JPH10173606A - 光増幅中継伝送システム及び光増幅器 - Google Patents
光増幅中継伝送システム及び光増幅器Info
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- JPH10173606A JPH10173606A JP8329960A JP32996096A JPH10173606A JP H10173606 A JPH10173606 A JP H10173606A JP 8329960 A JP8329960 A JP 8329960A JP 32996096 A JP32996096 A JP 32996096A JP H10173606 A JPH10173606 A JP H10173606A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/2912—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
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- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Lasers (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １００Ｇｂ／ｓで９，０００ｋｍ以上の光伝
送を実現する。 【解決手段】 １．５５μｍ帯の光信号を出力する光送
信局１０と、光受信局１２との間に、光ファイバ伝送路
１４を接続する。光ファイバ伝送路１４は、複数の伝送
用光ファイバ１６，１６，・・・を光増幅中継器１８で
中継接続した構成になっている。伝送用光ファイバ１６
は、有効断面積が８０平方μｍ以上の単一モード光ファ
イバからなる。光増幅中継器１８は、０．９８μｍ励起
用エルビウムドープ光ファイバ２０、１．５５μｍと
０．９８μｍを合分波するＷＤＭカップラ２２、光アイ
ソレータ２４及び利得等化フィルタ２６をシリアル接続
し、０．９８μｍでレーザ発振する励起レーザ２８の出
力光をＷＤＭカップラ２２によりエルビウムドープ光フ
ァイバ２０に供給するようになっている。
送を実現する。 【解決手段】 １．５５μｍ帯の光信号を出力する光送
信局１０と、光受信局１２との間に、光ファイバ伝送路
１４を接続する。光ファイバ伝送路１４は、複数の伝送
用光ファイバ１６，１６，・・・を光増幅中継器１８で
中継接続した構成になっている。伝送用光ファイバ１６
は、有効断面積が８０平方μｍ以上の単一モード光ファ
イバからなる。光増幅中継器１８は、０．９８μｍ励起
用エルビウムドープ光ファイバ２０、１．５５μｍと
０．９８μｍを合分波するＷＤＭカップラ２２、光アイ
ソレータ２４及び利得等化フィルタ２６をシリアル接続
し、０．９８μｍでレーザ発振する励起レーザ２８の出
力光をＷＤＭカップラ２２によりエルビウムドープ光フ
ァイバ２０に供給するようになっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅中継伝送シ
ステム及び光増幅器に関し、より具体的には、広帯域・
超長距離光ファイバ伝送を可能にする光増幅中継伝送シ
ステム及び光増幅器に関する。
ステム及び光増幅器に関し、より具体的には、広帯域・
超長距離光ファイバ伝送を可能にする光増幅中継伝送シ
ステム及び光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】海底光ケーブル・システムでは、数千ｋ
ｍ以上の距離、光信号を伝送させることになるので、所
定の中継距離毎に光増幅中継器を設けて、減衰した光信
号を光増幅するのが普通である。
ｍ以上の距離、光信号を伝送させることになるので、所
定の中継距離毎に光増幅中継器を設けて、減衰した光信
号を光増幅するのが普通である。
【０００３】現状では、使用される伝送用光ファイバに
は、コアの直径が８〜８．５μｍ（有効断面積が約５０
乃至５５平方μｍ）のものを使用し、光増幅中継器とし
ては１．４８μｍで励起したエルビウムドープ光ファイ
バを使用している。この組み合わせで、日本と米国を結
ぶ光海底ケーブルＴＰＣ−５に見られるように、５Ｇｂ
／ｓの９，０００ｋｍ伝送が実現されている。
は、コアの直径が８〜８．５μｍ（有効断面積が約５０
乃至５５平方μｍ）のものを使用し、光増幅中継器とし
ては１．４８μｍで励起したエルビウムドープ光ファイ
バを使用している。この組み合わせで、日本と米国を結
ぶ光海底ケーブルＴＰＣ−５に見られるように、５Ｇｂ
／ｓの９，０００ｋｍ伝送が実現されている。
【０００４】波長分割多重技術を併用することで、波長
数だけ伝送容量を増すことができる。例えば、伝送距離
にもよるが、ＮＲＺ方式では、５乃至２０波長を多重化
でき、光ソリトン方式では、５乃至８波長を多重化でき
ることが確認されている。
数だけ伝送容量を増すことができる。例えば、伝送距離
にもよるが、ＮＲＺ方式では、５乃至２０波長を多重化
でき、光ソリトン方式では、５乃至８波長を多重化でき
ることが確認されている。
【０００５】なお、エルビウムドープ光ファイバの吸収
準位には、１．４８μｍ帯と０．９８μｍ帯があるが、
０．９８μｍ帯の半導体レーザは、信頼性が悪く、通信
用に使用できるほどではなかった。また、０．９８μｍ
帯で励起した場合、１．４８μｍ帯励起の場合と比べ
て、非線形効果との兼ね合いで最適な増幅器出力を高く
出来ないこともあって、従来では、１．４８μｍ帯が採
用されてきた。
準位には、１．４８μｍ帯と０．９８μｍ帯があるが、
０．９８μｍ帯の半導体レーザは、信頼性が悪く、通信
用に使用できるほどではなかった。また、０．９８μｍ
帯で励起した場合、１．４８μｍ帯励起の場合と比べ
て、非線形効果との兼ね合いで最適な増幅器出力を高く
出来ないこともあって、従来では、１．４８μｍ帯が採
用されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし例えば、日本と
米国を直結する場合で９，０００ｋｍ、米国と中国を直
結する場合で１１，０００ｋｍの距離を中継伝送しなけ
ればならない。５Ｇｂ／ｓの光信号を２０波長多重し、
全体で１００Ｇｂ／ｓの伝送容量を実現しようとした場
合、現在の光ファイバ・ケーブルと光増幅器の組み合わ
せでは、９，０００ｋｍ以上の光増幅中継伝送は困難で
ある。
米国を直結する場合で９，０００ｋｍ、米国と中国を直
結する場合で１１，０００ｋｍの距離を中継伝送しなけ
ればならない。５Ｇｂ／ｓの光信号を２０波長多重し、
全体で１００Ｇｂ／ｓの伝送容量を実現しようとした場
合、現在の光ファイバ・ケーブルと光増幅器の組み合わ
せでは、９，０００ｋｍ以上の光増幅中継伝送は困難で
ある。
【０００７】伝送用光ファイバの伝送損失が同じである
として、伝送距離を長くするには、光増幅中継器の光信
号出力電力を上げるか、又は、光増幅器の雑音量を大幅
に低減する必要がある。しかし、光信号電力が大きくな
ると、伝送用光ファイバにおける非線形効果による伝送
特性の劣化が大きくなり、帯域を確保できない。１．４
８μｍ帯のレーザ光で励起するエルビウムドープ光ファ
イバでは、雑音低減も困難である。
として、伝送距離を長くするには、光増幅中継器の光信
号出力電力を上げるか、又は、光増幅器の雑音量を大幅
に低減する必要がある。しかし、光信号電力が大きくな
ると、伝送用光ファイバにおける非線形効果による伝送
特性の劣化が大きくなり、帯域を確保できない。１．４
８μｍ帯のレーザ光で励起するエルビウムドープ光ファ
イバでは、雑音低減も困難である。
【０００８】本発明は、広帯域で９，０００ｋｍを越え
る超長距離の光伝送を可能にする光増幅中継伝送システ
ム及び光増幅器を提示することを目的とする。
る超長距離の光伝送を可能にする光増幅中継伝送システ
ム及び光増幅器を提示することを目的とする。
【０００９】本発明はまた、高信頼性と低雑音声の両方
を達成できる光増幅器を提示することを目的とする。
を達成できる光増幅器を提示することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、有効断面積
が通常より広い（例えば、８０平方μｍ以上の）光ファ
イバ伝送手段の伝送する光信号を、通常より短い励起波
長（例えば、０．９８μｍ帯）で励起される光増幅中継
手段で中継増幅する。
が通常より広い（例えば、８０平方μｍ以上の）光ファ
イバ伝送手段の伝送する光信号を、通常より短い励起波
長（例えば、０．９８μｍ帯）で励起される光増幅中継
手段で中継増幅する。
【００１１】励起波長を通常よりも短くすることで、雑
音指数を低減してＳ／Ｎ比を良くし、有効断面積を通常
より広くすることで、非線形効果を低減し、光パルスの
劣化を低減する。これらにより、総合的に高いＱファク
タを実現でき、大容量で超長距離の光伝送を実現でき
る。
音指数を低減してＳ／Ｎ比を良くし、有効断面積を通常
より広くすることで、非線形効果を低減し、光パルスの
劣化を低減する。これらにより、総合的に高いＱファク
タを実現でき、大容量で超長距離の光伝送を実現でき
る。
【００１２】本発明に係る光増幅器では、光信号の波長
より短い波長帯に属する複数の吸収準位を具備する光増
幅媒体に対し、信頼性は低いものの低雑音を達成できる
第１励起手段を主として使用し、従として、低雑音には
ならないが、高信頼性の第２励起手段を備える。これに
より、信頼性と低雑音の両方を達成する。
より短い波長帯に属する複数の吸収準位を具備する光増
幅媒体に対し、信頼性は低いものの低雑音を達成できる
第１励起手段を主として使用し、従として、低雑音には
ならないが、高信頼性の第２励起手段を備える。これに
より、信頼性と低雑音の両方を達成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。１０は１．５５μｍ帯の光信号を出力す
る光送信局、１２は光受信局であり、それらの間に光フ
ァイバ伝送路１４が接続される。光ファイバ伝送路１４
は、複数の伝送用光ファイバ１６，１６，・・・を光増
幅中継器１８で中継接続した構成になっている。本実施
例では、伝送用光ファイバ１６は、有効断面積が８０平
方μｍ以上の単一モード光ファイバからなる。
ック図を示す。１０は１．５５μｍ帯の光信号を出力す
る光送信局、１２は光受信局であり、それらの間に光フ
ァイバ伝送路１４が接続される。光ファイバ伝送路１４
は、複数の伝送用光ファイバ１６，１６，・・・を光増
幅中継器１８で中継接続した構成になっている。本実施
例では、伝送用光ファイバ１６は、有効断面積が８０平
方μｍ以上の単一モード光ファイバからなる。
【００１５】光増幅中継器１８は、０．９８μｍ励起用
エルビウムドープ光ファイバ２０、１．５５μｍと０．
９８μｍ（ポンプ光）を合分波するＷＤＭカップラ２
２、光アイソレータ２４及び利得等化フィルタ２６をシ
リアル接続し、０．９８μｍ帯でレーザ発振する励起レ
ーザ２８の出力光をＷＤＭカップラ２２によりエルビウ
ムドープ光ファイバ２０に供給するようになっている。
利得等化フィルタ２６により、１．５５μｍ帯の各光信
号波長の利得を均一化する。
エルビウムドープ光ファイバ２０、１．５５μｍと０．
９８μｍ（ポンプ光）を合分波するＷＤＭカップラ２
２、光アイソレータ２４及び利得等化フィルタ２６をシ
リアル接続し、０．９８μｍ帯でレーザ発振する励起レ
ーザ２８の出力光をＷＤＭカップラ２２によりエルビウ
ムドープ光ファイバ２０に供給するようになっている。
利得等化フィルタ２６により、１．５５μｍ帯の各光信
号波長の利得を均一化する。
【００１６】本実施例は、伝送用光ファイバ１６の有効
断面積が従来例（約５０平方μｍ）に比べ８０平方μｍ
以上と非常に大きいこと、及び、光増幅中継器１８の光
増幅ファイバの励起光源が０．９８μｍ帯と従来例
（１．４８μｍ帯）に比べて非常に波長が短いことを除
いて、基本的な構成は従来例と同じである。
断面積が従来例（約５０平方μｍ）に比べ８０平方μｍ
以上と非常に大きいこと、及び、光増幅中継器１８の光
増幅ファイバの励起光源が０．９８μｍ帯と従来例
（１．４８μｍ帯）に比べて非常に波長が短いことを除
いて、基本的な構成は従来例と同じである。
【００１７】図２は、励起光源が０．９８μｍと１．４
８μｍの各場合で、エルビウムドープ光ファイバの、入
力信号光パワーレベルと増幅利得及び雑音指数との関係
を示す。利得は励起光源波長によっても変化しないが、
雑音指数は励起光源波長により異なる。例えば、入力信
号光パワーレベルが０ｄＢｍの場合で、励起波長を１．
４８μｍとしたとき、雑音指数Ｎｆは約６ｄＢであるの
に対し、励起波長を０．９８μｍとすると雑音指数Ｎｆ
が約４ｄＢとなり、２ｄＢ改善される。雑音指数の２ｄ
Ｂの改善は、原理的には距離を１．５倍にできることを
意味する。
８μｍの各場合で、エルビウムドープ光ファイバの、入
力信号光パワーレベルと増幅利得及び雑音指数との関係
を示す。利得は励起光源波長によっても変化しないが、
雑音指数は励起光源波長により異なる。例えば、入力信
号光パワーレベルが０ｄＢｍの場合で、励起波長を１．
４８μｍとしたとき、雑音指数Ｎｆは約６ｄＢであるの
に対し、励起波長を０．９８μｍとすると雑音指数Ｎｆ
が約４ｄＢとなり、２ｄＢ改善される。雑音指数の２ｄ
Ｂの改善は、原理的には距離を１．５倍にできることを
意味する。
【００１８】一般に、光ファイバ線路の品質は、所謂、
Ｑファクタで評価される。Ｑファクタは、伝送用光ファ
イバ１６の非線形性と光増幅中継器１８による雑音光に
専ら依存し、図３に示すような特性を示す。図３の縦軸
はＱファクタの値、横軸は光増幅中継器１８の出力電力
Ｐｏｕｔである。伝送用光ファイバ１６の非線形性に関
して、Ｑファクタは、特性曲線３０に示すように、中継
器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるに従い減少し、減少の
程度は中継器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるほど大きく
なる。
Ｑファクタで評価される。Ｑファクタは、伝送用光ファ
イバ１６の非線形性と光増幅中継器１８による雑音光に
専ら依存し、図３に示すような特性を示す。図３の縦軸
はＱファクタの値、横軸は光増幅中継器１８の出力電力
Ｐｏｕｔである。伝送用光ファイバ１６の非線形性に関
して、Ｑファクタは、特性曲線３０に示すように、中継
器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるに従い減少し、減少の
程度は中継器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるほど大きく
なる。
【００１９】他方、雑音（即ち、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ
比）又は雑音指数Ｎｆ）に関しては、一般に、中継器出
力電力Ｐｏｕｔが大きくなるほどＳ／Ｎ比が良くなるの
で、Ｑファクタも中継器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなる
ほど単調に増加する。但し、光増幅中継器１８の励起波
長（励起レーザ２８の出力波長）に関しては、１．４８
μｍの方が、０．９８μｍよりもＱ値が小さく、且つ、
中継器出力電力Ｐｏｕｔに対する変化率も小さい。特性
３２Ｓは、本実施例のように光増幅中継器１８の励起レ
ーザ２８の出力波長（励起波長）を０．９８μｍと低く
した場合の特性を示し、特性３２Ｌは、従来例のように
光増幅中継器の励起波長を１．４８μｍとした場合の特
性を示す。
比）又は雑音指数Ｎｆ）に関しては、一般に、中継器出
力電力Ｐｏｕｔが大きくなるほどＳ／Ｎ比が良くなるの
で、Ｑファクタも中継器出力電力Ｐｏｕｔが大きくなる
ほど単調に増加する。但し、光増幅中継器１８の励起波
長（励起レーザ２８の出力波長）に関しては、１．４８
μｍの方が、０．９８μｍよりもＱ値が小さく、且つ、
中継器出力電力Ｐｏｕｔに対する変化率も小さい。特性
３２Ｓは、本実施例のように光増幅中継器１８の励起レ
ーザ２８の出力波長（励起波長）を０．９８μｍと低く
した場合の特性を示し、特性３２Ｌは、従来例のように
光増幅中継器の励起波長を１．４８μｍとした場合の特
性を示す。
【００２０】Ｑファクタは、非線形性の効果と雑音（即
ち、Ｓ／Ｎ比又は雑音指数Ｎｆの効果の相乗作用による
ので、非線形効果の特性３０とＳ／Ｎ比の特性３２Ｓ，
３２Ｌとの交点Ａ，Ｂの付近が最も良い伝送特性を示す
ことになる。従来例では、Ａ点に相当する光増幅中継器
出力電力Ｐｏｕｔが選択されていたことになる。
ち、Ｓ／Ｎ比又は雑音指数Ｎｆの効果の相乗作用による
ので、非線形効果の特性３０とＳ／Ｎ比の特性３２Ｓ，
３２Ｌとの交点Ａ，Ｂの付近が最も良い伝送特性を示す
ことになる。従来例では、Ａ点に相当する光増幅中継器
出力電力Ｐｏｕｔが選択されていたことになる。
【００２１】本実施例のように、光増幅中継器１８の励
起波長を０．９８μｍと短くした場合、特性３０と特性
３２Ｓの交点Ｂが最適点になり、Ｑファクタ値は点Ａの
それよりも大きくなり、良い伝送特性を期待できる。従
来は、前述したように、低雑音性以前に０．９８μｍ帯
半導体レーザの信頼性が低いとして顧みられなかった
が、近年の大容量長距離光伝送では、雑音の低下が重要
な課題になっている。また、信頼性は、半導体製造技術
の向上により克服できると考えられる。
起波長を０．９８μｍと短くした場合、特性３０と特性
３２Ｓの交点Ｂが最適点になり、Ｑファクタ値は点Ａの
それよりも大きくなり、良い伝送特性を期待できる。従
来は、前述したように、低雑音性以前に０．９８μｍ帯
半導体レーザの信頼性が低いとして顧みられなかった
が、近年の大容量長距離光伝送では、雑音の低下が重要
な課題になっている。また、信頼性は、半導体製造技術
の向上により克服できると考えられる。
【００２２】近年、伝送用光ファイバの有効断面積Ａｅ
ｆｆが注目され、有効断面積Ａｅｆｆが８０平方μｍ以
上になるような光ファイバが研究され、発表されてい
る。有効断面積Ａｅｆｆが大きくなると、それだけ、面
積当たりの光電力密度が小さくなり、非線形効果も小さ
くなる。即ち、パルス波形が劣化しにくくなり、有効断
面積Ａｅｆｆが小さい場合よりも伝送特性が良くなるこ
とが期待される。
ｆｆが注目され、有効断面積Ａｅｆｆが８０平方μｍ以
上になるような光ファイバが研究され、発表されてい
る。有効断面積Ａｅｆｆが大きくなると、それだけ、面
積当たりの光電力密度が小さくなり、非線形効果も小さ
くなる。即ち、パルス波形が劣化しにくくなり、有効断
面積Ａｅｆｆが小さい場合よりも伝送特性が良くなるこ
とが期待される。
【００２３】図４は、本実施例のように、有効断面積Ａ
ｅｆｆを８０平方μｍ以上に大きくした場合の、図３と
同様の特性図を示す。特性３０が有効断面積Ａｅｆｆが
約５０平方μｍの場合の非線形効果の特性を示すのに対
し、特性３４は、これより大きい、例えば有効断面積Ａ
ｅｆｆが８０平方μｍの場合の非線形効果の特性を示
す。特性３０，３４に模式的に示されるように、有効断
面積Ａｅｆｆが大きくなる程、Ｑファクタは改善され
る。
ｅｆｆを８０平方μｍ以上に大きくした場合の、図３と
同様の特性図を示す。特性３０が有効断面積Ａｅｆｆが
約５０平方μｍの場合の非線形効果の特性を示すのに対
し、特性３４は、これより大きい、例えば有効断面積Ａ
ｅｆｆが８０平方μｍの場合の非線形効果の特性を示
す。特性３０，３４に模式的に示されるように、有効断
面積Ａｅｆｆが大きくなる程、Ｑファクタは改善され
る。
【００２４】従って、本実施例のように、光増幅中継器
１８の励起波長を短くし、且つ、伝送用光ファイバ１６
の実効断面積Ａｅｆｆを大きくすると、最適点は特性３
４と特性３２Ｓの交点Ｃになる。交点Ｃに相当するＱ値
は、当然、点Ｂ，Ａに対応するＱ値よりも高くなる。即
ち、伝送路品質が良くなる。また、交点Ｃに対応する中
継器出力電力Ｐｏｕｔは、点Ｂに対応する中継器出力電
力Ｐｏｕｔよりも大きくなるので、単に光増幅中継器の
励起波長を短くしただけの場合よりも、中継器出力電力
Ｐｏｕｔを大きくでき、その分だけ、Ｑファクタが大き
くなっている。
１８の励起波長を短くし、且つ、伝送用光ファイバ１６
の実効断面積Ａｅｆｆを大きくすると、最適点は特性３
４と特性３２Ｓの交点Ｃになる。交点Ｃに相当するＱ値
は、当然、点Ｂ，Ａに対応するＱ値よりも高くなる。即
ち、伝送路品質が良くなる。また、交点Ｃに対応する中
継器出力電力Ｐｏｕｔは、点Ｂに対応する中継器出力電
力Ｐｏｕｔよりも大きくなるので、単に光増幅中継器の
励起波長を短くしただけの場合よりも、中継器出力電力
Ｐｏｕｔを大きくでき、その分だけ、Ｑファクタが大き
くなっている。
【００２５】図３及び図４からも分かるように、励起波
長を短くすると、Ｑファクタの光増幅中継器出力電力Ｐ
ｏｕｔに対する傾きが大きくなる。従って、実効断面積
Ａｅｆｆを大きくしたときの交点の移動は、励起波長が
短いほど、顕著である。即ち、励起波長が短いほど、実
効断面積Ａｅｆｆに対するＱファクタの改善効果が大き
い。
長を短くすると、Ｑファクタの光増幅中継器出力電力Ｐ
ｏｕｔに対する傾きが大きくなる。従って、実効断面積
Ａｅｆｆを大きくしたときの交点の移動は、励起波長が
短いほど、顕著である。即ち、励起波長が短いほど、実
効断面積Ａｅｆｆに対するＱファクタの改善効果が大き
い。
【００２６】従来と同じ励起波長１．４８μｍでも、伝
送用光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆを大きくすると、
特性３２Ｌと特性３４の交点Ｄが最適点になり、交点Ａ
と比較すれば、Ｑファクタ値を大きくすることができ
る。しかし、励起波長が長い場合、特性３２Ｌの傾きが
小さいので、実効断面積Ａｅｆｆを大きくすることによ
るＱファクタの改善効果が小さく、従って、１００Ｇｂ
／ｓで９，０００ｋｍを越える超長距離を実現できる程
のＱファクタ値を得ることができない。
送用光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆを大きくすると、
特性３２Ｌと特性３４の交点Ｄが最適点になり、交点Ａ
と比較すれば、Ｑファクタ値を大きくすることができ
る。しかし、励起波長が長い場合、特性３２Ｌの傾きが
小さいので、実効断面積Ａｅｆｆを大きくすることによ
るＱファクタの改善効果が小さく、従って、１００Ｇｂ
／ｓで９，０００ｋｍを越える超長距離を実現できる程
のＱファクタ値を得ることができない。
【００２７】５Ｇｂ／ｓの２０波長を波長多重し、９，
０００ｋｍを伝送させたときのコンピュータ・シミュレ
ーション結果を図５に示す。白抜きの四角が本実施例
（伝送用光ファイバの実効断面積が８０平方μｍで光増
幅中継器の励起波長が０．９８μｍ）のケースであり、
白抜きの菱形が従来例（伝送用光ファイバの実効断面積
が５５平方μｍで光増幅中継器の励起波長が１．４８μ
ｍ）のケースである。なお、中継器出力電力を７ｄＢｍ
とした。図５からも分かるように、顕著な改善効果が得
られ、本実施例では、９，０００ｋｍ伝送で、どの波長
でも符号誤り率として１０の−１１乗以上を確保できて
いる。
０００ｋｍを伝送させたときのコンピュータ・シミュレ
ーション結果を図５に示す。白抜きの四角が本実施例
（伝送用光ファイバの実効断面積が８０平方μｍで光増
幅中継器の励起波長が０．９８μｍ）のケースであり、
白抜きの菱形が従来例（伝送用光ファイバの実効断面積
が５５平方μｍで光増幅中継器の励起波長が１．４８μ
ｍ）のケースである。なお、中継器出力電力を７ｄＢｍ
とした。図５からも分かるように、顕著な改善効果が得
られ、本実施例では、９，０００ｋｍ伝送で、どの波長
でも符号誤り率として１０の−１１乗以上を確保できて
いる。
【００２８】本実施例では、励起波長を０．９８μｍと
し、伝送用光ファイバ１６の有効断面積Ａｅｆｆを８０
平方μｍ以上としたが、本実施例のこれらの数値限定は
絶対的なものでも臨界的なものでもない。即ち、これら
の数値から多少ずれても、それなりにＱファクタを改善
できることは、図４に示す模式図から明らかである。
し、伝送用光ファイバ１６の有効断面積Ａｅｆｆを８０
平方μｍ以上としたが、本実施例のこれらの数値限定は
絶対的なものでも臨界的なものでもない。即ち、これら
の数値から多少ずれても、それなりにＱファクタを改善
できることは、図４に示す模式図から明らかである。
【００２９】結晶成長技術の向上により、０．９８μｍ
帯半導体レーザの信頼性も通信に使用できるほど向上す
ると推測されるが、図１に示す光増幅中継器１８では、
仮に、０．９８μｍ励起レーザ２８が劣化して、エルビ
ウムドープ光増幅ファイバ２０への励起光が無くなるか
又は微弱になると、エルビウムドープ光ファイバ２０の
部分で伝送光が大きく減衰することになり、最悪、伝送
光がそこで途切れてしまう。以下に、伝送光が途切れる
ことのない信頼性と、０．９８μｍ帯励起による低雑音
性の両方を実現できる、光増幅中継器１８の変更例を説
明する。図６は、その概略構成ブロック図を示す。
帯半導体レーザの信頼性も通信に使用できるほど向上す
ると推測されるが、図１に示す光増幅中継器１８では、
仮に、０．９８μｍ励起レーザ２８が劣化して、エルビ
ウムドープ光増幅ファイバ２０への励起光が無くなるか
又は微弱になると、エルビウムドープ光ファイバ２０の
部分で伝送光が大きく減衰することになり、最悪、伝送
光がそこで途切れてしまう。以下に、伝送光が途切れる
ことのない信頼性と、０．９８μｍ帯励起による低雑音
性の両方を実現できる、光増幅中継器１８の変更例を説
明する。図６は、その概略構成ブロック図を示す。
【００３０】図６において、４０は０．９８μｍ励起に
最適化されたエルビウムドープ光ファイバであり、その
一端に１．５５μｍ／０．９８μｍ波長合分波カップラ
４２が接続し、他端に１．５５μｍ／１．４５μｍ波長
合分波カップラ４４が接続する。０．９８μｍ励起レー
ザ４６の出力光（０．９８μｍポンプ光）が、１．５５
μｍ／０．９８μｍ波長合分波カップラ４２でクロス結
合してエルビウムドープ光ファイバ４０に入射し、且
つ、１．４５μｍ励起レーザ４８の出力光（１．４５μ
ｍポンプ光）が、１．５５μｍ／１．４５μｍ波長合分
波カップラ４４をクロス結合してエルビウムドープ光フ
ァイバ４０に入射する。
最適化されたエルビウムドープ光ファイバであり、その
一端に１．５５μｍ／０．９８μｍ波長合分波カップラ
４２が接続し、他端に１．５５μｍ／１．４５μｍ波長
合分波カップラ４４が接続する。０．９８μｍ励起レー
ザ４６の出力光（０．９８μｍポンプ光）が、１．５５
μｍ／０．９８μｍ波長合分波カップラ４２でクロス結
合してエルビウムドープ光ファイバ４０に入射し、且
つ、１．４５μｍ励起レーザ４８の出力光（１．４５μ
ｍポンプ光）が、１．５５μｍ／１．４５μｍ波長合分
波カップラ４４をクロス結合してエルビウムドープ光フ
ァイバ４０に入射する。
【００３１】増幅されるべき伝送光、例えば、１．５５
μｍ帯の信号光は、波長合分波カップラ４２をスルーし
てエルビウムドープ光ファイバ４０に入力する。レーザ
４６，４８の出力光により励起されたエルビウムドープ
光ファイバ４０は、入力した信号光を光増幅し、光ファ
イバ４０の増幅出力光は、波長合分波カップラ４４をス
ルーし、光アイソレータ５０及び利得等化フィルタ５２
を介して後段の光伝送路に出力される。エルビウムドー
プ光ファイバ４０の増幅利得は通常、緩やかな山なりで
あり、利得等化フィルタ５２がこの山なりの増幅特性を
平坦化し、各波長の信号光強度をほぼ同一にする。
μｍ帯の信号光は、波長合分波カップラ４２をスルーし
てエルビウムドープ光ファイバ４０に入力する。レーザ
４６，４８の出力光により励起されたエルビウムドープ
光ファイバ４０は、入力した信号光を光増幅し、光ファ
イバ４０の増幅出力光は、波長合分波カップラ４４をス
ルーし、光アイソレータ５０及び利得等化フィルタ５２
を介して後段の光伝送路に出力される。エルビウムドー
プ光ファイバ４０の増幅利得は通常、緩やかな山なりで
あり、利得等化フィルタ５２がこの山なりの増幅特性を
平坦化し、各波長の信号光強度をほぼ同一にする。
【００３２】本発明の主たる目的は超長距離伝送のため
の低雑音化であるので、エルビウムドープ光ファイバ４
０を、低雑音の０．９８μｍ帯に最適化する。そして、
０．９８μｍ励起レーザ４６の信頼性の低さを１．４５
μｍ帯励起レーザ４８でカバーする。これにより、低雑
音特性と高信頼度特性を同時に満足することができる。
の低雑音化であるので、エルビウムドープ光ファイバ４
０を、低雑音の０．９８μｍ帯に最適化する。そして、
０．９８μｍ励起レーザ４６の信頼性の低さを１．４５
μｍ帯励起レーザ４８でカバーする。これにより、低雑
音特性と高信頼度特性を同時に満足することができる。
【００３３】１．４５μｍ励起は、１.４８μｍ励起の
場合に比べて励起効率が下がるものの、０.９８μｍ励
起への悪い影響がほとんど無い。従って、両方の励起レ
ーザ４６，４８で同時にエルビウムドープ光ファイバ４
０を励起した場合、０.９８μｍ励起が主役になり、低
雑音特性が達成される。実際に、２０ｍのエルビウムド
ープ光ファイバを用意し、０.９８μｍレーザから５０
ｍＷ、１．４５μｍレーザから４０ｍＷで励起したとこ
ろ、信号波長帯１，５４０ｎｍ〜１，５６０ｎｍにおい
て、３．５〜３．７ｄＢの雑音指数が達成された。これ
は、０．９８μｍ励起レーザ４６のみを用いた場合と殆
ど同じ値である。
場合に比べて励起効率が下がるものの、０.９８μｍ励
起への悪い影響がほとんど無い。従って、両方の励起レ
ーザ４６，４８で同時にエルビウムドープ光ファイバ４
０を励起した場合、０.９８μｍ励起が主役になり、低
雑音特性が達成される。実際に、２０ｍのエルビウムド
ープ光ファイバを用意し、０.９８μｍレーザから５０
ｍＷ、１．４５μｍレーザから４０ｍＷで励起したとこ
ろ、信号波長帯１，５４０ｎｍ〜１，５６０ｎｍにおい
て、３．５〜３．７ｄＢの雑音指数が達成された。これ
は、０．９８μｍ励起レーザ４６のみを用いた場合と殆
ど同じ値である。
【００３４】図６に示す実施例で、仮に０．９８μｍ励
起レーザ４６が劣化した場合、０.９８μｍの励起光が
無くなるか又は極めて弱くなる。この場合、後方からの
１．４５μｍ励起レーザ４８による１．４５μｍ励起が
主役になる。１．４５μｍ励起が主役になった場合、
０．９８μｍで励起した場合のような低雑音は達成され
ないが、十分大きな増幅率が得られる。図１に示したよ
うな、複数の光増幅器が多段に接続される中継伝送シス
テムでは、信号光が途中で途切れると甚大な障害となる
が、一部の光増幅器で雑音指数が低下する分には、全体
の伝送特性が僅かに劣化するだけで済み、しかも、その
僅かな劣化は、伝送システムの特性マージンで吸収でき
る。１．４５μｍ励起レーザ４８は、既存の１．４８μ
ｍ励起レーザと同程度の信頼性を具備するので、伝送シ
ステム全体として、極めて高い信頼度が達成される。
起レーザ４６が劣化した場合、０.９８μｍの励起光が
無くなるか又は極めて弱くなる。この場合、後方からの
１．４５μｍ励起レーザ４８による１．４５μｍ励起が
主役になる。１．４５μｍ励起が主役になった場合、
０．９８μｍで励起した場合のような低雑音は達成され
ないが、十分大きな増幅率が得られる。図１に示したよ
うな、複数の光増幅器が多段に接続される中継伝送シス
テムでは、信号光が途中で途切れると甚大な障害となる
が、一部の光増幅器で雑音指数が低下する分には、全体
の伝送特性が僅かに劣化するだけで済み、しかも、その
僅かな劣化は、伝送システムの特性マージンで吸収でき
る。１．４５μｍ励起レーザ４８は、既存の１．４８μ
ｍ励起レーザと同程度の信頼性を具備するので、伝送シ
ステム全体として、極めて高い信頼度が達成される。
【００３５】図６に示す実施例では、０．９８μｍ励起
レーザ４６をエルビウムドープ光ファイバの前方に配置
し、１．４５μｍ励起レーザ４８を後方に配置してい
る。こうすることにより、信号光に近い波長である１．
４５μｍ励起光が信号光と逆方と進み、信号光への影響
を軽減できる。
レーザ４６をエルビウムドープ光ファイバの前方に配置
し、１．４５μｍ励起レーザ４８を後方に配置してい
る。こうすることにより、信号光に近い波長である１．
４５μｍ励起光が信号光と逆方と進み、信号光への影響
を軽減できる。
【００３６】上記各実施例では、光増幅手段として一般
的なエルビウムドープ光ファイバでは、利用可能な吸収
準位（またはこれに準ずるエネルギー準位）が１．４８
μｍ帯と０．９８μｍ帯であるので、図１に示す実施例
では、０．９８μｍ帯を採用し、図６に示す実施例で
は、０．９８μｍと１．４５μｍを採用した。別の光増
幅媒体では、その吸収準位の波長は一般的にこれらの値
とは異なるものになる。本発明は、このような、別の光
増幅媒体を使用する場合にも、適用できるものであり、
信号光の波長より低い波長帯に属する複数の吸収準位の
内、高い吸収準位に相当する波長を励起波長としてその
光増幅媒体を励起すればよい。従たる励起光を使用する
場合には、その励起波長を、低い方の吸収準位に相当す
る波長より僅かに短い波長とする。
的なエルビウムドープ光ファイバでは、利用可能な吸収
準位（またはこれに準ずるエネルギー準位）が１．４８
μｍ帯と０．９８μｍ帯であるので、図１に示す実施例
では、０．９８μｍ帯を採用し、図６に示す実施例で
は、０．９８μｍと１．４５μｍを採用した。別の光増
幅媒体では、その吸収準位の波長は一般的にこれらの値
とは異なるものになる。本発明は、このような、別の光
増幅媒体を使用する場合にも、適用できるものであり、
信号光の波長より低い波長帯に属する複数の吸収準位の
内、高い吸収準位に相当する波長を励起波長としてその
光増幅媒体を励起すればよい。従たる励起光を使用する
場合には、その励起波長を、低い方の吸収準位に相当す
る波長より僅かに短い波長とする。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、総伝送容量が１００Ｇｂ／ｓ以上
で、９，０００ｋｍを越える超長距離の光ファイバ伝送
システムを実現できる。また、信頼性と低雑音の両方を
兼ね備えた光増幅を実現できる。
に、本発明によれば、総伝送容量が１００Ｇｂ／ｓ以上
で、９，０００ｋｍを越える超長距離の光ファイバ伝送
システムを実現できる。また、信頼性と低雑音の両方を
兼ね備えた光増幅を実現できる。
【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
る。
【図２】 エルビウムドープ光ファイバの、入力信号光
パワーレベルと増幅利得及び雑音指数との関係を示すグ
ラフである。
パワーレベルと増幅利得及び雑音指数との関係を示すグ
ラフである。
【図３】 励起波長を変化させたときのＱファクタ対中
継器出力電力Ｐｏｕｔの特性の変化を示す模式図であ
る。
継器出力電力Ｐｏｕｔの特性の変化を示す模式図であ
る。
【図４】 励起波長と実効断面積Ａｅｆｆを変化させた
ときのＱファクタ対中継器出力電力Ｐｏｕｔの特性の変
化を示す模式図である。
ときのＱファクタ対中継器出力電力Ｐｏｕｔの特性の変
化を示す模式図である。
【図５】 １００Ｇｂ／ｓ（５Ｇｂ／ｓ×２０波長）の
９，０００ｋｍ伝送で従来例と本実施例のコンピュータ
・シミュレーションの比較図である。
９，０００ｋｍ伝送で従来例と本実施例のコンピュータ
・シミュレーションの比較図である。
【図６】 光増幅中継器１８の別の構成の概略構成ブロ
ック図である。
ック図である。
１０：光送信局 １２：光受信局 １４：光ファイバ伝送路 １６：伝送用光ファイバ １８：光増幅中継器 ２０：エルビウムドープ光ファイバ ２２：ＷＤＭカップラ ２４：光アイソレータ ２６：利得等化フィルタ ２８：励起レーザ ４０：エルビウムドープ光ファイバ ４２：１．５５μｍ／０．９８μｍ波長合分波カップラ ４４：１．５５μｍ／１．４５μｍ波長合分波カップラ ４６：０．９８μｍ励起レーザ ４８：１．４５μｍ励起レーザ ５０：光アイソレータ ５２：利得等化フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/13 10/12 10/06 10/04 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電 信電話株式会社内
Claims (17)
- 【請求項１】 有効断面積が通常より広い光ファイバ伝
送手段と、通常より短い少なくとも１つの励起波長で励
起され、当該光ファイバ伝送手段を伝送する光信号を中
継増幅する光増幅中継手段とからなることを特徴とする
光増幅中継伝送システム。 - 【請求項２】 当該光ファイバ伝送手段の有効断面積が
約８０平方μｍ以上である請求項１に記載の光増幅中継
伝送システム。 - 【請求項３】 当該光増幅中継手段が、当該光信号の波
長より短い波長帯に属する複数の吸収準位を具備する光
増幅媒体と、当該光増幅媒体を当該励起波長で励起する
励起手段とからなり、当該励起波長が、当該複数の吸収
準位の内、高いエネルギーの方の吸収準位に対応する波
長である請求項１に記載の光増幅中継伝送システム。 - 【請求項４】 当該光増幅媒体がエルビウムドープ光増
幅ファイバである請求項３に記載の光増幅中継伝送シス
テム。 - 【請求項５】 当該励起波長が０．９８μｍ帯である請
求項４に記載の光増幅中継伝送システム。 - 【請求項６】 当該励起波長が第１励起波長と第２励起
波長からなり、 当該光増幅中継手段が、当該光信号の波長より短い波長
帯に属する複数の吸収準位を具備する光増幅媒体と、当
該光増幅媒体を当該第１励起波長で励起する第１励起手
段と、当該光増幅媒体を当該第２励起波長で励起する第
２励起手段とからなり、 当該第１励起波長が、当該複数の吸収準位の内、高いエ
ネルギーの方の吸収準位に対応する波長であり、 当該第２励起波長が、当該複数の吸収準位の内、低いエ
ネルギーの方の吸収準位に対応する波長より僅かに短い
波長である請求項１に記載の光増幅中継伝送システム。 - 【請求項７】 当該光増幅媒体がエルビウムドープ光増
幅ファイバである請求項６に記載の光増幅中継伝送シス
テム。 - 【請求項８】 当該第１励起波長が０．９８μｍ帯であ
り、当該第２励起波長が１．４５μｍ帯である請求項７
に記載の光増幅中継伝送システム。 - 【請求項９】 当該光信号の波長が１．５μｍ帯である
請求項１乃至８の何れか１項に記載の光増幅中継伝送シ
ステム。 - 【請求項１０】 有効断面積が約８０平方μｍ以上であ
る光ファイバ伝送手段と、０．９８μｍ帯で励起され、
当該光ファイバ伝送手段を伝送する１．５μｍ帯の光信
号を中継増幅する光増幅中継手段とからなることを特徴
とする光増幅中継伝送システム。 - 【請求項１１】 有効断面積が約８０平方μｍ以上であ
る光ファイバ伝送手段と、０．９８μｍ帯及び１．４５
μｍ帯で励起され、当該光ファイバ伝送手段を伝送する
１．５μｍ帯の光信号を中継増幅する光増幅中継手段と
からなることを特徴とする光増幅中継伝送システム。 - 【請求項１２】 光信号の波長より短い波長帯に属する
複数の吸収準位を具備する光増幅媒体と、 当該光増幅媒体を当該第１励起波長で励起する第１励起
手段と、 当該光増幅媒体を当該第２励起波長で励起する第２励起
手段とからなり、当該第１励起波長が、当該複数の吸収
準位の内、高いエネルギーの方の吸収準位に対応する波
長であり、当該第２励起波長が、当該複数の吸収準位の
内、低いエネルギーの方の吸収準位に対応する波長より
僅かに短い波長であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１３】 更に、当該第１励起手段の出力光を当
該光増幅媒体に導入する第１結合手段と、当該第２励起
手段の出力光を当該光増幅媒体に導入する第２結合手段
を具備する請求項１２に記載の光増幅器。 - 【請求項１４】 当該光増幅媒体がエルビウムドープ光
増幅ファイバである請求項１２に記載の光増幅器。 - 【請求項１５】 当該第１励起波長が０．９８μｍ帯で
あり、当該第２励起波長が１．４５μｍ帯である請求項
１２に記載の光増幅器。 - 【請求項１６】 当該光信号の波長が１．５μｍ帯であ
る請求項１２に記載の光増幅器。 - 【請求項１７】 光増幅媒体と、 当該光増幅媒体を励起して相対的に低雑音で動作させる
が、相対的に信頼性の低い主励起手段と、 当該光増幅媒体を励起して相対的に高い雑音で動作させ
るが、相対的に信頼性の高い従励起手段とからなること
を特徴とする光増幅器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329960A JPH10173606A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 光増幅中継伝送システム及び光増幅器 |
| FR9715562A FR2756993A1 (fr) | 1996-12-10 | 1997-12-09 | Systeme de transmission a amplification/repetition optique et amplificateur optique |
| US08/987,812 US5937126A (en) | 1996-12-10 | 1997-12-10 | Optically amplifying/repeating transmission system and optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329960A JPH10173606A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 光増幅中継伝送システム及び光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173606A true JPH10173606A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18227199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8329960A Pending JPH10173606A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 光増幅中継伝送システム及び光増幅器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5937126A (ja) |
| JP (1) | JPH10173606A (ja) |
| FR (1) | FR2756993A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021191020A (ja) * | 2020-05-25 | 2021-12-13 | Kddi株式会社 | 光中継器及び光海底ケーブルシステム |
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|---|---|---|---|---|
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| US6452707B1 (en) * | 1999-02-17 | 2002-09-17 | Tycom (Us) Inc. | Method and apparatus for improving spectral efficiency in fiber-optic communication systems |
| AU6413000A (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Connection unit, optical fiber line unit, optical cable, and optical transmission system |
| EP1128504B8 (en) * | 2000-02-23 | 2009-08-12 | Fujitsu Limited | Optical amplifier |
| US20030180015A1 (en) * | 2002-02-06 | 2003-09-25 | Hiroyoshi Yamamoto | Cable connecting method and optical fiber connecting member |
| KR100557071B1 (ko) * | 2003-01-04 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 광신호의 전송에 따라 발생하는 분산 및 손실을 보상할 수있는 광섬유 증폭기 및 방법 |
| CN102347798B (zh) * | 2011-09-26 | 2014-12-24 | 华为技术有限公司 | 一种光信号的发送方法、设备和光信号的传输系统 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3244579B2 (ja) * | 1993-12-17 | 2002-01-07 | 富士通株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| US5598491A (en) * | 1994-08-23 | 1997-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical fiber amplifier and optical fiber transmission apparatus |
| JP3353803B2 (ja) * | 1994-09-12 | 2002-12-03 | ケイディーディーアイ株式会社 | 光増幅伝送システム |
| JP3379052B2 (ja) * | 1994-09-26 | 2003-02-17 | 富士通株式会社 | 波長多重光増幅装置及び光波長多重伝送システム及び光波長多重伝送方法 |
| JP3442897B2 (ja) * | 1995-03-08 | 2003-09-02 | Ｋｄｄｉ株式会社 | 範囲別利得制御光増幅器及び範囲別光増幅器利得制御方法及び光受信器及び光中継器 |
| JPH08331048A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-13 | Fujitsu Ltd | 光信号受信装置 |
| US5657157A (en) * | 1995-06-23 | 1997-08-12 | Sdl, Inc. | Semiconductor optical amplifying media with reduced self-focusing |
-
1996
- 1996-12-10 JP JP8329960A patent/JPH10173606A/ja active Pending
-
1997
- 1997-12-09 FR FR9715562A patent/FR2756993A1/fr active Pending
- 1997-12-10 US US08/987,812 patent/US5937126A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021191020A (ja) * | 2020-05-25 | 2021-12-13 | Kddi株式会社 | 光中継器及び光海底ケーブルシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2756993A1 (fr) | 1998-06-12 |
| US5937126A (en) | 1999-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021009 |