JPH10313142A - 光ファイバアンプ - Google Patents

光ファイバアンプ

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JPH10313142A
JPH10313142A JP9136137A JP13613797A JPH10313142A JP H10313142 A JPH10313142 A JP H10313142A JP 9136137 A JP9136137 A JP 9136137A JP 13613797 A JP13613797 A JP 13613797A JP H10313142 A JPH10313142 A JP H10313142A
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optical fiber
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fiber amplifier
phase modulator
wavelength
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Atsushi Toyohara
篤志 豊原
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form

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  • Optical Filters (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】雑音源となるASE光によるSN比の劣化を解
消する光ファイバアンプの提供。 【解決手段】光ファイバ増幅部の出力光を分岐し、一方
は信号波長のみを波長フィルタで除去し、位相変調器に
入力し、他方はそのまま位相変調器に入力し、両者の出
力を合成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバアンプ
に関し、特に伝送信号の信号対雑音比(SN比)を向上
する、光ファイバアンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光ファイバアンプの基本構成の一
例を図13に示す。図13には、前方励起型の光ファイ
バアンプの構成が示されている。図13を参照して、光
ファイバアンプは、光アイソレータ101、105、波
長カプラ(WDM)102、励起用LD(半導体レー
ザ)103、エルビウム(Er)イオンドープ光ファイ
バ増幅器104を備えて構成されている。図13に示し
た光ファイバアンプの構成では、光ファイバアンプ10
4で増幅した光をそのまま伝送路に送出するので、増幅
された信号と、自然放出光(ASE;Amplitude Spo
ntaneous Emission)が一緒に出力される。ASEは
ノイズ成分のため、SN比はASE量に応じて劣化す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバアン
プの構成では、雑音源となるASE光を同時に伝送路に
送出するため、信号のSN比(信号対雑音比)が劣化す
るという問題がある。
【0004】なお、このASE雑音の低減技術に関する
公知文献として、例えば特開平7−142796号公報
には光フィルタを使用することなくASE雑音の低減す
る光ファイバアンプの構成が提案されている。
【0005】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、光ファイバアンプから出力さ
れるSN比を改善する、光ファイバアンプを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達するため、
本願第1発明に係る光ファイバアンプは、希土類元素を
コア部分に添加した光ファイバ、及び該光ファイバの一
端に波長合波器を介して接続される励起用LDと、を含
んで構成される光ファイバ増幅部と、前記光ファイバ増
幅部の出力を2つに分岐する分岐カプラと、前記分岐カ
プラにより2つに分岐された一方の出力を、特定波長の
み遮断する少なくとも一つの波長フィルタを経て入力す
る第1の位相変調器と、分岐された他方の出力を入力と
する第2の位相変調器と、前記第1、第2の位相変調器
の各出力を入力して合波出力する合波カプラと、を備え
たことを特徴とする。
【0007】また、本願第2発明に係る光ファイバアン
プは、希土類元素をコア部分に添加した光ファイバ、及
び該光ファイバの一端に波長合波器を介して接続される
励起用LDを含んで構成される光ファイバ増幅部と、前
記光ファイバ増幅部の出力を2つに分岐する分岐カプラ
と、前記分岐カプラにより分岐された一方の出力を、特
定波長のみ遮断する少なくとも一つの波長フィルタ、及
び第1の偏波制御器を経て入力する第1の位相変調器
と、分岐された他方の出力を第2の偏波制御器を経て入
力する第2の位相変調器と、前記第1、第2の位相変調
器の各出力を入力して合波出力する合波カプラと、を備
えたことを特徴とする。
【0008】また、本願第3発明に係る光ファイバアン
プは、希土類元素をコア部分に添加した光ファイバ、及
び該光ファイバの一端に波長合波器を介して接続される
励起用LDを含んで構成される光ファイバ増幅部と、該
光ファイバ増幅部の出力段に配設され、信号光付近の波
長を透過させる波長フィルタと、を備えたことを特徴と
する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の光ファイバアンプは、その好まし
い第1の実施の形態において、光ファイバ増幅部の出力
光を分岐し、一方は信号波長のみを波長フィルタで除去
し位相変調器に入力し、他方はそのまま位相変調器に入
力し、両者の出力を合成するものである。
【0010】また、本発明の光ファイバアンプは、その
好ましい第2の実施の形態において、光ファイバ増幅部
の出力段に信号光付近の波長を透過させる波長フィルタ
を配置する。
【0011】希土類元素をコアに添加した光ファイバと
しては、エルビウムを石英ガラス系の光ファイバのコア
部分に添加したエルビウムドープファイバ(EDF;E
rbium Doped Fiber)、エルビウムをフッ化物系の
光ファイバのコア部分に添加したファイバ(EDFF;
Erbium Doped Fluoride Fiber)、プラセオジウ
ムをフッ化物系の光ファイバのコア部分に添加したファ
イバ(PDF;Praseodymium Doped Fiber)等が
ある。以下では、EDFについて説明する。
【0012】EDFに、ある特定の波長帯(例えば1.
48μm帯又は0.98μm帯)の光パワーを入力し
(励起といい、この特定の波長帯を励起波長、またこの
波長を出力するモジュールを、励起用LD(半導体レー
ザ)という)、かつ、1.55μm帯の光信号を入力す
ると、該光信号が増幅される。
【0013】この増幅作用時に、信号光だけでなく1.
53μm付近から1.56μm付近迄に広範囲に亘りA
SEと呼ばれる光が出力される。
【0014】ASE信号光に対して雑音として作用する
ため、SN比が劣化する。例えば、増幅光出力は、約+
15dBmに対し、雑音レベルは−15dBmであった
場合、SN比は30dBとなる。
【0015】本発明の第1の実施の形態においては、E
DFと励起LDからなる光増幅部からの出力(増幅され
た信号光とASE)を分岐カプラにより二つに分岐し、
分岐された一方は第一の位相変調器に入力され、他方は
信号光を抑圧する波長フィルタを介して第二の位相変調
器に入力される。
【0016】両位相変調器から出力される光信号は、互
いの位相がπだけシフトして出力されるため、カプラで
合波された場合、両位相変調器の出力の差分だけがカプ
ラの出力として現れる。従って、ASE成分を除去する
ことができる。
【0017】また、本発明の第2の実施の形態において
は、EDFと励起LDからなる光増幅部からの出力に信
号光波長だけを透過させるものである。本発明の第2の
実施の形態は、第1の実施の形態と較べてASEの除去
機能は落ちるが、簡易な構成とされる。
【0018】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【0019】[実施例の構成]図1は、本発明の一実施
例の構成を示す図である。図1を参照すると、光ファイ
バ増幅部1の出力段に、分岐カプラ2が配置され、分岐
された光の一方は第一の位相変調器31に、他方は信号
波長を抑圧する波長フィルタ41を介して第二の位相変
調器32に入力される。それぞれの位相変調器31、3
2の出力は合波カプラ5より合波されて出力される。な
お、光ファイバ増幅部1は、希土類元素をコア部分に添
加した光ファイバと、該光ファイバの一端に波長合波器
を介して接続される励起用半導体レーザ(LD)を含ん
で構成される。
【0020】図2は、本発明の第2の実施例の構成を示
す図である。図2を参照すると、光ファイバ増幅部1の
出力段に分岐カプラ2が配置され、分岐された光の一方
は第一の光減衰器61を介して第一の位相変調器31
に、他方は信号波長を抑圧する波長フィルタ41と第二
の光減衰器62を介して第二の位相変調器32に入力さ
れる。それぞれの位相変調器31、32の出力は合波カ
プラ5より出力される。なお、第1、第2の光減衰器6
1、62は、どちらか1つを用いるようにしてもよく、
その配置は分岐カプラ2と合波カプラ5との間であれば
良い。
【0021】図3は、本発明の第3の実施例の構成を示
す図である。図3を参照すると、光ファイバ増幅部1の
出力段に分岐カプラ2が配置され、分岐された光の一方
は第一の偏波制御器71を介して第一の位相変調器31
に、他方は信号波長を抑圧する波長フィルタ41と第二
の偏波合成器72を介して第二の位相変調器32に入力
される。それぞれの位相変調器31、32の出力は合波
カプラ5より出力される。
【0022】図4は、本発明の第4の実施例の構成を示
す図である。図4を参照すると、光ファイバ増幅部1の
出力段に分岐カプラ2が配置され、分岐された光の一方
は第一の光減衰器61と第一の偏波制御器71を介して
第一の位相変調器31に、他方は信号波長を抑圧する波
長フィルタ41と第二の光減衰器62と第二の偏波合成
器72を介して第二の位相変調器32に入力される。そ
れぞれの位相変調器31、32の出力は合波カプラ5よ
り出力される。なお、第一、第二の光減衰器61、62
はいずれか1つを用いるようにしてもよく、その配置は
分岐カプラ2と合波カプラ3との間で有れば良い。
【0023】以上、図1乃至図4において、波長フィル
タ41は、誘電体多層膜、音響光学効果を利用した導波
路、ファイバグレーティング等を用いて実現できる。同
様に、位相変調器は、電気光学効果を有する基板(例え
ばニオブ酸リウチム)により作成された導波路型光位相
変調器、熱光学効果を有する基板(例えば石英ガラス)
により作成された導波路型光位相変調器、位相変調器は
光路長を物理的に変化させる機能を有するものからなる
光位相変調器などで構成される。また、分岐カプラ2、
合波カプラ5はファイバ融着型やマイクロオプティクス
を利用したレンズ光学系により構成される。
【0024】図5は、本発明の第5の実施例の構成を示
す図である。図5を参照すると、光ファイバ増幅部1の
出力段に、所望の波長を透過させる波長フィルタ42を
挿入したものである。
【0025】図6は、本発明の第6の実施例の構成を示
す図である。図6を参照すると、本実施例は、図5に示
した波長フィルタ部分にファイバグレーティング43を
適用したものであり、この場合、光サーキュレータ44
を併用する。
【0026】[実施例の作用効果]図1に示した本発明
の第1の実施例について更に具体例に即して説明する。
【0027】信号光波長は1.550μmを使用した。
【0028】光増幅部1は、図13に示すように励起波
長として1.48μm帯の励起LDと、石英ガラスを母
材としたEDFを基に構成される。分岐カプラ2には分
岐比50%のファイバ融着カプラを使用し、波長フィル
タ41には誘電体多層膜を利用した波長フィルタを使用
した。第1、第2の位相変調器31、32はニオブ酸リ
チウム(LiNbO3)を使用した導波路型光位相変調
器を使用し、合波カプラにはファイバ融着型の合波カプ
ラを使用した。
【0029】光ファイバ増幅部1からの信号出力を+1
5dBmとした場合、雑音レベルは−15dBmあり、
SN比として30dBが確認された。この信号を分岐カ
プラ2に入力し、位相変調器31、32により位相を調
整してやることにより、合波カプラ5からの出力とし
て、信号光+9dBm、雑音レベル−45dBmとな
り、SN比は、54dBと飛躍的に向上した(図7参
照)。図7は、図1に示した第1の実施例の出力スペク
トラムを示す図である。
【0030】さらに、図2に示すように、第2の実施例
では、光減衰器61、62を挿入し、減衰器を微調整す
ることにより、信号光+8dBm、雑音レベルは−63
dBmとなり、SN比として71dBとなった(図8参
照)。図8は、図2に示した第2の実施例の出力スペク
トラムを示す図である。
【0031】これは、図1乃至図4に示した構成が位相
変調器31、32の出力の差動増幅を利用しているた
め、出力の雑音レベル(ASEレベル)を合わせたこと
に起因する。
【0032】図3、図4に示した第3、第4の実施例に
おいては、位相変調器31、32の直前に、偏波制御器
71、72を配置しており、時間的に変動する可能性の
ある位相変調器への入射偏波を一定になるように制御し
ている。この偏波制御器71、72には、「偏波コント
ローラ」として製品化されているものを使用した。
【0033】この結果、出力される信号のSN比の安定
度は71dB±1dBとなり、挿入しない場合の71±
4dBに比較すると改善されたことが認められた(図
9、図10参照)。図9、図10は、図3、図4に示し
た第3、第4の実施例の出力スペクトラムをそれぞれ示
す図である。
【0034】図5に示した第5の実施例において、光フ
ァイバ増幅部の出力部に誘電体多層膜からなる波長透過
フィルタを使用し、透過波長帯域は1.550±0.0
05μmである。
【0035】この場合、信号光は+13dBm、雑音レ
ベルは−25dBmであり、SN比は38dBへと改善
された(図11参照)。図11は、図5に示した第5の
実施例の出力スペクトラムを示す図である。
【0036】更に、図6に示した第6の実施例のよう
に、ファイバグレーティング43とサーキュレータ44
を使用した波長フィルタを使用した場合、透過波長帯域
は1.550±0.001μmとなり、信号光+14.
8dBm、雑音レベルは−35dBm、SN比は49.
8dBとなった(図12参照)。図12は、図6に示し
た第6の実施例の出力スペクトラムを示す図である。
【0037】なお、図14には、図13の従来の光ファ
イバアンプの出力スペクトラムの一例を示されている。
従来の光ファイバアンプのSN比は30dBである。こ
のように、本発明の実施例によれば、光増幅器から出力
される信号のSN比を大幅に改善できるという作用効果
を奏する。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力される信号のSN比を大幅に改善できるという効果
を奏する。このため、SN比で制限される伝送距離の長
距離化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例の構成を示す図である。
【図4】本発明の第4の実施例の構成を示す図である。
【図5】本発明の第5の実施例の構成を示す図である。
【図6】本発明の第6の実施例の構成を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施例の出力スペクトラム例を
示す図である。
【図8】本発明の第2の実施例の出力スペクトラム例を
示す図である。
【図9】本発明の第3の実施例の出力スペクトラム例を
示す図である。
【図10】本発明の第4の実施例の出力スペクトラム例
を示す図である。
【図11】本発明の第5の実施例の出力スペクトラム例
を示す図である。
【図12】本発明の第6の実施例の出力スペクトラム例
を示す図である。
【図13】従来の光ファイバアンプの基本構成例を示す
図である。
【図14】従来の光ファイバアンプの出力スペクトラム
例を示す図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ増幅部 2 分岐カプラ 5 合波カプラ 31、32 位相変調器 41、42 波長フィルタ 43 ファイバグレーティング 44 サーキュレータ 61、62 光減衰器 71、72 偏波制御器

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類元素をコア部分に添加した光ファイ
    バ、及び該光ファイバの一端に波長合波器を介して接続
    される励起用LDを含んで構成される光ファイバ増幅部
    と、 前記光ファイバ増幅部の出力を2つに分岐する分岐カプ
    ラと、 前記分岐カプラにより2つに分岐された一方の出力を、
    特定波長のみ遮断する少なくとも一つの波長フィルタを
    経て入力する第1の位相変調器と、 分岐された他方の出力を入力とする第2の位相変調器
    と、 前記第1、及び第2の位相変調器の各出力を入力して合
    波出力する合波カプラと、 を備えたことを特徴とする光ファイバアンプ。
  2. 【請求項2】希土類元素をコア部分に添加した光ファイ
    バ、及び、該光ファイバの一端に波長合波器を介して接
    続される励起用LDを含んで構成される光ファイバ増幅
    部と、 前記光ファイバ増幅部の出力を2つに分岐する分岐カプ
    ラと、 前記分岐カプラにより分岐された一方の出力を、特定波
    長のみ遮断する少なくとも一つの波長フィルタ、及び第
    1の偏波制御器を経て入力する第1の位相変調器と、 分岐された他方の出力を第2の偏波制御器を経て入力す
    る第2の位相変調器と、 前記第1、及び第2の位相変調器の各出力を入力して合
    波出力する合波カプラと、 を備えたことを特徴とする光ファイバアンプ。
  3. 【請求項3】希土類元素をコア部分に添加した光ファイ
    バ、及び該光ファイバの一端に波長合波器を介して接続
    される励起用LDを含んで構成される光ファイバ増幅部
    と、 該光ファイバ増幅部の出力段に配設され、信号光付近の
    波長を透過させる波長フィルタと、 を備えたことを特徴とする光ファイバアンプ。
  4. 【請求項4】前記波長フィルタが、誘電体多層膜を用い
    たことを特徴とする請求項1、2、3のいずれか一に記
    載の光ファイバアンプ。
  5. 【請求項5】前記波長フィルタが、導波路を用いたこと
    を特徴とする請求項1、2、3のいずれか一に記載の光
    ファイバアンプ。
  6. 【請求項6】前記波長フィルタが、ファイバグレーティ
    ングを用いたことを特徴とする請求項1、2、3のいず
    れか一に記載の光ファイバアンプ。
  7. 【請求項7】前記位相変調器が、電気光学効果を有する
    基板により作成された導波路型光位相変調器である、こ
    とを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバアン
    プ。
  8. 【請求項8】前記位相変調器が、熱光学効果を有する基
    板により作成された導波路型光位相変調器である、こと
    を特徴とする請求項1または2記載の光ファイバアン
    プ。
  9. 【請求項9】前記位相変調器が、光路長を物理的に変化
    させる機能を有するものからなる光位相変調器である、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバア
    ンプ。
  10. 【請求項10】前記分岐カプラと前記合波カプラとの間
    に、少なくとも一つの可変減衰器を具備したことを特徴
    とする請求項1または2記載の光ファイバアンプ。
  11. 【請求項11】請求項1、2、3のいずれか一に記載の
    光ファイバアンプを具備したことを特徴とする光伝送シ
    ステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270873A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Nec Corp 量子鍵配布システム及びその送信装置並びに受信装置

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JP2008270873A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Nec Corp 量子鍵配布システム及びその送信装置並びに受信装置

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