JPH0629162U - 光増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信号光を双方向に、しかも十分な増幅度で増幅
できる新規な光増幅回路を提供する。 【構成】光増幅部１１は希土類元素たとえばＥｒ，Ｎｄ
がコアに添加されている増幅用光ファイバ１２と該増幅
用光ファイバ１２を励起する励起光を発生する半導体レ
ーザ（ＬＤ）１３、及び信号光と励起光とを合波又は分
岐する合分波器１４より成る。次に、光分岐回路１５
ａ，１５ｂは、２種類の波長帯の信号光を通過方向が逆
になるように、かつ互いに一方向のみ通過させる光導波
回路である。２台の狭帯域合分波器１６ａ，１６ｂ又は
１６ｃ，１６ｄと、全て同じ波長特性を持った光アイソ
レータ１７ａ，１７ｂ又は１７ｃ，１７ｄとよりなり、
アイソレーションは通常４５ｄＢ〜６０ｄＢ程度であ
る。本考案の光増幅回路は、上記光増幅部１１を上記２
組の光分岐回路１５ａ，１５ｂの間に組込んだものであ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小型にして高い利得を有し、１．５μｍ帯の信号光を双方向に直接 増幅する光増幅回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、希土類元素であるエルビウム（以後Ｅｒと称す）ドープファイバ型増幅 器の構成は、図４に示すようなものであった。励起用高出力半導体レーザ１、該 レーザ１からの励起光と１．５μｍ帯の入力信号光とを合波する光合波器２、増 幅媒体となるＥｒドープファイバ３、戻り光防止用の光アイソレータ４、励起光 を遮断し信号光のみを通過させる狭帯域フィルタ５からなっている。

【０００３】 ここで半導体レーザ１としては、Ｅｒイオンの吸収波長帯に合致するＩｎＧａ ＡｓＰレーザ（波長１．４８μｍ）やＩｎＧａＡｓ歪量子井戸レーザ（波長０． ９８μｍ）等が用いられ、光合波器２としては、誘電体多層膜フィルタを適用し たバルク型光回路や融着延伸形の光ファイバカプラなどが用いられている。また 、増幅媒体となるＥｒドープファイバ３は、コア部に微量の希土類元素であるＥ ｒを添加したもので、数１０ｍ〜数１００ｍ程度の長さで用いられ、その作製法 としては含浸法や気相成長法などがある。光アイソレータ４は、光回路やコネク タ接続部で発生する反射戻り光によるレーザ発振を抑制するために用いられ、狭 帯域フィルタ５は、自然放出光（ＡＳＥ）等を除去して、信号光に対する雑音成 分の比率を小さくするために用いられている。以上の５つの部品は、光ファイバ 型増幅器を構成する上でいずれも欠かせないものであり、それゆえ、個々の部品 の特性に増幅器全体の特性が支配されるといえる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来例において光アイソレータ４は、反射戻り光防止のために 不可欠なものであり、通常、順方向通過損失１．０〜１．５ｄＢに対し、逆方向 通過損失４５〜６０ｄＢ以上のものが使用されている。そのため、図４に示した 光ファイバ型増幅器をファイバ伝送路の中継器として使用する場合、光アイソレ ータ４の順方向には信号光を通すが、逆方向には通さない。したがって、この回 路だけでは双方向通信が不可能で、双方向通信を行うためには、独立した２台の 光ファイバ型増幅器と２本の伝送路が必要となる欠点があった。

【０００５】 また、図３に示すように、１本の伝送路でも双方向通信が可能な光増幅回路も 考えられるが、この場合でも、２台の光ファイバ型増幅器７ａ，７ｂが必要とな ることと、光等分岐器６ａ，６ｂを用いているため、利得で６ｄＢ・ＮＦ（nois e figure：雑音指数）で３ｂＢの劣化が生じる欠点があった。

【０００６】 本考案の目的は、前記した従来技術の欠点を解決し、信号光を双方向に、しか も十分な増幅度で増幅できる新規な光増幅回路を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】

本考案は上記目的を達成するために、同一の特性をもつ２台の狭帯域光合分波 器と、信号光の通過方向が逆になるように平行に配した２台の光アイソレータを 接続した光分岐回路を２組用意し、該２組の光分岐回路の間に希土類元素ドープ ファイバ、励起用半導体レーザ、及び光合分波器よりなる光増幅部を組み込んだ ことを特徴とする光増幅回路によって達成される。それによって光増幅部が一つ でも双方向に増幅を可能にさせたものである。

【０００８】 本考案における光増幅部としては希土類元素ドープファイバ、励起用半導体レ ーザ、及び光合分波器よりなり、希土類元素ドープファイバとしては例えばＥｒ ，Ｎｄがコア部に添加されている増幅用光ファイバである。この増幅用光ファイ バはたとえば石英系ガラスコアの周囲に屈折率がこれよりも小さい石英系ガラス クラッドを設けた構造を有しており、コア部には前出の希土類元素の他にＡｌ等 の元素を同時にドープしてもよい。

【０００９】 励起用半導体レーザとしては、増幅用光ファイバを励起する励起光を発生する 励起光源で、波長はたとえばＥｒ添加ファイバを増幅用光ファイバとして用いる 場合は１．４８μｍや０．９８μｍのものが使用される。

【００１０】 又合分波器とは信号光と励起光とを合波又は分波するものであるが、合分波特 性として例えば１．５４μｍと１．５６μｍの波長をアイソレーションが２０ｄ Ｂ以上で合分波している。

【００１１】 本考案における光分岐回路とは２種類の波長帯の信号光を通過方向が逆になる ように、かつ互いに一方向のみ通過させる光導波回路であり、全て同じ波長特性 を持った狭帯域合分波器２台と、信号光を一方向のみ通過させる光アイソレータ ２台を接続することによって構成され、そのアイソレーションは通常４５ｄＢ〜 ６０ｄＢである。

【００１２】 本考案の光増幅回路では一本の伝送路において、波長１．５４μｍと１．５６ μｍの信号をそれぞれ、通過方向が逆向きで増幅することが出来るため、この２ 種類の信号光を用いれば一本の伝送路において、双方向で増幅が可能な光増幅器 を含む双方向伝送システムが構築できる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案の光増幅回路の構成図である。同図において点線で囲まれた１１ は光増幅部に関わる回路部分を表わし、この光増幅部は希土類元素たとえばＥｒ ，Ｎｄがコアに添加されている増幅用光ファイバ１２と、増幅用光ファイバ１２ を励起する励起光を発生する半導体レーザ（ＬＤ）１３、及び信号光と励起光を 合波又は分波する合分波器１４より成る。

【００１４】 次に、光分岐回路１５ａ，１５ｂは、２種類の波長帯の信号光を通過方向が逆 になるように、かつ互いに一方向のみ通過させる光導波回路である。狭帯域合分 波器１６ａ，１６ｂ又は１６ｃ，１６ｄで、それぞれ全て同じ波長特性を持った 光アイソレータ１７ａ，１７ｂ又は１７ｃ，１７ｄよりなり、アイソレーション は通常４５ｄＢ〜６０ｄＢ程度である。また１８ａ，１８ｂは、本光増幅回路の 両端に設けられた光ファイバ接続用のコネクタである。

【００１５】 次にこの光増幅回路全体の作用を説明する。

【００１６】 光増幅部１１中の半導体レーザ１３により発生された波長１．４８μｍの励起 光は、合波器１４を介して増幅用光ファイバ１２に入射される。増幅用光ファイ バ１２には、Ｅｒがドープされているので、Ｅｒ元素のイオンが、励起光によっ て励起される。この場合、励起光が増幅用光ファイバ１２に対して順逆いずれの 方向から入力されようとも、増幅用光ファイバ１２に及ぼすポンピング作用は変 わらない。したがって、この状態で、１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイ バ１２に入射すると、この信号光が増幅用光ファイバ１２中を進行する際に誘導 放出によって増幅される。ところで、この光増幅部１１の前後に接続されている 光分岐回路１５ａ，１５ｂ部には、同じ特性の狭帯域合分波器がそれぞれ１６ａ ，１６ｂと１６ｃ，１６ｄが内蔵されている。狭帯域合分波器１６ａ，１６ｂ， １６ｃ，１６ｄの合分波特性を図２に示す。１．５４μｍと１．５６μｍの波長 の光をアイソレーションが２０ｄＢ以上で合分波している。そこで、接続用コネ クタ１８ａから入射した波長１．５４μｍの信号光は、狭帯域合分波器１６ａを 通過し、その合分波特性により光アイソレータ１７ａ側へそのほとんどの光が送 られ、狭帯域合分波器１６ｂを通過した後、光増幅部１１に送られる。光増幅部 １１を通過しながら、信号光は増幅され、狭帯域合分波器１６ｃに送られる。増 幅された波長１．５４μｍの信号光は、１６ｃの合分波特性により、光アイソレ ータ１７ｃ側へ、そのほとんどの光が送られ、狭帯域合分波器１６ｄを介して接 続用コネクタ１８ｂから出射される。この際、問題となる、接続部等で発生する 反射戻光は、光アイソレータ１７ｃにより阻止されるため、光増幅回路１１内で の発振等の現象は生じない。また、接続用コネクタ１８ｂより波長１．５６μｍ の信号光を入射させると、狭帯域合分波器１６ｄ，光アイソレータ１７ｄ，狭帯 域合分波器１６ｃ，光増幅回路１１，狭帯域合分波器１６ｂ，光アイソレータ１ ７ｂ，狭帯域合分波器１６ａを介して接続用コネクタ１８ａより出射する。この 際、信号光は、光増幅回路１１を通過する際に増幅されることは言うまでもない 。

【００１７】 このように本実施例の光増幅回路では、波長１．５４μｍと１．５６μｍの信 号光をそれぞれ、通過方向が逆向きで増幅することができるため、この２種類の 信号光を用いれば、１本の伝送路において、双方向で増幅が可能な光増幅器を含 む、双方向伝送システムが構築できる。

【００１８】

【考案の効果】

本考案によれば、１台の光増幅回路を用いて異なった波長の信号光を選択する ことで一本の伝送路による双方向型伝送システムが構築できるため、従来よりも 大幅に経済的なシステムとすることができ、また、構成部品も少なくなるため、 信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の双方向伝送型光ファイバ増幅回路の回
路図。

【図２】狭帯域合分波器の損失波長特性。

【図３】従来の双方向伝送型光ファイバ増幅器の回路
図。

【図４】従来の光ファイバ、増幅器の回路図。

【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ 励起用半導体レーザモジュール ２，２ａ，２ｂ 励起光 信号光 合分波器 ３，３ａ，３ｂ 希土類元素ドープ増幅用光ファイバ ４，４ａ，４ｂ 光アイソレータ ５，５ａ，５ｂ 狭帯域フィルタ ６ａ，６ｂ 光等分岐器 ７ａ，７ｂ 光ファイバ増幅部 １１ 光増幅部 １２ 希土類元素ドープ増幅用光ファイバ １３ 励起用半導体レーザモジュール １４ 励起光 信号光 合分波器 １５ａ，１５ｂ 光分岐回路 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 狭帯域合分波器 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 光アイソレータ １８ａ，１８ｂ 接続用コネクタ

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/07 8934−4Ｍ 3/094 // Ｇ０２Ｂ 27/28 Ａ 9120−2Ｋ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】同一の特性をもつ２台の狭帯域光合分波器
   と、信号光の通過方向が逆になるように平行に配した２
   台の光アイソレータを接続した光分岐回路を２組用意
   し、該２組の光分岐回路の間に、希土類元素ドープファ
   イバ、励起用半導体レーザ、及び光合分波器よりなる光
   増幅部を組み込んだことを特徴とする光増幅回路。