JP2009500661A - 光通信システムで分数ラマン・オーダ・ポンプを行うシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

光通信システムは、１つ以上の光信号波長を有する少なくとも１つの光信号を受信可能な利得媒体を有する。このシステムはまた、利得媒体に導入する少なくとも１つのポンプ信号を生成可能な１つ以上のポンプ源を有する。ポンプ信号は、１つ以上の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフト（stokes shift）の非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有する。或る特定の実施例では、ポンプ信号が利得媒体の少なくとも一部を移動すると、ポンプ信号は、光信号と相互作用する。

Description

本発明は、通信システムの分野に関し、特に光通信システムで分数ラマン・オーダ・ポンプ（fractional Raman order pumping）方式を実施するシステム及び方法に関する。

典型的には、１つ以上の光信号波長を増幅するために複数ラマン・オーダ・ポンプ（multiple Raman order pumping）を実施する従来の光通信システムは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長とシステムを通じて通信される光信号波長との間のエネルギー伝達を最大化しようとする。これらのシステムは、１つ以上のポンプ波長を光信号波長から約１ストークス・シフト（stokes shift）に配置することにより、エネルギー伝達を最大化する。更に、典型的には、これらのシステムは、１つ以上の高ラマン・オーダ・ポンプ波長を低ラマン・オーダ・ポンプ波長から約１ストークス・シフトに配置することにより、高ラマン・オーダ・ポンプ波長と低ラマン・オーダ・ポンプ波長との間のエネルギー伝達を最大化しようとする。従って、典型的には、従来の通信システムの高ラマン・オーダ・ポンプ波長は、ラマン増幅器の比較的短い部分で早くエネルギーを失う。

一実施例によれば、光通信システムは、１つ以上の光信号波長を有する少なくとも１つの光信号を受信可能な利得媒体を有する。このシステムはまた、利得媒体に導入する少なくとも１つのポンプ信号を生成可能な１つ以上のポンプ源（pump source）を有する。ポンプ信号は、１つ以上の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフト（stokes shift）の非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長（fractional Raman order pump wavelength）を有する。或る特定の実施例では、ポンプ信号が利得媒体の少なくとも一部を移動すると、ポンプ信号は、光信号と相互作用する。

実装される特定の特徴に応じて、この開示の特定の実施例は、以下の技術的利点のうち一部又は全部を示してもよく、示さなくてもよい。様々な実施例は、光システムの全到達範囲を増加することができる。他の実施例は、光信号波長が通信区間内で利得を受ける点を伸ばすこと及び／又は遅らせることができる。他の技術的利点は、以下の図面、説明及び特許請求の範囲から当業者に容易に明らかになる。更に、特定の利点が列挙されているが、様々な実施例は、列挙した利点の全部又は一部を有してもよく、有さなくてもよい。

本発明及びその特徴及び利点の完全な理解を提供するため、添付図面と共に以下の説明を参照する。図面において、同様の参照符号は同様の部分を表す。

図１は、１つ以上の複数波長信号16の通信を容易にするように動作可能な無中継光通信システム10の少なくとも一部を示すブロック図である。“無中継光通信システム（unrepeatered optical communication system）”とは、エンド端末間にパッシブ光部品のみを有する光通信区間を有する光通信システムを示す。すなわち、無中継システムの通信区間は、実質的に電力を必要とする部品がない。

この例では、システム10は、複数の光信号（又はチャネル）15a-15nを生成するように動作可能な複数の送信機12a-12nを有し、複数の光信号15a-15nのそれぞれは、光の中心波長を有する。或る実施例では、各光信号15a-15nは、他の信号15の中心波長と実質的に異なる中心波長を有する。この文献を通じて使用される“中心波長（center wavelength）”は、光信号のスペクトル分布の時間平均した中間値を示す。中心波長の周囲のスペクトルは、中心波長に対して対称的である必要はない。更に、中心波長が搬送波長を表すという要件は存在しない。送信機12は、１つ以上の光信号を生成可能な何らかの装置を有してもよい。送信機12は、外部で変調された光源を有してもよく、直接変調された光源を有してもよい。

一実施例では、送信機12は、関連する変調器をそれぞれ有する複数の独立した光源を有し、各光源は１つ以上の光信号15を生成するように動作可能である。代替として、送信機12は、複数の変調器により共有される１つ以上の光源を有してもよい。例えば、送信機12は、一連の光パルスを生成するように動作可能なモードロック源（mode-locked source）を有する連続光源送信機と、モードロック源から一連のパルスを受信し、パルスをスペクトル的に広げて光信号のほぼスペクトル連続光を形成するように動作可能な連続光生成器とを有してもよい。その実施例では、信号スプリッタは、連続光を受信し、中心波長をそれぞれ有する個々の信号に連続光を分離する。或る実施例では、送信機12はまた、モードロック源又は変調器から受信した信号を多重し、システムのビットレートを増加するように動作可能なパルスレート・マルチプレクサ（時分割マルチプレクサ等）を有してもよい。

或る場合には、送信機12は、光再生器の一部を有してもよい。すなわち、送信機12は、他の光通信リンクから受信した電気信号又は光信号の電気表現に基づいて、光信号15を生成してもよい。他の場合には、送信機12は、送信機12の局所に存在する源から受信した情報に基づいて、光信号15を生成してもよい。送信機12はまた、複数の送信機と複数の受信機とを有する中継器の集合（明示的に図示せず）の一部を有してもよい。

様々な実施例では、送信機12は、信号15のQ係数とシステム10のビット誤り率とを改善可能な前方誤り訂正（FEC：forward error correction）モジュールを有してもよい。例えば、FECモジュールは、リードソロモン（Reed Solomon）符号化、ターボプロダクトコード（Turbo Product Code）符号化、連結リードソロモン（Concatenated Reed-Solomon）符号化、又は信号15のQ係数とシステム10のビット誤り率とを改善可能な他のアルゴリズムのように、FEC系列をエンコードしてもよい。この文献を通じて使用される“Q係数（Q-factor）”という用語は、送信機から通信される信号の品質を決定するメトリックを示す。送信機12から通信される光信号15に関連する“Q係数”は、複数の高値（Δ_H）と複数の低値（Δ_L）との標準偏差の合計に対して、光信号に関連する高い信号値（M_H）の中間値と低い信号値（M_L）の中間値との差を示す。Q係数の値は、dB₂₀で表され得る。この関係は以下の式で表される。
Q=[M_H-M_L]÷[Δ_H+Δ_L]

図示の実施例では、システム10はまた、光信号15a-15nを受信し、これらの信号を複数波長信号16に結合するように動作可能なコンバイナ14を有する。或る特定の例では、コンバイナ14は、波長分割マルチプレクサ（WDM：wavelength division multiplexer）を有してもよい。ここで使用される波長分割マルチプレクサ及び波長分割デマルチプレクサという用語は、波長分割多重信号を処理するように動作可能な装置及び／又は高密度波長分割多重信号を処理するように動作可能な装置を有してもよい。

システム10は、光通信区間20で複数波長信号16を通信する。この例は１つの光通信区間20を有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、更なる数の区間が使用され得る。通信区間20は、例えば、標準的なシングルモードファイバ（SMF：single mode fiber）分散シフトファイバ（DSF：dispersion shifted fiber）、非ゼロ分散シフトファイバ（NZDSF：non-zero dispersion shifted fiber）、分散補償ファイバ（DSF：dispersion compensating fiber）、純石英コアファイバ（PSCF：pure-silica core fiber）、又は他のファイバ形式若しくはファイバ形式の組み合わせを有してもよい。様々な実施例では、区間20は、例えば、80キロメートル以上、150キロメートル以上、300キロメートル以上、又は他の適切な長さの区間長を有してもよい。この特定の実施例では、区間20は、少なくとも400キロメートルの区間長を有する。

通信区間20は、例えば、一方向性区間又は双方向性区間を有してもよい。区間20は、ポイント・ツー・ポイント通信リンクを有してもよく、リング型ネットワーク、メッシュ型ネットワーク、スター型ネットワーク又は他のネットワーク構成のような大規模通信ネットワークの一部を有してもよい。例えば、通信区間20は、各リンクが例えば光再生器を通じて他のリンクと結合する複数リンクシステムのうち１区間又は１リンクを有してもよい。

この実施例では、分離器26は、区間20の端で受信した複数波長信号16から個々の光信号15a-15nを分離する。分離器26は、例えば波長分割デマルチプレクサ（WDM）を有してもよい。分離器26は、個々の信号波長又は波長の範囲を一連の受信機28及び／又は他の光通信パスに通信する。１つ以上の受信機28は、信号を受信して光フォーマットと電気フォーマットとの間で変換するように動作可能な光トランシーバの一部を有してもよい。

システム10は、通信区間20に結合された複数の光増幅器を更に有する。この例では、システム10は、通信媒体20での伝送に備えて、信号16の波長を受信して増幅するように動作可能なブースタ増幅器18を有する。図示の例はまた、信号16を分離器26に通信する前に、ファイバ区間20から受信した信号16を増幅するように動作可能な前置増幅器24を実装する。システム10は、１つ以上のブースタ増幅器18と前置増幅器24とを有するが、１つ以上の増幅器の種類が他の実施例で除去されてもよい。

増幅器18及び24は、例えば、ラマン増幅器の１つ以上の段、エルビウム添加（erbium doped）又はツリウム添加（thulium doped）段のような希土類添加型（rare
earth doped）増幅段、半導体増幅段若しくはこれらの組み合わせ、又は他の増幅段の形式をそれぞれ有してもよい。或る実施例では、増幅器18及び24は、双方向ラマン増幅器をそれぞれ有してもよい。この文献を通じて、“増幅器”という用語は、システム10の一部又は全部を移動する間に信号に受けた損失のうち少なくともいくつかを少なくとも部分的に補うように動作可能な装置又は装置の組み合わせを示す。同様に、“増幅する”及び“増幅”は、受けた損失の少なくとも一部を相殺することを示す。

増幅器は、増幅される信号に正味利得を与えてもよく、与えなくてもよい。更に、この文献を通じて使用される“利得”及び“増幅する”という用語は、（明示的に指定しない限り）正味利得を必要としない。換言すると、増幅段で“利得”又は“増幅”を受ける信号は、増幅段又は増幅段に接続されたファイバで全ての損失を克服するのに十分な利得を受ける必要はない。特定の例として、典型的には、分布ラマン増幅段は、利得媒体としての役目をする伝送ファイバでの損失の全てを相殺するのに十分な利得を受けない。それにもかかわらず、これらの装置は伝送ファイバで受けた損失の少なくとも一部を相殺するため、“増幅器”と考えられる。

選択された増幅器の種類に応じて、１つ以上の増幅器18及び／又は24は、受信した全ての光信号15a-15nを増幅するように動作可能な広帯域増幅器を有してもよい。代替として、これらの増幅器の１つ以上は、狭帯域増幅器の集合の並列結合を有してもよく、並列結合の各増幅器が複数波長信号16の波長の一部を増幅するように動作可能である。この場合、システム10は、増幅器の集合の並列結合の周囲に信号分離器及び／又は信号コンバイナを組み込み、システム10を通じて通信する波長を分離及び／又は結合若しくは再結合する複数のグループの波長の増幅を容易にしてもよい。

システム10はまた、区間20に導入する第１のポンプ信号32aを生成可能な第１のポンプ源30aと、区間20に導入する第２のポンプ信号32bを生成可能な第２のポンプ源30bとを有する。この例は２つのポンプ源30と２つのポンプ信号32とを有するが、他の数のポンプ源及び／又はポンプ信号も使用されてもよく、また、この開示の範囲を逸脱することなく、１つ以上のポンプ源30及び／又はポンプ信号32が除去されてもよい。ポンプ信号32a及び32bは、１つ以上のポンプ波長をそれぞれ有してもよく、１つ以上のポンプ波長のそれぞれは、光の中心波長を有する。ポンプ源30は、所望の出力レベル及び波長で１つ以上のポンプ信号波長を生成可能な何らかの装置又は装置の組み合わせを有してもよい。例えば、ポンプ源30は、Nd:YAG又はNd:YLFレーザのような固体レーザ、イッテルビウム添加ファイバレーザ（Ytterbium doped fiber laser）のような半導体レーザ、レーザダイオード、クラッディング・ポンプ・ファイバレーザ（cladding pump fiber laser）若しくはこれらの何らかの組み合わせ、又は他の光源を有してもよい。

この例では、ポンプ信号32aは、信号16に関して区間20を通じて順伝搬し、ポンプ信号32bは、信号16に関して区間20を通じて逆伝搬する。この文献を通じて使用される“順伝搬する（co-propagate）”又は“順伝搬（co-propagating）”という用語は、少なくとも或る時間にポンプ信号の少なくとも一部が、増幅される光信号の少なくとも１つの波長と同じ方向に利得媒体を通じて伝搬する状態を示す。更に、“逆伝搬する（counter-propagate）”又は“逆伝搬（counter-propagating）”という用語は、ポンプ信号の少なくとも一部が、増幅される光信号の方向と反対の方向に光装置の利得媒体を通じて伝搬する状態を示す。この例では、システム10は区間20にポンプ信号32a及びポンプ信号32bを導入するが、他の実施例では、１つ以上のポンプ信号32a及び32bは除去されてもよい。

図示の実施例では、システム10は、区間20の光ファイバの少なくとも一部を、区間20を移動する間に信号16に受けた損失の少なくともいくつかを少なくとも部分的に補うことができる分布ラマン増幅器利得媒体として使用する。典型的には、分布ラマン増幅器で１つ以上の光信号波長を増幅する従来の無中継システムは、複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長（integer Raman order pump wavelength）を分布ラマン増幅器に導入することにより、複数ラマン・オーダ・ポンプ方式（multiple Raman order pumping）方式を実装する。整数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、システムを通じて通信される光信号波長から１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）の整数倍でラマン利得ピークを有するポンプ波長である。例えば、１次ラマン・ポンプ波長（first order Raman pump wavelength）は、光信号波長から１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）でラマン利得ピークを有するラマン利得ピークを有するポンプ波長を示し、２次ラマン・ポンプ波長は、光信号波長から２ストークス・シフト（例えば約26.4THz）で、１次ラマン・オーダ・ポンプ波長から１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）でラマン利得ピークを有するポンプ波長を示す。

典型的には、分布ラマン増幅器で１つ以上の光信号波長を増幅するために複数ラマン・オーダ・ポンプを実装する従来の無中継光通信システムは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長とシステムを通じて通信される光信号波長との間でのラマン効率（例えばエネルギー伝達）、従って利得を最大化しようとする。これらのシステムは、１つ以上のポンプ波長を光信号波長から約１ストークス・シフトに配置することにより、エネルギー伝達を最大化する。更に、典型的には、これらのシステムは、１つ以上の第２のラマン・オーダ・ポンプ波長を第１のラマン・オーダ・ポンプ波長から約１ストークス・シフトに配置することにより、第２のラマン・オーダ・ポンプ波長と第１のラマン・オーダ・ポンプ波長との間でのエネルギー伝達を最大化しようとする。或る場合には、これらのシステムはまた、高整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を低整数ラマン・オーダ・ポンプ波長から約１ストークス・シフトに配置することにより、高整数ラマン・オーダ・ポンプ波長と低整数ラマン・オーダ・ポンプ波長との間でのエネルギー伝達を最大化しようとしてもよい。しかし、第１の（例えば低い）ラマン・オーダ・ポンプ波長と第２の（例えば高い）ラマン・オーダ・ポンプ波長との間でラマン効率を最大化することは、ラインファイバで最高の局所利得を提供する一方で、第２のラマン・オーダ・ポンプ波長のエネルギーを急速に消耗し、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と第２のラマン・オーダ・ポンプ波長との間の有効相互作用の長さを最小化する。その結果、典型的には、従来の通信システムの第２の（例えば高い）ラマン・オーダ・ポンプ波長は、分布ラマン増幅器の比較的短い部分のみで、第１の（例えば低い）ラマン・オーダ・ポンプ波長にエネルギーを伝達する。

従来の無中継システムとは異なり、システム10は、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を区間20に導入する。“分数オーダ・ラマン・ポンプ波長（fractional order Raman pump wavelength）”は、システムを通じて通信される何らかの光信号波長から１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）の整数倍ではないラマン利得ピークを有するポンプ波長である。換言すると、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、光信号15a-15nの全てから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する如何なるポンプ波長を有してもよい。非限定的な一例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、光信号15の１つから1.3及び1.8ストークス・シフトの間であり、他の光信号15の全てから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有するポンプ波長を有してもよい。

様々な実施例では、ポンプ信号32a及び／又はポンプ信号32bは、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有してもよい。他の実施例では、ポンプ信号32a及び／又はポンプ信号32bは、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長及び／又は１つ以上の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有してもよい。この特定の実施例では、ポンプ信号32a及び32bは、複数の第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と、少なくとも第１のラマン・オーダ・ポンプ波長を増幅するために使用される複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長とをそれぞれ有してもよい。ポンプ信号32a及び32bは複数の第１及び分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、整数及び／又は分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の他の組み合わせが使用されてもよい。

図示の実施例では、送信機12、コンバイナ14、ブースタ増幅器18及びポンプ源30aは、第１の端末11に存在し、受信機28、分離器26、前置増幅器24及びポンプ源30bは、第２の端末13に存在する。この例では、端末11は、送信機12と、コンバイナ14と、増幅器18と、ポンプ源30aとを有し、端末13は、受信機28と、分離器26と、増幅器24と、ポンプ源30bとを有するが、端末11及び13は、この開示の範囲を逸脱することなく、送信機、コンバイナ、分離器、ポンプ源及び／又は増幅器の如何なる組み合わせをそれぞれ有してもよい。更に、端末11及び13は、他の光部品を有してもよい。或る場合には、端末11及び13は、エンド端末と呼ばれてもよい。“エンド端末（end terminal）”という用語は、光−電気及び／又は電気−光信号変換及び／又は生成を実行するように動作可能な装置を示す。

様々な実施例では、エンド端末11及び13は、信号16に関連する波長分散を少なくとも部分的に補うことができる１つ以上の分散補償要素を有してもよい。或る実施例では、分散補償要素は、システム10の区間20を移動する間に、光信号16に蓄積した分散をほぼ補う分散長積（dispersion length product）を有してもよい。他の実施例では、増幅器18及び／又は24の利得媒体の少なくとも一部は、信号16に関連する波長分散を少なくとも部分的に補うことができる分散補償ファイバを有してもよい。これらの実施例では、分散補償ファイバは、複数波長信号16に関連する波長分散の勾配と同じ及び勾配と反対の分散の勾配を有してもよい。

この開示の一態様は、区間20の長さ（例えば、エンド端末11及び13の間の距離）が、ポンプ信号32a及び／又はポンプ信号32b内に１つ以上の分数ラマン・ポンプ波長を実装することにより増加し得ることを認識した。すなわち、区間20を通じて通信され得るシステム10の到達範囲及び／又は複数波長信号16の距離は、ポンプ信号32a及び／又はポンプ信号32b内で１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を使用することにより増加し得る。従来の設計手法は、この技術を有利であると認識していない可能性がある。その理由は、整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を増幅するために分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を導入することは、ポンプ波長の間のエネルギー伝達の効率を低減する傾向があるからである。しかし、以下に説明するように、区間20の長さの増加で整数ラマン・オーダ・ポンプ波長又は光信号波長に比較的低い利得を導入することは、信号16が区間20内で利得を受ける点を伸ばすことにより、システム10の到達範囲を有利に増加し得る。更に、整数ラマン・オーダ・ポンプ波長又は光信号波長に比較的低い利得を導入することは、或る場合には、区間20内で信号16の最大出力を低減することができ、信号16の最大出力を低減することは、信号16に受ける非線形の不利益を低減するように動作し得る。

ほとんどの場合には、ポンプ信号32a及び／又はポンプ信号32b内に１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長が分数ラマン・オーダ・ポンプ波長に関連する光出力を消耗するレートを低減する傾向がある。すなわち、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長から第１のラマン・オーダ・ポンプ波長へのエネルギー伝達の効率を低減する。低減した効率のため、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、区間20の長さの増加で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入するように動作する。区間20の長さの増加で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入することは、区間20の少なくとも一部で、整数ラマン・オーダ・ポンプ波長のみを実装する比較可能なランプ信号より高い出力レベルに、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長を有利に維持し得る。

この例では、ポンプ信号32aの１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が通信区間20内で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と有効に相互作用する（例えば、エネルギーを伝達する又は増幅する）距離を増加するように動作する。この例は、ポンプ信号32aに関して説明したが、同様の利点及び相互作用は、ポンプ信号32bに関しても実現可能である。分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、システムの分布ラマン増幅器の長さの増加で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入するように動作するため、分数ラマン・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と有効に相互作用する距離は増加する。すなわち、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長へのエネルギー伝達の効率を低減する。このことは、波長が区間20を通じて通信されるときに、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入することを生じる。

ポンプ信号32a内に１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することはまた、通信区間20の少なくとも一部で、比較可能な全整数ラマン・オーダ・ポンプ信号より長い距離で、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを高い出力レベルに維持するように動作し得る。ほとんどの場合には、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が有効に相互作用する区間20の長さを増加することは、低減したラマン効率で、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを長い距離で比較的高いレベルに維持するように動作する。第１のラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持することは、通信区間20の少なくとも一部で複数波長信号16の光信号波長15の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持し得る。

更に、ポンプ信号32a内に１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することはまた、整数のみのラマン・オーダ・ポンプを実装するシステムと比べて、複数波長信号16が区間20内で利得を受ける点を伸ばす又は遅らせるように動作し得る。ほとんどの場合に、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と有効に相互作用する区間20の長さを増加することは、複数波長信号16が区間20内で利得を受ける点を伸ばす又は遅らせるように動作する。

この実施例では、システム10は、無中継システムを有する。代替実施例では、システム10は、複数の通信区間20を有する中継システムを有してもよい。通信システム10が複数の通信区間20を有する場合、システム10はまた、１つ以上のインライン増幅器（in-line amplifier）を有してもよい。インライン増幅器は、１つ以上の区間20に結合し、信号16がシステム10を移動するときに信号16を増幅するように動作する。その実施例では、２つ以上の区間が併せて第１の光リンクを形成してもよい。更に、このような中継システムは、第１のリンクに結合された如何なる数の更なるリンクを有してもよい。例えば、第１のリンクは、各リンクが例えば光再生器を通じて他のリンクに結合された複数リンクシステムのうち１つの光リンクを有してもよい。

最後に、システム10が中継システムを有する場合、このようなシステムは、１つ以上のアクセス要素を更に有してもよい。例えば、アクセス要素は、アッド／ドロップマルチプレクサ、クロスコネクト、又はシステム10と他のシステム若しくは通信装置とから及びこれらに対して終端し、クロスコネクトし、切り替え、中継し、処理し、及び／又はアクセスを提供するように動作可能な他の装置を有してもよい。システム10はまた、区間20間に結合された損失要素を少なくとも部分的に補うことができる１つ以上の損失要素（明示的に図示せず）及び／又は利得要素を有してもよい。例えば、損失要素は、信号分離器、信号コンバイナ、アイソレータ、分散補償要素、サーキュレータ、又は利得等化器を有してもよい。

図２は、分数ラマン・オーダ・ポンプ方式200の一例を示すブロック図である。ポンプ方式200は、アクティブ光部品及び／又はエンド端末の間の距離を増加することが望ましい如何なる光通信システムに実装されてもよい。１つの特定の非限定的な実施例では、ポンプ方式200は、図１の無中継光通信システム10に実装されてもよい。図２に示す特定の波長及び／又は波長の組み合わせは、説明目的のみを意図しており、この開示の範囲を限定することを意図しない。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施例又は波長の組み合わせが使用されてもよいことがわかる。

この例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ方式200は、通信システムの分布ラマン増幅器内で光信号202を増幅することができるポンプ信号204を有する。光信号202は、光の中心波長をそれぞれ有する１つ以上の光信号波長203を有してもよい。この特定の非限定的な例では、光信号202は、それぞれ1567.5nmと1592.5nmとの間の中心波長を有し、隣接の中心波長から約100GHzだけ離れた30の光信号波長を有する。この例は30の光信号波長を有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、他の数の波長も使用されてもよい。

ポンプ信号204は、１つ以上の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長帯と、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210とを有してもよい。“整数ラマン・オーダ・ポンプ波長帯（integer Raman order band of pump wavelength”という用語は、光信号202の複数の光信号波長203のうちいずれか１つから１ストークス・シフトの整数倍にある全てのポンプ波長を示す。例えば、ポンプ信号204は、光信号波長203のうちいずれか１つから約１ストークス・シフトにある１つ以上のポンプ波長を有する第１のラマン・オーダ波長帯206と、光信号波長203のうちいずれか１つから約２ストークス・シフトにある１つ以上のポンプ波長を有する第２のラマン・オーダ波長帯212とを有してもよい。この特定の実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210のそれぞれは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長帯206と第２のラマン・オーダ・ポンプ波長帯212との間に存在する。この例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210は帯域206と帯域212との間に存在するが、この開示の範囲を逸脱することなく、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210は、如何なる整数ラマン・オーダ・ポンプ波長帯の間に存在してもよい。

図示の実施例では、ポンプ信号204は、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長帯206と、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210とを有する。非限定的な一例では、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長帯206は、それぞれ約1488nm及び1463nmでの中心波長をそれぞれ有する２つの第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208a及び208bを有する。この例では、ポンプ信号204はまた、それぞれ約1450nm、1437nm、1424nm及び1412nmをそれぞれ有する４つの分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210a-210dを有する。この例は、２つの第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と、４つの分数ラマン・オーダ・ポンプ波長とを有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、如何なる更なる数の波長が含まれてもよく、及び／又は波長208及び／又は210の１つ以上が除去されてもよい。

動作中に、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210は、少なくとも第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208を増幅するように動作し、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長は、ポンプ信号204が通信システムの通信区間を移動するときに、光信号波長203を増幅するように動作する。この特定の実施例では、ポンプ信号204は、システムの通信区間を移動する間に、光信号202と順伝搬する。この例では、ポンプ信号204は光信号206と順伝搬するが、この開示の範囲を逸脱することなく、ポンプ信号204の少なくとも一部は光信号202と逆伝搬してもよい。

様々な実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210を実装することは、分数ラマン・ポンプ波長210が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208と有効に相互作用（例えば増幅）する距離を増加させ得る。分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210は、システムの分布ラマン増幅器の長さの増加で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208に比較的低い利得を導入するように動作するため、分数ラマン・ポンプ波長210が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208を増幅する距離は増加する。すなわち、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210を実装することは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208へのエネルギー伝達の効率を低減し、このことは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208に比較的低い利得を導入することを生じる。

他の実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長210を実装することは、分布ラマン増幅器の少なくとも一部で、比較可能な全整数ラマン・オーダ・ポンプ信号より比較的長い距離で、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持し得る。第１のラマン・オーダ・ポンプ波長208を比較的高い出力レベルに維持することは、システムの分布ラマン増幅器の少なくとも一部で、光信号波長203の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持し得る。

図３ａ〜３ｃは、無中継光通信システム300を通じて通信されるポンプ信号及び光信号の計算結果を示すグラフである。無中継システム300は、構成及び機能で図１の無中継システム10と実質的に同様でもよい。図３ａ〜３ｃに図示されている特定の波長及び／又は波長の組み合わせは、説明目的のみを意図しており、この開示の範囲を限定することを意図しない。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施例又は波長の組み合わせが使用されてもよいことがわかる。

この例では、システム300は、システム300を通じた１つ以上の光信号の通信を容易にする標準的なシングルモードファイバを有する通信区間を有する。システム300はまた、システム300の通信区間に導入する１つ以上のポンプ信号を生成するポンプ源を有する。通信区間及びポンプ源の構成及び機能は、それぞれ図１の通信区間20及びポンプ源30と実質的に同様でもよい。この特定の実施例では、ポンプ信号が通信区間を移動する間に光信号と順伝搬するように、ポンプ源はポンプ信号を導入するように動作する。この例では、ポンプ信号は光信号と順伝搬するが、この開示の範囲を逸脱することなく、ポンプ信号の少なくとも一部は光信号と逆伝搬してもよい。

この特定の実施例では、ポンプ源は、全整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装し、光信号波長310を増幅可能である第１のポンプ信号を生成可能である。特に、第１のポンプ信号は、光信号波長310から約１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）でラマン利得ピークを有する第１のポンプ波長302と、光信号波長310から２ストークス・シフト（約26.4THz）で、第１のポンプ波長302から１ストークス・シフト（約13.2THz）でラマン利得ピークを有する第２のポンプ波長304とを有する。非限定的な例では、光信号波長310は、約1592.1nmでの中心波長を有する波長を有し、第１のポンプ波長302及び第２のポンプ波長304は、それぞれ約1488nm及び1396nmでの中心波長を有するポンプ波長を有する。この例では、光信号は１つの光信号波長を有し、第１のポンプ信号は２つのポンプ波長を有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、如何なる数の光信号波長及び／又はポンプ波長が使用されてもよい。

システム300のポンプ源はまた、光信号波長312を増幅可能であり、少なくとも１つの整数ラマン・オーダ・ポンプ波長と少なくとも１つの分数ラマン・オーダ・ポンプ波長とを実装する第２のポンプ信号を生成可能である。非限定的な一例では、光信号波長312は、約1592.1nmでの中心波長を有する波長を有する。図示の実施例では、第２のポンプ信号は、光信号波長312から約１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）でラマン利得ピークを有する第３のポンプ波長306と、システム300を通じて通信される光信号のいずれかから１ストークス・シフトの整数倍ではないラマン利得ピークを有する分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308とを有する。

図３ａは、ポンプ波長が無中継システム300を通じて通信されるときに、第１のポンプ波長302と第３のポンプ波長306との出力レベルを比較したグラフである。図示の実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308は、光信号312から1.5ストークス・シフトであり、システム300を通じて通信される他の光信号から１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する。この例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308は光信号312から1.5ストークス・シフトでラマン利得ピークを有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、他の分数ラマン・オーダが使用されてもよい。非限定的な一例では、第３のポンプ波長306及び分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308は、それぞれ約1488nm及び1440nmでの中心波長を有するポンプ波長を有する。この例は、約1488nm及び1440nmでの中心波長を有する波長を実装するが、この開示の範囲を逸脱することなく、他の適切な波長も実装されてもよい。

この例では、線302は、ポンプ波長がシステム300を通じて通信されるときの第１のポンプ波長の出力レベルを表し、線304は、ポンプ波長がシステム300を通じて通信されるときの第２のポンプ波長の出力レベルを表す。線306は、ポンプ波長がシステム300を通じて通信されるときの第３のポンプ波長の出力レベルを表し、線308は、ポンプ波長がシステム300を通じて通信されるときの分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを表す。この例では、第２のポンプ波長304は第１のポンプ波長302を増幅するように動作し、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308は第３のポンプ波長306を増幅するように動作する。この例では、横軸は、ポンプ波長がシステム300の通信区間を通じて移動した距離を表し、縦軸は、ポンプ波長の出力レベルを表す。

このグラフに示すように、第１のポンプ波長302から約１ストークス・シフトに第２のポンプ波長304を配置し、ラマン効率（例えばエネルギー伝達）を最大化することにより、第１のポンプ波長302は、第２のポンプ波長304のエネルギーを急速に消耗する。更に、第１のラマン波長302と第２のラマン波長304との間のラマン効率を最大化することは、第１及び第２のポンプ波長の有効な相互作用の長さを最小化する。すなわち、効率的なエネルギー伝達のため、第２のポンプ波長304は、通信区間の比較的短い部分のみで第１のポンプ波長302にエネルギーを伝達する。

このグラフは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長（例えば波長308）を実装することが、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長（例えば第３のポンプ波長306）と有効に相互作用（例えば増幅）する距離を増加させ得ることを示している。分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308は、システム300の通信区間の長さの増加で第３のポンプ波長306に比較的低い利得を導入するように動作するため、分数ラマン・ポンプ波長308が第３のポンプ波長306を増幅する距離は増加する。すなわち、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308を実装することは、第３のポンプ波長306へのエネルギー伝達の効率を低減し、このことは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308がシステム300の通信区間の長さの増加で第３のポンプ波長に比較的低い利得を導入することを生じる。

このグラフは、通信区間の長さの増加で第３のポンプ波長306に比較的低い利得を導入することが、有利には、通信区間の少なくとも一部で第１のポンプ波長に関連する出力レベルより高い出力レベルに第３のポンプ波長306を維持することを更に示している。特に、ポンプ波長302及び306のそれぞれが約30キロメートルの通信区間を移動した後に、第３のポンプ波長306の出力レベルは第１のポンプ波長302の出力レベルより高くなる。更に、ポンプ波長302及び306のそれぞれが約30キロメートルの通信区間を移動した後に、第３のポンプ波長306の出力レベルは、第１のポンプ波長302の出力レベルより高い出力レベルに維持される。

図３ｂは、光信号波長が無中継システム300を通じて通信されるときの、第１の光信号波長310と第２の光信号波長312との出力レベルを比較するグラフである。この例では、線310は、波長がシステム300を通じて通信されるときの第１の光信号波長の出力レベルを表し、線312は、波長がシステム300を通じて通信されるときの第２の光信号波長の出力レベルを表す。この特定の実施例では、第１のポンプ波長302は第１の光信号波長310を増幅するように動作し、第３のポンプ波長306は第２の光信号波長312を増幅するように動作する。この例では、横軸は、光信号波長がシステム300の通信区間を通じて移動した距離を表し、縦軸は、ポンプ信号の出力レベルを表す。

このグラフは、第３のポンプ波長306をポンプするために分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することが、有利には、通信区間の少なくとも一部で第１の光信号波長310に関連する出力レベルより高い出力レベルに第２の光信号波長312を維持することを示している。特に、光信号波長310及び312のそれぞれが約45キロメートルの通信区間を移動した後に、第２の光信号波長312の出力レベルは、第１の光信号波長310の出力レベルより高くなる。更に、光信号波長310及び312のそれぞれが約45キロメートルの通信区間を移動した後に、第２の光信号波長312の出力レベルは、第１の光信号波長310の出力レベルより高い出力レベルに維持される。光信号波長312は光信号310より高い出力レベルにあるため、システム300の到達範囲及び／又は光信号312が通信区間を通じて通信され得る距離は、有利に増加し得る。

このグラフは、第３のポンプ波長306をポンプするために分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、有利には、光信号波長310に比べて、光信号波長312が通信区間内で最大出力を受ける点を伸ばす又は遅らせる。特に、光信号波長310により受ける最大出力は、光信号波長310が約40キロメートルを移動した後に生じ、光信号波長312により受ける最大出力は、光信号波長312が約45キロメートルの通信区間を移動した後に生じる。

図３ｃは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308のオーダ分数（order fraction）が変化したときに、約200キロメートルの通信区間を移動した後の光信号波長312の出力レベルを示すグラフである。この例では、線312は、システム300の約200キロメートルの通信区間を移動した後の第２の光信号波長の出力レベルを表し、データ点314は、システム300の約200キロメートルの通信区間を移動した後の第１の光信号波長310の出力レベルを表す。横軸は、ラマン・ストーク・オーダの分数として表された分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308の位置を表し、縦軸は、システム300の約200キロメートルの通信区間を移動した後の光信号波長の出力レベルを表す。

この特定の実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長308に関連するラマン利得ピークは、光信号312から1.2ストークス・シフトと1.95ストークス・シフトとの間で変化する。このグラフは、分数ラマン・オーダ波長を実装することが、有利には、ラマン利得ピークの位置の適切な選択で、光信号波長312の出力レベルを光信号波長310の出力レベルより高く維持することを示している。特に、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長のラマン利得ピークが光信号312から1.5ストークス・シフトのときに、光信号波長312の出力レベルは、光信号波長310の出力レベルより少なくとも0.5dB高くなり得る。光信号波長312は光信号310より高い出力レベルになるため、システム300の到達範囲及び／又は光信号312が通信区間を通じて通信され得る距離は、有利に増加し得る。

図４は、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有するポンプ信号を実装することにより、無中継光通信システムで光信号を増幅する方法400の一例を示すフローチャートである。或る特定の実施例では、光信号波長は、図１の無中継システム10内で増幅されてもよい。様々な実施例では、システム10は、光の中心波長をそれぞれ有する複数の光信号波長15を生成可能な１つ以上の送信機12a-12nを有してもよい。或る実施例では、送信機12は、信号15のQ係数とシステム10のビット誤り率とを改善可能な前方誤り訂正（FEC）モジュールを有してもよい。他の実施例では、システム10はまた、複数の光信号波長15のそれぞれを、通信区間20を通じて通信する複数波長信号16に結合可能なコンバイナ14を有してもよい。この例では、方法400は、光通信区間20で複数の光信号波長15を有する光信号16を受信することにより、ステップ410で始まる。

システム10はまた、区間20に導入する第１のポンプ源32aを生成可能な第１のポンプ源30aを有する。ポンプ信号32aは、１つ以上のポンプ波長を有してもよく、１つ以上のポンプ波長のそれぞれは、光の中心波長を有する。或る実施例では、ポンプ信号32a内の１つ以上のポンプ波長のそれぞれは、ポンプ信号32a内の他のポンプ波長の中心波長と実質的に異なる中心波長を有してもよい。

この例では、ステップ420において、ポンプ源30aは、１つ以上の第１のラマン・オーダ・ポンプ波長と１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長とを有する少なくとも１つのポンプ信号32aを生成する。１次ラマン・ポンプ波長は、光信号16内で光信号波長から１ストークス・シフト（例えば約13.2THz）でラマン利得ピークを有するポンプ波長を示し、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、光信号16内で全ての光信号波長から１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有するポンプ波長を示す。非限定的な一例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、光信号15の１つから1.5ストークス・シフトであるラマン利得ピークを有し、他の光信号15から１ストークス・シフトの整数倍ではないラマン利得ピークを有するポンプ波長を有してもよい。

ステップ430において、無中継システム10は、光通信区間20にポンプ信号32を導入する。この例では、ポンプ信号32aは、信号16に関して区間20を通じて順伝搬し、通信区間20内で信号16を増幅するように動作する。特定の実施例では、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、少なくとも第１のラマン・オーダ・ポンプ波長を増幅するように動作し、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長は、ポンプ信号32aが通信区間20を移動するときに複数波長光信号16を増幅するように動作する。この特定の実施例では、ポンプ信号32aは、通信区間20を移動する間に光信号16と順伝搬する。この例では、ポンプ信号32aは光信号16と順伝搬するが、この開示の範囲を逸脱することなく、ポンプ信号32aの少なくとも一部は光信号16と逆伝搬してもよい。

様々な実施例では、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、分数ラマン・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ波長と有効に相互作用（例えば増幅）する距離を増加させ得る。分数ラマン・オーダ・ポンプ波長は、システムの分布ラマン増幅器の距離の増加で第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入するように動作するため、分数ラマン・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長を増幅する距離は増加する。すなわち、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長へのエネルギー伝達の効率を低減し、このことは、分数ラマン・オーダ・ポンプ波長が第１のラマン・オーダ・ポンプ波長に比較的低い利得を導入することを生じ得る。

他の実施例では、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を実装することは、通信区間20の少なくとも一部で、第１のラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを比較可能な全整数ラマン・オーダ・ポンプ信号より比較的高い出力レベルに維持し得る。第１のラマン・オーダ・ポンプ波長の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持することは、システムの分布ラマン増幅器の少なくとも一部で、光信号16の光信号波長15の出力レベルを比較的高い出力レベルに維持し得る。

本発明について複数の実施例で説明したが、当業者に多数の変更、変形、代替、置換及び改良が示唆され得る。本発明は、特許請求の範囲の要旨及び範囲内にあるこのような変更、変形、代替、置換及び改良を含むことを意図する。

１つ以上の複数波長信号の通信を容易にするように動作可能な無中継光通信システムの少なくとも一部を示すブロック図 分数ラマン・オーダ・ポンプ方式の一例を示すブロック図 無中継光通信システムを通じて通信されるポンプ信号及び光信号の計算結果を示すグラフ １つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有するポンプ信号を実装することにより、無中継光通信システムで光信号を増幅する方法の一例を示すフローチャート

Claims (20)

1. １つ以上の光信号波長を有する少なくとも１つの光信号を受信可能な利得媒体と、
   前記利得媒体に導入する少なくとも１つのポンプ信号を生成可能な１つ以上のポンプ源であり、前記ポンプ信号は、１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有し、前記１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記１つ以上の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上のポンプ源と
   を有する光通信システムであって、
   前記ポンプ信号が前記利得媒体の少なくとも一部を移動すると、前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記光信号と相互作用する光通信システム。
2. 前記１つ以上のポンプ源は、
   前記光信号の少なくとも一部と前記利得媒体内で順伝搬する第１のポンプ信号を少なくとも生成可能である第１のポンプ源であり、前記第１のポンプ信号は、前記１つ以上の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有する第１のポンプ源と、
   前記光信号の少なくとも一部と前記利得媒体内で逆伝搬する第２のポンプ信号を少なくとも生成可能である第２のポンプ源であり、前記第２のポンプ信号は、前記１つ以上の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有する第２のポンプ源と
   を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ポンプ信号は、１つ以上の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を更に有し、
   前記１つ以上の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記１つ以上の光信号波長の少なくとも１つから１ストークス・シフトの整数倍であるラマン利得ピークを有する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つは、前記ポンプ信号が前記利得媒体を移動するときに、前記整数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つを増幅するように動作する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記利得媒体は、電力を必要とする光部品が実質的にない、請求項１に記載のシステム。
6. 前記１つ以上の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つは、前記１つ以上の光信号波長の少なくとも１つから約1.3ストークス・シフトより大きく、前記１つ以上の光信号波長の少なくとも１つから約1.8ストークス・シフトより小さいラマン利得ピークを有する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記利得媒体の少なくとも一部は、ラマン利得を通じて前記光信号を増幅する分布ラマン増幅器を有する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記光通信システムは、無中継光通信システムを有する、請求項１に記載のシステム。
9. 複数の光信号波長を有する少なくとも１つの光信号を受信可能な利得媒体であり、電力を必要とする光部品が実質的にない利得媒体と、
   前記利得媒体に導入する少なくとも１つのポンプ信号をそれぞれ生成可能な１つ以上のポンプ源であり、前記ポンプ信号は、複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有し、前記複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記複数の光信号波長の全てから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有する１つ以上のポンプ源と
   を有する無中継光通信システムであって、
   前記ポンプ信号が前記利得媒体を移動すると、前記ポンプ信号は、前記光信号と相互作用する無中継光通信システム。
10. 前記ポンプ信号は、複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を更に有し、
    前記複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記複数の光信号波長の少なくとも１つから１ストークス・シフトの整数倍であるラマン利得ピークを有する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つは、前記ポンプ信号が前記利得媒体を移動するときに、前記複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つを増幅するように動作する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記利得媒体の少なくとも一部で前記光信号と順伝搬する、請求項９に記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記利得媒体の少なくとも一部で前記光信号の少なくとも一部と逆伝搬する、請求項９に記載のシステム。
14. 前記利得媒体は、少なくとも200キロメートルの長さを有する、請求項９に記載のシステム。
15. 前記複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長の少なくとも１つは、前記複数の光信号波長の少なくとも１つから約1.3ストークス・シフトより大きく、前記複数の光信号波長の少なくとも１つから約1.8ストークス・シフトより小さいラマン利得ピークを有する、請求項９に記載のシステム。
16. 無中継光通信システムで光信号を通信する方法であって、
    利得媒体で複数の光信号波長を有する少なくとも１つの光信号を通信し、
    複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長を有する少なくとも１つのポンプ信号を生成し、前記複数の分数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記複数の光信号波長のそれぞれから１ストークス・シフトの非整数倍であるラマン利得ピークを有し、
    前記少なくとも１つのポンプ信号を前記利得媒体に導入し、前記少なくとも１つのポンプ信号が前記利得媒体の少なくとも一部を移動するときに、前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記少なくとも１つの光信号と相互作用することを有する方法。
17. 前記少なくとも１つのポンプ信号は、複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長を更に有し、
    前記複数の整数ラマン・オーダ・ポンプ波長のそれぞれは、前記複数の光信号波長の少なくとも１つから１ストークス・シフトの整数倍であるラマン利得ピークを有する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記利得媒体は、電力を必要とする光部品が実質的にない、請求項１６に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記利得媒体の少なくとも一部で前記光信号と順伝搬する、請求項１６に記載の方法。
20. 前記少なくとも１つのポンプ信号は、前記利得媒体の少なくとも一部で前記光信号の少なくとも一部と逆伝搬する、請求項１６に記載の方法。

Images