JP2004273573A

JP2004273573A - Optical amplifier and optical communication system

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Publication number: JP2004273573A
Application number: JP2003059171A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Suzuki; 幹哉鈴木; Hikoshi Furuichi; 彦士古市; Shigeru Shikii; 滋式井; Koichi Hayakawa; 弘一早川
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical amplifier wherein amplification gain of an amplified light is stabilized on condition of wavelength variation. <P>SOLUTION: The optical amplifier is provided with an input end 1 for inputting first signal light, an input end 2 for inputting second signal light whose wavelength is longer than that of the first signal light, a first optical amplifying part 3 connected to the input end 1, and a second optical amplifying part 4 connected to the input end 2. Stimulating light output from a light source 7 for optical pumping is supplied to the first optical amplifying part 3 and the second optical amplifying part 4, respectively through optical multiplexing devices 5, 6. The transmission path of the second optical amplifier 4 which amplifies the second signal light of long wavelength and intensity of the stimulating light to be supplied are made greater than those of the first optical amplifier 3, so that homogeneous amplification gain is applied to the first signal light and the second signal light, and the optical amplifier is realized wherein gain variation to wavelength variation is small. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる波長を有し、かつ所定範囲で波長が変動する複数の光に対して、ほぼ均一な増幅利得を与える光増幅器および光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネット等の普及により、光通信システムに対する大容量化の要請が増大している。このため、同一の光ファイバ中に複数の異なる波長の信号光を多重化して伝送させる波長多重通信（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、「ＷＤＭ」という）方式を採用した光通信システムが提案されている。
【０００３】
かかるＷＤＭ方式の中では、比較的狭い波長範囲において、０．８ｎｍ程度の波長間隔で信号光を高密度に配置したＤＷＤＭ（ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が知られている。かかるＤＷＤＭ方式では信号光の波長間隔が狭いため、信号光同士の干渉の発生等を防止する観点から、信号光源からの出力光をモニタリングして信号光源に対して注入電流値、温度等の制御を行い、波長の制御を行う必要がある。また、ＤＷＤＭ方式を用いた光通信システムの場合、一般に長距離伝送に用いられることから、伝送途上で減衰した信号光強度を回復するためにＥＤＦＡ（ＥｒｂｉｕｍＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）等の増幅器を設けている。かかる増幅器による増幅利得は波長依存性を有するため、複数の異なる波長の信号光を伝送するＤＷＤＭ方式では増幅後の信号光に強度偏差が避けられず、利得等化器を用いて強度偏差を補償している。従来は複雑で構成部品の多い回路を使用していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方で、ＷＤＭ方式を利用した上で簡易かつ低コストの光通信システムを実現するべくＣＷＤＭ（ＣｏａｒｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が提案されている。かかるＣＷＤＭ方式では、同一の光ファイバ中を伝送する複数の信号光の波長間隔を２０ｎｍ程度と広くすることによって、波長変動に対する許容性を確保し、具体的には１０ｎｍ程度の波長変動に対して光通信システムを動作させることが可能である。このため、波長制御を行う機構を省略することが可能となり、ＣＷＤＭ方式を用いることによって簡易かつ低コストの光通信システムが期待される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４５９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＷＤＭ方式を用いた光通信システムでは、伝送途上に増幅器を設けた場合に信号光の増幅利得が変動するという問題が生じる。上記のようにＣＷＤＭ方式では信号光の波長制御を行わないこととしており、信号光の波長は一定範囲に渡って変動することとなる。ここでＥＤＦＡ等の増幅器の増幅利得は波長依存性を有するから、信号光の波長変動に従って信号光の増幅利得も変動することとなる。さらに、ＥＤＦＡでは入力されている一方の信号光が、他方の信号光の増幅特性に影響を与える。
【０００７】
かかる問題を解決する手段として、まず、ＤＷＤＭ方式の光通信システムの場合のように利得等化器を設けることが考えられる。しかしながらＣＷＤＭ方式の利点は低コストかつ簡易な光通信システムを実現することにあり、利得等化器を配置することによるコストの増加等は好ましくない。
【０００８】
また、ＤＷＤＭ方式を用いた光通信システムとは異なり、ＣＷＤＭ方式を用いた光通信システムにおいて単一の光増幅器を用いた場合には、利得等化器によって増幅後の複数の信号光の光強度を完全に均一化することが難しい。ＤＷＤＭ方式で採用される利得等化器は、異なる波長の信号光のそれぞれが一定の波長を維持することを前提としており、かかる前提に基づいて同一波長の信号光における増幅後の強度は一定の値を示すものとして光強度の補償が行われている。しかし、上記のようにＣＷＤＭ方式の場合には波長制御が行われないことから個々の信号光の波長が変動しうるため、上記の前提条件を満たさない。
【０００９】
具体例として、例えば波長の異なる第１信号光および第２信号光を伝送するＣＷＤＭ方式の光通信システムにおいて、単一のＥＤＦＡによって信号光の増幅を行う構成を考える。なお、本光通信システムでは、第１信号光の波長は固定され、第２信号光の波長は変動するものとする。
【００１０】
前述のようにＥＤＦＡにおける増幅利得は、信号光の波長によって変動する。さらに本通信システムでは、波長が変動する第２信号光に対する増幅利得は変動することとなる。単一のＥＤＦＡで２波の信号光の増幅を行う構成では増幅に費やされるエネルギーの分配は最終的に各信号光の増幅利得に応じて行われるため、第２信号光に対する増幅利得が変化した場合、かかる変化に応じて第１信号光に対する増幅利得も変動することとなる。従って、ＣＷＤＭ方式の光通信システムでは、上記の第１信号光のように波長が固定されていても他の信号光の波長変動の影響を受けて増幅利得が変動することとなる。そして、ＣＷＤＭ方式ではすべての信号光の波長が変動しうるため、個々の信号光に対する増幅利得の変動はより複雑なものとなる。
【００１１】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、波長変動を前提とした被増幅光の増幅利得を安定化した光増幅器および光増幅器を備えた簡易な光通信システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる光増幅器は、波長が変動しうる第１信号光の強度と、該第１信号光よりも長い波長を有し、波長が変動しうる第２信号光の強度とを増幅する光増幅器であって、第１強度の励起光を供給され、第１信号光の増幅が行われる第１光伝送路を備えた第１光増幅手段と、前記第１強度よりも大きい強度の励起光を供給され、第２信号光の増幅が行われる第２光伝送路を備えた第２光増幅手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、個々の信号光に対応して複数の光増幅部を設け、単一の光増幅部で単一の信号光を増幅することとしたため、一部の信号光の波長変動に起因して他の信号光に対する増幅利得変動が生じることを防止することができる。また、個々の信号光の波長に対応して励起光強度を最適化することとしたため、それぞれの信号光に対してほぼ均一な増幅利得を与えることが可能となると共に、波長変動に対する増幅利得変動を抑制した増幅利得特性を実現することが可能である。
【００１４】
また、請求項２にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記第２光伝送路の物理長は、前記第１光伝送路の物理長よりも長いことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記第２光増幅手段に供給される励起光は、前記第１光増幅手段に供給される励起光の１．２倍以上の光強度を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記第１信号光の波長は１５５０ｎｍ以上、１５８０ｎｍ未満であって、前記第２信号光の波長は１５８０ｎｍ以上、１６１０ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記第１光増幅手段に供給される励起光と前記第２光増幅手段に供給される励起光とを出力する励起光源と、該励起光源から出力された励起光を所定割合で分岐して前記第１光増幅手段および前記第２光増幅手段に供給する光分岐器とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記第１光増幅部および前記第２光増幅部は、希土類元素を不純物として添加された光ファイバを含んで形成されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記希土類元素は、エルビウムであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８にかかる光通信システムは、信号光を出力する信号光源と、前記信号光を伝送する伝送路と、該伝送路の途上に配置された請求項１〜７のいずれか一つに記載の光増幅器と、前記伝送路から出力された信号光を受信する受信器とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である光増幅器および光通信システムについて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる光増幅器について説明する。本実施の形態１にかかる光増幅器は、異なる波長を有し、それぞれの波長が変動しうる複数の信号光を増幅するためのものであって、信号光ごとに異なる光増幅部で増幅する構造を有する。そして各光増幅部は増幅対象たる信号光の波長に応じて励起光強度および伝送路長が規定され、具体的には複数の光増幅部において、長波長の信号光を増幅するものは、短波長の信号光を増幅するものに比して長い伝送路長を有し、高強度の励起光を供給される構造を有する。なお、本実施の形態１では波長が１５７０ｎｍ程度、１５９０ｎｍ程度を中心として±７ｎｍ程度の範囲で波長が変動しうる２種類の信号光を増幅対象とした例について説明するが、本発明がかかる例に限定されるものでないことはもちろんである。
【００２３】
図１は、本実施の形態１にかかる光増幅器の構造を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる光増幅器は、第１信号光を入力するための入力端１と、第２信号光を入力するための入力端２と、入力端１と接続された第１光増幅部３と、入力端２と接続された第２光増幅部４とを備える。また、第１光増幅部３および第２光増幅部４にはそれぞれ光合波器５、６を介して励起光源７から出力される励起光が供給される。光合波器５、６と励起光源７との間には光分波器８が配置され、光分波器８によって励起光源７から出力された励起光は所定割合で分岐され、第１光増幅部３および第２光増幅部４に入力される構造を有する。
【００２４】
また、第１光増幅部３の出力端と第２光増幅部４の出力端は光合波器９に接続され、光合波器９の出力端は光伝送路１０と接続されている。さらに、光合波器５、６に対してそれぞれの信号光伝送方向上流にアイソレータ１１、１２が配置され、光合波器９に対して伝送方向下流にはアイソレータ１３が配置されている。アイソレータ１１〜１３は、それぞれの領域において逆方向に進行する光の通過を防止する機能を有する。なお、アイソレータ１１〜１３は、光増幅器の使用条件によっては省略することも可能である。
【００２５】
光合波器５、６、９および光分波器８は、信号光を合波もしくは分波するためのものである。具体的構造としては２本の光ファイバを溶融接続した溶融型カプラ等によって形成されるが、合波機能もしくは分波機能を有するものであれば、他の構造のものを用いることも可能である。例えば、プリズムや収束性レンズ等の光学部品を組み合わせたバルク型カプラや、Ｙ分岐光回路を用いた光導波路型カプラを用いることとしても良い。
【００２６】
第１光増幅部３および第２光増幅部４は、エルビウム（Ｅｒ）を不純物として添加した光ファイバを含んで構成される。第１光増幅部３および第２光増幅部４の構造としてはエルビウムを添加したＥＤＦＡの他に、同様の励起構成を有する光増幅部であれば適用できる。例えば、増幅媒体としては、ホストガラスにＴｅｌｌｕｒｉｔｅ系、Ｆｌｕｏｒｉｄｅ系、Ｓｉｌｉｃａ系などが適用可能であり、不純物としてはエルビウム、ツリウム、プラセオジウム、イットリビウム、テルビウムなどにより構成された構造としても良い。ただし、使用する増幅媒体に応じて増幅できる波長は異なる。
【００２７】
励起光源７は、ＥＤＦＡでは半導体レーザ装置等によって構成される。励起光源７を構成する半導体レーザ装置等は、９８０ｎｍ程度、１４８０ｎｍ程度の波長のレーザ光を出力する。また、ＥＤＦＡ以外の増幅媒体を使う際には適用する増幅媒体に応じた波長の励起光を出力する。なお、本実施の形態１においては、励起光の進行方向が入力信号光の進行方向と同一となる前方励起方式を採用しているが、励起光の進行方向が信号光の進行方向と逆方向となる後方励起方式によって光増幅を行う構造としても良いし、前方励起と後方励起とを組み合わせた双方向励起方式を採用しても良い。
【００２８】
励起光源７から出力され、光分波器８によって分配される励起光の割合および第１光増幅部３、第２光増幅部４の伝送路長について説明する。本実施の形態１にかかる光増幅器では、第１光増幅部３の伝送路長を例えば５０ｍ、第２光増幅部４の伝送路長を例えば７５ｍとする。また、励起光源７から出力された励起光は、第１光増幅部３と第２光増幅部４とで３：７となるよう光分波器８によって分配されている。
【００２９】
次に、本実施の形態１にかかる光増幅器の動作について簡単に説明する。まず、入力端１および入力端２に対して外部から第１信号光および第２信号光が入力され、第１信号光は第１光増幅部３内部を進行し、第２信号光は第２光増幅部４内部を進行する。
【００３０】
一方、第１光増幅部３および第２光増幅部４は、あらかじめ励起光源７から出力され、３：７の強度比で光分波器８によって分配された励起光が供給されており、それぞれの光増幅部内に添加されたエルビウム原子は、励起光によってエネルギーを供給された励起状態となっている。かかる状態の第１光増幅部３および第２光増幅部４に対して第１信号光および第２信号光が進行することによって誘導放出が生じ、エルビウム原子が基底状態に遷移する際に放出されるエネルギーに基づいて第１信号光および第２信号光が増幅される。増幅された第１信号光および第２信号光は光合波器９で合波され、第１信号光および第２信号光は同一の光伝送路１０中を伝送した状態で外部に出力される。
【００３１】
次に、本実施の形態１にかかる光増幅器の利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる光増幅器は、第１信号光に対応した第１光増幅部３と、第２信号光に対応した第２光増幅部４とを有し、各信号光を別個独立に増幅する構造を有する。かかる構造とすることで、異なる波長を有する複数の信号光を増幅する光増幅器において、一方の信号光の波長変動による影響を他方の信号光に及ぼすことを防止することができる。
【００３２】
既に説明したように、単一の光増幅器によって複数の信号光を増幅した場合、一方の信号光の波長が変動して、信号光に対する増幅利得が変動することによって他方の信号光に対する増幅利得が変動し、信号光に対する増幅利得特性が複雑化することが知られている。一方、本実施の形態１では、信号光ごとに別個独立の光増幅部を設けることとしたため、個々の光増幅部内において異なる波長の信号光間で増幅利得に関して影響を及ぼしあうことはなく、光増幅器の設計において増幅対象となる個々の信号光の波長変動による増幅利得変動のみを考慮すれば足りることとなる。また、第１光増幅部３および第２光増幅部４は、後述するように増幅する信号光の波長に合わせてそれぞれの構造を最適化しているが、かかる最適化が可能となるのも個々の信号光に対応して光増幅部を複数設ける構造としたためである。
【００３３】
また、本実施の形態１にかかる光増幅器は、長波長の第２信号光を増幅する第２光増幅部４において、第１光増幅部３よりも長い伝送路長および高強度の励起光が供給される構造を有する。かかる構造を有することで、本実施の形態１にかかる光増幅器では、第１信号光および第２信号光に対してほぼ等しい増幅利得を与えることが可能となると共に、信号光波長近傍の波長範囲における増幅利得変動幅を低減することが可能である。以下、その理由について説明する。
【００３４】
第１光増幅部３および第２光増幅部４は、上記のようにエルビウムを添加した光ファイバによって形成され、励起光源から供給された励起光によってエネルギー状態が励起状態に遷移した後、基底状態に戻る。かかるエネルギー遷移が生じる際に光ファイバ中に信号光を通すことによって、基底状態に戻る際に放出されるエネルギーによって誘導放出が行われ、信号光を直接増幅することが可能となる。かかるメカニズムに基づく光増幅を定量的に示すと、光ファイバの長手方向をｚ方向とした場合、ｚ方向に関して微少単位長さあたりの利得係数ｇはΓをファイバの閉じこめ係数と仮定すると、
ｇ（λ、ｚ）＝Γ［σ_ｅ（λ）Ｎ_２（ｚ）−σ_ａ（λ）Ｎ_１（ｚ）］・・（１）
と表される。ここで、Ｎ_１、Ｎ_２はエルビウム原子のうち、それぞれ基底状態にあるものの割合と、励起状態にあるものの割合を示し、Ｎ_１＋Ｎ_２＝１の関係を満たす。また、σ_ｅ、σ_ａはエルビウムを添加した光ファイバに固有の定数であって、σ_ｅは放出断面積を示し、σ_ａは吸収断面積を示し、増幅利得Ｇは、（１）式のｇをｚ方向およびファイバの半径方向に関して積分することで得られる。従って、増幅利得Ｇはσ_ｅ、σ_ａおよびＮ_１、Ｎ_２の値に基づいて決定され、σ_ｅ、σ_ａが波長依存性を有することに起因して増幅利得Ｇは波長依存性を有し、Ｎ_１、Ｎ_２の変動に応じて異なる波長で利得ピークを有する増幅利得特性が得られる。
【００３５】
図２は、Ｎ_１、Ｎ_２が異なる値となった場合の増幅利得の変動を示すグラフである。なお、図２に示すグラフにおいて、曲線ｌ_１はＮ_２＝１、すなわちすべてのエルビウム原子が励起状態となった場合（完全反転分布が形成された状態）の増幅利得特性を示す。以下、曲線ｌ_２〜曲線ｌ_６は、順次Ｎ_２＝０．８、０．６、０．４、０．２、０となった場合の増幅利得特性を示す。なお、上記したようにＮ_１＋Ｎ_２＝１の関係があることから、Ｎ_２の変化に応じてＮ_１も異なる値となる。
【００３６】
図２に示す曲線ｌ_１〜曲線ｌ_６からも明らかなように、Ｎ_２の値が減少、すなわち励起状態のエルビウム原子の割合が減少するにつれて増幅利得特性の曲線はなだらかになり、利得ピークは徐々に長波長側にシフトする。本実施の形態１にかかる光増幅器では、高効率の光増幅を実現するために、第１光増幅部３においては第１信号光の波長近傍で利得帯域を有する必要があり、第２光増幅部４においては第２信号光の波長近傍で利得帯域を有する必要がある。このため、第１信号光および第２信号光の波長にあわせて最適の増幅利得特性を実現できるＮ_１、Ｎ_２を、励起光強度と伝送路長とを調整することによって選択する必要がある。
【００３７】
また、本実施の形態１にかかる光増幅器は、増幅対象たる第１信号光および第２信号光の波長が±７ｎｍ程度の範囲に渡って変動することを前提としている。従って、第１光増幅部３は、第１信号光の波長変動範囲に渡って変動幅が抑制された増幅利得特性を備える必要があり、第２光増幅部４も第２信号光の波長変動範囲に渡って変動幅が抑制された増幅利得特性を備える必要がある。具体的には、信号光の波長を中心として±７ｎｍの範囲に渡って、図２に示す曲線が平坦、より具体的には偏差が±１ｄＢ以下となる増幅利得特性を備える必要がある。
【００３８】
図３は、図２のグラフについて、１５６０ｎｍ〜１６１０ｎｍの波長範囲について詳細に示すグラフである。図３において曲線ｌ_１〜曲線ｌ_６は図２と同一の曲線であって、曲線ｌ_７〜曲線ｌ_１１は、それぞれＮ_２＝０．９、０．７、０．５、０．３、０．１の場合について示すグラフである。図３に示すように、１５７０ｎｍ±７ｎｍの波長範囲に渡って平坦な増幅利得特性を有するのは曲線ｌ_４（Ｎ_２＝０．４）の場合であり、１５９０ｎｍ±７ｎｍの波長範囲に渡って平坦な増幅利得特性を有するのは曲線ｌ_１０（Ｎ_２＝０．３）の場合であることが分かる。従って、第１光増幅部３ではＮ_２＝０．４、第２光増幅部４ではＮ_２＝０．３となるよう構成することが好ましい。
【００３９】
また、第１光増幅部３で増幅された後の第１信号光の光強度と、第２光増幅部４で増幅された後の第２信号光の光強度の差が大きくなることは好ましくない。このため、光分波器８による励起光の分配および伝送路長を最適化することによって増幅後の第１信号光および第２信号光の強度差を抑制する必要がある。
【００４０】
これらの条件を満たすため、本実施の形態１にかかる光増幅器では伝送路長および励起光強度の最適値を導出している。すなわち、第２光増幅部４の伝送路長を第１光増幅部３の伝送路長の１．５倍とし、第１光増幅部３に供給される励起光と、第２光増幅部４に供給される励起光の強度比が３：７となるよう光分波器８によって励起光が分配され、かつ励起光強度が一定である構造を有する。
【００４１】
図４（ａ）は、本実施の形態１にかかる光増幅器における、第１信号光（λ＝１５７０±７ｎｍ）と、第２信号光（λ＝１５９０±７ｎｍ）が属する波長帯における増幅利得の波長依存性について示すグラフである。なお、図４（ａ）において、１５６０ｎｍ〜１５８０ｎｍの波長範囲で得られる増幅利得は第１光増幅部３によって与えられるものであり、１５８０ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で得られる増幅利得は第２光増幅部４によって与えられるものである。また、第１信号光および第２信号光がそれぞれ第１光増幅部３、第２光増幅部４に入力する際の光強度は−３ｄＢｍであるとする。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、本実施の形態１にかかる増幅器では、第１光増幅部３および第２光増幅部４で得られる増幅利得は、１５７０±７ｎｍ、１５９０±７ｎｍの範囲で１４ｄＢ〜１６ｄＢとなり、増幅利得の偏差が抑制されていることが分かる。また、第１信号光および第２信号光の波長に対応する１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍにおける増幅利得の差は１ｄＢ以下の許容しうる値に抑制されており、増幅後の信号光の強度差が問題となることはない。比較例として、図４（ｂ）に第１光増幅部３および第２光増幅部４に等しい強度の励起光を供給した場合の増幅利得の波長依存性を示す。図４（ｂ）に示すように、励起光の強度が等しい場合には、第１光増幅部３における増幅利得は第２光増幅部４における増幅利得と比較して４ｄＢ程度大きくなるため、増幅後の第１信号光の光強度と第２信号光の光強度との差が無視できず、光通信システムに使用することは妥当ではないことが示されている。従って、本実施の形態１にかかる光増幅器は、伝送路長および励起光強度を最適化することによって、複数の信号光を均一に増幅することが可能であって、個々の信号光の波長が変動しても増幅利得の変動を±１ｄＢ以下に抑制することが可能である。
【００４３】
また、本実施の形態１にかかる光増幅器は、単一の励起光源７から第１光増幅部３および第２光増幅部４に励起光を供給する構造を有する。本実施の形態１では個々の光増幅部に対応して複数の励起光源を配置する構造としても良いが、単一の励起光源が光分波器を介して複数の光増幅部に励起光を供給する構造とすることで以下の利点が生じる。
【００４４】
まず、部品点数を低減することによるコスト削減が可能となるという利点を有する。既に説明したように、本実施の形態１にかかる光増幅器を適用するＣＷＤＭ方式の光通信システムでは簡易かつ低コストの光通信システムを実現することを目的とする。従って、光増幅器についても簡易な構造かつ低コストのものを用いることが好ましく、かかる観点から単一の励起光源から複数の光増幅部に励起光を供給し、かつ励起光強度の一定制御を行う構造とすることが好ましい。
【００４５】
また、同一の励起光源を用いることによって、安定した増幅利得特性が得られるという利点も有する。すなわち、別個独立の励起光源によって光増幅部に励起光を供給する場合、一部の励起光源の特性が劣化する事によって個々の光増幅部に供給される励起光の強度比が所望の値から変動し、結果として上記した本実施の形態１にかかる光増幅器の利点が失われるおそれがある。一方、単一の励起光源から各光増幅部に励起光を供給する構造とした場合には、励起光源の特性が劣化し、例えば同一電流に対する発光効率が低下することによって励起光の総量が減少した場合であっても、各励起光源に分配される励起光の強度比は一定の値を維持することが可能となる。上記したように本実施の形態１においては供給される励起光の強度比が重要な要素となり、励起光源の特性が劣化した場合に各光増幅部における励起光の強度比を一定に保持することが可能となる点で、同一の励起光源を用いる構造とすることが好ましい。
【００４６】
以上、本実施の形態１にかかる光増幅器について、第１信号光の波長を１５７０±７ｎｍ、第２信号光の波長を１５９０±７ｎｍとした場合の最適構造について説明したが、信号光の波長および光増幅部の構造は上記の値に限定されるのではない。すなわち、所望の信号光の波長に応じて増幅後の信号光相互間の強度差を１ｄＢ以下に抑制し、かつ個々の信号光に関して波長変動に起因した増幅利得変動を、複雑な構成の励起光強度制御機構がなくとも±１ｄＢ以下に抑制することが可能である。
【００４７】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、異なる波長を有する信号光に対して光増幅を行う場合に、波長の相違に関わらず増幅後の信号光の強度を均一化し、個々の信号光における波長変動による増幅後の強度変動を±１ｄＢ以下に抑制しうる条件について示すグラフである。具体的には、エルビウムを添加したファイバを用いた光増幅部に対し、信号光の進行方向と同じ方向から励起光を入力して励起する励起方式（前方励起）の構成で、例えば、光増幅部の伝送路長を長くし、光増幅部の内部の反転分布密度：Ｎ_２−Ｎ_１が、およそ−０．４＜Ｎ_２−Ｎ_１＜−０．１程度の増幅動作で、１５７０〜１６１０ｎｍ付近の増幅動作を実現する光増幅器において、２つの異なる波長の信号が入力され、それぞれ入力信号光波長が中心波長に対し±７ｎｍ程度ふらつく場合でも、増幅後の各出力信号の変動がおよそ２ｄＢ（＝±１ｄＢ）程度に収まる励起パワーとＥＤＦ長の最適条件を計算した結果を図５（ａ），図５（ｂ）に示す。中心信号光波長は１５７０〜１６１０ｎｍと仮定、入力信号光パワーは広めの−１０〜＋５ｄＢｍで検討した。
【００４８】
図５（ａ）は、１５７０ｎｍの信号を入力した際の最適な励起パワーを１として規格化した値を、図５（ｂ）は、同様に１５７０ｎｍの信号を入力した際の最適な伝送路長を１として規格化した値を示したものである。ただし、表現方法として、例えば、１５７０ｎｍの信号光と１５９０ｎｍの信号光が同時に入射され、１５７０ｎｍの信号が、光増幅部の伝送路長が４０ｍ、かつ、励起光強度が４２ｍＷで最適条件となり、１５９０ｎｍの信号が、光増幅部の伝送路長が７０ｍ、かつ、励起光強度が１０７．５ｍＷで最適条件であったとすると、図５（ａ）における１５９０ｎｍ入力時の励起光強度の増加量は、１０＊ｌｏｇ（１０７．５）／１０＊ｌｏｇ（４２）＝１．２５倍と表し、図５（ｂ）における１５９０ｎｍ入力時の伝送路長の増加量は７０／４０＝１．７５と表現している。なお、本実施の形態においては、増幅媒体の長さ（光増幅部の伝送路長）で規定しているが、濃度条長積を用いて規定してもよい。
【００４９】
ここで再度図５（ａ）、図５（ｂ）からＴｙｐｉｃａｌな状態における検討結果を定量化したのが表１である。この値前後が上記の信号入力条件での励起パワー分配上、及び増幅を行う伝送路長の最適条件である。表１において最適条件に範囲が存在するのは、入力信号光パワーの大小や、所望利得が変化するためである。
【表１】

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、信号光の波長が長波長側にシフトするにつれて、光増幅部に供給される励起光強度および伝送路長は増加する傾向があり、このことは光増幅部に入力される信号光の強度に関わらず同様である。従って、異なる波長を有する複数の信号光を増幅する光増幅器を構成する場合、短波長の信号光を増幅する光増幅部に対して、長波長の信号光を増幅する光増幅部は、前者よりも長い伝送路長を有し、高強度の励起光を供給される構造とすることによって増幅後の異なる信号光間の強度差を許容範囲内に抑制し、個々の信号光において波長変動に対する増幅後の強度変動についても許容範囲内に抑制する光増幅器を実現することが可能である。従って、本実施の形態１にかかる光増幅器は、増幅対象となる信号光の波長範囲が１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ程度のいわゆるＬ−ｂａｎｄ帯域に属する場合に適用可能である。また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すＬ−ｂａｎｄ帯域以外の波長範囲、例えば信号光が１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍ程度のいわゆるＣ−ｂａｎｄ帯域の波長範囲に属する場合であっても本発明を適用することができる。
【００５０】
また、光増幅器の構成についても、図１に示すものに限定されるのではない。例えば、図６に示すように、４種類の異なる波長を有する信号光に対して４個の光増幅部を備えた構造を有することとしても良い。図６に示す変形例では、それぞれ１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍの波長を有する信号光に対応して光増幅部１４〜１７が配置されている。そして、光増幅部１４、１５に対しては、励起光源１９から出力された励起光が光分波器２０によって所定割合で分波されて供給され、光増幅部１６、１７に対しては、励起光源２１から出力された励起光が光分波器２２によって所定割合で分波されて供給される。また、光増幅部１４〜１７に励起光を導入するための光合波器２３〜２６に対して信号光進行方向上流にはアイソレータ２７〜３０が配置され、逆方向に進行する光を遮蔽している。また、光増幅部１４〜１７の下流には光合波器３１が配置されることによって増幅された信号光は合波されて伝送路３２に出力され、伝送路３２にはアイソレータ３３が配置されることによって逆方向に進行する光を遮蔽している。
【００５１】
図６に示す構成の光増幅器であっても、増幅する信号光の波長が増加するに従って伝送路長および供給される励起光の強度を徐々に増加させた構造とすることが好ましい。かかる構造を採用することによって、増幅後の信号光の強度がほぼ均一であって、個々の信号光において波長変動による増幅利得の変動が±１ｄＢ以下となる光増幅器を実現することが可能である。
【００５２】
なお、図７は、図２のグラフについて、１５１０〜１５７０ｎｍの波長範囲について詳細に示すグラフである。図７において、曲線ｌ_１〜曲線ｌ_６は図２に示す曲線と同じものであり、曲線ｌ_１２〜曲線ｌ_１６は、それぞれＮ２＝０．９、０．７、０．５、０．３、０．１とした場合の曲線である。図７に示すように、１５３０ｎｍ±７ｎｍの波長範囲に渡って平坦な増幅利得特性を有するのは曲線ｌ_３（Ｎ_２＝０．６）の場合であり、１５５０ｎｍ±７ｎｍの波長範囲に渡って平坦な増幅利得特性を有するのは曲線ｌ_１３（Ｎ_２＝０．７）の場合であることが分かる。従って、光増幅部１４ではＮ_２の値を０．６、光増幅部１５ではＮ_２＝０．７となるよう構成することが好ましい。光増幅部１６、１７については、前述の図４に従ってＮ_２の値を決定することができる。
【００５３】
また、図１、図６に示した光増幅器は、複数の信号光がそれぞれ別個の経路を経て入力し、増幅後はそれぞれが合波されて単一の伝送路から出力される、いわゆるブースタアンプ構造を有するが、かかる構造に限定する必要はない。例えば図８（ａ）に示すように、入力する信号光および増幅後の信号光について単一の伝送路中を伝送させる、いわゆるインラインアンプ構造としても良いし、図８（ｂ）に示すように、入力する信号光は同一の伝送路中を伝送し、増幅後の信号光は別個の伝送路中を伝送するプリアンプ構造としても良い。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる光通信システムについて説明する。本実施の形態２にかかる光通信システムは、複数の信号光を多重化して伝送し、かつ信号光の波長制御を行わないＣＷＤＭ方式を採用し、伝送路の途上に実施の形態１にかかる光増幅器を配置した構造を有する。なお、本実施の形態では例として１５７０ｎｍの波長を有する信号光と、１５９０ｎｍの波長を有する信号光とを伝送する光通信システムを例として説明するが、かかる構造に限定されないことはもちろんである。
【００５５】
図９は、本実施の形態２にかかる光通信システムの構成を示す模式図である。図９に示すように、本実施の形態２にかかる光通信システムは、送信器３５と、送信器３５と接続された伝送路３６と、伝送路３６と接続された光増幅器３７と、光増幅器３７と接続された伝送路３８と、伝送路３８と接続された受信器３９とを備える。送信器３５は、信号光源４０ａ、４０ｂと、信号光源４０ａ、４０ｂと接続された光合波器４１とを備え、受信器３９は、光分波器４２と、光電変換素子４３ａ、４３ｂとを備える。
【００５６】
光増幅器３７は、実施の形態１にかかる光増幅器によって構成される。このため、複数の信号光に対してほぼ均一な増幅利得によって増幅することが可能であって、かつ個々の信号光の波長が一定範囲で変動した場合であっても、ほぼ均一な増幅利得によって増幅することが可能である。
【００５７】
信号光源４０ａ、４０ｂは、波長制御機構を付加して、出力する信号光の波長を一定に制御する構造とすることも可能だが、波長制御機構を省略した構造とすることが好ましい。上記のように、光増幅器３７は波長変動に対する増幅利得の変動が抑制された構造を有することから、信号光の波長を一定に維持する必要性に乏しく、低コストの光通信システムを実現する観点からは波長制御機構を省略することが好ましいためである。なお、異なる信号光同士のクロストークを防止する観点からは信号光源４０ａから出力される信号光の波長と、信号光源４０ｂから出力される信号光の波長とは２０ｎｍ程度の差分値を有することが好ましい。
【００５８】
本実施の形態２にかかる光通信システムでは、まず信号光源４０ａ、４０ｂから波長の異なる信号光がそれぞれ出力される。そして、光合波器４１でそれぞれの信号光は合波された後、伝送路３６中を伝送する。そして、光増幅器３７でほぼ均一な増幅利得で増幅された後、伝送路３８中を伝送し、受信器３９に到達する。受信器３９に入力された信号光は、光分波器４２によって波長ごとに分波され、光電変換素子４３ａ、４３ｂに入力される。光電変換素子４３ａ、４３ｂに入力されることによって信号光は電気信号に変換され、所定の処理回路によって情報が抽出されて光通信が完了する。
【００５９】
本実施の形態２にかかる光通信システムでは、光増幅器３７として実施の形態１にかかる光増幅器を用いることとしたため、信号光の波長変動が生じた場合であってもほぼ均一な増幅利得によって光増幅が可能となるため、信号光源４０ａ、４０ｂに対して波長制御機構を付加する必要がない。また、ほぼ均一な増幅利得を得ることができるため、別途利得等化器等を設ける必要がない。従って、従来と比較して低コストの光通信システムを実現することが可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、個々の信号光に対応して複数の光増幅部を設け、単一の光増幅部で単一の信号光を増幅する構成としたため、一部の信号光の波長変動に起因して他の信号光に対する増幅利得変動が生じることを防止できるという効果を奏する。また、個々の信号光の波長に対応して励起光強度を最適化する構成としたため、それぞれの信号光に対してほぼ均一な増幅利得を与えることが可能となると共に、波長変動に対する増幅利得変動を抑制した増幅利得特性を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる光増幅器の構成を示す模式図である。
【図２】Ｎ_１、Ｎ_２が異なる値となった場合の増幅利得の変動を示すグラフである。
【図３】図２のグラフに関して、１５６０ｎｍ〜１６１０ｎｍの範囲を詳細に示すグラフである。
【図４】（ａ）は、実施の形態１にかかる光増幅における増幅利得の波長依存性を示すグラフであり、（ｂ）は、励起光強度を等しくした場合の増幅利得の波長依存性を示すグラフである。
【図５】（ａ）は各信号光波長の最適励起光パワー（１５７０ｎｍで規格化）を示すグラフであり、（ｂ）は各信号光波長の最適増幅用伝送路長（１５７０ｎｍで規格化）を示すグラフである。
【図６】実施の形態１にかかる光増幅器の変形例の構成を示す模式図である。
【図７】図２のグラフに関して、１５１０ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲を詳細に示すグラフである。
【図８】実施の形態１にかかる光増幅器の変形例の構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態２にかかる光通信システムの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１、２入力端
３第１光増幅部
４第２光増幅部
５、６光合波器
７励起光源
８光分波器
９光合波器
１０光伝送路
１１、１２アイソレータ
１３アイソレータ
１４、１５光増幅部
１６、１７光増幅部
１９励起光源
２０光分波器
２１励起光源
２２光分波器
２３〜２６光合波器
２７〜３０アイソレータ
３１光合波器
３２伝送路
３３アイソレータ
３５送信器
３６伝送路
３７光増幅器
３８伝送路
３９受信器
４０ａ、４０ｂ信号光源
４１光合波器
４２光分波器
４３ａ、４３ｂ光電変換素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplifier and an optical communication system that provide a substantially uniform amplification gain to a plurality of lights having different wavelengths and whose wavelengths fluctuate within a predetermined range.
[0002]
[Prior art]
With the spread of the Internet and the like in recent years, demands for increasing the capacity of optical communication systems have been increasing. For this reason, an optical communication system adopting a wavelength division multiplexing (hereinafter, referred to as “WDM”) system for multiplexing and transmitting a plurality of signal lights having different wavelengths in the same optical fiber has been proposed.
[0003]
Among such WDM systems, a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) system in which signal light is arranged at a high density at a wavelength interval of about 0.8 nm in a relatively narrow wavelength range is known. In such a DWDM system, since the wavelength interval of the signal light is narrow, from the viewpoint of preventing the occurrence of interference between the signal lights, the output light from the signal light source is monitored to control the injection current value, the temperature, etc. for the signal light source. To control the wavelength. Further, in the case of an optical communication system using the DWDM system, since it is generally used for long-distance transmission, an amplifier such as an EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) is provided to recover the signal light intensity attenuated during the transmission. . Since the amplification gain of such an amplifier has wavelength dependence, in the DWDM system that transmits a plurality of signal lights of different wavelengths, an intensity deviation cannot be avoided in the signal light after amplification, and the intensity deviation is compensated using a gain equalizer. are doing. Conventionally, a circuit that is complicated and has many components has been used (for example, see Patent Document 1).
[0004]
On the other hand, a CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) method has been proposed in order to realize a simple and low-cost optical communication system using the WDM method. In such a CWDM system, tolerance for wavelength fluctuation is ensured by widening the wavelength interval between a plurality of signal lights transmitted in the same optical fiber to about 20 nm, and specifically, for a wavelength fluctuation of about 10 nm. It is possible to operate an optical communication system. Therefore, a mechanism for controlling the wavelength can be omitted, and a simple and low-cost optical communication system is expected by using the CWDM method.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-24594 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the optical communication system using the CWDM system, there is a problem that the amplification gain of the signal light fluctuates when an amplifier is provided during transmission. As described above, the wavelength control of the signal light is not performed in the CWDM system, and the wavelength of the signal light fluctuates over a certain range. Here, since the amplification gain of an amplifier such as an EDFA has wavelength dependency, the amplification gain of the signal light also varies according to the wavelength variation of the signal light. Furthermore, in the EDFA, one input signal light affects the amplification characteristics of the other signal light.
[0007]
As means for solving such a problem, it is conceivable to first provide a gain equalizer as in the case of a DWDM optical communication system. However, the advantage of the CWDM method is to realize a low-cost and simple optical communication system, and it is not preferable to increase the cost due to the arrangement of the gain equalizer.
[0008]
Also, unlike the optical communication system using the DWDM system, when a single optical amplifier is used in the optical communication system using the CWDM system, the optical intensity of a plurality of signal lights amplified by the gain equalizer is used. Is difficult to completely equalize. The gain equalizer adopted in the DWDM system is based on the premise that each of the signal lights of different wavelengths maintains a constant wavelength, and based on this assumption, the intensity after amplification of the signal light of the same wavelength is constant. The light intensity is compensated for indicating the value. However, in the case of the CWDM method as described above, since the wavelength control is not performed, the wavelength of each signal light may fluctuate, and thus the above prerequisites are not satisfied.
[0009]
As a specific example, consider a configuration in which a single EDFA amplifies signal light in a CWDM optical communication system that transmits first signal light and second signal light having different wavelengths. In the present optical communication system, it is assumed that the wavelength of the first signal light is fixed and the wavelength of the second signal light fluctuates.
[0010]
As described above, the amplification gain in the EDFA varies depending on the wavelength of the signal light. Further, in the present communication system, the amplification gain for the second signal light whose wavelength varies varies. In a configuration in which a single EDFA amplifies two signal lights, the energy used for the amplification is finally distributed according to the amplification gain of each signal light, so that the amplification gain for the second signal light changes. In such a case, the amplification gain for the first signal light also changes according to the change. Accordingly, in the CWDM optical communication system, even if the wavelength is fixed as in the case of the first signal light, the amplification gain fluctuates under the influence of the wavelength fluctuation of other signal light. In the CWDM system, the wavelengths of all the signal lights can fluctuate, so that the fluctuation of the amplification gain for each signal light becomes more complicated.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and provides an optical amplifier that stabilizes the amplification gain of light to be amplified on the premise of wavelength fluctuation and a simple optical communication system including the optical amplifier. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical amplifier according to claim 1 has an intensity of a first signal light whose wavelength can vary, and a second signal which has a wavelength longer than the first signal light and whose wavelength can vary. An optical amplifier for amplifying light intensity, comprising: a first optical amplifying means provided with a first optical transmission line supplied with pump light having a first intensity and amplifying a first signal light; A second optical amplifying unit provided with a second optical transmission path to which an excitation light having an intensity higher than the intensity is supplied and a second signal light is amplified.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, a plurality of optical amplifiers are provided corresponding to individual signal lights, and a single optical amplifier is used to amplify a single signal light. It is possible to prevent a change in amplification gain for other signal light due to the wavelength change. In addition, since the pumping light intensity is optimized according to the wavelength of each signal light, it is possible to give a substantially uniform amplification gain to each signal light, and the amplification gain fluctuation with respect to the wavelength fluctuation. Thus, it is possible to realize an amplification gain characteristic in which is suppressed.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the above-mentioned invention, the physical length of the second optical transmission line is longer than the physical length of the first optical transmission line.
[0015]
Further, in the optical amplifier according to the third aspect of the present invention, the pumping light supplied to the second optical amplifying means is a light that is at least 1.2 times the pumping light supplied to the first optical amplifying means. It is characterized by having strength.
[0016]
Further, in the optical amplifier according to claim 4, in the above invention, the wavelength of the first signal light is 1550 nm or more and less than 1580 nm, and the wavelength of the second signal light is 1580 nm or more and less than 1610 nm. Features.
[0017]
The optical amplifier according to claim 5 is the optical amplifier according to the above invention, wherein the pump light source outputs pump light supplied to the first optical amplifier and pump light supplied to the second optical amplifier. An optical splitter further comprising an optical splitter for splitting the pump light output from the pump light source at a predetermined ratio and supplying the split light to the first optical amplifier and the second optical amplifier.
[0018]
The optical amplifier according to claim 6 is characterized in that, in the above invention, the first optical amplifier and the second optical amplifier are formed to include an optical fiber doped with a rare earth element as an impurity. And
[0019]
Further, the optical amplifier according to claim 7 is characterized in that, in the above invention, the rare earth element is erbium.
[0020]
Further, the optical communication system according to claim 8 is a signal light source for outputting signal light, a transmission line for transmitting the signal light, and any one of claims 1 to 7 arranged on the way of the transmission line. And a receiver for receiving the signal light output from the transmission line.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an optical amplifier and an optical communication system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
(Embodiment 1)
First, an optical amplifier according to a first embodiment of the present invention will be described. The optical amplifier according to the first embodiment is for amplifying a plurality of signal lights having different wavelengths, each of which may fluctuate, and has a structure in which each signal light is amplified by a different optical amplifier. Having. In each optical amplifying unit, the pumping light intensity and the transmission path length are defined according to the wavelength of the signal light to be amplified. Specifically, a plurality of optical amplifying units that amplify a long wavelength signal light have a short wavelength. It has a transmission line length longer than that for amplifying signal light of a wavelength, and has a structure to supply high-intensity pump light. In the first embodiment, an example will be described in which two types of signal light whose wavelengths can fluctuate in a range of about ± 7 nm around a wavelength of about 1570 nm and about 1590 nm are to be amplified. Of course, it is not limited to.
[0023]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of the optical amplifier according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical amplifier according to the first embodiment includes an input terminal 1 for inputting a first signal light, an input terminal 2 for inputting a second signal light, and an input terminal 1. A first optical amplifying unit 3 is connected, and a second optical amplifying unit 4 is connected to the input terminal 2. Further, the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 are supplied with the pump light output from the pump light source 7 via the optical multiplexers 5 and 6, respectively. An optical demultiplexer 8 is disposed between the optical multiplexers 5 and 6 and the excitation light source 7, and the excitation light output from the excitation light source 7 by the optical demultiplexer 8 is branched at a predetermined ratio, and the first optical amplification is performed. It has a structure to be input to the section 3 and the second optical amplification section 4.
[0024]
The output terminal of the first optical amplifier 3 and the output terminal of the second optical amplifier 4 are connected to an optical multiplexer 9, and the output terminal of the optical multiplexer 9 is connected to an optical transmission line 10. Further,

isolators

11 and 12 are arranged upstream of the optical multiplexers 5 and 6 in the signal light transmission direction, and isolators 13 are arranged downstream of the optical multiplexer 9 in the transmission direction. The isolators 11 to 13 have a function of preventing passage of light traveling in the opposite direction in each region. The isolators 11 to 13 can be omitted depending on the use conditions of the optical amplifier.
[0025]
The

optical multiplexers

5, 6, 9 and the optical demultiplexer 8 are for multiplexing or demultiplexing the signal light. The specific structure is formed by a fusion coupler or the like in which two optical fibers are fusion-connected, but other structures having a multiplexing function or a demultiplexing function can also be used. . For example, a bulk coupler combining optical components such as a prism and a converging lens, or an optical waveguide coupler using a Y-branch optical circuit may be used.
[0026]
Each of the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 includes an optical fiber doped with erbium (Er) as an impurity. The structure of the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 is not limited to EDFA to which erbium is added, but may be any optical amplifier having a similar excitation configuration. For example, as an amplifying medium, a Tellurite system, a Fluoride system, a Silica system, or the like can be applied to a host glass, and a structure formed of erbium, thulium, praseodymium, yttrium, terbium, or the like as impurities may be used. However, the wavelength that can be amplified differs depending on the amplification medium used.
[0027]
The excitation light source 7 is constituted by a semiconductor laser device or the like in the case of the EDFA. The semiconductor laser device or the like constituting the excitation light source 7 outputs laser light having a wavelength of about 980 nm and about 1480 nm. When an amplification medium other than the EDFA is used, the excitation light having a wavelength corresponding to the applied amplification medium is output. In the first embodiment, the forward pumping method is adopted in which the traveling direction of the pump light is the same as the traveling direction of the input signal light, but the traveling direction of the pump light is opposite to the traveling direction of the signal light. The optical amplifier may be configured to perform optical amplification by a backward pumping method, or a bidirectional pumping method combining forward pumping and backward pumping may be employed.
[0028]
The ratio of the pump light output from the pump light source 7 and distributed by the optical demultiplexer 8 and the transmission path lengths of the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 will be described. In the optical amplifier according to the first embodiment, the transmission path length of the first optical amplification unit 3 is, for example, 50 m, and the transmission path length of the second optical amplification unit 4 is, for example, 75 m. The pump light output from the pump light source 7 is distributed by the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 by the optical demultiplexer 8 so as to be 3: 7.
[0029]
Next, the operation of the optical amplifier according to the first embodiment will be briefly described. First, a first signal light and a second signal light are externally input to the

input terminals

1 and 2, the first signal light travels inside the first optical amplifier 3, and the second signal light is transmitted to the second The light travels inside the optical amplifier 4.
[0030]
On the other hand, the first optical amplifying unit 3 and the second optical amplifying unit 4 are supplied with pumping light output in advance from the pumping light source 7 and distributed by the optical demultiplexer 8 at an intensity ratio of 3: 7. The erbium atom added to the optical amplification section is in an excited state supplied with energy by the excitation light. Stimulated emission occurs when the first signal light and the second signal light travel to the first optical amplification unit 3 and the second optical amplification unit 4 in such a state, and the erbium atoms are emitted when transitioning to the ground state. The first signal light and the second signal light are amplified based on the energy. The amplified first signal light and second signal light are multiplexed by the optical multiplexer 9, and the first signal light and the second signal light are output to the outside while being transmitted through the same optical transmission line 10.
[0031]
Next, advantages of the optical amplifier according to the first embodiment will be described. First, the optical amplifier according to the first embodiment includes a first optical amplifier 3 corresponding to a first signal light and a second optical amplifier 4 corresponding to a second signal light. It has a structure to amplify separately and independently. With this structure, in an optical amplifier that amplifies a plurality of signal lights having different wavelengths, it is possible to prevent the influence of the wavelength fluctuation of one signal light from affecting the other signal light.
[0032]
As described above, when a plurality of signal lights are amplified by a single optical amplifier, the wavelength of one signal light fluctuates, and the amplification gain for the other signal light fluctuates. It is known that the fluctuations cause fluctuations in amplification gain characteristics for signal light. On the other hand, in the first embodiment, since a separate and independent optical amplifier is provided for each signal light, there is no influence on the amplification gain between signal lights of different wavelengths in each optical amplifier. In the design of the amplifier, it suffices to consider only the amplification gain variation due to the wavelength variation of each signal light to be amplified. The first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 optimize their respective structures in accordance with the wavelength of the signal light to be amplified, as described later. This is because a structure is provided in which a plurality of optical amplifiers are provided corresponding to the signal light.
[0033]
Further, in the optical amplifier according to the first embodiment, in the second optical amplifying unit 4 for amplifying the second signal light having a long wavelength, a transmission path longer than the first optical amplifying unit 3 and a high intensity pump light are used. Has a supplied structure. With such a structure, in the optical amplifier according to the first embodiment, it is possible to give substantially equal amplification gains to the first signal light and the second signal light, and the wavelength range near the signal light wavelength. It is possible to reduce the amplification gain fluctuation width in the above. Hereinafter, the reason will be described.
[0034]
The first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 are formed by erbium-doped optical fibers as described above, and after the energy state has transitioned to the excited state by the excitation light supplied from the excitation light source, the ground state Return to By passing the signal light through the optical fiber when such energy transition occurs, stimulated emission is performed by the energy released when returning to the ground state, and the signal light can be directly amplified. Quantitatively showing optical amplification based on such a mechanism, if the longitudinal direction of the optical fiber is the z direction, the gain coefficient g per minute unit length in the z direction is Γ, assuming that Γ is the confinement coefficient of the fiber.
g (λ, z) = Γ [σ _e (Λ) N ₂ (Z) -σ _a (Λ) N ₁ (Z)] · · (1)
It is expressed as Where N ₁ , N ₂ Indicates the proportion of erbium atoms in the ground state and the proportion of erbium atoms in the excited state, respectively. ₁ + N ₂ = 1. Also, σ _e , Σ _a Is a constant peculiar to the optical fiber doped with erbium, and σ _e Denotes the emission cross section, σ _a Denotes an absorption cross section, and the amplification gain G is obtained by integrating g in the expression (1) in the z direction and the radial direction of the fiber. Therefore, the amplification gain G is σ _e , Σ _a And N ₁ , N ₂ Is determined based on the value of σ _e , Σ _a Has a wavelength dependence, the amplification gain G has a wavelength dependence, and N ₁ , N ₂ , An amplification gain characteristic having gain peaks at different wavelengths is obtained.
[0035]
FIG. ₁ , N ₂ 6 is a graph showing a change in amplification gain when the values of the signals have different values. In the graph shown in FIG. ₁ Is N ₂ = 1, that is, an amplification gain characteristic when all erbium atoms are in an excited state (a state where a complete population inversion is formed). Hereinafter, the curve l ₂ ~ Curve l ₆ Is sequentially N ₂ = 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0 Note that, as described above, N ₁ + N ₂ = 1, N ₂ N according to the change of ₁ Also have different values.
[0036]
Curve l shown in FIG. ₁ ~ Curve l ₆ As is clear from FIG. ₂ As the value of 利得 decreases, that is, as the ratio of erbium atoms in the excited state decreases, the curve of the amplification gain characteristic becomes gentler, and the gain peak gradually shifts to the longer wavelength side. In the optical amplifier according to the first embodiment, in order to realize high-efficiency optical amplification, the first optical amplifier 3 needs to have a gain band near the wavelength of the first signal light. The part 4 needs to have a gain band near the wavelength of the second signal light. Therefore, it is possible to realize an optimum amplification gain characteristic according to the wavelengths of the first signal light and the second signal light. ₁ , N ₂ Must be selected by adjusting the excitation light intensity and the transmission path length.
[0037]
The optical amplifier according to the first embodiment is based on the premise that the wavelengths of the first signal light and the second signal light to be amplified vary over a range of about ± 7 nm. Therefore, the first optical amplifying unit 3 needs to have an amplification gain characteristic in which the variation width is suppressed over the wavelength variation range of the first signal light, and the second optical amplifying unit 4 also has the wavelength variation of the second signal light. It is necessary to provide an amplification gain characteristic in which the fluctuation width is suppressed over the range. Specifically, it is necessary to provide an amplification gain characteristic in which the curve shown in FIG. 2 is flat over a range of ± 7 nm around the wavelength of the signal light, and more specifically, the deviation is ± 1 dB or less.
[0038]
FIG. 3 is a graph showing the graph of FIG. 2 in detail in a wavelength range of 1560 nm to 1610 nm. In FIG. ₁ ~ Curve l ₆ Is the same curve as in FIG. ₇ ~ Curve l ₁₁ Is N ₂ 6 is a graph showing a case where = 0.9, 0.7, 0.5, 0.3, and 0.1. As shown in FIG. 3, the curve l has a flat amplification gain characteristic over the wavelength range of 1570 nm ± 7 nm. ₄ (N ₂ = 0.4), and the curve 1 has a flat amplification gain characteristic over the wavelength range of 1590 nm ± 7 nm. ₁₀ (N ₂ = 0.3). Therefore, in the first optical amplifier 3, N ₂ = 0.4, N in the second optical amplifier 4 ₂ = 0.3 is preferable.
[0039]
Further, it is preferable that the difference between the light intensity of the first signal light amplified by the first optical amplifier 3 and the light intensity of the second signal light amplified by the second optical amplifier 4 be large. Absent. For this reason, it is necessary to suppress the difference in intensity between the amplified first signal light and second signal light by optimizing the distribution of the pump light by the optical demultiplexer 8 and the transmission path length.
[0040]
In order to satisfy these conditions, the optical amplifier according to the first embodiment derives the optimum values of the transmission path length and the pump light intensity. That is, the transmission path length of the second optical amplification unit 4 is set to 1.5 times the transmission path length of the first optical amplification unit 3, and the pump light supplied to the first optical amplification unit 3 and the second optical amplification unit 4 The optical demultiplexer 8 distributes the excitation light so that the intensity ratio of the excitation light supplied to the light source is 3: 7, and the excitation light intensity is constant.
[0041]
FIG. 4A shows the amplification gain in the wavelength band to which the first signal light (λ = 1570 ± 7 nm) and the second signal light (λ = 1590 ± 7 nm) belong in the optical amplifier according to the first embodiment. It is a graph shown about wavelength dependence. In FIG. 4A, the amplification gain obtained in the wavelength range of 1560 nm to 1580 nm is given by the first optical amplifier 3, and the amplification gain obtained in the wavelength range of 1580 nm to 1600 nm is the second optical amplification. Provided by part 4. Further, it is assumed that the light intensity when the first signal light and the second signal light are input to the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4, respectively, is −3 dBm.
[0042]
As shown in FIG. 4A, in the amplifier according to the first embodiment, the amplification gains obtained by the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4 are in the range of 1570 ± 7 nm and 1590 ± 7 nm. From 14 dB to 16 dB, it can be seen that the deviation of the amplification gain is suppressed. Further, the difference between the amplification gains at 1570 nm and 1590 nm corresponding to the wavelengths of the first signal light and the second signal light is suppressed to an allowable value of 1 dB or less, and the difference in the intensity of the amplified signal light becomes a problem. Never. As a comparative example, FIG. 4B shows the wavelength dependence of the amplification gain when pumping light of the same intensity is supplied to the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4. As shown in FIG. 4B, when the pump light intensities are equal, the amplification gain in the first optical amplification unit 3 is about 4 dB larger than the amplification gain in the second optical amplification unit 4. The difference between the light intensity of the first signal light and the light intensity of the second signal light cannot be ignored, which indicates that it is not appropriate for use in an optical communication system. Therefore, the optical amplifier according to the first embodiment can uniformly amplify a plurality of signal lights by optimizing the transmission path length and the pump light intensity, and the wavelength of each signal light can be increased. Even if it fluctuates, it is possible to suppress the fluctuation of the amplification gain to ± 1 dB or less.
[0043]
Further, the optical amplifier according to the first embodiment has a structure in which pump light is supplied from a single pump light source 7 to the first optical amplifier 3 and the second optical amplifier 4. In the first embodiment, a structure in which a plurality of excitation light sources are arranged corresponding to individual optical amplification units may be adopted. However, a single excitation light source supplies excitation light to the plurality of optical amplification units via an optical demultiplexer. The following advantages are obtained by adopting the supply structure.
[0044]
First, there is an advantage that the cost can be reduced by reducing the number of parts. As described above, an object of the CWDM optical communication system to which the optical amplifier according to the first embodiment is applied is to realize a simple and low-cost optical communication system. Therefore, it is preferable to use an optical amplifier having a simple structure and low cost. From this viewpoint, a single excitation light source supplies excitation light to a plurality of optical amplification units, and performs constant control of excitation light intensity. Preferably, it has a structure.
[0045]
In addition, there is an advantage that stable amplification gain characteristics can be obtained by using the same pump light source. That is, when the pump light is supplied to the optical amplification unit by separate pump light sources, the intensity ratio of the pump light supplied to each optical amplification unit is reduced from a desired value due to the deterioration of the characteristics of some of the pump light sources. It may fluctuate, and as a result, the advantage of the optical amplifier according to the first embodiment may be lost. On the other hand, if a single pump light source is used to supply pump light to each optical amplification unit, the characteristics of the pump light source will deteriorate, for example, the luminous efficiency for the same current will decrease, and the total amount of pump light will decrease. Even in this case, the intensity ratio of the excitation light distributed to each excitation light source can be maintained at a constant value. As described above, in the first embodiment, the intensity ratio of the supplied excitation light is an important factor, and when the characteristics of the excitation light source are deteriorated, the intensity ratio of the excitation light in each optical amplification unit is kept constant. Therefore, it is preferable to adopt a structure using the same excitation light source.
[0046]
The optimum structure of the optical amplifier according to the first embodiment in the case where the wavelength of the first signal light is 1570 ± 7 nm and the wavelength of the second signal light is 1590 ± 7 nm has been described. The structure of the optical amplifier is not limited to the above values. That is, the intensity difference between the amplified signal lights is suppressed to 1 dB or less in accordance with the wavelength of the desired signal light, and the amplification gain fluctuation caused by the wavelength fluctuation with respect to each signal light is reduced. Even if there is no intensity control mechanism, it can be suppressed to ± 1 dB or less.
[0047]
FIGS. 5A and 5B show that, when optical amplification is performed on signal light having different wavelengths, the intensity of the amplified signal light is made uniform regardless of the wavelength difference, and the individual signal light is amplified. 6 is a graph showing conditions that can suppress intensity fluctuation after amplification due to wavelength fluctuation in ± 1 dB or less. Specifically, an optical amplification unit using an erbium-doped fiber receives an excitation light from the same direction as the traveling direction of the signal light and excites the excitation light. The transmission path length of the optical amplification unit is increased, and the population inversion density inside the optical amplification unit: N ₂ -N ₁ Is approximately -0.4 <N ₂ -N ₁ In an optical amplifier that realizes an amplification operation in the vicinity of 1570 to 1610 nm with an amplification operation of about -0.1, signals of two different wavelengths are input, and the input signal light wavelength fluctuates by about ± 7 nm with respect to the center wavelength. However, FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b) show the results of calculating the optimum conditions of the pump power and the EDF length such that the fluctuation of each output signal after amplification is within about 2 dB (= ± 1 dB). The central signal light wavelength was assumed to be 1570 to 1610 nm, and the input signal light power was examined at a rather wide range of -10 to +5 dBm.
[0048]
FIG. 5A shows a value obtained by standardizing the optimum pump power when a signal of 1570 nm is input as 1, and FIG. 5B shows an optimum transmission path length when a signal of 1570 nm is input. Is set to 1 and the value is normalized. However, as an expression method, for example, the signal light of 1570 nm and the signal light of 1590 nm are simultaneously incident, and the signal of 1570 nm is optimal under the condition that the transmission path length of the optical amplification unit is 40 m and the excitation light intensity is 42 mW. If the transmission path length of the optical amplifier is 70 m and the excitation light intensity is 107.5 mW under the optimal conditions, the increase in the excitation light intensity at 1590 nm input in FIG. * Log (107.5) / 10 * log (42) = 1.25 times, and the increase in the transmission path length at 1590 nm input in FIG. 5B is expressed as 70/40 = 1.75. I have. In the present embodiment, the length is defined by the length of the amplification medium (the length of the transmission path of the optical amplifying unit).
[0049]
Here, Table 1 quantifies the examination results in the typical state again from FIGS. 5 (a) and 5 (b). The values before and after this value are the optimum conditions for the distribution of the pump power under the above-mentioned signal input conditions and the transmission line length for performing amplification. The reason why the range is present in the optimum condition in Table 1 is that the magnitude of the input signal light power and the desired gain change.
[Table 1]

As shown in FIGS. 5A and 5B, as the wavelength of the signal light shifts to the longer wavelength side, the intensity of the pump light supplied to the optical amplifier and the length of the transmission path tend to increase. This is the same regardless of the intensity of the signal light input to the optical amplifier. Therefore, when configuring an optical amplifier that amplifies a plurality of signal lights having different wavelengths, an optical amplifier that amplifies a long wavelength signal light is more than an optical amplifier that amplifies a short wavelength signal light. Has a long transmission path length and a structure in which high-intensity pumping light is supplied to suppress the difference in intensity between different signal lights after amplification to within an allowable range. It is possible to realize an optical amplifier that suppresses later intensity fluctuations within an allowable range. Therefore, the optical amplifier according to the first embodiment is applicable when the wavelength range of the signal light to be amplified belongs to the so-called L-band band of about 1570 nm to 1610 nm. Further, the present invention is applicable even when the signal light belongs to a wavelength range other than the L-band band shown in FIGS. 5A and 5B, for example, a so-called C-band band of about 1525 nm to 1565 nm. Can be applied.
[0050]
Further, the configuration of the optical amplifier is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 6, a structure having four optical amplifiers for signal lights having four different wavelengths may be provided. In the modification shown in FIG. 6, the optical amplifiers 14 to 17 are arranged corresponding to signal lights having wavelengths of 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm, and 1590 nm, respectively. The pumping light output from the pumping light source 19 is supplied to the

optical amplifiers

14 and 15 by being separated at a predetermined ratio by the optical demultiplexer 20, and supplied to the

optical amplifiers

16 and 17. The excitation light output from the excitation light source 21 is split by an optical splitter 22 at a predetermined ratio and supplied. Further, isolators 27 to 30 are arranged upstream of the optical multiplexers 23 to 26 for introducing pumping light into the optical amplifiers 14 to 17 in the signal light traveling direction, and shield light traveling in the opposite direction. I have. In addition, the signal lights amplified by disposing the optical multiplexer 31 downstream of the optical amplifiers 14 to 17 are multiplexed and output to the transmission line 32, and the isolator 33 is disposed on the transmission line 32. This shields light traveling in the opposite direction.
[0051]
Even in the optical amplifier having the configuration shown in FIG. 6, it is preferable that the transmission line length and the intensity of the supplied pump light are gradually increased as the wavelength of the signal light to be amplified increases. By employing such a structure, it is possible to realize an optical amplifier in which the intensity of the signal light after amplification is substantially uniform and the fluctuation of the amplification gain due to the wavelength fluctuation of each signal light is ± 1 dB or less. .
[0052]
FIG. 7 is a graph showing in detail the wavelength range of 1510 to 1570 nm in the graph of FIG. In FIG. ₁ ~ Curve l ₆ Is the same as the curve shown in FIG. ₁₂ ~ Curve l ₁₆ Are curves when N2 = 0.9, 0.7, 0.5, 0.3, and 0.1, respectively. As shown in FIG. 7, the curve l has a flat amplification gain characteristic over a wavelength range of 1530 nm ± 7 nm. ₃ (N ₂ = 0.6), and the curve 1 has a flat amplification gain characteristic over the wavelength range of 1550 nm ± 7 nm. _Thirteen (N ₂ = 0.7). Therefore, in the optical amplifier 14, N ₂ Is 0.6, and the optical amplifier 15 has N ₂ = 0.7 is preferable. The

optical amplifying sections

16 and 17 have N according to FIG. ₂ Can be determined.
[0053]
The optical amplifier shown in FIGS. 1 and 6 is a so-called booster amplifier in which a plurality of signal lights are input through separate paths, and after being amplified, each is multiplexed and output from a single transmission path. It has a structure, but need not be limited to such a structure. For example, as shown in FIG. 8A, a so-called in-line amplifier structure in which an input signal light and an amplified signal light are transmitted through a single transmission line may be used, or as shown in FIG. The input signal light may be transmitted through the same transmission path, and the amplified signal light may be transmitted through a separate transmission path.
[0054]
(Embodiment 2)
Next, an optical communication system according to the second embodiment will be described. The optical communication system according to the second embodiment employs a CWDM method that multiplexes and transmits a plurality of signal lights and does not perform wavelength control of the signal lights, and employs an optical communication system according to the first embodiment along a transmission path. It has a structure in which an amplifier is arranged. In this embodiment, an optical communication system for transmitting a signal light having a wavelength of 1570 nm and a signal light having a wavelength of 1590 nm will be described as an example. However, it is needless to say that the present invention is not limited to such a structure.
[0055]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of the optical communication system according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, the optical communication system according to the second embodiment includes a transmitter 35, a transmission path 36 connected to the transmitter 35, an optical amplifier 37 connected to the transmission path 36, A transmission path 38 connected to the transmission path 37 and a receiver 39 connected to the transmission path 38 are provided. The transmitter 35 includes signal

light sources

40a and 40b and an optical multiplexer 41 connected to the

signal light sources

40a and 40b, and the receiver 39 includes an optical demultiplexer 42 and

photoelectric conversion elements

43a and 43b. .
[0056]
The optical amplifier 37 is configured by the optical amplifier according to the first embodiment. For this reason, it is possible to amplify a plurality of signal lights with a substantially uniform amplification gain, and even when the wavelength of each signal light fluctuates within a certain range, a substantially uniform amplification gain is used. It is possible to amplify.
[0057]
The

signal light sources

40a and 40b may have a structure in which a wavelength control mechanism is added to control the wavelength of the output signal light to be constant, but a structure in which the wavelength control mechanism is omitted is preferable. As described above, since the optical amplifier 37 has a structure in which the variation of the amplification gain with respect to the wavelength variation is suppressed, it is not necessary to keep the wavelength of the signal light constant, and a viewpoint of realizing a low-cost optical communication system. This is because it is preferable to omit the wavelength control mechanism. From the viewpoint of preventing crosstalk between different signal lights, the wavelength of the signal light output from the signal light source 40a and the wavelength of the signal light output from the signal light source 40b may have a difference value of about 20 nm. preferable.
[0058]
In the optical communication system according to the second embodiment, first, signal lights having different wavelengths are output from the

signal light sources

40a and 40b. Then, the respective signal lights are multiplexed by the optical multiplexer 41 and then transmitted through the transmission path 36. After being amplified by the optical amplifier 37 with substantially uniform amplification gain, the light is transmitted through the transmission line 38 and reaches the receiver 39. The signal light input to the receiver 39 is split by the optical splitter 42 for each wavelength, and input to the

photoelectric conversion elements

43a and 43b. The signal light is converted into an electric signal by being input to the

photoelectric conversion elements

43a and 43b, and information is extracted by a predetermined processing circuit to complete the optical communication.
[0059]
In the optical communication system according to the second embodiment, the optical amplifier according to the first embodiment is used as the optical amplifier 37. Therefore, even when the wavelength of the signal light fluctuates, the optical amplifier has an almost uniform amplification gain. Since amplification is possible, it is not necessary to add a wavelength control mechanism to the

signal light sources

40a and 40b. Further, since a substantially uniform amplification gain can be obtained, there is no need to provide a separate gain equalizer or the like. Therefore, it is possible to realize a low-cost optical communication system as compared with the related art.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of optical amplifiers are provided corresponding to individual signal lights, and a single optical amplifier is configured to amplify a single signal light. There is an effect that it is possible to prevent a change in amplification gain for another signal light due to a change in the wavelength of the signal light. In addition, since the pump light intensity is optimized according to the wavelength of each signal light, it is possible to give a substantially uniform amplification gain to each signal light, and the amplification gain fluctuation with respect to the wavelength fluctuation. This has the effect of realizing an amplification gain characteristic in which is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical amplifier according to a first embodiment;
FIG. 2 ₁ , N ₂ 6 is a graph showing a change in amplification gain when the values of the signals have different values.
FIG. 3 is a graph showing the range of 1560 nm to 1610 nm in detail with respect to the graph of FIG. 2;
FIG. 4A is a graph showing the wavelength dependence of the amplification gain in the optical amplification according to the first embodiment, and FIG. 4B is a graph showing the wavelength dependence of the amplification gain when the pump light intensity is equal. It is a graph shown.
5A is a graph showing the optimum pumping light power of each signal light wavelength (normalized at 1570 nm), and FIG. 5B is a graph showing the optimum amplification transmission line length of each signal light wavelength (normalized at 1570 nm). FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a modified example of the optical amplifier according to the first embodiment;
FIG. 7 is a graph showing the range of 1510 nm to 1570 nm in detail with respect to the graph of FIG. 2;
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a modification of the optical amplifier according to the first embodiment;
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical communication system according to a second embodiment;
[Explanation of symbols]
1, 2 input terminals
3 First optical amplifier
4 Second optical amplifier
5, 6 optical multiplexer
7 Excitation light source
8 Optical demultiplexer
9 Optical multiplexer
10 Optical transmission line
11,12 Isolator
13 Isolator
14, 15 Optical amplifier
16, 17 Optical amplifier
19 Excitation light source
20 Optical splitter
21 Excitation light source
22 Optical splitter
23-26 optical multiplexer
27-30 Isolator
31 Optical multiplexer
32 transmission line
33 Isolator
35 transmitter
36 Transmission line
37 Optical Amplifier
38 Transmission line
39 receiver
40a, 40b signal light source
41 Optical multiplexer
42 Optical splitter
43a, 43b photoelectric conversion element

Claims

An optical amplifier that amplifies the intensity of a first signal light whose wavelength can fluctuate and the intensity of a second signal light whose wavelength is longer than the first signal light and whose wavelength fluctuates,
A first optical amplifying unit provided with a first optical transmission line supplied with a first intensity of pumping light and amplifying the first signal light;
A second optical amplifying unit provided with a second optical transmission line that is supplied with an excitation light having an intensity greater than the first intensity and amplifies the second signal light;
An optical amplifier comprising:

The optical amplifier according to claim 1, wherein a physical length of the second optical transmission line is longer than a physical length of the first optical transmission line.

3. The pump light according to claim 1, wherein the pump light supplied to the second optical amplifier has a light intensity 1.2 times or more that of the pump light supplied to the first optical amplifier. Optical amplifier.

The wavelength of the first signal light is 1550 nm or more and less than 1580 nm, and the wavelength of the second signal light is 1580 nm or more and less than 1610 nm. Optical amplifier.

An excitation light source that outputs excitation light supplied to the first optical amplification unit and excitation light supplied to the second optical amplification unit;
An optical splitter that splits the pump light output from the pump light source at a predetermined ratio and supplies the split light to the first optical amplifier and the second optical amplifier;
The optical amplifier according to claim 1, further comprising:

The light according to any one of claims 1 to 5, wherein the first optical amplifier and the second optical amplifier are formed to include an optical fiber doped with a rare earth element as an impurity. amplifier.

The optical amplifier according to claim 6, wherein the rare earth element is erbium.

A signal light source for outputting a signal light,
A transmission path for transmitting the signal light,
The optical amplifier according to any one of claims 1 to 7, which is arranged on the way of the transmission line,
A receiver that receives the signal light output from the transmission line,
An optical communication system comprising: