time, if the signal light wavelength distribution is constant without switching the signal light, the feedforward high-speed gain constant control based on only the input power is performed. On the other hand, when the signal light is switched and the signal light wavelength distribution fluctuates, the gain constant control corresponding to the fluctuation of the signal light wavelength distribution is performed such as changing the gain control method.
【0078】これによって、通常は入力パワーに基づく
高速での利得の一定化が行われるとともに、信号光が切
り換えられて多波長信号光の信号光波長分布が変動され
た場合においても利得の一定化が精度良く実現される利
得制御が可能であって、利得制御の高速化及び高精度化
が両立された光増幅器が実現される。As a result, the gain is normally stabilized at a high speed based on the input power, and the gain is also kept constant even when the signal light is switched and the signal light wavelength distribution of the multi-wavelength signal light is changed. Is realized with high precision, and an optical amplifier that achieves both high-speed and high-precision gain control is realized.
【図1】EDFAの基本構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an EDFA.
【図2】利得を一定にする入力パワー及び励起光パワー
の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between input power and pump light power for making the gain constant.
【図3】16chの信号光を短波長側から順次除外した
ときに残留信号光に生じる利得変化を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing a change in gain that occurs in residual signal light when signal light of 16 ch is sequentially excluded from a shorter wavelength side.
【図4】16chの信号光を長波長側から順次除外した
ときに残留信号光に生じる利得変化を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing a change in gain that occurs in residual signal light when signal light of 16 ch is sequentially excluded from a longer wavelength side.
【図5】本発明による光増幅器であるEDFAの第1の
実施形態を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a first embodiment of an EDFA that is an optical amplifier according to the present invention.
【図6】図5に示したEDFAによる利得変動について
説明するグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating a gain change caused by the EDFA shown in FIG. 5;
【図7】図5に示したEDFAにおける利得の時間変化
を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a time change of a gain in the EDFA shown in FIG. 5;
【図8】EDFAの第2の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a second embodiment of the EDFA.
【図9】対称的な信号光波長分布変動に対する利得変動
を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a gain variation with respect to a symmetrical signal light wavelength distribution variation.
【図10】EDFAの第3の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a third embodiment of the EDFA.
【図11】図10に示したEDFAにおける信号光波長
分布の偏りの検知について説明する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating detection of deviation of signal light wavelength distribution in the EDFA illustrated in FIG. 10;
【図12】EDFAの第4の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 12 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the EDFA.
【図13】EDFAの第5の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 13 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the EDFA.
【図14】EDFAの第6の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 14 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the EDFA.
【図15】図14に示したEDFAに用いられる損失傾
斜可変器の特性について示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing characteristics of a loss slope variable device used in the EDFA shown in FIG.
【図16】EDFAにおける利得可変制御について示す
グラフである。FIG. 16 is a graph showing variable gain control in the EDFA.
1…EDFA、10…EDF、11…励起光源、12…
WDMカプラ、13、14…光アイソレータ、15、1
6…光カプラ、17、18…WDMカプラ、20…利得
制御回路、21…励起光パワー算出部、22…光検出
器、30…波長分布検知手段、31…信号光数検知シス
テム、311…アレイ導波路回折格子型光分波器、31
2…光検出器、313…信号光数検知回路、32…分布
偏り検知システム、321…光カプラ、322…光フィ
ルタ、323、324…光検出器、325…分布偏り検
知回路、33…監視光検知システム、40…可変利得等
化器、41…光カプラ、42…スペクトルアナライザ、
43…利得監視システム、44…制御回路、50…損失
傾斜可変器、51、52…光カプラ、53、54…光フ
ィルタ、55、56…光検出器、57…比較制御回路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... EDFA, 10 ... EDF, 11 ... Excitation light source, 12 ...
WDM couplers, 13, 14 ... optical isolators, 15, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Optical coupler, 17, 18 ... WDM coupler, 20 ... Gain control circuit, 21 ... Excitation light power calculation part, 22 ... Photodetector, 30 ... Wavelength distribution detection means, 31 ... Signal light number detection system, 311 ... Array Waveguide grating type optical demultiplexer, 31
2, photodetector, 313, signal light number detection circuit, 32, distribution deviation detection system, 321, optical coupler, 322, optical filter, 323, 324, photodetector, 325, distribution deviation detection circuit, 33, monitoring light Detection system, 40: variable gain equalizer, 41: optical coupler, 42: spectrum analyzer,
43: gain monitoring system, 44: control circuit, 50: loss inclination variable device, 51, 52: optical coupler, 53, 54: optical filter, 55, 56: photodetector, 57: comparison control circuit.
Claims (7)
号光からなる多波長信号光を一括して光増幅する光増幅
器であって、 入力された前記多波長信号光を励起光により光増幅して
出力する光増幅部と、 前記光増幅部に前記励起光を供給する励起手段と、 前記光増幅部に入力される前記多波長信号光の入力パワ
ーを検出する入力パワー検出手段と、 前記多波長信号光に含まれる前記複数の信号光について
の前記所定波長帯域内での信号光波長分布を検知する波
長分布検知手段と、 前記入力パワー及び前記信号光波長分布に基づいて前記
励起手段に対して設定すべき励起光パワーを算出する励
起光パワー算出手段を有し、算出された前記励起光パワ
ーにしたがって前記励起手段を制御することによって前
記光増幅部での光増幅の利得を制御する利得制御手段と
を備えることを特徴とする光増幅器。1. An optical amplifier for collectively amplifying multi-wavelength signal light composed of a plurality of signal lights having different wavelengths within a predetermined wavelength band, wherein the input multi-wavelength signal light is optically amplified by a pump light. An optical amplifying unit that outputs the pumping light to the optical amplifying unit; an excitation unit that supplies the excitation light to the optical amplifying unit; an input power detection unit that detects an input power of the multi-wavelength signal light input to the optical amplifying unit; Wavelength distribution detecting means for detecting a signal light wavelength distribution within the predetermined wavelength band for the plurality of signal lights included in the multi-wavelength signal light; and the pumping means based on the input power and the signal light wavelength distribution. A pump light power calculating means for calculating a pump light power to be set for the optical amplifier, and controlling the gain of the optical amplification in the optical amplifier by controlling the pump means in accordance with the calculated pump light power. An optical amplifier, characterized in that it comprises a gain control means.
る前記入力パワー及び前記励起光パワーについての関係
式を用いて前記励起光パワーを算出するとともに、 前記信号光波長分布が変動されたときには、変動後の前
記信号光波長分布に基づき、前記関係式を変更すること
を特徴とする請求項1記載の光増幅器。2. The pumping light power calculating means calculates the pumping light power based on the input power using a relational expression between the input power and the pumping light power that makes the gain of the optical amplification constant. 2. The optical amplifier according to claim 1, wherein when the signal light wavelength distribution is changed, the relational expression is changed based on the changed signal light wavelength distribution.
号光に含まれる信号光数及び信号光波長配置を検知する
信号光数検知手段であることを特徴とする請求項1記載
の光増幅器。3. An optical amplifier according to claim 1, wherein said wavelength distribution detecting means is a signal light number detecting means for detecting the number of signal lights included in said multi-wavelength signal light and the signal light wavelength arrangement. .
長分布の偏りを検知する分布偏り検知手段であることを
特徴とする請求項1記載の光増幅器。4. The optical amplifier according to claim 1, wherein said wavelength distribution detecting means is a distribution deviation detecting means for detecting deviation of said signal light wavelength distribution.
号光に付加された監視光から前記信号光波長分布につい
ての情報を得る監視光検知手段であることを特徴とする
請求項1記載の光増幅器。5. The monitoring light detecting means according to claim 1, wherein said wavelength distribution detecting means is monitoring light detecting means for obtaining information on said signal light wavelength distribution from monitoring light added to said multi-wavelength signal light. Optical amplifier.
信号光に対する前記光増幅の利得の波長依存性を等化す
る可変利得等化器をさらに備えることを特徴とする請求
項1記載の光増幅器。6. The variable gain equalizer according to claim 1, further comprising a variable gain equalizer for equalizing a wavelength dependency of a gain of the optical amplification with respect to the multi-wavelength signal light output from the optical amplifier. Optical amplifier.
損失が略一定であるとともに、前記所定波長帯域におい
て波長に対する損失の傾斜が可変であって、前記光増幅
部から出力される前記多波長信号光に対する前記光増幅
の利得の波長依存性に所定の傾斜を与える損失傾斜可変
器をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の光増
幅器。7. The multi-wavelength signal output from the optical amplifying unit, wherein the loss is substantially constant at a predetermined wavelength within the predetermined wavelength band, and the slope of the loss with respect to the wavelength is variable in the predetermined wavelength band. 2. The optical amplifier according to claim 1, further comprising a loss slope variable device for giving a predetermined slope to the wavelength dependence of the gain of the optical amplification with respect to light.
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