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JP2002111589A - Optical transmission device, optical communication system, and optical signal transmission method - Google Patents

Optical transmission device, optical communication system, and optical signal transmission method

Info

Publication number
JP2002111589A
JP2002111589A JP2001218162A JP2001218162A JP2002111589A JP 2002111589 A JP2002111589 A JP 2002111589A JP 2001218162 A JP2001218162 A JP 2001218162A JP 2001218162 A JP2001218162 A JP 2001218162A JP 2002111589 A JP2002111589 A JP 2002111589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
optical
signal
optical signal
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001218162A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masuo Suyama
益夫 寿山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2001218162A priority Critical patent/JP2002111589A/en
Publication of JP2002111589A publication Critical patent/JP2002111589A/en
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  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 信号光による情報伝送の他に、信号光とは異
なる波長光を別の情報で変調し、同一の光伝送路で伝送
する伝送装置を提供する。 【解決手段】 第一の送信信号で変調された第一波長の
光信号と、第二の送信信号で変調された第一波長とは異
なる第二波長の光信号とが入力される光伝送装置におい
て、希土類元素が添加された光ファイバと、励起光を出
力しこの励起光を光ファイバの入力端または出力端に入
力する励起光源と、第二の波長の光信号を受信する受信
手段と、光ファイバ入力端に光学的に結合され、入力さ
れた第一の波長の光信号と第二の波長の光信号とを分離
し、第一の波長の光信号を光ファイバの入力端に出力
し、第二の波長の光信号を受信手段に出力する手段とを
備え、第二の波長の光信号は、励起光により励起された
希土類元素の蛍光帯域外の波長を有し、第一の波長の光
信号は、該蛍光帯域内の波長を有し、光ファイバの出力
端より増幅されて出力される。
(57) [Summary] (Problem corrected) [PROBLEMS] To provide a transmission apparatus that modulates light having a wavelength different from that of signal light with different information and transmits the same over the same optical transmission line, in addition to information transmission using signal light. . SOLUTION: An optical transmission device to which an optical signal of a first wavelength modulated by a first transmission signal and an optical signal of a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal are inputted. In, an optical fiber doped with a rare earth element, an excitation light source that outputs excitation light and inputs this excitation light to an input end or an output end of the optical fiber, and a receiving unit that receives an optical signal of a second wavelength, Optically coupled to the optical fiber input end, separates the input first wavelength optical signal and second wavelength optical signal, and outputs the first wavelength optical signal to the optical fiber input end. Means for outputting an optical signal of the second wavelength to the receiving means, the optical signal of the second wavelength has a wavelength outside the fluorescent band of the rare earth element excited by the excitation light, the first wavelength The optical signal has a wavelength within the fluorescence band, and is amplified and output from the output end of the optical fiber. Is done.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ増幅器を
備えた光通信方式に関し、さらに詳しくは、希土類元素
をドープした希土類ドープファイバを用いてなる光ファ
イバ増幅器を備えた光通信方式に関する。
The present invention relates to an optical communication system having an optical fiber amplifier, and more particularly, to an optical communication system having an optical fiber amplifier using a rare earth doped fiber doped with a rare earth element.

【0002】光信号を電気回路によらず直接増幅する光
増幅器は、ビットレートフリーであり大容量化が容易で
あるという点及び多チャンネルの一括増幅が可能である
という点から、今後の光通信システムのキーデバイスと
して各研究機関で盛んに研究されている。
An optical amplifier that directly amplifies an optical signal without using an electric circuit is a bit-rate-free optical memory, is easy to increase the capacity, and is capable of multi-channel collective amplification. It is actively researched by various research institutions as a key device of the system.

【0003】この種の光増幅器を備えた光通信方式とし
ては、光増幅器を光パワーブースタとして用い、分岐・
挿入損の補償や送信パワーの増加を図ったもの、光増幅
器を光プリアンプとして用い、受信感度の改善を図った
もの、光増幅器を光中継器として用い、中継器の小型化
や高信頼化を図ったものなどが提案されており、その方
式上の最適化が模索されている。
As an optical communication system having an optical amplifier of this kind, an optical amplifier is used as an optical power booster, and a branching / combining method is used.
Use of an optical amplifier as an optical preamplifier to improve reception sensitivity, and use of an optical amplifier as an optical repeater to compensate for insertion loss and increase transmission power, and reduce the size and reliability of the repeater. What has been planned has been proposed, and optimization of the method is being sought.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来から研究の対象とされている光増幅
器を大別すると、希土類元素(Er,Nd,Yb等)
をドープした光ファイバ(本願明細書中「希土類ドープ
ファイバ」と称し、この語句は希土類元素をドープした
導波路等の導波構造を含めた広範囲なものとして使用す
る。)を用いたもの、半導体レーザ型のもの、光フ
ァイバ中の非線形効果を利用したものになる。
2. Description of the Related Art Optical amplifiers which have been studied in the past are roughly classified into rare earth elements (Er, Nd, Yb, etc.).
Using an optical fiber doped with (a rare earth-doped fiber in this specification, and this term is used as a wide range including a waveguide structure such as a waveguide doped with a rare earth element), and a semiconductor. The laser type is a type utilizing a nonlinear effect in an optical fiber.

【0005】このうち、の希土類ドープファイバを用
いた光増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音である
こと、伝送路との結合損失が小さいことといった優れた
特徴を有している。
[0005] Among them, the optical amplifier using the rare-earth-doped fiber has excellent characteristics such as no dependency on polarization, low noise, and small coupling loss with the transmission line.

【0006】ところで、光増幅器を光中継器として用い
る場合、その監視制御機能が不可欠である。従来、の
半導体レーザ型の光増幅器に適用することができる監視
制御方式としては、例えば、Ellis, A.D. et al.: Supe
rvisory system for cascaded semiconductor laser am
plifier repeaters, Electron. Lett., Vol. 25, No.
5, pp. 309-311(2nd March 1989). に開示されているも
のが知られている。
When an optical amplifier is used as an optical repeater, its monitoring control function is indispensable. Conventional monitoring control methods applicable to semiconductor laser type optical amplifiers include, for example, Ellis, AD et al .: Supe
rvisory system for cascaded semiconductor laser am
plifier repeaters, Electron. Lett., Vol. 25, No.
5, pp. 309-311 (2nd March 1989).

【0007】しかし、この方式は半導体レーザ型の光増
幅器の注入電流を検出するようにしたものなので、その
まま光ファイバ増幅器を備えた光通信方式に適用するこ
とはできない。即ち、光ファイバ増幅器に適した監視制
御方式についての従来技術は見当たらない。
However, since this method detects the injection current of a semiconductor laser type optical amplifier, it cannot be directly applied to an optical communication system having an optical fiber amplifier. That is, there is no conventional technology for monitoring and control methods suitable for optical fiber amplifiers.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】光ファイバ増幅器を備
えた光通信方式においては、光増幅を行うために励起光
を用いているので、もし、信号光による情報伝送の他に
励起光による情報伝送が可能になるとすれば、光ファイ
バ増幅器を光中継器として備えている光通信方式におい
て監視制御が可能になる。
In an optical communication system having an optical fiber amplifier, pumping light is used to perform optical amplification. Therefore, if information transmission is performed by pumping light in addition to information transmission by signal light. Can be monitored and controlled in an optical communication system having an optical fiber amplifier as an optical repeater.

【0009】また、希土類ドープファイバに導入される
励起光が信号光と同方向のときだけでなく逆方向のとき
にも光増幅がなされることから、励起光による情報伝送
が可能になるとすれば、これを用いて双方向伝送が可能
になる。
Further, since the optical amplification is performed not only when the pumping light introduced into the rare earth doped fiber is in the same direction as the signal light but also in the opposite direction, if information transmission by the pumping light is possible, , Thereby enabling bidirectional transmission.

【0010】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たもので、光ファイバ増幅器に適した監視情報伝送方式
を実現することを目的とする。このため、信号光による
情報伝送の他に、信号光とは異なる波長の光(実施例で
は、励起光)を別の情報(監視信号)で変調して、これ
らを同一の光伝送路で伝送する装置、システムを提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to realize a monitoring information transmission method suitable for an optical fiber amplifier. For this reason, in addition to the information transmission using the signal light, light having a different wavelength from the signal light (in the embodiment, pumping light) is modulated with different information (monitoring signal), and these are transmitted through the same optical transmission line. The purpose of the present invention is to provide an apparatus and a system for performing the above.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】図1に希土類ドープファ
イバによる光増幅の原理を示す。2はコア2a及びクラ
ッド2bから構成された希土類ドープファイバであり、
コア2a中にエルビウム(Er)等の希土類元素がドー
プされている。
FIG. 1 shows the principle of optical amplification using a rare earth doped fiber. 2 is a rare-earth doped fiber composed of a core 2a and a clad 2b,
The core 2a is doped with a rare earth element such as erbium (Er).

【0012】このような希土類ドープファイバ2に励起
光(ポンピング光)が入射すると、希土類原子が高いエ
ネルギー準位に励起される。高いエネルギー準位に励起
された光ファイバ2中の希土類原子に信号光が入ってく
ると、光の誘導放出が生じ希土類原子が低いエネルギー
準位に遷移するが、このとき信号光のパワーが光ファイ
バに沿って次第に大きくなり信号光の増幅が行われる。
When excitation light (pumping light) is incident on such a rare-earth doped fiber 2, rare-earth atoms are excited to a high energy level. When signal light enters the rare earth atoms in the optical fiber 2 excited to a high energy level, stimulated emission of light occurs and the rare earth atoms transition to a low energy level. The signal light gradually increases along the fiber, and the signal light is amplified.

【0013】ドープされた希土類元素がエルビウム(E
r)である場合において、波長が1.55μm帯の信号
光を増幅するときには、例えば波長が1.49μm帯の
レーザ光を励起光として用いることができる。
The doped rare earth element is erbium (E
In the case of r), when amplifying the signal light having the wavelength of 1.55 μm, for example, laser light having the wavelength of 1.49 μm can be used as the excitation light.

【0014】また、ドープされた希土類元素がネオジウ
ム(Nd)である場合において、波長が1.3μm帯の
信号光を増幅するときには、波長が0.8μm帯のレー
ザ光を励起光として用いることができる。以下の記述で
は、ドープされた希土類元素がエルビウムであるとして
本発明を説明する。
In the case where the doped rare earth element is neodymium (Nd), when amplifying signal light having a wavelength of 1.3 μm, laser light having a wavelength of 0.8 μm may be used as excitation light. it can. In the following description, the present invention will be described assuming that the doped rare earth element is erbium.

【0015】波長λSの信号光に対して所定の波長関係
を有する波長λPの励起光を希土類ドープファイバに入
射させると、この希土類ドープファイバには、そのスペ
クトルが図2においてFで示されるような蛍光が信号光
のスペクトルの近傍に生じる。
When pumping light of wavelength λ P having a predetermined wavelength relationship with signal light of wavelength λ S is made incident on a rare earth doped fiber, the spectrum of the rare earth doped fiber is indicated by F in FIG. Such fluorescence occurs near the spectrum of the signal light.

【0016】この蛍光の強度の変化は励起光の強度の変
化と時間的に完全に一致することはなく、図3に示すよ
うに、例えば、時刻t0において励起光の入射を中止し
たとすると、蛍光の強度は瞬間的に0にはならず、適当
な時定数をもって徐々に減少していく。
[0016] The change in the intensity of fluorescence is not able to match completely change in intensity of the excitation light and time, as shown in FIG. 3, for example, assuming that stops the incident excitation light at time t 0 The intensity of the fluorescence does not instantaneously become zero, but gradually decreases with an appropriate time constant.

【0017】いま、蛍光の強度aが励起光の入射を中止
する以前の強度bの1/e(eは自然対数の底)にまで
減少するのに要する時間τをもって蛍光寿命と定義する
と、時刻t0から蛍光寿命τが経過する程度の範囲内で
は、励起光の入射を中止しているにも関わらず、信号光
に対する不安定な利得変動を伴うことなしに増幅作用が
継続することが知られている(Laming, R.I. et al.: Mu
ltichannel crosstalkand pump noise characterizatio
n of Er3+-doped fibre amplifier pumped at980 nm, E
lectron. Lett., Vol. 25, No. 7, pp. 455-456(30th M
arch 1989).)。
If the time τ required for the intensity a of the fluorescence to decrease to 1 / e (e is the base of the natural logarithm) of the intensity b before stopping the incidence of the excitation light is defined as the fluorescence lifetime, It is known that, within a range in which the fluorescence lifetime τ elapses from t 0 , the amplification action continues without unstable gain fluctuation with respect to the signal light even though the injection of the excitation light is stopped. (Laming, RI et al .: Mu
ltichannel crosstalkand pump noise characterizatio
n of Er 3+ -doped fiber amplifier pumped at980 nm, E
lectron. Lett., Vol. 25, No. 7, pp. 455-456 (30th M
arch 1989).).

【0018】従って、励起状態の蛍光寿命よりも短い周
期を有する程度の高周波の変調信号により励起光を変調
した場合には、この変調の影響は増幅された信号光には
現れないことになる。
Therefore, when the excitation light is modulated by a high-frequency modulation signal having a period shorter than the fluorescence lifetime in the excited state, the effect of this modulation does not appear in the amplified signal light.

【0019】図4及び図5は本発明の原理説明図であ
り、図4は信号光及び励起光が希土類ドープファイバを
同方向に伝搬する場合、図5は信号光及び励起光が希土
類ドープファイバを互いに逆方向に伝搬する場合を示し
ている。
4 and 5 are diagrams for explaining the principle of the present invention. FIG. 4 shows a case where signal light and pumping light propagate in the same direction in a rare-earth doped fiber, and FIG. Are propagated in opposite directions.

【0020】本発明方式は、希土類元素をドープした希
土類ドープファイバ2に信号光4を励起光6と共に伝搬
させて上記信号光4の増幅を行うようにした光ファイバ
増幅器を備えた光通信システム及び光伝送システムに関
する。
The system of the present invention is an optical communication system including an optical fiber amplifier for amplifying the signal light 4 by propagating the signal light 4 together with the pumping light 6 to the rare earth doped fiber 2 doped with the rare earth element. The present invention relates to an optical transmission system.

【0021】本発明は、第一の送信信号で変調された第
一の波長の光信号と、第二の送信信号で変調された第一
の波長とは異なる第二の波長の光信号とが入力される光
伝送装置において、入力端及び出力端を有し、希土類元
素が添加された光ファイバと、励起光を出力し、この励
起光を前記光ファイバの入力端または出力端に入力する
励起光源と、前記第二の波長の光信号を受信する受信手
段と、前記光ファイバの入力端に光学的に結合され、入
力された前記第一の波長の光信号と前記第二の波長の光
信号とを分離して、前記第一の波長の光信号を前記光フ
ァイバの入力端に出力し、前記第二の波長の光信号を前
記受信手段に出力する手段とを備え、前記第二の波長の
光信号は、励起光により励起された希土類元素の蛍光帯
域外の波長を有し、前記第一の波長の光信号は、該蛍光
帯域内の波長を有し、前記光ファイバの出力端より増幅
されて出力されるように構成するものである。
According to the present invention, an optical signal having a first wavelength modulated by a first transmission signal and an optical signal having a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal are provided. In an optical transmission device to be input, an optical fiber having an input end and an output end, an optical fiber doped with a rare earth element, and an excitation light is output, and the excitation light is input to an input end or an output end of the optical fiber. A light source, receiving means for receiving the optical signal of the second wavelength, optically coupled to an input end of the optical fiber, and an optical signal of the first wavelength and an optical signal of the second wavelength which are input; Means for separating the signal from the signal, outputting the optical signal of the first wavelength to the input end of the optical fiber, and outputting the optical signal of the second wavelength to the receiving means, The wavelength optical signal has a wavelength outside the fluorescent band of the rare earth element excited by the excitation light. Optical signal of the first wavelength has a wavelength in the fluorescence band, and constitutes as output is amplified from the output terminal of the optical fiber.

【0022】また、光通信システムは、第一の送信信号
で変調された第一の波長の光信号と、第二の送信信号で
変調された第一の波長とは異なる第二の波長の光信号と
を光伝送路に入力する装置と、該光伝送路から該第一の
波長の光信号と該第二の波長の光信号とを受信する光伝
送装置とを備え、前記光伝送装置は、該第二の波長の光
を受信する受信手段と、入力端と出力端とを有し、希土
類元素が添加された光ファイバと、前記光ファイバの入
力端に光学的に結合され、該伝送路の他端より入力され
た該第一の波長の光信号と該第二の波長の光信号とを分
離して、該第一の波長の光信号を前記光ファイバの入力
端に出力し、該第二の波長の光信号を該受信手段に出力
する手段とを有し、前記第二の波長の光信号は、励起光
により励起された希土類元素の蛍光帯域外の波長を有
し、前記第一の波長の光信号は、該蛍光帯域内の波長を
有し、前記光ファイバの出力端より増幅されて出力され
るように構成したものである。
The optical communication system may further comprise an optical signal having a first wavelength modulated by the first transmission signal and an optical signal having a second wavelength different from the first wavelength modulated by the second transmission signal. A device for inputting a signal to an optical transmission line, and an optical transmission device for receiving the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength from the optical transmission line, wherein the optical transmission device Receiving means for receiving the light of the second wavelength, an input end and an output end, an optical fiber doped with a rare earth element, and optically coupled to an input end of the optical fiber; Separating the first wavelength optical signal and the second wavelength optical signal input from the other end of the path, outputting the first wavelength optical signal to the input end of the optical fiber, Means for outputting the optical signal of the second wavelength to the receiving means, wherein the optical signal of the second wavelength is excited by the excitation light. It has a wavelength outside the fluorescence band of the earth element, and the optical signal of the first wavelength has a wavelength within the fluorescence band and is configured to be amplified and outputted from the output end of the optical fiber. Things.

【0023】このように構成することにより、信号光
は、光ファイバ増幅器に入力され増幅されるとともに、
信号光とは異なる波長の光は、光ファイバ増幅器の入力
側で分波されて、受信器で受信される。実施例では、信
号光とは異なる波長の光として、励起光を用いている。
With this configuration, the signal light is input to and amplified by the optical fiber amplifier.
Light having a different wavelength from the signal light is demultiplexed on the input side of the optical fiber amplifier and received by the receiver. In the embodiment, pump light is used as light having a wavelength different from that of signal light.

【0024】尚、ここで希土類元素をドープした希土類
ドープファイバというのは、前述したように、希土類元
素をドープした導波路等の導波構造を含む広い概念を意
味し、従って、希土類元素をドープした希土類ドープフ
ァイバに信号光を励起光とともに伝搬させて上記信号光
の増幅を行うようにした光ファイバ増幅器というのは、
光の伝搬媒体として光ファイバを用いている光増幅器だ
けでなく、光の伝搬媒体として光導波路等の導波構造を
用いている光増幅器を含む。
Here, the rare earth-doped fiber doped with a rare earth element means a broad concept including a waveguide structure such as a waveguide doped with a rare earth element, as described above. An optical fiber amplifier that amplifies the signal light by propagating the signal light together with the pumping light to the rare-earth doped fiber,
It includes not only an optical amplifier using an optical fiber as a light propagation medium, but also an optical amplifier using a waveguide structure such as an optical waveguide as a light propagation medium.

【0025】図4に示したように、信号光及び励起光が
希土類ドープファイバを同方向に伝搬するようにされて
いる場合には、励起光をキャリアとした光中継器の監視
信号の伝送を行うことができる。
As shown in FIG. 4, when the signal light and the pump light are made to propagate in the same direction through the rare-earth doped fiber, the transmission of the monitoring signal of the optical repeater using the pump light as the carrier is performed. It can be carried out.

【0026】一方、図5に示すように、信号光及び励起
光が希土類ドープファイバを互いに逆方向に伝搬するよ
うにされている場合には、信号光による情報伝送と励起
光をキャリアとした情報伝送とにより双方向伝送が可能
になる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the signal light and the pump light are made to propagate in the opposite directions through the rare-earth-doped fiber, information transmission by the signal light and information using the pump light as a carrier are performed. Transmission enables bidirectional transmission.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図6は本発明を適用した光中継装置の説明
図である。同図には、上りの光伝送路12と下りの光伝
送路14とからなる往復光伝送路の途中に単一又は複数
(図では3つ)の光中継装置16を備えたシステムが図
示されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical repeater to which the present invention is applied. FIG. 1 shows a system including a single or a plurality (three in the figure) of optical repeaters 16 in the middle of a reciprocating optical transmission line including an upstream optical transmission line 12 and a downstream optical transmission line 14. ing.

【0029】光中継装置16は、上りの光伝送路12に
接続された上り中継器18と下りの光伝送路14に接続
された下り中継器20を備え、これら上り中継器18と
下り中継器20は一般的な中継機能の他に光中継装置の
監視制御機能を司る監視情報のやりとりを行う。
The optical repeater 16 includes an upstream repeater 18 connected to the upstream optical transmission line 12 and a downstream repeater 20 connected to the downstream optical transmission line 14. The upstream repeater 18 and the downstream repeater Reference numeral 20 exchanges monitoring information that controls the monitoring control function of the optical repeater in addition to the general relay function.

【0030】上り及び下り中継器18,20間における
監視情報のやりとりは電気信号によりなされるが、光伝
送路12,14における監視情報の伝送は、光中継装置
16に含まれる希土類ドープファイバの励起光によりな
される。
The transmission of the monitoring information between the upstream and downstream repeaters 18 and 20 is performed by electric signals. The transmission of the monitoring information in the optical transmission lines 12 and 14 is performed by exciting the rare earth doped fiber included in the optical repeater 16. It is done by light.

【0031】図7に上り中継器18のブロック図を示
す。下り中継器20は上り中継器18と同一のブロック
構成である。図7において、上りの光伝送路12を伝搬
している信号光の波長は例えば1.536μm或いは
1.552μmであり、励起光の波長は例えば1.49
μmである。
FIG. 7 is a block diagram of the uplink repeater 18. As shown in FIG. Downlink repeater 20 has the same block configuration as uplink repeater 18. In FIG. 7, the wavelength of the signal light propagating in the upstream optical transmission line 12 is, for example, 1.536 μm or 1.552 μm, and the wavelength of the pump light is, for example, 1.49.
μm.

【0032】光増幅に寄与しなかった励起光は上り中継
器に到達することになる。信号光及び励起光は光カプラ
21で例えば1:100に分配され、少ない方の分配光
が入力信号レベル検出器22に入力して信号光のレベル
が検出される。多い方の分配光は光ファイバ増幅器24
に入力する。
The pump light that has not contributed to the optical amplification reaches the upstream repeater. The signal light and the pump light are distributed, for example, at a ratio of 1: 100 by the optical coupler 21, and the smaller one of the distributed lights is input to the input signal level detector 22 to detect the level of the signal light. The more distributed light is the optical fiber amplifier 24
To enter.

【0033】光ファイバ増幅器24は合分波器26とエ
ルビウムをコアにドープした希土類ドープファイバ28
とを備えて構成される。合分波器26は、光カプラ21
からの信号光と励起光を合分波して、信号光を希土類ド
ープファイバ28に導き励起光を受信器32に導くとと
もに、励起光源30からの励起光を希土類ドープファイ
バ28に導く。合分波器26は合波器及び分波器から構
成されていても良い。
The optical fiber amplifier 24 comprises a multiplexer / demultiplexer 26 and a rare earth doped fiber 28 doped with erbium in the core.
And is provided. The multiplexer / demultiplexer 26 is provided in the optical coupler 21.
The signal light and the pump light are combined and demultiplexed, and the signal light is guided to the rare-earth-doped fiber 28, the pump light is guided to the receiver 32, and the pump light from the pump light source 30 is guided to the rare-earth-doped fiber 28. The multiplexer / demultiplexer 26 may be composed of a multiplexer and a demultiplexer.

【0034】光ファイバ増幅器24により増幅された信
号光と増幅により消費されなかった励起光は、光アイソ
レータ34を介して光カプラ36に入力する。光アイソ
レータ34を備えているのは、希土類ドープファイバ2
8を含む光経路に共振器構造が形成されて希土類ドープ
ファイバ28の利得に基づく発振が生じることを防止す
るためである。
The signal light amplified by the optical fiber amplifier 24 and the pump light not consumed by the amplification are input to the optical coupler 36 via the optical isolator 34. The optical isolator 34 is provided with the rare earth doped fiber 2.
This is to prevent the occurrence of oscillation based on the gain of the rare-earth-doped fiber 28 due to the formation of the resonator structure in the optical path including 8.

【0035】光カプラ36は入力した信号光及び励起光
を例えば1:100に分配し、多い方の分配光は再び上
りの光伝送路12に導き入れられ、少ない方の分配光は
出力信号レベル検出器38に入力する。出力信号レベル
検出器38は、内蔵する光フィルタにより励起光を取り
除き、増幅された信号光のレベルを検出する。
The optical coupler 36 distributes the input signal light and pump light, for example, at a ratio of 1: 100, the larger distributed light is guided again into the upstream optical transmission line 12, and the smaller distributed light is the output signal level. Input to the detector 38. The output signal level detector 38 removes the excitation light by a built-in optical filter and detects the level of the amplified signal light.

【0036】励起光源30はこの実施形態では半導体レ
ーザからなり、そこから出力する励起光のパワー又はそ
の平均値は、出力信号レベル検出器38からの信号に基
づいた自動出力レベル制御回路(APC: Autom
atic Power Control)40の動作に
よって、上記出力信号レベルが一定となるように制御さ
れる。この制御により、この上り中継器に入力した信号
光のレベルに関わらず常に一定レベルの信号光をこの上
り中継器が出力することができるようになる。
In this embodiment, the pumping light source 30 comprises a semiconductor laser. The power of the pumping light output from the pumping light source or the average value thereof is determined by an automatic output level control circuit (APC: Autom
Atic Power Control) 40 controls the output signal level to be constant. With this control, the uplink repeater can always output a signal light of a constant level regardless of the level of the signal light input to the uplink repeater.

【0037】入力信号レベル検出器22からの入力信号
レベル、出力信号レベル検出器38からの出力信号レベ
ル並びに励起光源30における励起電流(半導体レーザ
のバイアス電流)及び励起光出力は、上りの監視情報と
して下り中継器20に送られ、そこでの励起光を変調す
ることにより下りの光伝送路14に送出される(図6も
参照)。
The input signal level from the input signal level detector 22, the output signal level from the output signal level detector 38, the excitation current (semiconductor laser bias current) in the excitation light source 30, and the excitation light output are monitored as upstream monitoring information. And transmitted to the downstream optical transmission line 14 by modulating the pump light there (see also FIG. 6).

【0038】一方、下りの監視情報は、信号処理回路4
4を介して上り中継器18に取り込まれ、励起光源30
からの励起光を下りの監視情報に基づいて変調すること
によって、下りの監視情報は上りの光伝送路12を介し
て伝送される。
On the other hand, the downstream monitoring information is transmitted to the signal processing circuit 4.
4 and is taken into the up-link repeater 18 and the pump light source 30
Is modulated based on the downstream monitoring information, so that the downstream monitoring information is transmitted via the upstream optical transmission line 12.

【0039】以下、この動作を説明する。この上り中継
器18に対する監視情報の送出命令を受信器32が受け
ると、これを解読してコントローラ46に通知する。こ
の解読は、受信器32が受けたアドレス情報が予め記憶
されているアドレス情報と一致するか否かを一致検出回
路42により検出することにより行うことができる。
Hereinafter, this operation will be described. When the receiver 32 receives the monitoring information transmission command for the uplink repeater 18, the receiver 32 decodes the command and notifies the controller 46. This decoding can be performed by detecting whether or not the address information received by the receiver 32 matches the address information stored in advance by the match detection circuit 42.

【0040】コントローラ46は、監視情報の送出命令
を受けて、信号処理回路44からの下りの監視情報に基
づいて変調回路48を制御し、これにより励起光源30
からの励起光が例えば強度変調される。
The controller 46 receives the monitoring information transmission command and controls the modulation circuit 48 based on the downstream monitoring information from the signal processing circuit 44.
Is intensity-modulated, for example.

【0041】このときの変調速度は希土類ドープファイ
バ28の蛍光寿命の逆数よりも充分大きくしておけば、
励起光源30からの励起光を変調したとしても、増幅さ
れて上り中継器18から送出される信号光にこの変調成
分は殆ど現れない。よって、信号光の直接光増幅による
情報伝送の他に、励起光をキャリア(搬送波)とした監
視情報についての情報伝送が可能である。
If the modulation speed at this time is sufficiently larger than the reciprocal of the fluorescence lifetime of the rare-earth doped fiber 28,
Even if the pumping light from the pumping light source 30 is modulated, this modulated component hardly appears in the signal light that is amplified and transmitted from the upstream repeater 18. Therefore, in addition to information transmission by direct optical amplification of signal light, information transmission of monitoring information using pump light as a carrier (carrier) is possible.

【0042】尚、一致検出回路42におけるアドレス情
報の一致がなく、下りの監視情報を上りの光伝送路12
に送出する必要がない場合には、受信器32が受信した
励起光による伝送情報をコントローラ46により再生増
幅して励起光源30を変調するようにしておく。
It should be noted that there is no coincidence of the address information in the coincidence detection circuit 42 and the downstream monitoring information is transmitted to the upstream optical transmission line 12.
If it is not necessary to transmit the information to the transmitter 32, the transmission information based on the excitation light received by the receiver 32 is reproduced and amplified by the controller 46 to modulate the excitation light source 30.

【0043】図8は本発明を適用して構成される双方向
伝送システムのブロック図である。このシステムは、第
1端局50と第2端局52との間を1本の光ファイバ5
4で接続して双方向伝送を可能にしたものである。
FIG. 8 is a block diagram of a bidirectional transmission system configured by applying the present invention. In this system, one optical fiber 5 is connected between the first terminal 50 and the second terminal 52.
4 to enable bidirectional transmission.

【0044】第1端局50は、1.55μm帯の信号光
を送信する送信部56と、1.49μm帯の変調された
励起光を受信する受信部60と、分波器58とを備えて
構成されている。
The first terminal station 50 includes a transmitting section 56 for transmitting a signal light in the 1.55 μm band, a receiving section 60 for receiving the modulated pump light in the 1.49 μm band, and a duplexer 58. It is configured.

【0045】第2端局52は、プリアンプ62と、1.
55μm帯の信号光を受信する受信部64と、1.49
μm帯の励起光を変調して送出する送信部66とを備え
て構成されている。
The second terminal station 52 includes a preamplifier 62 and
A receiver 64 for receiving the signal light in the 55 μm band;
and a transmission unit 66 for modulating and transmitting the μm-band excitation light.

【0046】送信部66は励起光源68と励起光源68
の半導体レーザを強度変調する変調回路70とを備えて
いる。プリアンプ62は、光ファイバ54に接続された
希土類ドープファイバ72と、変調された励起光を希土
類ファイバ72に送り込むとともに希土類ドープファイ
バ72により増幅された信号光を受信部64に送り込む
合分波器74とを備えている。
The transmitting section 66 includes an excitation light source 68 and an excitation light source 68.
And a modulation circuit 70 for intensity-modulating the semiconductor laser. The preamplifier 62 includes a rare earth-doped fiber 72 connected to the optical fiber 54 and a multiplexer / demultiplexer 74 that sends the modulated pump light to the rare earth fiber 72 and sends the signal light amplified by the rare earth doped fiber 72 to the receiving unit 64. And

【0047】第1端局50の送信部56からの信号光
は、分波器58を介して光ファイバ54に送出され、第
2端局52のプリアンプ62により増幅されて受信部6
4により受信される。この場合、プリアンプ62(光フ
ァイバ増幅器)の作用によって信号光が増幅されるの
で、受信感度が増大する。
The signal light from the transmitting section 56 of the first terminal station 50 is sent to the optical fiber 54 via the demultiplexer 58, amplified by the preamplifier 62 of the second terminal station 52, and received by the receiving section 6.
4. In this case, the signal light is amplified by the operation of the preamplifier 62 (optical fiber amplifier), so that the receiving sensitivity increases.

【0048】一方、第2端局52の送信部66から送出
された変調された励起光は、その変調の影響を与えずに
第1端局50からの信号光の増幅に寄与した後、光ファ
イバ54を介して第1端局50に伝送され、分波器58
を介して受信部60に送り込まれ、伝送情報が再生され
る。
On the other hand, the modulated pump light transmitted from the transmitter 66 of the second terminal station 52 contributes to the amplification of the signal light from the first terminal station 50 without affecting the modulation, and The signal is transmitted to the first terminal station 50 via the fiber 54,
Is transmitted to the receiving unit 60 via the. And the transmission information is reproduced.

【0049】このように、信号光及び励起光が希土類ド
ープファイバ72を互いに逆方向に伝搬するようにして
いるので、信号光による情報伝送と励起光をキャリアと
した情報伝送とにより双方向伝送が達成される。
As described above, since the signal light and the pumping light propagate through the rare-earth-doped fiber 72 in opposite directions, bidirectional transmission can be achieved by transmitting information using the signal light and transmitting information using the pumping light as a carrier. Achieved.

【0050】第2端局52の送信部66における励起光
源68の変調は、図6及び図7により説明した実施例と
同様に、希土類ドープファイバの励起状態の蛍光寿命よ
りも短い周期を有する程度の高周波の変調信号によりな
されている。
The modulation of the pumping light source 68 in the transmitting section 66 of the second terminal station 52 has a period shorter than the fluorescence life of the excited state of the rare-earth doped fiber, as in the embodiment described with reference to FIGS. Is performed by the high-frequency modulation signal.

【0051】希土類ドープファイバが希土類元素として
エルビウムをドープした希土類ドープファイバである場
合には、励起状態の蛍光寿命は例えば約14msであ
り、実用上充分な伝送容量を得ることができる。
When the rare earth-doped fiber is a rare earth-doped fiber doped with erbium as a rare earth element, the fluorescence lifetime in the excited state is, for example, about 14 ms, and a practically sufficient transmission capacity can be obtained.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の実施例で
は、励起状態の蛍光寿命よりも短い周期を有する程度の
高周波の変調信号により励起光を変調するようにしてお
り、信号光による情報伝達の他に、信号光とは波長の異
なる励起光をキャリアとした情報伝送を同一の光伝送路
で実現している。
As described above, in the embodiment of the present invention, the excitation light is modulated by a high-frequency modulation signal having a period shorter than the fluorescence lifetime of the excitation state, and the information by the signal light is modulated. In addition to transmission, information transmission using pump light having a different wavelength from signal light as a carrier is realized by the same optical transmission line.

【0053】即ち、同一の伝送路を用いて、第一の情報
を信号光で伝送し、第二の情報を信号光とは異なる波長
の搬送波で伝送しており、第二の情報として、監視情報
を使用すれば、光ファイバ増幅器の監視情報を伝送する
ことができる。
That is, using the same transmission line, the first information is transmitted by a signal light, and the second information is transmitted by a carrier having a wavelength different from that of the signal light. If the information is used, the monitoring information of the optical fiber amplifier can be transmitted.

【0054】また、応用例として、信号光及び励起光が
希土類ドープファイバを同方向に伝搬するようにされて
いる場合には、励起光をキャリアとして光中継器の監視
信号を容易に伝送することができるようになり、また、
信号光及び励起光が希土類ドープファイバを互いに逆方
向に伝搬するようにされている場合には、信号光による
情報伝送と励起光による情報伝送とにより双方向伝送が
可能になる。
As an application example, when the signal light and the pumping light are made to propagate in the same direction through the rare-earth doped fiber, the monitoring signal of the optical repeater can be easily transmitted using the pumping light as a carrier. Can be done,
When the signal light and the pumping light propagate through the rare-earth-doped fiber in directions opposite to each other, bidirectional transmission becomes possible by transmitting information using the signal light and transmitting information using the pumping light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】希土類ドープファイバによる光増幅の原理を示
す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of optical amplification by a rare earth doped fiber.

【図2】蛍光の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of fluorescence.

【図3】蛍光寿命の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a fluorescence lifetime.

【図4】信号光と励起光が同方向の場合の本発明の原理
説明図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the present invention when the signal light and the pump light are in the same direction.

【図5】信号光と励起光が逆方向の場合の本発明の原理
説明図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of the present invention when the signal light and the pump light are in opposite directions.

【図6】本発明の実施例における光中継装置の説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical repeater according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例における上り中継器のブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram of an uplink repeater according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例における双方向伝送システムの
ブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a bidirectional transmission system according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,28,72 希土類ドープファイバ 4 信号光 6 励起光 8 変調信号 16 光中継装置 18 上り中継器 20 下り中継器 2,28,72 rare earth doped fiber 4 signal light 6 pumping light 8 modulation signal 16 optical repeater 18 uplink repeater 20 downlink repeater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04J 14/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04J 14/02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一の送信信号で変調された第一の波長
の光信号と、 第二の送信信号で変調された第一の波長とは異なる第二
の波長の光信号とが入力される光伝送装置において、 入力端及び出力端を有し、希土類元素が添加された光フ
ァイバと、 励起光を出力し、この励起光を前記光ファイバの入力端
または出力端に入力する励起光源と、 前記第二の波長の光信号を受信する受信手段と、 前記光ファイバの入力端に光学的に結合され、入力され
た前記第一の波長の光信号と前記第二の波長の光信号と
を分離して、前記第一の波長の光信号を前記光ファイバ
の入力端に出力し、前記第二の波長の光信号を前記受信
手段に出力する手段とを備え、 前記第二の波長の光信号は、励起光により励起された希
土類元素の蛍光帯域外の波長を有し、 前記第一の波長の光信号は、該蛍光帯域内の波長を有
し、前記光ファイバの出力端より増幅されて出力される
ことを特徴とする光伝送装置。
An optical signal of a first wavelength modulated by a first transmission signal and an optical signal of a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal are input. An optical transmission device having an input end and an output end, an optical fiber doped with a rare earth element, an excitation light source for outputting excitation light, and inputting the excitation light to an input end or an output end of the optical fiber. Receiving means for receiving the optical signal of the second wavelength, optically coupled to the input end of the optical fiber, the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength that are input Means for outputting the optical signal of the first wavelength to the input end of the optical fiber, and outputting the optical signal of the second wavelength to the receiving means, The optical signal has a wavelength outside the fluorescence band of the rare earth element excited by the excitation light, Optical signal having the first wavelength has a wavelength in the fluorescence band, an optical transmission device, characterized in that is amplified and output from the output end of the optical fiber.
【請求項2】 第一の送信信号で変調された第一の波長
の光信号と、 第二の送信信号で変調された第一の波長とは異なる第二
の波長の光信号とを光伝送路に入力する装置と、 該光伝送路から該第一の波長の光信号と該第二の波長の
光信号とを受信する光伝送装置とを備え、 前記光伝送装置は、 該第二の波長の光を受信する受信手段と、 入力端と出力端とを有し、希土類元素が添加された光フ
ァイバと、 前記光ファイバの入力端に光学的に結合され、該伝送路
の他端より入力された該第一の波長の光信号と該第二の
波長の光信号とを分離して、該第一の波長の光信号を前
記光ファイバの入力端に出力し、該第二の波長の光信号
を該受信手段に出力する手段とを有し、 前記第二の波長の光信号は、励起光により励起された希
土類元素の蛍光帯域外の波長を有し、 前記第一の波長の光信号は、該蛍光帯域内の波長を有
し、前記光ファイバの出力端より増幅されて出力される
ことを特徴とする光通信システム。
2. Optical transmission of an optical signal of a first wavelength modulated by a first transmission signal and an optical signal of a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal. An optical transmission device for receiving the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength from the optical transmission line, wherein the optical transmission device comprises: Receiving means for receiving light having a wavelength, an input end and an output end, an optical fiber doped with a rare earth element, and optically coupled to the input end of the optical fiber, from the other end of the transmission line The input optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength are separated, and the optical signal of the first wavelength is output to an input end of the optical fiber. Means for outputting an optical signal of the second wavelength to the receiving means, wherein the optical signal of the second wavelength is a fluorescent band of a rare earth element excited by excitation light. Has a wavelength outside the optical signal of the first wavelength, an optical communication system characterized by having a wavelength in the fluorescence band, is amplified and outputted from the output end of the optical fiber.
【請求項3】 光伝送路により伝送される第一の送信信
号で変調された第一の波長の光信号と、 第二の送信信号で変調された第一の波長とは異なる第二
の波長の光信号とを受信し、 入力端と出力端とを有する希土類元素が添加された光フ
ァイバの入力端または出力端に、励起光源より出力され
た励起光を入力し、 第一の波長の光信号を該光ファイバの入力端に入力し、 励起光により励起された希土類元素の蛍光帯域内の波長
を有する前記第一の波長の光信号を、前記光ファイバの
出力端より増幅して出力し、 該蛍光帯域外の波長を有する前記第二の波長の光信号
を、前記第一の波長の光信号と分離して、受信器に入力
することを特徴とする光信号の伝送方法。
3. An optical signal of a first wavelength modulated by a first transmission signal transmitted by an optical transmission line, and a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal. Receiving an optical signal of the first wavelength, inputting the pump light output from the pump light source to the input end or the output end of the optical fiber doped with the rare earth element having the input end and the output end, A signal is input to the input end of the optical fiber, and an optical signal of the first wavelength having a wavelength within the fluorescent band of the rare earth element excited by the excitation light is amplified and output from the output end of the optical fiber. An optical signal transmission method comprising: separating an optical signal of the second wavelength having a wavelength outside the fluorescence band from an optical signal of the first wavelength and inputting the separated optical signal to a receiver.
【請求項4】 第一の送信信号で変調された第一の波長
の光信号と、 第二の送信信号で変調された第一の波長とは異なる第二
の波長の光信号とを光伝送路に入力し、 該光伝送路から、該第一の波長の光信号と該第二の波長
の光信号とを受信し、 第一の波長の光信号を入力端と出力端とを有する希土類
元素が添加された光ファイバの入力端に入力し、 該光ファイバの入力端または出力端に、励起光源より出
力された励起光を入力し、 励起光により励起された希土類元素の蛍光帯域内の波長
を有する前記第一の波長の光信号を、前記光ファイバの
出力端より増幅して出力し、 該蛍光帯域外の波長を有する前記第二の波長の光信号
を、前記第一の波長の光信号と分離して、受信器に入力
することを特徴とする光信号の伝送方法。
4. An optical transmission of an optical signal of a first wavelength modulated by a first transmission signal and an optical signal of a second wavelength different from the first wavelength modulated by a second transmission signal. Receiving the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength from the optical transmission line, and inputting the optical signal of the first wavelength to the rare earth element having an input terminal and an output terminal. Input to the input end of the optical fiber to which the element is added, input the excitation light output from the excitation light source to the input end or the output end of the optical fiber, and apply the light within the fluorescent band of the rare earth element excited by the excitation light. The optical signal of the first wavelength having a wavelength is amplified from the output end of the optical fiber and output, and the optical signal of the second wavelength having a wavelength outside the fluorescence band is converted to the optical signal of the first wavelength. A method for transmitting an optical signal, wherein the signal is input to a receiver after being separated from the optical signal.
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