JP2922732B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

光ファイバ増幅器

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JP2922732B2 JP4264088A JP26408892A JP2922732B2 JP 2922732 B2 JP2922732 B2 JP 2922732B2 JP 4264088 A JP4264088 A JP 4264088A JP 26408892 A JP26408892 A JP 26408892A JP 2922732 B2 JP2922732 B2 JP 2922732B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に光ファイバ増
幅器に関し、特に、ポンピング冗長性を有する光ファイ
バ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】弱い光信号を増幅するために、ローカル
およびトランク光通信ネットワークのいずれに対して
も、希土類ドープ光ファイバ増幅器を使用することに多
くの関心が集まっている。希土類ドープ光ファイバ増幅
器は、伝送ファイバにエンドツーエンドで結合すること
が可能であり、また、方向性結合器を通じて、レーザダ
イオードポンプに結合することも可能である。
【０００３】方向性結合器は、最大ポンピングエネルギ
ーが最小信号損失で増幅器に結合されるように、ポンピ
ング波長で最大結合率を有し、信号波長で最小結合率を
有するように設計される。増幅媒質がポンピングレーザ
によって励起されると、増幅器を通過する信号光が利得
を受ける。ポンピングエネルギーは、信号エネルギーに
関して同方向にも逆方向にも伝播するようにすることが
できる。
【０００４】図１に示すように、光ファイバ増幅器は、
方向性結合器１２を通じてポンピングパワー源１４に結
合された、エルビウムのような希土類元素をドープされ
た光ファイバ１０からなる。ドープ光ファイバ１０は、
増幅を要する光信号を受信するのに適した入力ポート１
６と、遠隔地点への送信のための光ファイバに増幅され
た信号を結合するのに適した出力ポート１８をサポート
する。
【０００５】ポンピングパワー源１４は、遠隔的にまた
は自動的に作動される光スイッチ２４を通じて方向性結
合器１２に選択的に結合される第１レーザダイオード２
０および第２レーザダイオード２２からなる。動作時に
は、第１のレーザダイオード２０が、光ファイバ増幅器
１０にポンピングパワーを供給するために、光スイッチ
２４を通じて方向性結合器１２に結合される。遠隔計測
システムを通じて、第１レーザダイオード２０の出力信
号が所定値以下のレベルに減少したことを検知すると、
遠隔的にまたは自動的に生成される制御信号が光スイッ
チ２４に送られて光スイッチ２４を作動し、第２レーザ
ダイオードを作動する。光スイッチ２４は、作動する
と、第１レーザダイオード２０を方向性結合器１２から
切断し、今作動した第２レーザダイオード２２を方向性
結合器１２に接続する。
【０００６】図１に示すような、希土類元素をドープさ
れた光ファイバに光スイッチを通じて選択的に接続され
る２個のレーザダイオードポンプの従来の配置は、ポン
ピング冗長性を与える配置である。第１レーザダイオー
ドポンプの故障によって、遠隔的にまたは自動的に光ス
イッチ２４が作動し、システムの動作を保持するために
必要なポンピングパワーを供給するために、ドープ光フ
ァイバに第２レーザダイオードポンプ２２を接続する。
【０００７】図２では、特に、偏光依存性光結合器２６
が光スイッチと置換されている。この実施例では、第２
および第２レーザダイオード２０、２２は連続的に動作
し、各レーザダイオードは、方向性結合器２５を通じて
ドープ増幅ファイバに連続的にパワーを導くように結合
される。従って、２個のレーザダイオードはドープ光フ
ァイバにポンピングパワーを導くように接続される。明
らかに、一方のレーザダイオードの故障は光増幅器の動
作に無視し得る効果しか及ぼさない。この配置は、完全
に受動的であるという利点、および、両方のレーザダイ
オードポンプはポンピングを分担することができるとい
う利点を有する。動作の他のモードとしては、ポンプは
順次的に作動する。ある時点では一方のポンプのみが作
動する。第１ポンプが故障すると、第２ポンプが作動
し、第１ポンプは停止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】いずれの従来の配置に
おいても、光スイッチおよび偏光依存性結合器は確かに
適切なポンピング冗長性を与える。しかし、各光増幅器
は各ドープ光ファイバに対し２個のレーザポンプを必要
とする。レーザダイオードポンプは光増幅器の最も高価
な要素であるため、光スイッチまたは偏光依存性結合器
を使用するポンピング冗長性を有する光増幅器の価格
は、ポンピング冗長性を有しない光増幅器の価格のほぼ
２倍に近づく。
【０００９】現在、光ファイバ増幅器に対するレーザダ
イオードポンピング冗長性は、光スイッチによって光増
幅器に２個のダイオードポンプのうちの一方を選択的に
接続することによって実現されている。増幅器に接続さ
れたダイオードレーザポンプが故障すると、光スイッチ
が遠隔的にまたは自動的に作動し、正常なレーザダイオ
ードが故障したレーザダイオードと置換される。他の配
置では、２個のレーザダイオードは偏光依存性光結合器
を通じて光ファイバ増幅器に結合される。いずれの例で
も、第２のレーザダイオードが、光ファイバ増幅器にポ
ンピング冗長性を与えるために必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、少なくと
も、２個のレーザダイオードが、２個の光ファイバ増幅
器のそれぞれに同時にポンピングパワーを供給するため
に３ｄＢの光結合器を通じて結合される。一方のレーザ
ダイオードポンプが故障すると、他方のレーザダイオー
ドポンプが各光ファイバ増幅器にポンピングパワーを供
給することになる。従って、３ｄＢ結合器の付加によっ
て、光ファイバ増幅器の対に対するポンピング冗長性
が、通常必要な４個のレーザダイオードポンプの代わり
に２個のレーザダイオードポンプのみによって得られ
る。
【００１１】実際は、２個のポンプのうちの一方のみが
作動し、他方は、第１のポンプが故障したときにのみ作
動する。他の実施例では、２個のレーザダイオードポン
プは常時作動する。このとき、各レーザダイオードポン
プは、フルパワーまたはフルパワー以下で作動する。レ
ーザダイオードポンプがフルパワー以下で同時に作動す
るような配置では、ポンプ故障が発生すると、正常なレ
ーザダイオードポンプのパワー出力が、故障したポンプ
からのパワーの損失を補償するように増大される。
【００１２】
【実施例】図３に、本発明の原理によって、かなり少な
い費用でポンピング冗長性を有する光増幅器を与える構
成を示す。希土類元素でドープされた第１光ファイバ３
０は、増幅すべき光信号を受信する光ファイバに結合さ
れるのに適した入力ポート３２と、遠隔地点への送信の
ための光ファイバに増幅された信号を結合するのに適し
た出力ポート３４をサポートする。希土類元素でドープ
された第２光ファイバ３６は、増幅すべき光信号を受信
する光ファイバに結合されるのに適した入力ポート４０
と、遠隔地点への送信のための光ファイバに増幅された
信号を結合するのに適した出力ポート３８をサポートす
る。
【００１３】光ファイバ通信システムでは、光ファイバ
増幅器３０は第１方向に伝送される光信号を増幅する増
幅器の代表例であり、光ファイバ増幅器３６は第２方向
に伝送される光信号を増幅する増幅器の代表例である。
また、光ファイバ増幅器３０は、同方向に光信号を運搬
する光伝送ファイバの束のうちの第１光伝送ファイバに
結合し、光ファイバ増幅器３６は、その束の第２光伝送
ファイバに結合することができる。
【００１４】ポンピングパワー源４６からのパワーは方
向性結合器４２によって増幅器３０のドープ光ファイバ
に結合され、ポンピングパワーは方向性結合器４４によ
って増幅器３６のドープ光ファイバ３６に結合される。
２個のドープ光ファイバ３０、３６のポンピングパワー
源は、第１ドープ光ファイバ３０および第２ドープ光フ
ァイバ３６にポンピングパワーを同時に供給するように
方向性結合器５０を通じて結合された２個のレーザダイ
オード４８、５２からなる。
【００１５】特に、ポンピングパワー源４６は、３ｄＢ
結合器５０を通じて２個の方向性結合器４２、４４のそ
れぞれに結合された第１レーザダイオードポンプ４８
と、同じく３ｄＢ結合器５０を通じて２個の方向性結合
器４２、４４のそれぞれに結合された第２レーザダイオ
ードポンプ５２からなる。動作時には、各レーザダイオ
ードポンプは同時にまたは順次に作動可能である。
【００１６】レーザダイオードポンプが同時に作動する
場合、各レーザダイオードポンプは、同時に光ファイバ
増幅器３０、３６のそれぞれに出力パワーの半分を供給
する。レーザダイオードポンプが順次に作動する場合、
第１レーザダイオードポンプが最初に作動し、第２レー
ザダイオードポンプは、第１レーザダイオードポンプが
作動不能になった場合に作動する予備である。他の実施
例では、各レーザダイオードポンプは半分のパワーで作
動し、一方のレーザダイオードポンプが故障すると他方
がフルパワーになる。
【００１７】単純な３ｄＢ光結合器、すなわち、２個の
光ファイバ増幅器を同時にポンピングするために２個の
レーザダイオードポンプからのポンピングパワーを結合
および分割するための結合器５０を使用することによ
り、各光ファイバ増幅器に対して単一のレーザダイオー
ドポンプのみによってポンピング冗長性が与えられる。
従って、光ファイバ増幅器にポンピング冗長性を与える
費用は、単純な３ｄＢ結合器の費用に縮小する。
【００１８】光ファイバ増幅器の自己調整性は、両方の
ポンプが同時に作動するようなモードで使用される場合
に、ここで説明した光ファイバ増幅器のポンピング冗長
性を支持する。一方のレーザダイオードポンプが故障し
た場合、他方のレーザダイオードポンプは、各光ファイ
バ増幅器に対して３ｄＢ少ないポンピングパワーではあ
るが、各光ファイバ増幅器に同時にポンピングパワーを
供給する。しかし、光ファイバ増幅器の連鎖は自己調整
的であるため、複数の中継器を有する通信ネットワーク
のいずれか１つの中継器での３ｄＢのポンピングパワー
の損失によって引き起こされる光ファイバ増幅器の利得
および出力パワーの低下は、後段の中継器における利得
の増大によって自動的に補償される。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、光
ファイバ増幅器の対に対するポンピング冗長性が、通常
必要な４個のレーザダイオードポンプの代わりに２個の
レーザダイオードポンプのみによって得られる。光ファ
イバ増幅器にポンピング冗長性を与える費用は、単純な
３ｄＢ結合器の費用に縮小する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ増幅器にポンピングパワー冗長性を
与える従来の配置の図である。
【図２】光ファイバ増幅器にポンピングパワー冗長性を
与える他の従来の配置の図である。
【図３】本発明の原理によって光ファイバ増幅器にポン
ピングパワー冗長性を与える配置の図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ １２ 方向性結合器 １４ ポンピングパワー源 １６ 入力ポート １８ 出力ポート ２０ 第１レーザダイオード ２２ 第２レーザダイオード ２４ 光スイッチ ２５ 方向性結合器 ２６ 偏光依存性光結合器 ３０ 第１光ファイバ ３２ 入力ポート ３４ 出力ポート ３６ 第２光ファイバ ３８ 出力ポート ４０ 入力ポート ４２ 方向性結合器 ４４ 方向性結合器 ４６ ポンピングパワー源 ４８ 第１レーザダイオードポンプ ５０ 方向性結合器 ５２ 第２レーザダイオードポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード エフ．ドラッケンミラー アメリカ合衆国 07728 ニュージャー ジー フリーホールド、ダブルクリーク パークウェイ 41 (72)発明者 フランクリン ダヴリュ．カーフット サード アメリカ合衆国 07701 ニュージャー ジー レッドバンク、ジーンテラス 52 (72)発明者 パトリック アール．トリシッタ アメリカ合衆国 07733 ニュージャー ジー ホーンデル、ライン ロード 56 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/10 G02F 1/35 501

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 希土類をドープした第１の光ファイバ
    と、 該第１の光ファイバに光信号を結合するのに適した入力
    ポートと、 該第１の光ファイバによって増幅された信号を受信する
    ために結合された出力ポートと、 該第１の光ファイバにポンピングパワーを結合するたの
    に適した第１の方向性結合器と、 希土類をドープした第２の光ファイバと、 該第２の光ファイバに光信号を結合するのに適した入力
    ポートと、 該第２の光ファイバによって増幅された信号を受信する
    ために結合された出力ポートと、 該第２の光ファイバにポンピングパワーを結合するのに
    適した第２の方向性結合器と、 該第１および第２の光ファイバを同時にポンピングする
    ために該第１および第２の方向性結合器に結合されたポ
    ンピング手段とからなり、 該ポンピング手段が、 第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオード
    と、 該第１および第２の方向性結合器と該第１および第２の
    レーザダイオードの間に配置され、該第１および第２の
    レーザダイオードの各々からのポンピングパワーを、該
    第１の光ファイバおよび該第２の光ファイバに結合する
    のに適した結合器手段とからなり、 該第１および第２のレーザダイオードは、一方のレーザ
    ダイオードが故障し他方のレーザダイオードが増大した
    パワーで作動するまで、縮小したパワーで同時に作動す
    るように結合されることを特徴とするポンピング冗長性
    を有する光ファイバ増幅器。
  2. 【請求項２】 第１および第２の光ファイバ増幅器（例
    えば、３０、３６）と、 該第１および第２の光ファイバ増幅器にポンピングパワ
    ーを結合するための結合手段（例えば、４２、４４）
    と、 第１および第２のポンピングパワー源（例えば、４８、
    ５２）の出力を該結合手段（例えば、４２、４４）の各
    々に同時に印加するための印加手段（例えば、５０）で
    あって、該第１および第２のポンピングパワー源を互い
    に結合する印加手段（例えば、５０）とを含み、 該第１および第２のポンピングパワー源は、一方のポン
    ピングパワー源が故障し他方のポンピングパワー源が増
    大したパワーで作動するまで、縮小したパワーで同時に
    作動するように結合されることを特徴とする光ファイバ
    増幅装置。
  3. 【請求項３】 該印加する手段が、該第１および第２の
    光ファイバ増幅器の間で該第１および第２のポンピング
    パワー源の出力を分割する手段からなることを特徴とす
    る請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 該分割する手段が、方向性結合器からな
    ることを特徴とする請求項３に記載の装置。
JP4264088A 1991-09-12 1992-09-08 光ファイバ増幅器 Expired - Lifetime JP2922732B2 (ja)

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US07/758,665 US5173957A (en) 1991-09-12 1991-09-12 Pump redundancy for optical amplifiers
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JPH06342174A JPH06342174A (ja) 1994-12-13
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EP (1) EP0532230B1 (ja)
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