JP2744471B2 - Optical amplification transmission circuit - Google Patents
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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、光ファイバ中に希土類元素または遷移金属
が添加された光増幅用光ファイバを用いて長距離の光フ
ァイバ伝送を実現する光増幅伝送回路に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical amplifier for realizing long-distance optical fiber transmission using an optical fiber for optical amplification in which a rare earth element or a transition metal is added to the optical fiber. It relates to a transmission circuit.
（従来の技術） 近年、Nd（ネオジム）、Er（エルビウム）等を希土類
元素を添加した光ファイバ（以下、光増幅用光ファイバ
という）は、単一モード光ファイバレーザや光増幅器と
して光通信や光センサへの応用が注目されており、これ
らの応用例について多くの報告がある。(Prior art) In recent years, optical fibers doped with rare earth elements such as Nd (neodymium) and Er (erbium) (hereinafter referred to as optical amplification fibers) have been used as single mode optical fiber lasers and optical amplifiers for optical communication and optical amplifiers. Attention has been focused on applications to optical sensors, and there are many reports on these application examples.
一例として、Erを添加した光増幅用光ファイバを用
い、波長1.48μｍの半導体レーザを励起光源として、波
長1.54μｍの信号光を増幅した実験が報告されている
（R.J.Mears el al;Electlon.Lett.,vol.23,pp.1028−1
029（1987）参照）。As an example, an experiment has been reported in which an optical fiber for optical amplification to which Er is added is used, and a semiconductor laser having a wavelength of 1.48 μm is used as an excitation light source to amplify a signal light having a wavelength of 1.54 μm (RJMears el al; Electron. Lett. , vol.23, pp.1028-1
029 (1987)).
また、最近では光増幅用光ファイバを伝送用単一モー
ド光ファイバの送信側と受信側に接続することによっ
て、送信レベル10dB、受信感度6dBの改善により、1.8Gb
it/sの212km伝送に成功しており（k.Hagimoto et al:OF
C'89,PD15,1989）、光増幅用光ファイバの長距離光伝送
に極めて効果的であることが確認されている。Recently, by connecting an optical amplification fiber to the transmission side and the reception side of a single mode optical fiber for transmission, the transmission level has been improved by 10 dB and the reception sensitivity has been improved by 6 dB to 1.8 Gb.
It / s transmission of 212 km has been successful (k.Hagimoto et al: OF
C'89, PD15, 1989), which has been confirmed to be extremely effective for long-distance optical transmission of optical fibers for optical amplification.
ところで、このような光伝送系では、全て光ファイバ
にて構成することにより、低損失化が実現されるので、
システムの全光ファイバ化が検討されている。By the way, in such an optical transmission system, low loss can be realized by configuring all of the optical fibers.
The use of all-optical fibers in the system is under consideration.
第２図は、光増幅用光ファイバを用いた従来の全光フ
ァイバ伝送システムの構成図である。第２図において、
１は伝送用半導体レーザモジュール、2a,2bは光増幅用
半導体レーザモジュール、3,4a,4b,5はカットオフ波長
が1.1μｍ〜1.2μｍの標準化された単一モード光ファイ
バ、6a,6bは波長合分波光ファイバカップラ、7a,7bはEr
添加の光増幅用光ファイバ、８は伝送信号光のみを透過
させるフィルタ、９は光検出器で、単一モード光ファイ
バ５が伝送用光ファイバとなっている。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional all-optical fiber transmission system using an optical fiber for optical amplification. In FIG.
1 is a semiconductor laser module for transmission, 2a and 2b are semiconductor laser modules for optical amplification, 3, 4a, 4b and 5 are standardized single-mode optical fibers having a cutoff wavelength of 1.1 μm to 1.2 μm, and 6a and 6b are Wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, 7a, 7b is Er
The added optical fiber for optical amplification, 8 is a filter for transmitting only transmission signal light, 9 is a photodetector, and the single mode optical fiber 5 is a transmission optical fiber.
また、第３図は、添加濃度300ppmでErを添加した光増
幅用光ファイバの損失特性と蛍光特性を示す図である。
第３図において、実線で示す曲線が損失特性を、破線で
示す曲線が蛍光特性をそれぞれ示している。FIG. 3 is a diagram showing the loss characteristics and the fluorescence characteristics of the optical fiber for optical amplification to which Er is added at an addition concentration of 300 ppm.
In FIG. 3, a curve shown by a solid line shows loss characteristics, and a curve shown by a broken line shows fluorescence characteristics.
第３図から分かるように、光ファイバ通信に有望視さ
れているEr添加の光増幅用光ファイバでは、波長1.55μ
ｍ帯の光を増幅でき、光増幅用光（励起光）の波長λｐ
としては1.47μｍ〜1.49μｍが最も効率がよく、この
他、波長0.98μｍ、0.807μｍが有望な励起光の波長で
ある。As can be seen from FIG. 3, the Er-doped optical fiber for optical amplification, which is considered promising for optical fiber communication, has a wavelength of 1.55 μm.
m-band light can be amplified and the wavelength λp of the light for amplification (excitation light)
The most efficient is 1.47 μm to 1.49 μm, and the wavelengths of 0.98 μm and 0.807 μm are promising excitation light wavelengths.
このような構成において、伝送用半導体レーザモジュ
ール１から出射された、例えば、波長1.55μｍ帯の伝送
信号光と、光増幅用半導体レーザモジュール2aから出射
された、波長1.48μｍ帯の励起光は、単一モード光ファ
イバ３及び4aをそれぞれ伝搬して、波長合分波光ファイ
バカップラ6aに入射し、ここで合波される。In such a configuration, for example, the transmission signal light having a wavelength of 1.55 μm and the excitation light having a wavelength of 1.48 μm emitted from the semiconductor laser module 2a for light emitted from the semiconductor laser module for transmission 1 are: The light propagates through the single mode optical fibers 3 and 4a, respectively, enters the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 6a, and is multiplexed there.
この合波された伝送信号光と励起光は、次に、光増幅
用光ファイバ7aに入射する。これにより、伝送信号光
は、光増幅用光ファイバ7aを伝搬中に増幅作用を受け
る。増幅された伝送信号光は、伝送用単一モード光ファ
イバ５に導波される。Next, the multiplexed transmission signal light and pump light are incident on the optical amplification optical fiber 7a. As a result, the transmission signal light is subjected to an amplification action while propagating through the optical amplification optical fiber 7a. The amplified transmission signal light is guided to the transmission single mode optical fiber 5.
次に、伝送用単一モード光ファイバ５を伝搬した伝送
信号光は、波長合分波光ファイバカップラ6bに入射す
る。このとき、波長合分波光ファイバカップラ6bは、光
増幅用半導体レーザモジュール2bによる波長1.48μｍ帯
の励起光が入射され、伝送信号光と励起光とが合波され
る。この合波光は、次に、光増幅用光ファイバ7bに入射
する。これにより、伝送信号光は、伝送用単一モード光
ファイバ５を伝搬中に受けた光損失が補償（回復）さ
れ、フィルタ８に入射する。Next, the transmission signal light propagating through the transmission single mode optical fiber 5 enters the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 6b. At this time, the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 6b receives the pumping light in the wavelength of 1.48 μm from the semiconductor laser module 2b for optical amplification, and multiplexes the transmission signal light and the pumping light. The multiplexed light then enters the optical amplification optical fiber 7b. Thus, the transmission signal light is compensated (recovered) for the optical loss received while propagating through the transmission single-mode optical fiber 5, and enters the filter 8.
フィルタ８は、伝送信号光のみを透過させ、励起光を
遮断し、伝送信号光のみが光検出器９にて受光され検出
される。The filter 8 transmits only the transmission signal light and blocks the excitation light, and only the transmission signal light is received and detected by the photodetector 9.
このようにして、伝送信号光の長距離光ファイバ伝送
が行なわれる。In this manner, long-distance optical fiber transmission of transmission signal light is performed.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来構成では、光増幅に用いる光
源は、光増幅用光ファイバの入力直前のみに、１個の波
長合分波光ファイバカップラを介して接続されているの
で、光増幅用光源は１個になり、伝送用光ファイバ５の
前後の光増幅用光ファイバ7a,7bにおける光増幅度は、1
0dB前後留まっていた。このため、長距離の光伝送には
適用が困難であるという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional configuration, the light source used for optical amplification is connected via one wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler only immediately before input of the optical amplification optical fiber. Therefore, the number of light amplification light sources becomes one, and the light amplification degree in the light amplification optical fibers 7a and 7b before and after the transmission optical fiber 5 is 1
It stayed around 0dB. For this reason, there is a problem that it is difficult to apply to long-distance optical transmission.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、伝送信号光を光増幅用光ファイバを介して
光増幅し、低損失な長距離ファイバ伝送あるいは光分配
形の加入者系光ファイバ伝送のシステムを実現できる光
増幅伝送回路を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances,
An object of the present invention is to provide an optical amplification transmission circuit that can amplify transmission signal light via an optical amplification optical fiber and realize a low-loss long-distance fiber transmission or optical distribution type subscriber optical fiber transmission system. It is in.
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）によれば、伝
送用の低損失単一モード光ファイバの両端に、希土類元
素または遷移金属が添加されてなる光増幅用光ファイバ
をそれぞれ配置した光増幅伝送回路において、前記伝送
用光ファイバの入力側では、該伝送用光ファイバの入力
端に向かって、伝送用半導体レーザ、第１の波長合分波
光ファイバカップラ、第２の波長合分波光ファイバカッ
プラ、光増幅用光ファイバを表記した順に接続し、前記
伝送用光ファイバの出力側では、該伝送用光ファイバの
出力端に対して、第１の波長合分波光ファイバカップ
ラ、第２の波長合分波光ファイバカップラ、光増幅用光
ファイバを表記した順に接続し、さらに、前記各第１の
波長合分波光ファイバカップラに第１の光増幅用半導体
レーザを接続するとともに、前記各第２の波長合分波光
ファイバカップラには前記第１の光増幅用半導体レーザ
の波長とは異なる波長の第２の光増幅用半導体レーザを
接続し、かつ、前記第２の波長合分波光ファイバカップ
ラは、前記第１の波長合分波光ファイバカップラにて合
波された伝送信号光と前記第１の波長合分波光ファイバ
カップラによる光増幅用光をほぼ100％透過させる機能
を有するように構成した。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to claim (1), a light obtained by adding a rare earth element or a transition metal to both ends of a low-loss single mode optical fiber for transmission. In an optical amplifying transmission circuit in which amplifying optical fibers are respectively arranged, a transmission semiconductor laser and a first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler are arranged on an input side of the transmission optical fiber toward an input end of the transmission optical fiber. , A second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler and an optical amplification optical fiber are connected in the stated order, and the output side of the transmission optical fiber is connected to the output end of the transmission optical fiber by the first wavelength multiplexing. The demultiplexing optical fiber coupler, the second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, and the optical fiber for optical amplification are connected in the stated order, and further, the first optical amplification coupler is connected to each of the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers. A second optical amplification semiconductor laser having a wavelength different from the wavelength of the first optical amplification semiconductor laser is connected to each of the second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers, and The second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler substantially converts the transmission signal light multiplexed by the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler and the light for optical amplification by the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler. It was configured to have a function of transmitting 100%.
（作 用） 請求項（１）によれば、伝送信号光は、各光増幅用光
ファイバの前段に配設した、二つの第１及び第２の光増
幅用半導体レーザモジュールによるそれぞれ異なる波長
の二つの光増幅用光と、第１さらに第２の波長合分波光
ファイバカップラを通過するこにより合波される。(Operation) According to claim (1), the transmission signal light has different wavelengths by the two first and second optical amplifying semiconductor laser modules disposed before each optical amplifying optical fiber. The two optical amplification lights are multiplexed by passing through the first and second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers.
この合波光が、光増幅用光ファイバに導波されること
により、伝送信号は、二つの光増幅用光に基づく増幅作
用を受ける。このとき、伝送信号光は、一つの光増幅用
光に基づく増幅作用による増幅度に比べて、数倍の増幅
度をもって、増幅作用を受ける。When the multiplexed light is guided to the optical amplification optical fiber, the transmission signal is subjected to an amplification operation based on the two optical amplification lights. At this time, the transmission signal light is subjected to an amplifying operation with an amplification degree several times as large as the amplification degree based on the amplifying operation based on one optical amplification light.
伝送信号光は、このような増幅作用を、伝送用光ファ
イバを伝搬前及び伝搬後に受ける。The transmission signal light undergoes such an amplification action before and after propagation through the transmission optical fiber.
（実施例１） 第１図は、本発明に係る光増幅伝送回路の第１の実施
例を示す構成図である。Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical amplification transmission circuit according to the present invention.
第１図において、11は伝送用半導体レーザモジュール
で、波長1.55μｍの伝送信号光（以下、単に信号光とい
う）を出射する。In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a semiconductor laser module for transmission, which emits a transmission signal light having a wavelength of 1.55 μm (hereinafter, simply referred to as signal light).
12a,12b,13a,13bは光増幅用半導体レーザモジュール
で、波長1.48μｍの光増幅用光（以下、励起光という）
を出射する。12a, 12b, 13a, and 13b are semiconductor laser modules for optical amplification, and light for optical amplification with a wavelength of 1.48 μm (hereinafter referred to as excitation light).
Is emitted.
14a,14b,15a,15bは波長1.55μm/1.48μｍの波長合分
波光ファイバカップラである。Reference numerals 14a, 14b, 15a, and 15b are wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers having wavelengths of 1.55 μm / 1.48 μm.
16a,16bはEr添加の光増幅用光ファイバで、比屈折率
Δ＝0.3％、コア径８μｍ、長さ45mのパラメータを有
し、Erの添加濃度は50ppmである。16a and 16b are optical fibers for optical amplification to which Er is added, which have parameters of a relative refractive index Δ = 0.3%, a core diameter of 8 μm, and a length of 45 m, and an Er addition concentration of 50 ppm.
17は標準化された伝送用単一モード光ファイバ（以
下、伝送用光ファイバという）で、比屈折率Δ＝0.3
％、コア径８μｍ、波長1.55μｍの光に対する損失は0.
25dB/km、長さ150kmのパラメータを有している。Reference numeral 17 denotes a standardized transmission single-mode optical fiber (hereinafter referred to as a transmission optical fiber) having a relative refractive index Δ = 0.3
%, The loss for light with a core diameter of 8 μm and a wavelength of 1.55 μm is 0.
It has parameters of 25dB / km and length of 150km.
18は信号光のみを透過させるフィルタ、19は光検出器
である。また、第１図中、『×』印で示す部分は融着接
続部をそれぞれ示している。Reference numeral 18 denotes a filter that transmits only signal light, and 19 denotes a photodetector. In FIG. 1, portions indicated by “x” indicate fusion spliced portions.
第１図においては、伝送用光ファイバ17の入力側（図
面に向かって左側）では、伝送用光ファイバ17の一端と
波長合分波光ファイバカップラ15aの一の光入出射側の
一方の分岐端とが接続され、波長合分波光ファイバカッ
プラ15aの一の光入出射側の他方の分岐端には、光増幅
用半導体レーザモジュール13aが接続されている。波長
合分波光ファイバカップラ15aの他の光入出射側の一方
の分岐端には、光増幅用光ファイバ16aの一端が接続さ
れ、光増幅用光ファイバ16aの他端には、波長合分波光
ファイバカップラ14aの一の光入出射側の一方の分岐端
が接続されている。さらに、波長合分波光ファイバカッ
プラ14aの他の光入出射側の一方の分岐端には伝送用半
導体レーザモジュール11が接続され、他方の分岐端には
光増幅用半導体レーザモジュール12aが接続されてい
る。In FIG. 1, on the input side (left side in the drawing) of the transmission optical fiber 17, one end of the transmission optical fiber 17 and one branch end on one light input / output side of one wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15a. The optical amplification semiconductor laser module 13a is connected to the other branch end of one wavelength input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15a. One end of an optical amplification optical fiber 16a is connected to one branch end on the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15a, and the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber is connected to the other end of the optical amplification optical fiber 16a. One branch end on one light input / output side of the fiber coupler 14a is connected. Further, the transmission semiconductor laser module 11 is connected to one branch end of the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 14a, and the optical amplification semiconductor laser module 12a is connected to the other branch end. I have.
一方、伝送用光ファイバ17の出力側（図面に向かって
右側）では、伝送用光ファイバ17の他端と波長合分波光
ファイバカップラ14bの一の光入出射側の一方の分岐端
とが接続され、波長合分波光ファイバカップラ14bの一
の光入出射側の他方の分岐端には、光増幅用半導体レー
ザモジュール12bが接続されている。さらに、波長合分
波光ファイバカップラ14bの他の光入出射側の一方の分
岐端には、光増幅用光ファイバ16bの一端が接続され、
光増幅用光ファイバ16bの他端には、波長合分波光ファ
イバカップラ15bの一の光入出射側の一方の分岐端が接
続されている。波長合分波光ファイバカップラ15bの他
の光入出射側の一方の分岐端にはフィルタ18が配置さ
れ、フィルタ18の光透過側には光検出器19が配置されて
いる。また、波長合分波光ファイバカップラ15bの他の
光入出射側の他方の分岐端には光増幅用半導体レーザモ
ジュール13bが接続されている。On the other hand, on the output side (the right side in the drawing) of the transmission optical fiber 17, the other end of the transmission optical fiber 17 is connected to one branch end of one light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 14b. An optical amplification semiconductor laser module 12b is connected to the other branch end of one wavelength input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 14b. Further, one end of the optical fiber for optical amplification 16b is connected to one branch end of the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 14b,
The other end of the optical amplification optical fiber 16b is connected to one branch end on one light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15b. A filter 18 is arranged at one branch end on the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15b, and a photodetector 19 is arranged on the light transmitting side of the filter 18. An optical amplification semiconductor laser module 13b is connected to the other branch end on the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 15b.
次に、波長1.55μm/1.48μｍの波長合分波光ファイバ
カップラの構造及びその特性について第４図乃至第６図
に基づいて説明する。Next, the structure and characteristics of a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having a wavelength of 1.55 μm / 1.48 μm will be described with reference to FIGS.
第４図は、２本の光ファイバを融着・延伸によって作
製した光ファイバカップラの構造図である。第４図にお
いて、141,142は比屈折率Δ＝0.3％、コア径８μｍの単
一モード光ファイバ、143は融着・延伸部である。FIG. 4 is a structural diagram of an optical fiber coupler produced by fusing and stretching two optical fibers. In FIG. 4, 141 and 142 are single-mode optical fibers having a relative refractive index Δ = 0.3% and a core diameter of 8 μm, and 143 is a fusion-spliced portion.
このような構造の波長合分波光ファイバカップラの特
性は、第５図に示すように、過剰損失0.2dB、波長1.55
μm/1.48μｍのアイソレーションは20dBである。また、
第１図中、『×』印で示す11ケ所の融着接続部の平均損
失は0.23dB/1ケ所を示している。As shown in FIG. 5, the characteristics of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having such a structure include an excess loss of 0.2 dB and a wavelength of 1.55.
The isolation of μm / 1.48 μm is 20 dB. Also,
In FIG. 1, the average loss of the 11 fusion spliced portions indicated by “x” marks is 0.23 dB / 1.
なお、各光部品の端面反射の影響を防止するために、
接続されていない光ファイバカップラの端面、レーザモ
ジュールの端面、光検出器の端面は数度傾斜されてい
る。In addition, in order to prevent the influence of the end face reflection of each optical component,
The end face of the unconnected optical fiber coupler, the end face of the laser module, and the end face of the photodetector are inclined by several degrees.
このような構成にすることにより、伝送信号光は、光
増幅用ファイバ16a,16b内において、順方向及び反対方
向の励起光（光増幅用光）によって、入力側で波長1.55
μｍの光は18dBの利得を、出力側で20dBの利得を得た。
これに対して、第２図に示す従来の構成では、入力側で
波長1.55μｍの光は12dBの利得であり、出力側で11dBの
利得にすぎない。With such a configuration, the transmission signal light is supplied to the input side by pumping light (light amplifying light) in the forward and reverse directions in the optical amplifying fibers 16a and 16b, and has a wavelength of 1.55 on the input side.
The μm light gained 18 dB and the output gained 20 dB.
On the other hand, in the conventional configuration shown in FIG. 2, light having a wavelength of 1.55 μm on the input side has a gain of 12 dB and only 11 dB on the output side.
なお、第１図の構成においては、励起光に、波長1.48
μｍを用いているが、これに限定されるものではなく、
波長1.48μｍと波長0.98μｍのように異なる波長の励起
光の組合わせでも良い。In the configuration of FIG. 1, the excitation light has a wavelength of 1.48.
μm is used, but is not limited to this.
A combination of excitation lights having different wavelengths such as a wavelength of 1.48 μm and a wavelength of 0.98 μm may be used.
この場合、波長合分波光ファイバカップラ14a,14bに
は、波長1.55μm/1.48μｍの波長合分波光ファイバカッ
プラが、波長合分波光ファイバカップラ15a,15bには、
波長1.55μm/0.98μｍのモード変換兼用波長合分波光フ
ァイバカップラが用いられる。In this case, the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers 14a and 14b have a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler with a wavelength of 1.55 μm / 1.48 μm, and the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers 15a and 15b have
A wavelength conversion / multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having a wavelength of 1.55 μm / 0.98 μm is used.
また、使用している単一モード光ファイバのカットオ
フ波長は1.2μｍであるから、波長0.98μｍに対して
は、多モードになっている。Further, since the cut-off wavelength of the single mode optical fiber used is 1.2 μm, the mode is multimode for the wavelength of 0.98 μm.
このような単一モード光ファイバを多モード光ファイ
バを用いて融着・延伸形の光ファイバカップラを作製す
るときには、一方または両方の光ファイバを予め延伸
し、波長0.98μｍに対して単一モード条件にした後、融
着・延伸して波長合分波光ファイバカップラとする。従
って、この波長合分波光ファイバカップラは、モード変
換の機能も有することになる。When fabricating an optical fiber coupler of such a single mode optical fiber by using a multimode optical fiber, one or both optical fibers are drawn in advance, and a single mode optical fiber with a wavelength of 0.98 μm is drawn. After setting the conditions, fusion and stretching are performed to obtain a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler. Therefore, this wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler also has a mode conversion function.
また、その特性は、第６図に示すように、過剰損失0.
2dB、波長1.55μm/0.98μｍのアイソレーションは22dB
であった。In addition, as shown in FIG.
2dB, Isolation at wavelength 1.55μm / 0.98μm is 22dB
Met.
以上のように、本実施例によれば、光増幅用光ファイ
バ16a,16b内において、順方向と反対方向から二つの光
増幅用光（励起光）にて、伝送信号光を増幅することが
できるので、従来の構成に比べて、数倍の利得を得るこ
とができ、低損失な長距離光伝送システムを実現でき
る。As described above, according to the present embodiment, in the optical amplification optical fibers 16a and 16b, the transmission signal light can be amplified by the two optical amplification lights (pumping lights) from the forward direction and the opposite direction. Therefore, a gain several times higher than that of the conventional configuration can be obtained, and a long-distance optical transmission system with low loss can be realized.
（実施例２） 第７図は、本発明に係る光増幅伝送回路の第２の実施
例を示す構成図である。Second Embodiment FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical amplification transmission circuit according to the present invention.
第７図において、21は伝送用半導体レーザモジュール
で、波長1.55μｍの信号光を出射する。In FIG. 7, reference numeral 21 denotes a transmission semiconductor laser module which emits a signal light having a wavelength of 1.55 μm.
22a,22bは第１の光増幅用半導体レーザモジュール
で、波長1.48μｍの励起光を出射する。Reference numerals 22a and 22b denote first semiconductor laser modules for optical amplification, which emit excitation light having a wavelength of 1.48 μm.
23a,23bは第２の光増幅用半導体レーザモジュール
で、波長0.98μｍの励起光を出射する。Reference numerals 23a and 23b denote second semiconductor laser modules for optical amplification, which emit pump light having a wavelength of 0.98 μm.
24a,24bは波長1.55μm/1.48μｍの第１の波長合分波
光ファイバカップラである。Reference numerals 24a and 24b denote first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers having wavelengths of 1.55 μm / 1.48 μm.
25a,25bは1.48μｍ〜波長1.55μm/0.98μｍの第２の
波長合分波光ファイバカップラである。Reference numerals 25a and 25b denote second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers having a wavelength of 1.48 μm to 1.55 μm / 0.98 μm.
26a,26bはEr添加の光増幅用光ファイバで、比屈折率
Δ＝0.3％、コア径８μｍ、長さ45mのパラメータを有
し、Erの添加濃度は50ppmである。26a and 26b are optical fibers for optical amplification doped with Er, having parameters of a relative refractive index Δ = 0.3%, a core diameter of 8 μm, and a length of 45 m, and an Er added concentration of 50 ppm.
27は標準化された伝送用（単一モード）光ファイバ
で、比屈折率Δ＝0.3％、コア径８μｍ、波長1.55μｍ
の光に対する損失は0.25dB/km、長さ150kmのパラメータ
を有している。Reference numeral 27 denotes a standardized transmission (single mode) optical fiber having a relative refractive index Δ = 0.3%, a core diameter of 8 μm, and a wavelength of 1.55 μm.
Has a parameter of 0.25 dB / km for light and a length of 150 km.
28は信号光のみを透過させるフィルタ、29は光検出器
である。また、第１図中、『×』印で示す部分は融着接
続部をそれぞれ示している。28 is a filter that transmits only signal light, and 29 is a photodetector. In FIG. 1, portions indicated by “x” indicate fusion spliced portions.
第１図においては、伝送用光ファイバ27の入力側（図
面に向かって左側）において、伝送用光ファイバ27の一
端と光増幅用光ファイバ26aの一端とが接続され、光増
幅用光ファイバ26aの他端には、波長合分波光ファイバ
カップラ25aの一の光入出射側の一方の分岐端が接続さ
れている。波長合分波光ファイバカップラ25aの他の光
入出射側の一方の分岐端には、光増幅用半導体レーザモ
ジュール23aが接続され、波長合分波光ファイバカップ
ラ25aの一の光入出射側の他方の分岐端には波長合分波
光ファイバカップラ24aの一の光入出射側の一方の分岐
端が接続されている。さらに、波長合分波光ファイバカ
ップラ24aの他の光入出射側の一方の分岐端には、伝送
用半導体レーザモジュール21が接続され、他方の分岐端
には光増幅用半導体レーザモジュール22aが接続されて
いる。In FIG. 1, one end of the transmission optical fiber 27 and one end of the optical amplification fiber 26a are connected to the input side (left side in the drawing) of the transmission optical fiber 27, and the optical amplification optical fiber 26a Is connected to one branch end on one light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 25a. The semiconductor laser module 23a for optical amplification is connected to one branch end of the other side of the light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 25a, and the other of the one side of the light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 25a. One end of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 24a on one light input / output side is connected to the branch end. Further, the transmission semiconductor laser module 21 is connected to one branch end on the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 24a, and the optical amplification semiconductor laser module 22a is connected to the other branch end. ing.
一方、伝送用光ファイバ27の出力側（図面に向かって
右側）において、伝送用光ファイバ27の他端には波長合
分波光ファイバカップラ24bの一の光入出射側の一方の
分岐端が接続され、波長合分波光ファイバカップラ24b
の一の光入出射側の他方の分岐端には、光増幅用半導体
レーザモジュール22bが接続されている。さらに、波長
合分波光ファイバカップラ24bの他の光入出射側の一方
の分岐端には、波長合分波光ファイバカップラ25bの一
の光入出射側の一方の分岐端が接続され、波長合分波光
ファイバカップラ25bの一の光入出射側の他方の分岐端
には、光増幅用半導体レーザモジュール23bが接続され
ている。波長合分波光ファイバカップラ25bの他の光入
射出側の一方の分岐端には、光増幅用ファイバ26bの一
端が接続され、光増幅用光ファイバ26bの他端にはフィ
ルタ28が配置され、フィルタ28の光透過側には、光検出
器29が配置されている。On the other hand, on the output side (the right side in the drawing) of the transmission optical fiber 27, one branch end of one light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 24b is connected to the other end of the transmission optical fiber 27. Wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 24b
An optical amplification semiconductor laser module 22b is connected to the other branch end on one light input / output side. Further, one branch end on one light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 25b is connected to one branch end on the other light input / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 24b. An optical amplification semiconductor laser module 23b is connected to the other branch end on one light input / output side of the wave optical fiber coupler 25b. One end of an optical amplification fiber 26b is connected to one branch end of the other light incident / output side of the wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler 25b, and a filter 28 is provided at the other end of the optical amplification optical fiber 26b. On the light transmission side of the filter 28, a photodetector 29 is arranged.
この構成において、波長1.55μm/1.48μｍの第１の波
長合分波光ファイバカップラ24a,24bは、第５図に示し
た特性と同等の特性を有する。In this configuration, the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers 24a and 24b having wavelengths of 1.55 μm / 1.48 μm have characteristics equivalent to the characteristics shown in FIG.
これに対して、波長1.48μｍ〜1.55μm/0.98μｍの第
２の波長合分波光ファイバカップラ25a,25bは、既に合
波されている波長1.55μｍ並びに波長1.48μｍと波長0.
98μｍを合波する必要がある。また、前記第１に実施例
において説明したと同様に、波長0.98μｍに対して、多
モードの光ファイバを単一モードにするモード変換機能
も必要である。On the other hand, the second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers 25a and 25b having the wavelengths of 1.48 μm to 1.55 μm / 0.98 μm have the wavelengths of 1.55 μm and 1.48 μm which have already been multiplexed, and the wavelength of 0.48 μm.
It is necessary to combine 98 μm. Further, as described in the first embodiment, a mode conversion function for converting a multi-mode optical fiber into a single mode at a wavelength of 0.98 μm is also required.
この光ファイバカップラも、前記第１の実施例にて説
明したように、光ファイバを予め延伸することにより、
第８図に示すような特性を得ることができる。As described in the first embodiment, the optical fiber coupler also extends the optical fiber in advance,
The characteristics as shown in FIG. 8 can be obtained.
この波長1.48μｍ〜1.55μm/0.98μｍの第２の波長合
分波光ファイバカップラ25a,25bの過剰損失は、波長0.9
8μｍの光に対しては0.1dB、波長1.55μｍと波長1.48μ
ｍの光に対しては0.5dB、波長1.48μｍ〜1.55μm/0.98
μｍのアイソレーションは14dBであった。The excess loss of the second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers 25a and 25b having the wavelength of 1.48 μm to 1.55 μm / 0.98 μm corresponds to the wavelength of 0.9
0.1dB for 8μm light, 1.55μm wavelength and 1.48μ wavelength
0.5m for light of m, wavelength 1.48μm ~ 1.55μm / 0.98
The μm isolation was 14 dB.
この構成により、波長1.55μｍの信号光は、光増幅用
光ファイバ26a,26b内において、順方向の二つの波長の
励起光（光増幅用光）によって、入力側で17dBの利得
を、出力側で19dBの利得を得た。With this configuration, the signal light having a wavelength of 1.55 μm has a gain of 17 dB on the input side and a gain of 17 dB on the output side by pump light (light amplification light) having two forward wavelengths in the optical amplification optical fibers 26a and 26b. The gain of 19dB was obtained.
本実施例においても、前記第１の実施例と同様の効果
を得ることができる。In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
なお、本実施例においては希土類元素を添加した光増
幅用光ファイバを例に説明したが、遷移金属、例えばTi
（チタン）、Ni（ニッケル）の添加した光増幅用光ファ
イバも適用可能である。In this embodiment, an optical fiber for optical amplification doped with a rare earth element has been described as an example.
Optical fibers for optical amplification to which (titanium) and Ni (nickel) are added are also applicable.
（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）によれば、光増幅
用光ファイバ内において、順方向からの波長の異なる二
つの光増幅用光にて、伝送信号光を増幅することができ
るので、従来の構成に比べて、数倍の利得を得ることが
できる。従って、低損失な長距離光伝送システムを実現
できる利点がある。(Effect of the Invention) As described above, according to claim (1), in the optical amplification optical fiber, the transmission signal light is amplified by two optical amplification lights having different wavelengths from the forward direction. Therefore, a gain several times higher than that of the conventional configuration can be obtained. Therefore, there is an advantage that a long-distance optical transmission system with low loss can be realized.
第１図は本発明に係る光増幅伝送回路の第１の実施例を
示す構成図、第２図は従来の光増幅用光ファイバを用い
た全光ファイバ伝送システムの構成図、第３図はEr添加
の光増幅用光ファイバの損失特性と螢光特性を示す図、
第４図は本発明に係る波長合分波光ファイバカップラの
構造図、第５図は本発明に係る波長1.55μm/1.48μｍの
波長合分波光ファイバカップラの波長合分波特性図、第
６図は本発明に係る波長1.55μm/0.98μｍの波長合分波
光ファイバカップラの波長合分波特性図、第７図は本発
明に係る光増幅伝送回路の第２の実施例を示す構成図、
第８図は波長1.48μｍ〜1.55μm/0.98μｍの波長合分波
光ファイバカップラの波長合分波特性図である。 図中、11、21……伝送用半導体レーザモジュール、12a,
12b,13a,13b,22a、22b……波長1.48μｍの光増幅用半導
体レーザモジュール、23a,23b……波長0.98μｍの光増
幅用半導体レーザモジュール、14a,14b,15a,15b,24a,24
b……波長1.55μm/1.48μｍの波長合分波光ファイバカ
ップラ、25a、25b……波長1.48μｍ〜1.55μm/1.48μｍ
の波長合分波光ファイバカップラ、16a,16b,26a,26b…
…光増幅用光ファイバ、17,27……伝送用単一モード光
ファイバ、18、28……フィルタ、19、29……光検出器。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical amplification transmission circuit according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional all-optical fiber transmission system using an optical amplification optical fiber, and FIG. Diagram showing the loss characteristics and fluorescence characteristics of an optical fiber for optical amplification with Er addition,
FIG. 4 is a structural diagram of a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler according to the present invention. FIG. 5 is a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having a wavelength of 1.55 μm / 1.48 μm according to the present invention. FIG. 7 is a wavelength multiplexing / demultiplexing characteristic diagram of a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having a wavelength of 1.55 μm / 0.98 μm according to the present invention. FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical amplification transmission circuit according to the present invention. ,
FIG. 8 is a wavelength multiplexing / demultiplexing characteristic diagram of a wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler having a wavelength of 1.48 μm to 1.55 μm / 0.98 μm. In the figure, 11, 21,..., A semiconductor laser module for transmission, 12a,
12b, 13a, 13b, 22a, 22b: Semiconductor laser module for amplifying light of wavelength 1.48 μm, 23a, 23b: Semiconductor laser module for amplifying light of 0.98 μm, 14a, 14b, 15a, 15b, 24a, 24
b… 1.55 μm / 1.48 μm wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, 25a, 25b… wavelength 1.48 μm to 1.55 μm / 1.48 μm
Wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers, 16a, 16b, 26a, 26b…
... Optical fiber for optical amplification, 17,27 ... Single mode optical fiber for transmission, 18,28 ... Filter, 19,29 ... Photodetector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 正治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 杉田 悦治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−157279（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ Ｖｏｌ．25，Ｎｏ．10，ＰＰ. 662−664 （1989) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masaharu Horiguchi 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Makoto Shimizu 1-16-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Etsuji Sugita 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-60-157279 (JP, A) Electronics Letters Vol. 25, No. 10, PP. 662-664 (1989)
Claims (1)
端に、希土類元素または遷移金属が添加されてなる光増
幅用光ファイバをそれぞれ配置した光増幅伝送回路にお
いて、 前記伝送用光ファイバの入力側では、該伝送用光ファイ
バの入力端に向かって、伝送用半導体レーザ、第１の波
長合分波光ファイバカップラ、第２の波長合分波光ファ
イバカップラ、光増幅用光ファイバを表記した順に接続
し、 前記伝送用光ファイバの出力側では、該伝送用光ファイ
バの出力端に対して、第１の波長合分波光ファイバカッ
プラ、第２の波長合分波光ファイバカップラ、光増幅用
光ファイバを表記した順に接続し、 さらに、前記各第１の波長合分波光ファイバカップラに
第１の光増幅用半導体レーザを接続するとともに、 前記各第２の波長合分波光ファイバカップラには前記第
１の光増幅用半導体レーザの波長とは異なる波長の第２
の光増幅用半導体レーザを接続し、 かつ、前記第２の波長合分波光ファイバカップラは、前
記第１の波長合分波光ファイバカップラにて合波された
伝送信号光と前記第１の波長合分波光ファイバカップラ
による光増幅用光をほぼ100％透過させる機能を有する ことを特徴とする光増幅伝送回路。1. An optical amplification transmission circuit in which a low-amplification single-mode optical fiber for transmission is provided at each end with an optical amplification optical fiber to which a rare earth element or a transition metal is added, wherein: On the input side, toward the input end of the transmission optical fiber, a transmission semiconductor laser, a first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, a second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, and an optical fiber for optical amplification are described in this order. Connecting, on the output side of the transmission optical fiber, a first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, a second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler, and an optical amplification optical fiber with respect to an output end of the transmission optical fiber. Are connected in the order described, and a first optical amplification semiconductor laser is connected to each of the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber couplers. The fiber coupler has a second wavelength different from the wavelength of the first optical amplification semiconductor laser.
The second wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler is connected to the transmission signal light multiplexed by the first wavelength multiplexing / demultiplexing optical fiber coupler. An optical amplification transmission circuit having a function of transmitting almost 100% of light for optical amplification by a demultiplexing optical fiber coupler.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1147202A JP2744471B2 (en) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Optical amplification transmission circuit |
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1989
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Non-Patent Citations (1)
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