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JP2003273431A - バンドクロストークを最小化する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器 - Google Patents

バンドクロストークを最小化する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器

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Publication number
JP2003273431A
JP2003273431A JP2003039578A JP2003039578A JP2003273431A JP 2003273431 A JP2003273431 A JP 2003273431A JP 2003039578 A JP2003039578 A JP 2003039578A JP 2003039578 A JP2003039578 A JP 2003039578A JP 2003273431 A JP2003273431 A JP 2003273431A
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JP
Japan
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band
erbium
optical fiber
doped optical
doped
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003039578A
Other languages
English (en)
Inventor
Seong-Teak Hwang
星澤 黄
Kwan-Woong Song
寛雄 宋
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.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co 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 Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ）を提供する。 【解決手段】ＥＤＦＡは、第１波長選択結合器を通じて
第１ポンピング光を受信し入力光信号を増幅する第１エ
ルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）と、第２波長選択結
合器を通じて第２ポンピング光を受信し入力Ｌバンド光
信号を増幅する第２ＥＤＦと、第１ＥＤＦと第２ＥＤＦ
間に配置されるＣ／Ｌスプリッタと、第２ＥＤＦから出
力されたＬバンド光信号を第２ＥＤＦに反射する反射器
と、第１ＥＤＦとＣ／Ｌスプリッタ間に配置されて、受
信する反射Ｌバンド出力信号を他の方向へ順方向に進行
させ、第２ＥＤＦが発生したＡＳＥの逆方向流れを防止
するサーキュレータと、Ｃ／Ｌスプリッタから出力され
たＣバンド光信号とサーキュレータにより順方向に進行
するようにされた反射Ｌバンド光信号を結合するＣ／Ｌ
結合器と、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ増幅器に
関するもので、特に、バンドクロストーク(bandcrossta
lk)を最小化するエルビウム添加光ファイバ増幅器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、幾何級数的に増加するデータ量に
より波長分割多重化(ＷＤＭ)通信システムの伝送帯域幅
の拡張が要求され、Ｃバンド(C-band：conventional ba
nd)とＬバンド(L-band :long-band)を同時に利用する広
帯域伝送システムに関する研究が活発に進められてい
る。Ｃバンド伝送は１５３０〜１５６０ｎｍ波長帯域で
生じ、Ｌバンド伝送は１５７０〜１６１０ｎｍ波長帯域
で生じる。しかし、これらの波長帯域伝送はエルビウム
添加光ファイバの特性や設計実装(design implementati
on)によって変わることがありうる。
【０００３】光伝送システムで光信号を増幅する光ファ
イバ増幅器のうち、希土類(rare-earth)元素のエルビウ
ムを添加したエルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦ
Ａ:Erbium Doped Fiber Amplifier)が広く利用されてい
る。しかし、その帯域幅はＣバンドとＬバンド幅がそれ
ぞれ３０ｎｍ程度に限定されている。また、ラマン(Ｒ
ＡＭＡＮ)増幅器やテルライト基材(Tellurite-based)エ
ルビウム添加光ファイバ増幅器は、ＣバンドとＬバンド
を同時に増幅することができる広い増幅帯域幅を有して
いるが、ラマン増幅器の場合、高いポンピングパワーを
必要とし、テルライト基材エルビウム添加光ファイバ増
幅器の場合、いまだ検証されてない新技術である。この
ため、既存のシリカ基材(Silica-based)エルビウム添加
光ファイバ増幅器を利用してＣバンドとＬバンドを同時
に増幅することができる広帯域エルビウム添加光ファイ
バ増幅器が開発されているが、ほとんどの場合、独立的
なＣバンドとＬバンドのエルビウム添加光ファイバ増幅
器を並列形態に結合した構造で使用されている。このよ
うな従来のエルビウム添加光ファイバ増幅器を図１に示
す。
【０００４】図１に示したように、従来のエルビウム添
加光ファイバ増幅器１０は、二つの第１エルビウム添加
光ファイバ１１８、第２エルビウム添加光ファイバ１２
４を並列に連結し、進行するＣバンド及びＬバンドの光
信号をそれぞれ増幅する構成である。それぞれの第１エ
ルビウム添加光ファイバ１１８、第２エルビウム添加光
ファイバ１２４はＣバンドとＬバンドの光信号をそれぞ
れ増幅する。Ｃ／Ｌスプリッタ(splitter)１１２はエル
ビウム添加光ファイバ増幅器１０の一端に備えられて入
力された光信号を分割し、Ｃ／Ｌ結合器(combiner)１３
０は他端に備えられて分割された光信号を結合する。ま
た、入力端の後方と出力端の前方には第１アイソレータ
１１０、第２アイソレータ１３２が備えられており、逆
方向に進行する光信号を遮断する構造である。
【０００５】Ｃ／Ｌスプリッタ１１２を経て分割された
Ｃバンドの光信号は、波長選択結合器１１４に連結され
た９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード１１６から
提供されるポンピング光により第１エルビウム添加光フ
ァイバ１１８で増幅される過程を経る。ポンピング光は
基底状態にあるエルビウムイオンを励起し、この励起さ
れたエルビウムイオンの誘導放出が第１エルビウム添加
光ファイバ１１８を通過するＣバンドの光信号を増幅す
る。増幅された光信号はＣ／Ｌ結合器１３０で結合され
る。
【０００６】また、Ｃ／Ｌスプリッタ１１２を経て分割
されたＬバンドの光信号は、波長選択結合器１２０、１
２６にそれぞれ連結された順方向９８０ｎｍポンピング
レーザーダイオード１２２と逆方向１４８０ｎｍポンピ
ングレーザーダイオード１２８から提供されるポンピン
グ光により第２エルビウム添加光ファイバ１２４で増幅
される過程を経る。ポンピング光は基底状態にあるエル
ビウムイオンを励起し、この励起されたエルビウムイオ
ンの誘導放出が第２エルビウム添加光ファイバ１２４を
通過するＬバンドの光信号を増幅する。増幅されたＬバ
ンドの光信号はＣ／Ｌ結合器１３０でＣバンドの光信号
と結合され、この結合された光信号が出力端に伝搬され
る。
【０００７】しかし、従来のエルビウム添加光ファイバ
増幅器は、Ｃバンド用及びＬバンド用エルビウム添加光
ファイバ増幅器をそれぞれ製作し、並列に連結する構成
であるので、多くの光素子を必要とする問題が発生す
る。このため従来の増幅器は製作コストが高い。さら
に、０.７ｄＢ程度の大きな挿入損失を有するＣ／Ｌス
プリッタ１１２が、利得媒質である第１エルビウム添加
光ファイバ１１８及び第２エルビウム添加光ファイバ１
２４の前方に位置することで、光ファイバ増幅器の雑音
指数を悪化させる問題が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はＣバンドとＬバンド間のクロストークを最小化して、
使用可能な波長範囲を拡張することができる広帯域エル
ビウム添加光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、(ａ)第
１波長選択結合器を通じて第１ポンピング光を受信し入
力された光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイ
バと、(ｂ) 第２波長選択結合器を通じて第２ポンピン
グ光を受信し入力されたＬバンド光信号を増幅する第２
エルビウム添加光ファイバと、(ｃ) 第１エルビウム添
加光ファイバと第２エルビウム添加光ファイバ間に配置
されて進行する光信号をＣバンドとＬバンドに分割する
Ｃ／Ｌスプリッタと、(ｄ) 第２エルビウム添加光ファ
イバから出力されたＬバンド光信号を第２エルビウム添
加光ファイバに反射する反射器と、(ｅ) 第１エルビウ
ム添加光ファイバとＣ／Ｌスプリッタ間に配置されて、
受信する反射されたＬバンド出力信号を他の方向へ順方
向に進行させ、第２エルビウム添加光ファイバが発生し
たＡＳＥの逆方向流れを防止するサーキュレータと、
(ｆ) Ｃ／Ｌスプリッタから出力されたＣバンド光信号
とサーキュレータにより順方向に進行するようにされた
反射したＬバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合器と、か
らなることを特徴とする。
【００１０】このエルビウム添加光ファイバ増幅器にお
ける第１ポンピング光の光源は順方向９８０ｎｍポンピ
ングレーザーダイオードで構成されるとよく、第２ポン
ピング光の光源は逆方向１４８０ｎｍポンピングレーザ
ーダイオードで構成されると好ましい。また、第１波長
選択結合器は９８０ｎｍ波長選択結合器で構成され、第
２波長選択結合器は１４８０ｎｍ波長選択結合器で構成
されるとなおよい。
【００１１】サーキュレータは３個のポートを備え、第
１ポートは第１エルビウム添加光ファイバを通過しなが
ら増幅されたＣバンド及びＬバンド光信号が入力される
入力端であり、第２ポートはＣバンド及びＬバンド光信
号が出力される出力端であり、第３ポートは反射された
Ｌバンド光信号をＣ／Ｌ結合器に伝送する出力端である
と好ましい。
【００１２】Ｃ／Ｌスプリッタは３個のポートを備え、
第１ポートはＣバンド及びＬバンド光信号が入力される
入力端であり、第２ポートは分割されたＬバンド光信号
を第２エルビウム添加光ファイバに印加する出力端であ
り、第３ポートは分割されたＣバンド光信号をＣ／Ｌ結
合器に伝送する出力端であるとよい。
【００１３】Ｃバンドの範囲は１５３０〜１５６０ｎｍ
帯域であるとよく、Ｌバンドの範囲は１５７０〜１６１
０ｎｍ帯域であるとなおよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい一実施形
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、
関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略
する。
【００１５】図２に示したように、本発明の一実施形態
による広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２０は、
二つの第１、第２増幅部で構成される。第１増幅部は９
８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２２４によりポ
ンピングされる第１エルビウム添加光ファイバ２２６と
して定義され、第２増幅部は１４８０ｎｍポンピングレ
ーザーダイオード２３６によりポンピングされる第２エ
ルビウム添加光ファイバ２３２として定義される。本発
明の一実施形態によれば、広帯域エルビウム添加光ファ
イバ増幅器２０は、Ｌバンド光信号がＣ／Ｌスプリッタ
２３０を二回通過するようにし、そして、ＣバンドとＬ
バンド間のクロストークを最小化するようにＣ／Ｌ結合
器２４０で結合するように構成する。
【００１６】具体的に説明すると、広帯域エルビウム添
加光ファイバ増幅器２０は、９８０ｎｍ波長選択結合器
２２２を通じて９８０ｎｍポンプレーザーダイオード２
２４からポンピング光を受信しＣバンド及びＬバンド光
信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ２２６
と、第１エルビウム添加光ファイバ２２６の後方に位置
して反射されたＬバンド光信号を他の方向に誘導し、逆
方向増幅自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spountaneous
Emission)が第１エルビウム添加光ファイバ２２６に逆
流して増幅効率を低下させることを防止するサーキュレ
ータ２２８と、第１エルビウム添加光ファイバ２２６に
より増幅された光信号をＣバンドとＬバンドに分割する
Ｃ／Ｌスプリッタ２３０と、１４８０ｎｍ波長選択結合
器２３４を通じて連結された１４８０ｎｍポンピングレ
ーザーダイオード２３６によりポンピングされる第２エ
ルビウム添加光ファイバ２３２と、第２エルビウム添加
光ファイバ２３２により増幅されたＬバンド光信号とＡ
ＳＥを、第２エルビウム添加光ファイバ２３２に向けて
逆方向に再伝送する反射器２３８と、Ｃ／Ｌスプリッタ
２３０により伝送されたＣバンド光信号とサーキュレー
タ２２８により伝送されたＬバンド光信号を結合して広
帯域の光信号を提供するＣ／Ｌ結合器２４０と、からな
る。そして、光ファイバ増幅器は逆方向に進行する光信
号を遮断するアイソレータ２２０をさらに設ける。
【００１７】サーキュレータ２２８は３個のポートを有
し、一つのポートは増幅されたＣバンド及びＬバンド光
信号の入力端であり、他の一つのポートはＣバンド及び
Ｌバンド光信号の出力端であり、残りの一つのポートは
反射器２３８により逆方向に再伝送されたＬバンド光信
号をＣ／Ｌ結合器２４０で結合するために使用される出
力端である。また、Ｃ／Ｌスプリッタ２３０は３個のポ
ートを有し、一つのポートはＣバンドとＬバンドの光信
号が入射される入力端であり、他の一つのポートは分割
されたＬバンド光信号を第２エルビウム添加光ファイバ
２３２に進行させる出力端であり、残りの一つのポート
は分割されたＣバンド光信号をＣ／Ｌ結合器２４０に進
行させるための出力端である。また、Ｃ／Ｌ結合器２４
０は３個のポートを有し、一つのポートはＣ／Ｌスプリ
ッタ２３０で分割されたＣバンド光信号の入力端であ
り、他の一つのポートはサーキュレータ２２８から出射
されたＬバンド光信号の入力端であり、残りの一つのポ
ートは結合されたＣバンドとＬバンドの光信号を出力す
る出力端である。
【００１８】Ｃバンドの範囲は１５３０〜１５６０ｎｍ
であり、Ｌバンドの範囲は１５７０〜１６１０ｎｍであ
る。しかし、これら帯域範囲は実施態様、増幅器の設
計、エルビウム添加光ファイバによって変する。
【００１９】前述の構成による図２に示した広帯域光フ
ァイバ増幅器２０の動作を説明する。
【００２０】本発明の一実施形態による広帯域光ファイ
バ増幅器２０のうち、第１エルビウム添加光ファイバ２
２６はＣバンド及びＬバンド光信号を増幅し、第２エル
ビウム添加光ファイバ２３２はＬバンド光信号のみを増
幅する。第１エルビウム添加光ファイバ２２６は、９８
０ｎｍポンピングレーザーダイオード２２４を順方向で
使用し、第２エルビウム添加光ファイバ２３２は１４８
０ｎｍポンピングレーザーダイオード２３６を逆方向で
使用する。
【００２１】第１エルビウム添加光ファイバ２２６は９
８０ｎｍ波長選択結合器２２２を通じて９８０ｎｍのポ
ンピング光を受信し、順方向に進行するＣバンド及びＬ
バンド光信号を増幅する。
【００２２】第１エルビウム添加光ファイバ２２６を通
過して増幅されたＣバンド及びＬバンド光信号は、サー
キュレータ２２８を経て、Ｃ／Ｌスプリッタ２３０でＣ
バンドとＬバンドに分割される。分割されたＬバンド光
信号は第２エルビウム添加光ファイバ２３２に順方向に
印加され、Ｃバンド光信号はＣ／Ｌ結合器２４０に伝搬
される。次に、第２エルビウム添加光ファイバ２３２を
通過しながら増幅されたＬバンド光信号は、反射器２３
８により反射され第２エルビウム添加光ファイバ２３２
に逆方向に再伝送される。この場合、増幅されたＬバン
ド光信号は反射器２３８で全反射される。
【００２３】図２を参照すると、Ｌバンド光信号は、１
４８０ｎｍ波長選択結合器２３４を通じて１４８０ｎｍ
ポンピングレーザーダイオード２３６から提供されたポ
ンピング光により増幅された後、サーキュレータ２２８
によりＣ／Ｌ結合器２４０に進行してＣバンド光信号と
結合されて出力される。
【００２４】第１エルビウム添加光ファイバ２２６のポ
ンピング光源として使用される９８０ｎｍポンピングレ
ーザーダイオード２２４は、増幅器の雑音指数を抑える
ために用いられ、第２エルビウム添加光ファイバ２３２
の増幅光源に使用される１４８０ｎｍポンピングレーザ
ーダイオード２３６は、増幅器の出力を高めるために用
いられることに注意すべきである。望ましくは、サーキ
ュレータ２２８は、エルビウム添加光ファイバ増幅器２
３２で使用された逆方向ＡＳＥが第１エルビウム添加光
ファイバ２２６に逆流して増幅効率を低下させる現象を
防止する役割を担当するとよい。
【００２５】結果的に、本発明の一実施形態による広帯
域エルビウム添加光ファイバ増幅器２０では、Ｌバンド
光信号がＣ／Ｌスプリッタ２３０を２回通過するように
し、Ｃ／Ｌ結合器２４０で再び結合するように構成して
いるので、ＣバンドとＬバンドの信号間のクロストーク
波長を減少させることができる。
【００２６】図３を参照すれば、本発明の一実施形態に
よる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２０に使用
したＣ／Ｌスプリッタ２３０のクロストークが１５ｄＢ
になる領域で、Ｃ／Ｌスプリッタ２３０をＬバンド光信
号が２回通過する構造は、１５ｄＢのクロストーク波長
範囲が５ｎｍ〜２ｎｍ減少している（実線）。Ｃ／Ｌス
プリッタ２３０のクロストークが３０ｄＢになる領域で
あると、Ｃ／ＬスプリッタをＬバンド光信号が２回通過
する構造は、３０ｄＢのクロストーク波長範囲が１６ｎ
ｍ〜５ｎｍ減少していることを確認できる。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、Ｌバ
ンド信号光がＣ／Ｌスプリッタを２回通過するように
し、Ｃ／Ｌ結合器でＣバンドとＬバンドとの光信号を結
合するように構成しているので、帯域間の干渉を最小化
することができ、波長分割多重化通信システムで使用可
能な波長範囲を広げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による光ファイバ増幅器のブロック
図。
【図２】本発明の望ましい一実施形態によるバンドクロ
ストークを最小化できる広帯域エルビウム添加光ファイ
バ増幅器のブロック図。
【図３】本発明の望ましい一実施形態によるエルビウム
添加光ファイバ増幅器に採用されたＣ／Ｌスプリッタの
特性を示すグラフ。
【符号の説明】
２２０ アイソレータ ２２２ ９８０ｎｍ波長選択結合器 ２２４ ９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード ２２６ 第１エルビウム添加光ファイバ ２２８ サーキュレータ ２３０ Ｃ／Ｌスプリッタ ２３２ 第２エルビウム添加光ファイバ ２３４ １４８０ｎｍ波長選択結合器 ２３６ １４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード ２３８ 反射器 ２４０ Ｃ／Ｌ結合器
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｂ 10/18 Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK05 KK15 PP07 YY17 5K102 AA01 AA57 AD02 KA12 KA15 KA42 PB00 PH13 PH41 PH47 PH48 RB02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エルビウム添加光ファイバ増幅器におい
    て、 (ａ) 第１波長選択結合器を通じて第１ポンピング光を
    受信し入力された光信号を増幅する第１エルビウム添加
    光ファイバと、 (ｂ) 第２波長選択結合器を通じて第２ポンピング光を
    受信し入力されたＬバンド光信号を増幅する第２エルビ
    ウム添加光ファイバと、 (ｃ) 前記第１エルビウム添加光ファイバと前記第２エ
    ルビウム添加光ファイバ間に配置されて進行する光信号
    をＣバンドとＬバンドに分割するＣ／Ｌスプリッタと、 (ｄ) 前記第２エルビウム添加光ファイバから出力され
    たＬバンド光信号を前記第２エルビウム添加光ファイバ
    に反射する反射器と、 (ｅ) 前記第１エルビウム添加光ファイバと前記Ｃ／Ｌ
    スプリッタ間に配置されて、受信する前記反射されたＬ
    バンド出力信号を他の方向へ順方向に進行させ、前記第
    ２エルビウム添加光ファイバが発生したＡＳＥの逆方向
    流れを防止するサーキュレータと、 (ｆ) 前記Ｃ／Ｌスプリッタから出力されたＣバンド光
    信号と前記サーキュレータにより順方向に進行するよう
    にされた反射したＬバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合
    器と、からなることを特徴とする広帯域エルビウム添加
    光ファイバ増幅器。
  2. 【請求項２】 前記第１ポンピング光の光源は順方向９
    ８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される請
    求項１記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
  3. 【請求項３】 前記第２ポンピング光の光源は逆方向１
    ４８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される
    請求項１記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅
    器。
  4. 【請求項４】 前記第１波長選択結合器は９８０ｎｍ波
    長選択結合器で構成され、前記第２波長選択結合器は１
    ４８０ｎｍ波長選択結合器で構成される請求項１記載の
    広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
  5. 【請求項５】 前記サーキュレータは３個のポートを備
    え、第１ポートは前記第１エルビウム添加光ファイバを
    通過しながら増幅されたＣバンド及びＬバンド光信号が
    入力される入力端であり、第２ポートは前記Ｃバンド及
    びＬバンド光信号が出力される出力端であり、第３ポー
    トは前記反射されたＬバンド光信号をＣ／Ｌ結合器に伝
    送する出力端である請求項１記載の広帯域エルビウム添
    加光ファイバ増幅器。
  6. 【請求項６】 前記Ｃ／Ｌスプリッタは３個のポートを
    備え、第１ポートはＣバンド及びＬバンド光信号が入力
    される入力端であり、第２ポートは分割されたＬバンド
    光信号を第２エルビウム添加光ファイバに印加する出力
    端であり、第３ポートは分割されたＣバンド光信号を前
    記Ｃ／Ｌ結合器に伝送する出力端である請求項１記載の
    広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
  7. 【請求項７】 前記Ｃバンドの範囲は１５３０〜１５６
    ０ｎｍ帯域である請求項１記載の広帯域エルビウム添加
    光ファイバ増幅器。
  8. 【請求項８】 前記Ｌバンドの範囲は１５７０〜１６１
    ０ｎｍ帯域である請求項１記載の広帯域エルビウム添加
    光ファイバ増幅器。
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