JP2004144904A

JP2004144904A - Optical amplifier and optical fiber communication system

Info

Publication number: JP2004144904A
Application number: JP2002308455A
Authority: JP
Inventors: Koji Masuda; 増田　浩次; Masahito Tomizawa; 富沢　将人; Yutaka Miyamoto; 宮本　裕
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP3936274B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplifier which is reduced in cost and suppresses damage to an optical connector, and an optical fiber communication system. <P>SOLUTION: The optical amplifier is equipped with an optical fiber which is arranged in a communication node, one or more laser diodes 131 which stimulate the optical fiber to emit the stimulation light for Raman amplification of signal light, a variable wavelength fiber grating 133 constituting one mirror of an external resonator for each laser diode 131, a driving circuit 134 which drives the variable wavelength fiber grating 133, and a multiplexer 140 which multiplexes together the stimulation light emitted by the laser diode 131 and signal light incident from the optical fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を光のまま増幅する光増幅器、および、光ファイバを用いて通信を行なう光ファイバ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、複数の通信ノード間に波長のパスを割り当てる、フォトニックネットワークシステムの第１構成例におけるノード間波長割り当てを示している。この通信ノードは、送信器、受信器、および中継器と読み替えてもよい。また、この構成および以下に述べる動作は、主に、光信号の波長によりルーティング経路を決定するなど、波長スイッチを用いた高速光ネットワークのプロトコルであるＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｌａｂｅｌ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）やＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）／ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）ベースの自動スイッチング型ネットワークであるＡＳＯＮ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｓｗｉｔｃｈｅｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）を用いたシステムに適用される。そして、通信ノード（以下、単に「ノード」）Ａ−Ｂ間には、波長λＧ１が割り当てられ、ノードＣ−Ｂ間には波長λＧ２が割り当てられている。ただし、ノードＣ−Ｂ間は、ノードＡを介して接続されている。また、ノード間の波長は、波長軸上で隣接した複数の波長の集まり、すなわち波長群であってもよい。
本図の波長配置−１１は、ある時間（時期）におけるものであり、この時間（以下、「時間−１１」）においては、ノードＡとＢは波長λＧ１を用いて通信を行なっている。また、波長配置−１２は、時間−１１の後、ノードＡ−Ｂ間の通信が終了し、その後の時間（以下、「時間−１２」）において、ノードＣ−Ｂ間に波長λＧ２を用いた通信が行なわれていることを示している。すなわち、時間−１１と時間−１２では、ノードＢに到達する波長が異なる。ここで、ノードＡ−Ｂ間には、システム運用上の理由から波長λＧ１とλＧ２が同時に張られることは無いとする。ノードＡ−Ｂ間とノードＣ−Ｂ間が同時に通信を行なう必要が生じた場合には、ノードＣ−Ｂ間を直結するパスを設置するなどして対応する。
【０００３】
図２は、図１に示す第１構成例のフォトニックネットワークシステムにおける、従来技術の光通信システムの構成例であり、ノードＡ−Ｂ間の信号光伝播の様子を示している。ノードＡ−Ｂ間には、伝送路光ファイバが設置されている。また、Ｂノードは、受信器、光増幅器としてのエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、信号光の分布ラマン増幅を行なうための励起光源、および、信号光とその励起光源からの励起光を合波するための合波器を有する。励起光源は、２つの励起光波長の異なるレーザダイオード、そのレーザダイオードを駆動する温度一定制御（温度固定）の制御回路（図示せず）、および、前記２つのレーザダイオードからの励起光（それぞれの波長をλ１およびλ２とする）を合波する合波器を有する。また、レーザダイオードの励起光の出力側には、ファイバグレーティング（ＦＧ：Ｆｉｂｅｒ　Ｇｒａｔｉｎｇ）が設置され、レーザダイオードの発振波長をλ１およびλ２に固定している。そして、波長λ１のレーザダイオードの励起光により、波長λＧ１の信号光に対する分布ラマン増幅を行ない、また、波長λ２のレーザダイオードの励起光により、波長λＧ２の信号光に対する分布ラマン増幅を行なうものとする。ただし、多くの場合、１つの励起波長に対し、偏波状態の異なる２つのレーザダイオードが用いられる。また、１つの励起光波長に対して、１つの偏波無依存化したレーザダイオードを用いる場合もある。以下では簡単のため、後者の場合のように、１つの励起光波長に対して１つのレーザダイオードを用いることとする。
上記は、伝送路光ファイバをラマン増幅の利得媒質として用いて分布増幅を行ない、信号光に対して利得を与えたものであるが、下記のように、分布増幅ではなく、集中増幅を適用してもよい。すなわち、図２のＢノード内に、ラマン増幅の利得媒質として、長尺のシリカファイバをボビンに巻き取るなどして設置する。その長尺シリカファイバを前記励起光で励起して、波長λ１およびλ２の信号光を増幅する。ただし、分布増幅を用いたシステムは、集中増幅のみを用いたシステムより、信号対雑音比が高いという特徴がある。
【０００４】
また図３は、第２構成例のフォトニックネットワークシステムにおけるノード間波長割り当てを示している。このネットワークには、ノードＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの４つのノードが存在し、以下に示す波長配置を用いた通信を行なっている。ただし、ノードＤは波長λＧ１の受信器のみを有し、ノードＣは、波長λＧ１およびλＧ２の送信器を各々１つずつ有していることとする。
図の波長配置−２１（時間−２１）では、ノードＡ−Ｂ間に波長λＧ２が、また、ノードＣ−Ｂ間に波長λＧ１が割り当てられている。時間−２１の後の時間、時間−２２における波長配置−２２では、ノードＡ−Ｂ間の通信が終わり、ノードＣ−Ｂ間でのみ通信が行なわれており、その後、ノードＣ−Ｂ間の通信も終了する。時間−２２の次の時間、時間−２３の波長配置−２３において、ノードＣから波長λＧ１の受信器のみを有するノードＤヘの通信が必要となると、ノードＣ−Ｄ間に波長λＧ１を用いた通信が行なわれる。さらにその後、時間−２３内において、ノードＣ−Ｂ間に新たな通信の必要が生じると、ノードＣは波長λＧ１およびλＧ２の送信器を各々１つのみを有していることから、ノードＣ−Ｂ間では、波長λＧ２を用いた通信が行なわれる。時間−２３の後の時間、時間−２４における波長配置−２４では、さらに、ノードＡ−Ｂ間に通信の必要が生じ、波長λＧ１を用いた通信が行なわれることを示している。
上記のように、波長配置−２１〜２４において、ノードＡ−Ｂ間では、波長λＧ１とλＧ２のどちらか、および、両方を用いた通信が行なわれる。このとき、波長配置−２１と波長配置−２４を比較すると、Ｂノードに到達する波長λＧ１およびλＧ２の信号は、互いに経路が異なり、片方が１中継、他方が無中継である。
【０００５】
さらに、図４は、光ファイバ通信システムにおける波長多重を用いた中継システムの構成例を示している。この図は、送信器と受信器の間で、１中継する構成を示しているが、中継数が２以上の場合も以下に述べることが成り立つ。図４では、伝送路光ファイバを２スパン用いた構成で、光増幅器を３つ用いている。この送信器は、波長λＧ１およびλＧ２を送信し、前記光増幅器は波長λＧ１およびλＧ２を一括増幅する。この光ファイバ通信システムでは、線形中継の光増幅器の前段、および、受信器の前置光増幅器の前段において、光信号対雑音比の向上を行なうため、分布ラマン増幅を行なっている。
図５は、図４の中継システムにおける従来技術の光通信システムの第２構成例であり、前置光増幅器の内部構成を示している。図において、前置光増幅器となる光増幅器は、受信器、光増幅器としてのエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、信号光の分布ラマン増幅を行なうための励起光源、および、信号光とその励起光源からの励起光を合波するための合波器を有する。励起光源は、図２に示す励起光源と同様の構成である。また、ＥＤＦＡは、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加光ファイバ）及び波長域固定利得等化器からなる。なお、前記線形中継の光増幅器の場合は、図５に示す受信器が無く、光増幅器の後段に伝送路光ファイバが設置される。したがって、下記に述べることは、前置光増幅器および線形中継の光増幅器についてともに成り立つ。
ただし、上記の従来技術の例は、波長数（波長群数）が２の場合であるが、明らかにその数が３以上の場合、非特許文献１にも同様のことが成り立つ。また、多くの場合、１つの励起波長に対し、偏波状態の異なる２つのレーザダイオードが用いられる。したがって、例えば、励起波長数が４の場合、必要なレーザダイオードの個数は８となり、このレーザダイオードのコストが、ラマン増幅システムのコストの大きな割合を占めている。
【０００６】
【非特許文献１】
ワイ・エモリ、ティー・タナカ、エス・ナミキ（Ｙ．　Ｅｍｏｒｉ，　Ｋ．　Ｔａｎａｋａ　ａｎｄ　Ｓ．Ｎａｍｉｋｉ）、「１２波長チャネルのＷＤＭレーザダイオードユニットで励起・利得等化された１００ｎｍ帯域の利得平坦ラマン増幅器（１００ｎｍ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ｆｌａｔ−ｇａｉｎ　Ｒａｍａｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ｐｕｍｐｅｄ　ａｎｄ　ｇａｉｎ−ｅｑｕａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　１２−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｃｈａｎｎｅｌ　ＷＤＭ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ　ｕｎｉｔ）」，エレクトロニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ），（イギリス），１９９９年８月５日，第３５巻，第１５号，ｐ．１３５５−１３５６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来技術の光通信システムの第１構成例、および図５に示した従来技術の光通信システムの第２構成例では、高価な励起レーザダイオードを２台用いているため、システムのコストが高いという欠点がある。また、分布ラマン増幅を用いており、伝送路光ファイバ中に高パワーな励起光が入射するため、Ｂノードと伝送路光ファイバの間にある、光コネクタ（図示せず）が損傷する確率が高くなるという欠点がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、コストを低減するとともに、光コネクタの損傷を抑える光増幅器および光ファイバ通信システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項１に記載の発明は、光ファイバと、前記光ファイバを励起し、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発する一つまたは複数のレーザダイオードと、前記各レーザダイオードから発せられる励起光の波長を選択する波長可変波長選択素子と、前記波長可変波長選択素子を駆動する駆動回路と、前記レーザダイオードが発した励起光と前記光ファイバから入射された信号光とを合波する合波器と、を有することを特徴とする光増幅器である。
これは、信号光を通信ノード内で集中定数的に増幅する光増幅器である。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記波長可変波長選択素子の波長変化に合わせて、前記レーザダイオードの温度を調整する温度調整回路をさらに有する、ことを特徴とする。
これは、請求項１に記載の光増幅器において、ラマン利得波長域の可変範囲を拡大する発明である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、前記駆動回路は、前記複数のレーザダイオードに付随し、前記複数の波長可変波長選択素子を同時に駆動する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の光増幅器であって、前記波長可変波長選択素子は波長可変ファイバグレーティングであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、複数の通信ノード間に配置された伝送路光ファイバと、請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の光増幅器とからなる光ファイバ通信システムであって、前記光増幅器は、さらに、前記複数通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路を有し、前記駆動回路は、前記波長配置検出回路が検出した波長配置に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する、ことを特徴とする光ファイバ通信システムである。
これは、光増幅器の利得波長域を、通信ノード間波長配置などに基づいて可変とする光ファイバ通信システムである。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光ファイバ通信システムであって、前記光増幅器は、波長配置検出回路の代わりに、複数の信号光波長における信号対雑音比の検出回路を有し、前記駆動回路は、前記信号対雑音比の検出回路が検出した信号対雑音比に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、複数の通信ノードと、前記通信ノード間に配置された伝送路光ファイバとからなる光ファイバ通信システムであって、任意の前記通信ノードは、該任意の通信ノードに隣接した伝送路光ファイバを励起し、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発する一つまたは複数のレーザダイオードと、前記各レーザダイオードから発せられる励起光の波長を選択する波長可変波長選択素子と、前記レーザダイオードが発した励起光と前記光ファイバから入射された信号光とを合波する合波器と、前記複数通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路と、前記波長配置検出回路が検出した波長配置に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する駆動回路とを有する、ことを特徴とする光ファイバ通信システムである。
これは、市中または海底に敷設された伝送路光ファイバ内で、分布的に信号光のラマン増幅を行ない、その利得波長域を、通信ノード間波長配置などに基づいて可変とする光ファイバ通信システムである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光ファイバ通信システムであって、任意の前記通信ノードは、波長配置検出回路の代わりに、複数の信号光波長における信号対雑音比の検出回路を有し、前記駆動回路は、前記信号対雑音比の検出回路が検出した信号対雑音比に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の光ファイバ通信システムであって、任意の前記通信ノードは、前記波長可変波長選択素子の波長変化に合わせて、損失波長域を変化させる波長域可変利得等化器をさらに有する、ことを特徴とする。
これは、複数の信号光波長城に渡り、一定の利得スペクトルを保ちつつ、信号光対雑音比を、通信ノード間波長配置などに基づいて可変とする光ファイバ通信システムである。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項７から請求項９のいずれかの項に記載の光ファイバ通信システムであって、任意の前記通信ノードは、前記波長可変波長選択素子の波長変化に合わせて、前記レーザダイオードの温度を調整する温度調整回路をさらに有する、ことを特徴とする。
これは、請求項７から請求項９のいずれかの項に記載の光ファイバ通信システムにおいて、ラマン利得波長域の可変範囲を拡大する発明である。
【００１８】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項７から請求項１０のいずれかの項に記載の光ファイバ通信システムであって、前記駆動回路は、前記複数のレーザダイオードに付随し、前記複数の波長可変波長選択素子を同時に駆動する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項７から請求項１１のいずれかの項に記載のファイバ通信システムであって、前記波長可変波長選択素子は波長可変ファイバグレーティングである、ことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３に記載の発明は、複数の通信ノードと、前記通信ノード間に配置された伝送路光ファイバとからなる光ファイバ通信システムであって、任意の前記通信ノードは、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発する、一つまたは複数のレーザダイオードと、信号光の集中ラマン増幅の光ファイバと、前記各レーザダイオードからの励起光を任意の分岐比で分岐する分配比制御器と、前記分配比制御器の第１のポートからの励起光を該任意の通信ノードに隣接した伝送路光ファイバに導く第１の合波器と、前記分配比制御器の第２のポートからの励起光を前記信号光の集中ラマン増幅の光ファイバに導く第２の合波器と、前記複数通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路と、前記波長配置検出回路が検出した波長配置に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する駆動回路とを有する、ことを特徴とする光ファイバ通信システムである。
これは、市中または海底に敷設された伝送路光ファイバ中での分布ラマン利得と、信号光の集中ラマン増幅の光ファイバ中での集中ラマン利得の和を一定に保ちつつ、システムの信号対雑音比を可変とする光ファイバ通信システムである。
【００２１】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の光ファイバ通信システムであって、波長配置検出回路の代わりに、複数の信号光波長における信号対雑音比の検出回路を有し、前記駆動回路は、前記信号対雑音比の検出回路が検出した信号対雑音比に基づいて前記波長可変波長選択素子を駆動する、ことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または請求項１４に記載の光ファイバ通信システムであって、前記信号光の集中ラマン増幅の光ファイバは、分散補償ファイバである、ことを特徴とする。
この分散補償ファイバにより、集中ラマン増幅と分散補償を同時に低コストで行なうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施例を説明する。
［第１実施例］
図６は、本発明の第１実施例による光通信システムの構成を示している。
図において、光通信システムは、通信ノード（以下、単に「ノード」）Ａ及びＢと、ノードＡ−Ｂ間に配置され、市中または海底に敷設された伝送路光ファイバ１１０とからなる。そして、Ｂノードは、通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路１２０、信号光の分布ラマン増幅を行なう励起光源１３０、伝送路光ファイバ１１０からの信号光と励起光源１３０からの励起光を合波するための合波器１４０、受光した光を増幅するＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加ファイバ増幅器）１５０、及び、受信器１６０を有する。また、励起光源１３０は、光ファイバを励起し、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発するレーザダイオード１３１、レーザダイオード１３１に対する外部共振器の片方のミラーを構成する波長可変ＦＧ（ファイバグレーティング）１３３（波長可変波長選択素子）、波長可変ＦＧ１３３の波長変化に合わせてレーザダイオード１３１の温度を調整する温度調整回路１３２、及び、波長可変ＦＧ１３３を駆動する駆動回路１３４を有する。
本実施例では、Ｂノード内のＥＤＦＡ１５０と、伝送路光ファイバ１１０内での分布ラマン増幅による分布ラマン増幅器（利得媒質は伝送路光ファイバ１１０）を合わせて、複合的な光増幅器とみなすことが可能である。
【００２４】
図６における本実施例と図２の従来技術との主な違いを以下に示す。従来技術では、励起レーザダイオードを所要の励起波長（λ１およびλ２）の数である２に合わせて２個用いている。これらのレーザダイオードは、一般的に温度一定（温度固定）制御機能付きの駆動回路により駆動される。２つの励起レーザダイオードからの励起光は、波長の合波器で合波され、励起光源から出力される。励起波長数は、３以上の場合が多く、従来報告（非特許文献１）の場合のように、１０以上の場合もある。なお図６では、信号光と励起光の伝播方向が逆の場合を示しているが、明らかに、信号光と励起光の伝播方向が同じであってもよい。
一方、図６における本実施例では、励起レーザダイオード、すなわち、レーザダイオード１３１の数は１個である。このことは、励起レーザダイオードが他の構成部品に比べて、一般的に高価であることから、本実施例の有利な点である。そして、レーザダイオード１３１の励起光出力側には、波長可変ＦＧ１３３を設置している。また、レーザダイオード１３１は、必要に応じて温度可変機能付きの駆動回路１３４により駆動される。この温度可変機能は、温度調整回路１３２により実現される。レーザダイオード１３１は、波長可変ＦＧ１３３を外部共振器構成の波長選択子として用いる。そのため、レーザダイオード１３１の発振波長は、波長可変ＦＧ１３３の反射波長（以下、「波長可変ＦＧ反射波長」）により決まり、波長可変となる。また、その発振波長の可変範囲は、主に、レーザダイオード１３１の内部利得スペクトルの利得波長範囲で決まり、その典型値は数１０ｎｍから最大１００ｎｍ程度である。利得波長範囲の中心波長は、レーザダイオード１３１の温度で変化するため、温度調整回路１３２の温度可変機能を用いてレーザダイオード１３１の温度（以下、「ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）温度」）を変えることにより、変化させることができる。すなわち、温度調整回路１３２（温度可変機能）により、発振波長の可変範囲を拡大することができる。本実施例では、ＬＤ温度を、波長可変ＦＧ反射波長の変化に応じ変化させる。例えば、波長可変ＦＧ反射波長を１４５０ｎｍから１４９０ｎｍにシフトしたとき、同時にＬＤ温度を２５度から５０度に変化させる。
【００２５】
本実施例の動作では、図１における波長配置−１１において、波長可変ＦＧ１３３の反射波長ひいてはレーザダイオード１３１の発振波長である励起光波長をλ１とし、その励起光により、波長（波長群）λＧ１の信号光を分布ラマン増幅する。一方、波長配置−１２においては、同様に、励起光波長をλ２とし、その励起光により、波長（波長群）λＧ２の信号光を分布ラマン増幅する。したがって、波長配置−１２において、所望の波長の信号光を増幅できる。ただし、波長配置の情報は、Ｂノード内に設置した波長配置検出回路１２０を用いて、伝送路光ファイバ１１０を通して送られてきた波長配置の情報を取り込むこととする。なお、この波長配置検出回路１２０は、信号対雑音比の検出回路など、波長配置に連動するパラメータを検出する回路で置き換えてもよい。
【００２６】
図７は、本発明の第１実施例による波長可変ＦＧ１３３の構成例を示している。光ファイバ１７０中にグレーティング（回折格子）１３３ａを刻み、それを励起光の反射体であるファイバグレーティング（ＦＧ）とする。そして、光ファイバ１７０の一端をファイバガイド１３３ｂに固定し、他の一端をファイバ固定部１３３ｃに固定する。ファイバ固定部１３３ｃは圧電素子１３３ｄに固定され、その圧電素子１３３ｄは駆動回路１３４からの駆動電圧に応じて伸縮する。その結果、ＦＧが伸縮し、ＦＧのピッチで決まる反射波長が変化する。
なお、本実施例の波長可変ＦＧ１３３は、部分反射型の波長選択素子（フィルタ）であればよく、例えば、合分波器とミラー型（バルク）の回折格子の組み合わせでもよい。
【００２７】
図８は、（ａ）従来技術および（ｂ）本実施例における分布ラマン利得スペクトル例を示している。（ａ）に示すように、従来技術では、励起光波長λ１およびλ２をそれぞれ１４５０ｎｍおよび１４９０ｎｍとした場合、ラマン利得が一定値（例えば１０ｄＢ）以上である波長範囲が１５３０〜１６００ｎｍで得られている。一方、（ｂ）に示すように、本実施例では、励起光波長λ１およびλ２をそれぞれ１４５０ｎｍおよび１４９０ｎｍとする点は同じであるが、それらの波長を時間領域で切り替える。図に示すように、１波長励起の場合のラマン利得スペクトルに応じて、図１における波長配置−１１の場合には、１５３０〜１５６５ｎｍの波長域において所望の利得が得られ、また、波長配置−１２の場合には、１５６５〜１６００ｎｍの波長域において所望の利得が得られている。
【００２８】
図９は、本実施例における信号光スペクトルの例を示しており、信号光波長が波長群の場合を示している。信号光波長は、波長群−１（１５３０〜１５６５ｎｍ）と波長群−２（１５６５〜１６００ｎｍ）からなる。この信号光波長に対応して、図８に示すラマン利得スペクトルが設定されている。前記波長群の波長チャネル間隔は、例えば１００ＧＨｚの周波数間隔に対応した波長、約０．８ｎｍである。
【００２９】
［第２実施例］
図１０は、本発明第２実施例の光通信システムの構成を示している。
図において、光通信システムは、複数の通信ノード間に設定され、市中または海底に敷設された伝送路光ファイバ２１０と、光増幅器２２０とからなる。光増幅器２２０は、通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路２３０、信号光の分布ラマン増幅を行なう励起光源２４０、信号光と励起光源２４０からの励起光を合波するための合波器２５０、受光した光を増幅するＥＤＦＡ２６０、及び、受信器２７０からなる。
励起光源２４０は、図６に示す第１実施例と同様の構成であり、光ファイバを励起し、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発するレーザダイオード２４１、レーザダイオード２４１に対する外部共振器の片方のミラーを構成する波長可変ＦＧ２４３（波長可変波長選択素子）、波長可変ＦＧ２４３の波長変化に合わせてレーザダイオード２４１の温度を調整する温度調整回路２４２、及び、波長可変ＦＧ２４３を駆動する駆動回路２４４を有する。
ＥＤＦＡ２６０は、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加光ファイバ）２６１、２６３と、波長可変ＦＧ２４３の波長変化に合わせて損失波長域を変化させる波長域可変利得等化器２６２からなる。
【００３０】
本実施の形態による光通信システムは、図５に示す従来技術と類似しているが、以下の点が主に異なる。従来技術では、励起光源が２つの励起光波長λ１およびλ２に応じて２つのレーザダイオードを用いている。一方、本実施例では、２つの励起光波長λ１およびλ２に対し、１つのレーザダイオードを用いている。図１０に示すように、レーザダイオードの出力段には波長可変ＦＧ２４３が設置され、その反射波長がλ１およびλ２の間で可変になっている。本実施例の励起光波長が、波長可変ＦＧ２４３の反射波長で決まることは、第１実施例の場合と同じである。図３の波長配置−２１および波長配置−２４に対する励起光波長をそれぞれλ１およびλ２とする。また、図４の劣化状態−３１および劣化状態−３２に対して、励起光波長をそれぞれλ１およびλ２とする。このときのラマン利得スペクトルは、図８（ｂ）の励起光波長をλ１およびλ２としたときのスペクトルと同様である。
また、従来技術では、ＥＤＦＡ内に波長域固定利得等化器が設置されているのに対し、本実施例では、ＥＤＦＡ２６０内に波長域可変利得等化器２６２が設置されている。図１１は、本実施の形態における波長域可変利得等化器２６２の損失スペクトル特性であり、図３の波長配置−２１および波長配置−２４に対する損失スペクトルが示されている。また、図４の劣化状態−３１および劣化状態−３２に対する損失スペクトルが図１１に示されている。波長域可変利得等化器２６２の例としては、多段接続のマッハツェンダ干渉フィルタがある。
上記の動作により、図８（ｂ）の利得スペクトル変化を、図１１の損失スペクトル変化が打ち消すようになるため、全信号光波長域（波長群−１および−２）に渡って、一定の利得スペクトルが保持される。
【００３１】
図１２は出力信号光の光信号対雑音比（光ＳＮＲ）特性を示す図であり、（ａ）は図４に示す従来技術の初期状態、（ｂ）は従来技術の劣化状態−３１（波長配置−２１）、（ｃ）は従来技術の劣化状態−３２（波長配置−２４）、（ｄ）は本第２実施例における信号光レベル（信号光パワー）および雑音光レベル（雑音光パワー密度）、ならびに、システムの許容雑音光レベルを示している。図１２（ａ）に示す図４の従来技術初期状態においては、波長群−１及び波長群−２において、雑音光レベルが許容雑音光レベルに比べ十分低く、過剰なマージンが生じている。一方、図１２（ｂ）の劣化状態−３１（波長配置−２１）では、波長群−１の波長域において、雑音光レベルが高くなり、システムマージンが少なくなっている。ただし、この少なくなったマージン量は許容量である。また、図１２（ｃ）の劣化状態−３２（波長配置−２４）では、波長群−２の波長域において、雑音光レベルが高くなり、システムマージンが少なくなっている。劣化状態−３１は、波長群−１の波長域において、図４に示した光増幅器内の利得等化器損失が増大するなどして劣化が生じたものである。同様に、劣化状態−３２は、波長群−２の波長域において、図４に示した光増幅器内の利得等化器損失が増大するなどして劣化が生じたものである。また、波長配置−２１では、波長群−１が信号光の送信器・受信器間で１中継し、波長群−２が信号光の送信器・受信器間で無中継であるのに対し、波長配置−２４では、波長群−２が信号光の送信器・受信器間で１中継し、波長群−１が信号光の送信器・受信器間で無中継であることにより、図１２（ｂ）のスペクトルが生じている。図１２（ｃ）についても同様である。
【００３２】
一方、本実施例では、図１２（ｂ）に対応した劣化状態−３１および波長配置−２１の場合には、波長群−１の短波長域にのみ分布ラマン増幅を適用しているため、従来技術にくらべ、波長群−１の短波長域における雑音光レベルは従来技術と同じであるが、波長群−２の長波長域における雑音光レベルは従来技術より大きくなっている。ただし上記と同様に、その雑音光レベルは許容レベルである。また同様に、図１２（ｃ）に対応した劣化状態−３２および波長配置−２４の場合には、波長群−２の長波長域にのみ分布ラマン増幅を適用しているため、従来技術にくらべ、波長群−２の長波長域における雑音光レベルは従来技術と同じであるが、波長群−１の短波長域における雑音光レベルは従来技術より大きくなっている。上記のように、本実施例では、従来技術のような過剰なシステムマージンがない動作を行なっている。図５の従来技術では、励起レーザダイオードを２つ用い、伝送路光ファイバ中に入射する励起光パワーが高く、伝送路光ファイバや、その入力端にあるコネクタの損傷の危険性が高い。一方、本実施例では、励起レーザダイオードを１つ用い、伝送路光ファイバ中に入射する励起光パワーは、上記従来の場合の約２分の１である。この、伝送路光ファイバ中に入射する励起光パワーの低減効果は、信号光の波長群数が多い場合により顕著である。
【００３３】
［第３実施例］
図１３は、本発明第３実施例の光通信システムの構成を示している。
図において、光通信システムは、ノードＡ及びＢと、ノードＡ−Ｂ間に配置され、市中または海底に敷設された伝送路光ファイバ３１０とからなる。そして、Ｂノードは、通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路３２０、信号光の分布ラマン増幅を行なうための励起光源３３０、レーザダイオード３３１からの励起光を任意の分岐比で分岐する分配比制御器３４０、分配比制御器３４０のポート（第２のポート）からの励起光を伝送路光ファイバ３１０に導く合波器３５０（第２の合波器）、受光した光を増幅するＥＤＦＡ３６０、及び、受信器３７０からなる。
励起光源３３０は、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発するレーザダイオード３３１と、ＦＧ３３２からなる。
また、ＥＤＦＡ３６０は、分配比制御器３４０のポート（第１のポート）からの励起光を信号光の集中ラマン増幅の光ファイバに導く合波器３６３（第１の合波器）と、ＤＣＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：分散補償ファイバ）３６２と、ＥＤＦ３６１、３６４とを有する。
【００３４】
本実施例は、図１０の第２実施例と類似しているが、以下の点が主に異なる。第２実施例の励起光源は、波長可変ＦＧ２４３によりレーザダイオード２４１の発振波長が可変となっているが、本実施例は、波長固定のＦＧ３３２を用いてレーザダイオード３３１の発振波長を固定としている。ただし、図１３では、簡単のため１波長の励起光源のみ、すなわち、１ＬＤ（レーザダイオード）のみを示しているが、実際には、所望の波長数に応じて、励起光の波長数およびレーザダイオードの数を増やす。また、第２実施例では、波長域可変利得等化器２６２を用いているが、本実施例では集中増幅型のラマン増幅器を用いている。集中増幅型ラマン増幅器は、ＤＣＦ３６２などの高ＮＡの光ファイバを励起光源からの励起光で励起したものである。本実施例において、励起光源から出射した励起光は、分配比制御器３４０に入射して、所望の分配比で２つに分配される。その分配された励起光の一方は、合波器３５０を用いて伝送路光ファイバ３１０に導入される。また、分配比制御器３４０により分配された励起光の他の一方は、合波器３６３を用いてＤＣＦ３６２に導入される。伝送路光ファイバ３１０とＤＣＦ３６２は、入射励起光パワーに応じたラマン利得を生じる。分配比制御器３４０の例は、マッハツェンダ干渉フィルタである。
第２実施例では、伝送路光ファイバのラマン利得の変化を、波長域可変利得等化器２６２で補償して打ち消しているが、本実施例では、伝送路光ファイバのラマン利得の増加（減少）を、ＤＣＦ３６２中のラマン利得の減少（増加）で補償して打ち消している。すなわち、伝送路光ファイバ３１０ヘの入射励起光パワーが増えると、伝送路光ファイバ３１０中でのラマン利得が増加するが、一方で、ＤＣＦ３６２への入射励起光パワーが減少し、ＤＣＦ中でのラマン利得が減少する。
本実施例では、所望の信号光波長に対応した励起光波長において、励起光パワーの分配比を上記のように変化させて、利得を一定値に保ちつつ、光ＳＮＲを調整している。すなわち、伝送路光ファイバ中での分布ラマン利得が増加すると、受信器入力における光ＳＮＲが増大するが、伝送路光ファイバヘの入力励起光パワーも増大する。伝送路光ファイバおよびその入力端のコネクタ（図示せず）の損傷確率は、伝送路光ファイバヘの入力励起光パワーが高いほど大きい。従来技術では、図３および図４に示したような、システム動作の変化を見越して、伝送路光ファイバヘの入力励起光パワーを最大化して固定する必要があるため、損傷確率は最大になってしまう。一方、本実施例では、必要が生じたパワーだけ、伝送路光ファイバヘ励起光を導入するため、入力励起光パワーをダイナミックに最小化し、損傷確率を最小にすることができる。
【００３５】
［第４実施例］
図１４は、本発明の第４実施例の光通信システムの構成を示している。本実施例における光通信システムは、通信ノード間の波長配置を検出する波長配置検出回路４２０、信号光の分布ラマン増幅を行なう励起光源４３０ａ、４３０ｂ、励起光源４３０ａ及び４３０ｂからの励起光を合波するための合波器４４０を有する。また、励起光源４３０ａは、光ファイバを励起し、信号光のラマン増幅を行なう励起光を発するレーザダイオード４３１ａ、レーザダイオード４３１ａに対する外部共振器の片方のミラーを構成する波長可変ＦＧ４３３ａ（波長可変波長選択素子）、波長可変ＦＧ４３３ａの波長変化に合わせてレーザダイオード４３１ａの温度を調整する温度調整回路４３２ａ、及び、波長可変ＦＧ４３３ａを駆動する駆動回路４３４ａを有する。励起光源４３０ｂは、励起光源４３０ａと同様の構成であり、レーザダイオード４３１ｂ、波長可変ＦＧ４３３ａ（波長可変波長選択素子）、温度調整回路４３２ｂ、及び、駆動回路４３４ｂを有する。
本実施例は、図６の第１実施例に類似しているが、以下の点が主に異なる。第１実施例の励起光波長数は１であるが、本実施例の励起光波長数は２である。すなわち、本実施例では、ある波長配置において、第１の励起光源である励起光源４３０ａの励起光波長をλ１、第２の励起光源である励起光源４３０ｂの励起光波長をλ３とし、別の波長配置において、励起光源４３０ａの励起光波長をλ２、励起光源４３０ｂの励起光波長をλ４とする。２波長により励起することのメリットは、ラマン利得スペクトルの平坦波長幅を拡大できる点にある。例えば、１波長励起時の平坦波長幅は約２０ｎｍ（図８（ｂ）参照）であるが、２波長励起時の平坦波長幅は約４０ｎｍである。
図１４において、２つの波長可変ＦＧ４３３ａ、４３３ｂに別々の駆動回路４３４ａ、４３４ｂを用いているが、通常、λ１とλ２の差と、λ３とλ４の差は同じであるから、図６に示す第１実施例と同じ駆動回路やＦＧのファイバガイド等の波長可変ＦＧ内の部品（図７）を用いることができる。温度可変のレーザダイオード駆動回路に関しても同様に共用化できる。そして、２つの励起光源４３０ａ、４３０ｂからの励起光は、合波器４４０により合波され、出力される。
波長数が３以上のときにも、明らかに同様のことが成り立つ。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、従来技術において問題であった、高価な励起レーザダイオードを複数用いているため、システムのコストが高いという欠点、また、伝送路光ファイバ中に高パワーな励起光が入射するため、ノードと伝送路光ファイバの間にある光コネクタが損傷する確率が高くなるという欠点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１構成例のフォトニックネットワークシステムにおけるノード間波長割り当てを示す図である。
【図２】第１構成例のフォトニックネットワークシステムにおける従来技術の光通信システムの構成例を示す図である。
【図３】第２構成例のフォトニックネットワークシステムにおけるノード間波長割り当てを示す図である。
【図４】光ファイバ通信システムにおける波長多重を用いた中継システムの構成例を示す図である。
【図５】図４の中継システムにおける従来技術の光通信システムの第２構成例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例による光通信システムの構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例による波長可変ＦＧの構成例を示す図である。
【図８】（ａ）従来技術および（ｂ）本発明の第１実施例における分布ラマン利得スペクトル例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例における信号光スペクトルの例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例による光通信システムの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例における波長城可変利得等化器の損失スペクトル特性を示す図である。
【図１２】出力信号光の光信号対雑音比（光ＳＮＲ）特性を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施例による光通信システムの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施例による光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１０、２１０、３１０…伝送路光ファイバ
１２０、２３０、３２０、４２０…波長配置検出回路
１３０、２４０、３３０、４３０ａ、４３０ｂ…励起光源
１３１、２４１、３３１、４３１ａ、４３１ｂ…レーザダイオード
１３２、２４２、４３２ａ、４３２ｂ…温度調整回路
１３３、２４３、４３３ａ、４３３ｂ…波長可変ＦＧ（ファイバグレーティング）
１３３ａ…グレーティング
１３３ｂ…ファイバガイド
１３３ｃ…ファイバ固定部
１３３ｄ…圧電素子
１３４、２４４、４３４ａ、４３４ｂ…駆動回路
１４０、２５０、３５０、３６３、４４０…合波器
１５０、２６０、３６０…ＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）
１６０、２７０、３７０…受信器
１７０…光ファイバ
２２０…光増幅器
２６１、２６３、３６１、３６４…ＥＤＦ（エルビウム添加光ファイバ）
２６２…波長域可変利得等化器
３３２…ＦＧ（ファイバグレーティング）
３４０…分配比制御器
３６２…ＤＣＦ（分散補償ファイバ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplifier that amplifies an optical signal as light and an optical fiber communication system that performs communication using an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows wavelength assignment between nodes in a first configuration example of a photonic network system in which a wavelength path is assigned between a plurality of communication nodes. This communication node may be read as a transmitter, a receiver, and a repeater. In addition, this configuration and the operations described below are mainly based on GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) or OTN (Graphical Multi-Protocol Label Switching), which is a protocol for a high-speed optical network using a wavelength switch, such as determining a routing path based on the wavelength of an optical signal. The present invention is applied to a system using ASON (Automatic Switched Optical Networks) which is an automatic transport network based on Optical Transport Network (SDH) / Synchronous Digital Hierarchy (SDH). A wavelength λG1 is allocated between communication nodes (hereinafter, simply “nodes”) AB, and a wavelength λG2 is allocated between nodes CB. However, the nodes CB are connected via the node A. The wavelength between nodes may be a group of a plurality of wavelengths adjacent on the wavelength axis, that is, a wavelength group.
The wavelength arrangement-11 in this figure is at a certain time (time), and at this time (hereinafter, "time-11"), the nodes A and B are performing communication using the wavelength λG1. In the wavelength allocation -12, after the time -11, the communication between the nodes A and B ends, and the wavelength λG2 is used between the nodes C and B at the time thereafter (hereinafter, “time -12”). This indicates that communication is taking place. That is, the wavelength reaching the node B is different between the time -11 and the time -12. Here, it is assumed that the wavelengths λG1 and λG2 are not simultaneously established between the nodes A and B for the reason of system operation. If it becomes necessary to perform simultaneous communication between the nodes A and B and between the nodes C and B, a measure is taken, for example, by installing a path directly connecting the nodes C and B.
[0003]
FIG. 2 is a configuration example of a conventional optical communication system in the photonic network system of the first configuration example shown in FIG. 1, and shows a state of signal light propagation between nodes AB. A transmission line optical fiber is provided between the nodes AB. The B node includes a receiver, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) as an optical amplifier, an excitation light source for performing distributed Raman amplification of signal light, and excitation light from the signal light and its excitation light source. It has a multiplexer for multiplexing light. The pumping light source includes two laser diodes having different pumping light wavelengths, a control circuit (not shown) of constant temperature control (temperature fixing) for driving the laser diodes, and pumping light from the two laser diodes (each of them). Wavelengths λ1 and λ2). Further, a fiber grating (FG) is provided on the output side of the excitation light of the laser diode, and the oscillation wavelength of the laser diode is fixed at λ1 and λ2. Then, the distributed Raman amplification for the signal light of the wavelength λG1 is performed by the excitation light of the laser diode of the wavelength λ1, and the distributed Raman amplification for the signal light of the wavelength λG2 is performed by the excitation light of the laser diode of the wavelength λ2. . However, in many cases, two laser diodes having different polarization states are used for one excitation wavelength. In some cases, one polarization-independent laser diode is used for one excitation light wavelength. Hereinafter, for simplicity, one laser diode is used for one excitation light wavelength as in the latter case.
In the above, distributed amplification is performed using a transmission line optical fiber as a gain medium for Raman amplification, and gain is given to signal light.As described below, instead of distributed amplification, centralized amplification is applied. May be. That is, a long silica fiber as a gain medium for Raman amplification is wound around a bobbin or the like and placed in the B node in FIG. The long silica fiber is pumped with the pump light to amplify the signal lights of wavelengths λ1 and λ2. However, a system using distributed amplification has a feature that a signal-to-noise ratio is higher than a system using only lumped amplification.
[0004]
FIG. 3 shows wavelength assignment between nodes in the photonic network system of the second configuration example. In this network, there are four nodes, nodes A, B, C, and D, which perform communication using the following wavelength allocation. However, it is assumed that the node D has only the receiver of the wavelength λG1, and the node C has one transmitter of each of the wavelengths λG1 and λG2.
In the wavelength arrangement-21 (time-21) in the figure, the wavelength λG2 is allocated between the nodes A and B, and the wavelength λG1 is allocated between the nodes C and B. At the time after the time -21, at the wavelength allocation -22 at the time -22, the communication between the nodes A and B is completed, the communication is performed only between the nodes C and B, and thereafter, the communication between the nodes C and B is performed. Communication also ends. At the time following the time -22 and at the wavelength arrangement -23 at the time -23, when communication from the node C to the node D having only the receiver of the wavelength λG1 becomes necessary, the wavelength λG1 is used between the nodes C and D. Communication is performed. Further, when a new communication needs to be performed between the nodes C and B within the time -23, the node C has only one transmitter for each of the wavelengths λG1 and λG2. Between B, communication using the wavelength λG2 is performed. The time allocation after time -23 and the wavelength allocation -24 at time -24 further indicate that communication needs to occur between nodes A and B, and that communication using wavelength λG1 is performed.
As described above, in the wavelength arrangements 21 to 24, communication using either or both of the wavelengths λG1 and λG2 is performed between the nodes AB. At this time, comparing the wavelength allocation-21 and the wavelength allocation-24, the signals of the wavelengths λG1 and λG2 reaching the B node have different paths, one of which is one relay and the other is non-relay.
[0005]
FIG. 4 shows a configuration example of a relay system using wavelength division multiplexing in an optical fiber communication system. This figure shows a configuration in which one relay is performed between the transmitter and the receiver. However, the following description holds when the number of relays is two or more. FIG. 4 shows a configuration using two spans of transmission line optical fibers and three optical amplifiers. The transmitter transmits the wavelengths λG1 and λG2, and the optical amplifier collectively amplifies the wavelengths λG1 and λG2. In this optical fiber communication system, distributed Raman amplification is performed before the linear repeater optical amplifier and before the receiver optical amplifier in order to improve the optical signal-to-noise ratio.
FIG. 5 shows a second example of the configuration of a conventional optical communication system in the repeater system of FIG. 4, showing the internal configuration of a pre-optical amplifier. In the figure, an optical amplifier serving as a pre-optical amplifier includes a receiver, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) as an optical amplifier, an excitation light source for performing distributed Raman amplification of signal light, and a signal light and its excitation light source. And a multiplexer for multiplexing the excitation lights. The excitation light source has the same configuration as the excitation light source shown in FIG. The EDFA includes an EDF (Erbium Doped Fiber: erbium-doped optical fiber) and a wavelength band fixed gain equalizer. In the case of the linear repeater optical amplifier, the receiver shown in FIG. 5 is not provided, and a transmission line optical fiber is installed at a stage subsequent to the optical amplifier. Therefore, the following holds true for both the pre-optical amplifier and the linear repeater optical amplifier.
However, the example of the above-described conventional technique is a case where the number of wavelengths (the number of wavelength groups) is two, but when the number is clearly three or more, the same holds for Non-Patent Document 1. In many cases, two laser diodes having different polarization states are used for one excitation wavelength. Therefore, for example, when the number of excitation wavelengths is 4, the number of necessary laser diodes is 8, and the cost of the laser diodes accounts for a large proportion of the cost of the Raman amplification system.
[0006]
[Non-patent document 1]
Y. Emori, K. Tanaka and S. Namiki, "100 nm band gain flat Raman amplifier pumped and equalized by a 12 wavelength channel WDM laser diode unit (Y. Emori, K. Tanaka and S. Namiki)" 100 nm bandwidth flat-gain Raman amplifiers pumped and gain-equalized by 12-wavelength-channel WDM laser diode unit (Electronic Letters, Vol. 19, August 15, 19th, August, 15th, August, 1999). No., p. 1355-1356
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the first configuration example of the conventional optical communication system shown in FIG. 2 and the second configuration example of the conventional optical communication system shown in FIG. 5, two expensive pump laser diodes are used. Has the disadvantage of high cost. Also, since distributed Raman amplification is used and high-power pumping light is incident on the transmission line optical fiber, the probability that an optical connector (not shown) between the B node and the transmission line optical fiber will be damaged. There is a disadvantage that it becomes high.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical amplifier and an optical fiber communication system that reduce costs and reduce damage to an optical connector.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is an optical fiber, one or more of which pumps the optical fiber and emits pump light for performing Raman amplification of signal light. A plurality of laser diodes, a wavelength-variable wavelength selection element for selecting a wavelength of the excitation light emitted from each of the laser diodes, a drive circuit for driving the wavelength-variable wavelength selection element, the excitation light emitted by the laser diode, And a multiplexer for multiplexing the signal light incident from the optical fiber.
This is an optical amplifier that amplifies the signal light in a lumped manner in the communication node.
[0009]
The invention according to claim 2 is the optical amplifier according to claim 1, further comprising a temperature adjustment circuit that adjusts the temperature of the laser diode in accordance with a wavelength change of the tunable wavelength selection element. , Is characterized.
This is an invention for expanding the variable range of the Raman gain wavelength range in the optical amplifier according to the first aspect.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the optical amplifier according to the first or second aspect, the driving circuit is associated with the plurality of laser diodes, and includes the plurality of tunable wavelength selecting elements. It is driven simultaneously.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical amplifier according to any one of the first to third aspects, the tunable wavelength selection element is a tunable fiber grating. .
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber communication system comprising: a transmission line optical fiber disposed between a plurality of communication nodes; and the optical amplifier according to any one of the first to fourth aspects. The optical amplifier further includes a wavelength allocation detection circuit that detects a wavelength allocation between the plurality of communication nodes, and the driving circuit performs the wavelength allocation based on the wavelength allocation detected by the wavelength allocation detection circuit. An optical fiber communication system for driving a variable wavelength selection element.
This is an optical fiber communication system in which the gain wavelength range of an optical amplifier is variable based on the wavelength arrangement between communication nodes and the like.
[0013]
The invention according to claim 6 is the optical fiber communication system according to claim 5, wherein the optical amplifier detects a signal-to-noise ratio at a plurality of signal light wavelengths instead of a wavelength allocation detection circuit. A driving circuit for driving the tunable wavelength selection element based on the signal-to-noise ratio detected by the signal-to-noise ratio detection circuit.
[0014]
The invention according to claim 7 is an optical fiber communication system including a plurality of communication nodes and a transmission line optical fiber arranged between the communication nodes, wherein any one of the communication nodes is One or more laser diodes that excite a transmission line optical fiber adjacent to a communication node and emit pump light for performing Raman amplification of signal light, and a wavelength tunable wavelength that selects a wavelength of the pump light emitted from each of the laser diodes. A selection element, a multiplexer for multiplexing the pump light emitted by the laser diode and the signal light incident from the optical fiber, a wavelength arrangement detection circuit for detecting the wavelength arrangement between the plurality of communication nodes, and A drive circuit for driving the wavelength-variable wavelength selection element based on the wavelength arrangement detected by the wavelength arrangement detection circuit, That.
This is an optical fiber communication system in which Raman amplification of signal light is distributed in a transmission line optical fiber laid in the city or on the sea floor, and the gain wavelength range is made variable based on the wavelength arrangement between communication nodes. System.
[0015]
The invention according to claim 8 is the optical fiber communication system according to claim 7, wherein any of the communication nodes detects a signal-to-noise ratio at a plurality of signal light wavelengths instead of a wavelength allocation detection circuit. A driving circuit for driving the tunable wavelength selection element based on the signal-to-noise ratio detected by the signal-to-noise ratio detection circuit.
[0016]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical fiber communication system according to the seventh or eighth aspect, any one of the communication nodes is configured to transmit a loss according to a wavelength change of the tunable wavelength selection element. It further comprises a wavelength range variable gain equalizer for changing the wavelength range.
This is an optical fiber communication system in which the signal light-to-noise ratio is made variable based on the wavelength arrangement between communication nodes while maintaining a constant gain spectrum over a plurality of signal light wavelength bands.
[0017]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical fiber communication system according to any one of the seventh to ninth aspects, any one of the communication nodes is configured to perform a wavelength change of the wavelength tunable wavelength selection element. And a temperature adjusting circuit for adjusting the temperature of the laser diode.
This is an invention in which the variable range of the Raman gain wavelength range is expanded in the optical fiber communication system according to any one of claims 7 to 9.
[0018]
The invention according to claim 11 is the optical fiber communication system according to any one of claims 7 to 10, wherein the drive circuit is associated with the plurality of laser diodes, and Are simultaneously driven.
[0019]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the fiber communication system according to any one of the seventh to eleventh aspects, the tunable wavelength selection element is a tunable fiber grating. And
[0020]
An invention according to claim 13 is an optical fiber communication system including a plurality of communication nodes and a transmission line optical fiber disposed between the communication nodes, wherein any of the communication nodes transmits signal light. One or a plurality of laser diodes that emit pump light for performing Raman amplification, an optical fiber for concentrated Raman amplification of signal light, and a distribution ratio controller that branches pump light from each of the laser diodes at an arbitrary branch ratio. A first multiplexer for guiding pump light from a first port of the distribution ratio controller to a transmission line optical fiber adjacent to the arbitrary communication node; and a second multiplexer for guiding pump light from a second port of the distribution ratio controller. A second multiplexer that guides the pump light to the optical fiber of the concentrated Raman amplification of the signal light, a wavelength allocation detection circuit that detects a wavelength allocation between the plurality of communication nodes, and a wavelength allocation detected by the wavelength allocation detection circuit To And a driving circuit for driving the variable wavelength wavelength selecting element Zui, an optical fiber communication system, characterized in that.
This is because the signal Raman gain in the transmission line optical fiber laid in the city or on the sea floor and the sum of the concentrated Raman gain in the optical fiber for the concentrated Raman amplification of the signal light are kept constant, while the signal pair of the system is kept constant. This is an optical fiber communication system that makes the noise ratio variable.
[0021]
The invention according to claim 14 is the optical fiber communication system according to claim 13, further comprising a signal-to-noise ratio detection circuit at a plurality of signal light wavelengths, instead of the wavelength arrangement detection circuit, The drive circuit drives the tunable wavelength selection element based on the signal to noise ratio detected by the signal to noise ratio detection circuit.
[0022]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical fiber communication system according to the thirteenth or fourteenth aspect, the optical fiber for the concentrated Raman amplification of the signal light is a dispersion compensating fiber. And
With this dispersion compensating fiber, concentrated Raman amplification and dispersion compensation can be simultaneously performed at low cost.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 6 shows the configuration of the optical communication system according to the first embodiment of the present invention.
In the figure, the optical communication system includes communication nodes (hereinafter, simply referred to as “nodes”) A and B, and a transmission line optical fiber 110 disposed between the nodes A and B and laid in the city or on the sea floor. The B node includes a wavelength arrangement detection circuit 120 for detecting the wavelength arrangement between the communication nodes, a pump light source 130 for performing distributed Raman amplification of signal light, signal light from the transmission line optical fiber 110 and pump light from the pump light source 130. 140, an EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) 150 for amplifying received light, and a receiver 160. Further, the pumping light source 130 pumps the optical fiber and emits pumping light for Raman amplification of signal light, and a wavelength tunable FG (fiber grating) 133 constituting one mirror of an external resonator for the laser diode 131. The wavelength tunable FG 133 includes a temperature adjusting circuit 132 that adjusts the temperature of the laser diode 131 in accordance with a wavelength change of the tunable FG 133, and a drive circuit 134 that drives the tunable FG 133.
In this embodiment, the EDFA 150 in the B node and the distributed Raman amplifier (the gain medium is the transmission line optical fiber 110) by distributed Raman amplification in the transmission line optical fiber 110 may be regarded as a composite optical amplifier. It is possible.
[0024]
The main differences between this embodiment in FIG. 6 and the prior art in FIG. 2 are described below. In the prior art, two pump laser diodes are used in accordance with 2, which is the number of required pump wavelengths (λ1 and λ2). These laser diodes are generally driven by a drive circuit having a constant temperature (fixed temperature) control function. The pump light from the two pump laser diodes is multiplexed by a wavelength multiplexer and output from a pump light source. The number of excitation wavelengths is often 3 or more, and may be 10 or more as in the case of a conventional report (Non-Patent Document 1). Although FIG. 6 shows the case where the propagation directions of the signal light and the pump light are opposite, obviously, the propagation directions of the signal light and the pump light may be the same.
On the other hand, in the present embodiment in FIG. 6, the number of the pump laser diodes, that is, the number of the laser diodes 131 is one. This is an advantage of this embodiment because pump laser diodes are generally more expensive than other components. A wavelength-tunable FG 133 is provided on the pumping light output side of the laser diode 131. The laser diode 131 is driven by a drive circuit 134 having a temperature variable function as needed. This temperature variable function is realized by the temperature adjustment circuit 132. The laser diode 131 uses the tunable FG 133 as a wavelength selector having an external resonator configuration. Therefore, the oscillation wavelength of the laser diode 131 is determined by the reflection wavelength of the wavelength-tunable FG 133 (hereinafter, “wavelength-tunable FG reflection wavelength”), and is variable. The variable range of the oscillation wavelength is mainly determined by the gain wavelength range of the internal gain spectrum of the laser diode 131, and its typical value is several tens nm to about 100 nm at the maximum. Since the center wavelength of the gain wavelength range changes with the temperature of the laser diode 131, the temperature of the laser diode 131 (hereinafter, referred to as “LD (Laser Diode: laser diode) temperature”) is changed using the temperature variable function of the temperature adjustment circuit 132. By changing it, it can be changed. That is, the variable range of the oscillation wavelength can be expanded by the temperature adjustment circuit 132 (temperature variable function). In this embodiment, the LD temperature is changed according to the change in the wavelength-variable FG reflection wavelength. For example, when the wavelength-variable FG reflection wavelength is shifted from 1450 nm to 1490 nm, the LD temperature is simultaneously changed from 25 degrees to 50 degrees.
[0025]
In the operation of the present embodiment, in the wavelength arrangement -11 in FIG. 1, the reflection wavelength of the wavelength-tunable FG 133, and hence the excitation light wavelength which is the oscillation wavelength of the laser diode 131, is set to λ1, and the excitation light is used to set the wavelength (wavelength group) λG1. Distributed Raman amplification of signal light. On the other hand, in the wavelength arrangement-12, similarly, the excitation light wavelength is set to λ2, and the signal light of the wavelength (wavelength group) λG2 is distributed Raman-amplified by the excitation light. Therefore, in the wavelength arrangement-12, signal light of a desired wavelength can be amplified. However, the wavelength arrangement information is obtained by using the wavelength arrangement detection circuit 120 installed in the B node to capture the wavelength arrangement information transmitted through the transmission line optical fiber 110. Note that the wavelength allocation detection circuit 120 may be replaced with a circuit that detects a parameter linked to the wavelength allocation, such as a signal-to-noise ratio detection circuit.
[0026]
FIG. 7 shows a configuration example of the wavelength variable FG 133 according to the first embodiment of the present invention. A grating (diffraction grating) 133a is cut in the optical fiber 170, and this is used as a fiber grating (FG) which is a reflector of the excitation light. Then, one end of the optical fiber 170 is fixed to the fiber guide 133b, and the other end is fixed to the fiber fixing portion 133c. The fiber fixing portion 133c is fixed to the piezoelectric element 133d, and the piezoelectric element 133d expands and contracts according to the drive voltage from the drive circuit 134. As a result, the FG expands and contracts, and the reflection wavelength determined by the pitch of the FG changes.
The tunable FG 133 of this embodiment may be a partial reflection type wavelength selection element (filter), and may be, for example, a combination of a multiplexer / demultiplexer and a mirror (bulk) diffraction grating.
[0027]
FIG. 8 shows an example of the distributed Raman gain spectrum in (a) the prior art and (b) the present embodiment. As shown in (a), in the related art, when the pumping light wavelengths λ1 and λ2 are 1450 nm and 1490 nm, respectively, the wavelength range where the Raman gain is a certain value (for example, 10 dB) or more is obtained at 1530 to 1600 nm. . On the other hand, as shown in (b), in the present embodiment, the pump light wavelengths λ1 and λ2 are set to 1450 nm and 1490 nm, respectively, but the wavelengths are switched in the time domain. As shown in the figure, according to the Raman gain spectrum in the case of one-wavelength pumping, in the case of the wavelength arrangement-11 in FIG. 1, a desired gain is obtained in a wavelength range of 1530 to 1565 nm, and the wavelength arrangement- In the case of 12, a desired gain is obtained in a wavelength range of 1565 to 1600 nm.
[0028]
FIG. 9 shows an example of a signal light spectrum in the present embodiment, and shows a case where the signal light wavelength is a wavelength group. The signal light wavelength includes a wavelength group-1 (1530 to 1565 nm) and a wavelength group-2 (1565 to 1600 nm). The Raman gain spectrum shown in FIG. 8 is set corresponding to the signal light wavelength. The wavelength channel interval of the wavelength group is about 0.8 nm, for example, a wavelength corresponding to a frequency interval of 100 GHz.
[0029]
[Second embodiment]
FIG. 10 shows the configuration of the optical communication system according to the second embodiment of the present invention.
In the figure, the optical communication system is configured between a plurality of communication nodes and includes a transmission line optical fiber 210 laid in the city or on the sea floor, and an optical amplifier 220. The optical amplifier 220 includes a wavelength allocation detection circuit 230 that detects the wavelength allocation between communication nodes, a pump light source 240 that performs distributed Raman amplification of signal light, and a multiplexing device that multiplexes the signal light and the pump light from the pump light source 240. EDFA 260 for amplifying received light, and receiver 270.
The pumping light source 240 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 6. The pumping light source 240 pumps an optical fiber and emits pumping light for Raman amplification of signal light. One of the external resonators for the laser diode 241 is provided. , A temperature adjusting circuit 242 for adjusting the temperature of the laser diode 241 in accordance with the wavelength change of the variable wavelength FG 243, and a driving circuit 244 for driving the variable wavelength FG 243. Have.
The EDFA 260 includes EDFs (Erbium Doped Fibers) 261 and 263, and a wavelength range variable gain equalizer 262 that changes a loss wavelength range in accordance with a wavelength change of the wavelength variable FG 243.
[0030]
The optical communication system according to the present embodiment is similar to the conventional technology shown in FIG. 5, but differs mainly in the following points. In the prior art, an excitation light source uses two laser diodes according to two excitation light wavelengths λ1 and λ2. On the other hand, in this embodiment, one laser diode is used for two excitation light wavelengths λ1 and λ2. As shown in FIG. 10, a wavelength tunable FG 243 is provided at the output stage of the laser diode, and its reflection wavelength is variable between λ1 and λ2. The fact that the excitation light wavelength of the present embodiment is determined by the reflection wavelength of the variable wavelength FG 243 is the same as that of the first embodiment. The pumping light wavelengths for the wavelength arrangement -21 and the wavelength arrangement -24 in FIG. 3 are λ1 and λ2, respectively. Further, the pumping light wavelengths are λ1 and λ2 for the deteriorated state −31 and the deteriorated state −32 in FIG. 4, respectively. The Raman gain spectrum at this time is the same as the spectrum when the pumping light wavelength in FIG. 8B is λ1 and λ2.
In the prior art, the wavelength band fixed gain equalizer is installed in the EDFA, whereas in the present embodiment, the wavelength band variable gain equalizer 262 is installed in the EDFA 260. FIG. 11 shows a loss spectrum characteristic of the wavelength band variable gain equalizer 262 in the present embodiment, and shows a loss spectrum for the wavelength arrangement -21 and the wavelength arrangement -24 in FIG. FIG. 11 shows the loss spectra for the deteriorated states -31 and -32 of FIG. As an example of the wavelength band variable gain equalizer 262, there is a multi-stage connected Mach-Zehnder interference filter.
By the above operation, the change in the gain spectrum in FIG. 8B is canceled by the change in the loss spectrum in FIG. 11, so that a constant gain is maintained over the entire signal light wavelength range (wavelength groups -1 and -2). The spectrum is retained.
[0031]
12A and 12B are diagrams showing an optical signal-to-noise ratio (optical SNR) characteristic of the output signal light. FIG. 12A shows the initial state of the prior art shown in FIG. Arrangements -21) and (c) show the state of deterioration of the prior art -32 (wavelength arrangement -24), and (d) shows the signal light level (signal light power) and noise light level (noise light power density) in the second embodiment. ) And the allowable noise light level of the system. In the initial state of the prior art in FIG. 4 shown in FIG. 12A, in the wavelength group-1 and the wavelength group-2, the noise light level is sufficiently lower than the allowable noise light level, and an excessive margin occurs. On the other hand, in the deteriorated state-31 (wavelength arrangement-21) of FIG. 12B, the noise light level is high in the wavelength range of the wavelength group-1, and the system margin is small. However, the reduced margin amount is an allowable amount. In the deterioration state -32 (wavelength arrangement -24) of FIG. 12C, the noise light level is high in the wavelength range of the wavelength group-2, and the system margin is small. Deteriorated state-31 is a state in which the loss has occurred in the wavelength band of wavelength group-1, for example, the loss of the gain equalizer in the optical amplifier shown in FIG. 4 has increased. Similarly, the deterioration state -32 is a state in which deterioration occurs due to an increase in the loss of the gain equalizer in the optical amplifier shown in FIG. Also, in the wavelength arrangement-21, the wavelength group-1 relays one signal signal between the transmitter and the receiver, and the wavelength group-2 does not relay between the signal light transmitter and the receiver. In the wavelength arrangement -24, the wavelength group-2 relays one signal signal between the transmitter and the receiver, and the wavelength group-1 does not relay between the signal light transmitter and the receiver. The spectrum of b) is generated. The same applies to FIG.
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, in the case of the degradation state-31 and the wavelength arrangement-21 corresponding to FIG. 12B, the distributed Raman amplification is applied only to the short wavelength region of the wavelength group-1. Compared with the technology, the noise light level in the short wavelength region of the wavelength group-1 is the same as that of the conventional technology, but the noise light level in the long wavelength region of the wavelength group-2 is larger than that of the conventional technology. However, as described above, the noise light level is an allowable level. Similarly, in the case of the deterioration state -32 and the wavelength arrangement -24 corresponding to FIG. 12C, since the distributed Raman amplification is applied only to the long wavelength region of the wavelength group-2, compared to the prior art. The noise light level in the long wavelength region of wavelength group-2 is the same as that of the prior art, but the noise light level in the short wavelength region of wavelength group-1 is higher than that of the conventional technology. As described above, in this embodiment, an operation without an excessive system margin as in the related art is performed. In the prior art shown in FIG. 5, two pump laser diodes are used, the power of the pump light incident on the transmission line optical fiber is high, and there is a high risk of damage to the transmission line optical fiber and the connector at the input end thereof. On the other hand, in this embodiment, one pump laser diode is used, and the power of the pump light incident on the transmission line optical fiber is about one-half that of the conventional case. This effect of reducing the power of the pump light incident on the transmission line optical fiber is more remarkable when the number of wavelength groups of the signal light is large.
[0033]
[Third embodiment]
FIG. 13 shows the configuration of the optical communication system according to the third embodiment of the present invention.
In the figure, the optical communication system includes nodes A and B, and a transmission line optical fiber 310 disposed between nodes A and B and laid in the city or on the sea floor. The B node branches the wavelength arrangement detection circuit 320 for detecting the wavelength arrangement between the communication nodes, the excitation light source 330 for performing distributed Raman amplification of the signal light, and the excitation light from the laser diode 331 at an arbitrary branching ratio. Distribution ratio controller 340, multiplexer 350 (second multiplexer) for guiding pump light from port (second port) of distribution ratio controller 340 to transmission line optical fiber 310, and amplifies received light It comprises an EDFA 360 and a receiver 370.
The pump light source 330 includes a laser diode 331 that emits pump light for performing Raman amplification of signal light, and an FG 332.
The EDFA 360 also includes a multiplexer 363 (first multiplexer) that guides pump light from a port (first port) of the distribution ratio controller 340 to an optical fiber for centralized Raman amplification of signal light, and a DCF ( It includes a Dispersion Compensating Fiber (dispersion compensating fiber) 362 and EDFs 361 and 364.
[0034]
This embodiment is similar to the second embodiment in FIG. 10, but differs mainly in the following points. In the pumping light source of the second embodiment, the oscillation wavelength of the laser diode 241 is variable by the variable wavelength FG 243, but in the present embodiment, the oscillation wavelength of the laser diode 331 is fixed using the FG 332 having a fixed wavelength. However, FIG. 13 shows only one wavelength of the pumping light source, that is, only 1 LD (laser diode) for simplicity, but actually, the number of wavelengths of the pumping light and the Increase the number of. Further, in the second embodiment, the wavelength band variable gain equalizer 262 is used, but in this embodiment, a lumped amplification type Raman amplifier is used. The lumped amplification type Raman amplifier is obtained by pumping a high NA optical fiber such as DCF362 with pumping light from a pumping light source. In this embodiment, the excitation light emitted from the excitation light source enters the distribution ratio controller 340 and is divided into two at a desired distribution ratio. One of the distributed pump lights is introduced into the transmission line optical fiber 310 using the multiplexer 350. The other one of the pump lights distributed by the distribution ratio controller 340 is introduced into the DCF 362 using the multiplexer 363. The transmission line optical fiber 310 and the DCF 362 generate a Raman gain according to the power of the incident pump light. An example of a distribution ratio controller 340 is a Mach-Zehnder interference filter.
In the second embodiment, the change in Raman gain of the transmission line optical fiber is compensated and canceled by the wavelength band variable gain equalizer 262, but in the present embodiment, the Raman gain of the transmission line optical fiber is increased (decreased). ) Is compensated for by the decrease (increase) of the Raman gain in the DCF 362 and is canceled. That is, when the power of the pumping light incident on the transmission line optical fiber 310 increases, the Raman gain in the transmission line optical fiber 310 increases, but on the other hand, the power of the pumping light incident on the DCF 362 decreases, and the Raman gain decreases.
In this embodiment, at the pumping light wavelength corresponding to the desired signal light wavelength, the distribution ratio of the pumping light power is changed as described above, and the optical SNR is adjusted while keeping the gain at a constant value. That is, when the distributed Raman gain in the transmission line optical fiber increases, the optical SNR at the receiver input increases, but the input pump light power to the transmission line optical fiber also increases. The probability of damage to the transmission line optical fiber and the connector (not shown) at its input end increases as the power of the pumping light input to the transmission line optical fiber increases. In the prior art, as shown in FIGS. 3 and 4, it is necessary to maximize and fix the input pumping light power to the transmission line optical fiber in anticipation of a change in system operation, so that the damage probability is maximized. I will. On the other hand, in the present embodiment, the pumping light is introduced into the transmission line optical fiber by the necessary power, so that the input pumping light power can be dynamically minimized and the damage probability can be minimized.
[0035]
[Fourth embodiment]
FIG. 14 shows the configuration of the optical communication system according to the fourth embodiment of the present invention. The optical communication system according to the present embodiment includes a wavelength arrangement detection circuit 420 for detecting the wavelength arrangement between communication nodes, pump light sources 430a and 430b for performing distributed Raman amplification of signal light, and multiplexing pump lights from the pump light sources 430a and 430b. And a multiplexer 440 for performing the operation. The pumping light source 430a pumps the optical fiber and emits pumping light for performing Raman amplification of signal light. Element), a temperature adjustment circuit 432a for adjusting the temperature of the laser diode 431a in accordance with the wavelength change of the variable wavelength FG 433a, and a drive circuit 434a for driving the variable wavelength FG 433a. The pump light source 430b has the same configuration as the pump light source 430a, and includes a laser diode 431b, a variable wavelength FG 433a (variable wavelength selection element), a temperature adjustment circuit 432b, and a drive circuit 434b.
This embodiment is similar to the first embodiment of FIG. 6, but differs mainly in the following points. The number of excitation light wavelengths in the first embodiment is one, but the number of excitation light wavelengths in the present embodiment is two. That is, in this embodiment, in a certain wavelength arrangement, the excitation light wavelength of the excitation light source 430a as the first excitation light source is λ1, the excitation light wavelength of the excitation light source 430b as the second excitation light source is λ3, and another wavelength is used. In the arrangement, the excitation light wavelength of the excitation light source 430a is λ2, and the excitation light wavelength of the excitation light source 430b is λ4. The advantage of pumping with two wavelengths is that the flat wavelength width of the Raman gain spectrum can be increased. For example, the flat wavelength width at the time of one-wavelength excitation is about 20 nm (see FIG. 8B), but the flat wavelength width at the time of two-wavelength excitation is about 40 nm.
In FIG. 14, separate drive circuits 434a and 434b are used for the two wavelength tunable FGs 433a and 433b, but the difference between λ1 and λ2 and the difference between λ3 and λ4 are usually the same. The components (FIG. 7) in the wavelength variable FG, such as the same drive circuit and FG fiber guide as in the first embodiment, can be used. A laser diode drive circuit that can change the temperature can also be shared. Then, the excitation lights from the two excitation light sources 430a and 430b are multiplexed by the multiplexer 440 and output.
Obviously, the same holds when the number of wavelengths is three or more.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the use of a plurality of expensive pump laser diodes, which is a problem in the prior art, has the disadvantage that the cost of the system is high. The disadvantage that the optical connector between the node and the transmission line optical fiber is more likely to be damaged due to the incidence of the exciting pump light can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing wavelength assignment between nodes in a photonic network system of a first configuration example.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical communication system in a photonic network system of a first configuration example.
FIG. 3 is a diagram illustrating wavelength assignment between nodes in a photonic network system of a second configuration example.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a relay system using wavelength division multiplexing in an optical fiber communication system.
FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the optical communication system of the related art in the relay system of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a wavelength tunable FG according to the first embodiment of the present invention.
8A is a diagram illustrating an example of a distributed Raman gain spectrum according to the related art and FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a signal light spectrum according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a loss spectrum characteristic of the wavelength variable gain equalizer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an optical signal-to-noise ratio (optical SNR) characteristic of an output signal light.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
110, 210, 310 ... transmission line optical fiber
120, 230, 320, 420 ... wavelength allocation detection circuit
130, 240, 330, 430a, 430b ... excitation light source
131, 241, 331, 431a, 431b ... laser diode
132, 242, 432a, 432b ... temperature adjustment circuit
133, 243, 433a, 433b ... Tunable FG (fiber grating)
133a ... Grating
133b: Fiber guide
133c: Fiber fixing part
133d: Piezoelectric element
134, 244, 434a, 434b... Drive circuit
140, 250, 350, 363, 440...
150, 260, 360 ... EDFA (erbium-doped fiber amplifier)
160, 270, 370 ... receiver
170 ... Optical fiber
220 ... Optical amplifier
261, 263, 361, 364... EDF (erbium-doped optical fiber)
262 ... wavelength band variable gain equalizer
332: FG (fiber grating)
340 ... Distribution ratio controller
362 DCF (dispersion compensation fiber)

Claims

Optical fiber,
One or more laser diodes that pump the optical fiber and emit pump light that performs Raman amplification of signal light,
A wavelength tunable wavelength selection element for selecting the wavelength of the excitation light emitted from each of the laser diodes,
A drive circuit for driving the wavelength-variable wavelength selection element,
A multiplexer for multiplexing the pump light emitted by the laser diode and the signal light incident from the optical fiber,
An optical amplifier comprising:

The optical amplifier according to claim 1, further comprising a temperature adjustment circuit that adjusts the temperature of the laser diode in accordance with a wavelength change of the wavelength variable wavelength selection element.

The optical amplifier according to claim 1, wherein the drive circuit is associated with the plurality of laser diodes and drives the plurality of tunable wavelength selection elements simultaneously.

4. The optical amplifier according to claim 1, wherein the tunable wavelength selection element is a tunable fiber grating.

A transmission line optical fiber disposed between a plurality of communication nodes;
An optical fiber communication system comprising the optical amplifier according to any one of claims 1 to 4,
The optical amplifier further has a wavelength arrangement detection circuit for detecting the wavelength arrangement between the plurality of communication nodes,
The drive circuit drives the wavelength-variable wavelength selection element based on the wavelength arrangement detected by the wavelength arrangement detection circuit,
An optical fiber communication system, comprising:

The optical amplifier has a signal-to-noise ratio detection circuit at a plurality of signal light wavelengths, instead of the wavelength arrangement detection circuit,
The drive circuit drives the tunable wavelength selection element based on the signal to noise ratio detected by the signal to noise ratio detection circuit,
The optical fiber communication system according to claim 5, wherein:

An optical fiber communication system comprising a plurality of communication nodes and a transmission line optical fiber disposed between the communication nodes,
Any of the communication nodes:
One or more laser diodes that excite a transmission line optical fiber adjacent to the arbitrary communication node and emit pump light that performs Raman amplification of signal light;
A wavelength tunable wavelength selection element for selecting the wavelength of the excitation light emitted from each of the laser diodes,
A multiplexer for multiplexing the pump light emitted by the laser diode and the signal light incident from the optical fiber,
A wavelength arrangement detection circuit for detecting the wavelength arrangement between the plurality of communication nodes,
A drive circuit that drives the wavelength-variable wavelength selection element based on the wavelength arrangement detected by the wavelength arrangement detection circuit,
An optical fiber communication system, comprising:

Any of the communication nodes has a signal-to-noise ratio detection circuit at a plurality of signal light wavelengths, instead of the wavelength arrangement detection circuit,
The drive circuit drives the tunable wavelength selection element based on the signal to noise ratio detected by the signal to noise ratio detection circuit,
The optical fiber communication system according to claim 7, wherein:

The said communication node further has a wavelength range variable gain equalizer which changes a loss wavelength range according to the wavelength change of the said wavelength variable wavelength selection element, The Claim 7 or Claim 8 characterized by the above-mentioned. An optical fiber communication system according to any of the preceding claims.

10. The communication node according to claim 7, further comprising a temperature adjusting circuit for adjusting a temperature of the laser diode in accordance with a wavelength change of the wavelength variable wavelength selecting element. The optical fiber communication system according to the paragraph.

The optical fiber communication according to any one of claims 7 to 10, wherein the driving circuit is associated with the plurality of laser diodes and drives the plurality of tunable wavelength selection elements simultaneously. system.

The fiber communication system according to any one of claims 7 to 11, wherein the tunable wavelength selection element is a tunable fiber grating.

An optical fiber communication system comprising a plurality of communication nodes and a transmission line optical fiber disposed between the communication nodes,
Any of the communication nodes:
Emit pump light for Raman amplification of signal light, one or more laser diodes,
An optical fiber for concentrated Raman amplification of signal light;
A distribution ratio controller that branches the pumping light from each of the laser diodes at an arbitrary branching ratio,
A first multiplexer for guiding pump light from a first port of the distribution ratio controller to a transmission line optical fiber adjacent to the arbitrary communication node;
A second multiplexer that guides pump light from a second port of the distribution ratio controller to an optical fiber for centralized Raman amplification of the signal light;
A wavelength arrangement detection circuit for detecting the wavelength arrangement between the plurality of communication nodes,
A drive circuit that drives the wavelength-variable wavelength selection element based on the wavelength arrangement detected by the wavelength arrangement detection circuit,
An optical fiber communication system, comprising:

Instead of the wavelength arrangement detection circuit, it has a signal-to-noise ratio detection circuit at a plurality of signal light wavelengths,
The drive circuit drives the tunable wavelength selection element based on the signal to noise ratio detected by the signal to noise ratio detection circuit,
14. The optical fiber communication system according to claim 13, wherein:

The optical fiber communication system according to claim 13, wherein the optical fiber for the concentrated Raman amplification of the signal light is a dispersion compensating fiber.