JPH11284261A - 低雑音光増幅装置 - Google Patents
低雑音光増幅装置Info
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- JPH11284261A JPH11284261A JP8117898A JP8117898A JPH11284261A JP H11284261 A JPH11284261 A JP H11284261A JP 8117898 A JP8117898 A JP 8117898A JP 8117898 A JP8117898 A JP 8117898A JP H11284261 A JPH11284261 A JP H11284261A
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- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ増幅器で発生する雑音成分を簡単
な構成で抑圧する。 【解決手段】 光ファイバ増幅器１０の後段に異常分散
光ファイバ２１とバンドパスフィルタ２２とを備え、異
常分散光ファイバ２１の長さをソリトン周期よりも長く
し、異常分散光ファイバの入射ピークパワーが基本ソリ
トンパワーより大きくかつ基本ソリトンパワーの２倍以
下になるように制御する。ソリトン周期Ｚ0（ｍ)および
基本ソリトンパワーＰ0 (Ｗ)は、異常分散光ファイバの
波長分散値をＤ（ｓ／ｍ2)、有効コア断面積をＡ
eff (ｍ2) 、非線形屈折率をｎ2（ｍ2／Ｗ）、光パルス
信号のパルス幅をＴ0 (sec) 、波長をλ (ｍ) 、光速を
Ｃ（ｍ／sec)としたときに、 Ｚ0 ＝π2ＣＴ0 2／(λ2Ｄ）、Ｐ0 ＝λ3ＡeffＤ／(4π2
Ｃｎ2Ｔ0 2) で与えられる。
な構成で抑圧する。 【解決手段】 光ファイバ増幅器１０の後段に異常分散
光ファイバ２１とバンドパスフィルタ２２とを備え、異
常分散光ファイバ２１の長さをソリトン周期よりも長く
し、異常分散光ファイバの入射ピークパワーが基本ソリ
トンパワーより大きくかつ基本ソリトンパワーの２倍以
下になるように制御する。ソリトン周期Ｚ0（ｍ)および
基本ソリトンパワーＰ0 (Ｗ)は、異常分散光ファイバの
波長分散値をＤ（ｓ／ｍ2)、有効コア断面積をＡ
eff (ｍ2) 、非線形屈折率をｎ2（ｍ2／Ｗ）、光パルス
信号のパルス幅をＴ0 (sec) 、波長をλ (ｍ) 、光速を
Ｃ（ｍ／sec)としたときに、 Ｚ0 ＝π2ＣＴ0 2／(λ2Ｄ）、Ｐ0 ＝λ3ＡeffＤ／(4π2
Ｃｎ2Ｔ0 2) で与えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エルビウムやプラ
セオジム等の希土類を添加した光ファイバを用いて光パ
ルス信号を増幅する光ファイバ増幅器の雑音低減を図っ
た低雑音光増幅装置に関する。なお、光ファイバ増幅器
は、光通信システムにおいて、光送信器のポストアン
プ、光中継器のインラインアンプ、光受信器のプリアン
プ等に用いられている。
セオジム等の希土類を添加した光ファイバを用いて光パ
ルス信号を増幅する光ファイバ増幅器の雑音低減を図っ
た低雑音光増幅装置に関する。なお、光ファイバ増幅器
は、光通信システムにおいて、光送信器のポストアン
プ、光中継器のインラインアンプ、光受信器のプリアン
プ等に用いられている。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ増幅器の出力には、増幅され
た信号光と、広いスペクトル幅で増幅された自然放出光
（ＡＳＥ光）が混在する。ＡＳＥ光は、光ファイバ増幅
器内でランダムに発生して信号光と干渉するために、増
幅された信号光のＳ／Ｎ比を劣化させる。
た信号光と、広いスペクトル幅で増幅された自然放出光
（ＡＳＥ光）が混在する。ＡＳＥ光は、光ファイバ増幅
器内でランダムに発生して信号光と干渉するために、増
幅された信号光のＳ／Ｎ比を劣化させる。
【０００３】このＡＳＥ光の影響を低減するために、バ
ンドパスフィルタを用いて信号帯域外のＡＳＥ光を除去
する方法がある。しかし、信号帯域内のＡＳＥ光を除去
することはできないので、複数の中継器を用いた場合に
ＡＳＥ光の蓄積によるＳ／Ｎ比の劣化が大きくなり、伝
送距離を成分する要因の１つになっている。また、プリ
アンプにおける信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音は、光
受信器の受信感度を決定する大きな要因になっている。
さらに、光送信器の信号レベルに雑音がある場合にも同
様に受信感度の劣化をもたらす。
ンドパスフィルタを用いて信号帯域外のＡＳＥ光を除去
する方法がある。しかし、信号帯域内のＡＳＥ光を除去
することはできないので、複数の中継器を用いた場合に
ＡＳＥ光の蓄積によるＳ／Ｎ比の劣化が大きくなり、伝
送距離を成分する要因の１つになっている。また、プリ
アンプにおける信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音は、光
受信器の受信感度を決定する大きな要因になっている。
さらに、光送信器の信号レベルに雑音がある場合にも同
様に受信感度の劣化をもたらす。
【０００４】このようなＳ／Ｎ比の劣化を改善するに
は、光信号を電気信号に変換して識別再生し、再度光信
号に変換する方法が有効であるが、一般に高価で複雑な
構成になってしまう。そこで、光信号を光信号のままで
識別再生する方法が検討されている。その代表例とし
て、非線形ループミラーなどの光制御光スイッチを用い
て光識別再生する方法が知られている。
は、光信号を電気信号に変換して識別再生し、再度光信
号に変換する方法が有効であるが、一般に高価で複雑な
構成になってしまう。そこで、光信号を光信号のままで
識別再生する方法が検討されている。その代表例とし
て、非線形ループミラーなどの光制御光スイッチを用い
て光識別再生する方法が知られている。
【０００５】図７は、従来の光識別再生回路の構成例を
示す。雑音により劣化した入力光パルス信号７１は、光
カプラ７２を介してその一部がクロック抽出回路７３に
入力され、クロック成分が抽出される。クロックパルス
光源７４は、この抽出クロックに同期した雑音成分のな
いクロック光パルス７５を生成する。光制御光スイッチ
７６は、入力光パルス信号７１とクロック光パルス７５
を入力し、入力光パルス信号７１をゲート光としてクロ
ック光パルス７５を打ち抜くことにより、雑音が低減さ
れた再生光パルス信号７７を出力する。
示す。雑音により劣化した入力光パルス信号７１は、光
カプラ７２を介してその一部がクロック抽出回路７３に
入力され、クロック成分が抽出される。クロックパルス
光源７４は、この抽出クロックに同期した雑音成分のな
いクロック光パルス７５を生成する。光制御光スイッチ
７６は、入力光パルス信号７１とクロック光パルス７５
を入力し、入力光パルス信号７１をゲート光としてクロ
ック光パルス７５を打ち抜くことにより、雑音が低減さ
れた再生光パルス信号７７を出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光識
別再生回路は、クロック抽出回路７３およびクロックパ
ルス光源７４とともに、入力光パルス信号７１とクロッ
ク光パルス７５のタイミングを合わせる手段が必要であ
り、構成が複雑であった。また、光制御光スイッチ７６
では、通常ゲート光（入力光パルス信号７１）とスイッ
チを通過する光（クロック光パルス７５）の波長が異な
るので、従来の光識別再生回路は雑音低減の処理を行う
たびに入力と出力の波長が変化してしまう問題があっ
た。なお、これについては同様の処理を２回行うことに
より元の波長に変換しなおす方法もあるが、装置構成が
さらに複雑になる。
別再生回路は、クロック抽出回路７３およびクロックパ
ルス光源７４とともに、入力光パルス信号７１とクロッ
ク光パルス７５のタイミングを合わせる手段が必要であ
り、構成が複雑であった。また、光制御光スイッチ７６
では、通常ゲート光（入力光パルス信号７１）とスイッ
チを通過する光（クロック光パルス７５）の波長が異な
るので、従来の光識別再生回路は雑音低減の処理を行う
たびに入力と出力の波長が変化してしまう問題があっ
た。なお、これについては同様の処理を２回行うことに
より元の波長に変換しなおす方法もあるが、装置構成が
さらに複雑になる。
【０００７】本発明は、光ファイバ増幅器で発生する雑
音成分を簡単な構成で抑圧することができる低雑音光増
幅装置を提供することを目的とする。
音成分を簡単な構成で抑圧することができる低雑音光増
幅装置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】図１は、本発明の低雑音
光増幅装置の基本構成を示す。本発明の低雑音光増幅装
置は、光ファイバ増幅器１０の後段に異常分散光ファイ
バ２１とバンドパスフィルタ２２とを備え、異常分散光
ファイバ２１の長さおよび入射ピークパワーを下記のよ
うに設定することを特徴とする。これにより、入力光パ
ルス信号の強度揺らぎや、信号光−ＡＳＥ光間のビート
雑音を低減することができる。以下、その原理について
説明する。
光増幅装置の基本構成を示す。本発明の低雑音光増幅装
置は、光ファイバ増幅器１０の後段に異常分散光ファイ
バ２１とバンドパスフィルタ２２とを備え、異常分散光
ファイバ２１の長さおよび入射ピークパワーを下記のよ
うに設定することを特徴とする。これにより、入力光パ
ルス信号の強度揺らぎや、信号光−ＡＳＥ光間のビート
雑音を低減することができる。以下、その原理について
説明する。
【０００９】図１において、符号１〜４は光パルス信号
の時間波形、符号５〜７は光パルス信号２〜４に対応す
るスペクトル波形を示す。強度雑音成分をもった入力光
パルス信号１は、光ファイバ増幅器１０で強度雑音成分
を含んだまま増幅されて光パルス信号２となる。なお、
光パルス信号１の強度雑音成分が小さい場合でも、光フ
ァイバ増幅器１０への入射パワーが小さい場合には、光
ファイバ増幅器１０で信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音
が付加されるので同様の状態となる。
の時間波形、符号５〜７は光パルス信号２〜４に対応す
るスペクトル波形を示す。強度雑音成分をもった入力光
パルス信号１は、光ファイバ増幅器１０で強度雑音成分
を含んだまま増幅されて光パルス信号２となる。なお、
光パルス信号１の強度雑音成分が小さい場合でも、光フ
ァイバ増幅器１０への入射パワーが小さい場合には、光
ファイバ増幅器１０で信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音
が付加されるので同様の状態となる。
【００１０】この強度雑音成分を含む光パルス信号２を
異常分散光ファイバ２１に入射する際に、その入射ピー
クパワーを基本ソリトンパワーより大きくかつ基本ソリ
トンパワーの２倍以下に制御する。ここで、基本ソリト
ンパワーＰ0（Ｗ)は、異常分散光ファイバ２１の波長分
散値をＤ（ｓ／ｍ2)、有効コア断面積をＡeff (ｍ2)、
非線形屈折率をｎ2（ｍ2／Ｗ）、信号光のパルス幅（１
／ｅ半値の時間幅）をＴ0 (sec) 、信号光の波長をλ
(ｍ) 、光速をＣ（ｍ／sec)とすると、 Ｐ0 ＝λ3ＡeffＤ／(4π2Ｃｎ2Ｔ0 2) で与えられる。
異常分散光ファイバ２１に入射する際に、その入射ピー
クパワーを基本ソリトンパワーより大きくかつ基本ソリ
トンパワーの２倍以下に制御する。ここで、基本ソリト
ンパワーＰ0（Ｗ)は、異常分散光ファイバ２１の波長分
散値をＤ（ｓ／ｍ2)、有効コア断面積をＡeff (ｍ2)、
非線形屈折率をｎ2（ｍ2／Ｗ）、信号光のパルス幅（１
／ｅ半値の時間幅）をＴ0 (sec) 、信号光の波長をλ
(ｍ) 、光速をＣ（ｍ／sec)とすると、 Ｐ0 ＝λ3ＡeffＤ／(4π2Ｃｎ2Ｔ0 2) で与えられる。
【００１１】また、異常分散光ファイバ２１のファイバ
長は、ソリトン周期Ｚ0 より長くなるように設定する。
ここで、ソリトン周期Ｚ0（ｍ)は、 Ｚ0 ＝π2ＣＴ0 2／(λ2Ｄ） で与えられる。
長は、ソリトン周期Ｚ0 より長くなるように設定する。
ここで、ソリトン周期Ｚ0（ｍ)は、 Ｚ0 ＝π2ＣＴ0 2／(λ2Ｄ） で与えられる。
【００１２】このようなソリトン周期Ｚ0 よりも長い異
常分散光ファイバ２１にピークパワーＰ0 の光パルス信
号を入射すると、光ファイバの非線形効果である自己位
相変調によるチャーピングと分散によるチャーピングが
逆方向になるので、両者が打ち消しあって基本ソリトン
が発生する。本発明では、基本ソリトンパワーＰ0 より
も大きなピークパワーの光パルス信号２を入射するの
で、自己位相変調によるチャーピングの効果の方が大き
くなり、光パルス信号２はパルス圧縮されて光パルス信
号３となるとともに、スペクトル波形６のようなスペク
トル広がりを生じる。
常分散光ファイバ２１にピークパワーＰ0 の光パルス信
号を入射すると、光ファイバの非線形効果である自己位
相変調によるチャーピングと分散によるチャーピングが
逆方向になるので、両者が打ち消しあって基本ソリトン
が発生する。本発明では、基本ソリトンパワーＰ0 より
も大きなピークパワーの光パルス信号２を入射するの
で、自己位相変調によるチャーピングの効果の方が大き
くなり、光パルス信号２はパルス圧縮されて光パルス信
号３となるとともに、スペクトル波形６のようなスペク
トル広がりを生じる。
【００１３】図２は、強度揺らぎがある光パルス信号を
異常分散光ファイバに入射した場合の光パルススペクト
ルの変化を計算した例を示す。ここでは、入力光パルス
信号に±10％の強度変動があるとし、異常分散光ファイ
バのファイバ長を 1.3Ｚ0 、入射ピークパワーを約 1.6
Ｐ0 とした。図からも分かるように、入力光パルス信号
の強度揺らぎは自己位相変調によりスペクトル広がりの
揺らぎに変換されるが、入射ピークパワーが基本ソリト
ンパワーに近いためにスペクトルの中心部分は基本ソリ
トンに近い形に収束する。したがって、図１に示すバン
ドパスフィルタ２２の透過帯域をこのスペクトルの中心
部分に設定することにより、光パルス信号４およびその
スペクトル７に示すように強度揺らぎ成分（雑音）を取
り除くことができる。
異常分散光ファイバに入射した場合の光パルススペクト
ルの変化を計算した例を示す。ここでは、入力光パルス
信号に±10％の強度変動があるとし、異常分散光ファイ
バのファイバ長を 1.3Ｚ0 、入射ピークパワーを約 1.6
Ｐ0 とした。図からも分かるように、入力光パルス信号
の強度揺らぎは自己位相変調によりスペクトル広がりの
揺らぎに変換されるが、入射ピークパワーが基本ソリト
ンパワーに近いためにスペクトルの中心部分は基本ソリ
トンに近い形に収束する。したがって、図１に示すバン
ドパスフィルタ２２の透過帯域をこのスペクトルの中心
部分に設定することにより、光パルス信号４およびその
スペクトル７に示すように強度揺らぎ成分（雑音）を取
り除くことができる。
【００１４】本発明の低雑音光増幅装置は、このような
簡単な構成により、光ファイバ増幅器で増幅される光パ
ルス信号の強度揺らぎや信号光−ＡＳＥ光間のビート雑
音を低減することができる。
簡単な構成により、光ファイバ増幅器で増幅される光パ
ルス信号の強度揺らぎや信号光−ＡＳＥ光間のビート雑
音を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図３は、本発明の低雑音光増幅装
置の実施形態を示す。光ファイバ増幅器１０は、エルビ
ウム添加光ファイバ１１と、励起パルス光を発生する励
起レーザ１２と、入力信号光と励起パルス光を合波して
エルビウム添加光ファイバ１１に入射する光合波器１３
と、入出力端に配置される光アイソレータ１４−１，１
４−２とにより構成される。光ファイバ増幅器１０に
は、光カプラ２３を介して、ファイバ長がソリトン周期
Ｚ0 より長い異常分散光ファイバ２１が接続され、さら
にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２が接続される。
置の実施形態を示す。光ファイバ増幅器１０は、エルビ
ウム添加光ファイバ１１と、励起パルス光を発生する励
起レーザ１２と、入力信号光と励起パルス光を合波して
エルビウム添加光ファイバ１１に入射する光合波器１３
と、入出力端に配置される光アイソレータ１４−１，１
４−２とにより構成される。光ファイバ増幅器１０に
は、光カプラ２３を介して、ファイバ長がソリトン周期
Ｚ0 より長い異常分散光ファイバ２１が接続され、さら
にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２が接続される。
【００１６】異常分散光ファイバ２１に入射する光パル
ス信号の入射ピークパワーを制御する光パワー制御手段
は、本実施形態では、光カプラ２３で分岐された光パル
ス信号パワーを測定する光検出器２４と、その光パルス
信号パワーに応じて励起レーザ１２を制御し、光ファイ
バ増幅器１０の利得を調整する励起レーザ制御回路２５
により構成される。
ス信号の入射ピークパワーを制御する光パワー制御手段
は、本実施形態では、光カプラ２３で分岐された光パル
ス信号パワーを測定する光検出器２４と、その光パルス
信号パワーに応じて励起レーザ１２を制御し、光ファイ
バ増幅器１０の利得を調整する励起レーザ制御回路２５
により構成される。
【００１７】以下、本実施形態の動作例について説明す
る。光ファイバ増幅器１０に入力された光パルス信号
は、光アイソレータ１４−１、光合波器１３を介して、
励起レーザ１２から出力される励起パルス光と合波して
エルビウム添加光ファイバ１１に入力される。エルビウ
ム添加光ファイバ１１で増幅された光パルス信号は光ア
イソレータ１４−２を介して出力され、その一部は光カ
プラ２３で分岐して光検出器２４に入力され、光パルス
信号パワーが測定される。励起レーザ制御回路２５は、
この測定結果に応じて励起レーザ１２への注入電流を制
御して光ファイバ増幅器１０の利得を調整し、異常分散
光ファイバ２１に入射する光パルス信号の入射ピークパ
ワーが基本ソリトンパワーＰ0 より大きくかつ２Ｐ0 以
下になるように制御する。
る。光ファイバ増幅器１０に入力された光パルス信号
は、光アイソレータ１４−１、光合波器１３を介して、
励起レーザ１２から出力される励起パルス光と合波して
エルビウム添加光ファイバ１１に入力される。エルビウ
ム添加光ファイバ１１で増幅された光パルス信号は光ア
イソレータ１４−２を介して出力され、その一部は光カ
プラ２３で分岐して光検出器２４に入力され、光パルス
信号パワーが測定される。励起レーザ制御回路２５は、
この測定結果に応じて励起レーザ１２への注入電流を制
御して光ファイバ増幅器１０の利得を調整し、異常分散
光ファイバ２１に入射する光パルス信号の入射ピークパ
ワーが基本ソリトンパワーＰ0 より大きくかつ２Ｐ0 以
下になるように制御する。
【００１８】本実施形態の動作を確認する実験では、入
力光パルス信号として、繰り返し周波数20ＧHz、パルス
幅 2.4ｐｓ（半値全幅４ｐｓ) 、波長1557ｎｍ、マーク
率１／２の疑似ランダム信号で変調された光パルス列を
用いた。異常分散光ファイバ２１には、有効コア断面積
21μｍ2 、波長分散値＋3.15ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ（＝＋3.
15×10-6ｓ／ｍ2)、ファイバ長 2.9ｋｍの石英ファイバ
を用いた。
力光パルス信号として、繰り返し周波数20ＧHz、パルス
幅 2.4ｐｓ（半値全幅４ｐｓ) 、波長1557ｎｍ、マーク
率１／２の疑似ランダム信号で変調された光パルス列を
用いた。異常分散光ファイバ２１には、有効コア断面積
21μｍ2 、波長分散値＋3.15ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ（＝＋3.
15×10-6ｓ／ｍ2)、ファイバ長 2.9ｋｍの石英ファイバ
を用いた。
【００１９】このとき、ソリトン周期Ｚ0 は2.24ｋｍと
計算されるので、異常分散光ファイバ２１のファイバ長
は約 1.3Ｚ0 に相当する。また、基本ソリトンパワーＰ
0 は111ｍＷと計算されるので、異常分散光ファイバ２
１への入射ピークパワーを約1.6Ｐ0 に相当する 180ｍ
Ｗになるように制御する。なお、この光パルス信号の平
均パワーは、光ファイバ増幅器１０によるＡＳＥ光の付
加が無視できる場合に7.2ｍＷとなり、現在市販されて
いるもので容易に実現可能である。また、バンドパスフ
ィルタ２２として透過帯域の半値全幅が１ｎｍのものを
用いた。
計算されるので、異常分散光ファイバ２１のファイバ長
は約 1.3Ｚ0 に相当する。また、基本ソリトンパワーＰ
0 は111ｍＷと計算されるので、異常分散光ファイバ２
１への入射ピークパワーを約1.6Ｐ0 に相当する 180ｍ
Ｗになるように制御する。なお、この光パルス信号の平
均パワーは、光ファイバ増幅器１０によるＡＳＥ光の付
加が無視できる場合に7.2ｍＷとなり、現在市販されて
いるもので容易に実現可能である。また、バンドパスフ
ィルタ２２として透過帯域の半値全幅が１ｎｍのものを
用いた。
【００２０】ここで、本実施形態の低雑音光増幅装置の
動作について、サンプリングオシロスコープで観測した
結果を図４に示す。入力する光パルス信号は、意図的に
符号間干渉を与えて強度雑音を付加したものである。図
４(1) は、光ファイバ増幅器のみの構成で観測されたア
イダイヤグラムとパルス中心での強度のヒストグラムを
示す。図４(2) は、本実施形態の低雑音光増幅装置を用
いて観測されたアイダイヤグラムとパルス中心での強度
のヒストグラムを示す。σは雑音の標準偏差である。両
者を比較すると、本実施形態の構成で雑音低減処理を行
うことにより、光パルス信号の強度揺らぎが大幅に改善
されることがわかる。
動作について、サンプリングオシロスコープで観測した
結果を図４に示す。入力する光パルス信号は、意図的に
符号間干渉を与えて強度雑音を付加したものである。図
４(1) は、光ファイバ増幅器のみの構成で観測されたア
イダイヤグラムとパルス中心での強度のヒストグラムを
示す。図４(2) は、本実施形態の低雑音光増幅装置を用
いて観測されたアイダイヤグラムとパルス中心での強度
のヒストグラムを示す。σは雑音の標準偏差である。両
者を比較すると、本実施形態の構成で雑音低減処理を行
うことにより、光パルス信号の強度揺らぎが大幅に改善
されることがわかる。
【００２１】図５は、本実施形態の低雑音光増幅装置に
おけるビット誤り率特性を示す。比較のために光ファイ
バ増幅器だけを用いた場合のビット誤り率特性も示す。
本実施形態の構成で雑音低減処理を行うことにより、ビ
ット誤り率特性における受信感度も大幅に改善され、誤
り率10-9における受信感度が 4.5ｄＢ程度改善されるこ
とがわかる。このように、本発明の低雑音光増幅装置は
光送信器における雑音低減に極めて有効であり、例えば
複数のチャネルを個別に変調したものを合波する場合
に、各チャネルレベルのばらつきを揃える手段としても
有効である。
おけるビット誤り率特性を示す。比較のために光ファイ
バ増幅器だけを用いた場合のビット誤り率特性も示す。
本実施形態の構成で雑音低減処理を行うことにより、ビ
ット誤り率特性における受信感度も大幅に改善され、誤
り率10-9における受信感度が 4.5ｄＢ程度改善されるこ
とがわかる。このように、本発明の低雑音光増幅装置は
光送信器における雑音低減に極めて有効であり、例えば
複数のチャネルを個別に変調したものを合波する場合
に、各チャネルレベルのばらつきを揃える手段としても
有効である。
【００２２】また、光ファイバ増幅器中で発生する信号
光−ＡＳＥ光間のビート雑音の低減にも有効である。図
６は、本実施形態の低雑音光増幅装置を光中継器として
光送信器と光受信器との間に挿入した場合のビット誤り
率特性を示す。比較のために光ファイバ増幅器だけを光
中継器として用いた場合のビット誤り率特性も示す。こ
こでは入力光パルス信号の平均パワーレベルを−30ｄＢ
ｍとした。このような小さな入力レベルでは信号光−Ａ
ＳＥ光間のビート雑音が無視できなくなり、図６に示す
ように光ファイバ増幅器だけでは十分なＳ／Ｎ比を確保
できず、10-11程度のビット誤り率で誤り率特性にフロ
アを生じてしまう。一方、本実施形態の低雑音光増幅装
置を用いることにより、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑
音が有効に低減されるので、図６に示すようにフロアの
ない誤り率特性が得られ、誤り率10-9における受信感度
が 3.5ｄＢ程度改善できた。
光−ＡＳＥ光間のビート雑音の低減にも有効である。図
６は、本実施形態の低雑音光増幅装置を光中継器として
光送信器と光受信器との間に挿入した場合のビット誤り
率特性を示す。比較のために光ファイバ増幅器だけを光
中継器として用いた場合のビット誤り率特性も示す。こ
こでは入力光パルス信号の平均パワーレベルを−30ｄＢ
ｍとした。このような小さな入力レベルでは信号光−Ａ
ＳＥ光間のビート雑音が無視できなくなり、図６に示す
ように光ファイバ増幅器だけでは十分なＳ／Ｎ比を確保
できず、10-11程度のビット誤り率で誤り率特性にフロ
アを生じてしまう。一方、本実施形態の低雑音光増幅装
置を用いることにより、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑
音が有効に低減されるので、図６に示すようにフロアの
ない誤り率特性が得られ、誤り率10-9における受信感度
が 3.5ｄＢ程度改善できた。
【００２３】また、光ファイバ増幅器を光受信器のプリ
アンプとして用いたところ受信感度が最高で−32.5ｄＢ
ｍであったが、本実施形態の低雑音光増幅装置を用いた
ところ−34ｄＢｍの受信感度が得られ、受信感度を−1.
5 ｄＢ程度改善できた。このように、本実施形態の低雑
音光増幅装置は、光送信器、光中継器、光受信器等で発
生する強度雑音を有効に低減することができる。
アンプとして用いたところ受信感度が最高で−32.5ｄＢ
ｍであったが、本実施形態の低雑音光増幅装置を用いた
ところ−34ｄＢｍの受信感度が得られ、受信感度を−1.
5 ｄＢ程度改善できた。このように、本実施形態の低雑
音光増幅装置は、光送信器、光中継器、光受信器等で発
生する強度雑音を有効に低減することができる。
【００２４】なお、図３に示す本実施形態の構成におい
て、光カプラ２３を異常分散光ファイバ２１の出力側に
配置し、異常分散光ファイバ２１の出射パワーをモニタ
する構成としてもよい。また、光カプラ２３をバンドパ
スフィルタ２２の出力側に配置し、バンドパスフィルタ
２２の出射パワーをモニタする構成としてもよい。
て、光カプラ２３を異常分散光ファイバ２１の出力側に
配置し、異常分散光ファイバ２１の出射パワーをモニタ
する構成としてもよい。また、光カプラ２３をバンドパ
スフィルタ２２の出力側に配置し、バンドパスフィルタ
２２の出射パワーをモニタする構成としてもよい。
【００２５】また、本実施形態では、異常分散光ファイ
バ２１の入射ピークパワーを制御するために光ファイバ
増幅器１０の利得を調整する構成になっているが、光フ
ァイバ増幅器１０と異常分散光ファイバ２１との間に光
増幅器または光減衰器を備え、そこで入射ピークパワー
を調整するようにしてもよい。また、光ファイバ増幅器
１０を構成するエルビウム添加光ファイバ１１、励起レ
ーザ１２、光合波器１３を複数段備え、その一部を利得
可変の光増幅器として用いてもよい。
バ２１の入射ピークパワーを制御するために光ファイバ
増幅器１０の利得を調整する構成になっているが、光フ
ァイバ増幅器１０と異常分散光ファイバ２１との間に光
増幅器または光減衰器を備え、そこで入射ピークパワー
を調整するようにしてもよい。また、光ファイバ増幅器
１０を構成するエルビウム添加光ファイバ１１、励起レ
ーザ１２、光合波器１３を複数段備え、その一部を利得
可変の光増幅器として用いてもよい。
【００２６】また、本実施形態では、エルビウム添加光
ファイバ１１を用いて1.55μｍ帯の光パルス信号を増幅
する場合の構成を示したが、例えば 1.3μｍ帯の光パル
ス信号を増幅する場合にはプラセオジム添加光ファイバ
を用いるなど、増幅波長帯に合わせた希土類添加光ファ
イバを用いることにより、それぞれの増幅波長帯に対応
する低雑音光増幅装置を構成することができる。
ファイバ１１を用いて1.55μｍ帯の光パルス信号を増幅
する場合の構成を示したが、例えば 1.3μｍ帯の光パル
ス信号を増幅する場合にはプラセオジム添加光ファイバ
を用いるなど、増幅波長帯に合わせた希土類添加光ファ
イバを用いることにより、それぞれの増幅波長帯に対応
する低雑音光増幅装置を構成することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低雑音光
増幅装置は、光ファイバ増幅器で発生する雑音成分を簡
単な構成で抑圧することができるので、低パワーでの光
伝送、または長距離の光伝送を可能にすることができ
る。また、低パワーの光伝送が可能になるので、波長多
重や時間多重等の多重技術を併用することにより、同時
に伝送可能なチャネル数を増やして大容量の光通信を実
現することができる。
増幅装置は、光ファイバ増幅器で発生する雑音成分を簡
単な構成で抑圧することができるので、低パワーでの光
伝送、または長距離の光伝送を可能にすることができ
る。また、低パワーの光伝送が可能になるので、波長多
重や時間多重等の多重技術を併用することにより、同時
に伝送可能なチャネル数を増やして大容量の光通信を実
現することができる。
【００２８】また、本発明の低雑音光増幅装置は、光フ
ァイバの非線形光学効果を利用して雑音低減を図ってい
るので、実質的に動作速度の制限を受けず極めて高速に
動作するので、電気回路では直接処理が困難な高速の光
通信システムにも適用することが可能である。
ァイバの非線形光学効果を利用して雑音低減を図ってい
るので、実質的に動作速度の制限を受けず極めて高速に
動作するので、電気回路では直接処理が困難な高速の光
通信システムにも適用することが可能である。
【図１】本発明の低雑音光増幅装置の基本構成および動
作原理を説明する図。
作原理を説明する図。
【図２】異常分散光ファイバにおける光パルススペクト
ルの変化例を示す図。
ルの変化例を示す図。
【図３】本発明の低雑音光増幅装置の実施形態を示す
図。
図。
【図４】本発明の低雑音光増幅装置の動作例を示す図。
【図５】本発明の低雑音光増幅装置の動作例を示す図。
【図６】本発明の低雑音光増幅装置の動作例を示す図。
【図７】従来の光識別再生回路の構成例を示す図。
１０ 光ファイバ増幅器 １１ エルビウム添加光ファイバ １２ 励起レーザ １３ 光合波器 １４ 光アイソレータ ２１ 異常分散光ファイバ ２２ バンドパスフィルタ ２３ 光カプラ ２４ 光検出器 ２５ 励起レーザ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山林 由明 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 萩本 和男 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)
- 【請求項１】 希土類添加光ファイバを用いて光パルス
信号を増幅する光ファイバ増幅器と、 前記光ファイバ増幅器に接続され、ファイバ長がソリト
ン周期よりも長く異常分散を有する異常分散光ファイバ
と、 前記異常分散光ファイバに接続され、前記光パルス信号
の中心波長を含む所定の透過帯域を有するバンドパスフ
ィルタと、 前記異常分散光ファイバに入射する光パルス信号の入射
ピークパワーが、前記異常分散光ファイバにおける基本
ソリトンパワーより大きくかつ基本ソリトンパワーの２
倍以下になるように制御する光パワー制御手段とを備
え、 前記ソリトン周期Ｚ0（ｍ)および基本ソリトンパワーＰ
0 (Ｗ)は、前記異常分散光ファイバの波長分散値をＤ
（ｓ／ｍ2)、有効コア断面積をＡeff (ｍ2) 、非線形屈
折率をｎ2（ｍ2／Ｗ）、光パルス信号のパルス幅（１／
ｅ半値の時間幅）をＴ0 (sec) 、波長をλ (ｍ) 、光速
をＣ（ｍ／sec)としたときに、 Ｚ0 ＝π2ＣＴ0 2／(λ2Ｄ） Ｐ0 ＝λ3ＡeffＤ／(4π2Ｃｎ2Ｔ0 2) で与えられることを特徴とする低雑音光増幅装置。 - 【請求項２】 光パワー制御手段は、光ファイバ増幅器
の出力光パルス信号、または異常分散光ファイバの出力
光パルス信号、またはバンドパスフィルタの出力光パル
ス信号の光パワーをモニタし、前記異常分散光ファイバ
に入射する光パルス信号の入射ピークパワーを制御する
構成であることを特徴とする請求項１に記載の低雑音光
増幅装置。 - 【請求項３】 光パワー制御手段は、光ファイバ増幅器
の励起パルス光パワーを制御し、光ファイバ増幅器の利
得を調整する構成であることを特徴とする請求項２に記
載の低雑音光増幅装置。 - 【請求項４】 光パワー制御手段は、光ファイバ増幅器
の出力光パルス信号の光パワーを制御する光増幅器また
は光減衰器を含む構成であることを特徴とする請求項２
に記載の低雑音光増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117898A JPH11284261A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 低雑音光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117898A JPH11284261A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 低雑音光増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11284261A true JPH11284261A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13739224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8117898A Pending JPH11284261A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 低雑音光増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11284261A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003104886A1 (ja) * | 2002-06-01 | 2003-12-18 | 古河電気工業株式会社 | 波長分割多重光再生システム及び波長分割多重光再生方法 |
| EP1152557A3 (en) * | 2000-02-14 | 2005-11-30 | Fujitsu Limited | Method, device, and system for regenerating optical signals |
| JP2008159729A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Tohoku Univ | 半導体超短パルス光源 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP8117898A patent/JPH11284261A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1152557A3 (en) * | 2000-02-14 | 2005-11-30 | Fujitsu Limited | Method, device, and system for regenerating optical signals |
| US7039324B2 (en) | 2000-02-14 | 2006-05-02 | Fujitsu Limited | Method, device, and system for regenerating optical signal |
| WO2003104886A1 (ja) * | 2002-06-01 | 2003-12-18 | 古河電気工業株式会社 | 波長分割多重光再生システム及び波長分割多重光再生方法 |
| JPWO2003104886A1 (ja) * | 2002-06-11 | 2005-10-13 | 古河電気工業株式会社 | 波長分割多重光再生システム及び波長分割多重光再生方法 |
| CN100454125C (zh) * | 2002-06-11 | 2009-01-21 | 古河电气工业株式会社 | 波形整形器 |
| US8059966B2 (en) | 2002-06-11 | 2011-11-15 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Wavelength division multiplex optical regeneration system and wavelength division multiplex optical regeneration method |
| JP2008159729A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Tohoku Univ | 半導体超短パルス光源 |
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