JPH04147114A

JPH04147114A - 光レベル等化方法

Info

Publication number: JPH04147114A
Application number: JP2270766A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Inoue; 恭井上; Hiroshi Toba; 弘鳥羽
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-05-20

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、光増幅器を用いる光波長多重伝送方式または
光周波数多重伝送方式において、その特性を向上させる
光レベル等化方法に関するものである。

Ｕ従来の技術］光波長多重伝送方式（または光周波数多重伝送方式）は
、１本の光ファイバにより各々の信号が乗せられた複数
の波長光（または周波数光）を伝送するものである。光
波長多重伝送方式においては、光増幅器は多重波長光を
一括して増幅できることから有用な構成要素である。

光波長多重伝送方式で光増幅器を用いる際の問題点の一
つとして、その利得の波長特性が平坦でないということ
が挙げられる。すなわち、各信号波長によって、信号利
得が異なるので、受信端での光レベルが信号波長によっ
て異なってしまう。

この効果は、光増幅器が多段に接続される程大きい。信
号波長により光レベルが異なるのは、受信装置の設計上
大きな問題点となる。そこで、光増幅器によりアンバラ
ンスとなった光レベルを平坦にする光レベル等化技術が
必要となってくる。

光増幅器の利得のアンバランスを補償する方法としては
、光フアイバ増幅器の波長特性をグレイティング形光フ
ィルタにより平坦化した例が、以下の文献に報告されて
いる。

〔文献）　　Ｍ　、Ｔ　ａｃｈｉｂａｎａ、　　Ｒ、Ｉ
　、　Ｌ　ａｍｉＢＰ、Ｒ，Ｍｏｒｋｅｌ、　　ａｎｄ
　　Ｄ、Ｎ、Ｐａｙｎｅ、　“Ｇ　ａｉｎ−５ｈａｐｅ
ｄ　　Ｅ　ｒｉｂｉｕｍ　−ｄｏｐｅｄ　　ｆｉｂｒｅ
　　ａｍｐＩｉｆｉｅｒｗｉｔｈ　　ｂｒｏａｄ　ｓ＋
）ｅｃｔｒａｌ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　”　　Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ　ｏｎ　０ｐｔｉｃａｌ　　Ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　　ａｎｄ　ＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉ
ｃａｔｉｏｎｓ、　　ｐｐ、４４−４７．１９９０第９
図に、この文献に掲載されている補償例を示す。太実線
が、この報告例で対象としている光フアイバ増幅器単体
での利得波長特性である。この例の光増幅器は、１５３
５ｎｍ近傍に３ｄＢ帯域４．５ｎｍのピークを持ち、そ
れより長波長側２０ｎｍにわたって平坦な波長特性を示
している。これに対し、１５３５ｎｍを阻止波長とする
ファイバグレイティング形の光フィルタを光増幅器の後
段に接続した時の波長特性が、細実線で示されている。

また、同じフィルタを光増幅器の中途に内蔵した場合の
特性が、破線で示されている。グレイティング形光フィ
ルタは、特定の波長で急峻な阻止特性を示し、その他の
波長に対してはほぼ無損失で透過させるという透過特性
を持つ。したがって、１５３５ｎｍ付近に透過率か低く
なるように設定されたグレイティング形光フィルタを従
属に接続することにより、光増幅器の１５３５ｎｍ付近
の利得ピークを抑え、全体として平坦な波長特性を得て
いる。

［発明が解決しようとする課題〕しかしながら、この従来例には、次のような欠点がある
。

すなわち第１に、ある波長にピークがあり、その他の波
長では平坦な特性を持つ光増幅器にのみ適用可能である
という点である。

また第２には、前述のように、グレイティング形光フィ
ルタは、特定の波長で急峻な阻止特性を示し、その他の
波長に対してはほぼ無損失で透過させるという透過特性
を持つので、これによる利得補償が可能なのは、第９図
の太実線で示されているような波長特性を持つ光増幅器
に限られろ点である。

また、一般にグレイティング形光フィルタの透過特性を
任意に制御するのは難しく、多段増幅を行ったり各増幅
器の特性がバラついたりして光レベルのアンバランスが
システムによって異なった時には、可変に対応すること
が困難である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、特
定の利得波長特性の光増幅器に限ることなく、一般的な
光増幅器を用いた光多重伝送系において、各チャンネル
の光レベル差を補償することを可能とする光レベルの等
化方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明の請求項１では、光送信装置から光受信装置まで
の伝送路上に光増幅器を用いる光波長多重伝送方式また
は光周波数多重伝送方式において、前記伝送路上に、透
過特性か可変なマツハツエンダ形光フィルタを１個また
は複数個配してこれに多重光を透過せしめるようにし、
該マツハツエンダ形光フィルタの透過特性を調節するこ
とにより、受信端での各波長または各周波数の光レベル
を平滑化することを解決手段とした。

また、請求項２では、前記伝送路上に、前記光増幅器と
は波長特性の異なる第２の光増幅器を１個または複数個
挿入してこれに多重光を透過せしめるようにし、該第２
の光増幅器の波長特性を調節することにより、受信端で
の各波長または各周波数の光レベルを平滑化することを
解決手段トシた。

［作用コ本発明の光レベル等化方法によれば、光増幅器の波長特
性によって生じる各波長の光レベル差を、透過特性が可
変なマツハツエンダ形光フィルタ、あるいは航記光増幅
器とは波長特性の異なる第２の光増幅器の作用によって
平坦化することができる。

［実施例］以下、実施例を示して、本発明の光レベル等化方法につ
いて説明する。

「実施例１」第１図は、本発明の請求項１に記載の光レベル等化方法
の一実施例を説明するためのもので、光多重伝送系の構
成図である。

図中符号２は光多重信号送信装置、符号３は受信装置で
あり、該光多重信号送信装置から受信装置までの伝送路
上には、複数個の光増幅器１．１・・が設けられている
。そして、これら光増幅器１゜ｌ・・の最後段には、マ
ツハツエンダ形光フィルタ４が接続されている。ちなみ
に、マツハツエンダ形光フィルタ４がない場合には、通
常の光多重伝送系の構成となる。また、光増幅器ｌとし
ては、エルビウム添加光フアイバ増幅器が用いられてい
る。

次に、このような光多重伝送系を用いて、光レベルを等
化する方法について説明する。

前記光多重信号送信装置２から送信された複数ノ波長光
は、複数段に接続されたエルビウム添加光フアイバ増幅
器１．１・・・に次々に伝送されていく。

一般に、エルビウム添加光フアイバ増幅器１は、利得の
波長特性が平坦でなく、そのため受信端では、各チャン
ネルの光レベルは異なった値となる。

例えば、シリカ母材にアルミニウムとエルビウムが共添
加された光フアイバ増幅器ｌは、第２図に示すような利
得の波長特性を示すものである。これを第１図に示した
光多重伝送系における光増幅器１として用いた場合には
、これに例えば１．５４５μｍから１．５５４μｍまで
の波長間に並んだ光周波数多重光を伝送すると、光増幅
器１段あたり最大６ｄＢの光レベル差が生じる。このレ
ベル差は、光増幅器ｌの利得波長特性が励起光およびフ
ァイバ長により異なることから、必ずしも一定ではなく
、また受信端でのレベル差は、光増幅器１の段数を重ね
る毎に加算されることから、光増幅器ｌの段数および各
段の特性に依存した値となる。多くの場合、ある波長範
囲に限れば、各チャンネルの光レベルは、第３図に示す
ように波長に対して右上がりまたは右下がりの形になる
と考えられる。ただし、その傾きは、光増幅器ｌの段数
および各段の特性によって異なる。

このように各チャンネルの光レベルが異なるのは、受信
装置の設計上好ましくなく、これを平坦化する必要があ
る。しかも、光増幅器１の段数および各段の特性の違い
により傾きが異なっても、可変に対応できることが望ま
しい。

この光レベルの傾きを平坦化するために、本実施例では
、光レベルの異なった多重光を、光増幅器１．１・・の
最後段に接続されたマツハツエンダ形光フィルタ４に透
過させる。

ここで、マツハツエンダ形光フィルタ４について説明す
る。マツハツエンダ形光フィルタ４は、第４図に示すよ
うな構造をしており、基本的には、２つのカップラ４ａ
、４ｂと、これをつなぐ２つの光経路４ｃ、４ｄとから
なっている。このような構造を有するマツハツエンダ形
光フィルタ４の透過特性は、第５図に示すように、光波
長に対してサイン状の特性を示すものである。そのサイ
ン形の周期、ピーク波長、および最大最小の透過比は、
光カップラ４ａ、４ｂの分岐比と２つの光経路４ｃ。

４ｄの光学長差によって決まるものである。特に、先導
波路上に形成したマツハツエンダ形光フィルタ４の場合
には、光カップラ４ａ、４ｂの分岐比や２つの光経路４
ｃ、４ｄの光学長差を、屈折率変化を通じて外部信号に
より可変に調節することが可能であり、したがってピー
ク波長や最大最小透過比を可変に調節することが可能で
ある。例えば、ガラス導波路形マツハツエンダ光フィル
タの場合には、導波路上に電極ヒータを形成しこれに外
部電流を入力して熱を発生させると、熱光学効果により
屈折率が変化するので、これを利用した透過特性の制御
が可能である。

このようなマツハツエンダ形光フィルタ４を透過させる
ことにより、多重光の光レベルの等化を行う。光レベル
の等化には、このマツハツエンダ形光フィルタ４の透過
特性のスロープの部分を利用する。具体的には例えば、
多段増幅された多重光の光レベルが、第６図（ａ）のよ
うであったとする。これに対し、マツハツエンダ形光フ
ィルタ４の透過特性を、第６図（ｂ）に示すように、第
６図（）トハ逆特性となるように調節する。ここで、マ
ツハツエンダ形光フィルタ４のピーク波長や最大最小透
過比を調節することにより、任意の光レベルの傾きに対
しても、元の光レベルとは逆特性の透過、特性を得るこ
とが可能である。１６図（ｂ）（７）特性を持つマツハ
ツエンダ形光フィルタ４を、最終段の光増幅器ｌの後段
に接続すれば、マツハツエンダ形光フィルタ４を透過し
た各チャンネルの光レベルは平坦化される。すなわち、
光レベルの等化が実現される。この光レベル等化方法は
、光増幅器１．１・・・の段数や各段の特性の違いによ
って元の光レベルの傾きが異なっていても、マツハツエ
ンダ形光フィルタ４特性を調節することにより、可変に
対応可能である。

なお、本実施例では、第１図に示すように、最終段の光
増幅器１と受信装置３との間に、マツハツエンダ形光フ
ィルタ４を１個挿入した構成の光多重伝送系を利用した
が、これに限るものてはなく、複数段の光増幅器１．１
・・毎にマツハツエンダ形光フィルタ４．４・・を挿入
した光多重伝送系を作製し、これを用いて光増幅器１．
１・・・毎に光レベルを等化するようにしてもよい。

「実施例２」第７図は、本発明の請求項２に記載した光レベル等化方
法の一莫施例を説明するためのもので、光多重伝送系の
構成図である。

図中符号２は多重信号送信装置、符号３は受信装置であ
る。この多重信号送信装置から受信装置までの伝送路上
には、複数個の光増幅器５，５・が設けられ、これら光
増幅器５．５・・−の最後段には、これらの光増幅器５
．５・・・とは波長特性の異なる第２の光増幅器６が接
続されている。ここでは、前記光増幅器５に、ンリカ母
材にエルビウムとアルミニウムが共添加された光フアイ
バ増幅器が用いられ、また、第２の光増幅器６には、多
成分ガラスにエルビウムが添加された光フアイバ増幅器
が用いられている。

この光多重伝送系が、請求項１に記載の光レベル等化方
法で使用した前記光多重伝送系（第１図）と異なるのは
、主として、マツハツエンダ形光フィルタ４に代わって
、多成分ガラス−エルビウム添加光ファイバ増幅器６が
利用されたことである。

前記光多重信号送信装置２から送信された複数の波長光
は、複数段に接続されたシリカガラスエルビウム・アル
ミニウム添加光フアイバ増幅器５．５・・・に次々に伝
送されていく。

シリカガラス−エルビウム・アルミニウム添加光フアイ
バ増幅器５の利得波長特性は、第２図のような特性を示
すので、例えば１．５４５μ■から１．５５４μ飄まで
の間に配置された波長多重信号光が増幅されると、長波
長側が大きく、短波長側か小さい光レベルとなる。

このように光レベルの異なった多重光を、面記ノリ力ガ
ラスーエルヒウム・アルミニウム添加光フアイバ増幅器
５．５　の最後段に接続された多成分ガラス−エルビウ
ム添加光ファイバ増幅器６に透過させる。

多成分ガラス−エルビウム添加光ファイバ増幅器６は、
例えば第８図に示すような波長特性を示すものである。

前記ノリカガラスーエルヒウム・アルミニウム添加光フ
アイバ増幅器５とは、増幅ピーク波長が異なっており、
特に１５４５μｍから１．５５５μｍの波長帯では、波
長に対する利得の傾きが、ノリカガラス〜エルビウム・
アルミニウム添加光フアイバ増幅器５とは逆の特性を示
している。さらに、この増幅利得のピーク値は、励起光
強度によって変わるので、利得の傾きも、励起光強度に
よって変化する。すなわち、励起光強度により利得の傾
きを調節することが可能なのである。

このような多成分ガラス−エルビウム添加光フアイバ増
幅器６の波長特性を利用することにより、萌記請求項１
の実施例で述へたのと同様にして、１５４５μｍから１
５５４μｍまでの間に配置された光多重信号がノリカガ
ラスーエルヒウム・アルミニウム添加光フアイバ増幅器
５．５・により増幅された時に生じる光レベル差を等化
することが可能である。この時、光増幅器５．５・・・
の段数や各段の特性の違いによってレベル差が異なっテ
ィても、多成分ガラス−エルビウム添加光フアイバ増幅
器６の励起光強度を調節することにより、可変に対応可
能である。ただし、この実施例の場合には、対象となる
波長帯は、使用する光フアイバ増幅器により限定される
。

なお、第７図では、最終段の光増幅器５と受信装置３と
の間に、多成分ガラス−エルビウム添加光フアイバ増幅
器６が１個挿入された構成の光多重伝送系を利用したが
、これに限るものではなく、複数段の光増幅器５．５・
毎に多成分ガラス−エルビウム添加光フアイバ増幅器６
を挿入した光多重伝送系を作製し、これを用いて光増幅
器５．５毎に光レベルを等化するようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、光増幅器の波長
特性によって生じる各波長の光レベル差を平坦化するこ
とが可能であり、光波長多重伝送方式あるいは光周波数
多重伝送方式において有効性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の請求項１に記載の光レベル等化方法
の一実施例を説明するもので、光多重伝送系の構成図で
あり、第２図は、ンリカ母材エルヒウム・アルミニウム
共添加光ファイバ増幅器の利得の波長特性を示す図、第
３図は、増幅された多重信号光の光レベルを示す図、第
４図は、マツハツエンダ形光フィルタの基本構成図、第
５図はマツハツエンダ形光フィルタの透過特性を示す図
、第６図は、マツハツエンダ形光フィルタによる光レベ
ル等化を説明するための図、第７図は、本発明の請求項
２に記載の光レベル等化方法の一実施例を説明するもの
で、光多重伝送系の構成図であり、第８図は、多成分ガ
ラス母材エルビウム添加光フアイバ増幅器の利得の波長
特性を示す図であり、第９図は、増幅利得補償法の従来
例を示す図である。２　・　・３　　・４　　　・５　・・・・６　・エルビウム添加光フアイバ増幅器（光増幅器）、多重信号光送信装置（光送信装置）、光受信装置、マツハツエンダ形光フィルタ、ソリ力母材エルビウム・アルミニウム共添加光ファイバ
増幅器（光増幅器）、多成分ガラス母材エルビウム添加光フアイバ増幅器（第
２の光増幅器）。第４図４パ４：マツハツエンダ形光フィルタ波長（ｂ）波長波長（ｎ　ｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光送信装置から光受信装置までの伝送路上に光増
幅器を用いる光波長多重伝送方式または光周波数多重伝
送方式において、前記伝送路上に、透過特性が可変なマッハツェンダ形光
フィルタを１個または複数個配してこれに多重光を透過
せしめるようにし、該マッハツェンダ形光フィルタの透
過特性を調節することにより、受信端での各波長または
各周波数の光レベルを平滑化することを特徴とする光レ
ベル等化方法。
（２）光送信装置から光受信装置までの伝送路上に光増
幅器を用いる光波長多重伝送方式または光周波数多重伝
送方式において、前記伝送路上に、前記光増幅器とは波長特性の異なる第
２の光増幅器を１個または複数個配してこれに多重光を
透過せしめるようにし、該第２の光増幅器の波長特性を
調節することにより、受信端での各波長または各周波数
の光レベルを平滑化することを特徴とする光レベル等化
方法。