JPH0396929A - 光増幅方式と光増幅装置 - Google Patents
光増幅方式と光増幅装置Info
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
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。
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）
本発明は光通信で用いられる光増幅方式と光増幅装置に
関する。
関する。
（従来の技術）
光増幅器は反転分布と呼ばれる励起状態を内部に形成す
ることによって入力光信号を直接増幅するものである。
ることによって入力光信号を直接増幅するものである。
光増幅器の利得はこの反転分布の大きさに依存する。以
下入力信号として光通信でよく用いられるリターントゥ
ゼロ（以下ＲＺ）のデジタル信号を考え、光の強い状態
を１１１１１、弱い状態を“Ｏ′″とする。第３図（ａ
）（ｂ）（ｃ）は従来の光増幅方式を説明する図である
。各図において横軸は時間である。第３図（ａ）に示す
信号パタン２０に対応ずる入力光信号２１を光増幅器に
入力した場合を考える。入力信号７１１＋１が第３図（
ａ）の入力光パルス２２である。入力信号１１１＋１が
光増幅器内部にはいると光増幅器の利得２８が第３図（
ｂ）のように小さくなる。特に入力光信号の強度が利得
飽和を生じる飽和入力光強度以上ではこの低下量は太き
い。反転分布の大きさ、つまり利得２８が入力信号のな
い時の初期値に復帰するまでの回復時間をＴｒ、入力信
号“１″が入躬して、次の入力信号＋＋１１１が光増幅
器に入射するまでの時間をＴ１とずる。Ｔｒ≧Ｔ１であ
る場合には利得２８が初期値より小さい状態の時に次の
入力信号＋ｆｌｌ１がくるので十分には光増幅が行なわ
れない。第３図（ａ）の信号パタン２０の始めの１１１
１１１＋１１＋の時、２番目の゛ｌ″の入力パルス２２
が光増幅器にはいった時、光増幅器の利得は初期の値に
比べ小さいので、この入力パルスにｋｆ 応１−る出力
光パルス２９は前の出力光パルスに比べ小さい。このよ
うにＴｒ≧ＴＩの時、Ｔ１の長さに依存して光増幅器の
利得２８が変化し、このため人力光信号の゛′１″の光
強度が一定であっても増幅された出力光信号２９のｌ１
１＋＋の光強度は第３図（Ｃ）に示すように揺らぐこと
になる。この効果は一般にバタン効果と呼ばれ入力光信
号強度が大きい程顕著になり、光通信に適用した時の信
号受信時での障害となる。
下入力信号として光通信でよく用いられるリターントゥ
ゼロ（以下ＲＺ）のデジタル信号を考え、光の強い状態
を１１１１１、弱い状態を“Ｏ′″とする。第３図（ａ
）（ｂ）（ｃ）は従来の光増幅方式を説明する図である
。各図において横軸は時間である。第３図（ａ）に示す
信号パタン２０に対応ずる入力光信号２１を光増幅器に
入力した場合を考える。入力信号７１１＋１が第３図（
ａ）の入力光パルス２２である。入力信号１１１＋１が
光増幅器内部にはいると光増幅器の利得２８が第３図（
ｂ）のように小さくなる。特に入力光信号の強度が利得
飽和を生じる飽和入力光強度以上ではこの低下量は太き
い。反転分布の大きさ、つまり利得２８が入力信号のな
い時の初期値に復帰するまでの回復時間をＴｒ、入力信
号“１″が入躬して、次の入力信号＋＋１１１が光増幅
器に入射するまでの時間をＴ１とずる。Ｔｒ≧Ｔ１であ
る場合には利得２８が初期値より小さい状態の時に次の
入力信号＋ｆｌｌ１がくるので十分には光増幅が行なわ
れない。第３図（ａ）の信号パタン２０の始めの１１１
１１１＋１１＋の時、２番目の゛ｌ″の入力パルス２２
が光増幅器にはいった時、光増幅器の利得は初期の値に
比べ小さいので、この入力パルスにｋｆ 応１−る出力
光パルス２９は前の出力光パルスに比べ小さい。このよ
うにＴｒ≧ＴＩの時、Ｔ１の長さに依存して光増幅器の
利得２８が変化し、このため人力光信号の゛′１″の光
強度が一定であっても増幅された出力光信号２９のｌ１
１＋＋の光強度は第３図（Ｃ）に示すように揺らぐこと
になる。この効果は一般にバタン効果と呼ばれ入力光信
号強度が大きい程顕著になり、光通信に適用した時の信
号受信時での障害となる。
従って従来の光増幅方式、光増幅装置を用いた場合はＴ
ｒ＜Ｔ１の状態つまり低速変調で使用するか、人力光信
号強度の小さい範囲で用いる等の方策が取られていて、
実用上適用範囲が限定されていた。
ｒ＜Ｔ１の状態つまり低速変調で使用するか、人力光信
号強度の小さい範囲で用いる等の方策が取られていて、
実用上適用範囲が限定されていた。
（発明が解決しようとする課題）
従来より高速変調された人力光信号を増幅するためにＴ
ｒ≧Ｔｌの領域で光増幅器を使用することが求められて
いる。通常の半導体光増幅器ではＴｒ〜２００ｐｓｅｃ
ａ度である。従って、５ Ｇｂ／ｓ程度以上の変調信号
を入力した場合にバタン効果が生じ、光出力の変動、光
スペク１・ルの変化を引き起こし、高速光通信の障害と
なっていた。本発明の目的は高速変調時にバタン効果の
抑制された光増幅方式と光増幅装置を提供することにあ
る。
ｒ≧Ｔｌの領域で光増幅器を使用することが求められて
いる。通常の半導体光増幅器ではＴｒ〜２００ｐｓｅｃ
ａ度である。従って、５ Ｇｂ／ｓ程度以上の変調信号
を入力した場合にバタン効果が生じ、光出力の変動、光
スペク１・ルの変化を引き起こし、高速光通信の障害と
なっていた。本発明の目的は高速変調時にバタン効果の
抑制された光増幅方式と光増幅装置を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段）
本発明の光増幅方式は変調された光信号を直接増幅する
光増幅方式において光増幅器への人力光信号と同時した
励起信号を前記人力光信号と重ならないよう遅延させて
前記光増幅器に人力することを特徴とする。
光増幅方式において光増幅器への人力光信号と同時した
励起信号を前記人力光信号と重ならないよう遅延させて
前記光増幅器に人力することを特徴とする。
本発明の光増幅装置は光増幅器とその光増幅器への入力
光信号の一部を取り出す光分波器と光分波器からの信号
を前記入力光信号と同期したまま電気信号に変換する光
電変換器と光電変換器からの信号を遅延させて前記光増
幅器に入力するための遅延回路と前記光増幅器のバイア
ス回路とを備えたことを特徴とする。
光信号の一部を取り出す光分波器と光分波器からの信号
を前記入力光信号と同期したまま電気信号に変換する光
電変換器と光電変換器からの信号を遅延させて前記光増
幅器に入力するための遅延回路と前記光増幅器のバイア
ス回路とを備えたことを特徴とする。
（作用）
光増幅器に人力光信号ｍａ＋が入力すると、光増幅器の
反転分布の大きさが低下するが、次の人力光信号＋１１
１１が人力する前にこの反転分布の大きさを入力光信号
１１１１１がない時の初期値にもどせば、光増幅器の利
得は一定となり、出力光信号は一定強度となり安定する
。本発明の光増幅方式では反転分布の大きさを初期値に
もどすために、入力光信号Ｒｉｌ１の人ＪＪＪ後これと
同期し、入力信号１ｆｌ＋＋と重ならない範囲で遅延さ
せた励起信号を光増幅器に人力する。この時、利得がほ
ぼ初期の値にもどるのに必要な時間だけ次の人力光信号
より前に、励起信号を加えればよい。利得がほぼ初期の
値にもどるのに必要な時間は励起信号の強度とそのパル
ス幅で決まるので光増幅器に入力する光信号の変調速度
と光強度に応じて適当にそれらの値を決定すればよい。
反転分布の大きさが低下するが、次の人力光信号＋１１
１１が人力する前にこの反転分布の大きさを入力光信号
１１１１１がない時の初期値にもどせば、光増幅器の利
得は一定となり、出力光信号は一定強度となり安定する
。本発明の光増幅方式では反転分布の大きさを初期値に
もどすために、入力光信号Ｒｉｌ１の人ＪＪＪ後これと
同期し、入力信号１ｆｌ＋＋と重ならない範囲で遅延さ
せた励起信号を光増幅器に人力する。この時、利得がほ
ぼ初期の値にもどるのに必要な時間だけ次の人力光信号
より前に、励起信号を加えればよい。利得がほぼ初期の
値にもどるのに必要な時間は励起信号の強度とそのパル
ス幅で決まるので光増幅器に入力する光信号の変調速度
と光強度に応じて適当にそれらの値を決定すればよい。
本発明の光増幅装置では、前記励起信号を作るために、
光増幅器への人力光信号の一部を光分波器を用いて取り
出し、光分波器からの信号を光電変換器により電気信号
に変えて、入力光信号と同期した励起信号を作る。この
励起信号を遅延回路を用いて入力光信号Ｒｌｌ＋と重な
らない範囲で遅らせて光増幅器に入力する。この光増幅
方式、装置によりバタン効果を抑制できる。
光増幅器への人力光信号の一部を光分波器を用いて取り
出し、光分波器からの信号を光電変換器により電気信号
に変えて、入力光信号と同期した励起信号を作る。この
励起信号を遅延回路を用いて入力光信号Ｒｌｌ＋と重な
らない範囲で遅らせて光増幅器に入力する。この光増幅
方式、装置によりバタン効果を抑制できる。
（実施例）
本発明の一実施例を図を参照しながら説明する。第１図
（ａＸｂＸｃＸｄ）は本発明の光増幅方式を説明する図
である。各図において横軸は時間である。
（ａＸｂＸｃＸｄ）は本発明の光増幅方式を説明する図
である。各図において横軸は時間である。
光増幅器に第１図（ａ）に示すデジタルの信号パタン２
０の゛’１１０１００１”に列応ずる人力信号光２１を
加えるとする。ここではＲＺ（リターントウゼロ）信号
とした。光増幅器の利得２５は入力光信号１１１１１が
入力すると低下し、その後回復時間Ｔｒで初期状態にも
どるが（第１図（Ｃ）参照）、この時、入力光パルス２
２と同期し、そのパルス間に、入力光パルス２２と重な
らないように遅延させた励起パルス２４（第１図（ｂ）
）を光増幅器に入力すると光増幅器の利得２５は速やか
に初期の値にもどる。この時の回復時間を第１図（ｃ）
に示すようにＴｒ’とすると、Ｔｒ’≦Ｔ１であれば、
次の入力信号“１”がくる前に光増幅器の利得は初期の
値にもどる。
０の゛’１１０１００１”に列応ずる人力信号光２１を
加えるとする。ここではＲＺ（リターントウゼロ）信号
とした。光増幅器の利得２５は入力光信号１１１１１が
入力すると低下し、その後回復時間Ｔｒで初期状態にも
どるが（第１図（Ｃ）参照）、この時、入力光パルス２
２と同期し、そのパルス間に、入力光パルス２２と重な
らないように遅延させた励起パルス２４（第１図（ｂ）
）を光増幅器に入力すると光増幅器の利得２５は速やか
に初期の値にもどる。この時の回復時間を第１図（ｃ）
に示すようにＴｒ’とすると、Ｔｒ’≦Ｔ１であれば、
次の入力信号“１”がくる前に光増幅器の利得は初期の
値にもどる。
従って各入力光パルス２２を同程度に増幅でき第１図（
ｄ）に示すように出力光信号２６の出力光パルス２７は
光強度が一定になる。Ｔｒ’≦Ｔ１となるようにするた
めには、入カパルス２２の強度や、変調速度に応じて励
起パルス２４の強度、パルス幅を適当に設定すればよい
。この時励起パルス２４の入力光パルス２２に対する遅
延時間はＴｒ’≦Ｔ１を満たし、励起パルス２４と入力
光パルス２２が重ならないように設定すればよい。
ｄ）に示すように出力光信号２６の出力光パルス２７は
光強度が一定になる。Ｔｒ’≦Ｔ１となるようにするた
めには、入カパルス２２の強度や、変調速度に応じて励
起パルス２４の強度、パルス幅を適当に設定すればよい
。この時励起パルス２４の入力光パルス２２に対する遅
延時間はＴｒ’≦Ｔ１を満たし、励起パルス２４と入力
光パルス２２が重ならないように設定すればよい。
この光増幅方式により、バタン効果が抑制され出力光強
度が一定になるとともにこれにより光スペクトルも安定
する。５Ｇｂ／ｓ以上の高速変調での光通信にも適用す
ることが可能となった。
度が一定になるとともにこれにより光スペクトルも安定
する。５Ｇｂ／ｓ以上の高速変調での光通信にも適用す
ることが可能となった。
第２図は本発明の光増幅装置を示す。光増幅器４は半導
体レーザを基本構造とする半導体光増幅器を用いた。入
力光信号１を光分波器２によって２つに分け、一方は光
遅延線３を通って光増幅器４に入力され増幅され出力光
信号１０となって出力される。
体レーザを基本構造とする半導体光増幅器を用いた。入
力光信号１を光分波器２によって２つに分け、一方は光
遅延線３を通って光増幅器４に入力され増幅され出力光
信号１０となって出力される。
他方は光電変換器５によって入力光信号１と同期した電
気信号９となり、これが励起信号となる。ここでは光電
変換器５として受光素子、受光回路からなる装置を用い
た。この電気信号９を遅延回路６を用いて所定の時間だ
け遅延させて光増幅器９に入力する。遅延させる時間の
設定は遅延回路６と光遅延線３で調整する。遅延回路６
だけでも調整できるが、両方あると実用上容易に操作で
きる。光増幅器４には通常バイアス回路７からのバイア
ス電流がかけられている。ここではバイアス電流と励起
信号電流を重畳回路８によって重畳して光増幅器に印加
した。本実施例での光増幅器としてＩｎＧａＡｓＰを材
料とする１．５ｐｍ帯進行波型半導体光増幅器を用いた
。
気信号９となり、これが励起信号となる。ここでは光電
変換器５として受光素子、受光回路からなる装置を用い
た。この電気信号９を遅延回路６を用いて所定の時間だ
け遅延させて光増幅器９に入力する。遅延させる時間の
設定は遅延回路６と光遅延線３で調整する。遅延回路６
だけでも調整できるが、両方あると実用上容易に操作で
きる。光増幅器４には通常バイアス回路７からのバイア
ス電流がかけられている。ここではバイアス電流と励起
信号電流を重畳回路８によって重畳して光増幅器に印加
した。本実施例での光増幅器としてＩｎＧａＡｓＰを材
料とする１．５ｐｍ帯進行波型半導体光増幅器を用いた
。
この時増幅器のシングルモードファイバと結合した状態
の利得であるファイバ間利得は未飽和の時１５ｄＢ、利
得が３ｄＢ低下する点での増幅光信号出力として定義さ
れる３ｄＢ飽和出力は６ｄＢｍであった。
の利得であるファイバ間利得は未飽和の時１５ｄＢ、利
得が３ｄＢ低下する点での増幅光信号出力として定義さ
れる３ｄＢ飽和出力は６ｄＢｍであった。
光増幅器４のみでピーク入力光強度−１０ｄＢｍの１０
Ｇｂ／ｓの変調信号を増幅した場合にはバタン効果（８
） で出力光信号のパルス光強度の変動は約２ｄＢであった
が、本実施例の光増幅装置ではバタン効果による変動を
０．５ｄＢ以下に抑えることができた。これにより１０
Ｇｂ／ｓといった高速光通信や入力光信号強度の大きな
場合にも適用することが可能となった。
Ｇｂ／ｓの変調信号を増幅した場合にはバタン効果（８
） で出力光信号のパルス光強度の変動は約２ｄＢであった
が、本実施例の光増幅装置ではバタン効果による変動を
０．５ｄＢ以下に抑えることができた。これにより１０
Ｇｂ／ｓといった高速光通信や入力光信号強度の大きな
場合にも適用することが可能となった。
（発明の効果）
本発明による光増幅方式と光増幅装置を用いれば高速変
調時のバタン効果を抑制でき５Ｇｂ／ｓ以上での変調光
信号を良好に増幅できる。また入力光信号の強度によら
ず使用でき広い範囲で適用できる。
調時のバタン効果を抑制でき５Ｇｂ／ｓ以上での変調光
信号を良好に増幅できる。また入力光信号の強度によら
ず使用でき広い範囲で適用できる。
第１図（ａＸｂＸｃＸｄ）は本発明の光増幅方式を説明
する図であり第２図は本発明の光増幅装置の構成図であ
り、第３図（ａＸｂＸｃ）は従来の光増幅方式を説明す
る図である。各図において １，２１・・・入力光信号、２・・・光分波器、３・・
・光遅延線、４・・・光増幅器、５・・・光電変換器、
６・・・遅延回路、７・・・バイアス回路、８・・・重
畳回路、９・・・電気信号、１０， ２６， ２９・・
・出力光信号、２０・・信号バタン、２２・・・入力光
パルス、２３・・・励起信号、２４・・・励起パルス、
２５． ２８・・・光増幅器の利得２７． ３０・・・
出力光パルス である。
する図であり第２図は本発明の光増幅装置の構成図であ
り、第３図（ａＸｂＸｃ）は従来の光増幅方式を説明す
る図である。各図において １，２１・・・入力光信号、２・・・光分波器、３・・
・光遅延線、４・・・光増幅器、５・・・光電変換器、
６・・・遅延回路、７・・・バイアス回路、８・・・重
畳回路、９・・・電気信号、１０， ２６， ２９・・
・出力光信号、２０・・信号バタン、２２・・・入力光
パルス、２３・・・励起信号、２４・・・励起パルス、
２５． ２８・・・光増幅器の利得２７． ３０・・・
出力光パルス である。
Claims (2)
- （１）変調された光信号を直接増幅する光増幅方式にお
いて光増幅器への入力光信号と同期した励起信号を前記
入力光信号と重ならないよう遅延させて前記光増器に入
力することを特徴とする光増幅方式。 - （２）光増幅器とその光増幅器への入力光信号の一部を
取り出す光分波器と光分波器からの信号を前記入力光信
号と同期したまま電気信号に変換する光電変換器と、光
電変換器からの信号を遅延させて前記光増幅器に入力す
るための遅延回路と前記光増幅器のバイアス回路とを備
えたことを特徴とする光増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234261A JPH0396929A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 光増幅方式と光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234261A JPH0396929A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 光増幅方式と光増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0396929A true JPH0396929A (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=16968201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1234261A Pending JPH0396929A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 光増幅方式と光増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0396929A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353146A (en) * | 1990-05-08 | 1994-10-04 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical signal regenerator and optical communications system incorporating same |
| JP2002261364A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-09-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅器、それを含む光通信システム及びそれに含まれる光ファイバモジュール |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP1234261A patent/JPH0396929A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353146A (en) * | 1990-05-08 | 1994-10-04 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical signal regenerator and optical communications system incorporating same |
| JP2002261364A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-09-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅器、それを含む光通信システム及びそれに含まれる光ファイバモジュール |
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