JP2714611B2 - 光中継器及びそれを使った光伝送路網 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、光伝送路網に利用され、伝送される光信号
を増幅する光中継器およびそれを使った光伝送路網に関
する。

「従来の技術」 例えば海底光ファイバーケーブルを使った従来の海底
中継伝送路網では、長距離伝送のため減衰した光信号を
増幅する海底光中継器を必要とする。第１図は、従来の
光伝送路網に使われる海底光中継器の構成を示すブロッ
ク図である。

図において、海底光ケーブル51は光信号を伝送する光
ファイバ52と、中継処理に必要な電力を供給する給電線
57により構成される。海底光ケーブル51の所定の位置に
挿入される海底光中継器50は、光信号を電気信号に変換
する光電気変換回路53と、この電気信号を増幅する増幅
回路55と、処理された電気信号を光信号に変換して光フ
ァイバ52に出力する電気光変換回路54と、これら変換回
路53,54及び増幅回路55に電力を供給する給電回路56と
により構成される。

すなわち、従来の光伝送路網の海底光中継器50は、減
衰した光信号を一旦電気信号に変換し、電気信号の段階
で増幅処理を行ない、再度光信号に変換して高い信号レ
ベルで送出するようになっていた。

「発明が解決しようとする課題」 このような従来の光伝送路網では海底光中継器50にお
いて光信号の増幅のために各回路に相当量の電力を供給
する必要があった。したがって、例えば陸上に設置され
た給電装置から海底光中継器50まで、絶縁性に優れた給
電線を確保する必要があった。

また、海底光中継器50は長期間無保守で動作しなけれ
ばならないので高い信頼性が要求されている。しかし、
従来の海底光中継器50を構成する各回路には半導体素子
を含む多くの部品が含まれているので、必要な信頼度を
確保するためには多数の部品個々の信頼度を極めて高く
する必要があり、海底光中継器50を高価なものにし、従
って全体として光伝送路網を高価なものとしていた。

この発明の目的は上述のような従来の問題点を解決
し、中継器に電力を供給する必要が無く、長期間無保守
で動作する安価な光伝送路網とそれに使われる光中継器
を提供することである。

「課題を解決するための手段」 請求項１によれば少なくとも２つの端局間を結び所定
の波長の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む
光ケーブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバ
に直列に挿入された少なくとも１つの光中継手段と、 前記２つの端局の少なくとも一方に設けられ、励起光
を発生する励起光源手段と、 を含み、 前記光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号
光を出力する出力端とを有し前記励起光により励起され
て前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波
路からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入
力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバか
ら与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するた
めの入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出
力端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅され
た前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出
力結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手
段の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手
段に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と前記光中継手段の前記励起光入射
手段とを互いに接続し前記励起光源手段からの前記励起
光を伝送して前記光中継手段に供給するため、前記光ケ
ーブル内に設けられた励起光伝送用ファイバを含む。

請求項２によれば請求項１において前記光中継手段は
それぞれ異なる場所で前記光信号伝送用ファイバに直列
に挿入されて少なくとも２つ設けられ、前記励起光伝送
用ファイバは前記励起光源手段と第１の前記光中継手段
の前記励起光入射手段とを互いに接続し、前記励起光を
前記第１の光中継手段に供給する第１励起光伝送用ファ
イバと、前記第１光中継手段内で一端に前記第１光中継
手段に供給された前記励起光の一部が入射され、他端が
第２の前記光中継手段の前記励起光入射手段に接続さ
れ、前記第１及び第２光中継手段との間において前記光
ケーブル内に設けられた第２励起光伝送用ファイバとを
含む。

請求項３によれば少なくとも２つの端局間を結び所定
の波長の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む
光ケーブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバ
に直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局とは異なる場所に設けられ、励起光を
発生する励起光源と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号
光を出力する出力端とを有し前記励起光により励起され
て前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波
路からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入
力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバか
ら与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するた
めの入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出
力端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅され
た前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出
力結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手
段の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手
段に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と第１の前記光中継手段の前記励起
光入射手段を互いに接続し前記励起光源手段からの前記
励起光を伝送して前記第１光中継手段に供給するための
第１励起光伝送用ファイバを有する励起光伝送ケーブル
と、 前記第１光中継手段内で一端に前記第１光中継手段に供
給された前記励起光の一部が入射され、他端が第２の前
記光中継手段の前記励起光入射手段に接続され、前記第
１及び第２光中継手段との間において前記光ケーブル内
に設けられた前記励起光の一部を前記第２光中継手段に
伝達するための第２励起光伝送用ファイバとを含む。

請求項４によれば少なくとも２つの端局間を結び所定
の波長の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む
光ケーブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバ
に直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局の少なくとも一方に設けられ、励起光
を発生する励起光源手段と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号
光を出力する出力端とを有し前記励起光により励起され
て前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波
路からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入
力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバか
ら与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するた
めの入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出
力端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅され
た前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出
力結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手
段の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手
段に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段からの前記励起光を前記光信号伝送
用ファイバに入射する合波手段を含み、前記光中継手段
の前記励起光入射手段は前記入力結合手段と前記出力結
合手段の少なくともいずれか一方を兼ねている。

請求項５によれば請求項４において前記光中継手段は
異なる場所で前記光信号伝送用ファイバに直列に挿入さ
れて少なくとも２つ設けられ、前記励起光源手段からの
前記励起光を前記光信号伝送用ファイバに光学的に結合
して第１の前記光中継手段に前記励起光を送出するため
の合波手段と、前記第１光中継手段に供給された前記励
起光の一部を前記第１光中継手段と前記第２の光中継手
段との間の前記光信号伝送用ファイバに光学的に結合し
て前記第２光中継手段へ送出するための励起光結合手段
を含む。

請求項６によれば少なくとも２つの端局間を結び所定
の波長の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む
光ケーブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバ
に直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局とは異なる場所に設けられた励起光を
発生する励起光源手段と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号
光を出力する出力端とを有し前記励起光により励起され
て前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波
路からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入
力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバか
ら与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するた
めの入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出
力端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅され
た前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出
力結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手
段の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手
段に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と第１の前記光中継手段の前記励起
光入射手段とを互いに接続し前記励起光源からの前記励
起光を伝送して前記第１光中継手段に供給するための励
起光伝送用ファイバを有する励起光伝送ケーブルと、 前記第１光中継手段に供給された前記励起光の一部を
分岐する手段と、前記分岐された励起光を前記第１光中
継手段と第２の前記中継手段との間を接続する前記光信
号伝送用ファイバに光学的結合して前記第２中継手段へ
送出する励起送出手段を含む。

請求項７によれば請求項４又は５において前記信号光
の波長帯と前記励起光の波長帯は前記光信号伝送用ファ
イバ中において前記励起光が前記信号光に対しラマン増
幅効果を与えると共に前記励起光が前記光増幅手段を励
起し前記信号光を増幅することができるように選ばれて
いる。

請求項８によれば光信号伝送用ファイバに直列に挿入
され、信号光を中継するための光中継器であり、 前記光中継器は、 前記信号光が入力される入力端と前記信号光を増幅し
て出力する出力端を有し、励起光によって励起されて前
記信号光を増幅する光増幅手段と、 入力側の前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段
の前記入力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用フ
ァイバから与えられた前記信号を前記光増幅手段に入力
するための入力結合手段と、 前記入力側から供給された前記励起光を第１及び第２
励起光に分岐する第１分岐手段と、 前記第１分岐手段で分岐された前記第１励起光を第３
及び第４励起光に分岐する第２分岐手段と、 出力側の前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段
の前記出力端とを光学的結合し前記光増幅手段により増
幅された前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力
し、かつ前記第３励起光を前記光増幅手段の出力端に光
学的に結合させる出力結合手段と、 を備え、前記入力結合手段は前記第２励起光を前記増
幅手段の前記入力端に入射する励起光入射手段を含み、 前記第４励起光を前記出力側へ供給する手段を含む。

「作 用」 このようにこの発明の光伝送路網によれば中継手段は
励起光により励起された光増幅素子により入力光信号を
直接増幅し、しかも励起光は外部から中継手段に与える
ので中継手段には電力を供給する必要がない。従って保
守を必要とせず長期間に渡って動作可能な光伝送路網を
実現できる。

「実施例」 第２図はこの発明の光伝送路網の一実施例を示す構成
図である。地点ＡとＢの送信端局30Aと受信端局30Bは直
列に挿入された光中継器10₁,10₂を介して光ケーブル1
1₁,11₂,11₃により接続されており、これらの光ケーブル
は光信号伝送用光ファイバ12₁,12₂,12₃を内部に有して
いる。更に異なる地点ＣとＤは管理局30C,30Dが設けら
れ、それぞれ励起光伝送ケーブル16₁,16₂により光中継
器10₁,10₂と接続されている。管理局30C,30Dはそれぞれ
励起光源18₁,18₂からの励起光Lpを励起光伝送ケーブル1
6₁,16₂の光ファイバ18₁,18₂を通して光中継器10₁,10₂に
供給する。

例えば送信端局30Aは光信号源17から信号光S_Lを光フ
ァイバ12₁に送出し、送出された信号光S_Lは光ケーブル1
1₁の光ファイバ12₁の中を通って光中継器10₁に与えられ
る。光中継器10₁は信号光S_Lを直接増幅して光ケーブル1
1₂の光ファイバ12₂に送出し、光中継器10₁と同様に構成
された光中継器10₂は受けた信号光を直接増幅して光ケ
ーブル11₃の光ファイバ12₃に送出する。受信端局30Bは
受けた信号光S_Lを受光装置19により電気信号S_Eに変換す
る。

第３図は第２図の実施例に使用される各光中継器10₁,
10₂の一実施例を光中継器10₁の場合で示す。光中継器10
₁は光信号入力部20、光信号出力部21、及び励起光入力
部22を有しており、光信号入力部20と光信号出力部21の
間に光増幅素子14が配置されている。光信号入力部20、
光信号出力部21及び励起光入力部22は光中継器10₁を構
成する光学系の信号光と励起光についての入力端子と出
力端子を規定しているものであり、それぞれ光信号伝送
用ファイバ12₁及び12₂の終端及び先端と励起光伝送用フ
ァイバ15₁の終端でもある。光信号入力部20と光増幅素
子14の入力端23の間の光路P₁には合波器13₁が挿入さ
れ、光増幅素子14の出力端24と光信号出力部21との間の
光路P₂には分波器13₂が配置されている。この光中継器
において、光信号入力部20側の光ケーブル11₁の光ファ
イバ12₁から出射される信号光S_Lは光路P₁を通って光増
幅素子14の入力端23に入射される。信号光S_Lは励起光L_p
により励起された光増幅素子14の中に伝播するにつれて
増幅され、増幅された信号光S_Lは出力端24から出射され
光路P₂を通って光信号出力部21側の光ケーブル11₂の光
ファイバ12₂に送出される。

一方励起光入力部22において励起光供給光ケーブル16
₁の光ファイバ15₁から出射される励起光L_Pは光路P₁中に
配置された合波器13₁により反射され信号S_Lと波長多重
されて光増幅素子14の入力端23に入射される。即ち信号
光S_Lと励起光L_pは同じ方向で光増幅素子14に入力され光
増幅素子14を励起する。この場合の励起方法を順方向励
起と呼ぶ。光増幅素子14内において励起光L_Pは素子14を
励起することにより消費され、余った励起光は出力端24
から出射される。この例では余った励起光は光路P₂中に
配置された分波器13₂により光路P₂の外に出している
が、分波器13₂を設けないで余った励起光を信号光S_Lと
共に信号出力部21側の光ファイバ12₂に入れてもよい。
合波器13₁も分波器13₂も信号光を通過させ励起光を反射
する同じ特性の例えばダイクロイックミラーあるいはフ
ァイバカプラーなどにより構成できる。合波器13₁は方
向性光結合器でもよい。

第３図において、光増幅素子14として例えばエルビウ
ムをドープした数10〜100mの長さの石英系ファイバを使
うことができる。その場合励起光として適する波長は1.
46〜1.49μｍである。この波長帯域の励起光によって励
起されたファイバはそれを通る光に対し波長1.535μｍ
と1.55μｍで利得がピークとなるような増幅特性を示す
ことが知られている。（例えばOFC'89 POSTDEADLINE PA
PER THURSDAY,FEBRUARY9,1989,PD15“A 212km NON−REP
EATED Er−3 DOPED FIBER AMPLIFIERS IN AN IN/DETECT
ION REPEATER SYSTEM"K.HAGIMOTO etal）。従って第２
図の実施例において信号光源17は例えば波長1.55μｍ帯
の信号光S_Lを送出し、励起光源18₁,18₂は例えば波長1.4
8μｍ帯の励起光Lpを送出する。信号光として1.535μｍ
の波長帯のものを使うことも可能である。又エルビウム
以外の希土類元素をドープしたファイバを使用すること
により、他の波長帯の励起光及び信号光を使用できる。
一般に励起光の波長は信号光のそれより短い。

第３図において励起光L_Pを光増幅素子14の入力端23か
ら入射した例を示したが、励起光L_Pを第４図に示すよう
に合波器13₂により反射して光増幅素子14の出力端24か
ら信号光S_Lと逆方向に光増幅素子14に入射してもよい。
この場合の励起方法を逆方向励起と呼ぶ。この場合も前
述のように残った励起光を除去するための分波器13₁を
省略してもよい。

光ファイバ増幅素子、例えばエルビウムドープトファ
イバの励起光電力と利得の関係は例えば順方向励起の場
合を第５図に破線で示すように、励起光の電力がある値
（第５図では約15mW）を越えると正になるが、励起光電
力と利得の関係は線形ではなく、ある程度（例えば約50
mW）以上励起光電力を増加しても利得はほぼ飽和に達し
てしまう。励起光の入力電力をある程度を越えて増加さ
せると電力の使用効率が低下することを意味している。
例えば順方向励起の場合、破線で示すように励起光電力
40mWで約18dBの利得が得られるが、80mWの励起光電力を
入力しても利得は19dB程度しか得られない。また、測定
によれば40mWの励起光を入力した場合、約1.6mWの励起
光が出力される。即ち、エルビウムドープトファイバ内
の出力端側に近い部分では第５図において利得が正とな
るような十分な励起光が供給されていないことを意味し
ている。そこで第６図に示すように外部から供給された
励起光L_Pを光分岐器26により２つの励起光に分割し、そ
れらをそれぞれ光路P₃,P₄を通して合波器13₁,13₂に入射
することにより光増幅素子14の入力端23側から信号光S_L
と同じ方向に、また出力端24側から信号光S_Lと逆方向に
励起光を光増幅素子14に同時に供給してもよい（双方向
励起と呼ぶ）。このように構成することにより、光ファ
イバ増幅素子内の入力端側及び出力端側の両方で高い効
率の励起を行うことができ、その結果第５図に実線で示
すように利得を改善することができる。例えば20mWの励
起光をそれぞれ光ファイバ増幅素子の入力端23と出力端
24から同時に供給した場合、図に示すように21dBの利得
が得られた。しかし40mWの励起光で順方向励起を行った
場合は利得は18dBにすぎなかった。

第２図で示した実施例によれば励起光源を設置できる
適当な場所C,Dが例えば所望の中継地点から数100kmの範
囲内に得られる限りそのような光中継点を順次設置する
ことにより長距離の光伝送路網を構成できる利点があ
る。なお、第２図において信号光は地点Ａの送信端局の
30Aから地点Ｂの受信端局30Bに伝送する場合について説
明したが、実際には各光ケーブル11₁,11₂,11₃は双方向
の光信号伝送を行うために複数の光信号伝送ファイバを
収容しており、また各光中継器10₁,10₂もそれら複数の
光信号伝送用ファイバに対応してそれぞれ光増幅素子が
設けられるが、以下の他の実施例についても一方向に信
号光S_Lを伝送する系についてのみ説明する。

第７図はこの発明の光信号伝送路網の第２の実施例を
示す。この光信号伝送路網においては信号光S_Lを送出す
る送信端局30Aと信号光S_Lを受ける受信端局30Bがぞれぞ
れ励起光Lpを光中継器10₁,10₂へ供給する。そのように
するため、光ケーブル11₁、及び11₃は励起光伝送用光フ
ァイバ15₁及び15₂をそれぞれ内部に有しており、端局30
A,30Bにそれぞれ設けられた励起光源18₁,18₂からの励起
光L_Pがそれぞれ光ファイバ15₁,15₂を通して光中継器1
0₁,10₂へ供給される。例えば光中継器10₁,10₂としては
第３、４又は６図のいずれのものを使用してもよい。た
だし光中継器10₁においては光信号入力部20と励起光入
力部22は同一の光ケーブル11₁の端末部であり、光中継
器10₂においては光信号出力部21と励起光入力部22は同
一の光ケーブル11₃の端末部である。

第８図はこの発明の光信号伝送路網の第３の実施例を
示す。この実施例は第７図の実施例において光中継器を
例えば４個設け、それぞれ送受端局30A,30Bからすべて
の光中継器に励起光L_Pを供給するように構成した例であ
る。第８図において光中継器10₁は例えば第９図に示す
ように供給された励起光L_Pの一部を光分岐器26で分岐し
て合波器13₁を介して信号光S_Lと共に光増幅素子14に与
えてこれを励起し、残りは励起光出力部25から励起光供
給用光ファイバ15₂を通して受信端局30B側の次段の光中
継器10₂へ供給する。光中継器10₄も第９図に示すものと
同様な構成とすることができるが、その場合光ケーブル
11₁側が受信端局30Bに接続され、光ケーブル11₂側が光
中継器10₃に接続される。光中継器10₂,10₃についても第
９図のような構成とすることにより更に光中継器の数を
増加することが可能である。どの光中継器10₁〜10₄にお
いても光増幅素子14の光信号出力側から励起光L_Pを光増
幅素子14に入射してもよい。また励起光は端局30A,30B
のいずれか一方のみから供給するように構成してもよ
い。

第10図は第２図と第８図の実施例を組合せて構成した
光信号伝送路網の第４実施例を示す。即ちこの実施例に
おいては送信端局30Aは信号光S₂と励起光L_Pをそれぞれ
光ケーブル11₁に収容された光ファイバ12₁及び15₁を通
して光中継器10₁に送出する。光中継器10₁は例えば第９
図と同様に構成されており、信号光S_Lは光増幅素子14に
入射され、励起光L_Pは光分岐器26によりその一部が分岐
され、合波器13₁により信号光S_Lと共に光増幅素子14に
与えられる。残りの励起光は光ファイバ15₂を通って次
段の光中継器10₂へ送られそこの光増幅素子を励起する
ために使用される。一方管理局30Cの励起光源18₂から励
起光L_Pが光ケーブル16の光ファイバ15₂を通って光中継
器10₃に供給される。光中継器10₃は例えば第11図に示す
ように光ケーブル16から供給された励起光L_Pの一部を光
分岐器26により分岐して合波器13₁に与え、それによっ
て信号光S_Lと共に光増幅素子14に入射され、光増幅素子
14を励起する。残りの励起光は光ケーブル11₄の光ファ
イバ15₃を通って次段の中継器10₄に送られる。以下の段
においては複数の光中継器毎に所望の地点に設置された
管理局30Cと同様な管理局がの光中継器に接続され、各
管理局に接続された光中継器は供給された励起光L_Pを一
部分岐して光増幅のために使用し、残りを次段の光中継
器に送る。更に第10図における光中継器10₃を例えば第1
2図に示すように構成し、光ケーブル16から供給された
励起光L_Pを光分岐器26で分岐して一部を光増幅素子14に
供給し、残りの一部を光ケーブル11₄を通して受信端局
側の次段の光中継器10₄に送出し、最後の残りを光ケー
ブル11₃を通して送信端局側の前段の光中継器10₂に送出
してもい。この構成によれば、管理局から直接励起光を
与えられる光中継器はその励起光の一部を送信端局30A
側と受信端局30B側の各少くとも１つの光中継器に励起
光を供給することができる。

第12図の構成の光中継器を第２図の実施例に使用すれ
ば各光中継器10₁,10₂の両側に管理局に直接接続されな
い光中継器を更に挿入することができることは明らかで
ある。また第９、11及び12図に示す光中継器において光
分岐器26から励起光L_Pを光増幅素子14の入力端23から入
射しているが、前述のように出力端24から入射してもよ
いことは明らかである。更に第９、11及び12図に示す光
中継器を例えば第13、14及び15図に示すように第２の光
分岐器26₂を設けて出力端24からも励起光を入射するよ
うに変形し、それぞれの光増幅素子を双方向励起するよ
うにしてもよい。

第16図はこの発明の光信号伝送路網の第５実施例を示
す。この実施例においては送信端局30A、受信端局30Bか
ら励起光L_Pを光中継器10₁,10₂へ供給するが、光ケーブ
ル11₁,11₃には励起光を伝送するための専用の光ファイ
バを設けておらず、光信号伝送用光ファイバ12₁,12₃を
通して励起光L_Pが伝送される。即ち、送信端局30Aにお
いては例えばダイクロイックミラーにより構成された合
波器27₁により信号光S_Lと励起光L_Pが合波されて光ケー
ブル11₁の光信号伝送用ファイバ12₁に送出される。

合波器27₁としては方向性光結合器を使ってもよい。
光中継器10₁は例えば第17図に示すように光増幅素子14
の入力端23と出力端24でそれぞれ光ケーブル11₁,11₂の
光ファイバ12₁,12₂に光学的に結合されている。従って
光増幅素子14は光ファイバ12₁から供給された励起光L_P
により励起されて同じ光ファイバ12₁から入射された信
号光S_Lを増幅し、光ファイバ12₂へ送出する。光増幅素
子14は例えばほぼ光信号伝送用光ファイバ12₁,12₂の径
と同じ径を有する前述と同様のエルビウムドープトファ
イバであり、入力端23、出力端24で光ファイバ12₁,12₂
と融着されている。その場合、光ケーブル11₁と11₂は連
続した一本のケーブルとして構成し、そのケーブルの中
に光増幅素子14を組込むことができる。一方第16図の受
信端局30Bにおいて、信号光S_Lは合波器27₂を通して取出
され、励起光源18₂からの励起光L_Pは合波器27₂を介して
光ケーブル11₃の光信号伝送用ファイバ12₃に入射され、
光中継器10₂へ供給される。光中継器10₂も第16図のもの
と同じに構成されている。

これら中継器10₁,10₂は例えば第18図に示すように構
成してもよい。この例においては光ケーブル11を通して
受けた信号光S_Lと励起光L_Pのうち後者を合分波器13₁で
一旦分離して、光デバイダー26₁により２つに分割し、
分割した一方を合分波器13₁で再び信号光S_Lと合波して
光増幅素子14に与える。一方分割された他方の励起光は
更に光デバイダー26₂で２つに分割され、一方は合分波
器13₂により光増幅素子14に入射され、他方は合分波器1
3₂によりケーブル11に出射され、次段に送られる。

ところで、一般に信号光のスペクトルは光ファイバの
分散の影響を避けるため狭スペクトルである必要があ
る。更に光ファイバは非線形効果（誘導ブリリアン散
乱）を有しており、そのため光ファイバにより伝送する
ことができる光の最大パワーは単位スペクトル当り一定
の大きさに制限される。これらのため例えば50MHzの帯
域幅を有する光信号を使用する場合、光信号伝送用ファ
イバへ注入する信号光S_Lの平均電力は例えば数mW以下に
制限される。これに対し励起光は狭帯域である必要はな
いので、帯域幅の広い励起光を使用すれば比較的大きな
電力、例えば数100mW〜数Ｗオーダの励起光を光ファイ
バにより伝送することができる。即ち前述の第１〜第５
実施例によれば、送信端局30Aにおいて光ファイバ12₁に
送出すべき信号光S_Lの電力は例えば3mW程度（帯域50MHz
の信号の場合）に制限されるにもかかわらず各光ファイ
バによる損失に見合う利得で光増幅を行うように各光中
継器に充分な電力の励起光を供給することが可能なた
め、長距離の光信号伝送が可能となる。

第19図は第16図の実施例において光中継器の数を更に
増加し、任意の光中継器において前段から光信号伝送用
ファイバ12を通して供給された励起光のうち一部を光増
幅素子による信号光の増幅に使い、残りの励起光を光信
号伝送用ファイバ12に送出して次段の光中継器に与え、
その段の光増幅素子の励起のために使うよう構成した場
合である。各光中継器10₁〜10₅は第17図に示すものと同
様の構成でよく、例えば光中継器10₁では、送信端局30A
から光信号伝送用ファイバ12₁を通して供給された励起
光L_Pの一部は光増幅素子14を励起し、残りの励起光を次
段の光中継器10₂へ送出する。光中継器10₂は光中継器10
₁から供給された励起光を使って光増幅素子14を励起
し、残りを次段の光中継器10₃に供給する。受信端局30B
からも同様に励起光が光中継器10₅,10₄,10₃へと供給さ
れる。第19図の実施例において各光中継器10₁〜10₅とし
て第18図の構成のものを使うこともできるが、第18図の
光中継器は励起光L_Pに対し一方向の伝送しかできないの
で、例えば光中継器10₄及び10₅については光デバイダー
26₁,26₂の方向を回転する必要がある。各光中継器の光
増幅素子において所望の利得が得られるように、光増幅
素子がエルビウムドープトファイバであればそのエルビ
ウムのドープ量及び／又はファイバの長さが適当に選ば
れる。例えば各光中継器における利得は次段の光信号入
力部20におけるS/Nが所定値以上となるように選ぶこと
により全体としてS/Nの良い伝送路網を実現できる。特
に、各伝送路区間の損失が4.3dBとなる位置毎に光中継
器を設け、各中継器における利得を4.3dBに設定した場
合に最大のS/Nの伝送路網を実現できる。これは他の実
施例についても同じである。

第20図は第19図の変形実施例であり、この実施例にお
いても各ケーブル11₁〜11₅は励起光専用の光ファイバを
有しておらず光信号伝送用ファイバを通して信号光S_Lと
励起光L_Pが伝送される。ここでは光中継器の10₁と10₂に
対しては第19図の場合と同様に送信端局30Aの励起光源1
8₁から光ケーブル11₁,11₂の光信号伝送用ファイバ12₁,1
2₂を順次介して励起光L_Pが供給される。光中継器10₃は
例えば第３図において分波器13₂を設けない構成のもの
を使用することができ、管理局30Cの励起光源18₂からケ
ーブル16を通して励起光L_Pが供給される。光中継器10₃
の光増幅素子で光増幅に消費された励起光以外の残りの
励起光は第20図の光ケーブル11₄の光信号伝送用ファイ
バ12₄を通して光中継器10₄に供給され、増幅素子の励起
のために使用される。あるいは第21図に示す光中継器を
使ってもよい。第21図の光中継器では管理局30Cから供
給された励起光L_Pを光デバイダー26₁により２つに分岐
し、一方を合波器13により信号光S_Lと共に光増幅素子14
に供給し、他方を方向性光結合器26₂により増幅された
信号光と多重化し次段に送出する。勿論、方向性光結合
器26₂のかわりにダイクロイックミラーのような合波器
を使ってもよい。光中継器複数個毎に第３又は21図のよ
うな光中継器を設けて上述のようにそれぞれ管理局から
励起光L_Pを供給するうに構成し、長距離の伝送網を実現
することが可能である。

ところで第16,19及び20図で示した実施例のように同
一の光信号伝送用ファイバを通して信号光S_Lと励起光L_P
とを畳重して伝送する場合は、光ファイバの材質と、励
起光及び信号光の波長を適当に選ぶことにより光ファイ
バ内におけるラマン増幅効果を期待することができる。
例えば、石英の光ファイバを使用した場合、信号光は1.
55μｍの波長帯、励起光は1.45〜1.49μｍの波長帯を使
用する。第22図は１つの光中継器を介して310kmの伝送
実験を行った伝送実験装置のブロック図を示し、第23図
はその伝送路上の所定の地点において測定した信号光の
電力を示している。実験装置では送信側装置30Aにおい
て1.8Gビット/secの信号を駆動回路31に与えて、その出
力により分布帰還型レーザダイオード（DFBLD）17を駆
動する。レーザダイオード17の出力光信号はエルビウム
ドープトファイバを用いた光増幅器14₁で増幅した合波
器27₁に与え、レーザダイオード18₁からの励起光と波長
多重されて分散シフト石英光ファイバ12₁の一端に入射
される。なお、光増幅器14₁のための励起光源は図示し
ていない。光ファイバ12₁の長さは276kmであり、その他
端は光中継器10を構成する光増幅器14₂であるエルビウ
ムドープトファイバの入力端23に接続されている。光増
幅器14₂の出力端24は光ファイバ12₁と同じ材料の光ファ
イバ12₂の一端に接続され、その他端から出力される信
号光は受信側装置30Bの合波器27₂及び信号光以外を除去
する狭帯域の光フィルタ32を通してアバランシェフォト
ダイオード（APD）19に与えられ、電気信号に変換され
る。APD19の出力は受信器33に与えられ波形整形及びリ
タイミングされて信号が再生される。

第23図はレーザダイオード17の出力点P₁,光増幅器14₁
の出力点P₂、光ファイバ12₁の送信側装置30Aからあらか
じめ決めたいくつかの距離の地点P₃〜P₅、光中継器10の
入力点P₆と出力点P₇、受信側装置30Bの入力点P₈及びAPD
19の入力点P₉のそれぞれにおける光信号電力を測定した
結果をそれぞれ対応する測定点P₁〜P₉で示す。破線はあ
らかじめ測定したこの光ファイバの伝送損失、0.2dB/k
m、を表す直線を示す。送信側装置30AではDFBレーザダ
イオード17の出力（P₁）は光増幅器14₁により約17dB増
幅され光ファイバ12₁に入射される。注目すべき点は光
ファイバによる伝送損失にもかかわらずせ送信側から約
20km地点までほぼ信号光のレベルが一定であることであ
る（P₂〜P₃）。これはこの20kmの区間において信号光は
ラマン増幅を受けたためであり、送信側装置30Aからの
励起光L_Pはこの区間においてラマン増幅のために消費さ
れてしまい20km地点を越えてからはラマン増幅は小さく
なり（P₃〜P₆）、ファイバの伝送損失0.2dB/kmの影響が
でてくる。０〜50km区間で得られたラマン利得は4.3dB
であった。このことは前に説明したように光ファイバが
の非線形特性のために光電力伝送能力に限界があるにも
かかわらずその限界より4.3dB大きな信号光電力を伝送
できた事と等価である。

光中継器10では受信側装置30Bから励起光L_Pを供給さ
れ光増幅器14₂により信号光は約13.2dBの利得の増幅を
受け（P₆〜P₇）光ファイバ12₂に送出される。光ファイ
バ12₂においても信号光はマラン増幅を受けその利得は
約5.5dBであった。尚、図に示すようにこの実験では光
フィルタ32を使用しているためAPD19の入力点P₉で信号
光レベルがわずかに落ちている。このようにラマン増幅
効果を利用して光伝送路網を設計することによりラマン
利得だけで合計9.8dBの利得を得ている。もう１つ重要
なことは送信側においては送出信号光の電力は例えば20
mW（実験例の帯域27GHzの場合）と大きいので、信号光
がまだあまり減衰していないような送信側30Aに近い地
点に光中継器を設けて大きな利得で信号光の増幅を行な
うには非常に大きな電力の励起光を必要とする。それに
対し、送信側から長距離の地点のような光ファイバの伝
送損失により信号光レベルが非常に小さくなった地点で
は、大きな利得の光増幅を行うに必要な励起光の電力は
わずかである。従って例えば第16図の実施例の場合、光
中継器10₁と10₂に対する励起光はいずれも受信端局30B
から供給し、送信端局30Aから送出する励起光はラマン
利得を得るためにのみ使用するよう構成してもよい。

ところで第16,19,20及び22図の実施例のように光信号
伝送用ファイバ中を励起光と信号光を同じ方向または逆
方向に伝送する場合ラマン増幅効果を期待することがで
きるが、ラマン利得は信号光の偏波方向と励起光の偏波
方向とが平行な時に最大となり、直交すると１（0dB）
となる。光ファイバ中を伝播する光の偏波方向は通常変
動するので、直線偏波の励起光を用いるとラマン利得が
変動することになる。このようなラマン利得の変動を避
けるための端局の構成を第24図に示す。

第24図は受信端局30Bの構成例であり、互いに独立し
て動作する励起光源18aと18bは互いに直交する偏波方向
を有する励起光L_Pを出力し、これらは偏波結合器27bに
より互いに偏波方向の直交関係を保ったまま重畳され
る。重畳された励起光は合波器27aにより反射されて光
信号伝送用ファイバ12に送出される。このように偏波方
向が互いに直交する多重化された２つの励起光を光ファ
イバ12に入射すれば、それぞれの偏波方向が常に等しい
変動を受けることになるので、２つの励起光の偏波方向
の直交性が保たれており、従ってそれら２つの偏波方向
に対する信号光の偏波成分の和は一定となり、ラマン利
得の変動は生じない。

第25図は第16,19及び20図における例えば光中継入10₁
の他の構成例を示す。この光中継器10₁では光増幅素子1
4の入力端23側と出力端24側の少くとも一方、この例で
は両方に信号光S_Lと励起光L_Pを透過しその他のノイズ光
を遮断する帯域通過光学フィルタ32₁,32₂が設けられ
る。このように各光中継器に帯域通過光学フィルタを設
けることにより光増幅素子14で発生した信号帯域以外の
ノイズ光がそれぞれの光中継器で順次累積されていくこ
とを防ぐことができS/Nの高い伝送路を構成することが
できる。同様に第3,4,6,9,11〜15,18,21図に示す光中継
器において光増幅素子14の入力端23側及び出力端24側の
少くとも一方に信号光S_Lの帯域のみを透過する帯域通過
光学フィルタを挿入するか、又は合波器13₁,13₂の少く
とも一方は信号光S_Lの帯域のみを透過し、それ以外の帯
域の光を反射する特性のものを使用することにより同様
の効果を得ることができる。あるいはこれら前述の各種
の光中継器における光ファイバ増幅素子14を第26図に示
すように中間で切断してそこに上述の帯域通過光学フィ
ルタ32を挿入してもよい。

前述のエルビウムドープトファイバの例のように２つ
以上の異なる波長の光に対し増幅作用を有すことを利用
して波長多重された２つ以上の信号光の伝送を行う場合
は、光増幅素子は各波長に対し異る利得を有し、又、各
伝送路区間における損失も波長によって異なるのが普通
である。このような場合、どの光中継器においても各波
長に対し利得調整を行わないでそのまま各信号光を増幅
すると、それぞれの波長の信号光の間で利得のバラツキ
が増大し、ついにはある波長の信号光に対しては光増幅
素子の線形動作範囲を超えてしまい、正常な信号光の伝
送が不可能となる。そこで、第25図の光学フィルタ32₁,
32₂又は第26図の光学フィルタ32としてそれぞれの波長
の信号光に対し所望の透過特性を有するものを使用する
ことにより、各波長の信号光に対する増幅素子の利得と
光信号伝送用ファイバの損失の和がほぼ同じになるよう
にする。あるいは第27図に示すように光増幅素子14の出
力光を分波器35により信号光波長帯中のそれぞれの波長
の信号光S₁〜S_nと励起光L_Pに分離し、それぞれの信号光
S₁〜S_nのレベルを光学減衰器37₁〜37_nにより調整する。
これらレベル調整された信号光S₁〜S_nとバイパス38に出
力された励起光L_Pは合波器36により合波されて光信号伝
送用ファイバ12へ入射される。なお第27図において励起
光L_Pは信号光送出側の光ファイバ12から合波器36に入射
してもよい。

第28図は第16,19及び20図において使われる光中継器
の他の構成例を示す。光増幅器が挿入された伝送路では
その光増幅器の利得と、信号光の伝送方向にある光学的
接続点などからの光増幅器への反射率との積が１より大
きいと発振を起こし、正常な信号伝送を行うことができ
ない。この実施例においては励起光の波長帯に対しては
双方向性を有し、信号光の波長帯に対してはその反射光
が戻らないように一方向性を有するようにするため、光
増幅素子14の出力端24側に２つの合分波器35,36を設け
その間に例えば磁界中におかれたYIGと偏光子の組合せ
のような一方向性素子41を設ける。光増幅素子14から出
力された信号光は合分波路35、一方向性素子41及び合分
波器36を通って光信号伝送用ファイバ12に送出される
が、送出した信号光の反射成分は一方向性素子41により
遮断され、光増幅素子14に戻ることはできない。一方、
光信号伝送用ファイバ12から合分波器36に入射した励起
光はバイパスファイバ38を通って合分波器35に与えら
れ、光増幅素子14に供給される。このように一方向性素
子41は信号光に対しアイソレータとして動作する。この
ようなアイソレータ41を第3,4,6,9,11〜15,18,21図等に
示す光中継器とにおける光増幅素子14の出力側の信号光
路中に設けても同様の効果を得ることができる。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明の光伝送路網における光
中継器は外部から供給された励起光によって励起され、
信号光を直線増幅することができる光増幅素子を使用し
ており、半導体電子デバイスは使用されてない。従って
信頼性が高く、長期にわたって保守を必要としない光伝
送路網を経済的に実現できる。更に光中継器の光増幅素
子を双方向励起することにより信号光に対する利得の改
善が可能となり、それだけ光中継器の間隔を長くするこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光伝送路網を示すブロック図、第２図は
この発明の光伝送路網の第１実施例を示すブロック図、
第３図は第２図の光伝送路網において使用される光中継
器の一例を示す構成図、第４図は光中継器の他の構成例
を示す図、第５図は光増幅素子の励起光入力電力と利得
の関係を示すグラフ、第６図は光中継器の更に他の構成
例を示す図、第７図はこの発明の光伝送路網の第２実施
例を示すブロック図、第８図はこの発明の光伝送路網の
第３実施例を示すブロック図、第９図は第８図の光伝送
路網において使用される光中継器の一例を示す構成図、
第10図はこの発明の光伝送路網の第４実施例を示すブロ
ック図、第11図は第10図の光伝送路網に使用される光中
継器の一例を示す構成図、第12図は第10図の光伝送路網
に使われる光中継器の他の例を示す構成図、第13図は第
９図の光中継器の変形実施例を示す構成図、第14図は第
11図の光中継器の変形実施例を示す構成図、第15図は第
12図の光中継器の変形実施例を示す構成図、第16図はこ
の発明の光伝送路網の第５実施例を示すブロック図、第
17図は第16図の光伝送路網に使用される光中継器の一例
を示す構成図、第18図は第17図の光中継器の変形実施例
を示す構成図、第19図はこの発明の光伝送路の第６実施
例を示すブロック図、第20図はこの発明の光伝送路網の
第７実施例を示すブロック図、第21図は第20図において
使用される光中継器の例を示す構成図、第22図は実験の
ために構成したこの発明の光伝送路網のブロック図、第
23図は第22図の実験光伝送路網における各地点の測定信
号光レベルを示すグラフ、第24図は励起光源の他の構成
例を示すブロック図、第25図はこの発明の光中継器の他
の例を示す構成図、第26図はこの発明の光中継器の他の
例を示す構成図、第27図はこの発明の光中継器の更に他
の例を示す構成図、第28図はこの発明の光中継器の更に
他の例を示す構成図である。 50:光中継器、51:光ケーブル、53:光電気変換器、54:電
気光変換器、55:増幅器、56:給電回路、10,10₁,10₂,
…：光中継器、30A:送信端局、30B:受信端局、30C,30D:
管理局、11,11₁,11₂…：光ケーブル、12,12₁,12₂…：光
信号伝送用ファイバ、13₁,13₂:合分波器、14:光増幅素
子、15₁,15₂…：励起光供給ファイバ、16,16₁,16₂…：
励起光供給光ケーブル、17:光信号源、18₁,18₂,18_a,1
8_b:励起光源、19:受光装置、20:光信号入力部、21:光信
号出力部、22:励起光入力部、23:光増幅素子の入力端、
24:光増幅素子の出力端、25:励起光出力部、26,26₁,2
6₂:光分岐器、27₁,27₂,27_a:合分波器、27_b:偏波結合
器、31:駆動回路、32,32₁,32₂:光フィルタ、33:受信
器、35:分波器、36:合波器、37₁〜37_n:光減衰器、41:光
アイソレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西 成人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−40632（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−92827（ＪＰ，Ａ) ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥ ＲＳ，25［３］ （1989−２） Ｐ. 199−200

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの端局間を結び所定の波長
   の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む光ケー
   ブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバに
   直列に挿入された少なくとも１つの光中継手段と、 前記２つの端局の少なくとも一方に設けられ、励起光を
   発生する励起光源手段と、 を含み、 前記光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号光
   を出力する出力端とを有し前記励起光により励起されて
   前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波路
   からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入力
   端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバから
   与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するため
   の入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出力
   端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅された
   前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出力
   結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手段
   の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手段
   に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と前記光中継手段の前記励起光入射手
   段とを互いに接続し前記励起光源手段からの前記励起光
   を伝送して前記光中継手段に供給するため、前記光ケー
   ブル内に設けられた励起光伝送用ファイバを含む光伝送
   路網。
2. 【請求項２】前記光中継手段はそれぞれ異なる場所で前
   記光信号伝送用ファイバに直列に挿入されて少なくとも
   ２つ設けられ、前記励起光伝送用ファイバは前記励起光
   源手段と第１の前記光中継手段の前記励起光入射手段と
   を互いに接続し、前記励起光を前記第１の光中継手段に
   供給する第１励起光伝送用ファイバと、前記第１光中継
   手段内で一端に前記第１光中継手段に供給された前記励
   起光の一部が入射され、他端が第２の前記光中継手段の
   前記励起光入射手段に接続され、前記第１及び第２光中
   継手段との間において前記光ケーブル内に設けられた第
   ２励起光伝送用ファイバとを含む請求項１記載の光伝送
   路網。
3. 【請求項３】少なくとも２つの端局間を結び所定の波長
   の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む光ケー
   ブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバに
   直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局とは異なる場所に設けられ、励起光を発
   生する励起光源と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号光
   を出力する出力端とを有し前記励起光により励起されて
   前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波路
   からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入力
   端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバから
   与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するため
   の入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出力
   端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅された
   前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出力
   結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手段
   の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手段
   に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と第１の前記光中継手段の前記励起光
   入射手段を互いに接続し前記励起光源手段からの前記励
   起光を伝送して前記第１光中継手段に供給するための第
   １励起光伝送用ファイバを有する励起光伝送ケーブル
   と、 前記第１光中継手段内で一端に前記第１光中継手段に供
   給された前記励起光の一部が入射され、他端が第２の前
   記光中継手段の前記励起光入射手段に接続され、前記第
   １及び第２光中継手段との間において前記光ケーブル内
   に設けられた前記励起光の一部を前記第２光中継手段に
   伝達するための第２励起光伝送用ファイバとを含む光伝
   送路網。
4. 【請求項４】少なくとも２つの端局間を結び所定の波長
   の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む光ケー
   ブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバに
   直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局の少なくとも一方に設けられ、励起光を
   発生する励起光源手段と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号光
   を出力する出力端とを有し前記励起光により励起されて
   前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波路
   からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入力
   端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバから
   与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するため
   の入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出力
   端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅された
   前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出力
   結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手段
   の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手段
   に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段からの前記励起光を前記光信号伝送用
   ファイバに入射する合波手段を含み、前記光中継手段の
   前記励起光入射手段は前記入力結合手段と前記出力結合
   手段の少なくともいずれか一方を兼ねている光伝送路
   網。
5. 【請求項５】前記光中継手段は異なる場所で前記光信号
   伝送用ファイバに直列に挿入されて少なくとも２つ設け
   られ、前記励起光源手段からの前記励起光を前記光信号
   伝送用ファイバに光学的に結合して第１の前記光中継手
   段に前記励起光を送出するための合波手段と、前記第１
   光中継手段に供給された前記励起光の一部を前記第１光
   中継手段と前記第２の光中継手段との間の前記光信号伝
   送用ファイバに光学的に結合して前記第２光中継手段へ
   送出するための励起光結合手段を含む請求項４記載の光
   伝送路網。
6. 【請求項６】少なくとも２つの端局間を結び所定の波長
   の信号光を伝送する光信号伝送用ファイバを含む光ケー
   ブルと、 前記２つの端局間において前記光信号伝送用ファイバに
   直列に挿入された少なくとも２つの光中継手段と、 前記２つの端局とは異なる場所に設けられた励起光を発
   生する励起光源手段と、 を含み、 前記各光中継手段は 前記信号光が入力される入力端と増幅された前記信号光
   を出力する出力端とを有し前記励起光により励起されて
   前記信号光を増幅する希土類元素をドープした光導波路
   からなる光増幅手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記入力
   端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファイバから
   与えられた前記信号光を前記光増幅手段に入力するため
   の入力結合手段と、 前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の前記出力
   端とを光学的に結合し前記光増幅手段により増幅された
   前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力する出力
   結合手段と、及び 前記光増幅手段の前記入力結合手段と前記出力結合手段
   の少なくとも一方を通して前記励起光を前記光増幅手段
   に入射する励起光入射手段と、 を含み、 前記励起光源手段と第１の前記光中継手段の前記励起光
   入射手段を互いに接続し前記励起光源からの前記励起光
   を伝送して前記第１光中継手段に供給するための励起光
   伝送用ファイバを有する励起光伝送ケーブルと、 前記第１光中継手段に供給された前記励起光の一部を分
   岐する手段と、前記分岐された励起光を前記第１光中継
   手段と第２の前記中継手段との間を接続する前記光信号
   伝送用ファイバに光学的結合して前記第２中継手段へ送
   出する励起送出手段を含む光伝送路網。
7. 【請求項７】前記信号光の波長帯と前記励起光の波長帯
   は前記光信号伝送用ファイバ中において前記励起光が前
   記信号光に対しラマン増幅効果を与えると共に前記励起
   光が前記光増幅手段を励起し前記信号光を増幅すること
   ができるように選ばれている請求項４又は５記載の光伝
   送路網。
8. 【請求項８】光信号伝送用ファイバに直列に挿入され、
   信号光を中継するための光中継器であり、 前記光中継器は、 前記信号光が入力される入力端と前記信号光を増幅して
   出力する出力端を有し、励起光によって励起されて前記
   信号光を増幅する光増幅手段と、 入力側の前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の
   前記入力端とを光学的に結合し、前記光信号伝送用ファ
   イバから与えられた前記信号を前記光増幅手段に入力す
   るための入力結合手段と、 前記入力側から供給された前記励起光を第１及び第２励
   起光に分岐する第１分岐手段と、 前記第１分岐手段で分岐された前記第１励起光を第３及
   び第４励起光に分岐する第２分岐手段と、 出力側の前記光信号伝送用ファイバと前記光増幅手段の
   前記出力端とを光学的結合し前記光増幅手段により増幅
   された前記信号光を前記光信号伝送用ファイバに出力
   し、かつ前記第３励起光を前記光増幅手段の出力端に光
   学的に結合させる出力結合手段と、 を備え、前記入力結合手段は前記第２励起光を前記増幅
   手段の前記入力端に入射する励起光入射手段を含み、 前記第４励起光を前記出力側へ供給する手段を含む、 光中継器。