JP2005141159A

JP2005141159A - ラマン増幅システム

Info

Publication number: JP2005141159A
Application number: JP2003380083A
Authority: JP
Inventors: Hideki Maeda; 英樹前田; Gentaro Funatsu; 玄太郎舩津; Akira Naga; 明那賀
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】送信パワーを高出力化した際に光信号の伝送距離を一段と延伸することができるラマン増幅システムを提供する。
【解決手段】送信端局１０側から励起光Ｆを光ファイバ３０に出力するラマン増幅用光源１３を備えるラマン増幅システムにおいて、光ファイバ３０が、送信端局１０にその一端が接続される第１光ファイバ３１と、第１光ファイバ３１の他端に接続される第２光ファイバ３３とを有しており、第１光ファイバ３１のコア径が第２光ファイバ３３のコア径と比較して大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔通信を行う光ファイバ通信システムに関し、特に、光ファイバ通信システムにおいて光信号を増幅させるラマン増幅システムに関する。

従来、相互に離間した送信端局から受信端局に光信号を無中継伝送する際に、光−電気変換素子を使用せずに減衰した光信号を増幅させるラマン増幅システムとして、前方ラマン増幅用光源及び後方ラマン増幅用光源を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このラマン増幅システムは、例えば、図４に示すように、送信端局４０及び受信端局５０の間に配置される光ファイバ６０と、送信端局４０側から光ファイバ６０に励起光Ｆを出力する前方ラマン増幅用光源４３と、受信端局５０側から光ファイバ６０に励起光Ｒを出力する後方ラマン増幅用光源５３とを備えている。

このラマン増幅システムでは、送信器４１からポストアンプ４２を介して光ファイバ６０に出力された光信号Ｓが光ファイバ６０で伝送される際に減衰したとしても、光信号Ｓは、前方ラマン増幅用光源４３及び後方ラマン増幅用光源５３のそれぞれから出力された励起光Ｆ及び励起光Ｒによってラマン増幅される。したがって、このラマン増幅システムによれば、送信端局４０と受信端局５０との間が長距離で離間していても光通信が可能となる。
特開２０００−１５１５０７号公報（段落００１６〜段落００２０及び図１）

ところで、送信端局４０と受信端局５０との距離を延伸するために、光ファイバ６０に入力される光信号Ｓのパワーを増大させることが考えられる。しかしながら、このラマン増幅システムでは、光ファイバ６０に入力されるチャンネルあたりの光信号Ｓのパワー（送信パワー）が１８ｄＢｍ以上になると、光ファイバ６０にはラマン増幅とレイリー散乱との複合効果によって発振現象が生じる。このような発振現象が光ファイバ６０に生じるとラマン増幅ゲインが得られない。したがって、このラマン増幅システムでは、送信パワーを高出力化した際に送信端局４０と受信端局５０との距離の延伸効果が期待できない。

そこで、本発明は、送信パワーを高出力化した際に光信号の伝送距離を一段と延伸することができるラマン増幅システムを提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバの一端に設置されて、前記光信号を送信する送信端局と、前記光ファイバの他端に設置されて、前記光信号を受信する受信端局と、前記送信端局側から励起光を前記光ファイバに出力するラマン増幅用光源とを備えるラマン増幅システムにおいて、前記光ファイバが、送信端局にその一端が接続される第１光ファイバと、前記第１光ファイバの他端に接続される第２光ファイバとを有しており、当該第１光ファイバのコア径が当該第２光ファイバのコア径と比較して大きいことを特徴とする。

このラマン増幅システムでは、送信端局から光ファイバに入力された光信号は、この光ファイバを伝搬して受信端局で受信される。そして、この光ファイバには、ラマン増幅用光源から励起光が出力される。一方、このラマン増幅システムでは、光ファイバが第１光ファイバと第２光ファイバとで構成されており、第１光ファイバのコア径が第２光ファイバのコア径と比較して大きく設定されているので、第１光ファイバでの非線形効果は低減されている。そのため、励起光による光信号のラマン増幅は第２光ファイバで優先的に行われる。その結果、このラマン増幅システムでは、第１光ファイバにおけるラマン増幅及びレイリー散乱に起因する発振現象の発生が抑制される。

請求項２に記載の発明は、光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバの一端に設置されて、前記光信号を送信する送信端局と、前記光ファイバの他端に設置されて、前記光信号を受信する受信端局と、前記送信端局側から励起光を前記光ファイバに出力する前方ラマン増幅用光源と、前記受信端局側から励起光を前記光ファイバに出力する後方ラマン増幅用光源とを備えるラマン増幅システムにおいて、前記光ファイバが、前記送信端局及び前記受信端局のそれぞれに配置される一対の第１光ファイバと、前記一対の第１光ファイバの間に配置される第２光ファイバとで構成されており、当該第１光ファイバのコア径は当該第２光ファイバのコア径と比較して大きいことを特徴とする。

このラマン増幅システムでは、前方ラマン増幅用光源から励起光が光ファイバに出力されるとともに、後方ラマン増幅用光源から励起光が光ファイバに出力される。一方、このラマン増幅システムでは、光ファイバが第１光ファイバと第２光ファイバとで構成されており、第１光ファイバのコア径が第２光ファイバのコア径と比較して大きく設定されているので、送信端局及び受信端局のそれぞれに配置される第１光ファイバでの非線形効果は低減されている。そのため、励起光による光信号のラマン増幅は第２光ファイバで優先的に行われる。その結果、このラマン増幅システムでは、前記1対の第１光ファイバにおける発振現象の発生が抑制される。

このようなラマン増幅システムにおいて、励起光のパワーは光信号のパワーに比較して２倍以上大きいことが好ましい。

すなわち、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のラマン増幅システムにおいて、前記送信端局側から前記光ファイバに出力される前記励起光のパワーは、前記送信端局から前記光ファイバに出力される前記光信号のパワーと比較して２倍以上大きいことを特徴とする。

請求項１に記載のラマン増幅システムによれば、光信号の出力パワーを増大させたとしても、第１光ファイバでは発振現象が生じることなく、光信号のラマン増幅は第２光ファイバで行われるので、光信号の伝送距離を一段と延伸することができる。

請求項２に記載のラマン増幅システムによれば、光信号の出力パワーを増大させたとしても、第１光ファイバでは発振現象が生じることなく、光信号のラマン増幅は第２光ファイバで行われるので、光信号の伝送距離を一段と延伸することができる。また、このラマン増幅システムによれば、後方ラマン増幅用光源から出力される励起光によって光信号をさらに増幅させることができるので、光信号の伝送距離をさらに延伸することができる。

請求項３に記載のラマン増幅システムによれば、より大きいラマン増幅ゲインを得ることができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明のラマン増幅システムにおける第１の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、第１の実施の形態に係るラマン増幅システムの構成図である。

図１に示すように、ラマン増幅システムＳＭ１は、送信端局１０と、受信端局２０と、光ファイバ３０とを備えている。

送信端局１０は、送信器１１とこの送信器１１に接続されたポストアンプ１２とを備えており、送信器１１から発信された光信号Ｓがポストアンプ１２で増幅されて光ファイバ３０に出力されるようになっている。

この送信端局１０には、前方ラマン増幅用光源１３及びカップラ１４がさらに配設されている。本実施の形態での前方ラマン増幅用光源１３は、１．４５μｍの波長の励起光（ポンプ光）Ｆを出力するように構成されている。この前方ラマン増幅用光源１３は、特許請求の範囲の請求項１にいう「ラマン増幅用光源」に相当する。なお、この励起光Ｆの波長は、光信号Ｓを形成する光の波長より１００ｎｍ程度短くなるように設定されている。

カップラ１４は、ポストアンプ１２と光ファイバ３０との間に介設されるとともに、前方ラマン増幅用光源１３と接続されており、送信器１１から発信された光信号Ｓと前方ラマン増幅用光源１３から出力された励起光Ｆとを合流させて光ファイバ３０に送り込むように構成されている。

受信端局２０は、プリアンプ２２とこのプリアンプ２２に接続された受信器２１とを備えており、光ファイバ３０を伝搬して到達した光信号Ｓをプリアンプ２２が増幅するとともに、増幅された光信号を受信器２１が受信するようになっている。

この受信端局２０には、後方ラマン増幅用光源２３及びカップラ２４がさらに配設されている。本実施の形態での後方ラマン増幅用光源２３は、１．４５μｍの波長の励起光（ポンプ光）Ｒを出力するように構成されている。なお、この励起光Ｒの波長は、光信号Ｓを形成する光の波長より１００ｎｍ程度短くなるように設定されている。

カップラ２４は、光ファイバ３０とプリアンプ２２との間に介設されるとともに、後方ラマン増幅用光源２３と接続されており、光ファイバ３０に励起光Ｒを出力するように構成されている。

光ファイバ３０は、送信端局１０が出力した光信号Ｓを受信端局２０に伝送するものであり、シリカを母材とするシングルモードファイバ（ＳＭＦ）が使用されている。そして、この光ファイバ３０は、送信端局１０に接続される第１光ファイバ３１と、受信端局２０に接続される第１光ファイバ３２と、第１光ファイバ３１及び第１光ファイバ３２の間に配置されてこれら第１光ファイバ３１，３２にその両端が接続される第２光ファイバ３３とで構成されている。

第１光ファイバ３１が配設される区間Ａ₁の長さは、５０ｋｍに設定されており、第１光ファイバ３２が配設される区間Ａ₂の長さは、５０ｋｍに設定されており、第２光ファイバ３３が配設される区間Ｂ₁の長さは、２００ｋｍに設定されている。

そして、第１光ファイバ３１及び第１光ファイバ３２は、実効断面積（以下、Ａｅｆｆという）が１９０μｍ²であるとともに、第２光ファイバ３３は、Ａｅｆｆが８０μｍ²であり、第１光ファイバ３１，３２のコア径は、第２光ファイバ３３のコア径と比較して大きくなるように設定されている。

次に、このラマン増幅システムＳＭ１の動作について、適宜図面を参照しながら説明する。図２は、図１のラマン増幅システムＳＭ１におけるパワーダイヤグラムである。

まず、送信端局１０では、送信器１１から発信された光信号Ｓがポストアンプ１２で増幅されるとともに、増幅された光信号Ｓがカップラ１４を介して第１光ファイバ３１に入力される（図１参照）。この際、本実施の形態では、第１光ファイバ３１に入力される光信号Ｓの入力パワーが２０ｄＢｍに設定されている。

その一方で、前方ラマン増幅用光源１３から励起光Ｆが出力され、この励起光Ｆは、カップラ１４を介して第１光ファイバ３１に入力される（図１参照）。この際、本実施の形態では、第１光ファイバ３１に入力される励起光Ｆの入力パワーが、前記光信号Ｓの入力パワーの１０倍に相当する３０ｄＢｍに設定されている。

このような光信号Ｓと励起光Ｆとが第１光ファイバ３１に入力された際に、このラマン増幅システムＳＭ１では、第１光ファイバ３１のコア径が第２光ファイバ３３のコア径と比較して大きく設定されているため、第１光ファイバ３１での非線形効果が低減されている。したがって、第１光ファイバ３１では、励起光Ｆによる光信号Ｓのラマン増幅が殆ど行われない。つまり、このラマン増幅システムＳＭ１では、図２に示すように、光信号Ｓの光パワー（ｄＢ）が送信端局１０に接続された第１光ファイバ３１の区間Ａ₁で徐々に減衰していく。そして、この光信号Ｓ及び励起光Ｆは、第１光ファイバ３１から第２光ファイバ３３に伝搬していく（図１参照）。なお、このとき第１光ファイバ３１では、光信号Ｓのラマン増幅が行われないため、レイリー散乱との複合効果による発振現象が生じることがない。

第２光ファイバ３３では、この第２光ファイバ３３のコア径が第１光ファイバ３１のコア径より小さく設定されているため、励起光Ｆによって光信号Ｓのラマン増幅が優先的に行われる。そして、前記したように第１光ファイバ３１では発振現象が生じることがないため、第２光ファイバ３３における光信号Ｓのラマン増幅ゲインが発振現象によって低減されることがない。

ここで、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１と従来のラマン増幅システムとを比較するために、図２に従来のラマン増幅システムのパワーダイヤグラムを従来例として併記した。なお、ここでの従来のラマン増幅システムの構成は、図４に示したものと同様のものである。そして、光ファイバ６０の長さが本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１の光ファイバ３０（図１参照）と同じ長さに設定されているとともに、送信端局４０から受信端局５０に至るまでの光ファイバ６０のＡｅｆｆが一様に８０μｍ²に設定されている。また、光ファイバ６０には、本実施の形態のラマン増幅システムＳＭ１と同様の条件で２０ｄＢｍの光信号Ｓと３０ｄＢｍの励起光Ｆとが入力されるようになっている。

この従来のラマン増幅システムでは、前記したような比較的大きなパワーで光信号Ｓが光ファイバ６０に入力されると、光ファイバ６０では、ラマン増幅とレイリー散乱との複合効果によって発振現象が生じる。したがって、この発振現象によって光ファイバ６０では励起光Ｆによるラマン増幅ゲインが得られない。つまり、この従来のラマン増幅システムでは、図２に示すように、光信号Ｓはラマン増幅ゲインが得られないまま減衰していく。

これに対し、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、前記したように第１光ファイバ３１で発振現象が生じることがなく、そして、第２光ファイバ３３における光信号Ｓのラマン増幅ゲインが発振現象によって低減されることがないため、励起光Ｆによるラマン増幅ゲイン、つまり前方ラマン増幅ゲインが従来のラマン増幅システムに比べて４ｄＢ以上向上する。なお、この前方ラマン増幅ゲインの値は、第２光ファイバ３３の区間Ｂ₁（図２参照）の中間位置における値である。

その一方で、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、受信端局２０に接続された第１光ファイバ３２に後方ラマン増幅用光源２３からカップラ２４を介して励起光Ｒが入力される（図１参照）。この際、本実施の形態では、第１光ファイバ３２に入力される励起光Ｒの入力パワーが、３０ｄＢｍに設定されている。

この励起光Ｒは、コア径が第２光ファイバ３３と比較して大きい第１光ファイバ３２を介して第２光ファイバ３３に入力される。そして、この励起光Ｒによって第２光ファイバ３３でラマン増幅された光信号Ｓは、図２に示すように、受信端局２０に接続された第１光ファイバ３２の区間Ａ₂を減衰しながら伝搬して受信端局２０に入力される（図１参照）。このとき本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、第１光ファイバ３２のコア径が第２光ファイバ３３のコア径と比較して大きく設定されており、第１光ファイバ３２での発振現象の発生が回避される。そのため、励起光Ｒによるラマン増幅ゲイン、つまり後方ラマン増幅ゲインが大きく得られる。

ここで、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１と従来のラマン増幅システムとを比較する。従来のラマン増幅システムでは、光ファイバ６０に本実施の形態のラマン増幅システムＳＭ１と同様の条件で３０ｄＢｍの励起光Ｒが入力されるようになっている。

この従来のラマン増幅システムでは、光ファイバ６０に励起光Ｒが入力された際に（図４参照）、光ファイバ６０のＡｅｆｆが一様に８０μｍ²に設定されているため、図２に示すように、大きな後方ラマン増幅ゲインを得ることができない。

これに対し、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、前記したように、第１光ファイバ３２での発振現象の発生が回避される。そのため、後方ラマン増幅ゲインが従来のラマン増幅システムに比べて６ｄＢ以上向上する。つまり、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、前方ラマン増幅ゲイン及び後方ラマン増幅ゲインの合計で１０ｄＢ以上のラマン増幅ゲインが得られる。

そして、図１に示すように、受信端局２０に入力された光信号Ｓがカップラ２４を介してプリアンプ２２に入力されて増幅されるとともに、受信器２１で受信されて、このラマン増幅システムＳＭ１の動作は終了する。

以上のように、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１では、大きいパワーの光信号Ｓが第１光ファイバ３１に入力されたとしても、第１光ファイバ３１で発振現象が生じることがなく、そして、第２光ファイバ３３における光信号Ｓのラマン増幅ゲインが発振現象によって低減されることがない。したがって、このラマン増幅システムＳＭ１によれば、大きな前方ラマン増幅ゲインを得ることができるので、送信端局１０及び受信端局２０の間の距離を延伸することができる。

また、このラマン増幅システムＳＭ１によれば、前記したように大きな後方ラマン増幅ゲインを得ることができるため、送信端局１０及び受信端局２０の間の距離を一段と延伸することができる。

また、このラマン増幅システムＳＭ１では、光ファイバ３０に入力する励起光Ｆのパワーが、光ファイバ３０に入力する光信号Ｓのパワーと比較して２倍以上、具体的には、励起光Ｆのパワーが、光ファイバ３０に入力する光信号Ｓのパワーの１０倍に設定されているため、大きなラマン増幅ゲインを得ることができる。したがって、このラマン増幅システムＳＭ１によれば、送信端局１０及び受信端局２０の間の距離を一段と延伸することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明のラマン増幅システムにおける第２の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図３は、第２の実施の形態に係るラマン増幅システムの構成図である。なお、この第２の実施の形態に係るラマン増幅システムにおいて、第１の実施の形態に係るラマン増幅システムと同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２は、送信端局１０と、受信端局２０ａと、光ファイバ３０ａとを備えている。

送信端局１０は、第１実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ１と同様に構成されている。つまり、この送信端局１０は、送信器１１から発信した光信号Ｓをポストアンプ１２で増幅して光ファイバ３０に出力するとともに、前方ラマン増幅用光源１３から出力した１．４５μｍの波長の励起光（ポンプ光）Ｆを、カップラ１４を介して光ファイバ３０ａに出力するようになっている。

受信端局２０ａは、プリアンプ２２と、分散補償ファイバ２５と、光バンドパスフィルタ２６と、受信器２１とを備えており、これらプリアンプ２２、分散補償ファイバ２５、光バンドパスフィルタ２６及び受信器２１は、この順番に接続されている。

分散補償ファイバ２５は、この分散補償ファイバ２５に接続された図示しない励起光源から出力された励起光によって、光信号Ｓの光ファイバ３０ａでの群速度分散を補償するものである。

光バンドパスフィルタ２６は、後記するＥＤＦ（エルビウム添加分散補償ファイバ）増幅器３４で発生した自然放出光（ＡＳＥ）ノイズを遮断するものである。

この受信端局２０ａには、後方ラマン増幅用光源２３及びカップラ２４がさらに配設されている。本実施の形態での後方ラマン増幅用光源２３は、１．４８μｍの波長の励起光（ポンプ光）Ｒを光ファイバ３０ａにカップラ２４を介して出力するように構成されている。

光ファイバ３０ａは、送信端局１０が出力した光信号を受信端局２０ａに伝送するものであり、シリカを母材とするシングルモードファイバ（ＳＭＦ）が使用されている。そして、この光ファイバ３０ａは、送信端局１０に接続される第１光ファイバ３１ａと、この第１光ファイバ３１ａに接続される第２光ファイバ３３ａと、受信端局２０ａに接続される第１光ファイバ３２ａと、この第１光ファイバ３２ａに接続される第２光ファイバ３３ｂとで構成されている。

第１光ファイバ３１ａが配設される区間Ａ₃の長さは、５０ｋｍに設定されており、第２光ファイバ３３ａが配設される区間Ｂ₂の長さは、２５０ｋｍに設定されており、第２光ファイバ３３ｂが配設される区間Ｂ₃の長さは、５０ｋｍに設定されており、第１光ファイバ３２ａが配設される区間Ａ₄の長さは、５０ｋｍに設定されている。

そして、第１光ファイバ３１ａ及び第１光ファイバ３２ａは、Ａｅｆｆが１９０μｍ²であるとともに、第２光ファイバ３３ａ及び第２光ファイバ３３ｂは、Ａｅｆｆが８０μｍ²であり、第１光ファイバ３１ａ，３２ａのコア径は、第２光ファイバ３３ａ，３３ｂのコア径と比較して大きくなるように設定されている。

このような光ファイバ３０ａには、第２光ファイバ３３ａと第２光ファイバ３３ｂとの間にＥＤＦ増幅器３４が介設されている。このＥＤＦ増幅器３４は、エルビウムがドープされた数１０〜１００ｍの長さのシリカを母材とするファイバによって構成されている。このＥＤＦ増幅器３４は、後方ラマン増幅用光源２３から出力される励起光Ｒで励起したエルビウムの誘導放出によって光信号Ｓのパワーを増幅するものである。なお、このＥＤＦ増幅器３４では、自然放出光（ＡＳＥ）ノイズが発生するが、この自然放出光（ＡＳＥ）ノイズは、光バンドパスフィルタ２６で遮断される。

次に、このラマン増幅システムＳＭ２の動作について説明する。まず、このラマン増幅システムＳＭ２では、送信端局１０から光信号Ｓ及び励起光Ｆが第１光ファイバ３１ａに入力される（図３参照）。この際、本実施の形態では、第１光ファイバ３１ａに入力される光信号Ｓの入力パワーは、２０ｄＢｍに設定されており、第１光ファイバ３１ａに入力される励起光Ｆのパワーは、前記光信号Ｓの入力パワーの１０倍に相当する３０ｄＢｍに設定されている。

このような光信号Ｓと励起光Ｆが第１光ファイバ３１ａに入力されると、このラマン増幅システムＳＭ２では、第１光ファイバ３１ａのコア径が第２光ファイバ３３ａのコア径と比較して大きく設定されているため、第１光ファイバ３１ａでの非線形効果が低減されている。その結果、光信号Ｓは第１光ファイバ３１ａで励起光Ｆによるラマン増幅が殆ど行われずに、減衰しながら第２光ファイバ３３ａに伝搬していく。なお、このとき第１光ファイバ３１ａでは、光信号Ｓのラマン増幅が行われないため、レイリー散乱との複合効果による発振現象が生じることがない。

第２光ファイバ３３ａでは、この第２光ファイバ３３ａのコア径が第１光ファイバ３１ａのコア径より小さく設定されているため、励起光Ｆによって光信号Ｓのラマン増幅が優先的に行われる。そして、前記したように第１光ファイバ３１ａでは発振現象が生じることがないため、第２光ファイバ３３ａにおける光信号Ｓのラマン増幅ゲインが発振現象によって低減されることがない。そして、ラマン増幅ゲインを得た光信号Ｓは、ＥＤＦ増幅器３４を通過することによってそのパワーが増幅されるとともに、第２光ファイバ３３ｂに伝搬していく（図３参照）。

その一方で、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２では、受信端局２０ａに接続された第１光ファイバ３２ａに後方ラマン増幅用光源２３からカップラ２４を介して励起光Ｒが入力される（図３参照）。この際、本実施の形態では、第１光ファイバ３２ａに入力される励起光Ｒの入力パワーが、３２ｄＢｍに設定されている。

この励起光Ｒは、コア径が第２光ファイバ３３ｂと比較して大きい第１光ファイバ３２ａを介して第２光ファイバ３３ｂに入力される。そして、この励起光Ｒによって第２光ファイバ３３ｂでラマン増幅された光信号Ｓは、受信端局２０ａに接続された第１光ファイバ３２ａを減衰しながら伝搬して受信端局２０ａに入力される（図３参照）。このとき本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２では、第１光ファイバ３２ａのコア径が第２光ファイバ３３ｂのコア径と比較して大きく設定されており、第１光ファイバ３２ａでの発振現象の発生が回避される。そのため、励起光Ｒによるラマン増幅ゲイン、つまり後方ラマン増幅ゲインが大きく得られる。

そして、受信端局２０ａに入力された光信号Ｓは、カップラ２４を介してプリアンプ２２に入力されて増幅されるとともに、分散補償ファイバ２５に入力される。分散補償ファイバ２５は、入力した光信号Ｓの光ファイバ３０ａにおける群速度分散を補償するとともに、この光信号Ｓを光バンドパスフィルタ２６に出力する。光信号Ｓを入力した光バンドパスフィルタ２６は、ＥＤＦ増幅器３４で発生した自然放出光（ＡＳＥ）ノイズを光信号Ｓから除去する。そして、自然放出光（ＡＳＥ）ノイズが除去された光信号Ｓが受信器２１で受信されて、このラマン増幅システムＳＭ２の動作は終了する。

＜ラマン増幅ゲインの評価試験＞
次に、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２におけるラマン増幅ゲインの評価試験を行ったのでその評価結果について説明する。

この評価試験では、ラマン増幅システムＳＭ２を前記した条件で動作させた際の、励起光Ｆによる前方ラマン増幅ゲイン及び励起光Ｒによる後方ラマン増幅ゲインを測定するとともに、比較例として次に説明するラマン増幅システムの前方ラマン増幅ゲイン及び後方ラマン増幅ゲインを測定した。

比較例で使用したラマン増幅システムは、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２で使用した光ファイバ３０ａに代えて、Ａｅｆｆが一様に８０μｍ²に設定されている光ファイバを使用したほかはラマン増幅システムＳＭ２と同様に構成されている。そして、比較例で使用したラマン増幅システムでのＥＤＦ増幅器３４の配置位置は、ラマン増幅システムＳＭ２と同様であり、送信端局１０からＥＤＦ増幅器３４の距離が同じ距離になるように設定されている。また、比較例で使用したラマン増幅システムの動作条件は、ラマン増幅システムＳＭ２と同様であり、光ファイバに入力される光信号Ｓの入力パワーが２０ｄＢｍに設定されており、光ファイバに入力される励起光Ｆ及び励起光Ｒの入力パワーが３０ｄＢｍに設定されている。

このようなラマン増幅システムＳＭ２、及び比較例のラマン増幅システムにおける前方ラマン増幅ゲイン及び後方ラマン増幅ゲインの測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、ラマン増幅システムＳＭ２（表１中、「本発明」で示す）では、励起光Ｆによって４ｄＢの前方ラマン増幅ゲインが得られている。これに対し、比較例のラマン増幅システムでは、前方ラマン増幅ゲインが得られていない。つまり、比較例のラマン増幅システムでは、光ファイバに光信号が入力された際に、ラマン増幅とレイリー散乱との複合効果によって生じた発振現象によってラマン増幅ゲインが得られなかったものと考えられる。これに対しラマン増幅システムＳＭ２（本発明）では、第１ファイバ３１ａで発振現象が生じることなく、発振現象で第２光ファイバ３３ａでの光信号Ｓのラマン増幅ゲインが低減されなかったものと考えられる。

また、表１から明らかなように、ラマン増幅システムＳＭ２（本発明）では、励起光Ｒによって２３ｄＢの後方ラマン増幅ゲインが得られている。これに対し、比較例のラマン増幅システムでは、後方ラマン増幅ゲインが高々１７ｄＢに止まっている。このようにラマン増幅システムＳＭ２で大きな後方ラマン増幅ゲインが得られるのは、第１光ファイバ３２ａでの発振現象の発生が回避されたことによるものと考えられる。

以上のように、本実施の形態に係るラマン増幅システムＳＭ２では、大きいパワーの光信号Ｓが第１光ファイバ３１ａに入力されたとしても、第１光ファイバ３１ａで発振現象が生じることがなく、そして、第２光ファイバ３３ａにおける光信号Ｓのラマン増幅ゲインが発振現象によって低減されることがない。したがって、このラマン増幅システムＳＭ２によれば、大きな前方ラマン増幅ゲインを得ることができるので、送信端局１０及び受信端局２０ａの間の距離を延伸することができる。

また、このラマン増幅システムＳＭ２によれば、前記したように大きな後方ラマン増幅ゲインを得ることができるため、送信端局１０及び受信端局２０ａの間の距離を一段と延伸することができる。

また、このラマン増幅システムＳＭ２では、光ファイバ３０ａに入力する励起光Ｆのパワーが、光ファイバ３０ａに入力する光信号Ｓのパワーと比較して２倍以上、具体的には、励起光Ｆのパワーが、光ファイバ３０ａに入力する光信号Ｓのパワーの１０倍に設定されているため、大きなラマン増幅ゲインを得ることができる。したがって、このラマン増幅システムＳＭ２によれば、送信端局１０及び受信端局２０ａの間の距離を一段と延伸することができる。

また、このラマン増幅システムＳＭ２では、ＥＤＦ増幅器３４によって、光信号Ｓのパワーが増幅されるので、送信端局１０及び受信端局２０ａの間の距離を一段と延伸することができる。

以上のように、本実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は前記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記第１の実施の形態及び前記第２の実施の形態では、前方ラマン増幅用光源１３が送信端局１０に組み込まれ、後方ラマン増幅用光源２３が受信端局２０，２０ａに組み込まれているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、これら前方ラマン増幅用光源１３及び後方ラマン増幅用光源２３が、送信端局１０及び受信端局２０，２０ａと別個に配置されたものであってもよい。

また、本発明に係るラマン増幅システムは、少なくとも送信端局にその一端が接続される第１光ファイバと、この第１光ファイバの他端に接続される第２光ファイバを有していればよく、第１光ファイバ及び第２光ファイバの数に制限はない。つまり、本発明に係るラマン増幅システムは、この第２光ファイバにさらに複数組の第１光ファイバ及び第２光ファイバが接続されるものであってもよい。また、このような複数組の第１光ファイバ及び第２光ファイバを有するラマン増幅システムは、第１光ファイバと第２光ファイバの間にラマン増幅用光源が配置されるとともに、このラマン増幅用光源からは第１光ファイバに向けて励起光が出力されるように構成されたものであってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るラマン増幅システムの構成図である。図１のラマン増幅システムのパワーダイヤグラムである。本発明の第２の実施の形態に係るラマン増幅システムの構成図である。従来のラマン増幅システムの構成図である。

符号の説明

１０送信端局
１３前方ラマン増幅用光源
２０受信端局
２０ａ受信端局
２３後方方ラマン増幅用光源
３０光ファイバ
３０ａ光ファイバ
３１第１光ファイバ
３１ａ第１光ファイバ
３２第１光ファイバ
３２ａ第１光ファイバ
３３第２光ファイバ
３３ａ第２光ファイバ
３３ｂ第２光ファイバ
Ｆ励起光
Ｒ励起光
Ｓ光信号
ＳＭ１ラマン増幅システム
ＳＭ２ラマン増幅システム

Claims

光信号を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバの一端に設置されて、前記光信号を送信する送信端局と、
前記光ファイバの他端に設置されて、前記光信号を受信する受信端局と、
前記送信端局側から励起光を前記光ファイバに出力するラマン増幅用光源とを備えるラマン増幅システムにおいて、
前記光ファイバが、送信端局にその一端が接続される第１光ファイバと、前記第１光ファイバの他端に接続される第２光ファイバとを有しており、当該第１光ファイバのコア径が当該第２光ファイバのコア径と比較して大きいことを特徴とするラマン増幅システム。
光信号を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバの一端に設置されて、前記光信号を送信する送信端局と、
前記光ファイバの他端に設置されて、前記光信号を受信する受信端局と、
前記送信端局側から励起光を前記光ファイバに出力する前方ラマン増幅用光源と、
前記受信端局側から励起光を前記光ファイバに出力する後方ラマン増幅用光源とを備えるラマン増幅システムにおいて、
前記光ファイバが、前記送信端局及び前記受信端局のそれぞれに配置される一対の第１光ファイバと、前記一対の第１光ファイバの間に配置される第２光ファイバとで構成されており、当該第１光ファイバのコア径は当該第２光ファイバのコア径と比較して大きいことを特徴とするラマン増幅システム。
前記送信端局側から前記光ファイバに出力される前記励起光のパワーは、前記送信端局から前記光ファイバに出力される前記光信号のパワーと比較して２倍以上大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラマン増幅システム。