JPH03194518A - 双方向光増幅器 - 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】 〈産業上の利用公費〉 本発明は、光フアイバ中を双方向に伝搬する光信号を増
幅する双方向光増幅器に関するものである。

〈従来の技術〉 石英系の光ファイバにＥｒ（エルビウム）やＮｄ（ネオ
ジウム）等の希土類元素をドープした希土類元素添加光
ファイバは、増幅素子として使えることが知られている
。

第７図は希土類元素添加光ファイバＬを増幅素子として
用いた、従来の光増幅器を示す。

同図に示すように希土類元素添加光ファイバＬの左端に
は、光結合響（多くの場合には波長多重用合分波−）　
１を介して通常のｃつまり希土類元素を添付していない
）光ファイバｊ、、　ｊ２が接続され、光ファイバＩ２
には励起用光源２が接続されている。また、希土類元素
添加光ファイバＬの右側には、光フィルタ３を介して通
常の光ファイバＩ　が接続されている。更に希土類元素
添加光ファイバＬには、その端部近傍にそれぞれ光アイ
ソレータ４゜５を備えている。

光ファイバＬがＥｒ　　（エルビウム）ドープ光ファイ
バであるときには、光ファイバ１１から光結合器１を通
って光ファイバＬに入力する信号光の波長を１．５２〜
１．５６μｍとし、励起用光源２から光ファイバ１２及
び光結合器１を通って光ファイバＬに入力する励起光の
波長を１．４５μｍ〜１．５０μｍとする。

励起光が希土類元素添加光ファイバＬに入力されるとこ
の光ファイバＬが励起するため、光ファイバＬ中を通過
する信号光は増幅され、増幅された信号光は、光フィル
タ３を通って光ファイバＩ３に出力される。このとき、
希土類元素添加光ファイバＬで発生する自然放出光や励
起光は雑音光となるが、この雑音光は光フィルタ３で除
去され、信号光のみが出力されることとなる。また、光
結合器１や光フィルタ３に反射点があると反射光が発生
し、この反射光により光ファイバＬが不要な発振をした
り雑音光が増加する。そこでこれら不具合の発生を防ぐ
ため光アイソレータ４，５により反射光を抑圧している
。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで第７図に示す従来の光増幅器では反射光を抑圧
する目的で光アイソレータ４゜５を備えているため、図
中１１１方向に進む光信号のみが光フアイバ１２中を伝
搬可能であり、１１１方向と逆方向に伝搬する光信号は
光アイソレータ４，５により大きく減衰されてしまう。

したがって、第７図に示す従来の光増幅器ば、１１１方
向に伝搬する光信号のみを増幅可能な一方向増幅語とし
て利用することはできるが、波長多重双方向伝送システ
ムなど光ファイバを双方向伝送路として用いろシステム
には適用が困難であった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、双方向に伝搬される光
ｆｉｌ１号を増幅することのできる双方向光増幅器を提
供することを目的とする〇〈課題を解決するための手段
〉 上記課題を解決する本発明の構成は 光の入出力端子となる４つのボートを有する光サーキュ
レータと、 一端が光サーキュレータの任意の１つのボートに接続さ
れた希土類元素添加光ファイバと、 前記４つのボートのうち、光入力があるとこの光を、希
土類元素添加光ファイバが接続されたボートから出力さ
せるボートに接続された光信号入力用の光ファイバと、 前記４つのボートのうち、希土類元素添加光ファイバが
接続されたボートから入力された光を出力するボートに
接続されろとともに、雑音光を除去する光フィルタが接
続された光信号出力用の光ファイバと、 前記４つのボートのうち、光信号出力用の光ファイバが
接続されたボートから入力された光を出力するボートに
備えられ、このボートから光を反射することなく出力さ
せろ無反射手段と、 希土類元素添付光ファイバに励起光を送る励起用光源と
、 を有することを特徴とする。

用〉 本発明では、励起光を希土類元素添加光ファイバに入力
するとこの光ファイバが励起し光フアイバ中を伝搬する
光信号が増幅され、光サーキュレータを通って出力用光
ファイバに出力される。一方、出力用光ファイバで生じ
た反射光は、光サーキユレータを通って、希土類元素添
加光ファイバが接続されているボート以外のボートから
出力されて無反射処理される。

く作 く実　施　例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図に示すよう
に光サーキュレータ１０は光の入出力端子となる４つの
ポー）Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄを有している。光サーキュレータ１９は文献ｒ松本、
佐藤、“光サーキュレータがもつ偏光依存性除去の試み
”、電子通信学会光・量子エレクトロニクス研究会資料
。

ｏＱＥ７８−１４９．１９７８．　Ｊにも述べられてい
るように、第６図に示すような構成となっている。即ち
、２つの偏光プリズム０１，０２と、２つの台形プリズ
ム０３，０４と、磁石０５，０６と、磁石０５，０６の
磁界により偏光回転角が４５゜となる厚さとなっている
ファラデー素子０７゜０８と、偏光回転角が４５°とな
っている補償板０９，０１０とで構成されている。この
光サーキュレータ１０では、ボートＡに入力した光はボ
ートＢから出力され、ボートＢに入力した光はボートＣ
から出力され、ボートＣに入力した光はボートＤから出
力されボートＤに入力した光はボートＡから出力される
。

光サーキュレータ１０のボートＡには、光信号入力用の
光ファイバ’１１が接続され、この光ファイバオ４．に
は光結合９１１を介して光ファイバ’１１９．’１３が
接続され、光ファイバ４　には励起用光源１２が接続さ
れている。

またボートＢには希土類元素添加光ファイバＬ　が接続
され、ボートＣには光信号出力用０ の光ファイバ’１４が接続され、光ファイＩ＜　ｊ　、
ａには光フィルタ１３を介して光ファイノ＜ｊｌｓが接
続されている。更にボートＤには光ファイバｌ　が接続
されこの光ファイバ’１１！１の先端（右＃）は斜め研
磨等により無反射端としている。つまり光が光ファイバ
’Ｉｌｌ中を２２６方向に伝搬して先端に達しても反射
光が生じないようにしている。

なお光ファイバ’１１＃　’１１１”　１３’　嶋、。

’１Ｂ”　１１Ｂは希土類元素を添加していな１１光フ
アイバである。また希土類元素添加光ファイバＬ　は、
その一部に希土類元素が添加されていないところがあっ
てもよい。

上記構成となっている第１の実施例において、励起用光
源１２から出力された励起光は、光ファイバ’１３中を
２２７方向に伝搬し、光結合器１１を通り、光ファイバ
’１１中を２２９方向に伝搬し、光サーキュレータのボ
ートＡ。

Ｂを通って希土類元素添加光ファイバＬ１０に入力され
る。このため光ファイバＬ、。が励起され、この中を伝
搬する光信号を増幅する。

この場合、光信号の伝搬方向が、励起光の伝搬方向（２
２２方向）と同じであってもその逆方向（２１１方向）
であっても、光信号は増幅されることが知られている。

上述した励起状態となっているときに、光信号を光ファ
イバ’！２中で２２８方向に入力すると、この光信号は
光結合器１１を通り、光ファイバ’１１中を２２９方向
に伝搬し、光サーキュレータ１０のボートＡ、Ｂを通り
、光ファイバＬ、。中を２２２方向に進む。そして光フ
ァイバＬ１゜中を伝搬中に光信号は増幅される。

一方、励起状態のときに光信号が光ファイバＬ１゜中を
２１１方向に進むと増幅され、増幅された光信号は光サ
ーキュレータ１０のボートＢ、Ｃを通り光ファイバ’１
４中を２２３方向に進む。光ファイバＬ　中で発生した
自然放出光等の雑音光は光フィルタ１３で除去され、増
幅された光信号のみが光ファイバ’ｔｓ内を２２５方向
に伝搬する。

光フィルタ１３で反射が生じたとすると、反射光は光フ
ァイバＩい中を２２４方向に伝搬し、光サーキュレータ
１０のポー）Ｃ，Ｄを通り光ファイバー、６中を２２６
方向に伝搬する。光ファイバ１１．の終端は無反射終端
となっているので、反射光が光ファイバー、６の終端で
反射することなくそのまま外部に放射される。結局、光
フィルタ１３で反射が生じても、反射光が光ファイバＬ
１０に戻ることばないため、光増幅器としての安定した
動作が実現できる。しかも光信号の伝搬方向が２１１方
向であっても２２２方向であっても増幅ができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す。この実施例の部
材のうち、第１図に示す第１の実施例と同符号を付した
ものは同じ機能を果す。第１の実施例と異なるところは
、励起用光源１４から出力した励起光をファイバ’Ｉ７
及び光結合式１５を通して、希土類元素添加光ファイバ
ＬＩＱ中を２１１方向に伝搬させて光ファイバＬ、。を
励起することと、光ファイバ（希土類元素の添加の無い
）ｌ、６を接続したことである。

第２の実施例において、光ファイバＬ、。が励起状態と
なっているときに、光信号が光ファイバ’１８中を３１
１方向に伝搬すると、光信号は、光結合式１５を通り、
光ファイバＬ１゜中を２１１方向に伝搬しつつ増幅され
る。増幅された光信号は、光サーキュレータ１０のポー
トＢ、Ｃを通り光ファイバ’１４中を２２３方向に伝搬
する。励起光と光ファイバ上１０中で発生した自然放出
光は光フィルタ１３により除去され、増幅された光信号
のみが光ファイバ’ｉＴ中を２２５方向に伝搬する。

光フィルタ１３で反射した反射光は、第１の実施例と同
様に、光ファイバｊ、４（２２４方向）→光サーキュレ
ータ１０のポートＢ。

Ｃ→光ファイバｊ、６（２２Ｂ方向）という経路に沿い
伝搬し外部に放射される。このため、反射光が光ファイ
バＬ、。に戻ることはなく安定した光増幅が行なえる。

また第２の実施例において、光ファイバＬ、。

が励起状態となっているときに、光信号が光ファイバＩ
　中を２２９方向に伝搬すると、この光信号は光サーキ
ュレータ１０のポートＡ、Ｂを通り光ファイバＬ、。中
を２２２方向に進む。励起光の伝搬方向は２１１方向で
あるが、この逆方向である２２２方向に進む光信号も光
増幅される。光増幅された光信号は光結合器１５を通っ
て光ファイバ’１８中を３２２方向に伝搬する。

なお第１図に示す第１の実施例と、第２図に示す第２の
実施例とを組み合せ、光サーキュレータ１０のポートＡ
およびポートＢへの入力光と同一方向に同時に、励起光
を伝搬させろ構成とすることも可能である。

第３図は本発明の第３の実施例を示す。この実施例は第
１の実施例の構成を２つ組合わせたものである。つま９
第１の実施例と同様な構成を持つ２つの光増幅器Ｉ、■
を結合したものであり、２個のサーキュレータ１０゜２
０と、２個の光結合器１１．２１と、２個の励起用光源
１２．２２と、２個の光フィルタ１３．２３と、２個の
希土類元素添加光ファイバＬｌｏ”　２゜と、接続用の
各光ファイバ’ＩＩ”　＋２”　ＩＩ”　１３”　１４
”　１６”　Ｉ＠ｌ’’２１”　２３”□４”２８とで
構成されている。

左側の光増幅ＭＩの動作は第１の実施例の動作と同じで
あり、右側の光増幅器■の動作は第１の実施例の動作と
同様である。結局、光増幅器は２つの希土類元素添加光
ファイバＬ、。、Ｌ２゜で行われている。

この第３の実施例は、増輻晋としてみた場合、入出力部
が１本の光ファイバで構成されており、双方向伝送路の
途中に挿入することができる。

第４図は本発明の第４の実施例を示す。この第４図の実
施例は、第１の実施例の光増幅器に、光サーキュレータ
２０と、希土類元素が添加されていない光ファイバ１２
゜、１２６を加え、光ファイバ’２６の先端を無反射終
端とした構成となっている。この実施例では光増幅は希
土類元素添加光ファイバＬ、。のみで行われる。

第５図は本発明の第５の実施例を示す。この実施例は、
第４の実施例における光サーキユレータ２０の代わりに
、光合分波器または光方向性結合Ｍ６１を用いた構成と
なっている。この第５の実施例も、希土類元素添加光フ
ァイバＬ、。のみで光増幅が行なわれろ。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、光サーキュレータを利用して光信号を希土類元素
添加光ファイバに入出力し、反射光は光サーキュレータ
を通って外部に放射して希土類元素添加光ファイバに戻
らないようにしたため、互いに逆方向に伝搬する光信号
を安定して増幅できる双方向光増幅器を実現できろ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１〜第５の実施例を示す構
成図、第６図は光サーキュレータを示す構成図、第７図
は従来技術を示す構成図である。 図　　面　　中、 １０．２０は光サーキュレータ、 １１．１５．２１は光結合器、 １２．１４．２２は励起用光源、 １３．２３は光フィルタ、 Ｌ、。ｊ　ＬＱＯは希土類元素添加光ファイバ、’　Ｉ
Ｉ　”　１１１は光信号入力用の光ファイバ、’　１４
　＃　’　２４は光信号出力用の光ファイバ、’１６．
’２６は無反射終端を有する光ファイバである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光の入出力端子となる４つのポートを有する光サーキュ
   レータと、 一端が光サーキュレータの任意の１つのポートに接続さ
   れた希土類元素添加光ファイバと、前記４つのポートの
   うち、光入力があるとこの光を、希土類元素添加光ファ
   イバが接続されたポートから出力させるポートに接続さ
   れた光信号入力用の光ファイバと、 前記４つのポートのうち、希土類元素添加光ファイバが
   接続されたポートから入力された光を出力するポートに
   接続されるとともに、雑音光を除去する光フィルタが接
   続された光信号出力用の光ファイバと、 前記４つのポートのうち、光信号出力用の光ファイバが
   接続されたポートから入力された光を出力するポートに
   備えられ、このポートから光を反射することなく出力さ
   せる無反射手段と、希土類元素添付光ファイバに励起光
   を送る励起用光源と、 を有することを特徴とする双方向光増幅器。