JPH01224732A - 長距離光通信システムの光増幅方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバを用いた長２Ｉ！離光通イｔシステ
ムに係り、特に光信号を直接増幅する長距離光通信シス
テムの光増幅方式に関するものである。

［従来の技術］ 現在実用化されている光フアイバ通信システムでは、中
継方式として光信号を−１３，？ｉｌ気信号に変換し、
電気信号の状態で増幅及び波形ｖｉｔを行い、再びその
増幅された電気信号で半導体レーザを駆動するという、
光・電気・光変換が行われている。この方法では、・１
伝送信号キャリアに対して１つの再生中継回路が必要に
なるため、波長多重や周波数多重による多重化が困難で
あった。一方、光信号を光のままで直接増幅する光増幅
を用いた中継方式では、光・電気・光変換中継方式に比
較して、中継回路が簡素化される上に、任意な伝送速度
による波長多重信号や周波数多重信号を１つの光増幅器
によって一括して増幅できる等の利点がある。また、増
幅度が光の入射方向に関係なく一定であるため、双方向
の信号光を１つの光増幅器を用いて一括増幅することも
可能になる。

従来の光増幅素子としては、主に半導体レーザを用いた
光増幅器、通常の光ファイバに希土類元素をドープした
光ファイバが用いた光増幅器及び光フアイバ内で発生ず
る誘導ラマン敗乱現染を用いた光フアイバラマン増幅器
があり、増幅度としては３０ｄＢ〜４０ｄＢが可能であ
る。

半導体レーザを用いた光増幅器は、通常の半導体レーザ
に、しきい値電流以下の電流を流しておぎ、その状態で
光が入射すると誘導放出により増幅されるという原理に
基づいている。

第４図は従来の半導体レーザを光増幅素子として用いた
場合の増幅特性図である（Ｅｌｅｃｔｒ。

ｎ１ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　１９８７．ＶＯＬ、２３．
Ｐ２１８〜２１９）。図において横軸は信号光が光増幅
素子で増幅されて出射する出射信号光レベル（増幅出力
電力）であり、縦軸は光増幅素子の増幅器１ｒ：ＩＧで
ある。

この特性図より、出射（Ａ月光レベルが○ｄａｍ程度ま
で一定の増幅度が（９られていることが分る。

第４図は、飽和増幅度が１５．２０．２５ｄＢの場合に
ついての特性図であるが、飽和増幅１頁は３０ｄＢ程度
まで半導体レーザへの注入電流を制御することによって
連続的に：Ｉ！！整可能である。

このような光増幅素子を光通信システムに用いると、大
西洋及び太平汀等の大洋横断光海底ケーブル通信システ
ムに３３いても、電気信号の介さない全光通信ネットワ
ークが構成され、光海底ケーブルを空間と同じように扱
うことができるようになる。このシステムが構築された
暁には、光の波である特性を用いたコヒーレント光通信
方式の採用により、すでにＷＩ足通信で行われている多
対地間での周波数分割多重通信方式が可能となる。この
ように、光増幅素子は、将来のＵＡ際間光ネットワーク
構築のための重要な技術となる。しかし光増幅技術はそ
の有用性にもかかわらず、光増幅素子単体の研究はなさ
れていたものの、光増幅素子を用いたシステム設計の検
討は、はと／ｖどなされていなかった。

光増幅素子を用いたシステム設計のうちで一番工要な問
題は、光増幅素子から発生する自然放出光のＳＮへの影
響である。自然放出光の発生は、光増幅素子にとって本
質的なものであり、そのパワースペクトルは第５図に示
すように、信号光のパワースペクトルに比較して相当広
い。

このため光増幅素子を用いた光通信システムにＪｊいて
は、この自然放出光の信号光に与える影響を極力抑える
必要がある。

この自然放出光の信号光の影響を抑えるために考えられ
ていた従来の方法を第６図に示す。

図において、光ファイバ１を伝搬してき・た信号光の偏
波面は、偏光補ｔＲ器２によって光増幅器４の偏光軸に
合うように補償されたレンズ３を介して光増幅器４に結
合される。光増幅器４によって増幅された信号光りは、
レンズ５を介して光フイルタ−７を通り受光素子６に導
かれる。第５図に示したような広いスペクトル幅を持つ
自然放出光は光フイルタ−７によって押えられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、大洋横断光海底ケーブル等のように多数の光増
幅器４が縦属接続される長距離光通信システムにおいて
は、各光増幅器４から発生する自然放出光が蓄積されて
信号光のレベル以上にもなる可能性があり、通信が可能
な長距離光通信システムの構築がでさないという問題点
があった。

本発明は、前記した従来の技術の問題点を解決するため
になされたもので、光増幅器から発生する自然放出光を
低減して通信が可能な長距離光通（ｉシステムの光増幅
方式を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の特徴は、光増幅器に入射する光信号を光のまま
増幅して出射光を得る光増幅方式において、該光信号の
偏波面を予め定めた偏光状態にするための偏光補償手段
と、咳予め定めた偏光状態の該光信号の偏波面に偏光軸
を一致させた検光子を有し、前記光増幅器から発生する
自然放出光を低減するように構成したことにある。

［実　施　例１ 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明覆る。

尚、以下の説明では従来技術と同一構成部分については
同一番号を付し、説明のｍ視は省く。

（実　施　例１） 第１図は本発明による第１実施例であり、光増幅方式の
構成図である。図において、８は本発明の特徴である偏
光軸を信号光の偏波面に一致するように光フィルタ７と
受光素子６との間に挿入配置された検光子である。

（作　　　用１） 光フアイバ１内を伝搬してきた信号光しは偏光補償器２
により光増幅器４の偏光軸に合うように補償されレンズ
３を介して光増幅器４に結合される。

光増幅器４は、前記したように信号光りの増幅に加えて
自然放出光を発生する。この広いパワースペクトルを持
った自然放出光は、信号光りの透過するスペクトル幅の
狭い光フイルタ−７によって除去された後、信号光りと
どもに検光子８に入る。ここで、光増幅器４からの信号
光りが直接−波になるように偏光補償器２ににって制御
しておぎ、検光子８の偏光軸を信号光りの偏波面に一致
するように配置しておくと、検光子８は信号光りに対し
ては減衰のない透明なムのとなる。これに対して、光増
幅器４から発生する自然放出光はあらゆる偏波面に対し
て等しいパワーを持つ無偏光である。このため、検光子
８を通過した後の自然放出光の全パワーは半分に減衰す
る。

前記したように本発明を用いることにより従来の技術に
比べ自然放出光のレベルを３ｄＢ少なくすることが可能
となる。

（実　施　例２） 第２図は本発明による第２実論例であり、長距離光通信
システムにおける中継の光増幅方式の構成図である。実
施例１と異なる点は、受光素子６の代りに伝送用の光フ
ァイバ９が用いられ、検光子８が偏光補償器２とレンズ
３聞に挿置されていることにある。

（作　　　用２） 本実施例では前段の光増幅器（図示せず）により発生し
た自然放出光を次段の光増幅器４で増幅するまえに除去
するようにし、１つ前の光増幅器で発生した自然放出光
は次の光増幅器（図示せず）の前に配置された検光子８
で順次除去するように構成したものである。従って、こ
のような構成が有効なのは光増幅器４が複数段にわたっ
て縦属接続されている光中継システムの場合のみである
。尚、実施例２は実施例１と同様に光増幅器４の前後に
偏光補償器２と検光子８をそれぞれ配置しても良い。

（実　施　例３） 以上の説明においては、光増幅器４として半導体レーザ
を用いたものを例にとって説明したが、先に述べた希土
類をドープした光ファイバによる光増幅器及び光ファイ
パラマンを用いた光増、幅器においても本発明が適用で
きる。

第３図は本発明による第３実施例であり、ラマン光増幅
器を用いた場合における光増幅方式の構成図である。

図において、１０は増幅のためのポンプ光源、１１は本
線系にポンプ光を導くための光カップラであり、ポンプ
光源１０及び光カップラ１１でラマン光増幅器４ａを構
成され、他は実施例１と同一構成である。

（作　　　用３） 実施例３では光ファイバ１を伝搬してきた信号光りが光
カップラ１１で合成されて誹尋ラマン効果により増幅さ
れた後、あらかじめ定められた偏光状態にするための偏
光補償器２が挿入されてラマン光増幅器４ａの作用以外
は実施例１と同一作用を示す。すなわちラマン光増幅器
４ａを用いる場合には、増幅効果を高めるために偏光補
償器２をラマン光増幅器４ａの後に挿入したほうが良い
。

（３）発明の詳細 な説明したように、本発明は少なくとも偏光補償器２と
検光子８とを組み合せて光増幅器４から発生する無偏光
の自然放出光を低減することができるため、長距離光通
信システムを構築することが可能となる。

また、偏光補償手段である偏光補償器２を光」；１幅器
４の入射側に配置し、検光子８を光増幅器の出射側に配
置することにより、受信端を受光素子６を介してすぐに
電気信号に変換することができる。偏光補償器２及び検
光子８を光増幅器４の入射側に配置することにより、光
増幅器４を光中継器として用いる光中継システムに適用
が可能どなる。さらに、偏光補償器２及び検光子８を光
増幅＝４の出射側に配置することにより、ラマン光増幅
器４ａにも適用が可能となる。従って、本発明の光増幅
方式は光増幅器４を用いた光通信システムに広く適用が
可能であり、その効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例であり光増幅方式の々
Ｈ４成図１第２図は本発明による第２実施例であり長距
離光通信システムにおける中継の光増幅方式の構成図、
第３図は本発明による第３実施例でありラマン光増幅器
を用いた場合における光増幅方式の構成図、第４図は従
来の半導体レーザを光増幅素子として用いた場合の増幅
特性図、第５図は光増幅器から発生する自然放出光のパ
ワースペクトル図、第６図（ま従来の光増幅方式の構成
図である。 １．９・・・光ファイバ　　２・・・偏光補償器３．５
・・・レンズ　　　　４・・・光増幅器４ａ・・・ラマ
ン光増幅器　６・・・受光素子７・・・光フィルタ　　
　　８・・・検光子。 １０・・・ポンプ光源　　　１１・・・光カツプラ第１
図 第２図 第３図 第４図 第５図 阪　大　（ｐｍ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光増幅器に入射する光信号を光のまま増幅して出射
   光を得る光増幅方式において、該光信号の偏波面を予め
   定めた偏光状態にするための偏光補償手段と、該予め定
   めた偏光状態の該光信号の偏波面に偏光軸を一致させた
   検光子とを有し、前記光増幅器から発生する自然放出光
   を低減するように構成したことを特徴とする長距離光通
   信システムの光増幅方式 ２、前記偏光補償手段が前記光増幅器の入射側に配置さ
   れ、前記検光子が前記光増幅器の出射側に配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の長距離
   光通信システムの光増幅方式 ３、前記偏光補償手段及び前記検光子が、前記光増幅器
   の入射側に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の長距離光通信システムの光増幅方式 ４、前記偏光補償手段及び前記検光子が、前記光増幅器
   の出射側に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の長距離光通信システムの光増幅方式