JPH08162696A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH08162696A
JPH08162696A JP30240294A JP30240294A JPH08162696A JP H08162696 A JPH08162696 A JP H08162696A JP 30240294 A JP30240294 A JP 30240294A JP 30240294 A JP30240294 A JP 30240294A JP H08162696 A JPH08162696 A JP H08162696A
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JP
Japan
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optical
amplifier
rare earth
wavelength
earth element
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Application number
JP30240294A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Sugawara
満 菅原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送路ファイバとの接続点等での反射が大き
い場合でも、低雑音で安定に動作する双方向波長多重伝
送用の光増幅器を提供することにある。 【構成】 波長の異なる2つの信号光が互いに逆方向に
伝搬する伝送路ファイバ間に接続され、両方の信号光を
増幅する双方向波長多重伝送用の光増幅器において、光
アイソレータ5,6と波長の異なる光を分波または合波
する双方向波長多重光結合器3,4を光増幅部7の両端
に備え、波長の異なる信号を光増幅部7内で同方向に伝
搬させ、増幅するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は双方向波長多重光伝送シ
ステムに用いられる光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、光ファイバのコア部分に
エルビウム(Er)等の希土類元素を添加した光ファイ
バを光増幅媒体として用いた光ファイバ増幅器は、高利
得、低ノイズで、伝送用の光ファイバとの整合性がよい
という特徴を有する。このため、双方向波長多重光伝送
システムにおいて、後置増幅器(ポストアンプ)、前置
増幅器(プリアンプ)、中間増幅器(インラインアン
プ)として光端局装置や光中間中継器に用いることによ
り、伝送路損失を補償し、長距離伝送を可能にする有効
な手段として研究開発が活発に進められている。
【0003】図4に従来の双方向波長多重伝送システム
に用いられる光増幅器の構成例を示す。この例に示す光
増幅器は、双方向波長多重伝送システムにおいて、伝送
路ファイバの間に接続されることで、中間中継器におけ
る中間増幅器として適用されているものである。尚、図
中、説明の便宜のため、信号の流れは、左から右を上り
方向、右から左を下り方向とする。
【0004】図4において、1及び2は下流側及び上流
側の伝送路ファイバとそれぞれ接続される入出力端子
(P)である。7は信号光を増幅する光増幅部(以下、
FAと記す)で、増幅媒体である希土類添加光ファイバ
(以下、EDFと記す)8、励起光源(以下、LDと記
す)9、このLD9から出射される励起光をEDF8に
結合させる波長多重光結合器(以下、WCと記す)10
とで構成されている。すなわち、このFA7は、利得波
長帯域内にある信号光が入力されると、進行方向を問わ
ずに通過させ、その間に増幅作用を施すようになってい
る。
【0005】19及び20は双方向波長多重光結合器
(以下、BWCと記す)、21及び22はEDF8から
発生する自然放出光による自己発振等を防止するための
光アイソレータ(I)である。
【0006】ここで使用している双方向波長多重光結合
器(BWC)の動作の様子を図5(a),(b)に示
す。すなわち、この光結合器は入力した端子によらず、
波長λ1の光に対しては入力端子と平行な位置にある端
子が出力端子となり(PaとPc、PbとPd)、波長
λ2の光に対しては入力端子と対角の位置にある端子が
出力端子となる(PaとPd、PbとPc)。
【0007】図4に戻り、全体の動作を説明する。ま
ず、下り側伝送路ファイバよりP1から入力された波長
λ1の上り信号光は、FA7において増幅を受ける。そ
の後、BWC19でI21側に出力され、I21、BW
C20を通過してP2から上り側伝送路ファイバに出力
される。一方、上り側伝送路ファイバよりP2から入力
された波長λ2の下り信号光は、BWC20でI22側
に出力され、I22、BWC19を通過した後、FA7
において増幅を受け、P1から下り側伝送路ファイバに
出力される。図中′は増幅部において増幅を受けた後の
信号光であることを示す。
【0008】この構成では、波長λ1とλ2の光信号は
EDF8の中を互いに逆方向に進行している。FA7は
波長λ1の光信号に対しては前方励起型増幅器(信号光
と励起光の進行方向が同じ)として動作し、波長λ2の
光信号に対しては後方励起型増幅器(信号光と励起光の
進行方向が逆)として動作している。
【0009】以上述べた構成の光ファイバ増幅器によれ
ば、2つの信号光が波長が異なり互いに伝送路ファイバ
中を逆方向に伝搬していても、1つの増幅部で共に増幅
して再び伝送路ファイバに出力することが可能となって
いる。
【0010】しかしながら、上記構成では、光アイソレ
ータがFA7の一方の側(λ1の信号に対しては出力
側、λ2の信号に対しては入力側)にしか接続されてい
ないため、ノイズ特性や利得特性が不安定になってしま
うという欠点があった。
【0011】すなわち、P1における光接続の反射減衰
量が十分大きくない場合、EDF8において発生する自
然放出光の一部がP1において反射し、再びFA7に戻
り増幅を受ける。このため、信号光に対してはノイズと
して作用する自然放出光成分が増えるので、ノイズ特性
の劣化を生じてしまっていた。また、反射戻り光量がさ
らに大きい場合には、自然放出光の波長で自己発振して
しまい、信号光に対する十分な利得を得ることが困難で
あった。反射点がP1以外で、下り側伝送路内のどこに
あっても同様の問題が生じる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の双方向波長多重伝送システムに用いられる光増幅器
では、光増幅部の一端にしか光アイソレータを接続でき
なかったため、伝送路ファイバとの接続部等での反射に
より自然放出光が増幅されてしまい、十分低いノイズ特
性が得られなかった。さらに反射が大きい場合には、自
己発振して十分な信号利得が得られなくなってしまうと
いう問題があった。
【0013】そこで本発明は上記の課題を解決すべくな
されたもので、伝送路ファイバとの接続点等での反射が
大きい場合でも、低雑音で安定に動作する双方向波長多
重伝送用の光増幅器を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の特徴とする発明は、波長の異なる2つの信号光
が互いに逆方向に伝搬する伝送路ファイバに接続され、
両方の信号光を増幅する双方向波長多重伝送用光増幅器
において、光アイソレータと波長の異なる光を分波また
は合波する双方向波長多重光結合器を光増幅部の両端に
備え、波長の異なる信号を光増幅部内で同方向に伝搬さ
せ増幅するようにした。
【0015】第2の特徴とする発明は、第1の特徴とす
る発明において、前記光増幅部は、光増幅媒体としてコ
ア部に希土類元素を添加した希土類元素添加光ファイバ
と、前記希土類元素のイオンを励起する励起光源と、前
記励起光源の出射光を前記希土類元素添加光ファイバに
結合する光結合器とを具備するようにした。
【0016】
【作用】上記第1の特徴とする発明の構成による双方向
波長多重伝送用光増幅器では、互いに異なる波長の光信
号は光増幅部の中を同方向に進行し、励起型増幅器(信
号光と励起光の進行方向が同じ)として動作する。そし
て、光増幅部の入出力側双方に光アイソレータが接続さ
れているため、自然放出光の反射によるノイズ特性や利
得特性が不安定になることはない。
【0017】上記第2の特徴とする発明の構成では、希
土類元素添加光ファイバと、希土類元素のイオンを励起
する励起光源と、前記励起光源の出射光を前記希土類元
素添加光ファイバに結合する光結合器とで光増幅部を実
現している。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。但し、図1において、図4と同一部分に
は同一符号を付して示す。図1は本発明による光増幅器
の第1の実施例として、双方向波長多重伝送システムに
おける中間増幅器として適用した場合の構成を示すもの
である。尚、説明の便宜のため、図中、信号の流れで左
から右を上り方向、右から左を下り方向とする。
【0019】図1において、1及び2は下流側及び上流
側伝送路ファイバとそれぞれ接続される入出力端子
(P)である。3及び4は双方向波長多重光結合器(B
WC)、5及び6は光アイソレータ(I)である。7は
信号光増幅する光増幅部(FA)で、増幅媒体である希
土類添加光ファイバ(EDF)8、励起光源(LD)
9、励起光をEDF8に結合させる波長多重光結合器
(WC)10とで構成されている。BWC3,BWC4
は図5に示したものと同様の動作をする。
【0020】図1に示す光ファイバ増幅器の構成では、
EDF8中を2つの光信号が同方向に進行し、FA7の
入力側及び出力側双方に光アイソレータ5,6が接続さ
れている点が従来例とは大きく異なる。すなわち、下り
側伝送路ファイバよりP1から入力された波長λ1の上
り信号光は、BWC3を通過してI5側に出力され、F
A7において増幅を受ける。その後、I6を通り、BW
C4を通過してP2から上り側伝送路ファイバに出力さ
れる。
【0021】一方、上り側伝送路ファイバよりP2から
入力された波長λ2の下り信号光は、BWC4でBWC
3側に出力され、BWC3、I1を通過した後、FA7
において増幅を受け、I6を通り、再度BWC4、BW
C3を通過してP1から下り側伝送路ファイバに出力さ
れる。
【0022】上記構成による光ファイバ増幅器では、波
長λ1とλ2の光信号はEDF8の中を同方向に進行し
ており、FA7は前方励起型増幅器(信号光と励起光の
進行方向が同じ)として動作している。そして、光アイ
ソレータ5,6がFA7の入出力側双方に接続されてい
るため、自然放出光の反射によるノイズ特性や利得特性
が不安定になることはない。
【0023】すなわち、EDF8において発生しFA7
の入力側に進行する自然放出光はI5によって遮断さ
れ、再びFA7に戻ることはない。また、EDF8にお
いて発生しFA7の出力側に進行する自然放出光は、P
1,P2における光接続の反射減衰量が十分大きくな
く、その一部が戻った場合でも、I6によって遮断さ
れ、再びFA7に戻ることはない。反射点がP1,P2
だけでなく、下り側または上り側伝送路のどこかにあっ
た場合でも同様に反射光はFA7に戻らない。
【0024】したがって、上記のように双方向波長多重
伝送用光増幅器を構成すれば、伝送路ファイバとの接続
点等の反射が大きい場合でも、その影響を受けず安定に
かつ低雑音で十分な利得を得ることができる。
【0025】図2は本発明による光増幅器の第2の実施
例として、双方向波長多重伝送システムにおける後置増
幅器あるいは前置増幅器に適用した場合の構成を示すも
のである。本実施例の構成と第1の実施例の構成とで異
なる点は、BWC3の波長λ2の信号光が入力されてい
た端子に光送信器(以下、OSと記す)13が接続され
ている点と、BWC2の波長λ1の信号光が出力されて
いた端子に光受信器(以下、ORと記す)14が接続さ
れている点、BWC2の波長λ2の信号光が出力されて
いた端子が無接続となっている点である。
【0026】本構成では、伝送路ファイバよりP1から
入力された波長λ1の信号光は、BWC1を通過してI
1側に出力され、FAにおいて増幅を受ける。その後、
I2を通り、BWC2を通過してP3からORへ出力さ
れる。
【0027】一方、OSよりP4から入力された波長λ
2の信号光は、BWC1、I2を通過した後でFAにお
いて増幅を受け、I2、BWC2を通り、再度BWC1
を通過してP1から伝送路ファイバに出力される。本光
増幅器は波長λ1の光信号に対しては光受信器の手前に
位置する前置増幅器として動作し、波長λ2の光信号に
対しては、光送信器の後ろに位置する後置増幅器として
動作している。
【0028】上記構成によれば、第1の実施例で示した
中間中継器に用いた光増幅器と全く同じ部品を使用し、
その接続を少し変えるだけで端局装置にも利用できる。
これによって、汎用性の高いシステムが非常に容易に構
築できる。
【0029】図3は本発明による双方向波長多重伝送用
光増幅器の第3の実施例を説明する図で、第1の実施例
と同様、波長多重伝送システムにおける中間増幅器とし
て適用した例である。本実施例では、第1の実施例と機
能は同一だが、DWC1の機能をDWC3とDWC4
に、DWC2の機能をDWC5とDWC6にそれぞれ分
割して受け持たせている。DWC3〜6は図5に示した
光結合器と同一の機能を有するものである。
【0030】本実施例の構成では、双方向波長多重光結
合器の波長アイソレーション図5(a)の実線の信号の
流れにおいて、波長λ1(λ2)の光がくるべき端子に
波長λ2(λ1)の光の一部が漏れ込む量の少なさ)が
十分でなく、P1,P2での反射減衰量が十分大きくな
い場合に、波長λ2での発振を抑制するのに効果があ
る。
【0031】すなわち、第1の実施例の場合では、FA
で増幅されP1で反射した波長λ2の信号光の一部は、
BWC1のアイソレーションが不十分なため、I1を経
由して再びFAの入力側に回り込み、再度増幅を受けて
しまう。この一巡する経路の利得が1を越えてしまうと
波長λ2で発振してしまい、安定な増幅器として動作し
なくなる。
【0032】これを防止するために、本発明では、BW
C1の機能をBWC3とBWC4に分割し、P1からの
反射戻り光が結合器を2度通るようにすることで、FA
への戻り量を減少させることができる。同様に、P2か
らの反射光による発振もBWC2をBWC5とBWC6
に分割することで抑圧できる。この方式は、特に増幅器
の利得が大きい場合に有効である。
【0033】以上述べたように、反射点がある場合で
も、信号光波長で発振を生じない安定した光増幅器を得
ることができる。尚、上記実施例の説明では、光増幅器
として光ファイバ増幅器を例にとって説明したが、増幅
媒体として半導体を用いる半導体光増幅器にも適用可能
である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形しても同様に実施可能であることはいうまでもな
い。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、伝送
路ファイバとの接続点等での反射が大きい場合でも、低
雑音で安定に動作する双方向波長多重伝送用の光増幅器
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る双方向波長多重伝送用の光増幅器
の第1の実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明に係る光増幅器の第2の実施例の構成を
示す図である。
【図3】本発明に係る光増幅器の第3の実施例の構成を
示す図である。
【図4】従来の双方向波長多重伝送用の光増幅器の構成
例を示す図である。
【図5】図4に示した従来の光増幅器の動作を説明する
ための図である。
【符号の説明】
1,2…入出力端子、3,4,15,16,17,1
8,19,20…双方向波長多重光結合器、5,6,2
1,22…光アイソレータ、7…光増幅部、8…希土類
元素添加光ファイバ、9…励起光源、10…波長多重光
結合器、11…入力端子、12…出力端子、13…光送
信器、14…光受信器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長の異なる2つの信号光が互いに逆方
    向に伝搬する伝送路ファイバ間に接続され、両方の信号
    光を増幅する双方向波長多重伝送用の光増幅器におい
    て、 光アイソレータと波長の異なる光を分波または合波する
    双方向波長多重光結合器を光増幅部の両端に備え、波長
    の異なる信号を光増幅部内で同方向に伝搬させ増幅する
    ようにしたことを特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項2】 前記光増幅部は、光増幅媒体としてコア
    部に希土類元素を添加した希土類元素添加光ファイバ
    と、前記希土類元素のイオンを励起する励起光源と、前
    記励起光源の出射光を前記希土類元素添加光ファイバに
    結合する光結合器とを具備するようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の光増幅器。
JP30240294A 1994-12-06 1994-12-06 光増幅器 Pending JPH08162696A (ja)

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