JP2003115799A - 光伝送装置及び励起制御方法 - Google Patents
光伝送装置及び励起制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導ラマン散乱及び４光波混合等の非線形光
学現象による励起光間の相互作用を抑制して、効率的な
ラマン増幅を行い、伝送品質の向上を図る。 【解決手段】 励起制御部１０は、励起パルス光発生部
２０と、入射制御部３０とから構成され、励起パルス光
発生部２０は、互いに異なる波長の複数の励起パルス光
を発生する。入射制御部３０は、隣り合う励起パルス光
の波長差分が最も小さくなるように入射順番を制御し、
光増幅媒体Ｆの一地点に励起光が複数同時に存在しない
ように励起パルス光間の時間間隔を制御して、光増幅媒
体Ｆに励起パルス光を入射する。
学現象による励起光間の相互作用を抑制して、効率的な
ラマン増幅を行い、伝送品質の向上を図る。 【解決手段】 励起制御部１０は、励起パルス光発生部
２０と、入射制御部３０とから構成され、励起パルス光
発生部２０は、互いに異なる波長の複数の励起パルス光
を発生する。入射制御部３０は、隣り合う励起パルス光
の波長差分が最も小さくなるように入射順番を制御し、
光増幅媒体Ｆの一地点に励起光が複数同時に存在しない
ように励起パルス光間の時間間隔を制御して、光増幅媒
体Ｆに励起パルス光を入射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送装置及び励
起制御方法に関し、特に信号光に分布定数型の光増幅で
あるラマン増幅を行って伝送する光伝送装置及び信号光
をラマン増幅して伝送する際の励起制御を行う励起制御
方法に関する。
起制御方法に関し、特に信号光に分布定数型の光増幅で
あるラマン増幅を行って伝送する光伝送装置及び信号光
をラマン増幅して伝送する際の励起制御を行う励起制御
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の分野では、ラマン増幅と
呼ばれる光ファイバ・アンプが注目されている。これ
は、物質内の振動現象により入射光と異なる波長の光が
散乱される物理現象を利用して、光ファイバ伝送路全体
に強い励起光を入射させて光増幅を行うものである。
呼ばれる光ファイバ・アンプが注目されている。これ
は、物質内の振動現象により入射光と異なる波長の光が
散乱される物理現象を利用して、光ファイバ伝送路全体
に強い励起光を入射させて光増幅を行うものである。
【０００３】ラマン散乱による利得のピークは、長波長
側に約１００ｎｍ周波数がシフトした位置になる。すな
わち、入射する励起光の約１００ｎｍ長波長側の光信号
を励起することになるので、例えば、１．５５μｍの波
長の光信号を増幅するためには、１．４５μｍ付近の波
長の励起光を光ファイバ伝送路に入射させることにな
る。
側に約１００ｎｍ周波数がシフトした位置になる。すな
わち、入射する励起光の約１００ｎｍ長波長側の光信号
を励起することになるので、例えば、１．５５μｍの波
長の光信号を増幅するためには、１．４５μｍ付近の波
長の励起光を光ファイバ伝送路に入射させることにな
る。
【０００４】このようなラマン増幅方式を中継器に適用
して、光増幅を行うことにより、従来よりも長距離の光
ファイバケーブルを敷設することができ、中継間隔を拡
大させて、高速大容量の光伝送を行うことが可能にな
る。
して、光増幅を行うことにより、従来よりも長距離の光
ファイバケーブルを敷設することができ、中継間隔を拡
大させて、高速大容量の光伝送を行うことが可能にな
る。
【０００５】一方、近年のインターネットの急激な発展
による伝送容量の増大に伴い、ＷＤＭ（Wavelength Div
ision Multiplex）伝送が急速に普及してきている。Ｗ
ＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバ
で複数の信号を同時に伝送する方式である。
による伝送容量の増大に伴い、ＷＤＭ（Wavelength Div
ision Multiplex）伝送が急速に普及してきている。Ｗ
ＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバ
で複数の信号を同時に伝送する方式である。
【０００６】このＷＤＭに対してラマン増幅を適用する
場合、光ファイバを単一波長で励起できる利得帯域は、
現在のＷＤＭシステムに使用されている帯域幅よりも狭
くなってしまうため、通常は、励起光源を複数持って、
複数の励起波長（例えば、６〜８波長）を用いて利得帯
域を拡大している（広帯域ＷＤＭに対して、広帯域の信
号光を増幅するために、励起光として複数波長を用いて
ラマン増幅を行っている）。
場合、光ファイバを単一波長で励起できる利得帯域は、
現在のＷＤＭシステムに使用されている帯域幅よりも狭
くなってしまうため、通常は、励起光源を複数持って、
複数の励起波長（例えば、６〜８波長）を用いて利得帯
域を拡大している（広帯域ＷＤＭに対して、広帯域の信
号光を増幅するために、励起光として複数波長を用いて
ラマン増幅を行っている）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のラ
マン増幅制御では、それぞれ波長の異なる複数の励起光
源から、励起光として連続波を使用してラマン増幅を行
っているために、励起光間で誘導ラマン散乱（ＳＲＳ：
Stimulated Raman Scattering）及び４光波混合（ＦＷ
Ｍ：Four Wave Mixing）といった複数波長励起に特有の
非線形光学現象の影響を強く受けていた。
マン増幅制御では、それぞれ波長の異なる複数の励起光
源から、励起光として連続波を使用してラマン増幅を行
っているために、励起光間で誘導ラマン散乱（ＳＲＳ：
Stimulated Raman Scattering）及び４光波混合（ＦＷ
Ｍ：Four Wave Mixing）といった複数波長励起に特有の
非線形光学現象の影響を強く受けていた。
【０００８】ＳＲＳとは、短い波長の光が、長い波長の
光をラマン増幅する現象である。４光波混合とは、光フ
ァイバ中を伝搬する、異なる波長の光同士が影響しあっ
て、あらたな干渉光を作り出す現象である。
光をラマン増幅する現象である。４光波混合とは、光フ
ァイバ中を伝搬する、異なる波長の光同士が影響しあっ
て、あらたな干渉光を作り出す現象である。
【０００９】励起光の間で、ＳＲＳが起きると、最短波
長の励起光で励起されたチャネルは、最長波長の励起光
で励起されたチャネルよりパワーが少なくなるため、利
用効率が落ちてしまう。また、４光波混合が起きると、
あらたに発生した干渉光のため、励起パワーが奪われて
しまい、励起効率が落ちてしまう。
長の励起光で励起されたチャネルは、最長波長の励起光
で励起されたチャネルよりパワーが少なくなるため、利
用効率が落ちてしまう。また、４光波混合が起きると、
あらたに発生した干渉光のため、励起パワーが奪われて
しまい、励起効率が落ちてしまう。
【００１０】このように、複数波長の連続波による励起
光を光伝送路に放射する、従来のラマン増幅を行うと、
励起光間で、ＳＲＳ及び４光波混合といった現象が生じ
てしまうので、効率のよい増幅制御が行えず、伝送品質
の低下を引き起こすといった問題があった。
光を光伝送路に放射する、従来のラマン増幅を行うと、
励起光間で、ＳＲＳ及び４光波混合といった現象が生じ
てしまうので、効率のよい増幅制御が行えず、伝送品質
の低下を引き起こすといった問題があった。
【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ＳＲＳ及び４光波混合等の非線形光学現象に
よる励起光間の相互作用を抑制して、効率的なラマン増
幅を行い、伝送品質の向上を図った光伝送装置を提供す
ることを目的とする。
のであり、ＳＲＳ及び４光波混合等の非線形光学現象に
よる励起光間の相互作用を抑制して、効率的なラマン増
幅を行い、伝送品質の向上を図った光伝送装置を提供す
ることを目的とする。
【００１２】また、本発明の他の目的は、ＳＲＳ及び４
光波混合等の非線形光学現象による励起光間の相互作用
を抑制して、効率的なラマン増幅を行い、伝送品質の向
上を図った励起制御方法を提供することである。
光波混合等の非線形光学現象による励起光間の相互作用
を抑制して、効率的なラマン増幅を行い、伝送品質の向
上を図った励起制御方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、図１に示すような、信号光を増幅して伝
送する光伝送装置１において、光増幅媒体Ｆと、互いに
異なる波長の複数の励起パルス光を発生する励起パルス
光発生部２０と、隣り合う励起パルス光の波長差分が最
も小さくなるように入射順番を制御し、光増幅媒体Ｆの
一地点に励起光が複数同時に存在しないように励起パル
ス光間の時間間隔を制御して、光増幅媒体Ｆに励起パル
ス光を入射する入射制御部３０と、から構成される励起
制御部１０と、を有することを特徴とする光伝送装置１
が提供される。
決するために、図１に示すような、信号光を増幅して伝
送する光伝送装置１において、光増幅媒体Ｆと、互いに
異なる波長の複数の励起パルス光を発生する励起パルス
光発生部２０と、隣り合う励起パルス光の波長差分が最
も小さくなるように入射順番を制御し、光増幅媒体Ｆの
一地点に励起光が複数同時に存在しないように励起パル
ス光間の時間間隔を制御して、光増幅媒体Ｆに励起パル
ス光を入射する入射制御部３０と、から構成される励起
制御部１０と、を有することを特徴とする光伝送装置１
が提供される。
【００１４】ここで、励起パルス光発生部２０は、互い
に異なる波長の複数の励起パルス光を発生する。入射制
御部３０は、隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小
さくなるように入射順番を制御し、光増幅媒体Ｆの一地
点に励起光が複数同時に存在しないように励起パルス光
間の時間間隔を制御して、光増幅媒体Ｆに励起パルス光
を入射する。
に異なる波長の複数の励起パルス光を発生する。入射制
御部３０は、隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小
さくなるように入射順番を制御し、光増幅媒体Ｆの一地
点に励起光が複数同時に存在しないように励起パルス光
間の時間間隔を制御して、光増幅媒体Ｆに励起パルス光
を入射する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の光伝送装置の原理
図である。光伝送装置１は、ＷＤＭ伝送時に、分布定数
型の光増幅方式であるラマン増幅を行って信号光を伝送
する装置であり、光増幅媒体Ｆと励起制御部１０を有す
る。
を参照して説明する。図１は本発明の光伝送装置の原理
図である。光伝送装置１は、ＷＤＭ伝送時に、分布定数
型の光増幅方式であるラマン増幅を行って信号光を伝送
する装置であり、光増幅媒体Ｆと励起制御部１０を有す
る。
【００１６】光増幅媒体Ｆは、光ファイバ伝送路であ
る。以下、光ファイバＦと呼ぶ。励起制御部１０は、励
起パルス光発生部２０と入射制御部３０から構成され、
ラマン増幅を行うための励起制御を行う。
る。以下、光ファイバＦと呼ぶ。励起制御部１０は、励
起パルス光発生部２０と入射制御部３０から構成され、
ラマン増幅を行うための励起制御を行う。
【００１７】励起パルス光発生部２０は、ＷＤＭ信号光
を増幅するに必要な、互いに異なる波長の複数の励起パ
ルス光を発生する。入射制御部３０は、隣り合う励起パ
ルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順番を制
御し、かつ光ファイバＦの一地点に励起光が複数同時に
存在しないように、励起光間の時間間隔を制御して、光
ファイバＦに励起パルス光を入射する。
を増幅するに必要な、互いに異なる波長の複数の励起パ
ルス光を発生する。入射制御部３０は、隣り合う励起パ
ルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順番を制
御し、かつ光ファイバＦの一地点に励起光が複数同時に
存在しないように、励起光間の時間間隔を制御して、光
ファイバＦに励起パルス光を入射する。
【００１８】図では、励起パルス光の波長の短い順に、
λ1、λ2、…、λn−1、λnの順で光ファイバＦに入射
した後、次のサイクルでは、λn−1、…、λ2、λ1の逆
順で入射している。また、各励起パルス光の時間間隔
は、光ファイバＦの一地点に励起光が複数同時に存在し
ないように、時間間隔Δｔ分空けて入射する。本発明の
光伝送装置１では、このような制御を行って、(後方励
起)ラマン増幅を行う。
λ1、λ2、…、λn−1、λnの順で光ファイバＦに入射
した後、次のサイクルでは、λn−1、…、λ2、λ1の逆
順で入射している。また、各励起パルス光の時間間隔
は、光ファイバＦの一地点に励起光が複数同時に存在し
ないように、時間間隔Δｔ分空けて入射する。本発明の
光伝送装置１では、このような制御を行って、(後方励
起)ラマン増幅を行う。
【００１９】次にＷＤＭ伝送のラマン増幅における、本
発明が解決したい問題点について詳しく説明する。ま
ず、ＳＲＳについて説明する。ＳＲＳは、光ファイバに
入力した複数の光が、光ファイバ中の格子結晶の光学振
動を介してエネルギーの授受をして起こるものである
（ラマン増幅は、このＳＲＳを発生させて、信号光の増
幅を行うものだが、励起光間同士でもＳＲＳは発生す
る。励起光間で発生したＳＲＳは、信号光のそれぞれの
チャネルパワーに変動を生じさせ、利用効率の低下を引
き起こす）。
発明が解決したい問題点について詳しく説明する。ま
ず、ＳＲＳについて説明する。ＳＲＳは、光ファイバに
入力した複数の光が、光ファイバ中の格子結晶の光学振
動を介してエネルギーの授受をして起こるものである
（ラマン増幅は、このＳＲＳを発生させて、信号光の増
幅を行うものだが、励起光間同士でもＳＲＳは発生す
る。励起光間で発生したＳＲＳは、信号光のそれぞれの
チャネルパワーに変動を生じさせ、利用効率の低下を引
き起こす）。
【００２０】一般に高エネルギーを持つ短波長側の光か
ら、低エネルギーの長波長側へのエネルギーシフトが起
こり、これにより、ファイバ入力時には同じパワーであ
った光が、ファイバ伝送後には差が生じて、パワースペ
クトルにチルトと呼ばれる傾斜が生じることになる。こ
のチルト量Ｔ（ｄＢ）は以下の式で表せる。
ら、低エネルギーの長波長側へのエネルギーシフトが起
こり、これにより、ファイバ入力時には同じパワーであ
った光が、ファイバ伝送後には差が生じて、パワースペ
クトルにチルトと呼ばれる傾斜が生じることになる。こ
のチルト量Ｔ（ｄＢ）は以下の式で表せる。
【００２１】
【数１】
ここで、Ｎ：チャネル数、Ｐ：入力パワー、Δｆ：チャ
ネル間隔、Ｌeff：光ファイバ有効長、γp：ピーク利得
係数、Ａeff：実効断面積である。
ネル間隔、Ｌeff：光ファイバ有効長、γp：ピーク利得
係数、Ａeff：実効断面積である。
【００２２】図２はチルト量のシミュレーション結果を
示す図である。縦軸は伝送路着信レベル（ｄＢｍ）、横
軸は波長（ｎｍ）であり、波長帯域は最短波長１４３０
ｎｍ、最長波長を１４８５ｎｍとして、１４３０ｎｍと
１４３５ｎｍ、１４５５ｎｍと１４６０ｎｍ、１４８０
ｎｍと１４８５ｎｍの６波長をとる。
示す図である。縦軸は伝送路着信レベル（ｄＢｍ）、横
軸は波長（ｎｍ）であり、波長帯域は最短波長１４３０
ｎｍ、最長波長を１４８５ｎｍとして、１４３０ｎｍと
１４３５ｎｍ、１４５５ｎｍと１４６０ｎｍ、１４８０
ｎｍと１４８５ｎｍの６波長をとる。
【００２３】図からわかるように、光ファイバへの入力
時には、顕著なチルトの発生は見られないが、光ファイ
バ伝送後（光ファイバから光が通過した後）では、約
０．１２ｄＢｍのチルトが生じている。
時には、顕著なチルトの発生は見られないが、光ファイ
バ伝送後（光ファイバから光が通過した後）では、約
０．１２ｄＢｍのチルトが生じている。
【００２４】次に４光波混合について説明する。４光波
混合は、ω１とω２の２波が光ファイバに入射した場合
に、３次の非線形分極を介して、あらたなω３とω４の
光を発生させる現象をいう（なお、非線形分極とは、物
質に光を照射すると、原子または分子中の電子が光の電
場により変位して分極が生じるが、強いレーザ光を照射
した場合、この分極が非線形な応答を示し、光の電場の
２乗、３乗に比例する２次、３次の非線形な分極を引き
起こす。このような分極を非線形分極と呼ぶ）。
混合は、ω１とω２の２波が光ファイバに入射した場合
に、３次の非線形分極を介して、あらたなω３とω４の
光を発生させる現象をいう（なお、非線形分極とは、物
質に光を照射すると、原子または分子中の電子が光の電
場により変位して分極が生じるが、強いレーザ光を照射
した場合、この分極が非線形な応答を示し、光の電場の
２乗、３乗に比例する２次、３次の非線形な分極を引き
起こす。このような分極を非線形分極と呼ぶ）。
【００２５】また、入力波長が光ファイバの零分散波長
（零分散波長については後述する）に一致したときに４
光波混合の発生効率は最大となる。一般にラマン増幅器
の励起光の波長は、１４００ｎｍ台であるが、この中に
零分散波長を持つ光ファイバは、特に励起光波長間の４
光波混合によるクロストーク（漏話）が多くなる。クロ
ストークが多くなると励起効率が低下することになる。
クロストーク量ＰFWMは、Δβを式（２ａ）、Ｋを式
（２ｂ）、ηijkを式（２ｃ）で定義した場合に、式
（２ｄ）で表せる。
（零分散波長については後述する）に一致したときに４
光波混合の発生効率は最大となる。一般にラマン増幅器
の励起光の波長は、１４００ｎｍ台であるが、この中に
零分散波長を持つ光ファイバは、特に励起光波長間の４
光波混合によるクロストーク（漏話）が多くなる。クロ
ストークが多くなると励起効率が低下することになる。
クロストーク量ＰFWMは、Δβを式（２ａ）、Ｋを式
（２ｂ）、ηijkを式（２ｃ）で定義した場合に、式
（２ｄ）で表せる。
【００２６】
【数２】
ここで、ｎ0は屈折率、λは波長、ｃは光速、Ｄは縮退
係数、αは光ファイバの損失係数、βは伝搬定数、χは
３次の非線形感受率、Ａeffは実効断面積、Ｌはファイ
バ長、Ｌeffは実効ファイバ長（Ｌeff＝（１−ｅｘｐ
（−αＬ））／α）、ｆ0は零分散波長に対する周波
数、Ｄ0はファイバの波長分散値である。
係数、αは光ファイバの損失係数、βは伝搬定数、χは
３次の非線形感受率、Ａeffは実効断面積、Ｌはファイ
バ長、Ｌeffは実効ファイバ長（Ｌeff＝（１−ｅｘｐ
（−αＬ））／α）、ｆ0は零分散波長に対する周波
数、Ｄ0はファイバの波長分散値である。
【００２７】図３はクロストーク量のシミュレーション
結果を示す図である。（Ａ）は４光波混合の影響を考慮
する必要がない時のクロストーク量、（Ｂ）は４光波混
合が発生した時のクロストーク量である。
結果を示す図である。（Ａ）は４光波混合の影響を考慮
する必要がない時のクロストーク量、（Ｂ）は４光波混
合が発生した時のクロストーク量である。
【００２８】縦軸は４光波混合によるクロストーク量
（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）であり、１４２０ｎｍを
最短波長として、１０ｎｍ間隔で８波長を設定してい
る。また、このときの光ファイバの零分散波長は１４５
１．９ｎｍである。
（ｄＢ）、横軸は波長（ｎｍ）であり、１４２０ｎｍを
最短波長として、１０ｎｍ間隔で８波長を設定してい
る。また、このときの光ファイバの零分散波長は１４５
１．９ｎｍである。
【００２９】（Ａ）のように、４光波混合の影響を考慮
しなくてよい時のクロストーク量は、−４０ｄＢ〜−３
８ｄＢ程度であるが、（Ｂ）のように４光波混合が発生
した場合は、−１３．５ｄＢ〜−１１ｄＢ程度までクロ
ストーク量が増加している。
しなくてよい時のクロストーク量は、−４０ｄＢ〜−３
８ｄＢ程度であるが、（Ｂ）のように４光波混合が発生
した場合は、−１３．５ｄＢ〜−１１ｄＢ程度までクロ
ストーク量が増加している。
【００３０】以上説明したように、光伝送に影響を与え
る主な非線形光学現象として、ラマン散乱と４光波混合
がある。ここで、従来のＷＤＭ伝送時のラマン増幅で
は、波長の異なる複数の光源から、励起光として連続波
を使用してラマン増幅を行っていた。
る主な非線形光学現象として、ラマン散乱と４光波混合
がある。ここで、従来のＷＤＭ伝送時のラマン増幅で
は、波長の異なる複数の光源から、励起光として連続波
を使用してラマン増幅を行っていた。
【００３１】従来では、複数波長の励起光の波長差が考
慮されていなかったため、上記のようなＳＲＳが励起光
間で生じてしまい、最短波長の励起光と最長波長の励起
光でチルトが発生し、それぞれの励起光で励起された信
号光のチャネルにパワー差が生じていた。
慮されていなかったため、上記のようなＳＲＳが励起光
間で生じてしまい、最短波長の励起光と最長波長の励起
光でチルトが発生し、それぞれの励起光で励起された信
号光のチャネルにパワー差が生じていた。
【００３２】また、これを補償するために、励起光の供
給時、逆のパワー差を与えて（すなわち、図２で示した
ような、光ファイバ伝送後のグラフの逆のプロファイル
を持つ励起光を放射する）、チルトを相殺させるような
従来技術もあるが、この場合、システム毎に定量的に設
定することは困難であり、また励起光の効率的な利用が
できているとはいえない。
給時、逆のパワー差を与えて（すなわち、図２で示した
ような、光ファイバ伝送後のグラフの逆のプロファイル
を持つ励起光を放射する）、チルトを相殺させるような
従来技術もあるが、この場合、システム毎に定量的に設
定することは困難であり、また励起光の効率的な利用が
できているとはいえない。
【００３３】さらに、従来のＷＤＭのラマン増幅では、
光ファイバ中に、複数波長の励起光が同時に存在する地
点が発生するために、４光波混合によるクロストーク量
が多く発生し、伝送劣化の原因となってしまう。
光ファイバ中に、複数波長の励起光が同時に存在する地
点が発生するために、４光波混合によるクロストーク量
が多く発生し、伝送劣化の原因となってしまう。
【００３４】本発明では、ＷＤＭ伝送時のラマン増幅に
対し、励起光として連続光ではなくパルス光を用い、か
つ光ファイバへの入射制御（波長差分の設定制御及び入
射時間間隔の設定制御）を行うことにより、上述のＳＲ
Ｓ及び４光波混合の発生を防ぎ、効率のよいラマン増幅
を行って、光伝送品質の向上を図るものである。
対し、励起光として連続光ではなくパルス光を用い、か
つ光ファイバへの入射制御（波長差分の設定制御及び入
射時間間隔の設定制御）を行うことにより、上述のＳＲ
Ｓ及び４光波混合の発生を防ぎ、効率のよいラマン増幅
を行って、光伝送品質の向上を図るものである。
【００３５】次に本発明の入射制御部３０（本発明の励
起制御方法にも該当）について説明する。まず、隣り合
う波長差分が最も小さくなるように励起パルス光の順番
を制御する順番制御について説明する。
起制御方法にも該当）について説明する。まず、隣り合
う波長差分が最も小さくなるように励起パルス光の順番
を制御する順番制御について説明する。
【００３６】図４は励起パルス光の入射順序を示す図で
ある。励起パルス光の波長の短い順に、λ1、λ2、…、
λn−1、λnとする。最初のサイクルで、λ1、λ2、
…、λn−1、λnの順で光ファイバに入射したときに
は、次のサイクルでは、λn−1、…、λ2、λ1の逆順で
入射する。すなわち、λ1→λ2→…→λn−1→λn→λn
−1→…λ2→λ1→λ2→…というように巡回させて、各
波長の励起パルス光を光ファイバに入射する。なお、励
起パルス光は、後述の時間間隔Δｔ分空けて、光ファイ
バ内へ入射する。
ある。励起パルス光の波長の短い順に、λ1、λ2、…、
λn−1、λnとする。最初のサイクルで、λ1、λ2、
…、λn−1、λnの順で光ファイバに入射したときに
は、次のサイクルでは、λn−1、…、λ2、λ1の逆順で
入射する。すなわち、λ1→λ2→…→λn−1→λn→λn
−1→…λ2→λ1→λ2→…というように巡回させて、各
波長の励起パルス光を光ファイバに入射する。なお、励
起パルス光は、後述の時間間隔Δｔ分空けて、光ファイ
バ内へ入射する。
【００３７】このように、短波長側のパルスから長波長
側のパルスの順で入れた場合は、次の時間では長波長側
のパルスから短波長側のパルスの順に入射することによ
り、ＳＲＳによるチルトの発生の影響を防止することが
でき、また、励起パルス光の入射順序の制御も行いやす
くなる。
側のパルスの順で入れた場合は、次の時間では長波長側
のパルスから短波長側のパルスの順に入射することによ
り、ＳＲＳによるチルトの発生の影響を防止することが
でき、また、励起パルス光の入射順序の制御も行いやす
くなる。
【００３８】次に励起パルス光を入射する際の時間間隔
について図５〜図７を用いて説明する。励起パルス光を
上記のような順番制御を行って光ファイバへ入射する場
合には、各励起パルス光の波長分散が相互に作用して４
光波混合などの影響を受けないような、時間間隔を設定
して入射する必要がある。
について図５〜図７を用いて説明する。励起パルス光を
上記のような順番制御を行って光ファイバへ入射する場
合には、各励起パルス光の波長分散が相互に作用して４
光波混合などの影響を受けないような、時間間隔を設定
して入射する必要がある。
【００３９】ここで、波長分散とは、光ファイバ媒質
（石英）の屈折率が波長により異なるために伝搬速度が
波長毎に異なる現象のことをいう。また、波長分散で生
じた遅れは、分散係数Ｄで表す。なお、単位は（ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍ）である。
（石英）の屈折率が波長により異なるために伝搬速度が
波長毎に異なる現象のことをいう。また、波長分散で生
じた遅れは、分散係数Ｄで表す。なお、単位は（ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍ）である。
【００４０】図５は分散係数を説明するための図であ
る。波長がλ1、幅が１ｎｍの光が１ｋｍ進んだとき
に、最も遅い光はＤ（λ1）ｐｓだけ遅れる。すなわ
ち、１ｎｍの波長差が最初に存在するために、伝送速度
がその分ばらついて、遅れＤ（λ1）ｐｓが生じること
になる。
る。波長がλ1、幅が１ｎｍの光が１ｋｍ進んだとき
に、最も遅い光はＤ（λ1）ｐｓだけ遅れる。すなわ
ち、１ｎｍの波長差が最初に存在するために、伝送速度
がその分ばらついて、遅れＤ（λ1）ｐｓが生じること
になる。
【００４１】図６は２つの光を伝送した際に発生する遅
れを示す図である。上記の内容を、２つの光の間で発生
する遅れに適用した場合である。波長λ1の光Ｐ１と、
波長λ２の光Ｐ２とを、同位相で伝送した場合、距離Ｌ
進んで、図に示すような遅れｔDが生じたとする(λ1と
λ2は近い値でありλ2＜λ1とし、単位は（ｎｍ）、ま
たＬの単位は（ｋｍ）)。
れを示す図である。上記の内容を、２つの光の間で発生
する遅れに適用した場合である。波長λ1の光Ｐ１と、
波長λ２の光Ｐ２とを、同位相で伝送した場合、距離Ｌ
進んで、図に示すような遅れｔDが生じたとする(λ1と
λ2は近い値でありλ2＜λ1とし、単位は（ｎｍ）、ま
たＬの単位は（ｋｍ）)。
【００４２】この場合の遅れｔD（単位は（ｐｓ）とな
る）は、式（３）で表せる。ただし、Ｄ(λ1)≒Ｄ（λ
2）である。
る）は、式（３）で表せる。ただし、Ｄ(λ1)≒Ｄ（λ
2）である。
【００４３】
【数３】
ｔD＝Ｄ（λ1）・（λ1−λ2）・Ｌ （３）
すなわち、（λ1−λ2）の波長差がある光が、距離Ｌだ
け進んだ時には、ｔDの遅れが生じることになる。
け進んだ時には、ｔDの遅れが生じることになる。
【００４４】図７は入射時間間隔を示す図である。図か
ら、励起パルス光を光ファイバに入射する場合には、遅
れｔDよりも大きい時間の間隔をもって、各励起パルス
光を入射すればよいことがわかる。このような時間間隔
を空けることにより、各励起パルス光の波長分散が相互
に作用して４光波混合などが発生して生じる影響を受け
ることなく、ラマン増幅を行うことができる。
ら、励起パルス光を光ファイバに入射する場合には、遅
れｔDよりも大きい時間の間隔をもって、各励起パルス
光を入射すればよいことがわかる。このような時間間隔
を空けることにより、各励起パルス光の波長分散が相互
に作用して４光波混合などが発生して生じる影響を受け
ることなく、ラマン増幅を行うことができる。
【００４５】したがって、隣り合う励起パルス光の波長
をλ1、λ2、波長λ1の分散をＤ（λ1）（≒Ｄ（λ
2））、光ファイバ有効長をＬeffとした場合、入射時間
間隔Δｔは以下の式（４）を満たすことが必要である。
をλ1、λ2、波長λ1の分散をＤ（λ1）（≒Ｄ（λ
2））、光ファイバ有効長をＬeffとした場合、入射時間
間隔Δｔは以下の式（４）を満たすことが必要である。
【００４６】
【数４】
（λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ （４）
また、Δｔの上限については、式（５）となる。式中の
τβは、光ファイバ媒質のフォノンの緩和定数である。
τβは、光ファイバ媒質のフォノンの緩和定数である。
【００４７】
【数５】
Δｔ≦τβ （５）
さらに、波長の異なるＮ個のパルスを一連のパルス列と
した場合、このパルス列の周期Ｔ（例えば、Ｎ＝８なら
ば、８波長のパルス列周期）とΔｔとの関係は、式
（６）となる。式中のｃは光速である。
した場合、このパルス列の周期Ｔ（例えば、Ｎ＝８なら
ば、８波長のパルス列周期）とΔｔとの関係は、式
（６）となる。式中のｃは光速である。
【００４８】
【数６】
Δｔ＜＜Ｔ＜２πＬeff／ｃ （６）
ここで、具体的な数値でΔｔの時間間隔を設定してみ
る。ＳＭＦ（単一モード光ファイバ）で、波長１５５０
ｎｍ付近での分散係数Ｄを１６．７９（ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ）、伝送実効距離を１００ｋｍとすると、この場合に
入射時間間隔Δｔは、
る。ＳＭＦ（単一モード光ファイバ）で、波長１５５０
ｎｍ付近での分散係数Ｄを１６．７９（ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ）、伝送実効距離を１００ｋｍとすると、この場合に
入射時間間隔Δｔは、
【００４９】
【数７】
Δｔ＝１５５０ｎｍ×１６．７９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ×１００ｋｍ≒２．６μｓ
ｅｃ （７）
となる。したがって、時間間隔を３μｓｅｃにして入射
すれば、光ファイバのある地点で２波長以上の励起パル
ス光が存在することのないラマン増幅が行え、高品質の
光伝送が可能になる。
すれば、光ファイバのある地点で２波長以上の励起パル
ス光が存在することのないラマン増幅が行え、高品質の
光伝送が可能になる。
【００５０】次に光伝送装置１の構成及び動作について
説明する。図８は光伝送装置１の構成を示す図である。
光伝送装置１は、励起パルス光発生部２０に対応する、
パルス光源部（λ1）２１−１、パルス光源部（λ2）２
１−２〜パルス光源部（λn）２１−ｎと、入射制御部
３０に対応する、遅延部（delay）３１−１〜３１−
ｎ、順番制御部３２、ｎ：１スイッチ３３、ＤＲＡ（Di
stributed Raman Amplifier）カプラＣ１を有する。
説明する。図８は光伝送装置１の構成を示す図である。
光伝送装置１は、励起パルス光発生部２０に対応する、
パルス光源部（λ1）２１−１、パルス光源部（λ2）２
１−２〜パルス光源部（λn）２１−ｎと、入射制御部
３０に対応する、遅延部（delay）３１−１〜３１−
ｎ、順番制御部３２、ｎ：１スイッチ３３、ＤＲＡ（Di
stributed Raman Amplifier）カプラＣ１を有する。
【００５１】パルス光源部２１−１〜２１−ｎ(総称す
る場合は、パルス光源部２１)は、波長λ1〜λnの、高
レベルできわめて短い励起パルス光を発生する光源であ
る。遅延部３１−１〜３１−ｎは、一定時間間隔で各波
長のパルスを入射するように遅延を与える。例えば、遅
延部３１−１の遅延設定がΔｔならば、遅延部３３−２
の遅延設定は２Δｔというように設定されていて、それ
ぞれの励起パルス光が、上述したΔｔの間隔で出力する
ようにする。
る場合は、パルス光源部２１)は、波長λ1〜λnの、高
レベルできわめて短い励起パルス光を発生する光源であ
る。遅延部３１−１〜３１−ｎは、一定時間間隔で各波
長のパルスを入射するように遅延を与える。例えば、遅
延部３１−１の遅延設定がΔｔならば、遅延部３３−２
の遅延設定は２Δｔというように設定されていて、それ
ぞれの励起パルス光が、上述したΔｔの間隔で出力する
ようにする。
【００５２】順番制御部３２は、遅延部３１−１〜３１
−ｎによって遅延された、パルス光源部２１−１〜２１
−ｎからの励起パルス光の波長が、隣接間で最も小さく
なるように、励起パルス光の順番を制御し、その順番を
示すスイッチング指示をｎ：１スイッチ３３に与える。
−ｎによって遅延された、パルス光源部２１−１〜２１
−ｎからの励起パルス光の波長が、隣接間で最も小さく
なるように、励起パルス光の順番を制御し、その順番を
示すスイッチング指示をｎ：１スイッチ３３に与える。
【００５３】ｎ：１スイッチ３３は、遅延部３１−１〜
３１−ｎから送信された励起パルス光をｎポートで受信
し、順番制御部３２からのスイッチング指示にもとづい
て、１ポートへスイッチ選択する。ＤＲＡカプラＣ１
は、ｎ：１スイッチ３３から出力された励起パルス光
を、光ファイバＦに結合して、励起パルス光を放射する
（図では信号光とは逆方向に放射して、後方励起のラマ
ン増幅を行っている）。
３１−ｎから送信された励起パルス光をｎポートで受信
し、順番制御部３２からのスイッチング指示にもとづい
て、１ポートへスイッチ選択する。ＤＲＡカプラＣ１
は、ｎ：１スイッチ３３から出力された励起パルス光
を、光ファイバＦに結合して、励起パルス光を放射する
（図では信号光とは逆方向に放射して、後方励起のラマ
ン増幅を行っている）。
【００５４】図９はパルス光源部２１の構成を示す図で
ある。パルス光源部２１は、クロック供給部２１ａ、駆
動部２１ｂ、外部変調器２１ｃ、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）２１ｄから構成される。
ある。パルス光源部２１は、クロック供給部２１ａ、駆
動部２１ｂ、外部変調器２１ｃ、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）２１ｄから構成される。
【００５５】クロック供給部２１ａは、駆動部２１ｂへ
クロック信号を供給する。駆動部２１ｂはクロック信号
を受けて電気のパルス信号を生成して外部変調器２１ｃ
へ出力する。外部変調器２１ｃは、駆動部２１ｂからの
パルス信号を用いて、ＬＤ２１ｄで発振されたレーザ光
を強度変調して発光制御を行い、励起パルス光を出力す
る。
クロック信号を供給する。駆動部２１ｂはクロック信号
を受けて電気のパルス信号を生成して外部変調器２１ｃ
へ出力する。外部変調器２１ｃは、駆動部２１ｂからの
パルス信号を用いて、ＬＤ２１ｄで発振されたレーザ光
を強度変調して発光制御を行い、励起パルス光を出力す
る。
【００５６】図１０は順番制御部３２の構成を示す図で
ある。順番制御部３２は、クロック供給部３２ａ、カウ
ンタ３２ｂ、演算部３２ｃ、シリアル／パラレル変換部
３２ｄ、数式処理部３２ｅから構成される。
ある。順番制御部３２は、クロック供給部３２ａ、カウ
ンタ３２ｂ、演算部３２ｃ、シリアル／パラレル変換部
３２ｄ、数式処理部３２ｅから構成される。
【００５７】クロック供給部３２ａは、カウンタ３２ｂ
へクロック信号を供給する。カウンタ３２ｂは、クロッ
ク信号をカウントし、カウント値を演算部３２ｃへ送信
する。演算部３２ｃは、カウント値をｍｏｄ（２Ｎ）の
演算を行って（Ｎは波長数）、その剰余数(αとする)を
シリアル／パラレル変換部３２ｄへ送信する。
へクロック信号を供給する。カウンタ３２ｂは、クロッ
ク信号をカウントし、カウント値を演算部３２ｃへ送信
する。演算部３２ｃは、カウント値をｍｏｄ（２Ｎ）の
演算を行って（Ｎは波長数）、その剰余数(αとする)を
シリアル／パラレル変換部３２ｄへ送信する。
【００５８】シリアル／パラレル変換部３２ｄは、演算
部３２ｃからの信号をパラレルに変換する。数式処理部
３２ｅは、シリアル／パラレル変換部３２ｄから送られ
たデータαからＮを引いて絶対値をとる（｜α−Ｎ
｜）。そして、計算結果を順にｎ：１スイッチ３３へ送
信する。
部３２ｃからの信号をパラレルに変換する。数式処理部
３２ｅは、シリアル／パラレル変換部３２ｄから送られ
たデータαからＮを引いて絶対値をとる（｜α−Ｎ
｜）。そして、計算結果を順にｎ：１スイッチ３３へ送
信する。
【００５９】具体的な数値を使って上記のことを説明す
ると、λ1〜λ8の励起パルス光を順番制御する場合、Ｎ
＝８であるので、ｍｏｄ（１６）の剰余数は、１〜１５
（＝α）であり、α−８を計算すると−７から７までの
整数値を取る。そして、α−８の絶対値をとった値を、
ｎ：１スイッチ３３へのスイッチング指示とすれば、λ
1→…→λ7→λ8→λ7→…λ1というような巡回指示を
与えることができる。
ると、λ1〜λ8の励起パルス光を順番制御する場合、Ｎ
＝８であるので、ｍｏｄ（１６）の剰余数は、１〜１５
（＝α）であり、α−８を計算すると−７から７までの
整数値を取る。そして、α−８の絶対値をとった値を、
ｎ：１スイッチ３３へのスイッチング指示とすれば、λ
1→…→λ7→λ8→λ7→…λ1というような巡回指示を
与えることができる。
【００６０】次に光伝送装置１の構成の変形例について
説明する。図１１は第１の変形例を示す図である。光伝
送装置１ａは、時間制御部４１、駆動部４２−１〜４２
−ｎ、ＬＤ(ポンプ光源部)４３−１〜４３−ｎ、ＤＲＡ
カプラ（第２の光カプラ）Ｃ１、ＷＤＭカプラ（第１の
光カプラ）Ｃ２を有する。
説明する。図１１は第１の変形例を示す図である。光伝
送装置１ａは、時間制御部４１、駆動部４２−１〜４２
−ｎ、ＬＤ(ポンプ光源部)４３−１〜４３−ｎ、ＤＲＡ
カプラ（第２の光カプラ）Ｃ１、ＷＤＭカプラ（第１の
光カプラ）Ｃ２を有する。
【００６１】時間制御部４１は、一定時間間隔で、クロ
ックパルスを駆動部４２−１〜４２−ｎへ送信する。例
えば、駆動部４２−１には、Δｔ後にクロックパルスを
送信したならば、駆動部４２−２には、２Δｔ後にクロ
ックパルスを送信するというように、上述したΔｔの時
間間隔分空けてクロックパルスを出力する。また、この
場合、図４で上述したような順番にしたがってクロック
パルスを送信する。
ックパルスを駆動部４２−１〜４２−ｎへ送信する。例
えば、駆動部４２−１には、Δｔ後にクロックパルスを
送信したならば、駆動部４２−２には、２Δｔ後にクロ
ックパルスを送信するというように、上述したΔｔの時
間間隔分空けてクロックパルスを出力する。また、この
場合、図４で上述したような順番にしたがってクロック
パルスを送信する。
【００６２】駆動部４２−１〜４２−ｎは、クロックパ
ルスを受けると、対応するＬＤ４３−１〜４３−ｎを駆
動するための駆動信号を生成して送信する。ＬＤ４３−
１〜４３−ｎは、それぞれの駆動信号を受けると、各波
長の励起光を発光する。
ルスを受けると、対応するＬＤ４３−１〜４３−ｎを駆
動するための駆動信号を生成して送信する。ＬＤ４３−
１〜４３−ｎは、それぞれの駆動信号を受けると、各波
長の励起光を発光する。
【００６３】ＷＤＭカプラＣ２は、Ｎ個の波長の励起光
を合波してＤＲＡカプラＣ１へ出力する。ＤＲＡカプラ
Ｃ１は、合波光を光ファイバＦに結合して放射する。図
１２は第２の変形例を示す図である。光伝送装置１ｂ
は、白色光源５１、波長可変フィルタ５２、時間制御部
５３、ＤＲＡカプラＣ１を有する。
を合波してＤＲＡカプラＣ１へ出力する。ＤＲＡカプラ
Ｃ１は、合波光を光ファイバＦに結合して放射する。図
１２は第２の変形例を示す図である。光伝送装置１ｂ
は、白色光源５１、波長可変フィルタ５２、時間制御部
５３、ＤＲＡカプラＣ１を有する。
【００６４】白色光源５１は、白色光を発光する。波長
可変フィルタ５２は、励起光波長範囲内において、白色
光源５１から出た白色光に対し、時系列にＮ個の波長ピ
ークの光がでるようにフィルタリングする（異なるＮ個
の波長の光が生成し、波長可変フィルタ５２から出る光
は１波長である）。また、Ｎ個の波長の光の間隔は、時
間制御部５３によって設定される。そして、ＤＲＡカプ
ラＣ１は、波長可変フィルタ５２からの励起パルス光
を、光ファイバＦに結合して放射する。
可変フィルタ５２は、励起光波長範囲内において、白色
光源５１から出た白色光に対し、時系列にＮ個の波長ピ
ークの光がでるようにフィルタリングする（異なるＮ個
の波長の光が生成し、波長可変フィルタ５２から出る光
は１波長である）。また、Ｎ個の波長の光の間隔は、時
間制御部５３によって設定される。そして、ＤＲＡカプ
ラＣ１は、波長可変フィルタ５２からの励起パルス光
を、光ファイバＦに結合して放射する。
【００６５】以上説明したように、図８〜図１２に示し
たような構成にすることにより、隣り合う励起パルス光
の波長差分が大きくならずに、かつ光ファイバＦの一地
点に励起光が複数同時に存在しないように制御できるの
で、ＳＲＳ及び４光波混合による励起光間での非線形光
学現象の相互作用が抑制されたラマン増幅を行うことが
でき、光伝送の品質の向上を図ることが可能になる。
たような構成にすることにより、隣り合う励起パルス光
の波長差分が大きくならずに、かつ光ファイバＦの一地
点に励起光が複数同時に存在しないように制御できるの
で、ＳＲＳ及び４光波混合による励起光間での非線形光
学現象の相互作用が抑制されたラマン増幅を行うことが
でき、光伝送の品質の向上を図ることが可能になる。
【００６６】次に入射順番制御の他の実施の形態につい
て説明する。光ファイバで光を伝送する場合、上述した
ように波長分散が生じるが、波長分散は実際には材料分
散と構造分散に分類され、波長分散特性はこれらの分散
の和の形で表される。
て説明する。光ファイバで光を伝送する場合、上述した
ように波長分散が生じるが、波長分散は実際には材料分
散と構造分散に分類され、波長分散特性はこれらの分散
の和の形で表される。
【００６７】したがって、光ファイバ構造を最適設計す
る場合には、特定の波長では、波形の広がりを最小にす
ることができる。これを零分散波長と呼ぶ。例えば、
１．３μｍ伝送用の単一モード光ファイバでは、１．３
μｍの近傍で材料分散と構造分散が相殺して、全分散が
零になるように設計されている。また、ＷＤＭ伝送の光
ファイバとして、例えば、ＬＥＡＦ（Large Effective
Area Fiber）の場合は、ＬＥＡＦの零分散波長は１５７
６ｎｍ程度である。
る場合には、特定の波長では、波形の広がりを最小にす
ることができる。これを零分散波長と呼ぶ。例えば、
１．３μｍ伝送用の単一モード光ファイバでは、１．３
μｍの近傍で材料分散と構造分散が相殺して、全分散が
零になるように設計されている。また、ＷＤＭ伝送の光
ファイバとして、例えば、ＬＥＡＦ（Large Effective
Area Fiber）の場合は、ＬＥＡＦの零分散波長は１５７
６ｎｍ程度である。
【００６８】したがって、本発明の励起パルス光を順番
制御して入射する場合、この零分散波長と励起パルス光
の波長との差分が最も近い値を持つ波長の順に入射すれ
ば、隣り合う励起パルス光の分散の差分が少なくなるこ
とから、分散による各波長の重なりが起きにくくなり、
分散の影響を少なくすることができる。
制御して入射する場合、この零分散波長と励起パルス光
の波長との差分が最も近い値を持つ波長の順に入射すれ
ば、隣り合う励起パルス光の分散の差分が少なくなるこ
とから、分散による各波長の重なりが起きにくくなり、
分散の影響を少なくすることができる。
【００６９】図１３は分散波長特性の曲線を示す図であ
る。縦軸は分散係数Ｄ、横軸は波長である。波長分散
は、該当の波長と零分散波長との差分の絶対値（以下、
差分絶対値と呼ぶ）によって決まるが、分散波長特性曲
線は線形近似できることから、差分絶対値の大きさの順
番と、分散の大きさの順番とは一致する。
る。縦軸は分散係数Ｄ、横軸は波長である。波長分散
は、該当の波長と零分散波長との差分の絶対値（以下、
差分絶対値と呼ぶ）によって決まるが、分散波長特性曲
線は線形近似できることから、差分絶対値の大きさの順
番と、分散の大きさの順番とは一致する。
【００７０】ここで、零分散波長をλ0として、複数の
励起パルス光の波長を波長の小さい順に、式（８）のよ
うに設定し、差分絶対値を式（９）のようにとる。
励起パルス光の波長を波長の小さい順に、式（８）のよ
うに設定し、差分絶対値を式（９）のようにとる。
【００７１】
【数８】
【００７２】
【数９】
すると、差分絶対値の順に分散もそれぞれ大きくなるた
め、速度のばらつきも大きくなる。したがって、図に示
すように、λj−1、λi＋1、λi、λi−1、λj、λj＋1
の順番に入射することで（図中の番号は、入射順番を示
している）、励起パルス光の分散の差による影響(４光
波混合など)を抑制することが可能になる。
め、速度のばらつきも大きくなる。したがって、図に示
すように、λj−1、λi＋1、λi、λi−1、λj、λj＋1
の順番に入射することで（図中の番号は、入射順番を示
している）、励起パルス光の分散の差による影響(４光
波混合など)を抑制することが可能になる。
【００７３】なお、図１４に図１３における励起パルス
光の入射順序をまとめたテーブルを示す。分散の差が少
ない順に入射すればよいので、λj−1、λi＋1、λi、
λi−1、λj、λj＋1の順、またはその逆であるλj＋
1、λj、λi−1、λi、λi＋1、λj−1の２通りの入射
順序があり、いずれを用いてもよい。
光の入射順序をまとめたテーブルを示す。分散の差が少
ない順に入射すればよいので、λj−1、λi＋1、λi、
λi−1、λj、λj＋1の順、またはその逆であるλj＋
1、λj、λi−1、λi、λi＋1、λj−1の２通りの入射
順序があり、いずれを用いてもよい。
【００７４】以上説明したように、本発明の光伝送装置
１及び励起制御方法は、励起光を、入射時間が異なる複
数波長のパルス波に置き換えてラマン増幅を行う構成と
した。これにより、励起光間のＳＲＳ及び４光波混合の
光伝送における悪影響をなくすことができるので、従
来、非線形光学現象によって発生していた励起光パワー
の減衰をなくし、励起光率及び伝送品質の向上を図るこ
とが可能になる。
１及び励起制御方法は、励起光を、入射時間が異なる複
数波長のパルス波に置き換えてラマン増幅を行う構成と
した。これにより、励起光間のＳＲＳ及び４光波混合の
光伝送における悪影響をなくすことができるので、従
来、非線形光学現象によって発生していた励起光パワー
の減衰をなくし、励起光率及び伝送品質の向上を図るこ
とが可能になる。
【００７５】（付記１） 信号光を増幅して伝送する光
伝送装置において、光増幅媒体と、互いに異なる波長の
複数の励起パルス光を発生する励起パルス光発生部と、
隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小さくなるよう
に入射順番を制御し、前記光増幅媒体の一地点に励起光
が複数同時に存在しないように励起パルス光間の時間間
隔を制御して、前記光増幅媒体に励起パルス光を入射す
る入射制御部と、から構成される励起制御部と、を有す
ることを特徴とする光伝送装置。
伝送装置において、光増幅媒体と、互いに異なる波長の
複数の励起パルス光を発生する励起パルス光発生部と、
隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小さくなるよう
に入射順番を制御し、前記光増幅媒体の一地点に励起光
が複数同時に存在しないように励起パルス光間の時間間
隔を制御して、前記光増幅媒体に励起パルス光を入射す
る入射制御部と、から構成される励起制御部と、を有す
ることを特徴とする光伝送装置。
【００７６】（付記２） 前記入射制御部は、励起パル
ス光の波長を、波長の小さい順にλ1、λ2、…、λn−
1、λnとして順番に入射した際は、次サイクルでは、λ
n−1、…、λ2、λ1の逆順で、入射することを特徴とす
る付記１記載の光伝送装置。
ス光の波長を、波長の小さい順にλ1、λ2、…、λn−
1、λnとして順番に入射した際は、次サイクルでは、λ
n−1、…、λ2、λ1の逆順で、入射することを特徴とす
る付記１記載の光伝送装置。
【００７７】（付記３） 前記入射制御部は、隣り合う
励起パルス光の波長をλ1、λ2、波長λ1の分散係数を
Ｄ（λ1）、波長λ2の分散係数をＤ（λ2）、光ファイ
バ有効長をＬeffとして、Ｄ（λ1）≒Ｄ（λ2）とした
場合に、 （λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ を満たすΔｔの時間間隔を空けて、入射することを特徴
とする付記１記載の光伝送装置。
励起パルス光の波長をλ1、λ2、波長λ1の分散係数を
Ｄ（λ1）、波長λ2の分散係数をＤ（λ2）、光ファイ
バ有効長をＬeffとして、Ｄ（λ1）≒Ｄ（λ2）とした
場合に、 （λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ を満たすΔｔの時間間隔を空けて、入射することを特徴
とする付記１記載の光伝送装置。
【００７８】（付記４） 前記入射制御部は、波長がλ
1、λ2、…、λn−1、λnの励起パルス光に対し、前記
光増幅媒体の零分散波長λ0との差分の絶対値｜λi−λ
0｜が最も近い値を持つ波長の順に、入射することを特
徴とする付記１記載の光伝送装置。
1、λ2、…、λn−1、λnの励起パルス光に対し、前記
光増幅媒体の零分散波長λ0との差分の絶対値｜λi−λ
0｜が最も近い値を持つ波長の順に、入射することを特
徴とする付記１記載の光伝送装置。
【００７９】（付記５） 前記励起制御部は、パルス光
源部と、一定時間間隔で各波長のパルスを入射するよう
に遅延を与える遅延部と、遅延後の、前記パルス光源か
らの励起パルス光の波長が互いに最も小さくなるように
順番制御したスイッチング指示を与える順番制御部と、
前記スイッチング指示にもとづいて、前記遅延部から送
信されたｎポートからの励起パルス光を、１ポートへス
イッチングするスイッチと、前記スイッチから出力され
た励起パルス光を、光ファイバに結合して放射する光カ
プラと、から構成されることを特徴とする付記１記載の
光伝送装置。
源部と、一定時間間隔で各波長のパルスを入射するよう
に遅延を与える遅延部と、遅延後の、前記パルス光源か
らの励起パルス光の波長が互いに最も小さくなるように
順番制御したスイッチング指示を与える順番制御部と、
前記スイッチング指示にもとづいて、前記遅延部から送
信されたｎポートからの励起パルス光を、１ポートへス
イッチングするスイッチと、前記スイッチから出力され
た励起パルス光を、光ファイバに結合して放射する光カ
プラと、から構成されることを特徴とする付記１記載の
光伝送装置。
【００８０】（付記６） 前記励起制御部は、ポンプ光
源部と、一定時間間隔でクロックパルスを出力する時間
制御部と、前記クロックパルスを受けて、前記ポンプ光
源部を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、Ｎ
個の波長の励起光を合波する第１の光カプラと、合波光
を光ファイバに結合して放射する第２の光カプラと、か
ら構成されることを特徴とする付記１記載の光伝送装
置。
源部と、一定時間間隔でクロックパルスを出力する時間
制御部と、前記クロックパルスを受けて、前記ポンプ光
源部を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、Ｎ
個の波長の励起光を合波する第１の光カプラと、合波光
を光ファイバに結合して放射する第２の光カプラと、か
ら構成されることを特徴とする付記１記載の光伝送装
置。
【００８１】（付記７） 前記励起制御部は、白色光源
部と、白色光に対し、時系列にＮ個の波長ピークの光が
でるようにフィルタリングする波長可変フィルタと、前
記波長可変フィルタのＮ個の励起パルス光の出力時間間
隔を設定する時間制御部と、励起パルス光を光ファイバ
に結合して放射する光カプラと、から構成されることを
特徴とする付記１記載の光伝送装置。
部と、白色光に対し、時系列にＮ個の波長ピークの光が
でるようにフィルタリングする波長可変フィルタと、前
記波長可変フィルタのＮ個の励起パルス光の出力時間間
隔を設定する時間制御部と、励起パルス光を光ファイバ
に結合して放射する光カプラと、から構成されることを
特徴とする付記１記載の光伝送装置。
【００８２】（付記８） 信号光を増幅して伝送する光
伝送装置において、光増幅媒体と、互いに異なる波長の
複数の励起パルス光を所定の順番で前記光増幅媒体に入
射する入射制御部と、を有することを特徴とする光伝送
装置。
伝送装置において、光増幅媒体と、互いに異なる波長の
複数の励起パルス光を所定の順番で前記光増幅媒体に入
射する入射制御部と、を有することを特徴とする光伝送
装置。
【００８３】（付記９） 信号光をラマン増幅して伝送
する際の励起制御を行う励起制御方法において、互いに
異なる波長の複数の励起パルス光を発生し、隣り合う励
起パルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順番
を制御し、光増幅媒体の一地点に励起光が複数同時に存
在しないように励起パルス光間の時間間隔を制御し、制
御された励起パルス光を前記光増幅媒体に入射して、ラ
マン増幅を行うための励起制御を行う励起制御方法。
する際の励起制御を行う励起制御方法において、互いに
異なる波長の複数の励起パルス光を発生し、隣り合う励
起パルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順番
を制御し、光増幅媒体の一地点に励起光が複数同時に存
在しないように励起パルス光間の時間間隔を制御し、制
御された励起パルス光を前記光増幅媒体に入射して、ラ
マン増幅を行うための励起制御を行う励起制御方法。
【００８４】（付記１０） 励起パルス光の波長を、波
長の小さい順にλ1、λ2、…、λn−1、λnとして順番
に入射した際は、次サイクルでは、λn−1、…、λ2、
λ1の逆順で、入射することを特徴とする付記９記載の
励起制御方法。
長の小さい順にλ1、λ2、…、λn−1、λnとして順番
に入射した際は、次サイクルでは、λn−1、…、λ2、
λ1の逆順で、入射することを特徴とする付記９記載の
励起制御方法。
【００８５】（付記１１） 隣り合う励起パルス光の波
長をλ1、λ2、波長λ1の分散係数をＤ（λ1）、波長λ
2の分散係数をＤ（λ2）、光ファイバ有効長をＬeffと
して、Ｄ（λ1）≒Ｄ（λ2）とした場合に、 （λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ を満たすΔｔの時間間隔を空けて、入射することを特徴
とする付記９載の励起制御方法。
長をλ1、λ2、波長λ1の分散係数をＤ（λ1）、波長λ
2の分散係数をＤ（λ2）、光ファイバ有効長をＬeffと
して、Ｄ（λ1）≒Ｄ（λ2）とした場合に、 （λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ を満たすΔｔの時間間隔を空けて、入射することを特徴
とする付記９載の励起制御方法。
【００８６】（付記１２） 波長がλ1、λ2、…、λn
−1、λnの励起パルス光に対し、前記光増幅媒体の零分
散波長λ0との差分の絶対値｜λi−λ0｜が最も近い値
を持つ波長の順に、入射することを特徴とする付記９記
載の励起制御方法。
−1、λnの励起パルス光に対し、前記光増幅媒体の零分
散波長λ0との差分の絶対値｜λi−λ0｜が最も近い値
を持つ波長の順に、入射することを特徴とする付記９記
載の励起制御方法。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光伝送装
置は、隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小さくな
るように入射順番を制御し、光増幅媒体の一地点に励起
光が複数同時に存在しないように時間間隔を制御して、
光増幅媒体に励起パルス光を入射する構成とした。これ
により、非線形光学現象による励起光間の悪影響をなく
して、効率的なラマン増幅を行うことができるので、Ｗ
ＤＭ伝送の品質の向上を図ることが可能になる。
置は、隣り合う励起パルス光の波長差分が最も小さくな
るように入射順番を制御し、光増幅媒体の一地点に励起
光が複数同時に存在しないように時間間隔を制御して、
光増幅媒体に励起パルス光を入射する構成とした。これ
により、非線形光学現象による励起光間の悪影響をなく
して、効率的なラマン増幅を行うことができるので、Ｗ
ＤＭ伝送の品質の向上を図ることが可能になる。
【００８８】また、本発明の励起制御方法は、隣り合う
励起パルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順
番を制御し、光増幅媒体の一地点に励起光が複数同時に
存在しないように時間間隔を制御して、光増幅媒体に励
起パルス光を入射することとした。これにより、非線形
光学現象による励起光間の悪影響をなくして、効率的な
ラマン増幅を行うことができるので、ＷＤＭ伝送の品質
の向上を図ることが可能になる。
励起パルス光の波長差分が最も小さくなるように入射順
番を制御し、光増幅媒体の一地点に励起光が複数同時に
存在しないように時間間隔を制御して、光増幅媒体に励
起パルス光を入射することとした。これにより、非線形
光学現象による励起光間の悪影響をなくして、効率的な
ラマン増幅を行うことができるので、ＷＤＭ伝送の品質
の向上を図ることが可能になる。
【図１】本発明の光伝送装置の原理図である。
【図２】チルト量のシミュレーション結果を示す図であ
る。
る。
【図３】クロストーク量のシミュレーション結果を示す
図である。（Ａ）は４光波混合のない時のクロストーク
量、（Ｂ）は４光波混合が発生した時のクロストーク量
である。
図である。（Ａ）は４光波混合のない時のクロストーク
量、（Ｂ）は４光波混合が発生した時のクロストーク量
である。
【図４】励起パルス光の入射順序を示す図である。
【図５】分散係数を説明するための図である。
【図６】２つの光を伝送した際に発生する遅れを示す図
である。
である。
【図７】入射時間間隔を示す図である。
【図８】光伝送装置の構成を示す図である。
【図９】パルス光源部の構成を示す図である。
【図１０】順番制御部の構成を示す図である。
【図１１】第１の変形例を示す図である。
【図１２】第２の変形例を示す図である。
【図１３】分散波長特性の曲線を示す図である。
【図１４】励起パルス光の入射順序をまとめたテーブル
を示す図である。
を示す図である。
【符号の説明】
１ 光伝送装置
１０ 励起制御部
２０ 励起パルス光発生部
３０ 入射制御部
Ｆ 光増幅媒体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年４月８日（２００２．４．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】
【数２】
ここで、ｎ0は屈折率、λは波長、ｃは光速、Ｄは縮退
係数、αは光ファイバの損失係数、βは伝搬定数、χは
３次の非線形感受率、Ａeffは実効断面積、Ｌはファイ
バ長、Ｌeffは実効ファイバ長（Ｌeff＝（１−ｅｘｐ
（−αＬ））／α）、ｆ0は零分散波長に対する周波
数、Ｄ c はファイバの波長分散値である。
係数、αは光ファイバの損失係数、βは伝搬定数、χは
３次の非線形感受率、Ａeffは実効断面積、Ｌはファイ
バ長、Ｌeffは実効ファイバ長（Ｌeff＝（１−ｅｘｐ
（−αＬ））／α）、ｆ0は零分散波長に対する周波
数、Ｄ c はファイバの波長分散値である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
─────────────────────────────────────────────────────
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 10/18
(72)発明者 後藤 了祐
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 BA02 BA04 CA15
DA10 HA23
5F072 AB07 AK06 HH07 JJ05 QQ07
SS06 YY15
5K002 AA07 CA02 CA13 DA02 FA01
Claims (8)
- 【請求項１】 信号光を増幅して伝送する光伝送装置に
おいて、 光増幅媒体と、 互いに異なる波長の複数の励起パルス光を発生する励起
パルス光発生部と、隣り合う励起パルス光の波長差分が
最も小さくなるように入射順番を制御し、前記光増幅媒
体の一地点に励起光が複数同時に存在しないように励起
パルス光間の時間間隔を制御して、前記光増幅媒体に励
起パルス光を入射する入射制御部と、から構成される励
起制御部と、 を有することを特徴とする光伝送装置。 - 【請求項２】 前記入射制御部は、励起パルス光の波長
を、波長の小さい順にλ1、λ2、…、λn−1、λnとし
て順番に入射した際は、次サイクルでは、λn−1、…、
λ2、λ1の逆順で、入射することを特徴とする請求項１
記載の光伝送装置。 - 【請求項３】 前記入射制御部は、隣り合う励起パルス
光の波長をλ1、λ2、波長λ1の分散係数をＤ（λ1）、
波長λ2の分散係数をＤ（λ2）、光ファイバ有効長をＬ
effとして、Ｄ（λ1）≒Ｄ（λ2）とした場合に、 （λ1−λ2）Ｄ（λ1）Ｌeff≦Δｔ を満たすΔｔの時間間隔を空けて、入射することを特徴
とする請求項１記載の光伝送装置。 - 【請求項４】 前記入射制御部は、波長がλ1、λ2、
…、λn−1、λnの励起パルス光に対し、前記光増幅媒
体の零分散波長λ0との差分の絶対値｜λi−λ0｜が最
も近い値を持つ波長の順に、入射することを特徴とする
請求項１記載の光伝送装置。 - 【請求項５】 前記励起制御部は、パルス光源部と、一
定時間間隔で各波長のパルスを入射するように遅延を与
える遅延部と、遅延後の、前記パルス光源からの励起パ
ルス光の波長が互いに最も小さくなるように順番制御し
たスイッチング指示を与える順番制御部と、前記スイッ
チング指示にもとづいて、前記遅延部から送信されたｎ
ポートからの励起パルス光を、１ポートへスイッチング
するスイッチと、前記スイッチから出力された励起パル
ス光を、光ファイバに結合して放射する光カプラと、か
ら構成されることを特徴とする請求項１記載の光伝送装
置。 - 【請求項６】 前記励起制御部は、ポンプ光源部と、一
定時間間隔でクロックパルスを出力する時間制御部と、
前記クロックパルスを受けて、前記ポンプ光源部を駆動
するための駆動信号を生成する駆動部と、Ｎ個の波長の
励起光を合波する第１の光カプラと、合波光を光ファイ
バに結合して放射する第２の光カプラと、から構成され
ることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。 - 【請求項７】 前記励起制御部は、白色光源部と、白色
光に対し、時系列にＮ個の波長ピークの光がでるように
フィルタリングする波長可変フィルタと、前記波長可変
フィルタのＮ個の励起パルス光の出力時間間隔を設定す
る時間制御部と、励起パルス光を光ファイバに結合して
放射する光カプラと、から構成されることを特徴とする
請求項１記載の光伝送装置。 - 【請求項８】 信号光を増幅して伝送する光伝送装置に
おいて、 光増幅媒体と、 互いに異なる波長の複数の励起パルス光を所定の順番で
前記光増幅媒体に入射する入射制御部と、 を有することを特徴とする光伝送装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307446A JP2003115799A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 光伝送装置及び励起制御方法 |
| US10/103,898 US6844961B2 (en) | 2001-10-03 | 2002-03-25 | Method and apparatus for controlling Raman amplification using excitation light pulses of different wavelengths |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307446A JP2003115799A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 光伝送装置及び励起制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115799A true JP2003115799A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19126909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307446A Withdrawn JP2003115799A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 光伝送装置及び励起制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6844961B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003115799A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE69634021T2 (de) * | 1995-02-24 | 2005-12-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corp. | Kohärente Weisslichtquelle und optische Vorrichtungen mit derselben |
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| WO2000005622A1 (fr) * | 1998-07-23 | 2000-02-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Amplificateur raman, repeteur optique et procede d'amplification raman |
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-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307446A patent/JP2003115799A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-03-25 US US10/103,898 patent/US6844961B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011106752A2 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Cavity-enhanced optical parametric amplification at full repetition rate |
| WO2011106752A3 (en) * | 2010-02-26 | 2011-12-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Cavity-enhanced optical parametric amplification at full repetition rate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6844961B2 (en) | 2005-01-18 |
| US20030072074A1 (en) | 2003-04-17 |
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