JP2003283023A - 広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器及びこれを採用した波長分割多重化光伝送システム - Google Patents
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器及びこれを採用した波長分割多重化光伝送システムInfo
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Abstract
れを採用した波長分割多重化光伝送システムを提供す
る。 【解決手段】波長分割多重化光伝送システムは、(a)
結合されたCバンドの光信号とLバンドの光信号を増
幅する第1C/L光ファイバ増幅部を含む送信段と、
(b) 所定長さの第1単一モード光ファイバを通じて伝
送された光信号を増幅する少なくとも一以上の第2C/
L光ファイバ増幅部と、増幅された光信号の分散を補償
する所定長さの第1分散補償光ファイバと、を含む光中
継器と、(c)所定長さの第2単一モード光ファイバを通
じて伝送された光信号を増幅する第3C/L光ファイバ
増幅部と、第3C/L光ファイバ増幅部により増幅され
た光信号をそれぞれCバンドとLバンドに分割して逆多
重化する受信器と、を含む受信段と、からなる。
Description
ァイバ増幅器(EDFA:erbium-doped fiber amplifie
r)及びこれを採用した波長分割多重化光伝送システムに
関するもので、特に、経済的な広帯域エルビウム添加光
ファイバ増幅器及びこれを採用した波長分割多重化光伝
送システムに関する。
式の光伝送システムは、一つの光ファイバを使用して多
波長の光信号を伝送することにより、伝送効率を高める
ことができる。これは伝送速度に無関係に光信号を伝送
することができるので、最近の伝送量が増加している超
高速インターネット網において有用に使用されている伝
送システムである。この幾何級数的に増加するデータ量
に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
band)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。
した160Km単一モード光ファイバ(SMF:Single M
ode Fiber)光伝送システム10の一般的な構造を示した
図である。図1に示したように、Cバンドの40チャネ
ル光信号は10Gbps変調器111(modulator)によ
り変調される。変調された信号は分散補償光ファイバ1
13を通過しながら分散補償された後、Cバンドエルビ
ウム添加光ファイバ増幅器115で増幅される。また、
Lバンドの40チャネル光信号は10Gbps変調器1
12により変調される。変調された信号は分散補償光フ
ァイバ114を通過しながら分散補償された後に、Lバ
ンドエルビウム添加光ファイバ増幅器116で増幅され
る。Cバンドは1530nm〜1560nm間の帯域幅
を有し、Lバンドは1570nm〜1610nm間の帯
域幅を有する。
号は、一つの光ファイバ内で結合される。結合されたC
バンド及びLバンドの光信号は送信段(transmitter)1
10から出力され80KmのSMF118を通過した
後、光中継器120(repeater)に伝送される。光中継器
120ではCバンド光信号とLバンド光信号にそれぞれ
分割され、分割されたCバンドは第2Cバンドエルビウ
ム添加光ファイバ増幅器121で増幅された後に、分散
補償光ファイバ123により分散補償され、第3Cバン
ドエルビウム添加光ファイバ増幅器125でさらに増幅
される。
バンドエルビウム添加光ファイバ増幅器122で増幅さ
れ、所定長さの分散補償光ファイバ124を通過しなが
ら分散補償された後、第3Lバンドエルビウム添加光フ
ァイバ増幅器126で増幅される。分散補償/増幅され
たCバンド及びLバンド光信号は一つの光ファイバ内で
結合され、80KmのSMF128を通じて受信段13
0(receiver)に到着する。
ンド光信号は、それぞれCバンドとLバンド光信号に分
割され、分割されたCバンド光信号は第4Cバンドエル
ビウム添加光ファイバ増幅器132で増幅され、分割さ
れたLバンド光信号は第4Lバンドエルビウム添加光フ
ァイバ増幅器134で増幅された後に、それぞれ受信器
に逆多重化される。
段、中継器、受信段でそれぞれ光信号がCバンドとLバ
ンドに分けられて、それぞれ分散補償/増幅される過程
を経るので、光素子、具体的には増幅器や補償光ファイ
バの数が2倍になりシステムの製造原価を向上させる主
な原因になっている。
して費用対効果の解決策を提供することができる光伝送
システムが要求されている。
原価節減を追求した広帯域エルビウム添加光ファイバ増
幅器及びこれを採用した波長分割多重化光伝送システム
を提供することにある。
る本発明の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、
(a) 入力されたCバンド光信号を増幅する第1光ファ
イバ増幅部と、(b)第1光ファイバ増幅部の後方に直列
に連結され、入力されたLバンド光信号を増幅する第2
光ファイバ増幅部と、(c) 第1光ファイバ増幅部と第
2光ファイバ増幅部間に配置され、増幅されたCバンド
光信号とLバンド光信号をそれぞれ異なる方向に分割す
るC/Lスプリッタと、(d) C/Lスプリッタにより
分割された増幅された増幅Cバンド光信号の利得を平坦
化する利得平坦化フィルタと、(e) 第1光ファイバ増
幅部の後方に配置され、増幅された増幅Lバンド光信号
を第2光ファイバ増幅部に逆方向に流す反射器と、(f)
反射器により逆方向に流された増幅Lバンド光信号を
他の方向に分離させるサーキュレータと、(g)C/Lス
プリッタにより分割/利得平坦化された増幅Cバンド光
信号とサーキュレータにより分離された増幅Lバンド光
信号を結合して、出力段に進行させるC/L結合器と、
からなることを特徴とする。
選択結合器を通じて980nmポンピングレーザーダイ
オードと連結され、ポンピング光を受信する第1エルビ
ウム添加光ファイバで構成され、第2光ファイバ増幅部
は、1480nm波長選択結合器を通じて1480nm
ポンピングレーザーダイオードと連結され、ポンピング
光を受信する第2エルビウム添加光ファイバで構成さ
れ、サーキュレータは、第2光ファイバ増幅部の増幅過
程時に発生するASEの逆方向流れを遮断するように構
成されており、第1光ファイバ増幅部により増幅された
光信号の逆方向流れを防止する第1光ファイバ増幅部の
前方に第1光アイソレータが配置され、C/Lスプリッ
タとC/L結合器との間に第2アイソレータがさらに配
置されるとよい。
とC/L結合器との間に配置されると好ましい。
器は、光信号の分散補償を調節するために、利得平坦化
フィルタとC/L結合器との間に、単一モード光ファイ
バが挿入されるとなおよい。
システムをも提供する。このシステムは、(a) 結合
されたCバンドの光信号とLバンドの光信号を増幅する
第1C/L光ファイバ増幅部を含む送信段と、(b) 所
定長さの第1単一モード光ファイバを通じて伝送された
光信号を増幅する少なくとも一以上の第2C/L光ファ
イバ増幅部と、増幅された光信号の分散を補償する所定
長さの第1分散補償光ファイバと、を含む光中継器と、
(c) 所定長さの第2単一モード光ファイバを通じて伝
送された光信号を増幅する第3C/L光ファイバ増幅部
と、第3C/L光ファイバ増幅部により増幅された光信
号をそれぞれCバンドとLバンドに分割して逆多重化す
る受信器と、を含む受信段と、からなることを特徴とす
る。
分散を補償するために第1C/L光ファイバ増幅部の前
方に配置された第1分散補償光ファイバをさらに含むと
よい。
C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器と、第2−1C
/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器の後方に直列に連
結された第2−2C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅
器と、をさらに含むと好ましい。
と第2−2C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器間に
第2分散補償光ファイバが挿入されるとなおよい。
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
発明において、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。
波長分割多重化光伝送システムを示す構成図である。図
2に示したように、波長分割多重化光伝送システム20
は、結合されたCバンド及びLバンド光信号を増幅する
第1C/L光ファイバ増幅部218を含む送信段210
と、第1C/L光ファイバ増幅部の後方に直列に連結さ
れ、光信号を増幅する第2C/L光ファイバ増幅部22
2、226と増幅された光信号の分散を補償する第2分
散補償光ファイバ224とを含む光中継器220と、第
2C/L光ファイバ増幅部の後方に直列に連結され、光
信号を増幅する第3C/L光ファイバ増幅部232を含
む受信段230と、からなる。
212はCバンドの40チャネル光信号を変調して出力
し、10Gbps変調器214はLバンドの40チャネ
ル光信号を変調して出力する。Cバンド及びLバンド光
信号は結合され、第1C/L光ファイバ増幅部218で
双方ともに増幅される。第1C/L光ファイバ増幅部2
18はC/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器で構成さ
れる。この第1C/L光ファイバ増幅部218はCバン
ドとLバンドの光信号を増幅する機能を担当する。望ま
しくは、第1C/L光ファイバ増幅部218の前方に所
定長さの第1分散補償光ファイバ216を挿入して、結
合されたCバンド及びLバンド光信号の分散を補償する
とよい。次に、分散補償/増幅された光信号は80Km
の単一モード光ファイバ240を経て光中継器220に
伝送される。
40を通過しながら弱まった光信号を2次に増幅する一
以上の第2C/L光ファイバ増幅部(例えば、222及
び226)を含む。第2C/L光ファイバ増幅部は第2
−1C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器222と、
第2−1C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器222
の後方に直列に連結された第2−2C/Lエルビウム添
加光ファイバ増幅器226と、からなる。従って、単一
モード光ファイバ240を経由した光信号は、第2−1
エルビウム添加光ファイバ増幅器222、第2−2C/
Lエルビウム添加光ファイバ増幅器226を通過しなが
ら二度増幅される。望ましくは、第2−1エルビウム添
加光ファイバ増幅器222、第2−2C/Lエルビウム
添加光ファイバ増幅器226間に所定長さの第2分散補
償光ファイバ224を挿入して、増幅された光信号の分
散を補償する。
第2単一モード光ファイバ242を経由して受信段23
0に伝送される。受信段230は第3C/L光ファイバ
増幅部232により増幅され、第3C/L光ファイバ増
幅部232を通過した増幅された光信号は、それぞれC
バンドとLバンドに分割された後、逆多重化されてそれ
ぞれの受信器に伝送される。
ムに採用された第1、2、3C/L光ファイバ増幅部の
構成を説明する。参考に、第1、2、3C/L光ファイ
バ増幅部は同一、または類似の構成を有することに注意
すべきである。図3に示したように、本発明の望ましい
一実施形態による光伝送システムに採用された広帯域エ
ルビウム添加光ファイバ増幅器300(以下、光ファイ
バ増幅器)は二つの第1光ファイバ増幅部310、第2
光ファイバ増幅部320で構成され、第1光ファイバ増
幅部310は第1ポンピングレーザーダイオード314
によりポンピング光が提供され通過する入力光信号を増
幅する第1エルビウム添加光ファイバ316で構成さ
れ、第2光ファイバ増幅部320は第2ポンピングレー
ザーダイオード324によりポンピング光が提供され入
力光信号を増幅する第2エルビウム添加光ファイバ32
6で構成される。ポンピング光源としてはレーザーダイ
オードが利用され、このような事実は該当分野の通常の
知識を有した者であれば容易に理解できるだろう。
による光ファイバ増幅器300は、980nm波長選択
結合器312を通じて980nmレーザーダイオード3
14から980nmポンピング光を受信し入力光信号を
増幅する所定長さの第1エルビウム添加光ファイバ31
6と、1480nm波長選択結合器322を通じて14
80nmポンピングレーザーダイオード324から14
80nmポンピング光を受信し入力光信号を増幅する所
定長さの第2エルビウム添加光ファイバ326と、を含
む。参考に、広帯域はCバンドとLバンドを合わせた帯
域幅を意味する。
ファイバ増幅器の構成を説明すると、次の通りである。
光ファイバ増幅器300は、Cバンドの光信号を増幅す
る第1エルビウム添加光ファイバ316(EDF1)と、
第1エルビウム添加光ファイバ316の後方に直列に連
結され、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326と、第1エルビウム添加光ファイバ3
16と第2エルビウム添加光ファイバ326との間に位
置して、入力された光信号をCバンドとLバンドにそれ
ぞれ分割するC/Lスプリッタ330(splitter)と、反
射された増幅Lバンド光信号を分離して他の方向に誘導
するサーキュレータ332(circulator)と、2エルビウ
ム添加光ファイバ326により増幅されたLバンド光信
号と発生した自然放出光(ASE:Amplified Spontaneou
s Emission)を第2エルビウム添加光ファイバ326に
向けて逆方向に流す反射器344(fiber reflector)
と、C/Lスプリッタ330により伝送された増幅Cバ
ンド光信号とサーキュレータ332により伝送された増
幅Lバンド光信号を結合して、広帯域信号を提供するC
/L結合器340(combiner)と、C/Lスプリッタ33
0とC/L結合器340との間に配置された利得平坦化
フィルタ(GFF:Gain Flattening Fiber)336と、か
らなる。
を順方向に進行させ、増幅過程中に発生するASEの逆
方向流れを遮断する第1光アイソレータ342を備え
る。また、サーキュレータ332も第2光ファイバ増幅
部320の増幅過程後に発生するASEが第1光ファイ
バ増幅部310に逆方向に流れることを遮断する機能を
担当する。さらに、C/Lスプリッタ330で分割され
た増幅Cバンド光信号が順方向に進行するように第2光
アイソレータ344が挿入される。
C/L結合器340との間に利得平坦化フィルタ336
(GFF)が挿入され、増幅されたCバンドの光信号の利
得を平坦化する。また、利得平坦化フィルタ336とC
/L結合器340との間に単一モード光ファイバ(SM
F)338が挿入される。
バンドで+17ps/nm/Kmの色分散値を有するよ
うになるが、Lバンドでは色分散値に若干の差異が示さ
れる。一般的な80Km単一モード光ファイバである場
合、1550nmでは+1340ps/nmの分散値を
有し、1590nmでは+1520ps/nmの分散値
を有する。本発明の一実施形態による光伝送システムに
採用された分散補償光ファイバはLバンドの分散補償に
適合した−1520ps/nm値を有する。従って、C
バンドの光信号の場合、過分散補償になるので、広帯域
エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得平坦化フィルタ
336の後方に所定長さの単一モード光ファイバ338
を挿入して、Cバンドの分散値がLバンドと同一の分散
値を有するようにしている。
ort)を備える。3個のポートのうち、一つのポートは第
1光ファイバ増幅部310により増幅された増幅Cバン
ドの光信号とLバンド光信号が入力される入力段であ
り、他の一つのポートは分割され他の方向に誘導された
増幅Cバンド光信号の出力段であり、残りの一つのポー
トは入力光信号のうち、Cバンドを除外したLバンド光
信号の出力段である。
トを備える。3個のポートのうち、一つのポートは入力
光信号の入力段であり、他の一つのポートは入力光信号
の出力段、または逆方向に流された増幅Lバンド光信号
の入力段であり、残りの一つのポートは反射器334に
より逆方向に流された増幅Lバンド光信号をC/L結合
器340で結合するために使用される出力段である。C
バンドは1530〜1560nmの帯域幅を有し、Lバ
ンドは1570〜1610nmの帯域幅を有する。広帯
域はCバンドとLバンドを合わせた帯域幅である。
器300の動作に対して説明する。
バ増幅器300は、第1エルビウム添加光ファイバ31
6を通過しながらCバンド光信号が増幅され、第2エル
ビウム添加光ファイバ326を順方向及び逆方向に通過
しながらLバンド光信号が増幅される過程を経る。第1
エルビウム添加光ファイバ316は980nmポンピン
グレーザーダイオード314を順方向で使用し、第2エ
ルビウム添加光ファイバ326も1480nmポンピン
グレーザーダイオード324を順方向で使用する。しか
し、980nmポンピングレーザーダイオード314は
逆方向や両方向に採用することもでき、1480nmポ
ンピングレーザーダイオード324も逆方向や両方向に
採用することができる。
80nm波長選択結合器312を通じて980nmのポ
ンピング光を受信し順方向に進行する光信号を増幅す
る。この場合、第1エルビウム添加光ファイバ316は
ポンピング光を受信してCバンドの光信号を増幅する。
過して増幅された光信号は、C/Lスプリッタ330で
CバンドとLバンドに分割され、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326に順方向
で印加され、分割されたCバンド光信号はC/L結合器
340に進行させられる。次に、C/Lスプリッタ33
0を通過したLバンド光信号は、第2エルビウム添加光
ファイバ326を通過しながら増幅される。
過しながら増幅された増幅Lバンド光信号は、反射器3
34により反射されて第2エルビウム添加光ファイバ3
26に逆方向に再伝送され、再び増幅された後にサーキ
ュレータ332に伝送される。この場合、増幅Lバンド
光信号は反射器334で全反射される。
バ316のポンピング光源に使用された980nmポン
ピングレーザーダイオード314は、増幅器の雑音指数
(noise figure)を低減するために使用され、第2エルビ
ウム添加光ファイバ326の増幅光源に使用された14
80nmポンピングレーザーダイオード324は、増幅
器の出力を高めるために使用されるとよい。また、望ま
しくは、サーキュレータ332は第2エルビウム添加光
ファイバ326の増幅過程後に発生したASEが第1エ
ルビウム添加光ファイバ316に逆方向に流れて増幅器
の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。さらに、第2エルビウム添加光ファイバ326を通
過するLバンド光信号は、第2エルビウム添加光ファイ
バ326を2度通過し2度の増幅効果を得られるので、
一般的なLバンドエルビウム添加光ファイバ増幅器より
短いエルビウム添加光ファイバを利用しても十分な利得
を得ることができる。
された増幅Cバンド光信号は、利得平坦化フィルタ33
6を通過しながら利得が平坦化され、単一モード光ファ
イバ338を通過しながらCバンドの分散値がLバンド
の分散値と同じようになるようにされる。
によるエルビウム添加光ファイバ増幅器はCバンドとL
バンド波長でほぼ同一の利得(gain)(GAIN)と雑音指
数(noise figure)(NF)を有する。
坦化されたエルビウム添加光ファイバを採用して光伝送
システムを具現することにより、光伝送システムの製造
原価を節減することができる利点を有する。
したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の
変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当
技術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは
明らかである。
システムを示す構成図。
重化光伝送システムを示す構成図。
重化光伝送システムに採用された広帯域エルビウム添加
光ファイバ増幅器を示す構成図。
ビウム添加光ファイバ増幅器の特性を示すグラフ。
器 224 第2分散補償光ファイバ 226 第2−2C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅
器 230 受信段 232 第3C/L光ファイバ増幅部 240 単一モード光ファイバ 242 第2単一モード光ファイバ 300 広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器 342 第1光アイソレータ 310 第1光ファイバ増幅部 312 980nm波長選択結合器 314 第1ポンピングレーザーダイオード 316 第1エルビウム添加光ファイバ 320 第2光ファイバ増幅部 322 1480nm波長選択結合器 324 第2ポンピングレーザーダイオード 326 第2エルビウム添加光ファイバ 330 C/Lスプリッタ 332 サーキュレータ 336 利得平坦化フィルタ 338 単一モード光ファイバ 340 C/L結合器 344 反射器
Claims (8)
- 【請求項1】 広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器
において、 (a) 入力されたCバンド光信号を増幅する第1光ファ
イバ増幅部と、 (b) 前記第1光ファイバ増幅部の後方に直列に連結さ
れ、入力されたLバンド光信号を増幅する第2光ファイ
バ増幅部と、 (c) 前記第1光ファイバ増幅部と第2光ファイバ増幅
部間に配置され、増幅されたCバンド光信号とLバンド
光信号をそれぞれ異なる方向に分割するC/Lスプリッ
タと、 (d) 前記C/Lスプリッタにより分割された増幅され
た増幅Cバンド光信号の利得を平坦化する利得平坦化フ
ィルタと、 (e) 前記第1光ファイバ増幅部の後方に配置され、増
幅された増幅Lバンド光信号を第2光ファイバ増幅部に
逆方向に流す反射器と、 (f) 前記反射器により逆方向に流された増幅Lバンド
光信号を分離するサーキュレータと、 (g) 前記C/Lスプリッタと利得平坦化フィルタによ
り分割/利得平坦化された増幅Cバンド光信号と前記サ
ーキュレータにより分離された増幅Lバンド光信号を結
合して、出力段に進行させる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光ファイバ増幅部は、980n
m波長選択結合器を通じて980nmポンピングレーザ
ーダイオードと連結され、ポンピング光を受信する第1
エルビウム添加光ファイバで構成され、 前記第2光ファイバ増幅部は、1480nm波長選択結
合器を通じて1480nmポンピングレーザーダイオー
ドと連結され、ポンピング光を受信する第2エルビウム
添加光ファイバで構成され、 前記サーキュレータは、第2光ファイバ増幅部の増幅過
程時に発生するASEの逆方向流れを遮断するように構
成されており、 前記第1光ファイバ増幅部により増幅された光信号の逆
方向流れを防止する前記第1光ファイバ増幅部の前方に
第1光アイソレータが配置され、前記C/Lスプリッタ
と前記C/L結合器との間に第2アイソレータがさらに
配置される請求項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】 前記利得平坦化フィルタは、前記C/L
スプリッタとC/L結合器との間に配置される請求項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】 光信号の分散補償を調節するために、前
記利得平坦化フィルタとC/L結合器との間に、単一モ
ード光ファイバが挿入される請求項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】 波長分割多重化光伝送システムにおい
て、 (a) 結合されたCバンドの光信号とLバンドの光信号
を増幅する第1C/L光ファイバ増幅部を含む送信段
と、 (b) 所定長さの第1単一モード光ファイバを通じて伝
送された光信号を増幅する少なくとも一以上の第2C/
L光ファイバ増幅部と、前記増幅された光信号の分散を
補償する所定長さの第1分散補償光ファイバと、を含む
光中継器と、 (c) 所定長さの第2単一モード光ファイバを通じて伝
送された光信号を増幅する第3C/L光ファイバ増幅部
と、前記第3C/L光ファイバ増幅部により増幅された
光信号をそれぞれCバンドとLバンドに分割して逆多重
化する受信器と、を含む受信段と、からなることを特徴
とする波長分割多重化光伝送システム。 - 【請求項6】 前記送信段は、光信号の分散を補償する
ために前記第1C/L光ファイバ増幅部の前方に配置さ
れた第1分散補償光ファイバをさらに含む請求項5記載
の波長分割多重化光伝送システム。 - 【請求項7】 前記第2C/L光ファイバ増幅部は、第
2−1C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器と、前記
第2−1C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅器の後方
に直列に連結された第2−2C/Lエルビウム添加光フ
ァイバ増幅器と、をさらに含む請求項5記載の波長分割
多重化光伝送システム。 - 【請求項8】 前記第2−1エルビウム添加光ファイバ
増幅器と第2−2C/Lエルビウム添加光ファイバ増幅
器間に第2分散補償光ファイバが挿入される請求項7記
載の波長分割多重化光伝送システム。
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