JP2677682B2 - 複数波長伝送用アクティブ伝送路及びそれを用いた伝送システム - Google Patents

複数波長伝送用アクティブ伝送路及びそれを用いた伝送システム

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JP2677682B2 JP1237500A JP23750089A JP2677682B2 JP 2677682 B2 JP2677682 B2 JP 2677682B2 JP 1237500 A JP1237500 A JP 1237500A JP 23750089 A JP23750089 A JP 23750089A JP 2677682 B2 JP2677682 B2 JP 2677682B2
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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、波長の異なった光信号を共に増幅する機能
をもったアクティブ伝送路及びそれを用いた伝送システ
ムに関するものである。
[従来の技術] 光ファイバ通信の発展に伴い、1本の光ファイバを用
い、双方向伝送、異種信号の同時伝送など、経済的で拡
張性に富んだシステムの構築が可能な波長分割多重伝送
が注目されるようになってきた。その一例として、シン
グルモード光ファイバを用い、波長1.3μm帯と1.55μ
m帯を用いた双方向伝送(第5図)、一方向への波長多
重伝送(第6図)などが検討されている。第5図におい
て、波長1.55μmの光信号は光送受信器31からシングル
モード光ファイバ4内を矢印5方向へ伝送され、波長1.
3μmの光信号は矢印6方向へ伝送される。また、第6
図において、波長1.55μmの光信号と波長1.3μmの光
信号は、光送信器1から光受信器2へ向けてシングルモ
ード光ファイバ4内を矢印5及び7の方向に伝送され
る。
[発明が解決しようとする課題] しかし、1本のシングルモード光ファイバ内を波長1.
3μmと1.55μmの光信号を第5図及び第6図のよう
に、双方向伝送および波長多重伝送させる方式では、次
のような問題点がある。すなわち、シングルモード光フ
ァイバの伝送損失は、1.55μmの波長では約0.2dB/kmで
あるのに対し、1.3μmの波長では約0.55dB/kmと大き
い。そのため、伝送距離は1.3μmの波長で制限され、
1.55μmの波長に対してはさらに長距離伝送できるはず
であるのに、それよりも伝送距離が短くなっており、非
常に無駄な使い方になっているという問題点である。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、
伝送距離を伸ばすことができる複数波長伝送用アクティ
ブ伝送路及びそれを用いた伝送システムを提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明の複数波長伝送用アクティブ伝送路は、光ファ
イバ或いは光導波路の光伝搬部分であるコアを、少なく
とも希土類元素としてEr,Nd及び屈折率制御用添加物と
して少なくともFを添加したSiO2ガラスで構成し、該コ
ア内に波長0.8μm帯の励起光を波長1.3μm帯と1.55μ
m帯の信号光と共に重畳して伝送させるようにしたもの
である。
またこの複数波長伝送用アクティブ伝送路を用いた伝
送システムとしては、波長1.3μm帯と1.55μm帯の信
号光を光送信器より送出し、シングルモード光ファイバ
を通して光受信器で受信する伝送系において、上記複数
波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも1つ該伝送系
に挿入して波長多重伝送システムを構成することができ
る。また、1本のシングルモード光ファイバ内を一方向
から1.55μm帯の信号光を、反対方向から波長1.3μm
帯の光信号を双方向伝送する伝送系において、上記複数
波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも1つ該伝送系
に挿入して双方向伝送システムを構成することもでき
る。
[作 用] 本発明のアクティブ伝送路は、光ファイバ、あるいは
導波路の光伝搬部分であるコア部を、希土類元素として
少なくともEr及びNdと、屈折率制御用添加物として少な
くともFを添加したSiO2ガラスで構成し、このコア内に
波長0.8μm帯の励起光を波長1.3μm帯と波長1.55μm
帯の信号光と共に重畳して伝送させるように構成したも
のであり、このように構成することによって、波長1.3
μm帯と1.55μm帯の信号光が共に増幅され、結果とし
て伝送距離を延ばすことができる。この理由を第7図の
特性を用いて説明する。
第7図(a)はシングルモード光ファイバのコアにN
d,Ge,Pを添加したSiO2を用いた場合の増幅及び発振波長
領域と励起光源の波長領域を示したものである。また同
図(b)はシングルモード光ファイバのコアにEr,Ge,P
を添加したSiO2を用いた場合の増幅及び発振波長領域と
励起光源の波長領域を示したものである。これらの図
は、シー・エー・ミラー氏(C A Millar)の文献(セミ
コンダクターレーザー増幅器とアクティブファイバ増幅
器のショートコース、パート2のファイバ増幅器、オー
エフシー89、ハウストン、1989年2月6日、C A Milla
r:OFC89Short cource on“Semiconductor Laser Amplif
iers and Active Fibre Amplifiers"Part−2‘Fibre A
mplifiers'、Houston,February 6th,1989)から引用し
たものである。
この2つの図(a)および(b)から分かるように、
光ファイバ、あるいは導波路の光伝搬部分であるコアに
Nd,Er,Ge,Pを添加したSiO2を用い、励起光として0.8μ
m帯の光を波長1.3μm帯及び1.55μm帯の信号光に重
畳させてコア内を伝搬させれば、波長1.3μm帯及び1.5
5μm帯の信号光を共に増幅させることが可能となる。
ここで、コアにFをさらに添加すれば、波長1.3μm帯
の信号光をより安定に増幅させることが可能となる。
このように、波長1.3μm帯と1.55μm帯の信号光を
1個の励起光(波長0.8μ帯)で共に増幅させることが
可能であるので、非常に効率的、かつ経済的である。
なお、コア内に添加するものは、上記Nd,Er,Ge,P,F以
外に、希土類元素としてYb、屈折率制御用元素としてA
l、Bなどを添加してもよい。
また、上記アクティブ伝送路は、波長1.3μm帯の信
号光を1個の励起光で共に増幅させることができること
から、波長1.3μm帯と1.55μm帯の信号光を光送信器
より送出し光受信器で受信する伝送系に、上記アクティ
ブ伝送路を挿入して波長多重伝送システムを構築し、又
は一方向から1.55μm帯の信号光を反対方向から波長1.
3μm帯の光信号を伝送する系に上記アクティブ伝送路
を挿入して双方向伝送システムを構築すると、その伝送
距離を従来に比して飛躍的に伸ばすことができる。
[実施例] 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した
2波長(波長1.3μmと1.55μm)多重伝送システムを
略示したものである。この2波長多重伝送システムも、
基本的には従来の第6図の場合と同様に、波長1.3μm
と1.55μmの光信号の光送信器1と、その光受信器2
と、光送信器1及び光受信器2間を1本のシングルモー
ド光ファイバ4で結んだ伝送系3とから成り、シングル
モード光ファイバ4内を波長1.3μmと1.55μmの光信
号を光送信器1から光受信器2へ矢印5及び7方向へ伝
送させるものである。しかし、次の点で従来と異なる。
まず、伝送系3にはアクティブ伝送路9が挿入されて
いる。このアクティブ伝送路9は、光ファイバの光伝搬
部分であるコアを、少なくとも希土類元素としてEr,Nd
及び屈折率制御用添加物として少なくともFを添加した
SiO2ガラスで構成したものから成る。次に、光送信器1
側には、このアクティブ伝送路9と直列に励起光結合用
の光ファイバカプラ8が挿入されている。即ち、光ファ
イバカプラ8の2つの入力端子のうち、一方の入力端子
には光送信器1の出力が接続され、もう一方の入力には
波長0.8μm帯の励起光(伝搬方向を矢印10で示す)が
接続され、光送信器1からの光信号に重畳されて光受信
器2側へ送られる構成となっている。
この様な構成にすることにより、波長1.3μmと1.55
μmの光信号及び波長0.8μm帯の励起光がアクティブ
伝送路9を伝搬するにつれて、既に述べた理由により、
波長1.3μmと1.55μmの光信号が共に増幅される。こ
こで、アクティブ伝送路9の長さにはゲインを最大にす
る最適値が存在する。この最適値は励起光の光強度、活
性物質である希土類元素(Er,Nd)の添加濃度に依存し
ている。すなわち、上記光強度が大きいほど、また添加
濃度が多いほど、アクティブ伝送路9の長さは短くて良
い。
尚、光受信器2側には、励起光10を分離して抽出する
ための光分波回路が設けられている。
上記実施例では、励起光結合用の光ファイバカプラ8
を光送信器1側に設けたが、光ファイバカプラ8を光受
信器2側に設け、励起光を光受信器2側より光送信器1
側に向けて伝送させるようにしてもよい。
第2図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した
2波長(波長1.3μmと1.55μm)双方向伝送システム
を略示したものである。この2波長双方向伝送システム
は、波長1.55μmの光送信部及び波長1.3μmの光受信
部を有する光送受信器11と、波長1.3μmの光送信部及
び波長1.55μmの光受信部を有する光送受信器12と、光
送受信器11及び光送受信器12間を1本のシングルモード
光ファイバ4で結んだ伝送系3とから成り、シングルモ
ード光ファイバ4内を波長1.55μmと波長1.3μmの光
信号を矢印5及び7の方向へ伝送させるものである。
この第2図の2波長双方向伝送システムにおいても、
伝送系3には、光ファイバカプラ8とアクティブ伝送路
9が、光送受信器11とシングルモード光ファイバ4との
間に挿入されている。このアクティブ伝送路9も、光フ
ァイバのコアを、少なくともEr,Nd,Fを添加したSiO2
ラスで構成したものから成る。尚、光ファイバカプラ8
は光受信器2側に設けてもよいことは第1図の場合と同
じである。
第3図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した
5波長(波長1.31μm,1.33μm,1.52μm,1.54μm,1.56μ
m)多重伝送システムを略示したものである。ここでも
伝送系3には、コアにEr,Nd,Fを添加したSiO2ガラスよ
り成るアクティブ伝送路9が挿入され、このアクティブ
伝送路9と直列に励起光結合用の光ファイバカプラ8が
接続されている。
この第3図の実施例は、波長1.3μm帯として1.31μ
mと1.33μmの2波長を用い、波長1.5μm帯として1.5
2μm,1.54μm,1.56μmの3波長を用いたものであり、
それぞれの光送信器13〜17を個別に有している。光送信
器13〜17から送信された上記5つの波長1.31μm,1.33μ
m,1.52μm,1.54μm,1.56μmの光信号は、光合分波器18
により合波された後、光ファイバカプラ8の一方の入力
端子に入力される。そして、もう一方の入力端子に入力
された励起光(波長0.8μm帯)と共にアクティブ伝送
路9内を伝搬し、上記5つの波長の光信号がそれぞれ増
幅されてシングルモード光ファバ4内を伝搬して行く。
コアにEr,Nd,Fを添加したSiO2ガラスより成るアクティ
ブ伝送路9は、上記波長1.3μm帯及び波長1.5μm帯で
十分に広い帯域にわたってゲインをもっているので、上
記それぞれの波長の光信号を増幅することが可能であ
る。
第4図は、導波路構造体19にコア20及びこれに合波す
る光合波器24の3つのコア21,22,23を形成し、このうち
コア20にはEr,Ndなどの希土類元素を共添加してアクテ
ィブ伝送路とし、このコア20に波長1.3μmと1.55μm
の光信号及び波長0.8μm帯の励起光を伝送させるよう
にした光送信器モジュールの実施例である。
即ち、光送信器25により波長1.3μmの光信号をコア2
1内に送り込み、光送信器26により1.55μmの光信号を
コア22内に送り込み、そして励起光送信器27により波長
0.8μmの励起光をコア23内に送り込み、光合波器24で
これらの光信号を合波させ、希土類元素などを添加した
コア20内を伝搬させるようにしたものである。そして、
増幅された波長1.3μmと1.55μmの光信号を、シング
ルモード光ファイバ4内に結合させる構成になってい
る。
尚、導波路構成は、基板(Siガラスなど)の上に低屈
折率層を設け、その上にコアを形成し、そのコア全体を
低屈折率層で覆ったものであり、良く知られた埋め込み
型,リッジ形などを用いることができる。
以上、好ましい実施例について述べたが、本発明は上
記実施例に限定されない。例えば、第1図〜第3図にお
いて、アクティブ伝送路は1箇所に挿入するだけでな
く、2箇所以上に挿入してもよい。即ち、左右の両端末
側に挿入したり、或いは両端末間に中継局やリモートタ
ーミナル局を設けた場合には、これらの局の前後に設け
てもよい。波長多重数は2波以上を用いるが、例えば10
0波でもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、波長1.3μm帯と1.55μm帯に対し
て共通の励起光で共に増幅機能を持たせたアクティブ伝
送路を実現することができるので、伝送距離を従来に比
して飛躍的に伸ばすことが可能になる。その結果、経済
的なシステムを構築することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の実施例を示すもので、第1図
はアクティブ伝送路を用いた2波長多重伝送システムの
概略図、第2図は2波長双方向伝送システムの概略図、
第3図は5波長多重伝送システムの概略図、第4図は光
送信器モジュールの実施例を示した図、第5図は従来の
双方向伝送システムの概略図、第6図は従来の波長多重
伝送システムの概略図、第7図はシングルモード光ファ
イバのコアに希土類元素を添加した場合の増幅及び発振
波長領域と励起光源の波長領域を示した従来の特性例で
ある。 図中、1は光送信器、2は光受信器、3は伝送系、4は
シングルモード光ファイバ、8は光ファイバカプラ、9
アクティブ伝送路、10は励起光、11,12は光送受信器、1
3〜17は光送信器、18は光合波器、19は導波路構造体、2
0は希土類元素を添加したコア、24は光合波器、25,26は
光送信器、27は励起光送信器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井本 克之 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社電線研究所内 (72)発明者 樫村 誠一 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社電線研究所内

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバ或いは光導波路の光伝搬部分で
    あるコアを、少なくとも希土類元素としてEr,Nd及び屈
    折率制御用添加物として少なくともFを添加したSiO2
    ラスで構成し、該コア内に波長0.8μm帯の励起光を波
    長1.3μm帯と1.55μm帯の信号光と共に重畳して伝送
    させるようにした複数波長伝送用アクティブ伝送路。
  2. 【請求項2】波長1.3μm帯と1.55μm帯の信号光を光
    送信器より送出し、シングルモード光ファイバを通して
    光受信器で受信する伝送系において、請求項1記載の複
    数波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも1つ該伝送
    系に挿入したことを特徴とする波長多重伝送システム。
  3. 【請求項3】1本のシングルモード光ファイバ内を一方
    向から1.55μm帯の信号光を、反対方向から波長1.3μ
    m帯の光信号を双方向伝送する伝送系において、請求項
    1記載の複数波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも
    1つ該伝送系に挿入したことを特徴とする双方向伝送シ
    ステム。
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IL106766A (en) * 1992-08-28 1995-12-31 Hughes Aircraft Co Two-way sebo-optical amplifier for missile guidance data channel repeater
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