JP2731614B2 - 双方向光増幅器 - Google Patents

双方向光増幅器

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JP2731614B2
JP2731614B2 JP1332815A JP33281589A JP2731614B2 JP 2731614 B2 JP2731614 B2 JP 2731614B2 JP 1332815 A JP1332815 A JP 1332815A JP 33281589 A JP33281589 A JP 33281589A JP 2731614 B2 JP2731614 B2 JP 2731614B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光ファイバ中を双方向に伝搬する光信号を
増幅する双方向光増幅器に関するものである。
<従来の技術> 石英系の光ファイバにEr(エルビウム)やNd(ネオジ
ウム)等の希土類元素をドープした希土類元素添加光フ
ァイバは、増幅素子として使えることが知られている。
第7図は希土類元素添加光ファイバLを増幅素子とし
て用いた、従来の光増幅器を示す。同図に示すように希
土類元素添加光ファイバLの左端には、光結合器(多く
の場合には波長多重用合分波器)1を介して通常の(つ
まり希土類元素を添付していない)光ファイバl1,l2
接続され、光ファイバl2には励起用光源2が接続されて
いる。また、希土類元素添加光ファイバLの右側には、
光フィルタ3を介して通常の光ファイバl3が接続されて
いる。更に希土類元素添加光ファイバLには、その端部
近傍にそれぞれ光アイソレータ4,5を備えている。
光ファイバLがEr(エルビウム)ドープ光ファイバで
あるときには、光ファイバl1から光結合器1を通って光
ファイバLに入力する信号光の波長を1.52〜1.56μmと
し、励起用光源2から光ファイバl2及び光結合器1を通
って光ファイバLに入力する励起光の波長を1.45μm〜
1.50μmとする。
励起光が希土類元素添加光ファイバLに入力されると
この光ファイバLが励起するため、光ファイバL中を通
過する信号光は増幅され、増幅された信号光は、光フィ
ルタ3を通って光ファイバl3に出力される。このとき、
希土類元素添加光ファイバLで発生する自然放出光や励
起光は雑音光となるが、この雑音光は光フィルタ3で除
去され、信号光のみが出力されることとなる。また、光
結合器1や光フィルタ3に反射点があると反射光が発生
し、この反射光により光ファイバLが不要な発振をした
り雑音光が増加する。そこでこれら不具合の発生を防ぐ
ため光アイソレータ4,5により反射光を抑圧している。
<発明が解決しようとする課題> ところで第7図に示す従来の光増幅器では反射光を抑
圧する目的で光アイソレータ4,5を備えているため、図
中111方向に進む光信号のみが光ファイバ12中を伝搬可
能であり、111方向と逆方向に伝搬する光信号は光アイ
ソレータ4,5により大きく減衰されてしまう。したがっ
て、第7図に示す従来の光増幅器は、111方向に伝搬す
る光信号のみを増幅可能な一方向増幅器として利用する
ことはできるが、波長多重双方向伝送システムなど光フ
ァイバを双方向伝送路として用いるシステムには適用が
困難であった。
本発明は、上記従来技術に鑑み、双方向に伝搬される
光信号を増幅することのできる双方向光増幅器を提供す
ることを目的とする。
<課題を解決するための手段> 上記課題を解決する本発明の構成は 光の入出力端子となる4つのポートを有する光サーキ
ュレータと、 一端が光サーキュレータの任意の1つのポートに接続
された希土類元素添加光ファイバと、 前記4つのポートのうち、光入力があるとこの光を、希
土類元素添加光ファイバが接続されたポートから出力さ
せるポートに接続された光信号入力用の光ファイバと、 前記4つのポートのうち、希土類元素添加光ファイバ
が接続されたポートから入力された光を出力するポート
に接続されるとともに、雑音光を除去する光フィルタが
接続された光信号出力用の光ファイバと、 前記4つのポートのうち、光信号出力用の光ファイバ
が接続されたポートから入力された光を出力するポート
に備えられ、このポートから光を反射することなく出力
させる無反射手段と、 希土類元素添付光ファイバに励起光を送る励起用光源
と、 を有することを特徴とする。
<作用> 本発明では、励起光を希土類元素添加光ファイバに入
力するとこの光ファイバが励起し光ファイバ中を伝搬す
る光信号が増幅され、光サーキュレータを通って出力用
光ファイバに出力される。一方、出力用光ファイバで生
じた反射光は、光サーキュレータを通って、希土類元素
添加光ファイバが接続されているポート以外のポートか
ら出力されて無反射処理される。
<実施例> 以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
第1図は本発明の第1の実施例を示す。同図に示すよ
うに光サーキュレータ10は光の入出力端子となる4つの
ポートA,B,C,Dを有している。光サーキュレータ19は文
献『松本,佐藤,“光サーキュレータがもつ偏光依存性
除去の試み",電子通信学会 光・量子エレクトロニクス
研究会資料,OQE78−149,1978.』にも述べられているよ
うに、第6図に示すような構成となっている。即ち、2
つの偏光プリズム01,02と、2つの台形プリズム03,04
と、磁石05,06と、磁石05,06の磁界により偏光回転角が
45°となる厚さとなっているファラデー素子07,08と、
偏光回転角が45°となっている補償板09,010とで構成さ
れている。この光サーキュレータ10では、ポートAに入
力した光はポートBから出力され、ポートBに入力した
光はポートCから出力され、ポートCに入力した光はポ
ートDから出力されポートDに入力した光はポートAか
ら出力される。
光サーキュレータ10のポートAには、光信号入力用の
光ファイバl11が接続され、この光ファイバl11には光結
合器11を介して光ファイバl12,l13が接続され、光ファ
イバl13には励起用光源12が接続されている。またポー
トBには希土類元素添加光ファイバL10が接続され、ポ
ートCには光信号出力用の光ファイバl14が接続され、
光ファイバl14には光フィルタ13を介して光ファイバl15
が接続されている。更にポートDには光ファイバl16
接続されこの光ファイバl16の先端(右端)は斜め研磨
等により無反射端としている。つまり光が光ファイバl
16中を226方向に伝搬して先端に達しても反射光が生じ
ないようにしている。
なお光ファイバl11,l12,l13,l14,l15,l16は希土
類元素を添加していない光ファイバである。また希土類
元素添加光ファイバL10は、その一部に希土類元素が添
加されていないところがあってもよい。
上記構成となっている第1の実施例において、励起用
光源12から出力された励起光は、光ファイバl13中を227
方向に伝搬し、光結合器11を通り、光ファイバl11中を2
29方向に伝搬し、光サーキュレータのポートA,Bを通っ
て希土類元素添加光ファイバL10に入力される。このた
め光ファイバL10が励起され、この中を伝搬する光信号
を増幅する。この場合、光信号の伝搬方向が、励起光の
伝搬方向(222方向)と同じであってもその逆方向(211
方向)であっても、光信号は増幅されることが知られて
いる。
上述した励起状態となっているときに、光信号を光フ
ァイバl12中で228方向に入力すると、この光信号は光結
合器11を通り、光ファイバl11中を229方向に伝搬し、光
サーキュレータ10のポートA,Bを通り、光ファイバL10
を222方向に進む。そして光ファイバL10中を伝搬中に光
信号は増幅される。
一方、励起状態のときに光信号が光ファイバL10中を2
11方向に進むと増幅され、増幅された光信号は光サーキ
ュレータ10のポートB,Cを通り光ファイバl14中を223方
向に進む。光ファイバL10中で発生した自然放出光等の
雑音光は光フィルタ13で除去され、増幅された光信号の
みが光ファイバl15内を225方向に伝搬する。
光フィルタ13で反射が生じたとすると、反射光は光フ
ァイバl14中を224方向に伝搬し、光サーキュレータ10の
ポートC,Dを通り光ファイバl16中を226方向に伝搬す
る。光ファイバl16の終端は無反射終端となっているの
で、反射光が光ファイバl16の終端で反射することなく
そのまま外部に放射される。結局、光フィルタ13で反射
が生じても、反射光が光ファイバL10に戻ることはない
ため、光増幅器としての安定した動作が実現できる。し
かも光信号の伝搬方向が211方向であっても222方向であ
っても増幅ができる。
第2図は本発明の第2の実施例を示す。この実施例の
部材のうち、第1図に示す第1の実施例と同符号を付し
たものは同じ機能を果す。第1の実施例と異なるところ
は、励起用光源14から出力した励起光をファイバl17
び光結合器15を通して、希土類元素添加光ファイバL10
中を211方向に伝搬させて光ファイバL10を励起すること
と、光ファイバ(希土類元素の添加の無い)l18を接続
したことである。
第2の実施例において、光ファイバL10が励起状態と
なっているときに、光信号が光ファイバl18中を311方向
に伝搬すると、光信号は、光結合器15を通り、光ファイ
バL10中を211方向に伝搬しつつ増幅される。増幅された
光信号は、光サーキュレータ10のポートB,Cを通り光フ
ァイバl14中を223方向に伝搬する。励起光と光ファイバ
L10中で発生した自然放出光は光フィルタ13により除去
され、増幅された光信号のみが光ファイバl17中を225方
向に伝搬する。
光フィルタ13で反射した反射光は、第1の実施例と同
様に、光ファイバl14(224方向)→光サーキュレータ10
のポートB,C→光ファイバl16(226方向)という経路に
沿い伝搬し外部に放射される。このため、反射光が光フ
ァイバL10に戻ることはなく安定した光増幅が行なえ
る。
また第2の実施例において、光ファイバL10が励起状
態となっているときに、光信号が光ファイバl11中を229
方向に伝搬すると、この光信号は光サーキュレータ10の
ポートA,Bを通り光ファイバL10中を222方向に進む。励
起光の伝搬方向は211方向であるが、この逆方向である2
22方向に進む光信号も光増幅される。光増幅された光信
号は光結合器15を通って光ファイバl18中を322方向に伝
搬する。
なお第1図に示す第1の実施例と、第2図に示す第2
の実施例とを組み合せ、光サーキュレータ10のポートA
およびポートBへの入力光と同一方向に同時に、励起光
を伝搬させる構成とすることも可能である。
第3図は本発明の第3の実施例を示す。この実施例は
第1の実施例の構成を2つ組合わせたものである。つま
り第1の実施例と同様な構成を持つ2つの光増幅器I,II
を結合したものであり、2個のサーキュレータ10,20
と、2個の光結合器11,21と、2個の励起用光源12,22
と、2個の光フィルタ13,23と、2個の希土類元素添加
光ファイバL10,L20と、接続用の各光ファイバl11
l12,l11,l13,l14,l15,l16,l21,l23,l24,l26
で構成されている。
左側の光増幅器Iの動作は第1の実施例の動作と同じ
であり、右側の光増幅器IIの動作は第1の実施例の動作
と同様である。結局、光増幅器は2つの希土類元素添加
光ファイバL10,L20で行われている。
この第3の実施例は、増幅器としてみた場合、入出力
部が1本の光ファイバで構成されており、双方向伝送路
の途中に挿入することができる。
第4図は本発明の第4の実施例を示す。この第4図の
実施例は、第1の実施例の光増幅器に、光サーキュレー
タ20と、希土類元素が添加されていない光ファイバ
l20,l26を加え、光ファイバl26の先端を無反射終端と
した構成となっている。この実施例では光増幅は希土類
元素添加光ファイバL10のみで行われる。
第5図は本発明の第5の実施例を示す。この実施例
は、第4の実施例における光サーキュレータ20の代わり
に、光合分波器または光方向性結合器61を用いた構成と
なっている。この第5の実施例も、希土類元素添加光フ
ァイバL10のみで光増幅が行なわれる。
<発明の効果> 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、光サーキュレータを利用して光信号を希土類元
素添加光ファイバに入出力し、反射光は光サーキュレー
タを通って外部に放射して希土類元素添加光ファイバに
戻らないようにしたため、互いに逆方向に伝搬する光信
号を安定して増幅できる双方向光増幅器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明の第1〜第5の実施例を示す構
成図、第6図は光サーキュレータを示す構成図、第7図
は従来技術を示す構成図である。 図面中、 10,20は光サーキュレータ、11,15,21は光結合器、12,1
4,22は励起用光源、13,23は光フィルタ、L10,L20は希
土類元素添加光ファイバ、l11,l21は光信号入力用の光
ファイバ、l14,l24は光信号出力用の光ファイバ、
l16,l26は無反射終端を有する光ファイバである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光の入出力端子となる4つのポートを有す
    る光サーキュレータと、 一端が光サーキュレータの任意の1つのポートに接続さ
    れた希土類元素添加光ファイバと、 前記4つのポートのうち、光入力であるとこの光を、希
    土類元素添加光ファイバが接続されたポートから出力さ
    せるポートに接続された光信号入力用の光ファイバと、 前記4つのポートのうち、希土類元素添加光ファイバが
    接続されたポートから入力された光を出力するポートに
    接続されるとともに、雑音光を除去する光フィルタが接
    続された光信号出力用の光ファイバと、 前記4つのポートのうち、光信号出力用の光ファイバが
    接続されたポートから入力された光を出力するポートに
    備えられ、このポートから光を反射することなく出力さ
    せる無反射手段と、 希土類元素添付光ファイバに励起光を送る励起用光源
    と、 を有することを特徴とする双方向光増幅器。
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