JP2526466B2 - 波長多重光伝送方式 - Google Patents

波長多重光伝送方式

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JP2526466B2
JP2526466B2 JP4223891A JP22389192A JP2526466B2 JP 2526466 B2 JP2526466 B2 JP 2526466B2 JP 4223891 A JP4223891 A JP 4223891A JP 22389192 A JP22389192 A JP 22389192A JP 2526466 B2 JP2526466 B2 JP 2526466B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の波長の光信号を用
いて情報の伝送を行う波長多重光伝送方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、画像信号等の広帯域信号をもちい
た通信サービスに対する需要が高まりつつある。広帯域
信号の帯域は数MHZ 〜数10MHZ に及ぶから、送信
器として電気信号を光信号に変換する電気−光変換器
を、伝送路として従来の同軸ケーブルに比べて細径、広
帯域、低損失、耐電磁誘導性等の利点を有する光ファイ
バを、受信器として光信号を電気信号に変換する光−電
気変換器をそれぞれ用いる光ファイバ伝送方式が広く採
用されつつある。
【0003】さらに、光ファイバは一本で複数の波長の
光信号が伝送できるので、複数の電気−光変換器の各々
波長の異なる光信号を合流して一本の光ファイバで伝送
し、受信側では波長毎に光信号を分離して複数の光−電
気変換器で受信する波長多重光伝送方式の検討も行われ
ている。
【0004】この方式において、電気−光変換器、光−
電気変換器間の距離が極めて長いと、光ファイバの損失
により光−電気変換器への入力光信号光量が低下し、正
確な情報を受信する事が困難となる。そこで光ファイバ
の中間点に光増幅器を挿入し波長多重された光信号を光
のまま増幅する事によって光−電気変換器への入力光信
号量を増加させる波長多重光伝送方式が考えられる。
【0005】図4はそのような従来の波長多重光伝送方
式の構成を示す図である。送信側において、電気信号6
11〜614は電気−光変換器601〜604によって
各々波長λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 の光信号に変換され
る。合波器620は電気−光変換器601〜604から
の4つの波長の光信号を合流した波長多重光信号を光フ
ァイバ621へ送出する。この波長多重光信号は光ファ
イバ621を伝搬中に光量が減衰するが光増幅器622
によって増幅され光ファイバ623へ送出される。光増
幅器622からの波長多重光信号は光ファイバ623を
伝搬中にやはり光量が減衰し光増幅器624によって再
び増幅され光ファイバ625へ送出される。光増幅器6
24からの波長多重光信号は光ファイバ625経由で分
波器626へ加えられる。分波器626は入射された波
長多重光信号の内、波長λ1 の光信号を選択して光−電
気変換器641へ、波長λ2 の光信号を光−電気変換器
642へ、波長λ3 の光信号を光−電気変換器643
へ、波長λ4 の光信号を光−電気変換器644へそれぞ
れ送出する。光−電気変換器641〜644は、入力さ
れた光信号を電気信号651〜654に変換して送出す
る。
【0006】このように、光ファイバの途中に光増幅器
622,624を挿入して波長多重光信号を増幅する事
によって、光ファイバで生じる伝搬損失を補償できるの
で、光増幅器を使用しない場合と比べ、より長距離な地
点間の通信が可能になる。
【0007】光増幅器622,624としては、例え
ば、エレクトロニクス・レターズ,(Electron
ics Letters)18巻,11号,ページ43
8〜439記載の半導体レーザ増幅器あるいは電子通信
学会昭和60年度総合全国大会予稿集4巻239ページ
記載のファイバ・ラマン増幅器を使用する事が出来る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図4に示す従来の波長
多重光伝送方式においては、光増幅器622,624で
発生する雑音光が光増幅器を通過する毎に波長多重光信
号に混入するという問題がある。光増幅器622,62
4として半導体レーザ増幅器を用いると、半導体レーザ
内の誘導放出による雑音光が光増幅器の出力光信号に混
入する。光増幅器622,624としてファイバ・ラマ
ン増幅器を用いた場合も、自然ラマン散乱による雑音光
が光増幅器の出力光信号に混入する。
【0009】図5は、光増幅器622,624で生じる
雑音光の波長多重光信号への混入を説明する為の図であ
る。図5(a)は光増幅器622への入力光信号のスペ
クトルを示す図で、波長λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 近傍の
電気−光変換器601〜604の出力光信号のスペクト
ルのみが存在する。図5(b)は光増幅器622の出力
光信号がスペクトルを示す図で、図5(a)の入力光信
号スペクトルに対し、光増幅器622で生じる光量がP
1 でスペクトルが白色である雑音光が混入したものと
なる。
【0010】図5(c)は光増幅器624の出力光信号
スペクトルを示す図で、図5(b)の光増幅器622の
雑音光を含む出力光信号スペクトルに対し、光増幅器6
24で生じる雑音がさらに混入し、光量がPn2 (Pn
2 >Pn1 )でスペクトルが白色である雑音光を含むス
ペクトルとなる。このように光増幅器を通過する毎に、
出力光信号に含まれる雑音光は累積する。
【0011】図6は光増幅器622,624の入力光量
と出力光量との関係を示す特性図である。入力光量がP
1 以下であれば、入力光量と出力光量とは比例するが、
入力光量がP1 以上となると光増幅器は飽和状態となり
出力光量は入力光量に比例せずほぼP2 一定となる。通
常、光増幅器は非線形動作による不用スペクトルの発生
等を防止する為、入力光量はP1 以下の非飽和状態で使
用する。図5(b)に示すような波長多重光信号と雑音
光が混合された光信号が光増幅器への入力光信号である
と波長多重光信号の光量と、雑音光の光量の和である総
入力光量がP1以下である必要がある。図5(b)のよ
うなスペクトルでは各波長多重光信号のスペクトルが狭
いのに比べ、雑音光のスペクトルは広い波長に渡って存
在するので、総入力光量に含まれる波長多重光信号の光
量は小さい。したがって、雑音光を含む総入力光量P1
の光を光増幅器に加え出力光量P2 の出力光信号を得て
も、出力光信号に含まれる波長多重光信号の光量はP2
よりも非常に小さい値しか得られない。
【0012】このように波長多重光信号に雑音光が付加
された光信号を光増幅器で増幅しても、十分な光量の波
長多重光信号を得る事が出来ず、多数の光増幅器を用い
ても伝送可能な距離を効果的に延ばす事が出来ない。
【0013】そこで、本発明の目的は、光増幅器で発生
する雑音光の累積が小さく、光増幅器によって十分な光
量に増幅された波長多重光信号が得られる波長多重光伝
送方式を提供する事にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前述の問題点を解決する
ために本願発明が提供する手段は、複数の波長の光信号
が多重された光信号を一括して増幅する複数の光増幅器
を含み、これら光増幅器が縦続に接続してあり、前記複
数の波長の光信号を用いて情報の伝達を行う波長多重光
伝送方式であって、前記光増幅器の間の光伝送路に波長
フィルタが介在させてあり、前記波長フィルタが周期的
に複数の通過波長を有する干渉計型であり、前記光信号
の各波長が前記波長フィルタの通過波長のいずれかと一
致してしる事を特徴とする。
【0015】
【作用】本願発明では、周期的に複数の通過波長を有す
る波長フィルタの通過波長いずれかと波長多重光信号の
各波長を一致させており、光増幅器の雑音光を含む出力
光信号から波長多重光信号のみを選択する。これによっ
て雑音光の大部分を波長フィルタで除去でき、次段の光
増幅器で波長多重光信号を十分な光量に増幅する事が可
能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0017】図1は、本発明の一実施例を示す図で、図
4の従来の波長多重光伝送方式と同じ番号を附したもの
は、図4と同じ構成要素を表す。図1において干渉計型
の波長フィルタ300が光増幅器622と光ファイバ4
23間に挿入されている点が図4の従来の波長多重光伝
送方式と異なる。波長フィルタ300は周期的に複数の
通過波長を有しており、波長多重光信号の各波長λ1
λ2 ,λ3 ,λ4 は波長フィルタ300の通過波長のい
ずれかと一致するように設定してある。
【0018】図2は、図1における波長フィルタ300
の作用を説明する為の図である。波長フィルタ300は
図2(a)に示すように、波長λ0 ,λ1 ,λ2
λ3 ,λ4 ,λ5 近傍の光信号を選択して通過させる特
性を有している。一方、電気−光変換器601〜604
の出力波長は各々λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 と一致するよ
うに設定してあるので、光増幅器622の出力光信号ス
ペクトルは図2(b)に示すように波長λ1 ,λ2 ,λ
3 ,λ4 近傍の波長多重光信号に光増幅器622で生じ
る光量がPn1 でスペクトルが白色である雑音が混入し
たものである。波長フィルタ300の出力光信号のスペ
クトルは図2(c)に示すように、波長λ0,λ1 ,λ
2 ,λ3 ,λ4 ,λ5 の近傍を除いて雑音光の大部分は
除去されたものになる。この結果、本発明の実施例で
は、光ファイバ623経由で光増幅器624へ入力され
る光信号に含まれる雑音光の比率は小さいので、光増幅
器624によって増幅された十分な光量の波長多重光信
号を光ファイバ625へ送出する事が出来、光ファイバ
625として長尺なものを使用できる。
【0019】図3は、図1における干渉計型の波長フィ
ルタ300の具体例として、フェブリ・ペロー干渉計の
構造と特性を示す図である。図3(a)は構造を示す図
で距離lだけ離れて平行に設置された2つの反射鏡50
1、502から構成されている。反射鏡501へ入った
入射光は反射鏡502での反射及び反射鏡501での反
射をくり返すうちに、特定の条件を満たす波長の光のみ
透過光として反射鏡502から出力される。透過する波
長は複数でありλi (iは1,2,3・・・)と表す
と、次式で与えられる。
【0020】
【数1】
【0021】ただし、nは反射鏡501,502間に存
在する物質の屈折率である。図3(b)は、波長に対す
る透過率の変化を示す図で、λj ,λj + 1 ,λj + 2
のように周期的に透過率が最大のaとなる波長が表され
る。透過率がa/2以上である透過波長幅Wは次式で与
えられる。
【0022】
【数2】
【0023】ただしRは反射鏡501,502の反射率
でありλB はRの関数となる。よって、Rを適当に設定
する事によって、波長λj ,λj + 1 ,λj + 2 近傍の
光信号のスペクトルのみを透過するようにWを定め、雑
音光を効果的に除去しうる波長フィルタを得る事が出来
る。
【0024】なお、このよな複数の通過波長特性を有す
る波長フィルタとしては、フェブリ・ペロー干渉計以外
にも電子通信学会昭和60年度総合全国大会予稿集10
巻ページ359記載のマッハ・ツェンダー干渉計等も使
用する事が出来る。
【0025】
【発明の効果】このように本願発明によれば、光増幅器
で発生する雑音光の累積が小さく、光増幅器によって十
分な光量に増幅された波長多重光信号が得られる波長多
重光通信方式が得られる。
【0026】本願発明は、光ファイバ伝送方式での光フ
ァイバの損失を補償する為に光増幅器を導入する場合の
みならず、光交換機、光コンピュータ等の光通信・情報
処理機器内において各種光素子の損失によって光量の低
下した波長多重光信号を光増幅器を用いて増幅する場合
に適用しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施例を示す構成図
【図2】(a)〜(c)は図1の実施例における波長フ
ィルタ300の作用を説明する為の図
【図3】(a)は図1の波長フィルタ300の具体例を
示す図。(b)は同図(a)の波長フィルタの特性図
【図4】従来の波長多重光通信方式を示す構成図
【図5】(a)〜(c)は図4における光増幅器62
2,624の入出力信号スペクトルを示す図
【図6】図4における光増幅器622,624の特性を
示す図
【符号の説明】 100,300 波長フィルタ 101,626 分波器 102,620 合波器 501,502 反射鏡 601〜604 電気−光変換器 621,623,625 光ファイバ 622,624 光増幅器 641〜645 光−電気変換器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の波長の光信号が多重された光信号
    を一括して増幅する複数の光増幅器を含み、これら光増
    幅器が縦続に接続してあり、前記複数の波長の光信号を
    用いて情報の伝達を行う波長多重光伝送方式において、
    前記光増幅器の間の光伝送路に波長フィルタが介在させ
    てあり、前記波長フィルタが周期的に複数の通過波長を
    有する干渉計型であり、前記光信号の各波長が前記波長
    フィルタの通過波長のいずれかと一致している事を特徴
    とする波長多重光伝送方式。
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