JPH0918417A - 双方向光通信システムの中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １本の光ファイバ伝送路に双方向に光信号が
伝播するシステムにおいて、光ファイバ増幅器などを双
方向に挿入できる中継装置を提供すること 【構成】 光サーキュレータ１３のポートＰ１（Ｐ３）
に入射した光信号は、ポートＰ２（Ｐ４）から出射して
光ファイバ増幅器２０ａ（２０ｂ）に入射し、合波器２
を透過して光増幅用ファイバ４に入射する。レーザダイ
オード７からの励起光も光アイソレータ８→合波器２を
経て光増幅用ファイバ４に入射し、ファイバ４に反転分
布を形成する。光増幅用ファイバ４の終端には全反射ミ
ラー９が配置されていて、誘導放出によって増幅された
信号光はミラー９で反射して光増幅用ファイバ４を往復
し、さらに増幅されて合波器２を透過し、ポートＰ２
（Ｐ４）に回帰入力し、ポートＰ３（Ｐ１）から出射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおけ
る光ファイバ伝送路の途中に挿入される中継装置に関
し、特に、同一の光ファイバ伝送路に双方向に光信号が
伝播する双方向光通信システムの中継装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】第２世代の光通信技術の重要なテーマと
して光ファイバ増幅器がおおいに注目されており、その
要素技術および応用技術についての研究開発がさかんに
行われている。よく知られているように、長距離の光通
信システムでは、たとえば図３に示すように光ファイバ
伝送路Ｆの要所要所に光増幅器を含む中継装置１０を挿
入し、減衰した光信号を途中で増幅しながら長距離にわ
たって伝送する。この目的の中継用の光増幅器として、
光→電気変換および電気→光変換を伴う従来の増幅器に
代わり、光ファイバ増幅器を使用するようになってき
た。

【０００３】光ファイバ伝送路の途中に光ファイバ増幅
器を挿入する中継装置の具体的な構成を示すと、図４の
ようになっている。すなわち、同図に示すように、光フ
ァイバ伝送路を構成する入力側の光ファイバ１の入射ポ
ートに対し、合波器２，光アイソレータ３，光増幅用フ
ァイバ４の各部材を順方向に光軸を併せて接続し、その
光増幅用ファイバ４の出射端を出力側光ファイバ６に結
合している。これにより、入射側光ファイバ１からの光
信号が、合波器２，光アイソレータ３を透過して光増幅
用ファイバ４に入射する。

【０００４】また、光増幅用ファイバ４に反転分布を形
成するための励起光源としてレーザダイオード７があ
り、これから出力される励起光が光アイソレータ８→合
波器２→光アイソレータ３を経て光増幅用ファイバ４に
導入されるように各部の位置関係を調整しつつ設置され
ている。これにより上記のように光ファイバ１から伝播
してきた光信号が光増幅用ファイバ４に入射すると、誘
導放出によって信号光が増幅される。その増幅された光
が出力側の光ファイバ６に伝播する。

【０００５】このように、光ファイバ増幅器１０には、
その内部に光アイソレータ３を実装しているため、光フ
ァイバ伝送路（入力側光ファイバ１および出力側光ファ
イバ６）は光信号を一方向にのみ伝播する伝送路とな
る。そして光通信システムとしては送受信装置の間で双
方向にデータ伝送するのが普通なので、図３に示すよう
に、往路用の光ファイバ伝送路と復路用の光ファイバ伝
送路を敷設し、２系統の伝送路にそれぞれ光ファイバ増
幅器を挿入している。

【０００６】上記した図３，図４に示す構成のものは、
入力信号として波長が１．５μｍのものに主として適用
されている。一方、入力信号の波長が１．３μｍになる
と、上記の構成のものを適用すると、増幅効率が低くて
実用に供し得ない。そこで係る場合には、従来図５，図
６に示す構成のものを用いている。すなわち、図３，図
４における光増幅器（中継装置）を改良したもので、３
ポート型光サーキュレータ５のポートＰ１にファイバ伝
送路Ｆを構成する入力側光ファイバ１の出射端を接続
し、ポートＰ３に出力側光ファイバ６の入射端を接続
し、ポートＰ２に光ファイバ増幅器２０を接続する。

【０００７】ここで用いる光ファイバ増幅器２０は、図
４に示す光ファイバ増幅器１０のうち入力側，出力側フ
ァイバ１，６間に実装した光アイソレータ３を除去し、
増幅用ファイバ４の出力端に全反射ミラー９を配置した
構成としている。これにより、ポートＰ１に入射した信
号光はポートＰ２から出射して、合波器２を透過して光
増幅用ファイバ４に入射する。またレーザダイオード７
からの励起光も光アイソレータ８→合波器２を経て光増
幅用ファイバ４に入射し、ファイバ４に反転分布を形成
する。光増幅用ファイバ４の終端には全反射ミラー９が
配置されていて、誘導放出によって増幅された信号光は
ミラー９で反射して光増幅用ファイバ４を往復し、さら
に増幅されて合波器２を透過し、光サーキュレータ５の
ポートＰ２に回帰する。これにより、信号光は、１つの
増幅器で２回増幅され、増幅効率が向上する。そしてポ
ートＰ２に再び入射した増幅後の光信号はポートＰ３に
伝わり、ここから出力側光ファイバ６に伝播する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、上述のごとく光ファイバ伝送路（入
力側光ファイバ１および出力側光ファイバ６）は光信号
を一方向にのみ伝播する伝送路にならざるを得ないとい
う問題があり、図３，図５に示すように往路用の光ファ
イバ伝送路Ｆと復路用の光ファイバ伝送路Ｆを敷設し、
２系統の伝送路にそれぞれ光ファイバ増幅器（中継装
置）を挿入する必要がある。

【０００９】そして実際の運用を考えると数千キロメー
トルにも及ぶような長距離の双方向光通信システムを構
築する場合に、一方向性の光ファイバ伝送路を往路用お
よび復路用として２系統も敷設するのは、光ファイバを
非常に多数必要となり、不経済となる。

【００１０】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、同一の光ファイバ伝送路に双方向に光信号が伝播
する双方向光通信システムにおいて、前記光ファイバ増
幅器などを双方向通信可能にに挿入できる中継装置の構
成を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る双方向光通信システムの中継装置で
は、４つのポートＰ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４を有し、Ｐ１
からＰ２へ、Ｐ２からＰ３へ、Ｐ３からＰ４へ、Ｐ４か
らＰ１へそれぞれ光を導く偏波無依存性の４ポート型光
サーキュレータと、この光サーキュレータのポートＰ１
に結合された第１の光ファイバと、前記光サーキュレー
タのポートＰ３に結合された第２の光ファイバと、前記
光サーキュレータのポートＰ２からの出力光に所定の処
理を加えて再びポートＰ２に入力する第１の光デバイス
と、前記光サーキュレータのポートＰ４からの出力光に
所定の処理を加えて再びポートＰ４に入力する第２の光
デバイスとから構成した（請求項１）。

【００１２】そして前記第１および第２の光デバイスの
具体例としては、たとえば終端に設けた全反射ミラーに
より光を往復させるダブルパス式の光ファイバ増幅器を
配設することである（請求項２）。また必要に応じて、
前記光ファイバ増幅器には雑音抑圧用の光フィルタを設
けると好ましい（請求項３）。

【００１３】

【作用】第１の光ファイバから４ポート型光サーキュレ
ータに向けて伝播する光信号を往路の光信号とすると、
この往路信号はポートＰ１に入射してポートＰ２に伝わ
り、ポートＰ２から第１の光デバイス（光ファイバ増幅
器）に入射し、ここで増幅等された往路信号は再びポー
トＰ２に回帰入力し、ポートＰ３に伝わり、ポートＰ３
から第２の光ファイバに伝播する。

【００１４】第２の光ファイバから４ポート型光サーキ
ュレータに向けて伝播する光信号を復路の光信号とする
と、この復路信号はポートＰ３に入射してポートＰ４に
伝わり、ポートＰ４から第２の光デバイス（光ファイバ
増幅器）に入射し、ここで増幅等された復路信号は再び
ポートＰ４に回帰入力し、ポートＰ１に伝わり、ポート
Ｐ１から第１の光ファイバに伝播する。

【００１５】上記のように、光デバイスとして光増幅器
を用いた場合（請求項２，３）には、第１の光ファイバ
と第２の光ファイバとの間を光信号は双方向に通信する
ことができ、その途中で増幅され、増幅効率も高くな
る。また本発明では、光サーキュレータの所定のポート
から光デバイスに入射された光信号は、反射ミラーによ
り全反射されることにより同一の光デバイスを往復２回
通過するので、一つの部材で２倍の効果が得られる。

【００１６】請求項３のように構成すると、光信号（増
幅前後）に含まれる雑音成分が光フィルタを通過するこ
とにより除去される。そして、光信号は、１つの光フィ
ルタに対して往路と復路の２回通過するので、雑音除去
効率も高くなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る双方向光通信システムの
中継装置の好適な実施例を添付図面を参照にして詳述す
る。図１は本発明の第１実施例を示している。同図に示
すように、本実施例では偏波無依存性の４ポート型光サ
ーキュレータ１３を用いている。すなわち、４ポート型
光サーキュレータ１３は、よく知られているように、４
つのポートＰ１〜Ｐ４間においてＰ１からＰ２へ、Ｐ２
からＰ３へ、Ｐ３からＰ４へ、Ｐ４からＰ１へそれぞれ
光を導く機能がある。この光サーキュレータ１３を双方
向光伝送路を構成する第１の光ファイバ１１と第２の光
ファイバ１２の間に挿入している。つまり、光サーキュ
レータ１３のポートＰ１に光ファイバ１１を結合し、ポ
ートＰ３に光ファイバ１２を結合している。

【００１８】また往復する光信号をそれぞれ増幅するた
めに、２系統の光ファイバ増幅器２０ａ，２０ｂを設け
ている。具体的には第１の光ファイバ増幅器２０ａは光
サーキュレータ１３のポートＰ２に接続し、第２の光フ
ァイバ増幅器２０ｂはポートＰ４に接続している。

【００１９】光ファイバ増幅器２０ａ（２０ｂ）の構成
は、従来例として示した図６におけるダブルパス式の光
ファイバ増幅器２０と同じである。つまり、ポートＰ２
（Ｐ４）から出射して光ファイバ増幅器２０ａ（２０
ｂ）に入射する光信号は、合波器２を透過して光増幅用
ファイバ４に入射する。レーザダイオード７からの励起
光も光アイソレータ８→合波器２を経て光増幅用ファイ
バ４に入射し、ファイバ４に反転分布を形成する。光増
幅用ファイバ４の終端には全反射ミラー９が配置されて
いて、誘導放出によって増幅された信号光はミラー９で
反射して光増幅用ファイバ４を往復し、さらに増幅され
て合波器２を透過し、光サーキュレータ１３のポートＰ
２（Ｐ４）に回帰入力するようになっている。

【００２０】次に、上記した実施例の作用について説明
する。上記したように、第１，第２の光ファイバ増幅器
２０ａ，２０ｂは、ともに入射ポートと出射ポートを共
通にしているので、各増幅器に入射した光は、内部で増
幅された後入射した位置から反対方向に向けて出射す
る。したがって、光サーキュレータ１３の各ポートＰ
２，Ｐ４から対応する光ファイバ増幅器２０ａ，２０ｂ
に入射された光信号は、増幅後もとのポートＰ２，Ｐ４
に戻ることになる。

【００２１】したがって、まず、第１の光ファイバ１１
から４ポート型光サーキュレータ１３に向けて伝播する
光信号（往路の光信号）は、ポートＰ１に入射してポー
トＰ２に伝わり、ポートＰ２から第１の光ファイバ増幅
器２０ａに入射し、そこにおいて増幅された往路信号は
再びポートＰ２に回帰入力し、ポートＰ３に伝わり、ポ
ートＰ３から第２の光ファイバ１２に伝播する。

【００２２】一方、上記とは逆方向に進む光信号、すな
わち第２の光ファイバ１２から４ポート型光サーキュレ
ータ１３に向けて伝播する光信号（復路の光信号）は、
ポートＰ３に入射してポートＰ４に伝わり、ポートＰ４
から第２の光ファイバ増幅器２０ｂに入射し、ここで増
幅された復路信号は再びポートＰ４に回帰入力し、ポー
トＰ１に伝わり、ポートＰ１から第１の光ファイバ１１
に伝播する。

【００２３】したがって、第１の光ファイバ１１から第
２の光ファイバ１２に向けて進む光信号と、第２の光フ
ァイバ１２から第１の光ファイバ１１に向けて進む光信
号の両方とも通信可能となり、双方向光通信システムが
構築される。そして、係る双方向の光信号は、その途中
に配置された中継装置により増幅されるため、長距離伝
送が可能となる。

【００２４】図２は、本発明に係る中継装置の第２実施
例を示している。同図に示すように、本実施例では、上
記した第１実施例の構成のものに対し、光フィルタ２２
を設置した構成を採っている。具体的には光フィルタ２
２の挿入箇所としては、光サーキュレータ１３のポート
Ｐ２，Ｐ４と合波器２の間とすることである。

【００２５】これにより、増幅前の光信号のうち不要な
帯域の成分を除去した状態で増幅処理が行え、さらに光
ファイバ増幅器２０ａ，２０ｂにおいて増幅した光信号
中に伝搬経路中に不要な帯域の成分が含まれるようにな
ったとしても、係る不要成分を除去することができる。
これにより、低雑音の光増幅が可能となり、ファイバー
伝送路中は、所望の（雑音のない／少ない）光信号が伝
送される。

【００２６】なお、本実施例では、光フィルタ２２と光
ファイバ増幅器２０ａ，２０ｂは、別部材として図示し
たが、実際の製品としては、両者を組み込んで一体化し
てもよいのはもちろんである。また、光デバイスとして
は、光増幅器やフィルタに限られず各種のデバイスを用
いることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、双方向光伝送路を形成
する１本の光ファイバの途中に４ポート型光サーキュレ
ータを挿入し、往路の光信号と復路の光信号を分離して
それぞれ別々に光ファイバ増幅器などの光デバイスに導
き、２つの光デバイスでそれぞれ増幅等した２系統の光
信号をそれぞれ光サーキュレータに回帰入力する構成と
したので、光ファイバ増幅器などを用いた中継装置を光
伝送路中に挿入するシステムにおいても、従来のように
往路用と復路用の２系統の光ファイバを敷設する必要が
なくなる。

【００２８】つまり、１本の光ファイバ伝送路を双方向
に光信号が伝播する双方向光通信システムにおいて、優
れた性能の光ファイバ増幅器を中継装置として組み込む
ことができ、光ファイバの消費量を半減でき、この種の
長距離システムを安価に実現できる。しかも、光デバイ
スを往復で２回通過することになるのでそのデバイスの
効果が２倍となり効率も向上する。

【００２９】また、請求項３のように構成すると、前記
光ファイバ増幅器には雑音抑圧用の光フィルタを設ける
ことで、雑音特性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双方向光通信システムの中継装置
の第１実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る双方向光通信システムの中継装置
の第２実施例を示す概略構成図である。

【図３】シングルパス式光ファイバ増幅器を用いた従来
の一方向光通信システムの一例を示す図である。

【図４】図３のシステムに用いられる光ファイバ増幅器
（中継装置）の概略構成図である。

【図５】ダブルパス式光ファイバ増幅器を用いた従来の
一方向光通信システムの一例を示す図である。

【図６】図５のシステムに用いられる光ファイバ増幅器
（中継装置）の概略構成図である。

【符号の説明】

２ 合波器 ４ 光増幅用ファイバ ７ レーザダイオード ８ 光アイソレータ ９ 全反射ミラー １１ 第１の光ファイバ １２ 第２の光ファイバ １３ ４ポート型光サーキュレータ ２０ａ 光ファイバ増幅器（第１の光デバイス） ２０ｂ 光ファイバ増幅器（第２の光デバイス） ２２ 光フィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４つのポートＰ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４を
   有し、Ｐ１からＰ２へ、Ｐ２からＰ３へ、Ｐ３からＰ４
   へ、Ｐ４からＰ１へそれぞれ光を導く偏波無依存性の４
   ポート型光サーキュレータ（１３）と、 この光サーキュレータのポートＰ１に結合された第１の
   光ファイバ（１１）と、 前記光サーキュレータのポートＰ３に結合された第２の
   光ファイバ（１２）と、 前記光サーキュレータのポートＰ２からの出力光に所定
   の処理を加えて再びポートＰ２に入力する第１の光デバ
   イス（２０ａ）と、 前記光サーキュレータのポートＰ４からの出力光に所定
   の処理を加えて再びポートＰ４に入力する第２の光デバ
   イス（２０ｂ）とを備えたことを特徴とする双方向光通
   信システムの中継装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の光デバイスは、終
   端に設けた全反射ミラー９により光を往復させるダブル
   パス式の光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求
   項１に記載の双方向光通信システムの中継装置。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の光デバイスは、前
   記光ファイバ増幅器と雑音抑圧用の光フィルタ（２２）
   とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の双方
   向光通信システムの中継装置。