JP4100101B2

JP4100101B2 - Optical amplifier and optical transmission system using the same

Info

Publication number: JP4100101B2
Application number: JP2002258074A
Authority: JP
Inventors: 素貴角井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: JP2003198022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光を励起光によって増幅する光増幅器、及びそれを用いた光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器は、光伝送システムにおいて光ファイバ伝送路などの光伝送路を伝送される信号光に対して、光伝送路での伝送損失を補償すべく信号光を増幅するものである。光増幅器は、増幅用光ファイバなどの増幅用光導波路と、増幅用光導波路へと励起光を供給する励起光供給手段とを備えて構成される。そして、励起光が供給されている増幅用光導波路に信号光が入力されると、この入力した信号光は増幅用光導波路において増幅される。
【０００３】
このような光増幅器としては、例えば、Ｅｒ（エルビウム）などの希土類元素を増幅のための蛍光物質として用いる希土類元素添加ファイバ増幅器がある。希土類元素添加ファイバ増幅器（例えばＥＤＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier、Ｅｒ添加ファイバ増幅器）は、希土類元素を添加した光ファイバ（例えばＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber、Ｅｒ添加光ファイバ）を増幅用光導波路として用いた光増幅器である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１７５６０号公報
【非特許文献１】
Motoki KAKUI and Shinji ISHIKAWA, "Long-Wavelength-Band Optical Amplifiers Employing Silica-Based Erbium Doped Fibers Designed for Wavelength Division Multiplexing Systems and Networks", IEICE Transactions on Electronics, E83-C No.6, p.799-815 (2000)
【非特許文献２】
Tadashi Kasamatsu, Yutaka Yano, and Hitoshi Sekita, "Novel 1.50-μm Band Gain-Shifted Thulium-Doped Fiber Amplifier by using Dual Wavelength Pumping of 1.05 μm and 1.56 μｍ", OAA1999, Postdeadline paper 1 (1999)
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高度情報化社会の到来による社会的ニーズから、光ファイバ伝送路網を利用した大容量高速通信や長距離通信に関する研究開発が盛んに行われている。ここで、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送システムは、光ファイバ伝送路に互いに異なる波長を有する複数の信号光からなる多波長信号光を伝送させることにより、高速・大容量の光通信を行うものである。また、ＷＤＭ伝送システムでは、さらなる大容量化のため、多波長信号光の信号光波長帯域の広帯域化が進められている。
【０００６】
このようなＷＤＭ伝送システムにおいては、主に、波長１．５５μｍ帯の波長帯域内にある光が信号光として用いられている。より具体的には、波長１５３０〜１５６５ｎｍのＣバンド（Conventional band）波長帯域が、ＷＤＭ伝送システムにおける信号光波長帯域として利用される。上述したＥＤＦＡは、このＣバンド波長帯域を増幅波長帯域とする光増幅器であり、したがって、ＷＤＭ伝送システムを構築する上で重要なものとなっている。
【０００７】
一方、波長１．５５μｍ帯での信号光波長帯域を拡張して広帯域化するため、波長１５７０〜１６００ｎｍのＬバンド（Long-wavelength band）波長帯域の利用が進められている。このようなＬバンド波長帯域をＷＤＭ伝送システムにおける信号光波長帯域として有効に利用するためには、Ｃバンド波長帯域に対するＥＤＦＡと同様に、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とする光増幅器の開発が不可欠である。
【０００８】
これに対して、Ｌバンド波長帯域での信号光を増幅することが可能な光増幅器として、例えば、非特許文献１「IEICE Trans. on Electronics, E83-C No.6 p.799 (2000)」及び特許文献１「特開平１１−３１７５６０号公報」に、通常のＥＤＦに代えてＰ添加ＥＤＦまたはＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いたＥＤＦＡが記載されている。しかしながら、これらのＥＤＦＡにおいても、Ｌバンド波長帯域に対する光増幅器としての充分な特性は得られていない。特に、光増幅器の特性においては、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性、及び光増幅器中で発生する雑音光の雑音特性が重要となるが、上記の光増幅器においては、これらの特性がＬバンド波長帯域において充分に両立されていないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上された光増幅器、及びそれを用いた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による光増幅器は、増幅用光導波路を伝搬する信号光を増幅する光増幅器であって、（１）Ｅｒ（エルビウム）、Ｐ（リン）、及びＡｌ（アルミニウム）がそれぞれ所定の添加量添加された石英系の第１増幅用光導波路と、（２）Ｅｒ（エルビウム）が所定の添加量添加された石英系の第２増幅用光導波路と、（３）第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導波路に対して、それぞれ所定波長の励起光を供給する励起光供給手段とを備え、（４）第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導波路は、信号光の伝搬方向に対して第１増幅用光導波路を前段、第２増幅用光導波路を後段として直列に接続されるとともに、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光を増幅し、第２増幅用光導波路は、Ｅｒに加えてＡｌが所定の添加量で添加され、かつ、Ｐを無添加として形成され、第１増幅用光導波路での利得スペクトルが、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波長を１６１４ｎｍとした波長帯域内において最も平坦化されるように、第１増幅用光導波路内での反転分布が設定されていることを特徴とする。
【００１１】
上記した光増幅器においては、光増幅器内での光伝送路となる増幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加された少なくとも２段の増幅用光導波路から構成するとともに、その前段の光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路を適用している。これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能となり、また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑音特性を向上することができる。
【００１２】
また、この前段のＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路に対し、後段の増幅用光導波路として、さらにＥｒ添加光導波路を接続している。これら２本の増幅用光導波路を合わせることにより、雑音特性を良好に保持しつつ、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性を好適に設定することが可能となる。以上より、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上された光増幅器が実現される。
【００１３】
また、励起光供給手段は、第１増幅用光導波路と第２増幅用光導波路との間に設けられた光合波手段を介して、第１増幅用光導波路または第２増幅用光導波路の少なくとも一方に対して励起光を供給することを特徴とする。これにより、光導波路の長手方向について、増幅用光導波路内での反転分布の一様性を向上することができるので、信号光の増幅を好適に行うことが可能となる。
【００１４】
また、第１増幅用光導波路と第２増幅用光導波路との間に、信号光の伝搬方向に伝搬する光に対する減衰率よりも、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する光に対する減衰率が大きい光学素子（例えば、光アイソレータ）が設けられていることが好ましい。これにより、光導波路を逆方向に伝搬する自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）を低減することができる。
【００１５】
また、励起光供給手段は、第１増幅用光導波路に対して、励起光として波長１．４８μｍ帯の励起光を供給することを特徴とする。このような波長の励起光を用いてＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路を励起することにより、励起光による励起効率が向上され、また、雑音指数の劣化が防止される。
【００１６】
また、第２増幅用光導波路は、Ｅｒに加えてＡｌが所定の添加量で添加され、かつ、Ｐを無添加として形成されていることを特徴とする。このようなＡｌ添加のＥｒ添加光導波路を後段の増幅用光導波路として適用することにより、全体としての増幅利得を充分に大きくすることができる。
【００１７】
また、第１増幅用光導波路は、吸収条長積ピークが７６０ｄＢ以下であることが好ましい。あるいは、第１増幅用光導波路は、吸収条長積ピークがさらに６５０ｄＢ以下であることが好ましい。これにより、Ｐ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路における励起効率を好適に保つことができる。
【００１８】
また、第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導波路は、それぞれ第１増幅用光ファイバ及び第２増幅用光ファイバであることを特徴とする。このように、増幅用光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦなどのＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）を用いることにより、増幅用光導波路の導波路長を充分な長さにとることができるなど、光増幅器を好適に構成することができる。
【００１９】
また、第１増幅用光導波路での利得スペクトルが、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波長を１６２０ｎｍより短い所定波長とした波長帯域内において最も平坦化されるように、第１増幅用光導波路内での反転分布が設定されることを特徴とする。これにより、波長１５７０ｎｍ以上で信号光波長帯域として使われる波長帯域において、良好な平坦性を有する利得特性が得られる。
【００２０】
また、入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタが設置されていることが好ましい。これにより、Ｌバンド波長帯域の信号光に対してＣバンド波長帯域などの１５６５ｎｍ以下の波長帯域の信号光を充分に分離して、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を良好に増幅することができる。
【００２１】
また、光増幅器は、第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導波路が直列に接続された光導波路に対して並列に接続された第３増幅用光導波路と、第３増幅用光導波路に対して、所定波長の励起光を供給する第２励起光供給手段とをさらに備え、第３増幅用光導波路は、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅することを特徴とする。
【００２２】
このように、上述した２本の増幅用光導波路に対して、さらに第３増幅用光導波路が並列に接続された構成とすることにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域またはＳバンド波長帯域の信号光）の増幅とによって、広帯域の信号光を増幅可能な光増幅器を実現することができる。
【００２３】
ここで、第３増幅用光導波路としては、例えば、Ｅｒが所定の添加量添加されて波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅する石英系の光導波路、またはＴｍ（ツリウム）が所定の添加量添加されて波長１５３０ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅する石英系の光導波路を用いることが好ましい。
【００２４】
本発明による光伝送システムは、所定の信号光波長帯域内にある信号光が伝送される光伝送路と、光伝送路上の所定位置に設置されて、増幅用光導波路を伝搬する波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光を増幅する上記した光増幅器とを備えることを特徴とする。
【００２５】
このような光伝送システムによれば、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域を信号光波長帯域としたときに、そのような波長帯域に含まれる信号光を良好に伝送することが可能な光伝送システムが実現される。
【００２６】
あるいは、光伝送システムは、所定の信号光波長帯域内にある信号光が伝送される光伝送路と、光伝送路上の所定位置に設置された光増幅システムとを備え、光増幅システムは、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光を増幅する上記した光増幅器である第１光増幅器と、第１光増幅器に対して並列に接続され、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅する第２光増幅器とを有することを特徴とする。
【００２７】
このように、上述した光増幅器に対して、さらに第２光増幅器が並列に接続された構成とすることにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増幅とを行って、広帯域での信号光を良好に伝送することが可能な光伝送システムが実現される。
【００２８】
また、光増幅システムは、第１光増幅器及び第２光増幅器に対して並列に接続され、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅する第３光増幅器を有することを特徴とする。
【００２９】
これにより、上述した波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０ｎｍ以下の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号光）の増幅を行って、さらに広帯域での信号光を良好に伝送することが可能な光伝送システムが実現される。
【００３０】
また、光増幅システムにおいて、第１光増幅器の入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタが設置され、光除去フィルタで除去された光は、第３光増幅器に対して、その入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位置から入力されることを特徴とする。
【００３１】
これにより、Ｔｍ添加ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ：Thulium-Doped Fiber Amplifier）などからなる第３光増幅器での信号光の増幅利得及び励起効率を向上することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光増幅器及びそれを用いた光伝送システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００３３】
図１は、本発明による光増幅器の第１実施形態を示す構成図である。この光増幅器１は、光増幅器１内での光伝送路を構成する増幅用光導波路として、第１増幅用光導波路である第１増幅用光ファイバ１０、及び第２増幅用光導波路である第２増幅用光ファイバ２０の２本の光ファイバを備えている。
【００３４】
本実施形態においては、第１増幅用光ファイバ１０として、Ｅｒ、Ｐ、及びＡｌがそれぞれ所定の添加量で添加された石英系の光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光ファイバ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ）が用いられている。また、第２増幅用光ファイバ２０として、Ｅｒが所定の添加量で添加された石英系の光ファイバであるＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）が用いられている。これらのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０は、いずれも、所定の信号光波長帯域内にある信号光を励起光によって増幅することが可能な光ファイバである。
【００３５】
これらのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０は、増幅の対象となる信号光の伝搬方向（図１中に示す矢印の方向）に対して、第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を前段、第２増幅用光ファイバであるＥＤＦ２０を後段として直列に接続されている。これにより、入力端１ａから入力された信号光を出力端１ｂへと伝搬するとともに、伝搬される信号光を増幅する光増幅器１内での光伝送路が構成される。
【００３６】
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０からなる光増幅器１内での光伝送路を伝送される信号光の伝搬方向は、入力端１ａとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０との間に設けられた光アイソレータ３１、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に設けられた光アイソレータ３２、及びＥＤＦ２０と出力端１ｂとの間に設けられた光アイソレータ３３によって制御されている。光アイソレータ３１、３２、３３のそれぞれは、光を光伝送路の順方向（図中に矢印によって示されている方向）へと通過させるが、逆方向へは通過させないものである。
【００３７】
すなわち、光アイソレータ３１は、光増幅器１の入力端１ａから到達した光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと通過させるが、逆方向へは光を通過させない。また、光アイソレータ３２は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０から到達した光をＥＤＦ２０へと通過させるが、逆方向へは光を通過させない。また、光アイソレータ３３は、ＥＤＦ２０から到達した光を光増幅器１の出力端１ｂへと通過させるが、逆方向へは光を通過させない。
【００３８】
前段の第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光供給手段として、波長λ１の励起光を出力する励起光源１１が設置されている。この励起光源１１は、光アイソレータ３１とＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１２によって、光増幅器１内の光伝送路へと接続されている。
【００３９】
ＷＤＭカプラ１２は、光アイソレータ３１から到達した信号光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと通過させるとともに、励起光源１１から供給された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと順方向に合波させる。これにより、光増幅器１のうちでＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を増幅用光ファイバとする前段部分は、順方向励起（前方励起）のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡとして構成されている。
【００４０】
一方、後段の第２増幅用光ファイバであるＥＤＦ２０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光供給手段として、波長λ２の励起光を出力する励起光源２１が設置されている。この励起光源２１は、出力された励起光を２つに分岐する３ｄＢカプラ２２を介し、光アイソレータ３２とＥＤＦ２０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ２３、及びＥＤＦ２０と光アイソレータ３３との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ２４によって、光増幅器１内の光伝送路へと接続されている。
【００４１】
ＷＤＭカプラ２３は、光アイソレータ３２から到達した信号光をＥＤＦ２０へと通過させるとともに、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０へと順方向に合波させる。また、ＷＤＭカプラ２４は、ＥＤＦ２０から到達した信号光を光アイソレータ３３へと通過させるとともに、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器１のうちでＥＤＦ２０を増幅用光ファイバとする後段部分は、双方向励起のＥＤＦＡとして構成されている。
【００４２】
以上により、本実施形態の光増幅器１は、図１に示すように、順方向励起の構成を有する前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡと、双方向励起の構成を有する後段のＥＤＦＡとが直列に接続された２段構成のＥｒ添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）となっている。特に、本光増幅器１においては、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０からなる増幅用光導波路を用いることにより、光導波路を伝搬される波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅することが可能とされている。
【００４３】
上記構成からなる光増幅器１において、励起光供給手段である励起光源１１、２１から波長λ１、λ２の励起光が出力されると、出力された励起光は、増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０へとそれぞれ供給される。このように増幅用光ファイバに所定波長の励起光が供給された状態にある光増幅器１に対して、光増幅器１の入力端１ａに接続されている光伝送路から光アイソレータ３１を介して波長１５７０ｎｍ以上の信号光が入力されると、この信号光は、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と、後段のＥＤＦ２０とによって順次増幅される。そして、増幅された信号光は、光アイソレータ３３を介して出力端１ｂから出力される。
【００４４】
本実施形態による光増幅器１においては、光増幅器１内での光伝送路となる増幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加された２段の増幅用光ファイバ１０、２０から構成するとともに、その前段の光ファイバ１０として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを適用している。これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能となり、また、後述するように、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑音特性を向上することができる。
【００４５】
また、この前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、後段の増幅用光ファイバとして、さらにＥＤＦ２０を接続している。これら２本の増幅用光ファイバ１０及び２０を合わせて、全体での２段構成の増幅用光導波路とすることにより、上記のように雑音特性を良好に保持しつつ、かつ、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性を好適に設定することが可能となる。以上より、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上された光増幅器１が実現される。
【００４６】
また、本実施形態では、後段のＥＤＦ２０に対する励起光源２１は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光合波手段として設けられたＷＤＭカプラ２３を介して、ＥＤＦ２０に対して励起光を供給している。
【００４７】
これにより、光ファイバの長手方向について、増幅用光ファイバ内での反転分布の一様性を向上することができる。したがって、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とする光増幅器１において、励起光吸収にかかわらず、信号光の増幅を好適に行うことが可能となる。
【００４８】
また、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間には、信号光の伝搬方向に伝搬する光に対する減衰率よりも、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する光に対する減衰率が大きい光学素子として、光アイソレータ３２を設けている。Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とするＥＤＦＡでは、Ｃバンド波長帯域で発生する自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）によって、ＥＤＦの飽和などの問題が生じる場合がある。これに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光アイソレータ３２などの光学素子を設置することにより、光ファイバを伝搬するＡＳＥを低減することができる。
【００４９】
図１に示した実施形態の光増幅器１における信号光の増幅特性について、具体的に説明する。
【００５０】
図２は、Ｌバンド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における各種のＥＤＦの増幅特性を示すグラフである。ここでは、増幅特性を比較する各種のＥＤＦとしては、（１）Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ、（２）Ｐ添加ＥＤＦ、及び（３）Ａｌ添加ＥＤＦの３種類のＥｒ添加光ファイバを想定し、それぞれのＥＤＦについて、波長１．４８μｍ帯の励起光を供給する条件で増幅特性を調べている。
【００５１】
ここで、信号光波長帯域について、Ｌバンド（Long-wavelength band）波長帯域とは、例えば波長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域をいう。また、Ｃバンド（Conventional band）波長帯域とは、例えば波長１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域をいう。また、Ｓバンド（Short-wavelength band）波長帯域とは、例えば波長１４６０〜１５３０ｎｍの波長帯域をいう。
【００５２】
これらの信号光波長帯域のうち、Ｌバンド波長帯域は、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域に含まれている。また、Ｃバンド波長帯域及びＳバンド波長帯域は、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域に含まれている。ただし、各波長帯域の最短波長及び最長波長は、例えばＬバンド波長帯域での信号光の最短波長が１５７４ｎｍに設定されるなど、それぞれの光伝送システムの構成等に応じてある程度変動する。
【００５３】
図２（ａ）は、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光に対する各ＥＤＦの利得特性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、また、縦軸は増幅の利得（ｄＢ）をそれぞれ示している。このグラフにおいて、グラフＡ１はＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦでの利得特性、グラフＡ２はＰ添加ＥＤＦでの利得特性、グラフＡ３はＡｌ添加ＥＤＦでの利得特性を示している。
【００５４】
また、図２（ｂ）は、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光に対する各ＥＤＦの雑音特性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、また、縦軸は増幅での雑音指数（ＮＦ：Noise Figure、ｄＢ）をそれぞれ示している。このグラフにおいて、グラフＢ１はＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦでの雑音特性、グラフＢ２はＰ添加ＥＤＦでの雑音特性、グラフＢ３はＡｌ添加ＥＤＦでの雑音特性を示している。
【００５５】
これらの各ＥＤＦの特性について、まず、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ１、Ｂ１）と、Ｐ添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ２、Ｂ２）とを比較すると、利得特性においては、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における利得スペクトルは両者で大きな差はない。一方、雑音特性においては、Ａｌを共添加しないＰ添加ＥＤＦでは、波長１５７０ｎｍ近傍を含む短波長側で雑音指数が劣化しているのに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、波長帯域全体にわたって良好な雑音特性が得られている。
【００５６】
また、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ１、Ｂ１）と、Ａｌ添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ３、Ｂ３）とを比較すると、利得特性においては、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域に対する利得は、Ａｌ添加ＥＤＦの方が大きくなっている。ただし、Ａｌ添加ＥＤＦでは波長１６００ｎｍを超える長波長側で大きく利得が落ち込んでいるのに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、長波長側まで安定した利得が得られている。
【００５７】
また、雑音特性においても、Ａｌ添加ＥＤＦでは、長波長側で雑音特性が急激に劣化しているのに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、長波長側まで安定して小さい雑音指数となっている。このように、Ａｌ添加ＥＤＦでの増幅特性は、利得特性及び雑音特性でともに長波長側において大きく劣化している。これは、Ａｌ添加ＥＤＦでの励起状態吸収（ＥＳＡ：Excited State Absorption）の吸収断面積が、波長１６００ｎｍ以上の波長帯域で急激に大きくなるためである（非特許文献１参照）。
【００５８】
以上より、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、Ｐ添加ＥＤＦに比べて、短波長側で良好な雑音特性が得られる。また、Ａｌ添加ＥＤＦに比べて、長波長側でＥＳＡの影響が小さい良好な増幅特性が得られる。したがって、図１の光増幅器１に関して上述したように、２段構成での前段の増幅用光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを適用することにより、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を、広い波長帯域にわたって良好な利得特性及び雑音特性で増幅することが可能となる。また、このＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して、後段にさらにＥＤＦを接続することにより、全体としての利得特性を好適に設定することができる。
【００５９】
次に、上記した構成の光増幅器を用いた本発明による光伝送システムについて説明する。図３は、図１に示した光増幅器を用いた光伝送システムの一実施形態を示す構成図である。本光伝送システムは、所定の信号光波長帯域内にある信号光を送信する送信局（送信器）Ｔと、送信局Ｔからの信号光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信局（受信器）Ｒとを備えて構成されている。
【００６０】
光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、図１に示した構成を有する光増幅器１が設置されている。光増幅器１は、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅する。このような光増幅器１は、例えば、光伝送システムに設けられた中継局内などに設置される。
【００６１】
このように、上記構成を有する光増幅器を備える光伝送システムによれば、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域を信号光波長帯域としたときに、そのような波長帯域に含まれる信号光を良好に伝送することが可能な光伝送システムが実現される。
【００６２】
上記した構成を有する本発明による光増幅器の特性及び好適な構成条件等について、さらに具体的に検討する。
【００６３】
まず、前段の第１増幅用光ファイバ１０として用いられるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して供給する励起光について検討する。図４（ａ）及び（ｂ）は、図１に示した２段構成の光増幅器における雑音指数ＮＦの波長依存性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、また、縦軸は雑音指数（ｄＢ）をそれぞれ示している。
【００６４】
なお、ここでは、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して後段に接続されるＥＤＦ２０を、前段と同様のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦとしている。これにより、光増幅器１は、Ｌバンド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域を増幅波長帯域とする２段型のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡの構成となっている。
【００６５】
図４（ａ）に示すグラフでは、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して励起光源１１から波長０．９８μｍ帯の励起光を供給し、また、後段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ２０に対して励起光源２１から波長１．４８μｍ帯の励起光を供給したときの光増幅器１の雑音特性を示している。ここで、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０、２０の吸収条長積は、それぞれ２１０ｄＢ、６９０ｄＢに設定している。
【００６６】
一方、図４（ｂ）に示すグラフでは、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して励起光源１１から波長１．４８μｍ帯の励起光を供給し、また、後段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ２０に対して励起光源２１から波長１．４８μｍ帯の励起光を供給したときの光増幅器１の雑音特性を示している。ここで、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０、２０の吸収条長積は、それぞれ２７０ｄＢ、７７０ｄＢに設定している。
【００６７】
Ｃバンド波長帯域を増幅波長帯域とする通常のＥＤＦＡや、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とするＡｌ添加ＥＤＦＡなどにおいては、一般に、増幅用のＥＤＦに対する励起光として波長０．９８μｍ帯の励起光を供給した場合の方が、波長１．４８μｍ帯の励起光の場合に比べて良好な雑音特性が得られることが知られている。これに対して、増幅用光ファイバとしてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた図１に示すＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示す雑音特性のグラフを比較すると、逆に、０．９８μｍ帯の励起光を用いたときに、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域での雑音指数が劣化していることがわかる。
【００６８】
これは、このようなＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡにおいては、Ｌバンド波長帯域での信号光の増幅に対して充分な利得を確保するためにＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積を大きくする必要があり、したがって、長尺のＥＤＦを伝搬される間に、供給されている励起光が吸収し尽くされるためと考えられる。このＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積は、例えばＡｌ添加ＥＤＦを用いた場合に比べて１．５倍程度である。
【００６９】
このため、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して供給される励起光、特に、雑音特性が重視される前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して供給される励起光としては、波長１．４８μｍ帯の励起光を用いることが好ましい。このような波長の励起光を用いて前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を励起することにより、励起光による励起効率が向上される。また、励起効率の向上によって信号光を高効率で増幅できるので、光増幅器１の全体として、雑音指数の劣化を防止することができる。
【００７０】
例えば、このように波長１．４８μｍ帯の励起光が供給されているＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを前段の増幅用光ファイバとした２段型のＥＤＦＡでは、波長０．９８μｍ帯の励起光が供給されているＡｌ添加ＥＤＦを前段の増幅用光ファイバとした２段型のＥＤＦＡなどと比べて、１６１０ｎｍを超える長波長側の信号光波長帯域までの広い波長帯域にわたって良好な雑音特性を保持することができる。
【００７１】
次に、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して直列に接続される後段のＥＤＦについて検討する。図５は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励起効率の利得依存性を示すグラフである。また、図６は、Ａｌ添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励起効率の利得依存性を示すグラフである。これらの図５及び図６のグラフでは、横軸はＬバンド波長帯域での増幅利得（ｄＢ）、縦軸は励起効率（％）をそれぞれ示している。また、増幅の対象となる信号光については、トータルでの入力信号光パワーを−２ｄＢｍとしている。
【００７２】
ここで、各グラフの横軸に示しているＬバンド波長帯域（ここでは、波長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域）での増幅利得については、Ｌバンドの信号光波長帯域内にある各波長の信号光での利得を全体として平坦化した利得値としている。また、各グラフの縦軸に示している励起効率は、波長１．４８μｍ帯の励起光を双方向励起の構成によってＥＤＦに供給した場合での励起効率を示している。Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とするＬバンドＥＤＦＡにおいては、増幅用光ファイバであるＥＤＦ内での反転分布について、ＥＤＦの長手方向に反転分布をできるだけ一様に保つことが励起効率を向上する上で好ましく、この点で、上記した双方向励起は好適な励起方法と考えられる。
【００７３】
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合の図５に示す励起効率のグラフと、Ａｌ添加ＥＤＦを用いた場合の図６に示す励起効率のグラフとを比較すると、これら２種類のＥＤＦそれぞれについて最適化された励起条件の下では、Ａｌ添加ＥＤＦを用いたときに、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦに比べて約１．８倍となる高い励起効率が得られている。一方、増幅用光ファイバとしてＡｌ添加ＥＤＦを適用する場合には、上述したように、Ａｌ添加ＥＤＦでは長波長側でＥＳＡの影響が大きく、利得が減少するとともに雑音特性が劣化することを考慮する必要がある。
【００７４】
ここで、２段構成の増幅用光導波路を備える光増幅器では、前段の第１増幅用光導波路については、発生した雑音光が後段の第２増幅用光導波路で増幅されてしまうので、増幅特性のうちで雑音特性が比較的重視される。一方、後段の第２増幅用光導波路については、光増幅器の全体として充分な増幅利得を確保する必要があるので、増幅特性のうちで利得特性が比較的重視される。
【００７５】
したがって、図１に示した構成の光増幅器１においては、前段の第１増幅用光ファイバ１０として、上記のように雑音特性に優れるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いることが好ましい。また、後段の第２増幅用光ファイバ２０としては、励起効率が大きく励起特性に優れるＰが無添加のＡｌ添加ＥＤＦを用いることが好ましい。このように、Ａｌ添加ＥＤＦを後段の増幅用光導波路として適用することにより、励起効率を大きくして、光増幅器１の全体としての増幅利得を充分に大きくすることができる。同時に、光増幅器１の雑音特性を良好に保つことができる。
【００７６】
なお、この後段の第２増幅用光ファイバ２０としては、光増幅器１の全体として必要とされている増幅利得の大きさなどの条件に応じて、Ａｌ添加ＥＤＦ以外の種類のＥＤＦを適用しても良い。例えば、利得特性よりも雑音特性が全体として重要な場合には、後段のＥＤＦとして前段と同様のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いる構成としても良い。また、光増幅器での増幅用光導波路を３段以上の構成とする場合には、Ａｌ添加ＥＤＦを最終段のＥＤＦとして、雑音特性の劣化を防止することが好ましい。
【００７７】
ここで、図５及び図６のグラフにおいて横軸に示しているＬバンド波長帯域での増幅利得は、ＥＤＦの吸収条長積に比例する。この増幅利得に対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合の図５に示す励起効率のグラフでは、利得を大きくしていったときに、利得がある程度以上の値になった領域で逆に励起効率が低下している。
【００７８】
すなわち、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦのファイバ長が短い場合には、供給される励起光のうちでＥＤＦの励起に用いられずに素通りしてしまう励起光の割合が大きくなるため、充分な励起効率が得られない。一方、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦのファイバ長が長すぎる場合には、吸収に転じるファイバ部分の長さが増大するため、逆に励起効率が劣化してしまう。このため、増幅用光ファイバとしてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いる場合には、得られる励起効率を考慮してＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積を適当な値に設定することが好ましい。
【００７９】
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積は、厳密には入力信号光パワーに依存するが、１段目の増幅用光ファイバ以降では、増幅の対象となる信号光の入力信号光パワーは典型的には−２ｄＢｍ前後またはそれ以上である。したがって、入力信号光パワーを−２ｄＢｍに設定した場合を示している図５のグラフにおける励起効率の利得依存性から考えると、励起効率の極大値からの劣化を０．６ｄＢまで許容した場合、前段の第１増幅用光導波路であるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積ピークは、その最大値を７６０ｄＢとして、７６０ｄＢ以下とすることが好ましい。
【００８０】
さらに、励起効率の極大値からの劣化を０．１ｄＢまで許容した場合、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積ピークは、その最大値を６５０ｄＢとして、６５０ｄＢ以下とすることが好ましい。吸収条長積ピークをこのような範囲内の値とすることにより、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦにおける励起効率を好適に保つことができる。
【００８１】
なお、上記した２条件のうち、励起効率の極大値からの劣化の許容値を０．６ｄＢとし、吸収条長積ピークを７６０ｄＢ以下とする条件は、励起ＬＤのＷｅａｒ−Ｏｕｔ劣化などを想定しなければ許容できる範囲である。また、励起効率の極大値からの劣化の許容値を０．１ｄＢとし、吸収条長積ピークを６５０ｄＢ以下とする条件は、ＥＤＦ及び通常の光ファイバという異なる種類の光ファイバ間での融着損失の低減や、光部品での損失のばらつきの範囲などから許容できる範囲である。このため、例えば、２５年などの長い寿命が要求される光伝送システムでは、吸収条長積ピークを６５０ｄＢ以下とする後者の条件を適用することが好ましい。
【００８２】
次に、増幅用光ファイバとしてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた光増幅器における利得偏差について検討する。図７は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成における利得の波長依存性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、また、縦軸は増幅利得（ｄＢ）をそれぞれ示している。
【００８３】
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを増幅用光導波路として信号光を増幅する場合、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域での増幅利得の波長依存性を示す利得スペクトルでは、波長１５７０ｎｍ近傍のピークと、波長１６００ｎｍ近傍のピークとの２つの利得ピーク（利得値の極大）がある。このため、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いたＬバンド波長帯域内にある信号光の増幅では、波長帯域内での利得偏差が比較的大きくなる。
【００８４】
図７のグラフにおいて、グラフＣ１は、波長１５７０ｎｍ近傍及び１６００ｎｍ近傍にある２つの利得ピークでの利得値が等しくなるようにＥＤＦ内での反転分布を調整した場合に得られる利得スペクトルを示している。例えば、Ａｌ添加ＥＤＦを用いた場合のＬバンド波長帯域での利得偏差は、相対利得偏差で３％程度であるのに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合には、グラフＣ１に示すように、利得偏差は３０％程度となる（非特許文献１参照）。
【００８５】
これに対して、グラフＣ２は、上記した２つの利得ピークについて、波長１５７０ｎｍより短波長側の波長領域での利得の増大を許容した場合に得られる利得スペクトルを示している。この例では、具体的には、信号光波長帯域として通常広く使われている波長帯域に対応して、１５７４ｎｍを最短波長とし、１６２０ｎｍより短い１６１４ｎｍを最長波長とした波長帯域を想定し、この波長帯域内において利得が最も平坦化されるようにＥＤＦ内での反転分布を調整している。
【００８６】
このグラフＣ２に示す利得スペクトルにおいては、波長１５７４ｎｍ〜１６１４ｎｍの波長帯域内において、グラフＣ１に示す利得スペクトルに比べて相対利得偏差が１／２程度まで低減されている。このようにＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる利得特性を設定することにより、波長１５７０ｎｍ以上で信号光波長帯域として使われる波長帯域において、良好な平坦性を有する利得特性が得られる。さらに、このように利得の平坦性が向上されることにより、利得等化器のピークロスを抑制することができ、同時に、励起効率や雑音特性が向上される。
【００８７】
このような前段の第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦでの利得スペクトルの設定については、一般には、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波長を１６２０ｎｍより短い所定波長（上記した例では１６１４ｎｍ）とした波長帯域内において最も平坦化された利得スペクトルとなるように、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ内での反転分布を設定することが好ましい。
【００８８】
ここで、増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ内での反転分布を上述のように設定したＬバンドＥＤＦＡを、ＣバンドＥＤＦＡなどのＥＤＦＡと並列して使用する場合、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍのＣバンド波長帯域）での残留利得によってシステム性能が劣化することが考えられる。
【００８９】
このため、ＬバンドＥＤＦＡと、ＣバンドＥＤＦＡなどのＥＤＦＡとが並列して使用される光増幅システムにおいては、光増幅システムの入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ（例えば、Ｃバンド波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ）を設置することが好ましい。これにより、Ｌバンド波長帯域の信号光に対して波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域の信号光を充分に分離して、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を良好に増幅することができる。
【００９０】
また、上述したように１５７４ｎｍを最短波長とした波長帯域内において利得が最も平坦化されるようにＥＤＦ内での反転分布を調整した、グラフＣ２に示す利得スペクトルが用いられる場合には、短波長側の波長領域において、ある程度の利得の増大を生じる。このような場合には、光伝送路上の所定位置に、波長１５７５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ（例えば、波長１５３０〜１５７５ｎｍの波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ）を設置することが好ましい。なお、光除去フィルタの具体的な構成等については後述する。
【００９１】
図８は、本発明による光増幅器の第２実施形態を示す構成図である。この光増幅器２は、図１に示した光増幅器１と同様に、光増幅器２内での光伝送路を構成する増幅用光導波路として、第１増幅用光ファイバである前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０、及び第２増幅用光ファイバである後段のＥＤＦ２０の２本の光ファイバを備えている。
【００９２】
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０からなる光増幅器２内での光伝送路を伝送される信号光の伝搬方向は、入力端１ａとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０との間に設けられた光アイソレータ３１、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に設けられた光アイソレータ３２、及びＥＤＦ２０と出力端１ｂとの間に設けられた光アイソレータ３３によって制御されている。光アイソレータ３１、３２、３３のそれぞれは、光を光伝送路の順方向へと通過させるが、逆方向へは通過させないものである。
【００９３】
前段の第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光供給手段として、波長λ１の励起光を出力する励起光源１１が設置されている。この励起光源１１は、出力された励起光を２つに分岐する６ｄＢカプラ１３を介し、光アイソレータ３１とＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１４、及びＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と光アイソレータ３２との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１５によって、光増幅器２内の光伝送路へと接続されている。
【００９４】
なお、６ｄＢカプラ１３によって分岐された２つの励起光出力のうち、分岐比が大きい方の出力は前方のＷＤＭカプラ１４に、また、分岐比が小さい方の出力は後方のＷＤＭカプラ１５に、それぞれ入力されている。
【００９５】
ＷＤＭカプラ１４は、光アイソレータ３１から到達した信号光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと通過させるとともに、励起光源１１からカプラ１３を介して供給された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと順方向に合波させる。また、ＷＤＭカプラ１５は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０から到達した信号光を光アイソレータ３２へと通過させるとともに、励起光源１１からカプラ１３を介して供給された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器２のうちでＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を増幅用光ファイバとする前段部分は、双方向励起のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡとして構成されている。
【００９６】
一方、後段の第２増幅用光ファイバであるＥＤＦ２０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光供給手段として、波長λ２の励起光を出力する励起光源２１が設置されている。この励起光源２１は、出力された励起光を２つに分岐する３ｄＢカプラ２２を介し、光アイソレータ３２とＥＤＦ２０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ２３、及びＥＤＦ２０と光アイソレータ３３との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ２４によって、光増幅器２内の光伝送路へと接続されている。
【００９７】
ＷＤＭカプラ２３は、光アイソレータ３２から到達した信号光をＥＤＦ２０へと通過させるとともに、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０へと順方向に合波させる。また、ＷＤＭカプラ２４は、ＥＤＦ２０から到達した信号光を光アイソレータ３３へと通過させるとともに、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器２のうちでＥＤＦ２０を増幅用光ファイバとする後段部分は、双方向励起のＥＤＦＡとして構成されている。
【００９８】
以上により、本実施形態の光増幅器２は、図８に示すように、双方向励起の構成を有する前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡと、双方向励起の構成を有する後段のＥＤＦＡとが直列に接続された２段構成のＥＤＦＡとなっている。特に、本光増幅器２においては、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０からなる増幅用光導波路を用いることにより、光導波路を伝搬される波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅することが可能とされている。
【００９９】
上記構成からなる光増幅器２において、励起光供給手段である励起光源１１、２１から波長λ１、λ２の励起光が出力されると、出力された励起光は、増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０へとそれぞれ供給される。このように増幅用光ファイバに所定波長の励起光が供給された状態にある光増幅器２に対して、光増幅器２の入力端１ａに接続されている光伝送路から光アイソレータ３１を介して波長１５７０ｎｍ以上の信号光が入力されると、この信号光は、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と、後段のＥＤＦ２０とによって順次増幅される。そして、増幅された信号光は、光アイソレータ３３を介して出力端１ｂから出力される。
【０１００】
本実施形態による光増幅器２においては、図１に示した光増幅器１と同様に、光増幅器２内での光伝送路となる増幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加された２段の増幅用光ファイバ１０、２０から構成するとともに、その前段の光ファイバ１０として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを適用している。これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能となり、また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑音特性を向上することができる。
【０１０１】
また、この前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、後段の増幅用光ファイバとして、さらにＥＤＦ２０を接続している。これら２本の増幅用光ファイバ１０及び２０を合わせて、全体での２段構成の増幅用光導波路とすることにより、上記のように雑音特性を良好に保持しつつ、かつ、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性を好適に設定することが可能となる。以上より、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上された光増幅器２が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態では、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対する励起光源１１は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光合波手段として設けられたＷＤＭカプラ１５を介して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して励起光を供給している。また、後段のＥＤＦ２０に対する励起光源２１は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光合波手段として設けられたＷＤＭカプラ２３を介して、ＥＤＦ２０に対して励起光を供給している。
【０１０３】
これにより、光ファイバの長手方向について、増幅用光ファイバ内での反転分布の一様性を向上することができる。したがって、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とする光増幅器２において、励起光吸収にかかわらず、信号光の増幅を好適に行うことが可能となる。
【０１０４】
なお、このようにＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間から励起光を供給する構成については、ＥＤＦ１０、２０の吸収条長積や、入出力パワーなどに応じた構成とすることが好ましい。例えば、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０の吸収条長積が２１０ｄＢ程度と比較的小さい場合には、図１に示した光増幅器１のような構成を用いることが好ましい。
【０１０５】
図９は、本発明による光増幅器の第３実施形態を示す構成図である。この光増幅器３は、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅するための光増幅部として、第１光増幅部３Ａを備えている。また、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有する信号光を増幅するための光増幅部として、第２光増幅部３Ｂを備えている。これらの光増幅部のうち、第１光増幅部３Ａは、図８に示した光増幅器２と同様の構成となっている。
【０１０６】
光増幅器３の第２光増幅部３Ｂは、光増幅部３Ｂ内での光伝送路を構成する増幅用光導波路として、第３増幅用光導波路である第３増幅用光ファイバ４０を備えている。第３増幅用光ファイバ４０としては、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域内にある信号光を増幅することが可能な光ファイバが用いられる。また、この第３増幅用光ファイバ４０は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０が直列に接続された第１光増幅部３Ａの光伝送路に対して、並列に接続されている。
【０１０７】
増幅用光ファイバ４０からなる光増幅部３Ｂ内での光伝送路を伝送される信号光の伝搬方向は、入力端と増幅用光ファイバ４０との間に設けられた光アイソレータ４６、及び増幅用光ファイバ４０と出力端との間に設けられた光アイソレータ４７によって制御されている。光アイソレータ４６、４７のそれぞれは、光を光伝送路の順方向へと通過させるが、逆方向へは通過させないものである。
【０１０８】
増幅用光ファイバ４０に対し、所定波長の励起光を供給する第２励起光供給手段として、波長λ３の励起光をそれぞれ出力する励起光源４１、４２が設置されている。これらの励起光源４１、４２のうち、励起光源４１は、光アイソレータ４６と増幅用光ファイバ４０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ４３によって、光増幅部３Ｂ内の光伝送路へと接続されている。また、励起光源４２は、増幅用光ファイバ４０と光アイソレータ４７との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ４４によって、光増幅部３Ｂ内の光伝送路へと接続されている。
【０１０９】
ＷＤＭカプラ４３は、光アイソレータ４６から到達した信号光を増幅用光ファイバ４０へと通過させるとともに、励起光源４１から供給された励起光を増幅用光ファイバ４０へと順方向に合波させる。また、ＷＤＭカプラ４４は、増幅用光ファイバ４０から到達した信号光を光アイソレータ４７へと通過させるとともに、励起光源４２から供給された励起光を増幅用光ファイバ４０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅部３Ｂは、双方向励起の光増幅器として構成されている。
【０１１０】
以上により、本実施形態の光増幅器３においては、第１光増幅部３Ａは、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０によって、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅することが可能に構成されている。また、第１光増幅部３Ａに対して並列に接続された第２光増幅部３Ｂは、第３増幅用光ファイバ４０によって、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域内にある信号光を増幅することが可能に構成されている。
【０１１１】
上述した２つの光増幅部３Ａ、３Ｂに対し、光増幅器３の入力端１ａ側の光伝送路上には、信号光を分波するための光合分波器３６が設けられている。また、光増幅器３の出力端１ｂ側の光伝送路上には、信号光を合波するための光合分波器３７が設けられている。
【０１１２】
光合分波器３６で分波された信号光のうち、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光は、第１光増幅部３Ａに入力されて増幅される。また、光合分波器３６で分波された信号光のうち、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光は、第２光増幅部３Ｂに入力されて増幅される。そして、第１光増幅部３Ａ及び第２光増幅部３Ｂのそれぞれで増幅された信号光は、光合分波器３７によって合波されて増幅後の信号光となり、出力端１ｂを介して出力される。
【０１１３】
本実施形態による光増幅器３においては、直列に接続された第１光増幅部３ＡのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０に対して、さらに第３増幅用光導波路として増幅用光ファイバ４０を並列に接続して、第２光増幅部３Ｂを構成している。これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域またはＳバンド波長帯域の信号光）の増幅とによって、広帯域の信号光を増幅可能な光増幅器を実現することができる。
【０１１４】
第２光増幅部３Ｂでの第３増幅用光ファイバ４０としては、例えば、Ｅｒが所定の添加量添加された石英系の光ファイバ（ＥＤＦ）を適用することができる。この場合、第２光増幅部３Ｂは、例えばＣバンド波長帯域内にある信号光など、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅することが可能なＥＤＦＡとして構成される。
【０１１５】
あるいは、第３増幅用光ファイバ４０として、Ｔｍが所定の添加量添加された石英系の光ファイバ（ＴＤＦ）を適用することができる。この場合、第２光増幅部３Ｂは、例えばＳバンド波長帯域内にある信号光など、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅することが可能なＴＤＦＡ（Thulium-Doped Fiber Amplifier、Ｔｍ添加ファイバ増幅器）として構成される。
【０１１６】
また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅する第１光増幅部に対して並列に接続される光増幅部については、２以上の光増幅部を設置する構成としても良い。そのような構成としては、例えば、第１光増幅部に対して、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域内にある信号光を増幅するＥＤＦＡからなる第２光増幅部を並列に接続し、さらに、波長１５３０ｎｍ以下の波長帯域内にある信号光を増幅するＴＤＦＡからなる第３光増幅部を並列に接続する構成がある。
【０１１７】
図１０は、光増幅器の第４実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。本実施形態による光増幅システム（光増幅器）５は、Ｌバンド波長帯域（例えば、波長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個のＬバンドＥＤＦＡ６１、６２、６３を備えている。これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３は、いずれも図１または図８に示した２段構成を有する光増幅器である。これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３により、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅するＬバンド用の第１光増幅器（第１光増幅部）６が構成されている。
【０１１８】
また、光増幅システム５は、Ｃバンド波長帯域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個のＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３を備えている。これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３により、波長１５７０ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光増幅器（第２光増幅部）７が構成されている。
【０１１９】
上述した２つの光増幅器６、７に対し、光増幅システム５の入力端５ａ側の光伝送路上には、信号光を分波するためのＣ／Ｌ合分波器９１が設けられている。また、光増幅システム５の出力端５ｂ側の光伝送路上には、信号光を合波するためのＣ／Ｌ合分波器９２が設けられている。
【０１２０】
Ｃバンド波長帯域の信号光及びＬバンド波長帯域の信号光を含む入力用光伝送路５０からの信号光は、入力端５ａを介してＣ／Ｌ合分波器９１へと入力されて分波される。
【０１２１】
Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光のうち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、Ｌバンド増幅用光伝送路５１へと出力される。Ｌバンド増幅用光伝送路５１上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、ＬバンドＥＤＦＡ６１、６２、６３が設置されている。Ｌバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２に入力される。
【０１２２】
また、Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光は、Ｃバンド増幅用光伝送路５２へと出力される。Ｃバンド増幅用光伝送路５２上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、ＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３が設置されている。Ｃバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２に入力される。
【０１２３】
Ｃ／Ｌ合分波器９２にそれぞれ入力された増幅後のＬバンド信号光及びＣバンド信号光は、Ｃ／Ｌ合分波器９２によって合波されてＣバンド波長帯域の信号光及びＬバンド波長帯域の信号光を含む増幅後の信号光となる。そして、合波された信号光は、出力端５ｂを介して出力用光伝送路５３へと出力される。
【０１２４】
ここで、本実施形態においては、Ｌバンド増幅用光伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６２、６３の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９３が設けられている。このＣ／Ｌ合分波器９３は、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある光を除去する光除去フィルタとして機能する。すなわち、ＬバンドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ／Ｌ合分波器９３へと入力されて分波される。
【０１２５】
Ｃ／Ｌ合分波器９３で分波された信号光のうち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力される。一方、Ｃバンド波長帯域内にあってＬバンド増幅用光伝送路５１側に残留していた信号光は、光伝送路５４へと出力される。また、光伝送路５４のＣ／Ｌ合分波器９３とは反対側の端部は、無反射終端９４とされている。以上の構成により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を伝送されている信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある信号光が除去される。
【０１２６】
本光増幅システム５を含む光伝送システムは、図１０に示すように、所定の信号光波長帯域内にある信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信局Ｒとを備えて構成されている。
【０１２７】
光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌバンド用の第１光増幅器６及びＣバンド用の第２光増幅器７が並列に接続された上述の光増幅システム５が設置されている。光増幅システム５は、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯域の信号光、及びＣバンド波長帯域の信号光を増幅する。
【０１２８】
本実施形態による光増幅システム５、及びそれを用いた光伝送システムにおいては、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光増幅器６に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有する信号光を増幅する第２光増幅器７を並列に接続して、光増幅システム５を構成している。
【０１２９】
これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増幅とを行って、広帯域での信号光を光伝送システムにおいて良好に伝送することが可能となる。
【０１３０】
なお、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタとしては、Ｃ／Ｌ合分波器に限らず、チャープトファイバグレーティングによるＣバンド除去フィルタなどを用いても良い。また、光増幅システム５全体の構成としては、例えば、分散補償ファイバや利得等化器などを、必要に応じてさらに設置しても良い。
【０１３１】
また、光除去フィルタについては、図７に関して上述したように、必要に応じて、波長１５７５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタを設置することが好ましい。
【０１３２】
図１１は、光増幅器の第５実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。本実施形態による光増幅システム９Ａは、Ｌバンド波長帯域（例えば、波長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個のＬバンドＥＤＦＡ６１、６２、６３を備えている。これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３により、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅するＬバンド用の第１光増幅器６が構成されている。
【０１３３】
また、光増幅システム９Ａは、Ｃバンド波長帯域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個のＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３を備えている。これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３により、波長１５７０ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光増幅器７が構成されている。
【０１３４】
また、光増幅システム９Ａは、Ｓバンド波長帯域（例えば、波長１４６０〜１５３０ｎｍの波長帯域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個のＳバンドＴＤＦＡ８１、８２、８３を備えている。これらのＴＤＦＡ８１、８２、８３により、波長１５３０ｎｍ以下の信号光を増幅するＳバンド用の第３光増幅器８が構成されている。
【０１３５】
上述した３つの光増幅器６、７、８に対し、光増幅システム９Ａの入力端５ａ側の光伝送路上には、信号光を分波するためのＳ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５が設けられている。また、光増幅システム９Ａの出力端５ｂ側の光伝送路上には、信号光を合波するためのＳ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６が設けられている。
【０１３６】
Ｓバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＬバンド波長帯域の信号光を含む入力用光伝送路５０からの信号光は、入力端５ａを介してＳ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５へと入力されて分波される。
【０１３７】
Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５で分波された信号光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光、及びＬバンド波長帯域内にある信号光は、光伝送路５６を介してＣ／Ｌ合分波器９１へと入力されて分波される。
【０１３８】
Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光のうち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、Ｌバンド増幅用光伝送路５１へと出力される。Ｌバンド増幅用光伝送路５１上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、ＬバンドＥＤＦＡ６１、６２、６３が設置されている。Ｌバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２及び光伝送路５７を介して、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６に入力される。
【０１３９】
また、Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光は、Ｃバンド増幅用光伝送路５２へと出力される。Ｃバンド増幅用光伝送路５２上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、ＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３が設置されている。Ｃバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２及び光伝送路５７を介して、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６に入力される。
【０１４０】
さらに、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５で分波された信号光のうち、Ｓバンド波長帯域内にある信号光は、Ｓバンド増幅用光伝送路５５へと出力される。Ｓバンド増幅用光伝送路５５上には、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５側から順に、ＳバンドＴＤＦＡ８１、８２、８３が設置されている。Ｓバンド信号光は、これらのＴＤＦＡ８１、８２、８３によって順次増幅された後、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６に入力される。
【０１４１】
Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６にそれぞれ入力された増幅後のＬバンド信号光、Ｃバンド信号光、及びＳバンド信号光は、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６によって合波されてＳバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＬバンド波長帯域の信号光を含む増幅後の信号光となる。そして、合波された信号光は、出力端５ｂを介して出力用光伝送路５３へと出力される。
【０１４２】
本実施形態においては、Ｌバンド増幅用光伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６２、６３の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９３が設けられている。このＣ／Ｌ合分波器９３は、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある光を除去する光除去フィルタとして機能する。すなわち、ＬバンドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ／Ｌ合分波器９３へと入力されて分波される。
【０１４３】
Ｃ／Ｌ合分波器９３で分波された信号光のうち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力される。一方、Ｃバンド波長帯域内にある光は、光伝送路５４へと出力される。また、光伝送路５４のＣ／Ｌ合分波器９３とは反対側の端部は、無反射終端９４とされている。以上の構成により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を伝送されている信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある光が除去される。
【０１４４】
本光増幅システム９Ａを含む光伝送システムは、図１１に示すように、所定の信号光波長帯域内にある信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信局Ｒとを備えて構成されている。
【０１４５】
光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌバンド用の第１光増幅器６、Ｃバンド用の第２光増幅器７、及びＳバンド用の第３光増幅器８が並列に接続された上述の光増幅システム９Ａが設置されている。光増幅システム９Ａは、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＳバンド波長帯域の信号光を増幅する。
【０１４６】
本実施形態による光増幅システム９Ａ、及びそれを用いた光伝送システムにおいては、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光増幅器６に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有する信号光を増幅する第２光増幅器７と、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長を有する信号光を増幅する第３光増幅器８とを並列に接続して、光増幅システム９Ａを構成している。
【０１４７】
これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０ｎｍ以下の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号光）の増幅を行って、さらに広帯域での信号光を光伝送システムにおいて良好に伝送することが可能となる。
【０１４８】
図１２は、光増幅器の第６実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。本実施形態による光増幅システム９Ｂは、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅するＬバンド用の第１光増幅器６、波長１５７０ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光増幅器７、及び波長１５３０ｎｍ以下の信号光を増幅するＳバンド用の第３光増幅器８を備えている。これらの光増幅器６、７、８、及びそれらを接続する各合分波器、光伝送路等の構成については、図１１に示した実施形態と同様である。
【０１４９】
本実施形態においては、Ｌバンド増幅用光伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６２、６３の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９７が設けられている。このＣ／Ｌ合分波器９７は、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある光を除去する光除去フィルタとして機能する。すなわち、ＬバンドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ／Ｌ合分波器９７へと入力されて分波される。
【０１５０】
Ｃ／Ｌ合分波器９７で分波された信号光のうち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力される。一方、Ｃバンド波長帯域内にある光は、光伝送路５８へと出力される。
【０１５１】
また、第３光増幅器８のＳバンド増幅用光伝送路５５上に設けられたＳバンドＴＤＦＡ８１、８２の間には、Ｓ／Ｃ合分波器９８が設けられている。光伝送路５８のＣ／Ｌ合分波器９７とは反対側の端部は、このＳ／Ｃ合分波器９８へと接続されている。以上の構成により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を伝送されている信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある光が除去される。また、除去されたＣバンド波長帯域内にある光は、Ｓバンド用の第３光増幅器８に対して、その入力端及び出力端の間にある光伝送路５５上の所定位置から、Ｓ／Ｃ合分波器９８を介して順方向に入力される。
【０１５２】
本光増幅システム９Ｂを含む光伝送システムは、図１２に示すように、所定の信号光波長帯域内にある信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信局Ｒとを備えて構成されている。
【０１５３】
光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌバンド用の第１光増幅器６、Ｃバンド用の第２光増幅器７、及びＳバンド用の第３光増幅器８が並列に接続された上述の光増幅システム９Ｂが設置されている。光増幅システム９Ｂは、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＳバンド波長帯域の信号光を増幅する。
【０１５４】
本実施形態による光増幅システム９Ｂ、及びそれを用いた光伝送システムにおいては、図１１に示した光増幅システム９Ａと同様に、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光増幅器６に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有する信号光を増幅する第２光増幅器７と、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長を有する信号光を増幅する第３光増幅器８とを並列に接続して、光増幅システム９Ｂを構成している。
【０１５５】
これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０ｎｍ以下の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号光）の増幅を行って、さらに広帯域での信号光を光伝送システムにおいて良好に伝送することが可能となる。
【０１５６】
また、本実施形態では、Ｌバンド用の第１光増幅器６から光除去フィルタで除去された波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光（例えば、Ｃバンド波長帯域内にある光）を、Ｓバンド用の第３光増幅器８へと入力している。このような構成により、ＴＤＦＡなどからなる第３光増幅器８での信号光の増幅利得及び励起効率を向上することができる。
【０１５７】
すなわち、Ｔｍ（ツリウム）を添加した光ファイバであるＴＤＦをＳバンド用の増幅用光導波路として適用した場合、Ｓバンド増幅に関わる上準位³Ｈ₄の分布を高める前に、下準位³Ｆ₄のＴｍイオン分布を高めることが重要である（例えば、非特許文献２「Tadashi Kasamatsu et al., OAA1999, Postdeadline paper 1 (1999)」参照）。このためには、１５５０〜１６５０ｎｍの波長帯域での補助励起光を用いることが効果的である。しかしながら、補助励起光源を設置することは、光増幅器のコストや消費電力などの観点から好ましくない。
【０１５８】
一方、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とするＥＤＦＡにおいては、上述したように、ＡＳＥによってＣバンド波長帯域内にある光が発生する。また、Ｌバンド用のＥＤＦＡで発生するＡＳＥ光のパワーは、通常１０ｍＷを超えるパワーである。
【０１５９】
したがって、Ｌバンド用の第１光増幅器６から除去されたＣバンド波長帯域内にある光を、Ｓバンド用の第３光増幅器８へと入力する構成によれば、第１光増幅器６のＥＤＦＡで発生したＡＳＥ光が、第３光増幅器８のＴＤＦＡへと供給されて補助励起光として作用する。これにより、第３光増幅器８での信号光の増幅利得及び励起効率を、低コストで向上することが可能となる。
【０１６０】
本発明による光増幅器及びそれを用いた光伝送システムは、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した光増幅器１は、第１増幅用光ファイバ１０及び第２増幅用光ファイバ２０を直列に接続した２段構成となっているが、さらに他のＥＤＦを直列に接続して３段以上の増幅用光ファイバを有する光増幅器の構成としても良い。
【０１６１】
また、図１の光増幅器１においては、増幅用光導波路として光ファイバを用いている。このように、増幅用光導波路としてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦなどのＥＤＦを用いることにより、増幅用光導波路の導波路長を充分な長さにとることができるなど、光増幅器を好適に構成することができる。ただし、このような増幅用光導波路としては、光ファイバ以外の光導波路、例えば平面型の光導波路を用いても良い。
【０１６２】
【発明の効果】
本発明による光増幅器及びそれを用いた光伝送システムは、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、信号光を増幅するための増幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加された少なくとも２段の増幅用光導波路から構成するとともに、その前段の光導波路としてＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路を用いた光増幅器によれば、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能となり、また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑音特性を向上することができる。
【０１６３】
また、この前段のＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路に後段のＥｒ添加光導波路を接続しているので、雑音特性を好適に保持しつつ、増幅用光導波路の全体として充分な増幅利得を確保することができる。以上より、波長１５７０〜１６００ｎｍのＬバンド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上された光増幅器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】光増幅器の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における各種のＥＤＦの（ａ）利得特性、及び（ｂ）雑音特性を示すグラフである。
【図３】図１に示した光増幅器を用いた光伝送システムの一実施形態を示す構成図である。
【図４】図１に示した光増幅器における（ａ）波長０．９８μｍ帯、及び（ｂ）波長１．４８μｍ帯の励起光を供給したときの雑音指数の波長依存性を示すグラフである。
【図５】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励起効率の利得依存性を示すグラフである。
【図６】Ａｌ添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励起効率の利得依存性を示すグラフである。
【図７】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成における利得の波長依存性を示すグラフである。
【図８】光増幅器の第２実施形態を示す構成図である。
【図９】光増幅器の第３実施形態を示す構成図である。
【図１０】光増幅器の第４実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。
【図１１】光増幅器の第５実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。
【図１２】光増幅器の第６実施形態である光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１、２、３…光増幅器、３Ａ…第１光増幅部、３Ｂ…第２光増幅部、１ａ…入力端、１ｂ…出力端、１０…第１増幅用光ファイバ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ）、２０…第２増幅用光ファイバ（ＥＤＦ）、４０…第３増幅用光ファイバ、１１、２１、４１、４２…励起光源、１２、１４、１５、２３、２４、４３、４４…ＷＤＭカプラ、１３、２２…カプラ、３１、３２、３３、４６、４７…光アイソレータ、３６、３７…光合分波器、
５、９Ａ、９Ｂ…光増幅システム、６…第１光増幅器、７…第２光増幅器、８…第３光増幅器、５ａ…入力端、５ｂ…出力端、５０…入力用光伝送路、５１…Ｌバンド増幅用光伝送路、５２…Ｃバンド増幅用光伝送路、５３…出力用光伝送路、５４…光伝送路、５５…Ｓバンド増幅用光伝送路、５６、５７、５８…光伝送路、６１、６２、６３…ＬバンドＥＤＦＡ、７１、７２、７３…ＣバンドＥＤＦＡ、８１、８２、８３…ＳバンドＴＤＦＡ、９１、９２、９３…Ｃ／Ｌ合分波器、９４…無反射終端、９５、９６…Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器、９７…Ｃ／Ｌ合分波器、９８…Ｓ／Ｃ合分波器、
Ｔ…送信局（送信器）、Ｌ…光ファイバ伝送路、Ｒ…受信局（受信器）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplifier that amplifies signal light with pumping light, and an optical transmission system using the same.
[0002]
[Prior art]
An optical amplifier amplifies signal light to compensate for transmission loss in an optical transmission line with respect to signal light transmitted through an optical transmission line such as an optical fiber transmission line in an optical transmission system. The optical amplifier includes an amplification optical waveguide such as an amplification optical fiber, and excitation light supply means for supplying excitation light to the amplification optical waveguide. When signal light is input to the amplification optical waveguide to which excitation light is supplied, the input signal light is amplified in the amplification optical waveguide.
[0003]
An example of such an optical amplifier is a rare earth element-doped fiber amplifier that uses a rare earth element such as Er (erbium) as a fluorescent material for amplification. Rare earth element doped fiber amplifier (for example, EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier, Er doped fiber amplifier) uses rare earth element doped optical fiber (for example, EDF: Erbium-Doped Fiber, Er doped fiber amplifier) as an optical waveguide for amplification. It was an optical amplifier.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 11-317560 A
[Non-Patent Document 1]
Motoki KAKUI and Shinji ISHIKAWA, "Long-Wavelength-Band Optical Amplifiers Employing Silica-Based Erbium Doped Fibers Designed for Wavelength Division Multiplexing Systems and Networks", IEICE Transactions on Electronics, E83-C No.6, p.799-815 (2000 )
[Non-Patent Document 2]
Tadashi Kasamatsu, Yutaka Yano, and Hitoshi Sekita, "Novel 1.50-μm Band Gain-Shifted Thulium-Doped Fiber Amplifier by using Dual Wavelength Pumping of 1.05 μm and 1.56 μm", OAA1999, Postdeadline paper 1 (1999)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, research and development on high-capacity high-speed communication and long-distance communication using an optical fiber transmission line network have been actively conducted due to social needs due to the arrival of an advanced information society. Here, a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system performs high-speed, large-capacity optical communication by transmitting multi-wavelength signal light composed of a plurality of signal lights having different wavelengths to an optical fiber transmission line. Is what you do. Further, in the WDM transmission system, in order to further increase the capacity, the signal light wavelength band of multi-wavelength signal light is being widened.
[0006]
In such a WDM transmission system, light in the wavelength band of 1.55 μm is mainly used as signal light. More specifically, the C band (Conventional band) wavelength band of wavelengths 1530 to 1565 nm is used as the signal light wavelength band in the WDM transmission system. The EDFA described above is an optical amplifier that uses this C-band wavelength band as an amplification wavelength band, and is therefore important in constructing a WDM transmission system.
[0007]
On the other hand, in order to expand the signal light wavelength band in the wavelength 1.55 μm band to widen the band, use of an L-band (Long-wavelength band) wavelength band with a wavelength of 1570 to 1600 nm is being promoted. In order to effectively use such an L-band wavelength band as a signal light wavelength band in a WDM transmission system, an optical amplifier having an L-band wavelength band as an amplification wavelength band has been developed in the same way as an EDFA for a C-band wavelength band. It is essential.
[0008]
On the other hand, as an optical amplifier capable of amplifying signal light in the L band wavelength band, for example, Non-Patent Document 1, “IEICE Trans. On Electronics, E83-C No. 6 p.799 (2000)”. JP-A-11-317560 discloses an EDFA using P-added EDF or P / Al co-added EDF instead of ordinary EDF. However, even in these EDFAs, sufficient characteristics as an optical amplifier for the L band wavelength band have not been obtained. In particular, in the characteristics of the optical amplifier, the gain characteristics such as the magnitude and flatness of the amplification gain and the noise characteristics of the noise light generated in the optical amplifier are important. In the above optical amplifier, these characteristics are There is a problem that the L-band wavelength band is not sufficiently compatible.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and amplifies signal light in the signal light wavelength band of wavelength 1570 nm or more with good gain characteristics, and has improved noise characteristics. An object of the present invention is to provide an amplifier and an optical transmission system using the amplifier.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, an optical amplifier according to the present invention is an optical amplifier that amplifies signal light propagating through an amplification optical waveguide, and includes (1) Er (erbium), P (phosphorus), and Al. (1) a quartz-based first amplification optical waveguide to which (aluminum) is added in a predetermined addition amount; (2) a quartz-based second amplification optical waveguide to which Er (erbium) is added in a predetermined addition amount; 3) It comprises excitation light supply means for supplying excitation light having a predetermined wavelength to the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide, respectively. (4) First amplification optical waveguide and second amplification optical waveguide The optical waveguide is connected in series with the first amplifying optical waveguide as the first stage and the second amplifying optical waveguide as the rear stage in the propagation direction of the signal light, and amplifies the signal light having a wavelength of 1570 nm or more. The second amplification optical waveguide is formed by adding Al in a predetermined amount in addition to Er and without adding P, and the gain spectrum in the first amplification optical waveguide has a shortest wavelength of 1574 nm. The inversion distribution in the first amplification optical waveguide is set so as to be flattened most in the wavelength band having the longest wavelength of 1614 nm. It is characterized by that.
[0011]
In the above-described optical amplifier, each of the amplification optical waveguides serving as an optical transmission line in the optical amplifier is composed of at least two amplification optical waveguides to which Er is added. An Er-doped optical waveguide co-doped with / Al is used. This makes it possible to amplify signal light having a wavelength of 1570 nm or more, and improve noise characteristics in a wavelength band of wavelength 1570 nm or more.
[0012]
Further, an Er-doped optical waveguide is further connected as a subsequent-stage amplification optical waveguide to the preceding P / Al-codoped Er-doped optical waveguide. By combining these two amplification optical waveguides, it is possible to suitably set gain characteristics such as the magnitude and flatness of the amplification gain while maintaining good noise characteristics. As described above, an optical amplifier that amplifies signal light in the signal light wavelength band of wavelength 1570 nm or more with good gain characteristics and improved noise characteristics is realized.
[0013]
The pumping light supply means includes at least one of the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide via an optical multiplexing means provided between the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide. One feature is that excitation light is supplied to one of them. As a result, the uniformity of the inversion distribution in the amplification optical waveguide can be improved in the longitudinal direction of the optical waveguide, so that the signal light can be suitably amplified.
[0014]
In addition, the attenuation of light propagating in the direction opposite to the propagation direction of the signal light is less than the attenuation rate of light propagating in the propagation direction of the signal light between the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide. It is preferable that an optical element (for example, an optical isolator) having a large rate is provided. Thereby, spontaneous emission light (ASE: Amplified Spontaneous Emission) propagating in the reverse direction through the optical waveguide can be reduced.
[0015]
The pumping light supply means supplies pumping light having a wavelength of 1.48 μm as pumping light to the first amplification optical waveguide. Excitation of the P / Al co-doped Er-doped optical waveguide using the excitation light having such a wavelength improves the excitation efficiency by the excitation light and prevents the noise figure from deteriorating.
[0016]
The second amplification optical waveguide is characterized in that Al is added in a predetermined addition amount in addition to Er and P is not added. By applying such an Al-doped Er-doped optical waveguide as a subsequent amplification optical waveguide, the amplification gain as a whole can be sufficiently increased.
[0017]
Further, the first amplification optical waveguide preferably has an absorption length product peak of 760 dB or less. Alternatively, it is preferable that the first amplification optical waveguide has an absorption length product peak of 650 dB or less. Thereby, the excitation efficiency in the Er-doped optical waveguide co-doped with P / Al can be suitably maintained.
[0018]
Further, the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide are a first amplification optical fiber and a second amplification optical fiber, respectively. Thus, by using an Er-doped optical fiber (EDF) such as P / Al co-doped EDF as the amplification optical waveguide, the waveguide length of the amplification optical waveguide can be made sufficiently long, etc. An optical amplifier can be suitably configured.
[0019]
Further, the gain spectrum in the first amplification optical waveguide is most flattened in a wavelength band in which the shortest wavelength is 1574 nm and the longest wavelength is a predetermined wavelength shorter than 1620 nm. An inversion distribution is set. As a result, a gain characteristic having good flatness can be obtained in a wavelength band used as a signal light wavelength band at a wavelength of 1570 nm or more.
[0020]
In addition, it is preferable that a light removal filter for removing light in a wavelength band of 1565 nm or less is installed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end. Thereby, the signal light in the wavelength band of 1565 nm or less such as the C band wavelength band can be sufficiently separated from the signal light in the L band wavelength band, and the signal light of wavelength 1570 nm or more can be amplified well.
[0021]
The optical amplifier includes a third amplification optical waveguide connected in parallel to the optical waveguide in which the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide are connected in series, and a third amplification optical waveguide. On the other hand, a second excitation light supply means for supplying excitation light having a predetermined wavelength is further provided, and the third amplification optical waveguide amplifies signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm.
[0022]
As described above, the third amplification optical waveguide is further connected in parallel to the two amplification optical waveguides described above, so that signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, in the L-band wavelength band). An optical amplifier capable of amplifying broadband signal light can be realized by amplification of signal light) and amplification of signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band or S band wavelength band). .
[0023]
Here, as the third amplification optical waveguide, for example, a quartz-based optical waveguide that amplifies signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm by adding a predetermined addition amount of Er, or a predetermined addition of Tm (thulium). It is preferable to use a silica-based optical waveguide that is added in an amount and amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less.
[0024]
An optical transmission system according to the present invention has an optical transmission line for transmitting signal light within a predetermined signal light wavelength band, and a wavelength of 1570 nm or more that is installed at a predetermined position on the optical transmission line and propagates through an amplification optical waveguide. And an optical amplifier that amplifies signal light having a predetermined wavelength.
[0025]
According to such an optical transmission system, an optical transmission system capable of satisfactorily transmitting signal light included in such a wavelength band when a wavelength band of 1570 nm or more is used as the signal light wavelength band is realized. Is done.
[0026]
Alternatively, the optical transmission system includes an optical transmission path through which signal light within a predetermined signal light wavelength band is transmitted, and an optical amplification system installed at a predetermined position on the optical transmission path. A first optical amplifier that is the above-described optical amplifier that amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more, and a second light that is connected in parallel to the first optical amplifier and that amplifies signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm. And an amplifier.
[0027]
As described above, the second optical amplifier is further connected in parallel to the optical amplifier described above, thereby amplifying signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L-band wavelength band), By amplifying signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C-band wavelength band), an optical transmission system capable of satisfactorily transmitting broadband signal light is realized.
[0028]
The optical amplification system includes a third optical amplifier that is connected in parallel to the first optical amplifier and the second optical amplifier and amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less.
[0029]
Thereby, in addition to the amplification of the signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L band wavelength band) and the amplification of the signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band), An optical transmission system capable of amplifying signal light having a wavelength of 1530 nm or less (for example, signal light in the S band wavelength band) and transmitting signal light in a wider band can be realized.
[0030]
In the optical amplification system, a light removal filter for removing light in a wavelength band of 1565 nm or less is installed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end of the first optical amplifier, The light removed by the removal filter is input to the third optical amplifier from a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end thereof.
[0031]
Thereby, the amplification gain and pumping efficiency of the signal light in the third optical amplifier composed of a Tm-doped fiber amplifier (TDFA) can be improved.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an optical amplifier according to the present invention and an optical transmission system using the same will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0033]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical amplifier according to the present invention. The optical amplifier 1 includes, as an amplification optical waveguide constituting an optical transmission line in the optical amplifier 1, a first amplification optical fiber 10 that is a first amplification optical waveguide and a second amplification optical waveguide. The two amplification optical fibers 20 are provided.
[0034]
In the present embodiment, the first amplifying optical fiber 10 is a P / Al co-doped Er-doped optical fiber (P), which is a silica-based optical fiber in which Er, P, and Al are added in predetermined addition amounts. / Al co-added EDF). As the second amplification optical fiber 20, an Er-doped optical fiber (EDF), which is a silica-based optical fiber to which Er is added in a predetermined addition amount, is used. These P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20 are both optical fibers capable of amplifying signal light within a predetermined signal light wavelength band with pumping light.
[0035]
These P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20 are P / Al co-doped EDF 10 that is the first amplification optical fiber with respect to the propagation direction of the signal light to be amplified (the direction of the arrow shown in FIG. 1). Are connected in series, with the EDF 20 being the second amplification optical fiber as the subsequent stage. As a result, the signal light input from the input end 1a is propagated to the output end 1b, and an optical transmission path in the optical amplifier 1 is configured to amplify the propagated signal light.
[0036]
The propagation direction of the signal light transmitted through the optical transmission line in the optical amplifier 1 including the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20 is the optical isolator 31 provided between the input end 1a and the P / Al co-doped EDF 10. The optical isolators 32 provided between the P / Al-codoped EDF 10 and the EDF 20 and the optical isolators 33 provided between the EDF 20 and the output end 1b are controlled. Each of the optical isolators 31, 32, and 33 allows light to pass in the forward direction of the optical transmission line (the direction indicated by the arrow in the figure) but not in the reverse direction.
[0037]
In other words, the optical isolator 31 allows the light reaching from the input end 1a of the optical amplifier 1 to pass to the P / Al co-doped EDF 10, but does not allow light to pass in the reverse direction. The optical isolator 32 allows the light reaching from the P / Al co-doped EDF 10 to pass to the EDF 20, but does not allow light to pass in the reverse direction. Further, the optical isolator 33 allows the light reaching from the EDF 20 to pass to the output end 1b of the optical amplifier 1, but does not allow the light to pass in the reverse direction.
[0038]
A pumping light source 11 that outputs pumping light of wavelength λ1 is installed as pumping light supply means for supplying pumping light of a predetermined wavelength to the P / Al co-doped EDF 10 that is the first amplification optical fiber in the previous stage. The excitation light source 11 is connected to an optical transmission line in the optical amplifier 1 by a WDM coupler 12 which is an optical multiplexing means provided between the optical isolator 31 and the P / Al co-doped EDF 10.
[0039]
The WDM coupler 12 passes the signal light reaching from the optical isolator 31 to the P / Al co-doped EDF 10 and multiplexes the pump light supplied from the pump light source 11 to the P / Al co-doped EDF 10 in the forward direction. . Thus, the front stage portion of the optical amplifier 1 in which the P / Al-codoped EDF 10 is the amplification optical fiber is configured as a forward-pumped (forward-pumped) P / Al-codoped EDFA.
[0040]
On the other hand, a pumping light source 21 that outputs pumping light with a wavelength λ2 is installed as pumping light supply means for supplying pumping light with a predetermined wavelength to the EDF 20 that is the second amplification optical fiber at the subsequent stage. The pumping light source 21 includes a WDM coupler 23, which is an optical multiplexing unit provided between the optical isolator 32 and the EDF 20, and the EDF 20 and the optical isolator 33 via a 3 dB coupler 22 that branches the output pumping light into two. Are connected to an optical transmission line in the optical amplifier 1 by a WDM coupler 24 which is an optical multiplexing means provided between the optical amplifier 1 and the optical transmission line.
[0041]
The WDM coupler 23 passes the signal light reaching from the optical isolator 32 to the EDF 20 and combines the pump light supplied from the pump light source 21 via the coupler 22 to the EDF 20 in the forward direction. The WDM coupler 24 passes the signal light that has arrived from the EDF 20 to the optical isolator 33 and multiplexes the excitation light supplied from the excitation light source 21 via the coupler 22 to the EDF 20 in the reverse direction. As a result, the latter part of the optical amplifier 1 in which the EDF 20 is an amplification optical fiber is configured as a bidirectionally pumped EDFA.
[0042]
As described above, in the optical amplifier 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the front P / Al co-doped EDFA having the forward pumping configuration and the rear EDFA having the bi-directional pumping configuration are connected in series. A two-stage Er-doped fiber amplifier (EDFA) is connected. In particular, in the present optical amplifier 1, by using an amplification optical waveguide composed of the P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20, it is possible to amplify signal light in the wavelength band of 1570 nm or more propagated through the optical waveguide. It is possible.
[0043]
In the optical amplifier 1 configured as described above, when pumping light with wavelengths λ1 and λ2 is output from the pumping light sources 11 and 21 serving as pumping light supply means, the pumping light output is P / Al that is an optical fiber for amplification. It supplies to co-addition EDF10 and EDF20, respectively. In this way, with respect to the optical amplifier 1 in a state where the pumping light of a predetermined wavelength is supplied to the amplification optical fiber, the wavelength from the optical transmission line connected to the input end 1a of the optical amplifier 1 via the optical isolator 31 When signal light of 1570 nm or more is input, this signal light is sequentially amplified by the upstream P / Al co-doped EDF 10 and the downstream EDF 20. The amplified signal light is output from the output end 1 b via the optical isolator 33.
[0044]
In the optical amplifier 1 according to the present embodiment, the amplification optical waveguide serving as an optical transmission line in the optical amplifier 1 is composed of the two-stage amplification optical fibers 10 and 20 to which Er is added, respectively. As the optical fiber 10, a P / Al co-doped EDF is applied. This makes it possible to amplify signal light having a wavelength of 1570 nm or more, and improve noise characteristics in a wavelength band of wavelength 1570 nm or more, as will be described later.
[0045]
Further, an EDF 20 is further connected to the upstream P / Al-codoped EDF 10 as an amplification optical fiber in the subsequent stage. The two amplification optical fibers 10 and 20 are combined to form an amplification optical waveguide having a two-stage configuration as a whole, so that the noise characteristic is maintained well as described above and the amplification gain is large. Gain characteristics such as height and flatness can be suitably set. As described above, the optical amplifier 1 is realized which amplifies the signal light in the signal light wavelength band of wavelength 1570 nm or more with good gain characteristics and has improved noise characteristics.
[0046]
In this embodiment, the pumping light source 21 for the latter EDF 20 supplies pumping light to the EDF 20 via the WDM coupler 23 provided as optical multiplexing means between the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20. is doing.
[0047]
Thereby, the uniformity of the inversion distribution in the amplification optical fiber can be improved in the longitudinal direction of the optical fiber. Therefore, in the optical amplifier 1 having the L band wavelength band as the amplification wavelength band, it becomes possible to suitably amplify the signal light regardless of the absorption of the excitation light.
[0048]
Further, between the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20, an optical having a larger attenuation rate for light propagating in the direction opposite to the propagation direction of the signal light than the attenuation rate for light propagating in the propagation direction of the signal light. An optical isolator 32 is provided as an element. In an EDFA in which the L-band wavelength band is an amplification wavelength band, problems such as saturation of EDF may occur due to spontaneous emission (ASE) generated in the C-band wavelength band. On the other hand, by installing an optical element such as the optical isolator 32 between the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20, ASE propagating through the optical fiber can be reduced.
[0049]
The amplification characteristics of the signal light in the optical amplifier 1 of the embodiment shown in FIG. 1 will be specifically described.
[0050]
FIG. 2 is a graph showing amplification characteristics of various EDFs in a wavelength band of 1570 nm or more including the L band wavelength band. Here, three types of Er-doped optical fibers, (1) P / Al co-doped EDF, (2) P-doped EDF, and (3) Al-doped EDF, are assumed as various EDFs for comparing amplification characteristics. For each EDF, the amplification characteristics are examined under the condition of supplying excitation light having a wavelength of 1.48 μm.
[0051]
Here, regarding the signal light wavelength band, the L-band (Long-wavelength band) wavelength band refers to a wavelength band of, for example, a wavelength of 1570 to 1600 nm. The C band (Conventional band) wavelength band refers to a wavelength band of, for example, wavelengths 1530 to 1565 nm. Moreover, the S-band (Short-wavelength band) wavelength band refers to a wavelength band of, for example, a wavelength of 1460 to 1530 nm.
[0052]
Among these signal light wavelength bands, the L band wavelength band is included in the wavelength band of 1570 nm or more. Further, the C band wavelength band and the S band wavelength band are included in the wavelength band of less than 1570 nm. However, the shortest wavelength and the longest wavelength of each wavelength band vary to some extent depending on the configuration of each optical transmission system, for example, the shortest wavelength of signal light in the L band wavelength band is set to 1574 nm.
[0053]
FIG. 2A is a graph showing the gain characteristics of each EDF with respect to signal light in the wavelength band of 1570 nm or more. The horizontal axis represents the wavelength λ (nm) of the signal light, and the vertical axis represents the amplification. The gain (dB) is shown respectively. In this graph, the graph A1 shows the gain characteristic with the P / Al co-doped EDF, the graph A2 shows the gain characteristic with the P-doped EDF, and the graph A3 shows the gain characteristic with the Al-doped EDF.
[0054]
FIG. 2B is a graph showing the noise characteristics of each EDF with respect to signal light in the wavelength band of 1570 nm or more. The horizontal axis represents the wavelength λ (nm) of the signal light, and the vertical axis represents The noise figure (NF: Noise Figure, dB) in amplification is shown, respectively. In this graph, graph B1 shows the noise characteristics in the P / Al co-doped EDF, graph B2 shows the noise characteristics in the P-doped EDF, and graph B3 shows the noise characteristics in the Al-doped EDF.
[0055]
Regarding the characteristics of these EDFs, first, when comparing the amplification characteristics (graphs A1 and B1) of the P / Al co-doped EDF with the amplification characteristics (graphs A2 and B2) of the P-doped EDF, The gain spectra in the wavelength band of 1570 nm or more are not significantly different from each other. On the other hand, in the noise characteristics, in the P-doped EDF in which Al is not co-doped, the noise figure is deteriorated on the short wavelength side including the vicinity of the wavelength of 1570 nm, whereas in the P / Al co-doped EDF, over the entire wavelength band. Good noise characteristics are obtained.
[0056]
Further, when comparing the amplification characteristics (graphs A1 and B1) by the P / Al co-doped EDF and the amplification characteristics (graphs A3 and B3) by the Al-doped EDF, the gain characteristic has a gain for a wavelength band of 1570 nm or more. Al-added EDF is larger. However, in the case of Al-added EDF, the gain largely decreases on the long wavelength side exceeding 1600 nm, whereas in the case of P / Al-codoped EDF, a stable gain is obtained up to the long wavelength side.
[0057]
In addition, in the noise characteristics, the Al-doped EDF has a sharp deterioration in noise characteristics on the long wavelength side, whereas the P / Al co-doped EDF has a stable small noise index up to the long wavelength side. ing. Thus, the amplification characteristics in the Al-added EDF are greatly deteriorated on the long wavelength side in both the gain characteristics and the noise characteristics. This is because the absorption cross section of excited state absorption (ESA) in Al-added EDF increases rapidly in the wavelength band of 1600 nm or more (see Non-Patent Document 1).
[0058]
As described above, the P / Al co-doped EDF provides better noise characteristics on the short wavelength side than the P-doped EDF. In addition, it is possible to obtain a good amplification characteristic with less influence of ESA on the long wavelength side as compared with Al-added EDF. Therefore, as described above with respect to the optical amplifier 1 in FIG. 1, by applying the P / Al co-doped EDF as the amplification optical waveguide of the previous stage in the two-stage configuration, the signal light in the wavelength band of 1570 nm or more Can be amplified with good gain characteristics and noise characteristics over a wide wavelength band. In addition, the gain characteristics as a whole can be suitably set by further connecting an EDF downstream of the P / Al co-doped EDF.
[0059]
Next, an optical transmission system according to the present invention using the optical amplifier having the above configuration will be described. FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of an optical transmission system using the optical amplifier shown in FIG. This optical transmission system includes a transmission station (transmitter) T that transmits signal light within a predetermined signal light wavelength band, and an optical fiber transmission line L that is an optical transmission path through which signal light from the transmission station T is transmitted. And a receiving station (receiver) R that receives the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L.
[0060]
An optical amplifier 1 having the configuration shown in FIG. 1 is installed at a predetermined position on the optical fiber transmission line L. The optical amplifier 1 amplifies signal light transmitted through the optical fiber transmission line L with pumping light, and in particular amplifies signal light in a wavelength band of 1570 nm or more including the L band wavelength band. Such an optical amplifier 1 is installed in, for example, a relay station provided in the optical transmission system.
[0061]
As described above, according to the optical transmission system including the optical amplifier having the above configuration, when the wavelength band of 1570 nm or more is set as the signal light wavelength band, the signal light included in such a wavelength band is favorably transmitted. An optical transmission system that can be used is realized.
[0062]
The characteristics and suitable configuration conditions of the optical amplifier according to the present invention having the above-described configuration will be further specifically studied.
[0063]
First, the excitation light supplied to the P / Al co-doped EDF used as the first amplification optical fiber 10 in the previous stage will be examined. 4A and 4B are graphs showing the wavelength dependence of the noise figure NF in the two-stage optical amplifier shown in FIG. 1. The horizontal axis represents the wavelength λ (nm) of the signal light, The vertical axis represents the noise figure (dB).
[0064]
Here, the EDF 20 connected to the subsequent stage with respect to the P / Al co-doped EDF 10 is the same P / Al co-doped EDF as the previous stage. Thereby, the optical amplifier 1 has a configuration of a two-stage P / Al co-doped EDFA in which the wavelength band of 1570 nm or more including the L band wavelength band is an amplification wavelength band.
[0065]
In the graph shown in FIG. 4A, excitation light having a wavelength of 0.98 μm is supplied from the excitation light source 11 to the P / Al co-doped EDF 10 in the former stage, and to the P / Al co-doped EDF 20 in the latter stage. The noise characteristics of the optical amplifier 1 when pumping light with a wavelength of 1.48 μm is supplied from the pumping light source 21 are shown. Here, the absorption length product of the P / Al co-added EDFs 10 and 20 is set to 210 dB and 690 dB, respectively.
[0066]
On the other hand, in the graph shown in FIG. 4B, excitation light having a wavelength of 1.48 μm is supplied from the excitation light source 11 to the P / Al co-doped EDF 10 in the former stage, and the P / Al co-doped EDF 20 in the latter stage. On the other hand, the noise characteristic of the optical amplifier 1 when pumping light having a wavelength of 1.48 μm is supplied from the pumping light source 21 is shown. Here, the absorption length product of the P / Al co-added EDFs 10 and 20 is set to 270 dB and 770 dB, respectively.
[0067]
In a normal EDFA having the C band wavelength band as the amplification wavelength band, and an Al-doped EDFA having the L band wavelength band as the amplification wavelength band, the excitation light having a wavelength of 0.98 μm is generally used as the excitation light for the EDF for amplification. It is known that better noise characteristics can be obtained when the light source is supplied than when the excitation light has a wavelength of 1.48 μm. On the other hand, in the P / Al co-doped EDF shown in FIG. 1 using the P / Al co-doped EDF as the amplification optical fiber, when comparing the noise characteristic graphs shown in FIGS. 4 (a) and (b), On the other hand, it can be seen that when the excitation light in the 0.98 μm band is used, the noise figure is degraded in the wavelength band of 1570 nm or more.
[0068]
In such a P / Al co-doped EDFA, the absorption length product of the P / Al co-doped EDF is increased in order to secure a sufficient gain for amplification of signal light in the L-band wavelength band. Therefore, it is considered that the excitation light supplied is absorbed while propagating through the long EDF. The absorption length product of the P / Al co-added EDF is, for example, about 1.5 times that in the case where the Al-added EDF is used.
[0069]
For this reason, the pumping light supplied to the P / Al co-doped EDF, particularly the pumping light supplied to the preceding P / Al co-doped EDF 10 where noise characteristics are important, is a wavelength of 1.48 μm band. It is preferable to use the excitation light. Excitation efficiency by excitation light is improved by exciting the preceding P / Al co-doped EDF 10 using excitation light having such a wavelength. Further, since the signal light can be amplified with high efficiency by improving the pumping efficiency, the optical amplifier 1 as a whole can prevent the noise figure from deteriorating.
[0070]
For example, in a two-stage EDFA in which a P / Al co-doped EDF to which pumping light with a wavelength of 1.48 μm is supplied as described above is used as an amplification optical fiber at the previous stage, pumping light with a wavelength of 0.98 μm is supplied. Compared to a two-stage EDFA that uses an Al-doped EDF as an optical fiber for amplification in the previous stage, it has good noise characteristics over a wide wavelength band up to the signal light wavelength band on the long wavelength side exceeding 1610 nm. Can do.
[0071]
Next, the latter EDF connected in series with the former P / Al co-doped EDF will be examined. FIG. 5 is a graph showing the gain dependence of the excitation efficiency in a configuration in which the P / Al co-doped EDF is used in a single stage. FIG. 6 is a graph showing the gain dependence of the excitation efficiency in a configuration in which Al-added EDF is used in a single stage. 5 and 6, the horizontal axis represents the amplification gain (dB) in the L band wavelength band, and the vertical axis represents the excitation efficiency (%). For the signal light to be amplified, the total input signal light power is set to -2 dBm.
[0072]
Here, with respect to the amplification gain in the L band wavelength band (here, the wavelength band of 1570 to 1600 nm) indicated on the horizontal axis of each graph, the signal light of each wavelength within the L band signal light wavelength band. The gain at is flattened as a whole. In addition, the excitation efficiency shown on the vertical axis of each graph indicates the excitation efficiency when pumping light having a wavelength of 1.48 μm is supplied to the EDF with a bidirectional pumping configuration. In an L-band EDFA in which the L-band wavelength band is an amplification wavelength band, it is possible to improve the pumping efficiency by keeping the inversion distribution in the longitudinal direction of the EDF as uniform as possible. In this respect, the above-described bidirectional excitation is considered to be a preferable excitation method.
[0073]
Comparing the excitation efficiency graph shown in FIG. 5 with the P / Al co-doped EDF and the excitation efficiency graph shown in FIG. 6 with the Al-added EDF, each of these two types of EDFs is optimal. Under the excited excitation conditions, when Al-added EDF is used, a high excitation efficiency that is about 1.8 times that of P / Al-codoped EDF is obtained. On the other hand, when Al-added EDF is applied as an amplification optical fiber, as described above, it is considered that Al-added EDF is greatly affected by ESA on the long wavelength side, and gain is reduced and noise characteristics are deteriorated. There is a need.
[0074]
Here, in the optical amplifier including the amplification optical waveguide having the two-stage configuration, the generated noise light is amplified by the second amplification optical waveguide in the subsequent stage for the first amplification optical waveguide in the previous stage. Among these, noise characteristics are relatively important. On the other hand, with respect to the second amplification optical waveguide in the subsequent stage, it is necessary to ensure a sufficient amplification gain as a whole of the optical amplifier. Therefore, the gain characteristic is relatively important among the amplification characteristics.
[0075]
Therefore, in the optical amplifier 1 having the configuration shown in FIG. 1, it is preferable to use the P / Al co-doped EDF having excellent noise characteristics as described above as the first amplification optical fiber 10 in the previous stage. Further, as the second amplification optical fiber 20 in the latter stage, it is preferable to use an Al-added EDF having no pumping and having high pumping efficiency and excellent pumping characteristics. As described above, by applying the Al-added EDF as the amplification optical waveguide in the subsequent stage, the pumping efficiency can be increased and the amplification gain of the entire optical amplifier 1 can be sufficiently increased. At the same time, the noise characteristics of the optical amplifier 1 can be kept good.
[0076]
As the second amplification optical fiber 20 in the subsequent stage, an EDF of a type other than the Al-added EDF is applied depending on conditions such as the magnitude of amplification gain required for the optical amplifier 1 as a whole. Also good. For example, when the noise characteristics are more important than the gain characteristics as a whole, the same P / Al co-doped EDF as the previous stage may be used as the subsequent stage EDF. In addition, when the amplification optical waveguide in the optical amplifier has a configuration of three or more stages, it is preferable to prevent the deterioration of noise characteristics by using the Al-added EDF as the final stage EDF.
[0077]
Here, the amplification gain in the L-band wavelength band indicated on the horizontal axis in the graphs of FIGS. 5 and 6 is proportional to the absorption length product of the EDF. In contrast to this amplification gain, in the graph of the excitation efficiency shown in FIG. 5 when the P / Al co-doped EDF is used, the gain is reversed in the region where the gain becomes a value above a certain level when the gain is increased. The excitation efficiency has decreased.
[0078]
That is, when the fiber length of the P / Al co-doped EDF is short, the ratio of the pumping light that is not used for pumping the EDF out of the pumping light supplied increases, so that the pumping efficiency is sufficient. Cannot be obtained. On the other hand, if the fiber length of the P / Al-codoped EDF is too long, the length of the fiber portion that turns into absorption increases, and conversely the excitation efficiency deteriorates. Therefore, when a P / Al co-doped EDF is used as the amplification optical fiber, it is preferable to set the absorption length product of the P / Al co-doped EDF to an appropriate value in consideration of the obtained excitation efficiency.
[0079]
Strictly speaking, the absorption length product of the P / Al co-doped EDF depends on the input signal light power, but the input signal light power of the signal light to be amplified is typical after the first amplification optical fiber. Specifically, it is around -2 dBm or more. Therefore, when considering the gain dependence of the pumping efficiency in the graph of FIG. 5 showing the case where the input signal light power is set to −2 dBm, when the deterioration from the maximum value of the pumping efficiency is allowed to 0.6 dB, The absorption length product peak of the P / Al co-doped EDF which is the first amplification optical waveguide is preferably 760 dB or less, with the maximum value being 760 dB.
[0080]
Furthermore, when the degradation from the maximum value of the excitation efficiency is allowed to 0.1 dB, the absorption length product peak of the P / Al co-added EDF is preferably 650 dB or less, with the maximum value being 650 dB. By setting the absorption length product peak to a value within such a range, the excitation efficiency in the P / Al co-added EDF can be suitably maintained.
[0081]
Of the two conditions described above, the condition that the allowable value of deterioration from the maximum value of the excitation efficiency is 0.6 dB and the absorption product long product peak is 760 dB or less assumes Wear-Out deterioration of the excitation LD. Otherwise, it is an acceptable range. Also, the condition that the allowable value of deterioration from the maximum value of the pumping efficiency is 0.1 dB and the absorption product peak is 650 dB or less is the fusion loss between different types of optical fibers such as EDF and ordinary optical fiber. This is an allowable range due to a reduction in power loss and a variation range of loss in optical components. For this reason, for example, in an optical transmission system that requires a long life such as 25 years, it is preferable to apply the latter condition in which the absorption length product peak is 650 dB or less.
[0082]
Next, a gain deviation in an optical amplifier using a P / Al co-doped EDF as an amplification optical fiber will be examined. FIG. 7 is a graph showing the wavelength dependence of gain in a configuration using a single stage of P / Al co-doped EDF, where the horizontal axis represents the wavelength λ (nm) of the signal light, and the vertical axis represents the amplification gain ( dB) is shown respectively.
[0083]
When amplifying signal light using the P / Al co-doped EDF as an amplification optical waveguide, the gain spectrum showing the wavelength dependence of the amplification gain in the wavelength band of 1570 nm or more has a peak near the wavelength of 1570 nm and a wavelength near 1600 nm. There are two gain peaks (maximum gain value) with the peak. For this reason, in the amplification of the signal light in the L band wavelength band using the P / Al co-doped EDF, the gain deviation in the wavelength band becomes relatively large.
[0084]
In the graph of FIG. 7, a graph C1 shows a gain spectrum obtained when the inversion distribution in the EDF is adjusted so that the gain values at two gain peaks near the wavelength of 1570 nm and near 1600 nm are equal. . For example, when the Al-added EDF is used, the gain deviation in the L-band wavelength band is about 3% as a relative gain deviation, whereas when the P / Al-codoped EDF is used, the gain deviation is shown in the graph C1. As shown, the gain deviation is about 30% (see Non-Patent Document 1).
[0085]
On the other hand, the graph C2 shows the gain spectrum obtained when the gain increase in the wavelength region shorter than the wavelength 1570 nm is allowed for the above-described two gain peaks. In this example, specifically, a wavelength band having a wavelength of 1574 nm as the shortest wavelength and a wavelength of 1614 nm shorter than 1620 nm as the longest wavelength corresponding to the wavelength band that is usually widely used as the signal light wavelength band is assumed. The inversion distribution in the EDF is adjusted so that the gain is flattened within the band.
[0086]
In the gain spectrum shown in the graph C2, the relative gain deviation is reduced to about ½ compared to the gain spectrum shown in the graph C1 in the wavelength band of 1574 nm to 1614 nm. By setting the gain characteristics by the P / Al co-doped EDF in this way, gain characteristics having good flatness can be obtained in the wavelength band used as the signal light wavelength band at a wavelength of 1570 nm or more. Furthermore, by improving the gain flatness in this way, the peak of the gain equalizer can be suppressed, and at the same time, the excitation efficiency and noise characteristics are improved.
[0087]
Regarding the setting of the gain spectrum in the P / Al co-doped EDF as the first amplification optical fiber in the preceding stage, generally, the shortest wavelength is 1574 nm and the longest wavelength is a predetermined wavelength shorter than 1620 nm (in the above example, 1614 nm). It is preferable to set the inversion distribution in the P / Al co-doped EDF so that the gain spectrum is flattened most in the wavelength band.
[0088]
Here, when the L-band EDFA in which the inversion distribution in the P / Al co-doped EDF which is an amplification optical fiber is set as described above is used in parallel with an EDFA such as a C-band EDFA, the wavelength is 1565 nm or less. It is conceivable that the system performance deteriorates due to the residual gain in the wavelength band (for example, the C band wavelength band of wavelengths 1530 to 1565 nm).
[0089]
For this reason, in an optical amplification system in which an L-band EDFA and an EDFA such as a C-band EDFA are used in parallel, a wavelength is placed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end of the optical amplification system. It is preferable to install a light removal filter that removes light in the wavelength band of 1565 nm or less (for example, a light removal filter that removes light in the C band wavelength band). Thereby, the signal light in the wavelength band of 1565 nm or less can be sufficiently separated from the signal light in the L band wavelength band, and the signal light in the wavelength band of 1570 nm or more can be favorably amplified.
[0090]
As described above, when the gain spectrum shown in the graph C2 in which the inversion distribution in the EDF is adjusted so that the gain is flattened within the wavelength band having the shortest wavelength of 1574 nm is used, the short wavelength is used. In the wavelength region on the side, a certain increase in gain occurs. In such a case, a light removal filter that removes light in the wavelength band of 1575 nm or less at a predetermined position on the optical transmission line (for example, light removal that removes light in the wavelength band of 1530 to 1575 nm) It is preferable to install a filter. The specific configuration of the light removal filter will be described later.
[0091]
FIG. 8 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention. Similar to the optical amplifier 1 shown in FIG. 1, the optical amplifier 2 is an optical waveguide for amplification that constitutes an optical transmission line in the optical amplifier 2, and is a first P / Al common optical fiber that is a first amplification optical fiber. Two optical fibers, that is, a doped EDF 10 and a second-stage EDF 20 that is a second amplification optical fiber, are provided.
[0092]
The propagation direction of the signal light transmitted through the optical transmission line in the optical amplifier 2 including the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20 is the optical isolator 31 provided between the input end 1a and the P / Al co-doped EDF 10. The optical isolators 32 provided between the P / Al-codoped EDF 10 and the EDF 20 and the optical isolators 33 provided between the EDF 20 and the output end 1b are controlled. Each of the optical isolators 31, 32, and 33 allows light to pass in the forward direction of the optical transmission path, but does not allow light to pass in the reverse direction.
[0093]
A pumping light source 11 that outputs pumping light of wavelength λ1 is installed as pumping light supply means for supplying pumping light of a predetermined wavelength to the P / Al co-doped EDF 10 that is the first amplification optical fiber in the previous stage. The pumping light source 11 includes a WDM coupler 14 that is an optical multiplexing unit provided between the optical isolator 31 and the P / Al co-doped EDF 10 via a 6 dB coupler 13 that branches the output pumping light into two, and The P / Al co-doped EDF 10 and the optical isolator 32 are connected to an optical transmission line in the optical amplifier 2 by a WDM coupler 15 which is an optical multiplexing means.
[0094]
Of the two pump light outputs branched by the 6 dB coupler 13, the output with the larger branch ratio is sent to the front WDM coupler 14, and the output with the smaller branch ratio is sent to the rear WDM coupler 15. Have been entered.
[0095]
The WDM coupler 14 passes the signal light that has arrived from the optical isolator 31 to the P / Al-codoped EDF 10, and sequentially supplies the pumping light supplied from the pumping light source 11 via the coupler 13 to the P / Al-codoped EDF 10. Combine in the direction. Further, the WDM coupler 15 allows the signal light that has arrived from the P / Al co-doped EDF 10 to pass to the optical isolator 32 and the pump light supplied from the pump light source 11 via the coupler 13 to the P / Al co-doped EDF 10. And combine in the opposite direction. As a result, the front part of the optical amplifier 2 in which the P / Al co-doped EDF 10 is an amplification optical fiber is configured as a bidirectionally pumped P / Al co-doped EDFA.
[0096]
On the other hand, a pumping light source 21 that outputs pumping light with a wavelength λ2 is installed as pumping light supply means for supplying pumping light with a predetermined wavelength to the EDF 20 that is the second amplification optical fiber at the subsequent stage. The pumping light source 21 includes a WDM coupler 23, which is an optical multiplexing unit provided between the optical isolator 32 and the EDF 20, and the EDF 20 and the optical isolator 33 via a 3 dB coupler 22 that branches the output pumping light into two. Are connected to an optical transmission line in the optical amplifier 2 by a WDM coupler 24 which is an optical multiplexing means provided between the optical amplifier 2 and the optical transmission line.
[0097]
The WDM coupler 23 passes the signal light reaching from the optical isolator 32 to the EDF 20 and combines the pump light supplied from the pump light source 21 via the coupler 22 to the EDF 20 in the forward direction. The WDM coupler 24 passes the signal light that has arrived from the EDF 20 to the optical isolator 33 and multiplexes the excitation light supplied from the excitation light source 21 via the coupler 22 to the EDF 20 in the reverse direction. As a result, the latter part of the optical amplifier 2 in which the EDF 20 is an amplification optical fiber is configured as a bidirectionally pumped EDFA.
[0098]
As described above, in the optical amplifier 2 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the upstream P / Al co-doped EDFA having the bidirectional pumping configuration and the subsequent EDFA having the bidirectional pumping configuration are connected in series. It is a connected two-stage EDFA. In particular, in the present optical amplifier 2, by using an amplification optical waveguide composed of the P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20, it is possible to amplify the signal light in the wavelength band of 1570 nm or more propagated through the optical waveguide. It is possible.
[0099]
In the optical amplifier 2 configured as described above, when pumping light of wavelengths λ1 and λ2 is output from the pumping light sources 11 and 21 serving as pumping light supply means, the pumping light output is P / Al that is an optical fiber for amplification. It supplies to co-addition EDF10 and EDF20, respectively. In this way, with respect to the optical amplifier 2 in a state where pumping light of a predetermined wavelength is supplied to the amplification optical fiber, the wavelength from the optical transmission line connected to the input end 1a of the optical amplifier 2 via the optical isolator 31 When signal light of 1570 nm or more is input, this signal light is sequentially amplified by the upstream P / Al co-doped EDF 10 and the downstream EDF 20. The amplified signal light is output from the output end 1 b via the optical isolator 33.
[0100]
In the optical amplifier 2 according to the present embodiment, similarly to the optical amplifier 1 shown in FIG. 1, the amplification optical waveguide serving as the optical transmission line in the optical amplifier 2 is used for the two-stage amplification to which Er is added. In addition to the optical fibers 10 and 20, a P / Al co-doped EDF is applied as the optical fiber 10 in the previous stage. This makes it possible to amplify signal light having a wavelength of 1570 nm or more, and improve noise characteristics in a wavelength band of wavelength 1570 nm or more.
[0101]
Further, an EDF 20 is further connected to the upstream P / Al-codoped EDF 10 as an amplification optical fiber in the subsequent stage. The two amplification optical fibers 10 and 20 are combined to form an amplification optical waveguide having a two-stage configuration as a whole, so that the noise characteristic is maintained well as described above and the amplification gain is large. Gain characteristics such as height and flatness can be suitably set. As described above, it is possible to obtain the optical amplifier 2 that amplifies the signal light in the signal light wavelength band of wavelength 1570 nm or more with good gain characteristics and improved noise characteristics.
[0102]
In this embodiment, the excitation light source 11 for the P / Al co-doped EDF 10 in the previous stage is connected to the P / Al via the WDM coupler 15 provided as an optical multiplexing means between the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20. Excitation light is supplied to the co-doped EDF 10. The pumping light source 21 for the latter EDF 20 supplies pumping light to the EDF 20 via a WDM coupler 23 provided as an optical multiplexing means between the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20.
[0103]
Thereby, the uniformity of the inversion distribution in the amplification optical fiber can be improved in the longitudinal direction of the optical fiber. Therefore, in the optical amplifier 2 having the L band wavelength band as the amplification wavelength band, it becomes possible to suitably amplify the signal light regardless of the absorption of the excitation light.
[0104]
In addition, about the structure which supplies excitation light from between P / Al co-added EDF10 and EDF20 in this way, it is preferable to set it as the structure according to the absorption length product, input / output power, etc. of EDF10,20. For example, when the absorption length product of the upstream P / Al co-doped EDF 10 is as relatively small as about 210 dB, it is preferable to use a configuration like the optical amplifier 1 shown in FIG.
[0105]
FIG. 9 is a block diagram showing a third preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention. The optical amplifier 3 includes a first optical amplification unit 3A as an optical amplification unit for amplifying signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more. In addition, the second optical amplifying unit 3B is provided as an optical amplifying unit for amplifying signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm. Among these optical amplifying units, the first optical amplifying unit 3A has the same configuration as the optical amplifier 2 shown in FIG.
[0106]
The second optical amplifying unit 3B of the optical amplifier 3 includes a third amplifying optical fiber 40 that is a third amplifying optical waveguide as an amplifying optical waveguide that constitutes an optical transmission line in the optical amplifying unit 3B. . As the third amplification optical fiber 40, an optical fiber capable of amplifying signal light in a wavelength band of less than 1570 nm is used. The third amplification optical fiber 40 is connected in parallel to the optical transmission line of the first optical amplification unit 3A in which the P / Al co-doped EDF 10 and the EDF 20 are connected in series.
[0107]
The propagation direction of the signal light transmitted through the optical transmission line in the optical amplifying unit 3B composed of the amplification optical fiber 40 is the optical isolator 46 provided between the input end and the amplification optical fiber 40, and the amplification It is controlled by an optical isolator 47 provided between the optical fiber 40 and the output end. Each of the optical isolators 46 and 47 allows light to pass in the forward direction of the optical transmission line, but not in the reverse direction.
[0108]
Excitation light sources 41 and 42 for outputting excitation light of wavelength λ3 are installed as second excitation light supply means for supplying excitation light of a predetermined wavelength to the amplification optical fiber 40, respectively. Among these pump light sources 41 and 42, the pump light source 41 is an optical transmission line in the optical amplifying unit 3 </ b> B by a WDM coupler 43 which is an optical multiplexing means provided between the optical isolator 46 and the amplification optical fiber 40. Connected to. The pumping light source 42 is connected to an optical transmission line in the optical amplifying unit 3B by a WDM coupler 44 that is an optical multiplexing means provided between the amplification optical fiber 40 and the optical isolator 47.
[0109]
The WDM coupler 43 passes the signal light that has arrived from the optical isolator 46 to the amplification optical fiber 40 and multiplexes the excitation light supplied from the excitation light source 41 to the amplification optical fiber 40 in the forward direction. The WDM coupler 44 passes the signal light that has arrived from the amplification optical fiber 40 to the optical isolator 47 and multiplexes the excitation light supplied from the excitation light source 42 to the amplification optical fiber 40 in the reverse direction. . Thereby, the optical amplifying unit 3B is configured as a bidirectionally pumped optical amplifier.
[0110]
As described above, in the optical amplifier 3 of the present embodiment, the first optical amplifying unit 3A is configured to be able to amplify signal light in the wavelength band of 1570 nm or more by the P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20. Has been. In addition, the second optical amplifying unit 3B connected in parallel to the first optical amplifying unit 3A can amplify the signal light in the wavelength band of less than 1570 nm by the third amplifying optical fiber 40. It is configured.
[0111]
An optical multiplexer / demultiplexer 36 for demultiplexing the signal light is provided on the optical transmission line on the input end 1a side of the optical amplifier 3 with respect to the two optical amplification units 3A and 3B described above. An optical multiplexer / demultiplexer 37 for multiplexing the signal light is provided on the optical transmission line on the output end 1 b side of the optical amplifier 3.
[0112]
Of the signal light demultiplexed by the optical multiplexer / demultiplexer 36, signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more is input to the first optical amplification unit 3A and amplified. Of the signal light demultiplexed by the optical multiplexer / demultiplexer 36, signal light having a predetermined wavelength of less than 1570 nm is input to the second optical amplification unit 3B and amplified. The signal light amplified by each of the first optical amplifying unit 3A and the second optical amplifying unit 3B is combined by the optical multiplexer / demultiplexer 37 to become amplified signal light, which is output via the output terminal 1b. The
[0113]
In the optical amplifier 3 according to the present embodiment, an amplification optical fiber 40 is further provided in parallel as a third amplification optical waveguide with respect to the P / Al co-doped EDF 10 and EDF 20 of the first optical amplification unit 3A connected in series. The second optical amplifying unit 3B is configured by connection. Thereby, by amplification of signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L band wavelength band) and amplification of signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band or S band wavelength band) An optical amplifier capable of amplifying broadband signal light can be realized.
[0114]
As the third amplification optical fiber 40 in the second optical amplification unit 3B, for example, a silica-based optical fiber (EDF) to which Er is added in a predetermined addition amount can be applied. In this case, the second optical amplifying unit 3B is configured as an EDFA capable of amplifying signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm, such as signal light in the C band wavelength band.
[0115]
Alternatively, as the third amplification optical fiber 40, a silica-based optical fiber (TDF) to which a predetermined amount of Tm is added can be applied. In this case, the second optical amplifying unit 3B is a TDFA (Thulium-Doped Fiber Amplifier, Tm-doped fiber) capable of amplifying signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less, such as signal light in the S-band wavelength band. Amplifier).
[0116]
Moreover, about the optical amplification part connected in parallel with respect to the 1st optical amplification part which amplifies the signal light in a wavelength band beyond 1570 nm, it is good also as a structure which installs two or more optical amplification parts. As such a configuration, for example, a second optical amplifying unit made of EDFA for amplifying signal light in a wavelength band of less than 1570 nm is connected in parallel to the first optical amplifying unit, and further, a wavelength of 1530 nm There is a configuration in which a third optical amplifying unit made of TDFA for amplifying signal light in the following wavelength band is connected in parallel.
[0117]
FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a fourth embodiment of the optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system. The optical amplification system (optical amplifier) 5 according to the present embodiment includes three L-band EDFAs 61 as optical amplifiers for amplifying signal light in an L-band wavelength band (for example, a wavelength band of 1570 to 1600 nm), 62 and 63 are provided. These EDFAs 61, 62, and 63 are all optical amplifiers having the two-stage configuration shown in FIG. 1 or FIG. These EDFAs 61, 62, and 63 constitute an L-band first optical amplifier (first optical amplification unit) 6 that amplifies signal light having a wavelength of 1570 nm or more.
[0118]
The optical amplification system 5 includes three C-band EDFAs 71, 72, and 73 as optical amplifiers for amplifying signal light in the C-band wavelength band (for example, a wavelength band of wavelengths 1530 to 1565 nm). Yes. These EDFAs 71, 72, 73 constitute a C-band second optical amplifier (second optical amplification unit) 7 that amplifies signal light having a wavelength of less than 1570 nm.
[0119]
For the two optical amplifiers 6 and 7 described above, a C / L multiplexer / demultiplexer 91 for demultiplexing the signal light is provided on the optical transmission path on the input end 5 a side of the optical amplification system 5. Further, a C / L multiplexer / demultiplexer 92 for multiplexing the signal light is provided on the optical transmission line on the output end 5 b side of the optical amplification system 5.
[0120]
The signal light from the input optical transmission line 50 including the signal light in the C band wavelength band and the signal light in the L band wavelength band is input to the C / L multiplexer / demultiplexer 91 via the input terminal 5a and demultiplexed. Is done.
[0121]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 91, the signal light in the L band wavelength band is output to the L band amplification optical transmission line 51. On the L-band amplification optical transmission line 51, L-band EDFAs 61, 62, and 63 are installed in order from the C / L multiplexer / demultiplexer 91 side. The L band signal light is sequentially amplified by these EDFAs 61, 62, 63 and then input to the C / L multiplexer / demultiplexer 92.
[0122]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 91, the signal light within the C band wavelength band is output to the C band amplification optical transmission line 52. On the C-band amplification optical transmission line 52, C-band EDFAs 71, 72, and 73 are installed in order from the C / L multiplexer / demultiplexer 91 side. The C band signal light is sequentially amplified by these EDFAs 71, 72, 73 and then input to the C / L multiplexer / demultiplexer 92.
[0123]
The amplified L-band signal light and C-band signal light respectively input to the C / L multiplexer / demultiplexer 92 are multiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 92 to be signal light and L-band in the C-band wavelength band. The amplified signal light includes signal light in the wavelength band. The combined signal light is output to the output optical transmission line 53 via the output end 5b.
[0124]
Here, in this embodiment, a C / L multiplexer / demultiplexer 93 is further provided between the L-band EDFAs 62 and 63 provided on the L-band amplification optical transmission line 51. The C / L multiplexer / demultiplexer 93 functions as a light removal filter that removes light in the wavelength band of 1565 nm or less (for example, the C band wavelength band). That is, the signal light output from the L-band EDFA 62 is input to the C / L multiplexer / demultiplexer 93 and demultiplexed.
[0125]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 93, the signal light in the L-band wavelength band is further output to the L-band EDFA 63, which is a subsequent optical amplifier. On the other hand, the signal light remaining in the L-band amplification optical transmission line 51 in the C-band wavelength band is output to the optical transmission line 54. Further, the end of the optical transmission line 54 opposite to the C / L multiplexer / demultiplexer 93 is a non-reflection termination 94. With the above configuration, the signal light within the C-band wavelength band is removed from the signal light transmitted through the L-band amplification optical transmission line 51.
[0126]
As shown in FIG. 10, the optical transmission system including the optical amplification system 5 includes a transmitting station T that transmits signal light within a predetermined signal light wavelength band, and light from which signal light from the transmitting station T is transmitted. An optical fiber transmission line L that is a transmission line and a receiving station R that receives the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L are configured.
[0127]
At a predetermined position on the optical fiber transmission line L, the above-described optical amplification system 5 in which the L-band first optical amplifier 6 and the C-band second optical amplifier 7 are connected in parallel is installed. The optical amplifying system 5 amplifies the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L with excitation light, and in particular amplifies the signal light in the L band wavelength band and the signal light in the C band wavelength band.
[0128]
In the optical amplification system 5 and the optical transmission system using the optical amplification system 5 according to the present embodiment, a predetermined wavelength less than 1570 nm is further added to the first optical amplifier 6 that amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more. An optical amplification system 5 is configured by connecting in parallel a second optical amplifier 7 that amplifies the signal light.
[0129]
As a result, amplification of signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L band wavelength band) and amplification of signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band) is performed over a wide band. It is possible to satisfactorily transmit the signal light in the optical transmission system.
[0130]
The light removal filter for removing light in the wavelength band of 1565 nm or less is not limited to the C / L multiplexer / demultiplexer, and a C-band removal filter using a chirped fiber grating may be used. Further, as a configuration of the entire optical amplification system 5, for example, a dispersion compensation fiber, a gain equalizer, and the like may be further installed as necessary.
[0131]
As for the light removal filter, as described above with reference to FIG. 7, it is preferable to install a light removal filter that removes light in the wavelength band of 1575 nm or less as necessary.
[0132]
FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a fifth embodiment of the optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system. The optical amplification system 9A according to the present embodiment includes three L-band EDFAs 61, 62, and 63 as optical amplifiers for amplifying signal light within an L-band wavelength band (for example, a wavelength band of 1570 to 1600 nm). I have. These EDFAs 61, 62, and 63 constitute a first optical amplifier 6 for L band that amplifies signal light having a wavelength of 1570 nm or more.
[0133]
The optical amplification system 9A includes three C-band EDFAs 71, 72, and 73 as optical amplifiers for amplifying signal light in the C-band wavelength band (for example, a wavelength band of wavelengths 1530 to 1565 nm). Yes. These EDFAs 71, 72, and 73 constitute a second C-band optical amplifier 7 that amplifies signal light having a wavelength of less than 1570 nm.
[0134]
The optical amplification system 9A includes three S-band TDFAs 81, 82, and 83 as optical amplifiers for amplifying signal light in the S-band wavelength band (for example, a wavelength band of 1460 to 1530 nm). Yes. These TDFAs 81, 82, and 83 constitute a third optical amplifier 8 for S band that amplifies signal light having a wavelength of 1530 nm or less.
[0135]
For the above-described three optical amplifiers 6, 7, and 8, an S / C + L multiplexer / demultiplexer 95 for demultiplexing the signal light is provided on the optical transmission line on the input end 5a side of the optical amplification system 9A. Yes. Further, an S / C + L multiplexer / demultiplexer 96 for multiplexing the signal light is provided on the optical transmission line on the output end 5b side of the optical amplification system 9A.
[0136]
The signal light from the input optical transmission line 50 including the signal light in the S band wavelength band, the signal light in the C band wavelength band, and the signal light in the L band wavelength band is subjected to S / C + L multiplexing / demultiplexing via the input terminal 5a. The signal is input to the device 95 and demultiplexed.
[0137]
Of the signal light demultiplexed by the S / C + L multiplexer / demultiplexer 95, the signal light in the C band wavelength band and the signal light in the L band wavelength band are transmitted via the optical transmission line 56 to the C / L. The signal is input to the multiplexer / demultiplexer 91 and demultiplexed.
[0138]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 91, the signal light in the L band wavelength band is output to the L band amplification optical transmission line 51. On the L-band amplification optical transmission line 51, L-band EDFAs 61, 62, and 63 are installed in order from the C / L multiplexer / demultiplexer 91 side. The L-band signal light is sequentially amplified by these EDFAs 61, 62, 63 and then input to the S / C + L multiplexer / demultiplexer 96 via the C / L multiplexer / demultiplexer 92 and the optical transmission path 57.
[0139]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 91, the signal light within the C band wavelength band is output to the C band amplification optical transmission line 52. On the C-band amplification optical transmission line 52, C-band EDFAs 71, 72, and 73 are installed in order from the C / L multiplexer / demultiplexer 91 side. The C-band signal light is sequentially amplified by these EDFAs 71, 72, 73 and then input to the S / C + L multiplexer / demultiplexer 96 via the C / L multiplexer / demultiplexer 92 and the optical transmission path 57.
[0140]
Further, among the signal lights demultiplexed by the S / C + L multiplexer / demultiplexer 95, the signal light within the S band wavelength band is output to the S band amplification optical transmission line 55. On the S-band amplification optical transmission line 55, S-band TDFAs 81, 82, and 83 are installed in order from the S / C + L multiplexer / demultiplexer 95 side. The S band signal light is sequentially amplified by these TDFAs 81, 82, and 83 and then input to the S / C + L multiplexer / demultiplexer 96.
[0141]
The amplified L-band signal light, C-band signal light, and S-band signal light respectively input to the S / C + L multiplexer / demultiplexer 96 are multiplexed by the S / C + L multiplexer / demultiplexer 96 to be S-band wavelength band. Signal light in the C band wavelength band, signal light in the C band wavelength band, and signal light in the L band wavelength band. The combined signal light is output to the output optical transmission line 53 via the output end 5b.
[0142]
In the present embodiment, a C / L multiplexer / demultiplexer 93 is further provided between the L-band EDFAs 62 and 63 provided on the L-band amplification optical transmission line 51. The C / L multiplexer / demultiplexer 93 functions as a light removal filter that removes light in the wavelength band of 1565 nm or less (for example, the C band wavelength band). That is, the signal light output from the L-band EDFA 62 is input to the C / L multiplexer / demultiplexer 93 and demultiplexed.
[0143]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 93, the signal light in the L-band wavelength band is further output to the L-band EDFA 63, which is a subsequent optical amplifier. On the other hand, light within the C band wavelength band is output to the optical transmission line 54. Further, the end of the optical transmission line 54 opposite to the C / L multiplexer / demultiplexer 93 is a non-reflection termination 94. With the above configuration, light within the C-band wavelength band is removed from the signal light transmitted through the L-band amplification optical transmission line 51.
[0144]
As shown in FIG. 11, the optical transmission system including the present optical amplification system 9A includes a transmission station T that transmits signal light within a predetermined signal light wavelength band, and light from which signal light from the transmission station T is transmitted. An optical fiber transmission line L that is a transmission line and a receiving station R that receives the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L are configured.
[0145]
The L-band first optical amplifier 6, the C-band second optical amplifier 7, and the S-band third optical amplifier 8 are connected in parallel at a predetermined position on the optical fiber transmission line L. An optical amplification system 9A is installed. The optical amplification system 9A amplifies the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L with pumping light, and in particular, the signal light in the L band wavelength band, the signal light in the C band wavelength band, and the signal in the S band wavelength band. Amplify light.
[0146]
In the optical amplification system 9A and the optical transmission system using the same according to the present embodiment, a predetermined wavelength less than 1570 nm is further added to the first optical amplifier 6 that amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more. The optical amplifier system 9A is configured by connecting in parallel the second optical amplifier 7 that amplifies the signal light and the third optical amplifier 8 that amplifies the signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less.
[0147]
Accordingly, in addition to amplification of signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L band wavelength band) and amplification of signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band), the wavelength 1530 nm By amplifying the following signal light (for example, signal light in the S band wavelength band), it becomes possible to satisfactorily transmit signal light in a wider band in the optical transmission system.
[0148]
FIG. 12 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a sixth embodiment of the optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system. The optical amplification system 9B according to the present embodiment includes an L-band first optical amplifier 6 that amplifies signal light having a wavelength of 1570 nm or more, a C-band second optical amplifier 7 that amplifies signal light having a wavelength less than 1570 nm, and a wavelength. A third S-band optical amplifier 8 for amplifying signal light of 1530 nm or less is provided. The configurations of these optical amplifiers 6, 7, 8 and the multiplexers / demultiplexers connecting them, the optical transmission line, and the like are the same as those in the embodiment shown in FIG.
[0149]
In the present embodiment, a C / L multiplexer / demultiplexer 97 is further provided between the L-band EDFAs 62 and 63 provided on the L-band amplification optical transmission line 51. The C / L multiplexer / demultiplexer 97 functions as a light removal filter that removes light in a wavelength band of 1565 nm or less (for example, a C band wavelength band). That is, the signal light output from the L-band EDFA 62 is input to the C / L multiplexer / demultiplexer 97 and is demultiplexed.
[0150]
Of the signal light demultiplexed by the C / L multiplexer / demultiplexer 97, the signal light in the L band wavelength band is further output to the L band EDFA 63, which is an optical amplifier at the subsequent stage. On the other hand, light in the C band wavelength band is output to the optical transmission path 58.
[0151]
An S / C multiplexer / demultiplexer 98 is provided between the S-band TDFAs 81 and 82 provided on the S-band amplification optical transmission line 55 of the third optical amplifier 8. The end of the optical transmission line 58 opposite to the C / L multiplexer / demultiplexer 97 is connected to the S / C multiplexer / demultiplexer 98. With the above configuration, light within the C-band wavelength band is removed from the signal light transmitted through the L-band amplification optical transmission line 51. Further, the light in the removed C-band wavelength band is transmitted to the S-band third optical amplifier 8 from a predetermined position on the optical transmission line 55 between its input end and output end. It is input in the forward direction via the C multiplexer / demultiplexer 98.
[0152]
As shown in FIG. 12, the optical transmission system including the present optical amplifying system 9B includes a transmitting station T that transmits signal light within a predetermined signal light wavelength band, and light to which signal light from the transmitting station T is transmitted. An optical fiber transmission line L that is a transmission line and a receiving station R that receives the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L are configured.
[0153]
The L-band first optical amplifier 6, the C-band second optical amplifier 7, and the S-band third optical amplifier 8 are connected in parallel at a predetermined position on the optical fiber transmission line L. An optical amplification system 9B is installed. The optical amplification system 9B amplifies the signal light transmitted through the optical fiber transmission line L with pumping light, and in particular, the signal light in the L band wavelength band, the signal light in the C band wavelength band, and the signal in the S band wavelength band. Amplify light.
[0154]
In the optical amplification system 9B and the optical transmission system using the optical amplification system 9B according to the present embodiment, the first optical amplifier that amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more, as in the optical amplification system 9A shown in FIG. 6, a second optical amplifier 7 that amplifies signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm and a third optical amplifier 8 that amplifies signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less are connected in parallel. Thus, an optical amplification system 9B is configured.
[0155]
Accordingly, in addition to amplification of signal light having a wavelength of 1570 nm or more (for example, signal light in the L band wavelength band) and amplification of signal light having a wavelength of less than 1570 nm (for example, signal light in the C band wavelength band), the wavelength 1530 nm By amplifying the following signal light (for example, signal light in the S band wavelength band), it becomes possible to satisfactorily transmit signal light in a wider band in the optical transmission system.
[0156]
In the present embodiment, the light in the wavelength band of 1565 nm or less (for example, the light in the C band wavelength band) removed from the first optical amplifier 6 for L band by the light removal filter is converted into the S band. To the third optical amplifier 8 for use. With such a configuration, it is possible to improve the amplification gain and pumping efficiency of signal light in the third optical amplifier 8 made of TDFA or the like.
[0157]
That is, when TDF, which is an optical fiber doped with Tm (thulium), is applied as an optical waveguide for S-band amplification, the upper level related to S-band amplification. ^Three H _Four Before raising the distribution of the lower level ^Three F _Four It is important to increase the Tm ion distribution of the non-patent document 2 (see, for example, “Tadashi Kasamatsu et al., OAA1999, Postdeadline paper 1 (1999)”). For this purpose, it is effective to use auxiliary excitation light in the wavelength band of 1550 to 1650 nm. However, it is not preferable to install an auxiliary pumping light source from the viewpoint of the cost and power consumption of the optical amplifier.
[0158]
On the other hand, in the EDFA having the L band wavelength band as the amplification wavelength band, as described above, light in the C band wavelength band is generated by ASE. The power of the ASE light generated in the L-band EDFA is usually more than 10 mW.
[0159]
Therefore, according to the configuration in which the light in the C-band wavelength band removed from the L-band first optical amplifier 6 is input to the third S-band optical amplifier 8, the EDFA of the first optical amplifier 6 is used. The ASE light generated in step 3 is supplied to the TDFA of the third optical amplifier 8 and acts as auxiliary pumping light. Thereby, the amplification gain and pumping efficiency of the signal light in the third optical amplifier 8 can be improved at a low cost.
[0160]
The optical amplifier and the optical transmission system using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the optical amplifier 1 shown in FIG. 1 has a two-stage configuration in which a first amplification optical fiber 10 and a second amplification optical fiber 20 are connected in series, but further another EDF is connected in series. Alternatively, a configuration of an optical amplifier having three or more stages of amplification optical fibers may be employed.
[0161]
Further, in the optical amplifier 1 of FIG. 1, an optical fiber is used as an amplification optical waveguide. Thus, by using an EDF such as a P / Al co-doped EDF as the amplification optical waveguide, the optical amplifier can be suitably configured such that the length of the waveguide of the amplification optical waveguide can be made sufficiently long. be able to. However, as such an amplification optical waveguide, an optical waveguide other than an optical fiber, for example, a planar optical waveguide may be used.
[0162]
【The invention's effect】
As described in detail above, the optical amplifier and the optical transmission system using the same according to the present invention have the following effects. That is, each of the amplification optical waveguides for amplifying the signal light is composed of at least two stages of amplification optical waveguides to which Er is added, and P / Al co-doped Er-doped optical waveguides as the preceding optical waveguides According to the optical amplifier using the optical amplifier, it becomes possible to amplify signal light having a wavelength of 1570 nm or more, and to improve noise characteristics in a wavelength band of wavelength 1570 nm or more.
[0163]
In addition, since the subsequent Er-doped optical waveguide is connected to the preceding P / Al co-doped Er-doped optical waveguide, the amplification optical waveguide as a whole has a sufficient amplification gain while suitably maintaining noise characteristics. Can be secured. As described above, an optical amplifier is realized that amplifies signal light in the signal light wavelength band of wavelength 1570 nm or more including the L band wavelength band of wavelengths 1570 to 1600 nm with good gain characteristics and improved noise characteristics. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment of an optical amplifier.
FIG. 2 is a graph showing (a) gain characteristics and (b) noise characteristics of various EDFs in a wavelength band of 1570 nm or more.
3 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical transmission system using the optical amplifier shown in FIG. 1. FIG.
4 is a graph showing the wavelength dependence of noise figure when pumping light of (a) wavelength 0.98 μm band and (b) wavelength 1.48 μm band in the optical amplifier shown in FIG. 1 is supplied.
FIG. 5 is a graph showing gain dependence of excitation efficiency in a configuration in which a P / Al-codoped EDF is used in a single stage.
FIG. 6 is a graph showing gain dependence of excitation efficiency in a configuration using an Al-added EDF in a single stage.
FIG. 7 is a graph showing wavelength dependence of gain in a configuration in which a P / Al-codoped EDF is used in a single stage.
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a second embodiment of the optical amplifier.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a third embodiment of an optical amplifier.
FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a fourth embodiment of an optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system.
FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a fifth embodiment of an optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system.
FIG. 12 is a configuration diagram schematically showing an optical amplification system that is a sixth embodiment of an optical amplifier, and an optical transmission system using the optical amplification system.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3... Optical amplifier, 3 A... First optical amplifying unit, 3 B... Second optical amplifying unit, 1 a. ), 20... Second amplification optical fiber (EDF), 40. Third amplification optical fiber, 11, 21, 41, 42... Excitation light source, 12, 14, 15, 23, 24, 43, 44. , 13, 22 ... coupler, 31, 32, 33, 46, 47 ... optical isolator, 36, 37 ... optical multiplexer / demultiplexer,
5, 9A, 9B ... Optical amplification system, 6 ... First optical amplifier, 7 ... Second optical amplifier, 8 ... Third optical amplifier, 5a ... Input end, 5b ... Output end, 50 ... Input optical transmission line, 51 ... L-band amplification optical transmission line, 52 ... C-band amplification optical transmission line, 53 ... Output optical transmission line, 54 ... Optical transmission line, 55 ... S-band amplification optical transmission line, 56, 57, 58 ... Light Transmission path 61, 62, 63 ... L band EDFA, 71, 72, 73 ... C band EDFA, 81, 82, 83 ... S band TDFA, 91, 92, 93 ... C / L multiplexer / demultiplexer, 94 ... None Reflection termination, 95, 96 ... S / C + L multiplexer / demultiplexer, 97 ... C / L multiplexer / demultiplexer, 98 ... S / C multiplexer / demultiplexer,
T ... transmitting station (transmitter), L ... optical fiber transmission line, R ... receiving station (receiver).

Claims

An optical amplifier that amplifies signal light propagating through an optical waveguide for amplification in a wavelength band in which the shortest wavelength is 1574 nm and the longest wavelength is 1614 nm in a state where signal light in a wavelength band of 1565 nm or less is separated ,
A quartz-based first amplification optical waveguide to which Er, P, and Al are respectively added in predetermined amounts;
A quartz-based second amplification optical waveguide to which Er is added in a predetermined amount;
Supplying 1.48μm excitation light to the first amplifying optical waveguide, and a pumping light supply means for supplying pumping light of a predetermined wavelength to said second amplifying optical waveguide,
The first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide are connected in series with the first amplification optical waveguide as a front stage and the second amplification optical waveguide as a rear stage with respect to the propagation direction of the signal light. And amplifying the signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more, and the second amplification optical waveguide is formed by adding Al in addition to Er and without adding P,
An optical amplifier gain spectrum at the first amplification optical waveguide, said as best flattened in the wavelength band, characterized in that the inversion in the first amplification optical waveguide is set .

The excitation light supply means is configured to transmit the first amplification optical waveguide or the second amplification light via an optical multiplexing means provided between the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide. 2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the pumping light is supplied to at least one of the waveguides.

Light propagating in a direction opposite to the propagation direction of the signal light between the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide, rather than an attenuation factor with respect to the light propagating in the signal light propagation direction 2. An optical amplifier according to claim 1, further comprising an optical element having a large attenuation rate with respect to.

The optical amplifier according to claim 1, wherein the first amplification optical waveguide has an absorption length product peak of 760 dB or less.

The optical amplifier according to claim 1, wherein the first amplification optical waveguide has an absorption product long product peak of 650 dB or less.

2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide are a first amplification optical fiber and a second amplification optical fiber, respectively.

2. An optical amplifier according to claim 1, wherein a light removal filter for removing light in a wavelength band of 1565 nm or less is installed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end. .

A third amplification optical waveguide connected in parallel to the optical waveguide in which the first amplification optical waveguide and the second amplification optical waveguide are connected in series;
A second excitation light supply means for supplying excitation light of a predetermined wavelength to the third amplification optical waveguide;
2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the third amplification optical waveguide amplifies the signal light having a predetermined wavelength less than 1570 nm.

An optical transmission line through which signal light within a predetermined signal light wavelength band is transmitted;
An optical transmission system comprising: the optical amplifier according to claim 1, wherein the optical amplifier is installed at a predetermined position on the optical transmission path and amplifies the signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or more.

An optical transmission path through which signal light within a predetermined signal light wavelength band is transmitted, and an optical amplification system installed at a predetermined position on the optical transmission path,
The optical amplification system includes:
The first optical amplifier that is an optical amplifier according to claim 1, wherein the signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or longer is amplified.
An optical transmission system comprising: a second optical amplifier connected in parallel to the first optical amplifier and amplifying the signal light having a predetermined wavelength of less than 1570 nm.

The optical amplification system includes:
11. The optical transmission according to claim 10 , further comprising a third optical amplifier connected in parallel to the first optical amplifier and the second optical amplifier and amplifying the signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less. system.

In the optical amplification system, a light removal filter for removing light in a wavelength band of 1565 nm or less is installed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end of the first optical amplifier, The third optical amplifier uses an optical waveguide to which a predetermined addition amount of Tm is added as an amplification optical waveguide, and the light removed by the light removal filter is input to and output from the third optical amplifier. 12. The optical transmission system according to claim 11 , wherein the optical transmission system is input from a predetermined position on the optical transmission path between the two.

An optical transmission path through which signal light within a predetermined signal light wavelength band is transmitted, and an optical amplification system installed at a predetermined position on the optical transmission path,
The optical amplification system includes:
The first optical amplifier that is an optical amplifier according to claim 1, wherein the signal light having a predetermined wavelength of 1570 nm or longer is amplified.
An optical transmission system comprising: a third optical amplifier connected in parallel to the first optical amplifier and amplifying the signal light having a predetermined wavelength of 1530 nm or less.

In the optical amplification system, a light removal filter for removing light in a wavelength band of 1565 nm or less is installed at a predetermined position on the optical transmission line between the input end and the output end of the first optical amplifier, The third optical amplifier uses an optical waveguide to which a predetermined amount of Tm is added as an amplification optical waveguide, and the light removed by the light removal filter is input to and output from the third optical amplifier. 14. The optical transmission system according to claim 13 , wherein the optical transmission system is input from a predetermined position on the optical transmission path between the two.