JPH0346637A - Optical amplifier and optical amplifying method - Google Patents

Optical amplifier and optical amplifying method

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JPH0346637A
JPH0346637A JP18304989A JP18304989A JPH0346637A JP H0346637 A JPH0346637 A JP H0346637A JP 18304989 A JP18304989 A JP 18304989A JP 18304989 A JP18304989 A JP 18304989A JP H0346637 A JPH0346637 A JP H0346637A
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signal light
type optical
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真 渋谷
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Abstract

PURPOSE:To multiplex and demultiplex both signal light and exciting light with high efficiency without reference to their wavelengths by employing polarization multiplexing and demultiplexing for the multiplexing of the signal light and exciting light in optical amplification which uses a fiber type optical amplifier. CONSTITUTION:The signal light 1 and exciting light 2 are inputted to input ports 4 and 5 of a polarization multiplexer 3 and multiplexed light beams 8 and 9 are outputted from output ports 6 and 7 of the polarization multiplexer 3, so that the signal light 1 and exciting light 2 are polarized and multiplexed. Then multiplexed light beams 8 and 9 outputted from ports 6 and 7 of a polarization multiplexer 3 are inputted to fiber type amplifiers 14 and 15 respectively. The multiplexed light beams 8 and 9 after passing through the fiber type optical amplifiers 14 and 15 are inputted to input ports 17 and 18 of a polarization demultiplexer 16. The polarization demultiplexer 16 performs polarization demultiplexing, the horizontal polarized component 10 of the signal light of the multiplexed light 8 is outputted from a 7th port 19 of the polarization demultiplexer 16, and the vertical polarized component of the exciting light is outputted from an 8th port 20 of the polarization demultiplexer 16. Consequently, the signal light 1 and exciting light 2 are both multiplexed and demultiplexed with high efficiency without reference to their wavelengths.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光通信、光計測、光情報等の分野における光増
幅方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical amplification method in the fields of optical communication, optical measurement, optical information, etc.

(従来の技術) 信号光を光電変換することなく直接増幅する光増幅器は
光通信の長距離化、大容量化、光交換システムの大規模
化、光情報処理の高度化等に非常に有効である。°この
光増幅器の一種であるファイバ型光アンプは光フアイバ
伝送路との接続損が殆どないこと、偏光依存性が小さい
こと、低雑音であること等の点で光フアイバ伝送系にお
ける光増幅器として非常に適している。ファイバ型光ア
ンプには希土類元素を光ファイバにドープした希土類元
素を光ファイバにドープした希土類ドープ・光ファイバ
・アンプと、光ファイバの非線形性減少を利用して光増
幅を行う光ファイバ・ラマン、アンプおよび光ファイバ
・ブリユリアン・アンプとがある。希土類ドープ・光フ
ァイバ・アンプの中では、石英光ファイバの低損失波長
帯である1、511m帯に利得を持ち、1.5pm帯半
導体レーザを励起光源に使用でき、かつ高効率であるエ
ルビウムドープ・光ファイバ・アンプが近年特に注目を
集めている。このエルビウムドープ・光ファイバ・アン
プに関してはに、HAGIMOTOら  に  よ  
リ’A 212km N0N−REPEATED TR
ANSMISSION EXPERIMENT ATl
、8Gb/s USING LD PUMPED FI
BERAMPLIFIER8IN AN IM/DIR
ECT−DETECTION REPEATER8YS
TEM’、 OFC’89 PO8TDEADIJNE
 PAPER8PDP15.1989年等の文献に詳細
に説明がなされている。
(Prior art) Optical amplifiers that directly amplify signal light without photoelectric conversion are extremely effective for increasing the distance and capacity of optical communications, increasing the scale of optical switching systems, and increasing the sophistication of optical information processing. be. °Fiber-type optical amplifiers, which are a type of optical amplifier, are used as optical amplifiers in optical fiber transmission systems because they have almost no connection loss with the optical fiber transmission line, have little polarization dependence, and have low noise. very suitable. Fiber-type optical amplifiers include rare-earth-doped optical fiber amplifiers in which optical fibers are doped with rare earth elements, and optical fiber Raman optical fibers that perform optical amplification by utilizing the reduction of nonlinearity in optical fibers. amplifier and fiber optic Brilliant amplifier. Among rare earth doped optical fiber amplifiers, erbium doped has a gain in the 1,511 m band, which is the low loss wavelength band of quartz optical fiber, can use a 1.5 pm band semiconductor laser as a pumping light source, and is highly efficient.・Optical fiber amplifiers have attracted particular attention in recent years. Regarding this erbium-doped optical fiber amplifier, HAGIMOTO et al.
Re'A 212km N0N-REPEATED TR
ANSMISSION EXPERIMENT ATl
,8Gb/s USING LD PUMPED FI
BERAMPLIFIER8IN AN IM/DIR
ECT-DETECTION REPEATER8YS
TEM', OFC'89 PO8TDEADIJNE
A detailed explanation is given in the literature such as PAPER8PDP15.1989.

(発明が解決しようとする課題) 上記のファイバ型光アンプを用いて光増幅を行う場合、
ファイバ型光アンプを励起するため信号光と励起光を多
重してファイバ型光アンプに導入する必要がある。そし
てファイバ型光アンプ通過後の励起光は、光源や受信器
に影響を及ぼさないよう信号光と分離する必要がある。
(Problem to be solved by the invention) When performing optical amplification using the above-mentioned fiber type optical amplifier,
In order to excite a fiber-type optical amplifier, it is necessary to multiplex signal light and pump light and introduce them into the fiber-type optical amplifier. The pumping light after passing through the fiber-type optical amplifier needs to be separated from the signal light so as not to affect the light source or receiver.

従来この励起光と信号光の多重および分離を損失なく行
うためには、波長多重・波長分離技術が用いられてきた
Conventionally, wavelength multiplexing and wavelength demultiplexing techniques have been used to multiplex and demultiplex pump light and signal light without loss.

しかしファイバ型光アンプのなかには信号光と励起光の
波長が非常に近接しているものがある。
However, some fiber-type optical amplifiers have signal light and pump light in wavelengths very close to each other.

例えばエルビウムドープ・光ファイバ、アンプの場合、
利得のピーク波長は1.536pm付近であり、もっと
も効率のよい励起光波長は1.485pm付近である。
For example, in the case of erbium-doped optical fibers and amplifiers,
The peak wavelength of gain is around 1.536 pm, and the most efficient pumping light wavelength is around 1.485 pm.

このように信号光と励起光の波長が非常に近接している
場合、両者の多重および分離を波長多重波長分離によっ
て行うのは、波長特性が急峻でがっ低損失な波長フィル
タが得にくい等の理由で非常に困難である。従って本発
明の目的は、ファイバ型光アンプを用いた光増幅におい
て、信号光と励起光の波長にかかわらず両者を高効率で
多重および分離することのできる光増幅方法を提供する
ことにある。
When the wavelengths of the signal light and the pumping light are very close to each other in this way, multiplexing and separating them using wavelength multiplexing and demultiplexing is difficult because the wavelength characteristics are steep and it is difficult to obtain a wavelength filter with low loss. It is very difficult for this reason. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical amplification method that can multiplex and demultiplex signal light and pump light with high efficiency, regardless of their wavelengths, in optical amplification using a fiber-type optical amplifier.

(課題を解決するための手段) 本発明の光増幅器は、2つの入力ポートから入力した光
をそれぞれ直交する2つの偏光方向に分離し、直交した
偏光成分同士を多重する偏光多重器と、該偏光多重器の
2つの出力ポートにそれぞれ接続されたファイバ型光ア
ンプと、該2つのファイバ型光アンプの出力光を2つの
入力ポートで受け、この出力光を前記偏光多重器で分離
した偏光方向と同じまたは直交した偏光方向で分離し、
異なる入力ポートから入力した光の直交した偏光成分同
士を多重する偏光分離器とからなることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The optical amplifier of the present invention includes a polarization multiplexer that separates light input from two input ports into two orthogonal polarization directions, and multiplexes orthogonal polarization components; A fiber-type optical amplifier connected to two output ports of a polarization multiplexer, and a polarization direction in which the output lights of the two fiber-type optical amplifiers are received at two input ports, and the output lights are separated by the polarization multiplexer. separated with the same or orthogonal polarization direction,
It is characterized by comprising a polarization separator that multiplexes orthogonal polarization components of light input from different input ports.

また、信号光および励起光をそれぞれ直交する2つの偏
光方向に分離し、該分離した信号光および励起光の直交
した偏光成分同士を多重し、該2つの多重光を2つのフ
ァイバ型光アンプにそれぞれ入力して該2つのファイバ
型光アンプの励起を行い、前記ファイバ型光アンプ透過
後の前記2つの多重光を偏光分離し、前記信号光同士の
直交した偏光成分、および前記励起光の直交した偏光成
分同士を合波して信号光と励起光の分離を行うことを特
徴とする光増幅方法である。
In addition, the signal light and the pump light are separated into two orthogonal polarization directions, the orthogonal polarization components of the separated signal light and the pump light are multiplexed, and the two multiplexed lights are sent to two fiber-type optical amplifiers. The two fiber-type optical amplifiers are pumped by inputting the respective signals, and the two multiplexed lights after passing through the fiber-type optical amplifier are polarized and separated, and the orthogonal polarization components of the signal lights and the orthogonal polarization components of the excitation light are separated. This is an optical amplification method characterized by separating the signal light and the excitation light by combining the polarized light components.

さらに、信号光の偏光分離を行い、該偏光分離された信
号光を2つのファイバ型光アンプにそれぞれ入力し、励
起光の偏光分離を行い、該偏光分離された励起光を前記
信号光の偏光方向と直交する側の前記2つのファイバ型
光アンプに前記信号光と逆方向から入力し、該2つのフ
ァイバ型光アンプの励起を行い、該2つのファイバ型光
アンプ透過後の偏光分離された信号光を合波し、前記フ
ァイバ型光アンプ透過後の偏光分離された励起光合を波
することを特微光増幅方法である。
Furthermore, polarization separation of the signal light is performed, and the polarization-separated signal light is input into two fiber-type optical amplifiers, and the polarization separation of the pump light is performed, and the polarization separation of the polarization-separated pump light is applied to the polarization of the signal light. The signal light is input into the two fiber-type optical amplifiers on the side orthogonal to the direction from the direction opposite to the signal light, the two fiber-type optical amplifiers are excited, and the polarized light after passing through the two fiber-type optical amplifiers is separated. This is a special optical amplification method that combines signal light and generates a combination of polarization-separated excitation light after passing through the fiber-type optical amplifier.

信号光および励起光をそれぞれ直交する2つの偏光方向
に分離し、該分離した信号光と第1の励起光の直交した
偏光成分同士を偏光多重し、該2つの多重光を2つのフ
ァイバ型光アンプにそれぞれ入力し、該ファイバ型光ア
ンプ透過後の前記2つの多重光を偏光分離し、前記信号
光の直交する成分同士および前記励起光の直交する成分
同士を合波して信号光と第1の励起光を分離し、第2の
励起光を直交する2つの偏光方向に分離し、第2の励起
光を前記信号光の偏光方向と直交する側の前記2つのフ
ァイバ型光アンプに前記多重光と逆方向から入力し、前
記第1の励起光と共に該2つのファイバ型光アンプの励
起を行い、該ファイバ型光アンプを透過した第2の励起
光を前記信号光光路から分割[することを特徴とする光
増幅方法である。
The signal light and the excitation light are separated into two orthogonal polarization directions, the orthogonal polarization components of the separated signal light and the first excitation light are polarization multiplexed, and the two multiplexed lights are combined into two fiber-type lights. The two multiplexed lights after passing through the fiber type optical amplifier are polarized and separated, and the orthogonal components of the signal light and the orthogonal components of the excitation light are combined to form the signal light and the multiplexed light. The first pumping light is separated, the second pumping light is separated into two orthogonal polarization directions, and the second pumping light is sent to the two fiber-type optical amplifiers on the side orthogonal to the polarization direction of the signal light. input from the opposite direction to the multiplexed light, pumping the two fiber-type optical amplifiers together with the first pumping light, and dividing the second pumping light transmitted through the fiber-type optical amplifier from the signal light optical path. This is an optical amplification method characterized by the following.

(作用) 本発明によると信号光と励起光の多重及び分離は偏光多
重・分離によって行われる。第2図はこの偏光多重6分
離の方法を説明するための図である。まず信号光1と励
起光2を偏光多重器3の入力ポートである第1、第2の
ポート4,5にそれぞれ入力し、偏光多重器3の出力ポ
ートである第3.第4のポート6.7から多重光8,9
を出力することによって信号光1と励起光2の偏光多重
を行う。このとき多重光8には信号光の水平偏光成分1
0と励起光の垂直偏光成分11が多重されており、多重
光9には信号光の垂直偏光成分12と励起光の水平偏光
成分13が多重されている。
(Function) According to the present invention, multiplexing and demultiplexing of signal light and excitation light are performed by polarization multiplexing and demultiplexing. FIG. 2 is a diagram for explaining this polarization multiplexing and six-separation method. First, the signal light 1 and the pumping light 2 are input into the first and second ports 4 and 5, which are the input ports of the polarization multiplexer 3, respectively, and the third and second ports, which are the output ports of the polarization multiplexer 3, are respectively inputted. Multiplexed light 8,9 from the fourth port 6.7
Polarization multiplexing of signal light 1 and excitation light 2 is performed by outputting . At this time, the horizontal polarization component 1 of the signal light is included in the multiplexed light 8.
0 and the vertically polarized component 11 of the pump light are multiplexed, and the multiplexed light 9 has the vertically polarized component 12 of the signal light and the horizontally polarized component 13 of the pump light multiplexed.

偏光多重3の第3.第4のポート6.7から出力された
多重光8,9はそれぞれファイバ型光アンプ14.15
に入力される。多重光8,9中の信号光成分と励起光成
分は互いに偏光状態が直交しているが、ファイバ型光ア
ンプ14.15の増幅特性は信号光と励起光の偏光状態
に存在しないので、このファイバ型光アンプ14.15
によって多重光8,9中の信号光成分が増幅される。
3rd of polarization multiplexing 3. The multiplexed lights 8 and 9 output from the fourth port 6.7 are each fed to a fiber-type optical amplifier 14.15.
is input. The polarization states of the signal light component and the pumping light component in the multiplexed lights 8 and 9 are orthogonal to each other, but the amplification characteristics of the fiber type optical amplifiers 14 and 15 do not exist in the polarization states of the signal light and the pumping light. Fiber type optical amplifier 14.15
The signal light components in the multiplexed lights 8 and 9 are amplified.

このファイバ型光アンプ14.15通過後の多重光8゜
9は偏光分離器16の入力ポートである第5.第6のポ
ー) 17.18に入力される。偏光分離器16では偏
光分離がおこなわれ、多重光8のうち信号光の水平偏光
成分10は偏光分離器16の第7のポート19から、励
起光の垂直偏光成分11は偏光分離器16の第8ポート
20から出力される。また多重光9のうち信号光の垂直
偏光成分12は偏光分離器16の第7のポート19から
、励起光の水平偏光成分13は偏光分離器16の第8の
ポート20から出力される。このように偏光分離器の出
力ポートである第7のポート19からは増幅後の信号光
21が出力され、第8のポート20からは励起後の励起
光22が出力され、信号光と励起光の分離か行われる。
The multiplexed light 8°9 after passing through this fiber type optical amplifier 14.15 is input to the input port 5. 6th Pau) entered at 17.18. Polarization separation is performed in the polarization splitter 16 , in which the horizontal polarization component 10 of the signal light of the multiplexed light 8 is sent from the seventh port 19 of the polarization splitter 16 , and the vertical polarization component 11 of the excitation light is sent to the seventh port 19 of the polarization splitter 16 . Output from 8 ports 20. Also, of the multiplexed light 9, the vertically polarized component 12 of the signal light is output from the seventh port 19 of the polarization splitter 16, and the horizontally polarized component 13 of the pump light is outputted from the eighth port 20 of the polarization splitter 16. In this way, the amplified signal light 21 is output from the seventh port 19, which is the output port of the polarization splitter, and the pumping light 22 after pumping is output from the eighth port 20. separation is done.

なお信号光1の偏光状態によって信号光の水平偏光成分
10と信号光の垂直偏光成分■2の強度や位相が変化す
る。しかしどちらの信号光成分もファイバ型光アンプ1
4.15によって等しい利得で増幅された後、偏光分離
器16において合波されるため、増幅後の信号光21の
強度は信号光1の偏光状態に係わらず一定となる。また
偏光分離器16における信号光の水平偏光成分10と信
号光の垂直偏光成分12の合波の際、両者は偏光状態が
直交しているので両者がどのような位相関係にあっても
干渉によりお互いに打ち消し合ったりすることはない。
Note that the intensity and phase of the horizontal polarization component 10 of the signal light and the vertical polarization component 2 of the signal light change depending on the polarization state of the signal light 1. However, both signal light components are
4.15 and then multiplexed in the polarization splitter 16, the intensity of the amplified signal light 21 is constant regardless of the polarization state of the signal light 1. Furthermore, when the horizontally polarized component 10 of the signal light and the vertically polarized component 12 of the signal light are combined in the polarization splitter 16, the polarization states of the two are orthogonal, so no matter what phase relationship they have, interference will occur. They don't cancel each other out.

従って本発明によれば信号光lの偏光状態にかかわらな
い光増幅を行うことができる。
Therefore, according to the present invention, optical amplification can be performed regardless of the polarization state of the signal light l.

また本発明によれば励起光を信号光と逆方向に多重する
こともできる。すなわち第2図で励起光2を偏光多重器
3の第2のポート5に入力するのではなく偏光分離器1
6の@8のポート20に入力することも可能である。こ
の場合単に励起光2の進行方向が逆になるだけであり、
励起光と信号光を同方向から入力した場合と同様に損失
なく励起光1と信号光2の偏光多重・分離を行うことが
できる。この場合、信号光lと励起光2の分離が不十分
であっても、信号光1の信号方向すなわち光受信機があ
る方向に励起光2が漏れ込むことがないという利点があ
る。
Further, according to the present invention, the pump light can be multiplexed in the opposite direction to the signal light. In other words, instead of inputting the pump light 2 to the second port 5 of the polarization multiplexer 3 in FIG.
It is also possible to input to port 20 of 6@8. In this case, the traveling direction of the excitation light 2 is simply reversed,
Polarization multiplexing and demultiplexing of pump light 1 and signal light 2 can be performed without loss in the same way as when pump light and signal light are input from the same direction. In this case, even if the separation of the signal light 1 and the pumping light 2 is insufficient, there is an advantage that the pumping light 2 will not leak in the signal direction of the signal light 1, that is, in the direction where the optical receiver is located.

さらに本発明によれば信号光と同方向および逆方向に2
つの励起光を多重することもできる。すなわち2つの励
起光を第2図における第2のボー1−5および第8のポ
ート20に同時に入力することも可能である。この場合
も励起光と信号光の無損失の偏光多重・分離が可能であ
り、しかもファイバ型光アンプ内に入力される励起光量
が増大するため利得を大きくすることができる。
Furthermore, according to the present invention, two
It is also possible to multiplex two excitation lights. That is, it is also possible to simultaneously input two pump lights to the second port 1-5 and the eighth port 20 in FIG. In this case as well, lossless polarization multiplexing and separation of pump light and signal light is possible, and since the amount of pump light input into the fiber-type optical amplifier increases, the gain can be increased.

(実施例) 「11) 第1図に本発明の第1の実施例の構成国を示す。(Example) "11) FIG. 1 shows the constituent countries of the first embodiment of the present invention.

第1の実施例では偏光多重器3および偏光分離器16に
偏光ビームスプリッタを用い、ファイバ型光アンプ14
.15としてエルビウムをドープした光フアイバ型光増
幅器を用いた。光ファイバ23.24によって送られて
きた信号光1および励起光2は、レンズ25゜26によ
ってコリメート光とされた後、偏光多重器3の第1及び
第2のポート4,5にそれぞれ入力され、偏光多重され
る。本実施例では偏光多重器3入力時の信号光10波長
は1.535pm、強度−30dBm、励起光2の波長
は1.48pm、強度は+13dBmであった。偏光多
重器3の第3及び第4のボー1−6.7からは信号光1
と励起光2が偏光多重された多重光8,9が出力され、
この多重光8,9はレンズ27.28によって集光され
、ファイバ型光アンプ14.15に入力される。ただし
偏光多重器3に入力時の励起光2の偏光状態は、多重光
8,9中の励起光成分の強度が等しくなるよう偏光調整
器29によって調整される。この偏光調整器29は17
2波長板と174波長板を組み合せたもので、入力光を
任意の偏光状態に調整して出力することが可能である。
In the first embodiment, a polarization beam splitter is used as the polarization multiplexer 3 and the polarization separator 16, and the fiber-type optical amplifier 14
.. As No. 15, an optical fiber type optical amplifier doped with erbium was used. Signal light 1 and excitation light 2 sent through optical fibers 23 and 24 are collimated by lenses 25 and 26, and then input to first and second ports 4 and 5 of polarization multiplexer 3, respectively. , polarization multiplexed. In this example, the wavelength of the signal light 10 when input to the polarization multiplexer 3 was 1.535 pm and the intensity was -30 dBm, and the wavelength of the pumping light 2 was 1.48 pm and the intensity was +13 dBm. Signal light 1 is output from the third and fourth baud 1-6.7 of polarization multiplexer 3.
Multiplexed lights 8 and 9 obtained by polarization multiplexing the excitation light 2 and the excitation light 2 are output,
The multiplexed lights 8 and 9 are condensed by lenses 27 and 28, and input to a fiber type optical amplifier 14 and 15. However, the polarization state of the excitation light 2 when input to the polarization multiplexer 3 is adjusted by the polarization adjuster 29 so that the intensities of the excitation light components in the multiplexed lights 8 and 9 are equal. This polarization adjuster 29 is 17
It is a combination of a 2-wavelength plate and a 174-wavelength plate, and it is possible to adjust input light to any polarization state and output it.

多重光8,9中の信号光成分はファイバ型光アンプ14
.15によりいずれも15dB増幅された。
The signal light component in the multiplexed lights 8 and 9 is transmitted through a fiber-type optical amplifier 14.
.. 15, each was amplified by 15 dB.

このファイバ型光アンプ14.15通過後の多重光8゜
9はレンズ30.31によってコリメート光とされた後
、それぞれ偏光分離器16の第5.第6のポート17゜
18に入力される。ただし多重光8の偏光状態は、第7
のポート19から多重光8中の信号光成分のみが出力さ
れるよう偏光調整器32によって調整される。
The multiplexed light beams 8.9 after passing through the fiber-type optical amplifiers 14.15 are collimated by lenses 30.31, and are then collimated by lenses 30.31. It is input to the sixth port 17°18. However, the polarization state of the multiplexed light 8 is
The polarization adjuster 32 adjusts so that only the signal light component in the multiplexed light 8 is output from the port 19 of the multiplexed light 8.

このとき多重光8中の励起光成分は、信号光成分と直交
偏光状態にあるため第8のポート20から出力される。
At this time, the pumping light component in the multiplexed light 8 is output from the eighth port 20 because it is in a polarization state orthogonal to the signal light component.

同様に多重光9の偏光状態は、多重光9中の信号光成分
が第7のポート19から出力され、励起光成分が第8の
ポート20から出力されるよう偏光調整器33によって
調整される。このようにして第7のポート19から増幅
後の信号光21が出力され、第8のポート20からは励
起後の励起光22が出力される。
Similarly, the polarization state of the multiplexed light 9 is adjusted by the polarization adjuster 33 so that the signal light component in the multiplexed light 9 is output from the seventh port 19 and the excitation light component is output from the eighth port 20. . In this way, the amplified signal light 21 is output from the seventh port 19, and the pumped light 22 after pumping is output from the eighth port 20.

この増幅後の信号光21はレンズ34によって集光され
伝送路である光ファイバ35に入力される。このとき第
7のポート19に増幅後の信号光21と共に出力された
励起光成分の強度は一40dBm以下の非常に低いレベ
ルに抑えられた。
The amplified signal light 21 is focused by a lens 34 and input into an optical fiber 35 which is a transmission path. At this time, the intensity of the pumping light component outputted together with the amplified signal light 21 to the seventh port 19 was suppressed to a very low level of -40 dBm or less.

第3図に本発明の第2の実施例の構成国を示す。FIG. 3 shows the constituent countries of the second embodiment of the present invention.

第2の実施例では偏光多重器3および偏光分離器16に
ファイバカプラ型の偏光ビームスプリッタを用い、ファ
イバ型光アンプ14.15として偏光保存光ファイバに
エルビウムをドープした光フアイバ型光増幅器を使用し
た。また励起光2は信号光1と進行方向が逆になるよう
多重した。第3図において、光フアイバ23中を伝送さ
れてきた信号光1は光フアイバカプラ形の偏光多重器3
の第1のポート4に入力され、第3.第4のボー1−6
.7から信号光の水平偏光成分10、信号光の垂直偏光
成分12がそれぞれ出力される。また光フアイバ36中
を伝送されてきた励起光2はファイバカプラ型の偏光分
離器16の第8のポート20に入力され、第5.第6の
ボー1−17.18から励起光の垂直偏光成分11、励
起光の水平偏光成分13がそれぞ゛れ出力される。光フ
ァイバ36としては偏光保存光ファイバが用いられてお
り、励起光の垂直偏光成分11と励起光の水平偏光成分
13の強度が等しくなるようひねり角が調整された後に
第8のポート20とスプライスにより接続されている。
In the second embodiment, a fiber coupler type polarization beam splitter is used as the polarization multiplexer 3 and the polarization separator 16, and an optical fiber type optical amplifier in which polarization maintaining optical fiber is doped with erbium is used as the fiber type optical amplifier 14,15. did. Further, the excitation light 2 was multiplexed so that the traveling direction was opposite to that of the signal light 1. In FIG. 3, a signal light 1 transmitted through an optical fiber 23 is transmitted to a polarization multiplexer 3 of the optical fiber coupler type.
is input to the first port 4 of the third . 4th bow 1-6
.. 7 outputs a horizontal polarization component 10 of the signal light and a vertical polarization component 12 of the signal light, respectively. Further, the excitation light 2 transmitted through the optical fiber 36 is input to the eighth port 20 of the fiber coupler type polarization splitter 16, and is input to the fifth port 20 of the fiber coupler type polarization splitter 16. A vertically polarized light component 11 of the pumping light and a horizontally polarized light component 13 of the pumping light are outputted from the sixth board 1-17 and 18, respectively. A polarization maintaining optical fiber is used as the optical fiber 36, and after the twist angle is adjusted so that the intensities of the vertically polarized component 11 of the excitation light and the horizontally polarized component 13 of the excitation light are equal, the fiber is connected to the eighth port 20 and spliced. connected by.

偏光多重器3の第3、第4のボー1−6.7と偏光分離
器16の第5、第6のボー) 17.18とは偏光保存
光ファイバ性のファイバ型光アンプ14.15を介して
スプライスによって接続されている。ただしファイバ型
光アンプ14中の信号光の水平偏光成分10と励起光の
垂直偏光成分11、およびファイバ型光アンプ15中の
信号光の垂直偏光成分12の励起光の水平偏光成分13
の偏光状態がいずれも互いに直交するよう、ファイバ型
光アンプ14.15と第3.第4.第5.第6のボー1
−6.7.17.18との接続の際のひねり角が調整さ
れる。このように接続されることにより信号光の水平偏
光成分10と信号光の垂直偏光成分12は偏光分離器1
6によって偏光多重され、第7のポート19から増幅後
の信号光21として出力される。また励起光の垂直偏光
成分11と励起光の水平偏光成分13は偏光多重器3で
多重され、励起後の励起光22として第2のポート5か
ら出力される。本実施例の場合も第1の実施例と同様、
波長1.48pm、強度+13dBmの励起光2を用い
て波長1.535pm、強度−30dBmの信号完工を
15dB増幅することができた。
(3rd and 4th baud 1-6.7 of polarization multiplexer 3 and 5th and 6th baud of polarization splitter 16) 17.18 refers to the fiber-type optical amplifier 14.15 of polarization-maintaining optical fiber. Connected by splices through. However, the horizontal polarization component 10 of the signal light in the fiber type optical amplifier 14 and the vertical polarization component 11 of the pump light in the fiber type optical amplifier 14, and the horizontal polarization component 13 of the pump light in the vertical polarization component 12 of the signal light in the fiber type optical amplifier 15.
The fiber type optical amplifiers 14, 15 and the third . 4th. Fifth. 6th bow 1
- The twist angle when connecting with 6.7.17.18 has been adjusted. By being connected in this way, the horizontal polarization component 10 of the signal light and the vertical polarization component 12 of the signal light are separated by the polarization splitter 1.
6, and outputted from the seventh port 19 as amplified signal light 21. Further, the vertically polarized component 11 of the pumping light and the horizontally polarized component 13 of the pumping light are multiplexed by the polarization multiplexer 3 and outputted from the second port 5 as the pumped pumping light 22 . In this embodiment, as in the first embodiment,
Using pumping light 2 with a wavelength of 1.48 pm and an intensity of +13 dBm, it was possible to amplify a completed signal by 15 dB with a wavelength of 1.535 pm and an intensity of -30 dBm.

第4図に本発明の第3の実施例の構成図を示す。FIG. 4 shows a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

第2実施例では信号光と逆方向の励起光を多重したが、
第3の実施例はさらに信号光と同方向の励起光を同時に
多重したものである。第3の実施例では第2の実施例と
同様、偏光多重器3および偏光分離器16にファイバカ
プラ型の偏光ビームスプリッタを用い、ファイバ型光ア
ンプ14.15として偏光保存光ファイバにエルビウム
をドープした光フアイバ型光増幅器を使用した。光ファ
イバ24.36ニよって伝送されてきた第1.第2の励
起光37.38はそれぞれ第2.第8のボー1−5.2
0に入力される。ここで光ファイバ24.36は偏光保
存光ファイバであり、第2゜第8のボー)5,20との
接続の際、ファイバ型光アンプ14.15における第1
および第2の励起光37.38に強度がそれぞれ等しく
なるようひねり角が調整される。また第2の実施例と同
様、ファイバ型光アンプ14、15と第3、第4、第5
、第6のポート6、7.17.18との接続の際のひね
り角は、信号光1が第7のポート(15) 19のみから出力されるよう調整される。このとき第2
のポート3から入力された第1の励起光37は、第Iの
励起後の励起光39として第8のポート20から出力さ
れる。また第8のポート20から入力された第2の励起
光38は、第2の励起後の励起光40として第2のポー
ト3から出力される。これら第1,2の励起後の励起光
39.40が励起光光源に戻らないよう、光ファイバ2
4.36には光アイソレータ41.42がもうけである
。本実施例の場合、励起光2,37の波長および強度は
いずれも1.48pm、+ 13dBmであった。この
2つの励起光2,37を用いてファイバ型光アンプ14
゜15を励起した結果、波長1.535pm、強度−3
0dBmの信号光1を25dB増幅することができた。
In the second embodiment, the signal light and the pump light in the opposite direction were multiplexed, but
The third embodiment further multiplexes the signal light and the pumping light in the same direction at the same time. In the third embodiment, as in the second embodiment, a fiber coupler type polarization beam splitter is used as the polarization multiplexer 3 and the polarization separator 16, and a polarization maintaining optical fiber is doped with erbium as the fiber type optical amplifier 14.15. A fiber optic amplifier was used. The first . The second excitation light beams 37 and 38 are the second excitation lights 37 and 38, respectively. 8th bow 1-5.2
It is input to 0. Here, the optical fiber 24.36 is a polarization maintaining optical fiber, and when connected to the 2nd degree 8th baud) 5, 20, the first
The twist angle is adjusted so that the intensity is equal to that of the second excitation light 37 and the second excitation light 37 and 38, respectively. Further, as in the second embodiment, the fiber type optical amplifiers 14, 15 and the third, fourth, and fifth
, the twist angle at the time of connection with the sixth port 6, 7.17.18 is adjusted so that the signal light 1 is output only from the seventh port (15) 19. At this time, the second
The first pumping light 37 inputted from the port 3 of is outputted from the eighth port 20 as the pumping light 39 after the I-th pumping. Further, the second pumping light 38 inputted from the eighth port 20 is outputted from the second port 3 as pumping light 40 after second pumping. After the first and second pumping, the optical fiber 2 is
4.36 has optical isolators 41.42. In the case of this example, the wavelength and intensity of excitation lights 2 and 37 were both 1.48 pm and +13 dBm. Using these two pumping lights 2 and 37, the fiber type optical amplifier 14
As a result of exciting ゜15, the wavelength is 1.535 pm and the intensity is -3.
Signal light 1 of 0 dBm could be amplified by 25 dB.

以上本発明の3つの実施例を説明したが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではなく本発明の範囲内で
種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば
第1の実施例では多重光8,9中の励起光成分の強度が
等しくなるように励起光2の偏光状態を偏光調整器29
で調整した。これはファイバ型光アンプ14.15の利
得に差があると増幅後の(16) 信号光1の偏光状態によって変化してしまうからである
。しかしファイバ型光アンプ14.15の増幅特性に差
があったり、ファイバ型光アンプ14.15と偏光多重
器3、偏光分離器16の結合にバラ付きかあるばあい、
偏光調整器29で励起光2の偏光状態を調整しファイバ
型光アンプ14.15の利得を変えることによって、ト
ータルでみた利得の偏光状態依存性をなくすことができ
る。また第1の実施例では偏光調整器29.32.33
として波長板を用いたものを使用したが、無論外の種類
の偏光調整器、例えば光ファイバに応力やひねりを加え
ることによって偏光状態を調整する光フアイバ型の偏光
調整器を使用することもできる。この場合ファイバ型光
アンプ14゜15に応力やひねりを加えることで、ファ
イバ型光アンプ14.15と偏光調整器32.33を一
体化することができる。
Although three embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments and that various changes can be made within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the polarization adjuster 29 adjusts the polarization state of the excitation light 2 so that the intensities of the excitation light components in the multiplexed lights 8 and 9 are equal.
Adjusted with. This is because if there is a difference in the gains of the fiber-type optical amplifiers 14 and 15, it will change depending on the polarization state of the (16) signal light 1 after amplification. However, if there are differences in the amplification characteristics of the fiber type optical amplifiers 14, 15, or if there are variations in the coupling between the fiber type optical amplifiers 14, 15, the polarization multiplexer 3, and the polarization separator 16,
By adjusting the polarization state of the pumping light 2 with the polarization adjuster 29 and changing the gain of the fiber type optical amplifier 14, 15, the dependence of the total gain on the polarization state can be eliminated. In addition, in the first embodiment, the polarization adjuster 29.32.33
Although we used a wavelength plate as the method, it is of course possible to use other types of polarization adjusters, such as optical fiber type polarization adjusters that adjust the polarization state by applying stress or twist to the optical fiber. . In this case, the fiber type optical amplifier 14.15 and the polarization adjuster 32.33 can be integrated by applying stress or twist to the fiber type optical amplifier 14.15.

また励起光強度を増大するために複数の光源の出力光を
波長多重あるいは偏光多重したものを励起光として用い
ることも可能である。
Furthermore, in order to increase the intensity of the excitation light, output lights from a plurality of light sources may be wavelength-multiplexed or polarization-multiplexed and used as the excitation light.

さらに本発明の2つの実施例ではファイバ型光アンプ1
4.15としてエルビウムをドープした光フアイバ型光
増幅器を用いたが、他のファイバ型光アンプを用いるこ
とも無論可能である。
Further, in two embodiments of the present invention, a fiber type optical amplifier 1
Although an erbium-doped optical fiber type optical amplifier was used as 4.15, it is of course possible to use other fiber type optical amplifiers.

(発明の効果) 本発明ではファイバ型光アンプを用いた光増幅における
信号光と励起光の多重を偏光多重・分離によって行って
いる。従って本発明によれば信号光と励起光の波長にか
かわらず両者を高効率で多重および分離することができ
、信号光を非常に高効率で増幅することができる。
(Effects of the Invention) In the present invention, signal light and pump light are multiplexed by polarization multiplexing and separation in optical amplification using a fiber type optical amplifier. Therefore, according to the present invention, it is possible to multiplex and separate the signal light and the pumping light with high efficiency regardless of their wavelengths, and it is possible to amplify the signal light with extremely high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の構成図、第2図は本発
明の詳細な説明するための図、第3図は本発明の第2の
実施例の構成図、第4図は本発明の第3の実施例の構成
図である。 各図において 1・・・信号光、2,37・・・励起光、3・・・偏光
多重器、4,5゜6.7・・・第1、第2、第3、第4
のポート、8.9.1.多重光、10・・・信号光の水
平偏光成分、11・・・励起光の垂直偏光(19) 取分、129.・信号光の垂直偏光成分、13・・・励
起光の偏光取分、14.15・・・ファイバ型光アンプ
、16・・・偏光分離器、17.18.19.20・・
・第5、第6、第7、第8のポート、21・・・増幅後
の信号光、22・・・励起後の励起光、23゜24、3
5.36・・・光ファイバ、25.26.27.28.
30.31.34・・ルンズ、29.32.33・・・
偏光調整器、37.38・・・$1、第2の励起光、3
9.40・・・第1、第2の励起後の励起光、41゜4
2・・・光アイソレータである。
1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention. In each figure, 1...signal light, 2,37...pumping light, 3...polarization multiplexer, 4,5°6.7...first, second, third, fourth
Port of 8.9.1. Multiplexed light, 10... Horizontal polarization component of signal light, 11... Vertical polarization of excitation light (19), 129. - Vertical polarization component of signal light, 13... Polarization fraction of excitation light, 14.15... Fiber type optical amplifier, 16... Polarization splitter, 17.18.19.20...
・5th, 6th, 7th, 8th ports, 21... Signal light after amplification, 22... Pumping light after pumping, 23° 24, 3
5.36...Optical fiber, 25.26.27.28.
30.31.34...Luns, 29.32.33...
Polarization adjuster, 37.38...$1, second excitation light, 3
9.40...Excitation light after first and second excitation, 41°4
2... Optical isolator.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2つの入力ポートから入力した光をそれぞれ直交
する2つの偏光方向に分離し、直交した偏光成分同士を
多重する偏光多重器と、該偏光多重器の2つの出力ポー
トにそれぞれ接続されたファイバ型光アンプと、該2つ
のファイバ型光アンプの出力光を2つの入力ポートで受
け、この出力光を前記偏光多重器で分離した偏光方向と
同じまたは直交した偏光方向で分離し、異なる入力ポー
トから入力した光の直交した偏光成分同士を多重する偏
光分離器とからなることを特徴とする光増幅器。
(1) A polarization multiplexer that separates the light input from two input ports into two orthogonal polarization directions and multiplexes the orthogonal polarization components, each connected to the two output ports of the polarization multiplexer. A fiber-type optical amplifier receives output lights from the two fiber-type optical amplifiers at two input ports, separates the output lights in a polarization direction that is the same as or orthogonal to the polarization direction separated by the polarization multiplexer, and separates the output lights into different input ports. An optical amplifier comprising a polarization separator that multiplexes orthogonal polarization components of light input from a port.
(2)信号光および励起光をそれぞれ直交する2つの偏
光方向に分離し、該分離した信号光および励起光の直交
した偏光成分同士を多重し、該2つの多重光を2つのフ
ァイバ型光アンプにそれぞれ入力して該2つのファイバ
型光アンプの励起を行い、前記ファイバ型光アンプ透過
後の前記2つの多重光を偏光分離し、前記信号光同士の
直交した偏光成分、および前記励起光の直交した偏光成
分同士を合波して信号光と励起光の分離を行うことを特
徴とする光増幅方法。
(2) Separate the signal light and pump light into two orthogonal polarization directions, multiplex the orthogonal polarization components of the separated signal light and pump light, and send the two multiplexed lights to two fiber-type optical amplifiers. to pump the two fiber-type optical amplifiers, polarize and separate the two multiplexed lights after passing through the fiber-type optical amplifier, and separate orthogonal polarization components of the signal lights and the excitation light. An optical amplification method characterized by separating orthogonal polarized light components into signal light and excitation light by combining orthogonal polarized light components.
(3)信号光の偏光分離を行い、該偏光分離された信号
光を2つのファイバ型光アンプにそれぞれ入力し、励起
光の偏光分離を行い、該偏光分離された励起光を前記信
号光の偏光方向と直交する側の前記2つのファイバ型光
アンプに前記信号光と逆方向から入力し、該2つのファ
イバ型光アンプの励起を行い、該2つのファイバ型光ア
ンプ透過後の偏光分離された信号光を合波し、前記ファ
イバ型光アンプ透過後の偏光分離された励起光を合波す
ることを特微光増幅方法。
(3) Perform polarization separation of the signal light, input the polarization-separated signal light into two fiber-type optical amplifiers, perform polarization separation of the pump light, and separate the polarization-separated pump light from the signal light. The signal light is input to the two fiber-type optical amplifiers on the side orthogonal to the polarization direction from the direction opposite to the signal light, the two fiber-type optical amplifiers are excited, and the polarized light after passing through the two fiber-type optical amplifiers is separated. This is a special optical amplification method in which the signal light is multiplexed, and the polarization-separated excitation light after passing through the fiber-type optical amplifier is multiplexed.
(4)信号光および励起光をそれぞれ直交する2つの偏
光方向に分離し、該分離した信号光と第1の励起光の直
交した偏光成分同士を偏光多重し、該2つの多重光を2
つのファイバ型光アンプにそれぞれ入力し、該ファイバ
型光アンプ透過後の前記2つの多重光を偏光分離し、前
記信号光の直交する成分同士および前記励起光の直交す
る成分同士を合波して信号光と第1の励起光を分離し、
第2の励起光を直交する2つの偏光方向に分離し、第2
の励起光を前記信号光の偏光方向と直交する側の前記2
つのファイバ型光アンプに前記多重光と逆方向から入力
し、前記第1の励起光と共に該2つのファイバ型光アン
プの励起を行い、該ファイバ型光アンプを透過した第2
の励起光を前記信号光光路から分離することを特徴とす
る光増幅方法。
(4) Separate the signal light and excitation light into two orthogonal polarization directions, polarization multiplex the orthogonal polarization components of the separated signal light and the first excitation light, and combine the two multiplexed lights into two
the two multiplexed lights after passing through the fiber-type optical amplifiers are polarized and separated, and the orthogonal components of the signal light and the orthogonal components of the excitation light are combined. Separating the signal light and the first excitation light,
Separates the second excitation light into two orthogonal polarization directions, and
The excitation light of
The multiplexed light is input into two fiber-type optical amplifiers from the opposite direction to the multiplexed light, and the two fiber-type optical amplifiers are excited together with the first pumping light, and the second light that passes through the fiber-type optical amplifier is
An optical amplification method characterized in that the excitation light is separated from the signal light optical path.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5400164A (en) * 1993-09-10 1995-03-21 At&T Corp. Polarization-insensitive optical four-photon mixer
EP1124148A1 (en) * 1995-03-15 2001-08-16 Agilent Technologies, Inc. Apparatus for altering a light signal

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