JPH07301831A - 光増幅器 - Google Patents
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Abstract
み、その損失を補償する光増幅器を提供する。 【構成】 光増幅ドープファイバ1a,1bの中間部に
設置した波長多重カプラ3を用い、分散補償器6を組込
み、前段ドープファイバ1aで消費されない励起光によ
り再び信号を増幅する。 【効果】 分散補償器などの光信号特性補償部の損失を
補償できる効果がある。
Description
て、光送受信機、光中継器などの光伝送装置に適用され
る光増幅器に関するものである。
る光信号の波形歪を抑圧するために、分散補償ファイバ
が光受信機または光送信機の中で用いられているが、損
失が大きいため、この損失を補償するための光増幅器と
併用することが必須となっている。この技術について
は、文献、オー・エス・エー オプティカル ファイバ
コミュニケーション コンファレンス ポストデッドラ
イン ペーパーズ, 1992年, 367−370頁
(OSA Optical Fiber Commun
ication Conference, 1992,
pp.367−370)に記載されている。
と分散補償光受信器200を用いた光ファイバ伝送系の
構成を示す。光送信器100は、エルビウム添加光ファ
イバ増幅器101a、分散補償ファイバ103a、およ
び電気/光変換部104から構成されている。また、光
受信器200は、エルビウム添加光ファイバ増幅器20
1aおよび201b、光バンドパスフィルタ202aお
よび202b、分散補償ファイバ203aおよび203
b、および光/電気変換部205から構成されている。
使用されている分散補償ファイバの損失は、それぞれ
3.1dB、10.6dB、5.3dBで、光信号レベ
ルが低下する。この損失を補償するために合計3台のエ
ルビウム添加光ファイバ増幅器が使われており、それぞ
れ別の励起光源を用いて信号光を増幅している。また、
分散補償ファイバが付加された場合の光ファイバ増幅器
の特性は、分散補償ファイバが前段に設置された場合は
その損失分だけ雑音指数が増加し、分散補償ファイバが
後段に設置された場合はその損失分だけ光出力が低下す
る。
来知られている分散補償光送信器および分散補償光受信
器では、分散補償ファイバの損失が大きいために、光信
号レベルが低下する。この損失を補償するために光増幅
器を用いると、その光増幅器の光出力低下や雑音指数増
加等の問題が発生する。この問題を回避するには、別の
光増幅器を新たに設置する必要がある。
用いても、励起光電力を増加させたり、励起光源数を増
加させることなく、光出力低下や雑音指数増加を抑圧す
る光増幅器を提供することにある。
め、本発明の光増幅器では、光増幅媒質を分割し、その
分割部に励起光と信号光を分離または多重する波長多重
分離部を設置し、励起光はそのまま次段の光増幅媒質に
送り込み、信号光はたとえば分散補償ファイバなどの光
信号特性補償部を通過した後、次段の光増幅媒質に送り
込むことにより、光信号特性補償部の損失による光信号
レベルの低下を抑制する。
を通過することにより信号光レベルは低下するが、前段
の光増幅媒質で消費されなかった励起光を用いることに
より再び次段の光増幅媒質で増幅される。次段の光増幅
媒質では、その入力光パワーが低下しているため、非飽
和状態に近づき利得は増加する。このため、次段の光増
幅媒質の利得を光信号特性補償部の損失値以上に設定す
ることが可能となる。また、前段の光増幅媒質の利得を
十分大きく設定することにより、光増幅器の雑音指数は
この前段部でほぼ決定されるため、挿入された光信号特
性補償部の損失の雑音指数への影響は抑制される。
る。図1は、本発明による第1の実施例の光増幅器の構
成図である。光増幅器A01は、光増幅媒質である希土
類添加光ファイバ1aおよび1b、波長多重分離部2お
よび3、光アイソレータ4aおよび4b、励起光源5、
光信号特性補償部6により構成される。光信号特性補償
部6は、たとえば、伝送路光ファイバの分散を補償す
る、逆分散特性の高分散ファイバまたはエタロンなどの
光共振器などであり、波長多重光伝送方式に対しては光
増幅媒質利得の波長依存性等化光フィルタなどである。
図において、信号光波長をλsとし実線の矢印で、励起
光波長をλpとし破線の矢印で示している。信号光は光
アイソレータ4aおよび波長多重分離部2を通して、励
起光は波長多重分離部2を通して希土類添加光ファイバ
1aに入射され、信号光が増幅される。ここで、波長多
重分離部2の使用しないポートについては光ファイバの
斜め端面化などにより終端している。つぎに、信号光は
波長多重分離部3、光信号特性補償部6、波長多重分離
部3の順で通過して、励起光は波長多重分離部3のみを
通して次段の希土類添加光ファイバ1bに入射され、信
号光は再び増幅される。通常は、希土類添加光ファイバ
1bでは、信号光が希土類添加光ファイバ1aにより既
に増幅した後であるので大信号入力となり利得飽和状態
であり低利得となるが、本実施例の構成では、信号光の
みが光信号特性補償部6により損失を被るため信号入力
が低下し、希土類添加光ファイバ1bは非飽和状態に近
づき利得が上昇する。このため、光信号特性補償部6の
損失は希土類添加光ファイバ1bにより補償され、光増
幅器A01全体で見たときの利得は、光信号特性補償部
6の損失が無いときに比べ、その損失分だけ低下しな
い。
れる効果を説明する。図1の構成の光増幅器を実際に構
成し、入力信号光電力に対して、利得および雑音指数
(信号と増幅された自然放出光との間のビート雑音成分
のみを考慮したもの)を測定した結果である。信号光波
長は1552nm、励起光波長は980nmである。光
信号特性補償部6の損失の影響を調べるために、代わり
に光減衰器を挿入し損失をそれぞれ5,10dBとし
た。■印は光減衰器での損失を5dBとした場合、▲印
は光減衰器での損失を10dBとした場合、●印は光減
衰器を挿入し無い場合(損失0dB)である。希土類添
加光ファイバ1aに入射する励起光電力は、損失の有無
にかかわらず50mWで一定とした。入力信号光電力が
−20dBm以下の範囲において、5dBの損失がある
場合の利得低下量は約2dB、10dBの損失がある場
合の利得低下量は約4dBと損失の1/2以下に抑圧さ
れている。一方、雑音指数の方は、各損失値に対して約
5dB前後でほぼ一定である。本実験結果は、本発明の
第1の実施例の光増幅器において、励起光電力を増加さ
せることなく、光信号特性補償部の損失を補償できる効
果があること、また、雑音指数の変化はほとんど見られ
ないことを示している。
幅器の構成図である。光増幅器A02は、光増幅媒質で
ある希土類添加光ファイバ1aおよび1b、波長多重分
離部2、3aおよび3b、光アイソレータ4aおよび4
b、励起光源5、光信号特性補償部6により構成され
る。信号光は光アイソレータ4aおよび波長多重分離部
2を通して、励起光は波長多重分離部2を通して希土類
添加光ファイバ1aに入射され、信号光が増幅される。
つぎに、信号光は波長多重分離部3a、光信号特性補償
部6、波長多重分離部3bの順で通過して、励起光は波
長多重分離部3aおよび3bのみを通して次段の希土類
添加光ファイバ1bに入射され、信号光は再び増幅され
る。本実施例においても、第1の実施例と同様の効果が
得られる。
幅器の構成図である。光増幅器A03は、光増幅媒質で
ある希土類添加光ファイバ1aおよび1b、波長多重分
離部2および3、光アイソレータ4aおよび4b、励起
光源5、光信号特性補償部6により構成される。信号光
は光アイソレータ4aを通して希土類添加光ファイバ1
aに入射され、波長多重分離部2、希土類添加光ファイ
バ1b、波長多重分離部3の順で通過した励起光により
増幅される。つぎに、信号光は波長多重分離部3、光信
号特性補償部6、波長多重分離部3の順で通過して、波
長多重分離部2を通して励起されている次段の希土類添
加光ファイバ1bに入射され、信号光は再び増幅され
る。本実施例においても、第1の実施例と同様の効果が
得られる。
幅器の構成図である。光増幅器A04は、光増幅媒質で
ある希土類添加光ファイバ1aおよび1b、波長多重分
離部2a、2bおよび3、光アイソレータ4aおよび4
b、励起光源5aおよび5b、光信号特性補償部6によ
り構成される。信号光は光アイソレータ4aおよび波長
多重分離部2aを通して希土類添加光ファイバ1aに入
射され、波長多重分離部2aを通した第1の励起光(5
a)と、波長多重分離部2b、希土類添加光ファイバ1
b、波長多重分離部3の順で通過した第2の励起光(5
b)により増幅される。つぎに、信号光は波長多重分離
部3、光信号特性補償部6、波長多重分離部3の順で通
過して、第1の励起光は波長多重分離部3、第2の励起
光は波長多重分離部2を通して次段の希土類添加光ファ
イバ1bに入射され、信号光は再び増幅される。本実施
例においても、第1の実施例と同様の効果が得られる。
幅器の構成図である。光増幅器A05は、光増幅媒質で
ある希土類添加光ファイバ1aおよび1b、波長多重分
離部2a、2bおよび3、光アイソレータ4aおよび4
b、励起光源5、光信号特性補償部6、反射ミラー7に
より構成される。信号光は光アイソレータ4aおよび波
長多重分離部2aを通して希土類添加光ファイバ1aに
入射される。励起光は波長多重分離部2aを通して希土
類添加光ファイバ1aに入射され、また、希土類添加光
ファイバ1aにおいて消費されなかった励起光は波長多
重分離部3、希土類添加光ファイバ1b、波長多重分離
部2bを通して反射ミラー7で反射し、再び同じ経路を
通って希土類添加光ファイバ1aに入射され、信号光が
増幅される。つぎに、信号光は波長多重分離部3、光信
号特性補償部6、波長多重分離部3の順で通過して、励
起光は波長多重分離部3、励起光の反射成分は波長多重
分離部2bを通して次段の希土類添加光ファイバ1bに
入射され、信号光は再び増幅される。本実施例において
も、第1の実施例と同様の効果が得られる。本実施例で
は、励起光を反射させて利用するため、さらに高効率な
増幅効果が得られる。
幅器の構成図である。光増幅器A06は、光増幅媒質で
ある希土類添加光ファイバ1a、1bおよび1c、波長
多重分離部2、3aおよび3b、光アイソレータ4aお
よび4b、励起光源5、光信号特性補償部6aおよび6
bにより構成される。信号光は光アイソレータ4aおよ
び波長多重分離部2を通して希土類添加光ファイバ1a
に入射される。励起光は波長多重分離部2を通して希土
類添加光ファイバ1aに入射され、信号光が増幅され
る。つぎに、信号光は波長多重分離部3a、光信号特性
補償部6a、波長多重分離部3aの順で通過して、励起
光は波長多重分離部3aを通して次段の希土類添加光フ
ァイバ1bに入射され、信号光は再び増幅される。さら
に、信号光は波長多重分離部3b、光信号特性補償部6
b、波長多重分離部3bの順で通過して、励起光は波長
多重分離部3bを通して次段の希土類添加光ファイバ1
cに入射され、信号光は再び増幅される。このように、
光増幅媒質の数は必ずしも2ではなく、3以上の複数個
でよい。本実施例においても、第1の実施例と同様の効
果が得られる。さらに、本実施例では、複数個の光信号
特性補償部を光増幅器に組み込むことが可能になり、複
合的特性補償が実現できる効果がある。
施例の光増幅器の構成図である。図1に示した第1の実
施例と同様の構成であるが、光部品4cを光信号特性補
償部6の入力部(図8)、出力部(図9)、または入出
力部(図10)に設置している。まず、この光部品4c
が光アイソレータである場合について説明する。光信号
特性補償部6は、たとえば分散補償光ファイバであるた
め、そのファイバのレーリー散乱や光コネクタからの反
射光が光増幅媒質内に戻り、光信号の増幅特性を劣化せ
しめる場合がある。光アイソレータを挿入することによ
り、これらの反射光が抑圧される。この光アイソレータ
は光増幅媒質1bから光増幅媒質1aに進行、増幅する
逆方向の自然放出光を遮断する。したがって、より高利
得、低雑音な光増幅器が構成できる効果がある。
タである場合について説明する。この光バンドパスフィ
ルタは信号光波長近傍の光のみを等化させるフィルタで
あり、信号帯域外の余分な増幅された自然放出光が次段
または前段の光増幅媒質に入射されることを抑制し、同
様により高利得、低雑音な光増幅器が構成できる効果が
ある。
バンドパスフィルタを直列に接続した複合光部品である
場合、上に述べた光アイソレータ挿入の効果と光バンド
パスフィルタ挿入の効果が同時に得られ、さらに高利
得、低雑音な光増幅器が構成できる効果がある。
光伝送システムの第1の実施例の構成図である。光送信
機100、伝送路光ファイバ106、光受信機200か
ら構成され、該光送信機100は、電気/光変換部10
4、光信号特性補償部を組み込んだ光増幅器105によ
り構成される。光増幅器105は、第1〜第9の実施例
に示したいずれかの光増幅器である。本実施例によれ
ば、光送信機において、光信号特性補償部を組み込んだ
ことによる光増幅器の利得または雑音特性劣化を抑圧し
た光伝送系を構成できる効果がある。
光伝送システムの第2の実施例の構成図である。光送信
機100、伝送路光ファイバ106、光受信機200か
ら構成され、該光受信機200は、光信号特性補償部を
組み込んだ光増幅器206、光/電気変換部205によ
り構成される。光増幅器206は、第1〜第9の実施例
に示したいずれかの光増幅器である。本実施例によれ
ば、光受信機において、光信号特性補償部を組み込んだ
ことによる光増幅器の利得または雑音特性劣化を抑圧し
た光伝送系を構成できる効果がある。
光伝送システムの第3の実施例の構成図である。光送信
機100、伝送路光ファイバ106、光増幅中継器30
0、光受信機200から構成される。光増幅中継器30
0は、第1〜第9の実施例に示したいずれかの光増幅器
である。本実施例によれば、光増幅中継器において、光
信号特性補償部を組み込んだことによる光増幅器の利得
または雑音特性劣化を抑圧した光伝送系を構成できる効
果がある。
たり、励起光源数を増加させることなく、光信号特性補
償部の損失を補償し、光出力低下や雑音指数増加を抑圧
する光増幅器を構成できる効果がある。したがって、分
散補償などの新機能を追加しながら、利得低下や雑音指
数増加が抑制された、簡易な構成で安価な光増幅器が構
成できる。
明図。
伝送系構成の従来例。
b,1c:希土類添加光ファイバ、2,2a,2b,
3,3a,3b:波長多重分離部、4a,4b:光アイ
ソレータ、4c:光部品、5,5a,5b:励起光源、
6,6a,6b:光信号特性補償部、7:反射ミラー、
100:光送信機、106:伝送路光ファイバ、20
0:光受信機、104:電気/光変換部、205:光/
電気変換部、101a,201a,202b:エルビウ
ム添加光ファイバ増幅器、103a,203a,203
b:分散補償光ファイバ、202a,202b:光バン
ドパスフィルタ、300:光増幅中継器。
Claims (19)
- 【請求項1】光励起に基づく複数の光増幅媒質、励起光
源、信号光と励起光を多重または分離する複数の波長多
重分離部、および光信号特性補償部から構成され、該波
長多重分離部の少なくとも一つは該励起光源出力を信号
光と多重化し、他の波長多重分離部を複数の光増幅媒質
の間に設置することにより、該光増幅媒質の一つから出
力される励起光は前記、他の波長多重分離部を通してそ
のまま次の光増幅媒質に送り出され、該光増幅媒質の一
つから出力される信号光は前記、他の波長多重分離部を
通して該光信号特性補償部を透過させた後再び前記、他
の波長多重分離部を通して次の光増幅媒質に送り出し、
再び信号を増幅することを特徴とする光増幅器。 - 【請求項2】請求項1記載の光信号特性補償部は、分散
補償器であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項3】請求項1記載の光信号特性補償部は、分散
補償ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項4】請求項1記載の光信号特性補償部は、光増
幅利得の波長依存性等化フィルタであることを特徴とす
る光増幅器。 - 【請求項5】光励起に基づく複数の光増幅媒質、励起光
源、信号光と励起光を多重または分離する複数の波長多
重分離部、および光アイソレータ、光信号特性補償部か
ら構成され、該波長多重部の少なくとも一つは該励起光
源出力を信号光と多重化し、他の波長多重分離部を複数
の光増幅媒質の間に設置することにより、該光増幅媒質
の一つから出力される励起光は前記、他の波長多重分離
部を通してそのまま次の光増幅媒質に送り出され、該光
増幅媒質の一つから出力される信号光は前記、他の波長
多重分離部を通して該光アイソレータおよび該光信号特
性補償部を透過させた後再び前記、他の波長多重分離部
を通して次の光増幅媒質に送り出し、再び信号を増幅す
ることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項6】請求項5記載の光信号特性補償部は、分散
補償器であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項7】請求項5記載の光信号特性補償部は、分散
補償ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項8】請求項5記載の光信号特性補償部は、光増
幅利得の波長依存性等化フィルタであることを特徴とす
る光増幅器。 - 【請求項9】光励起に基づく複数の光増幅媒質、励起光
源、信号光と励起光を多重または分離する複数の波長多
重分離部、および光バンドパスフィルタ、光信号特性補
償部から構成され、該波長多重部の少なくとも一つは該
励起光源出力を信号光と多重化し、他の波長多重分離部
を複数の光増幅媒質の間に設置することにより、該光増
幅媒質の一つから出力される励起光は前記、他の波長多
重分離部を通してそのまま次の光増幅媒質に送り出さ
れ、該光増幅媒質の一つから出力される信号光は前記、
他の波長多重分離部を通して該光バンドパスフィルタお
よび該光信号特性補償部を透過させた後再び前記、他の
波長多重分離部を通して次の光増幅媒質に送り出し、再
び信号を増幅することを特徴とする光増幅器。 - 【請求項10】請求項9記載の光信号特性補償部は、分
散補償器であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項11】請求項9記載の光信号特性補償部は、分
散補償ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項12】請求項9記載の光信号特性補償部は、光
増幅利得の波長依存性等化フィルタであることを特徴と
する光増幅器。 - 【請求項13】光励起に基づく複数の光増幅媒質、励起
光源、信号光と励起光を多重または分離する複数の波長
多重分離部、および光アイソレータ、光バンドパスフィ
ルタ、光信号特性補償部から構成され、該波長多重部の
少なくとも一つは該励起光源出力を信号光と多重化し、
他の波長多重分離部を複数の光増幅媒質の間に設置する
ことにより、該光増幅媒質から出力される励起光は前
記、他の波長多重分離部を通してそのまま次の光増幅媒
質に送り出され、該光増幅媒質から出力される信号光は
前記、他の波長多重分離部を通して該光アイソレータ、
光バンドパスフィルタおよび該光信号特性補償部を透過
させた後再び前記、他の波長多重分離部を通して次の光
増幅媒質に送り出し、再び信号を増幅することを特徴と
する光増幅器。 - 【請求項14】請求項13記載の光信号特性補償部は、
分散補償器であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項15】請求項13記載の光信号特性補償部は、
分散補償ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項16】請求項13記載の光信号特性補償部は、
光増幅利得の波長依存性等化フィルタであることを特徴
とする光増幅器。 - 【請求項17】請求項1または請求項5または請求項9
または請求項13記載の光増幅器を用いた光送信機。 - 【請求項18】請求項1または請求項5または請求項9
または請求項13記載の光増幅器を用いた光受信機。 - 【請求項19】請求項1または請求項5または請求項9
または請求項13記載の光増幅器を用いた光増幅中継
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