JP2011066161A - Optical direct amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を直接増幅する光直接増幅器に関する。 The present invention relates to an optical direct amplifier that directly amplifies light.
波長数分割多重(WDM)光伝送系用光直接増幅器においては、多重する波長数の増加に伴い1chから最大chまで広範囲な入力に対応する必要があり、また伝送路の損失変化などのレベル変化の要因に対応して動作する必要などから、状況により30dB以上もの入力ダイナミックレンジに対応して動作することが要求される。 In an optical direct amplifier for wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission systems, it is necessary to support a wide range of inputs from 1 ch to the maximum ch as the number of multiplexed wavelengths increases, and level changes such as loss in the transmission path Therefore, it is required to operate corresponding to an input dynamic range of 30 dB or more depending on the situation.
また、長距離システムやROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)システムの導入などから多段中継の伝送特性が要求されるようになってきている。このため、光直接増幅器には低雑音指数と高い出力光安定性が要求される。 In addition, transmission characteristics of multistage relay have been required due to the introduction of long distance systems and ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) systems. For this reason, the optical direct amplifier is required to have a low noise figure and high output light stability.
広い入力ダイナミックレンジに対応するため、光直接増幅器の出力パワーを制御するため励起LD(Laser Diode)は低出力から高出力まで安定に動作することが必要となるが、大出力の励起LDでは低出力パワー時の出力パワーが不安定になる傾向がある。特に低雑音指数化のために使用される980nm帯の励起LDの場合、高い波長精度が要求されるためにファイバグレーティングを用いた外部共振器を採用していることが一般的であり、低出力時に不安定になりやすい傾向にある。これを解決するために励起LDに変調を重畳する方法が特許文献1及び2に記載される。
In order to support a wide input dynamic range, the pump LD (Laser Diode) is required to operate stably from a low output to a high output in order to control the output power of the optical direct amplifier. The output power at the time of output power tends to become unstable. In particular, in the case of an excitation LD in the 980 nm band that is used to reduce the noise figure, an external resonator using a fiber grating is generally adopted because high wavelength accuracy is required. Sometimes it tends to be unstable. In order to solve this,
特許文献1の光中継器の監視制御システムは、光中継器が、光伝送路上のラマン増幅媒体に波長の異なる複数の励起光を供給する励起光供給部を有し、以下のように動作する。励起光供給部は、ラマン増幅媒体に供給される複数の励起光のうちで、波長多重信号光に含まれる長波長側の光信号のラマン増幅を可能にする励起光に対して変調をかける励起光変調部を光中継器に設け、励起光変調部で変調された励起光によってラマン増幅された長波長側の光信号に含まれる変調成分により、監視制御命令に対する応答信号を返信する。
In the optical repeater monitoring and control system of
引用文献2のラマン増幅器は、WDM信号を伝搬する伝送媒体と、互いに周波数の異なる複数の励起光を生成する励起光源と、上記複数の励起光をそれぞれ変調する変調手段と、上記変調手段により変調された複数の励起光を上記伝送媒体に導く光ガイド手段、を備える。ラマン増幅器の変調手段は以下のように動作する。変調手段は、周波数差が実質的にラマンシフト周波数になっている励起光どうしの間でエネルギーの受け渡しが行われないように複数の励起光を変調する。 The Raman amplifier of Cited Document 2 includes a transmission medium that propagates a WDM signal, an excitation light source that generates a plurality of excitation lights having different frequencies, a modulation unit that modulates each of the plurality of excitation lights, and a modulation by the modulation unit. Light guide means for guiding the plurality of pumping lights to the transmission medium. The modulation means of the Raman amplifier operates as follows. The modulation means modulates the plurality of pump lights so that energy is not transferred between the pump lights whose frequency difference is substantially the Raman shift frequency.
一方、光直接増幅器には上述したラマン増幅器の他に希土類添加ファイバを備える光直接増幅器もある。図1は、関連する光直接増幅器301を説明する構成図である。光直接増幅器301は、特許文献1や2に記載される変調された励起光で希土類添加ファイバを励起している。具体的には、光直接増幅器301は、次のように動作する。変調光源15は、光直接増幅器の出力レベルを調整する制御部16からの制御信号、及び変調信号を重畳する変調部17からの信号が入力される。励起光源部31は、この構成で変調光源15の出力パワーが低いレベルにおいても安定動作を実現している。光直接増幅器301は、合波器12で入力ポート11に入力された信号光に変調光源15からの励起光を合波して希土類添加ファイバ13に結合する。希土類添加ファイバ13は信号光を増幅して出力ポート14から出力する。
On the other hand, in addition to the Raman amplifier described above, there is an optical direct amplifier including a rare earth doped fiber. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a related optical
図1のような構成で、上述したような変調された励起光で希土類添加ファイバ13を励起した場合、希土類添加ファイバ13の励起状態が変化するため、増幅される主信号光にも励起光の変調が一部重畳されることになる。例えば、希土類添加ファイバを備える光直接増幅器の増幅特性は、励起光の変調に対して高域遮断特性を持つため、100%変調をかけた場合にはMHz程度の変調に対して一般的に数%程度の信号光変調が重畳される。このため、変調された励起光で希土類添加ファイバを励起する光直接増幅器は、光直接増幅器を多段に接続する光伝送システムにおいて伝送特性を劣化させる要因となっていた。
When the rare earth doped
すなわち、上述したような変調された励起光で希土類添加ファイバを励起する光直接増幅器は広範囲の入力ダイナミックレンジにわたって安定した出力動作を行うことが困難という問題点があった。 That is, the optical direct amplifier that excites the rare earth doped fiber with the modulated pumping light as described above has a problem that it is difficult to perform a stable output operation over a wide input dynamic range.
そこで、本発明の目的は、上述した課題である広範囲の入力ダイナミックレンジにわたって安定した出力動作を行う光直接増幅器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical direct amplifier that performs stable output operation over a wide input dynamic range, which is the above-described problem.
上記目的を達成するために、本発明に係る光直接増幅器は、複数の変調光を合波することで光強度を平滑化した励起光を出力する励起光源部と、前記励起光源部からの励起光で励起される希土類添加ファイバと、を備える。 In order to achieve the above object, an optical direct amplifier according to the present invention includes a pumping light source unit that outputs pumping light having a smoothed light intensity by combining a plurality of modulated lights, and pumping from the pumping light source unit. A rare earth-doped fiber that is excited by light.
上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送システムは、前記光直接増幅器と、前記光直接増幅器が所定間隔で配置される光伝送路と、を含む。 In order to achieve the above object, an optical transmission system according to the present invention includes the optical direct amplifier and an optical transmission path in which the optical direct amplifiers are arranged at predetermined intervals.
上記目的を達成するために、本発明に係る光直接増幅方法は、複数の変調光を合波して光強度を平滑化した励起光で希土類添加ファイバを励起する。 In order to achieve the above object, the optical direct amplification method according to the present invention pumps a rare earth-doped fiber with pumping light obtained by combining a plurality of modulated lights and smoothing the light intensity.
上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送方法は、前記光直接増幅方法で、所定光路長毎に信号光を増幅する。 In order to achieve the above object, an optical transmission method according to the present invention amplifies signal light for each predetermined optical path length by the optical direct amplification method.
上記目的を達成するために、本発明に係る光直接増幅プログラムは、複数の変調光を合波して光強度を平滑化した励起光で希土類添加ファイバを励起する光直接増幅方法をコンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, the optical direct amplification program according to the present invention executes a direct optical amplification method in which a rare-earth doped fiber is pumped with pumping light obtained by combining a plurality of modulated lights and smoothing the light intensity. Let
本発明によれば、広範囲の入力ダイナミックレンジにわたって安定した出力動作を行う光直接増幅器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical direct amplifier that performs a stable output operation over a wide input dynamic range.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
(実施形態1)
図2は、本実施形態の光直接増幅器302を説明する構成図である。光直接増幅器302は、複数の変調光を合波することで光強度を平滑化した励起光を出力する励起光源部32と、励起光源部32からの励起光で励起される希土類添加ファイバ13と、を備える。図3は、光直接増幅器302の光直接増幅方法を説明するフローチャートである。光直接増幅器302は、複数の変調光を合波して光強度を平滑化した励起光で希土類添加ファイバ13を励起する光直接増幅方法を行う。具体的には、光直接増幅器302は、複数の変調光を合波することで光強度を平滑化した励起光を出力する光強度平滑化ステップS01と、励起光で希土類添加ファイバ13を励起するファイバ励起ステップS02と、を順に行う。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the optical
例えば、励起光源部32と接続するコンピュータ(不図示)に光直接増幅プログラムを実行させることで前記光直接増幅方法を実現してもよい。光直接増幅プログラムは、複数の変調光を合波して光強度を平滑化した励起光で希土類添加ファイバを励起する光直接増幅方法をコンピュータに実行させる。
For example, the optical direct amplification method may be realized by causing a computer (not shown) connected to the excitation
希土類添加ファイバ13は、例えば、エルビウム添加光ファイバ(EDF)である。励起光源部32は、複数の変調光を合波して前記励起光を出力する合波器21と、合波器21で変調光を合波したときに、励起光が平滑化するように変調光を変調して合波器21に出力する複数の変調光源(15、25)と、を有する。変調光源(15、25)は、例えば、レーザダイオード(LD)である。変調光源(15、25)は、出力光を変調することで低出力でも安定発振することができる。合波器21は、例えば、カプラである。合波器21は、変調光源(15、25)の出力光を合波し励起光として合波器12へ出力する。合波器12は、例えば、WDMカプラである。合波器12は、入力ポート11からの信号光と合波器21からの励起光を合波して希土類添加ファイバ13に入力する。
The rare earth doped
光直接増幅器302は、複数の変調光を合波して励起光を出力する合波手順S12と、合波手順S12で変調光を合波したときに、励起光が平滑化するように複数の変調光を変調する変調手順S11と、を実施する。
The optical
例えば、励起光源部32と接続するコンピュータに光直接増幅プログラムを実行させる場合、コンピュータは合波器21に合波手順S12をさせ、変調部(17,27)に、変調手順S11をさせてもよい。具体的には、コンピュータは、光直接増幅器の出力レベルを調整するため制御部16に制御信号を変調光源(15、25)へ出力させる。また、コンピュータは次のように変調制御部29を制御することになる。
For example, when the computer connected to the pumping
変調手順S11で、変調制御部29は、変調光源(15、25)が出力する変調光が互いに逆相であるように、変調光源(15、25)に変調信号を入力する。変調光が逆相であるため、合波手順S12で合波部21が2つの変調光を合波したとき、変調光の変調成分が相殺され、励起光の光強度は平滑化されて一定になる。このため、光直接増幅器302は、励起光の変調を信号光に重畳することなく、信号光を直接増幅することができる。
In the modulation procedure S11, the
光直接増幅器302は、低出力でも安定発振することができる変調光源(15、25)を備え、さらに変調光源(15、25)からの変調光を合波した励起光の光強度は平滑化されているため、広帯域の入力レンジにわたって安定な信号光の増幅を実現できる。すなわち、光直接増幅器302は、入力ダイナミックレンジが広く、励起光の光強度を高出力から低出力まで安定に制御でき、かつ光伝送路の伝送特性にも影響を与えない信号光出力が得られる。
The optical
図2では、変調光源は2つであるが、3つ以上であってもよい。変調光源が3つ以上の場合、変調手順S11で、変調制御部29は、合波器21で合波したときに全ての変調光の変調成分が相殺されるような変調成分を重畳した変調光を出力するように、それぞれの変調光源に変調信号を入力する。
In FIG. 2, there are two modulated light sources, but there may be three or more. When there are three or more modulation light sources, in the modulation procedure S11, the
例えば、変調制御部29は、合波する変調光の数に応じて変調光のデューティ比を変えるように変調信号を変調光源に入力してもよい。具体的には、合波する変調光の数が4つであれば変調光のデューティ比を25%とし、合波する変調光の数が5つであれば変調光のデューティ比を20%とする。変調光を合波した励起光の光強度を一定にするために、変調制御部29はそれぞれの変調光の光強度が強い時間をずらした変調信号を変調光源に入力する。
For example, the
本光直接増幅器は、変調光源が3つ以上であっても励起光の光強度を平滑化して一定にすることができ、広帯域の入力レンジにわたって安定な信号光の増幅を実現できる。 In the present optical direct amplifier, even when there are three or more modulation light sources, the light intensity of the pumping light can be smoothed to be constant, and stable amplification of signal light can be realized over a wide-band input range.
(実施形態2)
図4は、本実施形態の光伝送システム402を説明する構成図である。光伝送システム402は、光直接増幅器302と、光直接増幅器302が所定間隔で配置される光伝送路330と、を含む。光伝送システム402は、光伝送路の両端に送信局310及び受信局320を接続する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the
光伝送システム402は、光伝送路330の所定長毎に光直接増幅器302を挿入している。光伝送システム402は、送信局310からの信号光を光直接増幅器302で所定光路長毎に信号光を増幅しながら受信局320へ伝送する。
In the
実施形態1で説明したように、光直接増幅器302は、伝送特性にも影響を与えない信号光出力が得られるため、これを多段で使用する光伝送システム402は、伝送特性の劣化を抑えることができる。
As described in the first embodiment, since the optical
11:入力ポート
12、21:合波器
13:希土類添加ファイバ
14:出力ポート
15、25:変調光源
16:制御部
17、27:変調部
29:変調制御部
31、32:励起光源部
301、302:光直接増幅器
310:送信局
320:受信局
330:光伝送路
402:光伝送システム
11:
Claims (14)
前記励起光源部からの励起光で励起される希土類添加ファイバと、
を備える光直接増幅器。 An excitation light source unit that outputs excitation light in which the light intensity is smoothed by multiplexing a plurality of modulated lights;
A rare earth-doped fiber that is excited by excitation light from the excitation light source unit;
With optical direct amplifier.
複数の前記変調光を合波して前記励起光を出力する合波器と、
前記合波器で前記変調光を合波したときに、前記励起光が平滑化するように前記変調光を変調して前記合波器に出力する複数の変調光源と、
を有することを特徴とする請求項1に記載される光直接増幅器。 The excitation light source unit is
A multiplexer that combines the plurality of modulated lights and outputs the excitation light;
A plurality of modulated light sources that modulate the modulated light so that the pumping light is smoothed and output to the multiplexer when the modulated light is multiplexed by the multiplexer;
The optical direct amplifier according to claim 1, comprising:
前記光直接増幅器が所定間隔で配置される光伝送路と、
を含む光伝送システム。 An optical direct amplifier according to any one of claims 1 to 4,
An optical transmission line in which the optical direct amplifiers are arranged at predetermined intervals;
Including optical transmission system.
前記合波手順で前記変調光を合波したときに、前記励起光が平滑化するように複数の前記変調光を変調する変調手順と、
を有することを特徴とする請求項6に記載される光直接増幅方法。 A multiplexing procedure for multiplexing a plurality of the modulated lights and outputting the excitation light;
A modulation procedure for modulating a plurality of the modulated light so that the excitation light is smoothed when the modulated light is multiplexed in the multiplexing procedure;
The optical direct amplification method according to claim 6, comprising:
複数の変調光源に、前記合波手順で前記変調光を合波したときに、前記励起光が平滑化するような前記変調光を出力させる変調手順と、
を有することを特徴とする光直接増幅方法をコンピュータに実行させる請求項11に記載の光直接増幅プログラム。 A multiplexing procedure for combining a plurality of modulated lights into a multiplexer and outputting the excitation light;
A modulation procedure for outputting the modulated light such that the excitation light is smoothed when the modulated light is multiplexed by the multiplexing procedure to a plurality of modulated light sources;
The optical direct amplification program according to claim 11, which causes a computer to execute an optical direct amplification method characterized by comprising:
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