JPH1070514A - 高出力光送信機 - Google Patents

高出力光送信機

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JPH1070514A
JPH1070514A JP8225475A JP22547596A JPH1070514A JP H1070514 A JPH1070514 A JP H1070514A JP 8225475 A JP8225475 A JP 8225475A JP 22547596 A JP22547596 A JP 22547596A JP H1070514 A JPH1070514 A JP H1070514A
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JP
Japan
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optical
light source
frequency
output
optical fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP8225475A
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English (en)
Inventor
Nobuhiro Hirayama
伸広 平山
Tomoyoshi Kataoka
智由 片岡
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH1070514A publication Critical patent/JPH1070514A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の周波数変調に伴って発生する残留強度
変調成分の抑圧を可能とし、高出力化を容易にする。 【解決手段】 光増幅手段の低域遮断周波数以下の低周
波信号(正弦波、三角波、その他)で光源を変調し、光
源の線幅を拡げる。光変調手段は、この光源の出力光を
情報信号で変調する。この光変調手段から出力される光
信号を飽和状態にある光増幅手段で増幅することによ
り、残留強度変調成分を抑圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低周波信号を重畳
した光信号を増幅して出力する高出力光送信機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光伝送システムにおいて光中継器間隔を
拡大するには、光送信機の高出力化が必要である。しか
し、光ファイバへの入射レベルは、誘導ブリルアン散乱
と呼ばれる光ファイバの非線形光学効果により制限され
るので、簡単に高出力化を図ることができない。ここ
で、誘導ブリルアン散乱とは、高スペクトル密度の光が
光ファイバに入射されたときに、入射パワーの一部が後
方散乱光となる現象をいう。
【0003】一般に、伝送速度が1Gbit/s 以下の光伝
送システムでは、半導体レーザを情報信号で変調する直
接変調方式がとられる。この直接変調方式では、チャー
ピングと呼ばれる光スペクトルの広がりが生じるので、
スペクトル密度が必然的に低くなり、誘導ブリルアン散
乱が生じにくくなる。一方、伝送速度が1Gbit/s を越
える光伝送システムでは、直接変調方式をとるとチャー
ピングによるスペクトル広がりと光ファイバの群速度分
散との複合効果によって生じる波形劣化が伝送距離を制
限することになるので、チャーピングの小さな外部変調
方式がとられる。
【0004】外部変調器を用いた光送信機では、常時一
定出力で発光させる半導体レーザを光源とし、その出力
光を外部変調器で強度変調する。外部変調器はチャーピ
ングが非常に小さいので、出力光のスペクトル密度の最
大値は光源の線幅によって決定されることになる。この
ような光送信機の出力レベルを増大させる場合には、光
ファイバの非線形光学効果を抑圧する工夫が必要であ
る。
【0005】その一例として、光源を低周波信号で位相
変調または周波数変調し、光源の線幅を拡げることで光
スペクトル密度を低くする方法が提案されている。この
方法では、通常数mA(ミリアンペア)から数百mA程
度のバイアス電流で一定出力に制御されている半導体レ
ーザに対して、そのバイアス電流に数mA程度の交流電
流を重畳することで周波数変調する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光源を低周
波信号で周波数変調すると、残留強度変調成分(振幅変
調成分)が発生する。残留強度変調成分の量は、光ファ
イバへの入射パワーから決まる光源線幅への要求条件
と、光源となる半導体レーザの周波数変調効率に依存す
る。一般に、半導体レーザの周波数変調効率は変調周波
数が高くなると高くなり、変調周波数が低くなると低く
なる。例えば、+20dBmの大電力光を光ファイバに入射
するには、光源の線幅を1GHz以上に拡げる必要があ
る。このとき、周波数変調効率 100MHz/mA、バイア
ス電流値 100mAとすると、残留強度変調成分は10%以
上になる。この残留強度変調成分は符号間干渉量を増加
させ、受信感度を劣化させる要因となる。
【0007】このように、外部変調方式をとる従来の高
出力光送信機では、誘導ブリルアン散乱抑圧のために光
源を低周波信号で周波数変調して光源の線幅を拡げる
と、そのとき発生する残留強度変調成分で受信感度を劣
化させてしまう。そのため、光源の線幅の拡大が制限さ
れ、高出力化が困難になっていた。本発明は、誘導ブリ
ルアン散乱抑圧のために光源の周波数変調に伴って発生
する残留強度変調成分の抑圧を可能とし、容易に高出力
化を図ることができる高出力光送信機を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の高出力光送信
機は、光増幅手段の低域遮断周波数以下の低周波信号
(正弦波、三角波、その他)で光源を変調し、光源の線
幅を拡げる。光変調手段は、この光源の出力光を情報信
号で変調する。この光変調手段から出力される光信号を
飽和状態にある光増幅手段で増幅することにより、残留
強度変調成分を抑圧する。
【0009】請求項2の高出力光送信機は、光増幅手段
の出力を一定制御し、かつ時定数が光増幅手段の低域遮
断周波数の逆数以下である光出力一定制御手段を用い
る。例えば、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅
手段の低域遮断周波数は、一般に5kHz程度である。こ
のとき、光出力一定制御手段の時定数を 200マイクロ秒
以下で高速制御することにより、光増幅手段の低域遮断
特性を急峻にできる。その結果、実効的な周波数変調効
率を高くし、残留強度変調成分の抑圧効果を高めること
ができる。
【0010】請求項3の高出力光送信機は、光源を変調
する低周波信号を三角波とすることにより、後方散乱光
パワーの抑圧効果を高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態−請求項1)図1は、本発明の高出力
光送信機の第1の実施形態を示す。図において、高出力
光送信機は、光源11、低周波発振器12、光変調器1
3、光ファイバ増幅器14により構成される。光ファイ
バ増幅器14は、合波器15、励起光源16、エルビウ
ム添加光ファイバ17、励起光源駆動電流一定制御回路
18により構成される。
【0012】光源11は、低周波発振器12から出力さ
れる低周波信号aにより微小周波数変調される。光源の
出力光bは光変調器13に入力され、情報信号で変調さ
れて光信号cとして出力される。光信号cは、光ファイ
バ増幅器14で増幅されて光増幅信号dとなり、光ファ
イバ伝送路に送出される。光ファイバ増幅器14では、
合波器15で光信号cと励起光源16から出力される励
起光が合波され、エルビウム添加光ファイバ17に入力
される。このとき、励起光源16は励起光源駆動電流一
定制御回路18により励起光パワーが一定になるように
制御され、光ファイバ増幅器14は飽和状態にある。
【0013】励起光源16の出力変動は、周囲温度変
化、励起光源の経時劣化等の変動速度が遅い要因による
と考えられる。このため、励起光源駆動電流一定制御回
路18の時定数は数十ミリ秒以下とする。光ファイバ増
幅器14における低域遮断周波数は数kHz以下である。
光源11の変調周波数を光ファイバ増幅器14の低域遮
断周波数以下とすることにより、光源11のキャリア線
幅を拡げたときに生じた残留強度変調成分を抑圧するこ
とができる。
【0014】図2は、第1の実施形態における光ファイ
バ増幅器14の周波数応答特性を示す。図3は、低周波
信号aとして正弦波を用いた場合の残留強度変調成分抑
圧例を示す。(1) は光信号cの残留強度変調成分を示
し、(2) は光増幅信号dの残留強度変調成分を示す。
【0015】図4は、低周波信号aとして三角波を用い
た場合の残留強度変調成分抑圧例を示す(請求項3)。
(1) は光信号cの残留強度変調成分を示し、(2) は光増
幅信号dの残留強度変調成分を示す。図5は、低周波信
号aを正弦波または三角波としたときの後方散乱光パワ
ーの測定結果を示す。□は正弦波の場合、○は三角波の
場合を示す。三角波の低周波信号aで光源11を変調す
ることにより、後方散乱光パワーの抑圧効果を高められ
ることがわかる。
【0016】(第2の実施形態−請求項2)図6は、本
発明の高出力光送信機の第2の実施形態を示す。図にお
いて、高出力光送信機は、光源11、低周波発振器1
2、光変調器13、光ファイバ増幅器20により構成さ
れる。光ファイバ増幅器20は、合波器15、励起光源
16、エルビウム添加光ファイバ17、分波器21、光
検出器22、光出力一定制御回路23、励起光源駆動回
路24により構成される。
【0017】光源11は、低周波発振器12から出力さ
れる低周波信号aにより微小周波数変調される。光源の
出力光bは光変調器13に入力され、情報信号で変調さ
れて光信号cとして出力される。光信号cは、光ファイ
バ増幅器20で増幅されて光増幅信号dとなり、光ファ
イバ伝送路に送出される。光ファイバ増幅器20では、
合波器15で光信号cと励起光源16から出力される励
起光が合波され、エルビウム添加光ファイバ17に入力
される。エルビウム添加光ファイバ17で増幅された光
増幅信号dの一部は分波器21で分波され、光検出器2
2に入力されて光パワーが検出される。光出力一定制御
回路23は、この光パワーが一定になるように励起光源
駆動回路24を駆動して励起光源16の出力を制御し、
光ファイバ増幅器20から出力される光増幅信号dの光
パワーを一定に保つ。
【0018】飽和状態にある光ファイバ増幅器20の光
出力変動要因は、光入力レベルの変動、光学部品の損失
変動および励起光源16の光出力変動が考えられる。こ
の中で、光入力レベルに応じた光出力変動の変動速度が
最も速い。通常用いられる光出力一定制御回路の時定数
は、光入力レベルによる光出力変動を抑えるために数ミ
リ秒に設定される。
【0019】本実施形態では、光ファイバ増幅器20に
おける低域遮断周波数は数kHz以下であるので、光源1
1の変調周波数を光ファイバ増幅器20の低域遮断周波
数以下とし、光源11のキャリア線幅を拡げたときに生
じた残留強度変調成分を抑圧する。さらに、光出力一定
制御回路23の時定数を通常の場合よりも高速の数百マ
イクロ秒以下(光ファイバ増幅器20の低域遮断周波数
の逆数以下)にすることにより、光ファイバ増幅器20
の低域遮断特性を急峻にすることができる。
【0020】図7は、第2の実施形態における光ファイ
バ増幅器20の周波数応答特性を示す。(1) は、時定数
が 800マイクロ秒の光出力一定制御回路23を用いた場
合を示し、(2) は、時定数が 200マイクロ秒の光出力一
定制御回路23を用いた場合を示す。時定数が 200マイ
クロ秒のものを用いることにより、光ファイバ増幅器2
0の低域遮断特性が急峻になっていることがわかる。
【0021】図8は、低周波信号aとして正弦波を用い
た場合の残留強度変調成分抑圧例を示す。(1) は光信号
cの残留強度変調成分を示し、(2) は光増幅信号dの残
留強度変調成分を示す。図9は、低周波信号aとして三
角波を用いた場合の残留強度変調成分抑圧例を示す(請
求項3)。(1) は光信号cの残留強度変調成分を示し、
(2) は光増幅信号dの残留強度変調成分を示す。
【0022】図10は、第2の実施形態における残留強
度変調成分(キャリア線幅1.0GHz)の抑圧効果を示す。
◇は光出力一定制御を行わない場合、□は時定数が 800
マイクロ秒の光出力一定制御回路23を用いた場合、○
は時定数が 200マイクロ秒の光出力一定制御回路23を
用いた場合を示す。変調周波数を光ファイバ増幅器20
の低域遮断周波数(数kHz)以下とし、時定数が 200マ
イクロ秒の光出力一定制御回路23を用いることによ
り、残留強度変調成分が大幅に抑圧されていることがわ
かる。
【0023】なお、以上説明した各実施形態では、光フ
ァイバ増幅器14,20でエルビウム添加光ファイバ1
7を用いた例を示したが、エルビウム以外の希土類添加
光ファイバも同様に用いることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高出力光
送信機は、光源の変調周波数を光増幅手段の低域遮断周
波数(数kHz)以下とすることにより、残留強度変調成
分(振幅変調成分)を抑圧することができる。また、光
増幅手段において、時定数が光増幅手段の低域遮断周波
数の逆数以下である高速の光出力一定制御手段を用いる
ことにより低域遮断特性を急峻にでき、残留強度変調成
分の抑圧効果を高めることができる。また、光源を変調
する低周波信号として三角波を用いることにより、誘導
ブリルアン散乱の抑圧効果を高めることができる。
【0025】このように、本発明の高出力光送信機を用
いることにより、感度劣化を発生する残留強度変調成分
を容易に抑圧することができ、光ファイバ伝送路への入
射パワーを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高出力光送信機の第1の実施形態を示
すブロック図。
【図2】第1の実施形態における光ファイバ増幅器14
の周波数応答特性を示す図。
【図3】第1の実施形態において、低周波信号aとして
正弦波を用いた場合の残留強度変調成分抑圧例を示す
図。
【図4】第1の実施形態において、低周波信号aとして
三角波を用いた場合の残留強度変調成分抑圧例を示す
図。
【図5】低周波信号aを正弦波または三角波としたとき
の後方散乱光パワーの測定結果を示す図。
【図6】本発明の高出力光送信機の第2の実施形態を示
すブロック図。
【図7】第2の実施形態における光ファイバ増幅器20
の周波数応答特性を示す図。
【図8】第2の実施形態において、低周波信号aとして
正弦波を用いた場合の残留強度変調成分抑圧例を示す
図。
【図9】第2の実施形態において、低周波信号aとして
三角波を用いた場合の残留強度変調成分抑圧例を示す
図。
【図10】第2の実施形態における残留強度変調成分の
抑圧効果を示す図。
【符号の説明】
11 光源 12 低周波発振器 13 光変調器 14,20 光ファイバ増幅器 15 合波器 16 励起光源 17 エルビウム添加光ファイバ 18 励起光源駆動電流一定制御回路 21 分波器 22 光検出器 23 光出力一定制御回路 24 励起光源駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/10 H04B 1/18 10/02 10/18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低周波信号で変調された光源と、前記光
    源の出力光を情報信号で変調する光変調手段と、前記光
    変調手段から出力される光信号を増幅して出力する光増
    幅手段とを備えた高出力光送信機において、 前記光増幅手段は飽和状態にあり、前記光源の変調周波
    数は前記光増幅手段の低域遮断周波数より低く設定した
    ことを特徴とする高出力光送信機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の高出力光送信機におい
    て、 前記光増幅手段の出力を一定に制御し、かつ時定数が光
    増幅手段の低域遮断周波数の逆数以下である光出力一定
    制御手段を備えたことを特徴とする高出力光送信機。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の高出力
    光送信機において、 光源を変調する低周波信号が三角波であることを特徴と
    する高出力光送信機。
JP8225475A 1996-08-27 1996-08-27 高出力光送信機 Pending JPH1070514A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8225475A JPH1070514A (ja) 1996-08-27 1996-08-27 高出力光送信機

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JP8225475A JPH1070514A (ja) 1996-08-27 1996-08-27 高出力光送信機

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JPH1070514A true JPH1070514A (ja) 1998-03-10

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JP (1) JPH1070514A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006186406A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光クロスコネクト装置および光ネットワークシステム
JP2013055212A (ja) * 2011-09-05 2013-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光送受信システム
JP2013219600A (ja) * 2012-04-10 2013-10-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光送信システム

Cited By (3)

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JP2006186406A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光クロスコネクト装置および光ネットワークシステム
JP2013055212A (ja) * 2011-09-05 2013-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光送受信システム
JP2013219600A (ja) * 2012-04-10 2013-10-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光送信システム

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