(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅器であって、
所定の反転分布率で所定の利得を得られる長さの希土類元素ドープファイバを分割した第１希土類元素ドープファイバと第２希土類元素ドープファイバと、
励起光を出力する第１励起用レーザと、
励起光を出力する第２励起用レーザと、
該第１励起用レーザからの励起光と信号光を入射し該第１希土類元素ドープファイバに供給する第１のＷＤＭカプラと、
該第２励起用レーザからの励起光と該第１希土類元素ドープファイバからの光を入射し該第２希土類元素ドープファイバに供給する第２のＷＤＭカプラとを備え、
該希土類元素ドープファイバの分割は、該希土類ドープファイバにおいて該所定の反転分布率で増幅され、該所定の反転分布率より低下した第二の反転分布率において吸収される第１波長、および、該第１波長より長波長であり、かつ、該励起光による励起および該希土類元素ドープファイバにおける該第１波長の吸収により増幅される該所定の反転分布率および該第二の反転分布率で増幅される第２波長に対し、該第１励起用レーザと該第２励起用レーザの励起パワーを一定にした状態で、該第１波長の光と該第２波長の光が該希土類元素ドープファイバに入力されたときの該第２波長の該光増幅器の出力強度が、該第２波長の光のみが該希土類元素ドープファイバに入力されたときの該第２波長の該光増幅器の出力強度と比較して出力低下を生じない分割位置であることを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
近年、インターネット技術の発展に伴い情報需要は飛躍的に増大し、情報容量が集約する幹線系光伝送システムにおいてはさらなる大容量化、また柔軟なネットワーク形成が求められている。
【０００２】
波長多重(WDM)伝送方式は、現状ではこのようなシステム需要に対応する最も有効な手段であり、現在すでに北米を中心に商用化が進められている。
【０００３】
本特許はWDM伝送システムの大容量化、長距離化において適用される光ファイバ増幅器に関する。
【０００４】
【従来の技術】
希土類元素を光ファイバドープして光増幅を行なう増幅器、例えば、Erドープファイバ光増幅器(Erbium-doped fiber amplifier：EDFA)はその広い利得帯域を利用して波長多重した信号光を一括して増幅できることから、波長多重光伝送方式を実現するキーコンポーネントとなっている。
【０００５】
EDFAは今まで主流であったコンベンショナルバンド(C-band)という増幅帯域(1530-1565 nm)だけでなく、近年になってロングウエーブレングスバンド(L-band)という増幅帯域(1570-1605 nm)もカバーできることが知られている。
【０００６】
現在のEDFAシステムではC-bandとL-band を合わせた帯域に約200波程度の波長多重増幅が可能となった。
【０００７】
EDFAでは波長多重を行なった各信号光に対する利得の条件が使用波長帯域において一定の利得になるよう反転分布率を選ぶ必要がある。
【０００８】
図1に反転分布率を変えた場合のエルビウムドープファイバ(EDF)の単位長さ当りの利得係数の波長依存性を示す。
【０００９】
図中最も利得が低い特性は反転分布が無い状態(反転分布率0)を示し、最も利得が高い特性は全て反転分布された（上準位に励起された）場合の状態(反転分布率1)を示し、間の特性はそれぞれ0.1ずつ反転分布率を増加した場合を示す。
【００１０】
図からは以下のことが判る。
(1) C-band EDFAはErイオンの放射・吸収の中心波長(1530nm)付近であり、短いEDFで十分な利得を確保できる。
(2) L-band EDFAは単位長さ当りの利得係数が小さく、C-band EDFAに比較して長尺のEDFが必要となる。
【００１１】
図2にL-band光増幅用EDFAの基本構成を示す。
【００１２】
1はEDF、2-1,2-2は光アイソレータ、3は波長多重カプラ(WDMカプラ)、4は励起用半導体レーザである。
【００１３】
伝送路から供給された波長多重信号光は光アイソレータ2-1及びWDMカプラ3を介してEDF1に供給される。
【００１４】
EDF1はL-bandの信号光に対してほぼ同じ利得を供給し、且つC-bandの信号光利得と同じ利得にするために、長尺化する必要がある。
【００１５】
EDF1は光アイソレータ2-2を介して出力される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
L-band EDFAのような、目的とする増幅波長帯域に対して平坦な利得を取るための反転分布率が低く、必要な利得に対して希土類元素をドープしたファイバ長を長尺にする必要がある利得シフト型の光増幅器において、安定に効率よく増幅を行なう必要がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
光増幅器は所定の反転分布率で所定の利得を得られる長さの希土類元素ドープファイバを分割した第１希土類元素ドープファイバと第２希土類元素ドープファイバと、
励起光を出力する第１励起用レーザと、
励起光を出力する第２励起用レーザと、
該第１励起用レーザからの励起光と信号光を入射し該第１希土類元素ドープファイバに供給する第１のＷＤＭカプラと、
該第２励起用レーザからの励起光と該第１希土類元素ドープファイバからの光を入射し該第２希土類元素ドープファイバに供給する第２のＷＤＭカプラとを備え、
該希土類元素ドープファイバの分割は、該希土類ドープファイバにおいて該所定の反転分布率で増幅され、該所定の反転分布率より低下した第二の反転分布率において吸収される第１波長、および、該第１波長より長波長であり、かつ、該励起光による励起および該希土類ドープファイバにおける該第１波長の吸収により増幅される該所定の反転分布率および該第二の反転分布率で増幅される第２波長に対し、該第１励起用レーザと該第２励起用レーザの励起パワーを一定にした状態で、該第１波長の光と該第２波長の光が該希土類元素ドープファイバに入力されたときの該第２波長の該光増幅器の出力強度が、該第２波長の光のみが該希土類元素ドープファイバに入力されたときの該第２波長の該光増幅器の出力強度と比較して出力低下を生じない分割位置とする。
【００３０】
波長多信号をL-band EDFAのような、目的とする増幅波長帯域に対して平坦な利得を取るための反転分布率が低く、必要な利得に対して希土類元素をドープしたファイバ長を長尺にする必要がある利得シフト型の光増幅器について、いくつかの検討結果を示す。
【００３１】
図1のように、L-bandの波長帯域でC-bandとおなじ利得をとるためにはEDF長をC-bandより長くする必要があった。
【００３２】
EDFに一定の励起光源パワーで前方励起をおこなった場合の、長さ方向に対する反転分布率のシミュレーション結果を図3に示す。
【００３３】
図3からは以下の2点が判る。
(1) L-band EDFAに必要なEDF長のErイオンの反転分布率はEDF長が長くなるため、励起光パワーが出射端に行き渡らなくなり、出射端付近の反転分布率が低い。
(2) C-band EDFAに必要なEDF長のErイオンの反転分布率はEDF長が短く、励起光パワーが出射端でも充分にあり、ＥＤＦ全体に渡って反転分布率が高い。
【００３４】
同一のパワーの信号光を約0.4nm間隔で配置し1570nm〜1605nmの間に80波長多重した場合の各波長のEDF長さ方向に対する出力をシミュレーションした結果を図4に示す。
【００３５】
図中最も上の特性は1570nmの信号光チャネルch 1で下に向かうごとに信号チャネル８チャネルずつ増加させた場合のチャネルの特性を示し、最も下の特性は1605nmの信号光チャネルch 80を示している。
【００３６】
図4より各信号光チャネル間でパワーの長手方向分布に大きな差異が生じることが判る。
【００３７】
詳細に言うと、L-band EDFAは短波長側の光は入射端付近で大きく利得を確保し、ある極大値に達してから、出射端へ向かってパワーが減少していくという傾向を示す。
【００３８】
一方、長波長側の光パワーは入力端から出射端へと単調増加していく傾向を示す。
【００３９】
図4と図3により反転分布率の変化に伴って利得の波長特性が大きく変わることが判る。
【００４０】
従って、L-band EDFAに用いる長尺なEDFは図3の出射端付近で反転分布率が下がる傾向と、図4の長さ方向に対する出力値と波長特性を見ることで、出射端付近の長波長側の信号光は短波長側の信号光パワーを吸収したエネルギーで光増幅に寄与する効果があることが判る。
【００４１】
例えば、図2のシステム構成で、図4に示されるの80チャネルの信号光チャネルのうち任意の波長光を波長多重増幅する場合を想定する。
【００４２】
この場合、励起光パワーを一定にした条件げ最も短波長側の信号光チャネルch 1とそれより長波長側の信号光チャネルch Xの2波長の光を光増幅器に入力して、一括増幅させた場合の長波長側の信号光チャネルXの出力と、短波長側の信号光チャネルch1を抜去して残った長波長側の信号光チャネルch Xの出力を比較すると、短波長側の信号光チャネルch1を撤去した場合の長波長側の信号光チャネルch Xのパワーの方が低いという現象が生じることがある。
【００４３】
図5に、図2の構成で図4に示される80チャネルのうち任意の波長数を波長多重増幅するシステムを想定し、励起光パワーを一定にした条件で信号光チャネルch 1を駆動した場合と、抜いた場合の信号光チャネルch 80の出力変動量のEDF長依存性を示す。
【００４４】
所定以上のEDF長では信号光チャネルch 80の出力レベルが低下する側になり、L-band光を光増幅するために必要なEDF長では、上記のような条件下で短波長側信号光チャネルch 1を抜去したとき信号光チャネルch 80はレベル出力低下する。
【００４５】
一方、C-bandのEDF長では、出力低下は見られず、逆にレベルが上昇する。
【００４６】
上記現象はEDF内のErイオンのエネルギー準位の関係と図1及び図3とにより説明することができる。
【００４７】
図6にL-band EDFA用EDF内のErイオンのエネルギー準位を示す。
【００４８】
図6では0.98μmの励起により4I15/2から4I11/2に状態が遷移し、1.48μmの励起により4I15/2から4I13/2に状態が遷移し、1.55〜1.57μm帯で生じる自然放出光により4I13/2 から4I15/2に遷移し、基底準位吸収(Ground State Absorption : GSA)により4I13/2 から4I15/2に遷移し、1.55〜1.61μm帯の誘導光(L-bandの信号光)で誘導放出により4I13/2 から4I15/2に遷移する。
【００４９】
図1の特性を見ると、反転分布率が0.3未満になるとL-bandの帯域に於いては利得係数が0を切っており吸収係数が利得係数より大きく、図6のGSAが放射遷移(自然放出光,誘導放出)を上回る。
【００５０】
そして、短波長側に於いて吸収係数が大きくなる傾向がある。
【００５１】
さらに、図3を見ると約20mを超えた長さで反転分布率が0.3未満になっている。
【００５２】
従って、L-band EDFAではEDFの約20mを超えた出射端付近では短波長側の信号光のGSAによりにより長波長側の信号光の増幅を行なっていると考えられる。
【００５３】
一般的に信号光波長のGSAは短尺EDFのC-band光増幅では支配的ではなく、L-band光増幅のような長尺EDFの出力端付近において支配的となり、上記のように、短波長側チャネルの吸収が大きくなる。
【００５４】
従って、L-band光増幅の方が、短波長側チャネルの有無の影響が大きくなる。
【００５５】
具体的な例として、図4に示される80チャネルの信号光チャネルのうち任意の波長光を波長多重する場合を想定し、短波長側のチャネルch 1と長波長側のチャネルch 80のEDF長手方向パワー分布を図7に示す。
【００５６】
図7に於いて、EDFに信号光に対して前方励起で励起パワーを一定にした時に、aは信号光チャンネルch 1と信号光チャンネルch 80を光増幅した場合の信号光チャンネル1の出力特性を示し、bは信号光チャンネルch 1と信号光チャンネルch 80のを光増幅した場合の信号光チャンネルch 80の出力特性を示し、Cは信号光チャンネルch 80ののみを光増幅した場合の信号光チャンネル80の出力特性を示す。
【００５７】
図に示されるように、信号光チャネルch 80を1波増幅時は、信号光チャネルch 80が出射端で大きく減衰しているのに対して、同じ励起光パワーで、2波増幅時は、信号光チャネルch1のGSAによるパワー吸収で信号光チャネルch 80のパワーがポンプされる現象が見られる。
【００５８】
つまり、同じ励起光パワー条件下で2波増幅時(入力パワーが1波より大きい)の方が1波増幅時より、ch80の利得が大きいという現象が見られる。
【００５９】
上記現象が起こることにより、例えば、利得や出力レベルが一定になるように励起光に帰還制御が働いた場合でも信号光チャネルch1と信号光チャネルch80の2波で運用時に信号光チャネルch1が何らかのトラブルなどで遮断された場合に、信号光チャネルch 80が過渡的に大きく出力低下し、受信端で信号光チャネルch 80に関して瞬間的にエラーが生じると言える。
【００６０】
また、この現象はL-band用Erドープファイバ光アンプのみならず、反転分布係数を低くし、利得をファイバ長を長くして作る(EDFAと同様のゲインシフトするタイプ)Tmドープフッ化物ファイバ光アンプなどの比較的長尺のファイバを用いた場合においても生ずると考えられる。
これらの現象に対応する手段としては以下の3つが考えられる。
▲１▼ 増幅媒体の長尺化が原因であるため、増幅媒体を長手方向に分割し、それぞれに励起光を供給する。
▲２▼ 増幅帯域が広帯域であるため、短波長側の帯域が長波長側の帯域の励起光になるという現象から上記変動が生じている。
【００６１】
従って、帯域を分割し、それぞれに増幅媒体の長さを最適化して励起光を供給する。
▲３▼ 励起光供給を出射端付近にも同時に供給できるようにし、過渡的に出力低下が生じないようにする。
【００６２】
図8に本発明の第一の実施例を示す。
【００６３】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザである。
【００６４】
図に示すようにEDF11、12のように利得分割し、それぞれの励起光41、42でWDMカプラ31、32を通して入射させ、光アイソレータ21、WDMカプラ31、EDF11、光アイソレータ22、WDMカプラ32、EDF12、光アイソレータ23の経路を通る主信号光を分割増幅する。
【００６５】
図８の構成により２波長入射させた場合の長波長側のチャネルの特性を図9に示す。
【００６６】
図9では、4 mと43 mに分割し、短波長光ch 1を1570nm,長波長光ch Xを1600nmとした場合の長さ方向における出力レベルの特性を示している。
【００６７】
信号光チャンネルch1と信号光チャンネルch Xを増幅した場合の信号光チャンネルch1の出力特性はaで、信号光チャンネルch1と信号光チャンネルch Xを増幅した場合の信号光チャンネルch Xの出力特性はbで、信号光チャンネルch Xのみを増幅した場合の信号光チャンネルch Xの出力特性はcで示している。
【００６８】
特性a,bを測った励起光条件と特性cを測った励起用レーザの条件は同じである。(励起用レーザ41は980nm, 100mW, 励起用レーザ42は1460nm, 42mW)
図9の信号光チャンネルch Xのみ入射させる場合と、図7の信号光チャンネルch 80のみを入射した場合を出力端の出力レベルで比較すると、図9は長波長側信号光チャネル出力の変動量がゼロで、出力低下を生じない効果を期待できる。
【００６９】
図9に於いて、EDF分岐点(４m)の長さで生じる損失は分割点に挿入される光アイソレータ22、WDMカプラ32の挿入損失である。
【００７０】
分割点の位置は一例として、図5において求めることができる。
【００７１】
図中、２波増幅の場合の出力と１波増幅の場合の出力とを比較した場合の出力変動量が正の値をもつEDF長の領域内(斜線の領域)にＥＤＦ11の長さを設定し、それ以降のEDF12は第２の励起光源42により励起を行なえば励起光不足による出力端付近の反転分布率の低下を防止することができ、出力低下を防止できる。
【００７２】
あるいは、先に述べた条件の場合に前方励起光パワーの出射端残留パワーが約20 mW以上あるため、それ以下にならないポイントに分割点を設定する手法もある。
【００７３】
また、必要に応じて3段以上に分割して増幅してもよい。
【００７４】
図10に本発明の第二の実施例を示す。
【００７５】
第2の実施例は第1の実施例を実際のC-bandとL-bandの増幅を行なうシステムにて使用する場合の具体的な構成例である。
【００７６】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザ、8はC-bandとL-bandの帯域をそれぞれ異なる出口へと分波する分波カプラ、9はC-bandとL-bandの帯域を合波する合波カプラ、101, 102,103,104は利得等化フィルタ、111,112,113,114は可変光減衰器、120,121,122,123,124,125, 126, 127,は光増幅器、131, 132は分散補償器である。
【００７７】
図10に示すように、波長多重されたC-band信号光は分波カプラ8てにL-band帯域と分離される。
【００７８】
分波カプラ8にて分波されたC-band信号光は光増幅器124で増幅される。
【００７９】
光増幅器124で増幅されC-band信号光は利得等化フィルタ103で利得等化される。
【００８０】
この利得等化は前段の伝送路の損失特性や光増幅器により生じた増幅帯域間に生じる利得差を補正するための等化である。
【００８１】
利得等化フィルタ103の出力は可変光減衰器113に入力され所定量減衰される。
【００８２】
光増幅器124は増幅波長帯域においてほぼ一定の利得になように利得を常に一定の値になるように自動利得制御(AGC)が掛けられている。
【００８３】
従って、入力レベルの変動により出力値が変動する。
【００８４】
可変光減衰器113は光増幅器124より出力された値が一定の値になるよにうに、自動レベル制御(ALC)を行なっている。
【００８５】
光増幅器125は光増幅器124と同様のAGC制御を行いC-bandの光増幅を行なっている。
【００８６】
光増幅器125の出力は分散補償器132に入力され所定のC-bandに対応した分散値が補償される。
【００８７】
この出力は光増幅器126、利得等化フィルタ104、可変光減衰器114、光増幅器127、を通って光増幅が行なわれる。
【００８８】
具体的な機能は先の光増幅器124、利得等化フィルタ103、可変光減衰器113、光増幅器125と同じである。
【００８９】
同じ構成を分散補償器132を介して2段設けるのは、分波カプラ8のからの入力ダイナミックレンジに対しては、1段目の可変光減衰器113で変化分を吸収し、さらに2段目の可変光減衰器114では分散補償器132の変化分に加え光増幅器125で吸収できない変化分を吸収光増幅器126から光増幅器127で補うためである。
【００９０】
光増幅器127の出力は合波カプラ9を通って、L-bandの 光と波長多重され伝送路に出力される。
【００９１】
一方、L-band信号光も分波カプラ8でL-bandに分離され光増幅器120、利得等化フィルタ101、可変光減衰器111、光増幅器121、分散補償器131、光増幅器122、利得等化フィルタ102、可変光減衰器112、光増幅器123を通って増幅され、出力される。
光増幅器120乃至123までの各構成の機能は光増幅器124乃至127の機能と同じであるが、
光増幅器120,121,122,123の構成は図8の第1の実施構成と同じ構成で図9と同じ特性を有するもので構成される。
【００９２】
図11に本発明の第三の実施例を示す。
【００９３】
11,12はEDF、21,22は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザである。
【００９４】
図11に示すように利得媒体はEDF 11であり、前方励起光41でWDMカプラ31、を通して、後方励起光42でWDMカプラ32を通してEDF 11に入射させ、光アイソレータ21、WDMカプラ31、EDF11、WDMカプラ32、光アイソレータ22の経路を通る主信号光を増幅する。
【００９５】
励起光用レーザ11の励起光は主信号光と同一方向伝搬するもの、励起光用レーザ12の励起光は主信号光と逆方向伝搬するものの組合せである。
【００９６】
即ち、双方向励起構成である。
【００９７】
この構成で、前方励起光とともに後方励起光をも波長数1波のときから投入することにより、出射端付近での反転分布率や利得が上昇し、長波長光の単独増幅時の出力低下を防止することができる。
【００９８】
図12に本発明の第四の実施例を示す。
【００９９】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザ、8はC-bandとL-bandの帯域をそれぞれ異なる出口へと分波する分波カプラ、9はC-bandとL-bandの帯域を合波する合波カプラ、101, 102,103,104は利得等化フィルタ、111,112,113,114は可変光減衰器、120,121,122,123,124,125, 126, 127,は光増幅器、131, 132は分散補償器である。
【０１００】
図12に示すように、C-band信号光は、分波カプラ8、光増幅器124、利得等化フィルタ103、可変光減衰器113、光増幅器125、分散補償器132、光増幅器126、利得等化フィルタ104、可変光減衰器114、光増幅器127、合波カプラ9を通って増幅され、出力される。
【０１０１】
一方、L-band信号光は、分波カプラ8、光アイソレータ21、WDMカプラ31、EDF11、WDMカプラ32、光アイソレータ22、利得等化フィルタ101、可変光減衰器111、光増幅器121、分散補償器131、光増幅器122、利得等化フィルタ102、可変光減衰器112、光増幅器123を通って増幅され、出力される。
【０１０２】
図12に示す各構成の機能及び動作は実質的に図10と同じ番号である。
【０１０３】
相違点は、光増幅器120,121,122,123は図11と同じ双方向励起構成を取る点である。
【０１０４】
図13に本発明の第五の実施例を示す。
【０１０５】
11,12はErドープファイバ、21,22,23,24は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザ、5は帯域分波カプラ、6は帯域合波カプラである。
【０１０６】
図13に示すように帯域分波カプラ5で主信号光を利得帯域によって分割し、それぞれの励起光41、42でWDMカプラ31、32を通して入射させ、帯域分波カプラ5、光アイソレータ21、WDMカプラ31、Erドープファイバ11、光アイソレータ22、帯域合波カプラ6という経路、および、帯域分波カプラ5、光アイソレータ23、WDMカプラ32、Erドープファイバ12、光アイソレータ24という経路を通る主信号光をそれぞれ増幅する。
【０１０７】
上記構成により、例えば短波長光(1570nm) と長波長光(1600nm)の2波を入射させて増幅させる場合に、出射端で吸収が大きくなる短波長光はより短尺のEDFの方へ入射され、出射端へ向けて単調増加する長波長光は長尺側のEDFの方へと入射するというように、それぞれの帯域に対して長さを最適化したEDFを設けて分けて増幅することにより、短波長側のGSAが出射端で支配的になるなどの増幅されるべき信号光が励起光として他の信号光を増幅する作用は低下し、それぞれの帯域内において信号光間相互作用が低減する。
【０１０８】
上記帯域分割ポイントを与えるデータとしては、図14の波長の組み合わせに対する出力低下量を表す表が参考になる。
【０１０９】
つまり、抜去する断波長が1582nm以上では、出力低下が生じないので、この波長あるいは、この波長付近で2帯域に帯域分割して増幅する手法が有効と考えられる。
【０１１０】
必要に応じて3つ以上の帯域に分割して増幅する手法も考えられる。
【０１１１】
図15に本発明の第六の実施例を示す。
【０１１２】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザ、8はC-bandとL-bandの帯域をそれぞれ異なる出口へと分波する分波カプラ、9はC-bandとL-bandの帯域を合波する合波カプラ、101, 102,103,104は利得等化フィルタ、111,112,113,114は可変光減衰器、120,121,122,123,124,125, 126, 127,は光増幅器、131, 132は分散補償器である。
【０１１３】
図15に示すように、C-band信号光は、分波カプラ8、光増幅器124、利得等化フィルタ103、可変光減衰器113、光増幅器125、分散補償器132、光増幅器126、利得等化フィルタ104、可変光減衰器114、光増幅器127、合波カプラ9を通って増幅され、出力される。
【０１１４】
一方、L-band信号光は、分波カプラ8を通って2帯域に分かれ、帯域分波カプラ5、光アイソレータ21、WDMカプラ31、Erドープファイバ11、光アイソレータ22、帯域合波カプラ6という経路、あるいは、帯域分波カプラ5、光アイソレータ23、WDMカプラ32、Erドープファイバ12、光アイソレータ24、帯域合波カプラ6という経路を通り、利得等化フィルタ101、可変光減衰器111、光増幅器121、分散補償器131、光増幅器122、利得等化フィルタ102、可変光減衰器112、光増幅器123を通って増幅された後出力される。
【０１１５】
図15に示す各構成の機能及び動作は実質的に図10と同じ番号と同じである。
【０１１６】
相違点は、光増幅器120,121,122,123は図13と同様に、短波長側の光が出力端で励起光として他の信号光を増幅する作用を低下させるよう使用帯域を分割する構成を取る点が異なる。
【０１１７】
また、分波カプラ8と光増幅器120内の帯域分波カプラ5とを一体化させる構成も可能である。
【０１１８】
また、本構成において、光増幅器123内の帯域合波カプラ6と合波カプラ9と一体化させる構成も可能である。
【０１１９】
さらに、利得等化器101,102,可変光減衰器111,112分散補償器131をL-band増幅部内で完全に2帯域に分ければ、光増幅器120の帯域合波カプラ6と、光増幅器121と光増幅器122の帯域合波カプラ6と帯域分波カプラ5と、光増幅器123の帯域分波カプラ5を省略することができる。
【０１２０】
図16に本発明の第七の実施例を示す。
【０１２１】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、4は励起用レーザ、７は励起用レーザの出力を分岐するビームヒプリッタである。
【０１２２】
図に示すようにEDF11、12のように利得分割し、励起光4が励起光分岐カプラ7で分岐され、それぞれ、WDMカプラ31、32を通して入射させ、光アイソレータ21、WDMカプラ31、EDF11、光アイソレータ22、WDMカプラ32、EDF12、光アイソレータ23の経路を通る主信号光を分割増幅する。
【０１２３】
上記構成により、第一の実施例と同様に、例えば短波長光(1570nm) と長波長光(1600nm)の2波を入射させて増幅させ、そのときと同じ励起光条件で、長波長光のみ1波を入射させる場合で、その出射端での出力レベルを比較すると、従来の構成の場合の特性(図7)と比較して、出射端での長波長光の変動量をゼロ、つまり出力低下のないようにする効果を期待できる。
【０１２４】
分割点の位置についても第一の実施例と同様に、図5において、出力変動量が正の値をもつEDF長の領域内に設定する必要がある。
【０１２５】
あるいは、前方励起光パワーの出射端残留パワーが所定値、例えば約20 mW以下にならないポイントに分割点を設定する手法もある。
【０１２６】
本構成のように単一の励起用レーザ4から出射される励起光を励起光分岐カプラ7により分岐することにより、励起用レーザの個数の削減となる効果のほかに、EDF11、12それぞれへのパワー分配比をこの励起光分岐カプラ7で管理できるという効果がある。
【０１２７】
この様な励起レーザの共有化構成は図11のような双方向励起の場合でも利用することができる。
【０１２８】
図17に本発明の第八の実施例を示す。
【０１２９】
11,12はEDF、21,22,23は光アイソレータ、31,32は励起光と信号光を合波するWDMカプラ、41,42は励起用レーザ、8はC-bandとL-bandの帯域をそれぞれ異なる出口へと分波する分波カプラ、9はC-bandとL-bandの帯域を合波する合波カプラ、101, 102,103,104は利得等化フィルタ、111,112,113,114は可変光減衰器、120,121,122,123,124,125, 126, 127,は光増幅器、131, 132は分散補償器である。
【０１３０】
図17に示すように、C-band信号光は、分波カプラ8、光増幅器124、利得等化フィルタ103、可変光減衰器113、光増幅器125、分散補償器132、光増幅器126、利得等化フィルタ104、可変光減衰器114、光増幅器127、合波カプラ9を通って増幅され、出力される。
【０１３１】
一方、L-band信号光は、分波カプラ8、光アイソレータ21、WDMカプラ31、EDF11、光アイソレータ22、WDMカプラ32、EDF12、光アイソレータ23、利得等化フィルタ101、可変光減衰器111、光増幅器121、分散補償器131、光増幅器122、利得等化フィルタ102、可変光減衰器112、光増幅器123を通って増幅され、出力される。
【０１３２】
また、励起光は、励起光源4から励起光が励起光分岐カプラ7で分岐され、それぞれ、WDMカプラ31、32を通してそれぞれ、EDF11、EDF12に供給され、L-band信号光を分割増幅する。
【０１３３】
図17に示す各構成の機能及び動作は実質的に図10と同じ番号と同じである。
【０１３４】
相違点は、光増幅器120,121,122,123は図16と同じ励起光源を共有化する点である。
【０１３５】
図16図17のように第二、三、四、六、八の実施例においても励起を共通の光源として、ビームスプリッタで分岐してEDFに供給することは可能である。
（付記１）
入力光と第１の励起光を入力し光増幅する第１の希土類元素ドープファイバと、
第１の希土類元素ドープファイバの出力光を第２の励起光により増幅する第２の希土類元素ドープファイバとを設けたことを特徴とする光増幅器。
（付記２）
入力光を複数波長帯域に分割する波長帯域分部と、
該波長帯域分部で分割された各波長帯域に対してそれぞれ光増幅器を設け、
該各光増幅器の少なくとも一つの光増幅器は第１の励起光により増幅する第１の希土類元素ドープファイバと、第１の希土類元素ドープファイバ出力を第２の励起光により増幅する第２の希土類元素ドープファイバからなることを特徴とする光増幅器。
（付記３）
第1の励起光で前方励起により光増幅を行なう希土類元素ドープファイバにおいて、
該第１の励起光パワーが一定の場合に該希土類元素ドープファイバに第１と第２の波長の光を入力して増幅した場合の該第１の波長の出力光パワーを該第１の波長の光のみを入力して増幅した場合の該第１の波長の出力光パワーから差し引いた差分の値が正の値を取る該希土類元素ドープファイバ上の位置に第2の励起光を前方励起することを特徴とする光増幅器。
（付記４）
入力光と第１の励起光を入力して光増幅する第１の希土類元素ドープファイバと、
第１の希土類元素ドープファイバ出力を第２の励起光により増幅する第２の希土類元素ドープファイバとを設け、
特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の出力される伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前の該他の波長の出力される伝送信号光パワーとほぼ等しいかそれ以上であることを特徴とする光増幅器。
（付記５）
入力光と第１の励起光を入力して光増幅する第１の希土類元素ドープファイバと、
第１の希土類元素ドープファイバ出力を第２の励起光により増幅する第２の希土類元素ドープファイバとを設け、
該第１の希土類元素ドープファイバの長さを特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の出力される伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前の該波長の出力される伝送信号光パワーとほぼ等しいかそれ以上にようにすることを特徴とする光増幅器。
（付記６）
付記１乃至付記５記載の光増幅器に於いて、
該第１の励起光は該希土類ドープファイバに対して前方励起で有ることを特徴とする光増幅器。
（付記７）
付記１乃至付記５記載の光増幅器に於いて、
該第２の励起光は該希土類元素ドープファイバに対して前方励起で有ることを特徴とする光増幅器。
（付記８）
付記１乃至付記５記載の光増幅器に於いて、
該第１の励起光及び該第２の励起光は一つの励起光源を分岐した光であることを特徴とする光増幅器。
（付記９）
入力光を複数波長帯域に分割する波長帯域分部と、
該波長帯域分部で分割された各波長帯域に対してそれぞれ光増幅器を設け、
該各光増幅器の少なくとも一つの光増幅器は希土類元素ドープファイバを前方励起する構成で、入力される特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の出力される伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前の該他の波長の出力れる伝送信号光パワーとほぼ等しいかそれ以上であることを特徴とする光増幅器。
（付記１０）
入力光を複数波長帯域に分割する波長帯域分部と、
該波長帯域分部で分割された各波長帯域に対してそれぞれ光増幅器を設け、
該各光増幅器の少なくとも一つの光増幅器は希土類元素ドープファイバを前方励起する構成で、該希土類元素ドープファイバの長さを入力される特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の出力する伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前の該他の波長の出力される伝送信号光パワーとほぼ等しいかそれ以上であることを特徴とする光増幅器。
（付記１１）
波長多重伝送信号光を増幅する光増幅に於いて、
該波長多重伝送信号光を入力し第１と第2の励起光により増幅する希土類元素ドープファイバを設け、
該第1の励起光を該入力光の伝搬方向と同じ方向に励起し、
該第2の励起光を該入力光の伝搬方向と反対方向に励起し、
該希土類元素ドープファイバの出力側で特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前のパワーとほぼ等しくなることを特徴とする光増幅器。
（付記１２）
波長多重伝送信号光を増幅する方法において、
該波長多重伝送信号光と第１の励起光を第１の希土類元素ドープファイバに入力し、
第１の希土類元素ドープファイバ出力と第２の励起光を第２の希土類元素ドープファイバに入力し、
特定波長の伝送信号光が減衰または消えた時に他の波長の出力される伝送信号光パワーが該特定波長の伝送信号光が消える前の該他の波長の出力される伝送信号光パワーとほぼ等しいかそれ以上にすることを特徴とする波長多重伝送信号光の増幅方法。
【０１３６】
【発明の効果】
光増幅器を構成する希土類元素ドープファイバを複数の励起光で励起し、希土類元素ドープファイバ長さ方向の反転分布率の低下を防止しすることで、増幅する信号光チャネル数の減少時にも各チャネルの出力の低下を防止する事ができる。
【０１３７】
即ち、L-band  ＥＤＦＡにおいて、波長数の減設後に過渡的にチャネルあたりの出力パワーの低下量を抑えるあるいは低下させない構成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】EDFAの単位長さ当りの利得係数の波長依存性
【図２】L-band光増幅用EDFAの基本構成
【図３】反転分布率のEDF長手方向分布
【図４】80波波長多重時の各チャネルの長手方向パワー分布
【図５】長波長側チャネル変動のEDF長依存性
【図６】L-band光増幅のエネルギー準位図
【図７】各チャネルのEDFパワー長手方向分布
【図８】本発明の第一の実施例
【図９】第一の実施例におけるEDF長手方向パワー分布
【図１０】本発明の第二の実施例
【図１１】本発明の第三の実施例
【図１２】本発明の第四の実施例
【図１３】本発明の第五の実施例
【図１４】チャネル配置による出力低下量
【図１５】本発明の第六の実施例
【図１６】本発明の第七の実施例
【図１７】本発明の第八の実施例
【符号の説明】
11,12  EDF
21,22,23  光アイソレータ
31,32  WDMカプラ
41,42  励起用レーザ
7  ビームスプリッタ
8  分波カプラ
9  合波カプラ
101, 102,103,104  利得等化フィルタ
111,112,113,114  可変光減衰器
120,121,122,123,124,125, 126, 127  光増幅器
131, 132  分散補償器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004281245.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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