JP2757912B2 - 光ファイバ通信方式 - Google Patents
光ファイバ通信方式Info
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
を用いた光ファイバ通信方式に関する。
を用いた光ファイバ通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コア内にＥｒイオンを添加した光
ファイバを増幅媒体として用いる光ファイバ増幅器が開
発され、光ファイバ通信システムにおいて光ブースタ増
幅器、光前置増幅器、光中継器など多種多様に応用され
ている。このような光ファイバ増幅器およびその光ファ
イバ通信システムへの適用については、例えば、Ｋ．Ｎ
ａｋａｇａｗａ，ｅｔ ａｌ．，“Ｔｒｕｎｋ ａｎｄ
Ｄｓｉｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ
Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，アイ・イー・イー
・ジャーナル・オブ・ライトウエイブ・テクノロジー誌
（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ）、第ＬＴ−９巻、１９８−２０８ページに述べ
られている。
ファイバを増幅媒体として用いる光ファイバ増幅器が開
発され、光ファイバ通信システムにおいて光ブースタ増
幅器、光前置増幅器、光中継器など多種多様に応用され
ている。このような光ファイバ増幅器およびその光ファ
イバ通信システムへの適用については、例えば、Ｋ．Ｎ
ａｋａｇａｗａ，ｅｔ ａｌ．，“Ｔｒｕｎｋ ａｎｄ
Ｄｓｉｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ
Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，アイ・イー・イー
・ジャーナル・オブ・ライトウエイブ・テクノロジー誌
（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ）、第ＬＴ−９巻、１９８−２０８ページに述べ
られている。
【０００３】また、最近、送信および受信端局から励起
光を送出し、光ファイバ伝送路上に配置した光ファイバ
増幅器を励起することにより長スパン化を計る光ファイ
バ通信方式に関する研究開発が活発に検討されている。
この方式は、励起光源と光ファイバ増幅器が所定長の光
ファイバ伝送路を介して離れて設置されることから、遠
隔励起方式と呼ばれている。
光を送出し、光ファイバ伝送路上に配置した光ファイバ
増幅器を励起することにより長スパン化を計る光ファイ
バ通信方式に関する研究開発が活発に検討されている。
この方式は、励起光源と光ファイバ増幅器が所定長の光
ファイバ伝送路を介して離れて設置されることから、遠
隔励起方式と呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この遠隔励起方式で
は、励起光パワーを大きくできれば、光ファイバ増幅器
を端局装置からより離れた場所に設置でき、スパン長を
より長くすることができる。励起光パワーとしては、例
えば、２個の波長１４８０ｎｍ帯半導体レーザを偏波合
成することにより、数１００ｍＷ以上の値が報告されて
いる。［例えば、Ｓ．Ｓｉｅｎ，ｅｔ ａｌ．，“５１
１ ｋｍ ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ａｎｄ ５３
１ ｋｍ ａｔ ６２２ Ｍｂ／ｓ−Ｕｎｒｅｐｅａｔ
ｅｒｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｒｅ
ｍｏｔｅ ｐｕｍｐｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，Ｆｏ
ｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｎ
ｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏ
ｎ”，１９９５ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
（ＯＦＣ ９５），Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ Ｃａｌｉｆｏ
ｒｎｉａ，ＵＳＡ１９９５，Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ
Ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ−２６．］。
は、励起光パワーを大きくできれば、光ファイバ増幅器
を端局装置からより離れた場所に設置でき、スパン長を
より長くすることができる。励起光パワーとしては、例
えば、２個の波長１４８０ｎｍ帯半導体レーザを偏波合
成することにより、数１００ｍＷ以上の値が報告されて
いる。［例えば、Ｓ．Ｓｉｅｎ，ｅｔ ａｌ．，“５１
１ ｋｍ ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ａｎｄ ５３
１ ｋｍ ａｔ ６２２ Ｍｂ／ｓ−Ｕｎｒｅｐｅａｔ
ｅｒｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｒｅ
ｍｏｔｅ ｐｕｍｐｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，Ｆｏ
ｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｎ
ｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏ
ｎ”，１９９５ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
（ＯＦＣ ９５），Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ Ｃａｌｉｆｏ
ｒｎｉａ，ＵＳＡ１９９５，Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ
Ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ−２６．］。
【０００５】現在の半導体レーザモジュールで出力可能
なレベルは、最大でも１００ｍＷ〜２００ｍＷであり、
上記の様な偏波合成手段あるいは波長合成手段を用いて
も、光ファイバ伝送路に結合できる励起光パワーは数１
００ｍＷ程度が限界であった。このため、遠隔励起用光
ファイバ増幅器の配置場所は励起光源の出力によって実
質的な限界が存在し、これによりスパン長が制限を受け
ていた。
なレベルは、最大でも１００ｍＷ〜２００ｍＷであり、
上記の様な偏波合成手段あるいは波長合成手段を用いて
も、光ファイバ伝送路に結合できる励起光パワーは数１
００ｍＷ程度が限界であった。このため、遠隔励起用光
ファイバ増幅器の配置場所は励起光源の出力によって実
質的な限界が存在し、これによりスパン長が制限を受け
ていた。
【０００６】本発明は、この様な状況を鑑みて、スパン
長を従来に比べてより長くできる光ファイバ通信方式を
提供することを目的とする。
長を従来に比べてより長くできる光ファイバ通信方式を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ伝
送路上の所定の位置に配置された光ファイバ増幅器を用
いる光ファイバ通信方式であって、この光ファイバ伝送
路端から前記光ファイバ増幅器を励起するための第１の
波長の励起光と、この第１の波長の励起光より、前記光
ファイバ伝送路のラマンシフト量だけ短い、第２の波長
の励起光を同時に前記光ファイバ伝送路に結合させるこ
とを特徴とする。
送路上の所定の位置に配置された光ファイバ増幅器を用
いる光ファイバ通信方式であって、この光ファイバ伝送
路端から前記光ファイバ増幅器を励起するための第１の
波長の励起光と、この第１の波長の励起光より、前記光
ファイバ伝送路のラマンシフト量だけ短い、第２の波長
の励起光を同時に前記光ファイバ伝送路に結合させるこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明では、光ファイバ増幅器を励起するため
の第１の波長の励起光と、この励起光より、光ファイバ
伝送路のラマンシフト量だけ短い波長の第２の励起光を
同時に光ファイバ伝送路に入射させている。この様な構
成によれば、光ファイバの誘導ラマン散乱効果により、
光ファイバ伝搬中に第２の波長の励起光から第１の波長
の励起光への光パワー変換が生じる。すなわち、第１の
波長の励起光は、光ファイバ伝搬中に光増幅される。こ
の結果、従来に比較して、遠隔励起用光ファイバ増幅器
を端局装置からより遠方に配置することができ、よりス
パン長を長くできるという利点が生じる。
の第１の波長の励起光と、この励起光より、光ファイバ
伝送路のラマンシフト量だけ短い波長の第２の励起光を
同時に光ファイバ伝送路に入射させている。この様な構
成によれば、光ファイバの誘導ラマン散乱効果により、
光ファイバ伝搬中に第２の波長の励起光から第１の波長
の励起光への光パワー変換が生じる。すなわち、第１の
波長の励起光は、光ファイバ伝搬中に光増幅される。こ
の結果、従来に比較して、遠隔励起用光ファイバ増幅器
を端局装置からより遠方に配置することができ、よりス
パン長を長くできるという利点が生じる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図１を参照して、本発明の
実施の形態に係る光ファイバ通信方式について詳細に説
明する。
実施の形態に係る光ファイバ通信方式について詳細に説
明する。
【００１０】図１は、本発明の光ファイバ通信方式の一
実施形態である。この実施形態において、光送信器１か
らの情報信号光は、光合波器３によって励起光源２１か
らの第１の波長の励起光および励起光源２２からの第２
の波長の励起光と合波された後に、光ファイバ伝送路４
１に送出される。この情報信号光は、光ファイバ増幅器
５１，５２によって増幅されるとともに光ファイバ伝送
路４２，４３を伝送した後に光分波器６を通過し、光受
信器８によって受光される。そして、この光受信器８よ
り、情報信号が取り出される。受信側においては、励起
光源７１からの第１の波長の励起光および励起光源７２
からの第２の波長の励起光は、光分波器６によって情報
信号光とは逆方向に光ファイバ伝送路４３を伝搬する様
に結合されている。
実施形態である。この実施形態において、光送信器１か
らの情報信号光は、光合波器３によって励起光源２１か
らの第１の波長の励起光および励起光源２２からの第２
の波長の励起光と合波された後に、光ファイバ伝送路４
１に送出される。この情報信号光は、光ファイバ増幅器
５１，５２によって増幅されるとともに光ファイバ伝送
路４２，４３を伝送した後に光分波器６を通過し、光受
信器８によって受光される。そして、この光受信器８よ
り、情報信号が取り出される。受信側においては、励起
光源７１からの第１の波長の励起光および励起光源７２
からの第２の波長の励起光は、光分波器６によって情報
信号光とは逆方向に光ファイバ伝送路４３を伝搬する様
に結合されている。
【００１１】本実施形態において、光送信器１は、単一
軸モード半導体レーザを光源として、ＬｉＮｂＯ3 光強
度変調器を用いて外部変調しており、波長１５５５ｎ
ｍ、ビットレート２．４８８Ｇｂ／ｓ、出力パワー＝＋
１７ｄＢｍの信号光を発出している。また、光受信器８
は、Ｅｒ添加光ファイバ前置増幅器とＩｎＧａＡｓ−Ｐ
ＩＮフォトダイオードで構成している。
軸モード半導体レーザを光源として、ＬｉＮｂＯ3 光強
度変調器を用いて外部変調しており、波長１５５５ｎ
ｍ、ビットレート２．４８８Ｇｂ／ｓ、出力パワー＝＋
１７ｄＢｍの信号光を発出している。また、光受信器８
は、Ｅｒ添加光ファイバ前置増幅器とＩｎＧａＡｓ−Ｐ
ＩＮフォトダイオードで構成している。
【００１２】励起光源２１および７１には、波長１４８
０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰファブリぺロ型半導
体レーザモジュール、励起光源２２および７２には、波
長１４００ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰファブリぺ
ロ型半導体レーザモジュールを用いており、出力は全て
約１９０ｍＷである。また、光ファイバ増幅器５１，５
２は、いずれもＥｒ添加光ファイバ、光ファイバ伝送路
４１，４２，４３は、単一モード光ファイバであり、長
さはそれぞれ６０ｋｍ、３４０ｋｍ、１１０ｋｍであ
る。ここで、それぞれ波長１４００ｎｍ、１４８０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍ帯での伝送損失は、０．３ｄＢ／ｋ
ｍ、０．２２ｄＢ／ｋｍ、０．１７ｄＢ／ｋｍである。
さらに、光合波器３および光分波器６は、波長１４００
ｎｍ帯と波長１４８０ｎｍ帯は全反射し、波長１５５５
ｎｍ帯は透過率＝９０％以上の特性を有する誘電体多層
膜フィルタを用いた波長多重カップラを適用しており、
挿入損失は約１ｄＢである。
０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰファブリぺロ型半導
体レーザモジュール、励起光源２２および７２には、波
長１４００ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰファブリぺ
ロ型半導体レーザモジュールを用いており、出力は全て
約１９０ｍＷである。また、光ファイバ増幅器５１，５
２は、いずれもＥｒ添加光ファイバ、光ファイバ伝送路
４１，４２，４３は、単一モード光ファイバであり、長
さはそれぞれ６０ｋｍ、３４０ｋｍ、１１０ｋｍであ
る。ここで、それぞれ波長１４００ｎｍ、１４８０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍ帯での伝送損失は、０．３ｄＢ／ｋ
ｍ、０．２２ｄＢ／ｋｍ、０．１７ｄＢ／ｋｍである。
さらに、光合波器３および光分波器６は、波長１４００
ｎｍ帯と波長１４８０ｎｍ帯は全反射し、波長１５５５
ｎｍ帯は透過率＝９０％以上の特性を有する誘電体多層
膜フィルタを用いた波長多重カップラを適用しており、
挿入損失は約１ｄＢである。
【００１３】この実施形態では、送信側においては、信
号光パワー＝＋１６ｄＢｍ、波長１４００ｎｍの励起光
パワー＝１７０ｍＷ、波長１４８０ｎｍの励起光パワー
＝１６０ｍＷを光ファイバ伝送路４１に送出している。
この時、光ファイバ伝送路４１では、誘導ラマン効果に
より、信号光に対しては３．２ｄＢ、波長１４８０ｎｍ
の励起光については３．０ｄＢの光増幅が生じ、光ファ
イバ増幅器５１に信号光＝＋９．２ｄＢｍ、波長１４８
０ｎｍの励起光＝１６ｍＷが到達している。この１６ｍ
Ｗの１４８０ｎｍ励起光により、光ファイバ増幅器５１
にて５ｄＢの光利得を生じている。さらに、信号光は、
光ファイバ伝送路４２を伝搬し、光ファイバ増幅器５２
には−４３ｄＢｍの信号光パワーが入力される。一方、
受信側からは、波長１４８０ｎｍと波長１４００ｎｍの
励起光を各々１６０ｍＷ、１８０ｍＷ送出しており、光
ファイバ増幅器５２には３ｍＷの１４８０ｎｍ励起光が
到達し、約１８ｄＢの光利得を生じている。ここで、光
ファイバ伝送路４３における１４８０ｎｍ励起光のラマ
ン増幅利得は４ｄＢ、信号光のラマン利得は５ｄＢであ
った。この構成により、この実施形態では光受信器８に
は、約−４５ｄＢｍの信号光が受信でき、受信感度−４
７ｄＢｍに対して２ｄＢのマージンでエラーフリー動作
が可能で、スパン長５１０ｋｍのシステムが実現され
た。
号光パワー＝＋１６ｄＢｍ、波長１４００ｎｍの励起光
パワー＝１７０ｍＷ、波長１４８０ｎｍの励起光パワー
＝１６０ｍＷを光ファイバ伝送路４１に送出している。
この時、光ファイバ伝送路４１では、誘導ラマン効果に
より、信号光に対しては３．２ｄＢ、波長１４８０ｎｍ
の励起光については３．０ｄＢの光増幅が生じ、光ファ
イバ増幅器５１に信号光＝＋９．２ｄＢｍ、波長１４８
０ｎｍの励起光＝１６ｍＷが到達している。この１６ｍ
Ｗの１４８０ｎｍ励起光により、光ファイバ増幅器５１
にて５ｄＢの光利得を生じている。さらに、信号光は、
光ファイバ伝送路４２を伝搬し、光ファイバ増幅器５２
には−４３ｄＢｍの信号光パワーが入力される。一方、
受信側からは、波長１４８０ｎｍと波長１４００ｎｍの
励起光を各々１６０ｍＷ、１８０ｍＷ送出しており、光
ファイバ増幅器５２には３ｍＷの１４８０ｎｍ励起光が
到達し、約１８ｄＢの光利得を生じている。ここで、光
ファイバ伝送路４３における１４８０ｎｍ励起光のラマ
ン増幅利得は４ｄＢ、信号光のラマン利得は５ｄＢであ
った。この構成により、この実施形態では光受信器８に
は、約−４５ｄＢｍの信号光が受信でき、受信感度−４
７ｄＢｍに対して２ｄＢのマージンでエラーフリー動作
が可能で、スパン長５１０ｋｍのシステムが実現され
た。
【００１４】一方、比較のために、従来の様に、波長１
４００ｎｍの励起光を用いず誘導ラマン効果を利用しな
い場合は、５１０ｋｍ伝送後の受信レベルは−５２ｄＢ
ｍとなり、受信不能であった。
４００ｎｍの励起光を用いず誘導ラマン効果を利用しな
い場合は、５１０ｋｍ伝送後の受信レベルは−５２ｄＢ
ｍとなり、受信不能であった。
【００１５】以上、本発明による光ファイバ通信方式に
ついて一実施形態を用いて説明したが、本発明はこの実
施形態に限られることなくいくつかの変形が考えられ
る。
ついて一実施形態を用いて説明したが、本発明はこの実
施形態に限られることなくいくつかの変形が考えられ
る。
【００１６】例えば、上記実施形態では、光ファイバ増
幅器としてはＥｒ添加光ファイバ増幅器を用いたが、Ｐ
ｒ（プラセオジウム）などの他種の光ファイバ増幅器を
用いてもよい。また、励起光源は、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰファブリぺロ型半導体レーザを適用したが、他の構
造・材料の半導体レーザあるいは他種のレーザでもよ
く、励起光源の波長および数量は制限されない。さら
に、光合分波器は、その性能を有する限りいかなる構造
・種類であってもよく、上記実施形態に限定されない。
幅器としてはＥｒ添加光ファイバ増幅器を用いたが、Ｐ
ｒ（プラセオジウム）などの他種の光ファイバ増幅器を
用いてもよい。また、励起光源は、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰファブリぺロ型半導体レーザを適用したが、他の構
造・材料の半導体レーザあるいは他種のレーザでもよ
く、励起光源の波長および数量は制限されない。さら
に、光合分波器は、その性能を有する限りいかなる構造
・種類であってもよく、上記実施形態に限定されない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光フ
ァイバ増幅器を用いた光ファイバ通信方式において、光
ファイバ増幅器を励起するための第１の波長の励起光
と、この励起光より、光ファイバ伝送路のラマンシフト
量だけ短い波長の第２の励起光を同時に光ファイバ伝送
路に入射させ、誘導ラマン散乱効果を利用して光ファイ
バ伝搬中に第２の波長の励起光から第１の波長の励起光
への光パワー変換を生ぜしめている。この結果、従来に
比較して、遠隔励起用光ファイバ増幅器を端局装置から
より遠方に配置することができ、よりスパン長を長くで
きるという利点が生じる。
ァイバ増幅器を用いた光ファイバ通信方式において、光
ファイバ増幅器を励起するための第１の波長の励起光
と、この励起光より、光ファイバ伝送路のラマンシフト
量だけ短い波長の第２の励起光を同時に光ファイバ伝送
路に入射させ、誘導ラマン散乱効果を利用して光ファイ
バ伝搬中に第２の波長の励起光から第１の波長の励起光
への光パワー変換を生ぜしめている。この結果、従来に
比較して、遠隔励起用光ファイバ増幅器を端局装置から
より遠方に配置することができ、よりスパン長を長くで
きるという利点が生じる。
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図である。
１ 光送信器 ３ 光合波器 ６ 光分波器 ８ 光受信器 ２１，７１ （第１の波長の）励起光源 ２２，７２ （第２の波長の）励起光源 ４１，４２，４３ 光ファイバ伝送路 ５１，５２ 光ファイバ増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/17
Claims (4)
- 【請求項１】 光ファイバ伝送路の上の所定の位置に配
置された光ファイバ増幅器を用いる光ファイバ通信方式
であって、前記光ファイバ伝送路の端部から前記光ファ
イバ増幅器を励起するための第１の波長の励起光と、該
第１の波長の励起光より、前記光ファイバ伝送路のラマ
ンシフト量だけ短い、第２の波長の励起光を同時に前記
光ファイバ伝送路に結合させることを特徴とする光ファ
イバ通信方式。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバ通信方式にお
いて、前記光ファイバ増幅器は、コア内にＥｒイオンを
添加した光ファイバを増幅媒体として用いていることを
特徴とする光ファイバ通信方式。 - 【請求項３】 請求項１記載の光ファイバ通信方式にお
いて、前記光ファイバ増幅器は、コア内にＰｒイオンを
添加した光ファイバを増幅媒体として用いていることを
特徴とする光ファイバ通信方式。 - 【請求項４】 請求項１記載の光ファイバ通信方式にお
いて、前記第１の波長の励起光及び前記第２の波長の励
起光を励起する励起光源として、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐファブリぺロ型半導体レーザを用いていることを特徴
とする光ファイバ通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8004500A JP2757912B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 光ファイバ通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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