JP2004046055A - ラマン増幅用光ファイバ部品、ラマン増幅器及び光通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】散乱成分を増幅することに起因した伝送特性の劣化を効果的に抑制する構造を備えたラマン増幅用光ファイバ部品等を提供する。
【解決手段】当該ラマン増幅用光ファイバ部品は、ラマン増幅用光ファイバ（１００）を備えるとともに、該ラマン増幅用光ファイバ（１００）の信号出力端（Ｂ）におけるＭＰＩクロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１
なる条件を満たす位置に配置された、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置（１３０）を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】当該ラマン増幅用光ファイバ部品は、ラマン増幅用光ファイバ（１００）を備えるとともに、該ラマン増幅用光ファイバ（１００）の信号出力端（Ｂ）におけるＭＰＩクロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１
なる条件を満たす位置に配置された、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置（１３０）を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用光ファイバ部品、それを含むラマン増幅、及び該ラマン増幅器を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
信号光を利用して通信を行う光通信システムにおいて、送信器から送出された該信号光は光伝送路を伝搬する際の伝送損失により、受信器に到達するときにはその光パワーが小さくなる。受信器に到達した信号光の光パワーが所定値以下であると、受信エラーが発生して正常に光通信が行えない場合がある。そこで、送信器と受信器との間に光増幅器を設け、この光増幅器により信号光を増幅することで、光伝送路中における信号光の伝送損失の補償が行われている。
【０００３】
また、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号光を多重化して伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムでは、光増幅器の増幅波長帯域における利得スペクトルを平坦にすることが重要である。なぜなら、この増幅波長帯域において利得スペクトルが平坦でないと、信号チャネルごとに受信器で正常に受信されるケースと受信エラーとなるケースが発生する可能性があるからである。利得スペクトルの平坦化は、ラマン増幅器の場合、光伝送路に供給される複数チャネルの励起光（各励起チャネルの波長は互いに異なる）の各パワーを適切に設定することにより達成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、従来のラマン増幅器を含む光通信システムについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、ラマン増幅器内あるいはラマン増幅用光ファイバ内では種々の散乱成分が発生しており、これら散乱成分と信号光との間で発生するＭＰＩクロストーク（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ：Ｃｈｒｉｓ Ｒ． Ｓ， ｅｔ ａｌ．， ＩＥＥＥ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ． Ｔｅｃｈ ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． １９， Ｎｏ． ４， Ａｐｒｉｌ ２００１参照）に起因して光通信システム全体の伝送特性が劣化する可能性がある。
【０００５】
特に、Ｓ． Ａ． Ｅ． Ｌｅｗｉｓ， ｅｔ ａｌ．， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈ ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． １２， Ｎｏ． ５ Ｍａｙ ２０００には、上記ＭＰＩクロストークのうちＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ：信号光と同じ方向に伝搬するレイリー散乱成分と該信号光とのクロストーク）に着目し、１段型及び２段型のラマン増幅器における該ＤＲＢＳ−ＸＴの測定及び評価が記載されている。しかしながら、この文献には、ＤＲＢＳ−ＸＴを増幅することに起因した光通信システム全体の伝送特性劣化を回避するための具体的手段は何ら示されていない。
【０００６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、ラマン増幅用光ファイバやラマン増幅器内で発生する種々の散乱成分を増幅することに起因した伝送特性の劣化を効果的に抑制する構造を備えたラマン増幅用光ファイバ部品、それを含むラマン増幅器及び該ラマン増幅器を含む光通信システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品は、ラマン増幅用光ファイバと、該ラマン増幅用光ファイバの信号光出射端から所定距離離れた位置に配置された減衰装置とを備える。上記ラマン増幅用光ファイバは、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光を励起光（１又はそれ以上の励起チャネルを含む）を供給することによりラマン増幅する。上記減衰装置は、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置であって、上記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（１）を満たす上記ラマン増幅用光ファイバ上の位置に配置される。
【０００８】
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１ …（１）
【０００９】
特に、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品において、上記ＭＰＩクロストークのうち、ＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）の増幅を抑制するためには、上記減衰装置は、上記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（２）を満たす上記ラマン増幅用光ファイバ上の位置に上記減衰装置配置されるのが好ましい。
【００１０】
０≦ｌｏｇ（（｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜）≦０．１ …（２）
【００１１】
当該ラマン増幅用光ファイバによれば、上述の式（１）あるいは式（２）を満たすように、上記減衰装置がラマン増幅用光ファイバの信号出射端から所定距離離れた位置に配置されることにより、このラマン増幅用光ファイバ内あるいは該ラマン増幅用光ファイバを含むラマン増幅器内で発生する散乱成分の増幅に起因した伝送特性の劣化要因が効果的に排除される。
【００１２】
なお、上記減衰装置は、励起光の波長における実効長を１とするとき、該励起光の入射位置から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されるのが好ましい。また、上記減衰装置は、ラマン増幅用光ファイバ全体で得られる利得を１とするとき、信号入射端から所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバの長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されてもよい。
【００１３】
この発明に係るラマン増幅器は、上述のような構造を備えたラマン増幅用光ファイバを含む。さらに、当該ラマン増幅器は、励起光光源と、励起光の合波構造を備える。上記励起光光源は、上記ラマン増幅用光ファイバに、所定波長帯域においてラマン利得を発生させるための励起光を供給する。また、上記合波構造は、励起光光源からの励起光をラマン増幅用光ファイバに導く。
【００１４】
また、この発明に係るラマン増幅器において、ラマン増幅用光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆに対するラマン利得係数ｇＲの比ｇＲ／Ａｅｆｆは、励起光波長に対して５（１／Ｗｋｍ）以上であるのが好ましい。比ｇＲ／Ａｅｆｆが５（１／Ｗｋｍ）以上であれば、ラマン増幅用光ファイバの短尺化が可能になり、該ラマン増幅用光ファイバ内で反射した信号光の増幅に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制されるからである。
【００１５】
なお、この発明に係る光通信システムは、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号を光伝送路へ送出する送信器と、該光伝送路を伝搬した信号光を受信する受信器と、これら送信器と受信器との光伝送路中に配置された、上述のようなラマン増幅器とを備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品、ラマン増幅器及び光通信システムの各実施形態を図１〜図６を用いて説明する。なお、図面の説明において、同一部位には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
まず、図１は、この発明に係るラマン増幅用光部品の一実施形態の構成を示す図である。図１に示されたように、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品は、信号入射端Ａと信号出射端Ｂを有するラマン増幅用光ファイバ１００を備え、このラマン増幅用光ファイバ１００を構成する前段光ファイバ１１０と後段光ファイバ１２０との間にであって、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端Ｂから距離Ｌだけ離れた位置に減衰装置１３０が配置されている。特に、この減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出射端Ｂから信号入射端Ａに向かって伝搬する光（信号光とは逆方向に伝搬する光）を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる光学部品であって、この実施形態では、信号入射端Ａから信号出射端Ｂに向かって伝搬する光を通過させる一方、逆方向に伝搬する光を遮断する光アイソレータが適用されている。
【００１８】
具体的に減衰装置１３０が配置される、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端Ｂから距離Ｌだけ離れた位置では、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端ＢにおけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（３）を満たしている。
【００１９】
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１ …（３）
【００２０】
特に、上記ＭＰＩクロストークのうち、ＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）の増幅を抑制するためには、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端ＢにおけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（４）を満たしている。
【００２１】
０≦ｌｏｇ（（｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜）≦０．１ …（４）
【００２２】
なお、上記減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００に供給される励起光の波長における実効長を１とするとき、該励起光の入射端から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されるのが好ましい。また、上記減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００全体で得られる利得を１とするとき、信号光入射端Ａから所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバ１００の長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されてもよい。
【００２３】
図２は、この発明に係るラマン増幅器における第１実施形態の構成を示す図である。この第１実施形態に係るラマン増幅器２００は、上述のラマン増幅用光ファイバ部品（図１）を含み、減衰装置１３０（例えば光アイソレータ）によって分離された前段光ファイバ１１０及び後段光ファイバ１２０それぞれに励起光を供給することによりラマン増幅を可能にする双方向励起型ラマン増幅器である。
【００２４】
この第１実施形態に係るラマン増幅器２００は、前方励起用励起光ユニット２３０、後方励起用励起光ユニット２４０、前方励起用励起光ユニット２３０からの励起光を前段光ファイバ１１０に導くための合波器２１０、後方励起用励起光ユニット２４０からの励起光を後段光ファイバ１２０に導くための合波器２２０とを備える。当該ラマン増幅器２００の入射端２０１から取り込まれた信号光は、前段光ファイバ１１０においてラマン増幅された後、減衰装置１３０を通過する。減衰装置１３０を通過した信号光は、続いて後段光ファイバ１２０へ到達し再度ラマン増幅される。このように２段ラマン増幅された信号光が当該ラマン増幅器２００の出射端２０２から光伝送路へ出力される。
【００２５】
図３は、この発明に係るラマン増幅器における第２実施形態の構成を示す図である。この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、後方励起型ラマン増幅器であり、後段光ファイバ１２０へ供給された励起光を前段光ファイバ１１０へ導き、上述の第１実施例と同様に２段ラマン増幅を可能にすべく、後段光ファイバ１２０を伝搬した励起光を前段光ファイバ１１０へ、減衰装置１３０を介することなく導くためのバイパス線路３４０が設けられている。
【００２６】
この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、後段光ファイバ１２０へ励起光を供給するための励起光ユニットと、ラマン増幅用光ファイバ１００（減衰装置１３０を介して前段光ファイバ１１０及び後段光ファイバ１２０で構成される）の信号入射端と入射端３０１の間に側に配置された光アイソレータ３７０、励起光ユニットからの励起光（複数チャネル）をラマン増幅用光ファイバ１００に導くとともに、該ラマン増幅用光ファイバ１００においてラマン増幅された信号光を出力端３０２へ導くための光サーキュレータ３１０を備える。なお、励起光ユニットは、互いに異なる波長の励起光を出力する複数の励起光光源３３０と、これら励起光光源３３０からの励起光を合波し、光サーキュレータ３１０へ導くための合波器３２０から構成されている。
【００２７】
また、この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、ラマン増幅用光ファイバ１００の一部を構成する後段光ファイバ１２０に供給された励起光を減衰装置１３０を介することなく前段光ファイバ１１０へ導くため、波長分波器３６０、波長合波器３５０、及びこれら合分波器３５０、３６０を接続し、励起光を後段光ファイバ１２０から前段光ファイバ１１０へ導くためのバイパス線路（光ファイバ）３４０をさらに備える。
【００２８】
図４は、長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバ１００に関し、減衰装置１３０の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係（図４（ａ））、及び該減衰装置１３０の挿入位置と利得１５ｄＢが得られる励起光パワーとの関係（図４（ｂ））をそれぞれ示すグラフである。なお、図４（ａ）において、グラフＧ４１０は光ＳＮ比、グラフＧ４２０はＤＲＢＳ−ＸＴ、グラフＧ４３０は実効光ＳＮ比の信号光出力端における測定値を示している。一方、図５は、長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバ１００に関し、減衰装置１３０の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係（図５（ａ））、及び該減衰装置１３０の挿入位置と利得２０ｄＢが得られる励起光パワーとの関係（図５（ｂ））をそれぞれ示すグラフである。この図５（ａ）において、グラフＧ５１０は光ＳＮ比、グラフＧ５２０はＤＲＢＳ−ＸＴ、グラフＧ５３０は実効光ＳＮ比の信号光出力端における測定値を示している。
【００２９】
これら図４（ａ）及び図５（ａ）から分かるように、ＤＲＢＳ−ＸＴ量は、信号光と逆方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる減衰装置１３０の挿入位置によって最大値を取る。すなわち、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出射端ＢにおけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と該信号出力端Ｂにおける光ＳＮ比ＯＳＮＲの関係が上記式（４）を満たす位置に上記減衰装置１３０が挿入されるとき、ＤＲＢＳ−ＸＴによる光ＳＮ比の実効的な劣化量を加味した実効光ＳＮ比ＯＳＮＲｅｆｆの、該光ＳＮ比からの劣化量は１ｄＢ以下となり、ラマン増幅器が適用された光通信システムにおける伝送特性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００３０】
なお、ラマン増幅用光ファイバ１００中に挿入される減衰装置１３０は、励起光の波長における実効長を１とするとき、該ラマン増幅用光ファイバ１００において励起光の入射位置から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されても、効果的に伝送特性の劣化が抑制される。このとき、図４（ａ）及び図５（ａ）それぞれにおいて、減衰装置１３０の挿入位置は、２９５０ｍ〜３６３５ｍの範囲となる。
【００３１】
また、ラマン増幅用光ファイバ１００中に挿入される減衰装置１３０は、該ラマン増幅用光ファイバ１００全体で得られる利得を１とするとき、信号光の入射位置から所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバ１００の長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されても、同様に光通信システムにおける伝送特性の劣化を効果的に抑制することができる。このとき、図４（ａ）において減衰装置１３０の挿入位置は、２４５０ｍ〜３４５０ｍの範囲となる。図５（ａ）において減衰装置１３０の挿入位置は、２４００ｍ〜３４００ｍの範囲となる。
【００３２】
ラマン増幅用光ファイバ１００の実効断面積Ａｅｆｆに対するラマン利得係数ｇＲの比ｇＲ／Ａｅｆｆは、励起光波長に対して５（１／Ｗｋｍ）以上であるのが好ましい。比ｇＲ／Ａｅｆｆが５（１／Ｗｋｍ）以上であれば、ラマン増幅用光ファイバ１００自身の短尺化が可能になり、該ラマン増幅用光ファイバ１００内で反射した信号光の増幅に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制される（ＤＲＢＳ−ＸＴ自体の発生が抑制される）からである。
【００３３】
図６は、この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。この図６に示されたように、当該光通信システムは、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光（ＷＤＭ信号）を光伝送路４１０へ送出するための送信器（ＴＸ）４００と、光伝送路４１０を伝搬した信号光を受信するための受信器（ＲＸ）４２０を備えるとともに、これら送信器４００と受信器４２０の間の光伝送路４１０中に配置された、上述のような構造を有するラマン増幅器２００（３００）を備える。
【００３４】
この図６に示された光通信システムは、上述のような構造を有するラマン増幅器２００（３００）が適用されることにより、ＤＲＢＳ−ＸＴ等の散乱成分の発生に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制される。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置が、ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲ、あるいはＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲが、上記式（３）や式（４）を満たすラマン増幅用光ファイバ上の位置に配置される。これにより、ラマン増幅用光ファイバ内あるいは該ラマン増幅用光ファイバを含むラマン増幅器内で発生する散乱成分の増幅に起因した伝送特性の劣化要因が効果的に排除されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るラマン増幅用光部品の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】この発明に係るラマン増幅器における第１実施形態の構成を示す図である。
【図３】この発明に係るラマン増幅器における第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバに関し、減衰装置の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係、及び該減衰装置の挿入位置と利得１５ｄＢが得られる励起光パワーとの関係をそれぞれ示すグラフである。
【図５】長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバに関し、減衰装置の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係、及び該減衰装置の挿入位置と利得２０ｄＢが得られる励起光パワーとの関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００…ラマン増幅用光ファイバ、１３０…減衰装置（光アイソレータ）、２００、３００…ラマン増幅器、３３０…励起光光源。
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用光ファイバ部品、それを含むラマン増幅、及び該ラマン増幅器を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
信号光を利用して通信を行う光通信システムにおいて、送信器から送出された該信号光は光伝送路を伝搬する際の伝送損失により、受信器に到達するときにはその光パワーが小さくなる。受信器に到達した信号光の光パワーが所定値以下であると、受信エラーが発生して正常に光通信が行えない場合がある。そこで、送信器と受信器との間に光増幅器を設け、この光増幅器により信号光を増幅することで、光伝送路中における信号光の伝送損失の補償が行われている。
【０００３】
また、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号光を多重化して伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムでは、光増幅器の増幅波長帯域における利得スペクトルを平坦にすることが重要である。なぜなら、この増幅波長帯域において利得スペクトルが平坦でないと、信号チャネルごとに受信器で正常に受信されるケースと受信エラーとなるケースが発生する可能性があるからである。利得スペクトルの平坦化は、ラマン増幅器の場合、光伝送路に供給される複数チャネルの励起光（各励起チャネルの波長は互いに異なる）の各パワーを適切に設定することにより達成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、従来のラマン増幅器を含む光通信システムについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、ラマン増幅器内あるいはラマン増幅用光ファイバ内では種々の散乱成分が発生しており、これら散乱成分と信号光との間で発生するＭＰＩクロストーク（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ：Ｃｈｒｉｓ Ｒ． Ｓ， ｅｔ ａｌ．， ＩＥＥＥ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ． Ｔｅｃｈ ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． １９， Ｎｏ． ４， Ａｐｒｉｌ ２００１参照）に起因して光通信システム全体の伝送特性が劣化する可能性がある。
【０００５】
特に、Ｓ． Ａ． Ｅ． Ｌｅｗｉｓ， ｅｔ ａｌ．， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈ ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． １２， Ｎｏ． ５ Ｍａｙ ２０００には、上記ＭＰＩクロストークのうちＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ：信号光と同じ方向に伝搬するレイリー散乱成分と該信号光とのクロストーク）に着目し、１段型及び２段型のラマン増幅器における該ＤＲＢＳ−ＸＴの測定及び評価が記載されている。しかしながら、この文献には、ＤＲＢＳ−ＸＴを増幅することに起因した光通信システム全体の伝送特性劣化を回避するための具体的手段は何ら示されていない。
【０００６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、ラマン増幅用光ファイバやラマン増幅器内で発生する種々の散乱成分を増幅することに起因した伝送特性の劣化を効果的に抑制する構造を備えたラマン増幅用光ファイバ部品、それを含むラマン増幅器及び該ラマン増幅器を含む光通信システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品は、ラマン増幅用光ファイバと、該ラマン増幅用光ファイバの信号光出射端から所定距離離れた位置に配置された減衰装置とを備える。上記ラマン増幅用光ファイバは、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光を励起光（１又はそれ以上の励起チャネルを含む）を供給することによりラマン増幅する。上記減衰装置は、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置であって、上記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（１）を満たす上記ラマン増幅用光ファイバ上の位置に配置される。
【０００８】
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１ …（１）
【０００９】
特に、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品において、上記ＭＰＩクロストークのうち、ＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）の増幅を抑制するためには、上記減衰装置は、上記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（２）を満たす上記ラマン増幅用光ファイバ上の位置に上記減衰装置配置されるのが好ましい。
【００１０】
０≦ｌｏｇ（（｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜）≦０．１ …（２）
【００１１】
当該ラマン増幅用光ファイバによれば、上述の式（１）あるいは式（２）を満たすように、上記減衰装置がラマン増幅用光ファイバの信号出射端から所定距離離れた位置に配置されることにより、このラマン増幅用光ファイバ内あるいは該ラマン増幅用光ファイバを含むラマン増幅器内で発生する散乱成分の増幅に起因した伝送特性の劣化要因が効果的に排除される。
【００１２】
なお、上記減衰装置は、励起光の波長における実効長を１とするとき、該励起光の入射位置から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されるのが好ましい。また、上記減衰装置は、ラマン増幅用光ファイバ全体で得られる利得を１とするとき、信号入射端から所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバの長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されてもよい。
【００１３】
この発明に係るラマン増幅器は、上述のような構造を備えたラマン増幅用光ファイバを含む。さらに、当該ラマン増幅器は、励起光光源と、励起光の合波構造を備える。上記励起光光源は、上記ラマン増幅用光ファイバに、所定波長帯域においてラマン利得を発生させるための励起光を供給する。また、上記合波構造は、励起光光源からの励起光をラマン増幅用光ファイバに導く。
【００１４】
また、この発明に係るラマン増幅器において、ラマン増幅用光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆに対するラマン利得係数ｇＲの比ｇＲ／Ａｅｆｆは、励起光波長に対して５（１／Ｗｋｍ）以上であるのが好ましい。比ｇＲ／Ａｅｆｆが５（１／Ｗｋｍ）以上であれば、ラマン増幅用光ファイバの短尺化が可能になり、該ラマン増幅用光ファイバ内で反射した信号光の増幅に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制されるからである。
【００１５】
なお、この発明に係る光通信システムは、互いに異なる波長を有する複数チャネルの信号を光伝送路へ送出する送信器と、該光伝送路を伝搬した信号光を受信する受信器と、これら送信器と受信器との光伝送路中に配置された、上述のようなラマン増幅器とを備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品、ラマン増幅器及び光通信システムの各実施形態を図１〜図６を用いて説明する。なお、図面の説明において、同一部位には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
まず、図１は、この発明に係るラマン増幅用光部品の一実施形態の構成を示す図である。図１に示されたように、この発明に係るラマン増幅用光ファイバ部品は、信号入射端Ａと信号出射端Ｂを有するラマン増幅用光ファイバ１００を備え、このラマン増幅用光ファイバ１００を構成する前段光ファイバ１１０と後段光ファイバ１２０との間にであって、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端Ｂから距離Ｌだけ離れた位置に減衰装置１３０が配置されている。特に、この減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出射端Ｂから信号入射端Ａに向かって伝搬する光（信号光とは逆方向に伝搬する光）を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる光学部品であって、この実施形態では、信号入射端Ａから信号出射端Ｂに向かって伝搬する光を通過させる一方、逆方向に伝搬する光を遮断する光アイソレータが適用されている。
【００１８】
具体的に減衰装置１３０が配置される、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端Ｂから距離Ｌだけ離れた位置では、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端ＢにおけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（３）を満たしている。
【００１９】
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１ …（３）
【００２０】
特に、上記ＭＰＩクロストークのうち、ＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）の増幅を抑制するためには、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出力端ＢにおけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、以下の式（４）を満たしている。
【００２１】
０≦ｌｏｇ（（｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜）≦０．１ …（４）
【００２２】
なお、上記減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００に供給される励起光の波長における実効長を１とするとき、該励起光の入射端から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されるのが好ましい。また、上記減衰装置１３０は、ラマン増幅用光ファイバ１００全体で得られる利得を１とするとき、信号光入射端Ａから所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバ１００の長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されてもよい。
【００２３】
図２は、この発明に係るラマン増幅器における第１実施形態の構成を示す図である。この第１実施形態に係るラマン増幅器２００は、上述のラマン増幅用光ファイバ部品（図１）を含み、減衰装置１３０（例えば光アイソレータ）によって分離された前段光ファイバ１１０及び後段光ファイバ１２０それぞれに励起光を供給することによりラマン増幅を可能にする双方向励起型ラマン増幅器である。
【００２４】
この第１実施形態に係るラマン増幅器２００は、前方励起用励起光ユニット２３０、後方励起用励起光ユニット２４０、前方励起用励起光ユニット２３０からの励起光を前段光ファイバ１１０に導くための合波器２１０、後方励起用励起光ユニット２４０からの励起光を後段光ファイバ１２０に導くための合波器２２０とを備える。当該ラマン増幅器２００の入射端２０１から取り込まれた信号光は、前段光ファイバ１１０においてラマン増幅された後、減衰装置１３０を通過する。減衰装置１３０を通過した信号光は、続いて後段光ファイバ１２０へ到達し再度ラマン増幅される。このように２段ラマン増幅された信号光が当該ラマン増幅器２００の出射端２０２から光伝送路へ出力される。
【００２５】
図３は、この発明に係るラマン増幅器における第２実施形態の構成を示す図である。この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、後方励起型ラマン増幅器であり、後段光ファイバ１２０へ供給された励起光を前段光ファイバ１１０へ導き、上述の第１実施例と同様に２段ラマン増幅を可能にすべく、後段光ファイバ１２０を伝搬した励起光を前段光ファイバ１１０へ、減衰装置１３０を介することなく導くためのバイパス線路３４０が設けられている。
【００２６】
この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、後段光ファイバ１２０へ励起光を供給するための励起光ユニットと、ラマン増幅用光ファイバ１００（減衰装置１３０を介して前段光ファイバ１１０及び後段光ファイバ１２０で構成される）の信号入射端と入射端３０１の間に側に配置された光アイソレータ３７０、励起光ユニットからの励起光（複数チャネル）をラマン増幅用光ファイバ１００に導くとともに、該ラマン増幅用光ファイバ１００においてラマン増幅された信号光を出力端３０２へ導くための光サーキュレータ３１０を備える。なお、励起光ユニットは、互いに異なる波長の励起光を出力する複数の励起光光源３３０と、これら励起光光源３３０からの励起光を合波し、光サーキュレータ３１０へ導くための合波器３２０から構成されている。
【００２７】
また、この第２実施形態に係るラマン増幅器３００は、ラマン増幅用光ファイバ１００の一部を構成する後段光ファイバ１２０に供給された励起光を減衰装置１３０を介することなく前段光ファイバ１１０へ導くため、波長分波器３６０、波長合波器３５０、及びこれら合分波器３５０、３６０を接続し、励起光を後段光ファイバ１２０から前段光ファイバ１１０へ導くためのバイパス線路（光ファイバ）３４０をさらに備える。
【００２８】
図４は、長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバ１００に関し、減衰装置１３０の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係（図４（ａ））、及び該減衰装置１３０の挿入位置と利得１５ｄＢが得られる励起光パワーとの関係（図４（ｂ））をそれぞれ示すグラフである。なお、図４（ａ）において、グラフＧ４１０は光ＳＮ比、グラフＧ４２０はＤＲＢＳ−ＸＴ、グラフＧ４３０は実効光ＳＮ比の信号光出力端における測定値を示している。一方、図５は、長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバ１００に関し、減衰装置１３０の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係（図５（ａ））、及び該減衰装置１３０の挿入位置と利得２０ｄＢが得られる励起光パワーとの関係（図５（ｂ））をそれぞれ示すグラフである。この図５（ａ）において、グラフＧ５１０は光ＳＮ比、グラフＧ５２０はＤＲＢＳ−ＸＴ、グラフＧ５３０は実効光ＳＮ比の信号光出力端における測定値を示している。
【００２９】
これら図４（ａ）及び図５（ａ）から分かるように、ＤＲＢＳ−ＸＴ量は、信号光と逆方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる減衰装置１３０の挿入位置によって最大値を取る。すなわち、ラマン増幅用光ファイバ１００の信号出射端ＢにおけるＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と該信号出力端Ｂにおける光ＳＮ比ＯＳＮＲの関係が上記式（４）を満たす位置に上記減衰装置１３０が挿入されるとき、ＤＲＢＳ−ＸＴによる光ＳＮ比の実効的な劣化量を加味した実効光ＳＮ比ＯＳＮＲｅｆｆの、該光ＳＮ比からの劣化量は１ｄＢ以下となり、ラマン増幅器が適用された光通信システムにおける伝送特性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００３０】
なお、ラマン増幅用光ファイバ１００中に挿入される減衰装置１３０は、励起光の波長における実効長を１とするとき、該ラマン増幅用光ファイバ１００において励起光の入射位置から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されても、効果的に伝送特性の劣化が抑制される。このとき、図４（ａ）及び図５（ａ）それぞれにおいて、減衰装置１３０の挿入位置は、２９５０ｍ〜３６３５ｍの範囲となる。
【００３１】
また、ラマン増幅用光ファイバ１００中に挿入される減衰装置１３０は、該ラマン増幅用光ファイバ１００全体で得られる利得を１とするとき、信号光の入射位置から所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバ１００の長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されても、同様に光通信システムにおける伝送特性の劣化を効果的に抑制することができる。このとき、図４（ａ）において減衰装置１３０の挿入位置は、２４５０ｍ〜３４５０ｍの範囲となる。図５（ａ）において減衰装置１３０の挿入位置は、２４００ｍ〜３４００ｍの範囲となる。
【００３２】
ラマン増幅用光ファイバ１００の実効断面積Ａｅｆｆに対するラマン利得係数ｇＲの比ｇＲ／Ａｅｆｆは、励起光波長に対して５（１／Ｗｋｍ）以上であるのが好ましい。比ｇＲ／Ａｅｆｆが５（１／Ｗｋｍ）以上であれば、ラマン増幅用光ファイバ１００自身の短尺化が可能になり、該ラマン増幅用光ファイバ１００内で反射した信号光の増幅に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制される（ＤＲＢＳ−ＸＴ自体の発生が抑制される）からである。
【００３３】
図６は、この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。この図６に示されたように、当該光通信システムは、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光（ＷＤＭ信号）を光伝送路４１０へ送出するための送信器（ＴＸ）４００と、光伝送路４１０を伝搬した信号光を受信するための受信器（ＲＸ）４２０を備えるとともに、これら送信器４００と受信器４２０の間の光伝送路４１０中に配置された、上述のような構造を有するラマン増幅器２００（３００）を備える。
【００３４】
この図６に示された光通信システムは、上述のような構造を有するラマン増幅器２００（３００）が適用されることにより、ＤＲＢＳ−ＸＴ等の散乱成分の発生に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制される。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置が、ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲ、あるいはＤＲＢＳ−ＸＴの絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲが、上記式（３）や式（４）を満たすラマン増幅用光ファイバ上の位置に配置される。これにより、ラマン増幅用光ファイバ内あるいは該ラマン増幅用光ファイバを含むラマン増幅器内で発生する散乱成分の増幅に起因した伝送特性の劣化要因が効果的に排除されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るラマン増幅用光部品の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】この発明に係るラマン増幅器における第１実施形態の構成を示す図である。
【図３】この発明に係るラマン増幅器における第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバに関し、減衰装置の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係、及び該減衰装置の挿入位置と利得１５ｄＢが得られる励起光パワーとの関係をそれぞれ示すグラフである。
【図５】長さ５ｋｍのラマン増幅用光ファイバに関し、減衰装置の挿入位置とＤＲＢＳ−ＸＴとの関係、及び該減衰装置の挿入位置と利得２０ｄＢが得られる励起光パワーとの関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００…ラマン増幅用光ファイバ、１３０…減衰装置（光アイソレータ）、２００、３００…ラマン増幅器、３３０…励起光光源。
Claims (8)
- 互いに波長の異なる複数チャネルの信号光をラマン増幅するラマン増幅用光ファイバと、
前記ラマン増幅用光ファイバ中の所定位置に挿入された、前記信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置とを備え、
前記装置は、前記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）クロストークの絶対値｜ＭＰＩ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、
０≦ｌｏｇ（（｜ＭＰＩ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＭＰＩ−ＸＴ｜）≦０．１
なる条件を満たす位置に挿入されていることを特徴とするラマン増幅用光ファイバ部品。 - 互いに波長の異なる複数チャネルの信号光をラマン増幅するラマン増幅用光ファイバと、
前記ラマン増幅用光ファイバ中の所定位置に挿入された、前記信号光とは逆の方向に伝搬する光を選択的に１０ｄＢ以上減衰させる装置とを備え、
前記装置は、前記ラマン増幅用光ファイバの信号出力端におけるＤＲＢＳ−ＸＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ−Ｃｒｏｓｓ Ｔａｌｋ）の絶対値｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜と光ＳＮ比ＯＳＮＲとが、
０≦ｌｏｇ（（｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜＋ＯＳＮＲ）／｜ＤＲＢＳ−ＸＴ｜）≦０．１
なる条件を満たす位置に挿入されていることを特徴とするラマン増幅用光ファイバ部品。 - 前記装置は、前記励起光の波長における実効長を１とするとき、該励起光の入射位置から所定距離離れた位置であって該入射位置から見て実効長が０．４〜０．６となる位置に配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のラマン増幅用光ファイバ部品。
- 前記装置は、前記ラマン増幅用光ファイバ全体で得られる利得を１とするとき、前記信号入射端から所定距離離れた位置であって該ラマン増幅用光ファイバの長手方向に沿った利得分布において０．４〜０．６の利得が得られる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２項記載のラマン増幅用光ファイバ部品。
- 請求項１〜４のいずれか一項記載のラマン増幅用光ファイバ部品を備えたラマン増幅器。
- 前記ラマン増幅用光ファイバに、所定波長帯域においてラマン利得を発生させるための励起光を供給する励起光光源と、
前記励起光光源からの励起光を前記ラマン増幅用光ファイバに導くための合波構造をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のラマン増幅器。 - 前記ラマン増幅用光ファイバのラマン利得係数をｇＲ、実効断面積をＡｅｆｆとするとき、励起光波長において、該ラマン増幅用光ファイバの実効断面積に対するラマン係数の比ｇＲ／Ａｅｆｆは、５（１／Ｗｋｍ）以上であることを特徴とする請求項５又は６記載のラマン増幅器。
- 請求項５〜７のいずれか一項記載のラマン増幅器を含む光通信システム。
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