JPH0738474B2 - ポンピング光用光源の冗長方式 - Google Patents
ポンピング光用光源の冗長方式Info
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- JPH0738474B2 JPH0738474B2 JP6294389A JP6294389A JPH0738474B2 JP H0738474 B2 JPH0738474 B2 JP H0738474B2 JP 6294389 A JP6294389 A JP 6294389A JP 6294389 A JP6294389 A JP 6294389A JP H0738474 B2 JPH0738474 B2 JP H0738474B2
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- pumping light
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- optical
- pumping
- optical fiber
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- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、光ファイバに希土類元素をドープした光増幅
器や光ファイバレーザ等に用いるポンピング光用光源に
係わり、特にポンピング光用光源の冗長方式に関するも
のである。
器や光ファイバレーザ等に用いるポンピング光用光源に
係わり、特にポンピング光用光源の冗長方式に関するも
のである。
（従来技術とその問題点） これまで光通信においては弱まった光信号を増幅する方
法として、一度微弱な光信号を光検出器を介して電気信
号に変換し、その電気信号を等化・増幅・識別した後、
増幅された電気信号を半導体レーザを介して強い光信号
に変換するという方法が用いられてきた。それに対し
て、光信号を光のままで増幅するいわゆる光直接増幅
（以下光増幅）方式がある。光増幅方式では、光−電気
−光変換を用いないので、ビットレートの選択・変更が
任意に行えたり波長多重光信号や周波数多重光信号の一
括増幅ができる上に、強度変調光信号でもコヒーレント
光信号でも増幅することができる。したがって、このよ
うな光増幅器を光中継器に用いると等価的にシステム全
体を一種の極低損失な伝送路と見なすことができるの
で、一度敷設した光通信システムでも端局装置を交換す
るだけで随時システムアップすることができるようにな
る。このように光増幅器を用いた光中継器技術は、柔軟
性があり経済性に優れた光通信システムを提供できる可
能性があることから、将来の光通信および光計測などに
おいて不可欠の技術として各国で盛んに研究開発が行わ
れている。
法として、一度微弱な光信号を光検出器を介して電気信
号に変換し、その電気信号を等化・増幅・識別した後、
増幅された電気信号を半導体レーザを介して強い光信号
に変換するという方法が用いられてきた。それに対し
て、光信号を光のままで増幅するいわゆる光直接増幅
（以下光増幅）方式がある。光増幅方式では、光−電気
−光変換を用いないので、ビットレートの選択・変更が
任意に行えたり波長多重光信号や周波数多重光信号の一
括増幅ができる上に、強度変調光信号でもコヒーレント
光信号でも増幅することができる。したがって、このよ
うな光増幅器を光中継器に用いると等価的にシステム全
体を一種の極低損失な伝送路と見なすことができるの
で、一度敷設した光通信システムでも端局装置を交換す
るだけで随時システムアップすることができるようにな
る。このように光増幅器を用いた光中継器技術は、柔軟
性があり経済性に優れた光通信システムを提供できる可
能性があることから、将来の光通信および光計測などに
おいて不可欠の技術として各国で盛んに研究開発が行わ
れている。
そのような光増幅器のひとつとして希土類元素をドープ
した光ファイバを用いて光増幅を行う方法がある。例え
ば、希土類元素のひとつであるEr（エルビウム）を石英
系ガラスファイバにドープすることにより1.5μｍ帯の
信号光を20〜30dB増幅できる光増幅器（以下、「Erドー
プ光ファイバレーザ増幅器」と称す）が得られることが
確認されており、飽和出力レベルが高い・偏光依存性が
小さい・雑音指数が小さい等様々な利点から、将来の実
用的な光増幅器のひとつとして盛んに研究がおこなわれ
ている。Erドープ光ファイバレーザ増幅器の基本的な動
作原理はErのｆ殻内電子エネルギー準位をもちいて通常
の３準位レーザと同じように考えることができる。即
ち、第１図に示すように基底状態（ω０）、励起状態１
（ω１）及び２（ω２）があり、基底状態ω０と励起状
態ω１とのエネルギー準位差に相当するエネルギー（ω
１−ω０）を有する光を吸収することにより、基底状態
ω０にあった電子は励起状態１に励起される。励起状態
ω１に励起された電子は非発光遷移によって励起状態ω
２に移行し、基底状態ω０と励起状態ω２とのエネルギ
ー準位差に相当するエネルギーを有する光（振動数：ν
２＝（ω２−ω０）/h、但しｈはプランク定数）を発光
することにより励起状態２にあった電子は基底状態ω０
にもどる。この時振動数ν２の光を入射すると、励起状
態２から基底状態ω０への発光遷移が入射光に誘発され
て発生するので、これにより振動数ν２の光を増幅する
ことができる。Erの場合、振動数ν２の光の波長は1.5
μｍ帯となるのでErドープ光ファイバレーザ増幅器は1.
5μｍ用の光増幅器として用いることができる。このよ
うな光ファイバレーザ増幅器を光中継器に用いた場合、
中継器全体としての信頼性を高めるためには励起（ポン
ピング）用光源に冗長構成をもたせる必要がある。
した光ファイバを用いて光増幅を行う方法がある。例え
ば、希土類元素のひとつであるEr（エルビウム）を石英
系ガラスファイバにドープすることにより1.5μｍ帯の
信号光を20〜30dB増幅できる光増幅器（以下、「Erドー
プ光ファイバレーザ増幅器」と称す）が得られることが
確認されており、飽和出力レベルが高い・偏光依存性が
小さい・雑音指数が小さい等様々な利点から、将来の実
用的な光増幅器のひとつとして盛んに研究がおこなわれ
ている。Erドープ光ファイバレーザ増幅器の基本的な動
作原理はErのｆ殻内電子エネルギー準位をもちいて通常
の３準位レーザと同じように考えることができる。即
ち、第１図に示すように基底状態（ω０）、励起状態１
（ω１）及び２（ω２）があり、基底状態ω０と励起状
態ω１とのエネルギー準位差に相当するエネルギー（ω
１−ω０）を有する光を吸収することにより、基底状態
ω０にあった電子は励起状態１に励起される。励起状態
ω１に励起された電子は非発光遷移によって励起状態ω
２に移行し、基底状態ω０と励起状態ω２とのエネルギ
ー準位差に相当するエネルギーを有する光（振動数：ν
２＝（ω２−ω０）/h、但しｈはプランク定数）を発光
することにより励起状態２にあった電子は基底状態ω０
にもどる。この時振動数ν２の光を入射すると、励起状
態２から基底状態ω０への発光遷移が入射光に誘発され
て発生するので、これにより振動数ν２の光を増幅する
ことができる。Erの場合、振動数ν２の光の波長は1.5
μｍ帯となるのでErドープ光ファイバレーザ増幅器は1.
5μｍ用の光増幅器として用いることができる。このよ
うな光ファイバレーザ増幅器を光中継器に用いた場合、
中継器全体としての信頼性を高めるためには励起（ポン
ピング）用光源に冗長構成をもたせる必要がある。
最も単純な冗長構成としては第２図に示すように、二つ
のポンピング光用光源をシングルモード光ファイバカッ
プラをもちいて合波する方法である。第２図において、
１はErをドープした石英系光ファイバ、2,3はポンピン
グ光用光源、４はポンピング光と信号光を合波する合分
波器、５はポンピング光用光源を合波する合波器、20は
伝送路となるシングルモード光ファイバである。
のポンピング光用光源をシングルモード光ファイバカッ
プラをもちいて合波する方法である。第２図において、
１はErをドープした石英系光ファイバ、2,3はポンピン
グ光用光源、４はポンピング光と信号光を合波する合分
波器、５はポンピング光用光源を合波する合波器、20は
伝送路となるシングルモード光ファイバである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ビームスプリッタやシングルモード光フ
ァイバカップラ等の対称なシングルモード導波路を用い
た合波器５で合波した場合には、合波器５による合波後
の光パワーが各ポンピング光用光源の出力の1/2になっ
てしまうので、必要な出力パワーを得るには各ポンピン
グ光用光源2,3の出力を上げなければならない。また、
一般に、レーザ光源の信頼性はその光出力に反比例する
ので、装置全体の信頼性が逆に劣化してしまうという問
題点があった。
ァイバカップラ等の対称なシングルモード導波路を用い
た合波器５で合波した場合には、合波器５による合波後
の光パワーが各ポンピング光用光源の出力の1/2になっ
てしまうので、必要な出力パワーを得るには各ポンピン
グ光用光源2,3の出力を上げなければならない。また、
一般に、レーザ光源の信頼性はその光出力に反比例する
ので、装置全体の信頼性が逆に劣化してしまうという問
題点があった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、ポンピング光用光源の出力を上げるこ
となく信頼性の高いポンピング光用光源の冗長方式を提
供することを目的とする。
なされたもので、ポンピング光用光源の出力を上げるこ
となく信頼性の高いポンピング光用光源の冗長方式を提
供することを目的とする。
（発明の目的） 本発明の特徴は、希土類元素を光ファイバにドープした
増幅媒体内伝搬する光信号をポンピング光により励起す
るポンピング光用光源の冗長方式において、 前記増幅媒体の両端部にそれぞれ独立に配置された第１
のポンピング光用光源及び第２のポンピング光用光源
と、 前記増幅媒体内を伝搬する前記光信号を電気信号に変換
するための受光器と、 該受光器からの電気信号を用いて前記光信号の断を判定
する判定器と、 該断判定器の断情報に基づいて前記第１のポンピング光
用光源または第２のポンピング光用光源を一方から他方
に切換えて前記ポンピング光による励起が行われるよう
に構成されていることを特徴とするポンピング光用光源
の冗長方式にすることにある。
増幅媒体内伝搬する光信号をポンピング光により励起す
るポンピング光用光源の冗長方式において、 前記増幅媒体の両端部にそれぞれ独立に配置された第１
のポンピング光用光源及び第２のポンピング光用光源
と、 前記増幅媒体内を伝搬する前記光信号を電気信号に変換
するための受光器と、 該受光器からの電気信号を用いて前記光信号の断を判定
する判定器と、 該断判定器の断情報に基づいて前記第１のポンピング光
用光源または第２のポンピング光用光源を一方から他方
に切換えて前記ポンピング光による励起が行われるよう
に構成されていることを特徴とするポンピング光用光源
の冗長方式にすることにある。
以下に例を用いて本発明を詳細に説明する。
（実施例１） 第３図は本発明におけるポンピング光用光源の冗長方式
の概略図であり、６はErをドープした石英系光ファイ
バ、7,8はポンピング光用光源、9,10はポンピング光と
信号光とを合分波する合分波器、11は信号光、12は信号
光11を電気信号に変換する受光器、13は信号光11が一定
時間に亘って予め定めたレベル以下になった場合に断と
判定する断判定器、14は受信した出力信号である。例え
ば今、ポンピング光用光源７をもちいてErドープ石英系
光ファイバ６を励起していたとすると、受信側は断判定
器13によりポンピング光用光源７の異常が発見された場
合、ポンピング光用光源７は停止してポンピング光用光
源８によりErドープ石英系光ファイバ６の励起を行う。
ポンピング光用光源を切り換えることにより、信号光11
とポンプ光との進行方向が逆転するが、Erドープ石英系
光ファイバ６の増幅特性に合わせて、例えば適当な光フ
ァイバ長とポンピングパワーを調整し、増幅特性をほぼ
同じにすることは可能である。合分波器10の挿入によ
り、第１図の場合と比べ、光増幅器自体の挿入損失が増
加するが、それは非常に小さいため大きな欠点とはなら
ない。例えば、信号光波長が1.536μｍでポンピング光
波長が1.46μｍの場合、光ファイバカップラを用いれ
ば、0.5dB程度以下の挿入損失となる。
の概略図であり、６はErをドープした石英系光ファイ
バ、7,8はポンピング光用光源、9,10はポンピング光と
信号光とを合分波する合分波器、11は信号光、12は信号
光11を電気信号に変換する受光器、13は信号光11が一定
時間に亘って予め定めたレベル以下になった場合に断と
判定する断判定器、14は受信した出力信号である。例え
ば今、ポンピング光用光源７をもちいてErドープ石英系
光ファイバ６を励起していたとすると、受信側は断判定
器13によりポンピング光用光源７の異常が発見された場
合、ポンピング光用光源７は停止してポンピング光用光
源８によりErドープ石英系光ファイバ６の励起を行う。
ポンピング光用光源を切り換えることにより、信号光11
とポンプ光との進行方向が逆転するが、Erドープ石英系
光ファイバ６の増幅特性に合わせて、例えば適当な光フ
ァイバ長とポンピングパワーを調整し、増幅特性をほぼ
同じにすることは可能である。合分波器10の挿入によ
り、第１図の場合と比べ、光増幅器自体の挿入損失が増
加するが、それは非常に小さいため大きな欠点とはなら
ない。例えば、信号光波長が1.536μｍでポンピング光
波長が1.46μｍの場合、光ファイバカップラを用いれ
ば、0.5dB程度以下の挿入損失となる。
なお、合分波器10を合分波器９とErドープ石英系光ファ
イバ６との間に挿入した場合には、ポンピング光用光源
７からのポンピング光がErドープ石英系光ファイバ６側
に入射せず、合分波器10の他のポートから出射してしま
い実用に供さなくなる。従って、予備のポンピング光用
光源８を合波する合分波器10は、Erドープ石英系光ファ
イバ６の出力端側に配置する必要がある。
イバ６との間に挿入した場合には、ポンピング光用光源
７からのポンピング光がErドープ石英系光ファイバ６側
に入射せず、合分波器10の他のポートから出射してしま
い実用に供さなくなる。従って、予備のポンピング光用
光源８を合波する合分波器10は、Erドープ石英系光ファ
イバ６の出力端側に配置する必要がある。
（実施例２） 第４図は本発明による第２の実施例であり、ポンピング
光用光源の冗長方式の概略構成図である。実施例１と異
なる点は、ポンピング光の断情報に基づいてポンピング
光用光源7,8を交互に切替えることができるようにした
ことにある。図において15,15′は受光器12及び12′側
へ印加されるポンピング光を極めて少なくするように分
岐比（例えば、１対99の分岐比）が設定されている分波
器である。
光用光源の冗長方式の概略構成図である。実施例１と異
なる点は、ポンピング光の断情報に基づいてポンピング
光用光源7,8を交互に切替えることができるようにした
ことにある。図において15,15′は受光器12及び12′側
へ印加されるポンピング光を極めて少なくするように分
岐比（例えば、１対99の分岐比）が設定されている分波
器である。
第４図において、ポンピング光用光源７（８）から出射
されたポンピング光は分波器15（15′），合分波器９
（10）,Erドープ石英系光ファイバ6,合分波器10（９）
及び分波器15（15′）を介して受光器12（12′）で電気
信号に変換され、変換された電気信号（ポンピング光）
を用いて断判定器13により断判定が行われ、他方のポン
ピング光用光源８（７）をオンにして動作させるように
したものである。
されたポンピング光は分波器15（15′），合分波器９
（10）,Erドープ石英系光ファイバ6,合分波器10（９）
及び分波器15（15′）を介して受光器12（12′）で電気
信号に変換され、変換された電気信号（ポンピング光）
を用いて断判定器13により断判定が行われ、他方のポン
ピング光用光源８（７）をオンにして動作させるように
したものである。
なお、上述の説明では、ポンピング光用光源７（８）を
シングルモード光ファイバ20のところで合分波した構成
を示したが、合分波器９（10）の挿入位置までのErドー
プ石英系光ファイバ６で吸収されて信号光11のレベルが
若干低下するが、Erドープ石英系光ファイバ６の両端で
合分波しても良い。
シングルモード光ファイバ20のところで合分波した構成
を示したが、合分波器９（10）の挿入位置までのErドー
プ石英系光ファイバ６で吸収されて信号光11のレベルが
若干低下するが、Erドープ石英系光ファイバ６の両端で
合分波しても良い。
すなわち、この合分波はErドープ石英系光ファイバ６の
両端部の適当な位置において行われることになる。
両端部の適当な位置において行われることになる。
以上の説明ではErドープ石英系光ファイバを光増幅器と
して説明したが、Erドープ光ファイバをレーザ発振器と
して用いる場合でも、同様のポンピング技術が適用可能
である。また、Er以外のNb（ニオジウム）、Ho（ホルリ
ウム）及びTm（トリウム）等の希土類元素をドーパント
に用いたり、またフッ化物光ファイバでも、同様のポン
ピング技術が適用可能である。
して説明したが、Erドープ光ファイバをレーザ発振器と
して用いる場合でも、同様のポンピング技術が適用可能
である。また、Er以外のNb（ニオジウム）、Ho（ホルリ
ウム）及びTm（トリウム）等の希土類元素をドーパント
に用いたり、またフッ化物光ファイバでも、同様のポン
ピング技術が適用可能である。
（発明の効果） 本発明は、受信側で電気信号に変換した後に断判定を行
い、かつ受信側でポンピング光用光源を切換えることに
より、ポンピング光用光源の光出力を最も有効に使用で
きるポンピング光用光源冗長構成を可能にするものであ
る。これにより、ポンピング光用光源への負荷を軽減す
ることができるので、装置全体の信頼性を著しく高める
ことができる。従って、本発明は、ポンピング光用光源
を用いた光中継システムおよび光計測の分野に適用で
き、その効果は極めて大である。
い、かつ受信側でポンピング光用光源を切換えることに
より、ポンピング光用光源の光出力を最も有効に使用で
きるポンピング光用光源冗長構成を可能にするものであ
る。これにより、ポンピング光用光源への負荷を軽減す
ることができるので、装置全体の信頼性を著しく高める
ことができる。従って、本発明は、ポンピング光用光源
を用いた光中継システムおよび光計測の分野に適用で
き、その効果は極めて大である。
第１図は従来のErドープ光ファイバレーザ増幅器の動作
原理を説明するためのエネルギー状態図、第２図は従来
のポンピング光用光源の冗長方式の概略構成図、第３図
および第４図は本発明によるポンピング光用光源の冗長
方式の各実施例を示す概略構成図である。 1,6……Erドープ石英系光ファイバ、 2,3,7,8……ポンピング光用光源、 4,9,10……合分波器、５……合波器、 11……光信号、12,12′……受光器、 13……断判定器、14……出力信号、 15,15′……分波器、20……シングルモード光ファイ
バ。
原理を説明するためのエネルギー状態図、第２図は従来
のポンピング光用光源の冗長方式の概略構成図、第３図
および第４図は本発明によるポンピング光用光源の冗長
方式の各実施例を示す概略構成図である。 1,6……Erドープ石英系光ファイバ、 2,3,7,8……ポンピング光用光源、 4,9,10……合分波器、５……合波器、 11……光信号、12,12′……受光器、 13……断判定器、14……出力信号、 15,15′……分波器、20……シングルモード光ファイ
バ。
Claims (1)
- 【請求項１】光ファイバに希土類元素をドープした増幅
媒体内を伝搬する光信号をポンピング光により励起する
ポンピング光用光源の冗長方式において、 前記増幅媒体の両端部にそれぞれ独立に配置された第１
のポンピング光用光源及び第２のポンピング光用光源
と、 前記増幅媒体内を伝搬する前記ポンピング光もしくは光
信号を電気信号に変換するための受光器と、 該受光器からの電気信号を用いて前記ポンピング光もし
くは光信号の断を判定する断判定器と、 該断判定器の断情報に基づいて前記第１のポンピング光
用光源と第２のポンピング光用光源を一方から他方に切
換えて前記ポンピング光による励起が行われるように構
成されていることを特徴とするポンピング光用光源の冗
長方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294389A JPH0738474B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | ポンピング光用光源の冗長方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294389A JPH0738474B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | ポンピング光用光源の冗長方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241073A JPH02241073A (ja) | 1990-09-25 |
| JPH0738474B2 true JPH0738474B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=13214892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6294389A Expired - Fee Related JPH0738474B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | ポンピング光用光源の冗長方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738474B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2634298B2 (ja) * | 1990-05-21 | 1997-07-23 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| JPH07114300B2 (ja) * | 1991-06-27 | 1995-12-06 | 関西電力株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| EP0652613B1 (en) | 1991-11-08 | 1999-02-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical-fiber amplifier |
| JP2620451B2 (ja) * | 1992-03-06 | 1997-06-11 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器 |
| JPH05267757A (ja) * | 1992-03-23 | 1993-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | ファイバ形光増幅器 |
| JP2836359B2 (ja) * | 1992-04-09 | 1998-12-14 | 日立電線株式会社 | 光ファイバ増幅器用励起光源バックアップ方法 |
| JP2007318013A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅器および光伝送システム |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP6294389A patent/JPH0738474B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241073A (ja) | 1990-09-25 |
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