JPH03100528A - 複数波長伝送用アクティブ伝送路及びそれを用いた伝送システム - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、波長の異なった光信号を共に増幅する機能を
もったアクティブ伝送路及びそれを用いた伝送システム
に関するものである。

［従来の技術］ 光フアイバ通信の発展に伴い、１本の光ファイバを用い
、双方向伝送、異種信号の同時伝送など、経済的で拡張
性に富んだシステムの構築が可能な波長分割多重伝送が
注目されるようになってきた。その−例として、シング
ルモード光ファイバを用い、波長１．３μｍ帯と１．５
５μｍ帯を用いた双方向伝送（第５図）、一方向への波
長多重伝送（第６図）などが検討されている。

第５図において、波長１６５５μｍの光信号は光送受信
器３１からシングルモード光ファイバ４内を矢印５方向
へ伝送され、波長１．３μｍの光信号は矢印６方向へ伝
送される。また、第６図において、波長１．５５μｌの
光信号と波長１．３μｍの光信号は、光送信器１から光
受信器２へ向けてシングルモード光ファイバ４内を矢印
５及び７の方向に伝送される。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、１本のシングルモード光ファイバ内を波長１．
３μｌと１．５５μＩＩＩの光信号を第５図及び第６図
のように、双方向伝送および波長多重伝送させる方式で
は、次のような問題点がある。すなわち、シングルモー
ド光ファイバの伝送損失は、１．５５μｌｍの波長では
約０．２ｄＢ／ｋｍであるのに対し、１．３μｌの波長
では約０．５５ｄＢ／ｌｖと大きい。そのため、伝送距
離は１．３μｔの波長で制限され、１．５５μｌの波長
に対してはさらに長距離伝送できるはずであるのに、そ
れよりも伝送距離が短くなっており、非常に無駄な使い
方になっているという問題点である。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、伝
送距離を伸ばすことができる複数波長伝送用アクティブ
伝送路及びそれを用いた伝送システムを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の複数波長伝送用アクティブ伝送路は、光ファイ
バ或いは光導波路の光伝搬部分であるコアを、少なくと
も希土類元素としてＥｒ、Ｎｄ及び屈折率制御用添加物
として少なくともＦを添加したｓｉｏ、ガラスで構成し
、該コア内に波長０．８μｍ帯の励起光を波長１．３μ
Ｘｎ帯と１．５５μｍ帯の信号光と共に重畳して伝送さ
せるようにしたものである。

またこの複数波長伝送用アクティブ伝送路を用いた伝送
システムとしては、波長１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯
の信号光を光送信器より送出し、シングルモード光ファ
イバを通して光受信器で受信する伝送系において、上記
複数波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも１つ該伝
送系に挿入して波長多重伝送システムを構成することが
できる。また、１本のシングルモード光ファイバ内を一
方向から１．５５μｍ帯の信号光を、反対方向から波長
１．３μｍ帯の光信号を双方向伝送する伝送系において
、上記複数波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも１
つ該伝送系に挿入して双方向伝送システムを構成するこ
ともできる。

［作　用コ 本発明のアクティブ伝送路は、光ファイバ、あるいは導
波路の光伝搬部分であるコア部を、希土類元素として少
なくともＥｒ及びＮｄと、屈折率制御用添加物として少
なくともＦを添加したＳ　ｉ　Ｏ２ガラスで梢成し、こ
のコア内に波長０．８μｌ帯の励起光を波長１．３μｍ
帯と波長１．５５μｍ帯の信号光と共に重畳して伝搬さ
せるように構成したものであり、このように構成するこ
とによって、波長１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の信号
光が共に増幅され、結果として伝送距雛を延ばずことが
できる。この理由を第７図の特性を用いて説明する。

第７図（ａ）はシングルモード光ファイバのコアにＮｄ
　、Ｇｅ　、Ｐを添加した５ｉｎ２を用いた場合の増幅
及び発振波長領域と励起光源の波長領域を示したもので
ある。また同図Ｔｂ）はシングルモード光ファイバのコ
アにＥｒ、ＧＣＩ、Ｐを添加したＳｉＯ□を用いた場合
の増幅及び発振波長領域と励起光源の波長領域を示した
ものである。これらの図は、シー・ニー・ミラー氏（Ｃ
Ａ　Ｈｉｌｌａｒ）の文献くセミコンダクターレーザー
増幅器とアクティブファイバ増幅器のショートコース、
パート２のファイ／＜増幅器、オーエフシー８９、ハウ
ストン、１９８９年２月６日、ＣＡ　Ｎｉ１ｌａｒ：　
ＯｒＣ８９Ｓｈｏｒｔ　ｃｏｕｒｃｅ　ｏｎ　　’５ｅ
ｎｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ八１ｐｌｉｆｉａ
ｒｓ　　ａｎｄ　　Ａｃｔｉｖｅ　　Ｆｉｂｒｅ　　Ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒｓ″Ｐａｒｔ２−　’Ｆｉｂｒｅ　Ａ
１１ｐｌ！ｆ！（！ｒｓ’　、１ｌｏｕｓｔｏｎＦｅｂ
ｒｕａｒｙ　６ｔｈ、１９８９　）がら引用したもので
ある。

この２つの図（ａ）および（ｂ）から分かるように、光
ファイバ、あるいは導波路の光伝搬部分であるコア４：
Ｎｄ、Ｅｒ、Ｇｅ、Ｐを添加しｒ、Ｈ３ｉＯ。

を用い、励起光として０．８μｌ帯の光を波長１．３μ
ｍ帯及び１．５５μｍ帯の信号光に重畳させてコア内を
伝搬させれば、波長１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の
信号光を共に増幅させることが可能となる。

ここで、コアにＦをさらに添加すれば、波長１．３μを
帯の信号光をより安定に増幅させることが可能となる。

このように、波長１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の信号
光を１個の励起光（波長０．８μ帯）で共に増幅させる
ことが可能であるので、非常に効率的、かつ経済的であ
る。

なお、コア内に添加するものは、上記Ｎｄ。

Ｅｒ、Ｇｅ、Ｐ、Ｆ以外に、希土類元素としてＹｂ、屈
折率制御用元素としてＡ、１！、Ｂなどを添加してもよ
い。

また、上記アクティブ伝送路は、波長１．３μｍ帯の信
号光を１個の励起光で共に増幅させることができること
から、波長１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の信号光を光
送信器より送出し光受信器で受信する伝送系に、上記ア
クティブ伝送路を挿入して波長多重伝送システムを構築
し、又は一方向から１．５５μｍ帯の信号光を反対方向
から波長１．３μｍ帯の光信号を伝送する系に上記アク
ティブ伝送路を挿入して双方向伝送システムを構築する
と、その伝送距離を従来に比して飛躍的に伸ばすことが
できる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した２
波長（波長１．３μｍと１．５５μｍ）多重伝送システ
ムを略示したものである。この２波長多重伝送システム
も、基本的には従来の第６図の場合と同様に、波長１．
３μｍと１．５５μｍの光信号の光送信器１と、その光
受信器２と、光送信器１及び光受信器２間を１本のシン
グルモード光ファイバ４で結んだ伝送系３とから成り、
シングルモード光ファイバ４内を波長１．３μｍと１．
５５μｍの光信号を光送信器１から光受信器２へ矢印５
及び７方向へ伝送させるものである。しかし、次の点で
従来と異なる。

まず、伝送系３にはアクティブ伝送路９が挿入されてい
る。このアクティブ伝送路９は、光ファイバの光伝搬部
分であるコアを、少なくとも希土類元素としてＥｒ、Ｎ
ｄ及び屈折率制御用添加物として少なくともＦを添加し
たＳｉＯ２ガラスで構成したものから成る。次に、光送
信器１側には、このアクティブ伝送路９と直列に励起光
結合用の光フアイバカプラ８が挿入されている。即ち、
光フアイバカプラ８の２つの入力端子のうち、一方の入
力端子には光送信器１の出力が接続され、もう一方の入
力には波長０．８μｍ帯の励起光（伝搬方向を矢印１０
で示す）が接続され、光送信器１からの光信号に重畳さ
れて光受信器２側へ送られる構成となっている。

この様な構成にすることにより、波長１，３μｍと１．
５５μｍの光信号及び波長０．８μｍ帯の励起光がアク
ティブ伝送路９を伝搬するにつれて、既に述べた理由に
より、波長１．３μｍと１．５５μｍの光信号が共に増
幅される。ここで、アクティブ伝送路９の長さにはゲイ
ンを最大にするＩ＆適値が存在する。このｉｎ値は励起
光の光強度、活性物質である希土類元素（Ｅｒ、Ｎｄ）
の添加濃度に依存している。すなわち、上記光強度が大
きいほど、また添加濃度が多いほど、アクティブ伝送路
９の長さは短くて良い。

尚、光受信器２側には、励起光１０を分離して抽出する
ための光分波回路が設けられている。

上記実施例では、励起光結合用の光フアイバカプラ８を
光送信器１側に設けたが、光フアイバカプラ８を光受信
器２側に設け、励起光を光受信器２０１より光送信器１
側に向けて伝送させるようにしてもよい。

第２図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した２
波長（波長１．３μｍと１．５５μｍ）双方向伝送シス
テムを略示したものである。この２波長双方向伝送シス
テムは、波長１．５５μｍの光送信部及び波長１．３μ
ｍの光受信部を有する光送受信器１１と、波長１．３μ
ｍの光送信部及び波長１．５５μｍの光受信部を有する
光送受信器１２と、光送受信器１１及び光送受信器１２
間を１本のシングルモード光ファイバ４で結んだ伝送系
３とから成リ、シングルモード光ファイバ４内を波長１
．５５μｍと波長１．３μｍの光信号を矢印５及び７の
方向へ伝送させるものである。

この第２図の２波長双方向伝送システムにおいても、伝
送系３には、光フアイバカプラ８とアクティブ伝送路９
が、光送受信器１１とシングルモード光ファイバ４との
間に挿入されている。このアクティブ伝送路９ら、光フ
ァイバのコアを、少なくともＥｒ、Ｎｄ、Ｆを添加した
３ｉ０２ガラスで構成したものから成る。尚、光フアイ
バカプラ８は光受信器２側に設けてもよいことは第１図
の場合と同じである。

第３図は本発明のアクティブ伝送路を用いて構成した５
波長（波、長１．３１μｍ、１．３３μｍ、１．５２μ
ｍ、１．５４μｍ、１．５６μｍ）多重伝送システムを
略示したものである。ここでも伝送系３には、コアにＥ
ｒ、Ｎｄ、Ｆを添加したＳ　ｉ　Ｏ２ガラスより成るア
クティブ伝送路９が挿入され、このアクティブ伝送路９
と直列に励起光結合用の光フアイバカプラ８が接続され
ている。

この第３図の実施例は、波長１．３μｍ帯として１．３
１μｍと１．３３μｍの２波長を用い、波長１．５μｍ
帯として１．５２μｍ、１．５４μｍ、１．５６μｍの
３波長を用いたものであり、それぞれの光送信器１３〜
１７を個別に有している。先送ｆ８器１３〜１７から送
信された上記５つの波長１．３１μｍ。

１．３３μｍ、１．５２μｍ、　１．５４μｍ、１．５
６μｍの光信号は、光合分波器１８により合波された後
、光ファイバカグラ８の一方の入力端子に入力される。

そして、もう一方の入力端子に入力された励起光（波長
０．８μｍ帯）と共にアクティブ伝送１ｉＩｌ１９内を
伝撮し、上記５つの波長の光信号がそれぞれ増幅されて
シングルモード光フィバ４内を伝搬して行く、コアにＥ
ｒ、Ｎｄ、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスより成るアクテ
ィブ伝送路９は、上記波長１．３μｍ帯及び波長１．５
μｍ帯で十分に広い帯域にわたってゲインをもっている
ので、上記それぞれの波長の光信号を増幅することが可
能である。

第４図は、導波路構造体１つにコア２０及びこれに合波
する光合波器２４の３つのコア２１゜２２．２３を形成
し、このうちコア２０にはＥｒ。

Ｎｄなどの希土類元素を共添加してアクティブ伝送路と
し、このコア２０に波長１．３μｍと１．５５μｍの光
信号及び波長０．８μｍ帯の励起光を伝送させるように
した光送信器モジュールの実施例である。

即ち、光送信器２５により波長１．３μｍの光信号をコ
ア２１内に送り込み、光送信器２６により１．５５μｍ
の光信号をコア２２内に送り込み、そして励起光送信″
８２７により波長０．８μＩｎの励起光をコア２３内に
送り込み、光合波器２４でこれらの光信号を合波させ、
希土類元素などを添加したコア２０内を伝搬させるよう
にしたものである。

そして、増幅された波長１．３μｍと１，５５μｍの光
信号を、シングルモード光ファイバ４内に結合さぜる構
成になっている。

尚、導波路構造は、基板（Ｓｔカラスなど）の上に低屈
折率層を設け、その上にコアを形成し、そのコア全体を
低屈折率層で覆ったものであり、良く知られた埋め込み
型、リッジ形などを用いることができる。

以上、好ましい実施例について述べたが、本発明は上記
実施例に限定されない。例えば、第１図〜第３図におい
て、アクティブ伝送路は１箇所に挿入するだけでなく、
２箇所以上に挿入してもよい、即ち、左右の両端末側に
挿入したり、或いは両端末間に中継局やリモートターミ
ナル局を設けた場合には、これらの局の前後に設けても
よい、波長多重数は２波以上を用いるが、例えば１００
波でもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、波長１．３μｍ帯と１，５５μｍ帯に
対して共通の励起光で共に増幅機能を持たせたアクティ
ブ伝送路を実現することができるので、伝送距離を従来
に比して飛躍的に伸ばすことが可能になる。その結果、
経済的なシステムを構築することが期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示すもので、第１図
はアクティブ伝送路を用いた２波長多重伝送システムの
概略図、第２図は２波長双方向伝送システムの概略図、
第３図は５波長多重伝送システムの概略図、第４図は光
送信器モジュールの実施例を示した図、第５図は従来の
双方向伝送システムの概略図、第６図は従来の波長多重
伝送システムの概略図、第７図はシングルモード光ファ
イバのコアに希土類元素を添加した場合の増幅及び発振
波長領域と励起光源の波長領域を示した従来の特性例で
ある。 図中、１は光送信器、２は光受信器、３は伝送系、４は
シングルモード光ファイバ、８は光フアイバカプラ、９
アクテイブ伝送路、１０は励起光、１１．１２は光送受
信器、１３〜１７は光送信器、１８は光合波器、１９は
導波ｎ＃ｉ造体、２０は希土類元素を添加したコア、２
４は光合波器、２５゜２６は光送信器、２７は励起光送
信器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ或いは光導波路の光伝搬部分であるコア
   を、少なくとも希土類元素として Ｅｒ、Ｎｄ及び屈折率制御用添加物として少なくともＦ
   を添加したＳｉＯ＿２ガラスで構成し、該コア内に波長
   ０．８μｍ帯の励起光を波長１．３μｍ帯と１．５５μ
   ｍ帯の信号光と共に重畳して伝送させるようにした複数
   波長伝送用アクティブ伝送路。 ２、波長１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の信号光を光送
   信器より送出し、シングルモード光ファイバを通して光
   受信器で受信する伝送系において、請求項１記載の複数
   波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも１つ該伝送系
   に挿入したことを特徴とする波長多重伝送システム。 ３、１本のシングルモード光ファイバ内を一方向から１
   ．５５μｍ帯の信号光を、反対方向から波長１．３μｍ
   帯の光信号を双方向伝送する伝送系において、請求項１
   記載の複数波長伝送用アクティブ伝送路を少なくとも１
   つ該伝送系に挿入したことを特徴とする双方向伝送シス
   テム。