JP2862040B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ増幅器に関
し、特に光増幅ファイバの信号光入力側と信号光出力側
との両方向から励起光を導入する双方向励起の光ファイ
バ増幅器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier, and more particularly to a bidirectional pumping optical fiber amplifier for introducing pump light from both directions of a signal light input side and a signal light output side of an optical amplification fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の光ファイバ増幅器は、図
2に示すように、光増幅ファイバ21の信号光入力側に
単数または複数の励起光源22の発生する励起光と光伝
送路の信号光とを合波する合分波器(または合波器)2
3を接続し、光増幅ファイバ21の信号光出力側に単数
または複数の励起光源24の発生する励起光を光増幅フ
ァイバ21の信号光出力側から導入する合分波器(また
は合波器)25を接続した構成となっていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 2, an optical fiber amplifier of this type is provided with a pump light generated by one or a plurality of pump light sources 22 and a signal of an optical transmission line on a signal light input side of an optical amplifier fiber 21. A multiplexer / demultiplexer (or multiplexer) for multiplexing light with light 2
3 and a multiplexer / demultiplexer (or multiplexer) for introducing pump light generated by one or more pump light sources 24 from the signal light output side of the optical amplification fiber 21 to the signal light output side of the optical amplification fiber 21. 25 was connected.
【0003】このような従来の光ファイバ増幅器では、
光増幅ファイバ21の信号光入力側および信号光出力側
に位置する合分波器23および25を通して励起光源2
2および24が発生する励起光(信号光とは異なる波長
帯を有する)を光増幅ファイバ21に導入することによ
って、光増幅ファイバ21は励起状態となる。この状態
において、信号光入力側から信号光を入力すると、光増
幅ファイバ21の内部を伝搬する間に誘導放出によって
信号光が増幅され、信号光出力側より放出される。In such a conventional optical fiber amplifier,
The excitation light source 2 is passed through the multiplexers / demultiplexers 23 and 25 located on the signal light input side and the signal light output side of the optical amplification fiber 21.
By introducing the pumping light (having a different wavelength band from the signal light) generated by 2 and 24 into the optical amplifying fiber 21, the optical amplifying fiber 21 is brought into an excited state. In this state, when the signal light is input from the signal light input side, the signal light is amplified by stimulated emission while propagating through the inside of the optical amplification fiber 21, and is emitted from the signal light output side.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この従来の光ファイバ
増幅器では、光増幅ファイバ21自身の発生する自然放
出光(信号光と同じ波長帯を有する)が光増幅ファイバ
21の入出力端に位置する光部品において反射されるた
めに、光ファイバ増幅器の利得を大きくすると自然放出
光が次々に増幅されて、雑音特性の劣化および小信号利
得の低下が生じるという問題点があった。In the conventional optical fiber amplifier, the spontaneous emission light (having the same wavelength band as the signal light) generated by the optical amplification fiber 21 is located at the input / output end of the optical amplification fiber 21. When the gain of the optical fiber amplifier is increased because the light is reflected by the optical component, spontaneous emission light is amplified one after another, which causes a problem that the noise characteristic is deteriorated and the small signal gain is reduced.
【0005】本発明の目的は、上述の点に鑑み、光増幅
ファイバ部を2組以上の光増幅ファイバのそれぞれ中間
に光回路を直列接続して構成し、光回路により信号光を
信号光入力側から信号光出力側にのみ通過させるように
して低雑音を実現し、かつ励起光を信号光入力側と信号
光出力側との間の両方向に通過させるようにして高利得
も得られるようにした光ファイバ増幅器を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to constitute an optical amplification fiber section by connecting an optical circuit in series between two or more sets of optical amplification fibers, and to input signal light by the optical circuit. So that low noise is realized by passing only from the side to the signal light output side, and high gain is obtained by passing the pump light in both directions between the signal light input side and the signal light output side. To provide an improved optical fiber amplifier.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器は、励起光を吸収し信号光を増幅する光増幅ファイバ
の信号光入力側に励起光源の発生する励起光と信号光と
を合波して前記光増幅ファイバに導入する合波器を接続
し、前記光増幅ファイバの信号光出力側に励起光源の発
生する励起光を前記光増幅ファイバの信号光出力側から
導入する合波器を接続する双方向励起の光ファイバ増幅
器において、光増幅ファイバ部が、2組以上の光増幅フ
ァイバのそれぞれの中間に、信号光は入力ポートから出
力ポートへの一方向にのみ通過し、逆方向へは通過しな
い、励起光は入力ポートから出力ポートへ、出力ポート
から入力ポートへの両方向に通過するという特性を有す
る光回路を直列接続した構成であることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An optical fiber amplifier according to the present invention combines a pump light and a signal light generated by a pump light source at a signal light input side of an optical amplification fiber that absorbs the pump light and amplifies the signal light. And a multiplexer for introducing the pump light generated by the pump light source from the signal light output side of the optical amplification fiber to the signal light output side of the optical amplification fiber. In a bidirectionally pumped optical fiber amplifier to be connected, an optical amplifying fiber section passes signal light only in one direction from an input port to an output port in the middle of each of two or more sets of optical amplifying fibers, and in the opposite direction. The optical circuit is characterized in that it has a configuration in which optical circuits having a characteristic of passing in both directions from the input port to the output port and from the output port to the input port are connected in series.
【0007】[0007]
【作用】本発明の光ファイバ増幅器では、励起光源が発
生する励起光を光増幅ファイバ部の信号光入力側および
信号光出力側に位置する合波器を通して光増幅ファイバ
部に導入すると、励起光が光回路により信号光入力側お
よび信号光出力側の両方向に通過して光増幅ファイバを
励起する。この励起状態において、信号光入力側から信
号光を入力すると、信号光が信号光入力側の光増幅ファ
イバの内部を伝搬する間に誘導放出によって増幅され、
さらに光回路を介して信号光出力側の光増幅ファイバの
内部を伝搬する間に誘導放出によってさらに増幅され
る。一方、信号光入力側の光増幅ファイバによって発生
した自然放出光は、光回路を介して信号光出力側の光増
幅ファイバに伝搬されて信号光とともに増幅されて出力
されるが、信号光出力側の光増幅ファイバによって発生
した自然放出光は、光回路によって遮断されて信号光入
力側の光増幅ファイバへは伝搬せず、信号光入力側の光
増幅ファイバでの雑音の増大が防止される。In the optical fiber amplifier according to the present invention, when the pumping light generated by the pumping light source is introduced into the optical amplifying fiber section through the multiplexers located on the signal light input side and the signal light output side of the optical amplifying fiber section, Pass through the optical circuit in both directions of the signal light input side and the signal light output side to excite the optical amplification fiber. In this excited state, when signal light is input from the signal light input side, the signal light is amplified by stimulated emission while propagating inside the optical amplification fiber on the signal light input side,
Further, the light is further amplified by stimulated emission while propagating inside the optical amplification fiber on the signal light output side via the optical circuit. On the other hand, spontaneous emission light generated by the optical amplification fiber on the signal light input side propagates through the optical circuit to the optical amplification fiber on the signal light output side and is amplified and output together with the signal light. The spontaneous emission light generated by the optical amplification fiber is blocked by the optical circuit and does not propagate to the optical amplification fiber on the signal light input side, thereby preventing an increase in noise in the optical amplification fiber on the signal light input side.
【0008】[0008]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0009】図1は、本発明の一実施例に係る光ファイ
バ増幅器の構成を示すブロック図である。本実施例の光
ファイバ増幅器は、光増幅ファイバ部1の信号光入力側
に励起光源2の発生する励起光と光伝送路の信号光とを
合波して光増幅ファイバ6に導入する合分波器(または
合波器)3を接続し、光増幅ファイバ部1の信号光出力
側に励起光源4の発生する励起光を光増幅ファイバ部1
の信号光出力側から導入する合分波器(または合波器)
5を接続する双方向励起の光ファイバ増幅器である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier according to one embodiment of the present invention. The optical fiber amplifier of the present embodiment combines the pump light generated by the pump light source 2 and the signal light of the optical transmission line on the signal light input side of the optical amplification fiber unit 1 and introduces the combined light into the optical amplification fiber 6. A multiplexer (or multiplexer) 3 is connected, and the pump light generated by the pump light source 4 is supplied to the signal light output side of the optical amplification fiber unit 1.
Multiplexer / demultiplexer (or multiplexer) introduced from the signal light output side of the
5 is a bidirectional pumped optical fiber amplifier.
【0010】光増幅ファイバ部1は、励起光を吸収し信
号光を増幅する2組の光増幅ファイバ6および7の中間
に光回路8を直列接続して構成されている。The optical amplification fiber section 1 is constituted by connecting an optical circuit 8 in series between two sets of optical amplification fibers 6 and 7 for absorbing pump light and amplifying signal light.
【0011】光回路8は、信号光は入力ポートから出力
ポートへの一方向にのみ通過し、逆方向へは通過しな
い、励起光は入力ポートから出力ポートへ、出力ポート
から入力ポートへの両方向に通過するという特性を有す
る光回路である。本実施例では、光回路8を、光アイソ
レータ11の入出力端に合分波器9および10を直列接
続し、さらに合分波器9および10の励起光ポート同士
を光ファイバ12で接続して実現している。In the optical circuit 8, the signal light passes only in one direction from the input port to the output port and does not pass in the reverse direction. The pumping light passes in both directions from the input port to the output port and from the output port to the input port. This is an optical circuit having the characteristic of passing through the optical circuit. In this embodiment, the optical circuit 8 is configured such that multiplexers / demultiplexers 9 and 10 are connected in series to an input / output end of an optical isolator 11, and further, the excitation light ports of the multiplexers / demultiplexers 9 and 10 are connected to each other via an optical fiber 12. Has been realized.
【0012】次に、このように構成された本実施例の光
ファイバ増幅器の動作について説明する。Next, the operation of the thus configured optical fiber amplifier of this embodiment will be described.
【0013】励起光源2および4が発生する励起光(信
号光とは異なる波長帯を有する)を光増幅ファイバ部1
の信号光入力側および信号光出力側に位置する合分波器
3および5を通して光増幅ファイバ部1に導入すると、
励起光源2で発生した励起光は、信号光入力側の光増幅
ファイバ6を励起状態にするとともに、合分波器9,光
ファイバ12および合分波器10を介して信号光出力側
の光増幅ファイバ7も励起状態にする。また、励起光源
4で発生した励起光は、信号光出力側の光増幅ファイバ
7を励起状態にするとともに、合分波器10,光ファイ
バ12および合分波器9を介して信号光入力側の光増幅
ファイバ6も励起状態にする。The pump light (having a wavelength band different from that of the signal light) generated by the pump light sources 2 and 4 is supplied to the optical amplifying fiber unit 1.
When the light is introduced into the optical amplification fiber unit 1 through the multiplexers / demultiplexers 3 and 5 located on the signal light input side and the signal light output side,
The pumping light generated by the pumping light source 2 puts the optical amplification fiber 6 on the signal light input side into an excited state, and outputs the light on the signal light output side via the multiplexer / demultiplexer 9, the optical fiber 12 and the multiplexer / demultiplexer 10. The amplification fiber 7 is also set to the excited state. The pumping light generated by the pumping light source 4 puts the optical amplification fiber 7 on the signal light output side into an excited state, and outputs the signal light on the signal light input side via the multiplexer / demultiplexer 10, the optical fiber 12 and the multiplexer / demultiplexer 9. The optical amplification fiber 6 is also in an excited state.
【0014】このような光増幅ファイバ6および7の励
起状態において、信号光入力側から信号光を入力する
と、合分波器3により励起光と信号光とが合波され、光
増幅ファイバ6の内部を伝搬する間に誘導放出によって
信号光が増幅され、合分波器9に入力される。When signal light is input from the signal light input side in such an excited state of the optical amplification fibers 6 and 7, the excitation light and the signal light are multiplexed by the multiplexer / demultiplexer 3. The signal light is amplified by stimulated emission while propagating inside, and is input to the multiplexer / demultiplexer 9.
【0015】合分波器9は、入力された信号光と励起光
とのうち、信号光を光アイソレータ11の方向へ、励起
光を光ファイバ12の方向に分岐する。The multiplexer / demultiplexer 9 branches the signal light and the pumping light of the input signal light and the pumping light toward the optical isolator 11 and the pumping light toward the optical fiber 12.
【0016】光アイソレータ11の方向に分岐された信
号光は、光アイソレータ11および合分波器10を通過
し、信号光出力側の光増幅ファイバ7に導入され、光増
幅ファイバ7の内部を伝搬する間に誘導放出によってさ
らに増幅され、合分波器5を介して信号光出力側に出力
される。The signal light split in the direction of the optical isolator 11 passes through the optical isolator 11 and the multiplexer / demultiplexer 10, is introduced into the optical amplifier fiber 7 on the signal light output side, and propagates inside the optical amplifier fiber 7. In the meantime, the light is further amplified by stimulated emission and output to the signal light output side via the multiplexer / demultiplexer 5.
【0017】ところで、信号光入力側の光増幅ファイバ
6によって発生した自然放出光は、信号光と同じ波長帯
なので、合分波器9,光アイソレータ11および合分波
器10を介して信号光出力側の光増幅ファイバ7に伝搬
されて信号光とともに増幅されて出力されるが、信号光
出力側の光増幅ファイバ7によって発生した自然放出光
は、同じく信号光と同じ波長帯なので、合分波器10を
通過して光アイソレータ11によって遮断され、信号光
入力側の光増幅ファイバ6へは伝搬しない。Since the spontaneous emission light generated by the optical amplification fiber 6 on the signal light input side has the same wavelength band as the signal light, the signal light is transmitted via the multiplexer / demultiplexer 9, the optical isolator 11 and the multiplexer / demultiplexer 10. The spontaneous emission light generated by the optical amplification fiber 7 on the output side of the signal light is propagated to the optical amplification fiber 7 on the output side and amplified and output together with the signal light. The light passes through the wave filter 10 and is cut off by the optical isolator 11, and does not propagate to the optical amplification fiber 6 on the signal light input side.
【0018】本実施例の光ファイバ増幅器では、信号光
入力側の光増幅ファイバ6による増幅と信号光出力側の
光増幅ファイバ7による増幅との2段の増幅を行ってい
るので、全体の雑音指数を決定する度合が大きい信号光
入力側の光増幅ファイバ6に信号光出力側の光増幅ファ
イバ7によって発生した自然放出光を伝搬させないこと
は、全体の雑音指数を小さくする上で大きな役割を果た
す。In the optical fiber amplifier of this embodiment, amplification is performed in two stages, namely, amplification by the optical amplification fiber 6 on the signal light input side and amplification by the optical amplification fiber 7 on the signal light output side. Preventing the spontaneous emission light generated by the optical amplification fiber 7 on the signal light output side from propagating to the optical amplification fiber 6 on the signal light input side, which has a large degree of determining the exponent, plays a significant role in reducing the overall noise figure. Fulfill.
【0019】図3および図4は、本実施例の光ファイバ
増幅器と従来の光ファイバ増幅器との利得−光出力特性
および雑音指数−利得特性を比較する線図である。本実
施例の光ファイバ増幅器の特性(b)と従来の光ファイ
バ増幅器の特性(a)とを比較して示す。本実施例の光
ファイバ増幅器は、2組の光増幅ファイバ6および7に
よって2段の増幅を行う際に励起光を信号光入力側と信
号光出力側との間の両方向に通過させるようにして有効
に利用しているので、従来の光ファイバ増幅器に比べ、
光出力の非飽和領域において高利得である(図3参
照)。また、例えば、励起光源2から発生する励起光を
最適に調整して光増幅ファイバ6で発生する自然放出光
の雑音指数を最小にした後に、励起光源4から発生する
励起光の強さを変化させて利得を調整する等の使い方を
すれば、雑音指数が利得にあまり関係せずにほぼ一定と
なる(図4参照)。FIGS. 3 and 4 are diagrams comparing the gain-light output characteristics and the noise figure-gain characteristics of the optical fiber amplifier of this embodiment and the conventional optical fiber amplifier. The characteristics (b) of the optical fiber amplifier according to the present embodiment and the characteristics (a) of the conventional optical fiber amplifier are shown in comparison. The optical fiber amplifier according to the present embodiment allows the pump light to pass in both directions between the signal light input side and the signal light output side when performing two-stage amplification by the two sets of optical amplification fibers 6 and 7. Because it is used effectively, compared to conventional optical fiber amplifiers,
The gain is high in the non-saturation region of the light output (see FIG. 3). In addition, for example, after the excitation light generated from the excitation light source 2 is optimally adjusted to minimize the noise figure of the spontaneous emission light generated in the optical amplification fiber 6, the intensity of the excitation light generated from the excitation light source 4 is changed. If the gain is adjusted in this way, the noise figure becomes almost constant regardless of the gain (see FIG. 4).
【0020】なお、上記実施例では、光増幅ファイバ部
1を2組の光増幅ファイバ6および7と1つの光回路8
とで構成した場合を例にとって説明したが、光増幅ファ
イバ部が2組以上の光増幅ファイバのそれぞれの中間に
光回路を直列接続した構成であれば本発明が同様に実施
できることはいうまでもない。In the above embodiment, the optical amplification fiber section 1 is composed of two sets of optical amplification fibers 6 and 7 and one optical circuit 8.
However, it is needless to say that the present invention can be implemented in the same manner as long as the optical amplifier fiber section is configured such that an optical circuit is connected in series between two or more sets of optical amplifier fibers. Absent.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、双方向励
起の光ファイバ増幅器において光増幅ファイバ部を2組
以上の光増幅ファイバのそれぞれの中間に光回路を直列
接続した構成とし、信号光を信号光入力側から信号光出
力側にのみ通過させて信号光出力側の光増幅ファイバで
発生した自然放出光を信号光入力側の光増幅ファイバに
伝搬しないことにより低雑音を実現し、かつ励起光をバ
イパスして信号光入力側と信号光出力側との間の両方向
に通過させることにより励起光を有効に利用して高利得
を得ることができるという効果を有する。As described above, the present invention provides a bidirectionally pumped optical fiber amplifier in which an optical amplifier fiber section has a configuration in which an optical circuit is connected in series between two or more sets of optical amplifier fibers, and a signal optical signal. Is transmitted only from the signal light input side to the signal light output side so that spontaneous emission light generated in the signal light output side optical amplification fiber is not propagated to the signal light input side optical amplification fiber, thereby realizing low noise, and By bypassing the pumping light and passing it in both directions between the signal light input side and the signal light output side, there is an effect that the pump light can be effectively used and a high gain can be obtained.
【図1】本発明の一実施例に係る光ファイバ増幅器の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier according to one embodiment of the present invention.
【図2】従来の光ファイバ増幅器の一例を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a conventional optical fiber amplifier.
【図3】本実施例の光ファイバ増幅器と従来の光ファイ
バ増幅器との利得−光出力特性を比較する線図である。FIG. 3 is a diagram comparing gain-optical output characteristics between the optical fiber amplifier of the present embodiment and a conventional optical fiber amplifier.
【図4】本実施例の光ファイバ増幅器と従来の光ファイ
バ増幅器との雑音指数−利得特性を比較する線図であ
る。FIG. 4 is a diagram comparing noise figure-gain characteristics between the optical fiber amplifier of the present embodiment and a conventional optical fiber amplifier.
1 光増幅ファイバ部 2,4 励起光源 3,5 合分波器(合波器) 6,7 光増幅ファイバ 8 光回路 9,10 合分波器 11 光アイソレータ 12 光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical amplification fiber part 2, 4 Excitation light source 3, 5 Multiplexer / demultiplexer (multiplexer) 6, 7 Optical amplification fiber 8 Optical circuit 9, 10, Multiplexer / demultiplexer 11 Optical isolator 12 Optical fiber
───────────────────────────────────────────────────── 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 G02F 1/35 501 H01S 3/07 H01S 3/094 H04B 10/17──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/10 G02F 1/35 501 H01S 3/07 H01S 3/094 H04B 10/17
Claims (1)
ファイバの信号光入力側に励起光源の発生する励起光と
信号光とを合波して前記光増幅ファイバに導入する合波
器を接続し、前記光増幅ファイバの信号光出力側に励起
光源の発生する励起光を前記光増幅ファイバの信号光出
力側から導入する合波器を接続する双方向励起の光ファ
イバ増幅器において、 光増幅ファイバ部が、2組以上の光増幅ファイバのそれ
ぞれの中間に、信号光は入力ポートから出力ポートへの
一方向にのみ通過し、逆方向へは通過しない、励起光は
入力ポートから出力ポートへ、出力ポートから入力ポー
トへの両方向に通過するという特性を有する光回路を直
列接続した構成であることを特徴とする光ファイバ増幅
器。1. A multiplexer for multiplexing pump light generated by a pump light source and signal light on the signal light input side of an optical amplification fiber that absorbs pump light and amplifies signal light, and introduces the multiplexed light into the optical amplification fiber. A bidirectional pumping optical fiber amplifier for connecting a multiplexer for introducing pumping light generated by a pumping light source from the signal light output side of the optical amplification fiber to the signal light output side of the optical amplification fiber. The amplification fiber section is located between the two or more sets of optical amplification fibers, and the signal light passes only in one direction from the input port to the output port and does not pass in the opposite direction, and the pump light passes from the input port to the output port. An optical fiber amplifier having a configuration in which optical circuits having characteristics of passing in both directions from an output port to an input port are connected in series.
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- 1992-09-03 JP JP4260886A patent/JP2862040B2/en not_active Expired - Lifetime
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