JP7221901B2

JP7221901B2 - 光増幅装置

Info

Publication number: JP7221901B2
Application number: JP2020043305A
Authority: JP
Inventors: 英憲高橋; 逸郎森田; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JP2021145255A

Description

本発明は、光増幅装置に関する。

光通信システムにおいては、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）を用いた光増幅器が使用されている。ＥＤＦを伝搬する信号光は、ＥＤＦを伝搬するポンプ光により増幅される。特許文献１は、マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）－ＥＤＦを開示している。ＭＣＦとは、複数のコアを有する光ファイバであり、ＭＣＦ－ＥＤＦとは、光ファイバ内の複数のコアそれぞれをＥＤＦとしたものである。ＭＣＦ－ＥＤＦによる光増幅の場合、コア励起に加えてクラッド励起が使用される。コア励起とは、各コアそれぞれに直接ポンプ光を入射させる方式である。一方、クラッド励起とは、ポンプ光をＭＣＦ－ＥＤＦのクラッドに入射させる方式である。クラッド励起においては、クラッドから各コアに伝搬するポンプ光により各コアを伝搬する信号光の増幅が行われる。

一方、特許文献２は、光通信システムの一方の端部に接続する光通信装置が送信する信号光と受信する信号光とを異なるＭＣＦに収容するのではなく、同じＭＣＦの異なるコアに収容する構成を開示している。つまり、特許文献２は、ＭＣＦに含まれる複数のコアから２つのコアを選択してこれをコア対とし、同じＭＣＦの１つのコア対を、対向する２つの光通信装置（１組の光通信装置）における信号光の送受信に使用する構成を開示している。

特許第５９５０４２６号公報特開２０１３－１０６１３５号公報

特許文献２が開示する、同じＭＣＦの１つのコア対を対向する２つの光通信装置における信号光の送受信に使用する構成を、ＭＣＦ－ＥＤＦを有する光増幅装置に適用することを考える。図１は、その様な光増幅装置を示している。図１の光増幅装置は、ＭＣＦ＃ｍからＭＣＦ＃ｎに向かう信号光と、ＭＣＦ＃ｎからＭＣＦ＃ｍに向かう信号光の増幅を行う。ＭＣＦ＃ｍは、第１光ケーブルに収容される１つの光ファイバであり、ＭＣＦ＃ｎは、第２光ケーブルに収容される１つの光ファイバである。なお、図示しない変換部により、ＭＣＦ＃ｍの各コアは、シングルコア光ファイバ（ＳＣＦ）の各コアに接続されている。図１においては、ＳＣＦ１１とＳＣＦ１２のみを示している。しかしながら、ＭＣＦ＃ｍのコア数と同じ数のＳＣＦが存在し得る。同様に、図示しない変換部により、ＭＣＦ＃ｎの各コアは、ＳＣＦの各コアに接続されている。図１においては、ＳＣＦ７１とＳＣＦ７２のみを示している。しかしながら、ＭＣＦ＃ｎのコア数と同じ数のＳＣＦが存在し得る。これら変換部は、所謂、Ｆａｎ－ｉｎ／ｏｕｔである。

ＭＣＦ＃ｍの１つのコアからＳＣＦ１１に入力された信号光＃１は、光増幅装置において増幅され、ＳＣＦ７１を介してＭＣＦ＃ｎの１つのコアに出力される。同様に、ＭＣＦ＃ｎの１つのコアからＳＣＦ７２に入力された信号光＃２は、光増幅装置において増幅され、ＳＣＦ１２を介してＭＣＦ＃ｍの１つのコアに出力される。ＳＣＦ１１及びＳＣＦ７１を伝搬する信号光＃１と、ＳＣＦ７２及びＳＣＦ１２を伝搬する信号光＃２は、対向する１組の光通信装置が送受信する信号光である。

ＳＣＦ１１、１２、７１及び７２には、それぞれ、光アイソレータ２１、２２、２３、２４が設けられる。光アイソレータ２１～２４は、図の矢印に示す方向には光を通過させるが、矢印とは逆方向への光の伝搬を阻止する。光アイソレータ２１～２４は、ポンプ光や光増幅装置で生成されるＡＳＥ（自然放射増幅）光が、信号光とは逆向きにコア内を伝搬することを防止するために設けられる。

図１において参照符号６は、ＭＣＦ－ＥＤＦである。変換部３１は、所謂、Ｆａｎ－ｉｎ／ｏｕｔである。つまり、変換部３１は、ＳＣＦ１１及びＳＣＦ１２を含む、複数のＳＣＦの各コアと、ＭＣＦ９の各コアとを接続する光学部材である。なお、ＭＣＦ９のコア数及びコアの配置は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６と同様とする。光源４は、ポンプ光を生成し合波部５に出力する。合波部５は、ＭＣＦ９の各コアとＭＣＦ－ＥＤＦ６の対応するコアとを接続すると共に、光源４からのポンプ光をＭＣＦ－ＥＤＦ６のクラッドに出力する。よって、ＭＣＦ－ＥＤＦ６の各コアを伝搬する信号光はクラッド励起により増幅される。

変換部３２は、所謂、Ｆａｎ－ｉｎ／ｏｕｔである。つまり、変換部３２は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６の各コアと、ＳＣＦ７１及びＳＣＦ７２を含む、複数のＳＣＦの各コアとを接続する光学部材である。

図１の構成において、信号光＃１は前方励起となり、信号光＃２は後方励起となる。前方励起とは、信号光とポンプ光の伝搬方向が同じ方向となる励起方式であり、後方励起とは、信号光とポンプ光の伝搬方向が逆方向となる励起方式である。前方励起と後方励起では増幅特性が異なる。より具体的には、雑音となるＡＳＥ光は、後方励起より前方励起の方が少なくなる。したがって、図１の構成では、信号光の方向により信号品質に差が生じる。

本発明は、信号光の方向による信号品質の差を抑える技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、第１光ファイバからの第１信号光を増幅して第２光ファイバに出力し、前記第２光ファイバからの第２信号光を増幅して前記第１光ファイバに出力する光増幅装置は、ポンプ光を生成する光源と、複数のコアを有し、前記ポンプ光により前記複数のコアを伝搬する信号光の増幅を行うマルチコア光ファイバと、を備え、前記第１信号光及び前記第２信号光は、前記マルチコア光ファイバの同じ端部から前記マルチコア光ファイバのコアに入射されることを特徴とする。

本発明によると、信号光の方向による信号品質の差を抑えることができる。

課題の説明図。一実施形態による光増幅装置の構成図。一実施形態による光増幅装置の構成図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴うち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
図２は、本実施形態による光増幅装置の構成図である。なお、以下では図１の構成との相違点を中心に説明し、図１と同様の構成要素については同じ参照符号を付与してその説明については基本的には省略する。図１との相違点は、ＳＣＦ７２を変換部３２ではなく変換部３１に接続したことと、ＳＣＦ１２を変換部３１ではなく変換部３２に接続したことである。したがって、ＭＣＦ－ＥＤＦ６の各コアにおける信号光の伝搬方向は同じとなり、ＭＣＦ－ＥＤＦ６において総ての信号光は前方励起となる。

＜第二実施形態＞
図３は、本実施形態による光増幅装置の構成図である。なお、図２と同様の構成要素については同じ参照符号を付与してその説明については基本的には省略する。図２において、光アイソレータ２１～２４は、ＳＣＦのアイソレータであった。本実施形態では、光アイソレータ２１～２４の代わりに光アイソレータ８１及び８２を設ける。光アイソレータ８１及び８２は、ＭＣＦアイソレータである。なお、光アイソレータ８１及び８２のコア数及びコアの配置は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６と同様とする。

光アイソレータ８１は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６における信号光の伝搬方向において、ＭＣＦ－ＥＤＦ６より上流側に設けられる。また、光アイソレータ８２は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６における信号光の伝搬方向において、ＭＣＦ－ＥＤＦ６より下流側に設けられる。具体的には、光アイソレータ８１の入力側をＭＣＦ９に接続し、光アイソレータ８１の出力側をＭＣＦ９１に接続する。そして、ＭＣＦ９１を合波部５に接続する。さらに、光アイソレータ８２の入力側をＭＣＦ－ＥＤＦ６に接続し、光アイソレータ８２の出力側をＭＣＦ９２に接続し、ＭＣＦ９２を変換部３２に接続する。なお、ＭＣＦ９１及び９２のコア数及びコアの配置は、ＭＣＦ－ＥＤＦ６と同様とする。そして、第二実施形態と同様に、ＳＣＦ７２を変換部３１に接続し、ＳＣＦ１２を変換部３２に接続する。したがって、ＭＣＦ－ＥＤＦ６の各コアにおける信号光の伝搬方向は同じとなり、ＭＣＦ－ＥＤＦ６において総ての信号光は前方励起となる。また、本実施形態では、ＳＣＦアイソレータではなく、ＭＣＦアイソレータを使用することで光増幅装置の構成を簡略化することができる。また、図３には示していないが、各コアの光増幅装置における利得を調整するために利得等化器を設ける場合、ＭＣＦ型の利得等化器を使用することができ、光増幅装置の構成を簡略化することができる。なお、ＭＣＦ型の利得等化器は、例えば、光アイソレータ８２と変換部３２との間に設けることができる。

なお、第一実施形態及び第二実施形態においては、第１光ケーブル及び第２光ケーブルがＭＣＦを収容するものとした。したがって、図２及び図３の図示しない変換部においてＭＣＦの各コアをＳＣＦ１１、１２や、ＳＣＦ７１、７２に接続していた。しかしながら、本発明は、第１光ケーブル及び第２光ケーブルがＳＣＦを収容するものであっても適用可能である。この場合、図示しない変換部は必要ない。纏めると、本発明は、対向する１組の光通信装置が送受信する２つの信号光を同じＭＣＦ－ＥＤＦにより増幅する任意の光通信システムに適用することができる。さらに、上記各実施形態では、総ての信号光を前方励起としたが、総ての信号光を後方励起とする構成であっても良い。なお、第一実施形態の構成において、複数の組の光通信装置が送受信する信号光をＭＣ－ＥＤＦ６が増幅する場合、総ての組の光通信装置が送受信する信号光を前方励起又は後方励起とする必要はない。例えば、ある組の光通信装置が送受信する信号光については前方励起となる様に変換部３１から信号光を入力し、他の組の光通信装置が送受信する信号光については後方励起となる様に変換部３２から信号光を入力する構成であっても良い。１組の光通信装置が送受信する２つの信号光をＭＣ－ＥＤＦ６の同じ端部から入力することで、信号光の方向による信号品質の差を抑えることができる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

４：光源、６：ＭＣＦ－ＥＤＦ

Claims

第１光ファイバからの第１信号光を増幅して第２光ファイバに出力し、前記第２光ファイバからの第２信号光を増幅して前記第１光ファイバに出力する光増幅装置であって、
ポンプ光を生成する光源と、
複数のコアを有し、前記ポンプ光により前記複数のコアを伝搬する信号光の増幅を行うマルチコア光ファイバと、
を備え、
前記第１信号光及び前記第２信号光は、前記マルチコア光ファイバの同じ端部から前記マルチコア光ファイバのコアに入射されることを特徴とする光増幅装置。
前記ポンプ光は、前記マルチコア光ファイバの第１端部から前記マルチコア光ファイバのクラッドに入射されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
前記第１信号光及び前記第２信号光は、前記マルチコア光ファイバの前記第１端部から前記マルチコア光ファイバのコアに入射されることを特徴とする請求項２に記載の光増幅装置。
前記第１信号光及び前記第２信号光は、前記マルチコア光ファイバの前記第１端部とは異なる第２端部から前記マルチコア光ファイバのコアに入射されることを特徴とする請求項２に記載の光増幅装置。
前記第１信号光及び前記第２信号光の伝搬方向とは逆方向への光の伝搬を阻止するマルチコア光アイソレータをさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光増幅装置。