JP3468097B2 - 超広帯域波長分散補償・増幅デバイス - Google Patents
超広帯域波長分散補償・増幅デバイスInfo
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
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- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
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- G02B6/2932—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations comprising a directional router, e.g. directional coupler, circulator
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- G02B6/29392—Controlling dispersion
- G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域波長分散補
償・増幅デバイス，およびそれを用いた光通信システム
に関し、特に、波長多重通信用伝送路の波長分散を広帯
域にわたって補償するための多機能型の広帯域波長分散
補償・増幅デバイスに関するものである。
償・増幅デバイス，およびそれを用いた光通信システム
に関し、特に、波長多重通信用伝送路の波長分散を広帯
域にわたって補償するための多機能型の広帯域波長分散
補償・増幅デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、１．５５μｍ帯の光ファイバ増幅
器の急速な進展に伴い、１．５５μｍ帯の光信号を数波
乃至数十波用いた波長多重伝送により、高速かつ大容量
の情報を長距離伝送するシステムの研究開発が活発にな
ってきた。このようなシステムの構成方法として、伝送
路に零分散特性を１．３μｍで持つシングルモード光フ
ァイバを用い、これに１．５５μｍ帯の波長多重された
信号光を数波〜数十波伝送させる方法が検討されてい
る。波長多重された信号光を長距離伝送する場合、問題
になるのは波長分散（光の速度が波長により異なるこ
と）である。
器の急速な進展に伴い、１．５５μｍ帯の光信号を数波
乃至数十波用いた波長多重伝送により、高速かつ大容量
の情報を長距離伝送するシステムの研究開発が活発にな
ってきた。このようなシステムの構成方法として、伝送
路に零分散特性を１．３μｍで持つシングルモード光フ
ァイバを用い、これに１．５５μｍ帯の波長多重された
信号光を数波〜数十波伝送させる方法が検討されてい
る。波長多重された信号光を長距離伝送する場合、問題
になるのは波長分散（光の速度が波長により異なるこ
と）である。
【０００３】図１０は分散状態と伝搬距離の関係を示
す。パルス状の入力信号光が光ファイバを伝搬すると
き、分散が零であれば光ファイバから出力される波形に
変化は生じない。しかし、分散値が大きくなるにつれ
て、入力信号光のパルス波形自体が崩れて広がりを持っ
てくる。このように分散値の大きい光ファイバ内を入力
信号光が長距離伝搬すると、その出力信号光が劣化す
る。そこで、波長分散を補償し、分散値を零にする必要
がある。１．５５μｍ帯での光ファイバの波長分散を補
償する方法として、波長多重伝送路に分散補償ファイバ
を付加する方法が提案されている。その具体例が、特開
平８−２３４２５５号公報および特開平９−１９１２９
０号公報に示されている。
す。パルス状の入力信号光が光ファイバを伝搬すると
き、分散が零であれば光ファイバから出力される波形に
変化は生じない。しかし、分散値が大きくなるにつれ
て、入力信号光のパルス波形自体が崩れて広がりを持っ
てくる。このように分散値の大きい光ファイバ内を入力
信号光が長距離伝搬すると、その出力信号光が劣化す
る。そこで、波長分散を補償し、分散値を零にする必要
がある。１．５５μｍ帯での光ファイバの波長分散を補
償する方法として、波長多重伝送路に分散補償ファイバ
を付加する方法が提案されている。その具体例が、特開
平８−２３４２５５号公報および特開平９−１９１２９
０号公報に示されている。
【０００４】図１１はその波長分散補償デバイスを示
す。光分岐結合器（ＣＰＬ）１０１は、波長λ1 〜λn
により波長多重されている信号光１００−１を入力と
し、波長λ1 ，λ2 ，・・・〜λn の波長毎に分岐して
出力する。光分岐結合器１０１のｎ個の出力端のそれぞ
れには、予め設定した波長帯のみを通過させるバンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）１０２−１〜１０２−ｎが接続さ
れている。バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎ
のそれぞれには、波長分散補償部（ＤＣ）１０３−１〜
１０３−ｎが接続され、これらの出力端には光分岐結合
器（ＣＰＬ）１０４が接続されている。光分岐結合器１
０４からは、波長λ1 〜λn を波長多重した信号光１０
０−２が出力される。
す。光分岐結合器（ＣＰＬ）１０１は、波長λ1 〜λn
により波長多重されている信号光１００−１を入力と
し、波長λ1 ，λ2 ，・・・〜λn の波長毎に分岐して
出力する。光分岐結合器１０１のｎ個の出力端のそれぞ
れには、予め設定した波長帯のみを通過させるバンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）１０２−１〜１０２−ｎが接続さ
れている。バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎ
のそれぞれには、波長分散補償部（ＤＣ）１０３−１〜
１０３−ｎが接続され、これらの出力端には光分岐結合
器（ＣＰＬ）１０４が接続されている。光分岐結合器１
０４からは、波長λ1 〜λn を波長多重した信号光１０
０−２が出力される。
【０００５】図１１の構成では、光分岐結合器１０１に
よって波長λ1 〜λn が波長毎に分波され、さらに、バ
ンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれに
よって定められた波長以外の波長成分が除去される。こ
の後、分波後の各波長の光信号毎にそれぞれ独立に波長
分散補償部１０３−１〜１０３−ｎにより伝送路の波長
分散が補償され、各波長λ1 〜λn のそれぞれに対して
全体として零分散になる。波長分散補償部１０３−１〜
１０３−ｎの出力は、光分岐結合器１０４によって多重
化され、信号光１００−２として出力される。
よって波長λ1 〜λn が波長毎に分波され、さらに、バ
ンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれに
よって定められた波長以外の波長成分が除去される。こ
の後、分波後の各波長の光信号毎にそれぞれ独立に波長
分散補償部１０３−１〜１０３−ｎにより伝送路の波長
分散が補償され、各波長λ1 〜λn のそれぞれに対して
全体として零分散になる。波長分散補償部１０３−１〜
１０３−ｎの出力は、光分岐結合器１０４によって多重
化され、信号光１００−２として出力される。
【０００６】図１２は特開平８−２８６２１８号公報に
示されている波長分散補償デバイスを示し、光サーキュ
レータと、カスケードに接続された複数のファイバグレ
ーティングを有する。光サーキュレータ１０５はポート
から波長λ1 ，λ2 ，・・・，λn により波長多重さ
れている信号光１００−１を入力してポートに出力
し、ポートに接続されているファイバグレーティング
１０６−１，１０６−２，・・・，１０６−ｎによっ
て、波長の違いによるパルスの伝達時間差を光学的に補
償し、ポートから出力する。ファイバグレーティング
１０６−１，１０６−２，・・・，１０６−ｎがカスケ
ードに接続された終端部１２２は反射防止の処理が施さ
れている。
示されている波長分散補償デバイスを示し、光サーキュ
レータと、カスケードに接続された複数のファイバグレ
ーティングを有する。光サーキュレータ１０５はポート
から波長λ1 ，λ2 ，・・・，λn により波長多重さ
れている信号光１００−１を入力してポートに出力
し、ポートに接続されているファイバグレーティング
１０６−１，１０６−２，・・・，１０６−ｎによっ
て、波長の違いによるパルスの伝達時間差を光学的に補
償し、ポートから出力する。ファイバグレーティング
１０６−１，１０６−２，・・・，１０６−ｎがカスケ
ードに接続された終端部１２２は反射防止の処理が施さ
れている。
【０００７】図１３は特開平７−３２７０１２号公報に
示されている波長分散補償デバイスを示し、波長多重さ
れた信号光１００−１を光サーキュレータ１０５のポー
トから入力してポートの分散補償光ファイバ１０７
へ導き、その後、マルチプレクサ／ディマルチプレクサ
１０８でそれぞれの波長の信号光を分波して異なる分散
補償光ファイバ１０９−１，１０９−２，・・・，１０
９−ｎ内を伝搬させ、それぞれのミラー１１０で反射さ
せて再びそれぞれの分散補償光ファイバ１０９−１，１
０９−２，・・・，１０９−ｎを通ってマルチプレクサ
／ディマルチプレクサ１０８で合成され、分散補償光フ
ァイバ１０７、光サーキュレータ１０５のポートから
ポートへ出力されることにより、それぞれの波長の分
散を補償する。
示されている波長分散補償デバイスを示し、波長多重さ
れた信号光１００−１を光サーキュレータ１０５のポー
トから入力してポートの分散補償光ファイバ１０７
へ導き、その後、マルチプレクサ／ディマルチプレクサ
１０８でそれぞれの波長の信号光を分波して異なる分散
補償光ファイバ１０９−１，１０９−２，・・・，１０
９−ｎ内を伝搬させ、それぞれのミラー１１０で反射さ
せて再びそれぞれの分散補償光ファイバ１０９−１，１
０９−２，・・・，１０９−ｎを通ってマルチプレクサ
／ディマルチプレクサ１０８で合成され、分散補償光フ
ァイバ１０７、光サーキュレータ１０５のポートから
ポートへ出力されることにより、それぞれの波長の分
散を補償する。
【０００８】図１４は特開平８−２０４２５８号公報に
示されている波長分散補償・増幅の作用を有する光通信
システムを示し、信号光の伝送距離を延ばすため、伝送
路の途中に光ファイバ増幅器を挿入している。これは、
光通信システムにおいて、送信器１１１からの信号光を
分散補償器１１９から零分散光ファイバ１１８に伝搬さ
せて受信器１１２に受信させる構成を有する。この分散
補償器１１９は、光ファイバ１２０からの信号光を光サ
ーキュレータ１０５のポートからポートへ出力し、
光サーキュレータ１０５と反射板１１７との間で往復さ
せて光サーキュレータ１０５のポートに接続された光
ファイバ１２１に導く往復光路１２２を設けて構成し、
往復光路１２２には、ファラデー回転子１１６に結合さ
れた反射板１１７と、分散補償光ファイバ１０７と、Ｅ
ｒドープファイバ１１５を直列に設けている。光ファイ
バ１２０からの光は光サーキュレータ１０５のポート
からポートへ出力され、Ｅｒドープファイバ１１５→
分散補償光ファイバ１０７→反射板１１７→分散補償光
ファイバ１０７→Ｅｒドープファイバ１１５の順に往復
伝搬させることにより、分散補償光ファイバ１０７によ
る分散補償とＥｒドープファイバ１１５による光増幅と
を効率的に行う。
示されている波長分散補償・増幅の作用を有する光通信
システムを示し、信号光の伝送距離を延ばすため、伝送
路の途中に光ファイバ増幅器を挿入している。これは、
光通信システムにおいて、送信器１１１からの信号光を
分散補償器１１９から零分散光ファイバ１１８に伝搬さ
せて受信器１１２に受信させる構成を有する。この分散
補償器１１９は、光ファイバ１２０からの信号光を光サ
ーキュレータ１０５のポートからポートへ出力し、
光サーキュレータ１０５と反射板１１７との間で往復さ
せて光サーキュレータ１０５のポートに接続された光
ファイバ１２１に導く往復光路１２２を設けて構成し、
往復光路１２２には、ファラデー回転子１１６に結合さ
れた反射板１１７と、分散補償光ファイバ１０７と、Ｅ
ｒドープファイバ１１５を直列に設けている。光ファイ
バ１２０からの光は光サーキュレータ１０５のポート
からポートへ出力され、Ｅｒドープファイバ１１５→
分散補償光ファイバ１０７→反射板１１７→分散補償光
ファイバ１０７→Ｅｒドープファイバ１１５の順に往復
伝搬させることにより、分散補償光ファイバ１０７によ
る分散補償とＥｒドープファイバ１１５による光増幅と
を効率的に行う。
【０００９】しかし、従来の波長分散補償デバイスによ
ると、以下に列挙する問題がある。 (1) 図１１の構成の場合、波長分散補償部１０３−１〜
１０３−ｎには通過型の光部品、例えば、分散補償光フ
ァイバが用いられるが、その長さが数ｋｍ以上に及ぶた
め、光損失が大きい，サイズが大きい，低コスト化が難
しい，等の問題がある。 (2) また、入力部に波長多重されている信号光をｎ分配
するための光分岐結合器１０１を必要とし、さらに、出
力部にｎ分波された信号光を合波させるための光分岐結
合器１０４を必要とするため、これら光分岐結合器での
分岐合波損失により、波長多重された信号光が減衰し、
伝送距離に制限を受けるという問題がある。 (3) さらに、波長多重された信号光の波長間隔が接近し
てくると、バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎ
の波長分離度が悪くなるため、それぞれ波長毎に分離し
て伝搬させる分散補償光ファイバ１０３−１〜１０３−
ｎ内に所望波長以外の非希望波長の信号光も漏れて伝搬
し、希望光の波長の信号光が分散補償される以外に、非
希望光の波長の信号光も何らかの分散を補なわれてしま
い、その後、光分岐結合器１０４で合波されるため、非
常に複雑で、不十分な波長分散補償となる。 (4) 図１２の構成は理想的であるが、波長多重数が増
え、その波長帯域が広くなってくると、各々のファイバ
グレーティング１０６−１〜１０６−ｎ内を複数の波長
の信号光が伝搬することによって、その伝搬した信号光
の光パワや遅延量に影響を及ぼす。すなわち、広帯域に
わたって波長分散を補償することが難しい。また、波長
多重数の増加に伴い、ファイバグレーティングの数も増
えてくるため、ファイバグレーティングの製作も難しく
なると共に、温度や湿度変化、振動や衝撃に対して信頼
性が問題になってくる。さらに、それぞれの波長に対し
て遅延時間がリップルを持つ，いわゆる群遅延リップル
が増大し、波形ひずみを起こす。 (5) 図１３の構成は、図１２の問題点を解決してくれる
が、マルチプレクサ／ディマルチプレクサ１０８の波長
分離度は波長多重数が増えるにつれて悪くなり、それぞ
れの分散補償光ファイバ１０９−１〜１０９−ｎ内には
希望波長の信号光以外に、非希望波長の信号光も漏れ込
んで伝搬するため、非希望光の信号光も希望しない遅延
量をもたされてしまい、結果的にそれぞれの波長の信号
光の波長分散補償が不十分になってしまう。これも上記
群遅延リップルを生じさせる。 (6) 図１４の構成は、波長分散と光増幅を一体化した構
成であり、より長距離伝送用として良好な構成である
が、波長多重数が増えるにつれてそれぞれの波長の信号
光を均一な利得で増幅することが難しくなり、また波長
分散スロープを一様に低くすることが難しくなる。すな
わち、波長分散スロープの制御が困難であり、中継数の
増大と共に波長スロープが大きくなってしまい、伝送帯
域の制限を受けてしまう。
ると、以下に列挙する問題がある。 (1) 図１１の構成の場合、波長分散補償部１０３−１〜
１０３−ｎには通過型の光部品、例えば、分散補償光フ
ァイバが用いられるが、その長さが数ｋｍ以上に及ぶた
め、光損失が大きい，サイズが大きい，低コスト化が難
しい，等の問題がある。 (2) また、入力部に波長多重されている信号光をｎ分配
するための光分岐結合器１０１を必要とし、さらに、出
力部にｎ分波された信号光を合波させるための光分岐結
合器１０４を必要とするため、これら光分岐結合器での
分岐合波損失により、波長多重された信号光が減衰し、
伝送距離に制限を受けるという問題がある。 (3) さらに、波長多重された信号光の波長間隔が接近し
てくると、バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎ
の波長分離度が悪くなるため、それぞれ波長毎に分離し
て伝搬させる分散補償光ファイバ１０３−１〜１０３−
ｎ内に所望波長以外の非希望波長の信号光も漏れて伝搬
し、希望光の波長の信号光が分散補償される以外に、非
希望光の波長の信号光も何らかの分散を補なわれてしま
い、その後、光分岐結合器１０４で合波されるため、非
常に複雑で、不十分な波長分散補償となる。 (4) 図１２の構成は理想的であるが、波長多重数が増
え、その波長帯域が広くなってくると、各々のファイバ
グレーティング１０６−１〜１０６−ｎ内を複数の波長
の信号光が伝搬することによって、その伝搬した信号光
の光パワや遅延量に影響を及ぼす。すなわち、広帯域に
わたって波長分散を補償することが難しい。また、波長
多重数の増加に伴い、ファイバグレーティングの数も増
えてくるため、ファイバグレーティングの製作も難しく
なると共に、温度や湿度変化、振動や衝撃に対して信頼
性が問題になってくる。さらに、それぞれの波長に対し
て遅延時間がリップルを持つ，いわゆる群遅延リップル
が増大し、波形ひずみを起こす。 (5) 図１３の構成は、図１２の問題点を解決してくれる
が、マルチプレクサ／ディマルチプレクサ１０８の波長
分離度は波長多重数が増えるにつれて悪くなり、それぞ
れの分散補償光ファイバ１０９−１〜１０９−ｎ内には
希望波長の信号光以外に、非希望波長の信号光も漏れ込
んで伝搬するため、非希望光の信号光も希望しない遅延
量をもたされてしまい、結果的にそれぞれの波長の信号
光の波長分散補償が不十分になってしまう。これも上記
群遅延リップルを生じさせる。 (6) 図１４の構成は、波長分散と光増幅を一体化した構
成であり、より長距離伝送用として良好な構成である
が、波長多重数が増えるにつれてそれぞれの波長の信号
光を均一な利得で増幅することが難しくなり、また波長
分散スロープを一様に低くすることが難しくなる。すな
わち、波長分散スロープの制御が困難であり、中継数の
増大と共に波長スロープが大きくなってしまい、伝送帯
域の制限を受けてしまう。
【００１０】従って、本発明の目的は広帯域にわたって
伝送路の波長分散およびその分散スロープを補償するこ
とが可能な超広帯域波長分散補償・増幅デバイスを提供
することである。
伝送路の波長分散およびその分散スロープを補償するこ
とが可能な超広帯域波長分散補償・増幅デバイスを提供
することである。
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、光ファイバ伝送路を伝搬してきた波長多
重信号光を増幅し、かつ波長分散を補償するとともにさ
らに前記波長多重信号光を増幅する超広帯域波長分散補
償・増幅デバイスにおいて、前記光ファイバ伝送路から
伝搬してきた前記波長多重信号光を第１のポートに入力
して第２のポートへ出力し、増幅および波長分散補償さ
れた前記波長多重信号光を前記第２のポートに入力して
第３のポートに出力し次段の光ファイバ伝送路へ供給す
る光サーキュレータと、前記光サーキュレータの前記第
２のポートに接続され、前記第２のポートから出力され
る前記波長多重信号光，および前記第２のポートへ供給
される前記増幅および波長分散補償された波長多重信号
光を増幅する希土類元素添加光ファイバ増幅器と、前記
希土類元素添加光ファイバ増幅器から出力された前記波
長多重信号光を入力し当該波長多重信号光を複数の分波
信号光帯に分波して出力し、波長分散補償された前記複
数の分波信号光帯を入力し当該波長分散補償された複数
の分波信号光帯を合波して波長分散補償された波長多重
信号光として前記希土類元素添加光ファイバ増幅器へ出
力するＷＤＭフィルタと、前記ＷＤＭフィルタから出力
された前記分波信号光帯を入力し当該分波信号光帯の波
長に応じた位置で反射させることにより波長に応じた遅
延量を前記分波信号光帯に付与して前記ＷＤＭフィルタ
へ供給する複数のグレーティングと、前記ＷＤＭフィル
タに入力する前記波長多重信号光中の任意の一つの信号
光と前記ＷＤＭフィルタから出力される前記グレーティ
ングによる波長分散補償後の前記任意の一つの前記波長
多重信号光から前記遅延量に応じた前記波長多重信号光
の遅延時間差あるいは位相差を検出する検出手段と、前
記遅延時間差あるいは位相差に基づいて前記複数のグレ
ーティングの前記遅延量を制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする超広帯域波長分散補償・増幅デバイスを
提供する。
達成するため、光ファイバ伝送路を伝搬してきた波長多
重信号光を増幅し、かつ波長分散を補償するとともにさ
らに前記波長多重信号光を増幅する超広帯域波長分散補
償・増幅デバイスにおいて、前記光ファイバ伝送路から
伝搬してきた前記波長多重信号光を第１のポートに入力
して第２のポートへ出力し、増幅および波長分散補償さ
れた前記波長多重信号光を前記第２のポートに入力して
第３のポートに出力し次段の光ファイバ伝送路へ供給す
る光サーキュレータと、前記光サーキュレータの前記第
２のポートに接続され、前記第２のポートから出力され
る前記波長多重信号光，および前記第２のポートへ供給
される前記増幅および波長分散補償された波長多重信号
光を増幅する希土類元素添加光ファイバ増幅器と、前記
希土類元素添加光ファイバ増幅器から出力された前記波
長多重信号光を入力し当該波長多重信号光を複数の分波
信号光帯に分波して出力し、波長分散補償された前記複
数の分波信号光帯を入力し当該波長分散補償された複数
の分波信号光帯を合波して波長分散補償された波長多重
信号光として前記希土類元素添加光ファイバ増幅器へ出
力するＷＤＭフィルタと、前記ＷＤＭフィルタから出力
された前記分波信号光帯を入力し当該分波信号光帯の波
長に応じた位置で反射させることにより波長に応じた遅
延量を前記分波信号光帯に付与して前記ＷＤＭフィルタ
へ供給する複数のグレーティングと、前記ＷＤＭフィル
タに入力する前記波長多重信号光中の任意の一つの信号
光と前記ＷＤＭフィルタから出力される前記グレーティ
ングによる波長分散補償後の前記任意の一つの前記波長
多重信号光から前記遅延量に応じた前記波長多重信号光
の遅延時間差あるいは位相差を検出する検出手段と、前
記遅延時間差あるいは位相差に基づいて前記複数のグレ
ーティングの前記遅延量を制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする超広帯域波長分散補償・増幅デバイスを
提供する。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】ここで、前記検出手段は、前記光サーキュ
レータの前記第２のポートに接続された光伝送路に結合
されて前記波長多重信号光の１／１０から１／１００の
光パワを取り出す２端子カプラと、前記２端子カプラの
各出力端子に結合された第１および第２の光・電気変換
回路と、前記第１および第２の光・電気変換回路の出力
に基づいて前記遅延時間差あるいは前記位相差を検出す
る検出回路を有する構成が好ましい。
レータの前記第２のポートに接続された光伝送路に結合
されて前記波長多重信号光の１／１０から１／１００の
光パワを取り出す２端子カプラと、前記２端子カプラの
各出力端子に結合された第１および第２の光・電気変換
回路と、前記第１および第２の光・電気変換回路の出力
に基づいて前記遅延時間差あるいは前記位相差を検出す
る検出回路を有する構成が好ましい。
【００２５】前記制御手段は、前記遅延時間差あるいは
前記位相差に応じて前記複数のグレーティングの温度を
制御する温度制御手段である構成が好ましい。
前記位相差に応じて前記複数のグレーティングの温度を
制御する温度制御手段である構成が好ましい。
【００２６】前記制御手段は、前記遅延時間差あるいは
前記位相差に応じて前記複数のグレーティングに付与す
る応力を制御する応力制御手段である構成が好ましい。
前記位相差に応じて前記複数のグレーティングに付与す
る応力を制御する応力制御手段である構成が好ましい。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の超広帯域波長分散
補償・増幅デバイスを添付図面を参照しながら詳細に説
明する。
補償・増幅デバイスを添付図面を参照しながら詳細に説
明する。
【００３６】図１は本発明の第１の実施の形態に係る超
広帯域波長分散補償・増幅デバイスを示す。この超広帯
域波長分散補償・増幅デバイスは、波長１．３μｍで零
分散波長となるシングルモード光ファイバ伝送路１と、
Ｅｒ添加光ファイバ１９と、ＷＤＭフィルタ９と、チャ
ープトグレーティイングファイバ６−１〜６−４と、光
サーキュレータ３と、Ｅｒ添加光ファイバ１９にＷＤＭ
カプラ１７によって結合された励起光源１８と、波長
１．３μｍで零分散波長となるシングルモード光ファイ
バ伝送路４を有して構成されている。
広帯域波長分散補償・増幅デバイスを示す。この超広帯
域波長分散補償・増幅デバイスは、波長１．３μｍで零
分散波長となるシングルモード光ファイバ伝送路１と、
Ｅｒ添加光ファイバ１９と、ＷＤＭフィルタ９と、チャ
ープトグレーティイングファイバ６−１〜６−４と、光
サーキュレータ３と、Ｅｒ添加光ファイバ１９にＷＤＭ
カプラ１７によって結合された励起光源１８と、波長
１．３μｍで零分散波長となるシングルモード光ファイ
バ伝送路４を有して構成されている。
【００３７】この超広帯域波長分散補償・増幅デバイス
において、波長多重された波長多重信号光は、波長帯と
して１．５３〜１．５６μｍ（あるいは１．５７〜１．
６１）を用い、波長多重数は上記波長帯において０．２
ｎｍ，０．４ｎｍなどの間隔で４波，８波，１６波，３
２波，６４波、・・等である。したがって、波長多重信
号光が５０ｋｍ以上のシングルモード光ファイバ伝送路
１を伝搬すると、伝送距離に応じて分散量が多くなり、
かつ波長によって上記分散量も異なる。つまり分散スロ
ープを持つ。このように分散量をもつと、波形歪みの原
因になるので、上記分散量を補償すると同時に、分散ス
ロープを制御しなければならない。また、波長多重信号
光は長尺のシングルモード光ファイバ伝送路１を伝搬す
ることによって減衰するので、その減衰も増幅器を挿入
して補う必要がある。上記分散補償と増幅作用を次のよ
うにして行う。
において、波長多重された波長多重信号光は、波長帯と
して１．５３〜１．５６μｍ（あるいは１．５７〜１．
６１）を用い、波長多重数は上記波長帯において０．２
ｎｍ，０．４ｎｍなどの間隔で４波，８波，１６波，３
２波，６４波、・・等である。したがって、波長多重信
号光が５０ｋｍ以上のシングルモード光ファイバ伝送路
１を伝搬すると、伝送距離に応じて分散量が多くなり、
かつ波長によって上記分散量も異なる。つまり分散スロ
ープを持つ。このように分散量をもつと、波形歪みの原
因になるので、上記分散量を補償すると同時に、分散ス
ロープを制御しなければならない。また、波長多重信号
光は長尺のシングルモード光ファイバ伝送路１を伝搬す
ることによって減衰するので、その減衰も増幅器を挿入
して補う必要がある。上記分散補償と増幅作用を次のよ
うにして行う。
【００３８】例えば、４つの波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，お
よびλ4 （λ1 ＜λ4 ）の波長多重信号光が波長多重さ
れてシングルモード光ファイバ伝送路１を少なくとも５
０ｋｍ伝搬し、矢印Ｌ−１のごとく光サーキュレータ３
のポートに達する。この光サーキュレータ３はポート
から、から、からのごとく循環する光回路
である。上記光サーキュレータ３のポートに達した波
長多重信号光はポートへ矢印Ｌ−２のごとく伝搬し、
ＷＤＭカプラ１７を通ってＥｒ添加光ファイバ１９内を
伝搬する。このＥｒ添加光ファイバ１９内へはＷＤＭカ
プラ１７を通して励起光源１８（波長０．９８μｍ帯，
或いは１．４８μｍ帯の半導体レーザ）からの励起光が
供給され、上記信号光と共にＥｒ添加光ファイバ１９内
を矢印Ｌ−３のごとく伝搬し、上記信号光を数千倍から
１万倍近くまで増幅する。増幅された信号光は矢印Ｌ−
３のごとくＷＤＭフィルタ９内へ入射する。
よびλ4 （λ1 ＜λ4 ）の波長多重信号光が波長多重さ
れてシングルモード光ファイバ伝送路１を少なくとも５
０ｋｍ伝搬し、矢印Ｌ−１のごとく光サーキュレータ３
のポートに達する。この光サーキュレータ３はポート
から、から、からのごとく循環する光回路
である。上記光サーキュレータ３のポートに達した波
長多重信号光はポートへ矢印Ｌ−２のごとく伝搬し、
ＷＤＭカプラ１７を通ってＥｒ添加光ファイバ１９内を
伝搬する。このＥｒ添加光ファイバ１９内へはＷＤＭカ
プラ１７を通して励起光源１８（波長０．９８μｍ帯，
或いは１．４８μｍ帯の半導体レーザ）からの励起光が
供給され、上記信号光と共にＥｒ添加光ファイバ１９内
を矢印Ｌ−３のごとく伝搬し、上記信号光を数千倍から
１万倍近くまで増幅する。増幅された信号光は矢印Ｌ−
３のごとくＷＤＭフィルタ９内へ入射する。
【００３９】このＷＤＭフィルタ９は波長多重信号光を
それぞれ分波し、波長λ1 の信号光をブラッググレーテ
ィングファイバ６−１内へ矢印Ｌ1 のごとく送出し、波
長λ 2 の信号光をブラッググレーティングファイバ６−
２内へ矢印Ｌ3 のごとく送出し、波長λ3 の信号光をブ
ラッググレーティングファイバ６−３内へ矢印Ｌ5 のご
とく送出し、波長λ4 の信号光をブラッググレーティン
グファイバ６−４内へ矢印Ｌ7 のごとく送出する。それ
ぞれのブラッググレーティングファイバ６−１〜６−４
内へ送り込まれた分波信号光帯は、それぞれのブラッグ
グレーティングファイバ６−１〜６−４を伝搬し、途中
で反射されて逆方向に伝搬し、それぞれ遅延量を生じて
再びＷＤＭフィルタ９に戻り、ここで合波されて波長多
重信号光Ｌ−４として伝搬する。
それぞれ分波し、波長λ1 の信号光をブラッググレーテ
ィングファイバ６−１内へ矢印Ｌ1 のごとく送出し、波
長λ 2 の信号光をブラッググレーティングファイバ６−
２内へ矢印Ｌ3 のごとく送出し、波長λ3 の信号光をブ
ラッググレーティングファイバ６−３内へ矢印Ｌ5 のご
とく送出し、波長λ4 の信号光をブラッググレーティン
グファイバ６−４内へ矢印Ｌ7 のごとく送出する。それ
ぞれのブラッググレーティングファイバ６−１〜６−４
内へ送り込まれた分波信号光帯は、それぞれのブラッグ
グレーティングファイバ６−１〜６−４を伝搬し、途中
で反射されて逆方向に伝搬し、それぞれ遅延量を生じて
再びＷＤＭフィルタ９に戻り、ここで合波されて波長多
重信号光Ｌ−４として伝搬する。
【００４０】それぞれのブラッググレーティングファイ
バ６−１〜６−４内での反射位置について説明すると、
波長λ1 の分波信号光帯はブラッググレーティングファ
イバ６−１の最も奥側まで伝搬していって反射され、よ
り大きな遅延量を生じさせられ、波長λ2 ，λ3 ，λ4
と波長が長波長になる程、それぞれのブラッググレーテ
ィングファイバ６−２〜６−４内での反射位置は手前側
になる。すなわち、波長λ4 の分波信号光帯はブラッグ
グレーティングファイバ６−４内を矢印Ｌ7 のごとく伝
搬するが、最も手前側で反射されて逆戻りし、最も少な
い遅延量を生じさせられる。このように、それぞれの波
長の分波信号光帯はそれぞれのブラッググレーティング
ファイバ６−１〜６−４内で所定の遅延量をもたらされ
た後、ＷＤＭフィルタ９で合波されて、再びＥｒ添加光
ファイバ１９内を逆方向に矢印Ｌ−４のごとく伝搬し、
再びここで増幅され、光サーキュレータ３のポートに
達する。
バ６−１〜６−４内での反射位置について説明すると、
波長λ1 の分波信号光帯はブラッググレーティングファ
イバ６−１の最も奥側まで伝搬していって反射され、よ
り大きな遅延量を生じさせられ、波長λ2 ，λ3 ，λ4
と波長が長波長になる程、それぞれのブラッググレーテ
ィングファイバ６−２〜６−４内での反射位置は手前側
になる。すなわち、波長λ4 の分波信号光帯はブラッグ
グレーティングファイバ６−４内を矢印Ｌ7 のごとく伝
搬するが、最も手前側で反射されて逆戻りし、最も少な
い遅延量を生じさせられる。このように、それぞれの波
長の分波信号光帯はそれぞれのブラッググレーティング
ファイバ６−１〜６−４内で所定の遅延量をもたらされ
た後、ＷＤＭフィルタ９で合波されて、再びＥｒ添加光
ファイバ１９内を逆方向に矢印Ｌ−４のごとく伝搬し、
再びここで増幅され、光サーキュレータ３のポートに
達する。
【００４１】光サーキュレータ３のポートに達した波
長多重信号光はポートからポートへ矢印Ｌ−５のご
とく導かれ、出力側のシングルモード光ファイバ４内を
矢印Ｌ−６のごとく伝搬し、次の中継部の超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスに送られる。すなわち、波長分
散補償と増幅は信号光が矢印Ｌ−２からＬ−５へ伝搬す
る間に行われたことになる。
長多重信号光はポートからポートへ矢印Ｌ−５のご
とく導かれ、出力側のシングルモード光ファイバ４内を
矢印Ｌ−６のごとく伝搬し、次の中継部の超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスに送られる。すなわち、波長分
散補償と増幅は信号光が矢印Ｌ−２からＬ−５へ伝搬す
る間に行われたことになる。
【００４２】次に、図１を用いて８つの波長λ1 ，
λ2 ，λ3 ，λ4 ，λ5 ，λ6 ，λ7 ，λ8 （λ1 ＜λ
2 < ・・・< λ8 ）の信号光が波長多重されてシングル
モード光ファイバ伝送路１内を少なくとも５０ｋｍ伝搬
する場合の波長分散補償と増幅作用について説明する。
この場合には、ブラッググレーティングファイバ６−１
〜６−４に代えて、それぞれ複数の波長が伝搬し、それ
ぞれの波長が異なった伝搬距離で反射される構造，すな
わち、チャープトグレーティングファイバを用い、ま
た、ＷＤＭフィルタ９には４つの波長帯λ1 とλ2 ，λ
3 とλ4 ，λ5 とλ6，λ7 とλ8 に合分波する光合分
波フィルタを用いる。これによって、波長多重された信
号光Ｌ−３のうち波長λ1 とλ2 の信号光は矢印Ｌ1 方
向へ、波長λ3とλ4 の信号光は矢印Ｌ3 方向へ、波長
λ5 とλ6 の信号光は矢印Ｌ5 方向へ、λ7 とλ8 の信
号光は矢印Ｌ7 方向へそれぞれ分波される。
λ2 ，λ3 ，λ4 ，λ5 ，λ6 ，λ7 ，λ8 （λ1 ＜λ
2 < ・・・< λ8 ）の信号光が波長多重されてシングル
モード光ファイバ伝送路１内を少なくとも５０ｋｍ伝搬
する場合の波長分散補償と増幅作用について説明する。
この場合には、ブラッググレーティングファイバ６−１
〜６−４に代えて、それぞれ複数の波長が伝搬し、それ
ぞれの波長が異なった伝搬距離で反射される構造，すな
わち、チャープトグレーティングファイバを用い、ま
た、ＷＤＭフィルタ９には４つの波長帯λ1 とλ2 ，λ
3 とλ4 ，λ5 とλ6，λ7 とλ8 に合分波する光合分
波フィルタを用いる。これによって、波長多重された信
号光Ｌ−３のうち波長λ1 とλ2 の信号光は矢印Ｌ1 方
向へ、波長λ3とλ4 の信号光は矢印Ｌ3 方向へ、波長
λ5 とλ6 の信号光は矢印Ｌ5 方向へ、λ7 とλ8 の信
号光は矢印Ｌ7 方向へそれぞれ分波される。
【００４３】チャープトグレーティングファイバ６−１
内を伝搬する波長λ1 とλ2 の信号光Ｌ1 のうち、波長
λ1 の信号光はチャープトグレーティングファイバ６−
１内の最も奥の方まで伝搬していって反射されて逆方向
に矢印Ｌ2 のごとく戻され、また波長λ2 の信号光はチ
ャープトグレーティングファイバ６−１内の波長λ1の
反射点よりも少し手前で反射されて逆方向に矢印Ｌ2 の
ごとく戻され、ＷＤＭフィルタ９で合波される。そし
て、波長の長いλ7 とλ8 の信号光はチャープトグレー
ティングファイバ６−４内を矢印Ｌ7 のごとく伝搬し、
波長λ8 の信号光は最も手前の最も小さい遅延量をもつ
ように反射されて逆方向に矢印Ｌ8 のごとく伝搬し、波
長λ7 の信号光はそれよりもわずかに奥の方で反射され
て逆方向に矢印Ｌ8 のごとく伝搬し、ＷＤＭフィルタ９
で合波される。そしてＷＤＭフィルタ９で合波された波
長多重信号光は矢印Ｌ−４のごとく再びＥｒ添加光ファ
イバ１９を伝搬することによって増幅され、矢印Ｌ−５
のごとく光サーキュレータ３のポートからを通って
出力側のシングルモード光ファイバ４内を伝搬し、矢印
Ｌ−６のごとく、次の光中継部へ送られる。
内を伝搬する波長λ1 とλ2 の信号光Ｌ1 のうち、波長
λ1 の信号光はチャープトグレーティングファイバ６−
１内の最も奥の方まで伝搬していって反射されて逆方向
に矢印Ｌ2 のごとく戻され、また波長λ2 の信号光はチ
ャープトグレーティングファイバ６−１内の波長λ1の
反射点よりも少し手前で反射されて逆方向に矢印Ｌ2 の
ごとく戻され、ＷＤＭフィルタ９で合波される。そし
て、波長の長いλ7 とλ8 の信号光はチャープトグレー
ティングファイバ６−４内を矢印Ｌ7 のごとく伝搬し、
波長λ8 の信号光は最も手前の最も小さい遅延量をもつ
ように反射されて逆方向に矢印Ｌ8 のごとく伝搬し、波
長λ7 の信号光はそれよりもわずかに奥の方で反射され
て逆方向に矢印Ｌ8 のごとく伝搬し、ＷＤＭフィルタ９
で合波される。そしてＷＤＭフィルタ９で合波された波
長多重信号光は矢印Ｌ−４のごとく再びＥｒ添加光ファ
イバ１９を伝搬することによって増幅され、矢印Ｌ−５
のごとく光サーキュレータ３のポートからを通って
出力側のシングルモード光ファイバ４内を伝搬し、矢印
Ｌ−６のごとく、次の光中継部へ送られる。
【００４４】図１の構成では、上記４波長，８波長の波
長多重された信号光の波長分散補償と増幅作用以外に、
１６波長，３２波長，４０波長，６４波長の波長多重さ
れた信号光に対してもそれらの波長分散補償と増幅作用
を行うことができる。
長多重された信号光の波長分散補償と増幅作用以外に、
１６波長，３２波長，４０波長，６４波長の波長多重さ
れた信号光に対してもそれらの波長分散補償と増幅作用
を行うことができる。
【００４５】次に、本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第２の実施の形態について説明する。図２
は第２の実施の形態を示したものである。図１と同一の
部分には同一の符号を付したので重複する説明は省略す
る（以下、図８まで同様である。）。図１と異なる点
は、Ｅｒ添加光ファイバ１９とＷＤＭフィルタ９との間
に３端子の光サーキュレータ３ａと反射器１６を挿入し
た点である。この光サーキュレータ３ａはＥｒ添加光フ
ァイバ１９で増幅された波長多重信号光をポートから
ポートへ導き、その後、矢印Ｌ−４のごとくＷＤＭフ
ィルタ９へ入力させる。またＷＤＭフィルタ９で合波さ
れた波長多重信号光を光サーキュレータ３ａのポート
からポートへ導き、ポートに接続されている反射器
１６で反射させ、その反射された波長多重信号光をポー
トへ導き、矢印Ｌ−６のごとく再びＥｒ添加光ファイ
バ１９内を伝搬させて増幅し、矢印Ｌ−７，Ｌ−８のご
とく出力させるように作用する。すなわち、光サーキュ
レータ３ａを挿入することによって、ＷＤＭフィルタ９
からの不要な反射光によるＥｒ添加光ファイバ１９内で
の波長多重信号光の増幅特性への悪影響（増幅特性の変
動など）を避けることができる。この光サーキュレータ
３ａの挿入によって、Ｅｒ添加光ファイバ１９からの出
力光とＥｒ添加光ファイバ１９への再入力光を分離する
ことができる。
幅デバイスの第２の実施の形態について説明する。図２
は第２の実施の形態を示したものである。図１と同一の
部分には同一の符号を付したので重複する説明は省略す
る（以下、図８まで同様である。）。図１と異なる点
は、Ｅｒ添加光ファイバ１９とＷＤＭフィルタ９との間
に３端子の光サーキュレータ３ａと反射器１６を挿入し
た点である。この光サーキュレータ３ａはＥｒ添加光フ
ァイバ１９で増幅された波長多重信号光をポートから
ポートへ導き、その後、矢印Ｌ−４のごとくＷＤＭフ
ィルタ９へ入力させる。またＷＤＭフィルタ９で合波さ
れた波長多重信号光を光サーキュレータ３ａのポート
からポートへ導き、ポートに接続されている反射器
１６で反射させ、その反射された波長多重信号光をポー
トへ導き、矢印Ｌ−６のごとく再びＥｒ添加光ファイ
バ１９内を伝搬させて増幅し、矢印Ｌ−７，Ｌ−８のご
とく出力させるように作用する。すなわち、光サーキュ
レータ３ａを挿入することによって、ＷＤＭフィルタ９
からの不要な反射光によるＥｒ添加光ファイバ１９内で
の波長多重信号光の増幅特性への悪影響（増幅特性の変
動など）を避けることができる。この光サーキュレータ
３ａの挿入によって、Ｅｒ添加光ファイバ１９からの出
力光とＥｒ添加光ファイバ１９への再入力光を分離する
ことができる。
【００４６】図３は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第３の実施の形態を示したものである。こ
れは波長多重信号光の波長帯として、波長１．５３〜
１．５６μｍを用いた場合に、この波長帯での信号光の
利得の平坦化を図るために、波長１．５３μｍの信号光
の伝搬する伝送路の途中に、波長１．５３μｍの信号光
の一部を減衰させるための光フィルタ２０を設けたもの
である。これにより、上記波長帯を用いて波長多重伝送
する場合の波長分散を制御してほぼ零分散にすると共
に、それぞれの信号光のレベルもほぼ一定にすることが
できる。その他の構成および作用は図２と同一である。
幅デバイスの第３の実施の形態を示したものである。こ
れは波長多重信号光の波長帯として、波長１．５３〜
１．５６μｍを用いた場合に、この波長帯での信号光の
利得の平坦化を図るために、波長１．５３μｍの信号光
の伝搬する伝送路の途中に、波長１．５３μｍの信号光
の一部を減衰させるための光フィルタ２０を設けたもの
である。これにより、上記波長帯を用いて波長多重伝送
する場合の波長分散を制御してほぼ零分散にすると共
に、それぞれの信号光のレベルもほぼ一定にすることが
できる。その他の構成および作用は図２と同一である。
【００４７】図４は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第４の実施の形態を示したものである。こ
れは波長多重信号光Ｌ−１の波長帯として、波長１．５
３〜１．５６μｍのＬバンド（下方帯域）と、波長１．
５７〜１．６１μｍのＨバンド（上方帯域）の２種類の
バンドを用いて１０波長以上の波長多重伝送を行うのに
好適な構成の超広帯域波長分散補償デバイスである。例
えば、波長多重信号光はＬバンドから８波（λ1 〜
λ8 ）の波長の信号光、Ｈバンドから８波（λ9 〜
λ16）の波長の信号光を用いる。
幅デバイスの第４の実施の形態を示したものである。こ
れは波長多重信号光Ｌ−１の波長帯として、波長１．５
３〜１．５６μｍのＬバンド（下方帯域）と、波長１．
５７〜１．６１μｍのＨバンド（上方帯域）の２種類の
バンドを用いて１０波長以上の波長多重伝送を行うのに
好適な構成の超広帯域波長分散補償デバイスである。例
えば、波長多重信号光はＬバンドから８波（λ1 〜
λ8 ）の波長の信号光、Ｈバンドから８波（λ9 〜
λ16）の波長の信号光を用いる。
【００４８】上記信号光はシングルモード光ファイバ１
内を少なくとも５０ｋｍ伝搬して光サーキュレータ３の
ポートに入力され、ポートから取り出されてＷＤＭ
フィルタ１５へ入力される。このＷＤＭフィルタ１５は
波長多重信号光を２つのバンドＬおよびＨの波長多重信
号光に分離するものである。Ｌバンドの波長多重信号光
はＥｒ添加光ファイバ１９−１内を矢印Ｌ−３のごとく
励起光源１８−１からの励起光と共に伝搬して増幅さ
れ、矢印Ｌ−５のごとく、Ｌバンドの波長多重信号光を
合分波するＷＤＭフィルタ９−１へ入力される。同様に
Ｈバンドの波長多重信号光はＥｒ添加光ファイバ１９−
２内を矢印Ｌ−４のごとく励起光源１８−２および１８
−３からの励起光と共に伝搬して増幅され、矢印Ｌ−６
のごとくＨバンドの波長多重信号光を合分波するＷＤＭ
フィルタ９−２へ入力される。ＷＤＭフィルタ９−１へ
入力したＬバンドの波長多重信号光はＷＤＭフィルタ９
−１で４つの波長帯λ1 とλ2 ，λ3 とλ4 ，λ5 とλ
6 ，およびλ7 とλ8 に分波され、それぞれのチャープ
トグレーティングファイバ６−１，６−２，６−３，お
よび６−４を伝搬し、それぞれ所定の位置で反射されて
逆方向に戻ってくるように伝搬し、ＷＤＭフィルタ９−
１で合波された矢印Ｌ−７のごとくＥｒ添加光ファイバ
１９−１を逆方向に伝搬し、再び増幅され、矢印Ｌ−９
のごとくＷＤＭフィルタ１５へ入力される。ＷＤＭフィ
ルタ９−２へ入力したＨバンドの波長多重信号光はＷＤ
Ｍフィルタ９−２で４つの波長帯λ9 とλ10，λ11とλ
12，λ13とλ14，およびλ15とλ16に分波され、それぞ
れのチャープトグレーティングファイバ６−５，６−
６，６−７，および６−８を伝搬し、それぞれ所定の位
置で反射されて逆方向に戻ってくるように伝搬し、ＷＤ
Ｍフィルタ９−２で合波された矢印Ｌ−８のごとくＥｒ
添加光ファイバ１９−２を逆方向に伝搬し、再び増幅さ
れ、矢印８−１０のごとくＷＤＭフィルタ１５へ入力さ
れる。
内を少なくとも５０ｋｍ伝搬して光サーキュレータ３の
ポートに入力され、ポートから取り出されてＷＤＭ
フィルタ１５へ入力される。このＷＤＭフィルタ１５は
波長多重信号光を２つのバンドＬおよびＨの波長多重信
号光に分離するものである。Ｌバンドの波長多重信号光
はＥｒ添加光ファイバ１９−１内を矢印Ｌ−３のごとく
励起光源１８−１からの励起光と共に伝搬して増幅さ
れ、矢印Ｌ−５のごとく、Ｌバンドの波長多重信号光を
合分波するＷＤＭフィルタ９−１へ入力される。同様に
Ｈバンドの波長多重信号光はＥｒ添加光ファイバ１９−
２内を矢印Ｌ−４のごとく励起光源１８−２および１８
−３からの励起光と共に伝搬して増幅され、矢印Ｌ−６
のごとくＨバンドの波長多重信号光を合分波するＷＤＭ
フィルタ９−２へ入力される。ＷＤＭフィルタ９−１へ
入力したＬバンドの波長多重信号光はＷＤＭフィルタ９
−１で４つの波長帯λ1 とλ2 ，λ3 とλ4 ，λ5 とλ
6 ，およびλ7 とλ8 に分波され、それぞれのチャープ
トグレーティングファイバ６−１，６−２，６−３，お
よび６−４を伝搬し、それぞれ所定の位置で反射されて
逆方向に戻ってくるように伝搬し、ＷＤＭフィルタ９−
１で合波された矢印Ｌ−７のごとくＥｒ添加光ファイバ
１９−１を逆方向に伝搬し、再び増幅され、矢印Ｌ−９
のごとくＷＤＭフィルタ１５へ入力される。ＷＤＭフィ
ルタ９−２へ入力したＨバンドの波長多重信号光はＷＤ
Ｍフィルタ９−２で４つの波長帯λ9 とλ10，λ11とλ
12，λ13とλ14，およびλ15とλ16に分波され、それぞ
れのチャープトグレーティングファイバ６−５，６−
６，６−７，および６−８を伝搬し、それぞれ所定の位
置で反射されて逆方向に戻ってくるように伝搬し、ＷＤ
Ｍフィルタ９−２で合波された矢印Ｌ−８のごとくＥｒ
添加光ファイバ１９−２を逆方向に伝搬し、再び増幅さ
れ、矢印８−１０のごとくＷＤＭフィルタ１５へ入力さ
れる。
【００４９】このＷＤＭフィルタ１５へ入力されたＬバ
ンドおよびＨバンドの波長分散補償・増幅された波長多
重信号光はここで合波されて矢印Ｌ−１１のごとく光サ
ーキュレータ３のポートからポートを通って出力側
のシングルモード光ファイバ伝送路４へ導かれ、矢印Ｌ
−１２のごとく次の中継部の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスへ伝送される。
ンドおよびＨバンドの波長分散補償・増幅された波長多
重信号光はここで合波されて矢印Ｌ−１１のごとく光サ
ーキュレータ３のポートからポートを通って出力側
のシングルモード光ファイバ伝送路４へ導かれ、矢印Ｌ
−１２のごとく次の中継部の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスへ伝送される。
【００５０】以上のように、波長多重信号光が長距離の
シングルモード光ファイバ伝送路１を伝搬することによ
って生じた波長分散と振幅の減衰を、波長多重信号光を
光サーキュレータ３のポートからポートへ矢印Ｌ−
２のごとく伝搬させ、そしてポートからポートへ矢
印Ｌ−１１のごとく伝搬させることによって十分に補う
ことができる。
シングルモード光ファイバ伝送路１を伝搬することによ
って生じた波長分散と振幅の減衰を、波長多重信号光を
光サーキュレータ３のポートからポートへ矢印Ｌ−
２のごとく伝搬させ、そしてポートからポートへ矢
印Ｌ−１１のごとく伝搬させることによって十分に補う
ことができる。
【００５１】図５は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第５の実施の形態を示したものである。こ
れは図４の変形例であり、Ｅｒ添加光ファイバ１９−１
（１９−２）とＷＤＭフィルタ９−１（９−２）との間
に信号光の循環経路を区別するための光サーキュレータ
３ａ（３ｂ）を挿入したものである。これらの光サーキ
ュレータ３ａ，３ｂの動作は図２の場合と同じである。
幅デバイスの第５の実施の形態を示したものである。こ
れは図４の変形例であり、Ｅｒ添加光ファイバ１９−１
（１９−２）とＷＤＭフィルタ９−１（９−２）との間
に信号光の循環経路を区別するための光サーキュレータ
３ａ（３ｂ）を挿入したものである。これらの光サーキ
ュレータ３ａ，３ｂの動作は図２の場合と同じである。
【００５２】本発明は上記実施の形態に限定されない。
まず、シングルモード光ファイバ伝送路１には波長１．
３μｍで零分散波長となるシングルモード光ファイバを
用いたが、それ以外に、零分散波長を１．５５μｍにシ
フトさせた分散シフト光ファイバを用いてもよい。この
場合には分散スロープを制御し、かつ増幅することがで
きる。図１から図５に用いているファイバグレーティン
グ６−１〜６−８の代わりに、導波路構造（つまり、石
英系ガラス導波路構造）のグレーティングを用いても良
い。このようにすると、小形構造で実現することができ
る。すなわち、導波路ではコアとクラッドとの比屈折率
差Δを光ファイバの場合よりも大きくできるので、より
小形に実現することができる。図１〜図５において、光
サーキュレータ３，３ａ，３ｂには三ポート型で、ポー
トからポート、ポートからポートへ循環する構
成のものを用いたが、それ以外に、四ポート型で、ポー
トからポート、ポートからポート、ポートか
らポートへ循環するようにし、ポートへ無反射終端
器を接続した構成のものを用いると、出力光伝送路４側
からの反射光が入力光伝送路１側へ戻ってきて悪影響を
及ぼすのを抑圧することができる。図１から図５の構成
において、Ｅｒ添加光ファイバ１９，１９−１，１９−
２内へ伝搬させる励起光は片方向側から供給しても良
く、Ｅｒ添加光ファイバ１９，１９−１，１９−２の両
側から双方向に供給しても良い。この場合、励起光の波
長は０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯、あるいは両波長
帯を併用しても良い。また励起光源１８−１および１８
−２も同様に０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯、あるい
は両波長帯を併用しても良い。図１〜図５の構成におい
て、ファイバグレーティングに遅延量を可変できる機構
を設けることができる。その遅延量可変機構は、例え
ば、それぞれのファイバグレーティングにヒータを取り
付け、それぞれのヒータに印加する電圧を制御する機
構、それぞれのファイバグレーティングを機械的に容易
に曲げることが可能な金属板か棒に取り付け、曲げ半径
を変えることによって遅延量を制御する機構、それぞれ
のファイバグレーティングを熱膨張係数の違ったプラス
チック材に取り付け、かつヒータも取り付けて上記ヒー
タへの印加電圧を制御する機構、などを設けても良い。
まず、シングルモード光ファイバ伝送路１には波長１．
３μｍで零分散波長となるシングルモード光ファイバを
用いたが、それ以外に、零分散波長を１．５５μｍにシ
フトさせた分散シフト光ファイバを用いてもよい。この
場合には分散スロープを制御し、かつ増幅することがで
きる。図１から図５に用いているファイバグレーティン
グ６−１〜６−８の代わりに、導波路構造（つまり、石
英系ガラス導波路構造）のグレーティングを用いても良
い。このようにすると、小形構造で実現することができ
る。すなわち、導波路ではコアとクラッドとの比屈折率
差Δを光ファイバの場合よりも大きくできるので、より
小形に実現することができる。図１〜図５において、光
サーキュレータ３，３ａ，３ｂには三ポート型で、ポー
トからポート、ポートからポートへ循環する構
成のものを用いたが、それ以外に、四ポート型で、ポー
トからポート、ポートからポート、ポートか
らポートへ循環するようにし、ポートへ無反射終端
器を接続した構成のものを用いると、出力光伝送路４側
からの反射光が入力光伝送路１側へ戻ってきて悪影響を
及ぼすのを抑圧することができる。図１から図５の構成
において、Ｅｒ添加光ファイバ１９，１９−１，１９−
２内へ伝搬させる励起光は片方向側から供給しても良
く、Ｅｒ添加光ファイバ１９，１９−１，１９−２の両
側から双方向に供給しても良い。この場合、励起光の波
長は０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯、あるいは両波長
帯を併用しても良い。また励起光源１８−１および１８
−２も同様に０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯、あるい
は両波長帯を併用しても良い。図１〜図５の構成におい
て、ファイバグレーティングに遅延量を可変できる機構
を設けることができる。その遅延量可変機構は、例え
ば、それぞれのファイバグレーティングにヒータを取り
付け、それぞれのヒータに印加する電圧を制御する機
構、それぞれのファイバグレーティングを機械的に容易
に曲げることが可能な金属板か棒に取り付け、曲げ半径
を変えることによって遅延量を制御する機構、それぞれ
のファイバグレーティングを熱膨張係数の違ったプラス
チック材に取り付け、かつヒータも取り付けて上記ヒー
タへの印加電圧を制御する機構、などを設けても良い。
【００５３】図６は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第６の実施の形態を示す。これは、光サー
キュレータ３とＷＤＭフィルタ９との間に、信号光Ｌ−
２あるいはＬ−４の１／１０から１／１００の範囲の光
パワを結合して取り出す２端子カプラ２１を設け、その
カプラ２１の両出力端に光・電気変換回路２２−１，２
２−２を接続した構成である。光・電気変換回路２２−
１は信号光Ｌ−２の一部の光パワを検出し、光・電気変
換回路２２−２は波長分散補償と光増幅された信号光Ｌ
−４の一部の光パワを検出する。この光・電気変換回路
２２−１，２２−２の前段には波長多重された信号光Ｌ
−２あるいはＬ−４の中の一つの波長、例えば、波長λ
1 の信号光のみを通過させる光フィルタ６１，６２が設
けられている。光・電気変換回路２２−１，２２−２の
出力信号は遅延時間差測定回路２３に導かれ、シングル
モード光ファイバ伝送路１を通ってきた信号光Ｌ−２
と、Ｅｒ添加光ファイバ１９→ＷＤＭフィルタ９→チャ
ープドグレーティングファイバ６−１〜６−４→ＷＤＭ
フィルタ９→Ｅｒ添加光ファイバ１９のように伝搬して
きた信号光Ｌ−４の遅延時間差を検出する。この遅延時
間差から波長分散補償が適切に行われているかどうかを
検出する。検出された遅延時間差は温度制御回路２６へ
出力され（接続リード線は図示せず）、以下に述べる位
相差比較回路２４の出力と同じように処理される。ま
た、光・電気変換回路２２−１，２２−２の出力信号は
位相差比較回路２４に導かれる。この回路２４の出力信
号は、例えば、温度制御回路２６へ送られる。温度制御
回路２６の出力信号はチャープトグレーティングファイ
バ６−１〜６−４を収納しているボックス２７内のペル
チェ素子を駆動し、位相差比較回路２４の出力が一定と
なるように、ボックス２７内の温度を制御する。これに
よって、例えば、波長分散量を所望値に設定し、かつそ
の値を周囲環境条件の変化に対して変動しないように抑
えることができる。この温度制御は、それぞれのチャー
プトグレーティングファイバ内を伝搬する、それぞれの
信号光の伝搬遅延量を一定に抑えることができる。すな
わち、伝搬遅延量の温度変動による変化（リップル）を
抑えることができる。さらに、光・電気変換回路２２−
１（あるいは２２−２）の出力信号は励起光源１８の駆
動回路制御部２５に導かれる。そして信号光Ｌ−２（あ
るいはＬ−４）の値に応じて励起光源１８の光パワを強
くしたり、弱くしたり制御することによって信号光Ｌ−
５の光パワの一定化を図る。
幅デバイスの第６の実施の形態を示す。これは、光サー
キュレータ３とＷＤＭフィルタ９との間に、信号光Ｌ−
２あるいはＬ−４の１／１０から１／１００の範囲の光
パワを結合して取り出す２端子カプラ２１を設け、その
カプラ２１の両出力端に光・電気変換回路２２−１，２
２−２を接続した構成である。光・電気変換回路２２−
１は信号光Ｌ−２の一部の光パワを検出し、光・電気変
換回路２２−２は波長分散補償と光増幅された信号光Ｌ
−４の一部の光パワを検出する。この光・電気変換回路
２２−１，２２−２の前段には波長多重された信号光Ｌ
−２あるいはＬ−４の中の一つの波長、例えば、波長λ
1 の信号光のみを通過させる光フィルタ６１，６２が設
けられている。光・電気変換回路２２−１，２２−２の
出力信号は遅延時間差測定回路２３に導かれ、シングル
モード光ファイバ伝送路１を通ってきた信号光Ｌ−２
と、Ｅｒ添加光ファイバ１９→ＷＤＭフィルタ９→チャ
ープドグレーティングファイバ６−１〜６−４→ＷＤＭ
フィルタ９→Ｅｒ添加光ファイバ１９のように伝搬して
きた信号光Ｌ−４の遅延時間差を検出する。この遅延時
間差から波長分散補償が適切に行われているかどうかを
検出する。検出された遅延時間差は温度制御回路２６へ
出力され（接続リード線は図示せず）、以下に述べる位
相差比較回路２４の出力と同じように処理される。ま
た、光・電気変換回路２２−１，２２−２の出力信号は
位相差比較回路２４に導かれる。この回路２４の出力信
号は、例えば、温度制御回路２６へ送られる。温度制御
回路２６の出力信号はチャープトグレーティングファイ
バ６−１〜６−４を収納しているボックス２７内のペル
チェ素子を駆動し、位相差比較回路２４の出力が一定と
なるように、ボックス２７内の温度を制御する。これに
よって、例えば、波長分散量を所望値に設定し、かつそ
の値を周囲環境条件の変化に対して変動しないように抑
えることができる。この温度制御は、それぞれのチャー
プトグレーティングファイバ内を伝搬する、それぞれの
信号光の伝搬遅延量を一定に抑えることができる。すな
わち、伝搬遅延量の温度変動による変化（リップル）を
抑えることができる。さらに、光・電気変換回路２２−
１（あるいは２２−２）の出力信号は励起光源１８の駆
動回路制御部２５に導かれる。そして信号光Ｌ−２（あ
るいはＬ−４）の値に応じて励起光源１８の光パワを強
くしたり、弱くしたり制御することによって信号光Ｌ−
５の光パワの一定化を図る。
【００５４】図７は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第７の実施の形態を示したものである。こ
れは、シングルモード光ファイバ伝送路１側から信号光
Ｌ−１に、信号光Ｌ−１の波長とは異なる波長の監視用
信号ＳＶ−１を重畳させて伝送させ、シングルモード光
ファイバ伝送路１と４の間に監視用信号ＳＶ−１を結合
させて取り出すカプラ２８を設け、そのカプラ２８の出
力端に光・電気変換回路２９を接続し、その回路２９の
出力信号を励起光源１８の駆動回路制御部２５に導くよ
うに構成されている。そして監視用信号ＳＶ−１の光パ
ワの値に応じて励起光源１８の光パワを強くしたり、弱
くしたり制御することによって伝送路１および４上を伝
搬する光パワの値を一定にする。ここで、監視用信号Ｓ
Ｖ−１の波長としては、１、５１μｍ，１、５２μｍ，
１、６２μｍなどのように、信号光の波長帯の近傍の波
長を用いる。光・電気変換回路２９の前後には監視用信
号ＳＶ−１のみを通過させる光フィルタ（図示せず）が
設けられている。
幅デバイスの第７の実施の形態を示したものである。こ
れは、シングルモード光ファイバ伝送路１側から信号光
Ｌ−１に、信号光Ｌ−１の波長とは異なる波長の監視用
信号ＳＶ−１を重畳させて伝送させ、シングルモード光
ファイバ伝送路１と４の間に監視用信号ＳＶ−１を結合
させて取り出すカプラ２８を設け、そのカプラ２８の出
力端に光・電気変換回路２９を接続し、その回路２９の
出力信号を励起光源１８の駆動回路制御部２５に導くよ
うに構成されている。そして監視用信号ＳＶ−１の光パ
ワの値に応じて励起光源１８の光パワを強くしたり、弱
くしたり制御することによって伝送路１および４上を伝
搬する光パワの値を一定にする。ここで、監視用信号Ｓ
Ｖ−１の波長としては、１、５１μｍ，１、５２μｍ，
１、６２μｍなどのように、信号光の波長帯の近傍の波
長を用いる。光・電気変換回路２９の前後には監視用信
号ＳＶ−１のみを通過させる光フィルタ（図示せず）が
設けられている。
【００５５】図８は本発明の超広帯域波長分散補償・増
幅デバイスの第８の実施の形態を示したものである。こ
れは、波長λ1 〜λ8 の波長多重された信号光Ｌ−１の
中から一つの波長、例えば、波長λ1 の信号光をドロッ
プ（ＤＲＯＰ）して取り出したり、波長多重された信号
光に新たに上記ドロップした波長（波長λ1 ）か別の波
長の信号光をアッド（ＡＤＤ）して伝送路４内を伝送さ
せるようにした構成の実施の形態である。この実施の形
態では、第１より第７の実施の形態で使用された三ポー
ト光サーキュレータ３の代わりにポート〜ポートを
有する四ポートの光サーキュレータ４０を用いる。そし
てこの光サーキュレータ４０のポートに、波長多重さ
れ、かつ、波長分散補償と光増幅された信号光Ｌ−５に
波長λ1の信号光をアッドして供給するためのブラッグ
グレーティングファイバ３５と、アッドする信号光３９
を送信する電気・光変換回路３８を設ける。このブラッ
ググレーティングファイバ３５は、信号光Ｌ−５を反射
し、アッド信号光３９を透過する特性を有するものであ
る。光サーキュレータ３ａのポートには、波長分散補
償と光増幅された信号光Ｌ−４の中から１つの波長，例
えばλ1 の信号光をドロップして取り出すためのファイ
バグレーティング３０が設けられ、このファイバグレー
ティング３０を通してドロップされた信号光は光・電気
変換回路３３へ供給される。波長λ1 以外の波長λ2 〜
λ8 の信号光はファイバグレーティング３０で反射され
て、光サーキュレータ３ａのポートからポートへ出
力され、Ｅｒ添加光ファイバ１９を伝搬し、光サーキュ
レータ４０のポートからポートへ出力され、ブラッ
ググレーティングファイバ３５で反射されて光サーキュ
レータ４０のポートからポートへ導かれ、シングル
モード光ファイバ伝送路４内を矢印Ｌ−６のごとく伝搬
し、次の中継局へ送られる。なお、波長多重された信号
光Ｌ−４は光サーキュレータ３ａのポートからポート
へ導かれるが、ブラッググレーティングファイバ３０
で反射されてポートへ送出され、Ｅｒ添加光ファイバ
１９を通って増幅されて矢印Ｌ−６のごとくシングルモ
ード光ファイバ伝送路４内を伝搬していく。ドロップ信
号光３４の波長λ1 とアッド信号光３９の波長λ1 は必
要に応じて変えることができる。その可変方法は、例え
ば、ブラックグレーティングファイバ３０を収納してい
るボックス３１内にペルチェ素子を設け、このペルチェ
素子を温度制御回路３２で制御することによって行う。
同様に、ブラッググレーティングファイバ３５について
もそれを収納しているボックス３６内の温度を温度制御
回路３７で制御することによって行うことができる。
幅デバイスの第８の実施の形態を示したものである。こ
れは、波長λ1 〜λ8 の波長多重された信号光Ｌ−１の
中から一つの波長、例えば、波長λ1 の信号光をドロッ
プ（ＤＲＯＰ）して取り出したり、波長多重された信号
光に新たに上記ドロップした波長（波長λ1 ）か別の波
長の信号光をアッド（ＡＤＤ）して伝送路４内を伝送さ
せるようにした構成の実施の形態である。この実施の形
態では、第１より第７の実施の形態で使用された三ポー
ト光サーキュレータ３の代わりにポート〜ポートを
有する四ポートの光サーキュレータ４０を用いる。そし
てこの光サーキュレータ４０のポートに、波長多重さ
れ、かつ、波長分散補償と光増幅された信号光Ｌ−５に
波長λ1の信号光をアッドして供給するためのブラッグ
グレーティングファイバ３５と、アッドする信号光３９
を送信する電気・光変換回路３８を設ける。このブラッ
ググレーティングファイバ３５は、信号光Ｌ−５を反射
し、アッド信号光３９を透過する特性を有するものであ
る。光サーキュレータ３ａのポートには、波長分散補
償と光増幅された信号光Ｌ−４の中から１つの波長，例
えばλ1 の信号光をドロップして取り出すためのファイ
バグレーティング３０が設けられ、このファイバグレー
ティング３０を通してドロップされた信号光は光・電気
変換回路３３へ供給される。波長λ1 以外の波長λ2 〜
λ8 の信号光はファイバグレーティング３０で反射され
て、光サーキュレータ３ａのポートからポートへ出
力され、Ｅｒ添加光ファイバ１９を伝搬し、光サーキュ
レータ４０のポートからポートへ出力され、ブラッ
ググレーティングファイバ３５で反射されて光サーキュ
レータ４０のポートからポートへ導かれ、シングル
モード光ファイバ伝送路４内を矢印Ｌ−６のごとく伝搬
し、次の中継局へ送られる。なお、波長多重された信号
光Ｌ−４は光サーキュレータ３ａのポートからポート
へ導かれるが、ブラッググレーティングファイバ３０
で反射されてポートへ送出され、Ｅｒ添加光ファイバ
１９を通って増幅されて矢印Ｌ−６のごとくシングルモ
ード光ファイバ伝送路４内を伝搬していく。ドロップ信
号光３４の波長λ1 とアッド信号光３９の波長λ1 は必
要に応じて変えることができる。その可変方法は、例え
ば、ブラックグレーティングファイバ３０を収納してい
るボックス３１内にペルチェ素子を設け、このペルチェ
素子を温度制御回路３２で制御することによって行う。
同様に、ブラッググレーティングファイバ３５について
もそれを収納しているボックス３６内の温度を温度制御
回路３７で制御することによって行うことができる。
【００５６】図６〜図８の構成は図４および図５の構成
にも適用することができる。
にも適用することができる。
【００５７】次に、本発明の光通信システムの実施の形
態を説明する。
態を説明する。
【００５８】図９に示した光通信システムは、これまで
に述べた、波長分散補償・増幅デバイスを伝送路上に挿
入して構成した長距離大容量高速中継システムである。
波長多重信号光を送信する送信端末５００とその信号光
を受信する受信端末５２０との間に、波長分散補償・増
幅デバイス５１０−１，５１０−２，・・・，５１０−
ｍが挿入されている。送信端末５００から１番目の波長
分散補償・増幅デバイス５１０−１までの、シングルモ
ードファイバまたは分散シフトファイバによる伝送路の
距離は数十Ｋｍであり、１番目の波長分散補償・増幅デ
バイス５１０−１から、２番目の波長分散補償・増幅デ
バイス５１０−２までの距離も数十Ｋｍである。このよ
うにして、順次、同様の距離を隔ててｍ番目までの波長
分散補償・増幅デバイス５１０−ｍが配置され、同様の
距離を隔てて受信端末５２０が配置される。ｍは、１〜
数百まで選ぶことができる。送信端末５００から送信す
る情報の伝送速度は、例えば、２．４Ｇｂ／ｓ，１０Ｇ
ｂ／ｓ，４０Ｇｂ／ｓである。信号光は、例えば、波長
０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．８ｎｍ間隔で８チャンネ
ル，１６チャンネル，３２チャンネル，６４チャンネ
ル，１２８チャンネルというように波長多重し、高密度
波長多重伝送を行うことができる。
に述べた、波長分散補償・増幅デバイスを伝送路上に挿
入して構成した長距離大容量高速中継システムである。
波長多重信号光を送信する送信端末５００とその信号光
を受信する受信端末５２０との間に、波長分散補償・増
幅デバイス５１０−１，５１０−２，・・・，５１０−
ｍが挿入されている。送信端末５００から１番目の波長
分散補償・増幅デバイス５１０−１までの、シングルモ
ードファイバまたは分散シフトファイバによる伝送路の
距離は数十Ｋｍであり、１番目の波長分散補償・増幅デ
バイス５１０−１から、２番目の波長分散補償・増幅デ
バイス５１０−２までの距離も数十Ｋｍである。このよ
うにして、順次、同様の距離を隔ててｍ番目までの波長
分散補償・増幅デバイス５１０−ｍが配置され、同様の
距離を隔てて受信端末５２０が配置される。ｍは、１〜
数百まで選ぶことができる。送信端末５００から送信す
る情報の伝送速度は、例えば、２．４Ｇｂ／ｓ，１０Ｇ
ｂ／ｓ，４０Ｇｂ／ｓである。信号光は、例えば、波長
０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．８ｎｍ間隔で８チャンネ
ル，１６チャンネル，３２チャンネル，６４チャンネ
ル，１２８チャンネルというように波長多重し、高密度
波長多重伝送を行うことができる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超広帯域波
長分散補償・増幅デバイス，およびそれを用いた光通信
システムによると、以下の効果を奏することができる。 (1) 波長１．５３μｍから１．５６μｍ、或いは１．５
７μｍから１．６１μｍの波長多重信号光をシングルモ
ード光ファイバ内を数十ｋｍ以上伝送する際に生ずる光
パワの減衰を補って波長分散を補償するとともに、さら
に一様に増幅することができる。 (2) 少ない光部品点数で超広帯域にわたって波長分散お
よび分散スロープを制御することができ、かつ高利得特
性を実現することができる。 (3) それぞれのグレーティングファイバの波長分散補償
は１波長から数波長の信号光に対して行われるので、小
形サイズ，低コストで製造でき、かつ歩留り良く製造す
ることができる。また群遅延のリップルがほとんど生じ
ないので、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速伝送を行うことがで
きる。 (4) Ｅｒ添加光ファイバ内を２度伝搬させることができ
るので、低い励起光パワで高利得を実現することができ
る。 (5) 増幅部での分散も含めて補償することができる。 (6) 上記デバイスを低コストで、かつ小形に作ることが
できる。 (7) 希望しない波長の信号光は、反射されていないチャ
ープトグレーティングファイバの他端から放出されてし
まって波長分散補償は行われないので、波長多重された
信号光がシングルモードファイバ内を長距離伝搬するこ
とによって生じた波長分散を高精度に補償することがで
きる。すなわち、これは遅延のリップルを最小限に抑え
るのに極めて有効である。 (8) チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波
路）が並列に設けられているのでその内部を伝搬させる
信号光の多重数を減少させることができ、所定の長さの
チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波路）
で構成することができるので、現状技術で容易に実現で
き、かつ温度，湿度，等の環境変化に対しても特性変動
を十分に低く抑えることができる。これに対して、従来
の図１２の構成では波長帯域１０ｎｍ程度が限界であ
り、３０ｎｍの波長帯域を使った波長多重伝送用に適用
することが難しい。本発明では、３０ｎｍの波長帯域を
使った波長多重伝送用の波長分散補償デバイスとして十
分に適用することができる。 (9) チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波
路）の数が多くなるため、上記のような３０ｎｍ以上の
広帯域な波長分散補償デバイスを実現することが可能で
ある。これは、チャープトグレーティングファイバ（あ
るいは導波路）の数を２本から８本の範囲にすることに
よって可能であり、その際の分波損失は問題にならない
程、低く抑えることができる。 (10)分散補償前後の信号光を検出しているので、チャー
プトグレーティングファイバ（あるいは導波路）の分散
補償量を評価することができる。また、チャープトグレ
ーティングファイバ（あるいは導波路）の温度、または
付与している応力を制御して分散補償量の最適化を図る
ことができる。さらに、上記温度変動による群遅延のリ
ップルを最小限に抑えることができる。 (11)分散補償と光増幅を一体化した構成で実現すること
により、全体の系の分散補償量と分散補償された信号光
のそれぞれの光パワの振幅を一定にすることができる。 (12)監視用信号をモニタして励起光源の光パワを制御す
ることにより、一定の信号光出力を得ることができる。
また、監視用信号の光パワを制御することにより、次の
中継器へ監視用信号を確実に供給することができる。 (13)分散補償と光増幅以外に、波長多重された信号光の
一部をドロップして取り出したり、アッドして上記波長
と同一波長か別の波長の信号光を付加したりする、アッ
ド／ドロップ機能も一体化することができる。
長分散補償・増幅デバイス，およびそれを用いた光通信
システムによると、以下の効果を奏することができる。 (1) 波長１．５３μｍから１．５６μｍ、或いは１．５
７μｍから１．６１μｍの波長多重信号光をシングルモ
ード光ファイバ内を数十ｋｍ以上伝送する際に生ずる光
パワの減衰を補って波長分散を補償するとともに、さら
に一様に増幅することができる。 (2) 少ない光部品点数で超広帯域にわたって波長分散お
よび分散スロープを制御することができ、かつ高利得特
性を実現することができる。 (3) それぞれのグレーティングファイバの波長分散補償
は１波長から数波長の信号光に対して行われるので、小
形サイズ，低コストで製造でき、かつ歩留り良く製造す
ることができる。また群遅延のリップルがほとんど生じ
ないので、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速伝送を行うことがで
きる。 (4) Ｅｒ添加光ファイバ内を２度伝搬させることができ
るので、低い励起光パワで高利得を実現することができ
る。 (5) 増幅部での分散も含めて補償することができる。 (6) 上記デバイスを低コストで、かつ小形に作ることが
できる。 (7) 希望しない波長の信号光は、反射されていないチャ
ープトグレーティングファイバの他端から放出されてし
まって波長分散補償は行われないので、波長多重された
信号光がシングルモードファイバ内を長距離伝搬するこ
とによって生じた波長分散を高精度に補償することがで
きる。すなわち、これは遅延のリップルを最小限に抑え
るのに極めて有効である。 (8) チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波
路）が並列に設けられているのでその内部を伝搬させる
信号光の多重数を減少させることができ、所定の長さの
チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波路）
で構成することができるので、現状技術で容易に実現で
き、かつ温度，湿度，等の環境変化に対しても特性変動
を十分に低く抑えることができる。これに対して、従来
の図１２の構成では波長帯域１０ｎｍ程度が限界であ
り、３０ｎｍの波長帯域を使った波長多重伝送用に適用
することが難しい。本発明では、３０ｎｍの波長帯域を
使った波長多重伝送用の波長分散補償デバイスとして十
分に適用することができる。 (9) チャープトグレーティングファイバ（あるいは導波
路）の数が多くなるため、上記のような３０ｎｍ以上の
広帯域な波長分散補償デバイスを実現することが可能で
ある。これは、チャープトグレーティングファイバ（あ
るいは導波路）の数を２本から８本の範囲にすることに
よって可能であり、その際の分波損失は問題にならない
程、低く抑えることができる。 (10)分散補償前後の信号光を検出しているので、チャー
プトグレーティングファイバ（あるいは導波路）の分散
補償量を評価することができる。また、チャープトグレ
ーティングファイバ（あるいは導波路）の温度、または
付与している応力を制御して分散補償量の最適化を図る
ことができる。さらに、上記温度変動による群遅延のリ
ップルを最小限に抑えることができる。 (11)分散補償と光増幅を一体化した構成で実現すること
により、全体の系の分散補償量と分散補償された信号光
のそれぞれの光パワの振幅を一定にすることができる。 (12)監視用信号をモニタして励起光源の光パワを制御す
ることにより、一定の信号光出力を得ることができる。
また、監視用信号の光パワを制御することにより、次の
中継器へ監視用信号を確実に供給することができる。 (13)分散補償と光増幅以外に、波長多重された信号光の
一部をドロップして取り出したり、アッドして上記波長
と同一波長か別の波長の信号光を付加したりする、アッ
ド／ドロップ機能も一体化することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る超広帯域波長
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
分散補償・増幅デバイスを示す説明図。
【図９】本発明の実施の形態の光通信システムを示すブ
ロック図。
ロック図。
【図１０】分散状態と伝搬距離の関係を示す説明図。
【図１１】従来の波長分散補償デバイスを示す説明図。
【図１２】従来の他の波長分散補償デバイスを示す説明
図。
図。
【図１３】従来の他の波長分散補償デバイスを示す説明
図。
図。
【図１４】従来の他の波長分散補償デバイスを示す説明
図。
図。
１ 光ファイバ伝送路
３，３ａ，３ｂ，４０ 光サーキュレータ
４ 光ファイバ伝送路
５ 波長分散補償光ファイバ
６−１〜６−８，３０，３５ グレーティングファイ
バ ９，９−１，９−２ ＷＤＭフィルタ １５ ＷＤＭフィルタ １６，１６−１，１６−２ 反射器 １７，１７−１〜１７−３ ＷＤＭカプラ １８，１８−１〜１８−３ 励起光源 １９，１９−１，１９−２ Ｅｒ添加光ファイバ増幅
器 ２２−１，２２−２，２９，３８ 光・電気変換回路 ２３ 遅延時間差測定回路 ２４ 位相差比較回路 ２５ 駆動回路制御部 ２６，３２，３７ 温度制御回路 ３３ 光・電気変換回路 ３８ 電気・光変換回路
バ ９，９−１，９−２ ＷＤＭフィルタ １５ ＷＤＭフィルタ １６，１６−１，１６−２ 反射器 １７，１７−１〜１７−３ ＷＤＭカプラ １８，１８−１〜１８−３ 励起光源 １９，１９−１，１９−２ Ｅｒ添加光ファイバ増幅
器 ２２−１，２２−２，２９，３８ 光・電気変換回路 ２３ 遅延時間差測定回路 ２４ 位相差比較回路 ２５ 駆動回路制御部 ２６，３２，３７ 温度制御回路 ３３ 光・電気変換回路 ３８ 電気・光変換回路
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｊ 14/00
14/02
(56)参考文献 特開 平７−327012（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−84321（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−330650（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−202798（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−204258（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−36834（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−262243（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−326755（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−75002（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−37717（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−113940（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−256106（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−191290（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−122171（ＪＰ，Ａ)
特表 平５−502951（ＪＰ，Ａ)
特表 平10−505920（ＪＰ，Ａ)
国際公開96／010765（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
H04B 10/00 - 10/28
H04J 14/00 - 14/02
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (4)
- 【請求項１】 光ファイバ伝送路を伝搬してきた波長多
重信号光を増幅し、かつ波長分散を補償するとともにさ
らに前記波長多重信号光を増幅する超広帯域波長分散補
償・増幅デバイスにおいて、 前記光ファイバ伝送路から伝搬してきた前記波長多重信
号光を第１のポートに入力して第２のポートへ出力し、
増幅および波長分散補償された前記波長多重信号光を前
記第２のポートに入力して第３のポートに出力し次段の
光ファイバ伝送路へ供給する光サーキュレータと、 前記光サーキュレータの前記第２のポートに接続され、
前記第２のポートから出力される前記波長多重信号光，
および前記第２のポートへ供給される前記増幅および波
長分散補償された波長多重信号光を増幅する希土類元素
添加光ファイバ増幅器と、 前記希土類元素添加光ファイバ増幅器から出力された前
記波長多重信号光を入力し当該波長多重信号光を複数の
分波信号光帯に分波して出力し、波長分散補償された前
記複数の分波信号光帯を入力し当該波長分散補償された
複数の分波信号光帯を合波して波長分散補償された波長
多重信号光として前記希土類元素添加光ファイバ増幅器
へ出力するＷＤＭフィルタと、 前記ＷＤＭフィルタから出力された前記分波信号光帯を
入力し当該分波信号光帯の波長に応じた位置で反射させ
ることにより波長に応じた遅延量を前記分波信号光帯に
付与して前記ＷＤＭフィルタへ供給する複数のグレーテ
ィングと、前記ＷＤＭフィルタに入力する前記波長多重
信号光中の任意の一つの信号光と前記ＷＤＭフィルタか
ら出力される前記グレーティングによる波長分散補償後
の前記任意の一つの前記波長多重信号光から前記遅延量
に応じた前記波長多重信号光の遅延時間差あるいは位相
差を検出する検出手段と、前記遅延時間差あるいは位相
差に基づいて前記複数のグレーティングの前記遅延量を
制御する制御手段を備えたことを特徴とする超広帯域波
長分散補償・増幅デバイス - 【請求項２】 前記検出手段は、前記光サーキュレータ
の前記第２のポートに接続された光伝送路に結合されて
前記波長多重信号光の１／１０から１／１００の光パワ
を取り出す２端子カプラと、前記２端子カプラの各出力
端子に結合さ れた第１および第２の光・電気変換回路
と、前記第１および第２の光・電気変換回路の出力に基
づいて前記遅延時間差あるいは前記位相差を検出する検
出回路を有する構成の請求項１記載の超広帯域波長分散
補償・増幅デバイス。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記遅延時間差あるい
は前記位相差に応じて前記複数のグレーティングの温度
を制御する温度制御手段である構成の請求項１記載の超
広帯域波長分散補償・増幅デバイス。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記遅延時間差あるい
は前記位相差に応じて前記複数のグレーティングに付与
する応力を制御する応力制御手段である構成の請求項１
記載の超広帯域波長分散補償・増幅デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13963898A JP3468097B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-05-21 | 超広帯域波長分散補償・増幅デバイス |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-66578 | 1998-03-17 | ||
| JP6657898 | 1998-03-17 | ||
| JP13963898A JP3468097B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-05-21 | 超広帯域波長分散補償・増幅デバイス |
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ID=26407773
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-
1998
- 1998-05-21 JP JP13963898A patent/JP3468097B2/ja not_active Expired - Fee Related
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