JPH04318526A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

光ファイバ増幅器

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JPH04318526A
JPH04318526A JP4029926A JP2992692A JPH04318526A JP H04318526 A JPH04318526 A JP H04318526A JP 4029926 A JP4029926 A JP 4029926A JP 2992692 A JP2992692 A JP 2992692A JP H04318526 A JPH04318526 A JP H04318526A
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    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04B10/294Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
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    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1301Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ増幅器、特に
動作特性が改良された、エルビウムドープ光ファイバ増
幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】ローカルおよびトランク光情報ネットワ
ークのための、弱い光信号を増幅するために、希土類元
素がドーピングされた光ファイバ増幅器を使用すること
は興味深い。希土類ドープ光増幅ファイバは、コストが
低く、ノイズが低く、偏波に依存しない比較的広い帯域
を提供し、実質的に漏話の問題が軽減され、光通信で使
用される適切な動作波長において低い挿入損失を示す。
【0003】期待される希土類ドープ光ファイバ増幅器
は、エンドツーエンドで送信光ファイバに結合可能であ
り、横断方向において方向性結合器を介してレーザダイ
オードポンプに結合可能である。方向性結合器はポンピ
ング波長において高い結合比を有し、信号波長において
低い結合比を有するように設計されるため、最高ポンピ
ングエネルギーは、最小の信号損失で増幅器に結合され
る。
【0004】増幅媒体がレーザポンプによって励起され
ると、増幅器を横断する信号光は利得を得る。ポンピン
グエネルギーは、信号エネルギーに関して同一方向、ま
たは逆方向に伝搬するように生成され得る。伝搬の方向
は、残存している変換されないポンプピングが、送信器
または受信器のどちらにおいてより好都合にフィルタリ
ングされるかに依存している。
【0005】光増幅器は、光通信システムにおける光電
子再生器の良い代替品である。光増幅器は、長距離光フ
ァイバリンクにおける線形中継器、受信器における光プ
レ増幅器、および分布光ネットワークにおける損失補償
器として使用可能である。本発明のシステムは、一つま
たは二つのチャネルにおける高速光パルス信号を増幅す
るためのエルビウムがドーピングされた光ファイバ増幅
器を使用する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしエルビウムドー
プ光ファイバ増幅器が、選択的にターンオンおよびター
ンオフされる少なくとも二つの振幅シフトキーチャネル
または周波数シフトキーチャネルを含むネットワークお
よび切り替え応用システムにおいて使用される場合、異
なるチャネルのパケットの増幅は、光ファイバ増幅器に
おける飽和効果に起因する遅く、好ましくない利得のゆ
らぎを被る可能性がある。
【0007】従って、選択的にターンオンおよびターン
オフされる異なるチャネルのパケットの、一定の利得を
提供可能なエルビウムドープ光増幅器が必要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明において、希土類
元素がドーピングされ、ポンピングされるために従来の
レーザに結合している光ファイバが、光帰還ループに結
合される。この帰還ループは、光ファイバ増幅器の出力
信号を増幅器の入力端子に結合させる。帰還ループに結
合された狭帯域フィルタが、増幅された自然放出のうち
選択された波長のみを、フィルタ増幅器の出力端から光
ファイバ増幅器の入力端へ通過させる。
【0009】帰還信号は、ポンピング信号の波長および
増幅されるべき信号の波長と異なる波長を有する。動作
において、少なくとも二つの離散的語長または周波数分
割多重化チャネルからの光信号のバーストが光ファイバ
増幅器において増幅される場合、通常エルビウムドープ
光ファイバ増幅器の過渡飽和に起因する出力信号の利得
の好ましくないゆらぎは、実質的に除去される。
【0010】
【実施例】エルビウムドープ光ファイバ増幅器は、1.
5μm光ファイバ通信の分野において重要である。エル
ビウムドープ光ファイバ増幅器の重要な利点の一つは、
漏話が除去されることであり、これは本質的に遅い利得
動作による。この光ファイバ増幅器が多重チャネル語長
分割多重化(WDM)または周波数分割多重化(FDM
)光ファイバネットワークに使用されるのは、この特性
による。
【0011】しかしこのような応用例において、時折起
きる全チャネルが同時に伝送されるトラヒックのバース
トが、エルビウムドープ光ファイバ増幅器における過渡
飽和による利得のゆらぎに帰結する可能性がある。これ
は、振幅シフトキー(ASK)変調と周波数シフトキー
(FSK)変調方式のいずれが使用されるかに関わらず
、パケットからパケットへのデータ干渉を起こす。
【0012】低周波漏話を抑制し、エルビウムドープ光
ファイバ増幅器の利得を安定化するための一つの方法は
、フィードフォワード自動利得制御(AGC)ループの
使用である。フィードフォワードAGCループはポンピ
ング源において、より高い信号パワーの過渡が光ファイ
バ増幅器の入力端子において検出された場合に、利得を
増加するように動作する。AGCの手段としてポンピン
グパワー制御を用いることの主な欠点は、利得のゆらぎ
の補償に必要な大きいポンピングパワー変化である。
【0013】第二の方法は、入力チャネルのうち一つの
光パワーを能動的に逆変調することによって、種々のあ
らゆる入力信号を補償する。いずれの方法も、電子回路
による光パワーの検出と、光源の能動的変調を必要とす
る。
【0014】エルビウムドープ光ファイバ増幅器の出力
端における増幅された自然放出(ASE)の選択された
波長は、全て光学的で全て光ファイバであるパスを経由
して入力端に帰還される。従って選択された波長が再増
幅される。このように帰還波長においてはリングレーザ
の現象が起こり、結果として増幅器の利得は一定値に保
たれる。
【0015】動作において、光増幅器によって増幅され
ている種々のチャネルの利得は、それらの入力パワーレ
ベルに関わらずこの一定値に保持され、チャネル干渉を
起こす遅いチャネルを除外する。
【0016】図1においてエルビウムドープ光ファイバ
増幅器10は、一端において融着接続12を介して、入
力端子16、18と出力端子20を有する波長選択結合
器14に結合され、もう一端において融着接続22を介
して、二つの入力端子26、28と出力端子30、32
を有する3dB結合器24に結合される。エルビウムド
ープ光ファイバ増幅器10は高電力レーザダイオードに
よって、波長選択結合器14の入力端子16を通して1
.48μmの波長においてポンピングされる。
【0017】縦列に結合された二つの3dB結合器34
、36は、エルビウムドープ光ファイバ増幅器10への
多数の入力信号を導くためのアクセスを提供する。結合
器34は入力端子38、40および出力端子42、44
を、結合器36は入力端子46、48および出力端子5
0、52をそれぞれ有する。
【0018】結合器34の入力端子38は第一の入力信
号を受信するために、また結合器36の入力端子46は
第二の入力信号を受信するために結合される。結合器3
6の出力端子50は結合器34の入力端子40に接続さ
れ、結合器34の出力端子42は波長選択結合器14の
入力端子18に接続される。
【0019】結合器24の出力端子32は結合器36の
入力端子48に結合され、光帰還ループ内の信号を制御
するための減衰器56および干渉フィルタ58から成る
、ビームエクスパンダ57を含み得る帰還ループ54を
提供する。結合器24の出力端子30は、増幅された光
信号を遠隔地へ搬送する光伝送ラインに結合可能である
【0020】結合器の結合されない端子、すなわち結合
器24の端子28、結合器36の端子52、および結合
器34の端子44は、好ましくない光信号の反射を防ぐ
ために油に浸される。
【0021】動作において、エルビウムドープ光ファイ
バ増幅器10の出力信号からの増幅された自然放出は、
選択された周波数を通過させるためにフィルタリングさ
れ、次にビームエクスパンダ57内で減衰され、次にエ
ルビウムドープ光ファイバ増幅器10の入力端子に帰還
され、そこで再増幅される。このように光ファイバ増幅
器はリングレーザの配置に接続される。
【0022】レーザ動作の条件は、帰還信号の波長と帰
還ループにおける減衰によって制御される。本発明にお
いて、いかなる波長における信号利得も、全ての光チャ
ネルの入力パワーに依存しない。総信号入力パワーが増
加すると、帰還ループ内のパワーが自動的に減少し、自
動的補償を提供する。
【0023】このように全信号チャネルの利得は、帰還
ループの一周の利得が1を越えるならば一定値に保たれ
る。帰還ループ内の帰還信号の振幅が、最初に光ファイ
バ増幅器に帰還された信号の振幅より大きい場合、帰還
ループ内の信号は1を越える一周の(round tr
ip)利得を有すると言う。
【0024】図1において、エルビウムドープ光ファイ
バ増幅器10は、高電力レーザダイオードによって1.
48μmにおいてポンピングされる。ポンピングと信号
は波長選択結合器14を通して光ファイバ増幅器14に
入力される。光ファイバ増幅器10の入力端の波長選択
結合器14は、信号およびポンピング波長の光ファイバ
増幅器10への最適な結合を確実にする。
【0025】出力結合器24の出力端子32における信
号は、ビームエクスパンダ57内で減衰およびフィルタ
リングされ、結合器36、34を経た二つの分かれた信
号チャネルとともに多重化され、次に波長選択結合器1
4を経由してエルビウムドープ光ファイバ増幅器10の
入力端に供給される。本発明において、干渉フィルタ5
8は、エルビウムドープ光ファイバ増幅器10の出力信
号からの増幅された自然放出の波長を、帰還信号として
選択する。
【0026】動作において、帰還ループ内の一周の利得
が1を越えるならば、全光チャネルの利得は、一つのチ
ャネルの出力及び入力が帰還ループによって光学的に結
合される場合、一定値に保たれることが認められている
。必要であれば図1は、通常のライン上に二つの信号を
有するように、従って結合器36を除去し、3dB結合
器24、34を波長選択結合器に変更し、ビームエクス
パンダ57を除去するように変更可能である。
【0027】図2において、上の曲線は帰還を行わない
場合の信号入力パワー対信号利得のプロットであり、下
の曲線は帰還を行った場合の信号入力パワー対信号利得
のプロットである。約ー10dBmの信号入力パワーま
では、帰還ループは利得を安定化させることが示される
【0028】このレベルを越えると帰還信号の一周の利
得は1を下回り、信号入力がさらに増加すると、帰還チ
ャネルのパワーの減少では補償され得ない。帰還チャネ
ルにおける減衰は、要求されるいかなるレベルにおいて
も利得を安定化するように調節され得ることが明らかで
ある。
【0029】図3、4および5から、帰還ループがター
ンオンされている場合の、異なる入力信号パワーに対す
る実質的に同一のASE曲線によって明示されるように
、本発明の利得制御が広いスペクトル範囲において有効
であることが示される。入力パワーが減少したときに起
こるパワーの帰還ループへの搬送もまた、これらの図か
ら観察できる。
【0030】本発明の動作の例として、おおよそ等しい
パワーの二つのチャネルがエルビウムドープ光ファイバ
増幅器に入力される。図1において、λ=1.52μm
の波長において300Mb/sの第一の信号が結合器3
4の入力端子38に供給され、パケット交換網における
ランダムなパワーのゆらぎを模し、λ=1.54μmの
波長を有する第二の信号と、100Mzの速度における
ターンオンおよびオフの繰り返しが結合器36の端子4
6に供給される。
【0031】図6および7において、帰還が行われる場
合のアイパターン(図6)は、第二の信号が存在しない
ときの高利得モードに対応する大きいアイと、第二の信
号が存在するときの低利得モードに対応する小さいアイ
を示す。図7に示されるように、帰還が大きいアイを除
去することが明らかである。
【0032】図8において、エルビウムドープ光ファイ
バ増幅器70は、入力端子74、76と出力端子78を
有する入力波長選択結合器72と、入力端子82と出力
端子84、86を有する出力波長選択結合器80に結合
されている。入力端子92、94と出力端子96を有す
る第三の波長選択結合器90は、入力端子92に受信し
た少なくとも二つの分割多重化チャネルを入力端子76
に通過させるために結合される。
【0033】光帰還ループ88は、結合器80の出力端
子86と結合器72の入力端子76の間に、結合器90
の入力端子94と出力端子96を経由して結合される。 結合器80の出力端子84は、光ファイバ増幅器70か
らの光信号を遠隔地の受信器へ伝送するための光ファイ
バに接続可能である。本実施例においては、図1の3d
B結合器が波長選択結合器に置き換えられており、図1
の干渉フィルタは必要でない。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
ポンピングのためのレーザに結合し、希土類元素がドー
ピングされた光ファイバに帰還ループを結合させ、帰還
ループ内に結合されたフィルタによって増幅された自然
放出のうち選択された波長のみを帰還させることによっ
て、光ファイバ増幅器の出力信号の利得のゆらぎを除去
することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理による帰還構造を示す概略図であ
る。
【図2】帰還ループを伴う場合と伴わない場合における
、信号入力パワー対信号チャネルのdc利得のプロット
を示すグラフである。
【図3】信号入力パワーがー19dBmにおける、帰還
ループがターンオフおよびターンオンの場合に対応する
出力スペクトルである。
【図4】信号入力パワーがー14dBmにおける、帰還
ループがターンオフおよびターンオンの場合に対応する
出力スペクトルである。
【図5】信号入力パワーがー10dBmにおける、帰還
ループがターンオフおよびターンオンの場合に対応する
出力スペクトルである。
【図6】帰還が行われない場合の、図1の構造のアイパ
ターンである。
【図7】帰還が行われる場合の、図1の構造のアイパタ
ーンである。
【図8】本発明の原理による構造の、好ましい実施例を
示す概略図である。
【符号の説明】
10  エルビウムドープ光ファイバ増幅器12  融
着接続 14  波長選択結合器 16  結合器14の入力端子 18  結合器14の入力端子 20  結合器14の出力端子 22  融着接続 24  3dB結合器 26  結合器24の入力端子 28  結合器24の入力端子 30  結合器24の出力端子 32  結合器24の出力端子 34  3dB結合器 36  3dB結合器 38  結合器34の入力端子 40  結合器34の入力端子 42  結合器34の出力端子 44  結合器34の出力端子 46  結合器36の入力端子 48  結合器36の入力端子 50  結合器36の出力端子 52  結合器36の出力端子 54  光帰還ループ 56  減衰器 57  ビームエクスパンダ 58  干渉フィルタ 70  エルビウムドープ光ファイバ増幅器72  入
力波長選択結合器 74  結合器72の入力端子 76  結合器72の入力端子 78  結合器72の出力端子 80  出力波長選択結合器 82  結合器80の入力端子 84  結合器80の出力端子 86  結合器80の出力端子 88  光帰還ループ 90  波長選択結合器 92  結合器90の入力端子 94  結合器90の入力端子 96  結合器90の出力端子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  希土類元素がドーピングされた光ファ
    イバと、前記ドーピングされた光ファイバをポンピング
    するために結合されたポンピング手段と、信号を前記光
    ファイバに結合させるために適合された入力端子と、前
    記ドーピングされた光ファイバの出力端子と、前記ドー
    ピングされた光ファイバの入力端子の間に挿入された光
    帰還ループと、ポンピング手段の周波数と前記入力端子
    に供給される信号の周波数以外の周波数を有する信号を
    通過させるための、前記帰還ループに結合された波長選
    択手段と、前記ドーピングされた光ファイバによって増
    幅された信号を受信するために結合された出力端子とか
    らなることを特徴とする光ファイバ増幅器。
  2. 【請求項2】  前記ドーピングされた光ファイバがエ
    ルビウムによってドーピングされることを特徴とする請
    求項1記載の光ファイバ増幅器。
  3. 【請求項3】  前記波長選択手段が、干渉フィルタを
    含むことを特徴とする請求項2記載の光ファイバ増幅器
  4. 【請求項4】  前記波長選択手段が、干渉フィルタお
    よび減衰器を含むことを特徴とする請求項2記載の光フ
    ァイバ増幅器。
  5. 【請求項5】  前記波長選択手段が、波長選択結合器
    を含むことを特徴とする請求項2記載の光ファイバ増幅
    器。
  6. 【請求項6】  さらに、前記ポンピング手段、前記帰
    還ループおよび前記入力端子からの信号を前記ドーピン
    グされた光ファイバに結合するための、波長選択結合器
    を含むことを特徴とする請求項2記載の光ファイバ増幅
    器。
  7. 【請求項7】  さらに、前記光帰還ループを前記ドー
    ピングされた光ファイバの出力端子に結合する、第一の
    3dB結合器を含むことを特徴とする請求項4記載の光
    ファイバ増幅器。
  8. 【請求項8】  さらに、前記ポンピング手段および前
    記帰還ループからの信号を前記ドーピングされた光ファ
    イバに結合する、波長選択結合器を含むことを特徴とす
    る請求項7記載の光ファイバ増幅器。
  9. 【請求項9】  前記波長選択手段が、前記帰還ループ
    によって通過される信号を、増幅された自然放出波長に
    限定するために適合されることを特徴とする請求項1記
    載の光ファイバ増幅器。
JP4029926A 1991-01-31 1992-01-22 光ファイバ増幅器 Expired - Lifetime JPH07117670B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US648713 1991-01-31
US07/648,713 US5088095A (en) 1991-01-31 1991-01-31 Gain stabilized fiber amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04318526A true JPH04318526A (ja) 1992-11-10
JPH07117670B2 JPH07117670B2 (ja) 1995-12-18

Family

ID=24601926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4029926A Expired - Lifetime JPH07117670B2 (ja) 1991-01-31 1992-01-22 光ファイバ増幅器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5088095A (ja)
EP (1) EP0497491B1 (ja)
JP (1) JPH07117670B2 (ja)
CA (1) CA2056642C (ja)
DE (1) DE69204483T2 (ja)

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