JPH05100261A - 光フアイバ通信リンク用装置 - Google Patents
光フアイバ通信リンク用装置Info
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- JPH05100261A JPH05100261A JP4028109A JP2810992A JPH05100261A JP H05100261 A JPH05100261 A JP H05100261A JP 4028109 A JP4028109 A JP 4028109A JP 2810992 A JP2810992 A JP 2810992A JP H05100261 A JPH05100261 A JP H05100261A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光通信システムの中継器で使用さ
れる両方向の信号を増幅することのできる小型で構成の
簡単な光増幅器を提供することを目的とする。 【構成】 第１の波長の光エネルギを生成するためのポ
ンプレーザ102 と、第１のファイバセグメント18および
ポンプレーザ102 に光学的と結合され、ポンプレーザ10
2 からの第１の波長の光エネルギを第１のファイバセグ
メント18から入力される光エネルギと結合する光学カプ
ラ手段82と、予め決められた波長スペクトル内の光エネ
ルギを増幅するために光学カプラ手段82と第２の光ファ
イバセグメント20との間に光学的に接続されているドー
プされたファイバと114 とを具備していることを特徴と
する。
れる両方向の信号を増幅することのできる小型で構成の
簡単な光増幅器を提供することを目的とする。 【構成】 第１の波長の光エネルギを生成するためのポ
ンプレーザ102 と、第１のファイバセグメント18および
ポンプレーザ102 に光学的と結合され、ポンプレーザ10
2 からの第１の波長の光エネルギを第１のファイバセグ
メント18から入力される光エネルギと結合する光学カプ
ラ手段82と、予め決められた波長スペクトル内の光エネ
ルギを増幅するために光学カプラ手段82と第２の光ファ
イバセグメント20との間に光学的に接続されているドー
プされたファイバと114 とを具備していることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信システ
ムに関する。特に、本発明は光ファイバ通信システムの
光増幅装置に関する。
ムに関する。特に、本発明は光ファイバ通信システムの
光増幅装置に関する。
【０００２】本発明は、特定の実施例に関してここに記
載されているが、本発明がそれに限定されないことが理
解される。当業者およびここに示される技術にアクセス
する者は、これらの技術的範囲内の付加的な実施例を認
識するであろう。
載されているが、本発明がそれに限定されないことが理
解される。当業者およびここに示される技術にアクセス
する者は、これらの技術的範囲内の付加的な実施例を認
識するであろう。
【０００３】
【従来の技術】遠隔誘導システムにおいて、誘導される
運動体を有する通信は、制御装置と運動体間の光ファイ
バリンクによって行われる。通常、光ファイバはボビン
に巻付けられ、あるいは運動体の移動するときファイバ
の繰出しを可能にする別の手段によって固定される。第
１の波長の光搬送波は制御装置から運動体へ命令を運ぶ
ために使用され、運動体からのデータは第２の波長の搬
送波で搬送され、制御装置へファイバによって伝送され
る。それ故に２方向性通信は、反対方向の情報を伝送す
るための一対の波長で光エネルギの使用によって通常の
光ファイバシステムにおいて実行される。
運動体を有する通信は、制御装置と運動体間の光ファイ
バリンクによって行われる。通常、光ファイバはボビン
に巻付けられ、あるいは運動体の移動するときファイバ
の繰出しを可能にする別の手段によって固定される。第
１の波長の光搬送波は制御装置から運動体へ命令を運ぶ
ために使用され、運動体からのデータは第２の波長の搬
送波で搬送され、制御装置へファイバによって伝送され
る。それ故に２方向性通信は、反対方向の情報を伝送す
るための一対の波長で光エネルギの使用によって通常の
光ファイバシステムにおいて実行される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、接続ファ
イバによって誘導される信号の損失は、比較的長い光学
波長でのみ最小とされる。リンクに沿って反対方向に伝
播している光搬送波はチャンネル間の干渉（クロストー
ク）を阻止するように十分間隔があいている波長によっ
て分離されなければならないので、最小の信号損失の比
較的狭い波長スペクトル内にあるように両搬送波の波長
を選択することは通常不可能である。従って、通常の２
波長２方向性光ファイバ通信リンクの信号送信距離は、
ファイバリンクが最小の信号損失の波長スペクトル内で
動作することが可能な距離よりも小さい。
イバによって誘導される信号の損失は、比較的長い光学
波長でのみ最小とされる。リンクに沿って反対方向に伝
播している光搬送波はチャンネル間の干渉（クロストー
ク）を阻止するように十分間隔があいている波長によっ
て分離されなければならないので、最小の信号損失の比
較的狭い波長スペクトル内にあるように両搬送波の波長
を選択することは通常不可能である。従って、通常の２
波長２方向性光ファイバ通信リンクの信号送信距離は、
ファイバリンクが最小の信号損失の波長スペクトル内で
動作することが可能な距離よりも小さい。
【０００５】ファイバによる信号損失は、長距離システ
ムにおいて中間増幅を必要とする。通常の２波長システ
ムにおいて、複雑で高価な光中継器が信号増幅に使用さ
れる。光中継器は、最初に光エネルギによって運ばれる
信号を電気領域に戻す変換を行う。次にこれらの電気信
号は、別に分離して生成される光搬送波に重畳される。
加えて、光中継器は、これらの回路が長距離光ファイバ
リンクの複数の位置に含まれることを必要とするのでシ
ステム設計を複雑にする。
ムにおいて中間増幅を必要とする。通常の２波長システ
ムにおいて、複雑で高価な光中継器が信号増幅に使用さ
れる。光中継器は、最初に光エネルギによって運ばれる
信号を電気領域に戻す変換を行う。次にこれらの電気信
号は、別に分離して生成される光搬送波に重畳される。
加えて、光中継器は、これらの回路が長距離光ファイバ
リンクの複数の位置に含まれることを必要とするのでシ
ステム設計を複雑にする。
【０００６】長距離光ファイバリンクに使用するのに適
当である光学増幅器の技術が必要であり、増幅器は最小
のファイバによる信号損失の光学スペクトルにわたって
動作する。
当である光学増幅器の技術が必要であり、増幅器は最小
のファイバによる信号損失の光学スペクトルにわたって
動作する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】光ファイバ通信リンクの
使用に適当な２方向性光学増幅器の技術は、本発明の光
ファイバ増幅器によって提供とされる。この発明の増幅
器は第１および第２の光ファイバセグメント間に接続さ
れることが好ましく、第１の波長の光エネルギを生成す
るためのポンプレーザを含む。第１のファイバセグメン
トおよびポンプレーザを有する光通信において、光学カ
プラは、ポンプレーザの光学出力を第１のファイバセグ
メントを通って伝播している光エネルギと結合させる。
本発明の増幅器はドープされた光ファイバをさらに含
み、通過する予め決められた波長スペクトル内の光エネ
ルギを増幅するために光学カプラと第２の光ファイバセ
グメントの間に光学的に接続される。この発明の増幅器
は、光信号の強度を増加するために光ファイバ通信リン
ク内で使用されることが有効的である。
使用に適当な２方向性光学増幅器の技術は、本発明の光
ファイバ増幅器によって提供とされる。この発明の増幅
器は第１および第２の光ファイバセグメント間に接続さ
れることが好ましく、第１の波長の光エネルギを生成す
るためのポンプレーザを含む。第１のファイバセグメン
トおよびポンプレーザを有する光通信において、光学カ
プラは、ポンプレーザの光学出力を第１のファイバセグ
メントを通って伝播している光エネルギと結合させる。
本発明の増幅器はドープされた光ファイバをさらに含
み、通過する予め決められた波長スペクトル内の光エネ
ルギを増幅するために光学カプラと第２の光ファイバセ
グメントの間に光学的に接続される。この発明の増幅器
は、光信号の強度を増加するために光ファイバ通信リン
ク内で使用されることが有効的である。
【０００８】
【実施例】本発明の光ファイバ増幅器12を利用している
単一波長２方向性光ファイバ通信リンク10は、図１のブ
ロック図に示される。リンク10は、本発明の光ファイバ
増幅器12を含む。増幅器12は運動体サブシステム14と制
御装置サブシステム15の間の長距離通信を促進するよう
に作用し、第１および第２の光ファイバセグメント18お
よび20の間に接続される。ファイバセグメント18および
20は、それぞれの方向に波長Ｗを中心とする光搬送波を
送信する。この波長は、セグメント18および20によって
誘導される光信号の損失が最小である波長が好ましい。
第１の周波数スペクトル内のこれらの反対方向に通過す
る光搬送波により搬送される信号は、運動体14から制御
装置16へ送られ、搬送波信号は適当に分離され実質的に
重複しない第２の周波数スペクトル内で逆方向に送られ
る。通信リンク10が一対の反対方向に進行する変調され
た光搬送波を提供する方法はこの増幅器12の論議を明ら
かにするために以下に記載される。
単一波長２方向性光ファイバ通信リンク10は、図１のブ
ロック図に示される。リンク10は、本発明の光ファイバ
増幅器12を含む。増幅器12は運動体サブシステム14と制
御装置サブシステム15の間の長距離通信を促進するよう
に作用し、第１および第２の光ファイバセグメント18お
よび20の間に接続される。ファイバセグメント18および
20は、それぞれの方向に波長Ｗを中心とする光搬送波を
送信する。この波長は、セグメント18および20によって
誘導される光信号の損失が最小である波長が好ましい。
第１の周波数スペクトル内のこれらの反対方向に通過す
る光搬送波により搬送される信号は、運動体14から制御
装置16へ送られ、搬送波信号は適当に分離され実質的に
重複しない第２の周波数スペクトル内で逆方向に送られ
る。通信リンク10が一対の反対方向に進行する変調され
た光搬送波を提供する方法はこの増幅器12の論議を明ら
かにするために以下に記載される。
【０００９】図１に示されるように、第１のボビン24は
第１の光学ファイバセグメント18の一端部に接続され、
第１の光ファイバ接続器によって運動体サブシステム14
に接続される。光ファイバセグメント18は最初にボビン
24に巻付けられ、運動体14が制御装置16から移動すると
き繰出される。コネクタ26は、ボビン24と光ファイバ方
向性カプラ28の間で光エネルギを移動させる。ファイバ
カプラ28は第１、第２および第３のポート30,32,34を有
し、第２と第３のポート32および34の間に第１のポート
30から入力された光パワーを分けるようにそれぞれ配置
される。市販の光ファイバカプラにおいて、第２のポー
トの光学エネルギは、第３のポートに達する光エネルギ
に対して約６０乃至７０ｄＢ減衰される。
第１の光学ファイバセグメント18の一端部に接続され、
第１の光ファイバ接続器によって運動体サブシステム14
に接続される。光ファイバセグメント18は最初にボビン
24に巻付けられ、運動体14が制御装置16から移動すると
き繰出される。コネクタ26は、ボビン24と光ファイバ方
向性カプラ28の間で光エネルギを移動させる。ファイバ
カプラ28は第１、第２および第３のポート30,32,34を有
し、第２と第３のポート32および34の間に第１のポート
30から入力された光パワーを分けるようにそれぞれ配置
される。市販の光ファイバカプラにおいて、第２のポー
トの光学エネルギは、第３のポートに達する光エネルギ
に対して約６０乃至７０ｄＢ減衰される。
【００１０】第２の光ファイバセグメント20は第２のボ
ビン38に光学的に接続され、ボビン38は第２の光ファイ
バコネクタ42を通り制御装置光ファイバ方向性カプラ40
に接続される。再び、第２の光ファイバセグメント20は
最初にボビン38に巻付けられ、制御装置16から移動する
運動体14から繰出される。コネクタ42は、ボビン38とカ
プラ40の間に光学エネルギを伝送させる。カプラ40はカ
プラ38と実質的に等しく、それぞれ第１、第２および第
３のポート44,46 および48を有する。第１のポート44に
入力される光パワーは、第２と第３のポート46および48
の間で分けられる。 第１および第２の送信部分52およ
び54は、運動体サブシステム14および制御装置16内にそ
れぞれ配置される。第１の送信部分52はダウンリンクマ
ルチプレクサ56、送信変調器58およびレーザダイオード
送信機60を含む。マルチプレクサ56は、多重チャンネル
データバス62から入力し、変調器58へ多重化された電気
信号を出力する。変調器58はマルチプレクサ56からのデ
ータ流に応じた既知の周波数のデジタル波形を生成する
ための回路構成を含む。例えば、マルチプレクサ56から
の１００Ｍｂ／ｓのデータ率を４ＧＨｚの周波数を有す
るデジタル波形に変えることが所望される。この例にお
いて、デジタル波形は第１の周波数スペクトル（例え
ば、３．８ＭＨｚ乃至４．２ＧＨｚ）にわたって４ＧＨ
ｚアナログ信号を周波数変調することによって変調器58
によって合成される。変調器58からのデジタル波形は、
ファイバによる信号の損失の最小の波長Ｗを中心とする
光搬送波の波長を変調するために使用され、レーザダイ
オード送信機60内のレーザダイオードあるいは発光ダイ
オードによって生成される。図１において、送信機60は
１５５０ｎｍの波長Ｗで動作するＩｎＧａＡｓＰレーザ
ダイオードを含む。変調された光搬送波は、ファイバカ
プラ28を介し、第１の光ファイバセグメント18に入射さ
れる。この方法において、第１の周波数スペクトルに制
限されるアナログあるいはデジタルダウンリンク信号Ｄ
は、波長Ｗの光搬送波を変調することによって運動体サ
ブシステム14から制御装置サブシステム16に送信され
る。
ビン38に光学的に接続され、ボビン38は第２の光ファイ
バコネクタ42を通り制御装置光ファイバ方向性カプラ40
に接続される。再び、第２の光ファイバセグメント20は
最初にボビン38に巻付けられ、制御装置16から移動する
運動体14から繰出される。コネクタ42は、ボビン38とカ
プラ40の間に光学エネルギを伝送させる。カプラ40はカ
プラ38と実質的に等しく、それぞれ第１、第２および第
３のポート44,46 および48を有する。第１のポート44に
入力される光パワーは、第２と第３のポート46および48
の間で分けられる。 第１および第２の送信部分52およ
び54は、運動体サブシステム14および制御装置16内にそ
れぞれ配置される。第１の送信部分52はダウンリンクマ
ルチプレクサ56、送信変調器58およびレーザダイオード
送信機60を含む。マルチプレクサ56は、多重チャンネル
データバス62から入力し、変調器58へ多重化された電気
信号を出力する。変調器58はマルチプレクサ56からのデ
ータ流に応じた既知の周波数のデジタル波形を生成する
ための回路構成を含む。例えば、マルチプレクサ56から
の１００Ｍｂ／ｓのデータ率を４ＧＨｚの周波数を有す
るデジタル波形に変えることが所望される。この例にお
いて、デジタル波形は第１の周波数スペクトル（例え
ば、３．８ＭＨｚ乃至４．２ＧＨｚ）にわたって４ＧＨ
ｚアナログ信号を周波数変調することによって変調器58
によって合成される。変調器58からのデジタル波形は、
ファイバによる信号の損失の最小の波長Ｗを中心とする
光搬送波の波長を変調するために使用され、レーザダイ
オード送信機60内のレーザダイオードあるいは発光ダイ
オードによって生成される。図１において、送信機60は
１５５０ｎｍの波長Ｗで動作するＩｎＧａＡｓＰレーザ
ダイオードを含む。変調された光搬送波は、ファイバカ
プラ28を介し、第１の光ファイバセグメント18に入射さ
れる。この方法において、第１の周波数スペクトルに制
限されるアナログあるいはデジタルダウンリンク信号Ｄ
は、波長Ｗの光搬送波を変調することによって運動体サ
ブシステム14から制御装置サブシステム16に送信され
る。
【００１１】同様に、第２の送信部分54は制御装置アッ
プリンクマルチプレクサ66、制御装置送信変調器68およ
び制御装置レーザダイオード送信機70を含む。再び、マ
ルチプレクサ66は多重チャンネルデータバスから入力
し、変調器68に68に多重電気信号を出力する。変調器68
は、マルチプレクサ66からのデータ流に応じた既知の周
波数のデジタル波形を生成するための回路構造を含む。
例えば、マルチプレクサ66からの１Ｍｂ／ｓのデータ率
を１ＧＨｚの周波数を有するデジタル波形に変換するこ
とが望ましい。この例において、デジタル波形は第２の
周波数スペクトル（例えば、８００ＭＨｚ乃至１．２Ｇ
Ｈｚ）にわたって１ＧＨｚアナログを周波数変調する変
調器68によって合成される。変調器68からのデジタル波
形は、光搬送波の波長を変調するために使用され、その
搬送波は波長Ｗを中心とし、レーザダイオード送信機70
内のレーザダイオードあるいは発光ダイオードによって
生成される。従って、送信機70はさらに１５５０ｎｍの
波長で動作するＩｎＧａＡｓＰレーザダイオードを含
む。変調された光搬送波は、ファイバカプラ40を介し、
第２の光ファイバセグメント20に入射される。このよう
にして、第１の周波数スペクトルと異なる第２の周波数
スペクトルに制限されたアナログあるいはデジタルアッ
プリンク信号Ｕは、波長Ｗの光搬送波を変調することに
よって制御装置サブシステム16から運動体サブシステム
14に送信される。
プリンクマルチプレクサ66、制御装置送信変調器68およ
び制御装置レーザダイオード送信機70を含む。再び、マ
ルチプレクサ66は多重チャンネルデータバスから入力
し、変調器68に68に多重電気信号を出力する。変調器68
は、マルチプレクサ66からのデータ流に応じた既知の周
波数のデジタル波形を生成するための回路構造を含む。
例えば、マルチプレクサ66からの１Ｍｂ／ｓのデータ率
を１ＧＨｚの周波数を有するデジタル波形に変換するこ
とが望ましい。この例において、デジタル波形は第２の
周波数スペクトル（例えば、８００ＭＨｚ乃至１．２Ｇ
Ｈｚ）にわたって１ＧＨｚアナログを周波数変調する変
調器68によって合成される。変調器68からのデジタル波
形は、光搬送波の波長を変調するために使用され、その
搬送波は波長Ｗを中心とし、レーザダイオード送信機70
内のレーザダイオードあるいは発光ダイオードによって
生成される。従って、送信機70はさらに１５５０ｎｍの
波長で動作するＩｎＧａＡｓＰレーザダイオードを含
む。変調された光搬送波は、ファイバカプラ40を介し、
第２の光ファイバセグメント20に入射される。このよう
にして、第１の周波数スペクトルと異なる第２の周波数
スペクトルに制限されたアナログあるいはデジタルアッ
プリンク信号Ｕは、波長Ｗの光搬送波を変調することに
よって制御装置サブシステム16から運動体サブシステム
14に送信される。
【００１２】図２は、本発明の光ファイバ増幅器12の側
面図である。以下に記載されるように、増幅器12は希土
類酸化物イオンドープされたコアを有する光ファイバを
含む。ドープファイバはそれに結合されたポンプレーザ
からの光学エネルギによって励起される場合、運動体14
と制御装置16の間の両方向に伝播している変調された光
搬送波を増幅するように作用する。図２に示されるよう
に、増幅器12はモールド樹脂あるいは金属シェル80内に
収容され、通常サービスループと呼ばれ、第１および第
２の光ファイバセグメント18および20の間に接続され
る。シェル80は、通常、増幅器12内に含まれる部品を物
理的に支持する充填材料を含む。第１および第２のファ
イバセグメント18および20は、シェル80内に含まれる第
３および第４の光ファイバセグメント74および76に接続
される。これらの接続は、通常のファイバ補強体78によ
って補足されることが好ましい。
面図である。以下に記載されるように、増幅器12は希土
類酸化物イオンドープされたコアを有する光ファイバを
含む。ドープファイバはそれに結合されたポンプレーザ
からの光学エネルギによって励起される場合、運動体14
と制御装置16の間の両方向に伝播している変調された光
搬送波を増幅するように作用する。図２に示されるよう
に、増幅器12はモールド樹脂あるいは金属シェル80内に
収容され、通常サービスループと呼ばれ、第１および第
２の光ファイバセグメント18および20の間に接続され
る。シェル80は、通常、増幅器12内に含まれる部品を物
理的に支持する充填材料を含む。第１および第２のファ
イバセグメント18および20は、シェル80内に含まれる第
３および第４の光ファイバセグメント74および76に接続
される。これらの接続は、通常のファイバ補強体78によ
って補足されることが好ましい。
【００１３】運動体14および制御装置16から変調された
光搬送波は、第３および第４のファイバセグメント74お
よび76を介して第１および第２の第３のポート波長選択
式光学カプラ82および84に与えられる。第１のカプラ82
は第１、第２および第３のポート86,88 および90を含
む。同様に、第２のカプラ84は第１、第２および第３の
ポート92,94 および96のセットを有する。第１および第
２の光学カプラ82および84の第２のポート88および94
は、通常、第５および第６の光ファイバセグメント98お
よび100 によって第１および第２のポンプレーザ102 お
よび104 に接続されている。図２の実施例において、ポ
ンプレーザ102 および104 は９８０あるいは１４８０ｎ
ｍの両方で動作する市販のレーザダイオードによって構
成され、＋１０ｄｂｍの光出力パワーの供給が可能であ
る。これらの波長は、信号増幅のためのエネルギ反転を
生成するように動作する希土類酸化物イオンドーパント
の吸収帯域内にある。ポンプレーザ102 および104 は第
１および第２のレーザドライバー106 および108 によっ
て供給される電流によって駆動される。各ドライバー10
6 および108 はバッテリーによって給電され、ポンプレ
ーザ102 および104 を励起するための電流を生成するの
に適当な回路構成を含む。
光搬送波は、第３および第４のファイバセグメント74お
よび76を介して第１および第２の第３のポート波長選択
式光学カプラ82および84に与えられる。第１のカプラ82
は第１、第２および第３のポート86,88 および90を含
む。同様に、第２のカプラ84は第１、第２および第３の
ポート92,94 および96のセットを有する。第１および第
２の光学カプラ82および84の第２のポート88および94
は、通常、第５および第６の光ファイバセグメント98お
よび100 によって第１および第２のポンプレーザ102 お
よび104 に接続されている。図２の実施例において、ポ
ンプレーザ102 および104 は９８０あるいは１４８０ｎ
ｍの両方で動作する市販のレーザダイオードによって構
成され、＋１０ｄｂｍの光出力パワーの供給が可能であ
る。これらの波長は、信号増幅のためのエネルギ反転を
生成するように動作する希土類酸化物イオンドーパント
の吸収帯域内にある。ポンプレーザ102 および104 は第
１および第２のレーザドライバー106 および108 によっ
て供給される電流によって駆動される。各ドライバー10
6 および108 はバッテリーによって給電され、ポンプレ
ーザ102 および104 を励起するための電流を生成するの
に適当な回路構成を含む。
【００１４】第１および第２のカプラの第３のポート90
および96は、第１および第２の光ファイバ結合セグメン
ト110 および112 に接続される。これらの結合セグメン
トは、ドープファイバ増幅セグメント114 を第３のカプ
ラポート90および96と光学的に結合するように配置され
ている。図２の実施例において、ドープファイバセグメ
ント114は光ファイバから形成され、そのコアは５０乃
至１，０００ｐｐｍの範囲の適当な濃度のエルビウム
（Ｅｒ）イオンによってドープされている。このような
濃度は刺激された放射によって増幅を促進することが知
られている。
および96は、第１および第２の光ファイバ結合セグメン
ト110 および112 に接続される。これらの結合セグメン
トは、ドープファイバ増幅セグメント114 を第３のカプ
ラポート90および96と光学的に結合するように配置され
ている。図２の実施例において、ドープファイバセグメ
ント114は光ファイバから形成され、そのコアは５０乃
至１，０００ｐｐｍの範囲の適当な濃度のエルビウム
（Ｅｒ）イオンによってドープされている。このような
濃度は刺激された放射によって増幅を促進することが知
られている。
【００１５】カプラ82および84を介するポンプレーザ10
2 および104 からドープファイバ114 に導かれた光エネ
ルギは、ドープされたコア内のエルビウムイオンを励起
された状態にする。実施例において、ドープファイバは
エルビウム以外の、例えばネオジム（Ｎｄ）等のドーパ
ントを含んでもよく、ポンプレーザ102 および104 は同
様のイオン励起を誘導するように適合される。ドープフ
ァイバ114 を通る運動体14および制御装置16からの変調
された光搬送波の伝播中、エネルギは励起された状態で
エルビウムイオンから信号搬送波の波長の電磁界に転送
される。この方法において、本発明の増幅器12は第１お
よび第２の光ファイバセグメント18および20の間の両方
向に伝播する光エネルギを増幅する。
2 および104 からドープファイバ114 に導かれた光エネ
ルギは、ドープされたコア内のエルビウムイオンを励起
された状態にする。実施例において、ドープファイバは
エルビウム以外の、例えばネオジム（Ｎｄ）等のドーパ
ントを含んでもよく、ポンプレーザ102 および104 は同
様のイオン励起を誘導するように適合される。ドープフ
ァイバ114 を通る運動体14および制御装置16からの変調
された光搬送波の伝播中、エネルギは励起された状態で
エルビウムイオンから信号搬送波の波長の電磁界に転送
される。この方法において、本発明の増幅器12は第１お
よび第２の光ファイバセグメント18および20の間の両方
向に伝播する光エネルギを増幅する。
【００１６】ドープファイバ114 の最適の長さは光学的
増幅の所望な度合いにより決定され、ポンプレーザ102
および104 とファイバ114 のコア領域の希土類酸化物の
ドーピングレベルによって与えられる光学パワーの関数
として変化する。例えば、ポンプレーザ102 および104
からの前記ドーピング濃度および＋１０ｄｂｍの光学出
力を仮定すると、ドープファイバ114 の長さは、通常、
１０乃至１５メートルの間で選択される。図１におい
て、ここに記載される周波数分割多重送信方式における
アップリンクおよびダウンリンク信号の両方が最小のフ
ァイバによる信号の損失の波長Ｗを中心とした光搬送波
を介し送信されるため、ドープファイバ114 は比較的狭
い波長帯域の光増幅を効果的にするように設計される。
それにもかかわらず、アップリンクおよびダウンリンク
信号の間の分離性を高めるために、異なる波長の光搬送
波を介して各信号を送信することが望ましい。このよう
な２波長システムの光搬送波は、ファイバによる信号の
損失が低い波長スペクトル内から選択されることが好ま
しい。例えば、ここに記載される増幅器12の実施例は、
１５４０および１５６０ｎｍの波長を有する反対方向の
光搬送波を利用している通信リンクに適している。
増幅の所望な度合いにより決定され、ポンプレーザ102
および104 とファイバ114 のコア領域の希土類酸化物の
ドーピングレベルによって与えられる光学パワーの関数
として変化する。例えば、ポンプレーザ102 および104
からの前記ドーピング濃度および＋１０ｄｂｍの光学出
力を仮定すると、ドープファイバ114 の長さは、通常、
１０乃至１５メートルの間で選択される。図１におい
て、ここに記載される周波数分割多重送信方式における
アップリンクおよびダウンリンク信号の両方が最小のフ
ァイバによる信号の損失の波長Ｗを中心とした光搬送波
を介し送信されるため、ドープファイバ114 は比較的狭
い波長帯域の光増幅を効果的にするように設計される。
それにもかかわらず、アップリンクおよびダウンリンク
信号の間の分離性を高めるために、異なる波長の光搬送
波を介して各信号を送信することが望ましい。このよう
な２波長システムの光搬送波は、ファイバによる信号の
損失が低い波長スペクトル内から選択されることが好ま
しい。例えば、ここに記載される増幅器12の実施例は、
１５４０および１５６０ｎｍの波長を有する反対方向の
光搬送波を利用している通信リンクに適している。
【００１７】通信リンク10の残りの部分は図１を参照し
て説明される。第１および第２の受信部分122 および12
4 は、運動体サブシステム14および制御装置サブシステ
ム16内にそれぞれ配置される。第１の受信部分122 は、
増幅器12に実質的に等しい第１の受信光学前置増幅器12
8 を含む。前置増幅器128 は光学カプラ28から導かれる
光学アップリンク信号を増幅する。第１の光受信器130
は入射光波形に応じて電気信号を生成するための光検出
器を含み前置増幅器128に結合される。光検出器からの
電気信号は、次に第２の周波数スペクトル内にパスバン
ドを有し、第１の周波数スペクトルを含むストップバン
ドを有する第１のフィルタ回路132 に導かれる。受信器
130 および結合したフィルタ132 は、光搬送波からのア
ップリンク信号Ｕを再生し、第２の周波数スペクトルの
外側のスペクトル成分を有するダウンリンク信号Ｄを含
んでいる信号を抑制するように設計されている。再生さ
れたアップリンク信号Ｕはデマルチプレクサ134 を通
り、運動体データバス136 に供給される。
て説明される。第１および第２の受信部分122 および12
4 は、運動体サブシステム14および制御装置サブシステ
ム16内にそれぞれ配置される。第１の受信部分122 は、
増幅器12に実質的に等しい第１の受信光学前置増幅器12
8 を含む。前置増幅器128 は光学カプラ28から導かれる
光学アップリンク信号を増幅する。第１の光受信器130
は入射光波形に応じて電気信号を生成するための光検出
器を含み前置増幅器128に結合される。光検出器からの
電気信号は、次に第２の周波数スペクトル内にパスバン
ドを有し、第１の周波数スペクトルを含むストップバン
ドを有する第１のフィルタ回路132 に導かれる。受信器
130 および結合したフィルタ132 は、光搬送波からのア
ップリンク信号Ｕを再生し、第２の周波数スペクトルの
外側のスペクトル成分を有するダウンリンク信号Ｄを含
んでいる信号を抑制するように設計されている。再生さ
れたアップリンク信号Ｕはデマルチプレクサ134 を通
り、運動体データバス136 に供給される。
【００１８】制御装置16内の第２の受信部分124 は、同
様に構成される。特に、第２の受信部分124 は、増幅器
12に実質的に等しい第２の受信光学前置増幅器138 を含
む。前置増幅器138 は、光学カプラ40から導かれた光学
ダウンリンク信号を増幅する。第２の光学受信器140 は
前置増幅器138 に結合され、増幅された光学アップリン
ク信号に応じて電気信号を生成するための光検出器を含
む。光検出器からの電気信号は、次に第１の周波数スペ
クトル内にパスバンドを有し、第２の周波数スペクトル
を含むストップバンドを有する第２のフィルタ回路142
に導かれる。受信器138 およびフィルタ142 は光搬送波
からダウンリンク信号Ｄを再生し、第１の周波数スペク
トルの外側のスペクトル成分を有するアップリング信号
Ｕを含んでいる信号を抑制するように設計される。次
に、再生されたダウンリンク信号は、デマルチプレクサ
144 によって構成成分に分けられ、それに結合される制
御装置データバス146 に送られる。
様に構成される。特に、第２の受信部分124 は、増幅器
12に実質的に等しい第２の受信光学前置増幅器138 を含
む。前置増幅器138 は、光学カプラ40から導かれた光学
ダウンリンク信号を増幅する。第２の光学受信器140 は
前置増幅器138 に結合され、増幅された光学アップリン
ク信号に応じて電気信号を生成するための光検出器を含
む。光検出器からの電気信号は、次に第１の周波数スペ
クトル内にパスバンドを有し、第２の周波数スペクトル
を含むストップバンドを有する第２のフィルタ回路142
に導かれる。受信器138 およびフィルタ142 は光搬送波
からダウンリンク信号Ｄを再生し、第１の周波数スペク
トルの外側のスペクトル成分を有するアップリング信号
Ｕを含んでいる信号を抑制するように設計される。次
に、再生されたダウンリンク信号は、デマルチプレクサ
144 によって構成成分に分けられ、それに結合される制
御装置データバス146 に送られる。
【００１９】図３は、周波数の関数であるアップリンク
信号Ｕおよびダウンリンク信号Ｄのスペクトルパワー密
度を表す。上記のように、アップリンクおよびダウンリ
ンク信号は、比較的大きいデータ率の差を有する２つの
デジタルチャンネルに符号化される。アップリンクおよ
びダウンリンク信号の各周波数スペクトルは部分的に重
複されるが、そのパワー密度分布はよく分離されている
ことが図３から明らかにされる。結果として、バンドパ
スフィルタは受信機130 および140 でアップリンク信号
およびダウンリンク信号の所望の部分をろ波するために
利用される。このパワー密度の分離は、アップリンクＵ
およびダウンリンクＤ信号が信号のクロストークを生ず
ることなしに共通の波長で中心の光搬送波によって増幅
器12を通り送信されることを可能にする。
信号Ｕおよびダウンリンク信号Ｄのスペクトルパワー密
度を表す。上記のように、アップリンクおよびダウンリ
ンク信号は、比較的大きいデータ率の差を有する２つの
デジタルチャンネルに符号化される。アップリンクおよ
びダウンリンク信号の各周波数スペクトルは部分的に重
複されるが、そのパワー密度分布はよく分離されている
ことが図３から明らかにされる。結果として、バンドパ
スフィルタは受信機130 および140 でアップリンク信号
およびダウンリンク信号の所望の部分をろ波するために
利用される。このパワー密度の分離は、アップリンクＵ
およびダウンリンクＤ信号が信号のクロストークを生ず
ることなしに共通の波長で中心の光搬送波によって増幅
器12を通り送信されることを可能にする。
【００２０】さらに、付加的な通信チャンネルがシステ
ム10に加えられることは便利である。例えば図３に示さ
れるように、２ＧＨｚを中心とする１．８ＧＨｚから
２．２ＧＨｚにわたる第２のアップリンクチャンネル
（信号）Ｕ'は、アップリンクＵあるいはダウンリンク
Ｄ周波数バンドの信号と干渉することなしにシステム10
に加えられる。この付加は、制御装置受信部分124 内に
含まれるフィルタ142 のパスバンドが２．２ＧＨｚまで
広げられ、ストップバンドが２．２ＧＨｚで十分に阻止
を示すことを単に必要とするだけである。
ム10に加えられることは便利である。例えば図３に示さ
れるように、２ＧＨｚを中心とする１．８ＧＨｚから
２．２ＧＨｚにわたる第２のアップリンクチャンネル
（信号）Ｕ'は、アップリンクＵあるいはダウンリンク
Ｄ周波数バンドの信号と干渉することなしにシステム10
に加えられる。この付加は、制御装置受信部分124 内に
含まれるフィルタ142 のパスバンドが２．２ＧＨｚまで
広げられ、ストップバンドが２．２ＧＨｚで十分に阻止
を示すことを単に必要とするだけである。
【００２１】本発明は、特定の実施例に関してここに記
載されたが、それに限定されないことを理解すべきであ
る。この発明の技術は、当業者によってこれらの範囲内
で変更が行われることができる。例えば、この増幅器は
一対のポンプレーザを使用している構造に限定されな
い。優れた増幅特性はこのような構成から得られるが、
本発明の別の実施例は単一のポンプレーザのみを含む。
同様に、エルビウム（Ｅｒ）と異なるドーパントが、本
発明の別の実施例においてドープファイバのコアに含ま
れる。さらに、本発明の増幅器は図１に示される２方向
性通信リンクに含まれることに限定されない。当業者
は、有用性のある本発明によって有効とされる光学的増
幅における付加的な応用を認識するであろう。
載されたが、それに限定されないことを理解すべきであ
る。この発明の技術は、当業者によってこれらの範囲内
で変更が行われることができる。例えば、この増幅器は
一対のポンプレーザを使用している構造に限定されな
い。優れた増幅特性はこのような構成から得られるが、
本発明の別の実施例は単一のポンプレーザのみを含む。
同様に、エルビウム（Ｅｒ）と異なるドーパントが、本
発明の別の実施例においてドープファイバのコアに含ま
れる。さらに、本発明の増幅器は図１に示される２方向
性通信リンクに含まれることに限定されない。当業者
は、有用性のある本発明によって有効とされる光学的増
幅における付加的な応用を認識するであろう。
【図１】本発明の光ファイバ増幅器を利用している単一
波長２方向性光ファイバ通信リンクのブロック図。
波長２方向性光ファイバ通信リンクのブロック図。
【図２】本発明の光ファイバ増幅器の露出された側面
図。
図。
【図３】周波数の関数であるアップリンク信号Ｕおよび
ダウンリンク信号Ｄのスペクトルパワー密度特性図。
ダウンリンク信号Ｄのスペクトルパワー密度特性図。
10…通信リンク、12…光ファイバ、18,20 …光ファイバ
セグメント、82…光学カプラ、102 …ポンプレーザ、11
4 …ドープ光ファイバ。
セグメント、82…光学カプラ、102 …ポンプレーザ、11
4 …ドープ光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｚ 8934−4Ｍ Ｈ０４Ｂ 10/16 10/20 8934−4Ｍ Ｈ０１Ｓ 3/094 Ｓ 8426−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｊ 8426−5Ｋ Ｎ (72)発明者 ロナルド・ビー・チエスラー アメリカ合衆国、カリフオルニア州 91364、ウツドランド・ヒルズ、メデイ ナ・ロード 5272 (72)発明者 グレゴリー・エル・タンゴナン アメリカ合衆国、カリフオルニア州 93035、オクスナード、サンタ・ロサ・ド ライブ 141
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の波長の光エネルギを生成するため
のポンプレーザ手段と、 第１のファイバセグメントおよびポンプレーザ手段に光
学的に結合され、ポンプレーザ手段からの第１の波長の
光エネルギを第１のファイバセグメントから入力される
光エネルギと結合する光学カプラ手段と、 予め決められた波長スペクトル内の光エネルギを増幅す
るために前記光学カプラ手段と前記第２の光ファイバセ
グメントの間に光学的に接続されているドープされたフ
ァイバ手段とを具備していることを特徴とする第１およ
び第２の光ファイバセグメント間に接続される光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項２】 前記ドープファイバ手段が第１および第
２の端部およびドープされたコアを有する光ファイバを
含む請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 前記ドープされたコアがエルビウムイオ
ンを含む請求項２記載の増幅器。 - 【請求項４】 前記予め決められた波長スペクトルが約
１５００から１５５０ｎｍにわたる請求項３記載の増幅
器。 - 【請求項５】 第１の波長の光エネルギを生成するため
の第１のポンプレーザ手段と、 第１の波長の光エネルギを生成するための第２のポンプ
レーザ手段と、 前記第１のポンプレーザ手段によって生成される光エネ
ルギを第１のファイバセグメントから入力される光エネ
ルギと結合するための第１の波長選択式光カプラ手段
と、 前記第２のポンプレーザ手段によって生成される光エネ
ルギを第２のファイバセグメントから入力される光エネ
ルギと結合するための第２の波長選択式光カプラ手段
と、 予め決められた波長スペクトル内の第１および第２のフ
ァイバセグメントからの光エネルギを増幅するために前
記第１および第２の波長選択式光カプラ手段の間に光学
的に接続されているドープされたファイバ手段とを具備
している第１および第２の光ファイバセグメント間に接
続される光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記ドープされたファイバ手段は、第１
および第２の端部およびドープされたコアを有する光フ
ァイバを含んでいる請求項５記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記ドープされたコアがエルビウムイオ
ンを含む請求項６記載の増幅器。 - 【請求項８】 第１および第２のファイバセグメントを
含んでいる第１および第２の端部を有する光ファイバ
と、 第１の搬送波に第１のスペクトルパワー密度分布を有す
る第１の変調信号を印加するための手段を備えている前
記ファイバの第１の端部に第１の波長の第１の光搬送波
を入射する前記第１の入射手段と、 前記第１のパワー密度から実質的に分離される第２のパ
ワー密度の分布を有する第１の変調信号を印加するため
の手段を備えている前記ファイバの第２の端部に前記第
１の波長の第２の光搬送波を入射する第２の入射手段
と、 前記第１の光搬送波から前記第１の変調信号を抽出する
ための前記ファイバの第２の端部に結合された第１の受
信手段と、 前記第２の光搬送波から前記第２の変調信号を抽出する
ための前記ファイバの第１の端部に結合された第２の受
信手段と、 前記第１および第２の光ファイバセグメントの間に接続
されている光ファイバ増幅器とを具備し、この光ファイ
バ増幅器が、 第２の波長の光エネルギを生成するためのポンプレーザ
手段と、 前記第２の波長の光エネルギを前記第１のファイバセグ
メントから入力される第１の波長の光エネルギに結合す
るために前記第１のファイバセグメントおよび前記ポン
プレーザ手段に光学的に結合された波長選択光学カプラ
手段と、 前記第１の波長を含む予め決められた波長スペクトル内
の前記第１および第２のファイバセグメントからの光エ
ネルギを増幅するために前記光学カプラ手段と前記第２
の光ファイバセグメントの間に光学的に接続されている
ドープされたファイバ手段とを具備している２方向性通
信リンク。 - 【請求項９】 前記第１の入射手段は、前記第１および
第２のパワー分布から実質的に分離されている第３のス
ペクトルパワー分布を有する第３の変調信号で前記第１
の搬送波を変調する手段をさらに含み、前記受信手段が
前記第１の光搬送波から前記第３の変調信号を抽出する
手段をさらに具備している請求項８記載の通信リンク。 - 【請求項１０】 運動体と、制御装置と、および第１お
よび第２のセグメントを有する光ファイバとを具備して
いるファイバ繰出しシステムにおいて、 前記光ファイバの第１の端部を前記運動体に結合するた
めのボビン手段と、 前記ファイバに第１の波長の第１の光搬送波を入射する
ための前記運動体内に含まれ、前記第１の搬送波を第１
のスペクトルパワー分布を有する第１の変調信号で変調
する手段を含んでいる第１の入射手段と、 前記ファイバの第２の端部に前記第１の波長の第２の光
搬送波を入射するための前記制御装置内に含まれる前記
第１のスペクトルパワー分布から実質的に分離される第
２のスペクトルパワー分布を有する第２の変調信号で前
記第２の搬送波を変調する第２の入射手段と、 前記第１の光搬送波から前記第１の変調信号を抽出する
前記運動体内に含まれる第１の受信手段と、 前記第２の光搬送波から前記第２の変調信号を抽出する
ために前記制御装置内に含まれる第２の受信手段と、 前記第１および第２の光ファイバセグメントの間に接続
される光ファイバ増幅器とを具備し、この光ファイバ増
幅器が、 第２の波長の光エネルギを生成するためのポンプレーザ
手段と、 第２の波長の前記光エネルギを前記第１のファイバセグ
メントから入力される第１の波長の光エネルギと結合す
るために前記第１のファイバセグメントおよび前記ポン
プレーザ手段に光学的に結合される波長選択式光学カプ
ラ手段と、 第１の波長を含む予め決められた波長スペクトル内の前
記第１および第２のファイバセグメントからの光エネル
ギを増幅するために前記光学カプラ手段と前記第２の光
ファイバセグメントの間に光学的に接続されているドー
プされたファイバ手段とを具備している２方向性通信リ
ンク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US65561591A | 1991-02-15 | 1991-02-15 | |
| US655615 | 1991-02-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100261A true JPH05100261A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=24629631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4028109A Pending JPH05100261A (ja) | 1991-02-15 | 1992-02-14 | 光フアイバ通信リンク用装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5283687A (ja) |
| EP (1) | EP0499388B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05100261A (ja) |
| AU (1) | AU644264B2 (ja) |
| CA (1) | CA2057264C (ja) |
| DE (1) | DE69213273T2 (ja) |
| ES (1) | ES2091400T3 (ja) |
| IL (1) | IL100618A (ja) |
| NO (1) | NO920491L (ja) |
Families Citing this family (18)
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