JP3655508B2 - Raman amplifier and optical communication system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラマン増幅器及びそれを用いた光ファイバ通信システムに適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムで用いられる、従来のラマン増幅器の概略構成を図1に示す(参考文献1:M.Nissov et al., Proc. ECOC, Post Deadline Paper, pp.9-12, September, 1997、参考文献2:H.Masuda et al., Electron.Lett., Vol. 34, No.24, pp.2339-2340, 1998)。ただし、利得媒質ファイバ前後に設置した、必要に応じて用いられる光アイソレータなどの自明な光部品は省略してある。図19(a)及び(c)が分布増幅型ラマン増幅器(以下、略して分布型ラマン増幅器と称する)、図19(b)が集中増幅型ラマン増幅器(以下、略して集中型ラマン増幅器と称する)である。
図19において、1A,1Bはそれぞれ伝送ファイバ(光伝送ファイバ)、2は励起光源、3は合波器、4はラマンファイバ、5は利得一定制御集中型光増幅器、SRは信号光である。
図19(a)では、分布ラマン利得のみで伝送ファイバ損失を補っており、一方、図19(c)では、分布ラマン利得と利得一定制御集中型光増幅器(希土類添加ファイバなど)5で伝送ファイバ損失を補っている。分布ラマン利得には、多重レーリー散乱に起因する制限があるので、伝送ファイバ1Aが長く、したがって、伝送ファイバ損失が大きい場合には、図19(c)の構成が有効である。図19(a)及び図19(c)の分布型ラマン増幅器では、伝送ファイバ1Aを利得媒質とし、励起光源からの励起光を合波器3を用いて伝送ファイバ1Aに導入し、励起を行っている。一方、図19(b)の集中型ラマン増幅器では、ラマンファイバ4と呼ばれる高開口数の光ファイバを利得媒質とし、励起光源からの励起光を合波器を用いてラマンファイバ4に導入し、励起を行っている。図19(a)、(b)、(c)いづれの場合にも、励起光源2からの励起光パワーは一定に保たれていた。
図20は、従来技術のラマン増幅器におけるラマン利得の飽和特性(ラマン利得の総合入力信号光パワー依存性)の典型例を示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記ラマン利得は利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)への入力励起光パワーが大きいほど大きい。また、総合入力信号光パワーがある程度以上の値になると、ラマン利得の低下すなわち飽和がみられる。総合入力信号光パワーは、波長多重通信システムにおける波長再配置、光ファイバ断、光ファイバスパン損失変動などの要因により変動する。そのため、図20の利得飽和特性によってラマン利得が変動し、符号誤り率増加などのシステム劣化をもたらす。
【0004】
入力励起光パワーが一定のとき、ラマン利得は主に、用いる利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)のパラメータに依存する。そのパラメータは、光ファイバの有効コア径、ゲルマニウム添加濃度、光ファイバ長などであるが、それらは一般に無視できないばらつきを有している。したがって、図21(ラマン利得のばらつき例を示す図)の例に示したように、用いる光ファイバ毎にラマン利得がばらついている。これは、システム最適設計値からのれとなり、システム劣化をもたらす。
【0005】
前述のように、従来技術のラマン増幅器においては、総合入力信号光パワーが変動したときに利得変動が生じる。また、用いる利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)ごとに利得のばらつきが生じるという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、ラマン増幅器またはそれを用いた光通信システムにおいて、総合入力信号光パワーが変動した場合においても、利得の変動を低減することが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、ラマン増幅器またはそれを用いた光通信システムにおいて、利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)ごとの利得のばらつきを低減することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0013】
入射信号光のラマン増幅を行うラマン増幅器であって、ラマン増幅の利得媒質である光ファイバと、前記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光源からの励起光と前記信号光とを合波する合波器と、前記光ファイバに入力する前記励起光(以下、入力励起光と称する)を検出する第1の受光手段、前記光ファイバ中で発生して前記励起光の後方レーリー散乱光(以下、後方レーリー散乱光と称する)を信号光と分離する分波器、及び前記後方レーリー散乱励起光を検出する第2の受光手段を有し、前記ラマン増幅器のラマン利得を検出する利得検出手段と、前記第1及び第2受光手段で検出した前記後方レーリー散乱励起光パワー、及び入力励起光パワーの電気信号から、前記ラマン利得を算出し、得られた利得値に基づき、前記励起光源を電気駆動する制御回路とを具備し、入力信号光パワーの総合値、及び前記光ファイバの種類や長さが変化したときに、前記ラマン利得を一定に保つものである。
【0016】
)前記手段(1)のラマン増幅器において、前記利得検出手段が、前記入力励起光を受光する第1の受光手段と、前記光ファイバ中で発生した信号光の後方レーリー散乱光(以下、後方レーリー散乱信号光と称する)を、前方向に伝搬する前記入力信号光と分離するサーキュレータと、前記後方レーリー散乱光から、前記後方レーリー散乱信号光を分離する波長選択型分波器と、前記後方レーリー散乱信号光を受光する第2の受光手段を有し、前記制御回路が、前記第1及び第2の受光手段で検出した前記後方レーリー散乱信号光パワーの電気信号から、前記ラマン利得を算出するものである。
【0020】
)前記手段(1)又は(2)のラマン増幅器を備えた光通信システムであって、前記光ファイバが市中に敷設した伝送ファイバであり、前記伝送ファイバ中で前記信号光を分布的に増幅する光通信システムである。
【0021】
図1は、本発明によるラマン増幅器の基本構成を示す図であり、図1(a)は、分布型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図、図1(b)は、集中型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図である。図1(a),(b)において、1A,1Bはそれぞれ伝送ファイバ(光ファイバ)、2は励起光源、3は合波器、4はラマンファイバ、6は利得検出手段、7は制御回路、100は分布型ラマン増幅器、200は集中型ラマン増幅器、SRは信号光である。
【0022】
伝送ファイバ(光ファイバ)1Aを用いた分布型ラマン増幅器100では、敷設した伝送ファイバ1A中で分布的に増幅を行うため、集中型に比べ雑音特性に優れている。一方、ラマンファイバ4を用いた集中型ラマン増幅器200では、ラマンファイバ4中で集中的に増幅を行うため、伝送ファイバの種類等に依存することなく動作するという利点がある。
【0023】
従来のラマン増幅器と比較すると、本発明によるラマン増幅器では、ラマン増幅器の利得検出手段6及び励起光源2の制御回路7が新たに設置されている点が異なる。前記利得検出手段6は、後述する実施例の具体構成によりラマン増幅器の利得を検出し、また、前記制御回路7は、その検出利得値に基づき、検出利得値が一定になるように励起光源をフィードバック制御する。ラマン利得は、励起光パワーが大きい方が大きいので、検出利得値が所期の設定利得値より小さければ励起光パワーを増大し、検出利得値が所期の設定利得値より大きければ励起光パワーを低減させる。
【0024】
図2は、本発明によるラマン増幅器の利得飽和特性例を示している。励起光パワーの上限値が600mWの場合である。総合入力信号光パワーが前記の要因に基づき増大したとき、励起光パワーが従来技術の場合のように一定であれば、ラマン利得が減少するが、本発明では、そのラマン利得の減少を検出して励起光パワーを増大させるので、ラマン利得を一定値に保つことができる。
例えば、従来技術では、励起光パワーが400mWのとき、ラマン利得は総合入力信号光パワーが−20dBmを超えると減少し始めるが、本発明では、ラマン利得は総合入力信号光パワーが約−5dBmまで一定である。
【0025】
図3は、本発明で用いる利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)ごとのラマン利得のばらつきの例を示している。本発明では、用いる利得媒質ファイバごとのラマン利得を、利得検出手段で検出し、励起光パワーを決定しているため、従来技術で見られたラマン利得のばらつき(図21)は、図3に示すように、利得検出の精度内で低減されている。
【0026】
以上説明したように、本発明によれば、従来技術において問題であった、総合入力信号光パワーが変動した時に利得変動が生じる点、また、用いる利得媒質ファイバ(伝送ファイバ1Aまたはラマンファイバ4)に依存した利得のばらつきが生じる点が解決される。
【0027】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。
なお、実施形態(実施例)を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0028】
以下に、本発明による実施例1〜16を示す。実施例1〜14は、信号光と励起光の伝搬方向が逆の場合(後方向励起の場合)について示している。実施例1〜7が集中型ラマン増幅器の場合、実施例8〜14が分布型ラマン増幅器(分布型ラマン増幅を用いた光通信システム)の場合である。各実施例は、主に利得検出手段が異なる。信号光と励起光の伝搬方向が同じ場合(前方向励起の場合)に関して、実施例15,16で示しており、後方向励起の場合と同様のことが成り立つ。ただし、ラマン利得の相互利得変調(参考文献3:F.Forghieri et a1., Proc. OFC, FC6, pp.294-295, 1994、参照)の観点から、後方向励起の方が前方向励起より一般的である。また、後方向励起と前方向励起を同時に用いた双方向励起の場合は、明らかに前記後方向励起の場合と同様のことが言える。また、実施例1〜14は、励起光源が1波長のレーザを有する場合であり、実施形態15及び16は、励起光源が波長が異なる2個(2個以上の任意個数の場合の例)のレーザを有する場合である。
【0029】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
図4(a),(b)、図5(a),(b)、図6、図7(a),(b)は、本発明による実施形態1の集中型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図であり、図4(a)は信号光パワー検出型の実施例、図4(b)は励起光パワー検出型の実施例、図5(a)は前方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例、図5(b)は後方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例である。
図4及び図5において、1A,1Bはそれぞれ信号光を伝送する伝送ファイバ、(光ファイバ)2は励起光源、3は信号光を合波する合波器、3Mは信号光を合波もしくは分波する合波器兼分波器、4はラマンファイバ、6は利得検出手段、7は制御回路、8,8A,8Bは信号光を分岐する分岐器、8Fは信号光を分波する分波器、9は受光手段(受光器)、9Aは第1の受光手段(受光器)、9Bは第2の受光手段(受光器)、10はサーキュレータ、11はプローブ光源、200は集中型ラマン増幅器、SRは信号光、ERは励起光、NRは増幅自然散乱光、PRはプローブ光、LRはレーリー散乱光である。
【0030】
(実施例1)
本実施形態1の実施例1の信号光パワー検出型の集中型ラマン増幅器は、図4(a)に示すように、利得媒質ファイバが前記ラマンファイバ4の場合である(以下、実施例2から7までのものも同じ)。ただし、従来技術の場合と同様に、利得媒質ファイバの前後で、必要に応じて用いられる光アイソレータなどの自明な光部品は省略してある。ラマン利得の検出を、ラマンファイバ4中を伝搬する信号光SRを用いて行っている。前記信号光SRの一部または全部、すなわち、波長多重信号光の一部の波長または全波長を、前記ラマンファイバ4の前後でそれぞれ分岐し、その分岐した信号光SRをそれぞれの受光手段9で受光し、前記ラマンファイバ4の前後の信号光パワーを検出する。前記受光手段9は光電気変換の受光器と、必要に応じて、所望の信号光波長のみを取り出す光フィルタを有する(参考文献4:H.Suzuki et al., Phton. Techno1.Lett., Vo1.10, pp.734-736, 1998、参照)。
【0031】
前記各受光手段で電気信号となった信号光パワーレベルは、制御回路7に伝達され、そこでそれら2つの信号光パワーレベルが比較されて、ラマン利得がそれらの比から算出される。前記制御回路7は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。前記励起光源は、半導体レーザや固体レーザなどであり、一般に電流駆動される。したがって、前記励起光パワーは前記駆動電流により変化する。
【0032】
本実施例1により得られるラマン利得の飽和特性及びばらつきは、図2及び図3と同様である(以下、実施例2から7に関しても同じである)。ただし、図2及び図3に示した利得は、実施例の集中型ラマン増幅器の外部利得である。
【0033】
(実施例2)
本実施形態1の実施例2の集中型ラマン増幅器は、図4(b)に示すように、ラマン利得の検出を、前記ラマンファイバ4中を伝搬する励起光ERを用いて行っている。前記励起光ERを、ラマンファイバ4の前で、下記の半導体レーザ後端面から分岐し、また、ラマンファイバ4の後で、分波器8Fを用いて分波し、その分岐または分波した励起光ERをそれぞれの受光手段9A,9Bで受光し、ラマンファイバ4の前後の励起光パワーを検出する。ラマンファイバ4への入力励起光パワーを受光する受光手段を第1の受光手段9A、ラマンファイバ4から出力励起光パワーを受光する受光手段を第2の受光手段9Bとする。ただし、図4(b)は、励起光源2が実用上重要な半導体レーザであり、その半導体レーザの前端面からの励起光ERを光ファイバピグテールに結合して使用励起光ERとし、後端面からの不使用な励起光ERをフォトダイオードなどの第1の受光手段9Aで直接受光するといった、構成が簡単で経済的な例である。勿論、励起光源ERとラマンファイバ4の間に励起光ERの分波器を設置して、前記第1の受光手段9Aに導いてもよい。
【0034】
総合入力信号光パワーが変化したときのラマン利得の変化量は、前記ラマンファイバ4を透過後の励起光パワーと高い相関関係がある。したがって、前記透過後の励起光パワーを一定に保つことによってラマン利得を一定に保つことができる。ただし、前記ラマン利得の変化量は、前記透過後の励起光パワーで主に決定されるものの、前記ラマンファイバ4への入力励起光パワーにも若干依存するので、その入力励起光パワーに応じた補正を、前記図4(b)の本構成で検出した入力励起光パワーに応じて制御回路7に与える。以上のことから、本実施例2では、ラマンファイバ4の前後の励起光パワーに基づいて、制御回路7でラマン利得を算出している。前記制御回路7は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。
【0035】
(実施例3)
本実施形態1の実施例3の集中型ラマン増幅器は、図5(a)に示すように、ラマン利得の検出を、前記ラマンファイバ4中で発生する増幅された自然散乱光(以下、略して増幅自然散乱光NRと称する)を用いて行っている。増幅自然散乱光NRは、前方向(励起光ERと同方向)と後方向(励起光ERと逆方向)のものがあるが、本実施例3は、前方向の増幅自然散乱光NR(以下、略して前方増幅自然散乱光FNRと称する)を、次に述べる実施例4は、後方向の増幅自然散乱光NR(以下、略して後方増幅自然散乱光BNRと称する)を用いている。前記ラマンファイバ4から出射した前方増幅自然散乱光FNRを、サーキュレータ10を用いて低損失で信号光と分離し、受光手段9に導いて前方向の増幅自然散乱光パワーを検出している。
【0036】
総合入力信号光パワーが変化したときのラマン利得は、前方向の増幅自然散乱光パワーと高い相関関係がある。増幅自然散乱光パワー(前方向及び後方向の増幅自然散乱光パワー)とラマン利得の関係を図8に示した。総合入力信号光パワーと励起光パワーが広い範囲(例えば、図20に示された動作範囲)で変わったとき、増幅自然散乱光パワーとラマン利得の関係は、ある一定の曲線で精度良く与えられる。具体的には、前記曲線からのずれは高々0.1dBである。したがって、前方向の増幅自然散乱光パワーを一定に保持することによって、ラマン利得を高い精度で一定に保持することがきる。
【0037】
図9は、本実施例3の図5(a)の受光手段9に入射する光のスペクトルを示している。細線が本実施例3、太線が後述する実施例4に関するものである。本実施例3では、前方増幅自然散乱光FNRに波長多重信号光の後方向のレーリー散乱光LRが混入している様子が示されている。図10は、その混入した後方向のレーリー散乱信号光を除去し、前方増幅自然散乱光FNRを透過する光フィルタを備えた受光手段9の構成を示している。図10(a)がアレイ導波路格子12を2つ用いた構成、図10(b)がサーキュレータ10とファブリーペローフィルタ14を用いた構成である。図14において、13はフォトダイオードである。
【0038】
以上のことから、本実施例3では、前方増幅自然散乱光パワーに基づいて、制御回路でラマン利得を算出している。前記制御回路7は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。
【0039】
(実施例4)
本実施形態1の実施例4の集中型ラマン増幅器は、図5(b)に示すように、前記実施例3と類似しているが、本実施例4では、ラマン利得の検出を、後方増幅自然散乱光BNRを用いて行っている。すなわち、前記ラマンファイバ4から出射した後方増幅自然散乱光BNRを、分岐器8を用いて受光手段9に導き、後方増幅自然散乱光パワーを検出している。
総合入力信号光パワーが変化したときのラマン利得は、図8に示した通り、前記実施例3と同様である。前記実施例3と同様に、前記曲線からのずれは高々0.1dBである。したがって、後方増幅自然散乱光パワーを一定に保つことによって、ラマン利得を一定に保つことができる。
本実施例4の図5(b)の受光手段9に入射する光のスペクトルを図9の太線で示している。本実施例4では、後方増幅自然散乱光BNRに、増幅された波長多重信号光が混入している。図10(b)は、前記実施例3の場合と同様に、その増幅された波長多重信号光を除去し、後方増幅自然散乱光BNRを透過する光フィルタを備えた受光手段9の構成を示している。
以上のことから、本実施例4では、後方増幅自然散乱光パワーに基づいて、制御回路7でラマン利得を算出している。前記制御回路は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。
【0040】
(実施例5)
本実施形態1の実施例5の集中型ラマン増幅器は、図6に示すように、ラマン利得の検出を前記ラマンファイバ4ヘの入力励起光パワー、及びラマンファイバ4からの後方向のレーリー励起光(以下、略して後方レーリー散乱励起光BLR)のパワーを検出して行っている。前記入力励起光パワーは、前記実施例2(図4(b))と同様に、励起レーザの後端面からの励起光ERを、第1の受光手段9Aで受光して検出している。また、後方レーリー散乱励起光BLRを、合波器兼分波器3Mと分岐器8を用いて第2の受光手段9Bに導き、後方向のレーリー散乱励起光パワーを検出している。
【0041】
総合入力信号光パワーが変化したときのラマン利得は、後方向のレーリー散乱励起光パワーと高い相関関係がある。ただし、その相関関係は、入力励起光パワーに依存した、ある程度の誤差を含む。典型的入力励起光パワー(600,400,200mW)における後方向のレーリー散乱励起光パワーとラマン利得の関係の例を図15に示した。また、図15の関係を用いてラマン利得の一定制御を行う、図6の制御回路7の構成例を図16に示した。前記制御回路7では、励起光源2を電気駆動する差動増幅器15の一方の入力ポートに、後方向のレーリー散乱励起光パワーの検出値を入力し、他方の入力ポートに、アナログまたはデジタルの演算回路16を通った後の、入力励起光パワーの検出値を入力している。前記演算回路16では、図15のラマン利得と後方向のレーリー散乱励起光パワーの関係が、近似的に1つの曲線上に載るように、電気入出力レベルの変換を行っている。したがって、この制御回路7により近似的にラマン利得を一定に保つことができる。
【0042】
以上のことから、本実施例では、入力励起光ER及び後方レーリー散乱励起光BLRに基づいて、制御回路7でラマン利得を算出している。前記制御回路7は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。
【0043】
(実施例6)
本実施形態1の実施例6の集中型ラマン増幅器は、図7(a)に示すように、本ラマン増幅器200内に設けた内蔵プローブ光源11を用いてラマン利得の検出を行っている。すなわち、前記ラマンファイバ4からの出力プローブ光パワーを検出している。前記プローブ光源11からのプローブ光PRの波長は、ラマン利得波長域の任意波長である。前記入力プローブ光パワーは、説明を簡単にするため一定であるとする。前記ラマンファイバ4から出射したプローブ光PRを、サーキュレー10を用いて低挿入損失で受光手段9に導き、出力プローブ光パワーを検出している。
【0044】
信号光SRのラマン利得とプローブ光PRのラマン利得の間には、ラマン利得の均一飽和特性に基づく一対一の対応関係がある。その対応関係は、本ラマン増幅器への入力励起光パワーや入力信号光パワー、利得の飽和度に無関係(いわゆる均一飽和)である。具体的には、dB単位で表わした信号光のラマン利得とプローブ光のラマン利得は、1次関数で対応づけられる。この一対一の対応関係を用いてラマン利得の一定制御を行う。
【0045】
以上のことから、本実施例6では、入力プローブ光及び出力プローブ光に基づいて、制御回路でラマン利得を算出している。前記制御回路7は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように励起光パワーを変化させる。
【0046】
(実施例7)
本実施形態1の実施例7の集中型ラマン増幅器は、図7(b)に示すように、前記実施例6と同様に本実施例7のラマン増幅器200内に設置した内蔵プローブ光源11を用いてラマン利得の検出を行っている。ただし、前記ラマンファイバ4に対する入力プローブ光パワー、及びラマンファイバ4中で分布的に反射される後方レーリー散乱プローブ光(BLPR)パワーを検出している。前記プローブ光源11からのプローブ光の波長は、ラマン利得波長域の任意波長である。ただし、本実施例7のラマン増幅器の動作状態(入力励起光及び信号光パワーなど)に応じて、最適なプローブ光波長が存在する。前記入力プローブ光パワーは、前記実施例6と同様に、一定であるとし、入力励起光パワーは、前記実施例5と同様に、励起レーザの後端面からの励起ERを、第1の受手段9Aで検出している。また、ラマンファイバ4で反射した後方レーリー散乱プローブ光BLPRを、分波及び分岐を用いて第2の受光手段9Bに導き、後方レーリー散乱プローブ光BLPRを検出している。前記の入力プローブ光パワー及び後方レーリー散乱プローブ光パワーから、プローブ光の反射率を算出する。
【0047】
総合入力信号光パワーが変化したときのラマン利得の変化量は、前記プローブ光の反射率と相関関係がある。この相関関係を用いてラマン利得の一定制御を行う。
【0048】
以上のことから、本実施例7では、プローブ光の反射率に基づいて、制御回路でラマン利得を算出している。前記制御回路は、その算出ラマン利得が所期のラマン利得に等しくなるように、励起光パワーを変化させる。
【0049】
(実施形態2)
図11(a),(b)、図12(a),(b)、図13、図14(a),(b)は、本発明による実施形態2の分布型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図であり、図11(a)は信号光パワー検出型の実施例、図11(b)は励起光パワー検出型の実施例、図12(a)は前方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例、図12(b)は後方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例、図13は後方レーリー散乱励起光パワー検出型の実施例、図14(a)はプローブ光パワー検出型の実施例、図14(b)は後方レーリー散乱プローブ光パワー検出型の実施例である。
【0050】
(実施例8)
本実施形態2の実施例8の分布型ラマン増幅器は、図11(a)に示すように、前記実施例1と類似しているが、前記実施例1では利得媒質ファイバがラマンファイバ4であったが、本実施例8では利得媒質ファイバが伝送ファイバ1Aである点が大きく異なる。
【0051】
以下の実施例9から14までの実施例に関しても同じであり、それぞれ、前記実施例2から7までの実施例と類似している。前記実施例2から7までの実施例では、利得媒質ファイバがラマンファイバ4であったが、実施例9から14までの実施例では、利得媒質ファイバが伝送ファイバ1Aである点が大きく異なる。伝送ファイバ1Aの長さは通常数十km以上であり、伝送ファイバ1Aの前後の距離は、その長さ分だけ離れているという特徴がある。したがって、利得検出手段が伝送ファイバ1Aの前後にまたがって設置されている場合には、ラマンファイバ4を用いた集中型ラマン増幅器の場合(前記実施例1から7までの実施例)と、伝送ファイバ1Aを用いた分布型ラマン増幅器の場合(実施例8から14までの実施例)は、特に相違が顕著である。
【0052】
本実施例8では、ラマン利得の検出を、伝送ファイバ1A中を伝搬する信号光を用いて行っている。前記信号光の一部または全部、すなわち、波長多重信号光の一部の波長または全波長を、伝送ファイバ1Aの前後でそれぞれ分岐器8A,8Bで分岐し、その分岐した信号光をそれぞれの受光手段9A,9Bで受光し、伝送ファイバ1Aの前後の信号光パワーを検出する。前記実施例1と異なる点は、伝送ファイバ1Aの前でモニタした入力信号光パワー値を、新たに設置した光源17からの監視信号光OSRと合波器3Cを用いて、励起光源2側に転送していることである。そのため、伝送ファイバ1Aの入力側には、その監視信号光用の光源17の制御手段18が設置され、また、伝送ファイバ1Aの出力側には、その監視信号光用の分波器8Fと受光手段20が設置されている。
【0053】
制御回路7の動作は、前記実施例1の場合と同じである。また、本実施例8により得られるラマン利得の飽和特性及びばらつきは、ラマン利得を伝送ファイバ1A内での内部利得(励起光をオン・オフしたときの信号光パワーの比)として、図2及び図3の場合と同様である(以下、実施例9から14までの実施例に関しても同じ)。
【0054】
(実施例9)
本実施形態2の実施例9の分布型ラマン増幅器は、図11(b)に示すように、ラマン利得の検出を、前記伝送ファイバ1Aを伝搬する励起光を用いて行っている。前記実施例2と異なる点は、伝送ファイバ1Aの前でモニタした出力励起光パワー値を、新たに設置した光源17からの監視信号光OSRと合波器3Cを用いて、励起光源側に転送していることである。そのため、伝送ファイバ1Aの入力側には、その監視信号光用の光制御手段18が設置され、また、伝送ファイバ1Aの出力側には、その監視信号光用の分波器8Fと受光手段20が設置されている。制御回路7の動作は、前記実施例2の場合と同じである。
【0055】
(実施例10)
本実施形態2の実施例10の分布型ラマン増幅器は、図12(a)に示すように、ラマン利得の検出を、前記伝送ファイバ1Aで発生する増幅された自然散乱光(以下、略して増幅自然散乱光と称する)を用いて行っている。増幅自然光は前方向(励起光と同方向)と後方向(励起光と逆方向)のものがあるが、本実施例10は前方向の増幅自然散乱光(以下、略して前方増幅自然散乱光と称する)を、次の実施例11は後方向の増幅自然散乱光を用いている。前記実施例3と異なる点は、伝送ファイバ1Aの前でモニタした前方増幅自然散乱光パワー値を、新たに設置した光源17からの監視信号光OSRと合波器3Cを用いて、励起光源側に転送していることである。そのため、伝送ファイバ1Aの入力側には、その監視信号光用の光源17の制御手段18が設置され、また、伝送ファイバ1Aの出力側には、その監視信号光用の分波器8Fと受光手段20が設置されている。制卸回路7の動作は、前記実施例3の場合と同じである。
【0056】
(実施例11)
本実施形態2の実施例11の分布型ラマン増幅器は、図12(b)に示すように、前記実施例10と類似しているが、本実施例11では、ラマン利得の検出を、後方向の増幅自然散乱光(以下、略して後方増幅自然散乱光と称する)を用いて行っている。本実施例11では、励起光源側に伝搬する光をモニタしているため、前記実施例10のように、伝送ファイバ1Aをまたいで利得検出手段が存在することはない。したがって、前記実施例4と同じ構成を有している。当然ながら、制御回路7の動作は、前記実施例4の場合と同じである。
【0057】
(実施例12)
本実施形態2の実施例12は、後方レーリー散乱励起光パワー検出型の分布型ラマン増幅器であり、図13に示すように、ラマン利得の検出を、前記伝送ファイバ1Aへの入力励起光パワー、及び前記伝送ファイバ1Aからの後方向のレーリー散乱光パワー(以下、略して後方レーリー散乱励起光BLRと称する)を検出して行っている。本実施例12では、励起光に伝搬する後方レーリー散乱励起光パワーをモニタしているため、前記実施例8のように、伝送ファイバをまたいで利得検出手段が存在することはない。したがって、前記実施例5と同じ構成をている。当然ながら、制御回路7の動作は、前記実施例5の場合と同じである。
【0058】
(実施例13)
本実施形態2の実施例13は、プローブ光パワー検出型の分布型ラマン増幅器であり、図14(a)に示すように、本実施例13では、本実施例13のラマン増幅器内に設置された内蔵プローブ光源11を用いてラマン利得の検出を行っている。すなわち、前記伝送ファイバ1Aに対する入力及び出力プローブ光パワーを検出している。前記実施例6と異なる点は、伝送ファイバ1Aの前でモニタしたプローブ光パワー値を、新たに設置した光源17からの監視信号光OSRと合波器3Cを用いて、励起光源側に転送していることである。そのため、伝送ファイバ1Aの入力側には、その監視信号光用の光源17の制御手段18が設置され、また、伝送ファイバ1Aの出力側には、その監視信号光用の分波器8Fと受光手段20が設置されている。制御回路7の動作は、前記実施例6の場合と同じである。
【0059】
(実施例14)
本実施形態2の実施例14は、後方レーリー散乱プローブ光パワー検出型の分布型ラマン増幅器であり、図14(b)に示すように、本実施例14では、前記実施例13と同様に、本実施例14のラマン増幅器内に設置した内蔵プローブ光源11を用いてラマン利得の検出を行っている。ただし、前記伝送ファイバ1Aに対する入力プローブ光パワー、及び伝送ファイバ1A中で分布的に反射される後方レーリー散乱プローブ光(BLPR)パワーを検出している。本実施例14では、励起光源側に伝搬する後方レーリー散乱プローブ光パワーをモニタしているため、前記実施例8のように、伝送ファイバ1Aをまたいで利得検出手段が存在することはない。したがって、前記実施例7と同じ構成を有している。当然ながら、制御回路7の動作は、前記実施例7の場合と同じである。
【0060】
(実施例15)
本実施形態2の実施例15は、後方レーリー散乱励起光パワー検出型の分布型ラマン増幅器であり、図17に示すように、伝送ファイバ1Aを利得媒質として用いた分布型ラマン増幅器が、前方向に励起され、その励起光源2が異なる波長の2個のレーザLD1及びLD2を有する場合である。レーザLD1及びLD2の波長を、それぞれλp1及びλp2としている。複数の励起波長を用いる目的は、おもに平坦利得帯域幅の拡大である(参考文献5:鈴木他、特願平11−187965、「ラマン分布増幅器を利用した波長多重光伝送システム」、参照)。本実施例15の利得検出方法は、前記実施例12と類似しており、各励起レーザ毎に励起光の後方レーリー散乱光パワを検出している。
【0061】
波長λpl及びλp2の励起光は、波長選択型合波器で合波され、伝送路中に設置した信号光と励起光の合波器3Mを用いて、伝送ファイバ1Aに前方向から入射する。それら2波長の入射励起光は、それぞれ第1の受光手段(Rl)9Aで受光される。伝送ファイバ1A中で発生した後方レーリー散乱励起光は、入射励起光と逆の経路を辿り、波長選択型合波器兼分波器21でλplとλp2に分波され、分岐を用いて第2の受光手段(R2)9Bに導かれる。それぞれのレーザは、前記実施例12と同様に、制御回路7にて独立に制御される。
【0062】
本実施例15は、利得媒質が伝送ファイバ1Aである分布型ラマン増幅器に関して前記に説明したが、明らかに、利得媒質がラマンファイバ4である集中型ラマン増幅器に関しても同様のことが言える。また、励起光源が有するレーザの個数は、明らかに2個に限られることはなく、任意の個数でよい。
【0063】
(実施例16)
本実施形態2の実施例16は、後方レーリー散乱信号光パワー検出型の分布型ラマン増幅器であり、図18に示すように、前記実施例15と同様に、伝送ファイバ1Aを利得媒質として用いた分布型ラマン増幅器が、前方向に励起され、その励起光源が異なる波長の2個のレーザLDl及びLD2を有する場合である。本実施例16の利得検出方法は、前記実施例14と類似しているが、内蔵プローブ光は用いず、信号光の後方レーリー散乱パワーを検出している。
【0064】
波長λpl及びλp2の励起光は、波長選択型合波器22で合波され、伝送路中に設置した信号光と励起光の合波器3Mを用いて、伝送ファイバ1Aに前方向から入射する。それら2波長の入射励起光はれぞれ第1の受光手段(Rl)9Aで受光される。
【0065】
波長多重の信号光波長を、λ1,λ2,・・・,λh(nは自然数)とし、励起光波長λpl及びλp2に対する信号光の利得ピーク近傍波長をそれぞれλsl及びλs2とする。本実施例16では、波長λslおよびλs2の後方レーリー散乱信号光パワーを検出している(参考文献5参照)。伝送ファイバ1A中で生じた信号光λ1,λ2,・・・,λhの後方レーリー散乱光は、サーキュレータ10及び波長選択型合波器22により低挿入損失で第2の受光手段(R2)9Bに入射し、その光パワーが検出される。
【0066】
レーザLDl及びLD2のそれぞれは、前記実施例14と同様に、制御回路7にて独立に制御される。利得検出に用いる信号光波長は波長λslおよびλs2に限られることはなく、各後方レーリー散乱信号光パワーと、それを用いて制御を行う励起レーザによるラマン利得の間に高い相関関係があれば、任意の波長でよい。
【0067】
以上、本発明による実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更し得ることは勿論である。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ラマン増幅器またはそれを用いた光通信システムにおいて、総合入力信号光パワーが変動した場合においても、利得の変動を低減することができる。
また、ラマン増幅器またはそれを用いた光通信システムにおいて、利得媒質ファイバ(光伝送ファイバまたはラマンファイバ)ごとの利得のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるラマン増幅器の基本構成を示す模式図である。
【図2】本発明によるラマン増幅器の利得飽和特性例を示す図である。
【図3】本発明で用いる利得媒質ファイバごとのラマン利得のばらつきの例を示す図である。
【図4】本発明による実施形態1の実施例1,2の集中型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図であり、信号光パワー検出型の実施例及び励起光パワー検出型の実施例の概略構成を示す図である。
【図5】本実施形態1の実施例3,4の前方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例及び後方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例の概略構成を示す図である。
【図6】本実施形態1の実施例5の後方レーリー散乱励起光パワー検出型の実施例の概略構成を示す図である。
【図7】本実施形態1の実施例6,7のプローブ光パワー検出型の実施例及び後方レーリー散乱プローブ光パワー検出型の実施例の概略構成を示す図である。
【図8】本実施例の増幅自然散乱光パワーとラマン利得の関係例を示す図である。
【図9】本実施例3,4のモニタ光のスペクトルを示す図である。
【図10】本実施例3,4の受光手段の概略構成を示す模式図である。
【図11】本発明による実施形態2の実施例8,9の分布型ラマン増幅器の信号光パワー検出型及び励起光パワー検出型の実施例の概略構成を示す模式図である。
【図12】本実施形態2の実施例9,10の分布型ラマン増幅器の前方増幅自然散乱光パワー検出型及び後方増幅自然散乱光パワー検出型の実施例の概略構成を示す模式図である。
【図13】本実施形態2の実施例12の分布型ラマン増幅器の後方レーリー散乱励起光パワー検出型の実施例の概略構成を示す模式図である。
【図14】本実施形態2の実施例13,14の分布型ラマン増幅器のプローブ光パワー検出型及び後方レーリー散乱プローブ光パワー検出型の実施例である。
【図15】本実施例の後方向のレーリー散乱励起光パワーとラマン利得の関係を示す図である。
【図16】本実施例の制御回路の構成例を示す模式図である。
【図17】本実施形態2の実施例15の後方レーリー散乱励起光パワー検出型の分布型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図である。
【図18】本実施形態2の実施例16の後方レーリー散乱信号光パワー検出型の分布型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図である。
【図19】従来の分布増幅型ラマン増幅器及び集中増幅型ラマン増幅器の概略構成を示す模式図である。
【図20】従来のラマン増幅器におけるラマン利得の飽和特性(ラマン利得の総合入力信号光パワー依存性)の典型例を示す図である。
【図21】従来のラマン増幅器におけるラマン利得のばらつき例を示す図である。
【符号の説明】
1A,1B…伝送光ファイバ、2…励起光源、3,3C…合波器、3M…合波器兼分波器、4…ラマンファイバ、6…利得検出手段、7…制御回路、100…分布型ラマン増幅器、200…集中型ラマン増幅器、SR…信号光、8,8A,8B…分岐器、8F…分波器、9…受光手段(受光器)、9A…第1の受光手段(受光器)、9B…第2の受光手段(受光器)、10…サーキュレータ、11…プローブ光源、12…アレイ導波路格子、13…フォトダイオード、14…ファブリーペローフィルタ、15…差動増幅器、16…アナログまたはデジタルの演算回路、17…光源、18…制御手段、20…受光手段、21…波長選択型合波器兼分波器、22…波長選択型合波器、23…波長選択型分波器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique effective when applied to a Raman amplifier and an optical fiber communication system using the Raman amplifier.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a conventional Raman amplifier used in an optical fiber communication system. 9 (Reference 1: M. Nissov et al., Proc. ECOC, Post Deadline Paper, pp. 9-12, September, 1997, Reference 2: H. Masuda et al., Electron. Lett., Vol. 34, No. 24, pp. 2339-2340, 1998). However, obvious optical components such as optical isolators installed before and after the gain medium fiber are omitted. FIGS. 19A and 19C are distributed amplification Raman amplifiers (hereinafter referred to as distributed Raman amplifiers), and FIG. 19B is a concentrated amplification Raman amplifier (hereinafter referred to as concentrated Raman amplifiers). ).
In FIG. 19, 1A and 1B are transmission fibers (optical transmission fibers), 2 is a pumping light source, 3 is a multiplexer, 4 is a Raman fiber, 5 is a constant gain controlled centralized optical amplifier, and SR is signal light.
In FIG. 19A, the transmission fiber loss is compensated only by the distributed Raman gain. On the other hand, in FIG. 19C, the distributed Raman gain and the constant gain concentrated control optical amplifier (such as rare earth doped fiber) 5 are used for the transmission fiber. Make up for the loss. Since the distributed Raman gain is limited due to multiple Rayleigh scattering, the configuration of FIG. 19 (c) is effective when the transmission fiber 1A is long and the transmission fiber loss is large. In the distributed Raman amplifiers of FIGS. 19A and 19C, the transmission fiber 1A is used as a gain medium, and pumping light from the pumping light source is introduced into the transmission fiber 1A using the multiplexer 3, and pumping is performed. ing. On the other hand, in the concentrated Raman amplifier of FIG. 19B, a high numerical aperture optical fiber called a Raman fiber 4 is used as a gain medium, and pumping light from a pumping light source is introduced into the Raman fiber 4 using a multiplexer. Excitation is performed. In any of FIGS. 19A, 19B, and 19C, the pumping light power from the pumping light source 2 was kept constant.
FIG. 20 shows a typical example of Raman gain saturation characteristics (dependence of Raman gain on the total input signal light power) in a conventional Raman amplifier.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The Raman gain increases as the input pumping light power to the gain medium fiber (transmission fiber 1A or Raman fiber 4) increases. Further, when the total input signal light power becomes a value above a certain level, the Raman gain is reduced, that is, saturated. The total input signal light power fluctuates due to factors such as wavelength rearrangement, optical fiber breakage, and optical fiber span loss fluctuation in a wavelength division multiplexing communication system. Therefore, the Raman gain fluctuates due to the gain saturation characteristic of FIG. 20 and causes system degradation such as an increase in the code error rate.
[0004]
When the input pumping light power is constant, the Raman gain mainly depends on the parameters of the gain medium fiber used (transmission fiber 1A or Raman fiber 4). The parameters are the effective core diameter of the optical fiber, the germanium addition concentration, the optical fiber length, and the like, but they generally have non-negligible variations. Therefore, as shown in the example of FIG. 21 (a diagram showing an example of variation in Raman gain), the Raman gain varies for each optical fiber used. This is from the system optimum design value Z This will cause system degradation.
[0005]
As described above, in the conventional Raman amplifier, the gain fluctuation occurs when the total input signal light power fluctuates. In addition, there is a problem that gain variation occurs for each gain medium fiber (transmission fiber 1A or Raman fiber 4) used.
[0006]
An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing gain fluctuations even when the total input signal light power fluctuates in a Raman amplifier or an optical communication system using the Raman amplifier.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing variation in gain for each gain medium fiber (transmission fiber 1A or Raman fiber 4) in a Raman amplifier or an optical communication system using the Raman amplifier. is there.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions among the inventions disclosed in the present application.
[0013]
( 1 ) A Raman amplifier that performs Raman amplification of incident signal light, comprising: an optical fiber that is a gain medium for Raman amplification; a pumping light source that pumps the optical fiber; and a pumping light from the pumping light source and the signal light. A combiner, A first light receiving hand for detecting the excitation light (hereinafter referred to as input excitation light) input to the optical fiber. Step, Back Rayleigh scattered light of the excitation light generated in the optical fiber (hereinafter referred to as back Rayleigh scattered light) Believe Splitter to separate light ,as well as Second light receiving means for detecting the backward Rayleigh scattered excitation light; Gain detection means for detecting the Raman gain of the Raman amplifier; The Raman gain is calculated from the backward Rayleigh scattered pumping light power detected by the first and second light receiving means and the electric signal of the input pumping light power, A control circuit for electrically driving the pumping light source based on the obtained gain value, and the Raman gain is constant when the total value of the input signal light power and the type and length of the optical fiber change. Keep in Is.
[0016]
( 2 In the Raman amplifier of the means (1), the gain detecting means includes a first light receiving means for receiving the input excitation light, and backward Rayleigh scattered light (hereinafter referred to as backward Rayleigh) of the signal light generated in the optical fiber. A circulator that separates the input signal light propagating in the forward direction, and the backward Rayleigh scattered light, Back Rayleigh scattered signal light A wavelength-selective duplexer that separates Back Rayleigh scattered signal light The second light receiving means for receiving light, and the control circuit detects the first and second light receiving means detected by the control circuit Back Rayleigh scattered signal light The Raman gain is calculated from an electric power signal.
[0020]
( 3 ) Said means (1) Or (2) An optical communication system including the Raman amplifier, wherein the optical fiber is a transmission fiber laid in the city, and the signal light is distributed in the transmission fiber in a distributed manner.
[0021]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a Raman amplifier according to the present invention, FIG. 1A is a schematic diagram showing a schematic configuration of a distributed Raman amplifier, and FIG. 1B is a schematic diagram of a lumped Raman amplifier. It is a schematic diagram which shows a structure. 1A and 1B, 1A and 1B are transmission fibers (optical fibers), 2 is a pumping light source, 3 is a multiplexer, 4 is a Raman fiber, 6 is gain detection means, 7 is a control circuit, 100 is a distributed Raman amplifier, 200 is a concentrated Raman amplifier, and SR is signal light.
[0022]
In the distributed Raman amplifier 100 using the transmission fiber (optical fiber) 1A, since the amplification is distributed in the laid transmission fiber 1A, the noise characteristic is superior to the concentrated type. On the other hand, the concentrated Raman amplifier 200 using the Raman fiber 4 has an advantage that it operates independently of the type of the transmission fiber and the like because the amplification is concentrated in the Raman fiber 4.
[0023]
Compared with a conventional Raman amplifier, the Raman amplifier according to the present invention is different in that a gain detection means 6 of the Raman amplifier and a control circuit 7 of the excitation light source 2 are newly installed. The gain detection means 6 detects the gain of the Raman amplifier by a specific configuration of an embodiment to be described later, and the control circuit 7 selects the excitation light source so that the detection gain value becomes constant based on the detected gain value. Feedback control. Since the Raman gain is larger when the pumping light power is larger, the pumping light power is increased if the detected gain value is smaller than the desired setting gain value, and the pumping light power is increased if the detected gain value is larger than the desired setting gain value. Reduce.
[0024]
FIG. 2 shows an example of gain saturation characteristics of the Raman amplifier according to the present invention. This is a case where the upper limit of the pumping light power is 600 mW. When the total input signal light power increases based on the above factors, the Raman gain decreases if the pump light power is constant as in the case of the prior art, but in the present invention, the decrease in the Raman gain is detected. Since the pumping light power is increased, the Raman gain can be kept constant.
For example, in the conventional technique, when the pumping light power is 400 mW, the Raman gain starts to decrease when the total input signal light power exceeds −20 dBm. However, in the present invention, the Raman gain is reduced to about −5 dBm. It is constant.
[0025]
FIG. 3 shows an example of variation in Raman gain for each gain medium fiber (transmission fiber 1A or Raman fiber 4) used in the present invention. In the present invention, since the Raman gain for each gain medium fiber to be used is detected by the gain detection means and the pumping light power is determined, the variation in Raman gain (FIG. 21) seen in the prior art is shown in FIG. As shown, it is reduced within the accuracy of gain detection.
[0026]
As described above, according to the present invention, the gain fluctuation occurs when the total input signal light power fluctuates, which was a problem in the prior art, and the gain medium fiber (transmission fiber 1A or Raman fiber 4) to be used. This solves the point that the variation of the gain depending on the difference occurs.
[0027]
Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments (examples) with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments (examples), those having the same function are given the same reference numerals, and the repeated explanation thereof is omitted.
[0028]
Examples 1 to 16 according to the present invention are shown below. Examples 1 to 14 show cases where the propagation directions of signal light and pumping light are opposite (in the case of backward pumping). Examples 1 to 7 are cases where a concentrated Raman amplifier is used, and Examples 8 to 14 are cases where a distributed Raman amplifier (an optical communication system using distributed Raman amplification) is used. Each embodiment mainly differs in gain detection means. Examples where the propagation directions of the signal light and the excitation light are the same (in the case of forward excitation) are shown in Examples 15 and 16, and the same holds true for the case of backward excitation. However, from the viewpoint of mutual gain modulation of Raman gain (Ref. 3: F. Forghieri et a1., Proc. OFC, FC6, pp.294-295, 1994), backward excitation is more preferable than forward excitation. It is common. In the case of bidirectional excitation using both backward excitation and forward excitation, the same can be said of the case of the backward excitation. Examples 1 to 14 are cases where the excitation light source has a laser with one wavelength, and Embodiments 15 and 16 have two excitation light sources having different wavelengths (examples of two or more arbitrary numbers). This is the case with a laser.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 and 7 (a), (b) show schematic configurations of the concentrated Raman amplifier according to the first embodiment of the present invention. 4A is a signal light power detection type embodiment, FIG. 4B is a pump light power detection type embodiment, and FIG. 5A is a forward amplified spontaneously scattered light power detection type. FIG. 5B shows an embodiment of the back amplified spontaneously scattered light power detection type.
4 and 5, 1A and 1B are transmission fibers for transmitting signal light, (optical fiber) 2 is an excitation light source, 3 is a multiplexer for multiplexing the signal light, and 3M is for multiplexing or separating the signal light. 4 is a Raman fiber, 6 is a gain detection means, 7 is a control circuit, 8, 8 A and 8 B are branching devices that branch the signal light, and 8 F is a branching device that demultiplexes the signal light. 9 is a light receiving means (light receiving device), 9A is a first light receiving means (light receiving device), 9B is a second light receiving means (light receiving device), 10 is a circulator, 11 is a probe light source, and 200 is a concentrated Raman amplifier. SR is signal light, ER is excitation light, NR is amplified spontaneous scattered light, PR is probe light, and LR is Rayleigh scattered light.
[0030]
(Example 1)
The signal light power detection type concentrated Raman amplifier of Example 1 of Embodiment 1 is a case where the gain medium fiber is the Raman fiber 4 as shown in FIG. 4A (hereinafter, from Example 2). The same applies to those up to 7.) However, as in the case of the prior art, obvious optical components such as an optical isolator used before and after the gain medium fiber are omitted. The detection of the Raman gain is performed using the signal light SR propagating through the Raman fiber 4. Part or all of the signal light SR, that is, part or all of the wavelength-multiplexed signal light is branched before and after the Raman fiber 4, and the branched signal light SR is received by each light receiving means 9. Light is received and signal light power before and after the Raman fiber 4 is detected. The light receiving means 9 includes a photoelectric conversion light receiver and, if necessary, an optical filter for extracting only a desired signal light wavelength (reference document 4: H. Suzuki et al., Phton. Techno1. Lett., Vo1). .10, pp.734-736, 1998).
[0031]
The signal light power level converted into an electric signal by each light receiving means is transmitted to the control circuit 7, where the two signal light power levels are compared, and the Raman gain is calculated from their ratio. The control circuit 7 changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain. The excitation light source is a semiconductor laser, a solid-state laser, or the like, and is generally driven by current. Accordingly, the pumping light power varies with the driving current.
[0032]
The Raman gain saturation characteristics and variations obtained in the first embodiment are the same as those in FIGS. 2 and 3 (hereinafter, the same applies to the second to seventh embodiments). However, the gain shown in FIGS. 2 and 3 is an external gain of the concentrated Raman amplifier of the embodiment.
[0033]
(Example 2)
As shown in FIG. 4B, the concentrated Raman amplifier of Example 2 of Embodiment 1 detects the Raman gain by using the excitation light ER propagating through the Raman fiber 4. The pumping light ER is branched from the rear end face of the semiconductor laser described below in front of the Raman fiber 4, and is branched using the branching filter 8 </ b> F after the Raman fiber 4, and the branched or branched pumping is performed. The light ER is received by the respective light receiving means 9A and 9B, and the excitation light power before and after the Raman fiber 4 is detected. The light receiving means for receiving the input excitation light power to the Raman fiber 4 is a first light receiving means 9A, and the light receiving means for receiving the output excitation light power from the Raman fiber 4 is a second light receiving means 9B. However, in FIG. 4B, the pumping light source 2 is a practically important semiconductor laser. The pumping light ER from the front end face of the semiconductor laser is coupled to the optical fiber pigtail to be used pumping light ER, and from the rear end face. This is an example where the configuration is simple and economical, in which the unused excitation light ER is directly received by the first light receiving means 9A such as a photodiode. Of course, a demultiplexer for the excitation light ER may be installed between the excitation light source ER and the Raman fiber 4 and guided to the first light receiving means 9A.
[0034]
The amount of change in Raman gain when the total input signal light power changes has a high correlation with the pumping light power after passing through the Raman fiber 4. Therefore, the Raman gain can be kept constant by keeping the pumping light power after transmission constant. However, although the amount of change in the Raman gain is mainly determined by the pumping light power after transmission, it depends on the power of the pumping light input to the Raman fiber 4 and therefore depends on the power of the pumping light. The correction is given to the control circuit 7 in accordance with the input pumping light power detected in the present configuration shown in FIG. From the above, in the second embodiment, the Raman gain is calculated by the control circuit 7 based on the pumping light power before and after the Raman fiber 4. The control circuit 7 changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0035]
(Example 3)
As shown in FIG. 5A, the concentrated Raman amplifier according to Example 3 of Embodiment 1 detects Raman gain by detecting amplified natural scattered light (hereinafter abbreviated as “abbreviated”) in the Raman fiber 4. (Referred to as amplified natural scattered light NR). The amplified spontaneously scattered light NR has a forward direction (the same direction as the excitation light ER) and a backward direction (the opposite direction to the excitation light ER). The fourth embodiment described below uses backward amplified natural scattered light NR (hereinafter abbreviated backward amplified natural scattered light BNR). The forward amplified spontaneously scattered light FNR emitted from the Raman fiber 4 is separated from the signal light with a low loss using a circulator 10 and guided to the light receiving means 9 to detect the amplified spontaneous scattered light power in the forward direction.
[0036]
The Raman gain when the total input signal light power changes has a high correlation with the forward amplified spontaneous scattered light power. FIG. 8 shows the relationship between the amplified spontaneous scattered light power (forward and backward amplified spontaneous scattered light power) and the Raman gain. When the total input signal light power and the excitation light power are changed in a wide range (for example, the operation range shown in FIG. 20), the relationship between the amplified spontaneous scattered light power and the Raman gain is given with a certain curve with high accuracy. . Specifically, the deviation from the curve is at most 0.1 dB. Therefore, the Raman gain can be kept constant with high accuracy by keeping the amplified spontaneous scattered light power in the forward direction constant.
[0037]
FIG. 9 shows the spectrum of light incident on the light receiving means 9 in FIG. 5A of the third embodiment. The thin line relates to Example 3, and the thick line relates to Example 4 described later. The third embodiment shows a state in which Rayleigh scattered light LR in the backward direction of the wavelength multiplexed signal light is mixed in the forward amplified spontaneous scattered light FNR. FIG. 10 shows the configuration of the light receiving means 9 including an optical filter that removes the mixed backward Rayleigh scattered signal light and transmits the forward amplified spontaneous scattered light FNR. FIG. 10A shows a configuration using two arrayed waveguide gratings 12, and FIG. 10B shows a configuration using a circulator 10 and a Fabry-Perot filter 14. In FIG. 14, 13 is a photodiode.
[0038]
From the above, in the third embodiment, the Raman gain is calculated by the control circuit based on the forward amplified spontaneous scattered light power. The control circuit 7 changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0039]
(Example 4)
The concentrated Raman amplifier of Example 4 of Embodiment 1 is similar to Example 3 as shown in FIG. 5B, but in Example 4, detection of Raman gain is performed by backward amplification. This is performed using a naturally scattered light BNR. That is, the back amplified spontaneously scattered light BNR emitted from the Raman fiber 4 is guided to the light receiving means 9 using the branching unit 8 to detect the back amplified spontaneously scattered light power.
The Raman gain when the total input signal light power changes is the same as that of the third embodiment as shown in FIG. As in Example 3, the deviation from the curve is at most 0.1 dB. Therefore, the Raman gain can be kept constant by keeping the back amplified spontaneous scattered light power constant.
The spectrum of the light incident on the light receiving means 9 of FIG. In the fourth embodiment, the amplified wavelength multiplexed signal light is mixed in the back amplified spontaneously scattered light BNR. FIG. 10B shows the configuration of the light receiving means 9 provided with an optical filter that removes the amplified wavelength multiplexed signal light and transmits the back amplified spontaneous scattered light BNR, as in the case of the third embodiment. ing.
From the above, in the fourth embodiment, the control circuit 7 calculates the Raman gain based on the back amplified spontaneous scattered light power. The control circuit changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0040]
(Example 5)
As shown in FIG. 6, the concentrated Raman amplifier according to Example 5 of Embodiment 1 detects the Raman gain by detecting the input pumping light power to the Raman fiber 4 and the backward Rayleigh pumping light from the Raman fiber 4. (Hereinafter, the power of the backward Rayleigh scattered excitation light BLR for short) is detected. The input pumping light power is detected by receiving the pumping light ER from the rear end face of the pumping laser with the first light receiving means 9A, as in the second embodiment (FIG. 4B). Further, the backward Rayleigh scattered excitation light BLR is guided to the second light receiving means 9B by using the multiplexer / demultiplexer 3M and the branching device 8, and the backward Rayleigh scattered excitation light power is detected.
[0041]
The Raman gain when the total input signal light power changes has a high correlation with the backward Rayleigh scattered excitation light power. However, the correlation includes a certain amount of error depending on the input pumping light power. FIG. 15 shows an example of the relationship between backward Rayleigh scattered pumping light power and Raman gain at typical input pumping light power (600, 400, 200 mW). Further, FIG. 16 shows a configuration example of the control circuit 7 of FIG. 6 which performs constant control of the Raman gain using the relationship of FIG. In the control circuit 7, the detection value of the backward Rayleigh scattered excitation light power is input to one input port of the differential amplifier 15 that electrically drives the excitation light source 2, and analog or digital calculation is input to the other input port. The detection value of the input pumping light power after passing through the circuit 16 is inputted. The arithmetic circuit 16 converts the electric input / output level so that the relationship between the Raman gain and the backward Rayleigh scattered excitation light power in FIG. 15 is approximately on one curve. Therefore, the Raman gain can be kept approximately constant by the control circuit 7.
[0042]
From the above, this example 5 Then, the Raman gain is calculated by the control circuit 7 based on the input excitation light ER and the backward Rayleigh scattered excitation light BLR. The control circuit 7 changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0043]
(Example 6)
As shown in FIG. 7A, the concentrated Raman amplifier of Example 6 of the first embodiment detects the Raman gain using the built-in probe light source 11 provided in the Raman amplifier 200. That is, the output probe light power from the Raman fiber 4 is detected. The wavelength of the probe light PR from the probe light source 11 is an arbitrary wavelength in the Raman gain wavelength region. The input probe optical power is assumed to be constant for simplicity of explanation. The probe light PR emitted from the Raman fiber 4 is converted into a circular T 10 is guided to the light receiving means 9 with low insertion loss, and the output probe optical power is detected.
[0044]
There is a one-to-one correspondence between the Raman gain of the signal light SR and the Raman gain of the probe light PR based on the uniform saturation characteristics of the Raman gain. The correspondence is irrelevant (so-called uniform saturation) regardless of the input pumping light power, the input signal light power, and the gain saturation to the Raman amplifier. Specifically, the Raman gain of the signal light expressed in dB and the Raman gain of the probe light are associated with each other by a linear function. Using this one-to-one correspondence, constant control of the Raman gain is performed.
[0045]
From the above, in the sixth embodiment, the control circuit calculates the Raman gain based on the input probe light and the output probe light. The control circuit 7 changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0046]
(Example 7)
As shown in FIG. 7B, the concentrated Raman amplifier of Example 7 of Embodiment 1 uses the built-in probe light source 11 installed in the Raman amplifier 200 of Example 7 as in Example 6. The Raman gain is detected. However, the input probe light power to the Raman fiber 4 and the backward Rayleigh scattered probe light (BLPR) power reflected in the Raman fiber 4 are detected. The wavelength of the probe light from the probe light source 11 is an arbitrary wavelength in the Raman gain wavelength region. However, there is an optimum probe light wavelength according to the operating state (input pump light, signal light power, etc.) of the Raman amplifier of the seventh embodiment. The input probe optical power is the same as in the sixth embodiment. It is assumed that the input pumping light power is constant as in the fifth embodiment. From the rear facet of the laser excitation light ER The first receiving light It is detected by means 9A. Further, the backward Rayleigh scattered probe light BLPR reflected by the Raman fiber 4 is guided to the second light receiving means 9B using demultiplexing and branching, and the backward Rayleigh scattered probe light BLPR is detected. The reflectance of the probe light is calculated from the input probe light power and the backward Rayleigh scattered probe light power.
[0047]
The amount of change in Raman gain when the total input signal light power changes has a correlation with the reflectance of the probe light. Using this correlation, constant control of the Raman gain is performed.
[0048]
From the above, in the seventh embodiment, the Raman gain is calculated by the control circuit based on the reflectance of the probe light. The control circuit changes the pumping light power so that the calculated Raman gain becomes equal to the desired Raman gain.
[0049]
(Embodiment 2)
FIGS. 11A, 11B, 12A, 12B, 13, 14A, and 14B show a schematic configuration of the distributed Raman amplifier according to the second embodiment of the present invention. 11A is a signal light power detection type embodiment, FIG. 11B is a pump light power detection type embodiment, and FIG. 12A is a forward amplified spontaneously scattered light power detection type. Example, FIG. 12 (b) is a back amplified spontaneously scattered light power detection type embodiment, FIG. 13 is a back Rayleigh scattered excitation light power detection type embodiment, and FIG. 14 (a) is a probe light power detection type embodiment. FIG. 14 (b) shows an embodiment of a back Rayleigh scattering probe light power detection type.
[0050]
(Example 8)
The distributed Raman amplifier of Example 8 of Embodiment 2 is similar to Example 1 as shown in FIG. 11A. However, in Example 1, the gain medium fiber is Raman fiber 4. However, the eighth embodiment is greatly different in that the gain medium fiber is the transmission fiber 1A.
[0051]
The same applies to the following embodiments 9 to 14, which are similar to the embodiments 2 to 7, respectively. In the embodiments from the second to seventh embodiments, the gain medium fiber is the Raman fiber 4, but in the embodiments from the ninth to fourteenth embodiments, the gain medium fiber is greatly different from the transmission fiber 1A. The length of the transmission fiber 1A is usually several tens of kilometers or more, and the distance before and after the transmission fiber 1A is characterized by being separated by the length. Therefore, when the gain detecting means is installed across the transmission fiber 1A, in the case of the concentrated Raman amplifier using the Raman fiber 4 (the embodiments from the first to seventh embodiments), the transmission fiber In the case of a distributed Raman amplifier using 1A (Examples 8 to 14), the difference is particularly remarkable.
[0052]
In the eighth embodiment, Raman gain is detected using signal light propagating through the transmission fiber 1A. Part or all of the signal light, that is, part or all of the wavelength-multiplexed signal light is branched by branching devices 8A and 8B before and after the transmission fiber 1A, and the branched signal light is received. Light is received by the means 9A and 9B, and the signal light power before and after the transmission fiber 1A is detected. The difference from the first embodiment is that the input signal light power value monitored in front of the transmission fiber 1A is set on the pumping light source 2 side by using the monitoring signal light OSR from the newly installed light source 17 and the multiplexer 3C. It is that it is transferring. Therefore, the control means 18 of the monitoring signal light source 17 is installed on the input side of the transmission fiber 1A, and the monitoring signal light duplexer 8F and the light receiving side are installed on the output side of the transmission fiber 1A. Means 20 are installed.
[0053]
The operation of the control circuit 7 is the same as that in the first embodiment. Further, the Raman gain saturation characteristic and the variation obtained by the eighth embodiment are shown in FIG. 2 and the Raman gain as the internal gain in the transmission fiber 1A (ratio of the signal light power when the pumping light is turned on / off). This is the same as in the case of FIG. 3 (hereinafter, the same applies to Examples 9 to 14).
[0054]
Example 9
As shown in FIG. 11B, the distributed Raman amplifier of Example 9 of Embodiment 2 detects the Raman gain by using the pumping light propagating through the transmission fiber 1A. The difference from the second embodiment is that the output pumping light power value monitored in front of the transmission fiber 1A is transferred to the pumping light source side using the monitoring signal light OSR from the newly installed light source 17 and the multiplexer 3C. Is. Therefore, the optical control means 18 for the monitoring signal light is installed on the input side of the transmission fiber 1A, and the demultiplexer 8F for the monitoring signal light and the light receiving means 20 are provided on the output side of the transmission fiber 1A. Is installed. The operation of the control circuit 7 is the same as that in the second embodiment.
[0055]
(Example 10)
As shown in FIG. 12A, the distributed Raman amplifier of Example 10 of the second embodiment detects the Raman gain by detecting the amplified natural scattered light (hereinafter, abbreviated as abbreviated) generated in the transmission fiber 1A. (Referred to as natural scattered light). Amplified natural light includes a forward direction (same direction as the excitation light) and a backward direction (reverse direction to the excitation light), but the tenth embodiment has forward amplified natural scattered light (hereinafter abbreviated as forward amplified natural scattered light). The following Example 11 uses backward amplified spontaneous scattered light. The difference from the third embodiment is that the forward amplified spontaneously scattered light power value monitored in front of the transmission fiber 1A is obtained by using the monitoring signal light OSR from the newly installed light source 17 and the multiplexer 3C, and the excitation light source side. It is to have transferred to. Therefore, the control means 18 of the monitoring signal light source 17 is installed on the input side of the transmission fiber 1A, and the monitoring signal light duplexer 8F and the light receiving side are installed on the output side of the transmission fiber 1A. Means 20 are installed. The operation of the control circuit 7 is the same as that in the third embodiment.
[0056]
(Example 11)
The distributed Raman amplifier of Example 11 of Embodiment 2 is similar to Example 10 as shown in FIG. 12B, but in Example 11, Raman gain detection is performed in the backward direction. Amplified spontaneous scattered light (hereinafter referred to as backward amplified spontaneous scattered light for short). In the eleventh embodiment, since the light propagating to the pumping light source side is monitored, there is no gain detection means across the transmission fiber 1A as in the tenth embodiment. Therefore, it has the same configuration as the fourth embodiment. Of course, the operation of the control circuit 7 is the same as in the fourth embodiment.
[0057]
(Example 12)
Example 12 of the present embodiment 2 is a distributed Raman amplifier of a backward Rayleigh scattered pumping light power detection type, and as shown in FIG. 13, the detection of the Raman gain is performed by the input pumping light power to the transmission fiber 1A, And the backward Rayleigh scattered light power (hereinafter abbreviated as rear Rayleigh scattered excitation light BLR) from the transmission fiber 1A. In the twelfth embodiment, since the power of the backward Rayleigh scattered pumping light propagating to the pumping light is monitored, the gain detection means does not exist across the transmission fiber as in the eighth embodiment. Therefore, the configuration is the same as that of the fifth embodiment. Of course, the operation of the control circuit 7 is the same as in the fifth embodiment.
[0058]
(Example 13)
Example 13 of Embodiment 2 is a distributed Raman amplifier of the probe light power detection type. As shown in FIG. 14A, Example 13 is installed in the Raman amplifier of Example 13. The built-in probe light source 11 is used to detect the Raman gain. That is, the input and output probe optical powers for the transmission fiber 1A are detected. The difference from the sixth embodiment is that the probe light power value monitored in front of the transmission fiber 1A is transferred to the excitation light source side using the monitoring signal light OSR from the newly installed light source 17 and the multiplexer 3C. It is that. Therefore, the control means 18 of the monitoring signal light source 17 is installed on the input side of the transmission fiber 1A, and the monitoring signal light duplexer 8F and the light receiving side are installed on the output side of the transmission fiber 1A. Means 20 are installed. The operation of the control circuit 7 is the same as that in the sixth embodiment.
[0059]
(Example 14)
Example 14 of Embodiment 2 is a distributed Raman amplifier of the back Rayleigh scattering probe light power detection type. As shown in FIG. 14B, in Example 14, as in Example 13, The Raman gain is detected using the built-in probe light source 11 installed in the Raman amplifier of the fourteenth embodiment. However, the input probe light power for the transmission fiber 1A and the backward Rayleigh scattered probe light (BLPR) power distributed in the transmission fiber 1A are detected. In the fourteenth embodiment, since the power of the backward Rayleigh scattering probe light propagating to the excitation light source side is monitored, there is no gain detection means across the transmission fiber 1A as in the eighth embodiment. Therefore, it has the same configuration as the seventh embodiment. Of course, the operation of the control circuit 7 is the same as that of the seventh embodiment.
[0060]
(Example 15)
Example 15 of the second embodiment is a distributed Raman amplifier of the backward Rayleigh scattered pumping light power detection type. As shown in FIG. 17, the distributed Raman amplifier using the transmission fiber 1A as a gain medium has a forward direction. In this case, the excitation light source 2 has two lasers LD1 and LD2 having different wavelengths. The wavelengths of the lasers LD1 and LD2 are λp1 and λp2, respectively. The purpose of using a plurality of pump wavelengths is mainly to increase the flat gain bandwidth (see Reference 5: Suzuki et al., Japanese Patent Application No. 11-187965, “Wavelength multiplexed optical transmission system using Raman distributed amplifier”). The gain detection method of the fifteenth embodiment is similar to that of the twelfth embodiment, and the backward Rayleigh scattered light power of the pump light for each pump laser. - Is detected.
[0061]
The pumping lights of wavelengths λpl and λp2 are combined by a wavelength selective multiplexer, and enter the transmission fiber 1A from the front using a signal light and pumping light combiner 3M installed in the transmission path. These two wavelengths of incident excitation light are respectively received by the first light receiving means (Rl) 9A. The backward Rayleigh scattered excitation light generated in the transmission fiber 1A follows a path opposite to that of the incident excitation light, and is demultiplexed into λpl and λp2 by the wavelength selective multiplexer / demultiplexer 21, and the second using the branch. Light receiving means (R2) 9B. Each laser is independently controlled by the control circuit 7 as in the twelfth embodiment.
[0062]
The fifteenth embodiment has been described above with respect to the distributed Raman amplifier in which the gain medium is the transmission fiber 1 </ b> A, but obviously the same can be said for the concentrated Raman amplifier in which the gain medium is the Raman fiber 4. Further, the number of lasers included in the excitation light source is obviously not limited to two, and may be any number.
[0063]
(Example 16)
Example 16 of the second embodiment is a distributed Raman amplifier of a backward Rayleigh scattered signal light power detection type, and as shown in FIG. 18, the transmission fiber 1A is used as a gain medium as in Example 15 described above. This is a case where the distributed Raman amplifier is pumped forward, and its pumping light source has two lasers LD1 and LD2 having different wavelengths. The gain detection method of the sixteenth embodiment is similar to that of the fourteenth embodiment, but detects the backward Rayleigh scattering power of the signal light without using the built-in probe light.
[0064]
The pumping lights having the wavelengths λpl and λp2 are combined by the wavelength selective multiplexer 22, and enter the transmission fiber 1A from the front using the signal light and pumping light combiner 3M installed in the transmission path. . These two wavelengths of incident excitation light are received by the first light receiving means (Rl) 9A.
[0065]
The wavelength multiplexed signal light wavelengths are λ1, λ2,..., Λh (n is a natural number), and the wavelength near the gain peak of the signal light with respect to the excitation light wavelengths λpl and λp2 is λsl and λs2, respectively. In Example 16, the backward Rayleigh scattered signal light power of wavelengths λsl and λs2 is detected (see Reference 5). The rear Rayleigh scattered light of the signal light λ1, λ2,..., Λh generated in the transmission fiber 1A is transmitted to the second light receiving means (R2) 9B by the circulator 10 and the wavelength selective multiplexer 22 with low insertion loss. Incident light is detected.
[0066]
Each of the lasers LD1 and LD2 is independently controlled by the control circuit 7 as in the fourteenth embodiment. The signal light wavelength used for gain detection is not limited to the wavelengths λsl and λs2, and if there is a high correlation between the power of each backward Rayleigh scattered signal light and the Raman gain by the pump laser that is controlled using it, Any wavelength may be used.
[0067]
While the present invention has been specifically described above based on the embodiments according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the Raman amplifier or the optical communication system using the Raman amplifier, even when the total input signal light power fluctuates, fluctuations in gain can be reduced.
In addition, in a Raman amplifier or an optical communication system using the same, it is possible to reduce variations in gain for each gain medium fiber (optical transmission fiber or Raman fiber).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a Raman amplifier according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of gain saturation characteristics of a Raman amplifier according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of variation in Raman gain for each gain medium fiber used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a concentrated Raman amplifier according to Embodiments 1 and 2 of Embodiment 1 according to the present invention, and shows an overview of an embodiment of a signal light power detection type and an embodiment of an excitation light power detection type; It is a figure which shows a structure.
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of examples of a forward amplified spontaneously scattered light power detection type and an example of a backward amplified spontaneously scattered light power detection type of Examples 3 and 4 of the first embodiment;
6 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a backward Rayleigh scattered excitation light power detection type according to Example 5 of Embodiment 1. FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a probe light power detection type example and a backward Rayleigh scattering probe light power detection type example of Examples 6 and 7 of the first embodiment;
FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between amplified spontaneous scattered light power and Raman gain in the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a spectrum of monitor light in Examples 3 and 4;
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a light receiving unit according to the third and fourth embodiments.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of examples of the signal light power detection type and the pump light power detection type of the distributed Raman amplifiers of Examples 8 and 9 of Embodiment 2 according to the present invention.
12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of a forward amplified natural scattered light power detection type and a backward amplified natural scattered light power detection type of the distributed Raman amplifiers of Examples 9 and 10 of the second embodiment. FIG.
13 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of a backward-Raleigh scattered excitation light power detection type of the distributed Raman amplifier according to Example 12 of Embodiment 2. FIG.
FIG. 14 shows examples of the probe light power detection type and the backward Rayleigh scattering probe light power detection type of the distributed Raman amplifiers of Examples 13 and 14 of the second embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between backward Rayleigh scattered excitation light power and Raman gain in the present example.
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a control circuit according to the present embodiment;
17 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a distributed Raman amplifier of a back Rayleigh scattered pumping light power detection type according to Example 15 of Embodiment 2. FIG.
18 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a distributed Raman amplifier of a back Rayleigh scattered signal light power detection type according to Example 16 of Embodiment 2. FIG.
FIG. 19 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional distributed amplification type Raman amplifier and a concentrated amplification type Raman amplifier.
FIG. 20 is a diagram illustrating a typical example of Raman gain saturation characteristics (dependence of Raman gain on total input signal light power) in a conventional Raman amplifier.
FIG. 21 is a diagram illustrating a variation example of Raman gain in a conventional Raman amplifier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Transmission optical fiber, 2 ... Excitation light source, 3, 3C ... Multiplexer, 3M ... Multiplexer / demultiplexer, 4 ... Raman fiber, 6 ... Gain detection means, 7 ... Control circuit, 100 ... Distribution Type Raman amplifier, 200 ... concentrated Raman amplifier, SR ... signal light, 8, 8A, 8B ... branching device, 8F ... branching unit, 9 ... light receiving means (light receiver), 9A ... first light receiving means (light receiver) ), 9B ... second light receiving means (light receiver), 10 ... circulator, 11 ... probe light source, 12 ... array waveguide grating, 13 ... photodiode, 14 ... Fabry-Perot filter, 15 ... differential amplifier, 16 ... analog Or digital arithmetic circuit, 17 ... light source, 18 ... control means, 20 ... light receiving means, 21 ... wavelength selection type multiplexer / demultiplexer, 22 ... wavelength selection type multiplexer, 23 ... wavelength selection type duplexer .

Claims (3)

入射信号光のラマン増幅を行うラマン増幅器であって、
ラマン増幅の利得媒質である光ファイバと、
前記光ファイバを励起する励起光源と、
前記励起光源からの励起光と前記入射信号光とを合波する合波器と、
前記光ファイバに入力する前記励起光(以下、入力励起光と称する)を検出する第1の受光手段、前記光ファイバ中で発生して前記励起光の後方レーリー散乱光(以下、後方レーリー散乱光と称する)を信号光と分離する分波器、及び前記後方レーリー散乱励起光を検出する第2の受光手段を有し、前記ラマン増幅器のラマン利得を検出する利得検出手段と、
前記第1及び第2受光手段で検出した前記後方レーリー散乱励起光パワー、及び入力励起光パワーの電気信号から、前記ラマン利得を算出し、得られた利得値に基づき、前記励起光源を電気駆動する制御回路と
を具備し、
入力信号光パワーの総合値、及び前記光ファイバの種類や長さが変化したときに、前記ラマン利得を一定に保つことを特徴とするラマン増幅器。
A Raman amplifier that performs Raman amplification of incident signal light,
An optical fiber that is a gain medium for Raman amplification;
An excitation light source for exciting the optical fiber;
A multiplexer that combines the excitation light from the excitation light source and the incident signal light;
The excitation light (hereinafter, referred to as the input excitation light) to be input to the optical fiber first light receiving means to detect the excitation light of the backward Rayleigh scattering light generated in the optical fiber (hereinafter, backward Rayleigh scattering demultiplexer for separating the called light) and signal light, and a second light receiving means for detecting the backward Rayleigh scattered excitation light, a gain detecting means for detecting the Raman gain of the Raman amplifier,
The Raman gain is calculated from the backward Rayleigh scattered pumping light power detected by the first and second light receiving means and the electric signal of the input pumping light power, and the pumping light source is electrically driven based on the obtained gain value. Control circuit to
Comprising
A Raman amplifier , wherein the Raman gain is kept constant when the total value of input signal light power and the type and length of the optical fiber change .
請求項1に記載のラマン増幅器において、
前記利得検出手段が、前記入力励起光を受光する第1の受光手段と、前記光ファイバ中で発生した信号光の後方レーリー散乱光(以下、後方レーリー散乱信号光と称する)を、前方向に伝搬する前記入力信号光と分離するサーキュレータと、前記後方レーリー散乱光から、前記後方レーリー散乱信号光を分離する波長選択型分波器と、前記後方レーリー散乱信号光を受光する第2の受光手段を有し、
前記制御回路が、前記第1及び第2の受光手段で検出した前記後方レーリー散乱信号光パワーの電気信号から、前記ラマン利得を算出することを特徴とするラマン増幅器。
The Raman amplifier according to claim 1,
The gain detection means includes a first light receiving means for receiving the input excitation light, and backward Rayleigh scattered light (hereinafter referred to as backward Rayleigh scattered signal light) of the signal light generated in the optical fiber in the forward direction. A circulator that separates the input signal light that propagates; a wavelength selective demultiplexer that separates the backward Rayleigh scattered signal light from the backward Rayleigh scattered light; and a second light receiving means that receives the backward Rayleigh scattered signal light. Have
A Raman amplifier, wherein the control circuit calculates the Raman gain from an electrical signal of the backward Rayleigh scattered signal light power detected by the first and second light receiving means.
請求項1又は2に記載のラマン増幅器を備えた光通信システムであって、前記光ファイバが市中に敷設した光伝送ファイバであり、前記光伝送ファイバ中で前記信号光を分布的に増幅することを特徴とする光通信システム。 3. An optical communication system comprising the Raman amplifier according to claim 1 or 2 , wherein the optical fiber is an optical transmission fiber laid in the city, and the signal light is distributed in a distributed manner in the optical transmission fiber. An optical communication system.
JP28483699A 1999-10-05 1999-10-05 Raman amplifier and optical communication system Expired - Lifetime JP3655508B2 (en)

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