JPH08149084A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送路の損失に合わせて光ファイバ増幅器の
利得を自動的に調整できる光伝送装置を提供する。 【構成】 信号光を励起光と共に伝送する伝送路１０
５，１０７に、その信号光を増幅する光ファイバ増幅器
１０３を接続し、この伝送路の一端に励起光を反射する
励起光反射手段１０８を設け、上記光ファイバ増幅器１
０３内に反射戻り光を検出して光ファイバ増幅器１０３
の利得及び光出力レベルを制御する増幅器制御手段１２
０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号を増幅する光フ
ァイバ増幅器を用いた光伝送装置に係り、特に、伝送路
の損失に合わせて光ファイバ増幅器の利得を自動的に調
整できる光伝送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、光ファイバ増幅器を用い
た光伝送装置は、図５に示されるように、光送信器１０
１と光受信器１０２との間に光ファイバ増幅器５０３を
設けたものである。光送信器１０１より出力される光信
号は、光ファイバ１０４，１０６を伝送される間に減衰
する。この光信号を光受信器１０２が受信可能なレベル
まで光ファイバ増幅器５０３で増幅するようになってい
る。光ファイバ増幅器５０３は、光合分波器１１２、光
増幅媒質（希土類添加ファイバ）１１０、光アイソレー
タ５５０、光フィルタ５５１、光分岐器５５２、出力信
号光モニタ用受光素子５５３、基準電圧５５４、励起光
制御回路５５５、励起光源１１１により構成される。光
分岐器５５２が光出力の一部を分岐し、その強度を出力
信号光モニタ用受光素子５５３が検出し、この検出に応
じて励起光制御回路５５５が励起光の出力を制御するこ
とにより、光ファイバ増幅器５０３の利得を調整し、光
信号出力レベルを安定化する。光フィルタ５５１は、光
信号増幅により生じた自然放出光を除去するために使用
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来は
光ファイバ増幅器５０３の利得制御のために、光分岐器
５５２により光出力の一部を分岐している。従って、光
分岐器５５２の分岐比に応じて光受信器１０２へ送出す
る光出力が減少することになり、その結果、光ファイバ
増幅器５０３の利得が分岐比に応じて低下するという問
題がある。

【０００４】また、光ファイバ増幅器５０３と光受信器
１０２との間の光ファイバ１０６による伝送路の損失が
変動する場合、従来の利得制御方式では、光ファイバ１
０６による伝送路の損失に合わせた光ファイバ増幅器５
０３の光出力レベル調整が必要である。又は、光受信器
１０２の前に光減衰器を設置し、この光減衰器で受信レ
ベルを調整することが必要である。どちらも、伝送路の
損失変動に対して個別に調整が必要であり、大変面倒で
ある。光受信器１０２の受信ダイナミックレンジを大き
くできれば、無調整化は可能になるが、この方法は、光
受信器１０２の回路構成が複雑になる等の問題がある。

【０００５】光受信器側で受信レベルを調整する方法で
は、伝送路の損失が最大のときを想定して常に光ファイ
バ増幅器の光出力を最大付近に設定しなければならな
い。従って、伝送路の損失が小さい場合には、必要以上
に励起光を発光させていることになり、無駄な電力を消
費していることになる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、伝送路の損失に合わせて光ファイバ増幅器の利得を
自動的に調整できる光伝送装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、信号光を励起光と共に伝送する伝送路に、
その信号光を増幅する光ファイバ増幅器を接続し、この
伝送路の一端に励起光を反射する励起光反射手段を設
け、上記光ファイバ増幅器内に反射戻り光を検出して光
ファイバ増幅器の利得及び光出力レベルを制御する増幅
器制御手段を設けたものである。

【０００８】上記励起光反射手段は、励起光を分離する
光合分波器と分離された励起光を反射する光全反射器と
から構成されてもよい。

【０００９】上記光ファイバ増幅器は、励起光の反射戻
り光を伝送路から分離する光サーキュレータを有しても
よい。

【００１０】上記光ファイバ増幅器は、伝送路へ送出す
る励起光レベルを検出する送出励起光レベル検出手段を
有し、上記増幅器制御手段は、伝送路からの励起光の反
射戻り光のレベルを送出励起光レベルと比較して光ファ
イバ増幅器の利得及び光出力レベルを制御してもよい。

【００１１】上記励起光反射手段は、励起光を分離する
光合分波器と分離された励起光をフレネル反射する光フ
ァイバ又は光コネクタの端面とから構成されてもよい。

【００１２】上記光合分波器と上記光全反射器との間に
光スイッチ又は光変調器を設けてもよい。

【００１３】

【作用】上記構成により、光ファイバ増幅器の励起光が
信号光と共に伝送路に出力され、伝送路の一端に達した
励起光が励起光反射手段で反射され光ファイバ増幅器に
戻る。励起光は、伝送路を往復することにより減衰す
る。伝送路を往復してきた励起光の光レベルを検出する
ことにより、伝送路における損失の割合を知ることがで
きる。これに合わせて光ファイバ増幅器の光出力（利得
及び光出力レベル）を制御すると、伝送路の一端で最適
なレベルとなる信号光を伝送路に送出することができ
る。励起光を用いて損失を検知しているので、信号光の
光レベルを低下させたり、損失を増加させたりすること
がない。また、伝送路における損失が小さい場合に、光
ファイバ増幅器の光出力を小さくできる。

【００１４】励起光反射手段が励起光だけを分離して全
反射するので、信号光が損失なく通過し、伝送路には戻
らない。逆に、励起光は、損失なく伝送路に戻り、通過
することがない。

【００１５】光ファイバ増幅器の出力光と励起光の反射
戻り光との分離に光サーキュレータを用いたので、分離
の際に、光ファイバ増幅器の出力光は損失なく伝送路に
出力され、励起光の反射戻り光は損失なく取り込まれ
る。

【００１６】伝送路へ送出する励起光レベルと伝送路か
らの励起光の反射戻り光のレベルとを比較することによ
り、伝送路における損失が正確に分かり、光ファイバ増
幅器の光出力制御が適正となる。

【００１７】光全反射器の代わりに、光ファイバ又は光
コネクタの端面によるフレネル反射を用いても、励起光
を戻すことができる。

【００１８】励起光を戻すときに、その戻り光をオンオ
フしたり、変調したりすることにより、戻りの励起光を
媒体とした情報伝送ができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００２０】図１に示されるように、本発明の光伝送装
置は、光送信器１０１と光受信器１０２との間に光ファ
イバ増幅器１０３が設けられている。光送信器１０１の
出力側に接続された光ファイバ１０４からなる伝送路１
０５は光ファイバ増幅器１０３の入力側に導入され、光
ファイバ増幅器１０３の出力側から引き出された光ファ
イバ１０６からなる伝送路１０７は励起光反射手段１０
８を介して光受信器１０２に接続されている。光送信器
１０１、光受信器１０２、光ファイバ１０４，１０６
は、従来と同じものである。光ファイバ増幅器１０３内
にも光ファイバからなる伝送路１０９が形成されてお
り、その一部が希土類添加ファイバ１１０からなる。励
起光源１１１、光合分波器１１２も従来と同じものであ
り、励起光源１１１からの励起光と光送信器１０１側の
伝送路１０５からの信号光とが光合分波器１１２を通っ
て希土類添加ファイバ７に入力されるようになってい
る。

【００２１】光ファイバ増幅器１０３内の伝送路１０９
と光受信器１０２側の伝送路１０７とは光サーキュレー
タ１１３を介して接続されている。光サーキュレータ１
１３によって、希土類添加ファイバ１１０を含む伝送路
１０９からの信号光及び励起光が光受信器１０２側の伝
送路１０７へ出力され、光受信器１０２側の伝送路１０
７からの励起光の反射戻り光が反射戻り光検出器１１４
に入力されるようになっている。このように、光ファイ
バ増幅器１０３は、信号光と共に励起光が伝送路に出力
されるように構成されている。

【００２２】伝送路１０７の一端、即ち光受信器１０２
の直前に設けられた励起光反射手段１０８は、伝送路１
０７からの信号光及び励起光を信号光と励起光とに分離
する光合分波器１１５と、分離された励起光を反射する
光全反射器１１６と、信号光のみを光受信器１０２に通
過させる光フィルタ１１７とからなる。

【００２３】光ファイバ増幅器１０３内には、伝送路１
０７からの励起光の反射戻り光を検出する反射戻り光検
出器１１４と、伝送路１０９へ送出する励起光レベルを
検出する送出励起光レベル検出手段１１８と、励起光源
１１１を制御する励起光制御回路１１９とにより、光フ
ァイバ増幅器の利得及び光出力レベルを制御する増幅器
制御手段１２０が構成されている。この増幅器制御手段
１２０は、伝送路１０７からの励起光の反射戻り光のレ
ベルを送出励起光レベルと比較して光ファイバ増幅器１
０３の利得及び光出力レベルを制御するようになってい
る。

【００２４】次に実施例の作用を述べる。

【００２５】光ファイバ増幅器１０３に入力された信号
光は、光合分波器１１２を通って希土類添加ファイバ７
に入力される。励起光源１１１からの励起光も光合分波
器１１２を通って希土類添加ファイバ７に入力される。
希土類添加ファイバ７内で、信号光は増幅される。この
増幅された信号光は、光サーキュレータ１１３を通って
伝送路１０７へ出力される。このとき、希土類添加ファ
イバ７に入力された励起光のうち、信号光増幅に寄与し
なかった励起光も光サーキュレータ１１３を通って伝送
路１０７へ出力され、信号光と共に伝送路１０７の一端
の励起光反射手段１０８に達する。

【００２６】励起光反射手段１０８では、光合分波器１
１５によって信号光と励起光とが分離され、信号光は光
フィルタ１１７を通って光受信器１０２に入力される。
励起光は、光全反射器１１６で反射され、光合分波器１
１５によって伝送路１０７に戻される。反射戻り光とな
った励起光は、伝送路１０７を通り、光サーキュレータ
１１３を通って反射戻り光検出器１１４に入力される。

【００２７】伝送路１０７での損失が大きい場合、検出
される戻り光は小さくなる。伝送路１０７での損失が小
さい場合、検出される戻り光は大きくなる。増幅器制御
手段１２０は、反射戻り光検出器１１４の出力をもとに
励起光源１１１の出力を制御する。なお、増幅器制御手
段１２０は、送出励起光レベル検出手段１１８が検出し
た伝送路１０９へ送出する励起光レベルを用いて、伝送
路１０７での損失の大小を検知している。

【００２８】このようにして、伝送路１０７での損失に
合わせた光信号出力制御が達成される。このとき、希土
類添加ファイバ７を通った後の信号光増幅に寄与しなか
った励起光を信号光と共に伝送路１０７の一端まで送信
し、その励起光のみを反射させて検出することにより、
励起光の使用効率を低下させず、また、信号光を劣化さ
せることなく光受信器１０２の受信レベルを一定にでき
る。

【００２９】本発明は、光ファイバ増幅器１０３の利得
を伝送路１０７での損失に合わせて自動的に制御できる
だけでなく、光受信器１０２の受信電力範囲を小さくす
ることができ、受信感度のみを考慮した光受信器１０２
とすることができるため、光受信器１０２の大幅な高感
度化が可能になると共にさらに大幅な伝送路損失の変動
に無調整で対応できる。これにより、伝送距離及びダイ
ナミックレンジを拡大することができる。

【００３０】励起光反射手段１０８は、励起光を反射す
る光全反射器１１６の代わりに、ハーフミラーや光ファ
イバ光コネクタの端面のフレネル反射を用いても実現可
能である。ただし、伝送路１０７での損失が大きい場合
や反射率の小さい場合には、反射戻り光検出器１１４
に、より高感度の光検出器を使用する。

【００３１】次に他の実施例を説明する。

【００３２】図２の光伝送装置は、図１の光伝送装置の
光ファイバ増幅器１０３の構成を変えて光ファイバ増幅
器２０３にしたものである。光ファイバ増幅器２０３
は、希土類添加ファイバ１１０と光サーキュレータ１１
３との間の伝送路１０９中に光合分波器２２１，２２２
を挿入し、光合分波器２２１，２２２間に励起光のバイ
パスを設け、さらにこのバイパスに光分岐器２２３を挿
入し、分岐された励起光が送出励起光レベル検出手段２
１８で検出されるように構成されている。希土類添加フ
ァイバ７に入力され、信号光増幅に寄与しなかった励起
光は、一部が分岐されて励起光レベルのモニタ用に検出
される。残りの励起光は、信号光と共に伝送路１０７に
出力され、図１の場合と同様に反射戻り光が反射戻り光
検出器１１４で検出される。励起光制御回路１１９は、
比較に基づいて励起光源１１１を制御する。

【００３３】このように、信号光増幅に寄与しなかった
励起光のレベルと反射戻り光のレベルとを比較すること
により、伝送路１０７での損失がより正確に求まる。

【００３４】図３の光伝送装置は、図１の光伝送装置の
光ファイバ増幅器１０３の構成を変えて光ファイバ増幅
器３０３にしたものである。光ファイバ増幅器３０３
は、励起光源１１１の出力を光合分波器１１２に入力せ
ず光分岐器３２６で分岐し、光合分波器３２４と光合分
波器３２５とに接続している。光合分波器３２４，３２
５は、希土類添加ファイバ１１０と光サーキュレータ１
１３との間の伝送路１０９中に挿入されている。この構
成では、励起光源１１１からの励起光が光分岐器３２６
で分岐され、一方は、光合分波器３２４を通って希土類
添加ファイバ１１０に入力され、他方は、光合分波器３
２５、光サーキュレータ１１３を通って伝送路１０７へ
出力される。希土類添加ファイバ１１０を通る励起光は
信号光とは逆方向になる。

【００３５】この構成でも図１、図２の構成と同様の効
果が得られるが、図３の構成では、伝送路１０７に送り
出す励起光が励起光源１１１から取られ、信号光増幅に
無関係である。

【００３６】ここまで説明した各実施例は、光送信器１
０１と光受信器１０２との間に１つの光ファイバ増幅器
１０３，２０３，３０３が設けられていたが、光ファイ
バ増幅器を多段に接続して中継増幅することもできる。
この場合、各光ファイバ増幅器の信号光入力側に励起光
反射手段１０８を置くことにより、各段毎に光信号強度
を一定に制御できる。

【００３７】図４の光伝送装置は、これまでのものと異
なり、光ファイバ増幅器４０３の励起光が光送信器１０
１側の伝送路１０５に出力されるように構成し、この伝
送路１０５の一端、即ち光送信器１０１の直後に光合分
波器４１５と光全反射器４１６とからなる励起光反射手
段４０８を設け、光ファイバ増幅器４０３の入力側の伝
送路１０５の損失を求めるようになっている。光ファイ
バ増幅器４０３内の伝送路４０９と光送信器１０１側の
伝送路１０５とは光サーキュレータ４１３を介して接続
されている。励起光源１１１からの励起光は、光合分波
器４２７によって希土類添加ファイバ１１０に入力さ
れ、希土類添加ファイバ１１０を信号光とは逆方向に通
り、光合分波器４２８から光サーキュレータ４１３へバ
イパスされる。光合分波器４２８と光サーキュレータ４
１３との間に挿入された光分岐器２２３により信号光増
幅に寄与しなかった励起光の一部が分岐され、送出励起
光レベル検出手段２１８で検出される。光サーキュレー
タ４１３を通って伝送路１０５に入力された励起光は、
励起光反射手段４０８で反射されて戻り、信号光と共に
光サーキュレータ４１３を通って光ファイバ増幅器４０
３内の伝送路４０９に入力される。光合分波器４２９は
励起光の反射戻り光を分離し、これを反射戻り光検出器
１１４が検出する。

【００３８】この構成によれば、入力信号光のレベルを
検出せずに光増幅器の利得を制御できる。また、伝送路
損失を補償できるため、光ファイバ増幅器４０３の出力
を光送信器１０１の出力と同じレベルに保つことができ
る。

【００３９】次に本発明の応用例を説明する。

【００４０】励起光を戻すために使用する光反射器の反
射率を変調し、変調された反射戻り光を反射戻り光検出
用受光素子で検出することにより、伝送路の一端から光
ファイバ増幅器へ発光素子や光源を使用せずに、信号光
とは別の信号を伝送することができる。光反射率の変調
方法としては、例えば、光反射器の前に光スイッチを置
き、この光スイッチをオンオフする方法がある。また、
光ファイバ増幅器を多段に接続して中継増幅する場合、
光ファイバ増幅器が反射戻り光をもとに光反射器の反射
率を変調することにより、反射戻り光による信号の中継
伝送も可能になる。

【００４１】また、光ファイバ増幅器が伝送路の損失を
検出できるので、信号伝送を行いながら同時に伝送路の
保守・監視に用いることもできる。

【００４２】反射戻り光検出器１１４及び励起光制御回
路１１９は、高速応答特性を必要としないので、簡素な
構成、低コストで実現可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４４】（１）信号光の分岐をしないので、光ファ
イバ増幅器の利得が低下しない。

【００４５】（２）光ファイバ増幅器が光出力を自動的
に調整するので、光受信器での光減衰器等による調整が
不要となる。

【００４６】（３）光受信器の受信電力範囲を小さくで
きることになり、高感度のみを考慮した光受信器による
高感度受信が可能となり、伝送損失の増大にも対応しや
すくなる。

【００４７】（４）光ファイバ増幅器の利得を伝送路の
損失や光受信器の受信感度に合わせて設定でき、必要以
上に光出力を高めることがないので、光信号増幅に伴う
消費電力を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光伝送装置の光回路図
である。

【図２】本発明の他の実施例を示す光伝送装置の光回路
図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す光伝送装置の光回路
図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す光伝送装置の光回路
図である。

【図５】従来例を示す光伝送装置の光回路図である。

【符号の説明】

１０１ 光送信器 １０２ 光受信器 １０３ 光ファイバ増幅器 １０５、１０７ 伝送路 １０８ 励起光反射手段 １２０ 増幅器制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/28 10/26

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を励起光と共に伝送する伝送路
   に、その信号光を増幅する光ファイバ増幅器を接続し、
   この伝送路の一端に励起光を反射する励起光反射手段を
   設け、上記光ファイバ増幅器内に反射戻り光を検出して
   光ファイバ増幅器の利得及び光出力レベルを制御する増
   幅器制御手段を設けたことを特徴とする光伝送装置。
2. 【請求項２】 上記励起光反射手段は、励起光を分離す
   る光合分波器と分離された励起光を反射する光全反射器
   とから構成されることを特徴とする請求項１記載の光伝
   送装置。
3. 【請求項３】 上記光ファイバ増幅器は、励起光の反射
   戻り光を伝送路から分離する光サーキュレータを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送装置。
4. 【請求項４】 上記光ファイバ増幅器は、伝送路へ送出
   する励起光レベルを検出する送出励起光レベル検出手段
   を有し、上記増幅器制御手段は、伝送路からの励起光の
   反射戻り光のレベルを送出励起光レベルと比較して光フ
   ァイバ増幅器の利得及び光出力レベルを制御することを
   特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光伝送装置。
5. 【請求項５】 上記励起光反射手段は、励起光を分離す
   る光合分波器と分離された励起光をフレネル反射する光
   ファイバ又は光コネクタの端面とから構成されることを
   特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
6. 【請求項６】 上記光合分波器と上記光全反射器との間
   に光スイッチ又は光変調器を設けたことを特徴とする請
   求項２記載の光伝送装置。