JP4205651B2 - 光中継器 - Google Patents
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図1は本発明のラマン増幅器の第1の実施形態であり、信号光入力ファイバ12と、増幅用ファイバ(光ファイバ)2、WDM カプラ13、励起光発生手段1、モニタ光分配用カプラ14、モニタ信号検出及びLD制御信号発生回路15、信号光出力ファイバ16、偏波無依存アイソレータ25から構成されている。ここでモニタ光分配用カプラ14とモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路15は出力光パワー制御手段4を構成している。
図2は本発明のラマン増幅器の第2の実施形態であり、励起光発生手段1からの励起光が増幅用ファイバ2を信号光と同じ向きに進行されるように構成されたものである。具体的には増幅用ファイバ2の前端側にWDM カプラ13が設けられ、励起光発生手段1からの励起光がWDM カプラ13を介して増幅用ファイバ2の前端(入力端)側から後端(出力端)側へと伝送されるようにしたものである。この構成では、信号の減衰が起こる前に増幅されるため、実施形態1の構成と比較して、信号光の雑音特性が良いことがわかっている。また、実施形態1の構成と比較すると利得が小さいこともわかっている。
図3は本発明のラマン増幅器の第3の実施形態であり、励起光発生手段1からの励起光が増幅用ファイバ2を双方向に進行されるように構成されたものである。具体的には、増幅用ファイバ2の前端側と後端側とに夫々WDM カプラ13が設けられ、2つのグループに分けられた励起光発生手段1からの励起光が夫々のWDM カプラ13を通じて増幅用ファイバ2に結合され、前端側のWDM カプラ13に入力された励起光が増幅用ファイバ2の後端側に進行され、後端側のWDM カプラ13に入力された励起光が増幅用ファイバ2の前端側に進行されるようにしたものである。
前記図3の実施形態において、第1のグループAに属する半導体レーザ31 、32 の中心波長をλ1 、同グループAに属する半導体レーザ33 、34 中心波長をλ3、第2のグループBに属する半導体レーザ35 、36 の中心波長をλ2 、同グループBに属する半導体レーザ37 、38 の中心波長をλ4 とし、λ1 、λ2 、λ3 、λ4 を互いに隣り合う波長として構成することもできる。この場合も、中心波長の間隔は10nm以上30nm以下であり、最大の中心波長λ4 と最小の中心波長λ1 との差は100nm 以下である。このような構成では同一グループ内で合波する励起光の波長間隔に余裕を持たすことができ、WDM カプラ4に要求される性能を甘くすることができる。
図40は本発明のラマン増幅器の第5の実施形態であり、前記各実施形態で説明したラマン増幅器9の中から適当なものを選び、それらを多段接続したものである。所望の増幅特性や雑音特性に合わせて、特徴の異なるラマン増幅器9を適切に選択することで、単一のラマン増幅器9では得られない特性を得ることができる。
図7は本発明のラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第1の実施形態であり、光ファイバ伝送路8中に挿入されて同光ファイバ伝送路8における損失を補償する光中継器の例である。この光中継器は図1、2、3に示した様なラマン増幅器9の後段に希土類添加ファイバ増幅器(以下、EDFAと記載する)10が接続されており、光ファイバ伝送路8に伝送される信号光がラマン増幅器9に入力されて増幅され、更にEDFA10に入力されて増幅され、光ファイバ伝送路8に出力される様にしたものである。利得調整はラマン増幅器9側で調整しても、EDFA10側で調整しても、その両方で調整しても良いが、全体で光ファイバ伝送路8の損失が補償される様にする。また、EDFA10が持つ利得の波長依存性と、ラマン増幅器9の波長依存性との違いをうまく合わせて、EDFA10が持つ利得の波長依存性をラマン増幅器9の波長依存性により低減することも可能である。
図8は本発明のラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第2の実施形態であり、図7の光中継器において、ラマン増幅器9の前段にもEDFA10を設けたものである。
図9は本発明のラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第3の実施形態であり、2つのEDFA10の間に分散補償ファイバ(DCF )を増幅ファイバ2として用いるラマン増幅器9が設けられたものである。ラマン増幅器9とその後段のEDFA10との間には、ラマン増幅器9からの出力光を分岐する分岐カプラ23と、その分岐光をモニタしてラマン増幅器9の利得を制御するモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路24とが設けられている。モニタ信号検出及びLD制御信号発生回路24はラマン増幅器9の出力パワーを所定値に保つことができるような制御回路である。なお、ラマン増幅器9自体が図4や図5に示す出力光パワー制御手段4を備える場合は、出力光のパワーが所定値になるように制御されると同時に、複数の出力信号間のレベル偏差が小さくなるようにも励起光のパワーが制御される。
図10は図9の実施形態において、第1のEDFA10とラマン増幅器9との間にも光レベルをモニタしてラマン増幅器9の利得を調整する制御手段を付加したものである。これを用いて、ラマン増幅器9の入力と出力のレベル差を一定に保つように励起光を制御することができ、これはDCF の損失ばらつきのみを補償することができる。
図11は上記実施形態において、ラマン増幅器9内に設けられている利得平坦化モニタ機構を中継器の出力端に移し、中継器全体の利得を平坦化するモニタとして利用する例である。この場合、第1のEDFA10及び第2のEDFA10は利得一定制御と出力一定制御のどちらでも構わない。中継器出力における出力信号間のレベル偏差が小さくなるように各励起光のパワーが個別に制御される。
本件発明の光中継器は図1〜図3に示す構成のラマン増幅器の増幅用ファイバ2に分散補償ファイバを使用して、光ファイバ伝送路8の波長分散を補償し、光ファイバ伝送路8及び増幅用ファイバ2における損失の一部又は全てを補償する光中継器を構成することもできる。
前記光中継器の各実施形態において、図41から図44に示す様な励起光発生手段1を使用したラマン増幅器9を備えた光中継器を構成することもできる。
図29〜図32に示す様にラマン増幅器9の増幅用ファイバ2の途中にWDM カプラ13を挿入し、増幅用ファイバ2に伝播される励起光発生手段1からの残留励起光をラマン増幅器9の入力側又は出力側の光ファイバ伝送路8に設けたWDMカプラ27を通じて同伝送路8に入射し、光ファイバ伝送路8においてもラマン利得を生じさせることができる。なお、図29〜図32において26は光アイソレータである。
(光中継器の実施形態9)
2 光ファイバ
3 ファブリペロー型の半導体レーザ
4 出力光パワー制御手段
5 外部共振器
6 偏波合成器
7 偏波面回転手段
8 光ファイバ伝送路
9 ラマン増幅器
10 希土類添加ファイバ増幅器
Claims (10)
- 希土類元素を添加した光ファイバを含んで形成される増幅用の光ファイバを備え、ほぼ固定された増幅利得特性を有する希土類添加ファイバ増幅器と、
前記希土類添加ファイバ増幅器の前段に接続し、増幅用の光ファイバと、該増幅用の光ファイバに1以上の中心波長を有する励起光を供給する励起光発生手段とを備え、該励起光発生手段から出力される励起光の強度を制御することによって変動可能な利得プロファイルを有するラマン増幅器と、
前記ラマン増幅器の利得プロファイルを調整することによって、該ラマン増幅器に入力する入力光の強度変動を補償して、前記希土類添加ファイバ増幅器に出力する出力光の強度をほぼ一定に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする光中継器。 - 前記ラマン増幅器は、さらに該ラマン増幅器を構成する増幅用の光ファイバ中における入力光の損失も補償してほぼ一定強度の光を出力するように前記制御手段によって制御されることを特徴とする請求項1に記載の光中継器。
- 前記希土類添加ファイバ増幅器は複数配置され、前記ラマン増幅器は、該複数の希土類添加ファイバ増幅器の間に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の光中継器。
- 前記ラマン増幅器を形成する励起光発生手段は、
1以上の励起光源と、
該励起光源に対応して配置され、前記励起光源から出射されるレーザ光の強度変動に関わらず中心波長をほぼ一定の値に保持する外部共振器と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光中継器。 - 前記ラマン増幅器における増幅用の光ファイバは、分散補償用ファイバを含んで形成され、入力光の波長分散を補償する機能を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光中継器。
- 前記ラマン増幅器における増幅用の光ファイバに供給される励起光のうちラマン増幅に寄与しない残留光は、前記信号光を伝送する光伝送路に供給されて前記光伝送路においてラマン増幅が行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の光中継器。
- 前記励起光発生手段は、
所定の中心波長を有するレーザ光を出射する半導体レーザを備えた励起光源と、
該励起光源から出射されるレーザ光について、前記半導体レーザの駆動電流の変化に関わらず中心波長をほぼ一定の値に保持する外部共振器と、
中心波長がほぼ一定の値に保持された前記レーザ光の強度を、前記駆動電流を調整することによって制御してラマン増幅器における利得プロファイルを調整するレーザ光強度制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光中継器。 - 前記励起光発生手段は、それぞれ所定の中心波長を有するレーザ光を出射する複数の励起光源を備え、
それぞれの前記励起光源は、異なる波長を有するレーザ光の中心波長の差分値が、隣接する波長間において6nm以上、35nm以下となるよう形成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の光中継器。 - 前記励起光発生手段は、
所定の中心波長を有するレーザ光を出射する励起光源と、
前記励起光源に対応して配置され、ファイバグレーティングを有する外部共振器と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の光中継器。 - 前記励起光発生手段として、
増幅用の光ファイバと、該増幅用の光ファイバに対して、所定の合波器を介して複数の中心波長を有する励起光を供給する第1励起光発生手段と、
1以上の中心波長を有し、前記第1励起光発生手段から供給される励起光において隣接する中心波長間に位置する中心波長が単数であり、前記第1励起光発生手段から供給される励起光と逆方向に進行する励起光を、前記所定の合波器と異なる合波器を介して前記増幅用の光ファイバに供給する第2励起光発生手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の光中継器。
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