JP5416286B2 - 光増幅装置および光伝送システム - Google Patents
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Description
このような構成によれば、波長分割多重光信号を一括して増幅可能となる。
このような構成によれば、残留励起光によって光学部品が発熱したり、損傷したりすることを防止できる。
このような構成によれば、ワット級出力の高出力レーザを励起光源として適用することが可能となる。
この構成によれば、吸収条長積を適切に設定することにより、十分な吸収条長積を有する場合に最も変換効率が高い波長帯域を多少犠牲にすることにより、波長分割多重光信号を構成する全ての波長の光信号に対してゲインを有することができる。
このような構成によれば、C−Bandの波長分割多重光信号を一括増幅することが可能となる。
このような構成によれば、種々のマルチモードレーザ光源を用いることができる。
このような構成によれば、全ての波長の光信号に対して所定のゲインを持たせることができる。
このような構成によれば、例えば、C−Bandの波長分割多重光信号を構成する全ての波長の光信号に対して所定のゲインを持たせるとともに、増幅効率を高めることができる。
この構成によれば、全ての波長の光信号に対して所定のゲインを持たせることができる。
この構成によれば、例えば、C−Bandの波長分割多重光信号を構成する全ての波長の光信号に対して所定のゲインを持たせるとともに、増幅効率を高めることができる。
このような構成によれば、伝送システムの通信品質を高めるとともに、消費電力を削減して、システムの維持に必要な経費を節約することができる。
(A)第1実施形態の構成
図1は本発明の第1実施形態の光増幅装置の構成例を示す図である。この図に示すように、光増幅装置10は、入力ポート11、増幅光ファイバ12、光カプラ13,14、光アイソレータ15,16、励起光混合器17、フォトダイオード18,19、レーザダイオード20、制御回路21、利得等化器22、および、出力ポート23を有している。
以下では、第1実施形態の動作の概要を説明した後、詳細な動作を説明する。第1実施形態では、エルビウムとイッテルビウムとが共添加されたダブルクラッド型の増幅光ファイバ12を使用しているが、当該増幅光ファイバ12は、一般的には、1550〜1560nm付近の1波または2波程度の光信号の増幅に使用される。また、変換効率を高めるために、増幅光ファイバ12の長さ(条長)は、10m以上(エルビウムの吸収条長積にして400dB以上)に設定されることが一般的である。図3は、増幅光ファイバ12の長さを変化させた場合における、915nmの励起光のパワーと、波長1550nmの出力信号光パワーの変換効率(PCE:Power Conversion Efficiency)との関係を示す図である。この図に示すように、増幅光ファイバ12の長さが、10m以上である場合(10m,12m,14mの場合)には、変換効率は略同じ特性を有しているが、8mの場合には10m以上の場合に比較すると変換効率が顕著に低くなっている。
図7は、第2実施形態の構成例について説明するための図である。なお、この図7において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図7に示す光増幅装置10Aでは、図1と比較すると、増幅光ファイバ12と光アイソレータ16との間に励起光減衰部100が追加されている。
n2≒n4 ・・・(2)
n4<n5 ・・・(3)
図9は、第3実施形態の構成例について説明するための図である。なお、この図9において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図9に示す光増幅装置10Bは、図1と比較すると、前方励起用のレーザダイオード20および励起光混合器17が除外され、後方励起用のレーザダイオード120および励起光混合器117が増幅光ファイバ12と光アイソレータ16の間に付加されている。また、光アイソレータ15と増幅光ファイバ12との間に励起光減衰部100Aが付加されている。なお、レーザダイオード120および励起光混合器117は、レーザダイオード20および励起光混合器17と同様の構成とされ、また、励起光減衰部100Aは、図8に示す励起光減衰部100を融着部112を中心として左右を反転させた構成とされている。また、光ファイバ101は光アイソレータ15の出力側に接続される光ファイバである。
図10は、第4実施形態の構成例について説明するための図である。第4実施形態では、図7に示す前方励起型光増幅装置10Aから出力ポート23を除外したものと、図9に示す後方励起型光増幅装置10Bから入力ポート11を除外したものとをカスケード(直列)に接続して構成されている。
図11は第5実施形態の構成例を示している。なお、図11において図1と対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図11に示す光増幅装置10Cでは、図1と比較すると、励起光混合器117が追加されている。また、励起光混合器117の残留励起光の出力端117b〜117gには励起光減衰部102〜107がそれぞれ接続されている。これ以外の構成は図1の場合と同様である。なお、励起光混合器117は、図9と同様に、励起光を増幅光ファイバ12に導入する目的で使用するものを、第5実施形態では、残留励起光を導出して減衰する目的で使用する。
11 入力ポート(入力部)
12 増幅光ファイバ(ダブルクラッド型の光ファイバ)
12a コア部
12b 第1クラッド部
12c 第2クラッド部
13,14 カプラ
15,16 光アイソレータ
17 励起光混合器
18,19 フォトダイオード
20 レーザダイオード(レーザ光源)
21 制御回路
22 利得等化器
23 出力ポート(出力部)
50 光伝送システム
60 波長多重光信号送信装置(光送信装置)
70 送信側光伝送路
80 受信側光伝送路
90 波長多重光信号受信装置(光受信装置)
100 励起光減衰部(減衰部)
102〜107 励起光減衰部(減衰部)
Claims (14)
- 波長分割多重光信号を増幅する光増幅装置において、
前記波長分割多重光信号を入力する入力部と、
マルチモードレーザ光を発生するレーザ光源と、
クラッド部に前記マルチモードレーザ光が入力され、希土類元素が添加されたコア部に前記波長分割多重光信号が入力され、前記マルチモードレーザ光による誘導放出によって前記波長分割多重光信号に含まれる複数の波長の光信号を増幅して出力するダブルクラッド型の光ファイバと、
前記ダブルクラッド型の光ファイバによる増幅後の前記波長分割多重光信号の利得特性を平坦化する利得等化器と、
増幅された前記波長分割多重光信号を出力する出力部と、
前記ダブルクラッド型の光ファイバから出力される残留励起光を減衰させる残留励起光減衰部とを有し、 ダブルクラッドファイバを伝搬したマルチモードレーザ光の残留励起光がアイソレータに入射する前に前記残留励起光減衰部に入射するように、前記残留励起光減衰部が設置され、
前記残留励起光減衰部は、
前記クラッド部を伝搬する残留励起光を当該クラッド部の外部に漏出させる残留励起光漏出部と、
漏出された残留励起光の一部を熱に変換する熱変換部とを有し、
前記残留励起光の一部は、前記残留励起光減衰部から出力されて前記アイソレータに入射する
ことを特徴とする光増幅装置。 - 波長分割多重光信号を増幅する光増幅装置において、
前記波長分割多重光信号を入力する入力部と、
マルチモードレーザ光を発生するレーザ光源と、
クラッド部に前記マルチモードレーザ光が入力され、希土類元素が添加されたコア部に前記波長分割多重光信号が入力され、前記マルチモードレーザ光による誘導放出によって前記波長分割多重光信号に含まれる複数の波長の光信号を増幅して出力するダブルクラッド型の光ファイバと、
前記ダブルクラッド型の光ファイバによる増幅後の前記波長分割多重光信号の利得特性を平坦化する利得等化器と、
増幅された前記波長分割多重光信号を出力する出力部と、
前記ダブルクラッド型の光ファイバから出力される残留励起光を減衰させる残留励起光減衰部とを有し、 ダブルクラッドファイバを伝搬したマルチモードレーザ光の残留励起光が励起光波長帯域において吸収特性を有する光部品に入射する前に前記残留励起光減衰部に入射するように、前記残留励起光減衰部が設置され、
前記残留励起光減衰部は、
前記クラッド部を伝搬する残留励起光を当該クラッド部の外部に漏出させる残留励起光漏出部と、
漏出された残留励起光の一部を熱に変換する熱変換部を有し、
前記残留励起光の一部は、前記残留励起光減衰部から出力されて前記光部品に入射することを特徴とする光増幅装置。 - 前記光部品は、磁性ガーネットからなることを特徴とする請求項2記載の光増幅装置。
- 前記残留励起光漏出部は、前記ダブルクラッド型の光ファイバに接続された光ファイバであって、波長多重信号光が伝搬するコアと残留励起光が伝搬するクラッドを有し、当該クラッドの周囲が当該クラッドよりも屈折率の高い材質からなる被覆で覆われていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバに接続された励起光混合器であって、波長多重信号光が伝搬するコアを有するシングルモードファイバ部と残留励起光が伝搬するマルチモードファイバ部を有し、マルチモードファイバ部の出力端には残留励起光減衰部を備え、マルチモードファイバ部の出力端から漏出する残留励起光を吸収熱変換して外部に放熱することを特徴とする請求項1または2に記載の光増幅装置。
- 前記コア部には、前記希土類元素として、エルビウムとイッテルビウムが共添加されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバは、当該光ファイバの条長と吸収係数の所定波長帯におけるピーク値との積で表される吸収条長積が、前記波長分割多重光信号を構成する全ての波長に対して所定の利得を有する吸収条長積に設定されていることを特徴とする請求項6記載の光増幅装置。
- 前記波長多重光信号は、1528〜1570nmの波長帯域内にあることを特徴とする請求項7記載の光増幅装置。
- 前記マルチモードレーザ光は、910〜960nmの波長範囲内にあることを特徴とする請求項6記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバは、前記エルビウムの前記コア部における吸収条長積が1535nm近傍の波長について略300dB以下に設定されていることを特徴とする請求項7記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバは、前記エルビウムの前記コア部における吸収条長積が1535nm近傍の波長について略30〜150dBの範囲に設定されていることを特徴とする請求項10記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバは、前記イッテルビウムの前記クラッド部における吸収条長積が915nm近傍の波長について略20dB以下に設定されていることを特徴とする請求項7記載の光増幅装置。
- 前記ダブルクラッド型の光ファイバは、前記イッテルビウムの前記クラッド部における吸収条長積が915nm近傍の波長について略0.9〜9.5dBの範囲に設定されていることを特徴とする請求項12記載の光増幅装置。
- 波長分割多重光信号を送信する光送信装置と、
前記光送信装置から送信された波長分割多重光信号を増幅する光増幅装置であって、前記波長分割多重光信号を入力する入力部と、マルチモードレーザ光を発生するレーザ光源と、クラッド部に前記マルチモードレーザ光が入力され、希土類元素が添加されたコア部に前記波長分割多重光信号が入力され、前記マルチモードレーザ光による誘導放出によって前記波長分割多重光信号に含まれる複数の波長の光信号を増幅して出力するダブルクラッド型の光ファイバと、前記ダブルクラッド型の光ファイバによる増幅後の前記波長分割多重光信号の利得特性を平坦化する利得等化器と、増幅された前記波長分割多重光信号を出力する出力部と、前記ダブルクラッド型の光ファイバから出力される残留励起光を減衰させる残留励起光減衰部とを有し、ダブルクラッドファイバを伝搬したマルチモードレーザ光の残留励起光がアイソレータに入射する前に前記残留励起光減衰部に入射するように、前記残留励起光減衰部が設置されている光増幅装置と、
前記光増幅装置によって増幅された前記波長分割多重光信号を受信する光受信装置と、を有し、
前記残留励起光減衰部は、
前記クラッド部を伝搬する残留励起光を当該クラッド部の外部に漏出させる残留励起光漏出部と、
漏出された残留励起光の一部を熱に変換する熱変換部とを有し、
前記残留励起光の一部は、前記残留励起光減衰部から出力されて前記アイソレータに入射することを特徴とする光伝送システム。
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