JP2000214503A - 高次ラマン増幅器を使用する光通信システム - Google Patents
高次ラマン増幅器を使用する光通信システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光ファイバ通信システムを提供す
る。 【解決手段】 光信号の光源と光ファイバ伝送路で構成
される光ファイバ通信システムに、伝送信号を増幅する
ために光源の後段に１つまたは複数の高次分配ラマン効
果増幅器を設けた。従来の一次ラマン効果増幅器を使用
する通信システムと比較し、高次増幅器システムを使用
するものでは低雑音、長いファイバスパン、および低非
直線性が実現される。好適な実施形態では、システムは
１５３０〜１５７０ｎｍの範囲の信号波長を使用し、一
次ラマンポンプ光は１４３０〜１４７５ｎｍ、二次ポン
プ光は約１３４５ｎｍである。その利点は、二次ポンプ
光が信号光に対して前方向伝搬し、一次ポンプ光が信号
に対して逆方向伝搬している点にある。
る。 【解決手段】 光信号の光源と光ファイバ伝送路で構成
される光ファイバ通信システムに、伝送信号を増幅する
ために光源の後段に１つまたは複数の高次分配ラマン効
果増幅器を設けた。従来の一次ラマン効果増幅器を使用
する通信システムと比較し、高次増幅器システムを使用
するものでは低雑音、長いファイバスパン、および低非
直線性が実現される。好適な実施形態では、システムは
１５３０〜１５７０ｎｍの範囲の信号波長を使用し、一
次ラマンポンプ光は１４３０〜１４７５ｎｍ、二次ポン
プ光は約１３４５ｎｍである。その利点は、二次ポンプ
光が信号光に対して前方向伝搬し、一次ポンプ光が信号
に対して逆方向伝搬している点にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、特に高次ラマン効果増幅器によって増幅された光
通信システムに関する。
関し、特に高次ラマン効果増幅器によって増幅された光
通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】光
ファイバ通信システムは、情報の大量高速伝送という大
きな潜在性を実現しつつある。本質的には光ファイバシ
ステムは、情報を搬送する光信号と、光信号を搬送する
光ファイバ伝送路と、光信号を検波し、その情報を復調
するレシーバとを備える。通常、信号波長はシリカファ
イバ中を伝搬するのに適した範囲にあり、その範囲内で
波長の異なる複数のチャネルを持つことが望ましい。
ファイバ通信システムは、情報の大量高速伝送という大
きな潜在性を実現しつつある。本質的には光ファイバシ
ステムは、情報を搬送する光信号と、光信号を搬送する
光ファイバ伝送路と、光信号を検波し、その情報を復調
するレシーバとを備える。通常、信号波長はシリカファ
イバ中を伝搬するのに適した範囲にあり、その範囲内で
波長の異なる複数のチャネルを持つことが望ましい。
【０００３】光ファイバとは長距離にわたり、低損失で
光信号を伝送することのできる組成をもった細いガラス
線のことである。これは第一の屈折係数を持つコア
（芯）を、第二の（低い）屈折係数を持つ被覆で覆った
ものである。許容臨界角に満たない角度でコアに当たる
光線はファイバコア内で全内反射する。これらの光線は
大きく減衰することなくファイバに沿って導かれる。一
般に、ファイバは高純度のシリカからなり、コアには屈
折係数を上げるためにゲルマニウムがドープされる。伝
送路は信号チャネルを追加（ａｄｄ）、または削除（ｄ
ｒｏｐ）するための中間ノードで隔てられた多数の長い
セグメントで構成されることもある。
光信号を伝送することのできる組成をもった細いガラス
線のことである。これは第一の屈折係数を持つコア
（芯）を、第二の（低い）屈折係数を持つ被覆で覆った
ものである。許容臨界角に満たない角度でコアに当たる
光線はファイバコア内で全内反射する。これらの光線は
大きく減衰することなくファイバに沿って導かれる。一
般に、ファイバは高純度のシリカからなり、コアには屈
折係数を上げるためにゲルマニウムがドープされる。伝
送路は信号チャネルを追加（ａｄｄ）、または削除（ｄ
ｒｏｐ）するための中間ノードで隔てられた多数の長い
セグメントで構成されることもある。
【０００４】光ファイバの減衰特性を低減するうえでは
大きな進展がなされてきているが、その中を伝送される
信号は吸収と散乱との蓄積的、複合的な影響により減衰
する。したがって、長距離伝送においては定期的に増幅
することが必要となる。
大きな進展がなされてきているが、その中を伝送される
信号は吸収と散乱との蓄積的、複合的な影響により減衰
する。したがって、長距離伝送においては定期的に増幅
することが必要となる。
【０００５】光の増幅のやり方の一つにラマン効果を利
用したものがある。ラマン効果では、媒体中を伝わる光
はそれよりも波長の低いポンプ光が同じ媒体中を伝わる
ことで増幅される。単色ポンプ光によってポンピングさ
れたシリカファイバの利得スペクトルは１９７２年に初
めて測定された。最大利得は信号がポンプ光の周波数よ
りも約１３ＴＨｚ低いときに得られる。ポンプ光の周波
数（または波長）と最大利得の周波数（または波長）と
の差は、一般的にストークス偏移と呼ばれ、増幅信号は
ストークス波と呼ばれる。信号から約１ストークス偏移
分（ストークス偏移の１／２から３／２の範囲）離調さ
れたポンプ光を使用することを一次ストークスポンピン
グと呼ぶ。
用したものがある。ラマン効果では、媒体中を伝わる光
はそれよりも波長の低いポンプ光が同じ媒体中を伝わる
ことで増幅される。単色ポンプ光によってポンピングさ
れたシリカファイバの利得スペクトルは１９７２年に初
めて測定された。最大利得は信号がポンプ光の周波数よ
りも約１３ＴＨｚ低いときに得られる。ポンプ光の周波
数（または波長）と最大利得の周波数（または波長）と
の差は、一般的にストークス偏移と呼ばれ、増幅信号は
ストークス波と呼ばれる。信号から約１ストークス偏移
分（ストークス偏移の１／２から３／２の範囲）離調さ
れたポンプ光を使用することを一次ストークスポンピン
グと呼ぶ。
【０００６】また、信号とポンプ光とを偏光を同じくし
た方が大幅に利得が高いことも知られている。この偏光
感度は、ポンプを減極し、充分に速いタイムスケールに
おいて偏光スクランブルすることによって、または偏光
多重化された等出力を持った偏光ポンプ光２つを使用す
ることによってなくすことができる。その例としてＹ．
タムラ他による米国特許第４，８０５，９７７号「直接
光増幅器用の光連結器」を参照。
た方が大幅に利得が高いことも知られている。この偏光
感度は、ポンプを減極し、充分に速いタイムスケールに
おいて偏光スクランブルすることによって、または偏光
多重化された等出力を持った偏光ポンプ光２つを使用す
ることによってなくすことができる。その例としてＹ．
タムラ他による米国特許第４，８０５，９７７号「直接
光増幅器用の光連結器」を参照。
【０００７】分配一次ラマン効果増幅器を利用した信号
増幅は、１９８６年１０月１４日にジョン ダブリュ．
ヒックス，Ｊｒ．に与えられた米国特許第４，６１６，
８９８号の中に開示されている。ヒックス他のシステム
は、伝送路に沿って複数の光ラマンポンプを間隔を置い
て設けるものである。これらのポンプは光ファイバ中に
１ストークス偏移分短い信号波長を持ったポンプ光を挿
入し、こうすることでポンプ光よりも波長の低い信号を
ポンプ光の存在によって一次ラマン効果の分だけ増幅す
るというものである。
増幅は、１９８６年１０月１４日にジョン ダブリュ．
ヒックス，Ｊｒ．に与えられた米国特許第４，６１６，
８９８号の中に開示されている。ヒックス他のシステム
は、伝送路に沿って複数の光ラマンポンプを間隔を置い
て設けるものである。これらのポンプは光ファイバ中に
１ストークス偏移分短い信号波長を持ったポンプ光を挿
入し、こうすることでポンプ光よりも波長の低い信号を
ポンプ光の存在によって一次ラマン効果の分だけ増幅す
るというものである。
【０００８】一次ストークスポンピングにはいくつかの
制約がある。弱い信号を増幅する際の強力なラマンポン
プの出力は、伝送ファイバ中に光が伝搬するときに必ず
距離に対して指数関数的に減衰する。つまり、いくらポ
ンプの出力が強くても、増幅効果の大半はファイバ中に
ポンプ光を挿入した地点の比較的近くでしか得られない
ことになる（通常２０ｋｍ以内）。これは、ラマンポン
プが誘起可能な信号対雑音比の改善を著しく制限するも
のである。ポンプの出力を増加するにつれ、信号のレイ
リー散乱によって信号対雑音比の改善が制限される。
制約がある。弱い信号を増幅する際の強力なラマンポン
プの出力は、伝送ファイバ中に光が伝搬するときに必ず
距離に対して指数関数的に減衰する。つまり、いくらポ
ンプの出力が強くても、増幅効果の大半はファイバ中に
ポンプ光を挿入した地点の比較的近くでしか得られない
ことになる（通常２０ｋｍ以内）。これは、ラマンポン
プが誘起可能な信号対雑音比の改善を著しく制限するも
のである。ポンプの出力を増加するにつれ、信号のレイ
リー散乱によって信号対雑音比の改善が制限される。
【０００９】システムのなかには、分散ラマン増幅器の
後段にエルビウム増幅器を使用するものもある。エルビ
ウム増幅器の入力側での信号出力の増大は、分散ラマン
増幅がない場合に比べてエルビウム増幅器の雑音指数を
高めてしまう。これはエルビウム／ラマン複合増幅器の
雑音指数を増し、したがって信号対雑音比の改善が損な
われる。
後段にエルビウム増幅器を使用するものもある。エルビ
ウム増幅器の入力側での信号出力の増大は、分散ラマン
増幅がない場合に比べてエルビウム増幅器の雑音指数を
高めてしまう。これはエルビウム／ラマン複合増幅器の
雑音指数を増し、したがって信号対雑音比の改善が損な
われる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、伝送信
号を増幅するために、光信号の光源と光ファイバ伝送路
を備える光ファイバ通信システムに、１つまたは複数の
高次分散ラマン効果増幅器を光源の後段に設ける。従来
の一次ラマン増幅器を使用した通信システムと比べ、高
次増幅器システムでは低雑音、長いファイバスパン、お
よび低非直線性が実現される。好適な実施形態では、こ
のシステムは信号波長を１５３０〜１５７０ｎｍの範
囲、一次ラマンポンピングを１４３０〜１４７５ｎｍの
範囲、および二次ポンピングを約１３４５ｎｍとする。
この利点は二次ポンプ光が信号光に対して前方向伝搬
し、一次ポンプが信号に対して逆方向伝搬する点にあ
る。
号を増幅するために、光信号の光源と光ファイバ伝送路
を備える光ファイバ通信システムに、１つまたは複数の
高次分散ラマン効果増幅器を光源の後段に設ける。従来
の一次ラマン増幅器を使用した通信システムと比べ、高
次増幅器システムでは低雑音、長いファイバスパン、お
よび低非直線性が実現される。好適な実施形態では、こ
のシステムは信号波長を１５３０〜１５７０ｎｍの範
囲、一次ラマンポンピングを１４３０〜１４７５ｎｍの
範囲、および二次ポンピングを約１３４５ｎｍとする。
この利点は二次ポンプ光が信号光に対して前方向伝搬
し、一次ポンプが信号に対して逆方向伝搬する点にあ
る。
【００１１】本発明の利点、性質、および種々の他の特
徴は、添付の図面とともに詳しく説明する実施形態を通
じてよりよく理解することができるだろう。
徴は、添付の図面とともに詳しく説明する実施形態を通
じてよりよく理解することができるだろう。
【００１２】図表に関し、図１は、１つまたはそれ以上
の分散高次ラマン増幅器１０を使用する光ファイバ通信
システム９の概略図である。通信システム９は情報を搬
送する光信号の光源１１と、信号を少なくとも一つの光
レシーバ１３に運ぶための光ファイバ伝送路１２を備え
る。伝送路１２は、複数のノード１４Ａ、１４Ｂ・・・
で相互接続される複数の光ファイバセグメント１２Ａ、
１２Ｂ・・・で構成することができる。一般的に、ノー
ドにおいては信号チャネルを追加、または削除すること
ができる。ラマン増幅器１０の後段には、エルビウムを
ドープした増幅器などのような希土類ドープ増幅器１５
を設けることもできる。
の分散高次ラマン増幅器１０を使用する光ファイバ通信
システム９の概略図である。通信システム９は情報を搬
送する光信号の光源１１と、信号を少なくとも一つの光
レシーバ１３に運ぶための光ファイバ伝送路１２を備え
る。伝送路１２は、複数のノード１４Ａ、１４Ｂ・・・
で相互接続される複数の光ファイバセグメント１２Ａ、
１２Ｂ・・・で構成することができる。一般的に、ノー
ドにおいては信号チャネルを追加、または削除すること
ができる。ラマン増幅器１０の後段には、エルビウムを
ドープした増幅器などのような希土類ドープ増幅器１５
を設けることもできる。
【００１３】光源１１は変調レーザ、または発光ダイオ
ードとすることができる。好適には、波長分割多重化
（ＷＤＭ）システムを実現するために波長の異なる複数
の変調光信号が得られるレーザやダイオードのアレイと
する。
ードとすることができる。好適には、波長分割多重化
（ＷＤＭ）システムを実現するために波長の異なる複数
の変調光信号が得られるレーザやダイオードのアレイと
する。
【００１４】伝送路１２は通信ファイバの１つまたはそ
れ以上のセグメントで構成することができ、ノードはＷ
ＤＭ技術を利用したシステムにおいて公知の各種の追加
／削除（ａｄｄ／ｄｒｏｐ）ノードとすることができ
る。
れ以上のセグメントで構成することができ、ノードはＷ
ＤＭ技術を利用したシステムにおいて公知の各種の追加
／削除（ａｄｄ／ｄｒｏｐ）ノードとすることができ
る。
【００１５】伝送路１２沿いに信号光源の後段には、伝
送路１２の長さ全体にわたり複数のラマン増幅器１０が
設けられる。増幅器１０は連続するファイバセグメント
の中間の端部に設けるのが望ましい。
送路１２の長さ全体にわたり複数のラマン増幅器１０が
設けられる。増幅器１０は連続するファイバセグメント
の中間の端部に設けるのが望ましい。
【００１６】図２は、１つまたはそれ以上のラマンポン
プ光源２０Ａと、１つまたはそれ以上の二次ラマンポン
プ光源２０Ｂとで構成される、一般的な高次ラマン増幅
器１０を示したものである。光源は、一般には、連結器
伝送路セグメント２１のようなもので連結された半導体
レーザである。これらはファイバ伝送路１２のなかに波
長分割多重化装置２２によって連結される。この利点
は、一次ポンプのλp1光は、伝送路１２内で通信信号光
λsに対して逆方向伝搬されることによって、ポンプ光
を介した混信が低減される点にある。ポンプ光源２０Ａ
と２０Ｂはラマン利得の偏光感度を最小限に留めるため
に、減極、偏光スクランブル、または偏光多重化されて
いることが望ましい。
プ光源２０Ａと、１つまたはそれ以上の二次ラマンポン
プ光源２０Ｂとで構成される、一般的な高次ラマン増幅
器１０を示したものである。光源は、一般には、連結器
伝送路セグメント２１のようなもので連結された半導体
レーザである。これらはファイバ伝送路１２のなかに波
長分割多重化装置２２によって連結される。この利点
は、一次ポンプのλp1光は、伝送路１２内で通信信号光
λsに対して逆方向伝搬されることによって、ポンプ光
を介した混信が低減される点にある。ポンプ光源２０Ａ
と２０Ｂはラマン利得の偏光感度を最小限に留めるため
に、減極、偏光スクランブル、または偏光多重化されて
いることが望ましい。
【００１７】高次増幅器１０は一次および二次のストー
クス偏移ポンプ光の両方を伝送ファイバに挿入する。一
次ラマンポンプ光λp1は、ストークス偏移の１／２から
３／４離調され、二次ポンプ光λp2はストークス偏移の
３／２から５／２離調される。二次ポンプ光は伝送ファ
イバ内で一次ポンプ光を増幅し、一次ポンプ光は通信信
号を増幅する。
クス偏移ポンプ光の両方を伝送ファイバに挿入する。一
次ラマンポンプ光λp1は、ストークス偏移の１／２から
３／４離調され、二次ポンプ光λp2はストークス偏移の
３／２から５／２離調される。二次ポンプ光は伝送ファ
イバ内で一次ポンプ光を増幅し、一次ポンプ光は通信信
号を増幅する。
【００１８】本発明の場合のように、一次および二次ポ
ンプ出力が同じ地点で挿入される場合、二次ポンプ光の
減損が早まるのを防ぐために、一次ポンプ光の方が二次
ポンプ光よりも入射出力が低い方が有利である。一次ポ
ンプ光の出力は二次ポンプ光の半分以下であることが望
ましい。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ、λ
p2＝１３６６ｎｍ、λp1＝１４４５ｎｍ、λs＝１５５
５ｎｍであるときの距離に対する出力を示したものであ
る。各グラフは次の場合を示したものである：（ａ）一
次ポンプ光のみの場合、（ｂ）一次および二次ポンプ光
の入射出力が等しい場合、および（ｃ）一次ポンプ光に
出力１０ｍＷ、残りの出力が二次ポンプ光に与えられる
場合である。一次ポンプ光は伝送ファイバ内でかなり遠
距離（ベール距離相当）にて最大出力に達することに留
意されたい。
ンプ出力が同じ地点で挿入される場合、二次ポンプ光の
減損が早まるのを防ぐために、一次ポンプ光の方が二次
ポンプ光よりも入射出力が低い方が有利である。一次ポ
ンプ光の出力は二次ポンプ光の半分以下であることが望
ましい。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ、λ
p2＝１３６６ｎｍ、λp1＝１４４５ｎｍ、λs＝１５５
５ｎｍであるときの距離に対する出力を示したものであ
る。各グラフは次の場合を示したものである：（ａ）一
次ポンプ光のみの場合、（ｂ）一次および二次ポンプ光
の入射出力が等しい場合、および（ｃ）一次ポンプ光に
出力１０ｍＷ、残りの出力が二次ポンプ光に与えられる
場合である。一次ポンプ光は伝送ファイバ内でかなり遠
距離（ベール距離相当）にて最大出力に達することに留
意されたい。
【００１９】本発明は下記の具体例を考えることでより
よく理解することができる。例１ 光ファイバ通信システムでは、一次ポンプ光は１４３０
〜１４７５ｎｍの波長を持ち、偏光多重化ダイオードの
セットによって発生される。この波長範囲での総出力は
１００ｍＷ未満である。二次ポンプは約１３４５ｎｍ
で、出力は４００ｍＷである。一次および二次ポンプは
波長分割多重され、信号の伝搬とは逆の方向に伝送ファ
イバ内に挿入される。信号波長は１５３０〜１５７０ｎ
ｍの範囲である。伝送ファイバは、有効断面積約５５μ
の長さ８０ｋｍの非ゼロ分散シフトファイバからなる。
よく理解することができる。例１ 光ファイバ通信システムでは、一次ポンプ光は１４３０
〜１４７５ｎｍの波長を持ち、偏光多重化ダイオードの
セットによって発生される。この波長範囲での総出力は
１００ｍＷ未満である。二次ポンプは約１３４５ｎｍ
で、出力は４００ｍＷである。一次および二次ポンプは
波長分割多重され、信号の伝搬とは逆の方向に伝送ファ
イバ内に挿入される。信号波長は１５３０〜１５７０ｎ
ｍの範囲である。伝送ファイバは、有効断面積約５５μ
の長さ８０ｋｍの非ゼロ分散シフトファイバからなる。
【００２０】信号波長が受ける利得を伝送中にさらに遠
距離に押し出すことで、二次ラマンポンプが発生する等
価雑音指数を一次ラマンポンプのそれよりも低くするこ
とができる。その効果は図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに
示す。図４Ａは（ａ）一次ポンプ光のみの場合、（ｂ）
一次および二次ポンプ光の入射出力が等しい場合、およ
び（ｃ）一次ポンプ光に出力１０ｍＷ、残りの出力が二
次ポンプ光に与えられた場合の総出力に対する利得を示
すグラフである。図４Ｂは、それぞれ同じ場合における
総出力に対する等価雑音指数であり、図４Ｃは利得に対
する雑音指数を示したものである。等価利得に対し、二
次ポンピングの場合は必ず等価雑音指数が低く、ポンプ
出力の等価雑音指数が等しいとき、二次ポンピングの場
合の等価利得が低い。これらの条件下では、エルビウム
増幅器の入力に達する信号出力は二次ラマンポンプを使
用した方が、一次ラマンポンプを使用した場合と比べて
低く、分散ラマン増幅が加わることによるエルビウム増
幅器の雑音指数の増大が抑えられる。
距離に押し出すことで、二次ラマンポンプが発生する等
価雑音指数を一次ラマンポンプのそれよりも低くするこ
とができる。その効果は図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに
示す。図４Ａは（ａ）一次ポンプ光のみの場合、（ｂ）
一次および二次ポンプ光の入射出力が等しい場合、およ
び（ｃ）一次ポンプ光に出力１０ｍＷ、残りの出力が二
次ポンプ光に与えられた場合の総出力に対する利得を示
すグラフである。図４Ｂは、それぞれ同じ場合における
総出力に対する等価雑音指数であり、図４Ｃは利得に対
する雑音指数を示したものである。等価利得に対し、二
次ポンピングの場合は必ず等価雑音指数が低く、ポンプ
出力の等価雑音指数が等しいとき、二次ポンピングの場
合の等価利得が低い。これらの条件下では、エルビウム
増幅器の入力に達する信号出力は二次ラマンポンプを使
用した方が、一次ラマンポンプを使用した場合と比べて
低く、分散ラマン増幅が加わることによるエルビウム増
幅器の雑音指数の増大が抑えられる。
【００２１】二次ラマンポンプの中心波長を一次ラマン
ポンプの中心波長よりも１ストークス偏移大きく設定す
ることで、一次ポンプの長い波長を短い波長が増幅する
際に誘起される利得傾斜を補償するのに二次ポンプを利
用することができる。この効果は図５に示す。各ポンプ
内の出力の波長分布は、図６に示すような幅の広い、平
坦な信号利得を発生するように形作ることができる。
ポンプの中心波長よりも１ストークス偏移大きく設定す
ることで、一次ポンプの長い波長を短い波長が増幅する
際に誘起される利得傾斜を補償するのに二次ポンプを利
用することができる。この効果は図５に示す。各ポンプ
内の出力の波長分布は、図６に示すような幅の広い、平
坦な信号利得を発生するように形作ることができる。
【００２２】図７は、別の高次ラマン増幅構成を示した
もので、一次および二次ポンプの光源２０Ａと２０Ｂが
伝送路１２に沿って間隔を置いて設置され、ポンプが伝
送路１２に沿って逆方向に伝搬しているものである。こ
こでは一次ラマンポンプ光源２０Ａからの光は伝送路１
２中に、通信信号に対して逆方向伝搬する方向に挿入さ
れ、二次ラマンポンプ光源２０Ｂからの光は信号に対し
て前方向伝搬する方向に挿入される。
もので、一次および二次ポンプの光源２０Ａと２０Ｂが
伝送路１２に沿って間隔を置いて設置され、ポンプが伝
送路１２に沿って逆方向に伝搬しているものである。こ
こでは一次ラマンポンプ光源２０Ａからの光は伝送路１
２中に、通信信号に対して逆方向伝搬する方向に挿入さ
れ、二次ラマンポンプ光源２０Ｂからの光は信号に対し
て前方向伝搬する方向に挿入される。
【００２３】図７の構成の利点は、信号と二次ポンプ光
との周波数に大きな差があることから、信号は前方向伝
搬する二次ラマンポンプからはわずかなラマン利得しか
得られないという点である。したがって、二次ポンプか
ら信号に移送される雑音は極わずかである。それでもな
お、逆方向伝搬する一次ポンプは、伝送スパンの最初部
の部分において二次ポンプによって大きく増幅される。
このジオメトリーを利用することで、伝送スパン全体に
おいて信号に対して大きなラマン利得を実現し、ひいて
は信号の出力エクスカーションを最低限に抑えることが
できる。信号の出力エクスカーションを最低限に抑える
ことで、光の非直線性によるシステム障害を減らすこと
ができる。二次ポンプから通信信号への雑音の移送を最
小限に抑えるため、信号の中心周波数と二次ポンプの中
心周波数との周波数偏移は２６〜３２ＴＨｚの範囲内で
なければならない。
との周波数に大きな差があることから、信号は前方向伝
搬する二次ラマンポンプからはわずかなラマン利得しか
得られないという点である。したがって、二次ポンプか
ら信号に移送される雑音は極わずかである。それでもな
お、逆方向伝搬する一次ポンプは、伝送スパンの最初部
の部分において二次ポンプによって大きく増幅される。
このジオメトリーを利用することで、伝送スパン全体に
おいて信号に対して大きなラマン利得を実現し、ひいて
は信号の出力エクスカーションを最低限に抑えることが
できる。信号の出力エクスカーションを最低限に抑える
ことで、光の非直線性によるシステム障害を減らすこと
ができる。二次ポンプから通信信号への雑音の移送を最
小限に抑えるため、信号の中心周波数と二次ポンプの中
心周波数との周波数偏移は２６〜３２ＴＨｚの範囲内で
なければならない。
【００２４】この実施形態は、下記の具体例を通じてよ
りよく理解することができる。例２ 通信システムにおいては、一次ポンプ光は偏光多重化ダ
イオードの組が発生する１４３０〜１４７５ｎｍの範囲
の波長を持つ。この波長範囲内の総出力は約３００ｍＷ
である。二次ポンプ光は約１３４５ｎｍで出力は４００
ｍＷである。一次ポンプ光は信号に対して逆方向伝搬す
る方向で伝送ファイバ内に挿入される。二次ポンプ光は
信号に対して前方向伝搬する方向で伝送ファイバ内に挿
入される。信号波長は１５３０〜１５７０ｎｍの範囲内
である。伝送ファイバは、有効断面積約５５μの長さ４
０ｋｍの非ゼロ分散シフトファイバからなる。
りよく理解することができる。例２ 通信システムにおいては、一次ポンプ光は偏光多重化ダ
イオードの組が発生する１４３０〜１４７５ｎｍの範囲
の波長を持つ。この波長範囲内の総出力は約３００ｍＷ
である。二次ポンプ光は約１３４５ｎｍで出力は４００
ｍＷである。一次ポンプ光は信号に対して逆方向伝搬す
る方向で伝送ファイバ内に挿入される。二次ポンプ光は
信号に対して前方向伝搬する方向で伝送ファイバ内に挿
入される。信号波長は１５３０〜１５７０ｎｍの範囲内
である。伝送ファイバは、有効断面積約５５μの長さ４
０ｋｍの非ゼロ分散シフトファイバからなる。
【００２５】図８は、例２のシステムを使用したときの
通信信号出力の変化を示すグラフである。
通信信号出力の変化を示すグラフである。
【００２６】図９は、他の実施形態を示したもので、こ
こでは高次ラマンポンプをさらに一歩発展させ、一次、
二次、および三次（それぞれ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）
ポンプ光が伝送ファイバに挿入される。一次および二次
ポンプが三次ポンプよりも出力が低い場合、信号が受け
るラマン利得のピーク位置は伝送系のさらに遠距離に押
し出され、通信対雑音指数がさらに改善される。１５５
０ｎｍに近い信号を使用する通常の通信システムにおい
ては、一次、二次、三次ポンプの中心波長は約λp1＝１
４５０、λp2＝１３６０、λp3＝１２９０ｎｍである。
１４５０ｎｍに近いポンプの帯域が大きい場合、１４５
０ｎｍ近辺の短い波長スペクトルによる１４５０ｎｍ近
辺の長い波長スペクトルの増幅を、二次と三次ストーク
スポンプ光を短い波長に偏移することで補償することが
できるという利点がある。例えば、一次、二次、三次ポ
ンプを１４３０〜１４７５ｎｍ、１３４５ｎｍ、および
１２７０ｎｍとすることができる。これよりも高次のラ
マンポンプも可能だが、短い波長における標準伝送ファ
イバの損失の増加によって制限される。
こでは高次ラマンポンプをさらに一歩発展させ、一次、
二次、および三次（それぞれ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）
ポンプ光が伝送ファイバに挿入される。一次および二次
ポンプが三次ポンプよりも出力が低い場合、信号が受け
るラマン利得のピーク位置は伝送系のさらに遠距離に押
し出され、通信対雑音指数がさらに改善される。１５５
０ｎｍに近い信号を使用する通常の通信システムにおい
ては、一次、二次、三次ポンプの中心波長は約λp1＝１
４５０、λp2＝１３６０、λp3＝１２９０ｎｍである。
１４５０ｎｍに近いポンプの帯域が大きい場合、１４５
０ｎｍ近辺の短い波長スペクトルによる１４５０ｎｍ近
辺の長い波長スペクトルの増幅を、二次と三次ストーク
スポンプ光を短い波長に偏移することで補償することが
できるという利点がある。例えば、一次、二次、三次ポ
ンプを１４３０〜１４７５ｎｍ、１３４５ｎｍ、および
１２７０ｎｍとすることができる。これよりも高次のラ
マンポンプも可能だが、短い波長における標準伝送ファ
イバの損失の増加によって制限される。
【００２７】上に解説した実施形態は、本発明の原理の
応用例となる数多くの実施形態のうち、そのわずかなも
のを詳説したに過ぎないことを理解する必要がある。こ
の分野に精通した者であれば、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく、これ以外にも種々様々な装置を容
易に作り上げることが可能である。
応用例となる数多くの実施形態のうち、そのわずかなも
のを詳説したに過ぎないことを理解する必要がある。こ
の分野に精通した者であれば、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく、これ以外にも種々様々な装置を容
易に作り上げることが可能である。
【図１】高次ラマン増幅器を使用する光ファイバ通信シ
ステムの概略図である。
ステムの概略図である。
【図２】典型的な高次ラマン増幅器を示す。
【図３Ａ】３種類の異なるラマン増幅構成における通信
信号出力の変化を示すグラフである。
信号出力の変化を示すグラフである。
【図３Ｂ】３種類の異なるラマン増幅構成における通信
信号出力の変化を示すグラフである。
信号出力の変化を示すグラフである。
【図３Ｃ】３種類の異なるラマン増幅構成における通信
信号出力の変化を示すグラフである。
信号出力の変化を示すグラフである。
【図４Ａ】図３にグラフ化した３つの異なる構成の等価
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
【図４Ｂ】図３にグラフ化した３つの異なる構成の等価
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
【図４Ｃ】図３にグラフ化した３つの異なる構成の等価
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
利得および等価雑音指数を示すグラフである。
【図５】二次ラマンポンプの中心波長を偏移させること
で利得傾斜を補償することができる様子を示す定性スペ
クトル図表である。
で利得傾斜を補償することができる様子を示す定性スペ
クトル図表である。
【図６】出力のスペクトル分布を変化させることで信号
利得を平坦にすることができる様子を示す定性図表であ
る。
利得を平坦にすることができる様子を示す定性図表であ
る。
【図７】高次ラマン増幅器の他の実施形態を示す。
【図８】図７の増幅器を使用したときの通信信号出力の
変化を示すグラフである。
変化を示すグラフである。
【図９】別のラマン増幅器を示す。これらの図面は、本
発明のコンセプトを説明するためのものであって、本発
明を図示しているが、定性グラフを除き正確な縮尺でな
いことを理解されたい。
発明のコンセプトを説明するためのものであって、本発
明を図示しているが、定性グラフを除き正確な縮尺でな
いことを理解されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02 (72)発明者 ケネス リー ウォーカー アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，セントラル アヴェニュー 1003
Claims (10)
- 【請求項１】 情報を搬送する光信号の光源と、光信号
を搬送する光ファイバ伝送路と、光信号を増幅するため
の増幅器と、光信号を検波し、復調するレシーバとを備
える光ファイバ通信システムにおいて、 前記増幅器が、光信号を一次ラマン効果分増幅する波長
を持った一次ラマンポンプ光を光ファイバ伝送路内に入
射する第一のポンプ光源と、一次ポンプ光を増幅する波
長を持った二次ラマンポンプ光を光ファイバ伝送路内に
入射する第二のポンプ光源とを備える高次ラマン効果増
幅器を備えることを特徴とする光ファイバ通信システ
ム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 前記増幅器が前記光ファイバ伝送路に沿って分散される
複数の高次ラマン効果増幅器を備える光ファイバシステ
ム。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 一次ポンプ光が前記伝送路内で光信号に対して逆方向伝
搬される光ファイバ通信システム。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 二次ポンプ光が前記伝送路内で一次ポンプ光に対して逆
方向伝搬される光ファイバ通信システム。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 一次ポンプ光が光信号に対してストークス偏移の１／２
〜３／２離調され、二次ポンプ光が信号に対してストー
クス偏移の３／２〜５／２離調される光ファイバ通信シ
ステム。 - 【請求項６】 請求項３に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 一次ポンプ光の出力が二次ポンプ光の出力の１／２以下
である光ファイバ通信システム。 - 【請求項７】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 二次ポンプの中心波長が一次ラマンポンプの中心波長よ
りも１ストークス偏移以上離れている光ファイバ通信シ
ステム。 - 【請求項８】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 伝送路の高次ラマン効果増幅器の後段にエルビウムをド
ープしたファイバ増幅器を備える光ファイバ通信システ
ム。 - 【請求項９】 請求項１に記載の光ファイバ通信システ
ムにおいて、 さらに二次ポンプ光を増幅するための三次ラマンポンプ
光を伝送路内に入射する第三のポンプ光源を備える光フ
ァイバ通信システム。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の光ファイバ通信シス
テムにおいて、 光信号と二次ポンプ光のいずれもが中心周波数を持ち、
信号の中心周波数と二次ポンプ光の中心周波数との間の
周波数偏移が２６〜３２ＴＨｚである光ファイバ通信シ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/233318 | 1999-01-19 | ||
| US09/233,318 US6163636A (en) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Optical communication system using multiple-order Raman amplifiers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214503A true JP2000214503A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3712902B2 JP3712902B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=22876762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000009590A Expired - Lifetime JP3712902B2 (ja) | 1999-01-19 | 2000-01-19 | 高次ラマン増幅器を使用する光通信システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6163636A (ja) |
| EP (1) | EP1022870B1 (ja) |
| JP (1) | JP3712902B2 (ja) |
| DE (1) | DE60042093D1 (ja) |
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