JP2002131791A - 分布型光増幅装置、光通信用の局、光通信システムおよび光ファイバケーブル - Google Patents

分布型光増幅装置、光通信用の局、光通信システムおよび光ファイバケーブル

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JP2002131791A JP2000330966A JP2000330966A JP2002131791A JP 2002131791 A JP2002131791 A JP 2002131791A JP 2000330966 A JP2000330966 A JP 2000330966A JP 2000330966 A JP2000330966 A JP 2000330966A JP 2002131791 A JP2002131791 A JP 2002131791A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 本発明は、光伝送路と光増幅媒体とを兼ねる
ことができる分布型光増幅装置に関し、伝送損失の補
償、非線形光学効果の抑制および光信号対雑音比の改善
をすることができる分布型光増幅装置に関する。さら
に、該分布型光増幅装置に好適な光ファイバケーブル、
該分布型光増幅装置を備える光通信用の局、および、該
分布光増幅装置を備える光通信システムに関する。 【解決手段】 本発明の分布型光増幅装置は、非線形屈
折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中
間部分領域の特性値が中間部分領域を除く領域の特性値
より大きい光ファイバ１０２と、光ファイバに励起光を
供給する励起光源１０５とを備える。そして、光ファイ
バケーブル、光通信用の局および光通信システムは、上
述の光ファイバを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送路と光増幅
媒体とを兼ねることができる分布型光増幅装置に関し、
伝送損失の補償、非線形光学効果の抑制および光信号対
雑音比の改善をすることができる分布型光増幅装置に関
する。さらに、該分布型光増幅装置に好適な光ファイバ
ケーブル、該分布型光増幅装置を備える光通信用の局、
および、該分布光増幅装置を備える光通信システムに関
する。将来のマルチメディアネットワークの構築を目指
し、超長距離でかつ大容量の光通信装置が要求されてい
る。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重
（以下、「ＷＤＭ」と略記する。）方式が、光ファイバ
の広帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点か
ら研究・開発が進められている。特に、超長距離光通信
システムでは、ＷＤＭ光信号が光ファイバ伝送路を伝送
する間に減衰してしまうことから、ＷＤＭ光信号を増幅
する必要がある。このため、ＷＤＭ光信号を増幅する光
増幅装置の研究・開発が盛んである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信システムは、互いに波長の
異なる複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光信号を
生成する光送信局と、光送信局から送出されたＷＤＭ光
信号を伝送する光伝送路と、伝送されたＷＤＭ光信号を
受信する光受信局とを備え、さらにＷＤＭ光信号を増幅
する機能を備える光中継局が光伝送路の途中に必要に応
じて１個または複数個設けられる。
【０００３】光信号は、このような光伝送路を伝送する
間に波長分散、伝送損失および非線形光学効果などによ
り波形が劣化する。このため、種々の対策が考案されて
いる。波長分散補償方法は、従来から様々な方法が考案
されているが、その１つに、異なる波長分散を持つ光フ
ァイバを組み合わせた波長分散管理光伝送路（dispersi
on-managed fiber、以下、「ＤＭＦ」と略記する。）が
ある。
【０００４】図２１は、従来の波長分散管理光伝送路の
構成を示す図である。図２１Ａは、光通信システムにお
ける２局間の部分構成を示し、光中継局１００４-Aと光
中継局１００４-Bとの間が光伝送路１００２で接続され
ている。光伝送路１００２は、波長分散が正である光伝
送路１００２-L1 と波長分散が負である光伝送路１００
２-L2 とから構成されている。光信号は、光中継局１０
０４-Aから、光伝送路１００２-L1 および光伝送路１０
０２-L2 を介して、光中継局１００４-Bに伝送され、伝
送中に、光伝送路１００２-L1 で正の波長分散を受け、
光伝送路１００２-L2 で負の波長分散を受けることで、
累積波長分散がほぼ零になるように補償される。このよ
うなＤＭＦは、例えば、米国特許第５１９１６３１号明
細書および特開平９−３１８８２４号公報に開示されて
いる。
【０００５】また、波長分散を対称にした対称型ＤＭＦ
についても開示されている。図２１Ｂは、光通信システ
ムにおける２局間の部分構成を示し、光中継局１００４
-Cと光中継局１００４-Dとの間が光伝送路１００２で接
続されている。光伝送路１００２は、波長分散が正であ
る光伝送路１００２-L3 と波長分散が負である光伝送路
１００２-L4 と波長分散が正である光伝送路１００２-L
5 とから構成されている。光中継局１００４-Cから送出
された光信号は、光伝送路１００２-L3 で正の波長分散
を受け、光伝送路１００２-L4 で負の波長分散を受け、
そして、光伝送路１００２-L5 で再び正の波長分散を受
け、光中継局１００４-Dに伝送され、累積波長分散がほ
ぼ零になるように補償される。一方、光中継局１００４
-Dから送出された光信号は、光伝送路１００２-L5 で正
の波長分散を受け、光伝送路１００２-L4 で負の波長分
散を受け、そして、光伝送路１００２-L3 で再び正の波
長分散を受け、光中継局１００４-Cに伝送され、累積波
長分散がほぼ零になるように補償される。このようなＤ
ＭＦは、例えば、米国特許第５７７８１２８号明細書、
文献「N.J.Smith,F.M.Knox,N.J.Doran,K.J.Blow and I.
Bennion,"Enhanced power solitons in optical fibers
with periodic dispersion management",Electronics
Letters,Vol.31,No1,P54-P55,4th Jan.1996」、文献
「N.J.Smith,N.J.Doran,F.M.Knox and W.Forysak,"Ener
gy-scaling characteristics ofsolitons in strongly
dispersion-managed fibers",Optics Letters,Vol.21,N
o.24,P1981-P1983,Dec.15,1966」および文献「Itsuro M
orita,Keiji Tanaka,Noboru Edagawa and Masatoshi Su
zuki,"40 Gbit/s×16 WDM transmission over 2000 km
using dispersion managed low-nonlinear fiber spa
n", ECOC 2000, Vol. 4, 25-26 (2000)」に開示されて
いる。
【０００６】これらの従来技術では、波長分散補償の観
点から考案された技術であり、光伝送路を光増幅媒体に
兼ねて分布型光増幅を行う場合については、考慮されて
いない。一方、伝送損失の補償方法も、従来から様々な
方法が考案されているが、その１つに分布型光増幅装
置、特に、分布型ラマン増幅装置がある。
【０００７】図２２は、従来の損失補償・分布型ラマン
増幅装置の構成を示す図である。図２２Ａは、上述の光
通信システムにおける２局間の部分構成を示し、光中継
局１００４-Aと光中継局１００４-Eとの間が光伝送路１
００２で接続されている。光中継局１００４-Eには、ラ
マン増幅するための励起光を供給する励起光源１００５
-Eが備えられる。光伝送路１００２は、実効断面積が大
である光伝送路１００２-L6 と光伝送路１００２-L6 に
較べて実効断面積が小である光伝送路１００２-L7 とか
ら構成され、励起光源１００５-Eから励起光が供給され
る。光信号は、光中継局１００４-Aから、光伝送路１０
０２-L6 および光伝送路１００２-L7 を介して、光中継
局１００４-Eに伝送され、伝送中に、光伝送路１００２
で励起光によってラマン増幅され、これにより伝送損失
がほぼ零になるように補償される。すなわち、光中継局
１００４-Aの出力光レベルと光中継局１００４-Eの入力
光レベルがほぼ等しくなるように、光信号がラマン増幅
される。実効断面積は、光伝送路の断面積の中で、光信
号と励起光とが相互作用してラマン増幅を有効に生じる
部分である。このようなＤＭＦは、例えば、文献「R.Oh
hira,Y.Yano,A.Noda,Y.Suzuki,C.Kurioka,M Tachigori,
S.Moribayashi,K.Fukuchi,T.Ono and T.Suzaki,"40 Gbi
t/s×8 NZR WDM transmission experiment over 80 km
X 5-spanusing distributed raman amplification in R
DF",ECOC'99,26-30 P176-P177,Sep.1999,Nice France」
に開示されている。
【０００８】ここで、実効断面積の大きさは、非線形光
学効果の大きさに関係しており、実効断面積が大きいと
非線形光学効果が小さく、逆に、実効断面積が小さいと
非線形光学効果が大きい。そこで、光信号を送出する光
中継局１００４-Aでの光パワーを大きくするか、励起光
が供給される光中継局１００４-Eでの光パワーを大きく
するかの選択から、図２２Ｂに示すように、実効断面積
の小さい光伝送路１００２-L8 と光伝送路１００２-L8
に較べて実効断面積の大きい光伝送路１００２-L9 とで
光伝送路１００２を構成し、光伝送路１００２-L8 を光
中継局１００４-Aに接続する構成もある。このような構
成は、例えば、文献「奥野俊明 津崎哲文 西村正
幸、”分布ラマン増幅を利用した長手方向無損失伝送路
の提案”,B-10-116,２０００年電子情報通信学会通信ソ
サイエティ大会」に開示されている。
【０００９】これら図２２に示す従来技術では、伝送損
失を補償する観点から考案された技術であり、波長分散
補償、光信号対雑音比（以下、「光ＳＮＲ」と略記す
る。）などについては、考慮されていない。また、これ
ら図２１および図２２に示す従来技術では、光信号に生
じる非線形光学効果、特に、非線形位相シフトについて
も考慮されていない。
【００１０】なお、波長分散と実効断面積との関係は、
通常、正波長分散の光ファイバでは実効断面積が小さ
く、負波長分散の光ファイバでは実効断面積が大きい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誤り率をよ
り少なく光信号を長距離伝送するためには、１つの物理
量を補償するのではなく、波長分散、伝送損失および非
線形光学効果を総合的にバランスよく補償する必要があ
るという問題がある。
【００１２】そこで、本発明では、分布型光増幅装置の
光増幅媒体を適切に設計することで、上記問題点を解決
する分布型光増幅装置、光ファイバケーブル、光通信用
の局および光通信システムを提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、非線形屈
折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中
間部分領域の特性値が中間部分領域を除く領域の特性値
より大きい光ファイバと、光ファイバに励起光を供給す
る励起光源とを備える分布型光増幅装置によって達成さ
れる。
【００１４】そして、上述の目的は、非線形屈折率を有
効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値
を持つ第１光ファイバと、第１光ファイバに接続され、
第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第
２光ファイバと、第２光ファイバに接続され、第２光フ
ァイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファ
イバと、から成る光ファイバと、光ファイバに励起光を
供給する励起光源とを備える分布型光増幅装置によって
も達成される。
【００１５】また、上述の目的は、光信号に所定の処理
を行う処理手段と、処理手段に接続され、非線形屈折率
を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特
性値を持つ第１光ファイバと、第１光ファイバに接続さ
れ、第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持
つ第２光ファイバと、第２光ファイバに接続され、第２
光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光
ファイバと、から成る光ファイバと、光ファイバに励起
光を供給する励起光源とを備える光通信用の局によって
達成される。
【００１６】さらに、上述の目的は、光信号に所定の処
理を行う第１局および第２局と、第１局と第２局との間
を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおい
て、光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値
を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイ
バと、第１光ファイバに接続され、第１光ファイバの特
性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、第
２光ファイバに接続され、第２光ファイバの特性値より
小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光
ファイバであり、光ファイバに励起光を供給する励起光
源をさらに備える光通信システムによって達成される。
【００１７】また、上述の目的は、非線形屈折率を有効
断面積で割った値を特性値とする場合に、中間部分領域
の特性値が中間部分を除く領域の特性値より大きい複数
の光ファイバを備える光ファイバケーブルによって達成
される。このような分布型光増幅装置、光通信用の局、
光通信システムおよび光ファイバケーブルは、上述した
特定な構成である光ファイバを備えるので、波長分散、
伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく
補償し、光ＳＮＲを改善することができる。このため、
従来に較べて伝送距離を長距離化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の
構成については、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。 （実施形態の構成）本発明にかかる光通信システムの実
施形態について説明する。
【００１９】図１は、光通信システムの構成を示す図で
ある。図２は、総合管理・分布型ラマン増幅装置の構
成、光信号パワーおよび累積波長分散を示す図であり、
光通信システムにおける２局間の部分構成を示す。図１
および図２において、光通信システムは、互いに波長の
異なる光信号を波長多重した複数ｍ波のＷＤＭ光信号を
生成する光送信局１０１と、光送信局１０１から出力さ
れたＷＤＭ光信号を伝送するとともに励起光源１０５か
ら出力された励起光によってＷＤＭ光信号を増幅する光
増幅媒体である光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ光
信号が入力され、ＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信
局１０３とを備えて構成される。
【００２０】さらに、光通信システムには、光伝送路１
０２間において、光中継局１０４が接続される。光中継
局１０４は、光伝送路１０２間に必要に応じて複数個が
設けられ、分布型光増幅を行うための励起光を光伝送路
１０２に供給する励起光源１０５を備える。そして、光
中継局１０４は、集中型の光増幅部および光分岐・挿入
部のうちいずれか一方または両方を必要に応じて備え
る。この集中型の光増幅部は、ＷＤＭ光信号を所定の出
力光レベルまで増幅する光回路であり、光分岐・挿入部
は、ＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信
号を分岐・挿入する光回路である。さらに、励起光源１
０５は、光受信局１０３にも備えられる。
【００２１】光伝送路１０２は、非線形屈折率ｎ2 を実
効断面積Ａeff で割った値を特性値とすると、中間部分
領域の特性値が中間部分を除く領域の特性値より大きい
光ファイバである。すなわち、図２Ａに示すように、光
伝送路１０２は、所定の特性値である第１光伝送路１０
２-L1 と、第１光伝送路１０２-L1 に接続され特性値が
第１光伝送路１０２-L1 より大きい第２光伝送路１０２
-L2 と、第２光伝送路１０２-L2 に接続され特性値が第
２光伝送路１０２-L2 より小さい第３光伝送路１０２-L
3 とを備えて構成され、第１光伝送路１０２-L1 がＷＤ
Ｍ光信号の伝送方向に対し上流側である光中継局１０４
-A（光送信局１０１の場合もある。）に接続され、第３
光伝送路１０２-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中
継局１０４-B（光受信局１０３の場合もある。）に接続
される。
【００２２】（実施形態の動作・効果）このような光通
信システムでは、励起光源１０５から供給される励起光
によって、光信号は、光伝送路１０２中でラマン増幅さ
れるので、光伝送路１０２の伝送損失を補償することが
できる。
【００２３】そして、ラマン増幅特性は、（式１）によ
って計算される。
【数１】 ここで、ｚ軸を光伝送路１０２の伝送方向にとると、ｎ
ｆ（ｚ、ν）は、距離ｚおよび周波数νにおけるフォワ
ード光（光伝送路を前方に伝播するすべての光）パワ
ー、ｎｂ（ｚ、ν）は、距離ｚおよび周波数νにおける
バックワード光（光伝送路を後方に伝播するすべての
光）パワー、α（ν）は、周波数νにおける減衰量、γ
（ν）は、周波数νにおけるレーリー散乱係数、ｇr
（△ν）ｇr（ζ−ν）は、周波数ζとνとの間におけ
るラマン利得係数、Ａeff は、光伝送路１２の実効断面
積、ｈは、プランク定数、ｋは、ボルツマン係数、Ｔ
は、光伝送路１２の温度である。
【００２４】この（式１）は、文献「H.Kidorf,K.Rottw
itt,M.Nissov,M.Ma,E.Rabarijaona,"Pump interactions
in a 100-nm Bandwidth Raman amplifier",IEEE Photo
nicsTechnology Letters,Vol.11,No.5,530-532 」を参
照した。この（式１）により、励起光の光パワーを適切
に設定することにより、光送信局１０１と光中継局１０
４との間、各光中継局１０４間および光中継局１０４と
光受信局１０３との間の各区間において、図２Ｂに示す
ように受信側の入力レベルを送出側の出力レベルにほぼ
等しくすることができる。
【００２５】あるいは、（式１）によらず、送信端にお
ける出力レベルを検出し、この値を受信側に通知し、受
信端における入力レベルを検出しながら励起光パワーを
制御することで、受信側の入力レベルを送出側の出力レ
ベルにほぼ等しくすることもできる。なお、図２Ｂの横
軸は、距離であり、縦軸は、光信号パワーである。
【００２６】そして、非線形位相シフトΦNLは、（式
２）によって与えられる。
【数２】 ここで、ｎ2 （ｚ）は、ｚ軸方向に関する非線形屈折
率、Ａeff （ｚ）は、ｚ軸に関する実効断面積、Ｐ
（ｚ）は、ｚ軸に関する光パワー、ｋは、ｋ＝１／λで
あり、λは、信号波長である。
【００２７】この（式２）より、光パワーの大きい領域
で、例えば、光信号が送出される送信端付近の領域や励
起光が供給される受信端付近の領域で、特性値を小さく
することにより、非線形位相シフトが抑制される。ま
た、パワーの小さい領域で、例えば、伝送方向について
光伝送路１０２の中央付近の領域で、特性値を大きくし
ても、非線形位相シフトは、あまり大きくなることはな
い。
【００２８】よって、中央の光伝送路１０２-L2 の特性
値が両側の光伝送路１０２-L1、１０２-L3の特性値より
も小さくした、上述の光伝送路１０２は、非線形位相シ
フトを抑制することができる。さらに、光伝送路１０２
を波長分散の観点からみると、例えば、第１光伝送路１
０２-L1 および第３光伝送路１０２-L3 が正の波長分散
（＋Ｄ）で、第２光伝送路１０２-L2 が負の波長分散
（−Ｄ）である場合には、累積波長分散（ｐｓ／ｎｍ）
と距離（ｋｍ）との関係は、図２Ｃに示すようになる。
すなわち、光通信システムの累積波長分散は、０からＬ
1 までの間では距離の増加とともに波長分散が増加し、
Ｌ1 からＬ1＋Ｌ2までの間では距離の増加とともに波長
分散が減少し、Ｌ1＋Ｌ2からＬ1＋Ｌ2＋Ｌ3 までの間で
は距離の増加とともに波長分散が再び増加する、波長分
散ダイヤグラムとなる。このため、光伝送路１０２は、
波長分散も補償することができる。
【００２９】しかも、二分割型のＤＭＦ構成に比べ、光
伝送路内における累積分散の偏移量を低減でき、また、
距離平均した累積波長分散を小さくすることができるた
め、非線型効果による波形劣化を緩和することが可能で
ある。なお、光伝送路１０２の波長分散は、第１光伝送
路１０２-L1 および第３光伝送路１０２-L3 が負の波長
分散（−Ｄ）で、第２光伝送路１０２-L2 が正の波長分
散（＋Ｄ）である場合も可能である。
【００３０】ここで、第１光伝送路１０２-L1 の波長分
散係数Ｄ1、波長分散スロープＳ1、長さＬ1とし、第２
光伝送路１０２-L2の波長分散係数Ｄ2、波長分散スロー
プＳ2、長さＬ2とし、第３光伝送路１０２-L3 の波長分
散係数Ｄ3、波長分散スロープＳ3、長さＬ3とすると、 Ｄ1／Ｓ1＝Ｄ2／Ｓ2＝Ｄ3／Ｓ3、Ｄ1・Ｌ1＋Ｄ2・Ｌ2＋Ｄ3・Ｌ3＝０ ・・・（式３） の関係を満足するように光伝送路を構築した場合には、
分散スロープも同時に補償されるため、各信号波長にお
いて均一な伝送特性を実現することができる。
【００３１】なお、図２Ｃの横軸は、距離であり、縦軸
は、累積波長分散である。このように、図１および図２
に示す光通信システムは、伝送損失、波長分散補償およ
び非線形位相シフトの抑制をすることができるので、光
ＳＮＲを従来に較べ格段に改善することができる。すな
わち、伝送距離を従来に較べて長距離化することができ
る。
【００３２】次に、上述の効果を検証したシミュレーシ
ョンについて説明する。図３は、光伝送路の構成別の光
パワーと伝送距離との関係を示す図である。シミュレー
ションは、図３Ｂに示すように、光増幅媒体および光伝
送路であるＤＭＦと、ＤＭＦに接続される光中継局とを
備える光伝送システムにおいて、ＤＭＦの構成を変えて
行った。励起光は、後方向励起でＤＭＦに供給され、光
中継局には、雑音指数６ｄＢのエルビウム元素添加光フ
ァイバ増幅器があるとした。
【００３３】ＤＭＦの構成は、代表的な３つの場合につ
いて行った。第１の場合（Type 1）のＤＭＦは、＋Ｄの
第１光ファイバと−Ｄの第２光ファイバとで構成され、
第２光ファイバに励起光が供給される場合である。第２
の場合(Type 2)のＤＭＦは、特性値ｎ2／Ａeffが第２光
ファイバに比べて小さく正の分散を持つ第１光ファイバ
と、負の分散を持つ第２光ファイバと、第２光ファイバ
に比べ特性値ｎ2／Ａe ffが大きく負の分散を持つ第３光
ファイバとで構成され、第３光ファイバに励起光が供給
される場合である。なお、このシミュレーションでは、
第１光ファイバと第３光ファイバには同一特性のファイ
バを用いており、その長さを等しくしている。第３の場
合（Type 3）のＤＭＦは、−Ｄの第２光ファイバと＋Ｄ
の第１光ファイバとで構成され、＋Ｄの第１光ファイバ
に励起光が供給される場合である。
【００３４】第２の場合（Type 2）が本発明にかかる光
伝送システムである。第１ないし第３光ファイバの特性
パラメータを表１に示す。これらの特性パラメータは、
製造上容易に実現可能な値を用いた例であり、もちろ
ん、他の値でもよい。また、表１の特性パラメータは、
１５５０ｎｍにおける値である。
【表１】 表１に示すように、ＤＭＦの合計長は、すべての場合
（Type 1,Type 2,Type 3）において１００ｋｍとした。
表１の特性パラメータより、光ファイバ１００ｋｍの損
失合計は、２０．５ｄＢである。そして、第１ないし第
３の各場合（Type1,Type 2,Type 3）において、第１光
ファイバと第２光ファイバとの長さは、図３Ａに示すよ
うに、ＷＤＭ光信号がＤＭＦを伝送した後（すなわち、
１００ｋｍを伝送した後）において、累積された波長波
長分散が１５５０ｎｍで零となるように調整された。Ｗ
ＤＭ光信号は、Ｃバンドの１５２９ｎｍ〜１５６９ｎｍ
に１００ＧＨｚ間隔で４４波を波長多重した。励起光の
励起波長は、（式１）に基づき、このＷＤＭ光信号がラ
マン増幅する波長に設定され、励起光の光パワーは、各
信号入力レベルを−２ｄＢｍに設定した場合において、
ＭＤＦの出力端における光パワーのチャンネル間偏差が
±０．２ｄＢ以内となるように設定された。
【００３５】なお、図３Ａの横軸は距離であり、縦軸は
累積波長分散である。図３Ｃは、光伝送路入力信号パワ
ーと光伝送路出力信号パワーが等しくなるようにラマン
増幅した場合の光伝送路内での信号光パワー(チャンネ
ル間の平均値)の様子を示している。また、図３Ｃは、
伝送区間が１００ｋｍの場合であり、図３Ｄは、伝送区
間が５０ｋｍの場合である。
【００３６】図４ないし図９に結果を示す。図４は、光
伝送路入力信号パワーと光伝送路出力信号パワーが等し
くなるようにラマン増幅した場合の光伝送路内での信号
光パワー(チャンネル間の平均値)の様子を示している図
である。図５は、励起光パワーとラマン・オン／オフ利
得との関係を示す図である。
【００３７】図６は、光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利
得との関係を示す図である。図７は、位相シフトとラマ
ン・オン／オフ利得との関係を示す図である。図８は、
光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図で
ある。図９は、光ＳＮＲと励起光パワーとの関係、およ
び、位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示
す図である。
【００３８】ここで、図５ないし図８は、伝送区間が１
００ｋｍの場合の結果である。なお、図４の横軸は、ｋ
ｍ単位で表示した距離であり、縦軸は、ｄＢｍ単位で表
示した光伝送路１０２中の光パワーである。図５の下横
軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オフ利得であ
り、縦軸は、ｄＢｍ単位で表示した励起光パワーであ
る。図６の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン
／オフ利得であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮ
Ｒである。図７の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン
・オン／オフ利得であり、縦軸は、位相シフトである。
図８の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オ
フ利得であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮＲで
ある。そして、図５ないし図８の上横軸は、相対利得で
ある。ここで、相対利得とは、ラマン・オン／オフ利得
（ｄＢ）を全伝送損失（ｄＢ）で割った値と定義し、本
シミュレーションでは、全伝送損失は２０．５ｄＢであ
る。図９の横軸は、ｄＢｍ単位で表示した励起光パワー
であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮＲである。
また、各図において、第１の場合（Type 1)の結果は、
●または○で示され、第２の場合（Type 2)の結果は、
■または□で示され、そして、第３の場合（Type 3)の
結果は、▲または△で示される。光ＳＮＲは、（式４）
によって計算された。
【数３】 ここで、光ＳＮＲDRA はラマン増幅による光ＳＮＲであ
り、光ＳＮＲEDFAは、エルビウム元素添加光ファイバ増
幅器による光ＳＮＲである。ラマン・オン／オフ利得
は、励起光を供給した場合（オン）における受信端の入
力レベルと励起光を供給しない場合（オフ）における受
信端の入力レベルとの比である。
【００３９】図４は、図３Ｃの各図を１枚にまとめて示
した図であり、図４から分かるように、伝送区間におけ
る光レベルは、第２の場合（Type 2）が最も小さくなる
ことなく伝送される。そして、距離が０ｋｍから約５０
ｋｍまでの区間では、各場合の特性はほぼ一致し、約５
０ｋｍから１００ｋｍまでの区間では、各場合の特性が
大きく異なっている。すなわち、この励起光が供給され
る受信端から約５０ｋｍまでの間で顕著にラマン増幅さ
れていることが分かる。
【００４０】また、図５から分かるように、同じラマン
・オン／オフ利得を得るために必要な励起光パワーは、
第１の場合（Type 1）、第２の場合（Type 2）、第３の
場合（Type 3）の順に大きくなる。すなわち、第１の場
合が最も少ない励起光パワーで大きなラマン・オン／オ
フ利得を得ることができ、効率が最もよい。これは、励
起光入射端に近い領域に（すなわち、励起光パワーが十
分大きい領域に）、非線型実効断面積が小さくラマン利
得係数が大きな−Ｄファイバが割り当てられているから
である。なお、図５におけるラマン・オン／オフ利得２
０．５ｄＢの場合が図４の場合となっている。つまり、
受信端における入力レベルを送信端における出力レベル
にほぼ等しくするために、各場合において供給される励
起光パワーは、異なっている。
【００４１】一方、光ＳＮＲは、図６から分かるよう
に、同じラマン・オン／オフ利得の場合では、第２の場
合（Type 2）、第３の場合（Type 3）、第１の場合（Ty
pe 1）の順に悪くなる。光増幅を用いた伝送システムで
は、光ＳＮＲが信号品質を決定する大きな要因となる。
図6において、実線は、雑音光パワー：Ｐn と信号光パ
ワー：Ｐs の比：Ｐs／Ｐnによって定義される光ＳＮＲ
（通常、よく用いられる光ＳＮＲの定義）を示す。ここ
で、雑音光パワー：Ｐn は、ラマン増幅に伴う自然ラマ
ン散乱光のパワー：Ｐr とエルビウム元素添加光ファイ
バ増幅器（ＥＤＦＡ）による自然放出光（ＡＳＥ）のパ
ワー：Ｐe との和：Ｐn＝Ｐr＋Ｐe である。さらに、ラ
マン増幅を用いた伝送システムでは、ダブルレーリー散
乱によるクロストークが信号品質を劣化させる。このた
め、特に本検討では、ダブルレーリー散乱による影響に
ついても検討を行った。図6の破線は、ダブルレーリー
散乱を考慮した場合の光ＳＮＲである。この計算では、
自然ラマン散乱光とＡＳＥに加え、ダブルレーリー散乱
光も雑音光として取り扱った。すなわち、雑音光パワ
ー：Ｐn は，自然ラマン散乱光のパワー：Ｐr とＡＳＥ
のパワー：Ｐe とダブルレーリー散乱光のパワー：Ｐd
の和：Ｐn＝Ｐr＋Ｐe＋Ｐdとして定義し、光ＳＮＲを雑
音光パワー：Ｐn と信号光パワー：Ｐs の比：Ｐs／Ｐn
によって定義した。
【００４２】そして、非線形位相シフトは、図７から分
かるように、同じラマン・オン／オフ利得の場合では、
第１の場合（Type 1）、第２の場合（Type 2）、第３の
場合（Type 3）の順に悪くなる。したがって、伝送損失
を補償する場合において、ラマン・オン／オフ利得の効
率、光ＳＮＲの改善および非線形位相シフトの抑制の各
バランスを取ると、第２の場合（Type 2）が最もよいこ
とが分かる。
【００４３】これをより明確に示した図が、図８および
図９である。図８は、各条件において非線形位相シフト
が或る基準値になるように光ファイバ入力パワーを調整
した場合の結果である。基準値は、入力レベルが−２ｄ
Ｂｍで励起光を供給しない条件で、第１の場合（Type
1）の構成で生じる非線形位相シフトの値である。
【００４４】レイリークロストークの影響を考慮した計
算結果（図８実線）を見ると、Type2の場合に最も高い
（良好な）光ＳＮＲが得られることが分かる。また、Ty
pe 2の場合の光ＳＮＲ他の場合（TYpe 1,3）に比べて大
きくなるのは，相対利得が約０．５以上（ラマン・オン
／オフ利得が約１０ｄＢ以上）となる範囲であることが
分かる。
【００４５】さらに、レイリークロストークを考慮した
計算結果（図８点線）を見ると、Type 2の場合に得られ
る最大光ＳＮＲは、その他の場合（Type 1,Type 3）の
最大光ＳＮＲに比べて大きいことが分かる。従って、Ty
pe 2の場合に最も良好な光ＳＮＲが得られるという結果
は、レイーリークロストークを考慮した場合でも変わら
ない。また、Type 2の場合の光ＳＮＲが他の場合（Type
1,3）に比べて大きくなるのは、相対利得が約０．５〜
１（ラマン・オン／オフ利得が約１０〜２０．５ｄＢ）
となる範囲であることが分かる。
【００４６】図９は、図８の横軸を励起光パワーに変え
たものであり、さらに、非線形位相シフトもプロットし
た。図９の実線が非線形位相シフトを示し、破線が光Ｓ
ＮＲを示す。現状、励起光パワーの上限値は、安全基準
の観点や励起光源の最大出力などによって＋２７〜＋３
０ｄＢｍ程度に制限されている。しかし、Type２では、
その様な励起光パワーの上限値を超えること無く良好な
光ＳＮＲが得られることが分かる。
【００４７】このように伝送損失の補償、ラマン・オン
／オフ利得の効率および非線形位相シフトの抑制の各バ
ランスを取ると、第２の場合（Type 2）が最も良い。ま
た、図２Ｃおよび図３Ａに示すように、第２の場合（Ty
pe 2）では光伝送路内における累積波長分散の偏移量を
低減することができるため、分散補償の観点からも最も
すぐれている。このことを確認するため、次の伝送波形
シミュレーションを行った。
【００４８】図１０は、光伝送路の構成別のアイパター
ンを示す図である。図１０は、第１ないし第３の場合
（Type 1、Type 2、Type 3）に対し、各信号間隔１００
ＧＨｚの４０Ｇｂｉｔ／Ｓのリターン・ゼロ（ＲＺ）光
信号を入力レベル＋４ｄＢｍ／ｃｈで光伝送路に入力
し、６００ｋｍ（１００ｋｍ×６スパン（span））伝送
した後におけるアイパターンである。
【００４９】図１０から分かるように、本発明にかかる
第２の場合（Type 2）が最もアイ開口が広く、良好な波
形が得られる。したがって、第２の場合（Type 2）の光
伝送路は、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を
総合的にバランスよく補償し、光ＳＮＲを最も改善す
る。なお、上述では、 第１光ファイバの合計長（Ｌ１
＋Ｌ３）と、第２光ファイバの長さ(Ｌ２）の比Ｌ２／
（Ｌ１＋Ｌ３）がほぼ０．５である場合について説明し
たが、この他の比でも良い。以下に、この長さの比につ
いて考察する。
【００５０】参考文献、カタログ調査および理論的考察
により、本発明を実現でき、かつ、現状技術で製造可能
な光ファイバの取り得る特性パラメータの値の範囲は、
表２に示す通りである。ここで、表２の特性パラメータ
は、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【表２】 一区間内（２局間）の累積波長分散を零とするために
は、第１光ファイバの合計長（Ｌ１＋Ｌ３）に対する第
２光ファイバ長Ｌ２の比Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）を Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）＝−Ｄ１／Ｄ２ とする必要がある。表２に示す光ファイバの特性パラメ
ータにおいては、 Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）＝−Ｄ１／Ｄ２＝０．１７〜１．
５ となることが分かる。
【００５１】さらに、図３Ｃなどの結果から、より小さ
い励起光パワーで伝送損失を補償するラマン増幅特性を
得るためには、第２光ファイバの長さＬ２を長くする方
が有利であるが、一方で、非線型位相シフトを抑圧する
ためには、第２光ファイバの長さＬ２を短くする方が有
利である。よって、このバランスから第１光ファイバの
合計長（Ｌ１＋Ｌ３）と、第2光ファイバの長さＬ２の
比Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）がほぼ０．５〜１となることが
好ましい。
【００５２】これを詳細に検証するため、以下のような
シミュレーションを行った。長さ比がほぼ０．５である
場合について、本発明が有効であることは上述したの
で、長さ比を１まで増加した場合について、以下に説明
する。この場合における光ファイバの特性パラメータを
表３に示す。
【表３】 また、シミュレーション結果を図に示す。
【００５３】シミュレーション結果を図１１に示す。図
１１は、光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を
示した図であり、各条件において、非線型位相シフトが
ある基準値になるように光ファイバ入力パワーを調整し
た場合の結果である。基準値とは、光ファイバ入力レベ
ルが−２ｄＢｍ／ｃｈ．で励起光を供給しない条件で、
Type 1の構成で生じる非線形位相シフトの値である。レ
イリークロストークの影響を考慮した計算結果（図１１
実線）を見ると、Type 2の場合に最も高い（良好な）光
ＳＮＲが得られることが分かる。また、Type 2の場合の
光ＳＮＲが他の場合（Type 1,3）に比べて大きくなるの
は、相対利得が約０．５以上 (ラマン・オン／オフ利得
が約１０ｄＢ以上)となる範囲であることが分かる。
【００５４】さらに、レイリークロストークを考慮した
計算結果（図１１点線）を見ると、Type 2の場合に得ら
れる最大光ＳＮＲは、その他の場合（Type 1,3）の最大
光ＳＮＲに比べて大きいことが分かる。したがって、Ty
pe 2の場合に最も良好な光ＳＮＲが得られるという結果
は、レイーリークロストークを考慮した場合でも変わら
ない。また、Type 2の場合の光ＳＮＲが他の場合（Type
1,3）に比べて大きくなるのは、相対利得が約０．５〜
１（ラマン・オン／オフ利得が約１０〜２０．５ｄＢ）
となる範囲であることが分かる。
【００５５】以上の結果から、光ファイバの長さ比：Ｌ
2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が０．５ではなくほぼ１となる場合に
おいても本発明が有効であることを示した。よって、長
さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が０．５〜１の場合に、本発
明は特に有効であると言える。
【００５６】次に、本発明が有効となる伝送路長につい
て検討を行った。より小さい励起光パワーで伝送損失を
補償するラマン増幅特性を得るためには、伝送路の合計
長（Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ）を短くする方が有利であるが、
伝送路長を短くした場合には、非線形係数の大きな第２
光ファイバ中での信号光パワーが増加するため、本発明
の効果が低減する方向にある。これを確認するため、伝
送路長を５０ｋｍまで縮少してシミュレーションを行っ
た。
【００５７】図１２は、長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が
約０．５の場合に伝送路長を５０ｍにした場合の光ＳＮ
Ｒを示す。また、図１３は、長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ
3）が約１の場合に伝送路長を５０ｋｍにした場合の光
ＳＮＲを示す。図１２および図１３ともに、ダブルレー
リー散乱の影響を考慮した場合の結果である。図を見て
も分かるように、光ＳＮＲは、Type 3に比べてType 2と
Type 1の場合に良好な特性を示しているが、Type 1とTy
pe 2の最大光ＳＮＲはほぼ同程度であり、他のタイプに
対するType 2（すなわち、本発明）の優位性は伝送路長
１００ｋｍの場合に比べて低減されていることが分か
る。すなわち、伝送路長を過度に短かくせず、伝送路長
を５０ｋｍ以上とした場合に、本発明は特に有効である
ことが分かった。ただし、５０ｋｍ以下とした場合で
も、分散補償やケーブル製造性の観点における本発明の
優位性は失われない。
【００５８】図１４は、Type 2の場合における相対利得
と光ＳＮＲの関係について、以上の結果をまとめたもの
である。何れの曲線もダブルレーリー散乱を考慮し、非
線形位相シフト一定とした場合の結果である。図１４よ
り、いずれの場合も相対利得が０．５から１となる範囲
内において、良好な光ＳＮＲが得られていることが分か
る。
【００５９】（光通信用の各局の構成）次に、光送信局
１０１、光中継局１０４および光受信局１０３の構成に
ついてより具体的に説明する。
【００６０】まず、光送信局１０１の構成について説明
する。図１５は、光通信システムにおける光送信局の構
成を示す図である。図１５において、光送信器（以下、
「ＯＳ」と略記する。）２１１は、光信号を生成し、光
合波器（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）２２２に入力
される。ＯＳ２１１は、生成すべきＷＤＭ光信号の多重
数に合わせて用意され、複数ｍ波のＷＤＭ光信号の場合
では、少なくともｍ個用意される。
【００６１】ＯＳ２１１は、例えば、所定の波長でレー
ザ光を発振する半導体レーザと、レーザ光を送信すべき
情報で変調することによって光信号を生成するマッハ・
ツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器と、光信号を
増幅する半導体光増幅器とを備えて構成することができ
る。半導体レーザの発振波長は、ＷＤＭ光信号の各チャ
ンネルに合わせて設定される。例えば、ＣバンドのＷＤ
Ｍ光信号は、１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの間に配置さ
れる。なお、他のバンドとして、Ｓ＋バンド（１４５０
ｎｍ〜１４９０ｎｍ）、Ｓバンド（１４９０ｎｍ〜１５
３０ｎｍ）、Ｌバンド（１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）
およびＬ＋バンド（１６１０ｎｍ〜１６５０ｎｍ）があ
る。
【００６２】ＭＵＸ２２２は、これらＯＳ２２１-1〜２
２１-mから出力された各光信号を波長多重する。ＭＵＸ
２２２から出力されたＷＤＭ光信号は、光分岐結合器
（以下、「ＣＰＬ」と略記する。）２２３に入力され２
つに分配される。分配された一方は、光増幅部２４０に
入力され、他方は、ホトダイオード（以下、「ＰＤ」と
略記する。）２２６に入力される。
【００６３】ＣＰＬ２２３は、入射した光を２つに分配
して射出する光部品である。ＣＰＬは、例えば、ハーフ
ミラーなどの微少光学素子形光分岐結合器や溶融ファイ
バの光ファイバ形光分岐結合器や光導波路形光分岐結合
器などを利用することができる。
【００６４】ＰＤ２２６は、受光した光の光パワーに従
う電流を発生する光電変換器である。ＰＤ２２６の出力
は、アナログ入力をディジタル出力に変換するアナログ
−ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略記する。）
２２８に入力される。Ａ／Ｄ２２８の出力は、演算・処
理を行うマイクロプロセッサなどの中央処理装置（以
下、「ＣＰＵ」と略記する。）２３１に入力される。こ
のＰＤ２２６によって光増幅部２４０に入力されるＷＤ
Ｍ光信号の入力レベルが検出される。
【００６５】光増幅部２４０は、光を集中型の光増幅回
路であり、ＣＰＬ２４１、２４３、エルビウム元素添加
光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と略記する。）２４２、
レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略記する。）２４
４、２４５およびＬＤ駆動回路２４６を備えて構成され
る。エルビウム元素は、ランタノイドの希土類元素の１
つで、元素記号Ｅｒ、原子番号６８である。ランタノイ
ドに属する元素は、互いに性質が類似している。
【００６６】光増幅部２４０に入力されたＷＤＭ光信号
は、ＣＰＬ２４１に入力される。そして、ＣＰＬ２４１
には、ＥＤＦ２４２の励起光として、ＬＤ２４４から出
力されるレーザ光も入力される。ＬＤは、例えば、ファ
ブリペロ型レーザ、分布帰還型レーザ、分布ブラッグ反
射型レーザなど各種半導体レーザを利用することができ
る。
【００６７】ＣＰＬ２４１は、これら光増幅部２４０に
入力されたＷＤＭ光信号とＬＤ２４４から出力されたレ
ーザ光を合波した後に、ＥＤＦ２４２に入力させる。そ
して、ＥＤＦ２４２の他方の端には、ＣＰＬ２４３を介
して、ＬＤ２４５から出力されるレーザ光も入力され
る。ＥＤＦ２４２は、ＬＤ２４１およびＬＤ２４５から
出力されるレーザ光を吸収することによってＥＤＦ２４
２内のエルビウムイオンが励起され、反転分布を形成す
る。ＷＤＭ光信号が反転分布を形成した状態でＥＤＦ２
４２に入力されると、ＥＤＦ２４２は、ＷＤＭ光信号に
よって誘導放射が誘起され、ＷＤＭ光信号を増幅する。
このようにＥＤＦ２４２は、双方向励起される。ＬＤ２
４４、２４５は、ＥＤＦ２４２の励起光源であるから、
これら発振波長は、ＥＤＦ２４２の励起波長、例えば、
１４８０ｎｍや９８０ｎｍなどに設定される。
【００６８】なお、本実施形態では、光増幅部２４０の
増幅器として、エルビウム元素を添加した光ファイバ増
幅器を使用したが、光増幅部２４０の増幅帯域に応じて
希土類元素が選択される。他の帯域を増幅する希土類元
素として、例えば、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジウム
（Ｐｒ）およびツリウム（Ｔｍ）などが知られている。
【００６９】そして、ＬＤ駆動回路２４６は、制御信号
をＬＤ２４４およびＬＤ２４５にそれぞれ出力する。Ｌ
Ｄ駆動回路２４６は、ＬＤ２４４、２４５の素子温度を
調整することによってレーザ光の発振波長を安定させ
る。さらに、ＬＤ駆動回路２４６は、ＣＰＵ２３１の制
御信号に基づいてＬＤ２４４、２４５の駆動電流を調整
し、これによりレーザ光の光パワーを制御することによ
って光増幅部２４０の利得を制御する。
【００７０】なお、図１５の光増幅部２４０は、エルビ
ウム元素添加光ファイバ増幅器の１段によってＷＤＭ光
信号を増幅する構成であるが、これに限定されるもので
はなく、例えば、光を増幅する第１光増幅器と、第１光
増幅器から出力された光を減衰する光減衰部と、光減衰
部から出力された光を増幅する第２光増幅器とを備える
光増幅器の２段構成でもよい。このような構成の光増幅
部２４０では、第１および第２光増幅器で光増幅部２４
０の利得波長特性、特に、利得傾斜を調整し、光減衰器
で光増幅部２４０の出力レベルを調整することができ
る。この出力レベル調整のために、光減衰器は、入力さ
れた光を減衰して出力するとともにその減衰量を変更す
ることができる可変光減衰器が好適である。可変光減衰
器は、例えば、入力光と出力光との間に磁気光学結晶お
よびこの磁気光学結晶の出力側に偏光子を挿入し、磁気
光学結晶に磁界を印加してこの磁界の強さを変えること
により減衰量を調整する光可変減衰器などを利用するこ
とができる。
【００７１】光増幅部２４０から出力されたＷＤＭ光信
号は、入力された２つの光を波長多重する光合分波器
（以下、「Ｗ−ＣＰＬ」と略記する。）２２４に入力さ
れる。一方、ＯＳ２２９は、ＯＳ２１１と同様な構成で
あり、監視情報によって変調された光信号（以下、「Ｏ
ＳＣ」と略記する。）を生成する。監視情報は、この光
通信システムを運用する上で必要な保守情報、状態情報
などの情報であり、少なくとも光送信局１０１から出力
されるＷＤＭ光信号の出力レベルが含まれる。ＯＳＣ
は、ＷＤＭ光信号の最小チャンネルであるｃｈ．１より
短波長側に設定される。なお、ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号
の最大チャンネルであるｃｈ．ｍより長波長側に設定し
てもよい。
【００７２】ＯＳ２２９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−Ｃ
ＰＬ２２４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２２４は、光増幅
部２４０から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとを
波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号
は、ＣＰＬ２２５に入力され、２つに分配される。分配
された一方は、ＰＤ２２７に入力され、他方は、光送信
局１０１の出力として、光伝送路１０２-1に送出され、
次段の光中継局１０４-1に伝送される。
【００７３】ＰＤ２２７は、入力光を光電変換器し、そ
の出力は、Ａ／Ｄ２３０でディジタル信号に変換された
後に、ＣＰＵ２３１に入力される。このＰＤ２２７によ
って光送信局１０１から出力されるＷＤＭ光信号の出力
レベルが検出される。ＣＰＵ２３１は、Ａ／Ｄ２２８、
２３０、ＬＤ駆動回路２４６、メモリ２３２およびＯＳ
２２９と接続され、これら各回路と信号をやり取りす
る。ＣＰＵ２３１は、Ａ／Ｄ２２８の出力およびＡ／Ｄ
２３０の出力に基づいて、光増幅部２４０を利得一定で
制御したり、出力一定で制御したりする。ＣＰＵ２３１
は、光送信局１０１から出力されるＷＤＭ光信号の出力
レベルをＡ／Ｄ２３０の出力から検出し、この出力レベ
ルの情報をＯＳ２２９に通知し、ＯＳＣにこの出力レベ
ルの情報を収容し、次段の光中継局１０４-1に通知す
る。
【００７４】メモリ２３２は、半導体メモリなどの記憶
回路であり、光増幅部２４０を制御する制御プログラム
や各種データを格納する。なお、ＭＵＸ２２２からＣＰ
Ｌ２２５までのいずれかの箇所に光アイソレータを設け
てもよい。例えば、ＥＤＦ２４２とＣＰＬ２４１との間
やＥＤＦ２４２とＣＰＬ２４３との間に設ける。光アイ
ソレータは、一方向にのみ光を透過する光部品であり、
例えば、４５度ずれた状態の２つの偏光子の間にファラ
デー回転子を配置することによって構成することができ
る。光アイソレータは、光送信局１０１内における各光
部品の接続部などで生じる反射光が何処までも伝播する
ことを防止する役割を果たす。特に、反射光が半導体レ
ーザに戻ってくると、半導体レーザは、位相や振幅のま
ちまちな反射光に誘導されて、発振モードが変化した
り、雑音が発生したりする。光アイソレータは、この悪
影響を防止することができる。
【００７５】次に、光中継局１０４の構成について説明
する。図１６は、光通信システムにおける光中継局の構
成を示す図である。図１６において、光伝送路１０２-1
を伝送したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２５１を介し
て、ＣＰＬ２５３に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２５１は、
励起光源ユニット２７０から出力された励起光が入力さ
れる。
【００７６】励起光源ユニット２７０は、分布型ラマン
増幅するための励起光を光伝送路１０２-1に供給する光
回路であり、Ｗ−ＣＰＬ２７２、２７３、偏光ビームス
プリッタ（以下、「ＰＢＳ」と略記する。）２７４〜２
７６、ＬＤ２７７〜２８２およびＬＤ駆動回路２８３を
備えて構成される。ＬＤ２７７から出力されたレーザ光
およびＬＤ２７８から出力されたレーザ光は、ＰＢＳ２
７４に入力され、互いに直交する直線偏光成分を持つレ
ーザ光となるように、偏波合成される。同様に、ＬＤ２
７９から出力されたレーザ光およびＬＤ２８０から出力
されたレーザ光は、ＰＢＳ２７５に入力され、偏波合成
され、ＬＤ２８１から出力されたレーザ光およびＬＤ２
８２から出力されたレーザ光は、ＰＢＳ２７６に入力さ
れ、偏波合成される。
【００７７】ＰＢＳ２７５で偏波合成されたレーザ光お
よびＰＢＳ２７６で偏波合成されたレーザ光は、Ｗ−Ｃ
ＰＬ２７３に入力され、波長多重される。そして、Ｗ−
ＣＰＬ２７３で波長多重されたレーザ光およびＰＢＳ２
７４で偏波合成されたレーザ光は、Ｗ−ＣＰＬ２７２に
入力され、波長多重される。Ｗ−ＣＰＬ２７２で波長多
重されたレーザ光は、励起光として、Ｗ−ＣＰＬ２５１
を介して、光伝送路１０２-1に入力され、光伝送路１０
２-1を増幅媒体としてＷＤＭ光信号をラマン増幅する。
【００７８】ここで、ＬＤ２７７〜２８２の各発振波長
は、１５２９ｎｍ〜１５６９ｎｍまでに各光信号が配置
されたＷＤＭ光信号をラマン増幅するために、ＬＤ２７
７を波長１４２２．０ｎｍに、ＬＤ２７８を波長１４２
６．０ｎｍに、ＬＤ２７９を波長１４３３．０ｎｍに、
ＬＤ２８０を波長１４３７．０ｎｍに、ＬＤ２８１を波
長１４５９．５ｎｍに、および、ＬＤ２８２を波長１４
６３．５ｎｍにそれぞれ設定された。１個の波長のレー
ザ光でラマン増幅する場合の利得波長特性を考慮する
と、このような波長に各ＬＤ２７７〜２８２の発振波長
を設定することによって、６個の波長を含む励起光でラ
マン増幅する場合の利得波長特性を１５２９ｎｍ〜１５
６９ｎｍにおいてほぼ線形にすることができる。
【００７９】ＬＤ駆動回路２８３は、制御信号をＬＤ２
７７〜２８２にそれぞれ出力する。ＬＤ駆動回路２８３
は、ＬＤ２７７〜２８２の素子温度を調整することによ
ってレーザ光の発振波長を安定させる。さらに、ＬＤ駆
動回路２８３は、ＣＰＵ２６１の制御信号に基づいてＬ
Ｄ２７７〜２８２の駆動電流を調整し、これによりレー
ザ光の光パワーを制御することによってラマン増幅の利
得を制御する。
【００８０】なお、図１６では、励起光源ユニット２７
０は、必要な励起光パワーを得るために、また所要の利
得波長特性を得るために、６個のＬＤ２７７〜２８２を
備えて構成したが、必要な励起光パワーおよび利得波長
特性に応じてＬＤの個数を決定すればよい。
【００８１】ＣＰＬ２５３に入力されたＷＤＭ光信号
は、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２５６
に入力され、他方は、Ｗ−ＣＰＬ２６１に入力される。
ＰＤ２５６は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ
／Ｄ２５８でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ
２６１に入力される。このＰＤ２５６によって光中継局
に入力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出される。
【００８２】Ｗ−ＣＰＬ２６１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信
号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２６３に出力し、ＷＤ
Ｍ光信号を光信号処理ユニット２６２に出力する。よっ
て、Ｗ−ＣＰＬ２６１の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷ
ＤＭ光信号の波長帯域との間に設定される。ＯＲ２６３
は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣか
ら取り出し、監視情報をＣＰＵ２６１に通知する。これ
によって、ＣＰＵ２６１は、前段の光送信局１０１の出
力レベルを得ることができる。
【００８３】光信号処理ユニット２６２は、光中継局１
０４-1が必要とする機能に応じて、ＷＤＭ光信号を増幅
したり、ＷＤＭ光信号から所定の光信号（チャンネル）
を分岐・挿入したり、これら両方をしたりする。ＷＤＭ
光信号を増幅する場合の構成は、図１５を用いて説明し
た光増幅部２４０の構成と同様であるので、その説明を
省略する。
【００８４】分岐・挿入する場合の構成は、例えば、分
岐すべき所定の光信号を分岐するために、ＷＤＭ光信号
を２つに分配するＣＰＬと、ＣＰＬから出力されたＷＤ
Ｍ光信号から所定の光信号を除去する光信号除去部と、
光信号除去部から出力されたＷＤＭ光信号（所定の光信
号が除去された状態）に挿入すべき光信号を挿入するＷ
−ＣＰＬとを備えて構成される。光信号除去部は、分岐
すべき所定の光信号の数に合わせた個数である光フィル
タ、例えば、ファイバーグレーティングフィルタ（以
下、「ＦＢＧ」と略記する。）を縦続に接続することで
構成される。各ＦＢＧの反射波長帯域は、それぞれ分岐
するチャンネルの波長に合わせられる。
【００８５】なお、光信号除去部は、音響光学チューナ
ブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を使用しても良い。音響チュ
ーナブルフィルタは、音響光学効果によって光導波路に
屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状
態を回転させることで分離・選択する光部品である。そ
して、これら両機能を行う場合の構成は、各構成を縦続
に接続すればよい。
【００８６】光信号処理ユニット２６２から出力された
ＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２５４に入力される。一
方、ＯＳ２５９は、ＯＳＣを生成した後に、ＯＳＣをＷ
−ＣＰＬ２５４に入力する。ＯＳＣは、少なくとも光中
継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベル
が含まれる。
【００８７】Ｗ−ＣＰＬ２５４は、光信号処理ユニット
２６２から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとを波
長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、
ＣＰＬ２５５に入力され、２つに分配される。分配され
た一方は、ＰＤ２５７に入力され、他方は、光中継局１
０４-1の出力として、光伝送路１０２-2に送出され、次
段の光中継局１０４-2に伝送される。
【００８８】ＰＤ２５７は、入力光を光電変換器し、そ
の出力は、Ａ／Ｄ２６０でディジタル信号に変換された
後に、ＣＰＵ２６１に入力される。このＰＤ２５７によ
って光中継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信号の出
力レベルが検出される。ＣＰＵ２６１は、Ａ／Ｄ２５
８、２６０、光信号処理ユニット２６２、メモリ２６
２、ＯＲ２６３、ＯＳ２５９および励起光源ユニット２
７０内のＬＤ駆動回路２８３と接続され、これら各回路
と信号をやり取りする。ＣＰＵ２６１は、ＯＲ２６３で
ＯＳＣから得られた前段の光送信局１０１の出力レベル
を基準に、Ａ／Ｄ２５８の出力を参照しながら、光伝送
路１０２-1の両端の光レベルがほぼ等しくなるように、
または、光伝送路１０２-1の出力端の光レベルが予め与
えられた値になるように、ＬＤ駆動回路２８３を制御す
る。ＣＰＵ２６１は、入力レベルが前段の光送信局１０
１の出力レベルに達していない場合には、ＬＤ２７７〜
２８２の駆動電流を増加することで励起光パワーを強
め、入力レベルが前段の光送信局１０１の出力レベルを
越えている場合には、ＬＤ２７７〜２８２の駆動電流を
減らすことで励起光パワーを弱める。ＣＰＵ２６１は、
自局である光中継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信
号の出力レベルをＡ／Ｄ２６０の出力から検出し、この
出力レベルの情報をＯＳ２５９に通知し、ＯＳＣにこの
出力レベルの情報を収容し、次段の光中継局１０４-2に
通知する。
【００８９】メモリ２６２は、励起光源ユニット２７０
を制御する制御プログラムや各種データを格納する。こ
のように、図１に示す光通信システムでは、ＷＤＭ光信
号は、光送信局１０１から順次に複数個の光中継局１０
４で中継され、光受信局１０３で受信される。ここで、
各光中継局１０４間では、ＯＳＣから前段の光中継局１
０４における出力レベルを得て自光中継局１０４の励起
光源ユニット２７０の制御に使用し、自光中継局１０４
の出力レベルを再びＯＳＣに収容した後に、次段の光中
継局１０４に通知する。
【００９０】次に、光受信局１０３の構成について説明
する。図１７は、光通信システムにおける光受信局の構
成を示す図である。図１７において、前段の光中継局１
０４-aから光伝送路１０２-a+1を介して光受信局１０３
に伝送されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２９１を介し
て、ＣＰＬ２９２に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２９１は、
励起光源ユニット２９７から出力された励起光が入力さ
れる。励起光源ユニット２９７は、分布型ラマン増幅す
るための励起光を光伝送路１０２-a+1に供給する光回路
であり、励起光源ユニット２７０と同様な構成であるの
で、その説明を省略する。
【００９１】ＣＰＬ２９７に入力されたＷＤＭ光信号
は、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２９５
に入力され、他方は、Ｗ−ＣＰＬ２９３に入力される。
ＰＤ２９５は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ
／Ｄ２９８でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ
２９９に入力される。このＰＤ２９５によって光受信局
１０３に入力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出さ
れる。
【００９２】Ｗ−ＣＰＬ２９３は、ＯＳＣとＷＤＭ光信
号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２９６に出力し、ＷＤ
Ｍ光信号を光増幅部２９４に出力する。よって、Ｗ−Ｃ
ＰＬ２９３の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷＤＭ光信号
の波長帯域との間に設定される。ＯＲ２９６は、ＯＳＣ
を受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出
し、監視情報をＣＰＵ２９９に通知する。これによっ
て、ＣＰＵ２９９は、前段の光中継局１０４-aの出力レ
ベルを得ることができる。
【００９３】光増幅部２９４は、ＷＤＭ光信号を所定の
光レベルまで増幅する光回路であり、図１５を用いて説
明した光増幅部２４０と同様な構成であるので、その説
明を省略する。光増幅部２９４から出力されたＷＤＭ光
信号は、光を波長ごとに分離する光分波器（以下、「Ｄ
ＥＭＵＸ」と略記する。）３０１に入力される。ＤＥＭ
ＵＸ３０１は、ＷＤＭ光信号を各チャンネルに対応する
光信号ごとに波長分離する。分離された各チャンネルの
光信号は、ＯＲ３０２-1〜３０２-mにそれぞれ入力さ
れ、受信・処理される。ＯＲ３０２は、例えば、ホトダ
イオードなどの受光部、受光部の出力を等化する等化増
幅器、等化増幅器の出力からタイミングを抽出するタイ
ミング回路、タイミング回路のタイミングで等化増幅器
の出力から信号を取り出す識別回路などを備えて構成さ
れる。
【００９４】ＣＰＵ２９９は、Ａ／Ｄ２９８、励起光源
ユニット２９７、光増幅部２９４、メモリ３０３および
ＯＲ２９６と接続され、これら各回路と信号をやり取り
する。ＣＰＵ２９９は、Ａ／Ｄ２９８の出力に基づいて
励起光源ユニット２７０内のＬＤ駆動回路２８３を制御
する。メモリ３０３は、励起光源ユニット２９７を制御
する制御プログラムや各種データを格納する。
【００９５】ＭＵＸ、ＤＥＭＵＸ、Ｗ−ＣＰＬは、例え
ば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタや
アレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide gr
ating ）などを利用することができる。これら光送信局
１０１、各光中継局１０４および光受信局１０３におけ
る各間を接続する光伝送路１０２は、図２Ａに示すよう
に、各間において、送信側から受信側まで順に、特性値
が小さい第１の光伝送路１０２-L1 、特性値が大きい第
２の光伝送路１０２-L2 、特性値が小さい第３の光伝送
路１０２-L3 で構成される。第１の光伝送路１０２-L1
および第３の光伝送路１０２-L3は、例えば、シングル
モード光ファイバを利用することができ、第２の光伝送
路１０２-L2 は、例えば、波長分散シフト光ファイバを
利用することができる。
【００９６】ここで、特性値の違いにより、モードフィ
ールド径が異なる。図１８は、モード変換スプライスの
例を示す図である。図１８Ａにおいて、特性値が小さい
光ファイバのモードフィールド径（ｒ１）は、特性値が
大きい光ファイバのモードフィールド径（ｒ５）に較べ
て大きい（ｒ１＞ｒ５）。このため、単に第１の光伝送
路１０２-L1（第３の光伝送路１０２-L3）と第２の光伝
送路１０２-L2 とを接続したのでは、モードフィールド
径の不一致から接続損失が大きくなってしまう。
【００９７】そこで、これら光伝送路の結合は、図１８
Ｂに示すように、モードフィールド径が異なる結合部用
の光伝送路を１個または複数個、例えば、３個用意し、
この結合部用の光伝送路１０２-a〜１０２-cを用いて、
段階的にモードフィールド径を変えながら結合する。あ
るいは、図１８Ｃに示すように、接続部を融着すること
によってモードフィールド径を徐々に変えて結合しても
よい。
【００９８】また、光伝送路１０２の波長分散を補償す
る上では、第１の光伝送路１０２-L1 （第３の光伝送路
１０２-L3 ）の波長分散スロープｄ1 の絶対値と、第２
の光伝送路１０２-L2 の波長分散スロープｄ2 の絶対値
とをほぼ等しくすることによって、光伝送路１０２の波
長分散スロープがほぼ零になるようにすることが好まし
い。
【００９９】（双方向の光通信システム）次に、双方向
の光通信システムの構成について説明する。図２０は、
双方向の光通信システムの構成を示す図である。図２０
Ａにおいて、双方向の光通信システムは、複数ｍ波のＷ
ＤＭ光信号を生成するとともに伝送されたＷＤＭ光信号
を受信・処理する光送受信局１１１-A、１１１-Bと、光
送受信局１１１-A、１１１-B間で上り方向のＷＤＭ光信
号を伝送するともに光増幅媒体である光ファイバ１２
２、および、下り方向のＷＤＭ光信号を伝送するともに
光増幅媒体である光ファイバ１２３からなる光ファイバ
ケーブル１１２とを備えて構成される。
【０１００】さらに、双方向の光通信システムには、光
ファイバケーブル１１２間において、光中継局１１４が
接続される。光中継局１１４は、光ファイバケーブル１
１２間に必要に応じて複数個が設けられ、分布型光増幅
を行うための励起光を光ファイバケーブル１１２に供給
する励起光源ユニット２７０を備える。さらに、励起光
源ユニット２７０は、光送受信局１１１にも備えられ
る。
【０１０１】このような光送受信局１１１は、上述の光
送信局１０１および光受信局１０３を組み合わせること
によって構成することができる。そして、光中継局１１
４は、２組の上述の光中継局１０４を組み合わせること
に構成することができる。光ファイバケーブルは、光フ
ァイバ心線を複数本束ねて収容したものであり、基本構
成は、光ファイバ心線、抗張力材および外被を備えて構
成される。光ファイバ心線は、ナイロンなどの保護材を
被覆した光ファイバである。抗張力材は、光ファイバケ
ーブル敷設の際の張力によって、光ファイバに過大な伸
びが生じないように、光ファイバの伸びを制限する。光
ファイバケーブルは、伝送特性、敷設作業性および接続
作業性などの観点から、種々開発されており、例えば、
ナイロン心線ユニットケーブル、ルースチューブケーブ
ル、スロットケーブルおよびリボンスロットケーブルな
どがある。
【０１０２】上り方向のＷＤＭ光信号を伝送する光ファ
イバ１２２は、図２０Ｂに示すように、特性値が小さい
第１光ファイバ１２２-L1 と、第１光ファイバ１２２-L
1 に接続され特性値が大きい第２光ファイバ１２２-L2
と、第２光ファイバ１２２-L2 に接続され特性値が小さ
い第３光伝送路１２２-L3 とを備えて構成され、第１光
ファイバ１２２-L1 がＷＤＭ光信号の伝送方向に対し上
流側である光中継局１１４-Aに接続され、第３光ファイ
バ１２２-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中継局１
１４-Bに接続される。
【０１０３】一方、下り方向のＷＤＭ光信号を伝送する
光ファイバ１２３は、図２０Ｂに示すように、特性値が
小さい第１光ファイバ１２３-L1 と、第１光ファイバ１
２３-L1 に接続され特性値が大きい第２光ファイバ１２
３-L2 と、第２光ファイバ１２３-L2 に接続され特性値
が小さい第３光伝送路１２３-L3 とを備えて構成され、
第１光ファイバ１２３-L1 がＷＤＭ光信号の伝送方向に
対し上流側である光中継局１１４-Bに接続され、第３光
ファイバ１２３-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中
継局１１４-Aに接続される。
【０１０４】このような双方向の光通信システムでは、
中間部分領域の特性値が中間部分を除く領域の特性値よ
り大きい光ファイバ１２２、１２３を使用して、ＷＤＭ
光信号を伝送およびラマン増幅するので、波長分散、伝
送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補
償し、光ＳＮＲを最も改善することができる。さらに、
対称性から、光ファイバ１２２-L1の長さおよび光ファ
イバ１２３-L3の長さ、光ファイバ１２２-L2の長さおよ
び光ファイバ１２３-L2の長さ、そして、光ファイバ１
２２-L3の長さおよび光ファイバ１２３-L1の長さをそれ
ぞれ等しくすることができるので、光ファイバケーブル
を容易に製造することができる。
【０１０５】以上、本明細書で開示された主な発明を以
下に纏める。 （付記１） 非線形屈折率を有効断面積で割った値を特
性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間部
分領域を除く領域の特性値より大きい光ファイバと、前
記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えるこ
とを特徴とする分布型光増幅装置。
【０１０６】（付記２） 非線形屈折率を有効断面積で
割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１
光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第
１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２
光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第
２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３
光ファイバと、から成る光ファイバと、前記光ファイバ
に励起光を供給する励起光源とを備えることを特徴とす
る分布型光増幅装置。
【０１０７】（付記３） 前記第１特性値と前記第３特
性値とは、ほぼ等しい値であることを特徴とする付記２
に記載の分布型光増幅装置。 （付記４） 前記中間部分領域と前記中間部分領域との
結合部分は、モード変換スプライスで結合されているこ
とを特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１０８】（付記５） 前記光ファイバを伝送する光
信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分
散と前記第２光ファイバの波長分散との積が負であり、
前記第３光ファイバの波長分散が前記第１光ファイバと
ほぼ等しいことを特徴とする付記２に記載の分布型光増
幅装置。 （付記６） 前記光ファイバを伝送する光信号波長にお
ける光伝送路の累積波長分散が出力端でほぼ零であるこ
とを特徴とする付記５に記載の分布型光増幅装置。
【０１０９】（付記７） 前記光ファイバを伝送する光
信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分
散スロープと前記第２光ファイバの波長分散スロープと
の積が負であり、前記第３光ファイバの波長分散スロー
プが前記第１光ファイバとほぼ等しいことを特徴とする
付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１０】（付記８） 前記前記光ファイバを伝送す
る光信号波長における光伝送路の累積波長分散スロープ
が距離に対し線形であることを特徴とする付記７に記載
の分布型光増幅装置。（付記９） 前記前記光ファイバ
を伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散
スロープが出力端でほぼ零であることを特徴とする付記
７に記載の分布型光増幅装置。
【０１１１】（付記１０） 前記第１光ファイバの長さ
と前記第３光ファイバの長さとは、ほぼ等しいことを特
徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。 （付記１１） 前記第１光ファイバの長さおよび前記第
３光ファイバの長さの和と、前記第２光ファイバの長さ
と、の比が約１：１ないし約２：１であることを特徴と
する付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１２】（付記１２） 前記光ファイバは、５０ｋ
ｍ以上の長さであることを特徴とする付記２に記載の分
布型光増幅装置。 （付記１３） 前記光ファイバの全損失に対するラマン
・オン／オフ利得の相対利得は、約０．５ないし１であ
ることを特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１３】（付記１４） 第１光ファイバと、前記第
１光ファイバに接続さる第２光ファイバと、前記第２光
ファイバに接続される第３光ファイバと、から成る光フ
ァイバと、前記光ファイバに励起光を供給する励起光源
とを備え、前記第１光ファイバの波長分散係数Ｄ1 を波
長分散スロープＳ1 で割った値Ｄ1／Ｓ1と、前記第２光
ファイバの波長分散係数Ｄ2 を波長分散スロープＳ2 で
割った値とＤ2／Ｓ2とは、ほぼ等しく、前記第１光ファ
イバの波長分散係数Ｄ1 に長さＬ1 を乗じた値Ｄ1・Ｌ1
と、前記第２光ファイバの波長分散係数Ｄ2 に長さＬ2
を乗じた値Ｄ2・Ｌ2と、の和は、ほぼ零であり、前記第
３光ファイバは、前記第１光ファイバの波長分散係数Ｄ
1 、波長分散スロープＳ1 および長さＬ1 とほぼ等し
く、前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝
送路の累積波長分散が出力端でほぼ零であり、前記光フ
ァイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波
長分散スロープが出力端でほぼ零であることを特徴とす
る分布型光増幅装置。
【０１１４】（付記１５） 光信号に所定の処理を行う
処理手段と、前記処理手段に接続され、非線形屈折率を
有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性
値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続
され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性
値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続
され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性
値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、前
記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えるこ
とを特徴とする光通信用の局。
【０１１５】（付記１６） 前記処理手段は、光信号を
受信する受信手段であることを特徴とする付記１５に記
載の光通信用の局。 （付記１７） 前記処理手段は、光信号を増幅する中継
増幅手段であることを特徴とする付記１５に記載の光通
信用の局。 （付記１８） 前記処理手段は、互いに波長の異なる複
数の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定
波長の光信号を分岐および／または挿入する分岐・挿入
手段であることを特徴とする付記１５に記載の光通信用
の局。
【０１１６】（付記１９） 光信号に所定の処理を行う
第１局および第２局と、前記第１局と前記第２局との間
を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおい
て、前記光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割っ
た値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光フ
ァイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光
ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光フ
ァイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光
ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光フ
ァイバと、から成る光ファイバであり、前記光ファイバ
に励起光を供給する励起光源をさらに備えることを特徴
とする光通信システム。
【０１１７】（付記２０） 光信号を生成する光送信局
と、光信号を増幅する少なくとも１個の光中継局と、光
信号を受信する光受信局と、前記光送信局、前記光受信
局および前記光中継局の各局間を接続する光伝送路とを
備える光通信システムにおいて、前記光伝送路のうちの
少なくとも１個の局間における光伝送路は、非線形屈折
率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１
特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに
接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２
特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに
接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３
特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバで
あり、前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさ
らに備えることを特徴とする光通信システム。
【０１１８】（付記２１） 前記光中継局のうちの少な
くとも１個の光中継局は、互いに波長の異なる複数の光
信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定波長の
光信号を分岐および／または挿入する分岐・挿入手段を
さらに備えることを特徴とする光通信システム。 （付記２２） 非線形屈折率を有効断面積で割った値を
特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間
部分を除く領域の特性値より大きい複数の光ファイバを
備えることを特徴とする光ファイバケーブル。
【０１１９】（付記２３） 光中継局間または光中継局
と端局間を接続する光ケーブルにおいて、光ケーブルは
複数の光ファイバを収容した第１の区間と第２の区間と
第３の区間とを有し、該第２の区間は該第１の区間と第
２の区間の間に設けられ、負の分散値を有し、該第１及
び第３の区間は正の分散値を有することを特徴とする光
ケーブル。
【０１２０】（付記２４） 前記付記２３の光ケーブル
において、該第１及び第３の区間の光ファイバは１．３
μ帯にゼロ分散値を有することを特徴とする光ケーブ
ル。 （付記２５） 光中継局間または光中継局と端局間を接
続する光ケーブルで光通信を行なう光通信システムにお
いて、該光ケーブルは複数の光ファイバを収容した第１
の区間と第２の区間と第３の区間とを有し、該第２の区
間は該第１の区間と第２の区間の間に設けられ、負の分
散値を有し、該第１及び第３の区間は正の分散値を有
し、該光中継局または端局は励起光を第１または第３の
区間の伝送路の端部より入射させ光ケーブル全体として
ラマン増幅を行なうことを特徴とする光通信システム。
【０１２１】（付記２６） 前記付記２５の光通信シス
テムにおいて、該第１および第３の区間の光ファイバは
１．３μ帯にゼロ分散値を有することを特徴とする光通
信システム。
【０１２２】
【発明の効果】本発明にかかる分布型光増幅装置、光通
信用の局、光通信システムおよび光ファイバケーブル
は、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的
にバランスよく補償し、光ＳＮＲを最も改善することが
できる。このため、従来に較べて、伝送距離を長距離化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光通信システムの構成を示す図である。
【図２】総合管理・分布型ラマン増幅装置の構成、光信
号パワーおよび累積波長分散を示す図である。
【図３】光伝送路の構成別の光パワーと伝送距離との関
係を示す図である。
【図４】光伝送路入力信号パワーと光伝送路出力信号パ
ワーが等しくなるようにラマン増幅した場合の光伝送路
内での信号光パワー(チャンネル間の平均値)の様子を示
している図である。
【図５】励起光パワーとラマン・オン／オフ利得との関
係を示す図である。
【図６】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を
示す図である。
【図７】位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係
を示す図である。
【図８】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を
示す図である。
【図９】光ＳＮＲと励起光パワーとの関係、および、位
相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図で
ある。
【図１０】光伝送路の構成別のアイパターンを示す図で
ある。
【図１１】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係
を示す図である。
【図１２】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係
（長さ比：約０．５、伝送路長１００ｋｍ、５０ｋｍ）
を示す図である。
【図１３】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係
（長さ比：約１、伝送路長１００ｋｍ、５０ｋｍ）を示
す図である。
【図１４】相対利得と光ＳＮＲとの関係（Type 2）を示
す図である。
【図１５】光通信システムにおける光送信局の構成を示
す図である。
【図１６】光通信システムにおける光中継局の構成を示
す図である。
【図１７】光通信システムにおける光受信局の構成を示
す図である。
【図１８】モード変換スプライスの例を示す図である。
【図１９】波長分散スロープの説明図である。
【図２０】双方向の光通信システムの構成を示す図であ
る。
【図２１】従来の波長分散管理光伝送路の構成を示す図
である。
【図２２】従来の損失補償・分布型ラマン増幅装置の構
成を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 光送信局 １０２、１００２ 光伝送路 １０３ 光受信局 １０４、１１４、１００４ 光中継局 １０５、１００５ 励起光源 １１１ 光送受信局 ２１１、２２９、２５９ 光送信器 ２２２ 光合波器 ２３１、２６１、２９９ 中央処理装置 ２３２、２６２、３０３ メモリ ２２６、２２７、２５６、２５７、２９５ ホトダイオ
ード ２６３、３０２ 光受信器 ２７０、２９７ 励起光源ユニット ２７７〜２８２ レーザダイオード ３０１ 光分波器
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/16 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｍ 10/02 10/18 (72)発明者 星田 剛司 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10 EA10 GA10 HA16 HA24 5F072 AB07 AB09 AK06 HH03 JJ05 QQ07 YY17 5K002 AA06 CA01 CA13 DA02 FA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非線形屈折率を有効断面積で割った値を
    特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間
    部分領域を除く領域の特性値より大きい光ファイバと、 前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える
    ことを特徴とする分布型光増幅装置。
  2. 【請求項２】 非線形屈折率を有効断面積で割った値を
    特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバ
    と、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイ
    バの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバ
    と、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイ
    バの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバ
    と、から成る光ファイバと、 前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える
    ことを特徴とする分布型光増幅装置。
  3. 【請求項３】 光信号に所定の処理を行う処理手段と、 前記処理手段に接続され、非線形屈折率を有効断面積で
    割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１
    光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第
    １光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２
    光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第
    ２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３
    光ファイバと、から成る光ファイバと、 前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える
    ことを特徴とする光通信用の局。
  4. 【請求項４】 光信号に所定の処理を行う第１局および
    第２局と、前記第１局と前記第２局との間を接続する光
    伝送路とを備える光通信システムにおいて、 前記光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値
    を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイ
    バと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファ
    イバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイ
    バと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファ
    イバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイ
    バと、から成る光ファイバであり、 前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備
    えることを特徴とする光通信システム。
  5. 【請求項５】 非線形屈折率を有効断面積で割った値を
    特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間
    部分を除く領域の特性値より大きい複数の光ファイバを
    備えることを特徴とする光ファイバケーブル。
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