WO2005004356A1 - 遠隔励起を用いた光ファイバ通信システム - Google Patents

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light
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doped fiber
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Hiroji Masuda
Hiroto Kawakami
Yutaka Miyamoto
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Nippon Telegraph And Telephone Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/003—Devices including multiple stages, e.g., multi-stage optical amplifiers or dispersion compensators

Definitions

  • the present invention relates to an optical signal transmission line, in which an optical signal is transmitted using a remote pump that amplifies an optical signal by a non-feed remote pump module installed away from a linear repeater or a terminal device.
  • the present invention relates to a fiber communication system.
  • Fig. 8 shows an example of the configuration of a conventional remote pumping system used in a wavelength division multiplexed optical fiber communication system (K. Aida et al., Pro of ECOC, PDA-7, pp. 29-32, 1989, and N. Ohkawa et al., IEICE Trans. Comraun., Vol. E81-B, pp. 586-596, 1998).
  • a signal light is transmitted from a transmission circuit 2 in a transmitter 1, and the signal light is received by a reception circuit 11 in a receiver 10 via three transmission fibers 5 to 7.
  • erbium-doped fiber (EDF) 13F and 13R are installed between the transmission fiber 5 and the transmission fiber 6, and between the transmission fiber 6 and the transmission fiber 7, erbium-doped fiber (EDF) 13F and 13R are installed.
  • pumping light sources 3 and 13 for remote pumping are installed in the transmitter 1 and the receiver 10.
  • the pumping light and signal light from the pumping light sources 3 and 13 are used by the multiplexers 4 and 14. Multiplexed.
  • the transmitter 1, the receiver 10, and the excitation light sources 3, 13 are connected to the power supply and supplied with power.
  • the pump light sources 3 and 13 adjacent to the transmitter 1 and the receiver 10 are called a first-stage pump light source and a second-stage pump light source, respectively.
  • the excitation lights from the excitation light sources 3 and 13 are called forward excitation light and backward excitation light, respectively.
  • the forward pumping light excites the EDF ⁇ 13F after passing through the transmission fiber 5, and the backward pumping light excites the EDF ⁇ 13R after passing through the transmission fiber.
  • the wavelength of the excitation light is light near 1.48 m, which is suitable for exciting the EDF.
  • the signal light output from the transmitter 1 is attenuated by the transmission fiber 5 and then amplified by the EDF13F. After being attenuated by the transmission fiber 6, the signal light is amplified by the EDF13R and transmitted by the transmission fiber 7. After passing, it reaches receiver 10. Therefore, the total distance of the transmission fiber 5, the transmission fiber 6, and the transmission fiber 7 can be transmitted in a non-repeated manner without power feeding along the way.
  • the advantage of this remote excitation is that the relayless distance, that is, the relay interval, is greatly extended compared to a relay system that does not use remotely pumped EDF ⁇ 13F, 13R.
  • a configuration using only one of the forward pumping light source 3 and EDF ⁇ 13F or the backward pumping light source 13 and EDF-13R can be adopted.
  • signal light undergoes Raman amplification in a transmission fiber through which pumping light propagates, so that a certain distributed gain (Raman gain) is added.
  • the gain wavelength range of the signal light is set in the C band of the EDFA (1530-1560 nm), so that it reached EDF ⁇ 13 and £ 0 ⁇ 13 R.
  • the pumping light penetrates from the pumping light input end of the EDF13 10 ⁇ 130R to the pumping light output end on the opposite side and passes through the EDFDF13F and EDF ⁇ 13R over the entire fiber length. To excite.
  • this L band is an important signal light gain wavelength region like the C band.
  • the L-band is an important signal light gain wavelength region because four-wave mixing, which is a problem in the C-band, can be avoided. Disclosure of the invention The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical fiber communication system using remote pumping which improves pumping efficiency and reduces noise figure.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and a first aspect of the present invention is a pump light source that outputs pump light, and a multiplexer that multiplexes the pump light with signal light and outputs the multiplexed light.
  • Signal light output means comprising: a plurality of transmission fibers for transmitting the signal light output from the signal light output means; an erbium-added caro fiber module provided between the transmission fibers; and Signal light receiving means for receiving the signal light output from the transmission means and passing through the transmission fiber and the erbium-doped fiber module, wherein the erbium-doped fiber module is arranged in the transmission fiber in the same direction as the signal light.
  • a splitter for splitting the propagating pump light from the signal light a splitter for splitting the pump light split by the splitter into two at a desired ratio, and passing through the splitter
  • An erbium-doped fiber to which signal light is input and first and second multiplexing means for multiplexing the pump light branched by the branching device with the signal light and adding the multiplexed light to both ends of the erbium-doped fiber.
  • An optical fiber communication system comprising:
  • a signal light output means for outputting a signal light
  • a plurality of transmission fibers for transmitting the signal light output from the signal light output means, and an erbium addition provided between the transmission fibers.
  • a fiber module, a pump light source that outputs pump light, and a signal light that is output from the signal light output unit passes through the transmission fiber and the erbium-added fiber module, and combines the pump light with the pump light.
  • a signal light receiving means comprising a multiplexer for outputting the signal light in the opposite direction to the signal light, wherein the erbium-doped fiber module is a pump that propagates in the transmission fiber in a direction opposite to the signal light.
  • a splitter for splitting light from signal light a splitter for splitting the pump light split by the splitter into two at a desired ratio, and an erbium-doped fiber to which the signal light is input
  • a signal light output unit including: a pump light source that outputs pump light; a multiplexer that multiplexes the pump light with the signal light and outputs the multiplexed light; A plurality of transmission fibers for transmitting the output signal light; an erbium-doped fiber module provided between the transmission fibers; and a signal light output from the signal light output means and passing through the transmission fiber and the erbium-doped fiber module.
  • the erbium-doped fiber module comprises: a circulator to which the signal light and the pumping light are inputted; and a signal light and a pumping light which have passed through the circulator.
  • a first erbium-doped fiber and a mirror to which the signal light and the pump light having passed through the first erbium-doped fiber are input, and the signal light and the pump light reflected by the mirror. Is output to the next stage through the first erbium-doped fiber and the circulator.
  • it may be a second Erubiumu doped fiber disposed in front of the circulator.
  • a signal light output means for outputting a signal light
  • a plurality of transmission fibers for transmitting the signal light output from the signal light output means, and an erbium addition provided between the transmission fibers.
  • a signal light receiving unit including a multiplexer that outputs the signal light in the opposite direction to the signal light, wherein the erbium-doped fiber module includes a circulator to which the signal light is input; A multiplexer that multiplexes the pump light demultiplexed by the demultiplexer with the signal light output from the circulator; A first erbium-doped fiber to which the input signal light and pumping light are inputted; and a mirror to which the signal light and the pumping light having passed through the first erbium-doped fiber are inputted.
  • An optical fiber communication system in which signal light and pump light reflected by a mirror are output to the next stage through the first erbium-doped fiber and the circulator.
  • a second erbium-doped fiber may be provided in front of the circulator, and the multiplexer may be provided in front of the second erbium-doped fiber.
  • the pumping efficiency of the remote pumping module can be improved and the noise figure can be reduced as compared with the conventional one.
  • the effect that can be obtained is obtained.
  • the present invention is particularly useful when the gain wavelength range of the signal light is set in the L band of the EDFA.
  • the present invention is not limited to the application to the L band, and is also effective when the gain wavelength region of the signal light is set to, for example, the C band of the EDFA.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical fiber communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the remote excitation module 27 F according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the remote excitation module 27R in the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the remote excitation module 50F in the optical fiber communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the remote excitation module 50R in the same embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the remote excitation module 70F in the optical fiber communication system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the remote excitation module 7OR in the same embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber communication system. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber communication system according to a first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 18 denotes a linear repeater, which includes a pump light source 19 for generating pump light, a multiplexer 20 for multiplexing and outputting pump light and signal light, and multipath interference noise reduction. And an isolator 21 provided for this purpose.
  • the signal light emitted from the relay 18 passes through the transmission fibers 22 to 24 and reaches the downstream linear relay 25.
  • a remote excitation module 27 F is provided between the transmission fibers 22 and 23, and a remote excitation module 27 R is provided between the transmission fibers 23 and 24.
  • the linear repeater 25 includes an excitation light source 29 for generating excitation light, a multiplexer 30 for multiplexing the excitation light and the signal light, and an isolator 31.
  • an optical amplifier is installed in a linear repeater, but in this embodiment, no optical amplifier is installed in the linear repeater. That is, the sum of the gains of the remote pump modules 27F and 27R and the distributed Raman gain in the transmission fibers 22 and 24 is sufficiently large to compensate for the sum of the losses in the transmission fibers 22 to 24.
  • the linear repeater 18 may be a transmitter and the linear repeater 25 may be a receiver. That is, a linear repeater or a transmitter is signal light output means for outputting signal light, and a linear repeater or receiver is signal light receiving means for receiving signal light.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the remote excitation module 27F.
  • the pumping light co-propagating in the same direction as the signal light is demultiplexed with the signal light by the demultiplexer 34, and the demultiplexed pumping light is transmitted to the branch fiber power brassier.
  • (FC) 35 branch at the desired branch ratio.
  • the branch ratio is 1: 2. 33% of the pump light branched by the branch fiber cover 35 is multiplexed with the signal light by the multiplexer 36 adjacent to the branch fiber coupler 35, and is incident on the EDF37 from the front. .
  • variable attenuator (ATT) 38 adjacent to the branch fiber power plug 35, and is adjacent to the variable attenuator 38.
  • the circulator (CIR) 39 enters the EDF 37 from the rear of the EDF '37.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the remote excitation module 27R.
  • the remote pumping module 27 R the pumping light reaching the module from the opposite direction to the signal light is demultiplexed with the signal light by the demultiplexer 41, and the demultiplexed pumping light is transmitted to the branch fiber power. Branches at bra 42 at the desired branching ratio.
  • the branch ratio is 1: 2. 67% of the pump light branched by the branch fiber coupler 42 is multiplexed with the signal light by the multiplexer 43 adjacent to the branch fiber coupler 42, and is incident on the EDF 45 from the front. . On the other hand, 33% of the pump light branched by the branch fiber coupler 42 is appropriately attenuated by the variable attenuator 46 adjacent to the branch fiber coupler 42, and by the circulator 47 adjacent to the variable attenuator 46. The EDF-45 is incident from the rear.
  • the EDF 5 since the EDF '37, 45 is excited bidirectionally at the desired distribution ratio, the EDF 5 has the effect of increasing the pumping efficiency and lowering the noise figure.
  • variable attenuator 38 and the variable attenuator 46 are used to adjust the distribution ratio of each remote excitation module in order to excite the EDF37 and EDF45 at desired distribution ratios, respectively. . Therefore, if the distribution ratio is known in advance, the variable attenuator 38 and the variable attenuator 46 can be omitted.
  • the above-mentioned distribution ratio of 67% to 33% is an example, and the desired distribution ratio is determined in consideration of the excitation efficiency and noise characteristics of the remote excitation module.
  • These excitation efficiency and noise characteristics are all part of the parameters that determine the noise performance of an optical fiber communication system.
  • the noise ratio of the remote pump module increases as the ratio of the forward direction to the forward direction becomes larger. The higher the ratio in the backward direction, the better the excitation efficiency of the remote module.
  • variable attenuator 38 and the variable attenuator 46 By providing the variable attenuator 38 and the variable attenuator 46 in this way, the distribution ratio can be adjusted for each remote excitation module, so it is only necessary to prepare a single type of remote excitation module. There are advantages.
  • FIG. 4 shows the transmission fiber 22 in Fig. 1
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a remote excitation module 5 OF inserted between 23
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a remote excitation module 5 OR inserted between the transmission fibers 23 and 24.
  • the remote pumping module 50F shown in FIG. 4 the signal light and the pumping light pass through the first and second ports of the circulator 51, enter the EDF .52, pass through the EDF .52, and then enter the mirror. Reflected at 53, it passes through EDF 52 again in the opposite direction. After that, the signal light and the pump light pass through the third port of the circulator 51 and are output from the module.
  • the pumping light that has reached the module from the opposite direction to the signal light is split into the signal light by the splitter 55, and the split pumping light is output.
  • the signal is input to a multiplexer 57 adjacent to the EDF 56.
  • the signal light passes through the second port of the circulator 58 and is multiplexed with the above-described pump light in the multiplexer 57.
  • the signal light and the pump light output from the multiplexer 57 enter the EDF56, pass through the EDF'56, are reflected by the mirror 59, and pass through the EDF56 again in the opposite direction. Pass in the direction. Thereafter, the signal is output from the module via the third port of the circulator 56 and the duplexer 55.
  • the module can be configured with a smaller number of components as compared with the first embodiment described above. Further, since a double-path configuration of signal light having high pumping efficiency is employed, high pumping efficiency equal to or higher than that of the first embodiment can be obtained.
  • the system configuration of the third embodiment is the same as that of FIG. 1, and the configurations of the remote excitation modules 27F and 27R are different.
  • Fig. 6 shows the configuration of the remote pumping module 7OF inserted between the transmission fibers 22 and 23 in Fig. 1
  • Fig. 7 shows the configuration of the remote pumping module 7OR inserted between the transmission fibers 23 and 24.
  • FIG. The difference between the remote excitation module 70F shown in FIG. 6 and the module 50F (FIG. 4) of the second embodiment is that an EDF 71 is provided in front of the circulator 51, and the amplification by the EDF 52 That is, the signal light is amplified.
  • the difference between the remote excitation module 7 OR shown in FIG. 7 and the module 5 OR (FIG.
  • the EDF 72 is provided in front of the circulator 58. Therefore, the signal light is amplified prior to amplification by the EDF-56.
  • a multiplexer 57 is provided before the EDF 72, and the pump light is multiplexed with the signal light by the multiplexer 57. Then, the multiplexed signal light and excitation light are output to the EDF 's 72 and 56, reflected by the mirror 59, and output from the module via the circulator 58 and the demultiplexer 55.
  • the length of the EDF 52 in the present embodiment may be shorter than the length of the EDF 52 in the second embodiment by the length of the EDF 71.
  • the length of the EDF 56 in the present embodiment may be shorter than the length of the EDF 56 in the second embodiment by the length of the EDF 72.
  • the so-called double-pass type EDF module of the second embodiment using the circulator and the mirror described above has a disadvantage that the noise figure of the module increases because the signal light input terminal and the output terminal of the EDF adjacent to the circulator match. There is. That is, since the power of the signal light is increased to about the same level as the pump light by amplifying the signal light, the parameters of the population inversion are degraded and the noise is increased.
  • the EDFs 71 and 72 suppress the noise figure increase in the EDFs 52 and 56 by the pre-amplification. As a result, according to the third embodiment, a lower noise figure can be obtained as compared with the second embodiment.
  • the present invention is used in an optical fiber communication system in which an optical signal is amplified by remote excitation by a passive remote excitation module installed at a distance from a linear repeater or terminal equipment.
  • the present invention is particularly useful when applied to a system in which the gain wavelength region of signal light is set to the L band of EDF A.For example, a DSF that can avoid four-wave mixing that is a problem in the C band of EDFA is used. It is suitable for the system used.
  • pumping light is incident from both ends of the erbium-doped fiber, thereby improving the pumping efficiency of the remote pumping module and reducing the noise figure.

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Abstract

励起効率の向上および雑音指数の低減を図った遠隔励起を用いた光ファイバ通信システムを提供する。線形中継器(18)の合波器(20)は信号光と励起光源(19)からの励起光とを合波し出力する。出力された信号光および励起光は、伝送ファイバ(22～24)および遠隔励起モジュール(27F、27R)を通して線形中継器(25)へ至る。線形中継器(25)の合波器(30)は励起光源(29)からの励起光と信号光を合波し伝送ファイバ(24)へ出力する。遠隔励起モジュール(27F)は、伝送ファイバ(22)中を伝播する励起光を信号光から分波し、分波した励起光を所望の比率で2分岐する。そして、分岐した励起光を各々、信号光と合波し、エルビウム添加ファイバの両端に加える。モジュール(27R)も同様に構成されている。

Description

遠隔励起を用いた光: 技術分野
この発明は、 光信号の伝送路である敷設光： 中に、 線形中継器または端 局装置から離して設置した無給電の遠隔励起モジュールによつて光信号を増幅す る遠隔励起を用いた光ファイバ通信明システムに関する。
本願は、 2003年 7月 4日に出願された特願 2003-271 157号に対 して優先権を主張するものであって、 その内書容をここに援用する。 背景技術
波長多重の光フアイバ通信システムで用いられる従来技術の遠隔励起システム の構成例を図 8に示す (K. Aida et al. , Pro of ECOC, PDA-7, pp. 29 - 32, 1989、 および、 N. Ohkawa et al. , IEICE Trans. Comraun. , Vol. E81-B, pp. 586-596, 1998参照） 。 本遠隔励起システムでは、 送信器 1内の送信回路 2から 信号光を送出し、 その信号光は、 3つの伝送ファイバ 5〜7を経由して受信器 1 0内の受信回路 1 1で受信される。 伝送ファイバ 5と伝送ファイバ 6、 および、 伝送ファイバ 6と伝送ファイバ 7の間には、 エルビウム添カ卩ファイバ （EDF) 1 3 F、 13 Rが設置されている。 送信器 1および受信器 10内には、 遠隔励起 用の励起光源 3および 1 3が設置され、 その励起光源 3、 1 3からの励起光と信 号光は、 合波器 4および 14を用いて合波される。 送信器 1、 受信器 10、 およ び励起光源 3、 13は、 電源に接続され給電されている。 送信器 1および受信器 10に隣接した励起光源 3、 1 3を、 それぞれ前段励起光源および後段励起光源 と呼ぶ。 また、 それらの励起光源 3、 13からの励起光をそれぞれ前方励起光お よび後方励起光と呼ぶ。 前方励起光は伝送ファイバ 5を通過後、 EDF · 13 F を励起し、 また、 後方励起光は伝送ファイバ 7を通過後、 EDF · 13Rを励起 する。 前記励起光の波長は、 EDFの励起に適した、 1.48 m近傍の光である。 送信 器 1を出た信号光は、 伝送ファイバ 5で減衰した後、 EDF · 13 Fで増幅され、 さらに、 伝送ファイバ 6で減衰した後、 EDF · 1 3 Rで増幅され、 伝送フアイ バ 7を通過後、 受信器 10に達する。 したがって、 伝送ファイバ 5、 伝送フアイ バ 6、 伝送ファイバ 7を合わせた距離を、 途中で給電することなく無中継で伝送 することができる。 遠隔励起された EDF · 13 F、 1 3Rを用いない中継系に 比べ、 無中継距離すなわち中継間隔が大幅に伸長される点が、 本遠隔励起の利点 である。 ただし、 前方励起光源 3と EDF · 1 3 F、 または後方励起光源 13と EDF - 13 Rのいずれか一方のみを用いた構成を採用することもできる。 また、 一般に、 励起光が伝搬する伝送ファイバ中では、 信号光のラマン増幅が行われる ため、 ある程度の分布的な利得 (ラマン利得) が付カ卩される。
図 8の従来技術の遠隔励起システムでは、 信号光の利得波長域は E D F Aの C 帯 （1530-1560 nm) に設定されているため、 EDF · 1 3 ぉょび£0 · 13 Rに達した励起光は、 EDF · 1 3 ぉょぴ£0 · 1 3 Rの励起光入力端から 反対側の励起光出力端に突き抜け、 EDF · 13 Fおよび EDF · 1 3Rを全フ アイバ長に渡って励起する。
ところが、 信号光の利得波長域を EDF Aの L帯 （1570-1600 nm) に設定した 場合には、 EDF · 1 3 ?ぉょび£0 · 1 3 Rに達した励起光は、 EDF · 1 3Fおよび EDF · 1 3 Rの励起光入力端付近を励起するのみで、 反対側の励起 光出力端にはほとんど突き抜けないことが分かった。 これは、 L帯用の EDFが C帯用の EDFに比べて数倍長いので、 励起光が入力端の近傍にしか届かないた めである。 また、 励起光入力端付近以外の励起されない部分では吸収となってし まう。 そのため、 EDF · 13 Fおよび EDF · 13 Rの励起効率の低減おょぴ 雑音指数の増大が生じるという欠点がある。 ちなみに、 この L帯は C帯と同様に、 重要な信号光利得波長域である。 特に、 分散シフトファイバ （DSF) を用いた システムでは、 C帯で問題となる 4光波混合を回避できるため、 L帯は重要な信 号光利得波長域である。 発明の開示 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、 その目的は、 励起効率の向上お よび雑音指数の低減を図った遠隔励起を用いた光フアイパ通信システムを提供す ることにある。
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、 本発明の第 1の態様 は、 励起光を出力する励起光源と、 信号光に前記励起光を合波して出力する合波 器とを備えた信号光出力手段と、 前記信号光出力手段から出力された信号光を伝 送する複数の伝送フアイバと、 前記伝送ファィバ間に設けられたエルビゥム添カロ ファイバモジュールと、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送ファイバお ょぴエルビウム添加ファイバモジュールを通過した信号光を受信する信号光受信 手段とを有し、 前記エルビウム添加ファイバモジュールは、 前記伝送ファイバ中 を信号光と同じ方向に伝播する励起光を信号光から分波する分波器と、 前記分波 器により分波された励起光を所望の比率で 2分岐する分岐器と、 前記分波器を通 過した信号光が入力されるエルビゥム添加ファイバと、 前記分岐器により分岐さ れた励起光を各々、 信号光と合波し、 前記エルビウム添加ファイバの両端に加え る第 1、 第 2の合波手段とを具備する光フアイバ通信システムである。
本発明の第 2の態様は、 信号光を出力する信号光出力手段と、 前記信号光出力 手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイパと、 前記伝送フアイバ 間に設けられたエルビウム添加ファイバモジュールと、 励起光を出力する励起光 源と、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送ファイバおよびエルビウム添 加ファイバモジュールを通過した信号光と前記励起光を合波し、 前記励起光を前 記信号光と逆方向に出力する合波器とを備えた信号光受信手段とを有し、 前記ェ ルビゥム添加フアイパモジュールは、 前記伝送ファィバ中を信号光と逆方向に伝 播する励起光を信号光から分波する分波器と、 前記分波器により分波された励起 光を所望の比率で 2分岐する分岐器と、 前記信号光が入力されるエルビゥム添加 ファイバと、 前記分岐器により分岐された励起光を各々、 信号光と合波し、 前記 エルビゥム添加ファイバの両端に加える第 1、 第 2の合波手段とを具備する光フ アイバ通信システムである。 .
本発明の第 3の態様は、 励起光を出力する励起光源と、 信号光に前記励起光を 合波して出力する合波器とを備えた信号光出力手段と、 前記信号光出力手段から 出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイバと、 前記伝送ファィパ間に設け られたエルビウム添加ファイバモジュールと、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送ファイバおよびエルビゥム添加ファイバモジュールを通過した信号光を 受信する信号光受信手段とを有し、 前記エルビウム添加ファイバモジュールは、 前記信号光おょぴ励起光が入力されるサーキユレータと、 前記サーキユレータを 通過した信号光およぴ励起光が入力される第 1のエルビウム添加ファイバと、 前 記第 1のエルビウム添加ファイバを通過した信号光おょぴ励起光が入力されるミ ラーとを有し、 前記ミラーによつて反射された信号光および励起光が前記第 1の エルビゥム添加フアイバぉよび前記サーキュレータを通して次段へ出力される光 本発明の第 3の態様において、 前記サーキュレータの前段に第 2のエルビゥム 添加ファイバを設けても良い。
本発明の第 4の態様は、 信号光を出力する信号光出力手段と、 前記信号光出力 手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイバと、 前記伝送フアイパ 間に設けられたエルビウム添加ファイバモジュールと、 励起光を出力する励起光 源と、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送ファイバおよびエルビウム添 加フアイバモジュールを通過した信号光と前記励起光を合波し、 前記励起光を前 記信号光と逆方向に出力する合波器とを備えた信号光受信手段とを有し、 前記ェ ルビゥム添加ファイバモジュールは、 前記信号光が入力されるサーキュレータと、 前記励起光を信号光から分波する分波器と、 前記分波器によって分波された励起 光を前記サーキユレータから出力された信号光に合波する合波器と、 前記合波器 から出力された信号光および励起光が入力される第 1のエルビウム添カ卩ファイバ と、 前記第 1のエルビゥム添加ファイバを通過した信号光およぴ励起光が入力さ れるミラーとを有し、 前記ミラーによって反射された信号光および励起光が前記 第 1のエルビウム添加ファイバおよび前記サーキユレータを通して次段へ出力さ れる光ファイバ通信システムである。
本発明の第 4の態様において、 前記サーキユレータの前段に第 2のエルビウム 添加フアイパを設け、 前記合波器を前記第 2のエルビウム添加ファィバの前段に 設けても良い。 この発明によれば、 エルビウム添加ファイバの両端から励起光を入射するよう にしたので、 従来のものに比較し、 遠隔励起モジュールの励起効率を向上させる ことができると共に、 雑音指数を低減させることができる効果が得られる。 なお、 本発明は信号光の利得波長域を E D F Aの L帯に設定した場合に特に有用である。 し力 し、 本発明は L帯への適用に限定されるものではなく、 信号光の利得波長域 を例えば E D F Aの C帯に設定した場合にも効果がある。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の第 1の実施形態による光ファイバ通信システムの構成を示 すブロック図である。
図 2は、 同実施形態における遠隔励起モジュール 2 7 Fの構成を示すプロック 図である。
図 3は、 同実施形態における遠隔励起モジュール 2 7 Rの構成を示すブロック 図である。
図 4は、 この発明の第 2の実施形態による光フアイパ通信システムにおける遠 隔励起モジュール 5 0 Fの構成を示すブロック図である。
図 5は、 同実施形態における遠隔励起モジュール 5 0 Rの構成を示すプロック 図である。
図 6は、 この発明の第 3の実施形態による光フアイバ通信システムにおける遠 隔励起モジュール 7 0 Fの構成を示すプロック図である。
図 7は、 同実施形態における遠隔励起モジュール 7 O Rの構成を示すプロック 図である。
図 8は、 従来の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照し、 この発明の実施の形態について説明する。 図 1はこの発 明の第 1の実施形態による光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図であ る。 この図において、 1 8は線形中継器であり、 励起光を発生する励起光源 1 9 と、 励起光と信号光を合波して出力する合波器 2 0と、 マルチパス干渉雑音低減 のために設けたアイソレータ 2 1とから構成されている。 この線形中,継器 1 8か ら出射された信号光は、 伝送ファイバ 2 2〜 2 4を通過して下流の線形中継器 2 5に達する。 また、 伝送ファイバ 2 2と 2 3の間に遠隔励起モジュール 2 7 Fが、 伝送ファイバ 2 3と 2 4の間に遠隔励起モジュール 2 7 Rが各々設置されている。 線形中継器 2 5は励起光を発生する励起光源 2 9と、 励起光と信号光を合波する 合波器 3 0と、 アイソレータ 3 1とから構成されている。
通常の線形中継システムでは、 線形中継器内に光増幅器が設置されるが、 本実 施形態では、 線形中継器内に光増幅器を設置していない。 すなわち、 遠隔励起モ ジュール 2 7 F、 2 7 Rの利得、 また、 伝送ファイバ 2 2と 2 4内での分布ラマ ン利得の和が十分大きく、 伝送ファイバ 2 2〜2 4の損失和を補っている。 なお、 線形中継器 1 8を送信器、 線形中継器 2 5を受信器としてもよい。 すなわち、 線 形中継器または送信器が信号光を出力する信号光出力手段であり、 線形中継器ま たは受信器が信号光を受信する信号光受信手段である。
図 2は遠隔励起モジュール 2 7 Fの構成を示す図である。 この遠隔励起モジュ ール 2 7 Fにおいては、 信号光と同じ方向に共伝播した励起光を、 分波器 3 4で 信号光と分波し、 その分波した励起光を、 分岐ファイバ力ブラ （F C ) 3 5で所 望の分岐比で分岐する。 ここでは、 その分岐比を 1対 2としている。 分岐フアイ バカブラ 3 5により分岐された、 3 3 %の励起光は分岐ファイバカプラ 3 5に隣 接した合波器 3 6で信号光と合波され、 E D F · 3 7に前方向から入射される。 一方、 分岐ファイバ力ブラ 3 5で分岐された 6 7 %の励起光は、 分岐ファイバ力 プラ 3 5に隣接した可変減衰器 (A T T ) 3 8で適宜減衰され、 その可変減衰器 3 8に隣接したサーキユレータ （C I R ) 3 9により、 E D F ' 3 7の後方向か ら E D F · 3 7に入射される。
なお、 サーキユレータ 3 9の代わりに光力プラを用いても良いが、 サーキユレ ータを用いるのがより好ましい。 すなわち、 サーキユレータは光力ブラの機能お ょぴアイソレータの機能を具備しており、 ァイソレータとしての機能が残留反射 で戻ってきた戻り光を遮断するため、 戻り光を遮断しないとした場合に生じるマ ルチパス干渉雑音を除去することができる。 なお、 これはこれ以後に説明するァ イソレータについても同様である。 図 3は遠隔励起モジュール 2 7 Rの構成を示す図である。 この遠隔励起モジュ ール 2 7 Rにおいては、 信号光と逆方向からモジュールに達した励起光を、 分波 器 4 1で信号光と分波し、 その分波した励起光を、 分岐ファイバ力ブラ 4 2で所 望の分岐比で分岐する。 ここでは、 その分岐比を 1対 2としている。 分岐フアイ バカプラ 4 2により分岐された、 6 7 %の励起光は分岐ファイバカプラ 4 2に隣 接した合波器 4 3で信号光と合波され、 E D F · 4 5に前方向から入射される。 一方、 分岐ファイバカプラ 4 2で分岐された 3 3 %の励起光は、 分岐ファイバ力 ブラ 4 2に隣接した可変減衰器 4 6で適宜減衰され、 可変減衰器 4 6に隣接した サーキユレータ 4 7により、 E D F · 4 5の後方向から入射される。
上記の遠隔励起モジュール 2 7 F、 2 7 Rの構成によれば、 E D F ' 3 7、 4 5が所望の分配比で双方向から励起されるため、 従来技術に比べ、 E D F · 3 7、 4 5の励起効率が高くなり、 雑音指数も低くなるという効果が得られる。
なお、 可変減衰器 3 8 , 可変減衰器 4 6は、 それぞれ E D F · 3 7 , E D F · 4 5を所望の分配比で励起する目的で、 遠隔励起モジュールごとの分配比の調整 に用いるものである。 したがって、 分配比があらかじめ分かっている場合には可 変減衰器 3 8， 可変減衰器 4 6を省略することができる。
また、 上述した分配比 6 7 %対 3 3 %は一例であって、 上記所望の分配比は遠 隔励起モジュールの励起効率と雑音特性を考慮して決められるものである。 これ ら励起効率およぴ雑音特性は、 いずれも光フアイバ通信システムの雑音性能を決 定するパラメータの一部である。 具体的には、 信号光の入力方向， 出力方向をそ れぞれ前方向， 後方向としたとき、 前方向と後方向の分配比に関して、 前方向の 割合が大きいほど遠隔励起モジュールの雑音特性が良く、 後方向の割合が大きい ほど遠隔モジュールの励起効率が良レヽことが分かつた。
このように可変減衰器 3 8 , 可変減衰器 4 6を設けることで、 遠隔励起モジュ ール毎に分配比を調整できるため、 遠隔励起モジュールとしては単品種のものを 用意すれば良レ、という利点がある。
次に、 この発明の第 2の実施形態について説明する。
この第 2の実施形態のシステム構成は図 1と同じであり、 遠隔励起モジュール 2 7 F、 2 7 Rの構成が異なっている。 図 4は図 1における伝送ファイバ 2 2、 23間に挿入される遠隔励起モジュール 5 O Fの構成を示す図、 図 5は伝送ファ ィバ 23、 24間に挿入される遠隔励起モジュール 5 ORの構成を示す図である。 図 4に示す遠隔励起モジュール 50 Fにおいて、 信号光および励起光は、 サー キユレータ 5 1の第 1および第 2のポートを経て、 EDF . 5 2に入射し、 ED F . 52を通過後、 ミラー 53で反射され、 再び EDF · 5 2を先ほどとは逆方 向に通過する。 その後、 信号光および励起光は、 サーキユレータ 5 1の第 3のポ ートを通り、 本モジュールから出力される。
また、 図 5に示す遠隔励起モジュール 5 ORにおいて、 信号光と逆方向からモ ジュールに達した励起光は、 分波器 5 5で信号光と分波され、 その分波された励 起光が、 EDF · 5 6に隣接した合波器 5 7に入力される。 また、 信号光はサー キユレータ 58の第 2ポートを経て合波器 5 7において上述した励起光と合波さ れる。 そして、 合波器 5 7から出力された信号光および励起光は、 EDF · 5 6 に入射され、 EDF ' 56を通過後、 ミラー- 5 9で反射され、 再び EDF · 56 を先ほどとは逆方向に通過する。 その後、 サーキユレータ 56の第 3ポートを経 て、 分波器 5 5を介して本モジュールから出力される。
上記の遠隔励起モジュール 5 O Fおよび 5 ORの構成によれば、 前述した第 1 の実施形態に比べ、 少ない部品数でモジュールを構成できる。 また、 励起効率の 高い信号光のダブルパス型の構成を採用しているため、 第 1の実施形態と同等以 上の高い励起効率を得ることができる。
次に、 この発明の第 3の実施形態について説明する。
この第 3の実施形態のシステム構成も図 1と同じであり、 遠隔励起モジュール 2 7 F、 2 7 Rの構成が異なっている。 図 6は図 1における伝送ファイバ 22、 2 3間に挿入される遠隔励起モジュール 7 O Fの構成を示す図、 図 7は伝送ファ ィバ 23、 24間に挿入される遠隔励起モジュール 7 ORの構成を示す図である。 図 6に示す遠隔励起モジュール 70 Fが、 第 2の実施形態のモジュール 50 F (図 4) と異なる点は、 サーキユレータ 5 1の前段に EDF · 7 1が設けられ、 EDF · 52による増幅に先んじて信号光を増幅するようになっている点である。 また、 図 7に示す遠隔励起モジュール 7 ORが、 第 2の実施形態のモジュール 5 OR (図 5) と異なる点は、 サーキユレータ 5 8の前段に EDF · 72が設け られ、 EDF · 56による増幅に先んじて信号光を増幅するようになっている点 である。 但し、 この場合、 EDF 72の前に合波器 57が設けられ、 励起光はこ の合波器 57によって信号光に合波される。 そして、 合波された信号光および励 起光が、 EDF ' 72、 56へ出力され、 ミラー 59において反射され、 サーキ ユレータ 58、 分波器 55を介してモジュールから出力される。
なお、 本実施形態における EDF · 52の長さは、 EDF · 71の長さ分、 第 2の実施形態の EDF · 52の長さよりも短くしても良い。 同様に、 本実施形態 における EDF · 56の長さは、 EDF · 72の長さ分、 第 2の実施形態の ED F · 56の長さよりも短くしても良い。
前述したサーキュレータおよびミラーを用いた第 2の実施形態のいわゆるダブ ルパス型の EDFモジュールは、 サーキュレータに隣接した EDFの信号光入力 端と出力端が一致するため、 モジュールの雑音指数が増加するという欠点がある。 すなわち、 信号光が増幅されることで信号光のパワーが励起光と同程度にまで大 きくなるため、 反転分布のパラメータが劣化して雑音が大きくなる。 一方、 本第 3の実施形態においては、 EDF · 71、 72が前段増幅により EDF · 52、 56における雑音指数増加を抑圧する。 その結果、 この第 3の実施形態によれば、 第 2の実施形態に比べより低い雑音指数を得ることができる。
以上、 本発明の実施形態を説明してきたが、 本発明はこれら実施形態に限定さ れるものではなく、 本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、 構成の付加、 省略、 置換、 およびその他の変更が可能である。 産業上の利用の可能性
本発明は、 線形中継器または端局装置から離して設置された無給電の遠隔励起 モジュールによる遠隔励起によつて光信号を増幅する光フアイバ通信システムに 利用される。 本発明は、 信号光の利得波長域が EDF Aの L帯に設定されたシス テムへ適用した場合に特に有用であり、 例えば、 EDFAの C帯で問題となる 4 光波混合を回避できる D S Fを用いたシステムに好適である。 本発明によれば、 エルビウム添加ファイバの両端から励起光を入射させることで、 遠隔励起モジュ ールの励起効率の向上および雑音指数の低減を図ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 励起光を出力する励起光源と、 信号光に前記励起光を合波して出力する合 波器とを備えた信号光出力手段と、
前記信号光出力手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイパと、 前記伝送ファィバ間に設けられたエルビゥム添加フアイバモジュールと、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送フ了ィバぉよびエルビゥム添加フ アイバモジュールを通過した信号光を受信する信号光受信手段とを有し、 前記エルビゥム添加ファイバモジュールは、
前記伝送ファィバ中を信号光と同じ方向に伝播する励起光を信号光から分波す る分波器と、
前記分波器により分波された励起光を所望の比率で 2分岐する分岐器と、 前記分波器を通過した信号光が入力されるエルビゥム添加ファイバと、 前記分岐器により分岐された励起光を各々、 信号光と合波し、 前記エルビウム 添カ卩ファイバの両端に加える第 1、 第 2の合波手段と、
を具備する光ファイバ通ィ 1
2 . 信号光を出力する信号光出力手段と、
前記信号光出力手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送ファイバと、 前記伝送ファィバ間に設けられたエルビゥム添カ卩ファイバモジュールと、 励起光を出力する励起光源と、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送フ アイバおよびエルビゥム添加ファイバモジュールを通過した信号光と前記励起光 を合波し、 前記励起光を前記信号光と逆方向に出力する合波器とを備えた信号光 受信手段とを有し、
前記エルビゥム添加フアイバモジュールは、
前記伝送ファイバ中を信号光と逆方向に伝播する励起光を信号光から分波する 分波器と、
前記分波器により分波された励起光を所望の比率で 2分岐する分岐器と、 前記信号光が入力されるエルビウム添加ファイバと、 前記分岐器により分岐された励起光を各々、 信号光と合波し、 前記エルビウム 添カ卩ファイバの両端に加える第 1、 第 2の合波手段と、
を具備する光ファイバ通信：
3 . 励起光を出力する励起光源と、 信号光に前記励起光を合波して出力する合 波器とを備えた信号光出力手段と、
前記信号光出力手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイバと、 前記伝送ファイバ間に設けられたエルビゥム添加ファイバモジュールと、 前記信号光出力手段から出力され、 前記 ί云送ファィパぉよびエルビゥム添加フ アイパモジュールを通過した信号光を受信する信号光受信手段とを有し、 前記エルビゥム添加フアイバモジュールは、
前記信号光および励起光が入力されるサーキユレータと、
前記サ^キュレータを通過した信号光および励起光が入力される第 1のェルビ ゥム添加ファイバと、
前記第 1のエルビクム添加フアイバを通過した信号光および励起光が入力され るミラーとを有し、
前記ミラーによって反射された信号光および励起光が前記第 1のエルビウム添 加フアイバぉよび前記サーキユレ一タを通して次段へ出力される光フアイバ通信 システム。
4 . 前記サーキュレータの前段に第 2のエルビウム添加ファイバを設けた請求 項 3に記載の光ファイバ通信
5 . 信号光を出力する信号光出力手段と、
前記信号光出力手段から出力された信号光を伝送する複数の伝送フアイバと、 前記伝送ファイバ間に設けられたエルビゥム添加ファイバモジュールと、 励起光を出力する励起光源と、 前記信号光出力手段から出力され、 前記伝送フ ァィパぉよびエルビゥム添加フアイバモジュールを通過した信号光と前記励起光 を合波し、 前記励起光を前記信号光と逆方向に出力する合波器とを備えた信号光 受信手段とを有し、
前記エルビゥム添加フアイバモジュールは、
前記信号光が入力されるサーキユレータと、
前記励起光を信号光から分波する分波器と、
前記分波器によつて分波された励起光を前記サーキュレークから出力された信 号光に合波する合波器と、
前記合波器から出力された信号光およぴ励起光が入力される第 1のエルビウム 添加ファイバと、
前記第 1のエルビゥム添加ファイバを通過した信号光および励起光が入力され るミラーとを有し、
前記ミラーによって反射された信号光および励起光が前記第 1のエルビウム添 加ファイバおよび前記サーキユレータを通して次段へ出力される光ファイバ通信 システム。
6 . 前記サーキユレータの前段に第 2のエルビウム添加ファイバを設け、 前記 合波器を前記第 2のエルビゥム添加ファィバの前段に設けた請求項 5に記載の光
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