JPH1168200A

JPH1168200A - 光処理装置

Info

Publication number: JPH1168200A
Application number: JP22131697A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Suzuki; 幹哉鈴木; Shigeru Shikii; 滋式井; Koji Kikushima; 浩二菊島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光直接増幅器を有する光処理装置の部品点数
を削減する。【解決手段】縦続接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）
段の光直接増幅器を有する光処理装置において、Ｘ（Ｘ
は１〜Ｎ−１の１個以上）段目の上記光直接増幅器の出
射側アイソレータと、Ｘ＋１段目の上記光直接増幅器の
入射側アイソレータとして、１個のアイソレータを共用
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦続接続されたＮ
段の光直接増幅器を有する光処理装置に関し、例えば、
光直接増幅器が、Ｅｒ3+（エルビウムイオン）がコアに
添加された光ファイバ（ＥＤＦ）を利用した光ファイバ
増幅器（ＥＤＦＡ）である光処理装置に適用し得るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、光中継器として、入力信号光を電
気信号に変換して増幅し、その後、光信号に変換して送
出するものが多く適用されている。しかしながら、この
ような光中継器の構成は大きい上、利得が小さく雑音指
数も大きい。そのため、ＥＤＦＡを備えて光直接増幅を
行なう光中継器の開発、研究が盛んに行なわれており、
実用段階に入りつつある。

【０００３】図２は、ＥＤＦＡを中継器として含む光伝
送システムの構成例を示すものである。図２の光伝送シ
ステムにおいては、送信元からの光信号は、ＥＤＦＡに
よって増幅された後は１×ｎ光カプラによってｎ分岐さ
れ、その分岐光信号もそれぞれ、ＥＤＦＡによって増幅
された後にさらに１×ｎ光カプラによってｎ分岐され、
このようなＥＤＦＡによる増幅と１×ｎ光カプラによる
ｎ分岐とを繰り返すことにより、送信元からの光信号を
多数の光端末装置に供給するようにしている。

【０００４】図２に例示したような光伝送システムに用
いられる従来のＥＤＦＡにおいては、図示は省略する
が、ＥＤＦ（増幅用光ファイバ）の両端にはそれぞれ、
アイソレータを介して入射側光ファイバ及び出射側光フ
ァイバの一端が接続され、また、ＥＤＦには、励起光光
源（例えばレーザダイオード）が射出した励起光が光カ
プラを介して入射されるようになされている。励起光光
源から射出されてＥＤＦに入射された励起光は、ＥＤＦ
で吸収されて十分な反転分布を起こし得るものである。
励起光がＥＤＦに入射されている状態で、入力信号光が
入射側光ファイバからＥＤＦに入射されると、入力信号
光はＥＤＦの誘導放出作用によって次第に増幅され、そ
の増幅された信号光が出射側光ファイバを介して出力信
号光として伝送される。

【０００５】図３は、従来、ＥＤＦの両端にアイソレー
タを設けていた理由の説明図である。図３において、例
えば、ＥＤＦＡ１の前後の光学系（光学部品だけでなく
光ファイバなども含む）２、３のそれぞれの反射減衰量
が２９ｄＢ、ＥＤＦＡ１の利得が３０ｄＢの場合を考え
る。ＥＤＦＡ１から射出された信号光の一部（１ｄＢ
分）は、後段光学系３からの反射戻り光（光ファイバの
反射を含む）となってＥＤＦＡ１に入射され、ＥＤＦＡ
１によって増幅されて前段光学系２に射出される。この
増幅された射出戻り光（３１ｄＢ）の一部（２ｄＢ分）
は、前段光学系２からの反射戻り光（光ファイバの反射
を含む）となってＥＤＦＡ１に入射される。以下、同様
にして、一旦生じた反射戻り光はＥＤＦＡ１を往復し、
その際、ＥＤＦの誘導放出作用により徐々に大きくなっ
ていく発振を起こす。このような発振によっては、本来
の増幅された信号光のパワーを低下させたりパワーを不
安定にさせたり、また、多波長を増幅させるＥＤＦＡで
あれば、各波長の所望するパワーのバランスを達成でき
ないようにしたりする。

【０００６】そのため、従来においては、ＥＤＦの両端
に、ＥＤＦＡ１の利得より反射減衰量が大きいアイソレ
ータを設け、発振を防止してＥＤＦＡ１における所望の
増幅特性を達成できるようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＤＦＡの
部品点数は、少なければ少ないほど望ましいことは勿論
である。

【０００８】部品点数が少なければ、コストが低くなる
ことは当然である。因みに、一般的には、ＥＤＦＡの構
成要素の内、励起光光源（例えばレーザダイオード）が
最もコストが高い部品であり、アイソレータがコストが
次に高い部品であった。

【０００９】また、部品点数が少なければ、製造工数が
少なくなって製造が容易になることは勿論である。

【００１０】さらに、部品点数が少なければ、特に、主
信号の伝送路上の部品点数が少なければ、ＥＤＦＡ内部
での伝送損失を小さくできる。図２に示したように、Ｅ
ＤＦＡの後段に、１×ｎ光カプラを配するような場合に
は、ＥＤＦＡからの出力信号光のパワーが大きいほど分
岐数を多くとれるが、ＥＤＦＡ内部での伝送損失が大き
ければ、分岐数を多くとれない恐れがある。

【００１１】従来においては、現状のＥＤＦＡは、必要
最小限の部品から構成されており、現状以上の部品点数
の削減は困難と考えられていた。

【００１２】他の光直接増幅器についても同様な課題が
生じている。

【００１３】このような部品点数に伴う課題は、光直接
増幅器を多段に縦続接続した場合には、より大きなもの
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は、縦続接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）
段の光直接増幅器を有する光処理装置において、Ｘ（Ｘ
は１〜Ｎ−１の１個以上）段目の上記光直接増幅器の出
射側アイソレータと、Ｘ＋１段目の上記光直接増幅器の
入射側アイソレータとして、１個のアイソレータを共用
させたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１の実施形態以下、本発明を、ＥＤＦＡを有する光処理装置に適用し
た第１の実施形態を図面を参照しながら説明する。ここ
で、図１がこの第１の実施形態の全体構成を示すもので
ある。

【００１６】図１において、この第１の実施形態の光処
理装置１０は、プリアンプとしてのＥＤＦＡ１１と、ポ
ストアンプとしてＥＤＦＡ１２と、このＥＤＦＡ１２か
らの出力信号光が入射される光学部品１３とを有する。

【００１７】この第１の実施形態の場合、ＥＤＦＡ１１
及び１２には双方向励起方法を採用したものを適用して
いる。

【００１８】プリアンプとしてのＥＤＦＡ１１は、双方
向励起方法を採用している従来の一般的な双方向励起方
法を採用しているＥＤＦＡとは異なって、出射側にはア
イソレータが設けられていない。

【００１９】ＥＤＦＡ１１において、信号光の経路上に
は、入射側から、波長選択性を有する光カプラ１４、ア
イソレータ１５、ＥＤＦ１６及び波長選択性を有する光
カプラ１７が順に配置されている。上記光カプラ１４に
は例えばレーザダイオードでなる励起光光源１８が接続
されており、また、上記光カプラ１７には例えばレーザ
ダイオード（励起光光源１８からの光の影響を排除する
観点から、光アイソレータ付きのものであることが好ま
しい）でなる励起光光源１９が接続されており、これら
励起光光源１８、１９からの励起光がそれぞれ、対応す
る光カプラ１４、１７を介して、信号光と同一方向又は
逆方向に進行してＥＤＦ１６に供給されるようになされ
ている。なお、光カプラ１４及びアイソレータ１５の配
置位置は逆であっても良い。この場合、励起光光源１８
も、光アイソレータ付きのものであることが好ましい。

【００２０】これに対して、ポストアンプとしてのＥＤ
ＦＡ１２は、従来の一般的な双方向励起方法を採用して
いるＥＤＦＡとほぼ同様な構成を有する。

【００２１】ＥＤＦＡ１２において、信号光の経路上に
は、入射側から、波長選択性を有する光カプラ２０、ア
イソレータ２１、ＥＤＦ２２、波長選択性を有する光カ
プラ２３及びアイソレータ２４が順に配置されている。
上記光カプラ２０には例えばレーザダイオードでなる励
起光光源２５が接続されており、また、上記光カプラ２
３には例えばレーザダイオード（光アイソレータ付きの
ものであることが好ましい）でなる励起光光源２６が接
続されており、これら励起光光源２５、２６からの励起
光がそれぞれ、対応する光カプラ２０、２３を介して、
信号光と同一方向又は逆方向に進行してＥＤＦ２２に供
給されるようになされている。

【００２２】出射側にはアイソレータが設けられていよ
うがいまいが、ＥＤＦＡ１１、１２での増幅作用は、周
知の通りである。

【００２３】すなわち、ＥＤＦＡ１１を例にして説明す
ると、励起光光源１８、１９から射出され、光カプラ１
４及びアイソレータ１５を順次介して、また、光カプラ
１７を介してＥＤＦ１６に入射された励起光は、ＥＤＦ
１６で吸収されて十分な反転分布を起こし、励起光がＥ
ＤＦ１６に入射されている状態で、信号光がＥＤＦ１６
に入射されると、その信号光はＥＤＦ１６の誘導放出作
用によって次第に増幅され、その増幅された信号光が出
力信号光として送出される。

【００２４】光学部品１３は、例えば、１×ｎやｎ×ｎ
やｎ×１の光カプラや、光スイッチや、光減衰器などで
あり、増幅された出力信号光を適宜処理するものであ
る。

【００２５】この第１の実施形態の場合、ＥＤＦＡ１２
の入射側アイソレータ２１が、ＥＤＦＡ１１の出射側ア
イソレータとしても機能するものである。すなわち、Ｅ
ＤＦＡ１１の入射側アイソレータ１５と、このＥＤＦＡ
１２の入射側アイソレータ２１とによって、反射戻り光
がＥＤＦ１６を往復することによる発振現象の発生を未
然に防止している。

【００２６】この第１の実施形態の光処理装置によれ
ば、プリアンプとしてのＥＤＦＡ１１を、出射側にアイ
ソレータを備えていないように構成でき、部品点数を従
来より削減することができる。その結果、コストを低減
でき、製造を容易なものとでき、さらに、アイソレータ
があることでの通過損失を防止することができる。

【００２７】（Ｂ）第２の実施形態次に、本発明を、ＥＤＦＡを有する光処理装置に適用し
た第２の実施形態を図面を参照しながら簡単に説明す
る。ここで、図４がこの第２の実施形態の全体構成を示
すものであり、上述した図１との同一、対応部分には同
一符号を付して示している。

【００２８】図４及び図１の比較から明らかなように、
この第２の実施形態の光処理装置１０Ａは、プリアンプ
としてのＥＤＦＡ１１の出射側アイソレータ２１を、ポ
ストアンプとしてＥＤＦＡ１２の入射側アイソータとし
ても機能させている点が、第１の実施形態と異なってい
る。

【００２９】すなわち、このＥＤＦＡ１１の出射側アイ
ソレータ２１と、ＥＤＦＡ１２の出射側アイソレータ２
４とによって、反射戻り光がＥＤＦ２２を往復すること
による発振現象の発生を未然に防止している。

【００３０】なお、第２の実施形態の場合、励起光光源
２５、２６は、光アイソレータ付きのものであることが
好ましい。

【００３１】この第２の実施形態の光処理装置によれ
ば、ポストアンプとしてのＥＤＦＡ１２を、入射側にア
イソレータを備えていないように構成でき、部品点数を
従来より削減することができる。その結果、コストを低
減でき、製造を容易なものとでき、さらに、アイソレー
タがあることでの通過損失を防止することができる。

【００３２】（Ｃ）第３の実施形態次に、本発明を、ＥＤＦＡを有する光処理装置に適用し
た第３の実施形態を図面を参照しながら簡単に説明す
る。ここで、図５がこの第３の実施形態の全体構成を示
すものであり、上述した図１との同一、対応部分には同
一符号を付して示している。

【００３３】図５及び図１の比較から明らかなように、
この第３の実施形態の光処理装置１０Ｃは、第１の実施
形態の構成に加えて、プリアンプとしてのＥＤＦＡ１
１、及び、ポストアンプとしてＥＤＦＡ１２の間に、さ
らにＥＤＦ２７を有するものである。

【００３４】新たに設けられたＥＤＦ２７は、ＥＤＦＡ
１１から漏れ出た励起光（励起光光源１８が出力した励
起光）を励起光として増幅作用を行うもの、又は、励起
光がない場合に増幅特性の逆特性を作って波長依存性利
得偏差を補償するものとなっている。このＥＤＦ２７
は、ＥＤＦＡ１１の内部のＥＤＦ１６より利得が小さい
ものであるか、又は、信号光を吸収するものである。こ
のＥＤＦ２７もＥＤＦ１６と共に、アイソレータ１５及
び２１の間の光路上に存在し、これらアイソレータ１５
及び２１の機能によって、両ＥＤＦ２７及び１６によっ
て引き起こされる発振現象が防止される。

【００３５】この第３の実施形態の光処理装置によれ
ば、第１の実施形態と同様に、プリアンプとしてのＥＤ
ＦＡ１１を、出射側にアイソレータを備えていないよう
に構成でき、部品点数を従来より削減することができる
という効果と共に、励起光を有効に利用できるという効
果や、波長依存性利得偏差を軽減できるという効果をも
奏する。

【００３６】（Ｄ）第４の実施形態次に、本発明を、ＥＤＦＡを有する光処理装置に適用し
た第４の実施形態を図面を参照しながら説明する。ここ
で、図６がこの第４の実施形態の全体構成を示すもので
あり、上述した図１との同一、対応部分には同一符号を
付して示している。

【００３７】図６及び図１の比較から明らかなように、
この第４の実施形態の光処理装置１０Ｃは、第１の実施
形態のポストアンプとしてのＥＤＦＡ１２の構成から出
射側のアイソレータ２４を除去したものである。

【００３８】この第４の実施形態における光学部品１３
は、例えば、１×ｎやｎ×ｎやｎ×１の光カプラや、光
スイッチや、光減衰器などの入力光に対する通過損失が
かなり大きい光学部品である。光学部品１３は、例え
ば、１０ｄＢ以上の通過損失を有するものである。この
ような光学部品１３において、反射戻り光はその射出部
から戻ることが多く、反射戻り光は光学部品１３内を一
往復しているため、反射減衰量は通過損失のほぼ２倍
（例えば２０ｄＢ以上）となっている。因みに、市販さ
れているシングルステージ構成のアイソレータは、反射
減衰量が２５〜３５ｄＢ程度である。

【００３９】すなわち、この第４の実施形態における光
学部品１３は、前段のＥＤＦＡ１２の利得と、光学部品
１３の通過損失との間には、ＥＤＦＡ１２の利得が、光
学部品１３の通過損失の２倍（≒反射減衰量）より小さ
いという関係があるものである。なお、ここでの２倍と
は、ｄＢ表記上の２倍であり、３ｄＢの相違を言ってい
るのではない。

【００４０】上述した関係を満足した場合には、ＥＤＦ
Ａ１２が、出射側にアイソレータを備えていなくても、
出射側にアイソレータを備えている従来の双方向励起方
法に従っているＥＤＦＡと同様なＥＤＦ２２に対する戻
り光の状態となり、反射戻り光の発振による悪影響を、
出射側にアイソレータを備えている従来のＥＤＦＡと同
様に防止することができる。

【００４１】なお、ＥＤＦＡを２段構成にした場合、Ｅ
ＤＦＡの利得飽和の特性から、全体としての利得が例え
ば２５ｄＢならば、プリアンプ側のＥＤＦＡ１１で例え
ば２１ｄＢが、ポストアンプ側のＥＤＦＡ１２では例え
ば４ｄＢが配分される。すなわち、ＥＤＦＡ１２での利
得は小さく配分され、ＥＤＦＡ１２の利得との上記関係
を満足する光学部品１３の種類は、かなり多く存在す
る。

【００４２】但し、この第４の実施形態において、光学
部品１３の後に接続される接続状態で、この実施形態が
適用できる場合もあれば、適用できない場合もあり得
る。以下、このことを光学部品１３が１×ｎ光カプラで
ある場合の例を挙げて簡単に説明する。

【００４３】反射レベルとしては、実際上、光学部品の
出射側が開放されている場合に生じるような−１４ｄＢ
程度のレベル１（例えば、いわゆるフレネル反射）や、
光学部品とその次に光学部品とのコネクタが融着接続さ
れていたりその間にアイソーレータが介在されていたり
する場合に生じるような−５０〜−６０ｄＢ程度のレベ
ル３や、それらの中間的な−３０ｄＢ程度のレベル２に
分けることが可能である。

【００４４】光学部品１３が、例えば、１×ｎ光カプラ
の場合において、ｎ個の出力ポート中１個が開放され
（反射レベル１）、他がレベル３の反射程度で次段の光
学部品に接続されているような状況では、ＥＤＦＡ１２
に対する全体の反射戻り光が少なく、この第４の実施形
態が有効に機能する。また、ｎ個の出力ポート中１個が
開放されているが開放端面が汚れており（反射レベル
２）、他がレベル３の反射程度で次段の光学部品に接続
されているような状況では、ＥＤＦＡ１２に対する全体
の反射戻り光が少なく、この第４の実施形態が有効に機
能する。これに対して、ｎ個の出力ポートの全てがレベ
ル２の反射程度で次段の光学部品に接続されているよう
な状況では、ＥＤＦＡ１２に対する全体の反射戻り光が
多く、この第４の実施形態は有効に機能しない。

【００４５】この第４の実施形態の光処理装置によれ
ば、両ＥＤＦＡ１１及び１２を、出射側にアイソレータ
を備えていないように構成でき、部品点数を第１の実施
形態以上に削減することができ、その結果、コストを低
減でき、製造を容易なものとでき、さらに、アイソレー
タがあることでの通過損失を防止することができる。

【００４６】なお、図７には、上述した第２の実施形態
のポストアンプとしてのＥＤＦＡ１２の構成から出射側
のアイソレータ２４を除去した実施形態を示しており、
また、図８には、上述した第３の実施形態のポストアン
プとしてのＥＤＦＡ１２の構成から出射側のアイソレー
タ２４を除去した実施形態を示している。これら実施形
態の光学部品１３も、第４の実施形態と同様なものであ
る。これら実施形態については、これ以上の説明は省略
する。

【００４７】（Ｅ）他の実施形態上記各実施形態においてはＥＤＦＡを光直接増幅器とし
て適用しているものを示したが、他の希土類元素を添加
した光ファイバ増幅器（例えば、プラセオジウム添加光
ファイバ増幅器やネオジム添加光ファイバ増幅器）を有
する光処理装置に対しても本発明を適用可能である。ま
た、増幅作用を起こす媒体が光ファイバではなく、半導
体上に形成されている光半導体増幅器を有する光処理装
置に対しても本発明を適用できる。

【００４８】また、励起方法として、双方向励起方法で
はなく、前方励起方法や、後方励起方法や、複数の励起
光光源からの励起光を光カプラで偏波合成して増幅作用
部（例えばＥＤＦ）に供給する偏波合成方法や、複数の
励起光光源から異なる波長の励起光を出力させ、これを
多重して増幅作用部（例えばＥＤＦ）に供給する波長多
重方法を採用している光直接増幅器を有する光処理装置
に対しても本発明を適用可能である。

【００４９】さらに、３段以上のＥＤＦＡを有する光処
理装置に対しても、本発明を適用できる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の光処理装置によ
れば、縦続接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）段の光直
接増幅器を有する光処理装置において、Ｘ（Ｘは１〜Ｎ
−１の１個以上）段目の上記光直接増幅器の出射側アイ
ソレータと、Ｘ＋１段目の上記光直接増幅器の入射側ア
イソレータとして、１個のアイソレータを共用させたの
で、部品点数を従来より削減することができ、その結
果、コストを低減でき、製造を容易なものとでき、さら
に、アイソレータがあることでの通過損失を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】ＥＤＦＡの利用システム例を示すブロック図で
ある。

【図３】ＥＤＦＡにおいてアイソレータの必要性の説明
図である。

【図４】第２の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】第３の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】第４の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】第２及び第４の実施形態の技術思想を融合した
実施形態の構成を示すブロック図である。

【図８】第３及び第４の実施形態の技術思想を融合した
実施形態の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０
Ｆ…光処理装置、１１、１２…ＥＤＦＡ（光直接増幅器）、１３…光学部品、１４、１７、２０、２３…光カプラ、１５、２１、２４…アイソレータ、１６、２２、２７…ＥＤＦ、１８、１９、２５、２６…励起光光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊島浩二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

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦続接続されたＮ（Ｎは２以上の整数）
段の光直接増幅器を有する光処理装置において、Ｘ（Ｘは１〜Ｎ−１の１個以上）段目の上記光直接増幅
器の出射側アイソレータと、Ｘ＋１段目の上記光直接増
幅器の入射側アイソレータとして、１個のアイソレータ
を共用させたことを特徴とする光処理装置。
【請求項２】上記最終段の光直接増幅器から出力され
た光信号が与えられる光学部品をさらに備え、上記最終段の光直接増幅器の利得を、上記光学部品の通
過損失の２倍より小さく定め、上記最終段の光直接増幅
器における増幅処理本体を上記光学部品に直接接続した
ことを特徴とする請求項１に記載の光処理装置。
【請求項３】上記共用アイソレータが、Ｘ＋１段目の
上記光直接増幅器の入射側アイソレータの位置に設けら
れており、Ｘ段目の上記光直接増幅器とＸ＋１段目の上
記光直接増幅器との間に、Ｘ段目の上記光直接増幅器側
から漏れ出た励起光によって増幅動作を行う増幅媒体を
さらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
光処理装置。