JP2002014383A - ラマン増幅器 - Google Patents
ラマン増幅器Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
- H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラマン増幅のＳＮＲを改善する。
【解決手段】 光ファイバ１０は、１．５５μｍ帯にゼ
ロ分散波長をシフトした分散シフトファイバ、光ファイ
バ１２は、実効断面積が光ファイバ１０より大きい約１
００μｍ２の単一モード光ファイバである。光ファイバ
１２の信号光出射端に光カップラ１４が配置されてい
る。レーザダイオード１６はラマンポンプ光源として、
１４５５ｎｍのレーザ光を出力する。レーザダイオード
１６の出力光は、光カップラ１４により、後側から、即
ち、信号光の伝搬方向とは逆方向に光ファイバ１２に導
入される。光ファイバ１２のラマン利得係数は、光ファ
イバ１０のラマン利得係数に比べて１／１．０８以下、
好ましくは１／１．１以下である。
ロ分散波長をシフトした分散シフトファイバ、光ファイ
バ１２は、実効断面積が光ファイバ１０より大きい約１
００μｍ２の単一モード光ファイバである。光ファイバ
１２の信号光出射端に光カップラ１４が配置されてい
る。レーザダイオード１６はラマンポンプ光源として、
１４５５ｎｍのレーザ光を出力する。レーザダイオード
１６の出力光は、光カップラ１４により、後側から、即
ち、信号光の伝搬方向とは逆方向に光ファイバ１２に導
入される。光ファイバ１２のラマン利得係数は、光ファ
イバ１０のラマン利得係数に比べて１／１．０８以下、
好ましくは１／１．１以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラマン増幅器に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】無中継光伝送路の伝送距離、及び光増幅
中継伝送路の中継スパンを長くするには、光伝送路上で
信号光をラマン増幅するファイバラマン増幅器が有効で
あり、これにより、受信感度及びＳＮＲ（信号対雑音
比）が向上する。例えば、Ｔ．Ｍｉｙａｋａｗａ他，”
２１０Ｇｂｉｔ／ｓ（１０．７Ｇｂｉｔ／ｓ×２１ＷＤ
Ｍ） Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １２００
ｋｍ ｗｉｔｈ ２００ ｋｍ Ｒｅｐｅａｔｅｒ
Ｓｐａｃｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｅｓｔｏｏｎ Ｕ
ｎｄｅｒｓｅａ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ”，ＯＦＣ
２０００， Ｂａｉｔｏｍｏｒｅ， Ｍａｒｙｌａｎ
ｄ， ＵＳＡ， Ｍａｒｃｈ ７−１０，２０００及び
Ｈ． Ｋａｗａｋａｍｉ他，”Ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉ
ｃｉｅｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ ａｍ
ｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａ ｚ
ｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ”， ＯＡＡ１９
９９ Ｎａｒａ， Ｊａｐａｎ Ｊｕｎｅ ９−１１，
１９９９を参照されたい。
中継伝送路の中継スパンを長くするには、光伝送路上で
信号光をラマン増幅するファイバラマン増幅器が有効で
あり、これにより、受信感度及びＳＮＲ（信号対雑音
比）が向上する。例えば、Ｔ．Ｍｉｙａｋａｗａ他，”
２１０Ｇｂｉｔ／ｓ（１０．７Ｇｂｉｔ／ｓ×２１ＷＤ
Ｍ） Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １２００
ｋｍ ｗｉｔｈ ２００ ｋｍ Ｒｅｐｅａｔｅｒ
Ｓｐａｃｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｅｓｔｏｏｎ Ｕ
ｎｄｅｒｓｅａ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ”，ＯＦＣ
２０００， Ｂａｉｔｏｍｏｒｅ， Ｍａｒｙｌａｎ
ｄ， ＵＳＡ， Ｍａｒｃｈ ７−１０，２０００及び
Ｈ． Ｋａｗａｋａｍｉ他，”Ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉ
ｃｉｅｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ ａｍ
ｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａ ｚ
ｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ”， ＯＡＡ１９
９９ Ｎａｒａ， Ｊａｐａｎ Ｊｕｎｅ ９−１１，
１９９９を参照されたい。
【０００３】ファイバラマン増幅器では、光伝送路上で
ラマン増幅を生じさせる高出力のポンプ光を光伝送路の
信号伝搬方向と同方向に、即ち、前側から光伝送路に入
力する前方励起法と、信号伝搬方向とは逆方向に、即
ち、後側から光伝送路に入力する後方励起法がある。ラ
マン増幅は、光ファイバの非線形効果により発生するの
で、ラマン利得を上げるには、ポンプパワーを上げる
か、及び／又は、非線形効果の大きい光ファイバを使用
する。同じ材料及び構造であれば、コア径が小さいほ
ど、非線形効果が大きい。
ラマン増幅を生じさせる高出力のポンプ光を光伝送路の
信号伝搬方向と同方向に、即ち、前側から光伝送路に入
力する前方励起法と、信号伝搬方向とは逆方向に、即
ち、後側から光伝送路に入力する後方励起法がある。ラ
マン増幅は、光ファイバの非線形効果により発生するの
で、ラマン利得を上げるには、ポンプパワーを上げる
か、及び／又は、非線形効果の大きい光ファイバを使用
する。同じ材料及び構造であれば、コア径が小さいほ
ど、非線形効果が大きい。
【０００４】従来のファイバラマン増幅器では、信号光
のパワーが大きい光伝送路の前半部分にコア径の大きな
光ファイバを配置すると共に、信号光のパワーが減少し
た後半部分にコア径の小さな光ファイバ、すなわち、ラ
マン利得係数の大きな光ファイバを配置している。そし
て、後者の光ファイバにその後側からポンプ光を信号光
の伝搬方向とは逆方向に導入する。これにより、光伝送
路の後半部分で弱い信号光をラマン増幅し、信号光レベ
ルの減少を緩和又は信号光レベルを上げている。
のパワーが大きい光伝送路の前半部分にコア径の大きな
光ファイバを配置すると共に、信号光のパワーが減少し
た後半部分にコア径の小さな光ファイバ、すなわち、ラ
マン利得係数の大きな光ファイバを配置している。そし
て、後者の光ファイバにその後側からポンプ光を信号光
の伝搬方向とは逆方向に導入する。これにより、光伝送
路の後半部分で弱い信号光をラマン増幅し、信号光レベ
ルの減少を緩和又は信号光レベルを上げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ラマン増幅により信号
光レベルの減少を緩和又は信号光レベルを上げることが
でき、これにより、無中継光伝送距離又は中継スパンを
長くすることができる。
光レベルの減少を緩和又は信号光レベルを上げることが
でき、これにより、無中継光伝送距離又は中継スパンを
長くすることができる。
【０００６】しかし、ラマン増幅では、累積雑音光パワ
ーも大きくなる。従って、従来例では、信号光レベルの
点で問題なくても、ＳＮＲが急速に劣化し、受信特性を
悪くする。
ーも大きくなる。従って、従来例では、信号光レベルの
点で問題なくても、ＳＮＲが急速に劣化し、受信特性を
悪くする。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決したラ
マン増幅器を提示することを目的とする。
マン増幅器を提示することを目的とする。
【０００８】本発明はまた、必要なラマン利得を確保し
た上で、良好なＳＮＲを得られるラマン増幅器を提示す
ることを目的とする。
た上で、良好なＳＮＲを得られるラマン増幅器を提示す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るラマン増幅
器は、信号光を伝搬する第１の光ファイバと、当該第１
の光ファイバから出力される信号光が入力する第２の光
ファイバと、ラマン増幅用ポンプ光を発生するポンプ光
源と、当該第２の光ファイバの当該信号光の出力側か
ら、当該ポンプ光源の出力光を当該第２の光ファイバに
導入する光導入手段とからなり、当該第２の光ファイバ
のラマン利得係数が当該第１の光ファイバのラマン利得
係数の１／１．０８以下であることを特徴とする。
器は、信号光を伝搬する第１の光ファイバと、当該第１
の光ファイバから出力される信号光が入力する第２の光
ファイバと、ラマン増幅用ポンプ光を発生するポンプ光
源と、当該第２の光ファイバの当該信号光の出力側か
ら、当該ポンプ光源の出力光を当該第２の光ファイバに
導入する光導入手段とからなり、当該第２の光ファイバ
のラマン利得係数が当該第１の光ファイバのラマン利得
係数の１／１．０８以下であることを特徴とする。
【００１０】このような構成により、信号光がラマン増
幅される位置を信号光の入力側にシフトすることがで
き、その結果、受信装置の入力位置での累積雑音光量を
低減でき、ＳＮＲを改善できる。
幅される位置を信号光の入力側にシフトすることがで
き、その結果、受信装置の入力位置での累積雑音光量を
低減でき、ＳＮＲを改善できる。
【００１１】ある単位ファイバ長で考えると、そこでの
ラマン利得（ｄＢ）は、ポンプ光強度（ｍＷ又はＷ）に
比例して増加し、ラマン利得とそれにより発生する雑音
光パワーは比例する。同じラマン利得で発生する雑音光
量は同じである。但し、受信装置で見た雑音光量は、そ
の発生地点で異なる。受信装置の近くで発生した雑音光
は、ほとんど同じレベルの雑音光として検出されるが、
ラマン利得の発生箇所が送信装置側に移動すると、受信
装置で検出される雑音光は、送信装置側への移動距離に
応じただけ減衰する。従って、ラマン利得の発生箇所を
送信装置側に移動すればするほど、受信装置におけるＳ
ＮＲは等価的に改善する。
ラマン利得（ｄＢ）は、ポンプ光強度（ｍＷ又はＷ）に
比例して増加し、ラマン利得とそれにより発生する雑音
光パワーは比例する。同じラマン利得で発生する雑音光
量は同じである。但し、受信装置で見た雑音光量は、そ
の発生地点で異なる。受信装置の近くで発生した雑音光
は、ほとんど同じレベルの雑音光として検出されるが、
ラマン利得の発生箇所が送信装置側に移動すると、受信
装置で検出される雑音光は、送信装置側への移動距離に
応じただけ減衰する。従って、ラマン利得の発生箇所を
送信装置側に移動すればするほど、受信装置におけるＳ
ＮＲは等価的に改善する。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。１０は１．５５μｍ帯にゼロ分散波長を
シフトした分散シフトファイバ、１２は、実効断面積が
光ファイバ１０より大きい約１００μｍ２の単一モード
光ファイバである。図１では、光ファイバ１０，１２の
コア部分を模式的に図示してある。
ック図を示す。１０は１．５５μｍ帯にゼロ分散波長を
シフトした分散シフトファイバ、１２は、実効断面積が
光ファイバ１０より大きい約１００μｍ２の単一モード
光ファイバである。図１では、光ファイバ１０，１２の
コア部分を模式的に図示してある。
【００１４】信号光は、先ず分散シフトファイバ１０に
入力し、これを伝搬して、単一モード光ファイバ１２に
入力する。単一モード光ファイバ１２の信号光出射端
に、光カップラ１４が配置されている。レーザダイオー
ド１６はポンプ光源として、１４５５ｎｍのレーザ光を
出力する。レーザダイオード１６の出力光は、光カップ
ラ１４により、後側から、即ち、信号光の伝搬方向とは
逆方向に光ファイバ１２に導入される。光ファイバ１
０，１２でラマン増幅された信号光は、光カップラ１４
を通過して、後段の図示しない光部品（例えば、光ファ
イバ又は受光素子）に入力する。
入力し、これを伝搬して、単一モード光ファイバ１２に
入力する。単一モード光ファイバ１２の信号光出射端
に、光カップラ１４が配置されている。レーザダイオー
ド１６はポンプ光源として、１４５５ｎｍのレーザ光を
出力する。レーザダイオード１６の出力光は、光カップ
ラ１４により、後側から、即ち、信号光の伝搬方向とは
逆方向に光ファイバ１２に導入される。光ファイバ１
０，１２でラマン増幅された信号光は、光カップラ１４
を通過して、後段の図示しない光部品（例えば、光ファ
イバ又は受光素子）に入力する。
【００１５】光カップラ１４により光ファイバ１２に導
入されたポンプ光は、光ファイバ１２を伝搬していくに
従い減衰しつつ、信号光をラマン増幅する。但し、本実
施例では、ラマン増幅が実質的に発生する箇所を光ファ
イバ１０側、即ち、信号光の入力側にシフトするよう
に、光ファイバ１２としてラマン利得係数の小さい光フ
ァイバを使用した。
入されたポンプ光は、光ファイバ１２を伝搬していくに
従い減衰しつつ、信号光をラマン増幅する。但し、本実
施例では、ラマン増幅が実質的に発生する箇所を光ファ
イバ１０側、即ち、信号光の入力側にシフトするよう
に、光ファイバ１２としてラマン利得係数の小さい光フ
ァイバを使用した。
【００１６】従来例では、信号光の弱くなった部分に、
ラマン利得係数の大きな光ファイバを配置して、ラマン
効果が信号光に強く作用するようにしていた。ラマン利
得係数は、光ファイバのコア径を小さくすることで大き
くなるが、ドーパントにも依存する。一般的には、コア
径を小さくすることにより非線形効果を強くして、ラマ
ン利得を増大させていた。
ラマン利得係数の大きな光ファイバを配置して、ラマン
効果が信号光に強く作用するようにしていた。ラマン利
得係数は、光ファイバのコア径を小さくすることで大き
くなるが、ドーパントにも依存する。一般的には、コア
径を小さくすることにより非線形効果を強くして、ラマ
ン利得を増大させていた。
【００１７】これに対し、本実施例では、後側に位置す
る光ファイバ１２のコア径を、信号光の強い箇所に配置
される光ファイバ１０のコア径よりも大きくした。この
結果、光ファイバ１２内でラマン利得係数が小さくな
り、光ファイバ１２内の光ファイバ１０に近付いた箇所
及び光ファイバ１０内でラマン増幅が生じる。換言する
と、本実施例では、ラマン増幅の発生位置が、従来例に
比べて信号光の入力側にシフトする。理想的には、光フ
ァイバ１２として、ラマン利得係数が０の光ファイバを
使用する。その場合、光ファイバ１０内でラマン増幅が
発生する。
る光ファイバ１２のコア径を、信号光の強い箇所に配置
される光ファイバ１０のコア径よりも大きくした。この
結果、光ファイバ１２内でラマン利得係数が小さくな
り、光ファイバ１２内の光ファイバ１０に近付いた箇所
及び光ファイバ１０内でラマン増幅が生じる。換言する
と、本実施例では、ラマン増幅の発生位置が、従来例に
比べて信号光の入力側にシフトする。理想的には、光フ
ァイバ１２として、ラマン利得係数が０の光ファイバを
使用する。その場合、光ファイバ１０内でラマン増幅が
発生する。
【００１８】ラマン増幅の発生位置が信号光の入力側に
シフトすることにより、相対的にラマン増幅に伴う累積
雑音光パワーを抑制でき、その結果、ＳＮＲが改善す
る。
シフトすることにより、相対的にラマン増幅に伴う累積
雑音光パワーを抑制でき、その結果、ＳＮＲが改善す
る。
【００１９】図２は、光ファイバ１０，１２内での信号
光パワーの距離変化の模式図を示す。ラマン利得が同じ
であるという条件の下で、光ファイバ１２としてラマン
利得係数がゼロでない小さい値を具備する光ファイバ使
用する場合と、光ファイバ１２としてラマン利得係数が
ゼロの光ファイバを使用する場合と、同一組成の光ファ
イバ上で信号光をラマン増幅する従来例とを比較した。
光パワーの距離変化の模式図を示す。ラマン利得が同じ
であるという条件の下で、光ファイバ１２としてラマン
利得係数がゼロでない小さい値を具備する光ファイバ使
用する場合と、光ファイバ１２としてラマン利得係数が
ゼロの光ファイバを使用する場合と、同一組成の光ファ
イバ上で信号光をラマン増幅する従来例とを比較した。
【００２０】図２の縦軸は信号光パワー（ｄＢｍ）、横
軸は距離（ｋｍ）である。特性曲線２０は、光ファイバ
１２としてラマン利得係数がゼロの光ファイバ使用する
場合の信号光パワーの距離変化を示す。特性曲線２２
は、光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロでない
小さい値を具備する光ファイバを使用する場合の信号光
パワーの距離変化を示す。特性曲線２４は、比較例とし
ての従来例の場合の信号光パワーの距離変化であり、光
ファイバ１０，１２の代わりに同一組成の光ファイバを
使用する。破線２６は、ラマン増幅を使用しない場合の
信号光パワーの距離変化を示す。
軸は距離（ｋｍ）である。特性曲線２０は、光ファイバ
１２としてラマン利得係数がゼロの光ファイバ使用する
場合の信号光パワーの距離変化を示す。特性曲線２２
は、光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロでない
小さい値を具備する光ファイバを使用する場合の信号光
パワーの距離変化を示す。特性曲線２４は、比較例とし
ての従来例の場合の信号光パワーの距離変化であり、光
ファイバ１０，１２の代わりに同一組成の光ファイバを
使用する。破線２６は、ラマン増幅を使用しない場合の
信号光パワーの距離変化を示す。
【００２１】特性曲線２０，２２，２４から分かるよう
に、光ファイバ１２のラマン利得係数が小さいほど、信
号光はより早く増幅される。
に、光ファイバ１２のラマン利得係数が小さいほど、信
号光はより早く増幅される。
【００２２】図３は、図２に対応する、光ファイバ１
０，１２内での雑音光パワーの距離変化の模式図を示
す。図３の縦軸は雑音光パワー（ｄＢｍ）、横軸は距離
（ｋｍ）である。特性曲線３０は、光ファイバ１２とし
てラマン利得係数がゼロの光ファイバ使用する場合の雑
音光パワーの距離変化を示す。特性曲線３２は、光ファ
イバ１２としてラマン利得係数がゼロでない小さい値を
具備する光ファイバを使用する場合の雑音光パワーの距
離変化を示す。特性曲線３４は、従来例の場合を示す。
破線３６は、ラマン増幅を使用しない場合の雑音光パワ
ーの距離変化を示す。ラマン増幅を使用しない場合に
は、雑音光も光ファイバの損失に従って減衰する。
０，１２内での雑音光パワーの距離変化の模式図を示
す。図３の縦軸は雑音光パワー（ｄＢｍ）、横軸は距離
（ｋｍ）である。特性曲線３０は、光ファイバ１２とし
てラマン利得係数がゼロの光ファイバ使用する場合の雑
音光パワーの距離変化を示す。特性曲線３２は、光ファ
イバ１２としてラマン利得係数がゼロでない小さい値を
具備する光ファイバを使用する場合の雑音光パワーの距
離変化を示す。特性曲線３４は、従来例の場合を示す。
破線３６は、ラマン増幅を使用しない場合の雑音光パワ
ーの距離変化を示す。ラマン増幅を使用しない場合に
は、雑音光も光ファイバの損失に従って減衰する。
【００２３】光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼ
ロの光ファイバ使用する場合、特性曲線２０に示すよう
に、ラマン増幅は光ファイバ１０内で発生する。従っ
て、ラマン増幅に起因する雑音光も、特性曲線３０に示
すように、ラマン増幅の発生箇所で発生し、増幅され
る。光ファイバ１２内では、ラマン増幅が生じないの
で、そのノイズ光は、光ファイバ１２の損失に従って減
衰する。
ロの光ファイバ使用する場合、特性曲線２０に示すよう
に、ラマン増幅は光ファイバ１０内で発生する。従っ
て、ラマン増幅に起因する雑音光も、特性曲線３０に示
すように、ラマン増幅の発生箇所で発生し、増幅され
る。光ファイバ１２内では、ラマン増幅が生じないの
で、そのノイズ光は、光ファイバ１２の損失に従って減
衰する。
【００２４】光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼ
ロでない小さい値を具備する光ファイバを使用する場
合、ラマン増幅は、特性曲線２２に示すように、光ファ
イバ１０の後半部分と光ファイバ１２で発生する。従っ
て、ラマン増幅に起因する雑音光も、特性曲線３２に示
すように、光ファイバ１０の後半部と光ファイバ１２で
発生し、増幅される。ラマン利得係数がゼロの光ファイ
バ使用する場合に比べて、ラマン増幅の発生区間が相対
的に長くなるので、ノイズ光は強くなる。光ファイバ１
２の出力端での累積雑音光パワーは、ラマン利得係数が
ゼロの光ファイバ使用する場合に比べて大きくなる。
ロでない小さい値を具備する光ファイバを使用する場
合、ラマン増幅は、特性曲線２２に示すように、光ファ
イバ１０の後半部分と光ファイバ１２で発生する。従っ
て、ラマン増幅に起因する雑音光も、特性曲線３２に示
すように、光ファイバ１０の後半部と光ファイバ１２で
発生し、増幅される。ラマン利得係数がゼロの光ファイ
バ使用する場合に比べて、ラマン増幅の発生区間が相対
的に長くなるので、ノイズ光は強くなる。光ファイバ１
２の出力端での累積雑音光パワーは、ラマン利得係数が
ゼロの光ファイバ使用する場合に比べて大きくなる。
【００２５】従来例の場合、光ファイバ１２の信号光出
射端に近い箇所で大きなラマン利得が生じるので、累積
雑音光は、特性曲線３４に示すように、光ファイバ１２
の信号光出射端に近付く程、急激に増大する。光ファイ
バ１２の出力端での累積雑音光パワーは、上述のどの場
合よりも大きくなる。
射端に近い箇所で大きなラマン利得が生じるので、累積
雑音光は、特性曲線３４に示すように、光ファイバ１２
の信号光出射端に近付く程、急激に増大する。光ファイ
バ１２の出力端での累積雑音光パワーは、上述のどの場
合よりも大きくなる。
【００２６】図４は、図２及び図３に示す結果から算出
した、ＳＮＲの距離変化の模式図を示す。図４の縦軸は
ＳＮＲ（ｄＢ）、横軸は距離（ｋｍ）である。特性曲線
４０は、光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロの
光ファイバを使用する場合を示す。特性曲線４２は、光
ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロでない小さい
値を具備する光ファイバを使用する場合を示す。特性曲
線４４は、従来例の場合を示す。破線４６は、ラマン増
幅を使用しない場合のＳＮＲの距離変化を示す。ラマン
増幅を使用しない場合には、信号光及び雑音光共に光フ
ァイバの損失に従って減衰するので、ＳＮＲは一定であ
る。
した、ＳＮＲの距離変化の模式図を示す。図４の縦軸は
ＳＮＲ（ｄＢ）、横軸は距離（ｋｍ）である。特性曲線
４０は、光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロの
光ファイバを使用する場合を示す。特性曲線４２は、光
ファイバ１２としてラマン利得係数がゼロでない小さい
値を具備する光ファイバを使用する場合を示す。特性曲
線４４は、従来例の場合を示す。破線４６は、ラマン増
幅を使用しない場合のＳＮＲの距離変化を示す。ラマン
増幅を使用しない場合には、信号光及び雑音光共に光フ
ァイバの損失に従って減衰するので、ＳＮＲは一定であ
る。
【００２７】光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼ
ロの光ファイバ使用する場合、特性曲線２０，３０に示
すように、ラマン増幅は光ファイバ１０内で発生し、ノ
イズ光も発生する。従って、特性曲線４０に示すよう
に、その部分でＳＮＲが劣化する。しかし、光ファイバ
１２内ではラマン増幅が生じないので、光ファイバ１２
内では、ＳＮＲは一定になる。
ロの光ファイバ使用する場合、特性曲線２０，３０に示
すように、ラマン増幅は光ファイバ１０内で発生し、ノ
イズ光も発生する。従って、特性曲線４０に示すよう
に、その部分でＳＮＲが劣化する。しかし、光ファイバ
１２内ではラマン増幅が生じないので、光ファイバ１２
内では、ＳＮＲは一定になる。
【００２８】光ファイバ１２としてラマン利得係数がゼ
ロでない小さい値を具備する光ファイバを使用する場
合、特性曲線２２，３２に示すように、光ファイバ１０
の後半部分と光ファイバ１２でラマン増幅が発生し、ノ
イズ光も発生する。従って、特性曲線４２に示すよう
に、ＳＮＲは、光ファイバ１０の後半部で先ず劣化し、
更に光ファイバ１２でも劣化する。この結果、一般的に
は、光ファイバ１２の出力端でのＳＮＲは、ラマン利得
係数がゼロの光ファイバ使用する場合に比べて小さくな
る。
ロでない小さい値を具備する光ファイバを使用する場
合、特性曲線２２，３２に示すように、光ファイバ１０
の後半部分と光ファイバ１２でラマン増幅が発生し、ノ
イズ光も発生する。従って、特性曲線４２に示すよう
に、ＳＮＲは、光ファイバ１０の後半部で先ず劣化し、
更に光ファイバ１２でも劣化する。この結果、一般的に
は、光ファイバ１２の出力端でのＳＮＲは、ラマン利得
係数がゼロの光ファイバ使用する場合に比べて小さくな
る。
【００２９】従来例の場合、特性曲線２４，３４に示す
ように、光ファイバ１２の信号光出射端に近い箇所で大
きなラマン利得が生じ、ノイズ光も発生する。従って、
特性曲線３４に示すように、ＳＮＲは、光ファイバ１２
の信号光出射端に近付く程、急激に劣化する。光ファイ
バ１２の出力端でのＳＮＲは、上述のどの場合よりも小
さくなる。
ように、光ファイバ１２の信号光出射端に近い箇所で大
きなラマン利得が生じ、ノイズ光も発生する。従って、
特性曲線３４に示すように、ＳＮＲは、光ファイバ１２
の信号光出射端に近付く程、急激に劣化する。光ファイ
バ１２の出力端でのＳＮＲは、上述のどの場合よりも小
さくなる。
【００３０】ＳＮＲの改善効果は、ラマン増幅をどれほ
ど、信号光入力側に移動させることができるかに依存す
る。ある単位ファイバ長で考えると、そこでのラマン利
得（ｄＢ）は、ポンプ光強度（ｍＷ又はＷ）に比例して
増加し、ラマン利得とそれにより発生する雑音光パワー
は比例する。同じラマン利得で発生する雑音光量は同じ
である。受信装置の近くで発生した雑音光は、ほとんど
同じレベルの雑音光として検出されるが、ラマン利得の
発生箇所が送信装置側に移動すると、受信装置で検出さ
れる雑音光は、送信装置側への移動距離に応じただけ減
衰する。従って、ラマン利得の発生箇所を送信装置側に
移動すればするほど、受信装置におけるＳＮＲは等価的
に改善する。
ど、信号光入力側に移動させることができるかに依存す
る。ある単位ファイバ長で考えると、そこでのラマン利
得（ｄＢ）は、ポンプ光強度（ｍＷ又はＷ）に比例して
増加し、ラマン利得とそれにより発生する雑音光パワー
は比例する。同じラマン利得で発生する雑音光量は同じ
である。受信装置の近くで発生した雑音光は、ほとんど
同じレベルの雑音光として検出されるが、ラマン利得の
発生箇所が送信装置側に移動すると、受信装置で検出さ
れる雑音光は、送信装置側への移動距離に応じただけ減
衰する。従って、ラマン利得の発生箇所を送信装置側に
移動すればするほど、受信装置におけるＳＮＲは等価的
に改善する。
【００３１】ラマン利得係数は実効断面積に反比例する
ので、光ファイバ１０，１２の実効断面積の比と光ファ
イバ１２の長さに対して、ＳＮＲがどのように改善され
るかを確認した。図５及び図６は、その測定結果を示
す。図５及び図６の横軸は、光ファイバ１２の実効断面
積Ａｅｆｆ２と光ファイバ１０の実効断面積Ａｅｆｆ１
の比Ａｅｆｆ２／Ａｅｆｆ１、縦軸は、ＳＮＲの相対値
ΔＳＮＲ（ｄＢ）である。図６は、実効断面積比が１．
５以下の部分を拡大して図示してある。ポンプパワーは
５００ｍＷである。
ので、光ファイバ１０，１２の実効断面積の比と光ファ
イバ１２の長さに対して、ＳＮＲがどのように改善され
るかを確認した。図５及び図６は、その測定結果を示
す。図５及び図６の横軸は、光ファイバ１２の実効断面
積Ａｅｆｆ２と光ファイバ１０の実効断面積Ａｅｆｆ１
の比Ａｅｆｆ２／Ａｅｆｆ１、縦軸は、ＳＮＲの相対値
ΔＳＮＲ（ｄＢ）である。図６は、実効断面積比が１．
５以下の部分を拡大して図示してある。ポンプパワーは
５００ｍＷである。
【００３２】ラマン利得係数は、実効断面積の他にもド
ーパントとその濃度に依存する。ドーパントには、Ｇｅ
Ｏ２，Ｐ２Ｏ５，Ｂ２Ｏ３などがある。
ーパントとその濃度に依存する。ドーパントには、Ｇｅ
Ｏ２，Ｐ２Ｏ５，Ｂ２Ｏ３などがある。
【００３３】光ファイバ１２として１０ｋｍ、２０ｋｍ
及び３０ｋｍの各場合について調べたところ、どの長さ
についても、光ファイバ１２の実効断面積が光ファイバ
１０の実効断面積よりも８％以上、好ましくは１０％以
上、大きければ、ＳＮＲが改善することが分かった。特
性曲線５０は光ファイバ１２の長さが１０ｋｍの場合を
示し、特性曲線５２は光ファイバ１２の長さが２０ｋｍ
の場合を示し、特性曲線５４は光ファイバ１２の長さが
３０ｋｍの場合を示す。従って、ラマン利得係数でいえ
ば、光ファイバ１２のラマン利得係数が、光ファイバ１
０のラマン利得係数に比べて、１／１．０８以下、好ま
しくは、１／１．１以下であれば、ＳＮＲが改善するこ
とになる。
及び３０ｋｍの各場合について調べたところ、どの長さ
についても、光ファイバ１２の実効断面積が光ファイバ
１０の実効断面積よりも８％以上、好ましくは１０％以
上、大きければ、ＳＮＲが改善することが分かった。特
性曲線５０は光ファイバ１２の長さが１０ｋｍの場合を
示し、特性曲線５２は光ファイバ１２の長さが２０ｋｍ
の場合を示し、特性曲線５４は光ファイバ１２の長さが
３０ｋｍの場合を示す。従って、ラマン利得係数でいえ
ば、光ファイバ１２のラマン利得係数が、光ファイバ１
０のラマン利得係数に比べて、１／１．０８以下、好ま
しくは、１／１．１以下であれば、ＳＮＲが改善するこ
とになる。
【００３４】本実施例は、１中継スパン内を３種類のフ
ァイバで構成する光中継伝送路にも適用できる。１中継
スパン内で、実効断面積１１０μｍ２、波長分散＋１９
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１５ｋｍの単一モードファイバ（Ｓ
ＭＦ）、実効断面積３５μｍ ２、波長分散−２０ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍの２０ｋｍの負分散ファイバ（ＲＤＦ）、及
び実効断面積６５μｍ２、波長分散＋８ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍの１０ｋｍの分散シフトファイバ（ＤＳＦ）をこの順
に接続し、ＤＳＦの後側からラマン増幅のためのポンプ
光を導入した。この４５ｋｍの中継スパンを１３４個
分、設けて、全長６０３０ｋｍとして、１０Ｇｂ／ｓの
３２波長を伝送させた。ＳＭＦとＲＤＦのみで４５ｋｍ
スパンを構成した場合と比較すると、Ｑ値で０．８ｄＢ
改善した。これは、本実施例によるＳＮＲ改善効果によ
るものである。
ァイバで構成する光中継伝送路にも適用できる。１中継
スパン内で、実効断面積１１０μｍ２、波長分散＋１９
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１５ｋｍの単一モードファイバ（Ｓ
ＭＦ）、実効断面積３５μｍ ２、波長分散−２０ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍの２０ｋｍの負分散ファイバ（ＲＤＦ）、及
び実効断面積６５μｍ２、波長分散＋８ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍの１０ｋｍの分散シフトファイバ（ＤＳＦ）をこの順
に接続し、ＤＳＦの後側からラマン増幅のためのポンプ
光を導入した。この４５ｋｍの中継スパンを１３４個
分、設けて、全長６０３０ｋｍとして、１０Ｇｂ／ｓの
３２波長を伝送させた。ＳＭＦとＲＤＦのみで４５ｋｍ
スパンを構成した場合と比較すると、Ｑ値で０．８ｄＢ
改善した。これは、本実施例によるＳＮＲ改善効果によ
るものである。
【００３５】ラマン増幅は、ラマン増幅を起こしたい材
料に固有の波長分だけ短い波長のレーザ光をポンプ光源
とする場合に、最も励起効率が高い。この波長差はラマ
ンシフト波長と呼ばれる。図７は、ＳｉＯ２に対するラ
マンゲインの特性図を示す。横軸は、信号光とポンプ光
との周波数差を示し、縦軸は、相対ゲイン断面積を示
す。１ｃｍ−１は３０ＧＨｚである。
料に固有の波長分だけ短い波長のレーザ光をポンプ光源
とする場合に、最も励起効率が高い。この波長差はラマ
ンシフト波長と呼ばれる。図７は、ＳｉＯ２に対するラ
マンゲインの特性図を示す。横軸は、信号光とポンプ光
との周波数差を示し、縦軸は、相対ゲイン断面積を示
す。１ｃｍ−１は３０ＧＨｚである。
【００３６】図１に示す実施例では、ラマン増幅用ポン
プ光源として単一波長のレーザ光源を使用したが、複数
の波長のレーザ光源の出力光を合波して、光ファイバ１
２に後から導入してもよい。その場合、各レーザ光源の
波長差をラマンシフト波長に等しくするのが好ましい。
各波長のレーザ光が逐次的に光ファイバ１０，１２内で
ラマン増幅されるので、最終的に信号光をラマン増幅す
る地点を、信号光の入力側にシフトすることができる。
プ光源として単一波長のレーザ光源を使用したが、複数
の波長のレーザ光源の出力光を合波して、光ファイバ１
２に後から導入してもよい。その場合、各レーザ光源の
波長差をラマンシフト波長に等しくするのが好ましい。
各波長のレーザ光が逐次的に光ファイバ１０，１２内で
ラマン増幅されるので、最終的に信号光をラマン増幅す
る地点を、信号光の入力側にシフトすることができる。
【００３７】ラマンシフト波長は、周波数で１３ＴＨｚ
である。例えば、１５５０ｎｍをラマン増幅するポンプ
波長は１４５０ｎｍであり、１４５０ｎｍをラマン増幅
するポンプ波長は１３６０ｎｍである。図８に示すよう
に、波長１３６０ｎｍのレーザ光源６０ａと波長１４５
０ｎｍのレーザ光源６０ｂ、及び、両者の出力光を合波
する合波器６２を、レーザダイオード１６の代わりに配
置する。図１に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号
を付してある。この場合、波長１３６０ｎｍのレーザ光
と波長１４５０ｎｍのレーザ光が一緒に光ファイバ１２
に後側から入射する。波長１４５０ｎｍのレーザ光は、
光ファイバ１０，１２を信号光とは逆方向に伝搬する過
程で、波長１３６０ｎｍのレーザ光によりラマン増幅さ
れる。ラマン増幅された波長１４５０ｎｍのレーザ光
は、光ファイバ１０，１２を伝搬する信号光をラマン増
幅する。ラマン増幅には一定の伝搬距離が必要である。
従って、このような多段的なラマン増幅により、信号光
がラマン増幅される範囲を信号光の入力側にシフトする
ことができ、先に説明した理由によりＳＮＲを改善でき
る。
である。例えば、１５５０ｎｍをラマン増幅するポンプ
波長は１４５０ｎｍであり、１４５０ｎｍをラマン増幅
するポンプ波長は１３６０ｎｍである。図８に示すよう
に、波長１３６０ｎｍのレーザ光源６０ａと波長１４５
０ｎｍのレーザ光源６０ｂ、及び、両者の出力光を合波
する合波器６２を、レーザダイオード１６の代わりに配
置する。図１に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号
を付してある。この場合、波長１３６０ｎｍのレーザ光
と波長１４５０ｎｍのレーザ光が一緒に光ファイバ１２
に後側から入射する。波長１４５０ｎｍのレーザ光は、
光ファイバ１０，１２を信号光とは逆方向に伝搬する過
程で、波長１３６０ｎｍのレーザ光によりラマン増幅さ
れる。ラマン増幅された波長１４５０ｎｍのレーザ光
は、光ファイバ１０，１２を伝搬する信号光をラマン増
幅する。ラマン増幅には一定の伝搬距離が必要である。
従って、このような多段的なラマン増幅により、信号光
がラマン増幅される範囲を信号光の入力側にシフトする
ことができ、先に説明した理由によりＳＮＲを改善でき
る。
【００３８】レーザ光源６０ａ，６０ｂの出力光を、別
々の光カップラで個別に光ファイバ１２に導入しても良
い。
々の光カップラで個別に光ファイバ１２に導入しても良
い。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、ＳＮＲを改善したファイバラマン
増幅器を実現できる。
に、本発明によれば、ＳＮＲを改善したファイバラマン
増幅器を実現できる。
【図１】 本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】 光ファイバ１０，１２内での信号光パワーの
距離変化の模式図である。
距離変化の模式図である。
【図３】 図２に対応する、光ファイバ１０，１２内で
の雑音光パワーの距離変化の模式図である。
の雑音光パワーの距離変化の模式図である。
【図４】 ＳＮＲの距離変化の模式図である。
【図５】 光ファイバ１０，１２の実効断面積の比と光
ファイバ１２の長さに対するＳＮＲの変化例を示す図で
ある。
ファイバ１２の長さに対するＳＮＲの変化例を示す図で
ある。
【図６】 図５の一部を拡大して示す図である。
【図７】 ＳｉＯ２のラマンゲインを示す図である。
【図８】 本発明の変更実施例の概略構成図である。
１０：分散シフトファイバ １２：単一モード光ファイバ １４：光カップラ １６：レーザダイオード ２０，２２，２４，２６：信号光パワーの距離変化 ３０，３２，３４，３６：雑音光パワーの距離変化 ４０，４２，４４，４６：ＳＮＲの距離変化 ５０，５２，５４：ＳＮＲの改善度 ６０ａ，６０ｂ：レーザ光源 ６２：合波器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正敏 埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会 社ケイディディ研究所内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ20 PP07 QQ07 RR01 YY17
Claims (5)
- 【請求項１】 信号光を伝搬する第１の光ファイバと、 当該第１の光ファイバから出力される信号光が入力する
第２の光ファイバと、 ラマン増幅用ポンプ光を発生するポンプ光源と、 当該第２の光ファイバの当該信号光の出力側から、当該
ポンプ光源の出力光を当該第２の光ファイバに導入する
光導入手段とからなり、当該第２の光ファイバのラマン
利得係数が当該第１の光ファイバのラマン利得係数の１
／１．０８以下であることを特徴とするラマン増幅器。 - 【請求項２】 当該第２の光ファイバのラマン利得係数
が当該第１の光ファイバのラマン利得係数の１／１．１
以下である請求項１に記載のラマン増幅器。 - 【請求項３】 当該第１の光ファイバが分散シフトファ
イバからなり、当該第２の光ファイバが実効断面積１０
０μｍ２以上の単一モード光ファイバからなる請求項１
に記載のラマン増幅器。 - 【請求項４】 当該ポンプ光源が、ラマンシフト波長に
相当する波長差の複数の光源を具備する請求項１に記載
のラマン増幅器。 - 【請求項５】 更に、当該ポンプ光源の出力光を当該第
１及び第２の光ファイバ上でラマン増幅自在な第２のポ
ンプ光を発生する第２のポンプ光源を具備する請求項１
に記載のラマン増幅器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000194646A JP2002014383A (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | ラマン増幅器 |
| CA002350021A CA2350021A1 (en) | 2000-06-28 | 2001-06-11 | Raman amplifier |
| US09/887,915 US6519078B2 (en) | 2000-06-28 | 2001-06-21 | Raman amplifier |
| EP01115122A EP1168530B1 (en) | 2000-06-28 | 2001-06-21 | Raman amplifier |
| DE60107907T DE60107907T2 (de) | 2000-06-28 | 2001-06-21 | Ramanverstärker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000194646A JP2002014383A (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | ラマン増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002014383A true JP2002014383A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18693437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000194646A Withdrawn JP2002014383A (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | ラマン増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6519078B2 (ja) |
| EP (1) | EP1168530B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002014383A (ja) |
| CA (1) | CA2350021A1 (ja) |
| DE (1) | DE60107907T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7034994B2 (en) * | 2001-03-15 | 2006-04-25 | Nortel Networks Limited | Dispersion management for long-haul high-speed optical networks |
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| US6356384B1 (en) | 1998-03-24 | 2002-03-12 | Xtera Communications Inc. | Broadband amplifier and communication system |
| US6600592B2 (en) | 1998-03-24 | 2003-07-29 | Xtera Communications, Inc. | S+ band nonlinear polarization amplifiers |
| US6693737B2 (en) | 1998-03-24 | 2004-02-17 | Xtera Communications, Inc. | Dispersion compensating nonlinear polarization amplifiers |
| US6335820B1 (en) | 1999-12-23 | 2002-01-01 | Xtera Communications, Inc. | Multi-stage optical amplifier and broadband communication system |
| US6359725B1 (en) | 1998-06-16 | 2002-03-19 | Xtera Communications, Inc. | Multi-stage optical amplifier and broadband communication system |
| WO2001048550A1 (fr) | 1999-12-24 | 2001-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ligne a transmission optique, procede de fabrication de ligne a transmission optique et systeme de transmission optique |
| JP2001223420A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ラマン増幅器、光伝送システムおよび光ファイバ |
| JP3558124B2 (ja) * | 2000-07-25 | 2004-08-25 | 住友電気工業株式会社 | ラマン増幅器及びそれを用いた光伝送システム |
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| DE10112806C1 (de) | 2001-03-16 | 2002-10-10 | Siemens Ag | Pumpquelle mit erhöhter Pumpleistung zur optischen breitbandigen Raman-Verstärkung |
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| ATE428232T1 (de) * | 2003-11-14 | 2009-04-15 | Alcatel Lucent | Ramanverstarker mit verschiedenen ordnungen |
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| US7869673B2 (en) * | 2008-08-29 | 2011-01-11 | Xtera Communications, Inc. | Remote larger effective area optical fiber |
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- 2000-06-28 JP JP2000194646A patent/JP2002014383A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-06-11 CA CA002350021A patent/CA2350021A1/en not_active Abandoned
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