CN103201915B - 光放大装置以及光传送系统 - Google Patents

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Abstract

提供能够将波分复用光信号一并放大的光放大装置。包含：输入部（输入端口11），输入波分复用光信号；激光光源（激光二极管20），产生多模激光；双包层型光纤（放大光纤12），向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入波分复用光信号，通过多模激光引起的受激发射使包含于波分复用光信号的多个波长的光信号放大输出；增益均衡器（增益均衡器22），使由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；输出部（输出端口23），输出放大了的波分复用光信号。

Description

光放大装置以及光传送系统
技术领域
本发明涉及应用于光通信领域等的光放大装置以及光传送系统。
背景技术
最近，被称为光纤接入（FTTx，FiberToThex）的、面向用户住宅的光纤通信网正在向社会普及。在这样的光纤通信网中，以补偿传送线路的传送损耗，并且，补偿用于对多个接入者分配光信号的分配器中的分配损耗为目的，使用光放大装置。
作为这样的光放大装置，已知例如光纤型光放大装置（EDFA：ErbiumDopedFiberAmplifier，掺铒光纤放大器），其通过对向芯部掺入了铒作为光放大物质的光纤输入图像信号等光信号，并且输入来自激励光源的激励光，将光信号放大。最近，进一步地进行如下过程：向芯部掺入能够将吸收波段为瓦特级输出的高输出激光用作激励光源的镱（Ytterbium）。另外，还进行如下过程：为了提高在芯部能够结合的激励光强度使用双包层型的光纤，使光信号在芯部内单模传播，使来自输出高的多模激光光源的激励光在包围芯部的包层内多模传播（参照专利文献1）。
对于使用了添加有铒以及镱的光纤的光放大装置，为了将在该光纤中的变换效率高的1550～1560nm波段内的1个波长或者2个波长程度的光信号放大的目的而使用的情况很多。图14是表示将如此的光放大装置的输出进行16分支后的放大特性的图。此图的横轴表示光信号的波长，纵轴表示光输出。此例是对1550nm的信号进行放大了的光谱。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2008-53294号
发明内容
发明要解决的问题
虽然所述的使用了添加有铒以及镱的光纤的光放大装置，适用于一般来说广泛地使用1550～1560nm波段的波长区域的信号的FTTx系统，但是，放大带宽宽的情况下也就25nm程度。但是，为了将通信领域使用的波分复用（WDM：WavelengthDivisionMultiplexing）了的C-Band全域（1530～1560nm）的光信号一并放大，就存在带宽窄的问题。
因此，本发明要解决的问题是提供能够将比现有技术波段宽的波分复用光信号一并放大的光放大装置。
解决问题的手段
为了解决所述问题，本发明是将波分复用光信号放大的光放大装置，其特征在于，包含：输入部，输入所述波分复用光信号；激光光源，产生多模激光；双包层型光纤，向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入所述波分复用光信号，通过所述多模激光引起的受激发射将包含于所述波分复用光信号的多个波长的光信号放大输出；增益均衡器，将由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；输出部，输出放大了的所述波分复用光信号。
根据如此结构，能够将波分复用光信号一并放大。
另外，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，具有衰减从所述双包层型的光纤输出的残留激励光的衰减部。
根据如此结构，能够防止因残留激励光使得光学部件发热，损伤。
另外，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，在所述芯部，作为所述稀土元素，共添加铒和镱。
根据如此结构，能够应用瓦特级输出的高输出激光作为激励光源。
并且，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，对于所述双包层型的光纤，由该光纤的长度与吸收系数在指定波段中的峰值之积表示的吸收长度积被设定为对于构成所述波分复用光信号的全部波长具有指定的增益的吸收长度积。
根据如此结构，能够通过适当地设定吸收长度积，在具有充分的吸收长度积的情况下，牺牲一些变换效率最高的波段，从而使得对于构成波分复用光信号的全部波长的光信号具有增益。
另外，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，所述波分复用光信号在1528～1570nm的波段内。
根据如此结构，能够将C-Band的波分复用光信号一并放大。
另外，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，所述多模激光，在910～960nm的波长范围内。
根据如此结构，能够使用各种多模激光光源。
另外，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，对于所述双包层型的光纤，所述铒在所述芯部中的吸收长度积被设定为在1535nm附近的波长时在大致300dB以下。
根据如此结构，能够对于全部波长的光信号具有指定的增益。
并且，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，对于所述双包层型的光纤，所述铒在所述芯部中的吸收长度积被设定为在1535nm附近的波长时在大致30～150dB的范围内。
根据如此结构，能够对于例如构成C-Band的波分复用光信号的全部波长的光信号具有指定的增益，并且提高放大效率。
并且，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，对于所述双包层型的光纤，所述镱在所述包层部中的吸收长度积被设定为在915nm附近的波长时在大致20dB以下。
根据如此结构，能够对于全部的波长的光信号具有指定的增益。
并且，其它的发明，其特征在于，在所述发明基础上，对于所述双包层型的光纤，所述镱在所述包层部中的吸收长度积被设定为在915nm附近的波长时在大致0.9～9.5dB的范围内。
根据如此结构，能够对于例如构成C-Band的波分复用光信号的全部波长的光信号具有指定的增益，并且提高放大效率。
另外，本发明的光传送系统，其特征在于，包含：光发送装置，光放大装置，光接收装置；光发送装置，发送波分复用光信号；光放大装置，放大由所述光发送装置发送的波分复用光信号，其特征在于，包含：输入部，输入所述波分复用光信号；激光光源，产生多模激光；双包层型光纤，向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入所述波分复用光信号，通过所述多模激光引起的受激发射将包含于所述波分复用光信号的多个波长的光信号放大、输出；增益均衡器，将由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；输出部，输出放大了的所述波分复用光信号；光接收装置，接收由所述光放大装置放大了的所述波分复用光信号。
根据如此结构，能够提高传送系统的通信品质，并且，削减电力消耗，节约系统维持必须的经费。
发明效果
根据本发明的光放大装置以及光传送系统，能够将波分复用光信号一并放大。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光放大装置的构成例的框图。
图2是表示图1所示的放大光纤的剖面构造和各个部位的折射率的图。
图3是表示使放大光纤的长度变化的情况下的激励光的强度与变换效率的关系的图。
图4是表示使放大光纤的长度在1.8～7.8m之间变化的情况下光信号的波长与增益的关系的图。
图5是说明增益均衡器的动作的图。
图6是表示适用了本实施方式的光放大装置的光传送系统的构成例的图。
图7是表示本发明的第二实施方式的光放大装置的构成例的框图。
图8是表示图7所示的激励光衰减部的详细构成例的图。
图9是表示本发明的第三实施方式的光放大装置的构成例的框图。
图10是表示本发明的第四实施方式的光放大装置的构成例的框图。
图11是表示本发明的第五实施方式的光放大装置的构成例的框图。
图12是表示图11所示的激励光混合器的构成例的图。
图13是表示图11所示的激励光衰减部的构成例的图。
图14是表示在放大光纤的长度为12m的情况下，16分支后的光信号的波长与增益的关系的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式进行说明。
（A）第一实施方式的构成
图1是表示本发明的第一实施方式的光放大装置的构成例的图。如此图所示，光放大装置10，包含输入端口11、放大光纤12、光耦合器13、14、光隔离器15、16、激励光混合器17、光电二极管18、19、激光二极管20、控制电路21、增益均衡器22、以及输出端口23。
输入端口11，例如，由光连接器等构成，输入例如波段为1530～1560nm的C-Band的波分复用光信号。放大光纤（EYDF：ErbiumYtterbiumDopedFiber）12通过由激光二极管20产生的激励光引起的受激发射将波分复用光信号放大。
图2是表示放大光纤12的剖面构造和各个部位的折射率的图。如图2所示，放大光纤12是双包层型的光纤，具有芯部12a、第一包层部12b、以及第二包层部12c。另外，如图2的下部所示，各个部位的折射率的高低构成芯部12a、第一包层部12b、以及第二包层部12c的顺序，光信号在芯部12a以单模传播，来自激光二极管20的激励光，在芯部12a和第一包层部12b以多模传播。芯部12a，例如由石英玻璃构成，共添加铒（Er）和镱（Yb）。第一包层部12b，例如，由石英玻璃构成。第二包层部12c，例如，由树脂或者石英玻璃等构成。由放大光纤12的长度和吸收系数（本发明的吸收系数表示激励波长处的吸收率，更详细的是指参与信号光波长的激励的成分）在指定波长处的峰值的积表示的吸收长度积基于后述的条件设定。应予说明，虽然图2列举了第一包层部12b具有圆形的剖面形状的情况作为例子，但是，不限于圆形，例如，也可以是矩形、三角形、或者星形等形状。
光耦合器13，将从输入端口11输入的光信号的一部分进行分支，输入光电二极管18，将剩余的光信号输入光隔离器15。光电二极管（PD）18将由光耦合器13分支的光信号变换为对应的电信号，供给到控制电路21。应予说明，在控制电路21，将从光电二极管18供给的电信号变换为模拟或者对应的数字信号，检测输入信号的光强度。
光隔离器15，具有透过来自光耦合器13的光，遮断从放大光纤12与激励光混合器17返回的信号波段的光的功能。激光二极管（LD）20，例如，由产生作为波长900nm波段的激励光的激光的多模半导体激光元件构成。应予说明，激光二极管20是不具有作为冷却元件的珀耳帖元件的非冷却（uncooled）型半导体激光元件。应予说明，也能够使用具有珀耳帖元件的冷却（cooled）型半导体激光元件。
激励光混合器17，将由激光二极管20产生的激励光输入放大光纤12，并且使其以多模在芯部12a内和第一包层部12b内传播。另外，激励光混合器17，将由光隔离器15输出的光信号输入放大光纤12，并且使其以单模在芯部12a内传播。
光隔离器16，具有就信号波段，透过来自放大光纤12的光，遮断从光耦合器14返回的光的功能。另外，光隔离器16，还具有吸收激励波长的光，防止向后段侧传播的功能。增益均衡器（EQ）22将由放大光纤12放大了的光信号的增益波长特性平坦化。光耦合器14，将从增益均衡器22输出的光信号的一部分分支输入光电二极管19，将剩余的光信号导向输出端口23。输出端口23，例如，由光连接器等构成，对外部输出放大了的光信号。
控制电路21，例如，由CPU（CentralProcessingUnit）、ROM（ReadOnlyMemory）、RAM（RandomAccessMemory）、A/D（AnalogtoDigital）转换电路，以及D/A（DigitaltoAnalog）转换电路等构成，CPU根据存储于ROM的程序，以RAM为工作区进行运算处理，基于光电二极管18、19供给的信号，控制激光二极管20的驱动电流，从而执行使得从光放大装置10输出的光信号的强度恒定的ALC（AutomaticOutputPowerLevelControl）或者使得增益恒定的AGC（AutomaticGainControl）。应予说明，控制电路21例如由DSP（DigitalSignalProcessor）等构成也可以。
（B）第一实施方式的动作
以下，在说明第一实施方式的动作的概要之后，说明详细的动作。第一实施方式中，虽然使用共添加铒和镱的双包层型的放大光纤12，但是，该放大光纤12，一般是用于1550～1560nm附近的1波或者2波程度的光信号的放大。另外，为了提高变换效率，一般是将放大光纤12的长度（条长）设定为10m以上（使铒的吸收长度积为400dB以上）。图3是表示使放大光纤12的长度变化的情况下915nm的激励光的功率与波长1550nm的输出信号光功率的变换效率（PCE：PowerConversionEfficiency）的关系的图。如此图所示，虽然在放大光纤12的长度为10m以上的情况（10m，12m，14m的情况）下变换效率具有大致相同的特性，但是在8m的情况下，与10m以上的情况比较时变换效率显著地降低。
上述图14，是放大光纤12的长度为12m的情况下16分支后的放大特性。如此，在放大光纤12的长度为10m以上的情况下，放大特性为在1550～1560附近具有25nm程度的放大波段的（窄波段）特性。
图4是表示使用探针法实测使放大光纤12的长度在1.8～7.8m之间变化时的波长与增益的关系的结果的图。探针法一般来说是使用少数信号容易并且准确地掌握输入了波分复用信号时的放大特性的方法。如此图所示，随着放大光纤12的长度变长，短波长侧的放大波段向图右侧（长波长侧）移动，特性窄波段化。
因此，本申请中，通过将共添加了铒和镱的双包层型的放大光纤12设定为比为了放大1550nm波段的信号而通常使用的长度（10m以上）短的长度，牺牲一些在充分的长度（例如，10m以上）时变换效率最高的波段即1550～1560nm附近的特性，代之以放大特性宽波段化（例如，宽波段化33nm程度）。如此，能够一并放大例如波段为1530～1560nm的C-Band的波分复用光信号。应予说明，此情况下，在1528～1570nm的波段，能够得到实用的增益。其结果是，能够将第一实施方式的光放大装置10作为WDM以及DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing）等光放大装置，代替现有的EDFA（ErbiumDopedFiberAmplifier），适用于通信领域。另外，因为能够使用非冷却型的高输出多模激光二极管作为激光二极管20，所以不需要由珀耳帖元件消耗的电力（为了驱动激光二极管20而必须的电力的大约2倍的电力），能够将光放大装置10的消耗电力减少到1/3以下。作为消耗电力的一例，给出一个波长的放大器的例子。EDFA中使用3个400mW级的冷却型单模LD得到的输出大致为+28.5dBm、最大消耗电流为12.6A，相对于此，双包层型放大器（包层泵浦放大器）中使用1个4W级的非冷却型多模LD得到的输出为+30dBm、最大消耗电流为4.2A。另外，通过省略珀耳帖元件的散热器，能够缩小装置整体的尺寸。进而，因为共添加了铒和镱的双包层型的放大光纤12，能够简单地得到高增益，所以，即使是通过增益均衡器22进行了增益的平坦化的情况下，也能够比由现有的EDFA将波分复用信号放大的情况实现更宽波段并且更高增益的放大。
然后，对于第一实施方式的详细动作进行说明。
第一实施方式中，作为一例，举例对波段为1530～1560nm的C-Band的波分复用光信号进行放大的情况进行说明。从输入端口11输入波分复用光信号时，光耦合器13将其中的一部分分支，输入光电二极管18。具体而言，在光耦合器13为20dB耦合器的情况（分支比为1/100的情况）下，对光电二极管18输入光信号的1/100，对光隔离器15输入剩余的光信号。
光电二极管18，将输入的光信号变换为电信号，供给到控制电路21。控制电路21，在将输入的电信号变换为模拟信号或者对应的数字信号后，根据得到的数据和光耦合器13的分支比计算从输入端口11输入的光信号的强度。
通过了光隔离器15的光信号被导向激励光混合器17。激励光混合器17，将通过了光隔离器15的光信号输入放大光纤12的芯部12a，以单模在芯部12a内传播。另一方面，激光二极管20产生的激励光，由激励光混合器17，输入放大光纤12的芯部12a和第一包层部12b，在芯部12a和第一包层部12b的内部以多模传播。激励光，边在放大光纤12传播，边被芯部12a的镱离子（Yb3+）吸收，镱离子间接地激励铒离子（Er3+）。在芯部12a传播的光信号，因源于被激励的铒离子的受激发射而被放大。应予说明，在本实施方式以及后述的第二实施方式中，多模的激励光功率是7W～21W程度。
此时，放大光纤12的长度被设定为1.8m，光信号的强度为-3dBm时，因为具有图4的实线所示的放大特性，所以，波段为1530～1560的C-Band的波分复用光信号基于图4所示的增益特性而被放大。具体而言，对于1530nm的波长以大约27dB的增益被放大，对于1560nm的波长以大约34dB的增益被放大。
被放大光纤12放大了的光信号，介由光隔离器16导向增益均衡器22。增益均衡器22中，执行作为对象的波段内的各个波长的增益的平坦化。图5是说明增益均衡器22的动作的概略的图。图5（A）是表示放大光纤12的波长与增益的关系的图。应予说明，此曲线，对应于图4的放大光纤12的长度为1.8m的情况。图5（B）是表示增益均衡器22的波长与增益的关系的图。如此图所示，表示增益均衡器22的波长与增益的关系的曲线，具有与图5（A）所示的表示放大光纤12的特性的曲线相反的增益特性。图5（C）是表示放大光纤12与增益均衡器22的总增益的图。如此图所示，由于通过放大光纤12与增益均衡器22两者，使得增益与波长无关地成为恒值。如此，通过使用增益均衡器22能够与波长无关地以恒定的增益对波分复用光信号进行放大。应予说明，因为在图4的例中，在1530～1560nm的范围中，对于1530nm的增益大约为27dB，是最低的，所以，通过增益均衡器22后的1530～1560nm的范围的增益，以该27dB为基准被平坦化，与波长无关地成为大约27dB程度。
通过增益均衡器22的光信号被输入光耦合器14。光耦合器14，将输入的光信号的一部分分支，输入光电二极管19。具体而言，在光耦合器14为20dB耦合器的情况（分支比为1/100的情况）下，光信号的1/100被输入光电二极管19，剩余的光信号被导入输出端23。通过了光耦合器14的光信号，从输出端23被输出。
光电二极管19，将输入的光信号变换为电信号，供给到控制电路21。控制电路21，在将输入的电信号变换为模拟信号或者对应的数字信号后，根据得到的数据和光耦合器14的分支比计算放大后的光信号的强度。并且，控制电路21，基于由前述的处理计算的输入光的强度，和输出光的强度，求出放大光纤12的增益。并且，基于输出光强度或求出的增益，执行使得输出或者增益恒定的控制即输出恒定控制（ALC）或者增益恒定控制（AGC）。应予说明，除此以外，也可以基于激励电流恒定控制（ACC：AutomaticCurrentControl）或者激励功率恒定控制（APC：AutomaticPumpPowerControl）等进行控制。
如上所述，根据本发明的第一实施方式，将共添加了铒和镱的双包层型的放大光纤12，设定为比通常使用的长度即10m更短的长度，牺牲一些变换效率最高的波段即1550～1560nm附近的特性，代之以放大特性宽波段化，如此，能够一并放大例如波段为1530～1560nm的C-Band的波分复用光信号。
另外，在使用非冷却型作为激光二极管20的情况下，因为不需要珀耳帖元件消耗的电力，所以光放大装置10的消耗电力能够被减少到1/3程度，并且，通过省略珀耳帖元件的散热器，能够缩小装置整体的尺寸。当然，作为激光二极管20，也可以使用具有珀耳帖元件的冷却型激光二极管。
另外，在第一实施方式中，使用共添加了铒和镱的双包层型的放大光纤12，因为该放大光纤12能够简单地得到高增益，所以即使是在通过增益均衡器22进行了增益的平坦化的情况下，也能够实现比由现有的EDFA得到增益的情况更宽波段并且更高增益的放大。
图6是说明将第一实施方式的光放大装置应用于光传送系统50时的一例的概略构成图。此图的例子中，光传送系统50，包含波分复用光发送装置60、发送侧光传送线路70、第一实施方式的光放大装置10、接收侧光传送线路80以及波分复用光信号接收装置90。此例中，从波分复用光发送装置60发送的波分复用光信号，在发送侧光传送线路70中传播到达光放大装置10。在光放大装置10中，如上所述，波分复用光信号被一并放大后，在接收侧光传送线路80中传播到达波分复用光信号接收装置90，复用化的信号被分离，对各信号进行复原。因为第一实施方式的光放大装置10，能够实现高增益以及低消耗电力，所以使用了如此的光放大装置10的光传送系统50，能够提高系统整体的通信品质，并且，削减消耗电力，节约系统维护必须的经费。
（C）第二实施方式
图7是用于对第二实施方式的构成例进行说明的图。应予说明，此图7中，因为对于与图1对应的部分赋予同样的符号所以省略其说明。图7所示的光放大装置10A，与图1比较时，在放大光纤12与光隔离器16之间追加了激励光衰减部100。
激励光衰减部100，使在放大光纤12中未被使用而残留，在第一包层部12b传播的残留激励光衰减，防止由残留激励光导致的光部件的发热或者损伤。
图8是表示激励光衰减部100的详细的构成例的图。图8（a）表示构成激励光衰减部100之前的状态。在此例中，由熔合部112接合放大光纤12的输出侧端部和被连接到光隔离器16的输入侧的光纤101的端部。更详细的，放大光纤12，以端面12d为切断面除去从端部开始指定长度的第二包层部12c，并且，光纤101，以端面101d为切断面除去从端部开始指定长度的覆盖部101c。并且，熔合连接使得放大光纤12以及光纤101的芯部12a和芯101a、以及第一包层部12b和包层部101b光学性结合。如此，使得光信号从芯部12a传播到芯101a，并且，激励光从第一包层部12b传播到包层部101b。
图8（b）表示构成了激励光衰减部100后的状态。如此图所示，在放大光纤12的端面12d和光纤101的端面101d之间，填充折射率比第一包层部12b以及包层部101b低的材料、例如低折射率聚合物103。应予说明，使放大光纤12的第二包层部12c的折射率为n1，第一包层部12b的折射率为n2，低折射率聚合物103的折射率为n3，光纤101的包层部101b的折射率为n4，覆盖部101c的折射率为n5的情况下，选定各个材料使得它们的折射率n1～n5之间成立以下的关系。
n4＜n5···(3)
如图8（b）的虚线所示，在放大光纤12的第一包层部12b传播的残留激励光，介由熔合部112从第一包层部12b被传送到包层部101b。因为，此处，如式（1）所示，n1＜n2的关系成立，所以，在放大光纤12内的第一包层部12b传送的残留激励光，不会从第一包层部12b漏出到外部。另外，因为如式（2）所示如式（1）所示n3＜n2，所以，成立。因此，在低折射率聚合物103内的第一包层部12b以及包层部101b传播的残留激励光不会漏出到外部。另一方面，因为如式（3）所示，n4＜n5成立，所以在光纤101内的包层部101b传送的残留激励光，从包层部101b向覆盖部101c漏出，它的一部分在覆盖部101c被变换为热，一部分被释放到覆盖部101c外。因此，随着在光纤101内的包层部101b传送，残留激励光被衰减。应予说明，优选的是对于覆盖部101c的外周部分，附加用于将残留激励光传输到散热器等的部件。根据如此的构成，能够将在覆盖部101c产生的热迅速地发散到外部。
然后，对于第二实施方式的动作进行说明。虽然第二实施方式的基本动作与图1所示的第一实施方式相同，但是第二实施方式中，在放大光纤12中未被使用而残留的残留激励光，在激励光衰减部100被衰减。本申请中，因为通过将放大光纤12设定为比为了放大1550nm波段的信号而通常使用的长度更短的长度，使放大特性宽波段化，所以产生具有比通常高的强度的残留激励光。此处，光隔离器16，使用例如磁性石榴石构成，此磁性石榴石具有对于激励光的波长即900nm波段（指900～965nm程度的波段）的吸收特性。因此，在没有设置激励光衰减部100的情况下，由于具有比通常高的强度的残留激励光入射到光隔离器16并被吸收，所以会发热，根据情况还会损伤光隔离器16。但是，因为通过设置激励光衰减部100，能够将残留激励光衰减到例如光部件的耐受力即500mW以下，所以能够防止光隔离器16发热，损伤。应予说明，虽然在以上情况，衰减到光部件的耐受力即500mW以下，但是也可以是衰减到例如与在芯中传播的光信号的强度同等或者在其之下。
如上所述，根据本发明的第二实施方式，因为在放大光纤12与光隔离器16之间设置激励光衰减部100，使从放大光纤12输出的残留激励光衰减，所以，能够防止在放大光纤12的后段配置的光隔离器16等光学部件因残留激励光而发热、损伤。
（D）第三实施方式
图9是用于说明第三实施方式的构成例的图。应予说明，因为此图9中，对于与图1对应的部分赋予相同的符号，所以省略其说明。图9所示的光放大装置10B，与图1比较时，不设前方激励用的激光二极管20以及激励光混合器17，在放大光纤12与光隔离器16之间附加后方激励用的激光二极管120以及激励光混合器117。另外，在光隔离器15与放大光纤12之间附加激励光衰减部100A。应予说明，激光二极管120以及激励光混合器117，与激光二极管20以及激励光混合器17是同样的构成，另外，激励光衰减部100A，是将图8所示的激励光衰减部100以熔合部112为中心左右翻转的构成。另外，光纤101是连接到光隔离器15的输出侧的光纤。
然后，关于第三实施方式的动作进行说明。虽然第三实施方式的基本动作与图8所示的第二实施方式同样，但是，在如下方面不同，即，第二实施方式是前方激励型，而第三实施方式为后方激励型。即，在第三实施方式中，从激光二极管120发出9W～14W程度的激励光，发出的激励光由激励光混合器117从放大光纤12的输出侧入射。在放大光纤12中没有使用的激励光，作为残留激励光从放大光纤12的输入侧（图9的左侧）输出。如此的残留激励光，在激励光衰减部100A中被衰减，被衰减到光部件的高功率光耐受力以下（例如，500mW以下），或者，被衰减到与入射到光隔离器15的光信号同等或者在此之下。因此，能够防止由残留激励光导致光隔离器15等光部件发热、损伤。
（E）第四实施方式
图10是为了关于第四实施方式的构成例进行说明的图。第四实施方式中，级联（串联）连接从图7所示的前方激励型光放大装置10A除去了输出端口23的部件和从图9所示的后方激励型光放大装置10B除去了输入端口11的部件而构成。
然后，关于第四实施方式的动作进行说明。构成第四实施方式的前方激励型光放大装置10A与后方激励型光放大装置10B各自的动作与前述的情况相同。第四实施方式中，噪声特性优良的前方激励型光放大装置10A被配置在前段，以指定的增益将光信号放大，之后，将高输出特性优良的后方激励型光放大装置10B配置于后段，进行放大使得达到指定的功率。应予说明，因为各光放大装置，如前所述，在激励光衰减部100（或者激励光衰减部100A）中，残留激励光被衰减到例如500mW以下或与光信号同等或者在此之下，所以能够防止配置于其后段的光隔离器等光部件发热，损伤。
应予说明，在以上的第四实施方式中，在各放大装置设置了增益均衡器22，但是，也可以是，例如，在前方激励型光放大装置10A与后方激励型光放大装置10B中的任一方设置，或者在前方激励型光放大装置10A的放大光纤12的前段设置。应予说明，仅仅在一方设置的情况下，只要设定特性使得从后方激励型光放大装置10B输出的波分复用光信号包含的多个波长的光信号的增益特性平坦（各个波长的光信号的强度相等）即可。
（F）第五实施方式
图11表示第五实施方式的构成例。应予说明，因为在图11中对于与图1相对应的部分赋予同样的符号，所以省略其说明。在图11所示的光放大装置10C中，与图1比较时，追加激励光混合器117。另外，在激励光混合器117的残留激励光的输出端117b～117g分别连接激励光衰减部102～107。除此以外的构成与图1的情况相同。应予说明，激励光混合器117，与图9相同，将为了将激励光导入到放大光纤12为目的而使用的部件，在第五实施方式中，以导出残留激励光进行衰减为目的而使用。
图12表示激励光混合器117的详细构成例。在此例中，激励光混合器117包含输出光信号的输出端117a、输出残留激励光的输出端117b～117g。在放大光纤12的芯部12a传播的光信号，从输出端117a输出，输入到光隔离器16。从放大光纤12的第一包层部12b输出的残留激励光，从输出端117b～117g输出。另外，如图中的放大表示的剖面所示，输出端117a由单模光纤构成，输出端117b～117g由多模光纤构成。在图11的例中，在输出端117f～117g分别连接用于衰减来自激光二极管20的残留激励光的激励光衰减部102～107。
图13是表示如图11所示的激励光衰减部102～107的构成例的侧剖面模式图。应予说明，因为激励光衰减部102～107是同样的构成，所以，此处，列举激励光衰减部102作为例子进行说明。如图13所示，激励光衰减部102包含形成了收纳输出端117b的终端部E1以及其附近的光纤覆盖部的槽102c的散热板102b、高折射率聚合物102f、覆盖槽102c的盖102a。应予说明，输出端117b的终端部E1，是除去输出端117b的第二包层部而露出的裸光纤部分。
散热板102b，吸收从收纳在槽102c内部的终端部E1漏出的残留激励光并转换为热，将源于残留激励光的热发散到外部。应予说明，形成散热板102b的金属材料，是热传导性高的材料，例如，是包含铝、铜、铁以及镍中的至少一种的金属部件。作为一例，能够列举不锈钢等。
在散热板102b中形成的槽102c，包含收纳终端部E1的收纳槽102d和支撑位于终端部E1的附近的光纤覆盖部的支撑槽102e。具体而言，支撑槽102e，被形成于散热板102b的边缘部，在将终端部E1收纳到收纳槽102d内的情况下，支撑此终端部E1附近的光纤覆盖部。另一方面，收纳槽102d，形成于散热板102b的边缘的内侧区域，至少收纳终端部E1。如此的收纳槽102d被形成为与支撑槽102e相比，底深并且宽度大。此情况下，终端部E1，能够不接触收纳槽102d的内壁地被收纳。应予说明，优选的是，收纳槽102d的内壁，被着色为容易吸收光的颜色（例如，黑色）。如此，散热板102b能够有效率地吸收来自终端部E1的残留激励光。
另外，激励光衰减部102的高折射率聚合物102f，覆盖收纳于收纳槽102d的终端部E1和配置于支撑槽102e的光纤覆盖部，并且，将终端部E1固定于收纳槽102d内，并且，将光纤覆盖部固定于支撑槽102e内。另外，高折射率聚合物102f，相比于终端部E1的输出端117b的包层，折射率高。因此，在终端部E1传播的残留激励光，从终端部E1传播到高折射率聚合物102f。此结果是，残留激励光从终端部E1被辐射出来，被散热板102b以及盖102a吸收。
盖102a，由包含例如铝、铜、铁以及镍中的至少一种的金属部件形成。作为一例，能够列举不锈钢等。优选的是，对于面对收纳槽102d一侧的盖102a的表面，着色为容易吸收光的颜色（例如黑色）。如此，盖102a能够有效率地吸收被从终端部E1排出的残留激励光。
应予说明，激励光衰减部103～107也是与激励光衰减部102同样的构成。
然后，对于第五实施方式的动作进行说明。在第五实施方式中，在从激光二极管20输出的激励光中，对于在放大光纤12中没有使用而成为残留激励光的部分，介由输出端117b～117g入射到激励光衰减部102～107，转换为热而被衰减。因此，能够防止由于从放大光纤12输出的残留激励光导致光隔离器16等光部件发热等。如此，因为在第五实施方式中，对于在放大光纤12中没有使用而成为残留激励光的部分，通过连接于输出端117f～117g的激励光衰减部102～107转换为热，所以能够防止由于残留激励光而导致光隔离器16等光部件发热、损伤。
应予说明，虽然在以上说明中，使得激励光混合器117具有6个残留激励光的输出端117b～117g，但是不言自喻的是除此以外的数量也是可以的。
（G）变形实施方式
应予说明，以上的各个实施方式中，对于波段为1530～1560nm的C-Band的波分复用光信号，通过将放大光纤12的长度设定为大致8m以下，更优选是，大致1.8～3.8m的范围，能够对于构成光信号的各个波长具有指定的增益。此情况下，对于作为主要掺杂剂的铒，关于1535nm附近的在芯内传播的信号光的波长，在长度为8m的情况下吸收长度积为大致300dB，1.8～3.8m的情况下吸收长度积为大致30～150dB的范围。应予说明，对于为了利用能量传递现象在铒的能级间形成粒子数反转而添加到铒中的镱，关于915nm附近的激励光，在长度为8m的时候镱在芯中的吸收长度积为大致3100dB，并且，在1.8～3.8m的时候在芯中的吸收长度积大致为180～1500dB的范围。因此，在掺杂剂的浓度不同的情况下，通过设定放大光纤12的长度使得成为前述的吸收长度积，能够得到与前述情况同样的放大特性。应予说明，在设定放大光纤12的吸收长度积或者长度的时候，只要设定为能够在基于现有构成假设为增益最低的波长（例如，C-Band的情况中1530nm）时得到期望的增益（例如，30dB）即可。这是因为，如果以现有构成中增益最低的波长能够确保期望增益，那么在通过增益均衡器22之后，对于其它波长也能够确保期望的增益。或者，也可以设定为能够取得短波长侧的增益和长波长侧的增益的平衡使得到期望增益的波段最宽的长度（或者吸收长度积）。另外，此处，镱的吸收长度积，可以如上所述以在芯中的值（对于在芯中传播的激励光的值）进行设定，也可以如下所述以对于包层传播光的值进行设定。对于包层传播光的值，与上述相同，关于915nm附近的激励光，在长度为8m的时候为大致20dB，另外，在1.8～3.8m的时候为大致0.9～9.5dB的范围。应予说明，在本实施方式中，虽然使激励光的波长为915nm，但是，因为镱的吸收波长特性是在910～960nm程度的范围内基本平坦，所以关于此波长范围内的激励光也能够同样处理。
另外，在以上的各个实施方式中，虽然列举使用在芯部12共添加铒和镱的双包层型放大光纤12的情况为例进行了说明，但是也可以添加铥（Tm：Thulium）、钕（Nd：Neodymium）、镨（Pr：Praseodymium）等稀土元素，或者，具有与稀土元素同样的放大作用的其它物质。此情况下，虽然与上述的各个实施方式放大波段不同，但是，能够起到与本发明同样的效果。
另外，在以上的各个实施方式中，虽然使用了增益均衡器22，但是在由放大光纤12产生的增益大致平坦的情况下，也可以是省略增益均衡器22的构成。或者，也可以使增益均衡器22为不包含于光放大装置10的独立的构成。另外，在以上的各个实施方式中，虽然在光隔离器16与光耦合器14之间设置增益均衡器22，但是，也可以是，例如，在光耦合器14的后段设置。并且，也可以考虑，以EYDF为中心在相比EYDF靠输入侧设置增益均衡器22，或者，将EYDF分成2部分在其中段设置增益均衡器22实现更高输出化的构成。
另外，在图6所示的实施方式中，虽然列举将图1所示的第一实施方式作为光放大装置使用的情况作为例子进行了说明，但是，不言而喻的是，也可以作为图7、9、10、11所示的光放大装置使用。
另外，以上的各个实施方式中，虽然主要地，列举将C-Band的波分复用光信号放大的情况为例进行说明，但是，不言而喻的是，通过调整吸收长度积，也能够对应除此以外的波分复用光信号（例如，S-Band及其它）。
另外，在以上的各个实施方式中，虽然使光放大装置10仅仅为辅助放大器（BoosterAmplifier）的构成，但是，也可以是，例如，为了改善作为噪声因数的NF（NoiseFigure），例如，在通过在辅助放大器的前段设置的前置放大器放大之后，通过辅助放大器进一步放大。
符号说明
10，10A，10B，10C光放大装置
11输入端口（输入部）
12放大光纤（双包层型的光纤）
12a芯部
12b第一包层部
12c第二包层部
13，14耦合器
15，16光隔离器
17激励光混合器
18，19光电二极管
20激光二极管（激光光源）
21控制电路
22增益均衡器
23输出端口（输出部）
50光传送系统
60波分复用光信号发送装置（光发送装置）
70发送侧光传送线路
80接收侧光传送线路
90波分复用光信号接收装置（光接收装置）
100激励光衰减部（衰减部）
102～107激励光衰减部（衰减部）

Claims (21)

1.一种光放大装置，其特征在于，
将波分复用光信号放大的光放大装置，包含：
输入部，输入所述波分复用光信号；
激光光源，产生多模激光；
双包层型光纤，向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入所述波分复用光信号，通过所述多模激光引起的受激发射将包含于所述波分复用光信号的多个波长的光信号放大输出；
增益均衡器，将由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；
输出部，输出放大了的所述波分复用光信号；
残留激励光衰减部，使从所述双包层型光纤输出的残留激励光衰减；
设置所述残留激励光衰减部，使得在双包层光纤传播了的多模激光的残留激励光在入射到隔离器之前入射到所述残留激励光衰减部，
所述残留激励光衰减部，包含：
残留激励光漏出部，使在所述包层部传播的残留激励光漏出到该包层部的外部；
热变换部，使被漏出的残留激励光的一部分变换为热，
所述残留激励光的一部分从所述残留激励光衰减部输出，并入射到所述隔离器。
2.一种光放大装置，其特征在于，
将波分复用光信号放大的光放大装置，包含：
输入部，输入所述波分复用光信号；
激光光源，产生多模激光；
双包层型光纤，向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入所述波分复用光信号，通过所述多模激光引起的受激发射将包含于所述波分复用光信号的多个波长的光信号放大输出；
增益均衡器，将由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；
输出部，输出放大了的所述波分复用光信号；
残留激励光衰减部，使从所述双包层型光纤输出的残留激励光衰减；
设置所述残留激励光衰减部，使得在双包层光纤传播了的多模激光的残留激励光在入射到在激励光波段具有吸收特性的光部件之前入射到所述残留激励光衰减部，
所述残留激励光衰减部，包含：
残留激励光漏出部，使在所述包层部传播的残留激励光漏出到该包层部的外部；
热变换部，使被漏出的残留激励光的一部分变换为热，
所述残留激励光的一部分从所述残留激励光衰减部输出，并入射到所述光部件。
3.如权利要求2所述的光放大装置，其特征在于，所述光部件由磁性石榴石构成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光放大装置，其特征在于，所述残留激励光漏出部，是连接于所述双包层型光纤的光纤，包含传播波分复用光信号的芯和传播残留激励光的包层，该包层的周围被包含折射率比该包层高的材质的覆盖层覆盖。
5.如权利要求1或者2所述的光放大装置，其特征在于，还包含被连接于所述双包层型光纤的激励光混合器，
所述激励光混合器，包含具有传播波分复用光信号的芯的单模光纤部和传播残留激励光的多模光纤部，
在所述多模光纤部的输出端配置所述残留激励光衰减部，
对从所述多模光纤部的输出端漏出的残留激励光进行吸收热变换、散热到外部。
6.如权利要求1至3中任一项所述的光放大装置，其特征在于，在所述芯部，作为所述稀土元素，共添加铒和镱。
7.如权利要求4所述的光放大装置，其特征在于，在所述芯部，作为所述稀土元素，共添加铒和镱。
8.如权利要求5所述的光放大装置，其特征在于，在所述芯部，作为所述稀土元素，共添加铒和镱。
9.如权利要求6所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，由该光纤的长度与吸收系数在指定波段中的峰值之积表示的吸收长度积被设定为对于构成所述波分复用光信号的全部波长具有指定的增益的吸收长度积。
10.如权利要求7或8所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，由该光纤的长度与吸收系数在指定波段中的峰值之积表示的吸收长度积被设定为对于构成所述波分复用光信号的全部波长具有指定的增益的吸收长度积。
11.如权利要求9所述的光放大装置，其特征在于，所述波分复用光信号在1528～1570nm的波段内。
12.如权利要求10所述的光放大装置，其特征在于，所述波分复用光信号在1528～1570nm的波段内。
13.如权利要求6所述的光放大装置，其特征在于，所述多模激光在910～960nm的波长范围内。
14.如权利要求7或8所述的光放大装置，其特征在于，所述多模激光在910～960nm的波长范围内。
15.如权利要求9所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述铒在所述芯部的吸收长度积被设定为在1535nm附近的波长时300dB以下。
16.如权利要求10所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述铒在所述芯部的吸收长度积被设定为在1535nm附近的波长时300dB以下。
17.如权利要求15或16所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述铒在所述芯部的吸收长度积被设定为在1535nm附近的波长时30～150dB的范围。
18.如权利要求9所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述镱在所述包层部的吸收长度积被设定为在915nm附近的波长时为20dB以下。
19.如权利要求10所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述镱在所述包层部的吸收长度积被设定为在915nm附近的波长时为20dB以下。
20.如权利要求18或19所述的光放大装置，其特征在于，对于所述双包层型的光纤，所述镱在所述包层部的吸收长度积被设定为在915nm附近的波长时为0.9～9.5dB的范围。
21.一种光传送系统，其特征在于，包含：
光发送装置，光放大装置，光接收装置；
光发送装置，发送波分复用光信号；
光放大装置，放大由所述光发送装置发送的波分复用光信号，其特征在于，包含：输入部，输入所述波分复用光信号；激光光源，产生多模激光；双包层型光纤，向包层部输入所述多模激光，向添加了稀土元素的芯部输入所述波分复用光信号，通过所述多模激光引起的受激发射将包含于所述波分复用光信号的多个波长的光信号放大输出；增益均衡器，将由所述双包层型的光纤放大后的所述波分复用光信号的增益特性平坦化；输出部，输出放大了的所述波分复用光信号；残留激励光衰减部，使从所述双包层型光纤输出的残留激励光衰减；设置所述残留激励光衰减部，使得在双包层光纤传播了的多模激光的残留激励光在入射到隔离器之前入射到所述残留激励光衰减部；
光接收装置，接收由所述光放大装置放大了的所述波分复用光信号，
所述残留激励光衰减部，包含：
残留激励光漏出部，使在所述包层部传播的残留激励光漏出到该包层部的外部；
热变换部，使被漏出的残留激励光的一部分变换为热，
所述残留激励光的一部分从所述残留激励光衰减部输出，并入射到所述隔离器。
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