JPH0728106A - 光ファイバ増幅器および光信号伝送システム - Google Patents
光ファイバ増幅器および光信号伝送システムInfo
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- JPH0728106A JPH0728106A JP5174075A JP17407593A JPH0728106A JP H0728106 A JPH0728106 A JP H0728106A JP 5174075 A JP5174075 A JP 5174075A JP 17407593 A JP17407593 A JP 17407593A JP H0728106 A JPH0728106 A JP H0728106A
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- polarization
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特定の構造の光ファイバに希土類元素をドー
プすることにより、高利得かつ低ＮＦ特性の得られる光
ファイバ増幅器を提供する。 【構成】 エルビウムをドープされた絶対単一偏波光フ
ァイバ１０１には、合波器１０３を通して、励起光源で
ある０．９８μｍ帯半導体レーザ１０２からの励起光が
入射される。さらに、光バンドパスフィルタ１０７は信
号光を透過し、光アイソレータ１０８と１０９は発振を
防ぐために設置されている。このようにエルビウムドー
プ絶対単一偏波光ファイバ１０１を用いることで、低入
力時に高利得・低ＮＦ特性を実現する。
プすることにより、高利得かつ低ＮＦ特性の得られる光
ファイバ増幅器を提供する。 【構成】 エルビウムをドープされた絶対単一偏波光フ
ァイバ１０１には、合波器１０３を通して、励起光源で
ある０．９８μｍ帯半導体レーザ１０２からの励起光が
入射される。さらに、光バンドパスフィルタ１０７は信
号光を透過し、光アイソレータ１０８と１０９は発振を
防ぐために設置されている。このようにエルビウムドー
プ絶対単一偏波光ファイバ１０１を用いることで、低入
力時に高利得・低ＮＦ特性を実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号光を光直接増幅す
る光ファイバ増幅器及び光信号伝送システムに関する。
る光ファイバ増幅器及び光信号伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】当初、波長０．８μｍ帯半導体レーザと
光ファイバと受光素子を用いて開始された光ファイバ通
信システムは、現在損失のより小さい波長帯である１．
３μｍ帯において実用化がなされている。だが光ファイ
バ自身には、最低損失波長である１．５μｍ帯において
も約０．２ｄＢ／ｋｍの伝搬損失がある。この損失を補
償するために、従来は光ー電気変換装置、電気増幅器、
電気ー光変換装置より構成される中継装置が必要であっ
た。このため、光通信本来の高品質伝送が損なわれる、
将来の符号形式の拡張に対応が難しいなどの問題が生じ
ている。ところが近年、希土類元素をドープした光ファ
イバを用いることにより、光信号を光のままで増幅する
ことが可能となった。この希土類元素としてはエルビウ
ム（Ｅｒ）、プロセオジウム（Ｐｒ）等が報告されてお
り、Ｅｒをドープした場合には１．５μｍ帯信号光が、
Ｐｒの場合には１．３μｍ帯信号光が増幅可能である。
光ファイバ増幅器の用途としては、プリアンプ、インラ
インアンプ、ポストアンプがあるが、いずれにしてもシ
ステムとして高性能を得るためには高利得かつ低ＮＦ特
性が要求される。
光ファイバと受光素子を用いて開始された光ファイバ通
信システムは、現在損失のより小さい波長帯である１．
３μｍ帯において実用化がなされている。だが光ファイ
バ自身には、最低損失波長である１．５μｍ帯において
も約０．２ｄＢ／ｋｍの伝搬損失がある。この損失を補
償するために、従来は光ー電気変換装置、電気増幅器、
電気ー光変換装置より構成される中継装置が必要であっ
た。このため、光通信本来の高品質伝送が損なわれる、
将来の符号形式の拡張に対応が難しいなどの問題が生じ
ている。ところが近年、希土類元素をドープした光ファ
イバを用いることにより、光信号を光のままで増幅する
ことが可能となった。この希土類元素としてはエルビウ
ム（Ｅｒ）、プロセオジウム（Ｐｒ）等が報告されてお
り、Ｅｒをドープした場合には１．５μｍ帯信号光が、
Ｐｒの場合には１．３μｍ帯信号光が増幅可能である。
光ファイバ増幅器の用途としては、プリアンプ、インラ
インアンプ、ポストアンプがあるが、いずれにしてもシ
ステムとして高性能を得るためには高利得かつ低ＮＦ特
性が要求される。
【０００３】信号光を検出する際に観測されるノイズに
は、信号光ショットノイズ、自然放出光ショットノイ
ズ、信号光−自然放出光間ビートノイズ、自然放出光間
ビートノイズ等が存在する。このうち、ポストアンプと
して使用するような光増幅器への入力光量が大きい場合
には反転分布係数により定まる信号光−自然放出光間ビ
ートノイズが支配的であり、プリアンプとして使用する
ような入力光量が小さい場合にはさらに自然放出光間ビ
ートノイズが影響する。
は、信号光ショットノイズ、自然放出光ショットノイ
ズ、信号光−自然放出光間ビートノイズ、自然放出光間
ビートノイズ等が存在する。このうち、ポストアンプと
して使用するような光増幅器への入力光量が大きい場合
には反転分布係数により定まる信号光−自然放出光間ビ
ートノイズが支配的であり、プリアンプとして使用する
ような入力光量が小さい場合にはさらに自然放出光間ビ
ートノイズが影響する。
【０００４】従来、光ファイバ増幅器は本質的に低雑音
増幅器であり、例えばＥｒドープ光ファイバ増幅器（Ｅ
ＤＦＡ）においては、波長０．９８μｍ帯で励起すると
反転分布が完全に形成されるため雑音指数（ＮＦ）は理
論上、量子限界３ｄＢまで低下する事が知られている。
この光ファイバ増幅器の０．９８μｍ帯励起時の雑音特
性については、例えばアイ・イー・イー・イー・フォト
ニクス・テクノロジー・レターズＶｏｌ．２、Ｎｏ．６
（１９９０年）第４１８頁から第４２１頁（ＩＥＥＥ
Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ．６，ｐｐ．４１８−４２
１，１９９０．）に報告されている。しかしながら、小
信号入力時には自然放出光も高利得を得るため、自然放
出光間ビートノイズがＮＦの劣化をもたらす。そのた
め、小信号入力時に低ＮＦを実現するためには、低信号
光利得（＜２０ｄＢ）でなければならない。この増幅さ
れた自然放出光（ＡＳＥ）を除去するために光フィルタ
を挿入した構成の検討は、例えばアイ・イー・イー・イ
ー・フォトニクス・テクノロシ゛ー・レタース゛Ｖｏ
ｌ．２，Ｎｏ．３，（１９９０年）第２０５頁から第２
０７頁（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．３，ｐ
ｐ．２０５−２０７，１９９０．）に報告されている。
増幅器であり、例えばＥｒドープ光ファイバ増幅器（Ｅ
ＤＦＡ）においては、波長０．９８μｍ帯で励起すると
反転分布が完全に形成されるため雑音指数（ＮＦ）は理
論上、量子限界３ｄＢまで低下する事が知られている。
この光ファイバ増幅器の０．９８μｍ帯励起時の雑音特
性については、例えばアイ・イー・イー・イー・フォト
ニクス・テクノロジー・レターズＶｏｌ．２、Ｎｏ．６
（１９９０年）第４１８頁から第４２１頁（ＩＥＥＥ
Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ．６，ｐｐ．４１８−４２
１，１９９０．）に報告されている。しかしながら、小
信号入力時には自然放出光も高利得を得るため、自然放
出光間ビートノイズがＮＦの劣化をもたらす。そのた
め、小信号入力時に低ＮＦを実現するためには、低信号
光利得（＜２０ｄＢ）でなければならない。この増幅さ
れた自然放出光（ＡＳＥ）を除去するために光フィルタ
を挿入した構成の検討は、例えばアイ・イー・イー・イ
ー・フォトニクス・テクノロシ゛ー・レタース゛Ｖｏ
ｌ．２，Ｎｏ．３，（１９９０年）第２０５頁から第２
０７頁（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．３，ｐ
ｐ．２０５−２０７，１９９０．）に報告されている。
【０００５】しかしながら、自然放出光の中で最も高い
利得を受けるのは、信号光波長における成分であり、こ
のＡＳＥは光フィルタにより除去することが不可能であ
る。
利得を受けるのは、信号光波長における成分であり、こ
のＡＳＥは光フィルタにより除去することが不可能であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】小信号光入力時に支配
的となる自然放出光間ビートノイズをさらに低減するた
めには、信号光波長におけるＡＳＥを除去することが不
可欠である。
的となる自然放出光間ビートノイズをさらに低減するた
めには、信号光波長におけるＡＳＥを除去することが不
可欠である。
【０００７】そこで本発明の目的は、希土類ドープ絶対
単一偏波光ファイバにより高損失偏波軸と一致するＡＳ
Ｅの偏光成分を除去することで、あるいは希土類ドープ
偏波面保存光ファイバと偏波依存光アイソレータにより
光アイソレータの偏波面と直交するＡＳＥの偏波成分を
除去することで、光ファイバ増幅器の小信号光入力時に
おける低ＮＦ化を図ることである。さらにそのような低
ＮＦ光ファイバ増幅器を用いることで、より長距離伝送
・高感度受信が可能な光信号伝送システムを構成するこ
とである。
単一偏波光ファイバにより高損失偏波軸と一致するＡＳ
Ｅの偏光成分を除去することで、あるいは希土類ドープ
偏波面保存光ファイバと偏波依存光アイソレータにより
光アイソレータの偏波面と直交するＡＳＥの偏波成分を
除去することで、光ファイバ増幅器の小信号光入力時に
おける低ＮＦ化を図ることである。さらにそのような低
ＮＦ光ファイバ増幅器を用いることで、より長距離伝送
・高感度受信が可能な光信号伝送システムを構成するこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は絶対単一偏波光ファイバのコア部に希土
類元素をドープした希土類ドープ光ファイバと、励起用
光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波長を有する
半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光を信号
光と合波する合波器とを少なくとも有することを特徴と
する。
めに、本発明は絶対単一偏波光ファイバのコア部に希土
類元素をドープした希土類ドープ光ファイバと、励起用
光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波長を有する
半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光を信号
光と合波する合波器とを少なくとも有することを特徴と
する。
【０００９】また、本発明は偏波面保存光ファイバのコ
ア部に希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバ
と、励起用光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波
長を有する半導体レーザと、前記半導体レーザからの励
起光を信号光と合波する合波器と、偏波依存光アイソレ
ータとを少なくとも有し、前記希土類ドープ光ファイバ
の固有偏波軸と前記光アイソレータの偏波面が一致して
いることを特徴とする。
ア部に希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバ
と、励起用光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波
長を有する半導体レーザと、前記半導体レーザからの励
起光を信号光と合波する合波器と、偏波依存光アイソレ
ータとを少なくとも有し、前記希土類ドープ光ファイバ
の固有偏波軸と前記光アイソレータの偏波面が一致して
いることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は信号光源として用いる半導
体レーザと、請求項１記載の光ファイバ増幅器とを少な
くとも有し、信号光の偏波面と前記絶対単一偏波光ファ
イバの低損失偏波軸とが一致することを特徴とする。
体レーザと、請求項１記載の光ファイバ増幅器とを少な
くとも有し、信号光の偏波面と前記絶対単一偏波光ファ
イバの低損失偏波軸とが一致することを特徴とする。
【００１１】また、本発明は信号光源として用いる半導
体レーザと、請求項２記載の光ファイバ増幅器とを少な
くとも有し、信号光の偏波面と前記光アイソレータの偏
波面が一致していることを特徴とする。
体レーザと、請求項２記載の光ファイバ増幅器とを少な
くとも有し、信号光の偏波面と前記光アイソレータの偏
波面が一致していることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明では、希土類元素をドープした絶対単一
偏波光ファイバを用いることで、高損失偏波面に一致し
た偏波成分を持つ自然放出光は増幅されないため、自然
放出光間ビートノイズが支配的な動作条件下でもＮＦを
小さくする作用がある。
偏波光ファイバを用いることで、高損失偏波面に一致し
た偏波成分を持つ自然放出光は増幅されないため、自然
放出光間ビートノイズが支配的な動作条件下でもＮＦを
小さくする作用がある。
【００１３】また本発明では、希土類元素をドープした
偏波面保存光ファイバと偏波面依存型光アイソレータを
用いることで、ＡＳＥのうち信号光の偏波面と直交する
成分を除去するため、自然放出光間ビートノイズが支配
的な動作条件下でもＮＦを小さくする作用がある。
偏波面保存光ファイバと偏波面依存型光アイソレータを
用いることで、ＡＳＥのうち信号光の偏波面と直交する
成分を除去するため、自然放出光間ビートノイズが支配
的な動作条件下でもＮＦを小さくする作用がある。
【００１４】
（実施例１）本発明の第１の実施例である光ファイバ増
幅器１００の構成図を図１に示す。エルビウムをドープ
した絶対単一偏波光ファイバ１０１には、０．９８μｍ
帯で発振する励起用半導体レーザ１０２が、０．９８μ
ｍ帯励起光と１．５μｍ帯信号光を合波する合波器１０
３により接続されている。この０．９８μｍ帯励起光の
偏波面は、光ファイバ１０１の低損失偏波軸と一致させ
てある。偏波無依存型光アイソレータ１０４と１０５
は、高い利得により光ファイバ増幅器が発振するのを防
ぐために設置されている。偏波面保存光ファイバ１０
６、１０７、１０８、１０９は、伝送路上で信号光１１
０の偏波面が変化しないように、偏波軸を一致させて接
続してある。
幅器１００の構成図を図１に示す。エルビウムをドープ
した絶対単一偏波光ファイバ１０１には、０．９８μｍ
帯で発振する励起用半導体レーザ１０２が、０．９８μ
ｍ帯励起光と１．５μｍ帯信号光を合波する合波器１０
３により接続されている。この０．９８μｍ帯励起光の
偏波面は、光ファイバ１０１の低損失偏波軸と一致させ
てある。偏波無依存型光アイソレータ１０４と１０５
は、高い利得により光ファイバ増幅器が発振するのを防
ぐために設置されている。偏波面保存光ファイバ１０
６、１０７、１０８、１０９は、伝送路上で信号光１１
０の偏波面が変化しないように、偏波軸を一致させて接
続してある。
【００１５】一例として、本発明に用いた希土類元素ド
ープ絶対単一偏波光ファイバの構造を図２に示す。高損
失偏波軸をｘ軸に、低損失偏波軸をｙ軸とする。絶対単
一偏波光ファイバは、直交する偏波の伝搬定数差が非常
に大きいため、一方の偏波が遮断状態になるものであ
る。そのためコア内で発生した自然放出光のうち、高損
失偏波軸と一致する成分は伝搬モードに結合しない。従
って、信号光の偏波面を低損失偏波軸に一致させれば、
信号光利得は低下しないのに対し、ＡＳＥのうち直交す
る偏波成分は著しく減少するという効果が得られる。
ープ絶対単一偏波光ファイバの構造を図２に示す。高損
失偏波軸をｘ軸に、低損失偏波軸をｙ軸とする。絶対単
一偏波光ファイバは、直交する偏波の伝搬定数差が非常
に大きいため、一方の偏波が遮断状態になるものであ
る。そのためコア内で発生した自然放出光のうち、高損
失偏波軸と一致する成分は伝搬モードに結合しない。従
って、信号光の偏波面を低損失偏波軸に一致させれば、
信号光利得は低下しないのに対し、ＡＳＥのうち直交す
る偏波成分は著しく減少するという効果が得られる。
【００１６】光ファイバ増幅器の出力とＮＦ特性の評価
系を図３に示す。信号光源である１．５μｍ帯ＤＦＢレ
ーザ３０１からの信号光は、光ファイバ増幅器３０２に
入射、増幅される。光バンドパスフィルタ３０３は、信
号光からＡＳＥ成分を除去するために挿入している。利
得・ＮＦ特性を評価する場合には、光スペクトラムアナ
ライザ３０４を用いる。ＮＦは、信号光波長におけるＡ
ＳＥ光量を測定し光学式評価法により求めた。１．５μ
ｍ帯信号光の偏波面は、光ファイバ増幅器３０２内の絶
対単一偏波光ファイバの偏波面および偏波面保存光ファ
イバ３０５、３０６、３０７と一致させてある。
系を図３に示す。信号光源である１．５μｍ帯ＤＦＢレ
ーザ３０１からの信号光は、光ファイバ増幅器３０２に
入射、増幅される。光バンドパスフィルタ３０３は、信
号光からＡＳＥ成分を除去するために挿入している。利
得・ＮＦ特性を評価する場合には、光スペクトラムアナ
ライザ３０４を用いる。ＮＦは、信号光波長におけるＡ
ＳＥ光量を測定し光学式評価法により求めた。１．５μ
ｍ帯信号光の偏波面は、光ファイバ増幅器３０２内の絶
対単一偏波光ファイバの偏波面および偏波面保存光ファ
イバ３０５、３０６、３０７と一致させてある。
【００１７】エルビウムドープ絶対単一偏波光ファイバ
のエルビウムの添加量は３００ｐｐｍ、長さは２０ｍ、
高損失偏波軸と低損失偏波軸との間の消光比は波長１．
５μｍにおいて４５ｄＢである。光ファイバ増幅器の利
得とＮＦの測定条件は、０．９８μｍ励起光５０ｍＷ、
入力信号光量−４０ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲とした。
のエルビウムの添加量は３００ｐｐｍ、長さは２０ｍ、
高損失偏波軸と低損失偏波軸との間の消光比は波長１．
５μｍにおいて４５ｄＢである。光ファイバ増幅器の利
得とＮＦの測定条件は、０．９８μｍ励起光５０ｍＷ、
入力信号光量−４０ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲とした。
【００１８】図４はエルビウムドープ光ファイバ１０１
の利得・ＮＦ特性を示し、比較のために従来のシングル
モード光ファイバにエルビウムをドープした場合の特性
も黒丸で示す。従来例においては入力光量が−３０ｄＢ
ｍ以下の小信号光入力時には自然放出光間ビートノイズ
のためにＮＦが劣化している。一方本実施例において
は、入力光量が−１５ｄＢｍ以下の広い範囲で、未飽和
利得３８ｄＢ、ＮＦ３．０±０．３ｄＢの特性を得てい
る。このように小信号入力時におけるＮＦの劣化は光バ
ンドパスフィルタのみでは改善されないが、エルビウム
をドープした絶対単一偏波光ファイバを利得媒質に用い
ることで、容易にＮＦの改善が実現された。また同時
に、ＡＳＥが抑圧されるため、信号光の受ける利得が大
きくなった。なお、入力光量が増加する場合には、両者
とも反転分布が低下するため、信号光ー自然放出光間ビ
ートノイズが増加してＮＦが劣化している。入力光量０
ｄＢｍの場合で、利得１５ｄＢ、ＮＦ４．０ｄＢとなっ
た。
の利得・ＮＦ特性を示し、比較のために従来のシングル
モード光ファイバにエルビウムをドープした場合の特性
も黒丸で示す。従来例においては入力光量が−３０ｄＢ
ｍ以下の小信号光入力時には自然放出光間ビートノイズ
のためにＮＦが劣化している。一方本実施例において
は、入力光量が−１５ｄＢｍ以下の広い範囲で、未飽和
利得３８ｄＢ、ＮＦ３．０±０．３ｄＢの特性を得てい
る。このように小信号入力時におけるＮＦの劣化は光バ
ンドパスフィルタのみでは改善されないが、エルビウム
をドープした絶対単一偏波光ファイバを利得媒質に用い
ることで、容易にＮＦの改善が実現された。また同時
に、ＡＳＥが抑圧されるため、信号光の受ける利得が大
きくなった。なお、入力光量が増加する場合には、両者
とも反転分布が低下するため、信号光ー自然放出光間ビ
ートノイズが増加してＮＦが劣化している。入力光量０
ｄＢｍの場合で、利得１５ｄＢ、ＮＦ４．０ｄＢとなっ
た。
【００１９】このように、絶対単一偏波光ファイバを用
いた光ファイバ増幅器においては、高利得時にも低ＮＦ
特性が得られることが示された。従来は低ＮＦを実現す
るためには比較的低利得（〜２０ｄＢ）状態で動作する
必要があったが、本構成によれば低ＮＦ時にも高利得が
得られるため、最低受信電力の飛躍的改善が可能とな
る。従ってこの構成は、信号光波長における自然放出光
成分を低減し、低入力・高利得時においても低ＮＦ特性
を実現する上で他に類を見ない優れた方法である。ま
た、全ての光学系を光ファイバで結合することが現状の
技術でも容易であり、実用上非常に有利である。
いた光ファイバ増幅器においては、高利得時にも低ＮＦ
特性が得られることが示された。従来は低ＮＦを実現す
るためには比較的低利得（〜２０ｄＢ）状態で動作する
必要があったが、本構成によれば低ＮＦ時にも高利得が
得られるため、最低受信電力の飛躍的改善が可能とな
る。従ってこの構成は、信号光波長における自然放出光
成分を低減し、低入力・高利得時においても低ＮＦ特性
を実現する上で他に類を見ない優れた方法である。ま
た、全ての光学系を光ファイバで結合することが現状の
技術でも容易であり、実用上非常に有利である。
【００２０】なお、ここでは光アイソレータを用いた一
方向光ファイバ増幅器について述べているが、光サーキ
ュレータ、ＷＤＭカプラ等を用いた双方向光ファイバ増
幅器においても同等の優れた効果が得られる。また、希
土類元素としてはエルビウムを用いたが、プロセオジウ
ム等でも同様の効果が得られる。さらに励起光源として
は０．９８μｍ帯を用いた場合について述べたが、０．
８２μｍ、１．４８μｍ帯等の他の励起波長においても
同等の効果が得られる。
方向光ファイバ増幅器について述べているが、光サーキ
ュレータ、ＷＤＭカプラ等を用いた双方向光ファイバ増
幅器においても同等の優れた効果が得られる。また、希
土類元素としてはエルビウムを用いたが、プロセオジウ
ム等でも同様の効果が得られる。さらに励起光源として
は０．９８μｍ帯を用いた場合について述べたが、０．
８２μｍ、１．４８μｍ帯等の他の励起波長においても
同等の効果が得られる。
【００２１】（実施例２）本発明の第２の実施例である
光ファイバ増幅器５００の構成図を図５に示す。エルビ
ウムをドープした偏波面保存光ファイバ５０１には、
０．９８μｍ帯で発振する励起用半導体レーザ５０２
が、０．９８μｍ帯励起光と１．５μｍ帯信号光を合波
する合波器５０３により接続されている。偏波依存型光
アイソレータ５０４と５０５は、高い利得により光ファ
イバ増幅器が発振するのを防ぐとともに、１．５μｍ帯
信号光の偏波面と偏波面を一致させてあり、これと直交
するＡＳＥ成分を除去するために設置されている。偏波
面保存光ファイバ５０６、５０７、５０８、５０９は、
伝送路上で信号光５１０の偏波面が変化しないように、
偏波面を一致させて接続してある。
光ファイバ増幅器５００の構成図を図５に示す。エルビ
ウムをドープした偏波面保存光ファイバ５０１には、
０．９８μｍ帯で発振する励起用半導体レーザ５０２
が、０．９８μｍ帯励起光と１．５μｍ帯信号光を合波
する合波器５０３により接続されている。偏波依存型光
アイソレータ５０４と５０５は、高い利得により光ファ
イバ増幅器が発振するのを防ぐとともに、１．５μｍ帯
信号光の偏波面と偏波面を一致させてあり、これと直交
するＡＳＥ成分を除去するために設置されている。偏波
面保存光ファイバ５０６、５０７、５０８、５０９は、
伝送路上で信号光５１０の偏波面が変化しないように、
偏波面を一致させて接続してある。
【００２２】光ファイバ増幅器の出力とＮＦ特性の評価
系は、図２と同じ構成である。エルビウムドープ偏波面
保存光ファイバはＰＡＮＤＡ型構造で、エルビウムの添
加量は３００ｐｐｍ、長さは２０ｍである。光ファイバ
増幅器の利得とＮＦの測定条件は、０．９８μｍ励起光
５０ｍＷ、入力信号光量−４０ｄＢｍから０ｄＢｍの範
囲とした。
系は、図２と同じ構成である。エルビウムドープ偏波面
保存光ファイバはＰＡＮＤＡ型構造で、エルビウムの添
加量は３００ｐｐｍ、長さは２０ｍである。光ファイバ
増幅器の利得とＮＦの測定条件は、０．９８μｍ励起光
５０ｍＷ、入力信号光量−４０ｄＢｍから０ｄＢｍの範
囲とした。
【００２３】エルビウムドープ光ファイバ５０１の利得
・ＮＦ特性を図６に示す。比較のために従来例を黒丸で
示す。本実施例の場合は、入力光量が−２０ｄＢｍ以下
の広い範囲で、未飽和利得３５ｄＢ、ＮＦ３．０±０．
３ｄＢの特性を得ている。入力光量が増加すると実施例
１の場合と同様に、ＮＦは劣化している。これは高入力
時のＮＦは反転分布状態により定まるためである。入力
光量０ｄＢｍの場合で、利得１５．５ｄＢ、ＮＦ４．２
ｄＢとなった。
・ＮＦ特性を図６に示す。比較のために従来例を黒丸で
示す。本実施例の場合は、入力光量が−２０ｄＢｍ以下
の広い範囲で、未飽和利得３５ｄＢ、ＮＦ３．０±０．
３ｄＢの特性を得ている。入力光量が増加すると実施例
１の場合と同様に、ＮＦは劣化している。これは高入力
時のＮＦは反転分布状態により定まるためである。入力
光量０ｄＢｍの場合で、利得１５．５ｄＢ、ＮＦ４．２
ｄＢとなった。
【００２４】このように本構成においては、低入力時に
高利得かつ低ＮＦ特性が得られるため、プリアンプとし
て最低受光電力の低減に顕著な効果が得られる。また、
希土類元素としてはエルビウムを用いたが、他の元素に
おいても同様の効果が得られる。さらに偏波面保存光フ
ァイバ、偏波依存光アイソレータという現在すでに実用
化されている光学部品により上記特性を得ることができ
るため、コスト面でも非常に有利である。
高利得かつ低ＮＦ特性が得られるため、プリアンプとし
て最低受光電力の低減に顕著な効果が得られる。また、
希土類元素としてはエルビウムを用いたが、他の元素に
おいても同様の効果が得られる。さらに偏波面保存光フ
ァイバ、偏波依存光アイソレータという現在すでに実用
化されている光学部品により上記特性を得ることができ
るため、コスト面でも非常に有利である。
【００２５】なお、本実施例では偏波依存型光アイソレ
ータをＡＳＥの除去に用いたが、ポラライザー等の透過
率に偏光依存性を有する光学素子を用いれば同等の効果
が得られる。従って、双方向光増幅器として、双方向光
ファイバ伝送システムにおいても有効である。
ータをＡＳＥの除去に用いたが、ポラライザー等の透過
率に偏光依存性を有する光学素子を用いれば同等の効果
が得られる。従って、双方向光増幅器として、双方向光
ファイバ伝送システムにおいても有効である。
【００２６】（実施例３）本発明の第３の実施例である
コヒーレント光信号伝送システム７００の構成を図７に
示す。信号光源である波長１．５５０μｍで発振するＤ
ＦＢレーザ７０１からの出射光は、ファイバ長１５０ｋ
ｍの偏波面保存光ファイバ７０２により伝送され、実施
例１の光ファイバ増幅器７０３により増幅され、信号光
源７０１と同一波長で発振する局発光源７０４からの局
発光と、合波器７０５において合波され、フォト・ディ
テクタからなる受光器７０６で受光される。偏波面保存
光ファイバ７０７、７０８、７０９は、信号光の偏波面
が伝送中に変化しないように、偏波面を一致させてあ
る。
コヒーレント光信号伝送システム７００の構成を図７に
示す。信号光源である波長１．５５０μｍで発振するＤ
ＦＢレーザ７０１からの出射光は、ファイバ長１５０ｋ
ｍの偏波面保存光ファイバ７０２により伝送され、実施
例１の光ファイバ増幅器７０３により増幅され、信号光
源７０１と同一波長で発振する局発光源７０４からの局
発光と、合波器７０５において合波され、フォト・ディ
テクタからなる受光器７０６で受光される。偏波面保存
光ファイバ７０７、７０８、７０９は、信号光の偏波面
が伝送中に変化しないように、偏波面を一致させてあ
る。
【００２７】光信号伝送システムの特性評価系を図８に
示す。パルス・ジェネレータ８０１から出力された２０
００Ｍｂ／ｓのパルス信号は、実施例３の光信号伝送シ
ステム８０２で伝送された後、パルス・ジェネレータ８
０１と同期された（ビット・エラー・レート）ＢＥＲ評
価装置８０３に入力される。このように、光ヘテロダイ
ン検波方式とプリアンプとしての光ファイバ増幅器を併
用することで、ＢＥＲ１０−９を得られる最低受光電力
の飛躍的向上が実現できた。
示す。パルス・ジェネレータ８０１から出力された２０
００Ｍｂ／ｓのパルス信号は、実施例３の光信号伝送シ
ステム８０２で伝送された後、パルス・ジェネレータ８
０１と同期された（ビット・エラー・レート）ＢＥＲ評
価装置８０３に入力される。このように、光ヘテロダイ
ン検波方式とプリアンプとしての光ファイバ増幅器を併
用することで、ＢＥＲ１０−９を得られる最低受光電力
の飛躍的向上が実現できた。
【００２８】なお、本実施例においては光ファイバ増幅
器としてはエルビウムをドープした１．５μｍ帯増幅用
を用いたが、他の希土類元素をドープした光ファイバ増
幅器を用いても同等の効果が得られる。また、１．５μ
ｍ帯信号光として１．５５０μｍ光を用いているが、
１．５μｍ帯としてはエルビウムの利得帯域である１．
５２μｍ付近から１．５７μｍ付近までの波長範囲にあ
ればよい。
器としてはエルビウムをドープした１．５μｍ帯増幅用
を用いたが、他の希土類元素をドープした光ファイバ増
幅器を用いても同等の効果が得られる。また、１．５μ
ｍ帯信号光として１．５５０μｍ光を用いているが、
１．５μｍ帯としてはエルビウムの利得帯域である１．
５２μｍ付近から１．５７μｍ付近までの波長範囲にあ
ればよい。
【００２９】（実施例４）本発明の第４の実施例である
コヒーレント光信号伝送システム９００の構成を図９に
示す。信号光源である波長１．５５０μｍで発振するＤ
ＦＢレーザ９０１からの出射光は、ファイバ長１５０ｋ
ｍの偏波面保存光ファイバ９０２により伝送され、実施
例２の光ファイバ増幅器９０３により増幅され、信号光
源９０１と同一波長で発振する局発光源９０４からの局
発光と、合波器９０５において合波される。フォト・デ
ィテクタからなる受光器９０６においては信号光と局発
光のビートを受信する。偏波面保存光ファイバ９０７、
９０８、９０９は、信号光の偏波面が伝送中に変化しな
いように、偏波面を一致させてある。
コヒーレント光信号伝送システム９００の構成を図９に
示す。信号光源である波長１．５５０μｍで発振するＤ
ＦＢレーザ９０１からの出射光は、ファイバ長１５０ｋ
ｍの偏波面保存光ファイバ９０２により伝送され、実施
例２の光ファイバ増幅器９０３により増幅され、信号光
源９０１と同一波長で発振する局発光源９０４からの局
発光と、合波器９０５において合波される。フォト・デ
ィテクタからなる受光器９０６においては信号光と局発
光のビートを受信する。偏波面保存光ファイバ９０７、
９０８、９０９は、信号光の偏波面が伝送中に変化しな
いように、偏波面を一致させてある。
【００３０】光信号伝送システムの特性評価系は図７と
同様である。本実施例においても、優れた伝送特性が実
現できた。
同様である。本実施例においても、優れた伝送特性が実
現できた。
【００３１】なお、本実施例では光ファイバ増幅器には
エルビウムドープの１．５μｍ帯増幅用を用いたが、他
の希土類ドープファイバを用いても同等の効果が得られ
る。また、エルビウムドープ光ファイバ増幅器の場合
に、信号光波長は１．５５０μｍとしたが、波長１．５
２μｍから１．５７μｍ程度の範囲にあれば、あるいは
複数の波長を有する信号光を同時に入射した場合にも同
等の効果が得られるものである。
エルビウムドープの１．５μｍ帯増幅用を用いたが、他
の希土類ドープファイバを用いても同等の効果が得られ
る。また、エルビウムドープ光ファイバ増幅器の場合
に、信号光波長は１．５５０μｍとしたが、波長１．５
２μｍから１．５７μｍ程度の範囲にあれば、あるいは
複数の波長を有する信号光を同時に入射した場合にも同
等の効果が得られるものである。
【００３２】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば自然放出光間ビートノイズを大幅に低減する事が可能
であるため、高利得時にもＮＦ特性が良好な光ファイバ
増幅器及び光信号伝送システムを実現できる。
ば自然放出光間ビートノイズを大幅に低減する事が可能
であるため、高利得時にもＮＦ特性が良好な光ファイバ
増幅器及び光信号伝送システムを実現できる。
【図１】第１実施例である光ファイバ増幅器を表す図
【図２】エルビウムドープ絶対単一偏波光ファイバの断
面構造を表す図
面構造を表す図
【図３】光ファイバ増幅器の出力・ＮＦ特性評価系を表
す図
す図
【図４】入力光量をパラメータとし−４０ｄＢｍから０
ｄＢｍまで変えた時の、光ファイバ１０１の出力特性と
ＮＦ特性を表す図
ｄＢｍまで変えた時の、光ファイバ１０１の出力特性と
ＮＦ特性を表す図
【図５】第２実施例である、光ファイバ増幅器を表す図
【図６】入力光量をパラメータとし−４０ｄＢｍから０
ｄＢｍまで変えた時の、光ファイバ６０１の出力特性と
ＮＦ特性を表す図
ｄＢｍまで変えた時の、光ファイバ６０１の出力特性と
ＮＦ特性を表す図
【図７】第３実施例である、光信号伝送システムを表す
図
図
【図８】光信号伝送システムのＢＥＲ特性評価系を表す
図
図
【図９】第４実施例である、光信号伝送システムを表す
図
図
３０１ １．５μｍ帯半導体レーザ ７０１ １．５μｍ帯半導体レーザ ９０１ １．５μｍ帯半導体レーザ ７０４ １．５μｍ帯半導体レーザ ９０４ １．５μｍ帯半導体レーザ １１０ 信号光 ５１０ 信号光 １０１ エルビウムドープ絶対単一偏波光ファイバ ２０１ エルビウムドープ領域 ２０２ コア ２０３ クラッド ２０４ サイドピット ５０１ エルビウムドープ偏波面保存光ファイバ １０２ ０．９８μｍ帯半導体レーザ ５０２ ０．９８μｍ帯半導体レーザ １０３ 合波器 ５０３ 合波器 ７０５ 合波器 ９０５ 合波器 ３０３ 光バンドパスフィルタ １０４ 偏波無依存型光アイソレータ １０５ 偏波無依存型光アイソレータ ５０４ 偏波依存型光アイソレータ ５０５ 偏波依存型光アイソレータ ３０２ 光ファイバ増幅器 ７０３ 光ファイバ増幅器 ９０３ 光ファイバ増幅器 ７０６ 受光器 ９０６ 受光器 １０６ 偏波面保存光ファイバ １０７ 偏波面保存光ファイバ １０８ 偏波面保存光ファイバ １０９ 偏波面保存光ファイバ ３０５ 偏波面保存光ファイバ ３０６ 偏波面保存光ファイバ ３０７ 偏波面保存光ファイバ ５０６ 偏波面保存光ファイバ ５０７ 偏波面保存光ファイバ ５０８ 偏波面保存光ファイバ ５０９ 偏波面保存光ファイバ ７０２ 偏波面保存光ファイバ ７０７ 偏波面保存光ファイバ ７０８ 偏波面保存光ファイバ ７０９ 偏波面保存光ファイバ ９０２ 偏波面保存光ファイバ ９０７ 偏波面保存光ファイバ ９０８ 偏波面保存光ファイバ ９０９ 偏波面保存光ファイバ ３０４ 光スペクトラム・アナライザ ８０１ パルス・ジェネレータ ８０２ 光信号伝送システム ８０３ ＢＥＲ評価装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０２Ｂ 27/28 Ａ 9120−2Ｋ
Claims (4)
- 【請求項１】絶対単一偏波光ファイバのコア部に希土類
元素をドープした希土類元素ドープ光ファイバと、励起
用光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波長を有す
る半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光を信
号光と合波する合波器とを少なくとも有することを特徴
とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】偏波面保存光ファイバのコア部に希土類元
素をドープした希土類元素ドープ光ファイバと、励起用
光源として希土類元素の吸収波長帯に発振波長を有する
半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光を信号
光と合波する合波器と、偏波依存光アイソレータとを少
なくとも有し、前記希土類ドープ光ファイバの固有偏波
軸と前記光アイソレータの偏波面が一致していることを
特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】信号光源として用いる半導体レーザと、請
求項１記載の光ファイバ増幅器とを少なくとも有し、信
号光の偏波面と前記絶対単一偏波光ファイバの低損失偏
波軸とが一致することを特徴とする光信号伝送システ
ム。 - 【請求項４】信号光源として用いる半導体レーザと、請
求項２記載の光ファイバ増幅器とを少なくとも有し、信
号光の偏波面と前記光アイソレータの偏波面が一致して
いることを特徴とする光信号伝送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174075A JPH0728106A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 光ファイバ増幅器および光信号伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174075A JPH0728106A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 光ファイバ増幅器および光信号伝送システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0728106A true JPH0728106A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15972208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5174075A Pending JPH0728106A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 光ファイバ増幅器および光信号伝送システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728106A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11112065A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ増幅器 |
| KR100328778B1 (ko) * | 1999-05-31 | 2002-03-14 | 이계철 | 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터 |
| JP2003069114A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Fujikura Ltd | 光増幅器 |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP5174075A patent/JPH0728106A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11112065A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ増幅器 |
| KR100328778B1 (ko) * | 1999-05-31 | 2002-03-14 | 이계철 | 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터 |
| JP2003069114A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Fujikura Ltd | 光増幅器 |
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