JP5365688B2

JP5365688B2 - 光増幅器及び光受信装置

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Publication number: JP5365688B2
Application number: JP2011505764A
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Inventors: 宣文宿南; 達也續木
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Description

この発明は、光増幅器及び光受信装置に関し、特に、簡易な構成で光増幅媒体の増幅波長帯域を有効に活用しつつ、Ｓ／ＡＳＥの低下を抑制することができる光増幅器及び光受信装置に関する。

光通信システムでは、送信装置から送信された信号光が、光信号路である光ファイバを伝搬した後に、受信装置により受信される。そして、かかる光通信システムでは、光ファイバにおける光損失を補償するために、光信号を電気変換せずに直接増幅する光増幅器が広く用いられている。

図１１は、一般的な光通信システムの構成例を示す図である。図１１に示すように、光通信システム１００では、送信装置１０１から送信された信号光が、光信号路である光ファイバ１０２を伝搬して受信装置１０３により受信される。受信装置１０３は、光増幅器１０４と光電変換器１０５とを備え、光増幅器１０４により光信号を増幅し、その増幅した光信号を光電変換器１０５により電気信号に変換する。

図１２は、図１１に示す受信装置１０３が備えた従来の光増幅器１０４の構成例を示す図である。図１２に示すように、光増幅器１０４は、入力ポート１０６ａと出力ポート１０６ｂとを連結した光ファイバである光信号路１０６内に、分波器１０７と、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）１０８と、光アイソレータ１０９と、合波器１１０と、励起ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）１１１と、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−ＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒ）から成る光増幅媒体１１２と、光アイソレータ１１３と、分波器１１４と、ＰＤ１１５とを有する。

入力ポート１０６ａから光信号路１０６に入力された光信号は、分波器１０７へ入力される。分波器１０７は、入力された光信号を２つに分岐し、一方をＰＤ１０８へ、他方を光アイソレータ１０９を介して合波器１１０へ出力する。ＰＤ１０８は、図示しないモニタ装置に接続されており、入力ポート１０６ａから入力された光信号をモニタ装置にモニタリングする。合波器１１０は、光アイソレータ１０９からの光信号（信号光）と励起ＬＤ１１１からの励起光とを合波し、光増幅媒体１１２へ出力する。光増幅媒体１１２は、予め定められた増幅波長帯域内で合波器１１０からの光信号を増幅し、光アイソレータ１１３を介して分波器１１４へ出力する。分波器１１４は、光アイソレータ１１３からの光信号を２つに分岐し、一方をＰＤ１１５へ出力し、他方を出力ポート１０６ｂへ出力する。ＰＤ１１５は、図示しないモニタ装置に接続されており、出力ポート１０６ｂから出力される光信号をモニタ装置にモニタリングする。

ところで、上述の光増幅器１０４では、光信号の増幅に伴って雑音成分である自然放出光（ＡＳＥ：ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）が光増幅媒体１１２内で発生し、伝送品質が劣化するという問題がある。

図１３は、光増幅器１０４における光出力スペクトルの一例を示す図である。なお、図１３の例では、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光出力（ｄＢｍ）を示している。

図１３に示すように、光増幅器１０４では、光増幅媒体１１２が１５２５ｎｍ〜１５７０ｎｍの増幅波長帯域内で光信号を増幅すると、同増幅波長帯域内で自然放出光が発生する。この自然放出光のパワーが信号光のパワーに対して過大となると、信号光パワーに対する自然放出光パワーの比であるＳ／ＡＳＥが低下し、その結果、伝送品質が劣化する。なお、信号光パワーＰ_１（ｍＷ）に対する自然放出光パワーＰ_２（ｍＷ）の比であるＳ／ＡＳＥ（ｄＢ）は、以下の式で定義される。

Ｓ／ＡＳＥ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_１／Ｐ_２）・・・（１）

そこで、従来から、上述した問題の発生を防止する光増幅器が種々提案されている。例えば、特許文献１〜３では、Ｓ／ＡＳＥの低下を回避するため、自然放出光が発生する光増幅媒体の増幅波長帯域を制限し、信号光だけを透過するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）、ＬＷＰＦ（ＬｏｎｇＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）、ＳＷＰＦ（ＳｈｏｒｔＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＦｉｌｔｅｒ）等の光フィルタを、光増幅媒体の出力側に配設した光増幅器が提案されている。また、特許文献４及び５では、特定の波長の信号光だけを選択的に透過させるように通過波長帯域を可変制御する波長可変光フィルタを、光増幅媒体の出力側に配設した光増幅器が提案されている。さらに、特許文献６及び７では、増幅波長帯域内における光増幅媒体の利得波長特性を平坦化すると共に、増幅波長帯域外の自然放出光を除去する利得平坦化光フィルタを、光増幅媒体の出力側に配設した光増幅器が提案されている。

特開平４−１１３３２８号公報特開平５−３３５６号公報特開平６−１９６７８８号公報特開平１１−２４２１１６号公報特開平１１−３１７７０９号公報特開２０００−１３３２７号公報特表２００２−５１０８７０号公報

しかしながら、上述した従来の光増幅器では、以下に示す問題があった。すなわち、特許文献１〜３に記載の光増幅器では、自然放出光が発生する光増幅媒体の増幅波長帯域をＢＰＦ等の光フィルタによって制限するため、光増幅媒体の増幅波長帯域の全帯域を有効に活用することができない。

また、特許文献４及び５に記載の光増幅器では、波長可変光フィルタにおける通過波長帯域を選択するための機構が複雑な構造となり、製造コストが増大してしまう。

また、特許文献６及び７に記載の光増幅器では、利得が一定である場合には、利得平坦化フィルタにより増幅波長帯域内における光増幅媒体の利得波長特性を平坦化することができるものの、利得が変化した場合（例えば、入力光信号のパワーが一定であり、出力光信号のパワーが変化した場合）、光増幅媒体の利得チルトが発生し、Ｓ／ＡＳＥが低下してしまうという問題がある。

ここで、光増幅媒体の利得チルトによるＳ／ＡＳＥの低下について説明する。図１４は、利得平坦化フィルタを適用した場合の光増幅媒体の光出力スペクトルを示す図である。なお、図１４の例では、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光出力（ｄＢｍ）を示している。また、図１４の例では、入力信号光のパワーを−２０ｄＢｍとし、出力信号光のパワーを１５ｄＢｍ（利得３５ｄＢ）とした。また、図１４（ａ）〜図１４（ｆ）は、信号波長がそれぞれ１５２８．８ｎｍ、１５３２．３ｎｍ、１５３８．２ｎｍ、１５４５．７ｎｍ、１５５７．８ｎｍ、１５６３．５ｎｍである場合の光出力スペクトルを示している。

図１４（ａ）〜図１４（ｆ）に示すように、利得が３５ｄＢである場合、増幅波長帯域１５２５〜１５６５ｎｍ内における光増幅媒体の利得波長特性が利得平坦化フィルタによって平坦化される結果、この増幅波長帯域内における自然放出光のスペクトルが平坦化されている。

図１５及び図１６は、図１４と同様の利得平坦化フィルタを用いた場合の光増幅媒体の光出力スペクトルを示す図である。ただし、図１５及び図１６の例では、入力信号光のパワーを−２０ｄＢｍとし、出力信号光のパワーを、それぞれ２０ｄＢｍ（利得４０ｄＢ）、１０ｄＢｍ（利得３０ｄＢ）としている。

図１５（ａ）〜図１５（ｆ）に示すように、出力信号光のパワーが２０ｄＢｍ（利得４０ｄＢ）である場合、すなわち、利得平坦化フィルタにより平坦化した利得３５ｄＢよりも利得が大きい場合、短波長側の自然放出光のスペクトルが、長波長側よりも大きくなり、右下がりの利得チルトが発生する。そして、図１５（ｆ）に示すように、信号光が長波長側に存在する時に、短波長側の自然放出光のスペクトルが最大となり、出力信号光のパワーが１５ｄＢｍ（利得３５ｄＢ）である場合（図１４（ｆ）参照）よりもＳ／ＡＳＥが低下する。

一方、図１６（ａ）〜図１６（ｆ）に示すように、出力信号光のパワーが１０ｄＢｍ（利得３０ｄＢ）である場合、すなわち、利得平坦化フィルタにより平坦化した利得３５ｄＢよりも利得が小さい場合、長波長側の自然放出光のスペクトルが、短波長側よりも大きくなり、右上がりの利得チルトが発生する。そして、図１６（ａ）に示すように、信号光が短波長側に存在する時に、長波長側の自然放出光のスペクトルが最大となり、出力信号光のパワーが１５ｄＢｍ（利得３５ｄＢ）である場合（図１４（ａ）参照）よりもＳ／ＡＳＥが低下する。

図１７は、出力信号光のパワーが変化した場合の光信号の波長とＳ／ＡＳＥとの関係を示した図である。なお、図１７の例では、横軸は光信号の波長（ｎｍ）を示し、縦軸はＳ／ＡＳＥ（ｄＢ）を示している。図１７に示すように、入力信号光のパワーＰｉｎが−２０ｄＢｍで一定で出力信号光のパワーＰｏｕｔが１０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍで変化すると、すなわち、利得が３０〜４０ｄＢで変化すると、波長帯域中央のＳ／ＡＳＥは変化しないが、波長帯域の両端のＳ／ＡＳＥが最大で４．８ｄＢまで低下する。

このように、利得平坦化フィルタを光増幅媒体の出力側に配設した光増幅器では、入力信号光のパワーが一定で、かつ、出力信号光のパワーが変化すると、すなわち、利得が変化すると、光増幅媒体の利得チルトが発生し、その結果、波長帯域の両端のＳ／ＡＳＥが低下する。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、簡易な構成で光増幅媒体の増幅波長帯域を有効に活用しつつ、Ｓ／ＡＳＥの低下を抑制することができる光増幅器及び光受信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願の開示する光増幅器は、一つの態様において、入力ポートから入力する光信号を増幅して出力ポートから出力する光増幅器であって、前記入力ポートと前記出力ポートとを連結し、前記入力ポートから入力する光信号を前記出力ポートへ伝送する光信号路と、前記光信号路内に配置され、予め定められた増幅波長帯域内で前記光信号を増幅する光増幅媒体と、前記光増幅媒体と前記出力ポートとの間における前記光信号路内に配置され、前記増幅波長帯域内における前記光増幅媒体の利得波長特性を平坦化すると共に、前記光増幅媒体内で発生する自然放出光のうち前記増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、前記増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、前記光増幅媒体によって増幅された前記光信号に対して行う光フィルタとを備えた。

簡易な構成で光増幅媒体の増幅波長帯域を有効に活用しつつ、Ｓ／ＡＳＥの低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る光増幅器を備えた光受信装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す光増幅器の構成を示すブロック図である。図３は、光フィルタのフィルタ特性を説明するための概念図である。図４は、図１５（ｆ）に示す自然放出光のスペクトル形状と図１６（ａ）に示す自然放出光のスペクトル形状とを重畳させた状態を示す図である。図５は、図４に示すスペクトル形状の共通部分に存在する自然放出光を減衰させる光フィルタの第２のフィルタ特性を示す図である。図６は、増幅波長帯域内における光増幅媒体の利得波長特性を平坦化する光フィルタの第１のフィルタ特性を示す図である。図７は、光フィルタのフィルタ特性を示す図である。図８は、出力信号光のパワーが変化した場合の光信号の波長とＳ／ＡＳＥとの関係を示した図である。図９は、実施例２に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。図１０は、光受信装置の変形例を示すブロック図である。図１１は、一般的な光通信システムの構成例を示す図である。図１２は、図１１に示す受信装置が備えた従来の光増幅器の構成例を示す図である。図１３は、光増幅器における光出力スペクトルの一例を示す図である。図１４は、利得平坦化フィルタを適用した場合の光増幅媒体の光出力スペクトルを示す図である。図１５は、図１４と同様の利得平坦化フィルタを用いた場合の光増幅媒体の光出力スペクトルを示す図である。図１６は、図１４と同様の利得平坦化フィルタを用いた場合の光増幅媒体の光出力スペクトルを示す図である。図１７は、出力信号光のパワーが変化した場合の光信号の波長とＳ／ＡＳＥとの関係を示した図である。

符号の説明

３光受信装置
４光増幅器
５光電変換器
６光信号路
６ａ入力ポート
６ｂ出力ポート
７分波器
８ＰＤ
９光アイソレータ
１０合波器
１１励起ＬＤ
１２光増幅媒体
１３光アイソレータ
１４分波器
１５ＰＤ
１６光フィルタ
２０波長分散補償器
５４光増幅器
５５光増幅媒体
５６分波器
５７光アイソレータ
５８光フィルタ
５９合波器
６０光アイソレータ
１００光通信システム
１０１送信装置
１０２光ファイバ
１０３受信装置
１０４光増幅器
１０５光電変換器
１０６光信号路
１０６ａ入力ポート
１０６ｂ出力ポート
１０７分波器
１０８ＰＤ
１０９光アイソレータ
１１０合波器
１１１励起ＬＤ
１１２光増幅媒体
１１３光アイソレータ
１１４分波器
１１５ＰＤ
１２２光増幅媒体

以下に、本願の開示する光増幅器及び光受信装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施例に係る光増幅器を備えた光受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光受信装置３は、入力ポートから入力する光信号を増幅し、当該増幅した光信号を出力ポートから出力する光増幅器４と、光増幅器４により出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器５とを有している。

図２は、図１に示す光増幅器４の構成を示すブロック図である。図２に示すように、光増幅器４は、光信号路６と、分波器７と、ＰＤ８と、光アイソレータ９と、合波器１０と、励起ＬＤ１１と、光増幅媒体１２と、光アイソレータ１３と、分波器１４と、ＰＤ１５と、光フィルタ１６とを有している。

光信号路６は、入力ポート６ａと出力ポート６ｂとを連結し、入力ポート６ａから入力する光信号を出力ポート６ｂへ伝送する信号路である。光信号路６は、光信号伝送用の光ファイバにより形成されている。

分波器７は、入力ポート６ａから光信号路６に入力された光信号を２つに分岐し、一方をＰＤ８へ、他方を光アイソレータ９を介して合波器１０へ出力する。ＰＤ８は、図示しないモニタ装置に接続されており、分波器７によって分岐された光信号を受信することにより、入力ポート６ａから入力された光信号をモニタ装置にモニタリングする。

光アイソレータ９及び光アイソレータ１３は、入力ポート６ａから出力ポート６ｂの向きに伝送される光信号を透過し、出力ポート６ｂから入力ポート６ａの向きに伝送される光信号を遮断する。合波器１０は、光アイソレータ９からの光信号（信号光）と励起ＬＤ１１からの励起光とを合波し、光増幅媒体１２へ出力する。励起ＬＤ１１は、光増幅媒体１２を励起する励起光を発生する。

光増幅媒体１２は、光信号路６内に配置され、予め定められた増幅波長帯域内で光信号を増幅する。光増幅媒体１２を形成する媒体としては、比較的に高利得を得易い媒体であれば如何なる媒体を用いてもよく、本実施例では、石英系のエルビウム添加光ファイバを用いている。

分波器１４は、光増幅媒体１２からの光信号を２つに分岐し、一方をＰＤ１５へ、他方を出力ポート６ｂへ出力する。ＰＤ１５は、図示しないモニタ装置に接続されており、分波器１４によって分岐された光信号を受信することにより、出力ポート６ｂから出力される光信号をモニタ装置にモニタリングする。

光フィルタ１６は、光増幅媒体１２と出力ポート６ｂとの間における光信号路６内に配置された誘電対多層膜等のフィルタである。光フィルタ１６は、増幅波長帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化すると共に、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、光増幅媒体１２によって増幅された光信号に対して行う。

次に、図３〜図７を参照して、上述したフィルタ処理を実行するための光フィルタ１６のフィルタ特性について説明する。図３は、光フィルタ１６のフィルタ特性を説明するための概念図である。

光フィルタ１６は、第１のフィルタ特性と第２のフィルタ特性とを合わせたフィルタ特性を有する。第１のフィルタ特性は、増幅波長帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化するフィルタ特性である。第２のフィルタ特性は、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ特性である。

仮に、光フィルタ１６が第１のフィルタ特性のみを有し、第２のフィルタ特性を有さないとすると、図１４〜図１６を用いて既に説明したように、光増幅器４における利得が変化すれば、光増幅媒体１２の利得チルトが発生する。すなわち、光フィルタ１６の第１のフィルタ特性により平坦化した利得よりも利得が大きく、かつ、信号光が増幅波長帯域の長波長側に存在する場合、図３の上側に示すように、短波長側の自然放出光のスペクトルが最大となった利得チルトが発生する。一方、光フィルタ１６の第１のフィルタ特性により平坦化した利得よりも利得が小さく、信号光が増幅波長帯域の短波長側に存在する場合、図３の中央に示すように、長波長側の自然放出光のスペクトルが最大となった利得チルトが発生する。その結果、増幅波長帯域の両端のＳ／ＡＳＥが低下する（図１７参照）。ただし、増幅波長帯域の中央のＳ／ＡＳＥはほとんど変化しない。

そこで、本実施例の光フィルタ１６は、増幅波長帯域の両端のＳ／ＡＳＥの低下を抑制するために、利得が変化してもＳ／ＡＳＥのほとんど変化しない増幅波長帯域の中央の自然放出光を減衰させる第２のフィルタ特性を、第１のフィルタ特性と共に有している。

具体的には、光フィルタ１６は、図３の下側に示すように、光フィルタ１６の第１のフィルタ特性により平坦化した利得よりも利得が大きく、かつ、信号光が増幅波長帯域の長波長側に存在する場合の自然放出光のスペクトル形状（図３の上側参照）と、光フィルタ１６の第１のフィルタ特性により平坦化した利得よりも利得が小さく、信号光が増幅波長帯域の短波長側に存在する場合の自然放出光のスペクトル形状（図３の中央参照）との共通部分に存在する自然放出光を、第２のフィルタ特性によって減衰させる。

図４は、図１５（ｆ）に示す自然放出光のスペクトル形状と図１６（ａ）に示す自然放出光のスペクトル形状とを重畳させた状態を示す図である。なお、図１５（ｆ）及び図１６（ａ）に示す自然放出光のスペクトル形状は、それぞれ図３の上側及び図３の中央に示す自然放出光のスペクトル形状に対応している。また、図４の例では、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光出力（ＡＵ）を示している。図４に示すように、光フィルタ１６は、図１５（ｆ）に示す自然放出光のスペクトル形状と、図１６（ａ）に示す自然放出光のスペクトル形状との共通部分に存在する自然放出光を、第２のフィルタ特性によって減衰させる。

図５は、図４に示すスペクトル形状の共通部分に存在する自然放出光を減衰させる光フィルタ１６の第２のフィルタ特性を示す図である。なお、図５の例では、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は損失（ｄＢ）を示している。図５に示すように、光フィルタ１６の第２のフィルタ特性では、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるように、増幅波長帯域の両端の損失よりも増幅波長帯域の中央の損失が大きくなっている。

図６は、増幅波長帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化する光フィルタ１６の第１のフィルタ特性を示す図である。なお、図６の例では、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は損失（ｄＢ）を示している。

本実施例の光フィルタ１６は、図６に示す第１のフィルタ特性と図５に示す第２のフィルタ特性とを合わせたフィルタ特性を有する。かかる光フィルタ１６のフィルタ特性を、図７に示す。

次に、本実施例に係る光増幅器４の効果について説明する。図８は、出力信号光のパワーが変化した場合の光信号の波長とＳ／ＡＳＥとの関係を示した図である。なお、図８の例では、横軸は光信号の波長（ｎｍ）を示し、縦軸はＳ／ＡＳＥ（ｄＢ）を示している。図８に示すように、本実施例に係る光増幅器４では、入力信号光のパワーＰｉｎが−２０ｄＢｍで一定で出力信号光のパワーＰｏｕｔが１０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍで変化すると、すなわち、利得が３０〜４０ｄＢで変化すると、光増幅媒体１２の増幅波長帯域の両端におけるＳ／ＡＳＥが最大で５．６ｄＢまで低下する。これに対して、従来の光増幅器１０４では、図１７を用いて既に説明したように、光増幅媒体の増幅波長帯域の両端におけるＳ／ＡＳＥは最大で４．８ｄＢまで低下する。この結果より、本実施例に係る光増幅器４によれば、光フィルタ１６を有することにより、利得チルトが発生した場合であっても、従来の利得平坦化フィルタを有する光増幅器に比べてＳ／ＡＳＥの低下を抑制することができることが分かる。

上述してきたように、本実施例の光増幅器４では、光フィルタ１６が、増幅帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化すると共に、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、光増幅媒体１２によって増幅された光信号に対して行う。このため、従来のように光増幅媒体の増幅波長帯域を制限することなく、当該増幅波長帯域の全帯域を有効に活用することができる。また、光フィルタ１６のフィルタ特性は、第１のフィルタ特性と第２のフィルタ特性とを合わせるだけで容易に実現することができるので、構造を簡素化することができる。しかも、光フィルタ１６のフィルタ特性により、増幅帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性の平坦化及び増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光の減衰が行われるので、利得チルトが発生した場合であっても、Ｓ／ＡＳＥの低下を抑制することができる。

次に、実施例２に係る光増幅器の構成について説明する。上記実施例１では、１つの光増幅媒体１２を有し、この光増幅媒体１２により光信号を１回だけ増幅する例について説明したが、複数の光増幅媒体を有し、これら複数の光増幅媒体により光信号を複数回増幅するように構成してもよい。実施例２では、２つの光増幅媒体を有する光増幅器について説明する。

図９は、実施例２に係る光増幅器５４の構成を示すブロック図である。なお、以下では、図２に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。図９に示すように、光増幅器５４は、図２に示す光増幅器４が有する光アイソレータ１３及び光フィルタ１６の代わりに、光増幅媒体５５と、分波器５６と、光アイソレータ５７と、光フィルタ５８と、合波器５９と、光アイソレータ６０とを有する。

光増幅媒体５５は、第１の光増幅媒体である光増幅媒体１２と、出力ポート６ｂとの間における光信号路６内に、光増幅媒体１２とは別に配置された第２の光増幅媒体である。分波器５６は、光増幅媒体１２と光増幅媒体５５との間における光信号路６内に配置され、光増幅媒体１２によって増幅された光信号を分岐する機器である。

光アイソレータ５７及び光アイソレータ６０は、入力ポート６ａから出力ポート６ｂの向きに伝送される光信号を透過し、出力ポート６ｂから入力ポート６ａの向きに伝送される光信号を遮断する機器である。

光フィルタ５８は、分波器５６と光増幅媒体５５との間における光信号路６内に配置され、増幅波長帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化すると共に、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央の自然放出光を、増幅波長帯域の両端の自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、分波器５６により分岐された光信号のうち一方の分岐信号に対して行うフィルタである。光フィルタ５８は、図２に示す光フィルタ１６と同様のフィルタ特性を有する。

合波器５９は、光フィルタ５８によりフィルタ処理された一方の分岐信号と、分波器５６により分岐された光信号のうち他方の分岐信号とを合成し、その合成した合成信号を光増幅媒体５５に出力する。

ここで、光フィルタ５８によりフィルタ処理された光信号は、光フィルタ５８によって多少の光損失を受ける。仮に、光増幅媒体１２によって増幅された光信号が、光フィルタ５８を通過した後、そのまま光増幅媒体５５に出力されるとすれば、光増幅媒体５５は、光フィルタ５８による光損失を受けた光信号を増幅することとなり、伝送品質が悪化する。

かかる伝送品質の悪化を回避すべく、本実施例の光増幅器５４では、光増幅媒体１２によって増幅された光信号を分波器５６によって分岐し、分岐した一方の分岐信号を光フィルタ５８によってフィルタ処理した後、この一方の分岐信号と分岐した他方の分岐信号とを合波器５９によって合成する。光フィルタ５８によりフィルタ処理された一方の分岐信号は、他方の分岐信号と合成されることにより、再び励起されることとなる。これにより、光フィルタ５８による光損失が補填され、光増幅媒体５５は、合波器５９の合成した光損失の少ない良好な状態の光信号を増幅することができる。したがって、光増幅媒体１２によって増幅された光信号が、光フィルタ５８を介してそのまま光増幅媒体５５に出力される場合に比べて、伝送品質を格段に向上することができる。

上述してきたように、本実施例の光増幅器５４では、光フィルタ５８が実施例１に係る光フィルタ１６と同様のフィルタ特性を有するため、従来のように光増幅媒体の増幅波長帯域を制限することなく、当該増幅波長帯域の全帯域を有効に活用することができる。また、従来の波長可変光フィルタに比べて構造を簡素化することができる。しかも、光フィルタ５８のフィルタ特性により、増幅帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性の平坦化及び増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光の減衰が行われるので、利得チルトが発生した場合であっても、Ｓ／ＡＳＥの低下を抑制することができる。さらに、合波器５９が、光フィルタ５８によりフィルタ処理された一方の分岐信号と、分波器５６により分岐された他方の分岐信号とを合成し、その合成信号を光増幅媒体５５に出力するので、光損失の少ない良好な光信号を光増幅媒体５５によって増幅することができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施例にて実施されてもよいものである。

例えば、上記実施例１及び２に係る光受信装置３では、光増幅器４（又は光増幅器５４）の直後に光電変換器５を配置する構成としたが、かかる構成に限らず、図１０に示すように、光増幅器４（又は光増幅器５４）と光電変換器５との間に、光信号の波長分散を補償する波長分散補償器２０を設けてもよい。

また、上記実施例１及び２に係る光増幅器では、増幅波長帯域内における光増幅媒体１２の利得波長特性を平坦化する第１のフィルタ特性と、光増幅媒体１２内で発生する自然放出光のうち増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させる第２のフィルタ特性とを合わせたフィルタ特性を、１つの光フィルタ１６（又は光フィルタ５８）が有することとしたが、かかる構成に限らず、第１のフィルタ特性を有する光フィルタと、第２のフィルタ特性を有する光フィルタとを別個に用意し、これら２つの光フィルタを連結した構成としてもよい。

Claims

入力ポートから入力する光信号を増幅して出力ポートから出力する光増幅器であって、
前記入力ポートと前記出力ポートとを連結し、前記入力ポートから入力する光信号を前記出力ポートへ伝送する光信号路と、
前記光信号路内に配置され、予め定められた増幅波長帯域内で前記光信号を増幅する光増幅媒体と、
前記光増幅媒体と前記出力ポートとの間における前記光信号路内に配置され、前記増幅波長帯域内における前記光増幅媒体の利得波長特性を平坦化すると共に、前記光増幅媒体内で発生する自然放出光のうち前記増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、前記増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、前記光増幅媒体によって増幅された前記光信号に対して行う多層膜フィルタと
を備えたことを特徴とする光増幅器。
前記光増幅媒体は、エルビウム添加光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
入力ポートから入力する光信号を増幅して出力ポートから出力する光増幅器であって、
前記入力ポートと前記出力ポートとを連結し、前記入力ポートから入力する光信号を前記出力ポートへ伝送する光信号路と、
前記光信号路内に配置され、予め定められた増幅波長帯域内で前記光信号を増幅する第１の光増幅媒体と、
前記第１の光増幅媒体と前記出力ポートとの間における前記光信号路内に、前記第１の光増幅媒体とは別に配置された第２の光増幅媒体と、
前記第１の光増幅媒体と前記第２の光増幅媒体との間における前記光信号路内に配置され、前記増幅波長帯域内における前記光増幅媒体の利得波長特性を平坦化すると共に、前記光増幅媒体内で発生する自然放出光のうち前記増幅波長帯域の中央の自然放出光を、前記増幅波長帯域の両端の自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、前記第１の光増幅媒体によって増幅された前記光信号に対して行う多層膜フィルタと、
を備えたことを特徴とする光増幅器。
入力ポートから入力する光信号を増幅して出力ポートから出力する光増幅器と、
前記光増幅器により出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器とを備えた光受信装置であって、
前記光増幅器は、
前記入力ポートと前記出力ポートとを連結し、前記入力ポートから入力する光信号を前記出力ポートへ伝送する光信号路と、
前記光信号路内に配置され、予め定められた増幅波長帯域内で前記光信号を増幅する光増幅媒体と、
前記光増幅媒体と前記出力ポートとの間における前記光信号路内に配置され、前記増幅波長帯域内における前記光増幅媒体の利得波長特性を平坦化すると共に、前記光増幅媒体内で発生する自然放出光のうち前記増幅波長帯域の中央に存在する自然放出光を、前記増幅波長帯域の両端に存在する自然放出光よりも減衰させるフィルタ処理を、前記光増幅媒体によって増幅された前記光信号に対して行う多層膜フィルタと
を備えたことを特徴とする光受信装置。