JP3215153B2 - 光増幅中継器 - Google Patents

光増幅中継器

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JP3215153B2 JP08893292A JP8893292A JP3215153B2 JP 3215153 B2 JP3215153 B2 JP 3215153B2 JP 08893292 A JP08893292 A JP 08893292A JP 8893292 A JP8893292 A JP 8893292A JP 3215153 B2 JP3215153 B2 JP 3215153B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超高速長距離光伝送
回線に利用可能な光増幅中継器に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、光ファイバは知的情報化
社会の通信インフラストラクチャ構成に重要な役割を果
たすべく、技術の高度化が必要とされている。特に、超
高速長距離光伝送回線にあっては、より経済的通信路を
提供するため、光信号の伝送速度を増大し、中継間隔を
拡大することが要求されている。
【0003】ところで、最近開発されたErドープファ
イバ光増幅器は、光伝送路の伝送損失を補償し得るた
め、光中継器に用いれば、損失により制限されていた光
信号の伝送速度を増大し、同時に中継間隔を飛躍的に拡
大できるであろうと期待を集めている。しかしながら、
これを実現するためには以下のような課題を解決しなけ
ればならない。
【0004】まず、光ファイバの伝送帯域は零分散波長
付近以外では群遅延分散によって制限されており、これ
が中継距離拡大、超高速化に制約を与えている。よっ
て、単に上記の光増幅器で中継すると、群遅延分散によ
り発生する雑音が増大してしまう。また、零分散波長付
近で非再生中継(光信号を電気信号に変換せずに中継す
る)の間隔を拡大すべく、上記の光増幅器を複数段使用
すると、信号光波を励起源とする4波混合現象が発生
し、増幅器雑音が増大してしまう。
【0005】さらに、中継間隔を広げると、当然、光フ
ァイバ損失が増大するので、送信出力の増大が必要とな
るが、光伝送路に直径10φミクロン以下の光ファイバ
を用いている場合、モード面積当たり数十ミリワットの
光電力が集中すると、光の非線形効果で、強い光波束部
分での屈折率が増大してしまい、自己位相変調が無視で
きなくなる。この自己位相変調は光ファイバの群遅延分
散によって振幅変調に変換されるため、光信号の波形歪
を生じ、伝送特性の劣化をもたらす。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光増幅中継器では、光信号の伝送速度を増大し、中
継間隔を拡大する有効な手段がなかった。
【0007】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、4波混合を抑制し、自己位相変調効果に
よる波形歪を補償しかつ光ファイバ群遅延分散による伝
送速度・中継間隔の制限を打破することのできる光増幅
中継器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、光伝送路中に介在される光増幅中継器に
おいて、光入出射端間に縦続接続される複数の光増幅器
と、前記複数の光増幅器とは別体で構成され、前記複数
の光増幅器の各間の少なくとも1箇所に介在され、前記
光伝送路の群遅延分散量を所用の群遅延分散量に補償す
る群遅延分散等化光回路とを具備し、前記複数の光増幅
器のうち前記等化光回路の後置光増幅器は出力飽和特性
を有することを特徴とする。
【0009】
【作用】上記構成による光増幅中継器では、群遅延分散
の大きな条件で使用して位相整合条件を阻止することに
より、4波混合を抑制する。このとき、光ファイバの伝
送帯域が制限され、また自己位相変調の振幅変調への変
換も大きくなるので、光増幅中継を行う毎に光伝送路の
群遅延分散を補償することで、超高速・長中継間隔を実
現する。さらに、光等化回路は比較的大きな損失を持
ち、光増幅器の前段では雑音指数が損失分だけ劣化し、
光増幅器の後方では送出出力が低下して必要な伝送距離
が確保できなくなるので、光増幅器を複数に分割して、
その中間に群遅延等化光回路を配置し、分割した前置光
増幅器の利得分だけ等化光回路の損失による雑音指数の
劣化を軽減する。また、後置光増幅器に出力飽和特性を
持たせることにより、送出出力の低下を軽減する。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。
【0011】図1はこの発明に係る光増幅中継器の構成
を示すものである。この光増幅中継器は、光伝送路1か
らの光信号を入射して光増幅する前置光増幅器11と、
この前置光増幅器11で増幅された光信号を入射して光
伝送路1の群遅延分散量を所定の群遅延分散量に補償す
る等化光回路12と、この等化光回路12から出射され
る光信号を入射して光増幅し、光伝送路2に送出する後
置光増幅器13で構成される。
【0012】光伝送路1からの光信号は波長1.552
μmであって、この波長での標準DSF(ディスパージ
ョン・シフト・ファイバ:1.55ミクロンに0分散波
長を持たせたファイバ)は最大±2ps/nm・kmの
群遅延分散量を持つ。
【0013】この光信号を入射する前置光増幅器11
は、雑音指数の点を重視して、1.48μm励起光源a
によるフォワード励起法を採用している。すなわち、W
DM(波長多重)カプラbで光源aからの励起光を光伝
送路に乗せ、発振防止用の光アイソレータcを介してE
rドープ光ファイバdを励起する。この励起によって増
幅された光信号は光アイソレータeを介して等化光回路
12に送出される。
【0014】この等化光回路12は入射される光信号を
ASE除去用光バンドパスフィルタfに通して波長1.
552μmの成分のみを抽出し、群遅延分散等化光ファ
イバgに入射する。この等化光ファイバgは光伝送路1
に生じる群遅延分散とは逆特性の群遅延分散を有してお
り、このファイバgに抽出した光信号を通すことによ
り、光伝送路1の群遅延分散量を補償することができ
る。
【0015】この等化光回路12から送出される光信号
を入射する後置光増幅器13は、光出力性を重視して、
双方向励起法を採用している。すなわち、第1WDMカ
プラhで第1励起光源iからの励起光を光伝送路に乗
せ、発振防止用の光アイソレータjを介してErドープ
光ファイバkを励起する。同時に、第2WDMカプラl
で第2励起光源mからの励起光を光伝送路に乗せてEr
ドープ光ファイバkを励起する。この双方向の励起によ
って光信号は飽和状態まで増幅され、光アイソレータn
を介して後方の光伝送路2に送出される。上記構成にお
いて、その作用を説明する。
【0016】まず、前述した4波混合は、群遅延分散の
大きな条件で使用して、位相整合条件を阻止することに
より抑制できる。しかし、このときの光ファイバの伝送
帯域は制限され、また自己位相変調の振幅変調への変換
も大きくなる。そこで、この発明では、光等化回路12
を備えた光増幅中継器で中継する毎に光伝送路の群遅延
分散を補償することで、超高速・長中継間隔を実現す
る。
【0017】ここで、光等化回路12は比較的大きな損
失を持つため、光増幅器の前段に配置すると、雑音指数
が損失分だけ劣化する。また、光増幅器の後方に配置す
ると、送出出力が低下して必要な伝送距離が確保できな
くなる。
【0018】このため、この実施例では、光増幅器を2
つに分割して、その中間に群遅延等化光回路12を配置
している。すなわち、分割した前置光増幅器11の利得
分だけ等化光回路12の損失による雑音指数の劣化を軽
減できる。また、後置光増幅器13に出力飽和特性を持
たせることにより、送出出力の低下を軽減できる。さら
に、具体的な例をあげて説明する。
【0019】まず、従来技術として、光電気変換を行う
中間中継器で、そこまでの光伝送路に生じた群遅延分散
量を集中的に等化する処理を実行させる集中等化方法が
知られている。この集中等化方法で、伝送速度10Gb
ps、送信出力+16dBm、光増幅中継間隔80km
で3中継した場合の残留伝送歪は、図2(a)に示すよ
うに、信号波形の立上がり、立ち下がり時にリプルとな
って現れる。
【0020】これに対して、各光増幅中継点に上記実施
例による光増幅中継器を用いて、各光増幅中継点で等化
処理を行う分割等化方法で処理すると、図2(b)に示
すようにほとんどリプルを生じなくなる。この2つの方
法は小信号領域では差異が少ないが、自己位相変調効果
が顕著となる領域では、歪の残留量は集中等化方法の方
が多く、分割等化方法の方が少ない。
【0021】さらに、上記の例で、320km伝送で
は、遅延分散量は標準DSFで±640ps/nmに達
してしまう。例えば−18ps/nm・kmの通常分散
ファイバを等化光回路に用いると、36km必要とな
り、その損失は約9dB(=0.25dB/km×36
km)にもなる。したがって、この損失を集中等化方法
で補償するよりも分割等化方法で補償する方が有利であ
る。
【0022】したがって、上記構成による光増幅中継器
を用いれば、4波混合を抑制しつつ、従来補償は不可能
と考えられていた非線形現象である自己位相変調効果に
よる波形歪を補償することができ、これによって光ファ
イバ群遅延分散による伝送速度・中継間隔の制限を大幅
に改善することができる。
【0023】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば光増幅器の分割数は任意でよく、各
光増幅器間の少なくとも1箇所に等化光回路を介在させ
れば良い。但し、等化光回路の後段に配置される光増幅
器は出力飽和特性を有している必要がある。その他、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形しても、同様
に実施可能であることはいうまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、4波混
合を抑制し、自己位相変調効果による波形歪を補償しか
つ光ファイバ群遅延分散による伝送速度・中継間隔の制
限を打破することのできる光増幅中継器を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光増幅中継器の一実施例の構成
を示す構成図。
【図2】同実施例の効果を説明するための伝送出力波形
を示す波形図。
【符号の説明】
1,2…光伝送路、11…前置光増幅器、12…等化光
回路、13…後置光増幅器、a,i,m…励起光源、
b,h,l…WDMカプラ、c,e,j,n…光アイソ
レータ、d,k…Erドープ光ファイバ、f…ASE除
去用光バンドパスフィルタ、g…群遅延分散等化光ファ
イバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−96287(JP,A) 特開 昭62−65530(JP,A) 特開 昭62−65529(JP,A) 特開 平5−152645(JP,A) 特開 平4−335619(JP,A) H.TAGA,S.YAMAMOT O,K.MOCHIZUKI,H.WA KABAYASHI,”4Gbit /s,188km OPTICAL FI BRE TRANSMISSON EX PERIMENT USING THR EE PACKAGED LASER AMPLIFIERS”,ELECTR ONICS LETTERS,THE INSTITUTION OF ELE CTRICAL NEGINEERS, 20th July 1989,vol.25, No.15,p.999−1000 中川潤一、大越孝敬、”群遅延補償器 を分散配置した長距離光ファイバ通信系 のシュミレーション”、1992年電子商法 通信学会秋季大会講演論文集、社団法人 電子情報通信学会、1992年9月9月15日 発行、分冊4、p.52 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G02F 1/29 - 7/00 G02B 6/00 - 6/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光伝送路中に介在される光増幅中継器に
    おいて、光入出射端間に縦続接続される複数の光増幅器
    と、前記複数の光増幅器とは別体で構成され、前記複数
    の光増幅器の各間の少なくとも1箇所に介在され、前記
    光伝送路の群遅延分散量を所用の群遅延分散量に補償す
    る群遅延分散等化光回路とを具備し、前記複数の光増幅
    器のうち前記等化光回路の後置光増幅器は出力飽和特性
    を有することを特徴とする光増幅中継器。
  2. 【請求項2】 前記群遅延分散等化光回路は入射側光伝
    送路の群遅延分散と逆特性の群遅延分散を持つ光ファイ
    バであることを特徴とする請求項1記載の光増幅中継
    器。
JP08893292A 1992-04-09 1992-04-09 光増幅中継器 Expired - Lifetime JP3215153B2 (ja)

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3028906B2 (ja) * 1994-01-27 2000-04-04 ケイディディ株式会社 ソリトン光通信システム及びその光送信装置と光受信装置
IT1275554B (it) * 1995-07-14 1997-08-07 Pirelli Cavi Spa Dispositivo per la riduzione del rumore ottico dovuto ad interazione a quattro onde
JP4094126B2 (ja) 1998-07-09 2008-06-04 富士通株式会社 希土類ドープ光ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.TAGA,S.YAMAMOTO,K.MOCHIZUKI,H.WAKABAYASHI,"4Gbit/s,188km OPTICAL FIBRE TRANSMISSON EXPERIMENT USING THREE PACKAGED LASER AMPLIFIERS",ELECTRONICS LETTERS,THE INSTITUTION OF ELECTRICAL NEGINEERS,20th July 1989,vol.25,No.15,p.999−1000
中川潤一、大越孝敬、"群遅延補償器を分散配置した長距離光ファイバ通信系のシュミレーション"、1992年電子商法通信学会秋季大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会、1992年9月9月15日発行、分冊4、p.52

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