(57)【要約】【課題】複合歪み特性の劣化が効果的に低減された光増幅装置およびこれを用いた光伝送システムを提供すること。【解決手段】所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を増幅する光増幅装置であって、前記光信号を受け付ける光入力部と、励起光を発生する励起光源と、コア部に光増幅物質が添加され、前記光信号と前記励起光とを受け付け、該光信号を誘導放出によって増幅するダブルクラッド型の増幅光ファイバと、前記増幅した光信号を出力する光出力部と、を備え、前記増幅光ファイバは、該増幅光ファイバの条長と吸収係数の所定波長帯におけるピーク値との積で表される吸収条長積が、該吸収条長積と前記増幅した光信号の複合歪み特性との関係を示す曲線において吸収条長積の減少に対する複合歪み特性の減少率が急激に増大する屈曲点よりも小さい値となるように設定されたものである。【選択図】        図１
2009021520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を増幅する光増幅装置であって、
前記光信号を受け付ける光入力部と、
励起光を発生する励起光源と、
コア部に光増幅物質が添加され、前記光信号と前記励起光とを受け付け、該光信号を誘導放出によって増幅するダブルクラッド型の増幅光ファイバと、
前記増幅した光信号を出力する光出力部と、
を備え、前記増幅光ファイバは、該増幅光ファイバの条長と吸収係数の所定波長帯におけるピーク値との積で表される吸収条長積が、該吸収条長積と前記増幅した光信号の複合歪み特性との関係を示す曲線において吸収条長積の減少に対する複合歪み特性の減少率が急激に増大する屈曲点よりも小さい値となるように設定されたものであることを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記増幅光ファイバは、コア部にエルビウムとイットリビウムとが添加されたことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記吸収係数のピーク値に対応する波長が１５３０ｎｍ近傍である場合に、前記増幅光ファイバの吸収条長積は３５０ｄＢより小さいことを特徴とする請求項２に記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記増幅光ファイバから出力する増幅した光信号の強度が＋２５ｄＢｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記光入力部は、前記光信号を分岐して出力する入力光分岐手段を備え、
前記増幅光ファイバを複数備え、該各増幅光ファイバは、前記入力光分岐手段が分岐した各光信号を増幅することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記光出力部は、前記増幅した光信号を分岐して出力する出力光分岐手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光増幅装置。
【請求項７】
所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を出力する光送信装置と、
前記光送信装置が出力する光信号を増幅する請求項１〜６のいずれか１つに記載の光増幅装置と、
前記光増幅装置が出力する増幅した光信号を受信する光受信装置と、
前記光送信装置と前記光増幅装置とを接続する送信側光伝送路と、
前記光増幅装置と前記光受信装置とを接続する受信側光伝送路と、
を備えた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、テレビ信号など、所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を増幅する光増幅装置およびこれを用いた光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光映像伝送システムは、光送信器が出力する一つの光信号を光分岐カプラなどの光分岐手段によって分岐し、複数の光受信器に送信している。このように光信号を分岐すると分岐した各信号の光強度が低下するため、光映像伝送システムにおいては光増幅装置を用いて光信号を増幅している。光増幅装置は、内部に励起光源と増幅媒体とを有しており、励起光源が出力する励起光によって増幅媒体を励起し、励起した増幅媒体によって、入力した光信号を増幅して出力している。従来の波長１．５５μｍ帯域の光信号を増幅するための光増幅装置は、希土類金属元素であるエルビウムがコア部に添加されたシングルモード型のエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を増幅媒体として用いたものが一般的であった。また、このＥＤＦを増幅媒体とした光増幅装置は、コストや放熱設計を考慮すると、その出力光強度は一般的に＋２５ｄＢｍ程度に制限されているのが現状となっている。
【０００３】
ここで、特にＣＡＴＶのような放送分野で用いられる光映像伝送システムにおいては、１つの局から多数の加入者宅に光信号を送信するため、１つの光信号をより多数の光信号に分岐して送信する必要がある。
【０００４】
一般的に、光増幅装置は一台で１２８加入者をサポートすることを目標としている。一方、光信号を受信する受信装置への光信号の入力強度は−５ｄＢｍ以上となるようにしなければならい。したがって、伝送路である光ファイバの損失を考慮すると、光増幅装置の出力光強度としては、＋２０ｄＢｍ程度が要求されている。また、さらに大規模なシステムでは、＋２０ｄＢｍ程度の強度の光出力が可能である光増幅装置が複数台必要となる。このような場合には、装置の設置スペースやコスト、消費電力等などを考慮し、一台の光増幅装置の光出力をできるだけ高くし、その後＋２０ｄＢｍ程度の光強度となるように出力を分岐させることを検討している。
【０００５】
このように、従来のＥＤＦを増幅媒体とした光増幅装置で、大規模なシステムを構築する際には、装置の設置スペースやコスト、消費電力が増大するという課題がある。
【０００６】
近年、上記課題を解決するためにマルチポート型の光増幅装置が開発されている（非特許文献１参照）。図１０は、従来のマルチポート型の光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。図１０に示すように、この光増幅装置５００は、光コネクタ等の光入力ポート５１と、光アイソレータ５２と、増幅光ファイバ５３と、励起光源５４１、５４２と、励起光混合器５５と、光アイソレータ５６と、光出力部５７とを備える。光出力部５７は、光カプラ等の１×４ポートの光分配器５７ａ〜５７ｅと、光分配器５７ｂ〜５７ｅの各出力側に接続された光コネクタ等の光出力ポート５７ｆ１〜５７ｆ１６とを備える。
【０００７】
光増幅装置５００の動作について説明する。はじめに、光入力ポート５１が波長１．５５μｍ帯域の光信号の入力を受け付け、光アイソレータ５２が入力した光信号を増幅光ファイバ５３へと導くとともに光信号とは反対側に伝搬する反射戻り光等の光を遮断する。一方、励起光源５４１、５４２が、波長８００〜１１００ｎｍの励起光を出力し、励起光混合器５５が、出力した励起光を増幅光ファイバ５３へと導く。ここで、増幅光ファイバ５３は、コア部にエルビウムとイットリビウムとが添加されたダブルクラッド型の光ファイバであり、光信号と励起光とを受け付け、この光信号を誘導放出によって増幅する。つぎに、励起光混合器５５、光アイソレータ５６が増幅された光信号を光出力部５７へ導く。光出力部５７においては、光分配器５７ａ〜５７ｅが増幅された光信号を１６分岐し、光出力ポート５７ｆ１〜５７ｆ１６が分岐した各光信号をそれぞれ出力する。たとえば、この光増幅装置５００は、強度が＋１０ｄＢｍ程度の光信号を受け付け、＋３４ｄＢｍ程度の高い強度まで増幅し、これを１６分岐して、光出力ポート５７ｆ１〜５７ｆ１６のそれぞれから強度が＋２０ｄＢｍ程度の分岐した光信号を出力できる。
【０００８】
ここで、従来の光増幅装置の特性を決める方法について説明する。図１１は、従来の構成の光増幅装置における、増幅光ファイバの吸収条長積と波長１５５０ｎｍにおける増幅利得との関係を示す図である。なお、吸収条長積とは、増幅光ファイバの条長と吸収係数の所定波長帯におけるピーク値との積で表される値である。コア部にエルビウムが添加されている場合は、吸収条長積を表す際に、１．５３μｍ波長帯における波長１５３０ｎｍ近傍の吸収係数のピーク値が一般的に用いられる。この吸収係数のピーク値は、エルビウムの添加濃度を示す尺度として利用されている。また、図１１に示す関係は、励起光として、波長が８００〜１１００ｎｍ帯域内の波長、光強度が８Ｗのものを用いた場合である。図１１に示すように、たとえば強度が＋１０ｄＢｍ程度の光信号を＋３４ｄＢｍ程度にまで増幅したい場合、増幅利得を２４ｄＢ程度にする必要があるから、用いる増幅光ファイバの吸収条長積を約４００ｄＢ程度に設定する。
【０００９】
【非特許文献１】鈴木幹哉  他、「高出力マルチポート光ファイバアンプの開発」  信学技報  Ｖｏｌ．１０７  Ｎｏ．３４  ＯＣＳ２００７−１５  ｐｐ．２１−２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光映像伝送システムにおいては、一般的に複数のサブキャリアを電気的に周波数多重したアナログ映像信号によって、信号光源である半導体レーザダイオード（ＬＤ）を直接強度変調するか、または半導体ＬＤから出力するＣＷ光を外部変調するかして発生させた光信号を用いている。
【００１１】
しかしながら、従来のダブルクラッド型の光増幅装置は、できるだけ高い光出力を実現できるように設計されていた。したがって、光増幅装置の設計の際には、たとえば用いる増幅光ファイバの吸収条長積を光出力に対して最適化するなど、高出力化や高効率化を主眼として設計が行なわれている。その結果、増幅光ファイバの光学非線形性が大きくなったり、または不純物濃度が高くなるために不純物による光信号の散乱が大きくなったり、あるいは波長分散が大きくなったり、さらには増幅利得スペクトルの傾斜が大きくなったりする傾向がある。ここで、光信号として外部変調光を用いる場合には、信号光成分の波長揺らぎ（チャープ）がほぼないことから、高出力化を重視した光増幅装置を用いて光信号を増幅しても、光信号の品質劣化は生じない。しかしながら、信号光成分のチャープを伴う直接変調光を用いる場合には、上記の各種傾向が光信号の波形品質に複雑にからみあって影響し、結果的に複合歪み特性の大きな劣化を引き起こすという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、新たに吸収条長積と複合歪み特性との関係を明らかにしたものであり、複合歪み特性の劣化が効果的に低減された光増幅装置およびこれを用いた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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光増幅装置は、所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を増幅する光増幅装置であって、前記光信号を受け付ける光入力部と、励起光を発生する励起光源と、コア部に光増幅物質が添加され、前記光信号と前記励起光とを受け付け、該光信号を誘導放出によって増幅するダブルクラッド型の増幅光ファイバと、前記増幅した光信号を出力する光出力部と、を備え、前記増幅光ファイバは、該増幅光ファイバの条長と吸収係数の所定波長帯におけるピーク値との積で表される吸収条長積が、該吸収条長積と前記増幅した光信号の複合歪み特性との関係を示す曲線において吸収条長積の減少に対する複合歪み特性の減少率が急激に増大する屈曲点よりも小さい値となるように設定されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光増幅装置は、上記発明において、前記増幅光ファイバは、コア部にエルビウムとイットリビウムとが添加されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る光増幅装置は、上記発明において、前記吸収係数のピーク値に対応する波長が１５３０ｎｍ近傍である場合に、前記増幅光ファイバの吸収条長積は３５０ｄＢより小さいことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光増幅装置は、上記発明において、前記増幅光ファイバから出力する増幅した光信号の強度が＋２５ｄＢｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光増幅装置は、上記発明において、前記光入力部は、前記光信号を分岐して出力する入力光分岐手段を備え、前記増幅光ファイバを複数備え、該各増幅光ファイバは、前記入力光分岐手段が分岐した各光信号を増幅することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る光増幅装置は、上記発明において、前記光出力部は、前記増幅した光信号を分岐して出力する出力光分岐手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る光伝送システムは、所定の変調方式で変調された周波数多重映像信号により半導体レーザを直接変調することで発生した光信号を出力する光送信装置と、前記光送信装置が出力する光信号を増幅する上記発明のいずれか１つに係る光増幅装置と、前記光増幅装置が出力する増幅した光信号を受信する光受信装置と、前記光送信装置と前記光増幅装置とを接続する送信側光伝送路と、前記光増幅装置と前記光受信装置とを接続する受信側光伝送路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、増幅光ファイバの吸収条長積が、該吸収条長積と増幅した光信号の複合歪み特性との関係を示す曲線において吸収条長積の減少に対する複合歪み特性の減少率が急激に増大する屈曲点よりも小さい値となるように設定されたものなので、増幅する光信号の複合歪み特性の劣化が効果的に低減された光増幅装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明に係る光増幅装置および光伝送システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光増幅装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、この光増幅装置１００は、光入力部としての光コネクタ等の光入力ポート１１と、光アイソレータ１２と、増幅光ファイバ１３と、励起光源１４と、励起光混合器１５と、光アイソレータ１６と、光出力部１７とを備える。光出力部１７は、光カプラ等の１×２ポートの光分配器１７ａと、１×４ポートの光分配器１７ｂ、１７ｃと、光分配器１７ｂ、１７ｃの各出力側に接続された光コネクタ等の光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ８とを備える。
【００２３】
図２は、図１に示す増幅光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルを示す概略図である。図２に示すように、増幅光ファイバ１３は、コア部１３ａと、第１クラッド部１３ｂと、第２クラッド部１３ｃとを備え、屈折率プロファイルＰが示すように、屈折率の高さが、コア部１３ａ、第１クラッド部１３ｂ、第２クラッド部１３ｃの順になっており、光信号がコア部１３ａをシングルモードで伝搬し、励起光がコア部１３ａと第１クラッド部１３ｂとをマルチモードで伝搬するように設計されている。なお、コア部１３ａと第１クラッド部１３ｂとはたとえば石英系ガラスからなり、第２クラッド部１３ｃはたとえば樹脂からなる。また、コア部１３ａには、エルビウムとイットリビウムとが添加されている。一方、励起光源１４は、波長８００〜１１００ｎｍで光強度８Ｗの励起光を発生するマルチモード半導体ＬＤである。
【００２４】
つぎに、光増幅装置１００が光信号を増幅する際の動作について説明する。なお、光信号として、周波数が９１．２５ＭＨｚ〜３４３．２５ＭＨｚまでの４０キャリアの正弦波からなるＡＭ−ＶＳＢ信号によって半導体ＬＤを直接変調して発生させた波長１５５０ｎｍの光信号を用いることとする。はじめに、光入力ポート１１が光信号の入力を受け付け、光アイソレータ１２が、入力した光信号を増幅光ファイバ１３へと導くとともに光信号とは反対側に伝搬する反射戻り光等の光を遮断する。一方、励起光源１４が励起光を出力し、励起光混合器１５が、出力した励起光を増幅光ファイバ１３へと導く。
【００２５】
増幅光ファイバ１３は、励起光混合器１５側から入力した励起光をコア部１３ａと第１クラッド部１３ｂとにおいてマルチモードで伝搬させる。励起光は増幅光ファイバ１３を伝搬しながらイットリビウムに吸収され、イットリビウムが間接的にエルビウムを励起する。それとともに、増幅光ファイバ１３は、光アイソレータ１２側から入力した光信号をコア部１３ａにおいてシングルモードで伝搬させる。その結果、光信号は増幅光ファイバ１３を伝搬しながら、励起されたエルビウムの誘導放出によって増幅される。このように、ダブルクラッド型の増幅光ファイバ１３は、励起光をマルチモードで伝搬させる構造となっているので、ワット級の光出力を有するマルチモード半導体ＬＤを用いることができ、従来のシングルモード型のＥＤＦよりもワット級の光出力を容易に実現できる。
【００２６】
つぎに、励起光混合器１５、光アイソレータ１６が増幅された光信号を光出力部１７へ導く。光出力部１７においては、光分配器１７ａ〜１７ｃが増幅された光信号を８分岐し、光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ８が、分岐した各光信号をそれぞれ出力する。たとえば、増幅光ファイバ１３に入力する光信号の強度を＋８ｄＢｍ、増幅光ファイバ１３から出力する光信号の強度を＋３１ｄＢｍとすると、光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ８が出力する各光信号の強度は、励起光混合器１５、光アイソレータ１６、光分配器１７ａ〜１７ｃなどによって生じる光損失を考慮すると、＋２０ｄＢｍ程度である。なお、増幅光ファイバ１３から出力する光信号の強度を＋２５ｄＢｍ以上としているので、従来のシングルモード型のＥＤＦを増幅媒体に用いた光増幅装置では得られなかった、低コスト化、放熱設計の容易さ等の効果が得られる。
【００２７】
ここで、光増幅装置１００は、増幅光ファイバ１３の吸収条長積が２００ｄＢに設定されていることによって、増幅した光信号の２次の複合歪み（ＣＳＯ：Composite  Second  Order  distortion）特性の劣化が効果的に低減されている。以下、具体的に説明する。
【００２８】
図３は、図１と同様の構成を有する光増幅装置において、異なる吸収条長積の増幅光ファイバを用いて光信号を増幅した場合の吸収条長積と光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。なお、図３においては、吸収条長積の算出に用いる吸収係数として、１．５３μｍ波長帯における波長１５３０ｎｍ近傍のピーク値を用いている。また、光信号は、光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ８が出力する光信号から任意の光信号を選択したものである。またＣＳＯ値は、周波数が９１．２５ＭＨｚの信号における値である。また、増幅光ファイバに入力する光信号の強度は＋８ｄＢｍ、増幅光ファイバから出力する光信号の強度は＋３１ｄＢｍとしている。
【００２９】
図３に示すように、光信号のＣＳＯ値は、吸収条長積が３５０ｄＢより大きい領域では、吸収条長積が減少するにつれてゆるやかに減少しているが、吸収条長積が３５０ｄＢより小さくなると急激に減少している、すなわち、吸収条長積の減少に対するＣＳＯの減少率が急激に増大している。
【００３０】
ここで、実施の形態１に係る光増幅装置１００は、増幅光ファイバ１３の吸収条長積が２００ｄＢに設定されており、吸収条長積の減少に対するＣＳＯの減少率が急激に増大する屈曲点である３５０ｄＢよりも小さい値に設定されているので、増幅した光信号のＣＳＯ値の劣化が効果的に低減されているものとなる。増幅光ファイバ１３の波長１５３０ｎｍ近傍における吸収係数のピーク値は、たとえば２０〜４０ｄＢ／ｍであるので、吸収条長積を２００ｄＢに設定するには、増幅光ファイバ１３の条長を５〜１０ｍとすればよい。
【００３１】
なお、この屈曲点は、吸収条長積が増大するにつれて顕著になる増幅光ファイバの光学非線形性、光信号の不純物散乱、波長分散、および増幅利得スペクトルの傾斜などの要因が複雑にからみあった結果、発生すると考えられる。
【００３２】
つぎに、入力する光信号の強度を変えた場合の光増幅装置１００のＣＳＯ特性について説明する。図４は、入力する光信号の強度を変えた場合の光信号入力強度と光増幅装置１００によって増幅した光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。なお、図４においては、比較のため、入力する光信号自体のＣＳＯ値と、増幅光ファイバの吸収条長積を４００ｄＢとした従来の光増幅装置におけるＣＳＯ値とを合わせて示している。また、いずれの光増幅装置においても、増幅光ファイバから出力する光信号の強度が＋３１ｄＢｍになるように、励起光の強度を調整している。図４に示すように、光信号の入力強度が小さいほど、ＣＳＯ値の劣化がより低減されていることや、光増幅装置１００においては、従来のものよりも８〜１０ｄＢ程度ＣＳＯ値が低いことが確認される。
【００３３】
ところで、一般的には、ＡＭ−ＶＳＢ信号を伝送する光伝送システムにおいては、最終的に加入者宅の光受信器が受信する光信号のＣＳＯ値が-５５ｄＢｃ以下であることが、伝送品質上望ましいとされている。ここで、光信号のＣＳＯ値は、光伝送路である光ファイバを伝送中に光ファイバの有する波長分散特性によっても劣化するから、光増幅装置における増幅した光信号のＣＳＯ値としては、−６０ｄＢｃ以下程度の特性が望まれることが一般的である。
【００３４】
図４に示すように、吸収条長積が大きい従来例の光増幅装置においても、光信号の入力強度を低くすることで、ＣＳＯ値を低下させることが可能である。しかしながら、光信号入力強度を過度に低くすると、光増幅装置において発生する雑音特性が増大し、必要な利得が増大するので消費電力の増加し、光増幅装置への光信号の入力強度の厳密な調整をしなければならないので調整が煩雑になるので好ましくない。
【００３５】
一方、本実施の形態１に係る光増幅装置１００は、増幅光ファイバの吸収条長積を好適な値に設定したので、光信号入力強度を＋１５ｄＢｍ程度と高くしても、ＣＳＯ値が−６０ｄＢｃ以下と好ましい値になっている。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態１に係る光増幅装置１００は、ＡＭ−ＶＳＢ信号によって変調した波長１５５０ｎｍの光信号を増幅する際のＣＳＯ特性の劣化が効果的に低減されている。
【００３７】
なお、実施の形態１では、ＡＭ−ＶＳＢ信号によって変調した波長１５５０ｎｍの光信号を用いたが、光信号はこれに限られない。たとえば、光信号を、波長１５５２ｎｍの光信号と、波長１５５９ｎｍの光信号を波長多重したものとしてもよい。図５は、波長多重した光信号を用いる場合の周波数多重信号の割り当ての一例を示す図である。なお、横軸は信号の周波数、縦軸は信号レベルをそれぞれ示す。図５に示すように、波長１５５２ｎｍの光信号は、ＢＳ−ＩＦ帯域およびＣＳ−ＩＦ帯域のＦＭ信号等の映像信号によって波長１５５２ｎｍの光を出力する半導体ＬＤを直接変調したものとし、波長１５５９ｎｍの光信号は、ＶＨＦ帯域およびＵＨＦ帯域のＡＭ−ＶＳＢ、またはＱＡＭ、またはＯＦＤＭ信号等の映像信号によって半導体ＬＤが出力する波長１５５９ｎｍの光を外部変調したものとしている。実施の形態１に係る光増幅装置１００は、図５に示すような周波数多重信号の割り当てを行った、直接変調した光信号と外部変調した光信号を含む波長多重光信号を増幅する場合でも、光信号のＣＳＯ特性の劣化が効果的に低減される。
【００３８】
また、図５においては、ＢＳ−ＩＦ帯域およびＣＳ−ＩＦ帯域のＦＭ信号等を直接変調に用い、ＶＨＦ帯域およびＵＨＦ帯域のＡＭ−ＶＳＢ、またはＱＡＭ、またはＯＦＤＭ信号等の映像信号を外部変調に用いるように周波数多重信号を割り当てたが、この割り当てはこの限りではなく、たとえばこの逆の割り当てとしてもよい。すなわち、ＶＳＢ−ＡＭ、ＦＭ、ＱＡＭ、ＯＦＤＭ信号や、さらにはＰＳＫ信号などを含む各種変調方式で変調された周波数多重信号によって半導体ＬＤを直接変調する場合にも、本発明は適用できる。
【００３９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係る光増幅装置について説明する。本実施の形態２に係る光増幅装置は、光入力部が、光信号を分岐して出力する入力光分岐手段を備えるとともに、増幅光ファイバを複数備え、該各増幅光ファイバが、入力光分岐手段が分岐した各光信号を増幅するものである。
【００４０】
図６は、本発明の実施の形態２に係る光増幅装置２００の概略構成を示すブロック図である。図６に示すように、この光増幅装置２００は、光入力ポート２１ａと、入力光分岐手段としての１×２ポートの光分配器２１ｂとを有する光入力部２１を備え、さらに、光分配器２１ｂの一方の出力ポートには、光アイソレータ２２１と、増幅光ファイバ２３１と、励起光源２４１と、励起光混合器２５１と、光アイソレータ２６１と、光出力部２７１とが接続されている。一方、光分配器２１ｂの他方の出力ポートには、光アイソレータ２２２と、増幅光ファイバ２３２と、励起光源２４２と、励起光混合器２５２と、光アイソレータ２６２と、光出力部２７２とが接続されている。光出力部２７１、２７２は、それぞれ１×２ポートの光分配器２７１ａ、２７２ａと、１×４ポートの光分配器２７１ｂ、２７２ｂと、光分配器２７１ｂ、２７１ｃ、２７２ｂ、２７２ｃの各出力側に接続された光出力ポート２７１ｄ１〜２７１ｄ８、２７２ｄ１〜２７２ｄ８とを備える。
【００４１】
光増幅装置２００が光信号を増幅する際の動作については、上述した実施の形態１に係る光増幅装置１００と同様であるが、光増幅装置２００においては、光入力ポート２１ａが光信号の入力を受け付けた後、光分配器２１ｂが、この光信号を２分岐し、増幅光ファイバ２３１、２３２が、分岐した各光信号をそれぞれ増幅する。その後、光出力部２７１においては、光分配器２７１ａ〜２７１ｃが、増幅光ファイバ２３１によって増幅された光信号を８分岐し、光出力ポート２７１ｄ１〜２７１ｄ８が、分岐した各光信号をそれぞれ出力する。一方、光出力部２７２においては、光分配器２７２ａ〜２７２ｃが、増幅光ファイバ２３２によって増幅された光信号を８分岐し、光出力ポート２７２ｄ１〜２７２ｄ８が、分岐した各光信号をそれぞれ出力する。たとえば、増幅光ファイバ２３１、２３２に入力する各光信号の強度を＋８ｄＢｍ、増幅光ファイバ２３１、２３２から出力する各光信号の強度を＋３１ｄＢｍとすると、光出力ポート２７１ｄ１〜２７１ｄ８、２７２ｄ１〜２７２ｄ８が出力する各光信号の強度は、励起光混合器２５１、２５２、光アイソレータ２６１、２６２、光分配器２７１ａ〜２７１ｃ、２７２ａ〜２７２ｃなどによって生じる光損失を考慮すると、＋２０ｄＢｍ程度である。
【００４２】
ここで、光増幅装置２００においては、光増幅装置１００と同様に、増幅光ファイバ２３１、２３２の吸収条長積がいずれも２００ｄＢであり、吸収条長積の減少に対するＣＳＯの減少率が急激に増大する屈曲点である３５０ｄＢよりも小さい値に設定されている。したがって、光増幅装置２００が、実施の形態１の場合と同様に、周波数が９１．２５ＭＨｚ〜３４３．２５ＭＨｚまでの４０キャリアの正弦波からなるＡＭ−ＶＳＢ信号によって半導体ＬＤを直接変調して発生させた波長１５５０ｎｍの光信号を増幅する場合に、増幅した光信号のＣＳＯ特性の劣化が効果的に低減される。
【００４３】
さらに、光増幅装置２００は、入力した光信号を２分岐するので、各増幅光ファイバ２３１、２３２に入力する際の光信号の強度は、光入力ポート２１ａに入力した光信号の強度よりも３ｄＢ低くなる。ここで、上述したように、光信号の入力強度が小さいほど、ＣＳＯ値の劣化がより低減されているので、光増幅装置２００においても、ＣＳＯ値の劣化がより低減される。
【００４４】
図７は、入力する光信号の強度を変えた場合の光信号入力強度と光増幅装置２００によって増幅した光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。なお、図７における光信号は、光出力ポート２７１ｄ１〜２７１ｄ８、２７２ｄ１〜２７２ｄ８が出力する光信号から任意の光信号を選択したものである。またＣＳＯ値は、周波数が９１．２５ＭＨｚの信号における値である。また、図７においては、図４と同様に、入力する光信号自体のＣＳＯ値と、増幅光ファイバの吸収条長積を４００ｄＢとした従来の光増幅装置におけるＣＳＯ値とを合わせて示している。また、いずれの光増幅装置においても、増幅光ファイバから出力する光信号の強度が＋３１ｄＢｍになるように、励起光の強度を調整している。図７に示すように、光増幅装置２００においては、従来の光増幅装置や光増幅装置１００よりもさらにＣＳＯ値を低減できることが確認される。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態２に係る光増幅装置２００は、ＡＭ−ＶＳＢ信号によって変調した波長１５５０ｎｍの光信号を増幅する際のＣＳＯ特性の劣化が効果的に低減されている。
【００４６】
（変形例）
上述した実施の形態２においては、各増幅光ファイバ２３１、２３２の吸収条長積と、光出力部２７１、２７２における増幅した光信号の分岐数が同一であったが、吸収条長積および分岐数が異なっていてもよい。
【００４７】
図８は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光増幅装置３００の概略構成を示すブロック図である。この光増幅装置３００は、実施の形態２に係る光増幅装置２００において、増幅光ファイバ２３２を増幅光ファイバ３３２に置き換え、光出力部２７２を光出力部３７２に置き換えたものである。
【００４８】
光出力部３７２は、１×２ポートの光分配器３７２ａ〜３７２ｃと、光分配器３７２ｂ、３７２ｃの各出力側に接続された光出力ポート３７２ｄ１〜３７２ｄ４とを備える。光出力部３７２は、分岐数が光出力部２７１の半分の４であるから、光出力ポート３７２ｄ１〜３７２ｄ４が出力する各光信号の強度を＋２０ｄＢｍ程度としたい場合、増幅光ファイバ３３２から出力する光信号の強度を＋２８ｄＢｍと、光増幅装置２００の場合よりも３ｄＢ低くできる。したがって、光増幅装置３００においては、増幅光ファイバ３３２の濃度条長積を２００ｄＢよりも低いものとでき、増幅する光信号のＣＳＯ特性をより低減することができる。
【００４９】
なお、光出力ポートから出力する光信号の強度は、光増幅装置を適用する光伝送システムの構成に応じて適宜決定できる。たとえば、光伝送システムの光ロスバジェットが小さく、１出力ポートあたりの光信号強度が小さくてよい場合は、増幅光ファイバの吸収条長積を小さく設定できる。
【００５０】
また、光出力部における光信号の分岐数を、増幅光ファイバの吸収条長積の設定に応じて適宜決定してもよい。たとえば、本発明にしたがって複合歪み特性を効果的に低減できるように増幅光ファイバの吸収条長積を設定し、設定した吸収条長積において実現できる増幅した光信号の強度に応じて、１出力ポートあたりの光信号の強度が所望の値を満たすように、光信号の分岐数を決定する。
【００５１】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係る光伝送システムについて説明する。本実施の形態に係る光伝送システムは、映像信号であるＡＭ−ＶＳＢ信号によって半導体ＬＤを直接変調して発生させた波長１５５０ｎｍの光信号を加入者宅に分配する光映像伝送システムである。
【００５２】
図９は、本発明の実施の形態３に係る光伝送システム４００の概略構成を示すブロック図である。図９に示すように、この光伝送システム４００は、光送信装置４１と、実施の形態１に係る光増幅装置１００と、光受信装置４４と、光送信装置４１と光増幅装置１００とを接続する送信側の光ファイバ伝送路４２と、光増幅装置１００の光出力ポート１７ｄ８と光受信装置４４とを接続する受信側の光ファイバ伝送路４３とを備える。なお、光増幅装置１００の他の光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ７のそれぞれにも、他の光伝送路を介して他の光受信装置が接続されている。
【００５３】
ここで、光送信装置４１と光増幅装置１００との位置関係は特に限定されず、光送信装置４１と光増幅装置１００とを、たとえば送信局の同一または隣接した場所に設置しても構わないし、光送信装置４１から離れた場所、たとえば中継局などに光増幅装置１００を設置しても構わない。
【００５４】
光送信装置４１は、ＡＭ−ＶＳＢ信号Ｓによって半導体ＬＤ４１ａを直接変調して発生させた波長１５５０ｎｍの光信号を出力する。光ファイバ伝送路４２は、光送信装置４１が出力した光信号を伝送し、光増幅装置１００に導く。光増幅装置１００は、光ファイバ伝送路４２から入力した光信号を増幅・分岐し、光出力ポート１７ｄ１〜１７ｄ８から光信号を出力する。光ファイバ伝送路４３は、光出力ポート１７ｄ８が出力した光信号を伝送し、光受信装置４４に導く。
【００５５】
光受信装置４４は、加入者宅に設置されており、伝送した光信号を受信する。ここで、この光伝送システム４００においては、多重アナログ信号を増幅する際の複合歪み特性の劣化が効果的に低減された光増幅装置１００を用いているので、光受信装置４４において、複合歪み特性の劣化が低減された良質な映像信号を含む光信号を受信できる。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては、おもに増幅した光信号のＣＳＯ特性の劣化が効果的に低減されていることについて説明したが、本発明にかかる光増幅装置においては、３次の複合歪み（ＣＴＢ：Composite  Triple  beat）compositeなどの他の複合歪みについてもその特性劣化が効果的に低減される。
【００５７】
また、上記実施の形態においては、コア部にエルビウムとイットリビウムとが添加されたダブルクラッド型の増幅光ファイバを用いる場合について説明したが、イットリビウムの代わりにランタンを添加したり、コア部にツリウム、プラセオジウム、イットリビウム、テルビウム、ネオジウムなどの希土類元素、あるいは希土類元素と同様の増幅作用を有する他の物質を添加したりしてもよい。また、コア部、第１クラッド部を構成するガラスは石英系のものに限らず、テルライト系、フッ化物系などとしてもよい。この場合の光信号の波長および励起光の波長、吸収条長積を規定する際の吸収係数のピーク値を含む波長帯、および吸収条長積は、添加物やガラスの特性によってそれぞれ決定される。また、上記実施の形態においては、励起方式として後方励起方式を用いたが、励起方式はこの方式に限らず、前方励起、双方向励起、若しくは、これらの励起方式を適宜組み合わせものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す増幅光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルを示す概略図である。
【図３】図１と同様の構成を有する光増幅装置において、異なる吸収条長積の増幅光ファイバを用いて光信号を増幅した場合の吸収条長積と光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。
【図４】入力する光信号の強度を変えた場合の光信号入力強度と図１の光増幅装置によって増幅した光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。
【図５】波長多重した光信号を用いる場合の周波数多重信号の割り当ての一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】入力する光信号の強度を変えた場合の光信号入力強度と図６の光増幅装置によって増幅した光信号のＣＳＯ値との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の変形例に係る光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のマルチポート型の光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の構成の光増幅装置における、増幅光ファイバの吸収条長積と波長１５５０ｎｍにおける増幅利得との関係を示す図である。なお、吸収係数のピーク値として波長１５３０ｎｍ近傍の値を用いている。
【符号の説明】
【００５９】
１１、２１ａ  光入力ポート
１２、１６、２２１、２２２、２６１、２６２  光アイソレータ
１３、２３１、２３２、３３２  増幅光ファイバ
１３ａ  コア部
１３ｂ  第１クラッド部
１３ｃ  第２クラッド部
１４、２４１、２４２  励起光源
１５、２５１、２５２  励起光混合器
１７、２７１、２７２、３７２  光出力部
１７ｄ１〜１７ｄ８、２７１ｄ１〜２７１ｄ８、２７２ｄ１〜２７２ｄ８、３７２ｄ１〜３７１ｄ４  光出力ポート
１７ａ〜１７ｃ、２１ｂ、２７１ａ〜２７１ｃ、２７２ａ〜２７２ｃ、３７２ａ〜３７２ｃ  光分配器
２１    光入力部
４１    光送信装置
４１ａ  半導体ＬＤ
４２、４３  光ファイバ伝送路
４４    光受信装置
１００〜３００  光増幅装置
４００  光伝送システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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