JPS6230717B2 - - Google Patents

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JPS6230717B2
JPS6230717B2 JP57175094A JP17509482A JPS6230717B2 JP S6230717 B2 JPS6230717 B2 JP S6230717B2 JP 57175094 A JP57175094 A JP 57175094A JP 17509482 A JP17509482 A JP 17509482A JP S6230717 B2 JPS6230717 B2 JP S6230717B2
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JP
Japan
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light source
optical
optical signal
wavelength
optical fiber
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JP57175094A
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JPS5963830A (ja
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Kazuhiro Noguchi
Taiji Murakami
Yasuro Kimura
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/2912Repeaters 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
    • H04B10/2916Repeaters 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 using Raman or Brillouin amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
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  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、通信用光信号を増幅する光信号増幅
器に関する。特に、光フアイバの内部で生じるラ
マン増幅現象および通信用光フアイバの持つ吸収
損失特性を利用して、光信号を増幅する光信号増
幅器に関する。
〔従来技術の説明〕
一本の単一モード光フアイバに周波数Fsの信
号光と、この信号光の周波数とは異なる周波数
Fpの振幅の大きい励起光を同時に注入すると、 Fi=2Fp−Fs なる周波数のアイドラ光が発生し、励起光、信号
光およびアイドラ光の間に位相整合条件が満たさ
れると、励起光のエネルギーが信号光およびアイ
ドラ光へ移行する現象が知られている。これを四
光子混合増幅現象といい、この現象を利用した光
信号増幅器が次の文献に報告されている。
〔文献〕K.Washio et al.“Amplication and
Frequency Conversion of InGaAsP Laser
Light in Optical Fiber Pumped in the Low
Dispersion Region at1.3μm”Topical Meeting
on Optical Fiber Communication、Arizona、
April 13−15、1982pp60 第1図はこの従来例増幅器の構成図である。半
導体レーザ1は波長1.38μmの光信号を発生し、
Nd:YAGレーザ2は波長1.32μmの光信号を発
生する。この2つのレーザの出力光は、ハーフミ
ラー3を用いて単一モード光フアイバ4に入射さ
れる。この光フアイバ4の内部で上記式の周波数
のアイドラ光が発生し、このアイドラ光の振幅が
半導体レーザ1の出力光より大きくなつて、帯域
濾波器5を介して取り出される。この従来例装置
では、光フアイバ4にコア直径11μm、高次モー
ドカツトオフ波長1.2μm、長さ約30mの単一モ
ード光フアイバを使用して、ピーク出力15W、パ
ルス幅0.4μSの光パルスで励起したとき、この
光フアイバ4の中で約47dB増幅され、励起光パ
ルスのピーク出力を30Wにしたときには、約
60dBの増幅が行われることが報告されている。
しかし、この従来例装置では、光フアイバ4と
して、信号光と励起光との間で位相整合条件を満
足させるような特殊な単一モード光フアイバを用
いることが必要であり、このような光フアイバは
一般の通信用に使用するには適当ではなく、また
出力信号光の波長は上記のようにアイドラ光であ
り、これは一般の通信用光フアイバのOH基吸収
損失の大きい領域にあるので、この波長では長距
離伝送が困難である。
また、第1図に示したものと同様な構成によ
り、誘導ラマン散乱効果を利用した光信号増幅器
が実現されることが報告されている。
〔文献〕実開昭56−134774号「高出力光パルス
発生装置」 特開昭48−66855号「ラマン散乱装置」 誘導ラマン散乱効果を利用した光信号増幅器で
は、振幅の大きい周波数Fpの励起光とFpに対し
てある特定の周波数Frだけ周波数の小さい信号
光を同時にラマン散乱媒質に入射することによつ
て、励起光のエネルギーが周波数Fp−Frの信号
光(ストークス光)に移る現象を利用している。
Fsは上記ラマン散乱媒質に固有の値をとり、媒
質として石英系ガラスフアイバを用いた場合は、
400〜500cm-1の値をとる。したがつて、第1図に
おいて半導体レーザ1の波長を約1.40μmとし、
Nd:YAGレーザ2の波長を1.32μmとすること
により、上記誘導ラマン散乱効果を利用した光信
号増幅器が構成され、半導体レーザ1の出力光と
波長が同一な増幅された信号光を得ることができ
る。
一般に、誘導ラマン散乱効果による周波数シフ
トFrは、ラマン散乱媒質の材料特性にのみ依存
する量である。従つて、誘導ラマン散乱効果を用
いた方式では、前記誘導4光子混合を用いた方式
のように特殊な単一モード光フアイバを用いる必
要がなく、一般の通信用単一モード光フアイバの
適用が可能であるとの利点を有する。しかし、誘
導ラマン散乱効果を用いた方式においても、信号
光波長が通信用光フアイバのOH基吸収損失の大
きい領域であることおよび受信端に励起光と信号
光とを分離する分波器が必要であるとの欠点を有
する。
〔発明の目的〕
本発明は、特殊な光フアイバを使用する必要が
なく、出力光が通常の光フアイバの低損失波長領
域にある光信号増幅器を提供することを目的とす
る。
〔発明の特徴〕
本発明は、変調信号入力端子と、この変調信号
入力端子の信号により振幅変調された光信号を発
生する第一の光源と、この第一の光源の発する光
信号より僅かに波長が相違し振幅の大きい連続的
な光信号を発生する第二の光源と、上記第一の光
源が発生する光信号と上記第二の光源が発生する
光信号との間にラマン増幅現象を誘起させる光フ
アイバと、上記第一の光源が発生する光信号と上
記第二の光源が発生する光信号とを同時に上記光
フアイバの一端に入射させる第一の手段と上記光
フアイバの他端から光信号を取り出す第二の手段
とを備える光増幅器において、上記第二の手段
は、上記第二の光源の発生する光信号の波長に等
しい波長の信号であつて上記第一の光源の出力光
とは逆の位相に変調された光信号を上記光フアイ
バの他端から取り出す構成であることを特徴とす
る。
第一の光源は半導体レーザにより構成され、第
二の光源はNd:YAGレーザにより構成されるこ
とが好ましい。また両者の光を光フアイバに入射
させる手段は誘電体多層薄膜により形成されたダ
イクロイツクミラーを含むことが好ましい。
ここで、Nd:YAGレーザとは、Ndイオンを活
性イオンとして含むイツトリウム・アルミニウ
ム・ガーネツトを材料主成分とする固体レーザで
ある。
〔実施例による説明〕
第2図は本発明実施例光信号増幅器の構成図で
ある。入力端子11には、変調信号入力が電気信
号として与えられる。第一の光源12は半導体レ
ーザで、波長が約1.38〜1.41μmの光信号を発生
し、その出力光は上記入力端子11の変調信号入
力により振幅変調されるように構成される。第二
の光源13はNd:YAGレーザで、波長約1.32μ
mの振幅の大きい連続光を発生する。第一の光源
12の出力光と第二の光源13の出力光はダイク
ロイツクミラー14で合成されて、光フアイバ1
5の一端に入射される。ダイクロイツクミラー1
4は、誘導体多層薄膜により構成される。これ
は、光源12の出力光を高効率に透過させ、光源
13の出力光は高効率に反射させるように各多層
薄膜が構成されている。光フアイバ15は長距離
通信用フアイバであり、また同時にラマン増幅現
象を誘起させる光フアイバである。
光フアイバ15の他端では、その出力光が帯域
濾波器16を通過して光フアイバ17の一端に入
射されるように構成され、光フアイバ17の他端
の出力光は、受信装置18に供給される。帯域濾
波器16の通過帯域波長は、Nd:YAGレーザ光
源13の出力光波長であり、半導体レーザ光源1
2の出力光波長は阻止するように構成される。光
フアイバ17は長距離通信用の光フアイバとする
ことができる。
このように構成された装置では、光フアイバ1
5に入射されたNd:YAGレーザ光源13の出力
光は、半導体レーザ光源12の出力光がこの光フ
アイバ15にともに存在することにより、ラマン
増幅現象が誘起される。すなわち、Nd:YAGレ
ーザ光源13の出力光エネルギーが、光フアイバ
15を伝播するにつれて半導体レーザ光源12の
出力光に移り、その結果として波長1.32μmの光
信号強度はほとんど零になり、半導体レーザ光源
12の出力光波長に等しい波長の光信号の増幅が
大きくなる。一方、光フアイバ15に半導体レー
ザ光源12からの出力光が存在しないときには、
このような現象は起こらずNd:YAGレーザ光源
13の出力光波長1.32μmがそのまま光フアイバ
15の他端に送出される。したがつて、光フアイ
バ15の他端から送出される波長1.32μmの光信
号成分は、半導体レーザ光源12の出力光の逆位
相に変調された光信号となる。しかも、Nd:
YAGレーザ光源13の信号振幅は大きくするこ
とができるので、光フアイバ15の他端から送出
される波長1.32μmの光信号は、半導体レーザ光
源12の出力光信号より大きくすることができ
る。
第3図は各信号の時間関係を示すタイムチヤー
トである。第3図AはNd:YAGレーザ光源13
の出力光レベルを示す。すなわちNd:YAGレー
ザ光源13は高いレベルP1の連続光を送出する。
第3図Bは半導体レーザ光源12の出力光レベル
を示す。この出力光のレベルP2は低く入力端子1
1の信号により変調されている。第3図Cは光フ
アイバ15の出力光レベルを示す。
すなわち半導体レーザ光源12の出力光がない
時間には、Nd:YAGレーザ光源13の出力光レ
ベルP1が光フアイバ15でいくぶん減衰されて、
レベルP1で送出される。しかし、光フアイバ15
に半導体レーザ光源12の出力光が存在する時間
には、光フアイバ15の内部でラマン増幅現象が
誘起されて、Nd:YAGレーザ光源13の出力光
は消滅して、光フアイバ15の他端には現れな
い。したがつて、Nd:YAGレーザ光源13の出
力光波長1.32μmの光信号は、半導体レーザ光源
12の出力光の逆の位相に変調されて、光フアイ
バ15の出力端に送出される。
このように本発明は、ラマン増幅現象により増
幅された信号を利用するのではなく、ラマン増幅
現象によりエネルギーを失う連続光の方を利用す
るところに著しい特徴があり、この点において前
述の従来例とは原理的に相違する。
第4図に、一般的な通信用石英系光フアイバの
損失波長特性を示す。第4図において波長1.25μ
m付近および1.4μm付近を中心とした損失ピー
クが観測されるが、これらはいずれも光フアイバ
中に残存するOH基吸収に起因している。第4図
から明らかなように、波長1.38〜1.41μmの範囲
は光フアイバのOH基吸収損失が特に大きい領域
であるため、この範囲での伝送損失値は波長1.32
μmにおける伝送損失値に比較して、概ね2dB/
Km程度大きな値となる。この事実は、光フアイバ
内部での誘導ラマン散乱現象によつて誘起された
波長1.38〜1.41μmの光は、光フアイバを10Km以
上伝播した後には、波長1.32μmの光信号に対し
て約1%以下の強度に減衰することを意味する。
従つて、本発明においては、第2図における光フ
アイバ15と光受信装置18との間に、半導体レ
ーザ11の光とNd:YAGレーザ12の光とを分
離するための素子あるいは装置を挿入する必要が
ない。この点においても本発明は従来例と原理的
に異なる。
一般にNd:YAGレーザは大出力の光信号を発
生させることができる。本発明の装置では、
Nd:YAGレーザ光源13の出力光レベルは、光
フアイバ15の中で誘導ラマン散乱効果などの非
線型の光学現象を受ける直前まで高くすることが
できる。またNd:YAGレーザ光源13の出力光
波長1.32μmは、一般の通信用光フアイバを高効
率で少ない損失で伝播する。したがつて、ラマン
増幅現象によりエネルギーを受ける側を利用する
のではなく、エネルギーを失う側を利用すること
が光通信用の増幅器あるいは変調器としてはるか
に有利である。
上記実施例は第一の光源として半導体レーザを
用い、第二の連続光の光源としてNd:YAGレー
ザを用いる例を説明したが、他の種類の光源を用
いて同様の原理の装置を構成することができる。
〔効果の説明〕
以上説明したように、本発明によれば、光通信
に有利な波長であつて、入力信号により変調され
た大振幅の光信号が送出される光信号増幅器が得
られる。この増幅器を利用することにより、光フ
アイバ通信の伝送距離を飛躍的に増大させること
ができる。本発明の装置では、入力光信号の位相
を整合させるなどの複雑かつ精密な操作を一切必
要としないので装置は安定である。また光フアイ
バとして特殊なものを使用する必要がない。さら
に通信用光フアイバが本質的に有している吸収特
性を利用することによつて受信側に従来必要であ
つた光分波器を不用とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例装置の構成図。第2図は本発明
実施例装置の構成図。第3図はその動作説明用の
タイムチヤート。第4図は通信用石英系光フアイ
バの損失波長特性図。 11……変調信号の入力端子、12……第一の
光源(半導体レーザ)、13……第二の光源
(Nd:YAGレーザ、連続光を送出する。)、14…
…ダイクロイツクミラー、15……ラマン増幅現
象を誘起する光フアイバ、16……帯域濾波器
(第二の光源の出力光波長を透過する。)、17…
…光フアイバ、18……受信装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変調信号入力端子と、 この変調信号入力端子の信号により振幅変調さ
    れた光信号を発生する第一の光源と、 この第一の光源の発する光信号より僅かに波長
    が相違し振幅の大きい連続的な光信号を発生する
    第二の光源と、 上記第一の光源が発生する光信号と上記第二の
    光源が発生する光信号との間にラマン増幅現象を
    誘起させる光フアイバと、 上記第一の光源が発生する光信号と上記第二の
    光源が発生する光信号とを同時に上記光フアイバ
    の一端に入射させる第一の手段と、 上記光フアイバの他端から光信号を取り出す第
    二の手段と を備える光増幅器において、 上記第二の手段は、 上記第二の光源の発生する光信号の波長に等し
    い波長の信号であつて上記第一の光源の出力光と
    は逆の位相に変調された光信号を上記光フアイバ
    の他端から取り出す構成である ことを特徴とする光信号増幅器。 2 第一の光源は波長約1.38μm〜1.41μmの光
    信号を発生する半導体レーザにより構成され、第
    二の光源は波長約1.32μmの光信号を発生する
    Nd:YAGレーザにより構成された 特許請求の範囲第1項に記載の光信号増幅器。 3 第一の手段は誘電体多層薄膜により形成され
    たダイクロミツクミラーを含む特許請求の範囲第
    1項に記載の光信号増幅器。
JP57175094A 1982-10-04 1982-10-04 光信号増幅器 Granted JPS5963830A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6191986A (ja) * 1984-10-12 1986-05-10 Nec Corp 光通信用光増幅器
JPS63161731A (ja) * 1986-12-25 1988-07-05 Nec Corp 逐次誤り訂正復号化装置
JP2785285B2 (ja) * 1988-12-01 1998-08-13 日本電気株式会社 レーザ光検出装置

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JPS5963830A (ja) 1984-04-11

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