JP2003518778A - Ｌバンドとｃバンドの光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＣバンドとＬバンドに対する光増幅器を提案し、ＣバンドとＬバンドに共通の増幅ファイバー８を備えた第一の段と、Ｃバンド信号用のブランチ１４および、増幅ファバー２０を含むＬバンド信号用のブランチ１２を備えた第二の段とを有する。本発明によれば、Ｃバンドにおけるパワーの大半が、共通増幅段で生成される。さらに、増幅器は、第一の段の増幅ファイバーのためにポンピング光を反対の伝播方向に連結するカプラ２４を、Ｃバンド信号用のブランチに有する。本発明は、光増幅器の構造を単純化し、第一の段の共通増幅ファイバーで増幅後、Ｌバンド信号が通る装置の数を制限することができる。本発明は、ＬバンドにおけるＳＮ比を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、光ファイバー伝送の領域に関し、特に、海底伝送システムのために
用いられるＣバンドとＬバンドの増幅器に関する。

【０００２】 光ファイバー伝送システム、特に陸上伝送システムでは、様々なバンドが識別
される。１５２９〜１５６５ｎｍの波長範囲は「Ｃバンド」、１５６９〜１６０
３ｎｍの波長範囲は「Ｌバンド」と呼ばれている。一般に、Ｌバンドに対しては
、約３０または３５ｎｍの帯域幅で、１５６５ｎｍを越える異なる値を考慮する
ことができる。

【０００３】 Ｍ．Ｘ．Ｍａらによる「７６５Ｇｂ／ｓ ｏｖｅｒ ２０００ｋｍ Ｔｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｃ− ａｎｄ Ｌ−ｂａｎｄ Ｅｒｂｉｕｍ
Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」（ＯＦＣ’９９、ｐｏｓｔ−
ｄｅａｄｌｉｎｅ ｐａｐｅｒ ＰＤ１６−１〜３）は、区間４３．５ｋｍで増
幅器を備える、海底伝送システム用のＣバンドおよびＬバンドの伝送実験を記載
している。各増幅器は、バンドスプリッタと、ＣバンドおよびＬバンド用の別々
の増幅ブランチと、バンドコンバイナとから構成される。

【０００４】 Ｙ．Ｓｕｎらによる「Ａ ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｕｌｔｒａ ｗｉ
ｄｅ ｂａｎｄ ＥＤＦＡ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｃａｐａｃｉｔｙ ＷＤＭ ｏ
ｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍｓ」（ＥＣＯＣ’
９８、５３−５４ページ）は、陸上光ファイバー伝送システムに対して、Ｃバン
ドおよびＬバンドで信号を増幅するために、非常に帯域幅の広い光増幅器を提案
している。増幅器は、９８０ｎｍの反対伝播光により、ＣバンドおよびＬバンド
の信号が一緒に増幅されるファイバーを備えた第一の増幅段を含む。その後、Ｃ
バンドおよびＬバンドの信号は分離され、二つの個別のブランチで別々に増幅さ
れる。各ブランチには、ＤＣＦ（分散補償ファイバー）の作用を補償し、利得均
等化フィルタの損失を補償し、出力パワーに対して信号を増幅するための３つの
増幅段が設けられる。０ｄＢｍの入力パワーに対して、増幅器の総利得は２５ｄ
Ｂである。増幅器のＣバンドで生成されるパワーの約四分の一が、第一の増幅段
で生成され、四分の三が、第二の増幅段のＣバンド信号用のブランチで生成され
る。

【０００５】 本発明は、海底伝送システム用のＣバンドとＬバンド信号の増幅を目的とする
。このようなシステムでは、増幅器の入力パワーが比較的高いが、利得は平均的
である。Ｍ．Ｘ．Ｍａによる前記文献は、入力パワーに対して７ｄＢｍ、利得に
対して１１．７ｄＢの値を提案している。

【０００６】 より詳しくは、本発明は、ＣバンドとＬバンドに対する光増幅器を提案し、Ｃ
バンドとＬバンドに共通の増幅ファイバーを備えた第一の段と、Ｃバンド信号用
のブランチおよび、増幅ファバーを含むＬバンド信号用のブランチを備えた第二
の段とを有し、Ｃバンドで生成されるパワーの大半が、第一の増幅段で生成され
る。

【０００７】 好適には、Ｃバンド信号用の第一の段の出力パワー（ｍＷ）と、Ｃバンド信号
用の光増幅器の出力パワー（ｍＷ）との比が、０．５０より大きく、さらに好適
には０．７５より大きい。

【０００８】 有利には、Ｃバンド信号用の光増幅器の利得が、第一の増幅段におけるＣバン
ド信号の増幅利得に等しい。

【０００９】 好適には、光増幅器が、１５ｄＢ未満の利得を有する。

【００１０】 実施形態では、光増幅器が、第一の段の増幅ファイバーのためにポンピング光
を反対の伝播方向に連結するカプラを、Ｃバンド信号用のブランチに有する。こ
のポンピング光の波長は、１４５０〜１５００ｎｍとすることができる。

【００１１】 さらに、第一の段の増幅ファイバーのために第二のポンピング光を連結するカ
プラを第一の段に有する。この第二のポンピング光の波長は、９６５〜９９０ｎ
ｍとすることができる。

【００１２】 他の実施形態では、光増幅器は、Ｌバンド信号用のブランチに、前記ブランチ
の増幅ファイバーのためにポンピング光を連結するカプラを有する。

【００１３】 この場合、Ｃバンド信号用のブランチにあるカプラと、Ｌバンド信号用のブラ
ンチにあるカプラとに、ポンピング光を供給するポンプを設けることが有利であ
る。

【００１４】 本発明は、さらに、このような光増幅器を少なくとも一つ有する光ファイバー
伝送システムに関する。

【００１５】 本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例として挙げられた本発明
の実施形態の以下の説明を読めば明らかになるであろう。

【００１６】 本発明は、２個の増幅段を有するＣバンドおよびＬバンドの増幅器を提案する
。第一の段は、ＣバンドおよびＬバンドに共通であり、この二つのバンドの信号
を増幅する増幅ファイバーを有する。第二の段は、Ｃバンド信号用のブランチと
、Ｌバンド信号用のブランチとを有する。本発明によれば、増幅器のＣバンドで
生成されるパワーの大半が、第一の段で生成される。従って、第二の段のＣバン
ド信号用のブランチは、従来技術の増幅器よりもずっと単純化することができる
。後述する例では、このブランチでは信号が増幅されない。

【００１７】 このような増幅器の場合もまた、Ｌバンドで新たな問題が提起されることがあ
る。実際、第一の増幅段の共通ファイバーの長さと、ポンプのパワーとは、Ｃバ
ンドで所望の利得を供給するように、すなわち大半のパワーを供給するように、
適合させることができる。第一の段のＣバンドの利得は、一般に、２個の増幅器
の間の伝送システムの一区間における損失の大きさである。たとえば１２ｄＢと
いう値を挙げることができる。このような利得値に対して、第一の増幅段におけ
るＬバンドの増幅は弱く、数ｄＢである。その場合に提起される問題は、第二の
増幅段におけるＬバンド信号の増幅の際に、Ｌバンドにおけるノイズ係数が増加
することにある。本発明はまた、この新しい問題への解決方法を提案する。本発
明は、増幅器を複雑化することなく、Ｌバンドにおけるノイズ係数を減少するた
めに簡単かつ有効な解決方法を提案する。

【００１８】 第二の増幅段でＬバンドの信号を増幅するときにＬバンドのノイズ係数を減少
するために、本発明は、実施形態において、第二の増幅段のＣバンド信号のブラ
ンチに、第一の段のファイバーで増幅に用いた反対伝播方向の光のためのカプラ
を配置することを提案する。かくして、本発明は、第一の段で増幅後、Ｌバンド
の信号が通る装置の数を制限している。このため、Ｌバンドで増幅器のＳＮ比が
改善される。本発明は、ポンピング光が、Ｃバンド信号と同時にデマルチプレク
サを通過可能であることを用いている。

【００１９】 図は、本発明の増幅器の概略図である。信号の伝播方向に、増幅器は、アイソ
レータ２を入力に有し、アイソレータの後にカプラ４が接続されている。カプラ
４は、信号の伝播方向にポンプ６の光を結合することができる。ポンプ６は、パ
ワー５８ｍＷ、波長９７８ｎｍのレーザから構成されている。カプラ４の出力に
は、ファイバー８が接続されており、ファイバーは、ＣバンドとＬバンドの信号
を一緒に増幅するために使用される。

【００２０】 カプラ４の後段にはデマルチプレクサ１０があり、Ｃバンドの信号とＬバンド
の信号とを分離して、２個の別々のブランチに送っている。Ｌバンド信号用のブ
ランチ１２は、ポンプ１８からカプラ１６を通って送られる光を同一伝播方向に
連結するためのカプラ１３を含む。カプラ１３の出力には、Ｌバンドの増幅ファ
イバー２０が接続されている。このファイバーの後段にはマルチプレクサ２２が
あって、Ｌバンド信号用のブランチとＣバンド信号用のブランチとから送られる
信号を結合している。

【００２１】 Ｃバンドの信号のブランチ１４は、ポンプ１８からカプラ１６を通って送られ
る光を反対の伝播方向に連結するカプラ２４を含む。図示された実施形態では、
Ｃバンド信号用の増幅器のブランチは、このカプラしか含まない。

【００２２】 さらに、マルチプレクサ２２の後段に出力アイソレータ２６が設けられている
。

【００２３】 図の装置の動作は次の通りである。ＣバンドとＬバンドの信号は、第一の増幅
段で増幅され、すなわち、ポンプ６の同一伝播方向の光と、マルチプレクサ１０
を通ってファイバー８に到達するポンプ１８の反対伝播方向の光とにより、共通
ファイバー８で増幅される。

【００２４】 第二の増幅段では、Ｌバンドの信号が、ポンプ１８の同一伝播方向の光により
、ファイバー２０で増幅される。この第二の増幅段では、Ｃバンドの信号は増幅
されない。第二の段の出力では、Ｌバンドの増幅信号とＣバンドの信号とが再び
結合される。

【００２５】 本発明のために、以下の数値を使用可能である。ポンプ６は、パワー７０ｍＷ
、波長９７８ｎｍのポンプである。共通増幅ファイバー８は、長さ１８ｍのエル
ビウムドープファイバーである。

【００２６】 ポンプ１８は、パワー９５ｍＷ、波長１４８０ｎｍのポンプである。従って、
カプラ１６、２４を介してＣバンド信号用のブランチから送られるポンプ１８の
波長は、マルチプレクサを通って第一の増幅段に達する。

【００２７】 カプラ１６は、２０／８０カプラであり、Ｃバンド信号用のブランチで反対伝
播方向に１８ｍＷのパワーを連結する。カプラ１６は、Ｌバンド信号用のブラン
チで同一伝播方向に６８ｍＷのパワーを連結する。ファイバー２０は、長さ４４
ｍのエルビウムドープファイバーである。

【００２８】 デマルチプレクサ１０は、市販されている構成部品である。たとえば、ＪＤＳ
が整理番号ＷＤ１５１６Ｃ−ＡＬ９５６４で商品化している、薄膜干渉フィルタ
技術を用いる構成部品を使用することができる。この構成部品は、１４５０ｎｍ
〜１５００ｎｍのポンプ光を、Ｃバンド信号用のブランチから第一の増幅段に通
過させることができる。

【００２９】 このような構成では、第一の増幅段におけるＣバンドの利得が、Ｃバンドに必
要な増幅利得に達するのに十分である。利得値は、一般に、伝送システムの前の
区間における損失を補償するのに必要な、約１０ｄＢ〜１５ｄＢに達することが
できる。従って、Ｃバンドの信号のために第二の段の増幅を設けることは必要不
可欠というわけではない。

【００３０】 本発明のこの実施形態では、第一の増幅段においてＣバンドで生成されたパワ
ーは、増幅器によりＣバンドで生成されたパワーの１００％であり、第二の段の
Ｃバンドの信号用のブランチで生成されるパワーはゼロである。従って、Ｃバン
ドで生成されるパワー全体が、第一の増幅段で生成される。第二の増幅段のＣバ
ンド用のブランチで、Ｃバンド信号の増幅を行うこともできる。しかしながら、
必要な総利得を考慮すると、本発明によれば、Ｃバンドのパワーの大半を、第一
の段で生成することが可能である。Ｃバンドの信号に対して、第一の段と増幅器
との出力パワー（ｍＷ）の比により、パワーが生成される場所を容易に決定でき
る。上記の例では、比は約１である。この比は、本発明によれば０．５より大き
く、さらに好適には０．７５より大きい。換言すれば、Ｃバンド信号のために増
幅器で生成されるパワーは、大半が第一の増幅段で生成される。

【００３１】 本発明は、増幅器の構造を簡素化し、ポンプ数を制限することができる。

【００３２】 もう一つの問題は、既に説明したように、第一の増幅段におけるＬバンド信号
の増幅が弱いことにある。一般に、Ｃバンドの利得が約１２ｄＢである場合、第
一の増幅段のドープファイバー利得は、上記のタイプのファイバーに対して、Ｌ
バンドの最高波長で２または３ｄＢにすぎない。Ｌバンド信号のための第一の段
の出力パワーは、数ｍＷである。低い値の出力パワーと、高い値の第二の段の利
得とは、ＬバンドにおけるＳＮ比の劣化を招くことがある。この劣化を制限する
ために、本発明は、Ｃバンドのための第二の増幅段のブランチに、第一の増幅段
の反対伝播方向のポンピング光を投入するカプラを配置することを提案する。従
って、本発明は、共通ファイバーにおける増幅後、Ｌバンドの信号における損失
を制限することができる。Ｌバンドの信号は、共通増幅ファイバーの後、デマル
チプレクサ１０だけを通って第二の増幅段に到達する。

【００３３】 例として提案された構成では、第一の増幅段におけるＬバンドの利得は、波長
１５９５ｎｍに対して約３．１ｄＢであり、出力パワーは、Ｌバンドのチャンネ
ル全体に対して約４ｍＷである。第二の増幅段では、Ｌバンドの利得は、波長１
５９５ｎｍに対して約８．５ｄＢである。増幅器の総利得は、マルチプレクサの
挿入損失を考慮すると、約１１ｄＢである。比較として、約０．５ｄＢのカプラ
２４の挿入損失に対し、ＬバンドのＳＮ比は、第一の増幅段に反対伝播方向の光
カプラを配置した構成と比べると約１ｄＢ改善される。

【００３４】 反対伝播方向のポンプ光の１４８０ｎｍにおけるパワーは、カプラ２４が第一
の増幅段に配置される構成に比べると、マルチプレクサ１０を通過するために減
少する。対応する損失は約０．３ｄＢであり、ポンプパワーに対する不利益は決
定的ではない。この不利益は、ポンプパワーをやや増加することによって補償す
ることができる。

【００３５】 本発明を実現するために、当業者に知られている光構成部品を使用することが
できる。かくして、「カプラ」という表現は、機能的な規定であり、カプラとし
て、マルチプレクサや、増幅ファイバーにポンプ光を投入可能な他のあらゆる構
成部品を使用することができる。同様に、マルチプレクサおよびデマルチプレク
サに対して、サーキュレータやブラッグ回折格子など、各種の技術的な解決方法
を使用できる。この場合、サーキュレータは、Ｌバンド信号用のブランチに向か
って第一の増幅段の信号を通過させる。Ｌバンド信号用のブランチには、Ｃバン
ド信号を反射するブラッグ回折格子を配置する。

【００３６】 もちろん、本発明は、記載および図示された例および実施形態に制限されるも
のではなく、当業者が検討可能な多数の変形実施形態を含むことができる。その
ため、アイソレータは、増幅器の動作に必要不可欠というわけではない。図の例
では、第二の段のＣバンド信号用のブランチに、第一の段の伝播方向が反対のポ
ンピング光用のカプラを配置した。場合によってはＬバンドのＳＮ比が劣化する
条件で、このカプラを第一の段に配置することも依然として可能である。

【００３７】 また、ポンプパワーまたはポンプの波長は、例として提案された値に対して変
えられることは明白である。波長９７８ｎｍのポンプの波長は、一般に、９６５
〜９９０ｎｍであってよい。波長１４８０ｎｍのポンプの波長は、１４５０〜１
５００ｎｍであってよい。このような波長は、Ｃバンド信号用のブランチからデ
マルチプレクサ１０を通り、第一の増幅段に到達する。

【００３８】 例では、増幅器の第一の段の反対伝播方向のポンピングと、第二の段の同一伝
播方向のポンピングとに対して、１個のポンプを使用しており、カプラ１６が、
パワーを２つのポンピング方向に配分する役割をしている。だが、別個のポンプ
を使用することもできる。さらに、第二の増幅段では、増幅ファイバーのポンピ
ングに対して反対伝播方向の光を使用してもよい。この解決方法では、第二の段
の増幅ファイバーに到達する前に、Ｌバンドの信号が通過する装置の数をさらに
減らせば、ＳＮ比を大きくすることができる。また、図の例では、第一の増幅段
に対して２個のポンプを使用している。第二の増幅段から送られる反対伝播方向
のポンプを１個だけ使用するか、もしくは、反対伝播方向の第二のポンプを使用
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による光増幅器の概略図である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣバンドとＬバンドに対する光増幅器であって、Ｃバンドと
   Ｌバンドに共通の増幅ファイバー（８）を備えた第一の段と、Ｃバンド信号用の
   ブランチ（１４）および、増幅ファバー（２０）を含むＬバンド信号用のブラン
   チ（１２）を備えた第二の段とを有し、Ｃバンドで生成されるパワーの大半が、
   第一の増幅段で生成される、ＣバンドとＬバンドに対する光増幅器。
2. 【請求項２】 Ｃバンド信号用の第一の段の出力パワー（ｍＷ）と、Ｃバン
   ド信号用の光増幅器の出力パワー（ｍＷ）との比が、０．５０より大きく、さら
   に好適には０．７５より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の光増幅器。
3. 【請求項３】 Ｃバンド信号用の光増幅器の利得が、第一の増幅段における
   Ｃバンド信号の増幅利得に等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の
   光増幅器。
4. 【請求項４】 １５ｄＢ未満の利得を有することを特徴とする、請求項１か
   ら３のいずれか一項に記載の光増幅器。
5. 【請求項５】 第一の段の増幅ファイバーのためにポンピング光を反対の伝
   播方向に連結するカプラ（２４）を、Ｃバンド信号用のブランチに有することを
   特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の光増幅器。
6. 【請求項６】 前記ポンピング光の波長が、１４５０〜１５００ｎｍである
   ことを特徴とする、請求項５に記載の光増幅器。
7. 【請求項７】 第一の段の増幅ファイバーのために第二のポンピング光を連
   結するカプラ（４）を、第一の段に有することを特徴とする、請求項５または６
   に記載の光増幅器。
8. 【請求項８】 第二のポンピング光の波長が、９６５〜９９０ｎｍであるこ
   とを特徴とする、請求項７に記載の光増幅器。
9. 【請求項９】 Ｌバンド信号用のブランチ（１２）に、前記ブランチの増幅
   ファイバー（２０）のためにポンピング光を連結するカプラ（１３）を有するこ
   とを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の光増幅器。
10. 【請求項１０】 Ｃバンド信号用のブランチにあるカプラ（２４）と、Ｌバ
    ンド信号用のブランチにあるカプラ（１３）とに、ポンピング光を供給するポン
    プを有することを特徴とする、請求項９に記載の光増幅器。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも一つ
    の光増幅器を有する光ファイバー伝送システム。