DE60221920T2

DE60221920T2 - Optischer breitbandiger Tellurit-Faserverstärker mit Multiwellenlängen-Pumpquelle

Info

Publication number: DE60221920T2
Application number: DE60221920T
Authority: DE
Inventors: Hiroji c/o NTT Intell. Prop. Centre Masuda; Atsusi c/o NTT Intell. Prop. Centre Mori; Makoto c/o NTT Intell. Prop. Centre Shimizu
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: CN1369734A; CA2369906A1; CA2369906C; CN100419564C; EP1598961A1; DE60206535D1; EP1229674A1; EP1229674B1; EP1598961B1; US20020167717A1; CN1896858A; DE60221920D1; US6771414B2; CN1282029C; DE60206535T2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Glasfaserverstärker und ein optisches Kommunikationssystem, das den Glasfaserverstärker verwendet.
Mit jedem Jahr ist es wichtiger geworden, die Kapazität des optischen Kommunikationssystems zu erhöhen. Einer der Erfolg versprechenden Ansätze für höhere Kommunikationskapazitäten ist das Faseroptik-Wellenlängenmultiplex-System (WDM-System). Um die Kapazität des WDM-Systems und die Anzahl verfügbarer Kanäle zu erhöhen, wird ein Verstärker gebraucht, der über einen breiten Bereich an Wellenlängen Charakteristiken eines linearen Verstärkungsgangs aufzeigt; es wird zum Beispiel eine Bandbreite von mehr als 100 nm als in der Zukunft notwendig vorhergesagt.
Als herkömmliche Verstärker für das Faseroptik-Kommunikationssystem sind mit Seltenerdelementen dotierte Verstärker wie etwa der Erbium dotierte Faserverstärker (EDFA), der Thulium dotierte Faserverstärker (TDFA) und der Praseodym dotierte Faserverstärker (PDFA) verwendet worden. Das Band für die Signalverstärkung hängt jedoch von dem dotierten Element ab, und dieses Band kann bei derartigen Seltenerden dotierten Faserverstärkern nicht nach Wunsch geändert werden. Zusätzlich dazu ist der Wellenlängenbereich mit linearem Verstärkungsgang bei derartigen Seltenerden dotierten Faserverstärkern derzeit auf maximal 40 nm begrenzt. Außerdem ist es nicht möglich, Signale in dem 1510-1530 nm Bereich oder dem Bereich von 1460 nm oder weniger zu verstärken. Drei oder vier Seltenerden dotierte Faserverstärker für unterschiedliche Wellenlängen müssen zusammen verwendet werden, um eine Bandbreite von ungefähr 100-200 nm mit Charakteristiken eines linearen Verstärkungsgangs zu bieten. Dann wird das System kompliziert und es entstehen hohe Herstellungskosten.
In der Zwischenzeit sind in den letzten Jahren Raman-Faserverstärker intensiv untersucht worden, die Lichtsignale in den Bereichen verstärken können, in denen Seltenerden dotierte Faserverstärker nicht arbeiten können, und deren Verstärkungsbereich in allen gewünschten Wellenlängen eingestellt werden kann. 1A veranschaulicht die Struktur des Raman-Verstärkers des Stands der Technik, der Quarzglasfaser verwendet (im Folgenden: Quarzglas-Raman-Verstärker). Der Raman-Verstärker dieser Art wird von H. Masuda et al. in Tech. Dig. of ECOC, S. 139-140, 1998, beschrieben. Dieser Verstärker intensiviert die Eingangssignale, die durch einen Wellenlängenmultiplex gelaufen sind. Dieser Raman-Verstärker weist eine als ein Verstärkungsmedium dienende Glasfaser 51, eine Pumplichtquelle 53 zum Bepumpen des Mediums und einen Koppler 52 zum Kombinieren des von der Pumplichtquelle emittierten Pumplichts und des Signallichts auf. Diese Glasfaser ist gewöhnlich eine Quarzglasfaser mit einer großen NA (numerischen Apertur). Es ist zu beachten, dass zur Vereinfachung der Beschreibung 1A keine üblichen optischen Teile wie etwa Isolatoren zeigt, die vor oder hinter der Glasfaser eingebaut sind.
Der in 1A gezeigte Verstärker weist die Konfiguration auf, die am häufigsten eingesetzt wird, wenn sich das Pumplicht und das Signallicht in entgegengesetzte Richtungen fortbewegen, nämlich die Rückwärtspumpkonfiguration. Die folgende Beschreibung kann jedoch auch auf die Vorwärtspumpkonfiguration angewendet werden. Das von der Pumplichtquelle emittierte Pumplicht kann eine oder mehrere Wellenlängen aufweisen. 1B veranschaulicht das Verstärkungskoeffizientenspektrum eines Quarzglas-Raman-Verstärkers, der Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge verwendet. Die horizontale Achse stellt die Differenz der Wellenlänge zwischen dem Signallicht und dem Pumplicht dar. Das Verstärkungskoeffizientenspektrum dieses Quarzglas-Raman-Verstärkers, der Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge verwendet, zeigt einen einzigen Höchstwert um 100 nm. Die Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang beträgt bei diesem Quarzglas-Raman-Verstärker, der Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge verwendet, höchstens ungefähr 20 nm.
Y. Emori et al. haben 1999 in den Proc. of OFC, PD19, einen Quarzglas-Raman-Verstärker vorgestellt, der in der Lage war, durch eine Technik der Verstärkungsspektrum-Abflachung und Bandbreitenausweitung, die ein Pumplicht von 10 und mehreren Wellenlängen verwendet, eine Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von bis zu 100 nm bereitzustellen. Der Bereich der Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang wurde durch die physikalischen Eigenschaften der Quarzglasfaser bestimmt. Dieser Quarzglas-Raman-Verstärker war sehr teuer, da er mehr als 10 Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen und eine optische Schaltung zum Kombinieren der Pumplichtstrahlen, die von diesen Lichtquellen emittiert wurden, benötigte.
Die Bandbreite mit kontinuierlichem linearem Verstärkungsgang, die von kostengünstigen Verstärkern bereitgestellt wird, ist auf dem Stand der Technik typischerweise auf ungefähr 60 nm beschränkt gewesen.
Somit hat es seit langem eine Nachfrage nach einem Verstärker gegeben, der in der Lage ist, ein breiteres Band (60 nm oder mehr) und Charakteristiken eines stärker linearen Verstärkungsgangs bereitzustellen als der herkömmliche, um die Kapazität und die Anzahl verfügbarer Kanäle des WDM-Systems zu erhöhen.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Glasfaserverstärker und ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, um dadurch ein Breitbandspektrum mit einem linearen Verstärkungsgang zu ergeben, indem mehr als ein Verstärkungsspektrum kombiniert wird.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Verstärkungskoeffizientenspektrum des Raman-Verstärkers, der Telluritglas als Verstärkungsmedium verwendet (im Folgenden: Tellurit-Raman-Verstärker) in längeren Wellenlängen liegt als diejenigen für den Quarzglas-Raman-Verstärker, wenn die Pumpwellenlänge dieselbe ist. 2 zeigt das Verstärkungskoeffizientenspektrum des Tellurit-Raman-Verstärkers, der Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge verwendet. Die horizontale Achse stellt die Differenz der Wellenlänge zwischen dem einzigen Licht und dem Pumplicht dar. Wie aus 2 ersichtlich, weist der Tellurit-Raman-Verstärker in seinem Verstärkungskoeffizientenspektrum zwei Höchstwerte bei einer Wellenlängendifferenz von ungefähr 170 nm und 90 nm auf (im Folgenden als der erste Höchstwert P1 bzw. der zweite Höchstwert P2 bezeichnet), während er ein Tal bei ungefähr 120 nm Wellenlängendifferenz aufzeigt (im Folgenden: der erste niedrigste Wert B1). Der Verstärkungskoeffizient fällt auf Wellenlängen, die kürzer als die Wellenlänge des zweiten Höchstwerts sind (im Folgenden wird diese Region als der zweite niedrigste Wert B2 bezeichnet).
Da der Tellurit-Raman-Verstärker eine Stokes-Verschiebung aufweist, die größer als die des Quarzglas-Raman-Verstärkers ist, und der Abstand zwischen dem ersten Höchstwert P1 und dem zweiten Höchstwert P2 groß ist, hat er das Potential, ein Breitbandverstärker zu sein, der auf breitere Bereiche von Wellenlängen anwendbar ist. Um den Tellurit-Raman-Verstärker in dem WDM-System verfügbar zu machen, muss das Verstärkungskoeffizientenspektrum abgeflacht werden, indem der Verstärkungskoeffizient in dem ersten niedrigsten Wert B1, der zwischen dem ersten Höchstwert P1 und dem zweiten Höchstwert P2 lokalisiert ist, angehoben wird. Des Weiteren kann, wenn der Verstärkungskoeffizient in dem zweiten niedrigsten Wert B2 ebenfalls angehoben wird, der Tellurit-Raman-Verstärker als Verstärker für das WDM-System verwendet werden, das in der Zukunft eine größere Bandbreite nutzen wird.
Da der Verstärkungskoeffizient des Tellurit-Raman-Verstärkers außerdem höher ist als der des Quarzglas-Raman-Verstärkers, wird von einer kürzeren Telluritglasfaser das gleiche Niveau des Verstärkungskoeffizienten bereitgestellt. Aus diesen Gründen ist der Tellurit-Raman-Verstärker für die Verwendung in dem WDM-System vorteilhaft.
Die von EMORI Y et al herausgegebene Veröffentlichung „Broadband lossless DCF using Raman amplification pumped by multichannel WDM laser diodes" ELECTRONICS LETTERS, IEE STEVENAGE, GB, Band 34, Nr. 22, 29. Oktober 1998 (1998-10-29), Seiten 2145-2146 beschreibt einen Glasfaserverstärker, wobei Laserdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen kombiniert werden, um Breitband-Raman-Verstärkung in einer Dispersion kompensierenden Faser zu erreichen.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Verstärker mit einer Telluritfaser, bepumpt mit dem Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge, und eine Quarzglasfaser, die mit einem anderen Pumplicht einer einzelnen Pumplänge bepumpt wird, wobei sich die Wellenlängen des Pumplichts voneinander unterscheiden (die erste Ausführungsform).
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Verstärker mit einer mit dem Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge bepumpten Telluritfaser und einer mit zwei oder mehreren Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpte Quarzglasfaser (die zweite Ausführungsform).
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Verstärker mit einer mit zwei oder mehreren Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpten Telluritfaser und einer mit dem Pumpplicht einer einzelnen Wellenlänge bepumpten Quarzglasfaser (die dritte Ausführungsform).
Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Verstärker mit einer mit zwei oder mehreren Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpten Telluritfaser und einer mit zwei oder mehreren Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpten Quarzglasfaser. Dieser Raman-Verstärker kann eine zusätzliche Telluritfaser, die mit zwei oder mehreren Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpt sind, aufweisen (die vierte und fünfte Ausführungsform).
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Kommunikationssystem mit einer Telluritfaser und einer Quarzglasfaser, die als eine Übertragungsleitung dient, wobei diese Fasern mit Pumplichtstrahlen von Wellenlängen, die sich voneinander unterscheiden, bepumpt werden (die sechste Ausführungsform).
Der Glasfaserverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Faserverstärker, der grundsätzlich eine Telluritfaser verwendet, und stellt solche Vorteile wie das Verbreitern der flachen Wellenlängenregion mit linearem Verstärkungsgang, der Reduzierung des Rauschmaßes und die erhöhte Ausgabe des Verstärkers durch das Bepumpen der Telluritfaser und der Quarzglasfaser mit unterschiedlichen Wellenlängen bereit. Der Ansatz der vorliegenden Erfindung kann die Herstellungskosten des Verstärkers reduzieren, da die obigen Ziele mit einer minimalen Anzahl an Pumplichtquellen erzielt werden.
Das optische Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein System, das einen Repeater verwendet, der die Telluritfaser inkorporiert und die Quarzglasfaserübertragungsleitung zur verteilenden Verstärkung verwendet. Durch die Kombination der obigen Techniken wird der Bereich von der Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang erweitert, das Rauschmaß wird reduziert, und die Ausgabe des Verstärkers wird selbst mit einer minimalen Anzahl an Pumplichtquellen erhöht.
Die obigen und andere Ziele, Effekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon unter Einbeziehung der beigelegten Zeichnungen deutlich werden.
1 ist ein Diagramm, das den Quarzglas-Raman-Verstärker des Stands der Technik und sein Verstärkungskoeffizientenspektrum veranschaulicht, wobei 1A die Struktur des Quarzglas-Raman-Verstärkers zeigt und 1B sein Verstärkungskoeffizientenspektrum zeigt;
2 ist ein Diagramm, das das Verstärkungskoeffizientenspektrum eines Tellurit-Raman-Verstärkers, der Pumplicht einer einzelnen Wellenlänge verwendet, veranschaulicht;
3 ist ein Diagramm, das die Struktur des Raman-Verstärkers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das die Struktur des Raman-Verstärkers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
5 veranschaulicht die Verstärkungsspektren des Raman-Verstärkers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei 5A das Verstärkungsspektrum (relativer Wert in dB-Werten), das in Beispiel 1 erhalten wird, zum Vergleich zeigt und 5B das Verstärkungsspektrum (relativer Wert in dB-Werten), das in Beispiel 2 erhalten wird, zeigt;
6 ist ein Diagramm, das die Struktur des Raman-Verstärkers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
7 ist ein Graph, der die Raman-Verstärkung der Telluritfaser bepumpt mit dem Licht einer einzelnen Wellenlänge und dem von zwei Wellenlängen veranschaulicht;
8 ist ein Diagramm, das die Struktur des Raman-Verstärkers gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
9 ist ein Diagramm, das die Struktur des Raman-Verstärkers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
10 ist ein Diagramm, das die Struktur des optischen Kommunikationssystems gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Raman-Verstärker, der die Telluritfaser verwendet, und ein optisches Kommunikationssystem, das diesen Verstärker verwendet, und insbesondere auf einen Raman-Verstärker zum Verstärken des Signallichts des Bandes von 1,3-1,5 μm, welches die Wellenlängenregion mit geringem Ausbreitungsverlust für Glasfasern ist, und auf das optische Kommunikationssystem, das diesen Verstärker verwendet. Im Allgemeinen kann der Raman-Verstärker die Signalintensität in jedem gewünschten Bereich an Wellenlängen durch die richtige Auswahl einer Wellenlänge für das Bepumpen verbessern.
In dieser Beschreibung bedeutet das „In-Reihe-Schalten" zweier Elemente, das sich Signallicht zwischen den zwei Elementen ausbreitet, ohne dass es ein Aufteilen erfährt. Dieser Ausdruck gibt an, dass übliche optische Teile (wie etwa ein Koppler zum Einführen von Pumplicht) zwischen den zwei Elementen bestehen können.
Die erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 3 gezeigter Tellurit-Raman-Verstärker mit einer ersten Telluritfaser, einer Quarzglasfaser, zwei Laserquellen für Pumplicht unterschiedlicher Wellenlängen und zwei Kopplern, die das aus diesen Laserquellen und dem Signallicht emittierte Pumplicht kombinieren.
Nun unter Bezugnahme auf 3 werden die Telluritfaser 1, der Koppler 2a, die Quarzglasfaser 11 und der Koppler 2b in Reihe geschaltet. Das aus der ersten Laserquelle 5a emittierte Pumplicht (λ1) bepumpt die Telluritfaser 1, wenn sie über den Koppler 2a eingeführt wird, während das von der zweiten Laserquelle 5b emittierte Pumplicht (λ2) die Quarzglasfaser 11 bepumpt, wenn sie über den Koppler 2b eingeführt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der erste niedrigste Wert B1 des Verstärkungskoeffizientenspektrums der Telluritfaser, die durch das von der ersten Laserquelle emittierte Pumplicht (λ1) bereitgestellt wird, durch dessen Überlappen auf dem Höchstwert des Verstärkungskoeffizientenspektrums, der durch das Pumplicht (λ2) bereitgestellten Quarzglasfaser kompensiert. Diese Kompensation wird durch die Einstellung der Differenz zwischen λ1 und λ2 bei λ2 – λ1 = 25 ± 15 nm, nämlich 10 nm < λ2 – λ1 < 40 nm erzielt. Die Differenz zwischen λ1 und λ2 ist bevorzugter 15 nm-35 nm, und am besten 20-30 nm. In dem Wellenlängenbereich von Pumplicht, das zum Verstärken der Signale des 1,55 μm-Bands verwendet wird, entspricht eine solche Differenz der Wellenlänge von 10 nm-40 nm der Differenz in der Wellenzahl von ungefähr 42-166 cm^–1.
Da die besten Parameter-Einstellungen für die Quarzglasfaser 11 denen für die Dispersion kompensierende Faser (DCF), die bei optischen Kommunikationssystemen mit hoher Geschwindigkeit (zum Beispiel 10 Gbit/s) verwendet wird, ähnlich sind, kann DCF als die Quarzglasfaser 11 in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. DCF ist eine Faser, die die entgegengesetzte Dispersion der Faser, die in einem Übertragungssystem verwendet wird, aufweist, und die Verzerrung von Lichtimpulsen, die durch die Dispersion von Refraktivität abhängig von der Wellenlänge verursacht wird, kompensiert. Typische DCF zur Verwendung in den Übertragungsleitungen unter Verwendung der 1,3 μm Null-Dispersion-Faser und der typischen Quarzglasfaser zur Verwendung in dem Raman-Verstärker weisen fast die gleichen Zusammensetzungen und numerischen Aperturen auf. Da die typische Telluritfaser in dem 1,5 μm-Band eine negative Dispersion präsentiert, kann sie als DCF eingesetzt werden, wie es bei der Quarzglasfaser der Fall ist.
Es ist in dieser Ausführungsform vorzuziehen, die Telluritfaser 1 in der Stufe stromaufwärts des Signallichts zu platzieren, da diese Konfiguration ein niedrigeres Rauschmaß bereitstellt. Dies wird dadurch erklärt, dass der Raman-Verstärkungsgang der Quarzglasfaser enger ist als der der Telluritfaser. Wenn zum Beispiel λ1 = 1450 nm, weist der Verstärkungsgang der Telluritfaser einen angemessenen Wert im Bereich von 1460-1620 nm auf. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Wellenlänge des Pumplichts für die Quarzglasfaser λ2 bei etwa 1475 nm eingestellt wird. Unterdessen wird die Region, in der die Raman-Verstärkung durch die Quarzglasfaser erhalten werden kann, auf Wellenlängen von λ2 + 130 nm oder kürzer begrenzt (das heisst, 1605 nm oder kürzer). Wenn die Quarzglasfaser in einer Stufe stromaufwärts lokalisiert ist, sinkt das Rauschmaß (d. h. das Rauschen erhöht sich) in der Wellenlängenregion, die länger als λ2 + 130 nm ist (länger als 1605 nm) wegen eines Energieverlusts in der Quarzglasfaser. Die Telluritfaser sollte folglich in der Stufe stromaufwärts lokalisiert sein.
Um das Band mit linearem Verstärkungsgang auf der Basis der obigen Wellenlängeneinstellungen für Pumplicht auszuweiten, ist es notwendig, die Größe des von jedem Pumplicht bereitgestellten Verstärkungskoeffizienten zu regulieren. Der Verstärkungskoeffizient kann durch die richtige Einstellung der Ausgabeleistungen der Lichtquellen LDM-1 und LDM-2 und die Längen der Quarzglasfaser und der Telluritfaser reguliert werden.
[Beispiel 1]
Bei dem in 3 gezeigten Raman-Verstärker wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 und dessen Energie bei 300 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 300 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 und die Quarzglasfaser 11 waren 200 m bzw. 5 km lang.
Der Raman-Verstärker dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 80 nm) über die Wellenlängenregion von ungefähr 1550-1630 nm bereit.
Die zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 4 gezeigter Tellurit-Raman-Verstärker, der die erste, zweite und vierte Laserquelle für Pumplichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, eine erste Telluritfaser, die mit dem aus der ersten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahl bepumpt wird, und eine mit den aus der zweiten und vierten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpte Quarzglasfaser.
Nun unter Bezugnahme auf 4 werden eine Telluritfaser 1, ein Koppler 2a, eine Quarzglasfaser 11 und ein Koppler 2b in Reihe geschaltet. Das Signallicht kommt in der Telluritfaser 1 von der linken Seite. Das erste von der ersten Laserquelle 5a emittierte Pumplicht (λ1) tritt über den Koppler 2a in die Telluritfaser 1 ein. Das von der zweiten und vierten Laserquelle 5b und 5d emittierte zweite und vierte Pumplicht (λ2 und λ4) werden in dem Koppler 4 kombiniert und dann über den Koppler 2b in die Quarzglasfaser 11 eingeführt.
In dieser Ausführungsform wird λ2 reguliert, so dass der Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht der Wellenlänge λ2 bepumpt wird, an dem ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des in 2 gezeigten Tellurit-Raman-Verstärkers lokalisiert ist. Andererseits wird λ4 so reguliert, dass der Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht der Wellenlänge λ4 bepumpt wird, an dem zweiten niedrigsten Wert B2 des Verstärkungsspektrums des in 2 gezeigten Tellurit-Raman-Verstärkers lokalisiert ist. Als ein Ergebnis solcher Einstellungen wird ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang über eine breite Wellenlängenregion erhalten, da sowohl der erste als auch der zweite niedrigste Wert in dem Verstärkungsspektrum des Tellurit-Raman-Verstärkers durch die zwei Höchstwerte in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers kompensiert werden.
Diese Kompensation wird durch das Einstellen der Differenz zwischen λ1 und λ2 bei λ2 – λ1 = 25 ± 15 nm, nämlich 10 nm < λ2 – λ1 < 40 nm erzielt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-166 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem zweiten Pumplicht in dem Wellenlängenband von Interesse in dieser Ausführungsform. Außerdem wird die Differenz zwischen λ1 und λ4 bei λ1 – λ4 = 40 ± 30 nm, nämlich 10 nm < λ1 – λ4 < 70 nm eingestellt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-290 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem vierten Pumplicht in dem Wellenlängenband von Interesse in dieser Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es vorzuziehen, dass die Telluritfaser aus dem in der vierten Ausführungsform beschriebenen Grund in der Stufe stromaufwärts des Signallichts lokalisiert ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Quarzglasfaser in der Stufe stromaufwärts einzubauen.
[Beispiel 2]
Bei dem in 4 gezeigten Raman-Verstärker wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 nm und dessen Energie bei 300 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die von LDM-4 emittierte Wellenlänge des vierten Pumplichts wurde bei 1410 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 und die Quarzglasfaser 11 waren 200 m bzw. 5 km lang. 5B demonstriert das Verstärkungsspektrum des Raman-Verstärkers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Der Raman-Verstärker dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 130 nm) über den Wellenlängenbereich von ungefähr 1500-1630 nm bereit.
Die dritte Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 6 gezeigter Tellurit-Raman-Verstärker, der die erste, zweite und dritte Laserquelle für Pumplichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, eine (erste) Telluritfaser, die mit dem aus der ersten und dritten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpt wird, und eine mit dem aus der zweiten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahl bepumpte Quarzglasfaser.
Nun unter Bezugnahme auf 6 werden eine Telluritfaser 1, ein Koppler 2a, eine Quarzglasfaser 11 und ein Koppler 2b in Reihe geschaltet. Das Signallicht kommt in der Telluritfaser 1 von der linken Seite. Die von der ersten und dritten Laserquelle 5a, 5c emittierten ersten und dritten Pumplichtstrahlen (λ1 und λ3) werden in dem Koppler 4 kombiniert und dann über den Koppler 2a in die Telluritfaser 1 eingeführt. Der zweite von der zweiten Laserquelle 5b emittierte Pumplichtstrahl (λ2) tritt über den Koppler 2b in die Quarzglasfaser 11 ein.
In dieser Ausführungsform wird λ3 so reguliert, dass der erste Höchstwert P1 in dem Verstärkungsspektrum des Tellurit-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht von Wellenlänge λ3 bepumpt wird, an dem ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ1, lokalisiert ist. Durch diese Einstellung ist der zweite Höchstwert P2 in dem Verstärkungsspektrum des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ3, in dem zweiten niedrigsten Wert B2 in dem Verstärkungsspektrum des mit dem Licht der Wellenlänge λ1 bepumpten Tellurit-Raman-Verstärkers lokalisiert. Andererseits wird λ2 so reguliert, dass der Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht von Wellenlänge λ2 bepumpt wird, an dem ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ1, lokalisiert ist. In dieser Ausführungsform wird nämlich der erste niedrigste Wert B1 in dem Verstärkungsspektrum, bereitgestellt durch das Pumplicht von Wellenlänge λ1, durch den durch die Pumpstrahlen der Wellenlängen λ3 und λ2 bereitgestellten Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum kompensiert, während der zweite niedrigsten Wert B2 in dem Verstärkungsspektrum, bereitgestellt durch das Pumplicht aus Wellenlänge λ1, durch den zweiten Höchstwert P2 in dem Verstärkungsspektrum, bereitgestellt durch den Pumpstrahl aus Wellenlänge λ3, kompensiert wird. Als ein Ergebnis solcher Einstellungen wird ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang über einen großen Wellenlängenbereich erhalten. Die Flachheit des Spektrums ist jedoch im Allgemeinen der, die durch die siebte Ausführungsform bereitgestellt wird, unterlegen. Es ist daher vorzuziehen, zwischen der Telluritfaser 1 und der Quarzglasfaser 11, vorzugsweise zwischen dem Koppler 2a und der Quarzglasfaser 11, zur höheren Flachheit einen Verstärkungsentzerrer einzubauen.
Diese Kompensation wird durch das Einstellen der Differenz zwischen λ1 und λ3 bei λ3 – λ1 = 40 ± 30 nm, nämlich 10 nm < λ3 – λ1 < 70 nm erzielt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-290 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem dritten Pumplicht in dem Wellenlängenband von Interesse in dieser Ausführungsform. Außerdem wird die Differenz zwischen λ1 und λ2 bei λ1 – λ2 = 25 ± 15 nm, nämlich 10 nm < λ1 – λ2 < 40 nm eingestellt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-166 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem zweiten Pumplicht in dem Wellenlängenband von Interesse in dieser Ausführungsform.
In der Konfiguration dieser Ausführungsform ist die Tiefe des ersten niedrigsten Werts (Lücke zwischen den Verstärkungskoeffizienten an dem ersten Spitzenwert und dem ersten niedrigsten Wert) in dem Spektrum der Telluritfaser, eingebaut stromaufwärts von dem Signallicht kleiner als die, die in der siebten Ausführungsform zu sehen ist, wo die Telluritfaser mit dem Licht einer einzelnen Wellenlänge bepumpt ist. Daher ist es möglich, die minimale Verstärkung der Telluritfaser um den niedrigsten Wert zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird das Rauschmaß reduziert und die Signalausgabe wird erhöht.
Der obige Effekt wird unten besonders erklärt. 7 ist ein Diagramm, das das Verstärkungsspektrum (durchgezogene Linie, On/Off-Verstärkung) veranschaulicht, das durch ein Einzelwellenlängenpumpen unter Verwendung des Pumplichts von Wellenlänge λ1 und dem Verstärkungsspektrum (gestrichelte Linie, On/Off-Verstärkung), bereitgestellt durch das Doppelwellenlängenpumpen unter Verwendung von Pumplichtstrahlen der Wellenlänge λ1 und λ3 bereitgestellt wird. Der Einfügungsverlust, der durch die Telluritfaser und optische Komponenten wie etwa angrenzende Koppler verursacht wird, beträgt etwa 6 dB. In dem Fall des Einzelwellenlängenpumpens beträgt die reine Raman-Verstärkung an dem ersten niedrigsten Wert B1 ungefähr –0,5 dB. Währenddessen beträgt in dem Fall des Bepumpens mit zwei Wellenlängen die reine Raman-Verstärkung ungefähr 4 dB in der gleichen Region, beträchtlich größer als die, die durch Einzelwellenlängenpumpen bereitgestellt wird.
Wenn die mit dem Doppelwellenlängenpumpen bepumpte Telluritfaser zusammen mit der mit dem Einzelwellenlängenbepumpen bepumpten Quarzglasfaser verwendet wird, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen dem Verstärkungskoeffizienten (Einheit: dB) an dem ersten Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum der mit dem Doppelwellenlängenpumpen bepumpten Telluritfaser und den Verstärkungskoeffizienten (Einheit: dB) an dem zweiten Höchstwert zu regulieren. Wie in 2 gezeigt, ist das Verhältnis Verstärkungskoeffizient an dem ersten Höchstwert P1: Verstärkungskoeffizient an dem zweiten Höchstwert P2 während des Einzelwellenlängenpumpens 100:70. Beim Implementieren des Doppelwellenlängenpumpens sollte das Verhältnis zwischen dem Verstärkungskoeffizienten an dem ersten Höchstwert P1 und dem an dem zweiten Höchstwert P2 zwischen 100:80 und 100:100 liegen. Unter solchen Einstellungen wird für die Verstärkungsspektren der Telluritfaser und der Quarzglasfaser ein guter Vergleich bereitgestellt, wobei ein flacheres Verstärkungsspektrum als die, die aus den anderen Einstellungen das obige Verhältnis resultieren, bereitgestellt wird.
Unter Berücksichtigung des asymmetrischen Spektrums des Verstärkungskoeffizienten für die Quarzglasfaser sollte der Verstärkungskoeffizient an dem zweiten Höchstwert niedriger sein als an dem ersten Höchstwert. Wie in 1B gezeigt, fällt der Verstärkungskoeffizient der Quarzglasfaser langsamer bei kürzeren Wellenlängen des Höchstwerts als bei längeren Wellenlängen. Wenn der Verstärkungshöchstwert für die Quarzglasfaser den ersten niedrigsten Wert für die Telluritfaser überlappt, wird das Verstärkungsspektrum an dem zweiten Höchstwert P2 der Telluritfaser durch das Überlappen des langsam abfallenden Verstärkungsspektrums der Quarzglasfaser kompensiert. Andererseits wird das Verstärkungsspektrum an dem ersten Höchstwert der Telluritfaser kaum durch das Verstärkungsspektrum der Quarzglasfaser kompensiert. Folglich kann ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang im Ganzen für das Verstärkersystem durch das Reduzieren des zweiten Höchstwerts in dem Verstärkungsspektrum der Telluritfaser im voraus bereitgestellt werden.
[Beispiel 3]
Bei dem in 6 gezeigten Raman-Verstärker wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-3 emittierte Wellenlänge des dritten Pumplichts wurde bei 1410 nm und dessen Energie bei 200 mW einhgestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 und die Quarzglasfaser 11 waren 200 m bzw. 5 km lang.
Der Raman-Verstärker dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 80 nm) über die Wellenlängenregion von ungefähr 1550 nm-1630 nm bereit.
Die vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 8 gezeigter Tellurit-Raman-Verstärker, der die erste, zweite, dritte und vierte Laserquelle für Pumplichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, eine (erste) Telluritfaser, die mit den aus der ersten und dritten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpt wird, und eine mit den aus der zweiten und vierten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpte Quarzglasfaser.
Nun unter Bezugnahme auf 8 werden eine Telluritfaser 1, ein Koppler 2a, ein Verstärkungsentzerrer 15, eine Quarzglasfaser 11 und ein Koppler 2b in Reihe geschaltet. Das Signallicht wird in die Telluritfaser 1 von der linken Seite eingeführt. Die von der ersten und dritten Laserquelle 5a, 5c emittierten ersten und dritten Pumplichtstrahlen werden in dem Koppler 4a kombiniert und treten dann über den Koppler 2a in die Telluritfaser 1 ein. Die von der zweiten und vierten Laserquelle 5b, 5d emittierten zweiten und vierten Pumplichtstrahlen werden in dem Koppler 4b kombiniert und treten dann über den Koppler 2b in die Telluritfaser 1 ein.
In dieser Ausführungsform wird λ3 wie in der achten Ausführungsform beschrieben reguliert, um den ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des mit dem Licht von Wellenlänge λ1 bepumpten Tellurit-Raman-Verstärkers zu kompensieren. Andererseits wird λ2 so reguliert, dass der Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht von Wellenlänge λ2 bepumpt wird, an dem ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ1, lokalisiert ist. Ferner wird λ4 so reguliert, dass der Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Quarzglas-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht von Wellenlänge λ4 bepumpt wird, an dem zweiten niedrigsten Wert B2 des Verstärkungsspektrums des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ1, lokalisiert ist. Als ein Ergebnis solcher Einstellungen wird ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang über einem großen Wellenlängenbereich erhalten, da beide Verstärkungskoeffizienten an dem ersten und zweiten niedrigsten Wert B1 und B2, bereitgestellt durch das Pumplicht der Wellenlänge λ1, kompensiert werden. Die Flachheit dieses Spektrums ist jedoch im Allgemeinen der, die durch die siebte Ausführungsform bereitgestellt wird, unterlegen. Daher ist es vorzuziehen, zwischen der Telluritfaser und der Quarzglasfaser zur höheren Flachheit des Verstärkungsspektrums einen Verstärkungsentzerrer 15 einzubauen.
Ebenfalls in der Konfiguration dieser Ausführungsform, da die Telluritfaser mit den Pumplichtstrahlen aus zwei Wellenlängen bepumpt wird, kann die minimale Verstärkung an dem ersten niedrigsten Wert B1 in dem Spektrum der in der Stufe stromaufwärts eingebauten Telluritfaser des Signallichts erhöht werden. Als ein Ergebnis wird das Rauschmaß reduziert und die Signalausgabe wird erhöht. Die Bedingungen des Verstärkungskoeffizientenverhältnisses zum Bereitstellen solcher Effekte sind die gleichen wie die in der achten Ausführungsform beschriebenen.
Die obige Kompensation wird durch das Einstellen der Differenz zwischen λ1 und λ3 bei λ1 – λ3 = 50 ± 20 nm, nämlich 30 nm < λ1 – λ3 < 70 nm erzielt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 84-290 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem dritten Pumplicht. Außerdem wird die Differenz zwischen λ1 und λ2 bei λ2 – λ1 = 25 ± 15 nm, nämlich 10 nm < λ2 – λ1 < 40 nm eingestellt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-166 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem zweiten Pumplicht. Außerdem wird die Differenz zwischen λ1 und λ4 bei λ1 – λ4 = 40 ± 30 nm, nämlich 10 nm < λ1 – λ4 < 70 nm eingestellt. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 42-290 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem ersten Pumplicht und dem vierten Pumplicht.
[Beispiel 4]
Bei dem in 8 gezeigten Raman-Verstärker wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-3 emittierte Wellenlänge des dritten Pumplichts wurde bei 1410 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die von LDM-4 emittierte Wellenlänge des vierten Pumplichts wurde bei 1400 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 und die Quarzglasfaser 11 waren 200 m bzw. 5 km lang.
Der Raman-Verstärker dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 130 nm) über den Wellenlängenbereich von ungefähr 1500 nm-1630 nm bereit.
Die fünfte Ausführungsform
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 9 gezeigter Tellurit-Raman-Verstärker, der die erste bis sechste Laserquelle für Pumplichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, eine erste Telluritfaser, die mit den aus der ersten und dritten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpt wird, eine mit den aus der zweiten und vierten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpte Quarzglasfaser und eine mit den aus der fünften und sechsten Laserquelle emittierten Pumplichtstrahlen bepumpte zweite Telluritfaser.
Nun unter Bezugnahme auf 9 sind die erste Telluritfaser 1a, ein Koppler 2a, ein Verstärkungsentzerrer 15a, eine Quarzglasfaser 11, ein Koppler 2b, ein Verstärkungsentzerrer 15b, die zweite Telluritfaser 1b und ein Koppler 2c in Reihe geschaltet. Das Signallicht wird in die erste Telluritfaser 1a von der linken Seite eingeführt. Die von der ersten und dritten Laserquelle 5a, 5c emittierten ersten und dritten Pumplichtstrahlen (λ1, λ3) werden in dem Koppler 4a kombiniert und treten dann über den Koppler 2a in die erste Telluritfaser 1a ein. Die von der zweiten und vierten Laserquelle 5b, 5d emittierten zweiten und vierten Pumplichtstrahlen (λ2, λ4) werden in dem Koppler 4b kombiniert und treten dann über den Koppler 2b in die Quarzglasfaser 11 ein. Die von der fünften und sechsten Laserquelle 5e, 5f emittierten fünften und sechsten Pumplichtstrahlen werden in dem Koppler 4c kombiniert und treten dann über den Koppler 2c in die zweite Telluritfaser 1b ein.
Diese Ausführungsform ist eine Konfiguration, die zur weiteren Verbesserung des Verstärkerausgabelevels als die vierte Ausführungsform fähig ist. In dem Raman-Verstärker der vierten Ausführungsform unter Verwendung der in 8 gezeigten Telluritfaser, die in der vorherigen Stufe eingebaut ist, ist der Ausgabelevel des Verstärkers bei anderen Wellenlängen als dem Wellenlängenbereich mit linearem Verstärkungsgang der Quarzglasfaser niedrig, da der Wellenlängenbereich der Quarzglasfaser niedriger ist als der der Telluritfaser. Im Gegensatz ist bei dem Raman-Verstärker mit der Quarzglasfaser in der vorherigen Stufe gegenüber der Konfiguration aus 8 das Rauschmaß in einem anderen Wellenlängenbereich als dem Wellenlängenbereich mit linearem Verstärkungsgang der Quarzglasfaser höher. Der Verstärker gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewältigt die obigen Nachteile durch die Verwendung der zweiten Telluritfaser 1b. Da nämlich die zweite Telluritfaser 1b, lokalisiert in der Ausgabestufe stromabwärts der Quarzglasfaser 11, einen größeren Wellenlängenbereich mit linearem Verstärkungsgang aufweist, wird es möglich, eine Senkung des Ausgabelevels des Verstärkers an anderen Wellenlängen als der Wellenlängenbereich mit linearem Verstärkungsgang der Quarzglasfaser zu verhindern.
Da ferner die Telluritfaser mit größerem Breitband ebenfalls in der Eingabestufe eingesetzt wird, kann das Rauschmaß reduziert werden. Ebenfalls ist in der Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die erste Telluritfaser 1a mit dem Pumplicht von zwei Wellenlängen bepumpt ist, das Rauschmaß ebenfalls gesenkt, und der Ausgabelevel des Signallichts wird an dem ersten niedrigsten Wert B1 in dem Verstärkungsspektrum der Telluritfaser angehoben, wie es bei der achten Ausführungsform der Fall ist. Die Bedingungen des Verstärkungskoeffizientenverhältnisses zum Bereitstellen solcher Effekte sind die gleichen wie die in der dritten Ausführungsform beschriebenen.
Die Bedingungen, dass λ1, λ2, λ3 und λ4 sich treffen müssen, sind die gleichen wie die für die neunte Ausführungsform. Die Einstellungen für λ5 und λ6 sind die gleichen wie die für λ1 und λ3. λ6 wird nämlich so reguliert, dass der erste Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum des Tellurit-Raman-Verstärkers, der mit dem Licht von Wellenlänge λ6 bepumpt wird, an dem ersten niedrigsten Wert B1 des Verstärkungsspektrums des Tellurit-Raman-Verstärkers, bepumpt mit dem Licht von Wellenlänge λ5, lokalisiert ist. Die Differenz zwischen λ5 und λ6 in dieser Einstellung wird λ5 – λ6 = 40 ± 30 nm, nämlich 10 nm < λ5 – λ6 < 70 nm. Diese Differenz entspricht einer Differenz von 125-290 cm^–1 in der Wellenzahl zwischen dem fünften Pumplicht und dem sechsten Pumplicht. Obwohl λ5 und λ6 unabhängig von λ1 und λ3 reguliert werden können, sind die Einstellungen für λ5 und λ6 vorzugsweise die gleichen wie die für λ1 und λ3.
In der in 9 gezeigten Konfiguration werden die Laserquellen 5e und 5f für die zweite Telluritfaser separat von den Laserquellen 5a und 5c für die erste Telluritfaser bereitgestellt. Wie in 5 gezeigt, kann das durch das Koppeln der von den Laserquellen 5a und 5c emittierten Pumplichtstrahlen erhaltene komplexe Pumplicht geteilt und dann sowohl an die erste als auch die zweite Telluritfaser geliefert werden.
[Beispiel 5]
Bei dem in 9 gezeigten Raman-Verstärker wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-3 emittierte Wellenlänge des dritten Pumplichts wurde bei 1410 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die von LDM-4 emittierte Wellenlänge des vierten Pumplichts wurde bei 1400 nm und dessen Energie bei 150 mW eingestellt. Die von LDM-5 emittierte Wellenlänge des fünften Pumplichts wurde bei 1450 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-6 emittierte Wellenlänge des sechsten Pumplichts wurde bei 1410 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die erste Telluritfaser 1a, die Quarzglasfaser 11 und die zweite Telluritfaser 1b waren 200 m, 5 km bzw. 200 m lang.
Der Raman-Verstärker dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 130 nm) über die Wellenlängenregion von ungefähr 1500 nm-1630 nm bereit. Der Ausgabelevel des Raman-Verstärkers gemäß der vorliegenden Ausführungsform betrug 20 dBm, größer als 18 dBm, bereitgestellt durch den Verstärker aus Beispiel 4.
Die sechste Ausführungsform
Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein in 10 gezeigtes optisches Kommunikationssystem, das mindestens eine Übertragsleitungsspanne einschließlich (a) einem Repeater, der erste und zweite Laserquellen und eine mit dem aus der ersten Laserquelle emittierten Licht bepumpten Telluritfaser und (b) eine Übertragungsleitung bestehend aus einer aus der zweiten Laserquelle emittierten Licht bepumpten Quarzglasfaser umfasst.
Nun unter Bezugnahme auf 10 dient eine Quarzglasfaser 13a als eine Übertragungsleitung, ein Koppler 2a, eine Telluritfaser 1 und ein Koppler 2b sind in Reihe geschaltet, und dieser Satz an Komponenten ist ferner mit einer weiteren Quarzglasfaser 13b, die als eine Übertragungsleitung der nächsten Spanne dient, verbunden. Das erste von der ersten Laserquelle 5a emittierte Pumplicht (λ1) tritt über den Koppler 2a in die Telluritfaser 1 ein. Das zweite von der zweiten Laserquelle 5b emittierte Pumplicht (λ2) tritt über den Koppler 2b in die Quarzglasfaser 13a ein. Der Repeater 14 umfasst die erste und zweite Laserquelle 5a, 5b, zwei Koppler 2a, 2b und die Telluritfaser 1. Ein Repeater 14 und eine Übertragungsleitung (Quarzglasfaser 13a) bilden eine Spanne der Übertragungsleitung.
Der erste niedrigste Wert des Verstärkungskoeffizientenspektrum der Telluritfaser 1, bereitgestellt durch das von der ersten Laserquelle emittierte erste Pumplicht (λ1), wird reguliert, um den Höchstwert in dem Vestärkungskoeffizientenspektrum der Quarzglasfaser, bereitgestellt durch das von der zweiten Laserquelle emittierte zweite Pumplicht (λ2), zu überlappen. Außerdem wird die Differenz zwischen λ1 und λ2 bei λ2 – λ1 = 25 ± 15 nm, nämlich 40 nm λ2 – λ1 > 10 nm eingestellt. Diese Differenz zwischen λ1 und λ2, λ2 – λ1, ist bevorzugter 15 nm-35 nm, und am besten 20-30 nm. Die Differenz in der Wellenzahl zwischen den zwei Pumplichtstrahlen, die einer solchen Differenz der Wellenlänge 10 nm-40 nm entspricht, ist ungefähr 42-166 cm^–1. Wenn λ1 und λ2 wie oben beschrieben reguliert werden, wird aufgrund der verteilten Verstärkung in der Übertragungsleitung das Signal-Rausch-Verhältnis in dem Verstärkungsbereich der Quarzglasfaser verbessert (das Rauschmaß wird reduziert). Da der niedrigsten Wert (Tal) des Verstärkungsspektrums der Telluritfaser 1 mit dem Höchstwert in dem Verstärkungsspektrum der Quarzglasfaser kompensiert wird, wird über eine breite Wellenlängenregion ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang erhalten. Folglich kann die Degradierung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei Wellenlängen nahe des niedrigsten Werts des Verstärkungsspektrums der Telluritfaser 1 leicht und effektiv verhindert werden. Zusätzlich dazu gibt es einen Vorteil, dass wenn in einer Wellenlängenregion, in der die Quarzglasfaser eine große verteilte Verstärkung präsentiert, eine besonders großes Signal-Rausch-Verhältnis erhalten wird, diese Wellenlängenregion an der Null-Dispersion-Wellenlänge für die Übertragungsleitung eingestellt werden kann.
Die Quarzglasfasern 13a, 13b, die als Übertragungsleitungen dienen, sind solche Fasern mit niedrigem Verlust wie Dispersion kompensierende Fasern (DCF), Dispersion Shifted-Fasern (DSF) und 1,3 μm Single-Mode-Fasern in typischen Fällen. Wenn die Raman-Verstärkung distributiv in der Übertragungsleitung geleitet wird, erhöht sich das Signal-Rausch-Verhältnis (das Geräusch fällt) aufgrund der vereilten Verstärkung bei Wellenlängen, bei denen die verteilte Verstärkung hoch wird. Die 1,3 μm Single-Mode-Faser ist eine Faser mit null Dispersion bei 1,3 μm. Die Dispersion Shifted-Faser ist eine Faser, deren Wellenlänge die null Dispersion präsentiert, die von 1,3 μm bis ungefähr 1,55 μm durch die Regulierung der Dispersion der Wellenführung verschoben wird. Die Dispersion Shifted-Faser ist daher besonders wichtig bei dem Langstreckenübertragungssystem für die Hauptleitungen, und ebenfalls geeignet zur Verwendung bei Übertragungssystemen mit hoher Geschwindigkeit, die Signallicht von einer Wellenlänge von ungefähr 1,55 μm einsetzen.
[Beispiel 6]
Bei dem in 10 gezeigten optischen Kommunikationssystem wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1450 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1475 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 und die Quarzglasfaser 13a, die als Übertragungsleitung dienen, waren 200 m bzw. 40 km lang.
Das optische Kommunikationssystem dieses Beispiels stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 80 nm) über den Wellenlängenbereich von ungefähr 1550-1630 nm bereit.
[Beispiel 7]
Bei dem in 10 gezeigten optischen Kommunikationssystem wurde die von LDM-1 emittierte Wellenlänge des ersten Pumplichts bei 1420 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die von LDM-2 emittierte Wellenlänge des zweiten Pumplichts wurde bei 1445 nm und dessen Energie bei 200 mW eingestellt. Die Telluritfaser 1 war 200 m lang. Die Quarzglasfaser 13a, die als eine Übertragungsleitung diente, war eine DSF, die in der Länge 80 km betrug.
Das optische Kommunikationssystem gemäß diesem Beispiel stellte ein Spektrum mit linearem Verstärkungsgang (Bandbreite mit linearem Verstärkungsgang von 80 nm) über den Wellenlängenbereich von ungefähr 1510-1590 nm bereit. Außerdem konnte in diesem Beispiel die Wellenlänge von null Verschiebung bei 1550 nm eingestellt werden. Da das Signal-Rausch-Verhältnis bei Wellenlängen nahe 1550 nm hoch wurde, wurde die Senkung der Übertragungsquallität aufgrund der nichtlinearen Effekte erfolgreich verhindert.
Wie soweit erläutert wurde, haben die Erfinder diese Erfindung mit Schwerpunkt darauf gemacht, dass das von der Raman-Verstärkung des Signallichts bereitgestellte Verstärkungsspektrum vom Pumplicht und den Pumpmedien abhängt.
Das heißt, der Glasfaserverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Raman-Faserverstärker, der als Hauptkomponente die Telluritfaser verwendet und derartige Vorteile wie die Erweiterung der Bandbreite eines Bandes mit linearem Verstärkungsgang, die Reduzierung des Rauschmaßes und die Erhöhung der Verstärkerausgabe durch die Technik des Bepumpens der Telluritfaser und der Quarzglasfaser mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitstellt.
Diese Erfindung trägt außerdem zu reduzierten Kosten des Verstärkers bei, da die obigen Ziele mit einer minimalen Anzahl an Pumplichtquellen erreicht werden können.
Das optische Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System, das einen Repeater einsetzt, der eine Telluritfaser inkorporiert und eine Quarzglasfaserübertragungsleitung zur verteilenden Verstärkung verwendet. Dieses System präsentiert solche Vorteile wie die Verbreiterung der Bandbreite des Bands mit linearem Verstärkungsgang, die Reduzierung des Rauschmaßes und die Erhöhung der Ausgabe des Verstärkers durch das angemessene Kombinieren der obigen Techniken unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Pumplichtquellen.
Die vorliegende Erfindung löst folglich die Probleme, dass der Verstärkungsgang begrenzt ist und dass zahlreiche Pumplichtquellen bei optischen Kommunikationssystemen unter Verwendung des Raman-Verstärkers des Stands der Technik und der Raman-Verstärkungstechnik benötigt werden.
Die vorliegende Erfindung ist detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden, und es ist den Fachleuten aus dem Vorangehenden nun ersichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne die Erfindung in ihrem breiteren Bereich, wie in den angehängten Ansprüchen dargelegt, zu verlassen.

Claims

Ein Raman-Glasfaserverstärker, der Folgendes beinhaltet: eine erste Laserquelle und eine zweite Laserquelle (5a, 5b), die Pumplichtstrahlen von Wellenlängen emittieren, die sich voneinander unterscheiden; eine erste Telluritfaser (1), die mit dem von der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht bepumpt wird; und dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine Quarzglasfaser (11), die mit dem von der zweiten Laserquelle (5b) emittierten Pumplicht bepumpt wird, wobei die Differenz der Wellenzahl zwischen dem aus der zweiten Laserquelle (5b) emittierten Pumplicht und dem, das aus der ersten Laserquelle (5a) emittiert wird, 42-166 cm^–1 beträgt, wobei die Wellenzahl als x = 1/λ₀ definiert ist, und λ₀ die Wellenlänge im Vakuum ist; und die Telluritfaser (1) eine Zusammensetzung, ausgewählt aus der Gruppe von TeO₂-ZnO-M₂O-L₂O₃ und TeO₂-ZnO-M₂O-L₂O₃-QO₂, aufweist, wobei M eines oder mehrere Alkalimetalle darstellt, L mindestens eins aus B, Bi, La, Al, Ce, Yb und Lu darstellt, und Q mindestens eins aus Ge, Si und Ti darstellt.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine vierte Laserquelle (5d), die Pumplichtstrahlen von Wellenlängen emittiert, die sich von der ersten Laserquelle und der zweiten Laserquelle unterscheiden, wobei die Quarzglasfaser (11) mit der zweiten Laserquelle und der vierten Laserquelle (5b, 5d) bepumpt wird, und die Differenz der Wellenzahl zwischen dem aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht und dem, das aus der vierten Laserquelle (5d) emittiert wird, 42-290 cm^–1 beträgt.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine dritte Laserquelle (5c), die Pumplichtstrahlen mit Wellenlängen emittiert, die sich von der ersten Laserquelle und der zweiten Laserquelle unterscheiden, wobei die erste Telluritfaser (1) mit der ersten Laserquelle und der dritten Laserquelle (5a, 5c) bepumpt wird; und die Differenz der Wellenzahl zwischen dem aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht und dem, das aus der dritten Laserquelle (5c) emittiert wird, 125-290 cm^–1 beträgt.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine dritte Laserquelle und eine vierte Laserquelle (5c, 5d), die Pumplichtstrahlen von Wellenlängen emittieren, die sich von anderen Laserquellen unterscheiden, wobei die erste Telluritfaser (1) mit der ersten Laserquelle und der dritten Laserquelle (5a, 5c) bepumpt wird; wobei die Quarzglasfaser (11) mit der zweiten Laserquelle und der vierten Laserquelle (5b, 5d) bepumpt wird, die Differenz der Wellenzahl zwischen dem aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht und dem, das aus der dritten Laserquelle (5c) emittiert wird, 125-290 cm^–1 beträgt; und die Differenz der Wellenzahl zwischen dem aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht und dem, das aus der vierten Laserquelle (5d) emittiert wird, 42-290 cm^–1 beträgt.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren einen Koppler (4a) beinhaltet, der das aus der ersten Laserquelle (5a) emittierte Pumplicht und das aus der dritten Laserquelle (5c) kombiniert.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren einen Koppler (4b) beinhaltet, der das aus der zweiten Laserquelle (5b) emittierte Pumplicht und das aus der vierten Laserquelle (5d) kombiniert.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass λ1 und λ2 Wellenlängen an den Verstärkungshöchstwerten, die durch das Bepumpen mit dem lediglich aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht bereitgestellt werden, sind, wobei λ1 größer als λ2 ist, das Verhältnis zwischen der On/Off-Raman-Verstärkung in dB-Werten bei λ1 der ersten Telluritfaser (1) und das bei λ2 liegen zwischen 100:80 und 100:100, wenn die erste Telluritfaser (1) mit den aus der ersten Laserquelle und der dritten Laserquelle (5a, 5c) emittierten Pumplichtstrahlen bepumpt wird.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Telluritfaser (1) und die Quarzglasfaser (2) in Reihe geschaltet sind.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Telluritfaser (1) stromaufwärts in der Einfallrichtung des Signallichts eingebaut ist.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Telluritfaser (1) eine Dispersion kompensierende Faser ist.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass die Quarzglasfaser (11) eine Dispersion kompensierende Faser ist.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine fünfte Laserquelle und eine sechste Laserquelle (5e, 5f); und eine zweite Telluritfaser (1b), die mit der fünften Laserquelle und der sechsten Laserquelle (5e, 5f) bepumpt wird.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der fünften Laserquelle und der ersten Laserquelle (5e, 5a) emittierten Pumplichtstrahlen die gleiche Wellenlänge aufweisen und die aus der sechsten Laserquelle und der dritten Laserquelle (5f, 5c) emittierten Pumplichtstrahlen die gleiche Wellenlänge aufweisen.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass die erste Telluritfaser (1a), die Quarzglasfaser (11) und die zweite Telluritfaser (1b) in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren einen Koppler (4c) beinhaltet, der das aus der fünften Laserquelle (5e) emittierte Pumplicht und das aus der sechsten Laserquelle (5f) kombiniert.
Raman-Glasfaserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere zusätzliche Telluritfasern (1b), die mit dem aus der ersten Laserquelle (5a) emittierten Pumplicht bepumpt werden; und eine oder mehrere zusätzliche Quarzglasfasern (11b), die mit dem aus der zweiten Laserquelle (5b) emittierten Pumplicht bepumpt werden.