JP2003332660A - Optical amplification module, optical amplifier, optical communication system, and white light source - Google Patents

Optical amplification module, optical amplifier, optical communication system, and white light source

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JP2003332660A
JP2003332660A JP2003057584A JP2003057584A JP2003332660A JP 2003332660 A JP2003332660 A JP 2003332660A JP 2003057584 A JP2003057584 A JP 2003057584A JP 2003057584 A JP2003057584 A JP 2003057584A JP 2003332660 A JP2003332660 A JP 2003332660A
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optical waveguide
light
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素貴 角井
Atsushi Kinugasa
淳 衣笠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplifier or the like wherein the amplification gain of signal light around a wavelength range of 1,490-1,520 nm is flatter than heretofore. <P>SOLUTION: In the optical amplifier (100), excited light from exciting light sources (171, 172) is supplied to EDFs (141-145). Excited light from exciting light sources (173-175) is supplied to a TDF (146). Signal light inputted from an input terminal (101) passes through an optical isolator (121) and an optical coupler (131) in sequence and amplified by the EDFs (141-145), and its gain is equalized by optical filters (151-154). The amplified signal light passes through an optical coupler (132),an optical isolator (122), and optical couplers (133, 134), and amplified by the TDF (146). Then, it passes through an optical coupler (135), an optical isolator (123) and an optical branch (112) and outputted from an output terminal (102). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、希土類元素が光
導波領域に添加された光導波路を含む光増幅モジュー
ル、該光増幅モジュールを含む光増幅器、白色光源、及
び該光増幅器を含む光通信システムに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplification module including an optical waveguide in which a rare earth element is added to an optical waveguide region, an optical amplifier including the optical amplification module, a white light source, and an optical communication system including the optical amplifier. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムは、光ファイバ伝送路に
信号光を伝搬させることで、大容量の情報を高速に伝送
することができる。この光通信システムにおける信号光
の波長帯域として、Cバンド(1530nm〜1565
nm)が既に使用され、Lバンド(1565nm〜16
25nm)の使用も検討されている。また、更なる大容
量化を図るため、信号波長帯域としてSバンド(146
0nm〜1530nm)の使用も検討されている。
2. Description of the Related Art An optical communication system can transmit a large amount of information at high speed by propagating signal light in an optical fiber transmission line. As a wavelength band of signal light in this optical communication system, C band (1530 nm to 1565)
nm) has already been used and the L band (1565 nm-16
25 nm) is also being considered. In order to further increase the capacity, the S band (146
The use of 0 nm to 1530 nm) is also under consideration.

【0003】また、光通信システムでは、信号光を増幅
するために光増幅器が用いられる。Cバンド又はLバン
ドの信号光を光増幅することができる光増幅器として、
Er(エルビウム)元素が光導波領域に添加された光増
幅用ファイバ(EDF: Erbium-Doped Fiber)が光増幅
媒体として適用されたEDFA(Erbium-Doped FiberAm
plifier)が利用される。このEDFAは、EDFに励
起光(波長0.98μm帯又は1.48μm帯)を供給
することで、このEDFを伝搬するCバンド又はLバン
ドの信号光を増幅することができる。
Further, in the optical communication system, an optical amplifier is used to amplify the signal light. As an optical amplifier capable of optically amplifying signal light of C band or L band,
An EDFA (Erbium-Doped FiberAm) in which an optical amplification fiber (EDF: Erbium-Doped Fiber) in which an Er (erbium) element is added to an optical waveguide region is applied as an optical amplification medium.
plifier) is used. The EDFA can amplify the C-band or L-band signal light propagating through the EDF by supplying pump light (wavelength 0.98 μm band or 1.48 μm band) to the EDF.

【0004】一方、Sバンドの信号光を増幅することが
できる光増幅器として、Tm(ツリウム)元素が光導波
領域に添加された光増幅用ファイバ(TDF: Thulium-
Doped Fiber)を光増幅媒体として用いるTDFA(Thu
lium-Doped Fiber Amplifier)が検討されている。この
TDFAは、TDFに励起光(波長1.05μm帯、
1.2μm帯、1.4μm帯又は1.55〜1.65μ
m帯)を供給することで、このTDFを伝搬するSバン
ドの信号光を増幅することができる。
On the other hand, as an optical amplifier capable of amplifying S-band signal light, an optical amplification fiber (TDF: Thulium-doped fiber) in which a Tm (thulium) element is added to an optical waveguide region.
TDFA (Thu) using Doped Fiber as an optical amplification medium
lium-Doped Fiber Amplifier) is under consideration. This TDFA is a pumping light (wavelength 1.05 μm band,
1.2μm band, 1.4μm band or 1.55 to 1.65μ
By supplying (m band), the signal light of S band propagating in this TDF can be amplified.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、従来の光
増幅器について検討した結果、以下のような課題を発見
した。すなわち、実際にTDFAが増幅し得る信号波長
域の上限は1510nm程度である(例えば文献1「T.
Kasamatsu, et al., "Laser-diode-pumped highly-eff
icient gain-shifted thulium-doped fiber amplifier
operating in the1480-1510-nm band", OFC2001, Techn
ical Digest, TuQ4 (2001)」を参照)。一方、EDFA
が増幅し得る信号波長域の下限は一般に1530nm程
度である。したがって、波長域1510nm〜1530
nmの信号光は、これらEDFA及びTDFAを使用す
るのみでは増幅され得ない。このことから、光ファイバ
伝送路として用いられる石英系光ファイバの低損失波長
域の使用効率が悪い。
As a result of examining conventional optical amplifiers, the inventors have found the following problems. That is, the upper limit of the signal wavelength range that can be actually amplified by TDFA is about 1510 nm (see, for example, Document 1 “T.
Kasamatsu, et al., "Laser-diode-pumped highly-eff
icient gain-shifted thulium-doped fiber amplifier
operating in the1480-1510-nm band ", OFC2001, Techn
ical Digest, TuQ4 (2001) ”). On the other hand, EDFA
The lower limit of the signal wavelength range that can be amplified is generally about 1530 nm. Therefore, the wavelength range 1510 nm to 1530
The signal light of nm cannot be amplified only by using these EDFA and TDFA. For this reason, the silica-based optical fiber used as the optical fiber transmission line has poor use efficiency in the low-loss wavelength range.

【0006】そこで、波長域1490nm〜1520n
m付近の信号光を増幅し得るEDFAが提案されている
(例えば、文献2「E. Ishikawa, et al., "Novel 1500
nm-band EDFA with discrete Raman amplifier", ECOC2
001, Postdeadline papers,pp.48-49 (2001)」及び特開
2001−313433号公報を参照)。これらに開示
されたEDFAは、反転分布を高めることで、上記波長
域の信号光を増幅する。
Therefore, the wavelength range 1490 nm to 1520 n
An EDFA capable of amplifying a signal light near m has been proposed (for example, see Reference 2 “E. Ishikawa, et al.,“ Novel 1500
nm-band EDFA with discrete Raman amplifier ", ECOC2
001, Postdeadline papers, pp.48-49 (2001) "and JP 2001-313433 A). The EDFAs disclosed therein amplify the signal light in the above wavelength range by increasing the population inversion.

【0007】しかしながら、このEDFAは、上記波長
域において非常に大きな正の利得傾斜を有していて、単
独では利得平坦化を実現することができない。そのた
め、利得平坦化のためにラマン増幅器の併用を余儀なく
されている。ところが、ラマン増幅器は、EDFAやT
DFAと比較して、励起効率が低く、光ファイバ長が数
kmも必要であることから大型であり、光ファイバ中の
非線形光学現象や二重レーリ散乱に起因した信号光伝送
品質が劣化する等の課題がある。
However, this EDFA has a very large positive gain slope in the above wavelength range and cannot achieve gain flattening by itself. Therefore, it is inevitable to use a Raman amplifier together for flattening the gain. However, Raman amplifiers use EDFA and T
Compared to DFA, the pumping efficiency is low and the length of the optical fiber is several kilometers, so it is large, and the signal light transmission quality deteriorates due to the nonlinear optical phenomenon in the optical fiber and double Rayleigh scattering. There are challenges.

【0008】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたものであり、波長域1490nm〜15
20nm付近における信号光の増幅利得が従来より平坦
である光増幅器、希土類元素が光導波領域に添加された
光導波路を含み上記光増幅器において好適に用いられ得
る光増幅モジュール、上記光増幅器を含む光通信システ
ム、及び、上記光増幅モジュールを含む白色光源を提供
することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a wavelength range of 1490 nm to 15 nm.
An optical amplifier in which the amplification gain of signal light in the vicinity of 20 nm is flatter than in the past, an optical amplifier module including an optical waveguide in which a rare earth element is added to an optical waveguide region, which can be suitably used in the optical amplifier, and light including the optical amplifier An object of the present invention is to provide a communication system and a white light source including the optical amplification module.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る光増幅モ
ジュールは、波長域1490nm〜1520nmを少な
くとも一部に含む信号波長域の複数チャネルの信号光を
増幅する光増幅モジュールである。この光増幅モジュー
ルは、Tm元素が光導波領域に添加されたTm添加光導
波路と、このTm添加光導波路と光学的に接続され、E
r元素が光導波領域に添加されたEr添加光導波路とを
備える。また、この発明に係る光増幅器は、入力端から
入力された信号光を増幅する光増幅器である。この光増
幅器は、Tm添加光導波路及びEr添加光導波路を含む
上記光増幅モジュールと、Erイオンを励起し得る波長
の励起光をEr添加光導波路に供給する第1励起光供給
手段と、Tmイオンを励起し得る波長の励起光をTm添
加光導波路に供給する第2励起光供給手段とを備える。
An optical amplification module according to the present invention is an optical amplification module for amplifying signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including at least a part of a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm. This optical amplification module is a Tm-doped optical waveguide in which a Tm element is added to an optical waveguide region, and is optically connected to the Tm-doped optical waveguide.
An Er-doped optical waveguide in which an r element is added to the optical waveguide region. The optical amplifier according to the present invention is an optical amplifier that amplifies the signal light input from the input end. This optical amplifier includes the above optical amplification module including a Tm-doped optical waveguide and an Er-doped optical waveguide, first pumping light supply means for supplying pumping light having a wavelength capable of exciting Er ions to the Er-doped optical waveguide, and Tm ions. A second pumping light supply means for supplying pumping light having a wavelength capable of pumping to the Tm-doped optical waveguide.

【0010】この発明によれば、Erイオンを励起し得
る波長の励起光が第1励起光供給手段によりEr添加光
導波路に供給され、Tmイオンを励起し得る波長の励起
光が第2励起光供給手段によりTm添加光導波路に供給
される。そして、Er添加光導波路及びTm添加光導波
路を含む光増幅モジュールでは、Er添加光導波路及び
Tm添加光導波路の双方において信号光が増幅される。
したがって、全体の利得スペクトルは、Er添加光導波
路及びTm添加光導波路それぞれの利得スペクトルを総
合したものとなる。これにより、波長域1490nm〜
1520nm付近における信号光の増幅利得が従来より
平坦になる。
According to the present invention, the excitation light having a wavelength capable of exciting Er ions is supplied to the Er-doped optical waveguide by the first excitation light supply means, and the excitation light having a wavelength capable of exciting Tm ions is second excitation light. It is supplied to the Tm-doped optical waveguide by the supply means. Then, in the optical amplification module including the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide, the signal light is amplified in both the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide.
Therefore, the overall gain spectrum is the sum of the gain spectra of the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide. As a result, the wavelength range from 1490 nm
The amplification gain of the signal light near 1520 nm becomes flatter than before.

【0011】この発明に係る光増幅モジュールは、信号
光の進行方向から見てEr添加光導波路の上流側、下流
側又は中途に配置され、波長域1490nm〜1520
nmに含まれる領域においてEr添加光導波路の利得を
等化する利得等化フィルタをさらに備えてもよい。この
場合、波長域1490nm〜1520nm付近における
信号光の増幅利得が利得等化フィルタによりさらに平坦
になる。
The optical amplifying module according to the present invention is arranged in the upstream side, the downstream side or in the middle of the Er-doped optical waveguide when viewed from the traveling direction of the signal light, and has a wavelength range of 1490 nm to 1520.
A gain equalizing filter for equalizing the gain of the Er-doped optical waveguide in the region included in nm may be further provided. In this case, the amplification gain of the signal light in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm is further flattened by the gain equalizing filter.

【0012】この発明に係る光増幅モジュールは、信号
光の進行方向から見てEr添加光導波路の上流側、下流
側又は中途に配置され、波長1530nm以上の波長域
の光を遮断する遮断フィルタをさらに備えてもよい。こ
の場合、波長1530nm以上の波長域の自然放出光
(ASE)は、遮断フィルタにより遮断され、後段に出
力されるのが阻止される。
The optical amplification module according to the present invention is provided with a cutoff filter which is arranged upstream, downstream or in the middle of the Er-doped optical waveguide as viewed from the traveling direction of the signal light and which cuts off light in the wavelength range of 1530 nm or more. It may be further provided. In this case, the spontaneous emission light (ASE) in the wavelength range of 1530 nm or more is blocked by the blocking filter and blocked from being output to the subsequent stage.

【0013】この発明に係る光増幅モジュールは、0.
98μm帯の励起光をEr添加光導波路に供給する第1
光結合器をさらに備えてもよい。この場合、Er添加光
導波路の反転分布を高める上で好ましい。また、この発
明に係る光増幅モジュールは、波長1.05μm帯又は
波長1.4μm帯の励起光と、波長1.2μm帯又は波
長1.55〜1.65μm帯の励起光をTm添加光導波
路に供給する第2光結合器をさらに備えてもよい。この
場合、利得ピークの長波長側シフトを生じさせる上で好
ましい。
The optical amplification module according to the present invention has
First supply of excitation light of 98 μm band to Er-doped optical waveguide
An optical coupler may be further provided. In this case, it is preferable to enhance the population inversion of the Er-doped optical waveguide. Further, the optical amplification module according to the present invention is a Tm-doped optical waveguide for pumping light of wavelength 1.05 μm band or wavelength 1.4 μm band and pumping light of wavelength 1.2 μm band or wavelength 1.55 to 1.65 μm band. It may further include a second optical coupler for supplying to. In this case, it is preferable to cause the shift of the gain peak on the long wavelength side.

【0014】この発明に係る光増幅モジュールは、Er
元素が光導波領域に添加されたEr添加光導波路と、E
r添加光導波路の温度を室温以上に維持する温度調整手
段とを備えてもよい。この場合、Er添加光導波路の利
得を高める上で好ましい。また、温度調整手段がEr添
加光導波路の温度を65℃以上に維持するのがよく、こ
の場合、安価なヒータを用いることができる点で好まし
い。
The optical amplification module according to the present invention is Er
An Er-doped optical waveguide in which an element is added to the optical waveguide region, and E
A temperature adjusting means for maintaining the temperature of the r-doped optical waveguide at room temperature or higher may be provided. This case is preferable for increasing the gain of the Er-doped optical waveguide. Further, it is preferable that the temperature adjusting means maintains the temperature of the Er-doped optical waveguide at 65 ° C. or higher, which is preferable in that an inexpensive heater can be used.

【0015】なお、この発明に係る光増幅モジュール
は、光導波路領域に、Er元素とともにAl23及びP
25が共添加されたEr添加光導波路を備えてもよい。
この場合、当該光増幅モジュールは、波長域1490n
m〜1520nmを少なくとも一部に含む信号波長域の
複数チャネルの信号光を増幅する。また、Sバンドにお
いて、誘導放出断面積の波長依存性が平坦となるため、
利得の平坦化が容易になる。
In the optical amplification module according to the present invention, Al 2 O 3 and P are contained in the optical waveguide region together with the Er element.
An Er-doped optical waveguide in which 2 O 5 is co-doped may be provided.
In this case, the optical amplification module has a wavelength range of 1490n.
Signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including m to 1520 nm in at least a part thereof is amplified. Further, in the S band, the wavelength dependence of the stimulated emission cross section becomes flat,
It becomes easy to flatten the gain.

【0016】この発明に係る光増幅モジュールにおい
て、Tm添加光導波路及びEr添加光導波路それぞれ
は、光ファイバを含むのが好ましい。この場合、導波路
長を容易に長くすることができ、利得を高くすることが
できからである。
In the optical amplification module according to the present invention, each of the Tm-doped optical waveguide and the Er-doped optical waveguide preferably includes an optical fiber. This is because in this case, the waveguide length can be easily increased and the gain can be increased.

【0017】この発明に係る光増幅器は、Er元素が光
導波領域に添加されたEr添加光導波路と、波長976
nm以下の0.98μm帯の励起光をEr添加光導波路
に供給する励起光供給手段とを備える。この場合、波長
域1490nm〜1520nmにおいてEr添加光導波
路における利得の改善が図られる。
The optical amplifier according to the present invention comprises an Er-doped optical waveguide in which an Er element is doped in the optical waveguide region, and a wavelength 976.
Excitation light supply means for supplying excitation light in the 0.98 μm band of nm or less to the Er-doped optical waveguide. In this case, the gain in the Er-doped optical waveguide is improved in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm.

【0018】この発明に係る光増幅器において、Er添
加光導波路は、信号光の進行方向から見てTm添加光導
波路の上流側に配置されるのが好ましい。この場合、前
段のEr添加光導波路に入力される信号光のパワーが小
さくなって、Er添加光導波路における反転分布が高く
なり、一方、後段のTm添加光導波路に入力する信号光
のパワーが大きくなって、Tm添加光導波路において利
得飽和が生じるので、Tm添加光導波路における利得ピ
ーク波長の長波長化に有利となる。
In the optical amplifier according to the present invention, the Er-doped optical waveguide is preferably arranged on the upstream side of the Tm-doped optical waveguide as seen from the traveling direction of the signal light. In this case, the power of the signal light input to the Er-doped optical waveguide in the preceding stage becomes small and the population inversion in the Er-doped optical waveguide becomes high, while the power of the signal light input to the Tm-doped optical waveguide in the subsequent stage becomes large. Then, gain saturation occurs in the Tm-doped optical waveguide, which is advantageous for increasing the gain peak wavelength in the Tm-doped optical waveguide.

【0019】この発明に係る光通信システムは、上記光
増幅器(この発明に係る光増幅器)を含み、波長域14
90nm〜1520nmを含む信号波長域の複数チャネ
ルの信号光を伝送するとともに、上記波長域内の信号光
を光増幅器により増幅する。この光通信システムは、波
長域1490nm〜1520nmの信号光を上記光増幅
器により増幅するため、未使用波長域が従来より小さく
なって、さらに大容量の情報を送受信することができ
る。
An optical communication system according to the present invention includes the above optical amplifier (the optical amplifier according to the present invention) and has a wavelength range of 14
The signal light of a plurality of channels in the signal wavelength range including 90 nm to 1520 nm is transmitted, and the signal light in the wavelength range is amplified by the optical amplifier. In this optical communication system, since the signal light in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm is amplified by the optical amplifier, the unused wavelength range becomes smaller than that of the conventional one, and it is possible to transmit / receive a larger amount of information.

【0020】この発明に係る光通信システムにおいて、
信号波長域は、帯域幅4nm〜6nmの未使用波長域で
隔てられた1又はそれ以上の帯域を含むのが好ましい。
この場合、Er元素及びTm元素それぞれの蛍光特性の
観点や、光合波器及び光分波器それぞれの特性の観点か
ら、この程度の帯域幅の未使用波長域が最適なものとな
る。
In the optical communication system according to the present invention,
The signal wavelength range preferably includes one or more bands separated by an unused wavelength range having a bandwidth of 4 nm to 6 nm.
In this case, from the viewpoint of the fluorescence characteristics of each of the Er element and the Tm element, and the characteristics of each of the optical multiplexer and the optical demultiplexer, the unused wavelength range having such a bandwidth is optimal.

【0021】この発明に係る光通信システムにおいて、
未使用波長域内のラマン増幅用の励起光を光伝送路に供
給して、その光伝送路において信号光をラマン増幅する
のが好ましい。この場合には、システム全体の利得スペ
クトルの更なる平坦化が可能であり、また、ラマン増幅
用の励起光のレーリ散乱が信号光に与える悪影響を抑制
することができる。
In the optical communication system according to the present invention,
It is preferable to supply pumping light for Raman amplification within the unused wavelength region to the optical transmission line, and Raman-amplify the signal light in the optical transmission line. In this case, the gain spectrum of the entire system can be further flattened, and the adverse effect of Rayleigh scattering of the pumping light for Raman amplification on the signal light can be suppressed.

【0022】この発明に係る白色光源は、Tm添加光導
波路及びEr添加光導波路を含む上記光増幅モジュール
(この発明に係る光増幅モジュール)と、Erイオンを
励起し得る波長の励起光をEr添加光導波路に供給する
第1励起光供給手段と、Tmイオンを励起し得る波長の
励起光をTm添加光導波路に供給する第2励起光供給手
段とを備え、励起光の供給によりTm添加光導波路及び
Er添加光導波路それぞれにおいて発生した自然放出光
を出力する。この白色光源は、上記光増幅器と略同様の
構成であるが、信号光が入力されることはなく、Tm添
加光導波路及びEr添加光導波路それぞれにおいて発生
した自然放出光を出力する。この白色光源は、波長域
1.45μm〜1.61μmの白色光を出力することが
できる。
A white light source according to the present invention comprises the above-mentioned optical amplification module (optical amplification module according to the present invention) including a Tm-doped optical waveguide and an Er-doped optical waveguide, and Er-doped excitation light having a wavelength capable of exciting Er ions. A first excitation light supply means for supplying the optical waveguide and a second excitation light supply means for supplying excitation light having a wavelength capable of exciting Tm ions to the Tm-doped optical waveguide, and the Tm-doped optical waveguide by supplying the excitation light. And the spontaneous emission light generated in each of the Er-doped optical waveguides is output. This white light source has substantially the same configuration as the above optical amplifier, but does not receive signal light and outputs spontaneous emission light generated in each of the Tm-doped optical waveguide and the Er-doped optical waveguide. This white light source can output white light in the wavelength range of 1.45 μm to 1.61 μm.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光増幅モジ
ュール、光増幅器、白色光源及び光通信システムの各実
施形態を、図1〜16を用いて詳細に説明する。なお、
図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、
重複する説明を省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an optical amplifier module, an optical amplifier, a white light source and an optical communication system according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. In addition,
In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals,
A duplicate description will be omitted.

【0024】図1は、この発明に係る光増幅器100の
一実施形態の構成を示す図である。この図に示された光
増幅器100は、入力端101から出力端102へ向か
う信号光伝搬経路上に順に配置された、光分岐器11
1、光アイソレータ121、光結合器131、EDF1
41、光フィルタ151、EDF142、光フィルタ1
52、EDF143、光フィルタ153、EDF14
4、光フィルタ154、EDF145、光結合器13
2、光アイソレータ122、光結合器133、光結合器
134、TDF146、光結合器135、光アイソレー
タ123及び光分岐器112を備える。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an optical amplifier 100 according to the present invention. The optical amplifier 100 shown in this drawing has an optical branching device 11 arranged in order on a signal light propagation path from an input end 101 to an output end 102.
1, optical isolator 121, optical coupler 131, EDF1
41, optical filter 151, EDF 142, optical filter 1
52, EDF143, optical filter 153, EDF14
4, optical filter 154, EDF 145, optical coupler 13
2, an optical isolator 122, an optical coupler 133, an optical coupler 134, a TDF 146, an optical coupler 135, an optical isolator 123, and an optical splitter 112.

【0025】また、この光増幅器100は、EDF14
1の温度を調整する温度調整部161、EDF142の
温度を調整する温度調整部162、EDF143の温度
を調整する温度調整部163、EDF144の温度を調
整する温度調整部164、EDF145の温度を調整す
る温度調整部165、光結合器131に接続された励起
光源171、光結合器132に接続された励起光源17
2、光結合器133に接続された励起光源173、光結
合器134に接続された励起光源174、光結合器13
5に接続された励起光源175、光分岐器121に接続
された信号光検知部181、光分岐器122に接続され
た信号光検知部182、及び、制御部190を備える。
なお、信号光伝搬回路上にある各構成要素及び温度調整
部161〜165は、この発明に係る光増幅モジュール
の一部を構成する。
Further, this optical amplifier 100 has an EDF 14
The temperature adjusting unit 161 for adjusting the temperature of No. 1, the temperature adjusting unit 162 for adjusting the temperature of the EDF 142, the temperature adjusting unit 163 for adjusting the temperature of the EDF 143, the temperature adjusting unit 164 for adjusting the temperature of the EDF 144, and the temperature of the EDF 145 are adjusted. Temperature adjusting unit 165, pumping light source 171 connected to optical coupler 131, pumping light source 17 connected to optical coupler 132
2, pumping light source 173 connected to the optical coupler 133, pumping light source 174 connected to the optical coupler 134, optical coupler 13
5, an excitation light source 175 connected to the optical branching device 5, a signal light detection unit 181 connected to the optical branching device 121, a signal light detection unit 182 connected to the optical branching device 122, and a control unit 190.
The components on the signal light propagation circuit and the temperature adjustment units 161 to 165 form a part of the optical amplification module according to the present invention.

【0026】EDF141〜145それぞれは、石英ガ
ラスをホストガラスとし少なくともコア領域にEr元素
が添加されている光導波路である。これらEDF141
〜145それぞれは、Erイオンを励起し得る波長の励
起光が供給されることで、Cバンドの信号光を増幅す
る。TDF146は、フッ化物系ガラス又はテルライト
系ガラスをホストガラスとし少なくともコア領域にTm
元素が添加されている光導波路である。これらTDF1
46は、Tmイオンを励起し得る波長の励起光が供給さ
れることで、Sバンドの信号光を増幅する。
Each of the EDFs 141 to 145 is an optical waveguide in which quartz glass is used as a host glass and Er element is added to at least the core region. These EDF141
Each of ˜145 amplifies the C-band signal light by being supplied with pumping light having a wavelength capable of exciting Er ions. TDF 146 uses fluoride-based glass or tellurite-based glass as a host glass and has Tm in at least the core region.
It is an optical waveguide to which an element is added. These TDF1
The pump light 46 is supplied with pumping light having a wavelength capable of pumping Tm ions, and amplifies the S-band signal light.

【0027】光結合器131、132及び励起光源17
1、172は、EDF141〜145に励起光を供給す
る励起光供給手段として機能する。励起光の波長帯は、
0.98μm帯又は1.48μm帯である。励起光源1
71、172としては半導体レーザ光源が好ましい。光
結合器131は、励起光源171から出力された励起光
をEDF141に向けて出力するとともに、光アイソレ
ータ121から到達した信号光をもEDF141に向け
て出力する。光結合器132は、励起光源172から出
力された励起光をEDF145に向けて出力するととも
に、EDF145から到達した光を光アイソレータ12
2に向けて出力する。
The optical couplers 131 and 132 and the excitation light source 17
Reference numerals 1 and 172 function as pumping light supply means for supplying pumping light to the EDFs 141 to 145. The wavelength band of the excitation light is
The band is 0.98 μm or 1.48 μm. Excitation light source 1
A semiconductor laser light source is preferable for 71 and 172. The optical coupler 131 outputs the pumping light output from the pumping light source 171 toward the EDF 141, and also outputs the signal light reaching from the optical isolator 121 toward the EDF 141. The optical coupler 132 outputs the pumping light output from the pumping light source 172 to the EDF 145 and outputs the light reaching from the EDF 145 to the optical isolator 12.
Output to 2.

【0028】光結合器133〜135及び励起光源17
3〜175は、TDF146に励起光を供給する励起光
供給手段として機能する。励起光の波長帯は、1.05
μm帯、1.2μm帯、1.4μm帯又は1.55〜
1.65μm帯である。励起光源173〜175として
は、半導体レーザ励起Nd:YLFレーザ光源、Nd:
YAGレーザ光源、Ybレーザ光源、半導体レーザ光
源、等が好ましい。光結合器133は、励起光源173
から出力された励起光を光結合器134に向けて出力す
るとともに、光アイソレータ122から到達した信号光
をも光結合器134に向けて出力する。光結合器134
は、励起光源174から出力された励起光をTDF14
6に向けて出力するとともに、光結合器133から到達
した光をもTDF146に向けて出力する。光結合器1
35は、励起光源175から出力された励起光をTDF
146に向けて出力するとともに、TDF146から到
達した光を光アイソレータ123に向けて出力する。
The optical couplers 133 to 135 and the pumping light source 17
3-175 function as an excitation light supply means for supplying the excitation light to the TDF 146. Wavelength band of excitation light is 1.05
μm band, 1.2 μm band, 1.4 μm band or 1.55
The band is 1.65 μm. The pumping light sources 173 to 175 include a semiconductor laser pumping Nd: YLF laser light source and Nd:
A YAG laser light source, a Yb laser light source, a semiconductor laser light source, etc. are preferable. The optical coupler 133 is a pump light source 173.
The pumping light output from the optical isolator 122 is output to the optical coupler 134, and the signal light reaching from the optical isolator 122 is also output to the optical coupler 134. Optical coupler 134
Pumps the pumping light output from the pumping light source 174 to the TDF 14
6 and outputs the light reaching from the optical coupler 133 to the TDF 146. Optical coupler 1
Reference numeral 35 denotes TDF of the excitation light output from the excitation light source 175.
The light is output toward the optical isolator 123 and the light that has arrived from the TDF 146 is output toward the optical isolator 123.

【0029】光アイソレータ121〜123それぞれ
は、光を順方向(入力端101から出力端102へ向か
う方向)にのみ光を通過させるが、逆方向には光を通過
させない。
Each of the optical isolators 121 to 123 passes light only in the forward direction (direction from the input end 101 to the output end 102), but does not pass light in the reverse direction.

【0030】光フィルタ151〜154それぞれは、波
長域1490nm〜1520nmに含まれる波長域にお
いてEDF141〜145の利得を等化する利得等化フ
ィルタであり、また、波長1530nm以上の波長域の
光を遮断する遮断フィルタでもある。
Each of the optical filters 151 to 154 is a gain equalizing filter that equalizes the gains of the EDFs 141 to 145 in the wavelength range included in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, and blocks light in the wavelength range of 1530 nm or more. It is also a cutoff filter.

【0031】光分岐器111は、入力端101と光アイ
ソレータ121との間の光路上に配置されており、入力
端101から入力された光の一部を分岐して、その分岐
された光を信号光検知部181へ向けて出力する。信号
光検知部181は、光分岐器111から到達した光を入
力し、入力端101から入力された信号光のパワーを検
知する。また、この信号光検知部181は、信号光のチ
ャネル数を検知してもよい。
The optical branching device 111 is arranged on the optical path between the input end 101 and the optical isolator 121, branches a part of the light input from the input end 101, and outputs the branched light. The signal is output to the signal light detector 181. The signal light detection unit 181 inputs the light reaching from the optical branching device 111 and detects the power of the signal light input from the input end 101. In addition, the signal light detector 181 may detect the number of channels of the signal light.

【0032】光分岐器112は、光アイソレータ123
と出力端102との間の光路上に配置されており、出力
端102から出力された光の一部を分岐し、その分岐さ
れた光を信号光検知部182へ向けて出力する。信号光
検知部182は、光分岐器112から到達した光を入力
し、出力端102から出力される信号光のパワーを検知
する。また、この信号光検知部182は、信号光のチャ
ネル数を検知してもよい。
The optical splitter 112 is an optical isolator 123.
It is arranged on the optical path between the output terminal 102 and the output terminal 102, branches a part of the light output from the output terminal 102, and outputs the branched light toward the signal light detection unit 182. The signal light detection unit 182 inputs the light that has arrived from the optical branching device 112 and detects the power of the signal light that is output from the output end 102. Further, the signal light detection unit 182 may detect the number of channels of the signal light.

【0033】温度調整部161は、EDF141の温度
を検知するとともに、その検知結果に基づいてEDF1
41の温度を室温以上に維持する。温度調整部162
は、EDF142の温度を検知するとともに、その検知
結果に基づいてEDF142の温度を室温以上に維持す
る。温度調整部163は、EDF143の温度を検知す
るとともに、その検知結果に基づいてEDF143の温
度を室温以上に維持する。温度調整部164は、EDF
144の温度を検知するとともに、その検知結果に基づ
いてEDF144の温度を室温以上に維持する。また、
温度調整部165は、EDF145の温度を検知すると
ともに、その検知結果に基づいてEDF145の温度を
室温以上に維持する。特に、温度調整部161〜165
は、EDF141〜145の温度を65℃以上に維持す
るのが好ましい。
The temperature adjusting section 161 detects the temperature of the EDF 141 and, based on the detection result, the EDF 1
Maintain the temperature of 41 above room temperature. Temperature adjusting unit 162
Detects the temperature of the EDF 142 and maintains the temperature of the EDF 142 at room temperature or higher based on the detection result. The temperature adjusting unit 163 detects the temperature of the EDF 143 and maintains the temperature of the EDF 143 at room temperature or higher based on the detection result. The temperature adjustment unit 164 uses the EDF.
The temperature of 144 is detected, and the temperature of EDF 144 is maintained at room temperature or higher based on the detection result. Also,
The temperature adjusting unit 165 detects the temperature of the EDF 145 and maintains the temperature of the EDF 145 at room temperature or higher based on the detection result. Particularly, the temperature adjusting units 161-165
Preferably maintains the temperature of the EDFs 141 to 145 at 65 ° C. or higher.

【0034】制御部190は、信号光検知部181、1
82による検知結果を受け取り、励起光源171〜17
5それぞれから出力される励起光のパワーを調整する。
また、制御部190は、EDF141〜145の温度を
調整する温度調整部161〜165を制御する。
The control unit 190 includes signal light detection units 181, 1
The detection results of 82 are received, and the excitation light sources 171 to 17
5 Adjust the power of the pumping light output from each.
The control unit 190 also controls the temperature adjusting units 161 to 165 that adjust the temperatures of the EDFs 141 to 145.

【0035】光増幅器100では、励起光源171、1
72から出力された励起光はEDF141〜145に供
給される。また、励起光源173〜175から出力され
た励起光はTDF146に供給される。入力端101か
ら入力された信号光は、光分岐器111、光アイソレー
タ121及び光結合器131を順に通過した後、EDF
141〜145において増幅されるとともに、光フィル
タ151〜154により利得等化される。増幅された信
号光は、光結合器132、光アイソレータ122、光結
合器133及び光結合器134を通過した後にTDF1
46において増幅され、光結合器135、光アイソレー
タ123及び光分岐器112を経て出力端102から出
力される。
In the optical amplifier 100, the pump light sources 171, 1
The excitation light output from 72 is supplied to the EDFs 141 to 145. Further, the excitation light output from the excitation light sources 173-175 is supplied to the TDF 146. The signal light input from the input end 101 passes through the optical branching device 111, the optical isolator 121, and the optical coupler 131 in order, and then the EDF.
The signals are amplified in 141 to 145 and gain-equalized by the optical filters 151 to 154. The amplified signal light passes through the optical coupler 132, the optical isolator 122, the optical coupler 133, and the optical coupler 134, and then the TDF1.
The signal is amplified at 46 and is output from the output terminal 102 via the optical coupler 135, the optical isolator 123, and the optical branching device 112.

【0036】次に、光増幅器100のより具体的な構成
について説明する。ここでは、入力端101から入力さ
れる信号光は、波長域1489.3nm〜1518.7
nmに含まれる周波数間隔100GHzの40チャネル
であり、各信号チャネルのパワーが−21dBmであ
り、トータルのパワーが−5dBmであるとする。
Next, a more specific structure of the optical amplifier 100 will be described. Here, the signal light input from the input end 101 has a wavelength range of 1489.3 nm to 1518.7.
It is assumed that there are 40 channels with a frequency interval of 100 GHz included in nm, the power of each signal channel is -21 dBm, and the total power is -5 dBm.

【0037】EDFA部分の具体的な構成は以下のとお
りである。EDF141〜145全体の吸収条長積は1
40dBであり、各EDFは1本のEDFを5等分した
ものである。励起光源171、172それぞれよりED
F141〜145に供給される励起光は、波長が0.9
8μm帯で、パワーが+24dBmである。
The specific structure of the EDFA portion is as follows. The total product length of the EDFs 141 to 145 is 1
It is 40 dB, and each EDF is obtained by dividing one EDF into five equal parts. ED from each of the excitation light sources 171 and 172
The wavelength of the excitation light supplied to F141 to 145 is 0.9.
The power is +24 dBm in the 8 μm band.

【0038】光フィルタ151〜154は、図2に示さ
れた透過特性を有する。ここでは、光フィルタ151〜
154として3種類の光フィルタを想定する。光フィル
タ151〜154として用いられる光フィルタA〜Cそ
れぞれは、波長1525nm以上の光を高効率に遮断す
る。光フィルタAは、波長1520nm以下の光を殆ど
無損失で透過させる。光フィルタBは、波長域1500
nm〜1520nmで損失が傾斜しており。光フィルタ
Cは、さらに大きな損失傾斜を有する。このような透過
特性を有する光フィルタは、光ファイバに長周期の屈折
率変調が形成された長周期グレーティングにおいて屈折
率変調形成領域を長くすることで実現され得る。なお、
図2において、グラフG210は、光フィルタAの透過
スペクトル、グラフG220は光フィルタBの透過スペ
クトル、グラフG230は光フィルタCの透過スペクト
ルを示す。
The optical filters 151 to 154 have the transmission characteristics shown in FIG. Here, the optical filters 151-
Three types of optical filters are assumed as 154. Each of the optical filters A to C used as the optical filters 151 to 154 blocks light having a wavelength of 1525 nm or more with high efficiency. The optical filter A transmits light having a wavelength of 1520 nm or less with almost no loss. The optical filter B has a wavelength range of 1500
The loss is inclined from nm to 1520 nm. The optical filter C has a larger loss slope. The optical filter having such a transmission characteristic can be realized by lengthening the refractive index modulation forming region in the long period grating in which the long period refractive index modulation is formed in the optical fiber. In addition,
In FIG. 2, a graph G210 shows a transmission spectrum of the optical filter A, a graph G220 shows a transmission spectrum of the optical filter B, and a graph G230 shows a transmission spectrum of the optical filter C.

【0039】図3は、光増幅器100のEDFA部分の
利得特性及び雑音指数特性を示すグラフである。なお、
図3(a)において、グラフG310aは光フィルタA
の利得スペクトル、グラフG320aは光フィルタBの
利得スペクトル、グラフG330aは光フィルタCの利
得スペクトルを示す。また、図3(b)において、グラ
フG310bは光フィルタAの雑音特性、グラフG32
0bは光フィルタBの雑音特性、グラフG330bは光
フィルタCの雑音特性を示す。図4は、光増幅器100
におけるEDFA部分の諸特性をまとめた表である。こ
の表には、光フィルタ151〜154として光フィルタ
A〜Cそれぞれが適用された場合について、波長域14
90nm〜1520nmにおける相対利得偏差、最悪雑
音特性、及び励起効率が示されている。相対利得偏差は
利得偏差(dB)を最小利得偏差(dB)で割った値で
ある。最悪雑音特性は信号波長域内の雑音指数の最悪値
である。また、励起効率は信号光パワー増分を励起光パ
ワーで割った値である。
FIG. 3 is a graph showing the gain characteristic and noise figure characteristic of the EDFA portion of the optical amplifier 100. In addition,
In FIG. 3A, the graph G310a is the optical filter A.
, A graph G320a shows the gain spectrum of the optical filter B, and a graph G330a shows the gain spectrum of the optical filter C. Further, in FIG. 3B, a graph G310b is a noise characteristic of the optical filter A, and a graph G32 is shown.
0b shows the noise characteristic of the optical filter B, and the graph G330b shows the noise characteristic of the optical filter C. FIG. 4 shows an optical amplifier 100.
2 is a table summarizing various characteristics of the EDFA portion in FIG. This table shows the wavelength range 14 when the optical filters A to C are applied as the optical filters 151 to 154, respectively.
The relative gain deviation from 90 nm to 1520 nm, the worst noise characteristic, and the pumping efficiency are shown. The relative gain deviation is a value obtained by dividing the gain deviation (dB) by the minimum gain deviation (dB). The worst noise characteristic is the worst value of the noise figure in the signal wavelength range. The pumping efficiency is a value obtained by dividing the signal light power increment by the pumping light power.

【0040】これらの図から分かるように、波長域14
90nm〜1520nmにおけるEDFA部分の利得
は、非常に大きい正の傾斜を有している。通常のCバン
ド用EDFAの相対利得偏差は20%以下であるのに対
し、上記波長域におけるEDFA部分の相対利得偏差は
3000%,270%及び90%であって非常に大き
い。また、文献2に記載されたEDFAの相対利得偏差
は56%であってやはり大きい。光フィルタ151〜1
54の信号波長域での損失を大きくすると、利得傾斜を
改善することができるが、その場合、励起効率が顕著に
劣化する。通常のCバンド用EDFAの励起効率は50
%〜60%であり、通常のLバンド用EDFAの励起効
率は40%程度であるので、この場合のような10%以
下の励起効率は非現実的である。
As can be seen from these figures, the wavelength range 14
The gain of the EDFA portion from 90 nm to 1520 nm has a very large positive slope. The relative gain deviation of an ordinary EDFA for C band is 20% or less, whereas the relative gain deviation of the EDFA portion in the above wavelength range is 3000%, 270% and 90%, which are very large. Further, the relative gain deviation of the EDFA described in Document 2 is 56%, which is also large. Optical filters 151-1
The gain slope can be improved by increasing the loss in the signal wavelength region of 54, but in that case, the pumping efficiency is significantly deteriorated. The excitation efficiency of an ordinary C-band EDFA is 50.
% To 60%, and the excitation efficiency of an ordinary L-band EDFA is about 40%, so that an excitation efficiency of 10% or less as in this case is unrealistic.

【0041】このようにEDFA部のみでは光増幅特性
の改善は困難であるが、この発明に係る光増幅器は、E
DFA部分に加えてTDFA部分をも有することによ
り、光増幅特性の改善を図っている。
As described above, it is difficult to improve the optical amplification characteristic only with the EDFA section, but the optical amplifier according to the present invention is
By having a TDFA portion in addition to the DFA portion, the optical amplification characteristic is improved.

【0042】Sバンド用EDFにおいては、反転分布を
100%近くに維持する必要があるため、利得スペクト
ル(dB表示)の形状は、誘導放出断面積(線形)にほ
ぼ比例する。一般に使用されるAl添加EDFにおい
て、1.5μm波長帯周辺での誘導放出断面積の波長依
存性は、図5に示されたように、大きな傾斜を示す。な
お、図5は、規格化された誘導断面積の波長依存性を示
すグラフであり、この図5において、グラフG510は
Al添加EDFの規格化された誘導放出断面積、グラフ
G520はP/Al共添加EDFの規格化された誘導放
出断面積をそれぞれ示す。
In the SDF for E-band, since the population inversion must be maintained near 100%, the shape of the gain spectrum (in dB) is almost proportional to the stimulated emission cross section (linear). In the commonly used Al-doped EDF, the wavelength dependence of the stimulated emission cross section around the 1.5 μm wavelength band shows a large slope, as shown in FIG. Note that FIG. 5 is a graph showing the wavelength dependence of the standardized induced cross-sectional area. In FIG. 5, a graph G510 is a standardized stimulated emission sectional area of Al-added EDF, and a graph G520 is P / Al. The normalized stimulated emission cross section of the co-doped EDF is shown respectively.

【0043】その結果、波長分割多重(WDM: Wavelengt
h Division Multiplexing)伝送に適した平坦な利得ス
ペクトルを実現するには、図6に示されたようなCバン
ド除去のみならずSバンド信号波長域においても光フィ
ルタB、C(図2参照)のようにロス傾斜を有する利得
等化フィルタが必要になる。この結果、特に波長1.5
2μm付近では光増幅器中に大きな挿入損失が発生する
ことになり、励起効率の観点また雑音特性の観点からも
不利になる。
As a result, wavelength division multiplexing (WDM: Wavelengt
h Division Multiplexing) In order to realize a flat gain spectrum suitable for transmission, the optical filters B and C (see FIG. 2) can be used not only in the C band elimination as shown in FIG. 6 but also in the S band signal wavelength range. Therefore, a gain equalizing filter having a loss slope is required. This results in a wavelength of 1.5
Around 2 μm, a large insertion loss occurs in the optical amplifier, which is disadvantageous from the viewpoint of pumping efficiency and noise characteristics.

【0044】EDFの誘導放出断面積の形状は、ホスト
ガラスや添加物などのガラス組成により改変することが
できる。例えば、図5に示されたP/Al共添加EDF
では、波長帯1.49μm〜1.52μmでほぼ平坦な
誘導放出断面積を有し、図2に示されたような透過特性
を有する特殊な利得等化器なしで利得平坦化ができる。
なお、定量的に1.49μm帯と1.52μm帯におけ
る誘導放出断面積の比率は、Al添加EDFで2.9、
P/Al共添加EDFで1.6である。光増幅器100
の具体的な構成としては、CバンドASE除去のみを目
的として、図6に示された透過スペクトルを有する光フ
ィルタの使用が考えられる。
The shape of the stimulated emission cross section of EDF can be modified by the glass composition such as host glass and additives. For example, the P / Al co-doped EDF shown in FIG.
2 has a substantially flat stimulated emission cross section in the wavelength band of 1.49 μm to 1.52 μm, and gain flattening can be performed without a special gain equalizer having a transmission characteristic as shown in FIG.
Quantitatively, the ratio of the stimulated emission cross-sections in the 1.49 μm band and the 1.52 μm band was 2.9 in Al-added EDF,
The EDF with P / Al co-addition is 1.6. Optical amplifier 100
As a specific configuration of, the use of an optical filter having the transmission spectrum shown in FIG. 6 can be considered only for the purpose of removing the C band ASE.

【0045】次に、吸収条長積ピークの合計が170d
Bである石英系のP/Al共添加EDFを5等分し、各
段に図6に示された透過スペクトルを有する光フィルタ
が挿入された光増幅器の利得スペクトル及び雑音特性
(Noise Figure)を図7に示す。なお、この光増幅器の
動作条件としては、入力信号光は、波長域1489.3
nm〜1518.7nmに含まれる周波数間隔100G
Hzの40チャネルであり、各チャネルの信号光パワー
が−21dBmであり、トータルのパワーが−5dBm
であるとする。また、石英系のAl添加EDFの温度は
25℃に設定され、該石英系のAl添加EDFに双方向
から供給される励起光は、波長が0.98μm帯で、パ
ワーが+24dBmである。
Next, the sum of absorption length product peaks is 170d.
The gain spectrum and noise characteristics (Noise Figure) of the optical amplifier in which the silica-based P / Al co-doped EDF that is B is divided into 5 equal parts and the optical filter having the transmission spectrum shown in FIG. It shows in FIG. The operating condition of this optical amplifier is that the input signal light is in the wavelength range 1489.3.
frequency interval 100G included in nm to 1518.7 nm
40 channels of Hz, the signal light power of each channel is -21 dBm, and the total power is -5 dBm.
Suppose The temperature of the silica-based Al-doped EDF is set to 25 ° C., and the excitation light bidirectionally supplied to the silica-based Al-doped EDF has a wavelength of 0.98 μm band and a power of +24 dBm.

【0046】このような動作条件において、相対利得偏
差は87%、励起効率は11.5%、雑音特性は6.6
dBであった。図3及び図4の結果(Al添加EDFの
光フィルタC使用時)と比較すると、同等の利得偏差及
び雑音特性でありながら、励起効率が9.0%から1
1.5%と約30%程度改善されることが分かる。これ
は、信号波長帯域における光フィルタの挿入損失が抑制
されているためである。なお、上記P/Al共添加ED
Fは、0.98μm帯励起光の吸収効率が悪いという欠
点かある。これを補うために、例えばYbを該P/Al
共添加EDFに共添加してもよい。Ybは、Pと共添加
されれば、Sensitizerとして良好に動作する。
Under these operating conditions, the relative gain deviation is 87%, the pumping efficiency is 11.5%, and the noise characteristic is 6.6.
It was dB. As compared with the results of FIGS. 3 and 4 (when the optical filter C of Al-doped EDF is used), the pumping efficiency is 9.0% to 1 even though the gain deviation and noise characteristics are equivalent.
It can be seen that it is improved by 1.5% to about 30%. This is because the insertion loss of the optical filter in the signal wavelength band is suppressed. The above-mentioned P / Al co-added ED
F has a drawback that it has a poor absorption efficiency of 0.98 μm band excitation light. To compensate for this, for example, Yb is added to the P / Al
Co-addition You may co-add to EDF. Yb works well as a Sensitizer when co-added with P.

【0047】一方、TDFA部分の具体的な構成は以下
のとおりである。TDF146は、Tm添加濃度が20
00wt.ppmであり長さが45mである。励起光源
174、175それぞれよりTDF146に供給される
励起光は、波長が1.05μm帯で、パワーが+23d
Bmである。励起光源173よりTDF146に供給さ
れる励起光は、波長が1.56μm帯で、パワーが55
mWである。
On the other hand, the specific structure of the TDFA part is as follows. TDF146 has a Tm addition concentration of 20.
It is 00 wt.ppm and the length is 45 m. The pumping light supplied to the TDF 146 from each of the pumping light sources 174 and 175 has a wavelength of 1.05 μm and a power of + 23d.
It is Bm. The pumping light supplied from the pumping light source 173 to the TDF 146 has a wavelength of 1.56 μm and a power of 55.
mW.

【0048】図8は、光増幅器100のTDFA部分の
利得特性(図8(a))及び雑音指数特性(図8
(b))を示すグラフである。これらグラフから分かる
ように、TDFA部分は、波長域1490nm〜152
0nmにおいても利得を有している。ただし、この波長
域におけるTDFA部分の利得は、絶対値が大きい負の
傾斜を有している。
FIG. 8 shows the gain characteristic (FIG. 8A) and the noise figure characteristic (FIG. 8) of the TDFA portion of the optical amplifier 100.
It is a graph which shows (b)). As can be seen from these graphs, the TDFA portion has a wavelength range of 1490 nm to 152 nm.
It has a gain even at 0 nm. However, the gain of the TDFA portion in this wavelength range has a negative slope with a large absolute value.

【0049】図9は、光増幅器100における各部の利
得スペクトルであり、この図9において、グラフG61
0はTDFA部分の利得スペクトル、グラフG620は
EDFA部分の利得スペクトル、グラフG630は光増
幅器全体の利得スペクトルを示す。図10は、このとき
の光フィルタ151〜154の透過スペクトルである。
図9に示されたように、波長域1490nm〜1520
nmにおいて、EDFA部分の正の利得傾斜とTDFA
部分の負の利得傾斜とが互いに相殺して、光増幅器10
0全体の相対利得偏差が25%まで低減され、該光増幅
器100全体の利得が平坦化されている。
FIG. 9 is a gain spectrum of each part in the optical amplifier 100. In FIG. 9, a graph G61 is shown.
0 shows the gain spectrum of the TDFA portion, graph G620 shows the gain spectrum of the EDFA portion, and graph G630 shows the gain spectrum of the entire optical amplifier. FIG. 10 shows transmission spectra of the optical filters 151 to 154 at this time.
As shown in FIG. 9, the wavelength range is 1490 nm to 1520.
TDFA positive gain slope and TDFA in nm
The negative gain slopes of the parts cancel each other out, and the optical amplifier 10
The relative gain deviation of 0 as a whole is reduced to 25%, and the gain of the entire optical amplifier 100 is flattened.

【0050】なお、光増幅器100全体の利得をさらに
平坦化するには、光フィルタ151〜154の透過特性
をさらに最適化すればよい。また、光フィルタ151〜
154それぞれは、互いに同一の透過特性を有していて
もよいが、各々異なる透過特性を有していてもよい。
In order to further flatten the gain of the optical amplifier 100 as a whole, the transmission characteristics of the optical filters 151 to 154 may be further optimized. Further, the optical filters 151 to
The respective 154 may have the same transmission characteristics, but may have different transmission characteristics.

【0051】また、TDFA部分とEDFA部分とを有
する光増幅器100において、図1に示されたように、
EDFA部分を前段に設けるのが好ましい。このように
することにより、前段のEDFAに入力する信号光のパ
ワーが小さくなって、EDF141〜145における反
転分布が高くなり、一方、後段のTDFAに入力する信
号光のパワーが大きくなって、TDF146において利
得飽和が生じるので、TDFA部分における利得ピーク
波長の長波長化に有利となる。
In the optical amplifier 100 having the TDFA part and the EDFA part, as shown in FIG.
It is preferable to provide the EDFA portion in the preceding stage. By doing so, the power of the signal light input to the EDFA in the front stage is reduced, and the population inversion in the EDFs 141 to 145 is increased, while the power of the signal light input to the TDFA in the rear stage is increased to increase the TDF 146. Since gain saturation occurs in, the gain peak wavelength in the TDFA portion is advantageous in increasing the wavelength.

【0052】また、図9から分かるように、波長149
0nm付近における光増幅器100の利得はさらに大き
いことが望まれる。そのためには、EDF141〜14
5の温度を高く維持することが好ましい。図11は、E
DFの誘導放出断面積σe及び吸収断面積σaの波長依存
性を示すグラフである。この図において、実線は温度7
5℃の場合を示し、破線は室温25℃の場合を示す。波
長域1490nm〜1520nmにおいて、EDFの誘
導放出断面積σeは温度依存性が小さいものの、EDF
の吸収断面積σaは温度依存性が大きい。温度が高いほ
ど、EDFの吸収断面積σaは小さくなる。このことか
ら、図11に示されたように、EDF141〜145の
温度を高く維持することにより、特に短波長側において
利得が改善される。また、励起効率は、温度25℃のと
きには9.0%であったのに対して、温度75℃のとき
には10.6%であり、約0.7dBの改善が図られ
る。温度調整部161〜165は、EDF141〜14
5の温度を高温に維持するためのものであり、例えばペ
ルチエ素子やヒータ等が用いられる。一般に光通信シス
テムにおいて用いられる装置の環境温度仕様は0℃〜6
5℃であるので、EDF141〜145の設定温度を6
5℃以上とすれば、冷却が不要となって、安価なヒータ
を使用することができ安価となる。
As can be seen from FIG. 9, the wavelength 149
It is desired that the gain of the optical amplifier 100 near 0 nm is even larger. For that purpose, EDF 141 to 14
It is preferable to keep the temperature of 5 high. FIG. 11 shows E
6 is a graph showing the wavelength dependence of the stimulated emission cross section σ e and the absorption cross section σ a of DF. In this figure, the solid line is the temperature 7
The case of 5 ° C. is shown, and the broken line shows the case of room temperature of 25 ° C. In the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, the stimulated emission cross section σ e of EDF has small temperature dependence, but
The absorption cross section σ a of has a large temperature dependence. The higher the temperature, the smaller the EDF absorption cross section σ a . From this, as shown in FIG. 11, by maintaining the temperature of the EDFs 141 to 145 high, the gain is improved especially on the short wavelength side. Further, the excitation efficiency was 9.0% when the temperature was 25 ° C., whereas it was 10.6% when the temperature was 75 ° C., which is an improvement of about 0.7 dB. The temperature adjusting units 161 to 165 are the EDFs 141 to 14
This is for maintaining the temperature of 5 at a high temperature, and for example, a Peltier element or a heater is used. The environmental temperature specification of the device generally used in the optical communication system is 0 ° C to 6 ° C.
Since the temperature is 5 ° C, the set temperature of EDFs 141 to 145 should be 6
When the temperature is 5 ° C. or higher, cooling is not required, and an inexpensive heater can be used, resulting in cost reduction.

【0053】図12は、EDF温度を上げたときのSバ
ンド用EDFAの光増幅特性を示すグラフである。な
お、図12(a)において、グラフG910aはEDF
温度が25℃のときの上記EDFAの利得スペクトル、
グラフG920aはEDF温度が75℃のときの上記E
DFAの利得スペクトルを示す。また、図12(b)に
おいて、グラフG910bはEDF温度が25℃のとき
の上記EDFAの雑音特性、グラフG920bはEDF
温度が75℃のときの上記EDFAの雑音特性を示す。
このEDFAの動作条件としては、入力端101から入
力される信号光は、波長域1489.3nm〜151
8.7nmに含まれる周波数間隔100GHzの40チ
ャネルであり、各チャネルの信号光パワーが−21dB
mであり、トータルのパワーが−5dBmであるとす
る。
FIG. 12 is a graph showing the optical amplification characteristic of the S-band EDFA when the EDF temperature is raised. Note that in FIG. 12A, the graph G910a is the EDF.
The gain spectrum of the above EDFA when the temperature is 25 ° C.,
Graph G920a shows the above E when the EDF temperature is 75 ° C.
6 shows a gain spectrum of DFA. Further, in FIG. 12B, a graph G910b is the noise characteristic of the EDFA when the EDF temperature is 25 ° C., and a graph G920b is the EDF.
The noise characteristic of the EDFA when the temperature is 75 ° C. is shown.
As the operating conditions of this EDFA, the signal light input from the input end 101 has a wavelength range of 1489.3 nm to 151.
There are 40 channels with a frequency interval of 100 GHz included in 8.7 nm, and the signal light power of each channel is -21 dB.
m, and the total power is -5 dBm.

【0054】EDFA部分の具体的な構成は以下のとお
りである。EDF141〜145に相当する石英系のA
l添加EDFの吸収条長積ピーク合計は140dBであ
り、各EDFはこれを5等分したものである。励起光源
171,172それぞれよりEDF141〜145に供
給される励起光は、波長が0.98μm帯で、パワーが
+24dBmである。光フィルタ151〜154は、図
2中のグラフG230で示された透過特性を有する。
The specific structure of the EDFA portion is as follows. Quartz-based A equivalent to EDF 141-145
The total absorption peak product peak of 1-added EDF was 140 dB, and each EDF was divided into 5 equal parts. The pumping light supplied from the pumping light sources 171 and 172 to the EDFs 141 to 145 has a wavelength of 0.98 μm band and a power of +24 dBm. The optical filters 151 to 154 have the transmission characteristics shown by the graph G230 in FIG.

【0055】また、波長1.53μmより短い帯域にお
けるEDFA部分の利得スペクトルは、0.98μm帯
励起光の波長により、その形状が異なる。図13は、E
DFA部分の利得スペクトルである。なお、図13にお
いて、グラフG1010は波長974nmの励起光が供
給されたときの利得スペクトル、グラフG1020は波
長976nmの励起光が供給されたときの利得スペクト
ル、グラフG1030が波長978nmの励起光が供給
されたときの利得スペクトル、及びグラフG1040は
波長980nmの励起光が供給されたときの利得スペク
トルを示す。これらグラフから分かるように、励起光波
長が976nm以下であれば、波長域1490nm〜1
520nmにおいてEDFA部分の利得の改善が図られ
る。
The shape of the gain spectrum of the EDFA portion in the band shorter than the wavelength of 1.53 μm varies depending on the wavelength of the 0.98 μm band pump light. FIG. 13 shows E
It is a gain spectrum of a DFA part. Note that in FIG. 13, a graph G1010 is a gain spectrum when pumping light with a wavelength of 974 nm is supplied, a graph G1020 is a gain spectrum when pumping light with a wavelength of 976 nm is supplied, and a graph G1030 is pumping light with a wavelength of 978 nm. Graph G1040 shows the gain spectrum when the pump light having the wavelength of 980 nm is supplied, and the graph G1040 shows the gain spectrum when the pump light having the wavelength of 980 nm is supplied. As can be seen from these graphs, when the excitation light wavelength is 976 nm or less, the wavelength range is 1490 nm to 1
The gain of the EDFA portion is improved at 520 nm.

【0056】次に、この発明に係る光通信システムの一
実施形態について説明する。図14は、この発明に係る
光通信システム1の一構成例を示す図である。この図に
示された光通信システム1は、光送信器10、光中継器
20及び光受信器30を備え、光送信器10と光中継器
20との間に光ファイバ伝送路40が敷設され、光中継
器20と光受信器30との間に光ファイバ伝送路50が
敷設されている。
Next, an embodiment of the optical communication system according to the present invention will be described. FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 1 according to the present invention. The optical communication system 1 shown in this figure includes an optical transmitter 10, an optical repeater 20, and an optical receiver 30, and an optical fiber transmission line 40 is laid between the optical transmitter 10 and the optical repeater 20. An optical fiber transmission line 50 is laid between the optical repeater 20 and the optical receiver 30.

【0057】光送信器10は、光源部111〜114及び
光合波器12を有する。光源部11 1は、波長域145
5nm〜1490nm(以下「Sbバンド」と呼ぶ)に
含まれる複数チャネルの信号光を合波する。光源部11
2は、波長域1490nm〜1520nm(以下「Sr
バンド」と呼ぶ)に含まれる複数チャネルの信号光を合
波する。光源部113は、Cバンドに含まれる複数チャ
ネルの信号光を合波する。光源部114は、Lバンドに
含まれる複数チャネルの信号光を合波する。また、光合
波器12は、光源部111〜114それぞれから出力され
た複数チャネルの信号光をさらに合波し、この合波光
(多重化信号光)を光ファイバ伝送路40へ送出する。
なお、光合波器12は、先ず、Sbバンド及びSrバン
ドそれぞれの信号光を合波するとともに、Cバンド及び
Lバンドそれぞれの信号光を合波し、その後に、全バン
ドを合波する構成であってもよい。
The optical transmitter 10 includes a light source section 111~ 11Fouras well as
It has an optical multiplexer 12. Light source unit 11 1Is the wavelength range 145
5 nm to 1490 nm (hereinafter referred to as "Sb band")
The signal lights of the included multiple channels are multiplexed. Light source unit 11
2Is in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm (hereinafter referred to as “Sr
(Referred to as “band”) that combines the signal lights of multiple channels.
To wave. Light source unit 113Is a plurality of channels included in the C band.
The signal light of the channel is multiplexed. Light source unit 11FourIs in the L band
The signal lights of the included multiple channels are multiplexed. Also, Hikari
The wave device 12 is a light source unit 11.1~ 11FourOutput from each
Signal light from multiple channels is further combined, and this combined light
The (multiplexed signal light) is sent to the optical fiber transmission line 40.
In addition, the optical multiplexer 12 first sets the Sb band and the Sr band.
Demultiplex each signal light, and
After combining the L-band signal lights, after
It may have a configuration of multiplexing the signals.

【0058】光中継器20は、光分波器21、光増幅器
221〜224、光合波器23、光結合器24及び励起光
源25を備える。光結合器24は、励起光源25から出
力されたラマン増幅用の励起光を光ファイバ伝送路40
へ送出するとともに、光ファイバ伝送路40を伝搬して
きてきた複数チャネルの信号光を光分波器21へ出力す
る。光分波器21は、その複数チャネルの信号光を入力
してバンド毎に分波したのち、Sbバンドの信号光を光
増幅器221へ出力し、Srバンドの信号光を光増幅器
222へ出力し、Cバンドの信号光を光増幅器223へ出
力し、Lバンドの信号光を光増幅器224へ出力する。
なお、光分波器21は、先ず、Sbバンド及びSrバン
ドと、Cバンド及びLバンドとに分波して、その後に、
バンド毎に分波する構成であってもよい。
The optical repeater 20 comprises an optical demultiplexer 21, optical amplifiers 22 1 to 22 4 , an optical multiplexer 23, an optical coupler 24 and a pumping light source 25. The optical coupler 24 supplies the pumping light for Raman amplification output from the pumping light source 25 to the optical fiber transmission line 40.
The optical signals are transmitted to the optical demultiplexer 21 while being sent to the optical demultiplexer 21. The optical demultiplexer 21 inputs the signal light of the plurality of channels, demultiplexes the signals for each band, outputs the signal light of the Sb band to the optical amplifier 22 1, and outputs the signal light of the Sr band to the optical amplifier 22 2 . The signal light of C band is output to the optical amplifier 22 3 and the signal light of L band is output to the optical amplifier 22 4 .
The optical demultiplexer 21 first demultiplexes the Sb band and the Sr band into the C band and the L band, and thereafter,
The demultiplexing may be performed for each band.

【0059】光増幅器221は、光分波器21より出力
されたSbバンドの信号光を入力し、この信号光を一括
増幅する。光増幅器222は、光分波器21から出力さ
れたSrバンドの信号光を入力し、この信号光を一括増
幅する。光増幅器223は、光分波器21から出力され
たCバンドの信号光を入力し、この信号光を一括増幅す
る。光増幅器224は、光分波器21から出力されたL
バンドの信号光を入力し、この信号光を一括増幅する。
光合波器23は、光増幅器221〜224それぞれから出
力された複数チャネルの信号光を合波し、光ファイバ伝
送路50へ送出する。
The optical amplifier 22 1 inputs the signal light of Sb band output from the optical demultiplexer 21, and amplifies the signal light collectively. The optical amplifier 22 2 receives the signal light of the Sr band output from the optical demultiplexer 21 and collectively amplifies the signal light. The optical amplifier 22 3 inputs the signal light of C band output from the optical demultiplexer 21 and collectively amplifies the signal light. The optical amplifier 22 4 outputs the L output from the optical demultiplexer 21.
The band signal light is input and this signal light is collectively amplified.
The optical multiplexer 23 multiplexes the signal light of a plurality of channels output from each of the optical amplifiers 22 1 to 22 4 and sends it to the optical fiber transmission line 50.

【0060】光受信器30は、光分波器31及び受光部
311〜32Nを含む。光分波器31は、光ファイバ伝送
路50を伝搬してきてきた複数チャネルの信号光を信号
チャネル毎に分波する。受光部31nは、光分波器31
から出力された波長λnの信号光を入力し、この信号光
を受信する。ただし、Nは4以上の整数であり、nは1
以上N以下の任意の整数である。
The optical receiver 30 includes an optical demultiplexer 31 and light receiving parts 31 1 to 32 N. The optical demultiplexer 31 demultiplexes the signal light of a plurality of channels, which has propagated through the optical fiber transmission line 50, for each signal channel. The light receiving section 31 n includes the optical demultiplexer 31 n.
The signal light of the wavelength λ n output from is input and the signal light is received. However, N is an integer of 4 or more, and n is 1.
It is an arbitrary integer not less than N and not more than N.

【0061】光中継器20に含まれる4つの光増幅器の
うち、Sbバンドの信号光を増幅する光増幅器22
1は、1.05μm波長帯励起のTDFAである。Sr
バンドの信号光を増幅する光増幅器222は、上記光増
幅器100と同様の構成を有する。Cバンドの信号光を
増幅する光増幅器223は通常のCバンド用EDFAで
ある。Lバンドの信号光を増幅する光増幅器224はL
バンド用EDFAである。図15(a)はSbバンド用
光増幅器221の利得スペクトルである。図15(b)
はCバンド用光増幅器223の利得スペクトルである。
また、図15(c)はLバンド用光増幅器224の利得
スペクトルである。
Of the four optical amplifiers included in the optical repeater 20, the optical amplifier 22 that amplifies the signal light in the Sb band is used.
Reference numeral 1 is a TDFA pumped in a 1.05 μm wavelength band. Sr
The optical amplifier 22 2 that amplifies the band signal light has the same configuration as the optical amplifier 100. The optical amplifier 22 3 for amplifying the C-band signal light is a normal C-band EDFA. The optical amplifier 22 4 for amplifying the signal light of L band is L
It is an EDFA for bands. FIG. 15A shows the gain spectrum of the Sb band optical amplifier 22 1 . Figure 15 (b)
Is a gain spectrum of the C-band optical amplifier 22 3 .
15C shows the gain spectrum of the L-band optical amplifier 22 4 .

【0062】次に、光通信システム1のより具体的な構
成について説明する。ここでは、Sbバンドの多重化信
号光は、波長域1456.7nm〜1486.3nmに
含まれる周波数間隔100GHzの39チャネルであ
る。Srバンドの多重化信号光は、波長域1490.8
nm〜1522.6nmに含まれる周波数間隔100G
Hzの42チャネルである。Cバンドの多重化信号光
は、波長域1528.0nm〜1563.9nmに含ま
れる周波数間隔100GHzの45チャネルである。ま
た、Lバンドの多重化信号光は、波長域1568.8n
m〜1603.2nmに含まれる周波数間隔100GH
zの41チャネルである。このように構成された光通信
システム1では、未使用波長域が15nm以下で、波長
域1.45μm〜1.61μmの多重化信号光を良好な
伝送特性で伝送することができる。
Next, a more specific structure of the optical communication system 1 will be described. Here, the Sb band multiplexed signal light is 39 channels with a frequency interval of 100 GHz included in the wavelength range of 1456.7 nm to 1486.3 nm. The Sr band multiplexed signal light has a wavelength range of 1490.8.
Frequency interval 100G included in nm to 1522.6 nm
42 channels of Hz. The C-band multiplexed signal light is 45 channels with a frequency interval of 100 GHz included in the wavelength range of 1528.0 nm to 1563.9 nm. Further, the L band multiplexed signal light has a wavelength range of 1568.8n.
Frequency interval 100GH included in m to 1603.2 nm
41 channels of z. In the optical communication system 1 configured as described above, the unused wavelength band is 15 nm or less, and the multiplexed signal light in the wavelength band of 1.45 μm to 1.61 μm can be transmitted with good transmission characteristics.

【0063】上述の実施形態では、信号波長域が帯域幅
4nm〜6nmの未使用波長域で隔てられた1又はそれ
以上の帯域を含む。これは、Er元素及びTm元素それ
ぞれの蛍光特性を考慮すれば妥当なものである。また、
各光合波器及び各光分波器が誘電体多層膜フィルタから
構成された場合に、その現行の技術レベルを考慮しても
妥当なものである。
In the above embodiment, the signal wavelength range includes one or more bands separated by an unused wavelength range having a bandwidth of 4 nm to 6 nm. This is appropriate considering the fluorescence characteristics of the Er element and the Tm element. Also,
When each optical multiplexer and each optical demultiplexer are composed of a dielectric multilayer filter, it is reasonable even considering the current technical level.

【0064】また、光ファイバ伝送路において信号光を
ラマン増幅することを考慮すると、SbバンドとSrバ
ンドとの間の未使用波長域、SrバンドとCバンドとの
間の未使用波長域、又は、CバンドとLバンドとの間の
未使用波長域に、ラマン増幅用の励起光の波長を設定す
るのが好ましい。このとき、このラマン増幅用の励起光
のレーリ散乱が信号光に悪影響を及ぼさないように、こ
の励起光の30dBダウン帯域幅が未使用波長域幅より
狭いことが望ましい。現在において多用されているラマ
ン増幅用励起光源は、ファイバグレーティング付き半導
体レーザ光源であり、図16に示されるようた出力光ス
ペクトルを有しており、30dBダウン帯域幅が4nm
〜5nm程度である。この点からも、未使用波長域幅が
4nm〜6nmであるのは妥当なものである。
Considering Raman amplification of the signal light in the optical fiber transmission line, an unused wavelength band between the Sb band and the Sr band, an unused wavelength band between the Sr band and the C band, or , It is preferable to set the wavelength of the pumping light for Raman amplification to an unused wavelength range between the C band and the L band. At this time, it is desirable that the 30 dB down bandwidth of the pumping light is narrower than the unused wavelength bandwidth so that the Rayleigh scattering of the Raman amplification pumping light does not adversely affect the signal light. The Raman amplification pumping light source that is often used at present is a semiconductor laser light source with a fiber grating, and has an output light spectrum as shown in FIG. 16, and a 30 dB down bandwidth of 4 nm.
It is about 5 nm. From this point as well, it is appropriate that the unused wavelength band width is 4 nm to 6 nm.

【0065】なお、この発明は、上述のような実施形態
に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、この発明に係る光増幅モジュールは、Er元素
が光導波領域に添加されたEr添加光導波路としてED
Fを備え、Tm元素が光導波領域に添加されたTm添加
光導波路としてTDFを備えるものであった。しかし、
当該光増幅モジュールは、平面基板上に形成された光導
波路にEr元素又はTm元素が添加されたものを備えた
ものであってもよい。ただし、EDF、TDFのように
希土類元素が添加された光ファイバである場合の方が、
導波路長を容易に長くすることができ、利得を高くする
ことができ、この点で好ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications can be made.
For example, the optical amplification module according to the present invention is an ED as an Er-doped optical waveguide in which an Er element is added to an optical waveguide region.
It was provided with F and TDF as a Tm-doped optical waveguide in which the Tm element was added to the optical waveguide region. But,
The optical amplification module may include an optical waveguide formed on a flat substrate to which Er element or Tm element is added. However, in the case of an optical fiber to which a rare earth element is added, such as EDF and TDF,
The waveguide length can be easily lengthened and the gain can be increased, which is preferable.

【0066】また、この発明に係る光増幅モジュール
は、所定の波長の励起光が供給されることで、入力され
た信号光を増幅することができる。しかしながら、この
光増幅器モジュールは、Er、Tmを励起し得る波長の
励起光が供給されるのみで、信号光が入力しなければ、
Tm添加光導波路Er添加光導波路それぞれにおいて発
生した自然放出光を出力する。この場合、この光増幅モ
ジュール及び励起光供給手段は、波長域1.45μm〜
1.61μmの白色光を出力する白色光源を構成する。
この白色光源は図1に示された構成と略同様であるが、
信号光の入出力が無いので、光分岐器121、122及
び信号光検知部181、182は不要である。
Further, the optical amplification module according to the present invention can amplify the input signal light by being supplied with the pumping light having the predetermined wavelength. However, this optical amplifier module is only supplied with pumping light of a wavelength capable of pumping Er and Tm, and if signal light is not input,
The spontaneous emission light generated in each of the Tm-doped optical waveguide Er-doped optical waveguide is output. In this case, the optical amplification module and the pumping light supply means have a wavelength range of 1.45 μm to
A white light source that outputs a white light of 1.61 μm is configured.
This white light source has substantially the same configuration as that shown in FIG.
Since there is no input / output of signal light, the optical splitters 121 and 122 and the signal light detectors 181 and 182 are unnecessary.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、Erイ
オンを励起し得る波長の励起光が第1励起光供給手段に
よりEr添加光導波路に供給され、Tmイオンを励起し
得る波長の励起光が第2励起光供給手段によりTm添加
光導波路に供給される。そして、Er添加光導波路及び
Tm添加光導波路を含む光増幅モジュールでは、Er添
加光導波路及びTm添加光導波路の双方において信号光
が増幅される。このとき、当該光増幅モジュール全体の
利得スペクトルは、Er添加光導波路及びTm添加光導
波路それぞれの利得スペクトルを総合したスペクトルと
なる。これにより、波長域1490nm〜1520nm
付近における信号光増幅の利得が従来より平坦なものと
なる。
As described above, according to the present invention, the excitation light having the wavelength capable of exciting Er ions is supplied to the Er-doped optical waveguide by the first excitation light supply means, and the excitation light having the wavelength capable of exciting Tm ions is excited. The light is supplied to the Tm-doped optical waveguide by the second excitation light supply means. Then, in the optical amplification module including the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide, the signal light is amplified in both the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide. At this time, the gain spectrum of the entire optical amplification module is a spectrum obtained by integrating the gain spectra of the Er-doped optical waveguide and the Tm-doped optical waveguide. As a result, the wavelength range 1490 nm to 1520 nm
The gain of signal light amplification in the vicinity becomes flatter than in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る光増幅器の一実施形態の構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an optical amplifier according to the present invention.

【図2】図1中の光フィルタの透過スペクトルである。FIG. 2 is a transmission spectrum of the optical filter in FIG.

【図3】図1に示された光増幅器におけるEDFA部分
の利得特性及び雑音指数特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a gain characteristic and a noise figure characteristic of an EDFA portion in the optical amplifier shown in FIG.

【図4】図1に示された光増幅器におけるEDFA部分
の諸特性を纏めた表である。
FIG. 4 is a table summarizing various characteristics of the EDFA portion in the optical amplifier shown in FIG.

【図5】Al添加EDFとP/Al共添加EDFそれぞ
れの規格化された誘導放出断面積を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing normalized stimulated emission cross sections of Al-doped EDF and P / Al co-doped EDF.

【図6】P/Al共添加EDF用光フィルタの透過スペ
クトルである。
FIG. 6 is a transmission spectrum of a P / Al co-doped EDF optical filter.

【図7】Sバンド増幅用P/Al共添加EDFAの光増
幅特性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing optical amplification characteristics of P / Al co-doped EDFA for S band amplification.

【図8】図1に示された光増幅器におけるTDFA部分
の利得特性及び雑音指数特性を示すグラフである。
8 is a graph showing a gain characteristic and a noise figure characteristic of a TDFA portion in the optical amplifier shown in FIG.

【図9】図1に示された光増幅器における各部の利得ス
ペクトルである。
9 is a gain spectrum of each part in the optical amplifier shown in FIG.

【図10】図1中の光フィルタの透過スペクトルであ
る。
FIG. 10 is a transmission spectrum of the optical filter in FIG.

【図11】EDFの誘導放出断面積σe及び吸収断面積
σaの波長依存性を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the wavelength dependence of the stimulated emission cross section σ e and the absorption cross section σ a of EDF.

【図12】温度25℃及び75℃それぞれの場合におけ
るEDFA部分の利得特性及び雑音指数指数を示すグラ
フである。
FIG. 12 is a graph showing a gain characteristic and a noise figure index of an EDFA portion at temperatures of 25 ° C. and 75 ° C., respectively.

【図13】波長974nm、976nm、978nm及
び980nmの励起光がそれぞれ供給されたときのED
FA部分の利得スペクトルである。
FIG. 13 is an ED when excitation lights having wavelengths of 974 nm, 976 nm, 978 nm, and 980 nm are supplied, respectively.
It is a gain spectrum of the FA portion.

【図14】この発明に係る光通信システムにおける一実
施形態の構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an optical communication system according to the present invention.

【図15】図14に示された光通信システムに含まれる
光増幅器それぞれの利得スペクトルである。
15 is a gain spectrum of each of the optical amplifiers included in the optical communication system shown in FIG.

【図16】ファイバグレーティング付き半導体レーザ光
源の出力光スペクトルである。
FIG. 16 is an output light spectrum of a semiconductor laser light source with a fiber grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光通信システム、10…光増進器、20…光中継
器、30…光受信器、100…光増幅器、101…入力
端、102…出力端、111,112…光分岐器、12
1〜123…光アイソレータ、131〜135…光結合
器、141〜145…EDF、146…TDF、151
〜154…光フィルタ、161〜165…温度調整部、
171〜175…励起光源、181、182…信号光検
知部、190…制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical communication system, 10 ... Optical enhancer, 20 ... Optical repeater, 30 ... Optical receiver, 100 ... Optical amplifier, 101 ... Input end, 102 ... Output end, 111, 112 ... Optical branching device, 12
1-123 ... Optical isolator, 131-135 ... Optical coupler, 141-145 ... EDF, 146 ... TDF, 151
... 154 ... Optical filter, 161-165 ... Temperature adjusting unit,
171 to 175 ... Excitation light source, 181, 182 ... Signal light detection unit, 190 ... Control unit.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長域1490nm〜1520nmを少
なくとも一部に含む信号波長域の複数チャネルの信号光
を増幅する光増幅モジュールであって、 Tm元素が光導波領域に添加されたTm添加光導波路
と、 前記Tm添加光導波路と光学的に接続され、Er元素が
光導波領域に添加されたEr添加光導波路とを備えた光
増幅モジュール。
1. An optical amplification module for amplifying signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including at least a part of a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, comprising a Tm-doped optical waveguide in which a Tm element is added to an optical waveguide region. An optical amplification module, which is optically connected to the Tm-doped optical waveguide and comprises an Er-doped optical waveguide in which an Er element is added to an optical waveguide region.
【請求項2】 前記信号光の進行方向から見て前記Er
添加光導波路の上流側、下流側又は中途に配置され、波
長域1490nm〜1520nmに含まれる領域におい
て前記Er添加光導波路の利得を等化する利得等化フィ
ルタをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の光
増幅モジュール。
2. The Er as seen from the traveling direction of the signal light
A gain equalizing filter which is arranged on the upstream side, the downstream side or in the middle of the doped optical waveguide and which equalizes the gain of the Er doped optical waveguide in a region included in the wavelength range of 1490 nm to 1520 nm. Item 1. The optical amplification module according to item 1.
【請求項3】 前記信号光の進行方向から見て前記Er
添加光導波路の上流側、下流側又は中途に配置され、波
長1530nm以上の波長域の光を遮断する遮断フィル
タをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の光増
幅モジュール。
3. The Er as seen from the traveling direction of the signal light
The optical amplification module according to claim 1, further comprising a cutoff filter arranged upstream, downstream or in the middle of the added optical waveguide to cut off light in a wavelength range of 1530 nm or more.
【請求項4】 0.98μm帯の励起光を前記Er添加
光導波路に供給する第1光結合器をさらに備えたことを
特徴とする請求項1記載の光増幅モジュール。
4. The optical amplification module according to claim 1, further comprising a first optical coupler that supplies the Er-doped optical waveguide with a 0.98 μm band excitation light.
【請求項5】 1.05μm帯又は1.4μm帯の励起
光と、1.2μm帯又は1.55〜1.65μm帯の励
起光とを前記Tm添加光導波路に供給する第2光結合器
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の光増幅
モジュール。
5. A second optical coupler for supplying 1.05 μm band or 1.4 μm band pumping light and 1.2 μm band or 1.55 to 1.65 μm band pumping light to the Tm-doped optical waveguide. The optical amplification module according to claim 1, further comprising:
【請求項6】 波長域1490nm〜1520nmを少
なくとも一部に含む信号波長域の複数チャネルの信号光
を増幅する光増幅モジュールであって、 Er元素が光導波領域に添加されたEr添加光導波路
と、 前記Er添加光導波路の温度を室温以上に維持する温度
調整手段とを備えた光増幅モジュール。
6. An optical amplification module for amplifying signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including at least a part of a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, comprising an Er-doped optical waveguide in which an Er element is added to an optical waveguide region. An optical amplification module comprising: a temperature adjusting unit that maintains the temperature of the Er-doped optical waveguide at room temperature or higher.
【請求項7】 前記温度調整手段は、前記Er添加光導
波路の温度を65℃以上に維持することを特徴とする請
求項6記載の光増幅モジュール。
7. The optical amplification module according to claim 6, wherein the temperature adjusting means maintains the temperature of the Er-doped optical waveguide at 65 ° C. or higher.
【請求項8】 波長域1490nm〜1520nmを少
なくとも一部に含む信号波長域の複数チャネルの信号光
を増幅する光増幅モジュールであって、 Er元素とともに、Al23及びP25が光導波領域に
共添加されたEr添加光導波路を備えた光増幅モジュー
ル。
8. An optical amplification module for amplifying signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including at least a part of a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, wherein Al 2 O 3 and P 2 O 5 together with an Er element are optical. An optical amplification module comprising an Er-doped optical waveguide co-doped in the wave region.
【請求項9】 前記Tm添加光導波路及び前記Er添加
光導波路それぞれは、光ファイバを含むことを特徴とす
る請求項1記載の光増幅モジュール。
9. The optical amplification module according to claim 1, wherein each of the Tm-doped optical waveguide and the Er-doped optical waveguide includes an optical fiber.
【請求項10】 入力端から入力された信号光を増幅す
る光増幅器であって、 Tm添加光導波路及びEr添加光導波路を含む請求項1
記載の光増幅モジュールと、 Erイオンを励起し得る波長の励起光を前記Er添加光
導波路に供給する第1励起光供給手段と、 Tmイオンを励起し得る波長の励起光を前記Tm添加光
導波路に供給する第2励起光供給手段とを備えた光増幅
器。
10. An optical amplifier for amplifying signal light input from an input end, comprising a Tm-doped optical waveguide and an Er-doped optical waveguide.
Optical amplification module, first excitation light supply means for supplying excitation light having a wavelength capable of exciting Er ions to the Er-doped optical waveguide, and excitation light having a wavelength capable of exciting Tm ions, the Tm-doped optical waveguide An optical amplifier comprising:
【請求項11】 波長域1490nm〜1520nmを
少なくとも一部に含む信号波長域の複数チャネルの信号
光を増幅する光増幅器であって、 Er元素が光導波領域に添加されたEr添加光導波路
と、 波長976nm以下の0.98μm帯の励起光を前記E
r添加光導波路に供給する励起光供給手段とを備えた光
増幅器。
11. An optical amplifier for amplifying signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including at least a part of a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, wherein an Er-doped optical waveguide in which an Er element is added to an optical waveguide region, The excitation light in the 0.98 μm band with a wavelength of 976 nm or less is added to the E
An optical amplifier having a pumping light supply means for supplying the r-doped optical waveguide.
【請求項12】 前記Er添加光導波路は、前記信号光
の進行方向から見て前記Tm添加光導波路の上流側に配
置されていることを特徴とする請求項10記載の光増幅
器。
12. The optical amplifier according to claim 10, wherein the Er-doped optical waveguide is arranged on the upstream side of the Tm-doped optical waveguide when viewed from the traveling direction of the signal light.
【請求項13】 請求項10記載の光増幅器を含み、波
長域1490nm〜1520nmを含む信号波長域の複
数チャネルの信号光を伝送するとともに、前記波長域内
の信号光を前記光増幅器により増幅する光通信システ
ム。
13. A light including the optical amplifier according to claim 10, transmitting signal light of a plurality of channels in a signal wavelength range including a wavelength range of 1490 nm to 1520 nm, and amplifying signal light in the wavelength range by the optical amplifier. Communications system.
【請求項14】 前記信号波長域は、帯域幅4nm〜6
nmの未使用波長域で隔てられた1又はそれ以上の帯域
を含むことを特徴とする請求項13記載の光通信システ
ム。
14. The signal wavelength band has a bandwidth of 4 nm to 6 nm.
14. The optical communication system according to claim 13, comprising one or more bands separated by an unused wavelength region of nm.
【請求項15】 前記未使用波長域内のラマン増幅用励
起光を光伝送路に供給し、該光伝送路において前記信号
光をラマン増幅することを特徴とする請求項14記載の
光通信システム。
15. The optical communication system according to claim 14, wherein the Raman amplification pumping light in the unused wavelength region is supplied to an optical transmission line, and the signal light is Raman-amplified in the optical transmission line.
【請求項16】 Tm添加光導波路及びEr添加光導波
路を含む請求項1記載の光増幅モジュールと、 Erイオンを励起し得る波長の励起光を前記Er添加光
導波路に供給する第1励起光供給手段と、 Tmイオンを励起し得る波長の励起光を前記Tm添加光
導波路に供給する第2励起光供給手段とを備え、 前記励起光の供給により前記Tm添加光導波路及び前記
Er添加光導波路それぞれにおいて発生した自然放出光
を出力する白色光源。
16. The optical amplification module according to claim 1, comprising a Tm-doped optical waveguide and an Er-doped optical waveguide, and a first pumping light supply for supplying pumping light having a wavelength capable of exciting Er ions to the Er-doped optical waveguide. Means and a second excitation light supply means for supplying excitation light of a wavelength capable of exciting Tm ions to the Tm-doped optical waveguide, wherein the Tm-doped optical waveguide and the Er-doped optical waveguide are respectively supplied by the excitation light. A white light source that outputs the spontaneous emission light generated in.
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