JP2742513B2 - Optical fiber amplifier and optical fiber transmission system using it - Google Patents

Optical fiber amplifier and optical fiber transmission system using it

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JP2742513B2
JP2742513B2 JP6278105A JP27810594A JP2742513B2 JP 2742513 B2 JP2742513 B2 JP 2742513B2 JP 6278105 A JP6278105 A JP 6278105A JP 27810594 A JP27810594 A JP 27810594A JP 2742513 B2 JP2742513 B2 JP 2742513B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ増幅装置お
よび光ファイバ増幅装置を用いた光ファイバ伝送システ
ムに関する。より詳細には、希土類イオンが添加された
ファイバを含む光ファイバ増幅器が多段に縦続接続され
た光ファイバ増幅装置及び光ファイバ伝送システムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier and an optical fiber transmission system using the optical fiber amplifier. More specifically, the present invention relates to an optical fiber amplifier and an optical fiber transmission system in which optical fiber amplifiers including fibers doped with rare earth ions are cascaded in multiple stages.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、1550nm帯の光を光のまま直
接増幅することができるエルビウム添加光ファイバ増幅
器の出現により、これを用いたアナログ光ファイバ伝送
システムの開発が行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the advent of an erbium-doped optical fiber amplifier capable of directly amplifying light in the 1550 nm band as it is, an analog optical fiber transmission system using the same has been developed.

【0003】図20に、従来の光ファイバ増幅器を用い
た波長1550nm帯アナログ光ファイバ伝送システム
の構成を示す。このシステムは、波長1550nm帯の
DFB型半導体レーザ110、波長1480nm帯の半
導体レーザ励起のエルビウム添加光ファイバ増幅器12
0、1x10の光ファイバ分岐器130、1550nm
帯の分散シフト光ファイバ140、及び受光素子(In
GaAsフォトダイオードあるいはアバランシェフォト
ダイオード)150を有している。
FIG. 20 shows a configuration of a 1550 nm wavelength analog optical fiber transmission system using a conventional optical fiber amplifier. This system comprises a DFB semiconductor laser 110 having a wavelength of 1550 nm and an erbium-doped optical fiber amplifier 12 pumped by a semiconductor laser having a wavelength of 1480 nm.
0, 1 × 10 optical fiber splitter 130, 1550 nm
Band dispersion-shifted optical fiber 140 and a light receiving element (In
GaAs photodiode or avalanche photodiode) 150 is provided.

【0004】DFB型半導体レーザ110の光出力強度
は、AM−FDMあるいはFM−FDMのアナログ信号
に応じて変調される。DFB型半導体レーザ110から
出射された信号光は、光ファイバ増幅器120で増幅さ
れる。信号光は、その後、光ファイバ分岐器130で分
岐された後、10kmの分散シフト光ファイバ140を
伝送され、受光素子150で受光される。
[0004] The optical output intensity of the DFB semiconductor laser 110 is modulated according to an analog signal of AM-FDM or FM-FDM. The signal light emitted from the DFB semiconductor laser 110 is amplified by the optical fiber amplifier 120. Thereafter, the signal light is split by the optical fiber splitter 130, transmitted through the 10 km dispersion shift optical fiber 140, and received by the light receiving element 150.

【0005】エルビウム添加光ファイバ増幅器120
は、波長1550nm帯で高利得を有するため、ブース
ターアンプとして用いることでヘッドエンドからユーザ
宅までをすべて光化した全光分配システムが構築でき、
100チャンネル以上の映像分配サービスや高品位TV
映像分配サービス等の提供も可能となる。
[0005] Erbium-doped optical fiber amplifier 120
Has a high gain in the 1550 nm wavelength band, so that it can be used as a booster amplifier to construct an all-optical distribution system that converts everything from the headend to the user's home.
Video distribution service of over 100 channels and high-definition TV
It is also possible to provide a video distribution service and the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記光ファイバ増幅器
を用いた光ファイバ伝送システムにおいて、AM−FDM
やFM−FDM等のアナログ伝送を行うと、信号光の歪み
(特にCSO; Composite Second Orderと呼ぶ2次の
非線形性に基づく歪み成分)が光ファイバ増幅器を通過
する際に大きくなることが知られている(例えばアイイ
ーイーイー フォトニクス テクノロジー レターズ
1991年 945−947ページに菊島等によって報
告されている)。
In an optical fiber transmission system using the above optical fiber amplifier, an AM-FDM
It is known that when performing analog transmission such as FM and FM-FDM, distortion of signal light (particularly, distortion component based on second-order nonlinearity called CSO; Composite Second Order) increases when passing through an optical fiber amplifier. (For example, IEE Photonics Technology Letters
1991, pp. 945-947).

【0007】半導体レーザが出力する信号光の強度をア
ナログ変調しようとすると、信号光の強度だけではな
く、周波数も変調されてしまう(チャーピング現象)。
このようにして周波数も変調されてしまった信号光が、
利得(ゲイン)が波長依存性を有する光ファイバ増幅器
によって増幅されると、信号光の周波数変動が信号光の
強度変動に変換されてしまうため、光信号の強度が所望
のレベルからシフトしてしまう。これは、信号光の持つ
波長帯域(例えば1550nm帯)において、光ファイ
バ増幅器の利得(ゲイン)が大きな波長依存性(ゲイン
チルト)を持つため、信号光の周波数変動が光信号の強
度を所望のレベルからシフトさせてしまうために生じ
る。
If the intensity of the signal light output from the semiconductor laser is to be analog-modulated, not only the intensity of the signal light but also the frequency is modulated (chirping phenomenon).
The signal light whose frequency has been modulated in this way,
When the gain is amplified by an optical fiber amplifier having wavelength dependency, the frequency fluctuation of the signal light is converted into the intensity fluctuation of the signal light, so that the intensity of the optical signal shifts from a desired level. . This is because the gain (gain) of the optical fiber amplifier has a large wavelength dependence (gain tilt) in the wavelength band (for example, the 1550 nm band) of the signal light. This is caused by shifting from

【0008】特に、光ファイバ増幅器を多段に縦続接続
した場合には、1段接続の場合の歪みが重なり合って、
より歪みが増加すると考えられる。
In particular, when optical fiber amplifiers are cascaded in multiple stages, the distortion in the case of single-stage connection overlaps,
It is thought that the distortion increases more.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、複数の光ファイバ増
幅器を縦続接続した場合に於いても、その段数によらず
に歪みが増加せず、もともとの信号光と同程度の歪みに
抑制される光ファイバ増幅装置及び光ファイバ伝送シス
テムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to increase distortion regardless of the number of stages even when a plurality of optical fiber amplifiers are cascaded. Another object of the present invention is to provide an optical fiber amplifying device and an optical fiber transmission system in which distortion is suppressed to about the same level as the original signal light.

【0010】[0010]

【発明を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
装置は、複数の光ファイバ増幅器が縦続接続された光フ
ァイバ増幅装置であって、該複数の光ファイバ増幅器の
それぞれは、希土類イオンが添加された光ファイバと、
該光ファイバを励起する励起光を放射する励起光源と、
を備えており、各光ファイバ増幅器に入力される信号光
の強度は、各光ファイバ増幅器から出力される信号光の
歪み成分の値が、各光ファイバ増幅器に入力される信号
光の歪み成分の値に等しくなるように、しかも、各光フ
ァイバ増幅器に入力される信号光の強度が増加する時
に、各光ファイバ増幅器から出力される信号光の歪み成
分が増加するように、設定されており、そのことにより
上記目的が達成される。
An optical fiber amplifier according to the present invention is an optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, each of the plurality of optical fiber amplifiers being doped with rare earth ions. Optical fiber,
An excitation light source that emits excitation light that excites the optical fiber,
The intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier, the value of the distortion component of the signal light output from each optical fiber amplifier, the distortion component of the signal light input to each optical fiber amplifier It is set so as to be equal to the value, and when the intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier increases, the distortion component of the signal light output from each optical fiber amplifier increases, Thereby, the above object is achieved.

【0011】前記複数の光ファイバ増幅器のそれぞれの
少なくとも入力側に接続された可変光強度調節器を更に
備え、該可変光強度調節器は、各光ファイバ増幅器に入
力される前記信号光の強度を調節するように構成されて
いても良い。
[0011] The apparatus further comprises a variable light intensity adjuster connected to at least an input side of each of the plurality of optical fiber amplifiers, wherein the variable light intensity adjusters adjust the intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier. It may be configured to adjust.

【0012】ある実施例では、前記信号光は、発振波長
が1550nm帯の分布帰還型半導体レーザをアナログ
信号電流により変調することにより得られたレーザ光で
あり、前記光ファイバには、前記希土類イオンとしてエ
ルビウムが添加されている。実施例では、前記複数の光
ファイバ増幅器のそれぞれは、前記光ファイバと前記励
起光源との間において、前記励起光を該ファイバに光学
的に結合する波長合成器を備えている。
In one embodiment, the signal light is a laser light obtained by modulating a distributed feedback semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1550 nm band with an analog signal current, and the optical fiber is provided with the rare earth ion. As erbium. In an embodiment, each of the plurality of optical fiber amplifiers includes a wavelength combiner between the optical fiber and the pumping light source for optically coupling the pumping light to the fiber.

【0013】本発明の他の光ファイバ増幅器は、複数の
光ファイバ増幅器が縦続接続された光ファイバ増幅装置
であって、該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれは、希
土類イオンが添加された光ファイバと、該光ファイバを
励起する励起光を放射する励起光源と、を備えており、
該光ファイバは、吸収断面積の波長依存曲線及び発光断
面積の波長依存曲線の微係数が、所定の波長において実
質的に0になるファイバから形成されており、該信号光
の波長が該所定の波長に設定され、そのことにより上記
目的が達成される。
Another optical fiber amplifier of the present invention is an optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an optical fiber doped with rare earth ions. And an excitation light source that emits excitation light that excites the optical fiber,
The optical fiber is formed of a fiber in which a derivative of a wavelength dependence curve of an absorption cross section and a wavelength dependence curve of an emission cross section becomes substantially zero at a predetermined wavelength, and the wavelength of the signal light is the predetermined wavelength. , And the above object is achieved.

【0014】本発明の光ファイバ伝送システムは、前記
光ファイバ増幅装置のいずれかを含む光ファイバ伝送路
と、アナログ信号電流に応答して信号光を出射し、該信
号光を該光ファイバ伝送路に入力する信号光発生装置
と、該信号光を電気信号に変換する受光装置と、を備
え、該信号光発生装置から出射された信号光を、該光フ
ァイバ伝送路内で伝搬させたあと、該受光装置で受け取
り、そのことにより上記目的が達成される。
An optical fiber transmission system according to the present invention comprises: an optical fiber transmission line including any one of the optical fiber amplifying devices; a signal light emitted in response to an analog signal current; A signal light generating device to be input to, and a light receiving device that converts the signal light into an electric signal, comprising, after propagating the signal light emitted from the signal light generating device in the optical fiber transmission line, The light is received by the light receiving device, whereby the object is achieved.

【0015】本発明の更に他の光ファイバ増幅器は、複
数の光ファイバ増幅器が縦続接続された光ファイバ増幅
装置であって、該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれ
は、希土類イオンが添加された光ファイバと、該光ファ
イバを励起する励起光を放射する励起光源と、を備えて
おり、該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれに入力され
る信号光は、実質的に同一のパワーを有しており、該信
号光の波長は、該光ファイバ増幅装置の変調光に対する
ゲインチルトの絶対値が0.15dB/nm以下となる波
長帯域にあり、そのことにより上記目的が達成される。
Still another optical fiber amplifier according to the present invention is an optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are cascaded, each of the plurality of optical fiber amplifiers being an optical fiber doped with rare earth ions. And a pump light source that emits pump light that pumps the optical fiber, and the signal light input to each of the plurality of optical fiber amplifiers has substantially the same power; The wavelength of the signal light is in a wavelength band where the absolute value of the gain tilt with respect to the modulated light of the optical fiber amplifier is 0.15 dB / nm or less, thereby achieving the above object.

【0016】本発明の更に他の光ファイバ増幅器は、複
数の光ファイバ増幅器が縦続接続された光ファイバ増幅
装置であって、該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれ
は、希土類イオンが添加された光ファイバと、該光ファ
イバを励起する励起光を放射する励起光源と、を備えて
おり、該複数の光ファイバ増幅器のうち少なくとも一つ
の光ファイバ増幅器への入力される信号光は、他の光フ
ァイバ増幅器への入力される信号光のパワーとは異なる
パワーを有しており、該信号光の波長は、該光ファイバ
増幅装置の変調光に対するゲインチルトの絶対値が0.3
dB/nm以下となる波長帯域にあり、そのことにより
上記目的が達成される。
Still another optical fiber amplifier according to the present invention is an optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are cascaded, wherein each of the plurality of optical fiber amplifiers is an optical fiber doped with rare earth ions. And an excitation light source that emits excitation light that excites the optical fiber, wherein the signal light input to at least one optical fiber amplifier of the plurality of optical fiber amplifiers is another optical fiber amplifier. And the wavelength of the signal light is such that the absolute value of the gain tilt for the modulated light of the optical fiber amplifier is 0.3.
It is in a wavelength band of less than dB / nm, thereby achieving the above object.

【0017】ある実施例では、前記複数の光ファイバ増
幅器の前記光ファイバは、相互に実質的に同一の長さと
同一のイオン濃度を有し、実質的に同一のパワーを持つ
励起光で励起される。
In one embodiment, the optical fibers of the plurality of optical fiber amplifiers have substantially the same length, the same ion concentration, and are pumped by pump light having substantially the same power. You.

【0018】前記複数の光ファイバ増幅器の少なくとも
一つの光ファイバは、他の光ファイバ増幅器の光ファイ
バとは異なる長さ、またはイオン濃度を有していてもよ
い。前記複数の光ファイバ増幅器の少なくとも一つの光
ファイバに与えられる励起光のパワーは、他の光ファイ
バ増幅器の光ファイバに与えられる励起光のパワーとは
異なっていてもよい。
At least one of the plurality of optical fiber amplifiers may have a different length or ion concentration from the optical fibers of the other optical fiber amplifiers. The power of the pump light applied to at least one optical fiber of the plurality of optical fiber amplifiers may be different from the power of the pump light applied to the optical fibers of the other optical fiber amplifiers.

【0019】ある実施例では、前記信号光として、15
50nm帯の波長を持つレーザ光を放射する半導体レー
ザを備えており、光ファイバ増幅器は希土類としてEr
(エルビウム)が添加されている。
In one embodiment, as the signal light, 15
The optical fiber amplifier is provided with a semiconductor laser that emits a laser beam having a wavelength in the 50 nm band.
(Erbium) is added.

【0020】前記信号光として、1300nm帯の波長
を持つレーザ光を放射する半導体レーザを備えており、
光ファイバ増幅器は希土類元素としてPr(プラセオジ
ウム)が添加されていてもよい。
A semiconductor laser emitting a laser beam having a wavelength of 1300 nm band as the signal light;
The optical fiber amplifier may be doped with Pr (praseodymium) as a rare earth element.

【0021】本発明の更に他の光ファイバ伝送システム
は、多チャンネルアナログ電気信号で強度変調された信
号光を出射するための信号用半導体レーザと、該信号用
半導体レーザから出射された該信号光を増幅するための
前記光ファイバ増幅装置と、該光ファイバ増幅装置で増
幅された信号光を伝送するための光ファイバと、該光フ
ァイバを通して伝送された信号光を電気信号に変換する
ための受光装置と、を備えており、そのことにより上記
目的が達成される。
Still another optical fiber transmission system according to the present invention is a signal semiconductor laser for emitting a signal light intensity-modulated by a multi-channel analog electric signal, and the signal light emitted from the signal semiconductor laser. The optical fiber amplifying device for amplifying the optical signal, an optical fiber for transmitting the signal light amplified by the optical fiber amplifying device, and a light receiving device for converting the signal light transmitted through the optical fiber into an electric signal. And an apparatus for achieving the above object.

【0022】[0022]

【作用】本発明では、信号光の強度や波長と、光ファイ
バ増幅器による信号光の歪み(CSO)変化との関係に
着目し、複数の光ファイバ増幅器が縦続接続されても、
信号光の歪みが累積されない構成を採用している。
The present invention focuses on the relationship between the intensity and wavelength of signal light and the change in signal light distortion (CSO) caused by the optical fiber amplifier.
A configuration in which distortion of signal light is not accumulated is adopted.

【0023】本発明者らは、信号光の強度を適切に選択
すると、光ファイバ増幅器によって信号光の歪み(CS
O)が変化しないことを見いだした。更に、信号用半導
体レーザから出射された信号光の歪み(CSO)が変化
しない場合でも、光ファイバ増幅器自体が歪みを持つ場
合があり、その場合、光ファイバ増幅器を多段に縦続接
続すると歪みが増加してゆくことを突き止めた。
When the present inventors appropriately select the intensity of the signal light, the signal light distortion (CS
O) did not change. Furthermore, even if the distortion (CSO) of the signal light emitted from the signal semiconductor laser does not change, the optical fiber amplifier itself may have distortion. In this case, the distortion increases when the optical fiber amplifiers are connected in cascade. I figured out what to do.

【0024】本発明では、信号光強度と歪みとの関係に
基づいて、光ファイバ増幅器に入力する信号光の強度を
所定のレベルに設定することにより、光ファイバ増幅器
自体の歪み(CSO)をゼロにする。その結果、複数の
光ファイバ増幅器が縦続接続された光ファイバ増幅装置
において、各光ファイバ増幅器によって歪みが増加する
ということが防止される。
According to the present invention, the distortion (CSO) of the optical fiber amplifier itself is set to zero by setting the intensity of the signal light input to the optical fiber amplifier to a predetermined level based on the relationship between the intensity of the signal light and the distortion. To As a result, in an optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are cascaded, an increase in distortion due to each optical fiber amplifier is prevented.

【0025】CSOは、ゲインチルトとチャーピングの
積により表現される。本発明の他の光ファイバ増幅装置
では、信号光の波長を、光ファイバの光吸収断面積及び
光放出断面積の微係数が実施的にゼロとなる波長に設定
することにより、ゲインチルトを実質的にゼロにしてい
る。
CSO is expressed by the product of gain tilt and chirping. In another optical fiber amplifier of the present invention, the gain tilt is substantially reduced by setting the wavelength of the signal light to a wavelength at which the differential coefficient of the optical absorption cross section and the light emission cross section of the optical fiber becomes practically zero. To zero.

【0026】また、本発明者は、信号光の波長を所定範
囲内に設定するこにより、ゲインチルトの絶対値を所定
レベル以下にすることができることを計算により明らか
にした。本発明の他の光ファイバ増幅装置では、上記計
算結果に基づいて、信号光の波長を所定範囲内に設定
し、ゲインチルトの絶対値を規格の要求レベル以下にす
る。なお、各光ファイバ増幅器に入力する信号光の強度
を一定にする場合と、少なくとも一つの強度を他の強度
と異ならしめることにより、信号光の波長とゲインチル
トとの関係に差異が生じる。そのような差異に基づい
て、信号光の波長範囲をより広い範囲で適切に設定する
ことができる。
The inventor has made clear by calculation that the absolute value of the gain tilt can be reduced to a predetermined level or less by setting the wavelength of the signal light within a predetermined range. In another optical fiber amplifier of the present invention, the wavelength of the signal light is set within a predetermined range based on the above calculation result, and the absolute value of the gain tilt is set to a level required by the standard or less. Note that the relationship between the wavelength of the signal light and the gain tilt differs when the intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier is made constant and when at least one intensity is made different from the other intensity. Based on such a difference, the wavelength range of the signal light can be appropriately set in a wider range.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

(実施例1)まず、図1を参照しながら、本発明の第1
の側面について、その原理を説明する。
(Embodiment 1) First, referring to FIG.
The principle of the aspect will be described.

【0028】図1のグラフは、1個の光ファイバ増幅器
により増幅された信号光の歪みが、信号光の強度(信号
光入力強度)に応じてどのように変化するかを示してい
る。図1のグラフに示されるような歪みの信号光強度依
存性は、光ファイバ増幅器の利得ピーク波長が信号光入
力強度の増加に伴って長波長側に移行することにより起
こる(理論的な考察は、例えばアイイーイーイー フォ
トニクス テクノロジー レターズ 1993年 41
4−416ページに雄谷等によって報告されている)。
The graph of FIG. 1 shows how the distortion of the signal light amplified by one optical fiber amplifier changes according to the signal light intensity (signal light input intensity). The signal light intensity dependency of the distortion as shown in the graph of FIG. 1 occurs when the gain peak wavelength of the optical fiber amplifier shifts to the longer wavelength side with an increase in the signal light input intensity (theoretical considerations are as follows). For example, IEE Photonics Technology Letters 1993 41
Oya et al. On page 4-416).

【0029】図1のグラフに示す歪み特性(信号光入力
強度依存性)は、理論的に予測されるように、信号光源
変調時の強度変調と位相変調の位相差に大きく依存す
る。しかし、我々は、アナログ伝送用の信号光源として
用いられる種類のDFB型半導体レーザに於いては、変
調時の強度変調と位相変調の位相差が一定の位相関係に
あることを実験的に確かめている。これは、アナログ伝
送用に用いられるDFB型半導体レーザでは、軸方向の
ホールバーニングの影響を抑圧するために回折格子とレ
ーザ光の結合が弱い低κLの構造に設計されているため
である。
The distortion characteristic (signal light input intensity dependency) shown in the graph of FIG. 1 greatly depends on the phase difference between intensity modulation and phase modulation at the time of signal light source modulation, as theoretically predicted. However, we have experimentally confirmed that the phase difference between the intensity modulation and the phase modulation during modulation has a constant phase relationship in a DFB type semiconductor laser used as a signal light source for analog transmission. I have. This is because the DFB semiconductor laser used for analog transmission is designed to have a low κL structure in which the coupling between the diffraction grating and the laser light is weak in order to suppress the effect of hole burning in the axial direction.

【0030】図1のグラフ中のA、 B、 C、 D、 Eの各
点において、半導体レーザが有する歪み(CSOLD)、
光ファイバ増幅器で生ずる歪み(CSOAmp)、及び光
ファイバ増幅器で増幅された後測定される歪み(CSO
LD+Amp)は、図1の右側に模式的に示すように位相と大
きさを考慮したベクトルで表される。ここで、CSOLD
+Ampは、CSOLDとCSOAmpとがベクトル的に合成さ
れたものである。CSOL DとCSOLD+Ampとは、それぞ
れ、光信号を電気信号に変換することにより定量的に直
接測定することができるが、CSOAmpは直接測定する
ことが不可能な量である。
At each of the points A, B, C, D and E in the graph of FIG. 1, the distortion (CSO LD ) of the semiconductor laser,
The distortion caused by the optical fiber amplifier (CSO Amp ) and the distortion measured after amplification by the optical fiber amplifier (CSO Amp )
LD + Amp ) is represented by a vector considering the phase and the magnitude as schematically shown on the right side of FIG. Where CSO LD
+ Amp is obtained by vectorwise combining CSO LD and CSO Amp . The CSO L D and CSO LD + Amp, respectively, can be quantitatively measured directly by converting the optical signal into an electric signal, CSO Amp is an amount not be measured directly.

【0031】図中のC点では、歪みCSOLD+Ampは一見
信号光の半導体レーザの有する歪みCSOLDよりも改善
されたように見えるが、実際には光ファイバ増幅器で発
生する歪みCSOAmpは0では無い。B点では歪み特性C
SOLD+Ampの大きさは元の半導体レーザの有する値CS
LDの大きさと等しいために光ファイバ増幅器で発生す
る歪みは0のように見えるが、実際にはCSOAmpはC
SOLDとは逆向きで大きさが2倍のベクトルで表され光
ファイバ増幅器で発生する歪みCSOAmpは0では無
い。D点はCSOAmpが0となる点である。CSO
Ampは、信号光源の半導体レーザの歪み量やチャーピン
グ量(周波数変調される度合い)の大きさによらず、信
号光の波長によって一意的に決定される。残りのA点、
E点に於てはCSOLD+Ampは常にもとの半導体レーザの
有する歪みCSOLDよりも大きくなる。このため縦続接
続された複数の光ファイバ増幅器の構成に於ては、Dの
動作点の近傍のみでCSOAmp=0となるため光ファイ
バ増幅器の段数に依存しないもとの半導体レーザの歪み
CSOLDと同じ歪み特性が得られる。他の動作点A、
B、C、Eに於ては何れも光ファイバ増幅器の段数に依存
し、概ね元の半導体レーザの歪み特性よりも劣化した歪
み特性となる。
At point C in the figure, the distortion CSO LD + Amp appears to be improved at first glance compared to the distortion CSO LD of the signal light semiconductor laser, but the distortion CSO Amp generated by the optical fiber amplifier is actually It is not 0. At point B, distortion characteristic C
The magnitude of SO LD + Amp is the value CS of the original semiconductor laser.
Although the distortion generated in the optical fiber amplifier appears to be 0 because it is equal to the size of O LD, the CSO Amp is actually C
The distortion CSO Amp which is represented by a vector having a magnitude twice that of the direction opposite to the SO LD and generated by the optical fiber amplifier is not zero. Point D is a point where CSO Amp becomes 0. CSO
Amp is uniquely determined by the wavelength of the signal light irrespective of the magnitude of the distortion amount or chirp amount (degree of frequency modulation) of the semiconductor laser as the signal light source. The remaining point A,
At point E, CSO LD + Amp is always larger than the strained CSO LD of the original semiconductor laser. Therefore, in the configuration of a plurality of cascade-connected optical fiber amplifiers, CSO Amp = 0 only in the vicinity of the operating point of D, so that the distortion CSO LD of the original semiconductor laser does not depend on the number of stages of the optical fiber amplifier. The same distortion characteristics as described above can be obtained. Other operating points A,
Each of B, C, and E depends on the number of stages of the optical fiber amplifier, and generally has a distortion characteristic degraded from the distortion characteristic of the original semiconductor laser.

【0032】以下に、図面を参照しながら、本発明の実
施例を説明する。図2は、本発明による光ファイバ増幅
装置に用いる光ファイバ増幅器20の構成を模式的に示
している。この光ファイバ増幅器20は、例えば、波長
1550nm帯の多分配アナログ光伝送システムに使用
される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 schematically shows the configuration of an optical fiber amplifier 20 used in the optical fiber amplifier according to the present invention. This optical fiber amplifier 20 is used, for example, in a multi-distribution analog optical transmission system in the 1550 nm wavelength band.

【0033】図2の光ファイバ増幅器20は、エルビウ
ムが添加された光ファイバ(長さ50m)5と、波長1
480nm帯の励起光を放射する励起用半導体レーザ4
及び7とを含んでいる。波長1550nmの信号光1
は、光アイソレータ2を介して光ファイバ5内に導入さ
れ、光ファイバ5内を伝搬するうちに増幅される。この
増幅は、エルビウム添加光ファイバ5が波長1480n
mの励起光によって励起されるため信号光に対する利得
を有していることから生じる。入力光の光量が6dBm
のとき、18dBmの光出力強度が得られる。
The optical fiber amplifier 20 shown in FIG. 2 comprises an optical fiber (length 50 m) 5 doped with erbium and a wavelength 1
Excitation semiconductor laser 4 that emits 480 nm band excitation light
And 7. 1550nm wavelength signal light 1
Is introduced into the optical fiber 5 via the optical isolator 2 and is amplified while propagating through the optical fiber 5. This amplification is performed when the erbium-doped optical fiber 5 has a wavelength of 1480 n.
This is caused by having a gain for the signal light because it is excited by the pump light of m. The amount of input light is 6 dBm
At this time, an optical output intensity of 18 dBm is obtained.

【0034】エルビウム添加光ファイバ5を励起する第
1の励起光は、励起用半導体レーザ4から波長カプラ
(合波器)2を介して光ファイバ5の入力部に導入され
る。また、励起用半導体レーザ7から放射された第2の
励起光は、波長カプラ6を介して光ファイバ5の出力部
に導入される。2つの励起光は、光ファイバ5内を反対
方向に伝搬する。波長カプラ6から出た信号光は、光ア
イソレータ8を介して、出力光9として出力される。
The first pumping light for pumping the erbium-doped optical fiber 5 is introduced from the pumping semiconductor laser 4 to the input section of the optical fiber 5 via the wavelength coupler (combiner) 2. The second pumping light emitted from the pumping semiconductor laser 7 is introduced into the output section of the optical fiber 5 via the wavelength coupler 6. The two pump lights propagate in the optical fiber 5 in opposite directions. The signal light output from the wavelength coupler 6 is output as output light 9 via the optical isolator 8.

【0035】本実施例で使用する光ファイバ5のエルビ
ウム添加量は3000ppmであり、アルミニウム添加
量は8000ppmである。エルビウム添加光ファイバ
5によって増された信号光は、波長合波器6および光ア
イソレータ8を通過した後、更に右側に位置する不図示
の光ファイバ増幅器に入力される。
The amount of erbium added to the optical fiber 5 used in this embodiment is 3000 ppm, and the amount of aluminum added is 8000 ppm. The signal light amplified by the erbium-doped optical fiber 5 passes through the wavelength multiplexer 6 and the optical isolator 8, and is then input to an optical fiber amplifier (not shown) located on the right side.

【0036】図3は、図2の光ファイバ増幅器20を含
むシステムの簡単な例を示すブロック図である。このシ
ステムを用いて、光ファイバ増幅器20の最適入力信号
光強度を求めた。ここで、「最適入力信号光強度」と
は、一つの光ファイバ増幅器20が入力光に与える歪み
が実質的にゼロとなり、その結果、光ファイバ増幅器2
0の前後で信号光の歪みが変化しない入力光の強度を言
う。すなわち、「最適入力信号光強度」は、前述の図1
のD点に対応する入力光の強度である。
FIG. 3 is a block diagram showing a simple example of a system including the optical fiber amplifier 20 of FIG. Using this system, the optimum input signal light intensity of the optical fiber amplifier 20 was determined. Here, the “optimal input signal light intensity” means that the distortion given to the input light by one optical fiber amplifier 20 becomes substantially zero, and as a result, the optical fiber amplifier 2
It means the intensity of the input light at which the distortion of the signal light does not change before and after zero. That is, the “optimal input signal light intensity” is the same as that in FIG.
Of the input light corresponding to the point D of FIG.

【0037】正確な最適入力信号光強度を求めるため
に、光強度を調整する可変式の光アッテネータ60−1
及び60−2を光ファイバ増幅器20の前後に挿入し
た。信号光用半導体レーザ10から放射された信号光
は、信号用半導体レーザ10を駆動する電流を制御する
ことにより、アナログ変調される。アナログ変調の状態
を一定にして、光アッテネータ60−1で光ファイバ増
幅器20へ入力する信号光の強度を変化させる。この
時、光ファイバ増幅器20から出力される光の強度も変
化する。この変化を補償し、受光素子50へ入力する信
号光の強度が一定になるように、光アッテネータ60−
2を調整する。これは、受光素子50で発生する歪みが
入力光強度依存性を有するために測定条件を同一にする
ためである。
A variable optical attenuator 60-1 for adjusting the light intensity in order to obtain an accurate optimum input signal light intensity.
And 60-2 were inserted before and after the optical fiber amplifier 20. The signal light emitted from the signal light semiconductor laser 10 is analog-modulated by controlling a current for driving the signal light semiconductor laser 10. With the state of the analog modulation kept constant, the intensity of the signal light input to the optical fiber amplifier 20 is changed by the optical attenuator 60-1. At this time, the intensity of the light output from the optical fiber amplifier 20 also changes. The optical attenuator 60- is compensated for this change so that the intensity of the signal light input to the light receiving element 50 becomes constant.
Adjust 2. This is because the measurement conditions are the same because the distortion generated in the light receiving element 50 has the input light intensity dependency.

【0038】図4は、最適入力信号光強度の入力光強度
依存性を示すグラフである。信号光の波長が長波長側に
シフトするに従って、「最適入力信号光強度」は、大き
くなっている。これは、信号光強度の増加に伴ってエル
ビウム添加光ファイバ内部で利得の飽和現象が生じ、そ
の結果、利得ピークが長波長側に移行するためである。
FIG. 4 is a graph showing the input light intensity dependency of the optimum input signal light intensity. As the wavelength of the signal light shifts to the longer wavelength side, the “optimum input signal light intensity” increases. This is because a gain saturation phenomenon occurs inside the erbium-doped optical fiber with an increase in signal light intensity, and as a result, the gain peak shifts to a longer wavelength side.

【0039】信号光の波長と信号光の強度が図4のグラ
フに示された関係を満たす場合、光ファイバ増幅器20
の入力前後における歪みの値は、信号光用半導体レーザ
の歪みの大きさやチャーピング量に依存することなく、
同じであった。より詳細には、信号光用半導体レーザの
変調信号の周波数を1GHz以下の周波数で変化させた
時も、変調信号のキャリア数を2チャンネルから最大4
2チャンネルまで変化した時も、光ファイバ増幅器20
の入力前後での歪みの値は同じであった。このことか
ら、本実施例の光ファイバ増幅器20は、信号光強度と
入力信号強度との関係を調整することにより、増幅時に
歪みを発生しないことが分かる。図4のグラフに示され
た最適入力信号光強度と信号光波長の関係は、本実施例
の条件で得られたものであるので、その関係は、光ファ
イバ増幅器20の励起条件、励起方式、及び光ファイバ
の組成等によって変化することは言うまでもない。
When the wavelength of the signal light and the intensity of the signal light satisfy the relationship shown in the graph of FIG.
The value of the distortion before and after the input does not depend on the magnitude of the distortion or the amount of chirping of the semiconductor laser for signal light,
It was the same. More specifically, even when the frequency of the modulation signal of the semiconductor laser for signal light is changed at a frequency of 1 GHz or less, the number of carriers of the modulation signal is changed from two channels to a maximum of four.
When changing to two channels, the optical fiber amplifier 20
The values of the distortion before and after input were the same. From this, it can be seen that the optical fiber amplifier 20 of the present embodiment does not generate distortion during amplification by adjusting the relationship between the signal light intensity and the input signal intensity. The relationship between the optimum input signal light intensity and the signal light wavelength shown in the graph of FIG. 4 is obtained under the conditions of the present embodiment. Needless to say, it changes depending on the composition of the optical fiber and the like.

【0040】なお、本実施例では、光ファイバを波長1
480nmの励起光で励起したが、800nm帯や98
0nm帯の波長の励起光を用いてもよい。また、エルビ
ウム以外の希土類元素(ネオジウム、プラセオジュー
ム、ツリウム、イットリビウム、ディスプロジュー
ム)、及びアルミニウムやフッ素や燐等の他の不純物元
素を含む光ファイバを用いても、適当な励起用光波長と
信号光波長を選ぶことにより、同様の効果が得られる。
In this embodiment, the optical fiber has a wavelength of 1
It was excited by 480 nm excitation light,
Excitation light having a wavelength in the 0 nm band may be used. In addition, even if an optical fiber containing a rare earth element other than erbium (neodymium, praseodymium, thulium, ytterbium, dysprodium) and other impurity elements such as aluminum, fluorine and phosphorus is used, an appropriate excitation light wavelength can be obtained. The same effect can be obtained by selecting the signal light wavelength.

【0041】(実施例2)次に、本発明による他の光フ
ァイバ増幅装置を説明する。
(Embodiment 2) Next, another optical fiber amplifier according to the present invention will be described.

【0042】まず、図5を参照する。図示される光ファ
イバ増幅装置は、5個の光ファイバ増幅器20−1、2
0−2、20−3、20−4、及び20−5が縦続接続
された装置である。光ファイバ増幅器(20−1から2
0−5)のそれぞれは、実施例1の光ファイバ増幅器2
0と同様の構成を有するものである。光ファイバ増幅器
(20−1から20−5)の間には、可変式光アッテネ
ータ(可変光強度調節器)60−1、60−2、60−
3、60−4、60−5及び60−6が挿入されてい
る。光ファイバ増幅装置の入力部には、信号光用半導体
レーザ10から信号光が入力される。光ファイバ増幅装
置の出力部からは、信号光が受光装置50へ出力され
る。なお、本実施例では、信号光用半導体レーザ10と
して、波長1560.3nmの信号光を放射するDFB
型半導体レーザを用いている。信号光の波長が156
0.3nmであるので、最適入力光強度は、図4のグラ
フからわかるように、3dBmである。従って、本実施
例では、各光ファイバ増幅器(20−1から20−5)
へ入力する信号光の強度を3dBmに調整している。
First, reference is made to FIG. The illustrated optical fiber amplifier includes five optical fiber amplifiers 20-1 and 20-2.
Devices 0-2, 20-3, 20-4, and 20-5 are cascaded. Optical fiber amplifier (20-1 to 2
0-5) correspond to the optical fiber amplifier 2 of the first embodiment.
It has a configuration similar to that of 0. Between the optical fiber amplifiers (20-1 to 20-5), variable optical attenuators (variable light intensity adjusters) 60-1, 60-2, 60-
3, 60-4, 60-5 and 60-6 have been inserted. The signal light from the signal light semiconductor laser 10 is input to the input section of the optical fiber amplifier. From the output section of the optical fiber amplifier, signal light is output to the light receiving device 50. In this embodiment, the DFB emitting signal light having a wavelength of 1560.3 nm is used as the semiconductor laser 10 for signal light.
Type semiconductor laser is used. The wavelength of the signal light is 156
Since it is 0.3 nm, the optimum input light intensity is 3 dBm as can be seen from the graph of FIG. Therefore, in this embodiment, each optical fiber amplifier (20-1 to 20-5)
Is adjusted to 3 dBm.

【0043】図6は、複数の光ファイバ増幅器を経るご
とに信号光の歪みがどのように変化するかを、各光ファ
イバ増幅器に入力する信号光の強度ごとに、示してい
る。信号光の強度は、−10dBm、 −5dBm、 0
dBm、 3dBm、 及び6dBmである。これは、図
1の動作点A、B、C、D及びEにそれぞれ対応してい
る。図6のグラフにおいて、●は動作点D、■は動作点
C、◆は動作点BとE、▲は動作点Aに対応する。図6
のグラフから明らかなように、動作点D(信号光の強
度:3dBm)の場合、複数の光ファイバ増幅器を経て
も信号光の歪みは変化せず、最終的にもっとも小さな歪
みしか生じていない。
FIG. 6 shows how the distortion of the signal light changes each time the light passes through a plurality of optical fiber amplifiers, for each intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier. The intensity of the signal light is -10 dBm, -5 dBm, 0
dBm, 3 dBm, and 6 dBm. This corresponds to the operating points A, B, C, D and E in FIG. In the graph of FIG. 6, ● corresponds to the operating point D, ■ corresponds to the operating point C, ◆ corresponds to the operating points B and E, and 、 corresponds to the operating point A. FIG.
As is clear from the graph, at the operating point D (the intensity of the signal light: 3 dBm), the distortion of the signal light does not change even after passing through a plurality of optical fiber amplifiers, and finally only the smallest distortion occurs.

【0044】図6のグラフを得るための実験を行う際に
は、半導体レーザ10のアナログ変調を常に一定に維持
し、しかも、受光素子50に入力される信号光の強度を
常に一定のレベルに維持した。これは、半導体レーザ1
0及び受光素子50の持つ歪み特性の影響を排除するた
めである。また、各光アッテネータ(60−1から60
−6)を調整することにより、各々の光ファイバ増幅器
(20−1から20−5)に入力する信号光の強度を同
一にした。
When an experiment for obtaining the graph of FIG. 6 is performed, the analog modulation of the semiconductor laser 10 is always kept constant, and the intensity of the signal light input to the light receiving element 50 is always kept at a constant level. Maintained. This is the semiconductor laser 1
This is to eliminate the influence of the distortion characteristics of the light receiving element 50 and 0. In addition, each optical attenuator (60-1 to 60)
By adjusting -6), the intensity of the signal light input to each of the optical fiber amplifiers (20-1 to 20-5) was made equal.

【0045】動作点A(−10dBm入力)、B(−5d
Bm入力)、E(6dBm入力)では、図1を参照しなが
ら説明したように、光ファイバ増幅器で生じる歪みの値
が0でない。そのため、光ファイバ増幅器20の段数が
増えるに従って、信号光の歪みは累積して大きくなっ
た。動作点C(0dBm入力)では、1段目の光ファイバ
増幅器20−1を経た後、半導体レーザ10による歪み
より良い値が得られたが、2段目以降では再び歪みの累
積による劣化が見られた。5段目の光ファイバ増幅器2
0−5の後、半導体レーザによる歪みよりも、10dB
以上も悪い値となった。
Operating points A (−10 dBm input), B (−5d
For Bm input) and E (6 dBm input), as described with reference to FIG. 1, the value of the distortion generated in the optical fiber amplifier is not zero. Therefore, as the number of stages of the optical fiber amplifier 20 increased, the distortion of the signal light accumulated and increased. At the operating point C (0 dBm input), after passing through the first-stage optical fiber amplifier 20-1, a value better than the distortion caused by the semiconductor laser 10 was obtained. Was done. Fifth-stage optical fiber amplifier 2
After 0-5, 10 dB higher than the distortion caused by the semiconductor laser
The above values were also bad.

【0046】この結果から、本発明によれば、複数の光
ファイバ増幅器を縦続接続したシステムにおいて、歪み
を増加させることなく、光信号を増幅し伝送することが
できる。
From these results, according to the present invention, in a system in which a plurality of optical fiber amplifiers are cascaded, an optical signal can be amplified and transmitted without increasing distortion.

【0047】(実施例3)本発明による更に他の光ファ
イバ増幅装置を説明する。
(Embodiment 3) Still another optical fiber amplifier according to the present invention will be described.

【0048】この光ファイバ増幅装置に使用する光ファ
イバ増幅器の概略構成は、実施例1で説明したものと同
様である(図2)。ただし、本実施例では、エルビウム
添加量3000ppm、 二酸化ゲルマニウム添加量3
000ppm、長さ50mのエルビウム添加光ファイバ
を用いている。
The schematic configuration of the optical fiber amplifier used in this optical fiber amplifier is the same as that described in the first embodiment (FIG. 2). However, in this example, the addition amount of erbium was 3000 ppm, and the addition amount of germanium dioxide was 3
An erbium-doped optical fiber having a length of 000 ppm and a length of 50 m is used.

【0049】図7は、本実施例で使用するエルビウム添
加光ファイバについて、その吸収断面積の波長依存曲
線、及び発光断面積の波長依存曲線を示している。図7
のグラフにおいて、吸収断面積の波長依存曲線は細実線
で示され、吸収断面積の波長依存曲線は太実線で示され
ている。本実施例のエルビウム添加光ファイバによれ
ば、波長が約1550nmのとき、吸収断面積の波長依
存曲線の微係数と発光断面積の波長依存曲線の微係数と
が、ともにゼロになる。このように、両波長依存曲線の
微係数が実質的にゼロとなるときの信号光の波長を、
「最適波長λopt」と標記することにする。上記光ファ
イバを備えた1個の光ファイバ増幅器からの光出力は、
入力信号光強度が3dBmのときに、15dBmであっ
た。
FIG. 7 shows a wavelength dependence curve of an absorption cross section and a wavelength dependence of an emission cross section of the erbium-doped optical fiber used in this embodiment. FIG.
In the graph, the wavelength dependence curve of the absorption cross section is indicated by a thin solid line, and the wavelength dependence curve of the absorption cross section is indicated by a thick solid line. According to the erbium-doped optical fiber of this embodiment, when the wavelength is about 1550 nm, the derivative of the wavelength dependence curve of the absorption cross section and the derivative of the wavelength dependence curve of the emission cross section both become zero. In this way, the wavelength of the signal light when the derivative of both wavelength-dependent curves is substantially zero,
It will be referred to as “optimal wavelength λopt”. The optical output from one optical fiber amplifier having the optical fiber is:
It was 15 dBm when the input signal light intensity was 3 dBm.

【0050】図3に示すシステム構成を用いて、本実施
例の光ファイバ増幅器の歪み特性を評価した。評価に際
しては、発振波長1550nmのDFB型半導体レーザ
10を一定の条件でアナログ変調した。光ファイバ増幅
器へ入力する信号光の強度調節は、光アッテネータ60
−1によって実行した。一方、受光素子50へ入力する
信号光の強度は、光アッテネータ60−2により、一定
レベルに維持した。
Using the system configuration shown in FIG. 3, the distortion characteristics of the optical fiber amplifier of this embodiment were evaluated. In the evaluation, the DFB semiconductor laser 10 having an oscillation wavelength of 1550 nm was analog-modulated under a constant condition. The intensity of the signal light input to the optical fiber amplifier is adjusted by the optical attenuator 60.
Performed by -1. On the other hand, the intensity of the signal light input to the light receiving element 50 was maintained at a constant level by the optical attenuator 60-2.

【0051】測定された歪みは、光ファイバ増幅器20
へ入力する信号光の強度に依存せず、どの入力信号光強
度においても、半導体レーザによる歪みと同じあった。
The measured distortion is applied to the optical fiber amplifier 20.
Regardless of the intensity of the input signal light, the distortion was the same as that caused by the semiconductor laser at any input signal light intensity.

【0052】なお、本発明の実施例に於ては、光ファイ
バとしてエルビウム添加量3000ppm、二酸化ゲル
マニウム添加量3000ppmの組成のものを用いた
が、他の希土類元素(ネオジウム、プラセオジューム、
ツリウム、イットリビウム、ディスプロジューム)及び
アルミニウムやフッ素や燐等の他の不純物元素を含む光
ファイバを用いても良い。そのような光ファイバでも、
組成比を適切に選択することによって、吸収及び発光断
面積の波長依存曲線の微係数の値が共に0になる「最適
波長λopt」を得ることができる。最適波長λoptの信号
光を用いることにより、本実施例の光ファイバ以外の光
ファイバに於ても、本実施例の効果と同様の効果が得ら
れる。
In the embodiment of the present invention, an optical fiber having a composition of erbium addition of 3000 ppm and germanium dioxide of 3000 ppm was used, but other rare earth elements (neodymium, praseodymium,
An optical fiber containing thulium, yttrium, dysplasia) and other impurity elements such as aluminum, fluorine, and phosphorus may be used. Even with such an optical fiber,
By appropriately selecting the composition ratio, it is possible to obtain an “optimum wavelength λopt” in which the values of the derivative of the wavelength dependence curve of the absorption and emission cross-sections are both 0. By using the signal light having the optimum wavelength λopt, effects similar to those of the present embodiment can be obtained in optical fibers other than the optical fiber of the present embodiment.

【0053】(実施例4)次に、本発明によるアナログ
光ファイバ伝送システムを説明する。図8は、光ファイ
バ伝送システムのブロック図である。
(Embodiment 4) Next, an analog optical fiber transmission system according to the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram of the optical fiber transmission system.

【0054】この光ファイバ伝送システムは、半導体レ
ーザ10と、縦続接続された複数の光ファイバ増幅器2
0−1、20−2及び20−3と、光ファイバ増幅器の
間に設けられた1×16カプラ30−1、30−2、及
び30−3と、単一モード光ファイバ40と、受光素子
50とを備えている。
This optical fiber transmission system comprises a semiconductor laser 10 and a plurality of cascaded optical fiber amplifiers 2.
0-1, 20-2, and 20-3, 1 × 16 couplers 30-1, 30-2, and 30-3 provided between optical fiber amplifiers, single mode optical fiber 40, and light receiving element 50.

【0055】複数の光ファイバ増幅器20−1、20−
2、及び20−3のそれぞれは、希土類イオンのひとつ
であるErイオンが添加された光ファイバ(不図示)
と、光ファイバを励起する励起光(波長1480nm
帯)を放射する半導体レーザ(不図示)を備えている。
信号光は、まず、光ファイバ増幅器20−1で増幅され
た後、1×16カプラ30−1で分岐され、さらに光フ
ァイバ増幅器20−2及び20−3と、1×16カプラ
30−2及び30−3で増幅分岐を繰り返して多分配さ
れる。ファイバ40は10km長の1550nm帯の分
散シフト光ファイバである。
A plurality of optical fiber amplifiers 20-1 and 20-
Each of 2 and 20-3 is an optical fiber (not shown) to which Er ions, one of rare earth ions, are added.
And excitation light (wavelength 1480 nm) for exciting the optical fiber.
A semiconductor laser (not shown) that emits a band.
The signal light is first amplified by the optical fiber amplifier 20-1, then branched by the 1 × 16 coupler 30-1, and further divided by the optical fiber amplifiers 20-2 and 20-3, the 1 × 16 coupler 30-2 and At 30-3, the signal is multi-divided by repeating the amplification branch. The fiber 40 is a 1550 nm dispersion-shifted optical fiber having a length of 10 km.

【0056】半導体レーザ10には、発振波長156
0.3nmのDFB型半導体レーザを用い、その出力を
3dBmに設定している。半導体レーザ10の変調は、
NTSC方式の12チャンネルのテレビ信号により行っ
た。1チャンネル当たりの半導体レーザの変調度は12
%程度であった。
The semiconductor laser 10 has an oscillation wavelength 156
A 0.3 nm DFB semiconductor laser is used, and its output is set to 3 dBm. The modulation of the semiconductor laser 10 is
The test was performed using a 12-channel NTSC television signal. The modulation degree of the semiconductor laser per channel is 12
%.

【0057】光ファイバ増幅器20−1、20−2及び
20−3のそれぞれに入力される信号光の強度は、増幅
された出力の強度18dBmから光ファイバ分岐器の分
岐による損失及び過剰損失等(合計15dBの損失)を
差し引いて、3dBmとなるように設定されている。こ
の信号光の強度(3dBm)は、半導体レーザ10の発
振波長について「最適入力信号強度」に一致する(図4
参照)。
The intensity of the signal light input to each of the optical fiber amplifiers 20-1, 20-2, and 20-3 is changed from the amplified output intensity of 18 dBm to the loss due to the branch of the optical fiber splitter and the excess loss ( It is set to be 3 dBm by subtracting a total loss of 15 dB). The intensity (3 dBm) of this signal light matches the “optimal input signal intensity” for the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 (FIG. 4).
reference).

【0058】図9は、縦続接続された光ファイバ増幅器
の各段に於ける光信号の歪みを示している。光ファイバ
増幅器の段数に拠らず、−65dBc という極めて良
好な歪み(CSO)が得られた。
FIG. 9 shows the distortion of the optical signal in each stage of the cascaded optical fiber amplifier. An extremely good distortion (CSO) of -65 dBc was obtained irrespective of the number of stages of the optical fiber amplifier.

【0059】(実施例5)本発明による更に他の光ファ
イバ増幅装置を説明する。
(Embodiment 5) Still another optical fiber amplifier according to the present invention will be described.

【0060】図10は、その光ファイバ増幅装置を模式
的に示している。本光ファイバ増幅装置は、波長155
0nm帯の多分配アナログ光伝送システムに使用され
る。この光ファイバ増幅装置は、縦続接続された複数の
光ファイバ増幅器12、13、14及び15と、光ファ
イバ増幅器の間に設けられた1×8カプラ16、17、
18及び19とを備えている。図10の光ファイバ増幅
装置では、光ファイバ増幅器を4段縦続接続しているの
で、約4000分配が可能となっている。
FIG. 10 schematically shows the optical fiber amplifier. The present optical fiber amplifier has a wavelength of 155.
Used for a multi-distribution analog optical transmission system in the 0 nm band. This optical fiber amplifier comprises a plurality of cascaded optical fiber amplifiers 12, 13, 14, and 15, and a 1 × 8 coupler 16, 17, provided between the optical fiber amplifiers.
18 and 19 are provided. In the optical fiber amplifier shown in FIG. 10, since the optical fiber amplifiers are cascaded in four stages, about 4000 distributions are possible.

【0061】複数の光ファイバ増幅器12、13、14
及び15のそれぞれは、図2に示されている構成を備え
ている。信号光は、まず、光ファイバ増幅器12で増幅
された後、1×8カプラ16で分岐され、さらに光ファ
イバ増幅器13、14、及び15と、1×8カプラ1
7、18及び19で増幅分岐を繰り返して多分配され
る。光ファイバ増幅器12、13、14及び15は、同
一の構成を有している。また、各ファイバ増幅器12、
13、14または15に入力される信号光のパワーP
1、P2、P3またはP4は、何れも実質的に同一である。
A plurality of optical fiber amplifiers 12, 13, 14
And 15 each have the configuration shown in FIG. The signal light is first amplified by the optical fiber amplifier 12, then branched by the 1 × 8 coupler 16, and further divided by the optical fiber amplifiers 13, 14, and 15, and the 1 × 8 coupler 1
At 7, 18 and 19, the multi-partition is performed by repeating the amplification branch. The optical fiber amplifiers 12, 13, 14, and 15 have the same configuration. Also, each fiber amplifier 12,
Power P of the signal light input to 13, 14, or 15
1, P2, P3 or P4 are all substantially the same.

【0062】本実施例の各光ファイバ増幅器は、低雑音
の信号光を高い出力で得るために、2個の励起光源を用
いている(双方向励起構成)。励起光のパワーは、10
0mWとした。また、光ファイバ増幅器内のEr添加光
ファイバの長さは59m、Erイオン濃度は240pp
mとした。ゲインチルトを小さくするために、Er添加
光ファイバにAlを8000ppm共添加している。
Each optical fiber amplifier of this embodiment uses two pumping light sources (bidirectional pumping configuration) in order to obtain low-noise signal light with high output. The power of the excitation light is 10
0 mW. The length of the Er-doped optical fiber in the optical fiber amplifier is 59 m, and the Er ion concentration is 240 pp.
m. In order to reduce the gain tilt, 8000 ppm of Al is co-doped into the Er-doped optical fiber.

【0063】発明者らは、このような光ファイバ増幅装
置のゲインチルト特性と二次歪み特性の関係について理
論解析を行い、低歪み特性が得られる信号光の波長帯域
を求めた。
The inventors performed a theoretical analysis on the relationship between the gain tilt characteristics and the secondary distortion characteristics of such an optical fiber amplifier, and determined the wavelength band of signal light in which low distortion characteristics were obtained.

【0064】以下、これについて説明する。Hereinafter, this will be described.

【0065】光ファイバ増幅器におけるゲインチルト特
性は、連続光の波長を変化して得られるものと、MHz
以上の高周波変調された光に対するものは異なってい
る。変調光に対するゲインチルトは次式で表される。
The gain tilt characteristics of an optical fiber amplifier are obtained by changing the wavelength of continuous light,
What is different for the above high-frequency modulated light is different. The gain tilt for the modulated light is expressed by the following equation.

【0066】 Gtilt=∫Γs[(dσe/dν)N20−(dσa/dν)N10]dz (1) 受光装置としては、通常、InGaAsのフォトダイオ
ードまたはアバランシェフォトダイオードが使用され
る。
Gtilt = ∫Γ s [(dσ e / dν) N 20 − (dσ a / dν) N 10 ] dz (1) As the light receiving device, an InGaAs photodiode or an avalanche photodiode is usually used. .

【0067】ここで、Γsは信号光とEr添加ファイバ
のコアのオーバラップ積分、σe、σaは信号光波長に対
する発光および吸収断面積、νは信号光周波数、N20、N
10はErイオンの上準位および下準位の定常状態でのイ
オン密度である。このとき光ファイバ増幅器で発生する
二次相互変調歪みはゲインチルトとチャーピングの積で
与えられる。
Here, Γ s is the overlap integral of the signal light and the core of the Er-doped fiber, σ e and σ a are the light emission and absorption cross sections for the signal light wavelength, ν is the signal light frequency, N 20 and N
Numeral 10 is the ion density in the steady state of the upper and lower levels of Er ions. At this time, the secondary intermodulation distortion generated in the optical fiber amplifier is given by the product of gain tilt and chirping.

【0068】 IM2=Gtilt*Δν (2) ゲインチルトあるいはチャーピングが小さければ、二次
歪みは小さくなる。
IM2 = Gtilt * Δν (2) If the gain tilt or chirping is small, the second-order distortion is small.

【0069】図11は、図10の光ファイバ増幅装置の
ゲインチルトの波長依存性の計算結果を示す。
FIG. 11 shows a calculation result of the wavelength dependence of the gain tilt of the optical fiber amplifier of FIG.

【0070】各光ファイバ増幅器12〜15への入力信
号光パワーは同一であるとし、6dBmの場合と7dB
mの場合について計算した。また、図12に信号光がA
M11chのアナログ信号によって変調度11.3%/ch
で変調されたときに光ファイバ増幅装置で発生するCS
O歪みの波長依存性の計算結果を示す。コンポジット数
は3であり、1ch当たりのチャーピングは1.8GHzと
した。
It is assumed that the input signal light power to each of the optical fiber amplifiers 12 to 15 is the same, and is 6 dBm and 7 dB.
Calculated for m. Further, FIG.
Modulation degree 11.3% / ch by analog signal of M11ch
Generated in optical fiber amplifier when modulated by
The calculation result of the wavelength dependence of O strain is shown. The number of composites was 3, and the chirping per channel was 1.8 GHz.

【0071】図11および図12より、ゲインチルトの
絶対値が大きくなるとCSO歪みが大きくなるが、ゲイ
ンチルトがゼロとなる波長(入力信号光パワー6dBm
の場合1558nm、入力信号光パワー7dBmの場合
1561.8nm)においては、CSO歪みが発生しな
いことがわかる。AM映像光伝送においては、CSOの
仕様値として−60dBcという値が要求されている。
From FIGS. 11 and 12, the CSO distortion increases as the absolute value of the gain tilt increases, but the wavelength at which the gain tilt becomes zero (input signal light power 6 dBm
At 1558 nm, and 1561.8 nm at 7 dBm input signal light power), no CSO distortion occurs. In AM video light transmission, a value of −60 dBc is required as a specification value of CSO.

【0072】図12よりCSO<−60dBcを満足す
る信号光の波長範囲は、入力信号光パワー6dBmの場
合1556.3−1561.5nm、入力信号光パワー7
dBmの場合1557.5−1563.5nmであること
がわかる。これらの波長範囲は、図11よりゲインチル
トの絶対値が0.15dB/nm以下の波長範囲に対応し
ていることがわかる。すなわち、信号光波長を、ゲイン
チルトの絶対値が0.15dB/nm以下の波長範囲に設
定すれば−60dBc以下の低いCSO歪み特性を実現
できることが明かとなった。
FIG. 12 shows that the wavelength range of the signal light satisfying CSO <−60 dBc is 1556.3-1561.5 nm when the input signal light power is 6 dBm, and the input signal light power is 7
It can be seen that in the case of dBm, it is 1557.5-1563.5 nm. It can be seen from FIG. 11 that these wavelength ranges correspond to the wavelength ranges in which the absolute value of the gain tilt is 0.15 dB / nm or less. In other words, it is clear that a low CSO distortion characteristic of −60 dBc or less can be realized by setting the signal light wavelength to a wavelength range in which the absolute value of the gain tilt is 0.15 dB / nm or less.

【0073】(実施例6)次に、本発明による他の光フ
ァイバ伝送システムを説明する。
(Embodiment 6) Next, another optical fiber transmission system according to the present invention will be described.

【0074】図13の光ファイバ増幅装置27は、図1
0の光ファイバ増幅装置と同様の構成を有している。信
号用DFBレーザ28から放射された信号光は、光ファ
イバ増幅装置で増幅され、伝送用の光ファイバ29を介
して受光装置30に入力される。信号光用半導体レーザ
28としては、波長1562nmのレーザ光を放射する
DFBレーザを用いた。半導体レーザ28に対しては、
しきい値電流+54mAにバイアスし、AM11chの
アナログ信号で変調を行った。変調度は11.3%/chで
あった。このときのチャーピングは、変調周波数にほと
んど依存せず、1ch当たり1.8GHzであった。
The optical fiber amplifier 27 shown in FIG.
0 has the same configuration as the optical fiber amplifier. The signal light emitted from the signal DFB laser 28 is amplified by an optical fiber amplifier, and is input to the light receiving device 30 via the transmission optical fiber 29. As the signal light semiconductor laser 28, a DFB laser that emits laser light having a wavelength of 1562 nm was used. For the semiconductor laser 28,
A bias was applied to a threshold current of +54 mA, and modulation was performed using an analog signal of AM11ch. The degree of modulation was 11.3% / ch. The chirping at this time was almost independent of the modulation frequency and was 1.8 GHz per channel.

【0075】光ファイバ増幅装置27の各光ファイバ増
幅器12−15への入力信号光のパワー(P1からP
4)を7dBmとした。このときのDFBレーザのCS
O歪みおよび各光ファイバ増幅器で増幅した後のCSO
歪みの特性を図14に示す。
The power of the signal light input to each of the optical fiber amplifiers 12-15 of the optical fiber amplifier 27 (from P 1 to P
4) was set to 7 dBm. CS of DFB laser at this time
O distortion and CSO after amplification by each optical fiber amplifier
FIG. 14 shows the distortion characteristics.

【0076】本実施例で用いたDFBレーザのCSO歪
みは−64dBcであり、光ファイバ増幅器4段で増幅
した場合にもCSO歪みはほとんど劣化することなく、
−60dBc以下の低歪みアナログ伝送が実現できた。
これは、図11および図12の計算結果に示したように
波長1562nmでは、光ファイバ増幅装置のゲインチ
ルトがゼロに近いためにCSO歪みが−82dBcと小
さいためである。
The CSO distortion of the DFB laser used in this embodiment is -64 dBc. Even when the DFB laser is amplified by four optical fiber amplifiers, the CSO distortion hardly deteriorates.
Low distortion analog transmission of -60 dBc or less was realized.
This is because, at the wavelength of 1562 nm, the gain tilt of the optical fiber amplifier is close to zero and the CSO distortion is as small as -82 dBc as shown in the calculation results of FIGS.

【0077】(実施例7)図15に本発明による更に他
の光ファイバ増幅装置の構成図を示す。図10に示した
光ファイバ増幅装置と異なるのは、1段目の光ファイバ
増幅器12への入力信号光パワーP1が2−4段目の光
ファイバ増幅器13−15への入力信号光パワーP2−P
4よりも小さくなっていることである。1段目の光ファ
イバ増幅器への入力信号光パワーを小さくすると、信号
用半導体レーザのバイアス電流を小さくできるためにチ
ャーピングが減少し、したがってゲインチルトとチャー
ピングの相互作用によって発生するCSO歪みを低減す
ることができる。
(Embodiment 7) FIG. 15 shows a configuration diagram of still another optical fiber amplifier according to the present invention. The difference from the optical fiber amplifier shown in FIG. 10 is that the input signal light power P1 to the first-stage optical fiber amplifier 12 is different from the input signal light power P2- to the second-fourth-stage optical fiber amplifier 13-15. P
That is, it is smaller than 4. When the input signal light power to the first-stage optical fiber amplifier is reduced, the bias current of the signal semiconductor laser can be reduced, thereby reducing chirping, and thus reducing the CSO distortion generated by the interaction between gain tilt and chirping. can do.

【0078】図16に本光ファイバ増幅装置のゲインチ
ルトの波長依存性の計算結果を示す。1段目の光ファイ
バ増幅器への入力信号光パワーは3dBm、2−4段目
の光ファイバ増幅器への入力信号光パワーは同一である
とし、6dBmの場合と7dBmの場合について計算し
た。また、図17に信号光がAM 11chのアナログ
信号によって変調度11.3%/chで変調されたときに光
ファイバ増幅装置で発生するCSO歪みの波長依存性の
計算結果を示す。コンポジット数は3であり、1ch当
たりのチャーピングは900MHzとした。
FIG. 16 shows a calculation result of the wavelength dependence of the gain tilt of the present optical fiber amplifier. The input signal light power to the first-stage optical fiber amplifier was 3 dBm, and the input signal light power to the second-fourth-stage optical fiber amplifier was the same. Calculations were made for the cases of 6 dBm and 7 dBm. FIG. 17 shows a calculation result of the wavelength dependence of the CSO distortion generated in the optical fiber amplifier when the signal light is modulated by the analog signal of AM 11ch at a modulation factor of 11.3% / ch. The number of composites was 3, and chirping per channel was 900 MHz.

【0079】図17よりAM映像光伝送のCSOの仕様
値−60dBc以下を達成できる波長範囲は、入力信号
光パワー6dBmの場合1555−1562nm、入力
信号光パワー7dBmの場合1555.3−1563.2n
mであることがわかる。これらの波長範囲は、図16よ
りゲインチルトの絶対値が0.3dB/nm以下の波長範
囲に対応していることがわかる。すなわち本実施例の場
合には、信号光波長をゲインチルトの絶対値が0.3dB
/nm以下の波長範囲に設定すれば−60dBc以下の
低いCSO歪み特性を実現できることがわかる。また、
図12と図17を比較すると、多段接続された光ファイ
バ増幅器のうち1つの光ファイバ増幅器への入力信号光
パワーを変化することにより、CSO歪みが発生しない
波長を制御できることがわかる。
According to FIG. 17, the wavelength range in which the CSO specification value of -60 dBc or less for AM video light transmission can be achieved is 1555-1562 nm when the input signal light power is 6 dBm, and 1555.3-1563.2n when the input signal light power is 7 dBm.
m. FIG. 16 shows that these wavelength ranges correspond to the wavelength ranges in which the absolute value of the gain tilt is 0.3 dB / nm or less. That is, in this embodiment, the absolute value of the gain tilt is 0.3 dB
It can be seen that a CSO strain characteristic as low as −60 dBc or less can be realized by setting the wavelength range to / nm or less. Also,
A comparison between FIG. 12 and FIG. 17 shows that the wavelength at which CSO distortion does not occur can be controlled by changing the input signal light power to one of the optical fiber amplifiers connected in multiple stages.

【0080】(実施例8)次に、本発明による更に他の
光ファイバ伝送システムを説明する。
(Eighth Embodiment) Next, still another optical fiber transmission system according to the present invention will be described.

【0081】図18は、この光ファイバ伝送システムの
構成を示している。図18において、31は図15に示
した光ファイバ増幅装置であり、28は波長1562n
mの信号用DFBレーザ、29は伝送用の光ファイバ、
50は受光装置である。DFBレーザ28をしきい値電
流+27mAにバイアスしてAM11chのアナログ信
号で変調を行った。変調度は11.3%/chである。この
ときのチャーピングはバイアス電流が小さいために第6
の実施例のアナログ光伝送装置よりも小さくなってお
り、1ch当たり900MHzであった。1段目の光フ
ァイバ増幅器12への入力信号光パワーP1は3dBm、
2−4段目の光ファイバ増幅器13−15への入力信号
光パワーP2−P4は7dBmとした。このときのDFB
レーザのCSO歪みおよび各光ファイバ増幅器で増幅し
た後のCSO歪みの特性を図19に示す。本実施例で用
いたDFBレーザのCSO歪みは−65dBcであり、
光ファイバ増幅器で増幅するにしたがってCSO歪みは
減少し、ほぼ検出限界の−80dBcという非常に低歪
みのアナログ伝送が実現できた。図17の計算結果より
波長1562nmにおける光ファイバ増幅装置のCSO
歪みが−65dBcでありDFBレーザのCSO歪みと
同レベルであるが、逆位相であるためにお互いに打ち消
し合って低歪み特性が得られたものである。
FIG. 18 shows the configuration of this optical fiber transmission system. In FIG. 18, reference numeral 31 denotes the optical fiber amplifier shown in FIG.
m DFB laser for signal, 29 is an optical fiber for transmission,
50 is a light receiving device. The DFB laser 28 was biased at a threshold current of +27 mA to perform modulation with an analog signal of AM11ch. The degree of modulation is 11.3% / ch. The chirping at this time is the sixth because the bias current is small.
It was smaller than the analog optical transmission device of the example of Example 1 and was 900 MHz per channel. The input signal light power P1 to the first-stage optical fiber amplifier 12 is 3 dBm,
The input signal light power P2-P4 to the second-fourth-stage optical fiber amplifier 13-15 was set to 7 dBm. DFB at this time
FIG. 19 shows the characteristics of the CSO distortion of the laser and the CSO distortion after amplification by each optical fiber amplifier. The CSO distortion of the DFB laser used in this example is -65 dBc,
As the signal was amplified by the optical fiber amplifier, the CSO distortion decreased, and analog transmission with a very low distortion of -80 dBc, which is almost the detection limit, was realized. From the calculation result of FIG. 17, the CSO of the optical fiber amplifier at the wavelength of 1562 nm
Although the distortion is -65 dBc, which is the same level as the CSO distortion of the DFB laser, the phases are opposite to each other, so that they cancel each other out to obtain a low distortion characteristic.

【0082】実施例7及び8の光ファイバ増幅装置およ
びアナログ光伝送システムでは、多段接続された光ファ
イバ増幅器のうち1つの光ファイバ増幅器への入力信号
光パワーを変化させたが、Erイオン添加ファイバの長
さ、Erイオン濃度、あるいは励起光パワーを変化させ
ても同様の効果が得られる。Erイオン添加ファイバを
短くすること、Erイオン濃度を低くすること、あるい
は励起光パワーを大きくすることは光ファイバ増幅器の
NFを低減する効果を有する。光ファイバ増幅器が多段
接続された光ファイバ増幅装置の雑音特性は、1段目の
光ファイバ増幅器のNFが支配的となるため、このよう
な光ファイバ増幅器を1段目に用いることにより低歪み
かつ低雑音のアナログ光伝送が実現できた。
In the optical fiber amplifiers and the analog optical transmission systems of Examples 7 and 8, the input signal light power to one of the optical fiber amplifiers connected in multiple stages was changed. The same effect can be obtained by changing the length, Er ion concentration or excitation light power. Shortening the Er ion-doped fiber, lowering the Er ion concentration, or increasing the pumping light power has the effect of reducing the NF of the optical fiber amplifier. The noise characteristics of an optical fiber amplifier in which optical fiber amplifiers are connected in multiple stages are dominated by the NF of the first stage optical fiber amplifier. Low noise analog optical transmission was realized.

【0083】なお、上記実施例では、希土類元素として
Erを用い、半導体レーザの発振波長を1550nm帯
としたが、希土類元素としてPrを用い、半導体レーザ
の発振波長を1300nm帯とした場合にも同様の効果
が得られた。
In the above-described embodiment, Er is used as the rare earth element and the oscillation wavelength of the semiconductor laser is in the 1550 nm band. However, the same applies to the case where Pr is used as the rare earth element and the oscillation wavelength of the semiconductor laser is in the 1300 nm band. The effect was obtained.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明の光ファイバ増幅装置によれば、
光信号の周波数変動が光ファイバ増幅器の利得の波長依
存性によって強度変動に変換されて生じる歪み成分を抑
圧することができ、多段に縦続接続した光ファイバ増幅
器の構成に於ても歪み特性が劣化しない。
According to the optical fiber amplifier of the present invention,
It is possible to suppress the distortion component that occurs when the frequency fluctuation of the optical signal is converted into the intensity fluctuation due to the wavelength dependency of the gain of the optical fiber amplifier, and the distortion characteristics deteriorate even in the configuration of the cascaded optical fiber amplifier. do not do.

【0085】また、本発明の光ファイバ伝送システムに
よれば、多チャンネルの映像信号等でアナログ変調され
た半導体レーザからの信号光を、多段に縦続接続した光
ファイバ増幅器と多段の光ファイバ分岐器と光ファイバ
を伝送する低歪みの多分配のアナログ光伝送を実現する
ことができる。この伝送方式は光CATVやFTTH(F
iber To The Home)等の多分配系のシステムに用いるこ
とができ実用上大きな意義を有するものである。
Further, according to the optical fiber transmission system of the present invention, an optical fiber amplifier and a multi-stage optical fiber splitter in which signal light from a semiconductor laser analog-modulated with a multi-channel video signal or the like is cascaded in multiple stages. And low-distortion, multi-distribution analog optical transmission through an optical fiber. This transmission method uses optical CATV or FTTH (F
It can be used in multi-distribution systems such as iber to the home) and has great practical significance.

【0086】本発明の他の光ファイバ増幅装置によれ
ば、変調光に対するゲインチルトが小さい波長帯域に信
号光波長を設定することにより、ゲインチルトとチャー
ピングとの相互作用によって発生する二次歪みの小さい
光ファイバ増幅装置を実現することができ、低歪み特性
を有する多分配あるいは長距離のアナログ光伝送が可能
となる。
According to another optical fiber amplifier of the present invention, by setting the signal light wavelength to a wavelength band where the gain tilt with respect to the modulated light is small, the second-order distortion generated by the interaction between the gain tilt and the chirping is small. An optical fiber amplifier can be realized, and multi-distribution or long-distance analog optical transmission having low distortion characteristics can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明による光ファイバ増幅装置に用いられる
光ファイバ増幅器の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier used in an optical fiber amplifier according to the present invention.

【図3】図2の光ファイバ増幅器を含むシステムを示す
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a system including the optical fiber amplifier of FIG. 2;

【図4】最適入力信号光強度の信号光波長依存性を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing the signal light wavelength dependence of the optimum input signal light intensity.

【図5】本発明による光増幅装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an optical amplifier according to the present invention.

【図6】縦続接続された複数の光ファイバ増幅器の各出
力に含まれる歪みを示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the distortion included in each output of a plurality of cascaded optical fiber amplifiers.

【図7】光ファイバの吸収断面積及び発光断面積の波長
依存性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the wavelength dependence of the absorption cross section and the emission cross section of the optical fiber.

【図8】本発明による光ファイバ伝送システムの構成を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical fiber transmission system according to the present invention.

【図9】図8の光ファイバ伝送システムの歪みを示すグ
ラフである。
FIG. 9 is a graph showing distortion of the optical fiber transmission system of FIG.

【図10】本発明による他の光ファイバ増幅装置の構成
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of another optical fiber amplifier according to the present invention.

【図11】図10の光ファイバ増幅装置のゲインチルト
の波長依存性の計算結果を示すグラフである。
11 is a graph showing a calculation result of wavelength dependence of gain tilt of the optical fiber amplifier of FIG.

【図12】図10の光ファイバ増幅装置のCSO歪みの
波長依存性の計算結果を示すグラフである。
12 is a graph showing a calculation result of wavelength dependence of CSO distortion of the optical fiber amplifier of FIG.

【図13】本発明によるアナログ光伝送装置の構成を示
す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an analog optical transmission device according to the present invention.

【図14】図13のアナログ光伝送装置のCSO歪みを
示す図である。
14 is a diagram illustrating CSO distortion of the analog optical transmission device of FIG.

【図15】本発明による他の光ファイバ増幅装置を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing another optical fiber amplifier according to the present invention.

【図16】図15の光ファイバ増幅装置のゲインチルト
の波長依存性の計算結果を示すグラフである。
16 is a graph showing a calculation result of wavelength dependence of gain tilt of the optical fiber amplifier of FIG.

【図17】図15の光ファイバ増幅装置のCSO歪みの
波長依存性の計算結果のを示すグラフである。
17 is a graph showing a calculation result of wavelength dependence of CSO distortion of the optical fiber amplifier of FIG.

【図18】本発明による他のアナログ光伝送装置の構成
を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of another analog optical transmission device according to the present invention.

【図19】図18のアナログ光伝送装置のCSO歪みを
示す図である。
19 is a diagram illustrating CSO distortion of the analog optical transmission device of FIG.

【図20】従来の光ファイバ増幅装置を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a conventional optical fiber amplifier.

【符号の説明】 1 信号光 2、8 光アイソレータ 3、6 合波器 5 光ファイバ 4、7 励起用半導体レーザ 9 出力光 10 信号光用半導体レーザ 12、13、14、15 光ファイバ増幅器 16、17、18、19 1×8カプラ 20 光ファイバ増幅器 28 信号光用半導体レーザ 29 光ファイバ 30−1,30−2,30−3 1×16カプラ 50 受光素子 60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,
60−6 可変ATT
[Description of Signs] 1 signal light 2, 8 optical isolator 3, 6 multiplexer 5 optical fiber 4, 7 pumping semiconductor laser 9 output light 10 signal light semiconductor laser 12, 13, 14, 15 optical fiber amplifier 16, 17, 18, 19 1 × 8 coupler 20 Optical fiber amplifier 28 Semiconductor laser for signal light 29 Optical fiber 30-1, 30-2, 30-3 1 × 16 coupler 50 Light receiving element 60-1, 60-2, 60- 3,60-4,60-5
60-6 Variable ATT

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/10 H01S 3/07──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/10 H01S 3/07

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の光ファイバ増幅器が縦続接続された
光ファイバ増幅装置であって、 該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれは、 希土類イオンが添加された光ファイバと、 該光ファイバを励起する励起光を放射する励起光源と、 を備えており、 各光ファイバ増幅器に入力される信号光の強度は、 各光ファイバ増幅器から出力される信号光の歪み成分の
値が、各光ファイバ増幅器に入力される信号光の歪み成
分の値に等しくなるように、しかも、各光ファイバ増幅
器に入力される信号光の強度が増加する時に、各光ファ
イバ増幅器から出力される信号光の歪み成分が増加する
ように、設定される光ファイバ増幅装置
An optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, wherein each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an optical fiber doped with rare earth ions, and an excitation pump for exciting the optical fiber. And a pump light source that emits light. The intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier is determined by the value of the distortion component of the signal light output from each optical fiber amplifier. The distortion component of the signal light output from each optical fiber amplifier increases so as to become equal to the value of the distortion component of the signal light to be input and when the intensity of the signal light input to each optical fiber amplifier increases. as is set, the optical fiber amplifier.
【請求項2】 前記複数の光ファイバ増幅器のそれぞれ
の少なくとも入力側に接続された可変光強度調節器を更
に備えており、 該可変光強度調節器は、各光ファイバ増幅器に入力され
る前記信号光の強度を調節する請求項1に記載の光ファ
イバ増幅装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a variable light intensity adjuster connected to at least an input side of each of the plurality of optical fiber amplifiers, wherein the variable light intensity adjuster is configured to control the signal input to each optical fiber amplifier. 2. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the optical intensity is adjusted.
【請求項3】 前記信号光は、発振波長が1550nm
帯の分布帰還型半導体レーザをアナログ信号電流により
変調することにより得られたレーザ光であり、 前記光ファイバには、前記希土類イオンとしてエルビウ
ムが添加されている請求項1または2に記載の光ファイ
バ増幅装置。
3. The signal light has an oscillation wavelength of 1550 nm.
The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber is a laser beam obtained by modulating a band distributed feedback semiconductor laser with an analog signal current, and wherein the optical fiber is doped with erbium as the rare earth ion. 4. Amplifying device.
【請求項4】 前記複数の光ファイバ増幅器のそれぞれ
は、前記光ファイバと前記励起光源との間において、前
記励起光を該ファイバに光学的に結合する波長合成器を
備えている請求項1の光ファイバ増幅装置。
4. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein each of the plurality of optical fiber amplifiers includes a wavelength combiner between the optical fiber and the pumping light source for optically coupling the pumping light to the fiber. Optical fiber amplifier.
【請求項5】複数の光ファイバ増幅器が縦続接続された
光ファイバ増幅装置であって、 該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれは、 希土類イオンが添加された光ファイバと、 該光ファイバを励起する励起光を放射する励起光源と、 を備えており、 該光ファイバは、吸収断面積の波長依存曲線及び発光断
面積の波長依存曲線の微係数が、所定の波長において実
質的に0になるファイバから形成されており、入力 信号光の波長が該所定の波長に設定されている
ファイバ増幅装置。
5. An optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, wherein each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an optical fiber doped with rare earth ions, and an excitation pump for exciting the optical fiber. An excitation light source that emits light, wherein the optical fiber is a fiber in which a derivative of a wavelength dependence curve of an absorption cross section and a wavelength dependence curve of an emission cross section becomes substantially zero at a predetermined wavelength. An optical fiber amplifying device , wherein the wavelength of the input signal light is set to the predetermined wavelength.
【請求項6】 請求項1に記載の光ファイバ増幅装置を
含む光ファイバ伝送路とアナログ信号電流に応答して信
号光を出射し、該信号光を該光ファイバ伝送路に入力す
る信号光発生装置と、 該信号光を電気信号に変換する受光装置と、を備え、 該信号光発生装置から出射された信号光を、該光ファイ
バ伝送路内で伝搬させたあと、該受光装置で受け取る光
ファイバ伝送システム。
6. An optical fiber transmission line including the optical fiber amplifying device according to claim 1, and a signal light generator for emitting a signal light in response to an analog signal current and inputting the signal light to the optical fiber transmission line. And a light receiving device for converting the signal light into an electric signal. The light received by the light receiving device after the signal light emitted from the signal light generating device propagates in the optical fiber transmission line. Fiber transmission system.
【請求項7】 請求項5に記載の光ファイバ増幅装置を
含む光ファイバ伝送路とアナログ信号電流に応答して信
号光を出射し、該信号光を該光ファイバ伝送路に入力す
る信号光発生装置と、 該信号光を電気信号に変換する受光装置と、を備え、 該信号光発生装置から出射された信号光を、該光ファイ
バ伝送路内で伝搬させたあと、該受光装置で受け取る光
ファイバ伝送システム。
7. An optical fiber transmission line including the optical fiber amplifying device according to claim 5, and a signal light generator for emitting a signal light in response to an analog signal current and inputting the signal light to the optical fiber transmission line. And a light receiving device for converting the signal light into an electric signal. The light received by the light receiving device after the signal light emitted from the signal light generating device propagates in the optical fiber transmission line. Fiber transmission system.
【請求項8】複数の光ファイバ増幅器が縦続接続された
光ファイバ増幅装置であって、 該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれは、希土類イオン
が添加された光ファイバと、 該光ファイバを励起する励起光を放射する励起光源と、
を備えており、 該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれに入力される信号
光は、実質的に同一のパワーを有しており、 該信号光の波長は、該光ファイバ増幅装置の変調光に対
するゲインチルトの絶対値が0.15dB/nm以下とな
る波長帯域にある光ファイバ増幅装置。
8. An optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, wherein each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an optical fiber doped with rare earth ions, and an excitation pump for exciting the optical fiber. An excitation light source that emits light,
Wherein the signal light input to each of the plurality of optical fiber amplifiers has substantially the same power, and the wavelength of the signal light is a gain tilt with respect to the modulated light of the optical fiber amplifier. An optical fiber amplifier in a wavelength band in which the absolute value of is less than 0.15 dB / nm.
【請求項9】複数の光ファイバ増幅器が縦続接続された
光ファイバ増幅装置であって、 該複数の光ファイバ増幅器のそれぞれは、 希土類イオンが添加された光ファイバと、 該光ファイバを励起する励起光を放射する励起光源と、
を備えており、 該複数の光ファイバ増幅器のうち少なくとも一つの光フ
ァイバ増幅器への入力される信号光は、他の光ファイバ
増幅器への入力される信号光のパワーとは異なるパワー
を有しており、 該信号光の波長は、該光ファイバ増幅装置の変調光に対
するゲインチルトの絶対値が0.3dB/nm以下となる
波長帯域にある光ファイバ増幅装置。
9. An optical fiber amplifier in which a plurality of optical fiber amplifiers are connected in cascade, each of the plurality of optical fiber amplifiers includes an optical fiber doped with rare earth ions, and an excitation pump for exciting the optical fiber. An excitation light source that emits light,
Wherein the signal light input to at least one optical fiber amplifier of the plurality of optical fiber amplifiers has a power different from the power of the signal light input to the other optical fiber amplifiers. An optical fiber amplifying device wherein the wavelength of the signal light is in a wavelength band in which the absolute value of gain tilt with respect to the modulated light of the optical fiber amplifying device is 0.3 dB / nm or less.
【請求項10】 前記複数の光ファイバ増幅器の前記光
ファイバは、相互に実質的に同一の長さと同一のイオン
濃度を有し、実質的に同一のパワーを持つ励起光で励起
される請求項8または9に記載の光ファイバ増幅装置。
10. The optical fibers of the plurality of optical fiber amplifiers have substantially the same length and the same ion concentration, and are pumped with pump light having substantially the same power. 10. The optical fiber amplifier according to 8 or 9.
【請求項11】 前記複数の光ファイバ増幅器の少なく
とも一つの光ファイバは、他の光ファイバ増幅器の光フ
ァイバとは異なる長さ、またはイオン濃度を有している
請求項8または9に記載の光ファイバ増幅装置。
11. The light according to claim 8, wherein at least one optical fiber of the plurality of optical fiber amplifiers has a different length or ion concentration from the optical fibers of the other optical fiber amplifiers. Fiber amplifier.
【請求項12】 前記複数の光ファイバ増幅器の少なく
とも一つの光ファイバに与えられる励起光のパワーは、
他の光ファイバ増幅器の光ファイバに与えられる励起光
のパワーとは異なる請求項8または9に記載の光ファイ
バ増幅装置。
12. The power of pumping light applied to at least one optical fiber of the plurality of optical fiber amplifiers,
The optical fiber amplifier according to claim 8, wherein the power of the pump light is different from the power of the pump light applied to the optical fiber of another optical fiber amplifier.
【請求項13】 前記信号光として、1550nm帯の
波長を持つレーザ光を放射する半導体レーザを備えてお
り、 光ファイバ増幅器は希土類としてEr(エルビウム)が
添加されている請求項8から12のいずれかに記載の光
ファイバ増幅装置。
13. The optical fiber amplifier according to claim 8, further comprising a semiconductor laser that emits a laser beam having a wavelength in a 1550 nm band as the signal light, and wherein the optical fiber amplifier is doped with Er (erbium) as a rare earth element. An optical fiber amplifying device according to any one of the above.
【請求項14】 前記信号光として、1300nm帯の
波長を持つレーザ光を放射する半導体レーザを備えてお
り、 光ファイバ増幅器は希土類元素としてPr(プラセオジ
ウム)が添加されている請求項8から12のいずれか1
項に記載の光ファイバ増幅装置。
14. The optical fiber amplifier according to claim 8, further comprising a semiconductor laser that emits a laser beam having a wavelength in a 1300 nm band as the signal light, and wherein the optical fiber amplifier is doped with Pr (praseodymium) as a rare earth element. Any one
An optical fiber amplifying device according to the above item.
【請求項15】多チャンネルアナログ電気信号で強度変
調された信号光を出射するための信号用半導体レーザ
と、 該信号用半導体レーザから出射された該信号光を増幅す
るための請求項8から14のいずれかに記載の光ファイ
バ増幅装置と、 該光ファイバ増幅装置で増幅された信号光を伝送するた
めの光ファイバと、 該光ファイバを通して伝送された信号光を電気信号に変
換するための受光装置と、を備えた光ファイバ伝送シス
テム。
15. A signal semiconductor laser for emitting a signal light intensity-modulated by a multi-channel analog electric signal, and an amplifier for amplifying the signal light emitted from the signal semiconductor laser. An optical fiber amplifier according to any one of the above, an optical fiber for transmitting the signal light amplified by the optical fiber amplifier, and a light receiver for converting the signal light transmitted through the optical fiber into an electric signal An optical fiber transmission system comprising: a device;
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