JP2001053681A - ２ステージ・モジュール式広帯域光増幅器 - Google Patents
２ステージ・モジュール式広帯域光増幅器Info
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- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
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- H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
- H04J14/0202—Arrangements therefor
- H04J14/0213—Groups of channels or wave bands arrangements
Abstract
(57)【要約】
【課題】ファイバ増幅器のためのモジュール方式アーキ
テクチャを提供することが本発明の目的である。 【解決手段】１方向ファイバ増幅器のためのモジュール
式アーキテクチャは、広帯域光信号の短および長波長帯
域伝送チャネルのために、分離した光学的な増幅を提供
する。モジュール式増幅器は、短帯域を増幅し、第２帯
域を通過させる第１の利得ステージと、第１の利得ステ
ージに直列に接続された、長帯域を増幅する第２の利得
ステージとを備える。短帯域は、第２の利得ステージを
バイパスする。第１ステージのドープ・ファイバの長さ
および能動ファイバの反転分布は、約５０％以上の平均
反転を与えるように選択される一方で、第２ステージの
ドープ・ファイバの長さおよび能動ファイバの反転分布
は、約５０％以下の平均反転を与えるように選択され
る。
テクチャを提供することが本発明の目的である。 【解決手段】１方向ファイバ増幅器のためのモジュール
式アーキテクチャは、広帯域光信号の短および長波長帯
域伝送チャネルのために、分離した光学的な増幅を提供
する。モジュール式増幅器は、短帯域を増幅し、第２帯
域を通過させる第１の利得ステージと、第１の利得ステ
ージに直列に接続された、長帯域を増幅する第２の利得
ステージとを備える。短帯域は、第２の利得ステージを
バイパスする。第１ステージのドープ・ファイバの長さ
および能動ファイバの反転分布は、約５０％以上の平均
反転を与えるように選択される一方で、第２ステージの
ドープ・ファイバの長さおよび能動ファイバの反転分布
は、約５０％以下の平均反転を与えるように選択され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重（Ｗ
ＤＭ／ＤＷＤＭ）光ネットワークのための光増幅器に向
けられ、具体的には２ステージ・モジュール式ファイバ
増幅器（two stage modular fiber amplifier）に向け
られる。
ＤＭ／ＤＷＤＭ）光ネットワークのための光増幅器に向
けられ、具体的には２ステージ・モジュール式ファイバ
増幅器（two stage modular fiber amplifier）に向け
られる。
【０００２】
【従来の技術】ＩＴＵは、いくつかの光チャネルを１つ
の光ファイバを通じて送信する波長分割多重光ネットワ
ーク(wavelength-division multiplexed optical netwo
rks)を標準化した。そのようなネットワークは、多くの
信号を搬送することができ、それらの信号は、分離した
搬送波長（チャネル）上でそれぞれ伝送される。チャネ
ルのそれぞれは、ＩＴＵグリッド周波数（ITU grid fre
quencies）の１つに当たる。ＩＴＵグリッドは、１００
ＧＨｚ間隔の周波数を有し、これは約１５５０ｎｍの波
長に対して約０．８ｎｍに相当する。
の光ファイバを通じて送信する波長分割多重光ネットワ
ーク(wavelength-division multiplexed optical netwo
rks)を標準化した。そのようなネットワークは、多くの
信号を搬送することができ、それらの信号は、分離した
搬送波長（チャネル）上でそれぞれ伝送される。チャネ
ルのそれぞれは、ＩＴＵグリッド周波数（ITU grid fre
quencies）の１つに当たる。ＩＴＵグリッドは、１００
ＧＨｚ間隔の周波数を有し、これは約１５５０ｎｍの波
長に対して約０．８ｎｍに相当する。
【０００３】ＷＤＭシステムの利点の１つは、光学的コ
ンポーネントのコストを全送信チャネル間で共有するこ
とができるということにある。例えば、現在の光増幅器
（例えばエルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（Erbium
doped fiber amplifiers ；ＥＤＦＡ））は、１５２５
ｎｍから１６１０ｎｍまでの帯域における複数のチャネ
ルを同時に増幅することができる。ＷＤＭネットワーク
のためのＥＤＦＡの設計においては、多数の問題に直面
する。
ンポーネントのコストを全送信チャネル間で共有するこ
とができるということにある。例えば、現在の光増幅器
（例えばエルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（Erbium
doped fiber amplifiers ；ＥＤＦＡ））は、１５２５
ｎｍから１６１０ｎｍまでの帯域における複数のチャネ
ルを同時に増幅することができる。ＷＤＭネットワーク
のためのＥＤＦＡの設計においては、多数の問題に直面
する。
【０００４】例えば利得は、ＥＤＦＡのＷＤＭ波長の範
囲にわたって均一ではない。このため、ＥＤＦＡは、利
得傾き（gain tilt）と呼ばれる波長に依存する利得を
示す。利得傾きは、利得の公称値（すなわち増幅器を設
計するための値）での利得プロファイルに対して、増幅
モジュールの実際の利得値での各送信チャネルのための
利得のプロファイルの変化を評価する。例えば１５５０
ｎｍでの利得が１ｄＢまで変えられるとき、１５３０ｎ
ｍでの利得は、約１．７ｄＢまで変わる。
囲にわたって均一ではない。このため、ＥＤＦＡは、利
得傾き（gain tilt）と呼ばれる波長に依存する利得を
示す。利得傾きは、利得の公称値（すなわち増幅器を設
計するための値）での利得プロファイルに対して、増幅
モジュールの実際の利得値での各送信チャネルのための
利得のプロファイルの変化を評価する。例えば１５５０
ｎｍでの利得が１ｄＢまで変えられるとき、１５３０ｎ
ｍでの利得は、約１．７ｄＢまで変わる。
【０００５】利得傾きは、ホスト・ファイバ・ガラス
（host fiber glass）内のドーパントの物理的現象だけ
に依存し、Ｄ／ＷＤＭネットワークにおいて考慮される
重要な問題となる。平坦な利得プロファイルを得るため
に、化学的解決策（ドーパント、フッ化物、等）がまだ
見つけられないのに対して、電子回路的な解決策が現在
使用されている。
（host fiber glass）内のドーパントの物理的現象だけ
に依存し、Ｄ／ＷＤＭネットワークにおいて考慮される
重要な問題となる。平坦な利得プロファイルを得るため
に、化学的解決策（ドーパント、フッ化物、等）がまだ
見つけられないのに対して、電子回路的な解決策が現在
使用されている。
【０００６】１つの既知の解決策は、ＥＤＦＡによって
増幅される様々なチャネルのために、異なる利用可能な
ポンプ（pump）の利得変動の関数として波長を選択し
て、全チャネルに対して同じ利得を持つようにすること
である。しかしながらチャネル数が多い場合、この解決
策は難しくなる。
増幅される様々なチャネルのために、異なる利用可能な
ポンプ（pump）の利得変動の関数として波長を選択し
て、全チャネルに対して同じ利得を持つようにすること
である。しかしながらチャネル数が多い場合、この解決
策は難しくなる。
【０００７】別の解決策は「利得クランピング（gain c
lamping）」である。これは、全チャネル上の増幅器の
利得定数を、アイドラ−（idler）またはレイジング(la
sing)で保持することを意味する。しかしながら、この
解決策は、必要とされる付加的な光子を提供するため
に、２倍の数のレーザ・ポンプを使用する必要がある。
lamping）」である。これは、全チャネル上の増幅器の
利得定数を、アイドラ−（idler）またはレイジング(la
sing)で保持することを意味する。しかしながら、この
解決策は、必要とされる付加的な光子を提供するため
に、２倍の数のレーザ・ポンプを使用する必要がある。
【０００８】もう１つの解決策は、「損失パディング
（loss padding）」である。これは、増幅器のために公
称値に一致させる、あるいは言い換えると、リンクの全
ての増幅器をそれらの公称利得で動作させるように各ス
パンの損失を調整することを意味する。さらに、この解
決策は、増幅器の前または中間の各スパンに配置される
可変光減衰器（variable optical attenuator ；ＶＯ
Ａ）必要とする欠点を持つ。この解決策は、時間経過と
温度によるシステム内の損失および光パワーの変動に対
してそれほど頑丈ではない。またシステム雑音性能は、
常に最悪の状態になるように制限される。「損失パディ
ング」と組み合わせた「利得クランピング」方法は、非
常に高価なポンプ・レーザをかけて、システムの耐性を
僅かに改善する。
（loss padding）」である。これは、増幅器のために公
称値に一致させる、あるいは言い換えると、リンクの全
ての増幅器をそれらの公称利得で動作させるように各ス
パンの損失を調整することを意味する。さらに、この解
決策は、増幅器の前または中間の各スパンに配置される
可変光減衰器（variable optical attenuator ；ＶＯ
Ａ）必要とする欠点を持つ。この解決策は、時間経過と
温度によるシステム内の損失および光パワーの変動に対
してそれほど頑丈ではない。またシステム雑音性能は、
常に最悪の状態になるように制限される。「損失パディ
ング」と組み合わせた「利得クランピング」方法は、非
常に高価なポンプ・レーザをかけて、システムの耐性を
僅かに改善する。
【０００９】ＷＤＭネットワーク用のＥＤＦＡの設計に
おいて直面する別の問題は、ＥＤＦＡが単一の光源を使
用するので出力パワーが全チャネルを通じて共有される
ということである。このため、Ｎ個のチャネルに対し
て、１チャネルあたりの出力パワーは、１つのチャネル
に対して約１／Ｎ倍の出力となる。
おいて直面する別の問題は、ＥＤＦＡが単一の光源を使
用するので出力パワーが全チャネルを通じて共有される
ということである。このため、Ｎ個のチャネルに対し
て、１チャネルあたりの出力パワーは、１つのチャネル
に対して約１／Ｎ倍の出力となる。
【００１０】ＷＤＭネットワークにおけるさらに別の問
題は、より強いチャネルがＥＤＦＡの利得を飽和させる
ことがあるということである。結果として、より強いチ
ャネルは、より弱いチャネルの利得を制限することがあ
る。この後者の問題は、リング型、バス型、およびスタ
ー型ネットワーク（これらのチャネルは、広く様々な距
離にわたって伝播する）で特に重要である。この問題に
対する解決策は、より強いチャネルにＶＯＡを再び導入
することであり、これは、付加的装置およびパワーの損
失を意味している。
題は、より強いチャネルがＥＤＦＡの利得を飽和させる
ことがあるということである。結果として、より強いチ
ャネルは、より弱いチャネルの利得を制限することがあ
る。この後者の問題は、リング型、バス型、およびスタ
ー型ネットワーク（これらのチャネルは、広く様々な距
離にわたって伝播する）で特に重要である。この問題に
対する解決策は、より強いチャネルにＶＯＡを再び導入
することであり、これは、付加的装置およびパワーの損
失を意味している。
【００１１】従来技術は、双方向多重チャネルの光信号
の増幅のために、経済的に有効な解決策を提供すること
ができない。
の増幅のために、経済的に有効な解決策を提供すること
ができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ファイバ増幅器のため
のモジュール方式アーキテクチャを提供することが本発
明の目的であり、このファイバ増幅器は、先行技術のＥ
ＤＦＡの欠点の全体または一部を改善する。
のモジュール方式アーキテクチャを提供することが本発
明の目的であり、このファイバ増幅器は、先行技術のＥ
ＤＦＡの欠点の全体または一部を改善する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの側面によ
ると、複数の第１の帯域伝送チャネルおよび複数の第２
の帯域伝送チャネルを搬送する広帯域光信号のためのモ
ジュール式１方向ファイバ増幅器が提供される。このモ
ジュール式ファイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、
第２帯域伝送チャネルを通過させ、第１帯域伝送チャネ
ルの第１帯域増幅バージョンを提供する第１の利得ステ
ージと、第２帯域伝送チャネルから第１帯域増幅バージ
ョンを分離するための手段と、第２帯域伝送チャネルを
受信し、第２帯域伝送チャネルの第２帯域増幅バージョ
ンを提供するために、第１の利得ステージと直列に接続
される第２の利得ステージと、第１帯域増幅バージョン
と第２帯域増幅バージョンを組み合わせるための手段
と、第２の利得ステージと平行に接続されたバイパス手
段であって、分離するための手段から組み合わせるため
の手段に第１帯域の増幅バージョンを経由するためのバ
イパス手段と、を備える。
ると、複数の第１の帯域伝送チャネルおよび複数の第２
の帯域伝送チャネルを搬送する広帯域光信号のためのモ
ジュール式１方向ファイバ増幅器が提供される。このモ
ジュール式ファイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、
第２帯域伝送チャネルを通過させ、第１帯域伝送チャネ
ルの第１帯域増幅バージョンを提供する第１の利得ステ
ージと、第２帯域伝送チャネルから第１帯域増幅バージ
ョンを分離するための手段と、第２帯域伝送チャネルを
受信し、第２帯域伝送チャネルの第２帯域増幅バージョ
ンを提供するために、第１の利得ステージと直列に接続
される第２の利得ステージと、第１帯域増幅バージョン
と第２帯域増幅バージョンを組み合わせるための手段
と、第２の利得ステージと平行に接続されたバイパス手
段であって、分離するための手段から組み合わせるため
の手段に第１帯域の増幅バージョンを経由するためのバ
イパス手段と、を備える。
【００１４】本発明のもう一つの実施形態においては、
複数の第１帯域伝送チャネルおよび複数の第２帯域伝送
チャネルを搬送する広帯域光信号のためのモジュール式
１方向ファイバ増幅器が提供される。このモジュール式
ファイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、第２帯域伝
送チャネルを通過させて第１帯域伝送チャネルの第１帯
域増幅バージョンを提供する第１の利得ステージと、第
１帯域増幅バージョンを第２帯域伝送チャネルから分離
するため、および第１帯域増幅バージョンを第２帯域増
幅バージョンに組み合わせるための光学的な分配／連結
器と、第２帯域伝送チャネルを受信し、第２帯域伝送チ
ャネルの第２帯域増幅バージョンを提供するための第２
の利得ステージと、を備える。
複数の第１帯域伝送チャネルおよび複数の第２帯域伝送
チャネルを搬送する広帯域光信号のためのモジュール式
１方向ファイバ増幅器が提供される。このモジュール式
ファイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、第２帯域伝
送チャネルを通過させて第１帯域伝送チャネルの第１帯
域増幅バージョンを提供する第１の利得ステージと、第
１帯域増幅バージョンを第２帯域伝送チャネルから分離
するため、および第１帯域増幅バージョンを第２帯域増
幅バージョンに組み合わせるための光学的な分配／連結
器と、第２帯域伝送チャネルを受信し、第２帯域伝送チ
ャネルの第２帯域増幅バージョンを提供するための第２
の利得ステージと、を備える。
【００１５】さらなる本発明の実施形態においては、複
数の第１帯域伝送チャネルおよび複数の第２帯域伝送チ
ャネルを搬送する広帯域光信号のためのモジュール式単
方向ファイバ増幅器が提供される。このモジュール式フ
ァイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、第１帯域伝送
チャネルの第１帯域増幅バージョン通過させて第１帯域
伝送チャネルの第１帯域増幅バージョンを提供するため
の第１の利得ステージと、第１帯域増幅バージョンを第
２帯域伝送チャネルから分離するための手段と、第２帯
域伝送チャネルを受信し、第２帯域伝送チャネルの第２
帯域増幅バージョンを提供するため、および第２帯域増
幅バージョンを受信し、さらに同じものを増幅するため
の第２の利得ステージと、第２帯域増幅バージョンをさ
らに増幅するために第２の利得ステージに向かって反射
する手段と、第１帯域増幅バージョンとさらに増幅され
た第２帯域バージョンとを連結する手段と、を含む。
数の第１帯域伝送チャネルおよび複数の第２帯域伝送チ
ャネルを搬送する広帯域光信号のためのモジュール式単
方向ファイバ増幅器が提供される。このモジュール式フ
ァイバ増幅器は、広帯域光信号を受信し、第１帯域伝送
チャネルの第１帯域増幅バージョン通過させて第１帯域
伝送チャネルの第１帯域増幅バージョンを提供するため
の第１の利得ステージと、第１帯域増幅バージョンを第
２帯域伝送チャネルから分離するための手段と、第２帯
域伝送チャネルを受信し、第２帯域伝送チャネルの第２
帯域増幅バージョンを提供するため、および第２帯域増
幅バージョンを受信し、さらに同じものを増幅するため
の第２の利得ステージと、第２帯域増幅バージョンをさ
らに増幅するために第２の利得ステージに向かって反射
する手段と、第１帯域増幅バージョンとさらに増幅され
た第２帯域バージョンとを連結する手段と、を含む。
【００１６】本発明による構造の主な利点は、広帯域幅
（ＢＷ＞５０ｎｍ）にわたって実質的に平坦な利得で光
学的な増幅を提供するということにある。
（ＢＷ＞５０ｎｍ）にわたって実質的に平坦な利得で光
学的な増幅を提供するということにある。
【００１７】本発明による構造のもう１つの利点は、モ
ジュール方式ということにある。ファイバ増幅器の利得
領域は、モジュール式の方法で長波長帯域ステージと短
波長帯域ステージに分離される。このように、利得は、
必要に応じて１つまたは両方の帯域のいずれかに提供さ
れることができる。さらに長および短波長帯域段は、必
要に応じて別々または一緒に配置されることができる。
ジュール方式ということにある。ファイバ増幅器の利得
領域は、モジュール式の方法で長波長帯域ステージと短
波長帯域ステージに分離される。このように、利得は、
必要に応じて１つまたは両方の帯域のいずれかに提供さ
れることができる。さらに長および短波長帯域段は、必
要に応じて別々または一緒に配置されることができる。
【００１８】さらに別の利点は、単一の広帯域領域ＥＤ
ＦＡを使用することと比較して、ＥＤＦＡを配置するコ
ストが十分に減らせるということにある。ＥＤＦＡの飽
和を防ぐための減衰器の必要性も減らす。
ＦＡを使用することと比較して、ＥＤＦＡを配置するコ
ストが十分に減らせるということにある。ＥＤＦＡの飽
和を防ぐための減衰器の必要性も減らす。
【００１９】
【発明の実施の形態】典型的な光増幅器の構成１０を図
１に示す。光増幅器は、１本の能動ファイバ（active f
iber）１を備える。この例では、光増幅器は、エルビウ
ム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。光増
幅器１０は、光アイソレータ（optical isolator）２、
３、および光ポンプ（light pump）７を備え、この光ポ
ンプは、レーザ・ポンプである。ポンプ７は、エネルギ
をエルビウム・ドープ・ファイバに移し、ファイバ内に
分布の反転（population inversion）を生成する。光ア
イソレータ２、３は、信号がＥＤＦＡ１を通って１方向
にしか伝播しないことを確実にする。タップ（tap）５
は、出力で出力信号の一部をパワー・モニタ（power mo
nitor）６にそらすために使用される。制御ループは、
ポンプ・パワーを調節するのに使用されて所与の出力パ
ワー・レベルを維持する。入力および出力光信号を、Ｓ
ｉｎおよびＳｏｕｔで表す。
１に示す。光増幅器は、１本の能動ファイバ（active f
iber）１を備える。この例では、光増幅器は、エルビウ
ム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。光増
幅器１０は、光アイソレータ（optical isolator）２、
３、および光ポンプ（light pump）７を備え、この光ポ
ンプは、レーザ・ポンプである。ポンプ７は、エネルギ
をエルビウム・ドープ・ファイバに移し、ファイバ内に
分布の反転（population inversion）を生成する。光ア
イソレータ２、３は、信号がＥＤＦＡ１を通って１方向
にしか伝播しないことを確実にする。タップ（tap）５
は、出力で出力信号の一部をパワー・モニタ（power mo
nitor）６にそらすために使用される。制御ループは、
ポンプ・パワーを調節するのに使用されて所与の出力パ
ワー・レベルを維持する。入力および出力光信号を、Ｓ
ｉｎおよびＳｏｕｔで表す。
【００２０】均一な振る舞い（homogenous behaviour）
であると仮定するならば、ｄＢで表された波長λでの利
得は、下記の式で与えられる。
であると仮定するならば、ｄＢで表された波長λでの利
得は、下記の式で与えられる。
【００２１】
【式１】G(λ) = 4.34 * [N2ave * (α(λ) + g(λ))−
α（λ）] * L
α（λ）] * L
【００２２】ここで、Ｎ２ａｖｅは、エルビウム・ドー
プ・ファイバ長にわたって平均化された正規化された分
布の反転であり、ｇは、単位をｍ−１とするファイバ利
得係数であり、αは、単位をｍ−１とするファイバ吸収
係数、そしてＬは、単位をｍとするドープ・ファイバ長
である。
プ・ファイバ長にわたって平均化された正規化された分
布の反転であり、ｇは、単位をｍ−１とするファイバ利
得係数であり、αは、単位をｍ−１とするファイバ吸収
係数、そしてＬは、単位をｍとするドープ・ファイバ長
である。
【００２３】図２に示すように、ドープ・ファイバ長
（Ｌ）および分布の反転（Ｎ２ａｖｅ）を変えることに
よって、ＥＤＦＡの利得スペクトラムを調節することが
できる。図２は、様々な長さのエルビウム・ドープ・フ
ァイバの正規化利得スペクトルを図示し、ファイバ長が
増えて分布の反転が減少するときに、利得が長い波長に
対してどのようにシフトするかを示している。図２に示
す各増幅器の長さに対して、分布の反転は、２０ｄＢで
最大利得を正規化するように調整された。
（Ｌ）および分布の反転（Ｎ２ａｖｅ）を変えることに
よって、ＥＤＦＡの利得スペクトラムを調節することが
できる。図２は、様々な長さのエルビウム・ドープ・フ
ァイバの正規化利得スペクトルを図示し、ファイバ長が
増えて分布の反転が減少するときに、利得が長い波長に
対してどのようにシフトするかを示している。図２に示
す各増幅器の長さに対して、分布の反転は、２０ｄＢで
最大利得を正規化するように調整された。
【００２４】実現可能な最大の分布の反転は、利用する
ことのできる最大のポンプ・パワーによって制限され
る。所与のポンプ・パワーに対して、平均の分布の反転
（average population inversion）は、長さが増大する
につれて減少する。したがって本発明は、異なる長さの
ファイバと異なる分布の反転を組み合わせることによっ
て、実質的に平坦な利得の光増幅器を設計することを提
案する。
ことのできる最大のポンプ・パワーによって制限され
る。所与のポンプ・パワーに対して、平均の分布の反転
（average population inversion）は、長さが増大する
につれて減少する。したがって本発明は、異なる長さの
ファイバと異なる分布の反転を組み合わせることによっ
て、実質的に平坦な利得の光増幅器を設計することを提
案する。
【００２５】短波長帯域ステージは、約５０％を越える
平均反転を与えるポンプ波長、ポンプ・パワー、および
ファイバ長を選択することによって、短波長（1530-156
0ｎｍ）のための利得スペクトラムを持つように設計さ
れることができる。図２は、３つの異なるＥＤＦＡの
ａ、ｂ、ｃの利得曲線を示し、それぞれの長さは、５
ｍ、１２ｍ、２０ｍであり、それぞれの平均反転は、８
５％、６５％、５５％である。ＥＤＦＡのａおよびｂ
は、１５３３ｎｍの波長で２０ｄＢの利得を持ち、ＥＤ
ＦＡのｃは、１５５８ｎｍの波長で２０ｄＢの利得を持
つ。
平均反転を与えるポンプ波長、ポンプ・パワー、および
ファイバ長を選択することによって、短波長（1530-156
0ｎｍ）のための利得スペクトラムを持つように設計さ
れることができる。図２は、３つの異なるＥＤＦＡの
ａ、ｂ、ｃの利得曲線を示し、それぞれの長さは、５
ｍ、１２ｍ、２０ｍであり、それぞれの平均反転は、８
５％、６５％、５５％である。ＥＤＦＡのａおよびｂ
は、１５３３ｎｍの波長で２０ｄＢの利得を持ち、ＥＤ
ＦＡのｃは、１５５８ｎｍの波長で２０ｄＢの利得を持
つ。
【００２６】長波長帯域のＥＤＦＡステージは、５０％
未満の平均反転を与えるポンプ波長、ポンプ・パワー、
およびファイバ長を選択することによって、長波長（15
70-1610ｎｍ）のための利得スペクトラムを持つように
設計されることができる。図２は、２つの異なるＥＤＦ
Ａのｄ、ｅの利得曲線も示し、それぞれの長さは、４２
ｍ、７２ｍであり、それぞれの平均反転は、４５％、４
０％である。ＥＤＦＡのｄおよびｅは、１５６３ｎｍの
波長および１５７０ｎｍの波長で、それぞれ２０ｄＢの
利得を持つ。
未満の平均反転を与えるポンプ波長、ポンプ・パワー、
およびファイバ長を選択することによって、長波長（15
70-1610ｎｍ）のための利得スペクトラムを持つように
設計されることができる。図２は、２つの異なるＥＤＦ
Ａのｄ、ｅの利得曲線も示し、それぞれの長さは、４２
ｍ、７２ｍであり、それぞれの平均反転は、４５％、４
０％である。ＥＤＦＡのｄおよびｅは、１５６３ｎｍの
波長および１５７０ｎｍの波長で、それぞれ２０ｄＢの
利得を持つ。
【００２７】図２で留意されるべきことは、ＥＤＦＡの
ａ、ｂ、ｃなどと同様の高反転ファイバ（highly inver
ted fibers）では、１５３０から１５６０ｎｍの範囲で
利得が最大であるとはいえ、１５７０ｎｍより長い波長
が約５ｄＢの利得をまだ経験しているということであ
る。したがって、短波長帯域のＥＤＦＡは、長波長に対
しておおよそ透明(transparent)である。
ａ、ｂ、ｃなどと同様の高反転ファイバ（highly inver
ted fibers）では、１５３０から１５６０ｎｍの範囲で
利得が最大であるとはいえ、１５７０ｎｍより長い波長
が約５ｄＢの利得をまだ経験しているということであ
る。したがって、短波長帯域のＥＤＦＡは、長波長に対
しておおよそ透明(transparent)である。
【００２８】しかしながら、例えばＥＤＦＡのｄおよび
ｅなどと同様の約５０％以上の反転を持つ長波長増幅器
は、１５３０ｎｍの短波長光を１５ｄＢ以上の吸収率で
強く吸収する。したがって長波長帯域のＥＤＦＡは、短
波長光のためにバイパス経路を持たなければならない。
ｅなどと同様の約５０％以上の反転を持つ長波長増幅器
は、１５３０ｎｍの短波長光を１５ｄＢ以上の吸収率で
強く吸収する。したがって長波長帯域のＥＤＦＡは、短
波長光のためにバイパス経路を持たなければならない。
【００２９】上記の検討を考慮して、本発明は、短波長
周波数（以下Ｂ１帯域と呼ぶ）、および長波長周波数
（以下Ｂ２帯域と呼ぶ）のために分離したステージを有
する広帯域光増幅器を実現するためのモジュール式の光
学設計に向けられる。図３は、最初の短波長帯域利得ス
テージＳ１、およびそれに続く長波長帯域利得ステージ
を含む光増幅器２０の基本ブロック図を示す。ファイバ
１１上の増幅器２０への光信号のＳｉｎ入力は、Ｓ１ス
テージにおいて増幅される。上で論じたように、ここで
短波長が最大の利得を経験する一方で、長波長は、小さ
な利得しか経験しない。この小さな利得は、Ｓ１ステー
ジの挿入損失を補償し、このため短波長帯域利得ステー
ジは、長波長に対して実質的に透明である。
周波数（以下Ｂ１帯域と呼ぶ）、および長波長周波数
（以下Ｂ２帯域と呼ぶ）のために分離したステージを有
する広帯域光増幅器を実現するためのモジュール式の光
学設計に向けられる。図３は、最初の短波長帯域利得ス
テージＳ１、およびそれに続く長波長帯域利得ステージ
を含む光増幅器２０の基本ブロック図を示す。ファイバ
１１上の増幅器２０への光信号のＳｉｎ入力は、Ｓ１ス
テージにおいて増幅される。上で論じたように、ここで
短波長が最大の利得を経験する一方で、長波長は、小さ
な利得しか経験しない。この小さな利得は、Ｓ１ステー
ジの挿入損失を補償し、このため短波長帯域利得ステー
ジは、長波長に対して実質的に透明である。
【００３０】Ｓ１ステージにおける増幅の後、ファイバ
１２上の信号がＳＢ１とＳＢ２に分離され、ＳＢ１が短
波長帯域Ｂ１のチャネルを含み、ＳＢ２が長波長帯域Ｂ
２のチャネルを含む。第２ステージのＳ２がＳＢ２を受
信し、ＳＢ１が迂回経路（alternative route）１３を
通過する。これは、図２に関連して先に論じたように、
短波長の吸収を避けるためである。
１２上の信号がＳＢ１とＳＢ２に分離され、ＳＢ１が短
波長帯域Ｂ１のチャネルを含み、ＳＢ２が長波長帯域Ｂ
２のチャネルを含む。第２ステージのＳ２がＳＢ２を受
信し、ＳＢ１が迂回経路（alternative route）１３を
通過する。これは、図２に関連して先に論じたように、
短波長の吸収を避けるためである。
【００３１】第２ステージのＳ２の出力で信号が再び結
合され、これにより増幅器２０の出力での信号Ｓｏｕｔ
（すなわち出力ファイバ１４の信号）が入力信号の全ス
ペクトラムを含み、全ての波長が実質的に同じ利得を持
つようになる。
合され、これにより増幅器２０の出力での信号Ｓｏｕｔ
（すなわち出力ファイバ１４の信号）が入力信号の全ス
ペクトラムを含み、全ての波長が実質的に同じ利得を持
つようになる。
【００３２】これらの２つのステージは、分離したモジ
ュール（separate module）、または１つの完全なモジ
ュール（one complete module）としてパッケージされ
ることができる。分離したモジュール内に２つの利得ス
テージをパッケージする利点は、短または長波長帯域の
いずれかにおける増幅しか必要としないネットワーク
（例えばＤ／ＷＤＭリング型など）があることにある。
そのような場合、１つの帯域でだけ利得を提供する選択
肢を持つことは、ネットワークのコストを大幅に下げる
ことができる。さらに、1つの帯域しか増幅される必要
がない用途において、両方の帯域をカバーする広帯域増
幅器が設置される場合、増幅される必要の無いチャネル
は、増幅器の飽和をさけるために減衰されなければなら
ないことがある。
ュール（separate module）、または１つの完全なモジ
ュール（one complete module）としてパッケージされ
ることができる。分離したモジュール内に２つの利得ス
テージをパッケージする利点は、短または長波長帯域の
いずれかにおける増幅しか必要としないネットワーク
（例えばＤ／ＷＤＭリング型など）があることにある。
そのような場合、１つの帯域でだけ利得を提供する選択
肢を持つことは、ネットワークのコストを大幅に下げる
ことができる。さらに、1つの帯域しか増幅される必要
がない用途において、両方の帯域をカバーする広帯域増
幅器が設置される場合、増幅される必要の無いチャネル
は、増幅器の飽和をさけるために減衰されなければなら
ないことがある。
【００３３】長および短波長帯域の両方を増幅しなけれ
ばならない他の場合においては、２つの利得ステージ
は、１つのモジュール内にパッケージされることがあ
る。２つの利得ステージを分離することは、短および長
帯域のために、それらが独立して最適化されるような分
離した制御を有することの利点を依然として与える。
ばならない他の場合においては、２つの利得ステージ
は、１つのモジュール内にパッケージされることがあ
る。２つの利得ステージを分離することは、短および長
帯域のために、それらが独立して最適化されるような分
離した制御を有することの利点を依然として与える。
【００３４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、モジュー
ル式ＥＤＦＡ２０が、どのように使用されて、Ｄ／ＷＤ
Ｍネットワークにおける従来技術の光増幅器１０に置き
換わるのかということの１つの例を与える。リング型Ｄ
／ＷＤＭネットワークは、様々なスペクトル帯域（様々
なスペクトル帯域は、リング内の様々なノードで追加さ
れ、引き込まれる。）が、様々な距離を通じて伝播する
ネットワークの１つの例である。このため様々なチャネ
ル／帯域は、非常に様々な増幅の要求事項を持つ。それ
にも関わらず、本明細書において説明されるモジュール
式増幅器は、様々なスペクトル帯域が様々な距離にわた
って搬送される他の種類のＤ／ＷＤＭネットワーク（例
えば線型またはスター型ネットワークなど）における用
途も有している。
ル式ＥＤＦＡ２０が、どのように使用されて、Ｄ／ＷＤ
Ｍネットワークにおける従来技術の光増幅器１０に置き
換わるのかということの１つの例を与える。リング型Ｄ
／ＷＤＭネットワークは、様々なスペクトル帯域（様々
なスペクトル帯域は、リング内の様々なノードで追加さ
れ、引き込まれる。）が、様々な距離を通じて伝播する
ネットワークの１つの例である。このため様々なチャネ
ル／帯域は、非常に様々な増幅の要求事項を持つ。それ
にも関わらず、本明細書において説明されるモジュール
式増幅器は、様々なスペクトル帯域が様々な距離にわた
って搬送される他の種類のＤ／ＷＤＭネットワーク（例
えば線型またはスター型ネットワークなど）における用
途も有している。
【００３５】図４（Ａ）は、追加ノード（add node）Ｎ
１、Ｎ２、および引き込みノード（drop node）Ｎ３、
Ｎ４を有するＤ／ＷＤＭリング型ネットワークの一部分
を示す。この例において、短波長帯域は、追加ノードＮ
１から引き込みノードＮ３までに、３０ｄＢの総リンク
損失を持っており、長波長帯域は、追加ノードＮ２から
引き込みノードＮ４までに、１５ｄＢの総リンク損失を
持っている。この例では、リンク・バジェット（link b
udget）は、２５ｄＢであり、このためＮ１とＮ３との
間に光増幅器１０が必要とされる。
１、Ｎ２、および引き込みノード（drop node）Ｎ３、
Ｎ４を有するＤ／ＷＤＭリング型ネットワークの一部分
を示す。この例において、短波長帯域は、追加ノードＮ
１から引き込みノードＮ３までに、３０ｄＢの総リンク
損失を持っており、長波長帯域は、追加ノードＮ２から
引き込みノードＮ４までに、１５ｄＢの総リンク損失を
持っている。この例では、リンク・バジェット（link b
udget）は、２５ｄＢであり、このためＮ１とＮ３との
間に光増幅器１０が必要とされる。
【００３６】ＥＤＦＡ １０の場所は、短波長帯域のた
めに、十分な受信パワー（receivedpower）および信号
対雑音比を提供するように選択されなければならない。
この例では、ＥＤＦＡ１０は、ノードＮ３に設置され、
そこで帯域Ｂ２が引き込まれる。一方、先に示したよう
にリンク・バジェットが２５ｄＢであるので、長波長帯
域に対して増幅は必要ではない。長波長帯域からのＥＤ
ＦＡ１０への入力パワーは、短波長帯域からの入力パワ
ーより大きく、およそ２０ｄＢである。ＥＤＦＡが全ス
ペクトラムにわたって平坦な利得であれば、より高い入
力パワーを有する長波長帯域は、増幅器を飽和させ、こ
れにより短波長帯域における利得を制限するであろう。
めに、十分な受信パワー（receivedpower）および信号
対雑音比を提供するように選択されなければならない。
この例では、ＥＤＦＡ１０は、ノードＮ３に設置され、
そこで帯域Ｂ２が引き込まれる。一方、先に示したよう
にリンク・バジェットが２５ｄＢであるので、長波長帯
域に対して増幅は必要ではない。長波長帯域からのＥＤ
ＦＡ１０への入力パワーは、短波長帯域からの入力パワ
ーより大きく、およそ２０ｄＢである。ＥＤＦＡが全ス
ペクトラムにわたって平坦な利得であれば、より高い入
力パワーを有する長波長帯域は、増幅器を飽和させ、こ
れにより短波長帯域における利得を制限するであろう。
【００３７】今日、この飽和問題（saturation proble
m）を解決する最も一般的なやり方は、長波長帯域にお
いて出されたパワー（launched power）を減衰すること
である。しかしながらこの解決策は、増幅器１０の出力
で減衰器（attenuator）８を使用することを意味する。
m）を解決する最も一般的なやり方は、長波長帯域にお
いて出されたパワー（launched power）を減衰すること
である。しかしながらこの解決策は、増幅器１０の出力
で減衰器（attenuator）８を使用することを意味する。
【００３８】この発明に従うモジュール式増幅器は、飽
和問題に対する代替的な解決策を提供する。これを図４
（Ｂ）に示す。ここでは、モジュール式増幅器２０の第
１ステージＳ１だけが使用され、これは、上記の理由に
より長波長帯域からのより高い入力パワーによって飽和
されない。Ｎ３とＮ４との間の１０ｄＢの最後のスパン
が、長帯域においてノードＮ４の前に増幅器を必要とす
るほど長ければ、モジュール式ＥＤＦＡの第２ステージ
Ｓ２も設置されるであろう。これを図４（Ｂ）に点線で
示す。
和問題に対する代替的な解決策を提供する。これを図４
（Ｂ）に示す。ここでは、モジュール式増幅器２０の第
１ステージＳ１だけが使用され、これは、上記の理由に
より長波長帯域からのより高い入力パワーによって飽和
されない。Ｎ３とＮ４との間の１０ｄＢの最後のスパン
が、長帯域においてノードＮ４の前に増幅器を必要とす
るほど長ければ、モジュール式ＥＤＦＡの第２ステージ
Ｓ２も設置されるであろう。これを図４（Ｂ）に点線で
示す。
【００３９】短または長波長ＥＤＦＡが単一の広帯域増
幅器ほどコストがかからないので、モジュール式ＥＤＦ
Ａは、図４（Ｂ）に示される用途のために、図４（Ａ）
に示す長波長帯域用の減衰器を有する広帯域ＥＤＦＡと
比較して、より低コストな解決策を提供する。分離した
利得ステージを提供することは、追加／引き込みネット
ワーク（add/drop network）における短または長帯域に
よる増幅器の飽和も低減する。
幅器ほどコストがかからないので、モジュール式ＥＤＦ
Ａは、図４（Ｂ）に示される用途のために、図４（Ａ）
に示す長波長帯域用の減衰器を有する広帯域ＥＤＦＡと
比較して、より低コストな解決策を提供する。分離した
利得ステージを提供することは、追加／引き込みネット
ワーク（add/drop network）における短または長帯域に
よる増幅器の飽和も低減する。
【００４０】図５（Ａ）は、モジュール式光増幅器２０
をさらに詳細に示す。先に論じたように、１つまたは両
方のモジュールを使用して広帯域の増幅を得るような方
法では、長波長および短波長帯域は、ネットワークの要
求事項に応じて別々に増幅される。従来技術の短波長ス
テージＳ１は、アイソレータ２および３によって入出力
ポートから分離される選択された長さのエルビウム・ド
ープ・ファイバ１、光ポンプ７、並びにポンプからドー
プ・ファイバに光を挿入するための各ＷＤＭカプラ４
（WDM coupler）を備える。Ｓ１ステージの光ポンプ７
は、９８０ｎｍで好ましくは動作する。
をさらに詳細に示す。先に論じたように、１つまたは両
方のモジュールを使用して広帯域の増幅を得るような方
法では、長波長および短波長帯域は、ネットワークの要
求事項に応じて別々に増幅される。従来技術の短波長ス
テージＳ１は、アイソレータ２および３によって入出力
ポートから分離される選択された長さのエルビウム・ド
ープ・ファイバ１、光ポンプ７、並びにポンプからドー
プ・ファイバに光を挿入するための各ＷＤＭカプラ４
（WDM coupler）を備える。Ｓ１ステージの光ポンプ７
は、９８０ｎｍで好ましくは動作する。
【００４１】第２ステージＳ２の入力で、３ポート光学
フィルタ（three-port optical filter）１５は、短波
長光と長波長光を分離する。これにより長波長信号ＳＢ
２がステージＳ２の上部２３において増幅され、一方で
信号ＳＢ１が下部１３を通過する。２つの信号は、結合
器１５‘によって足され、出力ファイバ１４上に搬送さ
れる。
フィルタ（three-port optical filter）１５は、短波
長光と長波長光を分離する。これにより長波長信号ＳＢ
２がステージＳ２の上部２３において増幅され、一方で
信号ＳＢ１が下部１３を通過する。２つの信号は、結合
器１５‘によって足され、出力ファイバ１４上に搬送さ
れる。
【００４２】光学帯域分配フィルタ１５は、挿入部Ｃに
示すような種類のものでありうる。図５（Ｂ）は、Ｂ１
で図示するような短波長伝送帯域（short-wavelength t
ransmission band）、およびＢ２で図示するような長波
長伝送帯域（long-wavelength transmission band）を
示す。３ポート光学帯域分配器１５のスペクトラムは、
fによって示され、これは、フィルタが長波長帯域を透
過し、短波長を反射することを示している。３ポート・
フィルタ１５の分離が十分でなければ、１つまたは複数
のデッド帯域フィルタ１６が設置されて、短波長光が経
路２３を通過するのを防ぐことができる。デッド帯域フ
ィルタ１６（dead-band filter）のスペクトラムを、ｇ
に示す。
示すような種類のものでありうる。図５（Ｂ）は、Ｂ１
で図示するような短波長伝送帯域（short-wavelength t
ransmission band）、およびＢ２で図示するような長波
長伝送帯域（long-wavelength transmission band）を
示す。３ポート光学帯域分配器１５のスペクトラムは、
fによって示され、これは、フィルタが長波長帯域を透
過し、短波長を反射することを示している。３ポート・
フィルタ１５の分離が十分でなければ、１つまたは複数
のデッド帯域フィルタ１６が設置されて、短波長光が経
路２３を通過するのを防ぐことができる。デッド帯域フ
ィルタ１６（dead-band filter）のスペクトラムを、ｇ
に示す。
【００４３】帯域分配フィルタ１５およびデッド帯域フ
ィルタ１６は、それぞれの受信器に向かって複数の経路
を横断する間に受ける様々な遅延に起因する多重経路干
渉（multi-pass interference；信号がそれ自身のバー
ジョン（version）と干渉するときに発生する劣化）を
防ぐように設計されなければならない。
ィルタ１６は、それぞれの受信器に向かって複数の経路
を横断する間に受ける様々な遅延に起因する多重経路干
渉（multi-pass interference；信号がそれ自身のバー
ジョン（version）と干渉するときに発生する劣化）を
防ぐように設計されなければならない。
【００４４】第２ステージは、第２の利得ステージ
１‘、およびカプラ４‘によってＥＤＦＡに連結される
それぞれの光ポンプ７’を備える。ステージＳ２の光ポ
ンプ７‘は、１４８０ｎｍで好ましくは動作する。アイ
ソレータ３‘は、図１に関連して開示されたような理由
により提供される。
１‘、およびカプラ４‘によってＥＤＦＡに連結される
それぞれの光ポンプ７’を備える。ステージＳ２の光ポ
ンプ７‘は、１４８０ｎｍで好ましくは動作する。アイ
ソレータ３‘は、図１に関連して開示されたような理由
により提供される。
【００４５】ステージＳ１およびステージＳ２は、別々
のパワー・モニタ６および６‘を装備してもよい。監視
機能の分離は、帯域ごとの監視を可能にするという点
で、アーキテクチャの柔軟性を増大する。
のパワー・モニタ６および６‘を装備してもよい。監視
機能の分離は、帯域ごとの監視を可能にするという点
で、アーキテクチャの柔軟性を増大する。
【００４６】エルビウム・ドープ・ファイバ１および１
‘の長さと分布の反転は、図２のようにそれぞれのスペ
クトル帯域における利得を最適化するように選択され
る。１つまたは複数の利得平坦化フィルタ（gain-flatt
ening filters）が利得ステージのどちらかに設置され
て、各部分の利得をさらに個々に最適化する。２つの利
得ステージが物理的に分離されて光ファイバ１２だけで
接続されているので、それらは、別々にパッケージされ
ることができ、必要に応じてＷＤＭネットワークにおけ
る異なる地点に配置されることさえできる。
‘の長さと分布の反転は、図２のようにそれぞれのスペ
クトル帯域における利得を最適化するように選択され
る。１つまたは複数の利得平坦化フィルタ（gain-flatt
ening filters）が利得ステージのどちらかに設置され
て、各部分の利得をさらに個々に最適化する。２つの利
得ステージが物理的に分離されて光ファイバ１２だけで
接続されているので、それらは、別々にパッケージされ
ることができ、必要に応じてＷＤＭネットワークにおけ
る異なる地点に配置されることさえできる。
【００４７】図６は、２ステージ光増幅器の第２の実施
形態を示す。第１ステージＳ１は、図５（Ａ）のそれと
同様のものである。第２ステージは、４ポート・フィル
タ（four-port filter）１７を使用して短および長波長
帯域を分離する。挿入部Ｄに詳細に示される４ポート・
フィルタ１７は、帯域Ｂ２における光をファイバ１２に
沿って第２ステージ１‘を通るように誘導し、一方で帯
域Ｂ１における光は、増幅されることなく出力に送られ
る。Ｂ２帯域は、ＥＤＦＡ１‘によって分かれて増幅さ
れ、出力信号が両方の帯域において増幅されたチャネル
を含むように、出力で再び組み合わされる。Ｓ２は、そ
れぞれのポンプ７‘、カプラ４’、およびアイソレータ
３‘を備えており、さらにデッド帯域フィルタ１６を選
択的に備える。
形態を示す。第１ステージＳ１は、図５（Ａ）のそれと
同様のものである。第２ステージは、４ポート・フィル
タ（four-port filter）１７を使用して短および長波長
帯域を分離する。挿入部Ｄに詳細に示される４ポート・
フィルタ１７は、帯域Ｂ２における光をファイバ１２に
沿って第２ステージ１‘を通るように誘導し、一方で帯
域Ｂ１における光は、増幅されることなく出力に送られ
る。Ｂ２帯域は、ＥＤＦＡ１‘によって分かれて増幅さ
れ、出力信号が両方の帯域において増幅されたチャネル
を含むように、出力で再び組み合わされる。Ｓ２は、そ
れぞれのポンプ７‘、カプラ４’、およびアイソレータ
３‘を備えており、さらにデッド帯域フィルタ１６を選
択的に備える。
【００４８】図７は、モジュール式増幅器のもう一つの
実施形態を示し、ここで第２ステージＳ２は、光サーキ
ュレータ（optical circulator）１８を有する反射構成
（reflective configuration）に配置される。第１利得
ステージＳ１は、前記の実施形態のそれと同様のもので
ある。光サーキュレータ１８は、入力ポートから反射フ
ィルタ１９に光を導く。反射フィルタ１９は、Ｂ１帯域
をサーキュレータ１８に戻すように反射する。フィルタ
１９は、例えば誘電体の種類であってよい。
実施形態を示し、ここで第２ステージＳ２は、光サーキ
ュレータ（optical circulator）１８を有する反射構成
（reflective configuration）に配置される。第１利得
ステージＳ１は、前記の実施形態のそれと同様のもので
ある。光サーキュレータ１８は、入力ポートから反射フ
ィルタ１９に光を導く。反射フィルタ１９は、Ｂ１帯域
をサーキュレータ１８に戻すように反射する。フィルタ
１９は、例えば誘電体の種類であってよい。
【００４９】信号は、ＥＤＦＡ１‘を通過する。ここで
Ｂ２帯域におけるチャネルは、１回増幅される。増幅信
号は、ミラー２１によって反射されてＥＤＦＡ１‘戻さ
れ、２回目の増幅をされる。この反射構成は、Ｂ２帯域
における信号利得を増やすという利点を有する。
Ｂ２帯域におけるチャネルは、１回増幅される。増幅信
号は、ミラー２１によって反射されてＥＤＦＡ１‘戻さ
れ、２回目の増幅をされる。この反射構成は、Ｂ２帯域
における信号利得を増やすという利点を有する。
【００５０】広いスペクトラムにわたる平坦な利得は、
フィルタ１９の反射および透過スペクトラム、並びに各
利得部１および１‘の長さを適当に設計することによっ
て達せられることができる。
フィルタ１９の反射および透過スペクトラム、並びに各
利得部１および１‘の長さを適当に設計することによっ
て達せられることができる。
【００５１】他の実施形態においては、２つの利得部１
および１‘は、個々に最適化され、１つのモジュール、
または２つに分離されたモジュールに配置することがで
きる。
および１‘は、個々に最適化され、１つのモジュール、
または２つに分離されたモジュールに配置することがで
きる。
【図１】図１は、従来のＥＤＦＡの構成を示す。
【図２】図２は、さまざまな長さのエルビウム・ドープ
・ファイバの正規化利得スペクトラムを図示する。
・ファイバの正規化利得スペクトラムを図示する。
【図３】図３は、本発明による２ステージＥＤＦＡの動
作原理を図示する。
作原理を図示する。
【図４】図４（Ａ）は、ＷＤＭバス型ネットワークに対
応する追加／引き込みノードを有する典型的ＷＤＭリン
グ型ネットワークの１部分を図示する。図４（Ｂ）は、
本発明によるモジュール式増幅器を有する図４（Ａ）の
ＷＤＭリング型ネットワークを図示する。
応する追加／引き込みノードを有する典型的ＷＤＭリン
グ型ネットワークの１部分を図示する。図４（Ｂ）は、
本発明によるモジュール式増幅器を有する図４（Ａ）の
ＷＤＭリング型ネットワークを図示する。
【図５】図５（Ａ）は、２ステージＥＤＦＡの実施形態
である。図５（Ｂ）は、３ポート光学帯域分離フィルタ
およびデッド帯域フィルタのスペクトルを示す。
である。図５（Ｂ）は、３ポート光学帯域分離フィルタ
およびデッド帯域フィルタのスペクトルを示す。
【図６】図６は、２ステージＥＤＦＡのもう一つの実施
形態を図示する。
形態を図示する。
【図７】図７は、２ステージＥＤＦＡのさらに別の実施
形態を示す。
形態を示す。
１１ ファイバ １２ ファイバ １３ 迂回経路 １４ 出力ファイバ ２０ 光増幅器
Claims (15)
- 【請求項１】複数の第１帯域伝送チャネル、および複数
の第２帯域伝送チャネルを搬送する広帯域光信号のため
のモジュール式１方向ファイバ増幅器であって、 前記広帯域光信号を受信し、前記第２帯域伝送チャネル
を通過させ、前記第１帯域伝送チャネルの第１帯域増幅
バージョンを提供するための第１の利得ステージと、 前記第１帯域増幅バージョンを、前記第２帯域伝送チャ
ネルから分離するための手段と、 前記第２帯域伝送チャネルを受信し、該第２帯域伝送チ
ャネルの第２帯域増幅バージョンを提供するために、前
記第１の利得ステージと直列に接続される第２の利得ス
テージと、 前記第１帯域増幅バージョンと前記第２帯域増幅バージ
ョンとを組み合わせるための手段と、 前記第２の利得ステージと並列に接続されたバイパス手
段であって、前記第１帯域増幅バージョンを、前記分離
するための手段から前記組み合わせるための手段に経由
させるための該バイパス手段と、を含む前記モジュール
式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項２】前記第１帯域チャネルが１５３０から１５
６０ｎｍの間の伝送帯域内にあり、前記第２の帯域チャ
ネルが１５７０から１６１０ｎｍの間の伝送帯域内にあ
る請求項１に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅
器。 - 【請求項３】あらかじめ設定された利得で前記第１帯域
チャネルを増幅するため、および前記第２帯域チャネル
を実質的に透明に通過させるために、約５０％を越える
平均反転を有する第１の長さの能動ファイバを、前記第
１の利得ステージが持つ請求項１に記載のモジュール式
１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項４】前記あらかじめ設定された利得で前記第２
帯域チャネルを増幅するために、約５０％以下の平均反
転を有する第２の長さの能動ファイバを、前記第２の利
得ステージが持つ請求項３に記載のモジュール式１方向
ファイバ増幅器。 - 【請求項５】前記第１の長さが前記第２の長さより短い
請求項４に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項６】光が前記第１および第２帯域チャネルの方
向と反対の方向に進むことを不可能にするために、前記
第１の利得ステージが入出力アイソレータを備える請求
項３に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項７】前記第１帯域チャネルが前記第２の利得ス
テージを通過するのを防ぐために、前記第２のステージ
がデッド帯域フィルタを備える請求項４に記載のモジュ
ール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項８】前記第１帯域および第２帯域利得ステージ
のために、分離した出力パワーの監視手段を備える請求
項１に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項９】複数の第１帯域伝送チャネルおよび複数の
第２帯域伝送チャネルを搬送する広帯域光信号のための
モジュール式１方向ファイバ増幅器であって、 前記広帯域光信号を受信し、前記第２帯域伝送チャネル
を通過させて前記第１帯域伝送チャネルの第１帯域増幅
バージョンを提供するための第１の利得ステージと、 前記第２帯域伝送チャネルから前記第１帯域増幅バージ
ョンを分離するため、および前記第１帯域増幅バージョ
ンを第２帯域増幅バージョンに組み合わせるための光学
的な分配／結合器と、 前記第２帯域伝送チャネルを受信し、該第２帯域伝送チ
ャネルの前記第２帯域増幅バージョンを提供するための
第２の利得ステージと、を備える前記モジュール式１方
向ファイバ増幅器。 - 【請求項１０】前記光学的な分配／結合器が４ポートフ
ィルタである請求項１２に記載のモジュール式１方向フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項１１】請求項１３に記載のモジュール式１方向
ファイバ増幅器であって、前記４ポートフィルタが、 前記第１帯域増幅バージョンおよび前記第２帯域伝送チ
ャネルを受信するために、前記第１の利得ステージの出
力に接続された第１ポートと、 前記第２のステージの入力に接続されて前記第２帯域チ
ャネルを提供する第２ポートと、 前記第２の利得ステージの出力に接続されて前記第２帯
域増幅バリアントを受信する第３ポートと、 前記第１帯域および第２帯域増幅バリアントを提供する
ための第４ポートと、を含む前記モジュール式１方向フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項１２】複数の第１帯域伝送チャネルおよび複数
の第２帯域伝送チャネルを搬送する広帯域光信号のため
のモジュール式１方向ファイバ増幅器であって、 前記広帯域光信号を受信し、前記第２帯域伝送チャネル
を通過させて前記第１帯域伝送チャネルの第１帯域の増
幅バージョンを提供するための第１の利得ステージと、 前記第１帯域の増幅バージョンを前記第２帯域伝送チャ
ネルから分離するための手段と、 前記第２帯域伝送チャネルを受信し、前記第２帯域伝送
チャネルの第２帯域の増幅バージョンを提供するため、
および前記第２帯域の増幅バージョン受信してさらに同
じものを増幅するための第２の利得ステージと、 前記第２帯域の増幅バージョンを、さらなる増幅のため
に前記第２の利得ステージにむけて反射するための手段
と、 前記第１帯域の増幅バージョンおよび前記さらに増幅さ
れた第２帯域の増幅バージョンを組み合わせるための手
段と、を含むモジュール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項１３】前記分離するための手段が、前記第２の
利得ステージの入力で接続される反射フィルタである請
求項１５に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅器。 - 【請求項１４】前記第１の利得ステージと前記反射フィ
ルタとの間に接続される３ポートサーキュレータ、およ
び前記ファイバ増幅器の出力ポートを、前記組み合わせ
るための手段が含む請求項１６に記載のモジュール式１
方向ファイバ増幅器。 - 【請求項１５】前記反射するための手段がミラーである
請求項１５に記載のモジュール式１方向ファイバ増幅
器。
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