JP2008164836A - ラマン増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。
【解決手段】励起光源１ａは、増幅媒体２を通過する信号光をラマン増幅するための励起光を出力する。励起光導入手段１ｂは、励起光源１ａから出力される励起光を増幅媒体２に導入する。希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａと励起光導入手段１ｂとの間に挿入される。希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａの励起光の励起光パワーが小さいほど、励起光を吸収する量が大きくなり、励起光源１ａの励起光の励起光パワーが大きいほど、励起光を吸収する量が小さくなるという特性を有する。これにより、励起光源１ａから出力される励起光の励起光パワーが小さくなると、希土類添加光ファイバ１ｃの励起光の吸収量が大きくなり、ラマン増幅器１は、最小利得時に励起光源１ａが安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はラマン増幅器に関し、特に利得可変範囲を拡大したラマン増幅器に関する。

光ファイバの非線形現象である誘導ラマン散乱効果を利用したラマン増幅器は、主に長距離波長多重光伝送システムにおいて、伝送路光ファイバで受けた信号光の損失補償や分散補償ファイバで受けた信号光の損失補償に用いられている。

光伝送システムで用いられるラマン増幅器は、伝送路光ファイバに、信号光周波数よりも約１３ＴＨｚ高周波側（信号波長（Ｃ−ｂａｎｄ帯）よりも約１００ｎｍ短波長側）の励起光を導入することにより、信号光が伝送している光ファイバ中で誘導ラマン散乱効果を発生し、信号光パワーを増幅する。

ラマン増幅器は、強い励起光パワーを光ファイバに導入するほど、高い信号光利得が得られる特性を持つ。また、信号光が広帯域に亘って伝送される場合には、複数の異なる波長の励起光を合成して伝送路光ファイバに入力することにより、広帯域での増幅を実現することができる。

図１１は、従来のラマン増幅器のブロック構成図である。図に示すように、伝送路光ファイバ１１１で損失を受けた信号光は、伝送路光ファイバ１１１の出力端から入力する励起光の誘導ラマン散乱効果によってレベルが改善する。

励起光は、複数の励起光源（図中ＬＤ：Laser Diode）１０２〜１０５から出力される。励起光源１０２〜１０５から出力される励起光は、合波カプラ１０６〜１０８で合成することにより、複数の波長に多重化される。ラマン増幅器は、この合成した励起光を合波カプラ１０９で信号光の伝送方向とは逆方向の信号光経路に導入する。例えば、１４００ｎｍ〜１５００ｎｍの励起光を複数合成して伝送路光ファイバ１１１に導入することにより、Ｃ−ｂａｎｄからＬ−ｂａｎｄに亘る波長多重信号を増幅することができる。チャネルモニタ１１０は、各波長の信号光の光パワーをモニタし、制御回路１０１は、チャネルモニタ１１０によってモニタされた信号光の光パワーに基づいて、励起光源１０２〜１０５の励起光パワーを制御する。

エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）は、増幅効率が高い光ファイバ増幅器であるが、信号光が一度伝送路光ファイバの損失を完全に受けてから増幅するため、信号雑音比の劣化が大きい。ラマン増幅器は、分布定数型増幅器と呼ばれるように、伝送路光ファイバ中で増幅を行い、信号光レベルが下がりきる前に増幅し始めるので、信号雑音比の劣化が小さい。そこで、一般的には、伝送路光ファイバで受けた損失の一部をラマン増幅器で補償し、ＥＤＦＡで信号光レベルを回復する構成が採られる。このように、ラマン増幅器を導入することにより、ＥＤＦＡ単体での増幅と比較すると信号雑音比を高く保つことが可能となる。

ラマン増幅器は、様々な伝送路条件に対応するため、広い信号光利得可変範囲が要求される。この利得可変範囲を制限する要因の一つとして、励起光源の出力パワーの可変範囲がある。具体的には、利得可変範囲の上限は、励起光源の最大出力パワーで規定され、利得可変範囲の下限は、励起光を安定して供給できる励起光源の下限出力パワーで規定される。

ラマン増幅器の利得可変範囲の下限が、励起光を安定して供給できる励起光源の下限出力パワーで制限されるのは、励起光源の出力パワーを小さくし過ぎると、励起光のスペクトルやパワーが不安定となり、信号増幅特性が不安定となって、信号光伝送特性に影響を与えてしまうからである。

図１２は、伝送路光ファイバ（増幅媒体）に入力される励起光パワーとラマン効果によって増幅される信号光の利得（ラマン利得）との関係を示した図である。図に示すように、伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとラマン利得は、増幅する信号チャネル数に大きく依存することなく、ほぼ比例する関係にある。励起光源の励起光パワーの下限に対応するラマン利得が、ラマン増幅器の最小利得となり、励起光源の励起光パワーの上限に対応するラマン利得が、ラマン増幅器の最大利得となる。

励起光源の励起光パワーの下限は、前述したように、励起光を安定して供給できる励起光パワーに制限されるため、ラマン増幅の利得可変範囲は、図中の点線を除いた実線部分の範囲となる。

ラマン増幅器の可変利得範囲を広くするには、ラマン増幅器の最小利得を下げることが考えられる。ラマン増幅器の最小利得を下げる方法としては、励起光源出力に光アッテネータを挿入する手段が考えられる。すなわち、光アッテネータの挿入によって、下限の励起光パワーをさらに低減し、図１２の点線部分でも利得が得られるようにする。なお、低電流駆動時の励起光出力を安定させるために、励起光出力に固定アッテネータを挿入した光ファイバ増幅器がある（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、励起光源に光アッテネータを挿入したラマン増幅器のブロック構成図である。図のラマン増幅器では、励起光源（図中ＬＤ）１２１と励起光を伝送路光ファイバに導入する合波カプラ１２３との間に、光アッテネータ１２２が挿入されている。光アッテネータ１２２は、例えば、励起光を３ｄＢ減衰させるとする。

励起光源１２１の励起光パワーは、３ｄＢの光アッテネータ１２２を挿入したことにより２倍必要となる。これにより、励起光源１２１は、最小利得動作時、安定して励起光を出力することができるとともに、光アッテネータ１２２を挿入しない場合に対し、最小利得を１／２にすることができる。

しかし、励起光源１２１を最大励起光パワーで動作させた場合にも、励起光は、光アッテネータ１２２によって３ｄＢの損失を受けることになるため、光アッテネータ１２２を挿入しただけでは、利得可変範囲を大きくすることができない。
特開平１１−１６８２５５号公報

そのため、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができるラマン増幅器が望まれていた。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができるラマン増幅器を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、図１に示すような励起光を出力する励起光源１ａと、信号光が通過する増幅媒体２に励起光を導入する励起光導入手段１ｂと、励起光源１ａと励起光導入手段１ｂとの間に挿入された希土類添加光ファイバ１ｃと、を有することを特徴とするラマン増幅器１が提供される。

このようなラマン増幅器１によれば、励起光源１ａと励起光導入手段１ｂとの間に希土類添加光ファイバ１ｃを接続する。希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａから出力される励起光の励起光パワーが小さいほど、励起光の吸収量が大きくなり、励起光パワーが大きいほど、励起光の吸収量が小さくなる。

本発明のラマン増幅器では、励起光源と励起光導入手段との間に希土類添加光ファイバを接続するようにした。これによって、希土類添加光ファイバは、励起光源から出力される励起光の励起光パワーが小さいほど、励起光の吸収量が大きく、励起光パワーが大きいほど励起光の吸収量が小さくなるので、ラマン増幅器は、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。

以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ラマン増幅器の概要を示した図である。図に示すようにラマン増幅器１は励起光源１ａ、励起光導入手段１ｂ、希土類添加光ファイバ１ｃを有している。また、ラマン増幅器１の信号光が入力される側には、伝送路光ファイバや分散補償光ファイバなどの増幅媒体２が接続されている。

励起光源１ａは、増幅媒体２を通過する信号光をラマン増幅するための励起光を出力する。
励起光導入手段１ｂは、励起光源１ａから出力される励起光を増幅媒体２に導入（入射）する。励起光導入手段１ｂは、例えば、合波カプラや偏波合成器である。

希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａと励起光導入手段１ｂとの間に挿入される。希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａの励起光の励起光パワーが小さければ小さいほど、励起光を吸収する量が大きくなり、励起光源１ａの励起光の励起光パワーが大きければ大きいほど、励起光を吸収する量が小さくなるという特性を持つ。

つまり、ラマン増幅器１の利得を下げようとして、励起光源１ａの励起光の励起光パワーを下げると、希土類添加光ファイバ１ｃの励起光の吸収量が増加する。よって、最小利得時における励起光源１ａの励起光パワーを高く維持するとともに、最小利得をより小さくすることが可能となる。

また、ラマン増幅器１の利得を上げようとして、励起光源１ａの励起光の励起光パワーを上げると、希土類添加光ファイバ１ｃの励起光の吸収量は減少する。よって、図１３の光アッテネータ１２２のように、希土類添加光ファイバ１ｃの挿入によって、最大利得時の利得が低下するということはない。

このように、図１のラマン増幅器１では、励起光源１ａと励起光導入手段１ｂとの間に希土類添加光ファイバ１ｃを接続するようにした。これによって、希土類添加光ファイバ１ｃは、励起光源１ａから出力される励起光の励起光パワーが小さいほど、励起光の吸収量が大きくなり、励起光の励起光パワーが大きいほど、励起光の吸収量が小さくなるので、ラマン増幅器１は、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。

次に、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。図に示すようにラマン増幅器は、励起光源（図中ＬＤ）１１、希土類添加光ファイバ１２、および合波カプラ１３を有している。図のラマン増幅器は、Ｃ−ｂａｎｄまたはＬ−ｂａｎｄの信号光を伝送する光伝送システム中で信号光を増幅する。

希土類添加光ファイバ１２は、例えば、１４００ｎｍから１６００ｎｍに吸収帯域を有するエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ：Erbium Doped Fiber）である。合波カプラ１３は、励起光源１１から出力される励起光を信号経路に導入する。図のsignal input側には、信号光を伝送する伝送路光ファイバまたは分散補償光ファイバの光ファイバが接続されており、合波カプラ１３は、希土類添加光ファイバ１２を通過した励起光をこれらの光ファイバに導入する。なお、合波カプラ１３は、偏波合成器であってもよい。

高いラマン利得が必要な場合、励起光源１１から出力される励起光パワーが高いので、希土類添加光ファイバ１２は、自己透過効果で低損失となる。逆に低いラマン利得が必要な場合、励起光源１１から出力される励起光パワーが低いので、希土類添加光ファイバ１２は、損失が高くなる。すなわち、希土類添加光ファイバ１２は、励起光源１１の励起光パワーが小さいほど励起光源１１から出力される励起光の吸収量が大きく、励起光源１１の励起光パワーが大きいほど励起光源１１から出力される励起光の吸収量が小さくなる。

例えば、励起光源１１は、１４８０ｎｍの波長の励起光を光ファイバに導入し、１５８０ｎｍ付近の波長の信号光が増幅されるとする。希土類添加光ファイバ１２は、１４８０ｎｍの波長の励起光を、励起光パワーに反比例して吸収し、励起光源１１の励起光パワーが小さくなれば、励起光の吸収量が増加し、励起光パワーが大きくなれば、励起光の吸収量が低下する。これにより、光ファイバに導入する励起光の励起光パワーの幅（上限値および下限値）が広がり、ラマン増幅器の利得可変範囲が広くなる。

なお、励起光を吸収した希土類添加光ファイバ１２からは、Ｃ−ｂａｎｄ帯域に自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）が発生する。発生したＡＳＥは、合波カプラ１３で一部削除されるが、残りはsignal input側に接続される光ファイバに導入されてしまう。しかし、励起光と比較して、ＡＳＥのパワーは小さいことおよび信号光とは逆方向に進行することから、信号光伝送に対してこのＡＳＥが性能劣化を及ぼすことはない。また、発生したＡＳＥは、励起光源１１側にも戻るが、通常の励起構成では、光アイソレータが挿入されることから、励起光源１１の動作を不安定にすることはない。

図３は、図２のラマン増幅器から希土類添加光ファイバを除いた構成における励起光パワーとＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示した図である。ＯＮ／ＯＦＦ利得は、励起光がＯＦＦ状態（増幅媒体に励起光が入力されていない状態）での信号光出力と、励起光がＯＮ状態（増幅媒体に励起光が入力された状態）での信号光出力との比と定義する。ＯＮ／ＯＦＦ利得は、図に示すように、励起光源１１から出力される励起光の出力パワーを増加させると増加する関係にある。すなわち、ラマン増幅器で大きな利得を得ようとするには、励起光源１１の出力パワーを大きくすればよい。

なお、図の励起光の出力パワーとＯＮ／ＯＦＦ利得の関係は、signal input側に接続される伝送路光ファイバ種をＳＭＦ（Single Mode Fiber）、伝送路長を１００ｋｍ、伝送路損失を０．２０ｄＢ／ｋｍ＠１５５０ｎｍとし、また、０ｄＢｍの信号光（波長１５８０ｎｍ）を伝送路光ファイバに導入し、励起光波長を１４８０ｎｍとした条件で算出した。

図４は、励起光パワーとＥＤＦで吸収される励起光パワーの吸収量との関係を示した図である。ＥＤＦ（希土類添加光ファイバ１２）は、図に示すように、励起光源１１から入力される励起光パワーが下がるほど、励起光の吸収量は大きくなり、励起光源１１から入力される励起光パワーが上がるほど、励起光の吸収量は小さくなる。

なお、図の関係は、ＥＤＦ長を６ｍ、励起光波長１４８０ｎｍとした場合の励起光の励起光パワーに対するＥＤＦの吸収量を示している。図より、励起光の励起光パワーを２１．８［ｄＢｍ］（１５０［ｍＷ］）入力した場合、ＥＤＦの励起光の吸収量は、０．３［ｄＢ］となる。また、励起光の励起光パワーを１３［ｄＢｍ］（２０［ｍＷ］）入力した場合、ＥＤＦの励起光の吸収量は、２．０［ｄＢ］となり、２１．８［ｄＢｍ］の励起光を入力した場合より、吸収量が多くなる。

図５は、励起光源から出力される励起光パワーと伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとの関係を示した図である。図の波形Ａ１は、図２のラマン増幅器の励起光源１１から出力される励起光パワーと、signal input側の伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとの関係を示している。波形Ａ２は、図１３のラマン増幅器の励起光源１２１から出力される励起光パワーと、伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとの関係を示している。

なお、図の関係は、ＥＤＦ長を６．０ｍ、励起光の波長を１４８０ｎｍのとした場合の結果を示している。また、図２、図１３の励起系（図２の希土類添加光ファイバ１２、図１３の光アッテネータ１２２を除いた励起光源から伝送路光ファイバ入力の経路）の損失は、１ｄＢと仮定して計算した。

図１３のラマン増幅器では、伝送路光ファイバに入力される励起光パワーは、波形Ａ２に示すように、励起光源１２１の１３［ｄＢｍ］〜２１．８［ｄＢｍ］の励起光パワーの変化に対して、１０［ｄＢｍ］〜１８．８［ｄＢｍ］と変化する。

これに対し、図２のラマン増幅器では、伝送路光ファイバに入力される励起光パワーは、波形Ａ１に示すように、励起光源１１の１３［ｄＢｍ］〜２１．８［ｄＢｍ］の励起光パワーの変化に対して、１０［ｄＢｍ］〜２０．５［ｄＢｍ］と変化する。すなわち、図２のラマン増幅器では、図１３のラマン増幅器に対し、伝送路光ファイバへの励起光パワーの入力可変範囲が１．７［ｄＢｍ］拡大する。

図６は、励起光源から出力される励起光パワーとＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示した図である。図の波形Ｂ１は、図２のラマン増幅器の励起光源１１から出力される励起光パワーと信号出力のＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示している。波形Ｂ２は、図１３のラマン増幅器の励起光源１２１から出力される励起光パワーと信号出力のＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示している。なお、図の信号条件は、図３の条件と同様であり、励起構成および励起光パワーの条件は、図５の条件と同様である。

波形Ｂ１，Ｂ２に示すように、図１３のラマン増幅器は、図２のラマン増幅器と最小利得は同じである。しかし、図１３のラマン増幅器は、図２のラマン増幅器に対し、最大利得が１［ｄＢ］減少する。

図７は、ＥＤＦの吸収特性および蛍光特性を示した図である。図の波形Ｃ１は、ＥＤＦの吸収特性を示し、波形Ｃ２は、ＥＤＦの蛍光（利得）特性を示している。
図８は、励起光と被増幅信号光の周波数差に対する利得特性を示した図である。伝送路光ファイバを伝送する信号光は、励起光源１１の励起光の周波数に対し、低い方の周波数帯（長波長側）が増幅される。図より、励起光の周波数と信号光の周波数の差が約１３ＴＨｚのとき、信号光の利得は最大となる。

例えば、図２のラマン増幅器において、励起光源１１から１４５０ｎｍ（２０６ＴＨｚ）の励起光を伝送路光ファイバに導入した場合、約１３ＴＨｚ低周波側の１５５０ｎｍ（１９３Ｈｚ）の信号光が最大利得を有することになる。

ところで、励起光源１１から出力される励起光の波長が異なると、ＥＤＦの吸収量が異なり、図４の波形も変わる（図４に示した吸収量は、励起光波長が１４８０ｎｍの場合である）。例えば、ＥＤＦの吸収特性は、図７に示すように１４００ｎｍ付近では吸収量が小さく、この場合、図４の波形は、励起光パワーに対してほぼフラットな状態となる。また、図５の波形Ａ１は、全体を２ｄＢ上げた直線となる。すなわち、励起光源１１と合波カプラ１３の間に何も挿入していない状態と同様になる。

一方、励起光波長が１４００ｎｍから１５００ｎｍの間では、希土類添加光ファイバ１２は、図７に示すように、長波長側に行くほど吸収量が大きくなる。従って、この場合、図４の波形は、励起光パワーの入力が小さくなるほど持ち上がる状態（吸収量が増加する状態）となる。また、図５の波形Ａ１は、励起光源１１の低励起光パワー出力時に対する伝送路光ファイバへの励起光パワーが小さくなる。

このように、励起光源１１と信号光を増幅する光ファイバとの間に、励起光の励起光パワーが小さいほど、励起光の吸収量が大きくなり、励起光の励起光パワーが大きいほど、励起光の吸収量が小さくなる希土類添加光ファイバ１２を挿入するようにした。これにより、励起光源の低励起出力パワーでの不安定動作を避けた状態で、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第２の実施の形態では、複数の波長の励起光を合波して光ファイバに導入し、広帯域の信号光を増幅するとともに広範囲の利得可変範囲を得ることができる。

図９は、第２の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。図に示すようにラマン増幅器は、制御回路２１、励起光源（図中ＬＤ）２２〜２５、合波カプラ２６〜２９、希土類添加光ファイバ３０およびチャネルモニタ３１を有している。図のラマン増幅器は、複数の励起光源２２〜２５から複数の波長の励起光を出力し、広帯域に亘る複数の信号光を増幅する。

励起光源２２〜２５は、異なる波長の励起光を出力する。合波カプラ２６は、励起光源２２，２３から出力される励起光を合波する。合波カプラ２７は、励起光源２４，２５から出力される励起光を合波する。合波カプラ２８は、合波カプラ２６，２７から出力される励起光を合波する。

希土類添加光ファイバ３０は、例えば、ＥＤＦである。希土類添加光ファイバ３０は、図４で示したように、合波カプラ２８から出力される波長多重された励起光の励起光パワーが小さいほど、その励起光の吸収量が大きく、波長多重された励起光の励起光パワーが大きいほど、その励起光の吸収量が小さくなるという特性を持つ。

合波カプラ２９は、希土類添加光ファイバ３０を通過した励起光を伝送路光ファイバ３２に導入する。これにより、伝送路光ファイバ３２を伝送する信号光は、伝送路光ファイバ３２内で増幅される。

チャネルモニタ３１は、各波長の信号光の光パワーをモニタし、制御回路２１は、チャネルモニタ３１によってモニタされた信号光の光パワーに基づいて、励起光源２２〜２５の励起光パワーを制御する。

このように、複数の励起光源２２〜２５を設置し、複数の波長の励起光を合波して伝送路光ファイバ３２に導入することにより、広帯域に亘る複数の信号光を増幅することができる。そして、希土類添加光ファイバ３０により、広範囲の利得可変範囲を得ることができる。

また、複数の波長の励起光を合波して希土類添加光ファイバ３０に導入することにより、希土類添加光ファイバ３０が１つで済み、コスト低減を図ることができる。
次に、本発明の第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、励起光源のそれぞれの出力に希土類添加光ファイバを接続し、希土類添加光ファイバから出力される複数の励起光を合波して光ファイバに導入する。

図１０は、第３の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。図に示すようにラマン増幅器は、制御回路４１、励起光源（図中ＬＤ）４２〜４５、希土類添加光ファイバ４６〜４９、合波カプラ５０〜５３およびチャネルモニタ５４を有している。図のラマン増幅器は、複数の励起光源４２〜４５から複数の波長の励起光を出力し、広帯域に亘る複数の信号光を増幅する。

励起光源４２〜４５は、異なる波長の励起光を出力する。希土類添加光ファイバ４６〜４９は、励起光源４２〜４５のそれぞれの出力に接続されている。
合波カプラ５０は、希土類添加光ファイバ４６，４７から出力される励起光を合波し、合波カプラ５１は、希土類添加光ファイバ４８，４９から出力される励起光を合波する。合波カプラ５２は、合波カプラ５０，５１から出力される励起光を合波する。合波カプラ５３は、合波カプラ５２から出力される合波された励起光を伝送路光ファイバ５５へ導入する。また、制御回路４１とチャネルモニタ５４は、図９の制御回路２１とチャネルモニタ３１と同様であり、その説明を省略する。

希土類添加光ファイバ４６〜４９は、図４で示したように、励起光源４２〜４５から出力される励起光の励起光パワーが小さいほど、その励起光の吸収量が大きく、波長多重された励起光の励起光パワーが大きいほど、その励起光の吸収量が小さくなるという特性を持つ。希土類添加光ファイバ４６〜４９は、例えば、ＥＤＦである。

図７で示したように、希土類添加光ファイバ（ＥＤＦ）は、励起光の波長によって吸収量が異なる。図１０の励起光源４２〜４５の励起光の波長は異なるので、希土類添加光ファイバ４６〜４９から出力される励起光の励起光パワーにばらつきが生じる。従って、希土類添加光ファイバ４６〜４９で同じ吸収量を得るには、希土類添加光ファイバ４６〜４９のファイバ長を、各励起光の波長に合わせて調整する必要がある。例えば、波長の短い励起光ほど、ＥＤＦの単位長さあたりの吸収量は小さくなるので、ファイバ長を長くする。

また、希土類添加光ファイバ４６〜４９のエルビウム濃度を調整することにより、励起光の吸収量を調整することもできる。例えば、波長の短い励起光ほど、エルビウム濃度を高くするようにして吸収量を高めるようにする。

ところで、伝送路光ファイバ５５を通過してきた信号光にラマン利得を与え、ラマン増幅器の出力で各信号光のパワーを揃えるには、短波長側の励起光ほど高いパワーを伝送路に導入することになる。これは、次の２つの理由によるためである。１．Ｃ−ｂａｎｄ帯における伝送路の損失波長特性は、一般的に短波長側の方が大きく、短波長側の利得が必要となる。２．異なる波長の励起光を複数導入した場合、短波長側の励起光パワーは信号光だけでなく、長波長側の励起光に吸収されてしまう。

従って、ラマン増幅器の出力で各信号光のパワーを揃える場合、励起光の波長によらずＥＤＦ長を揃えておくことで、短波長側の励起光の吸収量を少なく、逆に長波長側の励起光の吸収量を大きくするようにし、信号光パワーを揃えることができる。

このように、励起光源４２〜４５のそれぞれの出力に希土類添加光ファイバ４６〜４９を接続するようにした。これにより、希土類添加光ファイバ４６〜４９のファイバ長または添加する希土類濃度を調整することにより、各波長における励起光の吸収量を調整することができる。

（付記１） 励起光を出力する励起光源と、
信号光が通過する増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入手段と、
前記励起光源と前記励起光導入手段との間に挿入された希土類添加光ファイバと、
を有することを特徴とするラマン増幅器。

（付記２） 前記励起光源は、複数であってそれぞれ異なる波長の前記励起光を出力し、
前記波長の異なる前記励起光を合成する合成手段をさらに有することを特徴とする付記１記載のラマン増幅器。

（付記３） 前記希土類添加光ファイバは、前記合成手段の出力と前記励起光導入手段との間に挿入されることを特徴とする付記２記載のラマン増幅器。
（付記４） 前記希土類添加光ファイバは、複数の前記励起光源のそれぞれの出力と前記合成手段との間に挿入されることを特徴とする付記２記載のラマン増幅器。

（付記５） 前記希土類添加光ファイバは、１４００ｎｍから１６００ｎｍに吸収帯域を有するエルビウム添加光ファイバであることを特徴とする付記１記載のラマン増幅器。
（付記６） 前記希土類添加光ファイバは、長さによって複数の前記励起光源から出力されるそれぞれの前記励起光の吸収量が調整されていることを特徴とする付記４記載のラマン増幅器。

（付記７） 前記希土類添加光ファイバは、添加される希土類濃度によって複数の前記励起光源から出力されるそれぞれの前記励起光の吸収量が調整されていることを特徴とする付記４記載のラマン増幅器。

ラマン増幅器の概要を示した図である。 第１の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。 図２のラマン増幅器から希土類添加光ファイバを除いた構成における励起光パワーとＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示した図である。 励起光パワーとＥＤＦで吸収される励起光パワーの吸収量との関係を示した図である。 励起光源から出力される励起光パワーと伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとの関係を示した図である。 励起光源から出力される励起光パワーとＯＮ／ＯＦＦ利得との関係を示した図である。 ＥＤＦの吸収特性および蛍光特性を示した図である。 励起光と被増幅信号光の周波数差に対する利得特性を示した図である。 第２の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。 第３の実施の形態に係るラマン増幅器のブロック構成図である。 従来のラマン増幅器のブロック構成図である。 伝送路光ファイバに入力される励起光パワーとラマン効果によって増幅される信号光の利得との関係を示した図である。 励起光源に光アッテネータを挿入したラマン増幅器のブロック構成図である。

符号の説明

１ ラマン増幅器
１ａ 励起光源
１ｂ 励起光導入手段
１ｃ 希土類添加光ファイバ
２ 増幅媒体

Claims (5)

1. 励起光を出力する励起光源と、
   信号光が通過する増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入手段と、
   前記励起光源と前記励起光導入手段との間に挿入された希土類添加光ファイバと、
   を有することを特徴とするラマン増幅器。
2. 前記励起光源は、複数であってそれぞれ異なる波長の前記励起光を出力し、
   前記波長の異なる前記励起光を合成する合成手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載のラマン増幅器。
3. 前記希土類添加光ファイバは、前記合成手段の出力と前記励起光導入手段との間に挿入されることを特徴とする請求項２記載のラマン増幅器。
4. 前記希土類添加光ファイバは、複数の前記励起光源のそれぞれの出力と前記合成手段との間に挿入されることを特徴とする請求項２記載のラマン増幅器。
5. 前記希土類添加光ファイバは、１４００ｎｍから１６００ｎｍに吸収帯域を有するエルビウム添加光ファイバであることを特徴とする請求項１記載のラマン増幅器。

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