JPH11266208A - 稠密なインタ―リ―ブされた波長分割多重化のための双方向光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 双方向的な波長分割多重化（ＷＤＭ）システ
ムにおける光ファイバ増幅器およびフィルタリング装置
を提供する。 【解決手段】 光サーキュレータ（２１０、２２５、２
３０、２４５）と、ファイバ内ブラッグ格子（２５０ｍ
２５５）と、エルビウム・ドープ型の増幅器（２１５、
２２０、２３５、２４０）とを用いて、ＷＤＭシステム
において逆の方向に移動するチャネルを増幅し、チャネ
ルの間の不所望なＡＳＥおよび後方反射ノイズをフィル
タリングして除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、光伝送シ
ステム内部での波長分割多重化の分野に関し、更に詳し
くは、希土類（rare-earth）がドープされたファイバ増
幅器を用いて増幅された、インターリーブされた光信号
のための双方向伝送を有する波長分割多重化の分野に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送システムは、多くの場合、その伝
送経路に光増幅器を含み、伝送された光信号の過剰な減
衰を防止する。光増幅器は、例えばエルビウムなどの希
土類元素がドープされた光ファイバの長さであり得る。
これらの希土類がドープされたファイバ増幅器は、特性
ポンプ波長によって同時に誘導され（stimulated）ポン
ピングされる（pumped）と、特性伝送信号の帯域幅の増
幅を提供する。エルビウム・ドープ型（erbium-doped）
ファイバ増幅器に対しては、特性ポンプ波長は、一般的
に、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍのどちらかであり、
その結果として、約１５３０−６５ｎｍの帯域にわたる
増幅器に対する誘導放射スペクトルを生じる。従って、
エルビウム・ドープ型ファイバ増幅器は、これらの波長
で、それ自身を通過する伝送信号を増幅する。ポンピン
グ条件と活性ファイバ・ドーピングと長さとを適切に選
択することによって、エルビウム・ドープ型ファイバ増
幅器は、１５７０−１６１０ｎｍの波長帯域における増
幅を提供することができることは、例えば、Electronic
s Letters, Vol.26, No.20, 27 Sept. 1990, p.1645-46
からも知られている。複数の情報信号を単一の光経路に
沿った変調されたチャネルとして伝送する波長分割多重
化（ＷＤＭ）システムは、特にエルビウム・ドープ型フ
ァイバ増幅器への誘導放射スペクトルと対応するチャネ
ル波長を用いなければならない。一般に、エルビウム・
ドープ型ファイバ増幅器は、約１５２５−１６１０ｎｍ
の拡張された帯域またはその拡張された帯域の副帯域
（sub-bands）における波長において、それ自身を通過
する伝送信号を増幅する。以下の説明は、１５３０−１
５６５ｎｍの帯域を基準とする。しかし、明らかな変更
を行うことにより、この分野の当業者であれば、本発明
が教示するところを、必要に応じて、特にエルビウム以
外の活性物質が用いられる場合には、例えば１５２５か
ら１６１０までの拡張された帯域、その拡張された帯域
の副帯域またはそれ以外の波長帯域に応用することがで
きる。

【０００３】特性ポンプ波長の導入に起因する誘導放射
を発生することに加え、希土類ドープ型のファイバ増幅
器は、望ましくない増幅された自然放射（amplified sp
ontaneous emission = ASE）を発生する傾向も有してい
る。ＡＳＥは、増幅器内で大きなゲインを与えられる
と、増幅器の出力においてかなりの光レベルを与え、増
幅器の出力を飽和させることがあり得る。更に、ＡＳＥ
は、増幅器のゲインにほぼ比例するので、ＡＳＥスペク
トルは、ゲイン・スペクトルに類似する。

【０００４】ＡＳＥは、また、ＷＤＭシステムにより特
有の問題点を生じる。上述のように、ＷＤＭシステム
は、共通の伝送媒体上を、複数のチャネルの変調された
情報を運び、エルビウム・ドープ型ファイバ増幅器が用
いられるときには、一般に、１５３０ｎｍから１５６５
ｎｍの間の搬送波の波長を有する。ＷＤＭシステムにお
けるチャネルの数が稠密、例えば、１６以上になるとき
には、チャネルの間の波長の間隔は、実際に小さくな
る。間隔が減少するにつれて、チャネルを区別する際の
潜在的な問題が生じ、また、クロストークが増加し、Ｓ
Ｎ比が減少するという問題も生じる。

【０００５】図１には、典型的なエルビウム・ドープ型
ファイバ増幅器によって発生するＡＳＥノイズの代表的
なスペクトルが図解されている。図１の曲線１００は、
ＡＳＥノイズを示しており、これは、ファイバ増幅器に
対する誘導放射スペクトルに類似している。信号１１０
および１２０は、システムにおけるエルビウム・ドープ
型ファイバ増幅器の帯域幅１３０内の所定の波長を中心
とするＷＤＭシステムの２つの一般的な波長を表してい
るが、これらは、およそ、１５３０−６５ｎｍの範囲内
にある。図１に示されているように、ＡＳＥノイズは、
ＷＤＭチャネルに対して、ＳＮ比１４０を生じる。

【０００６】ファイバ増幅器システムにおけるＡＳＥノ
イズの除去技術に関しては、いくつかの特許や文献が言
及している。例えば、米国特許第５２６０８２３号（Pa
yneet al.）では、フィルタを、その端部にではなくフ
ァイバ増幅器全体の中に配置することによってＡＳＥノ
イズを除去できるという特別の効果が開示されている。
この８２３特許には、例えば、薄いカラー・ガラスのフ
ィルタ、ファブリ・ペロ（Fabry-Perot）フィルタ、ブ
ラッグ（Bragg）フィルタを用いて、光帯域消去（band-
stop）フィルタを、適切な箇所に組み入れることができ
るとの記載がある。米国特許第５２８３６８６号（Hube
r）には、エルビウム・ドープ型ファイバ増幅器に結合
されたサーキュレータとブラッグ格子とを有する構成が
開示されている。所望の信号と不所望のＡＳＥとが、フ
ァイバ増幅器からサーキュレータの第１のポートに入
り、サーキュレータの第２のポートに付属するブラッグ
格子が、所望の信号を反射し、ＡＳＥを通過させる。６
８６特許によれば、所望の信号は、サーキュレータに戻
り、第３のサーキュレータ・ポートから出ていく。

【０００７】欧州特許（ＥＰ）７２８２４８は、マルチ
チャネル光ファイバ通信のための双方向システムを開示
している。ＥＰ７２９２４８の図２には、インターリー
ブされたチャネルｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に対する双方
向増幅器が図解されている。ここで、ｆ１およびｆ３
は、一方の方向に伝播し、ｆ２およびｆ４は逆の方向に
伝播する。チャネルｆ１およびｆ３は、ＥＰ７２９２４
８の図２では、西から東に移動し、サーキュレータ２０
を通って回転し、ブラッグ格子２８および２９によって
それぞれ反射され、増幅器２２を通過し、サーキュレー
タ２１を通って回転し、システムから出ていく。チャネ
ルｆ２およびｆ４は、逆の方向に移動するが、サーキュ
レータ２１、ブラッグ格子３０および３１、増幅器２３
およびサーキュレータ２０と相互作用する。ブラッグ格
子２８−３１は、双方向システムにおけるフィルタとし
て用いられるが、チャネルが増幅器構造に入る際に、チ
ャネルをフィルタリングする。結果として、ＥＰ７２９
２４８におけるブラッグ格子は、増幅器２２および２３
によって導かれたＡＳＥのフィルタリングはしない。

【０００８】Barnard et al., "Bidirectional Fiber A
mplifiers," IEEE Photonics Tech.Ltrs., Vol.4, No.
8, pp.911-13 (1992)には、指向性カプラを用いて、別
々のファイバ増幅器での増幅のために、東向きおよび西
向きの信号を分離する双方向のエルビウム・ドープ型フ
ァイバ増幅器モジュールが開示されている。この論文で
は、例えば、レイリー（Rayleigh）後方反射などの複数
の反射による相対強度ノイズは、双方向増幅器モジュー
ルに対するパワー損失（power penalty）にいたる可能
性があることが認識されている。１０^-9の所望のビット
・エラー・レートでの直接的なデジタル検出では、この
パワー損失（ｐｅｎａｌｔｙ）は、次のように開示され
ている。

【０００９】

【数１】 損失＝−５ｌｏｇ［１−１４４Ｒ_eff ²］ （１） ただしここで、Ｒ_effは、強度反射係数（intensity ref
lection coefficient）Ｒ₁およびＲ₂を有する離散的な
反射に対しては、Ｒ₁Ｒ₂／２に等しく、２０ｋｍよりも
長いファイバに対してＲ_bsがほぼ３２ｄＢであるレイリ
ー後方散乱に対しては、Ｒ_bs／√２に等しい。ゲインＧ
を有する孤立していない光増幅器が反射の間に配置され
ている場合には、有効な反射率は、ＧＲ_effまで増加す
る。パワー損失の最小化に役立てるために、この論文で
は、狭い帯域通過光フィルタを双方向増幅器モジュール
におけるそれぞれの単一方向経路に追加することによっ
て、例えば、１５２５−３５ｎｍおよび１５５０−６０
ｎｍの重複しない光帯域を逆の方向に信号に指定するこ
とができることが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭシステムにおけ
るチャネルの密度が増加することにより、また、インタ
ーリーブされたチャネルまたはインターリーブされたパ
ケットのチャネルを用いた双方向アーキテクチャを用い
ることにより、反射または後方反射に起因する、ＡＳＥ
ノイズと、システムのチャネルの間のそれ以外のノイズ
反射と、チャネル自体のエコーとの効果的な除去が、様
々な波長を有する信号を分離するのに用いられる入手可
能な波長選択的な成分の与えられたスペクトル特性に対
して、システムのための近接したチャネル間の離間にと
って非常な重要性を有していることを、出願人は発見し
た。

【００１１】更に、希土類ドープ型ファイバ増幅器を用
いた光サーキュレータとブラッグ格子との配列により、
インターリーブされた双方向チャネルまたはチャネルの
パケットを増幅し、同時に、それらの間の望まないＡＳ
Ｅを除去し、ファイバ・インターフェースにおける望ま
ない反射や伝送ファイバにおけるレイリー後方反射に起
因する干渉計（interferometric）ノイズからシステム
を保護するコンパクトで実用的な装置が提供されること
を、出願人は発見した。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、ファイ
バ格子などのブラッグ格子の使用を最適化し、双方向光
伝送システムにおける多重化された光信号からノイズを
除去するように、光伝送システムが設計された。このシ
ステムは、２つのグループのファイバ格子によって反射
されフィルタリングされる、逆方向に伝播する２つのグ
ループのチャネルを含む。ファイバ格子のそれぞれのグ
ループは、一方のグループのチャネルを反射するが、他
方のグループのチャネルは通過させフィルタリングす
る。それぞれのグループのチャネルを反射とフィルタリ
ングとを組み合わせることにより、双方向光伝送システ
ムにおける光増幅器によって生じるＡＳＥの量が減少さ
れ、ファイバ・インターフェースの望ましくない反射や
伝送ファイバからのレイリー後方散乱に起因する干渉計
ノイズからシステムが保護される。

【００１３】ここで実施され概括的に記載されている本
発明の効果を奏し、その目的によって、本発明による双
方向光増幅器は、第１および第２の一連の波長を増幅す
る。第２の一連の波長は、第１の一連の波長とインター
リーブされ、逆方向に移動する。この増幅器は、第１の
一連の波長を受け取る第１のポートと、第２の一連の波
長を受け取る第２のポートと、第１のポートからの第１
の一連の波長を受け取り増幅するように結合された第１
の能動ファイバと、第２のポートからの第２の一連の波
長を受け取り増幅するように結合された第２の能動ファ
イバと、を含む。この増幅器は、更に、１つの端子が第
１の能動ファイバによって増幅された第１の一連の波長
を受け取るように結合され、別の端子が第２の能動ファ
イバによって増幅された第２の一連の波長を受け取るよ
うに結合されており、第１の一連の波長に実質的に対応
する反射波長を有する、第１の組のファイバ格子を有す
る。同様に、この増幅器は、１つの端子が第１の組のフ
ァイバ格子の１つの端子からの第１および第２の一連の
波長を受け取るように結合されており、第２の一連の波
長に実質的に対応する反射波長を有する、第２の組のフ
ァイバ格子と、第２の組のファイバ格子の別の端子から
の第１の一連の波長を受け取り増幅するように結合され
ており、増幅された第１の一連の波長を第２のポートに
出力するように配置された、第３の能動ファイバと、第
２の組のファイバ格子によって反射された第２の一連の
波長を受け取り増幅するように結合されており、増幅さ
れた第２の一連の波長を第１のポートに出力するように
配置された、第４の能動ファイバと、を含む。

【００１４】別の側面では、双方向のインターリーブさ
れ波長分割多重化された（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａ
ｌ，ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄｗａｖｅｌｅｎｇｈ−ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）（ＷＤＭ）信
号を増幅する本発明による装置は、東向きＷＤＭ信号
（ｅａｓｔｂｏｕｎｄＷＤＭｓｉｇｎａｌ）を受け取る
ように配置された第１の双方向転送デバイスと、西向き
ＷＤＭ信号（ｗｅｓｔｂｏｕｎｄＷＤＭｓｉｇｎａｌ）
を受け取るように配置された第２の双方向転送デバイス
と、第１および第２の双方向転送デバイスの間に配置さ
れ、東向きＷＤＭ信号を増幅する東向きファイバ増幅器
と、第２および第１の双方向転送デバイスの間に配置さ
れ、西向きＷＤＭ信号を増幅する西向きファイバ増幅器
と、東向きおよび西向きファイバ増幅器の間に配置され
たフィルタリング・モジュールと、を含む。このフィル
タリング・モジュールは、東向きファイバ増幅器から第
１のフィルタの１つの端子に入る東向きＷＤＭ信号を第
２のフィルタの方向に反射し、西向きファイバ増幅器か
ら第１のフィルタの反対の端子に入る西向きＷＤＭ信号
を第２のフィルタの方向に送る第１のフィルタと、第１
のフィルタから第２のフィルタの１つの端子に入る西向
きＷＤＭ信号を第１の双方向転送デバイスの方向に反射
し、東向きＷＤＭ信号を第２の双方向転送デバイスの方
向に送る第２のフィルタと、を含む。

【００１５】更に、本発明による光信号の双方向伝送方
法は、異なる波長を有する第１の複数の信号を増幅する
ステップと、第１の複数のブラッグ格子を用いて、増幅
された複数の信号のそれぞれを反射するステップと、第
２の複数のブラッグ格子を用いて、反射された第１の複
数の信号のそれぞれをフィルタリングするステップと、
フィルタリングされた第１の複数の信号を増幅するステ
ップと、を含む。この方法は、また、第１の複数の信号
とインターリーブされた異なる波長を有する第２の複数
の信号を増幅するステップと、第１の複数のブラッグ格
子を用いて、増幅された第２の複数の信号のそれぞれを
フィルタリングするステップと、第２の複数のブラッグ
格子を用いて、フィルタリングされた第２の複数の信号
を反射するステップと、反射された第２の複数の信号を
増幅するステップと、を含む。

【００１６】以上の一般的な説明と以下の詳細な説明と
は、共に、例示的かつ説明目的だけのものであり、特許
請求の範囲によって画定される本発明を制限することは
ない。以下の説明は、本発明の実現と同様に、本発明の
追加的な効果および目的を提示し、示唆している。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の様々な実施例を参
照する。これらの例は、添付の図面に示されており、発
明の説明から明らかである。図面では、異なる図面にお
いても、可能な限り同じ参照番号を用いて、同じまたは
類似する構成要素を表している。

【００１８】本発明は、ファイバ内（in-fiber）ブラッ
グ格子の使用を最適化しこの双方向光伝送システムにお
ける多重化された光信号からノイズを除去する双方向光
伝送システムに関する。図２は、本発明による双方向光
増幅器モジュール２００のブロック図である。モジュー
ル２００は、２つのポート２０５および２６０と、４つ
の光サーキュレータ２１０、２２５、２３０および２４
５と、４つの光増幅器２１５、２２０、２３５および２
４０と、２つのグループのファイバ内ブラッグ格子２５
０および２５５と、を含む。モジュール２００は、一般
に、インターリーブされたチャネルを双方向的に増幅す
る小型の装置および方法を提供し、より大きなＷＤＭシ
ステムの伝送経路内に配置することができる。例えば、
モジュール２００のポート２０５および２０６は、ＷＤ
Ｍリング・ネットワークまたはマルチ・リンクＷＤＭシ
ステム内の長距離リンクのための光伝送ファイバに接続
することができ、それによって、モジュール２００は、
全体のＷＤＭ光伝送システムにおける複数の光線路増幅
器部の１つとして機能する。

【００１９】ポート２０５は、内向きに（ｉｎｂｏｕｎ
ｄ）即ち東向き方向に移動する第１のグループのチャネ
ルを受け取るように結合されている。図２に示されてい
るように、この第１のグループは、奇数番目の添字
λ₁、λ₃、…、λ₃₁を用いて示され奇数チャネルを表す
第１の一連の波長に対応する。ポート２０５と同様に、
ポート２６０は、外向きに（ｏｕｔｂｏｕｎｄ）即ち西
向き方向に移動する第２のグループのチャネルを受け取
るように結合されている。しかし、この第２のグループ
のチャネルは、偶数の添字λ₂、λ₃、…、λ₃₂を用いて
示される偶数番目の波長に対応する。第２のまたは偶数
のグループは、好ましくは、奇数グループと同じ数のチ
ャネルを含む。更に、偶数グループのチャネルは、好ま
しくは、奇数グループのチャネルとインターリーブされ
ている。従って、偶数番目の波長は、奇数番目の波長に
対してスタガ状（staggered）になるように選択され
る。状況によっては、奇数または偶数のどちらかの波長
における選択された数の波長が、ＷＤＭシステムの構成
に起因して得られないこともあるが、好適な設定では、
例えば、奇数の波長またはチャネルなどの一方の列のそ
れぞれの対または波長が、他方の列の波長を包含する。

【００２０】東向きまたは西向きの列の波長の中の波長
は、スタガ状のものとして示されるが、より一般的に、
列のそれぞれの信号の波長が２Ｄ以上の量だけ（周波数
において）離間しているときでもそうである。ここで、
Ｄは、システムにおいて用いられ様々な波長の信号を分
離する波長選択性要素の（周波数における）最小帯域幅
を意味する。

【００２１】一方の列の波長のそれぞれの対が他方の列
の波長を含んでしまう、個別的にインターリーブされて
いるチャネル配列とは異なり、それぞれの列の複数の波
長を複数のパケットにグループ化することも可能であ
る。次に、一方の列のチャネルのパケットは、他方の列
からのチャネルのパケットとインターリーブされ、それ
により、一方の列のパケットのそれぞれの対が、他方の
列のパケットを含む。

【００２２】上述のように、奇数および偶数グループ
は、好ましくは、同じ数のチャネルを有する。２つのグ
ループは、好ましくは、それぞれが１６のチャネルを含
むが、それよりも多いまたは少ないチャネルを含むこと
もある。それぞれの方向の伝送に用いられる光チャネル
の数に対応する波長の数は、モジュール２００が実装さ
れている通信システムの特性との関係で選択される。特
に、本発明による通信システムでは、システムにおける
チャネルの数は、例えば、トラフィックの要求が増加す
ることに対応するために、システムの伝送能力を向上さ
せるように増加される。

【００２３】増幅器の有用な増幅帯域もまた、例えば、
通信システムにおいて用いられている増幅器または光フ
ァイバの特別のスペクトル特性のために、信号の伝送ま
たは増幅に適さないスペクトル帯域によって分離された
２以上の別個のスペクトル帯域から構成される。この場
合には、通信チャネルの波長は、例えば、対応する周波
数がそれぞれの個別のスペクトル帯域内で均等に離間さ
れ、同じ方向に伝播する隣接するチャネルの間の離間が
（周波数に関して）Ｄの値の２倍以上となるように、選
択される。

【００２４】ある例では、奇数グループにおけるチャネ
ルのそれぞれは、２００ＧＨｚの間隔で離間され、偶数
グループのチャネルのそれぞれも、２００ＧＨｚの間隔
で離間されている。両方のグループのチャネル共に、好
ましくはインターリーブされているので、一方のグルー
プのチャネルは、他方のグループのチャネル対の間の途
中に存在している。例えば、λ₂は、λ₃の１００ＧＨｚ
下、λ₁の１００ＧＨｚ上にある。光の速度ｃはチャネ
ル波長とチャネル周波数との積に等しいので、上述の離
間は、波長によっても決定される。チャネルはまた、例
えば、全体の伝送システムにおける任意の４つの波の合
成効果をオフセットするために、望むのであれば、不均
一に離間させることもできる。

【００２５】再び図２を参照すると、ポート２０５およ
び２６０は、奇数グループと偶数グループとのチャネル
を、光サーキュレータ２１０および２４５に送る。光サ
ーキュレータ２１０、２２５、２３０および２４５は、
それぞれが、従来型の３ポート光サーキュレータであ
る。サーキュレータのそれぞれのポートは、信号の入力
と出力との両方を行うことができる。更に、示されてい
るように、それぞれの光サーキュレータは、ポートのそ
れぞれにおける放射入力を、シーケンスの次のサーキュ
レータ・ポートだけに一方向的に伝送する。図２の３ポ
ート・サーキュレータでは、回転シーケンスは、時計回
りの方向である。従って、あるポートにおいて受け取ら
れた信号は、ある入力ポートにおいてサーキュレータに
入力され、そのサーキュレータの次のポートまで時計回
り方向に送られ、そこで信号が出力される。

【００２６】光サーキュレータ２１０、２２５、２３０
および２４５は、光通信分野における標準的な受動成分
であり、カナダのオンタリオ州Nepeanの、570 Heston D
rive所在のJDL FITEL社や、米国カリフォルニア州サン
ノゼの1885Lundy Ave.所在のE-TEK DYNAMICS社など、い
くつかのサプライヤから入手することができる。好まし
くは、本発明と共に用いられるサーキュレータは、偏光
非依存型（polarization-independent type）である。

【００２７】光サーキュレータ２１０および２４５は、
循環して、奇数グループおよび偶数グループのチャネル
を、それぞれ、増幅器２１５および２４０に出力する。
モジュール２００の増幅器２１５、２２０、２３５およ
び２４０は、好ましくは、エルビウム・ドープ型のファ
イバ増幅器である。アルミニウム、ゲルマニウムおよび
ランタニウムか、または、アルミニウムおよびゲルマニ
ウムが、二次的なドーピング剤として効果的に用いられ
る。ドーパントの濃度は、ポンピングが存在しない能動
ファイバの場合には、例えば、約７ｄＢ／ｍの減衰であ
る。好適実施例では、説明した増幅器は、本出願人によ
る欧州特許出願EP 677902で詳細に述べられているタイ
プのエルビウム・ドープ型能動ファイバを用いている。
この欧州特許出願は、この出願において援用する。

【００２８】それぞれの増幅器は、例えば、１つ又は複
数のレーザ・ダイオード（図示せず）によってポンプさ
れ、増幅する信号に光ゲインを与える。該増幅器は減衰
をオフセットするための各チャネルに光ゲインを与え
る。しかし、ゲインを与えるだけでなく、増幅器はま
た、ＡＳＥなどのノイズもチャネルに加えることにな
る。

【００２９】増幅器２１５は、奇数グループのチャネル
を増幅し、光サーキュレータ２２５に出力する。光サー
キュレータ２２５は、奇数グループのチャネルを、選択
的な反射フィルタ２５０に送る。増幅器２４０は偶数グ
ループのチャネルを増幅し、選択された反射フォルタ２
５０に直接的に出力する。選択的な反射フィルタ２５０
および２５５は、例えば、ファイバ内のブラッグ格子ま
たは複数のブラッグ格子を有するブラッグ・フィルタで
あり得る。

【００３０】分散型のブラッグ反射光導波フィルタは、
本発明において用いられる選択的な反射フィルタの例で
ある。これらは、狭い波長帯域にある放射を反射し、そ
の帯域外の放射を伝送する。そのそれぞれは、例えば光
ファイバなどの光導波管の断面を有し、それに沿って、
屈折率が周期的な変動を示す。それぞれの屈折率の変化
において反射された信号部分が同相である場合には、結
果として強めあう干渉（constructive interference）
が生じ、入射信号は反射される。最大の反射に対応する
強めあう干渉のための条件は、２・Ｉ＝λ_S／ｎによっ
て表される。ここで、Ｉは、屈折率の変動によって形成
される格子のピッチを示し、λ_Sは、入射する放射の波
長であり、ｎは、光導波路の実効屈折率である。ブラッ
グ格子における周期的な屈折率の変動は、既知の技術、
例えば、保護コーティングを除去した光ファイバの一部
を、例えば、米国特許第５３５１３２１号に記載されて
いるようなシリコン・フェーズ・マスクなどの適切な干
渉計システムによってそれ自体との干渉を生じている強
いＵＶビーム（エキシマ・レーザ、２重周波数アルゴン
・レーザまたは４重周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザによって
生じたものなど）が形成した干渉縞（フリンジ）に露出
することによって、達成することができる。

【００３１】それぞれの格子は、ファイバを介して、中
心波長の周辺の非常に狭い範囲内で伝播する光だけを反
射する。一般的に知られている技術を用いることによ
り、ブラッグ格子フィルタは、典型的には僅かに０．３
−０．４ｎｍの幅である反射された波長の−０．５ｄＢ
の帯域および約１ｎｍ以下の反射された波長の−２０ｄ
Ｂ帯域により、その帯域の中心における９９％以下の反
射率によって、得ることができる。温度の変化に対する
中心波長の変化は、０．０２ｎｍ／℃以下で得ることが
できる。温度が揺らぐ可能性があるために、ブラッグ格
子２５０および２５５には、ペルチエ（Peltier）セル
を付随させることがあるが、これは、一般的な温度安定
化装置であり、この分野の当業者には容易に知られてお
り入手可能なものである。その他の一般的な温度安定化
手段を用いてもよい。

【００３２】次に、図２を参照すると、分散型ブラッグ
格子２５０内部の個々の格子は、奇数グループのチャネ
ルのそれぞれは反射するが偶数グループのチャネルのそ
れぞれは通過させるように設定されている。逆に、ファ
イバ格子２５５の格子は、偶数グループのチャネルのそ
れぞれは反射し、奇数グループのチャネルのそれぞれは
通過させるように設定されている。格子のそれぞれは、
所望であれば、チャープされ、分散を補償する。中心帯
域の反射率は、格子ごとに変化し、増幅スペクトルを平
坦化またはそれ以外の形状を与える。

【００３３】ファイバ格子２５０では、格子は、奇数グ
ループのチャネルを反射するが、ノイズとＡＳＥとを含
むチャネル間に位置する信号を通過させる。従って、フ
ァイバ格子によるチャネルの反射は、増幅器２１５によ
って生じた、または、例えばレイリー後方反射によるフ
ァイバ・インターフェースにおける偶数チャネルの後方
反射に起因するチャネル間に存在するノイズおよびＡＳ
Ｅを除去するように機能する。狭帯域の、すなわち、反
射帯域が１ｎｍ未満、好ましくは、０．５ｎｍ未満であ
るブラッグ格子を用いると、ファイバ格子によって反射
された信号は、本質的に、奇数グループのチャネルに対
応するデータ信号だけを反射する。更に、チャネルを、
ノイズとチャネルの間に存在するＡＳＥから分離するこ
とによって、そのチャネルに対する信号対雑音比（ＳＮ
Ｒ）が向上する。ファイバ格子２５０は、後に論じるよ
うに、ファイバ・インターフェースからの反射またはレ
イリー後方散乱によって生じる干渉計ノイズを最小化す
る際に、特に効果的である。

【００３４】ファイバ格子２５０を反射されずに通過し
た後で、増幅器２１５によって発生した、または後方反
射によって生じたＡＳＥおよびそれ以外のノイズは、増
幅器２４０の出力まで移動する。好ましくは、増幅器２
４０は、その出力に位置しており信号が増幅器２４０の
中に入ることを禁止するアイソレータ（図示せず）を含
む。光アイソレータは、米国ニュージャージー州Dover,
64 Harding Avenue所在のISOWAVE社などのサプライヤ
から通常入手可能である。結果的に、ファイバ格子２５
０において分離されたＡＳＥおよびそれ以外のノイズ
は、増幅器２４０におけるアイソレータによって消去さ
れる。

【００３５】格子２５０によって反射された後で、奇数
グループのチャネルは、サーキュレータ２２５に戻り、
このサーキュレータの第３のポートまで回転する。この
ポートにおいて、奇数グループのチャネルは外に出て、
サーキュレータ２３０にその第２のポートから入る。サ
ーキュレータ２３０は、奇数グループのチャネルを次の
ポートまで回転させ、そこで、これらのチャネルは、外
に出て、ブラッグ格子２５５の中に入る。ブラッグ格子
２５０と比較すると、フィルタ２５５は、偶数チャネル
と等しい反射波長を有するブラッグ格子を有している。
結果的に、サーキュレータ２３０からフィルタ２５５に
入る奇数チャネルは、フィルタ２５５を通過して、次の
増幅器２３５に進む。モジュール２００におけるチャネ
ルがインターリーブされた構成であることにより、フィ
ルタ２５５におけるブラッグ格子の中心波長は、奇数チ
ャネルの間の波長と一致する。従って、フィルタ２５５
は、ノッチ・フィルタとして作用し、奇数チャネルの間
の狭帯域、すなわち、偶数チャネルに対応する波長に存
在するすべての追加的なＡＳＥまたはそれ以外のタイプ
のノイズを除去する。それによって、すべての実質的な
量の干渉計ノイズの発生が防止され、稠密なチャネル間
隔（dense channel spacing）を有する増幅器の動作が
可能となる。

【００３６】フィルタ２５５を出た後で、奇数チャネル
は、ＡＳＥピーク抑制フィルタ２５７を通過し、第２の
増幅器に入る。ＡＳＥピーク抑制フィルタ２５７は、Ｗ
ＤＭシステムの帯域幅の外にある波長のＡＳＥを除去す
るように機能するが、モジュール２００を通過する偶数
チャネルの伝送との関係で後に更に詳細に論じることに
する。ファイバ増幅器２３５は、限定はされないものの
エルビウムがドープされていることが好ましいのである
が、奇数チャネルを更に増幅し、本発明のパフォーマン
スに対してオプショナルである。モジュール２００にお
ける他の増幅器のように、増幅器２３５は、少なくとも
１つのレーザ・ダイオード・ソースを含む。このレーザ
・ダイオード・ソースは、この増幅器に対し、典型的に
は９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍのいずれかのポンピン
グ放射を提供する。やはり他の増幅器のように、増幅器
２３５は、システムの要求に応じて、単一段または複数
段の構成からなる。同様に、増幅器２３５は、その入力
に光アイソレータ（図示せず）を有し、不所望の反射ま
たは類似のノイズが増幅器から入ることを禁止する。

【００３７】好ましくは、増幅器２３５は、飽和状態で
動作する。増幅器２３５に対するこの動作モードは、奇
数チャネルがモジュール２００を出る前に、奇数チャネ
ルへのパワー・ブーストを増加させることを助ける。同
様に、飽和状態で動作している増幅器２３５は、この増
幅器が発生するＡＳＥの量を最小化する。飽和状態で
は、増幅器２３５は、より低いゲインで動作し、その結
果、ＡＳＥはより小さくなる。また、増幅器２３５の出
力の後にフィルタが追加され、奇数チャネルに対してこ
の第２の増幅器によって発生したＡＳＥを除去する。し
かし、このようなフィルタを追加することにより、全体
的な増幅器モジュールに減衰が与えられる。

【００３８】増幅器２３５において増幅されその増幅器
を出ると、奇数チャネルは、サーキュレータ２４５に入
り、サーキュレータ２４５は、奇数チャネルをポート２
６０まで送る。ポート２６０は、もちろん、増幅された
奇数チャネルを伝送するＷＤＭシステムの光伝送経路
（図示せず）に接続されている。

【００３９】双方向増幅器モジュール２００において反
対の方向で、偶数チャネルλ₂、λ₄、…、λ₃₂は、ポー
ト２６０からモジュール２００に入り、図２の東から西
に移動する。これらの偶数チャネルには、モジュール２
００において、奇数チャネルの場合と同様のフィルタリ
ングと増幅とがなされる。最初に、サーキュレータ２４
５は、受け取った偶数チャネルを、ポート２６０から次
の時計回り方向のポートまで回転させる。そのポートか
ら、偶数チャネルは外に出る。次に、偶数チャネルは、
増幅器２４０に入る。増幅器２４０は、線形モードで動
作する間に、偶数チャネルに対し増幅を行うが、同時
に、不所望なＡＳＥおよびそれ以外のノイズも与える。
モジュール２００における他の増幅器のように、増幅器
２４０は、好ましくはエルビウムがドープされた、希土
類ドープ型のファイバ増幅器であり、必要に応じて、単
一段または複数段の増幅器を含む。

【００４０】増幅器２４０において増幅された後で、偶
数チャネルは、標準的な光ファイバを通過してフィルタ
２５０に至る。既に述べたように、フィルタ２５０は、
好ましくは、奇数チャネルの波長に対応する所定の中心
波長の複数のブラッグ格子を有するブラッグ・フィルタ
である選択的な反射フィルタである。ＡＳＥを伴う偶数
チャネルがフィルタ２５０を通過して移動するときに
は、格子の反射帯域内にある偶数チャネルの間の波長に
ある、すなわち、偶数チャネルの波長の周囲の狭帯域内
にあるノイズは、反射される。従って、フィルタ２５０
は、偶数波長に対してノッチ・フィルタとして作用し、
例えば、レイリー後方散乱に起因するポート２６０、２
０５における偶数チャネルの不所望の反射からの分離を
向上させる。そうでない場合には、偶数チャネルは、フ
ィルタ２５０を通過し、サーキュレータ２２５に入る。
サーキュレータ２２５は、偶数チャネルを、時計回り方
向に次のポートまで回転させ、サーキュレータ２３０に
出力する。サーキュレータ２３０は、次に、同じ機能を
実行して、偶数チャネルをフィルタ２５５に出力する。

【００４１】既に述べたように、フィルタ２５５もま
た、偶数チャネルの波長に対応する所定の中心波長の複
数のブラッグ格子を有するブラッグ・フィルタである。
結果的に、フィルタ２５５は、偶数チャネルと、１ｎｍ
未満、好ましくは、０．５ｎｍ未満の狭帯域とを、サー
キュレータ２３０に反射して戻し、他のすべての信号を
通過させる。増幅器２４０から集積されたＡＳＥとそれ
以外のノイズとは、従って、偶数チャネルから除去され
る。偶数波長は、次に、サーキュレータ２３０において
時計回り方向に回転され、増幅器２２０の中に出力され
る。

【００４２】増幅器２３５のように、限定されるのでは
ないものの好ましくはエルビウムがドープされた増幅器
２２０は、更にチャネルを増幅するが、本発明のパフォ
ーマンスに対してオプショナルである。モジュール２０
０における他の増幅器の場合のように、増幅器２２０
は、典型的には９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍのどちら
かのポンピング放射を増幅器に与える少なくとも１つの
レーザ・ダイオード・ソースを含む。他の増幅器のよう
に、増幅器２２０は、システムの要求に応じて、単一段
または複数段の構成からなる。

【００４３】好ましくは、増幅器２２０は、飽和状態で
動作する。増幅器２２０に対するこの動作モードは、偶
数チャネルがモジュール２００を出る前に、偶数チャネ
ルへのパワー・ブーストを増加させることを助ける。同
様に、飽和状態で動作している増幅器２２０は、この増
幅器が発生するＡＳＥの量を最小化する。飽和状態で
は、増幅器２２０は、より低いゲインで動作し、その結
果、ＡＳＥはより小さくなる。また、増幅器２２０の出
力の後にフィルタが追加され、偶数チャネルに対してこ
の第２の増幅器によって発生したＡＳＥを除去する。し
かし、このようなフィルタを追加することにより、全体
的な増幅器モジュールに減衰が加わる。

【００４４】ファイバ格子２５０および２５５を用いて
ＡＳＥおよびそれ以外のノイズを除去し、より良好なチ
ャネル間の分離を与えた場合であっても、ポート２６０
における反射のために、ＷＤＭシステムの帯域幅の外の
波長における発振またはリンギングが発生することを出
願人は、見いだした。更に、ファイバ格子２５５と増幅
器２３５との間に配置されたＡＳＥピーク抑制フィルタ
２５７を用いることにより、モジュールに対する出力パ
ワーの損失の可能性が回避されることを、出願人は見い
だした。

【００４５】特に、偶数チャネルに対しては、増幅器２
４０は、ＷＤＭシステムの偶数および奇数チャネル両方
の外にある波長のＡＳＥおよびそれ以外のノイズを発生
する。ファイバ格子２５０および２５５は、偶数チャネ
ルが第２の増幅器２２０に送られる際にこれらの偶数チ
ャネルに対するチャネル間の分離を向上させるのに役立
つが、これらの格子は、最も高い偶数チャネルの波長よ
りも高い波長と最も低い偶数チャネルの波長よりも低い
波長のノイズは、フィルタリングにより除去することは
できない。これらの両極端のノイズ波長は、ファイバ格
子２５０と、サーキュレータ２２５および２３０と、フ
ァイバ格子２５５とを通過する。追加的なＡＳＥノイズ
が増幅器２３５によって発生する。しかし、ＡＳＥピー
ク抑制フィルタ２５７が、これらの極端なノイズ波長を
モジュール２００から除去する。ＡＳＥフィルタまたは
ＡＳＥフィルタと直列の別のフィルタ（図示せず）もま
た、これらの波長の格子が提供されない場合には、伝送
に用いられない波長のＡＳＥを除去し、それによって、
ＡＳＥパワーを低く維持する。

【００４６】フィルタ２５７を用いない場合には、極端
なノイズ波長は、増幅器２３５とサーキュレータ２４５
とを通過し、ポート２６０によって反射される。そし
て、極端なノイズ波長は、モジュール２００に再度入
り、増幅器２４０、格子２５０、サーキュレータ２２
５、サーキュレータ２３０および格子２５５を通過し、
よって、ループ・バックからの発振またはリンギングを
生じる。そのようなリンギングは、チャネル波長の外に
あるが、モジュール２００に対し、出力パワーの好まし
くなく望まない損失を生じさせる。ＡＳＥピーク抑制フ
ィルタ２５７は、極端なノイズ波長を効果的に除去し、
すべてのリンギングを防止する。ＡＳＥピーク抑制フィ
ルタ２５７を増幅器２１５および２３５の間に配置する
ことにより、第２の増幅器２３５がフィルタ２５７によ
って生じるパワーの損失を補償することができる。

【００４７】モジュール２００のレイアウトのために、
ただ１つのＡＳＥピーク抑制フィルタ２５７が必要とな
る。奇数チャネルの入力側では、増幅器２１５が発生す
る最も高い奇数チャネルの波長よりも高い、または、最
も低い奇数チャネルの波長よりも低い波長のノイズが、
サーキュレータ２２５を通過して回転し、ファイバ格子
２５０を通過する。既に述べたように、増幅器２４０の
出力におけるアイソレータ（図示せず）が、極端なノイ
ズ波長を含むすべての波長の通過をブロックする。その
結果として、ポート２０５からの反射のループ・バック
によって生じるリンギングまたは発振は、偶数チャネル
の入力側のポート２６０での場合のように、外に出るこ
とはない。

【００４８】図３には、フィルタ２５７がない場合のモ
ジュール２００に対するテスト結果のグラフが示されて
おり、偶数チャネル線に悪性の発振が存在する様子が図
解されている。このグラフでは、プロット３１０は、４
つの偶数チャネル３２０、３３０、３４０、３５０を用
いて動作しているＷＤＭシステムにおいて動作された場
合のモジュール２００から得られる出力に対応してい
る。既に述べたように、チャネル波長を超える波長のノ
イズのループバックにより、図３の３６０によって示さ
れているリンギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）が生じる。更な
るテストでは、ＡＳＥピーク抑制フィルタ２５７が、モ
ジュール２００に追加された。図３のプロット３９５
は、モジュール２００において逆の方向に移動する奇数
チャネルを示している。図３に対するテスト・セットア
ップにおける奇数チャネルは、プロット３９５に示され
ているように、３つのチャネルが、３８０、３８５、３
９０として示されている。ＡＳＥピーク抑制フィルタを
追加することにより、発振３６０が防止され、チャネル
の出力パワーとＳＮ比とが向上する。

【００４９】既に述べたように、本発明による光学的な
構成により、レイリー後方散乱やファイバ・インターフ
ェースからの反射などの後方反射によって生じる干渉計
ノイズの最小化がなされる。特に、東向きに移動しサー
キュレータ２４５において増幅器モジュール２００から
出る増幅された信号と、サーキュレータ２１０において
モジュールから出る西向きの信号とは、ポート２０５お
よび２６０において光ファイバとの反射、エコー、イン
ターフェースを生じることになる。もちろん、ここでい
うエコー信号は、モジュールに付属する光ファイバ線か
らのレイリー後方散乱によっても生じる。東向きまたは
奇数チャネルは、ポート２６０からサーキュレータ２４
５の中に送られる奇数波長のエコーを生じさせる。これ
らの奇数波長エコーは、増幅器モジュール２００におい
て西向きに移動する偶数チャネルと合成される。ファイ
バ格子２５０の構成は、これらの奇数波長のエコーを、
上述の態様で除去することに役立つ。同様にして、ファ
イバ格子２５０は、サーキュレータ２１０を介してモジ
ュール２００に再度入る偶数波長のエコーを通過させ、
それによって、偶数波長のエコーは、ファイバ増幅器２
４０の出力に結合されたアイソレータ（図示せず）によ
って消失される。

【００５０】更に、上述の方程式（１）に基づき、出願
人は、モジュール２００の成分の好ましい組合せによ
り、任意のエコー信号は、対応するチャネル波長よりも
２６ｄＢ低いパワーの差を有しており、それによって、
モジュール２００における干渉計ノイズが防止される
と、判断した。当業者であれば、モジュール２００の増
幅器、サーキュレータ、格子などのための適切なデバイ
スの選択が達成でき２６ｄＢの差が得られることを理解
するはずである。

【００５１】従って、それぞれのファイバ格子は、それ
以外のものと同時に、反射の間と伝送の間との両方にお
けるフィルタリングに寄与し、分離のためにチャネルの
間にノイズのない（クリーンな）波長領域を与えるのと
同時に干渉計ノイズを防止し、それによって、反射フィ
ルタとしてファイバ格子だけを用いているシステムと比
較して、より狭いチャネル間の離間幅を、双方向増幅シ
ステムにおいて得ることができる。

【００５２】図４は、ＷＤＭシステムの２つの代表チャ
ネル１１０および１２０に対する予測されるパフォーマ
ンスを図解している。ただし、サーキュレータ２２５お
よび２３０を接続するファイバに沿って測定されてい
る。既に述べたように、モジュール２００におけるファ
イバ格子は、チャネルの周囲のＡＳＥノイズの多くをフ
ィルタリングによって除去する。しかし、これらの格子
は、信号よりも広い帯域幅を有しているので、チャネル
からの情報は、全く除去することはない。図４の曲線１
００は、チャネル１および３の周囲に残っている残存Ａ
ＳＥスペクトルを示している。図１と比較すると、図４
には、２つのチャネル波長の間の波長にある不所望のＡ
ＳＥおよびそれ以外のノイズが除去される様子が示され
ている。既に述べたように、このフィルタリングによっ
て、ポート２６０および２０５における後方反射による
エコーと比較して、チャネルのための分離が向上し、Ｗ
ＤＭシステムにおけるモジュール２００の下流にある受
信機におけるチャネルのエラー・フリーな検出に役立
つ。更に、ＡＳＥのパワー・レベルは、従来の方法と比
較して減少しており、それにより、信号を増幅するのに
利用できるポンピング・パワーが増加し、ゲインとＳＮ
比とが増加する。

【００５３】図２に示されているように、モジュール２
００は、４つの光サーキュレータを含み、そのそれぞれ
が、３つのポートを有している。しかし、同じまたは異
なる数のポートを有する別の数の光サーキュレータを含
む別の設計がなされることもある。図５は、本発明によ
る別の双方向光増幅器モジュール５００のブロック図で
あるが、これは、モジュール２００とは異なる数のポー
トを備えた、異なる数の光サーキュレータを有してい
る。

【００５４】特に、モジュール５００は、ただ３つの光
サーキュレータ５１０、５２５、５５０を含む。また、
光サーキュレータ５２５は、４つのポートを含み、光サ
ーキュレータ５１０および５５０は、それぞれが３つの
ポートを含む。しかし、モジュール２００と同じよう
に、モジュール５００は、２つのポート５０５および５
５５と、４つの増幅器５１５、５２０、５４０、５４５
と、２つのグループのファイバ格子５３０および５３５
とを含む。

【００５５】モジュール５００は、モジュール２００と
きわめて類似した動作をする。モジュール２００のよう
に、モジュール５００は、東向きすなわち内向きの方向
に移動する奇数グループのチャネルをポート５０５で受
け取り、西向きすなわち外向きの方向に移動する偶数グ
ループのチャネルをポート５５５で受け取る。ポート５
０５および５５５は、奇数グループおよび偶数グループ
のチャネルをそれぞれ光サーキュレータ５１０および５
５０まで送る。次に、光サーキュレータ５１０および５
５０は、これらのチャネルを、それぞれ、増幅器５１５
および５４５まで送る。増幅された奇数グループのチャ
ネルは、次に、光サーキュレータ５２５を通過し、ファ
イバ格子５３５に送られる。増幅された偶数グループの
チャネルは、直接に、ファイバ格子５３５に送られる。

【００５６】ファイバ格子５３５は、奇数グループのチ
ャネルに対応する周波数を有する信号だけを反射する格
子を含む。従って、ファイバ格子５３５は、奇数グルー
プのチャネルは反射するが、偶数グループのチャネルは
通過させる。次に、両方のグループのチャネルは、光サ
ーキュレータ５２５を通過してファイバ格子５３０に送
られる。ファイバ格子５３０は、偶数グループのチャネ
ルに対応する周波数を有する信号だけを反射する格子を
含む。結果として、ファイバ格子５３０は、偶数グルー
プのチャネルは反射し、奇数グループのチャネルは通過
させる。

【００５７】次に、反射された偶数グループのチャネル
は、光サーキュレータ５２５を介して、増幅器５２０ま
で回転し、ファイバ格子５３０によって通過された奇数
グループのチャネルは、ＡＳＥピーク抑制フィルタ５３
７を介して、増幅器５４０の中に伝播する。増幅器５２
０および５４０は、偶数グループおよび奇数グループの
チャネルを、それぞれ、光サーキュレータ５１０および
５５０を介して、ポート５０５および５５５に送る。モ
ジュール２００のフィルタ２５７に関して既に述べたの
と同様に、モジュール５００のフィルタ５３７は、リン
ギングや発振が、ポート５５５からのＡＳＥ反射のルー
プ・バックによって生じることを防止する。結果的に、
格子反射装置５３５および５３０は、ＡＳＥピーク抑制
フィルタ５３７およびサーキュレータ５２５と共に、奇
数および偶数グループのチャネルのために用いられる２
段の増幅器の間のフィルタリング・デバイスとしての機
能を有する。

【００５８】従って、本発明は、ＷＤＭシステムにおい
て、双方向のインターリーブされたチャネルを増幅しフ
ィルタリングする簡潔な構造を提供する。インターリー
ブされたシステムにおけるチャネルの間に生じる、特に
ＡＳＥのようなノイズをフィルタリングすることによ
り、本発明による双方向の増幅器およびフィルタは、Ｗ
ＤＭシステムにおけるチャネルのＳＮ比を向上させるの
に役立ち、それにより、下流の受信機による情報チャネ
ルの検出が向上する。同様に、増幅器モジュールの入出
力ポートにおける接続の間に発振を生じさせる反射ノイ
ズが、分離が向上することにより、減少する。また、後
方反射または後方散乱に起因するエコーに対するチャネ
ルの分離が向上する。

【００５９】この技術分野の当業者には明らかであるよ
うに、本発明の範囲または精神から逸脱することなし
に、様々な修正や改変を本発明の開示されている実施例
に対して行うことができる。例えば、ファイバ内ブラッ
グ格子の代わりに、他の狭帯域波長選択的な反射デバイ
スを用いて、信号の波長を周囲のノイズから分離するこ
とができる。ここで開示された本発明の明細書と実施例
の実際とを考慮することにより、本発明のこれ以外の実
施例がこの技術分野の当業者には明らかである。明細書
および例は、例示的なものと考えるべきであり、本発明
の真実の範囲と精神とは、冒頭の特許請求の範囲とその
均等の完全な範囲とによって示されている。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は、この明細書に組み入れられ、この明細書
の一部を構成しているが、本発明の実施例を、本発明の
効果および原理を、詳細な説明と共に、図解している。

【図１】２つのチャネルを有するＷＤＭシステムにおけ
るエルビウム・ドープ型ファイバ増幅器における増幅さ
れた同時放射の代表的なスペクトルのグラフである。

【図２】双方向のインターリーブされたＷＤＭチャネル
を増幅しフィルタリングする、本発明の第１の実施例の
回路図である。

【図３】図２の増幅器モジュールの実験テストのグラフ
である。

【図４】２つのチャネルを有するＷＤＭシステムにおけ
る本発明の第１の実施例の予測されるパフォーマンスの
グラフである。

【図５】２つのチャネルを有するＷＤＭシステムにおけ
る本発明の第２の実施例の予測されるパフォーマンスの
グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ 14/02 // Ｇ０２Ｂ 27/28 (71)出願人 591011856 Ｐｉｒｅｌｌｉ Ｃａｖｉ ｅ Ｓｉｓｔ ｅｍｉ Ｓ．ｐ．Ａ (72)発明者 ファウスト・メリ イタリア共和国 29100 ピアチェンツァ, ストラドーネ・ファルネーゼ 100 (72)発明者 ステファノ・ピチアッキア イタリア共和国 20147 ミラノ，ヴィ ア・インガンニ 81

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２の一連の波長を増幅する
   双方向光増幅器であって、前記第２の一連の波長は、第
   １の一連の波長とインターリーブされ、反対の方向に移
   動している、双方向光増幅器において、 前記第１の一連の波長を受け取る第１のポートと、 前記第２の一連の波長を受け取る第２のポートと、 前記第１のポートからの前記第１の一連の波長を受け取
   り増幅するように結合された第１の能動ファイバと、 前記第２のポートからの前記第２の一連の波長を受け取
   り増幅するように結合された第２の能動ファイバと、 １つの端子が前記第１の能動ファイバによって増幅され
   た前記第１の一連の波長を受け取るように結合され、別
   の端子が前記第２の能動ファイバによって増幅された前
   記第２の一連の波長を受け取るように結合されており、
   前記第１の一連の波長に実質的に対応する反射波長を有
   する、第１の組のファイバ格子と、 １つの端子が前記第１の組のファイバ格子の前記１つの
   端子からの前記第１および第２の一連の波長を受け取る
   ように結合されており、前記第２の一連の波長に実質的
   に対応する反射波長を有する、第２の組のファイバ格子
   と、 前記第２の組のファイバ格子の別の端子からの前記第１
   の一連の波長を受け取り増幅するように結合されてお
   り、前記増幅された第１の一連の波長を前記第２のポー
   トに出力するように配置された、第３の能動ファイバ
   と、 前記第２の組のファイバ格子によって反射された第２の
   一連の波長を受け取り増幅するように結合されており、
   前記増幅された第２の一連の波長を前記第１のポートに
   出力するように配置された、第４の能動ファイバと、 を備えていることを特徴とする双方向光増幅器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の双方向光増幅器におい
   て、 前記第１のポートと、前記第１の能動ファイバと、前記
   第４の能動ファイバとにそれぞれ結合された少なくとも
   ３つのアームを有し、前記第１のポートにおいて受け取
   られた前記第１の一連の波長を前記第１の能動ファイバ
   に送り、前記第４の能動ファイバからの前記増幅された
   第２の一連の波長を前記第１のポートに送る、第１の光
   サーキュレータと、 前記第２のポートと、前記第２の能動ファイバと、前記
   第３の能動ファイバとにそれぞれ結合された少なくとも
   ３つのアームを有し、前記第２のポートにおいて受け取
   られた前記第２の一連の波長を前記第２の能動ファイバ
   に送り、前記第３の能動ファイバからの前記増幅された
   第１の一連の波長を前記第２のポートに送る、第２の光
   サーキュレータと、 を更に備えていることを特徴とする双方向光増幅器。
3. 【請求項３】 請求項２記載の双方向光増幅器におい
   て、 前記第１の増幅器と、前記第１の組のファイバ格子と、
   前記第２の組のファイバ格子と、前記第４の能動ファイ
   バとにそれぞれ結合された少なくとも４つのアームを有
   し、前記第１の能動ファイバによって増幅された前記第
   １の一連の波長を前記第１の組のファイバ格子に送り、
   前記第１の組のファイバ格子からの前記第１および第２
   の一連の波長を前記第２の組のファイバ格子に送り、前
   記第２の組のファイバ格子によって反射された前記第２
   の一連の波長を前記第４の能動ファイバに送る、第３の
   光サーキュレータを更に備えていることを特徴とする双
   方向光増幅器。
4. 【請求項４】 請求項２記載の双方向光増幅器におい
   て、 前記第１の能動ファイバと前記第１の組のファイバ格子
   の前記１つの端子とにそれぞれ結合された２つの隣接す
   るアームを有する第３の光サーキュレータと、 前記第２の組のファイバ格子の前記１つの端子と前記第
   ４の能動ファイバとにそれぞれ結合された２つの隣接す
   るアームと、前記第３の光サーキュレータの第３のアー
   ムに接続された第３のアームとを有する第４の光サーキ
   ュレータと、 を更に備えていることを特徴とする双方向光増幅器。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の双方向光
   増幅器において、前記第２のおよび第３の能動ファイバ
   の間の光経路に配置されたＡＳＥピーク抑制フィルタを
   更に備えていることを特徴とする双方向光増幅器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の双方向光増幅器におい
   て、前記ＡＳＥピーク抑制フィルタは、前記第２の組の
   ファイバ格子と第３の能動ファイバとの間に光学的に配
   置されていることを特徴とする双方向光増幅器。
7. 【請求項７】 請求項１記載の双方向光増幅器におい
   て、前記第１および第２の能動ファイバは、線形モード
   で動作し、前記第３および第４の能動ファイバは、飽和
   モードで動作することを特徴とする双方向増幅器。
8. 【請求項８】 請求項１記載の双方向光増幅器におい
   て、前記第１の一連の波長の中の連続する波長は、約２
   ００ＧＨｚ離間していることを特徴とする双方向光増幅
   器。
9. 【請求項９】 請求項１記載の双方向光増幅器におい
   て、前記第２の一連の波長の中の連続する波長は、約２
   ００ＧＨｚ離間していることを特徴とする双方向光増幅
   器。
10. 【請求項１０】 双方向のインターリーブされ波長分割
    多重化された（ＷＤＭ）信号を増幅する装置であって、 東向きＷＤＭ信号を受け取るように配置された第１の双
    方向転送デバイスと、 西向きＷＤＭ信号を受け取るように配置された第２の双
    方向転送デバイスと、 前記第１および第２の双方向転送デバイスの間に配置さ
    れ、前記東向きＷＤＭ信号を増幅する東向きファイバ増
    幅器と、 前記第２および第１の双方向転送デバイスの間に配置さ
    れ、前記西向きＷＤＭ信号を増幅する西向きファイバ増
    幅器と、 前記東向きおよび西向きファイバ増幅器の間に配置され
    たフィルタリング・モジュールと、を備え、 該フィルタリング・モジュールは、前記東向きファイバ
    増幅器から前記第１のフィルタの１つの端子に入る前記
    東向きＷＤＭ信号を第２のフィルタの方向に反射し、前
    記西向きファイバ増幅器から前記第１のフィルタの反対
    の端子に入る前記西向きＷＤＭ信号を前記第２のフィル
    タの方向に送る第１のフィルタと、及び前記第１のフィ
    ルタからの第２のフィルタの１つの端子に入る前記西向
    きＷＤＭ信号を前記第１の双方向転送デバイスの方向に
    反射し、前記東向きＷＤＭ信号を前記第２の双方向転送
    デバイスの方向に送る前記第２のフィルタとを含む、こ
    ととを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の装置において、前記
    第１の双方向転送デバイスは、前記東向きファイバ増幅
    器に光学的に結合された第１のポートと、前記第２のフ
    ィルタに光学的に結合された第２のポートと、前記東向
    きＷＤＭ信号を入力し前記西向きＷＤＭ信号を出力する
    第３のポートとを有する光サーキュレータであることを
    特徴とする装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の装置において、前記
    第２の双方向転送デバイスは、前記西向きファイバ増幅
    器に光学的に結合された第１のポートと、前記第２のフ
    ィルタに光学的に結合された第２のポートと、前記西向
    きＷＤＭ信号を入力し前記東向きＷＤＭ信号を出力する
    第３のポートとを有する光サーキュレータであることを
    特徴とする装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の装置において、前記
    東向きおよび西向きファイバ増幅器は、それぞれ、第１
    および第２の段を備えていることを特徴とする装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の装置において、前記
    フィルタリング・モジュールは、内向きファイバ増幅器
    の第１の段と、前記第１のフィルタの前記１つの端子
    と、前記第２のフィルタの前記１つの端子と、外向きフ
    ァイバ増幅器の第２の段とにそれぞれ結合された少なく
    とも４つのアームを有する光サーキュレータを更に備え
    ていることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の装置において、 前記内向きファイバ増幅器の前記第１の段と前記第１の
    フィルタの前記１つの端子とにそれぞれ結合された２つ
    の隣接するアームを有する第１の光サーキュレータと、 前記第２フィルタの前記１つの端子と前記外向きファイ
    バ増幅器の前記第２の段とにそれぞれ結合された２つの
    隣接するアームと、前記第１の光サーキュレータの第３
    のアームに接続された第３のアームとを有する第２の光
    サーキュレータと、 を更に備えていることを特徴とする装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３記載の装置において、前記
    フィルタリング・デバイスは、前記外向きファイバ増幅
    器の前記第１の段と前記内向きファイバ増幅器の前記第
    ２の段との間の光経路に配置されたＡＳＥピーク抑制フ
    ィルタを更に備えていることを特徴とする装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の装置において、前記
    ＡＳＥピーク抑制フィルタは、前記第２のフィルタと前
    記内向きファイバ増幅器の前記第２の段との間に光学的
    に配置されていることを特徴とする装置。
18. 【請求項１８】 双方向のインターリーブされた波長分
    割多重化された（ＷＤＭ）信号を伝送する双方向光伝送
    システムであって、 東向きＷＤＭ信号を送信し西向きＷＤＭ信号を受信する
    第１の送受信ステーションと、 西向きＷＤＭ信号を送信し東向きＷＤＭ信号を受信する
    第２の送受信ステーションと、 前記第１および第２の送受信ステーションの間の光ファ
    イバ伝送線と、 前記光ファイバ伝送線に沿って構成された請求項１０な
    いし請求項１７の中の１つの請求項に記載の双方向のイ
    ンターリーブされたＷＤＭ信号を増幅する装置と、 を備えていることを特徴とする双方向光伝送システム。
19. 【請求項１９】 光信号の双方向伝送方法であって、 異なる波長を有する第１の複数の信号を増幅するステッ
    プと、 第１の複数のブラッグ格子を用いて、前記増幅された複
    数の信号のそれぞれを反射するステップと、 第２の複数のブラッグ格子を用いて、前記反射された第
    １の複数の信号のそれぞれをフィルタリングするステッ
    プと、 前記フィルタリングされた第１の複数の信号を増幅する
    ステップと、 前記第１の複数の信号とは異なる波長を有する第２の複
    数の信号を増幅するステップと、 前記第１の複数のブラッグ格子を用いて、前記増幅され
    た第２の複数の信号のそれぞれをフィルタリングするス
    テップと、 前記第２の複数のブラッグ格子を用いて、前記フィルタ
    リングされた第２の複数の信号を反射するステップと、 前記反射された第２の複数の信号を増幅するステップ
    と、 を含むことを特徴とする方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、前記
    第１の複数の信号の波長は、前記第２の複数の信号の波
    長とインターリーブされていることを特徴とする方法。
21. 【請求項２１】 請求項１９記載の方法において、前記
    第１の複数の信号の波長は隣接する波長の第１のパケッ
    トを形成し、前記第２の複数の信号の波長は隣接する波
    長の第２のパケットを形成し、波長の前記第１および第
    ２のパケットはインターリーブされていることを特徴と
    する方法。