JP2002299738A

JP2002299738A - 光伝送システム

Info

Publication number: JP2002299738A
Application number: JP2001096684A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Kuroda; 文彦黒田; Shigeru Oshima; 茂大島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】中継器の間隔を長くしても雑音や非線形を抑え
て十分な伝送品質を保証できる低コストの光伝送システ
ムを提供する。【解決手段】上流側の光送信器１より下流側の光受信器
６へ光伝送路２及び中継器３を介して光信号を伝送する
光伝送システムにおいて、光伝送路２は下流側に配置さ
れたピュアシリカコア光ファイバ２ｂと、上流側に配置
され、実効断面積がピュアシリカコア光ファイバ２ｂよ
りも小さく、かつ光ファイバ２ｂと逆極性の分散特性を
有する小口径光ファイバ２ａとから構成され、中継器３
及び光受信器６からピュアシリカコア光ファイバ２ｂの
下流側より上流側の小口径光ファイバ２ａに向かってポ
ンプ光を導入することにより、光伝送路２において光信
号をラマン増幅する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を伝送する
光伝送システムに係り、特に中継器にラマン増幅を利用
した光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送システムにおいては、低コスト化
の要求から通信容量はますます増大しており、それと共
に中継器間隔の長距離化も求められている。従来の長距
離大容量光伝送システムでは、例えば T.Naito et.al.
“Pre-and post-dispersion compensation in long-hau
l WDM transmission system”,IEICE Trans. Commun. v
ol.E83-B,no.7, P.P1409-16 July 2000（文献１）に記
載されているように、光送信器から複数の波長の信号光
を多重化したＷＤＭ信号（波長多重光信号）が１本の光
ファイバからなる光伝送路に送出される。光伝送路に送
出されたＷＤＭ信号は、光伝送路での損失によるＳ／Ｎ
劣化を防ぐために、中継器においてエルビウムドープフ
ァイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）により増幅されて伝送さ
れ、光受信器で受信される。

【０００３】信号光同士の四光波混合（ＦＷＭ）を防ぐ
ために、光伝送路は信号帯域において正の分散値を持つ
正分散ファイバと負の分散値を持つ負分散ファイバとを
組み合わせて構成される。本明細書では、正の分散値と
は波長の増加によって群遅延時間が増加するものを言
い、負の分散値とはこれが減少するものを言う。正分散
ファイバと負分散ファイバとは、信号帯域において互い
の分散値を補償し、かつ損失が一定以上にならないよう
にそれぞれの長さが設定されている。

【０００４】正分散ファイバとしてはシングルモードフ
ァイバ（ＳＭＦ）、負分散ファイバとしては分散補償フ
ァイバ（ＤＣＦ）がそれぞれ用いられることが多い。こ
こで、ＤＣＦでは実効断面積が約２０μｍ²と小さいた
め、僅かな光強度でも光密度は強大となり、自己位相変
調（ＳＰＭ）や相互位相変調（ＸＰＭ）の非線形現象が
起こり易い。そこで、光強度が強大となるＥＤＦＡの直
後、すなわち光信号の上流側に、実効断面積が約７０μ
ｍ²と大きいＳＭＦを配し、このＳＭＦの損失により光
強度が弱まる光信号の下流側にＤＣＦが配置される。

【０００５】太平洋横断に必要な１０，０００ｋｍとい
った長大な伝送距離が求められるときは、特に伝送路中
の光信号の僅かな波形の歪みや雑音も累積し、伝送品質
が劣化する。これらを考慮して、非線形現象抑制のため
に光伝送路中での最大光信号強度、つまり送信器及び中
継器を出た直後の光信号強度は、−５ｄＢｍ／ｃｈ以下
に抑えられる。雑音の累積によるＳ／Ｎの劣化を防ぐた
めには、光伝送路中の最小光信号強度は５ｄＢｍ／ｃｈ
以上が必要とされる。これらを考慮すると、たとえＳＭ
Ｆのような低損失の光ファイバを用いても、中継器の間
隔は５０ｋｍ程度が限界であった。

【０００６】一方、特開２０００―１５１５０７（文献
２）あるいは、P.B.Hansen,et.al.,“Rayleigh scatter
ing limitations in distributed Raman pre-amplifier
s”,EEE Photonics Technol. Lett.,vol.10, no.1,P.P.
159-61,Jan.1998（文献３）に記載されているように、
ファイバ自身の損失を補償して中継器の間隔を長くする
ためにラマン増幅を併用する試みも近年盛んになってい
る。

【０００７】信号光に対して波長が約１００ｎｍ短いポ
ンプ光を光ファイバに導入すると、ファイバ内のラマン
効果により信号光が増幅される。これをラマン増幅とい
う。上流側から到来する光信号は、ＳＭＦなどの光ファ
イバ、ＤＣＦなどの分散補償ファイバからなる光伝送路
を経て中継器に入力され、中継器内のＥＤＦＡにより増
幅された後、再び光伝送路へ送信される。中継器内で
は、ポンプ光源から発するポンプ光が光カプラにより光
伝送路の上流側へ導入され、それによって光信号をラマ
ン増幅する。

【０００８】ＥＤＦＡにより増幅された信号光により非
線形現象が起こるのを防ぐため、文献２ではＳＭＦは光
信号の上流側、ＤＣＦは下流側にそれぞれ配置されてい
る。ＤＣＦは実効断面積が小さいため、小さいポンプ光
強度でも十分なラマン増幅利得を得ることができる。

【０００９】しかし、このラマン増幅にも改善されるべ
き問題がある。一般にラマン増幅の性能は、ファイバ内
の二重レーリー散乱により制限される。レーリー散乱と
は、ファイバ自身の密度や添加物の濃度の揺らぎによる
光の散乱であり、これ自体は不可避である。下流側に伝
送される信号光の一部はレーリー散乱により上流側に散
乱されるが、この散乱光もラマン増幅を受ける。増幅さ
れた散乱光もレーリー散乱により再び下流側に散乱され
て雑音光となり、ラマン増幅される。従って、ラマン増
幅率が高いほど二重レーリー散乱による雑音光も増加
し、Ｓ／Ｎが劣化する。ＤＣＦは、コアの屈折率をＳＭ
Ｆより高く設定して実効断面積を小さくしているため、
ラマン増幅利得は大きいがレーリー散乱も大きい。従っ
てラマン増幅利得を余り大きくすると、雑音の増加によ
り伝送品質が劣化するため、中継器の間隔をそれほど延
長することができなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
長距離光伝送システムにおいては、ラマン増幅を利用し
ても二重レーリー散乱によりＳ／Ｎが劣化するため、十
分な利得を得ることができず、中継器の間隔を長くでき
ないという問題があった。このため、中継器の数が増大
して光伝送システムの敷設コストが増大する。また、光
増幅器の雑音や光ファイバの非線形現象のために、系全
体の伝送距離や容量が制限されるという問題があった。

【００１１】本発明は、中継器の間隔を長くしても雑音
や非線形現象を抑えて十分な伝送品質を保証できる低コ
ストの光伝送システムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は上流側の光送信器より下流側の光受信器へ
光伝送路を介して光信号を伝送する光伝送システムにお
いて、光伝送路を下流側に配置されたピュアシリカコア
を持つ所定の実効断面積を有する第１の光ファイバと、
該第１の光ファイバより上流側に配置され、実効断面積
が該第１の光ファイバよりも小さく、かつ該第１の光フ
ァイバと逆極性の分散特性を有する第２の光ファイバと
を含んで構成した上で、第１の光ファイバの下流側より
上流側の第２の光ファイバに向かってポンプ光を導入す
ることにより、光伝送路において光信号をラマン増幅す
るようにしたことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は上流側の光送信器より下流
側の光受信器へ光伝送路及び中継器を介して光信号を伝
送する光伝送システムにおいて、光伝送路を上記と同様
に構成し、さらに中継器及び光受信器の少なくとも一方
によって第１の光ファイバの下流側より上流側の第１の
光ファイバに向かってポンプ光を導入することにより光
信号をラマン増幅することを特徴とする。

【００１４】ここで、第１の光ファイバの実効断面積は
８０μｍ²以上、１５０μｍ²以下であることが望まし
く、さらに好ましくは１００μｍ²以上、１２０μｍ²以
下であである。

【００１５】第２の光ファイバは、第１の光ファイバの
波長分散を補償する分散補償光ファイバであることが望
ましく、これによって波長分散による光信号の波形劣化
を防ぐことができる。

【００１６】光伝送路上を伝送する光信号が波長の異な
る複数の信号光が多重されたＷＤＭ信号（波長多重光信
号）の場合、過半数の該信号光の波長において第１の光
ファイバと第２の光ファイバとの組合せによる残留分散
値が正極性の値となるように、例えば第１の光ファイバ
の長さを設定して構成することにより、ＷＤＭ信号帯域
内における波長間の残留分散の補償が容易となる。

【００１７】本発明においては、光伝送路の残留分散値
を補償する分散補償伝送路と、この分散補償伝送路にポ
ンプ光を導入して分散補償伝送路上を伝送する光信号を
ラマン増幅する手段をさらに備えてもよい。この場合、
正の残留分散値を補償できる分散補償光ファイバによっ
て分散補償伝送路を構成すると、分散補償路の長さは大
きくなるが、高いラマン増幅利得が得られるため、分散
補償伝送路での損失を容易に補償でき、高価な例えばエ
ルビウムドープファイバ光増幅器が不要となる上、ポン
プ光源についても出力の小さい安価なものを使用でき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る長距離光伝送システムの構成図である。この光伝送シ
ステムは、送信器１と受信器６との間に光伝送路２と中
継器３を交互に配置して構成される。すなわち、送信器
１から出た光信号、例えば波長の異なる複数の信号光が
多重されたＷＤＭ信号（波長多重光信号）は、光伝送路
２及び中継器３を交互に経て最終的に受信器６まで伝送
される。勿論、本発明は送信器１から光受信器６まで一
波長の光信号を伝送する場合にも適用できる。

【００１９】光伝送路２は光信号の上流側（送信器１
側）より、小口径光ファイバ２ａ及びＰＳＣＦ（ピュア
シリカコア光ファイバ）２ｂがこの順に組み合わされて
いる。中継器３および受信器６には光カプラ４とポンプ
光源５が内蔵されており、ポンプ光源５から発するポン
プ光がＰＳＣＦ２ｂに結合した光カップラ４によって、
ＰＳＣＦ２ｂに下流側より上流側に向かって導入されて
いる。

【００２０】ここで、中継器は従来ではＥＤＦＡを内蔵
しているが、本実施形態の中継器３は基本的には光伝送
路２にポンプ光を導入する機能のみを有していればよ
い。勿論、中継器３にＥＤＦＡなどを内蔵しても構わな
い。

【００２１】小口径光ファイバ２aとしては、例えば実
効断面積２０μｍ²の分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）が
使用され、ＰＳＣＦ２ｂとしては、例えば実効断面積１
２０μｍ²のものが使用される。小口径光ファイバ２ａ
であるＤＣＦとＰＳＣＦ２ｂの分散特性は、互いに逆極
性となっている。ポンプ光源５は、同一波長のレーザダ
イオード（ＬＤ）からの出射光を偏波多重してポンプ光
を出力するものでもよいし、異なる波長のＬＤからの出
射光を重ねてラマン増幅帯域を拡大したものであっても
よい。

【００２２】一般の光ファイバのコア材は、遷移金属イ
オン濃度が０．１ｐｐｂ未満、水酸イオン濃度が１ｐｐ
ｂ未満であり、数％のＧｅやＰ、Ｂ、Ｆ等を添加して作
られる。これに対して、ＰＳＣＦ２ｂはコアに添加材
（不純物）を基本的に含まない光ファイバであり、ＰＳ
ＣＦ２ｂのコアの不純物濃度は１ｐｐｍ以下である。こ
のようなＰＣＦＳは光の損失が小さく、信号光やポンプ
光を遠くまで伝送できるという特徴がある。これはレー
リー散乱が小さいことを意味し、強度の大きなポンプ光
を導入しても光Ｓ／Ｎは劣化しない。

【００２３】図２に、光ファイバに導入したポンプ光強
度に対する光Ｓ／Ｎの変化を示す。小口径光ファイバ２
ａとして用いられるＤＣＦに直接ポンプ光を導入したと
きには、ポンプ光強度が約６００ｍＷから急速に光Ｓ／
Ｎが低下しているのに対して、ＰＳＣＦでは約１３００
ｍＷまでの強度のポンプ光を導入しても、光Ｓ／Ｎは劣
化するどころか、むしろ改善されることが分かる。

【００２４】また、ＰＳＣＦ２ｂは実効断面積が大きい
ため、ラマン増幅利得は小さいのに対して、実効断面積
の小さいＤＣＦからなる小口径光ファイバ２ａでは、Ｐ
ＳＣＦ２ｂを長距離伝送して光強度が低下したポンプ光
についても、十分にラマン増幅できる。ポンプ光は下流
側のＰＳＣＦ２ｂから導入されているため、ＰＳＣＦ２
ｂでの増幅も加わり、全体として光ファイバの損失を補
償する以上の増幅利得が得られる。

【００２５】さらに、波長１．５５μｍ帯の信号光に対
してＤＣＦは負の波長分散、ＰＳＣＦは正の波長分散を
有するため、これらを適切な長さで組み合わせて小口径
光ファイバ２ａ及びＰＳＣＦ２ｂを配置することによ
り、分散値を補償することができる。これにより、光信
号としてＷＤＭ信号を伝送するときの波長間の群速度分
散も問題とならなくなる。

【００２６】本実施形態の有効性を検証するため、ＰＳ
ＣＦとＤＣＦの組み合わせからなる光伝送路を用いた図
３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す各構成について、光伝送方
向における光強度分布を計算した結果を図４（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示す。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、長距
離光伝送システムの一つの中継区間に相当する部分を示
している。光信号は、いずれも中継区間に−５ｄＢｍで
入射し、−５ｄＢｍで出力するものとした。ＰＳＣＦ、
ＤＣＦの長さはそれぞれ４５ｋｍ，１５ｋｍとし、実効
断面積は先に示した例と同じく、それぞれ１２０μ
ｍ²，２０μｍ²とした。光Ｓ／Ｎの雑音帯域は５０ＧＨ
ｚである。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）では、いずれも下流
側に向かう信号光と、散乱され上流側に向かう散乱光に
ついて光強度分布を示している。

【００２７】図３（ａ）は、光ファイバとして光信号の
上流側よりＰＳＣＦ、ＤＣＦを順次配置して光伝送路を
構成し、従来の文献１と同様に、エルビウムドープファ
イバ光増幅器（ＥＤＦＡ）のみで増幅中継を行う構成で
ある。ＥＤＦＡの雑音指数（ＮＦ）は６ｄＢとした。光
伝送路の損失は１１．７ｄＢであるため、図４（ａ）に
示されるようにＤＣＦ終端での光強度は−１６．７ｄＢ
ｍとなり、−１５ｄＢｍを下回っている。このときのＳ
／Ｎは３２．３ｄＢであった。

【００２８】図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に光信号
の上流側よりＰＳＣＦ、ＤＣＦを順次配置して光伝送路
を構成し、ＤＣＦを下流側から励起してラマン増幅を行
う従来の例えば文献２に基づく構成である。ポンプ光源
５の出力におけるポンプ光強度は１５７ｍＷであるが、
ＰＳＣＦに到達する際のポンプ光強度は６２ｍＷと小さ
く、ＰＳＣＦはラマン増幅に寄与していない。このとき
図４（ｂ）に示されるように、最低光信号強度は−１
１．５ｄＢｍと、ＥＤＦＡのみの場合よりは改善されて
いるが、信号光強度が最低となるＰＳＣＦ／ＤＣＦ界面
で散乱光強度が最大となっており、ＤＣＦ終端での光Ｓ
／Ｎは３２．０ｄＢと、むしろ劣化している。

【００２９】図３（ｃ）は、光信号の上流側よりＤＣ
Ｆ、ＰＳＣＦを順次配置して光伝送路を構成し、ＰＳＣ
Ｆを下流側から励起してラマン増幅を行う本実施形態に
係る構成である。ポンプ光源５の出力におけるポンプ光
強度は３７０ｍＷであり、ＤＣＦには６２ｍＷが到達し
ている。ＰＳＣＦには強いポンプ光、ＤＣＦには弱いポ
ンプ光がそれぞれ供給されているため、図４（ｃ）に示
されるようにそれぞれのファイバで損失が補償される程
度の増幅が得られている。また、双方の増幅利得は小さ
いため、信号光がレーリー散乱により上流側に向かう成
分は、本来の信号光と比べて２０ｄＢ以上の以上のレベ
ル差が得られている。従って、これがさらにレーリー散
乱により散乱され（二重レーリー散乱）、雑音光となっ
ても、その寄与は無視し得る程である。図４（ｃ）に示
されるように、最低信号光強度は−６．５ｄＢｍ、光Ｓ
／Ｎは３５．３ｄＢと、良好なものであった。

【００３０】なお、図１のように光信号の上流側より小
口径光ファイバ（ＤＣＦ）２ａ及びＰＳＣＦ２ｂを順次
配置した構成において、上流側よりポンプ光を供給する
ようにした場合には、下流側への散乱光が増加して符号
間干渉が増加し、十分なアイ開口が得られなかった。

【００３１】本実施形態の構成では、信号光の光強度が
距離に拠らずほぼ一定となる。このことは、非線形現象
の一つである相互位相変調（ＸＰＭ）に対して有効であ
ることを示している。すなわち、２つの波長多重信号光
がウォークオフする場合、光信号を構成するビットの立
ち上がり時と立ち下がり時とで相手に与える位相変化が
逆となるが、この２つの時点での光強度が異なると、強
い側での影響が残ってＸＰＭとなる。しかし、本実施形
態では光強度が一定であるため、互いの位相変化は打ち
消されてしまい、悪影響を残さない。さらに、本実施形
態では光強度が著しく強くなる部分がないため、自己位
相変調も小さい。

【００３２】また、ＰＳＣＦ２ｂの長さを６０ｋｍとし
て中継器３の間隔を７５ｋｍに延長しても、最低信号光
強度は−８．５ｄＢ、光Ｓ／Ｎは３３．１ｄＢと、従来
のものを上回っていた。すなわち、本実施形態によると
従来困難であった６０ｋｍ以上の中継器間隔を持つ光伝
送システムを実現することができ、本発明の優位性は明
らかである。

【００３３】次に、ＰＳＣＦ２ｂの好ましい実効断面積
の範囲について説明する。図５に、ＰＳＣＦ２ｂの実効
断面積を変化させたときのＳ／Ｎの変化について調べた
結果を示す。従来では、実効断面積が６０μｍ²と比較
的小さいＰＳＣＦが使用されている。このように実効断
面積が小さいＰＳＣＦを用いると、図１においてＰＳＣ
Ｆ２ｂでの利得が高くなり、出力一定とするために必要
なポンプ光強度は低下する。すると、小口径光ファイバ
２ａであるＤＣＦのラマン増幅への寄与は小さくなり、
図３（ｂ）と同様に終端での増幅が大きくなる。このと
きの光Ｓ／Ｎは３３．４ｄＢであった。

【００３４】この従来の実効断面積６０μｍ²のＰＳＣ
Ｆに対して、１ｄＢ以上の光Ｓ／Ｎ向上を得るために
は、つまり光Ｓ／Ｎを３４．４ｄＢにするためには、図
５よりＰＳＣＦ２ｂの実効断面積は８０μｍ²以上であ
ることが必要である。ＰＳＣＦ２ｂの実効断面積が大き
いほどＳ／Ｎは改善されるが、１５０μｍ²以上となる
と、ファイバの曲がりによる放射損失が大きくなる。従
って、ＰＳＣＦ２ｂの実効断面積は８０μｍ²以上、１
５０μｍ²以下が適当である。

【００３５】また、より好ましくは従来の実効断面積６
０μｍ²のＰＳＣＦに対して、１．５ｄＢ以上の光Ｓ／
Ｎ向上を達成することが望ましく、そのためには図５よ
りＰＳＣＦ２ｂの実効断面積を１００μｍ²以上とする
ことが必要である。一方、ＰＳＣＦ２ｂの実効断面積の
上限については、放射損失に対する限界である上記１５
０μｍ²に対し、１ｄＢ程度の断面積低下（実効断面積
の揺らぎに対する安全性）を見込んで、１２０μｍ²で
あることがより一層好ましい。

【００３６】以上から、本実施形態におけるＰＳＣＦ２
ｂの実効断面積は、８０μｍ²以上、１５０μｍ²以下が
好ましく、さらに好ましくは１００μｍ²以上、１２０
μｍ ²以下が適当である。

【００３７】次に、波長分散の補償についてさらに詳し
く説明する。一般に、波長１．５５μｍにおけるＰＳＣ
Ｆの波長分散は、＋２０．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、ＤＣＦ
の波長分散は−４７．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。従っ
て、図１に示した光伝送システムにおいて例えばＤＣＦ
である小口径光ファイバ２ａの長さを２０ｋｍ、ＰＳＣ
Ｆ２ｂの長さを４５ｋｍとすると、ＰＳＣＦ２ｂでの波
長分散がＤＣＦである小口径光ファイバ２ａによってほ
ぼ補償され、ＷＤＭ信号の一つの波長の信号光の波長広
がりによる群速度分散は問題とならなくなる。

【００３８】一方、ＷＤＭ信号の波長帯域が広く、かつ
伝送距離が長大になると、波長毎の残留分散が累積して
無視し得なくなる。例えば、波長１．５４〜１．５６μ
ｍのＷＤＭ信号を１０，０００ｋｍの距離にわたり伝送
することを考える。上述したＤＣＦ、ＰＳＣＦの長さ
（２０ｋｍ，４５ｋｍ）によると、波長１．５５μｍで
は波長分散は補償されているが、他の波長では分散スロ
ープのため分散値が異なっており、図６に示すように伝
送距離と共に残留分散が累積する。この図６には代表的
な３つの波長、つまり両端の波長１．５４μｍ、１．５
６μｍ及び中心波長１．５５μｍしか示していないが、
他の波長についてはこれらの間に補間される。

【００３９】この残留分散を図１の光伝送システムにお
いて送信器１と受信器６とで５０％ずつ補償すると、
１．５４μｍの波長では＋１２００ｐｓ／ｎｍ、１．５
６μｍの波長では−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償がそ
れぞれ必要である。通常、残留分散の補償は、送信器及
び受信器内に必要な分散値を与える長さの光ファイバを
分散補償伝送路として波長毎に挿入することで行なわれ
る。この分散補償伝送路は、例えば正の分散補償値が必
要なときはＰＳＣＦ、負の分散補償値が必要なときはＤ
ＣＦによって構成される。

【００４０】図７に示す光伝送システムは、この方法に
よって図６に示した残留分散の補償を行う様子を示して
いる。図７は、送信器内の残留分散補償に関わる構成を
示しているが、受信器内についても同様に構成すること
ができる。異なる波長λａ，λｂ，λｃ…毎の光送信器
５１から出力される信号光は、波長毎の残留分散を補償
する分散補償伝送路５２を経てＷＤＭカプラ５３に入力
される。上述した波長１．５４μｍで＋１２００ｐｓ／
ｎｍという残留分散補償値に対して、ＰＳＣＦは６０ｋ
ｍの長さが必要であり、そのとき損失は１０ｄＢを超え
るため、Ｓ／Ｎの確保のために、分散補償伝送路５２中
に例えば２０ｋｍ毎にＥＤＦＡ５４が挿入される。

【００４１】一方、ＤＣＦはそれ自体の分散が大きいた
め、上述した波長１．５６μｍで−１２００ｐｓ／ｎｍ
という残留分散補償値を得るのに必要な長さは２５ｋｍ
でよく、そのときの損失は６．８ｄＢであるから、分散
補償伝送路中にＥＤＦＡを挿入する必要がない。すなわ
ち、光伝送路の残留分散が正の値、つまり残留分散補償
値は負の値である方が分散補償伝送路に挿入すべきＥＤ
ＥＡの数を減らすか、ＥＤＦＡを省略することができ、
都合がよい。

【００４２】ここで、光伝送路２中のＰＳＣＦ２ｂの長
さを前記の値４５ｋｍより長く、例えば４７ｋｍに設定
すると、図８に示すようにＷＤＭ信号を構成する信号光
の過半数の波長においてＤＣＦである小口径光ファイバ
２ａとＰＳＣＦ２ｂとの組み合わせによる残留分散値が
正の値となる。このとき負の値の残留分散は小さくなる
ため、分散補償路５２として短いＳＭＦやＰＳＣＦを用
いて残留分散の補償ができ、分散補償伝送路５２中へ挿
入するＥＤＦＡの数を減らすことができるか、もしくは
ＥＤＦＡが不要となる。

【００４３】正の残留分散値を補償できるＤＣＦによっ
て分散補償伝送路を構成すると、分散補償伝送路の長さ
は大きくなるが、ＤＣＦはラマン増幅利得が高い。そこ
で、図９に本発明の第３の実施形態に係る光伝送システ
ムの光送信器１の内部構成を示すように、ＤＣＦからな
る分散補償伝送路５２中に適度な長さ毎にポンプ光源５
および光カプラ４を挿入することにより、容易に損失を
補償できる。このとき高価なＥＤＦＡが不要であり、ポ
ンプ光源５についても出力の小さい安価なものでよいた
め、全体として低コストのシステムとなる。

【００４４】このように伝送路２中のＰＳＣＦ２ｂの長
さを大きくして、ＷＤＭ信号の信号光の過半数の波長に
おける残留分散値を正の値とすることにより、残留分散
の補償に伴うコスト増加を招くことなく、中継器の間隔
を長くすることができる。このときもＰＳＣＦ２ｂに導
入するポンプ光の強度を強くできるため、レーリー散乱
による制限はない。

【００４５】以上、本発明の幾つかの実施形態について
説明したが、各実施形態における送信出力やポンプ光強
度、波長数やファイバの長さなどはあくまで例示であ
り、これらに限られるものでないのはもちろんである。
中継器を省いて送信器から直接受信器へ光伝送すること
も可能であるし、ＤＣＦとＰＳＣＦからなる組の上流側
または下流側に、通常のＳＭＦやＰＳＣＦからなる光伝
送路を組み合わせても構わない。また、送信器や受信
器、中継器に監視系を付け加えて、送信出力やポンプ光
強度を制御し、伝送品質を制御することも可能である。
その他、本発明はその精神を逸脱することなく種々変形
して実施することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればラ
マン増幅のために強大なポンプ光の導入が可能となるた
め、雑音や非線形を抑えて十分な伝送品質を確保しつ
つ、低コストで中継器間隔を長くすることができ、光伝
送システム全体の伝送距離や伝送容量を増すことも可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システム
の構成を示す図

【図２】光ファイバに導入したポンプ光強度に対する光
Ｓ／Ｎの関係を本実施形態に係るピュアシリカコア光フ
ァイバ及び従来の分散光ファイバについて示す図

【図３】従来の光伝送システム及び本実施形態に係る光
伝送システムの一つの中継区間に相当する構成を示す図

【図４】図３の各構成における光伝送方向における光強
度分布を示す図

【図５】同実施形態におけるピュアシリカコア光ファイ
バの実効断面積と光Ｓ／Ｎとの関係を示す図

【図６】同実施形態における小口径光ファイバの長さが
２０ｋｍ、ピュアシリカコア光ファイバの長さが４５ｋ
ｍのときの残留分散を示す図

【図７】図６に示した残留分散を補償する本発明の第２
の実施形態に係る光伝送システムの構成を示す図

【図８】同実施形態における小口径光ファイバの長さが
２０ｋｍ、ピュアシリカコア光ファイバの長さが４７ｋ
ｍのときの残留分散を示す図

【図９】図８に示した残留分散を補償するための本発明
の第３の実施形態に係る光伝送システムの構成を示す図

【符号の説明】

１…送信器２…光伝送路２ａ…小口径光ファイバ（第２の光ファイバ）２ｂ…ピュアシリカコア光ファイバ（第１の光ファイ
バ）４…光カプラ５…ポンプ光源６…受信器５１…光送信器５２…分散補償伝送路５３…ＷＤＭカップラ５４…エルビウムドープファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）

フロントページの続きＦターム(参考） 2K002 AA02 AB30 AB40 BA01 CA15 DA10 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ20 KK30 QQ07 YY17 5K002 AA06 CA01 CA02 CA13 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上流側の光送信器より下流側の光受信器へ
光伝送路を介して光信号を伝送する光伝送システムにお
いて、前記光伝送路は、下流側に配置されたピュアシリカコア
を持つ所定の実効断面積を有する第１の光ファイバと、
該第１の光ファイバより上流側に配置され、実効断面積
が該第１の光ファイバよりも小さく、かつ該第１の光フ
ァイバと逆極性の分散特性を有する第２の光ファイバと
を含んで構成され、さらに、前記第１の光ファイバの下流側より上流側の前
記第２の光ファイバに向かってポンプ光を導入する手段
を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】上流側の光送信器より下流側の光受信器へ
光伝送路及び中継器を介して光信号を伝送する光伝送シ
ステムにおいて、前記光伝送路は、下流側に配置されたピュアシリカコア
を持つ所定の実効断面積を有する第１の光ファイバと、
該第１の光ファイバより上流側に配置され、実効断面積
が該第１の光ファイバよりも小さく、かつ該第１の光フ
ァイバと逆極性の分散特性を有する第２の光ファイバと
を含んで構成され、さらに、前記中継器及び前記光受信器の少なくとも一方
によって前記第１の光ファイバの下流側より上流側の前
記第１の光ファイバに向かってポンプ光を導入すること
により前記光信号をラマン増幅することを特徴とする光
伝送システム。
【請求項３】前記第１の光ファイバの実効断面積は８０
μｍ²以上、１５０μｍ²以下であることを特徴とする請
求項１または２記載の光伝送システム。
【請求項４】前記第１の光ファイバの実効断面積は１０
０μｍ²以上、１２０μｍ²以下であることを特徴とする
請求項１または２記載の光伝送システム。
【請求項５】前記第２の光ファイバは、前記第１の光フ
ァイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の光
伝送システム。
【請求項６】前記光信号は波長の異なる複数の信号光が
多重された波長多重光信号であり、過半数の該信号光の
波長において前記第１の光ファイバと前記第２の光ファ
イバとの組合せによる残留分散値が正極性の値となるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の
いずれか１項記載の光伝送システム。
【請求項７】前記光伝送路の残留分散値を補償する分散
補償伝送路と、該分散補償伝送路にポンプ光を導入して
該分散補償伝送路上を伝送する光信号をラマン増幅する
手段とをさらに有することを特徴とする請求項１乃至６
のいずれか１項記載の光伝送システム。