JPH10135549A - 波長多重光伝送用光増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重化された光信号の光増幅において信
号対雑音比を改善する。 【解決手段】 波長多重化された波長多重信号光を増幅
して出力端子から増幅光を出力する光増幅部に加え、こ
の光増幅部の後段には、増幅波長多重信号光に含まれる
波長間の自然放出光を除去する光除去部を備えている。
ここで、光除去部として、出力端子に第１のポートが接
続され、第１のポートから入力される増幅波長多重信号
光を第２のポートに出力するとともに第２のポートに光
除去部が接続され、この光除去部により自然放出光が除
去された増幅波長多重信号光を第３のポートに出力する
光サーキュレータが配置され、波長多重信号光に含まれ
る各波長の信号光のうちのそれぞれ対応する１波長の信
号光を反射させ、この波長以外の光を透過させる光ファ
イバグレーティングが第２のポートにを波長多重信号光
の多重数だけ直列接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムに
使用される光増幅器に関する。

【０００１】互いに異なる波長を有する複数の光信号が
波長多重された波長多重信号を一括して光増幅する波長
多重光増幅装置に関し、特に、自然放出光の影響を排
し、信号対雑音比を改善した光増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光増幅器を多段に接続して、長距離光通
信を行う場合、各段の光増幅部自身から自然放出光（Ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ，以下、「ＡＳＥ」という。）が発生するた
め、光送信器から光受信器まで光信号が伝播される間
に、このＡＳＥが光信号に重畳され、光信号の信号対雑
音比を劣化させる。

【０００３】従来、このＡＳＥを除去する方法として
は、狭帯域透過光フィルタにより信号光波長のみを透
過させる方法（特開平４−２４１３２８）、信号光パ
ルスのＯＦＦ期間に光増幅器内部で発生するＡＳＥを光
スイッチにより阻止する方法（特開平５−５９１２）、
信号光が直線偏光であることを利用し、光増幅器出力
に偏光分離素子を挿入して信号光を抽出する方法（特開
平６−１９６７８６及び特開平５−２３５４４２）、
増幅媒体である希土類添加光ファイバのクラッド部に、
ＡＳＥを吸収する元素を添加して、コア内を伝播するＡ
ＳＥを除去する方法（特開平６−３４２１７５）、増
幅媒体であるＥｒ−Ａｌ共添加光ファイバの途中に、Ｅ
ｒ添加光ファイバを挿入し、Ｅｒ添加光ファイバの吸光
特性によりＡＳＥを除去する方法（特開平５−２９６８
３）、増幅媒体である希土類添加光ファイバの途中
に、分波器を挿入するか、または、波長光とＡＳＥ波長
光に対する光ファイバの曲げ損失を利用して、ＡＳＥ波
長光を除去する方法（特開平４−８６７２８）が知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいては、すべて単波長光伝送用の光増幅器に対応する
もので、波長多重化された光信号の光増幅器には適して
いない。すなわち、の構成によれば、狭帯域透過光フ
ィルタは、特定波長の光のみを透過する特性を有するた
め、相違なる波長を有する複数の信号光を増幅する場合
には、一つの信号光のみ透過され、それ以外の信号光は
透過されないからである。

【０００５】また、の構成によれば、相違なる波長の
複数信号光を用いる場合には、各信号光の信号パルスｏ
ｎ／ｏｆｆは同じではないため、特定の信号光のｏｆｆ
期間にスイッチをｏｆｆすると、他の信号光のｏｎ信号
を抹消してしまう可能性があるからである。

【０００６】さらに、の構成によれば、伝送路である
光ファイバは、特殊な構造を採用した光ファイバでない
限り、伝播する光の偏光状態を安定には維持できない。
一般に伝送路として使用される光ファイバでは、光ファ
イバの曲げによる応力の発生、環境温度変化による光フ
ァイバ内部の屈折率変動等が発生する。このような光フ
ァイバを伝播する信号光の偏光方向は時間的ゆらぎを発
生し、かつ、このゆらぎの程度は、波長によって異な
る。したがって多波長光伝送の場合には、すべての波長
の信号光の光状態が一致することは実際上あり得ないこ
とになるからである。

【０００７】、、の構成の場合には、これらは信
号光波長を含む数十ｎｍ程度の波長帯域全域にわたっ
て、ＡＳＥを吸収ないしは減衰させる構成であり、ＡＳ
Ｅの吸収率ないし減衰率を上げると、信号光波長をも減
衰させる結果となってしまうことになる。

【０００８】従って、いずれの構成によっても、本発明
が対象とする波長多重化された光信号の光増幅におい
て、信号対雑音比を改善することは困難である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の波長多重光伝送
用光増幅装置は、上記欠点を除去するために、互いに異
なる波長を有する信号光が波長多重化された波長多重信
号光を増幅して、出力端子から増幅波長多重信号光を出
力する光増幅部に加え、さらに光増幅部の後段に配置さ
れ、増幅波長多重信号光に含まれる波長間の自然放出光
を除去する光除去部を備えている。特に、この光除去部
は、各波長のうち隣接する２つの波長の間にある波長の
光を反射し、該波長以外の波長の光を透過する選択的光
反射部を含んでいることを特徴としている。さらに、光
除去部は、互いに異なる波長を反射させる選択的光反射
部を複数有し、該選択的光反射部が直列接続されてい
る。

【００１０】このような構成を採用したことにより、波
長多重化された信号光に対しても、本来の増幅された光
以外の自然放出光を除去することができるようになる。
そして、増幅された信号光と自然放出光との出力比を大
きくすることができ、信号対雑音比を改善することがで
きるようになる。

【００１１】また、本発明の波長多重光伝送用光増幅装
置は、他の構成として、光増幅部の出力端子に第１のポ
ートが接続され該第１のポートから入力される増幅波長
多重信号光を第２のポートに出力するとともに第２のポ
ートに光除去部が接続され、該光除去部により自然放出
光が除去された増幅波長多重信号光を第３のポートに出
力する光サーキュレータと、波長多重信号光に含まれる
各波長の信号光のうちそれぞれ対応する波長の信号光の
みを反射させ、該波長以外の光を透過させる選択的光反
射部とを備えていることを特徴としている。

【００１２】ここで、光除去部は、選択的光反射部を波
長多重信号光の多重数分有し、選択的光反射部が直列接
続されている。この選択的光反射部は、光ファイバグレ
ーティングによって構成することができる。

【００１３】さらに、本発明の波長多重光伝送用光増幅
装置では、光除去部は、選択的光反射部の間に通過する
光をあらかじめ定められた割合で減衰させる光減衰部を
備えていることを特徴としている。これにより、光増幅
され不要な光が除去された後の各信号光のレベルを波長
間で一定にすることができる。

【００１４】また、本発明の波長多重光伝送用光増幅装
置は、上記構成に加えさらに、選択的光反射部において
反射された反射光のレベルをモニタするモニタ部と、レ
ベルに応じて光増幅部の利得を制御する利得制御部とを
備えていることを特徴としている。ここで、モニタ部
は、光増幅部と選択的光反射部の間及び選択的光反射部
どうしの間に配置され反射光を分岐して分岐光を出力す
る光分岐部と、分岐光の分岐光レベルを検出するレベル
検出部とを備えている。特に、モニタ部において、レベ
ル検出部は複数あって、各レベル検出部で検出された分
岐光レベルからより光増幅部から遠い側にある隣接する
レベル検出部において検出された分岐光レベルを減算す
ることにより、各選択的反射部において反射される反射
光のレベルを検出する。上記利得制御部は、検出された
反射光のレベルのうち、最小のレベルに応じて光増幅部
の利得を制御することを特徴としている。これにより、
すべての波長の信号光に対して、光増幅後に一定のレベ
ルを保障することが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の波
長多重光伝送用光増幅装置について、詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の波長多重光伝送用光増幅
装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。図１に
おいて、光増幅部１０は入力された波長多重信号光を一
括して光増幅する機能を備えている。このような光増幅
部としては、エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバ等の希土
類と励起光源を備えた光ファイバ増幅器や、あるいはま
た半導体光増幅器がある。本発明では、この光増幅部１
０の後段にＡＳＥを除去する光除去部を配置しているこ
とを特徴としている。

【００１７】この光除去部として、例えば、図１に示さ
れるように複数の帯域阻止フィルタ２１〜２３を直列接
続した構成がある。なお、ここでは理解を容易にするた
めに４波長の信号光が多重化された例を示しているが、
本発明がさらに多数の波長多重に対応できることはいう
までもない。

【００１８】ここで、帯域阻止フィルタは、波長多重さ
れる各信号光の隣接する波長の間にある波長の光を選択
的に反射する機能を有している。このような機能を有す
る光学素子には例えば光ファイバグレーティングがあ
る。これは、光ファイバに微少なピッチのグレーティン
グを形成し、ピッチにより特定の波長のみを選択的に反
射させ、残余の光はそのまま透過させるものである。

【００１９】図３は、光増幅部１０から出力される増幅
された波長多重信号光のスペクトラムを示している。こ
こでは、４波長の多重がなされているが、各信号光が一
括して光増幅されるとともに、各信号光の波長間でＡＳ
Ｅも増幅されている。本発明の第１の実施例における上
記帯域阻止フィルタは、図中の４つのピーク波長、すな
わち信号光波長間の間にある３つの波長領域にある光を
それぞれ選択的に反射させる機能を備えている。

【００２０】このような構成の採用により、光増幅部１
０において増幅された波長多重信号光に含まれるＡＳＥ
は、光増幅部に接続された帯域阻止フィルタ２１〜２３
により除去される。そして、不要となる特定波長の光の
みを選択的に阻止されるため、信号光波長間のＡＳＥが
除去され、その結果、図４に示されるような信号光のみ
を主成分とする増幅光が得られる。図４に示した光スペ
クトラムのうち、４本の信号光より外側の波長域にある
ＡＳＥは、通常の狭帯域フィルタ（例えば特開平４−２
４１３２８）を用いて、除去することができる。

【００２１】次に、本発明の波長多重光伝送用光増幅装
置の第２の実施の形態について、図２及び図３、図５を
参照して説明する。

【００２２】図２において、光増幅部１１は図１の光増
幅部１０と同様の機能を有するもので、波長多重信号光
を一括して増幅して出力する。従って、この増幅された
信号光のスペクトラムは、図３に示されるのと同じもの
となる。

【００２３】第２の実施の形態においては、光増幅部１
１の後段に配置される光除去部の構成が第１の実施の形
態と相違している。すなわち、本実施例においては、光
増幅部１１の後段には光サーキュレータ４１のポート１
が接続されており、そのポート２には帯域反射フィルタ
３１〜３４が直列接続されている。

【００２４】光サーキュレータ４１の基本機能は、光増
幅部１１から出力されたポート１に入射された波長多重
信号光をポート２から出力し、一方、ポート２から入力
された光はポート３から出力するというものである。従
って、ポート１から入射された光はポート２に直接接続
された帯域反射フィルタ３１に入射されることになる。

【００２５】ここで、各帯域反射フィルタ３１〜３４
は、信号光波長のみを選択的に反射し、それ以外の波長
の光は透過させる機能を有している。従って、最初の帯
域反射フィルタ３１では、４つの信号光のうちの一つの
信号光のみが反射され、残りの３つの信号光はそのまま
透過する。次に、その後段に接続されている帯域反射フ
ィルタ３２においては最初の信号光とは別の波長の信号
光のうちの一つが選択的に反射される。以下順次同じよ
うに、対応する帯域反射フィルタですべての信号光が反
射される。そして、いずれの帯域反射フィルタでも反射
されない光、すなわちＡＳＥはそのまま図中右方に透過
する。

【００２６】この結果、光サーキュレータ４１には、本
来の増幅された信号光のみがポート２から再入力され、
これらはポート３から光伝送路（図省略）に送出される
こととなる。なお、このような機能を有する帯域反射フ
ィルタも光ファイバグレーティングによって実現するこ
とができる。図５は、光サーキュレータ４１のポート３
から出力される信号光のスペクトラムを示しおり、信号
光以外の波長の光が除去されていることがわかる。

【００２７】次に、本発明の波長多重光伝送用光増幅装
置の性能をさらに向上される構成について説明する。

【００２８】図１あるいは図２に示される本発明の波長
多重光伝送用光増幅装置において、増幅された波長多重
信号光の各信号光のピーク値にばらつきを生じる場合が
ある。一般には、ある特定の波長を中心にこの波長から
離れるに従って、増幅された信号光のレベルが低下する
傾向にある。このような場合には、図１における光増幅
部１０と各帯域阻止フィルタ２１〜２３の間、あるいは
図２における帯域反射フィルタ３１〜３４に間に、最終
的な出力レベルが一定になるように減衰量が設定された
光減衰器を配置することができる。これにより、光増幅
され不要な光が除去された後の各信号光のレベルを波長
間で一定にすることができる。

【００２９】また、本発明の波長多重光伝送用光増幅装
置は、上記構成に加えさらに、図１の帯域阻止フィルタ
２１、あるいは図２の帯域反射フィルタ３１〜３４の各
前段に反射された反射光のレベルをモニタするモニタ部
と、レベルに応じて光増幅部の利得を制御する利得制御
部とを配置することができる（図省略）。このような構
成を採ることにより、図１においては、信号光間にある
ＡＳＥのレベルを、また図２においては各信号光のレベ
ルをモニタして、このモニタされたレベルに基づいて光
増幅部１０あるいは１１の利得を制御し、所望の出力レ
ベルを得ることことができる。

【００３０】ここで、このようなモニタ部は、光増幅部
と選択的光反射部の間及び選択的光反射部どうしの間に
配置され反射光を分岐して分岐光を出力する光分岐部
と、分岐光の分岐光レベルを検出するレベル検出部とに
よって構成することができる。

【００３１】特に、モニタ部のレベル検出部を各帯域阻
止フィルタ２１〜２３あるいは帯域反射フィルタ３１〜
３４の各前段にそれぞれ配置し、各レベル検出部で検出
された分岐光レベルからより光増幅部から遠い側にある
隣接するレベル検出部において検出された分岐光レベル
を減算することにより、各選択的反射部において反射さ
れる反射光のレベルを検出ことができる。

【００３２】上記利得制御部は、検出された反射光のレ
ベルのうち、最小のレベルに応じて光増幅部の利得を制
御することを特徴としている。これにより、すべての波
長の信号光に対して、光増幅後に一定のレベルを保障す
ることが可能になる。

【００３３】

【実施例】次に、本発明の波長多重光伝送用光増幅装置
を用いたより具体的な実施の結果について説明する。

【００３４】いま、光増幅部１０としてＥｒを添加した
光ファイバを増幅媒体とする光ファイバアンプを使用
し、１５４０ｎｍ，１５４５ｎｍ，１５５０ｎｍ，１５
５５ｎｍの信号光を増幅することとする。１５４２．５
ｎｍ，１５４７．５ｎｍ，１５５２．５ｎｍの波長を阻
止する帯域阻止フィルタ２１〜２３として光ファイバグ
レーティングが使用されている。各光ファイバグレーテ
ィングの信号光の挿入損失は０．５ｄＢであり、阻止域
の半値幅は２ｎｍとしている。また、光ファイバグレー
ティングの信号光以外の透過波長の損失は３０ｄＢであ
り、従って、ＡＳＥレベルは３０ｄＢ低下することにな
る。

【００３５】また、本発明の第２の実施例において、波
長多重信号光が光増幅部１１に入力されると、波長多重
信号光は増幅され、ＡＳＥと増幅された信号光となって
出力される（図３参照）。ＡＳＥの部分を除去するため
に、光サーキュレータ４１を使用が配置され、さらにポ
ート２に帯域反射フィルタ３１〜３４（信号光の数分）
が直列に接続されている。すると、図５のように必要な
信号光のみを透過することができる。ここで、具体的
に、光増幅部１１として、Ｅｒを添加した光ファイバを
増幅媒体とする光ファイバアンプを使用し、１５４０ｎ
ｍ，１５４５ｎｍ，１５５０ｎｍ，１５５５ｎｍの信号
光を増幅することとする。１５４２．５ｎｍ，１５４
７．５ｎｍ，１５５２．５ｎｍの波長をそれぞれ反射す
る帯域反射フィルタ３１〜３４が光サーキュレータ４１
のポート２に接続され、必要な波長の信号光のみがポー
ト３からが取出されるようにする。

【００３６】いま、各光ファイバグレーティングの信号
光の挿入損失は０．５ｄＢであり、阻止域の半値幅は
０．５ｎｍである。また、光ファイバグレーティングの
信号光以外の透過波長の損失は２５ｄＢである。そうす
ると、４個の光ファイバグレーティングでそれぞれ反射
されたＡＳＥは、加算されて光サーキュレータ４１のポ
ート２に入射されるため、ポート３からの出力光に含ま
れるＡＳＥは、光増幅部出力に含まれるＡＳＥよりも１
９ｄＢ低い値となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の波長多重光伝送用光増幅器は、
帯域阻止フィルタあるいは帯域反射フィルタを複数用い
て信号光波長間の自然放出光を除去することにより、光
増幅器出力の信号対雑音比を向上できるという利点を有
している。

【００３８】特に、請求項３に示す光増幅器において
は、情報伝送量の増加により光伝送装置の信号光波長数
を増加させる必要が生じた場合でも、信号光伝送路を切
断することなく、増加させた信号光に対応した帯域反射
フィルタを追加することにより容易に対処することがで
きるという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の波長多重光伝送用光増幅装置
の第１の構成を示す図である。

【図２】図２は、本発明の波長多重光伝送用光増幅装置
の第２の構成を示す図である。

【図３】図３は、図１における光増幅部１０を通過した
直後の波長多重信号光の光出力スペクトラムを示す図で
ある。

【図４】図４は、図１における光増幅部１０と帯域阻止
フィルタ２３を通過した直後の波長多重信号光の光出力
スペクトラムを示す図である。

【図５】図５は、図２における光サーキュレータ４１の
ポート３を通過した直後の波長多重信号光の光出力スペ
クトラムを示す図である。

【符号の説明】

１０ 光増幅部 １１ 光増幅部 ２１ 帯域阻止フィルタ ２２ 帯域阻止フィルタ ２３ 帯域阻止フィルタ ３１ 帯域反射フィルタ ３２ 帯域反射フィルタ ３３ 帯域反射フィルタ ３４ 帯域反射フィルタ ４１ 光サーキュレータ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なる波長を有する信号光が波長
   多重化された波長多重信号光を増幅して、出力端子から
   増幅波長多重信号光を出力する光増幅手段と、 前記光増幅手段の後段に配置され、前記増幅波長多重信
   号光に含まれる前記波長間の自然放出光を除去する光除
   去手段を備えていることを特徴とする波長多重光伝送用
   光増幅装置。
2. 【請求項２】 前記光除去手段は、 前記各波長のうち隣接する２つの波長の間にある波長の
   光を反射し、該波長以外の波長の光を透過する選択的光
   反射手段を含むことを特徴とする請求項１記載の波長多
   重光伝送用光増幅装置。
3. 【請求項３】 前記光除去手段は、 互いに異なる波長を反射させる前記選択的光反射手段を
   複数有し、該選択的光反射手段が直列接続されているこ
   とを特徴とする請求項２記載の波長多重光伝送用光増幅
   装置。
4. 【請求項４】 前記波長多重光伝送用光増幅装置が、さ
   らに前記出力端子に第１のポートが接続され、該第１の
   ポートから入力される前記増幅波長多重信号光を第２の
   ポートに出力するとともに、 前記第２のポートに前記光除去手段が接続され、該光除
   去手段により前記自然放出光が除去された前記増幅波長
   多重信号光を第３のポートに出力する光サーキュレータ
   と、 前記波長多重信号光に含まれる各波長の信号光のうちそ
   れぞれ対応する波長の信号光のみを反射させ、該波長以
   外の光を透過させる選択的光反射手段とを備えているこ
   とを特徴とする請求項１記載の波長多重光伝送用光増幅
   装置。
5. 【請求項５】 前記光除去手段は、 前記選択的光反射手段を前記波長多重信号光の多重数分
   有し、 前記選択的光反射手段が直列接続されていることを特徴
   とする請求項４記載の波長多重光伝送用光増幅装置。
6. 【請求項６】 前記選択的光反射手段は、 光ファイバグレーティングを含むことを特徴とする請求
   項３又は請求項５記載の波長多重光伝送用光増幅装置。
7. 【請求項７】 前記光除去手段は、 前記選択的光反射手段の間に通過する光をあらかじめ定
   められた割合で減衰させる光減衰手段を備えていること
   を特徴とする請求項３又は請求項５記載の波長多重光伝
   送用光増幅装置。
8. 【請求項８】 前記波長多重光伝送用光増幅装置は、さ
   らに、 前記選択的光反射手段において反射された反射光のレベ
   ルをモニタするモニタ手段と、 前記レベルに応じて前記光増幅部の利得を制御する利得
   制御手段とを備えていることを特徴とする請求項３又は
   請求項５記載の波長多重光伝送用光増幅装置。
9. 【請求項９】 前記モニタ手段は、 前記光増幅部と前記選択的光反射手段の間及び前記選択
   的光反射手段どうしの間に配置され、前記反射光を分岐
   して分岐光を出力する光分岐手段と、 前記分岐光の分岐光レベルを検出するレベル検出手段と
   を備えていることを特徴とする請求項８記載の波長多重
   光伝送用光増幅装置。
10. 【請求項１０】 前記モニタ手段において、 前記レベル検出手段は複数あって、各分岐光レベルで検
    出された分岐光レベルからより前記光増幅部から遠い側
    にある隣接する前記レベル検出手段において検出された
    分岐光レベルを減算することにより、前記各選択的反射
    手段において反射される前記反射光のレベルを検出する
    ことを特徴とする請求項９記載の波長多重光伝送用光増
    幅装置。
11. 【請求項１１】 前記利得制御手段は、 前記反射光のレベルのうち、最小のレベルに応じて前記
    光増幅部の利得を制御することを特徴とする請求項１１
    記載の波長多重光伝送用光増幅装置。