JPH0993201A - 冗長性を有する光中継器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は冗長性を有する光中継器に関し、信
頼性が高く且つ低コスト化に適した光中継器の提供を目
的とする。 【解決手段】 ドープファイバ２４、ポンプ光源３２、
ポンプ光供給用の光カプラ２６及びポンプ光抽出用の光
カプラ２２を含む第１の光増幅器１８と、光増幅器１８
の構成要素にそれぞれ対応するドープファイバ４０、ポ
ンプ光源４８、光カプラ４２及び光カプラ３８を含む第
２の光増幅器２０と、ポンプ光抽出用の光カプラ２２及
び３８を動作的に接続しポンプ光の一部を交換する手段
とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光海底
中継伝送システム等の高信頼性が要求されるシステムに
適用される光中継器に関し、さらに詳しくは、冗長性を
有する光中継器に関する。

【０００２】ここで、「冗長性を有する」というのは、
高信頼性が要求される装置又はシステムの一部が故障し
た際、代わりにその機能を果たす代行能力を備えている
ことをいう。

【０００３】光中継器を備えた代表的なシステムである
光海底中継伝送システムは、大陸間等の海底区間に光フ
ァイバ伝送路を含むケーブルを敷設して光信号を伝送す
るものであり、減衰した光信号を海底に設置した光中継
器で中継することで、減衰等に対する補償が行われる。
近年、光増幅器を備えた光中継器が実用段階にあり、そ
の信頼性の向上及び低コスト化が要望されている。

【０００４】

【従来の技術】光中継器に用いられる光増幅器として、
Ｅｒ（エルビウム）等の希土類元素がドープされたドー
プファイバと、ポンプ光を出力するポンプ光源と、ドー
プファイバの信号光入力端又は信号光出力端に動作的に
接続されてポンプ光をドープファイバへ供給する光カプ
ラとを備えた光増幅器が公知である。

【０００５】この光カプラがドープファイバの信号光入
力端に動作的に接続されている場合には、信号光及びポ
ンプ光はドープファイバを同じ方向に伝搬し、光カプラ
がドープファイバの信号光出力端に動作的に接続されて
いる場合には、信号光及びポンプ光はドープファイバを
互いに逆向きに伝搬する。いずれの場合にも、ポンプ光
によってドープファイバがポンピングされ、このような
状態にあるドープファイバへ信号光が供給されると、信
号光は増幅される。

【０００６】尚、光中継器が上り用及び下り用の２系統
の光ファイバ伝送路を含む光ケーブルに適用される場合
には、上り用及び下り用の光ファイバ伝送路のためにそ
れぞれ１台ずつ、合計２台の光増幅器が１台の光中継器
に内蔵される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ポンプ光源として通常
使用されるレーザダイオードにあっては、光カプラ等の
受動型の光部品に比べて信頼性が低いのが通例である。
このため、信頼性の高い光増幅器を提供するために、従
来は、ポンプ光源の二重化が行われていた。光増幅器の
使用開始に際しては、第１のレーザダイオードからのポ
ンプ光がドープファイバへ供給され、第１のレーザダイ
オードが故障すると、第２のレーザダイオードに切り替
わってその出力光がポンプ光としてドープファイバへ供
給される。

【０００８】第１及び第２のレーザダイオードは共にド
ープファイバに接続されていることが要求されるので、
第１及び第２のレーザダイオードからそれぞれ出力され
る直線偏光を１つの光路上に結合するために、偏光ビー
ムスプリッタが用いられる。

【０００９】レーザダイオードは光増幅器の光回路を構
成する部品のうち突出して高価であり、偏光ビームスプ
リッタもそれに次いで高価である。そのため、ポンプ光
源を二重化するために、光増幅器の価格が倍増してしま
うという問題があった。

【００１０】よって、本発明の目的は、信頼性が高く且
つ低コスト化に適した光中継器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光中継器は、そ
れぞれ信号光を伝送する第１及び第２の光ファイバ伝送
路を含む光ケーブルに適用される。

【００１２】この光中継器は、第１の光ファイバ伝送路
のための第１の光増幅器と、第２の光ファイバ伝送路の
ための第２の光増幅器とを備えている。第１の光増幅器
は、信号光に対する増幅媒体となるように希土類元素が
ドープされた第１のドープファイバと、第１のドープフ
ァイバをポンピングするためのポンプ光を出力する第１
のポンプ光源と、第１の供給用光カプラと、第１の抽出
用光カプラとを含む。

【００１３】第１のドープファイバは、信号光入力端及
び信号光出力端を有しており、第１のドープファイバは
第１の光ファイバ伝送路の途中に挿入される。第１の供
給用光カプラは、第１のドープファイバの信号光入力端
及び信号光出力端のいずれか一方に動作的に接続され、
ポンプ光を第１のドープファイバに供給する。

【００１４】第１の抽出用光カプラは、第１のドープフ
ァイバの信号光入力端及び信号光出力端のいずれか他方
に動作的に接続され、第１のドープファイバを通過した
ポンプ光を抽出して出力する交換ポートを有する。

【００１５】第２の光増幅器は、第１のドープファイ
バ、第１のポンプ光源、第１の供給用光カプラ及び第１
の抽出用光カプラにそれぞれ対応する第２のドープファ
イバ、第２のポンプ光源、第２の供給用光カプラ及び第
２の抽出用光カプラを含む。

【００１６】この光中継器は、第１の抽出用光カプラの
交換ポートと第２の抽出用光カプラの交換ポートとを動
作的に接続しこれにより第１の光増幅器と第２の光増幅
器との間でポンプ光の一部を交換する手段をさらに備え
ている。

【００１７】信号光の波長とポンプ光の波長は一般に異
なるので、第１及び第２の供給用光カプラ並びに第１及
び第２の抽出用光カプラとしては、例えば、分岐比の波
長依存性を利用したファイバ融着型の波長カプラを用い
ることができる。

【００１８】本発明の光中継器にあっては、第１の抽出
用光カプラの交換ポートと第２の抽出用光カプラの交換
ポートとを動作的に接続しこれにより第１の光増幅器と
第２の光増幅器との間でポンプ光の一部を交換するよう
にしているので、光中継器の冗長化が可能になる。

【００１９】第１のポンプ光源が故障したとしても、第
２のポンプ光源からのポンプ光が第１の光増幅器へ供給
されているので、第１の光増幅器における増幅作用は維
持され、一方、第２のポンプ光源が故障したとしても、
第１のポンプ光源からのポンプ光が第２の光増幅器へ供
給されているので、第２の光増幅器における増幅作用が
維持され、従って、この光中継器の信頼性が向上する。
また、第１及び第２の光増幅器がそれぞれポンプ光源を
２つずつ備えている場合と比較して、光中継器の低コス
ト化が可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳細に説明する。図１の（Ａ）及び図１の
（Ｂ）はそれぞれ本発明を適用可能な光中継伝送システ
ムのブロック図である。図１の（Ａ）は双方向伝送を可
能にするために信号光を互いに逆向きに伝送する２系統
の光ファイバ伝送路を備えた双方向システムを示してお
り、図１の（Ｂ）は大容量伝送を可能にするために信号
光を同じ向きに伝送する２系統の光ファイバ伝送路を備
えた大容量システムを示している。

【００２１】図１の（Ａ）の双方向システムは、第１の
端局２及び第２の端局４と、端局２及び４間に敷設され
る光ケーブル６と、光ケーブル６の途中に設けられる複
数の光中継器８（＃１，＃２）とを備えている。光中継
器８は、通常、１システム当たり数台から数十台用いら
れるが、図では２台の光中継器８（＃１，＃２）のみを
示している。

【００２２】双方向伝送を行うために、端局２及び４
は、それぞれ、光送信機１０及び光受信機１２を有して
おり、光ケーブル６は光ファイバ伝送路１４及び１６を
含んでいる。光ファイバ伝送路１４は、第１の端局２か
ら第２の端局４に向かう上り方向に信号光を伝送するた
めに、第１の端局２の光送信機１０と第２の端局４の光
受信機１２との間に敷設される。光ファイバ伝送路１６
は、第２の端局４から第１の端局２に向かう下り方向に
信号光を伝送するために、第２の端局４の光送信機１０
と第１の端局２の光受信機１２との間に敷設される。

【００２３】光中継器８（＃１，＃２）はそれぞれ２台
の光増幅器１８及び２０を備えている。各光増幅器１８
は光ファイバ伝送路１４の途中に挿入され、各光増幅器
２０は光ファイバ伝送路１６の途中に挿入される。

【００２４】このシステムによると、光ファイバ伝送路
１４及び１６において減衰した信号光をそれぞれ光増幅
器１８及び２０によって増幅することで、減衰を補償し
た双方向伝送が可能になる。

【００２５】図１の（Ｂ）の大容量システムは、送信の
ための端局２′及び受信のための端局４′と、端局２′
及び４′間に敷設される光ケーブル６と、光ケーブル６
の途中に設けられる複数の光中継器８′（＃１，＃２）
とを備えている。端局２′は２台の光送信機１０を有し
ており、これに対応して端局４′は２台の光受信機１２
を有している。このシステムでは、光ケーブル６に含ま
れる光ファイバ伝送路１４及び１６は、共に端局２′か
ら端局４′に向かう方向にのみ信号光を伝送し、これに
伴って光中継器８′（＃１，＃２）における光増幅器１
８及び２０の配置形態が変更されている。

【００２６】このシステムによると、光ケーブル６が２
系統の光ファイバ伝送路１４及び１６を有しているの
で、一系統の光ファイバ伝送路が有する伝送容量を倍増
して大容量の信号光伝送が可能になる。

【００２７】図１の（Ａ）又は図１の（Ｂ）に示される
ように少なくとも２台の光増幅器を備えた光中継器に本
発明を適用することによって、光中継器又はシステムの
冗長化が可能になる。

【００２８】図２は光中継器に適用可能な従来の光増幅
器の例を示すブロック図である。この光増幅器は冗長化
のためにポンプ光源として２つのレーザダイオード１０
２及び１０４を備えている。

【００２９】レーザダイオード１０２又は１０４からの
ポンプ光は、偏光ビームスプリッタ１０６及び波長カプ
ラ１０８をこの順に通ってＥｒ等の希土類元素がドープ
されたドープファイバ１１０へ供給される。

【００３０】上流側ファイバ１１２によって伝送される
増幅すべき信号光は、光カプラ１１４で分岐され、第１
の分岐光はフォトダイオード１１６へ供給され、第２の
分岐光がドープファイバ１１０に入力する。ドープファ
イバ１１０における信号光及びポンプ光の伝搬方向は互
いに逆向きである。

【００３１】ドープファイバ１１０内において増幅され
た信号光は、波長カプラ１０８及び光アイソレータ１１
８をこの順に通って光カプラ１２０で２分岐される。第
１の分岐光はフォトダイオード１２４へ供給され、第２
の分岐光は下流側ファイバ１２２によって次段の光中継
器或いは光受信機へ送られる。

【００３２】この光増幅器の使用開始に際しては、レー
ザダイオード１０２及び１０４のいずれか一方が駆動さ
れ、長期間にわたる駆動によって当該レーザダイオード
が故障した際には、他方のレーザダイオードに切り換え
られるようになっている。

【００３３】従って、この光増幅器を製造するに際して
は、レーザダイオード１０２及び１０４の両方からの光
がドープファイバ１１０へ供給されるようにしておく必
要がある。そのために、この例では、レーザダイオード
の出力光が一般に直線偏光であることに鑑み、偏光ビー
ムスプリッタ１０６を用いて２つのレーザダイオード１
０２及び１０４からの光が同一光路を通ってドープファ
イバ１１０へ供給されるようにしているのである。

【００３４】このようなポンプ光源の二重化による冗長
化が高コスト化を伴うことは前述した通りであり、偏波
面合わせを伴う光学部品の組み立ては煩雑な作業を必要
とする。

【００３５】このような従来技術の欠点に対処するため
に、本発明では図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示され
るようなシステムにおいて光中継器が少なくとも２台の
光増幅器を備えている点に着目する。

【００３６】即ち、２台の光増幅器のうちの一方におい
てポンプ光源が故障したときに、他方のポンプ光源を両
方の光増幅器で共用することにより冗長化を図るもので
ある。ドープファイバにポンプ光が全く供給されない場
合、ドープファイバ自体が有する大きな信号光減衰率に
よって、ポンプ光が故障した光増幅器はそのシステムの
致命的な欠陥となるものである。これに対して、本発明
により光中継器に冗長性を持たせることによって、この
ような致命的な欠陥が生じる確率を極めて低く抑えるこ
とができる。

【００３７】図３は本発明の実施形態を示す光中継器の
ブロック図である。説明の便宜上、この光中継器は、図
１の（Ａ）の双方向システムに適用される光中継器８で
あるとする。

【００３８】光中継器８は、上りの光ファイバ伝送路１
４の途中に挿入される光増幅器１８と、下りの光ファイ
バ伝送路１６の途中に挿入される光増幅器２０とを有し
ている。上りの光ファイバ伝送路１４のうち、図示され
た光増幅器１８の信号光伝搬方向上流側の部分を上流側
ファイバ１４Ａと称し、下流側の部分を下流側ファイバ
１４Ｂと称することにする。また、下りの光ファイバ伝
送路１６についても、光増幅器２０のそれぞれ上流側及
び下流側部分を上流側ファイバ１６Ａ及び下流側ファイ
バ１６Ｂと称することにする。

【００３９】上り用の光増幅器１８は、信号光の主光路
に沿って、ポンプ光抽出用の波長カプラ２２と、Ｅｒ等
の希土類元素がドープされたドープファイバ２４と、ポ
ンプ光供給用の波長カプラ２６と、光アイソレータ２８
と、後述する光ファイバ伝送路破断点探索用及び出力光
モニタリング用の光カプラ３０とをこの順に有してい
る。

【００４０】光増幅器１８は、さらに、ポンプ光源とし
てのレーザダイオード３２と、信号光を受けるためのフ
ォトダイオード３４及び３６とを有している。増幅すべ
き信号光の波長λ１が１．５５μｍ帯にある場合、ドー
プファイバ２４のドープ元素としては例えばＥｒが選択
される。この場合、ポンプ光の波長λ２は例えば１．４
８μｍ帯に設定される。信号光の波長λ１及びポンプ光
の波長λ２は正確には例えばそれぞれ１５５８ｎｍ及び
１４７５ｎｍである。

【００４１】波長カプラ２２は、上流側ファイバ１４Ａ
に接続されるポート２２Ａと、ドープファイバ２４の第
１端に接続されるポート２２Ｂと、ポンプ光交換用のポ
ート（交換ポート）２２Ｃと、フォトダイオード３４に
接続されるポート２２Ｄとを有している。

【００４２】波長カプラ２２は、ポート２２Ａへ供給さ
れた波長λ１の光を二分岐し、比較的大きいパワーを有
する第１の分岐光をポート２２Ｂから出力し、残りの比
較的小さいパワーの第２の分岐光をポート２２Ｄから出
力する。また、波長カプラ２２は、ポート２２Ｂへ供給
された波長λ２の光をポート２２Ｃから出力する。

【００４３】このような特定の機能を有する波長カプラ
の製造方法及び特性の例を図４により説明する。一般
に、波長カプラは、第１及び第２のファイバを側面融着
し、融着部を加熱しながら延伸することによって得られ
る。融着／延伸部においては、光を導波する２つのコア
部が光を閉じ込めておくには不十分なほどに小径にな
り、且つ２つのコア部が互いに極めて接近するので、こ
れらの間でエバネッセント波結合が生じ、２つの導波構
造の間でカップリングが生じる。

【００４４】図３の波長カプラ２２に対応させると、第
１のファイバの両端部がポート２２Ａ及び２２Ｂに相当
し、第２のファイバの両端部がポート２２Ｃ及び２２Ｄ
に相当する。融着／延伸部の構造パラメータを適当に定
めることによって、限られた波長範囲内で実質的にカッ
プリングレシオが正弦波関数のように周期性を持って変
化することが知られている。

【００４５】図４は、図３の波長カプラ２２として使用
することができる波長カプラの特性例を示す図である。
同図において、縦軸は透過率（％）、横軸は波長（ｎ
ｍ）を表す。

【００４６】ここで、透過率というのは、あるポートか
ら出力される光のパワーの他のあるポートへ入力する光
のパワーに対する比のことである。実線の特性は、波長
カプラを構成する２本のファイバのうちいずれか一方の
ファイバの両端間の透過率の波長依存性を示しており、
破線の特性は、２本のファイバのうちの一方のファイバ
から他方のファイバへの透過率の波長依存性を示してい
る。

【００４７】具体的には、実線の特性は、ポート２２Ａ
からポート２２Ｂへの透過率若しくはこれと逆の透過率
又はポート２２Ｃからポート２２Ｄへの透過率若しくは
これと逆の透過率に対応しており、破線の特性はポート
２２Ａからポート２２Ｄへの透過率若しくはこれと逆の
透過率又はポート２２Ｃからポート２２Ｂへの透過率若
しくはこれと逆の透過率に対応している。以下、実線の
特性に対応させてバー透過率と称し、破線の特性に対応
させてクロス透過率と称する。

【００４８】バー透過率は、信号光波長λ１よりもわず
かに（例えば２ｎｍ以上）長い波長において１００％と
なり、ポンプ光波長λ２において０％となる。信号光波
長λ１におけるバー透過率は例えば９５％である。

【００４９】クロス透過率は、バー透過率が１００％及
び０％になるときにそれぞれ０％及び１００％になる。
信号光波長λ１におけるクロス透過率は例えば５％であ
る。このような特性を有する波長カプラを図３の波長カ
プラ２２として用いることによって、ポート２２Ａへ供
給された信号光の９５％をドープファイバ２４に入力す
ることができ、残りの５％をフォトダイオード３４で受
けることができる。これにより、Ｓ／Ｎ比を劣化させる
ことなしに、光増幅器への信号光の入力レベルをモニタ
リングすることができる。また、ポート２２Ｂへ供給さ
れた波長λ２のポンプ光は、原理的には１００％ポート
２２Ｃから出力されるので、これを後述するようにもう
１つの光増幅器２０と交換することができる。

【００５０】再び図３を参照すると、波長カプラ２６
は、ドープファイバ２４の第２端に接続されるポート２
６Ａと、光アイソレータ２８の入力ポートに接続される
ポート２６Ｂと、レーザダイオード３２に接続されるポ
ート２６Ｃとを有している。

【００５１】波長カプラ２６は、ポート２６Ａへ供給さ
れた波長λ１の光をポート２６Ｂから出力し、ポート２
６Ｃへ供給された波長λ２の光をポート２６Ａから出力
する。

【００５２】光カプラ３０は、ポート３０Ａ，３０Ｂ，
３０Ｃ及び３０Ｄを有している。ポート３０Ａは光アイ
ソレータ２８の出力ポートに接続され、ポート３０Ｂは
下流側ファイバ１４Ｂに接続され、ポート３０Ｄはフォ
トダイオード３６に接続される。

【００５３】光カプラ３０は、ポート３０Ａへ供給され
た波長λ１の光を２分岐し、比較的大きいパワーを有す
る第１の分岐光をポート３０Ｂから出力し、残りの比較
的小さいパワーを有する第２の分岐光をポート３０Ｄか
ら出力する。また、光カプラ３０は、ポート３０Ｂへ供
給された波長λ１の光を２分岐し、ポート３０Ａ及び３
０Ｃから出力する。

【００５４】フォトダイオード３６を設けているのは、
光増幅器１８において増幅された信号光の出力レベルを
モニタリングするためである。下り用の光増幅器２０
は、上り用の光増幅器１８の構成部品にそれぞれ対応し
て、波長カプラ３８、ドープファイバ４０、波長カプラ
４２、光アイソレータ４４、光カプラ４６、レーザダイ
オード４８、フォトダイオード５０及びフォトダイオー
ド５２を有している。

【００５５】波長カプラ３８は、波長カプラ２２の各ポ
ートにそれぞれ対応して、ポート３８Ａ，３８Ｂ，３８
Ｃ及び３８Ｄを有しており、波長カプラ４２は、波長カ
プラ２６の各ポートにそれぞれ対応して、ポート４２
Ａ，４２Ｂ及び４２Ｃを有しており、光カプラ４６は、
光カプラ３０の各ポートにそれぞれ対応して、ポート４
６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ及び４６Ｄを有している。

【００５６】本発明に特徴的なポンプ光の交換を行うた
めに、波長カプラ２２のポート２２Ｃは、光ファイバ５
４によって波長カプラ３８のポート３８Ｃに動作的に接
続されている。また、光ファイバ伝送路の破断点の探索
等のために、光カプラ３０のポート３０Ｃは光ファイバ
５６によって光カプラ４６のポート４６Ｃに動作的に接
続されている。

【００５７】尚、本願明細書において「動作的に接続さ
れる」というのは、光ファイバ等により直接光学的に接
続される場合を含み、コリメートレンズ系或いは収束レ
ンズ系を用いた空間ビームにより光学的に接続される場
合を含み、光フィルタ等の受動光学部品を介して接続さ
れる場合をさらに含む。

【００５８】次に、この光中継器の動作を説明する。光
増幅器１８において、レーザダイオード３２からのポン
プ光によってドープファイバ２４がポンピングされてい
る状態で、上流側ファイバ１４Ａから信号光がドープフ
ァイバ２４へ供給されると、光の誘導放出の原理に従っ
て、ドープファイバ２４内において信号光は増幅され
る。増幅された信号光は、波長カプラ２６、光アイソレ
ータ２８及び光カプラ３０をこの順に通って下流側ファ
イバ１４Ｂへ出力される。

【００５９】光増幅器２０においても同様に、上流側フ
ァイバ１６Ａから供給された信号光は、レーザダイオー
ド４８からのポンプ光によってポンピングされているド
ープファイバ４０内において増幅され、この増幅された
信号光は下流側ファイバ１６Ｂへ出力される。

【００６０】光増幅器１８において、レーザダイオード
３２からのポンプ光によりドープファイバ２４をポンピ
ングするに際して、ポンプ光はその一部がドーパントに
吸収されるのであって、全部が吸収されるわけではな
い。ドープファイバ２４において吸収されずに残ったポ
ンプ光は、波長カプラ２２によって主光路から抽出さ
れ、この抽出されたポンプ光はポート２２Ｃから光ファ
イバ５４を介して波長カプラ３８のポート３８Ｃへ供給
される。

【００６１】一方、波長カプラ３８によって抽出された
光増幅器２０のポンプ光は、ポート３８Ｃから光ファイ
バ５４を介して波長カプラ２２のポート２２Ｃへ供給さ
れる。ポート２２Ｃへ供給されたポンプ光は、ポート２
２Ｂからドープファイバ２４へ入力する。

【００６２】従って、ドープファイバ２４へは、レーザ
ダイオード３２からのポンプ光の一部と、レーザダイオ
ード４８からのポンプ光の一部とが供給されていること
になる。これと同じように、ドープファイバ４０もレー
ザダイオード３２及び４８によってポンピングされてい
る。

【００６３】図５は光増幅器の利得とドープファイバへ
供給されるポンプ光のトータルパワーとの関係を示すグ
ラフである。今、レーザダイオード３２及び４８からド
ープファイバ２４及び４０へそれぞれ供給されるポンプ
光のパワーが４０ｍＷであるとし、ドープファイバ２４
及び４０において吸収されずに抽出されるポンプ光のパ
ワーが１０ｍＷであるとすると、ドープファイバ２４及
び４０はそれぞれ原理的には５０ｍＷのポンプ光によっ
てポンピングされていることになる。

【００６４】従って、レーザダイオード３２及び４８が
正常に動作されている場合には、ドープファイバ２４及
び４０について双方向ポンピングがなされていることに
なる。ここで、双方向ポンピングというのは、ドープフ
ァイバの信号光伝搬方向及びその逆方向のいずれにもポ
ンプ光が供給されていることをいう。また、ドープファ
イバの信号光伝搬方向と同じ方向にポンプ光が供給され
ていることをフォワードポンピングと称し、ドープファ
イバの信号光と逆方向にポンプ光が供給されることをバ
ックワードポンピングと称する。

【００６５】レーザダイオード３２が故障してそのポン
プ光出力が零になった場合を想定する。この場合、ドー
プファイバ２４へはレーザダイオード４８からの抽出さ
れたポンプ光のみが供給され、ドープファイバ２４につ
いてはフォワードポンピングが行われることになる。

【００６６】このときのポンピングパワーは１０ｍＷで
あり、光増幅器１８の利得は数ｄＢとなる。この利得
は、双方向ポンピングがなされているときの利得が約３
０ｄＢであるのに比較して小さいが、その効果は絶大で
ある。なぜならば、光増幅器２０で抽出されたポンプ光
が光増幅器１８へ供給されていないとすると、ドープフ
ァイバ２４において信号光の極めて大きな減衰が生じ、
光増幅器１８がこの光中継器が適用されるシステムにお
ける致命的な欠陥となるからである。

【００６７】光増幅器２０で抽出されたポンプ光を用い
て光増幅器１８のドープファイバ２４をポンピングして
おくことによって、上述のようなドープファイバにおけ
る極めて大きな減衰を補償して、システムダウンを防止
することができる。例えば、ポンプ光源が故障した光増
幅器において数ｄＢ程度の利得が生じていさえすれば、
その光中継器の利得の不足分を他の光中継器により補填
することができ、ポンプ光源の故障による伝送特性の劣
化を最小限に抑えることができる。

【００６８】このように本実施形態によると、光中継器
の冗長化を可能にして信頼性が向上し、しかもこの光中
継器は図２の従来技術のようにポンプ光源を二重化する
場合と比較して構成を簡単にすることができ、少なくと
も２つの光増幅器を備えた光中継器の低コスト化が可能
になる。

【００６９】ところで、光中継伝送システムにおいて
は、光ファイバ伝送路の保守を行うために、光ファイバ
伝送路の障害点（接続不完全な箇所や破断点等）の有
無、さらにはその位置決定の技術が重要である。この種
の障害点の探索や損失の測定を目的として、ＯＴＤＲ
（optical time-domain reflectometry)やＯＦＤＲ（op
tical frequency-domain reflectometry）が行われる。
ＯＴＤＲは、光パルスに対する反射光の時間変化からフ
ァイバ内の状態を評価するものであり、ＯＦＤＲは強度
変調光を用いその変調周波数を掃引し、反射光中の変調
成分の振幅及び位相からファイバ内の状態を評価するも
のである。ここでの反射光には、フレネル反射光及び後
方レーリー散乱光が含まれる。

【００７０】ＯＴＤＲ或いはＯＦＤＲ（以下ＯＴＤＲで
代表する）を実施する場合、光ファイバ伝送路の一端か
ら光を入射し、戻ってきた反射光を検知する必要がある
ので、主光路に光アイソレータが挿入されている場合、
これらの技術を適用することができなくなる。例えば、
図３の光中継器の光増幅器１８においては、主光路中に
光アイソレータ２８が挿入されているので、このままで
はＯＴＤＲを実施することができない。光増幅器１８が
光アイソレータ２８を有しているのは、光増幅媒体であ
るドープファイバ２４を含む光共振器構造が構成されて
発振等の不都合が生じることを防止するためである。

【００７１】そこで、本実施形態では、光カプラ３０の
ポート３０Ｃと光カプラ４６のポート４６Ｃとを光ファ
イバ５６で接続することにより、ＯＴＤＲを可能にして
いるのである。

【００７２】今、図３に示されるシステムの部分におい
て、上りの光ファイバ伝送路１４の下流側ファイバ１４
Ｂに障害点があるとする。上流側ファイバ１４Ａからの
障害点探索用の光は、光増幅器１８を通って下流側ファ
イバ１４Ｂの障害点に到達する。反射光は下流側ファイ
バ１４Ｂを図中の右から左方向に伝搬して光増幅器１８
へ供給される。この反射光は光カプラ３０で分岐され、
その一方は光アイソレータ２８で阻止され、他方はポー
ト３０Ｃから出力される。

【００７３】ポート３０Ｃから出力された反射光は、光
ファイバ５６及び光カプラ４６をこの順に通って下りの
光ファイバ伝送路の下流側ファイバ１６Ｂへ伝わる。従
って、本実施例によると、主光路に光アイソレータが挿
入されている場合であっても、ＯＴＤＲを適用して障害
点の探索等を行うことができる。

【００７４】以上説明した実施形態では、例えば、図３
の光増幅器１８において、ポンプ光抽出用の波長カプラ
２２及びポンプ光供給用の波長カプラ２６をそれぞれド
ープファイバ２４の上流側及び下流側に配置している
が、これらの配置を逆にしてもよい。このような逆の配
置形態が採用される場合には、入力レベルモニタリング
用のフォトダイオードをポンプ光供給用の波長カプラに
付随させると共にそれに伴う変更を施すのがよい。

【００７５】また、双方向システムに適用可能な光中継
器の実施形態のみを説明したが、本発明の光中継器は図
１の（Ｂ）に示されるような大容量システムにも適用可
能である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
信頼性が高く且つ低コスト化に適した光中継器の提供が
可能になるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な光中継伝送システムのブロ
ック図である。

【図２】光増幅器（従来例）のブロック図である。

【図３】本発明の実施形態を示す光中継器のブロック図
である。

【図４】図３の光中継器に適用可能な波長カプラの特性
例を示す図である。

【図５】本発明の実施形態における利得とポンプ光パワ
ーの関係の例を示すグラフである。

【符号の説明】

８ 光中継器 １８，２０ 光増幅器 ２２，２６，３８，４２ 波長カプラ ２４，４０ ドープファイバ ３２，４８ レーザダイオード ２８，４４ 光アイソレータ ３０，４６ 光カプラ ３４，３６，５０，５２ フォトダイオード

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ信号光を伝送する第１及び第２
   の光ファイバ伝送路を含む光ケーブルのための光中継器
   であって、 上記第１の光ファイバ伝送路の途中に挿入され信号光入
   力端及び信号光出力端を有し上記信号光に対する増幅媒
   体となるように希土類元素がドープされた第１のドープ
   ファイバと、該第１のドープファイバをポンピングする
   ためのポンプ光を出力する第１のポンプ光源と、上記第
   １のドープファイバの信号光入力端及び信号光出力端の
   いずれか一方に動作的に接続され上記ポンプ光を上記第
   １のドープファイバに供給する第１の供給用光カプラ
   と、上記第１のドープファイバの信号光入力端及び信号
   光出力端のいずれか他方に動作的に接続され上記第１の
   ドープファイバを通過した上記ポンプ光を抽出して出力
   する交換ポートを有する第１の抽出用光カプラとを含む
   第１の光増幅器と、 上記第２の光ファイバ伝送路に適合するように上記第１
   のドープファイバ、上記第１のポンプ光源、上記第１の
   供給用光カプラ及び上記第１の抽出用光カプラにそれぞ
   れ対応する第２のドープファイバ、第２のポンプ光源、
   第２の供給用光カプラ及び第２の抽出用光カプラを含む
   第２の光増幅器と、 上記第１の抽出用光カプラの交換ポートと上記第２の抽
   出用光カプラの交換ポートとを動作的に接続しこれによ
   り上記第１の光増幅器と上記第２の光増幅器との間で上
   記ポンプ光の一部を交換する手段とを備えた光中継器。
2. 【請求項２】 上記第１及び第２の光ファイバ伝送路は
   上記信号光を互いに逆向きに伝送する請求項１に記載の
   光中継器。
3. 【請求項３】 上記信号光は第１の波長を有し、上記ポ
   ンプ光は上記第１の波長と異なる第２の波長を有し、 上記第１の光ファイバ伝送路は上記第１の光増幅器のそ
   れぞれ上流側及び下流側に動作的に接続される第１の上
   流側ファイバ及び第１の下流側ファイバを含み、 上記第２の光ファイバ伝送路は上記第２の光増幅器のそ
   れぞれ上流側及び下流側に動作的に接続される第２の上
   流側ファイバ及び第２の下流側ファイバを含み、 上記第１の供給用光カプラは、第１乃至第３のポートを
   有する第１の波長カプラからなり、該第１のポートは上
   記第１のドープファイバの信号光出力端に動作的に接続
   され、該第２のポートは上記第１の下流側ファイバに動
   作的に接続され、該第３のポートは上記第１のポンプ光
   源に動作的に接続され、該第１の波長カプラは、該第１
   のポートへ供給された上記第１の波長の光を該第２のポ
   ートから出力し、該第３のポートへ供給された上記第２
   の波長の光を該第１のポートから出力し、 上記第１の抽出用光カプラは、上記交換ポートを含む第
   ４乃至第７のポートを有する第２の波長カプラからな
   り、該第４のポートは上記第１の上流側ファイバに動作
   的に接続され、該第５のポートは上記第１のドープファ
   イバの信号光入力端に動作的に接続され、該第２の波長
   カプラは、該第４のポートへ供給された上記第１の波長
   の光を該第５及び第７のポートから出力し、該第５のポ
   ートへ供給された上記第２の波長の光を該第６のポート
   から出力し、該第６のポートへ供給された上記第２の波
   長の光を該第５のポートから出力し、 上記第２の供給用光カプラは、それぞれ上記第１乃至第
   ３のポートに対応する第８乃至第１０のポートを有する
   第３の波長カプラからなり、 上記第２の抽出用光カプラは、それぞれ上記第４乃至第
   ７のポートに対応する第１１乃至第１４のポートを有す
   る第４の波長カプラからなり、 上記交換する手段は上記第６のポートと上記第１３のポ
   ートとを動作的に接続する光ファイバからなる請求項１
   に記載の光中継器。
4. 【請求項４】 上記第７のポートに動作的に接続され上
   記第１の波長を含む受光帯域を有する第１の受光器と、 上記第１４のポートに動作的に接続され上記第１の波長
   を含む受光帯域を有する第２の受光器とをさらに備えた
   請求項３に記載の光中継器。
5. 【請求項５】 上記信号光は第１の波長を有し、上記ポ
   ンプ光は上記第１の波長と異なる第２の波長を有し、 上記第１の光ファイバ伝送路は上記第１の光増幅器のそ
   れぞれ上流側及び下流側に動作的に接続される第１の上
   流側ファイバ及び第１の下流側ファイバを含み、 上記第２の光ファイバ伝送路は上記第２の光増幅器のそ
   れぞれ上流側及び下流側に動作的に接続される第２の上
   流側ファイバ及び第２の下流側ファイバを含み、 第１乃至第４のポートを有し、該第１のポートは上記第
   １のドープファイバの信号光出力端に動作的に接続さ
   れ、該第２のポートは上記第１の下流側ファイバに動作
   的に接続される第１の光カプラと、 第５乃至第８のポートを有し、該第５のポートは上記第
   ２のドープファイバの信号光出力端に動作的に接続さ
   れ、該第６のポートは上記第２の下流側ファイバに動作
   的に接続される第２の光カプラとをさらに備え、 該第３のポートと該第７のポートとが動作的に接続され
   る請求項１に記載の光中継器。
6. 【請求項６】 上記第４のポートに動作的に接続され上
   記第１の波長を含む受光帯域を有する第１の受光器と、 上記第８のポートに動作的に接続され上記第１の波長を
   含む受光帯域を有する第２の受光器とをさらに備えた請
   求項５に記載の光中継器。
7. 【請求項７】 上記希土類元素はエルビウムであり、上
   記信号光は１．５５μｍ帯に含まれる第１の波長を有
   し、上記ポンプ光は１．４８μｍ帯に含まれる第２の波
   長を有する請求項１に記載の光中継器。
8. 【請求項８】 上記第１及び第２の供給用光カプラ並び
   に第１及び第２の抽出用光カプラは、それぞれ、一対の
   光ファイバを融着／延伸して製造される波長カプラから
   なる請求項１に記載の光中継器。