JPH1093178A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH1093178A
JPH1093178A JP8246282A JP24628296A JPH1093178A JP H1093178 A JPH1093178 A JP H1093178A JP 8246282 A JP8246282 A JP 8246282A JP 24628296 A JP24628296 A JP 24628296A JP H1093178 A JPH1093178 A JP H1093178A
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dispersion
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実 ▲吉▼田
Minoru Yoshida
Takahide Sudo
恭秀 須藤
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Hidekazu Yamada
英一 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号光を増幅する機器内部で分散が生じない
ようにして、零分散を補償した光増幅器を提供する。 【解決手段】 信号光を誘導放出効果によって直接に増
幅する増幅用光ファイバaと、この増幅用光ファイバaを
ポンピングする励起光源b等の光学素子とを備えるとと
もに、これらの間が結合用光ファイバpを介して光学的
に接続されており、さらに、増幅用光ファイバaに対し
て、信号光が増幅用光ファイバaを通ることにより生じ
る分散を打ち消す分散調整用光ファイバqが接続されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出効果によ
って信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバを備えた
光増幅器に係り、特には、波長分散を機器内部で補償す
るための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光通信システムにおいては、伝
送路の途中で減衰した信号光のパワーを増幅して再度、
光伝送路に送出するための光増幅器が使用される。
【0003】従来、このような光増幅器としては、誘導
放出効果によって信号光を直接に増幅する増幅用光ファ
イバを備えたものが提供されている。
【0004】図3にこの種の光増幅器の構成を示す。
【0005】この光増幅器は、増幅用光ファイバaと励
起光源bとを備えるとともに、増幅用光ファイバaに対し
て、信号光の入射側にコネクタfおよびアイソレータd
が、信号光の出射側に光カプラc、アイソレータeおよび
コネクタgがそれぞれ設けられており、信号光の通過経
路上にあるこれらの各光学素子f,d,a,c,e,gの相互
間が結合用光ファイバpを介して互いに光学的に接続さ
れている。また、光カプラcと励起光源bとの間も同様に
結合用光ファイバrを介して互いに光学的に接続されて
いる。
【0006】増幅用光ファイバaは、誘導放出効果に基
づいて信号光を光電変換することなく直接増幅するもの
で、コアまたはコアの外周部にEr,Nd等の希土類元素
がドープされている。また、結合用光ファイバp,rは、
コスト面や入手の容易性等から、一般的な石英系のシン
グルモード光ファイバが使用されている。
【0007】励起光源bは、この増幅用光ファイバaをポ
ンピングするための励起光を発生するもので、レーザダ
イオード等で構成される。
【0008】光カプラcは、励起光源bからの励起光を増
幅用光ファイバaに導入するためのものであり、また、
アイソレータd,eは、増幅用光ファイバaと結合用光フ
ァイバpとの接合部における端面反射等に起因するレー
ザ発振を防止するためのもので、信号光を一方向にのみ
通過する偏波無依存型のものが使用されている。
【0009】この構成において、コネクタfに入射され
た一定波長(たとえば1.55μm)の信号光は、アイソレ
ータdを通過して増幅用光ファイバaに入力される。一
方、励起光源bからの一定波長(たとえば1.48μm)の
励起光は、光カプラcを経由して同じく増幅用光ファイ
バaに入射される。
【0010】増幅用光ファイバaは、励起光によってポ
ンピングされた状態で信号光が入射されると、この信号
光を誘導放出によって増幅する。そして、増幅された信
号光は、光カプラcおよびアイソレータeを通過してコネ
クタgから出射される。
【0011】なお、図3に示した光増幅器は、増幅用光
ファイバaの信号光出射側から励起光を入射する、いわ
ゆる後方励起型のものであるが、増幅用光ファイバaの
信号光入射側から励起光を合波して入力する、いわゆる
前方励起型のものもある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の石英
系のシングルモード光ファイバの零分散波長は、図4の
細実線で示すように、1.3μm帯にある。一方、この同
じ光ファイバの最低損失の波長帯は、1.55μm帯にあ
る。このように、通常の石英系光ファイバは、零分散波
長と最低損失波長とが一致しないため、長距離高速伝送
を行う場合の要求に十分に応えられない。
【0013】そこで、近年は、低損失でかつ低分散の特
性を持たせるために、図4の破線で示すように、零分散
波長を最低伝送損失の波長域にシフト(つまり、零分散
波長を1.3μm帯から1.55μm帯にシフト)させた、
いわゆる分散シフト型光ファイバが提供されている(た
とえば、特公平3−18161号公報参照)。
【0014】一方、上記の光増幅器の増幅素子として使
用されている増幅用光ファイバaは、従来、誘導放出効
果の変換効率を高めることを主眼においていたために、
比屈折率差Δが大きく、カットオフ波長λcが短くなる
ように調整されており、したがって、図4の太実線で示
すように、その零分散波長は、石英系光ファイバの最低
損失波長である1.55μmよりも長波長側(1.8μm〜
2.0μm程度)にずれている。
【0015】このため、図3の光増幅器の前後に接続さ
れる通信用光ファイバとして、上記の分散シフト型光フ
ァイバを使用しても、信号光が増幅用光ファイバaによ
って増幅される際に分散が生じてしまい、高速伝送を行
う場合にパルス波形が歪むなどの影響を及ぼす。特に、
将来性が期待されているソリトン伝送を実現するために
は、パルス波形の条件が厳しいので、このような波長分
散の影響は極力小さくする必要がある。
【0016】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、信号光を増幅する機器内部で分散が生
じないようにして、零分散を補償した光増幅器を提供す
ることを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、信号光を誘導放出効果によって直接に増
幅する増幅用光ファイバと、この増幅用光ファイバをポ
ンピングする励起光源等の光学素子とを備えるととも
に、これらの間が結合用光ファイバを介して光学的に接
続されてなる光増幅器において、次の構成を採用してい
る。
【0018】すなわち、請求項1記載に係る発明では、
増幅用光ファイバに対して、信号光が増幅用光ファイバ
を通ることにより生じる分散を打ち消す分散調整用光フ
ァイバが接続されている。
【0019】請求項2記載に係る発明では、増幅用光フ
ァイバおよび信号光の通過経路上に位置する結合用光フ
ァイバは、両光ファイバの分散が互いに打ち消し合うよ
うに各々の条長が設定されている。
【0020】請求項3記載に係る発明では、増幅用光フ
ァイバおよび信号光の通過経路上に位置する結合用光フ
ァイバは、その零分散波長が前記信号光を伝送する通信
用光ファイバの最低伝送損失となる波長域に一致するよ
うにシフトされた分散シフト型光ファイバで構成されて
いる。
【0021】この請求項3記載の光増幅器において、分
散シフト型光ファイバに代えて、前記信号光を伝送する
通信用光ファイバの最低伝送損失となる波長域をカバー
して低分散領域が広がった分散フラット型光ファイバを
使用することもできる。
【0022】
【発明の実施の形態】実施形態1 図1は、この光増幅器の全体構成を示す図である。
【0023】同図において、aは増幅用光ファイバ、bは
励起光源、cは光カプラ、d,eはアイソレータ、f,gは
コネクタ、p,rは結合用光ファイバであり、これらの構
成は図3に示した従来例の場合と同様であるから、詳し
い説明は省略する。
【0024】この実施形態の特徴は、増幅用光ファイバ
aに対して、信号光が増幅用光ファイバaを通ることによ
り生じる分散を打ち消す分散調整用光ファイバqが設け
られていることである。
【0025】この分散調整用光ファイバqは、図1に示
した例では、信号光出射側のアイソレータeとコネクタg
との間に挿入されているが、信号光が通過する光路の途
中であれば、特にその挿入箇所は限定されない。たとえ
ば、増幅用光ファイバaと光カプラcとの間、あるいは、
信号光の入射側のアイソレータdと増幅用光ファイバaと
の間に挿入することもできる。さらには、増幅用光ファ
イバaの前後に分割して挿入してもよい。
【0026】ここで、増幅用光ファイバaの零分散波長
をλa、その分散値をDa、全長をLa、結合用光ファイ
バpの零分散波長をλp、その分散値をDp、全長をLp、
分散調整用光ファイバqの零分散波長をλq、その分散値
をDq、全長をLqとすると、 λq<λa Lq=(Da・La)+(Dp・Lp)/Dq の条件を共に満たすように、分散調整用光ファイバq
は、その零分散波長λqと全長Lqが設定されている。
【0027】具体的には、たとえば、λa=1.9μm、
La=25m、Da=−80ps/km/nm、λp=1.31μ
m、Lp=5m、Dp=18ps/(nm・km)、λq=1.5μ
m、Dq=20ps/km/nmであるならば、式の関係か
ら、Lq=95.5mに設定される。
【0028】このようにすれば、図1に示した光増幅器
自身の内部で分散が補償されて、この光増幅器から出射
される信号光には歪が生じない。このため、この光増幅
器の前後に通信用光ファイバとして分散シフト型光ファ
イバを接続する場合でも、信号光を低分散でかつ低伝送
損失で通信することが可能となる。また、この実施形態
1のように分散調整用光ファイバqを付加すれば、長さ
Lqの調整が容易であるため実施が容易である。
【0029】実施形態2 上記の実施形態1では、分散調整用光ファイバqを別途
付加することにより分散を調整するようにしているが、
この実施形態2では、このような分散調整用光ファイバ
qを設けずに、図3に示したのと同じ構成の下で、増幅
用光ファイバaおよび信号光の通過経路上に位置する結
合用光ファイバpの各全長を調整することで、各光ファ
イバa,pで生じる分散が互いに打ち消し合うようにして
いる。
【0030】すなわち、増幅用光ファイバaの零分散波
長をλa、その分散値をDa、全長をLa、結合用光ファ
イバpの零分散波長をλp、その分散値をDp、全長をLp
とすると、 λp<λa Lp・Dp=Da・La の条件を共に満たすように、両光ファイバa,pが設定さ
れている。
【0031】具体的には、たとえば、λa=1.9μm、
La=25m、Da=−80ps/km/nm、λp=1.31μ
m、Dp=18ps/(nm・km)であるならば、式の関係か
ら、Lp=111mに設定される。
【0032】この実施形態2の場合も、光増幅器自身の
内部で分散が補償されて、この光増幅器から出射される
信号光には歪が生じない。このため、この光増幅器の前
後に通信用光ファイバとして分散シフト型光ファイバを
接続する場合でも、信号光を低分散でかつ低伝送損失で
通信することが可能となる。
【0033】実施形態3 この実施形態3では、図3に示したのと同じ構成の下
で、増幅用光ファイバaおよび信号光の通過経路上に位
置する結合用光ファイバpは、その零分散波長が、光増
幅器の前後に接続される通信用光ファイバの最低伝送損
失となる波長域に一致するようにシフトされた分散シフ
ト型光ファイバで構成されている。
【0034】すなわち、光増幅器の前後に接続される図
外の通信用光ファイバが、零分散波長を1.3μm帯から
最低伝送損失の波長域である1.55μm帯にシフトさせ
た分散シフト型光ファイバである場合、増幅用光ファイ
バaおよび結合用光ファイバpも、これに合わせて、零分
散波長を1.3μm帯から1.55μm帯にシフトさせた分
散シフト型光ファイバを使用する。
【0035】この実施形態3の場合も、光増幅器自身の
内部で分散が無いため、光増幅器から出射される信号光
には歪が生じないので、信号光を低分散でかつ低伝送損
失で通信することが可能となる。
【0036】なお、この実施形態3では、増幅用光ファ
イバaおよび結合用光ファイバpとして、分散シフト型光
ファイバを使用したが、図2に示すように、信号光を伝
送する通信用光ファイバの最低伝送損失となる波長域
(ここでは1.55μm)をカバーして低分散領域が広がっ
た分散フラット型光ファイバを使用することも可能であ
る。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、光増幅器自身の内部で
分散が補償されるため、この光増幅器から出射される信
号光には分散が生じていない。したがって、この光増幅
器の前後に通信用光ファイバとして分散シフト型光ファ
イバを接続する場合でも、信号光を低分散でかつ低伝送
損失で通信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る光増幅器の構成図で
ある。
【図2】分散フラット型光ファイバの波長分散特性を示
す図である。
【図3】従来の光増幅器の構成図である。
【図4】各種の光ファイバの波長分散特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
a…増幅用光ファイバ、b…励起光源、c…光カプラ、d,
e…アイソレータ、f,g…コネクタ、p,r…結合用光フ
ァイバ、q…分散調整用光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 正隆 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 英一 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号光を誘導放出効果によって直接に増
    幅する増幅用光ファイバと、この増幅用光ファイバをポ
    ンピングする励起光源等の光学素子とを備えるととも
    に、これらの間が結合用光ファイバを介して光学的に接
    続されてなる光増幅器において、 前記増幅用光ファイバに対して、信号光が増幅用光ファ
    イバを通ることにより生じる分散を打ち消す分散調整用
    光ファイバが接続されていることを特徴とする光増幅
    器。
  2. 【請求項2】 信号光を誘導放出効果によって直接に増
    幅する増幅用光ファイバと、この増幅用光ファイバをポ
    ンピングする励起光源等の各種の光学素子とを備えると
    ともに、これらの間が結合用光ファイバを介して光学的
    に接続されてなる光増幅器において、 前記増幅用光ファイバおよび信号光の通過経路上に位置
    する結合用光ファイバは、両光ファイバの分散が互いに
    打ち消し合うように各々の条長が設定されていることを
    特徴とする光増幅器。
  3. 【請求項3】 信号光を誘導放出効果によって直接に増
    幅する増幅用光ファイバと、この増幅用光ファイバをポ
    ンピングする励起光源等の各種の光学素子とを備えると
    ともに、これらの間が結合用光ファイバを介して光学的
    に接続されてなる光増幅器において、 前記増幅用光ファイバおよび信号光の通過経路上に位置
    する結合用光ファイバは、その零分散波長が前記信号光
    を伝送する通信用光ファイバの最低伝送損失となる波長
    域と一致するようにシフトされた分散シフト型光ファイ
    バで構成されていることを特徴とする光増幅器。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の光増幅器において、分散
    シフト型光ファイバに代えて、前記信号光を伝送する通
    信用光ファイバの最低伝送損失となる波長域をカバーし
    て低分散領域が広がった分散フラット型光ファイバが使
    用されていることを特徴とする光増幅器。
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