JPH11238927A - 多段光ファイバ増幅器 - Google Patents
多段光ファイバ増幅器Info
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- JPH11238927A JPH11238927A JP10350596A JP35059698A JPH11238927A JP H11238927 A JPH11238927 A JP H11238927A JP 10350596 A JP10350596 A JP 10350596A JP 35059698 A JP35059698 A JP 35059698A JP H11238927 A JPH11238927 A JP H11238927A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】利得帯域幅を制限することなく高利得及び出
力、低ノイズ指数の多段光ファイバ増幅器を提供する。 【解決手段】増幅段が縦列接続される多段光ファイバ増
幅器において、増幅段間に同期化エタロンフィルタ３を
備えることを特徴とする。第１増幅段のＥＤＦ２と第２
増幅段のＥＤＦ５との間に同期化エタロンフィルタ３と
光アイソレータ７があることにより、ＡＳＥノイズを低
減して増幅器の性能向上が図れる。エタロンフィルタ３
の前に挿入された光アイソレータ７は、逆進ＡＳＥノイ
ズを取り除く他にフィルタによる反射を抑制する機能も
もち、光アイソレータ７の次に位置するエタロンフィル
タ３は、フィルタの伝達特性により、第１ＥＤＦ２で生
ずるＡＳＥノイズを低減する。
力、低ノイズ指数の多段光ファイバ増幅器を提供する。 【解決手段】増幅段が縦列接続される多段光ファイバ増
幅器において、増幅段間に同期化エタロンフィルタ３を
備えることを特徴とする。第１増幅段のＥＤＦ２と第２
増幅段のＥＤＦ５との間に同期化エタロンフィルタ３と
光アイソレータ７があることにより、ＡＳＥノイズを低
減して増幅器の性能向上が図れる。エタロンフィルタ３
の前に挿入された光アイソレータ７は、逆進ＡＳＥノイ
ズを取り除く他にフィルタによる反射を抑制する機能も
もち、光アイソレータ７の次に位置するエタロンフィル
タ３は、フィルタの伝達特性により、第１ＥＤＦ２で生
ずるＡＳＥノイズを低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長距離光伝送シス
テムや光ネットワークに用いられる光ファイバ増幅器に
関する。
テムや光ネットワークに用いられる光ファイバ増幅器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier）は、光ファイバ
の低損失領域である１．５μｍ帯の光信号を増幅するた
め、光通信システムで広く用いられている。特に、高利
得及び低ノイズ指数（Noise Figure：ＮＦ）であるた
め、長距離光伝送システムでは増幅器間の伝送距離を延
ばし、光ネットワークではスイッチング損失や分配損失
を補償する。従って、ＥＤＦＡは経済的且つ効率的な光
通信システムにおいて不可欠なものと言える。
ＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier）は、光ファイバ
の低損失領域である１．５μｍ帯の光信号を増幅するた
め、光通信システムで広く用いられている。特に、高利
得及び低ノイズ指数（Noise Figure：ＮＦ）であるた
め、長距離光伝送システムでは増幅器間の伝送距離を延
ばし、光ネットワークではスイッチング損失や分配損失
を補償する。従って、ＥＤＦＡは経済的且つ効率的な光
通信システムにおいて不可欠なものと言える。
【０００３】しかし、１段で構成する通常のＥＤＦＡで
は、増幅光ファイバであるエルビウム添加光ファイバ
（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）の特性上、高利得と低
ノイズ指数を同時に確保することが困難であり、最近で
は高利得と低ノイズ指数を同時に確保できる多段ＥＤＦ
Ａに関する研究が進んでいる。
は、増幅光ファイバであるエルビウム添加光ファイバ
（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）の特性上、高利得と低
ノイズ指数を同時に確保することが困難であり、最近で
は高利得と低ノイズ指数を同時に確保できる多段ＥＤＦ
Ａに関する研究が進んでいる。
【０００４】光通信システムの多段増幅器は、第１増幅
段で低いノイズ指数を有し、第２増幅段以降で高利得と
出力パワーを有するように作られる。そして、ポンプ光
（励起光）の効率を向上させるために各段間に光アイソ
レータ、帯域通過フィルタ、光サーキュレータ、ポンプ
反射器、減衰器などを備えており、これらによりＥＤＦ
内で生ずるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）
ノイズを低減するようにしてある。
段で低いノイズ指数を有し、第２増幅段以降で高利得と
出力パワーを有するように作られる。そして、ポンプ光
（励起光）の効率を向上させるために各段間に光アイソ
レータ、帯域通過フィルタ、光サーキュレータ、ポンプ
反射器、減衰器などを備えており、これらによりＥＤＦ
内で生ずるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）
ノイズを低減するようにしてある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような多段光ファ
イバ増幅器においては、増幅器の性能を向上させる帯域
通過フィルタを内部に備えるため、帯域通過フィルタの
帯域幅によって増幅器の利得帯域幅が制限される結果と
なっている。
イバ増幅器においては、増幅器の性能を向上させる帯域
通過フィルタを内部に備えるため、帯域通過フィルタの
帯域幅によって増幅器の利得帯域幅が制限される結果と
なっている。
【０００６】本発明の目的は、利得帯域幅を制限するこ
となく高利得及び出力、低ノイズ指数の多段光ファイバ
増幅器を提供することにある。
となく高利得及び出力、低ノイズ指数の多段光ファイバ
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】以上のような課題を解決
する本発明は、２段以上の増幅段が縦列接続される多段
光ファイバ増幅器において、増幅段間に同期化エタロン
フィルタを備えることを特徴とする。このエタロンフィ
ルタの共振周波数は、当該多段光ファイバ増幅器が設置
されるＷＤＭ（波長分割多重化）システムの標準周波数
と一致するものとする。
する本発明は、２段以上の増幅段が縦列接続される多段
光ファイバ増幅器において、増幅段間に同期化エタロン
フィルタを備えることを特徴とする。このエタロンフィ
ルタの共振周波数は、当該多段光ファイバ増幅器が設置
されるＷＤＭ（波長分割多重化）システムの標準周波数
と一致するものとする。
【０００８】たとえば２段構成の増幅段とする場合、具
体的には、光信号が入力される第１光アイソレータと、
該第１光アイソレータの出力信号をポンプ光と波長分割
多重化する第１ＷＤＭカップラと、該第１ＷＤＭカップ
ラの出力信号を増幅する第１ＥＤＦと、該第１ＥＤＦの
出力信号を通す第２光アイソレータと、該第２光アイソ
レータから出力されるＷＤＭ信号を通し、ＡＳＥノイズ
は抑止する同期化エタロンフィルタと、該同期化エタロ
ンフィルタの出力信号をポンプ光と波長分割多重化する
第２ＷＤＭカップラと、該第２ＷＤＭカップラの出力信
号を増幅する第２ＥＤＦと、該第２ＥＤＦＡ出力信号を
通す第３光アイソレータと、を備えることを特徴とす
る。
体的には、光信号が入力される第１光アイソレータと、
該第１光アイソレータの出力信号をポンプ光と波長分割
多重化する第１ＷＤＭカップラと、該第１ＷＤＭカップ
ラの出力信号を増幅する第１ＥＤＦと、該第１ＥＤＦの
出力信号を通す第２光アイソレータと、該第２光アイソ
レータから出力されるＷＤＭ信号を通し、ＡＳＥノイズ
は抑止する同期化エタロンフィルタと、該同期化エタロ
ンフィルタの出力信号をポンプ光と波長分割多重化する
第２ＷＤＭカップラと、該第２ＷＤＭカップラの出力信
号を増幅する第２ＥＤＦと、該第２ＥＤＦＡ出力信号を
通す第３光アイソレータと、を備えることを特徴とす
る。
【０００９】また、本発明は両方向光ファイバ増幅器に
も適用可能であり、その両方向光ファイバ増幅器は、異
なる周波数を有して反対方向に進行する第１及び第２光
信号をそれぞれ増幅する第１及び第２増幅光ファイバ
と、これら第１及び第２増幅光ファイバに接続されて前
記第１及び第２光信号の経路を分離する第１及び第２サ
ーキュレータと、該第１及び第２サーキュレータにより
分離された第１及び第２光信号の経路上にそれぞれ配置
され、一方向の信号はそのまま通過させるとともにその
逆方向の光信号は遮断する第１及び第２エタロンフィル
タと、を備えることを特徴とする。
も適用可能であり、その両方向光ファイバ増幅器は、異
なる周波数を有して反対方向に進行する第１及び第２光
信号をそれぞれ増幅する第１及び第２増幅光ファイバ
と、これら第１及び第２増幅光ファイバに接続されて前
記第１及び第２光信号の経路を分離する第１及び第２サ
ーキュレータと、該第１及び第２サーキュレータにより
分離された第１及び第２光信号の経路上にそれぞれ配置
され、一方向の信号はそのまま通過させるとともにその
逆方向の光信号は遮断する第１及び第２エタロンフィル
タと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づいて本
発明の実施形態を詳細に説明する。
発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明による同期化エタロンフィ
ルタを用いた２段光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のブロ
ック図である。
ルタを用いた２段光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のブロ
ック図である。
【００１２】固体エタロンフィルタは、ＦＲＳ（Free-S
pectral-Range）間隔の共振周波数を有する。このよう
な固体エタロンフィルタの共振周波数を標準周波数と一
致させたものを‘同期化エタロンフィルタ’という。本
発明に用いる同期化エタロンフィルタ３の通過帯域は標
準周波数と一致する。
pectral-Range）間隔の共振周波数を有する。このよう
な固体エタロンフィルタの共振周波数を標準周波数と一
致させたものを‘同期化エタロンフィルタ’という。本
発明に用いる同期化エタロンフィルタ３の通過帯域は標
準周波数と一致する。
【００１３】図１において、光信号は第１光アイソレー
タ６を経て第１ＷＤＭカップラ（wavelength division
multiplexing coupler）１に印加される。第１ＷＤＭカ
ップラ１は光アイソレータ６から入力される光信号をポ
ンプ光と波長分割多重化（ＷＤＭ：Wavelength Divisio
n Multiplexing）して第１ＥＤＦ２に印加する。この時
のポンプ光の波長は９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍであ
る。第１ＥＤＦ２は、第１ＷＤＭカップラ１の出力信号
を伝送に適した水準に増幅する。
タ６を経て第１ＷＤＭカップラ（wavelength division
multiplexing coupler）１に印加される。第１ＷＤＭカ
ップラ１は光アイソレータ６から入力される光信号をポ
ンプ光と波長分割多重化（ＷＤＭ：Wavelength Divisio
n Multiplexing）して第１ＥＤＦ２に印加する。この時
のポンプ光の波長は９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍであ
る。第１ＥＤＦ２は、第１ＷＤＭカップラ１の出力信号
を伝送に適した水準に増幅する。
【００１４】第１ＥＤＦ２の出力端に第２光アイソレー
タ７を介して接続されるエタロンフィルタ３は、第１Ｅ
ＤＦ２の出力信号をフィルタリングする。エタロンフィ
ルタ３は、前述のようにＷＤＭ信号の動作周波数と一致
する共振周波数特性を有するように同期化している。
タ７を介して接続されるエタロンフィルタ３は、第１Ｅ
ＤＦ２の出力信号をフィルタリングする。エタロンフィ
ルタ３は、前述のようにＷＤＭ信号の動作周波数と一致
する共振周波数特性を有するように同期化している。
【００１５】同期化エタロンフィルタ３を２つのＥＤＦ
の間、即ち第１ＥＤＦ２と第２ＥＤＦ５との間に挿入す
ることにより、ＡＳＥノイズを低減してＥＤＦＡの性能
を向上させることができる。同期化エタロンフィルタ３
を用いたＥＤＦＡは、ＷＤＭシステムでも利用できる。
ＷＤＭシステムは、異なる波長の光信号を一本の光ファ
イバにより同時に伝送して光通信システムの容量を増大
するシステムである。
の間、即ち第１ＥＤＦ２と第２ＥＤＦ５との間に挿入す
ることにより、ＡＳＥノイズを低減してＥＤＦＡの性能
を向上させることができる。同期化エタロンフィルタ３
を用いたＥＤＦＡは、ＷＤＭシステムでも利用できる。
ＷＤＭシステムは、異なる波長の光信号を一本の光ファ
イバにより同時に伝送して光通信システムの容量を増大
するシステムである。
【００１６】ＷＤＭシステムの信頼性を保障し、メンテ
ナンスを容易にするためには、各チャネルの光源である
レーザが国際通信連合（ＩＴＵ：International Tele-c
ommunication Union）で定めた標準周波数で正確に動作
すべきである。同期化エタロンフィルタ３の共振周波数
は、簡単にＩＴＵで定めたレーザの標準周波数に一致さ
せることができる。
ナンスを容易にするためには、各チャネルの光源である
レーザが国際通信連合（ＩＴＵ：International Tele-c
ommunication Union）で定めた標準周波数で正確に動作
すべきである。同期化エタロンフィルタ３の共振周波数
は、簡単にＩＴＵで定めたレーザの標準周波数に一致さ
せることができる。
【００１７】従って、安定した波長を有するＷＤＭシス
テムでは、各レーザの周波数とＥＤＦＡ内のエタロンフ
ィルタの共振周波数とを一致させることによって、信号
を損なわずに通過させ、ＡＳＥノイズもフィルタの伝達
特性によって低減できる。このような同期化エタロンフ
ィルタ３を用いるＥＤＦＡは、既存の帯域通過フィルタ
を用いるＥＤＦＡに比べ利得帯域幅を制限することなく
その性能を向上させることができる。
テムでは、各レーザの周波数とＥＤＦＡ内のエタロンフ
ィルタの共振周波数とを一致させることによって、信号
を損なわずに通過させ、ＡＳＥノイズもフィルタの伝達
特性によって低減できる。このような同期化エタロンフ
ィルタ３を用いるＥＤＦＡは、既存の帯域通過フィルタ
を用いるＥＤＦＡに比べ利得帯域幅を制限することなく
その性能を向上させることができる。
【００１８】エタロンフィルタ３の出力信号は、第２Ｗ
ＤＭカップラ４で波長９８０ｎｍのポンプ光と波長分割
多重化されて第２ＥＤＦ５に入力される。第２ＥＤＦ５
は、第２ＷＤＭカップラ４の出力信号を伝送に適した水
準に増幅し、第３光アイソレータ８を通して伝送する。
ＤＭカップラ４で波長９８０ｎｍのポンプ光と波長分割
多重化されて第２ＥＤＦ５に入力される。第２ＥＤＦ５
は、第２ＷＤＭカップラ４の出力信号を伝送に適した水
準に増幅し、第３光アイソレータ８を通して伝送する。
【００１９】本例の多段光ファイバ増幅器は２段構成
で、第１増幅段のＥＤＦ２の長さは１４ｍ、第２増幅段
のＥＤＦ５の長さは２２ｍであり、各段の入力信号は波
長９８０ｎｍのポンプ光によって３０ｍＷに前方向ポン
ピング（励起）される。
で、第１増幅段のＥＤＦ２の長さは１４ｍ、第２増幅段
のＥＤＦ５の長さは２２ｍであり、各段の入力信号は波
長９８０ｎｍのポンプ光によって３０ｍＷに前方向ポン
ピング（励起）される。
【００２０】第１増幅段のＥＤＦ２と第２増幅段のＥＤ
Ｆ５との間に同期化エタロンフィルタ３と光アイソレー
タ７を挿入することにより、ＡＳＥノイズを低減して増
幅器の性能向上が図れる。光ファイバ増幅器内に光アイ
ソレータを挿入して逆進（backward-traveling）ＡＳＥ
ノイズを取り除き、光ファイバ増幅器の性能を向上させ
る方法は広く用いられているが、本例のようにエタロン
フィルタ３の前に挿入された光アイソレータ７は、逆進
ＡＳＥノイズを取り除く他に、フィルタによる反射を抑
制する機能ももつ。光アイソレータ７の次に位置するエ
タロンフィルタ３は、フィルタの伝達特性により、第１
ＥＤＦ２で生ずるＡＳＥノイズを低減する。
Ｆ５との間に同期化エタロンフィルタ３と光アイソレー
タ７を挿入することにより、ＡＳＥノイズを低減して増
幅器の性能向上が図れる。光ファイバ増幅器内に光アイ
ソレータを挿入して逆進（backward-traveling）ＡＳＥ
ノイズを取り除き、光ファイバ増幅器の性能を向上させ
る方法は広く用いられているが、本例のようにエタロン
フィルタ３の前に挿入された光アイソレータ７は、逆進
ＡＳＥノイズを取り除く他に、フィルタによる反射を抑
制する機能ももつ。光アイソレータ７の次に位置するエ
タロンフィルタ３は、フィルタの伝達特性により、第１
ＥＤＦ２で生ずるＡＳＥノイズを低減する。
【００２１】このような方法で第１ＥＤＦ１の増幅段で
生ずるＡＳＥノイズを低減し、第２ＥＤＦ２の第２増幅
段でポンプ光による増幅が効率的に行われ、光ファイバ
増幅器の性能が向上する。
生ずるＡＳＥノイズを低減し、第２ＥＤＦ２の第２増幅
段でポンプ光による増幅が効率的に行われ、光ファイバ
増幅器の性能が向上する。
【００２２】図２は同期化エタロンフィルタ３の伝達特
性曲線であって、一定間隔、即ちＦＳＲの一定周期を有
する共振周波数が示してある。この共振周波数は、レー
ザの標準周波数と一致して安定したＷＤＭシステムで容
易に用いることができる。つまり同期化エタロンフィル
タ３は、通過帯域と一致するＷＤＭ信号を通過させ、伝
達特性によってＡＳＥノイズを取り除く。本例のエタロ
ンフィルタ３のＦＳＲは１００ＧＨｚであり、ファイン
ネス（finess）はほぼ５であり、挿入損失は２．４ｄＢ
である。
性曲線であって、一定間隔、即ちＦＳＲの一定周期を有
する共振周波数が示してある。この共振周波数は、レー
ザの標準周波数と一致して安定したＷＤＭシステムで容
易に用いることができる。つまり同期化エタロンフィル
タ３は、通過帯域と一致するＷＤＭ信号を通過させ、伝
達特性によってＡＳＥノイズを取り除く。本例のエタロ
ンフィルタ３のＦＳＲは１００ＧＨｚであり、ファイン
ネス（finess）はほぼ５であり、挿入損失は２．４ｄＢ
である。
【００２３】図３は、本例の光ファイバ増幅器
（‘●’）、増幅段間に光アイソレータのみを用いた光
ファイバ増幅器（‘▲’）、増幅段間に同期化エタロン
フィルタのみを用いた光ファイバ増幅器（‘■’）の性
能を比較したものである。図３において、上方の折れ線
は入力パワーに対する出力パワーを示し、下方の折れ線
は出力時のノイズ指数を示しており、３種類の光ファイ
バ増幅器の入力光信号を変化させ、出力パワー及びノイ
ズ指数を測定している。その時の入力光信号の波長は１
５４９．１ｎｍとした。この結果、本例の光ファイバ増
幅器の小信号利得（small Signal gain）とノイズ指数
は、入力が−４０ｄＢｍのとき、各々４２．１ｄＢ及び
３．８ｄＢと測定された。
（‘●’）、増幅段間に光アイソレータのみを用いた光
ファイバ増幅器（‘▲’）、増幅段間に同期化エタロン
フィルタのみを用いた光ファイバ増幅器（‘■’）の性
能を比較したものである。図３において、上方の折れ線
は入力パワーに対する出力パワーを示し、下方の折れ線
は出力時のノイズ指数を示しており、３種類の光ファイ
バ増幅器の入力光信号を変化させ、出力パワー及びノイ
ズ指数を測定している。その時の入力光信号の波長は１
５４９．１ｎｍとした。この結果、本例の光ファイバ増
幅器の小信号利得（small Signal gain）とノイズ指数
は、入力が−４０ｄＢｍのとき、各々４２．１ｄＢ及び
３．８ｄＢと測定された。
【００２４】本結果からわかるように、本発明の光ファ
イバ増幅器は光アイソレータだけを用いた光ファイバ増
幅器に比べて小信号利得が３．２ｄＢ、ノイズ指数が
０．６ｄＢ向上している。光ファイバ増幅器の性能を示
すパラメータの一つであるダイナミックレンジ（dynami
c range）は、入力パワーの変化による光ファイバ増幅
器の出力パワーの変化を示し、３ｄＢ減少する入力パワ
ーによって飽和出力パワーが定義される。広いダイナミ
ックレンジを有する光ファイバ増幅器は、入力パワーの
変化にも拘わらず一定した出力パワーを提供することに
よって、システムの信頼性を向上させる。
イバ増幅器は光アイソレータだけを用いた光ファイバ増
幅器に比べて小信号利得が３．２ｄＢ、ノイズ指数が
０．６ｄＢ向上している。光ファイバ増幅器の性能を示
すパラメータの一つであるダイナミックレンジ（dynami
c range）は、入力パワーの変化による光ファイバ増幅
器の出力パワーの変化を示し、３ｄＢ減少する入力パワ
ーによって飽和出力パワーが定義される。広いダイナミ
ックレンジを有する光ファイバ増幅器は、入力パワーの
変化にも拘わらず一定した出力パワーを提供することに
よって、システムの信頼性を向上させる。
【００２５】本例の光ファイバ増幅器のダイナミックレ
ンジは、従来の光ファイバ増幅器に比べて約５ｄＢ向上
したことが判る。本発明の光ファイバ増幅器の飽和出力
パワーは１３．５ｄＢｍであって、光アイソレータだけ
を用いた場合とほぼ同じである。即ち、増幅段間に同期
化エタロンフィルタ３をさらに追加しても出力パワーは
減少しない。同期化エタロンフィルタのみを用いて作ら
れた光ファイバ増幅器は、光アイソレータだけを用いた
光ファイバ増幅器に比べて小信号利得は３．２ｄＢ減少
し、ノイズ指数は１．４ｄＢ増加する。これは残存する
逆進ＡＳＥノイズが、第１増幅段光ファイバのエルビウ
ム密度の反転（inversion）を減らすからである。
ンジは、従来の光ファイバ増幅器に比べて約５ｄＢ向上
したことが判る。本発明の光ファイバ増幅器の飽和出力
パワーは１３．５ｄＢｍであって、光アイソレータだけ
を用いた場合とほぼ同じである。即ち、増幅段間に同期
化エタロンフィルタ３をさらに追加しても出力パワーは
減少しない。同期化エタロンフィルタのみを用いて作ら
れた光ファイバ増幅器は、光アイソレータだけを用いた
光ファイバ増幅器に比べて小信号利得は３．２ｄＢ減少
し、ノイズ指数は１．４ｄＢ増加する。これは残存する
逆進ＡＳＥノイズが、第１増幅段光ファイバのエルビウ
ム密度の反転（inversion）を減らすからである。
【００２６】しかし、入力光信号が大きい場合、例えば
−２０ｄＢｍより大きい場合は、ＡＳＥノイズが信号そ
のものによって抑制されるため、逆進ＡＳＥノイズによ
る影響が減少する。従って、用途に応じて、アイソレー
タに代わって同期化エタロンフィルタを用いて２段光フ
ァイバ増幅器を構成しても良い。
−２０ｄＢｍより大きい場合は、ＡＳＥノイズが信号そ
のものによって抑制されるため、逆進ＡＳＥノイズによ
る影響が減少する。従って、用途に応じて、アイソレー
タに代わって同期化エタロンフィルタを用いて２段光フ
ァイバ増幅器を構成しても良い。
【００２７】図４は本例の光ファイバ増幅器の、ＷＤＭ
信号に対する出力スペクトルである。５ｄＢ／Ｄは１目
盛り当たり値が５ｄＢであることを意味し、Ｒｅｓ０．
２ｎｍは測定装備の解像度を０．２ｎｍに設定したこと
を意味する。そして、ＷＤＭ信号の波長は１５４９．１
ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５２．３ｎｍ、１５５
３．９ｎｍであり、チャネル間の間隔は２００ＧＨｚで
ある。このＷＤＭ信号の波長は、同期化エタロンフィル
タ３の共振周波数と一致する。ＷＤＭ入力光信号が各チ
ャネル当たり−２２ｄＢｍの場合、各チャネルの出力パ
ワーは６．９±０．２ｄＢｍと、ほぼ同じである。ま
た、ＡＳＥノイズは同期化エタロンフィルタの伝達特性
によって取り除かれたことがわかる。
信号に対する出力スペクトルである。５ｄＢ／Ｄは１目
盛り当たり値が５ｄＢであることを意味し、Ｒｅｓ０．
２ｎｍは測定装備の解像度を０．２ｎｍに設定したこと
を意味する。そして、ＷＤＭ信号の波長は１５４９．１
ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５２．３ｎｍ、１５５
３．９ｎｍであり、チャネル間の間隔は２００ＧＨｚで
ある。このＷＤＭ信号の波長は、同期化エタロンフィル
タ３の共振周波数と一致する。ＷＤＭ入力光信号が各チ
ャネル当たり−２２ｄＢｍの場合、各チャネルの出力パ
ワーは６．９±０．２ｄＢｍと、ほぼ同じである。ま
た、ＡＳＥノイズは同期化エタロンフィルタの伝達特性
によって取り除かれたことがわかる。
【００２８】図５は、本例の光ファイバ増幅器と光アイ
ソレータのみを用いた光ファイバ増幅器とについて、Ｗ
ＤＭ信号の入力パワーと出力パワーの関係を示す。ＷＤ
Ｍ信号は１５４９．１ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５
２．３ｎｍ、１５５３．９ｎｍの波長を有し、実線で示
す折れ線は本例の光ファイバ増幅器の出力パワーを示
し、点線で示す折れ線は光アイソレータのみを用いた光
ファイバ増幅器の出力パワーを示す。
ソレータのみを用いた光ファイバ増幅器とについて、Ｗ
ＤＭ信号の入力パワーと出力パワーの関係を示す。ＷＤ
Ｍ信号は１５４９．１ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５
２．３ｎｍ、１５５３．９ｎｍの波長を有し、実線で示
す折れ線は本例の光ファイバ増幅器の出力パワーを示
し、点線で示す折れ線は光アイソレータのみを用いた光
ファイバ増幅器の出力パワーを示す。
【００２９】チャネル当たりの入力パワーが−４２ｄＢ
ｍ〜−１７ｄＢｍまで変化する時、本例の光ファイバ増
幅器のダイナミックレンジ（〜２０ｄＢ）は、光アイソ
レータだけを用いた場合（〜１５ｄＢ）に比べて約５ｄ
Ｂ向上する。さらに、入力パワー変化（−４２ｄＢｍ〜
−１７ｄＢｍ）の影響は、本例の光ファイバ増幅器でチ
ャネル間の最大パワー変化量が０．８ｄＢであり、光ア
イソレータだけを用いた場合の１．４ｄＢに比べてその
変化量が少ない。このような結果から、本例の光ファイ
バ増幅器はＷＤＭシステムに従来よりはるかに適してい
るといえる。
ｍ〜−１７ｄＢｍまで変化する時、本例の光ファイバ増
幅器のダイナミックレンジ（〜２０ｄＢ）は、光アイソ
レータだけを用いた場合（〜１５ｄＢ）に比べて約５ｄ
Ｂ向上する。さらに、入力パワー変化（−４２ｄＢｍ〜
−１７ｄＢｍ）の影響は、本例の光ファイバ増幅器でチ
ャネル間の最大パワー変化量が０．８ｄＢであり、光ア
イソレータだけを用いた場合の１．４ｄＢに比べてその
変化量が少ない。このような結果から、本例の光ファイ
バ増幅器はＷＤＭシステムに従来よりはるかに適してい
るといえる。
【００３０】一方、本例の光ファイバ増幅器に用いられ
る同期化エタロンフィルタ３の３ｄＢ帯域幅は２０ＧＨ
ｚであって、２．５Ｇｂ／ｓ級の信号伝送には十分に広
い帯域幅である。従って、ＷＤＭ信号の波長がフィルタ
の共振周波数と一致すると、フィルタによる受信感度の
劣化を無視できる。
る同期化エタロンフィルタ３の３ｄＢ帯域幅は２０ＧＨ
ｚであって、２．５Ｇｂ／ｓ級の信号伝送には十分に広
い帯域幅である。従って、ＷＤＭ信号の波長がフィルタ
の共振周波数と一致すると、フィルタによる受信感度の
劣化を無視できる。
【００３１】これを確認するために、本例の光ファイバ
増幅器の性能を測定した。この測定では、４個の波長分
割多重化した光源をＬｉＮｂＯ３変調器により同時に変
調した後、１３ｋｍの単一モード光ファイバを通して伝
送し、この信号を本例の増幅器を用いて増幅し、減衰し
た後に帯域通過フィルタを用いて復調するようにしてい
る。そして、この復調した信号をＡＰＤ（Avalanche Ph
otodiode）受信器で受信してビットエラー率（ＢＥＲ：
Bit Error Rate）を測定したものが図６である。ＷＤＭ
信号は１５４９．１ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５
２．３ｎｍ、１５５３．９ｎｍの波長を有する。４チャ
ネルの受信感度は、１０−９のビットエラー率で−３４
±０．１ｄＢｍである。このように、本例の光ファイバ
増幅器のフィルタによる受信感度の劣化は無視できる程
度であることがわかる。
増幅器の性能を測定した。この測定では、４個の波長分
割多重化した光源をＬｉＮｂＯ３変調器により同時に変
調した後、１３ｋｍの単一モード光ファイバを通して伝
送し、この信号を本例の増幅器を用いて増幅し、減衰し
た後に帯域通過フィルタを用いて復調するようにしてい
る。そして、この復調した信号をＡＰＤ（Avalanche Ph
otodiode）受信器で受信してビットエラー率（ＢＥＲ：
Bit Error Rate）を測定したものが図６である。ＷＤＭ
信号は１５４９．１ｎｍ、１５５０．７ｎｍ、１５５
２．３ｎｍ、１５５３．９ｎｍの波長を有する。４チャ
ネルの受信感度は、１０−９のビットエラー率で−３４
±０．１ｄＢｍである。このように、本例の光ファイバ
増幅器のフィルタによる受信感度の劣化は無視できる程
度であることがわかる。
【００３２】本例の光ファイバ増幅器を、長距離伝送シ
ステムや光ネットワークなどで多数接続して使用する場
合、フィルタの帯域幅は著しく減少する。従って、フィ
ルタの３ｄＢ帯域幅を伝送速度に対して十分に広く設定
する必要がある。例えば、２．５Ｇｂ／ｓ級の光信号を
劣化無しに伝送するために、約４倍の帯域幅（１０ＧＨ
ｚ）が求められる場合、本例の光ファイバ増幅器を１０
個使用するためには、各光ファイバ増幅器のフィルタの
帯域幅は３７ＧＨｚ以上となる。ただし、フィルタの帯
域幅と小信号利得の増加量は反比例するので、システム
ごとに最適の３ｄＢ帯域幅を決定するのが重要である。
ステムや光ネットワークなどで多数接続して使用する場
合、フィルタの帯域幅は著しく減少する。従って、フィ
ルタの３ｄＢ帯域幅を伝送速度に対して十分に広く設定
する必要がある。例えば、２．５Ｇｂ／ｓ級の光信号を
劣化無しに伝送するために、約４倍の帯域幅（１０ＧＨ
ｚ）が求められる場合、本例の光ファイバ増幅器を１０
個使用するためには、各光ファイバ増幅器のフィルタの
帯域幅は３７ＧＨｚ以上となる。ただし、フィルタの帯
域幅と小信号利得の増加量は反比例するので、システム
ごとに最適の３ｄＢ帯域幅を決定するのが重要である。
【００３３】図７は、同期化エタロンフィルタを用いた
両方向光ファイバ増幅器のブロック図である。
両方向光ファイバ増幅器のブロック図である。
【００３４】両方向光ファイバ増幅器では、光信号が両
方向に進行しながら増幅されるため、光アイソレータは
使用できない。従って、レイリーバックスキャッタリン
グ（Rayleigh back scattering）と反射によって発生す
る逆方向信号によって増幅器の利得が制限され、位相ノ
イズが強度ノイズに変換されて受信感度の劣化を発生さ
せる。これを防止するために、光サーキュレータ１２，
１５を用いて異なる方向に進行する光信号の経路を分離
した後、分離した経路内に光アイソレータや光ファイバ
グレーティングを用いる。
方向に進行しながら増幅されるため、光アイソレータは
使用できない。従って、レイリーバックスキャッタリン
グ（Rayleigh back scattering）と反射によって発生す
る逆方向信号によって増幅器の利得が制限され、位相ノ
イズが強度ノイズに変換されて受信感度の劣化を発生さ
せる。これを防止するために、光サーキュレータ１２，
１５を用いて異なる方向に進行する光信号の経路を分離
した後、分離した経路内に光アイソレータや光ファイバ
グレーティングを用いる。
【００３５】一方、図７に示すように、同期化エタロン
フィルタ１３，１４を用いて逆方向信号を抑制すると、
構成が簡素化される。即ち、異なる経路内に用いられた
エタロンフィルタ１３，１４の共振周波数を異なる値に
調整することによって、一方向の信号はそのまま通過さ
せ、その逆方向の信号は遮断することができる。例え
ば、一方向にはｆ１とｆ３の周波数だけを通過させるエ
タロンフィルタ１３を用い、別の方向にはｆ２とｆ４の
周波数だけを通過させるエタロンフィルタ１４を用い
て、逆の方向に進行する信号を遮断することができる。
フィルタ１３，１４を用いて逆方向信号を抑制すると、
構成が簡素化される。即ち、異なる経路内に用いられた
エタロンフィルタ１３，１４の共振周波数を異なる値に
調整することによって、一方向の信号はそのまま通過さ
せ、その逆方向の信号は遮断することができる。例え
ば、一方向にはｆ１とｆ３の周波数だけを通過させるエ
タロンフィルタ１３を用い、別の方向にはｆ２とｆ４の
周波数だけを通過させるエタロンフィルタ１４を用い
て、逆の方向に進行する信号を遮断することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明により、帯域の制限のない高利
得、低ノイズ指数、ハイパワーの光ファイバ増幅器が得
られる。この光ファイバ増幅器はＷＤＭシステムで幅広
く用いることができる。
得、低ノイズ指数、ハイパワーの光ファイバ増幅器が得
られる。この光ファイバ増幅器はＷＤＭシステムで幅広
く用いることができる。
【図１】本発明に係る２段光ファイバ増幅器のブロック
図。
図。
【図２】図１のエタロンフィルタの伝達特性曲線。
【図３】光ファイバ増幅器の特性を比較したグラフ。
【図４】本発明の光ファイバ増幅器のＷＤＭ入力信号に
対する出力スペクトル。
対する出力スペクトル。
【図５】ＷＤＭ入力パワーの変化による出力パワーのグ
ラフ。
ラフ。
【図６】本発明の光ファイバ増幅器で受信パワーによっ
て測定したビットエラー率のグラフ。
て測定したビットエラー率のグラフ。
【図７】本発明に係る両方向光ファイバ増幅器のブロッ
ク図。
ク図。
１，４ ＷＤＭカップラ ２，５ ＥＤＦ ３，１３，１４ エタロンフィルタ ６，７，８ 光アイソレータ １２，１５ 光サーキュレータ
Claims (4)
- 【請求項１】 ２段以上の増幅段が縦列接続される多段
光ファイバ増幅器において、増幅段間に同期化エタロン
フィルタを備えることを特徴とする多段光ファイバ増幅
器。 - 【請求項２】 エタロンフィルタの共振周波数を、当該
光ファイバ増幅器が設置されるＷＤＭシステムの標準周
波数と一致させる請求項１記載の多段光ファイバ増幅
器。 - 【請求項３】 光信号が入力される第１光アイソレータ
と、該第１光アイソレータの出力信号をポンプ光と波長
分割多重化する第１ＷＤＭカップラと、該第１ＷＤＭカ
ップラの出力信号を増幅する第１ＥＤＦと、該第１ＥＤ
Ｆの出力信号を通す第２光アイソレータと、該第２光ア
イソレータから出力されるＷＤＭ信号を通し、ＡＳＥノ
イズは抑止する同期化エタロンフィルタと、該同期化エ
タロンフィルタの出力信号をポンプ光と波長分割多重化
する第２ＷＤＭカップラと、該第２ＷＤＭカップラの出
力信号を増幅する第２ＥＤＦと、該第２ＥＤＦの出力信
号を通す第３光アイソレータと、を備えることを特徴と
する２段光ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 異なる周波数を有して反対方向に進行す
る第１及び第２光信号をそれぞれ増幅する第１及び第２
増幅光ファイバと、これら第１及び第２増幅光ファイバ
に接続されて前記第１及び第２光信号の経路を分離する
第１及び第２サーキュレータと、該第１及び第２サーキ
ュレータにより分離された第１及び第２光信号の経路上
にそれぞれ配置され、一方向の信号はそのまま通過させ
るとともにその逆方向の光信号は遮断する第１及び第２
エタロンフィルタと、を備えることを特徴とする両方向
光ファイバ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970067400A KR100280968B1 (ko) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 동기화된에탈론필터를이용한광섬유증폭기 |
| KR1997P67400 | 1997-12-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238927A true JPH11238927A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3217037B2 JP3217037B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=19526915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35059698A Expired - Fee Related JP3217037B2 (ja) | 1997-12-10 | 1998-12-10 | 多段光ファイバ増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6181467B1 (ja) |
| JP (1) | JP3217037B2 (ja) |
| KR (1) | KR100280968B1 (ja) |
| CN (1) | CN1101608C (ja) |
| FR (1) | FR2772214B1 (ja) |
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| JP2017183564A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ増幅器および多段光増幅ファイバ構造 |
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| KR100395430B1 (ko) * | 2001-10-29 | 2003-08-21 | 이동한 | 라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치 |
| JP4814943B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2011-11-16 | 富士通株式会社 | データ送信回路、および送信方法 |
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| KR101186687B1 (ko) * | 2008-12-15 | 2012-09-28 | 한국전자통신연구원 | 수동형 광가입자망용 씨앗광 모듈 |
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| JP5699760B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2015-04-15 | 富士通株式会社 | 光増幅装置、光増幅装置の制御方法、光受信局及び光伝送システム |
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