JPH06102546A - 高エネルギパルス用のパワーリミッタを備えた光通信システム - Google Patents

高エネルギパルス用のパワーリミッタを備えた光通信システム

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JPH06102546A
JPH06102546A JP5086488A JP8648893A JPH06102546A JP H06102546 A JPH06102546 A JP H06102546A JP 5086488 A JP5086488 A JP 5086488A JP 8648893 A JP8648893 A JP 8648893A JP H06102546 A JPH06102546 A JP H06102546A
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JP
Japan
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optical
communication system
power
power limiter
optical waveguide
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JP5086488A
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English (en)
Inventor
Chesnoy Jose
ジョゼ・シェノワ
Thomas Pfeifer
トーマス・プファィファー
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Alcatel Lucent NV
Original Assignee
Alcatel NV
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/3526Non-linear optics using two-photon emission or absorption processes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/3523Non-linear absorption changing by light, e.g. bleaching

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光ファイバの破損等による光ファ
イバリンクにおける切断の場合に光ダイオードのような
システム素子が損傷を受けないようにした光導波体上で
光信号を送信する通信システムるを得ることを目的とす
る。 【構成】 光学増幅器1 、送信端における電気・光変換
器2 、および受信端における光・電気変換器3 を含む光
導波体5 上で光信号を送信する通信システムの光通信路
が、吸収係数が光入力パワーの増加と共に増加するパワ
ーリミッタ4, 4を具備していることを特徴とする。パワ
ーリミッタは吸収が2光子プロセスである吸収材料から
形成されたドープされた光導波体から構成され、吸収材
料としてはネオジムNd或いはツリウムTmが微細結晶
の形態で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも1つの光学
増幅器、送信端における電気・光変換器、および受信端
における少なくとも1つの光・電気変換器を含む光導波
体上で光信号を送信する通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】このようなシステムは、文献(B.Wed
ding氏:“10 Gbit/s to 260000 Subscribers Using Op
tical Amplifier Distribution Network”Contribution
for ICC/Supercomm '92,Optical Communications 300
Level Session,“Impact ofOptical Amplifiers on N
etwork Architectures ”)に示されている。
【0003】伝送リンクが光ファイバリンクであるこの
ような光通信システムにおいて、光増幅器は光導波体を
通って伝送された光信号を増幅するように機能する。
【0004】以下に示された実施例において選択された
光増幅器は光ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器
は例えばEP 0 457 349A2に示されている。
【0005】このような光ファイバ増幅器においてf、
光導波体の一部分にドープされているエルビウムイオン
はポンプ源によって放射されたポンプ光によって基底状
態から励起状態に上昇され、イオンは励起状態から自然
的または刺激された放射のいずれかにより基底状態に低
下する。刺激された放射は、ドープされた光導波体の一
部分を通って進む増幅されるべき光信号によって励起さ
れる。自然的放射はまた光導波体のドープされた部分に
おいて増幅される。この増幅された自然放射(ASE)
は光ファイバ増幅器に対して内部に雑音を生じさせる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のシステムにおい
て、例えばファイバ破損または光ファイバコネクタの分
離による光ファイバリンクにおける切断の場合、光ダイ
オードのようなシステム素子は損傷を受ける危険性があ
る。
【0007】これについて以下説明する:光ファイバリ
ンクにおける破損の結果、光増幅器へのパワー入力はゼ
ロに減少する。ポンププロセスはパワー入力から独立し
ているため、パワー入力が低下しても、エネルギは完全
なポピュレーション反転が発生するようにドープされた
光導波体部分にポンプされる。自然放射から結果的に発
生し、光ファイバリンクのインターフェイスで反射され
た光が、例えばエルビウムイオンのような活性レーザ媒
体が反転状態にあるドープされた光導波体の一部分を通
過したとき、蓄積されたエネルギは突然放射される。シ
ステム素子に危険な高エネルギパルスが放射される。
【0008】これらの巨大なパルスは信号流の方向にお
よびその反対方向の両方に伝播する。エルビウムドープ
光ファイバ増幅器の場合、巨大なパルスの波長は1520nm
乃至1570nmの範囲である。
【0009】このような光ファイバ増幅器は光通信シス
テムだけに使用されるものではない。それらはまた測
定、試験または段階的設備を可能にするためにこのよう
なシステムの立ち上りを行わせる装置または仮設セット
において使用される。反射面はこれらのセット中に意図
的にまたは意図的でなく挿入され、増幅器によって増幅
された光の背面反射を生じさせる。このような反射面は
特に接続素子または光導波体の切断部によって形成され
る。
【0010】ドープされた光導波体の部分を持つ光増幅
器は、例えば意図的でない背面反射にさらされた場合、
このような高い利得を有し、それは“Qスイッチング”
と呼ばれる現象のためにレーザ発振器に変化する。これ
はシステム素子に損傷を与える高エネルギパルスも生じ
させる。このような損傷をどのようにして避けるかとい
う問題に対する既知の解決方法は、光伝送路中に1つ以
上の光分離器を挿入することである。これらの分離器は
1方向だけに光を伝送することが可能であり、それによ
って背面反射が防止される。したがって、光増幅器はレ
ーザ発振器として動作することを阻止されることができ
る。光分離器は最も複雑な、したがって光導波体を備え
たシステムまたは光増幅器において最も高価な受動素子
である。本発明の目的は、システム素子が高エネルギパ
ルスにより損傷を与えられる危険が取除かれた光増幅器
を含む光通信システムを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明の通
信システムによって達成される。本発明の通信システム
は、少なくとも1つの光学増幅器、送信端における電気
・光変換器、および受信端における少なくとも1つの光
・電気変換器を含む光導波体上で光信号を送信する通信
システムにおいて、光通信路は、吸収係数が光入力パワ
ーの増加と共に増加するパワーリミッタを具備している
ことを特徴とする。本発明のさらに有効な実施態様は請
求項2乃至9において限定されている。
【0012】
【実施例】図1は、光導波体5によって相互接続される
送信端における電気・光変換器2および受信端における
光・電気変換器3を備えた光通信システムを示す。送信
端に電気・光変換器を、また受信端に2つ以上の分配さ
れた光・電気変換器を備えた通信システムも可能であ
る。これは本発明にとって重要ではない。
【0013】図1の通信システムは、さらに光ファイバ
増幅器1および2つのパワーリミッタ4を含む。この実
施例において、光信号の伝播の方向で見て1つのパワー
リミッタ4は光ファイバ増幅器の前方に、1つは増幅器
の後方に配置され、それらはドープされた光導波体の一
部分として構成される。2つのパワーリミッタは、通常
のスプライス技術を使用して光ファイバ増幅器1および
光導波体5に接合される。
【0014】パワーリミッタはまた例えば光増幅器の前
方および後方の各光導波体の破損箇所において信号路に
挿入される吸収材料のプレートレットのような異なった
構成にされてもよい。
【0015】この吸収材料は以下に示された特性を有す
る。電気・光変換器2の背後にパワーリミッタの1つ
を、また光・電気変換器3の正面に他の1つを配置する
こともできる。これは巨大パルスの影響からこれらのシ
ステム素子を保護する。
【0016】実際の使用において、光ファイバ増幅器は
また縦続的に配置される。その場合、個々の光ファイバ
増幅器間の各リンクは1つのパワーリミッタを含む。
【0017】パワーリミッタは以下の特性を有する。パ
ワーリミッタは通常の光パワー(数十mw)および例えば
ほとんど減衰されないλ=1550nmの波長を持つ光信号を
通過させる。比較すると、それは巨大パルス(ワット範
囲)のものに対応する光パワーを強く減衰する。
【0018】これは図2に示されている。パワー比率: T=P(L)/P0 はリミッタに対する光パワー入力P0 の関数として示さ
れている。P(L)は長さLのパワーリミッタの光パワ
ー出力である。
【0019】パワーリミッタにおける減衰の依存性は、
高パワー光放射線が反比例的に減衰されるように図2に
示されているように非直線的であることが好ましい。
【0020】パワーリミッタにおけるこの減衰は光散乱
および、または吸収によって行われることができる。パ
ワーリミッタは、吸収が2光子プロセスである吸収材料
から形成されることが好ましい。この材料は光入力パワ
ーの特に適した非直線依存性を示す。この吸収は文献
(Y.R.Shen 氏による“The Principles of Nonlin
ear Optics”,John Wiley & Sons , 202乃至 210頁)
に示されているが、本発明は特定の材料および光導波体
との関連はない。
【0021】上記の要求は、例えば2光子プロセスによ
る吸収材料から形成されたドープされた光導波体の一部
分によって満足される。このような吸収材料は、例えば
ネオジムNdまたはツリウムTmである。
【0022】光導波体におけるドーパントおよびトープ
濃度の適切な選択によって、2光子吸収が発生させられ
る。パワーリミッタの減衰はドープされた光導波体の一
部分の長さによって決定される。
【0023】図3中に一例として与えられた光ファイバ
増幅器は、動作が上記の文献から知られる以下の素子を
含む:例えばエルビウムイオンによりドープされ、ポン
プ源によって供給された励起エネルギを累算できるドー
プされた光導波体33の一部分。光導波体33の一部分は2
つの端部35,36を有する。
【0024】ポンプ光を放射するポンプ源30。ポンプ光
結合手段。これらの手段はポンプ光結合ファイバ31およ
び結合器32から構成される。それらの機能はドープされ
た光導波体33の部分にポンプ光を供給することである。
【0025】ここにおいて光導波体の一部分の形態で示
されたパワーリミッタ4は、微細結晶の形態でコア中で
分配された半導体吸収材料を持つコアを含む。この材料
は、光入力パワーの増加と共に増加する吸収係数を有す
るように選択される。吸収は2光子プロセスである。
【0026】吸収材料はII−VI族半導体、特にカド
ミウムテルルCdTeであることが好ましい。
【0027】パワーリミッタは、スプライス34によって
ドープされた光導波体33の一部分と直列に接続されてい
ることが好ましい。
【0028】ドープ媒体がイオン化されたエルビウムE
+++ である場合、吸収半導体材料は 750nm乃至1550nm
の波長に対応したバンドギャップを有する。
【0029】半導体微細結晶によりドープされたガラス
はそれらの2光子吸収に関して検査された:0.2cm/GWの
係数は、縦方向の吸収が無視できる程度に小さい(光子
のエネルギがバンドギャップより小さい)場合にF.C
antoおよびE.Miesak 氏他によって測定された(CLE
O'88 ,Poster WM41 )。これらの結果は、光導波体に
適用されることができる。
【0030】このような係数(0.2cm/GW)によって、光
通信システムにおいて5W(10MW/cm2 )のパワーを
越えないことを保証する場合、含まれる損失は30dBで
あり、光導波体として構成されたパワーリミッタは30m
の長さを有していなければならない。50mWのパワーの
対応した損失は 0.3dBである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパワーリミッタを備えた光通信シ
ステムの一実施例の概略図。
【図2】リミッタに対する光パワー入力の関数としてパ
ワーリミッタの減衰を示したグラフ。
【図3】光通信システム用のパワーリミッタを備えた光
ファイバ増幅器の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・プファィファー ドイツ連邦共和国、デー − 7000 シュ ツットガルト 80、レンツキルヒャー・シ ュトラーセ 5アー

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの光学増幅器、送信端に
    おける電気・光変換器、および受信端における少なくと
    も1つの光・電気変換器を含む光導波体上で光信号を送
    信する通信システムにおいて、 光通信路は、吸収係数が光入力パワーの増加と共に増加
    するパワーリミッタを具備していることを特徴とする通
    信システム。
  2. 【請求項2】 パワーリミッタは吸収が2光子プロセス
    である吸収材料から形成されたドープされた光導波体の
    一部分であることを特徴とする請求項1記載の通信シス
    テム。
  3. 【請求項3】 吸収材料はネオジムNdであることを特
    徴とする請求項2記載の通信システム。
  4. 【請求項4】 吸収材料はツリウムTmであることを特
    徴とする請求項2記載の通信システム。
  5. 【請求項5】 パワーリミッタは光吸収および半導体材
    料が微細結晶の形態で分配され、吸収が2光子プロセス
    である光導波体の一部分であることを特徴とする請求項
    1記載の通信システム。
  6. 【請求項6】 吸収材料はII−VI族の半導体材料で
    あることを特徴とする請求項5記載の通信システム。
  7. 【請求項7】 吸収材料はカドミウムテルルCdTeで
    あることを特徴とする請求項6記載の通信システム。
  8. 【請求項8】 光吸収および半導体材料は 750nm乃至15
    50nmの波長に対応したバンドギャップを有している請求
    項7記載の通信システム。
  9. 【請求項9】 パワーリミッタおよび光増幅器はユニッ
    トを形成している請求項1乃至8のいずれか1項記載の
    通信システム用の光増幅器。
JP5086488A 1992-04-13 1993-04-13 高エネルギパルス用のパワーリミッタを備えた光通信システム Pending JPH06102546A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

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FR9204505A FR2689982B1 (fr) 1992-04-13 1992-04-13 Amplificateur optique a fibre et systeme optique comportant cet amplificateur.
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DE9204505 1992-09-02
DE4229292.1 1992-09-02

Publications (1)

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JP (1) JPH06102546A (ja)
CA (1) CA2093724A1 (ja)
DE (1) DE59301374D1 (ja)
DK (1) DK0565993T3 (ja)
ES (1) ES2085067T3 (ja)

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EP0565993B1 (de) 1996-01-10
ES2085067T3 (es) 1996-05-16
CA2093724A1 (en) 1993-10-14
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