JPH11251671A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH11251671A JPH11251671A JP10325707A JP32570798A JPH11251671A JP H11251671 A JPH11251671 A JP H11251671A JP 10325707 A JP10325707 A JP 10325707A JP 32570798 A JP32570798 A JP 32570798A JP H11251671 A JPH11251671 A JP H11251671A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- 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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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
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- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/293—Signal power control
- H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
- H04B10/2941—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation using an equalising unit, e.g. a filter
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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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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0221—Power control, e.g. to keep the total optical power constant
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長距離伝送のように大きい損失を有するシス
テムにおいて相異なる波長の光信号をそれぞれ異なる位
置で反射し、利得媒体により増幅することによりパワー
同等化を可能にする光増幅器を提供する。 【解決手段】 本発明に係る光増幅器は、ポンピング光
源と、前記ポンピング光源で生成されたポンピング光に
より複数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバー
と、前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイ
バーで増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特
定の波長の光信号を反射させる複数の格子とを含むこと
を特徴とし、前記チャンネル別の光信号のパワーが異な
る場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる増
幅利得で増幅し反射することによりチャンネル別光信号
のパワーを等しくする。
テムにおいて相異なる波長の光信号をそれぞれ異なる位
置で反射し、利得媒体により増幅することによりパワー
同等化を可能にする光増幅器を提供する。 【解決手段】 本発明に係る光増幅器は、ポンピング光
源と、前記ポンピング光源で生成されたポンピング光に
より複数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバー
と、前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイ
バーで増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特
定の波長の光信号を反射させる複数の格子とを含むこと
を特徴とし、前記チャンネル別の光信号のパワーが異な
る場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる増
幅利得で増幅し反射することによりチャンネル別光信号
のパワーを等しくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光増幅器に係り、さ
らに詳細には、波長が相異なる光信号のパワーを等しく
する光増幅器に関する。
らに詳細には、波長が相異なる光信号のパワーを等しく
する光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光増幅器（Optical Amplifiers：OAs）
は、将来の通信システムにおいて広く利用されることが
予測されている。特に、エルビウムドーピング光ファイ
バー増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifiers；以下EDF
Aと称する）は現在でも使用されている。EDFAは大量の
データが一本の光ファイバーを介して再生（regenerati
on）されることなく長距離に亘って伝送される時、長距
離伝送による光信号の減衰を食い止めるために、周期的
に光信号を増幅するために使用される。
は、将来の通信システムにおいて広く利用されることが
予測されている。特に、エルビウムドーピング光ファイ
バー増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifiers；以下EDF
Aと称する）は現在でも使用されている。EDFAは大量の
データが一本の光ファイバーを介して再生（regenerati
on）されることなく長距離に亘って伝送される時、長距
離伝送による光信号の減衰を食い止めるために、周期的
に光信号を増幅するために使用される。
【０００３】しかしながら、かかる長距離伝送による光
信号の周期的な増幅を行う時には、いくつかの問題、例
えば、分散（dispersion）等の問題が生じる。波長分割
マルチプレキシング（wavelength division multiplexi
ng；以下WDMと称する）はこの問題の一部を克服できる
方法として利用されている。WDM方式は、大量のデータ
を相異なる波長を有する多数のキャリア（carrier）に
乗せたうえで伝送するため、伝送速度及び容量が増加す
るという利点がある。
信号の周期的な増幅を行う時には、いくつかの問題、例
えば、分散（dispersion）等の問題が生じる。波長分割
マルチプレキシング（wavelength division multiplexi
ng；以下WDMと称する）はこの問題の一部を克服できる
方法として利用されている。WDM方式は、大量のデータ
を相異なる波長を有する多数のキャリア（carrier）に
乗せたうえで伝送するため、伝送速度及び容量が増加す
るという利点がある。
【０００４】一つの光キャリアが一つのチャンネルを示
すとすれば、信号の強度を示す光パワーはチャンネルが
異なるときは異なって展開されることがある。特に、光
増幅器において信号が減衰されたり繰り返し再増幅され
たりするとき、あるいは信号が光ネットワークから他の
経路へ進むときには、かかるパワー差は激しくなること
がある。このパワー差は以下の理由で生じる。 （１）チャンネルが異なると、利得が変わりうる。EDFA
などのように光増幅器の利得レベルが均一に拡張され
（homogeneously broadening；すなわち、全てのイオン
が利得媒体内において理想的な原子位置を埋めることで
あって、スターク効果（Stark effect）により各イオン
が理想的なエネルギー準位に分岐されることをいう）変
わるとき、波長が異なると、それにより利得レベルも大
きさが異なってくるといった問題がある。しかも、利得
水準は時間により変わるために、光増幅器がいかなる利
得水準で動作するかは分かりづらく、場合によっては不
可能なこともある。ただし、動作条件と無関係に利得が
平坦化したり均一化したEDFAを含めて今まで波長に関係
なく利得が平坦化し、チャンネルが変わっても利得が等
しくなる均一化したEDFAは存在している。しかしなが
ら、利得が完全に平坦化したり同じになることはない。
多数の光増幅器が連結され設けられているシステムにお
いてはチャンネル間利得差がたとえ小さくても、システ
ムに損失を与えることがあり、重大なパワー差を招くこ
とがある。
すとすれば、信号の強度を示す光パワーはチャンネルが
異なるときは異なって展開されることがある。特に、光
増幅器において信号が減衰されたり繰り返し再増幅され
たりするとき、あるいは信号が光ネットワークから他の
経路へ進むときには、かかるパワー差は激しくなること
がある。このパワー差は以下の理由で生じる。 （１）チャンネルが異なると、利得が変わりうる。EDFA
などのように光増幅器の利得レベルが均一に拡張され
（homogeneously broadening；すなわち、全てのイオン
が利得媒体内において理想的な原子位置を埋めることで
あって、スターク効果（Stark effect）により各イオン
が理想的なエネルギー準位に分岐されることをいう）変
わるとき、波長が異なると、それにより利得レベルも大
きさが異なってくるといった問題がある。しかも、利得
水準は時間により変わるために、光増幅器がいかなる利
得水準で動作するかは分かりづらく、場合によっては不
可能なこともある。ただし、動作条件と無関係に利得が
平坦化したり均一化したEDFAを含めて今まで波長に関係
なく利得が平坦化し、チャンネルが変わっても利得が等
しくなる均一化したEDFAは存在している。しかしなが
ら、利得が完全に平坦化したり同じになることはない。
多数の光増幅器が連結され設けられているシステムにお
いてはチャンネル間利得差がたとえ小さくても、システ
ムに損失を与えることがあり、重大なパワー差を招くこ
とがある。
【０００５】（2）増幅器間の損失などによる信号減衰
はチャンネルによって変わりうる。これもまた重大なパ
ワー差を招く。また増幅に関連して減衰も時間によって
変わることがあり、かかる減衰の変化は予測し得ない方
法によりチャンネルまたは波長によって互いに異なって
くる。
はチャンネルによって変わりうる。これもまた重大なパ
ワー差を招く。また増幅に関連して減衰も時間によって
変わることがあり、かかる減衰の変化は予測し得ない方
法によりチャンネルまたは波長によって互いに異なって
くる。
【０００６】以上のように、様々な動作条件下でいくつ
かの相異なる波長における利得と減衰が同時にマッチン
グされることは極めて困難である（これとは反対に、単
一波長システムにおいて、上記した利得と減衰とのマッ
チングは損失が光増幅器から利用可能な利得を超過しな
い限り特定波長において自動で生じる）。これはいくつ
かの理由、例えば、接続減少（splice degradation）、
伝送経路上におけるパワー分配器やまたは他の光素子の
結合、分散補償光ファイバーの結合、そして増加された
マイクロ-ベンディング（micro-bending）損失などの理
由で増幅器間の減衰が波長によって相異って現れるの
で、特に利得と減衰とが同時にマッチングされることは
難しい。波長によって信号パワーの損失が変わるので、
信号パワーを予測するのが確実でないとの観点からみる
とき、増幅器間の損失が変わると、EDFAなどのように均
一に拡張された増幅器で利得の平坦化を確実にするとい
うことは事実上不可能である。
かの相異なる波長における利得と減衰が同時にマッチン
グされることは極めて困難である（これとは反対に、単
一波長システムにおいて、上記した利得と減衰とのマッ
チングは損失が光増幅器から利用可能な利得を超過しな
い限り特定波長において自動で生じる）。これはいくつ
かの理由、例えば、接続減少（splice degradation）、
伝送経路上におけるパワー分配器やまたは他の光素子の
結合、分散補償光ファイバーの結合、そして増加された
マイクロ-ベンディング（micro-bending）損失などの理
由で増幅器間の減衰が波長によって相異って現れるの
で、特に利得と減衰とが同時にマッチングされることは
難しい。波長によって信号パワーの損失が変わるので、
信号パワーを予測するのが確実でないとの観点からみる
とき、増幅器間の損失が変わると、EDFAなどのように均
一に拡張された増幅器で利得の平坦化を確実にするとい
うことは事実上不可能である。
【０００７】利得と損失とが常に全てのチャンネルに対
しバランスを取っているとしても、すなわち、全てのチ
ャンネルに対し利得と損失との合計が0dBとなっても、
これにより全てのチャンネルでパワーが同一になること
はない。その理由は以下の通りである。
しバランスを取っているとしても、すなわち、全てのチ
ャンネルに対し利得と損失との合計が0dBとなっても、
これにより全てのチャンネルでパワーが同一になること
はない。その理由は以下の通りである。
【０００８】（1）システムへ印加される信号パワーは
波長が異なると変わることがある。
波長が異なると変わることがある。
【０００９】（2）複雑なネットワークにおいてルーチ
ング（routing）により、各チャンネルはそれぞれ別の
経路を通過する。そこで、各チャンネルに対しいかなる
形態であってもパワー制御がなされないと、チャンネル
が再結合される時にチャンネルのパワーは大部分別にな
る。
ング（routing）により、各チャンネルはそれぞれ別の
経路を通過する。そこで、各チャンネルに対しいかなる
形態であってもパワー制御がなされないと、チャンネル
が再結合される時にチャンネルのパワーは大部分別にな
る。
【００１０】（3）同調可能な光学タップ（tap）を使用
すれば、タップは予測し得ない方法により選択的にチャ
ンネルのパワーを減衰させる。
すれば、タップは予測し得ない方法により選択的にチャ
ンネルのパワーを減衰させる。
【００１１】多くの応用例において、光増幅器が相異な
るチャンネル間の利得を等しくするよりは、パワーを同
じに（自動パワー等化）する方がよい。さらに、パワー
差は少なくともある範囲内で保たれるべきである。とい
うのは、その範囲を外れる低い入力パワーを有するある
チャンネルの利得がその範囲内のチャンネルの利得より
も高くなければならないからである。
るチャンネル間の利得を等しくするよりは、パワーを同
じに（自動パワー等化）する方がよい。さらに、パワー
差は少なくともある範囲内で保たれるべきである。とい
うのは、その範囲を外れる低い入力パワーを有するある
チャンネルの利得がその範囲内のチャンネルの利得より
も高くなければならないからである。
【００１２】現在商業的に利用可能なEDFAはWDMチャン
ネル間パワー差を同等化し得ない。この理由は、EDFA利
得が室内温度（常温）で均一に拡張されるからである。
その結果、一本の波長における利得は全ての他の波長に
おける利得と関連してほぼ同一になる。したがって、必
ずしもパワーの大きいチャンネルの利得がパワーの小さ
いチャンネルの利得より小さいとは言えない。すなわ
ち、利得はチャンネルの波長に依存的である。これとは
反対に、不均一に拡張（inhomogeneously broadening、
各レージングイオンに対しスターク分枝が変わることを
いう）された増幅器において、ある波長における利得は
全ての他の波長における利得と部分的に非依存的であ
る。長距離WDMにおいて、他の波長における利得がある
程度影響されないとするとき、もしある波長において信
号パワーが大きくなるならば、その波長における信号利
得は減少するはずである。これを利得圧縮（gain compr
ession）または利得飽和（gain saturation）という。
一方、前記ある波長に代えて他の波長における利得を圧
縮する強い信号があれば、前記ある波長における利得は
高い利得をそのまま保つ。一般に、WDM間パワー差を同
等化するには以下の方法が使用される。
ネル間パワー差を同等化し得ない。この理由は、EDFA利
得が室内温度（常温）で均一に拡張されるからである。
その結果、一本の波長における利得は全ての他の波長に
おける利得と関連してほぼ同一になる。したがって、必
ずしもパワーの大きいチャンネルの利得がパワーの小さ
いチャンネルの利得より小さいとは言えない。すなわ
ち、利得はチャンネルの波長に依存的である。これとは
反対に、不均一に拡張（inhomogeneously broadening、
各レージングイオンに対しスターク分枝が変わることを
いう）された増幅器において、ある波長における利得は
全ての他の波長における利得と部分的に非依存的であ
る。長距離WDMにおいて、他の波長における利得がある
程度影響されないとするとき、もしある波長において信
号パワーが大きくなるならば、その波長における信号利
得は減少するはずである。これを利得圧縮（gain compr
ession）または利得飽和（gain saturation）という。
一方、前記ある波長に代えて他の波長における利得を圧
縮する強い信号があれば、前記ある波長における利得は
高い利得をそのまま保つ。一般に、WDM間パワー差を同
等化するには以下の方法が使用される。
【００１３】（１）利得媒体、すなわちEDFを極めて低
い温度で冷却する方法である。EDFを液化窒素温度で冷
却することにより、エルビウム利得を本質的に不均一に
拡張させることができる。これは、エルビウムの均一な
線幅（linewidth）を減少させる。この方法は、WDMチャ
ンネル間パワーの同等化を得られるが、冷却するために
必要な付加的な装置が複雑であるという欠点がある。
い温度で冷却する方法である。EDFを液化窒素温度で冷
却することにより、エルビウム利得を本質的に不均一に
拡張させることができる。これは、エルビウムの均一な
線幅（linewidth）を減少させる。この方法は、WDMチャ
ンネル間パワーの同等化を得られるが、冷却するために
必要な付加的な装置が複雑であるという欠点がある。
【００１４】（２）エルビウム利得を本質的に均一に拡
張したまま残すことができ、EDFAの他の部分において他
の信号波長を増幅することにより、全体的に不均一に利
得を拡張させることができる。これにより、EDFを室内
温度で作動させることができる。この一例として、二重
コア（twin-core EDFA）を使用する方法がある。この方
法は、利得媒体の各点または全ての点が支配的に均一に
拡張されているとしても、他の波長が通過する経路を空
間的に分離させることにより、利得媒体が全体的には効
率よく不均一に拡張されるようにするのである。しかし
ながら、この方法もいくつかの欠点がある。二重コアED
FAは単一コアEDFAよりもさらに多くの雑音を生じさせ、
望ましくない偏光（polarization）依存性をおこすとと
もに、パワーの相当量が損失される。しかも、二重コア
光ファイバーを製造するうえでも無理である。
張したまま残すことができ、EDFAの他の部分において他
の信号波長を増幅することにより、全体的に不均一に利
得を拡張させることができる。これにより、EDFを室内
温度で作動させることができる。この一例として、二重
コア（twin-core EDFA）を使用する方法がある。この方
法は、利得媒体の各点または全ての点が支配的に均一に
拡張されているとしても、他の波長が通過する経路を空
間的に分離させることにより、利得媒体が全体的には効
率よく不均一に拡張されるようにするのである。しかし
ながら、この方法もいくつかの欠点がある。二重コアED
FAは単一コアEDFAよりもさらに多くの雑音を生じさせ、
望ましくない偏光（polarization）依存性をおこすとと
もに、パワーの相当量が損失される。しかも、二重コア
光ファイバーを製造するうえでも無理である。
【００１５】（3）波長選択結合器（wavelength select
ive coupler）を介してチャンネルを分割し、各EDFを介
して増幅する方法である。したがってチャンネルの利得
が互いに分離でき、これは不均一な拡張に相当する。し
かしながら、この方法も増幅器が一層複雑化し、ポンプ
パワーが効率良く使用されないといった欠点がある。
ive coupler）を介してチャンネルを分割し、各EDFを介
して増幅する方法である。したがってチャンネルの利得
が互いに分離でき、これは不均一な拡張に相当する。し
かしながら、この方法も増幅器が一層複雑化し、ポンプ
パワーが効率良く使用されないといった欠点がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する技術的課題は、長距離伝送のように大きい損失を有
するシステムにおいて、WDMチャンネル間パワー差を同
等化して低損失の長距離伝送が可能のように相異なる波
長の光信号がそれぞれ別の位置で反射され、利得媒体に
より増幅され飽和状態で作動する光増幅器を提供するこ
とにある。
する技術的課題は、長距離伝送のように大きい損失を有
するシステムにおいて、WDMチャンネル間パワー差を同
等化して低損失の長距離伝送が可能のように相異なる波
長の光信号がそれぞれ別の位置で反射され、利得媒体に
より増幅され飽和状態で作動する光増幅器を提供するこ
とにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を解決す
るために、本発明に係る光増幅器は、ポンピング光源
と、前記ポンピング光源で生成されたポンピング光によ
り複数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバー
と、前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイ
バーで増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特
定波長の光信号を反射させる複数の格子とを含むことを
特徴とし、前記チャンネル別の光信号のパワーが異なる
場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる増幅
利得で増幅し反射することによりチャンネル別の光信号
のパワーを等しくする。
るために、本発明に係る光増幅器は、ポンピング光源
と、前記ポンピング光源で生成されたポンピング光によ
り複数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバー
と、前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイ
バーで増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特
定波長の光信号を反射させる複数の格子とを含むことを
特徴とし、前記チャンネル別の光信号のパワーが異なる
場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる増幅
利得で増幅し反射することによりチャンネル別の光信号
のパワーを等しくする。
【００１８】前記技術的課題を解決するために、本発明
に係る光増幅器は、ポンピング光源と、前記ポンピング
光源で生成されるポンピング光により連続スペクトルの
光信号を増幅する光ファイバーと、前記増幅された連続
スペクトルの光信号を各波長により相異なる位置で反射
させ前記光ファイバー増幅器へ出力するチャープ格子と
を含むことを特徴とし、前記連続スペクトル光信号のパ
ワーが波長によって異なる場合、前記光信号を相異なる
位置において相異なる増幅利得で増幅し反射することに
より前記光信号のパワーを等しくする。
に係る光増幅器は、ポンピング光源と、前記ポンピング
光源で生成されるポンピング光により連続スペクトルの
光信号を増幅する光ファイバーと、前記増幅された連続
スペクトルの光信号を各波長により相異なる位置で反射
させ前記光ファイバー増幅器へ出力するチャープ格子と
を含むことを特徴とし、前記連続スペクトル光信号のパ
ワーが波長によって異なる場合、前記光信号を相異なる
位置において相異なる増幅利得で増幅し反射することに
より前記光信号のパワーを等しくする。
【００１９】前記技術的課題を解決するために、本発明
に係る光増幅器は、複数の波長の光信号を波長によって
相異なる位置で増幅し反射させる第1の光増幅部と、複
数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で増幅し
反射させ、前記波長による増幅及び反射位置が前記第1
の光増幅器と異なる第2の光増幅部と、入力される光信
号を前記第1の光増幅器へ出力し、前記第1の光増幅器か
ら反射される光信号を前記第2の光増幅器へ出力すると
ともに、前記第2の光増幅器から反射される光信号を伝
送路へ出力する光サーキュレータとを含むことを特徴と
する。
に係る光増幅器は、複数の波長の光信号を波長によって
相異なる位置で増幅し反射させる第1の光増幅部と、複
数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で増幅し
反射させ、前記波長による増幅及び反射位置が前記第1
の光増幅器と異なる第2の光増幅部と、入力される光信
号を前記第1の光増幅器へ出力し、前記第1の光増幅器か
ら反射される光信号を前記第2の光増幅器へ出力すると
ともに、前記第2の光増幅器から反射される光信号を伝
送路へ出力する光サーキュレータとを含むことを特徴と
する。
【００２０】前記技術的課題を解決するために、本発明
に係る光増幅器は、第1の光サーキュレータに連結さ
れ、複数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で
増幅し反射させる第1の光増幅部と、複数の波長の光信
号を波長によって相異なる位置で増幅し反射させ、前記
波長による増幅及び反射位置が前記第1の光増幅器と異
なる第2の光増幅部と、前記第1の光サーキュレータから
出力され伝送光ファイバーを介して伝わる前記第1の光
増幅部の出力光信号を前記第2の光増幅部へ出力し、前
記第2の光増幅部から反射される光信号を伝送路へ出力
する第2の光サーキュレータとを含むことを特徴とす
る。
に係る光増幅器は、第1の光サーキュレータに連結さ
れ、複数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で
増幅し反射させる第1の光増幅部と、複数の波長の光信
号を波長によって相異なる位置で増幅し反射させ、前記
波長による増幅及び反射位置が前記第1の光増幅器と異
なる第2の光増幅部と、前記第1の光サーキュレータから
出力され伝送光ファイバーを介して伝わる前記第1の光
増幅部の出力光信号を前記第2の光増幅部へ出力し、前
記第2の光増幅部から反射される光信号を伝送路へ出力
する第2の光サーキュレータとを含むことを特徴とす
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づき本発明
の実施例についてさらに詳細に説明する。
の実施例についてさらに詳細に説明する。
【００２２】図1は、光ファイバー-格子カスケードを備
えた光増幅器の構成図である。図1による光増幅器は、
前置増幅器100、前置フィルター110、光サーキュレータ
120、パワー同等化増幅部130、チャンネルモニター14
0、後置フィルター150及び後置増幅器160を含む。
えた光増幅器の構成図である。図1による光増幅器は、
前置増幅器100、前置フィルター110、光サーキュレータ
120、パワー同等化増幅部130、チャンネルモニター14
0、後置フィルター150及び後置増幅器160を含む。
【００２３】前置増幅器100及び前置フィルター110は、
入力される多チャンネル光信号を増幅して帯域通過フィ
ルタリングを行う。光サーキュレータ120は、増幅され
フィルタリングされた光信号をパワー同等化増幅部130
へ出力し、パワー同等化増幅部130においてパワー同等
化増幅され再入力された光信号を後置フィルター150及
び後置増幅器160へ出力する。後置フィルター150及び後
置増幅器160はパワー同等化した多チャンネル光信号を
帯域通過フィルタリングし増幅する。パワー同等化増幅
部130に連結されたチャンネルモニター140は、各チャン
ネルの結合／分離（add/drop）状態を示す。パワー同等
化増幅部130は、複数のEDF 171、172、173、174、175、
複数の帯域通過フィルター181、182、183、184、反射帯
域幅が1nmで格子間反射波長間隔が5nmの複数のブラッグ
格子（bragg grating）191、192、193、194及びEDF増幅
のためのポンピングダイオード131、132を具備する。
入力される多チャンネル光信号を増幅して帯域通過フィ
ルタリングを行う。光サーキュレータ120は、増幅され
フィルタリングされた光信号をパワー同等化増幅部130
へ出力し、パワー同等化増幅部130においてパワー同等
化増幅され再入力された光信号を後置フィルター150及
び後置増幅器160へ出力する。後置フィルター150及び後
置増幅器160はパワー同等化した多チャンネル光信号を
帯域通過フィルタリングし増幅する。パワー同等化増幅
部130に連結されたチャンネルモニター140は、各チャン
ネルの結合／分離（add/drop）状態を示す。パワー同等
化増幅部130は、複数のEDF 171、172、173、174、175、
複数の帯域通過フィルター181、182、183、184、反射帯
域幅が1nmで格子間反射波長間隔が5nmの複数のブラッグ
格子（bragg grating）191、192、193、194及びEDF増幅
のためのポンピングダイオード131、132を具備する。
【００２４】上記構成によるパワー同等化増幅部130の
増幅利得は以下の通りである。Lkをk番目のEDFの長さ、
fk（λ）[dB]をk番目のフィルターの減衰、gk *(λ)[dB/
m]をk番目のEDFの完全反転（population inversion）に
おける利得、そしてαk(λ)[dB/m]をk番目の小信号吸収
スペクトルとすれば（原則的にga *及びαaはgb *及びα b
と異なるが、簡単化のために同じであると仮定する。特
に、二つの別の種類のEDFを結合させる時、すなわち、
ハイブリッドEDFに作るときEDFを同一だとすれば有利で
ある）、各波長λiに対するパワー同等化増幅部130の利
得Giは次式の通りである。
増幅利得は以下の通りである。Lkをk番目のEDFの長さ、
fk（λ）[dB]をk番目のフィルターの減衰、gk *(λ)[dB/
m]をk番目のEDFの完全反転（population inversion）に
おける利得、そしてαk(λ)[dB/m]をk番目の小信号吸収
スペクトルとすれば（原則的にga *及びαaはgb *及びα b
と異なるが、簡単化のために同じであると仮定する。特
に、二つの別の種類のEDFを結合させる時、すなわち、
ハイブリッドEDFに作るときEDFを同一だとすれば有利で
ある）、各波長λiに対するパワー同等化増幅部130の利
得Giは次式の通りである。
【数1】 ここで、fk(λi)≡fk iであり、gp-p,k≡gk *+αkであっ
て利得スイングをいい、n 2,kはk番目のEDF内に励起され
たエルビウムイオンの割合である。
て利得スイングをいい、n 2,kはk番目のEDF内に励起され
たエルビウムイオンの割合である。
【００２５】単純性のために各EDFが同一であるとすれ
ば、各EDFの利得スイングgp-p,k≡gk *+αkは同一であ
り、式（1）は次式となる。
ば、各EDFの利得スイングgp-p,k≡gk *+αkは同一であ
り、式（1）は次式となる。
【数2】 かかる利得を有する増幅器が動搖した時、n2,kがΔn2,k
だけ動搖して次式のようにその利得が変わる。
だけ動搖して次式のようにその利得が変わる。
【数3】 ここで、２番目の式はEDFが同一な場合である。二波長
λiとλj間の利得変化の差Δ2Gijは以下の通りになる。
λiとλj間の利得変化の差Δ2Gijは以下の通りになる。
【数4】 もし、EDFが全て同一であり、ｉ＜ｊであれば、式
（４）は次式となる。
（４）は次式となる。
【数5】 上記した式（5）から、相異なる種類のEDFを使用するな
ら、さらに良好なパワー同等化が行えることが明らかで
ある。またEDFに直接的に格子を作ることができるの
で、図1の各フィルター181乃至184を使用しないなら
ば、単にEDFから作ることができる。
ら、さらに良好なパワー同等化が行えることが明らかで
ある。またEDFに直接的に格子を作ることができるの
で、図1の各フィルター181乃至184を使用しないなら
ば、単にEDFから作ることができる。
【数6】 ここで、２番目の等号はEDFが同じ場合である。
【００２６】各波長間の利得変化が式（6）のとき、多
数のチャンネルの光信号がパワー同等化増幅部130へ入
力される場合、一つのチャンネルが他のチャンネルに比
較してパワーが弱いならば、他のチャンネルより一層増
幅されるべきである。Δ2Gijを考慮すると、iが低パワ
ーチャンネルであり、jが高パワーチャンネルの場合、
低パワーチャンネルの場合が利得圧縮が小さいので、Δ
2Gij＜0である。
数のチャンネルの光信号がパワー同等化増幅部130へ入
力される場合、一つのチャンネルが他のチャンネルに比
較してパワーが弱いならば、他のチャンネルより一層増
幅されるべきである。Δ2Gijを考慮すると、iが低パワ
ーチャンネルであり、jが高パワーチャンネルの場合、
低パワーチャンネルの場合が利得圧縮が小さいので、Δ
2Gij＜0である。
【００２７】詳述した式（4）の２番目の等号でΔ2Gij
は二つの項に分けられるが、最初の項は一つのチャンネ
ルに対する利得圧縮の変化に相当する。２番目の項は二
チャンネル間利得圧縮の変化差に相当する。もしΔ2Gij
が0であれば、２番目の項は無くなり、式（4）は式
（6）となる。パワー同等化増幅部130の特性は、EDF-格
子カスケードを通過する波長に対し一般のEDFより利得
をより早く、あるいはより遅く圧縮するEDFを選択する
ことによりある程度影響される。詳述した２番目の項は
パワー同等化増幅部に寄与をしないので0とすれば、最
初の項はEDF-格子カスケードを通過する波長において信
号が直面する利得に相当する。これに対し、以下の4種
類の場合を考慮しなければならない。
は二つの項に分けられるが、最初の項は一つのチャンネ
ルに対する利得圧縮の変化に相当する。２番目の項は二
チャンネル間利得圧縮の変化差に相当する。もしΔ2Gij
が0であれば、２番目の項は無くなり、式（4）は式
（6）となる。パワー同等化増幅部130の特性は、EDF-格
子カスケードを通過する波長に対し一般のEDFより利得
をより早く、あるいはより遅く圧縮するEDFを選択する
ことによりある程度影響される。詳述した２番目の項は
パワー同等化増幅部に寄与をしないので0とすれば、最
初の項はEDF-格子カスケードを通過する波長において信
号が直面する利得に相当する。これに対し、以下の4種
類の場合を考慮しなければならない。
【００２８】（1）パワー同等化増幅部を最も遠く通過
するチャンネルの光信号のパワーが最強の場合：この場
合、最も遠くを通過した光信号は以前のEDFの利得を同
一の量に圧縮し、他の波長が通過しないEDF、（例え
ば、符号175）で再度圧縮されるので、他の波長に対し
て利得を圧縮するよりそのものに対し利得を一層圧縮す
る。もしｉ＜jであり、j番目のチャンネルのパワーが大
きければ、その時のn2，kは全てのEDFで減少されΔn
2，k＜0である。この値はｉ＜ｋ≦jのkに対し減少する
ことになり、gp-p＞0であり、L＞0であるから、詳述し
た式（6）はΔ2Gij＜0となる。
するチャンネルの光信号のパワーが最強の場合：この場
合、最も遠くを通過した光信号は以前のEDFの利得を同
一の量に圧縮し、他の波長が通過しないEDF、（例え
ば、符号175）で再度圧縮されるので、他の波長に対し
て利得を圧縮するよりそのものに対し利得を一層圧縮す
る。もしｉ＜jであり、j番目のチャンネルのパワーが大
きければ、その時のn2，kは全てのEDFで減少されΔn
2，k＜0である。この値はｉ＜ｋ≦jのkに対し減少する
ことになり、gp-p＞0であり、L＞0であるから、詳述し
た式（6）はΔ2Gij＜0となる。
【００２９】（2）パワー同等化増幅部の前半部で反射
されるチャンネルの光信号のパワーが最も弱い場合：こ
の場合は、詳述した（1）の場合と正反対である。
されるチャンネルの光信号のパワーが最も弱い場合：こ
の場合は、詳述した（1）の場合と正反対である。
【００３０】（3）パワー同等化増幅部の前半部で反射
されるチャンネルの光信号のパワーが最も強い場合：こ
の場合、各光信号は前半部にあるEDF（例えば、符号17
2）の利得を圧縮し、反射されない他の信号はさらに遠
く位置したEDFを通過する。このとき、前半部のEDFを通
過した信号のパワーが小さくなるので、これに続くEDF
における利得圧縮は減少する。さらに遠く位置したEDF
を通過するチャンネルの利得は、前半部のEDFにおいて
減少された利得から部分的に増加する。したがって、強
い信号は他のチャンネルのみならず、そのものに対して
も前半部EDFの利得を減少させる。しかしながら、他の
チャンネルの利得は後半部のEDFで部分的に増加する。 （4）パワー同等化増幅部を最も遠く通過するチャンネ
ルの光信号のパワーが最も弱い場合：この場合は、詳述
した（3）の場合と正反対である。
されるチャンネルの光信号のパワーが最も強い場合：こ
の場合、各光信号は前半部にあるEDF（例えば、符号17
2）の利得を圧縮し、反射されない他の信号はさらに遠
く位置したEDFを通過する。このとき、前半部のEDFを通
過した信号のパワーが小さくなるので、これに続くEDF
における利得圧縮は減少する。さらに遠く位置したEDF
を通過するチャンネルの利得は、前半部のEDFにおいて
減少された利得から部分的に増加する。したがって、強
い信号は他のチャンネルのみならず、そのものに対して
も前半部EDFの利得を減少させる。しかしながら、他の
チャンネルの利得は後半部のEDFで部分的に増加する。 （4）パワー同等化増幅部を最も遠く通過するチャンネ
ルの光信号のパワーが最も弱い場合：この場合は、詳述
した（3）の場合と正反対である。
【００３１】詳述した場合を参照し、パワー同等化が最
悪の場合を調べつつ、式（4）の２番目の項を0としない
場合を考慮して、全ての可能な場合のパワー同等化を試
みるように各格子191乃至194による波長反射が決められ
る。
悪の場合を調べつつ、式（4）の２番目の項を0としない
場合を考慮して、全ての可能な場合のパワー同等化を試
みるように各格子191乃至194による波長反射が決められ
る。
【００３２】各格子の中191乃至193の格子の反射度は十
分高く、これら格子により反射される波長の光信号が反
射されず残りの部分を通過する量は無視可能である。
分高く、これら格子により反射される波長の光信号が反
射されず残りの部分を通過する量は無視可能である。
【００３３】182乃至184のフィルターは減衰器やサマリ
ウム（Sm3+）がドーピングされたEDFに取替えでき、そ
の役割は以下の通りである。第一に、特定チャンネルの
パワーが特定のEDF-格子（以下セグメントと略する）で
優勢（dominant）となるようにスペクトルを形成するこ
とにより、特定セグメント内の利得圧縮が特定チャンネ
ルのパワーによって左右されるようにする。第二に、パ
ワー同等化増幅部の全体の利得より各EDFにおける利得
の合計がさらに大きくなるので、パワー同等化を改善す
る。
ウム（Sm3+）がドーピングされたEDFに取替えでき、そ
の役割は以下の通りである。第一に、特定チャンネルの
パワーが特定のEDF-格子（以下セグメントと略する）で
優勢（dominant）となるようにスペクトルを形成するこ
とにより、特定セグメント内の利得圧縮が特定チャンネ
ルのパワーによって左右されるようにする。第二に、パ
ワー同等化増幅部の全体の利得より各EDFにおける利得
の合計がさらに大きくなるので、パワー同等化を改善す
る。
【００３４】複数の光ファイバー171乃至175は同じ種類
のEDFを使用でき、性能の改善のために相異なる種類の
光ファイバーも使用可能である。すなわち、特定波長が
優勢な特定セグメントにおいて、その波長におけるEDF
の利得スイングを大きく、かつそのセグメントに存在す
る他のチャンネルの波長では利得スイングを小さくなら
しめる光ファイバーを選択するならば、性能が改善でき
る。例えば、複数のチャンネルのうち最短の波長のチャ
ンネルが優勢なセグメントではホスホシリケート（phos
phosilicate）EDFまたはアルミノ-ホスホシリケート（a
lumino-phosphosilicate）EDFが使用でき、その次の波
長のチャンネルが優勢なセグメントではゲルマノシリケ
ート（germanosilicate）EDF、長い波長のチャンネルが
優勢なセグメントではアルミノシリケート（aluminosil
icate）EDFが使用できる。このとき、各EDFへ損失を与
えるため、詳述した各EDFにサマリウムが加えて添加さ
れることがある。
のEDFを使用でき、性能の改善のために相異なる種類の
光ファイバーも使用可能である。すなわち、特定波長が
優勢な特定セグメントにおいて、その波長におけるEDF
の利得スイングを大きく、かつそのセグメントに存在す
る他のチャンネルの波長では利得スイングを小さくなら
しめる光ファイバーを選択するならば、性能が改善でき
る。例えば、複数のチャンネルのうち最短の波長のチャ
ンネルが優勢なセグメントではホスホシリケート（phos
phosilicate）EDFまたはアルミノ-ホスホシリケート（a
lumino-phosphosilicate）EDFが使用でき、その次の波
長のチャンネルが優勢なセグメントではゲルマノシリケ
ート（germanosilicate）EDF、長い波長のチャンネルが
優勢なセグメントではアルミノシリケート（aluminosil
icate）EDFが使用できる。このとき、各EDFへ損失を与
えるため、詳述した各EDFにサマリウムが加えて添加さ
れることがある。
【００３５】図2は、光信号が図1のパワー同等化増幅部
を通過する間にそれぞれの格子によって反射されたり通
過するときのチャンネルパワーの変化を示すものであ
る。図2Aは、通常の動作条件（nominal condition）下
の実験結果であり、図2Bは1550.1nm波長の入力パワーが
3dB程度高い場合の実験結果を示すものである。各図面
の上段の数字は特定セグメントで励起されたエルビウム
（Er3+）イオンの割合を示すものである。1、2、3、4は
それぞれ1545.3、1550.1、1554.0及び1559.8nmの波長を
有するチャンネルに対する入力パワーを示す。図2A及び
図2Bを比較してみると、入力パワーが3dB高い1550.1nm
波長の場合に利得減少が1.74dB程度おこったのに反し、
1545.3nm波長の場合は0.18dB、1554.0nm及び1559nm波長
の場合それぞれ1.2dB、0.7dBの利得減少があった。
を通過する間にそれぞれの格子によって反射されたり通
過するときのチャンネルパワーの変化を示すものであ
る。図2Aは、通常の動作条件（nominal condition）下
の実験結果であり、図2Bは1550.1nm波長の入力パワーが
3dB程度高い場合の実験結果を示すものである。各図面
の上段の数字は特定セグメントで励起されたエルビウム
（Er3+）イオンの割合を示すものである。1、2、3、4は
それぞれ1545.3、1550.1、1554.0及び1559.8nmの波長を
有するチャンネルに対する入力パワーを示す。図2A及び
図2Bを比較してみると、入力パワーが3dB高い1550.1nm
波長の場合に利得減少が1.74dB程度おこったのに反し、
1545.3nm波長の場合は0.18dB、1554.0nm及び1559nm波長
の場合それぞれ1.2dB、0.7dBの利得減少があった。
【００３６】図3から図６は、図1の光増幅器へ入力され
た4つのチャンネルに対する利得及び雑音指数を示すも
のである。それぞれの場合、１チャンネルの入力パワー
は-17dBmから変化し、残りの三チャンネルの入力パワー
は-17dBmに保たれる。図2の場合と同じく、1、2、3、4
はそれぞれ1545.3、1550.1、1554.0及び1559.8nmの波長
を有するチャンネルを示し、各図面の上段部は利得であ
り、下段部は雑音指数である。図3、図４、図５及び図
６は、それぞれチャンネル1、2、3及び4の入力パワーが
変化し、残りの三つのチャンネルの信号パワーが固定さ
れた場合である。図示によれば、あるチャンネルの入力
パワーが変化し、残りのチャンネルの入力パワーが固定
された場合、各チャンネルのパワーが同等化するように
入力パワーの変わるチャンネルの利得が調節される。
た4つのチャンネルに対する利得及び雑音指数を示すも
のである。それぞれの場合、１チャンネルの入力パワー
は-17dBmから変化し、残りの三チャンネルの入力パワー
は-17dBmに保たれる。図2の場合と同じく、1、2、3、4
はそれぞれ1545.3、1550.1、1554.0及び1559.8nmの波長
を有するチャンネルを示し、各図面の上段部は利得であ
り、下段部は雑音指数である。図3、図４、図５及び図
６は、それぞれチャンネル1、2、3及び4の入力パワーが
変化し、残りの三つのチャンネルの信号パワーが固定さ
れた場合である。図示によれば、あるチャンネルの入力
パワーが変化し、残りのチャンネルの入力パワーが固定
された場合、各チャンネルのパワーが同等化するように
入力パワーの変わるチャンネルの利得が調節される。
【００３７】図７は、本発明の第2実施例を示す図面で
ある。図７に係る光増幅器は前置増幅器400、光サーキ
ュレータ402、第1のパワー同等化増幅部404、第2のパワ
ー同等化増幅部406及び後置増幅器408を含む。
ある。図７に係る光増幅器は前置増幅器400、光サーキ
ュレータ402、第1のパワー同等化増幅部404、第2のパワ
ー同等化増幅部406及び後置増幅器408を含む。
【００３８】前置増幅器400は入力される光信号を増幅
し、光サーキュレータ402は増幅された光信号を第1のパ
ワー同等化増幅部404へ出力する。第1のパワー同等化増
幅部404で増幅された光信号は再度光サーキュレータ402
を介して第2のパワー同等化増幅部406へ入力される。第
2のパワー同等化増幅部406で増幅された光信号は再度光
サーキュレータ402を介して後置増幅器408へ入力され
る。後置増幅器408は入力された光信号を再度増幅す
る。
し、光サーキュレータ402は増幅された光信号を第1のパ
ワー同等化増幅部404へ出力する。第1のパワー同等化増
幅部404で増幅された光信号は再度光サーキュレータ402
を介して第2のパワー同等化増幅部406へ入力される。第
2のパワー同等化増幅部406で増幅された光信号は再度光
サーキュレータ402を介して後置増幅器408へ入力され
る。後置増幅器408は入力された光信号を再度増幅す
る。
【００３９】第1及び第2のパワー同等化増幅部404、406
は、図1のパワー同等化増幅部130と同一の構造を有す
る。ここで、第2のパワー同等化増幅部406の格子配列は
第1のパワー同等化増幅部404の格子配列と異なる。例え
ば、第1のパワー同等化増幅部404の格子1、2、3、4が順
次それぞれ相異なる波長を有する光信号を反射するとす
るとき、第2のパワー同等化増幅部406の格子配列は2-3-
4-1、3-4-1-2、4-1-2-3、2-4-1-3、4-2-3-1、1-3-2-4ま
たは3-1-4-2の順に配列できる。
は、図1のパワー同等化増幅部130と同一の構造を有す
る。ここで、第2のパワー同等化増幅部406の格子配列は
第1のパワー同等化増幅部404の格子配列と異なる。例え
ば、第1のパワー同等化増幅部404の格子1、2、3、4が順
次それぞれ相異なる波長を有する光信号を反射するとす
るとき、第2のパワー同等化増幅部406の格子配列は2-3-
4-1、3-4-1-2、4-1-2-3、2-4-1-3、4-2-3-1、1-3-2-4ま
たは3-1-4-2の順に配列できる。
【００４０】図８は、本発明の第3実施例を示す図面で
あって、図８に係る光増幅器は第1のサーキュレータ50
0、第1のパワー同等化増幅部502、通信用光ファイバー5
04、第2の光サーキュレータ506及び第2のパワー同等化
増幅部508を含む。
あって、図８に係る光増幅器は第1のサーキュレータ50
0、第1のパワー同等化増幅部502、通信用光ファイバー5
04、第2の光サーキュレータ506及び第2のパワー同等化
増幅部508を含む。
【００４１】第1の光サーキュレータ500は、入力光信号
を第1のパワー同等化増幅部502へ出力し、第1のパワー
同等化増幅部502でパワー同等化増幅された光信号を通
信用光ファイバー504を介して次の端子へ出力する。第2
の光サーキュレータ506は、通信用光ファイバー504を介
して入力された光信号を第2のパワー同等化増幅部508へ
出力し、第2のパワー同等化増幅部508によりパワー同等
化増幅された光信号を次の端子へ伝送する。
を第1のパワー同等化増幅部502へ出力し、第1のパワー
同等化増幅部502でパワー同等化増幅された光信号を通
信用光ファイバー504を介して次の端子へ出力する。第2
の光サーキュレータ506は、通信用光ファイバー504を介
して入力された光信号を第2のパワー同等化増幅部508へ
出力し、第2のパワー同等化増幅部508によりパワー同等
化増幅された光信号を次の端子へ伝送する。
【００４２】第1及び第2のパワー同等化増幅部502、508
は、図1のパワー同等化増幅部130と同一の構造を有し、
図７の場合と同じく、その格子配列が互いに異なる。
は、図1のパワー同等化増幅部130と同一の構造を有し、
図７の場合と同じく、その格子配列が互いに異なる。
【００４３】図９は、本発明に係る連続スペクトルの光
信号をパワー同等化する光増幅器の構成図である。図９
に係る光増幅器は、前置増幅器600、前置フィルター61
0、光サーキュレータ620、パワー同等化増幅部630、チ
ャンネルモニター640、後置フィルター650及び後置増幅
器660を含む。
信号をパワー同等化する光増幅器の構成図である。図９
に係る光増幅器は、前置増幅器600、前置フィルター61
0、光サーキュレータ620、パワー同等化増幅部630、チ
ャンネルモニター640、後置フィルター650及び後置増幅
器660を含む。
【００４４】前置増幅器600及び前置フィルター610は、
入力される連続スペクトルの光信号を増幅及び帯域通過
フィルタリングする。光サーキュレータ620は、増幅及
びフィルタリングされた光信号をパワー同等化増幅部63
0へ出力し、パワー同等化増幅部630を介してパワー同等
化し再入力された光信号を後置フィルター650へ出力す
る。後置フィルター650及び後置増幅器660は、パワー同
等化した連続スペクトルの光信号を帯域通過フィルタリ
ングかつ増幅する。パワー同等化増幅部630に連結され
たチャンネルモニター640は、各チャンネルの結合／分
離（add/drop）状態を示す。
入力される連続スペクトルの光信号を増幅及び帯域通過
フィルタリングする。光サーキュレータ620は、増幅及
びフィルタリングされた光信号をパワー同等化増幅部63
0へ出力し、パワー同等化増幅部630を介してパワー同等
化し再入力された光信号を後置フィルター650へ出力す
る。後置フィルター650及び後置増幅器660は、パワー同
等化した連続スペクトルの光信号を帯域通過フィルタリ
ングかつ増幅する。パワー同等化増幅部630に連結され
たチャンネルモニター640は、各チャンネルの結合／分
離（add/drop）状態を示す。
【００４５】パワー同等化増幅部630は、EDF631、帯域
通過フィルター632、チャープ格子（chirped grating）
633、第1のポンピングダイオード634及び第2のポンピン
グダイオード635を具備する。
通過フィルター632、チャープ格子（chirped grating）
633、第1のポンピングダイオード634及び第2のポンピン
グダイオード635を具備する。
【００４６】チャープ格子633は、格子の相異なる位置
で連続される波長帯域の光信号を反射し、その反射波長
帯域は20nmであり、その長さは1m程度である。チャープ
格子による光信号が反射される時、光信号が減衰される
ようチャープ格子は上部に長周期格子やブレーズ格子
（Blazed Grating）を具備する。EDF631も損失があるの
が望ましい。例えば、サマリウムのドーピングされた光
ファイバーが適合である。
で連続される波長帯域の光信号を反射し、その反射波長
帯域は20nmであり、その長さは1m程度である。チャープ
格子による光信号が反射される時、光信号が減衰される
ようチャープ格子は上部に長周期格子やブレーズ格子
（Blazed Grating）を具備する。EDF631も損失があるの
が望ましい。例えば、サマリウムのドーピングされた光
ファイバーが適合である。
【００４７】しかしながら、チャープ格子は一般に光信
号を分散させるので、これを補償するために、例えば、
同一であるものが互いに逆の方向にチャープされた二つ
の格子を具備できる。
号を分散させるので、これを補償するために、例えば、
同一であるものが互いに逆の方向にチャープされた二つ
の格子を具備できる。
【００４８】かかるパワー同等化増幅部630は、図７及
び図８に示す光増幅器の各パワー同等化増幅部404、40
6、502、508に適用することができる。この場合、各光
増幅器のパワー同等化増幅部に使用される二つのチャー
プ格子は互いに逆の方向にチャープされた格子でありう
る。
び図８に示す光増幅器の各パワー同等化増幅部404、40
6、502、508に適用することができる。この場合、各光
増幅器のパワー同等化増幅部に使用される二つのチャー
プ格子は互いに逆の方向にチャープされた格子でありう
る。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長距離伝送のように大きい損失を有するシステムにおい
て相異なる波長の光信号はそれぞれ異なる位置で反射さ
れ、利得媒体により増幅されパワー同等化が可能であ
る。さらに、光信号の伝送のための光増幅器が直列に連
結されカスケードの形態を有することにより、長距離伝
送時パワー同等化を可能にする。
長距離伝送のように大きい損失を有するシステムにおい
て相異なる波長の光信号はそれぞれ異なる位置で反射さ
れ、利得媒体により増幅されパワー同等化が可能であ
る。さらに、光信号の伝送のための光増幅器が直列に連
結されカスケードの形態を有することにより、長距離伝
送時パワー同等化を可能にする。
【００５０】本明細書に開示された全ての特徴、方法ま
たはプロセスの各段階は相互排他的なことを除いては互
いに組合わせることができる。本明細書に開示された各
特徴は同一か同等または類似の目的を達成するための二
者択一（alternative）的な特徴に対置できる。したが
って、開示された各特徴は一つの例に過ぎず、詳述した
実施例に限定されることはない。本発明はこの明細書で
開示された特徴の新規なもの、または新規なものの組合
せにまで拡張され、同じく方法やプロセスの段階に対す
る新規なもの、または新規なものの組合せにまで拡張さ
れる。
たはプロセスの各段階は相互排他的なことを除いては互
いに組合わせることができる。本明細書に開示された各
特徴は同一か同等または類似の目的を達成するための二
者択一（alternative）的な特徴に対置できる。したが
って、開示された各特徴は一つの例に過ぎず、詳述した
実施例に限定されることはない。本発明はこの明細書で
開示された特徴の新規なもの、または新規なものの組合
せにまで拡張され、同じく方法やプロセスの段階に対す
る新規なもの、または新規なものの組合せにまで拡張さ
れる。
【図１】本発明に係る光増幅器の第1実施例を示す図面
である。
である。
【図２】4つのチャンネルの光信号が図1のパワー同等化
増幅部を通過することによるチャンネルパワーの変化を
示すものである。
増幅部を通過することによるチャンネルパワーの変化を
示すものである。
【図３】図2の場合による利得及び雑音指数を示すもの
である。
である。
【図４】図2の場合による利得及び雑音指数を示すもの
である。
である。
【図５】図2の場合による利得及び雑音指数を示すもの
である。
である。
【図６】図2の場合による利得及び雑音指数を示すもの
である。
である。
【図７】本発明の第2実施例を示す図面である。
【図８】本発明の第3実施例を示す図面である。
【図９】本発明に係る連続スペクトルの光信号をパワー
同等化する光増幅器の構成図である。
同等化する光増幅器の構成図である。
１００、４００、６００ 前置増幅器 １１０、６１０ 前置フィルター １２０、４０２、６２０ 光サーキュレータ １３０、６３０ パワー同等化増幅部 １４０、６４０ チャンネルモニター １５０、６５０ 後置フィルター １６０、４０８、６６０ 後置増幅器 ４０４、５０２ 第1のパワー同等化増幅部 ４０６、５０８ 第2のパワー同等化増幅部 ５００ 第１の光サーキュレータ ５０４ 通信用光ファイバー ５０６ 第２の光サーキュレータ
Claims (22)
- 【請求項１】 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されたポンピング光により複
数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバーと、 前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイバー
で増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特定波
長の光信号を反射させる複数の格子とを含むことを特徴
とし、 前記チャンネル別の光信号のパワーが異なる場合、前記
光信号を相異なる位置において相異なる増幅利得で増幅
し反射することによりチャンネル別の光信号のパワーを
等しくする光増幅器。 - 【請求項２】 前記各格子を通過する光信号へ損失を与
えるように前記各格子に連結される複数の帯域通過フィ
ルターをさらに具備することを特徴とする請求項１に記
載の光増幅器。 - 【請求項３】 前記各格子を通過する光信号へ損失を与
えるように前記各格子に連結される複数の減衰器をさら
に具備することを特徴とする請求項１に記載の光増幅
器。 - 【請求項４】 前記各格子を通過する光信号へ損失を与
えるように前記各格子に連結され、複数のサマリウムが
ドーピングされたエルビウムドーピング光ファイバーを
さらに具備することを特徴とする請求項1に記載の光増
幅器。 - 【請求項５】 前記複数の光ファイバーは、 一本の光ファイバー及び前記光ファイバーに連結された
格子を１セグメントとするとき、特定チャンネルのパワ
ーが他のチャンネルのパワーより大きいセグメントにお
いて、前記特定チャンネルの波長でEDFの利得スイング
を大きく、かつ前記セグメントに存在する他のチャンネ
ルの波長では利得スイングを小さくならしめる光ファイ
バーを具備することを特徴とする請求項１に記載の光増
幅器。 - 【請求項６】 前記光ファイバーは、 ホスホシリケートエルビウムドーピング光ファイバー、
アルミノ-ホスホシリケートエルビウムドーピング光フ
ァイバー、サマリウムが加えて添加されたホスホシリケ
ートエルビウムドーピング光ファイバー及びサマリウム
が加えて添加されたアルミノ-ホスホシリケートエルビ
ウムドーピング光ファイバーのいずれかであることを特
徴とする請求項５に記載の光増幅器。 - 【請求項７】 前記光ファイバーは、 ゲルマノシリケートエルビウムドーピング光ファイバー
またはサマリウムが添加されたゲルマノシリケートエル
ビウムドーピング光ファイバーであることを特徴とする
請求項６に記載の光増幅器。 - 【請求項８】 前記光ファイバーは、 アルミノシリケートエルビウムドーピング光ファイバー
またはサマリウムが添加されたアルミノシリケートエル
ビウムドーピング光ファイバーであることを特徴とする
請求項７に記載の光増幅器。 - 【請求項９】 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されるポンピング光により連
続スペクトルの光信号を増幅する光ファイバーと、 前記増幅された連続スペクトルの光信号を各波長により
相異なる位置で反射させ前記光ファイバー増幅器へ出力
するチャープ格子と含むことを特徴とし、 前記連続スペクトル光信号のパワーが波長によって異な
る場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる増
幅利得で増幅し反射することにより前記光信号のパワー
を等しくする光増幅器。 - 【請求項１０】 前記光ファイバーは、 損失のある光ファイバーであることを特徴とする請求項
９に記載の光増幅器。 - 【請求項１１】 前記光ファイバーは、 サマリウムが添加された光ファイバーであることを特徴
とする請求項10に記載の光増幅器。 - 【請求項１２】 前記チャープ格子は、 光信号の反射時に減衰されるように上部に長周期格子を
具備することを特徴とする請求項９に記載の光増幅器。 - 【請求項１３】 前記チャープ格子は、 光信号の反射時に減衰されるように上部にブレーズ格子
を具備することを特徴とする請求項９に記載の光増幅
器。 - 【請求項１４】 前記チャープ格子は、 前記チャープ格子による光信号の分散を補償するため
に、前記チャープ格子と逆の方向にチャープされた格子
をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の光
増幅器。 - 【請求項１５】 複数の波長の光信号を波長によって相
異なる位置で増幅し反射させる第1の光増幅部と、 複数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で増幅
し反射させ、前記波長による増幅及び反射位置が前記第
1の光増幅器と異なる第2の光増幅部と、 入力される光信号を前記第1の光増幅器へ出力し、前記
第1の光増幅器から反射される光信号を前記第2の光増幅
器へ出力するとともに、前記第2の光増幅器から反射さ
れる光信号を伝送路へ出力する光サーキュレータとを含
むことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１６】 前記第1または第2の光増幅部は、 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されたポンピング光により複
数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバーと、 前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイバー
で増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特定の
波長の光信号を反射させる複数の格子とを具備すること
を特徴とし、 前記チャンネル別の光信号のパワーが異なる場合、前記
光信号を相異なる位置において相異なる増幅利得で増幅
し反射することによりチャンネル別の光信号のパワーを
等しくする請求項15に記載の光増幅器。 - 【請求項17】 前記第1または第2の光増幅部は、 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されるポンピング光により連
続スペクトルの光信号を増幅する光ファイバー増幅部
と、 前記増幅された連続スペクトルの光信号を各波長により
相異なる位置で反射させ前記光ファイバー増幅器へ出力
するチャープ格子とを含むことを特徴とし、 前記連続スペクトルの光信号のパワーが波長によって異
なる場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる
増幅利得で増幅し反射することにより前記光信号のパワ
ーを等しくする請求項15に記載の光増幅器。 - 【請求項１８】 前記第1または第2の光増幅部のチャー
プ格子は、 互いに逆の方向にチャープされた格子であることを特徴
とする請求項17に記載の光増幅器。 - 【請求項１９】 第1の光サーキュレータと、 前記第1の光サーキュレータに連結され、複数の波長の
光信号を波長によって相異なる位置で増幅し反射させる
第1の光増幅部と、 複数の波長の光信号を波長によって相異なる位置で増幅
し反射させ、前記波長による増幅及び反射位置が前記第
1の光増幅器と異なる第2の光増幅部と、 前記第1の光サーキュレータから出力され伝送光ファイ
バーを介して伝わる前記第1の光増幅部の出力光信号を
前記第2の光増幅部へ出力し、前記第2の光増幅部から反
射される光信号を伝送路へ出力する第2の光サーキュレ
ータとを含むことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２０】 前記第1または第2の光増幅部は、 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されたポンピング光により複
数の波長の光信号を増幅する複数の光ファイバーと、 前記光ファイバーと交番に連結され、前記光ファイバー
で増幅され出力される相異なる波長の光信号中の特定波
長の光信号を反射させる複数の格子とを具備することを
特徴とし、 前記チャンネル別の光信号のパワーが異なる場合、前記
光信号を相異なる位置において相異なる増幅利得で増幅
し反射することによりチャンネル別の光信号のパワーを
等しくする請求項19に記載の光増幅器。 - 【請求項２１】 前記第1または第2の光増幅部は、 ポンピング光源と、 前記ポンピング光源で生成されるポンピング光により連
続スペクトルの光信号を増幅する光ファイバー増幅部
と、 前記増幅された連続スペクトルの光信号を各波長により
相異なる位置で反射させ前記光ファイバー増幅器へ出力
するチャープ格子とを含むことを特徴とし、 前記連続スペクトルの光信号のパワーが波長によって異
なる場合、前記光信号を相異なる位置において相異なる
増幅利得で増幅し反射することにおいて前記光信号のパ
ワーを等しくする請求項19に記載の光増幅器。 - 【請求項２２】 前記第1または第2の光増幅部のチャー
プ格子は、 互いに逆の方向にチャープされた格子であることを特徴
とする請求項21に記載の光増幅器。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| US6563966B1 (en) * | 1999-03-04 | 2003-05-13 | Finisar Corporation, Inc. | Method, systems and apparatus for providing true time delayed signals using optical inputs |
| US6381560B1 (en) * | 1999-12-09 | 2002-04-30 | Lucent Technologies Inc. | Methods of modeling erbium doped fiber amplifiers |
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| US6980740B1 (en) * | 2000-06-22 | 2005-12-27 | Lucent Technologies Inc. | Apparatus for detecting raman gain in an optical transmission system |
| US6377396B1 (en) | 2000-09-26 | 2002-04-23 | Onetta, Inc. | Optical amplifiers with variable optical attenuation for use in fiber-optic communications systems |
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| GB2293936B (en) * | 1994-10-05 | 1996-08-28 | Northern Telecom Ltd | Optical amplifiers |
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| JPH09189824A (ja) | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 波長分割多重伝送装置 |
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-
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- 1997-11-14 KR KR1019970060016A patent/KR100424772B1/ko not_active IP Right Cessation
-
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