JPH02144527A

JPH02144527A - 双方向光信号一括増幅装置

Info

Publication number: JPH02144527A
Application number: JP63298142A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Koga; 正文古賀; Takao Matsumoto; 松本　隆男
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1990-06-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分計〉本発明は双方向に伝送されている波長多重光信号を同時
に一括増幅する光増幅装置に関する。

〈従来の技術〉第７図に、従来の双方向光信号一括増幅装置の構成例を
示す。同図に示すように、従来の装置は進行波形半導体
レーザ増幅器（以下、必要に応じてＳＬＡと略称する）
１の入出力端それぞれに光学伝送路２例えば光ファイバ
を１本光結合させた構成であった。３は光学接続点であ
る。この従来構成による伝送実験は文献（ＥＩｅｃｔｒ
ｏｎ、Ｌｅｔｔ、　Ｖｏｌ、２３．　Ｎｏ、１２．４ｔ
ｈＪｕｎｅ　１９８７．　ｐｐ、６４９〜６５０）で報
告されている。

一般に、光学伝送路２には光コネクタ等の光学接続点３
が多数存在する。光学接続点３からは多くの反射光が生
じ、これら反射光が３ＬＡ１へ戻る結果となる。５ＬＡ
Ｉへの反射戻９光４，５は雑音の増加を招く。また上り
、下り双方からの反射戻り光４，５はファブリベロー共
１ｉｗを形成するため、５ＬＡＩの増幅特性に共振特性
を持たせて劣化させることとなり、利得帯域幅が狭くな
る。

一般に進行波形半導体レーザ増幅器ではＴセオーダの広
い帯域があるのに対し、前述の如く共振特性が現われる
と、数ＧＨｚオーダまで帯域が狭くなる。

また、不完全な進行波形増幅器であると、進行方向に対
し逆方向へ、増幅された信号光が戻っていくことになる
。この逆方向に増幅された光も、ファブリペロ−共振蕾
を形成する要因となり、増幅特性を劣化させる。

このような雑音の増加と、ファブリベロー共振譬の形成
による増幅特性の劣化は、総合的に光伝送特性を大きく
劣化させることになる。

一般に、反射戻り光を抑圧するには光アイソレータが用
いられるが、双方向伝送には原理的に光アイソレータト
適用することができない。

そこで第８図に示すように、一方の伝送方向Ａ（例えば
上り方向）と、これと逆方向の伝送方向日（例えば下り
方向）とにそれぞれ光学伝送路２，２及び５ＬＡＩ、１
を独立に用い、各５ＬＡ１，１の入出力端に光アイソレ
ータ６．６を備えた構成を考えることもできる。しかし
、ＳＬＡを２個、光アイソレータを４個と、多くの光デ
バイスが必要となるので、双方向伝送に向かない。

〈発明が解決しようとする課題〉上述した従来技術に鑑み、本発明の目的は、反射戻り光
等による進行波形半導体レーザ増幅器の増幅特性の劣化
を解決することにより１個の進行波形半導体レーザ増幅
器で双方向の光信号を一括して安定に増幅することがで
きる装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉そのため本発明では、反射光が進行波形半導体レーザ増
幅器へ戻ることを抑圧するために、光サーキュレータを
用いることとしな。

具体的には第１の発明、第２の発明としてそれぞれ以下
の構成をとる。

第１の発明による双方向光信号一括増幅装置の構成は、
進行波形半導体レーザ増幅器と、この進行波形半導体レ
ーザ増幅器の光路上の両端にそれぞれ配置した光サーキ
ュレータとを有し、光サーキュレータの１つのポートと
進行波形半導体レーザ増幅器とが光学的に結合されてお
り、光サーキュレータの他の２つのポートにはそれぞれ
光学伝送路が結合されており、それぞれの光学伝送路に
は上り方向と下り方向別々の波長多重光信号が伝送され
ろことを特徴とする。

第２の発明による双方向光信号一括増幅装置の構成は、
第１の発明の双方向光信号一括増幅装置において、上り
方向と下り方向では光信号の波長が異なっており、上り
方向と下り方向の各光学伝送路に代わり上り方向と下り
方向のそれぞれ異なった波長多重光信号がともに伝送さ
れろ１つの光学伝送路と、この光学伝送路を光サーキュ
レータの上り方向のポートと下り方向のポートに光学的
に結合する光分離回路とを有することを特徴とする。

く作　　　用〉第１の発明において、光サーキュレータはそれに嫁統し
た２つの光学伝送路のうち、−方の光学伝送路からの信
号光、例えば上９方向の信号光のみを進行波形半導体レ
ーザ増幅器へ入力し、進行波形半導体レーザ増幅器で増
幅された反対方向の信号光、例えば下り方向の信号光を
他方の光学伝送路へのみ出力する。また、増幅された信
号光が他方の光学伝送路中の光学接続点で反射されても
、光サーキュレータがその反射光が進行波形半導体し−
ザ増幅蕾へ戻るのを抑圧する。これにより、反射戻り光
の影響を受けることなく、１個の進行波形半導体レーザ
増幅器を用いて双方向光信号を安定して増幅することが
できる。

第２の発明においては、上り方向と下り方向で信号光の
波長が異なるから、光分離回路が双方向の信号光を上り
方向と下り方向の各信号光に分離し、光サーキュレータ
の２つのポートに結合する。これにより、双方向光信号
を１つの光学伝送路で伝送することができる。

〈実施例　１〉第１図は第１の発明の一実施例を示す図であり、図中の
符号で、１は進行波形半導体レーザ増幅器即ちＳＬＡ、
２は光学伝送路としてのシングルモード光ファイバ（Ｓ
ＭＦ）、７と８は４ポートの偏波依存性のない光サーキ
ュレータをそれぞれ示す。光サーキュレータ７．８はＰ
ｌのポートから入力した信号光をＰ３のポートへ出力し
、Ｐ２のポートから入力した信号光をＰｌのポートへ出
力し、Ｐ３のポートから入力した信号光をＰ４のポート
へ出力するものである。

第１図の構成では、伝送方向Ａ（例えば上り方向）と、
これに逆の伝送方向Ｂ（例えば下り方向）に対して、そ
れぞれ１本のシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦ
と略称する）２を用いて双方向の波長多重伝送を行って
いる。

第１図において、２個の光サーキュレータ７．８を進行
波形半導体レーザ増幅！（以下、ＳＬＡと略称する）１
の両側に配し、各光サーキュレータのポートＰ１を５Ｌ
ＡＩに光学的に結合しである。また、一方の光サーキュ
レータ７のポートＰ２に方向Ａの５ＭＦ２を、ボー）Ｐ
３に方向Ｂの５ＭＦ２をそれぞれ結合しである。更に、
他方の光サーキュレータ８のポートＰ３に方向ＡのＳＭ
Ｆ　２を、ボー）Ｐ２に方向Ｂの５ＭＦ２をそれぞれ結
合しである。

従って、方向Ａへ向かう信号光は、光サーキュレータ７
のポートＰ２に入力された後ホードＰ１から５ＬＡＩに
入力され、５ＬＡＩで増幅された後には、光サーキュレ
ータ８のボー）ＰＩに入力された後ポー）−Ｐ３から出
力される。

また同様に、方向Ｂへ向かう信号光は、光サーキュレー
タ８のボー）Ｐ２に入力された後ポー）ＰＩから５ＬＡ
Ｉに入力され、５ＬＡ１で増幅された後には、光サーキ
ュレータ７のポートＰ１に入力された後ポー）Ｐ３から
出力されろ。

各方向Ａ、Ｈの信号光の波長λ１．λ２・・・、λ。

は５ＬＡＩの広いスペクトル分布にわたって選択でき、
−波のみ、あるいは適宜波長多重される。また、方向Ａ
と方向Ｂとの間では、信号光波長を独立に選択でき、同
じ波長を選択してもかなわない。

４ポートの光サーキュレータ７．８には、文献１　（Ｈ
，Ｉｗａｍｕｒａ、　ｅｔ　ａｌ＝Ｅｌｅｅｔｒｏｎ、
　Ｌｅｔｔ、。

１５　（１９７９）　８３０）　、文献２　（Ｔ、　Ｍ
ａｔｓｕｍｏｔｏ、　ｅｔ　ａｔ；＾ｐｐ１．　Ｏｐｔ
、、　　１９（１９８０）１０８）で述べられているよ
うな、偏波依存性のないものを用いている。この光サー
キュレータによって双方向光信号の分離と、反射戻り光
の抑圧が行われろ。

例えば、方向Ｂへ向かっている信号光から反射があると
、光サーキュレータ７のボー）Ｐ３へ反射光が戻るが、
この反射光はボー）Ｐ４へ吸収されることになり、５Ｌ
ＡＩへは戻らない。

第１図に示すような構成の増幅装置とすることにより、
５ＬＡＩは反射戻り光の影響を受けることなく、安定し
て双方向光信号の増幅を行うことができる。従って、５
ＬＡＩを用いて双方向波長多重光信号を中継することも
可能である。もちろん、上り方向Ａ、下り方向Ｂとも、
光信号は必ずしも波長多重されたものである必要はない
。

〈実施例２〉第２図、第３図は第２の発明の一実施例を示す図であり
、双方向光信号を１本の光学伝送路、ここでは１本の５
ＭＦ２で伝送する構成を示している。

第２図において、５ＬＡＩとその両側の光サーキュレー
タ７．８との結合関係は、第１図に示した実施例と同じ
であゆ、各光サーキュレータ７．８のポートＰ１を５Ｌ
ＡＩに光学的に結合しである。

第２図の実施例では、干８ｙＡフィルタによる光分離多
重回路９，１０を用いて１本のＳＭＦ　２を各光サーキ
ュレータ７．８のポートＰ２．Ｐ３に間接的に結合する
ことにより、双方向信号の分離と多重を行っている。こ
の場合、方向Ａと方向Ｂとの間では、信号光波長が異な
っていなければならない。例えば方向Ａの波長がλ１．
λ２．・・・　λ１であり、方向Ｂの波長がλ、＋Ｉ、
λ６．２．・・　λ。であるとすれば、 λ４．λ２．・・・　λ１くλ１＋１２λ１＋２．・・
・　λ。

と設定する。但し、Ｎ波の各波長は〈実施例１〉と同様
に５ＬＡＩの広いスペクトル分布にわたって適宜選択す
る。

光分離多重回路９，１０は３つのポートＰ１゜Ｐ２．Ｐ
３を持っており、各光分離多重回路９．１０のポートＰ
１をそれぞれ５ＭＦ２に光学的に結合しである。また、
一方の各光分離多重回路９のポートＰ２．ボー）Ｐ３を
それぞれ光サーキュレータ７のポートＰ２２ポートＰ３
にそれぞれ光学的に結合し、他方の光分離多重回路１０
のポートＰ２．ボー）Ｐ３をそれぞれ光サーキュレータ
８のポートＰ３゜ポートＰ２に接続しである。

第３図に示すように各光分離多重回路９゜ｌＯは干渉膜
フィルタ１１によるものであり、ボー１−Ｐｉから入力
した信号光は干渉膜フィルタ１１の透過及び反射特性に
より分離され、ボー）Ｐ２からλ１．λ２Ｐ・・・　λ
、の信号光が、またポート３からλｌや１．λ、＋２．
・・・　λのイス号光がそれぞれ出力されろ。また、ポ
ートＰ２゜ボー！−Ｐ３に入力した信号光は多重されて
ボー）ＰＩから出力される。１２は適宜な光学伝送路で
ある。

第２図に示す構成の場合、例えば、方向Ｂへ向っている
信号光から反射があると、光分離多重回路９のポートＰ
１及びボー）Ｐ３を経て光サーキュレータフのポートＰ
３へ反射光が戻るが、この反射光はボー１−Ｐ４へ吸収
されることになり、やはり５ＬＡＩへは戻らず、５ＬＡ
Ｉは反射戻り光に影響されずに光増幅を行う。

従って、上述のように干渉膜フィルタ１１を用いた光分
離多重回＆８９．１０を光サーキュレータ７，８に結合
することにより、１本の光学伝送路２で伝達した双方向
光信号を安定して増幅する光増幅装置を構成できる。こ
れにより、１本の光学伝送ｇＩ２で双方向波長多重光信
号を中継することが可能である。

〈実施例３〉第４図〜第６図は第２の発明の他の実施例を示す図であ
り、前述の〈実施例２〉と同様に、双方向光信号を１本
の光学伝送路、例えば１本のＳＭＦで伝送する構成を示
している。

第４図の構成では、双方向光信号の分離と多重を、光サ
ーキュレータと干渉膜フィルタとを組み合わせた光分離
多重回路１３．１４を用いて行っている。他の構成は〈
実施例２〉と同じであり、５ＬＡＩ両側の各光サーキュ
レータ７．８のポートＰ１を５ＬＡＩに光学的に結合し
である。また上り方向Ａの信号光の波長λ４．札、・・
・　λ、は下り方向Ｂの信号光の波長λ１や１．λ１や
、・・　λ。と異なっている。

第５図に光分離多重回＃！１１３，１４０構成例を示す
。同図に示すように、光分離多重回＄１３，１４は４ポ
ートの光サーキュレータのポートＰ３に干渉膜フィルタ
１５．１６を付加したものである。本実施例では、上り
方向Ａと下り方向Ｂの間で信号光の波長をλ１．・・・
　λ１くλ１＋ｌ、・・・　λ。

とし、一方の光分離多重回路１３の干ＩＪｓ膜フィルタ
１５は第６図に示すように短波側に通通帯域１７を持つ
ものとし、他方の分離多重回路１４の干渉膜フィルタ１
６は長波側に通過帯域１８を持つものとしである。

そして、一方の光分離多重回′ｌ５１３のポートＰ３．
ポートＰ２をそれぞれ光サーキュレータ７のポートＰ２
．ボー）Ｐ３に光学的に結合し、他方の光分離多重回路
１４のポートＰ２．ボー）Ｐ３をそれぞれ光サーキュレ
ータ８のポートＰ３．ボー）Ｐ２に光学的に結合しであ
る。各光分離多重回路１３，１４のボー１−Ｐｉは１本
の５ＭＦ２に結合しである。

例えば、下り方向Ｂの信号光が５ＭＦ２から光分離多重
回路１４のポートＰ１へ入力されろと、ポートＰ３へ回
り、長波側λ、＋１．・・・λの信号光だけが干渉膜フ
ィルタ１６を通過して光サーキュレータ８のポートＰ２
へ入力し、そのポートＰ１へ回って５ＬＡＩへ入力する
。この信号光は５ＬＡＩで増幅された後、光サーキュレ
ータ７のポートＰ１へ入力し、ボー）Ｐ３へ回って光分
離多重回路１３のポートＰ２に入力し、そのボー）ＰＩ
へ回って５ＭＦ２へ結合した後、次の中継装置まで伝送
されろ。

この時、途中の光学接続点、例えばＰＣコネクタからの
反射光（λｌ＋、、・・・　λ、、）が光分離多重回路
１３のボー１−　Ｐ　１へ戻ることになる。しかし、こ
の反射光は光分離多重回路１３のサーキュレータとして
の特性からポートＰ３へ回ることになるが、乙のポート
Ｐ３に備えた干？ｖＩＦＩフィルタ１５の通過帯域１７
が短波側であるため、ここで遮断されてポートＰ４へ反
射され、ポートＰ３からは出力されないことになる。従
って、５ＬＡＩは反射戻り光の影響を受けずに済み、双
方向光信号を安定に増幅することができろ。

更に本実施例では、第５図に示すように、各光分離多重
回＃！１１３，１４のボー）Ｐ２にそれぞれ干渉膜フィ
ルタ１９．２０を付加しである。一方の干渉膜フィルタ
１９は前述の干渉膜フィルタ１６と同じく長波側の通過
帯域１８を持つものとし、他方の干渉膜フィルタ２０は
前述の干渉膜フィルタ１５と同じく短波側の通過帯域１
７を持つものとしである。

このように光分１１！多重回路１３，１４のボー）Ｐ２
に干渉膜フィルタ１９．２０を付加することにより、５
ＬＡＩが不完全な進行波形増幅器であって逆方向に増幅
した信号光を出力する場合でも、ファブリベロー共振器
が形成されなくなる。例えば、上り方向Ａの信号光（短
波側のλよ、・　λ）が５ＬＡＩで下り方向Ｂへ増幅さ
れて出力されると、光サーキュレータ７のポートＰ１と
ポートＰ３を経て光分離多重回路１３のボー）Ｐ２に戻
るが、ボー）Ｐ２の干渉膜フィルタ１９の通過帯域が長
波側であるため、ここで遮断される。

また光サーキュレータ７のボー）Ｐ３へ反射され、その
ポートＰ４へ回って吸収されろ。

従って、５ＬＡＩで逆方向に増幅されても信号光はＳＭ
Ｆ　２まで至らない。

上述の〈実施例３〉は、〈実施例２〉に比べろと光分離
多重回路１３，１４の構成が複雑になっているが、信号
光が干渉膜フィルタ１５．１６，１９，２０へ垂直入射
する構成であるため、遮断特性が急峻な光分離多重回路
を構成することができろ。８断特性が急峻であると、第
６図に示した短波側通過帯域１７と長波側通過帯域１８
との間の遷移領域２１を狭くできろため、波長多重数を
多くできるという利点がある。

なお、光分離回路としては、上述した実施例２，３の光
分離多重回路９，１０，１３゜１４に必ずしも限定され
るものではない。

〈発明の効果〉以上説明したように、第１．第２の発明では光サーキュ
レータを用いて反射戻り光を抑圧している乙とから、双
方向の光信号を１個のＳＬＡで一括して安定に増幅する
ことができ、このため中継装置として広く応用ずろこと
が可能である。更に、第２の発明では光づ一キュレータ
に光分離回路を介して光学伝送路を結合していることか
ら、１本の光学伝送路で双方向光信号を伝送でき、光伝
送の中継装置として一層有用となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明に関し、第１図は実施例１の構
成図、第２図は実施例２の構成図、第３図は実施例２で
用いる干渉膜フィルタによる光分離多重回路の構成図、
第４図は実施例３の構成図、第５図は実施例３で用いろ
光サーキュレータと干渉膜フィルタとを用いた光分離多
重回路の構成図、第６図は干渉膜フィルタの通過特性を
示す図である。第７図、第８図はそれぞれ従来の増幅装
置の構成図である。図　　面　　中、１は５ＬＡ（進行波形半導体レーザ増幅器）、２は光学
伝送路（例えば、シングルそ−ド光ファイバ：　ＳＭＦ
）、３は光学接続点、７．８は光サーキュレータ、９．１０は干渉膜フィルタによる光分離多重回路、１１は干渉膜フィルタ、１３．１４は光サーキュレータと干渉膜フィルタとを用
いた光分離多重回路、１５．２０は短波側通過帯域を有する干渉膜フィルタ、１６．１９は長波側通過帯域を有する干渉膜フィルタで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）進行波形半導体レーザ増幅器と、この進行波形半
導体レーザ増幅器の光路上の両端にそれぞれ配置した光
サーキュレータとを有し、光サーキュレータの１つのポ
ートと進行波形半導体レーザ増幅器とが光学的に結合さ
れており、光サーキュレータの他の２つのポートにはそ
れぞれ光学伝送路が結合されており、それぞれの光学伝
送路には上り方向と下り方向別々の波長多重光信号が伝
送されることを特徴とする双方向光信号一括増幅装置。
（２）請求項１記載の双方向光信号一括増幅装置におい
て、上り方向と下り方向では光信号の波長が異なってお
り、上り方向と下り方向の各光学伝送路に代わり上り方
向と下ケ方向のそれぞれ異なった波長多重光信号がとも
に伝送される１つの光学伝送路と、この光学伝送路を光
サーキュレータの上り方向のポートと下り方向のポート
に光学的に結合する光分離回路とを有することを特徴と
する双方向光信号一括増幅装置。