JPH0789185B2 - 長距離光通信システムの光増幅方式 - Google Patents
長距離光通信システムの光増幅方式Info
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- JPH0789185B2 JPH0789185B2 JP63049718A JP4971888A JPH0789185B2 JP H0789185 B2 JPH0789185 B2 JP H0789185B2 JP 63049718 A JP63049718 A JP 63049718A JP 4971888 A JP4971888 A JP 4971888A JP H0789185 B2 JPH0789185 B2 JP H0789185B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバを用いた長距離光通信システムに係
り、特に光信号を直接増幅する長距離光通信システムの
光増幅方式に関するものである。
り、特に光信号を直接増幅する長距離光通信システムの
光増幅方式に関するものである。
［従来の技術］ 現在実用化されている光ファイバ通信システムは、中継
方式として光信号を一旦電気信号に変換し、電気信号の
状態で増幅及び波形整形を行い、再びその増幅された電
気信号で半導体レーザを駆動するという、光・電気・光
変換が行われている。この方法では、１伝送信号キャリ
アに対して１つの再生中継回路が必要になるため、波長
多重や周波数多重による多重化が困難であった。一方、
光信号を光のまま直接増幅する光増幅を用いた中継方式
では、光・電気・光変換中継方式に比較して、中継回路
が簡素化される上に、任意な伝送速度による波長多重信
号や周波数多重信号を１つの光増幅器によって一括して
増幅できる等の利点がある。また、増幅度が光の入射方
向に関係なく一定であるため、双方向の信号光を１つの
光増幅器を用いて一括増幅することも可能になる。
方式として光信号を一旦電気信号に変換し、電気信号の
状態で増幅及び波形整形を行い、再びその増幅された電
気信号で半導体レーザを駆動するという、光・電気・光
変換が行われている。この方法では、１伝送信号キャリ
アに対して１つの再生中継回路が必要になるため、波長
多重や周波数多重による多重化が困難であった。一方、
光信号を光のまま直接増幅する光増幅を用いた中継方式
では、光・電気・光変換中継方式に比較して、中継回路
が簡素化される上に、任意な伝送速度による波長多重信
号や周波数多重信号を１つの光増幅器によって一括して
増幅できる等の利点がある。また、増幅度が光の入射方
向に関係なく一定であるため、双方向の信号光を１つの
光増幅器を用いて一括増幅することも可能になる。
従来の光増幅素子としては、主に半導体レーザを用いた
光増幅器、通常の光ファイバに希土類元素をドープした
光ファイバが用いた光増幅器及び光ファイバ内で発生す
る誘導ラマン散乱現象を用いた光ファイバラマン増幅器
があり、増幅度としては30dB〜40dBが可能である。半導
体レーザを用いた光増幅器は、通常の半導体レーザに、
しきい値電流以下の電流を流しておき、その状態で光が
入射すると誘導放出により増幅されるという原理に基づ
いている。
光増幅器、通常の光ファイバに希土類元素をドープした
光ファイバが用いた光増幅器及び光ファイバ内で発生す
る誘導ラマン散乱現象を用いた光ファイバラマン増幅器
があり、増幅度としては30dB〜40dBが可能である。半導
体レーザを用いた光増幅器は、通常の半導体レーザに、
しきい値電流以下の電流を流しておき、その状態で光が
入射すると誘導放出により増幅されるという原理に基づ
いている。
第４図は従来の半導体レーザを光増幅素子として用いた
場合の増幅特性図である（Electronics Letters 1987,V
OL.23,P218〜219）。図において横軸は信号光が光増幅
素子で増幅されて出射する出射信号光レベル（増幅出力
電力）であり、縦軸は光増幅素子の増幅利得Ｇである。
この特性図より、出射信号光レベルがＯdBm程度まで一
定の増幅度が得られていることが分る。第４図は、飽和
増幅度が15,20,25dBの場合についての特性図であるが、
飽和増幅度は30dB程度まで半導体レーザへの注入電流を
制御することによつて連続的に調整可能である。
場合の増幅特性図である（Electronics Letters 1987,V
OL.23,P218〜219）。図において横軸は信号光が光増幅
素子で増幅されて出射する出射信号光レベル（増幅出力
電力）であり、縦軸は光増幅素子の増幅利得Ｇである。
この特性図より、出射信号光レベルがＯdBm程度まで一
定の増幅度が得られていることが分る。第４図は、飽和
増幅度が15,20,25dBの場合についての特性図であるが、
飽和増幅度は30dB程度まで半導体レーザへの注入電流を
制御することによつて連続的に調整可能である。
このような光増幅素子を光通信システムに用いると、大
西洋及び太平洋等の大洋横断光海底ケーブル通信システ
ムにおいても、電気信号の介さない全光通信ネットワー
クが構成され、光海底ケーブルを空間と同じように扱う
ことができるようになる。このシステムが構築された暁
には、光の波である特性を用いたコヒーレント光通信方
式の採用により、すでに衛生通信で行われている多対地
間での周波数分割多重通信方式が可能となる。このよう
に、光増幅素子は、将来の国際間光ネットワーク構築の
ための重要な技術となる。しかし光増幅技術はその有用
性にもかかわらず、光増幅素子単体の研究はなされてい
たものの、光増幅素子を用いたシステム設計の検討は、
ほとんどなされていなかった。
西洋及び太平洋等の大洋横断光海底ケーブル通信システ
ムにおいても、電気信号の介さない全光通信ネットワー
クが構成され、光海底ケーブルを空間と同じように扱う
ことができるようになる。このシステムが構築された暁
には、光の波である特性を用いたコヒーレント光通信方
式の採用により、すでに衛生通信で行われている多対地
間での周波数分割多重通信方式が可能となる。このよう
に、光増幅素子は、将来の国際間光ネットワーク構築の
ための重要な技術となる。しかし光増幅技術はその有用
性にもかかわらず、光増幅素子単体の研究はなされてい
たものの、光増幅素子を用いたシステム設計の検討は、
ほとんどなされていなかった。
光増幅素子を用いたシステム設計のうちで一番重要な問
題は、光増幅素子から発生する自然放出光のSNへの影響
である。自然放出光の発生は、光増幅素子にとって本質
的なものであり、そのパワースペクトルは第５図に示す
ように、信号光のパワースペクトルに比較して相当広
い。このため光増幅素子を用いた光通信システムにおい
ては、この自然放出光の信号光に与える影響を極力抑え
る必要がある。
題は、光増幅素子から発生する自然放出光のSNへの影響
である。自然放出光の発生は、光増幅素子にとって本質
的なものであり、そのパワースペクトルは第５図に示す
ように、信号光のパワースペクトルに比較して相当広
い。このため光増幅素子を用いた光通信システムにおい
ては、この自然放出光の信号光に与える影響を極力抑え
る必要がある。
この自然放出光の信号光の影響を抑えるために考えられ
ていた従来の方法を第６図に示す。
ていた従来の方法を第６図に示す。
図において、光ファイバ１を伝搬してきた信号光の偏波
面は、偏光補償器２によって光増幅器４の偏光軸に合う
ように補償されたレンズ３を介して光増幅器４に結合さ
れる。光増幅器４によって増幅された信号光Ｌは、レン
ズ５を介して光フィルター７を通り受光素子６に導かれ
る。第５図に示したような広いスペクトル幅を持つ自然
放出光はフィルター７によって押えられていた。
面は、偏光補償器２によって光増幅器４の偏光軸に合う
ように補償されたレンズ３を介して光増幅器４に結合さ
れる。光増幅器４によって増幅された信号光Ｌは、レン
ズ５を介して光フィルター７を通り受光素子６に導かれ
る。第５図に示したような広いスペクトル幅を持つ自然
放出光はフィルター７によって押えられていた。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、大洋横断光海底ケーブル等のように多数の光増
幅器４が縦属接続される長距離光通信システムにおいて
は、各光増幅器４から発生する自然放出光が蓄積されて
信号光のレベル以上にもなる可能性があり、通信が可能
な長距離光通信システムの構築ができないという問題点
があった。
幅器４が縦属接続される長距離光通信システムにおいて
は、各光増幅器４から発生する自然放出光が蓄積されて
信号光のレベル以上にもなる可能性があり、通信が可能
な長距離光通信システムの構築ができないという問題点
があった。
本発明は、前記した従来の技術の問題点を解決するため
になされたもので、光増幅器から発生する自然放出光を
低減して通信が可能な長距離光通信システムの光増幅方
式を提供せんとするものである。
になされたもので、光増幅器から発生する自然放出光を
低減して通信が可能な長距離光通信システムの光増幅方
式を提供せんとするものである。
（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の特徴は、光増幅器に入射する光信号を光のまま
増幅して出射光を得る光増幅方式において、該光信号の
偏波面を予め定めた偏光状態にすための偏光補償手段
と、該予め定めた偏光状態の該光信号の偏波面に偏光軸
を一致させた検光子を有し、前記光増幅器から発生する
自然放出光を低減するように構成したことにある。
増幅して出射光を得る光増幅方式において、該光信号の
偏波面を予め定めた偏光状態にすための偏光補償手段
と、該予め定めた偏光状態の該光信号の偏波面に偏光軸
を一致させた検光子を有し、前記光増幅器から発生する
自然放出光を低減するように構成したことにある。
［実 施 例］ 以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。
尚、以下の説明では従来技術と同一構成部分については
同一番号を付し、説明の重複は省く。
同一番号を付し、説明の重複は省く。
（実 施 例１） 第１図は本発明による第１実施例であり、光増幅方式の
構成図である。図において、８は本発明の特徴である偏
光軸を信号光の偏波面に一致するように光フィルタ７と
受光素子６との間に挿入配置された検光子である。
構成図である。図において、８は本発明の特徴である偏
光軸を信号光の偏波面に一致するように光フィルタ７と
受光素子６との間に挿入配置された検光子である。
（作用１） 光ファイバ１内を伝搬してきた信号光Ｌは偏光補償器２
により光増幅器４の偏光軸に合うように補償されレンズ
３を介して光増幅器４に結合される。
により光増幅器４の偏光軸に合うように補償されレンズ
３を介して光増幅器４に結合される。
光増幅器４は、前記したように信号光Ｌの増幅に加えて
自然放出光を発生する。この広いパワースペクトルを持
った自然放出光は、信号光Ｌの透過するスペクトル幅の
狭い光フィルター７によって除去された後、信号光Ｌと
ともに検光子８に入る。ここで、光増幅器４からの信号
光Ｌが直接偏波になるように偏光補償器２によって制御
しておき、検光子８の偏光軸を信号光Ｌの偏波面に一致
するように配置しておくと、検光子８は信号光Ｌに対し
ては減衰のない透明なものとなる。これに対して、光増
幅器４から発生する自然放出光はあらゆる偏波面に対し
て等しいパワーを持つ無偏光である。このため、検光子
８を通過した後の自然放出光の全パワーは半分に減衰す
る。
自然放出光を発生する。この広いパワースペクトルを持
った自然放出光は、信号光Ｌの透過するスペクトル幅の
狭い光フィルター７によって除去された後、信号光Ｌと
ともに検光子８に入る。ここで、光増幅器４からの信号
光Ｌが直接偏波になるように偏光補償器２によって制御
しておき、検光子８の偏光軸を信号光Ｌの偏波面に一致
するように配置しておくと、検光子８は信号光Ｌに対し
ては減衰のない透明なものとなる。これに対して、光増
幅器４から発生する自然放出光はあらゆる偏波面に対し
て等しいパワーを持つ無偏光である。このため、検光子
８を通過した後の自然放出光の全パワーは半分に減衰す
る。
前記したように本発明を用いることにより従来の技術に
比べ自然放出光のレベルを3dB少なくすることが可能と
なる。
比べ自然放出光のレベルを3dB少なくすることが可能と
なる。
（実 施 例２） 第２図は本発明による第２実施例であり、長距離光通信
システムにおける中継の光増幅方式の構成図である。実
施例１と異なる点は、受光素子６の代りに伝送用の光フ
ァイバ９が用いられ、検光子８が偏光補償器２とレンズ
３間に挿置されていることにある。
システムにおける中継の光増幅方式の構成図である。実
施例１と異なる点は、受光素子６の代りに伝送用の光フ
ァイバ９が用いられ、検光子８が偏光補償器２とレンズ
３間に挿置されていることにある。
（作用２） 本実施例では前段の光増幅器（図示せず）により発生し
た自然放出光を次段の光増幅器４で増幅するまえに除去
するようにし、１つ前の光増幅器で発生した自然放出光
は次の光増幅器（図示せず）の前に配置された検光子８
で順次除去するように構成したものである。従って、こ
のような構成が有効なのは光増幅器４が複数段にわたっ
て縦属接続さている光中継システムの場合のみである。
尚、実施例２は実施例１と同様に光増幅器４の前後に偏
光補償器２と検光子８をそれぞれ配置しても良い。
た自然放出光を次段の光増幅器４で増幅するまえに除去
するようにし、１つ前の光増幅器で発生した自然放出光
は次の光増幅器（図示せず）の前に配置された検光子８
で順次除去するように構成したものである。従って、こ
のような構成が有効なのは光増幅器４が複数段にわたっ
て縦属接続さている光中継システムの場合のみである。
尚、実施例２は実施例１と同様に光増幅器４の前後に偏
光補償器２と検光子８をそれぞれ配置しても良い。
（実 施 例３） 以上の説明においては、光増幅器４として半導体レーザ
を用いたものを例にとって説明したが、先に述べた希土
類をドープした光ファイバによる光増幅器及び光ファイ
バラマンを用いた光増幅器においても本発明が適用でき
る。
を用いたものを例にとって説明したが、先に述べた希土
類をドープした光ファイバによる光増幅器及び光ファイ
バラマンを用いた光増幅器においても本発明が適用でき
る。
第３図は本発明による第３実施例であり、ラマン光増幅
器を用いた場合における光増幅方式の構成図である。
器を用いた場合における光増幅方式の構成図である。
図において、10は増幅のためのポンプ光源、11は本線系
にポンプ光を導くための光カップラであり、ポンプ光源
10及び光カップラ11でラマン光増幅器4aを構成され、他
は実施例１と同一構成である。
にポンプ光を導くための光カップラであり、ポンプ光源
10及び光カップラ11でラマン光増幅器4aを構成され、他
は実施例１と同一構成である。
（作用３） 実施例３では光ファイバ１を伝搬してきた信号光Ｌが光
カップラ11で合成されて誘導ラマン効果により増幅され
た後、あらかじめ定められた偏光状態にするための偏光
補償器２が挿入されてラマン光増幅器4aの作用以外は実
施例１と同一作用を示す。すなわちラマン光増幅器4aを
用いる場合には、増幅効果を高めるために偏光補償器２
をラマン光増幅器4aの後に挿入したほうが良い。
カップラ11で合成されて誘導ラマン効果により増幅され
た後、あらかじめ定められた偏光状態にするための偏光
補償器２が挿入されてラマン光増幅器4aの作用以外は実
施例１と同一作用を示す。すなわちラマン光増幅器4aを
用いる場合には、増幅効果を高めるために偏光補償器２
をラマン光増幅器4aの後に挿入したほうが良い。
（３）発明の効果 以上説明したように、本発明は少なくとも偏光補償器２
と検光子８とを組み合せて光増幅器４から発生する無偏
光の自然放出光を低減することができるため、長距離光
通信システムを構築することが可能となる。
と検光子８とを組み合せて光増幅器４から発生する無偏
光の自然放出光を低減することができるため、長距離光
通信システムを構築することが可能となる。
また、偏光補償手段である偏光補償器２を光増幅器４の
入射側に配置し、検光子８を光増幅器の出射側に配置す
ることにより、受信端を受光素子６を介してすぐに電気
信号に変換することができる。偏光補償器２及び検光子
８を光増幅器４の入射側に配置することにより、光増幅
器４を光中継器として用いる光中継システムに適用が可
能となる。さらに、偏光補償器２及び検光子８を光増幅
器４の出射側に配置することにより、ラマン光増幅器4a
にも適用が可能となる。従って、本発明の光増幅方式は
光増幅器４を用いた光通信システムに広く適用が可能で
あり、その効果が大である。
入射側に配置し、検光子８を光増幅器の出射側に配置す
ることにより、受信端を受光素子６を介してすぐに電気
信号に変換することができる。偏光補償器２及び検光子
８を光増幅器４の入射側に配置することにより、光増幅
器４を光中継器として用いる光中継システムに適用が可
能となる。さらに、偏光補償器２及び検光子８を光増幅
器４の出射側に配置することにより、ラマン光増幅器4a
にも適用が可能となる。従って、本発明の光増幅方式は
光増幅器４を用いた光通信システムに広く適用が可能で
あり、その効果が大である。
第１図は本発明による第１実施例であり光増幅方式の構
成図、第２図は本発明による第２実施例であり長距離光
通信システムにおける中継の光増幅方式の構成図、第３
図は本発明による第３実施例でありラマン光増幅器を用
いた場合における光増幅方式の構成図、第４図は従来の
半導体レーザを光増幅素子として用いた場合の増幅特性
図、第５図は光増幅器から発生する自然放出光のパワー
スペクトル図、第６図は従来の光増幅方式の構成図であ
る。 1,9……光ファイバ、２……偏光補償器 3,5……レンズ、４……光増幅器 4a……ラマン光増幅器、６……受光素子 ７……光フィルタ、８……検光子 10……ポンプ光源、11……光カップラ
成図、第２図は本発明による第２実施例であり長距離光
通信システムにおける中継の光増幅方式の構成図、第３
図は本発明による第３実施例でありラマン光増幅器を用
いた場合における光増幅方式の構成図、第４図は従来の
半導体レーザを光増幅素子として用いた場合の増幅特性
図、第５図は光増幅器から発生する自然放出光のパワー
スペクトル図、第６図は従来の光増幅方式の構成図であ
る。 1,9……光ファイバ、２……偏光補償器 3,5……レンズ、４……光増幅器 4a……ラマン光増幅器、６……受光素子 ７……光フィルタ、８……検光子 10……ポンプ光源、11……光カップラ
Claims (4)
- 【請求項１】光増幅器に入射する光信号を光のまま増幅
して出射光を得る光増幅方式において、該光信号の偏波
面を予め定めた偏光状態にするための偏光補償手段と、
該予め定めた偏光状態の該光信号の偏波面に偏光軸を一
致させた検光子とを有し、前記光増幅器から発生する自
然放出光を低減するように構成したことを特徴とする長
距離光通信システムの光増幅方式 - 【請求項２】前記偏光補償手段が前記光増幅器の入射側
に配置され、前記検光子が前記光増幅器の出射側に配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の長距離光通信システムの光増幅器方式 - 【請求項３】前記偏光補償手段及び前記検光子が、前記
光増幅器の入射側に配置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の長距離光通信システムの光増
幅方式 - 【請求項４】前記偏光補償手段及び前記検光子が、前記
光増幅器の出射側に配置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の長距離光通信システムの光増
幅方式
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63049718A JPH0789185B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 長距離光通信システムの光増幅方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63049718A JPH0789185B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 長距離光通信システムの光増幅方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224732A JPH01224732A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0789185B2 true JPH0789185B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=12838968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63049718A Expired - Fee Related JPH0789185B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 長距離光通信システムの光増幅方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789185B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04294646A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-19 | Nec Corp | 光伝送装置 |
| JP2536288B2 (ja) * | 1992-11-27 | 1996-09-18 | 日本電気株式会社 | 光増幅器 |
| US20030039012A1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-27 | Pezzaniti Joseph L. | Communication system and method to avoid laser-pulse broadening by multi-path effects |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63049718A patent/JPH0789185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01224732A (ja) | 1989-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |