JPH1013357A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH1013357A JPH1013357A JP8162611A JP16261196A JPH1013357A JP H1013357 A JPH1013357 A JP H1013357A JP 8162611 A JP8162611 A JP 8162611A JP 16261196 A JP16261196 A JP 16261196A JP H1013357 A JPH1013357 A JP H1013357A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ通信、特に波長多重光ファイバ通
信システムにおいて、広い帯域にわたる波長多重信号を
一括して増幅し、高パワーの信号光を出力する簡易な構
成の光増幅器を提供する。 【解決手段】 光分波回路１は、例えばＡＷＧ２によっ
て全チャネルを一旦分離した後に、ＡＷＧ３1 〜３3 で
グループごとに波長多重を行う。分割された波長グルー
プはそれぞれの波長帯域に応じた適当な光増幅素子であ
るエルビウム添加光ファイバ増幅器４や半導体レーザ増
幅器５1 ，５2 によって増幅された後、光合波回路６に
よって再び合波される。
信システムにおいて、広い帯域にわたる波長多重信号を
一括して増幅し、高パワーの信号光を出力する簡易な構
成の光増幅器を提供する。 【解決手段】 光分波回路１は、例えばＡＷＧ２によっ
て全チャネルを一旦分離した後に、ＡＷＧ３1 〜３3 で
グループごとに波長多重を行う。分割された波長グルー
プはそれぞれの波長帯域に応じた適当な光増幅素子であ
るエルビウム添加光ファイバ増幅器４や半導体レーザ増
幅器５1 ，５2 によって増幅された後、光合波回路６に
よって再び合波される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ通信装置
に用いられる光増幅器に関し、特に複数の波長を多重し
て伝送を行う波長多重伝送用の光増幅器に関する。
に用いられる光増幅器に関し、特に複数の波長を多重し
て伝送を行う波長多重伝送用の光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エルビウム添加光ファイバ増幅器
（以下ＥＤＦＡと称す）の小型化、高性能化にともな
い、このＥＤＦＡを光ファイバ通信システムの中継器と
して用いる光直接増幅中継伝送システムの開発が盛んに
進められている。光直接増幅中継伝送システムは、中継
する信号の変調方式や変調速度を選ばないため、柔軟性
の高い伝送システムとして既に実用化が始められてい
る。ここで用いられるＥＤＦＡは２０から３０ｎｍと広
い波長範囲にわたる光を増幅することが可能であるた
め、波長多重した信号光を一括して増幅することが可能
である。この特徴を生かして、波長多重伝送により一本
の光ファイバで伝送できる容量を拡大する波長多重光フ
ァイバ通信システムの研究が活発になっている。例え
ば、ＥＤＦＡのほぼ全増幅帯域にあたる３３ｎｍの波長
範囲の中に変調速度２０Ｇｂｐｓで変調された５５波長
多重信号（合計１．１Ｔｂｐｓ）を、光ファイバ１５０
ｋｍにわたって中継伝送させた実験例が最近報告されて
いる(H.Onaka, et. al, “ 1.1 Tb/sWDM Transmission
over a 150km 1.3mm Zero-Dispersion Single-Mode Fib
er,”Optical Fiber Communication Conference OFC '9
6, postdeadline papers, PD19, San Jose, CA, 1996.)
。
（以下ＥＤＦＡと称す）の小型化、高性能化にともな
い、このＥＤＦＡを光ファイバ通信システムの中継器と
して用いる光直接増幅中継伝送システムの開発が盛んに
進められている。光直接増幅中継伝送システムは、中継
する信号の変調方式や変調速度を選ばないため、柔軟性
の高い伝送システムとして既に実用化が始められてい
る。ここで用いられるＥＤＦＡは２０から３０ｎｍと広
い波長範囲にわたる光を増幅することが可能であるた
め、波長多重した信号光を一括して増幅することが可能
である。この特徴を生かして、波長多重伝送により一本
の光ファイバで伝送できる容量を拡大する波長多重光フ
ァイバ通信システムの研究が活発になっている。例え
ば、ＥＤＦＡのほぼ全増幅帯域にあたる３３ｎｍの波長
範囲の中に変調速度２０Ｇｂｐｓで変調された５５波長
多重信号（合計１．１Ｔｂｐｓ）を、光ファイバ１５０
ｋｍにわたって中継伝送させた実験例が最近報告されて
いる(H.Onaka, et. al, “ 1.1 Tb/sWDM Transmission
over a 150km 1.3mm Zero-Dispersion Single-Mode Fib
er,”Optical Fiber Communication Conference OFC '9
6, postdeadline papers, PD19, San Jose, CA, 1996.)
。
【０００３】このような波長多重伝送方式では、光中継
器の出力パワーがシステムの重要なパラメータとなる。
光直接増幅中継伝送システムでは、光中継器から雑音と
なる自然放出光（以下ＡＳＥと称す）が発生して伝送光
の信号対雑音比（以下ＳＮ比）を劣化させる。このた
め、光中継器からの信号出力レベルをある程度高く保つ
必要がある。特に、波長多重光を一括して増幅する場
合、入力するチャネル数に比例して光増幅器に高い飽和
出力パワーが要求される。これに対して、ＥＤＦＡでは
励起光源の高性能化によって最大光出力パワーが２３ｄ
Ｂｍ（２００ｍＷ）を越える増幅器の例が報告されてお
り、波長多重伝送に適した光増幅器である。
器の出力パワーがシステムの重要なパラメータとなる。
光直接増幅中継伝送システムでは、光中継器から雑音と
なる自然放出光（以下ＡＳＥと称す）が発生して伝送光
の信号対雑音比（以下ＳＮ比）を劣化させる。このた
め、光中継器からの信号出力レベルをある程度高く保つ
必要がある。特に、波長多重光を一括して増幅する場
合、入力するチャネル数に比例して光増幅器に高い飽和
出力パワーが要求される。これに対して、ＥＤＦＡでは
励起光源の高性能化によって最大光出力パワーが２３ｄ
Ｂｍ（２００ｍＷ）を越える増幅器の例が報告されてお
り、波長多重伝送に適した光増幅器である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】今後波長多重伝送によ
り伝送容量のさらなる拡大が要求される場合、現存のＥ
ＤＦＡではその増幅帯域が３０ｎｍ程度と限られている
ため、この帯域内に配置できる波長数の限界によって伝
送容量が制限される。波長間隔は主に近接チャネルから
のストロークにより制限され、その最小値は伝送速度の
およそ３倍となる。例えば、伝送速度が２０Ｇｂｐｓに
対して３０ｎｍの帯域に配置できる最大波長数は６３と
なり、総伝送容量の上限は１．２６Ｔｂｐｓとなる。し
たがって、より大きい伝送容量を達成するためには、光
増幅器により広い帯域が要求される。
り伝送容量のさらなる拡大が要求される場合、現存のＥ
ＤＦＡではその増幅帯域が３０ｎｍ程度と限られている
ため、この帯域内に配置できる波長数の限界によって伝
送容量が制限される。波長間隔は主に近接チャネルから
のストロークにより制限され、その最小値は伝送速度の
およそ３倍となる。例えば、伝送速度が２０Ｇｂｐｓに
対して３０ｎｍの帯域に配置できる最大波長数は６３と
なり、総伝送容量の上限は１．２６Ｔｂｐｓとなる。し
たがって、より大きい伝送容量を達成するためには、光
増幅器により広い帯域が要求される。
【０００５】これに対して、半導体光増幅器は１００ｎ
ｍという広い増幅帯域を有しており上記の目的に対して
適当なデバイスである。しかし、半導体増幅器はＥＤＦ
Ａに比べて飽和光出力レベルが数ｄＢｍと低いため、多
波長多重信号を一括増幅するとチャネルあたりの最大出
力パワーは大幅に小さくなる。この結果、伝送路中での
信号対雑音比が大幅に劣化するため、中継間隔を短くす
るなどの回避策を用いない限り良好な伝送を実現できな
い。
ｍという広い増幅帯域を有しており上記の目的に対して
適当なデバイスである。しかし、半導体増幅器はＥＤＦ
Ａに比べて飽和光出力レベルが数ｄＢｍと低いため、多
波長多重信号を一括増幅するとチャネルあたりの最大出
力パワーは大幅に小さくなる。この結果、伝送路中での
信号対雑音比が大幅に劣化するため、中継間隔を短くす
るなどの回避策を用いない限り良好な伝送を実現できな
い。
【０００６】本発明の目的は、広い範囲にわたる波長多
重信号を、伝送に必要なＳＮ比を保つことができる出力
パワーに一括増幅することが可能な光増幅器を提供する
ことにある。
重信号を、伝送に必要なＳＮ比を保つことができる出力
パワーに一括増幅することが可能な光増幅器を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器は、複
数の波長を多重した光を、１波以上を含む複数のグルー
プに分離する光分波器と、前記各光分波器からの光を増
幅する複数の光増幅素子と、前記複数の光増幅素子から
の光を波長多重する光分波器を有する。
数の波長を多重した光を、１波以上を含む複数のグルー
プに分離する光分波器と、前記各光分波器からの光を増
幅する複数の光増幅素子と、前記複数の光増幅素子から
の光を波長多重する光分波器を有する。
【０００８】本発明の光増幅器は、増幅する信号の帯域
を分割して各帯域に含まれる波長ごとに別々の光増幅素
子によって増幅を行う。各光増幅素子では、その飽和出
力パワーとシステムが必要とするチャネルあたりのパワ
ーによって、入射する波長数が決定される。これらの別
々に増幅された光を光合波器によって波長多重して伝送
路に送出する。この構成をとることにより、各チャネル
の出力パワーは光増幅器の飽和出力パワーで制限される
ことなく、システムが必要とする値とすることができ
る。従来の技術で述べた通り、光増幅素子には出力可能
な最大パワーに制限がある。この特性のため、例えばｎ
波の波長多重光を増幅する場合、各波の最大出力は飽和
パワーの１／ｎになる。この値がシステムの所要値に満
たないことが問題となる。これに対して、本発明のよう
に光増幅素子を複数用意し、各光増幅素子に入射する波
長数を飽和出力に応じて適当に制限すれば、全チャネル
をシステムの所要出力とすることができる。言いかえれ
ば、各光増幅素子の飽和出力パワーの制限を受けず波長
多重項の一括増幅ができていることになるわけである。
を分割して各帯域に含まれる波長ごとに別々の光増幅素
子によって増幅を行う。各光増幅素子では、その飽和出
力パワーとシステムが必要とするチャネルあたりのパワ
ーによって、入射する波長数が決定される。これらの別
々に増幅された光を光合波器によって波長多重して伝送
路に送出する。この構成をとることにより、各チャネル
の出力パワーは光増幅器の飽和出力パワーで制限される
ことなく、システムが必要とする値とすることができ
る。従来の技術で述べた通り、光増幅素子には出力可能
な最大パワーに制限がある。この特性のため、例えばｎ
波の波長多重光を増幅する場合、各波の最大出力は飽和
パワーの１／ｎになる。この値がシステムの所要値に満
たないことが問題となる。これに対して、本発明のよう
に光増幅素子を複数用意し、各光増幅素子に入射する波
長数を飽和出力に応じて適当に制限すれば、全チャネル
をシステムの所要出力とすることができる。言いかえれ
ば、各光増幅素子の飽和出力パワーの制限を受けず波長
多重項の一括増幅ができていることになるわけである。
【０００９】ところで、本発明では、用いられる波長多
重光のチャネル数や各チャネルの波長が固定であれば光
分波器も構成は一意に決まる。これに対して、現在研究
されている波長ルーティングを用いた光ネットワークで
は通信する相手によってパスが変化するため、伝送路中
の光増幅器に入射するチャネル数や波長が変動する。通
常、光増幅器では全出力パワーが一定になるよう制御さ
れるため、光増幅素子に入射する波長数が変動すると各
チャネルのパワーも変動する。この変動を抑えるため
に、光増幅器の入力部にチャネル数および波長を検出す
る機能を設け、この情報に応じて光分波器により分割帯
域を制御する。これにより、光増幅素子出力において各
チャネルのパワーが一定値に保たれる。
重光のチャネル数や各チャネルの波長が固定であれば光
分波器も構成は一意に決まる。これに対して、現在研究
されている波長ルーティングを用いた光ネットワークで
は通信する相手によってパスが変化するため、伝送路中
の光増幅器に入射するチャネル数や波長が変動する。通
常、光増幅器では全出力パワーが一定になるよう制御さ
れるため、光増幅素子に入射する波長数が変動すると各
チャネルのパワーも変動する。この変動を抑えるため
に、光増幅器の入力部にチャネル数および波長を検出す
る機能を設け、この情報に応じて光分波器により分割帯
域を制御する。これにより、光増幅素子出力において各
チャネルのパワーが一定値に保たれる。
【００１０】すなわち、光増幅素子を増幅率一定に制御
しておけば、素子に入射する波長数が変わっても各波長
が受ける増幅率が一定なので、素子への入力パワーが変
わらなければ出力パワーが一定に保たれる。素子への入
力パワーは通常前段の光送信器もしくは光増幅器の出力
レベルおよび伝送路光ファイバの損失で決まるが、これ
らが変化することはほとんどないので、入力パワーは一
定値となり、この結果出力も一定となる。光増幅器の場
合、通常全出力パワー一定の制御が行われるが、そうす
ると素子に入力する波長数が変化すると各チャネルあた
りのパワーが変化してしまう。
しておけば、素子に入射する波長数が変わっても各波長
が受ける増幅率が一定なので、素子への入力パワーが変
わらなければ出力パワーが一定に保たれる。素子への入
力パワーは通常前段の光送信器もしくは光増幅器の出力
レベルおよび伝送路光ファイバの損失で決まるが、これ
らが変化することはほとんどないので、入力パワーは一
定値となり、この結果出力も一定となる。光増幅器の場
合、通常全出力パワー一定の制御が行われるが、そうす
ると素子に入力する波長数が変化すると各チャネルあた
りのパワーが変化してしまう。
【００１１】本発明の実施態様によれば、前記光増幅素
子は増幅率が一定となるよう制御されている。
子は増幅率が一定となるよう制御されている。
【００１２】これにより、光増幅素子に入射するチャネ
ル数が変動しても各チャネルの出力パワーは一定に保た
れる。
ル数が変動しても各チャネルの出力パワーは一定に保た
れる。
【００１３】本発明の他の実施態様によれば、前記光分
波器は、入力した波長を１波ずつに分離する波長分離素
子と、前記波長分離素子からの光を所定のグループごと
に合波する複数の光合波素子で構成されている。
波器は、入力した波長を１波ずつに分離する波長分離素
子と、前記波長分離素子からの光を所定のグループごと
に合波する複数の光合波素子で構成されている。
【００１４】本発明の他の実施態様によれば、光増幅器
は、前記光分波器への入力光の一部を取り出すための光
カプラと、取り出された光に含まれる複数の光の各波長
を検出する波長検出手段と、前記光カプラの他方の分岐
出力に接続される前記波長分離素子と前記波長合波素子
の間に設けられた光スイッチと、前記波長検出手段の信
号を用いて前記光スイッチにより前記複数の光増幅素子
へ入射する波長数をそれぞれ制御する制御手段をさらに
有する。
は、前記光分波器への入力光の一部を取り出すための光
カプラと、取り出された光に含まれる複数の光の各波長
を検出する波長検出手段と、前記光カプラの他方の分岐
出力に接続される前記波長分離素子と前記波長合波素子
の間に設けられた光スイッチと、前記波長検出手段の信
号を用いて前記光スイッチにより前記複数の光増幅素子
へ入射する波長数をそれぞれ制御する制御手段をさらに
有する。
【００１５】動作中に光増幅器に入射するチャネル数ま
たは波長配置が変化すると、波長検出手段がそれを検出
する。この検出情報と光増幅素子である光増幅素子の増
幅帯域や飽和出力パワー情報から、制御手段が各光増幅
素子へ入射するチャネルを決定し光スイッチの経路を切
り替える。
たは波長配置が変化すると、波長検出手段がそれを検出
する。この検出情報と光増幅素子である光増幅素子の増
幅帯域や飽和出力パワー情報から、制御手段が各光増幅
素子へ入射するチャネルを決定し光スイッチの経路を切
り替える。
【００１６】本発明の他の実施態様によれば、前記光分
波器は、入力光を複数に分岐する光分岐回路と、前記光
分岐回路の出力に接続され、所定の帯域を切り出す複数
の光バンドパスフィルタで構成される。
波器は、入力光を複数に分岐する光分岐回路と、前記光
分岐回路の出力に接続され、所定の帯域を切り出す複数
の光バンドパスフィルタで構成される。
【００１７】本実施様態では、各光部品が廉価であり、
また分割帯域を光バンドパスフィルタの透過帯域および
透過中心波長によって自由に設定でき、さらに、透過中
心波長および透過帯域を可変とする光バンドパスフィル
タを用いることにより、さまざまな波長配置の複数のシ
ステムに一種の光増幅器で柔軟に対応することができ
る。
また分割帯域を光バンドパスフィルタの透過帯域および
透過中心波長によって自由に設定でき、さらに、透過中
心波長および透過帯域を可変とする光バンドパスフィル
タを用いることにより、さまざまな波長配置の複数のシ
ステムに一種の光増幅器で柔軟に対応することができ
る。
【００１８】本発明の他の実施態様によれば、前記設定
は、光バンドパスフィルタの透過中心波長および帯域を
自由に設定できる。
は、光バンドパスフィルタの透過中心波長および帯域を
自由に設定できる。
【００１９】本発明の他の実施態様によれば、前記光バ
ンドパスフィルタの透過中心波長および帯域を縦続に接
続された、透過帯域が固定で透過中心波長を自由に設定
できる２つの光バンドパスフィルタの透過中心波長の制
御によって行う。
ンドパスフィルタの透過中心波長および帯域を縦続に接
続された、透過帯域が固定で透過中心波長を自由に設定
できる２つの光バンドパスフィルタの透過中心波長の制
御によって行う。
【００２０】本発明の他の実施態様によれば、光分波器
への入力光の一部を取り出す光カプラと、取り出された
光に含まれる複数の波長を検出する波長検出手段を備
え、前記複数の光増幅素子に入射する波長数を前記光バ
ンドパスフィルタの透過中心波長および帯域によって制
御する。
への入力光の一部を取り出す光カプラと、取り出された
光に含まれる複数の波長を検出する波長検出手段を備
え、前記複数の光増幅素子に入射する波長数を前記光バ
ンドパスフィルタの透過中心波長および帯域によって制
御する。
【００２１】この構成によって、光増幅器へ入射するチ
ャネル数や波長が変動しても、各チャネルの出力パワー
を落すことなく一定に保つことができる。
ャネル数や波長が変動しても、各チャネルの出力パワー
を落すことなく一定に保つことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２３】図１は本発明の第１の実施形態の光増幅器
の構成図、図２は図１の光増幅器における増幅器の帯域
分割のイメージを表す図である。
の構成図、図２は図１の光増幅器における増幅器の帯域
分割のイメージを表す図である。
【００２４】本実施形態の光増幅器は、複数の波長を多
重した光を複数のグループに分離する光分波器である光
分波回路１Ａと、各グループの光を増幅する光増幅素子
であるＥＤＦＡ４および半導体レーザ増幅器５1 ，５2
と、ＥＤＦＡ４および半導体レーザ増幅器５1 ，５2 で
増幅された光を波長多重する光合波器である光合波回路
６Ａで構成されている。
重した光を複数のグループに分離する光分波器である光
分波回路１Ａと、各グループの光を増幅する光増幅素子
であるＥＤＦＡ４および半導体レーザ増幅器５1 ，５2
と、ＥＤＦＡ４および半導体レーザ増幅器５1 ，５2 で
増幅された光を波長多重する光合波器である光合波回路
６Ａで構成されている。
【００２５】光分波回路１Ａでは、ＡＷＧ(Arrayed Wav
eguide Grating) ２によって一旦全チャネルを分離した
後にＡＷＧ３1 〜３3 でグループごとに波長を多重す
る。波長領域は１５３０ｎｍから１５６０ｎｍまでを第
１のグループ２１とし、その帯域外は４波程度ずつ第２
のグループ２２、第３のグループ２３にまとめる。第１
のグループ２１の光はＥＤＦＡ４で増幅し、第２、第３
のグループ２２，２３の光は半導体レーザ増幅器５1 ，
５2 で増幅する。これらの光増幅器４，５1 ，５ 2 から
の出力光を光合波回路６Ａによって合波する。光合波回
路６Ａは、光分波回路１Ａの入出力を逆にした構成とな
っており、各グループ２１，２２，２３の光をＡＷＧ７
1 ，７2 ，７3 で分離した後ＡＷＧ８で全ての波長を合
波する。この構成は、ＥＤＦＡの高飽和出力特性を生か
して分割グループ数を最少としていることが特徴であ
る。
eguide Grating) ２によって一旦全チャネルを分離した
後にＡＷＧ３1 〜３3 でグループごとに波長を多重す
る。波長領域は１５３０ｎｍから１５６０ｎｍまでを第
１のグループ２１とし、その帯域外は４波程度ずつ第２
のグループ２２、第３のグループ２３にまとめる。第１
のグループ２１の光はＥＤＦＡ４で増幅し、第２、第３
のグループ２２，２３の光は半導体レーザ増幅器５1 ，
５2 で増幅する。これらの光増幅器４，５1 ，５ 2 から
の出力光を光合波回路６Ａによって合波する。光合波回
路６Ａは、光分波回路１Ａの入出力を逆にした構成とな
っており、各グループ２１，２２，２３の光をＡＷＧ７
1 ，７2 ，７3 で分離した後ＡＷＧ８で全ての波長を合
波する。この構成は、ＥＤＦＡの高飽和出力特性を生か
して分割グループ数を最少としていることが特徴であ
る。
【００２６】また、本実施形態において光増幅器４，５
1 ，５2 のゲインが一定となるよう制御すれば、各光増
幅器４，５1 ，５2 に入射するチャネル数が変動しても
各チャネルの出力パワーは一定に保たれる。光増幅器
４，５1 ，５2 のゲインを一定に保つ方法としては、例
えば光増幅器４，５1 ，５2 から発生する自然放出光
（ＡＳＥ）のパワーを一定に保つように光増幅器４，５
1 ，５2 の励起電流を制御するなどが挙げられる（中
林、「光増幅装置と光増幅器設計方法と光ファイバ中継
伝送方式」特願平５−３３０２７５）。
1 ，５2 のゲインが一定となるよう制御すれば、各光増
幅器４，５1 ，５2 に入射するチャネル数が変動しても
各チャネルの出力パワーは一定に保たれる。光増幅器
４，５1 ，５2 のゲインを一定に保つ方法としては、例
えば光増幅器４，５1 ，５2 から発生する自然放出光
（ＡＳＥ）のパワーを一定に保つように光増幅器４，５
1 ，５2 の励起電流を制御するなどが挙げられる（中
林、「光増幅装置と光増幅器設計方法と光ファイバ中継
伝送方式」特願平５−３３０２７５）。
【００２７】図３は本発明の第２の実施形態の光増幅器
の構成図である。本実施形態は複数の光増幅素子として
光半導体レーザ増幅器アレイ３０を用いたものである。
入射光は４波づつのグループに分割されて半導体レーザ
増幅器アレイ３０に入射される。ＥＤＦＡを用いる場合
に比べて増幅素子数は増えるが、増幅器全体としては小
型になる。
の構成図である。本実施形態は複数の光増幅素子として
光半導体レーザ増幅器アレイ３０を用いたものである。
入射光は４波づつのグループに分割されて半導体レーザ
増幅器アレイ３０に入射される。ＥＤＦＡを用いる場合
に比べて増幅素子数は増えるが、増幅器全体としては小
型になる。
【００２８】ところで、ＡＷＧの特定のポートから各出
力ポートへの透過特性は図４に示すように周期性をも
つ。ここで、例えば図４の第１の出力ポートの透過特性
４１や第２の出力ポートの透過特性４２に示すような周
期８Δλ（Δλ：分離波長間隔）のＡＷＧに、間隔Δλ
で並ぶ３２波長多重の光が入射した場合、第１から第８
のポートに８Δλで並ぶ８つの４波多重光が得られる。
このようにして、ＡＷＧ１段で波長多重を分割すること
ができる。分割された光には広い波長範囲にわたる光が
含まれるが、これらを増幅するのに帯域の広い半導体レ
ーザ増幅器を用いればよい。したがって、図５のように
光合波回路１Ｂに１段のＡＷＧ２を、光分波回路６Ｂに
１段のＡＷＧ８を、光増幅素子に半導体レーザ増幅器ア
レイ３０を用いて小型、広帯域の光増幅器を構成するこ
とができる。
力ポートへの透過特性は図４に示すように周期性をも
つ。ここで、例えば図４の第１の出力ポートの透過特性
４１や第２の出力ポートの透過特性４２に示すような周
期８Δλ（Δλ：分離波長間隔）のＡＷＧに、間隔Δλ
で並ぶ３２波長多重の光が入射した場合、第１から第８
のポートに８Δλで並ぶ８つの４波多重光が得られる。
このようにして、ＡＷＧ１段で波長多重を分割すること
ができる。分割された光には広い波長範囲にわたる光が
含まれるが、これらを増幅するのに帯域の広い半導体レ
ーザ増幅器を用いればよい。したがって、図５のように
光合波回路１Ｂに１段のＡＷＧ２を、光分波回路６Ｂに
１段のＡＷＧ８を、光増幅素子に半導体レーザ増幅器ア
レイ３０を用いて小型、広帯域の光増幅器を構成するこ
とができる。
【００２９】図６は本発明の第３の実施形態の光増幅器
の構成図である。本実施形態は波長ルーティング光ネッ
トワークに適用した例である。
の構成図である。本実施形態は波長ルーティング光ネッ
トワークに適用した例である。
【００３０】基本構成は図１に示す第１の実施形態と同
じで、光増幅器の入力に光カプラ６３を設けて入力光の
一部を取り出す。これを光波長検出器６１に入射して、
入力光中に含まれるチャネル数および波長を検出する。
光波長検出器６１は、例えば図７のように固定配置され
た回折格子７０とアレイの光検出器７１（もしくはＣＣ
Ｄでもよい）で構成され、入射光の光スペクトルを測定
し、この光スペクトルを信号処理回路７２で処理するこ
とによって、入射光に含まれる波長数や各チャネルの波
長を検出する。光分波回路１ＣではＡＷＧ２とＡＷＧ３
1 〜３3 の間に光スイッチ６０が設けられている。動作
中に光増幅器に入射するチャネル数または波長配置が変
化すると、波長検出器６１がそれを検出する。制御回路
６２は、この検出情報と光増幅素子であるＥＤＦＡ４や
半導体レーザ増幅器５1 ，５2 の飽和出力と各チャネル
の所要出力から決まる各光増幅素子への最大入力波長か
ら、各光増幅素子へ入射するチャネルを決定し光スイッ
チ６０の経路を切り替える。この切り替えによって、各
光増幅素子へ入射する波長数が制御される。この結果、
各チャネルの出力パワーは光増幅素子の飽和出力に制限
されることなく所要の値とすることができる。
じで、光増幅器の入力に光カプラ６３を設けて入力光の
一部を取り出す。これを光波長検出器６１に入射して、
入力光中に含まれるチャネル数および波長を検出する。
光波長検出器６１は、例えば図７のように固定配置され
た回折格子７０とアレイの光検出器７１（もしくはＣＣ
Ｄでもよい）で構成され、入射光の光スペクトルを測定
し、この光スペクトルを信号処理回路７２で処理するこ
とによって、入射光に含まれる波長数や各チャネルの波
長を検出する。光分波回路１ＣではＡＷＧ２とＡＷＧ３
1 〜３3 の間に光スイッチ６０が設けられている。動作
中に光増幅器に入射するチャネル数または波長配置が変
化すると、波長検出器６１がそれを検出する。制御回路
６２は、この検出情報と光増幅素子であるＥＤＦＡ４や
半導体レーザ増幅器５1 ，５2 の飽和出力と各チャネル
の所要出力から決まる各光増幅素子への最大入力波長か
ら、各光増幅素子へ入射するチャネルを決定し光スイッ
チ６０の経路を切り替える。この切り替えによって、各
光増幅素子へ入射する波長数が制御される。この結果、
各チャネルの出力パワーは光増幅素子の飽和出力に制限
されることなく所要の値とすることができる。
【００３１】本実施形態は、本増幅器が使われる光ネッ
トワークでシステム全体で使用される波長数ｎに対して
光増幅器へ一度にｍ（ｍ＜ｎ）波しか入射しないような
システムに使用する場合に最も有効である。ここで、各
光増幅素子に入射できる最大波長数をｋとする。波長領
域の割りあてが固定である場合、ｎ波の波長の割りあて
方によって、光増幅素子の数は最低でもｎ／ｋ個、最大
ｎ個を必要となる。これに対して、本実施形態のように
波長領域割り当てが可変であると、つねに各光増幅素子
にｋ個の波長を入射するようにできるので、光増幅素子
はｍ／ｋ個用意すればよくこれはｎ波の割りあて方には
よらない。すなわち、光増幅素子数を大幅に減らすこと
ができるのである。
トワークでシステム全体で使用される波長数ｎに対して
光増幅器へ一度にｍ（ｍ＜ｎ）波しか入射しないような
システムに使用する場合に最も有効である。ここで、各
光増幅素子に入射できる最大波長数をｋとする。波長領
域の割りあてが固定である場合、ｎ波の波長の割りあて
方によって、光増幅素子の数は最低でもｎ／ｋ個、最大
ｎ個を必要となる。これに対して、本実施形態のように
波長領域割り当てが可変であると、つねに各光増幅素子
にｋ個の波長を入射するようにできるので、光増幅素子
はｍ／ｋ個用意すればよくこれはｎ波の割りあて方には
よらない。すなわち、光増幅素子数を大幅に減らすこと
ができるのである。
【００３２】図８は本発明の第４の実施形態の光増幅器
の構成図である。本実施形態の光分波回路１Ｄと光合波
回路６Ｄでは、入射光をグループに分割する手段として
光カプラ８０による光の分岐と光バンドパスフィルタ８
１による帯域の切り出しを用いる。図１に示すＡＷＧを
用いる構成に比べると、本実施形態では光増幅素子ヘ入
射する信号のレベルが下がるため出力光ＳＮ比が劣化す
るという欠点があるものの、各光部品が廉価であり、ま
た分割帯域を光バンドパスフィルタ８１の透過帯域およ
び透過中心波長によって自由に設定できるという利点を
有する。さらに、透過中心波長および透過帯域を可変と
する光バンドパスフィルタを用いることにより、さまざ
まな波長配置の複数のシステムに一種の光増幅器で柔軟
に対応することができる。
の構成図である。本実施形態の光分波回路１Ｄと光合波
回路６Ｄでは、入射光をグループに分割する手段として
光カプラ８０による光の分岐と光バンドパスフィルタ８
１による帯域の切り出しを用いる。図１に示すＡＷＧを
用いる構成に比べると、本実施形態では光増幅素子ヘ入
射する信号のレベルが下がるため出力光ＳＮ比が劣化す
るという欠点があるものの、各光部品が廉価であり、ま
た分割帯域を光バンドパスフィルタ８１の透過帯域およ
び透過中心波長によって自由に設定できるという利点を
有する。さらに、透過中心波長および透過帯域を可変と
する光バンドパスフィルタを用いることにより、さまざ
まな波長配置の複数のシステムに一種の光増幅器で柔軟
に対応することができる。
【００３３】しかし、現在広く用いられている干渉膜型
の光バンドパスフィルタでは、光フィルタの透過中心波
長は可変とすることができるものの、透過帯域を自由に
変化させることは難しい。そこで、図９に示すように透
過中心波長を可変することができる透過帯域の等しい２
つの光バンドパスフィルタ９０，９２を縦続接続させ
る。前段のフィルタ９０の透過特性９１および後段フィ
ルタ９２の透過特性９３を図９中に示す。２段フィルタ
９０，９２の透過後の特性は以下のようになる。
の光バンドパスフィルタでは、光フィルタの透過中心波
長は可変とすることができるものの、透過帯域を自由に
変化させることは難しい。そこで、図９に示すように透
過中心波長を可変することができる透過帯域の等しい２
つの光バンドパスフィルタ９０，９２を縦続接続させ
る。前段のフィルタ９０の透過特性９１および後段フィ
ルタ９２の透過特性９３を図９中に示す。２段フィルタ
９０，９２の透過後の特性は以下のようになる。
【００３４】透過中心波長＝（λ1 ＋λ2 ）／２ 透過帯域 ＝Δλ−｜λ1 −λ2 ｜ ここで、λ1 はフィルタ９０の透過中心波長、λ2 はフ
ィルタ９２の透過中心波長、Δλはフィルタ９０，９２
の透過帯域である。これにより、透過中心波長と透過帯
域はλ1 とλ2 によって自由に変化させることができ
る。
ィルタ９２の透過中心波長、Δλはフィルタ９０，９２
の透過帯域である。これにより、透過中心波長と透過帯
域はλ1 とλ2 によって自由に変化させることができ
る。
【００３５】図１０は、本発明の第５の実施形態の光増
幅器の構成図である。本実施形態の光分波回路１Ｅに光
カプラ８０と透過中心波長および透過帯域を可変とする
光フィルタ１００を用いた場合の光増幅器を、図６に示
した本発明の第３の実施形態のように波長ルーティング
光ネットワークに用いる場合の例である。本実施形態に
おいても、図６と同じように増幅器入力に光カプラ６３
を設け、分岐した光に含まれるチャネル数と波長を波長
検出器６１によって検出する。制御回路６２はこの情報
および各光増幅器の飽和出力と各チャネルの所要出力か
ら決まる各光増幅素子への最大入力波長から光増幅素子
であるＥＤＦＡや半導体レーザ増幅器５ 1 ，５2 にちょ
うど最大入射波長数が入射するように割り当て帯域を決
定し、この決定にしたがって光バンドパスフィルタ１０
０の透過中心波長および透過帯域を制御する。この構成
によって、光増幅器へ入射するチャネル数や波長が変動
しても、各チャネルの出力パワーを落すことなく一定に
保つことができる。
幅器の構成図である。本実施形態の光分波回路１Ｅに光
カプラ８０と透過中心波長および透過帯域を可変とする
光フィルタ１００を用いた場合の光増幅器を、図６に示
した本発明の第３の実施形態のように波長ルーティング
光ネットワークに用いる場合の例である。本実施形態に
おいても、図６と同じように増幅器入力に光カプラ６３
を設け、分岐した光に含まれるチャネル数と波長を波長
検出器６１によって検出する。制御回路６２はこの情報
および各光増幅器の飽和出力と各チャネルの所要出力か
ら決まる各光増幅素子への最大入力波長から光増幅素子
であるＥＤＦＡや半導体レーザ増幅器５ 1 ，５2 にちょ
うど最大入射波長数が入射するように割り当て帯域を決
定し、この決定にしたがって光バンドパスフィルタ１０
０の透過中心波長および透過帯域を制御する。この構成
によって、光増幅器へ入射するチャネル数や波長が変動
しても、各チャネルの出力パワーを落すことなく一定に
保つことができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、広い範囲
にわたる波長多重信号を出力パワーを落すことなく一括
増幅することが可能になるため、増幅器出力レベルで決
定される信号対雑音比が劣化せず、この結果、波長多重
光の光直接増幅伝送において伝送容量の拡大および伝送
距離の延長が達成される効果がある。
にわたる波長多重信号を出力パワーを落すことなく一括
増幅することが可能になるため、増幅器出力レベルで決
定される信号対雑音比が劣化せず、この結果、波長多重
光の光直接増幅伝送において伝送容量の拡大および伝送
距離の延長が達成される効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の光増幅器の構成図で
ある。
ある。
【図２】図１の光増幅器における増幅時の帯域分割のイ
メージを表す図である。
メージを表す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の光増幅器の構成図で
ある。
ある。
【図４】ＡＷＧの各ポートの透過特性、特にその周期性
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の応用例を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明に第３の実施例の光増幅器の構成図であ
る。
る。
【図７】入力光中に含まれる波長数と各チャネルの波長
を検出する光波長検出器の一構成例を示す図である。
を検出する光波長検出器の一構成例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の光増幅器を示す図で
ある。
ある。
【図９】透過中心波長および透過帯域を自由に設定する
ことのできる光バンドパスフィルタの一構成例を示す図
である。
ことのできる光バンドパスフィルタの一構成例を示す図
である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の光増幅器の構成図
である。
である。
１Ａ〜１Ｅ 光分波回路 ２ ＡＷＧ ３1 〜３3 ＡＷＧ ４ エルビウム添加光ファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ） ５1 ，５2 半導体レーザ増幅器 ６Ａ，６Ｂ，６Ｄ 光合波回路 ７1 〜７3 ＡＷＧ ８ ＡＷＧ ２０ 多重された光のスペクトル ２１ 第１のグループとして増幅される波長帯域 ２２ 第２のグループとして増幅される波長帯域 ２３ 第３のグループとして増幅される波長帯域 ３０ 半導体レーザ増幅器アレイ ４１ ＡＷＧの入力ポートから第１の出力ポートへの
透過特性 ４２ ＡＷＧの入力ポートから第２の出力ポートへの
透過特性 ６０ 光ＳＷ ６１ 光波長検出器 ６２ 制御回路 ６３ 光カプラ ７０ 回折格子 ７１ 光検出器アレイ ７２ 信号処理回路 ８０ 光カプラ ８１1〜８１3 光バンドパスフィルタ ９０ 第１の光バンドパスフィルタ ９１ 第１の光バンドパスフィルタ９０の透過特性 ９２ 第２の光バンドパスフィルタ ９３ 第２の光バンドパスフィルタ９２の透過特性 ９４ 縦続接続後の光バンドパスフィルタの透過特性 １００1〜１００3 透過中心波長、透過帯域が可変で
ある光バンドパスフィルタ
透過特性 ４２ ＡＷＧの入力ポートから第２の出力ポートへの
透過特性 ６０ 光ＳＷ ６１ 光波長検出器 ６２ 制御回路 ６３ 光カプラ ７０ 回折格子 ７１ 光検出器アレイ ７２ 信号処理回路 ８０ 光カプラ ８１1〜８１3 光バンドパスフィルタ ９０ 第１の光バンドパスフィルタ ９１ 第１の光バンドパスフィルタ９０の透過特性 ９２ 第２の光バンドパスフィルタ ９３ 第２の光バンドパスフィルタ９２の透過特性 ９４ 縦続接続後の光バンドパスフィルタの透過特性 １００1〜１００3 透過中心波長、透過帯域が可変で
ある光バンドパスフィルタ
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の波長を多重した光を、１波以上を
含む複数のグループに分離する光分波器と、前記各光分
波器からの光を増幅する複数の光増幅素子と、前記複数
の光増幅素子からの光を波長多重する光合波器を有する
光増幅器。 - 【請求項２】 前記光増幅素子は増幅率が一定となるよ
う制御されている請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項３】 前記光分波器は、入力した波長を１波ず
つに分離する波長分離素子と、前記波長分離素子からの
光をグループごとに合波する複数の光合波素子で構成さ
れている請求項１または２記載の光増幅器。 - 【請求項４】 前記光分波器への入力光の一部を取り出
すための光カプラと、取り出された光に含まれる複数の
光の各波長を検出する波長検出手段と、前記光カプラの
他方の分岐出力に接続される前記波長分離素子と前記光
合波素子の間に設けられた光スイッチと、前記波長検出
手段の信号を用いて前記光スイッチにより前記複数の光
増幅素子へ入射する波長数をそれぞれ制御する制御手段
をさらに有する請求項３記載の光増幅器。 - 【請求項５】 前記光分波器は、入力光を複数に分岐す
る光分岐回路と、前記光分岐回路の出力に接続され所定
の帯域を切り出す複数の光バンドパスフィルタで構成さ
れる請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項６】 前記光バンドパスフィルタの透過中心波
長および帯域を自由に設定できる請求項５記載の光増幅
器。 - 【請求項７】 前記設定は、縦続に接続され、透過帯域
が固定で透過中心波長を自由に設定できる２つの光バン
ドパスフィルタの透過中心波長の制御によって行う請求
項６記載の光増幅器。 - 【請求項８】 前記光分波器への入力光の一部を取り出
す光カプラと、取り出された光に含まれる複数の波長を
検出する波長検出手段と、前記複数の光増幅素子に入射
する波長数を前記光バンドパスフィルタの透過中心波長
および帯域によって制御する制御手段を有する請求項６
または７記載の光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8162611A JPH1013357A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8162611A JPH1013357A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1013357A true JPH1013357A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15757896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8162611A Pending JPH1013357A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1013357A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-06-24 JP JP8162611A patent/JPH1013357A/ja active Pending
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