(57)【要約】【課題】  コストの増加を抑制しつつクロストークを抑制可能な光増幅システムを提供する。【解決手段】  光増幅システム（１００）は、波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタ（１１，２１，２２）と、前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う第１光増幅器（３１〜３４）と、を備える。光増幅方法は、波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する分離ステップと、前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う光増幅ステップと、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタと、
前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う第１光増幅器と、を備えることを特徴とする光増幅システム。
【請求項２】
前記波長フィルタは、インタリーブフィルタを１つ以上組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の光増幅システム。
【請求項３】
前記波長フィルタは、サイクリックＡＷＧを１つ以上組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の光増幅システム。
【請求項４】
前記第１光増幅器は、半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１〜３記載の光増幅システム。
【請求項５】
前記分離された複数の波長多重光信号を、前記光増幅器による光増幅後に合波する合波器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅システム。
【請求項６】
前記第１光増幅器による光増幅後の波長多重光信号を分岐する光スプリッタと、
前記光スプリッタによって分岐された波長多重光信号を単一波長のドロップ信号として分離する波長フィルタと、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに光増幅システム。
【請求項７】
前記光スプリッタによって分岐された波長多重光信号に、単一または複数の波長信号をアドする光カプラをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の光増幅システム。
【請求項８】
前記第１光増幅器は、前記光スプリッタと前記光カプラとの間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の光増幅システム。
【請求項９】
前記光スプリッタから分岐する光伝送路に挿入された第２光増幅器をさらに備え、
前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とは、モジュール化されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の光増幅システム。
【請求項１０】
波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する分離ステップと、
前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う光増幅ステップと、を含むことを特徴とする光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅システムおよび光増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一本の光ファイバ内で波長が異なる複数の光信号を一括して伝送する波長多重方式は、大容量の光伝送を可能とする。この光伝送において、光信号を中継する際に、光信号を電気信号に変換せずに光信号のまま増幅すれば、中継局の規模を小さくすることができるとともに、通信の低コスト化を図ることができる。
【０００３】
この波長多重方式の光信号を光増幅しようとすると、４光波混合等のクロストークが生じることがある。そこで、特許文献１には、波長多重光信号を異なる波長ごとに分波して、それぞれの波長光を光増幅した後に、合波する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４６０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、波長多重光信号に含まれる波長光数が多くなると、光増幅信号数が多くなってコストが上昇してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、コストの増加を抑制しつつクロストークを抑制可能な光増幅システムおよび光増幅方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、明細書開示の光増幅システムは、波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタと、前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う第１光増幅器と、を備えるものである。
【０００８】
上記課題を解決するために、明細書開示の光増幅方法は、波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する分離ステップと、前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う光増幅ステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
明細書開示の光増幅システムおよび光増幅方法によれば、コストの増加を抑制しつつクロストークを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１および図２は、実施例１に係る光増幅システム１００を説明するための図である。図１は、実施例１に係る光増幅システム１００の全体構成を示す模式図である。図２は、後述するＳＯＡの積層構造の一例を示す断面斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、光増幅システム１００は、インタリーブフィルタ１１，１２、インタリーブフィルタ２１〜２４、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）３１〜３４および光伝送路４１〜５０を備える。ＳＯＡ３１〜３４は、第１光増幅器に対応する。
【００１３】
光伝送路４１〜５０は、例えば光ファイバである。光伝送路４１には、波長多重光信号が入力される。波長多重光信号として、高密度波長多重（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）光信号を用いることができる。一例として、光伝送路４１には、１３００ｎｍ帯において１００ＧＨｚ間隔で複数の波長信号が多重化された波長多重光信号が入力される。具体的には、１００ＧＨｚ間隔で、波長λ１、λ２、λ３、…、λ４ｎ（ｎは任意の正数）の波長多重光信号Ａが光伝送路４１に入力される。光伝送路４１の終端は、インタリーブフィルタ１１の入力端に接続されている。
【００１４】
インタリーブフィルタ１１は、入力端に入力された波長多重光信号を、この波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタである。インタリーブフィルタ１１は、多層膜タイプのものであってもよく、導波路タイプのものであってもよい。本実施例においては、インタリーブフィルタ１１は、１００ＧＨｚ間隔の波長多重光信号を２００ＧＨｚ間隔の波長多重光信号に分離する。具体的には、入力された波長多重光信号Ａを、λ１、λ３、λ５、…、λ４ｎ−１の波長多重光信号Ｂ１と、λ２、λ４、λ６、…、λ４ｎの波長多重光信号Ｂ２とに分離する。
【００１５】
インタリーブフィルタ１１の２つの出力端のそれぞれには、光伝送路４２，４３が接続されている。光伝送路４２には、波長多重光信号Ｂ１が入力される。光伝送路４３には、波長多重光信号Ｂ２が入力される。光伝送路４２の終端は、インタリーブフィルタ２１の入力端に接続されている。光伝送路４３の終端は、インタリーブフィルタ２２の入力端に接続されている。
【００１６】
インタリーブフィルタ２１，２２は、入力端に入力された波長多重光信号を、この波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタである。本実施例においては、インタリーブフィルタ２１，２２は、２００ＧＨｚ間隔の波長多重光信号を４００ＧＨｚ間隔の波長多重光信号に分離する。
【００１７】
本実施例においては、インタリーブフィルタ２１は、波長多重光信号Ｂ１を、λ１、λ５、λ９、…、λ４ｎ−３の波長多重光信号Ｃ１と、λ３、λ７、λ１１、…、λ４ｎ−１の波長多重光信号Ｃ２と、に分離する。インタリーブフィルタ２２は、波長多重光信号Ｂ２を、λ２、λ６、λ１０、…、λ４ｎ−２の波長多重光信号Ｃ３と、λ４、λ８、λ１２、…、λ４ｎの波長多重光信号Ｃ４と、に分離する。
【００１８】
インタリーブフィルタ２１の２つの出力端のそれぞれには、光伝送路４４，４５が接続されている。光伝送路４４には、波長多重光信号Ｃ１が入力される。光伝送路４５には、波長多重光信号Ｃ２が入力される。インタリーブフィルタ２２の２つの出力端のそれぞれには、光伝送路４６，４７が接続されている。光伝送路４６には、波長多重光信号Ｃ３が入力される。光伝送路４７には、波長多重光信号Ｃ４が入力される。
【００１９】
光伝送路４４には、ＳＯＡ３１が挿入されている。光伝送路４４の終端は、インタリーブフィルタ２３の２つの分岐端の一方に接続されている。光伝送路４５には、ＳＯＡ３２が挿入されている。光伝送路４５の終端は、インタリーブフィルタ２３の他方の分岐端に接続されている。光伝送路４６には、ＳＯＡ３３が挿入されている。光伝送路４６の終端は、インタリーブフィルタ２４の２つの分岐端の一方に接続されている。光伝送路４７には、ＳＯＡ３４が挿入されている。光伝送路４７の終端は、インタリーブフィルタ２４の他方の分岐端に接続されている。
【００２０】
図２に示すように、ＳＯＡ３１〜３４は、半導体積層構造を有する。例えば、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上にｎ型ＩｎＰバッファ層１０２が積層され、ｎ型ＩｎＰバッファ層１０２上にメサストライプを備える。このメサストライプは、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１０３上に、ＩｎＧａＡｓＰ正バルク活性層１０４およびＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１０５が順に積層された構造を有する。
【００２１】
メサストライプを覆うように、Ｐ型ＩｎＰ埋込層１０６が設けられている。Ｐ型ＩｎＰ埋込層１０６の両側にはプロトン注入領域１０７が設けられている。Ｐ型ＩｎＰ埋込層１０６上には、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０８およびｐ側電極１０９が順に積層されている。ｎ型ＩｎＰ基板１０１の裏面には、ｎ側電極１１０が設けられている。メサストライプの両端には、無反射コート膜１１１が設けられている。ｐ側電極１０９とｎ側電極１１０との間に電圧が印加されることによって、ＩｎＧａＡｓＰ正バルク活性層１０４を導波する光を増幅することができる。
【００２２】
インタリーブフィルタ２３は、インタリーブフィルタ２１と同様の構造を有する。インタリーブフィルタ２４は、インタリーブフィルタ２２と同様の構造を有する。インタリーブフィルタ２３，２４は、分岐端のそれぞれに異なる波長を有する波長多重光信号が入力されるため、合波器として機能する。インタリーブフィルタ２３は、波長多重光信号Ｃ１と波長多重光信号Ｃ２とを合波して、波長多重光信号Ｂ１を生成する。インタリーブフィルタ２４は、波長多重光信号Ｃ３と波長多重光信号Ｃ４とを合波して、波長多重光信号Ｂ２を生成する。
【００２３】
インタリーブフィルタ２３の出力端には、光伝送路４８が接続されている。光伝送路４８には、合波生成された波長多重光信号Ｂ１が入力される。インタリーブフィルタ２４の出力端には、光伝送路４９が接続されている。光伝送路４９には、合波生成された波長多重光信号Ｂ２が入力される。光伝送路４８の終端は、インタリーブフィルタ１２の２つの分岐端の一方に接続されている。光伝送路４９の終端は、インタリーブフィルタ１２の他方の分岐端に接続されている。
【００２４】
インタリーブフィルタ１２は、インタリーブフィルタ１１と同様の構造を有する。インタリーブフィルタ１２は、分岐端のそれぞれ異なる波長を有する波長多重光信号が入力されるため、合波器として機能する。インタリーブフィルタ１２は、波長多重光信号Ｂ１と波長多重光信号Ｂ２とを合波して、波長多重光信号Ａを生成する。インタリーブフィルタ１２の出力端には、光伝送路５０が接続されている。光伝送路５０には、合波生成された波長多重光信号Ａが入力される。
【００２５】
本実施例においては、波長多重光信号は、インタリーブフィルタで波長間隔が広げられた後に光増幅される。この場合、クロストークを抑制することができる。また、本実施例によれば、波長多重光信号を各波長光に分波しなくてもよいことから、増幅信号数が低減される。この場合、伝送容量が大きい状態で光信号を伝送可能となる。また、光増幅器の数を低減させることができる。それにより、コスト増加を抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施例においては、波長多重光信号を４つの波長多重光信号に分離しているが、それに限られない。波長多重光信号を少なくとも波長間隔の大きい２つの波長多重光信号に分離すれば、クロストークを抑制することができる。
【００２７】
また、本実施例においては、光増幅器としてＳＯＡを用いているが、それに限られない。ただし、ＳＯＡのように非線形定数が大きくかつ光の閉じ込め効果が大きい光増幅器を用いる場合には、比較的低いパワーレベルで信号間の４光波混合（ＦＷＭ）が発生しやすい。したがって、光増幅システム１００は、ＳＯＡを用いる場合に、特に効果を発揮する。
【００２８】
さらに、本実施例においては、波長フィルタとしてインタリーブフィルタを用いているが、それに限られない。波長多重光信号を広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離することが可能な波長フィルタであれば、波長フィルタとして用いることができる。例えば、サイクリックＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）を用いることができる。
【実施例２】
【００２９】
図３は、実施例２に係る光増幅システム１００ａの全体構成を示す模式図である。図３において、図１と同一または同一用途のものには、同一引用数字が付されている。図３に示すように、光増幅システム１００ａにおいては、光スプリッタ５１〜５４、ＳＯＡ３５〜３８および光カプラ６１〜６４がさらに備わっている。ＳＯＡ３５〜３８は、第２光増幅器として機能する。
【００３０】
ＳＯＡ３５および光スプリッタ５１は、インタリーブフィルタ２１とＳＯＡ３１との間の光伝送路４４に順に挿入されている。光カプラ６１は、ＳＯＡ３１とインタリーブフィルタ２３との間の光伝送路４４に挿入されている。ＳＯＡ３６および光スプリッタ５２は、インタリーブフィルタ２１とＳＯＡ３２との間の光伝送路４５に順に挿入されている。光カプラ６２は、ＳＯＡ３２とインタリーブフィルタ２３との間の光伝送路４５に挿入されている。ＳＯＡ３７および光スプリッタ５３は、インタリーブフィルタ２２とＳＯＡ３３との間の光伝送路４６に順に挿入されている。光カプラ６３は、ＳＯＡ３３とインタリーブフィルタ２４との間の光伝送路４６に挿入されている。ＳＯＡ３８および光スプリッタ５４は、インタリーブフィルタ２２とＳＯＡ３４との間の光伝送路４７に順に挿入されている。光カプラ６４は、ＳＯＡ３４とインタリーブフィルタ２４との間の光伝送路４７に挿入されている。
【００３１】
ＳＯＡ３５〜３８は、それぞれ波長多重光信号Ｃ１〜Ｃ４を光増幅する。光スプリッタ５１〜５４は、光増幅された波長多重光信号Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ分岐する。光スプリッタ５１〜５４によって分岐された光信号は、さらに各波長光ごとに分岐されてドロップ信号として用いられる。光カプラ６１〜６４は、それぞれ波長多重光信号Ｃ１〜Ｃ４にアド信号をアドするためのカプラである。ＳＯＡ３１〜３４は、光スプリッタ５１〜５４を通過した波長多重光信号Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ光増幅する。
【００３２】
本実施例においても、波長間隔が広げられた波長多重光信号が光増幅されるため、コストの増加を抑制しつつ、クロストークを抑制することができる。また、ドロップ信号およびアド信号を生成する際に、波長間隔が広げられた波長多重光信号を用いることができる。この場合、ドロップ信号およびアド信号を生成するための波長フィルタとして、波長間隔の大きい低価格な波長フィルタを用いることができる。それにより、コスト増加を抑制することができる。さらに、ＳＯＡ３５〜３８をオフすることによって、ＳＯＡ３５〜３８を波長ブロッカとして機能させることができる。それにより、波長ブロッカが不要となる。その結果、部品点数を削減することができる。
【実施例３】
【００３３】
図４は、実施例３に係る光増幅システム１００ｂの全体構成を示す模式図である。図４において、図１および図３と同一または同一用途のものには、同一引用数字が付されている。また、インタリーブフィルタ２１とインタリーブフィルタ２３との間の構成を抜き取って示してある。したがって、図１の光増幅システム１００と同様に、インタリーブフィルタ１１，１２、インタリーブフィルタ２２，２４、およびＳＯＡ３３，３４も設けられている。
【００３４】
図４に示すように、光増幅システム１００ｂにおいては、ＳＯＡ３１，３２とインタリーブフィルタ２１との間に、それぞれ光スプリッタ５１，５２が挿入されている。光スプリッタ５１を介して分岐する光伝送路には、ＳＯＡ７１が挿入されている。光スプリッタ５２を介して分岐する光伝送路には、ＳＯＡ７２が挿入されている。それにより、光スプリッタ５１，５２によって分岐された光信号を光増幅することができる。
【００３５】
また、ＳＯＡ３１，３２とＳＯＡ３５，３６との間に、それぞれ光カプラ６１，６２が挿入されている。光カプラ６１によって光伝送路４４に結合される光伝送路には、ＳＯＡ７３が挿入されている。光カプラ６２によって光伝送路４５に結合される光伝送路には、ＳＯＡ７４が挿入されている。それにより、
【００３６】
本実施例においては、ＳＯＡ３１，３２，７１，７２が一体交換可能にモジュール化されている。また、ＳＯＡ３５，３６，７３，７４が一体交換可能にモジュール化されている。この場合、ＳＯＡを交換する必要がある場合、ドロップ側ＳＯＡとアド側ＳＯＡとを独立して交換することができる。それにより、交換作業が容易となる。
【００３７】
また、上記モジュールは、ＳＯＡが４つ一列に配置されたアレイモジュール構造を有していてもよい。ここで、図２に示したように、ＳＯＡは半導体積層構造を有する。この場合、１枚の半導体基板上で複数のＳＯＡが製造されることが多い。半導体基板上に複数のＳＯＡが製造される場合、へき開によってアレイ状にＳＯＡが分離される。したがって、アレイ状に複数のＳＯＡが配置されたモジュールを用いることによって、ＳＯＡを１つ１つ個別に分離する必要がなくなる。それにより、製造工程が低減されてコスト低下を図ることができる。
【００３８】
なお、インタリーブフィルタ２２とインタリーブフィルタ２４との間においても、図４と同様にＳＯＡと光スプリッタと光カプラとが設けられていてもよい。
【００３９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４０】
以上、上述した実施の態様によれば、波長多重光信号が、広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離され、分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅することができる。それにより、クロストークを抑制することができる。また、波長多重光信号を各波長光に分離する必要がない。それにより、増幅光信号数を低減させることができる。その結果、コスト増加を抑制することができる。
【００４１】
（付記）
（付記１）
波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する波長フィルタと、
前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う第１光増幅器と、を備えることを特徴とする光増幅システム。
（付記２）
前記波長フィルタは、インタリーブフィルタを１つ以上組み合わせたものであることを特徴とする付記１記載の光増幅システム。
（付記３）
前記波長フィルタは、サイクリックＡＷＧを１つ以上組み合わせたものであることを特徴とする付記１記載の光増幅システム。
（付記４）
前記第１光増幅器は、半導体光増幅器であることを特徴とする付記１〜３記載の光増幅システム。
（付記５）
前記分離された複数の波長多重光信号を、前記光増幅器による光増幅後に合波する合波器をさらに備えることを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の光増幅システム。
（付記６）
前記第１光増幅器による光増幅後の波長多重光信号を分岐する光スプリッタと、
前記光スプリッタによって分岐された波長多重光信号を単一波長のドロップ信号として分離する波長フィルタと、をさらに備えることを特徴とする付記１〜５のいずれかに光増幅システム。
（付記７）
前記光スプリッタによって分岐された波長多重光信号に、単一または複数の波長信号をアドする光カプラをさらに備えることを特徴とする付記６記載の光増幅システム。
（付記８）
前記第１光増幅器は、前記光スプリッタと前記光カプラとの間に配置されていることを特徴とする付記７記載の光増幅システム。
（付記９）
前記光スプリッタから分岐する光伝送路に挿入された第２光増幅器をさらに備え、
前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とは、モジュール化されていることを特徴とする付記６〜８のいずれかに記載の光増幅システム。
（付記１０）
前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とは、アレイモジュール化されていることを特徴とする付記９記載の光増幅システム。
（付記１１）
波長多重光信号を、前記波長多重光信号の波長間隔よりも広い波長間隔の複数の波長多重光信号に分離する分離ステップと、
前記分離された複数の波長多重光信号のそれぞれに対して独立して光増幅を行う光増幅ステップと、を含むことを特徴とする光増幅方法。
（付記１２）
前記分離ステップにおいて、インタリーブフィルタを１つ以上組み合わせた波長フィルタを用いて前記波長多重光信号を分離することを特徴とする付記１１記載の光増幅方法。
（付記１３）
前記分離ステップにおいて、サイクリックＡＷＧを１つ以上組み合わせた波長フィルタを用いて前記波長多重光信号を分離することを特徴とする付記１記載の光増幅方法。
（付記１４）
前記光増幅ステップにおいて、半導体光増幅器で前記波長多重光信号を光増幅することを特徴とする付記１１〜１３記載の光増幅方法。
（付記１５）
前記分離された複数の波長多重光信号を、前記光増幅ステップにおける光増幅後に合波する合波ステップをさらに含むことを特徴とする付記１１〜１４のいずれかに記載の光増幅方法。
（付記１６）
前記第１光増幅器による光増幅後の波長多重光信号を分岐する分岐ステップと、
前記分岐ステップにおいて分岐された波長多重光信号を単一波長のドロップ信号として分離するステップと、をさらに含むことを特徴とする付記１１〜１５のいずれかに光増幅方法。
（付記１７）
前記分岐ステップにおいて分岐された波長多重光信号に、単一または複数の波長信号をアドするアドステップをさらに含むことを特徴とする付記１６記載の光増幅方法。
（付記１８）
前記光増幅ステップは、前記分岐ステップと前記アドステップとの間に行われることを特徴とする付記１７記載の光増幅方法。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１に係る光増幅システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】ＳＯＡの積層構造の一例を示す断面斜視図である。
【図３】実施例２に係る光増幅システムの全体構成を示す模式図である。
【図４】実施例３に係る光増幅システムの全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１，１２  インタリーブフィルタ
２１〜２４  インタリーブフィルタ
３１〜３８  半導体光増幅器
４１〜５０  光伝送路
５１〜５４  光スプリッタ
６１〜６４  光カプラ
１００  光増幅システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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