JPH11215058A

JPH11215058A - 超広帯域波長分散補償デバイス

Info

Publication number: JPH11215058A
Application number: JP10014313A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JP3591269B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広帯域にわたって伝送路の波長分散及びその
分散スロープを補償することが可能な超広帯域波長分散
補償デバイスを提供する。【解決手段】入力光伝送路１には複数の異なる波長を
多重化した信号光が伝搬されている。入力光伝送路１か
らの信号光は分散補償ファイバ２により第１次の波長分
散補償がなされ、この出力に対し、ＷＤＭフィルタ３に
よりＬバンドとＨバンドに分波され、光サーキュレータ
５，６を介してＷＤＭフィルタ７，９に入力される。Ｗ
ＤＭフィルタ７，９に接続されたチャープトグレーティ
ングファイバ８ａ〜８ｄにはλ₁〜λ₈が組分けして伝
搬され、１０ａ〜１０ｄにはλ₉〜λ₁₆が組分けして伝
搬される。光サーキュレータ５，６のそれぞれのポート
からポートに至る間に第２次の波長分散補償が行な
われ、波長多重伝送する際に生じる波長分散が補償され
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、波長多重通信用伝
送路の波長分散を広帯域にわたって補償するための超広
帯域波長分散補償デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、１．５５μｍ帯の光ファイバ増幅
器の急速な進展に伴い、１．５５μｍ帯の光信号を数波
乃至数十波用いた波長多重伝送により、高速かつ大容量
の情報を長距離伝送するシステムの研究開発が活発にな
ってきた。このようなシステムの構成方法として、伝送
路に零分散特性を１．３μｍで持つシングルモード光フ
ァイバを用い、これに１．５５μｍ帯の波長多重された
信号光を数波〜数十波伝送させる方法が検討されてい
る。波長多重された信号光を長距離伝送する場合、問題
になるのは波長分散（光の速度が波長により異なるこ
と）である。

【０００３】図９は分散状態と伝搬距離の関係を示す。
パルス状の入力信号光が光ファイバを伝搬するとき、分
散が零であれば光ファイバから出力される波形に変化は
生じない。しかし、分散値が大きくなるにつれて、入力
信号光のパルス波形自体が崩れて広がりを持ってくる。
このように分散値の大きい光ファイバ内を入力信号光が
長距離伝搬すると、その出力信号光が劣化する。そこ
で、波長分散を補償し、分散値を零にする必要がある。
１．５５μｍ帯での光ファイバの波長分散を補償する方
法として、波長多重伝送路に分散補償ファイバを付加す
る方法が提案されている。その具体例が、特開平８−２
３４２５５号公報及び特開平９−１９１２９０号公報に
示されている。

【０００４】図１０は従来の波長分散補償デバイスの第
１例を示す。光分岐結合器（ＣＰＬ）１０１は、波長λ
₁〜λ_nにより波長多重されている信号光１００−１を
入力とし、波長λ₁，λ₂・・・〜λ_nの波長毎に分岐
して出力する。光分岐結合器１０１のｎ個の出力端のそ
れぞれには、予め設定した波長帯のみを通過させるバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２−１〜１０２−ｎが接
続されている。バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２
−ｎのそれぞれには、波長分散補償部（ＤＣ）１０３−
１〜１０３−ｎが接続され、これらの出力端には光分岐
結合器（ＣＰＬ）１０４が接続されている。光分岐結合
器１０４からは、波長λ₁〜λ_nを波長多重した信号光
１００−２が出力される。

【０００５】図１０の構成では、光分岐結合器１０１に
よって波長λ₁〜λ_nが波長毎に分波され、更に、バン
ドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれによ
って定められた波長以外の波長成分が除去される。この
後、分波後の各波長の光信号毎にそれぞれ独立に波長分
散補償部１０３−１〜１０３−ｎにより伝送路の波長分
散が補償され、各波長λ₁〜λ_nのそれぞれに対して全
体として零分散になる。波長分散補償部１０３−１〜１
０３−ｎの出力は、光分岐結合器１０４によって多重化
され、信号光１００−２として出力される。

【０００６】また、伝送距離を延ばすため、伝送路の途
中に光ファイバ増幅器を挿入する方法が考えられてお
り、その一例が特開平８−３１６９１２号公報に示され
ている。これについて以下に説明する。図１１は従来の
波長分散補償デバイスの第２例を示す。入力光伝送路２
０１には波長λ₁〜λ_nにより波長多重されている信号
光入力１００−１が伝搬されており、その出力端には光
増幅器２０２が接続されている。光増幅器２０２には、
光サーキュレータ２０３の第１のポートが接続され、
第２のポートには波長分散補償ファイバ２０５が接続
され、第３のポートには出力光伝送路２０４が接続さ
れている。更に、波長分散補償ファイバ２０５にはチャ
ープトグレーティングファイバ (chirped grating fibe
r)２０６が接続され、その出力端には無反射終端２０７
が設けられている。

【０００７】図１１において、波長多重されている信号
光１００−１を入力光伝送路２０１に入力して伝搬させ
ることにより、波長λ₁〜λ_nのそれぞれの信号光のパ
ワー減衰と、各波長の信号光の波長分散値を補うことが
できる。すなわち、波長λ₁〜λ_nの各信号光のパワー
減衰は、光増幅器２０２による信号光の増幅によって補
われる。また、波長λ₁〜λ_nの各波長の信号光の波長
分散値は、光増幅器２０２の出力信号光を光サーキュレ
ータ２０３の第１のポートに入射させ、第２のポート
から取り出し、第２のポートに接続された波長分散
補償ファイバ２０５とチャープトグレーティングファイ
バ２０６内を信号光２０８として伝搬させ、チャープト
グレーティングファイバ２０６内で各波長毎に信号光を
反射させた後、波長分散補償デバイス２０５内を信号光
２０９として逆方向に伝搬させる。この逆方向に伝搬し
た信号光２０９は、光サーキュレータ２０３の第２のポ
ートから第３のポートへ伝搬し、更に、出力光伝送
路４内を信号光２１０として伝搬することで波長分散補
償と高出力化が図られ、信号光出力１００−２が得られ
る。

【０００８】図１２は従来の波長分散補償デバイスの第
３例を示す。図１２の構成は、図１１の構成において、
光増幅器２０２を光サーキュレータ２０３と出力光伝送
路２０４の間に移設した構成にしている。その他の構成
に変更はないので、重複する説明は省略する。入力光伝
送路２０１からの波長λ₁〜λ_nにより波長多重された
信号光入力１００−１は、光サーキュレータ２０３を通
過して波長分散補償ファイバ２０５に伝搬する。波長分
散補償ファイバ２０５によって波長分散補償が行なわれ
た後、チャープトグレーティングファイバ２０６で反射
し、この反射信号光は光サーキュレータ２０３の第２の
ポート→第３のポートの経路で光増幅器２０２に到
達し、ここで光増幅された後、出力光伝送路２０４を通
過して信号光出力１００−２として取り出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の波長分
散補償デバイスによると、以下に列挙する問題がある。（１）図１０の構成の場合、波長分散補償部１０３−１
〜１０３−ｎには通過型の光部品、例えば、分散補償フ
ァイバが用いられるが、その長さが数ｋｍ以上に及ぶた
め、光損失が大きい、サイズが大きい、低コスト化が難
しい、等の問題がある。（２）また、入力部に波長多重されている信号光出力を
ｎ分配するための光分岐結合器１０１を必要とし、更
に、出力部にｎ分波された信号光を合波させるための光
分岐結合器１０４を必要とするため、これら光分岐結合
器での分岐損失により、波長多重された信号光が減衰
し、伝送距離に制限を受けるという問題がある。（３）更に、多数の光部品を使用しているため、各々の
光部品間の接続損失が問題になるほか、それぞれの接続
部からの反射光がそれぞれのチャンネル間のクロストー
クを劣化させるという問題がある。（４）図１１及び図１２の構成の場合、独立した機能を
有する光増幅器と波長分散補償部が設けられ、それらが
カスケード接続されているため、光部品点数が多くな
り、コストアップの要因になる。更に、光部品点数が多
くなるのに伴って伝送損失が増え、小型化が難しいとい
う問題がある。（５）（４）のような光部品点数の増大は、それぞれの
光部品との間の接続損失を増大させ、更に、偏光依存性
損失をも増大させてしまう。（６）更に、図１１及び図１２の構成の大きな問題は、
波長多重された信号光の波長帯域が広がるにつれ、チャ
ープトグレーティングファイバ２０６の波長分散特性を
高精度にすることが困難なため、再現性良く製造するこ
とが難しく、環境変化によるチャープトグレーティング
特性の信頼性も低い。

【００１０】したがって、本発明の目的は、広帯域にわ
たって伝送路の波長分散及びその分散スロープを補償す
ることが可能な超広帯域波長分散補償デバイスを提供す
ることにある。更に、本発明の他の目的は、波長分散補
償された信号光の増幅を一体化回路で構成することので
きる超広帯域波長分散補償デバイスを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、複数の異なる波長が多重化された信号光
が伝搬される入力光伝送路と、前記入力光伝送路からの
信号光を長波帯、短波帯等の複数の波長領域の信号光に
分波する光分波器と、前記光分波器で分波した前記複数
の波長領域の前記信号光を複数の異なる波長の信号光に
分波すると共に分波した前記信号光を波長分散補償した
後に合波して出力側へ送出する複数の光合分波器と、前
記複数の光合分波器によって分波した前記信号光を個別
に伝搬及び反射させて波長分散補償を施して前記光合分
波器へ送出する複数のチャープトグレーティングファイ
バと、を備えることを特徴とする超広帯域波長分散補償
デバイスを提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明の各実施の形態において
は、波長帯として、１．５３μｍ〜１．５６μｍの短波
長帯（以下、「Ｌバンド」という）と、１．５７μｍ〜
１．６１μｍの長波長帯（以下、「Ｈバンド」という）
を用い、少なくとも８波以上が波長多重伝送されている
光伝送路（例えば、シングルモードファイバ又は分散シ
フトファイバ）の波長分散を補償し、かつ、それらの分
散スロープ（各波長λ₁〜λ_nに対して波長分散値が異
なる特性）を制御し、上記波長帯でのそれぞれの波長の
信号光の分散値をほぼ０にすることをめざしている。

【００１３】図１は本発明に係る超広帯域波長分散補償
デバイスの第１の実施の形態を示す。信号光１３が伝搬
されている入力光伝送路１には、分散補償ファイバ（Ｄ
ＣＦ）２が接続され、この分散補償ファイバ２にＷＤＭ
フィルタ（波長分割多重フィルタ： Wavelength Divisi
on Multiplexing filter）３が接続されている。ＷＤＭ
フィルタ３の信号光４ａ（短波長帯）を出力する端部に
は光サーキュレータ５のポートが接続され、ＷＤＭフ
ィルタ３（光分波器）の信号光４ｂ（長波長帯）を出力
する端部には光サーキュレータ６のポートが接続され
ている。光サーキュレータ５のポートにはＷＤＭフィ
ルタ７（光合分波器）が接続され、その４つの出力端の
それぞれにはチャープトグレーティングファイバ８ａ，
８ｂ，８ｃ，８ｄが接続されている。同様に、光サーキ
ュレータ６のポートにはＷＤＭフィルタ９（光合分波
器）が接続され、その４つの出力端のそれぞれにはチャ
ープトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄが接続されている。光サーキュレータ５，６
のポートのそれぞれには、ＷＤＭフィルタ１１（光合
波器）が接続され、その出力端には出力光伝送路１２が
接続されている。

【００１４】入力光伝送路１には、例えば、波長１．３
μｍにおいて零分散波長になるシングルモードファイバ
（または、分散シフトファイバ）が用いられ、その長さ
は、数十ｋｍに及んでいる。波長多重されている信号光
１３は上記したようにＬバンド（波長領域）とＨバンド
で構成されている。例えば、Ｌバンドでは０．８ｎｍ間
隔に８波の信号光（波長λ₁〜λ₈）を含み、Ｈバンド
は０．８ｎｍ間隔に８波の信号光（波長λ₉〜λ₁₆）を
含んでいる。そして、これらの信号光は、例えば、１０
Ｇｂ／ｓの伝送速度で伝搬している。ＷＤＭフィルタ
７，９は、共に１入力４出力の光合分波回路である。

【００１５】次に、図１の構成の超広帯域波長分散補償
デバイスの動作について説明する。入力光伝送路１を伝
搬してきた信号光１３は分散補償ファイバ２に入力さ
れ、分散補償が行なわれる。分散補償ファイバ２は、入
力光伝送路１内を波長λ₁〜λ ₁₆（ただし、λ₁＜
λ₁₆）で波長多重されている信号光１３が伝搬すること
により生じる分散値（λ₁の場合はＤ₁、λ₁₆の場合は
Ｄ₁₆、Ｄ₁＜Ｄ₁₆）と、ほぼ逆符号の値を持った分散値
を有し、例えば、−Ｄ₁の分散値を持つようにファイバ
長が定められている。分散補償ファイバ２より出力され
た信号光１４は、ＷＤＭフィルタ３に入力される。この
ＷＤＭフィルタ３とＷＤＭフィルタ１１との間で、上記
それぞれの波長での分散偏差値が補償される。ＷＤＭフ
ィルタ３は上記波長多重された信号光λ₁〜λ₁₆を２つ
の波長帯、すなわち、λ₁〜λ₈とλ₉〜λ₁₆に分波す
る。波長λ₁〜λ₈は信号光４ａとして分波され、波長
λ₉〜λ ₁₆は信号光４ｂとして分波され、それぞれ光サ
ーキュレータ５，６の各ポートに入力される。

【００１６】光サーキュレータ５は、そのポートに入
力された信号光４ａを信号光１５ａとしてポートへ出
力させ、ＷＤＭフィルタ７へ伝搬させる。そして、ＷＤ
Ｍフィルタ７からの信号光１６ａをポートからポート
へ出力させる。同様に、光サーキュレータ６は、その
ポートに入力された信号光４ｂを信号光１５ｂとして
ポートへ出力させ、ＷＤＭフィルタ９へ伝搬させる。
そして、ＷＤＭフィルタ９からの信号光１６ｂをポート
からポートへ出力させる。

【００１７】ＷＤＭフィルタ７は、波長多重されている
信号光１５ａを４つの波長帯、すなわち、λ₁とλ₂、
λ₃とλ₄、λ₅とλ₆、λ₇とλ₈に分波して出力す
る。具体的には、λ₁とλ₂がチャープトグレーティン
グファイバ８ａに、λ₃とλ ₄がチャープトグレーティ
ングファイバ８ｂに、λ₅とλ₆がチャープトグレーテ
ィングファイバ８ｃに、λ₇とλ₈がチャープトグレー
ティングファイバ８ｄに出力される。同様に、ＷＤＭフ
ィルタ９は、波長多重されている信号光１５ｂを４つの
波長帯、すなわち、λ₉とλ₁₀、λ₁₁とλ₁₂、λ₁₃とλ
₁₄、λ₁₅とλ₁₆に分波して出力する。λ₉とλ₁₀はチャ
ープトグレーティングファイバ１０ａに、λ₁₁とλ₁₂が
チャープトグレーティングファイバ１０ｂに、λ₁₃とλ
₁₄がチャープトグレーティングファイバ１０ｃに、λ₁₅
とλ₁₆がチャープトグレーティングファイバ１０ｄに出
力される。

【００１８】これらチャープトグレーティングファイバ
８ａ〜８ｄ，１０ａ〜１０ｄは、分散補償ファイバ２で
補償しきれなかった分散補償及び分散スロープ補償を行
なうための波長分散補償回路である。例えば、チャープ
トグレーティングファイバ８ａは、その中を伝搬する波
長λ₁とλ₂の信号光の波長分散を補償するものであ
り、波長λ₁とλ₂の信号光は１７ａとしてチャープト
グレーティングファイバ８ａ内を伝搬し、波長λ₁の信
号光はチャープトグレーティングファイバ８ａ内の更に
奥の方まで伝搬した後で反射する。また、波長λ₂の信
号光はチャープトグレーティングファイバ８ａ内の波長
λ₁の反射位置より少し手前で反射し、それぞれ信号光
１７ｂとして戻り、ＷＤＭフィルタ７で合波される。

【００１９】チャープトグレーティングファイバ８ｂ内
には波長λ₃とλ₄の信号光がそれぞれ伝搬し、波長λ
₄は手前の方で、波長λ₃は波長λ₄より更に奥の方ま
で伝搬してそれぞれ反射した後、再びＷＤＭフィルタ７
へ戻り、ここで合波される。チャープトグレーティング
ファイバ８ｃ内には波長λ₅とλ₆の信号光がそれぞれ
伝搬し、波長λ₆は手前の方で、波長λ₅は更に奥の方
でそれぞれ反射し、再びＷＤＭフィルタ７に戻って合波
される。更に、チャープトグレーティングファイバ８ｄ
内には波長λ₇とλ₈の信号光がそれぞれ伝搬し、波長
λ₈は手前の方で、波長λ₇はそれより奥の方でそれぞ
れ反射し、再びＷＤＭフィルタ７へ戻り、ＷＤＭフィル
タ７で合波される。ＷＤＭフィルタ７では、それぞれの
波長の信号光が伝搬遅延を与えられることにより波長分
散が補償される。チャープトグレーティングファイバ１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおいても、ＷＤＭフィ
ルタ７側と同様に入力された波長の信号光が伝搬し、所
定の位置で反射した後、再びＷＤＭフィルタ９に戻って
合波され、それぞれの波長の信号光が伝搬遅延を与えら
れることにより波長分散が補償される。

【００２０】ＷＤＭフィルタ７，９で分散補償された信
号光は、ＷＤＭフィルタ７，９内を逆方向に信号光１６
ａ，１６ｂとして伝搬し、光サーキュレータ５，６の各
ポートからポートを通ってＷＤＭフィルタ１１へ出
力される。ＷＤＭフィルタ１１は、Ｌバンドの分散補償
された信号光１６ａとＨバンドの分散補償された信号光
１６ｂとを合波し、分散補償された信号光１９として出
力光伝送路１２へ出力する。

【００２１】波長多重された信号光１３は、入力光伝送
路１内を数十ｋｍの長さにわたって伝送されるため、伝
送距離が長くなるほど波長分散値が大きくなり、かつ、
分散スロープを持つことになる。波長分散値はできるだ
け０に近づけ、かつ、分散スロープを小さく、すなわ
ち、入力伝送路１内を伝搬する信号光の伝送歪みをでき
るだけ小さくする必要がある。

【００２２】上記実施の形態によれば、波長多重された
信号光１３が入力光伝送路１内を伝搬することによって
生じたそれぞれの波長の分散値（Ｄ₁〜Ｄ₁₆）は、先
ず、分散補償ファイバ２で−Ｄ₁だけ補償しておき、Ｄ
₂−Ｄ₁、Ｄ₃−Ｄ₁，Ｄ₄−Ｄ₁，・・・Ｄ₁₆−Ｄ₁
までの波長分散値は、ＷＤＭフィルタ３とＷＤＭフィル
タ１１の間で補償するようにしたため、波長分散値及び
分散スロープを補償することが可能になった。この結
果、出力光伝送路１２側には、波長λ₁からλ₁₆までの
信号光の分散はほぼ０になり、かつ、相互間で波長分散
値がほぼ等しくなるように補償された信号光１８を得る
ことができる。

【００２３】図２は本発明に係る超広帯域波長分散補償
デバイスの第２の実施の形態を示す。図１の構成と相違
するところは、次の３点である。まず、第１の相違点
は、ＷＤＭフィルタ７，９のそれぞれに１入力８出力の
光合分波器を用いている。すなわち、ＷＤＭフィルタ７
は波長λ₁からλ₈の信号光を８つの出力端にそれぞれ
分波し、それぞれの出力端に接続されたチャープトグレ
ーティングファイバ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８
ｆ，８ｇ，８ｈ内に伝搬させている。同様に、ＷＤＭフ
ィルタ９は波長λ₉からλ₁₆の信号光を８つの出力端に
それぞれ分波し、それぞれの出力端に接続されたチャー
プトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，
１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ内に伝搬させ
ている。

【００２４】第２の相違点は、チャープトグレーティン
グファイバ８ａは、波長λ₁の信号光の分散を補償する
ためのものであり、同様に、チャープトグレーティング
ファイバ１０ａは、波長λ₉の信号光の分散を補償する
ために用いられる。これ以外のチャープトグレーティン
グファイバ８ｂ〜８ｈ，１０ｂ〜１０ｈもそれぞれ１つ
の波長の信号光の分散を補償するために用いられる。

【００２５】第３の相違点は、図１のＷＤＭフィルタ１
１に代え、光アイソレータ２０と光サーキュレータ２１
を用いて光合波器を構成したところにある。すなわち、
分散補償されたＬバンドの信号光１６ａは、光アイソレ
ータ２０を通って信号光２２として光サーキュレータ２
１のポートに入射し、そのポートを通って出力光伝
送路１２へ導かれる。他方、分散補償されたＨバンドの
信号光１６ｂは、光サーキュレータ２１のポートへ入
射し、そのポートに導かれ、信号光２３として光アイ
ソレータ２０へ伝搬する。そして、この光アイソレータ
２０で反射されて信号光２４として光サーキュレータ２
１のポートに入射し、そのポートを通って出力光伝
送路１２へ出力される。

【００２６】図２の構成の特徴は、出力側にＷＤＭフィ
ルタ１１に代え、光アイソレータ２０と光サーキュレー
タ２１を用いた結果、Ｌバンドの信号光１６ａとＨバン
ドの信号光１６ｂとの光アイソレーション特性を大きく
とることができ、互いの光クロストーク特性を良好に保
てることにある。また、光サーキュレータ２１を用いて
いるため、出力光伝送路１２側からの反射戻り光を阻止
することもできる。

【００２７】図３は本発明に係る超広帯域波長分散補償
デバイスの第３の実施の形態を示す。本実施の形態は、
超広帯域の波長分散補償デバイスと増幅デバイスを一体
化して増幅機能を持たせ、かつ、低コスト化が図れるよ
うにした光デバイスの実現を目標にしている。図３にお
いては、図１及び図２と同一または同一機能を有するも
のには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説
明を省略する。

【００２８】図３においては、図１の光サーキュレータ
５，６とＷＤＭフィルタ１１の間の伝送路にＥｒ（希土
類元素）添加光ファイバ３１，３２を用いている。Ｅｒ
添加光ファイバ３１の入力側寄りにはＷＤＭカプラ３３
が結合され、Ｅｒ添加光ファイバ３２の両側にはＷＤＭ
カプラ３４，３５が結合されている。ＷＤＭカプラ３３
には励起光源３６が接続され、ＷＤＭカプラ３４，３５
には励起光源３７，３８が接続されている。励起光源３
６には波長１．４８μｍ帯或いは０．９８μｍ帯の半導
体レーザが用いられ、励起光源３７，３８には波長１．
４８μｍ帯或いは０．９８μｍ帯の半導体レーザが用い
られる。更に、出力光伝送路１２の途中には、出力側か
らの光入射を防止するために、光アイソレータ２０が設
置されている。

【００２９】すでに分散補償されたＬバンドの信号光１
６ａは、光サーキュレータ５からＥｒ添加光ファイバ３
１に入力される。Ｅｒ添加光ファイバ３１には、励起光
源３６からの励起光がＷＤＭカプラ３３を通して入力さ
れる。この励起光をＥｒ添加光ファイバ３１に伝搬させ
て反転分布状態を形成すると、信号光１６ａは、例え
ば、数千倍から約１０，０００倍に増幅され、増幅され
た信号光がＷＤＭフィルタ１１の一方の入力端に入力さ
れる。更に、Ｅｒ添加光ファイバ３２にも励起光源３
７，３８からの励起光がＷＤＭカプラ３４，３５を通し
て入力される。その結果、信号光１６ｂは、例えば、数
千倍から約１０，０００倍に増幅され、この増幅された
信号光がＷＤＭフィルタ１１の他方の入力端に入力され
る。ＷＤＭフィルタ１１は、増幅された２つのバンドの
信号光を合波して光アイソレータ２０へ送出する。光ア
イソレータ２０を通った上記２つのバンドの信号光は、
出力光伝送路１２を信号光１８として伝搬する。光アイ
ソレータ２０は、出力光伝送路１２からの信号光の反射
戻り光を抑圧する機能を持っている。

【００３０】Ｅｒ添加光ファイバ３１への励起光は、Ｅ
ｒ添加光ファイバ３１の入力側のみからではなく、出力
側から励起してもよい。また、励起光源３６のほかに１
台を追加して両側から励起する構成にしてもよい。図４
は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第４の
実施の形態を示す。本実施の形態における基本構成は図
３と同一であり、チャープトグレーティングファイバ８
ａに光フィルタ４１を設け、波長λ₁，λ₂，λ₃，λ
₄，λ₅，λ₆，λ₇，λ₈からなるＬバンドの信号光
の増幅度を一様にすることができるようにしたところに
特徴がある。すなわち、波長λ₁の１．５３μｍ帯の利
得ピークを抑えるために、チャープトグレーティングフ
ァイバ８ａの途中に光フィルタ４１を設け、１．５３μ
ｍ帯の信号光を減衰させている。本実施の形態において
は、チャープトグレーティングファイバ８ａを伝搬する
波長λ₁及びλ₂の信号光のうち、主に波長λ₁（＝
１．５３μｍ）の信号光の一部を減衰させるようにして
いる。これにより、波長λ₁〜λ₁₆までの信号光の増幅
度をほぼ一様にすることができる。

【００３１】ＬバンドとＨバンドとの増幅度の調節は、
Ｅｒ添加光ファイバ３１，３２の長さ、Ｅｒ添加量、励
起光源３６，３７，３８の光パワー等を適宜設定するこ
とにより可能である。Ｅｒ添加光ファイバ３１，３２に
は、Ｅｒの添加のほか、Ａｌが共添加された石英系ファ
イバまたはフッ化物系ファイバを用いることができる。
或いは、Ａｌが共添加された石英系ファイバとフッ化物
系ファイバを組み合わせたファイバを用いることもでき
る。

【００３２】図４の実施の形態によれば、図３の実施の
形態と同様に、波長分散補償に加え、信号光の増幅を行
なうことが可能になる。図５は本発明に係る超広帯域波
長分散補償デバイスの第５の実施の形態を示す。本実施
の形態は、図４で用いたＥｒ添加光ファイバ３１，３
２、ＷＤＭカプラ３３，３４，３５、励起光源３６，３
７，３８を図２の構成に追加した構成になっている。す
なわち、光サーキュレータ５と光アイソレータ２０との
間、及び光サーキュレータ６と光サーキュレータ２１と
の間に、それぞれＥｒ添加光ファイバ１３１，３２を接
続し、これらのＥｒ添加光ファイバ３１，３２に励起光
源３６，３７，３８からの励起光をそれぞれ伝搬させ、
信号光１６ａ，１６ｂのそれぞれを独立に増幅できるよ
うにしている。

【００３３】図５の実施の形態によれば、波長分散補償
に加え、信号光の増幅も行なうことができる。図６は本
発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第６の実施
の形態を示す。図６においては、図１に用いたと同一で
あるものには同一引用数字を用いている。入力光伝送路
１には光サーキュレータ６１のポートが接続され、そ
のポートには分散補償ファイバ２が接続され、ポート
には出力光伝送路１２が接続されている。分散補償フ
ァイバ２にはＷＤＭフィルタ３が接続され、このＷＤＭ
フィルタ３にはＷＤＭフィルタ７，９が接続されてい
る。ＷＤＭフィルタ７にはチャープトグレーティングフ
ァイバ８ａ〜８ｄが接続され、ＷＤＭフィルタ９にはチ
ャープトグレーティングファイバ１０ａ〜１０ｄが接続
されている。

【００３４】図６においては、入力光伝送路１を伝搬し
てきた信号光１３（波長λ₁〜λ₁₆からなる）を光サー
キュレータ６１のポートに入力させ、これをポート
から分散補償ファイバ２へ信号光６２として出力し、ま
た、分散補償ファイバ２からの信号光６３をポートへ
信号光１２として出力する。入力光伝送路１を伝搬して
きたことによって生じる波長分散値（Ｄ₁〜Ｄ₁₆）の約
１／２の分散（約、−Ｄ₁／２）が、分散補償ファイバ
２によって補償される。この分散補償ファイバ２を通っ
た信号光６４は光分波器であるＷＤＭフィルタ３に入射
し、このＷＤＭフィルタ３で２つの波長帯、つまりＬバ
ンドの信号光１５ａとＨバンドの信号光１５ｂに分離さ
れる。Ｌバンドの信号光１５ａ（波長λ₁〜λ₈の信号
光）は、ＷＤＭフィルタ７に入射する。また、Ｈバンド
の信号光１５ｂ（波長λ₉〜λ₁₆の信号光）は、ＷＤＭ
フィルタ９に入射する。

【００３５】ＷＤＭフィルタ７に入射した波長λ₁〜λ
₈から成る８つの波長のそれぞれは４つの出力端に分波
され、それぞれの出力端に接続されたチャープトグレー
ティングファイバ８ａ〜８ｄを伝搬する。例えば、チャ
ープトグレーティングファイバ８ａには波長λ₁とλ₂
の信号光が伝搬し、波長λ₂の信号光はチャープトグレ
ーティングファイバ８ａの手前で反射して戻り、波長λ
₁の信号光はλ₂の反射位置より奥の方で反射して戻
り、再びＷＤＭフィルタ７の出力端へ達し、合波されて
信号光１６ａとして伝搬する。同様に、波長λ₄と
λ₅、λ₇とλ₈の信号光のそれぞれもチャープトグレ
ーティングファイバ８ｂ，８ｃ，８ｄを伝搬し、所定の
位置で反射して戻り、ＷＤＭフィルタ７で合波され、信
号光１６ａとして伝搬し、更に、ＷＤＭフィルタ３で合
波されて信号光６５として伝搬する。また、波長λ₉〜
λ₁₆のＨバンドの信号光１５ｂもＷＤＭフィルタ９で４
つの波長帯λ₉とλ₁₀、λ₁₃とλ₁₄、λ₁₅とλ₁₆のよう
に分波され、それぞれのチャープトグレーティングファ
イバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内を伝搬し、それ
ぞれ所定の位置で反射してチャープトグレーティングフ
ァイバ内を逆方向へ伝搬し、ＷＤＭフィルタ９に戻って
合波され、信号光１６ｂのように伝搬し、ＷＤＭフィル
タ３で信号光１６ａと共に合波され、信号光６５のよう
に伝搬し、分散補償ファイバ２を通過した後、光サーキ
ュレータ３のポートからポートを通って出力光伝送
路１２へ信号光１８として出力される。

【００３６】以上のように、図６の超広帯域波長分散補
償デバイスは、入力光伝送路１を波長多重された信号光
１３が伝搬することによって生じた波長分散は、まず、
分散補償ファイバ２内を光信号光６２が通ることによっ
て概略の分散値を補償し、残りの分散値は、ＷＤＭフィ
ルタ３からの信号光６５を逆方向から分散補償ファイバ
２に伝搬させるときに補償している。なお、分散補償フ
ァイバ２での分散補償量は小さくし、チャープトグレー
ティングファイバ８ａ〜１０ｄでの分散補償量を大きく
するように構成し、信号光の分散補償ファイバ２での減
衰を小さくすれば、長距離伝送に対応することができ
る。したがって、分散補償ファイバ２での分散補償量
は、図１〜図６の場合、少ない方がより効果的であり、
その分だけそれぞれのチャープトグレーティングファイ
バで大きな分散補償量を持たせるようにした方がよい。
なお、分散補償ファイバ２を設けず、それぞれのチャー
プトグレーティングファイバでのみ波長分散補償を行な
ってもよい。このようにすれば、より低損失の波長分散
補償が行なえることになり、より長距離伝送を実現する
ことができる。

【００３７】図７は本発明に係る超広帯域波長分散補償
デバイスの第７の実施の形態を示す。本実施の形態は、
図６の構成に増幅機能を付加したところに特徴がある。
すなわち、光サーキュレータ６１のポートと出力光伝
送路１２の間にＥｒ添加光ファイバ７１、及び光アイソ
レータ７２を直列に挿入するほか、Ｅｒ添加光ファイバ
７１の両側にＷＤＭカプラ７３，７４を結合させ、それ
ぞれに励起光源７５，７６を接続した構成にしている。
他の構成は図６に示した通りである。

【００３８】信号光１３が光サーキュレータ６１のポー
ト→光サーキュレータ６１のポート→分散補償ファ
イバ２→ＷＤＭフィルタ３→ＷＤＭフィルタ７，９→Ｗ
ＤＭフィルタ３→分散補償ファイバ２→光サーキュレー
タ６１のポートに至るまでの動作は図６と同じである
ので、ここでは説明を省略する。波長分散補償された光
サーキュレータ６１のポートからの信号光６３をＥｒ
添加光ファイバ７１に伝搬させ、それと共に励起光源７
５，７６からの励起光をＷＤＭカプラ７３，７４を通し
てＥｒ添加光ファイバ７１内に伝搬させる。これによ
り、Ｅｒ添加光ファイバ７１を通過する信号光６３は数
千倍から１００００倍に増幅され、光アイソレータ７２
を通って出力光伝送路１２へ信号光１８として出力され
る。

【００３９】以上のように、図７の超広帯域波長分散補
償デバイスによれば、波長分散補償機能と増幅機能を備
えたデバイスが、簡単な構成、少ない光部品点数、及び
光損失の少ない伝送系により実現することができる。な
お、信号光１３から信号光１８までの波長分散補償もそ
れぞれのチャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０
ｄで分担する構成にしてもよいことは言うまでもない。

【００４０】図８は図７の変形例を示す。本例は図７の
構成にゲインイコライザの機能を付加したものである。
すなわち、波長１．５３μｍ帯（λ₁）の信号光の増幅
利得を抑えるために、チャープトグレーティングファイ
バ８ａの途中に波長１．５３μｍ帯の信号光を減衰させ
るための光フィルタ４１（図４で用いたと同じフィル
タ）を挿入した構成にしている。これにより、波長λ₁
からλ₁₆までの信号光の増幅度を一様に保つことができ
る。

【００４１】本発明は上記した各実施の形態の構成に限
定されるものではない。まず、チャープトグレーティン
グファイバ８ａ〜１０ｄの代わりに、導波路型のチャー
プトグレーティングフィルタを用いてもよい。また、Ｗ
ＤＭフィルタ３，７，９，１１は、導波路型、干渉膜フ
ィルタ型、ファイバグレーティング型のいずれを用いて
もよい。波長多重された信号光は、８、２０、３２、６
４、１００、・・・・などのチャンネル数を用いること
ができる。したがって、ＷＤＭフィルタ７，９での合波
数は、上記チャンネル数に応じて、４、８、２０、３
２、５０、・・・・等のように増える。ただし、ＷＤＭ
フィルタ７，９の出力端数は必ずしも上記チャンネル数
の半分である必要はなく、それぞれのチャープトグレー
ティングファイバ内へ伝搬させるチャンネル数を増やす
ことによって対応させることができる。例えば、波長多
重数が３２チャンネルの場合、図１の構成でそれぞれの
チャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０ｄ内に伝
搬させるチャンネル数を４チャンネルづつにすればよ
い。入力光伝送路１に波長１．５３μｍ帯で零分散波長
を有する分散シフトファイバを用い、数十Ｋｍ以上の距
離を伝搬させる場合には、図１〜図８に使用している分
散補償ファイバ２は用いなくともよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超広帯域波
長分散補償・増幅デバイスによれば、入力光伝送路から
の信号光を光分波器で複数の波長領域に分波し、複数の
光合分波器で前記分波した前記複数の波長領域を所定数
の波長帯に分波すると共に該分波した波長帯の信号光を
波長分散補償した後の信号光を合波して出力側へ送出
し、複数のチャープトグレーティングファイバを用いて
前記光合分波器によって分波した各波長帯の信号光を個
別に伝搬させ、その信号光が所定の位置から反射してく
る過程で波長分散補償が施された各信号光を前記光合分
波器へ送出して合波させるようにしたので、具体的に以
下に示す効果が得られる。（１）波長１．５３μｍ〜１．６１μｍを用いてシング
ルモードファイバ或いは分散シフトファイバを数十Ｋｍ
以上にわたって波長多重伝送する際に生じる波長分散を
補償することができる。（２）光部品点数が少なく、低損失で不要な特性烈火要
因が少なくなり、長距離、大容量、高速伝送が可能にな
り、これらを低コストに達成することができる。（３）それぞれの波長毎に精密な分散補償が行なえるの
で、高品質の伝送が可能になる。（４）超広帯域にわたって多くの波長多重された信号光
の波長分散補償と、それらの信号光の増幅が一体化され
た簡易な構成にできるので、より高性能で低コストな通
信システムを構築することができる。（５）それぞれのチャープトグレーティングファイバの
波長分散補償は、１波長または数波長の信号光に対して
であるため、小形化、低コスト化、量産化が可能なチャ
ープトグレーティングファイバの使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第１の実施の形態を示す接続図である。

【図２】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第２の実施の形態を示す接続図である。

【図３】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第３の実施の形態を示す接続図である。

【図４】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第４の実施の形態を示す接続図である。

【図５】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第５の実施の形態を示す接続図である。

【図６】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第６の実施の形態を示す接続図である。

【図７】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの
第７の実施の形態を示す接続図である。

【図８】図７の変形例を示す接続図である。

【図９】図９は分散状態と伝搬距離の関係を示す説明図
である。

【図１０】従来の波長分散補償デバイスの第１例を示す
接続図である。

【図１１】従来の波長分散補償デバイスの第２例を示す
接続図である。

【図１２】従来の波長分散補償デバイスの第３例を示す
接続図である。

【符号の説明】

１入力光伝送路２分散補償ファイバ３，７，９，１１ＷＤＭフィルタ５，６，２１，６１光サーキュレータ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄチャープトグレーティングフ
ァイバ８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈチャープトグレーティングフ
ァイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄチャープトグレーテ
ィングファイバ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈチャープトグレーテ
ィングファイバ１２出力光伝送路２０，７２光アイソレータ３１，３２，７１Ｅｒ添加光ファイバ３３，３４，３５，７３，７４ＷＤＭカプラ３６，３７，３８，７５，７６励起光源４１光フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の異なる波長が多重化された信号光
が伝搬される入力光伝送路と、前記入力光伝送路からの信号光を長波帯、短波帯等の複
数の波長領域の信号光に分波する光分波器と、前記光分波器で分波した前記複数の波長領域の前記信号
光を複数の異なる波長の信号光に分波すると共に分波し
た前記信号光を波長分散補償した後に合波して出力側へ
送出する複数の光合分波器と、前記複数の光合分波器によって分波した前記信号光を個
別に伝搬及び反射させて波長分散補償を施して前記光合
分波器へ送出する複数のチャープトグレーティングファ
イバと、を備えることを特徴とする超広帯域波長分散補
償デバイス。
【請求項２】前記入力光伝送路は、波長１．３μｍに
零分散波長を持つシングルモードファイバまたは分散シ
フトファイバであることを特徴とする請求項１記載の超
広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項３】前記光分波器は、その前段に分散補償フ
ァイバが設けられていることを特徴とする請求項１記載
の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項４】前記光分波器から前記複数の光合分波器
への信号光の伝搬、及び前記複数の光合分波器から前記
出力側への信号光の伝搬を複数の光サーキュレータを用
いて行なうことを特徴とする請求項１記載の超広帯域波
長分散補償デバイス。
【請求項５】前記複数の光サーキュレータから出力さ
れる信号光を合波する光合波器を備えることを特徴とす
る請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項６】前記光合波器は、前記複数の光合分波器
の１つから出力される前記複数の波長領域の一つの波長
領域の信号光を通過させる光アイソレータと、該光アイ
ソレータを通過した信号光を第１のポートより入力して
第２のポートへ出力し、かつ、前記複数の光合分波器の
他の１つから出力される前記複数の波長領域の他の１つ
の波長領域の信号光を第３のポートから入力して第１の
ポートへ出力させることによって前記光アイソレータで
反射させ、この反射した信号光を第１のポートから入力
して第２のポートへ出力させる光サーキュレータとを備
えて構成されることを特徴とする請求項５記載の超広帯
域波長分散補償デバイス。
【請求項７】前記光合波器は、その出力側に光アイソ
レータが接続されていることを特徴とする請求項５また
は６記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項８】前記複数の光合分波器の出力側に接続さ
れて前記光合分波器のそれぞれの出力信号光を増幅する
複数の希土類元素添加光ファイバと、該希土類元素添加
光ファイバのそれぞれに励起光を供給する励起手段とを
備えることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分
散補償デバイス。
【請求項９】前記励起手段は、前記希土類元素添加光
ファイバ内の一方向または両方向へ励起光を伝搬させる
ことを特徴とする請求項８記載の超広帯域波長分散補償
デバイス。
【請求項１０】前記励起手段は、前記多重化された信
号光が波長１．５３μｍ〜１．６１μｍの信号光を含む
とき、励起光源として、０．９８μｍ帯、１．４８μｍ
帯、またはこの両方の波長帯の励起光を出射する半導体
レーザを有することを特徴とする請求項８または９記載
の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１１】前記チャープトグレーティングファイ
バは、波長１．５３μｍ帯の信号光を伝搬するものに限
り、途中に波長１．５３μｍ帯の信号光を減衰させる光
フィルタが挿入されていることを特徴とする請求項１記
載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１２】前記入力光伝送路は３端子光サーキュ
レータの第１の端子に接続され、前記光分波器は前記３
端子光サーキュレータの第２の端子に接続され、前記出
力側が前記３端子光サーキュレータの第３の端子に接続
されていることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波
長分散補償デバイス。
【請求項１３】前記３端子光サーキュレータの出力端
に接続されて該光サーキュレータの出力信号光を増幅す
る希土類元素添加光ファイバと、前記希土類元素添加光
ファイバに励起光を供給する励起手段を備えたことを特
徴とする請求項１２記載の超広帯域波長分散補償デバイ
ス。
【請求項１４】前記チャープトグレーティングファイ
バをチャープトグレーティング導波路で構成したことを
特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイ
ス。