JP3521118B2 - 双方向wdm光学信号増幅装置 - Google Patents
双方向wdm光学信号増幅装置Info
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- JP3521118B2 JP3521118B2 JP36260698A JP36260698A JP3521118B2 JP 3521118 B2 JP3521118 B2 JP 3521118B2 JP 36260698 A JP36260698 A JP 36260698A JP 36260698 A JP36260698 A JP 36260698A JP 3521118 B2 JP3521118 B2 JP 3521118B2
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- Japan
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- optical
- bidirectional
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/297—Bidirectional amplification
- H04B10/2972—Each direction being amplified separately
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2537—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to scattering processes, e.g. Raman or Brillouin scattering
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学増幅器に関
し、特に双方向の波長分割多重化(WDM)光学通信シ
ステム用光学増幅器に関する。
し、特に双方向の波長分割多重化(WDM)光学通信シ
ステム用光学増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバを採用した光通信システム
は、技術的に洗練された状態に達し、ますます商業的重
要性が増している。このようなシステムは現在の、およ
び現在計画されている通信システムの容量を増加させて
いる。しかし、さらに容量を増加させるという厳しい要
求が存在している。
は、技術的に洗練された状態に達し、ますます商業的重
要性が増している。このようなシステムは現在の、およ
び現在計画されている通信システムの容量を増加させて
いる。しかし、さらに容量を増加させるという厳しい要
求が存在している。
【0003】波長分割多重化システム(以下WDMシス
テムという。)は、大幅に容量を増加する見込みがあ
り、また双方向性のWDMシステムは、光ファイバネッ
トワークをより効率よく使用でき、一方向性システムよ
りもより大きな伝送容量を提供する。
テムという。)は、大幅に容量を増加する見込みがあ
り、また双方向性のWDMシステムは、光ファイバネッ
トワークをより効率よく使用でき、一方向性システムよ
りもより大きな伝送容量を提供する。
【0004】増幅器は、双方向光学通信システムにおい
て特に重要である。このようなシステムは、レイリー後
方散乱(Rayleigh backscattering)に起因する信号の
クロストークが、伝送性能を劣化させてしまう。そし
て、希土類元素をドープした増幅器を用いたあるシステ
ムにおいては、増幅自然放射(amplified spontaneouse
mission:ASE)が、上流方向及び下流方向の両方の
感受性を劣化させてしまう。その結果増幅器の設計は、
双方向システムにおいてますます重要性が増している。
て特に重要である。このようなシステムは、レイリー後
方散乱(Rayleigh backscattering)に起因する信号の
クロストークが、伝送性能を劣化させてしまう。そし
て、希土類元素をドープした増幅器を用いたあるシステ
ムにおいては、増幅自然放射(amplified spontaneouse
mission:ASE)が、上流方向及び下流方向の両方の
感受性を劣化させてしまう。その結果増幅器の設計は、
双方向システムにおいてますます重要性が増している。
【0005】様々な種類の増幅器が双方向性光学通信シ
ステム用に提案されている。例えば、J-M. Delavaux et
al.著の "Repeated Bidirectional 10Gb/s-240 km Fib
er Transmission Experiment", Optical FIber Technol
ogy 2, IEEE Photon Tech. Lett., pp.1256-59 (1996)
及び Shien-Kuei Liaw et al.著の"Amplified Multicha
nnel Bi-directional Transmission Using a WDM MUX/D
MUX Pair for Narrowband Filtering", Electronic Let
ters (Victoria,B.C.,July 1997) 及び Ken-ichi Suzuk
i et al.著の"Bi-directional Ten-Channel 2.5 Gbit/s
WDM Transmission...",OAA 97,PD 12-1 及び Chang-He
e Lee et al.著の"Bi-directional Transmission of 80
Gb/s...WDM Signal Over 100 km Dispersion",OECC 97
(SeoulKorea,1997) を参照のこと。増幅器の設計は、
単一チャネルシステムについては十分開発されている
が、WDMシステム用の増幅器の設計は沢山の欠点を相
変わらず有し続けている。
ステム用に提案されている。例えば、J-M. Delavaux et
al.著の "Repeated Bidirectional 10Gb/s-240 km Fib
er Transmission Experiment", Optical FIber Technol
ogy 2, IEEE Photon Tech. Lett., pp.1256-59 (1996)
及び Shien-Kuei Liaw et al.著の"Amplified Multicha
nnel Bi-directional Transmission Using a WDM MUX/D
MUX Pair for Narrowband Filtering", Electronic Let
ters (Victoria,B.C.,July 1997) 及び Ken-ichi Suzuk
i et al.著の"Bi-directional Ten-Channel 2.5 Gbit/s
WDM Transmission...",OAA 97,PD 12-1 及び Chang-He
e Lee et al.著の"Bi-directional Transmission of 80
Gb/s...WDM Signal Over 100 km Dispersion",OECC 97
(SeoulKorea,1997) を参照のこと。増幅器の設計は、
単一チャネルシステムについては十分開発されている
が、WDMシステム用の増幅器の設計は沢山の欠点を相
変わらず有し続けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、双方向のWDM光学通信システム用の増幅器を改良
することである。
は、双方向のWDM光学通信システム用の増幅器を改良
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の双方向WDM光
学通信システム用の増幅器は、一対の双方向の増幅段の
間に配置された一方向性のアームを具備するマルチプレ
クサ装置を有している。このマルチプレクサ装置が両方
向の波長を結合し、分離し、レイリー散乱と増幅自然放
射の影響を取り除いている。
学通信システム用の増幅器は、一対の双方向の増幅段の
間に配置された一方向性のアームを具備するマルチプレ
クサ装置を有している。このマルチプレクサ装置が両方
向の波長を結合し、分離し、レイリー散乱と増幅自然放
射の影響を取り除いている。
【0008】
【発明の実施の形態】 図
1において光学増幅器10は、増幅器部分11と増幅器
部分13とを有し、その間にマルチプレクサ部分12を
有する。
1において光学増幅器10は、増幅器部分11と増幅器
部分13とを有し、その間にマルチプレクサ部分12を
有する。
【0009】増幅器部分11は、ファイバ増幅器16と
ファイバ増幅器17に接続された、一対の光学サーキュ
レータ14、15を有する双方向性増幅器である。各光
学サーキュレータ14、15は、3種類のポート(すな
わちポートA、ポートB、ポートC)を有する。光学サ
ーキュレータ14のポートAが入力ポートであり、光学
サーキュレータ15のポートAが出力ポートであるとす
ると、光学サーキュレータ14のポートBと光学サーキ
ュレータ15のポートBを接続するファイバ増幅器16
は、左から右へと信号を増幅する。光学サーキュレータ
14、15のポートCを接続するファイバ増幅器17
は、右から左へと信号を増幅する。増幅器部分13は光
学サーキュレータ14’、15’とファイバ増幅器1
6’、17’を具備する、同様な双方向性増幅器であ
る。
ファイバ増幅器17に接続された、一対の光学サーキュ
レータ14、15を有する双方向性増幅器である。各光
学サーキュレータ14、15は、3種類のポート(すな
わちポートA、ポートB、ポートC)を有する。光学サ
ーキュレータ14のポートAが入力ポートであり、光学
サーキュレータ15のポートAが出力ポートであるとす
ると、光学サーキュレータ14のポートBと光学サーキ
ュレータ15のポートBを接続するファイバ増幅器16
は、左から右へと信号を増幅する。光学サーキュレータ
14、15のポートCを接続するファイバ増幅器17
は、右から左へと信号を増幅する。増幅器部分13は光
学サーキュレータ14’、15’とファイバ増幅器1
6’、17’を具備する、同様な双方向性増幅器であ
る。
【0010】サーキュレータを用いる双方向性増幅器が
好ましいが、両方のサーキュレータは、2組の反対方向
に伝搬する波長を増幅する、2個のオープンエンドの増
幅器部分により置換できる。この不利な点は、増幅器の
ノイズが大きくなりレーザ発振しやすい傾向がある点で
ある。
好ましいが、両方のサーキュレータは、2組の反対方向
に伝搬する波長を増幅する、2個のオープンエンドの増
幅器部分により置換できる。この不利な点は、増幅器の
ノイズが大きくなりレーザ発振しやすい傾向がある点で
ある。
【0011】マルチプレクサ部分12は、各方向に伝搬
する波長を分離し結合するマルチプレクサ構成である。
このマルチプレクサ部分12は一対のWDM18、19
を有する。WDMは意図した伝搬方向に向けた、アイソ
レータIλ1、Iλ2...Iλ4を含む一方向性アーム
λ1、λ2...λ4により接続されている(伝搬方向は矢印
で示す)。
する波長を分離し結合するマルチプレクサ構成である。
このマルチプレクサ部分12は一対のWDM18、19
を有する。WDMは意図した伝搬方向に向けた、アイソ
レータIλ1、Iλ2...Iλ4を含む一方向性アーム
λ1、λ2...λ4により接続されている(伝搬方向は矢印
で示す)。
【0012】切替可能な(すなわちラッチが可能な)ア
イソレータが、固定アイソレータの代わりに用いられ
る。これにより、全てのチャネルあるいは一部のチャネ
ルが同一方向に伝搬できる。かくして、伝搬する波長
は、ダイナミックにプログラム可能でありこれによりさ
らに自由度が与えられる。
イソレータが、固定アイソレータの代わりに用いられ
る。これにより、全てのチャネルあるいは一部のチャネ
ルが同一方向に伝搬できる。かくして、伝搬する波長
は、ダイナミックにプログラム可能でありこれによりさ
らに自由度が与えられる。
【0013】次に図1の構成の動作について説明する。
左から右へ伝搬する、例えばλ3、λ4の信号成分は光学
サーキュレータ14の増幅器部分11に入り、ファイバ
増幅器16で増幅されて、光学サーキュレータ15から
出ていく。WDM18においては、この信号成分は、そ
れぞれ一方向性のアームλ3、λ4に分離され、WDM1
9で再結合されて、第2のマルチプレクサ部分12から
出る。一方向性アームとは、一方向性構成部分(本明細
書においては、アイソレータ)を含み、光は一方向にの
み伝搬し反対方向には伝搬しない光学パスを意味する。
再結合された信号が15’に入り、ファイバ増幅器1
6’で増幅されて、光学サーキュレータ14’から出て
行く。右から左へ伝搬する信号成分λ1、λ2も逆方向に
ファイバ増幅器17’を介して同様なパスを通る。
左から右へ伝搬する、例えばλ3、λ4の信号成分は光学
サーキュレータ14の増幅器部分11に入り、ファイバ
増幅器16で増幅されて、光学サーキュレータ15から
出ていく。WDM18においては、この信号成分は、そ
れぞれ一方向性のアームλ3、λ4に分離され、WDM1
9で再結合されて、第2のマルチプレクサ部分12から
出る。一方向性アームとは、一方向性構成部分(本明細
書においては、アイソレータ)を含み、光は一方向にの
み伝搬し反対方向には伝搬しない光学パスを意味する。
再結合された信号が15’に入り、ファイバ増幅器1
6’で増幅されて、光学サーキュレータ14’から出て
行く。右から左へ伝搬する信号成分λ1、λ2も逆方向に
ファイバ増幅器17’を介して同様なパスを通る。
【0014】この装置の第1の利点は、増幅され、レイ
リー後方散乱された信号は、マルチプレクサ部分12内
のアイソレータにより阻止される点である。このアイソ
レータIλ1、Iλ2...Iλ4は、切替可能なアイソレー
タであり、チャネルが伝搬する方向を選択できるもので
ある。
リー後方散乱された信号は、マルチプレクサ部分12内
のアイソレータにより阻止される点である。このアイソ
レータIλ1、Iλ2...Iλ4は、切替可能なアイソレー
タであり、チャネルが伝搬する方向を選択できるもので
ある。
【0015】図2はアイソレータIλ1、Iλ2...Iλ4
をそれぞれマルチポートサーキュレータCλ1、C
λ2...Cλ4で置換する、本発明の他の実施例を示す。
アイソレータではなく、サーキュレータを使用する利点
は、サーキュレータはチャネルを追加する、あるいは取
り出すポイントを与えることができる点である。ここに
示した実施例においては、上流方向チャネルλ1、λ2、
λ3、λ4は、WDM19により分離されている。WDM
ルータの自由スペクトラム範囲(free spectral rang
e:FSR)の波長周期性を位相型のグレーティングで
使用すると、チャネルλ2、λ4の追加と取り出しが、サ
ーキュレータを介して行われ、一方チャネルλ1、λ3は
取り出される。下流方向においてはチャネルλ6、λ8が
伝送され、チャネルλ5、λ7はサーキュレータCλ5、
Cλ7を介して追加される。切替可能なサーキュレータ
が用いられた場合には、どのチャネルが追加され、取り
出され、あるいは伝送されるか、および、全てあるいは
一部のチャネルが一方向に向けられるかを制御できる。
をそれぞれマルチポートサーキュレータCλ1、C
λ2...Cλ4で置換する、本発明の他の実施例を示す。
アイソレータではなく、サーキュレータを使用する利点
は、サーキュレータはチャネルを追加する、あるいは取
り出すポイントを与えることができる点である。ここに
示した実施例においては、上流方向チャネルλ1、λ2、
λ3、λ4は、WDM19により分離されている。WDM
ルータの自由スペクトラム範囲(free spectral rang
e:FSR)の波長周期性を位相型のグレーティングで
使用すると、チャネルλ2、λ4の追加と取り出しが、サ
ーキュレータを介して行われ、一方チャネルλ1、λ3は
取り出される。下流方向においてはチャネルλ6、λ8が
伝送され、チャネルλ5、λ7はサーキュレータCλ5、
Cλ7を介して追加される。切替可能なサーキュレータ
が用いられた場合には、どのチャネルが追加され、取り
出され、あるいは伝送されるか、および、全てあるいは
一部のチャネルが一方向に向けられるかを制御できる。
【0016】図3は図1の実施例に類似する本発明の他
の実施例を示す。同図において、3dBカプラ30、3
0’が増幅器部分の光学サーキュレータ15、15’に
置き換わっている。カプラの第4のポートを用いて、ポ
ンプソースC、Dからファイバ増幅器をポンプするよう
にするためパワーを放射する。この構成の主要な利点
は、サーキュレータの数を減らすことにより、コストが
下がる点である。
の実施例を示す。同図において、3dBカプラ30、3
0’が増幅器部分の光学サーキュレータ15、15’に
置き換わっている。カプラの第4のポートを用いて、ポ
ンプソースC、Dからファイバ増幅器をポンプするよう
にするためパワーを放射する。この構成の主要な利点
は、サーキュレータの数を減らすことにより、コストが
下がる点である。
【0017】図4は一対に3dBカプラ40、40’
と、複数の対のWDMを含むMUX部分を用いた、本発
明の他の実施例を示す。この構成においては、WDM1
8、19は特定のバンドに対応し、WDM48、49が
異なるバンドにシフトした波長に対応する。この構成に
おいては、同一の段間損失を有するチャネルを多くする
ことができる。別の構成例として2×2のマルチプレク
サ−ディマルチプレクサを33’に置き換え、より複雑
な構成においては、4×4、8×8、さらにはn×nの
マルチプレクサ−ディマルチプレクサを4対、8対、n
対のWDMと共に用いることができる。
と、複数の対のWDMを含むMUX部分を用いた、本発
明の他の実施例を示す。この構成においては、WDM1
8、19は特定のバンドに対応し、WDM48、49が
異なるバンドにシフトした波長に対応する。この構成に
おいては、同一の段間損失を有するチャネルを多くする
ことができる。別の構成例として2×2のマルチプレク
サ−ディマルチプレクサを33’に置き換え、より複雑
な構成においては、4×4、8×8、さらにはn×nの
マルチプレクサ−ディマルチプレクサを4対、8対、n
対のWDMと共に用いることができる。
【0018】図5は本発明のさらに別の実施例であり、
この実施例においては、列構造の導波路グレーティング
マルチプレクサ50(ここでは8×8)が一対のマルチ
プレクサ−・ディマルチプレクサのデバイスに置換して
いる。チャネルは、アイソレータを通過した後、ポート
数が4にマルチプレクス−ディマルチプレクス接続され
る。この設計の利点は、構成が小型になる点である。
この実施例においては、列構造の導波路グレーティング
マルチプレクサ50(ここでは8×8)が一対のマルチ
プレクサ−・ディマルチプレクサのデバイスに置換して
いる。チャネルは、アイソレータを通過した後、ポート
数が4にマルチプレクス−ディマルチプレクス接続され
る。この設計の利点は、構成が小型になる点である。
【図1】本発明による光学増幅器を表すブロック図。
【図2】WDM間においてアイソレータではなくサーキ
ュレータを用いた本発明の他の実施例。
ュレータを用いた本発明の他の実施例。
【図3】サーキュレータの代わりに3dBカプラを用い
た本発明の他の実施例。
た本発明の他の実施例。
【図4】複数の対のWDMを用いた本発明の他の実施
例。
例。
【図5】列構造した導波路グレーティングマルチプレク
サを用いた本発明の他の実施例。
サを用いた本発明の他の実施例。
【符号の説明】
10 光学増幅器
11、13 増幅器部分
12 マルチプレクサ部分
14、15 光学サーキュレータ
16、16’、17、17’ ファイバ増幅器
18、19、48、49 WDM
A、B、C ポート
30、30’、40、40’ 3dBカプラ
50 列構造の導波路グレーティングマルチプレクサ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平8−255940(JP,A)
特開 平5−29685(JP,A)
特開 平4−167634(JP,A)
特開 平9−200132(JP,A)
特開 平7−244255(JP,A)
特開 平9−200143(JP,A)
特開 平5−243640(JP,A)
特開 平9−284225(JP,A)
国際公開97/034379(WO,A1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H04B 10/00 - 10/28
H04J 14/00 - 14/08
Claims (10)
- 【請求項1】双方向WDM光通信システムにおける第1
と第2の方向に相対向して伝播するWDM光学信号を増
幅する光増幅装置であって、該WDM光学信号各々が異
なる波長の複数の光学信号とからなるものである光増幅
装置において、 そこを通過するいずれの方向の多重波長成分信号も増幅
するための、外部への入/出力端を有する第1と第2の
双方向増幅部分(11,13)であって、該双方向増幅
部分の各々は3つのポートを有する光学サーキュレータ
とそれぞれ該第1と第2の方向に信号を伝播する一方向
性の増幅アーム対とからなり、該3つのポートの1つは
該入/出力端にそして2つのそれぞれは該増幅アームの
対の各々に接続されているところの第1と第2の双方向
増幅部分、及び 該第1と第2の双方向増幅部分の間に配置された、一方
向性アームを含むマルチプレクサ部分からなり、該マルチプレクサ部分は、該第1の双方向増幅部分から
の第1の方向の信号を複数の波長成分に分離し、該複数
の波長成分の少なくとも一部の各々を該第1の方向に別
々の一方向性アームを通過させ、該通過した該複数の波
長成分の少なくとも一部を再結合して該第2の双方向増
幅部分に対して再結合信号として提供し、 該マルチプレクサ部分は、該第2の双方向増幅部分から
の第2の方向の信号を複数の波長成分に分離し、該複数
の波長成分の少なくとも一部の各々を該第2の方向に別
々の一方向性アームを通過させ、該通過した該複数の波
長成分の少なくとも一部を再結合して該第1の双方向増
幅部分に対して再結合信号として提供しており、 それによりレイリー後方散乱と増幅自然放射の影響が減
少されていることを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項2】前記一方向性アームの少なくとの1つは、
光学アイソレータ(I)を含むことを特徴とする請求項
1記載の装置。 - 【請求項3】前記一方向性アームの少なくとの1つは、
サーキュレータを含むことを特徴とする請求項1記載の
装置。 - 【請求項4】前記双方向増幅部分(11,13)の少な
くとも1つは、一対の光学サーキュレータ(14,1
5)を含み、 前記一対のサーキュレータ各々は、少なくとも3つのポ
ート(A,B,C)を有し、 前記一対のサーキュレータ各々は、一対の光学増幅アー
ム(16,17)により互いに接続されていることを特
徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項5】前記マルチプレクサ部分は、光学アイソレ
ータを含む前記一方向性アームで相互接続された一対の
WDMを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項6】前記アイソレータは、切替可能であること
を特徴とする請求項5記載の装置。 - 【請求項7】前記マルチプレクサ部分は、サーキュレー
タを含む前記一方向性アームにより相互接続された一対
のWDMを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項8】前記サーキュレータは、切替可能であるこ
とを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項9】前記マルチプレクサ部分は、列構造の導波
路グレーティングマルチプレクサを含むことを特徴とす
る請求項1記載の装置。 - 【請求項10】前記第1と第2の双方向増幅部分の少な
くとも1つは、前記光学サーキュレータに一対の光学増
幅アーム(16,17)により接続された方向性カプラ
を含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/997,262 US6081368A (en) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | Optical amplifier for bi-directional WDM optical communications systems |
US08/997262 | 1997-12-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11289297A JPH11289297A (ja) | 1999-10-19 |
JP3521118B2 true JP3521118B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=25543809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36260698A Expired - Fee Related JP3521118B2 (ja) | 1997-12-23 | 1998-12-21 | 双方向wdm光学信号増幅装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6081368A (ja) |
EP (1) | EP0926848A3 (ja) |
JP (1) | JP3521118B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6724995B1 (en) * | 1996-12-23 | 2004-04-20 | Tellabs Denmark A/S | Bidirectional router and a method of bidirectional amplification |
GB2327546A (en) * | 1997-07-18 | 1999-01-27 | Northern Telecom Ltd | Optical frequency channel assignment plan and filtering technique to support it |
JPH11177493A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-07-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散補償回路 |
US6658210B1 (en) * | 1999-06-04 | 2003-12-02 | Worldcom, Inc. | Interleaved bidirectional WDM channel plan |
KR100351672B1 (ko) * | 2000-06-12 | 2002-09-11 | 한국과학기술원 | 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기 |
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