JP2004289811A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 より広い波長帯域に亘って優れた伝送特性を維持した状態で信号伝送を可能にするための構造を備えた光伝送システムを提供する。
【解決手段】 信号光源(10)から出力された信号光は、正のチャープを有しており、集中定数型ラマン増幅器(20)によりラマン増幅された後に、伝送路ファイバ(30)を伝搬して光受信器(40)に到達する。集中定数型ラマン増幅器(20)は、ラマン増幅用ファイバ(130)として、信号光波長において負の波長分散を有するとともに信号光に対して自己位相変調を意図的に生じさせる高非線形ファイバを含む。この高非線形ファイバを伝搬する信号光が有する正のチャープは、該高非線形ファイバ内で生じる負の波長分散及び自己位相変調により効果的に補償される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、信号光をラマン増幅するための構造を備えた光伝送システムに関し、特に、互いに波長が異なる複数信号チャネルの信号光を伝送可能な波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムに関するものである。

光伝送システムは、光送信器、光受信器、及びこれら光送信器及び光受信器との間に配置され、該光送信器から出力された信号光を該光受信器に向けて伝送する光ファイバ伝送路により構成されており、大容量の情報の高速送受信を可能にする。また、光ファイバ伝送路を信号光が伝搬する間に該信号光が損失を被ることから、光伝送システムは信号光を光増幅するための光増幅器を備えるのが一般的である。光増幅器のうちのラマン増幅器は、励起光波長を適切に設定することにより、任意の波長の信号光をラマン増幅することができ、光増幅の利得帯域を広くすることができる。

また、光送信器に含まれる信号光源は、例えば、レーザダイオードを含み、このレーザダイオードを直接変調することで信号光を発生させる。このような直接変調されたレーザダイオードから出力される信号光は、正のチャープを有している。この信号光が有する正のチャープを補償する技術が非特許文献１に記載されている。すなわち、非特許文献１に記載された光伝送システムでは、その光ファイバ伝送路における非線形光学現象の一種である自己位相変調により、光ファイバ伝送路を伝搬する信号光が有する正のチャープが補償される。このように、信号光源から出力される信号光が有する正のチャープを補償することにより、当該光伝送システムにおける伝送特性の改善が可能となる。
J. Jeong, et al., IEEE Photonics Technology Letters, Vol.10, No.9 (1998)

発明者らは、従来の光伝送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、上記非特許文献１に記載された従来の光伝送システムは、光ファイバ伝送路内で生じる自己位相変調を利用して信号光が有する正チャープを補償しているが、自己位相変調を発生させる媒体が該光ファイバ伝送路に限られているため、当該光伝送システムにおける伝送特性を十分に改善することができないという課題があった。

加えて、上記非特許文献１に記載された従来の光伝送システムには、信号光伝搬経路上に希土類添加光ファイバ増幅器が配置されている。しかしながら、このような希土類添加光ファイバ増幅器の増幅波長帯域は希土類の蛍光スペクトルの帯域幅に制限されるため、信号チャネル間隔が広いＣＷＤＭ（Course Wavelength Division Multiplexing）光伝送に、係る非特許文献１に記載された光伝送システムを適用するのは困難であった。

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、より広い波長帯域に亘って優れた伝送特性を維持した状態で信号伝送を可能にするための構造を備えた光伝送システムを提供することを目的としている。

この発明に係る光伝送システムは、互いに波長が異なる複数信号チャネルの信号光を伝送するとともに該信号光をラマン増幅する波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムであって、正のチャープを有する信号光を出力する直接変調信号光源と、該信号光が伝搬する光ファイバ伝送路と、これら信号光源及び光ファイバ伝送路の間に配置された集中定数型ラマン増幅器とを備える。特に、集中定数型ラマン増幅器は、ラマン増幅用ファイバとして、信号光が有する正のチャープを補償するための高非線形性ファイバを含み、該高非線形性ファイバは、信号光の波長において負の波長分散を有するとともに、意図的に自己位相変調を生させるよう、非線形屈折率ｎ₂及び波長λにおける実効断面積Ａ_ｅｆｆによって規定される６．９（１／Ｗ／ｋｍ）以上の非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）を有する。したがって、当該光伝送システムにおいて、信号光源から出力された信号光は、上記集中定数型ラマン増幅器によりラマン増幅された後、光ファイバ伝送路を伝搬する。

上記信号光源から出力された信号光が有する正のチャープは、ラマン増幅用ファイバとしての高非線形性ファイバ（信号光の波長において負の波長分散を有する）により補償されるとともに、該高非線形性ファイバにおける自己位相変調（ＳＰＭ：Self-Phase Modulation）によっても補償される。これにより、この発明に係る光伝送システムは、より広い波長帯域に亘って優れた伝送特性が得られる。

また、この発明に係る光伝送システムにおいて、上記高非線形性ファイバにおける信号光の位相シフト量Φ_ＬＲＡは、上記光ファイバ伝送路における信号光の位相シフト量Φ_Ｔの１／２以上であるのが好ましい。この場合、上記高非線形性ファイバにおける自己位相変調に起因した、信号光が有する正のチャープの補償効果が大きくなる。

この発明に係る光伝送システムにおいて、上記高非線形性ファイバの非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）は、１２．２（１／Ｗ／ｋｍ）以上であるのがより好ましい。この場合、当該高非線形性ファイバにおける自己位相変調に起因した、信号光が有する正のチャープの補償効果が大きくなる。

この発明に係る光伝送システムにおいて、上記高非線形性ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて０.７ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有するのが好ましい。この場合、信号光波長における伝送損失が小さいので、この高非線形性ファイバにおいてラマン増幅を高効率に行なうことができる。

この発明に係る光伝送システムにおいて、上記高非線形性ファイバは、波長１３９０ｎｍ付近におけるＯＨ基に起因した増加が０.５ｄＢ／ｋｍ以下である伝送損失を有するのが好ましい。この場合、励起光波長における伝送損失が小さいので、この高非線形性ファイバにおいてラマン増幅を高効率に行なうことができる。

さらに、この発明に係る光伝送システムにおいて、上記高非線形性ファイバは、信号光の波長において−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有するのが好ましい。この場合、当該高非線形性ファイバが有する負の波長分散に起因した、信号光が有する正のチャープの補償効果が大きくなる。

なお、この発明に係る光伝送システムにおいて、信号光に含まれる信号チャネルの波長間隔は１０ｎｍ以上であるのが好ましく、かつ、ラマン増幅用ファイバとしての高非線形性ファイバは信号光の波長において−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有するのが好ましい。この場合、非線形光学現象の一種である四光波混合や相互位相変調（ＸＰＭ：Cross-Phase Modulation）の発生が抑制され、優れた伝送特性が得られる。また、当該光伝送システムは、信号チャネル間隔が広いＣＷＤＭ（Course Wavelength Division Multiplexing）光通信においても好適に利用され得る。

以上のようにこの発明によれば、信号光源から出力された信号光が有する正のチャープは、ラマン増幅用ファイバである高非線形性ファイバ（信号光の波長において負の波長分散を有する）により補償され、また、該高非線形性ファイバにおける自己位相変調によっても補償される。これにより、この発明に係る光伝送システムは、より広い波長帯域に亘って優れた伝送特性が得られる。

以下、この発明に係る光伝送システムの各実施形態を、図１〜図８を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一部材には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、この発明に係る光伝送システムの一実施形態の構成を示す図である。この図１に示された光伝送システム１は、信号光源１０、集中定数型ラマン増幅器２０、光ファイバ伝送路である伝送路ファイバ３０及び光受信器４０を備える。上記信号光源１０は、レーザダイオードを含み、このレーザダイオードを直接変調することで、正のチャープを有する信号光が出力される。上記集中定数型ラマン増幅器２０は、信号光源１０から出力された信号光を入力し、この信号光をラマン増幅し、そして、ラマン増幅された信号光を出力する。伝送路ファイバ３０は、集中定数型ラマン増幅器２０から出力された信号光を光受信器４０へ伝送する。また、光受信器４０は、伝送路ファイバ３０を伝搬してきた信号光を受信する。

図２は、図１に示された光伝送システムにおける集中定数型ラマン増幅器２０の構成を示す図である。この図２に示された集中定数型ラマン増幅器２０は、光入射端１０１を介して入力された信号光をラマン増幅し、該ラマン増幅した信号光を光出射端１０２を介して出力する。この集中定数型ラマン増幅器２０は、光入射端１０１から光出射端１０２へ至る信号光伝搬経路上に順に配置された、光カプラ１１１、光アイソレータ１２１、ラマン増幅用ファイバ１３０、光カプラ１１２、光アイソレータ１２２及び光カプラ１１３を備える。また、この集中定数型ラマン増幅器２０は、光カプラ１１１に接続されたフォトダイオード１４１、光カプラ１１３に接続されたフォトダイオード１４３ａ、１４３ｂ、光カプラ１１２に接続された光合波器１５０、光合波器１５０に接続されたレーザダイオード１５２ａ、１５２ｂ、及び当該集中定数型ラマン増幅器２０の増幅動作を制御する制御部１６０をも備える。

上記光カプラ１１１は、光入射端１０１を介して入力された信号光の一部をフォトダイオード１４１へ出力する一方、該信号光の残りを光アイソレータ１２１へ出力する。フォトダイオード１４１は、光カプラ１１１から到達した信号光を受光し、入力信号光パワーに応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。

上記光カプラ１１３は、光アイソレータ１２２から到達した信号光の一部をフォトダイオード１４３ａへ出力する一方、該信号光の残りを光出射端１０２へ出力する。フォトダイオード１４３ａは、光カプラ１１３から到達した信号光を受光し、出力信号光パワーに応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。また、上記光カプラ１１３は、光出射端１０２から到達した光の一部をフォトダイオード１４３ｂへ出力する一方、該信号光の残りを光アイソレータ１２２へ出力する。フォトダイオード１４３ｂは、光カプラ１１３から到達した光を受光し、その光パワーに応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。

上記光カプラ１１２は、上記光合波器１５０から出力された励起光を入力し、この励起光をラマン増幅用ファイバ１３０に供給する。また、この光カプラ１１２は、ラマン増幅用ファイバ１３０から出力された信号光を入力し、該信号光を光アイソレータ１２２へ出力する。

上記光アイソレータ１２１、１２２は、光入射端１０１から光出射端１０２へ向かう順方向に光を通過させるが、逆方向には光を通過させない。

上記レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂそれぞれはラマン増幅用の励起光を出力する光学部品であり、それぞれから出力される励起光の波長は互いに異なる。レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂそれぞれは、ファイバグレーティングとともに用いられて外部共振器を構成するのが好ましい。この場合、安定した波長で励起光を出力することができる。また、同一波長の励起光を出力する２つのレーザダイオードを用い、これら２つのレーザダイオードそれぞれから出力された励起光を偏波合成される構成であってもよい。この場合、励起光パワーを大きくすることができる。上記光合波器１５０は、レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂそれぞれから出力された励起光を合波し、その合波された励起光を光カプラ１１２へ出力する。

上記制御部１６０は、フォトダイオード１４１、１４３ａ、１４３ｂそれぞれから出力された電気信号を入力し、これら電気信号に基づいてレーザダイオード１５２ａ、１５２ｂそれぞれからの励起光の出力を制御する。

上記ラマン増幅用ファイバ１３０は、光アイソレータ１２１から出力された信号光が伝搬する伝送路の一部を構成するとともに、光カプラ１１２から励起光が供給されることにより該信号光をラマン増幅する。ラマン増幅された信号光は、該ラマン増幅用ファイバ１３０から光カプラ１１２へ出力される。このラマン増幅用ファイバ１３０は、信号光源１０と伝送路ファイバ３０との間に設けられ、上記信号光源１０から出力された信号光をラマン増幅するとともに該信号光が有する正のチャープを補償するための伝送媒体であって、信号光の波長において負の波長分散を有するとともに、意図的に自己位相変調を生じさせる高非線形性ファイバである。

このラマン増幅器２０は以下のように動作する。すなわち、レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂから出力された励起光は、光合波器１５０により合波される。該光合波器１５０からの合波光（励起光）は、光カプラ１１２を経てラマン増幅用ファイバ１３０の後方から該ラマン増幅用ファイバ１３０に供給される。光入射端１０１を介して入力された信号光は、光カプラ１１１及び光アイソレータ１２１を経てラマン増幅用ファイバ１３０に到達し、該ラマン増幅用ファイバ１３０においてラマン増幅される。このラマン増幅された信号光は、光カプラ１１２、光アイソレータ１２２及び光カプラ１１３を経て、光出射端１０２から出力される。

上記光入射端１０１を介して入力された信号光の一部は、光カプラ１１１により分岐された後、フォトダイオード１４１に導かれる。このフォトダイオード１４１は、到達した分岐光の受光量に応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。一方、上記光出射端１０２から出力される信号光の一部は、光カプラ１１３により分岐された後、フォトダイオード１４３ａに導かれる。このフォトダイオード１４３ａは、到達した分岐光の受光量に応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。また、上記光出射端１０２から光アイソレータ１２２へ向かう光（戻り光）の一部は、光カプラ１１３により分岐された後、フォトダイオード１４３ｂに導かれる。このフォトダイオード１４３ｂは、到達した戻り光の一部の受光量に応じた電気信号を制御部１６０へ出力する。

上記制御部１６０では、フォトダイオード１４１から出力された電気信号に基づいて入力信号光パワーがモニタされ、フォトダイオード１４３ａから出力された電気信号に基づいて出力信号光パワーがモニタされ、そして、フォトダイオード１４３ｂから出力された電気信号に基づいて戻り光パワーがモニタされる。この戻り光パワーは、光出射端１０２が接続状態及び開放状態の何れにあるかを表している。そして、制御部１６０は、入力信号光パワーが或る閾値以下である場合、又は、戻り光パワーが或る閾値以上である場合に、レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂの励起光出力パワーを低減するか、あるいは、これらレーザダイオード１５２ａ、１５２ｂからの励起光出力を停止する。また、制御部１６０は、出力信号光パワーと入力信号光パワーとの比に基づいて、ラマン増幅利得が所望値となるように、レーザダイオード１５２ａ、１５２ｂの励起光出力パワーを調整する。

そして、図１に示された光伝送システム１全体では、信号光源１０から出力された信号光は、集中定数型ラマン増幅器２０によりラマン増幅された後、伝送路ファイバ３０を伝搬して光受信器４０に到達する。

特に、当該光伝送システム１では、信号光源１０から出力された信号光は正のチャープを有しており、一方、集中定数型ラマン増幅器２０に含まれるラマン増幅用ファイバ１３０は、信号光波長において負の波長分散を有する。また、ラマン増幅用ファイバ１３０は、非線形光学現象の一種である誘導ラマン散乱を利用して信号光をラマン増幅する高非線形性ファイバであるため、意図的に自己位相変調も発生させ易い。したがって、信号光源１０から出力された信号光が有する正のチャープは、ラマン増幅用ファイバ１３０が有する負の波長分散により補償され、また、ラマン増幅用ファイバ１３０における自己位相変調によっても補償される。そのため、当該光伝送システム１は、優れた伝送特性を有する。

以下に、ラマン増幅用ファイバ１３０として要求される条件を示す。すなわち、ラマン増幅用ファイバ１３０における信号光の位相シフト量Φ_ＬＲＡは、伝送路ファイバ３０における信号光の位相シフト量Φ_Ｔの１／２以上であるのが好ましい。この場合、ラマン増幅用ファイバ１３０における自己位相変調に起因した信号光が有する正のチャープの補償効果が大きいからである。

ここで、位相シフト量Φは、以下の式（１）で表される。

上記式（１）において、ｚは、光ファイバ（長さＬ）の長手方向に沿った位置を表す変数であり、ｎ_２(z)は、位置ｚにおける光ファイバの非線形屈折率であり、Ａ_ｅｆｆ(z)は、位置ｚにおける光ファイバの信号光波長λでの実効断面積であり、Ｐ_{ｓｉｇｎａｌ}(z)は、位置ｚにおける光ファイバ中の信号光パワーである。

また、非線形屈折率ｎ_２及び信号光波長λにおける実効断面積Ａ_ｅｆｆとで規定される、上記ラマン増幅用ファイバ１３０の非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）は、大きいほど好ましく、例えば６．９（１／Ｗ／ｋｍ）以上、さらには１２．２（１／Ｗ／ｋｍ）以上であるのが好ましい。また、ラマン増幅器１段当たりに使用されるラマン増幅用ファイバ１３０の長さは５ｋｍ以下であるのが好ましい。これは、ラマン増幅用ファイバ１３０内部で生じるダブルレイリー散乱に起因した伝送品質の劣化を回避するためである。非線形屈折率ｎ_２は、３.５×１０^−２０ｍ^２／Ｗ以上であるのが好ましく、４.５×１０^−２０ｍ^２／Ｗ以上であればさらに好ましい。実効断面積Ａ_ｅｆｆは、３０μｍ^２以下であるのが好ましく、１５μｍ^２以下であればさらに好ましい。このような場合、ラマン増幅用ファイバ１３０の非線形性が大きく、ラマン増幅用ファイバ１３０における自己位相変調に起因した、信号光が有する正のチャープの補償効果が大きくなる。

上記ラマン増幅用ファイバ１３０は、波長１５５０ｎｍにおいて０.７ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有するのが好ましい。また、ラマン増幅用ファイバ１３０は、波長１３９０ｎｍ付近におけるＯＨ基に起因した増加が０.５ｄＢ／ｋｍ以下である伝送損失を有するのが好ましい。これらの場合、信号光波長及び励起光波長の双方においてラマン増幅用ファイバ１３０の伝送損失が小さくなるので、高効率のラマン増幅が可能になる。

また、上記ラマン増幅用ファイバ１３０は、信号光の波長において−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、さらには−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有するのが好ましい。この場合、当該ラマン増幅用ファイバ１３０が有する負の波長分散に起因した、信号光が有する正のチャープの補償効果が大きくなる。加えて、上記ラマン増幅用ファイバ１３０は、伝送路ファイバ３０が有する正の波長分散を効率的に補償することができる。

なお、信号光に含まれる信号チャネルの波長間隔は１０ｎｍ以上であり、上記ラマン増幅用ファイバ１３０は信号光の波長において−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有してもよい。この場合、非線形光学現象の一種である四光波混合や相互位相変調の発生が効果的に抑制され、より広い波長帯域に亘って優れた伝送特性が得られる。

上記ラマン増幅用ファイバ１３０と他の光ファイバとの間の接続損失は０.５ｄＢ以下であるのが好ましく、この場合には、優れたラマン増幅効率が達成できる。

また、当該集中定数型ラマン増幅器２０内における位相シフト量Φ_ＬＲＡが大きいほど、信号光の伝送特性が改善され得る。ただし、当該集中定数型ラマン増幅器２０における増幅利得は、集中定数型ラマン増幅器２０の内部及び伝送路ファイバ３０の入射端において誘導ブリルアン散乱が発生しない程度に、設定されるのがよい。

図３は、この発明に係る光伝送システムの効果を確認するために用意された実験系の構成を示す図である。図４は、図３に示された実験系を用いた実験結果を示すグラフである。図３に示された実験系では、集中定数型ラマン増幅器を備えたこの発明に係る光伝送システムと、Ｅｒ元素添加光ファイバ増幅器を備えた比較例の光伝送システムを想定している。これら実験系は、光増幅器を除き、図１に示された光伝送システム１において、伝送路ファイバ３０と光受信器４０との間に可変光アッテネータ５０及び光フィルタ６０が挿入された構成を有する。これら実験系において、信号光源１０から出力される信号光のビットレートは２.５Ｇｂｐｓ、その波長は１５５０ｎｍである。光増幅器から出力される信号光パワーは１０ｄＢｍである。伝送路ファイバ３０は、波長１.３μｍ付近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）であり、その長さは０ｋｍ、４０ｋｍ、６０ｋｍ、８０ｋｍ、１００ｋｍである。図４中のグラフＧ４１０は、伝送路ファイバ３０の長さを変えたときの比較例に係る光伝送路（Ｅｒ元素添加光ファイバ増幅器を備える）のパワーペナルティを示し、グラフＧ４２０は、伝送路ファイバ３０の長さを変えたときのこの発明に係る光伝送システム（集中定数型ラマン増幅器を備える）のパワーペナルティを示す。

図４から分かるように、集中定数型ラマン増幅器（ＬＲＡ）及びＥｒ元素添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のいずれを有する実験系でも、伝送路ファイバ３０が長いほど、パワーペナルティは悪化している。しかしながら、Ｅｒ元素添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と比較して、ラマン増幅用ファイバにおいて自己位相変調が発生し易い集中定数型ラマン増幅器（ＬＲＡ）の方が、パワーペナルティは優れている。

図５は、図１に示された光伝送システム１における信号光伝送経路上の信号光パワーＰ_{ｓｉｇｎａｌ}の分布を示すグラフである。また、図６は、図１に示された光伝送システム１に含まれるラマン増幅用ファイバ１３０及び伝送路ファイバ３０それぞれの諸元を纏めた表である。なお、用意されたラマン増幅用ファイバ１３０は、２３．９（１／Ｗ／ｋｍ）の非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）と、３ｋｍの長さと、波長１５５０ｎｍにおいて０.５３ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、波長１５５０ｎｍにおいて−１３．６（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の波長分散を有する。一方、用意された伝送路ファイバ３０は、０．３４（１／Ｗ／ｋｍ）の非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）と、１００ｋｍの長さと、波長１５５０ｎｍにおいて０.２ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、波長１５５０ｎｍにおいて１６（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の波長分散を有する。信号光源１０から出力される信号光パワーは０ｄＢｍ、集中定数型ラマン増幅器２０から出力される信号光パワーは１０ｄＢｍである。このとき、ラマン増幅用ファイバ１３０における信号光の位相シフト量Φ_ＬＲＡは０.２３ｒａｄであり、伝送路ファイバ３０における信号光の位相シフト量Φ_Ｔは０.３０ｒａｄである。このように、ラマン増幅用ファイバ１３０における信号光の位相シフト量Φ_ＬＲＡは、伝送路ファイバ３０における信号光の位相シフト量Φ_Ｔの１／２以上である。

図７は、図１に示された光伝送システム１に含まれる集中定数型ラマン増幅器２０における入力光スペクトルＳ１及び出力光スペクトルＳ２である。また、図８は、種々の形態を有する伝送路それぞれにおける波長１５５１ｎｍの信号光について、ビットエラーレートと受光パワー（ｄＢｍ）との関係がプロットされたグラフである。なお、出力される信号光は、ビットレート２.５Ｇｂｐｓの４チャネル信号光であり、各信号チャネル波長は、１５１１ｎｍ、１５３１ｎｍ、１５５１ｎｍ、１５７１ｎｍである。また、図８において、プロットデータＰ１は、信号光源１０から出力された直後の信号光（Back to back）に関するビットレートと受光パワーとの関係、プロットデータＰ２は、集中定数型ラマン増幅器を経ること無く長さ１００ｋｍの伝送路ファイバ３０を伝搬した後の信号光（SMF 100km without FRA）に関するビットレートと受光パワーとの関係、プロットデータＰ３は、集中定数型ラマン増幅器２０から出力された直後の信号光（Output of FRA）に関するビットレートと受光パワーとの関係、プロットデータＰ４は、集中定数型ラマン増幅器２０を経て長さ１００ｋｍの伝送路ファイバ３０を伝搬した後の信号光（SMF 100km with FRA）に関するビットレートと受光パワーとの関係、そして、プロットデータＰ５は、集中定数型ラマン増幅器２０を経て長さ１５０ｋｍの伝送路ファイバ３０を伝搬した後の信号光（SMF 150km with FRA）に関するビットレートと受光パワーとの関係それぞれについて示している。図８中の線Ｌは、ラマン増幅器を経ることなく長さ１５０ｋｍのシングルモードファイバを伝搬した後の信号光の受光限界を示している。

この図８から分かるように、ラマン増幅用ファイバ１３０が信号光の波長において負の波長分散を有する場合、伝送特性が改善される。また、当該集中定数型ラマン増幅器２０に含まれるラマン増幅用ファイバ１３０（高非線形性ファイバ）における自己位相変調の効果により、ラマン増幅器を設けない場合と比較して、伝送特性が改善されるだけでなく、ロスバジェットも拡大される。また、四光波混合や相互位相変調の影響は見られない。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、ラマン増幅用ファイバの後方（信号出力端）から励起光を供給する後方向励起する構成が示されているが、ラマン増幅用ファイバの前方（信号入力端）から励起光を供給する前方向励起であってもよいし、また、双方向励起であってもよい。

この発明に係る光伝送システムは、信号光源から出力された信号光が有する正のチャープを十分に補償し得るため、信号チャネル間隔の広いＣＷＤＭ信号伝送への適用が可能になる。

この発明に係る光伝送システムの一実施形態の構成を示す図である。 図１に示された光伝送システムにおける集中定数型ラマン増幅器の構成を示す図である。 この発明に係る光伝送システムの効果を確認するために用意された実験系の構成を示す図である。 図３に示された実験系を用いた実験結果を示すグラフである。 図１に示された光伝送システムにおける信号光伝送経路上の信号光パワーＰ_{ｓｉｇｎａｌ}の分布を示すグラフである。 図１に示された光伝送システムに含まれるラマン増幅用ファイバ１３０及び伝送路ファイバ３０それぞれの諸元を纏めた表である。 図１に示された光伝送システムにおける集中定数型ラマン増幅器の入力光スペクトルＳ１及び出力光スペクトルＳ２である。 種々の形態を有する伝送路それぞれにおける波長１５５１ｎｍの信号光について、ビットエラーレートと受光パワー（ｄＢｍ）との関係がプロットされたグラフである。

符号の説明

１…光伝送システム
１０……信号光源
２０…ラマン増幅器
３０…光ファイバ伝送路
４０…光受信器
１０１…光入射端
１０２…光出射端
１１１〜１１３…光カプラ
１２１、１２２…光アイソレータ
１３０…ラマン増幅用ファイバ
１４１、１４３ａ、１４３ｂ…フォトダイオード
１５０…光合波器
１５２ａ、１５２ｂ…レーザダイオード
１６０…制御部。

Claims (7)

1. 正のチャープを有する信号光を出力する信号光源と、
   前記信号光が伝搬する光ファイバ伝送路と、
   前記信号光源と前記光ファイバ伝送路との間に設けられ、前記信号光源から出力された信号光をラマン増幅する集中定数型ラマン増幅器であって、ラマン増幅用ファイバとして、前記信号光の波長において負の波長分散を有するとともに、非線形屈折率ｎ₂及び波長λにおける実効断面積Ａ_ｅｆｆによって規定される６．９（１／Ｗ／ｋｍ）以上の非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）を有する高非線形性ファイバを含む集中定数型ラマン増幅器とを備えた光伝送システム。
2. 前記高非線形性ファイバにおける前記信号光の位相シフト量Φ_ＬＲＡは、前記光ファイバ伝送路における前記信号光の位相シフト量Φ_Ｔの１／２以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記高非線形性ファイバの非線形定数（２π／λ）・（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）は、１２．２（１／Ｗ／ｋｍ）以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
4. 前記高非線形性ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて０．７ｄＢ以下の伝送損失を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
5. 前記高非線形性ファイバは、波長１３９０ｎｍ付近におけるＯＨ基に起因した増加量が０.５ｄＢ／ｋｍ以下である伝送損失を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
6. 前記高非線形性ファイバは、前記信号光の波長において−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
7. 前記信号光は、波長間隔が１０ｎｍ以上である複数の信号チャネルを含み、前記高非線形性ファイバは、前記信号光の波長において−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。

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