JP2005026558A

JP2005026558A - 光増幅装置およびこれを用いた光伝送システム

Info

Publication number: JP2005026558A
Application number: JP2003192052A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Suzuki; 幹哉鈴木
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】光増幅装置全体の利得平坦性が所定範囲内に収まる調整を簡易かつ容易に行うこと。
【解決手段】ＥＤＦＡなどによって実現される光増幅部１０，１１間の信号経路上に配置され、波長多重信号の信号波長帯域内で略均一であり、かつ３ｄＢ以下の損失を固定して付与する固定光減衰器１を設け、ＥＤＦ２４，３３の長さのばらつきなどによる利得平坦度の設計値からの乖離を吸収する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光送受器あるいは光送受信器間の伝送路上に設けられる光増幅装置およびこれを用いた光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急増するトラフィックに対する伝送路は、情報を、より遠くに、より安く、より大容量であることが要求されている。この要求を反映すべく、伝送路に１Ｒリピータ（再生機能のみ）として設置される光増幅器、主にＥＤＦＡ（ＥｒｂｉｕｍＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）は大容量化への対応として波長多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送用に開発され、高出力、低雑音といった単波長伝送用としての光増幅器の特性に加え、さらに、伝送波長域にわたる均一な利得特性である利得平坦性が求められている。なお、低雑音とは、ＮＦ（ＮｏｉｓｅＦｉｇｕｒｅ）が少ないことをいう。
【０００３】
ここで、図７は、光伝送システムに用いられるＥＤＦＡによる光増幅装置の構成を示す図である。図７において、光増幅部１０ａは、ＷＤＭカプラ２２とアイソレータ２５との間のＥＤＦ２４に、ＬＤ２３から出力された０．９８μｍの励起光が入力され、アイソレータ２１から入力された信号光を増幅し、可変光減衰器２６に出力される。可変光減衰器２６で増幅された光を減衰し、分散補償ファイバ（ＤＣＦ：ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＦｉｂｅｒ）やＡＤＭ（Ａｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などの光装置Ｎを介して光増幅部１１に出力される。光増幅部１１は、ＷＤＭカプラ３１とＷＤＭカプラ３４との間に設置されたＥＤＦ３３に対し、ＬＤ３２から出力される１．４８μｍの励起光によって前方励起し、ＬＤ３５から出力される１．４８μｍの励起光によって後方励起する。端子Ｔ３から入力された信号光は、この光増幅部１１によって増幅され、増幅された信号光はアイソレータ３６および端子Ｔ４から出力される。
【０００４】
図８は、図７に示した光増幅装置による利得波長依存性を示す図である。図８に示した利得波長依存性は、波長に対して平坦な利得特性を示していない。波長１５４０ｎｍ近傍から１５６０ｎｍ近傍に向けて利得が４〜５ｄＢ増加する特性を有している。このままでは、この波長帯域を伝送する各信号光の利得が異なってしまうため、上述したように利得を平坦化する必要がある。利得平坦性が悪い光増幅装置を多段に組み合わせて信号を伝送する場合、利得が高い信号は、ファイバの非線形光学効果によって信号の伝送が困難になり、利得が低い信号は、Ｓ／Ｎの劣化によって信号の再現が困難になる。
【０００５】
このため、利得平坦化手段として、利得平坦化フィルタすなわちＧＦＦ（ＧａｉｎＦｌａｔｔｅｎｉｎｇＦｉｌｔｅｒ）４０を光増幅装置内に組み込むようにしている。図９は、図７に示した光増幅装置におけるアイソレータ２５と可変光減衰器２６との間にＧＦＦ４０を設けた場合の光増幅装置を示している。ＧＦＦ４０は、図１０に示すように、図８に示した利得波長依存性に略同じ特性をもつ損失波長依存性を有している。これによって、光増幅装置全体の利得波長依存性は、ＧＦＦ４０の損失波長依存性によって相殺され、光増幅装置全体の利得波長依存性は平坦化される。図１１は、図９に示した光増幅装置の利得波長依存性であり、利得平坦度は約０．０４ｄＢとなり、利得の波長依存性がほとんどなくなっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３４９７１５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１２０４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光増幅装置の利得平坦性を決定する要素は、上述したＥＤＦＡの場合、増幅媒体であるＥＤＦ２４，３３とＧＦＦ４０であるが、このＥＤＦ２４，３３は、たとえ同じ母材から延伸された同一ロットで、かつ同一の長さに揃えて構成しても、製造上初期に製造されたロットと後期に製造されたロットとの間に製造ばらつきによる特性の差異は必ず存在するため、増幅媒体のみを考えても特性のばらつきが生じる。
【０００８】
この結果、たとえＧＦＦ４０が均一に製造されても、ＥＤＦ２４，３３とＧＦＦ４０とを組み合わせた光増幅装置全体の利得平坦性が、上述した製造上のばらつきから、所定範囲内に収まらない場合が生じるという問題点があった。
【０００９】
また、ＥＤＦ２４，３３は、近年における光増幅装置の小型化の要請から、ファイバ収納時におけるファイバ曲げ径の小径化や、ＥＤＦとこれを接続するファイバとの間の融着損のばらつきなどの機構設計上や製造上のばらつきから、光増幅装置全体の利得平坦性が所定範囲内に収まらない場合が生じるという問題点があった。
【００１０】
ここで、上述した利得平坦性を確保するため、ＧＦＦ４０の再設計やＥＤＦ長の調整などを行うことが考えられるが、ＧＦＦ４０の再設計には多大な時間と労力とがかかるという問題点があり、ＥＤＦ長の調整には、ＥＤＦを一旦切断し、再度融着するため、ＥＤＦ長の管理が困難になるという問題点があった。特に、単位長さあたりの吸収損失が大きいＬバンド増幅用に開発されたＥＤＦでは、長さに関する管理は困難である。また、たとえＥＤＦ長の管理を正確に行うことができたとしても、一旦切断したＥＤＦを、切断前のＥＤＦの接続状態に再現することは困難である。
【００１１】
なお、図１２は、図９に示した光増幅装置におけるＥＤＦ長が設計値から数ｍ長くなった場合における利得波長依存性を示す図である。ＥＤＦ長が設計値であった場合、図１１に示すように利得平坦度は約０．０４ｄＢであったが、ＥＤＦ長が設計値から数ｍ長くなった場合、図１２に示すように利得平坦度は約０．７ｄＢと大きくなり、平坦な利得特性が悪化している。
【００１２】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、所定範囲内の利得平坦性を容易に得ることができる光増幅装置およびこれを用いた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【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の発明にかかる光増幅装置は、増幅媒体とこの増幅媒体を励起する励起光を出力する励起光源とこの励起光源から出力された励起光を前記増幅媒体に入力する光合波手段とを有した１以上の光増幅部を備え、各増幅媒体内で波長多重信号を一括して増幅する光増幅装置において、前記光増幅部間の信号経路上に配置され、前記波長多重信号の信号波長帯域内で略均一であり、かつ３ｄＢ以下の損失を固定して付与する固定光減衰手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、固定光減衰手段が、前記光増幅部間の信号経路上に配置され、前記波長多重信号の信号波長帯域内で略均一であり、かつ３ｄＢ以下の損失を固定して付与し、この損失によって、増幅媒体の特性ばらつきや増幅媒体の長さのばらつき、あるいはＧＦＦなどの利得平坦化手段の製造ばらつきなどに起因する利得平坦度の設計値からの乖離を吸収し、許容する設計値内の利得平坦度を確保するようにしている。
【００１５】
また、請求項２の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、前記光増幅部の入力端近傍に設けられることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、前記光増幅部内の入力側に設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記光増幅部は、ブースタアンプであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、前記光増幅部の出力端近傍に設けられることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、前記光増幅部内の出力側に設けられることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、前記信号波長帯域内における損失傾斜が０．４ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８の発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記固定光減衰手段は、ファイバの軸ずれによって形成したことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９の発明にかかる光伝送システムは、上記の発明において、増幅媒体とこの増幅媒体を励起する励起光を出力する励起光源とこの励起光源から出力された励起光を前記増幅媒体に入力する光合波手段とを有し、各増幅媒体内で波長多重信号を一括して増幅する複数の光増幅部が、光伝送媒体上に配置された光伝送システムにおいて、前記複数の光増幅部間における前記光伝送媒体上に請求項１〜８に記載した固定光減衰手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明にかかる光増幅装置およびこれを用いた光伝送システムの好適な実施の形態について説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である光増幅装置の概要構成を示すブロック図である。図１において、この光増幅装置は、光増幅部１０，１１との間に信号波長帯域内の損失が３ｄＢ以下の固定光減衰器１を設けている。
【００２５】
図２は、図１に示した光増幅装置の具体的な構成の一例を示す図である。図２において、この光増幅装置は、図９に示した光増幅装置に、上述した固定光減衰器１を光増幅部１１の前段に設けている。その他の構成は図９に示した光増幅装置と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。すなわち、この光増幅装置は、前段の光増幅部１０が９８０ｎｍ帯励起光による前方励起方式を採用したＥＤＦＡであり、後段の光増幅部１１が１４８０ｎｍ帯励起光による双方向励起方式を採用したＥＤＦＡである。
【００２６】
光増幅部１０の端子Ｔ１から入力された波長多重化された信号光は、アイソレータ２１、ＷＤＭカプラ２２を介してＥＤＦ２４に出力される。ＷＤＭカプラ２２は、ＬＤ２３から出力された９８０ｎｍ帯励起光は、ＥＤＦ２４に入射してＥＤＦ２４を励起状態にし、信号光を増幅する。増幅された信号光は、アイソレータ２５を介してＧＦＦ４０に出力され、さらに可変光減衰器２６を介して光装置Ｎに出力される。光装置Ｎは、ＤＣＦやＡＤＭなどによって実現される。
【００２７】
光装置Ｎから出力された光信号は、３ｄＢ以下の固定光減衰器１によって減衰された後、光増幅部１１に出力される。光増幅部１１は、まず固定光減衰器１から入力された信号光をＷＤＭカプラ３１を介してＥＤＦ３３に出力する。続いて、ＷＤＭカプラ３１が、ＬＤ３２から出力された１４８０ｎｍ帯励起光をＥＤＦ３３に入射して前方励起するとともに、ＷＤＭカプラ３４が、ＬＤ３５から出力された１４８０ｎｍ帯励起光をＥＤＦ３３に入射して後方励起する。このようにして、ＥＤＦ３３によって信号光が増幅され、増幅された信号光は、アイソレータ３６、端子Ｔ４を介して出力される。
【００２８】
なお、上述した光増幅部１０は、前置増幅部（プリアンプ）として機能し、光増幅部１１は、後置増幅部（ブースタアンプ）として機能する。また、固定光減衰器１は、たとえば軸ずれ融着などによって、３ｄＢ以下の減衰を実現している。
【００２９】
図３は、ＥＤＦ長が設計値から１．５ｍ長くなった場合であって、固定光減衰器１の減衰量を約１．７ｄＢに設定した場合における利得平坦性を示す図である。図３に示すように、ＥＤＦ長が、設計値がずれても、固定光減衰器１を信号パス上に設けることによって、図１２に示すように大きな利得平坦度の悪化を生じさせず、利得平坦度を約０．０８ｄＢに抑えることができる。すなわち、ＧＦＦ４０の再設計やＥＤＦ長の調整をせずとも、固定光減衰器１の挿入によって光増幅装置全体の利得平坦度を改善することができる。
【００３０】
特に、図２に示したように、ブースタアンプとして機能し、利得平坦度に大きな影響を及ぼす光増幅部１１の近傍に、３ｄＢ以下の小さな減衰量をもつ固定光減衰器１を設けることによって、光増幅部１１の動作点が変化し、利得平坦度が改善されることになる。この場合、数ｍのＥＤＦ長の変化による利得平坦度の劣化が、固定光減衰器１の損失によって吸収され、調整されることになる。
【００３１】
なお、固定光減衰器１の損失を３ｄＢ以下としたのは、損失を大きくすると、後段の増幅作用時における雑音が増大し、また増幅の動作点が大きく変化すると、増幅特性自体が大きく変化してしまい、所望の利得特性を得ることができなくなってしまうからである。
【００３２】
また、固定光減衰器１自体は、減衰量の傾き、すなわち波長依存性が０．４ｄＢ以下であることが好ましい。すなわち、固定光減衰器１自体も、減衰の波長依存性がほとんどないことが好ましい。
【００３３】
なお、光増幅部１０，１１における励起方式は任意である。すなわち、前方励起方式、後方励起方式、双方向励起方式のいずれを採用してもよい。このようないずれの励起方式を採用しても上述した実施の形態１と同様な作用効果を得ることができる。さらに、各光増幅部１０，１１の内部構成は、複数の光増幅器の多段接続であってもよい。
【００３４】
この実施の形態１では、光増幅部１０，１１の間の信号パス上に固定光減衰器１を設けるという簡易な構成によって、ＥＤＦ長やＧＦＦなどのばらつきを吸収し、光増幅装置全体の利得平坦性を改善するようにしている。
【００３５】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、光増幅部１０，１１の間の信号パス上に固定光減衰器１を設けるようにしていたが、この実施の形態２では、１つの光増幅部１０のみによって構成されている場合に、光増幅部１０の出力端に固定光減衰器１を設けるようにしている。
【００３６】
図４は、この発明の実施の形態２である光増幅装置の概要構成を示す図である。図４において、この光増幅装置は、光増幅部１０の出力端に、損失の波長依存性が０．４ｄＢ以下であって、３ｄＢ以下の損失を与える固定光減衰器１が接続される。なお、光増幅部１０の励起方式は任意であり、内部構成は、複数の光増幅器の多段接続であってもよい。
【００３７】
この実施の形態２では、光増幅部１０による利得平坦性の悪化を、固定光減衰器１の損失によって吸収し、利得平坦度を改善して出力するようにしている。
【００３８】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、光増幅部１０，１１の間の信号パス上に固定光減衰器１を設けるようにしていたが、この実施の形態３では、１つの光増幅部１０のみによって構成されている場合に、光増幅部１０の入力端に固定光減衰器１を設けるようにしている。
【００３９】
図５は、この発明の実施の形態３である光増幅装置の概要構成を示す図である。図５において、この光増幅装置は、光増幅部１０の入力端に、損失の波長依存性が０．４ｄＢ以下であって、３ｄＢ以下の損失を与える固定光減衰器１が接続される。なお、光増幅部１０の励起方式は任意であり、内部構成は、複数の光増幅器の多段接続であってもよい。
【００４０】
この実施の形態３では、光増幅部１１による利得平坦性の悪化を、予め固定光減衰器１の損失によって吸収しておき、利得平坦度を改善して出力するようにしている。
【００４１】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、複数の光増幅部が信号パス上に設けられる光伝送システムであり、各光増幅部の間の任意の箇所に上述した固定光減衰器を設けるようにしている。
【００４２】
図６は、この発明の実施の形態４である光伝送システムの概要構成を示す図である。図６において、この光伝送システムは、信号パス上に複数の光増幅部１０−１〜１０−ｎが設けられ、光増幅部１０−１〜１０−ｎの任意の段間に、上述した固定光減衰器１に対応した固定光減衰器１−１〜１−ｍが設けられる。
【００４３】
この実施の形態４では、利得平坦性の悪化に大きな影響を及ぼす光増幅部１０−１〜１０−ｎの近傍に固定光減衰器１−１〜１−ｍを設け、システム全体としての利得平坦度の改善を行うようにしている。
【００４４】
なお、上述した実施の形態１〜４において、固定光減衰器１，１−１〜１−ｍが配置される場合、固定光減衰器１，１−１〜１−ｍが光増幅部の入力端に接続される場合、この光増幅部は、ブースタアンプであることが好ましく、固定減衰器１，１−１〜１−ｍが光増幅部の出力端に接続される場合、この光増幅部は、プリアンプであることが好ましい。また、上述した実施の形態１〜４は、光増幅部がインラインアンプであっても適用できる。
【００４５】
また、上述した実施の形態１〜４では、ＣバンドＥＤＦＡを一例として説明したが、これに限らず、ＥＤＦＡと同様な増幅動作あるいは増幅原理を有する全ての光増幅装置に適用することができる。さらに、信号波長帯域に関しても、Ｃバンドに限らない。また、各光増幅部１０，１１，１０−１〜１０−ｎは、単体、複数のパラレル接続、複数のシリアル接続であってもよい。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態１では、光増幅部１１をＷＤＭカプラ３１〜アイソレータ３６までの間の構成として記述し、固定光減衰器１を光増幅部１１の外部に構成されるものとして記載したが、光増幅部１１を端子Ｔ３〜Ｔ４の間の構成として記述することによって、固定光減衰器１は、光増幅部１１の内部に構成されることになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、固定光減衰手段が、前記光増幅部間の信号経路上に配置され、前記波長多重信号の信号波長帯域内で略均一であり、かつ３ｄＢ以下の損失を固定して付与し、この損失によって、増幅媒体の特性ばらつきや増幅媒体の長さのばらつき、あるいはＧＦＦなどの利得平坦化手段の製造ばらつきなどに起因する利得平坦度の設計値からの乖離を吸収し、許容する設計値内の利得平坦度を確保するようにしているので、簡易な構成によって容易に許容範囲内の利得平坦度を得ることができ、波長多重信号の誤り発生を小さくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる光増幅装置の概要構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる光増幅装置の詳細構成を示す図である。
【図３】図２に示した光増幅装置の利得波長依存性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる光増幅装置の概要構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる光増幅装置の概要構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４にかかる光伝送システムの概要構成を示す図である。
【図７】従来の光増幅装置の一例を示す図である。
【図８】図７に示した光増幅装置の利得波長依存性の一例を示す図である。
【図９】図７に示した光増幅装置にＧＦＦを設けた光増幅装置の構成を示す図である。
【図１０】図９に示したＧＦＦの損失波長依存性を示す図である。
【図１１】図９に示した光増幅装置による利得波長依存性の一例を示す図である。
【図１２】ＥＤＦ長が変化した場合における利得波長依存性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，１−１〜１−ｍ固定光減衰器
１０，１１，１０−１〜１０−ｎ光増幅部
２１，２５，３６アイソレータ
２２，３１，３４ＷＤＭカプラ
２３，３２，３５ＬＤ
２４，３３ＥＤＦ
２６可変光減衰器
４０ＧＦＦ
Ｔ１〜Ｔ４端子
Ｎ光装置

Claims

増幅媒体とこの増幅媒体を励起する励起光を出力する励起光源とこの励起光源から出力された励起光を前記増幅媒体に入力する光合波手段とを有した１以上の光増幅部を備え、各増幅媒体内で波長多重信号を一括して増幅する光増幅装置において、
前記光増幅部間の信号経路上に配置され、前記波長多重信号の信号波長帯域内で略均一であり、かつ３ｄＢ以下の損失を固定して付与する固定光減衰手段を備えたことを特徴とする光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、前記光増幅部の入力端近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、前記光増幅部内の入力側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
前記光増幅部は、ブースタアンプであることを特徴とする請求項２または３に記載の光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、前記光増幅部の出力端近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、前記光増幅部内の出力側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、前記信号波長帯域内における損失傾斜が０．４ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光増幅装置。
前記固定光減衰手段は、ファイバの軸ずれによって形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光増幅装置。
増幅媒体とこの増幅媒体を励起する励起光を出力する励起光源とこの励起光源から出力された励起光を前記増幅媒体に入力する光合波手段とを有し、各増幅媒体内で波長多重信号を一括して増幅する複数の光増幅部が、光伝送媒体上に配置された光伝送システムにおいて、
前記複数の光増幅部間における前記光伝送媒体上に請求項１〜８に記載した固定光減衰手段を設けたことを特徴とする光伝送システム。