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公開番号2024065242
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022173986
出願日2022-10-31
発明の名称光増幅器及び光増幅方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H01S 3/10 20060101AFI20240508BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
光増幅器の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させる。
【解決手段】
波長多重光信号を増幅する光増幅器は、第1の希土類添加ファイバと、第1の希土類添加ファイバと直列に接続された第2の希土類添加ファイバと、第1の希土類添加ファイバのコア及び第2の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、第1の希土類添加ファイバのクラッドにコア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合部と、第1の希土類添加ファイバと第2の希土類添加ファイバとの間に配され、波長多重光信号及びコア励起光を透過しクラッド励起光を阻止する光フィルタと、を備える。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
波長多重光信号を増幅する光増幅器であって、
第1の希土類添加ファイバと、
前記第1の希土類添加ファイバと直列に接続された第2の希土類添加ファイバと、
前記第1の希土類添加ファイバのコア及び前記第2の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第1の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
前記第1の希土類添加ファイバと前記第2の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
を備える光増幅器。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記第1の希土類添加ファイバ及び前記第2の希土類添加ファイバは、いずれもエルビウム添加ファイバである、請求項1に記載された光増幅器。
【請求項3】
前記励起光結合手段は、前方励起又は後方励起によって前記コア励起光及び前記クラッド励起光を前記第1の希土類添加ファイバに入力する、請求項1又は2に記載された光増幅器。
【請求項4】
前記励起光結合手段は、前方励起及び後方励起の一方によって前記クラッド励起光を前記第1の希土類添加ファイバに入力し、前方励起及び後方励起の他方によって前記コア励起光を前記第2の希土類添加ファイバに入力する、請求項1又は2に記載された光増幅器。
【請求項5】
前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備える、請求項1又は2に記載された光増幅器。
【請求項6】
前記第1の希土類添加ファイバ及び前記第2の希土類添加ファイバは、mを2以上の整数としてm本のコアを備えるマルチコア希土類添加ファイバであり、前記励起光結合手段は、前記第1の希土類添加ファイバ又は前記第2の希土類添加ファイバのm本のコアに前記コア励起光を入力する、請求項1又は2に記載された光増幅器。
【請求項7】
前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備え、
前記コア励起光源は、m個未満であるn個の励起レーザダイオードと、前記n個のレーザダイオードの出力をm分配するn×m光カプラと、
を備える請求項6に記載された光増幅器。
【請求項8】
増幅された前記波長多重光信号の第1の波長及び第2の波長におけるそれぞれの光パワーを示す第1の電圧及び第2の電圧を出力する光モニタと、
前記第1の電圧及び前記第2の電圧の差の絶対値が所定の閾値以上である場合には前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備える請求項1又は2に記載された光増幅器。
【請求項9】
前記制御手段は、前記第1の電圧及び前記第2の電圧の差の絶対値が小さくなるように前記制御信号を出力する、請求項8に記載された光増幅器。
【請求項10】
第1の希土類添加ファイバと前記第1の希土類添加ファイバと直列に接続された第2の希土類添加ファイバとを備え、波長多重光信号を増幅する光増幅器に用いられる増幅方法であって、
前記第1の希土類添加ファイバのコア及び前記第2の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、
前記第1の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力し、
前記第1の希土類添加ファイバと前記第2の希土類添加ファイバとの間において、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する、
光増幅方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は光増幅器及び光増幅方法に関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
光ファイバ伝送システムにおいて、コアに希土類元素を添加した希土類添加ファイバを用いた光増幅器が実用化されている。特に、エルビウム添加光ファイバ増幅器(Er-Doped Optical Fiber Amplifier、EDFA)が広く用いられている。EDFAは希土類元素であるエルビウム(Er)をコアに添加した光ファイバ(Er-Doped Optical Fiber、EDF)を増幅媒体として用いる。EDFのコアに励起光を入力することでErイオンが励起され、EDFのコアを伝搬する光信号が誘導放出によって増幅される。EDFを励起するための構成として、EDFのコアに励起光を直接入力する構成(以下、「コア励起」という。)と、EDFのクラッドに励起光を入力する構成(以下、「クラッド励起」という。)と、が知られている。クラッド励起では、クラッドに入力された励起光がコアを横断する際に、コアに添加されたErイオンが励起される。
【0003】
一方、光ファイバ伝送システムの伝送容量拡大のために、1本の光ファイバに複数のコアが格納されたマルチコアファイバ(Multi-Core Fiber、MCF)を用いる検討が進められている。MCFは、空間分割多重(Space Division Multiplexing、SDM)により、光ファイバの伝送容量を拡大するための手法の一つである。そして、マルチコアEDF(Multi-Core-EDF、MC-EDF)を増幅媒体として用いた、マルチコアEDFA(Multi-Core-EDFA、MC-EDFA)も知られている。MC-EDFAにおいても、「コア励起」と「クラッド励起」とのいずれの構成も適用可能である。
【0004】
本発明に関連して、特許文献1には、マルチコア光ファイバ増幅器において、信号利得の波長依存性を低減するための構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
国際公開第2022/091187号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
EDFAの増幅特性には波長依存性があり、EDFの長さなどのパラメータによって利得スペクトル、利得及び出力光パワーが変化する。これらの特性が適切なものとなるように、光伝送システムの設計時に、好適な励起光強度やEDF長が定められる。波長多重光信号を伝送する長距離光伝送システムでは、EDFAには、利得及び出力光パワーが高いことに加えて、利得スペクトルが平坦であることが特に求められる。波長多重光信号は複数の光キャリアが波長多重された光信号であり、以下では波長多重光信号を「WDM信号」と記載する。WDMは、Wavelength Division Multiplexingの略である。
【0007】
EDFAの利得スペクトルの平坦性が良好でない場合には、EDFAに入力されるWDM信号のスペクトルが平坦であっても、増幅されたWDM信号のスペクトルが平坦でなくなることになる。WDM信号のパワーが波長によって異なると、WDM信号の到達性も波長により異なるものとなる。このような問題を回避するために、波長フィルタを用いて、EDFAの利得スペクトルの補償(利得等化)が行われていた。ここで用いられる波長フィルタは、EDFAの利得スペクトルの平坦性の変化を打ち消す波長特性を持つ。
【0008】
しかし、一般的な波長フィルタは、WDM信号の特定の波長帯域の光を減衰させる。このため、波長フィルタを用いて光増幅器の利得等化を行うためには、パワーが最小である波長のパワーと等しくなるように他の波長帯域のパワーを減衰させることによって、WDM信号のスペクトルの平坦性を向上させる必要がある。しかし、波長フィルタによって減衰される光強度が大きいことは、EDFAの励起光のエネルギーが有効に利用されることなく消費されることを意味する。すなわち、WDM信号の帯域内におけるEDFAの利得スペクトルの平坦性が良好でないと、波長フィルタで除去されるWDM信号のパワーが増加することにより、EDFAの利得及び出力光パワーの低下の原因となる。
【0009】
(発明の目的)
本発明は、光増幅器の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させるための技術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】
【0010】
本発明の光増幅器は、波長多重光信号を増幅する光増幅器であって、
第1の希土類添加ファイバと、
前記第1の希土類添加ファイバと直列に接続された第2の希土類添加ファイバと、
前記第1の希土類添加ファイバのコア及び前記第2の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第1の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
前記第1の希土類添加ファイバと前記第2の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
を備える。
(【0011】以降は省略されています)

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