(57)【要約】【課題】信号光を光増幅するとともに信号光のスペクトル幅を広げてＳＢＳ閾値を改善することができる光増幅器を提供する。【解決手段】光増幅用ファイバ１１に添加された希土類元素を励起し得る波長の励起光は、励起部６１から出力されＷＤＭカプラ３１を経て順方向に光増幅用ファイバ１１に供給される。入力端１Ａに入力された信号光は、分岐カプラ２１，光アイソレータ４１およびＷＤＭカプラ３１を経て光増幅用ファイバ１１に入力され、この光増幅用ファイバ１１において光増幅される。この光増幅された信号光は、光アイソレータ４２および分岐カプラ２２を経て出力端１Ｂから出力される。励起部６１において、４０ＭＨｚ以上７６ＭＨｚ未満の変調周波数成分を含む駆動信号が励起光源に与えられ、その励起光源から出力される励起光が駆動信号に応じて変調される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出力する励起光源と、
４０ＭＨｚ以上７６ＭＨｚ未満の変調周波数成分を含む駆動信号を前記励起光源に与えて、前記励起光源から出力される励起光を前記駆動信号に応じて変調する駆動部と、
前記励起光源から出力される励起光が供給されて信号光を増幅する光増幅用ファイバと
を備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記駆動部が、強度変調信号を前記駆動信号として前記励起光源に与えることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記駆動部が、強度変調信号に位相変調を施した信号であって１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の強度変調周波数成分を含む信号を前記駆動信号として前記励起光源に与えることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記駆動部が、強度変調信号に位相変調を施した信号であって１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の位相変調周波数成分を含む信号を前記駆動信号として前記励起光源に与えることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記光増幅用ファイバが希土類元素添加光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記光増幅用ファイバが信号光をラマン増幅するシングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項７】
前記光増幅用ファイバが伝送路光ファイバおよび希土類元素添加光ファイバを含むことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の光増幅器を含み、信号光を伝送するとともに前記光増幅器により光増幅することを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅器および光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいて、光増幅器の高出力化が進むにつれ、光増幅器から出力される高パワーの信号光が伝送する光ファイバ伝送路において誘導ブリルアン散乱（Stimulated Brillouin Scattering、以下「ＳＢＳ」という。）が発現し易くなり、ＳＢＳに因る信号光の波形の劣化が問題となる。ＳＢＳ閾値の改善のために、信号光に位相変調を施したり、信号光発生用の光源（レーザダイオードなど）に低速の変調をかけたりして、信号光のスペクトル幅を広げる方法が、これまでに検討され、すでに実用化されている。
【０００３】
ところで、非特許文献１には、光増幅器において励起光に変調をかけた場合の信号光の応答特性について報告されている。しかし、この文献では、励起光の変調と信号光のスペクトル幅との関係については言及されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Novak, et al., IEEE JLT vol.20, No.6, pp.975-985 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、信号光を光増幅するとともに信号光のスペクトル幅を広げてＳＢＳ閾値を改善することができる光増幅器、および、このような光増幅器により光増幅した信号光を伝送する光伝送システム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】
【０００６】
本発明に係る光増幅器は、励起光を出力する励起光源と、４０ＭＨｚ以上７６ＭＨｚ未満の変調周波数成分を含む駆動信号を励起光源に与えて、励起光源から出力される励起光を駆動信号に応じて変調する駆動部と、励起光源から出力される励起光が供給されて信号光を増幅する光増幅用ファイバとを備えることを特徴とする。
【０００７】
駆動部が、強度変調信号を駆動信号として励起光源に与えるのが好適である。また、駆動部が、強度変調信号に位相変調を施した信号であって１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の強度変調周波数成分を含む信号を駆動信号として励起光源に与えるのが好適である。或いは、駆動部が、強度変調信号に位相変調を施した信号であって１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の位相変調周波数成分を含む信号を駆動信号として励起光源に与えるのも好適である。
【０００８】
光増幅用ファイバが希土類元素添加光ファイバであるのが好適である。或いは、光増幅用ファイバが信号光をラマン増幅するシングルモード光ファイバであるのも好適である。また、光増幅用ファイバが伝送路光ファイバおよび希土類元素添加光ファイバを含むのも好適である。
【０００９】
本発明に係る光伝送システムは、上記の本発明に係る光増幅器を含み、信号光を伝送するとともに光増幅器により光増幅することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光増幅器は、信号光を光増幅するとともに信号光のスペクトル幅を広げてＳＢＳ閾値を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る光増幅器１の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る光増幅器１に含まれる励起部６１の構成図である。
【図３】第２実施形態に係る光増幅器２の構成図である。
【図４】第３実施形態に係る光増幅器３の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
光伝送システムにおいて光ファイバ伝送路として一般に用いられる光ファイバは、コア領域にＧｅＯ２が添加されたシングルモード光ファイバである。このシングルモード光ファイバにおいてＳＢＳが発現する閾値Ｐthは下記（１）式で表される。ｇＢは光ファイバのブリルアン散乱係数であり、Ａeffは光ファイバの有効断面積であり、Ｌeffは光ファイバの実効長である。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
光ファイバの実効長Ｌeffは下記（２）式で表される。αは光ファイバの伝送損失であり、Ｌは光ファイバの長さである。
【００１６】
【数２】
2011029375.tif 000004
【００１７】
光ファイバのブリルアン散乱係数ｇＢは下記（３）式で表される。ΔνＳは信号光のスペクトル幅であり、ΔνＢはブリルアン散乱のスペクトル幅である。
【００１８】
【数３】
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【００１９】
これらの式から、信号光のスペクトル幅ΔνＳが２０ＭＨｚ以上であれば、ＳＢＳ閾値Ｐthは２ｄＢ以上の改善が可能である。また、信号光のスペクトル幅ΔνＳが４０ＭＨｚ以上であれば、ＳＢＳ閾値Ｐthは３ｄＢ以上の改善が可能である。通常の強度変調では、キャリアに対して変調周波数に応じたところにサイドモードが立つので、実効的には信号光のスペクトル幅ΔνＳが拡大することになる。
【００２０】
ここで、光増幅用ファイバに励起光を供給して該光増幅用ファイバにおいて信号光を光増幅する光増幅器を考えると、励起光に或る変調をかけると、増幅される信号光にも変調がかかり、信号光の線幅が拡大することになる。ただし、信号光の変調度は、光増幅媒体に依存する。また、ＢＳ帯までを含む映像伝送のように７６ＭＨｚ〜１.３ＧＨｚの帯域を使用するアナログ伝送だけを考えると、励起光に７６ＭＨｚ未満で変調を掛けないと主信号に悪影響を与えることになる。
【００２１】
そこで、変調信号の中心周波数は２０ＭＨｚ以上７６ＭＨｚ未満または１.５４ＧＨｚ以上であることが望ましい。一方で、変調信号と伝送信号との間での干渉雑音が低周波側に落ち込まないようにするため、変調信号の中心周波数は２.２ＧＨｚ以下であることも望ましい。また、変調信号は、単に正弦波を用いるだけではなく、方形波、三角波およびのこぎり波の他、任意の周期関数の組合せによる信号を用いることで、効果的に信号光スペクトル形状を変化させることが可能となる。さらに、変調信号自身に位相変調を施し、それによりスペクトルを拡大させることも可能である。
【００２２】
本実施形態に係る光増幅器および光伝送システムは、以上のような考察に基づくものである。
【００２３】
図１は、第１実施形態に係る光増幅器１の構成図である。この図に示される光増幅器１は、入力端１Ａに入力された信号光を光増幅用ファイバ１１において光増幅し、その光増幅した信号光を出力端１Ｂから出力するものである。光増幅器１は、入力端１Ａから出力端１Ｂへ向う信号光経路に沿って順に、分岐カプラ２１、光アイソレータ４１、ＷＤＭカプラ３１、光増幅用ファイバ１１、光アイソレータ４２および分岐カプラ２２を備える。また、光増幅器１は、分岐カプラ２１に接続された受光部５１、分岐カプラ２２に接続された受光部５２および受光部５３、ならびに、ＷＤＭカプラ３１に接続された励起部６１、を備える。
【００２４】
この光増幅器１に含まれる光増幅用ファイバ１１は、希土類元素（例えばＥｒ元素やＹｂ元素）が添加された光ファイバである。光増幅用ファイバ１１に添加された希土類元素を励起し得る波長の励起光は、励起部６１から出力されＷＤＭカプラ３１を経て順方向に光増幅用ファイバ１１に供給される。
【００２５】
入力端１Ａに入力された信号光は、分岐カプラ２１，光アイソレータ４１およびＷＤＭカプラ３１を経て光増幅用ファイバ１１に入力され、この光増幅用ファイバ１１において光増幅される。この光増幅された信号光は、光アイソレータ４２および分岐カプラ２２を経て出力端１Ｂから出力される。
【００２６】
入力端１Ａに入力された信号光の一部は分岐カプラ２１により分岐されて受光部５１により受光され、入力信号光パワーがモニタされる。光増幅されて出力端１Ｂから出力される信号光の一部は分岐カプラ２２により分岐されて受光部５３により受光され、出力信号光パワーがモニタされる。また、出力端１Ｂに入力される反射光の一部は分岐カプラ２２により分岐されて受光部５２により受光され、反射光パワーがモニタされる。
【００２７】
図２は、第１実施形態に係る光増幅器１に含まれる励起部６１の構成図である。励起部６１は、励起光源６０１、駆動部６０２および変調器６０３を備える。励起光源６０１は、光増幅用ファイバ１１に供給すべき励起光を出力するものであり、好適にはレーザダイオードを含む。駆動部６０２は、４０ＭＨｚ以上７６ＭＨｚ未満の変調周波数成分を含む駆動信号を励起光源６０１に与えて、励起光源６０１から出力される励起光を駆動信号に応じて変調する。この駆動信号は強度変調信号であるのが好適である。また、この駆動信号は、強度変調信号に位相変調を施した信号であるのも好適である。
【００２８】
変調器６０３は、駆動部６０２から出力される強度変調信号を位相変調するための変調信号を駆動部６０２に与える。変調部６０３が駆動部６０２に与える変調信号は、１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の周波数成分を含む強度変調信号または位相変調信号であるのが好適である。このような強度変調信号または位相変調信号が駆動部６０２に与えられると、駆動部６０２から励起光源６０１に与えられる駆動信号は、強度変調信号に位相変調を施した信号であって、１.５４ＧＨｚ以上２.２ＧＨｚ以下の強度変調周波数成分または位相変調周波数成分を含む信号となる。
【００２９】
このようにして励起部６１から出力された励起光が増幅用光ファイバ１１に供給されると、増幅用光ファイバ１１において光増幅されて出力される信号光のスペクトル幅が拡大されて、ＳＢＳ閾値が改善される。
【００３０】
図３は、第２実施形態に係る光増幅器２の構成図である。この図に示される光増幅器２は、入力端２Ａに入力された信号光を光増幅用ファイバ１１において光増幅し、その光増幅した信号光を出力端２Ｂから出力するものである。光増幅器２は、入力端２Ａから出力端２Ｂへ向う信号光経路に沿って順に、分岐カプラ２１、ＷＤＭカプラ３１、光増幅用ファイバ１１、ＷＤＭカプラ３２、光アイソレータ４２および分岐カプラ２２を備える。また、光増幅器２は、分岐カプラ２１に接続された受光部５１、分岐カプラ２２に接続された受光部５２および受光部５３、ＷＤＭカプラ３１に接続された励起部６１、ならびに、ＷＤＭカプラ３２に接続された励起部６２、を備える。
【００３１】
図１に示された第１実施形態に係る光増幅器１の構成と比較すると、図３に示された第２実施形態に係る光増幅器２は、光アイソレータ４１を備えていない点で相違し、ＷＤＭカプラ３２および励起部６２を備える点で相違する。
【００３２】
光増幅用ファイバ１１に添加された希土類元素を励起し得る波長の励起光は、励起部６１から出力されＷＤＭカプラ３１を経て順方向に光増幅用ファイバ１１に供給され、また、励起部６２から出力されＷＤＭカプラ３２を経て逆方向に光増幅用ファイバ１１に供給される。
【００３３】
入力端２Ａに入力された信号光は、分岐カプラ２１およびＷＤＭカプラ３１を経て光増幅用ファイバ１１に入力され、この光増幅用ファイバ１１において光増幅される。この光増幅された信号光は、ＷＤＭカプラ３２，光アイソレータ４２および分岐カプラ２２を経て出力端２Ｂから出力される。
【００３４】
入力端２Ａに入力された信号光の一部は分岐カプラ２１により分岐されて受光部５１により受光され、入力信号光パワーがモニタされる。光増幅されて出力端２Ｂから出力される信号光の一部は分岐カプラ２２により分岐されて受光部５３により受光され、出力信号光パワーがモニタされる。また、出力端２Ｂに入力される反射光の一部は分岐カプラ２２により分岐されて受光部５２により受光され、反射光パワーがモニタされる。
【００３５】
本実施形態に係る励起部６１および励起部６２それぞれは、図２に示される構成を有していて、第１実施形態の場合と同様に動作する。このようにして励起部６１および励起部６２それぞれから出力された励起光が増幅用光ファイバ１１に供給されると、増幅用光ファイバ１１において光増幅されて出力される信号光のスペクトル幅が拡大されて、ＳＢＳ閾値が改善される。
【００３６】
図４は、第３実施形態に係る光増幅器３の構成図である。この図に示される光増幅器３は、光増幅用ファイバ１３、ＷＤＭカプラ３３および励起部６３を備える。光増幅用ファイバ１３は、シングルモード光ファイバであって、信号光をラマン増幅する。光増幅用ファイバ１３は、敷設された伝送路ファイバであってもよいし、コイル状に巻かれてモジュール化されたファイバであってもよい。また、光増幅用ファイバ１３は、ラマン利得が高い分散補償光ファイバや高非線形性ファイバであるのが好適である。光増幅用ファイバ１３において信号光をラマン増幅し得る波長の励起光は、励起部６３から出力されＷＤＭカプラ３３を経て逆方向に光増幅用ファイバ１３に供給される。
【００３７】
本実施形態に係る励起部６３は、図２に示される構成を有していて、第１実施形態の場合と同様に動作する。このようにして励起部６３から出力された励起光が増幅用光ファイバ１３に供給されると、増幅用光ファイバ１３においてラマン増幅されて出力される信号光のスペクトル幅が拡大されて、ＳＢＳ閾値が改善される。
【符号の説明】
【００３８】
１〜３…光増幅器、１１，１３…光増幅用ファイバ、２１，２２…分岐カプラ、３１，３２，３３…ＷＤＭカプラ、４１，４２…光アイソレータ、５１，５２，５３…受光部、６１，６２，６３…励起部、６０１…励起光源、６０２…駆動部、６０３…変調器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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