CN1334484A - 拉曼放大器 - Google Patents

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津﨑哲文
村嶋清孝
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Abstract

从激励光源单元13输出的拉曼放大用激励光,经由光环行器122供给拉曼放大用光纤11。残留的拉曼放大用激励光,通过光环行器121和带通滤波器15由受光电元件16检测出。到达拉曼放大器1的光信号经拉曼放大用光纤11传播,同时被放大。控制部14,根据受光电元件16测得的残留拉曼放大用激励光功率,控制激励光源单元13中包括的N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率或波谱形状。由此,获得在光信号波段内控制增益波谱平坦化容易的拉曼放大器。

Description

拉曼放大器
发明领域
本发明涉及一种使用光信号进行通信的光通信系统中光信号被光传输线路传输时，用拉曼放大法补偿蒙受传输损耗的拉曼放大器。
背景技术
在使用光信号进行通信的光通信系统中，从发送器发射的光信号，在以光传输线路传输之际蒙受传输损耗，使到达接收器时功率减少。到达接收器的光信号功率如果低于规定值，就可能因接收错误而发生正常进行光通信的情况。因此，通过在发送器与接收器之间设置光放大器，用该光放大器光对光信号进行放大，以便光信号以光传输线路传输时对蒙受的传输损耗进行补偿。
对这种光放大器来说，就有使用添加了稀土族元素的放大用光纤的添加稀土族元素光纤放大器(例如，添加Er元素光纤放大器)和利用拉曼放大用光纤中的拉曼放大现象的拉曼放大器。与添加稀土族元素光纤放大器比较的话，拉曼放大器是具有通过适当设定拉曼放大用激励光的波长，可将具有增益的波段变成规定的波段等特征。
并且，在使规定的光信号波段内的多波长光信号多路化进行光通信的波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplexing)光通信系统中，重要的是该光信号波段的光放大器增益波谱平坦。不然的话，光信号波段内的某波长光信号即使用接收器正常接收，也因为增益小的其它波长光信号有时发生接收错误。因此，需要研究使拉曼放大器的增益波谱平坦化的技术。
例如，文献1“Y.Emori，et al.，‘100nm bandwith flat gain Ramanamplifiers pumped and gain-equalized by 12-wavelength-channelWDM high power laser diodes’，OFC’99，PD19(1999)”中记载的拉曼放大器的增益平坦化技术，把从N个(N≥2)激励光源分别输出的光合波，作为拉曼放大用激励光源供给拉曼放大用光纤。而且，通过适当设定N个激励光源的各自输出中心波长和输出功率，谋求拉曼放大器的增益波谱平坦化。文献1中，规定了激励光源的个数N为12。
并且，文献2“F.Koch，et al.，‘Broadbandw gain flattened Ramanamplifiers to extend operation in the telecommunicationwindow’，OFC’2000，ThD，FF3(2000)”中记载的拉曼放大器的增益平坦化技术，通过设置具有与拉曼放大用光纤的增益波谱大致相同形状的损耗波谱的增益均衡器，谋求拉曼放大器的增益波谱平坦化。
本发明概述
可是，上述的现有拉曼放大器的增益平坦化技术有以下这样的问题。即，在进行长距离光通信的光通信系统中，有时相应在发送器与接收器之间配备M个(M≥2)的拉曼放大器。这时，若采用文献1中所记载的增益平坦化技术，则整个光通信系统需要的激励光源总数变成了M×N个，必须分别控制如此之多的激励光源的输出功率，控制拉曼放大器的增益波谱平坦化就很不容易。
而且，对采用文献2中记载的增益平坦化技术的拉曼放大器而言，就是一边在拉曼放大用光纤中对光信号进行放大，一边在增益均衡器中使下光信号衰减。所以，必须控制该增益均衡器的损耗波谱，同样，控制拉曼放大器的增益波谱平坦化也不容易。
本发明就是为了解决上述问题而作出的发明，其目的是提供一种在光信号波段内控制增益波谱平坦化容易的拉曼放大器。
本发明的拉曼放大器是以具备(1)传输光信号，同时通过供给拉曼放大用激励光对光信号进行拉曼放大的拉曼放大用光纤，和(2)输出光的波谱具有N个非单峰型的激励光源，将从这N个激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤的拉曼放大用激励光供给装置为特征。
采用该拉曼放大器，则从具有N个激励光源的拉曼放大用激励光供给装置将拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤。而且，从以该拉曼放大用光纤传输光信号的同时进行拉曼放大。也就是，光信号以拉曼放大用光纤传输时，通过拉曼放大补偿蒙受的传输损耗。
特别是，本拉曼放大器是拉曼放大用激励光供给装置中包括N个激励光源输出光的波谱为非单峰型，而与现有技术栏中举出的文献1比较，能够减少激励光源的个数，因而容易控制增益波谱的平坦化。而且，本拉曼放大器不使用增益均衡器就可以使增益波谱平坦化，因而与现有技术栏中举出的文献2比较，仍然容易控制增益波谱的平坦化。
另外，所谓“波谱为非单峰型”，不仅是指输出功率变成最大的波长另外存在变成极大的波长，而且意味着变成最大或极大的波长互相离开5nm以上。并且，从输出功率的观点来看，所谓“单峰型”就是在将波长分辨率设定为0.5nm以上时所得的光波谱中，对输出功率变成最大的峰值，峰值功率之差为5dB以下或10dB以下，就是不具有与最大峰值波长分开5nm以上的极大峰，不满足此条件的波谱就是“非单峰型”。
本发明的另一种拉曼放大器是以具备(1)传输光信号，同时通过供给拉曼放大用激励光对光信号进行拉曼放大的拉曼放大用光纤；(2)输出光的波谱具有N个可控制(可变的)的激励光源，将从这N个(N≥1)激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤的拉曼放大用激励光供给装置；和(3)控制分别从N个激励光源输出的拉曼放大用激励光波谱的控制装置为特征。
采用该拉曼放大器，则从具有N个激励光源的拉曼放大用激励光供给装置将拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤。而且，通过以该拉曼放大用光纤传输光信号的同时进行拉曼放大。也就是，光信号被以拉曼放大用光纤传输时，通过拉曼放大补偿蒙受的传输损耗。
特别是，本拉曼放大器在拉曼放大用激励光供给装置中包括有N个激励光源输出光的波谱是可变的并用控制装置进行控制，而与现有技术栏中举出的文献1比较，能够减少激励光源的个数，因而容易控制增益波谱的平坦化。而且，本拉曼放大器不使用增益均衡器就可以使增益波谱平坦化，因而与现有技术栏中举出的文献2比较，也容易控制增益波谱的平坦化。
附图的简要说明
图1是第1实施例的拉曼放大器的构成图。
图2是拉曼放大器的激励光源单元的构成图。
图3是拉曼放大器的激励光源单元中包括的各激励光源构成图。
图4A～图4C是说明拉曼放大器的激励光源单元中包括的个激励光源输出波谱的控制方式图。
图5A～图5D是说明拉曼放大用激励光的波谱与拉曼放大的增益波谱之间的关系图。
图6是第2实施例的拉曼放大器的构成图。
图7是第3实施例的拉曼放大器的构成图。
图8是第4实施例的拉曼放大器的构成图。
图9是第5实施例的拉曼放大器的构成图。
图10是第6实施例的拉曼放大器的构成图。
实现发明的最佳方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。另外，附图的说明中，对同一构件给予同一的标号，并省略重复的说明。
(第1实施例)
首先，说明本发明的拉曼放大器的第1实施例。图1是第1实施例的拉曼放大器1的构成图。该拉曼放大器1配备有拉曼放大用光纤11、光环行器121，122、激励光源单元13、控制部14、带通滤波器15、光电元件16和单向波导17。
拉曼放大用光纤11由光环行器122供给拉曼放大用激励光，从光环行器121向光环行器122传输光信号，同时对该光信号进行拉曼放大。单向波导17仅仅正向通过光而反向不让光通过。光环行器121把从拉曼放大用光纤11到达的光信号向拉曼放大用光纤11输出，同时把从拉曼放大用光纤11到达的光往带通滤波器15输出。光环行器122把从拉曼放大用光纤11到达的光信号向后级输出，同时把从激励光源单元13到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤11输出。
带通滤波器15输入从光环行器121来到的光信号，并输出该光信号中特定波长的光信号。光电元件16接收从带通滤波器15输出的特定波长的光信号，输出与其受光量相应值的电信号。
激励光源单元13具有N个(N≥1)激励光源，将从这些N个激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光进行输出。各个激励光源输出光的波谱为非单峰型，或者，可变波谱是可控制的。控制部14根据光电元件16输出的电信号，控制由激励光源单元13输出的拉曼放大用激励光的功率，或者，控制波谱(取决于激励光的波长)。
图2是第1实施例的拉曼放大器1的激励光源单元13构成图。激励光源单元13具有N个发光元件1311～131N、N个光纤光栅1321～132N和合波器133。发光元件131n和光纤光栅132n的一个组构成一个激励光源(n是1以上，N以下的任意整数。以下同样)。而且，合波器133把分别从N个激励光源输出的光进行合波，将其合波后的光输出作为拉曼放大用激励光。
图3是第1实施例拉曼放大器1的激励光源单元13中包括有的各激励光源的构成图。光纤光栅132n在光纤的光波导区形成折射率调制，并对向设置在与光电元件131n的一个端面之间以便可能进行光的入出射，在与光电元件131n的另一个端面之间构成谐振器。具有这种谐振器构造的激励光源输出光的波谱就与发光元件131n的自然发射光的波谱和光纤光栅132n的反射波谱相适应。
就是，通过适当设计光纤光栅132n的反射波谱，就能够把激励光源输出光的波谱成为非单峰型。并且，如图3所示，设置温度调整装置(例如加热器或珀耳帖器件)134n1～134n3，通过调整光纤光栅132n的温度来调整反射波谱，如图4A～图4C中示出该例的那样，能够控制激励光源输出光的波谱形状。
图5A～图5D是说明拉曼放大用激励光的波谱与拉曼放大的增益波谱之间的关系图。例如，光信号若为波长1.55μm波段的光，则拉曼放大用激励光的波长为1.45μm附近。拉曼放大用光纤11中的拉曼放大的增益波谱取决于拉曼放大用激励光的功率和波谱。当拉曼放大用激励光为波长λ1的单色光和功率P1时，规定增益波谱就是如图5A所示的曲线，当拉曼放大用激励光为波长λ2的单色光和功率P2时，规定增益波谱就是如图5B所示的曲线。
这时，如图5C所示，如对波长λ1功率P1的拉曼放大用激励光和波长λ2功率P2的拉曼放大用激励光进行合波并供给拉曼放大用光纤11，增益波谱就变成复合图5A中示出的增益波谱和图5B中示出的增益波谱曲线。并且，如图5D所示，当具有与图5C中示出的激励光波谱大致同样的激励波谱的拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤11时，增益波谱也变成与复合图5A中示出的增益波谱和图5B中示出的增益波谱大致同样的增益波谱。具有图5C或图5D示出的激励光波谱的拉曼放大用激励光已经用图3和图4A～图4C可由说过的激励光源输出。
下面，说明第1实施例的拉曼放大器1的工作。从激励光源单元13输出的拉曼放大用激励光，经光环行器122供给拉曼放大用光纤11。即，激励光源单元13和光环行器122作为把拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤11的拉曼放大用激励光供给装置进行工作。
以拉曼放大用光纤11传播后的残留拉曼放大用激励光，经光环行器121射入带通滤波器15，其中特定波长的激励光透过带通滤波器15用光电元件16检测其功率。就是，光环行器121、带通滤波器15和光电元件16作为检测以拉曼放大用光纤11传播后的残留拉曼放大用激励光的功率的残留激励光功率检测装置而进行工作。
另一方面，到达该拉曼放大器1的光信号经过单向波导17和光环行器121后，射入拉曼放大用光纤11。而且，光信号以拉曼放大用光纤11传播的同时，在传播时进行拉曼放大，经由光环行器122向后级输出。还有，理想的是以拉曼放大用光纤11传播的光信号，在拉曼放大用光纤11的各个地点具有可抑制发生非线性光学现象的有限功率。
而且，借助于控制部14控制从激励光源单元13中包括的N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率，进而控制其波谱的形状。这时，控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得在拉曼放大用光纤11的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内平坦而且维持恒定。在本实施例中，根据用光电元件16检测出的残留拉曼放大用激励光的功率，通过从激励光源单元13中包括的N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光的控制部14进行控制。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器1中，激励光源单元13所包括的N个激励光源输出光的波谱为非单峰型，或者，N个激励光源输出光的波谱是可变的。而且，根据用光电元件16检测出的残留拉曼放大用激励光功率，通过用控制部14控制拉曼放大用激励光的功率或波谱，使拉曼放大用光纤11中光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦或恒定。
在本实施例的拉曼放大器1，通过采用具有上述这种输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1的拉曼放大器比较，可以减少激励光源个数。因此，容易控制增益波谱的平坦化，并且价格变得便宜。在本实施例的拉曼放大器1就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2的拉曼放大器比较，同样，控制增益波谱的平坦化也容易，并且，激励效率优良。
另外，在本实施例中，并没有设置带通滤波器15，也可以用光电元件16检测残留拉曼放大用光纤整个的功率。并且，也可以使用光学玻璃代替光环行器121、122。并且，不是后方向激励，而是前方向激励也可以，双方向激励也行。
(第2实施例)
接着，说明本发明的拉曼放大器的第2本实施例。图6是第2实施例的拉曼放大器2的构成图。该拉曼放大器2包括拉曼放大用光纤21、光学玻璃221～223、激励光源单元231，232、控制部24、AWG(Arrayed-Waveguide Grating：阵列式波导光栅)25和光电元件26。
拉曼放大用光纤21分别由光学玻璃221和光学玻璃222供给拉曼放大用激励光，并从光学玻璃221向光学玻璃222传播光信号，同时对该光信号进行拉曼放大。光学玻璃221将到达该拉曼放大器2的光信号向拉曼放大用光纤21输出，同时也将从激励光源单元231到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤21输出。光学玻璃222将从拉曼放大用光纤21到达的光信号向光学玻璃223输出，同时将从激励光源单元232到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤21输出。
光学玻璃223将从光学玻璃222到达的大部分光信号向后级输出，同时将其一部分光信号进行分支而向AWG25输出。AWG25输入从光学玻璃223到达的光信号并进行分波，输出分波后的各波长的光信号。光电元件26接收从AWG25输出的各波长的光信号，输出与其受光量相应值的电信号。
激励光源单元231、232具有N个激励光源，并将N个激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光进行输出。各个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，是可变的。控制部24根据光电元件26输出的电信号，控制激励光源单元231、232输出的拉曼放大用激励光功率，或者控制波谱。另外，在本实施例中的激励光源单元231、232与用图2、图3和图4A～图4C说过的单元同样。
下面，说明第2实施例的拉曼放大器2的工作。激励光源单元231输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃221供给拉曼放大用光纤21。而且，激励光源单元232输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃222供给拉曼放大用光纤21。即，激励光源单元231、232和光学玻璃221、222作为将拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤21的拉曼放大用激励光供给装置而工作。
到达该拉曼放大器2的光信号，经过光学玻璃221以后，射入拉曼放大用光纤21。而且，光信号以拉曼放大用光纤21传播的同时，在其传播时进行拉曼放大，并经过光学玻璃222和光学玻璃223向后级输出。还有，理想的是以拉曼放大用光纤21传播的光信号，在拉曼放大用光纤21的各地点具有能抑制发生非线性光学现象的有限功率。
以拉曼放大用光纤21传播后的一部分光信号，经由光学玻璃223射入AWG25，用AWG25进行分波并用光电元件26检测各波长的光信号强度。即，光学玻璃223、AWG25和光电元件26作为以拉曼放大用光纤21传播后检测各波长光信号的光信号强度检测装置进行工作。
而且，借助于控制部24，根据光电元件26检测出的各波长光信号强度，控制分别从激励光源单元231、232中包括的N个激励光源输出的拉曼放大用激励光功率，进而控制波谱的形状。这时，控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得拉曼放大用光纤21中光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器2中，激励光源单元231、232中包括的N个激励光源输出光的波谱为非单峰型，或者，N个激励光源输出光的波谱可变。而且，根据用光电元件26检测出的各波长光信号强度，通过用控制部24控制拉曼放大用激励光的功率或波谱，使拉曼放大用光纤21的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
通过本实施例的拉曼放大器2采用具有上述这样的输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1比较，可以减少激励光源个数。因此，容易控制增益波谱的平坦化，并且价格变得便宜。在本实施例的拉曼放大器2就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2比较，同样，控制增益波谱的平坦化也容易，并且，激励效率优良。
并且，在本实施例中，光学玻璃223、AWG25和光电元件26也作为检测输入该拉曼放大器2的光信号波长的光信号波长检测装置而进行工作。而且，借助于控制部24，根据检测出的光信号波长，分别控制激励光源单元231、232中包括的N个激励光源是否输出拉曼放大用激励光。这样以来，按照光信号的波长，可以减少使用的激励光源个数。
另外，在本实施例中，也可以设置带通滤波器来代替AWG25。并且，也可以使用光环行器来代替光学玻璃222。不仅是双方向激励，也可以是前方向激励，而且也可以后方向激励。激励光源单元231、232各自包括的激励光源个数也可以相互不同。
(第3实施例)
下面，说明本发明的拉曼放大器的第3实施例。图7是第3实施例的拉曼放大器3的构成图。该拉曼放大器3包括拉曼放大用光纤31、光学玻璃321～324、激励光源单元331、332、控制部34、AWG35、光电元件36和OTDR部37。
拉曼放大用光纤31分别由光学玻璃321和光学玻璃322供给拉曼放大用激励光，从光学玻璃321向光学玻璃322传播光信号，同时对该光信号进行拉曼放大。光学玻璃321将由光学玻璃324到达的光信号向拉曼放大用光纤31输出，同时也将从激励光源单元331到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤31输出。光学玻璃322将从拉曼放大用光纤31到达的光信号向后级输出，同时将从激励光源单元332到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤31输出。
光学玻璃323把大部分到达拉曼放大器3的光信号向光学玻璃324输出，同时分支一部分向AWG35输出。AWG35输入由光学玻璃323到达的光信号并进行分波，输出分波后的各波长光信号。光电元件36接收AWG35输出的各波长光信号，输出与其受光量相应值的电信号。
OTDR部37通过光学玻璃324向拉曼放大用光纤31导入脉冲状的检查光，同时通过光学玻璃324接收该检查光在以拉曼放大用光纤31传播时发生的后方散射光。OTDR部37根据该接收的后方散射光的时间变化，检测拉曼放大用光纤31的长度方向的损耗分布。该检查光的波长随光信号的波长而不同，并最好处于光信号波长间。
激励光源单元331、332具有N个(N≥1)激励光源，从这N个激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光而进行输出。各个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，是可变的。控制34根据由OTDR部37检测出的拉曼放大用光纤31在长度方向的损耗分布和光电元件36输出的电信号，控制从激励光源单元331、332输出的拉曼放大用激励光功率，或者控制波谱。另外，本实施例中的激励光源单元331、332与利用图2、图3和图4A～图4C说明的单元相同。
接着，说明第3实施例的拉曼放大器3的工作。激励光源单元331输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃321供给拉曼放大用光纤31。并且，激励光源单元332输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃322供给拉曼放大用光纤31。即，激励光源单元331、332和光学玻璃321、322作为把拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤31的拉曼放大用激励光供给装置来进行工作。
到达该拉曼放大器3的光信号，经过光学玻璃323、324以后，射入拉曼放大用光纤31。而且，光信号以拉曼放大用光纤31传播，同时在该传播之际进行拉曼放大，经光学玻璃322后向后级输出。另外，理想的是，以拉曼放大用光纤31传播的光信号，在拉曼放大用光纤31的各地点是抑制发生非线性光学现象的有限功率。
到达该拉曼放大器3的一部分光信号，经由光学玻璃323射入AWG35并用AWG35进行分波，用光电元件36检测各波长的光信号强度。即，光学玻璃323、AWG35和光电元件36作为检测输入该拉曼放大器3的光信号波长的光信号波长检测装置而进行工作。并且，采用OTDR部37检测拉曼放大用光纤31沿长度方向的损耗分布。
而且，借助于控制部34，根据由OTDR部37检测出的拉曼放大用光纤31沿长度方向的损耗分布，分别控制从激励光源单元331、332中包括的N个激励光源输出的拉曼放大用激励光的功率，进而控制波谱的形状。这时，要控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得拉曼放大用光纤31中光信号的拉曼放大的增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器3中，激励光源单元331、332中包括的N个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，N个激励光源输出的光的波谱是可变的。而且，通过根据由OTDR部37检测出的拉曼放大用光纤31沿长度方向的损耗分布，借助于控制部34控制拉曼放大用激励光的功率或波谱，使拉曼放大用光纤31中的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
由于本实施例的拉曼放大器3采用具有上述这样的输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1比较，可以减少激励光源个数。因此，容易控制增益波谱的平坦化，并且价格变得便宜。在本实施例的拉曼放大器3就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2比较，同样，控制增益波谱的平坦化也容易，而且激励效率优良。
并且，在本实施例中，根据由光学玻璃323、AWG35和光电元件36检测出的光信号波长，借助于控制部34，分别控制激励光源单元331、332中包括的N个激励光源是否输出拉曼放大用激励光。这样以来，按照光信号的波长，可以减少使用的激励光源个数。
另外，在本实施例中，也可以使用光环行器来代替光学玻璃322。并且，不仅是双方向激励，也可以是前方向激励，而且也可以后方向激励。激励光源单元331、332各自包括的激励光源个数也可以相互不同。
(第4实施例)
下面，说明本发明的拉曼放大器的第4实施例。图8是第4实施例的拉曼放大器4的构成图。该拉曼放大器4包括拉曼放大用光纤41、光学玻璃421～423、激励光源单元431、432、控制部44和光电元件46。该拉曼放大器4就是使用于除传播光信号以外也传播导频(pilot)信号的光通信系统中。该导频信号的波长与光信号的波长不同，但是其波长最好在光信号波长之间。
拉曼放大用光纤41分别由光学玻璃421和光学玻璃422供给拉曼放大用激励光，从光学玻璃421向光学玻璃422传播拉曼放大用激励光和导频光，同时对这些光和导频光进行拉曼放大。光学玻璃421把到达拉曼放大器4的光信号向拉曼放大用光纤41输出，同时也将从激励光源单元431到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤41输出。光学玻璃422将从拉曼放大用光纤41到达的光信号向光学玻璃423输出，同时将从激励光源单元432到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤41输出。
光学玻璃423将从光学玻璃422到达的光信号和大部分的导频光向后级输出，同时分支导频光的一部分向光电元件46输出。光电元件46接收从光学玻璃423到达的导频光，并输出与其受光量相应值的电信号。
激励光源单元431、432具有N个(N≥1)激励光源，并输出这些激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光。各个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或是可变的。控制部44根据光电元件46输出的电信号，控制激励光源单元431、432输出的拉曼放大用激励光的功率，或者控制其波谱。另外，本实施例中的激励光源单元431、432是与使用图2、图3和图4A～图4C说过的激励光源单元同样。
接着，说明第4实施例的拉曼放大器4的工作。从激励光源单元431输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃421供给拉曼放大用光纤41。并且，从激励光源单元432输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃422供给拉曼放大用光纤41。即，激励光源单元431、432和光学玻璃421、422作为将拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤41的拉曼放大用激励光供给装置进行工作。
到达该拉曼放大器4的光信号和导频光经过光学玻璃421以后，射入到拉曼放大用光纤41中。而且，光信号和导频光都以拉曼放大用光纤41传播，在该传播之际进行拉曼放大，并经由光学玻璃422和光学玻璃423之后向后级输出。另外，理想的是以拉曼放大用光纤41传播的光信号和导频信号，在拉曼放大用光纤41的各地点是能抑制发生非线性光学现象的有限功率。
以拉曼放大用光纤41传播后的一部分导频光经由光学玻璃423射入光电元件46，借助于光电元件46检测导频光的强度。即，光学玻璃423和光电元件46作为检测以拉曼放大用光纤41传播后的导频光强度的导频光强度检测装置进行工作。
而且，借助于控制部44，根据光电元件46检测出的导频光强度，控制分别从激励光源单元431、432中包括的N个激励光源输出的拉曼放大用激励光的功率，进而控制其波谱的形状。这时，控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得拉曼放大用光纤41中光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器4中，激励光源单元431、432中包括的N个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，N个激励光源输出光的波谱是可变的。而且，根据用光电元件46检测出的导频光的强度，通过用控制部44控制拉曼放大用激励光的功率或波谱，使拉曼放大用光纤41的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
通过本实施例的拉曼放大器4采用具有上述这样的输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1的拉曼放大器比较，可以减少激励光源个数。因此，容易控制增益波谱的平坦化，并且价格变得便宜。在本实施例的拉曼放大器4就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2的拉曼放大器比较，同样，控制增益波谱的平坦化也容易，并且，激励效率优良。
另外，在本实施例中，也可以使用带通滤波器来代替光学玻璃422。并且，不仅是双方向激励，也可以是前方向激励，而且也可以后方向激励。并且，激励光源单元431、432各自包括的激励光源个数也可以相互不同。
(第5实施例)
下面。说明本发明的拉曼放大器的第5实施例。图9是第5实施例的拉曼放大器5的构成图。该拉曼放大器5包括拉曼放大用光纤51、光学玻璃521～524、激励光源单元531、532、控制部54和光电元件561、562。
拉曼放大用光纤51分别由光学玻璃521和光学玻璃522供给拉曼放大用激励光，从光学玻璃521向光学玻璃522传播光信号，同时对该光信号进行拉曼放大。光学玻璃521把从光学玻璃523到达的光信号向拉曼放大用光纤51输出，同时也把从激励光源单元531到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤51输出。光学玻璃522把从拉曼放大用光纤51到达的光信号向光学玻璃524输出，同时把从激励光源单元532到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤51输出。
光学玻璃523将到达拉曼放大器5的大部分光信号向光学玻璃521输出，同时将一部分光信号向光电元件561输出。光电元件561接收从光学玻璃523到达的光信号，并输出与其受光量相应值的电信号。并且，光学玻璃524将从光学玻璃522到达的大部分光信号向后级输出，同时将一部分光信号向光电元件562输出。光电元件562接收从光学玻璃524到达的光信号，并输出与其受光量相应值的电信号。
激励光源单元531、532具有N个(N≥1)激励光源，并输出从这些激励光源输出的光作为拉曼放大用激励光。各个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者是可变的。控制部54根据光电元件561、562输出的电信号，控制从激励光源单元531、532输出的拉曼放大用激励光的功率，或者控制其波谱。另外，本实施例中的激励光源单元531、532是与使用图2、图3和图4A～图4C说过的激励光源单元同样。
接着，说明第5实施例的拉曼放大器5的工作。从激励光源单元531输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃521供给拉曼放大用光纤51。并且，从激励光源单元532输出的拉曼放大用激励光经由光学玻璃522供给拉曼放大用光纤51。即，激励光源单元531、532和光学玻璃521、522作为将拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤51的拉曼放大用激励光供给装置进行工作。
到达该拉曼放大器5的光信号经由光学玻璃523和521以后，射入到拉曼放大用光纤51中。而且，光信号以拉曼放大用光纤41传播，同时在该传播之际进行拉曼放大，并经由光学玻璃522和光学玻璃524之后向后级输出。另外，理想的是以拉曼放大用光纤51传播的光信号，在拉曼放大用光纤51的各地点是能抑制发生非线性光学现象的有限功率。
到达该拉曼放大器5的一部分光信号经由光学玻璃523射入光电元件561，借助于光电元件561检测输入光信号的强度。即，光学玻璃523和光电元件561作为检测输入拉曼放大用光纤51的功率后的输入光信号强度检测装置进行工作。并且，从该拉曼放大器5输出的一部分光信号经由光学玻璃524射入到光电元件562，借助于光电元件562检测输出光信号功率。即，光学玻璃524和光电元件562作为检测从拉曼放大用光纤51输出的光信号功率的输出光信号功率检测装置进行工作。
而且，借助于控制部54，根据光电元件561检测出的输入光信号功率和借助于光电元件562检测出的输出光信号功率，控制分别从激励光源单元531、532中包括的N个激励光源输出的拉曼放大用激励光的功率，进而控制其波谱的形状。这时，控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得拉曼放大用光纤41中光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器5中，激励光源单元531、532中包括的N个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，N个激励光源输出光的波谱是可变的。而且，根据输入光信号功率和输出光信号功率，通过用控制部54控制拉曼放大用激励光的功率或波谱，使拉曼放大用光纤51的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
通过本实施例的拉曼放大器5采用具有上述这样的输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1的拉曼放大器比较，可以减少激励光源个数。因此，容易控制增益波谱的平坦化，而且价格变得便宜。本实施例的拉曼放大器5就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2的拉曼放大器比较，同样，控制增益波谱的平坦化也容易，并且，激励效率优良。
另外，在本实施例中，也可以使用带通滤波器来代替光学玻璃522。并且，不仅是双方向激励，也可以是前方向激励，而且也可以后方向激励。并且，激励光源单元531、532各自包括的激励光源个数也可以相互不同。
(第6实施例)
下面，说明本发明的拉曼放大器的第6实施例。图10是第6实施例的拉曼放大器6的构成图。该拉曼放大器6包括拉曼放大用光纤61、光学玻璃62、激励光源单元63、控制部64和光单向波导67。
拉曼放大用光纤61由光学玻璃62供给拉曼放大用激励光，从光单向波导67向光学玻璃62传输光信号，同时对该光信号进行拉曼放大。光单向波导67仅正向通过光而反向不能通过光。光学玻璃62把从激励光源单元63到达的拉曼放大用激励光向后级输出，同时把从激励光源单元63到达的拉曼放大用激励光向拉曼放大用光纤61输出。
激励光源单元63就是输出向拉曼放大用光纤61供给的拉曼放大用激励光，并具有添加Er元素的光纤放大器(EDFA：Erbium-Doped Fiber Amplifier)631和632及光滤波器633。EDFA631包括掺Er元素光纤(EDF：Erbium-Doped Fiber)631a、光学玻璃631b和激励光源631c。并且，EDFA632包括EDF632a、光学玻璃632b和激励光源632c。
EDF631a、632a是光波导区域中添加用作稀土元素的Er元素的光纤，供给波长1.48μm或0.98μm的激励光时，激发Er元素并产生波长1.55μm波段的自然发射光。自然发射光的波谱依赖于添加到EDF631a、632a的Er元素和其它元素(例如Al元素)的浓度。激励光源631c、632c是激发Er元素得到输出波长1.48μm或0.98μm的激励光的激励光源。光学玻璃631b、632b将从激励光源631c、632c输出的激励光供给EDF631a、632a，并且，把由EDF631a、632a发射的自然发射光作为拉曼放大用激励光朝向光学玻璃62使其通过。光滤波器633被插入到EDFA631和EDFA632之间，对拉曼放大用光纤61调整作为拉曼放大用激励光供给的自然发射光的波谱。
控制部64通过控制从激励光源631c、632c输出的激励光的功率，控制从激励光源631c、632c输出的拉曼放大用激励光功率或波谱。进而，控制部64即使是控制光滤波器633的损耗波谱，也可以控制拉曼放大用激励光的功率或波谱。
另外，该控制之时，例如，与第1实施例的情况同样，根据以拉曼放大用光纤61传播以后的残留拉曼放大用激励光的功率、与第2实施例的情况同样，根据以拉曼放大用光纤61传播以后的光信号波长、与第3实施例的情况同样，根据拉曼放大用光纤61长度方向的损耗分布、与第3实施例的情况同样，根据导频光的强度、或与第3实施例的情况同样，根据输入光信号功率和输出光信号功率，适当控制拉曼放大用激励光的功率或波谱。
接着，说明第6实施例的拉曼放大器6的工作。在EDFA631中，从激励光源631c输出的激励光，经由光学玻璃631b供给EDF631a。同样，在EDFA632中，从激励光源632c输出的激励光，经由光学玻璃632b供给EDF632a。
如向前级的EDFA632的EDF632a供给激励光，该EDF632a中就发生自然发射光。该EDF632a中就发生自然发射光，经由光学玻璃632b输入到光滤波器633，通过该光滤波器633调整波谱，输入到后级的EDFA631的EDF631a。
如向后级的EDFA631的EDF631a供给激励光，而且通过光滤波器633的自然发射光输入到EDF631a中，则在该EDF631a中光放大通过光滤波器633的自然发射光，同时发射新的自然发射光。EDF631a中放大或新发生的自然发射光，经由光学玻璃631b和光学玻璃62，就作为拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤61。
就是，激励光源单元63和光学玻璃62，作为向拉曼放大用光纤61供给拉曼放大用激励光(波长1.55μm波段)的拉曼放大用激励光供给装置进行工作。并且，从该激励光源单元63供给拉曼放大用光纤61的拉曼放大用激励光是用EDF631a、632a发生的自然发射光，因此具有广波段的波谱。
另一方面，到达拉曼放大器6的光信号(波长1.65μm波段)，经过光单向波导67以后射入到拉曼放大用光纤61中。而且，光信号以拉曼放大用光纤61传播，同时该传播之际进行放大，经由光学玻璃62向后级输出。还有，以拉曼放大用光纤61传播的光信号理想的是在拉曼放大用光纤61的各地点具有抑制发生非线性光学现象的有限功率。
而且，借助于控制部64，控制分别从激励光源单元63中包括的激励光源单元631c、632c中输出的激励光功率，或者进而控制光滤波器633的损耗波谱，控制供给拉曼放大用光纤61的拉曼放大用激励光的功率，进而控制波谱的形状。这时，控制拉曼放大用激励光的功率或波谱的形状，使得拉曼放大用光纤61中光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。
如上所述，在本实施例的拉曼放大器6中，从激励光源单元63输出拉曼放大用激励光具有高波段的波谱。而且，通过控制激励光源631c、632c的输出功率(进而控制光滤波器633的损耗波谱)，用控制部54控制拉曼放大用激励光的波谱。因此，使拉曼放大用光纤61中的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内可维持平坦而且恒定。
通过本实施例的拉曼放大器6采用具有上述这样的输出波谱的激励光源，与现有技术栏中举出的文献1的拉曼放大器比较，可以减少激励光源个数，因此容易控制增益波谱的平坦化。本实施例的拉曼放大器6就是不使用增益均衡器也能使增益波谱平坦，因而与现有技术栏的文献2的拉曼放大器比较，同样，容易控制增益波谱的平坦化。
另外，在本实施例中，也可以使用带通滤波器来代替光学玻璃62。并且，不仅后方向激励，也可以前方向激励，而且也可以双向激励。并且，也可以采用添加其它稀土元素(例如，Nd元素、Pr元素等)的光纤来代替EDF631a、632a，这时，使用输出激发其稀土元素而得到的波长的激励光光源作为激励光源631c、632c。
本发明并不限于上述实施例而可能是各种各样的变形。例如，除上述的各个依赖的拉曼放大器外，也可以是使用添加稀土元素的光纤放大器(最好是掺Er光纤放大器)对光信号进行光放大。
如以上详细说明，倘若采用本发明，则拉曼放大用激励光供给装置中包括的N个激励光源输出光的波谱是非单峰型，或者，借助于控制装置可控制波谱变化，因此与现有的情况比较，可以减少激励光源的个数，也容易控制增益波谱。并且，该拉曼放大器即便不使用增益均衡器也可使增益波谱平坦化，而且这一点上，与以往相比容易控制增益波谱的平坦化。
通过分别从N个激励光源输出的拉曼放大用激励光功率或波谱控制装置，例如，可以按照用残留激励光功率检测装置测得的拉曼放大用激励光功率、按照光信号强度检测装置测得的各波长的光信号强度、按照用光纤损耗分布检测装置测得的拉曼放大用光纤长度方向的损耗分布、按照导频光强度检测装置测得的导频光强度、按照输入光信号功率和输出光信号功率，或按照用光信号波长检测装置测得的光信号波长进行控制。因此，可使拉曼放大用光纤中的光信号的拉曼放大增益波谱，在光信号波段内维持平坦而且恒定。

Claims (17)

1.一种拉曼放大器，其特征是包括：
传输光信号、同时通过供给拉曼放大用激励光对上述光信号进行拉曼放大的拉曼放大用光纤，和
输出光的波谱具有N(N≥1)个非单峰型的激励光源，将从这些N个激励光源输出的光作为上述拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤的拉曼放大用激励光供给装置。
2.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测以上述拉曼放大用光纤传播后残留的上述拉曼放大用激励光功率的残留激励光功率检测装置，和
根据用上述残留激励光功率检测装置测出的上述拉曼放大用激励光功率，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
3.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测以上述拉曼放大用光纤传播后的各波长光信号强度的光信号强度检测装置，和
根据用上述光信号强度检测装置测出的各波长光信号的强度，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
4.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测上述拉曼放大用光纤长度方向损耗分布的光纤损耗分布检测装置，和
根据用上述光纤损耗分布检测装置测出的上述拉曼放大用光纤长度方向的损耗分布，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
5.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测与上述光信号同时传输的导频光以上述拉曼放大用光纤传播后的强度的导频光强度检测装置，和
根据用上述导频光强度检测装置测出的导频光强度，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
6.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测输入上述拉曼放大用光纤的输入光信号功率的输入光信号功率检测装置，和
检测从上述拉曼放大用光纤输出光信号功率的输出光信号功率检测装置，
根据用上述输入光信号功率检测装置测出的输入光信号的功率和用上述输出光信号功率检测装置测出的输出光信号的功率，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
7.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测输入上述拉曼放大用光纤的光信号波长的光信号波长检测装置，和
根据用上述光信号波长检测装置测出的光信号的波长，控制是否上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
8.一种拉曼放大器，其特征是包括：
传输光信号，同时通过供给拉曼放大用激励光对上述光信号进行拉曼放大的拉曼放大用光纤；
输出光的波谱具有N个(N≥1)可控制的激励光源，将从这些N个激励光源输出的光作为上述拉曼放大用激励光供给拉曼放大用光纤的拉曼放大用激励光供给装置；和
控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光波谱的控制装置。
9.根据权利要求8所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测以上述拉曼放大用光纤传播后残留的上述拉曼放大用激励光功率的残留激励光功率检测装置，和
根据用上述残留激励光功率检测装置测出的上述拉曼放大用激励光功率，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率的控制装置。
10.根据权利要求8所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测以上述拉曼放大用光纤传播后的各波长光信号强度的光信号强度检测装置，
上述控制装置根据用上述光信号强度检测装置测出的各波长光信号的强度，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率。
11.根据权利要求8所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测上述拉曼放大用光纤长度方向损耗分布的光纤损耗分布检测装置，
上述控制装置根据用上述光纤损耗分布检测装置测出的上述拉曼放大用光纤长度方向的损耗分布，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光波谱。
12.根据权利要求8所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测与上述光信号同时传输的导频光以上述拉曼放大用光纤传播后的强度的导频光强度检测装置，
上述控制装置根据用上述导频光强度检测装置测出的导频光强度，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光波谱。
13.根据权利要求8所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测输入上述拉曼放大用光纤的输入光信号功率的输入光信号功率检测装置，和
检测从上述拉曼放大用光纤输出光信号功率的输出光信号功率检测装置，
上述控制装置根据用上述输入光信号功率检测装置测出的输入光信号的功率和用上述输出光信号功率检测装置测出的输出光信号的功率，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光波谱。
14.根据权利要求1所述的拉曼放大器，其特征是还具备：
检测输入上述拉曼放大用光纤的光信号波长的光信号波长检测装置，
上述控制装置根据用上述光信号波长检测装置测出的光信号的波长，控制从上述N个激励光源分别输出的拉曼放大用激励光功率。
15.根据权利要求1或8所述的拉曼放大器，其特征是上述N个激励光源的任何一个都具有：在光波导区域掺杂稀土元素的掺杂稀土族元素光纤，和将激励该稀土族元素的稀土族元素激励光供给上述掺杂稀土族元素光纤的稀土族元素激励光供给装置；以及
将随着由上述稀土族元素激励光供给装置供给稀土族元素激励光，上述掺杂稀土族元素光纤中产生并放大的自然发射光作为上述拉曼放大用激励光。
16.根据权利要求15所述的拉曼放大器，其特征是上述掺杂稀土族元素光纤是多段连接的。
17.根据权利要求15所述的拉曼放大器，其特征是上述N个激励光源的任何一个还包括光滤波器，用于调整作为拉曼放大用激励光向上述拉曼放大用光纤供给的上述放大的自然发射光波谱。
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