JP2000098433A - ラマン増幅器とそれを用いた光中継器 - Google Patents
ラマン増幅器とそれを用いた光中継器Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 必要な利得を得ることができ、利得平坦化フ
ィルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性を
小さくすることができ、ＥＤＦＡの帯域でも使用するこ
とができるラマン増幅器を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ３はファブリペロー型のも
のでファイバグレーティング等の発振波長安定化用の外
部共振器が接続されたものを使用する。又レーザの中心
波長の間隔が6nm 以上35nm以下、中心波長の最大値と最
小値の差は100nm 以内とする。各励起光の出力パワーを
検出する手段又は各励起光源による利得が最大となる波
長の信号光出力パワーを検出する手段を持ち、パワーを
一定値に保つよう各励起光源の駆動電流を制御する手段
４を持つ。中継器へ応用する場合は中継器の信号波長帯
よりも約100nm 短い波長帯の励起光を光中継器の構成要
素となっているDCF に入射する手段をもつ。増幅器1 と
DCF 入力の中間と増幅器2 とDCF 出力の中間に信号光を
モニタする手段や励起光のパワーを調節する手段等をも
つ。
ィルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性を
小さくすることができ、ＥＤＦＡの帯域でも使用するこ
とができるラマン増幅器を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ３はファブリペロー型のも
のでファイバグレーティング等の発振波長安定化用の外
部共振器が接続されたものを使用する。又レーザの中心
波長の間隔が6nm 以上35nm以下、中心波長の最大値と最
小値の差は100nm 以内とする。各励起光の出力パワーを
検出する手段又は各励起光源による利得が最大となる波
長の信号光出力パワーを検出する手段を持ち、パワーを
一定値に保つよう各励起光源の駆動電流を制御する手段
４を持つ。中継器へ応用する場合は中継器の信号波長帯
よりも約100nm 短い波長帯の励起光を光中継器の構成要
素となっているDCF に入射する手段をもつ。増幅器1 と
DCF 入力の中間と増幅器2 とDCF 出力の中間に信号光を
モニタする手段や励起光のパワーを調節する手段等をも
つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種光通信システム
で信号光の増幅に使うことができるラマン増幅器とそれ
を用いた光中継器に関するものであり、特に波長分割多
重光の増幅に適するものである。
で信号光の増幅に使うことができるラマン増幅器とそれ
を用いた光中継器に関するものであり、特に波長分割多
重光の増幅に適するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の光ファイバ通信システムで使用さ
れる光増幅器のほとんどは、希土類添加ファイバ増幅器
である。特にEr（エルビウム）を添加したファイバを使
用するEr添加光ファイバ増幅器（以下、EDFAと記載す
る）がよく用いられる。しかし、EDFAの実用的な利得波
長帯は1530nmから1610nm程度である。（参考文献：Elec
tron. Lett, vol.33, no.23, pp. 1967 ‐1968）また、
EDFAは利得に波長依存性を持っており、波長分割多重光
に用いる場合、信号光の波長によって利得に差が出る。
図２３はEDFAの利得波長依存性の一例を示したものであ
るが、1540nm以下と1560nm以上では特に波長に対する利
得の変化が大きい。従って、そのような波長を含む帯域
全体で一定の利得（大抵は利得偏差1dB 以内）を得るに
は、利得平坦化フィルタを使用する。
れる光増幅器のほとんどは、希土類添加ファイバ増幅器
である。特にEr（エルビウム）を添加したファイバを使
用するEr添加光ファイバ増幅器（以下、EDFAと記載す
る）がよく用いられる。しかし、EDFAの実用的な利得波
長帯は1530nmから1610nm程度である。（参考文献：Elec
tron. Lett, vol.33, no.23, pp. 1967 ‐1968）また、
EDFAは利得に波長依存性を持っており、波長分割多重光
に用いる場合、信号光の波長によって利得に差が出る。
図２３はEDFAの利得波長依存性の一例を示したものであ
るが、1540nm以下と1560nm以上では特に波長に対する利
得の変化が大きい。従って、そのような波長を含む帯域
全体で一定の利得（大抵は利得偏差1dB 以内）を得るに
は、利得平坦化フィルタを使用する。
【０００３】利得平坦化フィルタは利得が大きい波長の
所で損失が大きくなるように設計されたフィルタであ
り、損失プロファイルは利得プロファイルとほぼ同じ形
をしている。但し、EDFAは図２４に示す様に平均利得の
大きさが変化すると曲線ａ、ｂ、ｃの様に利得プロファ
イルも変わるので、この場合、最適な利得平坦化フィル
タの損失プロファイルも変わる。従って、損失プロファ
イルが固定的な利得補正フィルタによって平坦化が実現
されている場合には、EDFAの利得が変化すると平坦度が
劣化してしまう。
所で損失が大きくなるように設計されたフィルタであ
り、損失プロファイルは利得プロファイルとほぼ同じ形
をしている。但し、EDFAは図２４に示す様に平均利得の
大きさが変化すると曲線ａ、ｂ、ｃの様に利得プロファ
イルも変わるので、この場合、最適な利得平坦化フィル
タの損失プロファイルも変わる。従って、損失プロファ
イルが固定的な利得補正フィルタによって平坦化が実現
されている場合には、EDFAの利得が変化すると平坦度が
劣化してしまう。
【０００４】一方、光増幅器には光ファイバのラマン散
乱を利用したラマン増幅器と呼ばれるものもある（参考
文献：Nonlinear Fiber optics, Academic Press）。ラ
マン増幅器は励起光の周波数よりも約13THz 低い周波数
に利得のピークを持つ。以下の記述では、1400nm帯の励
起光を使用した場合を前提とし、約13THz 低い周波数を
約100nm 長い波長と表現する。図２５に中心波長が1450
nmの励起光を用いたときの利得の波長依存性を示す。こ
のとき利得のピークは1550nmであり、利得偏差1dB 以内
の帯域幅は20nm程度である。ラマン増幅器は励起光源さ
え用意できれば、任意の波長を増幅することができるた
め、EDFAで増幅する事のできない波長帯での使用が主に
検討されている。その一方、ラマン増幅器はEDFAの利得
帯域では用いられていない。これはラマン増幅器がEDFA
と同等の利得を得るためにより大きい励起光パワーを必
要とするためである。加えて、大きなパワーの励起光を
ファイバに入射して利得を高めようとすると、励起光に
よる誘導ブリルアン散乱が発生して雑音が増えるため、
ラマン増幅器の利用を難しくしている。特開平２−１２
９８６号公報にはラマン増幅器での誘導ブリルアン散乱
を抑制する技術の一例が開示されている。
乱を利用したラマン増幅器と呼ばれるものもある（参考
文献：Nonlinear Fiber optics, Academic Press）。ラ
マン増幅器は励起光の周波数よりも約13THz 低い周波数
に利得のピークを持つ。以下の記述では、1400nm帯の励
起光を使用した場合を前提とし、約13THz 低い周波数を
約100nm 長い波長と表現する。図２５に中心波長が1450
nmの励起光を用いたときの利得の波長依存性を示す。こ
のとき利得のピークは1550nmであり、利得偏差1dB 以内
の帯域幅は20nm程度である。ラマン増幅器は励起光源さ
え用意できれば、任意の波長を増幅することができるた
め、EDFAで増幅する事のできない波長帯での使用が主に
検討されている。その一方、ラマン増幅器はEDFAの利得
帯域では用いられていない。これはラマン増幅器がEDFA
と同等の利得を得るためにより大きい励起光パワーを必
要とするためである。加えて、大きなパワーの励起光を
ファイバに入射して利得を高めようとすると、励起光に
よる誘導ブリルアン散乱が発生して雑音が増えるため、
ラマン増幅器の利用を難しくしている。特開平２−１２
９８６号公報にはラマン増幅器での誘導ブリルアン散乱
を抑制する技術の一例が開示されている。
【０００５】また、ラマン増幅器は利得に偏波依存性を
有し、信号光に含まれる偏波成分の中で励起光の偏波と
一致する成分に対してのみ増幅作用をもたらす。従っ
て、偏波依存性による利得の不安定性を低減する対策が
求められるが、これには、増幅用ファイバとして偏波面
を保存するファイバを用いるか、偏波状態がランダムな
励起光源を用いることが考えられている。
有し、信号光に含まれる偏波成分の中で励起光の偏波と
一致する成分に対してのみ増幅作用をもたらす。従っ
て、偏波依存性による利得の不安定性を低減する対策が
求められるが、これには、増幅用ファイバとして偏波面
を保存するファイバを用いるか、偏波状態がランダムな
励起光源を用いることが考えられている。
【０００６】この他、ラマン増幅器は利得帯域の拡大も
必要とされており、この方法として、波長の異なる複数
の励起光を利用することが考えられている（参考文献：
OFC98, PD-6 ）。しかしながら、利得偏差を1dB 以下に
するという観点での取り組みはなされていない。
必要とされており、この方法として、波長の異なる複数
の励起光を利用することが考えられている（参考文献：
OFC98, PD-6 ）。しかしながら、利得偏差を1dB 以下に
するという観点での取り組みはなされていない。
【０００７】他方、光ファイバ伝送路において発生する
伝送損失と波長分散を同時に補償する光中継器もあり、
これはEr添加ファイバ増幅器（EDFA）と波長分散を補償
するための分散補償用ファイバ（DCF ）を組み合わせた
構成である。図４６はこの従来例であり、分散補償用フ
ァイバＡが２つのEr添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃで挟まれ
た構成となっている。第１のEr添加ファイバ増幅器Ｂは
低レベルの信号光を比較的高いレベルに増幅するもので
あり、雑音特性に優れていることを特徴としている。第
２のEr添加ファイバ増幅器Ｃは分散補償ファイバＡにお
いて減衰した光信号を再び高いレベルに増幅するもので
あり、出力レベルが高いことを特徴としている。
伝送損失と波長分散を同時に補償する光中継器もあり、
これはEr添加ファイバ増幅器（EDFA）と波長分散を補償
するための分散補償用ファイバ（DCF ）を組み合わせた
構成である。図４６はこの従来例であり、分散補償用フ
ァイバＡが２つのEr添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃで挟まれ
た構成となっている。第１のEr添加ファイバ増幅器Ｂは
低レベルの信号光を比較的高いレベルに増幅するもので
あり、雑音特性に優れていることを特徴としている。第
２のEr添加ファイバ増幅器Ｃは分散補償ファイバＡにお
いて減衰した光信号を再び高いレベルに増幅するもので
あり、出力レベルが高いことを特徴としている。
【０００８】ところで前記光中継器は、その設計に際し
て、中継器入力レベル、中継器出力レベル、分散補償量
（分散補償用ファイバＡにおける損失）の各々を適切に
設定する必要があり、また、分散補償用ファイバＡの入
力光レベルに上限値が存在するという制限項目もある。
これは、分散補償用ファイバＡへの入力パワーを大きく
すると、分散補償用ファイバＡ中での非線形効果の影響
が大きくなり、伝送波形の劣化が著しくなることによ
る。この分散補償用ファイバＡへの入力パワーの上限値
は、１波伝送時には自己位相変調（SPM ）効果、WDM 伝
送時には相互位相変調（XPM ）効果が決定要因となって
いる。以上、光中継器ではいくつかの変動要因を考慮し
て、その条件下で利得平坦度と雑音特性に優れた中継器
を設計しなければならない。
て、中継器入力レベル、中継器出力レベル、分散補償量
（分散補償用ファイバＡにおける損失）の各々を適切に
設定する必要があり、また、分散補償用ファイバＡの入
力光レベルに上限値が存在するという制限項目もある。
これは、分散補償用ファイバＡへの入力パワーを大きく
すると、分散補償用ファイバＡ中での非線形効果の影響
が大きくなり、伝送波形の劣化が著しくなることによ
る。この分散補償用ファイバＡへの入力パワーの上限値
は、１波伝送時には自己位相変調（SPM ）効果、WDM 伝
送時には相互位相変調（XPM ）効果が決定要因となって
いる。以上、光中継器ではいくつかの変動要因を考慮し
て、その条件下で利得平坦度と雑音特性に優れた中継器
を設計しなければならない。
【０００９】図４７は中継器内部における光レベルダイ
アグラムを示したものである。第１のEr添加ファイバ増
幅器Ｂの利得G1 [dB] は、中継器入力レベルPin [dB]と
分散補償用ファイバＡへの入力上限値Pd [dB] の差に設
定される。第２のEr添加ファイバ増幅器Ｃの利得G2 [d
B] は、分散補償用ファイバＡにおける損失Ld [dB]
と、中継器利得Gr [dB] と、第１のEr添加ファイバ増幅
器Ｂの利得G1 [dB] とからGr＋Ld−G1 [dB] に設定され
る。これらの設計パラメータはシステム毎に異なるた
め、システム毎にG1 [dB] 、G2 [dB] は異なり、従っ
て、Er添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃはシステム毎に再設計
する必要がある。このようなシステムにおける雑音特性
は、分散補償用ファイバＡにおける損失Ld [dB] と深い
関係があり、損失が大きい程、雑音特性が悪くなること
が知られている。また、現在は伝送路の損失や分散補償
用ファイバＡの損失のばらつきを、Er添加ファイバ増幅
器ＢやＣの利得を変化させて補償したり、別途可変減衰
器等を設けて調整しているが、前者は利得平坦度を劣化
させ、後者は雑音特性を劣化させるため一長一短があ
る。
アグラムを示したものである。第１のEr添加ファイバ増
幅器Ｂの利得G1 [dB] は、中継器入力レベルPin [dB]と
分散補償用ファイバＡへの入力上限値Pd [dB] の差に設
定される。第２のEr添加ファイバ増幅器Ｃの利得G2 [d
B] は、分散補償用ファイバＡにおける損失Ld [dB]
と、中継器利得Gr [dB] と、第１のEr添加ファイバ増幅
器Ｂの利得G1 [dB] とからGr＋Ld−G1 [dB] に設定され
る。これらの設計パラメータはシステム毎に異なるた
め、システム毎にG1 [dB] 、G2 [dB] は異なり、従っ
て、Er添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃはシステム毎に再設計
する必要がある。このようなシステムにおける雑音特性
は、分散補償用ファイバＡにおける損失Ld [dB] と深い
関係があり、損失が大きい程、雑音特性が悪くなること
が知られている。また、現在は伝送路の損失や分散補償
用ファイバＡの損失のばらつきを、Er添加ファイバ増幅
器ＢやＣの利得を変化させて補償したり、別途可変減衰
器等を設けて調整しているが、前者は利得平坦度を劣化
させ、後者は雑音特性を劣化させるため一長一短があ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバ通信ではEr
添加光ファイバ増幅器が普及しているが、Er添加光ファ
イバ増幅器にもいくつかの課題がある。また、ラマン増
幅器も一般的な半導体レーザの出力が100 から200mW 程
度であり、得られる利得は比較的小さいとか、利得が励
起光のパワーや波長の変化に敏感であり、比較的高出力
のファブリペロー型の半導体レーザを用いる場合には、
そのモードホップが引き起こす利得変動による雑音が顕
著となるとか、利得の大きさを調整する際に、励起レー
ザの駆動電流を変化させる必要があるが、駆動電流を変
化させた場合の中心波長の変動は最大15nm程度あり、利
得の波長依存性が大きく変わってしまうとかいった課題
がある。また、このような中心波長のシフトは励起光を
多重化するWDM カプラの結合損失の変化にもつながるの
で好ましくない課題がある。更に、光中継器もシステム
毎にEr添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃを設計しなおす必要が
ある等課題がある。また、分散補償用ファイバを挿入す
ることによる雑音特性の劣化は、現行の方式では、避け
難い課題である。
添加光ファイバ増幅器が普及しているが、Er添加光ファ
イバ増幅器にもいくつかの課題がある。また、ラマン増
幅器も一般的な半導体レーザの出力が100 から200mW 程
度であり、得られる利得は比較的小さいとか、利得が励
起光のパワーや波長の変化に敏感であり、比較的高出力
のファブリペロー型の半導体レーザを用いる場合には、
そのモードホップが引き起こす利得変動による雑音が顕
著となるとか、利得の大きさを調整する際に、励起レー
ザの駆動電流を変化させる必要があるが、駆動電流を変
化させた場合の中心波長の変動は最大15nm程度あり、利
得の波長依存性が大きく変わってしまうとかいった課題
がある。また、このような中心波長のシフトは励起光を
多重化するWDM カプラの結合損失の変化にもつながるの
で好ましくない課題がある。更に、光中継器もシステム
毎にEr添加ファイバ増幅器Ｂ、Ｃを設計しなおす必要が
ある等課題がある。また、分散補償用ファイバを挿入す
ることによる雑音特性の劣化は、現行の方式では、避け
難い課題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、必要な
利得を得ることができ、利得平坦化フィルタを使用する
必要がない程度に利得の波長依存性を小さくすることが
でき、EDFAの帯域でも使用することができるラマン増幅
器を提供することであり、また、このラマン増幅器をEr
添加ファイバ増幅器（EDFA）と分散補償用光ファイバ
（DCF ）で構成される光中継器に応用して、システム毎
にEDFAを再設計する必要がなく、光中継器の特性を劣化
させることもなく、伝送路損失やDCF 損失のばらつきを
補償することもできる光中継器を提供する。また、DCF
をラマン増幅することは、従来避けることのできなかっ
たDCF 挿入に起因する雑音特性の劣化を軽減することを
示す。
利得を得ることができ、利得平坦化フィルタを使用する
必要がない程度に利得の波長依存性を小さくすることが
でき、EDFAの帯域でも使用することができるラマン増幅
器を提供することであり、また、このラマン増幅器をEr
添加ファイバ増幅器（EDFA）と分散補償用光ファイバ
（DCF ）で構成される光中継器に応用して、システム毎
にEDFAを再設計する必要がなく、光中継器の特性を劣化
させることもなく、伝送路損失やDCF 損失のばらつきを
補償することもできる光中継器を提供する。また、DCF
をラマン増幅することは、従来避けることのできなかっ
たDCF 挿入に起因する雑音特性の劣化を軽減することを
示す。
【００１２】本発明のうち請求項１記載のラマン増幅器
は図１又は図２又は図３に示す様に、複数の励起光を発
生する励起光発生手段１を備え、同励起光発生手段１か
ら出力される複数の励起光と光ファイバ２に伝播される
信号光とを合波して当該信号光にラマン利得を与えるラ
マン増幅器であって、前記励起光発生手段１はファブリ
ペロー型、DFB 型、DBR 型の半導体レーザ又はMOPA３を
用いて構成し、各励起光はその中心波長を互いに異なる
ものとし、且つ中心波長の間隔を6nm 以上35nm以下とす
ることを特徴とするものである。
は図１又は図２又は図３に示す様に、複数の励起光を発
生する励起光発生手段１を備え、同励起光発生手段１か
ら出力される複数の励起光と光ファイバ２に伝播される
信号光とを合波して当該信号光にラマン利得を与えるラ
マン増幅器であって、前記励起光発生手段１はファブリ
ペロー型、DFB 型、DBR 型の半導体レーザ又はMOPA３を
用いて構成し、各励起光はその中心波長を互いに異なる
ものとし、且つ中心波長の間隔を6nm 以上35nm以下とす
ることを特徴とするものである。
【００１３】本発明のうち請求項２記載のラマン増幅器
は、複数の励起光は中心波長が最大のものと最小のもの
との波長の差を100nm 以内とすることを特徴とするもの
である。
は、複数の励起光は中心波長が最大のものと最小のもの
との波長の差を100nm 以内とすることを特徴とするもの
である。
【００１４】本発明のうち請求項３記載のラマン増幅器
は図３に示す様に、励起光発生手段１は隣り合う波長の
励起光を光ファイバ２に互いに異なる２方向に伝播して
信号光を双方向励起する構成であることを特徴とするも
のである。
は図３に示す様に、励起光発生手段１は隣り合う波長の
励起光を光ファイバ２に互いに異なる２方向に伝播して
信号光を双方向励起する構成であることを特徴とするも
のである。
【００１５】本発明のうち請求項４記載のラマン増幅器
は図３に示す様に、励起光発生手段１は複数の励起光を
２つのグループに分けて配置すると共に、同一グループ
内に隣接波長の励起光が入らない様にして夫々のグルー
プ内で励起光を合波する構成とし、グループ内で合波さ
れた２つの励起光を光ファイバ２に互いに異なる２方向
に伝播する様にしたことを特徴とするものである。
は図３に示す様に、励起光発生手段１は複数の励起光を
２つのグループに分けて配置すると共に、同一グループ
内に隣接波長の励起光が入らない様にして夫々のグルー
プ内で励起光を合波する構成とし、グループ内で合波さ
れた２つの励起光を光ファイバ２に互いに異なる２方向
に伝播する様にしたことを特徴とするものである。
【００１６】本発明のうち請求項５記載のラマン増幅器
は図２６又は図２７に示す様に、入力光又は出力光をモ
ニタし、その結果に基づいて励起光発生手段１の各励起
光パワーを制御して、出力光パワーを所定値に保つ出力
光パワー制御手段４を備えることを特徴とするものであ
る。
は図２６又は図２７に示す様に、入力光又は出力光をモ
ニタし、その結果に基づいて励起光発生手段１の各励起
光パワーを制御して、出力光パワーを所定値に保つ出力
光パワー制御手段４を備えることを特徴とするものであ
る。
【００１７】本発明のうち請求項６記載のラマン増幅器
は図４又は図５に示す様に、ラマン利得を受けた信号光
を含む出力光をモニタし、その結果に基づいて励起光発
生手段１の各励起光パワーを制御して、増幅器出力の波
長依存性を平坦化する出力光パワー制御手段４を備える
ことを特徴するものである。
は図４又は図５に示す様に、ラマン利得を受けた信号光
を含む出力光をモニタし、その結果に基づいて励起光発
生手段１の各励起光パワーを制御して、増幅器出力の波
長依存性を平坦化する出力光パワー制御手段４を備える
ことを特徴するものである。
【００１８】本発明のうち請求項７記載のラマン増幅器
は図４に示す様に、出力光パワー制御手段４は、出力光
から分岐したモニタ光を各励起光の波長に各々約100nm
を加えた波長の波長光に分波してそれら波長光をモニタ
し、各波長光のパワーを揃える様に励起光発生手段１の
各励起光パワーを制御するものであることを特徴とする
ものである。
は図４に示す様に、出力光パワー制御手段４は、出力光
から分岐したモニタ光を各励起光の波長に各々約100nm
を加えた波長の波長光に分波してそれら波長光をモニタ
し、各波長光のパワーを揃える様に励起光発生手段１の
各励起光パワーを制御するものであることを特徴とする
ものである。
【００１９】本発明のうち請求項８記載のラマン増幅器
は図５に示す様に、出力光パワー制御手段４は、出力光
から分岐したモニタ光を更に励起光と同数に分配して、
それらから各励起光の波長に各々約100nm を加えた波長
光を透過させて各波長光をモニタし、各波長光のパワー
を揃える様に励起光発生手段１の各励起光パワーを制御
するものであることを特徴とするものである。
は図５に示す様に、出力光パワー制御手段４は、出力光
から分岐したモニタ光を更に励起光と同数に分配して、
それらから各励起光の波長に各々約100nm を加えた波長
光を透過させて各波長光をモニタし、各波長光のパワー
を揃える様に励起光発生手段１の各励起光パワーを制御
するものであることを特徴とするものである。
【００２０】本発明のうち請求項９記載のラマン増幅器
は図２８に示す様に、入力光パワーと出力光パワーとを
モニタし、それらの比が一定になる様に励起光発生手段
１の各励起光パワーを制御して、利得を所定値に保つ出
力光パワー制御手段４を備えることを特徴とするもので
ある。
は図２８に示す様に、入力光パワーと出力光パワーとを
モニタし、それらの比が一定になる様に励起光発生手段
１の各励起光パワーを制御して、利得を所定値に保つ出
力光パワー制御手段４を備えることを特徴とするもので
ある。
【００２１】本発明のうち請求項１０記載のラマン増幅
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１はファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側にファ
イバグレーティング等の波長安定化用の外部共振器５を
設けて構成することを特徴とするものである。
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１はファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側にファ
イバグレーティング等の波長安定化用の外部共振器５を
設けて構成することを特徴とするものである。
【００２２】本発明のうち請求項１１記載のラマン増幅
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１はファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側に励起
光を偏波合成するための偏波合成器６を設けて構成する
ことを特徴としたものである。
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１はファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側に励起
光を偏波合成するための偏波合成器６を設けて構成する
ことを特徴としたものである。
【００２３】本発明のうち請求項１２記載のラマン増幅
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１は複数の波長のファブリペロー型、DFB 型、DBR 型の
半導体レーザ又はMOPAをマッハツェンダ干渉計を原理と
する平面光波回路型波長合波器を設けて構成することを
特徴とするものである。
器は図１又は図２又は図３に示す様に、励起光発生手段
１は複数の波長のファブリペロー型、DFB 型、DBR 型の
半導体レーザ又はMOPAをマッハツェンダ干渉計を原理と
する平面光波回路型波長合波器を設けて構成することを
特徴とするものである。
【００２４】本発明のうち請求項１３記載のラマン増幅
器は図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す様に、偏波面を90
度回転する偏波面回転手段７を備え、光ファイバ２に励
起光発生手段１で発生された複数の励起光と前記偏波面
回転手段７により発生された前記各励起光と偏波面が直
交する励起光とが同時に存在する様にしたことを特徴と
するものである。
器は図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す様に、偏波面を90
度回転する偏波面回転手段７を備え、光ファイバ２に励
起光発生手段１で発生された複数の励起光と前記偏波面
回転手段７により発生された前記各励起光と偏波面が直
交する励起光とが同時に存在する様にしたことを特徴と
するものである。
【００２５】本発明のうち請求項１４記載のラマン増幅
器は、増幅用の光ファイバ２は非線形屈折率n2が3.5E‐
20 [m2 / W］以上であることを特徴とするものである。
器は、増幅用の光ファイバ２は非線形屈折率n2が3.5E‐
20 [m2 / W］以上であることを特徴とするものである。
【００２６】本発明のうち請求項１５記載のラマン増幅
器は、増幅用の光ファイバ２が伝送路の一部として存在
するものであることを特徴とするものである。
器は、増幅用の光ファイバ２が伝送路の一部として存在
するものであることを特徴とするものである。
【００２７】本発明のうち請求項１６に記載のラマン増
幅器は増幅用ファイバ２が伝送路となっており、その内
訳がSMF と-20ps/nm/km 未満の分散を持つファイバを接
続して構成されたものであることを特徴とするものであ
る。
幅器は増幅用ファイバ２が伝送路となっており、その内
訳がSMF と-20ps/nm/km 未満の分散を持つファイバを接
続して構成されたものであることを特徴とするものであ
る。
【００２８】本発明のうち請求項１７に記載のラマン増
幅器は増幅用ファイバ２が伝送路となっており、その内
訳がSMF と-20ps/nm/km 未満の分散を持つファイバを接
続して構成されたものであり、-20ps/nm/km 未満の分散
を持つファイバからSMF へ向って励起光が伝播すること
を特徴とするものである。
幅器は増幅用ファイバ２が伝送路となっており、その内
訳がSMF と-20ps/nm/km 未満の分散を持つファイバを接
続して構成されたものであり、-20ps/nm/km 未満の分散
を持つファイバからSMF へ向って励起光が伝播すること
を特徴とするものである。
【００２９】本発明のうち請求項１８記載のラマン増幅
器は、増幅用の光ファイバ２が信号光を伝播するための
伝送用ファイバから独立したものであり、同伝送用ファ
イバ中に挿入可能なラマン増幅用ファイバとして存在す
るものであることを特徴とするものである。
器は、増幅用の光ファイバ２が信号光を伝播するための
伝送用ファイバから独立したものであり、同伝送用ファ
イバ中に挿入可能なラマン増幅用ファイバとして存在す
るものであることを特徴とするものである。
【００３０】本発明のうち請求項１９記載の光中継器は
図７に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同
光ファイバ伝送路８における損失を補償する光中継器で
あって、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載のラ
マン増幅器９を備え、同ラマン増幅器９で光ファイバ伝
送路８における損失を補償する構成であることを特徴と
するものである。
図７に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同
光ファイバ伝送路８における損失を補償する光中継器で
あって、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載のラ
マン増幅器９を備え、同ラマン増幅器９で光ファイバ伝
送路８における損失を補償する構成であることを特徴と
するものである。
【００３１】本発明のうち請求項２０に記載の光中継器
は図２９〜図３２に示す様に、ラマン増幅器９の残留励
起光を光ファイバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路
８におけるラマン増幅効果を利用することを特徴とする
ものである。
は図２９〜図３２に示す様に、ラマン増幅器９の残留励
起光を光ファイバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路
８におけるラマン増幅効果を利用することを特徴とする
ものである。
【００３２】本発明のうち請求項２１記載の光中継器は
図８に示す様に、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とするものである。
図８に示す様に、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とするものである。
【００３３】本発明のうち請求項２２記載の光中継器は
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器９の残留励起
光を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用
することを特徴とするものである。
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器９の残留励起
光を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用
することを特徴とするものである。
【００３４】本発明のうち請求項２３記載の光中継器は
図４５に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて
同光ファイバ伝送路８における波長分散を補償する光中
継器であって、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記
載のラマン増幅器９を備え、その光ファイバ２に分散補
償用ファイバを用いて光ファイバ伝送路８における波長
分散を補償し、光ファイバ伝送路８及び増幅用の光ファ
イバ２における損失の一部又は全てを補償することを特
徴とするものである。
図４５に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて
同光ファイバ伝送路８における波長分散を補償する光中
継器であって、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記
載のラマン増幅器９を備え、その光ファイバ２に分散補
償用ファイバを用いて光ファイバ伝送路８における波長
分散を補償し、光ファイバ伝送路８及び増幅用の光ファ
イバ２における損失の一部又は全てを補償することを特
徴とするものである。
【００３５】本発明のうち請求項２４に記載の光中継器
は図２９〜図３２に示す様に、ラマン増幅器９の残留励
起光を光ファイバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路
８におけるラマン増幅効果を利用することを特徴とする
ものである。
は図２９〜図３２に示す様に、ラマン増幅器９の残留励
起光を光ファイバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路
８におけるラマン増幅効果を利用することを特徴とする
ものである。
【００３６】本発明のうち請求項２５記載の光中継器は
図８に示す様に、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とするものである。
図８に示す様に、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とするものである。
【００３７】本発明のうち請求項２６記載の光中継器は
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器の残留励起光
を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用す
ることを特徴とするものである。
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器の残留励起光
を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用す
ることを特徴とするものである。
【００３８】本発明のうち請求項２７記載の光中継器は
図９に示す様に、分散補償用ファイバである光ファイバ
２への入力レベルの変動や同ファイバ２における損失の
変動を同光ファイバ２におけるラマン増幅により補償し
て、当該光ファイバ２からの出力を所定値に保つ制御手
段を備えることを特徴とするものである。
図９に示す様に、分散補償用ファイバである光ファイバ
２への入力レベルの変動や同ファイバ２における損失の
変動を同光ファイバ２におけるラマン増幅により補償し
て、当該光ファイバ２からの出力を所定値に保つ制御手
段を備えることを特徴とするものである。
【００３９】本発明のうち請求項２８記載の光中継器は
図１０に示す様に、分散補償用ファイバである光ファイ
バ２における損失又は利得を同光ファイバ２におけるラ
マン増幅により補償して一定に保つ制御手段を備えるこ
とを特徴とするものである。
図１０に示す様に、分散補償用ファイバである光ファイ
バ２における損失又は利得を同光ファイバ２におけるラ
マン増幅により補償して一定に保つ制御手段を備えるこ
とを特徴とするものである。
【００４０】本発明のうち請求項２９記載の光中継器
は、希土類添加ファイバ増幅器１０の利得を一定に保
ち、ラマン増幅器９の利得によって中継器の利得を調整
する様にしたことを特徴とするものである。
は、希土類添加ファイバ増幅器１０の利得を一定に保
ち、ラマン増幅器９の利得によって中継器の利得を調整
する様にしたことを特徴とするものである。
【００４１】本発明のうち請求項３０記載の光中継器は
図１１に示す様に、希土類添加ファイバ増幅器１０の利
得の波長依存性をラマン増幅器９の利得の波長依存性を
使って補償する様にしたことを特徴とするものである。
図１１に示す様に、希土類添加ファイバ増幅器１０の利
得の波長依存性をラマン増幅器９の利得の波長依存性を
使って補償する様にしたことを特徴とするものである。
【００４２】本発明のうち請求項３１記載の光中継器は
図８に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同
光ファイバ伝送路８における損失と波長分散を補償する
光中継器であって、励起光の波長が単一であるラマン増
幅器９を備え、同ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とし、ラマン増幅器９の増幅用の光ファイバ２に分
散補償用ファイバを用いることを特徴とするものであ
る。
図８に示す様に、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同
光ファイバ伝送路８における損失と波長分散を補償する
光中継器であって、励起光の波長が単一であるラマン増
幅器９を備え、同ラマン増幅器９の前段又は後段又は前
後両段に希土類添加ファイバ増幅器１０を備えることを
特徴とし、ラマン増幅器９の増幅用の光ファイバ２に分
散補償用ファイバを用いることを特徴とするものであ
る。
【００４３】本発明のうち請求項３２記載の光中継器は
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器９の残留励起
光を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用
することを特徴とするものである。
図３３〜図３６に示す様に、ラマン増幅器９の残留励起
光を希土類添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用
することを特徴とするものである。
【００４４】本発明のうち請求項３３に記載の光中継器
は図９に示す様に、分散補償用ファイバであるラマン増
幅用の光ファイバ２への入力レベルの変動や同ファイバ
２における損失変動を同ファイバ２におけるラマン増幅
により補償して、当該光ファイバ２からの出力を所定値
に保つ制御手段を備えることを特徴とするものである。
は図９に示す様に、分散補償用ファイバであるラマン増
幅用の光ファイバ２への入力レベルの変動や同ファイバ
２における損失変動を同ファイバ２におけるラマン増幅
により補償して、当該光ファイバ２からの出力を所定値
に保つ制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００４５】本発明のうち請求項３４に記載の光中継器
は図１０に示す様に、分散補償用ファイバであるラマン
増幅用の光ファイバ２における損失又は利得を同ファイ
バ２におけるラマン増幅により補償して所定値に保つ制
御手段を備えることを特徴とするものである。
は図１０に示す様に、分散補償用ファイバであるラマン
増幅用の光ファイバ２における損失又は利得を同ファイ
バ２におけるラマン増幅により補償して所定値に保つ制
御手段を備えることを特徴とするものである。
【００４６】本発明のうち請求項３５に記載の光中継器
は図１１に示す様に、希土類添加ファイバ増幅器１０の
利得を一定に保ち、ラマン増幅器９の利得によって中継
器の利得を調整する様にしたことを特徴とするものであ
る。
は図１１に示す様に、希土類添加ファイバ増幅器１０の
利得を一定に保ち、ラマン増幅器９の利得によって中継
器の利得を調整する様にしたことを特徴とするものであ
る。
【００４７】次に本発明のラマン増幅器とそれを用いた
光中継器の作用について説明する。本発明のうち請求項
１記載のラマン増幅器では図１、２、３に示す様に、励
起光発生手段１に小型で比較的高出力のファブリペロー
型の半導体レーザ３を用いた場合、比較的高い利得を得
ることができ、また、ファブリペロー型の半導体レーザ
３は発振波長の線幅が広いため、励起光による誘導ブリ
ルアン散乱の発生をほぼなくすことができる。DBF 型、
DBR 型の半導体レーザ又はMOPAを用いた場合、発振波長
の変動範囲が比較的小さいため、利得形状が駆動条件に
よって変化することがない。また、誘導ブリルアン散乱
の発生は変調をかけることにより抑制することができ
る。
光中継器の作用について説明する。本発明のうち請求項
１記載のラマン増幅器では図１、２、３に示す様に、励
起光発生手段１に小型で比較的高出力のファブリペロー
型の半導体レーザ３を用いた場合、比較的高い利得を得
ることができ、また、ファブリペロー型の半導体レーザ
３は発振波長の線幅が広いため、励起光による誘導ブリ
ルアン散乱の発生をほぼなくすことができる。DBF 型、
DBR 型の半導体レーザ又はMOPAを用いた場合、発振波長
の変動範囲が比較的小さいため、利得形状が駆動条件に
よって変化することがない。また、誘導ブリルアン散乱
の発生は変調をかけることにより抑制することができ
る。
【００４８】更に、励起光を中心波長の間隔を6nm 以上
35nm以下とすることにより利得平坦化フィルタを必要と
しない程度に利得の波長依存性を小さくすることができ
る。励起光の中心波長間隔を6nm 以上とする理由は、反
射帯域幅の狭い外部共振器５を接続したファブリペロー
型の半導体レーザ３の発振帯域幅が図１２に示す様に約
3nm であることと、励起光を合波するためのWDM カプラ
１１（図１、２、３）に合波効率を良くするために励起
光間の波長間隔にいくらかの余裕をもたせることを可能
にするためである。WDM カプラ１１は、異なる波長の光
を別々のポートから入射し、入射光がほとんど損失を受
けることなく１つの出力ポートへ結合するように設計さ
れたものであるが、設計波長の中間の波長の光に対して
は、どちらの入力ポートを使用しても損失が大きくな
る。例えば、あるWDM カプラ１１ではこの損失が大きく
なる波長帯域の幅が3nm であった。従って、この帯域内
に半導体レーザ３の帯域が含まれないようにするために
は、図１２に示す様に半導体レーザ３の帯城幅に3nm を
加えた6nm が励起光の中心波長間隔の下限として適切で
ある。一方、図１３（ａ）の様に半導体レーザ３の中心
波長の間隔を35nm以上とすると、図１３（ｂ）の様に隣
り合う波長の励起光によって得られるラマン利得帯域の
中間に利得の谷ができ、利得平坦度が悪くなる。これ
は、１つの励起光によって得られるラマン利得に関し
て、利得ピーク波長から15nmから20nm離れると利得が半
分になることに起因する。従って、励起光の中心波長の
間隔を6nm 以上35nm以下とすることで、利得平坦化フィ
ルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性を小
さくすることができる。
35nm以下とすることにより利得平坦化フィルタを必要と
しない程度に利得の波長依存性を小さくすることができ
る。励起光の中心波長間隔を6nm 以上とする理由は、反
射帯域幅の狭い外部共振器５を接続したファブリペロー
型の半導体レーザ３の発振帯域幅が図１２に示す様に約
3nm であることと、励起光を合波するためのWDM カプラ
１１（図１、２、３）に合波効率を良くするために励起
光間の波長間隔にいくらかの余裕をもたせることを可能
にするためである。WDM カプラ１１は、異なる波長の光
を別々のポートから入射し、入射光がほとんど損失を受
けることなく１つの出力ポートへ結合するように設計さ
れたものであるが、設計波長の中間の波長の光に対して
は、どちらの入力ポートを使用しても損失が大きくな
る。例えば、あるWDM カプラ１１ではこの損失が大きく
なる波長帯域の幅が3nm であった。従って、この帯域内
に半導体レーザ３の帯域が含まれないようにするために
は、図１２に示す様に半導体レーザ３の帯城幅に3nm を
加えた6nm が励起光の中心波長間隔の下限として適切で
ある。一方、図１３（ａ）の様に半導体レーザ３の中心
波長の間隔を35nm以上とすると、図１３（ｂ）の様に隣
り合う波長の励起光によって得られるラマン利得帯域の
中間に利得の谷ができ、利得平坦度が悪くなる。これ
は、１つの励起光によって得られるラマン利得に関し
て、利得ピーク波長から15nmから20nm離れると利得が半
分になることに起因する。従って、励起光の中心波長の
間隔を6nm 以上35nm以下とすることで、利得平坦化フィ
ルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性を小
さくすることができる。
【００４９】本発明のうち請求項２記載のラマン増幅器
では、励起光の中心波長の最大値と最小値の差を100nm
以内とするため、励起光と信号光との波長の重複を防止
して信号光の波形劣化を防止することができる。励起光
と信号光の波長が近いと信号光の波形劣化につながるた
め、励起光と信号光の波長は重複しないように選ばなけ
ればならないが、励起光が1.4 μm 帯の場合には、励起
光の中心波長の最大値と最小値の差を100nm 以下とする
と、図１４に示す様に１つの励起光から生じる利得の中
心波長とその励起光との波長の差は約100nm であるた
め、励起光と信号光との波長の重複を防止することがで
きる。
では、励起光の中心波長の最大値と最小値の差を100nm
以内とするため、励起光と信号光との波長の重複を防止
して信号光の波形劣化を防止することができる。励起光
と信号光の波長が近いと信号光の波形劣化につながるた
め、励起光と信号光の波長は重複しないように選ばなけ
ればならないが、励起光が1.4 μm 帯の場合には、励起
光の中心波長の最大値と最小値の差を100nm 以下とする
と、図１４に示す様に１つの励起光から生じる利得の中
心波長とその励起光との波長の差は約100nm であるた
め、励起光と信号光との波長の重複を防止することがで
きる。
【００５０】本発明のうち請求項３、４記載のラマン増
幅器では、隣り合う波長の励起光を光ファイバ２に互い
に異なる２方向に伝播して信号光を双方向励起する構成
としたため、図１や図２、図３に示されるWDM カプラ１
１に要求される波長特性をあまくすることかできる。こ
れは図１５に示すように、双方向合わせた全ての励起光
では中心波長がλ1 、λ2 、λ3 、λ4 となり間隔が6n
m 以上35nm以下であるが、一方向の励起光だけについて
みると中心波長がλ1 とλ3 、λ2 とλ4 となり波長間
隔は２倍になり、WDM カプラ１１の要求特性に余裕を持
たすことができる。
幅器では、隣り合う波長の励起光を光ファイバ２に互い
に異なる２方向に伝播して信号光を双方向励起する構成
としたため、図１や図２、図３に示されるWDM カプラ１
１に要求される波長特性をあまくすることかできる。こ
れは図１５に示すように、双方向合わせた全ての励起光
では中心波長がλ1 、λ2 、λ3 、λ4 となり間隔が6n
m 以上35nm以下であるが、一方向の励起光だけについて
みると中心波長がλ1 とλ3 、λ2 とλ4 となり波長間
隔は２倍になり、WDM カプラ１１の要求特性に余裕を持
たすことができる。
【００５１】本発明のうち請求項５記載のラマン増幅器
では、ラマン増幅器への入力光又は出力光をモニタし、
その結果に基づいて励起光発生手段１の各励起光パワー
を制御して、ラマン増幅器の出力光パワーを所定値に保
つ制御手段４を備えるため、ラマン増幅器への入力信号
パワーの変動やラマン増幅用ファイバの損失のばらつき
によらず、一定の出力を得ることができる。
では、ラマン増幅器への入力光又は出力光をモニタし、
その結果に基づいて励起光発生手段１の各励起光パワー
を制御して、ラマン増幅器の出力光パワーを所定値に保
つ制御手段４を備えるため、ラマン増幅器への入力信号
パワーの変動やラマン増幅用ファイバの損失のばらつき
によらず、一定の出力を得ることができる。
【００５２】本発明のうち請求項６記載のラマン増幅器
では、ラマン利得を平坦化する出力光パワー制御手段４
を備えるので、利得を平坦化することができる。特に請
求項７、８記載のラマン増幅器では、図１６（ａ）や
（ｂ）に示す様に各励起光の波長に各々約100nm を加え
た波長の波長光をモニタし、それら波長光のパワーを揃
える様に各励起光のパワーを制御するため、利得を平坦
化することができる。また、後に記載する波長安定化用
のファイバグレーティング（外部共振器５）を接続した
ものでは、駆動電流の変化による中心波長の変化が抑え
られるため、利得の制御を可能にする手段としても作用
する。
では、ラマン利得を平坦化する出力光パワー制御手段４
を備えるので、利得を平坦化することができる。特に請
求項７、８記載のラマン増幅器では、図１６（ａ）や
（ｂ）に示す様に各励起光の波長に各々約100nm を加え
た波長の波長光をモニタし、それら波長光のパワーを揃
える様に各励起光のパワーを制御するため、利得を平坦
化することができる。また、後に記載する波長安定化用
のファイバグレーティング（外部共振器５）を接続した
ものでは、駆動電流の変化による中心波長の変化が抑え
られるため、利得の制御を可能にする手段としても作用
する。
【００５３】本発明のうち請求項９記載のラマン増幅器
では、入力信号パワーと出力信号パワーをモニタし、そ
れらの比が一定になる様に励起光パワーを制御して、ラ
マン増幅器の利得を所定値に保つ制御手段４を備えるた
め、ラマン増幅器への入力信号パワーの変動やラマン増
幅用ファイバの損失のばらつきによらず、一定の利得を
得ることができる。
では、入力信号パワーと出力信号パワーをモニタし、そ
れらの比が一定になる様に励起光パワーを制御して、ラ
マン増幅器の利得を所定値に保つ制御手段４を備えるた
め、ラマン増幅器への入力信号パワーの変動やラマン増
幅用ファイバの損失のばらつきによらず、一定の利得を
得ることができる。
【００５４】本発明のうち請求項１０記載のラマン増幅
器では、ファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側に
ファイバグレーティング等の波長安定化用の外部共振器
５を設けるので、ファブリペロー型の半導体レーザ３の
モードホップによる利得の変動による雑音を抑制するこ
とができる。また、半導体レーザ３に波長安定化用の外
部共振器５を接続すると、１つの励起光源について見る
と帯域幅を狭くすることになるが、WDM カプラ１１（図
１、２、３）で合波する際に、波長間隔を狭くすること
ができるため、最終的には、より高出力で広帯域な励起
光が得られる。
器では、ファブリペロー型の半導体レーザ３の出力側に
ファイバグレーティング等の波長安定化用の外部共振器
５を設けるので、ファブリペロー型の半導体レーザ３の
モードホップによる利得の変動による雑音を抑制するこ
とができる。また、半導体レーザ３に波長安定化用の外
部共振器５を接続すると、１つの励起光源について見る
と帯域幅を狭くすることになるが、WDM カプラ１１（図
１、２、３）で合波する際に、波長間隔を狭くすること
ができるため、最終的には、より高出力で広帯域な励起
光が得られる。
【００５５】本発明のうち請求項１１記載のラマン増幅
器では、半導体レーザ３の励起光を各波長毎に偏波合成
して使用するため、利得の偏波依存性を解消すると同時
に光ファイバ２に入射される励起光パワーを増加させる
ことができる。ラマン増幅において利得が得られるの
は、励起光の偏波と一致する成分のみであるため、励起
光が直線偏波であり且つ増幅用ファイバが偏波保持ファ
イバでない場合、信号光と励起光の相対偏波の変動によ
り利得が変動するが、直線偏波の励起光源を偏波面が直
交するように合成することは、利得の偏波依存性を解消
すると同時にファイバに入射される励起光パワーを増加
させることになる。
器では、半導体レーザ３の励起光を各波長毎に偏波合成
して使用するため、利得の偏波依存性を解消すると同時
に光ファイバ２に入射される励起光パワーを増加させる
ことができる。ラマン増幅において利得が得られるの
は、励起光の偏波と一致する成分のみであるため、励起
光が直線偏波であり且つ増幅用ファイバが偏波保持ファ
イバでない場合、信号光と励起光の相対偏波の変動によ
り利得が変動するが、直線偏波の励起光源を偏波面が直
交するように合成することは、利得の偏波依存性を解消
すると同時にファイバに入射される励起光パワーを増加
させることになる。
【００５６】本発明のうち請求項１２記載のラマン増幅
器では、複数の波長のファブリペロー型、DFB 型、DBR
型の半導体レーザ又はMOPAを合波する手段として、マッ
ハツェンダ干渉計を原理とする平面光波回路型の波長合
波器を使用するため、複数の波長のファブリペロー型の
半導体レーザを多数合波する場合にも、極めて低損失で
合波することができ、高出力な励起光が得られる。
器では、複数の波長のファブリペロー型、DFB 型、DBR
型の半導体レーザ又はMOPAを合波する手段として、マッ
ハツェンダ干渉計を原理とする平面光波回路型の波長合
波器を使用するため、複数の波長のファブリペロー型の
半導体レーザを多数合波する場合にも、極めて低損失で
合波することができ、高出力な励起光が得られる。
【００５７】本発明のうち請求項１３記載のラマン増幅
器では、図６に示す様に偏波面を90度回転する偏波面回
転手段７を備え、光ファイバ２に励起光発生手段１で発
生された複数の励起光とそれらと偏波面が直交される励
起光とが同時に存在する様にしたため、原理的には、信
号光の偏波面がいかようであろうとも常に一定の利得を
得ることができる。ラマン増幅の帯域は、励起光の帯域
に依存するため、複数の波長の励起光をWDM カプラ１１
で合波することは、増幅用の光ファイバ２に入射される
励起光を広帯域化し、その結果としてラマン利得を広帯
域化することになる。
器では、図６に示す様に偏波面を90度回転する偏波面回
転手段７を備え、光ファイバ２に励起光発生手段１で発
生された複数の励起光とそれらと偏波面が直交される励
起光とが同時に存在する様にしたため、原理的には、信
号光の偏波面がいかようであろうとも常に一定の利得を
得ることができる。ラマン増幅の帯域は、励起光の帯域
に依存するため、複数の波長の励起光をWDM カプラ１１
で合波することは、増幅用の光ファイバ２に入射される
励起光を広帯域化し、その結果としてラマン利得を広帯
域化することになる。
【００５８】本発明のうち請求項１４記載のラマン増幅
器では、光ファイバ２に非線形屈折率n2が3.5 E ‐20
[m2 / W］以上のものを使用するため、これまでの研究
による成果であるが、十分な増幅効果が得られる。
器では、光ファイバ２に非線形屈折率n2が3.5 E ‐20
[m2 / W］以上のものを使用するため、これまでの研究
による成果であるが、十分な増幅効果が得られる。
【００５９】本発明のうち請求項１５乃至請求項１７記
載のラマン増幅器では、光ファイバ２は信号光を伝播す
るための伝送用ファイバの一部として存在するので、伝
送用光ファイバにそのまま増幅器を構成することが可能
である。
載のラマン増幅器では、光ファイバ２は信号光を伝播す
るための伝送用ファイバの一部として存在するので、伝
送用光ファイバにそのまま増幅器を構成することが可能
である。
【００６０】本発明のうち請求項１８記載のラマン増幅
器では、光ファイバ２は信号光を伝播するための伝送用
ファイバと独立された、同伝送用ファイバ中に挿入され
るラマン増幅用ファイバとして存在するため、光ファイ
バ２にラマン増幅に適した光ファイバを利用すること
や、波長分散補償用ファイバを利用することが容易にで
き、また集中型増幅器を構成することができる。
器では、光ファイバ２は信号光を伝播するための伝送用
ファイバと独立された、同伝送用ファイバ中に挿入され
るラマン増幅用ファイバとして存在するため、光ファイ
バ２にラマン増幅に適した光ファイバを利用すること
や、波長分散補償用ファイバを利用することが容易にで
き、また集中型増幅器を構成することができる。
【００６１】本発明のうち請求項１９記載の光中継器で
は、ラマン増幅器を用いて光ファイバ伝送路８の損失を
補償するため、請求項１乃至請求項１８に記載のラマン
増幅器の作用を持つ光中継器を得ることができる。
は、ラマン増幅器を用いて光ファイバ伝送路８の損失を
補償するため、請求項１乃至請求項１８に記載のラマン
増幅器の作用を持つ光中継器を得ることができる。
【００６２】本発明のうち請求項２０及び請求項２４記
載の光中継器では、ラマン増幅器の残留励起光を光ファ
イバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路８におけるラ
マン増幅効果を利用することにより、光ファイバ伝送路
８の損失の一部を補償することができる。
載の光中継器では、ラマン増幅器の残留励起光を光ファ
イバ伝送路８に入射し、光ファイバ伝送路８におけるラ
マン増幅効果を利用することにより、光ファイバ伝送路
８の損失の一部を補償することができる。
【００６３】本発明のうち請求項２１記載の光中継器で
は、ラマン増幅器の前段又は後段又は前後両段に希土類
添加ファイバ増幅器９を備え、これらラマン増幅器９及
び希土類添加ファイバ増幅器１０で光ファイバ伝送路８
の損失を補償するため、様々な伝送系に適する所望の増
幅特性を得ることができる。
は、ラマン増幅器の前段又は後段又は前後両段に希土類
添加ファイバ増幅器９を備え、これらラマン増幅器９及
び希土類添加ファイバ増幅器１０で光ファイバ伝送路８
の損失を補償するため、様々な伝送系に適する所望の増
幅特性を得ることができる。
【００６４】本発明のうち請求項２２及び請求項２６記
載の光中継器では、ラマン増幅器の残留励起光を希土類
添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用することに
より、使用する半導体レーザの数を減らすことができ
る。
載の光中継器では、ラマン増幅器の残留励起光を希土類
添加ファイバ増幅器１０の励起光として利用することに
より、使用する半導体レーザの数を減らすことができ
る。
【００６５】本発明のうち請求項２３に記載の光中継器
では、ラマン増幅器９の光ファイバ２に分散補償用ファ
イバを用いてなるため、当該ラマン増幅器９で光ファイ
バ伝送路８の波長分散を補償し、光ファイバ伝送路８及
び増幅用ファイバ２における損失の一部又は全てを補償
することができる。
では、ラマン増幅器９の光ファイバ２に分散補償用ファ
イバを用いてなるため、当該ラマン増幅器９で光ファイ
バ伝送路８の波長分散を補償し、光ファイバ伝送路８及
び増幅用ファイバ２における損失の一部又は全てを補償
することができる。
【００６６】本発明のうち請求項２５記載の光中継器で
は、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前後両段に希土
類添加ファイバ増幅器１０を備え、これらラマン増幅器
９及び希土類添加ファイバ増幅器１０で光ファイバ伝送
路８の損失と波長分散を補償するため、様々な伝送系に
適する所望の増幅特性を得ることができる。
は、ラマン増幅器９の前段又は後段又は前後両段に希土
類添加ファイバ増幅器１０を備え、これらラマン増幅器
９及び希土類添加ファイバ増幅器１０で光ファイバ伝送
路８の損失と波長分散を補償するため、様々な伝送系に
適する所望の増幅特性を得ることができる。
【００６７】また、本発明のうち、ラマン増幅器９と希
土類添加ファイバ増幅器１０を組み合わせた構成では、
様々なシステムに適応できる中継器を得ることができる
ことを、ラマン増幅器９の増幅用ファイバにDCF を用い
た場合を例として説明する。図１７は従来の光中継器の
設計パラメータの例であり、システム毎にG1、G2が異な
っている。また、中継器入力とDCF 損失は、中継器の間
隔のばらつきやDCF のばらつきにより、変動することが
避けられない。この変動はEDFAの利得の変動に直結して
おり、その利得の変化が平坦度の劣化につながる。図１
８はEDFAの利得と平坦度の関係を模式的に示したもので
あるが、平坦度の最適化は使用帯域と平均利得を限定し
て行われるため、平均利得が最適化した点からずれる
と、利得の波長依存性が変化して平坦度が劣化する。平
坦度の劣化を避けるためには、EDFAの利得は一定に保た
れる必要がある。従来は、入力レベルやDCF 損失の変動
を補償する手段として、可変減衰器が用いられてきた。
図１９（ａ）に入力レベルの変動に応じて、可変減衰器
の減衰量を調整し、DCF への入力レベルを一定に制御す
る例と、図１９（ｂ）にDCF の損失の変動に応じて、減
衰量を調整し、中間損失を一定に制御する例を示す。ど
ちらの場合も２つのEDFAは利得一定となっている。しか
しながら、この方法では、可変減衰器によって無駄な損
失を加えるため雑音特性上不利である。
土類添加ファイバ増幅器１０を組み合わせた構成では、
様々なシステムに適応できる中継器を得ることができる
ことを、ラマン増幅器９の増幅用ファイバにDCF を用い
た場合を例として説明する。図１７は従来の光中継器の
設計パラメータの例であり、システム毎にG1、G2が異な
っている。また、中継器入力とDCF 損失は、中継器の間
隔のばらつきやDCF のばらつきにより、変動することが
避けられない。この変動はEDFAの利得の変動に直結して
おり、その利得の変化が平坦度の劣化につながる。図１
８はEDFAの利得と平坦度の関係を模式的に示したもので
あるが、平坦度の最適化は使用帯域と平均利得を限定し
て行われるため、平均利得が最適化した点からずれる
と、利得の波長依存性が変化して平坦度が劣化する。平
坦度の劣化を避けるためには、EDFAの利得は一定に保た
れる必要がある。従来は、入力レベルやDCF 損失の変動
を補償する手段として、可変減衰器が用いられてきた。
図１９（ａ）に入力レベルの変動に応じて、可変減衰器
の減衰量を調整し、DCF への入力レベルを一定に制御す
る例と、図１９（ｂ）にDCF の損失の変動に応じて、減
衰量を調整し、中間損失を一定に制御する例を示す。ど
ちらの場合も２つのEDFAは利得一定となっている。しか
しながら、この方法では、可変減衰器によって無駄な損
失を加えるため雑音特性上不利である。
【００６８】本発明では、中継器の設計パラメータの変
化をDCF のラマン増幅効果で補償することによって、ED
FAの利得を一定に保ち、システム毎にEDFAを設計する必
要性をなくし、且つ平坦度も雑音特性も犠牲にすること
なく、中継器間隔のばらつきやDCF のばらつきを補償す
ることができる。図２０は図１７の中継器仕様に対し
て、DCF のラマン増幅効果を適用した場合のEDFAの設計
値を示したものである。DCF のラマン利得を適当に選ぶ
ことによって、３つの仕様に対して要求されるEDFAの特
性を共通にすることができる。また、図２１（ａ）、
（ｂ）に示す様に入力レベルやDCF 損失の変動は、EDFA
の利得を変化させることなく、ラマン利得を変化させる
ことによって補償することができる。いずれの場合も、
EDFAの利得を一定に保ちつつ、DCF の出力レベルが一定
になるようにラマン増幅利得を調整している。さらに、
DCF 自体の損失をラマン増幅で補償することは、従来避
けることのできなかったDCF 挿入に起因する雑音特性の
劣化を軽減する。図３７にDCF挿入した場合の雑音指数
の劣化量と同じDCF を用いたラマン増幅器を挿入した場
合の雑音指数の劣化量の測定値を示す。
化をDCF のラマン増幅効果で補償することによって、ED
FAの利得を一定に保ち、システム毎にEDFAを設計する必
要性をなくし、且つ平坦度も雑音特性も犠牲にすること
なく、中継器間隔のばらつきやDCF のばらつきを補償す
ることができる。図２０は図１７の中継器仕様に対し
て、DCF のラマン増幅効果を適用した場合のEDFAの設計
値を示したものである。DCF のラマン利得を適当に選ぶ
ことによって、３つの仕様に対して要求されるEDFAの特
性を共通にすることができる。また、図２１（ａ）、
（ｂ）に示す様に入力レベルやDCF 損失の変動は、EDFA
の利得を変化させることなく、ラマン利得を変化させる
ことによって補償することができる。いずれの場合も、
EDFAの利得を一定に保ちつつ、DCF の出力レベルが一定
になるようにラマン増幅利得を調整している。さらに、
DCF 自体の損失をラマン増幅で補償することは、従来避
けることのできなかったDCF 挿入に起因する雑音特性の
劣化を軽減する。図３７にDCF挿入した場合の雑音指数
の劣化量と同じDCF を用いたラマン増幅器を挿入した場
合の雑音指数の劣化量の測定値を示す。
【００６９】本発明のうち請求項２９〜３５に記載の光
中継器では、励起光の波長が単一であるラマン増幅器を
備えるため、複数の波長で励起されたラマン増幅器を備
えた光中継器と比較すると動作範囲が狭い構成が単純で
帯域幅以外はこれまでに述べた光中継器と同等の特性を
得ることができる。図３８、図３９に単一波長で励起さ
れたラマン増幅器を用いた光中継器と複数の波長で励起
されたラマン増幅器を用いた光中継器の測定例を示し
た。
中継器では、励起光の波長が単一であるラマン増幅器を
備えるため、複数の波長で励起されたラマン増幅器を備
えた光中継器と比較すると動作範囲が狭い構成が単純で
帯域幅以外はこれまでに述べた光中継器と同等の特性を
得ることができる。図３８、図３９に単一波長で励起さ
れたラマン増幅器を用いた光中継器と複数の波長で励起
されたラマン増幅器を用いた光中継器の測定例を示し
た。
【００７０】
【発明の実施の形態】（ラマン増幅器の実施形態１）図
１は本発明のラマン増幅器の第１の実施形態であり、信
号光入力ファイバ１２と、増幅用ファイバ（光ファイ
バ）２、WDM カプラ１３、励起光発生手段１、モニタ光
分配用カプラ１４、モニタ信号検出及びLD制御信号発生
回路１５、信号光出力ファイバ１６、偏波無依存アイソ
レータ２５から構成されている。ここでモニタ光分配用
カプラ１４とモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路１
５は出力光パワー制御手段４を構成している。
１は本発明のラマン増幅器の第１の実施形態であり、信
号光入力ファイバ１２と、増幅用ファイバ（光ファイ
バ）２、WDM カプラ１３、励起光発生手段１、モニタ光
分配用カプラ１４、モニタ信号検出及びLD制御信号発生
回路１５、信号光出力ファイバ１６、偏波無依存アイソ
レータ２５から構成されている。ここでモニタ光分配用
カプラ１４とモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路１
５は出力光パワー制御手段４を構成している。
【００７１】励起光発生手段１は、ファブリペロー型の
半導体レーザ３（３1 、３2 、３3、３4 ）と、波長安
定化用のファイバグレーティング（外部共振器）５（５
1 、５2 、５3 、５4 ）と、偏波合成カプラ（偏波合成
器）６（６1 、６2 ）と、WDM カプラ１１とから構成さ
れている。ここで半導体レーザ３1 、３2 の発振波長
と、ファイバグレーティング５1 、５2 の透過波長は共
に同じ波長λ1 であり、半導体レーザ３3 、３4 の中心
波長と、ファイバグレーティング５3 、５4 の透過波長
は共に同じ波長λ2 であり、半導体レーザ３1 、３2 、
３3 、３4 の発振波長は波長安定化用ファイバグレーテ
ィング５1 、５2 、５3 、５4 の作用により中心波長が
λ1 、λ2 に安定化されるようにしてある。また前記波
長λ1 とλ2 の波長間隔は6nm 以上35nm以下としてあ
る。
半導体レーザ３（３1 、３2 、３3、３4 ）と、波長安
定化用のファイバグレーティング（外部共振器）５（５
1 、５2 、５3 、５4 ）と、偏波合成カプラ（偏波合成
器）６（６1 、６2 ）と、WDM カプラ１１とから構成さ
れている。ここで半導体レーザ３1 、３2 の発振波長
と、ファイバグレーティング５1 、５2 の透過波長は共
に同じ波長λ1 であり、半導体レーザ３3 、３4 の中心
波長と、ファイバグレーティング５3 、５4 の透過波長
は共に同じ波長λ2 であり、半導体レーザ３1 、３2 、
３3 、３4 の発振波長は波長安定化用ファイバグレーテ
ィング５1 、５2 、５3 、５4 の作用により中心波長が
λ1 、λ2 に安定化されるようにしてある。また前記波
長λ1 とλ2 の波長間隔は6nm 以上35nm以下としてあ
る。
【００７２】前記半導体レーザ３1 、３2 、３3 、３4
で発生される励起光はその波長λ1、λ2 ごとに偏波合
成カプラ６で偏波合成され、各偏波合成カプラ６の出力
光がWDM カプラ１１で合波されて励起光発生手段１の出
力光となるようにしてある。半導体レーザ３から偏波合
成カプラ６の間は偏波面保存ファイバ１７で接続され、
偏波面が異なる２つの励起光が得られる様にしてある。
励起光発生手段１の出力光はWDM カプラ１３により増幅
用ファイバ２に結合され、一方、信号光（波長分割多重
光）は信号光入力ファイバ１２より増幅用ファイバ２に
入射され、同増幅用ファイバ２で励起光発生手段１の励
起光と合波されてラマン増幅され、WDMプラ１３を通過
し、モニタ光分岐用カプラ１４において、その一部はモ
ニタ信号として分岐され、残りは信号光出力ファイバ１
６へ出力される。前記モニタ信号はモニタ信号検出及び
LD制御信号発生回路１５において監視され、同回路１５
は信号波長帯域内の利得偏差が小さくなるように各半導
体レーザ３の駆動電流を制御する信号を発生する。
で発生される励起光はその波長λ1、λ2 ごとに偏波合
成カプラ６で偏波合成され、各偏波合成カプラ６の出力
光がWDM カプラ１１で合波されて励起光発生手段１の出
力光となるようにしてある。半導体レーザ３から偏波合
成カプラ６の間は偏波面保存ファイバ１７で接続され、
偏波面が異なる２つの励起光が得られる様にしてある。
励起光発生手段１の出力光はWDM カプラ１３により増幅
用ファイバ２に結合され、一方、信号光（波長分割多重
光）は信号光入力ファイバ１２より増幅用ファイバ２に
入射され、同増幅用ファイバ２で励起光発生手段１の励
起光と合波されてラマン増幅され、WDMプラ１３を通過
し、モニタ光分岐用カプラ１４において、その一部はモ
ニタ信号として分岐され、残りは信号光出力ファイバ１
６へ出力される。前記モニタ信号はモニタ信号検出及び
LD制御信号発生回路１５において監視され、同回路１５
は信号波長帯域内の利得偏差が小さくなるように各半導
体レーザ３の駆動電流を制御する信号を発生する。
【００７３】前記増幅用ファイバ２はラマン増幅に適し
た特殊ファイバ、例えば非線形屈折率n2が3.5 E ‐20
[m2 / W］以上であるものを用いても良いし、信号光が
入力される信号入力ファイバ１２をそのまま延長して用
いても良い。また、km当たり-20ps/nm未満の分散を持つ
RDF （Reverse Dispersion Fiber）をSMF につなぎ、伝
送路を兼ねた増幅用ファイバとして使用してもよい。
（一般にRDF は-20ps/nm未満の分散を持つためにSMF の
長さと同程度から２倍の長さで使用すると良い。）この
ような場合には、ラマン増幅用の励起光がRDF からSMF
へ向って伝播するような構成とするのが好都合である。
このラマン増幅器は増幅用ファイバ２を信号光が伝送さ
れる図示されていない伝送用ファイバに接続・挿入可能
な構成とし、増幅用ファイバ２や励起光発生手段１、WD
M カプラ１３、モニタ光分岐用カプラ１４、モニタ信号
検出及びLD制御信号発生回路１５を一式組み込んで集中
型ラマン増幅器を構成することもできる。
た特殊ファイバ、例えば非線形屈折率n2が3.5 E ‐20
[m2 / W］以上であるものを用いても良いし、信号光が
入力される信号入力ファイバ１２をそのまま延長して用
いても良い。また、km当たり-20ps/nm未満の分散を持つ
RDF （Reverse Dispersion Fiber）をSMF につなぎ、伝
送路を兼ねた増幅用ファイバとして使用してもよい。
（一般にRDF は-20ps/nm未満の分散を持つためにSMF の
長さと同程度から２倍の長さで使用すると良い。）この
ような場合には、ラマン増幅用の励起光がRDF からSMF
へ向って伝播するような構成とするのが好都合である。
このラマン増幅器は増幅用ファイバ２を信号光が伝送さ
れる図示されていない伝送用ファイバに接続・挿入可能
な構成とし、増幅用ファイバ２や励起光発生手段１、WD
M カプラ１３、モニタ光分岐用カプラ１４、モニタ信号
検出及びLD制御信号発生回路１５を一式組み込んで集中
型ラマン増幅器を構成することもできる。
【００７４】図２２は図１のラマン増幅器における出力
スペクトルを測定したものである。この測定で用いた励
起光波長λ1 、λ2 は1435nmと1465nm、信号光は-20dBm
/ch1540nmから1560nmの間に等間隔に８波入力した。増
幅用ファイバ２は約6km の分散補償用ファイバで、チャ
ンネル間偏差を0.5dB 以内に保ちつつ、分散補償用ファ
イバの損失を補償するように励起光のパワーが調整され
ている。
スペクトルを測定したものである。この測定で用いた励
起光波長λ1 、λ2 は1435nmと1465nm、信号光は-20dBm
/ch1540nmから1560nmの間に等間隔に８波入力した。増
幅用ファイバ２は約6km の分散補償用ファイバで、チャ
ンネル間偏差を0.5dB 以内に保ちつつ、分散補償用ファ
イバの損失を補償するように励起光のパワーが調整され
ている。
【００７５】（ラマン増幅器の実施形態２）図２は本発
明のラマン増幅器の第２の実施形態であり、励起光発生
手段１からの励起光が増幅用ファイバ２を信号光と同じ
向きに進行されるように構成されたものである。具体的
には増幅用ファイバ２の前端側にWDM カプラ１３が設け
られ、励起光発生手段１からの励起光がWDM カプラ１３
を介して増幅用ファイバ２の前端（入力端）側から後端
（出力端）側へと伝送されるようにしたものである。こ
の構成では、信号の減衰が起こる前に増幅されるため、
実施形態１の構成と比較して、信号光の雑音特性が良い
ことがわかっている。また、実施形態１の構成と比較す
ると利得が小さいこともわかっている。
明のラマン増幅器の第２の実施形態であり、励起光発生
手段１からの励起光が増幅用ファイバ２を信号光と同じ
向きに進行されるように構成されたものである。具体的
には増幅用ファイバ２の前端側にWDM カプラ１３が設け
られ、励起光発生手段１からの励起光がWDM カプラ１３
を介して増幅用ファイバ２の前端（入力端）側から後端
（出力端）側へと伝送されるようにしたものである。こ
の構成では、信号の減衰が起こる前に増幅されるため、
実施形態１の構成と比較して、信号光の雑音特性が良い
ことがわかっている。また、実施形態１の構成と比較す
ると利得が小さいこともわかっている。
【００７６】（ラマン増幅器の実施形態３）図３は本発
明のラマン増幅器の第３の実施形態であり、励起光発生
手段１からの励起光が増幅用ファイバ２を双方向に進行
されるように構成されたものである。具体的には、増幅
用ファイバ２の前端側と後端側とに夫々WDM カプラ１３
が設けられ、２つのグループに分けられた励起光発生手
段１からの励起光が夫々のWDM カプラ１３を通じて増幅
用ファイバ２に結合され、前端側のWDM カプラ１３に入
力された励起光が増幅用ファイバ２の後端側に進行さ
れ、後端側のWDM カプラ１３に入力された励起光が増幅
用ファイバ２の前端側に進行されるようにしたものであ
る。
明のラマン増幅器の第３の実施形態であり、励起光発生
手段１からの励起光が増幅用ファイバ２を双方向に進行
されるように構成されたものである。具体的には、増幅
用ファイバ２の前端側と後端側とに夫々WDM カプラ１３
が設けられ、２つのグループに分けられた励起光発生手
段１からの励起光が夫々のWDM カプラ１３を通じて増幅
用ファイバ２に結合され、前端側のWDM カプラ１３に入
力された励起光が増幅用ファイバ２の後端側に進行さ
れ、後端側のWDM カプラ１３に入力された励起光が増幅
用ファイバ２の前端側に進行されるようにしたものであ
る。
【００７７】前記励起光発生手段１のうち第１のグルー
プＡに属する半導体レーザ３1 、３2 と第２のグループ
Ｂに属する半導体レーザ３5 、３6 の中心波長はいずれ
も同じであり、第１のグループＡに属する半導体レーザ
３3 、３4 と第２のグループＢに属する半導体レーザ３
7 、３8 の中心波長はいずれも同じである。また、ファ
イバグレーティング５1 〜５8 は夫々が接続される半導
体レーザ３の中心波長に合わされている。
プＡに属する半導体レーザ３1 、３2 と第２のグループ
Ｂに属する半導体レーザ３5 、３6 の中心波長はいずれ
も同じであり、第１のグループＡに属する半導体レーザ
３3 、３4 と第２のグループＢに属する半導体レーザ３
7 、３8 の中心波長はいずれも同じである。また、ファ
イバグレーティング５1 〜５8 は夫々が接続される半導
体レーザ３の中心波長に合わされている。
【００７８】（ラマン増幅器の実施形態４）前記図３の
実施形態において、第１のグループＡに属する半導体レ
ーザ３1 、３2 の中心波長をλ1 、同グループＡに属す
る半導体レーザ３3 、３4 中心波長をλ３、第２のグル
ープＢに属する半導体レーザ３5 、３6 の中心波長をλ
2 、同グループＢに属する半導体レーザ３7 、３8 の中
心波長をλ4 とし、λ1 、λ2 、λ3 、λ4 を互いに隣
り合う波長として構成することもできる。この場合も、
中心波長の間隔は10nm以上30nm以下であり、最大の中心
波長λ4 と最小の中心波長λ1 との差は100nm 以下であ
る。このような構成では同一グループ内で合波する励起
光の波長間隔に余裕を持たすことができ、WDM カプラ４
に要求される性能を甘くすることができる。
実施形態において、第１のグループＡに属する半導体レ
ーザ３1 、３2 の中心波長をλ1 、同グループＡに属す
る半導体レーザ３3 、３4 中心波長をλ３、第２のグル
ープＢに属する半導体レーザ３5 、３6 の中心波長をλ
2 、同グループＢに属する半導体レーザ３7 、３8 の中
心波長をλ4 とし、λ1 、λ2 、λ3 、λ4 を互いに隣
り合う波長として構成することもできる。この場合も、
中心波長の間隔は10nm以上30nm以下であり、最大の中心
波長λ4 と最小の中心波長λ1 との差は100nm 以下であ
る。このような構成では同一グループ内で合波する励起
光の波長間隔に余裕を持たすことができ、WDM カプラ４
に要求される性能を甘くすることができる。
【００７９】（ラマン増幅器の実施形態５）図４０は本
発明のラマン増幅器の第５の実施形態であり、前記各実
施形態で説明したラマン増幅器９の中から適当なものを
選び、それらを多段接続したものである。所望の増幅特
性や雑音特性に合わせて、特徴の異なるラマン増幅器９
を適切に選択することで、単一のラマン増幅器９では得
られない特性を得ることができる。
発明のラマン増幅器の第５の実施形態であり、前記各実
施形態で説明したラマン増幅器９の中から適当なものを
選び、それらを多段接続したものである。所望の増幅特
性や雑音特性に合わせて、特徴の異なるラマン増幅器９
を適切に選択することで、単一のラマン増幅器９では得
られない特性を得ることができる。
【００８０】前記各実施形態において、出力光パワー制
御手段４は図４又は図５に示す構成とすることができ
る。図４の構成は、図１又は図２又は図３に示したモニ
タ光分岐用カプラ１４に、波長分波器１８とホトダイオ
ード等の光／電変換手段１９と、LD制御回路２０とから
なるモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路１５が接続
されたものである。波長分波器１８はモニタ光分岐用カ
プラ１４で分岐された出力光を複数の波長光に分波し、
この場合、個々の励起光による最大増幅波長（励起光波
長に100nm を加えた波長）付近の光を分波し、具体的に
は、励起波長が1430nmと1460nmとならば、1530nmと1560
nm付近の波長光を分波する。光／電変換手段１９は受光
した波長光を電気信号に変換するもので、受光レベルの
大小に応じて出力電圧が変化される。LD制御回路２０は
光／電変換手段１９からの出力電圧に応じて半導体レー
ザ３の駆動電流を変化するものであり、光／電変換手段
１９からの出力電圧を演算処理して、前記各波長光の光
パワーを揃える様に半導体レーザ３を制御する。即ち、
出力光パワー制御手段４はラマン利得の波長依存を解消
して利得を平坦化する働きをする。
御手段４は図４又は図５に示す構成とすることができ
る。図４の構成は、図１又は図２又は図３に示したモニ
タ光分岐用カプラ１４に、波長分波器１８とホトダイオ
ード等の光／電変換手段１９と、LD制御回路２０とから
なるモニタ信号検出及びLD制御信号発生回路１５が接続
されたものである。波長分波器１８はモニタ光分岐用カ
プラ１４で分岐された出力光を複数の波長光に分波し、
この場合、個々の励起光による最大増幅波長（励起光波
長に100nm を加えた波長）付近の光を分波し、具体的に
は、励起波長が1430nmと1460nmとならば、1530nmと1560
nm付近の波長光を分波する。光／電変換手段１９は受光
した波長光を電気信号に変換するもので、受光レベルの
大小に応じて出力電圧が変化される。LD制御回路２０は
光／電変換手段１９からの出力電圧に応じて半導体レー
ザ３の駆動電流を変化するものであり、光／電変換手段
１９からの出力電圧を演算処理して、前記各波長光の光
パワーを揃える様に半導体レーザ３を制御する。即ち、
出力光パワー制御手段４はラマン利得の波長依存を解消
して利得を平坦化する働きをする。
【００８１】図５の構成は、図１又は図２又は図３に示
したモニタ光分岐用カプラ１４に、分岐カプラ２１と、
バンドパスフィルタ２２と、ホトダイオード等の光／電
変換手段１９と、LD制御回路２０とからなるモニタ信号
検出及びLD制御信号発生回路１５が接続されたものであ
る。分岐カプラ２１はモニタ光分岐用カプラ１４で分岐
された出力光を励起光の数と同数に分岐するものであ
る。バンドパスフィルタ２２は夫々透過中心波長が異な
り、この場合、個々の励起光による最大増幅波長（励起
光波長に100nm を加えた波長）付近の光を透過し、具体
的には、励起波長が1430nmと1460nmとならば、1530nmと
1560nm付近の波長光を透過する。光／電変換手段１９は
受光した波長光を電気信号に変換するもので、受光レベ
ルの大小に応じて出力電圧が変化される。LD制御回路２
０は光／電変換手段１９からの出力電圧に応じて半導体
レーザ３の駆動電流を変化するものであり、光／電変換
手段１９からの出力電圧を演算処理して、前記各波長光
の光パワーを揃える様に半導体レーザ３を制御する。即
ち、出力光パワー制御手段４はラマン利得の波長依存を
解消して利得を平坦化する働きをする。図４、５は図２
７に示す様に出力光をモニタして励起光発生手段１を制
御する構成であるが、図２６に示す様に入力光をモニタ
して励起光発生手段１を制御する構成とすることもで
き、或いは図２８に示す様に出力光と入力光とを共にモ
ニタして励起光発生手段１を制御する構成とすることも
できる。
したモニタ光分岐用カプラ１４に、分岐カプラ２１と、
バンドパスフィルタ２２と、ホトダイオード等の光／電
変換手段１９と、LD制御回路２０とからなるモニタ信号
検出及びLD制御信号発生回路１５が接続されたものであ
る。分岐カプラ２１はモニタ光分岐用カプラ１４で分岐
された出力光を励起光の数と同数に分岐するものであ
る。バンドパスフィルタ２２は夫々透過中心波長が異な
り、この場合、個々の励起光による最大増幅波長（励起
光波長に100nm を加えた波長）付近の光を透過し、具体
的には、励起波長が1430nmと1460nmとならば、1530nmと
1560nm付近の波長光を透過する。光／電変換手段１９は
受光した波長光を電気信号に変換するもので、受光レベ
ルの大小に応じて出力電圧が変化される。LD制御回路２
０は光／電変換手段１９からの出力電圧に応じて半導体
レーザ３の駆動電流を変化するものであり、光／電変換
手段１９からの出力電圧を演算処理して、前記各波長光
の光パワーを揃える様に半導体レーザ３を制御する。即
ち、出力光パワー制御手段４はラマン利得の波長依存を
解消して利得を平坦化する働きをする。図４、５は図２
７に示す様に出力光をモニタして励起光発生手段１を制
御する構成であるが、図２６に示す様に入力光をモニタ
して励起光発生手段１を制御する構成とすることもで
き、或いは図２８に示す様に出力光と入力光とを共にモ
ニタして励起光発生手段１を制御する構成とすることも
できる。
【００８２】前記各構成のラマン増幅器においては、励
起光を偏波合成カプラ６で合成する代わりに、図６
（ａ）、（ｂ）に示す様に励起光の偏波面を90度回転す
る偏波面回転手段７を設け、増幅用ファイバ２に励起光
発生手段１で発生された複数の励起光とそれらと偏波面
が直交される励起光とが同時に存在する様にすることも
できる。図６（ａ）は増幅用ファイバ２の一端にファラ
デーロータ３1 と全反射ミラー３2 を設けて、増幅用フ
ァイバ２に伝播された励起光を偏波面を90度回転し、再
び増幅用ファイバ２に戻す様にしたものであるのであ
る。同図には増幅用ファイバ２に伝播されてラマン増幅
された信号光を同ファイバ２から取り出すための手段は
示していない。図６（ｂ）は増幅用ファイバ２の一端に
PBS ３３と偏波面保持ファイバ３４とを設け、増幅用フ
ァイバ２の一端から出力される励起光を主軸が90度捩ら
れて接続された偏波面保持ファイバ３４により偏波面を
90度回転し、再びPBS ３３を通じて増幅用ファイバ２の
一端に入力するようにしたものである。
起光を偏波合成カプラ６で合成する代わりに、図６
（ａ）、（ｂ）に示す様に励起光の偏波面を90度回転す
る偏波面回転手段７を設け、増幅用ファイバ２に励起光
発生手段１で発生された複数の励起光とそれらと偏波面
が直交される励起光とが同時に存在する様にすることも
できる。図６（ａ）は増幅用ファイバ２の一端にファラ
デーロータ３1 と全反射ミラー３2 を設けて、増幅用フ
ァイバ２に伝播された励起光を偏波面を90度回転し、再
び増幅用ファイバ２に戻す様にしたものであるのであ
る。同図には増幅用ファイバ２に伝播されてラマン増幅
された信号光を同ファイバ２から取り出すための手段は
示していない。図６（ｂ）は増幅用ファイバ２の一端に
PBS ３３と偏波面保持ファイバ３４とを設け、増幅用フ
ァイバ２の一端から出力される励起光を主軸が90度捩ら
れて接続された偏波面保持ファイバ３４により偏波面を
90度回転し、再びPBS ３３を通じて増幅用ファイバ２の
一端に入力するようにしたものである。
【００８３】（光中継器の実施形態１）図７は本発明の
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第１の実施
形態であり、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同光フ
ァイバ伝送路８における損失を補償する光中継器の例で
ある。この光中継器は図１、２、３に示した様なラマン
増幅器９の後段に希土類添加ファイバ増幅器（以下、ED
FAと記載する）１０が接続されており、光ファイバ伝送
路８に伝送される信号光がラマン増幅器９に入力されて
増幅され、更にEDFA１０に入力されて増幅され、光ファ
イバ伝送路８に出力される様にしたものである。利得調
整はラマン増幅器９側で調整しても、EDFA１０側で調整
しても、その両方で調整しても良いが、全体で光ファイ
バ伝送路８の損失が補償される様にする。また、EDFA１
０が持つ利得の波長依存性と、ラマン増幅器９の波長依
存性との違いをうまく合わせて、EDFA１０が持つ利得の
波長依存性をラマン増幅器９の波長依存性により低減す
ることも可能である。
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第１の実施
形態であり、光ファイバ伝送路８中に挿入されて同光フ
ァイバ伝送路８における損失を補償する光中継器の例で
ある。この光中継器は図１、２、３に示した様なラマン
増幅器９の後段に希土類添加ファイバ増幅器（以下、ED
FAと記載する）１０が接続されており、光ファイバ伝送
路８に伝送される信号光がラマン増幅器９に入力されて
増幅され、更にEDFA１０に入力されて増幅され、光ファ
イバ伝送路８に出力される様にしたものである。利得調
整はラマン増幅器９側で調整しても、EDFA１０側で調整
しても、その両方で調整しても良いが、全体で光ファイ
バ伝送路８の損失が補償される様にする。また、EDFA１
０が持つ利得の波長依存性と、ラマン増幅器９の波長依
存性との違いをうまく合わせて、EDFA１０が持つ利得の
波長依存性をラマン増幅器９の波長依存性により低減す
ることも可能である。
【００８４】（光中継器の実施形態２）図８は本発明の
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第２の実施
形態であり、図７の光中継器において、ラマン増幅器９
の前段にもEDFA１０を設けたものである。
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第２の実施
形態であり、図７の光中継器において、ラマン増幅器９
の前段にもEDFA１０を設けたものである。
【００８５】（光中継器の実施形態３）図９は本発明の
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第３の実施
形態であり、２つのEDFA１０の間に分散補償ファイバ
（DCF ）を増幅ファイバ２として用いるラマン増幅器９
が設けられたものである。ラマン増幅器９とその後段の
EDFA１０との間には、ラマン増幅器９からの出力光を分
岐する分岐カプラ２３と、その分岐光をモニタしてラマ
ン増幅器９の利得を制御するモニタ信号検出及びLD制御
信号発生回路２４とが設けられている。モニタ信号検出
及びLD制御信号発生回路２４はラマン増幅器９の出力パ
ワーを所定値に保つことができるような制御回路であ
る。なお、ラマン増幅器９自体が図４や図５に示す出力
光パワー制御手段４を備える場合は、出力光のパワーが
所定値になるように制御されると同時に、複数の出力信
号間のレベル偏差が小さくなるようにも励起光のパワー
が制御される。
ラマン増幅器を用いて構成された光中継器の第３の実施
形態であり、２つのEDFA１０の間に分散補償ファイバ
（DCF ）を増幅ファイバ２として用いるラマン増幅器９
が設けられたものである。ラマン増幅器９とその後段の
EDFA１０との間には、ラマン増幅器９からの出力光を分
岐する分岐カプラ２３と、その分岐光をモニタしてラマ
ン増幅器９の利得を制御するモニタ信号検出及びLD制御
信号発生回路２４とが設けられている。モニタ信号検出
及びLD制御信号発生回路２４はラマン増幅器９の出力パ
ワーを所定値に保つことができるような制御回路であ
る。なお、ラマン増幅器９自体が図４や図５に示す出力
光パワー制御手段４を備える場合は、出力光のパワーが
所定値になるように制御されると同時に、複数の出力信
号間のレベル偏差が小さくなるようにも励起光のパワー
が制御される。
【００８６】図９の光中継器では、ラマン増幅器９の出
力光レベル、即ち第２のEDFA１０への入力光レベルがDC
F の損失や第１のEDFA１０の出力レベルに影響されるこ
となく、常に一定に保たれる。これは、中継器の出力が
規定されている場合に、第２のEDFA１０の利得が一定に
保たれるということを保証する。これにより、DCF の損
失変動などに起因する第２のEDFA１０の利得平坦度劣化
が回避される。また、第１のEDFA１０が利得一定となる
ように制御するならば、中継器への入力の変動はラマン
増幅器９の利得の変動で補償される。つまり、中継器利
得の調整はラマン増幅器９の利得のみで行われることと
なり、EDFA１０の利得変動による平坦度の劣化を完全に
回避することができる。
力光レベル、即ち第２のEDFA１０への入力光レベルがDC
F の損失や第１のEDFA１０の出力レベルに影響されるこ
となく、常に一定に保たれる。これは、中継器の出力が
規定されている場合に、第２のEDFA１０の利得が一定に
保たれるということを保証する。これにより、DCF の損
失変動などに起因する第２のEDFA１０の利得平坦度劣化
が回避される。また、第１のEDFA１０が利得一定となる
ように制御するならば、中継器への入力の変動はラマン
増幅器９の利得の変動で補償される。つまり、中継器利
得の調整はラマン増幅器９の利得のみで行われることと
なり、EDFA１０の利得変動による平坦度の劣化を完全に
回避することができる。
【００８７】（光中継器の実施形態４）図１０は図９の
実施形態において、第１のEDFA１０とラマン増幅器９と
の間にも光レベルをモニタしてラマン増幅器９の利得を
調整する制御手段を付加したものである。これを用い
て、ラマン増幅器９の入力と出力のレベル差を一定に保
つように励起光を制御することができ、これはDCF の損
失ばらつきのみを補償することができる。
実施形態において、第１のEDFA１０とラマン増幅器９と
の間にも光レベルをモニタしてラマン増幅器９の利得を
調整する制御手段を付加したものである。これを用い
て、ラマン増幅器９の入力と出力のレベル差を一定に保
つように励起光を制御することができ、これはDCF の損
失ばらつきのみを補償することができる。
【００８８】（光中継器の実施形態５）図１１は上記実
施形態において、ラマン増幅器９内に設けられている利
得平坦化モニタ機構を中継器の出力端に移し、中継器全
体の利得を平坦化するモニタとして利用する例である。
この場合、第１のEDFA１０及び第２のEDFA１０は利得一
定制御と出力一定制御のどちらでも構わない。中継器出
力における出力信号間のレベル偏差が小さくなるように
各励起光のパワーが個別に制御される。
施形態において、ラマン増幅器９内に設けられている利
得平坦化モニタ機構を中継器の出力端に移し、中継器全
体の利得を平坦化するモニタとして利用する例である。
この場合、第１のEDFA１０及び第２のEDFA１０は利得一
定制御と出力一定制御のどちらでも構わない。中継器出
力における出力信号間のレベル偏差が小さくなるように
各励起光のパワーが個別に制御される。
【００８９】（光中継器の実施形態６）本件発明の光中
継器は図１〜図３に示す構成のラマン増幅器の増幅用フ
ァイバ２に分散補償ファイバを使用して、光ファイバ伝
送路８の波長分散を補償し、光ファイバ伝送路８及び増
幅用ファイバ２における損失の一部又は全てを補償する
光中継器を構成することもできる。
継器は図１〜図３に示す構成のラマン増幅器の増幅用フ
ァイバ２に分散補償ファイバを使用して、光ファイバ伝
送路８の波長分散を補償し、光ファイバ伝送路８及び増
幅用ファイバ２における損失の一部又は全てを補償する
光中継器を構成することもできる。
【００９０】（光中継器の実施形態７）前記光中継器の
各実施形態において、図４１から図４４に示す様な励起
光発生手段１を使用したラマン増幅器９を備えた光中継
器を構成することもできる。
各実施形態において、図４１から図４４に示す様な励起
光発生手段１を使用したラマン増幅器９を備えた光中継
器を構成することもできる。
【００９１】（光中継器の実施形態８）図２９〜図３2
に示す様にラマン増幅器９の増幅用ファイバ２の途中に
WDM カプラ１３を挿入し、増幅用ファイバ２に伝播され
る励起光発生手段１からの残留励起光をラマン増幅器９
の入力側又は出力側の光ファイバ伝送路８に設けたWDM
プラ２７を通じて同伝送路８に入射し、光ファイバ伝送
路８においてもラマン利得を生じさせることができる。
なお、図２９〜図３２において２６は光アイソレータで
ある。
に示す様にラマン増幅器９の増幅用ファイバ２の途中に
WDM カプラ１３を挿入し、増幅用ファイバ２に伝播され
る励起光発生手段１からの残留励起光をラマン増幅器９
の入力側又は出力側の光ファイバ伝送路８に設けたWDM
プラ２７を通じて同伝送路８に入射し、光ファイバ伝送
路８においてもラマン利得を生じさせることができる。
なお、図２９〜図３２において２６は光アイソレータで
ある。
【００９２】（光中継器の実施形態９）図３3 〜図３６
に示す様に、光中継器がラマン増幅器９とEDFA１０とか
らなる場合、ラマン増幅器９の増幅用ファイバ２の途中
にWDM カプラ１３を挿入し、増幅用ファイバ２に伝播さ
れる励起光発生手段１からの残留励起光をEDFA１０に入
射し、同EDFA１０の励起光／補助励起光とすることがで
きる。なお、図３３〜図３６において２６は光アイソレ
ータである。
に示す様に、光中継器がラマン増幅器９とEDFA１０とか
らなる場合、ラマン増幅器９の増幅用ファイバ２の途中
にWDM カプラ１３を挿入し、増幅用ファイバ２に伝播さ
れる励起光発生手段１からの残留励起光をEDFA１０に入
射し、同EDFA１０の励起光／補助励起光とすることがで
きる。なお、図３３〜図３６において２６は光アイソレ
ータである。
【００９３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のラマン増幅
器では、中心波長の間隔が6nm 以上35nm以下であり、中
心波長の最大値と最小値の差が100nm 以内であるように
励起光源の波長を選択することにより、利得平坦化フィ
ルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性が小
さくかつ利得が変化しても平坦度を保つことのできる光
増幅器を提供することができる。また、この増幅器は伝
送路の損失と波長分散を補償する光中継器として応用す
ることも可能である。EDFAとの組み合わせで構成される
中継器においては、中継器の入力変動やDCF 損失変動に
よるEDFAの利得変動を抑え、利得平坦度の劣化を回避す
ることができ、様々なシステムに適応することができ
る。
器では、中心波長の間隔が6nm 以上35nm以下であり、中
心波長の最大値と最小値の差が100nm 以内であるように
励起光源の波長を選択することにより、利得平坦化フィ
ルタを使用する必要がない程度に利得の波長依存性が小
さくかつ利得が変化しても平坦度を保つことのできる光
増幅器を提供することができる。また、この増幅器は伝
送路の損失と波長分散を補償する光中継器として応用す
ることも可能である。EDFAとの組み合わせで構成される
中継器においては、中継器の入力変動やDCF 損失変動に
よるEDFAの利得変動を抑え、利得平坦度の劣化を回避す
ることができ、様々なシステムに適応することができ
る。
【図１】本発明のラマン増幅器の第１の実施形態を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】本発明のラマン増幅器の第２の実施形態を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】本発明のラマン増幅器の第３の実施形態を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図４】本発明のラマン増幅器における出力光パワー制
御手段の第１の例を示すブロック図。
御手段の第１の例を示すブロック図。
【図５】本発明のラマン増幅器における出力光パワー制
御手段の第２の例を示すブロック図。
御手段の第２の例を示すブロック図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明のラマン増幅器におけ
る偏波面回転手段の異なる例を示すブロック図。
る偏波面回転手段の異なる例を示すブロック図。
【図７】本発明の光中継器の第１の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図８】本発明の光中継器の第２の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図９】本発明の光中継器の第３の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図１０】本発明の光中継器の第４の実施形態を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図１１】本発明の光中継器の第５の実施形態を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図１２】励起光の波長間隔を6nm 以上にする理由を示
した説明図。
した説明図。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は励起光の波長間隔を35nm以
下にする理由を示した説明図。
下にする理由を示した説明図。
【図１４】励起光の最大波長と最小波長との差を100nm
以下にする理由を示した説明図。
以下にする理由を示した説明図。
【図１５】双方向励起における励起光の波長配列の例を
示した説明図。
示した説明図。
【図１６】（ａ）は励起光パワーを一定とする場合の帯
域利得を示した説明図、（ｂ）は励起光パワーを制御し
て帯域利得を平坦化する様子を示した説明図。
域利得を示した説明図、（ｂ）は励起光パワーを制御し
て帯域利得を平坦化する様子を示した説明図。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は光中継器の設計に関係する
特性を示した説明図。
特性を示した説明図。
【図１８】EDFAの利得変動と平坦度劣化の関係を示した
説明図。
説明図。
【図１９】（ａ）は可変減衰器による入力レベル変動の
補償の様子を示した説明図、（ｂ）は可変減衰器による
DCF 損失変動の補償の様子を示した説明図。
補償の様子を示した説明図、（ｂ）は可変減衰器による
DCF 損失変動の補償の様子を示した説明図。
【図２０】（ａ）、（ｂ）はDCF ラマン増幅効果を利用
した光中継器の設計に関係する特性を示した説明図。
した光中継器の設計に関係する特性を示した説明図。
【図２１】（ａ）はラマン増幅効果による入力レベル変
動の補償の様子を示した説明図、（ｂ）はラマン増幅効
果によるDCF 損失変動の補償の様子を示した説明図。
動の補償の様子を示した説明図、（ｂ）はラマン増幅効
果によるDCF 損失変動の補償の様子を示した説明図。
【図２２】ラマン増幅器による出力スペクトルの異なる
例を示した説明図。
例を示した説明図。
【図２３】EDFAによる利得の波長依存性を示した説明
図。
図。
【図２４】EDFAによる利得の変動を示した説明図。
【図２５】ラマン増幅による利得の波長依存性を示した
説明図。
説明図。
【図２６】入力光をモニタして出力光パワーを制御する
制御方法のブロック図。
制御方法のブロック図。
【図２７】出力光をモニタして出力光パワーを制御する
制御方法のブロック図。
制御方法のブロック図。
【図２８】入力光と出力光とをモニタして出力光パワー
を制御する制御方法のブロック図。
を制御する制御方法のブロック図。
【図２９】ラマン増幅器の残留励起光を光ファイバ伝送
路に伝送してラマン利得を得る方法の第１例を示したブ
ロック図。
路に伝送してラマン利得を得る方法の第１例を示したブ
ロック図。
【図３０】ラマン増幅器の残留励起光を光ファイバ伝送
路に伝送してラマン利得を得る方法の第２例を示したブ
ロック図。
路に伝送してラマン利得を得る方法の第２例を示したブ
ロック図。
【図３１】ラマン増幅器の残留励起光を光ファイバ伝送
路に伝送してラマン利得を得る方法の第３例を示したブ
ロック図。
路に伝送してラマン利得を得る方法の第３例を示したブ
ロック図。
【図３２】ラマン増幅器の残留励起光を光ファイバ伝送
路に伝送してラマン利得を得る方法の第４例を示したブ
ロック図。
路に伝送してラマン利得を得る方法の第４例を示したブ
ロック図。
【図３３】ラマン増幅器の残留励起光をEDFAの励起光と
して活用する方法の第１例を示したブロック図。
して活用する方法の第１例を示したブロック図。
【図３４】ラマン増幅器の残留励起光をEDFAの励起光と
して活用する方法の第２例を示したブロック図。
して活用する方法の第２例を示したブロック図。
【図３５】ラマン増幅器の残留励起光をEDFAの励起光と
して活用する方法の第３例を示したブロック図。
して活用する方法の第３例を示したブロック図。
【図３６】ラマン増幅器の残留励起光をEDFAの励起光と
して活用する方法の第４例を示したブロック図。
して活用する方法の第４例を示したブロック図。
【図３７】分散補償用ファイバ挿入による雑音指数の劣
化を示した説明図。
化を示した説明図。
【図３８】ラマン増幅器の励起波長数と中継器の特性を
示した説明図。
示した説明図。
【図３９】ラマン増幅器の励起波長数と中継器の特性を
示した説明図。
示した説明図。
【図４０】複数のラマン増幅器を多段接続してなる光中
継器のブロック図。
継器のブロック図。
【図４１】単一の励起光光源を有する励起光発生手段の
一例を示したブロック図。
一例を示したブロック図。
【図４２】単一の励起光光源を有する励起光発生手段の
他の例を示したブロック図。
他の例を示したブロック図。
【図４３】２つの励起光光源を有する励起光発生手段の
一例を示したブロック図。
一例を示したブロック図。
【図４４】２つの励起光光源を有する励起光発生手段の
他の例を示したブロック図。
他の例を示したブロック図。
【図４５】分散補償用ファイバを増幅用ファイバとする
ラマン増幅器のブロック図。
ラマン増幅器のブロック図。
【図４６】従来の光中継器の一例を示したブロック図。
【図４７】図４６の光中継器における光レベルダイアグ
ラムを示した説明図。
ラムを示した説明図。
１ 励起光発生手段 ２ 光ファイバ ３ ファブリペロー型の半導体レーザ ４ 出力光パワー制御手段 ５ 外部共振器 ６ 偏波合成器 ７ 偏波面回転手段 ８ 光ファイバ伝送路 ９ ラマン増幅器 １０ 希土類添加ファイバ増幅器
Claims (35)
- 【請求項１】複数の励起光を発生する励起光発生手段
（１）を備え、同励起光発生手段（１）から出力される
複数の励起光と光ファイバ（２）に伝播される信号光と
を合波して当該信号光にラマン利得を与えるラマン増幅
器であって、前記励起光発生手段（１）はファブリペロ
ー型、DFB 型、DBR 型の半導体レーザ又はMOPA（３）を
用いて構成し、各励起光はその中心波長を互いに異なる
ものとし、且つ中心波長の間隔を6nm 以上35nm以下とす
ることを特徴とするラマン増幅器。 - 【請求項２】複数の励起光は中心波長が最大のものと最
小のものとの波長の差を100nm 以内とすることを特徴と
する請求項１に記載のラマン増幅器。 - 【請求項３】励起光発生手段（１）は隣り合う波長の励
起光を光ファイバ（２）に互いに異なる２方向に伝播し
て信号光を双方向励起する構成であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のラマン増幅器。 - 【請求項４】励起光発生手段（１）は複数の励起光を２
つのグループに分けて配置すると共に、同一グループ内
に隣接波長の励起光が入らない様にして夫々のグループ
内で励起光を合波する構成とし、グループ内で合波され
た２つの励起光を光ファイバ（２）に互いに異なる２方
向に伝播する様にしたことを特徴とする請求項３に記載
のラマン増幅器。 - 【請求項５】入力光又は出力光をモニタし、その結果に
基づいて励起光発生手段（１）の各励起光パワーを制御
して、出力光パワーを所定値に保つ出力光パワー制御手
段（４）を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項６】出力光をモニタし、その結果に基づいて励
起光発生手段（１）の各励起光パワーを制御して、増幅
器出力の波長依存性を平坦化する出力光パワー制御手段
（４）を備えることを特徴する請求項１乃至請求項５の
いずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項７】出力光パワー制御手段（４）は、出力光か
ら分岐したモニタ光を各励起光の波長に各々約100nm を
加えた波長の波長光に分波してそれら波長光をモニタ
し、各波長光のパワーを揃える様に励起光発生手段
（１）の各励起光パワーを制御するものであることを特
徴とする請求項５又は請求項６に記載のラマン増幅器。 - 【請求項８】出力光パワー制御手段（４）は、出力光か
ら分岐したモニタ光を更に励起光と同数に分配して、そ
れらから各励起光の波長に各々約100nm を加えた波長光
を透過させて各波長光をモニタし、各波長光のパワーを
揃える様に励起光発生手段（１）の各励起光パワーを制
御するものであることを特徴とする請求項５又は請求項
６に記載のラマン増幅器。 - 【請求項９】入力光パワーと出力光パワーとをモニタ
し、それらの比が一定になる様に励起光発生手段（１）
の各励起光パワーを制御して、利得を所定値に保つ出力
光パワー制御手段（４）を備えることを特徴とする請求
項１乃至請求項８のいずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項１０】励起光発生手段（１）はファブリペロー
型の半導体レーザ（３）の出力側にファイバグレーティ
ング等の波長安定化用の外部共振器（５）を設けて構成
することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか
に記載のラマン増幅器。 - 【請求項１１】励起光発生手段（１）はファブリペロー
型の半導体レーザ（３）の出力側に励起光を偏波合成す
るための偏波合成器（６）を設けて構成することを特徴
とした請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のラマ
ン増幅器。 - 【請求項１２】励起光発生手段（１）は、マッハツェン
ダ干渉計を原理とする平面光波回路型波長合波器を設け
て構成することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の
いずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項１３】偏波面を90度回転する偏波面回転手段
（７）を備え、光ファイバ（２）に励起光発生手段
（１）で発生された複数の励起光と前記偏波面回転手段
（７）により偏波面が90度回転された前記各励起光と偏
波面が直交される励起光とが同時に存在する様にしたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記
載のラマン増幅器。 - 【請求項１４】増幅用の光ファイバ（２）は非線形屈折
率n2が3.5E‐20 [m2 / W］以上であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のラマン増幅
器。 - 【請求項１５】増幅用の光ファイバ（２）が伝送路の一
部として存在するものであることを特徴とする請求項１
乃至請求項１４のいずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項１６】増幅用のファイバ（２）としてSMF と-2
0/ps/nm/km未満の分散を持つファイバを用いることを特
徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載のラ
マン増幅器。 - 【請求項１７】請求項１６に記載のラマン増幅器におい
て、-20/ps/nm/km未満の分散を持つファイバからSMF へ
向って励起光が伝播することを特徴とするラマン増幅
器。 - 【請求項１８】増幅用の光ファイバ（２）が信号光を伝
播するための伝送用ファイバから独立したものであり、
同伝送用ファイバ中に挿入可能なラマン増幅用ファイバ
として存在するものであることを特徴とする請求項１乃
至請求項１４のいずれかに記載のラマン増幅器。 - 【請求項１９】光ファイバ伝送路（８）中に挿入されて
同光ファイバ伝送路（８）における損失を補償する光中
継器であって、請求項１乃至請求項１８のいずれかに記
載のラマン増幅器（９）を備え、同ラマン増幅器（９）
で光ファイバ伝送路（８）における損失を補償すること
を特徴とする光中継器。 - 【請求項２０】請求項１９に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の残留励起光を光ファイバ伝送路
（８）に入射し、光ファイバ伝送路（８）におけるラマ
ン増幅効果を利用することを特徴とする光中継器。 - 【請求項２１】請求項１９に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の前段又は後段又は前後両段に希土
類添加ファイバ増幅器（１０）を備えることを特徴とす
る光中継器。 - 【請求項２２】請求項２１に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の残留励起光を希土類添加ファイバ
増幅器（１０）の励起光として利用することを特徴とす
る光中継器。 - 【請求項２３】光ファイバ伝送路（８）中に挿入されて
同光ファイバ伝送路（８）における波長分散を補償する
光中継器であって、請求項１乃至請求項１８のいずれか
に記載のラマン増幅器（９）を備え、その光ファイバ
（２）に分散補償用ファイバを用いて光ファイバ伝送路
（８）における波長分散を補償し、光ファイバ伝送路
（８）及び光ファイバ（２）における損失の一部又は全
てを補償することを特徴とする光中継器。 - 【請求項２４】請求項２３に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の残留励起光を光ファイバ伝送路
（８）に入射し、光ファイバ伝送路（８）におけるラマ
ン増幅効果を利用することを特徴とする請求項２１に記
載の光中継器。 - 【請求項２５】請求項２３に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の前段又は後段又は前後両段に希土
類添加ファイバ増幅器（１０）を備えることを特徴とす
る光中継器。 - 【請求項２６】請求項２５に記載の光中継器において、
ラマン増幅器の残留励起光を希土類添加ファイバ増幅器
（１０）の励起光として利用することを特徴とする光中
継器。 - 【請求項２７】分散補償用ファイバである光ファイバ
（２）への入力レベルの変動や同ファイバ（２）におけ
る損失の変動を同光ファイバ（２）におけるラマン増幅
により補償して、当該光ファイバ（２）からの出力を所
定値に保つ制御手段を備えることを特徴とする請求項２
３乃至請求項２６のいずれかに記載の光中継器。 - 【請求項２８】分散補償用ファイバである光ファイバ
（２）における損失又は利得を同光ファイバ（２）にお
けるラマン増幅により補償して一定に保つ制御手段を備
えることを特徴とする請求項２３乃至請求項２６のいず
れかに記載の光中継器。 - 【請求項２９】希土類添加ファイバ増幅器（１０）の利
得を一定に保ち、ラマン増幅器（９）の利得によって中
継器の利得を調整する様にしたことを特徴とする請求項
２１、２２、２５、２６、２７、２８のいずれかに記載
の光中継器。 - 【請求項３０】希土類添加ファイバ増幅器（１０）の利
得の波長依存性をラマン増幅器（９）の利得の波長依存
性を使って補償する様にしたことを特徴とする請求項２
１、２２、２５、２６、２７、２８、２９のいずれかに
記載の光中継器。 - 【請求項３１】光ファイバ伝送路（８）中に挿入されて
同光ファイバ伝送路（８）における損失と波長分散を補
償する光中継器であって、励起光の波長が単一であるラ
マン増幅器（９）を備え、同ラマン増幅器（９）の前段
又は後段又は前後両段に希土類添加ファイバ増幅器（１
０）を備えることを特徴とし、ラマン増幅器（９）の増
幅用の光ファイバ（２）に分散補償用ファイバを用いる
ことを特徴とする光中継器。 - 【請求項３２】請求項３１に記載の光中継器において、
ラマン増幅器（９）の残留励起光を希土類添加ファイバ
増幅器（１０）の励起光として利用することを特徴とす
る光中継器。 - 【請求項３３】請求項３１又は請求項３２に記載の光中
継器において、分散補償用ファイバであるラマン増幅用
の光ファイバ（２）への入力レベルの変動や同ファイバ
（２）における損失変動を同ファイバ（２）におけるラ
マン増幅により補償して、当該光ファイバ（２）からの
出力を所定値に保つ制御手段を備えることを特徴とする
光中継器。 - 【請求項３４】請求項３１又は請求項３２に記載の光中
継器において、分散補償用ファイバであるラマン増幅用
の光ファイバ（２）における損失又は利得を同ファイバ
（２）におけるラマン増幅により補償して所定値に保つ
制御手段を備えることを特徴とする光中継器。 - 【請求項３５】請求項３１又は請求項３２に記載の光中
継器において、希土類添加ファイバ増幅器（１０）の利
得を一定に保ち、ラマン増幅器（９）の利得によって中
継器の利得を調整する様にしたことを特徴とする光中継
器。
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