JP2001117126A

JP2001117126A - ラマン増幅器及びそれを用いた光ファイバ通信システム

Info

Publication number: JP2001117126A
Application number: JP2000237797A
Authority: JP
Inventors: Koji Masuda; 浩次増田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】利得の向上及び励起効率の向上を図る。【解決手段】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バ１を励起光源２で励起し、合波器３で励起光源２から
の励起光と信号光を合波し、励起光反射器４で光ファイ
バ１を通過後の励起光を反射する。励起光源２は、波長
多重（λS1、λS2、λS3）されたレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）１１と、各ＬＤ１１の発振波長を狭窄化するための
ファイバグレーティング（ＦＧ）１２と、複数波長の励
起光を波長多重するための波長選択型合波器（ＷＳＣ）
１３と、外部からの残留反射光を除去するためのアイソ
レータ１４を備えている。励起光反射器４は、信号光を
低い透過損失で透過させるとともに、励起光を高い反射
率で反射させ、再び光ファイバ１に入射させるため、総
合の入力励起光パワーを増大させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、利得の向上及び励
起効率の向上を図るラマン増幅器及びそれを用いた光フ
ァイバ通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、従来のラマン増幅器の第１構
成例を示す図で、このラマン増幅器は、ラマン増幅の利
得媒質である光ファイバ９１と、励起光源９２と、励起
光源９２と信号光を合波する合波器９３と、ラマン増幅
器への残留反射光を除去するためのアイソレータ９４よ
り構成されている。

【０００３】励起光源９２は、各レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）９５の発振波長を狭窄化するためのファイバグレー
ティング（ＦＧ）９６と、複数波長の励起光を波長多重
するための波長選択型合波器（ＷＳＣ）９７と、外部か
らの残留反射光を除去するためのアイソレータ９８を備
えている（例えば、Y.Emori et al .,Proc.OFC,PD19，1
999 参照）。

【０００４】図２２（ａ）〜（ｃ）は、従来及び本発明
のラマン増幅器の適用形態を示す図で、図２２（ａ）お
よび（ｂ）は、ラマン増幅器が光ファイバ通信システム
で用いられる場合を示し、図２２（ｃ）は、光源１０３
と測定系１０４とを有する計測などで用いられる場合を
示している。また、図２２（ａ）は、伝送路である伝送
ファイバ自体を増幅媒体として利用する分布増幅器の場
合であり、図２２（ｂ）は、伝送路である伝送ファイバ
の後段あるいは前段に配置する線形中継器、後置増幅
器、前置増幅器の場合である。

【０００５】図２１は、励起光の伝搬方向が信号光の伝
搬方向と逆である後方向励起の場合を示しているが、両
者の伝搬方向が同じである前方向励起の場合、または双
方向励起の場合にも、以下に述べる事柄が成立する。

【０００６】図２１に示した光ファイバ９１は、伝送フ
ァイバ１０１またはラマンファイバ１０２である。伝送
ファイバ１０１は、１．３μｍゼロ分散のシングルモー
ドファイバ(ＳＭＦ)や１．５μｍ分散シフトファイバ
(ＤＳＦ)などである。図２２（ｂ）（ｃ）に示したラマ
ンファイバ１０２は、ラマン利得係数が大きくなるよう
に、光ファイバの組成や構造パラメータを設定したもの
である。一般に、シリカファイバの場合、ファイバコア
のＧeＯ₂濃度が大きいほど、また、伝搬光のモード径が
小さい(開口数が大きい)ほどラマン利得係数が大きい。

【０００７】伝送ファイバ１０１の長さは数１０ｋｍ、
またラマンファイバ１０２の長さは数ｋｍである。伝送
ファイバ１０１を用いる場合は、その伝送ファイバ中で
信号光を分布的に増幅し、またラマンファイバ１０２を
用いる場合は、信号光を伝送ファイバ１０１の前段また
は後段で集中的に増幅する。

【０００８】上述したように、光ファイバ９１として伝
送ファイバ１０１を用いる場合には、光信号を分布的に
増幅するため、光ファイバ９１としてラマンファイバ１
０２を用いる場合に比べて、光雑音特性が向上するとい
う特徴がある。一方、光ファイバ９１としてラマンファ
イバ１０２を用いる場合には、光信号を集中的に増幅す
るため、光ファイバ９１として伝送ファイバ１０１を用
いる場合に比べて、伝送ファイバ１０１に対する制約が
ないという特徴がある。

【０００９】励起光源９２は、レーザとして、波長多重
されたレーザダイオード（ＬＤ）または、単一波長また
は波長多重されたファイバラマンレーザ(例えば、K.Rot
twitt et al.,Proc.OFC,PD6,1998 又は E.M.Dianov et
al.,Electron.Lette.,Vol.34,No.7，pp.669-670,1998
参照)などを含む。図２１に示した構成のラマン増幅器
は、高信頼性や高安定性を有し、コンパクトであるなど
の点で他と比較して実用的であるＬＤの場合について示
している。一般に、光ファイバを用いたラマン増幅の励
起効率は低いので、数１００ｍＷから数Ｗの励起光パワ
ーが必要とされる。また、l個のＬＤからの励起光パワ
ーは、通常、約１００ｍＷである。したがって、図２１
に示したように、励起光の波長多重の構成が採用される
ことが多い。ここでは、ＬＤの個数が３個の場合を示し
ているが、一般には、ＬＤの個数は任意(単数または複
数)に採用できる。

【００１０】上述したように、励起光源は、励起光の波
長多重を行うために、各ＬＤの発振波長を狭窄化するた
めのファイバグレーティング（ＦＧ）と、複数波長の励
起光を波長多重するための波長選択型合波器（ＷＳＣ）
と、外部からの残留反射光を除去するためのアイソレー
タを備えている。一般に、ＬＤはファブリーぺロー型で
あり、また、ＦＧの透過幅は１ｎｍ程度以下、ＬＤの隣
接波長間隔は１０ｎｍ程度である。ＦＧを用いない場合
に、ＬＤの発振スぺクトル幅は、約１０ｎｍである。し
たがって、ＬＤの隣接波長間隔を１０ｎｍ以上にして、
ＦＧを用いない構成も提案されている(例えば、H.Masud
a et al.,Proc.ECOC,Post Dead−Line Paper, pp.73-7
6,1997 参照)。ＬＤの個数が１個の場合には、当然のこ
とながら、波長選択型合波器は用いない。また、一般
に、上述の励起光波長の多重は、総合励起光パワーの増
大のために用いられると同時に、ラマン利得の広帯域化
のためにも用いられる。なお、波長選択型合波器は、マ
ッハツェンダー型の導波路回路（ＭＺ−ＰＬＣ）やアレ
イ型導波路(ＡＷＧ)などである。

【００１１】図２３は、従来のラマン増幅器の第２構成
例を示す図で、この構成のものは、上述した図２１の構
成のものに比べて、より高い総合励起光パワーを得るた
めに、各波長の励起光に対して偏波ビーム合波器(ＰＢ
Ｃ)１０３を用いて偏波多重を行っている。

【００１２】図２４は、波長選択型合波器の３つのポー
トに関する透過率スぺクトルを示している。つまり、各
励起光波長において透過率が高く保たれている様子を示
している。

【００１３】図２５は、従来のラマン増幅器の第３構成
を示す図であり、文献：E.M.Dianovet ai.,Electron.Le
tt.,Vol.34,No.7,pp.669-670,1998 に示されている。前
記第１および第２構成とは、第１および第２構成では複
数波長で光ファイバの励起を行っているが、第３構成で
は単一波長で励起を行っている点が大きく異なる。ただ
し、図２５で高ＮＡファイバ１１１と記しているのは光
ファイバの一種である。図２６は、単一波長励起と多波
長励起における利得スペクトルの相違の概略を示してい
る。多波長励起の方が広い帯域が得られている。このこ
とは、ＥＤＦＡの場合と明らかに異なる。ＥＤＦＡで
は、励起光パワーの増大のために多波長励起が用いられ
る。ＥＤＦＡの利得スペクトルは単一波長励起と多波長
励起で異なることはない。

【００１４】また、第３構成では、高ＮＡファイバ１１
１を出射した相当量の励起光の反射を行い、再び高ＮＡ
ファイバに入射されて高ＮＡファイバに入射する励起光
パワーの総合値の向上を行っている。その結果、ｄＢ単
位のラマン利得（内部値）がその励起光パワーの総合値
に比例するため、利得の向上が行われている。上記の励
起光の反射は、高ＮＡファイバを出射し励起光を４ポー
トのファイバ型合分波器の入力ポートに導いて信号光と
分波し、４ポートのファイバ型合分波器の出力ポートか
ら出射した励起光をファイバグレーティング（ＦＧ）１
１５で反射し、その反射した励起光を、前記出力ポート
から入力ポートに戻している。なお、図中符号１１４は
アイソレータ、１１２は合波器、１１３は合分波器であ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
ラマン増幅器においては、ラマン増幅の励起効率が低い
ために、高パワーの励起光源を必要とし、その励起光源
の構成部品数が必然的にに多くなり、また価格が高くな
るという問題がある。また、逆に、励起光源からの総合
励起光パワーの値が限られている場合には、十分な信号
光利得が得られないという問題がある。

【００１６】さらに、前記第３構成の場合には、高ＮＡ
ファイバを出射した励起光は、４ポートのファイバ型合
分波器を２回通過した後、高ＮＡファイバに戻るため、
４ポートのファイバ型合分波器の挿入損失により損失を
受ける。その挿入損失が単一通過で約０．５ｄＢ以上、
２回通過で約１ｄＢ以上であり、無視できないという問
題がある。また、４ポートのファイバ型合分波器は信号
光波長領域に挿入損失の波長依存性を有し、広波長域の
信号光に対して過剰損失を与えるという問題がある。

【００１７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、利得の向上及び励起
効率の向上を図ることのできるラマン増幅器及びそれを
用いた光ファイバ通信システムを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ラマン
増幅器の利得媒質である光ファイバと、該光ファイバを
励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と入力さ
れた信号光とを合波する合波器と、前記光ファイバを通
過した励起光を反射する励起光反射器とを備えたことを
特徴とするものである。

【００１９】この発明は、図１、図３、図５に示した実
施形態（実施形態）に対応するもので、光ファイバで損
失を受けずに透過した励起光を励起光反射器で反射し、
再び光ファイバに人射させるため、総合の入力励起光パ
ワーを増大させることができる。一方、内部ラマン利得
(光ファイバ内の利得でｄＢ単位で測られる値)は、総合
の入力励起光パワーに比例するので、内部ラマン利得は
従来のラマン増幅器と比較して相当量増加し、ラマン増
幅器の励起効率が向上する。

【００２０】請求項２に記載の発明は、ラマン増幅器の
利得媒質である光ファイバと、該光ファイバを励起する
励起光源と、該励起光源からの励起光と入力された信号
光とを合分波する合分波器と、前記光ファイバを通過し
た信号光を反射する信号光反射器と、該信号光反射器で
反射された信号光及び入力された信号光を別の２つのポ
ートから入力するサーキュレータとを備えたことを特徴
とするものである。

【００２１】この発明は、図６に示した実施形態に対応
するもので、ラマン利得が信号光により飽和していない
場合には、信号光利得が従来の構成の約２倍になるとい
う利点がある。

【００２２】請求項３に記載の発明は、ラマン増幅器の
利得媒質である光ファイバと、該光ファイバを信号光の
伝搬方向に対して逆方向から励起する励起光源と、前記
光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射器
と、該信号光反射器で反射された信号光及び入力された
信号光を別の２つのポートから入力するサーキュレータ
とを備え、前記信号光反射器は前記励起光源からの励起
光を低損失で透過させることを特徴とするものである。

【００２３】この発明は、図８に示した実施形態に対応
するもので、図６に示した実施形態と異なり、合波器と
無反射終端器を用いていない。信号光利得の向上に関し
ては、信号光利得が従来の構成の約２倍になるという利
点がある。

【００２４】請求項４に記載の発明は、ラマン増幅器の
利得媒質である光ファイバと、該光ファイバを信号光の
伝搬方向に対して逆方向から励起する励起光源と、前記
光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射器
と、前記光ファイバを通過した励起光を反射する励起光
反射器と、該信号光反射器で反射された信号光及び入力
された信号光を別の２つのポートから入力するサーキュ
レータとを備え、前記信号光反射器は前記励起光源から
の励起光を低損失で透過させるとともに、前記励起光反
射器は信号光を低損失で透過させることを特徴とするも
のである。

【００２５】この発明は、図９に示した実施形態に対応
するもので、図１に示した実施形態と図８に示した実施
形態の効果を兼ね備えているので、顕著な信号光利得の
向上がある。

【００２６】請求項５に記載の発明は、ラマン増幅器の
利得媒質である光ファイバと、該光ファイバを信号光の
伝搬方向に対して順方向から励起する励起光源と、該励
起光源からの励起光と入力された信号光を合分波する合
分波器と、前記光ファイバを通過した信号光を反射する
信号光反射器と、前記光ファイバを通過した前記励起光
源からの励起光を反射する励起光反射器と、前記信号光
反射器で反射された信号光及び入力された信号光を別の
２つのポートから入力するサーキュレータとを備え、前
記信号光反射器が前記励起光反射器より前記光ファイバ
の近傍に配置した場合には、前記信号光反射器は前記励
起光源からの励起光を低損失で透過させ、前記励起光反
射器が前記信号光反射器より前記光ファイバの近傍に配
置した場合には、前記励起光反射器は信号光を低損失で
透過させることを特徴とするものである。

【００２７】この発明は、図１０に示した実施形態に対
応するもので、図９に示した実施形態と同様に、図１に
示した実施形態と図８に示した実施形態の効果を兼ね備
えているので、顕著な信号光利得の向上がある。

【００２８】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれかにおいて、前記励起光源は複数個の波長の異
なるレーザを有し、前記励起光反射器は、前記レーザか
らの波長の異なる励起光をすべて反射することを特徴と
するものである。

【００２９】この発明は、図１に示した実施形態と、図
６、図８、図９、図１０の実施形態の組み合わせに対応
するものである。

【００３０】請求項７、８、９、１０に記載の発明は、
図３に示した実施形態と、図６、図８、図９、図１０の
実施形態の組み合わせに対応するものである。

【００３１】請求項１１、１２に記載の発明は、図５に
示した実施形態と、図６、図８、図９、図１０の実施形
態の組み合わせに対応するものである。

【００３２】請求項１３に記載の発明は、励起光反射器
または信号光反射器の少なくとも一方がファイバグレー
ティングであることを特徴とするものである。

【００３３】請求項１４に記載の発明は、励起光波長が
複数あり、前記励起光反射器が励起波波長ごとの光ファ
イバグレーティングを有するか、あるいは信号光波長が
複数あり、前記信号光反射器が信号波長ごとのファイバ
グレーティングことを有することを特徴とするものであ
る。

【００３４】請求項１５に記載の発明は、前記励起光反
射器が、信号光と励起光の合分波器、およびミラーから
なるか、あるいは前記信号光反射器が、信号光と励起光
の合分波器、およびミラーからなることを特徴とするも
のである。

【００３５】請求項１６に記載の発明は、前記合分波器
が誘電体多層膜フィルタを用いたことを特徴とするもの
である。

【００３６】請求項１７に記載の発明は、前記励起光反
射器または前記信号光反射器の少なくとも一方がミラー
であることを特徴とするものである。

【００３７】請求項１８に記載の発明は、前記光ファイ
バが２つ以上のラマン増幅の励起効率の異なる異種の光
ファイバの間に励起光の反射器を設置したことを特徴と
するものである。

【００３８】請求項１９に記載の発明は、請求項１乃至
１８のいずれかに記載のラマン増幅器を用い、光ファイ
バを介して信号光を伝送する光ファイバ通信システムで
あって、前記光ファイバは信号光を分布的に増幅する伝
送ファイバであることを特徴とするものである。

【００３９】この発明は、図１、図３、図５に示したラ
マン増幅器を用いた光ファイバ通信システムに対応する
もので、波長分割多重された複数波長のものでも、時分
割多重された単一波長のものでもよい。また、計測など
の光ファイバ通信システム関連分野において、信号光
は、波長複数波長のものでも単―波長のものでもよい。

【００４０】請求項２０に記載の発明は、前記励起光反
射器または信号光反射器の少なくとも一方がファイバグ
レーティングであることを特徴とするものである。

【００４１】請求項２１に記載の発明は、励起光波長が
複数あり、前記励起光反射器が励起波波長ごとの光ファ
イバグレーティングを有するか、あるいは信号光波長が
複数あり、前記信号光反射器が信号波長ごとのファイバ
グレーティングことを有することを特徴とするものであ
る。

【００４２】請求項２２に記載の発明は、前記励起光反
射器が、信号光と励起光の合分波器、およびミラーから
なるか、あるいは前記信号光反射器が、信号光と励起光
の合分波器、およびミラーからなることを特徴とするも
のである。

【００４３】請求項２３に記載の発明は、前記合分波器
が誘電体多層膜フィルタを用いたことを特徴とするもの
である。

【００４４】請求項２４に記載の発明は、前記励起光反
射器または前記信号光反射器の少なくとも一方がミラー
であることを特徴とするものである。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００４６】図１は、本発明におけるラマン増幅器の第
１実施形態（構成例）を示す図で、図中、符号１は、ラ
マン増幅器の利得媒質である光ファイバで、符号２は、
光ファイバ１を励起する励起光源で、符号３は、励起光
源２からの励起光と信号光を合波する合波器で、符号４
は、光ファイバ１を通過後の励起光を反射する励起光反
射器である。また、符号５は、ラマン増幅器への残留反
射光を除去するためのアイソレータである。

【００４７】励起光源２は、波長多重（λS1、λS2、λ
S3）されたレーザダイオード（ＬＤ）１１と、各ＬＤ１
１の発振波長を狭窄化するためのファイバグレーティン
グ（ＦＧ）１２と、複数波長の励起光を波長多重するた
めの波長選択型合波器（ＷＳＣ）１３と、外部からの残
留反射光を除去するためのアイソレータ１４を備えてい
る。

【００４８】本発明のラマン増幅器と、図２１に示した
従来のラマン増幅器の第l実施形態と比較すると、本発
明のものは、光ファイバ１とアイソレータ５との問に励
起光反射器４が設けられている点で従来のものと構成上
大きく異なっている。励起光反射器４は、信号光を低い
透過損失で透過させるとともに、励起光を高い反射率で
反射させるものである。一般に、ラマン増幅器は、信号
光波長が数１０ｎｍから約１００ｎｍ、励起光波長より
長波長側に設定されている。

【００４９】図２（ａ）〜（ｃ）は、励起光反射器の構
成図で、図２(ａ)および（ｂ）がＦＧ２１を用いた場合
の図で、図２(ｃ)が合波器２３とミラー２４を用いた場
合の図である。図２（ａ）に示したＦＧ２１は、複数波
長の励起光を一括して反射し、信号光を透過するもので
ある。一方、図２（ｂ）に示したＦＧ２２は、複数波長
の励起光を各波長毎に反射し、信号光を透過するもので
ある。ミラー２４は、ガラス板に金属を蒸着したものや
ＦＧである。一般に、図２(ａ)および（ｂ）のＦＧ２
１、２２は、図２(ｃ)の合波器２３に比べて挿入損失が
少ない。したがって、図２(ａ)および（ｂ）における励
起光の反射率は、図２(ｃ)における励起光の反射率より
高くとれるという特徴がある。また、図２(ａ)の構成
は、図２（ｂ）構成に比べて構成部品数が少ないという
特徴がある。

【００５０】さらに、図２７（ｃ）の構成は、信号光と
励起光を分離した後に励起光の反射を行っているので、
ミラーの作成が容易であり、また、ミラーが安価である
という利点がある。これは、励起光波長が複数波長の分
布幅が広い場合でも、信号光の損失によらず、ミラーが
作成できるからである。また、合波器２３が誘電体多層
膜フィルタを用いたものである場合には、信号光と励起
光の波長分離特性が良好であり、従来技術のような信号
光波長における過剰損失がなく、また作成が容易、安価
であるという利点がある。

【００５１】図２に示した合波器２３は、入射信号光と
入射励起光を分波し、出射信号光と出射励起光を合波し
ているので、本来は合分波器を言うべきであるが、波長
選択型の合波器が分波器としても動作することは光伝搬
の相反性から明らかであるので、以下の説明において
は、種々の光部品が合分波器として動作する場合にも合
波器と言う。

【００５２】光ファイバ１が、ラマンファイバで、Ｇe
Ｏ₂添加のシリカファイバの場合で、信号光波長が１．
５μｍ近傍のときは、励起光の吸収係数は、０．４dＢ/
ｋｍ程度、長さは数ｋｍ(励起光パワーと利得設定値に
依存)である。したがって、ラマンファイバによる励起
光の吸収値は、高々４ｄＢ程度であり、相当量の励起光
が、光ファイバ１から出射する。

【００５３】また光ファイバ１が、伝送ファイバで、
１．３μｍゼロ分散のシングルモードファイバ（ＳＭ
Ｆ)、または、１．５μｍ分散シフトファイバ（ＤＳ
Ｆ）の場合で、信号光波長が１．５μｍ近傍のときは、
励起光の吸収係数は、それぞれ０．１８ｄＢ/ｋｍ程
度、または０．２２ｄＢ/ｋｍ程度、長さは数１０ｋｍ
(励起光パワーと利得設定値に依存)である。したがっ
て、前記伝送ファイバによる励起光の吸収値は、長さが
比較的短く、２０ｋｍ以下の場合、高々４ｄＢ程度であ
り、その相当量の励起光が、前記光ファイバから出射す
る。ただし、ＳＭＦとＤＳＦでは、ＤＳＦの方がラマン
利得係数は大きく、同じ励起光パワーでより大きなラマ
ン利得をもたらす。

【００５４】このような構成によれば、その相当量の励
起光を励起光反射器４で反射し、再び光ファイバ１に入
射させるため、総合の入力励起光パワーを増大させるこ
とができる。一方、内部ラマン利得(光ファイバ内の利
得でｄＢ単位で測られる値)は、総合の入力励起光パワ
ーに比例する。したがって、前記内部ラマン利得は、従
来のラマン増幅器と比較して相当量増加する。ただし、
実際に利用できるラマン利得(以下、単にラマン利得と
言う)は、光ファイバ１がラマンファイバの場合には、
内部ラマン利得からラマンファイバの信号光損失を差し
引いたものである。このように本発明によれば、同じ励
起光源を用いた従来のラマン増幅器と比較して、ラマン
利得が向上し、ラマン増幅器の励起効率が向上する。

【００５５】図３（ａ）および（ｂ）は、本発明のラマ
ン増幅器の第２実施形態を示す図で、上述した第１実施
形態と比較すると励起光源の構成が異なる。すなわち、
第２実施形態の励起光源３０は、複数のＬＤ３１と１個
の波長選択型合波器３３を備えている。第１実施形態で
用いられたＦＧ１２とアイソレータ１４は第２実施形態
では必要ない。第２実施形態におけるＬＤ３１は、特定
の場合を除き、ＬＤ素子内のレーザ利得が、偏波モー
ド、すなわち、ＴＥモードとＴＭモードに関して無偏波
化されたものである。

【００５６】特定の場合とは、図３（ｂ）に示すよう
に、ラマン増幅器に対する入力信号光の偏波が、一定の
偏波面を有する直線偏波に保持され、かつ光ファイバ１
と励起光反射器４からＬＤ３１の間に存在する光部品
（合波器３、波長選択型合波器３３、ＬＤピグテールの
光ファイバ１）が、偏波保持型である場合である。この
特定の場合にはＬＤは無偏波化されてなくてよい。通
常、ＬＤ導波路構造の空問的非対称性に起因して、ＬＤ
素子内のレーザ利得は偏波依存である。

【００５７】このような構成により、各ＬＤ３１から出
射した励起光が、励起光反射器４で反射されたもの(以
下、戻り光と言う)は、出射励起光と逆の経路をたど
り、その励起波長に応じて各ＬＤ３１に戻る。各ＬＤ３
１は、無反射コートしたＬＤ素子の前端面と高反射コー
トしたＬＤ素子の後端面を有し、励起光反射器４の反射
面と後端面との間で外部共振器が形成される。

【００５８】戻り光がない場合にＬＤ３１の発振波長幅
(通常１０ｎｍ程度)が、波長選択型合波器３における１
つの励起光波長に対する透過幅より大きければ、外部共
振器内におけるレーザ発振により発振波長幅は、波長選
択型合波器３３の透過幅以下に狭窄化される。したがっ
て、第２実施形態ではＬＤに隣接したＦＧが不要であ
る。

【００５９】一方、戻り光がない場合の発振波長幅が波
長選択型合波器３３の透過幅より小さければ、外部共振
器内におけるレーザ発振により発振波長は、波長選択型
合波器３３の透過幅以下に狭窄化されることはない。

【００６０】第２実施形態で使用される波長選択型合波
器３３は、従来のラマン増幅器及び上述した第１実施形
態において用いられる波長選択型合波器１３と比較し
て、その透過率スぺクトル特性に対する要求条件が異な
る。

【００６１】励起光反射器４が、その反射率が励起波長
無依存である図２(ａ)および(ｃ)の反射器の場合、第２
実施形態の波長選択型合波器３３の透過率スぺクトル
は、図４に示したものとなる。すなわち、戻り光が、他
の波長のＬＤに混入しないように、異なる励起光波長間
における透過率の差が十分に大きいことが必要である。
透過率の差は、例えば２０ｄＢ以上である。一方、励起
光反射器４が、その反射率が波長選択性を有する図２
（ｂ）の反射器である場合、透過率差に関する制限は緩
和される。

【００６２】このように第２実施形態においても第1実
施形態と同様に、励起光反射器４で反射された励起光が
光ファイバ１に入力するため、総合入力励起光パワーが
増大し、信号光利得が向上するという利点がある。

【００６３】図５は、本発明のラマン増幅器の第３実施
形態を示す図で、上述した第２実施形態と比較すると、
励起光源５０の部分が異なる。すなわち、第３実施形態
の励起光源５０は、励起光波長の同じ２個のＬＤ５１
ａ、５１ｂの複数組と、その各組に対して用いられる偏
波合波器（ＰＢＣ）５２と、１個の波長選択型合波器５
３を有する。第３実施形態のＬＤ５１は偏波依存のもの
でよい。励起光反射器４で反射された各ＬＤからの励起
光は、ＬＤからの出射光と逆の経路をたどり、その励起
波長に応じて、それぞれ元のＬＤ、または波長は同じで
あるが偏波が異なるＬＤに戻る。反射された励起光が、
励起光を発出した元のＬＤに戻る場合、第２実施形態の
場合と同様に、励起光反射器４と後端面により外部共振
器が形成される。一方、反射された励起光が、励起光を
発出した元のＬＤと波長は同じであるが、偏波の異なる
ＬＤに戻る場合、外部共振器はそれら２個のＬＤの後端
面で形成される。

【００６４】このように第３実施形態においても第２実
施形態と同様に、励起光反射器で反射された励起光が、
前記光ファイバに入力するため、総合入力励起光パワー
が増大し、信号光利得が向上するという利点がある。

【００６５】図６は、本発明のラマン増幅器の第４実施
形態を示す図で、図２１に示した従来の第l構成例と比
較すると、従来における２ポートのアイソレータが、第
４実施形態では、３ポートのサーキュレータに置き換え
られている。また、第４実施形態では、従来の第１構成
例にはない信号光反射器６５と無反射終端器６６が新た
に設けられている。

【００６６】このような構成によれば、信号光は、一度
光ファイバ１を通過して増幅された後、信号光反射器６
５で反射され、再び光ファイバ１を通過して増幅され
る。光ファイバ１を出射したその反射信号光は、サーキ
ュレータ６７により、第３のポート(図６の下方のポー
ト)に出射される。無反射終端器６６は、信号光反射器
６５を通過した残留信号光がコネクタ端面等により反射
されて、本来の反射信号と混ざって雑音となることを防
ぐ目的で設けられている。

【００６７】図７（ａ）〜（ｃ）は、信号光反射器の構
成を示した図である。図７(ｃ)は、単純に信号光のみを
反射するミラー７３を、図７(ａ)は、波長多重された信
号光を一括して反射するファイバグレーティング（Ｆ
Ｇ）７１を、図７(ｂ)は、波長多重された信号光を信号
光の波長毎に反射するＦＧ７２を多段に接続したもので
ある。ただし、ここでは信号光波長が３波長でその波長
がλS1、λS2、λS3の場合について示している。図７
（ｃ）の信号光反射器６５に対しては、明らかに無反射
終端器６６は必要ない。

【００６８】このように第４実施形態では、信号光利得
が従来の構成の約２倍になるという利点がある。ただ
し、これはラマン利得が信号光により飽和していない場
合ある。ラマン利得が信号光により飽和している場合に
は、信号光利得の向上は２倍以下であるが、いずれにせ
よ信号光利得の向上がある。ＦＧ７１、７２は、一般に
反射光以外の波長の光に対して透明であるから、図７
(ｂ)及び図７(ｃ)のように励起光は透過される。

【００６９】図８は、本発明のラマン増幅器の第５実施
形態を示す図で、図７(ｂ)および図７(ｃ)の構成の信号
光反射器を用いた場合の実施形態を示す図である。第５
実施形態は、図６に示した第４実施形態と異なり、合波
器３及び無反射終端器６６を用いていない。信号光利得
の向上に関しては第４実施形態と同様であり、信号光利
得が従来の構成の約２倍になるという利点がある。

【００７０】上述のように、本発明の第１実施形態から
第３実施形態では、励起光を反射させてラマン利得を向
上させ、一方、第４実施形態と第５実施形態では、信号
光を反射させてラマン利得を向上させている。第１、
２、３実施形態と、第４、５実施形態は、図１、図３、
図５、図６、図８より、互いに独立な構成であることが
わかる。すなわち、第１、２、３実施形態と、第４、５
実施形態を組み合わせた構成が可能である。具体的に
は、第１、２、３実施形態と第４実施形態の粗み合わ
せ、及び第１、２、３実施形態と第５実施形態の組み合
わせが可能である。

【００７１】図９は、本発明のラマン増幅器の第６実施
形態を示す図で、第１実施形態と第５実施形態を組み合
わせたものである。図９に示した励起光反射器４は、励
起光は反射するが信号光は透過させるもので、一方信号
光反射器６５は、信号光は反射するが励起光は透過させ
るものである。第６実施形態は、第１実施形態と第５実
施形態の効果を兼ね備えているので、顕著な信号光利得
の向上がある。

【００７２】図１０は、本発明のラマン増幅器の第７実
施形態を示す図で、信号光と励起光が、励起光反射器及
び信号光反射器が存在しない場合に、光ファイバ１中を
同じ方向に伝搬する配置に対して適用される。励起光反
射器４と信号光反射器６５の順序は、図１０の反対でも
よい。また、無反射終端器６６は、上述のように、必ず
しも必要ではない。第７実施形態は、第６実施形態と同
様に、第１実施形態と第５実施形態の効果を兼ね備えて
いるので、顕著な信号光利得の向上がある。

【００７３】上述のように、本発明の第１実施形態から
第７実施形態によれば、従来技術と比較して信号光利得
が向上するという利点がある。

【００７４】

【実施例】以下に本発明のラマン増幅器の具体的な各実
施例(第１から第９実施例)を示すが、第１、第８及び第
９実施例は、ともに上述した本発明の第１実施形態に対
応し、第２実施例から第７実施例は、上述した本発明の
第２実施形態から第７実施形態に順次対応している。ま
た、第１実施例から第７実施例は、光ファイバがラマン
ファイバであり、集中増幅を行う場合に用いられ、第８
実施例および第９実施例は、光ファイバが伝送ファイバ
であり、分布増幅を行う場合に用いられる。

【００７５】上述したように、光ファイバとして伝送フ
ァイバを用いる場合には、光信号を分布的に増幅するた
め、光ファイバとしてラマンファイバを用いる場合に比
べて、光雑音特性が向上するという特徴がある。一方、
上述のように、光ファイバとしてラマンファイバを用い
る場合には、光信号を集中的に増幅するため、光ファイ
バとして伝送ファイバを用いる場合に比べて、伝送ファ
イバに対する制約がないという特徴がある。

【００７６】[第１実施例] 図１１は、本発明のラマン
増幅器の第１実施例を示す図である。励起光源２のＬＤ
１１の波長は、１４３０、１４４０、１４５０ｎｍであ
るが、その波長は、各ＬＤ１１に接続したファイバグレ
ーティング(ＦＧ)１２の反射率中心波長により決定され
る。ＬＤ１１は、ファブリーぺロー型のものであり、各
ＬＤ１１に接続されたＦＧ１２を用いないときの発振波
長幅は約１０ｎｍである。各ＬＤ１１に接続されたＦＧ
１２の反射率半値幅は１ｎｍであり、各ＬＤ１１に接続
されたＦＧ１２を用いたときの発振波長幅は１ｎｍ以下
である。ラマンファイバは、ＧeＯ₂添加のシリカファイ
バであり、励起光に対する吸収係数、長さおよび励起光
損失（吸収）値は、それぞれ、０．４ｄＢ/ｋｍ、８ｋ
ｍ、３．２ｄＢである。利得波長帯は、前述のように、
励起光波長に依存しており、およそ、１５３０〜１５５
０ｎｍである。

【００７７】ラマンファイバに合波器３側から入射する
励起光パワーは、各励起光波長につき、数１０ｍＷから
約１００ｍＷであるが、以下では、説明を簡単にするた
めに各励起光波長につき、１００ｍＷであるとする。図
１に示した励起光反射器４として、図２(ａ)のタイプの
ＦＧ、すなわち、３波長の励起光を一括して反射するＦ
Ｇ４ａを用いている。ＦＧ４ａの励起光反射率は約１０
０％(例えば、９９％)、また、信号光の透過損失は０．
２ｄＢ以下である。励起光反射器を用いない場合が、図
２１に示した従来のラマン増幅器である。その従来のラ
マン増幅器の内部ラマン利得は、信号光波長１５３０〜
１５５０ｎｍで約１５ｄＢである。

【００７８】上述のように、ラマンファイバの励起光損
失値は３．２ｄＢであるから、励起光反射器４としての
ＦＧ４ａで反射される励起光パワーは、約４８ｍＷであ
る。したがって、総合のラマンファイバの入力励起光パ
ワーは、約１４８ｍＷである。第１実施例における内部
ラマン利得は、約２２．２ｄＢであり、ラマン利得の向
上は、２２．２−１５＝７．２より、約７．２ｄＢとな
る。

【００７９】[第２実施例]図１２は、本発明のラマン増
幅器の第２実施例を示す図である。励起光反射器４とし
て、図２（ｂ）のタイプのＦＧ、すなわち、３波長の励
起光を個別に反射するＦＧ４ｂを用いている。各ＦＧ４
ｂの励起光反射率は約１００％（例えば、９９％）、反
射率半値幅は２ｎｍである。また、信号光の透過損失は
３個のＦＧ４ｂ全体で０．５ｄＢ以下である。各ＬＤ３
１の前端面反射率は約１％、後端面反射率は約７０％で
ある。各ＬＤ３１は、後端面と励起光反射用の各ＦＧ４
ｂとにより外部共振器を形成して発振するが、その外部
共振器内の光部品損失の総合値が過度に大きくなく、十
分な前記戻り光が存在している。各波長の励起光の発振
波長幅は、反射率半値幅により限定され、２ｎｍ以下で
ある。

【００８０】ラマンファイバは、ＧeＯ₂添加のシリカフ
ァイバであり、励起光に対する吸収係数、長さおよび励
起光損失(吸収)値は、それぞれ、０．４ｄＢ/ｋｍ、４
ｋｍ、１．６ｄＢある。上述した第１実施例と同様にし
て、従来のラマン増幅器の内部ラマン利得は、信号光波
長１５３０〜１５５０ｎｍで約１０ｄＢである。ただ
し、ラマンファイバの長さが第１実施例の半分であるた
め、内部ラマン利得は小さくなっている。

【００８１】上述のように、ラマンファイバの励起光損
失値は１．６ｄＢであるから、励起光反射器４としての
各ＦＧ４ｂで反射される励起光パワーは、約６９ｍＷで
ある。したがって、総合のラマンファイバの入力励起光
パワーは、約１６９ｍＷである。第２実施例における内
部ラマン利得は、約１６．９ｄＢであり、ラマン利得の
向上は、１６．９−１０＝６．９より、約６．９ｄＢと
なる。

【００８２】[第３実施例]図１３は、本発明のラマン増
幅器の第３実施例を示す図である。各波長の励起光パワ
ーは、偏波多重により約２倍になっており、３つの励起
光波長の間隔は、第１および第２実施例の場合の２倍で
ある２０ｎｍとしている。３つの励起光波長は、１４３
０、１４５０、１４７０ｎｍである。励起光反射器４と
して、図２（ｃ）のタイプのものを用いている。励起光
反射器４の励起光反射率は約８０％、信号光の透過損失
は約０．５ｄＢである。各ＬＤは、後端面と励起光反射
用の各ＦＧとにより、外部共振器を形成して発振する
が、その外部共振器内の光部品損失の総合値が過度に大
きくなく、十分な戻り光が存在している。第２実施例と
同様にして、従来のラマン増幅器の内部ラマン利得は、
信号光波長１５３０−１５７０ｎｍで約１０ｄＢであ
る。

【００８３】上述のように、ラマンファイバの励起光損
失値が１．６ｄＢ、励起光反射器４の励起光反射率が約
８０％であるから、励起光反射器４から反射される励起
光パワーは、約５５ｍＷある。したがって、総合のラマ
ンファイバの入力励起光パワーは、約１５５ｍＷであ
る。第３実施例における内部ラマン利得は、約１５．５
ｄＢであり、ラマン利得の向上は、１５．５−１０＝
５．０より、約５．０ｄＢとなる。

【００８４】[第４実施例]図１４は、本発明のラマン増
幅器の第４実施例を示す図である。信号光反射器６５と
して、図７(ａ)のタイプのＦＧ、すなわち、３波長の信
号光を一括して反射するＦＧ７１を用いている。ＦＧ７
１の信号光反射率は約１００％(例えば、９９％)であ
る。無反射終端器６６として、光ファイバ１の端而を斜
めに研磨したものを用いており、その反射減衰量は５０
ｄＢ以上であり十分高い値を有している。

【００８５】また、第４実施例の合波器３の信号光通過
損失は、約０．５ｄＢである。信号光は合波器３を一往
復するので、一往復の透過損失は約１０．ｄＢである。
また、サーキュレータ６７の信号光通過損失は、約０．
５ｄＢである。

【００８６】第４実施例で、信号光反射器６５を用いな
い場合が、図２１に示した従来のラマン増幅器である。
ただし、アイソレータ６４の信号光通過損失は、約０．
５ｄＢである。その従来のラマン増幅器のラマン利得
は、信号光波長１５３０〜１５５０ｎｍで、ラマン内部
利得が約１０ｄＢ、ラマンファイバの損失が１．６ｄＢ
であるから、１０−１．６＝８．４より、約８．４ｄＢ
となる。第４実施例では、信号光は、従来技術の場合と
比較して、合波器３を２回、ラマンファイバとサーキュ
レータ６７を１回余分に通過する。したがって、ラマン
利得の増加分は、８．４−０．５×２−０．５＝６．９
より、約６．９ｄＢとなる。

【００８７】[第５実施例]図１５は、本発明のラマン増
幅器の第５実施例を示す図である。信号光反射器６５と
して、図７(ｂ)のタイプのＦＧ、すなわち、３波長の信
号光を個別に反射するＦＧ７２を用いている。各ＦＧ７
２の信号光反射率は約１００％(例えば、９９％)、ま
た、励起光の透過損失は３個のＦＧ全休で０．５ｄＢ以
下である。第５実施例では、信号光は、従来技術の場合
と比較して、ラマンファイバ１とサーキュレータ６７を
余分に通過する。第４実施例と同様にして、ラマン利得
の増加分は、８．４−０．５＝７．９より、約７．９ｄ
Ｂとなる。

【００８８】[第６実施例] 図１６は、本発明のラマン
増幅器の第６実施例を示す図である。信号光反射器６５
として、図７(ａ)のタイプのＦＧ、すなわち、３波長の
信号光を一括に反射するＦＧ７１を、また、励起光反射
器４として、図２(ａ)のタイプのＦＧ、すなわち、３波
長の励起光を一括に反射するＦＧ２１を用いている。信
号光反射器６５としてのＦＧの信号光反射率は約１００
％(例えば、９９％)。また、励起光の透過損失は０．２
ｄＢ以下である。また、励起光反射器６５としてのＦＧ
の励起光反射率は約１００％(例えば、９９％)、また、
信号光の透過損失は０．２ｄＢ以下である。ラマンファ
イバの励起光に対する吸収係数、長さおよび励起光損失
(吸収)値は、それぞれ、０．４ｄＢ/ｋｍ、４ｋｍ、
１．６ｄＢである。第１実施例と同様にして、従来のラ
マン増幅器の内部ラマン利得は、信号光波長は１５３０
−１５５０ｎｍで約１０ｄＢである。

【００８９】上述のように、ラマンファイバの励起光損
失値は１．６ｄＢであるから、励起光反射器４としての
ＦＧで反射される励起光パワーは、約６９ｍＷである。
したがって、総合のラマンファイバの入力励起光パワー
は、約１６９mＷである。第６実施例における内部ラマ
ン利得は、約１６．９ｄＢとなる。第６実施例では、信
号光は、従来技術の場合と比較して、ラマンファイバ１
とサーキュレータ６７を余分に通過する。第５実施例と
同様にして、ラマン利得の増加分は、１６．９×２−
０．５−１０＝２３．３より、約２３．３ｄＢとなる。

【００９０】[第７実施例]図１７は、本発明のラマン増
幅器の第７実施例を示す図である。信号光反射器６５と
励起光反射器４とを兼用した、すべての信号光と励起光
を反射するミラー８０を用いている。その反射率は約１
００％(例えば、９５％)である。また、合波器３の信号
光通過損失は０．５ｄＢである。第１実施例と同様にし
て、従来のラマン増幅器の内部ラマン利得は、信号光波
長１５３０〜１５５０ｎｍで約１０ｄＢである。

【００９１】上述のように、ラマンファイバの励起光損
失値は１．６ｄＢであるから、励起光反射器４としての
ＦＧで反射される励起光パワーは、約６９ｍＷである。
したがって、総合のラマンファイバの入力励起光パワー
は、約１６９ｍＷである。第７実施例における内部ラマ
ン利得は、約１６．９ｄＢとなる。第７実施例では、信
号光は、従来技術の場合と比較して、合波器３を２回、
ラマンファイバ１とサーキュレータ６７を１回余分に通
過する。第６実施例と同様にして、ラマン利得の増加分
は、１６．９×２−０．５−１０＝２２．３より、約２
２．３ｄＢとなる。

【００９２】[第８実施例]図１８は、本発明のラマン増
幅器の第８実施例を示す図である。第１実施例とは光フ
ァイバが異なり、第１実施例では、ラマンファイバを用
いた集中増幅を行っているが、第８実施例では伝送ファ
イバ８１を用いた分布増幅を行っている。ラマンファイ
バはＤＳＦまたはＳＭＦであり、励起光に対する吸収係
数、長さおよび励起光損失(吸収)値は、それぞれ、約
０．２ｄＢ/ｋｍ、２０ｋｍ、約４ｄＢである。第８実
施例で、励起光反射器４を用いていない場合が、図２１
に示した従来のラマン増幅器である。その従来のラマン
増幅器の内部ラマン利得は、ＤＳＦまたはＳＭＦに対
し、信号光波長１５３０〜１５５０ｎｍで約１０ｄＢま
たは約６ｄＢである。

【００９３】上述のように、伝送ファイバの励起光損失
値は約４ｄＢであるから、励起光反射器４としてのＦＧ
４ａで反射される励起光パワーは、約４０ｍＷである。
したがって、総合の伝送ファイバの入力励起光パワー
は、約１４０ｍＷである。第８実施例における内部ラマ
ン利得は、ＤＳＦまたはＳＭＦに対しそれぞれ約４ｄＢ
または約８．４ｄＢであり、ラマン利得の向上は、１４
−１０＝４または、８．４−６＝２．４より、それぞれ
約４ｄＢまたは約２．４ｄＢとなる。

【００９４】[第９実施例]図１９は、本発明のラマン増
幅器の第９実施例を示す図である。第８実施例とは、２
個の励起光源２ａ、２ｂを有し、双方向励起を行ってい
る点で異なっている。なお、励起光源２ａ、２ｂには、
それぞれＬＤ１１ａ、１１ｂ、ＦＧ１２ａ、１２ｂ、波
長選択型合波器１３ａ、１３ｂ、アイソレータ１４ａ、
１４ｂが含まれており、また、励起光源２ａ、２ｂに応
じて合波器３ａ、３ｂが設けられている。

【００９５】励起光波長は、後方向励起の励起光源２ａ
で１４３０、１４４０、１４５０ｎｍ、前方向励起の励
起光源２ｂで１４６０、１４７０、１４８０ｎｍであ
る。それらの励起光波長に対応した信号光波長は、１５
３０〜１５８０ｎｍである。第９実施例で、２個の励起
光反射器４ａ、４ｃを用いない場合が、図２１に示した
従来のラマン増幅器である。その従来のラマン増幅器の
内部ラマン利得は、ＤＳＦまたはＳＭＦに対し、信号光
波長１５３０〜１５８０ｎｍで、それぞれ約１０ｄＢま
たは約６ｄＢである。

【００９６】第８実施例と同様に、第９実施例における
内部ラマン利得は、ＤＳＦまたはＳＭＦに村し、それぞ
れ約１４ｄＢまたは約８．４ｄＢであり、ラマン利得の
向上は、１４−１０＝または、８．４−６＝２．４よ
り、それぞれ約４ｄＢまたは約２．４ｄＢとなる。

【００９７】[第１０実施例]図２０は、本発明のラマン
増幅器の第１０実施例を示す図である。図１８の第８実
施例に類似しているが以下の点で異なる。すなわち、第
８実施例では伝送ファイバが２０ｋｍのＤＳＦである
が、第１０実施例では、伝送ファイバは１０ｋｍのＳＭ
Ｆ１ａと１０ｋｍのＲＤＦ（逆分散ファイバ）１ｂを接
続したものである。このような伝送路のファイバ構成
は、高速の伝送システムにおいて用いられる。ＳＭＦ１
ａとＲＤＦ１ｂでは、ＲＤＦ１ｂの方が励起効率が高
い。したがって、第１０実施例のラマン利得は第８実施
例のそれより大きいという利点がある。

【００９８】上述した各実施例のラマン増幅器を用いて
光ファイバ通信システムを構築することができる。つま
り、伝送ファイバを用いて光ファイバ通信システムにお
いて、信号光は、波長分割多重された複数波長のもので
も時分割多重された単一波長のものでもよい。また同様
に、計測などの光ファイバ通信システム関連分野におい
て、信号光は、波長複数波長のものでも単―波長のもの
でもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のラマン増幅
器によれば、ラマン増幅器の利得媒質である光ファイバ
と、光ファイバを励起する励起光源と、励起光源からの
励起光と入力された信号光をと合波する合波器と、光フ
ァイバを通過した励起光を反射する励起光反射器とを備
えたので、光ファイバで損失を受けずに透過した励起光
を励起光反射器で反射し、再び光ファイバに入射させる
ため、総合の入力励起光パワーを増大させることができ
る。一方、内部ラマン利得は、総合の入力励起光パワー
に比例するので、内部ラマン利得は、従来のラマン増幅
器と比較して相当量増加し、ラマン増幅器の励起効率が
向上するという効果がある。

【０１００】また、本発明の各実施例のラマン増幅器を
用いることにより、信号光が波長分割多重された複数波
長のものでも、時分割多重された単一波長のものでもよ
い光ファイバ通信システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるラマン増幅器の第１実施形態（構
成例）を示す図である。

【図２】励起光反射器の実施形態を示す図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明によるラマン増
幅器の第２実施形態をそれぞれ示す図である。

【図４】本発明による波長選択型合波器の透過率スぺク
トルを示す図である。

【図５】本発明によるラマン増幅器の第３実施形態を示
す図である。

【図６】本発明によるラマン増幅器の第４実施形態を示
す図である。

【図７】本発明によるラマン増幅器の第５実施形態を示
す図である。

【図８】本発明による信号光反射器の構成例を示す図で
ある。

【図９】本発明によるラマン増幅器の第６実施形態を示
す図である。

【図１０】本発明によるラマン増幅器の第７実施形態を
示す図である。

【図１１】本発明によるラマン増幅器の第１実施例を示
す図である。

【図１２】本発明によるラマン増幅器の第２実施例を示
す図である。

【図１３】本発明によるラマン増幅器の第３実施例を示
す図である。

【図１４】本発明によるラマン増幅器の第４実施例を示
す図である。

【図１５】本発明によるラマン増幅器の第５実施例を示
す図である。

【図１６】本発明によるラマン増幅器の第６実施例を示
す図である。

【図１７】本発明によるラマン増幅器の第７実施例を示
す図である。

【図１８】本発明によるラマン増幅器の第８実施例を示
す図である。

【図１９】本発明によるラマン増幅器の第９実施例を示
す図である。

【図２０】本発明によるラマン増幅器の第１０実施例を
示す図である。

【図２１】従来のラマン増幅器の第１構成例を示す図で
ある。

【図２２】ラマン増幅器の適用形態を説明するための図
である。

【図２３】従来のラマン増幅器の第２構成例を示す図で
ある。

【図２４】従来の波長選択型合波器の透過率スぺクトル
を示す図である。

【図２５】従来のラマン増幅器の第３構成例を示す図で
ある。

【図２６】従来のラマン増幅器の利得スペクトル特性を
示す図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ光ファイバ２、３０、５０、６０励起光源３合波器４励起光反射器１１、３１、５１、６１レーザダイオード（ＬＤ）１２、６２ファイバグレーティング（ＦＧ）１３、３３、５３、６３波長選択型合波器（ＷＳＣ）１４、６４アイソレータ２１、２２ＦＧ２３合波器２４ミラー５２偏波合波器（ＰＢＣ）６５信号光反射器６６無反射終端器６７サーキュレータ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｂ 10/17 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｊ 10/16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バと、該光ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と入力された信号光とを合波す
る合波器と、前記光ファイバを通過した励起光を反射する励起光反射
器と、を備えたことを特徴とするラマン増幅器。
【請求項２】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バと、該光ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と入力された信号光とを合分波
する合分波器と、前記光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射
器と、該信号光反射器で反射された信号光及び入力された信号
光を別の２つのポートから入力するサーキュレータと、
を備えたことを特徴とするラマン増幅器。
【請求項３】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バと、該光ファイバを信号光の伝搬方向に対して逆方向から励
起する励起光源と、前記光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射
器と、該信号光反射器で反射された信号光及び入力された信号
光を別の２つのポートから入力するサーキュレータと、を備え、前記信号光反射器は前記励起光源からの励起光
を低損失で透過させることを特徴とするラマン増幅器。
【請求項４】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バと、該光ファイバを信号光の伝搬方向に対して逆方向から励
起する励起光源と、前記光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射
器と、前記光ファイバを通過した励起光を反射する励起光反射
器と、該信号光反射器で反射された信号光及び入力された信号
光を別の２つのポートから入力するサーキュレータと、
を備え、前記信号光反射器は前記励起光源からの励起光
を低損失で透過させるとともに、前記励起光反射器は信
号光を低損失で透過させることを特徴とするラマン増幅
器。
【請求項５】ラマン増幅器の利得媒質である光ファイ
バと、該光ファイバを信号光の伝搬方向に対して順方向から励
起する励起光源と、該励起光源からの励起光と入力された信号光を合分波す
る合分波器と、前記光ファイバを通過した信号光を反射する信号光反射
器と、前記光ファイバを通過した前記励起光源からの励起光を
反射する励起光反射器と、前記信号光反射器で反射された信号光及び入力された信
号光を別の２つのポートから入力するサーキュレータ
と、を備え、前記信号光反射器が前記励起光反射器より
前記光ファイバの近傍に配置した場合には、前記信号光
反射器は前記励起光源からの励起光を低損失で透過さ
せ、前記励起光反射器が前記信号光反射器より前記光フ
ァイバの近傍に配置した場合には、前記励起光反射器は
信号光を低損失で透過させることを特徴とするラマン増
幅器。
【請求項６】前記励起光源は複数個の波長の異なるレ
ーザを有し、前記励起光反射器は、前記レーザからの波
長の異なる励起光をすべて反射することを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載のラマン増幅器。
【請求項７】前記励起光源は、素子の利得が伝搬光の
偏波に依存しない１個のレーザダイオードを有し、該レ
ーザダイオードが無反射処理された前端面と高反射処理
された後端面を有し、前記励起光反射器は、前記レーザ
からの波長の異なる励起光をすべて反射するとともに、
信号光を低損失で透過することを特徴とする請求項１乃
至５のいずれかに記載のラマン増幅器。
【請求項８】前記励起光源は、素子の利得が伝搬光の
偏波に依存しない発振波長の異なる複数個のレーザダイ
オードと、該レーザダイオードからの複数の励起光を合
波する１個の波長選択型の合分波器とを有し、前記レー
ザダイオードは、無反射処理された前端面と高反射処理
された後端面を有し、前記励起光反射器は、前記レーザ
からの波長の異なる複数の励起光をすべて反射するとと
もに、信号光を低損失で透過することを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載のラマン増幅器。
【請求項９】前記励起光源は、無反射処理された前端
面と高反射処理された後端面を有する１個のレーザダイ
オードを有し、前記励起光反射器は前記レーザからの波
長の異なる複数の励起光をすべて反射するとともに、信
号光を低損失で透過し、前記励起光源からの励起光を通
過する各光部品は、前記励起光に対して偏波保持型であ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
ラマン増幅器。
【請求項１０】前記励起光源は、発振波長の異なる複
数のレーザダイオードと、該レーザダイオードからの複
数の励起光を合波する１個の波長選択型の合分波器とを
有し、前記レーサダイオードは無反射処理された前端面
と高反射処理された後端面を有し、前記励起光反射器
は、前記レーザからの波長の異なる複数の励起光をすべ
て反射するとともに、信号光を低損失で透過し、前記励
起光源からの励起光を通過する各光部品は、前記励起光
に対して偏波保持型であることを特徴とする請求項１乃
至５のいずれかに記載のラマン増幅器。
【請求項１１】前記励起光源は、発振波長が同一の２
個のレーザダイオードと、該レーザダイオードからの偏
波の異なる２つの励起光を合波する偏波合分波器とを有
し、前記レーザダイオードは無反射処理された前端面と
高反射処理された後端面を有し、前記励起光反射器は、
前記レーザからの波長の異なる複数の励起光をすべて反
射するとともに、信号光を低損失で透過することを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載のラマン増幅
器。
【請求項１２】前記励起光源は、発振波長が同じ２個
のレーザダイオードの組を複数有し、組内の２個のレー
ザダイオードからの励起光を合波する自然数個の偏波合
分波器と、１個の波長選択型の合分波器とを有し、前記
レーザダイオードは無反射処理された前端面と高反射処
理された後端面を有することを特徴とする請求項１乃至
５のいずれかに記載のラマン増幅器。
【請求項１３】前記励起光反射器または信号光反射器
の少なくとも一方がファイバグレーティングであること
を特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載ラマ
ン増幅器。
【請求項１４】励起光波長が複数あり、前記励起光反
射器が励起波波長ごとの光ファイバグレーティングを有
するか、あるいは信号光波長が複数あり、前記信号光反
射器が信号波長ごとのファイバグレーティングことを有
することを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に
記載のラマン増幅器。
【請求項１５】前記励起光反射器が、信号光と励起光
の合分波器、およびミラーからなるか、あるいは前記信
号光反射器が、信号光と励起光の合分波器、およびミラ
ーからなることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか
１項に記載のラマン増幅器。
【請求項１６】前記合分波器が誘電体多層膜フィルタ
を用いたことを特徴とする請求項１５に記載のラマン増
幅器。
【請求項１７】前記励起光反射器または前記信号光反
射器の少なくとも一方がミラーであることを特徴とする
請求項１乃至１２いずれか１項に記載のラマン増幅器。
【請求項１８】前記光ファイバが２つ以上のラマン増
幅の励起効率の異なる異種の光ファイバの間に励起光の
反射器を設置したことを特徴とする請求項１乃至１７い
ずれか１項に記載のラマン増幅器。
【請求項１９】請求項１乃至１８のいずれかに記載の
ラマン増幅器を用い、光ファイバを介して信号光を伝送
する光ファイバ通信システムであって、前記光ファイバ
は前記信号光を分布的に増幅する伝送ファイバであるこ
とを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項２０】前記励起光反射器または信号光反射器
の少なくとも一方がファイバグレーティングであること
を特徴とする請求項１９に記載の光ファイバ通信システ
ム。
【請求項２１】励起光波長が複数あり、前記励起光反
射器が励起波波長ごとの光ファイバグレーティングを有
するか、あるいは信号光波長が複数あり、前記信号光反
射器が信号波長ごとのファイバグレーティングことを有
することを特徴とする請求項１９に記載の光ファイバ通
信システム。
【請求項２２】前記励起光反射器が、信号光と励起光
の合分波器、およびミラーからなるか、あるいは前記信
号光反射器が、信号光と励起光の合分波器、およびミラ
ーからなることを特徴とする請求項１９に記載の光ファ
イバ通信システム。
【請求項２３】前記合分波器が誘電体多層膜フィルタ
を用いたことを特徴とする請求項２２に記載の光ファイ
バ通信システム。
【請求項２４】前記励起光反射器または前記信号光反
射器の少なくとも一方がミラーであることを特徴とする
請求項１９に記載の光ファイバ通信システム。