JP2003273431A - バンドクロストークを最小化する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器 - Google Patents
バンドクロストークを最小化する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器Info
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Abstract
FA)を提供する。 【解決手段】EDFAは、第1波長選択結合器を通じて
第1ポンピング光を受信し入力光信号を増幅する第1エ
ルビウム添加光ファイバ(EDF)と、第2波長選択結
合器を通じて第2ポンピング光を受信し入力Lバンド光
信号を増幅する第2EDFと、第1EDFと第2EDF
間に配置されるC/Lスプリッタと、第2EDFから出
力されたLバンド光信号を第2EDFに反射する反射器
と、第1EDFとC/Lスプリッタ間に配置されて、受
信する反射Lバンド出力信号を他の方向へ順方向に進行
させ、第2EDFが発生したASEの逆方向流れを防止
するサーキュレータと、C/Lスプリッタから出力され
たCバンド光信号とサーキュレータにより順方向に進行
するようにされた反射Lバンド光信号を結合するC/L
結合器と、からなる。
Description
関するもので、特に、バンドクロストーク(bandcrossta
lk)を最小化するエルビウム添加光ファイバ増幅器に関
する。
より波長分割多重化(WDM)通信システムの伝送帯域幅
の拡張が要求され、Cバンド(C-band:conventional ba
nd)とLバンド(L-band :long-band)を同時に利用する広
帯域伝送システムに関する研究が活発に進められてい
る。Cバンド伝送は1530〜1560nm波長帯域で
生じ、Lバンド伝送は1570〜1610nm波長帯域
で生じる。しかし、これらの波長帯域伝送はエルビウム
添加光ファイバの特性や設計実装(design implementati
on)によって変わることがありうる。
イバ増幅器のうち、希土類(rare-earth)元素のエルビウ
ムを添加したエルビウム添加光ファイバ増幅器(EDF
A:Erbium Doped Fiber Amplifier)が広く利用されてい
る。しかし、その帯域幅はCバンドとLバンド幅がそれ
ぞれ30nm程度に限定されている。また、ラマン(R
AMAN)増幅器やテルライト基材(Tellurite-based)エ
ルビウム添加光ファイバ増幅器は、CバンドとLバンド
を同時に増幅することができる広い増幅帯域幅を有して
いるが、ラマン増幅器の場合、高いポンピングパワーを
必要とし、テルライト基材エルビウム添加光ファイバ増
幅器の場合、いまだ検証されてない新技術である。この
ため、既存のシリカ基材(Silica-based)エルビウム添加
光ファイバ増幅器を利用してCバンドとLバンドを同時
に増幅することができる広帯域エルビウム添加光ファイ
バ増幅器が開発されているが、ほとんどの場合、独立的
なCバンドとLバンドのエルビウム添加光ファイバ増幅
器を並列形態に結合した構造で使用されている。このよ
うな従来のエルビウム添加光ファイバ増幅器を図1に示
す。
加光ファイバ増幅器10は、二つの第1エルビウム添加
光ファイバ118、第2エルビウム添加光ファイバ12
4を並列に連結し、進行するCバンド及びLバンドの光
信号をそれぞれ増幅する構成である。それぞれの第1エ
ルビウム添加光ファイバ118、第2エルビウム添加光
ファイバ124はCバンドとLバンドの光信号をそれぞ
れ増幅する。C/Lスプリッタ(splitter)112はエル
ビウム添加光ファイバ増幅器10の一端に備えられて入
力された光信号を分割し、C/L結合器(combiner)13
0は他端に備えられて分割された光信号を結合する。ま
た、入力端の後方と出力端の前方には第1アイソレータ
110、第2アイソレータ132が備えられており、逆
方向に進行する光信号を遮断する構造である。
Cバンドの光信号は、波長選択結合器114に連結され
た980nmポンピングレーザーダイオード116から
提供されるポンピング光により第1エルビウム添加光フ
ァイバ118で増幅される過程を経る。ポンピング光は
基底状態にあるエルビウムイオンを励起し、この励起さ
れたエルビウムイオンの誘導放出が第1エルビウム添加
光ファイバ118を通過するCバンドの光信号を増幅す
る。増幅された光信号はC/L結合器130で結合され
る。
されたLバンドの光信号は、波長選択結合器120、1
26にそれぞれ連結された順方向980nmポンピング
レーザーダイオード122と逆方向1480nmポンピ
ングレーザーダイオード128から提供されるポンピン
グ光により第2エルビウム添加光ファイバ124で増幅
される過程を経る。ポンピング光は基底状態にあるエル
ビウムイオンを励起し、この励起されたエルビウムイオ
ンの誘導放出が第2エルビウム添加光ファイバ124を
通過するLバンドの光信号を増幅する。増幅されたLバ
ンドの光信号はC/L結合器130でCバンドの光信号
と結合され、この結合された光信号が出力端に伝搬され
る。
増幅器は、Cバンド用及びLバンド用エルビウム添加光
ファイバ増幅器をそれぞれ製作し、並列に連結する構成
であるので、多くの光素子を必要とする問題が発生す
る。このため従来の増幅器は製作コストが高い。さら
に、0.7dB程度の大きな挿入損失を有するC/Lス
プリッタ112が、利得媒質である第1エルビウム添加
光ファイバ118及び第2エルビウム添加光ファイバ1
24の前方に位置することで、光ファイバ増幅器の雑音
指数を悪化させる問題が発生する。
はCバンドとLバンド間のクロストークを最小化して、
使用可能な波長範囲を拡張することができる広帯域エル
ビウム添加光ファイバ増幅器を提供することにある。
る本発明のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、(a)第
1波長選択結合器を通じて第1ポンピング光を受信し入
力された光信号を増幅する第1エルビウム添加光ファイ
バと、(b) 第2波長選択結合器を通じて第2ポンピン
グ光を受信し入力されたLバンド光信号を増幅する第2
エルビウム添加光ファイバと、(c) 第1エルビウム添
加光ファイバと第2エルビウム添加光ファイバ間に配置
されて進行する光信号をCバンドとLバンドに分割する
C/Lスプリッタと、(d) 第2エルビウム添加光ファ
イバから出力されたLバンド光信号を第2エルビウム添
加光ファイバに反射する反射器と、(e) 第1エルビウ
ム添加光ファイバとC/Lスプリッタ間に配置されて、
受信する反射されたLバンド出力信号を他の方向へ順方
向に進行させ、第2エルビウム添加光ファイバが発生し
たASEの逆方向流れを防止するサーキュレータと、
(f) C/Lスプリッタから出力されたCバンド光信号
とサーキュレータにより順方向に進行するようにされた
反射したLバンド光信号を結合するC/L結合器と、か
らなることを特徴とする。
ける第1ポンピング光の光源は順方向980nmポンピ
ングレーザーダイオードで構成されるとよく、第2ポン
ピング光の光源は逆方向1480nmポンピングレーザ
ーダイオードで構成されると好ましい。また、第1波長
選択結合器は980nm波長選択結合器で構成され、第
2波長選択結合器は1480nm波長選択結合器で構成
されるとなおよい。
1ポートは第1エルビウム添加光ファイバを通過しなが
ら増幅されたCバンド及びLバンド光信号が入力される
入力端であり、第2ポートはCバンド及びLバンド光信
号が出力される出力端であり、第3ポートは反射された
Lバンド光信号をC/L結合器に伝送する出力端である
と好ましい。
第1ポートはCバンド及びLバンド光信号が入力される
入力端であり、第2ポートは分割されたLバンド光信号
を第2エルビウム添加光ファイバに印加する出力端であ
り、第3ポートは分割されたCバンド光信号をC/L結
合器に伝送する出力端であるとよい。
帯域であるとよく、Lバンドの範囲は1570〜161
0nm帯域であるとなおよい。
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、
関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略
する。
による広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器20は、
二つの第1、第2増幅部で構成される。第1増幅部は9
80nmポンピングレーザーダイオード224によりポ
ンピングされる第1エルビウム添加光ファイバ226と
して定義され、第2増幅部は1480nmポンピングレ
ーザーダイオード236によりポンピングされる第2エ
ルビウム添加光ファイバ232として定義される。本発
明の一実施形態によれば、広帯域エルビウム添加光ファ
イバ増幅器20は、Lバンド光信号がC/Lスプリッタ
230を二回通過するようにし、そして、CバンドとL
バンド間のクロストークを最小化するようにC/L結合
器240で結合するように構成する。
加光ファイバ増幅器20は、980nm波長選択結合器
222を通じて980nmポンプレーザーダイオード2
24からポンピング光を受信しCバンド及びLバンド光
信号を増幅する第1エルビウム添加光ファイバ226
と、第1エルビウム添加光ファイバ226の後方に位置
して反射されたLバンド光信号を他の方向に誘導し、逆
方向増幅自然放出光(ASE:Amplified Spountaneous
Emission)が第1エルビウム添加光ファイバ226に逆
流して増幅効率を低下させることを防止するサーキュレ
ータ228と、第1エルビウム添加光ファイバ226に
より増幅された光信号をCバンドとLバンドに分割する
C/Lスプリッタ230と、1480nm波長選択結合
器234を通じて連結された1480nmポンピングレ
ーザーダイオード236によりポンピングされる第2エ
ルビウム添加光ファイバ232と、第2エルビウム添加
光ファイバ232により増幅されたLバンド光信号とA
SEを、第2エルビウム添加光ファイバ232に向けて
逆方向に再伝送する反射器238と、C/Lスプリッタ
230により伝送されたCバンド光信号とサーキュレー
タ228により伝送されたLバンド光信号を結合して広
帯域の光信号を提供するC/L結合器240と、からな
る。そして、光ファイバ増幅器は逆方向に進行する光信
号を遮断するアイソレータ220をさらに設ける。
し、一つのポートは増幅されたCバンド及びLバンド光
信号の入力端であり、他の一つのポートはCバンド及び
Lバンド光信号の出力端であり、残りの一つのポートは
反射器238により逆方向に再伝送されたLバンド光信
号をC/L結合器240で結合するために使用される出
力端である。また、C/Lスプリッタ230は3個のポ
ートを有し、一つのポートはCバンドとLバンドの光信
号が入射される入力端であり、他の一つのポートは分割
されたLバンド光信号を第2エルビウム添加光ファイバ
232に進行させる出力端であり、残りの一つのポート
は分割されたCバンド光信号をC/L結合器240に進
行させるための出力端である。また、C/L結合器24
0は3個のポートを有し、一つのポートはC/Lスプリ
ッタ230で分割されたCバンド光信号の入力端であ
り、他の一つのポートはサーキュレータ228から出射
されたLバンド光信号の入力端であり、残りの一つのポ
ートは結合されたCバンドとLバンドの光信号を出力す
る出力端である。
であり、Lバンドの範囲は1570〜1610nmであ
る。しかし、これら帯域範囲は実施態様、増幅器の設
計、エルビウム添加光ファイバによって変する。
ァイバ増幅器20の動作を説明する。
バ増幅器20のうち、第1エルビウム添加光ファイバ2
26はCバンド及びLバンド光信号を増幅し、第2エル
ビウム添加光ファイバ232はLバンド光信号のみを増
幅する。第1エルビウム添加光ファイバ226は、98
0nmポンピングレーザーダイオード224を順方向で
使用し、第2エルビウム添加光ファイバ232は148
0nmポンピングレーザーダイオード236を逆方向で
使用する。
80nm波長選択結合器222を通じて980nmのポ
ンピング光を受信し、順方向に進行するCバンド及びL
バンド光信号を増幅する。
過して増幅されたCバンド及びLバンド光信号は、サー
キュレータ228を経て、C/Lスプリッタ230でC
バンドとLバンドに分割される。分割されたLバンド光
信号は第2エルビウム添加光ファイバ232に順方向に
印加され、Cバンド光信号はC/L結合器240に伝搬
される。次に、第2エルビウム添加光ファイバ232を
通過しながら増幅されたLバンド光信号は、反射器23
8により反射され第2エルビウム添加光ファイバ232
に逆方向に再伝送される。この場合、増幅されたLバン
ド光信号は反射器238で全反射される。
480nm波長選択結合器234を通じて1480nm
ポンピングレーザーダイオード236から提供されたポ
ンピング光により増幅された後、サーキュレータ228
によりC/L結合器240に進行してCバンド光信号と
結合されて出力される。
ンピング光源として使用される980nmポンピングレ
ーザーダイオード224は、増幅器の雑音指数を抑える
ために用いられ、第2エルビウム添加光ファイバ232
の増幅光源に使用される1480nmポンピングレーザ
ーダイオード236は、増幅器の出力を高めるために用
いられることに注意すべきである。望ましくは、サーキ
ュレータ228は、エルビウム添加光ファイバ増幅器2
32で使用された逆方向ASEが第1エルビウム添加光
ファイバ226に逆流して増幅効率を低下させる現象を
防止する役割を担当するとよい。
域エルビウム添加光ファイバ増幅器20では、Lバンド
光信号がC/Lスプリッタ230を2回通過するように
し、C/L結合器240で再び結合するように構成して
いるので、CバンドとLバンドの信号間のクロストーク
波長を減少させることができる。
よる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器20に使用
したC/Lスプリッタ230のクロストークが15dB
になる領域で、C/Lスプリッタ230をLバンド光信
号が2回通過する構造は、15dBのクロストーク波長
範囲が5nm〜2nm減少している(実線)。C/Lス
プリッタ230のクロストークが30dBになる領域で
あると、C/LスプリッタをLバンド光信号が2回通過
する構造は、30dBのクロストーク波長範囲が16n
m〜5nm減少していることを確認できる。
ンド信号光がC/Lスプリッタを2回通過するように
し、C/L結合器でCバンドとLバンドとの光信号を結
合するように構成しているので、帯域間の干渉を最小化
することができ、波長分割多重化通信システムで使用可
能な波長範囲を広げることができるようになる。
図。
ストークを最小化できる広帯域エルビウム添加光ファイ
バ増幅器のブロック図。
添加光ファイバ増幅器に採用されたC/Lスプリッタの
特性を示すグラフ。
Claims (8)
- 【請求項1】 エルビウム添加光ファイバ増幅器におい
て、 (a) 第1波長選択結合器を通じて第1ポンピング光を
受信し入力された光信号を増幅する第1エルビウム添加
光ファイバと、 (b) 第2波長選択結合器を通じて第2ポンピング光を
受信し入力されたLバンド光信号を増幅する第2エルビ
ウム添加光ファイバと、 (c) 前記第1エルビウム添加光ファイバと前記第2エ
ルビウム添加光ファイバ間に配置されて進行する光信号
をCバンドとLバンドに分割するC/Lスプリッタと、 (d) 前記第2エルビウム添加光ファイバから出力され
たLバンド光信号を前記第2エルビウム添加光ファイバ
に反射する反射器と、 (e) 前記第1エルビウム添加光ファイバと前記C/L
スプリッタ間に配置されて、受信する前記反射されたL
バンド出力信号を他の方向へ順方向に進行させ、前記第
2エルビウム添加光ファイバが発生したASEの逆方向
流れを防止するサーキュレータと、 (f) 前記C/Lスプリッタから出力されたCバンド光
信号と前記サーキュレータにより順方向に進行するよう
にされた反射したLバンド光信号を結合するC/L結合
器と、からなることを特徴とする広帯域エルビウム添加
光ファイバ増幅器。 - 【請求項2】 前記第1ポンピング光の光源は順方向9
80nmポンピングレーザーダイオードで構成される請
求項1記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項3】 前記第2ポンピング光の光源は逆方向1
480nmポンピングレーザーダイオードで構成される
請求項1記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅
器。 - 【請求項4】 前記第1波長選択結合器は980nm波
長選択結合器で構成され、前記第2波長選択結合器は1
480nm波長選択結合器で構成される請求項1記載の
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項5】 前記サーキュレータは3個のポートを備
え、第1ポートは前記第1エルビウム添加光ファイバを
通過しながら増幅されたCバンド及びLバンド光信号が
入力される入力端であり、第2ポートは前記Cバンド及
びLバンド光信号が出力される出力端であり、第3ポー
トは前記反射されたLバンド光信号をC/L結合器に伝
送する出力端である請求項1記載の広帯域エルビウム添
加光ファイバ増幅器。 - 【請求項6】 前記C/Lスプリッタは3個のポートを
備え、第1ポートはCバンド及びLバンド光信号が入力
される入力端であり、第2ポートは分割されたLバンド
光信号を第2エルビウム添加光ファイバに印加する出力
端であり、第3ポートは分割されたCバンド光信号を前
記C/L結合器に伝送する出力端である請求項1記載の
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項7】 前記Cバンドの範囲は1530〜156
0nm帯域である請求項1記載の広帯域エルビウム添加
光ファイバ増幅器。 - 【請求項8】 前記Lバンドの範囲は1570〜161
0nm帯域である請求項1記載の広帯域エルビウム添加
光ファイバ増幅器。
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