特許 6140216 光増幅器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6140216

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】光増幅器

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/10 20060101AFI20170522BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H01S3/10 D

   H01S3/067

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-95507(P2015-95507)

(22)【出願日】2015年5月8日

(65)【公開番号】特開2016-25346(P2016-25346A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2015年7月7日

(31)【優先権主張番号】14/338,226

(32)【優先日】2014年7月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510280730

【氏名又は名称】オプリンク コミュニケーションズ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】リジエ・チャオ

(72)【発明者】

【氏名】ティン・ヤン

【審査官】 林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２１７４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６５８３９２５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１１１０７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２０４８６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２８９１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１３５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 L. Qiao. et al.，"ASE analysis and correction for EDFA automatic control"，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，２００８年 ３月，Vol.25, No.3，p.771-778

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ３／００−３／３０

Ｇ０２Ｆ １／３５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光信号および導入ポンプ光を受光する希土類ドープファイバを含むフィードフォワード第１増幅段と、
各々が対応する希土類ドープファイバを含む、直列的に接続された複数の後続増幅段と、を備え、
前記後続増幅段の各々が前記第１増幅段からの残留ポンプ光の別々に導入された部分を受光し、前記残留ポンプ光がそれぞれの後続増幅段に向けられる部分に分岐され、
前記残留ポンプ光の各部分が、前記複数の後続増幅段の連続する各増幅段のそれぞれに入力される前に、前段で増幅された光信号と合波される、光増幅器。

【請求項2】

前記第１増幅段に前記ポンプ光を導入するために第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）に結合されたポンプ源を備える、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項3】

前記光信号から前記残留ポンプ光を分離するように構成された、前記第１増幅段の出口に結合された第２ポンプＷＤＭを備える、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項4】

前記第２ポンプＷＤＭに結合されており、前記残留ポンプ光を受光して前記残留ポンプ光をそれぞれの経路に対応する複数のポートに分岐するように構成されたタップを備える、請求項３に記載の光増幅器。

【請求項5】

第１後続増幅段に入射する前に、前記残留ポンプ光の分岐部分を前記第１増幅段からの前記光信号と合波するように構成された第３ポンプＷＤＭを備える、請求項４に記載の光増幅器。

【請求項6】

第２後続増幅段に入射する前に、前記残留ポンプ光の分岐部分を第１後続増幅段からの前記光信号と合波するように構成された第４ポンプＷＤＭを備える、請求項４に記載の光増幅器。

【請求項7】

入力される前記光信号の一部を取り出し、取り出された部分を入力光検出器に送るように構成された、前記第１増幅段に結合された入力タップと、
出力される増幅された光信号の一部を取り出し、取り出された部分を出力光検出器に送るように構成された、１つまたは複数の第２増幅段に結合された出力タップと、
をさらに備える、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項8】

入力光信号および前記増幅された光信号のパワーを測定し、ポンプ源を制御するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項７に記載の光増幅器。

【請求項9】

前記出力タップが前記光増幅器の出力ポートにさらに結合されている、請求項７に記載の光増幅器。

【請求項10】

前記希土類ドープファイバがエルビウムドープファイバである、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項11】

前記複数の後続増幅段のうち一対の増幅段の間に配置されたゲインフラットニングフィルタ（ＧＦＦ）を備える、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項12】

前記ＧＦＦが前記複数の後続増幅段のうち第１の増幅段と第２の増幅段との間に配置されている、請求項１１に記載の光増幅器。

【請求項13】

ポンプ光源と、
第１増幅段に結合された入力部であって、前記第１増幅段が第１希土類ドープファイバを含みかつ前記ポンプ光源からのポンプ光と合波された光信号を受光するように構成された、入力部と、
前記第１増幅段から出る光から残留ポンプ光を分離する第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）と、
分離された残留ポンプ光を２つまたはそれより多くのポートに分岐する光学部材と、
前記残留ポンプ光の第１分岐部分を前記第１増幅段からの光信号と合波する第２ポンプＷＤＭと、
第２希土類ドープファイバを含み、前記第１増幅段からの前記光信号と合波された残留ポンプ光の合波第１分岐部分を受光するように構成された第２増幅段と、
前記残留ポンプ光の第２分岐部分を前記第２増幅段からの光信号と合波する第３ポンプＷＤＭと、
第３希土類ドープファイバを含み、前記第２増幅段からの前記光信号と合波された残留ポンプ光の合波第２分岐部分を受光するように構成された第３増幅段と、
を備える光増幅器。

【請求項14】

前記ポンプ光源に結合され、前記ポンプ光源から放射される前記ポンプ光のパワーを制御するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１３に記載の光増幅器。

【請求項15】

前記光増幅器の入力部に結合され、光信号の入力パワーを測定するように構成された第１光検出器と、
前記光増幅器の出力部に結合され、増幅された光信号の出力パワーを測定するように構成された第２光検出器と、
をさらに備える、請求項１４に記載の光増幅器。

【請求項16】

前記ポンプ光のパワーが、測定された入力パワーおよび測定された出力パワーに基づいて前記コントローラによって修正される、請求項１５に記載の光増幅器。

【請求項17】

前記第２増幅段と前記第３増幅段との間に結合されたゲインフラットニングフィルタをさらに備える、請求項１３に記載の光増幅器。

【請求項18】

各希土類ドープファイバがエルビウムドープファイバである、請求項１３に記載の光増幅器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光通信に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光ファイバ増幅器は、通信システムにおいて一般的に使用されている。光ファイバ増幅器の種類として、希土類ドープファイバ増幅器、例えばエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が挙げられる。光ファイバ増幅器は通常、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザポンプ源によって励起される。

【0003】

エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）は、エルビウムで高濃度にドープされたコアを有する単一モードファイバの形態である。従来のＥＤＦＡは、増幅をもたらすためにエルビウムドープファイバにポンプ光を提供するポンプレーザを含む。例えば、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍのポンプ光がＥＤＦに導入されると、エルビウム原子はポンプ光を吸収し、エルビウム原子を励起状態に押し上げる。光線、例えばＣバンド（１５２８〜１５７０ｎｍ）またはＬバンド（１５７０〜１６２０ｎｍ）に１つまたは複数の波長を有する入力光信号による刺激を受けると、誘導放射によって励起原子は基底状態またはより低い状態へと戻る。誘導放出は、励起光と同一の波長を有する。したがって、ＥＤＦを通って伝搬しながら光信号が増幅される。さらに、ＥＤＦは典型的に、波長にかかわらず全光信号を増幅する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

一般的には、本明細書に記載の発明の１つの革新的な態様は、光信号および導入ポンプ光を受光する希土類ドープファイバを含むフィードフォワード第１増幅段と、各々が対応する希土類ドープファイバを含む複数の後続増幅段とを備え、前記後続増幅段の各々が前記第１増幅段からの残留ポンプ光の別々に導入された部分を受光し、残留ポンプ光がそれぞれの後続増幅段に向けられる部分に分岐される、光増幅器において具現化され得る。

【0005】

前述のおよび他の実施形態はそれぞれ任意で、１つまたは複数の以下の特徴を単独または組み合わせて含むことができる。特に、ある実施形態は、以下の全ての特徴を組み合わせて含む。光増幅器は、ポンプ光を第１増幅段に導入する、第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）に結合されたポンプ源を備える。光増幅器は、第１増幅段の出口に結合され、光信号から残留ポンプ光を分離するように構成された、第２ポンプＷＤＭを備える。光増幅器は、第２ポンプＷＤＭに結合され、残留ポンプ光を受光し、残留ポンプ光をそれぞれの経路に対応する複数のポートに分岐するように構成されたタップを備える。光増幅器は、第１後続増幅段に入る前に、残留ポンプ光の分岐部分を第１増幅段からの光信号と合波するように構成された第３ポンプＷＤＭを備える。光増幅器は、第１後続増幅段に入る前に、残留ポンプ光の分岐部分を第１後続増幅段からの光信号と合波するように構成された第４ポンプＷＤＭを備える。光増幅器は、第１増幅段に結合され、入力された光信号の一部を取り出し、取り出された部分を入力光検出器に送るように構成された、入力タップと、１つまたは複数の第２増幅段に結合され、出力される増幅された光信号の一部を取り出し、取り出された部分を出力光検出器に送るように構成された、出力タップと、をさらに備える。光増幅器は、入力光信号および増幅光信号のパワーを測定し、ポンプ源を制御するように構成されたコントローラをさらに備える。出力タップはまた、光増幅器の出力ポートに結合される。希土類ドープファイバは、エルビウムドープファイバである。光増幅器は、複数の第２増幅段の対の間に配置されたゲインフラットニングフィルタ（ＧＦＦ）を備える。ＧＦＦは、第１後続増幅段と第２後続増幅段との間に配置される。

【0006】

一般的には、本明細書に記載の発明の１つの革新的な態様は、ポンプ光源と、第１増幅段に結合された入力部であって、第１増幅段が第１希土類ドープファイバを含みかつポンプ光源からのポンプ光と合波された光信号を受光するように構成された、入力部と、第１増幅段から出る光から残留ポンプ光を分離する第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）と、分離された残留ポンプ光を２つまたはそれより多くのポートに分岐する光学部材と、残留ポンプ光の第１分岐部分を第１増幅段からの光信号と合波する第２ポンプＷＤＭと、第２希土類ドープファイバを含み、第１増幅段からの光信号と合波された残留ポンプ光の合波第１分岐部分を受光するように構成された第２増幅段と、残留ポンプ光の第２分岐部分を第２増幅段からの光信号と合波する第３ポンプＷＤＭと、第３希土類ドープファイバを含み、第２増幅段からの光信号と合波された残留ポンプ光の合波第２分岐部分を受光するように構成された第３増幅段と、を備える光増幅器において具現化され得る。

【0007】

前述のおよび他の実施形態はそれぞれ任意で、１つまたは複数の以下の特徴を単独または組み合わせて含むことができる。特に、ある実施形態は、以下の全ての特徴を組み合わせて含む。光増幅器は、ポンプ光源に結合され、ポンプ光源から放射されたポンプ光のパワーを制御するように構成されたコントローラをさらに備える。光増幅器は、光増幅器の入力部に結合され、光信号の入力パワーを測定するように構成された第１光検出器と、光増幅器の出力部に結合され、増幅された光信号の出力パワーを測定するように構成された第２光検出器と、をさらに備える。ポンプ光のパワーは、測定された入力パワーおよび測定された出力パワーに基づいて、コントローラによって修正され得る。光増幅器は、第２増幅段と第３増幅段との間に結合されたゲインフラットニングフィルタをさらに備える。各希土類ドープファイバは、エルビウムドープファイバである。

【0008】

本明細書に記載の発明の特定の実施形態は、１つまたは複数の以下の利点を実現するように実施され得る。記載された光増幅器の構成は、フィードフォワード第１増幅段を用いて高い反転およびノイズ応答を提供し、第１増幅段から別々に導入される残留ポンプ光を用いてさらなる増幅をもたらすように複数の後続増幅段を使用する柔軟性を提供する。

【0009】

本明細書に記載の発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。本発明のその他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、ポンプ分岐構成を有する従来の光増幅器の例の線図である。

【図2】図２は、ポンプフィードフォワード構成を有する従来の光増幅器の例の線図である。

【図3】図３は、ポンプフィードフォワードおよびポンプ分岐構成を組み合わせた光増幅器の例の線図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

さまざまな図面における類似の参照符号は類似の要素を指す。
図１は、ポンプ分岐構成を有する光増幅器１００の例の線図である。特に、光増幅器１００は、例えば光ファイバからの光信号を受光する入力ポートに入力タップ１０１を備える。入力信号は、多波長チャネルを含み得る。入力タップ１０１は、入力光信号の一部を入力光検出器１１１に向ける。入力光検出器１１１は、取り出された光信号を使用して総入力パワーを決定する。入力光検出器１１１は、例えば光ダイオードであり得る。入力タップ１０１は、例えば溶融ファイバカプラであり得る。いくつかの実施形態では、入力タップ１０１は、入力光信号の実質的に１％から５％を入力光検出器１１１に向ける。

【0012】

光信号の大部分は入力タップ１０１を通過し、第１増幅段を提供する第１希土類ドープファイバ１０３に入射される前に、第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）１０２に入る。

【0013】

第１ポンプＷＤＭ１０２は、入力光信号をポンプ源１０８によって放射されるレーザ光の少なくとも一部と多重化する。ポンプ源１０８からの光は、タップ１０９によって分岐され、ポンプ光のある部分が第１ポンプＷＤＭ１０２に向けられ、ポンプ光の別の部分は第２ポンプＷＤＭ１０５に向けられる。これにより、単一のポンプ源１０８によって、希土類ドープファイバを有する複数の増幅段にポンプ光を伝送することが可能となり、多段光増幅器設計が提供される。

【0014】

いくつかの実施形態では、タップ１０９はポンプ光を均等に分岐する。別の実施形態では、ポンプ光の特定の部分がそれぞれのポンプＷＤＭへと送られる。

【0015】

第１ポンプＷＤＭ１０２からの合波された光信号およびポンプ光は、第１希土類ドープファイバ１０３に入射する。第１希土類ドープファイバ１０３は、エルビウムドープファイバであり得る。第１希土類ドープファイバ１０３は、受け取ったポンプ光のエネルギーを吸収する。吸収したポンプエネルギーを使用して光信号の光を増幅し、増幅光信号を提供する。しかしながら、ポンプ光は分岐されているため、第１希土類元素ファイバ１０３は、吸収することができる最大ポンプ光の一部分のみを受光し得る。これにより、最大ポンプ光を受光する場合に劣る光増幅器１００のノイズ値がもたらされ得る。ノイズ値とは、信号対ノイズ比の劣化の程度に言及するものであり、光増幅器の性能を測るために使用することができるものである。

【0016】

こうして、入力信号は第１希土類ドープファイバ１０３によって増幅される。しかしながら、第１希土類ドープファイバ１０３によってもたらされるゲインは、信号スペクトルにわたって（すなわち光信号の全ての波長にわたって）均一ではない。全波長にわたって平坦なスペクトルゲインを提供するために、第１希土類ドープファイバ１０３からの増幅信号は、ゲインフラットニングフィルタ（ＧＦＦ）１０４によってその後フィルタリングされる。ＧＦＦ１０４は、１つまたは複数の波長を特定量減衰する。

【0017】

ＧＦＦ１０４を通過した後、得られるフィルタリングされた光信号は、第２ポンプＷＤＭ１０５に入り、第２ポンプＷＤＮ１０５は、ＧＦＦ１０４から出る光信号をタップ１０９からのポンプ光の分岐部分と合波する。合波された第２ポンプＷＤＭ１０５からの光信号およびポンプ光は、第２希土類ドープファイバ１０６を含む第２増幅段に入る。第２希土類ドープファイバ１０６は、第１希土類ドープファイバ１０３からの任意の残留ポンプ光、および分岐ポンプ光のエネルギーを吸収し、光信号をさらに増幅する。

【0018】

増幅した光信号は、出力タップ１０７によって分岐され、出力タップ１０７は増幅された光信号の一部をサンプリングすると同時に、例えば出力タップ１０７に結合された出力ポートで光ファイバを通して増幅された光信号の大部分を光増幅器１００から出射することを可能にする。出力タップ１０７は、増幅された光信号の分岐された部分を出力光検出器１１２に向ける。出力光検出器１１２は、分岐された光信号を使用して総出力パワー量を決定する。出力光検出器１１２は、例えば光ダイオードであり得る。出力タップ１０７は、例えば溶融ファイバカプラであり得る。いくつかの実施形態では、出力タップ１０７は、入力光信号の実質的に１％から５％を出力光検出器１１２に向ける。

【0019】

コントローラ１１０は、測定された入力光検出器１１１からの入力パワーおよび出力光検出器１１２からの出力パワーを使用してポンプ源１０８によって生成されるポンプ光のパワーを制御する。例えば、コントローラ１１０を使用して光増幅器１００が特定量のゲインを光信号に提供しているか判断することができる。光増幅器１００の平均ゲインは、出力光検出器１１２によって測定される総出力パワーと入力光検出器１１１によって測定される総入力パワーとの間の比率として計算され得る。コントローラは、測定値および１つまたは複数の特定の増幅パラメータ、例えば特定の出力ゲイン範囲に基づいて、ポンプ光パワーを増加または減少するようにポンプ源１０８に信号を送ることができる。

【0020】

図２は、ポンプフィードフォワード構成を有する光増幅器２００の例の線図である。ポンプフィードフォワード構成では、より高い反転およびより優れたノイズ値のために、全ての利用可能なポンプパワーが光増幅器２００の第１段に提供される。第１増幅段、例えば第１希土類元素ファイバの後の残留ポンプ光が第２増幅段等に入力される。しかしながら、残留光が単一の第２増幅段に入力される当該構成においては、残留光は、光増幅器の複数段を通して光信号に所望の量の増幅を提供するには十分でない可能性がある。

【0021】

光増幅器２００は、入力ポートで、例えば光ファイバから光信号を受光する入力タップ２１０を備える。入力信号は、多波長チャネルを含み得る。入力タップ２０１は、入力光信号の一部を入力光検出器２１１に向ける。入力光検出器２１１は、分岐された光信号を使用して総入力パワー量を決定する。入力タップ２０１は、例えば溶融ファイバカプラであり得る。いくつかの実施形態では、入力タップ１０１は入力光信号の実質的に１％から５％を入力光検出器２１１に向ける。

【0022】

光信号の大部分は入力タップ２０１を通過して、第１増幅段を提供する第１希土類ドープファイバ２０３に入る前に、第１ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）２０２に入る。第１ポンプＷＤＭ２０２は、入力光信号をポンプ源２０９によって放射されるレーザ光の少なくとも一部と多重化する。

【0023】

合波された第１ポンプＷＤＭ２０２からの光信号およびポンプ光は、第１増幅段の第１希土類ドープファイバ２０３に入る。第１希土類ドープファイバ２０３は、エルビウムドープファイバであり得る。第１希土類ドープファイバ２０３は、受け取ったポンプ光のエネルギーを吸収する。吸収したポンプエネルギーを使用して光信号の光を増幅し、増幅された光信号を提供する。

【0024】

第２ポンプＷＤＭ２０４は、最初に増幅された光信号と第１希土類ドープファイバ２０３の残留ポンプ光を分離する。最初に増幅された光信号は、図１のＧＦＦ１０４に類似したＧＦＦ２０５を通過する。残留ポンプ光は、ＧＦＦ２０５を迂回して、最初に増幅された光信号と第３ポンプＷＤＭ２０６で合波される。合波された残留ポンプ光と最初に増幅された光信号は、第２希土類ドープファイバ２０７に入る。第２希土類ドープファイバ２０７は、残留ポンプ光のエネルギーを吸収し、光信号をさらに増幅する。

【0025】

第２希土類ドープファイバ２０７から出る増幅された光信号は、出力タップ２０８によって取り出され、出力タップ２０８は増幅された光信号の一部をサンプリングすると同時に、出力タップ２０８に結合された出力ポートで例えば光ファイバを通して光増幅器２００から増幅された光信号の大部分が出射することを可能にする。出力タップ２０８は、増幅された光信号の分岐された部分を出力光検出器２１２に向ける。出力光検出器１１２に関して先に記載したように、出力光検出器２１２は分岐された光信号を使用して、総出力パワー量を決定する。

【0026】

コントローラ２１０は、測定された入力光検出器からの入力パワーおよび出力光検出器２１２からの出力パワーを使用してポンプ源２０９によって生成されるポンプ光のパワーを制御する。例えば、コントローラ２１０を使用して光増幅器２００が特定量のゲインを光信号に提供しているかを判断することができる。光増幅器２００の平均ゲインは、出力光検出器２１２によって測定される総出力パワーと入力光検出器２１１によって測定される総入力パワーとの間の比率として計算され得る。コントローラは、測定値および１つまたは複数の特定の増幅パラメータ、例えば特定の出力ゲイン範囲に基づいて、ポンプ光パワーを増加または減少するようにポンプ源２０９に信号を送ることができる。

【0027】

図３は、ポンプフィードフォワードおよびポンプ分岐構成を組み合わせた光増幅器３００の例の線図である。特に、光増幅器３００は、ポンプ光分岐を用いて第１フィードフォワード増幅段の後の残留ポンプパワーを２つまたはそれより多くの後続増幅段に分岐するように構成されている。したがって、この構成は、全てのポンプ光パワーを第１段に供給して高い第１段反転をもたらすと同時に、複数の後続増幅段へのポンピングを可能にするという利点を有する。

【0028】

光増幅器３００は、入力ポートで、例えば光ファイバから光信号を受光する入力タップを備える。入力信号は、多波長チャネルを含み得る。入力タップ３０１は、入力光信号の一部を入力光検出器３１４に向ける。入力光検出器３１４は、取り出された光信号を使用して総入力パワー量を決定する。入力タップ３０１および入力光検出器３１４は、前述の入力タップ１０１および入力光検出器１１１と類似のものであり得る。

【0029】

光信号の大部分は入力タップ３０１を通過し、第１増幅段を提供する第１希土類ドープファイバ３０３に入る前に第１ポンプＷＤＭに加わる。第１ポンプＷＤＭ３０２は、入力光信号をポンプ源３１２によって放射されるポンプレーザ光と多重化する。

【0030】

合波された第１ポンプＷＤＮ３０２からの光信号およびポンプ光は、第１増幅段の第１希土類ドープファイバ３０３に入る。第１希土類ドープファイバ３０３は、エルビウムドープファイバであり得る。第１希土類ドープファイバ３０３は、受け取ったポンプ光のエネルギーを吸収する。吸収したポンプエネルギーを使用して光信号の光を増幅し、増幅された光信号を提供する。

【0031】

第２ポンプＷＤＭ３０４は、最初に増幅された光信号と第１希土類ドープファイバ３０３の残留ポンプ光を分離する。残留ポンプ光は、残留ポンプ光を別々の経路に対応する２つのポートに分岐するタップ３０５に向けられる。いくつかの実施形態では、タップ３０５は、ポンプ光を均等に分岐する。いくつかの他の実施形態では、ポンプ光の特定の部分がそれぞれのポートに送られる。

【0032】

最初に増幅された光信号は、第３ポンプＷＤＭ３０６に送られ、第３ポンプＷＤＭは最初に増幅された光信号をタップ３０５からの第１経路からの残留ポンプ光と合波する。合波された残留ポンプ光および最初に増幅された光信号は、第２増幅段を形成する第２希土類ドープファイバ３０７に入る。第２希土類ドープファイバ３０７は、残留ポンプ光のエネルギーを吸収し、光信号をさらに増幅する。

【0033】

第２希土類ドープファイバ３０７からの増幅された信号は、ゲインフラットニングフィルタ（ＧＦＦ）３０８によって後にフィルタリングされる。ＧＦＦ３０８は、１つまたは複数の波長を特定量減衰する。いくつかの他の実施形態では、１つより多くのＧＦＦが存在してもよく、ＧＦＦは第１増幅段と第２増幅段との間を含む、異なる増幅段の間に配置され得る。

【0034】

ＧＦＦ３０８を通過した後、得られた光信号は、第４ポンプＷＤＭ３０９に入り、第４ポンプＷＤＮ３０９は、光信号をタップ３０５からの残留ポンプ光の分岐部分と合波する。合波された光信号は、第３増幅段を形成する第３希土類ドープファイバ３１０に入る。第３希土類ドープファイバ３１０は、残留ポンプ光のエネルギーを吸収し、光信号をさらに増幅する。

【0035】

第３希土類ドープファイバ３１０から出射される増幅された光信号は、出力タップ３１１によって分岐され、出力タップ３１１は増幅された光信号の一部をサンプリングすると同時に例えば出力タップ３１１に結合された出力ポートで光ファイバを通して光増幅器３００から増幅された光信号の大部分を出射させることを可能にする。出力タップ３１１は、増幅された光信号の分岐された部分を出力光検出器３１５に向ける。出力光検出器３１５に関して先に記載したように、出力光検出器３１５は、分岐された光信号を使用して総出力パワー量を決定する。出力タップ３１１および出力光検出器３１５は、前述の出力タップ１０７および出力光検出器１１２と類似のものであり得る。

【0036】

コントローラは、測定された入力光検出器３１４からの入力パワーおよび出力光検出器３１５からの出力パワーを使用して、ポンプ源３１２によって生成されるポンプ光のパワーを制御する。例えば、コントローラ３１３を使用して光増幅器３００が特定量のゲインを光信号に提供しているか判断することができる。いくつかの実施形態では、光増幅器３００の平均ゲインは、出力光検出器３１５によって測定される総出力パワーと入力光検出器１１１によって測定される総入力パワーとの間の比率として計算される。コントローラは、測定値および１つまたは複数の特定の増幅パラメータ、例えば特定の出力ゲイン範囲に基づいて、ポンプ光パワーを増加または減少するようにポンプ源３１２に信号を送ることができる。

【0037】

前述のように、光増幅器３００では、全てのポンプ光パワーが第１増幅段に利用される。結果として、光信号はより優れたノイズ値のために利用可能なポンプパワーの全てで増幅される。第１希土類ドープファイバ３０３の残留ポンプは、第２ポンプＷＤＭ３０４によって抽出され、タップ３０５によって２つのポートに分岐される。各ポートのポンプパワーは、後続の増幅段へと戻される。

【0038】

図３の例は３つの増幅段を示しているが、より多くも可能である。例えば、タップ３０５は、残留ポンプ光を追加の経路に分岐するように構成され得るか、または１つもしくは複数の追加のタップが残留ポンプ光をさらに分岐するように使用され得る。結果として生じる経路は、対応するポンプＷＤＭを使用して希土類ドープファイバの追加の増幅段に結合され得る。

【0039】

本明細書は多くの特定の実施形態の詳細を含むが、これらは本発明の範囲または特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、特定の発明の特定の実施形態に関する特徴の説明として解釈すべきである別々の実施形態の文脈において本明細書に記載される特定の特徴は、一つの実施形態において組み合わせて実施することも可能である。逆に、一つの実施形態の文脈において記載された多様な特徴を複数の実施形態において別々に、または適切に部分的に組み合わせて実施することも可能である。さらに、特徴は特定の組み合わせにおいて作用するものとして記載され、そのように特許請求の範囲に記載されている場合さえあるが、場合によっては、特許請求の範囲に記載された組み合わせのうちの１つまたは複数の特徴を組み合わせから削除することが可能であり、また特許請求の範囲に記載の組み合わせは部分的組み合わせまたは部分的組み合わせの変形を対象とし得る。

【0040】

同様に、図面において工程が特定の順序で図示されているが、所望の結果を得るために、示されている特定の順序もしくは一連の順序でその工程を実施しなければならないかまたはすべての図示された工程を実施しなければならないものとして理解すべきではない。特定の状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上記の実施形態におけるさまざまなシステム構成要素の分離は、そのような分離が全ての実施形態で必要であるものとして理解すべきではなく、記載したプログラム構成要素およびシステムは一般的に一つのソフトウェア製品に集積するかまたは複数のソフトウェア製品に実装することが可能であることを理解すべきである。

【0041】

そのため、発明の特定の実施形態を記載した。その他の実施形態も以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲記載した動作を異なる順序で実施し、それでも所望の結果を得ることができる。さらに、添付の図面に図示した工程は、所望の結果を得るために、必ずしも示された特定の順序、または一連の順序を必要とするわけではない。特定の実施形態では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。

【符号の説明】

【0042】

１０１、２０１、３０１ 入力タップ
１０２、２０２、３０２ 第１ポンプＷＤＭ
１０３、２０３、３０３ 第１希土類ドープファイバ
１０４、２０５、３０８ ゲインフラットニングフィルタ
１０５、２０４、３０４ 第２ポンプＷＤＭ
１０６、２０７、３０７ 第２希土類ドープファイバ
１０７、２０８、３１１ 出力タップ
１０８、２０９、３１２ ポンプ源
１０９、３０５ タップ
１１０、２１０、３１３ コントローラ
１１１、２１１、３１４ 入力光検出器
１１２、２１２、３１５ 出力光検出器
２０６、３０６ 第３ポンプＷＤＭ
３０９ 第４ポンプＷＤＭ
３１０ 第３光ドープファイバ

【図1】

【図2】

【図3】