(57)【要約】【課題】従来のCATV配信システムより、フレキシビリティーなシステム設計と低コストを実現できる光増幅分配ネットワークを構築する。【解決手段】光送信装置101から出力された信号光は、光分配器102によって複数の信号光（出力１，出力２，・・・出力ｎ）に分岐される。分岐された信号光は光分配器の後段に配置された光ファイバ増幅器103で光増幅され、増幅された信号光（出力１ａ，出力２ａ，…出力ｎａ）が光出力ポートから出力される。光ファイバ増幅器を光分配器の後段に配置することで、事故等が起こってもシステム全体を停止する必要が無く、ユーザーサービス品質が向上するに光ネットワークを提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
CATV配信システムにおいて単入力ポートと複数の出力ポートを有し入力ポートに入射した信号光を複数の光出力ポートに分岐する光分配器と、入力部と出力部を有し励起光源装置を用いて希土類添加フッ化物系ファイバを光増幅部として励起することにより信号光を増幅する光ファイバ増幅器からなるシステムにおいて、上記光分配器の複数の光出力ポートに、信号光を増幅する光ファイバ増幅器を設けたことを特徴とする光増幅分配システム。
【請求項２】
前記光ファイバ増幅器の光増幅部は、エルビウム（Er）とセリウム（Ce）を共添加した増幅媒質でコアを形成したフッ化物系光ファイバからなることを特徴とする請求項１記載の光増幅分配システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ増幅器並びにこの光ファイバ増幅器を備えたCATV配信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ増幅器の実用化により、例えば波長1.55μm帯において強度の強い信号光が得られるようになった。そのため、光ファイバ増幅器を用いて光ファイバの伝送損失や光分岐器の分岐損失を補償し、信号光の多分岐を行う光通信システムを構築できるようになった。例えば、 CATV（ケーブルテレビジョン）分配系において、従来は同軸ケーブルを用いて映像信号を分配していたのに対し、光ファイバ増幅器を使用する方法が提案されている（特許文献1参照）。
【０００３】
詳細を図２に示す。衛星波映像202、地上波映像203、VTR映像＆ローカル番組204等の映像信号を送信機205によって送信し、変調器206を通された光信号を、光ファイバ増幅器等によって形成された光ファイバ増幅器207によって増幅する。送信局ターミナル201は、この送信機、変調器、光ファイバ増幅器で構成されている。接続された１×ｎ光分配器208、209によってそれぞれｎ分岐（例えば４分岐や１６分岐）されることにより、映像信号を高品質のまま多数のユーザー受信局210に一括して配信できるようになった。
【０００４】
図２に示したCATV配信システムの他にも、光分岐の光損失補償をする種々の方法が提案されている。例えば分配器と光ファイバ増幅を組み合わせた装置（光増幅分配器）を用いる方法（特許文献２、３）、分波装置にカプラを多段に配置し分散作用を使う方法（特許文献４）、光ファイバ増幅器と光分配器の損失分を制御回路で補償する方法（特許文献５）がある。しかし、上記に示した方法は、システムが複雑になり管理コストが大きくなってしまう問題点も有する。
【０００５】
光分岐の損失補償を行う装置に搭載される光ファイバ増幅器は図３に示すような構成になる。入力ポート301から入力された入力信号は、制御用モニター309と光増幅部に入力信号を分岐する光カプラ303で分岐される。制御用モニター側では、制御回路308を経て、複数の励起光源306による励起光が光カプラ307で合波され、光アイソレータ304に入射される。光増幅部側では、直接光アイソレータ304に入射される。信号光と励起光は光カプラ305により合波され、光増幅部302に入射される。光増幅部としては、光ファイバに希土類を添加した石英ファイバが用いられ、特にCATV配信システムの使用波長1.55μm帯は、エルビウムを添加したEr添加ファイバ（EDF：Erbium-Doped Fiber）が使用される。最終的に、増幅した信号光が出力ポート310から出力される。
【０００６】
従来、CATV配信システムで用いられる光ファイバ増幅器は、十分な受信レベルを確保するために高パワーの信号光を出力する必要がある。ファイバの母材に石英ガラスを使った光ファイバ増幅器は、光増幅部で数百メートル以上のファイバ長を必要とし光ファイバ増幅器のサイズが大型になる。そのため、映像信号を増幅するCATV中継基地の光ファイバ増幅器を設置する大きなスペースが必要になる。
【特許文献１】特開２００１−３３９７０１号公報
【特許文献２】特願平１１−１２１７２３号公報
【特許文献３】特願平８−１８３３号公報
【特許文献４】特願平８−３１２６８１号公報
【特許文献５】特開平５−２９２０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の光ネットワークシステムでは、次の点が課題となる。
【０００８】
（１）図２に示したCATV配信システムでは、光ファイバ増幅器207がトラブルで停止した場合、通信路は全線停止し、全ユーザーの配信サービスに影響を及ぼす。
【０００９】
（２）石英ガラスをホストガラスとして用いた光ファイバ増幅器は、光増幅部で数百メートルのエルビウム添加ファイバを必要とし、光ファイバ増幅器を設置するための大きなスペースを必要とする問題を有する。
【００１０】
（３）CATV配信システムを導入するためには、莫大な費用が必要になる。CATV配信システムに加入した加入者がシステム構築の費用を分担する場合、CATV配信システムに加入者の数が一定の数に満たないと、加入者１端末の負担は大きくなってしまう問題を有する。
【００１１】
（４）光ファイバ中の信号パワーが20dBm(100mW)よりも大きくなると、非線形光学効果による信号劣化が生じやすくなる。また、ラマン散乱や誘導ブリュウアン散乱などの背景雑音も増加する。このため、このような非線形光学効果を抑制するための伝送線路と管理が必要になり、管理コストが上昇する。
【００１２】
（５）高パワー出力の光ファイバ増幅器は、それ自体が危険である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明はCATV配信システムにおいて単入力ポートと複数の出力ポートを有し入力ポートに入射した信号光を複数の光出力ポートに分岐する光分配器と、入力部と出力部を有し励起光源装置を用いて希土類添加フッ化物系ファイバを光増幅部として励起することにより信号光を増幅する光ファイバ増幅器からなるシステムにおいて、上記光分配器の複数の光出力ポートに、信号光を増幅する光ファイバ増幅器を設けたことを特徴とする光増幅分配システムである。
【００１４】
また、前記光ファイバ増幅器の光増幅部は、エルビウム（Er）とセリウム（Ce）を共添加した増幅媒質でコアを形成したフッ化物系光ファイバからなることを特徴とする上記の光増幅分配システムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来のCATV配信システムより、  フレキシブルなシステム設計と低コストを実現できる光増幅分配ネットワークを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、光信号の多分岐を行う光通信システムにおいて、光分配器の後段に低パワーの信号光を出力する光ファイバ増幅器を配置することを特徴とすることにより、上記課題を解決する。
【００１７】
詳細を図４に示す。衛星波映像402、地上波映像403、VTR映像＆ローカル番組404等の映像信号を送信機405によって送信し、変調器406を通された光信号を、従来と異なり光分配器408で分岐した後に  光ファイバ増幅部等によって形成された光ファイバ増幅器407によって増幅する。送信局ターミナル401は、この送信機、変調器、分配器、光ファイバ増幅器で構成する。接続された１×ｎ光分配器408によってそれぞれｎ分岐（例えば４分岐や１６分岐）し、ユーザー受信局409に配信される。
【００１８】
本発明の基本部分を説明するために、図４の送信局ターミナル部を拡大したものを図１に示した。光送信装置101から出力された信号光は、光分配器102によって複数の信号光（出力１，出力２，・・・出力ｎ）に分岐される。分岐された信号光は光分配器の後段に配置された光ファイバ増幅器103で光増幅され、増幅された信号光（出力１ａ，出力２ａ，…出力ｎａ）が光出力ポートから出力されるものである。
【００１９】
これにより、上記課題は以下のように解決される。
【００２０】
上記課題（１）に対して、図４に示すように光分配器の複数出力ポートの後段に光ファイバ増幅器を配置することにより、一台の光ファイバ増幅器がトラブルを起こしたとしても１通信路が停止するのみになる。通信路全体を停止することなくトラブル及びメンテナンスに対応できるためユーザーサービス品質が向上する。
【００２１】
上記課題（２）に対して、光ファイバ増幅器の光増幅部にエルビウム（Er）、セリウム（Ce）を添加したフッ化物系ファイバを用いる。石英ガラスベースのファイバに比べフッ化物ガラスベースのファイバは長さを  1/10にすることができる。そのため光ファイバ増幅器本体のサイズを小型化することができる。そのため光ファイバ増幅器の設置スペースの問題を解決できる。
【００２２】
上記課題（３）に対して、本発明においては、加入者がいない伝送路には、信号光を増幅する光ファイバ増幅器を設置する必要がなく、加入者数が少ない場合にも負担する費用を低減することが可能となる。
【００２３】
上記課題（４）に対して、１台の光ファイバ増幅器でまかなう場合に比較すると、分岐数の分だけパワーを低下させるので、非線形光学効果が起こりにくくなる。
【００２４】
上記課題（５）に対して、高パワー光ファイバ増幅器よりも低出力であるためメンテナンスにおいて安全なシステムが構築できる。
【実施例１】
【００２５】
以下、実施例により説明する。
【００２６】
実施例として光ファイバ増幅器を使ったCATV配信システムのブロック図を図６に示す。このシステムは４つの出力ポートから映像信号を出力する送信局601と、送信局からの映像信号を１×４分岐スプリッタ605、１×８スプリッタ606によって分岐する、分岐された映像信号を受けるユーザー受信局607を備える。
【００２７】
送信局601は、光出力ポート２端子を有する  変調型送信機602と、光出力ポートより出力した信号光を２分岐する１×２スプリッタ603、光増幅部にエルビウム、セリウム共添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器604とを含み、１×２スプリッタ603の各出力ポートに割り当てられている。
【００２８】
ここで、変調型送信機602は、波長1.55μmの搬送光に変調器を通じて入力される情報信号に基づいて光変調し、映像信号として１×２スプリッタ603に出力する。
【００２９】
１×２スプリッタ603の後段に接続される光ファイバ増幅器604は、映像信号を増幅する光増幅部と、光増幅部を励起する励起光源装置から構成される。光増幅部としてはエルビウム（Er）とセリウム(Ce)が共添加されたフッ化物ファイバを用いている。変調型送信機の映像信号が5dBm（約3mW）程度の時、光ファイバ増幅器の出力は17dBm（約50mW）程度を必要とする。
【００３０】
そのため励起光源装置は、励起光を発生する半導体レーザー素子を冷却する電子冷却素子を有しない低出力タイプで対応できる。
【００３１】
上記構成は、変調型送信機各ポートを２分岐し、それぞれ光ファイバ増幅器で増幅後、４分岐され、分岐後さらに８分岐し各端末に分配供給するシステムで1ブロックを１２８端末とするシステム設計となっている。
【００３２】
従来の方法で同様のシステムを構成したブロック図を図７に示す、従来のCATV配信システムでは  変調型送信機１台、256端末を１ブロックとなるシステム設計となっている。図の送信局701が１ブロックである。変調型送信機702からの信号は二つに分けられ、それぞれ光ファイバ増幅器703で増幅された後、１×４スプリッタ704で４信号に分岐され、さらに１×３２スプリッタ705で32分割されてユーザー受信局（３２端末）706に分岐される。すなわち、一つの光ファイバ増幅器から128の端末に分岐されることになる。すなわち、ブロックのどちらか一方の光ファイバ増幅器が故障などのトラブルがあった場合、128端末のサービスを停止する必要がある。すなわち、１ブロックの１／２がシステム停止状態になる。
【００３３】
この問題を解決する手段として、上記構成は、光ファイバ増幅器をグループ単位で共用する方法を用いている。１グループ３２端末と考えて  変調型送信機一台で、128端末をカバーできることになる。１台の光ファイバ増幅器がトラブル起こした場合、１グループ単位でのメンテナンスが可能となる。すなわち、ユーザーの１／４がサービス利用停止となる計算になる。そのため、CATV会社のユーザーサービス向上と新しいシステムを柔軟に取り入れることが可能になる。
【００３４】
さらに図７に示す、一台の光ファイバ増幅器でまかなう場合は、伝送ファイバ中の信号パワーが20dBm(100mW)よりも大きくなり、伝送距離も長くなる。そのため非線形光学効果による信号劣化が生じやすくなり、ラマン散乱や誘導ブリュウアン散乱などの背景雑音も増加する。そのため、非線形光学効果を抑制するための伝送線路の管理が必要になる。
【００３５】
この問題を解決する手段として、上記構成は、スプリッタにより分岐させた後に光ファイバ増幅器を配置する。分岐数の分だけパワーを低下させるので、非線形光学効果が起こりにくくなる。そのため、管理コストを低減できる。
【００３６】
次に、本発明の実施の一形態における光ファイバ増幅器の内部構成のブロック図を図５に示す。入力ポート501から入力された映像信号は、制御用モニター508及び制御回路507と光増幅部に、映像信号を分岐する光カプラ503で分岐される。制御回路側では、励起光源装置506より励起光が出力される。光増幅部側では、信号は光アイソレーター504に入射される。信号光と励起光は光カプラ505により合波され、光増幅部502に入射される。信号光の増幅にはドーパントとしてエルビウム（Er）とセリウム（Ce）を共添加したものを用いる。そしてファイバのホストガラスとしてはフッ化物ガラスを用いることにより従来の石英ガラスベースの増幅ファイバに比べ  1/10の長さで同様の増幅を得ることができる。増幅した信号光は反射光を防止するための光アイソレーター504に入射し、最終的に出力ポート509から出力される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、CATV配信システム等に使用される光ファイバ増幅器及びそれによる光増幅分配システムに利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の光増幅分配システムの実施形態を示す図である。
【図２】従来のシステム例の構成を示すブロック図である。
【図３】従来の光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明で使用した光ファイバ増幅器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のCATV配信システムのブロック図である。
【図７】従来のCATV配信システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０１：光送信装置
１０２：光分配器
１０３：光ファイバ増幅器
２０１：送信局ターミナル
２０２：衛星波映像
２０３：地上波映像
２０４：VTR映像＆ローカル番組
２０５：送信機
２０６：変調器
２０７：光ファイバ増幅器
２０８：光分配器
２０９：光分配器
２１０：ユーザー受信局
３０１：入力ポート
３０２：光増幅部
３０３：光カプラ
３０４：光アイソレータ
３０５：光カプラ
３０６：励起光源装置
３０７：光カプラ
３０８：制御回路
３０９：制御用モニター
３１０：出力ポート
４０１：送信局ターミナル
４０２：衛星波映像
４０３：地上波映像
４０４：VTR映像＆ローカル番組
４０５：送信機
４０６：変調器
４０７：光ファイバ増幅器
４０８：光分配器
４０９：ユーザー受信局
５０１：入力ポート
５０２：光増幅部
５０３：光カプラ
５０４：光アイソレータ
５０５：光カプラ
５０６：励起光源装置
５０７：制御回路
５０８：制御モニター
５０９：出力ポート
６０１：送信局
６０２：変調型送信機
６０３：１×２スプリッタ
６０４：光ファイバ増幅器
６０５：１×４スプリッタ
６０６：１×８スプリッタ
６０７：ユーザー受信局（３２端末）
７０１：送信局
７０２：変調型送信機
７０３：光ファイバ増幅器
７０４：１×４スプリッタ
７０５：１×３２スプリッタ
７０６：ユーザー受信局（３２端末）
【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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