JPH09331297A - 光増幅伝送システム - Google Patents

光増幅伝送システム

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JPH09331297A
JPH09331297A JP8150547A JP15054796A JPH09331297A JP H09331297 A JPH09331297 A JP H09331297A JP 8150547 A JP8150547 A JP 8150547A JP 15054796 A JP15054796 A JP 15054796A JP H09331297 A JPH09331297 A JP H09331297A
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optical amplification
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transmission system
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Hidenori Taga
秀憲 多賀
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正敏 鈴木
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逸郎 森田
Shu Yamamoto
周 山本
Shigeyuki Akiba
重幸 秋葉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号帯域を広くする。 【解決手段】 光伝送路４２を２つの区間４２ａ，４２
ｂに区分し、一方の区間４２ａでは、伝送用光ファイバ
４６ａをファイバ長７ｍのエルビウム・ドープ光ファイ
バを具備する光増幅中継器４８ａで中継し、他方の区間
４２ｂでは、伝送用光ファイバ４６ｂをファイバ長１
０．８ｍのエルビウム・ドープ光ファイバを具備する光
増幅中継器４８ｂで中継する。伝送用光ファイバ４６
ａ，４６ｂは、全く同じ構造及び長さの光ファイバから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅伝送システ
ムに関し、より具体的には、多数の光増幅ファイバによ
り光信号を増幅中継する光増幅伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】長距離の光伝送システムでは、中間に光
増幅中継器を設け、光信号を増幅する必要がある。即
ち、図３に示すように、光送信端局１０と光受信端局１
２とを結ぶ光伝送路として、所定距離（例えば、２０ｋ
ｍ乃至４０ｋｍ）の伝送用光ファイバ１４，１４，・・
・を光増幅中継器１６，１６，・・・を介して直列に接
続した構成になっている。光増幅中継器１６としては、
伝送用光ファイバ１４との接続ロスが少なく、光信号を
そのまま増幅できるエルビウム・ドープ光ファイバ増幅
器が一般的に使用される。エルビウム・ドープ光ファイ
バ増幅器は、低雑音、高利得及び広帯域という好ましい
特徴を具備する。
【０００３】一般に中継伝送システムでは、全く同じ特
性の中継器を使用するのが常識であり、光増幅中継の場
合でも、各光増幅中継器１６，１６，１６，・・・には
従来、全く同じ特性のエルビウム・ドープ光ファイバ増
幅器が使用されていた。
【０００４】図４は、光増幅中継器１６の概略的な構造
を示す。エルビウム・ドープ光ファイバ２０にＷＤＭ
（波長分割多重）カプラ２２を介してポンプＬＤ（レー
ザ・ダイオード）モジュール２４の出力レーザ光を導
き、エルビウム・ドープ光ファイバ２０を励起するよう
になっている。ＷＤＭカプラ２２の下流側には、後段か
らの反射光を遮断するための光アイソレータ２６が配置
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなエ
ルビウム・ドープ光ファイバ増幅器には、次のような問
題点がある。即ち、波長分割多重方式で注目されている
１，５５０ｎｍ帯で利得波長特性が平坦とはいえない。
利得波長特性が平坦でないと、中継数が増すに従い、光
信号レベルが異なってくる。これが有効な波長帯域を狭
くする一因になっている。即ち、波長分割多重方式によ
る広帯域化を妨げている。また、一般に１，５３０ｎｍ
帯に大きな吸収があり、それが、１，５５０ｎｍ帯の信
号利得を低減させる。
【０００６】ガラスの組成やドーパントにもよるが、一
般に、エルビウム・ドープ光ファイバを短くすると、波
長分割多重方式で注目されている１，５５０ｎｍ帯の利
得波長特性が比較的平坦になるものの、１，５３０ｎｍ
帯の雑音が多くなって１，５５０ｎｍ帯の信号利得が減
少してしまい、必要な信号利得を確保しにくい。逆に、
エルビウム・ドープ光ファイバを長くすると、１，５３
０ｎｍ帯の雑音は少なくなるものの、１，５５０ｎｍ帯
の利得波長特性が山形で急峻になってしまい、使用でき
る信号帯域が狭くなる。
【０００７】図５は、１，５５０ｎｍ帯で４波長を多重
化した場合の、多中継後の利得波長特性の模式図を示
す。図５（ａ）は、ファイバ長の長いエルビウム・ドー
プ光ファイバを具備する光増幅中継器を使用した場合で
あり、図５（ｂ）は、ファイバ長の短いエルビウム・ド
ープ光ファイバを具備する光増幅中継器を使用した場合
である。
【０００８】波長分割多重方式で各信号波長のレベルが
異なった場合、レベルの低い信号では所要のＳ／Ｎ比を
確保できず、レベルの高い信号は非線形歪みの影響を受
けやすくなるという問題が発生する。
【０００９】また、光ソリトン伝送では、信号レベルが
所定値にあることが予定されているので、各信号波長の
レベルが相違してしまい、光ソリトン伝送の利点を活用
できない。
【００１０】このように従来例では、伝送用光ファイバ
の使用可能な信号波長帯域を活用できていない状態にあ
った。
【００１１】本発明は、このような問題点を解決し、よ
り広い信号波長帯域を利用できる光増幅伝送システムを
提示することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、光信号を伝
送する伝送用光ファイバを中継する手段として、１以上
の第１の光増幅ファイバと、当該第１の光増幅ファイバ
のファイバ長より長いファイバ長の１以上の第２の光増
幅ファイバを設け、当該第１の光増幅ファイバの数を当
該第２の光増幅ファイバの数より多くした。第１及び第
２の光増幅ファイバは、例えば、希土類ドープ光増幅フ
ァイバである。
【００１３】光増幅ファイバは、そのファイバ長が短い
と、一般的に、所定の信号波長帯域での平坦性が良くな
るが、信号利得が少なくなる。逆に、ファイバ長が長く
なると、所定の信号波長帯域での平坦性が悪くなるが、
高い信号利得を得られる。光増幅ファイバを励起してい
ないときの吸収損で評価しても同様のことが言える。
【００１４】このような２種類の特性を具備する光増幅
ファイバを組み合わせて使用し、しかも、第１のの光増
幅ファイバの数を当該第２の光増幅ファイバの数より多
くすることで、所定の信号波長帯域での平坦性と必要な
利得の両方を同時に確保できる。
【００１５】第１及び第２の光増幅ファイバは、例え
ば、希土類ドープ光増幅ファイバである。
【００１６】第１及び第２の光増幅ファイバを連続配
置、即ち、集中的に配置することで、保守管理などが容
易になる。
【００１７】第１及び第２の光増幅ファイバを混在配置
することで、不要帯域のノイズをより効果的に抑制でき
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。４０は光信号を光伝送路４２に送出する
光送信端局、４４は光伝送路４２からの光信号を受信す
る光受信端局である。本実施例では、光伝送路４２を２
つの区間４２ａ，４２ｂに区分し、一方の区間４２ａで
は、伝送用光ファイバ４６ａをファイバ長７ｍのエルビ
ウム・ドープ光ファイバを具備する光増幅中継器４８ａ
で中継し、他方の区間４２ｂでは、伝送用光ファイバ４
６ｂをファイバ長１０．８ｍのエルビウム・ドープ光フ
ァイバを具備する光増幅中継器４８ｂで中継する。光増
幅中継器４８ａ，４８ｂの構成自体は、図４に図示した
のと同じである。伝送用光ファイバ４６ａ，４６ｂは、
全く同じ構造及び長さの光ファイバからなる。
【００２０】先に説明したように、エルビウム・ドープ
光ファイバを短くすると、１，５５０ｎｍ帯の利得波長
特性が比較的平坦になるものの、１，５３０ｎｍ帯の雑
音が多くなり、逆に、エルビウム・ドープ光ファイバを
長くすると、１，５３０ｎｍ帯の雑音は少なくなるもの
の、１，５５０ｎｍ帯の利得波長特性が山形で急峻にな
ってしまう。
【００２１】広帯域という観点からは、エルビウム・ド
ープ光ファイバを短くした方がよいことになるが、１，
５３０ｎｍ帯の雑音が多くなることから、信号利得を確
保できにくくなり、長距離伝送が困難になる。そこで、
本実施例では、図１に示すように、一部の区間（図１で
は、区間４２ｂ）について、ファイバ長の長いエルビウ
ム・ドープ光ファイバを具備する光増幅中継器４８ｂに
より伝送用光ファイバ４６ｂを中継することで、１，５
３０ｎｍ帯の雑音を抑制するようにした。
【００２２】光伝送路４２において、伝送区間４２ｂの
光増幅中継器４８ｂの寄与が伝送区間４２ａの光増幅中
継器４８ａの寄与よりも多くなると、１，５３０ｎｍ帯
のノイズが充分に少なく出来るものの、肝心の１，５５
０ｎｍ帯で利得波長特性が急峻になってしまうので、光
増幅中継器４８ｂの寄与を光増幅中継器４８ａの寄与よ
りも少なくしておかなければならない。即ち、光伝送路
４２上で、光増幅中継器４８ａの数が、光増幅中継器４
８ｂの数よりも多いことが必要である。
【００２３】本実施例では、伝送用光ファイバ４６ａ，
４６ｂの長さ、即ち、中継距離を３３ｋｍとし、区間４
２ａを３０中継、区間４２ｂを１０中継として、良好な
実験結果を得ている。
【００２４】図２（ａ）は、７ｍ長のエルビウム・ドー
プ光ファイバを具備する光増幅中継器を３０中継した後
の、利得波長特性を示す。即ち、伝送区間４２ａのみの
利得波長特性を示す。１，５５０ｎｍ帯は比較的平坦な
特性になっているが、１，５３０ｎｍ帯の雑音が大きく
累積しており、このまま中継を続けると、１，５３０ｎ
ｍ帯の累積雑音により１，５５０ｎｍ帯の利得が大きく
減少してしまう。
【００２５】図２（ｂ）は、１０．８ｍ長のエルビウム
・ドープ光ファイバを具備する光増幅中継器を１０中継
した後の、利得波長特性を示す。即ち、伝送区間４２ｂ
のみの利得波長特性を示す。１，５３０ｎｍ帯の雑音は
あまり累積していないが、１，５５０ｎｍ帯の利得波長
特性が１０中継と少ないにも関わらず、図２（ａ）の場
合に比べて平坦性が損われている。このまま中継を続け
ると、１，５５０ｎｍ帯の利得波長特性がより急峻にな
る。
【００２６】図２（ｃ）は、本実施例による利得波長特
性を示す。即ち、伝送区間４２ａと同４２ｂによる利得
波長特性を示す。１，５５０ｎｍ帯の利得波長特性は比
較的平坦にとどまり、且つ、１，５３０ｎｍ帯の雑音も
充分に抑制されている。全体として４０中継という多い
中継数でありながら、良好な利得波長特性を示してい
る。
【００２７】なお、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）で、
１，５６０ｎｍ弱の鋭いピークは、実験で伝送した光信
号である。
【００２８】各伝送用光ファイバ４６ａ，４６ｂの長さ
が同じ場合、中継器４８ａの数が中継器４８ｂの数より
多いということが、伝送区間４２ａを伝送区間４２ｂよ
り長くすることに対応することは明らかである。
【００２９】また、上記実施例では、説明を容易にする
ために、エルビウム・ドープ光ファイバの長さの異なる
光増幅中継器４８ａ，４８ｂを、それぞれ区間４２ａ，
４２ｂに集めて配置したが、これらの光増幅中継器４８
ａ，４８ｂを光伝送路４２上に混在配置してもよいこと
は明らかである。光増幅中継器４８ａ，４８ｂを、それ
ぞれ区間４２ａ，４２ｂに集めて配置すると、保守が容
易になるという利点がある。また、光増幅中継器４８
ａ，４８ｂを光伝送路４２上に混在配置した場合、１，
５３０ｎｍ帯の雑音を早期且つ小まめに抑制することに
なり、高い雑音抑制効果を期待できる。
【００３０】エルビウム・ドープ光ファイバのファイバ
長７ｍと１０．８ｍは一例であり、本発明は、このよう
な長さの組合せに限定されない。適切な長さは、他のド
ーパント及びガラス組成などによっても変化する。
【００３１】エルビウム・ドープ光ファイバは希土類ド
ープ光ファイバの一種であり、エルビウム以外の他の希
土類、例えば、エルビウム、ネオジミウム及びプラセオ
ジウムなどの希土類イオンをドープした光ファイバ増幅
器も、本実施例の光増幅中継器４８ａ，４８ｂとして使
用できることはいうまでもない。また、光増幅中継器４
８ａと同４８ｂが互いに異なる希土類イオンをドープし
た光ファイバ増幅器を具備するものであってもよい。
【００３２】エルビウム・ドープ光ファイバは、光励起
されていない状態では光を吸収する媒体であり、その吸
収損は、ファイバ長に比例する。従って、エルビウム・
ドープ光ファイバのファイバ長が長いということは、吸
収損が多いということにほかならない。エルビウム・ド
ープ光ファイバのファイバ長の長短は、信号帯域におけ
る吸収損の大小に対応する。即ち、エルビウム・ドープ
光ファイバのファイバ長が長くなるほど、信号帯域の吸
収損が多くなり、ファイバ長が短くなるほど、信号帯域
の吸収損が少なくなる。この関係は一般に、他の希土類
ドープ光ファイバ増幅器だけでなく、その他の光励起光
増幅素子でも成立する。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、中継数の割には、信号帯域で比較
的平坦な利得波長特性を実現でき、より広い信号帯域を
利用できるようになる。また、信号帯域から外れた帯域
での雑音がさほど大きくならないので、大きな信号利得
を確保でき、伝送距離をより長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
【図２】 本実施例の伝送区間４２ａ、同４２ｂ及び光
伝送路４２全体の各利得波長特性を示す図である。
【図３】 従来例の概略構成ブロック図である。
【図４】 光増幅中継器１６の概略構成ブロック図であ
る。
【図５】 多中継伝送システムの利得波長特性の比較図
である。
【符号の説明】
１０：光送信端局 １２：光受信端局 １４：伝送用光ファイバ １６：光増幅中継器 ２０：エルビウム・ドープ光ファイバ ２２：ＷＤＭ（波長分割多重）カプラ ２４：ポンプＬＤ（レーザ・ダイオード）モジュール ２６：光アイソレータ ４０：光送信端局 ４２：光伝送路 ４２ａ，４２ｂ：伝送区間 ４４：光受信端局 ４６ａ，４６ｂ：伝送用光ファイバ ４８ａ，４８ｂ：光増幅中継器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｊ 14/02 (72)発明者 森田 逸郎 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電 信電話株式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号を伝送する複数の伝送用光ファイ
    バと、 当該伝送用光ファイバを中継し、光信号を増幅する１以
    上の第１の光増幅ファイバと、 当該伝送用光ファイバを中継し、光信号を増幅する１以
    上の第２の光増幅ファイバとからなり、当該第１の光増
    幅ファイバのファイバ長が当該第２の光増幅ファイバの
    ファイバ長より短く、且つ、当該第１の光増幅ファイバ
    の数が当該第２の光増幅ファイバの数より多いことを特
    徴とする光増幅伝送システム。
  2. 【請求項２】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが希
    土類ドープ光増幅ファイバである請求項１に記載の光増
    幅伝送システム。
  3. 【請求項３】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが、
    それぞれ連続配置されている請求項１又は２に記載の光
    増幅伝送システム。
  4. 【請求項４】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが、
    混在配置されている請求項１又は２に記載の光増幅伝送
    システム。
  5. 【請求項５】 更に、光信号を出力する光送信手段と、
    光信号を受信する光受信手段を具備する請求項１乃至４
    の何れか１項に記載の光増幅伝送システム。
  6. 【請求項６】 光信号を伝送する複数の伝送用光ファイ
    バと、 当該伝送用光ファイバを中継し、第１の光増幅特性で光
    信号を増幅する１以上の第１の光増幅ファイバと、 当該伝送用光ファイバを中継し、第２の光増幅特性で光
    信号を増幅する１以上の第２の光増幅ファイバとからな
    り、 当該第１の光増幅特性は、所定の信号帯域で利得波長特
    性が比較的平坦であるが信号利得が小さく、当該第２の
    光増幅特性は、当該第１の光増幅特性と比べて当該所定
    の信号帯域で信号利得が高いが利得波長特性が平坦でな
    く、 当該第１の光増幅ファイバの数が、当該第２の光増幅フ
    ァイバの数より多いことを特徴とする光増幅伝送システ
    ム。
  7. 【請求項７】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが希
    土類ドープ光増幅ファイバである請求項６に記載の光増
    幅伝送システム。
  8. 【請求項８】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが、
    それぞれ連続配置されている請求項６又は７に記載の光
    増幅伝送システム。
  9. 【請求項９】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが、
    混在配置されている請求項６又は７に記載の光増幅伝送
    システム。
  10. 【請求項１０】 上記所定の信号帯域が１，５５０ｎｍ
    帯である請求項６乃至９の何れか１項に記載の光増幅伝
    送システム。
  11. 【請求項１１】 更に、光信号を出力する光送信手段
    と、光信号を受信する光受信手段を具備する請求項６乃
    至９の何れか１項に記載の光増幅伝送システム。
  12. 【請求項１２】 光信号を伝送する複数の伝送用光ファ
    イバと、 当該伝送用光ファイバを中継し、光信号を増幅する１以
    上の第１の光増幅ファイバと、 当該伝送用光ファイバを中継し、光信号を増幅する１以
    上の第２の光増幅ファイバとからなり、 所定の信号帯域での吸収損が、当該第２の光増幅ファイ
    バより当該第１の光増幅ファイバの方が少なく、且つ、
    当該第１の光増幅ファイバの数が、当該第２の光増幅フ
    ァイバの数より多いことを特徴とする光増幅伝送システ
    ム。
  13. 【請求項１３】 上記第１及び第２の光増幅ファイバが
    希土類ドープ光増幅ファイバである請求項１２に記載の
    光増幅伝送システム。
  14. 【請求項１４】 上記第１及び第２の光増幅ファイバ
    が、それぞれ連続配置されている請求項１２又は１３に
    記載の光増幅伝送システム。
  15. 【請求項１５】 上記第１及び第２の光増幅ファイバ
    が、混在配置されている請求項１２又は１３に記載の光
    増幅伝送システム。
  16. 【請求項１６】 上記所定の信号帯域が１，５５０ｎｍ
    帯である請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の光増
    幅伝送システム。
  17. 【請求項１７】 更に、光信号を出力する光送信手段
    と、光信号を受信する光受信手段を具備する請求項１２
    乃至１６の何れか１項に記載の光増幅伝送システム。
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