JP2001133818A - 分布光増幅システムおよび分布光増幅方法 - Google Patents
分布光増幅システムおよび分布光増幅方法Info
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- JP2001133818A JP2001133818A JP31246199A JP31246199A JP2001133818A JP 2001133818 A JP2001133818 A JP 2001133818A JP 31246199 A JP31246199 A JP 31246199A JP 31246199 A JP31246199 A JP 31246199A JP 2001133818 A JP2001133818 A JP 2001133818A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のラマン分布光増幅と同等の利得と低雑
音性を確保し、且つ分布光増幅ファイバにおけるＳＰＭ
を抑圧できる高品質な信号光伝送技術である分布光増幅
システムを提供する。 【解決手段】 光ファイバを増幅媒体として用いる分布
光増幅システムであって、２つの波長の励起光と信号光
の間の四波混合過程を用いることで光信号を分布的に増
幅し、該信号光の光角周波数がωｓのとき、２つの励起
光の光角周波数ω １とω２の和が、信号光角周波数ωｓ
の２倍と等しくなるように前記励起光の光角周波数が設
定されていることを特徴とする分布光増幅システム。
音性を確保し、且つ分布光増幅ファイバにおけるＳＰＭ
を抑圧できる高品質な信号光伝送技術である分布光増幅
システムを提供する。 【解決手段】 光ファイバを増幅媒体として用いる分布
光増幅システムであって、２つの波長の励起光と信号光
の間の四波混合過程を用いることで光信号を分布的に増
幅し、該信号光の光角周波数がωｓのとき、２つの励起
光の光角周波数ω １とω２の和が、信号光角周波数ωｓ
の２倍と等しくなるように前記励起光の光角周波数が設
定されていることを特徴とする分布光増幅システム。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低雑音な分布光増
幅システムに関する。
幅システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の伝送システムでは、伝送ファイバ
損失により強度が弱くなった光信号を再生する手段とし
て、エルビウム、プラセオジム、ツリウム等の希土類元
素を添加した光ファイバレーザアンプもしくはファイバ
ラマンアンプが用いられている。これらの光アンプは、
広帯域で且つ高利得動作が実現でき、光伝送システムの
大容量化、長中継間隔化に大いに貢献した。
損失により強度が弱くなった光信号を再生する手段とし
て、エルビウム、プラセオジム、ツリウム等の希土類元
素を添加した光ファイバレーザアンプもしくはファイバ
ラマンアンプが用いられている。これらの光アンプは、
広帯域で且つ高利得動作が実現でき、光伝送システムの
大容量化、長中継間隔化に大いに貢献した。
【０００３】しかし、近年のインターネットをはじめと
するデータ通信需要の指数関数的な増大に伴い、光伝送
システムのさらなる高速化・大容量化が求められてい
る。伝送速度の高速化に伴い、信号光の信号対雑音比
（以下「ＳＮＲ」という）劣化に対する制限がより厳し
くなってきている。信号光のＳＮＲを維持する為には、
信号光パワーを上昇させる必要がある。しかしながら信
号光パワーの上昇は、伝送ファイバ中での自己位相変調
効果（以下「ＳＰＭ」という）などの非線形効果による
信号光パルスのスペクトル広がりが生じ易くなり、時間
波形が劣化するという問題がある。
するデータ通信需要の指数関数的な増大に伴い、光伝送
システムのさらなる高速化・大容量化が求められてい
る。伝送速度の高速化に伴い、信号光の信号対雑音比
（以下「ＳＮＲ」という）劣化に対する制限がより厳し
くなってきている。信号光のＳＮＲを維持する為には、
信号光パワーを上昇させる必要がある。しかしながら信
号光パワーの上昇は、伝送ファイバ中での自己位相変調
効果（以下「ＳＰＭ」という）などの非線形効果による
信号光パルスのスペクトル広がりが生じ易くなり、時間
波形が劣化するという問題がある。
【０００４】これを抑える手段として、現在光伝送路の
ファイバ自身を光増幅媒体として用いるラマン分布光増
幅伝送システムが注目されている。例えば１．５５μｍ
帯のラマン分布増幅は、１．４８μｍ帯の励起光源を用
いることで実現でき、５０ｋｍの光伝送路において等価
損失０ｄＢ、雑音指数７ｄＢ、増幅帯域幅５０ｎｍの分
布増幅が実現されている。（例えば、N.Takachio,H.Suz
uki,H.Masuda,and M.Koga;Technical Digest of OFC'9
9,PD,9-1頁、Optical Society of America編、1999年）
ファイバ自身を光増幅媒体として用いるラマン分布光増
幅伝送システムが注目されている。例えば１．５５μｍ
帯のラマン分布増幅は、１．４８μｍ帯の励起光源を用
いることで実現でき、５０ｋｍの光伝送路において等価
損失０ｄＢ、雑音指数７ｄＢ、増幅帯域幅５０ｎｍの分
布増幅が実現されている。（例えば、N.Takachio,H.Suz
uki,H.Masuda,and M.Koga;Technical Digest of OFC'9
9,PD,9-1頁、Optical Society of America編、1999年）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ラマン分布光増幅は、
ファイバ入力端での信号光パワーを抑える手段を提供す
る。これにより、入力端近傍でのＳＰＭによる時間波形
劣化は抑圧可能である。しかし、ラマン分布光増幅ファ
イバにおけるパス全体の平均値としての光信号パワーを
低減することは、伝送システム全体としてのＳＮＲ維持
の観点から困難である。その為、ラマン分布光増幅によ
るＳＰＭ抑圧効果は期待されているほど大きくないのが
現状である。本発明は、ラマン分布光増幅と同等の利得
と低雑音性を確保し、且つ分布光増幅ファイバにおける
ＳＰＭを抑圧できる高品質な信号光伝送技術であるパラ
メトリック分布光増幅システム（以下単に「分布光増幅
システム」という）を提供することを目的とする。
ファイバ入力端での信号光パワーを抑える手段を提供す
る。これにより、入力端近傍でのＳＰＭによる時間波形
劣化は抑圧可能である。しかし、ラマン分布光増幅ファ
イバにおけるパス全体の平均値としての光信号パワーを
低減することは、伝送システム全体としてのＳＮＲ維持
の観点から困難である。その為、ラマン分布光増幅によ
るＳＰＭ抑圧効果は期待されているほど大きくないのが
現状である。本発明は、ラマン分布光増幅と同等の利得
と低雑音性を確保し、且つ分布光増幅ファイバにおける
ＳＰＭを抑圧できる高品質な信号光伝送技術であるパラ
メトリック分布光増幅システム（以下単に「分布光増幅
システム」という）を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の分布光
増幅伝送システムの概略を示す図である。図１におい
て、光角周波数はωｓである信号光が分布光増幅部Ａに
伝送される。分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である
第１の励起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそ
れぞれ生成する励起光源ａ１、ａ２と、該励起光源
ａ１、ａ２に結合され第１の励起光及び第２の励起光を
受けるとともに、信号光をうける光カップラ等の合波手
段ａ３を有している。該合波手段ａ３の出力端は伝送フ
ァイバＢに接続されており、第１の励起光及び第２の励
起光と、信号光とが伝送ファイバＢを介して、図示しな
い受信局等に送られる。ここで「伝送ファイバ」とは局
間の伝送路で用いられるファイバのことをいう。
増幅伝送システムの概略を示す図である。図１におい
て、光角周波数はωｓである信号光が分布光増幅部Ａに
伝送される。分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である
第１の励起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそ
れぞれ生成する励起光源ａ１、ａ２と、該励起光源
ａ１、ａ２に結合され第１の励起光及び第２の励起光を
受けるとともに、信号光をうける光カップラ等の合波手
段ａ３を有している。該合波手段ａ３の出力端は伝送フ
ァイバＢに接続されており、第１の励起光及び第２の励
起光と、信号光とが伝送ファイバＢを介して、図示しな
い受信局等に送られる。ここで「伝送ファイバ」とは局
間の伝送路で用いられるファイバのことをいう。
【０００７】図１においてディジタル変調された信号光
が図示しない送信端局より出力されている。信号光の光
角周波数はωｓである。
が図示しない送信端局より出力されている。信号光の光
角周波数はωｓである。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここで、たとえば送信端局に設けられる分
布光増幅部Ａでは、光角周波数ω１とω２である、第１
及び第２の励起光が出力されている。これらは、
布光増幅部Ａでは、光角周波数ω１とω２である、第１
及び第２の励起光が出力されている。これらは、
【００１０】
【数２】
【００１１】
【数３】
【００１２】である。ここで、励起光源ａ１，ａ２の光
角周波数ω１とω２はヘテロダイン光ＰＬＬによって、
角周波数ω１とω２はヘテロダイン光ＰＬＬによって、
【００１３】
【数４】
【００１４】となるように制御されている。
【００１５】また、これらの第１及び第２の励起光の位
相φ１およびφ２は、ＷＤＭカップラにより光伝送路に
出力される前に、図示しない位相変調器により下記の式
（５）を満たすように、位相変調が加えられてもよい。
相φ１およびφ２は、ＷＤＭカップラにより光伝送路に
出力される前に、図示しない位相変調器により下記の式
（５）を満たすように、位相変調が加えられてもよい。
【００１６】
【数５】
【００１７】式（５）において、Ｍは位相変調の大きさ
である。ここでは、２つの励起光間で、互いに逆相の位
相変調が加えられ、２つの励起光の瞬時周波数について
も式（４）と同等の条件が常に成立している。この位相
変調により高出力の励起光が光ファイバ伝送路に入力さ
れても、誘導ブリルアン散乱を回避しながら目的の増幅
動作を実現できる。
である。ここでは、２つの励起光間で、互いに逆相の位
相変調が加えられ、２つの励起光の瞬時周波数について
も式（４）と同等の条件が常に成立している。この位相
変調により高出力の励起光が光ファイバ伝送路に入力さ
れても、誘導ブリルアン散乱を回避しながら目的の増幅
動作を実現できる。
【００１８】第１及び第２の励起光が伝送ファイバＢに
入力されると、伝送ファイバＢ中ではこれら励起光と信
号光間で四光波混合が生じる。その結果、信号光の出力
Ｅｓ（Ｌ）は、
入力されると、伝送ファイバＢ中ではこれら励起光と信
号光間で四光波混合が生じる。その結果、信号光の出力
Ｅｓ（Ｌ）は、
【００１９】
【数６】
【００２０】
【数７】
【００２１】となる。式（６）および（７）において、
Ｅ１，Ｅ２は第１及び第２の励起光電界、γは伝送ファ
イバ非線形係数、Ｌは伝送ファイバ長、Ｌｅｆｆは非線
形効果の有効長である。
Ｅ１，Ｅ２は第１及び第２の励起光電界、γは伝送ファ
イバ非線形係数、Ｌは伝送ファイバ長、Ｌｅｆｆは非線
形効果の有効長である。
【００２２】図２に示すように、光角周波数成分として
は上記以外にω１−ω２＋ωｓ，−ω１＋ω２＋ωｓの
領域にも励起光と信号光間の四光波混合光が生ずるが、
信号光を受光するときは、光フィルタで除去すればよ
い。
は上記以外にω１−ω２＋ωｓ，−ω１＋ω２＋ωｓの
領域にも励起光と信号光間の四光波混合光が生ずるが、
信号光を受光するときは、光フィルタで除去すればよ
い。
【００２３】さらに、｜Ｅ１｜２＝｜Ｅ２｜２を仮定す
ると、式（６）は、
ると、式（６）は、
【００２４】
【数８】
【００２５】
【数９】
【００２６】
【数１０】
【００２７】となり変形される。この式からも分かるよ
うに、信号光の同相成分Es,inと直交位相成分励起光E
s,qとで光利得が異なる。信号光の同相、直交位相は励
起光を基準に設定されることから、信号光の光位相差に
依存した光利得、すなわち、パラメトリック増幅の一態
様である位相感応型光増幅(Phase-Sensitive Amplifica
tion)が実現されると言える。光ＰＬＬにより励起光と
信号光の位相関係が、
うに、信号光の同相成分Es,inと直交位相成分励起光E
s,qとで光利得が異なる。信号光の同相、直交位相は励
起光を基準に設定されることから、信号光の光位相差に
依存した光利得、すなわち、パラメトリック増幅の一態
様である位相感応型光増幅(Phase-Sensitive Amplifica
tion)が実現されると言える。光ＰＬＬにより励起光と
信号光の位相関係が、
【００２８】
【数１１】
【００２９】となるように制御すると、同相成分である
信号光は増幅され、信号光の平均位相と９０度ずれた雑
音成分は逆に減衰される。従って、信号光パルスエンベ
ロープの光位相が伝送ファイバのＳＰＭもしくは分散の
影響により回転したとしても、信号光パルスの裾の広が
りは位相感応光増幅により除去され、波形劣化が生じな
い。（例えば、W.Imajuku and A.Takada;Technical Dig
est of OFC'99.Tue,131頁、Optical Society of Americ
a編、1999年）従って、高品質な光伝送が実現できる。
信号光は増幅され、信号光の平均位相と９０度ずれた雑
音成分は逆に減衰される。従って、信号光パルスエンベ
ロープの光位相が伝送ファイバのＳＰＭもしくは分散の
影響により回転したとしても、信号光パルスの裾の広が
りは位相感応光増幅により除去され、波形劣化が生じな
い。（例えば、W.Imajuku and A.Takada;Technical Dig
est of OFC'99.Tue,131頁、Optical Society of Americ
a編、1999年）従って、高品質な光伝送が実現できる。
【００３０】上記のような高品質な光伝送を実現するた
めの分布光増幅システムとして、本発明は、以下のよう
な構成を採用する。
めの分布光増幅システムとして、本発明は、以下のよう
な構成を採用する。
【００３１】すなわち、本発明の第１の態様によれば、
光ファイバを増幅媒体として用いた分布光増幅システム
のうち、２つの波長の励起光と信号光の間の四波混合過
程を用いることで光信号を分布的に増幅することを特徴
とする分布光増幅システムが構成される。より具体的に
は、本実施の態様は、２つの異なる光角周波数ω１，ω
２を有する励起光を生成する少なくとも一つの励起光源
と、前記励起光源に接続され、該励起光源からの励起光
と信号光を合波する合波手段（３１）と、該合波手段に
接続され、合波された２つの励起光と信号光とを伝搬す
る光ファイバとを具備することを特徴とする分布光増幅
システムとして構成される。
光ファイバを増幅媒体として用いた分布光増幅システム
のうち、２つの波長の励起光と信号光の間の四波混合過
程を用いることで光信号を分布的に増幅することを特徴
とする分布光増幅システムが構成される。より具体的に
は、本実施の態様は、２つの異なる光角周波数ω１，ω
２を有する励起光を生成する少なくとも一つの励起光源
と、前記励起光源に接続され、該励起光源からの励起光
と信号光を合波する合波手段（３１）と、該合波手段に
接続され、合波された２つの励起光と信号光とを伝搬す
る光ファイバとを具備することを特徴とする分布光増幅
システムとして構成される。
【００３２】本発明の第２の実施の態様によれば、信号
光の光角周波数がωｓのとき、２つの励起光の光角周波
数ω１とω２の和が、信号光角周波数ωｓの２倍と等し
くなるように前記励起光の光角周波数が設定されている
ことを特徴とする分布光増幅システムが提供される。本
実施の態様においては、該システムは、２つの異なる光
角周波数ω１，ω２を有する励起光を生成する少なくと
も一つの励起光源と、前記光角周波数の差ω１−ω２を
常に一定とするように前記励起光源を制御する光差周波
数安定化装置と、前記励起光源からの励起光と信号光を
合波する手段と、合波された励起光と信号光の一部を分
岐し励起光と信号光の光位相差を検出する手段（Ｃ）
と、検出した光位相差を増幅・フィルタリングした後に
前記励起光源に帰還する手段（Ｄ）と、合波された２つ
の励起光と信号光が伝搬する光ファイバとを具備するよ
うに構成される。また、本実施の態様は、２つの異なる
光角周波数２つの異なる光角周波数ω１，ω２を有する
励起光を生成する工程と、前記励起光と信号光を合波す
る工程と、前記合波された２つの励起光と信号光とを増
幅媒体に伝送し、増幅する工程と、を具備する分布光増
幅方法であって、前記光角周波数ω１とω２は、その和
が信号光の角周波数ωｓの２倍と等しくなるように設定
されていることを特徴とする、分布光増幅方法としても
成立する。
光の光角周波数がωｓのとき、２つの励起光の光角周波
数ω１とω２の和が、信号光角周波数ωｓの２倍と等し
くなるように前記励起光の光角周波数が設定されている
ことを特徴とする分布光増幅システムが提供される。本
実施の態様においては、該システムは、２つの異なる光
角周波数ω１，ω２を有する励起光を生成する少なくと
も一つの励起光源と、前記光角周波数の差ω１−ω２を
常に一定とするように前記励起光源を制御する光差周波
数安定化装置と、前記励起光源からの励起光と信号光を
合波する手段と、合波された励起光と信号光の一部を分
岐し励起光と信号光の光位相差を検出する手段（Ｃ）
と、検出した光位相差を増幅・フィルタリングした後に
前記励起光源に帰還する手段（Ｄ）と、合波された２つ
の励起光と信号光が伝搬する光ファイバとを具備するよ
うに構成される。また、本実施の態様は、２つの異なる
光角周波数２つの異なる光角周波数ω１，ω２を有する
励起光を生成する工程と、前記励起光と信号光を合波す
る工程と、前記合波された２つの励起光と信号光とを増
幅媒体に伝送し、増幅する工程と、を具備する分布光増
幅方法であって、前記光角周波数ω１とω２は、その和
が信号光の角周波数ωｓの２倍と等しくなるように設定
されていることを特徴とする、分布光増幅方法としても
成立する。
【００３３】更に、本発明に係る第３の実施の態様によ
れば、２つの励起光の光角周波数ω １とω２の和が信号
光の角周波数ωｓの２倍と等しくなるような条件を維持
し且つ各励起光は位相変調されていることを特徴とする
分布光増幅システムが提供される。本実施の態様におい
ては、該システムは、２つの異なる光角周波数ω１，ω
２を有する励起光を生成する少なくとも一つの励起光源
（１１，１２）と、前記光角周波数の差ω１−ω２が常
に一定とするように前記励起光源を制御する光差周波数
安定化装置（２）と、２つの励起光について各々の光位
相を互いに逆相で位相変調する光位相変調手段（Ｅ）
と、前記励起光源の出力光と信号光を合波する合波手段
（３１）と、合波された励起光と信号光の一部を分岐し
励起光と信号光の光位相差を検出する手段（Ｃ）と、前
記光位相差を検出する手段（Ｃ）により検出した光位相
差を増幅・フィルタリングした後に前記励起光源に帰還
する手段（Ｄ）と、前記合波手段により合波された２つ
の励起光と信号光が伝搬する光ファイバ（Ｂ）とを具備
するように構成される。本実施態様はまた、２つの異な
る光角周波数ω１，ω２を有する励起光を生成する工程
と、前記励起光と信号光を合波する工程と、前記合波さ
れた２つの励起光と信号光とを増幅媒体に伝送し、増幅
する工程とを具備する分布光増幅方法であって、前記光
角周波数ω１とω２は、その和が信号光の角周波数ωｓ
の２倍と等しくなるように設定されており、励起光と信
号光の光位相差を検出し、検出した光位相差を増幅し、
かつフィルタリングした後に前記励起光源に帰還する工
程をさらに具備することを特徴とする分布光増幅方法も
提供する。
れば、２つの励起光の光角周波数ω １とω２の和が信号
光の角周波数ωｓの２倍と等しくなるような条件を維持
し且つ各励起光は位相変調されていることを特徴とする
分布光増幅システムが提供される。本実施の態様におい
ては、該システムは、２つの異なる光角周波数ω１，ω
２を有する励起光を生成する少なくとも一つの励起光源
（１１，１２）と、前記光角周波数の差ω１−ω２が常
に一定とするように前記励起光源を制御する光差周波数
安定化装置（２）と、２つの励起光について各々の光位
相を互いに逆相で位相変調する光位相変調手段（Ｅ）
と、前記励起光源の出力光と信号光を合波する合波手段
（３１）と、合波された励起光と信号光の一部を分岐し
励起光と信号光の光位相差を検出する手段（Ｃ）と、前
記光位相差を検出する手段（Ｃ）により検出した光位相
差を増幅・フィルタリングした後に前記励起光源に帰還
する手段（Ｄ）と、前記合波手段により合波された２つ
の励起光と信号光が伝搬する光ファイバ（Ｂ）とを具備
するように構成される。本実施態様はまた、２つの異な
る光角周波数ω１，ω２を有する励起光を生成する工程
と、前記励起光と信号光を合波する工程と、前記合波さ
れた２つの励起光と信号光とを増幅媒体に伝送し、増幅
する工程とを具備する分布光増幅方法であって、前記光
角周波数ω１とω２は、その和が信号光の角周波数ωｓ
の２倍と等しくなるように設定されており、励起光と信
号光の光位相差を検出し、検出した光位相差を増幅し、
かつフィルタリングした後に前記励起光源に帰還する工
程をさらに具備することを特徴とする分布光増幅方法も
提供する。
【００３４】なお、本発明においては、励起光源とし
て、たとえばモード同期レーザのような、モード同期光
源（８１）を用いても良く、その場合前記モード同期光
源の出力スペクトル成分のうち２つの光角周波数成分の
みを帯域通過させる光フィルタ（８３）とで光源を構成
すれば良い。
て、たとえばモード同期レーザのような、モード同期光
源（８１）を用いても良く、その場合前記モード同期光
源の出力スペクトル成分のうち２つの光角周波数成分の
みを帯域通過させる光フィルタ（８３）とで光源を構成
すれば良い。
【００３５】またさらに、本発明に係る分布光増幅シス
テムは、２つの励起光と信号光が伝搬する光ファイバの
零分散光角周波数に信号光角周波数を一致させる為の信
号光角周波数制御回路（Ｆ）を有していても良い。この
変形例においては、励起光と信号光が伝搬する前記増幅
媒体の零分散光角周波数に前記信号光の光角周波数を一
致させるように、前記信号光の光角周波数を制御する工
程を具備することを特徴とする分布光増幅方法としても
本発明は成立する。
テムは、２つの励起光と信号光が伝搬する光ファイバの
零分散光角周波数に信号光角周波数を一致させる為の信
号光角周波数制御回路（Ｆ）を有していても良い。この
変形例においては、励起光と信号光が伝搬する前記増幅
媒体の零分散光角周波数に前記信号光の光角周波数を一
致させるように、前記信号光の光角周波数を制御する工
程を具備することを特徴とする分布光増幅方法としても
本発明は成立する。
【００３６】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明に係る分布光増幅
システムの実施形態について、図面を参照して説明す
る。
システムの実施形態について、図面を参照して説明す
る。
【００３７】（第一実施形態）図３は本発明の分布光増
幅システムの第一実施形態を示す。図３において、光角
周波数ωｓである信号光が分布光増幅部Ａに伝送され
る。分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である第１の励
起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそれぞれ生
成する励起光源１１と１２、および該励起光源１１、１
２に結合され第１の励起光及び第２の励起光を受けると
ともに、信号光をうける合波手段であるＷＤＭカップラ
２１を有している。ＷＤＭカップラ２１の一つの入力端
は該励起光源１１、１２に接続されており、また、ＷＤ
Ｍカップラ２１の別の入力端は、図示しない信号光源に
接続されている。さらにＷＤＭカップラ２１の出力端は
伝送ファイバＢに接続されており、第１の励起光及び第
２の励起光と、信号光とが伝送ファイバＢを介して、図
示しない受信局等に送られる。
幅システムの第一実施形態を示す。図３において、光角
周波数ωｓである信号光が分布光増幅部Ａに伝送され
る。分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である第１の励
起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそれぞれ生
成する励起光源１１と１２、および該励起光源１１、１
２に結合され第１の励起光及び第２の励起光を受けると
ともに、信号光をうける合波手段であるＷＤＭカップラ
２１を有している。ＷＤＭカップラ２１の一つの入力端
は該励起光源１１、１２に接続されており、また、ＷＤ
Ｍカップラ２１の別の入力端は、図示しない信号光源に
接続されている。さらにＷＤＭカップラ２１の出力端は
伝送ファイバＢに接続されており、第１の励起光及び第
２の励起光と、信号光とが伝送ファイバＢを介して、図
示しない受信局等に送られる。
【００３８】本実施例にかかる分布光増幅システムに入
力される信号光は、たとえば１９３．４１ＴＨｚ（光波
長１．５５μｍ）の光周波数を有している。二つの励起
光源１１および１２はそれぞれ１９２．４ＴＨｚ，１９
４．５ＴＨｚの光周波数を有する第１及び第２の励起光
を出力するように設定されている。これら第１及び第２
の励起光は、ＷＤＭカップラ２１で信号光と合波され光
伝送路（伝送ファイバＢ）に導かれる。光伝送路におい
て信号光の非縮退パラメトリック増幅が実現される。こ
こで伝送ファイバに出力される第１及び第２の励起光の
パワーＰ１、Ｐ２はそれぞれＰ１＝Ｐ２＝２５ｍＷであ
り、５０ｋｍの光伝送路において信号光パワーの損失係
数ηは式（６）のＥｓ ＊（０）成分の寄与を無くした場
合を考えて、
力される信号光は、たとえば１９３．４１ＴＨｚ（光波
長１．５５μｍ）の光周波数を有している。二つの励起
光源１１および１２はそれぞれ１９２．４ＴＨｚ，１９
４．５ＴＨｚの光周波数を有する第１及び第２の励起光
を出力するように設定されている。これら第１及び第２
の励起光は、ＷＤＭカップラ２１で信号光と合波され光
伝送路（伝送ファイバＢ）に導かれる。光伝送路におい
て信号光の非縮退パラメトリック増幅が実現される。こ
こで伝送ファイバに出力される第１及び第２の励起光の
パワーＰ１、Ｐ２はそれぞれＰ１＝Ｐ２＝２５ｍＷであ
り、５０ｋｍの光伝送路において信号光パワーの損失係
数ηは式（６）のＥｓ ＊（０）成分の寄与を無くした場
合を考えて、
【００３９】
【数１２】
【００４０】となる。ここで、伝送ファイバの損失係数
を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４６０５／ｋｍ）、
非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗを仮定した。（この
場合、Ｌｅｆｆ＝１８ｋｍである。）式（１２）から、
本実施形態を用いた場合の信号光パワーの損失は非常に
低いことが分かる。すなわち、本実施形態によれば、伝
送路全体として低損失の伝送を実現し、ＳＮＲ劣化を抑
圧した高品質の光伝送が実現される。
を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４６０５／ｋｍ）、
非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗを仮定した。（この
場合、Ｌｅｆｆ＝１８ｋｍである。）式（１２）から、
本実施形態を用いた場合の信号光パワーの損失は非常に
低いことが分かる。すなわち、本実施形態によれば、伝
送路全体として低損失の伝送を実現し、ＳＮＲ劣化を抑
圧した高品質の光伝送が実現される。
【００４１】（第二実施形態）図４は本発明の分布光増
幅システムの第二実施形態を示す。第二実施形態にかか
る分布光増幅システムにおいて、入力される信号光は１
９３．４１ＴＨｚ（光波長１．５５μｍ）の光周波数ω
ｓを有しており、伝送速度は４０Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ
信号である。また、同システムにおいて、１９３．３５
ＴＨｚ，１９３．４７ＴＨｚの光角周波数ω１およびω
２を有する第１及び第２の励起光をそれぞれ生成する励
起光源１１および１２が用いられている。本実施形態に
おいては、分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である第
１の励起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそれ
ぞれ生成する励起光源１１および１２、該励起光源１１
および１２に接続され、該励起光源１１，１２の安定化
をおこなう光差周波数安定装置２と、該光差周波数安定
装置２から第１の励起光及び第２の励起光を受けるとと
もに、信号光を受ける合波手段である合波器３１を有し
ている。合波器３１の一つの入力端は光差周波数安定装
置２を介して該励起光源１１、１２に接続されており、
また、合波器３１の別の入力端は、図示しない信号光源
に接続されて信号光が入力される。合波器３１の出力端
は分波器３２を介して伝送ファイバＢに接続されてお
り、第１の励起光及び第２の励起光と、信号光とが伝送
ファイバＢを介して、図示しない受信局等に送られるよ
うに構成されている。
幅システムの第二実施形態を示す。第二実施形態にかか
る分布光増幅システムにおいて、入力される信号光は１
９３．４１ＴＨｚ（光波長１．５５μｍ）の光周波数ω
ｓを有しており、伝送速度は４０Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ
信号である。また、同システムにおいて、１９３．３５
ＴＨｚ，１９３．４７ＴＨｚの光角周波数ω１およびω
２を有する第１及び第２の励起光をそれぞれ生成する励
起光源１１および１２が用いられている。本実施形態に
おいては、分布光増幅部Ａは、光角周波数ω１である第
１の励起光と光角周波数ω２である第２の励起光をそれ
ぞれ生成する励起光源１１および１２、該励起光源１１
および１２に接続され、該励起光源１１，１２の安定化
をおこなう光差周波数安定装置２と、該光差周波数安定
装置２から第１の励起光及び第２の励起光を受けるとと
もに、信号光を受ける合波手段である合波器３１を有し
ている。合波器３１の一つの入力端は光差周波数安定装
置２を介して該励起光源１１、１２に接続されており、
また、合波器３１の別の入力端は、図示しない信号光源
に接続されて信号光が入力される。合波器３１の出力端
は分波器３２を介して伝送ファイバＢに接続されてお
り、第１の励起光及び第２の励起光と、信号光とが伝送
ファイバＢを介して、図示しない受信局等に送られるよ
うに構成されている。
【００４２】前記光差周波安定装置２は、励起光源１１
および励起光源１２の出力の一部を分岐する光分波器２
１および２２と、前記光分波器２１，２２で分岐した第
１及び第２の励起光を４０ＧＨｚで強度変調する強度変
調器２３および２４と、これら強度変調器２３および２
４を駆動する発振器２５と、強度変調器２３および２４
の出力を２入力とし合波光を２出力とする合波器２６
と、該合波器２６の出力をバランスド検波するバランス
ドレシーバ２７と、強度変調された励起光間のサイドバ
ンド間の差周波６０ＧＨｚ（２つの励起光中心光周波数
間の差周波は１４０ＧＨｚ）に相当するＲＦ信号を発生
する発振器２８と、バランスドレシーバ２７と発振器２
８の出力を２入力とするミキサ２９と、ミキサ２９の出
力信号を増幅・フィルタリングし励起光源１２に帰還す
るフィルタ・増幅回路３０で構成されている。
および励起光源１２の出力の一部を分岐する光分波器２
１および２２と、前記光分波器２１，２２で分岐した第
１及び第２の励起光を４０ＧＨｚで強度変調する強度変
調器２３および２４と、これら強度変調器２３および２
４を駆動する発振器２５と、強度変調器２３および２４
の出力を２入力とし合波光を２出力とする合波器２６
と、該合波器２６の出力をバランスド検波するバランス
ドレシーバ２７と、強度変調された励起光間のサイドバ
ンド間の差周波６０ＧＨｚ（２つの励起光中心光周波数
間の差周波は１４０ＧＨｚ）に相当するＲＦ信号を発生
する発振器２８と、バランスドレシーバ２７と発振器２
８の出力を２入力とするミキサ２９と、ミキサ２９の出
力信号を増幅・フィルタリングし励起光源１２に帰還す
るフィルタ・増幅回路３０で構成されている。
【００４３】光差周波安定装置２を介して出力される励
起光源１１および１２の出力（第１及び第２の励起光）
の大半は、２：２合波器である合波器３１で信号光と合
波される。該２：２合波器３１は励起光と信号光で異な
った結合効率を実現する。図５に示すように、信号光に
対しては９：１カップラになっており（図５中、細線で
示す）、２つの励起光に対しては１：９カップラになっ
ている（図５中、点線で示す）。従って、入力される信
号光と励起光の大半が片方のポート（図５中、下側の出
力ポート）に出力される。その出力ポートにさらに分波
器３２が結合されており、該分波器３２によって、励起
光と信号光の合波光を分岐する。
起光源１１および１２の出力（第１及び第２の励起光）
の大半は、２：２合波器である合波器３１で信号光と合
波される。該２：２合波器３１は励起光と信号光で異な
った結合効率を実現する。図５に示すように、信号光に
対しては９：１カップラになっており（図５中、細線で
示す）、２つの励起光に対しては１：９カップラになっ
ている（図５中、点線で示す）。従って、入力される信
号光と励起光の大半が片方のポート（図５中、下側の出
力ポート）に出力される。その出力ポートにさらに分波
器３２が結合されており、該分波器３２によって、励起
光と信号光の合波光を分岐する。
【００４４】合波器３１および分波器３２の出力のう
ち、片方づつをバランスドレシーバ３３に入力させる。
また一方で、２つの励起光間の差周波の半分の周波数
（（ω１−ω２）／２）／２π＝６０ＧＨｚに相当する
ＲＦ信号を発生させる発振器３４が備えてある。ミキサ
３５は、バランスドレシーバ３３と発振器３４の出力を
入力とし、励起光と信号光間の光位相誤差を検出する。
ミキサ３５の出力は、ミキサ３５の出力信号を増幅・フ
ィルタリングし励起光源１１に帰還するためのフィルタ
・増幅回路３６に導かれる。フィルタ・増幅回路３６の
出力は励起光源１１にフィードバックされ、励起光源の
安定化が図られる。なお、分波器３２、バランスドレシ
ーバ３３、発振器３４、およびミキサ３５によって位相
差検出手段Ｃが構成され、また、フィルタ・増幅回路３
６およびこれと励起光源１１とミキサ３５とを接続する
接続線により帰還手段Ｄが構成される。上記のような本
実施形態の構成により、式（１０）に示された条件が安
定に実現されるとともに、光伝送路において信号光の位
相感応分布光増幅が実現される。ここで伝送ファイバに
出力される２つの励起光のパワーはそれぞれＰ＝２５ｍ
Ｗであり、５０ｋｍの光伝送路において本実施形態にか
かる分布光増幅システムを用いたとすると、その信号光
パワーの損失係数ηは式（６）より、
ち、片方づつをバランスドレシーバ３３に入力させる。
また一方で、２つの励起光間の差周波の半分の周波数
（（ω１−ω２）／２）／２π＝６０ＧＨｚに相当する
ＲＦ信号を発生させる発振器３４が備えてある。ミキサ
３５は、バランスドレシーバ３３と発振器３４の出力を
入力とし、励起光と信号光間の光位相誤差を検出する。
ミキサ３５の出力は、ミキサ３５の出力信号を増幅・フ
ィルタリングし励起光源１１に帰還するためのフィルタ
・増幅回路３６に導かれる。フィルタ・増幅回路３６の
出力は励起光源１１にフィードバックされ、励起光源の
安定化が図られる。なお、分波器３２、バランスドレシ
ーバ３３、発振器３４、およびミキサ３５によって位相
差検出手段Ｃが構成され、また、フィルタ・増幅回路３
６およびこれと励起光源１１とミキサ３５とを接続する
接続線により帰還手段Ｄが構成される。上記のような本
実施形態の構成により、式（１０）に示された条件が安
定に実現されるとともに、光伝送路において信号光の位
相感応分布光増幅が実現される。ここで伝送ファイバに
出力される２つの励起光のパワーはそれぞれＰ＝２５ｍ
Ｗであり、５０ｋｍの光伝送路において本実施形態にか
かる分布光増幅システムを用いたとすると、その信号光
パワーの損失係数ηは式（６）より、
【００４５】
【数１３】
【００４６】となる。ここで、伝送ファイバの損失係数
を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４６０５／ｋｍ）、
非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗを仮定した。（この
場合、Ｌｅｆｆ＝１８ｋｍである。）上記式（１２）の
結果から、本発明によれば、伝送路全体としてほぼ無損
失の伝送を実現しつつ、位相感応光増幅によりパルス広
がりが抑えられ、高品質の光伝送が実現されることが分
かる。
を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４６０５／ｋｍ）、
非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗを仮定した。（この
場合、Ｌｅｆｆ＝１８ｋｍである。）上記式（１２）の
結果から、本発明によれば、伝送路全体としてほぼ無損
失の伝送を実現しつつ、位相感応光増幅によりパルス広
がりが抑えられ、高品質の光伝送が実現されることが分
かる。
【００４７】（第三実施形態）図６は本発明の分布光増
幅システムの第三実施形態を示す。基本構成は第二実施
形態と同じであるので、同一の部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。ここで違うのは、本実施形
態に係るシステムは、さらに光位相変調器１３，１４と
これを駆動する位相変調用発振器１５が光差周波数安定
装置２の出力端側に設けられており、光差周波数安定装
置２から出力される第１及び第２の励起光は、該光位相
変調器１３，１４を介して合波器３１の一方の入力端に
入力される点である。この構成を採用することにより、
２つの励起光を互いに反転した位相関係で光位相変調を
行う。すなわち、光位相変調器１３，１４とこれを駆動
する位相変調用発振器１５により、２つの励起光を互い
に反転した位相関係で光位相変調されている。これで、
式（１１）の位相関係を維持しながら励起光のスペクト
ルを拡散できる。その結果、単位周波数当たりの励起光
パワー密度が下がり、伝送ファイバ中のブリルアン散乱
が抑圧される。これにより、高出力の励起光が光ファイ
バ伝送路に入力されても、誘導ブリルアン散乱を回避し
ながら目的の増幅動作を実現できるので、高出力の励起
光を伝送路に入力することが可能となり、長中継間隔の
光分布増幅伝送が可能となる。なお、該光位相変調器１
３，１４および発振器２６は、光位相変調手段Ｅを構成
する。ここで、励起伝送ファイバに出力される２つの励
起光のパワーをそれぞれＰ＝５０ｍＷであり、１００ｋ
ｍの光伝送路において本実施形態に係る分布光増幅シス
テムを用いたとすると、その信号光パワーの透過係数η
の値は式（６）より、
幅システムの第三実施形態を示す。基本構成は第二実施
形態と同じであるので、同一の部分には同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。ここで違うのは、本実施形
態に係るシステムは、さらに光位相変調器１３，１４と
これを駆動する位相変調用発振器１５が光差周波数安定
装置２の出力端側に設けられており、光差周波数安定装
置２から出力される第１及び第２の励起光は、該光位相
変調器１３，１４を介して合波器３１の一方の入力端に
入力される点である。この構成を採用することにより、
２つの励起光を互いに反転した位相関係で光位相変調を
行う。すなわち、光位相変調器１３，１４とこれを駆動
する位相変調用発振器１５により、２つの励起光を互い
に反転した位相関係で光位相変調されている。これで、
式（１１）の位相関係を維持しながら励起光のスペクト
ルを拡散できる。その結果、単位周波数当たりの励起光
パワー密度が下がり、伝送ファイバ中のブリルアン散乱
が抑圧される。これにより、高出力の励起光が光ファイ
バ伝送路に入力されても、誘導ブリルアン散乱を回避し
ながら目的の増幅動作を実現できるので、高出力の励起
光を伝送路に入力することが可能となり、長中継間隔の
光分布増幅伝送が可能となる。なお、該光位相変調器１
３，１４および発振器２６は、光位相変調手段Ｅを構成
する。ここで、励起伝送ファイバに出力される２つの励
起光のパワーをそれぞれＰ＝５０ｍＷであり、１００ｋ
ｍの光伝送路において本実施形態に係る分布光増幅シス
テムを用いたとすると、その信号光パワーの透過係数η
の値は式（６）より、
【００４８】
【数１４】
【００４９】となる。上記式（１４）において、伝送フ
ァイバの損失係数を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４
６０５／ｋｍ）、非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗと
仮定した。（この場合、Ｌｅｆｆ＝２１．５ｋｍであ
る。）式（１４）の結果（η＝−０．７ｄＢ）から、本
実施形態に係る分布光増幅システムは、伝送路全体とし
てほぼ無損失の伝送を実現しつつ、位相感応光増幅によ
りパルス広がりが抑えられ、高品質の光伝送を実現でき
ることがわかる。
ァイバの損失係数を−０．２ｄＢ／ｋｍ（α＝０．０４
６０５／ｋｍ）、非線形係数γ＝２．１６／ｋｍ／Ｗと
仮定した。（この場合、Ｌｅｆｆ＝２１．５ｋｍであ
る。）式（１４）の結果（η＝−０．７ｄＢ）から、本
実施形態に係る分布光増幅システムは、伝送路全体とし
てほぼ無損失の伝送を実現しつつ、位相感応光増幅によ
りパルス広がりが抑えられ、高品質の光伝送を実現でき
ることがわかる。
【００５０】ところで、本実施形態においては、励起光
の光位相変調により励起光には変調サブバンドが現れる
（図７参照）。励起光と信号光の位相差を検出するバラ
ンスドレシーバ３３においては、図７に示すような２つ
の変調サイドバンドと信号光キャリヤとの光周波数差を
検出し、励起光と信号光間の光位相差を同期させる系に
なっている。また、２つの励起光と信号光間の位相同期
動作の可能な周波数範囲（引き込み動作可能範囲）を増
大させるために、バランスドレシーバ３３の出力端に接
続された周波数弁別器３７が付加されている。すなわ
ち、帰還手段Ｄは、周波数弁別器３７をさらに具備する
ように構成されても良い。周波数弁別器３７の出力は励
起光源１１に帰還され、これにより、式（４）の条件が
動作の初期段階で２０ＧＨｚ程度ずれていても信号光と
励起光間の光位相同期動作を実現できる。
の光位相変調により励起光には変調サブバンドが現れる
（図７参照）。励起光と信号光の位相差を検出するバラ
ンスドレシーバ３３においては、図７に示すような２つ
の変調サイドバンドと信号光キャリヤとの光周波数差を
検出し、励起光と信号光間の光位相差を同期させる系に
なっている。また、２つの励起光と信号光間の位相同期
動作の可能な周波数範囲（引き込み動作可能範囲）を増
大させるために、バランスドレシーバ３３の出力端に接
続された周波数弁別器３７が付加されている。すなわ
ち、帰還手段Ｄは、周波数弁別器３７をさらに具備する
ように構成されても良い。周波数弁別器３７の出力は励
起光源１１に帰還され、これにより、式（４）の条件が
動作の初期段階で２０ＧＨｚ程度ずれていても信号光と
励起光間の光位相同期動作を実現できる。
【００５１】（第四実施形態）図８は本発明の分布光増
幅システムの第四実施形態を示す。分布光増幅システム
に入力される信号光は１．５５μｍの光波長を有してい
る。基本構成は第二実施形態とほぼ同じであるので、同
一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。、本実施形態の異なる点は、差周波が安定している
第１及び第２の励起光を発生する励起光源手段を２つの
励起光源１１，１２を用いる代わりに、カスケード接続
された、モード同期レーザ８１と、光アンプ８２と、モ
ード同期レーザ出力光のうち２つの光角周波数成分
ω１、ω２のみを通過させる光フィルタ８３とで構成し
ているのが特徴である。２つの励起光の光角周波数差は
モード同期レーザ８１のモード同期動作により安定して
おり、光角周波数差はモード同期角周波数の整数倍であ
る。この構成の場合、モード同期レーザ８１は４０ＧＨ
ｚで駆動されており、光フィルタ８３を通じて取り出さ
れた励起光の光周波数差は１２０ＧＨｚである。その
為、第二実施形態の光周波数差安定化装置２は、モード
同期レーザを駆動する発振器８４のみで置換される。ま
たこの構成に、前述の第三実施形態に示すようなＷＤＭ
分波器と２つの光位相変調器とＷＤＭ合波器と２つの光
位相変調器を駆動する位相変調用発振器を加え、各励起
光に対して第三実施形態に示すような光位相変調を励起
光に加えてもよい。
幅システムの第四実施形態を示す。分布光増幅システム
に入力される信号光は１．５５μｍの光波長を有してい
る。基本構成は第二実施形態とほぼ同じであるので、同
一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。、本実施形態の異なる点は、差周波が安定している
第１及び第２の励起光を発生する励起光源手段を２つの
励起光源１１，１２を用いる代わりに、カスケード接続
された、モード同期レーザ８１と、光アンプ８２と、モ
ード同期レーザ出力光のうち２つの光角周波数成分
ω１、ω２のみを通過させる光フィルタ８３とで構成し
ているのが特徴である。２つの励起光の光角周波数差は
モード同期レーザ８１のモード同期動作により安定して
おり、光角周波数差はモード同期角周波数の整数倍であ
る。この構成の場合、モード同期レーザ８１は４０ＧＨ
ｚで駆動されており、光フィルタ８３を通じて取り出さ
れた励起光の光周波数差は１２０ＧＨｚである。その
為、第二実施形態の光周波数差安定化装置２は、モード
同期レーザを駆動する発振器８４のみで置換される。ま
たこの構成に、前述の第三実施形態に示すようなＷＤＭ
分波器と２つの光位相変調器とＷＤＭ合波器と２つの光
位相変調器を駆動する位相変調用発振器を加え、各励起
光に対して第三実施形態に示すような光位相変調を励起
光に加えてもよい。
【００５２】（第五実施形態）図９は本発明の分布光増
幅システムの第五実施形態を示す。本実施形態に係る分
布光増幅システムに入力される信号光は１．５５μｍの
光波長を有している。基本構成は前述の第四実施形態と
ほぼ同じであるのでので、同一の部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。ここで、異なるのは分布
光増幅媒体としてコア径が小さく透過的に非線形係数が
増強された高非線形ファイバＢ’が用いられていること
である。これにより分布光増幅媒体の長さを３ｋｍ程度
までに短くすることが可能となり、２つの励起光のパワ
ーをそれぞれＰ＝２００ｍＷとすることにより、本実施
形態における利得Ｇを求めると、
幅システムの第五実施形態を示す。本実施形態に係る分
布光増幅システムに入力される信号光は１．５５μｍの
光波長を有している。基本構成は前述の第四実施形態と
ほぼ同じであるのでので、同一の部分には同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。ここで、異なるのは分布
光増幅媒体としてコア径が小さく透過的に非線形係数が
増強された高非線形ファイバＢ’が用いられていること
である。これにより分布光増幅媒体の長さを３ｋｍ程度
までに短くすることが可能となり、２つの励起光のパワ
ーをそれぞれＰ＝２００ｍＷとすることにより、本実施
形態における利得Ｇを求めると、
【００５３】
【数１５】
【００５４】となる。式（１５）において、ファイバの
損失係数を−０．７ｄＢ／ｋｍ（α＝０．１６１１８／
ｋｍ）、非線形係数γ＝１５．８／ｋｍ／Ｗと仮定し
た。本実施形態は、３ｋｍの分布光増幅媒体を用いる分
布光増幅システムであるが、装置としては中継局に収容
可能となり、システム的には波形整形機能を有したラン
プ型光アンプとして用いることが可能となる。また、２
つの励起光と信号光間の位相同期動作の可能な周波数範
囲（引き込み動作可能範囲）を増大させるために、第三
実施形態の場合と同様の周波数弁別器３７が付加されて
いても良い。
損失係数を−０．７ｄＢ／ｋｍ（α＝０．１６１１８／
ｋｍ）、非線形係数γ＝１５．８／ｋｍ／Ｗと仮定し
た。本実施形態は、３ｋｍの分布光増幅媒体を用いる分
布光増幅システムであるが、装置としては中継局に収容
可能となり、システム的には波形整形機能を有したラン
プ型光アンプとして用いることが可能となる。また、２
つの励起光と信号光間の位相同期動作の可能な周波数範
囲（引き込み動作可能範囲）を増大させるために、第三
実施形態の場合と同様の周波数弁別器３７が付加されて
いても良い。
【００５５】（第六実施形態）図１０は本発明の分布光
増幅システムの第六実施形態を示す。この分布光増幅シ
ステムに入力される信号光は１．５５μｍの光波長を有
している。基本構成は先に延べた第四実施形態とほぼ同
じであるので、同一の部分には同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。ここで、第四実施形態と異なるの
は、本実施形態においては、分布光増幅を行う光ファイ
バの零分散波長を検出する分散検出装置５１（例えば、
M.Tomizawa,A.Sano,Y.Yamabayashi,and K.Hagimoto;IEE
E J.L.T誌、16号、184頁、1998年）、該分散検出装置５
１の制御信号に応じて動作する角周波数変換装置５２お
よび位相変調器５３設けられている点である。この分散
検出装置５１は、位相変調器５２により信号光に位相変
調を加え、受信器側でその強度変調強度を監視する。光
ファイバの分散値が０でない場合は位相変調が強度変調
に変換されるＰＭ−ＡＭ変換の原理を利用したものであ
る。受信側での監視結果が伝送システムの監視系を通じ
て監視信号として分散監視装置５１に帰還され、分散検
出装置５１はこれに基づいて光角周波数変換装置５２を
制御し、信号光を最適な光角周波数に設定する。分散検
出装置５１、光角周波数変換装置５２、位相変調器５３
は、信号光角周波数制御回路Ｆを構成する。この構成の
採用により、励起光と信号光間のパラメトリック増幅で
要求される位相整合条件を常に最適に保つことが可能と
なる。
増幅システムの第六実施形態を示す。この分布光増幅シ
ステムに入力される信号光は１．５５μｍの光波長を有
している。基本構成は先に延べた第四実施形態とほぼ同
じであるので、同一の部分には同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。ここで、第四実施形態と異なるの
は、本実施形態においては、分布光増幅を行う光ファイ
バの零分散波長を検出する分散検出装置５１（例えば、
M.Tomizawa,A.Sano,Y.Yamabayashi,and K.Hagimoto;IEE
E J.L.T誌、16号、184頁、1998年）、該分散検出装置５
１の制御信号に応じて動作する角周波数変換装置５２お
よび位相変調器５３設けられている点である。この分散
検出装置５１は、位相変調器５２により信号光に位相変
調を加え、受信器側でその強度変調強度を監視する。光
ファイバの分散値が０でない場合は位相変調が強度変調
に変換されるＰＭ−ＡＭ変換の原理を利用したものであ
る。受信側での監視結果が伝送システムの監視系を通じ
て監視信号として分散監視装置５１に帰還され、分散検
出装置５１はこれに基づいて光角周波数変換装置５２を
制御し、信号光を最適な光角周波数に設定する。分散検
出装置５１、光角周波数変換装置５２、位相変調器５３
は、信号光角周波数制御回路Ｆを構成する。この構成の
採用により、励起光と信号光間のパラメトリック増幅で
要求される位相整合条件を常に最適に保つことが可能と
なる。
【００５６】（第七実施形態）図１１は本発明の分布光
増幅システムの第七実施形態を示す。基本構成は前述の
第六実施形態とほぼ同じであるが、励起光源と信号光源
が同一の光源から出力される場合での構成であり、個々
の構成が異なる。光源１１１は半導体モード同期レーザ
であり、４０ＧＨｚの周波数を有する発振器１１２によ
り能動モード同期が実現されている。この出力を分波器
１１３にて２つに分岐し、分岐した一方の出力から光フ
ィルタ１１４にて伝送ファイバの零分散波長に相当する
光周波数１９３．３５ＴＨｚの成分のみを取り出す。取
り出された成分を強度変調器１１５に入力し、入力信号
に従って伝送データを載せる。伝送データが載せられた
光出力は信号光として合波器３１に位相変調器５３を介
して入力される。一方で、分波器１１３で分岐された他
方の光出力は光アンプ８２で増幅された後に、光フィル
タ８３で選択的に１９３．４３ＴＨｚと１９３．２７Ｔ
Ｈｚの２つの成分みが取り出される。これらは第１及び
第２の励起光として用いられ、この第１及び第２の励起
光はタンデム型音響光学変調器モジュール１１７を通じ
合波器３１に導かれる。合波器３１によって位相変調器
５３からの信号光と、タンデム型音響光学変調器モジュ
ール１１７からの第１及び第２の励起光が合波される
が、両者の位相を同期させるために分波器３２で合波光
の一部が分岐され、レシーバ３３に導かれる。レシーバ
３３では励起光と信号光間のビート信号が発生する。こ
れを発振器３４のＲＦ信号とミキサ３５で位相比較する
ことにより励起光と信号光間の位相誤差を検出する。検
出した位相誤差信号は、フィルタ・増幅回路３６にて処
理された後、タンデム型音響光学変調モジュール１１７
に帰還される。ここで、タンデム型音響光学モジュール
１１７は、たとえば、音響光学変調器２台とこれらを駆
動する発振器と電圧制御発振器で構成されている。検出
された位相誤差信号を前記電圧制御発振器に帰還するこ
とで、励起光の光位相制御を実現する。この構成によ
り、安定に励起光と信号光間の光位相同期が実現され
る。分布光増幅を行う光ファイバの零分散波長を検出す
る分散検出装置５１は、光ファイバの零分散波長の変化
に伴い、光源１１の光角周波数と、光フィルタ１１４お
よび光フィルタ８３の透過波長を制御する。この構成の
採用により、励起光と信号光間のパラメトリック増幅で
要求される位相整合条件を常に最適に保つことが可能と
なる。
増幅システムの第七実施形態を示す。基本構成は前述の
第六実施形態とほぼ同じであるが、励起光源と信号光源
が同一の光源から出力される場合での構成であり、個々
の構成が異なる。光源１１１は半導体モード同期レーザ
であり、４０ＧＨｚの周波数を有する発振器１１２によ
り能動モード同期が実現されている。この出力を分波器
１１３にて２つに分岐し、分岐した一方の出力から光フ
ィルタ１１４にて伝送ファイバの零分散波長に相当する
光周波数１９３．３５ＴＨｚの成分のみを取り出す。取
り出された成分を強度変調器１１５に入力し、入力信号
に従って伝送データを載せる。伝送データが載せられた
光出力は信号光として合波器３１に位相変調器５３を介
して入力される。一方で、分波器１１３で分岐された他
方の光出力は光アンプ８２で増幅された後に、光フィル
タ８３で選択的に１９３．４３ＴＨｚと１９３．２７Ｔ
Ｈｚの２つの成分みが取り出される。これらは第１及び
第２の励起光として用いられ、この第１及び第２の励起
光はタンデム型音響光学変調器モジュール１１７を通じ
合波器３１に導かれる。合波器３１によって位相変調器
５３からの信号光と、タンデム型音響光学変調器モジュ
ール１１７からの第１及び第２の励起光が合波される
が、両者の位相を同期させるために分波器３２で合波光
の一部が分岐され、レシーバ３３に導かれる。レシーバ
３３では励起光と信号光間のビート信号が発生する。こ
れを発振器３４のＲＦ信号とミキサ３５で位相比較する
ことにより励起光と信号光間の位相誤差を検出する。検
出した位相誤差信号は、フィルタ・増幅回路３６にて処
理された後、タンデム型音響光学変調モジュール１１７
に帰還される。ここで、タンデム型音響光学モジュール
１１７は、たとえば、音響光学変調器２台とこれらを駆
動する発振器と電圧制御発振器で構成されている。検出
された位相誤差信号を前記電圧制御発振器に帰還するこ
とで、励起光の光位相制御を実現する。この構成によ
り、安定に励起光と信号光間の光位相同期が実現され
る。分布光増幅を行う光ファイバの零分散波長を検出す
る分散検出装置５１は、光ファイバの零分散波長の変化
に伴い、光源１１の光角周波数と、光フィルタ１１４お
よび光フィルタ８３の透過波長を制御する。この構成の
採用により、励起光と信号光間のパラメトリック増幅で
要求される位相整合条件を常に最適に保つことが可能と
なる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の分布光増
幅伝送システムは、信号光パワーを維持し信号光ＳＮＲ
劣化を抑圧するだけでなく、信号光の波形整形も実現で
きる。その為、同システムを用いれば、長距離の光伝送
がより高速の光伝送システムにおいて実施可能となる。
幅伝送システムは、信号光パワーを維持し信号光ＳＮＲ
劣化を抑圧するだけでなく、信号光の波形整形も実現で
きる。その為、同システムを用いれば、長距離の光伝送
がより高速の光伝送システムにおいて実施可能となる。
【図１】本発明の分布光増幅システムの基本構成を示す
概略ブロック図である。
概略ブロック図である。
【図２】本発明の分布光増幅システムの励起光と信号光
の光角周波数関係を示す図である。
の光角周波数関係を示す図である。
【図３】本発明の分布光増幅システムの第一実施形態を
示す概略ブロック図である。
示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の分布光増幅システムの第二実施形態を
示す概略ブロック図である。
示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の分布光増幅システムの第二実施形態の
一部を示す概念図である。
一部を示す概念図である。
【図６】本発明の分布光増幅システムの第三実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図７】本発明の分布光増幅システムの第三実施形態に
おける励起光と信号光の光角周波数関係を示す図であ
る。
おける励起光と信号光の光角周波数関係を示す図であ
る。
【図８】本発明の分布光増幅システムの第四実施形態を
示す概略ブロック図である。
示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の分布光増幅システムの第五実施形態を
示す概略ブロック図である。
示す概略ブロック図である。
【図１０】本発明の分布光増幅システムの第六実施形態
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
【図１１】本発明の分布光増幅システムの第七実施形態
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
Ａ … 分布光増幅部 Ｂ … 伝送ファイバ Ｃ … 位相差検出手段 Ｄ … 帰還手段 Ｅ … 光位相変調手段 Ｆ … 信号光角周波数制御回路 ２ … 光差周波数安定化装置 １１、１２ … 励起光源 ３１ … 合波器 ５１ … 分散検出装置 ８１ … モード同期レーザ ８３ … 光フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山林 由明 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB12 AB30 CA15 DA10 HA31
Claims (13)
- 【請求項１】 光ファイバを増幅媒体として用いた分布
光増幅システムのうち、２つの波長の励起光と信号光の
間の四波混合過程を用いることで光信号を分布的に増幅
することを特徴とする分布光増幅システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の分布光増幅システムに
おいて、信号光の光角周波数がωｓのとき、２つの励起
光の光角周波数ω１とω２の和が、信号光角周波数ωｓ
の２倍と等しくなるように前記励起光の光角周波数が設
定されていることを特徴とする分布光増幅システム。 - 【請求項３】 請求項２に記載の分布光増幅システムに
おいて、２つの励起光の光角周波数ω１とω２の和が信
号光の角周波数ωｓの２倍と等しくなるような条件を維
持し且つ各励起光は位相変調されていることを特徴とす
る分布光増幅システム。 - 【請求項４】 請求項１に記載の分布光増幅システムで
あって、該分布光増幅システムは、 ２つの異なる光角周波数ω１，ω２を有する励起光を生
成する少なくとも一つの励起光源（１１，１２）と、 前記励起光源に接続され、該励起光源からの励起光と信
号光を合波する合波手段（３１）と、 該合波手段に接続され、合波された２つの励起光と信号
光とを伝搬する光ファイバと、を具備することを特徴と
する分布光増幅システム。 - 【請求項５】 請求項２に記載の分布光増幅システムで
あって、該分布光増幅システムは、 ２つの異なる光角周波数ω１，ω２を有する励起光を生
成する少なくとも一つの励起光源（１１，１２）と、 前記光角周波数の差ω１−ω２が常に一定とするように
前記励起光源を制御する光差周波数安定化装置（２）
と、 前記励起光源からの励起光と信号光を合波する手段（３
１）と、 合波された励起光と信号光の一部を分岐し励起光と信号
光の光位相差を検出する手段（Ｃ）と、 検出した光位相差を増幅・フィルタリングした後に前記
励起光源に帰還する手段（Ｄ）と、 合波された２つの励起光と信号光が伝搬する光ファイバ
とを具備することを特徴とする分布光増幅システム。 - 【請求項６】 請求項３に記載の分布光増幅システムで
あって、該分布光増幅システムは、 ２つの異なる光角周波数ω１，ω２を有する励起光を生
成する少なくとも一つの励起光源（１１，１２）と、 前記光角周波数の差ω１−ω２が常に一定とするように
前記励起光源を制御する光差周波数安定化装置（２）
と、 ２つの励起光について各々の光位相を互いに逆相で位相
変調する光位相変調手段（Ｅ）と、 前記励起光源の出力光と信号光を合波する合波手段（３
１）と、 合波された励起光と信号光の一部を分岐し励起光と信号
光の光位相差を検出する手段（Ｃ）と、 前記光位相差を検出する手段（Ｃ）により検出した光位
相差を増幅・フィルタリングした後に前記励起光源に帰
還する手段（Ｄ）と、 前記合波手段により合波された２つの励起光と信号光が
伝搬する光ファイバ（Ｂ）と、を具備することを特徴と
する分布光増幅システム。 - 【請求項７】 請求項５または６に記載の分布光増幅シ
ステムであって、 前記励起光源は、モード同期光源（８１）と、前記モー
ド同期光源の出力スペクトル成分のうち２つの光角周波
数成分のみを帯域通過させる光フィルタ（８３）とで構
成されることを特徴とする分布光増幅システム。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一つに記載の
分布光増幅システムであって、 ２つの励起光と信号光が伝搬する光ファイバの零分散光
角周波数に信号光角周波数を一致させる為の信号光角周
波数制御回路（Ｆ）を有することを特徴とする分布光増
幅システム。 - 【請求項９】 請求項８の分布光増幅システムにおい
て、前記信号光角周波数制御回路（Ｆ）は、２つの励起
光と信号光が伝搬する光ファイバの零分散光角周波数を
検出する分散検出装置（５１）具備することを特徴とす
る分布光増幅システム。 - 【請求項１０】 ２つの異なる光角周波数ω１，ω２を
有する励起光を生成する工程と、 前記励起光と信号光を合波する工程と、 前記合波された２つの励起光と信号光とを増幅媒体に伝
送し、増幅する工程と、を具備する分布光増幅方法であ
って、 前記光角周波数ω１とω２は、その和が信号光の角周波
数ωｓの２倍と等しくなるように設定されていることを
特徴とする、分布光増幅方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の分布光増幅方法で
あって、該分布光増幅方法はさらに、励起光と信号光の
光位相差を検出し、検出した光位相差を増幅し、かつフ
ィルタリングした後に前記励起光源に帰還する工程と、
を具備することを特徴とする、分布光増幅方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の分布光増幅方法で
あって、該分布光増幅方法はさらに、前記光角周波数の
差ω１−ω２が常に一定となるように制御する工程を具
備することを特徴とする、分布光増幅方法。 - 【請求項１３】 請求項１０乃至１２のいずれか一つに
記載の分布光増幅方法であって、該分布光増幅方法はさ
らに、励起光と信号光が伝搬する前記増幅媒体の零分散
光角周波数に前記信号光の光角周波数を一致させるよう
に、前記信号光の光角周波数を制御する工程を具備する
ことを特徴とする、分布光増幅方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31246199A JP2001133818A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 分布光増幅システムおよび分布光増幅方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31246199A JP2001133818A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 分布光増幅システムおよび分布光増幅方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001133818A true JP2001133818A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=18029488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31246199A Pending JP2001133818A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 分布光増幅システムおよび分布光増幅方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001133818A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7768698B2 (en) | 2004-08-30 | 2010-08-03 | Independent Administrative Institution, Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology | Raman amplifier and optical communication system |
| JP2013101378A (ja) * | 2002-11-21 | 2013-05-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 波形整形器、ｓｂｓ抑制器、及びパルス光源 |
| CN103166095A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 广东汉唐量子光电科技有限公司 | 一种可见波段的全光纤脉冲激光系统 |
| CN104011589A (zh) * | 2011-12-14 | 2014-08-27 | 原子能与替代能源委员会 | 用于具有频率漂移的脉冲的光学参量放大的方法和装置 |
| JP2018169487A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 古河電気工業株式会社 | 位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法 |
| JP2019200379A (ja) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | 富士通株式会社 | 波長変換装置、伝送装置、及び伝送システム |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07168219A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-07-04 | At & T Corp | 直角偏波されたポンプ信号を用いる偏波無依存光四−ホトンミキサ |
| JPH114036A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
| JPH11109428A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長多重光信号送信装置 |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31246199A patent/JP2001133818A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPH07168219A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-07-04 | At & T Corp | 直角偏波されたポンプ信号を用いる偏波無依存光四−ホトンミキサ |
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| JPH11109428A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長多重光信号送信装置 |
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| JP2013101378A (ja) * | 2002-11-21 | 2013-05-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 波形整形器、ｓｂｓ抑制器、及びパルス光源 |
| US7768698B2 (en) | 2004-08-30 | 2010-08-03 | Independent Administrative Institution, Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology | Raman amplifier and optical communication system |
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| JP2015505066A (ja) * | 2011-12-14 | 2015-02-16 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 周波数ドリフトを含むパルスの光パラメトリック増幅のための方法およびその装置 |
| CN103166095A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 广东汉唐量子光电科技有限公司 | 一种可见波段的全光纤脉冲激光系统 |
| JP2018169487A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 古河電気工業株式会社 | 位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法 |
| JP2019200379A (ja) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | 富士通株式会社 | 波長変換装置、伝送装置、及び伝送システム |
| JP7099045B2 (ja) | 2018-05-18 | 2022-07-12 | 富士通株式会社 | 波長変換装置、伝送装置、及び伝送システム |
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|---|---|---|---|
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