WO2023105658A1 - 双方向光増幅器、双方向光増幅装置及び双方向光増幅方法 - Google Patents

双方向光増幅器、双方向光増幅装置及び双方向光増幅方法 Download PDF

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WO2023105658A1
WO2023105658A1 PCT/JP2021/045036 JP2021045036W WO2023105658A1 WO 2023105658 A1 WO2023105658 A1 WO 2023105658A1 JP 2021045036 W JP2021045036 W JP 2021045036W WO 2023105658 A1 WO2023105658 A1 WO 2023105658A1
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optical
light
input
core
fifo
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Inventor
晃平 細川
恵一 松本
タヤンディエ ドゥ ガボリ エマニュエル ル
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日本電気株式会社
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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
    • H04B10/297—Bidirectional amplification

Definitions

  • the present invention relates to a bidirectional optical amplifier and a bidirectional optical amplification method.
  • Each of the optical amplifiers described in Patent Documents 1 to 3 has a function of amplifying bidirectional optical signals by simultaneously operating two optical amplifiers.
  • two optical amplifiers are always operating. That is, even when bidirectional transmission is performed by temporally switching the transmission direction of the optical signal, the optical amplifier in the direction in which the optical signal is not transmitted is operating. Therefore, the bidirectional optical amplifiers described in Patent Documents 1 to 3 have a problem of large power consumption when bidirectional transmission is performed by temporally switching the transmission direction of the optical signal.
  • the present invention provides a technique for realizing a bidirectional optical amplifier that consumes less power and is capable of amplifying bidirectional light when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal. intended to
  • the bidirectional optical amplifier of the present invention is a first input/output port; a second input/output port; first optical amplification means for amplifying light in a first direction propagating along a first optical path connecting the first input/output port and the second input/output port; light in a second direction that propagates through a second optical path that connects the first input/output port and the second input/output port and is different from the first optical path a second optical amplification means for amplifying and arranged in parallel with the first optical amplification means; optical path configuration means for configuring at least one of the first optical path and the second optical path; pumping light supplying means for supplying pumping light to either the first optical amplifying means or the second optical amplifying means; Prepare.
  • the bidirectional optical amplification method of the present invention comprises: arranging the first optical amplification means and the second optical amplification means in parallel, amplifying light in a first direction propagating in a first optical path connecting a first input/output port and a second input/output port by the first optical amplification means; light in a second direction that propagates through a second optical path that connects the first input/output port and the second input/output port and is different from the first optical path , amplified by the second optical amplification means, configuring at least one of the first optical path and the second optical path; supplying pumping light to either the first optical amplification means or the second optical amplification means; Bi-directional optical amplification method.
  • the present invention provides a bidirectional optical amplifier that consumes less power and can amplify bidirectional light when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a first modification of the bidirectional optical amplifier of the first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a second modification of the bidirectional optical amplifier of the first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a second embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the bidirectional optical amplifier of the second embodiment
  • FIG. FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a third embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a fourth embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a fifth embodiment;
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a sixth embodiment;
  • FIG. 11 is a block diagram showing a modified example of the bidirectional optical amplifier of the sixth embodiment;
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to a seventh embodiment;
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier included in the bidirectional optical amplifier of the seventh embodiment;
  • FIG. 20 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier according to an eighth embodiment;
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 100 includes input/output ports 101 and 102 , optical path configuration units 111 and 112 , optical amplifiers 121 and 122 , and a pumping light supply unit 131 .
  • the input/output ports 101 and 102 are input/output interfaces for light passing through the bidirectional optical amplifier 100 and external optical fibers.
  • the input/output ports 101 and 102 are connection points with single core fibers (SCF) by optical connectors or splicing, for example.
  • SCF single core fibers
  • the direction from the input/output port 101 to the input/output port 102 is described as the first direction
  • the direction from the input/output port 102 to the input/output port 101 is described as the second direction.
  • light that is input to the input/output port 101 and output from the input/output port 102 is "light in the first direction"
  • light traveling in the opposite direction to the light in the first direction is "light in the second direction”. It is light.
  • the optical path configuration units 111 and 112 configure at least one of the first optical path and the second optical path. That is, the optical path configuration units 111 and 112 connect the input/output ports 101 and 102 by at least one of a first optical path via the optical amplifier 121 and a second optical path via the optical amplifier 122 .
  • the optical amplifiers 121 and 122 are optical fiber amplifiers.
  • Optical amplifier 121 amplifies light in a first direction and optical amplifier 122 amplifies light in a second direction.
  • Optical amplifier 121 and optical amplifier 122 are arranged in parallel between input/output ports 101 and 102 . That is, the optical amplifier 121 amplifies the light in the first direction propagating along the first optical path.
  • the first optical path connects the input/output port 101 and the input/output port 102 .
  • the optical amplifier 122 is arranged in parallel with the optical amplifier 121 and amplifies light in a second direction propagating along a second optical path that is different from the first optical path.
  • the excitation light supply unit 131 includes an excitation light source including, for example, a 980 nm wavelength laser diode.
  • the pumping light supply unit 131 supplies pumping light to either the optical amplifier 121 or the optical amplifier 122 .
  • the pumping light supply unit 131 includes a first pumping light source that supplies pumping light to the optical amplifier 121 and a second pumping light source that supplies pumping light to the optical amplifier 122. Only the pumping light source connected to the optical amplifier to be operated is provided. may be operated.
  • the pumping light supply unit 131 includes one pumping light source and a 1 ⁇ 2 optical switch that switches the output destination of the pumping light output from the pumping light source to either the optical amplifier 121 or the optical amplifier 122, and is operated. The optical switch may be controlled so that pumping light is supplied only to the optical amplifier.
  • the pumping light supply unit 131 pumps the optical amplifier 121 or 122 so that the input light is amplified when the first light or the second light needs to be amplified in the bidirectional optical amplifier 100. provide light.
  • the pumping light supply unit 131 may supply the pumping light to the optical amplifier 121 during a predetermined period and the pumping light to the optical amplifier 122 during other periods.
  • the period is the period during which the first light is input to the bidirectional optical amplifier 100 .
  • the pumping light supply unit 131 may switch the optical amplifier that supplies the pumping light every predetermined time. In this case, the time is the time when the light input to the bidirectional optical amplifier 100 switches between the first light and the second light.
  • the period or the time to switch the optical amplifier supplying the pumping light may be held as data by the pumping light supply unit. Further, the excitation light supply unit 131 may set the period or time based on information that the excitation light supply unit 131 acquires from the outside.
  • a general configuration for supplying pumping light generated by a pumping light source to an optical fiber amplifier is well known, so detailed description thereof will be omitted.
  • the bidirectional optical amplifier 100 described above has the effect of reducing power consumption and enabling bidirectional light amplification when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal.
  • the reason for this is that the pumping light supply unit 131 supplies pumping light to either one of the optical amplifiers 121 and 122, so that the power of the pumping light to be supplied to optical amplifiers that do not require an amplification function can be reduced. is.
  • the bidirectional optical amplifier 100 of the first embodiment can also be described as follows. That is, the bidirectional optical amplifier (100) has a first input/output port (101), a second input/output port (102), a first optical amplification means (121), and a second optical amplification means. (122), optical path configuration means (111, 112), and excitation light supply means (131).
  • the reference numerals of FIG. 1 are described in parentheses.
  • the first optical amplifying means amplifies light propagating in the first direction in the first optical path.
  • the first optical path is an optical path connecting the first input/output port and the second input/output port.
  • the second optical amplification means amplifies the light in the second direction propagating on the second optical path, and is arranged in parallel with the first optical amplification means.
  • the second optical path is an optical path connecting the first input/output port and the second input/output port, and is an optical path different from the first optical path.
  • the optical path configuring means configures at least one of the first optical path and the second optical path.
  • the pumping light supply means supplies pumping light to either the first optical amplification means or the second optical amplification means.
  • the bidirectional optical amplifier 100 of the first embodiment consumes less power and can amplify bidirectional light when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal.
  • a bi-directional optical amplifier can be realized.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 100A.
  • a bidirectional optical amplifier 100A is a first modification of the bidirectional optical amplifier 100.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 100A.
  • the bidirectional optical amplifier 100A differs from the bidirectional optical amplifier 100 in that it includes optical attenuators 141 and 142 .
  • the optical attenuator 141 reduces the power of light in the first direction input to the optical amplifier 121 .
  • the optical attenuator 142 reduces the power of light in the second direction that is input to the optical amplifier 122 .
  • the pumping light supply unit 131 reduces the attenuation of the optical attenuation unit 141 when the pumping light is supplied to the optical amplifier 121, and reduces the attenuation of the optical attenuation unit 141 when the pumping light is not supplied to the optical amplifier 121.
  • the pumping light supply unit 131 reduces the attenuation of the light attenuation unit 142 when the pumping light is supplied to the optical amplifier 122, and reduces the attenuation of the light attenuation unit 142 when the pumping light is not supplied to the optical amplifier 122. Increase attenuation.
  • Such control can reduce the adverse effect on the optical amplifier 122 caused by the reflected light from the input side of the optical amplifier 121 entering the output side of the optical amplifier 122 via the optical path forming section 111 .
  • the adverse effect on the optical amplifier 121 due to the reflected light on the input side of the optical amplifier 122 entering the output side of the optical amplifier 121 via the optical path forming section 112 can be reduced.
  • variable optical attenuator or an optical shutter can be used as the optical attenuation units 141 and 142 .
  • the variable optical attenuator increases or decreases the attenuation of light input to the optical amplifiers 121 and 122 according to instructions from the pumping light supply section 131 .
  • the optical shutter connects or blocks the optical path on the input side of the optical amplifier 121 or 122 according to an instruction from the excitation light supply unit 131 .
  • Variable optical attenuators and optical shutters are one form of optical attenuation means. The power of the reflected light generated by these optical amplifiers can be reduced by increasing the amount of attenuation by the variable optical attenuator or by blocking the optical path by the optical shutter.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 100B.
  • a bidirectional optical amplifier 100B is a second modification of the bidirectional optical amplifier 100.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 100B.
  • a bidirectional optical amplifier 100B is a second modification of the bidirectional optical amplifier 100.
  • the bidirectional optical amplifier 100B differs from the bidirectional optical amplifier 100 in that it includes optical monitoring units 151 and 152 .
  • the light monitoring unit 151 monitors the light in the first direction and outputs information indicating the state of the light in the first direction to the excitation light supply unit 131 .
  • the light monitoring unit 152 monitors light in the second direction and outputs information indicating the state of the light in the second direction to the excitation light supply unit 131 .
  • the excitation light supply unit 131 acquires these pieces of information from the light monitoring units 151 and 152 . Based on the acquired information, the pumping light supply unit 131 determines to which of the optical amplifiers 121 and 122 the pumping light is supplied.
  • the optical monitoring units 151 and 152 are one form of optical monitoring means.
  • the light monitoring means outputs information indicating whether the light in the first direction and the light in the second direction are in a predetermined state to the excitation light supply means.
  • the light monitoring unit 151 outputs to the excitation light supply unit 131 information indicating whether light in the first direction exists.
  • the light monitoring unit 152 outputs to the excitation light supply unit 131 information indicating whether light in the second direction is present.
  • the excitation light supply unit 131 acquires these pieces of information from the light monitoring units 151 and 152 .
  • the pumping light supply unit 131 supplies the pumping light only to the optical amplifier 121 when only the light in the first direction exists, and supplies the pumping light only to the optical amplifier 122 when only the light in the second direction exists. to provide excitation light.
  • the bidirectional optical amplifier 100B having such a configuration, pumping light is supplied only to the optical amplifier in which light to be transmitted exists. Therefore, even if the times at which the light in the first direction and the light in the second direction are transmitted are unknown, the bidirectional optical amplifier 100B itself can transmit the light in the first direction and the light in the second direction. Presence can be detected. Further, the bidirectional optical amplifier 100B has the effect of being able to control the supply of pumping light to the optical amplifiers 121 and 122 so that the transmitted light is amplified.
  • the optical monitoring units 151 and 152 may include optical couplers and photoelectric conversion elements.
  • the optical coupler included in the optical monitoring unit 151 splits the light in the first direction input to the optical amplifier 121 and inputs it to the photoelectric conversion element.
  • the light monitoring unit 151 monitors whether the power of light in the first direction is equal to or greater than a predetermined threshold according to the output of the photoelectric conversion element, and outputs the monitoring result to the excitation light supply unit 131 .
  • the light monitoring section 152 monitors the power of light in the second direction and outputs the monitoring result to the pumping light supply section 131 .
  • the pumping light supply unit 131 supplies the pumping light to either the optical amplifier 121 or the optical amplifier 122 so that only the light in the direction in which the power first becomes equal to or greater than the threshold is amplified. Further, the excitation light supply unit 131 may stop supplying the excitation light when the power of the light in the direction in which the excitation light is supplied is less than a predetermined threshold value.
  • the operation of the excitation light supply section 131 is determined according to the requirements of the system in which these lights are transmitted.
  • the pumping light supply unit 131 may supply the pumping light only to an optical amplifier that amplifies the light in which predetermined information is detected first, out of the light in the first direction and the light in the second direction.
  • the pumping light supply unit 131 causes the optical amplifiers 121 and 122 to Neither need be supplied with excitation light.
  • the pumping light supply section 131 supplies the pumping light to neither of the optical amplifiers 121 and 122. .
  • the light monitoring units 151 and 152 may determine whether or not there is light in the first direction or light in the second direction based on information other than the power of light. For example, if the light in the first direction contains a predetermined preamble, the light monitoring unit 151 may determine that the first light is being transmitted.
  • a preamble is, for example, a change in the power of light in a first direction according to a specific pattern. Here, the specific pattern is added at or during transmission of the light in the first direction.
  • the light monitor 152 may similarly monitor the preamble of light in the second direction.
  • the configurations of the bidirectional optical amplifiers 100, 100A and 100B described above are not mutually exclusive.
  • a configuration of a bidirectional optical amplifier including both optical attenuation units 141 and 142 and optical monitoring units 151 and 152 is also acceptable.
  • the optical attenuation section 141 is arranged between the input side of the optical amplifier 121 and the optical monitoring section 151
  • the optical attenuation section 142 is arranged between the input side of the optical amplifier 122 and the optical monitoring section 152.
  • the light monitoring units 151 and 152 can monitor light in the first direction and light in the second direction regardless of the operating states of the light attenuation units 141 and 142 .
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 200 is constructed by using the optical circulators 113 and 114, respectively, for the optical path forming units 111 and 112 of the bidirectional optical amplifier 100 described in FIG.
  • the optical circulators 113 and 114 have ports 1 to 3, and connect only the directions from port 1 to port 2, from port 2 to port 3, and from port 3 to port 1 with low loss.
  • a first optical path through the optical amplifier 121 and a second optical path through the optical amplifier 122 are configured between the input/output port 101 and the input/output port 102. .
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 200A.
  • the bidirectional optical amplifier 200A replaces the optical circulator 113 and the optical circulator 114 of the bidirectional optical amplifier 100A described with reference to FIG. 4 with optical switches 115 and 116, respectively.
  • Optical switches 115 and 116 are 1 ⁇ 2 optical switches, and connect only between port 1 and port 2 or between port 1 and port 3 with low loss.
  • the excitation light supply section 131 controls the optical switches 115 and 116 so as to configure the first optical path or the second optical path. That is, by using the optical switches 115 and 116, either the first optical path passing through the optical amplifier 121 or the second optical path passing through the optical amplifier 122 can be connected to the input/output port 101 or the input/output port 102. configured between
  • the bidirectional optical amplifiers 200 and 200A having these configurations like the bidirectional optical amplifier 100, have low power consumption and low power consumption when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal. of light can be amplified.
  • the bidirectional optical amplifiers 200 and 200A may include the optical attenuation units 141 and 142 described with reference to FIG. 2, and may include the optical monitoring units 151 and 152 described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 300 includes pumping light sources 161 and 162, optical multiplexers 163 and 164, FIFOs 171 and 172, and a 2-core EDF 170 compared to the bidirectional optical amplifier 100 of FIG.
  • Bidirectional optical amplifier 300 may also include optical filters 165 and 166 .
  • Optical filters 165 and 166 are optical filters that block ASE (Amplified Spontaneous Emission, amplified spontaneous emission) output from the 2-core EDF 170 in the first direction and the second direction, respectively.
  • a FIFO Fluorescence-In/Fan-Out
  • SCF Single Core Fiber
  • MCF Multi Core Fiber
  • the FIFO connects multiple SCF cores and one or more MCF cores for each core.
  • the FIFO 171 connects the SCF core connected to the optical multiplexer 163 and one end of one of the two cores of the 2-core EDF 170 .
  • the FIFO 171 also connects the core of the SCF connected to the optical filter 166 and the other end of the two cores of the 2-core EDF 170 .
  • the FIFO 172 connects the core of the SCF connected to the optical multiplexer 164 and the other end of one of the two cores of the 2-core EDF 170 .
  • the FIFO 172 also connects the core of the SCF connected to the optical filter 165 and the other end of the two cores of the 2-core EDF 170 .
  • the 2-core EDF 170 is an optical amplification medium composed of MCF including two cores (first core and second core) in one EDF (Erbium-Doped Fiber).
  • the excitation light source 161 is a light source that generates excitation light that excites the first core of the two-core EDF 170
  • the excitation light source 162 is a light source that generates excitation light that excites the second core of the two-core EDF 170 .
  • the excitation light sources 161 and 162 may each include a laser diode with a wavelength band of 980 nm. Pumping light sources 161 and 162 operate such that pumping light is supplied to either of the two cores of the two-core EDF.
  • the optical multiplexers 163 and 164 are wavelength multiplexing devices that multiplex the excitation light, the light in the first direction, and the light in the second direction, respectively.
  • Pumping light generated by the pumping light source 161 or 162 is combined with the first core and the second core of the two-core EDF 170 by the optical multiplexer 163 or 164, respectively.
  • the light in the first direction passes through the input/output port 101, the optical circulator 113, the optical multiplexer 163, the FIFO 171, the first core of the 2-core EDF 170, the FIFO 172, the optical filter 165, and the optical circulator 114. to proceed to the input/output port 102 .
  • the light in the second direction passes through the input/output port 102, the optical circulator 114, the optical multiplexer 164, the FIFO 172, the second core of the 2-core EDF 170, the FIFO 171, the optical filter 166, and the optical circulator 113 to the input/output port. Go to 101.
  • the optical multiplexers 163 and 164, FIFOs 171 and 172, and 2-core EDF 170 included in the bidirectional optical amplifier 300 function as the optical amplifiers 121 and 122 of the bidirectional optical amplifier 100 in FIG.
  • the pumping light sources 161 and 162 also have the function of the pumping light supply section 131 of the bidirectional optical amplifier 100 .
  • the procedure of the excitation light supply unit 131 described in the first embodiment can be applied to switch the supply destination of the excitation light by the excitation light sources 161 and 162 .
  • the pumping light sources 161 and 162 generate pumping light so that the pumping light is supplied to either the first core or the second core of the two-core EDF 170. . Therefore, the bidirectional optical amplifier 300 can amplify bidirectional light with low power consumption when bidirectional transmission is performed by temporally switching the transmission direction of an optical signal. Moreover, the bidirectional optical amplifier 300 uses a 2-core EDF, so that the EDFs of the optical amplifiers 121 and 122 of the bidirectional optical amplifier 100 can be configured with a single EDF. Therefore, the bidirectional optical amplifier 300 has the additional effect of being able to be made smaller than the bidirectional optical amplifier 100 .
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 400 according to the fourth embodiment of the invention.
  • the bidirectional optical amplifier 400 differs in that it includes a pumping light source 167 and an optical switch 168 instead of the pumping light sources 161 and 162 provided in the bidirectional optical amplifier 300 .
  • the excitation light source 167 is a light source that generates a single excitation light
  • the optical switch 168 outputs the excitation light generated by the excitation light source 167 to the optical multiplexer 163 or the optical multiplexer 164 .
  • the optical switch 168 switches the optical path so that the pumping light is output to the optical multiplexer 163 when the two-core EDF 170 amplifies the light in the first direction.
  • the optical switch 168 switches the optical path of the pumping light so that the pumping light is output to the optical multiplexer 164 when the two-core EDF 170 amplifies the light in the second direction.
  • the procedure described in the first embodiment can be applied to the procedure for determining switching of the optical path of the excitation light by the optical switch 168 .
  • the bidirectional optical amplifier 400 having such a configuration has the effect of reducing the number of pumping light sources in addition to the effect of the bidirectional optical amplifier 300.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 500 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 500 is different in that it has a pumping light source 173 and an optical coupler 174 instead of the pumping light sources 161 and 162 and the optical multiplexers 163 and 164 provided in the bidirectional optical amplifier 300 .
  • the excitation light source 173 is a light source that generates a single excitation light.
  • the optical coupler 174 injects the excitation light generated by the excitation light source 167 into the cladding region of the two-core EDF 170 .
  • FIFOs 171 and 172, 2-core EDF 170 and optical coupler 174 function as optical amplifiers 121 and 122 of bi-directional optical amplifier 100 of FIG.
  • the pumping light source 173 also functions as the pumping light supply section 131 of the bidirectional optical amplifier 100 .
  • the bi-directional optical amplifier 500 only needs to supply the power of pumping light for light in the direction to be amplified to the cladding region of the two-core EDF 170 . Therefore, like the bidirectional optical amplifiers described in the first to fourth embodiments, the bidirectional optical amplifier 500 consumes less power when performing bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of an optical signal. It is small and bi-directional optical amplification is possible. Furthermore, the bidirectional optical amplifier 500 uses a technique called "cladding pumping," in which pumping light is injected into the cladding region. Since a relatively inexpensive multimode laser can be used as a pumping light source for cladding pumping, the cost of the bidirectional optical amplifier 500 can be reduced.
  • MCF transmission system a bidirectional optical amplifier applicable to an optical transmission system using MCF as an optical transmission line
  • MCF transmission system When performing long-distance transmission using MCF, crosstalk of optical signals may occur between adjacent cores. Crosstalk occurring between MCF cores is relatively large between cores in which optical signals propagate in the same direction. It is also known that crosstalk between cores in which optical signals propagate in opposite directions is smaller than crosstalk between cores in which optical signals propagate in the same direction.
  • the directions of optical signals are opposite to each other between adjacent cores and Directions of those optical signals may be reversed at each time. In this way, by reversing the transmission direction of the optical signal between adjacent cores in the MCF, bidirectional transmission can be realized while suppressing crosstalk.
  • the direction of an optical signal propagating through one core at a certain time is only one direction. Therefore, the optical fiber amplifier that amplifies the optical signal propagating through the core does not require the function of amplifying the optical signal in both directions at the same time, and has the function of amplifying only the direction of the optical signal propagating through the core at that time. All you have to do is
  • the bidirectional optical amplifiers illustrated in FIGS. 1-8 in the first to fifth embodiments can be applied to such an MCF transmission system.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 600 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 600 comprises two bidirectional optical amplifiers 601 and 602 , MCFs 611 and 612 and FIFOs 613 and 614 .
  • Bidirectional optical amplifiers 601 and 602 are arranged in parallel between FIFOs 613 and 614 .
  • Both MCFs 611 and 612 are MCFs with two cores.
  • the light transmitted through each core of the MCF 611 is time-divisionally transmitted bidirectionally in opposite directions.
  • light transmitted through each core is time-divisionally transmitted bidirectionally in opposite directions.
  • FIFOs 613 and 614 are FIFOs capable of connecting two core MCFs and two SCFs.
  • FIFO 613 connects two cores (core 1 and core 2) of MCF 611 to one end of bi-directional optical amplifiers 601 and 602, respectively.
  • FIFO 614 connects the two cores (core 1 and core 2) of MCF 612 with respective SCFs at the other end of bi-directional optical amplifiers 601 and 602, respectively.
  • the bidirectional optical amplifiers 601 and 602 each have any configuration of the bidirectional optical amplifiers described in FIGS. Therefore, description of the configuration of the bidirectional optical amplifiers 601 and 602 is omitted.
  • the SCF side of the FIFO 613 is connected to the SCF input/output ports 101 of the bidirectional optical amplifiers 601 and 602, respectively, and the SCF side of the FIFO 614 is connected to the SCF input/output ports 102 of the bidirectional optical amplifiers 601 and 602, respectively. be done.
  • the bidirectional optical amplifiers 601 and 602 included in the bidirectional optical amplifier 600 have the respective effects of the bidirectional optical amplifiers described in the embodiments of FIGS. You can enjoy the effect of an optical amplifier. Furthermore, the bidirectional optical amplifier 600 can amplify light propagating through each core with low power consumption while suppressing crosstalk between cores in an MCF transmission system. The reason for this is that in each of the MCF 611 and MCF 612, the light transmitted through the two cores is time-divisionally transmitted bidirectionally in opposite directions, and pumping light is supplied to the optical amplifier only when the light is transmitted. Because it is done.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 600A.
  • a bidirectional optical amplifier 600A is a modification of the bidirectional optical amplifier 600 described with reference to FIG.
  • the bidirectional optical amplifier 600 includes N bidirectional optical amplifiers 601-60N, MCFs 611A and 612A, and FIFOs 613A and 614A.
  • Bidirectional optical amplifiers 601-60N are arranged in parallel between FIFOs 613A and 614A.
  • N is an integer of 2 or more.
  • the bidirectional optical amplifier 600A is obtained by increasing the parallel number of the bidirectional optical amplifiers 601 and 602 included in the bidirectional optical amplifier 600 from 2 to N.
  • the MCFs 611A and 612A are both N-core MCFs having N cores
  • the FIFOs 613A and 614A are FIFOs capable of connecting the N-core MCFs and N SCFs.
  • FIFO 613A connects between the N cores (core 1-core N) of MCF 611A and respective SCFs at one end of bi-directional optical amplifiers 601-60N, respectively.
  • FIFOs 614A connect between the N cores (Core 1-Core N) of MCF 612A and respective SCFs at the other ends of bi-directional optical amplifiers 601-60N, respectively.
  • Each of the bidirectional optical amplifiers 601-60N has any configuration of the bidirectional optical amplifiers described in the first to fifth embodiments.
  • core 1 of MCF 611A is connected to core 1 of MCF 612A via bidirectional optical amplifier 601 .
  • Core 2-Core N of MCF 611A are similarly connected to Core 2-Core N of MCF 612A via bi-directional optical amplifiers 602-60N, respectively.
  • the bidirectional optical amplifier 600A having such a configuration can independently amplify light propagating through each core in an MCF transmission system using N-core MCFs.
  • the bidirectional optical amplifiers 601-60N included in the bidirectional optical amplifier 600A have the respective effects of the bidirectional optical amplifiers described in the first to fifth embodiments. Therefore, bidirectional optical amplifying device 600A can enjoy the effects of these optical amplifiers in the same way as bidirectional optical amplifying device 600 does.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifier 700 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • Bidirectional optical amplifier 700 comprises bidirectional optical amplifier 701 , MCFs 711 and 712 , and FIFOs 713 and 714 .
  • Bidirectional optical amplifier 701 is placed in parallel between FIFOs 713 and 714 .
  • Bi-directional optical amplifier 701 will be described later.
  • FIFOs 713 and 714 are FIFOs capable of connecting two core MCFs and two SCFs.
  • FIFO 713 connects two cores (core 1 and core 2) of MCF 711 to one end of bidirectional optical amplifier 701, respectively.
  • FIFO 714 connects the two cores (core 1 and core 2) of MCF 712 to the other end of bidirectional optical amplifier 701, respectively.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the bidirectional optical amplifier 701.
  • FIG. Bi-directional optical amplifier 701 amplifies light propagating between core 1 of MCF 711 and core 1 of MCF 712 and light propagating between core 2 of MCF 711 and core 2 of MCF 712 .
  • Core 1 and core 2 of MCF 711 are connected to input/output ports 771 and 773 via FIFO 713, respectively.
  • Core 1 and core 2 of MCF 712 are connected to input/output ports 772 and 774 via FIFO 714, respectively.
  • Optical circulators 721 and 723 and FIFO 731 guide each of the two first directions of light traveling from FIFO 713 to FIFO 714 (i.e., light traveling from left to right in FIG. 12) to different cores of two-core EDF 761.
  • the optical coupler 743 injects the excitation light generated by the excitation light source 741 into the cladding region of the 2-core EDF 761 . This amplifies the light in the first direction.
  • the optical circulators 722 and 724 and the FIFO 732 are connected so that the two first-direction lights amplified by the respective cores of the two-core EDF 761 are output to the FIFO 714 .
  • Optical circulators 722 and 724 and FIFO 734 are connected to guide each of the two second direction lights traveling from FIFO 714 to FIFO 713 to respective cores of two-core EDF 762 .
  • An optical coupler 744 injects excitation light generated by an excitation light source 742 into the cladding region of the two-core EDF 762 . This amplifies the light in the second direction.
  • the optical circulators 721 and 723 and the FIFO 733 are connected so that the two lights in the second direction amplified by each core of the 2-core EDF 762 are output to the FIFO 713 .
  • Optical filters 751-754 are wavelength filters for removing ASE generated in the two-core EDFs 761 and 762, and are provided as required.
  • the input/output ports 771 and 773 have the function of the input/output port 101 of the bidirectional optical amplifier 100 of FIG.
  • Input/output ports 772 and 774 function as input/output ports 102 of bidirectional optical amplifier 100 .
  • FIFOs 731 - 734 , 2-core EDFs 761 and 762 , and optical couplers 743 and 744 function as optical amplifiers 121 and 122 of bidirectional optical amplifier 100 .
  • the pumping light sources 741 and 742 also function as the pumping light supply unit 131 of the bidirectional optical amplifier 100 . That is, the excitation light sources 741 and 742 supply excitation light to either one of the 2-core EDFs 761 and 762 . As a result, it is possible to reduce the power of the excitation light supplied to the two-core EDF in the direction in which light is not input.
  • the 2-core EDF 761 amplifies light in the first direction only
  • the 2-core EDF 762 amplifies light in the second direction only.
  • Pumping light is injected from the input side of the light to be amplified in the two-core EDFs 761 and 762 . That is, both the two-core EDFs 761 and 762 always amplify light by forward pumping.
  • the two-core EDF 170 illustrated in FIG. is backward excitation.
  • the 2-core EDFs 761 and 762 always amplify the light in the same direction, so there is an effect that the difference in the amplification characteristics of the EDFs is less likely to occur for each direction of the amplified light.
  • two-core EDFs 761 and 762 may also be used for backward pumping.
  • the lengths of the 2-core EDF 761 and 2-core EDF 762 are sufficiently short compared to the length of the transmission path of the MCF transmission system, so the influence of crosstalk in each of the 2-core EDF 761 and 2-core EDF 762 can be ignored.
  • the bi-directional optical amplifier 701 and the bi-directional optical amplifying apparatus 700 having the same have the effect that the two-core EDFs 761 and 762 amplify light in the same pumping direction, so that the difference in amplification characteristics for each light direction is less likely to occur. Play.
  • the bidirectional optical amplifier 500 it is also possible to reduce the cost of the bidirectional optical amplifier 701 and the bidirectional optical amplifier 700 by cladding pumping.
  • the bidirectional optical amplifier 700 propagates through each core in an MCF transmission system that performs bidirectional transmission by temporally switching the transmission direction of optical signals for each core. Light can be amplified with low power consumption while suppressing crosstalk.
  • the reason for this is that in each of the MCF 711 and MCF 712, the light transmitted through the two cores is time-divisionally transmitted bidirectionally in opposite directions, and pumping light is supplied to the optical amplifier only when the light is transmitted. Because it is done.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional optical amplifying device 800 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the bidirectional optical amplifier 800 has a function in which N bidirectional optical amplifiers 300 described in FIG. 6 are arranged in parallel.
  • N is an integer of 2 or more. That is, FIFO 831 connects core 1-core N of N-core MCF 811 with N SCFs of N optical circulators 841-84N, respectively.
  • FIFO 834 also connects core 1-core N of N-core MCF 812 with N SCFs of N optical circulators 851-85N, respectively.
  • the 2N-core EDF 820 is a multi-core fiber EDF with 2N cores.
  • the 2N-core EDF 820 has the same function as N 2-core EDFs 170 of the bidirectional optical amplifier 300 arranged in parallel.
  • FIFO 832 connects 2N cores connected by SCFs with optical circulators 841-84N to one end of each core of 2N core EDF 820.
  • FIG. FIFO 833 also connects the 2N cores connected to optical circulators 851-85N by SCFs with the other end of each core of 2N core EDF 820.
  • the core 1 of the N-core MCF 811 is connected to the core 1 of the N-core MCF 812 via the optical circulator 841 , the first core of the 2N-core EDF, and the optical circulator 851 .
  • the basic configuration and operation of a bidirectional optical amplifier using an optical circulator and a multi-core EDF are the same as those of the bidirectional optical amplifier 300, so a detailed description of the bidirectional optical amplifier 800 will be omitted.
  • N sets of configurations similar to the pump light source 161 and the optical multiplexer 163 of the bidirectional optical amplifier 300 are arranged between the optical circulators 841-84N and the FIFO 832 in the first direction. Be prepared.
  • N sets of configurations similar to the pumping light source 162 and the optical multiplexer 164 are provided between the optical circulators 851 to 85N and the FIFO 833 .
  • description of these excitation light sources and the optical multiplexer is omitted.
  • the bidirectional optical amplifier device 800 configured in this manner has a configuration in which N bidirectional optical amplifiers 300 are arranged in parallel. Therefore, the bidirectional optical amplifier 800 can enjoy the effects of the bidirectional optical amplifier 300 .
  • the bidirectional optical amplifier 800 can then connect to the N-core MCFs 811 and 812 and amplify light transmitted by the MCF transmission system using the N-core MCFs. Also, by using the 2N-core EDF 820, the size of the EDF can be reduced compared to a configuration in which N 2-core EDFs are arranged in parallel.
  • (Appendix 1) a first input/output port; a second input/output port; first optical amplification means for amplifying light in a first direction propagating along a first optical path connecting the first input/output port and the second input/output port; light in a second direction that propagates through a second optical path that connects the first input/output port and the second input/output port and is different from the first optical path a second optical amplification means for amplifying and arranged in parallel with the first optical amplification means; optical path configuration means for configuring at least one of the first optical path and the second optical path; pumping light supplying means for supplying pumping light to either the first optical amplifying means or the second optical amplifying means; A bi-directional optical amplifier.
  • the optical path configuring means is The light in the first direction input to the first input/output port is output to the first optical amplifying means, and the light in the second direction output from the second optical amplifying means is output.
  • a first optical circulator that outputs to the first input/output port;
  • the light in the second direction input to the second input/output port is output to the second optical amplifying means, and the light in the first direction output from the first optical amplifying means is output.
  • a second optical circulator that outputs to the second input/output port;
  • the optical path configuring means is outputting the light in the first direction input to the first input/output port to the first optical amplifying means, or the light in the second direction output from the second optical amplifying means; to the first input/output port; and outputting the light in the second direction input to the second input/output port to the second optical amplifying means, or the light in the first direction output from the first optical amplifying means to the second input/output port; and
  • Appendix 4 Any one of appendices 1 to 3, wherein the pumping light supply means supplies the pumping light generated by a single pumping light source to either one of the first optical amplification means and the second optical amplification means 2.
  • a bi-directional optical amplifier according to any one of claims 1 to 4, each comprising optical attenuation means for reducing the power of the light.
  • the excitation light supply means is supplying the pumping light only to the first optical amplifying means when only the light in the first direction is in the predetermined state; when only the light in the second direction is in the predetermined state, supplying the pumping light only to the second optical amplifying means;
  • a bidirectional optical amplifier according to any one of Appendices 1 to 5.
  • Appendix 7 a first FIFO; a second FIFO; a multi-core EDF comprising a first core and a second core; the first optical amplification means and the second optical amplification means respectively use the first core and the second core of the multi-core EDF as optical amplification media; one end and the other end of the multi-core EDF are connected to the optical path configuring means via the first FIFO and the second FIFO, respectively;
  • a bidirectional optical amplifier according to any one of Appendices 1 to 6.
  • Appendix 10 a third FIFO, a fourth FIFO, N bi-directional optical amplifiers according to any one of Appendices 1 to 8, N is an integer of 2 or more,
  • the N bidirectional optical amplifiers are arranged in parallel between one end of the third FIFO and one end of the fourth FIFO;
  • the other end of the third FIFO and the other end of the fourth FIFO are respectively connected to a first multicore fiber and a second multicore fiber, Bi-directional optical amplifier.
  • the first optical amplification means comprises a third FIFO, a fourth FIFO and a first two-core EDF
  • the second optical amplifying means comprises a fifth FIFO, a sixth FIFO and a second two-core EDF
  • one end and the other end of the first two-core EDF are connected to the third FIFO and the fourth FIFO, respectively
  • one end and the other end of the second two-core EDF are connected to the fifth FIFO and the sixth FIFO, respectively
  • the third and fourth FIFOs are arranged to form the first optical path
  • said fifth and sixth FIFOs arranged to form said second optical path
  • a bidirectional optical amplifier according to any one of Appendices 1 to 6.
  • the function of the excitation light supply unit 131 may be programmed.
  • the bidirectional optical amplifier of each embodiment may implement a part or all of the functions of the excitation light supply section 131 by executing a program by a computer.
  • Computers are, for example, logic devices, central processing units, and digital signal processing units.
  • the program may also be recorded on a computer-readable, fixed, non-temporary recording medium.
  • a recording medium is, for example, a flexible disk, a fixed magnetic disk, or a nonvolatile semiconductor memory.
  • the program may be distributed over a network.

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Abstract

消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能な双方向光増幅器を実現するために、双方向光増幅器は、第１の入出力ポートと、第２の入出力ポートと、第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する第１の光増幅器と、第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅し、さらに第１の光増幅器と並列に配置された第２の光増幅器と、第１の光路と第２の光路との少なくとも一方を構成する光路構成部と、第１の光増幅器又は第２の光増幅器のいずれかに励起光を供給する励起光供給部と、を備える。

Description

双方向光増幅器、双方向光増幅装置及び双方向光増幅方法
　本発明は、双方向光増幅器及び双方向光増幅方法に関する。
　光ファイバ増幅器に代表される一般的な光増幅器は、単一の方向の光のみを増幅できる。このため、光ファイバの１本のコアを双方向に伝送される光を増幅するために、複数の光増幅器を組み合わせた双方向光増幅器が提案されている。例えば、特許文献１－３には、光サーキュレータを用いた双方向光増幅器が記載されている。
国際公開第２０１７／１８３４５５号 特表２０１３－５１３９８４号公報 特開２００３－３３８７９３号公報
　特許文献１－３に記載された光増幅器は、いずれも、２台の光増幅器を同時に動作させることで、双方向の光信号を増幅する機能を備える。しかしながら、特許文献１－３に記載された光増幅器では常に２台の光増幅器が動作している。すなわち、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合であっても、光信号が伝送されない方向の光増幅器は動作している。このため、特許文献１－３に記載された双方向光増幅器には、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が大きいという課題がある。
（発明の目的）
　本発明は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能な双方向光増幅器を実現するための技術を提供することを目的とする。
　本発明の双方向光増幅器は、
　第１の入出力ポートと、第２の入出力ポートと、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する第１の光増幅手段と、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅し、さらに前記第１の光増幅手段と並列に配置された第２の光増幅手段と、
　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成する光路構成手段と、
　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する励起光供給手段と、
を備える。
　本発明の双方向光増幅方法は、
　第１の光増幅手段と第２の光増幅手段とを並列に配置し、
　第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を、前記第１の光増幅手段によって増幅し、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を、前記第２の光増幅手段によって増幅し、
　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成し、
　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する、
双方向光増幅方法。
　本発明は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能な双方向光増幅器を提供する。
第１の実施形態の双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の双方向光増幅器の第１の変形例を示すブロック図である。 第１の実施形態の双方向光増幅器の第２の変形例を示すブロック図である。 第２の実施形態の双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態の双方向光増幅器の変形例を示すブロック図である。 第３の実施形態の双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態の双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第５の実施形態の双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第６の実施形態の双方向光増幅装置の構成例を示すブロック図である。 第６の実施形態の双方向光増幅装置の変形例を示すブロック図である。 第７の実施形態の双方向光増幅装置の構成例を示すブロック図である。 第７の実施形態の双方向光増幅装置が備える双方向光増幅器の構成例を示すブロック図である。 第８の実施形態の双方向光増幅装置の構成例を示すブロック図である。
　本発明の実施形態について以下に説明する。各図面内の矢印は実施形態における信号の方向を説明するために例として付したものであり、方向の限定を意味しない。各図面において既出の要素には同一の名称及び参照符号を付すとともに、各実施形態において重複する説明は省略する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の双方向光増幅器１００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器１００は、入出力ポート１０１及び１０２、光路構成部１１１及び１１２、光増幅器１２１及び１２２、並びに、励起光供給部１３１を備える。
　入出力ポート１０１及び１０２は、双方向光増幅器１００を通過する光の、外部の光ファイバとの入出力インタフェースである。入出力ポート１０１及び１０２は、例えば、光コネクタ又は融着（スプライシング）による、シングルコアファイバ（Single Core Fiber、接ＳＣＦ）との接続点である。以下の各実施形態では、入出力ポート１０１から入出力ポート１０２に向かう方向を第１の方向、入出力ポート１０２から入出力ポート１０１に向かう方向を第２の方向と記載する。例えば、入出力ポート１０１に入力され、入出力ポート１０２から出力される光は「第１の方向の光」であり、第１の方向の光と逆方向に進む光は「第２の方向の光」である。
　光路構成部１１１及び１１２は、第１の光路と第２の光路との少なくとも一方を構成する。すなわち、光路構成部１１１及び１１２は、入出力ポート１０１と１０２との間を、光増幅器１２１を介する第１の光路、及び光増幅器１２２を介する第２の光路の少なくとも一方によって接続する。
　光増幅器１２１及び１２２は光ファイバ増幅器である。光増幅器１２１は第１の方向の光を増幅し、光増幅器１２２は第２の方向の光を増幅する。光増幅器１２１及び光増幅器１２２は、入出力ポート１０１と１０２との間で並列に配置される。すなわち、光増幅器１２１は、第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する。ここで、第１の光路は、入出力ポート１０１と入出力ポート１０２とを接続する。光増幅器１２２は、光増幅器１２１と並列に配置されるとともに、第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅する。
　励起光供給部１３１は、例えば波長９８０ｎｍ帯レーザダイオードを含む励起光源を備える。励起光供給部１３１は、光増幅器１２１及び光増幅器１２２のいずれか一方に励起光を供給する。励起光供給部１３１は、光増幅器１２１に励起光を供給する第１の励起光源及び光増幅器１２２に励起光を供給する第２の励起光源を備え、動作させる光増幅器に接続された励起光源のみを動作させてもよい。あるいは、励起光供給部１３１は、１台の励起光源と、当該励起光源が出力する励起光の出力先を光増幅器１２１又は光増幅器１２２の一方に切り替える１×２光スイッチとを備え、動作させる光増幅器にのみ励起光が供給されるように光スイッチを制御してもよい。
　励起光供給部１３１は、第１の光又は第２の光が双方向光増幅器１００において増幅される必要がある場合に、入力された光が増幅されるように、光増幅器１２１又は１２２に励起光を供給する。励起光供給部１３１は、あらかじめ規定された期間は光増幅器１２１に励起光を供給し、当該期間以外は光増幅器１２２に励起光を供給してもよい。ここで、当該期間は、第１の光が双方向光増幅器１００に入力される期間である。あるいは、励起光供給部１３１は、励起光を供給する光増幅器を所定の時刻毎に切り替えてもよい。この場合、当該時刻は、双方向光増幅器１００に入力される光が、第１の光と第２の光との間で切り替わる時刻である。当該期間、又は、励起光を供給する光増幅器を切り替える時刻は、励起光供給部がデータとして保持していてもよい。さらに、励起光供給部１３１は、励起光供給部１３１が外部から取得した情報によって当該期間又は時刻を設定してもよい。なお、励起光源が生成した励起光を光ファイバ増幅器に供給するための一般的な構成はよく知られているため、詳細な説明は省略する。
　以上で説明した双方向光増幅器１００は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能という効果を奏する。その理由は、励起光供給部１３１は、光増幅器１２１及び光増幅器１２２のいずれか一方に励起光を供給するため、増幅機能が必要とされない光増幅器に供給される励起光の電力を削減できるからである。
　（双方向光増幅器１００の他の表現）
　第１の実施形態の双方向光増幅器１００は、以下のようにも記載できる。すなわち、双方向光増幅器（１００）は、第１の入出力ポート（１０１）と、第２の入出力ポート（１０２）と、第１の光増幅手段（１２１）と、第２の光増幅手段（１２２）と、光路構成手段（１１１、１１２）と、励起光供給手段（１３１）と、を備える。ここで、括弧内には図１の参照符号を記載した。
　第１の光増幅手段は、第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する。第１の光路は、第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する光路である。第２の光増幅手段は、第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅し、さらに第１の光増幅手段と並列に配置される。第２の光路は、第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ第１の光路とは異なる光路である。光路構成手段は、第１の光路と第２の光路との少なくとも一方を構成する。励起光供給手段は、第１の光増幅手段又は第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する。
　このような構成を備える双方向光増幅器は、第１の光増幅手段又は第２の光増幅手段のいずれかに励起光が供給される。このため、第１の実施形態の双方向光増幅器１００は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能な双方向光増幅器を実現できる。
　（第１の実施形態の第１の変形例）
　図２は、双方向光増幅器１００Ａの構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器１００Ａは、双方向光増幅器１００の第１の変形例である。
　双方向光増幅器１００Ａは、双方向光増幅器１００と比較して、光減衰部１４１及び１４２を備える点で相違する。光減衰部１４１は、光増幅器１２１に入力される第１の方向の光のパワーを低減させる。光減衰部１４２は、光増幅器１２２に入力される第２の方向の光のパワーを低減させる。励起光供給部１３１は、光増幅器１２１に励起光が供給される場合には光減衰部１４１の減衰量を減少させ、光増幅器１２１に励起光が供給されない場合には光減衰部１４１の減衰量を増加させる。また、励起光供給部１３１は、光増幅器１２２に励起光が供給される場合には光減衰部１４２の減衰量を減少させ、光増幅器１２２に励起光が供給されない場合には光減衰部１４２の減衰量を増加させる。このような制御により、光増幅器１２１の入力側での反射光が光路構成部１１１を介して光増幅器１２２の出力側に入射することによる、光増幅器１２２への悪影響を低減できる。また、光増幅器１２２の入力側での反射光が光路構成部１１２を介して光増幅器１２１の出力側に入射することによる、光増幅器１２１への悪影響も低減できる。
　光減衰部１４１及び１４２として、可変光アッテネータ又は光シャッタを用いることができる。可変光アッテネータは、励起光供給部１３１からの指示により、光増幅器１２１及び１２２に入力される光の減衰量を増加または減少させる。光シャッタは、励起光供給部１３１からの指示により、光増幅器１２１又は１２２の入力側の光路を接続または遮断する。可変光アッテネータ及び光シャッタは、光減衰手段の一形態である。可変光アッテネータが減衰量を増加させること、あるいは光シャッタが光路を遮断することで、これらの光増幅器で発生する反射光のパワーを低減できる。
　（第１の実施形態の第２の変形例）
　図３は、双方向光増幅器１００Ｂの構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器１００Ｂは、双方向光増幅器１００の第２の変形例である。
　双方向光増幅器１００Ｂは、双方向光増幅器１００と比較して、光監視部１５１及び１５２を備える点で相違する。光監視部１５１は第１の方向の光を監視し、第１の方向の光の状態を示す情報を励起光供給部１３１に出力する。光監視部１５２は第２の方向の光を監視し、第２の方向の光の状態を示す情報を励起光供給部１３１に出力する。励起光供給部１３１は光監視部１５１及び１５２からこれらの情報を取得する。そして、励起光供給部１３１は、取得した情報に基づいて、光増幅器１２１及び光増幅器１２２のいずれに励起光を供給するかを決定する。光監視部１５１及び１５２は、光監視手段の一形態である。光監視手段は、第１の方向の光及び第２の方向の光が所定の状態であるかどうかを示す情報を励起光供給手段に出力する。
　例えば、光監視部１５１は、第１の方向の光が存在するかどうかを示す情報を励起光供給部１３１に出力する。光監視部１５２は、第２の方向の光が存在するかどうかを示す情報を励起光供給部１３１に出力する。励起光供給部１３１は、光監視部１５１及び１５２からこれらの情報を取得する。そして、励起光供給部１３１は、第1の方向の光のみが存在する場合には光増幅器１２１のみに励起光を供給し、第２の方向の光のみが存在する場合には光増幅器１２２のみに励起光を供給する。
　このような構成を備える双方向光増幅器１００Ｂは、伝送される光が存在する光増幅器にのみ励起光が供給される。このため、第１の方向の光及び第２の方向の光が伝送される時刻が不明である場合でも、双方向光増幅器１００Ｂは、みずから第１の方向の光及び第２の方向の光の存在を検出できる。そして、双方向光増幅器１００Ｂは、伝送される光が増幅されるように光増幅器１２１及び光増幅器１２２への励起光の供給を制御できるという効果をさらに奏する。
　光監視部１５１及び１５２は、光カプラ及び光電変換素子を備えてもよい。例えば、光監視部１５１が備える光カプラは、光増幅器１２１に入力される第１の方向の光を分岐し、光電変換素子に入力する。光監視部１５１は、光電変換素子の出力に応じて第１の方向の光のパワーが所定の閾値以上であるかどうかを監視し、監視結果を励起光供給部１３１へ出力する。同様に、光監視部１５２は、第２の方向の光のパワーを監視し、監視結果を励起光供給部１３１へ出力する。そして、励起光供給部１３１は、最初にパワーが閾値以上となった方向の光のみが増幅されるように、励起光を光増幅器１２１又は光増幅器１２２のいずれかに供給する。また、励起光供給部１３１は、励起光が供給されている方向の光のパワーが所定の閾値未満となった場合に、励起光の供給を停止してもよい。
　第１の方向の光及び第２の方向の光のそれぞれのパワーが同時に所定の閾値を超えた場合において、励起光供給部１３１の動作は、これらの光が伝送されるシステムの要求に従って定められてもよい。例えば、励起光供給部１３１は、第１の方向の光及び第２の方向の光のうち、最初に所定の情報が検出された光を増幅する光増幅器のみに励起光を供給してもよい。あるいは、第１の方向の光及び第２の方向の光のそれぞれの光パワーが、同一時刻に所定の閾値以上の状態にある場合には、励起光供給部１３１は、光増幅器１２１及び１２２のいずれにも励起光を供給しなくてもよい。第１の方向の光及び第２の方向の光のそれぞれのパワーが同時に所定の閾値未満である場合には、励起光供給部１３１は、光増幅器１２１及び１２２のいずれにも励起光を供給しない。
　なお、光監視部１５１及び１５２は、光のパワー以外の情報に基づいて、第１の方向の光又は第２の方向の光の有無を判断してもよい。例えば、第１の方向の光に所定のプリアンブルが含まれていた場合には、光監視部１５１は第１の光が伝送されていると判断してもよい。プリアンブルは、例えば、特定のパターンによる第１の方向の光のパワーの変化である。ここで、特定のパターンは、第１の方向の光の送信時又は伝送中に付加される。光監視部１５２も、同様に第２の方向の光のプリアンブルを監視してもよい。
　また、以上で説明した双方向光増幅器１００、１００Ａ及び１００Ｂの構成は、互いに排他的ではない。例えば、光減衰部１４１及び１４２、光監視部１５１及び１５２の双方を備える双方向光増幅器の構成も許容される。ここで、光減衰部１４１は、光増幅器１２１の入力側と光監視部１５１との間に配置され、光減衰部１４２は、光増幅器１２２の入力側と光監視部１５２との間に配置されてもよい。このような構成により、光監視部１５１及び１５２は、光減衰部１４１及び１４２の動作状態にかかわらず、第１の方向の光及び第２の方向の光を監視できる。
　（第２の実施形態）
　図４は、本発明の第２の実施形態の双方向光増幅器２００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器２００は、図１で説明した双方向光増幅器１００の光路構成部１１１及び１１２を、それぞれ、光サーキュレータ１１３及び１１４を用いて構成したものである。光サーキュレータ１１３及び１１４は、ポート１からポート３を備え、ポート１からポート２の方向、ポート２からポート３の方向、及び、ポート３からポート１の方向のみを低損失で接続する。光サーキュレータ１１３及び１１４を用いることで、光増幅器１２１を経由する第１の光路と、光増幅器１２２を経由する第２の光路とが入出力ポート１０１と入出力ポート１０２との間に構成される。
　（第２の実施形態の変形例）
　図５は、双方向光増幅器２００Ａの構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器２００Ａは、図４で説明した双方向光増幅器１００Ａの光サーキュレータ１１３及び光サーキュレータ１１４を、それぞれ、光スイッチ１１５及び光スイッチ１１６と置き換えたものである。光スイッチ１１５及び１１６は１×２光スイッチであり、ポート１とポート２との間、又は、ポート１とポート３との間のみを低損失で接続する。励起光供給部１３１は、第１の光路又は第２の光路が構成されるように、光スイッチ１１５及び１１６を制御する。すなわち、光スイッチ１１５及び１１６を用いることによっても、光増幅器１２１を経由する第１の光路、及び光増幅器１２２を経由する第２の光路のいずれかが、入出力ポート１０１と入出力ポート１０２との間に構成される。
　これらの構成を備える双方向光増幅器２００及び２００Ａは、双方向光増幅器１００と同様に、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能である。なお、さらに、双方向光増幅器２００及び２００Ａは、図２で説明した光減衰部１４１、１４２を備えてもよく、図３で説明した光監視部１５１、１５２を備えてもよい。
　（第３の実施形態）
　以降の実施形態では、図１の双方向光増幅器１００が備える光路構成部１１１及び１１２として、図４で説明した光サーキュレータ１１３及び１１４が用いられた場合を例に説明する。ただし、以下の実施形態の説明は、光路構成部１１１及び１１２の具体的な構成の限定を意図しない。
　図６は、本発明の第３の実施形態の双方向光増幅器３００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器３００は、図１の双方向光増幅器１００と比較して、励起光源１６１及び１６２、光合波器１６３及び１６４、ＦＩＦＯ１７１及び１７２、並びに、２コアＥＤＦ１７０を備える。また、双方向光増幅器３００は、光フィルタ１６５及び１６６を備えてもよい。光フィルタ１６５及び１６６は、それぞれ、２コアＥＤＦ１７０から第１の方向及び第２の方向に出力されるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission、増幅された自然放出光）を阻止する光フィルタである。
　ＦＩＦＯ（Fan-In/Fan-Out、ファンイン／ファンアウト）は、単一のコアを持つ光ファイバ（Single Core Fiber、ＳＣＦ）とマルチコアファイバ（Multi Core Fiber、ＭＣＦ）とのインタフェースである。ＦＩＦＯは、複数のＳＣＦのコアと、１本あるいは複数のＭＣＦの各コアとを、コア毎に接続する。図６においては、ＦＩＦＯ１７１は、光合波器１６３と接続されたＳＣＦのコアと、２コアＥＤＦ１７０の２本のコアの一方の一端とを接続する。また、ＦＩＦＯ１７１は、光フィルタ１６６と接続されたＳＣＦのコアと、２コアＥＤＦ１７０の２本のコアの他方の一端とを接続する。ＦＩＦＯ１７２は、光合波器１６４と接続されたＳＣＦのコアと、２コアＥＤＦ１７０の２本のコアの一方の他端とを接続する。また、ＦＩＦＯ１７２は、光フィルタ１６５と接続されたＳＣＦのコアと、２コアＥＤＦ１７０の２本のコアの他方の他端とを接続する。
　２コアＥＤＦ１７０は、１本のＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber、エルビウム添加ファイバ）に２本のコア（第１のコア及び第２のコア）を含むＭＣＦで構成された光増幅媒体である。励起光源１６１は、２コアＥＤＦ１７０の第１のコアを励起する励起光を生成する光源であり、励起光源１６２は２コアＥＤＦ１７０の第２のコアを励起する励起光を生成する光源である。励起光源１６１及び１６２は、それぞれ、波長９８０ｎｍ帯のレーザダイオードを含んでもよい。励起光源１６１及び１６２は、２コアＥＤＦの２本のコアのいずれかに励起光が供給されるように動作する。
　光合波器１６３及び１６４は、励起光と第１の方向の光及び第２の方向の光とをそれぞれ合波する波長多重デバイスである。励起光源１６１又は１６２で生成された励起光は、それぞれ、光合波器１６３又は１６４によって、２コアＥＤＦ１７０の第１のコア及び第２のコアと結合される。
　図６において、第１の方向の光は、入出力ポート１０１、光サーキュレータ１１３、光合波器１６３、ＦＩＦＯ１７１、２コアＥＤＦ１７０の第１のコア、ＦＩＦＯ１７２、光フィルタ１６５、及び光サーキュレータ１１４を経由して入出力ポート１０２へ進む。第２の方向の光は、入出力ポート１０２、光サーキュレータ１１４、光合波器１６４、ＦＩＦＯ１７２、２コアＥＤＦ１７０の第２のコア、ＦＩＦＯ１７１、光フィルタ１６６、及び光サーキュレータ１１３を経由して入出力ポート１０１へ進む。
　双方向光増幅器３００が備える光合波器１６３及び１６４、ＦＩＦＯ１７１及び１７２、並びに２コアＥＤＦ１７０は、先に述べた図１の双方向光増幅器１００の光増幅器１２１及び１２２として機能する。また、励起光源１６１及び１６２は、双方向光増幅器１００の励起光供給部１３１の機能を含む。励起光源１６１及び１６２による励起光の供給先の切り替えには、第１の実施形態で説明した励起光供給部１３１の手順が適用できる。
　このような構成を備える双方向光増幅器３００において、励起光源１６１及び１６２は、２コアＥＤＦ１７０第１のコア及び第２のコアのいずれか一方に励起光が供給されるように励起光を生成する。このため、双方向光増幅器３００は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能である。また、双方向光増幅器３００は、２コアＥＤＦを用いることで、双方向光増幅器１００の光増幅器１２１及び１２２のＥＤＦを１本のＥＤＦで構成できる。このため、双方向光増幅器３００は、双方向光増幅器１００と比較して、小型化が可能であるというさらなる効果を奏する。
　（第４の実施形態）
　図７は、本発明の第４の実施形態の双方向光増幅器４００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器４００は、双方向光増幅器３００が備える励起光源１６１及び１６２に代えて、励起光源１６７及び光スイッチ１６８を備える点で相違する。励起光源１６７は単一の励起光を生成する光源であり、光スイッチ１６８は、励起光源１６７が生成した励起光を光合波器１６３又は光合波器１６４へ出力する。光スイッチ１６８は、２コアＥＤＦ１７０が第１の方向の光を増幅する場合には励起光が光合波器１６３へ出力されるように光路を切り替える。また、光スイッチ１６８は、２コアＥＤＦ１７０が第２の方向の光を増幅する場合には励起光が光合波器１６４へ出力されるように、励起光の光路を切り替える。光スイッチ１６８による励起光の光路の切り替えの判断の手順は、第１の実施形態で説明した手順が適用できる。
　このような構成を備える双方向光増幅器４００は、双方向光増幅器３００の効果に加えて、励起光源の個数を削減できるという効果を奏する。
　（第５の実施形態）
　図８は、本発明の第５の実施形態の双方向光増幅器５００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器５００は、双方向光増幅器３００が備える励起光源１６１及び１６２、並びに光合波器１６３及び１６４に代えて、励起光源１７３及び光カプラ１７４を備える点で相違する。励起光源１７３は、単一の励起光を生成する光源である。また、光カプラ１７４は、励起光源１６７が生成した励起光を２コアＥＤＦ１７０のクラッド領域に注入させる。ＦＩＦＯ１７１及び１７２、２コアＥＤＦ１７０並びに光カプラ１７４は、図１の双方向光増幅器１００の光増幅器１２１及び１２２として機能する。また、励起光源１７３は、双方向光増幅器１００の励起光供給部１３１として機能する。
　双方向光増幅器５００は、増幅する方向の光のための励起光のパワーのみが２コアＥＤＦ１７０のクラッド領域に供給されればよい。従って、第１乃至第４の実施形態で説明した双方向光増幅器と同様に、双方向光増幅器５００は、光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行う場合に、消費電力が小さく、かつ双方向の光の増幅が可能である。さらに、双方向光増幅器５００は、クラッド領域に励起光を注入する「クラッド励起」と呼ばれる手法を用いている。クラッド励起では比較的安価なマルチモードレーザを励起光源として使用できるため、双方向光増幅器５００の低コスト化を図ることができる。
　（第６の実施形態）
　以下の実施形態では、ＭＣＦを光伝送路に用いた光伝送システム（以下、「ＭＣＦ伝送システム」という。）に適用可能な双方向光増幅器について説明する。ＭＣＦを用いて長距離伝送を行う場合には、近接するコア間において光信号のクロストークが発生する恐れがある。そして、ＭＣＦのコア間で発生するクロストークは、同一方向に光信号が伝搬するコア間では比較的大きい。また、互いに逆方向に光信号が伝搬するコア間のクロストークは、同一方向に光信号が伝搬するコア間のクロストークよりも小さいことが知られている。そこで、同一方向に光信号が伝搬するコア間のクロストークを低減するために、双方向伝送を行うＭＣＦ伝送システムにおいて、近接するコア間では光信号の方向を互いに逆向きとし、所定の期間又は時刻ごとにそれらの光信号の向きを逆転させてもよい。このようにして、ＭＣＦ内の近接するコアの間において光信号の伝送方向を逆向きとすることで、クロストークを抑制しつつ双方向伝送を実現できる。
　このような、コア毎に時分割で双方向伝送を行うＭＣＦ伝送システムでは、ある時刻において１本のコアを伝搬する光信号の方向は１方向のみである。このため、そのコアを伝搬する光信号を増幅する光ファイバ増幅器は、同時に双方向の光信号を増幅する機能を要せず、当該時刻においてコアを伝搬する光信号の方向のみの増幅機能を備えればよい。第１乃至第５の実施形態において図１－図８で例示した双方向光増幅器は、このようなＭＣＦ伝送システムに適用できる。
　図９は、本発明の第６の実施形態の双方向光増幅装置６００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅装置６００は、２台の双方向光増幅器６０１及び６０２、ＭＣＦ６１１及び６１２、並びにＦＩＦＯ６１３及び６１４を備える。双方向光増幅器６０１及び６０２は、ＦＩＦＯ６１３及び６１４の間に並列に配置されている。
　ＭＣＦ６１１及び６１２は、いずれも、２本のコアを備えるＭＣＦである。ＭＣＦ６１１のそれぞれのコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送される。ＭＣＦ６１２も同様に、それぞれのコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送される。ＦＩＦＯ６１３及び６１４は、２コアのＭＣＦと２本のＳＣＦとを接続可能なＦＩＦＯである。ＦＩＦＯ６１３は、ＭＣＦ６１１の２本のコア（コア１及びコア２）を、それぞれ、双方向光増幅器６０１及び６０２の一端に接続する。ＦＩＦＯ６１４は、ＭＣＦ６１２の２本のコア（コア１及びコア２）を、それぞれ、双方向光増幅器６０１及び６０２の他端のそれぞれのＳＣＦと接続する。
　双方向光増幅器６０１及び６０２は、それぞれ、図１－図８で説明した双方向光増幅器のいずれかの構成を備える。このため、双方向光増幅器６０１及び６０２の構成の説明は省略する。ＦＩＦＯ６１３のＳＣＦ側は、双方向光増幅器６０１及び６０２がそれぞれ備えるＳＣＦの入出力ポート１０１と接続され、ＦＩＦＯ６１４のＳＣＦ側は、双方向光増幅器６０１及び６０２がそれぞれ備えるＳＣＦの入出力ポート１０２と接続される。
　双方向光増幅装置６００が備える双方向光増幅器６０１及び６０２は、図１－図８の実施形態で説明した双方向光増幅器のそれぞれの効果を奏するため、双方向光増幅装置６００も、これらの光増幅器の効果を享受できる。さらに、双方向光増幅装置６００は、ＭＣＦ伝送システムにおいて、それぞれのコアを伝搬する光を、コア間のクロストークを抑制しつつ低消費電力で増幅できる。その理由は、ＭＣＦ６１１及びＭＣＦ６１２のそれぞれにおいて、２本のコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送されるとともに、光が伝送される際にのみ光増幅器に励起光が供給されるからである。
　（第６の実施形態の変形例）
　図１０は、双方向光増幅装置６００Ａの構成例を示すブロック図である。双方向光増幅装置６００Ａは、図９で説明した双方向光増幅装置６００の変形例である。
　双方向光増幅装置６００は、Ｎ台の双方向光増幅器６０１－６０Ｎ、ＭＣＦ６１１Ａ及び６１２Ａ、並びにＦＩＦＯ６１３Ａ及び６１４Ａを備える。双方向光増幅器６０１－６０Ｎは、ＦＩＦＯ６１３Ａ及び６１４Ａの間に並列に配置されている。ここで、Ｎは２以上の整数である。双方向光増幅装置６００Ａは、双方向光増幅装置６００が備える双方向光増幅器６０１及び６０２の並列数を２からＮに拡大したものである。
　ＭＣＦ６１１Ａ及び６１２Ａは、いずれもＮ本のコアを持つＮコアのＭＣＦであり、ＦＩＦＯ６１３Ａ及び６１４Ａは、ＮコアのＭＣＦとＮ本のＳＣＦとを接続可能なＦＩＦＯである。ＦＩＦＯ６１３Ａは、ＭＣＦ６１１ＡのＮ本のコア（コア１－コアＮ）と、双方向光増幅器６０１－６０Ｎの一端のそれぞれのＳＣＦとの間をそれぞれ接続する。ＦＩＦＯ６１４Ａは、ＭＣＦ６１２ＡのＮ本のコア（コア１－コアＮ）と、双方向光増幅器６０１－６０Ｎの他端のそれぞれのＳＣＦとの間をそれぞれ接続する。双方向光増幅器６０１－６０Ｎは、それぞれ、第１乃至第５の実施形態で説明した双方向光増幅器のいずれかの構成を備える。このような構成により、ＭＣＦ６１１Ａのコア１は、双方向光増幅器６０１を介して、ＭＣＦ６１２Ａのコア１と接続される。ＭＣＦ６１１Ａのコア２－コアＮも、同様に、それぞれ双方向光増幅器６０２－６０Ｎを介して、ＭＣＦ６１２Ａのコア２－コアＮと接続される。
　このような構成を備える双方向光増幅装置６００Ａは、ＮコアＭＣＦを用いたＭＣＦ伝送システムにおいて、それぞれのコアを伝搬する光を独立に増幅できる。そして、双方向光増幅装置６００Ａが備える双方向光増幅器６０１－６０Ｎは、第１乃至第５の実施形態で説明した双方向光増幅器のそれぞれの効果を奏する。このため、双方向光増幅装置６００Ａも、双方向光増幅装置６００と同様に、これらの光増幅器の効果を享受できる。
　（第７の実施形態）
　図１１は、本発明の第７の実施形態の双方向光増幅装置７００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅装置７００は、双方向光増幅器７０１、ＭＣＦ７１１及び７１２、並びにＦＩＦＯ７１３及び７１４を備える。双方向光増幅器７０１は、ＦＩＦＯ７１３及び７１４の間に並列に配置されている。双方向光増幅器７０１については後述する。
　ＭＣＦ７１１のそれぞれのコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送される。ＭＣＦ７１２も同様に、それぞれのコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送される。ＦＩＦＯ７１３及び７１４は、２コアのＭＣＦと２本のＳＣＦとを接続可能なＦＩＦＯである。ＦＩＦＯ７１３は、ＭＣＦ７１１の２本のコア（コア１及びコア２）を、それぞれ、双方向光増幅器７０１の一端に接続する。ＦＩＦＯ７１４は、ＭＣＦ７１２の２本のコア（コア１及びコア２）を、それぞれ、双方向光増幅器７０１の他端に接続する。
　図１２は、双方向光増幅器７０１の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅器７０１は、ＭＣＦ７１１のコア１とＭＣＦ７１２のコア１との間を伝搬する光と、ＭＣＦ７１１のコア２とＭＣＦ７１２のコア２との間を伝搬する光を増幅する。
　ＭＣＦ７１１のコア１及びコア２は、それぞれ、ＦＩＦＯ７１３を介して、入出力ポート７７１及び７７３と接続される。ＭＣＦ７１２のコア１及びコア２は、それぞれ、ＦＩＦＯ７１４を介して、入出力ポート７７２及び７７４と接続される。光サーキュレータ７２１及び７２３並びにＦＩＦＯ７３１は、ＦＩＦＯ７１３からＦＩＦＯ７１４へ進む２個の第１の方向の光（すなわち、図１２において左から右へ進む光）のそれぞれを、２コアＥＤＦ７６１の異なるコアに導くように接続される。光カプラ７４３は、励起光源７４１が生成した励起光を、２コアＥＤＦ７６１のクラッド領域へ注入する。これにより、第１の方向の光が増幅される。そして、光サーキュレータ７２２及び７２４並びにＦＩＦＯ７３２は、２コアＥＤＦ７６１のそれぞれのコアで増幅された２個の第１の方向の光がＦＩＦＯ７１４へ出力されるように接続される。
　光サーキュレータ７２２及び７２４並びにＦＩＦＯ７３４は、ＦＩＦＯ７１４からＦＩＦＯ７１３へ進む２個の第２の方向の光のそれぞれを、２コアＥＤＦ７６２のそれぞれのコアに導くように接続される。光カプラ７４４は、励起光源７４２が生成した励起光を、２コアＥＤＦ７６２のクラッド領域へ注入する。これにより、第２の方向の光が増幅される。そして、光サーキュレータ７２１及び７２３並びにＦＩＦＯ７３３は、２コアＥＤＦ７６２のそれぞれのコアで増幅された２個の第２の方向の光が、ＦＩＦＯ７１３へ出力されるように接続される。光フィルタ７５１－７５４は、２コアＥＤＦ７６１及び７６２で発生するＡＳＥを除去する波長フィルタであり、必要に応じて設けられる。
　入出力ポート７７１及び７７３は、図１の双方向光増幅器１００の入出力ポート１０１としての機能を備える。入出力ポート７７２及び７７４は、双方向光増幅器１００の入出力ポート１０２としての機能を備える。ＦＩＦＯ７３１－７３４、２コアＥＤＦ７６１及び７６２、並びに光カプラ７４３及び７４４は、双方向光増幅器１００の光増幅器１２１及び１２２としての機能を備える。また、励起光源７４１及び７４２は、双方向光増幅器１００の励起光供給部１３１としての機能を備える。すなわち、励起光源７４１及び７４２は、２コアＥＤＦ７６１及び７６２のいずれか一方に励起光を供給する。これにより、光が入力されない方向の２コアＥＤＦに供給される励起光の電力を削減できる。
　ここで、図１２を参照すると、２コアＥＤＦ７６１は第１の方向の光のみを増幅し、２コアＥＤＦ７６２は第２の方向の光のみを増幅する。そして、励起光は、２コアＥＤＦ７６１及び７６２において、増幅される光の入力側から注入される。すなわち、２コアＥＤＦ７６１及び７６２は、いずれも、常に前方励起によって光を増幅する。これに対して、例えば図８に記載された２コアＥＤＦ１７０では、ＦＩＦＯ１７１からＦＩＦＯ１７２へ向かう第１の方向の光に対しては前方励起であり、ＦＩＦＯ１７２からＦＩＦＯ１７１へ向かう第２の方向の光に対しては後方励起である。双方向光増幅器７０１においては、２コアＥＤＦ７６１及び７６２は常に同一の方向の光を増幅するため、増幅される光の方向毎に、ＥＤＦの増幅特性の差が生じにくいという効果を奏する。なお、２コアＥＤＦ７６１及び７６２は後方励起で使用されてもよい。なお、一般に、２コアＥＤＦ７６１及び２コアＥＤＦ７６２の長さはＭＣＦ伝送システムの伝送路の長さと比べて充分に短いため、２コアＥＤＦ７６１及び２コアＥＤＦ７６２のそれぞれにおけるクロストークの影響は無視できる。
　双方向光増幅器７０１及びこれを備える双方向光増幅装置７００は、２コアＥＤＦ７６１及び７６２が、同一の励起方向で光を増幅するため、光の方向毎の増幅特性の差が生じにくいという効果を奏する。加えて、双方向光増幅器５００と同様に、クラッド励起により、双方向光増幅器７０１及び双方向光増幅装置７００の低コスト化を図ることも可能である。また、双方向光増幅装置６００と同様に、双方向光増幅装置７００は、コア毎の光信号の伝送方向を時間的に切り替えて双方向伝送を行うＭＣＦ伝送システムにおいて、それぞれのコアを伝搬する光を、クロストークを抑制しつつ低消費電力で増幅できる。その理由は、ＭＣＦ７１１及びＭＣＦ７１２のそれぞれにおいて、２本のコアを伝送される光は時分割かつ互いに逆向きで双方向伝送されるとともに、光が伝送される際にのみ光増幅器に励起光が供給されるからである。
　（第８の実施形態）
　図１３は、本発明の第８の実施形態の双方向光増幅装置８００の構成例を示すブロック図である。双方向光増幅装置８００は、図６で説明した双方向光増幅器３００がＮ個並列に配置された機能を備える。Ｎは２以上の整数である。すなわち、ＦＩＦＯ８３１はＮコアＭＣＦ８１１のコア１－コアＮを、それぞれ、Ｎ個の光サーキュレータ８４１－８４ＮのＮ本のＳＣＦと接続する。また、ＦＩＦＯ８３４は、ＮコアＭＣＦ８１２のコア１－コアＮを、それぞれ、Ｎ個の光サーキュレータ８５１－８５ＮのＮ本のＳＣＦと接続する。
　２ＮコアＥＤＦ８２０は、２Ｎ本のコアを持つマルチコアファイバのＥＤＦである。２ＮコアＥＤＦ８２０は、双方向光増幅器３００の２コアＥＤＦ１７０をＮ本並列にしたものと同様の機能を備える。ＦＩＦＯ８３２は、ＳＣＦによって光サーキュレータ８４１－８４Ｎと接続された２Ｎ本のコアを、２ＮコアＥＤＦ８２０のそれぞれのコアの一端と接続する。また、ＦＩＦＯ８３３は、ＳＣＦによって光サーキュレータ８５１－８５Ｎと接続された２Ｎ本のコアを、２ＮコアＥＤＦ８２０のそれぞれのコアの他端と接続する。
　すなわち、ＮコアＭＣＦ８１１のコア１は、光サーキュレータ８４１、２ＮコアＥＤＦの第１のコア、光サーキュレータ８５１を介して、ＮコアＭＣＦ８１２のコア１と接続される。ＮコアＭＣＦ８１１のコア２－コアＮも、同様に、それぞれ光サーキュレータ８４２－８４Ｎ、２ＮコアＥＤＦの第２－第Ｎのコア、光サーキュレータ８５２－８５Ｎを介して、ＮコアＭＣＦ８１２のコア２－コアＮと接続される。
　光サーキュレータ及びマルチコアＥＤＦを用いた双方向光増幅器の基本的な構成及び動作は、双方向光増幅器３００と同様であるので、双方向光増幅装置８００の細部の説明は省略する。また、２ＮコアＥＤＦ８２０を励起するために、第１の方向について、双方向光増幅器３００の励起光源１６１及び光合波器１６３と同様の構成が、光サーキュレータ８４１－８４ＮとＦＩＦＯ８３２との間にＮ組備えられる。また、第２の方向について、励起光源１６２及び光合波器１６４と同様の構成が、光サーキュレータ８５１－８５ＮとＦＩＦＯ８３３との間にＮ組備えられる。ただし、図１３ではこれらの励起光源及び光合波器の記載は省略されている。
　このように構成された双方向光増幅装置８００は、双方向光増幅器３００がＮ台並列に配置された構成を備える。このため、双方向光増幅装置８００は、双方向光増幅器３００の効果を享受できる。そして、双方向光増幅装置８００は、ＮコアＭＣＦ８１１及び８１２に接続し、ＮコアＭＣＦを用いたＭＣＦ伝送システムによって伝送される光を増幅できる。また、２ＮコアＥＤＦ８２０を用いることで、２コアＥＤＦをＮ個並列に配置した構成と比較して、ＥＤＦを小型化することができる。
　なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
　（付記１）
　第１の入出力ポートと、第２の入出力ポートと、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する第１の光増幅手段と、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅し、さらに前記第１の光増幅手段と並列に配置された第２の光増幅手段と、
　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成する光路構成手段と、
　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する励起光供給手段と、
　を備える双方向光増幅器。
　（付記２）
　前記光路構成手段は、
　前記第１の入出力ポートに入力された前記第１の方向の光を前記第１の光増幅手段へ出力するとともに、前記第２の光増幅手段から出力された前記第２の方向の光を前記第１の入出力ポートへ出力する第１の光サーキュレータと、
　前記第２の入出力ポートに入力された前記第２の方向の光を前記第２の光増幅手段へ出力するとともに、前記第１の光増幅手段から出力された前記第１の方向の光を前記第２の入出力ポートへ出力する第２の光サーキュレータと、
を備える付記１に記載された双方向光増幅器。
　（付記３）
　前記光路構成手段は、
　　前記第１の入出力ポートに入力された前記第１の方向の光を前記第１の光増幅手段へ出力し、又は、前記第２の光増幅手段から出力された前記第２の方向の光を前記第１の入出力ポートへ出力する第１の光スイッチと、
　　前記第２の入出力ポートに入力された前記第２の方向の光を前記第２の光増幅手段へ出力し、又は、前記第１の光増幅手段から出力された前記第１の方向の光を前記第２の入出力ポートへ出力する第２の光スイッチと、
を備える付記１に記載された双方向光増幅器。
　（付記４）
　前記励起光供給手段は、単一の励起光源で生成された前記励起光を前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段のいずれか一方へ供給する、付記１乃至３のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
　（付記５）
　前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段は、前記励起光が供給されない場合に、それぞれ、入力される前記第１の方向の光のパワー及び入力される前記第２の方向の光のパワーを低減する光減衰手段をそれぞれ備える、付記１乃至４のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
　（付記６）
　前記第１の方向の光及び前記第２の方向の光が所定の状態であるかどうかを示す情報を前記励起光供給手段に出力する光監視手段を備え、
　前記励起光供給手段は、
　　前記第１の方向の光のみが前記所定の状態である場合には前記第１の光増幅手段のみに前記励起光を供給し、
　　前記第２の方向の光のみが前記所定の状態である場合には前記第２の光増幅手段のみに前記励起光を供給する、
付記１乃至５のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
　（付記７）
　第１のＦＩＦＯと、
　第２のＦＩＦＯと、
　第１のコア及び第２のコアを備えるマルチコアＥＤＦを備え、
　前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段は、それぞれ、前記マルチコアＥＤＦの前記第１のコア及び前記第２のコアを光増幅媒体とし、
　前記マルチコアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第１のＦＩＦＯ及び第２のＦＩＦＯを介して、前記光路構成手段と接続される、
　付記１乃至６のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
　（付記８）
　前記励起光供給手段は、前記マルチコアＥＤＦのクラッドに前記励起光を供給する、付記７に記載された双方向光増幅器。
　（付記９）
　２Ｎ本のコアを備えるマルチコアＥＤＦと、
　Ｎ組の付記７又は８に記載された光増幅器を備え、
　Ｎは２以上の整数であり、
　前記第１のＦＩＦＯ及び前記第２のＦＩＦＯは、前記２Ｎ本のコアを備えるマルチコアＥＤＦが、前記Ｎ組の光増幅器のそれぞれの前記第１及び第２の光増幅手段として機能するように配置された、
双方向光増幅装置。
　（付記１０）
　第３のＦＩＦＯと、第４のＦＩＦＯと、
　Ｎ台の、付記１乃至８のいずれか１項に記載された双方向光増幅器と、を備え、
　Ｎは２以上の整数であり、
　前記Ｎ台の双方向光増幅器が、前記第３のＦＩＦＯの一端と前記第４のＦＩＦＯの一端との間に並列に配置され、
　前記第３のＦＩＦＯの他端及び前記第４のＦＩＦＯの他端は、それぞれ、第１のマルチコアファイバ及び第２のマルチコアファイバと接続された、
双方向光増幅装置。
　（付記１１）
　前記第１の光増幅手段は第３のＦＩＦＯ、第４のＦＩＦＯ及び第１の２コアＥＤＦを備え、
　前記第２の光増幅手段は第５のＦＩＦＯ、第６のＦＩＦＯ及び第２の２コアＥＤＦを備え、
　前記第１の２コアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第３のＦＩＦＯ及び第４のＦＩＦＯと接続され、
　前記第２の２コアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第５のＦＩＦＯ及び第６のＦＩＦＯと接続され、
　前記第３及び第４のＦＩＦＯは前記第１の光路を構成するように配置され、
　前記第５及び第６のＦＩＦＯは前記第２の光路を構成するように配置された、
付記１乃至６のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
　（付記１２）
　第１の光増幅手段と第２の光増幅手段とを並列に配置し、
　第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を、前記第１の光増幅手段によって増幅し、
　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を、前記第２の光増幅手段によって増幅し、
　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成し、
　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する、
双方向光増幅方法。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　例えば、励起光供給部１３１の機能はプログラム化されてもよい。そして、各実施形態の双方向光増幅器は、プログラムをコンピュータによって実行することで、励起光供給部１３１が備える機能の一部または全部を実現してもよい。コンピュータは、例えば、論理デバイスや中央処理装置、デジタル信号処理装置である。また、プログラムは、コンピュータ読取可能な、固定された非一時的な記録媒体に記録されてもよい。記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、固定磁気ディスク、不揮発性半導体メモリである。プログラムは、ネットワークを介して配信されてもよい。
　また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
　１００、１００Ａ、１００Ｂ　双方向光増幅器
　１０１、１０２　入出力ポート
　１１１、１１２　光路構成部
　１１３、１１４　光サーキュレータ
　１１５、１１６、１６８　光スイッチ
　１２１、１２２　光増幅器
　１３１　励起光供給部
　１４１、１４２　光減衰部
　１５１、１５２　光監視部
　１６１、１６２、１６７　励起光源
　１６３、１６４　光合波器
　１６５、１６６　光フィルタ
　１７１、１７２　ＦＩＦＯ
　１７３　励起光源
　１７４　光カプラ
　２００、２００Ａ、３００、４００、５００　双方向光増幅器
　６００、６００Ａ　双方向光増幅装置
　６０１－６０Ｎ　双方向光増幅器
　６１１、６１１Ａ、６１２、６１２Ａ　ＭＣＦ
　６１３、６１４、６１３Ａ、６１４Ａ　ＦＩＦＯ
　７００　双方向光増幅装置
　７０１　双方向光増幅器
　７１１、７１２　ＭＣＦ
　７２１－７２４　光サーキュレータ
　７３１－７３４　ＦＩＦＯ
　７４１、７４２　励起光源
　７４３、７４４　光カプラ
　７５１－７５４　光フィルタ
　７６１、７６２　２コアＥＤＦ
　７７１－７７４　入出力ポート
　８００　双方向光増幅装置
　８１１、８１２　ＮコアＭＣＦ
　８３１－８３４　ＦＩＦＯ
　８４１－８４Ｎ、８５１－８５Ｎ　光サーキュレータ

Claims (12)

  1. 　第１の入出力ポートと、第２の入出力ポートと、
    　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を増幅する第１の光増幅手段と、
    　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を増幅し、さらに前記第１の光増幅手段と並列に配置された第２の光増幅手段と、
    　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成する光路構成手段と、
    　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する励起光供給手段と、
    　を備える双方向光増幅器。
  2. 　前記光路構成手段は、
    　前記第１の入出力ポートに入力された前記第１の方向の光を前記第１の光増幅手段へ出力するとともに、前記第２の光増幅手段から出力された前記第２の方向の光を前記第１の入出力ポートへ出力する第１の光サーキュレータと、
    　前記第２の入出力ポートに入力された前記第２の方向の光を前記第２の光増幅手段へ出力するとともに、前記第１の光増幅手段から出力された前記第１の方向の光を前記第２の入出力ポートへ出力する第２の光サーキュレータと、
    を備える請求項１に記載された双方向光増幅器。
  3. 　前記光路構成手段は、
    　　前記第１の入出力ポートに入力された前記第１の方向の光を前記第１の光増幅手段へ出力し、又は、前記第２の光増幅手段から出力された前記第２の方向の光を前記第１の入出力ポートへ出力する第１の光スイッチと、
    　　前記第２の入出力ポートに入力された前記第２の方向の光を前記第２の光増幅手段へ出力し、又は、前記第１の光増幅手段から出力された前記第１の方向の光を前記第２の入出力ポートへ出力する第２の光スイッチと、
    を備える請求項１に記載された双方向光増幅器。
  4. 　前記励起光供給手段は、単一の励起光源で生成された前記励起光を前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段のいずれか一方へ供給する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
  5. 　前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段は、前記励起光が供給されない場合に、それぞれ、入力される前記第１の方向の光のパワー及び入力される前記第２の方向の光のパワーを低減する光減衰手段をそれぞれ備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
  6. 　前記第１の方向の光及び前記第２の方向の光が所定の状態であるかどうかを示す情報を前記励起光供給手段に出力する光監視手段を備え、
    　前記励起光供給手段は、
    　　前記第１の方向の光のみが前記所定の状態である場合には前記第１の光増幅手段のみに前記励起光を供給し、
    　　前記第２の方向の光のみが前記所定の状態である場合には前記第２の光増幅手段のみに前記励起光を供給する、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
  7. 　第１のＦＩＦＯと、
    　第２のＦＩＦＯと、
    　第１のコア及び第２のコアを備えるマルチコアＥＤＦを備え、
    　前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段は、それぞれ、前記マルチコアＥＤＦの前記第１のコア及び前記第２のコアを光増幅媒体とし、
    　前記マルチコアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第１のＦＩＦＯ及び第２のＦＩＦＯを介して、前記光路構成手段と接続される、
    　請求項１乃至６のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
  8. 　前記励起光供給手段は、前記マルチコアＥＤＦのクラッドに前記励起光を供給する、請求項７に記載された双方向光増幅器。
  9. 　２Ｎ本のコアを備えるマルチコアＥＤＦと、
    　Ｎ組の請求項７又は８に記載された光増幅器を備え、
    　Ｎは２以上の整数であり、
    　前記第１のＦＩＦＯ及び前記第２のＦＩＦＯは、前記２Ｎ本のコアを備えるマルチコアＥＤＦが、前記Ｎ組の光増幅器のそれぞれの前記第１及び第２の光増幅手段として機能するように配置された、
    双方向光増幅装置。
  10. 　第３のＦＩＦＯと、第４のＦＩＦＯと、
    　Ｎ台の、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された双方向光増幅器と、を備え、
    　Ｎは２以上の整数であり、
    　前記Ｎ台の双方向光増幅器が、前記第３のＦＩＦＯの一端と前記第４のＦＩＦＯの一端との間に並列に配置され、
    　前記第３のＦＩＦＯの他端及び前記第４のＦＩＦＯの他端は、それぞれ、第１のマルチコアファイバ及び第２のマルチコアファイバと接続された、
    双方向光増幅装置。
  11. 　前記第１の光増幅手段は第３のＦＩＦＯ、第４のＦＩＦＯ及び第１の２コアＥＤＦを備え、
    　前記第２の光増幅手段は第５のＦＩＦＯ、第６のＦＩＦＯ及び第２の２コアＥＤＦを備え、
    　前記第１の２コアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第３のＦＩＦＯ及び第４のＦＩＦＯと接続され、
    　前記第２の２コアＥＤＦの一端及び他端は、それぞれ、前記第５のＦＩＦＯ及び第６のＦＩＦＯと接続され、
    　前記第３及び第４のＦＩＦＯは前記第１の光路を構成するように配置され、
    　前記第５及び第６のＦＩＦＯは前記第２の光路を構成するように配置された、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載された双方向光増幅器。
  12. 　第１の光増幅手段と第２の光増幅手段とを並列に配置し、
    　第１の入出力ポートと第２の入出力ポートとを接続する第１の光路を伝搬する第１の方向の光を、前記第１の光増幅手段によって増幅し、
    　前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポートとを接続する光路であり、かつ、前記第１の光路とは異なる光路である第２の光路を伝搬する第２の方向の光を、前記第２の光増幅手段によって増幅し、
    　前記第１の光路と前記第２の光路との少なくとも一方を構成し、
    　前記第１の光増幅手段又は前記第２の光増幅手段のいずれかに励起光を供給する、
    双方向光増幅方法。
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