JPH02137411A

JPH02137411A - 光増幅器

Info

Publication number: JPH02137411A
Application number: JP63291286A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kaede; 楓　和久
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-25
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JP2669006B2

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】（産業上の利用分野）本発明は複数の光周波数を含む光信号を同時に増幅する
光増幅器に関する。

（従来の技術）従来、複数の光周波数を含む光信号を同時に増幅する場
合、光信号が単一の光周波数である場合と同様に１個の
光増幅素子で光増幅を行っていた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記の方法ではニアリ・デジェネレート・フォ
ーウェーブ°ミキシング（ｎｅａｒｌｙ　ｄｅｇｅｎｅ
ｒａｔｅ　ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ　ｍｉｘｉｎｇ（ＮＤＦ
ＷＭ）により、ほぼ一定周波数間隔で周波数軸上に並ぶ
異なる光信号間でクロストークが生じるという課題があ
る。このことは例エバ１９８８年のエレクトロニクス・
レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）
の第２４巻、第１号の第３１頁から第３２頁に記載のジ
ー・グロスコツ（Ｇ、ＧｒｏｓｓｋｏｐＯ他による“フ
ォーウェーブ・ミキシング・イン・ア・セミコンダクタ
ー・レーザー・アンブリファイヤ（Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ
ｍｉｘｉｎｇ　ｉｎ　ａ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
　１ａｓｅｒ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）”と題する論文に
述べられている。

本発明の目的は上記課題を解決し、複数の光周波数の光
信号を小さいクロストークで同時に増幅できる光増幅器
を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の光増幅器は、ほぼ一定周波数間隔に並べられた
光信号を、その周波数並びの１つおきに分離するマツハ
ツエンダ型分波素子をＮ段（Ｎは正の整数）縦続構成し
た波長分波素子と、その波長分波素子の２個の出力端に
それぞれ接続された２個の光増幅素子と２Ｎ個の各光増
幅素子からの光出力を合波する、８段縦続構成のマツハ
ツエンダ型多重素子からなる波長多重素子とを含んで構
成される。

（作用）本発明では上述のような構成をとることにより、各光増
幅素子における光信号の光周波数間隔は、光増幅器への
入力信号の光周波数間隔の２倍となる。一方、１個の半
導体レーザ光増幅器で２つの光周波数ｆ１．ｆ２．（ｆ
ｌ　＞　ｆ２）を同時に増幅したとき、ｆ１＋Δｆ、　
ｆ２−Δｆ（ここでΔｆ＝ｌｆ□−ｆ２１）なる周波数
においても非線形増幅による信号成分が現れる。そのた
め、ほぼ等しい間隔で多数の光信号を増幅している場合
には他チャンネルへのクロストークとなり、そのクロス
トーク量はほぼ［１＋　（２ｒｉｔｓ）Δｆ］　　（こ
こでＴＬｓは半導体レーザ光増幅器のキャリヤ寿命）に
比例することが知られている。したがって、本発明の構
成における異なる光周波数間のクロストーク量はほぼ倍に低減される。ちなみに、半導体レーザ光増幅器では
ｚ、＜　ｉｎｓであることから、ΔｆがＧＨｚオーダで
はクロストーク量はほぼ１／２２Ｎ倍となる。したがっ
てマツハツエンダ型分波ｌ多重素子の縦続段数Ｎがわず
かに２段程度と小さくても、クローストーク量はほぼ１
１１６倍に低減することができる。

（実施例）以下、本発明を実施例について詳細に説明する。第１図
は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に示した
一実施例の機能を説明するための説明図である。

増ｌ１ｉｉされるべき光信号は、偏光制御素子１０にお
いて直線偏光に変換された後、波長分波素子１４０の入
力端子１４１にＴＥモードとして入射する。この光信号
は第２図（ａ）に示すように光周波数間隔３ＧＨｚで１
６波長多重された波長１．３ｐｍ帯の多重光信号であり
、波長分波素子１４０の４つの出力端１４２．１４３．
１４４．１４５において光周波数間隔が１２ＧＨｚの４
つのグループの光信号（第２図（ｂＸｃＸｄＸｅ））と
なって出力される。

これは波長分波素子１４０が２段構成のマツハツエンダ
型分波素子１１，１２．１３で構成されており、第１の
マツハツエンダ型分波素子において第２図に示す光周波
数表示でげ１．ｆ３．ｆ５．ｆｌ、ｆ９．ｆｌｌ、ｆｌ
３．ｆｌ５）と（ｆ２．ｆ４．ｆ６．ｆ８．ｆｌｏ、ｆ
１２１ｆ１４．ｆｌ６）の２つの組に分波され、さらに
、第２及び第３のマツハツエンダ型分波素子におイテ、
それぞれが（ｆｌ、ｆ’５．ｆ９．ｆｘａ）と（ｆ３．
ｆｌ、ｆ’ｌｌ、ｆｌ５）ノ組・及び（ｆ２．ｆ６．ｆ
１０１ｆ１４）と（ｆ４１ｆ８．ｆｌ２．ｆｌ６）の組
に分波されるためである。このマツハツエンダ型分波素
子（後に述べる同多重素子も同様素子も同様）の構成と
その動作原理については１９８８年のアイトリプルイー
・ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジー（
ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の第６巻、第２号の第３３９
頁から第３４５頁に記載されたケイ・イノウニ（Ｋ、Ｉ
ｎｏｕｅ）他による“ア、フォーチャ才・ル・オプティ
カル・ウニイブ・ガイド・マルチ／デマルチプレクサ・
フォー・５ＧＨｚ・スペースト・オプティカル・エフ・
デー・エム・トランスミツジョン（Ａ　Ｆｏｕｒ−ｃｈ
ａｎｎｅｌＯｐｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｍｕ
ｌｌｔｉ／Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｆｏｒ　５−
ＧＨｚＳｐａｃｅｄ　０ｐｔｉｃａｌ　ＦＤＭ　ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）”と題する論文に詳しい。

ここで第１分波素子と第１の多重素子、及び、第２、第
３の分波素子と第２、第３の多重素子にはそれぞれ同一
の構造の素子を用いるができる。これらの素子は２つの
入力端子と２つの出力端子を有する２つの３ｄＢ分岐結
合素子からなり、一方の３ｄＢ分岐結合素子の２つの出
力端子ともう一方の３ｄＢ分岐素子の２つの入力端子を
、それぞれ分岐する光周波数の間隔に対応した長さの差
を有する２つの先導波路で結んで構成されている。分波
素子として使用する場合には、結線されずに開放端とな
っている２つの入力端のうち１つを入力端としもう一方
の３ｄＢ分岐結合素子の２つの開放端が出力端となる。

多重素子を用いるには単に分波素子の出力端を２つの光
周波数の光信号の入力端とし、また分波数の入力端を出
力端とすればよい。ここで、３ｄＢ分岐結合素子及び先
導波路はガラス先導波路で形成されており、その屈折率
は約１．５である。前記光導波路間の長さの差Δｌは、
光速Ｃ１多重１分波する光周波数の周波数間隔をΔｆと
して、 Δ１＝２ｎΔｆで与えられることから、第１の分波素子、第１の多重素
子におけるΔｆ＝３ＧＨｚに対してΔｌ＝３３ｍｍとな
り、第２、第３の分波素子、第２、第３の多重素子にお
けるΔｆ＝６ＧＨｚに対してΔｌ＝１７ｍｍとなる。

さて、波長分波素子１４０で分波された前記４つの光信
号組はそれぞれ第１〜第４の半導体レーザ光増幅素子（
以後ＬＤアンプと略称する）１５，１６，１７．１８に
入射され、増幅される。ここでこれらのＬＤアンプは発
振波長１．３５ｐｍのファブリペロ−型半導体レーザの
両端面にＳｉＯｘからなる残留反射率３Ｘ１０　’の無
反射コーティングを施して作られた進行波形ＬＤアンプ
である。また、ＴＥ入射モードに対する内部増幅率は２
４ｄＢであり、ＬＤアンプと光ファイバとの両端での結
合損失８ｄＢを差し引いた実質増幅率は１６ｄＢである
。ここで、各光周波の光信号の光パワーはいずれも５ｐ
Ｗ（−２３ｄＢｍ）であり、１６ｄＢの利得を得て、−
７ｄＢｍの光信号となって出力される。このときの非線
形増幅による他のチャンネルへのクロストーク量は約−
３５ｄＢであり、単一素子で全１６波長を増幅したとき
のクロストーク量的−２３ｄＢに比べて約１２ｄＢ少な
くなっている。これらの増幅された光信号は第１〜第３
のマツハツエンダ漿多重素子１９．２０．２１で構成さ
れた波長多重素子２２０の４つの入力端２２１〜２２４
に入力し、多重されたのち、その出力端２２５から出力
される。

なお、偏光制御素子、マツハツエンダ型分波素子、ＬＤ
アンプ、同多重素子等の素子間の接続には偏光保存光フ
ァイバを用いており、偏光制御素子以降の偏光状態に変
動が生じないようにしている。

ここで、本実施例では偏光制御素子１０を用いたが、こ
れは本質的に必要とするものではなく、マツハツエンダ
型分波素子、同多重素子、ＬＤアンプ等に偏光依存性の
ないものを用いれば不要となる。また、この場合、素子
間の接続に偏光保存光ファイバを保存光ファイバを用い
る必要もない。

さらに、本実施例では異なる光周波数の数を１６とした
がこれに限定されない。

（発明の効果）以上述べたように、本発明の光増幅器により、ほぼ一定
の光周波数間隔で並べられた複数の光周波数の光信号を
光増幅する場合、信号間のクロストークを小さく抑える
ことができる。さらに、本発明においては、分波／多重
素子にマツハツエンダ型素子を用いているので、その分
波／多重特性の周期性から、同時壜輻可能な周波数帯域
が分波／多重素子によって制限されることがない。それ
と同時に、マツハツエンダ型素子により分波ｌ多重され
た光周波数間隔はその縦続接続段数Ｎにより２倍とする
ことができ、かつ、この特性は信号の多重数に関係しな
い。したがって、個々のＬＤアンプの増幅において波長
間の差の影響が大きくならない限り光信号の多重数に影
響されずに同一の光増幅器を適用でき、柔軟なシステム
対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に
示した一実施例の機能を説明するための説明図である。第１図において、１０・・・偏光制御素子、１１，１２．１３・・・マツ
ハツエンダ型分波素子、１４０・・・波長分波素子、１
５，１６，１７．１８・・・半導体レーザ光増幅素子、
１９，２０，２１・・、マツハツエンダ型多重素子、２
２０・・・波長多重素子、１４１・・・波長分波素子１
４０の入力端、１４２〜１４５・・・波長分波素子１４
０の出力端、２２１〜２２４・・・波長多重素子２２０
の入力端、２２５・・・波長多重素子２２０の出力端。

Claims

【特許請求の範囲】

ほぼ一定周波数間隔に並べられた光信号を、その周波数
並びの１つおきに分離するマッハツェンダ型分波素子を
Ｎ段（Ｎは正の整数）縦続構成した波長分波素子と、そ
の波長分波素子の２個の出力端にそれぞれ接続された２
個の光増幅素子と、２個の各光増幅素子からの光出力を
合波する、Ｎ段縦続構成のマッハツェンダ型多重素子か
らなる波長多重素子とを含んで構成される光増幅器。