JP2000115074A - 光増幅機能付き波長分散補償器 - Google Patents

光増幅機能付き波長分散補償器

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JP2000115074A
JP2000115074A JP10278304A JP27830498A JP2000115074A JP 2000115074 A JP2000115074 A JP 2000115074A JP 10278304 A JP10278304 A JP 10278304A JP 27830498 A JP27830498 A JP 27830498A JP 2000115074 A JP2000115074 A JP 2000115074A
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chromatic dispersion
dispersion compensator
port
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Katsuyuki Imoto
克之 井本
Hiroyuki Nakano
博行 中野
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で低損失で信頼性の高い光増幅機能付き
波長分散補償器を提供する。 【解決手段】 第1の励起光4−1が伝搬する第1のE
r添加ファイバ6−1内を波長多重された信号光を伝搬
させて増幅した後、第2の励起光4a−1が伝搬する第
2のEr添加ファイバ6−2内を伝搬させて再度増幅す
る前に、WDMフィルタ9で少なくとも二つの波長帯に
分波し、その分波した信号光をチャープトグレーティン
グ素子11−1、11−2内に伝搬させ、各信号光に所
望の伝搬遅延を与えるように反射させて再びWDMフィ
ルタ9へ戻し、第2のEr添加ファイバ内6−2へ伝搬
させることにより、小型で低損失で信頼性の高い光増幅
機能付き波長分散補償器の提供を実現することができ
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、光増幅機能付き波
長分散補償器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、1.55μm帯の光ファイバ増幅
器の急速な進展に伴い、1.55μm帯の光信号を数波
〜数十波用いた波長多重伝送により、高速かつ大容量の
情報を長距離伝送するシステムの研究開発が活発になっ
てきた。このようなシステムの構成方法として、伝送路
に零分散特性を1.3μmで持つシングルモード光ファ
イバを用い、これに1.55μm帯の波長多重された信
号光を数波〜数十波伝送させる方法が検討されている。
【0003】波長多重された信号光を長距離伝送する場
合、問題になるのは波長分散(光の速度が波長により異
なること)である。
【0004】図9は光ファイバにおける分散状態と伝搬
距離との関係を示す図である。パルス状の入力信号光が
光ファイバを伝搬するとき、分散が零であれば光ファイ
バから出力される波形に変化は生じない。
【0005】しかし、分散値が大きくなるにつれて、入
力信号光のパルス波形自体が崩れて広がりを持ってく
る。このように分散値の大きい光ファイバ内を入力信号
光が長距離伝搬すると、その出力信号光が劣化する。
【0006】そこで、波長分散を補償し、分散値を零に
する必要がある。1.55μm帯での光ファイバの波長
分散を補償する方法として、波長多重伝送路に分散補償
ファイバを付加する方法が提案されている。その具体例
が、特開平8−234255号公報及び特開平9−19
1290号公報に開示されている。
【0007】図10〜図13は従来の波長分散補償器の
ブロック図である。
【0008】光分岐結合器(CPL)101は、波長λ
1 〜λn により波長多重された信号光100−1を入力
とし、波長λ1 ,λ2 ,…,λn の波長毎に分岐して出
力する。光分岐結合器101のn個の出力端のそれぞれ
に、予め設定した波長帯の信号光のみを通過させるバン
ドパスフィルタ(BPF)101−1〜102−nが接
続されている。バンドパスフィルタ102−1〜102
−nには、波長分散補償器(DC)103−1〜103
−nがそれぞれ接続され、これらの出力端には光分岐結
合器(CPL)104が接続されている。光分岐結合器
104から波長λ1 〜λn を波長多重した信号光100
−2が出力される。
【0009】図10に示した構成では、光分岐結合器1
01によって波長λ1 〜λn が波長毎に分波され、さら
にバンドパスフィルタ102−1〜102−nのそれぞ
れによって定められた波長以外の波長成分が除去され
る。この後、分波後の各波長の光信号毎にそれぞれ独立
に波長分散補償部103−1〜103−nにより伝送路
の波長分散が補償され、各波長λ1 〜λn のそれぞれに
対して全体として零分散になる。波長分散補償部103
−1〜103−nの出力は、光分岐結合器104によっ
て多重化され、信号光100−2として出力される。
【0010】また、広い波長域にわたって波長分散補償
する方法として、3ポートの光サーキュレータと、カス
ケードに接続された複数のファイバグレーティングを用
いた方法が特開平8−286218号公報に開示されて
いる。これは、図11に示すように、3ポートの光サー
キュレータ105の後段にファイバグレーティング10
6−1,106−2,…,106−nをカスケード接続
し、終端にミラー122を接続することによって、波長
の違いによるパルスの伝達時間差を光学的に補償する方
法である。
【0011】また、複数の波長の波長分散を補償する方
法として、図12に示す方法が特開平7−327012
号公報に開示されている。
【0012】この構成は、波長多重された信号光100
−1を光サーキュレータを通して分散補償光ファイバ1
07へ導き、その後、マルチプレクサ/ディマルチプレ
クサ108でそれぞれの波長の信号を分波して異なる分
散補償ファイバ109−1,109−2,…,109−
n内を伝搬させ、それぞれのミラー110で反射させて
再びそれぞれの分散補償ファイバ109−1,109−
2,…,109−nを通ってマルチプレクサ/ディマル
チプレクサ108で合波され、分散補償ファイバ10
7、光サーキュレータ105を通って出力されることに
より、それぞれの波長の分散を補償する方法である。
【0013】さらに、伝送距離を延ばすため、伝送路の
途中に光ファイバ増幅器を挿入する方法が考えられてお
り、その一例が特開平8−204258号公報に開示さ
れている。これは、図13に示すように、送信器111
からの光を零分散光ファイバ118に伝搬させて受信器
112に受信させる光通信システムにファイバ型分散補
償器119を設けた構成である。この分散補償器119
は、光ファイバ120からの光を光サーキュレータ10
5を介して光サーキュレータ105と反射板117との
間で往復させて光ファイバ121に導く往復光路122
を設けて構成し、往復光路122には分散補償光ファイ
バ107とErドープファイバ115とを直列に設け
る。光ファイバ120からの光を光サーキュレータ10
5を介して、Erドープファイバ115、分散補償光フ
ァイバ107、分散補償光ファイバ107、Erドープ
ファイバ115の順に往復伝搬させることにより、分散
補償光ファイバによる分散補償とErドープファイバに
よる光増幅とを効率的に行う方法である。
【0014】また、本発明者らは、光増幅器と波長分散
補償器とを一体化した波長分散補償器を提案した。図1
4は本発明の前提となった波長分散補償器のブロック図
である。
【0015】これは、Erドープファイバ115−1と
Erドープファイバ115−2との間に波長多重分離部
123を設けて信号光λ5 のみを取出して光信号特性補
償部124へ導き、この光信号特性補償部124内へ信
号光を通すことによって分散補償し、その後、再び波長
多重分離部123へ導いて次のErドープファイバ11
5−2内を伝搬させ、ここで再び増幅して出力させる構
成である。
【0016】ここで、光信号特性補償部124には分散
補償ファイバが用いられる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
波長分散補償デバイスによると、以下に列挙する問題が
ある。
【0018】(1) 図10に示した構成の場合、波長分散
補償部103−1〜103−nには通過型の光部品、例
えば、分散補償ファイバが用いられるが、その長さが数
km以上に及ぶため、光損失が大きく、サイズが大き
く、低コスト化が難しい。
【0019】(2) 入力部に波長多重されている信号光出
力をn分配するための光分岐結合器101を必要とし、
更に、出力部にn分波された信号光を合波させるための
光分岐結合器104を必要とするため、これら光分岐結
合器での分岐損失により、波長多重された信号光が減衰
し、伝送距離に制限を受ける。
【0020】(3) 波長多重された信号光の波長間隔が接
近してくると、バンドパスフィルタ102−1〜102
−nの波長分離度が悪くなるため、それぞれ波長毎に分
離して伝搬させる分離補償ファイバ103−1〜103
−n内に所望波長以外の非所望波長の信号光も漏れて伝
搬し、所望波長の信号光の分散が補償されるだけでな
く、非所望波長の信号光も何らかの分散を補われてしま
い、その後、光分岐結合器104で合波されるため、非
常に複雑で不十分な波長分散補償となる。
【0021】(4) 図11に示した構成は理想的ではある
が、波長多重数が増加し、その波長帯域が広くなってく
ると、各々のファイバグレーティング106−1〜10
6−n内を複数の波長の信号光が伝搬することによって
その伝搬した信号光の光パワーや遅延量に影響を及ぼ
す。すなわち、広帯域にわたって波長分散を補償するこ
とが困難である。また、波長多重数が増加に伴い、ファ
イバグレーティングの数も増加するため、ファイバグレ
ーティングの製造も困難になると共に、温度や湿度変
化、振動や衝撃に対して信頼性が問題となる。
【0022】さらに、複数の波長の信号光がファイバグ
レーティング内で干渉するため、波長多重数が増えてく
ると、それぞれの波長に対して遅延量が干渉してリップ
ル変動をもってくる。これは伝送速度に制限をもたら
す。したがって、ファイバグレーティング数に制限があ
る。
【0023】(5) 図12に示した構成は、図11に示し
た構成の問題点を解決するものである。すなわち、マル
チプレクサ/ディマルチプレクサ108で波長毎に分波
し、その後、各波長毎に分散を補償するものである。し
かし、各波長毎に分波した後、各々の波長毎に分散補償
光ファイバ内を伝搬させ、終端でミラーにより反射させ
てもう一度分散補償光ファイバ内を伝搬させることによ
り分散を補償しているが、マルチプレクサ/ディマルチ
プレクサ108の波長分離度は波長多重数が増加するに
つれて悪化し、それぞれの分散補償光ファイバ109−
1〜109−n内には希望波長の信号光以外に、非所望
波長の信号光も漏れ込んで伝搬する。
【0024】ところが分散補償光ファイバ109−1〜
109−nは非常に広い帯域の信号光を伝搬させるの
で、それぞれの分散補償光ファイバ109−1〜109
−n内には所望光及び非所望光の信号光が伝搬し、ミラ
ーで反射されて逆戻りし、マルチプレクサ/ディマルチ
プレクサ108で合波される。つまり、非所望光の信号
光も非所望の遅延量をもたされてしまい、結果的にそれ
ぞれの波長の信号光の波長分散補償が不十分になってし
まう。これもそれぞれの波長に対する遅延量に瞬時的変
化をもたらすリップルを生じさせる原因となる。
【0025】これは、それぞれの分散補償光ファイバ1
09−1〜109−n内に所望の波長の信号光のみが伝
搬して所望の遅延量が与えられる構成ではないことによ
って生じる問題である。
【0026】(6) 図13及び図14に示した構成は、波
長分散と光増幅とを一体化した構成であり、より長距離
伝送用として良好な構成である。
【0027】しかし、この構成は波長多重された信号光
の全てを一括増幅し、波長分散を分散補償光ファイバ1
07で補償しようとするものであるが、波長多重数が増
加するにつれてそれぞれの波長の信号光を均一な利得で
増幅することが困難になり、また最大の問題点は、波長
分散スロープを一様に低くすることが困難になることで
ある。これは中継数を増やさないという欠点につなが
る。
【0028】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小型で低損失で信頼性の高い光増幅機能付き波長分
散補償器を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第1の励起光が伝搬する第1のEr添加フ
ァイバ内を波長多重された信号光を伝搬させて増幅した
後、第2の励起光が伝搬する第2のEr添加ファイバ内
を伝搬させて再度増幅する前に、WDM結合器を通して
信号光を取出して3ポートの光サーキュレータの第1ポ
ートに導いて第2ポートへ出力し、その出力された信号
光を1入力N出力(N≧2)のWDMフィルタへ入射さ
せて少なくとも二つの波長帯に分波し、分波した波長帯
の信号光をそれぞれチャープトグレーティング素子内を
伝搬させ、それぞれの波長の信号光に所望の伝搬遅延を
与えるように反射させて再びWDMフィルタへ戻し、光
サーキュレータの第2ポートから第3ポートへ導き、第
3ポートを上記WDM結合器の他の端子に接続すること
により、信号光をWDM結合器を通して第2のEr添加
ファイバ内へ伝搬させるようにしたものである。
【0030】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、WDM結合器を除去して第1のEr
添加ファイバを3ポートの光サーキュレータの第1ポー
トへ接続し、第3ポートを第2のEr添加ファイバに接
続してもよい。
【0031】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第2のEr添加ファイバ内には信号
光の伝搬方向及びその反対方向の両方向から第2及び第
3の励起光を伝搬させるようにしてもよい。
【0032】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1のEr添加ファイバと3ポート
の光サーキュレータの第1ポートとの間に、第1のEr
添加ファイバ内を伝搬してきた第1の励起光を取出すた
めのカプラを設けて第1の励起光を取出し、第1の励起
光を3ポートの光サーキュレータの第3ポートと第2の
Er添加ファイバとの間に設けた第2のカプラへ導いて
第2のEr添加ファイバ内を伝搬させるようにしてもよ
い。
【0033】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1、第2及び第3の励起光の波長
として0.98μm帯を用いるのが好ましい。
【0034】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1の励起光の波長として0.98
μm帯を用い、第2及び第3の励起光の波長として1.
48μm帯を用いるのが好ましい。
【0035】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1及び第2のEr添加ファイバと
して、シリカ系をベースとしたものを用いるのが好まし
い。
【0036】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1のEr添加ファイバにはシリカ
系をベースとしたものを用い、第2のEr添加ファイバ
にはフッ化物系をベースとしたものを用いるのが好まし
い。
【0037】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1のEr添加ファイバにはシリカ
系をベースとしたものを用い、第2のEr添加ファイバ
にはテルライトをベースとしたものを用いるのが好まし
い。
【0038】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、3ポートの光サーキュレータの第2
ポートとWDMフィルタとの間に、信号光の1/10〜
1/100の範囲の光パワーを結合して取出す2端子カ
プラを設け、2端子カプラの両出力端に光電気変換回路
を接続してもよい。
【0039】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、二つの光電気変換回路の出力信号を
用いてWDMフィルタに入力する前と入力して出力した
信号光の遅延時間差か位相情報を求めるようにしてもよ
い。
【0040】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、二つの光電気変換回路の出力信号か
ら遅延時間差あるいは位相差を求め、この情報をチャー
プトグレーティング素子の温度またはチャープトグレー
ティング素子へ付与している応力を制御するための回路
へ導き、温度または応力を制御するようにしてもよい。
【0041】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、二つの光電気変換回路の出力信号の
いずれか一つを励起光源の光パワを制御するための光パ
ワ制御回路へ導き、この光パワ制御回路の出力信号で光
パワを制御するようにしてもよい。
【0042】上記構成に加えて本発明の光増幅機能付き
波長分散補償器は、第1のEr添加ファイバ側から信号
光に、信号光の波長とは異なる波長の監視用信号を重畳
させて伝送させ、第1のEr添加ファイバと第2のEr
添加ファイバとの間に監視用信号を結合させて取出すカ
プラを設け、カプラの出力端に光電気変換回路を接続
し、その回路の出力信号でいずれかの励起光源の光パワ
を制御するようにしてもよい。
【0043】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0044】図1は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の一実施の形態を示すブロック図である。
【0045】これは第1の励起光源3−1からの励起光
4−1が伝搬する第1のEr添加ファイバ6−1内を波
長1.53μmから1.61μmの範囲の波長多重され
た信号光1−1(波長λ1 〜λn 、λ1 <λn )を伝搬
させてその信号光1−2を増幅した後、第2の励起光源
3−2からの励起光4a−1が伝搬する第2のEr添加
ファイバ6−2内を伝搬させて信号光1−2を再度増幅
する前にWDM結合器7を通して信号光1−2を矢印1
−3方向に結合して取出し、3ポートの光サーキュレー
タ8の第1ポートに導いて第2ポートに出力し、そ
の出力された信号光1−4を1入力N出力(N≧2)の
WDMフィルタ9へ入射させて少なくとも二つの波長帯
(例えばλ1 〜λ4 とλ5 〜λ8 の二つの波長帯)に分
波し、その分波した波長帯の信号光のλ1 〜λ4 はチャ
ープトグレーティングファイバ11−1内を、λ5 〜λ
8 はチャープトグレーティングファイバ11−2内をそ
れぞれ矢印10−1、10−3方向に伝搬させる。チャ
ープトグレーティングファイバ11−1、11−2はそ
れぞれの波長の信号光に所望の伝搬遅延を与えるように
ある距離を伝搬させたところで反射させて再びWDMフ
ィルタ9側へ矢印10−2、10−4方向に戻す機能を
有する。
【0046】すなわち、波長の最も短いλ1 の信号光は
チャープトグレーティングファイバ11−1の最も奥の
方まで矢印10−1方向に伝搬して反射され、最も大き
な伝搬遅延が与えられ、波長λ1 〜λ8 の中の波長の最
も長いλ8 の信号光はチャープトグレーティングファイ
バ11−2内を矢印10−3方向に伝搬し、最も手前の
ところで反射されて矢印10−4方向に戻され、最も小
さい伝搬遅延が与えられる。
【0047】以上のようにして伝搬遅延を与えられた信
号光はそれぞれWDMフィルタ9で合波されて矢印1−
5方向に光サーキュレータ8の第2ポートから第3ポ
ートへ導かれ、矢印1−6、1−7方向にWDM結合
器7で結合されて第2のEr添加ファイバ6−2内を伝
搬する。そしてこのEr添加ファイバ6−2内を通って
矢印1−8方向に出力されることにより、再度増幅さ
れ、光アイソレータ2−2を通って矢印1−9方向に、
次の光中継器(図示せず)へ伝送される。矢印1−9方
向の波長多重された信号光は、増幅、波長分散補償、増
幅機能を経て出力されることになる。
【0048】この波長分散補償器の特徴は、光増幅器の
中に波長分散補償回路を一体化して構成されているの
で、光増幅器も含めた全体での波長分散補償を行うこと
ができること、それぞれの波長に対して個別に分散補償
を行うことができること、初段の光増幅部と2段目の光
増幅部の干渉を、波長分散補償部が分離して生じさせな
いように構成されていること、等である。また、光増幅
器を構成する光部品を利用して波長分散補償回路が構成
されているので、経済的でかつ小型化を図ることもでき
る。
【0049】さらに図14の構成に比し、波長分散補償
部が極めて波長選択性の良い光回路で構成されているの
で、非所望光の不要な分散補償はなされず、所望の信号
光のみが適切な分散補償をすることができる。すなわ
ち、分散スロープを確実に小さく、かつ一定値に抑える
ことができる。尚、図1において励起光源(波長0.9
8μm帯)3−1からの励起光4−1はWDMカプラ5
−1を通して第1のEr添加ファイバ6−1内に結合さ
れ、矢印4−2方向に伝搬し、波長多重された信号光1
−1の増幅に寄与する。Er添加ファイバ6−1で吸収
されなかった励起光4−2は矢印4−3方向に第2のE
r添加ファイバ6−2を伝搬し、次の増幅に寄与する。
また励起光源(波長0.98μm帯)3−2からの励起
光4a−1はWDMカプラ5−2を通して第2のEr添
加ファイバ6−2内に結合され、矢印4a−2方向に伝
搬し、信号光の増幅に寄与する。
【0050】同様に、第2のEr添加ファイバ6−2内
で吸収されなかった励起光4a−2は矢印4a−3方向
に第1のEr添加ファイバ6−1内を伝搬し、増幅に寄
与する。
【0051】図1において、第1及び第2のEr添加フ
ァイバ6−1、6−2はシリカ系をベースにしたガラス
を用いる。尚、シリカ系をベースにしたもの以外に、第
2のEr添加ファイバ6−2にはフッ化物系のガラスを
ベースにしたものや、テルライト系のガラスをベースに
したものを用いることができる。この場合には、励起光
源3−2には効率の点から波長1.48μm帯の半導体
レーザを用いるのが好ましい。
【0052】図2は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【0053】図1に示した実施の形態との相違点は、W
DM結合器7を除去し、第1のEr添加ファイバ6−1
を3ポートの光サーキュレータ8の第1ポートに接続
し、第3ポートを第2のEr添加ファイバ6−2に接
続した点である。
【0054】この光サーキュレータ8は第1の増幅部と
第2の増幅部との間で生じる干渉を抑圧する機能と、波
長分散補償への入出力回路としての機能を合わせ持って
いる。すなわち、第1の増幅部と第2の増幅部とは波長
分散補償部によって互いに干渉しないように構成されい
る。励起光源3−1(3−2)の励起光4−1(4a−
1)は第2のEr添加ファイバ6−2(第1のEr添加
ファイバ6−1)側へ伝搬しないように構成されてお
り、それぞれの増幅部での利得制御はそれぞれ個別に行
うことができる。
【0055】図3は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【0056】図2に示した実施の形態との相違点は、第
1のEr添加ファイバ6−1と光サーキュレータ8の第
1ポートとの間に第1のEr添加ファイバ6−1内を
伝搬してきた第1の励起光源3−1からの励起光を矢印
4−1方向から矢印4−2方向に取出すための第1のカ
プラ5−3を設けた点、励起光4−2を光サーキュレー
タ8の第3ポートと第2のEr添加ファイバ6−2と
の間に設けた第2のカプラ5−4へ導いて第2のEr添
加ファイバ6−2内を矢印4−3方向に伝搬させるよう
にした点、第2の励起光源3−2からの励起光4a−1
を矢印4a−2、4a−3方向に伝搬させるようにした
点である。
【0057】このような構成とすることにより、波長分
散補償器は、励起光源3−1、3−2からの励起光を第
1及び第2のEr添加ファイバ6−1、6−2へ有効に
伝搬させることができ、高効率の光増幅を実現すること
ができる。
【0058】図4は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示す図である。
【0059】この波長分散補償器は、励起光源を第1の
励起光源3−1のみとし、この励起光4−1を第1及び
第2のEr添加ファイバ6−1、6−2内に伝搬させる
ようにしたものである。この波長分散補償器も低コスト
化、簡易化を図ることができる。
【0060】図5は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示す図である。
【0061】この波長分散補償器は、3台の励起光源を
用いて構成したものである。
【0062】第1の特徴は、第1及び第2のEr添加フ
ァイバ6−1、6−2にシリカ系のガラスをベースとし
たものを用い、励起光源3−1、3−2、3−3に0.
98μm帯の半導体レーザを用いることにより、低雑音
の光増幅と波長分散補償を実現することができることで
ある。
【0063】第2の特徴は、第1及び第2のEr添加フ
ァイバ6−1、6−2にシリカ系のガラスをベースとし
たものを用い、励起光源3−1、3−2、3−3に1.
48μm帯の半導体レーザを用いることにより、高利得
特性を持たせて波長分散補償を実現することができるこ
とである。
【0064】第3の特徴は、第1のEr添加ファイバ6
−1にシリカ系のガラスをベースとしたものを用い、第
2のEr添加ファイバ6−2にフッ化物系のガラスをベ
ースとしたものを用い、第1励起光源3−1に0.98
μm帯の半導体レーザを用い、第2及び第3の励起光源
3−2、3−3に1.48μm帯の半導体レーザを用
い、より広帯域にわたって平坦な利得で、より広帯域に
わたって分散補償を実現することができることである。
【0065】第4の特徴は、第1のEr添加ファイバ6
−1にシリカ系のガラスをベースとしたものを用い、第
2のEr添加ファイバ6−2にテルライト系のガラスを
ベースとしたものを用い、第1の励起光源3−1に0.
98μm帯の半導体レーザを用い、第2及び第3の励起
光源3−2、3−3に1.48μm帯の半導体レーザを
用いて、さらなる広帯域にわたって増幅と分散補償とを
実現することができることである。
【0066】図6は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示す図である。
【0067】この波長分散補償器は、種々の光伝送特性
を制御する回路を付加した光増幅機能付き波長分散補償
器である。すなわち、光サーキュレータ8の第2ポート
とWDMフィルタ9との間に、信号光の1/10〜1
/100の範囲の光パワーを結合して取出す2端子カプ
ラ12を設け、その2端子カプラ12の両出力端に光・
電気変換回路14−1、14−2を接続し、光・電気変
換回路14−1、14−2の出力信号を用いて種々の光
伝送特性を制御するようにしたものである。つまり、光
・電気変換回路14−1は光増幅された信号光1−3の
一部の光パワー13−1を検出し、光・電気変換回路1
4−2は光増幅器と波長分散補償された信号光1−4の
一部の光パワー13−2を検出するのである。光・電気
変換回路14−1、14−2の前面には、波長多重され
た信号光の中の一つの波長の信号光のみを通過させる光
フィルタ(例えば、波長1.53μmの信号光を通過さ
せる光フィルタ)を設けるのが好ましい。これら二つの
光・電気変換回路14−1、14−2の出力信号は、遅
延時間測定回路15に導かれ、入力側のシングルモード
ファイバを数十km伝搬してきた信号光1−1、1−
2、1−3と、WDMフィルタ9、チャープトグレーテ
ィングファイバ11−1、11−2、WDMフィルタ9
を通ってきた信号光1−4の遅延時間差を検出し、この
遅延時間差から波長分散補償状況を監視することができ
る。また、光・電気変換回路14−1、14−2の出力
信号は位相差比較回路16に導かれ、この回路16の出
力信号は、温度制御回路17へ送られる。この温度制御
回路17の出力信号はチャープトグレーティングファイ
バ11−1、11−2を収納しているボックス18内の
ペルチェ素子(図示せず)を駆動し、位相差比較回路1
6の出力が一定となるように、ボックス18内の温度が
制御される。この結果、波長分散量を所望値に設定した
り、その値が一定になるように変動量を制御することが
できる。さらに光・電気変換回路14−1(14−2)
の出力信号を用いて励起光源3−1(3−2)の駆動回
路を操作し、励起光パワー4−1(4a−1)を制御し
て信号光の出力が一定となるようにしてもよい。尚、チ
ャープトグレーティングファイバをサポートしている金
属板に曲げ応力を加え、その応力を調節することによっ
て波長分散量を制御するようにしてもよい。
【0068】図7は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示す図である。
【0069】この波長分散補償器は、励起光パワーを制
御する具体的な方法を示すものである。すなわち、光・
電気変換回路14−1(14−2)の出力信号と、信号
光の光パワーの一部をカプラ19を通して光・電気変換
回路20で検出した信号とを出力信号比較回路21で処
理し、この回路21の出力信号で励起光源3−1(3−
2)の駆動回路を操作して信号光1−7の出力パワーが
一定となるように制御するものである。
【0070】すなわち、光・電気変換回路14−1(1
4−2)の出力信号と、信号光のパワーの一部をカプラ
19を通して光・電気変換回路20で検出した信号とを
出力信号比較回路21で処理し、この回路21の出力信
号で励起光源3−1(3−2)の駆動回路を操作して信
号光1−7の出力パワーが一定となるように制御するも
のである。
【0071】図8は本発明の光増幅機能付き波長分散補
償器の他の実施の形態を示す図である。
【0072】この波長分散補償器は、信号光1−1に、
信号光の波長とは異なる波長λSV(例えば波長1.5
1、1.52、1.57、1.62μm等から選ばれ
る)の監視用信号25を重畳させて伝送させ、第1のE
r添加ファイバ6−1と光サーキュレータ8の第1ポー
トとの間に設けたカプラ22で監視用信号25を取出
して光・電気変換回路23で検出し、制御回路24を通
して励起用光源3−1(3−2)の駆動回路を操作し、
監視用信号25の光パワーが一定となるように制御する
ものである。
【0073】本発明は上記実施の形態に限定されない。
まず、波長多重数は例えば0.2、0.4、0.8nm
間隔で4波、8波、16波、32波、40波、64波、
80波、…等のように増加しても本発明の構成を適用す
ることができる。またWDMフィルタ9は1入力N(N
≧2)出力の回路であるため、波長多重数の増加に伴
い、Nを2、3、4、5、…等のように増加することに
より対応することができる。チャープトグレーティング
ファイバ11−1、11−2の代わりに導波路構造で波
長分散補償器を実現してもよい。また、上記チャープト
グレーティング11−1(11−2)内には、波長の異
なる信号光を2波、4波、6波、8波、…等のように伝
搬させることができる。
【0074】以上において、本発明の光増幅機能付き波
長分散補償器によれば、 (1) 波長1.53μmから1.56μmあるいは1.5
3μmから1.61μmの光を用いてシングルモード光
ファイバ内を数十km以上、波長多重伝送する際に生じ
る波長分散を補償すると共に一様に増幅することができ
る。
【0075】(2) 少ない光部品点数で超広帯域にわたっ
て波長分散及び分散スロープを制御することができ、か
つ高利得特性を実現することができる。
【0076】(3) それぞれのグレーティングファイバの
波長分散補償はせいぜい、1波長か数波長の信号光に対
してであるので、小形サイズ、低コストで製造でき、か
つ歩留まり良く製造することができる。
【0077】(4) Er添加ファイバ内を2度伝搬させる
ことができるので、低い励起光パワーで高利得が得られ
る。
【0078】(5) 増幅部での分散も含めて補償すること
ができる。
【0079】(6) 非常に低コスト、かつ小形に作ること
ができる。
【0080】(7) 波長多重された信号光をWDMフィル
タで少なくとも二つの波長帯に分波し、その後、分波し
た信号光をそれぞれの波長に対して極めて急俊な波長依
存性を持ったチャープトグレーティングファイバ(以下
導波路も可)内を伝搬させることにより、それぞれ分散
補償すべき波長の信号光を所望の遅延時間を持たせてそ
れぞれ反射させて再びWDMフィルタに戻して合波さ
せ、光サーキュレータの第3ポートから波長分散補償さ
れた信号光を出力する。WDMフィルタの波長分離度が
悪くて非所望の信号光が例え漏れてもそれぞれのチャー
プトグレーティングファイバ内を伝搬しても非所望の信
号光はチャープトグレーティングファイバ内を伝搬して
も非所望の信号光はチャープトグレーティングファイバ
内で反射されて戻らず、チャープトグレーティングファ
イバの他端から放出されてしまう。すなわち、非所望の
信号光にまで波長分散補償は行われないので、波長多重
された信号光がシングルモードファイバ内を長距離伝送
することによって生じた波長分散を高精度に補償するこ
とができる。
【0081】(8) それぞれのチャープトグレーティング
ファイバ内を伝搬させる信号光のチャンネル数(異なっ
た波長の信号光の数)は図11に比して半分以下になる
ので、単尺の長さのチャープトグレーティングファイバ
で構成され、現在の技術で容易に実現でき、かつ温度、
湿度等の環境変化に対しても特性変動を十分に低く抑え
ることができる。これに対して、図11に示した従来の
構成では波長帯域を10nm程度が限界であり、30n
mの波長帯域を用いた波長多重伝送に用いるのは困難で
あった。しかし本発明の構成では30nmの波長帯域を
用いた波長多重伝送用の波長分散補償デバイスとして十
分に適用することができる。
【0082】チャープトグレーティングファイバの数が
多くなるため、広帯域な波長分散補償デバイスを実現す
ることが可能であるが、WDMフィルタの分波損失は逆
に増加するので、チャープトグレーティングファイバの
数は2本から8本の範囲が好ましい。
【0083】(9) 光サーキュレータの第2ポートとWD
Mフィルタとの間に、信号光の1/10〜1/100の
範囲の光パワーを結合して取出す2端子カプラと、その
2端子出力にそれぞれ光・電気変換回路を設けることに
より、分散補償される前の信号光と分散補償された信号
光とを検出することができる。これら二つの検出信号を
用いてそれぞれのチャープトグレーティングファイバで
の分散補償量を評価することができる。また、二つの検
出信号を用いてチャープトグレーティングファイバの温
度、またはチャープトグレーティングファイバへ付与し
ている応力を制御して分散補償量の最適化を図ることが
できる。
【0084】(10)分散補償部と光増幅部とを一体化する
ことにより、全体の系の分散補償量及び分散補償された
信号光のそれぞれの光パワーの振幅を一定にすることが
できる。
【0085】(11)入力光伝送路側から信号光に監視用信
号を重畳して伝送させ、その監視用信号を入力側に設け
たカプラ、或いは光サーキュレータとWDMフィルタと
の間に設けたカプラでモニタし、そのモニタした検出信
号で励起光源の光パワーを制御することにより、常に一
定の信号光出力を得ることができる。また、モニタした
検出信号で出力光伝送路に結合して伝送させる監視用信
号の光パワーを制御することにより、次の中継器へ監視
用信号を確実に送ることができる。
【0086】(12)波長分散補償部が、1段目の光増幅部
と2段目の光増幅部との間で干渉が生じないように分離
するように構成されている。また波長分散補償部が波長
選択性を持った光部品で構成されているので、それぞれ
の波長に対して個別に分散補償を行うことができ、分散
スロープを小さく抑えることができる。
【0087】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0088】波長多重された信号光をWDMフィルタで
少なくとも二つの波長帯に分波し、その分波した信号光
をチャープトグレーティング素子内に伝搬させることに
より、小型で低損失で信頼性の高い光増幅機能付き波長
分散補償器の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の一実
施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示すブロック図である。
【図3】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示すブロック図である。
【図4】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示す図である。
【図5】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示す図である。
【図6】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示す図である。
【図7】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示す図である。
【図8】本発明の光増幅機能付き波長分散補償器の他の
実施の形態を示す図である。
【図9】光ファイバにおける分散状態と伝搬距離との関
係を示す図である。
【図10】従来の波長分散補償器のブロック図である。
【図11】従来の波長分散補償器のブロック図である。
【図12】従来の波長分散補償器のブロック図である。
【図13】従来の波長分散補償器のブロック図である。
【図14】本発明の前提となった波長分散補償器のブロ
ック図である。
【符号の説明】
3−1、3−2 励起光源 6−1 第1のEr添加ファイバ 6−2 第2のEr添加ファイバ 8 3ポートの光サーキュレータ 9 WDMフィルタ 11−1、11−2 チャープトグレーティング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 博行 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 Fターム(参考) 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK07 RR01 YY17 5K002 BA04 BA05 CA13 DA02 DA42 FA01

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の励起光が伝搬する第1のEr添加
    ファイバ内を波長多重された信号光を伝搬させて増幅し
    た後、第2の励起光が伝搬する第2のEr添加ファイバ
    内を伝搬させて再度増幅する前に、WDM結合器を通し
    て信号光を取出して3ポートの光サーキュレータの第1
    ポートに導いて第2ポートへ出力し、その出力された信
    号光を1入力N出力(N≧2)のWDMフィルタへ入射
    させて少なくとも二つの波長帯に分波し、該分波した波
    長帯の信号光をそれぞれチャープトグレーティング素子
    内を伝搬させ、それぞれの波長の信号光に所望の伝搬遅
    延を与えるように反射させて再び上記WDMフィルタへ
    戻し、上記光サーキュレータの第2ポートから第3ポー
    トへ導き、該第3ポートを上記WDM結合器の他の端子
    に接続することにより、信号光を上記WDM結合器を通
    して第2のEr添加ファイバ内へ伝搬させるようにした
    ことを特徴とする光増幅機能付き波長分散補償器。
  2. 【請求項2】 上記WDM結合器を除去して第1のEr
    添加ファイバを3ポートの光サーキュレータの第1ポー
    トへ接続し、第3ポートを第2のEr添加ファイバに接
    続した請求項1に記載の光増幅機能付き波長分散補償
    器。
  3. 【請求項3】 第2のEr添加ファイバ内には信号光の
    伝搬方向及びその反対方向の両方向から第2及び第3の
    励起光を伝搬させるようにした請求項2に記載の光増幅
    機能付き波長分散補償器。
  4. 【請求項4】 第1のEr添加ファイバと3ポートの光
    サーキュレータの第1ポートとの間に、第1のEr添加
    ファイバ内を伝搬してきた第1の励起光を取出すための
    カプラを設けて第1の励起光を取出し、該第1の励起光
    を3ポートの光サーキュレータの第3ポートと第2のE
    r添加ファイバとの間に設けた第2のカプラへ導いて第
    2のEr添加ファイバ内を伝搬させるようにした請求項
    2に記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  5. 【請求項5】 第1、第2及び第3の励起光の波長とし
    て0.98μm帯を用いた請求項1〜4のいずれかに記
    載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  6. 【請求項6】 第1の励起光の波長として0.98μm
    帯を用い、第2及び第3の励起光の波長として1.48
    μm帯を用いた請求項1〜4のいずれかに記載の光増幅
    機能付き波長分散補償器。
  7. 【請求項7】 第1及び第2のEr添加ファイバとし
    て、シリカ系をベースとしたものを用いた請求項1〜5
    のいずれかに記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  8. 【請求項8】 第1のEr添加ファイバにはシリカ系を
    ベースとしたものを用い、第2のEr添加ファイバには
    フッ化物系をベースとしたものを用いた請求項1〜5の
    いずれかに記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  9. 【請求項9】 第1のEr添加ファイバにはシリカ系を
    ベースとしたものを用い、第2のEr添加ファイバには
    テルライトをベースとしたものを用いた請求項1〜5の
    いずれかに記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  10. 【請求項10】 3ポートの光サーキュレータの第2ポ
    ートとWDMフィルタとの間に、信号光の1/10〜1
    /100の範囲の光パワを結合して取出す2端子カプラ
    を設け、該2端子カプラの両出力端に光電気変換回路を
    接続した請求項1〜9のいずれかに記載の光増幅機能付
    き波長分散補償器。
  11. 【請求項11】 二つの光電気変換回路の出力信号を用
    いてWDMフィルタに入力する前と入力して出力した信
    号光の遅延時間差か位相情報を求めるようにした請求項
    10に記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  12. 【請求項12】 二つの光電気変換回路の出力信号から
    遅延時間差あるいは位相差を求め、この情報をチャープ
    トグレーティング素子の温度または該チャープトグレー
    ティング素子へ付与している応力を制御するための回路
    へ導き、該温度または応力を制御するようにした請求項
    11に記載の光増幅機能付き波長分散補償器。
  13. 【請求項13】 二つの光電気変換回路の出力信号のい
    ずれか一つを励起光源の光パワを制御するための光パワ
    ー制御回路へ導き、この光パワー制御回路の出力信号で
    上記光パワーを制御するようにした請求項10に記載の
    光増幅機能付き波長分散補償器。
  14. 【請求項14】 第1のEr添加ファイバ側から信号光
    に、信号光の波長とは異なる波長の監視用信号を重畳さ
    せて伝送させ、第1のEr添加ファイバと第2のEr添
    加ファイバとの間に上記監視用信号を結合させて取出す
    カプラを設け、該カプラの出力端に光電気変換回路を接
    続し、その回路の出力信号でいずれかの励起光源の光パ
    ワーを制御するようにしたことを特徴とする光増幅機能
    付き波長分散補償器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100451701C (zh) * 2006-06-28 2009-01-14 中国科学院半导体研究所 可集成多信道色散补偿器
JP2012016009A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Tyco Electronics Subsea Communications Llc 光学的に支援されたデジタル信号処理による分散補償を用いる通信伝送システム

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