JP2002229084A - ラマン増幅器およびそれを用いた光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より広い利得波長帯域幅が得られるラマン増
幅器を提供する。 【解決手段】 複数の励起光Ｐ1 〜Ｐm は、波長帯域λ
1 〜λ3 に適切に配置される。波長帯域λ1 〜λ3 の幅
は、ラマンシフト量よりも大きい。波長帯域λ1〜λ2
に配置される励起光Ｐ1 〜ＰQ により波長帯域λ2 〜λ
3 において利得が得られる。波長帯域λ2 〜λ3 に配置
される励起光ＰQ+1 〜Ｐm により波長帯域λ3 〜λ4 に
おいて利得が得られる。この結果、波長帯域λ2 〜λ4
において利得が得られる。信号光Ｓ1 〜Ｓn は、この波
長帯域λ2 〜λ4 に配置される。利得の偏差は、励起光
Ｐ1 〜Ｐm の各パワーを制御することにより調整され
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、ラマン増幅器およ
びそれを用いた光伝送システムに係わり、特に、信号光
を伝送するための波長の帯域幅を広くする技術に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、長距離の光伝送システムでは、各
中継装置において光信号をいったん電気信号に変換した
状態で３Ｒ処理（タイミング補正、波形整形、信号再
生）が実行され、その後、光信号に変換されて次の中継
装置に送出されていた。しかし、現在では、光信号を電
気信号に変換することなく増幅する光増幅器の実用化が
進んできており、光増幅器を線形中継装置として用いる
伝送システムが検討されている。そして、上述のような
光／電気変換を伴う中継器を光増幅中継器に置き換える
ことにより、各中継装置を構成する部品の数が大幅に削
減され、信頼性が向上し、さらにコストダウンが見込ま
れている。

【０００３】一方、インターネット等の普及に伴いネッ
トワークを介して伝送される情報の量が増加してきてお
り、伝送システムを大容量化するための技術が盛んに研
究されている。そして、伝送システムの大容量化を実現
するための方法のひとつとして、波長多重（ＷＤＭ：Wa
velength Division Multiplex ）光伝送方式が注目され
ている。波長多重光伝送とは、互いに波長の異なる複数
の搬送波を用いて複数の信号を多重化して伝送する方式
であり、１本の光ファイバを介して伝送できる情報量が
飛躍的に増加する。

【０００４】図２９は、一般的な光中継伝送システムの
構成図である。このシステムでは、光送信機１００から
光受信機２００へ波長多重光が伝送される。すなわち、
光送信機１００は、互いに波長の異なる信号光を合波す
ることにより波長多重光を生成して伝送路に送出する。
一方、光受信機２００は、受信した波長多重光を波長毎
に分波することによって各信号を検出する。ここで、伝
送路は光ファイバであり、所定間隔ごとに光増幅器が設
けられている。

【０００５】各光増幅器は、通常、それぞれエルビウム
ドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。ここで、一
般的なＥＤＦＡの利得波長帯域は、1.55μｍ帯であり、
ＧＳ−ＥＤＦＡのそれは1.58μｍ帯でる。そして、それ
らの帯域幅は、それぞれ約３０ｎｍ程度である。したが
って、波長多重光伝送システムの伝送路にＥＤＦＡを設
ける場合には、信号光は、これらの利得波長帯域内の搬
送波を利用して伝送される。

【０００６】伝送システムの大容量化を図るためには、
波長多重数を増やすことが有効であり、波長多重数を増
やすためのひとつの有効な方法は、利得波長帯域を広く
することである。そして、近年、ＥＤＦＡと比較してよ
り広い利得波長帯域を確保できる光増幅方法として、ラ
マン（Raman ）散乱を利用するラマン増幅器が注目され
ている。

【０００７】ラマン増幅では、光ファイバに励起光を与
えることによりその励起光の波長よりも長波長側に利得
が得られる。例えば、ＧｅＯ2 ドープのシリカ（ＳｉＯ
2 ）系光ファイバの場合、1.55μｍ帯においては、図３
０(a) に示すように、励起光の波長よりも約１００ｎｍ
長波長側に利得が得られる。なお、このシフト量は、周
波数に換算すると、13.2テラHzである。また、ラマン増
幅器は、励起光さえ用意できれば任意の波長を増幅でき
る。

【０００８】ラマン増幅器は、上記性質を利用すること
により実現される。そして、広い利得波長帯域を得るた
めには、図３０(b) に示すように、中心周波数が互いに
異なる複数の励起光が使用される。なお、この方法は、
例えば、Y. Emori, et al.,"100nm bandwidth flat gai
n Raman amplifiers pumped and gain-equalized by12-
wavelength channel WDM high power laser diodes", O
FC'99 PD19 1999.に記載されている。このように、複数
の励起光を使用することにより、広い利得波長帯域が確
保され得る。

【０００９】図３１は、ラマン増幅を利用した波長多重
光伝送システムの構成図である。ラマン増幅のための励
起光は、基本的に、信号光とは逆方向に伝送されるよう
に伝送路光ファイバに与えられる。このとき、図３０
(b) に示すように複数の励起光を使用する場合には、互
いに発振周波数の異なる複数の光源から出力される励起
光が波長合成器等により伝送路光ファイバに与えられ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ラマン
散乱を利用するラマン増幅器では、1.55μｍ帯において
は、励起光の波長よりも約１００ｎｍ程度波長の長い帯
域の利得が得られる。たとえば、図３２において、波長
λ1 の励起光Ｐ1 が与えられると、波長λ1 よりも約１
００ｎｍの長い波長帯域（波長λ3 の近傍領域）で利得
が得られる。同様に、波長λ2 の励起光Ｐk が与えられ
ると、波長λ2 よりも約１００ｎｍ波長の長い帯域（波
長λ4 の近傍領域）で利得が得らる。従って、複数の励
起光Ｐ1 〜Ｐk が適切に使用されれば、約１００ｎｍ程
度の利得波長帯域幅が得られることになる。そして、こ
の場合、信号光Ｓ1 〜ＳL は、この１００ｎｍ程度の利
得波長帯域を利用して伝送される。

【００１１】しかし、従来のラマン増幅器においては、
利得波長帯域幅は、励起光の波長とその励起光に起因し
て得られるラマン利得の波長とのシフト量により制限さ
れていた。すなわち、励起光の波長とその励起光に起因
して得られるラマン利得の波長との差が１００ｎｍであ
る場合には、ラマン増幅器によって得られる最大利得波
長帯域幅も約１００ｎｍ程度であった。

【００１２】本発明の課題は、より広い利得波長帯域幅
が得られるラマン増幅器を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のラマン増幅器
は、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多
重信号光を増幅する構成であって、上記波長多重信号光
およびその波長多重信号光を増幅するための第１の励起
光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅する
ための第２の励起光を生成する光源と、上記光源により
生成される第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手
段とを有し、上記第１の励起光または第２の励起光の少
なくとも一方が上記波長多重信号光の帯域内に配置され
るラマン増幅器。

【００１４】上記構成において、たとえば、第１の励起
光が波長多重信号光の帯域内に適切に配置され、第２の
励起光が波長多重信号光よりも短波長側に適切に配置さ
れると、その第２の励起光によって信号光の一部および
第１の励起光が増幅されると共に、その増幅された第１
の励起光によって他の信号光が増幅される。ラマンシフ
ト量よりも広い帯域においてラマン増幅が実現される。

【００１５】本発明の他の形態のラマン増幅器は、複数
の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光
を増幅する構成であって、上記波長多重信号光およびそ
の波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光
を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するた
めの励起光を生成する光源と、上記光源により生成され
る励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有する。

【００１６】上記構成において、波長多重信号光は、励
起光によって増幅される。また、補助光は、増幅された
波長多重信号光のエネルギーの一部を吸収する。よっ
て、波長多重信号光の光パワーが必要以上に大きくなる
ことが回避される。

【００１７】本発明の光伝送システムは、複数の信号光
が波長多重により多重化された波長多重信号光がラマン
増幅器により増幅される構成であって、上記ラマン増幅
器がラマンシフト量のｎ分の１の周波数間隔で配置され
る複数の励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅する
（ｎは整数）。

【００１８】上記構成において、ラマン増幅のための励
起光は、ラマンシフト量のｎ分の１の周波数間隔で配置
されているので、ある励起光によるラマン利得のピーク
周波数が他の励起光の周波数と一致する。したがって、
ラマン利得を等化するための各励起光パワーの調整が容
易になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のラマン増幅器が
設けられる光伝送システムの構成図である。この伝送シ
ステムは、端局１０および端局２０を備え、それらの間
は多心光ファイバケーブルにより接続されている。そし
て、端局１０と端局２０との間で双方向に信号が伝送さ
れる。

【００２０】端局１０は、複数の光送信機１１および複
数の光受信機１２を備える。一方、端局２０は、複数の
光受信機２１および複数の光送信機２２を備える。そし
て、各光送信機１１から送出される信号は、光ファイバ
を介して伝送され、対応する光受信機２１により受信さ
れる。一方、各光送信機２２から送出される信号は、光
ファイバを介して伝送され、対応する光受信機１２によ
り受信される。なお、各送信機１１、２２は、それぞれ
波長多重光を送出する。すなわち、この伝送システムで
は、多心光ファイバケーブルを構成する各光ファイバを
介して、それぞれ波長多重光が伝送される。

【００２１】端局１０と端局２０との間の伝送路には、
複数のラマン増幅器３０−１〜３０−ｎが設けられてい
る。各ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎは、それぞれ多
心光ファイバケーブルを構成する各光ファイバを介して
伝送される波長多重光を増幅する。なお、ラマン増幅で
は、光ファイバに励起光を与えることによりその光ファ
イバ自体が光増幅器として働く。したがって、「ラマン
増幅器」は、光ファイバおよびその光ファイバに励起光
を供給する装置から構成されるが、光ファイバに励起光
を供給する装置のことを「ラマン増幅器」を呼ぶことも
ある。また、各ラマン増幅器は、それぞれ光中継装置の
中に設けられてもよい。

【００２２】図２は、ラマン増幅器３０の構成図であ
る。なお、ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎは、基本的
に互いに同じ構成である。そして、「ラマン増幅器３
０」は、ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎの中の任意の
１つを表す。

【００２３】ラマン増幅器３０は、複数の励起光源３
１、合波器３２および合波器３３を備える。複数の励起
光源３１は、互いに異なる波長の励起光を生成する。こ
の実施例では、４個の励起光源により、波長λ1 〜λ4
の励起光が生成される。なお、各励起光源３１は、たと
えば、レーザダイオードである。レーザダイオードは、
一般に、与えられた電流に対応するパワーの光を出力す
る。また、多くのレーザダイオードは、発光パワーを検
出するためのバックパワーモニタ機能を備えている。以
下では、各励起光源３１の発光パワーは、バックパワー
モニタ機能または他の方法により検出可能であるものと
する。

【００２４】合波器３２は、複数の励起光源３１から出
力される励起光を合波する。この実施例では、合波器３
２により波長λ1 〜λ4 の励起光が合波される。また、
合波器３２は、複数の出力ポートを備え、合波した励起
光を各出力ポートからそれぞれ出力する。なお、合波器
３２は、例えば、波長多重カプラにより実現することが
できる。また、合波器３３は、多心光ファイバケーブル
に収容される各光ファイバ毎に設けられ、合波器３２か
ら出力される励起光を対応する光ファイバに供給する。
このとき、励起光は、基本的に、信号光とは逆方向に伝
送されるように光ファイバに入射される。

【００２５】上記構成により、互いに波長の異なる複数
の励起光が合波され、その合波励起光が複数の光ファイ
バにそれぞれ供給される。なお、図２に示す例では、ラ
マン増幅器３０に４個の励起光源３１が設けられている
が、本発明はこれに限定されるものではない。励起光源
３１の数は、例えば、必要な利得波長帯域幅に基づいて
決定されてもよい。また、この例では、励起光源３１の
数と光ファイバの数とが互いに一致しているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、これらの数が互いに
異なっていてもよい。

【００２６】図３は、本実施形態のラマン増幅器の概要
を説明する図である。なお、本実施形態のラマン増幅器
３０は、複数の光ファイバを介して伝送される波長多重
光をそれぞれ増幅するが、各光ファイバについての増幅
動作は、基本的に互いに同じである。したがって、以下
では、多心光ファイバケーブルに収容されている複数の
光ファイバの中の任意の光ファイバについての動作を説
明する。

【００２７】ラマン増幅器３０が設けられる光伝送シス
テムでは、複数の信号が波長多重により多重化されて伝
送される。すなわち、複数の信号は、互いに波長の異な
る搬送波を利用して伝送される。この例では、これらの
信号は、波長λ2 〜λ4 の搬送波を利用して伝送される
ものとする。なお、以下では、信号を伝送するための搬
送波のことを「信号光」と呼ぶことにする。具体的に
は、この光伝送システムでは、波長λ2 〜λ4 の信号光
Ｓ1 〜Ｓn が波長多重により多重化されて伝送される。

【００２８】ラマン増幅器３０は、複数の励起光Ｐ1 〜
Ｐm を使用する。ここで、これらの励起光は、図２を参
照しながら説明したように、それぞれ対応する励起光源
３１により生成され、合波器３２により合波されて光フ
ァイバに供給される。

【００２９】励起光Ｐ1 〜Ｐm は、図３に示すように、
波長帯域λ1 〜λ3 の中に配置される。すなわち、励起
光として使用される波長帯および信号光として使用され
る波長帯は、互いにその一部が重複している。具体的に
は、波長帯λ2 〜λ3 において、励起光ＰQ+1 〜Ｐm お
よび信号光Ｓ1 〜Ｓr が混在している。

【００３０】このように、本実施形態のラマン増幅器が
使用される光伝送システムでは、励起光として使用され
る波長帯域の一部および信号光として使用される波長帯
域の一部が互いに重複している。

【００３１】なお、ラマン増幅においては、上述したよ
うに、与えられた励起光の波長に対応する波長帯域にお
いて利得が得られる。ここで、励起光の波長とその励起
光に対応して利得が得られる波長との差（以下、ラマン
シフト量）は、1.55μｍ帯において約１００ｎｍであ
る。たとえば、励起光の波長が1.45μｍであれば、その
励起光に起因して発生する利得のピークの波長は約1.55
μｍとなる。また、励起光の波長が1.45＋Δμｍであれ
ば、その励起光に起因して発生する利得のピークの波長
は約1.55＋Δμｍとなる。すなわち、ラマン増幅におい
て得られる利得の波長帯域は、励起光の波長帯域から約
１００ｎｍシフトしている。このため、図３において、
信号光Ｓ1 〜Ｓn を伝送するための波長帯域λ2 〜λ4
は、励起光Ｐ1 〜Ｐm として使用される波長帯域λ1 〜
λ3 に対して１００ｎｍだけシフトしている。

【００３２】図４は、本実施形態のラマン増幅器の動作
を説明する図である。ラマン増幅器３０により励起光Ｐ
1 〜ＰQ が与えられると、波長帯域λ2 〜λ3 において
利得が得られる。これにより、信号光Ｓ1 〜Ｓr は、励
起光Ｐ1 〜ＰQ に起因するラマン増幅により増幅され
る。ここで、波長λ1 と波長λ2 との差が１００ｎｍで
あるものとすると、利得波長帯域幅λ2 〜λ3 も約１０
０ｎｍとなる。

【００３３】同様に、ラマン増幅器３０により励起光Ｐ
Q+1 〜Ｐm が与えられると、波長帯域λ3 〜λ4 におい
て利得が得られる。これにより、信号光Ｓr 〜Ｓn は、
励起光ＰQ+1 〜Ｐm に起因するラマン増幅により増幅さ
れる。ここで、励起光ＰQ+1〜Ｐm が設定される波長帯
域λ2 〜λ3 が１００ｎｍなので、利得帯域幅λ3 〜λ
4 も約１００ｎｍとなる。この結果、全利得帯域幅λ2
〜λ4 は、約２００ｎｍとなる。すなわち、ラマン増幅
器において、ラマンシフト量よりも大きな利得波長帯域
幅が得られる。

【００３４】ただし、本実施形態のシステムでは、波長
帯域λ2 〜λ3 において信号光および励起光が混在して
いる。このため、この波長帯域では、励起光Ｐ1 〜ＰQ
により、信号光だけでなく励起光も増幅される。具体的
には、励起光Ｐ1 〜ＰQ により、信号光Ｓ1 〜Ｓr およ
び励起光ＰQ+1 〜Ｐm が増幅される。この結果、波長帯
域λ3 〜λ4 の利得は、励起光ＰQ+1 〜Ｐm のみに依存
するのではなく、励起光ＰQ+1 〜Ｐm を増幅する励起光
Ｐ1 〜ＰQ にも依存する。また、ラマン増幅作用は、励
起光のような連続波（ＣＷ：Continuous Wave ）のみに
より生じるものではなく、信号光のような不連続光によ
っても生じる。このため、波長帯域λ2〜λ3 の信号光
Ｓ1 〜Ｓr は、波長帯域λ3 〜λ4 において利得を発生
させる。すなわち、波長帯域λ3 〜λ4 の利得は、信号
光Ｓ1 〜Ｓr にも依存する。

【００３５】このように、励起光として使用される波長
帯域と信号光として使用される波長帯域とが互いに重複
すると、利得の調整が複雑になる。なお、利得の調整方
法については、後で説明する。

【００３６】図５は、より広い利得波長帯域幅を得るた
めのラマン増幅の概念を説明する図である。この例で
は、励起光Ｐ1 〜Ｐm は、波長帯域λ1 〜λ5 において
適切に設定されている。この場合、この励起光Ｐ1 〜Ｐ
m により、波長帯域λ2 〜λ6において利得が得られ
る。ここで、波長帯域λ2 〜λ6 は、波長帯域λ1 〜λ
5から約１００ｎｍシフトしている。また、波長λ1 と
波長λ5 との差を３００ｎｍとすると、励起光Ｐ1 〜Ｐ
m によって約３００ｎｍの利得が得られることになる。

【００３７】上記構成においては、励起光Ｐ1 〜Ｐm に
よって波長帯域λ2 〜λ6 において利得が得られるの
で、信号光Ｓ1 〜Ｓn は、この波長帯域λ2 〜λ6 に設
定されている。従って、波長帯λ2 〜λ5 においては、
励起光と信号光とが混在する。具体的には、この波長帯
域においては、励起光ＰQ+1 〜Ｐm および信号光Ｓ1 〜
Ｓr が混在している。

【００３８】図６は、図５に示すラマン増幅器の動作を
説明する図である。このラマン増幅器では、３段階のラ
マン励起が生じる。すなわち、波長帯域λ1 〜λ2 に設
定されている励起光Ｐ1 〜ＰQ により波長帯域λ2 〜λ
3 において利得が得られる。また、波長帯域λ2 〜λ3
に設定されている励起光ＰQ+1 〜Ｐk により波長帯域λ
3 〜λ5 において利得が得られる。さらに、波長帯域λ
3 〜λ5 に設定されている励起光Ｐk+1 〜Ｐm により波
長帯域λ5 〜λ6 において利得が得られる。ここで、波
長帯域λ1 〜λ2 、波長帯域λ2 〜λ3 、波長帯域λ3
〜λ5 をそれぞれ１００ｎｍとすると、全利得帯域幅λ
2 〜λ6 は、約３００ｎｍとなる。すなわち、このラマ
ン増幅器によれば、ラマンシフト量の３倍の利得波長帯
域幅が得られる。

【００３９】なお、図３〜図６に示す例では、ラマンシ
フト量の２倍または３倍の利得波長帯域幅を得ている
が、本発明はこれに限定されるものではない。すなわ
ち、より広い波長帯域に渡って複数の励起光を適切に設
定すれば、より広い利得波長帯域幅が得られる。例え
ば、ラマンシフト量の４倍の波長帯域に渡って複数の励
起光を適切に設定することにより、４段階のラマン励起
が起こるようにすれば、ラマンシフト量の４倍の利得波
長帯域幅（すなわち、４００ｎｍ）が得られる。

【００４０】図７は、信号光および励起光の配置方法を
説明する図である。本実施形態のシステムは、波長多重
伝送を前提としているが、この波長多重伝送において使
用すべき搬送波の波長（周波数）はＩＴＵ−Ｔ（Intern
ational TelecommunicationUnion Telecommunication s
tandardization sector）において規定されている。そ
して、ＩＴＵ−Ｔにおいて規定されている仕様は、しば
しばＩＴＵ−Ｔグリッドと呼ばれている。

【００４１】ＩＴＵ−Ｔグリッドの基準周波数は、１９
３．１THz である。そして、搬送波としては、図７(a)
に示すように、この基準周波数およびその基準周波数を
２５GHZ ずつシフトさせることによって得られる周波数
が使用される。なお、この帯域において、２５GHz は、
約０．２ｎｍに相当する。

【００４２】複数の信号光は、基本的に、ＩＴＵ−Ｔグ
リッドに従って設定される。具体的には、複数の信号光
は、２５GHz 毎（約０．２ｎｍ毎）に設定される。ま
た、複数の励起光も、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従って設定
される。即ち、各励起光の周波数は、基本的に、１９
３．１±０．０２５×ｎ（THz ）である。ここで、
「ｎ」は整数である。ただし、励起光は、信号光が設定
される間隔よりも大きな間隔で設定される。

【００４３】このように、本実施形態では、信号光およ
び励起光は、共にＩＴＵ−Ｔグリッドに従って設定され
る。このとき、信号光は、基本的には２５GHz 毎に設定
されるが、励起光が設定されるべき波長には設定されな
い。即ち、信号光および励起光に対して同じ波長が割り
当てられることはない。また、励起光のパワーは、通
常、信号光のパワーよりも大きいので、励起光のスペク
トラムは、図７(b) に示すように、信号光のそれと比較
して広くなる。このため、ある波長を励起光に割り当て
る場合には、その波長に近接する数個の波長は、信号光
に対して割り当てられない。

【００４４】複数の励起光は、基本的には、図８に示す
ように、等間隔に配置される。尚、複数の励起光が等間
隔に配置されると、それらの励起光のパワーの制御によ
ってラマン利得を調整することが比較的容易になる。

【００４５】次に、伝送路に励起光を供給するための幾
つかの構成および方法について説明する。なお、以下で
は、励起光Ｐ1 〜Ｐm により信号光Ｓ1 〜Ｓn が増幅さ
れるものとする。

【００４６】図９は、伝送路に励起光を供給する方法の
一例を示す図である。この方法においては、励起光Ｐ1
〜ＰQ が各ラマン増幅器３０により供給され、励起光Ｐ
Q+1〜Ｐm が端局１０により供給される。

【００４７】端局１０は、信号光Ｓ1 〜Ｓn を生成する
ための信号光源４１、励起光ＰQ+1〜Ｐm を生成するた
めの励起光原４２、およびこれらの信号光および励起光
を合波する合波器４３を備える。これにより、信号光お
よび励起光が波長多重により多重化されて伝送路光ファ
イバに送出される。なお、信号光Ｓ1 〜Ｓn 及び励起光
ＰQ+1 〜Ｐm の波長は、図３〜図５に示す波長λ2 より
も長いものとする。

【００４８】各ラマン増幅器３０は、励起光Ｐ1 〜ＰQ
を生成するための励起光源３１およびそれらの励起光を
伝送路に導くための合波器３３を備える。ここで、励起
光源３１は、例えば、これらの励起光を生成するための
複数のレーザダイオードＬＤである。また、これらの励
起光は、合波器（図２の合波器３２）により合波され合
波器３３に与えられる。なお、励起光Ｐ1 〜ＰQ の波長
は、図３〜図５に示す波長λ2 よりも短いものとする。

【００４９】合波器３３は、３つの入出力ポート（ａ〜
ｃポート）を備える。ａポートは端局１０側の光ファイ
バに接続され、ｂポートは端局２０側の光ファイバに接
続され、ｃポートは励起光源３１により生成される励起
光を受信する。そして、合波器３３は、波長λ2 よりも
長い波長を持った光をａポートから受信したときに、そ
れをｂポートを介して出力する。すなわち、合波器３３
は、端局１０側の光ファイバを介して信号光Ｓ1 〜Ｓn
および励起光ＰQ+1 〜Ｐm を受信すると、それらを端局
２０側の光ファイバを介して出力する。また、合波器３
３は、波長λ2よりも短い波長を持った光をｃポートか
ら受信したときに、それをａポートを介して出力する。
すなわち、合波器３３は、ｃポートを介して受信する励
起光Ｐ1〜ＰQ を端局１０側の光ファイバへ導く。

【００５０】続いて、図４を参照しながら上記構成のラ
マン増幅器の動作を説明する。上記構成において、励起
光源３１により生成される励起光Ｐ1 〜ＰQ は、伝送路
光ファイバに供給される。この結果、波長帯域λ2 〜λ
3 において利得が得られる。すなわち、励起光Ｐ1 〜Ｐ
Q により、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光が増
幅されることになる。具体的には、波長帯域λ2 〜λ3
に配置されている信号光Ｓ1 〜Ｓr および励起光ＰQ+1
〜Ｐm が増幅される。また、この増幅された励起光ＰQ+
1 〜Ｐm により、波長帯域λ3 〜λ4 において利得が得
られる。即ち、励起光ＰQ+1 〜Ｐm により、波長帯域λ
3 〜λ4 に配置されている信号光Ｓr+1〜Ｓn が増幅さ
れる。このようにして、各ラマン増幅器３０により信号
光Ｓ1 〜Ｓn が増幅される。

【００５１】図１０は、伝送路に励起光を供給する方法
の他の例を示す図である。この方法においては、励起光
Ｐ1 〜Ｐm が各ラマン増幅器３０により供給される。端
局１０は、信号光Ｓ1 〜Ｓn を生成するための信号光源
４１を備える。そして、これらの信号光Ｓ1 〜Ｓn は、
波長多重により多重化されて伝送路光ファイバに送出さ
れる。

【００５２】各ラマン増幅器３０は、励起光Ｐ1 〜Ｐm
を生成するための励起光源３１およびそれらの励起光を
伝送路に導く光サーキュレータ３４を備える。ここで、
励起光源３１は、例えば、これらの励起光を生成するた
めの複数のレーザダイオードＬＤである。また、これら
の励起光は、不図示の合波器（図２の合波器３２）によ
り合波され光サーキュレータ３４に与えられる。

【００５３】光サーキュレータ３４は、３つの入出力ポ
ート（ａ〜ｃポート）を備える。ここで、ａポートから
入力された光はｂポートへ導かれ、ｂポートから入力さ
れた光はｃポートへ導かれ、ｃポートから入力された光
はａポートへ導かれる。したがって、光サーキュレータ
３４は、端局１０側の光ファイバを介して入力される信
号光Ｓ1 〜Ｓn を端局２０側の光ファイバへ導く。ま
た、光サーキュレータ３４は、励起光源３１により生成
される励起光Ｐ1 〜Ｐm を端局１０側の光ファイバへ導
く。

【００５４】続いて、図４を参照しながら上記構成のラ
マン増幅器の動作を説明する。上記構成において、励起
光源３１により生成される励起光Ｐ1 〜Ｐm は、伝送路
光ファイバに供給される。この結果、波長帯域λ2 〜λ
4 において利得が得られる。すなわち、励起光Ｐ1 〜Ｐ
m により、波長帯域λ2 〜λ4 に配置されている信号光
Ｓ1 〜Ｓn が増幅される。

【００５５】図１１は、図１０に示した方法の変形例で
ある。この方法においては、励起光Ｐ1 〜Ｐm が各ラマ
ン増幅器３０により供給されると共に、端局１０は、信
号光が配置される波長帯域内の励起光（励起光ＰQ+1 〜
Ｐm ）を供給する。なお、この構成の動作は、図１０を
参照しながら説明した動作と基本的に同じなので、省略
する。

【００５６】なお、図９〜図１１に示すシステムにおい
て、各励起光の光スペクトル幅は、基本的に、狭い方が
望ましい。少なくとも、信号光が配置される帯域内に配
置される励起光（例えば、励起光ＰQ+1 〜Ｐm ）のスペ
クトル幅は、信号光のそれと同じ程度であることが望ま
しい。各励起光の光スペクトル幅は、例えば、光ファイ
バグレーティングによって調整される。

【００５７】ところで、波長多重伝送システムにおいて
は、一般に、波長多重光に含まれる各信号光のレベルが
等化されていることが望ましい。そして、波長多重光に
含まれる各信号光のレベルを等化するためには、各増幅
器の利得を調整する必要がある。以下、各ラマン増幅器
の利得を調整する方法を説明する。

【００５８】図１２は、各ラマン増幅器３０において利
得を調整する機能を説明する図である。ラマン増幅器３
０は、複数の励起光源５１を備える。これらの励起光源
５１は、互いに発振周波数の異なるレーザダイオードで
あり、それぞれ対応する駆動回路５２により駆動され
る。また、駆動回路５２は、制御部５４からの指示に従
って対応する励起光源５１に電流を供給する。さらに、
検出回路５３は、それぞれ、信号光が伝送される波長帯
域内の対応する波長の利得を検出する。なお、波長ごと
に利得を検出する方法は、既知の技術を利用する。

【００５９】制御部５４は、端局１０または２０からの
問合せに従って、波長ごとに利得を調べる。この時、各
検出回路５３の出力が参照される。そして、制御部５４
は、その検出結果を端局１０または２０に通知する。ま
た、制御部５４は、端局１０または２０からの指示に従
って駆動回路６２を制御する。これにより、端局１０ま
たは２０からの指示に基づいて、特定の励起光源５１の
発光パワーが調整される。

【００６０】端局１０または２０は、各ラマン増幅器の
利得を調整するための制御回路を備える。この制御回路
は、この光伝送システムの構築時に、またはその後定期
的に各ラマン増幅器の利得を調整する。具体的には、こ
の制御回路は、まず、各ラマン増幅器に対して波長ごと
の利得を問い合わせる。そして、その問合せに対する応
答に従って、各ラマン増幅器における利得の波長特性が
等化されるように指示を与える。例えば、あるラマン増
幅器においてある波長の利得が相対的に低かった場合に
は、そのラマン増幅器に対して、その波長よりも約１０
０ｎｍ短い波長の励起光のパワーを増加させる旨の指示
が送出される。この場合、指示を受け取ったラマン増幅
器は、その指示に従って対応する励起光のパワーを調整
する。これにより、各ラマン増幅器における利得が等化
される。

【００６１】なお、図９に示す構成のように、励起光の
一部（励起光ＰQ+1 〜Ｐm ）が端局１０により生成され
る場合には、各ラマン増幅器により生成される励起光を
調整するだけでなく、端局１０により生成される励起光
も調整する必要がある。この場合、端局１０が各ラマン
増幅器の利得を管理するのであれば、端局１０自身が励
起光ＰQ+1 〜Ｐm を調整してもよい。また、端局２０が
各ラマン増幅器の利得を管理するのであれば、端局２０
から端局１０への通知に基づいて励起光ＰQ+1〜Ｐm が
調整されるようにしてもよい。

【００６２】このように、本実施形態のシステムでは、
励起光Ｐ1 〜Ｐm の各光パワーを適切に調整することに
より、各ラマン増幅器における利得の波長偏差を小さく
している。

【００６３】図１３は、信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比
を調整する方法を説明するための図である。信号光Ｓ1
〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比は、基本的に、信号光源４１により
生成される信号光Ｓ1 〜Ｓn の光パワーを調整すること
によって制御される。このため、本実施形態のシステム
では、受信側の端局（端局２０）において波長ごとに光
Ｓ／Ｎ比が検出され、その検出結果が送信側の端局（端
局１０）にフィードバックされる。

【００６４】端局２０には、信号光Ｓ1 〜Ｓn を含む波
長多重光を分岐するための分岐カプラ６１、分岐カプラ
６１により分岐された波長多重光から信号光Ｓ1 〜Ｓn
を取り出す分波器６２、および分波器６２により取り出
された信号光Ｓ1 〜Ｓn のそれぞれについて光Ｓ／Ｎ比
を検出するＳ／Ｎ検出回路６３が設けられる。また、制
御回路６４は、各Ｓ／Ｎ検出回路６３の出力に基づいて
信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比の偏差を調べ、その偏差
を小さくするための指示を作成する。具体的には、例え
ば、ある波長の信号光の光Ｓ／Ｎ比が相対的に劣悪であ
ったとすると、その波長の信号光のパワーを大きくする
旨の指示を作成する。そして、作成された指示は、端局
１０に送られる。

【００６５】端局１０は、端局２０から指示を受け取る
と、それに従って信号光源４１のパワーを調整する。こ
れにより、信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比の偏差が小さ
くなる。

【００６６】このように、本実施形態の光伝送システム
では、ラマン増幅による利得および信号光の光Ｓ／Ｎ比
が個別に調整される。すなわち、波長に依存するラマン
利得の偏差を小さくするために各励起光の光パワーが適
切に調整され（励起光プリエンファシス）、また、複数
の信号光の光Ｓ／Ｎ比の偏差を小さくするために各信号
光の光パワーが適切に調整される（信号光プリエンファ
シス）。

【００６７】なお、上述したように、本実施形態のラマ
ン増幅器では、信号光の一部（例えば、図３のＳ1 〜Ｓ
r ）が、それよりも長波長側の信号光に対して励起光と
して働く。しかし、各信号光の光パワーは、励起光のそ
れと比較して十分に小さいので、信号光により生じる利
得は、励起光により生じる利得と比べて小さい。したが
って、ラマン増幅器の利得は、各励起光の光パワーを制
御することによって概ね所望の特性に調整される。この
とき、必要に応じて信号光の光パワーが微調整されても
よい。また、Ｓ／Ｎ検出回路の代わりに、各波長毎の光
受信機が持つ符号誤り率を用いることも可能である。

【００６８】次に、ラマン増幅の特性を利用して光伝送
システムの伝送性能を向上させる方法を説明する。図１
４は、混合伝送路ファイバが設けられた光伝送システム
の構成図である。このシステムでは、波長多重光を伝送
するための光ファイバとして、混合伝送路ファイバが使
用されている。この混合伝送路ファイバは、第１の光フ
ァイバおよびその第１の光ファイバと比較してモードフ
ィールド径（実効断面積、或いはコア径）の小さい第２
の光ファイバから構成される。ここで、一実施例として
は、第１の光ファイバが正分散を持ち、第２の光ファイ
バが負分散を持つことが望ましい。そして、信号光は、
光送信機１１から光受信機２１へ伝送される際、各混合
伝送路上では、先に第１の光ファイバを介して伝搬さ
れ、その後に第２の光ファイバを介して伝搬されるよう
になっている。

【００６９】図１５は、図１４に示すシステムにおける
ラマン増幅器の構成図である。ここでは、伝送路上に設
けられる複数のラマン増幅器のなかの任意の１つを示し
ている。

【００７０】ラマン増幅器３０は、信号光とは逆方向に
励起光が伝送されるように伝送路に励起光を供給する。
すなわち、励起光は、後方励起方式により伝送路に供給
される。このため、励起光源３１により生成される励起
光は、まず、第２の光ファイバに供給され、その第２の
光ファイバを通過した後に第１の光ファイバに供給され
ることになる。ここで、ラマン増幅は、よく知られてい
るように、光ファイバに供給される励起光のパワー密度
が高いほど効率的に利得が得られる。即ち、ラマン増幅
は、光ファイバのモードフィールド径が小さいほど効率
的に利得が得られる。したがって、本実施形態の構成に
おいては、第２の光ファイバにおいて効率的に利得が得
られる。この結果、信号光の光Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００７１】また、このシステムでは、光伝送路上の非
線形効果も抑えられる。ここで、光伝送路上の非線形効
果は、よく知られているように、光ファイバのモードフ
ィールド径が小さいほど大きく、また、信号光の光パワ
ーが大きいほど大きくなる。しかし、このシステムにお
いては、信号光の光パワーが大きい状態のときは、モー
ドフィールド径が比較的大きい第１の光ファイバを伝搬
されるので、非線形効果は小さい。また、信号光は、モ
ードフィールド径の小さい第２の光ファイバに到達した
ときには十分に減衰しているので、第２の光ファイバに
おいて発生する非線形効果も小さい。すなわち、全伝送
路において非線形効果が抑制され、伝送波形の歪みが小
さくなる。

【００７２】このように、第１および第２の光ファイバ
から構成される混合伝送路を使用すると、信号光の光Ｓ
／Ｎ比が向上すると共に、非線形効果による信号波形の
歪みが抑えられる。なお、第１の光ファイバの長さと第
２の光ファイバの長さの比率は、例えば、２：１であ
る。また、第１および第２の光ファイバの実効面積は、
例えば、それぞれ、１１０マイクロ平方メートル、２０
マイクロ平方メートル程度である。

【００７３】なお、図１４および図１５に示す例では、
混合伝送路ファイバは、モードフィールド径の異なる２
種類の光ファイバから構成されているが、本発明はこれ
に限定されるものではない。すなわち、混合伝送路ファ
イバは、３種類以上の光ファイバから構成されてもよ
い。例えば、図１６および図１７に示す例では、各混合
伝送路ファイバは、それぞれ第１〜第３の光ファイバに
より構成されている。この場合、第１の光ファイバのモ
ードフィールド径が最も大きく、第３の光ファイバのモ
ードフィールド径が最も小さくなっている。このよう
に、混合伝送路ファイバは、複数種類の光ファイバが、
信号光が伝送される方向において、そのモードフィール
ド径が徐々に小さくなっていくように接続されることに
よって構成されればよい。

【００７４】ところで、ラマン増幅では、図３〜図６を
参照しながら説明したように、光ファイバに励起光を供
給すると、その励起光の波長からラマンシフト量だけ長
波長側にシフトした波長帯域において利得が得られる。
このとき、この利得波長帯域に光が存在すれば、その光
は増幅される。たとえば、図４において、光ファイバに
励起光Ｐ1 〜ＰQ を供給すると、波長帯域λ2 〜λ3 に
配置されている光（信号光および励起光を含む）が増幅
される。このとき、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されてい
る光は、励起光Ｐ1 〜ＰQ として与えられたエネルギー
の一部を吸収することによって増幅される。

【００７５】このように、ラマン増幅は、励起光として
与えられたエネルギーが、その励起光の波長よりも長波
長側に配置されている光に吸収されることによって生じ
る。このとき、励起光の光パワーは、そのエネルギーの
一部が他の光によって吸収されたときに、その分だけ低
下することになる。反対に、励起光の光パワーは、その
エネルギーの一部が他の光によって吸収されなければ、
ほとんど低下することはない。すなわち、励起光の光パ
ワーは、そのエネルギーの一部が他の光によって吸収さ
れるか否かによって変動する可能性がある。

【００７６】そして、この問題は、励起光に限ったこと
ではない。例えば、図４において、波長帯域λ1 〜λ2
に配置されている光のエネルギーは波長帯域λ2 〜λ3
に配置されている光により吸収され、波長帯域λ2 〜λ
3 に配置されている光のエネルギーは波長帯域λ3 〜λ
4 に配置されている光により吸収される。ところが、波
長帯域λ3 〜λ4 に配置されている光のエネルギーは、
他の光によって吸収されることはない。この結果、波長
帯域λ3 〜λ4 における利得が必要以上に大きくなって
しまう可能性がある。あるいは、波長帯域λ3 〜λ4 に
配置されている信号光のレベルが必要以上に高くなって
しまう可能性がある。

【００７７】本実施形態のシステムでは、上述の問題を
解決するために、図１８に示すように、信号光Ｓ1 〜Ｓ
n が配置される波長帯域よりも長波長側に補助光Ａ1 〜
Ａtが配置される。これにより、波長帯域λ3 〜λ4 に
配置されている信号光Ｓr 〜Ｓn のエネルギーは、補助
光Ａ1 〜Ａt により吸収される。すなわち、波長帯域λ
3 〜λ4 における利得が適切に抑制される。

【００７８】なお、補助光Ａ1 〜Ａt は、３段以上のラ
マン増幅が行われるシステムにおいても使用可能であ
る。３段のラマン増幅が行われるシステムにおいて補助
光Ａ1〜Ａt が配置される場合に例を図１９に示す。

【００７９】補助光Ａ1 〜Ａt は、端局１０により生成
されてもよいし、各ラマン増幅器３０により生成されて
もよい。補助光Ａ1 〜Ａt を生成するための補助光源が
設けられたシステムの構成例を図２０〜図２３に示す。
図２０および図２２に示す例では、補助光Ａ1 〜Ａt を
生成するための補助光源７１は、各ラマン増幅器３０に
設けられる。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt は、励起光Ｐ
1 〜Ｐm と共に伝送路光ファイバに供給される。一方、
図２１および図２３に示す例では、補助光Ａ1〜Ａt を
生成するための補助光源７１は、端局１０に設けられ
る。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt は、信号光Ｓ1 〜Ｓn
と共に波長多重により多重化されて伝送路を伝搬され
る。

【００８０】補助光Ａ1 〜Ａt は、信号光または励起光
と同様に、図７(a) に示すＩＴＵ−Ｔグリッドに従って
配置されるようにしてもよい。また、補助光Ａ1 〜Ａt
は、励起光と同様に、一定の周波数間隔で配置されるよ
うにしてもよい。

【００８１】さらに、補助光Ａ1 〜Ａt は、端局１０ま
たは２０が各ラマン増幅器または伝送路の状態を調べる
ための監視信号を伝送する搬送波として利用されてもよ
い。ただし、この場合は、補助光Ａ1 〜Ａt は、基本的
に、端局によって生成される必要がある。なお、上記監
視信号は、励起光Ｐ1 〜Ｐm を利用して伝送されるよう
にしてもよい。

【００８２】さらに、補助光Ａ1 〜Ａt の光パワーは、
端局１０または２０からの指示によって調整されるよう
にしてもよい。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt の光パワー
は、信号光が配置されている波長帯域の利得が等化され
るように調整される。具体的には、例えば、信号光が配
置されている波長帯域の中の長波長領域の利得が相対的
に高くなっているか否かに基づいて、補助光Ａ1 〜Ａt
の光パワーが調整される。

【００８３】図２４は、本発明の光伝送システムの構成
図である。このシステムでは、伝送路上に複数のラマン
増幅器３０が設けられていると共に、端局には希土類ド
ープファイバを利用した増幅器（以下、希土類ドープフ
ァイバ増幅器）が設けられている。また、このシステム
では、上述したラマン増幅器を使用することにより、１
００ｎｍ以上の波長帯域を利用して信号光が伝送される
ものとする。なお、図２４では描かれていないが、希土
類ドープファイバ増幅器は端局１０にも設けられる。

【００８４】希土類ドープファイバ増幅器の利得波長帯
域は、よく知られているように、光ファイバ内に注入さ
れる物質によって異なる。しかし、希土類ドープファイ
バ増幅器の有効な利得波長帯域の幅は、通常、３０〜４
０ｎｍ程度である。したがって、１００ｎｍ以上の波長
帯域を持った波長多重信号光を増幅するためには、互い
に利得波長帯域の異なる複数の希土類ドープファイバ増
幅器を用いる必要がある。図２４に示す例では、互いに
利得波長帯域の異なる希土類ドープファイバ増幅器８１
ａ〜８１ｎが端局に設けられている。なお、波長多重信
号光は、端局２０において不図示の分波器により希土類
ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎの利得波長帯域ご
とに分波され、それぞれ対応する希土類ドープファイバ
増幅器８１ａ〜８１ｎにおいて増幅される。以下では、
ラマン増幅器と希土類ドープファイバ増幅器が混在する
光伝送システムにおいて、ラマン増幅のための励起光を
有効に配置する方法を説明する本実施形態のシステムで
は、複数の励起光は、下記(1) 式を満たすように配置さ
れる。ここで、「Δｆr 」はラマンシフト量、「Δｆe
」は励起光を配置すべき間隔、「ｎ」は任意の整数で
ある。

【００８５】 Δｆr ＝ｎ・Δｆe ・・・(1) 図２５(a) は、上記(1) 式に「ｎ＝１〜６」が代入され
たときの利得帯域幅を示す対応表である。尚、ラマンシ
フト量（Δｆr ）は１３．２THz である。この場合、
「ｎ」として１〜６が与えられると、励起光を配置すべ
き間隔（Δｆe ）としてはそれぞれ１３．２〜２．２TH
z が得られる。そして、これらの間隔は、１５５０ｎｍ
付近において波長に換算すると、それぞれ１０５．７〜
１７．６ｎｍとなる。ここで、希土類ドープファイバ増
幅器の利得帯域幅は、それぞれ３０〜４０ｎｍである。
したがって、希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１
ｎの個数を出来るだけ少なくするためには、上記(1) 式
に与えるべき「ｎ」としては「３」が好適である。

【００８６】図２６は、上記(1) 式に基づいて励起光を
配置する場合の実施例である。ここでは、上記(1) 式に
おいて「ｎ＝３」が与えられた場合を示している。即
ち、励起光Ｐ1 〜Ｐ10は、４．４THz 毎に配置される。

【００８７】信号光が配置される波長帯域は、この実施
例では、１４３５〜１６６７ｎｍである。そして、この
信号光波長帯域は、伝送路上では、励起光Ｐ1 〜Ｐ10を
使用することにより各ラマン増幅器３０によって一括し
て増幅される。一方、端局内では、この信号光波長帯域
は、複数の希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎ
により波長帯域ごとに増幅される。具体的には、この信
号光波長帯域は、７つの波長帯域（Ｓ++帯域、Ｓ+ 帯
域、Ｓ帯域、Ｃ帯域、Ｌ帯域、Ｌ+ 帯域、Ｌ++帯域）に
分波され、それぞれ対応する希土類ドープファイバ増幅
器８１ａ〜８１ｎによって増幅される。ここで、Ｓ++帯
域〜Ｌ++帯域は、この実施例では、励起光Ｐ4 〜Ｐ10に
よって仕切られる波長帯域（または、周波数帯域）のこ
とをいう。すなわち、Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域の幅は、それ
ぞれ４．４（３０〜４０ｎｍ程度）である。従って、希
土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎは、それぞれ
対応するＳ++帯域〜Ｌ++帯域を増幅することができる。
具体的には、例えば、希土類ドープファイバ増幅器８１
ａは、波長帯域１４３５〜１４６７ｎｍを増幅し、希土
類ドープファイバ増幅器８１ｂは、波長帯域１４６７〜
１５００ｎｍを増幅する。

【００８８】また、上記(1) 式によれば、各励起光によ
るラマン利得のピーク波長と対応する励起光の波長とが
一致するように各励起光が配置される。例えば、励起光
Ｐ1に起因するラマン利得がピークになる波長は励起光
Ｐ4 の波長に一致し、励起光Ｐ2 に起因するラマン利得
がピークになる波長は励起光Ｐ5 の波長に一致する。従
って、ラマン利得を等化するために各励起光の光パワー
を調整する作業（プリエンファシス）が容易になること
が期待される。

【００８９】本実施形態の他の形態のシステムでは、複
数の励起光は、下記(2) 式を満たすように配置される。
ここで、「Δｆr 」はラマンシフト量、「Δｆe 」は励
起光を配置すべき間隔、「ｎ」は任意の整数である。

【００９０】 Δｆr ＝（ｎ＋０．５）・Δｆe ・・・(2) 図２５(b) は、上記(2) 式に「ｎ＝１〜６」が代入され
たときの利得帯域幅を示す対応表である。図２５(b) に
示すように、「ｎ」として１〜６が与えられると、励起
光を配置すべき間隔（Δｆe ）としてはそれぞれ８．８
〜２．０THz が得られる。そして、これらの間隔は、１
５５０ｎｍ付近において波長に換算すると、それぞれ７
０．５〜１６．３ｎｍとなる。ここで、希土類ドープフ
ァイバ増幅器の利得帯域幅が３０〜４０ｎｍであること
を考慮すると、上記(2) 式に与えるべき「ｎ」として
は、「２」または「３」が好適である。

【００９１】図２７は、上記(2) に基づいて励起光を配
置する場合の実施例である。ここでは、上記(2) 式にお
いて「ｎ＝３」が与えられた場合を示している。すなわ
ち、励起光Ｐ1 〜Ｐ10は、３．７７THz 毎に配置され
る。なお、この実施例においても、図２６に示した方法
と同様に、信号光波長帯域は複数の波長帯域（Ｓ++帯域
〜Ｌ++帯域）に分波され、それぞれ対応する希土類ドー
プファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎによって増幅される。

【００９２】上記(2) 式によれば、各励起光によるラマ
ン利得のピーク波長は、その励起光から見てｎ個先の励
起光の波長と（ｎ＋１）個先の励起光の波長のほぼ中間
の波長となる。たとえば、励起光Ｐ1 に起因するラマン
利得がピークになる波長は、励起光Ｐ4 の波長と励起光
Ｐ5 の波長のほぼ中間の波長となる。ここで、この実施
例では、励起光Ｐ4 〜Ｐ10によって仕切られる各波長帯
域（Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域）は、それぞれ対応する希土類
ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎにより増幅され
る。したがって、各励起光によるラマン利得のピーク周
波数は、対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜
８１ｎの利得波長帯域のほぼ中心になる。したがって、
安定した増幅動作が期待される。

【００９３】最後に、端局１０または２０が各ラマン増
幅器または伝送路の状態を調べるための監視信号を伝送
する監視制御光の配置方法を説明する。監視制御光は、
伝送システムを監視するための監視信号を伝送する搬送
波である。そして、監視信号の伝送速度は、信号光によ
って伝送される信号と比べて十分に低速である。たとえ
ば、信号光によって伝送される信号の伝送速度は、１０
Gbps程度であるのに対し、監視信号のそれは、数１０kb
ps〜数Mbps程度である。このため、監視制御光は、信号
光と比べて、その光Ｓ／Ｎ比が小さくても受信可能であ
る。

【００９４】ところで、励起光の光パワーは、信号光の
それと比較して十分に大きい。このため、励起光の光ス
ペクトル幅はかなり広く、その励起光の近傍では擾乱
（クロストークや四光波混合など）が大きい。すなわ
ち、励起光の近傍では、光Ｓ／Ｎ比が悪化することが予
想される。このため、本実施形態のシステムでは、図２
８に示すように、励起光の近傍には、光Ｓ／Ｎ比につい
て耐力がある監視制御光が配置される。これにより、励
起光から離れた波長帯域が監視制御光により使用される
ことがなく、信号光を効率的に配置することが可能にな
る。

【００９５】（付記１）複数の信号光が波長多重により
多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器で
あって、上記波長多重信号光およびその波長多重信号光
を増幅するための第１の励起光を伝搬する伝送路と、上
記波長多重信号光を増幅するための第２の励起光を生成
する光源と、上記光源により生成される第２の励起光を
上記伝送路に供給する光学手段とを有し、上記第１の励
起光または第２の励起光の少なくとも一方が、上記波長
多重信号光の帯域内に配置されるラマン増幅器。 （付記２）複数の信号光が波長多重により多重化された
波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記
波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号
光の帯域内に配置される第１の励起光および上記波長多
重信号光の帯域外に配置される第２の励起光を生成する
光源と、上記光源により生成される第１の励起光および
第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手段と、を有
するラマン増幅器。 （付記３）付記１または付記２に記載のラマン増幅器で
あって、上記第２の励起光の波長は、上記波長多重信号
光の波長よりも短い。 （付記４）付記１または付記２に記載のラマン増幅器で
あって、上記第１の励起光および第２の励起光は、それ
ぞれ等しい周波数間隔で配置される。 （付記５）付記１または付記２に記載のラマン増幅器で
あって、上記第１の励起光は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従
って配置される。 （付記６）付記１または付記２に記載のラマン増幅器で
あって、上記第１の励起光および第２の励起光は、それ
ぞれ２波以上の光から構成される。 （付記７）付記１または付記２に記載のラマン増幅器で
あって、上記第１の励起光は、上記第２の励起光によっ
て増幅される。 （付記８）複数の信号光が波長多重により多重化された
波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記
波長多重信号光および第１の励起光を伝搬する伝送路
と、上記波長多重信号光の帯域内に配置される第２の励
起光および上記波長多重信号光の帯域外に配置される第
３の励起光を生成する光源と、上記光源により生成され
る第２の励起光および第３の励起光を上記伝送路に供給
する光学手段と、を有するラマン増幅器。 （付記９）第１の端局装置と第２の端局装置との間にラ
マン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重により
多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置から
上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであっ
て、上記第１の端局装置は、上記波長多重信号光を生成
する信号光源と、第１の励起光を生成する第１の励起光
源とを有し、上記ラマン増幅器は、上記波長多重信号光
および第１の励起光を伝搬する伝送路と、第２の励起光
を生成する第２の励起光源と、上記第２の励起光源によ
り生成される第２の励起光を上記伝送路に供給する光学
手段とを有し、少なくとも上記第１の励起光の一部は、
上記波長多重信号光の帯域内に配置され、上記第１およ
び第２の励起光の光パワーは、上記ラマン増幅器による
利得が等化されるように調整される光伝送システム。 （付記１０）第１の端局装置と第２の端局装置との間に
ラマン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重によ
り多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置か
ら上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであ
って、上記第１の端局装置は、上記波長多重信号光を生
成する信号光源を有し、上記ラマン増幅器は、上記波長
多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光の
帯域内に配置される第１の励起光を生成する第１の励起
光源と、上記波長多重信号光の帯域外に配置される第２
の励起光を生成する第２の励起光源と、上記第１の励起
光源により生成される第１の励起光および上記第２の励
起光源により生成される第２の励起光を上記伝送路に供
給する光学手段とを有し、上記第１および第２の励起光
の光パワーは、上記ラマン増幅器による利得が等化され
るように調整される光伝送システム。 （付記１１）付記９または付記１０に記載の光伝送シス
テムであって、上記第１および第２の励起光の光パワー
は、上記第１または第２の端局装置からの指示に従って
調整される。 （付記１２）付記９または付記１０に記載の光伝送シス
テムであって、上記信号光のパワーは、上記第２の端局
装置により検出される各信号光の光Ｓ／Ｎ比に基づいて
調整される。 （付記１３）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光をラマン増幅器を用いて増幅する光増
幅方法であって、上記波長多重信号光が伝搬される伝送
路に、その波長多重信号光の波長よりも短い波長の励起
光およびその波長多重信号光が配置される帯域内の励起
光を供給する光増幅方法。 （付記１４）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上
記波長多重信号光およびその波長多重信号光の波長より
も長い波長を持った補助光を伝搬する伝送路と、上記波
長多重信号光を増幅するための励起光を生成する光源
と、上記光源により生成される励起光を上記伝送路に供
給する光学手段と、を有するラマン増幅器。 （付記１５）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上
記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信
号光を増幅するための励起光およびその波長多重信号光
の波長よりも長い波長を持った補助光を生成する光源
と、上記光源により生成される励起光および補助光を上
記伝送路に供給する光学手段と、を有するラマン増幅
器。 （付記１６）付記１４または付記１５に記載のラマン増
幅器であって、上記補助光は、それぞれ等しい周波数間
隔で配置される。 （付記１７）付記１４または付記１５に記載のラマン増
幅器であって、上記補助光は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従
って配置される。 （付記１８）付記１４または付記１５に記載のラマン増
幅器であって、上記補助光は、２波以上の光から構成さ
れる。 （付記１９）付記１４または付記１５に記載のラマン増
幅器であって、上記補助光は、上記複数の信号光の一部
の信号光のエネルギーを吸収するように配置される。 （付記２０）第１の端局装置と第２の端局装置との間に
ラマン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重によ
り多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置か
ら上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであ
って、上記第１の端局装置は、上記波長多重信号光を生
成する信号光源と、上記波長多重信号光の波長よりも長
い波長を持った補助光を生成する補助光源とを有し、上
記ラマン増幅器は、上記波長多重信号光および補助光を
伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するため
の励起光を生成する励起光源と、上記励起光源により生
成される励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有
し、上記補助光の光パワーは、上記ラマン増幅器による
利得が等化されるように調整される光伝送システム。 （付記２１）第１の端局装置と第２の端局装置との間に
ラマン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重によ
り多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置か
ら上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであ
って、上記第１の端局装置は、上記複数の信号光を生成
する信号光源を有し、上記ラマン増幅器は、上記波長多
重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増
幅するための励起光を生成する励起光源と、上記波長多
重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光を生成す
る補助光源と、上記励起光源により生成される励起光お
よび上記補助光源により生成される補助光を上記伝送路
に供給する光学手段とを有し、上記補助光の光パワー
は、上記ラマン増幅器による利得が等化されるように調
整される光伝送システム。 （付記２２）付記２０または付記２１に記載の光伝送シ
ステムであって、上記補助光の光パワーは、上記第１ま
たは第２の端局装置からの指示に従って調整される。 （付記２３）付記２０または付記２１に記載の光伝送シ
ステムであって、当該伝送システムの状態を監視するた
めの監視信号は、上記補助光により搬送される。 （付記２４）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光伝
送システムであって、上記ラマン増幅器が、ラマンシフ
ト量のｎ分の１の周波数間隔で配置される複数の励起光
を用いて上記波長多重信号光を増幅する光伝送システム
（ｎは整数）。 （付記２５）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光がラマン増幅器および希土類ドープフ
ァイバ増幅器により増幅される光伝送システムであっ
て、上記ラマン増幅器は、ラマンシフト量のｎ分の１の
周波数間隔で配置される複数の励起光を用いて上記波長
多重信号光を増幅し、上記希土類ドープファイバ増幅器
は、上記複数の励起光に対応する複数の増幅ユニットか
ら構成され、各増幅ユニットがそれぞれ対応する波長帯
域の信号光を増幅する光伝送システム（ｎは整数）。 （付記２６）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光がラマン増幅器および希土類ドープフ
ァイバ増幅器により増幅される光伝送システムであっ
て、上記ラマン増幅器は、ラマンシフト量の（ｎ＋０．
５）分の１の周波数間隔で配置される複数の励起光を用
いて上記波長多重信号光を増幅し、上記希土類ドープフ
ァイバ増幅器は、上記複数の励起光に対応する複数の増
幅ユニットから構成され、各増幅ユニットがそれぞれ対
応する波長帯域の信号光を増幅する光伝送システム（ｎ
は整数）。 （付記２７）複数の信号光が波長多重により多重化され
た波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光伝
送システムであって、上記ラマン増幅器は、上記波長多
重信号光の帯域内に配置される励起光を用いて上記波長
多重信号光を増幅し、当該伝送システムの状態を監視す
るための監視信号は、その波長多重信号光の帯域内に配
置される励起光の近傍に配置される。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、ラマン増幅器を用いて
ラマンシフト量よりも広い利得波長帯域幅が得られ、大
容量波長多重伝送システムが実現される。また、信号光
よりも長波長側に信号光のエネルギーを吸収するための
補助光が配置されているので、信号光の一部が必要以上
に増幅されることを回避できる。さらに、ラマン増幅器
の励起光の配置に対応して希土類ドープファイバ増幅器
が使用されるので、ラマン増幅器と希土類ドープファイ
バ増幅器との併用が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラマン増幅器が設けられる光伝送シス
テムの構成図である。

【図２】本実施形態のラマン増幅器の構成図である。

【図３】本実施形態のラマン増幅器の概要を説明する図
である。

【図４】本実施形態のラマン増幅器の動作を説明する図
である。

【図５】より広い利得波長帯域幅を得るためのラマン増
幅の概念を説明する図である。

【図６】図５に示すラマン増幅器の動作を説明する図で
ある。

【図７】信号光および励起光の設定方法を説明する図で
ある。

【図８】励起光の配置方法を説明する図である。

【図９】伝送路に励起光を供給する方法の一例を示す図
である。

【図１０】伝送路に励起光を供給する方法の他の例を示
す図である。

【図１１】図１０に示す方法の変形例である。

【図１２】ラマン増幅器において利得を調整する機能を
説明する図である。

【図１３】信号光の光Ｓ／Ｎ比を調整する方法を説明す
る図である。

【図１４】混合伝送路ファイバが設けられた光伝送シス
テムの構成図（その１）である。

【図１５】図１４に示すシステムにおけるラマン増幅器
の構成図である。

【図１６】混合伝送路ファイバが設けられた光伝送シス
テムの構成図（その２）である。

【図１７】図１６に示すシステムにおけるラマン増幅器
の構成図である。

【図１８】補助光の配置を説明する図（その１）であ
る。

【図１９】補助光の配置を説明する図（その２）であ
る。

【図２０】補助光を供給する方法を示す図（その１）で
ある。

【図２１】補助光を供給する方法を示す図（その２）で
ある。

【図２２】補助光を供給する方法を示す図（その３）で
ある。

【図２３】補助光を供給する方法を示す図（その４）で
ある。

【図２４】ラマン増幅器および希土類ドープファイバ増
幅器が混在する光伝送システムの構成図である。

【図２５】励起光の配置を決定するための対応表であ
る。

【図２６】励起光の配置例を示す図（その１）である。

【図２７】励起光の配置例を示す図（その２）である。

【図２８】監視制御光を配置する方法を説明する図であ
る。

【図２９】一般的な光中継伝送システムの構成図であ
る。

【図３０】ラマン増幅の原理を説明する図である。

【図３１】ラマン増幅を利用した波長多重光伝送システ
ムの構成図である。

【図３２】既存のラマン増幅器の増幅動作を説明する図
である。

【符号の説明】

１０、２０ 端局 １１、２２ 光送信機 １２、２１ 光受信機 ３０ ラマン増幅器 ３１、４２ 励起光源 ３２、３３ 合波器 ３４ 光サーキュレータ ４１ 信号光源 ４３ 合波器 ７１ 補助光源 ８１ａ〜８１ｎ 希土類ドープファイバ増幅器

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｊ 14/02 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10 EA08 HA24 5F072 AB07 AK06 KK30 MM07 PP07 QQ07 YY17 5K002 AA06 BA05 BA13 CA13 DA02 FA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の信号光が波長多重により多重化さ
   れた波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、 上記波長多重信号光およびその波長多重信号光を増幅す
   るための第１の励起光を伝搬する伝送路と、 上記波長多重信号光を増幅するための第２の励起光を生
   成する光源と、 上記光源により生成される第２の励起光を上記伝送路に
   供給する光学手段とを有し、 上記第１の励起光または第２の励起光の少なくとも一方
   が、上記波長多重信号光の帯域内に配置されるラマン増
   幅器。
2. 【請求項２】 複数の信号光が波長多重により多重化さ
   れた波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、 上記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、 上記波長多重信号光の帯域内に配置される第１の励起光
   および上記波長多重信号光の帯域外に配置される第２の
   励起光を生成する光源と、 上記光源により生成される第１の励起光および第２の励
   起光を上記伝送路に供給する光学手段と、 を有するラマン増幅器。
3. 【請求項３】 複数の信号光が波長多重により多重化さ
   れた波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、 上記波長多重信号光およびその波長多重信号光の波長よ
   りも長い波長を持った補助光を伝搬する伝送路と、 上記波長多重信号光を増幅するための励起光を生成する
   光源と、 上記光源により生成される励起光を上記伝送路に供給す
   る光学手段と、 を有するラマン増幅器。
4. 【請求項４】 複数の信号光が波長多重により多重化さ
   れた波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、 上記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、 上記波長多重信号光を増幅するための励起光およびその
   波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光を
   生成する光源と、 上記光源により生成される励起光および補助光を上記伝
   送路に供給する光学手段と、 を有するラマン増幅器。
5. 【請求項５】 複数の信号光が波長多重により多重化さ
   れた波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光
   伝送システムであって、 上記ラマン増幅器が、ラマンシフト量のｎ分の１の周波
   数間隔で配置される複数の励起光を用いて上記波長多重
   信号光を増幅する光伝送システム（ｎは整数）。