JP3745721B2 - 分散補償光ファイバ増幅器 - Google Patents
分散補償光ファイバ増幅器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3745721B2 JP3745721B2 JP2002265034A JP2002265034A JP3745721B2 JP 3745721 B2 JP3745721 B2 JP 3745721B2 JP 2002265034 A JP2002265034 A JP 2002265034A JP 2002265034 A JP2002265034 A JP 2002265034A JP 3745721 B2 JP3745721 B2 JP 3745721B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- optical signal
- dispersion compensating
- optical
- amplifying unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06758—Tandem amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムに係り、特に、光通信システムの光送信部と光受信部との間に配置される光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、幾何級数的に増加するデータ量により波長分割多重方式（ＷＤＭ：wevelength-division-multiplexing）の光通信システムの伝送容量が増えつつある。伝送容量を増大させる方法としては伝送チャンネルの数を増す方法と、データの伝送速度を速める方法がある。現在、データの伝送速度は2.5Gb/sから10Gb/sまでに拡張しており、それ以上の伝送速度を実現する方法も研究されている。波長分割多重方式の光通信システムでは伝播モードによる多数のチャンネルを光ファイバを通じて伝送し、この光ファイバを通じて伝送される各チャンネルは進行距離に応じて減衰するので、光ファイバ上に減衰チャンネルを増幅する光ファイバ増幅器が設けられる。かつ、伝送速度が10Gb/s以上であれば、分散による影響を強く受けるため、分散補償光ファイバ(ＤＣＦ：dispersion-compensating fiber)を用いて伝送過程中に発生する分散を補償する。
【０００３】
図１は従来の光ファイバ増幅器の構成を示した図である。光ファイバ増幅器は第１乃至第４アイソレータ１２０，１６０，１８０，２２０、第１及び第２ポンピング光源１４０，２１０、第１及び第２波長選択結合器１３０，２００、第１及び第２エルビウム添加光ファイバ１５０，１９０及び分散補償光ファイバ１７０から構成される。
【０００４】
第１アイソレータ１２０は光ファイバ増幅器に入力された光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号、即ち、第１波長選択結合器１３０を通じて受信した光信号は遮断する。
【０００５】
第１波長選択結合器１３０は第１アイソレータ１２０から受信した光信号と第１ポンピング光源１４０から受信したポンピング光とを結合して合成信号を第１エルビウム添加光ファイバ１５０に出力する。
【０００６】
第１ポンピング光源１４０は第１エルビウム添加光ファイバ１５０をポンピング、即ち、第１エルビウム添加光ファイバ１５０でエルビウムイオンを励起させる。第１ポンピング光源１４０としてはポンピング光を出力するレーザダイオードを用いることができる。
【０００７】
第１エルビウム添加光ファイバ１５０は第１波長選択結合器１３０を通じて第１ポンピング光源１４０から受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第１波長選択結合器１３０から受信した光信号を増幅して出力する。
【０００８】
第２アイソレータ１６０は第１エルビウム添加光ファイバ１５０から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号、即ち、分散補償光ファイバ１７０から受信した光信号は遮断する。
【０００９】
分散補償光ファイバ１７０は第２アイソレータ１６０から受信した増幅光信号の分散を補償する。分散補償光ファイバ１７０の長さは光信号の伝送距離に鑑みて設定されるが、光信号の伝送距離が長くなるほど、即ち、光信号の分散程度がひどくなるほど、より長くなる。
【００１０】
第３アイソレータ１８０は分散補償光ファイバ１７０から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号は遮断する。
【００１１】
第２エルビウム添加光ファイバ１９０は第２波長選択結合器２００を通じて第２ポンピング光源２１０から受信したポンピング光により逆方向ポンピングを行い、 第３アイソレータ１８０から受信した光信号を増幅する。第２エルビウム添加光ファイバ１９０は、分散補償光ファイバ１７０を通過する際に、強度の減衰した光信号を増幅する機能を行う。
【００１２】
第２波長選択結合器２００は第２ポンピング光源２１０から受信した光信号を第２エルビウム添加光ファイバ１９０へ出力し、第２エルビウム添加光ファイバ１９０から受信した光信号を第４アイソレータ２２０へ出力する。
【００１３】
第４アイソレータ２２０は第２波長選択結合器２００から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号は遮断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図１に示したような光ファイバ増幅器は光信号の分散を補償するために分散補償光ファイバ１７０を備え、この分散補償光ファイバ１７０は光信号の伝送距離に応じた長さを有する。しかしながら、このような分散補償光ファイバ１７０は高価な素子なので、その長さが長くなるほど光ファイバ増幅器の製造費用も増加するという問題点がある。
【００１５】
かつ、分散補償光ファイバ１７０を通過した光信号はその分散は補償されるが、分散補償光ファイバ１７０の挿入損失によりその強度は減少させられる。従って、このような減衰した光信号を増幅するには第２エルビウム添加光ファイバ１９０を分散補償光ファイバ１７０の後端に追加して備えなければならない。さらに、第２エルビウム添加光ファイバ１９０をポンピングするためのポンピング光源やポンピング光源を駆動するためのバイアス回路を使用する必要もある。その結果、全体として製作費用及び光ファイバ増幅器のかさ(volume)を増加させるという問題点がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、低コストでもその集積度を向上させることのできる分散補償光ファイバ増幅器を提供することにある。
【００１７】
以上の課題を解決するために、本発明の分散補償光ファイバ増幅器は、波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて伝送する光送信部と、光ファイバを通じて光信号を受信する光受信部とを含む波長分割多重方式を用いた光通信システムに備えられ、光ファイバと連結された第１端を通じて受信した光信号を第２端へ出力し、第２端を通じて再入力された光信号を光ファイバと連結された第３端へ出力するサーキュレータと、サーキュレータの第２端を通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第１増幅部と、第１増幅部から受信した光信号及び再入力された光信号の分散を補償する分散補償光ファイバと、分散補償光ファイバを通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、受信した光信号及び再入力された光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を反射することにより、反射光信号を第２増幅部、分岐部、第１増幅部及びサーキュレータへ順次に再入力する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
この本発明の分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部は、サーキュレータの第２端から受信した光信号とポンピング光とを結合して合成された光信号を出力し、再入力された光信号はサーキュレータの第２端へ出力する第１波長選択結合器と、ポンピング光によりポンピングを行い第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して第１波長選択結合器へ出力する第１エルビウム添加光ファイバと、を備え、第２増幅部は、分岐部を通じて受信したポンピング光によりポンピングを行い分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して分岐部へ出力する第２エルビウム添加光ファイバを備えるとよい。この場合、分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００１９】
分岐部は、分岐部の一端部を構成し、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、再入力された光信号は第１増幅部へ出力する一方、受信したポンピング光は分岐部の他端部へ出力する第２波長選択結合器と、分岐部の他端部を構成し、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部へ出力し、第２増幅部から再入力された光信号は分散補償光ファイバへ出力する一方、第２波長選択結合器を通じて受信したポンピング光は第２増幅部へ出力する第３波長選択結合器と、を備えるとよい。
【００２０】
また、本発明では波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて提供するための光通信システムを提供する。このシステムは、光ファイバの一端部を通じて光信号を伝送する光送信部と、光ファイバの他端部を通じて光信号を受信する光受信部と、光送信部と光受信部間の光ファイバ上に配置された分散補償光ファイバ増幅器と、を備え、分散補償光ファイバ増幅器は、順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングする(routing)サーキュレータと、受信した光信号を増幅するためサーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、受信した光信号の分散を補償するため第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、受信した光信号を増幅するため分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
このシステムの分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部及び第２増幅部は分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、その利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００２２】
第１増幅部は、サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含み、第２増幅部は、分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含むと好ましい。また、分岐部は、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含むようにするとよい。
【００２３】
さらに本発明の光信号を増幅する分散補償光ファイバ増幅器は、順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングするサーキュレータと、受信した光信号を増幅するためサーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、受信した光信号の分散を補償するため第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、受信した光信号を増幅するため分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部及び第２増幅部は分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、その利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００２５】
第１増幅部は、サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含み、第２増幅部は、分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含むと好ましい。また、分岐部は、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含むようにするとよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、本発明の要旨のみを明確にするため、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２７】
図２は本発明の好ましい実施例による分散補償光ファイバ増幅器を備えた波長分割多重方式の光通信システムを示した図である。光通信システムは光送信部３００と、光受信部５００と、光送信部３００と光受信部５００を連結する光ファイバ４００と、光ファイバ４００に配置された分散補償光ファイバ増幅器６００とから構成される。
【００２８】
光送信部３００は多数の伝送部（ＴＸｓ）３１０と、波長分割多重化器（Ｍｕｘ）３２０と、第１分散補償光ファイバ３３０と、エルビウム添加光ファイバ増幅器３４０とから構成される。
【００２９】
多数の伝送部３１０は相異なる伝播モードを有するチャンネルを出力し、波長分割多重化器３２０は多数の光伝送部３１０から受信した多数のチャンネルを多重化することで得られる光信号を出力する。伝送部３１０としてはＣ−帯域(１５２５nm〜１５６５nm)範囲の光信号を出力するレーザダイオードを使用することができ、波長分割多重化器３２０としては６×１光導波路列格子(arrayed-waveguide grating)を使用することができる。
【００３０】
第１分散補償光ファイバ３３０は光信号の分散を補償して出力する。ここで、“分散”とは光信号を構成するチャンネルが相異なる伝播モードを有することにより発生する光信号の拡散現象をいう。
【００３１】
エルビウム添加光ファイバ増幅器３４０は光信号を増幅して出力し、エルビウムイオンの誘導放出を用いて増幅を行うエルビウム添加光ファイバ(図示せず)と、エルビウムイオンを励起させるためのポンピング光を出力するレーザダイオード(図示せず)と、ポンピング光をエルビウム添加光ファイバに入力させるための波長選択結合器(図示せず)とから構成することができる。
【００３２】
分散補償光ファイバ増幅器６００は光ファイバ４００を通じて入力された光信号の分散を補償すると同時に光信号を増幅して出力する。
【００３３】
図３は図２に示した分散補償光ファイバ増幅器６００の構成を示した図である。分散補償光ファイバ増幅器６００はサーキュレータ６１０と、第１増幅部６２０と、分岐部６６０と、第２分散補償光ファイバ６８０と、第２増幅部である第２エルビウム添加光ファイバ７００と、反射部７１０とから構成される。まず、分散補償光ファイバ増幅器を構成する各要素の機能を述べた後、分散補償光ファイバ増幅器に入力された光信号の進行過程を説明する。
【００３４】
サーキュレータ６１０は光ファイバ４００と連結された第１端を通じて受信した光信号を第２端へ出力し、第２端を通じて受信した逆方向からの光信号を光ファイバ４００と連結された第３端へ出力する。この際、光信号はＣ−帯域(１５２５nm〜１５６５nm)範囲の波長を有する。
【００３５】
第１増幅部６２０はポンピング光源６４０と、第１波長選択結合器６３０と、第１エルビウム添加光ファイバ６５０とから構成される。ポンピング光源６４０は、第１エルビウム添加光ファイバ６５０をポンプし、エルビウムイオンを励起させる。ポンピング光源６４０としては９８０nm帯域の波長を有するポンピング光を出力するレーザダイオードを使用することができる。
【００３６】
第１波長選択結合器６３０は、サーキュレータ６１０の第２端から受信した光信号とポンピング光源６４０から受信したポンピング光とを結合して合成光信号を第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ出力し、第１エルビウム添加光ファイバ６５０から後方受信した光信号をサーキュレータ６１０の第２端へ出力する。第１波長選択結合器６３０としては９８０nm，１５８０nm帯域の波長を有する結合用波長選択器(wavelength-selective coupler)を使用することができる。
【００３７】
第１エルビウム添加光ファイバ６５０は第１波長選択結合器６３０を通じてポンピング光源６４０から受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第１波長選択結合器６３０から受信した光信号を増幅して出力する。かつ、第１エルビウム添加光ファイバ６５０は分岐部６６０から後方受信した光信号を再度増幅する。この際、後方受信する光信号に対して第１エルビウム添加光ファイバ６５０ではポンピング光により逆方向ポンピングが行われる。即ち、後方受信する光信号の進行方向とポンピング光の進行方向は反対である。
【００３８】
分岐部６６０は第２及び第３波長選択結合器６７０，６９０からなり、第２分散補償光ファイバ６８０を介在する。
【００３９】
第２波長選択結合器６７０は、分岐部６６０の一端部を構成し、第１増幅部６２０から受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０へ出力し、第２分散補償光ファイバ６８０から後方受信した光信号を第１増幅部６５０へ再入力させ、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通じて受信したポンピング光は第３波長選択結合器６９０へ出力する。第１エルビウム添加光ファイバ６５０は大略１４dbの利得を有するように設定され、第２エルビウム添加光ファイバ７００は大略１dbの利得を有するように設定される。これは、第１又は第２エルビウム添加光ファイバ６５０，７００の出力信号とレイリー逆散乱(Rayleigh backscattering)によって歪曲された出力信号との間の信号混信を減らすためである。
【００４０】
第３波長選択結合器６９０は、分岐部６００の他端部を構成し、第２分散補償光ファイバ６８０から受信した光信号を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力し、第２エルビウム添加光ファイバ７００から後方受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０に後方入力し、第２波長選択結合器６７０を通じて受信したポンピング光を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力する。
【００４１】
第２分散補償光ファイバ６８０は第２波長選択結合器６７０を通じて受信した光信号の分散を補償して第３波長選択結合器６９０へ出力し、第３波長選択結合器６９０から後方受信した光信号の分散を再度補償して出力する。即ち、第２分散補償光ファイバ６８０は同じ光信号に対して二回の分散補償過程を行う。従って、第２分散補償光ファイバ６８０は光信号の分散を完全に補償するために必要とされる長さの半分とすることができる。例えば、第２分散補償光ファイバ６８０へ入力される光信号の伝送距離を８０kmと仮定する場合、第２分散補償光ファイバ６８０は６dBの挿入損失を示す４０km長さの分散補償光ファイバを使用することができる。
【００４２】
第２増幅部を構成する第２エルビウム添加光ファイバ７００は第３波長選択結合器６９０を通じて受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第３波長選択結合器６９０から受信した光信号を増幅して出力する。かつ、第２エルビウム添加光ファイバ７００は反射部７１０から後方受信した光信号を再度増幅する。この際、後方受信する光信号に対して第２エルビウム添加光ファイバ７００ではポンピング光により逆方向ポンピングが行われる。
【００４３】
反射部７１０は、第２エルビウム添加光ファイバ７００から受信した光信号を再度反射して第２エルビウム添加光ファイバ７００に再入力させる。反射部７１０としてはＣ−帯域波長の光を全反射させる光ファイバ格子を使用することができる。
【００４４】
次に、分散補償光ファイバ増幅器６００に入力された光信号の進行過程を述べると、次の通りである。
【００４５】
サーキュレータ６１０の第１端へ入力された光信号はサーキュレータ６１０の第２端を通じて出力され、第２端から出力された光信号は第１波長選択結合器６３０へ入力される。第１波長選択結合器６３０はサーキュレータ６１０の第２端を通じて受信した光信号とポンピング光源６４０から受信したポンピング光とを結合して合成した光信号を第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ出力する。ポンピング光により順方向ポンピングが行われた第１エルビウム添加光ファイバ６５０は励起エルビウムイオンの誘導放出により受信した光信号を増幅する。増幅した光信号は第２波長選択結合器６７０に入力される。また、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通過したポンピング光も第２波長選択結合器６７０に入力される。
【００４６】
第２波長選択結合器６７０は、第１エルビウム添加光ファイバ６５０から受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０へ出力し、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通じて受信したポンピング光が第２分散補償光ファイバ６８０を経由しないように第３波長選択結合器６９０へ出力する。
【００４７】
第２分散補償光ファイバ６８０は第１エルビウム添加光ファイバ６５０から受信した光信号の分散を補償して第３波長選択結合器６９０へ出力し、第３波長選択結合器６９０は第２分散補償光ファイバ６８０から受信した光信号と第２波長選択結合器６７０から受信したポンピング光とを結合して合成光信号を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力する。
【００４８】
第２エルビウム添加光ファイバ７００は第３波長選択結合器６９０を通じて受信したポンピング光によりポンピングを行うことで、入力された光信号を増幅し、その増幅した光信号を反射部７１０へ出力する。
【００４９】
反射部７１０は第２エルビウム添加光ファイバ７００から受信した光信号を後方に反射して第２エルビウム添加光ファイバ７００へ再入力させる。第２エルビウム添加光ファイバ７００により再度増幅された光信号は第３波長選択結合器６９０を通じて第２分散補償光ファイバ６８０へ再入力される。
【００５０】
第２分散補償光ファイバ６８０は後方受信した光信号の分散を補償して出力する。分散補償された光信号は第２波長選択結合器６７０を通じて第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ再入力される。
【００５１】
第１エルビウム添加光ファイバ６５０により再度増幅された光信号は第１波長選択結合器６３０を通じてサーキュレータ６１０に再入力され、この再入力された光信号は進路を変えてサーキュレータ６１０の第３端を通じ光ファイバ４００へ出力される。
【００５２】
図４は図３に示した分散補償光ファイバ増幅器６００の利得(gain)を示したグラフである。この利得グラフから本発明による分散補償光ファイバ増幅器６００が１５３０nmの波長帯で最大利得を示すことを確認することができる。
【００５３】
図２を再度参照すれば、分散補償光ファイバ増幅器６００から出力された光信号は光ファイバ４００を通じて光受信部５００へ入力される。
【００５４】
光受信部５００は、エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０と、波長分割逆多重化器（Ｄｅｍ）５２０と、多数の検出部又は受信部（ＲＸｓ）５３０とから構成される。
【００５５】
エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０は、光ファイバ４００を通じて受信した光信号を増幅して出力する。また、エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０は、エルビウムイオンの誘導放出を用いて増幅を行うエルビウム添加光ファイバ(図示せず)と、 エルビウムイオンを励起させるためのポンピング光を出力するレーザダイオード(図示せず)と、ポンピング光をエルビウム添加光ファイバへ入力させるための波長選択結合器(図示せず)とから構成することができる。
【００５６】
波長分割逆多重化器５２０は第２エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０から受信した光信号を相異なる伝播モードを有する多数のチャンネルに分離して出力する。波長分割逆多重化器５２０としては１×６光導波路列格子を使用することができる。
【００５７】
多数の検出部５３０は各入力チャンネルを電気信号に変換して出力する。検出部５３０としては光電素子であるフォトダイオードを使用することができる。
【００５８】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による分散補償光ファイバ増幅器は、サーキュレータと反射部を用いて分散補償光ファイバの長さを減らし光信号を増幅及び分散補償することにより低コスト化を実現する一方、高い集積度を達成することができる。かつ、第１増幅部と第２増幅部の利得を相異なるように設定して信号の混信を最少化するという利点もある。
【００６０】
さらに、本発明による分散補償光ファイバ増幅器は波長選択結合器を用いてポンピング光を再活用することにより、ポンピング光源、バイアス回路などの素子を重複使用する必要がないため、低コスト化及び高集積化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による光ファイバ増幅器の構成を示した図。
【図２】 本発明の好適な実施例による分散補償光ファイバ増幅器を備えた波長分割多重方式の光通信システムを示した図。
【図３】 図２に示した分散補償光ファイバ増幅器の構成を示した図。
【図４】 図３に示した分散補償光ファイバ増幅器の光信号利得グラフ及び雑音利得グラフ。
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムに係り、特に、光通信システムの光送信部と光受信部との間に配置される光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、幾何級数的に増加するデータ量により波長分割多重方式（ＷＤＭ：wevelength-division-multiplexing）の光通信システムの伝送容量が増えつつある。伝送容量を増大させる方法としては伝送チャンネルの数を増す方法と、データの伝送速度を速める方法がある。現在、データの伝送速度は2.5Gb/sから10Gb/sまでに拡張しており、それ以上の伝送速度を実現する方法も研究されている。波長分割多重方式の光通信システムでは伝播モードによる多数のチャンネルを光ファイバを通じて伝送し、この光ファイバを通じて伝送される各チャンネルは進行距離に応じて減衰するので、光ファイバ上に減衰チャンネルを増幅する光ファイバ増幅器が設けられる。かつ、伝送速度が10Gb/s以上であれば、分散による影響を強く受けるため、分散補償光ファイバ(ＤＣＦ：dispersion-compensating fiber)を用いて伝送過程中に発生する分散を補償する。
【０００３】
図１は従来の光ファイバ増幅器の構成を示した図である。光ファイバ増幅器は第１乃至第４アイソレータ１２０，１６０，１８０，２２０、第１及び第２ポンピング光源１４０，２１０、第１及び第２波長選択結合器１３０，２００、第１及び第２エルビウム添加光ファイバ１５０，１９０及び分散補償光ファイバ１７０から構成される。
【０００４】
第１アイソレータ１２０は光ファイバ増幅器に入力された光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号、即ち、第１波長選択結合器１３０を通じて受信した光信号は遮断する。
【０００５】
第１波長選択結合器１３０は第１アイソレータ１２０から受信した光信号と第１ポンピング光源１４０から受信したポンピング光とを結合して合成信号を第１エルビウム添加光ファイバ１５０に出力する。
【０００６】
第１ポンピング光源１４０は第１エルビウム添加光ファイバ１５０をポンピング、即ち、第１エルビウム添加光ファイバ１５０でエルビウムイオンを励起させる。第１ポンピング光源１４０としてはポンピング光を出力するレーザダイオードを用いることができる。
【０００７】
第１エルビウム添加光ファイバ１５０は第１波長選択結合器１３０を通じて第１ポンピング光源１４０から受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第１波長選択結合器１３０から受信した光信号を増幅して出力する。
【０００８】
第２アイソレータ１６０は第１エルビウム添加光ファイバ１５０から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号、即ち、分散補償光ファイバ１７０から受信した光信号は遮断する。
【０００９】
分散補償光ファイバ１７０は第２アイソレータ１６０から受信した増幅光信号の分散を補償する。分散補償光ファイバ１７０の長さは光信号の伝送距離に鑑みて設定されるが、光信号の伝送距離が長くなるほど、即ち、光信号の分散程度がひどくなるほど、より長くなる。
【００１０】
第３アイソレータ１８０は分散補償光ファイバ１７０から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号は遮断する。
【００１１】
第２エルビウム添加光ファイバ１９０は第２波長選択結合器２００を通じて第２ポンピング光源２１０から受信したポンピング光により逆方向ポンピングを行い、 第３アイソレータ１８０から受信した光信号を増幅する。第２エルビウム添加光ファイバ１９０は、分散補償光ファイバ１７０を通過する際に、強度の減衰した光信号を増幅する機能を行う。
【００１２】
第２波長選択結合器２００は第２ポンピング光源２１０から受信した光信号を第２エルビウム添加光ファイバ１９０へ出力し、第２エルビウム添加光ファイバ１９０から受信した光信号を第４アイソレータ２２０へ出力する。
【００１３】
第４アイソレータ２２０は第２波長選択結合器２００から受信した光信号をそのまま通過させ、その逆方向から受信した光信号は遮断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図１に示したような光ファイバ増幅器は光信号の分散を補償するために分散補償光ファイバ１７０を備え、この分散補償光ファイバ１７０は光信号の伝送距離に応じた長さを有する。しかしながら、このような分散補償光ファイバ１７０は高価な素子なので、その長さが長くなるほど光ファイバ増幅器の製造費用も増加するという問題点がある。
【００１５】
かつ、分散補償光ファイバ１７０を通過した光信号はその分散は補償されるが、分散補償光ファイバ１７０の挿入損失によりその強度は減少させられる。従って、このような減衰した光信号を増幅するには第２エルビウム添加光ファイバ１９０を分散補償光ファイバ１７０の後端に追加して備えなければならない。さらに、第２エルビウム添加光ファイバ１９０をポンピングするためのポンピング光源やポンピング光源を駆動するためのバイアス回路を使用する必要もある。その結果、全体として製作費用及び光ファイバ増幅器のかさ(volume)を増加させるという問題点がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、低コストでもその集積度を向上させることのできる分散補償光ファイバ増幅器を提供することにある。
【００１７】
以上の課題を解決するために、本発明の分散補償光ファイバ増幅器は、波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて伝送する光送信部と、光ファイバを通じて光信号を受信する光受信部とを含む波長分割多重方式を用いた光通信システムに備えられ、光ファイバと連結された第１端を通じて受信した光信号を第２端へ出力し、第２端を通じて再入力された光信号を光ファイバと連結された第３端へ出力するサーキュレータと、サーキュレータの第２端を通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第１増幅部と、第１増幅部から受信した光信号及び再入力された光信号の分散を補償する分散補償光ファイバと、分散補償光ファイバを通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、受信した光信号及び再入力された光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を反射することにより、反射光信号を第２増幅部、分岐部、第１増幅部及びサーキュレータへ順次に再入力する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
この本発明の分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部は、サーキュレータの第２端から受信した光信号とポンピング光とを結合して合成された光信号を出力し、再入力された光信号はサーキュレータの第２端へ出力する第１波長選択結合器と、ポンピング光によりポンピングを行い第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して第１波長選択結合器へ出力する第１エルビウム添加光ファイバと、を備え、第２増幅部は、分岐部を通じて受信したポンピング光によりポンピングを行い分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して分岐部へ出力する第２エルビウム添加光ファイバを備えるとよい。この場合、分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００１９】
分岐部は、分岐部の一端部を構成し、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、再入力された光信号は第１増幅部へ出力する一方、受信したポンピング光は分岐部の他端部へ出力する第２波長選択結合器と、分岐部の他端部を構成し、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部へ出力し、第２増幅部から再入力された光信号は分散補償光ファイバへ出力する一方、第２波長選択結合器を通じて受信したポンピング光は第２増幅部へ出力する第３波長選択結合器と、を備えるとよい。
【００２０】
また、本発明では波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて提供するための光通信システムを提供する。このシステムは、光ファイバの一端部を通じて光信号を伝送する光送信部と、光ファイバの他端部を通じて光信号を受信する光受信部と、光送信部と光受信部間の光ファイバ上に配置された分散補償光ファイバ増幅器と、を備え、分散補償光ファイバ増幅器は、順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングする(routing)サーキュレータと、受信した光信号を増幅するためサーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、受信した光信号の分散を補償するため第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、受信した光信号を増幅するため分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
このシステムの分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部及び第２増幅部は分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、その利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００２２】
第１増幅部は、サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含み、第２増幅部は、分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含むと好ましい。また、分岐部は、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含むようにするとよい。
【００２３】
さらに本発明の光信号を増幅する分散補償光ファイバ増幅器は、順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングするサーキュレータと、受信した光信号を増幅するためサーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、受信した光信号の分散を補償するため第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、受信した光信号を増幅するため分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を分散補償光ファイバへ出力し、第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この分散補償光ファイバ増幅器に含まれる第１増幅部及び第２増幅部は分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少するように、その利得が相異なるように設定されているとよく、第１及び第２増幅部はポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅すると好ましい。
【００２５】
第１増幅部は、サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含み、第２増幅部は、分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含むと好ましい。また、分岐部は、第１増幅部から受信した光信号を分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、分散補償光ファイバから受信した光信号を第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含むようにするとよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、本発明の要旨のみを明確にするため、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２７】
図２は本発明の好ましい実施例による分散補償光ファイバ増幅器を備えた波長分割多重方式の光通信システムを示した図である。光通信システムは光送信部３００と、光受信部５００と、光送信部３００と光受信部５００を連結する光ファイバ４００と、光ファイバ４００に配置された分散補償光ファイバ増幅器６００とから構成される。
【００２８】
光送信部３００は多数の伝送部（ＴＸｓ）３１０と、波長分割多重化器（Ｍｕｘ）３２０と、第１分散補償光ファイバ３３０と、エルビウム添加光ファイバ増幅器３４０とから構成される。
【００２９】
多数の伝送部３１０は相異なる伝播モードを有するチャンネルを出力し、波長分割多重化器３２０は多数の光伝送部３１０から受信した多数のチャンネルを多重化することで得られる光信号を出力する。伝送部３１０としてはＣ−帯域(１５２５nm〜１５６５nm)範囲の光信号を出力するレーザダイオードを使用することができ、波長分割多重化器３２０としては６×１光導波路列格子(arrayed-waveguide grating)を使用することができる。
【００３０】
第１分散補償光ファイバ３３０は光信号の分散を補償して出力する。ここで、“分散”とは光信号を構成するチャンネルが相異なる伝播モードを有することにより発生する光信号の拡散現象をいう。
【００３１】
エルビウム添加光ファイバ増幅器３４０は光信号を増幅して出力し、エルビウムイオンの誘導放出を用いて増幅を行うエルビウム添加光ファイバ(図示せず)と、エルビウムイオンを励起させるためのポンピング光を出力するレーザダイオード(図示せず)と、ポンピング光をエルビウム添加光ファイバに入力させるための波長選択結合器(図示せず)とから構成することができる。
【００３２】
分散補償光ファイバ増幅器６００は光ファイバ４００を通じて入力された光信号の分散を補償すると同時に光信号を増幅して出力する。
【００３３】
図３は図２に示した分散補償光ファイバ増幅器６００の構成を示した図である。分散補償光ファイバ増幅器６００はサーキュレータ６１０と、第１増幅部６２０と、分岐部６６０と、第２分散補償光ファイバ６８０と、第２増幅部である第２エルビウム添加光ファイバ７００と、反射部７１０とから構成される。まず、分散補償光ファイバ増幅器を構成する各要素の機能を述べた後、分散補償光ファイバ増幅器に入力された光信号の進行過程を説明する。
【００３４】
サーキュレータ６１０は光ファイバ４００と連結された第１端を通じて受信した光信号を第２端へ出力し、第２端を通じて受信した逆方向からの光信号を光ファイバ４００と連結された第３端へ出力する。この際、光信号はＣ−帯域(１５２５nm〜１５６５nm)範囲の波長を有する。
【００３５】
第１増幅部６２０はポンピング光源６４０と、第１波長選択結合器６３０と、第１エルビウム添加光ファイバ６５０とから構成される。ポンピング光源６４０は、第１エルビウム添加光ファイバ６５０をポンプし、エルビウムイオンを励起させる。ポンピング光源６４０としては９８０nm帯域の波長を有するポンピング光を出力するレーザダイオードを使用することができる。
【００３６】
第１波長選択結合器６３０は、サーキュレータ６１０の第２端から受信した光信号とポンピング光源６４０から受信したポンピング光とを結合して合成光信号を第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ出力し、第１エルビウム添加光ファイバ６５０から後方受信した光信号をサーキュレータ６１０の第２端へ出力する。第１波長選択結合器６３０としては９８０nm，１５８０nm帯域の波長を有する結合用波長選択器(wavelength-selective coupler)を使用することができる。
【００３７】
第１エルビウム添加光ファイバ６５０は第１波長選択結合器６３０を通じてポンピング光源６４０から受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第１波長選択結合器６３０から受信した光信号を増幅して出力する。かつ、第１エルビウム添加光ファイバ６５０は分岐部６６０から後方受信した光信号を再度増幅する。この際、後方受信する光信号に対して第１エルビウム添加光ファイバ６５０ではポンピング光により逆方向ポンピングが行われる。即ち、後方受信する光信号の進行方向とポンピング光の進行方向は反対である。
【００３８】
分岐部６６０は第２及び第３波長選択結合器６７０，６９０からなり、第２分散補償光ファイバ６８０を介在する。
【００３９】
第２波長選択結合器６７０は、分岐部６６０の一端部を構成し、第１増幅部６２０から受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０へ出力し、第２分散補償光ファイバ６８０から後方受信した光信号を第１増幅部６５０へ再入力させ、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通じて受信したポンピング光は第３波長選択結合器６９０へ出力する。第１エルビウム添加光ファイバ６５０は大略１４dbの利得を有するように設定され、第２エルビウム添加光ファイバ７００は大略１dbの利得を有するように設定される。これは、第１又は第２エルビウム添加光ファイバ６５０，７００の出力信号とレイリー逆散乱(Rayleigh backscattering)によって歪曲された出力信号との間の信号混信を減らすためである。
【００４０】
第３波長選択結合器６９０は、分岐部６００の他端部を構成し、第２分散補償光ファイバ６８０から受信した光信号を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力し、第２エルビウム添加光ファイバ７００から後方受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０に後方入力し、第２波長選択結合器６７０を通じて受信したポンピング光を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力する。
【００４１】
第２分散補償光ファイバ６８０は第２波長選択結合器６７０を通じて受信した光信号の分散を補償して第３波長選択結合器６９０へ出力し、第３波長選択結合器６９０から後方受信した光信号の分散を再度補償して出力する。即ち、第２分散補償光ファイバ６８０は同じ光信号に対して二回の分散補償過程を行う。従って、第２分散補償光ファイバ６８０は光信号の分散を完全に補償するために必要とされる長さの半分とすることができる。例えば、第２分散補償光ファイバ６８０へ入力される光信号の伝送距離を８０kmと仮定する場合、第２分散補償光ファイバ６８０は６dBの挿入損失を示す４０km長さの分散補償光ファイバを使用することができる。
【００４２】
第２増幅部を構成する第２エルビウム添加光ファイバ７００は第３波長選択結合器６９０を通じて受信したポンピング光により順方向ポンピングを行い、第３波長選択結合器６９０から受信した光信号を増幅して出力する。かつ、第２エルビウム添加光ファイバ７００は反射部７１０から後方受信した光信号を再度増幅する。この際、後方受信する光信号に対して第２エルビウム添加光ファイバ７００ではポンピング光により逆方向ポンピングが行われる。
【００４３】
反射部７１０は、第２エルビウム添加光ファイバ７００から受信した光信号を再度反射して第２エルビウム添加光ファイバ７００に再入力させる。反射部７１０としてはＣ−帯域波長の光を全反射させる光ファイバ格子を使用することができる。
【００４４】
次に、分散補償光ファイバ増幅器６００に入力された光信号の進行過程を述べると、次の通りである。
【００４５】
サーキュレータ６１０の第１端へ入力された光信号はサーキュレータ６１０の第２端を通じて出力され、第２端から出力された光信号は第１波長選択結合器６３０へ入力される。第１波長選択結合器６３０はサーキュレータ６１０の第２端を通じて受信した光信号とポンピング光源６４０から受信したポンピング光とを結合して合成した光信号を第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ出力する。ポンピング光により順方向ポンピングが行われた第１エルビウム添加光ファイバ６５０は励起エルビウムイオンの誘導放出により受信した光信号を増幅する。増幅した光信号は第２波長選択結合器６７０に入力される。また、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通過したポンピング光も第２波長選択結合器６７０に入力される。
【００４６】
第２波長選択結合器６７０は、第１エルビウム添加光ファイバ６５０から受信した光信号を第２分散補償光ファイバ６８０へ出力し、第１エルビウム添加光ファイバ６５０を通じて受信したポンピング光が第２分散補償光ファイバ６８０を経由しないように第３波長選択結合器６９０へ出力する。
【００４７】
第２分散補償光ファイバ６８０は第１エルビウム添加光ファイバ６５０から受信した光信号の分散を補償して第３波長選択結合器６９０へ出力し、第３波長選択結合器６９０は第２分散補償光ファイバ６８０から受信した光信号と第２波長選択結合器６７０から受信したポンピング光とを結合して合成光信号を第２エルビウム添加光ファイバ７００へ出力する。
【００４８】
第２エルビウム添加光ファイバ７００は第３波長選択結合器６９０を通じて受信したポンピング光によりポンピングを行うことで、入力された光信号を増幅し、その増幅した光信号を反射部７１０へ出力する。
【００４９】
反射部７１０は第２エルビウム添加光ファイバ７００から受信した光信号を後方に反射して第２エルビウム添加光ファイバ７００へ再入力させる。第２エルビウム添加光ファイバ７００により再度増幅された光信号は第３波長選択結合器６９０を通じて第２分散補償光ファイバ６８０へ再入力される。
【００５０】
第２分散補償光ファイバ６８０は後方受信した光信号の分散を補償して出力する。分散補償された光信号は第２波長選択結合器６７０を通じて第１エルビウム添加光ファイバ６５０へ再入力される。
【００５１】
第１エルビウム添加光ファイバ６５０により再度増幅された光信号は第１波長選択結合器６３０を通じてサーキュレータ６１０に再入力され、この再入力された光信号は進路を変えてサーキュレータ６１０の第３端を通じ光ファイバ４００へ出力される。
【００５２】
図４は図３に示した分散補償光ファイバ増幅器６００の利得(gain)を示したグラフである。この利得グラフから本発明による分散補償光ファイバ増幅器６００が１５３０nmの波長帯で最大利得を示すことを確認することができる。
【００５３】
図２を再度参照すれば、分散補償光ファイバ増幅器６００から出力された光信号は光ファイバ４００を通じて光受信部５００へ入力される。
【００５４】
光受信部５００は、エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０と、波長分割逆多重化器（Ｄｅｍ）５２０と、多数の検出部又は受信部（ＲＸｓ）５３０とから構成される。
【００５５】
エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０は、光ファイバ４００を通じて受信した光信号を増幅して出力する。また、エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０は、エルビウムイオンの誘導放出を用いて増幅を行うエルビウム添加光ファイバ(図示せず)と、 エルビウムイオンを励起させるためのポンピング光を出力するレーザダイオード(図示せず)と、ポンピング光をエルビウム添加光ファイバへ入力させるための波長選択結合器(図示せず)とから構成することができる。
【００５６】
波長分割逆多重化器５２０は第２エルビウム添加光ファイバ増幅器５１０から受信した光信号を相異なる伝播モードを有する多数のチャンネルに分離して出力する。波長分割逆多重化器５２０としては１×６光導波路列格子を使用することができる。
【００５７】
多数の検出部５３０は各入力チャンネルを電気信号に変換して出力する。検出部５３０としては光電素子であるフォトダイオードを使用することができる。
【００５８】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による分散補償光ファイバ増幅器は、サーキュレータと反射部を用いて分散補償光ファイバの長さを減らし光信号を増幅及び分散補償することにより低コスト化を実現する一方、高い集積度を達成することができる。かつ、第１増幅部と第２増幅部の利得を相異なるように設定して信号の混信を最少化するという利点もある。
【００６０】
さらに、本発明による分散補償光ファイバ増幅器は波長選択結合器を用いてポンピング光を再活用することにより、ポンピング光源、バイアス回路などの素子を重複使用する必要がないため、低コスト化及び高集積化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による光ファイバ増幅器の構成を示した図。
【図２】 本発明の好適な実施例による分散補償光ファイバ増幅器を備えた波長分割多重方式の光通信システムを示した図。
【図３】 図２に示した分散補償光ファイバ増幅器の構成を示した図。
【図４】 図３に示した分散補償光ファイバ増幅器の光信号利得グラフ及び雑音利得グラフ。
Claims (19)
- 波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて伝送する光送信部と、前記光ファイバを通じて前記光信号を受信する光受信部と、を含む波長分割多重方式を用いた光通信システムにおいて、分散補償光ファイバ増幅器は、
前記光ファイバと連結された第１端を通じて受信した光信号を第２端へ出力し、前記第２端を通じて再入力された光信号を前記光ファイバと連結された第３端へ出力するサーキュレータと、
前記サーキュレータの第２端を通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第１増幅部と、
前記第１増幅部から受信した光信号及び再入力された光信号の分散を補償する分散補償光ファイバと、
前記分散補償光ファイバを通じて受信した光信号及び再入力された光信号をポンピング励起イオンの誘導放出を用いて増幅する第２増幅部と、
前記分散補償光ファイバを介在し、受信した光信号及び再入力された光信号を前記分散補償光ファイバへ出力し、前記第１及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を前記分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、
前記第２増幅部から受信した光信号を反射することにより、前記反射光信号を前記第２増幅部、分岐部、第１増幅部及びサーキュレータへ順次に再入力する反射部と、を含むことを特徴とする分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記第１増幅部は、前記サーキュレータの第２端から受信した光信号とポンピング光とを結合して合成された光信号を出力し、再入力された光信号は前記サーキュレータの第２端へ出力する第１波長選択結合器と、前記ポンピング光によりポンピングを行い前記第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して前記第１波長選択結合器へ出力する第１エルビウム添加光ファイバと、を備え、
前記第２増幅部は、前記分岐部を通じて受信したポンピング光によりポンピングを行い前記分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅して出力し、再入力された光信号を再度増幅して前記分岐部へ出力する第２エルビウム添加光ファイバを備える請求項１記載の分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記分岐部は、
前記分岐部の一端部を構成し、前記第１増幅部から受信した光信号を前記分散補償光ファイバへ出力し、再入力された光信号は前記第１増幅部へ出力する一方、受信したポンピング光は前記分岐部の他端部へ出力する第２波長選択結合器と、
前記分岐部の他端部を構成し、前記分散補償光ファイバから受信した光信号を前記第２増幅部へ出力し、前記第２増幅部から再入力された光信号は前記分散補償光ファイバへ出力する一方、前記第２波長選択結合器を通じて受信した前記ポンピング光は前記第２増幅部へ出力する第３波長選択結合器と、を備える請求項１記載の分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記分岐部は、
前記分岐部の一端部を構成し、前記第１増幅部から受信した光信号を前記分散補償光ファイバへ出力し、再入力された光信号は前記第１増幅部へ出力する一方、受信したポンピング光は前記分岐部の他端部へ出力する第２波長選択結合器と、
前記分岐部の他端部を構成し、前記分散補償光ファイバから受信した光信号を前記第２増幅部へ出力し、前記第２増幅部から再入力された光信号は前記分散補償光ファイバへ出力する一方、前記第２波長選択結合器を通じて受信した前記ポンピング光は前記第２増幅部へ出力する第３波長選択結合器と、を備える請求項２記載の分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されて前記分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少する請求項１記載の分散補償光ファイバ増幅器。
- 前記第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されて前記分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少する請求項２記載の分散補償光ファイバ増幅器。
- 前記第１及び第２増幅部は、ポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して前記光信号を増幅する請求項１記載の分散補償光ファイバ増幅器。
- 波長分割多重化光信号を光ファイバを通じて提供するためのシステムにおいて、
光ファイバの一端部を通じて光信号を伝送する光送信部と、
前記光ファイバの他端部を通じて光信号を受信する光受信部と、
前記光送信部と前記光受信部間の光ファイバ上に配置された分散補償光ファイバ増幅器と、を備え、
前記分散補償光ファイバ増幅器は、
順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングする(routing)サーキュレータと、
受信した光信号を増幅するため前記サーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、
受信した光信号の分散を補償するため前記第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、
受信した光信号を増幅するため前記分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、
前記分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を前記分散補償光ファイバへ出力し、前記第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を前記分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、
前記第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする光通信システム。 - 前記第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されて前記分散補償光ファイバ増幅器の信号混信を減少する請求項８記載の光通信システム。
- 前記第１及び第２増幅部は、ポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅する請求項８記載の光通信システム。
- 前記第１増幅部は、
前記サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、
前記第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含む請求項８記載の光通信システム。 - 前記第２増幅部は、
前記分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含む請求項８記載の光通信システム。 - 前記分岐部は、
前記第１増幅部から受信した光信号を前記分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、
前記分散補償光ファイバから受信した光信号を前記第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含む請求項８記載の光通信システム。 - 光信号を増幅する分散補償光ファイバ増幅器において、
順方向及び逆方向から受信した光信号をルーティングするサーキュレータと、
受信した光信号を増幅するため前記サーキュレータの出力端に連結される第１増幅部と、
受信した光信号の分散を補償するため前記第１増幅部の出力端に連結される分散補償光ファイバと、
受信した光信号を増幅するため前記分散補償光ファイバの出力端に連結される第２増幅部と、
前記分散補償光ファイバを介在し、順方向及び逆方向から受信した光信号を前記分散補償光ファイバへ出力し、前記第１増幅部及び第２増幅部をともにポンピングするため一端部に入力されたポンピング光を前記分散補償光ファイバを経ることなく他端部へ出力する分岐部と、
前記第２増幅部から受信した光信号を逆方向に反射する反射部と、を含むことを特徴とする分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記第１増幅部と第２増幅部の利得が相異なるように設定されて前記分散補償光ファイバの信号混信を減少する請求項１４記載の分散補償光ファイバ増幅器。
- 前記第１及び第２増幅部は、ポンピングされた励起イオンの誘導放出を利用して光信号を増幅する請求項１４記載の分散補償光ファイバ増幅器。
- 前記第１増幅部は、
前記サーキュレータから受信した光信号とポンピング光とを結合して出力する第１波長選択結合器と、
前記第１波長選択結合器から出力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバと、を含む請求項１４記載の分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記第２増幅部は、
前記分散補償光ファイバから受信した光信号を増幅し、逆方向に進行する光信号を再度増幅する第２エルビウム添加光ファイバを含む請求項１４記載の分散補償光ファイバ増幅器。 - 前記分岐部は、
前記第１増幅部から受信した光信号を前記分散補償光ファイバに出力する第２波長選択結合器と、
前記分散補償光ファイバから受信した光信号を前記第２増幅部に出力する第３波長選択結合器と、を含む請求項１４記載の分散補償光ファイバ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-55834 | 2001-09-11 | ||
| KR10-2001-0055834A KR100396510B1 (ko) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 분산 보상된 광섬유 증폭기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158492A JP2003158492A (ja) | 2003-05-30 |
| JP3745721B2 true JP3745721B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=36217540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002265034A Expired - Fee Related JP3745721B2 (ja) | 2001-09-11 | 2002-09-11 | 分散補償光ファイバ増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6785043B2 (ja) |
| EP (1) | EP1304775B1 (ja) |
| JP (1) | JP3745721B2 (ja) |
| KR (1) | KR100396510B1 (ja) |
| DE (1) | DE60209841T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100446541B1 (ko) * | 2002-02-20 | 2004-09-01 | 삼성전자주식회사 | 분산 보상된 라만 광섬유 증폭기 |
| KR100421135B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광섬유 증폭기 |
| KR100480275B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | 반사형 분산보상 광증폭장치 |
| BRPI0205361B1 (pt) * | 2002-12-20 | 2017-05-02 | FUNDAÇÃO CPQD - Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações | amplificador óptico de dupla passagem com compensação unidirecional da dispersão cromática e bloqueio dos retroespalhamentos |
| KR100498938B1 (ko) * | 2003-05-20 | 2005-07-04 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광증폭기 |
| US7336414B2 (en) * | 2003-06-19 | 2008-02-26 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical modulating device |
| US7555220B2 (en) * | 2003-10-22 | 2009-06-30 | Infinera Corporation | Chromatic dispersion compensator (CDC) in a photonic integrated circuit (PIC) chip and method of operation |
| US20050244162A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-03 | Evans Alan F | All-optical signal regeneration |
| DE102023135197A1 (de) | 2023-12-14 | 2025-06-18 | TRUMPF Laser SE | DWM in SSL zur Parallelisierung |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5404413A (en) * | 1993-12-14 | 1995-04-04 | At&T Corp. | Optical circulator for dispersion compensation |
| JPH0895095A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Fujitsu Ltd | 分散補償器及び光増幅器 |
| US5701188A (en) * | 1995-03-15 | 1997-12-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Chromatic dispersion compensator and chromatic dispersion compensating optical communication system |
| EP1841022A3 (en) * | 1995-03-20 | 2009-12-02 | Fujitsu Limited | Apparatus and method for processing an optical signal |
| US6321002B1 (en) * | 1995-05-01 | 2001-11-20 | Hitachi, Ltd. | Optical amplifier, optical transmission equipment, optical transmission system, and method thereof |
| JPH08330650A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光増幅器 |
| JP3969807B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2007-09-05 | 富士通株式会社 | 分散補償装置 |
| JPH11177493A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-07-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散補償回路 |
| US6411413B1 (en) * | 1998-02-26 | 2002-06-25 | Tycom (Us) Inc. | Method and apparatus for performing dispersion compensation without a change in polarization and a transmitter incorporating same |
| JP2000332684A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Nec Corp | 光受信器、光中継器及び光伝送システム |
| JP3440895B2 (ja) * | 1999-09-09 | 2003-08-25 | 日本電気株式会社 | 分散補償装置 |
| EP1128503A3 (en) * | 2000-02-28 | 2003-08-06 | Nortel Networks Limited | Optical amplifier stage |
| KR100327300B1 (ko) * | 2000-02-29 | 2002-03-06 | 김성준 | 분산보상 광섬유 모듈 및 이를 이용한 광증폭기 |
| US6421167B1 (en) * | 2000-03-03 | 2002-07-16 | General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. | Multiple function bandwidth management systems |
| US6493133B1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-12-10 | Tyco Telecommunications (Us) Inc. | System and method for increasing capacity of undersea cables |
| KR100387072B1 (ko) * | 2001-02-23 | 2003-06-12 | 삼성전자주식회사 | 양방향 광증폭 모듈 |
| KR100378111B1 (ko) * | 2001-04-02 | 2003-03-29 | 삼성전자주식회사 | 광증폭기 및 이를 이용한 양방향 파장분할 다중 광통신시스템 |
| KR100405817B1 (ko) * | 2001-04-16 | 2003-11-14 | 한국과학기술원 | 광대역 광증폭기 |
-
2001
- 2001-09-11 KR KR10-2001-0055834A patent/KR100396510B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-09-06 US US10/236,158 patent/US6785043B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-11 EP EP02020440A patent/EP1304775B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-11 JP JP2002265034A patent/JP3745721B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-11 DE DE60209841T patent/DE60209841T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030048977A1 (en) | 2003-03-13 |
| DE60209841D1 (de) | 2006-05-11 |
| EP1304775B1 (en) | 2006-03-15 |
| KR100396510B1 (ko) | 2003-09-02 |
| DE60209841T2 (de) | 2006-08-17 |
| EP1304775A2 (en) | 2003-04-23 |
| US6785043B2 (en) | 2004-08-31 |
| EP1304775A3 (en) | 2005-01-19 |
| JP2003158492A (ja) | 2003-05-30 |
| KR20030022974A (ko) | 2003-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6411431B2 (en) | Optical amplifier for amplifying light in a long wavelength band | |
| JP3640289B2 (ja) | 分散ラマン増幅器および遠隔ポンプ式エルビウム・ドープド・ファイバ増幅器を備えた光ファイバ通信システム | |
| US6091540A (en) | Optical amplifier | |
| EP1263096B1 (en) | Improved wide band erbium-doped fiber amplifier (EDFA) | |
| US12597752B2 (en) | Gain equalization in C+L erbium-doped fiber amplifiers | |
| US7508575B2 (en) | Cascaded pump delivery for remotely pumped erbium-doped fiber amplifiers | |
| KR100421136B1 (ko) | 광대역 어븀첨가 광섬유 증폭기 및 이를 채용한 파장분할다중화 광전송 시스템 | |
| KR100407326B1 (ko) | 밴드 간섭을 최소화한 광대역 어븀첨가 광섬유 증폭기 | |
| JP3745721B2 (ja) | 分散補償光ファイバ増幅器 | |
| JP4798997B2 (ja) | 単一のポンプ装置から異なる一対のファイバに位置する光ファイバへポンプ・エネルギを分配する方法および装置 | |
| KR100421135B1 (ko) | 광대역 광섬유 증폭기 | |
| US6236777B1 (en) | Reliability of an optical communication system and of an optical amplifying system, and a method suitable to this aim | |
| WO2005004356A1 (ja) | 遠隔励起を用いた光ファイバ通信システム | |
| US6898003B2 (en) | Dispersion-compensated Raman optical fiber amplifier | |
| US6456425B1 (en) | Method and apparatus to perform lumped raman amplification | |
| JP4095159B2 (ja) | 光通信システム及び光増幅システム | |
| JP3290707B2 (ja) | 光増幅器 | |
| JP2026043660A (ja) | 遠隔励起を用いた光増幅中継システム | |
| EP0878927B1 (en) | Improvement in the reliability of an optical communication system and a method suitable to this aim | |
| JP2001028569A (ja) | ハイブリッドラマン増幅器 | |
| JPH08162696A (ja) | 光増幅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040712 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040803 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050621 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051115 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051117 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |