JP2001085773A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JP2001085773A JP2000211799A JP2000211799A JP2001085773A JP 2001085773 A JP2001085773 A JP 2001085773A JP 2000211799 A JP2000211799 A JP 2000211799A JP 2000211799 A JP2000211799 A JP 2000211799A JP 2001085773 A JP2001085773 A JP 2001085773A
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淳一 可児
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用可能な信号光波長域が広い光増幅器を提
供すること。 【解決手段】 波長多重された信号光を誘電体多層膜フ
ィルタ板を用いた分波器により長波長帯と短波長帯に分
離し、それぞれ長波長帯の増幅部−L及び短波長帯の増
幅部−Sにて増幅し、誘電体多層膜フィルタ板を用いた
合波器により合波して出射する際、透過反射波長が互い
に逆の分波器及び合波器を用いることにより、誘電体多
層膜フィルタ板における残留反射成分による干渉雑音を
低減し、利用可能な信号光波長域を広げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステム及び光信号処理システム等に用いる光増幅器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光増幅器の基本構成を図22に示
す。この光増幅器は、利得帯域の異なる2つの増幅部
(増幅部−L,増幅部−S)と、分波器及び合波器とを
有しており、2つの利得帯域を波長領域で結合させるこ
とにより、広帯域化を図っている("Broadband and gai
n-flattened amplifier composed of a 1.55 μm-band
and a 1.58 μm-band Er3+-doped fibre amplifier i
n a parallel configuration", M. Yamada et al., IEE
Electronics Letters, Vol.33, No.8, 1997, pp.710-7
11(文献1)を参照)。
【0003】分波器および合波器は、いくつかのタイプ
のものが用いられているが、それらは、誘電体多層膜フ
ィルタや、サーキュレータとファイバグレーティングの
組などである。誘電体多層膜フィルタを用いた例は、次
の文献に記載されている。 (文献1)"Broadband and gain-flattened amplifier
composed of a 1.55μm-band and a 1.58μm-band Er
3+-doped fibre amplifier in a parallel configurati
on", M. Yamada et al., IEE Electronics Letters, Vo
l.33, No.8, 1997, pp.710-711 (文献2)特開平10−229238号公報(平成10
年8月25日) (文献3)特開平11−204859号公報(平成11
年7月30日) (文献4)International Application Published Unde
r The Patent Cooperation Treaty, PCT/US98/16558, "
Optical amplifier apparatus", International public
ation date April 8, 1999, International Publicatio
n Number WO 99/17410
【0004】また、サーキュレータとファイバグレーテ
ィングの組を用いた例は、次の文献に記載されている。 (文献5)European Patent Application, EP 0 883 21
8 A1, "Wide band optical amplifier", Publication d
ate 09.12.1998 (文献6)"A gain-flattened ultra wide band EDFA f
or high capacity WDMoptical communications system
s", Y. Sun et al., Technical Digest of ECOC'98, p
p.53-54, 1998
【0005】また、特にそのタイプが明記されてない文
献もある; (文献7)特開平4−101124号公報(平成4年4
月2日)
【0006】上記のすべての文献では、分波器および合
波器の波長分離特性が完全であるか特に問題にならない
としている。ところが、以下に具体的に示すように、そ
の波長分離特性は不完全であり、光増幅器の適用形態お
よび状況に応じた問題が生じる。
【0007】まず、最も典型的な場合である、前記分波
器および合波器が誘電体多層膜フィルタである場合につ
いて述べる。図1は従来の光増幅器の構成を示し、図1
(a)は、前記分波器及び合波器が長波長域透過型(L
型)の誘電体多層膜フィルタを用いた場合(分波器−L
(3),合波器−L(4))、また、図1(b)は、前
記分波器及び合波器が短波長域透過型(S型)の誘電体
多層膜フィルタを用いた場合(分波器−S(5),合波
器−S(6))である。
【0008】前記増幅部は利得媒質と、それを励起する
励起部とを有しており、その例としては、希土類添加フ
ァイバ増幅器、ファイバラマン増幅器、半導体レーザ増
幅器が挙げられる。前記希土類添加ファイバ増幅器とし
ては、エルビウム添加ファイバ増幅器等があり、特に利
得等化器により平坦利得帯域を拡大したもの(H. Masud
a et al., IEE Electronics Letters, Vol.34, No.6, 1
998, pp.567-568 (文献8)参照)を用いると、大きな
総合利得帯域幅が得られるので有利である。
【0009】光ファイバ通信システムにおいては、一般
に、波長多重された信号光が前記光増幅器に入射する。
また、計測等の光信号処理システムにおいては、一般
に、波長多重された光または単一波長の光が入射する。
【0010】図2は前記分波器の構成を示すもので、図
2(a)がL型誘電体多層膜フィルタを用いた構成(分
波器−L)、図2(b)がS型誘電体多層膜フィルタを
用いた構成(分波器−S)である。分波器−Lは、共通
光ポート(c)からの短波長λsと長波長λlの入射光
に対し、長波長λlの光を透過光ポート(1)から出射
し、短波長λsの光を反射光ポート(s)から出射す
る。一方、分波器−Sは、共通光ポート(c)からの短
波長λsと長波長λlの入射光に対し、長波長λlの光
を反射光ポート(1)から出射し、短波長λsの光を透
過光ポート(s)から出射する。
【0011】図3は前記合波器の構成を示すもので、図
3(a)がL型誘電体多層膜フィルタを用いた構成(合
波器−L)、図3(b)がS型誘電体多層膜フィルタを
用いた構成(合波器−S)である。合波器−Lは、反射
光ポート(s)からの短波長λsの入射光と、透過光ポ
ート(1)からの長波長λlの入射光に対し、長波長λ
lと短波長λsの光を共通光ポート(c)から出射す
る。一方、合波器−Sは、透過光ポート(s)からの短
波長λsの入射光と、反射光ポート(1)からの長波長
λlの入射光に対し、長波長λlと短波長λsの光を共
通光ポート(c)から出射する。
【0012】図1において、前記分波器(分波器−L,
分波器−S)3,5は、上記の動作に従って、長波長λ
lと短波長λsの波長多重された信号光を、長波長λl
の信号光と短波長λsの信号光に分波し、長波長λlの
信号光及び短波長λsの信号光はそれぞれ、増幅部(増
幅部−L,増幅部−S)1,2で増幅され、前記合波器
4,6で合波された後、出力される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光増幅器には以下に述べるような問題がある。
【0014】図4は前記増幅部(増幅部−L及び増幅部
−S)1,2の利得スペクトルを示すもので、図4
(a)は利得帯域全体を、また、図4(b)は増幅部−
L及び増幅部−Sの2波長帯の境界波長域(波長λtr
−sからλtr−l)近辺を示している。図4(b)に
おいて、増幅部−L内の任意の波長をλl* 、増幅部−
S内の任意の波長をλs* とし、さらに、増幅部−L及
び増幅部−Sのピーク利得をG、波長λl* 及びλs*
における利得をG*としている。
【0015】図5は前記L型分波器の損失スペクトルを
示すもので、図2に示したポートcとポートsの間の透
過損失及びポートcとポートlの間の透過損失(それぞ
れLcs1及びLcl1とする。)を示している。な
お、図5(a)は利得帯域全体を、また、図5(b)は
前記境界波長域近辺を示している。 Lcs1及びLc
l1ともに、信号光波長がそれぞれの境界波長(λtr
−s及びλtr−l)から利得帯域の外側に離れるに伴
い、損失値が大きくなっている。
【0016】ところが、反射光ポートであるポートsと
共通光ポートcの間の損失Lcs1は、前記誘電体多層
膜フィルタにおける残留反射のため、波長λtr−lの
長波長側において、ある一定値近傍に制限されている。
【0017】波長λtr−sからλtr−lの差(境界
波長域幅と呼ぶ。)の典型値は、1.5マイクロメート
ル(μm)近傍で約5ナノメートル(nm)〜10n
m、前記制限値及び波長λs* における損失値の典型値
は同じく約10dB及び約20dBである。前記境界波
長域幅及び前記境界波長域近辺における損失スペクトル
曲線の傾きは、前記誘電体多層膜フィルタのパラメータ
(組成や多層膜の層数)に依存する。
【0018】図6は前記S型分波器の損失スペクトルを
示すもので、図2に示したポートcとポートsの間の透
過損失及びポートcとポート1の間の透過損失(それぞ
れLcs2及びLcl2とする。)を示している。な
お、図6(a)は利得帯域全体を、また、図6(b)は
前記境界波長域近辺を示している。 Lcs2及びLc
l2ともに、信号光波長がそれぞれの境界波長(λtr
−s及びλtr−l)から利得帯域の外側に離れるに伴
い、損失値が大きくなっている。
【0019】ところが、反射光ポートであるポート1と
共通光ポートcの間の損失Lc12は、前記誘電体多層
膜フィルタにおける残留反射のため、波長λtr−sの
短波長側において、ある一定値近傍に制限されている。
【0020】波長λtr−sからλtr−lの差(境界
波長域幅と呼ぶ。)の典型値は、1.5μm近傍で約5
nm〜10nm、前記制限値及び波長λl* における損
失値の典型値は同じく約10dB及び約20dBであ
る。前記境界波長城幅及び前記境界波長域近辺における
損失スペクトル曲線の傾きは、前記誘電体多層膜フィル
タのパラメータ(組成や多層膜の層数)に依存する。
【0021】前記L型合波器及びS型合波器の損失スペ
クトルは、光伝搬の相反性から、それぞれ図5及び図6
に示した前記L型分波器及びS型分波器の損失スペクト
ルと同じである。即ち、透過するポートが同じであれ
ば、損失値は同じである。
【0022】図7は従来の光増幅器の経路の損失スペク
トルを示すもので、その経路は増幅部−Lを通る経路及
び増幅部−Sを通る経路であり、前記経路の損失は前記
合波器と分波器の損失(dB(デシベル, decibel )単
位)の和である。なお、図7(a)はL型分波器とL型
合波器を用いた場合(図1(a))を、また、図7
(b)はS型分波器とS型合波器を用いた場合(図1
(b))をそれぞれ示している。
【0023】L型の場合には、増幅部−Sを通る経路に
おいて、波長λl* における損失値(Llとする。)が
前記制限値(約10dB)の2倍である約20dBに制
限されている。ただし、10dBおよび20dBを無次元
量として記述すると10および100であり、後者は前
者の10倍ということになる。一方、S型の場合には、
増幅部−Lを通る経路において、波長λs* における損
失値(Lsとする。)が前記制限値(約10dB)の2
倍である約20dBに制限されている。
【0024】上述のように、前記境界波長域近辺では、
前記分波器及び合波器の波長分離特性が完全でないた
め、ある波長の信号光(波長λl* とする。)に対し
て、本来の経路(増幅部−Lを通過)からの出射光に加
えて、他方の経路(増幅部−Sを通過)からの残留光が
存在する。
【0025】前記本来の経路の出射光及び残留光の光パ
ワーをそれぞれP及びP* とする。P* がPに比べて十
分小さくない場合には、コヒーレントな干渉が発生し、
信号光に干渉雑音が加わるという不具合が生じる。例え
ば、光ファイバ通信システムにおいては、符号誤り率の
増大となってシステム性能を劣化させる。
【0026】L型分波器及びL型合波器を用いた構成
(図1(a))において、波長λl*におけるPとP*
は、入力信号光パワーをPin(dBm単位)として、 P=Pin+G, P*=Pin+G*−Ll ……(1) P−P*=G−G*+Ll ……(2) となる。但し、前記分波器及び合波器の波長無依存の損
失は、簡単のため小さいとして無視し、Llは図7のと
ころで述べた経路損失である。ここで、簡単のためGと
G*の差がLlに比べ小さいとして無視すると、PとP*
の差は、上記(2)式より、Llである。図7の例で
は、Llは約20dBであったが、この値は十分に大き
くはないため、前記干渉雑音が生じる。
【0027】S型分波器及びS型合波器を用いた構成
(図1(b))においても、同じことが言える。即ち、
波長λs* におけるPとP* は、入力信号光パワーをP
in(dBm単位)として、 P=Pin+G, P*=Pin+G*−Ls ……(3) P−P*=G−G*+Ls ……(4) となる。但し、Lsは図7のところで述べた経路損失で
ある。ここで、簡単のためGとG* の差がLsに比べ小
さいとして無視すると、PとP* の差は、上記(4)式
より、Lsである。図7の例では、Lsは約20dBで
あったが、この値は十分に大きくはないため、前記干渉
雑音が生じる。
【0028】前記干渉雑音が無視できる光パワー差P−
P* を、例えば30dBとすると、利得差G−G* が1
0dB以下である波長域においては、前記干渉雑音が無
視できない。
【0029】L型分波器及びL型合波器を用いた構成に
おいて、利得差G−G* が10dBとなる長波長側の信
号光波長を、図4に示したようにλl**とする。また、
この時の利得値をG**とする。図7(a)に示したよう
に、信号光波長λs**近傍(短波長側で光パワー差P−
P* が30dBとなる波長)から信号光波長λl**の間
の波長域において、光パワー差P−P* が30dB以下
であり、この波長域においては前記干渉雑音が無視でき
ない。S型分波器及びS型合波器を用いた構成において
も、同様のことが言える。従って、利用可能な信号光波
長域が制限されるという不具合が生じる。
【0030】上述のように、誘電体多層膜フィルタを用
いた従来技術では、前記境界波長域近辺において前記干
渉雑音が加わるため、利用可能な信号光波長城が制限さ
れるという不具合が生じている。誘電体多層膜フィルタ
以外の分波器および合波器を用いた場合にも、その分波
器および合波器の波長分離特性が完全でないために同じ
不具合が生じる。
【0031】本発明の目的は、上述の欠点を解決し、利
用可能な信号光波長城が広い光増幅器を提供することに
ある。
【0032】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、入力信号光を波長に応じて分波する分
波器と、並列に配置され、それぞれ異なる増幅波長帯域
を有し、前記分波器から出射された信号光をそれぞれ増
幅する2つの増幅部と、前記増幅部からそれぞれ出射さ
れた信号光を合波する合波器と、前記増幅部の少なくと
も1つに直列に配置され所定の波長域に損失を有する光
フィルタとを備えたことを特徴とする光増幅器を要旨と
する。
【0033】また、この発明においては、前記光フィル
タは、短波長帯域の前記増幅器に直列に配置され、長波
長域に損失を有することを特徴とする。
【0034】また、この発明においては、前記光フィル
タは、長波長帯域の前記増幅器に直列に配置され、短波
長域に損失を有することを特徴とする。
【0035】また、この発明においては、前記分波器
は、誘電体多層膜フィルタを用いたものであることを特
徴とする。
【0036】また、この発明においては、前記合波器
は、誘電体多層膜フィルタを用いたものであることを特
徴とする。
【0037】また、この発明は、入力信号光を波長に応
じて分波する誘電体多層膜フィルタを用いた分波器と、
並列に配置され、それぞれ異なる増幅波長帯域を有し、
前記分波器から出射された信号光をそれぞれ増幅する2
つの増幅部と、前記分波器に設けられた誘電体多層膜フ
ィルタとは異なる波長帯域を透過する誘電体多層膜フィ
ルタを用いて前記増幅部からそれぞれ出射された信号光
を合波する合波器とを備えたことを特徴とする光増幅器
を要旨とする。
【0038】また、この発明においては、前記分波器は
長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いており、前記
合波器は短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いてい
ることを特徴とする。
【0039】また、この発明においては、前記分波器は
短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いており、前記
合波器は長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いてい
ることを特徴とする。
【0040】また、この発明においては、前記分波器は
長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いて信号光を分
波するものであり、前記合波器は長波長透過型誘電体多
層膜フィルタを用いて信号光を合波するものであること
を特徴とする。
【0041】また、この発明においては、前記分波器は
短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用いて信号光を分
波するものであり、前記合波器は短波長透過型誘電体多
層膜フィルタを用いて信号光を合波するものであること
を特徴とする。
【0042】また、この発明においては、前記光フィル
タは誘電体多層膜フィルタを用いたものであることを特
徴とする。
【0043】また、この発明においては、前記光フィル
タはファイバグレーティングを用いたものであることを
特徴とする。
【0044】また、この発明は、上記のような光増幅器
を、並列配置された増幅部のいずれか一方とした光増幅
器を要旨とする。
【0045】また、この発明は、異なる増幅波長帯域を
有する増幅部を並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板
を用いた分波器で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分
配して増幅し、さらに前記増幅された各増幅波長帯域の
光を合波する光増幅器であって、前記誘電体多層膜フィ
ルタ板を用いた分波器の残留反射成分を遮断する手段を
備えたことを特徴とする光増幅器を要旨とする。
【0046】また、この発明は、異なる増幅波長帯域を
有する増幅部を並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板
を用いた分波器で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分
配して増幅し、さらに前記増幅された各増幅波長帯域の
光を誘電体多層膜フィルタ板を用いた合波器で合波する
光増幅器であって、長波長域透過型誘電体多層膜フィル
タ板を用いた分波器とともに短波長域透過型誘電体多層
膜フィルタ板を用いた合波器、もしくは短波長域透過型
誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器とともに長波長
域透過型誘電体多層膜フィルタ板を用いた合波器を備え
たことを特徴とする光増幅器を要旨とする。
【0047】また、この発明は、異なる増幅波長帯域を
有する増幅部を並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板
を用いた分波器で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分
配して増幅し、さらに前記増幅された各増幅波長帯域の
光を誘電体多層膜フィルタ板を用いた合波器で合波する
光増幅器であって、長波長域透過型誘電体多層膜フィル
タ板を用いた分波器及び合波器とともに短波長帯域を増
幅する増幅部の前段または後段に配置された長波長帯域
に損失を有する光フィルタ、もしくは短波長域透過型誘
電体多層膜フィルタ板を用いた分波器及び合波器ととも
に長波長帯域を増幅する増幅部の前段または後段に配置
された短波長帯域に損失を有する光フィルタを備えたこ
とを特徴とする光増幅器を要旨とする。
【0048】また、この発明は、上記のような光増幅器
を、並列配置された増幅部のいずれか一方としたことを
特徴とする光増幅器を要旨とする。
【0049】本発明の光増幅器の第1の構成を図8に示
す。図8(a)はL型分波器とS型合波器を用いた構
成、図8(b)はS型分波器とL型合波器を用いた構成
である。図9は本発明の第1の構成における経路の損失
スペクトルを示している。増幅部−Lを通る経路及び増
幅部−Sを通る経路に関し、前記分波器と合波器の損失
(dB単位)の和を示している。この損失スペクトル
は、従来の技術のところで述べた図5および図6の損失
スペクトルから得られる。損失値は、従来の技術の場合
に述べたように典型値を示してある。
【0050】前記信号光のパワー差P−P* が30dB
以下である波長域は、図9において、波長λs* 近傍か
ら波長λl* 近傍である。この波長差(λl* 近傍とλ
s*近傍の差)は、前記の従来技術における前述の波長
差(λl**とλs**近傍の差)よりも、かなり小さい。
即ち、本第1の構成によれば、従来技術に比べ、前記干
渉雑音を被る信号光波長域が狭く、ひいては利用可能な
信号光波長域が広くとれる。
【0051】本発明の光増幅器の第2の構成を図10に
示す。図10(a)はL型分波器とL型合波器を用いた
構成、図10(b)はS型分波器とS型合波器を用いた
構成である。
【0052】本第2の構成では、従来技術の構成に光フ
ィルタを1個追加している。前記光フィルタは、図10
(a)の構成では短波長域透過型のフィルタ7、図10
(b)の構成では長波長域透過型のフィルタ8である。
前記光フィルタ7,8は、例えば前記誘電体多層膜フィ
ルタを有する2ポートの光フィルタ、または前記境界波
長域近辺の信号光を選択的に反射するファイバグレーテ
ィング等である。
【0053】ただし、前記フィルタ7,8が誘電体多層
膜フィルタを有する2ポートの光フィルタである場合に
は、その光フィルタが低価格であるため、他のフィルタ
を用いた場合に比べ光増幅器を低価格にできる。また、
前記フィルタ7,8がファイバグレーティングである場
合には、他に比べファイバグレーティングの信号光に対
する挿入損失が小さいため、光増幅器の高利得化や高出
力化または低雑音化が可能であるという利点がある。
【0054】図10では前記光フィルタ7,8を前記増
幅部−Lまたは増幅部−Sの後段に直列に配置している
が、前段に直列に配置しても良い。但し、前記光フィル
タの挿入損失を考慮すると、後段に配置した方が前段に
配置した場合に比べ、雑音指数が低いという優位性があ
る。
【0055】図11は本発明の第2の構成、特にL型分
波器とL型合波器を用いた構成(図10(a))におけ
る経路の損失スペクトルを示している。前記光フィルタ
7が前記誘電体多層膜フィルタを有する2ポートの光フ
ィルタの場合について示している。増幅部−Lを通る経
路及び増幅部−Sを通る経路に関し、前記分波器と合波
器の損失(dB単位)の和を示している。この損失スペ
クトルは、従来技術の図5および図6の損失スペクトル
から得られる。損失値は、従来技術の場合と同様に典型
値を示してある。
【0056】前記信号光のパワー差P−P* が30dB
以下である波長域は、図11において、波長λs**近傍
から波長λtr−lである。この波長差(λs**近傍と
λtr−lの差)は、従来技術における前述の波長差
(λl**とλs**近傍の差)よりも、かなり小さい。即
ち、本第2の構成によれば、従来技術に比べ、前記干渉
雑音を被る信号光波長域が狭く、ひいては利用可能な信
号光波長域が広くとれる。
【0057】以上に、分波器および合波器が誘電体多層
膜フィルタである場合について述べたが、前記の他の場
合には、以下の手段を用いる。
【0058】図23は、本発明の第3の構成を示してい
る。分波器および合波器が共に波長無依存のファイバカ
プラ(分岐比=1対1)であるか、あるいは、分波器お
よび合波器のいずれか一方が誘電体多層膜フィルタであ
る場合である。
【0059】短波長帯の信号光波長λsが、短波長帯お
よび長波長帯の境界領域の波長に近いため、長波長帯の
増幅部(増幅部−L)に混入するので、増幅部−Lの後
段に光フィルタを設置して、その混入成分を除去してい
る。その光フィルタの長波長帯信号光に対する損失値
は、上記の例と同様の理由から、30dB以上であれば
よい。
【0060】但し、前記文献5および文献6では、分波
器および合波器としてサーキュレータとファイバグレー
ティングの組を用いているが、そのファイバグレーティ
ングは、本発明の構成部品である残留反射成分を除去す
る光フィルタとは明らかに異なる。
【0061】上記の本発明の3つの構成(第1から第3
まで)において、増幅部の個数は2個であるが、増幅部
の個数が3個の場合には、隣接した2つの波長帯を分波
器と合波器を用いて、1つに束ねた前記本発明の増幅器
を改めて1つの増幅部とみなせば、増幅部が2個の場合
と同様な構成及び動作になることは明らかである。増幅
部の個数が4個以上の場合も明らかに同様である。従っ
て、本発明は増幅部の個数が2個以上の任意の個数の場
合で成り立つ。
【0062】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。
【0063】
【第1の実施の形態】図12は本発明の第1の実施の形
態の構成を示している。増幅部にエルビウム添加ファイ
バ増幅器(EDFA)を用いた例である。短波長側に通
常の短波長帯EDFA(S型EDFA)11を、長波長
側に前記「従来の技術」のところで述べた利得等化器で
広帯域化した長波長帯EDFA(L型EDFA)12を
用いている。
【0064】図13は本実施の形態の増幅部(S型ED
FA及びL型EDFA)の利得スペクトルの概略を示
す。図13(a)は全体のスペクトルを、また、図13
(b)は前記境界波長域近辺のスペクトルである。前記
境界波長域は1562〜1566nmである。前記誘電
体多層膜フィルタの層数は、約100である。前記増幅
部のピーク利得は20dB、S型EDFA11の157
0nmにおける利得、及びL型EDFA12の1558
nmにおける利得は、ともに10dBである。図14は
本実施の形態における経路の損失スペクトルを示してい
る。
【0065】前記の信号光のパワー差P−P* が30d
B以下である波長域は、図13及び図14より、およそ
1560〜1568nmとなる。即ち、前記波長域の幅
は、8nmである。一方、従来の光増幅器でL型分波器
とL型合波器を用いた構成では、その波長域はおよそ1
561〜1574nmであり、前記波長城の幅は13n
mである。
【0066】上述のように、本実施の形態は従来技術に
比べ、前記波長域の幅(干渉雑音により利用が制限され
る信号光波長域幅)が約2分の1(13分の8)になっ
ている。
【0067】
【第2の実施の形態】図15は本発明の第2の実施の形
態の構成を示している。増幅部に半導体レーザ増幅器
(SLA)を用いた実施の形態である。SLAの利得波
長域は、半導体組成比を変えることにより変化する。本
実施の形態では、短波長帯SLA(S型SLA)13と
長波長帯SLA(L型SLA)14を用いているが、そ
れらは、主に、前記半導体組成比が異なる。
【0068】図16は本実施の形態の増幅部(S型SL
A及びL型SLA)の利得スペクトルの概略を示す。図
16(a)は全体のスペクトルを、また、図16(b)
は前記境界波長域近辺のスペクトルである。前記境界波
長域は1560〜1570nmである。前記誘電体多層
膜フィルタの層数は、約50である。前記増幅部のピー
ク利得は20dB、S型SLA13の1545nmにお
ける利得、及びL型SLA14の1585nmにおける
利得は、ともに10dBである。図17は本実施の形態
における経路の損失スペクトルを示している。
【0069】前記の信号光のパワー差P−P* が30d
B以下である波長域は、図16及び図17より、およそ
1554〜1576nmとなる。即ち、前記波長域の幅
は、22nmである。一方、従来の光増幅器でL型分波
器とL型合波器を用いた構成では、その波長域はおよそ
1557〜1595nmであり、前記波長域の幅は38
nmである。
【0070】上述のように、本実施の形態は従来技術に
比べ、前記波長域の幅(干渉雑音により利用が制限され
る信号光波長域幅)が、約2分の1(38分の22)に
なっている。
【0071】
【第3の実施の形態】図18は本発明の第3の実施の形
態の構成を示している。増幅部に半導体レーザ増幅器
(SLA)を用いるとともに光フィルタを用いた実施の
形態である。SLAの利得波長域は、半導体組成比を変
えることにより変化する。本実施の形態では、短波長帯
SLA(S型SLA)13と長波長帯SLA(L型SL
A)14を用いているが、それらは、主に、前記半導体
組成比が異なる。
【0072】本実施の形態の増幅部(S型SLA及びL
型SLA)の利得スペクトルの概略は、図16と同じで
ある。図18の本実施の形態で用いられる、分波器−
L、合波器−L及び光フィルタ15において用いられて
いる前記誘電体多層膜フィルタの層数は、約50であ
る。図19は、本実施の形態における経路の損失スペク
トルを示している。
【0073】前記の信号光のパワー差P−P* が30d
B以下である波長域は、図16及び図19より、およそ
1556〜1570nmとなる。即ち、前記波長域の幅
は、14nmである。一方、従来の光増幅器でL型分波
器とL型合波器を用いた構成では、その波長域はおよそ
1557〜1595nmであり、前記波長域の幅は、3
8nmである。
【0074】上述のように、本実施の形態は従来技術に
比べ、前記波長域の幅(干渉雑音により利用が制限され
る信号光波長域幅)が、約3分の1(38分の14)に
なっている。
【0075】
【第4の実施の形態】図20は本発明の第4の実施の形
態の構成を示している。増福部にファイバラマン増幅器
(FRA)を用いた実施の形態である。FRAの利得波
長域は、励起光波長を変えることにより変化する。本実
施の形態は、前記本発明の2波長帯の光増幅器を1つの
増幅部とみなした、3波長帯の光増幅器を示している。
短波長帯FRA(S型FRA)16と長波長帯FRA
(L型FRA)17を用いて、前記2波長帯の光増幅器
を構成し、それを新たに長波長帯FRA(L* 型FR
A)とし、そのL* 型FRAの短波長側に、第3の増幅
部として短波長帯FRA(S* 型FRA)18を、分波
器−L(3’)及び合波器−S(6’)とともに用いて
いる。本実施の形態の増幅部(S型FRA、L型FR
A、及びS* 型FRA)の利得スペクトルの概略を図2
1に示す。
【0076】本実施の形態で用いられている、分波器−
L及び合波器−Sの前記誘電体多層膜フィルタの層数
は、約50である。第3の実施の形態と同様にして、前
記波長域の幅は前記3波長帯の間の2つの境界波長域に
関し、ともに14nmである。一方、従来の光増幅器で
は、前記波長域の幅は38nmである。
【0077】上述のように、本実施の形態は従来技術に
比べ、前記波長域の幅(干渉雑音により利用が制限され
る信号光波長域幅)が、約3分の1(38分の14)に
なっている。
【0078】
【第5の実施の形態】図24は、本発明の第5の実施形
態の構成を示している。前記第1の実施形態と類似して
いるが、第1の実施形態が前記本発明の第1構成に基づ
くものであるのに対し、本第5実施形態は前記本発明の
第3構成に基づくものである。増幅部は、短波長帯にS
型EDFAを、長波長帯にL型EDFAを、分波器およ
び合波器に1対1の分岐比の波長無依存型のファイバカ
プラを用いている。また、S型EDFAおよびL型ED
FAの後段に、それぞれ長波長帯の信号光および短波長
帯の信号光を除去する光フィルタとしてファイバグレー
ティング(それぞれファイバグレーティング−Lおよび
−Sとする)を設置している。S型およびL型EDFA
は、それぞれ1530〜1560nmおよび1570〜
1600nmの範囲の波長の信号光を増幅する。
【0079】ファイバグレーティング−Sは、1550
〜1560nmの範囲の波長の信号光のみを20dB以
上の損失値で除去する。ただし、L型EDFAは157
0〜1600nmの範囲の波長の信号光に対して20d
Bの利得を示し、同時に1550〜1560nmの信号
光に対して10dB以下の利得を、1530〜1550
nmの信号光に対して10dB以上の損失を示す。ま
た、ファイバグレーティング−Lは、1570〜160
0nmの範囲の波長の信号光のみを20dB以上の損失
値で除去する。ただし、S型EDFAは1530〜15
60nmの範囲の波長の信号光に対して20dBの利得
を示し、同時に1570〜1600nmの信号光に対し
て10dB以下の利得を示す。上記の特性のファイバグ
レーティング−Sおよび−Lは、安価かつ容易に作製可
能である。
【0080】本実施形態では、信号光波長として前記使
用不可な波長幅は1560〜1570nmの10nmで
ある。これはファイバグレーティング−Lおよび−Sを
用いない従来技術に比べ明らかに小さく、2分の1以下
である。
【0081】また、本実施形態では、増幅器の入力部お
よび出力部に波長無依存の1対1の分岐比の分波器およ
び合波器を用いているので、誘電体多層膜フィルタのよ
うな波長分離型の分波器および合波器を用いた場合に比
べ、全波長の信号光に対して3dB近い過剰損失が生じ
る。ただし、1対1の分岐比の波長無依存型のファイバ
カプラは一般に他のフィルタに比べ安価であるという利
点がある。また、上記過剰損失は、他の付加的な手段に
より補填できる。
【0082】
【第6の実施の形態】図25は、本発明の第6の実施形
態の構成を示している。この第6の実施形態は、前記第
5の実施形態と類似しているが、分波器として多層膜誘
電体フィルタを用い、また合波器として1対1の分岐比
の波長無依存型のファイバカプラを用いている点が大き
く異なる。また、L型EDFAの後段に短波長帯の信号
光を除去する光フィルタとしてファイバグレーティング
−Sを設置している。
【0083】このファイバグレーティング−Sは、15
50〜1560nmの範囲の波長の信号光のみを10d
B以上の損失値で除去する。ただし、L型EDFAは、
1570〜1600nmの信号光に対して20dBの利
得を示し、同時に1550〜1560の信号光に対して
10dB以下の利得を、1530〜1550の信号光に
対して10dB以上の損失を示す。また、分波器−S
は、入力ポート(c)とL型EDFAへ繋がるポート
(l)の間の透過損失として、1530〜1560nm
の信号光に対して10dB以上の損失を示す。
【0084】本実施形態では、信号光波長として前記使
用不可な波長幅は1560〜1570nmの10nmで
ある。これは、ファイバグレーティング−Sを用いない
従来技術に比べて明らかに小さく、2分の1以下であ
る。
【0085】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に
限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計等も含まれる。
【0086】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前記干渉雑音を被る信号光波長域が狭く、ひいては利用
可能な信号光波長域が広くとれるという効果がある。
【0087】具体的には、本発明の光増幅器は、入力信
号光を波長に応じて分波する分波器と、並列に配置され
それぞれ異なる増幅波長帯域を有し前記分波器から出射
された信号光をそれぞれ増幅する2つの増幅部と、前記
増幅部からそれぞれ出射された信号光を合波する合波器
と、前記増幅部の少なくとも1つに直列に配置され所定
の波長域に損失を有する光フィルタとを備えるため、前
記光フィルタが前記分波器による分波における残留波長
成分の損失を生じせしめ、当該光フィルタが配置されて
いる信号経路の利得特性が良好になり、信号雑音を被る
帯域を狭くすることが可能となる。
【0088】また、本発明の光増幅器は、入力信号光を
波長に応じて分波する誘電体多層膜フィルタを用いた分
波器と、並列に配置されそれぞれ異なる増幅波長帯域を
有し前記分波器から出射された信号光をそれぞれ増幅す
る2つの増幅部と、前記分波器に設けられた誘電体多層
膜フィルタとは異なる波長帯域を透過する誘電体多層膜
フィルタを用いて前記増幅部からそれぞれ出射された信
号光を合波する合波器とを備えるため、分波器に用いら
れる誘電体多層膜フィルタと合波器に用いられる誘電体
多層膜フィルタの透過帯域が異なり、各信号経路の利得
特性が良好になり、信号雑音を被る帯域を狭くすること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術による光増幅器の一例を示す構成図
である。
【図2】 従来技術による分波器の構成図である。
【図3】 従来技術による合波器の構成図である。
【図4】 従来技術による増幅部の利得スペクトルを示
すグラフである。
【図5】 従来技術によるL型分波器(及びL型合波
器)の損失スペクトルを示すグラフである。
【図6】 従来技術によるS型分波路(及びS型合波
器)の損失スペクトルを示すグラフである。
【図7】 従来技術による光増幅器の経路の損失スペク
トルを示すグラフである。
【図8】 本発明の光増幅器の第1の構成図である。
【図9】 本発明の第1の構成における経路の損失スペ
クトルを示すグラフである。
【図10】 本発明の光増幅器の第2の構成図である。
【図11】 本発明の第2の構成における経路の損失ス
ペクトルを示すグラフである。
【図12】 本発明の光増幅器の第1の実施の形態の構
成図である。
【図13】 本発明の第1の実施の形態における増幅部
の利得スペクトルを示すグラフである。
【図14】 本発明の第1の実施の形態における経路の
損失スペクトルを示すグラフである。
【図15】 本発明の光増幅器の第2の実施の形態の構
成図である。
【図16】 本発明の第2の実施の形態における増幅部
の利得スペクトルを示すグラフである。
【図17】 本発明の第2の実施の形態における経路の
損失スペクトルを示すグラフである。
【図18】 本発明の光増幅器の第3の実施の形態の構
成図である。
【図19】 本発明の第3の実施の形態における経路の
損失スペクトルを示すグラフである。
【図20】 本発明の光増幅器の第4の実施の形態の構
成図である。
【図21】 本発明の第4の実施の形態における増幅部
の利得スペクトルを示すグラフである。
【図22】 従来技術による光増幅器の基本構成を示す
構成図である。
【図23】 本発明の光増幅器の第3の構成図である。
【図24】 本発明の光増幅器の第5の実施の形態の構
成図である。
【図25】 本発明の光増幅器の第6の実施の形態の構
成図である。
【符号の説明】
1,2:増幅部、3,3’,5:分波器、4,6
6’:合波器、7,8,15:光フィルタ、11,1
2:EDFA、13,14:SLA、16,17,1
8:FRA。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/17 H04B 9/00 J 10/16 E H04J 14/00 U 14/02 H04B 10/02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号光を波長に応じて分波する分波
    器と、 並列に配置され、それぞれ異なる増幅波長帯域を有し、
    前記分波器から出射された信号光をそれぞれ増幅する2
    つの増幅部と、 前記増幅部からそれぞれ出射された信号光を合波する合
    波器と、 前記増幅部の少なくとも1つに直列に配置され所定の波
    長域に損失を有する光フィルタとを備えたことを特徴と
    する光増幅器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光増幅器において、 前記光フィルタは、短波長帯域の前記増幅器に直列に配
    置され、長波長域に損失を有することを特徴とする光増
    幅器。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光増幅器において、 前記光フィルタは、長波長帯域の前記増幅器に直列に配
    置され、短波長域に損失を有することを特徴とする光増
    幅器。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光増幅器において、 前記分波器は、誘電体多層膜フィルタを用いたものであ
    ることを特徴とする光増幅器。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の光増幅器において、 前記合波器は、誘電体多層膜フィルタを用いたものであ
    ることを特徴とする光増幅器。
  6. 【請求項6】 入力信号光を波長に応じて分波する誘電
    体多層膜フィルタを用いた分波器と、 並列に配置され、それぞれ異なる増幅波長帯域を有し、
    前記分波器から出射された信号光をそれぞれ増幅する2
    つの増幅部と、 前記分波器に設けられた誘電体多層膜フィルタとは異な
    る波長帯域を透過する誘電体多層膜フィルタを用いて前
    記増幅部からそれぞれ出射された信号光を合波する合波
    器とを備えたことを特徴とする光増幅器。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の光増幅器において、 前記分波器は、長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いており、 前記合波器は、短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いていることを特徴とする光増幅器。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載の光増幅器において、 前記分波器は、短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いており、 前記合波器は、長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いていることを特徴とする光増幅器。
  9. 【請求項9】 請求項2に記載の光増幅器において、 前記分波器は、長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いて信号光を分波するものであり、 前記合波器は、長波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いて信号光を合波するものであることを特徴とする光増
    幅器。
  10. 【請求項10】 請求項3に記載の光増幅器において、 前記分波器は、短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いて信号光を分波するものであり、 前記合波器は、短波長透過型誘電体多層膜フィルタを用
    いて信号光を合波するものであることを特徴とする光増
    幅器。
  11. 【請求項11】 請求項9または10に記載の光増幅器
    において、 前記光フィルタは、誘電体多層膜フィルタを用いたもの
    であることを特徴とする光増幅器。
  12. 【請求項12】 請求項9または請求項10に記載の光
    増幅器において、 前記光フィルタは、ファイバグレーティングを用いたも
    のであることを特徴とする光増幅器。
  13. 【請求項13】 請求項1から12までのいずれかに記
    載の光増幅器を、並列配置された増幅部のいずれか一方
    とした光増幅器。
  14. 【請求項14】 異なる増幅波長帯域を有する増幅部を
    並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器
    で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分配して増幅し、
    さらに前記増幅された各増幅波長帯域の光を合波する光
    増幅器であって、 前記誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器の残留反射
    成分を遮断する手段を備えたことを特徴とする光増幅
    器。
  15. 【請求項15】 異なる増幅波長帯域を有する増幅部を
    並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器
    で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分配して増幅し、
    さらに前記増幅された各増幅波長帯域の光を誘電体多層
    膜フィルタ板を用いた合波器で合波する光増幅器であっ
    て、 長波長域透過型誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器
    とともに短波長域透過型誘電体多層膜フィルタ板を用い
    た合波器、もしくは短波長域透過型誘電体多層膜フィル
    タ板を用いた分波器とともに長波長域透過型誘電体多層
    膜フィルタ板を用いた合波器を備えたことを特徴とする
    光増幅器。
  16. 【請求項16】 異なる増幅波長帯域を有する増幅部を
    並列に配置し、誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器
    で各増幅波長帯域の光を前記増幅部に分配して増幅し、
    さらに前記増幅された各増幅波長帯域の光を誘電体多層
    膜フィルタ板を用いた合波器で合波する光増幅器であっ
    て、 長波長域透過型誘電体多層膜フィルタ板を用いた分波器
    及び合波器とともに短波長帯域を増幅する増幅部の前段
    または後段に配置された長波長帯域に損失を有する光フ
    ィルタ、もしくは短波長域透過型誘電体多層膜フィルタ
    板を用いた分波器及び合波器とともに長波長帯域を増幅
    する増幅部の前段または後段に配置された短波長帯域に
    損失を有する光フィルタを備えたことを特徴とする光増
    幅器。
  17. 【請求項17】 請求項14乃至16いずれか記載の光
    増幅器を、並列配置された増幅部のいずれか一方とした
    ことを特徴とする光増幅器。
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WO2023166566A1 (ja) * 2022-03-01 2023-09-07 日本電信電話株式会社 分離システム

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