JPH04149526A

JPH04149526A - 光中継器及びこの光中継器を用いた光伝送装置

Info

Publication number: JPH04149526A
Application number: JP2274045A
Authority: JP
Inventors: Terushige Hori; 堀　輝成
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1990-10-13
Publication date: 1992-05-22
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JP2840878B2

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、光ファイバで光信号を長距離伝送する場合、
光信号のまま増幅することを可能にした光中継器に関す
るものである。

「従来の技術」現在実用化されている光フアイバ通信システムにおいて
は、信号光を伝送する場合、光ファイバによる光信号損
失のため、伝送距離に限界がある。

限界距離を越えて長距離伝送しようとすると、光信号の
減衰を補償するために、一定距離毎に光中継器を挿入し
て増幅しなければならない、この目的のための従来の光
中継器は、光ファイバから入射してきた光信号を一旦電
気信号に変換した後、増幅や歪の補正を行い、その後、
再び電気信号を光信号に戻した上で次の光ファイバに光
信号を送り込んでいた。

すなわち、光ファイバを伝播する光は光ファイバによる
吸収、散乱のために減衰を受け、また。

光ファイバのモード分散や波長分散の影響による波形の
歪をうける。この減衰や波形の歪をうけた光は、光フア
イバ通過後、フォトダイオードやアバランシェフォトダ
イオードにより検波され、電気信号に変換される。この
電気信号は等化増幅、識別再生、リタイミングなどの機
能により振幅およびは系が補償される。そしてこの信号
を再び光信号に変換し１次の光ファイバに入力して伝送
していた。

また、光信号を光のままで増幅する方法に、エルビウム
・イオン（Ｅｒ）をドーピングした光ファイバによる光
増幅システムがある。これはＥｒドープの光ファイバに
、別にポンプ光を入射して反転分布を作っておき、そこ
に信号光が入ってくると誘導放出が起り、信号光がコヒ
ーレント増幅されるものである。

「発明が解決しようとする課題」従来の光信号を一旦電気信号に変換した後、歪の補正や
増幅をし、再び光信号に戻すという方法は、２度の変換
の過程をとるのでシステムが複雑になり、システムの小
型化、経済化を進める上で問題となっていた。また、こ
のシステムでは、電気信号と光信号の変換部分や増幅部
分などから雑音が発生し、この雑音の影響も生じるとい
う問題があった。

また、Ｅｒドープの光ファイバを用いて光信号のまま増
幅を行う方法では、用いる波長が１　、５５ｎ鳳に決ま
っており、他の波長の光を用いることができない。特に
、高出力の半導体レーザが得られる０、８ｒｖ＋付近の
波長が使えるファイバ材料などができると、前記Ｅｒド
ープの光ファイバを用いた方法は使用できない。また、
この方法は、光増幅だけで、歪補正が行えないために、
一定の距離毎に、歪の補正手段を介在させなければなら
ず、すべて光学系だけであるという利点を生がし切れな
がった。

本発明は、光ファイバで伝送されてきた光信号を光のま
ま効率よく増幅することのできる装置を得ることを目的
とする。

「課題を解決するための手段」本発明は、光ファイバの光伝送路中に、光中継器を介在
して信号光を伝送する装置において、前記光中継器は、
非線形光学材料と、ポンプ光の供給手段とからなり、前
記非線形光学材料に、前記信号光と２つのポンプ光を入
射し、透過側から増幅された信号光を得るようにしたも
のである６「作用」光ファイバで伝送されてきた信号光がレンズ等で集光さ
れて非線形光学材料に入射する。この信号光は２つのポ
ンプ光とともに非線形光学材料中にて非線形分極を誘起
し、その結果、透過側に信号光ののった位相供役波を発
生する。ポンプ光の強度や入射角、偏光等を調整するこ
とにより、信号光ののった位相供役波は増幅される。こ
れをレンズ等で集光して次の光ファイバへ入力する。

「実施例」以下１本発明の実施例を電話器の場合について図面に基
き説明する。この電話器は、一般の音声だけの伝送シス
テムのほか、テレビ電話器のような大容量の画像伝送シ
ステムであってもよい。

第１図において、（１）（２）は、それぞれ長距離伝送
を行う通話器で、これらの通話器（１）　（２）は、光
ファイバ（３）で連結されている。この光ファイバ（３
）の途中には信号を光のまま増幅するため１本発明によ
る光中継器（４）が挿入されている。

この光中継器（４）は、例えばナトリウム蒸気、半導体
デバイス、ＢＴＯなとの非線形光学材料（５）と、この
非線形光学材料（５）に入射される２つのポンプ光（６
）　（６）のポンプ光供給手段（７）（７）と、集光レ
ンズ（８）　（８）とからなる。

前記通話器（１）（２）は、それぞれ光分波器（９）　
（１０）、歪補正器（１１）　（１２）、受信部（１３
）　（１４）、送信部（１５）　（１６）を具備してい
る。このうち、歪補正器（１１）（１２）は、ＧａＡｓ
などの非線形光学材料（１７）　（１７）からなる、そ
して、この非線形光学材料（１７）　（１７）には、情
報の乗った信号光（１８）と、歪を受けた搬送波信号光
（１９）と、参照波信号光（２０）とが入射される。す
ると、これらの間で位相共役波（２１）が発生し、前記
歪を受けた搬送波信号光（１９）と逆向きに出射される
。このとき、位相共役波（２１）には、前記情報の乗っ
た信号光（１８）がのっており、また、搬送波信号光（
１９）と参照波信号光（２０）とは、コヒーレントであ
ることが必要なため、これらの光源はコヒーレンスのよ
いＤＦＢレーザなどが用いられる。

以上のような構成における本発明の詳細な説明する。

一方の通話器（１）を受信側、他方の受信機（２）を送
信側とする。まず、送信側が電話したい場所に信号を送
る。すると、受信側の通話器（１）から送信側の通話１
！　（２）に搬送波信号光（１９）が送られる。

送信側の通話器（２）は、受信部（１４）で搬送波信号
光（１９）を受信し、送信部（１６）から情報の乗った
信号光（１８）を歪補正器（１２）に送る。この歪補正
器（１２）では非線形光学材料（１７）に、情報の乗っ
た信号光（１８）と、歪を受けた搬送波信号光（１９）
と、参照波信号光（２０）とが入射される。すると、こ
れらの間で位相共役波（２１）が発生し、前記搬送波信
号光（１９）と逆向きに出射される。このとき、位相共
役波（２１）には、前記情報の乗った信号光（１８）が
のっている。この歪補正器（１２）を出射した位相共役
波（２１）は、光ファイバ（３）の伝送途中、位相歪を
補正しながら光中継器（４）に入射する。すなわち。

情報の乗った位相共役波（２１）には、光ファイバ（３
）の伝送中位相歪を受けるが、予め、同一の光ファイバ
（３）に、受信側から送信側へ搬送波信号光（１９）を
伝搬させ、これの位相共役波（２１）をとっているから
、位相歪の量は、同じでかつ符号が反転している。した
がって、途中の光ファイバ（３）の位相歪を補正しなが
ら光中継器（４）に入射する。光中継器（４）では、非
線形光学材料（５）に、情報の乗った位相共役波（２１
）と、２つのポンプ光（６）　（６）とが入射して、順
方向に増幅されて出射する。この増幅作用をさらに詳し
く説明する。第２図において、ナトリウム蒸気などのよ
うな３次の非線形感受率の大きい非線形光学材料（５）
に、信号光（２１）　（波数ベクトルに、）と２本のポ
ンプ光（６）（ＴＣよ）、（６）（Ｋ２）を同じ側から
入射されている０位相共役光（２１）は次式に示すよう
なブラック条件Ｋ　４＝　Ｋ　１＋　Ｋ　２−　Ｋ　ｓ　　　・・・（
１）を満足する向きに発生する。したがって、入射した
信号光（２１）とは逆方向すなわち信号光（２１）の情
報は非線形光学材料（５）を透過して位相共役波（２２
）として伝達される。したがって、２本のポンプ光（６
）（Ｋ工）、（６）（Ｌ）のパワーを大きくして、出射
した位相共役波（２２）の入射信号光（２１）に対する
強度比Ｔ−４ｈ／Ｉ、、を１以上にすることによって光
信号を順方向に増幅して伝達する。

この増幅された信号光（２２）は、光ファイバ（３）を
伝送する際、前記同様にして位相歪を補正しながら受信
側の通話器（１）に伝送される。この信号光（２２）は
、途中の光ファイバ（３）で発生した位相歪が完全に補
正されて受信される。

つぎに、第２＠は本発明による光中継器（４）の他の実
施例を示すもので、この例では光信号（２１）の増幅を
２光波結合を用いて行っている６すなわち、光ファイバ
（３）から伝送してきた光信号（２１）と、ポンプ光（
２３）とによって、ＢＴＯなとの非線形光学材料（２４
）の内部に、屈折率格子（ホログラム）を書き、これに
よってポンプ光（２３）が回折をおこし、光信号（２１
）が増幅されるものである。なお、（２５）はポンプ光
の通過光で、回折効率が大きくなると、この通過光（２
５）は小さくなる。

前記実施例では、一方の通話器（１）を受信側。

他方の受信機（２）を送信としたが、この逆方向への送
信もできることは勿論である。

「発明の効果」本発明は上述のように、非線形光学材料を用いた位相共
役または２光波結合を用いたので、光ファイバからの光
信号を非線形光学材料内で光のまま増幅して伝送でき、
装置が簡単でしかも低雑音の信号増幅が行え、光中継器
の小型化、経済化がはかれる。

また本発明によればパルス信号だけでなく、画像信号が
入力されても、その信号を画像信号のまま増幅すること
が可能で、大容量の情報を高速でしかも長距離伝送する
ことができるので、リアルタイムのテレビ電話が可能で
あり、光がもっている超並列性を有効に使用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１５図は本発明による光中継器の第１実施例を示す説
明図、第２図は第１図における位相共役システムの説明
図、第３図は本発明の第２実施例を示す説明図である。（１）（２）・・・通話機、（３）・・・光ファイバ、
（４）・・・光中継器、（５）・・・非線形光学材料、
（６）・・・ポンプ光、（７）・・・ポンプ光の供給手
段、（８）・・・レンズ、（９）（１０）・・・光分波
器、（１１）　（１２）・・・歪補正器、（１３）　（
１４）・・・受信部、　（１５）（１６）・・・送信部
、（１７）・・非線形光学材料、（１８）・・・信号光
、（１９）・・・搬送波信号光、　（２０）・・・参照
波信号光、　（２１）・・・入射した位相共役波、　（
２２）・・・出射した位相共役波、　（２３）・・・ポ
ンプ光、（２４）・・・非線形光学材料、　（２５）・
・・通過光。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバの光伝送路中に、光中継器を介在して
信号光を伝送する装置において、前記光中継器は、非線
形光学材料と、ポンプ光の供給手段とからなり、前記非
線形光学材料に、前記信号光と２つのポンプ光を入射し
、透過側から増幅された信号光の位相共役波を得るよう
にしたことを特徴とする光中継器。
（２）非線形光学材料としてナトリウム蒸気、半導体デ
バイスまたは有機非線形デバイスを用いてなる請求項（
１）記載の光中継器。
（３）光ファイバの光伝送路中に、光中継器を介在して
信号光を伝送する装置において、前記光中継器は、非線
形光学材料からなり、この非線形光学材料内に、信号光
とポンプ光を入射して屈折率格子を形成してポンプ光を
回折することにより、ポンプ光と同一面に入射した前記
信号光を前方位相共役または２光波結合を用いて増幅す
るようにしたことを特徴とする光中継器。
（４）光ファイバを通ることによって生じる信号光の歪
を補正するため、位相共役光学系の歪補正器を介在する
ようにした請求項（１）、（２）または（３）記載の光
中継器。