JPH1174596A - 頑健な多波長光ファイバ通信システム - Google Patents
頑健な多波長光ファイバ通信システムInfo
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- JPH1174596A JPH1174596A JP10179494A JP17949498A JPH1174596A JP H1174596 A JPH1174596 A JP H1174596A JP 10179494 A JP10179494 A JP 10179494A JP 17949498 A JP17949498 A JP 17949498A JP H1174596 A JPH1174596 A JP H1174596A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光ファイバ増幅器を含む多波長光
ファイバ通信システムに関し、特に従来技術において問
題であった大容量の多波長光通信システムを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明は、送信機（８１）と、受信機
（８２）と、稀土類がドープされた光増幅器用ファイバ
（例えば、７１）からなる伝送経路（８３）とからな
る、複数波長で信号照射を伝送することができる光ファ
イバ通信システム（例えば、８０）であって、該光増幅
器用ファイバの長さを該ポンプ照射が通過した後、該提
供されたポンプ照射のパワーのうちの少なくとも７０％
が該光増幅器用ファイバに吸収されないように該ファイ
バ通信システムを選択することを特徴とする。
ファイバ通信システムに関し、特に従来技術において問
題であった大容量の多波長光通信システムを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明は、送信機（８１）と、受信機
（８２）と、稀土類がドープされた光増幅器用ファイバ
（例えば、７１）からなる伝送経路（８３）とからな
る、複数波長で信号照射を伝送することができる光ファ
イバ通信システム（例えば、８０）であって、該光増幅
器用ファイバの長さを該ポンプ照射が通過した後、該提
供されたポンプ照射のパワーのうちの少なくとも７０％
が該光増幅器用ファイバに吸収されないように該ファイ
バ通信システムを選択することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、光ファイバ増幅器を含む多波
長光ファイバ通信システムに関する。
長光ファイバ通信システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】光ファイバ増幅器（例えば、エルビウム
がドープされたシリカを基礎とする光ファイバからな
る）はよく知られており、光ファイバ通信システムにお
いて重要な役割を果たす。この増幅器は、λ1 、λ2 、
・・・・・、λN の波長の複数の信号チャネルを持つ多
波長のシステムにおいて使われるようになっている。こ
こで「チャネル」は一般に信号の照射光を搬送する信号
帯域の１つの波長スロットである。
がドープされたシリカを基礎とする光ファイバからな
る）はよく知られており、光ファイバ通信システムにお
いて重要な役割を果たす。この増幅器は、λ1 、λ2 、
・・・・・、λN の波長の複数の信号チャネルを持つ多
波長のシステムにおいて使われるようになっている。こ
こで「チャネル」は一般に信号の照射光を搬送する信号
帯域の１つの波長スロットである。
【０００３】多波長システムにおいては、チャネルの数
は、例えばネットワークの再構成やチャネルの障害に起
因して変わる可能性がある。従って、光ファイバ増幅器
の定常状態および過渡状態でのチャネルの追加／除去の
応答がＷＤＭシステムにおける関心事である。例えば、
Ｊ．Ｌ．ジスキント（Zyskind ）外の「ＯＦＣ’９
６」、第２巻（サンノゼ、カリフォルニア、１９９６
年）のポストデッドライン論文（Postdealine Paper ）
ＰＤ３１‐１を参照されたい。例えば、１つまたはそれ
以上のチャネルがドロップすることによって、生き残っ
ているチャネルにおいてエラー事象が発生する可能性が
ある。というのは、チャネル内のパワーが、刺激された
ブリュアン散乱（Ｓtimulated Ｂrillouin Ｓcatterin
g：ＳＢＳ）などの非線形効果に対するしきい値を超え
る可能性があるからである。既存のチャネルに対して１
つまたはそれ以上のチャネルを追加することによって、
既存のチャネルのパワーが受信側の感度以下に抑圧され
る可能性がある。従って、従来技術の光増幅型多波長シ
ステムにおけるチャネルのドロップまたは追加はエラー
・バーストにつながる可能性がある。そのようなエラー
・バーストは非常に好ましくなく、サービス・プロバイ
ダーにとって容認できないものとなることが多い。結果
として、光ファイバ増幅器のチャネルの追加／除去の応
答を制御することができない限り、この光ファイバ増幅
器は大容量の多波長光通信システムにおいては使うこと
ができない。
は、例えばネットワークの再構成やチャネルの障害に起
因して変わる可能性がある。従って、光ファイバ増幅器
の定常状態および過渡状態でのチャネルの追加／除去の
応答がＷＤＭシステムにおける関心事である。例えば、
Ｊ．Ｌ．ジスキント（Zyskind ）外の「ＯＦＣ’９
６」、第２巻（サンノゼ、カリフォルニア、１９９６
年）のポストデッドライン論文（Postdealine Paper ）
ＰＤ３１‐１を参照されたい。例えば、１つまたはそれ
以上のチャネルがドロップすることによって、生き残っ
ているチャネルにおいてエラー事象が発生する可能性が
ある。というのは、チャネル内のパワーが、刺激された
ブリュアン散乱（Ｓtimulated Ｂrillouin Ｓcatterin
g：ＳＢＳ）などの非線形効果に対するしきい値を超え
る可能性があるからである。既存のチャネルに対して１
つまたはそれ以上のチャネルを追加することによって、
既存のチャネルのパワーが受信側の感度以下に抑圧され
る可能性がある。従って、従来技術の光増幅型多波長シ
ステムにおけるチャネルのドロップまたは追加はエラー
・バーストにつながる可能性がある。そのようなエラー
・バーストは非常に好ましくなく、サービス・プロバイ
ダーにとって容認できないものとなることが多い。結果
として、光ファイバ増幅器のチャネルの追加／除去の応
答を制御することができない限り、この光ファイバ増幅
器は大容量の多波長光通信システムにおいては使うこと
ができない。
【０００４】従来の技術は、その問題を解決するいくつ
かの方法を含んでいる。これらは利得の制御以外に、フ
ィードバック・ループの手段によって、生き残っている
チャネルの出力パワーを一定に保つ高速の自動出力パワ
ー制御を含む。例えば、Ａ．Ｋ．スリバスタバ（A.K.Sr
ivastava）外による「光増幅器およびその応用について
の技術的ダイジェスト(Technical Digest of the Optic
al Amplifiers and Their Application)、１９９６主題
別学会(Topical Meeting )、ＯＡＡ‘９６」のポストデ
ッドライン論文ＰＤＰ４、及びＫ．モトシマ（K.Motosh
ima ）外の「ＯＦＣ‘９３年」（サンノゼ、カリフォル
ニア、１９９３）第４０頁乃至第４２頁の論文ＴｕＩ５
をそれぞれ参照されたい。これらの方法は比較的複雑で
あり、費用がかかる。例えば、後者の方法は追加のレー
ザが必要である。別の方法は光利得のクランピングに関
係する。例えば、Ｊ．マシコット（J.Massicott ）外の
「技術的ダイジェスト(Technical Digest)、ＯＡＡ‘９
６」の論文ＦＢ２、第７７頁乃至第８０頁を参照された
い。この方法はいくつかの比較的高価な光学的コンポー
ネント（単波長光反射器）を必要とし、普通はその増幅
器の雑音指数を増加させる。
かの方法を含んでいる。これらは利得の制御以外に、フ
ィードバック・ループの手段によって、生き残っている
チャネルの出力パワーを一定に保つ高速の自動出力パワ
ー制御を含む。例えば、Ａ．Ｋ．スリバスタバ（A.K.Sr
ivastava）外による「光増幅器およびその応用について
の技術的ダイジェスト(Technical Digest of the Optic
al Amplifiers and Their Application)、１９９６主題
別学会(Topical Meeting )、ＯＡＡ‘９６」のポストデ
ッドライン論文ＰＤＰ４、及びＫ．モトシマ（K.Motosh
ima ）外の「ＯＦＣ‘９３年」（サンノゼ、カリフォル
ニア、１９９３）第４０頁乃至第４２頁の論文ＴｕＩ５
をそれぞれ参照されたい。これらの方法は比較的複雑で
あり、費用がかかる。例えば、後者の方法は追加のレー
ザが必要である。別の方法は光利得のクランピングに関
係する。例えば、Ｊ．マシコット（J.Massicott ）外の
「技術的ダイジェスト(Technical Digest)、ＯＡＡ‘９
６」の論文ＦＢ２、第７７頁乃至第８０頁を参照された
い。この方法はいくつかの比較的高価な光学的コンポー
ネント（単波長光反射器）を必要とし、普通はその増幅
器の雑音指数を増加させる。
【０００５】従来技術の方式についての上記事実とその
理由および欠点を考慮して、上記の欠点を実質的に解決
し、それを適度な費用で、複雑にならない多波長光通信
システムを提供することが非常に望ましいことは明らか
である。さらに、多チャネルの利得変動が小さく、利得
の相互飽和が小さく、そして多チャネルの利得チルト(g
ain tilt )が小さい光ファイバ増幅器に対する要望が一
般的に存在する。本出願はそのようなシステムおよびそ
のような光ファイバ増幅器を開示する。
理由および欠点を考慮して、上記の欠点を実質的に解決
し、それを適度な費用で、複雑にならない多波長光通信
システムを提供することが非常に望ましいことは明らか
である。さらに、多チャネルの利得変動が小さく、利得
の相互飽和が小さく、そして多チャネルの利得チルト(g
ain tilt )が小さい光ファイバ増幅器に対する要望が一
般的に存在する。本出願はそのようなシステムおよびそ
のような光ファイバ増幅器を開示する。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、特許請求の範囲によって定義
される。広い観点においては、本発明は上記のチャネル
追加／除去の問題を実質的に解決した多波長光通信シス
テムにおいて具体化される。
される。広い観点においては、本発明は上記のチャネル
追加／除去の問題を実質的に解決した多波長光通信シス
テムにおいて具体化される。
【０００７】従来技術のシステムにおける光ファイバ増
幅器は利用可能なポンプ・パワーが与えられ、最大の利
得または最大の出力パワーに対して最適化されるのが普
通である。この場合、一般的に、ポンプ・パワーの少な
くとも５０％が与えられた増幅器においてに吸収され
る。一方、本発明による多波長システムにおける増幅器
は入力パワーの過渡状態および定常状態での変化に対し
て頑健である。これはかなりの割合（＞７０％、好適に
は＞９０％）のポンプ・パワーが与えられた増幅器にお
いて吸収されないような増幅器によって実現される。そ
のような増幅器は「オーバポンプ型」と呼ばれる。
幅器は利用可能なポンプ・パワーが与えられ、最大の利
得または最大の出力パワーに対して最適化されるのが普
通である。この場合、一般的に、ポンプ・パワーの少な
くとも５０％が与えられた増幅器においてに吸収され
る。一方、本発明による多波長システムにおける増幅器
は入力パワーの過渡状態および定常状態での変化に対し
て頑健である。これはかなりの割合（＞７０％、好適に
は＞９０％）のポンプ・パワーが与えられた増幅器にお
いて吸収されないような増幅器によって実現される。そ
のような増幅器は「オーバポンプ型」と呼ばれる。
【０００８】より詳細には、本発明は送信機、受信機お
よび、その送信機と受信機を信号透過的に接続する伝送
経路を含んでいる多波長光通信システムにおいて具体化
される。その伝送経路は稀土類がドープされた光増幅器
用ファイバを含んでいる光増幅器を含む。また、その通
信システムはポンプ照射の光源と、そのポンプ照射が光
増幅器用ファイバに対して提供されるように、その光フ
ァイバ伝送経路の中にポンプ照射を導入するための手段
とを含む。
よび、その送信機と受信機を信号透過的に接続する伝送
経路を含んでいる多波長光通信システムにおいて具体化
される。その伝送経路は稀土類がドープされた光増幅器
用ファイバを含んでいる光増幅器を含む。また、その通
信システムはポンプ照射の光源と、そのポンプ照射が光
増幅器用ファイバに対して提供されるように、その光フ
ァイバ伝送経路の中にポンプ照射を導入するための手段
とを含む。
【０００９】重要なことは、ポンプ照射が前述の増幅器
用ファイバを通過した後、与えられたポンプ照射パワー
の少なくとも７０％がその光増幅器用ファイバによって
吸収されないようにそのシステムが選択されることであ
る。
用ファイバを通過した後、与えられたポンプ照射パワー
の少なくとも７０％がその光増幅器用ファイバによって
吸収されないようにそのシステムが選択されることであ
る。
【００１０】本発明の実施形態において用いるのに適し
ているポンプ照射の光源は入手可能であり、将来におい
て大量に生産されることが期待でき、結果として比較的
低コストとなる。光源の一例は９１５ｎｍの波長におけ
る市販のレーザ・ダイオードのアレイを含み、その光パ
ワーはデュアル・クラッドのファイバに結合されてカス
ケード型のラマン・レーザの手段によって約１４８０ｎ
ｍの波長の照射に変換される。
ているポンプ照射の光源は入手可能であり、将来におい
て大量に生産されることが期待でき、結果として比較的
低コストとなる。光源の一例は９１５ｎｍの波長におけ
る市販のレーザ・ダイオードのアレイを含み、その光パ
ワーはデュアル・クラッドのファイバに結合されてカス
ケード型のラマン・レーザの手段によって約１４８０ｎ
ｍの波長の照射に変換される。
【００１１】上述の条件が満たされるように増幅器をオ
ーバポンピングすることによって、入力パワーの変動
（例えば、チャネルの追加または除去による）が以前
の、あるいは生き残っているチャネルに不都合な影響を
与えるのを避けることができる。従って、上記の欠点は
光ファイバ増幅器のオーバポンピングによって実質的に
解消することができる。使用されないポンプ・パワー
は、例えば、別の増幅器などの利用手段に対して提供さ
れるが、それは必ずしも必要ではない。
ーバポンピングすることによって、入力パワーの変動
（例えば、チャネルの追加または除去による）が以前
の、あるいは生き残っているチャネルに不都合な影響を
与えるのを避けることができる。従って、上記の欠点は
光ファイバ増幅器のオーバポンピングによって実質的に
解消することができる。使用されないポンプ・パワー
は、例えば、別の増幅器などの利用手段に対して提供さ
れるが、それは必ずしも必要ではない。
【００１２】
【発明の詳細な記述】稀土類（ＲＥ）がドープされた光
ファイバ増幅器において、ポンプ照射は個体数の反転が
達成されるような励起されたエネルギー状態にドーパン
トの原子を上げるのに役立つ。これはよく知られてお
り、詳しい説明を必要としない。ＲＥドープ型の光ファ
イバ増幅器はエルビウムがドープされたファイバ増幅器
（Ｅr-Ｄoped optical fiber Ａmplifier:ＥＤＦＡ）で
ある。
ファイバ増幅器において、ポンプ照射は個体数の反転が
達成されるような励起されたエネルギー状態にドーパン
トの原子を上げるのに役立つ。これはよく知られてお
り、詳しい説明を必要としない。ＲＥドープ型の光ファ
イバ増幅器はエルビウムがドープされたファイバ増幅器
（Ｅr-Ｄoped optical fiber Ａmplifier:ＥＤＦＡ）で
ある。
【００１３】長さＬのＲＥドープ型のファイバに沿って
の平均反転（＜Ｎ＞）は次の式によってすべての波長
（λ）における利得Ｇ（ｄＢの単位）を決定する。 １） Ｇ（λ）＝Ｌ［（α＋ｇ*）＜Ｎ＞−（α＋δ）］ 但し、αはｄＢ／ｍの単位での吸収係数、ｇ*はｄＢ／
ｍの単位での照射係数、そしてδはｄＢ／ｍの単位での
バックグラウンド損失である。この分野に熟達した人に
はよく知られているように、α（λ）、ｇ*（λ）、δ
（λ）およびいわゆる「飽和パラメータ」は、ＲＥドー
プ型ファイバ増幅器を特徴づける、いわゆる「ジャイル
ズ・パラメータ」である。
の平均反転（＜Ｎ＞）は次の式によってすべての波長
（λ）における利得Ｇ（ｄＢの単位）を決定する。 １） Ｇ（λ）＝Ｌ［（α＋ｇ*）＜Ｎ＞−（α＋δ）］ 但し、αはｄＢ／ｍの単位での吸収係数、ｇ*はｄＢ／
ｍの単位での照射係数、そしてδはｄＢ／ｍの単位での
バックグラウンド損失である。この分野に熟達した人に
はよく知られているように、α（λ）、ｇ*（λ）、δ
（λ）およびいわゆる「飽和パラメータ」は、ＲＥドー
プ型ファイバ増幅器を特徴づける、いわゆる「ジャイル
ズ・パラメータ」である。
【００１４】式１は平均の反転が一定に保たれていると
きには、スペクトル利得のプロファイルが固定されてい
ることを意味する。これはさらに、例えば、チャネルの
追加または除去によって生じた入力パワーの変動は、平
均の反転には影響する可能性がなく、従って、以前のチ
ャネルまたは生き残っているチャネルがそれぞれの元の
利得を保ち、そしてチャネルにおけるエラー・イベント
が回避されることを意味する。
きには、スペクトル利得のプロファイルが固定されてい
ることを意味する。これはさらに、例えば、チャネルの
追加または除去によって生じた入力パワーの変動は、平
均の反転には影響する可能性がなく、従って、以前のチ
ャネルまたは生き残っているチャネルがそれぞれの元の
利得を保ち、そしてチャネルにおけるエラー・イベント
が回避されることを意味する。
【００１５】実際には、本発明によるシステムの設計者
は規定されたチャネルの追加／除去またはその他の信号
パワーの変動に対する応答として、平均の反転＜Ｎ＞が
一定でどのチャネルの利得もある程度の割合（小さいこ
とが望ましい）しか変化しないようなレベルにあるよう
なポンプ・パワーの増幅器の構成を選択することにな
る。これは２つの指定された動作状態に対して同じ（ほ
とんど同じ）反転レベルに導く量のポンプ・パワーを提
供することによって達成される。
は規定されたチャネルの追加／除去またはその他の信号
パワーの変動に対する応答として、平均の反転＜Ｎ＞が
一定でどのチャネルの利得もある程度の割合（小さいこ
とが望ましい）しか変化しないようなレベルにあるよう
なポンプ・パワーの増幅器の構成を選択することにな
る。これは２つの指定された動作状態に対して同じ（ほ
とんど同じ）反転レベルに導く量のポンプ・パワーを提
供することによって達成される。
【００１６】例を示すと、その２つの指定された動作状
態は次のように設定することができる。（１）すべての
チャネルの入力パワー・レベルが許される最小のレベル
にセットされている、（２）すべてのチャネルの入力パ
ワー・レベルが許される最大レベルに設定されている。
ここで入力パワーはすべてのチャネルのパワーに増幅さ
れた自然発生的な照射（Ａmplified Ｓpontaneous Ｅmm
ission：ＡＳＥ）を加算したものから構成されると考え
られる。
態は次のように設定することができる。（１）すべての
チャネルの入力パワー・レベルが許される最小のレベル
にセットされている、（２）すべてのチャネルの入力パ
ワー・レベルが許される最大レベルに設定されている。
ここで入力パワーはすべてのチャネルのパワーに増幅さ
れた自然発生的な照射（Ａmplified Ｓpontaneous Ｅmm
ission：ＡＳＥ）を加算したものから構成されると考え
られる。
【００１７】当業者は、必要な場合、他の制限動作状態
も使えることが理解できるであろう。例えば、その状態
は次のように設定されてもよい。（１）Ｎ個のチャネル
がアクティブである（すべてが与えられたパワー・レベ
ルにある）、（２）Ｎ個のチャネル（すべてが与えられ
たパワー・レベルである）からｎ個のチャネルがドロッ
プされる。本発明の実施は原理的にその制限動作状態の
選択によっては変わらず、そしてすべてのそのような状
態は予想されている。しかし、必要な量のポンプ・パワ
ーは一般にその制限条件および容認できる利得変動によ
って変わる。
も使えることが理解できるであろう。例えば、その状態
は次のように設定されてもよい。（１）Ｎ個のチャネル
がアクティブである（すべてが与えられたパワー・レベ
ルにある）、（２）Ｎ個のチャネル（すべてが与えられ
たパワー・レベルである）からｎ個のチャネルがドロッ
プされる。本発明の実施は原理的にその制限動作状態の
選択によっては変わらず、そしてすべてのそのような状
態は予想されている。しかし、必要な量のポンプ・パワ
ーは一般にその制限条件および容認できる利得変動によ
って変わる。
【００１８】ここで特定される最小の吸収されないポン
プ・パワー（すなわち、７０％）は実質的にすべて妥当
な制限条件に対して適用されるように考えられており、
吸収されないポンプ・パワーの割合がこの値より小さい
場合、一般には増幅器の特性の改善に役立つには不十分
となる。好ましい実施形態においては、その吸収されな
いポンプ・パワーは、通常入力のポンプ・パワーの９０
％以上となり、それは通常５０ｍＷ以上となる。
プ・パワー（すなわち、７０％）は実質的にすべて妥当
な制限条件に対して適用されるように考えられており、
吸収されないポンプ・パワーの割合がこの値より小さい
場合、一般には増幅器の特性の改善に役立つには不十分
となる。好ましい実施形態においては、その吸収されな
いポンプ・パワーは、通常入力のポンプ・パワーの９０
％以上となり、それは通常５０ｍＷ以上となる。
【００１９】次に、特定の例によって本発明を説明す
る。最初の例は１０ｍのエルビウムがドープされた増幅
器用ファイバと、そのファイバの中に２００ｍＷのパワ
ーを提供する単独の共伝播の（co-propagating）９８０
ｎｍのポンプとを備えたＥＤＦＡを仮定する。そのチャ
ネル・セットは隣同志のチャネルの間の間隔が１ｎｍで
ある、１５４７ｎｍから１５５４ｎｍまでの８個の波長
から構成されると仮定される。各チャネルはその最大入
力パワーが−１５ｄＢｍであり、そしてその最小の入力
パワーが−３０ｄＢｍであると仮定される。制限動作状
態は上記のように、すなわち、すべてのチャネルがそれ
ぞれ−３０ｄＢｍおよび−１５ｄＢｍで動作している。
以下の結果はジャイルス・パラメータを使って、増幅器
の数値的モデリングによって得られたものである。
る。最初の例は１０ｍのエルビウムがドープされた増幅
器用ファイバと、そのファイバの中に２００ｍＷのパワ
ーを提供する単独の共伝播の（co-propagating）９８０
ｎｍのポンプとを備えたＥＤＦＡを仮定する。そのチャ
ネル・セットは隣同志のチャネルの間の間隔が１ｎｍで
ある、１５４７ｎｍから１５５４ｎｍまでの８個の波長
から構成されると仮定される。各チャネルはその最大入
力パワーが−１５ｄＢｍであり、そしてその最小の入力
パワーが−３０ｄＢｍであると仮定される。制限動作状
態は上記のように、すなわち、すべてのチャネルがそれ
ぞれ−３０ｄＢｍおよび−１５ｄＢｍで動作している。
以下の結果はジャイルス・パラメータを使って、増幅器
の数値的モデリングによって得られたものである。
【００２０】図１は、本発明による増幅器と、１５４７
ｎｍにおいて−１５ｄＢｍの入力パワー／チャネルでの
利得と同じ利得を提供するように設計された増幅器とに
対する、波長の関数としてのチャネル利得を示してい
る。後者は「従来型の」増幅器と呼ばれる。１０および
１２で示されているライン上のデータ点は従来型の増幅
器に対して得られたものであり、１１および１３で示さ
れているライン上のデータ点は本発明による増幅器に対
して得られたものである。ライン１０と１１は−３０ｄ
Ｂｍの入力パワー／チャネルに対するものであり、ライ
ン１２と１３は−１５ｄＢｍ／チャネルに対するもので
ある。
ｎｍにおいて−１５ｄＢｍの入力パワー／チャネルでの
利得と同じ利得を提供するように設計された増幅器とに
対する、波長の関数としてのチャネル利得を示してい
る。後者は「従来型の」増幅器と呼ばれる。１０および
１２で示されているライン上のデータ点は従来型の増幅
器に対して得られたものであり、１１および１３で示さ
れているライン上のデータ点は本発明による増幅器に対
して得られたものである。ライン１０と１１は−３０ｄ
Ｂｍの入力パワー／チャネルに対するものであり、ライ
ン１２と１３は−１５ｄＢｍ／チャネルに対するもので
ある。
【００２１】図１から容易に理解できるように、従来型
の増幅器はその利得が入力パワーによって大幅に変わ
り、一方、本発明による増幅器は利得がそれによっては
僅かしか変化しない。特に、パワー・レベルを−１５ｄ
Ｂｍから−３０ｄＢｍ／チャネルに落とすことによっ
て、前者の増幅器の場合は３ｄＢ以上の利得の増加が発
生するが、後者の場合は０．５ｄＢしか増加しない。
の増幅器はその利得が入力パワーによって大幅に変わ
り、一方、本発明による増幅器は利得がそれによっては
僅かしか変化しない。特に、パワー・レベルを−１５ｄ
Ｂｍから−３０ｄＢｍ／チャネルに落とすことによっ
て、前者の増幅器の場合は３ｄＢ以上の利得の増加が発
生するが、後者の場合は０．５ｄＢしか増加しない。
【００２２】図２は−１５ｄＢｍの入力パワー／チャネ
ルに対するチャネル利得と−３０ｄＢｍの入力パワー／
チャネルの場合のチャネル利得との差を示している。ラ
イン２０は従来型の増幅器に関するものであり、２１は
本発明による増幅器に関するものである。容易に理解で
きるように、８つのチャネルにわたる利得の差の変動は
前者の場合は０．４ｄＢであり、後者の場合は０．０５
ｄＢに過ぎない。
ルに対するチャネル利得と−３０ｄＢｍの入力パワー／
チャネルの場合のチャネル利得との差を示している。ラ
イン２０は従来型の増幅器に関するものであり、２１は
本発明による増幅器に関するものである。容易に理解で
きるように、８つのチャネルにわたる利得の差の変動は
前者の場合は０．４ｄＢであり、後者の場合は０．０５
ｄＢに過ぎない。
【００２３】次の３つの例は本発明を異なる制限動作状
態、すなわち、８個のすべてのチャネルの入力パワーが
−１０ｄＢｍであり、そしてチャネル３乃至８をドロッ
プする場合の、それぞれについて示している。
態、すなわち、８個のすべてのチャネルの入力パワーが
−１０ｄＢｍであり、そしてチャネル３乃至８をドロッ
プする場合の、それぞれについて示している。
【００２４】これらの例のうちの最初のものにおいて
は、ポンプの波長は９８０ｎｍであった。本発明による
増幅器のファイバの長さは１０ｍ、ポンプのパワーは２
００ｍＷであり、そして従来技術による増幅器のファイ
バの長さは２２ｍ、ポンプのパワーは５５ｍＷであり、
すべてのチャネルが存在している時、１５４７ｎｍのチ
ャネルに対して本発明による増幅器と利得が同じである
ように選択された。
は、ポンプの波長は９８０ｎｍであった。本発明による
増幅器のファイバの長さは１０ｍ、ポンプのパワーは２
００ｍＷであり、そして従来技術による増幅器のファイ
バの長さは２２ｍ、ポンプのパワーは５５ｍＷであり、
すべてのチャネルが存在している時、１５４７ｎｍのチ
ャネルに対して本発明による増幅器と利得が同じである
ように選択された。
【００２５】図３はチャネルの利得を示しており、ライ
ン３２および３３は従来型の増幅器および本発明による
増幅器のそれぞれに対して、８個のすべてのチャネルの
制限動作状態を示している。ライン３０と３１は従来型
の増幅器および本発明による増幅器のそれぞれに対する
他の制限動作状態、すなわち、チャネル３乃至８がドロ
ップした場合に関係している。後者の増幅器の吸収され
ないポンプ・パワーはそれぞれ７６％および８９％であ
り、前者の増幅器の吸収されないポンプ・パワーはそれ
ぞれ３％および７％である。
ン３２および３３は従来型の増幅器および本発明による
増幅器のそれぞれに対して、８個のすべてのチャネルの
制限動作状態を示している。ライン３０と３１は従来型
の増幅器および本発明による増幅器のそれぞれに対する
他の制限動作状態、すなわち、チャネル３乃至８がドロ
ップした場合に関係している。後者の増幅器の吸収され
ないポンプ・パワーはそれぞれ７６％および８９％であ
り、前者の増幅器の吸収されないポンプ・パワーはそれ
ぞれ３％および７％である。
【００２６】図３から容易に理解できるように、本発明
による増幅器の利得の変動は８個のチャネルのうちの６
個がドロップした時でも比較的小さく（約１ｄＢ）、一
方、従来型の増幅器の利得は同じ条件下でかなり（約６
ｄＢ）変化する。
による増幅器の利得の変動は８個のチャネルのうちの６
個がドロップした時でも比較的小さく（約１ｄＢ）、一
方、従来型の増幅器の利得は同じ条件下でかなり（約６
ｄＢ）変化する。
【００２７】次の例は同じ制限動作状態を使うが、１４
８０ｎｍのポンプ波長に対応している。本発明による増
幅器のファイバの長さは２０ｍ、ポンプ・パワーは２０
０ｍＷであり、そして従来型の増幅器のファイバの長さ
は４４ｍ、ポンプ・パワーは７４ｍＷであり、後者の条
件はすべてのチャネルが存在しているときには、両方の
増幅器に対する１５４７ｎｍのチャネルの利得が等しく
なるように再度選択された。これらの増幅器の利得が図
４に示されており、ライン４２と４３は８個のすべての
チャネルが存在している場合の利得を示し、ライン４０
と４１は８個のチャネルのうちの６個がドロップしてい
るときの利得を示している。ライン４０と４２は従来型
の増幅器に対応し、ライン４１と４３は本発明による増
幅器に対応している。
８０ｎｍのポンプ波長に対応している。本発明による増
幅器のファイバの長さは２０ｍ、ポンプ・パワーは２０
０ｍＷであり、そして従来型の増幅器のファイバの長さ
は４４ｍ、ポンプ・パワーは７４ｍＷであり、後者の条
件はすべてのチャネルが存在しているときには、両方の
増幅器に対する１５４７ｎｍのチャネルの利得が等しく
なるように再度選択された。これらの増幅器の利得が図
４に示されており、ライン４２と４３は８個のすべての
チャネルが存在している場合の利得を示し、ライン４０
と４１は８個のチャネルのうちの６個がドロップしてい
るときの利得を示している。ライン４０と４２は従来型
の増幅器に対応し、ライン４１と４３は本発明による増
幅器に対応している。
【００２８】図４は、本発明による利得の変動（２ｄＢ
以下）が従来型の増幅器に対する利得の変動（６ｄＢ以
上）よりもずっと小さいことを再度示している。前者の
増幅器においては、その増幅器の中ではそれぞれ７３％
および８８％のポンプ・パワーが吸収されなかった。一
方、従来型の増幅器の場合、それに対応する割合は４％
および９％であった。
以下）が従来型の増幅器に対する利得の変動（６ｄＢ以
上）よりもずっと小さいことを再度示している。前者の
増幅器においては、その増幅器の中ではそれぞれ７３％
および８８％のポンプ・パワーが吸収されなかった。一
方、従来型の増幅器の場合、それに対応する割合は４％
および９％であった。
【００２９】図５は本発明による３つの増幅器の組合せ
を示し、この中で番号５１１乃至５１３はＥＤＦＡを指
し、番号５２１乃至５２６は従来型の波長依存性のカプ
ラー（しばしば「Ｗavelengh Ｄependent Ｍodule:ＷＤ
Ｍ」と呼ばれる）、番号５３１乃至５３３は入力ファイ
バを指し、番号５４１乃至５４３は出力ファイバを指
し、そして「λS」および「λP」は信号の照射とポンプ
の照射をそれぞれ指している。通常、光学的アイソレー
タが利用されるが図には示されていない。信号の照射は
ふたたび１５４７ｎｍから１５５４ｎｍまで（両者を含
む）の等間隔の８つのチャネルをサポートすることを仮
定する。図５から理解できるように、増幅器５１１と５
１３は「共ポンプ型(co-pumped )」であり、一方、増幅
器５１２は共ポンプ型および前者の２つの増幅器の不使
用のポンプ照射によって逆にポンプされる共ポンプ・カ
ウンタポンプ型(co- and counter-pumped)である。３つ
のＥＤＦＡはすべてそのファイバの長さが２０ｍであ
り、ポンプの照射波長は１４８０ｎｍである。制限動作
状態は前に述べられているのと同じである。すなわち、
８つのすべてのチャネルが−１０ｄＢｍにあり、そして
チャネル３乃至８がドロップされている。増幅器５１１
と５１３の各々は２００ｍＷのポンプ照射を受け、増幅
器５１２は１１５ｍＷの共伝播および１１５ｍＷの逆伝
播ポンプ照射を受ける。
を示し、この中で番号５１１乃至５１３はＥＤＦＡを指
し、番号５２１乃至５２６は従来型の波長依存性のカプ
ラー（しばしば「Ｗavelengh Ｄependent Ｍodule:ＷＤ
Ｍ」と呼ばれる）、番号５３１乃至５３３は入力ファイ
バを指し、番号５４１乃至５４３は出力ファイバを指
し、そして「λS」および「λP」は信号の照射とポンプ
の照射をそれぞれ指している。通常、光学的アイソレー
タが利用されるが図には示されていない。信号の照射は
ふたたび１５４７ｎｍから１５５４ｎｍまで（両者を含
む）の等間隔の８つのチャネルをサポートすることを仮
定する。図５から理解できるように、増幅器５１１と５
１３は「共ポンプ型(co-pumped )」であり、一方、増幅
器５１２は共ポンプ型および前者の２つの増幅器の不使
用のポンプ照射によって逆にポンプされる共ポンプ・カ
ウンタポンプ型(co- and counter-pumped)である。３つ
のＥＤＦＡはすべてそのファイバの長さが２０ｍであ
り、ポンプの照射波長は１４８０ｎｍである。制限動作
状態は前に述べられているのと同じである。すなわち、
８つのすべてのチャネルが−１０ｄＢｍにあり、そして
チャネル３乃至８がドロップされている。増幅器５１１
と５１３の各々は２００ｍＷのポンプ照射を受け、増幅
器５１２は１１５ｍＷの共伝播および１１５ｍＷの逆伝
播ポンプ照射を受ける。
【００３０】チャネル３乃至８をドロップすることによ
って、２つの残っているチャネルのＥＤＦＡ５１１と５
１３のそれぞれにおいて約１．６５ｄＢの利得の増加が
生じ、そしてＥＤＦＡ５１２において約１．５ｄＢの増
加が生じる。ＥＤＦＡ５１１と５１３における不使用ポ
ンプ・パワーの割合はそれぞれ７３％、８８％であり、
また、ＥＤＦＡ５１２においてはそれぞれ７５％、８９
％である。８つのすべてのチャネルがアクティブである
時、不使用のポンプ・パワーの小さい方の割合値が適用
される。上記の説明から理解できるように、この光増幅
器の組合せはアクティブ・チャネルの数における変化に
は比較的感じ難い。
って、２つの残っているチャネルのＥＤＦＡ５１１と５
１３のそれぞれにおいて約１．６５ｄＢの利得の増加が
生じ、そしてＥＤＦＡ５１２において約１．５ｄＢの増
加が生じる。ＥＤＦＡ５１１と５１３における不使用ポ
ンプ・パワーの割合はそれぞれ７３％、８８％であり、
また、ＥＤＦＡ５１２においてはそれぞれ７５％、８９
％である。８つのすべてのチャネルがアクティブである
時、不使用のポンプ・パワーの小さい方の割合値が適用
される。上記の説明から理解できるように、この光増幅
器の組合せはアクティブ・チャネルの数における変化に
は比較的感じ難い。
【００３１】上記の結果は計算の理由のために、ＷＤＭ
５２２と５２３の間および５２５と５２４との間にアイ
ソレータが存在すると仮定することによって得られたも
のである。通常、これは不必要であることが多く、これ
らのアイソレータを備えていないシステムはモデル化さ
れたシステムに比べて性能が改善されていると期待され
る。
５２２と５２３の間および５２５と５２４との間にアイ
ソレータが存在すると仮定することによって得られたも
のである。通常、これは不必要であることが多く、これ
らのアイソレータを備えていないシステムはモデル化さ
れたシステムに比べて性能が改善されていると期待され
る。
【００３２】図６は上記のデータを結果として得た計算
において使われたエルビウムがドープされたファイバに
対する２つのジャイルズ・パラメータ(Giles parameter
s)を示している。番号６１と６２はα（λ）を指し、そ
して番号６３と６４はｇ* （λ）を指す。バックグラウ
ンド損失は０．００４ｄＢ／ｍであると仮定され、そし
て飽和パラメータは１．０５×１０15ｍ-1ｓ-1であると
仮定された。当業者には理解できるように、ジャイルス
・パラメータはその増幅器のファイバを特性付け、そし
て光ファイバ増幅器のモデリングおよび設計において従
来から使われている。
において使われたエルビウムがドープされたファイバに
対する２つのジャイルズ・パラメータ(Giles parameter
s)を示している。番号６１と６２はα（λ）を指し、そ
して番号６３と６４はｇ* （λ）を指す。バックグラウ
ンド損失は０．００４ｄＢ／ｍであると仮定され、そし
て飽和パラメータは１．０５×１０15ｍ-1ｓ-1であると
仮定された。当業者には理解できるように、ジャイルス
・パラメータはその増幅器のファイバを特性付け、そし
て光ファイバ増幅器のモデリングおよび設計において従
来から使われている。
【００３３】図７は本発明による光ファイバ増幅器７０
の例を示している。番号７１は適切な特性および長さの
ＲＥドープ型（例として、エルビウムがドープされた）
の光ファイバを指し、番号７２１と７２２は従来型のカ
プラ（ＷＤＭ）を指し、そして番号７３は従来型のアイ
ソレータを指す。番号７４は適切なポンプ・ソースを指
し、番号７５は、説明的にはさらなる光増幅器である、
吸収されないポンプ照射に対する（光学的）利用手段を
指す。「ｘ」は従来と同様にスプライスを示す。
の例を示している。番号７１は適切な特性および長さの
ＲＥドープ型（例として、エルビウムがドープされた）
の光ファイバを指し、番号７２１と７２２は従来型のカ
プラ（ＷＤＭ）を指し、そして番号７３は従来型のアイ
ソレータを指す。番号７４は適切なポンプ・ソースを指
し、番号７５は、説明的にはさらなる光増幅器である、
吸収されないポンプ照射に対する（光学的）利用手段を
指す。「ｘ」は従来と同様にスプライスを示す。
【００３４】図８は本発明による光ファイバ通信システ
ム８０の概略図を示しており、その中では番号８１乃至
８６は多波長送信機、多波長受信機、光ファイバ伝送経
路、光ファイバ増幅器、ポンプ照射ソースおよび伝送経
路の中へポンプの照射を結合する手段をそれぞれ示して
いる。
ム８０の概略図を示しており、その中では番号８１乃至
８６は多波長送信機、多波長受信機、光ファイバ伝送経
路、光ファイバ増幅器、ポンプ照射ソースおよび伝送経
路の中へポンプの照射を結合する手段をそれぞれ示して
いる。
【００３５】本発明はさらに各種の他のシステム構成に
おいて実施することができ、そしてそのような構成がす
べて考えられることを理解すべきである。例えば、使用
されないポンプ・パワーは伝送経路の中にとどまり、そ
して信号チャネルに対するラマン利得を提供することが
でき、あるいはその不使用のポンプ・パワーは光ファイ
バ前置増幅器（通常は図９に概略図を示すように、反対
方向の別の光ファイバ伝送経路の中を通っている信号に
対する前置増幅器）をポンプするために使うことがで
き、図９の中では番号９１と９２は反対方向に向かって
いるファイバ・システムの送信機および受信機を指し、
９３は前置増幅器の一例であるＥＤＦＡを指し、そして
９４はＥＤＦＡ８４の不使用のポンプ照射をＥＤＦＡ９
４に対して提供するための手段を指す。
おいて実施することができ、そしてそのような構成がす
べて考えられることを理解すべきである。例えば、使用
されないポンプ・パワーは伝送経路の中にとどまり、そ
して信号チャネルに対するラマン利得を提供することが
でき、あるいはその不使用のポンプ・パワーは光ファイ
バ前置増幅器（通常は図９に概略図を示すように、反対
方向の別の光ファイバ伝送経路の中を通っている信号に
対する前置増幅器）をポンプするために使うことがで
き、図９の中では番号９１と９２は反対方向に向かって
いるファイバ・システムの送信機および受信機を指し、
９３は前置増幅器の一例であるＥＤＦＡを指し、そして
９４はＥＤＦＡ８４の不使用のポンプ照射をＥＤＦＡ９
４に対して提供するための手段を指す。
【００３６】さらに一般的には、不使用のポンプ・パワ
ーは、必ずしも同じ光ファイバ伝送経路の中にある必要
はない別のＥＤＦＡをポンプするためにも使うことがで
きる。光増幅器は単独段の増幅器あるいは多段の増幅器
であることが可能である。後者の場合、本発明に従って
オーバポンプされるのは、普通はその出力段となる。不
使用のポンプ・パワーの利用はオプションであり、そし
てその不使用のポンプ・ビームをなくすこと（例えば、
それを吸収媒体の中に向けることによって）が考えられ
る。
ーは、必ずしも同じ光ファイバ伝送経路の中にある必要
はない別のＥＤＦＡをポンプするためにも使うことがで
きる。光増幅器は単独段の増幅器あるいは多段の増幅器
であることが可能である。後者の場合、本発明に従って
オーバポンプされるのは、普通はその出力段となる。不
使用のポンプ・パワーの利用はオプションであり、そし
てその不使用のポンプ・ビームをなくすこと（例えば、
それを吸収媒体の中に向けることによって）が考えられ
る。
【図１】本発明による光ファイバ増幅器と、これと類似
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
【図２】本発明による光ファイバ増幅器と、これと類似
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
【図３】本発明による光ファイバ増幅器と、これと類似
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
【図４】本発明による光ファイバ増幅器と、これと類似
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
する従来の増幅器の性能データとの一例を示す図であ
る。
【図５】本発明による増幅器の組合せの例を示す概略図
である。
である。
【図６】実施例で用いられるエルビウムがドープされた
ファイバの吸収係数および照射係数を示す図である。
ファイバの吸収係数および照射係数を示す図である。
【図７】本発明による光ファイバ増幅器の一例を示す図
である。
である。
【図８】本発明による多波長光通信システムの一例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態を示す概略図であ
る。
る。
ＷＤＭ 波長依存性モジュール
Claims (9)
- 【請求項１】 送信機（８１）と、受信機（８２）と、
該送信機と該受信機に信号透過的に接続している伝送経
路（８３）とからなる光ファイバ通信システム（例え
ば、８０）であって、 ａ）該光ファイバ通信システムは、波長λ1 、λ2 、・
・・、λN （Ｎ≧２）で信号照射を伝送するようになさ
れている多波長光ファイバ通信システムであり、 ｂ）該伝送経路は、稀土類がドープされたある長さの光
増幅器用ファイバ（例えば、７１）からなり、 ｃ）該光ファイバ通信システムはさらに、ポンプ放射の
ソースと、ポンプ照射が該光増幅器用ファイバに提供さ
れるよう該ポンプ放射を該伝送経路へ結合するカプラ
（８６）からなり、 ｄ）該光増幅器用ファイバの長さを該ポンプ照射が通過
した後、該提供されたポンプ照射のパワーのうちの少な
くとも７０％が該光増幅器用ファイバに吸収されないよ
うに該ファイバ通信システムが選択されていることを特
徴とするシステム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のシステムにおいて、該
提供されるポンプ照射パワーの少なくとも９０％が吸収
されないことを特徴とするシステム。 - 【請求項３】 請求項１に記載のシステムにおいて、該
光ファイバ通信システムはさらに、該吸収されないポン
プ照射パワーに対する利用手段からなることを特徴とす
るシステム。 - 【請求項４】 請求項３に記載のシステムにおいて、該
利用手段はさらに、光ファイバ増幅器からなることを特
徴とするシステム。 - 【請求項５】 請求項４に記載のシステムにおいて、該
さらに含まれる光増幅器は稀土類がドープされた光ファ
イバ増幅器であることを特徴とするシステム。 - 【請求項６】 請求項５に記載のシステムにおいて、該
稀土類がドープされた光ファイバ増幅器は、さらなる光
ファイバ伝送経路の信号照射に対する前置増幅器である
ことを特徴とするシステム。 - 【請求項７】 請求項１に記載のシステムにおいて、該
光ファイバ増幅器は多段の光ファイバ増幅器であること
を特徴とするシステム。 - 【請求項８】 請求項４に記載のシステムにおいて、該
利用手段は、分布型ラマン増幅器を含むシステム。 - 【請求項９】 請求項１に記載のシステムにおいて、該
伝送経路は、２つまたはそれ以上の長さの稀土類ドープ
型の光増幅器用ファイバからなることを特徴とするシス
テム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/884422 | 1997-06-27 | ||
| US08/884,422 US6043928A (en) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | Robust multi-wavelength optical fiber communication systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1174596A true JPH1174596A (ja) | 1999-03-16 |
| JP3786781B2 JP3786781B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=25384594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17949498A Expired - Fee Related JP3786781B2 (ja) | 1997-06-27 | 1998-06-26 | 頑健な多波長光ファイバ通信システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6043928A (ja) |
| EP (1) | EP0887955B1 (ja) |
| JP (1) | JP3786781B2 (ja) |
| DE (1) | DE69803009T2 (ja) |
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| US6490081B1 (en) | 2000-07-28 | 2002-12-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method of amplifying optical signals using doped materials with extremely broad bandwidths |
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| ITMI20010695A1 (it) * | 2001-03-30 | 2002-09-30 | Marconi Comm Spa | Metodo e dispositivo per la sopravvivenza del traffico in sistemi dwdm con add/drop nel caso di interruzione del collegamento a fibre ottich |
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Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
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1997
- 1997-06-27 US US08/884,422 patent/US6043928A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-17 EP EP98304771A patent/EP0887955B1/en not_active Expired - Lifetime
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