(57)【要約】  【課題】  利得ブロックから出力するＧＣ制御光を分離するためのＢＰＦへの要求条件を緩和すること。  【解決手段】  利得ブロック１２の増幅帯域内で且つ信号光と異なる波長で且つ該信号光と比べ十分大きな強度の利得クランプ光を利得ブロック１２に入力することにより、信号光の強度によらず一定の利得を得る光増幅器において、利得クランプ光を、信号光の伝搬方向と逆方向に利得ブロックに入力させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得ブロックの増幅帯域内で且つ信号光と異なる波長で且つ該信号光と比べ十分大きな強度の利得クランプ光を前記利得ブロックに入力することにより、前記信号光の強度によらず一定の利得を得る光増幅器において、
前記利得クランプ光を、前記信号光の伝搬方向と逆方向に前記利得ブロックに入力するようにしたことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の光増幅器において、
前記利得ブロックを、プラセオジウム添加ファイバで構成したことを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光増幅器において、
前記利得ブロックを多段構成としたことを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network：受動光ネットワーク)システムの伝送距離を拡大する利得クランプ型ＰＯＮ中継器等に適用される光増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、光ファイバ伝送路および局装置を複数のユーザ間で共有する費用効率の高いシステムである。ここ数年、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３シリーズに準拠しＢ−ＰＯＮ（Broadband ＰＯＮ)インターフェースを備えた光アクセスシステムが導入されている。そして、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈに準拠しギガビットの伝送能力を持ったＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet ＰＯＮ）システムが導入され始めている。さらに、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４シリーズに準拠しフルサービスの効率的な転送が可能なＧ−ＰＯＮ（Gigabit-capable ＰＯＮ）システムが主に北米で注目されている。このように、ＰＯＮシステムはＦＴＴｘ（ＦＴＴＨその他）の本命として世界中に広がりつつある。
【０００３】
ところで、通信事業者がサービスを経済的に提供するためには、収容局側の１つのＯＬＴ（Optical Line Terminal)で、できるだけ多くの顧客を効率的に収容できなくてはならない。それゆえ、サービス要求の比較的少ない地域（過疎地）では、ＯＬＴと宅内のＯＮＵ（Optical Network Unit)間の距離を拡大することが重要である。一方、サービス要求の比較的高い地域（都市部）では、スプリッタの許容分岐数を増やすことが重要である。つまり、伝送距離を拡大することにより１つのＯＬＴで遠隔地のより多くの顧客にサービスを提供することができ、許容分岐数を増加させることにより都市部のさらに多くの顧客にサービスを提供することができる。
【０００４】
ＰＯＮシステムの伝送距離を拡大するものとして、光信号を一度電気信号に変化した後に電気信号から同期クロックを再生し、識別再生を行った後に再度光信号に変換する３Ｒ機能（Reshaping,Retiming,Regenerating）を持ったＰＯＮ中継器（３Ｒ中継器）（例えば、非特許文献１参照）および光増幅器がある。３Ｒ中継器は標準準拠の光インターフェースを用いるので経済的な光モジュールの入手が可能であるという利点があるが、異なる伝送ビットレートや伝送プロトコルを持つＰＯＮシステムに対して、それぞれ専用の中継器の開発が必要となる。一方、光増幅器は伝送ビットレートやプロトコルによらず光信号を増幅できる利点がある。
【０００５】
ところで、ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴからＯＮＵへの送信（下り）信号は連続光であるため、既存技術を用いた光増幅が可能である。一方、ＯＮＵからＯＬＴへの送信（上り）信号はバースト光であり、ＯＬＴと各ＯＮＵの距離が異なるので、ＯＬＴは各ＯＮＵからの異なる光強度を持ったバースト光信号を受信することになる。光増幅器によるＰＯＮ中継器においても、これらバースト光信号を増幅できなくてはならない。
【０００６】
しかしながら、光増幅器によるバースト光信号の増幅においては、その瞬時的な利得特性により光サージが引き起こされる。光サージはＯＬＴにおける正常な信号受信を妨げるばかりでなく、光受信器の故障を引き起こす可能性がある。したがって、光増幅器は、バースト光信号の増幅の際に生じる光サージを抑圧するため、何らかの利得制御を必要とする。
【０００７】
光増幅器の利得制御法として主に２つの方法がある。１つは、入出力光強度をモニタしてフィードバック／フォワードにより一定出力動作を実現する自動利得制御（ＡＧＣ）法である。もう１つは、利得制御光を信号光と同時増幅させることにより、入力信号光のバースト的なふるまいによる利得変動を抑圧する利得クランプ（ＧＣ）法である。特にＡＧＣ法は多くの長距離伝送システム用光中継器に適用されている。
【０００８】
しかしながら、ＡＧＣ法の応答速度は、制御回路の速度ばかりでなく光増幅器の瞬時的な利得応答特性に依存する。それゆえ、ＡＧＣ法はバースト信号のように激しく光強度が変わる信号に対しては応答が遅すぎる。一方、ＧＣ法は利得応答特性や制御回路の速度に依存しない。バースト対応でない従来の１．３μｍ波長帯光増幅器としては、プラセオジウム添加ファイバからなるものが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００９】
図７に、従来のＧＣ制御光ファイバ光増幅器としての利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示す。このＰＯＮ中継器は、入力ポート側の光アイソレータ３１、出力ポート側の光アイソレータ３２、ＧＣ制御光源３３、ＧＣ制御光λ２と信号光λ１を合波するためのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexer：波長多重分離器)３４、希土類添加ファイバからなる利得ブロック３５、利得ブロック３５を励起する励起光源３６、信号光λ１およびＧＣ制御光λ２を励起光と合波するためのＷＤＭ３７、信号光λ１を励起光λ２から分離するためのＷＤＭ３８、信号光λ１を自然放出光雑音およびＧＣ制御光λ２から分離するための光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３９で構成される。
【００１０】
このような構成のＰＯＮ中継器において、利得クランプを行うためには、ＧＣ制御光λ２の波長を利得ブロック３５の利得帯域内の波長に設定する。そして、信号光λ１に比べ十分大きな光強度でＧＣ制御光λ２を利得ブロック３５に入力することにより、信号光強度の変化によらず一定の利得をもった光増幅を実現できる。
【００１１】
【非特許文献１】鈴木謙一、古川哲治、斎藤幸一、上田裕巳  著、「Ｂ−ＰＯＮにおける伝送距離の拡大を実現するレピータの構成法」、信学論Ｂ、Ｊ８６−Ｂ巻、１０号、２０５３−２０６４頁、２００３年１０月。
【非特許文献２】Makoto Yamada,Terutoshi Kanamori,Yasutake Ohishi,Makoto Shimizu,Yukio Terunuma,Seiichiro Sato,and Shoichi Sudo,"Pr3+-Doped Fluoride Fiber Amplifier Module Pumped by a Fiber Coupled Master Oscillator/Power Amplifier Laser Diode" IEEE Photon.Techol.Lett.VOL.9,NO.3,pp.321-323,March 1997.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、信号光λ１に比べＧＣ制御光λ２の強度が１０ｄＢ乃至２０ｄＢ大きいと、信号光λ１とＧＣ制御光λ２を分離するためのＢＰＦ３９への要求条件が厳しくなる欠点があった。例えば、ＧＣ制御光抑圧比２０ｄＢのＢＰＦ３９ではＢＰＦの出力側では光信号λ１とＧＣ制御光λ２が同程度の光強度となってしまう。
【００１３】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたもので、その目的は、信号光とＧＣ制御光を分離するためのＢＰＦへの要求条件を緩和できるようにした光増幅器することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、利得ブロックの増幅帯域内で且つ信号光と異なる波長で且つ該信号光と比べ十分大きな強度の利得クランプ光を前記利得ブロックに入力することにより、前記信号光の強度によらず一定の利得を得る光増幅器において、前記利得クランプ光を、前記信号光の伝搬方向と逆方向に前記利得ブロックに入力するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光増幅器において、前記利得ブロックを、プラセオジウム添加ファイバで構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光増幅器において、前記利得ブロックを多段構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光増幅器によれば、ＧＣ制御光を信号光と逆方向に伝搬させて利得ブロックに入力させるので、信号光と同方向に伝搬するＧＣ制御光成分はＧＣ制御光の反射成分となり強度が低下する。このため、信号光から自然放出光雑音およびＧＣ制御光を分離するための光フィルタへの要求条件を緩和できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の光増幅器を適用した利得クランプ型ＰＯＮ中継器の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は実施例１の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。本実施例１では、入力ポート側の光アイソレータ１１、希土類添加ファイバからなる利得ブロック１２、利得ブロック１２を励起するための励起光源１３、信号光λ１を励起光源１３からの励起光λ３と合波するためのＷＤＭ１４、励起光を信号光λ１から分離するためのＷＤＭ１５、ＧＣ制御光源１６、ＧＣ制御光源１６からのＧＣ制御光λ２を利得ブロック１２へ入力するためのサーキュレータ１７、信号光λ１から自然放出光雑音およびＧＣ制御光λ２を分離するための光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１８で構成される。そして、ＧＣ制御光源１６からのＧＣ制御光λ２は、信号光λ２と反対方向に伝搬させて利得ブロック１２に入力させる構成、すなわち前方励起且つ後方利得クランプの構成としている。
【００２０】
このように、ＧＣ制御光λ２を利得ブロック１２に対して信号光λ１と反対方向に伝搬させると、信号光λ１と同方向に伝搬するＧＣ制御光λ２の成分は、ＧＣ制御光λ２の反射成分となる。このため、ＧＣ制御光λ２を分離除去するためのＢＰＦ１８への要求条件（ＧＣ制御光抑圧比）を緩和することができる。
【００２１】
実施例１の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の具体例としては、信号光の波長を１．３μｍとするとき、利得ブロック１２を１．３μｍ帯の波長の光増幅が可能なプラセオジウム添加ファイバで構成し、励起光源１３を０．９８μｍの波長のＬＤ光源で構成し、ＧＣ制御光源１６を１．２７μｍ〜１．２８μｍまたは１．３２μｍ〜１．３５μｍのいずれかの波長で発振するＬＤ光源で構成する。また、ＢＰＦ１８を１．２９μｍ〜１．３１μｍの波長を通過帯域とする光バンドパスフィルタで構成する。
【実施例２】
【００２２】
図２は本発明の実施例２の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示す図である。図１の構成との違いは、図１の励起光源１３を除去し、利得ブロック１２の後方に配置した励起光源１３Ａからの励起光をＷＤＭ１５により信号光と逆方向に、利得ブロック１２に入力して、ＷＤＭ１４においてその励起光を分離する構成、すなわち後方励起且つ後方利得クランプの構成としている。ここでも、利得ブロック１２、励起光源１３Ａ、ＧＣ制御光源１６、ＢＰＦ１８には、実施例１と同様のプラセオジウム添加ファイバ、並びに同様の波長のＬＤ光源および光バンドパスフィルタを適用できる。
【実施例３】
【００２３】
図３は本発明の実施例３の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示す図である。図１との違いはＷＤＭ１４から励起光源１３による励起光を利得ブロック１２に入力するのに加えて、ＷＤＭ１５から励起光源１３Ａによる励起光を信号光と逆方向に利得ブロック１２に入力する双方向励起且つ後方利得クランプの構成としている。ここでも、利得ブロック１２、励起光源１３，１３Ａ、ＧＣ制御光源１６、ＢＰＦ１８には、実施例１と同様のプラセオジウム添加ファイバ、並びに同様の波長のＬＤ光源および光バンドパスフィルタを適用できる。
【実施例４】
【００２４】
図４は本発明の実施例４の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。これは図１の実施例１の構成を前段に配置し、図２の実施例２の構成を後段に配置して２段に組み合わせて高利得を実現したものである。１２Ａは利得ブロック、１４Ａ，１５ＡはＷＤＭ、１６ＡはＧＣ制御光源、１７Ａはサーキュレータである。ここでも、利得ブロック１２，１２Ａ、励起光源１３，１３Ａ、ＧＣ制御光源１６，１６Ａ、ＢＰＦ１８には、実施例１と同様のプラセオジウム添加ファイバ、並びに同様の波長のＬＤ光源および光バンドパスフィルタを適用できる。
【００２５】
図５に、この図４の２段構成の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の利得特性を示す。ここでは、波長が１．３μｍの信号光の利得が１１．６７ｄＢｍであるのに対して、波長が１．３２μｍのＧＣ制御光の利得は−２５ｄＢｍと大幅に低下している。図６に、従来の図７の構成を２段にして同じ波長条件とした利得クランプ型ＰＯＮ中継器の利得特性を示す。ここでは、波長が１．３μｍの信号光の利得が９．５２ｄＢｍであるのに対して、波長が１．３２μｍのＧＣ制御光の利得は５ｄＢｍとほぼ同じになっていて、ＧＣ制御光の減衰が十分ではない。
【実施例５】
【００２６】
なお、以上の実施例１〜４では、ＧＣ制御光の波長を信号光の波長より大きな波長に設定した場合について説明したが、ＧＣ制御光は信号光増幅帯域内（利得ブロック１２、１２Ａの増幅帯域内）で且つ信号光と異なる波長で且つ該信号光に対し十分大きな強度をもつものであれば、信号光の波長より小さな波長であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例４の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の利得特性図である。
【図６】従来の２段構成の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の利得特性図である。
【図７】従来の利得クランプ型ＰＯＮ中継器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１：光アイソレータ
１２，１２Ａ：利得ブロック
１３，１３Ａ：励起光源
１４，１４Ａ，１５，１５Ａ：ＷＤＭ
１６，１６Ａ：ＧＣ制御光源
１７，１７Ａ：サーキュレータ
１８：光バンドパスフィルタ
３１，３２：光アイソレータ
３３：ＧＣ制御光源
３４，３７，３８：ＷＤＭ
３５：利得ブロック
３６：励起光源
３９：光バンドパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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