JP2669006B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JP2669006B2 JP2669006B2 JP63291286A JP29128688A JP2669006B2 JP 2669006 B2 JP2669006 B2 JP 2669006B2 JP 63291286 A JP63291286 A JP 63291286A JP 29128688 A JP29128688 A JP 29128688A JP 2669006 B2 JP2669006 B2 JP 2669006B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数の光周波数を含む光信号を同時に増幅す
る光増幅器に関する。
る光増幅器に関する。
（従来の技術） 従来、複数の光周波数を含む光信号を同時に増幅する
場合、光信号が単一の光周波数数である場合と同様に１
個の光増幅素子で光増幅を行っていた。
場合、光信号が単一の光周波数数である場合と同様に１
個の光増幅素子で光増幅を行っていた。
（発明が解決しようとする課題） しかし、上記の方法ではニアリ・デジェネレート・フ
ォーウェーブ・ミキシング（nearly degenerate four−
wave mixing（NDFWM）により、ほぼ一定周波数間隔で周
波数軸上に並ぶ異なる光信号間でクロストークが生じる
という課題がある。このことは例えば1988年のエレクト
ロニクス・レターズ（Electronics Letters）の第24
巻、第１号の第31頁から第32頁に記載のジー・グロスコ
フ（G.Grosskopf）他による“フォーウェーブ・ミキシ
ング・イン・ア・セミコンダクター・レーザー・アンプ
リファイヤ（Four−wave mixing in a semiconductor l
aser amplifier）“と題する論文に述べられている。
ォーウェーブ・ミキシング（nearly degenerate four−
wave mixing（NDFWM）により、ほぼ一定周波数間隔で周
波数軸上に並ぶ異なる光信号間でクロストークが生じる
という課題がある。このことは例えば1988年のエレクト
ロニクス・レターズ（Electronics Letters）の第24
巻、第１号の第31頁から第32頁に記載のジー・グロスコ
フ（G.Grosskopf）他による“フォーウェーブ・ミキシ
ング・イン・ア・セミコンダクター・レーザー・アンプ
リファイヤ（Four−wave mixing in a semiconductor l
aser amplifier）“と題する論文に述べられている。
本発明の目的は上記課題を解決し、複数の光周波数の
光信号を小さいクロストークで同時に増幅できる光増幅
器を提供することにある。
光信号を小さいクロストークで同時に増幅できる光増幅
器を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の光増幅器は、ほぼ一定周波数間隔に並べられ
た光信号を、その周波数並びの１つおきに分離するマッ
ハツェンダ型分波素子をＮ段（Ｎは正の整数）縦続構成
した波長分波素子と、その波長分波素子の2N個の出力端
にそれぞれ接続された2N個の光増幅素子と2N個の各光増
幅素子からの光出力を合波する、Ｎ端縦続構成のマッハ
ツェンダ型多重素子からなる波長多重素子とを含んで構
成される。
た光信号を、その周波数並びの１つおきに分離するマッ
ハツェンダ型分波素子をＮ段（Ｎは正の整数）縦続構成
した波長分波素子と、その波長分波素子の2N個の出力端
にそれぞれ接続された2N個の光増幅素子と2N個の各光増
幅素子からの光出力を合波する、Ｎ端縦続構成のマッハ
ツェンダ型多重素子からなる波長多重素子とを含んで構
成される。
（作用） 本発明では上述のような構成をとることにより、各光
増幅素子における光信号の光周波数間隔は、光増幅器へ
の入力信号の光周波数間隔の2N倍となる。一方、１個の
半導体レーザ光増幅器で２つの光周波数f1,f2（f1＞
f2）を同時に増幅したとき、f1＋Δｆ、f2−Δｆ（ここ
でΔｆ＝|f1−f2|）なる周波数においても非線形増幅に
よる信号成分が現れる。そのため、ほぼ等しい間隔で多
数の光信号を増幅している場合には他チャンネルへのク
ロストークとなり、そのクロストーク量はほぼ ここでτＳは半導体レーザ光増幅器のキャリヤ寿命）に
比例することが知られている。したがって、本発明の構
成における異なる光周波数間のクロストーク量はほぼ 倍に低減される。ちなみに、半導体レーザ光増幅器では
τＳ＜1nsであることから、ΔｆがGHzオーダではクロス
トーク量はほぼ1/22N倍となる。したがってマッハツェ
ンダ型分波／多重素子の縦続段数Ｎがわずかに２段程度
と小さくても、クローストーク量はほぼ1/6倍に低減す
ることができる。
増幅素子における光信号の光周波数間隔は、光増幅器へ
の入力信号の光周波数間隔の2N倍となる。一方、１個の
半導体レーザ光増幅器で２つの光周波数f1,f2（f1＞
f2）を同時に増幅したとき、f1＋Δｆ、f2−Δｆ（ここ
でΔｆ＝|f1−f2|）なる周波数においても非線形増幅に
よる信号成分が現れる。そのため、ほぼ等しい間隔で多
数の光信号を増幅している場合には他チャンネルへのク
ロストークとなり、そのクロストーク量はほぼ ここでτＳは半導体レーザ光増幅器のキャリヤ寿命）に
比例することが知られている。したがって、本発明の構
成における異なる光周波数間のクロストーク量はほぼ 倍に低減される。ちなみに、半導体レーザ光増幅器では
τＳ＜1nsであることから、ΔｆがGHzオーダではクロス
トーク量はほぼ1/22N倍となる。したがってマッハツェ
ンダ型分波／多重素子の縦続段数Ｎがわずかに２段程度
と小さくても、クローストーク量はほぼ1/6倍に低減す
ることができる。
（実施例） 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。第１
図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に示し
た一実施例の機能を説明するための説明図である。
図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に示し
た一実施例の機能を説明するための説明図である。
増幅されるべき光信号は、偏光制御素子10において直
線偏光に変換された後、波長分波素子140の入力端子141
にTEモードとして入射する。この光信号は第２図（ａ）
に示すように光周波数間隔3GHzで16波長多重された1.3
μｍ帯の多重光信号であり、波長分波素子140の４つの
出力端142、143、144、145において光周波数間隔が12GH
zの４つのグループの光信号（第２図（ｂ）（ｃ）
（ｄ）（ｅ））となって出力される。これは波長分波素
子140が２段構成のマッハツェンダ型分波素子11,12,13
で構成されており、第１のマッハツェンダ型分波素子に
おいて第２図に示す光周波数表示で（f1,f3,f5,f7,f9,f
11,f13,f15）と（f2,f4,f6,f8,f10,f12,f14,f16）の２
つの組に分波され、さらに、第２及び第３のマッハツェ
ンダ型分波素子において、それぞれが（f1,f5,f9,f13）
と（f3,f7,f11,f15）の組、及び（f2,f6,f10,f14）と
（f4,f8,f12,f16）の組に分波されるためである。この
マッハツェンダ型分波素子（後に述べる同多重素子も同
様素子も同様）の構成とその動作原理については1988年
のアイトリプルイー・ジャーナル・オブ・ライトウェー
ブ・テクノロジー（IEEE Journal of Lightwave Techno
logy）の第６巻、第２号の第339頁から第345頁に記載さ
れたケイ・イノウエ（K,Inoue）他による“ア・フォー
チャネル・オプティカル・ウェイブ・ガイド・マルチ／
デマルチプレクサ・フォー・5GHz・スペースト・オプテ
ィカル・エフ・デー・エム・トランスミッション（A Fo
ur−channel Optical Waveguide Mullti/Demultiplexer
for 5−GHz Spaced Optical FDM transmission）”と
題する論文に詳しい。
線偏光に変換された後、波長分波素子140の入力端子141
にTEモードとして入射する。この光信号は第２図（ａ）
に示すように光周波数間隔3GHzで16波長多重された1.3
μｍ帯の多重光信号であり、波長分波素子140の４つの
出力端142、143、144、145において光周波数間隔が12GH
zの４つのグループの光信号（第２図（ｂ）（ｃ）
（ｄ）（ｅ））となって出力される。これは波長分波素
子140が２段構成のマッハツェンダ型分波素子11,12,13
で構成されており、第１のマッハツェンダ型分波素子に
おいて第２図に示す光周波数表示で（f1,f3,f5,f7,f9,f
11,f13,f15）と（f2,f4,f6,f8,f10,f12,f14,f16）の２
つの組に分波され、さらに、第２及び第３のマッハツェ
ンダ型分波素子において、それぞれが（f1,f5,f9,f13）
と（f3,f7,f11,f15）の組、及び（f2,f6,f10,f14）と
（f4,f8,f12,f16）の組に分波されるためである。この
マッハツェンダ型分波素子（後に述べる同多重素子も同
様素子も同様）の構成とその動作原理については1988年
のアイトリプルイー・ジャーナル・オブ・ライトウェー
ブ・テクノロジー（IEEE Journal of Lightwave Techno
logy）の第６巻、第２号の第339頁から第345頁に記載さ
れたケイ・イノウエ（K,Inoue）他による“ア・フォー
チャネル・オプティカル・ウェイブ・ガイド・マルチ／
デマルチプレクサ・フォー・5GHz・スペースト・オプテ
ィカル・エフ・デー・エム・トランスミッション（A Fo
ur−channel Optical Waveguide Mullti/Demultiplexer
for 5−GHz Spaced Optical FDM transmission）”と
題する論文に詳しい。
ここで第１分波素子と第１の多重素子、及び、第２、
第３の分波素子と第２、第３の多重素子にはそれぞれ同
一の構造の素子を用いることができる。これらの素子は
２つの入力端子と２つの出力端子を有する２つの3dB分
岐結合素子からなり、一方の3dB分岐結合素子の２つの
出力端子ともう一方の3dB分岐素子の２つの入力端子
を、それぞれ分岐する光周波数の間隔に対応した長さの
差を有する２つの光導波路で結んで構成されている。分
波素子として使用する場合には、結線されずに開放端と
なっている２つの入力端のうち１つを入力端としもう一
方の3dB分岐結合素子の２つの開放端が出力端となる。
多重素子を用いるには単に分波素子の出力端を２つの光
周波数の光信号の入力端とし、また分波数の入力端を出
力端とすればよい。ここで、3dB分岐結合素子及び光導
波路はガラス光導波路で形成されており、その屈折率は
約1.5である。前記光導波路間の長さの差Δｌは、光速
Ｃ、多重／分岐する光周波数の周波数間隔をΔｆとし
て、 で与えられることから、第１の分波素子、第１の多重素
子におけるΔｆ＝3GHzに対してΔｌ33mmとなり、第
２、第３の分波素子、第２、第３の多重素子におけるΔ
ｆ＝6GHzに対してΔｌ17mmとなる。
第３の分波素子と第２、第３の多重素子にはそれぞれ同
一の構造の素子を用いることができる。これらの素子は
２つの入力端子と２つの出力端子を有する２つの3dB分
岐結合素子からなり、一方の3dB分岐結合素子の２つの
出力端子ともう一方の3dB分岐素子の２つの入力端子
を、それぞれ分岐する光周波数の間隔に対応した長さの
差を有する２つの光導波路で結んで構成されている。分
波素子として使用する場合には、結線されずに開放端と
なっている２つの入力端のうち１つを入力端としもう一
方の3dB分岐結合素子の２つの開放端が出力端となる。
多重素子を用いるには単に分波素子の出力端を２つの光
周波数の光信号の入力端とし、また分波数の入力端を出
力端とすればよい。ここで、3dB分岐結合素子及び光導
波路はガラス光導波路で形成されており、その屈折率は
約1.5である。前記光導波路間の長さの差Δｌは、光速
Ｃ、多重／分岐する光周波数の周波数間隔をΔｆとし
て、 で与えられることから、第１の分波素子、第１の多重素
子におけるΔｆ＝3GHzに対してΔｌ33mmとなり、第
２、第３の分波素子、第２、第３の多重素子におけるΔ
ｆ＝6GHzに対してΔｌ17mmとなる。
さて、波長分波素子140で分波された前記４つの光信
号組はそれぞれ第１〜第４の半導体レーザ光増幅素子
（以後LDアンプと略称する）15,16,17,18に入射され、
増幅される。ここでこれらのLDアンプは発振波長1.35μ
ｍのファブリペロー型半導体レーザの両端面にSiOxから
なる残留反射率３×10-4の無反射コーティングを施して
作られた進行波形LDアンプである。また、TE入射モード
に対する内部増幅率は24dBであり、LDアンプと光ファイ
バとの両端での結合損失8dBを差し引いた実質増幅率は1
6dBである。ここで、各光周波の光信号の光パワーはい
ずれも５μＷ（−23dBm）であり、16dBの利得を得て、
−7dBmの光信号となって出力される。このときの非線形
増幅による他のチャンネルへのクロストーク量は約−35
dBであり、単一素子で全16波長を増幅したときのクロス
トーク量約−23dBに比べて約12dB少なくなっている。こ
れらの増幅された光信号は第１〜第３のマッハツェンダ
型多重素子19,20,21で構成された波長多重素子220の４
つの入力端221〜224に入力し、多重されたのち、その出
力端225から出力される。
号組はそれぞれ第１〜第４の半導体レーザ光増幅素子
（以後LDアンプと略称する）15,16,17,18に入射され、
増幅される。ここでこれらのLDアンプは発振波長1.35μ
ｍのファブリペロー型半導体レーザの両端面にSiOxから
なる残留反射率３×10-4の無反射コーティングを施して
作られた進行波形LDアンプである。また、TE入射モード
に対する内部増幅率は24dBであり、LDアンプと光ファイ
バとの両端での結合損失8dBを差し引いた実質増幅率は1
6dBである。ここで、各光周波の光信号の光パワーはい
ずれも５μＷ（−23dBm）であり、16dBの利得を得て、
−7dBmの光信号となって出力される。このときの非線形
増幅による他のチャンネルへのクロストーク量は約−35
dBであり、単一素子で全16波長を増幅したときのクロス
トーク量約−23dBに比べて約12dB少なくなっている。こ
れらの増幅された光信号は第１〜第３のマッハツェンダ
型多重素子19,20,21で構成された波長多重素子220の４
つの入力端221〜224に入力し、多重されたのち、その出
力端225から出力される。
なお、偏光制御素子、マッハツェンダ型分波素子、LD
アンプ、同多重素子等の素子間の接続には偏光保存光フ
ァイバを用いており、偏光制御素子以降の偏光状態に変
動が生じないようにしている。
アンプ、同多重素子等の素子間の接続には偏光保存光フ
ァイバを用いており、偏光制御素子以降の偏光状態に変
動が生じないようにしている。
ここで、本実施例では偏光制御素子10を用いたが、こ
れは本質的に必要とするものではなく、マッハツェンダ
型分波素子、同多重素子、LDアンプ等に偏光依存性のな
いものを用いれば不要となる。また、この場合、素子間
の接続に偏光保存光ファイバを保存光ファイバを用いる
必要もない。
れは本質的に必要とするものではなく、マッハツェンダ
型分波素子、同多重素子、LDアンプ等に偏光依存性のな
いものを用いれば不要となる。また、この場合、素子間
の接続に偏光保存光ファイバを保存光ファイバを用いる
必要もない。
さらに、本実施例では異なる光周波数の数を16とした
がこれに限定されない。
がこれに限定されない。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明の光増幅器により、ほぼ一
定の光周波数間隔で並べられた複数の光周波数の光信号
を光増幅する場合、信号間のクロストークを小さく抑え
ることができる。さらに、本発明においては、分波／多
重素子にマッハツェンダ型素子を用いているので、その
分波／多重特性の同期性から、同時増幅可能な周波数帯
域が分波／多重素子によって制限されることがない。そ
れと同時に、マッハツェンダ型素子により分波／多重さ
れた光周波数間隔はその縦続接続段数Ｎにより2N倍とす
ることができ、かつ、この特性は信号の多重数に関係し
ない。したがって、個々のLDアンプの増幅において波長
間の差の影響が大きくならない限り光信号の多重数に影
響されずに同一の光増幅器を適用でき、柔軟なシステム
対応が可能となる。
定の光周波数間隔で並べられた複数の光周波数の光信号
を光増幅する場合、信号間のクロストークを小さく抑え
ることができる。さらに、本発明においては、分波／多
重素子にマッハツェンダ型素子を用いているので、その
分波／多重特性の同期性から、同時増幅可能な周波数帯
域が分波／多重素子によって制限されることがない。そ
れと同時に、マッハツェンダ型素子により分波／多重さ
れた光周波数間隔はその縦続接続段数Ｎにより2N倍とす
ることができ、かつ、この特性は信号の多重数に関係し
ない。したがって、個々のLDアンプの増幅において波長
間の差の影響が大きくならない限り光信号の多重数に影
響されずに同一の光増幅器を適用でき、柔軟なシステム
対応が可能となる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に
示した一実施例の機能を説明するための説明図である。 第１図において、 10……偏光制御素子、11,12,13……マッハツェンダ型分
波素子、140……波長分波素子、15,16,17,18……半導体
レーザ光増幅素子、19,20,21……マッハツェンダ型多重
素子、220……波長多重素子、141……波長分波素子140
の入力端、142〜145……波長分波素子140の出力端、221
〜224……波長多重素子220の入力端、225……波長多重
素子220の出力端。
示した一実施例の機能を説明するための説明図である。 第１図において、 10……偏光制御素子、11,12,13……マッハツェンダ型分
波素子、140……波長分波素子、15,16,17,18……半導体
レーザ光増幅素子、19,20,21……マッハツェンダ型多重
素子、220……波長多重素子、141……波長分波素子140
の入力端、142〜145……波長分波素子140の出力端、221
〜224……波長多重素子220の入力端、225……波長多重
素子220の出力端。
Claims (1)
- 【請求項１】ほぼ一定周波数間隔に並べられた光信号
を、その周波数並びの１つおきに分離するマッハツェン
ダ型分波素子をＮ段（Ｎは正の整数）縦続構成した波長
分波素子と、その波長分波素子の2N個の出力端にそれぞ
れ接続された2N個の光増幅素子と、2N個の各光増幅素子
からの光出力を合波する、Ｎ段縦続構成のマッハツェン
ダ型多重素子からなる波長多重素子とを含んで構成され
る光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63291286A JP2669006B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63291286A JP2669006B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137411A JPH02137411A (ja) | 1990-05-25 |
| JP2669006B2 true JP2669006B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17766912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63291286A Expired - Fee Related JP2669006B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2669006B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4647074B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2011-03-09 | 富士通株式会社 | 波長多重光通信システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180109A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光合分波器 |
| JPS6319631A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光信号の増幅方法 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63291286A patent/JP2669006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180109A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光合分波器 |
| JPS6319631A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光信号の増幅方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02137411A (ja) | 1990-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070704 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080704 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |