JP3909942B2 - 光増幅器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な通信用の光増幅器及び光アイソレータ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光増幅器の構成は図１及び図２に示すようなものである。即ち、一般の光伝送路上にはコネクタ接続箇所等の光信号の反射点が存在するため、これらの反射光を遮断して安定して光増幅を行うために、信号光の伝搬を所望の光伝送方向のみに制限する光アイソレータ回路が光増幅部の前後に配置されており、このため、波長多重光信号を光増幅する場合にもその伝搬方向は全て同一方向に制限されている。
【０００３】
この光アイソレータ回路に用いられる光アイソレータは、光ファイバに信号光の伝搬方向を上り又は下りの一方向のみに制限する機能を持たせたものである。即ち、波長多重信号光に対しても、全ての波長チャンネルの信号光の伝搬方向を一律に伝搬方向を制限する機能が与えられている。
【０００４】
光増幅器の構成要素である光増幅部としては、一般に励起用半導体レーザー５による希土類添加光ファイバ４の双方向励起(図2(a) ）、前方励起（図２(b) ）、後方励起（図２(c) ）、又は半導体型の光増幅部８（図２(d) ）が用いられており、希土類添加光ファイバ４としては、通常は石英系ガラス、増幅波長帯を拡大する目的ではＺｒ系フッ化物ガラス及びテルライド系ガラスがホストとして用いられ、１．５×１０-6ｍ帯用にはＥｒ3+、１．３×１０-6ｍ帯用にはＰｒ3+が添加希土類として用いられることは、山田他の1995年秋季信学会論文集C-216 力及び A.Mori 等のOFC'97,PDP1 等から既知である。
【０００５】
また、近年図３及び図４に示すような構成の双方向光増幅器が提案されているが、図３の構成の光増幅器（詳細は K.Aida 等のECOC'96TuD.2.2に記載されている）は、反射点があった場合に増幅器が発振してしまう等の問題があるため、伝送路光ファイバ上に反射点がなく且つ光信号の送受信部に光サーキュレータを用いた特別な構成の光伝送システムでしか使用できないという問題があり、図４の構成の光増幅器は、各波長チャンネル毎に任意に伝送方向の上り下りを設定できるような光増幅器を実現するためには各波長チャンネル毎に従来の光増幅器を設ける必要があり、そのため波長チャンネル数が増えるに従って全体として大型且つ高価になるので、波長チャンネル数が多い双方向波長多重信号光用の光増幅器としては現実的でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、同一光ファイバ中を伝搬し、それぞれ上り及び下り方向に関して任意の伝搬方向を持つ３チャンネル以上の波長チャンネルの波長多重信号光を一括して増幅し、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる光信号を除去することができ、それぞれの波長チャンネルの信号光をそれぞれの波長毎に定められた伝搬方向でアイソレートすることができる光アイソレータ回路を具え、各波長チャンネル毎の信号強度を任意に調整できる機能を持つ光増幅器及びそれに用いることができる光アイソレータ回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光増幅器は、上記の目的を達成するため、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力すると共に、第２の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第２の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、前記第１又は第２の入出力ポートに接続され、ただ一つの光増幅部で一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
前記光アイソレータ手段の第１及び第２の光波長合分波器は、一つの光導波路から各波長チャンネル毎に個別の光導波路に分岐する光分波回路と、個別の光導波路を一つの光導波路に結合する光合波回路とをそれぞれ有し、前記光アイソレータは、分岐された個別の光導波路に設けられることを特徴とする。
【０００９】
波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、波長が異なる３以上の波長チャンネルを含み、波長チャンネル毎に上り又は下りの伝搬方向が設定されている複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３の光波長合分波器と、前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータとを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記光アイソレータにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
このような本発明においては、光波長合分波器として図５に示すような平面型導波路光回路で構成されるＡＷＧ（アレイ導波路型光合分波器、詳細は K.Okamoto等のOFC'95 ThB.1等に記載されている）を用いることができる。複数のＡＷＧを組合せて用いれば、隣接する波長チャンネル間の間隔が非常に狭く且つ波長チャンネル数が数十のように多い場合でも、容易に且つ低損失で波長チャンネルの合分岐を行うことができ、波長チャンネルの配列を任意のグループにグループ化して合分岐するというような複雑な合分岐機能を持った光回路構成を容易に実現することができる。
【００１２】
更に、このような構成によれば、光増幅器の正味の光増幅率を向上させることができるので、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる不要な光信号を除去することができる。更に、光増幅部前後の信号光を各波長チャンネル毎に分波している回路部に、波長チャンネル毎に光可変強度調整器を挿入すれば、各チャンネルの信号光を個別に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
〔第１実施例〕
図６は本発明の光アイソレータ回路の実施例の構成を示す図であり、この回路は、各チャンネルが任意の上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを具える光アイソレータ回路であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、且つ、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ、及び
光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛i:a1，i:a2，... ，i:aN｝及び｛i:b1，i:b2，... ，i:bM｝
を具える。
【００１４】
このアイソレータ回路は、図７に示すように、更に、前記光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、前記光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間の一部又は全ての接続に、波長チャンネル毎の出力信号光強度を変化させる光強度調整器｛k:a1，k:a2，... ，k:aN，k:b1，k:b2，... ，k:bM｝を具えることができる。この光強度調整器は、光可変減衰器又は半導体光増幅器であることが望ましい。また、前記光波長合分波部がアレイ導波路型光回路であることが望ましい。
【００１５】
〔第２実施例〕
図８は本発明の光増幅器の第１実施例の構成を示す図である。この実施例は、一つの光導波路から各波長チャンネル毎に個別の光導波路に分岐し且つ各波長チャンネル毎の個別の光導波路から一つの光導波路に結合する二つの光波長合分波器Ｃ及びＤ、二つの光波長合分波器ＣとＤとの波長チャンネル毎に分岐している側の波長に対応する各ポートを相互に接続する個別の光導波路、及び、該個別の光導波路上に設けられた光アイソレータを具えるアイソレータ手段、並びに、１個の光増幅手段を具備している。
【００１６】
図８（ａ）の構成は、各チャンネルが上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを具える光アイソレータ回路であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
入出力ポートＥ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＥから出力し、且つ、入出力ポートＥからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ、及び
光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛i:a1，i:a2，... ，i:aN｝及び｛i:b1，i:b2，... ，i:bM｝
を具える光アイソレータ回路、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝を具え、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝から出力し、且つ、入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｈ、
入出力ポートＦ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝を具え、入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝から入射される波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＦから出力し、且つ、入出力ポートＦからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ、及び
光波長合分波部Ｈの出力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び入力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝と、光波長合分波部Ｇの入力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び出力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛j:a1，j:a2，... ，j:aN｝及び｛j:b1，j:b2，... ，j:bM｝
を具える光アイソレータ回路、並びに
入出力ポートＥとＦとの間にあり、入出力ポートＥ及びＦからの出力信号光を増幅し、それぞれ入出力ポートＥ及びＦに出力する光増幅部
を具備する。
【００１７】
図８（ｂ）の構成は、図８（ａ）の構成例のうち光増幅部の片側の光アイソレータ回路を省略した構成を有する。このような構成でも、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保することができる。
【００１８】
〔第３実施例〕
図９は本発明の光増幅器の第２実施例の構成を示す図である。図９（ａ）の構成例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-n、光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び、分岐された個別の各光導波路に配置された光アイソレータを具える２個の前記光アイソレータ手段、及び、各光アイソレータ手段のＤ側を相互に図ではＤとＧ及びＥとＦを接続するｎ個の光増幅手段を具えている。
【００１９】
この構成例は、波長チャンネルサブグループが同一の伝搬方向を持つ波長チャンネルだけで構成された例であり、各波長チャンネル毎に伝搬方向のアイソレーションが確保できる構成であるため、仮に各波長チャンネルグループ内で伝搬方向が逆方向の波長チャンネルが存在していても問題なく信号光の光増幅を行うことができる。図９（ｂ）の構成例は、図９（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２０】
〔第４実施例〕
図１０は本発明の光増幅器の第３実施例の構成を示す図である。図１０（ａ）の構成例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-n、光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び、該光導波路のうち、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nの一部に対応する光導波路に配置された光アイソレータを具える２個の光アイソレータ手段、該２個の光アイソレータ手段のＤ側のうち、光アイソレータを具えているＤ-iと光アイソレータを具えていないＤ-jとを相互に接続するｎ個の光増幅手段を具備している。
【００２１】
この構成例は、波長チャンネルサブグループが同一の伝搬方向を持つ波長チャンネルだけで構成されており、且つ光アイソレータを光増幅部の前後のいずれか片側だけに配置して、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保する構成の例である。この例でも、各波長チャンネル毎に伝搬方向のアイソレーションが確保できる構成であるため、仮に各波長チャンネルグループ内で伝搬方向が逆方向の波長チャンネルが存在していても問題なく信号光の光増幅を行うことができる。図１０（ｂ）の構成例は、図１０（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２２】
〔第５実施例〕
本発明の光増幅器の第４実施例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数に等しい個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-m、i:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-n、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-mとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-nとを接続する光導波路
を具える２個の光アイソレータ手段のそれぞれの光アイソレータ間に、光導波路を介して光増幅部を具備する。
【００２３】
図１１の実施例は、このうちｍ＝１，ｎ＝１の場合であり、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、上り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-1、下り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-2、光波長合分波器ＣとＤ-1それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の上り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路、及び、光波長合分波器ＣとＤ-2それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の下り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路を具える２個の光分岐結合回路の各光波長合分波器Ｄ-1の間及び各光波長合分波器Ｄ-2の間に、光導波路を介して光増幅部が接続され、該光増幅部と両側の光波長合分波器Ｄ-1との間に上り方向の光アイソレータが挿入され、該光増幅部と両側の光波長合分波器Ｄ-2との間に下り方向の光アイソレータが挿入された構成を有する。
【００２４】
図１１（ａ）の構成は、各チャンネルが上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを有する二つの光アイソレータ回路を具える光増幅器であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
出力ポートＥ-1及び各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して出力ポートＥ-1から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ-1、
入力ポートＥ-2及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポートＥ-2からの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ-2、
出力ポートＥ-1に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＥ-1から入力ポートＦ-1に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｅ−Ｋ、及び
入力ポートＥ-2に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＦ-2から入力ポートＥ-2に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｋ−Ｅ
を具える光アイソレータ回路、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝を具え、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝から出力し、且つ、入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｈ、
入力ポートＦ-1及び各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝を具え、入力ポートＦ-1からの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ-1、
出力ポートＦ-2及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝を具え、入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝から入射される波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して出力ポートＦ-2から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ-2
を具える光アイソレータ回路、
入力ポートＦ-1に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＥ-1から入力ポートＦ-1に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｋ−Ｆ、及び
出力ポートＦ-2に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＦ-2から入力ポートＥ-2に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｆ−Ｋ
を具える光アイソレータ回路、
光アイソレータi:Ｅ−Ｋと光アイソレータi:Ｋ−Ｆとの間にあり、出力ポートＥ-1からの出力信号光を増幅して入力ポートＦ-1に出力する光増幅部Ｋ-1、及び光アイソレータi:Ｆ−Ｋと光アイソレータi:Ｋ−Ｅとの間にあり、出力ポートＦ-2からの出力信号光を増幅して入力ポートＥ-2に出力する光増幅部Ｋ-2、
を具備している。
【００２５】
この構成例は、信号光の伝搬方向別にグループ化された波長チャンネルが再度波長多重された後で光増幅を受ける構成になっているため、伝搬方向のアイソレーションを確保するためのアイソレータは各波長チャンネル毎に分岐している個々の光導波路上に配置する必要はなく、同一伝搬方向の波長チャンネルが多重されている光導波路上に各波長チャンネルが共有する形で配置できるので、光回路構成を単純にすることができる。図１１（ｂ）の構成例は、図１１（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２６】
〔第６実施例〕
本発明の光増幅器の第５実施例である図１２（ａ）及び（ｂ）の構成例は、図１１（ａ）及び（ｂ）の構成例における光アイソレータを光増幅部の前後のいずれか片側だけに配置して、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保するように構成されているもので、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-1、
下り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-2、
光波長合分波器ＣとＤ-1それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の上り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路、及び
光波長合分波器ＣとＤ-2それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の下り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路
を具える２個の光分岐結合回路の各光波長合分波器Ｄ-1の間及び各光波長合分波器Ｄ-2の間に、光導波路を介して光増幅部が接続され、該光増幅部と片側の光波長合分波器Ｄ-1との間に上り方向の光アイソレータが挿入され、該光増幅部と片側の光波長合分波器Ｄ-2との間に下り方向の光アイソレータが挿入される構成を有する。
【００２７】
〔第７実施例〕
図１３は本発明の光増幅器の第６実施例の構成を示す図である。図１３（ａ）の構成例は、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数に等しい個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-m、i:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-n、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-mとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-nとを接続する光導波路
を具える光アイソレータ手段、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m, Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び
分岐された個別の各光導波路に配置された光アイソレータ
を具える光アイソレータ手段、並びに
双方の光アイソレータ手段を互いに接続する光増幅手段を具備する。
【００２８】
この構成例は、信号光の伝搬方向別にグループ化された波長チャンネルが再度波長多重された後で光増幅を受ける構成になっているもので、伝搬方向のアイソレーションを確保するためのアイソレータは各波長チャンネル毎に分岐している個々の光導波路上に配置する構成と、同一伝搬方向の波長チャンネルが多重されている光導波路上に各波長チャンネルが共有する形で配置する構成の双方が混在する構成になっている。図１３（ｂ）の構成例は、図１３（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２９】
〔第８実施例〕
図１４は本発明の光増幅器の第７実施例の構成を示す図である。図１４（ａ）の構成例においては、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数より少ない個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-p、i:Ｅ−Ｋ-p+1,i: Ｅ−Ｋ-p+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-s、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mのうちの一部Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-pの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-pとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nのうちの一部Ｄ-p+1，Ｄ-p+2，... ，Ｄ-sの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-p+1,i: Ｅ−Ｋ-p+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-sとを接続する光導波路
を具える光アイソレータ手段、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m, Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び
分岐された個別の各光導波路のうち、前記の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-p, Ｄ-p+1，Ｄ-p+2，... ，Ｄ-s以外に対応する光波長合分波器の各光導波路に配置された光アイソレータを具える光アイソレータ手段、並びに
双方の光アイソレータ手段を互いに接続する光増幅手段を具備する。
【００３０】
この構成例は、第７実施例では光増幅部の両側に配置されていた光アイソレータをいずれか片側のみに配置する構成とするものである。このように構成にしても、光増幅器は充分に機能する。
【００３１】
〔第９実施例〕
図１５は本発明の光増幅器の第８実施例の構成を示す図である。この実施例では、上記の実施例における光アイソレータ手段の二つの光波長合分波部の間に、光可変強度調整器｛v:a1,v:a2, ... ,v:aN,v:b1,v:b2, ... ,v:bM ｝を配置した構成であり、各波長チャンネルの信号光強度を任意に調整できる機能が付加されている。
【００３２】
以上の本発明の光増幅器の実施例においては、少なくとも一つの光増幅部、各波長チャンネルの伝搬方向を制限する光アイソレータ、及び、複数の波長チャンネルの信号光を一括して合分波する光合分波部が具えられている。
【００３３】
光増幅部として例えば半導体レーザー励起のエルビウム添加光ファイバ（図２(a),(b),(c) ）を用いると、光増幅器の増幅波長帯域は分散シフトファイバの零分散波長領域を含むおよそ１．５３×１０-6m から１．５６×１０-6m の帯域となり、更に、光合分波部としてアレイ導波路型光合分波器を用い、光増幅部の前後に配置される二つの光合分波部と各波長チャンネル毎のアイソレータを同一の平面基盤型回路として作成すると、光合分波部一つ当たりの光損失は、理想的には２．１dB（K.Okamoto 等，OFC'97 ThB.1参照）であり、光アイソレータ一つ当たりの光損失はおよそ０．５dB、光ファイバへの接続一つ当たりの損失はおよそ０．２５dBであると見積もることができ、入力信号強度−２０dBm のときに光増幅部の光増幅利得をおよそ３０dB（船橋等，1995年秋季信学会論文集C-216 参照）と見積もると、光増幅器の正味の光増幅利得は
30−2.1 ×4 −0.5 ×2 −0.25×4 ＝30−10.4＝19.6dB
と見積もられ、中継間隔８０km、平均光ファイバ損失０．２３dB/km の光伝送システムでの各区間の損失１８．４dBを補償することが可能であることが分かる。
【００３４】
また、アレイ導波路型光合分波器の漏話量は、通常のものがおよそ−２５dB、位相補償板を用いてクロストークを低減したものでおよそ−４０dB（山田等，1997年秋季信学会論文集C-3-119 参照）と見積もられ、更に光アイソレータのアイソレーションをおよそ４０dBと見積もると、任意の波長チャンネルでの発振は通常の光増幅器と同様に抑えられ、光増幅器外部の前後に近接して存在する二つのフレネル反射（−１４dB）点と伝搬方向の異なる任意の二つの波長チャンネルでループ状に構成される光共振器を想定すると、（共振器一往復当たりの光増幅部の利得）−（共振器一往復当たりの光損失）は
30×2 −｛14＋25〔40〕×2 ｝×2 ＝−68〔−128 〕dB
と見積もられ、圧倒的に共振器内部の損失が大きく正味の利得が得られない。従って、このような最悪の場合であっても本発明の光増幅器の発振は抑えられる。
【００３５】
また、光増幅部が発するＡＳＥもアレイ導波路型光回路の漏話量から
−25〔−40〕×2 ＝−50〔−80〕dB
のレベルまで抑えられると見積もられる。
また、任意の波長チャンネルで伝送方向と逆方向に伝搬して伝送路上で非線形光過程等により他チャンネルの信号光をポンプ光として光増幅を受ける不要信号光を想定すると、本発明の光増幅器においては、不要信号光に対して
30−2.1 ×4 −40×2 −0.25×4 ＝−59.4dB
を低下させる効果が期待できる。この値は、前記の非線形光過程により不要信号光に与えられる利得に比べて充分に大きいので、このような不要信号光を効果的に除去することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、光増幅部の前後でアレイ導波路型光合分波器により、一度信号光が分波され引き続いて各チャンネル毎にそれぞれの伝搬方向を制限する光アイソレータを経た後再度合波されるか、又は一度信号光が分波され引き続いて後再度合波された後で光アイソレータを経て、光増幅部又は光増幅器の出力へと導かれる光回路構成となっているので、それぞれ任意の伝搬方向を持つ複数の波長チャンネルを有し、双方向に伝搬している光信号を一括して光増幅し、且つ同時に、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる光信号を除去できる効果が得られる。更に、光増幅部の前後の信号光を各波長チャンネル毎に分波している回路部に、波長チャンネル毎に光可変強度調整器を配置することにより、各チャンネルの信号光の強度を個別に調整できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光増幅器の構成を説明するための図である。
【図２】従来の光増幅器の光増幅部の構成を説明するための図である。
【図３】従来の双方向光増幅器の構成を説明する図である。
【図４】従来の他の双方向光増幅器の構成を説明する図である。
【図５】アレイ導波路型光合分波器の構成を説明する図である。
【図６】本発明の光アイソレータ回路の実施例を示す図である。
【図７】本発明の光アイソレータ回路の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明の光増幅器の実施例を示す図である。
【図９】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１２】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１４】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１５】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光増幅器
２ 光増幅部
３、６ 光アイソレータ
４ 希土類添加光ファイバ
５ 励起光源
７ 光結合器
８ 半導体光増幅部
９ 光検出器
１０ 漏れ光ＡＳＥ強度比較監視装置
１１ レーザー駆動器
１２ 励起用レーザー
１３ 励起光反射ミラー
１４ 波長多重光合分波器
１５ 平面型導波路基盤
１６ 光入出力導波路部
１７ スラブ導波路部
１８ アレイ導波路グレーティング部
Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ 信号光入出力ポート
Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ 光波長合分波部
ｃ：ｂ、ｄ：ａ、ｇ：ｂ、ｈ：ａ 信号光入力ポート
ｃ：ａ、ｄ：ｂ、ｇ：ａ、ｈ：ｂ 信号光出力ポート
ｉ、ｊ 光アイソレータ
ｖ 光可変強度調整器
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な通信用の光増幅器及び光アイソレータ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光増幅器の構成は図１及び図２に示すようなものである。即ち、一般の光伝送路上にはコネクタ接続箇所等の光信号の反射点が存在するため、これらの反射光を遮断して安定して光増幅を行うために、信号光の伝搬を所望の光伝送方向のみに制限する光アイソレータ回路が光増幅部の前後に配置されており、このため、波長多重光信号を光増幅する場合にもその伝搬方向は全て同一方向に制限されている。
【０００３】
この光アイソレータ回路に用いられる光アイソレータは、光ファイバに信号光の伝搬方向を上り又は下りの一方向のみに制限する機能を持たせたものである。即ち、波長多重信号光に対しても、全ての波長チャンネルの信号光の伝搬方向を一律に伝搬方向を制限する機能が与えられている。
【０００４】
光増幅器の構成要素である光増幅部としては、一般に励起用半導体レーザー５による希土類添加光ファイバ４の双方向励起(図2(a) ）、前方励起（図２(b) ）、後方励起（図２(c) ）、又は半導体型の光増幅部８（図２(d) ）が用いられており、希土類添加光ファイバ４としては、通常は石英系ガラス、増幅波長帯を拡大する目的ではＺｒ系フッ化物ガラス及びテルライド系ガラスがホストとして用いられ、１．５×１０-6ｍ帯用にはＥｒ3+、１．３×１０-6ｍ帯用にはＰｒ3+が添加希土類として用いられることは、山田他の1995年秋季信学会論文集C-216 力及び A.Mori 等のOFC'97,PDP1 等から既知である。
【０００５】
また、近年図３及び図４に示すような構成の双方向光増幅器が提案されているが、図３の構成の光増幅器（詳細は K.Aida 等のECOC'96TuD.2.2に記載されている）は、反射点があった場合に増幅器が発振してしまう等の問題があるため、伝送路光ファイバ上に反射点がなく且つ光信号の送受信部に光サーキュレータを用いた特別な構成の光伝送システムでしか使用できないという問題があり、図４の構成の光増幅器は、各波長チャンネル毎に任意に伝送方向の上り下りを設定できるような光増幅器を実現するためには各波長チャンネル毎に従来の光増幅器を設ける必要があり、そのため波長チャンネル数が増えるに従って全体として大型且つ高価になるので、波長チャンネル数が多い双方向波長多重信号光用の光増幅器としては現実的でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、同一光ファイバ中を伝搬し、それぞれ上り及び下り方向に関して任意の伝搬方向を持つ３チャンネル以上の波長チャンネルの波長多重信号光を一括して増幅し、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる光信号を除去することができ、それぞれの波長チャンネルの信号光をそれぞれの波長毎に定められた伝搬方向でアイソレートすることができる光アイソレータ回路を具え、各波長チャンネル毎の信号強度を任意に調整できる機能を持つ光増幅器及びそれに用いることができる光アイソレータ回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光増幅器は、上記の目的を達成するため、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力すると共に、第２の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第２の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、前記第１又は第２の入出力ポートに接続され、ただ一つの光増幅部で一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
前記光アイソレータ手段の第１及び第２の光波長合分波器は、一つの光導波路から各波長チャンネル毎に個別の光導波路に分岐する光分波回路と、個別の光導波路を一つの光導波路に結合する光合波回路とをそれぞれ有し、前記光アイソレータは、分岐された個別の光導波路に設けられることを特徴とする。
【０００９】
波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、波長が異なる３以上の波長チャンネルを含み、波長チャンネル毎に上り又は下りの伝搬方向が設定されている複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の光波長合分波器と、前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３の光波長合分波器と、前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータとを有する光アイソレータ手段、及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記光アイソレータにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
このような本発明においては、光波長合分波器として図５に示すような平面型導波路光回路で構成されるＡＷＧ（アレイ導波路型光合分波器、詳細は K.Okamoto等のOFC'95 ThB.1等に記載されている）を用いることができる。複数のＡＷＧを組合せて用いれば、隣接する波長チャンネル間の間隔が非常に狭く且つ波長チャンネル数が数十のように多い場合でも、容易に且つ低損失で波長チャンネルの合分岐を行うことができ、波長チャンネルの配列を任意のグループにグループ化して合分岐するというような複雑な合分岐機能を持った光回路構成を容易に実現することができる。
【００１２】
更に、このような構成によれば、光増幅器の正味の光増幅率を向上させることができるので、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる不要な光信号を除去することができる。更に、光増幅部前後の信号光を各波長チャンネル毎に分波している回路部に、波長チャンネル毎に光可変強度調整器を挿入すれば、各チャンネルの信号光を個別に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
〔第１実施例〕
図６は本発明の光アイソレータ回路の実施例の構成を示す図であり、この回路は、各チャンネルが任意の上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを具える光アイソレータ回路であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、且つ、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ、及び
光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛i:a1，i:a2，... ，i:aN｝及び｛i:b1，i:b2，... ，i:bM｝
を具える。
【００１４】
このアイソレータ回路は、図７に示すように、更に、前記光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、前記光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間の一部又は全ての接続に、波長チャンネル毎の出力信号光強度を変化させる光強度調整器｛k:a1，k:a2，... ，k:aN，k:b1，k:b2，... ，k:bM｝を具えることができる。この光強度調整器は、光可変減衰器又は半導体光増幅器であることが望ましい。また、前記光波長合分波部がアレイ導波路型光回路であることが望ましい。
【００１５】
〔第２実施例〕
図８は本発明の光増幅器の第１実施例の構成を示す図である。この実施例は、一つの光導波路から各波長チャンネル毎に個別の光導波路に分岐し且つ各波長チャンネル毎の個別の光導波路から一つの光導波路に結合する二つの光波長合分波器Ｃ及びＤ、二つの光波長合分波器ＣとＤとの波長チャンネル毎に分岐している側の波長に対応する各ポートを相互に接続する個別の光導波路、及び、該個別の光導波路上に設けられた光アイソレータを具えるアイソレータ手段、並びに、１個の光増幅手段を具備している。
【００１６】
図８（ａ）の構成は、各チャンネルが上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを具える光アイソレータ回路であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
入出力ポートＥ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＥから出力し、且つ、入出力ポートＥからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ、及び
光波長合分波部Ｃの出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝と、光波長合分波部Ｄの入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝及び｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛i:a1，i:a2，... ，i:aN｝及び｛i:b1，i:b2，... ，i:bM｝
を具える光アイソレータ回路、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝を具え、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝から出力し、且つ、入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｈ、
入出力ポートＦ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝を具え、入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝から入射される波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して入出力ポートＦから出力し、且つ、入出力ポートＦからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ、及び
光波長合分波部Ｈの出力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び入力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝と、光波長合分波部Ｇの入力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び出力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝との、それぞれ対応する波長チャンネルの入力ポートと出力ポートとの間を接続し、それぞれの信号光の伝搬方向を、前記出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝及び｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝からそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝へ伝搬する方向のみに制限する光アイソレータ｛j:a1，j:a2，... ，j:aN｝及び｛j:b1，j:b2，... ，j:bM｝
を具える光アイソレータ回路、並びに
入出力ポートＥとＦとの間にあり、入出力ポートＥ及びＦからの出力信号光を増幅し、それぞれ入出力ポートＥ及びＦに出力する光増幅部
を具備する。
【００１７】
図８（ｂ）の構成は、図８（ａ）の構成例のうち光増幅部の片側の光アイソレータ回路を省略した構成を有する。このような構成でも、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保することができる。
【００１８】
〔第３実施例〕
図９は本発明の光増幅器の第２実施例の構成を示す図である。図９（ａ）の構成例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-n、光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び、分岐された個別の各光導波路に配置された光アイソレータを具える２個の前記光アイソレータ手段、及び、各光アイソレータ手段のＤ側を相互に図ではＤとＧ及びＥとＦを接続するｎ個の光増幅手段を具えている。
【００１９】
この構成例は、波長チャンネルサブグループが同一の伝搬方向を持つ波長チャンネルだけで構成された例であり、各波長チャンネル毎に伝搬方向のアイソレーションが確保できる構成であるため、仮に各波長チャンネルグループ内で伝搬方向が逆方向の波長チャンネルが存在していても問題なく信号光の光増幅を行うことができる。図９（ｂ）の構成例は、図９（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２０】
〔第４実施例〕
図１０は本発明の光増幅器の第３実施例の構成を示す図である。図１０（ａ）の構成例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-n、光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び、該光導波路のうち、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nの一部に対応する光導波路に配置された光アイソレータを具える２個の光アイソレータ手段、該２個の光アイソレータ手段のＤ側のうち、光アイソレータを具えているＤ-iと光アイソレータを具えていないＤ-jとを相互に接続するｎ個の光増幅手段を具備している。
【００２１】
この構成例は、波長チャンネルサブグループが同一の伝搬方向を持つ波長チャンネルだけで構成されており、且つ光アイソレータを光増幅部の前後のいずれか片側だけに配置して、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保する構成の例である。この例でも、各波長チャンネル毎に伝搬方向のアイソレーションが確保できる構成であるため、仮に各波長チャンネルグループ内で伝搬方向が逆方向の波長チャンネルが存在していても問題なく信号光の光増幅を行うことができる。図１０（ｂ）の構成例は、図１０（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２２】
〔第５実施例〕
本発明の光増幅器の第４実施例は、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数に等しい個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-m、i:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-n、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-mとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-nとを接続する光導波路
を具える２個の光アイソレータ手段のそれぞれの光アイソレータ間に、光導波路を介して光増幅部を具備する。
【００２３】
図１１の実施例は、このうちｍ＝１，ｎ＝１の場合であり、一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、上り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-1、下り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-2、光波長合分波器ＣとＤ-1それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の上り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路、及び、光波長合分波器ＣとＤ-2それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の下り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路を具える２個の光分岐結合回路の各光波長合分波器Ｄ-1の間及び各光波長合分波器Ｄ-2の間に、光導波路を介して光増幅部が接続され、該光増幅部と両側の光波長合分波器Ｄ-1との間に上り方向の光アイソレータが挿入され、該光増幅部と両側の光波長合分波器Ｄ-2との間に下り方向の光アイソレータが挿入された構成を有する。
【００２４】
図１１（ａ）の構成は、各チャンネルが上り又は下りのいずれか一方の伝搬方向を持ち且つ互いに波長が異なる３以上の波長チャンネルからなる波長チャンネルのグループ｛a1，a2，... ，aN，b1，b2，... ，bM｝のうち、伝搬方向が順方向で同一の波長チャンネルグループ｛a1，a2，... ，aN｝及び伝搬方向が逆方向で同一の波長チャンネルグループ｛b1，b2，... ，bM｝それぞれに対して、Ａ及びＢがそれぞれ入力ポート及び出力ポート並びに出力ポート及び入力ポートとなる入出力ポートＡ及びＢを有する二つの光アイソレータ回路を具える光増幅器であって、
入出力ポートＡ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝を具え、入出力ポートＡからの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛c:a1，c:a2，... ，c:aN｝から出力し、且つ、入力ポート｛c:b1，c:b2，... ，c:bM｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＡから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｃ、
出力ポートＥ-1及び各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝を具え、入力ポート｛d:a1，d:a2，... ，d:aN｝から入射される波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して出力ポートＥ-1から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ-1、
入力ポートＥ-2及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝を具え、入力ポートＥ-2からの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛d:b1，d:b2，... ，d:bM｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｄ-2、
出力ポートＥ-1に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＥ-1から入力ポートＦ-1に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｅ−Ｋ、及び
入力ポートＥ-2に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＦ-2から入力ポートＥ-2に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｋ−Ｅ
を具える光アイソレータ回路、
入出力ポートＢ、各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝を具え、入出力ポートＢからの入射信号光を各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛h:b1，h:b2，... ，h:bM｝から出力し、且つ、入力ポート｛h:a1，h:a2，... ，h:aN｝からそれぞれ入射する各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝に対応する入射信号光を全て合波して入出力ポートＢから出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｈ、
入力ポートＦ-1及び各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝にそれぞれ対応する出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝を具え、入力ポートＦ-1からの入射信号光を各波長チャンネル｛a1，a2，... ，aN｝毎に分割してそれぞれの信号光を出力ポート｛g:a1，g:a2，... ，g:aN｝から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ-1、
出力ポートＦ-2及び各波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝にそれぞれ対応する入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝を具え、入力ポート｛g:b1，g:b2，... ，g:bM｝から入射される波長チャンネル｛b1，b2，... ，bM｝に対応するそれぞれの信号光を全て合波して出力ポートＦ-2から出力し、同時に各波長チャンネル以外の波長領域に存在する不要な光を取除く光波長合分波部Ｇ-2
を具える光アイソレータ回路、
入力ポートＦ-1に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＥ-1から入力ポートＦ-1に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｋ−Ｆ、及び
出力ポートＦ-2に接続され、信号光の伝搬方向を出力ポートＦ-2から入力ポートＥ-2に伝搬する方向のみに制限する光アイソレータi:Ｆ−Ｋ
を具える光アイソレータ回路、
光アイソレータi:Ｅ−Ｋと光アイソレータi:Ｋ−Ｆとの間にあり、出力ポートＥ-1からの出力信号光を増幅して入力ポートＦ-1に出力する光増幅部Ｋ-1、及び光アイソレータi:Ｆ−Ｋと光アイソレータi:Ｋ−Ｅとの間にあり、出力ポートＦ-2からの出力信号光を増幅して入力ポートＥ-2に出力する光増幅部Ｋ-2、
を具備している。
【００２５】
この構成例は、信号光の伝搬方向別にグループ化された波長チャンネルが再度波長多重された後で光増幅を受ける構成になっているため、伝搬方向のアイソレーションを確保するためのアイソレータは各波長チャンネル毎に分岐している個々の光導波路上に配置する必要はなく、同一伝搬方向の波長チャンネルが多重されている光導波路上に各波長チャンネルが共有する形で配置できるので、光回路構成を単純にすることができる。図１１（ｂ）の構成例は、図１１（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２６】
〔第６実施例〕
本発明の光増幅器の第５実施例である図１２（ａ）及び（ｂ）の構成例は、図１１（ａ）及び（ｂ）の構成例における光アイソレータを光増幅部の前後のいずれか片側だけに配置して、信号光の伝搬方向のアイソレーションを確保するように構成されているもので、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-1、
下り波長チャンネルのグループを合分岐できる光波長合分波器Ｄ-2、
光波長合分波器ＣとＤ-1それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の上り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路、及び
光波長合分波器ＣとＤ-2それぞれの波長チャンネル毎に分岐している側の下り波長チャンネル用の波長の対応するポートを相互に接続する光導波路
を具える２個の光分岐結合回路の各光波長合分波器Ｄ-1の間及び各光波長合分波器Ｄ-2の間に、光導波路を介して光増幅部が接続され、該光増幅部と片側の光波長合分波器Ｄ-1との間に上り方向の光アイソレータが挿入され、該光増幅部と片側の光波長合分波器Ｄ-2との間に下り方向の光アイソレータが挿入される構成を有する。
【００２７】
〔第７実施例〕
図１３は本発明の光増幅器の第６実施例の構成を示す図である。図１３（ａ）の構成例は、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数に等しい個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-m、i:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-n、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-mとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-m+1,i: Ｅ−Ｋ-m+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-nとを接続する光導波路
を具える光アイソレータ手段、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m, Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び
分岐された個別の各光導波路に配置された光アイソレータ
を具える光アイソレータ手段、並びに
双方の光アイソレータ手段を互いに接続する光増幅手段を具備する。
【００２８】
この構成例は、信号光の伝搬方向別にグループ化された波長チャンネルが再度波長多重された後で光増幅を受ける構成になっているもので、伝搬方向のアイソレーションを確保するためのアイソレータは各波長チャンネル毎に分岐している個々の光導波路上に配置する構成と、同一伝搬方向の波長チャンネルが多重されている光導波路上に各波長チャンネルが共有する形で配置する構成の双方が混在する構成になっている。図１３（ｂ）の構成例は、図１３（ａ）の構成例の波長チャンネルサブグループのうち、サブグループに属する波長チャンネル数が１チャンネルのサブグループの光波長合分波器を単純な光導波路で置き換えたものである。
【００２９】
〔第８実施例〕
図１４は本発明の光増幅器の第７実施例の構成を示す図である。図１４（ａ）の構成例においては、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
上りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m、
下りの波長チャンネルのグループを波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の上り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の下り波長チャンネル用の波長に対応するポートを相互に接続する光導波路、
サブグループの数より少ない個数の光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-p、i:Ｅ−Ｋ-p+1,i: Ｅ−Ｋ-p+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-s、
信号光の伝搬方向を上り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-mのうちの一部Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-pの上り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-1,i: Ｅ−Ｋ-2,... ,i:Ｅ−Ｋ-pとを接続する光導波路、
信号光の伝搬方向を下り方向に制限するように、光波長合分波器Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-nのうちの一部Ｄ-p+1，Ｄ-p+2，... ，Ｄ-sの下り波長チャンネルが全て結合されている側の入出力ポートと光アイソレータi:Ｅ−Ｋ-p+1,i: Ｅ−Ｋ-p+2,... ,i:Ｅ−Ｋ-sとを接続する光導波路
を具える光アイソレータ手段、
一つの光導波路と各波長チャンネル毎の個別の光導波路との間を光合分岐する光波長合分波器Ｃ、
全ての波長チャンネルを重複せずに分割した波長チャンネル数より少ない数のサブグループ毎に、それぞれのサブグループに属する全ての波長チャンネルを合分岐するサブグループの数に等しい個数の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-m, Ｄ-m+1，Ｄ-m+2，... ，Ｄ-n、
光波長合分波器Ｃと光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-nそれぞれとの各波長チャンネルに分岐している側の対応する波長チャンネルポートを相互に接続する光導波路、及び
分岐された個別の各光導波路のうち、前記の光波長合分波器Ｄ-1，Ｄ-2，... ，Ｄ-p, Ｄ-p+1，Ｄ-p+2，... ，Ｄ-s以外に対応する光波長合分波器の各光導波路に配置された光アイソレータを具える光アイソレータ手段、並びに
双方の光アイソレータ手段を互いに接続する光増幅手段を具備する。
【００３０】
この構成例は、第７実施例では光増幅部の両側に配置されていた光アイソレータをいずれか片側のみに配置する構成とするものである。このように構成にしても、光増幅器は充分に機能する。
【００３１】
〔第９実施例〕
図１５は本発明の光増幅器の第８実施例の構成を示す図である。この実施例では、上記の実施例における光アイソレータ手段の二つの光波長合分波部の間に、光可変強度調整器｛v:a1,v:a2, ... ,v:aN,v:b1,v:b2, ... ,v:bM ｝を配置した構成であり、各波長チャンネルの信号光強度を任意に調整できる機能が付加されている。
【００３２】
以上の本発明の光増幅器の実施例においては、少なくとも一つの光増幅部、各波長チャンネルの伝搬方向を制限する光アイソレータ、及び、複数の波長チャンネルの信号光を一括して合分波する光合分波部が具えられている。
【００３３】
光増幅部として例えば半導体レーザー励起のエルビウム添加光ファイバ（図２(a),(b),(c) ）を用いると、光増幅器の増幅波長帯域は分散シフトファイバの零分散波長領域を含むおよそ１．５３×１０-6m から１．５６×１０-6m の帯域となり、更に、光合分波部としてアレイ導波路型光合分波器を用い、光増幅部の前後に配置される二つの光合分波部と各波長チャンネル毎のアイソレータを同一の平面基盤型回路として作成すると、光合分波部一つ当たりの光損失は、理想的には２．１dB（K.Okamoto 等，OFC'97 ThB.1参照）であり、光アイソレータ一つ当たりの光損失はおよそ０．５dB、光ファイバへの接続一つ当たりの損失はおよそ０．２５dBであると見積もることができ、入力信号強度−２０dBm のときに光増幅部の光増幅利得をおよそ３０dB（船橋等，1995年秋季信学会論文集C-216 参照）と見積もると、光増幅器の正味の光増幅利得は
30−2.1 ×4 −0.5 ×2 −0.25×4 ＝30−10.4＝19.6dB
と見積もられ、中継間隔８０km、平均光ファイバ損失０．２３dB/km の光伝送システムでの各区間の損失１８．４dBを補償することが可能であることが分かる。
【００３４】
また、アレイ導波路型光合分波器の漏話量は、通常のものがおよそ−２５dB、位相補償板を用いてクロストークを低減したものでおよそ−４０dB（山田等，1997年秋季信学会論文集C-3-119 参照）と見積もられ、更に光アイソレータのアイソレーションをおよそ４０dBと見積もると、任意の波長チャンネルでの発振は通常の光増幅器と同様に抑えられ、光増幅器外部の前後に近接して存在する二つのフレネル反射（−１４dB）点と伝搬方向の異なる任意の二つの波長チャンネルでループ状に構成される光共振器を想定すると、（共振器一往復当たりの光増幅部の利得）−（共振器一往復当たりの光損失）は
30×2 −｛14＋25〔40〕×2 ｝×2 ＝−68〔−128 〕dB
と見積もられ、圧倒的に共振器内部の損失が大きく正味の利得が得られない。従って、このような最悪の場合であっても本発明の光増幅器の発振は抑えられる。
【００３５】
また、光増幅部が発するＡＳＥもアレイ導波路型光回路の漏話量から
−25〔−40〕×2 ＝−50〔−80〕dB
のレベルまで抑えられると見積もられる。
また、任意の波長チャンネルで伝送方向と逆方向に伝搬して伝送路上で非線形光過程等により他チャンネルの信号光をポンプ光として光増幅を受ける不要信号光を想定すると、本発明の光増幅器においては、不要信号光に対して
30−2.1 ×4 −40×2 −0.25×4 ＝−59.4dB
を低下させる効果が期待できる。この値は、前記の非線形光過程により不要信号光に与えられる利得に比べて充分に大きいので、このような不要信号光を効果的に除去することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、光増幅部の前後でアレイ導波路型光合分波器により、一度信号光が分波され引き続いて各チャンネル毎にそれぞれの伝搬方向を制限する光アイソレータを経た後再度合波されるか、又は一度信号光が分波され引き続いて後再度合波された後で光アイソレータを経て、光増幅部又は光増幅器の出力へと導かれる光回路構成となっているので、それぞれ任意の伝搬方向を持つ複数の波長チャンネルを有し、双方向に伝搬している光信号を一括して光増幅し、且つ同時に、各波長チャンネル以外の波長領域に生じる光信号を除去できる効果が得られる。更に、光増幅部の前後の信号光を各波長チャンネル毎に分波している回路部に、波長チャンネル毎に光可変強度調整器を配置することにより、各チャンネルの信号光の強度を個別に調整できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光増幅器の構成を説明するための図である。
【図２】従来の光増幅器の光増幅部の構成を説明するための図である。
【図３】従来の双方向光増幅器の構成を説明する図である。
【図４】従来の他の双方向光増幅器の構成を説明する図である。
【図５】アレイ導波路型光合分波器の構成を説明する図である。
【図６】本発明の光アイソレータ回路の実施例を示す図である。
【図７】本発明の光アイソレータ回路の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明の光増幅器の実施例を示す図である。
【図９】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１２】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１４】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【図１５】本発明の光増幅器の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光増幅器
２ 光増幅部
３、６ 光アイソレータ
４ 希土類添加光ファイバ
５ 励起光源
７ 光結合器
８ 半導体光増幅部
９ 光検出器
１０ 漏れ光ＡＳＥ強度比較監視装置
１１ レーザー駆動器
１２ 励起用レーザー
１３ 励起光反射ミラー
１４ 波長多重光合分波器
１５ 平面型導波路基盤
１６ 光入出力導波路部
１７ スラブ導波路部
１８ アレイ導波路グレーティング部
Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ 信号光入出力ポート
Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ 光波長合分波部
ｃ：ｂ、ｄ：ａ、ｇ：ｂ、ｈ：ａ 信号光入力ポート
ｃ：ａ、ｄ：ｂ、ｇ：ａ、ｈ：ｂ 信号光出力ポート
ｉ、ｊ 光アイソレータ
ｖ 光可変強度調整器
Claims (15)
- 波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、
当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、
前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、
前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力すると共に、第２の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第２の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、
及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、前記第１又は第２の入出力ポートに接続され、ただ一つの光増幅部で一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする光増幅器。 - 前記第１及び第２の光波長合分波器をアレイ導波路型光回路で構成したことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
- 前記アイソレータ手段の少なくとも一部の光導波路に、出力信号強度を変化させる光強度調整器を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光増幅器。
- 前記光アイソレータ手段を、光増幅手段の下り側及び上り側の両方の伝送路にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
- 前記光アイソレータ手段の第１及び第２の光波長合分波器は、一つの光導波路から各波長チャンネル毎に個別の光導波路に分岐する光分波回路と、個別の光導波路を一つの光導波路に結合する光合波回路とをそれぞれ有し、
前記光アイソレータは、分岐された個別の光導波路に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。 - 波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、
当該光導波路毎にそれぞれ設けられ、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータと、
前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、
前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の光波長合分波器と、
前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３の光波長合分波器とを有する光アイソレータ手段、
及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする光増幅器。 - 波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、複数の波長チャンネルにそれぞれ対応する複数の光導波路と、
前記複数の光導波路の一端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第１の入出力ポートに出力すると共に、第１の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第１の光波長合分波器と、
前記複数の光導波路の他端側に設けられ、各光導波路を伝搬して来た信号光を合波して第２の入出力ポートに出力する第２の光波長合分波器と、
前記複数の光導波路の他端側に設けられ、第３の入出力ポートを経て入力した波長多重信号光を分波して対応する光導波路に出力する第３光波長合分波器と、
前記第２及び第３の入出力ポートにそれぞれ接続され、伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータとを有する光アイソレータ手段、
及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、上り、下りそれぞれの伝搬方向で区別される波長チャンネルグループ毎の波長多重信号光を前記光アイソレータにそれぞれ接続され、該波長チャンネルグループ毎の二つの光増幅部でそれぞれ一括して光増幅を行う光増幅手段を具備することを特徴とする光増幅器。 - 波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、
上り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第１の波長チャンネル群（a1〜aN）のそれぞれの光導波路と、
下り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第２の波長チャンネル群（b1〜bM）のそれぞれの光導波路と、
これら第１及び第２の波長チャンネル群の光導波路の一端側に接続され、第２の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ａ）に出力すると共に、外部から前記入出力ポート（Ａ）に入力した波長多重信号光を分波して前記第１の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路に出力する第１の光波長合分波器（Ｃ）と、
前記第１及び第２の波長チャンネル群の光導波路の他端側に接続され、第１の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｅ）に出力すると共に、入出力ポート（Ｅ）を経て入力した波長多重信号光を分波して前記第２の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路に出力する第２の光波長合分波器（Ｄ）とを有する第１の光アイソレータ手段、
上り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第３の波長チャンネル群（a1〜aN）のそれぞれの光導波路と、
下り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第４の波長チャンネル群（b1 〜bM）のそれぞれの光導波路と、
これら第３及び第４の波長チャンネル群の光導波路の一端側に接続され、外部から入出力ポート（Ｂ）に入力した波長多重信号光を分波して第４の波長チャンネル群（b1 〜bM）の光導波路に出力すると共に、第３の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｂ）に出力する第３の光波長合分波器（Ｈ）と、
前記第３及び第４の波長チャンネル群の光導波路の他端側に接続され、第４の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｆ）に出力すると共に、入出力ポート（Ｆ）を経て入力した波長多重信号光を分波して前記第３の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路に出力する第４の光波長合分波器（Ｇ）とを有する第２の光アイソレータ手段、
及び、波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、前記第２の光波長合分波器（Ｄ）の入出力ポート（Ｅ）と第４の光波長合分波器（Ｇ）の入出力ポート（Ｆ）との間に接続され、上り及び下りの信号光を一括して光増幅する光増幅手段（Ｋ）をただ一つ具備し、
前記第１及び第３の波長チャンネル群の光導波路に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータ（i:a1〜aN）をそれぞれ設け、前記第２及び第４の波長チャンネル群の光導波路に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータ（i: b1〜bM）をそれぞれ設けたことを特徴とする光増幅器。 - 波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、
上り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第１の波長チャンネル群（a1〜aN）のそれぞれの光導波路と、
下り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第２の波長チャンネル群（b1〜bM）のそれぞれの光導波路と、
これら第１及び第２の波長チャンネル群の光導波路の一端側に接続され、第２の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ａ）に出力すると共に、外部から前記入出力ポート（Ａ）に入力した波長多重信号光を分波して前記第１の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路に出力する第１の光波長合分波器（Ｃ）と、
前記第１の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路の他端側に接続され、第１の波長チャンネル群の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｅ−１）に出力する第２の光波長合分波器（Ｄ−１）と、
前記第２の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路の他端側に接続され、入出力ポート（Ｅ−２）を経て入力した波長多重信号光を分波して第２の波長チャンネル群の光導波路に出力する第３の光波長合分波器（Ｄ−２）とを有する第１の光アイソレータ手段、
上り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第３の波長チャンネル群（a1〜aN）のそれぞれの光導波路と、
下り伝搬方向に設定された１又は複数の波長チャンネルを含む第４の波長チャンネル群（b1〜bM）のそれぞれの光導波路と、
これら第３及び第４の波長チャンネル群の光導波路の一端側に接続され、外部から入出力ポート（Ｂ）に入力した波長多重信号光を分波して第４の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路に出力すると共に、第３の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｂ）に出力する第４の光波長合分波器（Ｈ）と、
前記第３の波長チャンネル群（a1〜aN）の光導波路の他端側に接続され、入出力ポート（Ｆ−１）を経て入力した波長多重信号光を分波して第３の波長チャンネル群の光導波路に出力する第５の光波長合分波器（Ｇ−１）と、
前記第４の波長チャンネル群（b1〜bM）の光導波路の他端側に接続され、第４の波長チャンネル群の光導波路から入力した信号光を合波して入出力ポート（Ｆ−２）に出力する第６の光波長合分波器（Ｇ−２）とを有する第２の光アイソレータ手段、
波長の異なる３以上の波長チャンネルで構成され任意に上り及び下りの伝搬方向が設定された双方向波長多重信号光に対して、前記第２の光波長合分波器（Ｄ−１）の入出力ポート（Ｅ−１）と第５の光波長合分波器（Ｇ−１）の入出力ポート（Ｆ−１）との間に接続され、上り信号光を増幅する第１の光増幅手段（Ｋ−１）、
及び、前記第３の光波長合分波器（Ｄ−２）の入出力ポート（Ｅ−２）と第６の光波長合分波器（Ｇ−２）の入出力ポート（Ｆ−２）との間に接続され、下り信号光を増幅する第２の光増幅手段（Ｋ−２）の二つで一括して光増幅する光増幅手段を具備し、
前記第１の波長チャンネル群又は第３の波長チャンネル群のうちの少なくとも一方の波長チャンネル群の光導波路に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータをそれぞれ設け、前記第２の波長チャンネル群又は第４の波長チャンネル群のうちの少なくとも一方の波長チャンネル群の光導波路に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータをそれぞれ設けたことを特徴とする光増幅器。 - 前記第２の光波長合分波器を、第１の波長チャンネル群（a1〜aN）の波長チャンネル数より少ない数（m）のサブ波長チャンネル群につき、当該サブ波長チャンネル群毎の光導波路の他端側に接続し、前記サブチャンネル群の光導波路を伝搬して来た信号光を合波して入出力ポート（Ｅ−1〜Ｅ−m）にそれぞれ出力する光波長合分波器（Ｄ−1〜Ｄ−m）とし、
前記第３の光波長分波器を、第２の波長チャンネル群（b1〜bM）の波長チャンネル数より少ない数（n）のサブ波長チャンネル群につき、当該サブ波長チャンネル群毎の光導波路の他端側に接続し、入出力ポート（Ｅ−m+1〜Ｅ−m+n）を経てそれぞれ入力した波長多重信号光を分波して前記サブ波長チャンネル群の光導波路に出力する光波長合分波器（Ｄ−m+1〜Ｄ−m+n）とし、
前記第５の光波長合分波器を、第３の波長チャンネル群（a1〜aN）の波長チャンネル数より少ない数(m)のサブ波長チャンネル群につき、当該サブ波長チャンネル群毎の光導波路の他端側に接続し、入出力ポート（Ｆ−1〜Ｆ−m）を経てそれぞれ入力した波長多重信号光を分波して前記サブ波長チャンネル群の光導波路に出力する光波長合分波器（Ｇ−1〜Ｇ−m）とし、
前記第６の光波長合分波器を、第４の波長チャンネル群（b1〜bM）の波長チャンネル数より少ない数(n)のサブ波長チャンネル群につき、当該サブ波長チャンネル群毎の光導波路の他端側に接続し、当該サブ波長チャンネル群の光導波路から入力した信号光を合波して入出力ポート（Ｆ−m+1〜Ｆ−m+n）にそれぞれ出力する光波長合分波器（Ｇ−m+1〜Ｇ−m+n）とし、
前記第１の光増幅手段を、第２の光波長合分波器（Ｄ−1〜Ｄ−m）の入出力ポート（Ｅ−1〜Ｅ−m）と第５の光波長合分波器（Ｇ−1〜Ｇ−m）の入出力ポート（Ｆ−1〜Ｆ−m）との間にそれぞれ接続し、上り信号光を増幅する光増幅手段（Ｋ−1〜Ｋ−m）とし、
前記第２の光増幅手段を、第３の光波長合分波器（Ｄ−m+1〜Ｄ−m+n）の入出力ポート（Ｅ−m+1〜Ｅ−m+n）と第６の光波長合分波器（Ｇ−m+1〜Ｇ−m+n）の入出力ポート（Ｆ−m+1〜Ｆ−m+n）との間にそれぞれ接続し、下り信号光を増幅する第２の光増幅手段（Ｋ−m+1〜Ｋ−m+n）とし、
前記第１の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群又は第３の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群のうちの少なくとも一方のサブ波長チャンネル群の光導波路に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータをそれぞれ設け、前記第２の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群又は第４の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群のうちの少なくとも一方のサブ波長チャンネル群の光導波路に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設けることを特徴とする請求項９に記載の光増幅器。 - 前記光アイソレータの代わりに、第２の光波長合分波器（Ｄ−１）の入出力ポート（Ｅ−１）と第１の光増幅手段（Ｋ−１）との間又は第１の光増幅手段（Ｋ−１）と第５の光波長合分波器（Ｇ−１）の入出力ポート（Ｆ−１）との間のうちの少なくとも一方に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータ、及び、前記第３の光波長合分波器（Ｄ−２）の入出力ポート（Ｅ−２）と第２の光増幅手段（Ｋ−２）との間又は第２の増幅手段（Ｋ−２）と第６の光波長合分波器（Ｇ−２）の入出力ポート（Ｆ−２）との間のうちの少なくとも一方に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設けたことを特徴とする請求項９に記載の光増幅器。
- 前記光アイソレータの代わりに、第２の光波長合分波器（Ｄ−1〜Ｄ−m）の入出力ポート（Ｅ−1〜Ｅ−m）と第１の光増幅手段（Ｋ−1〜Ｋ−m）との間又は第１の光増幅手段（Ｋ−1〜Ｋ−m）と第５の光波長合分波器（Ｇ−1〜Ｇ−m）の入出力ポート（Ｆ−1〜Ｆ−m）との間のうちの少なくとも一方に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設け、前記第３の光波長合分波器（Ｄ−m+1〜Ｄ−m+n）の入出力ポート（Ｅ−m+1〜Ｅ−m+n）と第２の光増幅手段（Ｋ−m+1〜Ｋ−m+n）との間又は第２の増幅手段（Ｋ−m+1〜Ｋ−m+n）と第６の光波長合分波器（Ｇ−m+1〜Ｇ−m+n）の入出力ポート（Ｆ−m+1〜Ｆ−m+n）との間のうちの少なくとも一方に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の光増幅器。
- 前記光アイソレータの代わりに、第１の波長チャンネル群の光導波路、第３の波長チャンネル群の光導波路、第２の光波長合分波器（Ｄ−１）の入出力ポート（Ｅ−１）と第１の光増幅手段（Ｋ−１）との間の光導波路、又は第１の光増幅手段（Ｋ−１）と第５の光波長合分波器（Ｇ−１）の入出力ポート（Ｆ−１）との間の光導波路のうちの少なくとも一の光導波路に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設け、前記第２の波長チャンネル群の光導波路、第４の波長チャンネル群の光導波路、第３の光波長合分波器（Ｄ−２）の入出力ポート（Ｅ−２）と第２の光増幅手段（Ｋ−２）との間の光導波路、又は第２の増幅手段（Ｋ−２）と第６の光波長合分波器（Ｇ−２）の入出力ポート（Ｆ−２）との間の光導波路のうちの少なくとも一の光導波路に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設けたことを特徴とする請求項９に記載の光増幅器。
- 前記光アイソレータの代わりに、第１の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群の光導波路、第３の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群の光導波路、第２の光波長合分波器（Ｄ−1〜Ｄ−m）の入出力ポート（Ｅ−1〜Ｅ−m）と第１の光増幅手段（Ｋ−1〜Ｋ−m）との間の光導波路、又は第１の光増幅手段（Ｋ−1〜Ｋ−m）と第５の光波長合分波器（Ｇ−1〜Ｇ−m）の入出力ポート（Ｆ−1〜Ｆ−m）との間の光導波路のうちの少なくとも一の光導波路に、上り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設け、
前記第２の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群の光導波路、第４の波長チャンネル群のサブ波長チャンネル群の光導波路、第３の光波長合分波器（Ｄ−m+1〜Ｄ−m+n）の入出力ポート（Ｅ−m+1〜Ｅ−m+n）と第２の光増幅手段（Ｋ−m+1〜Ｋ−m+n）との間の光導波路、又は第２の増幅手段（Ｋ−m+1〜Ｋ−m+n）と第６の光波長合分波器（Ｇ−m+1〜Ｇ−m+n）の入出力ポート（Ｆ−m+1〜Ｆ−m+n）との間の光導波路のうちの少なくとも一の光導波路に、下り伝搬方向のアイソレーションを行う光アイソレータを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の光増幅器。 - 前記波長チャンネル毎の光導波路の一部又は全部に、それぞれ波長チャンネル毎の信号光の出力信号強度を変化させることができる光可変強度調節器を具備することを特徴とする請求項８から１４までのいずれか一項に記載の光増幅器。
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