JPH0936814A - 光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの伝送路で上りと下りの両信号を伝送す
る光通信システムに適用可能で、伝送用の光ファイバの
波長分散と伝搬損失を補償できる光増幅器を提供する。 【解決手段】 第１、第２、第３、第４のポートＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた光サーキュレータ３を設け、第２、
第４のポートＢ，Ｄにそれぞれ、励起光導入手段30ａ，
30ｂ、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）４ａ，４
ｂ、励起光反射体６ａ，６ｂ、分散補償光ファイバ（Ｄ
ＣＦ）５ａ，５ｂ、光反射手段８ａ，８ｂを順に接続す
る。上り信号は第２のポートＢ→ＥＤＦ４ａ→ＤＣＦ５
ａ→ＤＣＦ５ａ→ＥＤＦ４ａの順に往復伝搬させ、下り
信号は第４のポートＤ→ＥＤＦ４ｂ→ＤＣＦ５ｂ→ＤＣ
Ｆ５ｂ→ＥＤＦ４ｂの順に往復伝搬させ、各信号毎にＤ
ＣＦによる分散補償とＥＤＦによる光増幅とを効率的に
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバや半導
体レーザの波長分散を補償する光ファイバを備えた光増
幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ等の送信器からの光をパル
ス信号で変調し、零分散光ファイバ（シングルモード光
ファイバ）に入射させ、その光ファイバを伝送路として
用いて、例えば波長1550nmでの長距離高速通信を行う検
討が行われている。

【０００３】ところで、光ファイバは、通常、石英系ガ
ラスにより形成されており、この石英系ガラスの屈折率
は、光の波長が長いほど小さくなる。そのため、光ファ
イバは、周知の光の材料分散に起因して、光ファイバを
伝搬する光波の波長が長いほど、その光の伝搬速度が速
くなり、光波の波長が短いほど、その光の伝搬速度が遅
くなる、いわゆる正の分散特性（波長分散）を有するこ
とが知られている。

【０００４】このような分散特性を有する光ファイバ
に、一般に、中心波長に対してある程度広がりを有する
半導体レーザの光を入射させた場合は、その入射光のパ
ルス幅に比べて、光ファイバを伝搬した後の出射光のパ
ルス幅が広くなってしまい、そのままでは出射光の識別
が困難となる。そこで、例えば図６に示すように、零分
散光ファイバの分散特性を補償（分散補償）する分散補
償光ファイバ５を備えた光通信システムが提案されてい
る。

【０００５】この光通信システムは、1.3 μｍシングル
モード光ファイバ１ａ，１ｂとで形成した１つの伝送路
２に、分散補償光ファイバ５を介設し、この伝送路２
に、光合分波器21ａ，21ｂを介して、送信器26ａ，26ｂ
と受信器27ａ，27ｂを接続して形成されている。この光
通信システムは、ＤＤＭ：Direction Division Multipl
exing ，ＴＣＭ：Time Compression Multiplexing ，Ｗ
ＤＭ：Wavelength Division Multiplexing等を用いて、
送信器26ａからの波長λ＝1.55μｍの上り信号を受信器
27ｂによって受信する動作と、送信器26ｂからの下り信
号を受信器27ｂによって受信する動作の両方を行うよう
にしている。

【０００６】なお、分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）５
は、光ファイバの光を伝搬する部分であるコアの屈折率
分布を特殊な分布構造として形成されており、この構造
分散により、光波の伝搬速度を、波長が長いほど遅く、
短いほど速くした、いわゆる負の分散特性を有する光フ
ァイバであり、図６の光通信システムのように、分散補
償光ファイバ５を光通信システムに介設すれば、分散補
償光ファイバ５の負の分散特性によりシングルモード光
ファイバ１ａ，１ｂの正の波長分散を補償することがで
きる。そのため、図６に示すような光通信システムにお
いては、シングルモード光ファイバ１ａ，１ｂから出射
される光のパルス幅が広くなることを防止できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分散補
償光ファイバ５は、通常の単一モードファイバに比べて
伝搬損失が大きいために、分散補償光ファイバ５を光通
信システムに介設すると、光のパワーが低下してしまう
といった問題が生じ、この光パワーの減衰を補うために
は、分散補償光ファイバ５の入射側や出射側に光増幅の
何らかの手段を設ける必要が生じる。この光増幅手段の
代表的なものとしては、光増幅機能を有するエルビウム
ドープファイバ（ＥＤＦ）を備えた光増幅器が挙げられ
る。

【０００８】図７には、エルビウムドープファイバを用
いた従来の光増幅器の一例が示されており、この光増幅
器は、エルビウムドープファイバ４と、エルビウムドー
プファイバ４にドープされているエルビウムを励起させ
るための励起用光源10と、ＷＤＭ（光合分波器）カプラ
９を有しており、また、エルビウムドープファイバ４の
両端側には、反射抑圧のための光アイソレータ23が設け
られている。

【０００９】このように、従来の光増幅器はアイソレー
タ23を設けて構成されているために、この光増幅器にお
いては、上り若しくは下りの一方向のみにしか光の伝搬
および増幅を行うことができない。そのため、従来の光
増幅器を、図６に示したような、上りと下りの両方向の
光伝送を１つの伝送路を用いて伝送させる光通信システ
ムに適用させることは困難であり、したがって、従来は
上記のような光通信システムの波長分散と伝搬損失を共
に補償することはできなかった。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、１つの伝送路を用い
て上り信号と下り信号の両方向の信号光伝送を行う光通
信システムに適用することが可能であり、その光通信シ
ステムの波長分散と伝搬損失とを共に確実に補うことが
できる光増幅器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のような構成により、課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本発明は、第１、第２、
第３、第４のポートを備えて第１のポートに入射する光
が第２のポートから、第２のポートに入射する光が第３
のポートから、第３のポートに入射する光が第４のポー
トから、第４のポートから入射する光が第１のポートか
らそれぞれ出射される光サーキュレータを有し、前記光
サーキュレータの第２のポートには第１のポートから入
射して第２のポートから出射する信号光を増幅するため
の第１の光増幅用ファイバの入射端側が接続され、該光
増幅用ファイバの出射端側には負の分散特性を有する第
１の分散補償光ファイバの入射端側が接続され、該分散
補償光ファイバの出射端側には該分散補償光ファイバに
前記第１の励起光源からの励起光を導く光分岐手段を介
して接続され、該光増幅用ファイバの出射端側には負の
分散特性を有する第１の分散補償光ファイバの入射端側
が接続され、該分散補償光ファイバの出射端側には該分
散補償光ファイバからの出射光を反射して該分散補償光
ファイバに戻す第１の光反射手段が設けられており、一
方、前記光サーキュレータの第４のポートには前記第３
のポートから入射して第４のポートから出射する信号光
を増幅するための第２の光増幅用ファイバの入射端側が
接続され、該光増幅用ファイバの出射端側には負の分散
特性を有する第２の分散補償光ファイバの入射端側が接
続され、該分散補償光ファイバの出射端側には該分散補
償光ファイバからの出射光を反射して該分散補償光ファ
イバに戻す第２の光反射手段が設けられていることを特
徴として構成されている。

【００１２】また、前記分散補償光ファイバと光反射手
段との間には少なくとも光増幅用ファイバから放出され
る自然放出光を遮断して信号光を透過する光フィルタが
介設されていること、前記光増幅用ファイバと分散補償
光ファイバとの間には少なくとも光増幅用ファイバから
放出される自然放出光を遮断して信号光を透過する光フ
ィルタが介設されていること、前記光増幅用ファイバの
入射端側には光分岐手段を介して励起用光源からの励起
光を光増幅用ファイバに導く励起光導入手段が設けられ
ており、光増幅用ファイバと分散補償光ファイバとの間
には光増幅用ファイバを通って出射される励起光のみを
該光増幅用ファイバ側に反射する励起光反射体が介設さ
れていることも本発明の特徴的な構成である。

【００１３】さらに、前記光反射手段は、光増幅用ファ
イバを通って分散補償光ファイバの出射端側から出射さ
れる光のうち少なくとも光増幅用ファイバから放出され
る自然放出光を遮断して信号光を透過する濾波部品を有
する信号光反射モジュールとしたこと、前記光反射手段
は、光増幅用ファイバを通って分散補償光ファイバの出
射端側から出射される光のうち光増幅用ファイバから放
出される自然放出光を前記分散補償光ファイバから外れ
る方向に反射し、信号光を透過する自然光反射部品を有
しており、該自然光反射部品で反射した自然放出光を取
り出す自然放出光取り出し手段が設けられていること、
前記自然光反射部品を透過した信号光の一部を分岐して
取り出す信号光取り出し手段が設けられていることも本
発明の特徴的な構成である。

【００１４】上記構成の本発明において、例えば、光サ
ーキュレータの第１のポートには上り信号光が入射し、
第３のポートには下り信号光が入射するように光増幅器
が伝送用の光ファイバ等に接続される。そして、光サー
キュレータの第１のポートから入射した信号光（上り信
号光）は第２のポートから出射して第１の光増幅用ファ
イバを伝搬し、この光増幅用ファイバによって増幅され
て第１の分散補償光ファイバに入射する。そして、この
分散補償光ファイバによって伝送用の光ファイバの波長
分散の一部が補償されて分散補償光ファイバから出射す
る。

【００１５】この出射光は、第１の光反射手段によって
反射して、再び第１の分散補償光ファイバに戻り、第１
の分散補償光ファイバを逆行することにより残りの波長
分散が補償され、この状態で前記第１の光増幅用ファイ
バに入射し、光増幅用ファイバを逆行しながら増幅され
て光サーキュレータの第２のポートに戻る。

【００１６】このように、上り信号光は、第１の分散補
償光ファイバを往復することによって効率的に波長分散
補償され、また、第１の分散補償光ファイバを伝搬する
前後に第１の光増幅用ファイバを往復することにより増
幅され、それにより、分散補償光ファイバを通るときの
伝搬損失および伝送用の光ファイバの伝搬損失が効率的
に補償される。そして、第２のポートに戻ってきた上り
信号光は、第２のポートから光サーキュレータに入射し
て第３のポートから出射し、伝送用の光ファイバを伝送
していく。

【００１７】一方、第３のポートに入射した信号光（下
り信号光）は、光サーキュレータの第３のポートから入
射して第４のポートから出射し、第２の光増幅用ファイ
バを通った後に、第２の分散補償光ファイバに入射す
る。そして、第２の分散補償光ファイバから出射した
後、この出射光が第２の光反射手段によって反射して、
第２の分散補償光ファイバに戻り、この分散補償光ファ
イバを逆行した後、前記第２の光増幅用ファイバを逆行
して、第４のポートに戻る。

【００１８】このように、下り信号光が第２の光増幅用
ファイバと第２の分散補償光ファイバを往復するときに
は、前記上り信号と同様に、分散補償光ファイバによっ
て波長分散が効率的に補償され、光増幅用ファイバによ
って伝搬損失が効率的に補償される。そして、光サーキ
ュレータの第４のポートに戻った光は、第４のポートか
ら光サーキュレータに入射して第１のポートから出射
し、伝送用の光ファイバを伝送していく。

【００１９】以上のように、本発明においては、従来の
光増幅器に用いたアイソレータを必要としないことによ
り、１つの伝送路で上りと下りの両信号の光伝送を行う
光通信システムへの適用が可能となり、しかも、上り信
号も下り信号もそれぞれ、第１、第２の分散補償光ファ
イバによって波長分散補償が行われ、第１、第２の光増
幅用ファイバによって伝搬損失が補償されることによっ
て上記課題が解決される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を実
施例を用いて図面に基づいて説明する。なお、本実施の
形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一
符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発
明に係る光増幅器の第１実施形態例の要部構成が、図６
に示した光通信システムのシングルモード光ファイバ１
ａ，１ｂと接続状態で示されている。なお、図１には示
されていないが、これらのシングルモード光ファイバ１
ａ，１ｂには、それぞれ、図６に示した光通信システム
と同様に、光合分波器21ａ，21ｂを介して、送信器26
ａ，26ｂ、受信器27ａ，27ｂが接続されており、この光
通信システムにおいても、送信器26ａからの上り信号と
送信26ｂからの下り信号とを共にシングルモード光ファ
イバ１ａ，１ｂを介して伝送するようになっている。

【００２１】図１に示すように、本実施形態例の光増幅
器は、第１、第２、第３、第４のポートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
を備えた光サーキュレータ３を有して構成されている。
また、この光サーキュレータ３は、第１のポートＡに入
射する光が第２のポートＢから出射し、第２のポートＢ
に入射する光が第３のポートＣから出射し、第３のポー
トＣに入射する光が第４のポートＤから出射し、第４の
ポートＤから入射する光が第１のポートＡから出射され
るように構成されており、図１においては、第１のポー
トＡにシングルモード光ファイバ１ａが接続され、第３
のポートＣにシングルモード光ファイバ１ｂが接続され
ている。

【００２２】光サーキュレータ３の第２のポートＢに
は、第１のポートＡから入射して第２のポートＢから出
射する信号光を増幅するための、第１の光増幅用ファイ
バとしてのエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）４ａの
入射端側が、励起光導入手段30ａを介して接続されてお
り、このエルビウムドープファイバ４ａの出射端側に
は、励起光反射体６ａを介して分散補償光ファイバ（Ｂ
ＣＦ）５ａの入射端側が接続されている。分散補償光フ
ァイバ５ａの出射端側には、分散補償光ファイバ５ａか
らの出射光を反射して分散補償光ファイバ５ａに戻す第
１の光反射手段８ａの入射ポートＥ₁ が接続されてい
る。光反射手段８ａの出射ポートＦ₁ には、光ファイバ
24を介して受光器11ａが接続されている。

【００２３】一方、光サーキュレータ３の第４のポート
Ｄには、第３のポートＣから入射して第４のポートから
出射する信号光を増幅するための、第２の光増幅用ファ
イバとしてのエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）４ｂ
の入射端側が、励起光導入手段30ｂを介して接続されて
おり、このエルビウムドープファイバ４ｂの出射端側に
は、励起光反射体６ｂを介して、分散補償光ファイバ５
ｂが接続されている。分散補償光ファイバ５ｂの出射端
側には、分散補償光ファイバ５ｂからの出射光を反射し
て分散補償光ファイバ５ｂに戻す第２の光反射手段８ｂ
の入射ポートＥ₂ が接続されており、光反射手段８ｂの
出射ポートＦ₂ には、光ファイバ24を介して受光器11ｂ
が接続されている。

【００２４】前記励起光導入手段30ａ，30ｂは、それぞ
れ、光分岐手段としてのＷＤＭカプラ９ａ，９ｂと、励
起用光源10ａ，10ｂを有して構成されている。そして、
ＷＤＭカプラ９ａ，９ｂの分岐端側に、それぞれ、励起
用光源10ａ，10ｂと、光サーキュレータ３の第２のポー
トＢ、第４のポートＤが接続されており、ＷＤＭカプラ
９ａ，９ｂの合流端側には、それぞれ、エルビウムドー
プファイバ４ａ，４ｂが接続されている。この励起光導
入手段30ａ，30ｂは、それぞれ、ＷＤＭカプラ９ａ，９
ｂを介して、励起用光源10ａ，10ｂからの励起光をエル
ビウムドープファイバ４ａ，４ｂに導くものである。

【００２５】前記励起光反射体６ａ，６ｂは、それぞ
れ、エルビウムドープファイバ４ａ，４ｂと通って出射
される励起光のみをエルビウムドープファイバ４ａ，４
ｂ側に反射するものである。

【００２６】前記第１、第２の光反射手段８ａ，８ｂ
は、それぞれ、図２に示すように、レンズ16，15、光狭
帯域フィルタ13、全反射膜14を有しており、モジュール
化されている。光狭帯域フィルタ13は、前記各エルビウ
ムドープファイバ４ａ，４ｂを通って各分散補償光ファ
イバ５ａ，５ｂの出射端側からそれぞれ出射される光の
うち、信号光がエルビウムドープファイバ４ａ，４ｂを
通るときにエルビウムドープファイバ４ａ，４ｂから放
出される自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontanias E
mission ）を分散補償光ファイバ５ａ，５ｂから外れる
方向に反射し、信号光を透過する自然光反射部品として
機能するものである。

【００２７】本実施形態例では、分散補償光ファイバ５
ａ，５ｂからの出射光がレンズ16によって光狭帯域フィ
ルタ13に結合するようになっており、その出射光のう
ち、自然放出光が光狭帯域フィルタ13により、レンズ15
側に反射し、レンズ15によって光ファイバ24に結合され
るようになっている。なお、光ファイバ24は、光狭帯域
フィルタ13で反射した自然放出光を取り出す自然放出光
取り出し手段として機能するようになっている。

【００２８】光狭帯域フィルタ13の信号光透過側（図の
右側）に設けられている全反射膜14は、この全反射膜14
に入射した光を全反射する機能を有しており、光狭帯域
フィルタ13を透過して全反射膜14に入射した信号光を光
狭帯域フィルタ13側に反射する。なお、全反射膜14によ
って反射した反射した信号光は、光狭帯域フィルタ13を
透過するために、この信号光は光狭帯域フィルタ13を透
過してレンズ16側に進み、レンズ16によって、前記各分
散補償光ファイバ５ａ，５ｂに結合されて、分散補償光
ファイバ５ａ，５ｂをそれぞれ逆行するようになってい
る。

【００２９】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、次に、その動作について説明する。図１に示すよう
に、シングルモード光ファイバ１ａから上り信号がサー
キュレータ３の第１のポートＡに入射すると、この上り
信号光はサーキュレータ３の第２のポートＢから出射し
て励起光導入手段30ａの方に伝搬し、励起光導入手段30
ａのＷＤＭカプラ９ａを介してエルビウムドープファイ
バ４ａに入射する。このとき、ＷＤＭカプラ９ａを介し
て、励起用光源10ａからの励起光が信号光と共にエルビ
ウムドープファイバ４ａに入射し、この励起光によって
エルビウムドープファイバ４ａにドープされているエル
ビウムが励起され、それにより、エルビウムドープファ
イバ４ａを伝搬する信号光（上り信号光）が増幅され
る。そして、この増幅された信号光は、励起光反射体６
ａを透過して分散補償光ファイバ５ａ側に伝搬する。

【００３０】なお、このように、信号光がエルビウムド
ープファイバ４ａを通って増幅されるときには、周知の
ように、光増幅用ファイバから自然放出光が放出され、
この自然放出光も信号光と共に、励起光反射体６ａを介
して分散補償光ファイバ５ａ側に伝搬する。

【００３１】一方、エルビウムドープファイバ４ａを伝
搬する励起光は、エルビウムドープファイバ４ａによっ
て吸収されることにより、その強度が徐々に小さくなっ
て励起光反射体６ａ側に伝搬し、励起光反射体６ａによ
って反射して、再び、エルビウムドープファイバ４ａに
戻る。そして、エルビウムドープファイバ４ａを逆行し
て励起光導入手段30ａ側に伝搬し、このときにも、エル
ビウムドープファイバ４ａに吸収されながらその強度が
徐々に小さくなって伝搬していく。このように、励起光
がエルビウムドープファイバ４ａを往復伝搬することに
より、エルビウムドープファイバ４ａの長手方向の励起
光強度分布は、励起光がエルビウムドープファイバ４ａ
を一方向にのみ伝搬したときよりも均一に近くなる。

【００３２】励起光反射体６ａを介して分散補償光ファ
イバ５ａに入射した信号光と自然放出光は、共に、分散
補償光ファイバ５ａを伝搬し、このとき、前記シングル
モード光ファイバ１ａの正の波長分散が分散補償光ファ
イバ５ａによって一部補償され、光反射手段８ａに入射
する。そして、図２に示すように、レンズ16を介して、
信号光と自然放出光（ＡＳＥ）とが光狭帯域フィルタ13
に入射し、そうすると、信号光のみが光狭帯域フィルタ
13を透過して全反射膜14側に進み、自然放出光は光狭帯
域フィルタ13で反射して、レンズ15を介し、光ファイバ
24に結合される。この自然放出光（ＡＳＥ）は、図１に
示すように、光ファイバ24を通って受光器11ａにより受
信される。

【００３３】一方、光狭帯域フィルタ13を透過して全反
射膜14に入射した信号光は、全反射膜14で反射し、光狭
帯域フィルタ13、レンズ16を介して、再び分散補償光フ
ァイバ５ａに戻り、分散補償光ファイバ５ａを逆行して
いき、このときに、前記シングルモード光ファイバ１ａ
の残りの波長分散が補償される。そして、この逆行する
戻り光は、波長分散が補償された状態で、励起光反射体
６ａを介して再びエルビウムドープファイバ４ａに入射
し、エルビウムドープファイバ４ａを逆行し、このと
き、エルビウムドープファイバ４ａによって増幅され
る。なお、この光増幅に際し、前記のように、エルビウ
ムドープファイバ４ａの長手方向の励起光強度分布が均
一に近い状態であるため、信号光がエルビウムドープフ
ァイバを逆行するときの光増幅も効率良く行われる。

【００３４】以上のように、信号光は、エルビウムドー
プファイバ４ａと分散補償光ファイバ５ａとを往復伝搬
することにより、波長分散と伝搬損失とが共に補償され
た状態となり、励起光導入手段30ａを介して、光サーキ
ュレータ３の第２のポートＢに戻る。そして、光サーキ
ュレータ３の第３のポートＣから出射して、シングルモ
ード光ファイバ１ｂに入射し、シングルモード光ファイ
バ１ｂを伝搬する。

【００３５】一方、下り信号は、シングルモード光ファ
イバ１ｂを伝搬して光サーキュレータ３の第３のポート
Ｃに入射し、第３のポートＣから第４のポートＤに伝搬
して第４のポートＤから出射される。そして、励起光導
入手段30ｂのＷＤＭカプラ９ｂを介してエルビウムドー
プファイバ４ｂに入射する。また、このとき、ＷＤＭカ
プラ９ｂを介して励起用光源９ｂからの励起光がエルビ
ウムドープファイバ４ｂに導入され、前記上り信号光と
同様に、下り信号光がエルビウムドープファイバ４ｂと
通るときに増幅されて、励起光反射体６ｂを介して分散
補償光ファイバ５ｂに入射する。

【００３６】なお、下り信号光がエルビウムドープファ
イバ４ｂを通って増幅されるときにも、前記エルビウム
ドープファイバ４ａによる上り信号光の増幅時と同様
に、自然放出光が生じ、この自然放出光も下り信号光と
共に分散補償光ファイバ５ｂを伝搬し、光反射手段８ｂ
に入射する。また、エルビウムドープファイバ４ｂを伝
搬した励起光は、前記上り信号光の伝搬動作時と同様
に、励起光反射体６ｂで反射してエルビウムドープファ
イバ４ｂを逆行していく。

【００３７】分散補償光ファイバ５ｂを伝搬して光反射
手段８ｂに入射した信号光（下り信号光）と自然放出光
は、前記上り信号光の動作と同様に、図２に示す動作が
行われ、自然放出光は光ファイバ24を介して受光器11ｂ
に受信される。また、信号光は光反射手段８ｂで反射し
て再び分散補償光ファイバ５ｂに戻り、分散補償光ファ
イバ５ｂを逆行し、さらに、エルビウムドープファイバ
４ｂを逆行して、光サーキュレータ３の第４のポートＤ
に戻る。

【００３８】このように、下り信号光がエルビウムドー
プファイバ４ｂと分散補償光ファイバ５ｂとを往復伝搬
するときにも、上り信号光がエルビウムドープファイバ
４ａと分散補償光ファイバ５ａを往復伝搬したときと同
様に、波長分散と伝搬損失の補償が行われ、この補償が
行われた信号光が光サーキュレータ３の第４のポートＤ
に入射する。そして、この下り信号光は、光サーキュレ
ータ３の第１のポートＡから出射し、シングルモード光
ファイバ１ａを伝搬していく。

【００３９】本実施形態例によれば、上記のように光サ
ーキュレータ３を設けて光増幅器を構成し、この光サー
キュレータ３が従来の反射抑圧のための光アイソレータ
の役割を果たすことができるために、光アイソレータを
省略することが可能となり、光アイソレータを設けた従
来の光増幅器と異なり、１つの伝送路で上りと下りの両
信号の光伝送を行う光通信システムに適用可能な光増幅
器を形成することができる。

【００４０】そして、本実施形態例によれば、光サーキ
ュレータ３の第２のポートＢから出射される上り信号
は、エルビウムドープファイバ４ａと分散補償光ファイ
バ５ａとを往復伝搬するようにし、光サーキュレータ３
の第４のポートＤから出射される下り信号は、エルビウ
ムドープファイバ４ｂ、分散補償光ファイバ５ｂを往復
伝搬するようにさせるために、分散補償光ファイバ５
ａ，５ｂによる波長分散補償および、エルビウムドープ
ファイバ４ａ，４ｂの光増幅による伝搬損失補償を共に
効率良く行うことができる優れた光増幅器とすることが
できる。

【００４１】また、本実施形態例の光増幅器は、エルビ
ウムドープファイバ４ａ，４ｂと、分散補償光ファイバ
５ａ，５ｂとの間に、エルビウムドープファイバ４ａ，
４ｂを通って出射される励起光のみを反射する励起光反
射体６ａ，６ｂをそれぞれ設けたことにより、エルビウ
ムドープファイバ４ａ，４ｂによって吸収され、図の右
側に伝搬するにつれて強度が徐々に小さくなった励起光
を反射し、その反射励起光の強度は図の左側に進むにつ
れて徐々に小さくなるようにすることができるために、
エルビウムドープファイバ４ａ，４ｂの長手方向の励起
光強度分布を均一に近い状態とすることができる。その
ため、信号光の再吸収を抑制して励起効率の向上を図
り、信号の利得を向上させることができる。

【００４２】さらに、本実施形態例によれば、光反射手
段８ａ，８ｂをモジュール化した光部品としたことによ
り、光増幅器を構成する部品点数を少なくすることがで
き、装置の組み立ても容易となる。そして、この光反射
手段８ａ，８ｂに設けた光狭帯域フィルタ13によって、
光反射手段８ａ，８ｂに入射される信号光と自然放出光
のうち、信号光のみを分散補償光ファイバ５ａ，５ｂに
戻し、一方、自然放出光は分散補償光ファイバ５ａ，５
ｂから外れる方向に反射して、自然放出光がエルビウム
ドープファイバ４ａ，４ｂを往復伝搬することを防ぐこ
とができるために、信号光の利得をさらに向上させるこ
とができる。

【００４３】さらに、本実施形態例によれば、光狭帯域
フィルタ13によって分散補償光ファイバ５ａ，５ｂから
外れる方向に反射した自然放出光を、光ファイバ24を介
して受光器11ａ，11ｂに入射させるために、例えば分散
補償光ファイバ５ａ，５ｂと光反射手段８ａ，８ｂとの
間に光合分波器等を設けて自然放出光を分岐させたりし
なくとも、少ない部品点数で効率的に自然放出光の監視
を行うことができる。

【００４４】次に、本発明に係る光増幅器の第２実施形
態例について説明する。この実施形態例は、上記第１実
施形態例とほぼ同様に構成されており、本実施形態例が
上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、励起光反
射体６ａ，６ｂを省略し、光反射手段８ａ，８ｂを図３
に示す構成としたことである。なお、本実施形態例の説
明において、上記第１実施形態例と同一部分の重複説明
は省略する。

【００４５】図３に示すように、本実施形態例の光反射
手段８（８ａ，８ｂ）もモジュール化されており、本実
施形態例に用いた光反射手段８には、入射ポートＥと出
射ポートＦ，Ｇとが形成されている。入射ポートＥ側に
はレンズ16が設けられており、このレンズ16と光狭帯域
フィルタ13との間に、励起光のみを反射する励起光反射
体としての励起光反射膜12が介設されている。また、光
狭帯域フィルタ13の出射側には、光狭帯域フィルタ13を
透過した信号光の一部を透過する信号光一部透過膜18が
設けられており、この信号光一部透過膜18の出射側に
は、レンズ19を介して光ファイバ25が設けられており、
出射ポートＧから引き出されている。なお、本実施形態
例では、信号光一部透過膜18、レンズ19、光ファイバ25
により、光狭帯域フィルタ13を透過した信号光の一部を
分岐して取り出す信号光取り出し手段が形成されてい
る。

【００４６】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例でも、図１に示すように、上り信号光
は、光サーキュレータ３の第１のポートＡから入射して
第２のポートＢから出射し、上記第１実施形態例を同様
に、エルビウムドープファイバ４ａ、分散補償光ファイ
バ５ａを順に伝搬するが、本実施形態例では、エルビウ
ムドープファイバ４ａと分散補償光ファイバ５ａとの間
に励起光反射体６ａが設けられていないために、励起用
光源10ａからの励起光も信号光と自然放出光と共に分散
補償光ファイバ５ａを伝搬し、図３に示すように、光反
射手段８ａに入射する。そして、この光がレンズ16を介
して励起光反射膜12に入射し、このとき、励起光のみが
励起光反射膜12で反射して、分散補償光ファイバ５ａ側
に戻っていく。

【００４７】また、励起光反射膜12を透過した信号光と
自然放出光とは、光狭帯域フィルタ13に入射し、上記第
１実施形態例と同様に、自然放出光は光狭帯域フィルタ
13で反射して光ファイバ24に結合し、一方、信号光は光
狭帯域フィルタ13を透過して信号光一部透過膜18に入射
する。そして、信号光のうち一部の光が信号光一部透過
膜18を透過し、レンズ19を介して光ファイバ25に結合
し、信号光受信手段（図示せず）によって受信される。
また、信号光一部透過膜18に入射した信号光のうち、残
りの光は信号光一部透過膜18で反射し、光狭帯域フィル
タ13、励起光反射膜12、レンズ16を順に通って分散補償
光ファイバ５ａに戻っていく。

【００４８】そして、分散補償光ファイバ５ａ，エルビ
ウムドープファイバ４ａを逆行し、上記第１実施形態例
と同様に、光サーキュレータ３の第２のポートＢから入
射し、第３のポートＣから出射して、シングルモード光
ファイバ１ｂを伝搬していく。

【００４９】一方、光サーキュレータ３の第３のポート
Ｃから入射して第４のポートＤから出射される下り信号
光は、エルビウムドープファイバ４ｂ、分散補償光ファ
イバ５ｂを通って光反射手段８ｂに入射し、上記上り信
号光と同様の動作が行われて、光サーキュレータ３の第
４のポートＤに戻り、第１のポートＡから出射されてシ
ングルモード光ファイバ１ａを伝搬する。

【００５０】本実施形態例においても、上記のように、
励起光が光反射手段８で反射し、一方、上り信号光およ
び下り信号光がそれぞれ、エルビウムドープファイバ４
ａ，４ｂ、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂを往復伝搬す
るときに、上記第１実施形態例と同様に、波長分散およ
び伝搬損失の補償が行われ、また、自然放出光の分散補
償光ファイバ５ａ，５ｂから外れる方向への取り出しが
行われることにより、上記第１実施形態例とほぼ同様の
効果を奏することができる。

【００５１】また、本実施形態例によれば、信号光取り
出し手段を設けて信号光を監視するための信号光受信手
段を接続したために、少ない部品点数で、効率的に信号
光の監視も行うことができる。

【００５２】図４には、本発明に係る光増幅器の第３実
施形態例の要部構成が示されている。本実施形態例は上
記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、本実施
形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、
励起光反射体６ａ，６ｂの代わりに、少なくとも自然放
出光（ＡＳＥ）を遮断し、信号光を透過する光帯域通過
フィルタ20を設けたことと、光反射手段８ａ，８ｂを、
図２に示した光狭帯域フィルタ13、レンズ15、光ファイ
バ24を省略して構成したことである。なお、光帯域通過
フィルタ20は、自然放出光のみを遮断するフィルタとし
てもよいし、自然放出光と励起光の両方を遮断するフィ
ルタとしてもよい。

【００５３】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例においては、上記実施形態例のように
自然放出光や信号光の一部の取り出しおよび監視は行わ
れないものの、それ以外の動作は上記実施形態例とほぼ
同様に行われ、上りおよび下りの各信号光がエルビウム
ドープファイバ４ａ，４ｂおよび分散補償光ファイバ５
ａ，５ｂを往復伝搬するときに波長分散と伝搬損失の両
方が行われて同様の効果を奏することができる。

【００５４】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記第３実施形態例では、光帯域通過フィルタ20をエル
ビウムドープファイバ４ａ，４ｂと分散補償光ファイバ
５ａ，５ｂとの間に介設したが、光帯域通過フィルタ20
は、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂと光反射手段８ａ，
８ｂとの間に介設しても構わない。また、光帯域通過フ
ィルタ20を、例えば図５に示すように、光反射手段８
ａ，８ｂ内に設けてモジュール化しても構わない。この
ようにしたときは、光帯域通過フィルタ20は、少なくと
も自然放出光を遮断し、信号光を透過する濾波部品とし
て機能し、この光帯域通過フィルタ20を有する光反射手
段８ａ，８ｂが信号光反射モジュールとなる。

【００５５】さらに、上記第１実施形態例に用いた光反
射手段８ａ，８ｂの代わりに、図５に示すように光反射
手段８ａ，８ｂを設けて光増幅器を構成することもでき
る。このようにしたときには、自然放出光の取り出しお
よび監視は行われないものの、それ以外は、上記第１実
施形態例と同様に動作し、同様の効果を奏することがで
きる。

【００５６】さらに、上記第１実施形態例では、励起光
反射体６ａ，６ｂをエルビウムドープファイバ４ａ，４
ｂと分散補償光ファイバ５ａ，５ｂとの間に介設した
が、これらの励起光反射体６ａ，６ｂを省略し、その代
わりに、例えば、図２の破線に示すように、光反射手段
８ａ，８ｂ内に励起光反射膜12を設けて光増幅器を形成
することもできるし、励起光反射膜12や励起光反射体６
ａ，６ｂを分散補償光ファイバ５ａ，５ｂと光反射手段
８ａと８ｂとの間に介設して光増幅器を形成することも
できる。

【００５７】さらに、上記第２実施形態例では、励起光
反射膜12を光反射手段８ａ，８ｂ内に設けて構成した
が、励起光反射膜12を光反射手段８ａ，８ｂに設ける代
わりに、励起光反射膜12や励起光反射体６ａ，６ｂを分
散補償光ファイバ５ａ，５ｂと光反射手段８ａ，８ｂと
の間に介設して光増幅器を形成することもできるし、励
起光反射膜12や励起光反射体６ａ，６ｂをエルビウムド
ープファイバ４ａ，４ｂと分散補償光ファイバ５ａ，５
ｂとの間に介設することもできる。

【００５８】このように、上記第２実施形態例におい
て、励起光反射体６ａ，６ｂや励起光反射膜12をエルビ
ウムドープファイバ４ａ，４ｂの出射端側に設ければ、
上記第１実施形態例と同様の励起効率向上を図ることが
可能となり、また、自然放出光と信号光の両方の取り出
しおよび監視を行うことができる光増幅器とすることが
できる。

【００５９】さらに、エルビウムドープファイバ４ａ，
４ｂと分散補償光ファイバ５ａ，５ｂとの間に、光狭帯
域フィルタ13等の自然光反射部品を設けて、この自然光
反射部品によって、自然放出光をエルビウムドープファ
イバ４ａ，４ｂから外れる方向に反射し、その反射光を
取り出すようにすることもできる。

【００６０】さらに、上記実施形態例では、自然放出光
取り出し手段や信号光取り出し手段をレンズおよび光フ
ァイバを用いて構成したが、自然放出光取り出し手段や
信号光取り出し手段の構成は特に限定されるものではな
く、適宜設定されるものである。

【００６１】さらに、上記実施形態例では、光反射手段
８ａ，８ｂに設け、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂから
出射される光のうち自然放出光を反射し、信号光を透過
する自然光反射部品として、光狭帯域フィルタ13を設け
たが、自然光反射部品は必ずしも光狭帯域フィルタ13と
するとは限らず、適宜の部品により形成されるものであ
る。

【００６２】さらに、図５に示したように、光反射手段
８ａ，８ｂに設けられ、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂ
から出射される光のうち、少なくとも自然放出光を遮断
し、信号光を透過する濾波部品として、光帯域通過フィ
ルタ20を設ける代わりに、この濾波部品を光帯域通過フ
ィルタ20以外の適宜の光部品によって構成することもで
きる。

【００６３】さらに、上記実施形態例では、光増幅用フ
ァイバとしてエルビウムドープファイバ４ａ，４ｂを設
けて構成したが、光増幅用ファイバは必ずしもエルビウ
ムドープファイバ４ａ，４ｂにより形成するとは限ら
ず、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂやシングルモード光
ファイバ１ａ，１ｂによる光強度の減衰を補うことがで
きるように光増幅可能な光ファイバであればよく、例え
ばこの光増幅器を適用する光る通信システムに合わせる
等して増幅率等が適宜設定されるものである。

【００６４】さらに、本発明の光増幅器は、励起光反射
体６ａ，６ｂ、励起光反射膜12、光狭帯域フィルタ13、
光帯域通過フィルタ20、信号光一部透過膜18およびレン
ズ15，16，19等を省略し、光サーキュレータ３、励起光
導入手段30ａ，30ｂ、エルビウムドープファイバ４ａ，
４ｂ、および、分散補償光ファイバ５ａ，５ｂからの出
射光を反射して分散補償光ファイバ５ａ，５ｂに戻す光
反射手段のみを設けて構成することもできる。ただし、
励起光を反射したり、自然放出光を反射又は遮断する機
能を有するフィルタ13，20等を設けることにより、エル
ビウムドープファイバ４ａ，４ｂによる励起効率の向上
や、自然放出光の遮断等による信号光の増幅利得を向上
させることができるために、励起光反射手段や自然放出
光を遮断するための手段等を設けることが好ましい。

【００６５】さらに、上記実施の形態例では、光サーキ
ュレータ３の第１のポートＡから上り信号を入射し、第
３のポートＣから下り信号を入射するように、光増幅器
を接続する例について述べたが、その逆に、第１のポー
トＡから下り信号を、第３のポートＣから上り信号を入
射するように光増幅器を接続してもよい。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、光サーキュレータの第
２のポートと第４のポートとに、それぞれ、光増幅用フ
ァイバと分散補償光ファイバを接続したことにより、従
来の光増幅器に用いた光アイソレータを省略することが
可能となる。しかも、光アイソレータを設けたときと異
なり、信号光を光増幅用ファイバおよび分散補償光ファ
イバを往復伝搬できるようにすることが可能となり、本
発明の光増幅器は、１つの伝送路を用いて上りと下りの
両信号光の光伝送を行う光通信システムに適用すること
ができる。

【００６７】また、本発明によれば、例えば光サーキュ
レータ３の第１のポートに上り信号光を入射させ、第２
のポートから出射させて、第１の光増幅用ファイバ→第
１の分散補償光ファイバと伝搬させ、第１の光反射手段
で反射して、再び第１の分散補償光ファイバ→第１の光
増幅用ファイバと伝搬させることにより、上り信号光の
波長分散および伝搬損失を非常に効率良く補償すること
ができる。また、同様にして、本発明の光増幅器を用い
る光サーキュレータの第３のポートから下り信号光を入
射させて第４のポートから出射させ、第２の光増幅用フ
ァイバと第２の分散補償光ファイバとを往復伝搬させる
ことにより、上り信号光と同様に、波長分散および伝搬
損失を効率良く補償することができる。

【００６８】そして、１つの伝送路を用いて上りと下り
の両信号光による光通信を共に行う光通信システムに本
発明の光増幅器を介設することにより、上り信号光と下
り信号光とを個別に、しかも、同様に効率的に波長分散
補償し、伝搬損失補償することが可能となり、この光増
幅器を用いて、上り信号と下り信号の両方の通信を行な
える高速、大容量の光通信システムの構築を図ることが
できる。

【００６９】特に、本発明の光増幅器において、少なく
とも光増幅用ファイバから放出される自然放出光を遮断
し、信号光を透過するフィルタを、分散補償光ファイバ
と光反射手段との間に設けたり、光増幅用ファイバと分
散補償光ファイバとの間に設けたりすることにより、自
然放出光が光増幅用ファイバを往復して増幅することを
抑制できるために、光サーキュレータ側に戻る自然放出
光を小さくすることが可能となり、信号光の利得を向上
させることができる。

【００７０】さらに、光増幅用ファイバの入射端側には
光分岐手段を介して励起用光源からの励起光を光増幅用
ファイバに導く励起光導入手段が設けられており、光増
幅用ファイバと分散補償光ファイバとの間には光増幅用
ファイバを通って出射される励起光のみを該光増幅用フ
ァイバ側に反射する励起光反射体が介設されている本発
明によれば、光増幅用ファイバを通って出射される励起
光を励起光反射体によって光増幅用ファイバ側に反射す
ることにより、光増幅用ファイバの長手方向の励起光強
度分布を均一に近づけることができるために、励起効率
を向上させることが可能となり、光増幅用ファイバによ
る光増幅効率を向上させることができる。

【００７１】さらに、前記光反射手段は光増幅用ファイ
バを通って分散補償光ファイバの出射端側から出射され
る光のうち少なくとも光増幅用ファイバから放出される
自然放出光を遮断し、信号光を透過する濾波部品を有す
る信号光反射モジュールとした本発明によれば、前記光
フィルタを設けた本発明と同様に、濾波部品によって自
然放出光を遮断して信号光の利得を向上させることが可
能となる。また、この構成の本発明によれば、濾波部品
を光反射手段に設けて信号光反射モジュールとすること
により、光増幅器を構成する光部品の部品点数を少なく
することができるために、光増幅器の組み立てを容易と
することができるし、接続に伴う光損失を抑制すること
が可能となり、光損失の小さいより優れた光増幅器とす
ることができる。

【００７２】さらに前記光反射手段は光増幅用ファイバ
を通って分散補償光ファイバの出射端側から出射される
光のうち光増幅用ファイバから放出される自然放出光を
前記分散補償光ファイバから外れる方向に反射し、信号
光を透過する自然光反射部品を有しており、該自然光反
射部品で反射した自然放出光を取り出す自然放出光取り
出し手段が設けられている本発明によれば、自然放出光
を分散補償光ファイバから外れる方向に反射して取り出
すことにより、前記光フィルタ等を設けた構成した光増
幅器と同様に、信号光の利得を向上させることが可能と
なり、さらに、取り出した自然放出光を光監視手段等に
よって監視することにより、少ない部品点数で効率的に
自然放出光の監視を行える光通信システムを構築するこ
とができる。

【００７３】さらに、自然光反射部品を透過した信号光
の一部を分岐して取り出す信号光取り出し手段が設けら
れている本発明によれば、信号光取り出し手段によって
取り出した信号光を信号光受信手段等に接続すれば、信
号光の監視も行うことが可能となり、信号光と自然放出
光の両方を監視できる光通信システムの構築を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光増幅器の第１実施形態例を示す
要部構成図である。

【図２】上記実施形態例の光反射手段を示す構成図であ
る。

【図３】本発明に係る光増幅器に用いられる光反射手段
を示す構成図である。

【図４】本発明に係る光増幅器の第３実施形態例を示す
要部構成図である。

【図５】本発明の光増幅器の他の実施形態例に用いられ
る光反射手段を示す説明図である。

【図６】従来の光通信システムの一例を示す説明図であ
る。

【図７】従来の光通信システムに用いられる光増幅器の
一例を示す説明図である。

【符号の説明】

３ 光サーキュレータ ４，４ａ，４ｂ エルビウムドープファイバ ５，５ａ，５ｂ 分散補償光ファイバ ６ａ，６ｂ 励起光反射体 ８ａ，８ｂ 光反射手段 12 励起光反射膜 13 光狭帯域フィルタ 18 信号光一部透過膜 20 光帯域通過フィルタ 30ａ, 30ｂ 励起光導入手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２、第３、第４のポートを備え
   て第１のポートに入射する光が第２のポートから、第２
   のポートに入射する光が第３のポートから、第３のポー
   トに入射する光が第４のポートから、第４のポートから
   入射する光が第１のポートからそれぞれ出射される光サ
   ーキュレータを有し、前記光サーキュレータの第２のポ
   ートには第１のポートから入射して第２のポートから出
   射する信号光を増幅するための第１の光増幅用ファイバ
   の入射端側が接続され、該光増幅用ファイバの出射端側
   には負の分散特性を有する第１の分散補償光ファイバの
   入射端側が接続され、該分散補償光ファイバの出射端側
   には該分散補償光ファイバからの出射光を反射して該分
   散補償光ファイバに戻す第１の光反射手段が設けられて
   おり、一方、前記光サーキュレータの第４のポートには
   前記第３のポートから入射して第４のポートから出射す
   る信号光を増幅するための第２の光増幅用ファイバの入
   射端側が接続され、該光増幅用ファイバの出射端側には
   負の分散特性を有する第２の分散補償光ファイバの入射
   端側が接続され、該分散補償光ファイバの出射端側には
   該分散補償光ファイバからの出射光を反射して該分散補
   償光ファイバに戻す第２の光反射手段が設けられている
   ことを特徴とする光増幅器。
2. 【請求項２】 分散補償光ファイバと光反射手段との間
   には少なくとも光増幅用ファイバから放出される自然放
   出光を遮断して信号光を透過する光フィルタが介設され
   ていることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
3. 【請求項３】 光増幅用ファイバと分散補償光ファイバ
   との間には少なくとも光増幅用ファイバから放出される
   自然放出光を遮断して信号光を透過する光フィルタが介
   設されていることを特徴とする請求項１記載の光増幅
   器。
4. 【請求項４】 光増幅用ファイバの入射端側には光分岐
   手段を介して励起用光源からの励起光を光増幅用ファイ
   バに導く励起光導入手段が設けられており、光増幅用フ
   ァイバと分散補償光ファイバとの間には光増幅用ファイ
   バを通って出射される励起光のみを該光増幅用ファイバ
   側に反射する励起光反射体が介設されていることを特徴
   とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の光増幅
   器。
5. 【請求項５】 光反射手段は、光増幅用ファイバを通っ
   て分散補償光ファイバの出射端側から出射される光のう
   ち少なくとも光増幅用ファイバから放出される自然放出
   光を遮断して信号光を透過する濾波部品を有する信号光
   反射モジュールとしたことを特徴とする請求項１又は請
   求項４記載の光増幅器。
6. 【請求項６】 光反射手段は、光増幅用ファイバを通っ
   て分散補償光ファイバの出射端側から出射される光のう
   ち光増幅用ファイバから放出される自然放出光を前記分
   散補償光ファイバから外れる方向に反射して信号光を透
   過する自然光反射部品を有しており、該自然光反射部品
   で反射した自然放出光を取り出す自然放出光取り出し手
   段が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求
   項４記載の光増幅器。
7. 【請求項７】 自然光反射部品を透過した信号光の一部
   を分岐して取り出す信号光取り出し手段が設けられてい
   ることを特徴とする請求項６記載の光増幅器。