JPH0530253B2 - - Google Patents
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- JPH0530253B2 JPH0530253B2 JP61159738A JP15973886A JPH0530253B2 JP H0530253 B2 JPH0530253 B2 JP H0530253B2 JP 61159738 A JP61159738 A JP 61159738A JP 15973886 A JP15973886 A JP 15973886A JP H0530253 B2 JPH0530253 B2 JP H0530253B2
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- optical
- signal
- excitation light
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光フアイバの誘導ブリユアン効果を
用いて信号光を光フアイバ内で増幅する光信号増
幅方法およびそれを実施するための装置に関す
る。
用いて信号光を光フアイバ内で増幅する光信号増
幅方法およびそれを実施するための装置に関す
る。
近年の高性能な単一軸モード半導体レーザと低
損失な単一モード光フアイバの開発に伴つて、伝
送速度が2Gb／ｓ以上で、かつ伝送距離が100Km
以上というような高速・長距離光通信システムが
実験室レベルでは実現可能になつた。そして、光
フアイバの広帯域性を生かして、さらに伝送容量
の拡大を図ることを目的として、周波数の異なる
複数の光を高密度に多重して伝送させる周波数多
重光通信システムが検討されつつある。
損失な単一モード光フアイバの開発に伴つて、伝
送速度が2Gb／ｓ以上で、かつ伝送距離が100Km
以上というような高速・長距離光通信システムが
実験室レベルでは実現可能になつた。そして、光
フアイバの広帯域性を生かして、さらに伝送容量
の拡大を図ることを目的として、周波数の異なる
複数の光を高密度に多重して伝送させる周波数多
重光通信システムが検討されつつある。
この周波数多重光通信システムでは、周波数の
近接した信号光を合分波するために光合分波回路
が不可決である。しかしながら、現状の光合分波
回路はその挿入損失が大きく、そのために周波数
多重光通信システムでは伝送距離を長くできない
という問題がある。
近接した信号光を合分波するために光合分波回路
が不可決である。しかしながら、現状の光合分波
回路はその挿入損失が大きく、そのために周波数
多重光通信システムでは伝送距離を長くできない
という問題がある。
この様な挿入損失の補償を行う方法として、近
年、信号光を直接増幅する光増幅に関する研究が
活発に行われている。その有力な一手段として、
光フアイバの誘導散乱効果を用いる方式がある
〔オプテイカル・エンジニアリング（Optical
Engineering），第24巻，1985年，600〜608ペー
ジ〕。使用する誘導散乱効果としては、誘導ラマ
ン効果，誘導ブリユアン効果，誘導四光子混合効
果などが知られている。その中でも、誘導ブリユ
アン効果は、その増幅利得係数が非常に大きいこ
とから、他の誘導散乱効果を用いる場合に比べ
て、励起光パワーが小さくても増幅度を大きく取
れるという特徴があり、最も有用である。
年、信号光を直接増幅する光増幅に関する研究が
活発に行われている。その有力な一手段として、
光フアイバの誘導散乱効果を用いる方式がある
〔オプテイカル・エンジニアリング（Optical
Engineering），第24巻，1985年，600〜608ペー
ジ〕。使用する誘導散乱効果としては、誘導ラマ
ン効果，誘導ブリユアン効果，誘導四光子混合効
果などが知られている。その中でも、誘導ブリユ
アン効果は、その増幅利得係数が非常に大きいこ
とから、他の誘導散乱効果を用いる場合に比べ
て、励起光パワーが小さくても増幅度を大きく取
れるという特徴があり、最も有用である。
この誘導ブリユアン効果を用いて信号光を増幅
するには、信号光とともにその周波数よりもブリ
ユアンシフト量だけ周波数の大きな励起光を、信
号光とは逆方向に伝搬する様に光フアイバに入射
させる。このときに得られる増幅度Ｇは、次式で
表される。
するには、信号光とともにその周波数よりもブリ
ユアンシフト量だけ周波数の大きな励起光を、信
号光とは逆方向に伝搬する様に光フアイバに入射
させる。このときに得られる増幅度Ｇは、次式で
表される。
Ｇ＝exp（gB・Ｐ／Ａ・Le） ……(1)
Le＝１−e-〓l／α ……(2)
ただし、gBはピークの誘導ブリユアン利得係数
（4.6×10-11ｍ／Ｗ）、Ｐは光フアイバへの励起入
力パワー、Ａはコア実効断面積、αは光フアイバ
の伝送損失、ｌはフアイバ長である。ここで、
Leは増幅に寄与する正味のフアイバ長を与え、
実効長と呼ばれている。
（4.6×10-11ｍ／Ｗ）、Ｐは光フアイバへの励起入
力パワー、Ａはコア実効断面積、αは光フアイバ
の伝送損失、ｌはフアイバ長である。ここで、
Leは増幅に寄与する正味のフアイバ長を与え、
実効長と呼ばれている。
誘導ブリユアン効果を用いた光信号増幅では、
前述の様に低い励起入力で大きな増幅度が得られ
るという特徴がある。しかしながら、その利得帯
域幅（ブリユアン利得帯域幅）は高々数10MHz程
度と狭く、周波数多重信号光を増幅することは従
来は困難であつた。
前述の様に低い励起入力で大きな増幅度が得られ
るという特徴がある。しかしながら、その利得帯
域幅（ブリユアン利得帯域幅）は高々数10MHz程
度と狭く、周波数多重信号光を増幅することは従
来は困難であつた。
この解決法としては、例えば、各々の周波数の
信号光に対応した複数の励起光源を用いることが
考えられる。しかし、複数の励起光源を用いる
と、装置が大掛りになる上に、価格が高くなつて
しまうという欠点がある。また、多数の励起光源
を保守しなければならず、この装置の信頼性を大
幅に損なうという問題点を新たに生じてしまう。
信号光に対応した複数の励起光源を用いることが
考えられる。しかし、複数の励起光源を用いる
と、装置が大掛りになる上に、価格が高くなつて
しまうという欠点がある。また、多数の励起光源
を保守しなければならず、この装置の信頼性を大
幅に損なうという問題点を新たに生じてしまう。
本発明の目的は、以上述べたような従来の欠点
を除去し、信頼性などを損なうことなく周波数多
重信号光の増幅を可能とした、光フアイバ内誘導
ブリユアン効果を用いた光信号増幅方法およびそ
れを実施するための装置を提供することにある。
を除去し、信頼性などを損なうことなく周波数多
重信号光の増幅を可能とした、光フアイバ内誘導
ブリユアン効果を用いた光信号増幅方法およびそ
れを実施するための装置を提供することにある。
本発明の光信号増幅方法は、光フアイバの一端
から励起光を入射させ、前記光フアイバの他端か
らそれぞれの周波数がsi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）
の信号光を入射させて、前記光フアイバ内の誘導
ブリユアン効果によつて前記信号光を増幅する光
信号増幅方法において、前記励起光を変調するこ
とによつて少なくともpi（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）の周波数成分を生ぜしめ、かつ、 pi−si＝νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすようにすることを特徴とする。
から励起光を入射させ、前記光フアイバの他端か
らそれぞれの周波数がsi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）
の信号光を入射させて、前記光フアイバ内の誘導
ブリユアン効果によつて前記信号光を増幅する光
信号増幅方法において、前記励起光を変調するこ
とによつて少なくともpi（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）の周波数成分を生ぜしめ、かつ、 pi−si＝νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすようにすることを特徴とする。
本発明の光信号増幅装置は、光フアイバと、こ
の光フアイバの一端に入射させる励起光を出射す
る励起光源と、それぞれの周波数がsi（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）の信号光を合波し、合波した信号
光を前記光フアイバの他端から入射させる手段
と、前記光フアイバ内の誘導ブリユアン効果によ
つて増幅された前記信号光を前記励起光と分離し
て取り出す手段と、少なくともpi（ｉ＝１，２，
……，Ｎ）の周波数成分を生ぜしめ、かつ、 pi−si＝νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすように、前記励起光源を変調する
変調手段とを備えたことを特徴とする。
の光フアイバの一端に入射させる励起光を出射す
る励起光源と、それぞれの周波数がsi（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）の信号光を合波し、合波した信号
光を前記光フアイバの他端から入射させる手段
と、前記光フアイバ内の誘導ブリユアン効果によ
つて増幅された前記信号光を前記励起光と分離し
て取り出す手段と、少なくともpi（ｉ＝１，２，
……，Ｎ）の周波数成分を生ぜしめ、かつ、 pi−si＝νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすように、前記励起光源を変調する
変調手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の光信号増幅方法およびそれを実施する
ための装置では、励起光を適切な変調手段によつ
て変調し、少なくともpi（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）の周波数成分を生ぜしめている。その結果、
pi−si＝νBとすることにより、たとえ励起光源は
１個であつても、周波数多重信号光の増幅ができ
るようになり、低価格で信頼性に優れた光信号増
幅が実現できる。
ための装置では、励起光を適切な変調手段によつ
て変調し、少なくともpi（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）の周波数成分を生ぜしめている。その結果、
pi−si＝νBとすることにより、たとえ励起光源は
１個であつても、周波数多重信号光の増幅ができ
るようになり、低価格で信頼性に優れた光信号増
幅が実現できる。
本発明では、励起光の変調によつて生じたpi
の周波数成分の光パワーをPpiとすると、周波数
siの信号光は、 Gsi＝exp（gB・Ppi／Ａ・Le） ……(3) だけ増幅できる。
の周波数成分の光パワーをPpiとすると、周波数
siの信号光は、 Gsi＝exp（gB・Ppi／Ａ・Le） ……(3) だけ増幅できる。
ここで、励起光の変調方式としては、少なくと
もpi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の周波数成分を生
ぜしめればよいので、強度変調，周波数変調，位
相変調などのいずれの方式を用いてもよい。
もpi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の周波数成分を生
ぜしめればよいので、強度変調，周波数変調，位
相変調などのいずれの方式を用いてもよい。
なお、本発明では励起光が変調されているの
で、それによつて増幅度に時間変動が生ずる恐れ
がある。しかしながら、誘導ブリユアン効果を用
いた増幅では、信号光は励起光とは逆方向に光フ
アイバ中を伝搬するので、信号光が実効長Leの
光フアイバを伝搬するのに要する時間である
Le／ｃより短い周期の時間変動は生じない。し
たがつて、変調周期をLe／ｃより十分に短くす
れば、この問題は回避できる。
で、それによつて増幅度に時間変動が生ずる恐れ
がある。しかしながら、誘導ブリユアン効果を用
いた増幅では、信号光は励起光とは逆方向に光フ
アイバ中を伝搬するので、信号光が実効長Leの
光フアイバを伝搬するのに要する時間である
Le／ｃより短い周期の時間変動は生じない。し
たがつて、変調周期をLe／ｃより十分に短くす
れば、この問題は回避できる。
次に、図面を参照して本発明の光信号増幅方法
およびそれを実施するための装置について詳細に
説明する。
およびそれを実施するための装置について詳細に
説明する。
第１図は本発明の光信号増幅方法の一実施例に
用いられる光信号増幅装置の一例を示す。この例
では、３波多重信号光を増幅する構成となつてい
る。
用いられる光信号増幅装置の一例を示す。この例
では、３波多重信号光を増幅する構成となつてい
る。
第１図において、信号光源１１，１２，１３及
び励起光源８は、いずれも波長1.3μｍ帯の
InGaAsP／InP分布帰還型半導体レーザ、外部変
調器２１，２２，２３はLiNbO3位相変調器、光
フアイバ４は、コア径が10μｍ，フアイバ長が
100Km，波長1.3μｍでの伝送損失が0.38dB／Kmの
単一モードシリカフアイバである。光合波器５及
び光分波器７は、いずれもTi拡散によつて
LiNbO3の基板にマツハツエンダ干渉型光導波路
を作成し、それを２段縦続接続したものであり、
入出力用に光フアイバピツグテイルが付いてい
る。ここで、この素子の損失は約8dBである。ま
た、励起光を光フアイバ４に入射させるための方
向性結合器６には、分岐比が１対0.5である単一
モード光フアイバカツプラを用いている。
び励起光源８は、いずれも波長1.3μｍ帯の
InGaAsP／InP分布帰還型半導体レーザ、外部変
調器２１，２２，２３はLiNbO3位相変調器、光
フアイバ４は、コア径が10μｍ，フアイバ長が
100Km，波長1.3μｍでの伝送損失が0.38dB／Kmの
単一モードシリカフアイバである。光合波器５及
び光分波器７は、いずれもTi拡散によつて
LiNbO3の基板にマツハツエンダ干渉型光導波路
を作成し、それを２段縦続接続したものであり、
入出力用に光フアイバピツグテイルが付いてい
る。ここで、この素子の損失は約8dBである。ま
た、励起光を光フアイバ４に入射させるための方
向性結合器６には、分岐比が１対0.5である単一
モード光フアイバカツプラを用いている。
この実施例において、半導体レーザ１１，１
２，１３から出射された信号光は、それぞれ、
LiNbO3位相変調器２１，２２，２３の電気信号
入力端子３１，３２，３３に印加された32Mb／
ｓの２値符号電気パルスによつて位相シフト量π
に位相変調されている。位相変調された各信号光
の各周波数は、s1，s2，s3であり、各々の信号
光の中心周波数の間隔は3GHzになるように設定
されている。そして、光合波器５によつて多重さ
れた後に光フアイバ４に結合されている。
２，１３から出射された信号光は、それぞれ、
LiNbO3位相変調器２１，２２，２３の電気信号
入力端子３１，３２，３３に印加された32Mb／
ｓの２値符号電気パルスによつて位相シフト量π
に位相変調されている。位相変調された各信号光
の各周波数は、s1，s2，s3であり、各々の信号
光の中心周波数の間隔は3GHzになるように設定
されている。そして、光合波器５によつて多重さ
れた後に光フアイバ４に結合されている。
一方、励起光源である半導体レーザ８は、変調
電源９によつて直接周波数変調されている。ここ
で、この半導体レーザの単位電流あたりの周波数
偏移量は約200Hz／mAであつた。したがつて、
本実施例では、前述の周波数多重信号光の増幅を
実現するために、3GHz間隔の周波数成分（p1，
p2，p3）を生ずる様に、第２図に示した印加電
流によつて周波数変調を行つている。また、変調
周期は約15nsであり、Le／ｃよりも十分に小さ
くなる様に選んでいる。そして、この励起光は単
一モード光フアイバカツプラ６を通じて光フアイ
バ４に結合されている。光フアイバ４内の誘導ブ
リユアン効果によつて増幅された信号光は、光分
波器７により励起光と分離して取り出される。
電源９によつて直接周波数変調されている。ここ
で、この半導体レーザの単位電流あたりの周波数
偏移量は約200Hz／mAであつた。したがつて、
本実施例では、前述の周波数多重信号光の増幅を
実現するために、3GHz間隔の周波数成分（p1，
p2，p3）を生ずる様に、第２図に示した印加電
流によつて周波数変調を行つている。また、変調
周期は約15nsであり、Le／ｃよりも十分に小さ
くなる様に選んでいる。そして、この励起光は単
一モード光フアイバカツプラ６を通じて光フアイ
バ４に結合されている。光フアイバ４内の誘導ブ
リユアン効果によつて増幅された信号光は、光分
波器７により励起光と分離して取り出される。
第３図は、第２図の印加電流によつて周波数変
調された励起光および周波数多重信号光の周波数
の関係を示した図である。励起光と信号光の周波
数は、pi−si＝13GHz（ｉ＝１，２，３）であ
り、波長1.3μｍ帯でのブリユアンシフト量と一致
させている。この実施例では、励起光のフアイバ
入力パワー約６ｍＷであり、このときのpi（ｉ＝
１，２，３）の周波数成分は各々約１ｍＷであつ
た。そして、増幅度として約25dBの値が得られ
た。この値は、(3)式から見積もられた値とほぼ一
致した。
調された励起光および周波数多重信号光の周波数
の関係を示した図である。励起光と信号光の周波
数は、pi−si＝13GHz（ｉ＝１，２，３）であ
り、波長1.3μｍ帯でのブリユアンシフト量と一致
させている。この実施例では、励起光のフアイバ
入力パワー約６ｍＷであり、このときのpi（ｉ＝
１，２，３）の周波数成分は各々約１ｍＷであつ
た。そして、増幅度として約25dBの値が得られ
た。この値は、(3)式から見積もられた値とほぼ一
致した。
上記においては、本発明による光信号増幅方法
および光信号増幅装置について一実施例を用いて
説明したが、本発明はこの実施例に限られること
なくいくつかの変形が考えられる。
および光信号増幅装置について一実施例を用いて
説明したが、本発明はこの実施例に限られること
なくいくつかの変形が考えられる。
例えば、本実施例では、励起光源の変調方式と
して周波数変調を用いたが、強度変調や位相変調
などの他の変調方法を採用してもよい。また、励
起光源８にはInGaAsP／InP半導体レーザを用い
たが、他の材料の半導体レーザ、あるいは固体レ
ーザ，ガスレーザなどの他種のレーザでもよい。
さらに、光フアイバは、分散シフトフアイバをは
じめとして、GeO2，P2O5などのその他の組成の
光フアイバを使用してもよい。さらにまた、光合
分波器や方向性結合器は、その所要性能を有する
限り、いかなる構造，種類であつても良いことは
言うまでもない。
して周波数変調を用いたが、強度変調や位相変調
などの他の変調方法を採用してもよい。また、励
起光源８にはInGaAsP／InP半導体レーザを用い
たが、他の材料の半導体レーザ、あるいは固体レ
ーザ，ガスレーザなどの他種のレーザでもよい。
さらに、光フアイバは、分散シフトフアイバをは
じめとして、GeO2，P2O5などのその他の組成の
光フアイバを使用してもよい。さらにまた、光合
分波器や方向性結合器は、その所要性能を有する
限り、いかなる構造，種類であつても良いことは
言うまでもない。
以上説明したように、本発明による光信号増幅
方法および装置では、励起光源に適切な変調を加
えることによつて、周波数多重信号光の増幅に必
要な周波数成分を生ぜしめている。
方法および装置では、励起光源に適切な変調を加
えることによつて、周波数多重信号光の増幅に必
要な周波数成分を生ぜしめている。
その結果、たとえ励起光源が１個であつても、
誘導ブリユアン効果を用いた周波数多重信号光の
増幅が可能になるという利点がある。そして、低
価格でかつ信頼性の優れた、光信号増幅方法およ
びそれを実施するための装置が得られるという利
点がある。
誘導ブリユアン効果を用いた周波数多重信号光の
増幅が可能になるという利点がある。そして、低
価格でかつ信頼性の優れた、光信号増幅方法およ
びそれを実施するための装置が得られるという利
点がある。
第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図
は、本発明の一実施例における励起光源の変調電
流波形を示す図、第３図は、本発明の一実施例に
おける励起光と信号光の周波数の関係を示す図で
ある。 １１，１２，１３…信号光源、２１，２２，２
３…外部変調器、３１，３２，３３…電気信号入
力端子、４…光フアイバ、５…光合波器、６…方
向性結合器、７…光分波器、８…励起光源、９…
変調電源。
は、本発明の一実施例における励起光源の変調電
流波形を示す図、第３図は、本発明の一実施例に
おける励起光と信号光の周波数の関係を示す図で
ある。 １１，１２，１３…信号光源、２１，２２，２
３…外部変調器、３１，３２，３３…電気信号入
力端子、４…光フアイバ、５…光合波器、６…方
向性結合器、７…光分波器、８…励起光源、９…
変調電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバの一端から励起光を入射させ、前
記光フアイバの他端からそれぞれの周波数がsi
（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の信号光を入射させて、
前記光フアイバ内の誘導ブリユアン効果によつて
前記信号光を増幅する光信号増幅方法において、
前記励起光を変調することによつて少なくとも
pi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の周波数成分を生ぜ
しめ、かつ、 pi−si＝νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすようにすることを特徴とする光信
号増幅方法。 ２ 光フアイバと、この光フアイバの一端に入射
させる励起光を出射する励起光源と、それぞれの
周波数がsi（ｉ＝０，２，……，Ｎ）の信号光を
合波し、合波した信号光を前記光フアイバの他端
から入射させる手段と、前記光フアイバ内の誘導
ブリユアン効果によつて増幅された前記信号光を
前記励起光と分離して取り出す手段と、少なくと
もpi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の周波数成分を生
ぜしめ、かつ、 pi−si＝ νB（ｉ＝１，２，……，Ｎ） （νB：光フアイバのブリユアンシフト量） の条件を満たすように、前記励起光源を変調する
変調手段とを備えたことを特徴とする光信号増幅
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159738A JPS6317434A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 光信号増幅方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159738A JPS6317434A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 光信号増幅方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317434A JPS6317434A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0530253B2 true JPH0530253B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=15700188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61159738A Granted JPS6317434A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 光信号増幅方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6317434A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0635363U (ja) * | 1992-10-13 | 1994-05-10 | 宮脇建設有限会社 | 旋回系重機用方向指示装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758377B2 (ja) * | 1988-12-12 | 1995-06-21 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ型光増幅器 |
| JP4965977B2 (ja) * | 2006-11-21 | 2012-07-04 | 東芝機械株式会社 | 液体ホーニング装置のピンチバルブ破損検知装置 |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61159738A patent/JPS6317434A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0635363U (ja) * | 1992-10-13 | 1994-05-10 | 宮脇建設有限会社 | 旋回系重機用方向指示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6317434A (ja) | 1988-01-25 |
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