JPH095806A

JPH095806A - 光増幅器

Info

Publication number: JPH095806A
Application number: JP15175595A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kobayashi; 雅彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、光増幅器の部品点数を減少させる
ことを目的とする。また、双方向伝送を行う光増幅器の
損失を減少させることを他の目的とする。【構成】本発明の光増幅器は、第１端子（Ａ）、第２
端子（Ｂ）、第３端子（Ｃ）の方向の順方向伝達特性を
有し、当該第２端子（Ｂ）に希土類添加光ファイバ（６
２）が、第３端子（Ｃ）に信号光出力端子が各々接続さ
れた光サーキュレータ（６６）を備え、励起光が光サー
キュレータ（６６）を介して希土類添加光ファイバ（６
２）に供給され、希土類添加光ファイバ（６２）によっ
て増幅された信号光が光サーキュレータ（６６）を介し
て信号光出力端子から出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光増幅器に関し、特に
光ファイバを介して伝送される信号光を励起光が供給さ
れた希土類添加光ファイバを通過させて増幅する光増幅
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５には、従来の光増幅器の構成が示さ
れている。この光増幅器は、入力信号光入力Ｐｉが供給
される光アイソレータ１０と、光アイソレータ１０の出
力端に接続された希土類添加光ファイバ１２と、励起光
源１４と、励起光源１４の出力端に接続された光アイソ
レータ１６と、希土類添加光ファイバ１２の出力と光ア
イソレータ１６の出力に接続された光合波器１８と、光
合波器１８の出力に接続された光アイソレータ２０とを
備えている。

【０００３】以上のように構成された光増幅器におい
て、入力信号光Ｐｉは、光アイソレータ１０を経て希土
類添加光ファイバ１２に入射する。一方、励起光源１４
から放出された励起光は光アイソレータ１６及び光合波
器１８を経て希土類添加光ファイバ１２に入射する。励
起光は添加した希土類イオンの励起準位に相当する波長
を有し、希土類添加光ファイバ１２においては、励起光
により形成された希土類イオンのエネルギー準位の反転
分布により生ずる誘導放出現象により入射信号を増幅す
る。増幅された信号光は光アイソレータ２０を介して信
号光出力Ｐｏとして出力される。ここで、入出力端に設
けられた光アイソレータ１０、２０は、外部からの反射
により信号光や自然放出光が再び増幅器内に戻り、発振
等の不安定状態に陥るのを防いでいる。また、励起光源
１４の出力端に設けられた光アイソレータ１６は、増幅
された信号光や自然放出光が励起光源１４に入射するこ
とにより励起光源１４に悪影響を及ぼすことを防止す
る。なお、光アイソレータ１６に代えて信号光波長対を
阻止する光フィルタを用いる場合もある。

【０００４】上記のように希土類添加光ファイバ１２の
後方から励起する方法の他に、希土類添加光ファイバ１
２の前方または、図６に示すように前後双方から励起す
る方式もある。図６の従来の光増幅器は、信号光入力Ｐ
ｉを入力する光アイソレータ２２と、第１の励起光源２
４と、光アイソレータ２２と第１の励起光源２４に接続
された光合波器２６と、光合波器２６に接続された希土
類添加光ファイバ２８と、第２の励起光源３０と、希土
類添加光ファイバ２８の出力と第２の励起光源３０の出
力端に接続された光合波器３２と、光合波器３２に接続
された光アイソレータ３４とを備えている。このように
希土類添加光ファイバの前方（信号光入射側）及び後方
（信号光出射側）の双方から励起する方式によると、雑
音、利得特性及び飽和出力特性を高めることができる。

【０００５】一般に、光伝送システムにおいては、伝送
系の信頼性を向上させるために伝送路を二重化し、伝送
路の断線等による障害発生時に予備系の伝送路に切り替
えるようになっている。このような二重化した系におい
て、光増幅器を用いる場合には、両方の系に光増幅器を
備える必要がある。図７に示すように、正常時は光ファ
イバ３６から伝送された信号光を増幅器４０によって増
幅し、光ファイバ３６の系に異常が発生した場合に、系
を光ファイバ３８側に切り替え、増幅器４２によって信
号光を増幅する。

【０００６】しかしながら、図７に示したような従来の
システムでは、２つの系を並列的に備える必要があり、
２つの増幅器が必要となり、コストが高くなる等の問題
点があった。そこで、図８に示すように、光カプラ４８
によって２本の伝送路４４、４６を連結し、信号光入力
ＰｉとＰｉ’の一部を光増幅器５０に入力し、この増幅
器５０の出力を光りカプラ５２によって分岐して出力す
る。この様な構成によれば、１つの増幅器を２つの伝送
路に共用できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した従来の光増幅器においては、光アイソレータや光
合波器等使用する光学部品の点数が多く、コスト的に不
利であると共に、光学部品同士の接続の際に過剰な損失
を招く等の問題点がある。また、図８に示した光増幅器
の構成によると、光カプラを介して伝送路を接続してい
るため、光信号の入出力において膨大な損失が生じる。
このような過剰損失は、信号品質の劣化を招き、中継距
離の減少につながるという不都合があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記のような従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、光増幅器の部品点数を減少さ
せることを目的とする。また、双方向伝送を行う光増幅
器の損失を減少させることを他の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、従来用いられていた光アイソレ
ータ、光合波器に代えて、光サーキュレータを用いてい
る。すなわち、本出願の第１の発明においては、信号光
入力端子から入力された信号光を希土類添加光ファイバ
を通過させることによって増幅し、信号光出力端子から
出力するように構成された光増幅器において、第１端
子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性を有
し、当該第２端子に希土類添加光ファイバが、第３端子
に信号光出力端子が各々接続された光サーキュレータ
と、励起光を光サーキュレータの第１端子に入力する励
起光源とを備え、励起光が光サーキュレータを介して希
土類添加光ファイバに供給され、希土類添加光ファイバ
によって増幅された信号光が光サーキュレータを介して
信号光出力端子から出力されるようになっている。

【００１０】また、本出願の他の発明においては、第１
及び第２の信号光入力端子から各々入力された第１及び
第２の信号光を希土類添加光ファイバを通過させること
によって増幅し、それぞれ第１及び第２の信号光出力端
子から出力するように構成された光増幅器において、第
１端子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性を
有し、当該第１端子に前記第１の信号光入力端子が接続
され、第２の端子が希土類添加光ファイバの一端に接続
され、第３の端子が第２の信号光出力端子に接続された
第１の光サーキュレータと、第１端子、第２端子、第３
端子の方向の順方向伝達特性を有し、当該第１端子に前
記第２の信号光入力端子が接続され、第２の端子に希土
類添加光ファイバの他端が接続され、第３の端子が第１
の信号光出力端子に接続された第２の光サーキュレータ
と、第１の励起光を希土類添加光ファイバの一端から入
力する第１の励起光源と、第２の励起光を希土類添加光
ファイバの他端から入力する第２の励起光源とを備え；
第１の信号光入力端子から入力された第１の信号光が、
第１の光サーキュレータの第１の端子、第２の端子、希
土類添加光ファイバ、第２の光サーキュレータの第２の
端子、第３の端子を介して第１の信号光出力端子より出
力され、第２の信号光入力端子から入力された第２の信
号光が、第２の光サーキュレータの第１の端子、第２の
端子、希土類添加光ファイバ、第１の光サーキュレータ
の第２の端子、第３の端子を介して第２の信号光出力端
子より出力されるようになっている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
具体的に説明する。図１には、本発明の第１の実施例に
係る光増幅器の構成が示されている。この光増幅器は、
入力信号光Ｐｉが入力する光アイソレータ６０と、光ア
イソレータ６０の一端に接続された希土類添加光ファイ
バ６２と、希土類添加光ファイバ６２の他端に接続され
た光サーキュレータ６６と、光サーキュレータ６６の１
つの端子（Ａ）に接続された励起光源６４とを備えてい
る。光サーキュレータ６６は、３つの端子Ａ，Ｂ，Ｃを
備え、Ａ−Ｂ−Ｃの方向の順方向特性を有する。すなわ
ち、端子Ａから入射した光は低損失で端子Ｂからのみ出
力され、他の端子からは出力されないという非相反特性
を有する。端子Ｂ及びＣに入射した光についても同様で
ある。

【００１２】以上のように構成された光増幅器において
は、入力信号光Ｐｉは光アイソレータ６０を経て希土類
添加光ファイバ６２に入力する。一方、励起光源６４か
ら出射された励起光は光サーキュレータ６６の端子Ａに
入射し、端子Ｂを経て希土類添加光ファイバ６２に入力
する。その後、希土類添加光ファイバ６２において増幅
された信号光は、光サーキュレータ６６の端子Ｂに入射
し、端子Ｃから出力信号光Ｐｏとして出力される。

【００１３】光サーキュレータでは、正しく動作する波
長範囲が限られており、信号光と励起光の波長が大きく
異なる場合には両波長で動作することは難しいが、例え
ば希土類添としてＥｒ（Ｅｒｂｉｕｍ）を添加した光フ
ァイバの場合、増幅波長帯が１．５５マイクロメータで
あるのに対し、これに最も近い励起波長帯は１．４８マ
イクロメータであり、このように両波長が近接している
場合には光サーキュレータは両波長において正常に動作
する。ここでは、そのような前提の下で説明することと
する。

【００１４】希土類添加光ファイバ６２において増幅さ
れた信号光や自然放出光は光サーキュレータ６６によっ
て阻止され、励起光源６４には至らないので、励起光源
６４の前方に光アイソレータや光フィルタを設ける必要
がない。また、光増幅器の出力端側から戻ってくる不要
の反射光なども光サーキュレータ６６によって阻止さ
れ、希土類添加光ファイバ６２や励起光源６４には至ら
ないので出力端に光アイソレータを設ける必要がない。
すなわち、図１の光サーキュレータ６６が、図５に示し
た従来の光増幅器の光号波器１８、光アイソレータ１
６、２０の３つの光学素子の機能を兼ねていることがわ
かる。

【００１５】図２には、本発明の第２の実施例に係る光
増幅器の構成が示されている。この光増幅器は、図１に
示した第１の実施例に係る増幅器の希土類添加光ファイ
バの後方にも励起光源を接続したものであり、入力信号
光Ｐｉが入力する光アイソレータ６８と、励起光源７０
と、励起光源７０の出力端に接続されたアイソレータ７
２と、アイソレータ６８と７２に接続された光合波器７
４と、光合波器７４に接続された希土類添加光ファイバ
７６と、希土類添加光ファイバ７６に接続された光サー
キュレータ８０と、光サーキュレータ８０の１つの端子
（Ａ）に接続された励起光源７８とを備えている。光サ
ーキュレータ６６は、３つの端子Ａ，Ｂ，Ｃを備え、Ａ
−Ｂ−Ｃの方向の順方向特性を有する。すなわち、端子
Ａから入射した光は低損失で端子Ｂからのみ出力され、
他の端子からは出力されないという非相反特性を有す
る。端子Ｂ及びＣに入射した光についても同様である。

【００１６】以上のように構成された光増幅器において
は、入力信号光Ｐｉは光アイソレータ６８、光合波器７
４を経て希土類添加光ファイバ７６に入力する。一方、
励起光源７０から出射された励起光は、アイソレータ７
２、光合波器７４を経て希土類添加光ファイバ７６に入
射する。また、励起光源７８からの励起光は、光サーキ
ュレータ８０の端子Ａに入射し、端子Ｂを経て希土類添
加光ファイバ７６に入力する。その後、希土類添加光フ
ァイバ７６において増幅された信号光は、光サーキュレ
ータ８０の端子Ｂに入射し、端子Ｃを経て出力信号光Ｐ
ｏとして出力される。

【００１７】図３には、本発明の第３の実施例に係る光
増幅器の構成が示されている。この光増幅器は、第１及
び第２の入力信号光Ｐｉ、Ｐｉ’を伝送する光ファイバ
８２、８９と、各々光ファイバ８２、８９に接続された
光サーキュレータ８３、９０と、各々光サーキュレータ
８３、９０に接続された光合波器８５、８８と、各光合
波器８５、８８に励起光を供給する励起光源８４、８７
と、光合波器８５、８８の間に接続された希土類添加光
ファイバ８６とを備えている。光サーキュレータ８３
は、３つの端子Ａ、Ｂ，Ｃを備え、Ａ−Ｂ−Ｃの方向の
順方向特性を有する。すなわち、端子Ａから入射した光
は低損失で端子Ｂからのみ出力され、他の端子からは出
力されないという非相反特性を有する。端子Ｂ及びＣに
入射した光についても同様である。端子Ａに光ファイバ
８２が接続され、端子Ｂに光合波器８５が接続され、端
子Ｃに出力用の光ファイバ９２が接続されている。ま
た、光サーキュレータ９０は、３つの端子Ａ’、Ｂ’、
Ｃ’を備え、Ａ’−Ｂ’−Ｃ’の方向の順方向特性を有
し、端子Ａ’に光ファイバ８９が接続され、端子Ｂ’に
光合波器８８が接続され、端子Ｃ’に出力用の光ファイ
バ９１が接続されている。

【００１８】以上のように構成された光増幅器において
は、入力信号光Ｐｉは光サーキュレータ８３の端子Ａに
入射し、端子Ｂから光合波器８５を介して希土類添加光
ファイバ８６に入射される。励起光源８４からの励起光
は、光合波器８５を経て希土類添加光ファイバ８６に入
射する。希土類添加光ファイバ８６において増幅された
信号光は、光合波器８８を通過し、光サーキュレータ９
０の端子Ｂ’に入射し、端子Ｃ’、出力用光ファイバ９
１を経て出力信号光Ｐｏとして出力される。一方、入力
信号光Ｐｉ’は光サーキュレータ９０の端子Ａ’に入射
し、端子Ｂ’から光合波器８８を介して希土類添加光フ
ァイバ８６に入射される。励起光源８７からの励起光
は、光合波器８８を経て希土類添加光ファイバ８６に入
射する。希土類添加光ファイバ８６において増幅された
信号光は、光合波器８５を通過し、光サーキュレータ８
３の端子Ｂに入射し、端子Ｃ、及び出力用光ファイバ９
２を経て出力信号光Ｐｏ’として出力される。

【００１９】この様に、図３に示された光増幅器におい
ては、入力信号光Ｐｉから信号光出力Ｐｏに至る経路
と、入力信号光Ｐｉ’から信号光出力Ｐｏ’に至る経路
の２つの経路に対し、単一の希土類添加光ファイバ８６
が共通に増幅作用を与えることになる。

【００２０】図４には、本発明の第４の実施例に係る光
増幅器の構成が示されている。この光増幅器は、図３に
示した光増幅器を改良したものであり、ここでは、その
違いについてのみ詳細に説明することとする。すなわ
ち、上述した光サーキュレータ８３と９０に端子Ｄと
Ｄ’を加え、これらの端子Ｄ，Ｄ’どうしを光ファイバ
９４で連結している。これにより、出力用光ファイバ９
１から入力する逆方向の信号光Ｐｉ−ｒは、光サーキュ
レータ９０の端子Ｃ’に入射し、端子Ｄ’を経て光ファ
イバ９４に入力する。光ファイバ９４を通過した光は、
光サーキュレータ８３の端子Ｄ、Ａを経て光ファイバ８
２を介して信号光出力Ｐｏ−ｒとして出力される。ま
た、出力用光ファイバ９２から入力する逆方向の信号光
Ｐｉ−ｒ’は、光サーキュレータ８３の端子Ｃに入射
し、端子Ｄを経て光ファイバ９４に入射する。光ファイ
バ９４からの光は、光サーキュレータ９０の端子Ｄ’、
Ａ’を経て光ファイバ８９を介して信号光出力Ｐｏ−
ｒ’として出力される。

【００２１】以上のように、図４に示した光増幅器にお
いては、図３の光増幅器の利点に加え、逆方向の信号伝
送も可能となる効果がある。なお、図３及び図４に示し
た光増幅器においては、希土類添加光ファイバ８６の両
端からこれを励起する双方向励起方式を採用しており、
これによって２つの経路を経て増幅される信号光がバラ
ンス良く増幅されが、片側から希土類添加光ファイバを
励起する方式を採用することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光増
幅器によれば、光増幅器の部品点数を減少できる。ま
た、双方向伝送を行う光増幅器の損失を減少できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光増幅器の構成を
示す回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る光増幅器の構成を
示す回路図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る光増幅器の構成を
示す回路図である。

【図４】本発明の第４の実施例に係る光増幅器の構成を
示す回路図である。

【図５】従来技術に係る光増幅器の構成を示す回路図で
ある。

【図６】従来技術に係る他の光増幅器の構成を示す回路
図である。

【図７】従来技術を説明するための概略図である。

【図８】従来技術を説明するための概略図である。

【符号の説明】

６０、６８、７２・・・光アイソレータ６２、７６、８６・・・希土類添加光ファイバ６４、７８、８４、８７・・・励起光源６６、８０、８３、９０・・・光サーキュレータ７４、８５、８８・・・光合波器８２、８９、９１、９２、９４・・・光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光入力端子から入力された信号光を
希土類添加光ファイバを通過させることによって増幅
し、信号光出力端子から出力するように構成された光増
幅器において、第１端子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性
を有し、当該第２端子に前記希土類添加光ファイバが、
第３端子に前記信号光出力端子が各々接続された光サー
キュレータと、励起光を前記光サーキュレータの第１端子に入力する励
起光源とを備え、前記励起光が前記光サーキュレータを介して前記希土類
添加光ファイバに供給され、希土類添加光ファイバによ
って増幅された前記信号光が前記光サーキュレータを介
して前記信号光出力端子から出力されるように構成した
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】信号光入力端子から入力された信号光を
希土類添加光ファイバを通過させることによって増幅
し、信号光出力端子から出力するように構成された光増
幅器において、第１端子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性
を有し、当該第２端子に前記希土類添加光ファイバの出
力端が、当該第３端子に前記信号光出力端子が各々接続
された光サーキュレータと、第１の励起光を前記光サーキュレータの第１端子に入力
する第１の励起光源と、前記信号光入力端子と前記希土類添加光ファイバの入力
端との間に接続された光合波器と、前記光合波器を介して前記希土類添加光ファイバに供給
される第２の励起光を生成する第２の励起光源とを備
え、前記第１及び第２の励起光が各々前記光サーキュレータ
及び前記光合波器を介して前記希土類添加光ファイバに
供給され、希土類添加光ファイバによって増幅された前
記信号光が前記光サーキュレータを介して前記信号光出
力端子から出力されるように構成したことを特徴とする
光増幅器。
【請求項３】第１及び第２の信号光入力端子から各々
入力された第１及び第２の信号光を希土類添加光ファイ
バを通過させることによって増幅し、それぞれ第１及び
第２の信号光出力端子から出力するように構成された光
増幅器において、第１端子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性
を有し、当該第１端子に前記第１の信号光入力端子が接
続され、第２の端子が前記希土類添加光ファイバの一端
に接続され、第３の端子が前記第２の信号光出力端子に
接続された第１の光サーキュレータと、第１端子、第２端子、第３端子の方向の順方向伝達特性
を有し、当該第１端子に前記第２の信号光入力端子が接
続され、第２の端子に前記希土類添加光ファイバの他端
が接続され、第３の端子が前記第１の信号光出力端子に
接続された第２の光サーキュレータと、第１の励起光を第１の光合波器を介して前記希土類添加
光ファイバの一端から入力する第１の励起光源と、第２の励起光を第２の光合波器を介して前記希土類添加
光ファイバの他端から入力する第２の励起光源とを備
え、前記第１の信号光入力端子から入力された第１の信号光
が、前記第１の光サーキュレータの第１の端子、第２の
端子、前記第１の光合波器、前記希土類添加光ファイ
バ、前記第２の光合波器、第２の光サーキュレータの第
２の端子、第３の端子を介して前記第１の信号光出力端
子より出力され、前記第２の信号光入力端子から入力さ
れた第２の信号光が、前記第２の光サーキュレータの第
１の端子、第２の端子、前記第２の光合波器、前記希土
類添加光ファイバ、前記第１の光合波器、第１の光サー
キュレータの第２の端子、第３の端子を介して前記第２
の信号光出力端子より出力されるように構成したことを
特徴とする光増幅器。
【請求項４】各々第１、第２、第３及び第４の信号光
を入力する第１、第２、第３及び第４の信号光入出力端
子と、前記第１及び第２の信号光を増幅する希土類添加光ファ
イバと、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子の方向の順方
向伝達特性を有し、当該第１端子に前記第１の信号光入
出力端子が接続され、第２の端子が前記希土類添加光フ
ァイバの一端に接続され、第３の端子が前記第４の信号
光入出力端子に接続された第１の光サーキュレータと、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子の方向の順方
向伝達特性を有し、当該第１端子に前記第２の信号光入
出力端子が接続され、第２の端子に前記希土類添加光フ
ァイバの他端が接続され、第３の端子が前記第３の信号
光入出力端子に接続され、第４の端子が前記第１の光サ
ーキュレータの第４の端子に接続された第２の光サーキ
ュレータと、第１の励起光を第１の光合波器を介して前記希土類添加
光ファイバの一端から入力する第１の励起光源と、第２の励起光を第２の光合波器を介して前記希土類添加
光ファイバの他端から入力する第２の励起光源とを備
え、前記第１の信号光入出力端子から入力された第１の信号
光が、前記第１の光サーキュレータの第１端子、第２端
子、前記第１の光合波器、前記希土類添加光ファイバ、
前記第２の光合波器、第２の光サーキュレータの第２端
子、第３端子を介して前記第３の信号光入出力端子より
出力され、前記第２の信号光入出力端子から入力された
第２の信号光が、前記第２の光サーキュレータの第１端
子、第２端子、前記第２の光合波器、前記希土類添加光
ファイバ、前記第１の光合波器、第１の光サーキュレー
タの第２端子、第３端子を介して前記第４の信号光入出
力端子より出力され、前記第３の信号光入出力端子から
入力された第３の信号光が、前記第２の光サーキュレー
タの第３端子、第４端子、前記第１の光サーキュレータ
の第４端子、第１端子を介して前記第１の信号光入出力
端子より出力され、前記第４の信号光入出力端子から入
力された第４の信号光が、前記第１の光サーキュレータ
の第３端子、第４端子、前記第２の光サーキュレータの
第４端子、第１端子を介して前記第２の信号光入出力端
子より出力されるように構成したことを特徴とする光増
幅器。