JP3916959B2 - Optical fiber amplifier and optical communication system using the same - Google Patents

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【００３９】
で定義される。
【００４０】
これを定量的に述べると、第１の波長群をλ１１〜λ１ｎとし、第２の波長群をλ２１〜λ２ｍ（ただし、λ１〜λ１ｎ＞λ２１〜λ２ｍである）とし、第１の波長群の重心波長をλ１ｃとし、および第２の波長群の重心波長をλ２ｃとしたとき、λ１ｃおよびλ２ｃの差が３０ｎｍ〜７０ｎｍであればよい。したがって、重心波長λ１ｃおよびλ２ｃに相当する光の間の波数差の絶対値は、１２５〜２９０ｃｍ^−１である。
【００４１】
例えば、励起光の波長およびパワーが、それぞれ、１４６０ｎｍ，２００ｍＷ；１４５０ｎｍ，５０ｍＷ；１４１０ｎｍ，２００ｍＷ；および１４００ｎｍ，５０ｍＷである４波長構成を用いてもよい。この際、１４６０ｎｍ，２００ｍＷ；１４５０ｎｍ，５０ｍＷの２つの励起光の重心波長は１４５８ｎｍであり、および１４１０ｎｍ，２００ｍＷ；１４００ｎｍ，５０ｍＷの２つの励起光の波長重心は１４０８ｎｍである。この２つの重心波長の差は５０ｎｍであるので、この４波長構成は、上述した２波長励起の構成と等価である。
【００４２】
上記のような励起光の波長設定を用いて平坦利得帯域の拡大を行うためには、各励起光により得られる利得係数の大きさを制御する必要がある。利得係数の制御は、各光源ＬＤＭ−１およびＬＤＭ−２の出力パワーを適切に設定することによって実施される。
【００４３】
［実施例１］
図３のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４６０ｎｍとし、およびパワーを５００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを５００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであった。
【００４４】
本実施例より得られた利得（ｄＢ単位の相対値）スペクトルを、図４（ａ）に示す。本実施例においては、約１５００ｎｍ〜約１６５０ｎｍの約１５０ｎｍの範囲（平坦利得帯域）で平坦化された利得スペクトルが得られた。この平均利得帯域は、従来技術の約６０ｎｍの平坦利得帯域幅よりも顕著に拡大されている。
【００４５】
また、本実施例で用いるテルライトファイバは、従来技術のシリカラマン増幅器のシリカファイバに比べて、著しく短いが、ほぼ同等もしくはそれ以上の利得係数を有した。
【００４６】
［実施例２］
ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４２０ｎｍとした点を除いて、実施例１を繰り返した。
【００４７】
本実施例より得られた利得スペクトルを、図４（ｂ）に示す。本実施例においても、約１５００ｎｍ〜約１６５０ｎｍの約１５０ｎｍの範囲（平坦利得帯域）で平坦化された利得スペクトルが得られた。この平均利得帯域は、従来技術の約６０ｎｍの平坦利得帯域幅よりも顕著に拡大されている。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態は、２個のテルライトファイバと、それらテルライトファイバの中間に設置した利得等化器と、互いに異なる励起光波長（λ１およびλ２）を有する２つのレーザ光源とを有する、図５に示される光ファイバ増幅器である。
【００４９】
図５において、テルライトファイバ１ａ、合波器２ａ、利得等化器１５、テルライトファイバ１ｂ、および合波器２ｂが直列に接続されている。２つのレーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光は、合波器４によって合波される。合波された励起光は、分波器１６によって分波され、一方は合波器２ａに導かれテルライトファイバ１ａを励起し、他方は合波器２ｂに導かれテルライトファイバ１ｂを励起する。
【００５０】
本実施形態に用いられるテルライトファイバは、第１実施形態に記載したものと同様である。
【００５１】
励起光は、２個のテルライトファイバのそれぞれに対して供給される。その際に、それぞれのテルライトファイバ用の励起光源を別個に設けてもよいが、ラマン増幅器の構成の簡易化および低コスト化のためには、図５に示される１つの光源装置３を用いることが好ましい。３つ以上のレーザ光源を用いる際も同様である。また、図５には後方向励起の配置が記載されているが、本実施形態において前方向励起を行ってもよい。
【００５２】
本実施形態のラマン増幅器の平坦利得帯域の拡大を実施するために波長λ１およびλ２が満たすべき条件は、第１の実施形態に記載されたものと同一である。すなわちλ１およびλ２の差を３０ｎｍ〜７０ｎｍとしたときに、平坦利得帯域の拡大を達成することができる。また、１．５５μｍ帯の信号を増幅するための波長帯において、前記波長差３０ｎｍ〜７０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約１２５−２９０ｃｍ^−１である。
【００５３】
あるいはまた、第１の実施形態同様に３つ以上のレーザ光源からの励起光を用いてもよい。その場合には、それら３つ以上の励起光を波長領域が重ならない２つの波長群に分け、それらの重心波長に対応する励起光の波数の差の絶対値が１２５〜２９０ｃｍ^−１であるように、それら励起光の波長を設定する。
【００５４】
利得等化器１５をテルライトファイバ１ａと１ｂとの間の位置に設置するのは、ラマン増幅器の出力パワーを高く保つためである。このとき、信号光は、利得等化器１５により所望の損失を受けた後に後段のテルライトファイバ１ｂで増幅されるので、ラマン増幅器の出力パワーは、後段のテルライトファイバ１ｂの出力パワーで決定され、高い値を得ることができる。一方、利得等化器１５を最終段(final stage)、すなわちテルライトファイバ１ｂの後に設置した場合には、得られる出力パワーは、テルライトファイバ１ｂの出力パワーから、利得等化器１５の損失分だけ低下したものになる。
【００５５】
利得等化器の透過損失スペクトル特性は、例えば、図４の利得スペクトルを考慮して決定される。例えば、図４（ａ）の利得スペクトルに対しては、透過損失スペクトルのピーク波長が約１５６０ｎｍ，透過損失スペクトルの半値幅が約２０ｎｍのガウス型形状の透過損失スペクトルを有する利得等化器により、約１５００−１６５０ｎｍの波長域において概略的な利得等化を簡単に行なえる。
【００５６】
［実施例３］
図５のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４６０ｎｍとし、およびパワーを５００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを５００ｍＷとした。テルライトファイバ１aおよび１ｂの長さは、それぞれ２００ｍおよび１８０ｍであった。ピーク波長約１５６０ｎｍ，ピーク損失８ｄＢおよび半値幅約２０ｎｍを有するガウス型形状の透過損失スペクトルを有する利得等化器を用いた。
【００５７】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５００−１６５０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトルが得られた。また、利得スペクトル平坦性が、利得等化器を用いない場合に比較して、８ｄＢ向上した。
【００５８】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態は、テルライトファイバと、シリカファイバと、互いに異なる励起光波長を有する２つのレーザ光源と、それらレーザ光源からの励起光を信号光と合波する２つの合波器を有する、図６に示される光ファイバ増幅器である。
【００５９】
図６においては、テルライトファイバ１、合波器２ａ、シリカファイバ１１、および合波器２ｂが直列に接続され、第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は合波器２ａを介してテルライトファイバ１を励起し、および第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）は合波器２ｂを介してシリカファイバ１１を励起する。
【００６０】
本実施形態においては、第１のレーザ光源からの励起光（λ１）によって得られるテルライトファイバの利得係数スペクトルの第１ボトムを、第２のレーザ光源からの励起光（λ２）によって得られるシリカファイバの利得係数スペクトルのピークに重ねることによって、補償する。λ１およびλ２の差を、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち、１０ｎｍ＜λ２−λ１＜４０ｎｍに設定することにより、このような補償を達成することができる。λ１およびλ２の差λ２−λ１は、より好ましくは１５ｎｍ〜３５ｎｍ、および最も好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍである。また、１．５５μｍ帯の信号を増幅するための励起光の波長帯において、前記波長差１０ｎｍ〜４０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約４２〜１６６ｃｍ^−１である。
【００６１】
シリカファイバ１１の最適なファイバパラメータは、高速（例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ）の光通信システムで用いられる分散補償ファイバ（ＤＣＦ）に類似しているため、ＤＣＦを本実施形態のシリカファイバ１１として用いることができる。ここで、ＤＣＦとは、伝送ファイバの屈折率の波長分散により歪んだ光パルスの波形を補償するための、逆分散特性を有するファイバのことである。具体的には、１．３μｍゼロ分散ファイバを用いた伝送路用の典型的なＤＣＦと、典型的なラマン増幅用のシリカファイバの組成、開口数はほぼ同じである。また、典型的なテルライトファイバの場合には、たとえば、１．５μｍ帯で負分散を有しているため、上記のシリカファイバと同様に分散補償ファイバとして用いることが可能である。
【００６２】
本実施形態においては、テルライトファイバ１を、信号光に対して前段に配置することが好ましい。なぜなら、その配置の方が雑音指数が低いからである。これは、シリカファイバのラマン利得帯域がテルライトファイバのものよりも狭いことに起因する。たとえば、λ１＝１４５０ｎｍの場合、テルライトファイバのラマン利得は１４６０〜１６２０ｎｍである程度の値を有する。この場合シリカファイバ用の励起光の波長λ２を約１４７５ｎｍに設定する必要がある。しかし、シリカファイバにおけるラマン利得はλ２＋１３０ｎｍ以下の領域（この場合１６０５ｎｍ以下）に限定される。もしシリカファイバを前段に配置した場合、λ２＋１３０ｎｍより長波長域（１６０５ｎｍより長波長の領域）で、シリカファイバ内での損失による雑音指数の劣化（増加）が生じる。したがって、テルライトファイバを前段に配置することが好ましい。
【００６３】
上記のような励起光の波長設定を用いて平坦利得帯域の拡大を行うためには、各励起光により得られる利得係数の大きさを制御する必要がある。利得係数の制御は、各光源ＬＤＭ−１およびＬＤＭ−２の出力パワー、並びにシリカファイバおよびテルライトファイバの長さを適切に設定することによって実施される。
【００６４】
［実施例４］
図６のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。
【００６５】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５５０〜１６３０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【００６６】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態は、テルライトファイバと、シリカファイバと、互いに異なる励起光波長を有する第１および第２のレーザ光源と、それら第１および第２のレーザ光源からの励起光を合波する合波器とを有する、図７に示される光ファイバ増幅器である。
【００６７】
図７において、テルライトファイバ１、シリカファイバ１１、および合波器２が直列に接続されており、第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）および第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）が合波器４によって合波され、そして合波器２を介して、シリカファイバ１１、テルライトファイバ１の順に伝搬される。信号光はテルライトファイバ側から入射する（すなわち、テルライトファイバが信号光に対する前段に位置する）。
【００６８】
本実施形態において用いられるテルライトファイバおよびシリカファイバは、第３実施形態において記載されたものと同一である。
【００６９】
第１および第２レーザ光源５ａおよび５ｂからの異なる波長の２つの励起光は、まずシリカファイバ１１を励起した後、シリカファイバ１１で損失を受けなかった分がシリカファイバ１１から出射する。その後に、シリカファイバから出射する２つの励起光が、テルライトファイバ１を励起する。
【００７０】
本実施形態においては、第１のレーザ光源からの励起光（λ１）によって得られるテルライトファイバの利得係数スペクトルの第１ボトムを、第２のレーザ光源からの励起光（λ２）によって得られるシリカファイバの利得係数スペクトルのピークに重ねることによって、補償する。λ１およびλ２の差を、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち、１０ｎｍ＜λ２−λ１＜４０ｎｍに設定することにより、このような補償を達成することができる。λ１およびλ２の差λ２−λ１は、より好ましくは１５ｎｍ〜３５ｎｍ、および最も好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍである。また、１．５５μｍ帯の信号を増幅するための励起光の波長帯において、前記波長差１０ｎｍ〜４０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約４２〜１６６ｃｍ^−１である。
【００７１】
なお、本実施形態のラマン増幅器全体の利得係数スペクトルは、波長λ１の励起光によるシリカファイバの利得係数スペクトル、シリカファイバによる波長λ１の励起光の減衰および波長λ２の励起光によるテルライトファイバの利得係数スペクトルを包含するために、同一のλ１およびλ２を用いる第３実施形態のラマン増幅器のものとは若干異なるものである。
【００７２】
本実施形態のラマン増幅器において、テルライトファイバ１を信号光に対して前段に配置することが好ましいが、シリカファイバ１１とテルライトファイバ１とを入れ替えて、シリカファイバ１１を前段に配置してもよい。
【００７３】
［実施例５］
図７のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。
【００７４】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５５０〜１６３０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【００７５】
（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態は、テルライトファイバと、シリカファイバと、互いに異なる励起光波長を有する第１および第２のレーザ光源と、前記テルライトファイバと前記シリカファイバとの間に配置された第１または第２のレーザ光源からの励起光のいずれか一方を反射する反射素子とを有する、図８に示される光ファイバ増幅器である。
【００７６】
図８において、テルライトファイバ１、反射素子１２、シリカファイバ１１、および合波器２が直列に接続されており、第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）および第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）が合波器４によって合波され、そして合波器２を介して、シリカファイバ１１に入射する。信号光はテルライトファイバ側から入射する（すなわち、テルライトファイバが信号光に対する前段に位置する）。
【００７７】
反射素子１２は、波長λ２の励起光のみを選択的に反射するものであり、ファイバーグレーティングなどを用いることができる。
【００７８】
本実施形態においては、合波器２からシリカファイバ１１に入射する波長λ１およびλ２の励起光は、共にシリカファイバを励起し、シリカファイバ１１を出射する。そして、波長λ２の励起光のみが反射素子１２によって反射され、再びシリカファイバ１１に入射し、それを励起するために用いられる。一方、波長λ１の励起光は、反射素子１２を通過し、テルライトファイバ１に入射し、それを励起する。
【００７９】
本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、第１のレーザ光源からの励起光（λ１）によって得られるテルライトファイバの利得係数スペクトルの第１ボトムを、第２のレーザ光源からの励起光（λ２）によって得られるテルライトファイバの利得係数スペクトルのピークに重ねることによって、補償する。λ１およびλ２の差を、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち、１０ｎｍ＜λ２−λ１＜４０ｎｍに設定することにより、このような補償を達成することができる。λ１およびλ２の差λ２−λ１は、より好ましくは１５ｎｍ〜３５ｎｍ、および最も好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍである。また、１．５５μｍ帯の信号を増幅するための励起光の波長帯において、前記波長差１０ｎｍ〜４０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約４２〜１６６ｃｍ^−１である。
【００８０】
なお、本実施形態のラマン増幅器全体の利得係数スペクトルは、波長λ１の励起光によるシリカファイバの利得係数スペクトル、およびシリカファイバによる波長λ１の励起光の減衰を包含するために、同一のλ１およびλ２を用いる第３および第４の実施形態のラマン増幅器のものとは若干異なるものである。
【００８１】
本実施形態においては、テルライトファイバ１を信号光に対して前段に配置することが好ましい。その理由は、第３実施形態に記載したとおりである。しかし、シリカファイバ１１とテルライトファイバ１の位置を逆にし、かつ反射素子（ファイバグレーティング）の中心波長をλ１として、シリカファイバを前段に配置し、かつ波長λ１の光がテルライトファイバ１のみを励起するような構成においても同様の効果がえられる。
【００８２】
［実施例６］
図８のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長λ１を１４５０ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長λ２を１４７５ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。
【００８３】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５５０〜１６３０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。さらに、波長λ２の励起光のパワーが実施例５よりも低下することができた。なぜなら、反射素子１２を設けて、反射素子１２における反射により波長λ２の光がシリカファイバ１１のみを励起するような構成にしたからである。
【００８４】
（第６実施形態）
本発明の第６の実施形態は、複数のテルライトファイバと、複数のシリカファイバと、互いに異なる励起光波長を有する２つのレーザ光源と、それらレーザ光源からの励起光を合波する合波器とを有する光ファイバ増幅器であって、前記複数のテルライトファイバのそれぞれと前記複数のシリカファイバのそれぞれとは互いに隣接するように配置される、図９に示される光ファイバ増幅器である。
【００８５】
図９において、テルライトファイバ１ａおよび１ｂとシリカファイバ１１ａおよび１１ｂとが交互に配置され、それらファイバの信号光に対して後段に合波器２が接続されている。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）および第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）が合波器４によって合波され、そして合波器２を介して、交互に配置されたファイバに入射する。
【００８６】
２つの励起光の波長λ１およびλ２が満たすべき条件は、第４実施形態と同様である。λ１およびλ２の差を、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち、１０ｎｍ＜λ２−λ１＜４０ｎｍに設定することが好ましい。λ１およびλ２の差λ２−λ１は、より好ましくは１５ｎｍ〜３５ｎｍ、および最も好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍである。また、１．５５μｍ帯の信号を増幅するための励起光の波長帯において、前記波長差１０ｎｍ〜４０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約４２〜１６６ｃｍ^−１である。
【００８７】
図９においては、２つのテルライトファイバおよび２つのシリカファイバを交互に配置した例を示したが、それらファイバが交互に配置される限り、その数は３個以上任意のものであってもよい。
【００８８】
長さの短い複数のファイバを用いる本実施形態においては、雑音指数の低減を達成することができる。もしテルライトファイバの第１ボトムまたは第２ボトムにおける利得係数が小さい場合、テルライトファイバによる損失のために雑音が増大する。雑音の増大の程度は、ファイバの長さ、ひいてはｄＢ単位におけるファイバ損失に比例する。すなわち、本実施形態の短いファイバにおいて、その雑音の程度は長いファイバを用いた場合よりも少ない。そして次段のシリカファイバにおいて、テルライトファイバの第１ボトムまたは第２ボトムの領域の信号が増幅され、それによって、より雑音の少ない信号を得ることができるのである。
【００８９】
本実施形態においては、テルライトファイバ１ａが信号光の入射方向に対して最前段に位置している。しかし、本実施形態における各ファイバにおける雑音の増大の程度が小さいので、シリカファイバ１１ａを最前段とする構成を採っても同等の効果を得ることができる。
【００９０】
［実施例７］
図９のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。各テルライトファイバ１ａおよび１ｂの長さは１００ｍであり、および各シリカファイバ１１ａおよび１１ｂの長さは２．５ｋｍであった。
【００９１】
本実施例のラマン増幅器においては、約１４６０〜１６２０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１６０ｎｍ）が得られた。また、実施例５における雑音指数のスペクトル上の最大値が８ｄＢであったのに対し、本実施例の雑音指数のスペクトル上の最大値は６ｄＢであった。
【００９２】
（第７実施形態）
本発明の第７の実施形態は、互いに異なる波長の励起光を発する第１，第２および第３のレーザ光源と、第１のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバと、第２および第３のレーザ光源からの励起光により励起されるシリカファイバとを有する図１０に示されるラマン増幅器である。
【００９３】
図１０においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、シリカファイバ１１および合波器２ｂが直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する。第１のレーザ光源５ａからの励起光は合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。第２および第３のレーザ光源５ｂおよび５ｃからの励起光は、合波器４により合波され、そして合波器２ｂを介してシリカファイバ１１に入射する。
【００９４】
本実施例において、λ２は、波長λ２の光により励起されるシリカラマン増幅器の利得スペクトルのピークが、図２に示されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムに位置するように設定される。また、λ３は、波長λ３の光によりシリカラマン増幅器の利得スペクトルのピークが、図２に示されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第２ボトムに位置するように設定される。このような設定を行うことにより、テルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１および第２ボトムを、シリカラマン増幅器の利得スペクトルの２つのピークが補償するため、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。
【００９５】
上記のような補償を実現するために、λ１とλ２との差は、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ２−λ１＜４０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当する。さらに、λ１とλ３との差は、λ１−λ３＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ３＜７０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当する。
【００９６】
本実施形態において、図１０に示されるように信号光の入射方向に対して前段にテルライトファイバを配置することが好ましい。その理由は第４実施形態において述べたとおりである。しかし、シリカファイバを前段におくことも可能である。
【００９７】
［実施例８］
図１０のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを３００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。さらにＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。このように設定された本実施例のラマン増幅器の利得スペクトルを図１１（ｂ）に示す。
【００９８】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５００ｎｍ〜約１６３０ｎｍにおいて平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１３０ｎｍ）が得られた。
【００９９】
（第８実施形態）
本発明の第８の実施形態は、互いに異なる波長の励起光を発する第１，第２および第３のレーザ光源と、第１および第２のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバと、第３のレーザ光源からの励起光により励起されるシリカファイバとを有する図１２に示されるラマン増幅器である。
【０１００】
図１２においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、シリカファイバ１１および合波器２ｂが直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する。第１および第２のレーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光は、合波器４により合波され、そして合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。第３のレーザ光源５ｃからの励起光は合波器２ｂを介してシリカファイバ１１に入射する。
【０１０１】
本実施例において、λ２は、波長λ２の光により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ピークが、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムに位置するように設定される。また、この設定を行うことにより波長λ２の光により励起されるテルライトラマン増幅器の第２ピークが、波長λ１の光により励起されるテルライトラマン増幅器の第２ボトムに位置する。さらに、λ３も同様に、波長λ３の光によりシリカラマン増幅器の利得スペクトルのピークが、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムに位置するように設定される。すなわち、本実施例においては、波長λ１の光を用いる励起による利得スペクトルの第１ボトムを、波長λ２および波長λ３の光による利得スペクトルのピークにより、波長λ１の利得スペクトルの第２ボトムを波長λ２の利得スペクトルの第２ピークにより補償することができる。このような設定を行うことにより、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。ただし、一般的に、第７実施形態の構成と比較してスペクトル平坦性が劣るため、テルライトファイバ１とシリカファイバ１１との間、好ましくは合波器２ａとシリカファイバ１１との間に、利得等化器を設けて、平坦性を高めることが好ましい。
【０１０２】
上記のような補償を実現するために、λ１とλ２との差は、λ１−λ２＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ２＜７０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、４２〜２９０ｃｍ^−１に相当する。さらに、λ１とλ３との差は、λ１−λ３＝２５±１５ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ３＜４０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当する。
【０１０３】
本実施例の構成において、信号光に対して前段に配置されるテルライトファイバの第１ボトムの大きさ（第１ピークにおける利得と第１ボトムにおける利得の差）は、テルライトファイバを単一波長の光で励起する第７実施形態のものより小さい。したがって、本実施例では、第１ボトムの波長域におけるテルライトファイバの最低利得をより大きくすることができる。その結果、より低い雑音指数およびより高い信号光出力が得られる。
【０１０４】
上記の効果を具体的に説明する。図１３は、波長λ１の光のみによる１波長励起の利得（オンオフ利得）スペクトル（実線）、ならびに波長λ１およびλ２の光による２波長励起の場合の利得（オンオフ利得）スペクトル（破線）を示す図である。テルライトファイバおよびそれに隣接する合波器などの光部品の挿入損失は、約６ｄＢである。したがって、１波長励起の場合、第１ボトムＢ１における正味のラマン利得は、−０．５ｄＢ程度である。一方、２波長励起の場合、該領域における正味のラマン利得は４ｄＢ程度であり、それは１波長励起の場合よりも著しく大きい。
【０１０５】
また２波長励起されるテルライトファイバと１波長励起されるシリカファイバとを組み合わせる場合、２波長励起されるテルライトファイバの第１ピーク波長における利得係数（ｄＢ単位）と第２ピーク波長における利得係数（ｄＢ単位）との比を適切に設定することが必要である。図２に示されるように１波長励起時の第１ピークＰ１の利得係数：第２ピークＰ２の利得係数の比は、１００：７０である。２波長励起を実施する場合に、第１ピークＰ１の利得係数：第２ピークＰ２の利得係数の比を、１００：８０〜１００：１００に設定することが好ましい。この設定においては、テルライトファイバの利得スペクトルとシリカファイバの利得スペクトルとのマッチングが良好となり、この範囲外の利得定数の比を有する場合よりも、平坦なスペクトルが得られる。
【０１０６】
第２ピークの利得係数を第１ピークの利得係数より小さくすることが好ましいのは、シリカファイバの利得係数スペクトルの非対称性に起因する。図１（ｂ）に示されるように、シリカファイバの利得係数は、そのピークの短波長側では、長波長側よりも緩やかに減少する。テルライトファイバの第１ボトムにシリカファイバの利得ピークを一致させた場合、テルライトファイバの第２ピークＰ２の領域は、シリカファイバの緩やかに減少する利得スペクトルに重なって、その利得が補償されるが、一方テルライトファイバの第１ピークＰ１の領域の利得は、シリカファイバの利得スペクトルによってはほとんど補償されない。したがって、あらかじめテルライトファイバの利得スペクトルの第２ピークを小さくすることによって、増幅器全体として平坦な利得スペクトルが得られる。
【０１０７】
［実施例９］
図１２のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。またＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。さらにＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。
【０１０８】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５５０ｎｍ〜約１６３０ｎｍにおいて平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【０１０９】
（第９実施形態）
本発明の第９の実施形態は、互いに異なる波長の励起光を発する第１，第２、第３および第４のレーザ光源と、第１および第２のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバと、第３および第４のレーザ光源からの励起光により励起されるシリカファイバとを有する図１４に示されるラマン増幅器である。
【０１１０】
図１４においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、利得等化器１５，シリカファイバ１１および合波器２ｂが直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する。第１および第２のレーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光は、合波器４ａにより合波され、そして合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。第３および第４のレーザ光源５ｃおよび５ｄからの励起光は、合波器４ｂにより合波され、そして合波器２ｂを介してテルライトファイバ１に入射する。
【０１１１】
本実施例において、λ２は、第８実施形態と同様に、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムＢ１を補償するようにに設定される。また、λ３も同様に、波長λ３の光によりシリカラマン増幅器の利得スペクトルのピークが、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムＢ１を補償するように設定される。さらに、λ４は、波長λ４の光によりシリカラマン増幅器の利得スペクトルのピークが、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第２ボトムＢ２に位置するように設定される。このように波長λ１の励起光による第１および第２ボトムＢ１，Ｂ２の利得係数を共に補償することができるので、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。ただし、一般的に、第７実施形態の構成と比較してスペクトル平坦性が劣るため、図１４に示されるようにテルライトファイバとシリカファイバとの間に利得等化器１５を設けて、平坦性を高めることが好ましい。
【０１１２】
さらに本実施例の構成においても、テルライトファイバが２波長の光で励起されているので、信号光に対して前段に配置されるテルライトファイバの第１ボトムＢ１におけるテルライトファイバの最低利得をより大きくすることができる。その結果、より低い雑音指数およびより高い信号光出力が得られる。この効果を実現するための利得係数比の条件は、第８実施形態におけるものと同様である。
【０１１３】
上記のような補償を実現するために、λ１とλ２との差は、λ１−λ２＝５０±２０ｎｍ、すなわち３０ｎｍ＜λ１−λ２＜７０ｎｍに設定される。これは、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、８４〜２９０ｃｍ^−１に相当する。また、λ１とλ３との差は、λ３−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ３＜４０ｎｍに設定される。これは、第３の励起光の波数と、第１の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当する。さらに、λ１とλ４との差は、λ１−λ４＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ４＜７０ｎｍに設定される。これは、第１の励起光の波数と、第４の励起光の波数との差が、４２〜２９０ｃｍ^−１に相当する。
【０１１４】
［実施例１０］
図１４のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。またＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。ＬＤＭ−４からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、およびシリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。
【０１１５】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５００ｎｍ〜約１６３０ｎｍにおいて平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１３０ｎｍ）が得られた。
【０１１６】
（第１０実施形態）
本発明の第１０の実施形態は、互いに異なる波長の励起光を発する第１〜第６のレーザ光源と、第１および第２のレーザ光源からの励起光により励起される第１のテルライトファイバと、第３および第４のレーザ光源からの励起光により励起されるシリカファイバと、第５および第６のレーザ光源からの励起光により励起される第２のテルライトファイバとを有する図１５に示されるラマン増幅器である。
【０１１７】
図１５においては、第１テルライトファイバ１ａ，合波器２ａ、利得等化器１５ａ，シリカファイバ１１、合波器２ｂ、利得等化器１５ｂ，第２テルライトファイバ１ｂ，合波器２ｃが直列に接続されている。信号光は第１テルライトファイバ１ａの側に入射する。第１および第２のレーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光（λ１、λ２）は、合波器４ａにより合波され、そして合波器２ａを介して第１テルライトファイバ１ａに入射する。第３および第４のレーザ光源５ｃおよび５ｄからの励起光（λ３、λ４）は、合波器４ｂにより合波され、そして合波器２ｂを介してシリカファイバ１１に入射する。第５および第６のレーザ光源５ｅおよび５ｆからの励起光（λ５、λ６）は、合波器４ｃにより合波され、そして合波器２ｃを介して第２テルライトファイバ１ｂに入射する。
【０１１８】
本実施形態は、第９実施形態の構成よりも増幅器出力を改善するための構成である。図１４に示すテルライトファイバを前段に用いる第９実施例のラマン増幅器においては、シリカファイバの利得平坦波長域がテルライトファイバの利得平坦波長域よりも狭いために、シリカファイバの利得平坦波長域の範囲外の波長における増幅器出力が低下する。また、図１４とは逆にシリカファイバを前段に用いるラマン増幅器では、シリカファイバの利得平坦波長域の範囲外の波長における雑音指数が高くなる。本実施形態の増幅器は、第２テルライトファイバ１ｂを用いることにより、これらの欠点を克服する。すなわち、シリカファイバより後の出力段に配置された第２のテルライトファイバのより広い利得平坦波長域により、シリカファイバの利得平坦波長域の範囲外の波長における増幅器出力の低下を防止することができる。また、入力段にも、より広帯域のテルライトファイバを用いるので、雑音指数を低下することができる。
【０１１９】
さらに本実施形態の構成においても、テルライトファイバが２波長の光で励起されているので、第８実施形態同様にテルライトファイバの第１ボトムＢ１におけるより低い雑音指数およびより高い信号光出力が得られる。この効果を実現するための利得係数比の条件は、第８実施形態におけるものと同様である。
【０１２０】
λ１，λ２、λ３およびλ４の満たすべき条件は、第９実施形態と同一である。λ５およびλ６は、それぞれλ１およびλ２と同等の設定を用いることができる。すなわち、λ６は、波長λ６の光により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ピークが、波長λ５により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムに位置するように設定される。このような設定における、λ５とλ６との差は、λ５−λ６＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ５−λ６＜７０ｎｍに設定される。これは、第５の励起光の波数と第６の励起光の波数との差が、１２５〜２９０ｃｍ^−１に相当する。λ５およびλ６を、λ１およびλ２と独立に設定することも可能であるが、好ましくは、λ５およびλ６を、それぞれλ１およびλ２と等しく設定する。図１５の構成においては、第１テルライトファイバ用レーザ光源５ａ、５ｂとは別に、第２テルライトファイバ用レーザ光源５ｅ、５ｆを用いているが、図５に示されるように、レーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光を合波した複合励起光を分配して、第１および第２テルライトファイバに供給してもよい。
【０１２１】
［実施例１１］
図１５のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。またＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。ＬＤＭ−４からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを１５０ｍＷとした。ＬＤＭ−５からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−６からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。第１テルライトファイバ１ａの長さは２００ｍであり、シリカファイバ１１の長さは５ｋｍであり、第２テルライトファイバ１ｂの長さは２００ｍであった。
【０１２２】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５００ｎｍ〜約１６３０ｎｍにおいて平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１３０ｎｍ）が得られた。また、本実施例のラマン増幅器の増幅器出力は２０ｄＢｍであり、実施例１０のものの増幅器出力１８ｄＢｍより大きかった。
【０１２３】
（第１１実施形態）
本発明の第１１の実施形態は、互いに異なる励起光波長を有する第１および第２のレーザ光源と、第１のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバと、第２のレーザ光源からの励起光により励起されるエルビウム添加ファイバとを有する、図１６に示される光ファイバ増幅器である。
【０１２４】
図１６においては、テルライトファイバ１，合波器２、合波器６およびエルビウム添加ファイバ２１が直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する（すなわち、テルライトファイバ１は、信号光の入射方向に対して前段にある）。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は、合波器２を介してテルライトファイバ１に入射する。第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）は、合波器６を介してエルビウム添加ファイバ２１に入射する。
【０１２５】
本実施例において、エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバの利得ピークにより、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムＢ１を補償するように、λ１が設定される。波長λ１の励起光による第１ボトムＢ１の利得係数を補償するこにより、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。
【０１２６】
用いることができるＥｒ添加ファイバの種類は、Ｅｒ添加テルライトファイバ，Ｅｒ添加フッ化物ファイバ，Ｅｒ添加シリカファイバなどである。Ｅｒ添加ファイバの利得スペクトルは、概略的に１５３０〜１５７０ｎｍにピークを有する。Ｅｒ添加ファイバのための励起光の波長λ２は、１４５０〜１５００ｎｍである。好ましくはλ２は１４８０ｎｍである。また、図１６において、Ｅｒ添加ファイバは前方向励起されているが、後方向励起されていてもよい。
【０１２７】
Ｅｒ添加ファイバの利得スペクトルピークの幅が狭いため、より広帯域に利得を有するテルライトファイバ１を、信号光の入射方向に対して前段におくことが好ましい。
【０１２８】
一方、テルライトファイバのための励起光の波長λ１は、波長λ１により励起されるテルライトラマンファイバの利得スペクトルの第１ボトムを、Ｅｒ添加ファイバの利得スペクトルピークと適合させるために、１４００〜１４５０ｎｍである。λ１は、好ましくは１４３０ｎｍである。
【０１２９】
［実施例１２］
図１６のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４３０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４８０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであった。Ｅｒ添加ファイバ２１の長さは５ｍであり、Ｅｒ添加濃度は２０００重量ｐｐｍであった。
【０１３０】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５２０〜１６００ｎｍにおいて平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【０１３１】
（第１２実施形態）
本発明の第１２の実施形態は、テルライトファイバと、テルライトファイバを励起する第１のレーザ光源と、テルライトファイバで増幅された信号光を波長選択的に分波する分波器と、該分波器により分波された一方の信号光が入射するツリウム（Ｔｍ）添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する第２のレーザ光源と、ツリウム添加ファイバで増幅された信号光と、該分波器により分波された他方の信号光とを合波する合波器とを有する、図１７に示される光ファイバ増幅器である。
【０１３２】
図１７においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、および波長選択的分波器１４が直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する（すなわち、テルライトファイバ１は、信号光の入射方向に対して前段にある）。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は、合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。波長選択的分波器１４により、信号光が第１波長域の信号光と第２波長域の信号光とに分波される。第１波長域の信号光は、合波器２ｂを経由し、ツリウム添加ファイバ３１にて増幅されて、合波器４に至る。一方、第２波長域の光は、直接的に合波器４に至る。第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）は、合波器２ｂを介してツリウム添加ファイバ３１に入射する。合波器４において第１および第２波長域の信号光が合波されて、増幅器出力光となる。
【０１３３】
本実施形態において、ツリウム（Ｔｍ）添加ファイバの利得ピークにより、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第２ボトムＢ２を補償するように、λ１が設定される。波長λ１の励起光による第２ボトムＢ２の利得係数を補償することにより、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。
【０１３４】
用いることができるＴｍ添加ファイバの種類は、Ｔｍ添加テルライトファイバ，Ｔｍ添加フッ化物ファイバ，Ｔｍ添加シリカファイバなどである。Ｔｍ添加ファイバ３１の励起波長λ２は１４００ｎｍである。Ｔｍ添加フッ化物ファイバの利得波長域は約１４６０〜１５１０ｎｍであり、１５１０ｎｍより長波長側では、基底凖位吸収により損失が生じる。図１７において、Ｔｍ添加ファイバ３１は、前方向励起されているが、後方向励起されてもよい。
【０１３５】
このＴｍ添加ファイバの吸収による損失を防止するために、波長選択的分波器１６を用いて、第１波長域（約１４６０〜１５１０ｎｍ）の信号光と第２波長域（約１５１５〜１６２０ｎｍ）の信号光とに分離する。そして、第１波長域の信号光のみをツリウム添加ファイバ３１にて増幅し、合波器４へと伝搬させる。一方、第２波長域の信号光の通過ルートに対して、分波器１６と合波器４とは損失の無視できる光ファイバで結合されている。この場合、１５１０〜１５１５ｎｍの波長域は分波器および合波器のデッドバンドである。
【０１３６】
前述のＴｍ添加ファイバの利得域を第２ボトムに合わせるための、テルライトファイバ１の励起波長λ１は１３１０〜１４８０ｎｍであり、好ましくは１４５０ｎｍである。
【０１３７】
［実施例１３］
図１７のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであった。Ｔｍ添加ファイバ３１の長さは５ｍであり、Ｔｍ添加濃度は６０００重量ｐｐｍであった。
【０１３８】
本実施例のラマン増幅器においては、１５１０〜１５１５ｎｍのデッドバンドを除く約１４６０〜１６２０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１６０ｎｍ）が得られた。
【０１３９】
（第１３実施形態）
本発明の第１３の実施形態は、テルライトファイバと、テルライトファイバを励起する第１のレーザ光源と、テルライトファイバで増幅された信号光を波長選択的に分波する分波器と、該分波器により分波された一方の信号光が入射するツリウム（Ｔｍ）添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する第２のレーザ光源と、該分波器により分波された他方の信号光が入射するシリカファイバと、該シリカファイバを励起する第３のレーザ光源と、ツリウム添加ファイバで増幅された信号光と、シリカファイバで増幅された信号光とを合波する合波器とを有する、図１８に示される光ファイバ増幅器である。
【０１４０】
図１８においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、および波長選択的分波器１４が直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する（すなわち、テルライトファイバ１は、信号光の入射方向に対して前段にある）。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は、合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。波長選択的分波器１４により、信号光が第１波長域の信号光と第２波長域の信号光とに分波される。第１波長域の信号光は、合波器２ｂを経由し、ツリウム添加ファイバ３１にて増幅されて、合波器４に至る。一方、第２波長域の信号光は、シリカファイバ１１で増幅され、合波器２ｃを通過して合波器４に至る。第３のレーザ光源５ｃからの励起光は、合波器２ｃを介してシリカファイバ１１に入射する。合波器４において第１および第２波長域の信号光が合波されて、増幅器出力光となる。なお、本実施形態においても、１５１０〜１５１５ｎｍの波長域は分波器および合波器のデッドバンドである。
【０１４１】
本実施形態において、ツリウム（Ｔｍ）添加ファイバの利得ピークにより、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第２ボトムＢ２を補償するように、λ１が設定される。すなわち、Ｔｍ添加ファイバ３１により、波長λ１の励起光による第１ボトムＢ２を平坦化する。前述のＴｍ添加ファイバの利得域を第２ボトムに合わせるための、テルライトファイバ１の励起波長λ１は１３１０〜１４８０ｎｍであり、好ましくは１４５０ｎｍである。図１８において、Ｔｍ添加ファイバ３１は、前方向励起されているが、後方向励起されてもよい。
【０１４２】
一方、前記第３のレーザ光源の励起光波長λ３は、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルの第１ボトムＢ１を補償するように、設定される。波長λ３は、１３８０〜１５５０ｎｍの範囲内、好ましくは１４８０ｎｍである。図１８において、シリカファイバ１１は、後方向励起されているが、前方向励起されてもよい。
【０１４３】
上記のように、波長λ１により励起されるテルライトラマン増幅器の利得スペクトルにおいて、その第１ボトムをシリカファイバの利得ピークにより補償し、かつ第２ボトムをＴｍ添加ファイバの利得ピークにより補償することによって、より広帯域で平坦な利得スペクトルを得ることができる。
【０１４４】
［実施例１４］
図１８のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４８０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、シリカファイバの長さは５ｋｍであった。Ｔｍ添加ファイバ３１の長さは５ｍであり、Ｔｍ添加濃度は６０００重量ｐｐｍであった。
【０１４５】
本実施例のラマン増幅器においては、１５１０〜１５１５ｎｍのデッドバンドを除く約１４６０〜１６２０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１６０ｎｍ）が得られた。
【０１４６】
（第１４実施形態）
本発明の第１４実施例のラマン増幅器は、第１、第２および第３のレーザ光源と、第１のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバと、第２のレーザ光源からの励起光により励起される希土類添加ファイバ（ツリウム（Ｔｍ）添加ファイバあるいはエルビウム添加ファイバなど）と、第３のレーザ光源により励起されるシリカファイバとを有し、テルライトファイバ、希土類添加ファイバ、およびシリカファイバが直列に接続されている、図１９に示される光ファイバ増幅器である。
【０１４７】
図１９においては、テルライトファイバ１，合波器２ａ、合波器２ｂ、Ｔｍ添加ファイバ３１、シリカファイバ１１および合波器２ｃが直列に接続されている。信号光はテルライトファイバ１の側に入射する（すなわち、テルライトファイバ１は、信号光の入射方向に対して前段にある）。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は、合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）は、合波器２ｂを介してＴｍ添加ファイバ３１に入射する。第３のレーザ光源５ｃからの励起光は、合波器２ｃを介してシリカファイバ１１に入射する。
【０１４８】
第２のレーザ光源からの励起光の波長λ２は、使用される希土類に依存する。本実施形態において用いることができる希土類は、ツリウムおよびエルビウムを含み、好ましくはツリウムである。ツリウムを用いる場合、その励起波長は１４００ｎｍであり、および利得領域は１４６０〜１５１０ｎｍである。希土類添加ファイバの利得領域幅は約５０ｎｍであり、利得領域より長波長の領域では、基底準位吸収（ツリウムの場合）または上位準位吸収（エルビウムの場合）が生じる。そこで、第１のレーザ光源からの励起光の波長λ１を、希土類添加ファイバの利得領域が、λ１の光によるテルライトファイバの利得スペクトルの第１あるいは第２ボトムに重なるように設定する。この設定により、希土類による利得領域より長波長の領域の信号を、入力段であるテルライトファイバによりあらかじめ増幅して、増幅器全体の雑音指数の低下を防止することができる。
【０１４９】
さらに、希土類添加ファイバを出射する信号光を、出力段のシリカファイバにて増幅する。シリカファイバの励起光の波長λ３は、λ１の励起光による利得スペクトルの第１ボトムあるいは第２ボトムを補償するように設定される。
【０１５０】
本実施形態においては、希土類添加ファイバがテルライトファイバの第１ボトムを補償し、およびシリカファイバが第２ボトムを補償する設定にすることもできるし、あるいは、希土類添加ファイバがテルライトファイバの第２ボトムを補償し、およびシリカファイバが第１ボトムを補償する設定にすることもできる。本実施形態において、希土類として、ツリウムを用いる場合、テルライトファイバの励起光の波長λ１を、１３１０〜１４８０ｎｍ、好ましくは１４５０ｎｍに設定することができ、およびシリカファイバの励起光の波長λ３を１３８０〜１５５０ｎｍ、好ましくは１４８０ｎｍに設定することができる。
【０１５１】
本実施形態においてより好ましくは、希土類添加ファイバがテルライトファイバの第１ボトムを補償し、およびシリカファイバが第２ボトムを補償する。具体的には、λ１＝１４５０ｎｍ、λ３＝１４８０ｎｍの設定を用いる。
【０１５２】
本実施例の１つの利点は、デッドバンドのないことである。すなわち希土類添加ファイバとシリカファイバとを並列接続する第１３実施形態においては、並列接続に用いる波長選択的分波器によるデッドバンドのために、利得スペクトルの欠落が生じる。これに対して、本実施例においては、すべてのファイバが直列に接続され、分波器を用いる必要がないので、利得スペクトルの欠落（システム全体としてのデッドバンド）の発生を防止することができる。
【０１５３】
本実施例の別の利点は、ツリウム添加ファイバとシリカファイバとの利得帯域合成が高効率であることである。第１３実施形態においては、並列接続された２つのファイバの出力光を合波する並列合成を行うために、利得帯域の合成の効率は低いものであった。しかし、本実施例においては、両ファイバを直列に接続する直列合成を行うため、利得帯域の合成の効率を高くすることが可能である。
【０１５４】
［実施例１５］
図１９のラマン増幅器において、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４８０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、シリカファイバの長さは５ｋｍであった。Ｔｍ添加ファイバ３１の長さは５ｍであり、Ｔｍ添加濃度は６０００重量ｐｐｍであった。
【０１５５】
本実施例のラマン増幅器においては、デッドバンドをもたない、約１４６０〜１６２０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１６０ｎｍ）が得られた。
【０１５６】
（第１５実施形態）
本発明の第１５実施形態のラマン増幅器は、レーザ光源と、該レーザ光源により励起される希土類添加ファイバ（ツリウム（Ｔｍ）添加ファイバあるいはエルビウム添加ファイバなど）とを有する、図２０に示される光ファイバ増幅器である。
【０１５７】
図２０においては、エルビウム添加テルライトファイバ４１と、合波器２とが直列に接続されている。レーザ光源５からの励起光（λ）は、合波器２を介してエルビウム添加テルライトファイバ４１に入射する。エルビウム添加テルライトファイバ４１は、誘導ラマン増幅の利得媒質およびエルビウムイオンによる増幅の利得媒質の両方として機能する。
【０１５８】
本実施形態においては、波長λによって励起されるテルライトファイバのラマン利得スペクトルの第１ボトムを、波長λにより励起される添加物のＥｒの利得ピークにより補償する。波長λは、１４１０〜１４４０ｎｍ、好ましくは１４３０ｎｍである。Ｅｒイオンは約１４３０ｎｍの励起光で励起可能であり、その利得スペクトルは第１１実施形態のものとは若干異なるが、依然として概略的に１５３０〜１５７０ｎｍにピークを有する。
【０１５９】
本実施形態において、誘導ラマン増幅による利得は、励起光の出力パワーおよびテルライトファイバ４１の長さに比例し、一方、Ｅｒによる増幅の利得は、励起光の出力パワーおよびＥｒの添加濃度とファイバ４１の長さとの積に比例する。したがって、所望されるラマン増幅利得を得るために必要な励起光パワーを実用的な範囲内にするためには、エルビウムの添加を１０００重量ｐｐｍ以下、望ましくは２５０重量ｐｐｍ以下とすることが望ましい。たとえば、Ｅｒの増幅利得をテルライトファイバのラマン増幅利得と同等のものにして、利得スペクトルの平坦化に適合させるためには、添加濃度１０００重量ｐｐｍのファイバを用いる際に望ましいファイバ長は５０ｍであり、添加濃度２５０重量ｐｐｍのファイバを用いる際は、２５０ｍである。すなわち、後者の場合のラマン増幅効率は、前者の約５倍である。
【０１６０】
［実施例１６］
図１９のラマン増幅器において、ＬＤＭからの励起光の波長を１４３０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。エルビウム添加テルライトファイバ４１の長さは２５０ｍであり、Ｅｒ添加濃度は２５０重量ｐｐｍであった。
【０１６１】
本実施例のラマン増幅器においては、約１５２０〜１６００ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【０１６２】
（第１６実施形態）
本発明の第１６実施形態のラマン増幅器は、第１および第２のレーザ光源と、該第１および第２のレーザ光源により励起される希土類添加ファイバ（ツリウム（Ｔｍ）添加ファイバあるいはエルビウム添加ファイバなど）とを有する、図２１に示される光ファイバ増幅器である。本実施形態において用いることができる希土類は、エルビウムおよびツリウムを含み、好ましくはエルビウムである。希土類添加テルライトファイバ４１は、誘導ラマン増幅の利得媒質および希土類による増幅の利得媒質の両方として機能する。
【０１６３】
図２１においては、エルビウム添加テルライトファイバ４１と、合波器２とが直列に接続されている。第１および第２のレーザ光源５ａ，５ｂからの励起光（λ１、λ２）は、合波器４によって合波され、そして合波器２を介してエルビウム添加テルライトファイバ４１に入射する。
【０１６４】
本実施形態においては、波長λ１によって励起されるテルライトファイバの利得スペクトルの第１ボトムを、波長λ２により励起される添加物のＥｒの利得ピークにより補償する。波長λ１は、１４１０〜１４４０ｎｍ、好ましくは１４３０ｎｍである。波長λ２は、１４５０〜１５００ｎｍ、好ましくは１４８０ｎｍである。
【０１６５】
本実施形態においても、第１５実施形態に記載の理由により、エルビウムの添加を１０００重量ｐｐｍ以下、望ましくは２５０重量ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１６６】
（第１７実施形態）
本発明の第１７の実施形態は、（ａ）第１および第２のレーザ光源、および前記第１のレーザ光源からの励起光により励起されるテルライトファイバを有する中継器と、（ｂ）前記第２のレーザ光源からの励起光により励起されるシリカファイバからなる１区間の伝送線路とを含む伝送線路区間を、少なくとも１区間以上有する、図２２に示される光通信システムである。
【０１６７】
図２２においては、伝送経路をなすシリカファイバ１３ａと、合波器２ａ、テルライトファイバ１，合波器２ｂが直列に接続され、それがさらに次位の伝送経路をなすシリカファイバ１３ｂに接続されている。第１のレーザ光源５ａからの励起光（λ１）は、合波器２ａを介してテルライトファイバ１に入射する。第２のレーザ光源５ｂからの励起光（λ２）は、合波器２ｂを介してシリカファイバ１３ａに入射する。中継器１４は、第１および第２のレーザ光源５ａおよび５ｂ、２つの合波器２ａおよび２ｂ、ならびにテルライトファイバ１を含む。１つの中継器１４と１つの伝送線路（シリカファイバ１３ａ）とにより、１つの伝送線路区間が形成される。
【０１６８】
本実施形態においては、第１のレーザ光源からの励起光（λ１）によって得られるテルライトファイバの利得係数スペクトルの第１ボトムが、第２のレーザ光源からの励起光（λ２）によって得られるシリカファイバの利得係数スペクトルのピークに重なるように設定する。λ１およびλ２の差が、λ２−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち、４０ｎｍ＞λ２−λ１＞１０ｎｍであるようにする。λ１およびλ２の差λ２−λ１は、より好ましくは１５ｎｍ〜３５ｎｍ、および最も好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍである。また、前記波長差１０ｎｍ〜４０ｎｍに対応した２つの励起光の波数差は、約４２〜１６６ｃｍ^−１である。λ１およびλ２を上記のように設定した場合、シリカファイバの利得領域においては、伝送線路中で、分布増幅による信号対雑音比の向上（雑音指数の低下）が実現される。テルライトファイバ１の利得スペクトルの窪みをシリカファイバの利得ピークが補償するため、広い波長域で平坦なスペクトルが得られる。したがって、テルライトファイバ１における利得スペクトル窪み付近の波長における雑音指数劣化の抑圧が容易かつ顕著に行なえる。また、シリカファイバの分布利得が大きい波長域で特に大きな光信号対雑音比が得られた場合には、その波長域を伝送線路のゼロ分散波長に設定できるという利点がある。
【０１６９】
伝送線路であるシリカファイバ１３ａ，１３ｂは、一般に低損失係数を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）、あるいは１．３μｍシングルモードファイバなどである。伝送線路中でラマン増幅を分布的に行うため、分布増幅による信号対雑音比の向上（雑音指数の低下）が、分布利得が大きい波長域で生じる。ここで、１．３μｍシングルモードファイバとは、ゼロ分散波長が１．３μｍに存在するファイバである。分散シフトファイバとは、ファイバの構造分散を調整して、ゼロ分散波長を１．３μｍから約１．５５μｍにシフトさせたファイバである。したがって、特に分散シフトファイバは、基幹系の長距離伝送システムにおいて重要である、１．５５μｍ近傍の波長を有する信号光を用いた高速伝送に適したファイバである。
【０１７０】
［実施例１７］
図２２の光通信システムにおいて、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、伝送経路をなすシリカファイバ１３ａの長さは４０ｋｍであった。
【０１７１】
本実施例の光通信システムにおいては、約１５５０〜１６３０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。
【０１７２】
［実施例１８］
図２２の光通信システムにおいて、ＬＤＭ−１からの励起光の波長を１４２０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２からの励起光の波長を１４４５ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１の長さは２００ｍであり、伝送経路をなすシリカファイバ１３ａとしてＤＳＦを用い、その長さは８０ｋｍであった。
【０１７３】
本実施例の光通信システムにおいては、約１５１０〜１５９０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅８０ｎｍ）が得られた。さらに、本実施例においては、ゼロ分散波長を１５５０ｎｍに設定することができた。１５５０ｎｍ付近の領域において高い光信号対雑音比が得られ、非線形効果による伝送品質の劣化の抑圧を行うことができた。
【０１７４】
（第１８実施形態）
本発明の第１８の実施形態は、（ａ）第１〜第３、第５および第６のレーザ光源と、前記第１および第２のレーザ光源からの励起光により励起される第１のテルライトファイバと、前記第３のレーザ光源からの励起光により励起される第１のシリカファイバと、前記第５および第６のレーザ光源からの励起光により励起される第２のテルライトファイバとを有する中継器と；（ｂ）第４のレーザ光源と、前記第４のレーザ光源からの励起光により励起される第２のシリカファイバとを有する１区間の伝送線路とを含む伝送線路区間を、少なくとも１区間以上有する、図２３に示される光通信システムである。
【０１７５】
図２３においては、図１５に示される第１０実施形態のラマン増幅器を中継器１４として用いている。ただし、本実施例においては、シリカファイバ１１が波長λ３の単一励起光によって励起されている点が異なる。伝送経路をなすシリカファイバ１３と、合波器２ｄ、第１のテルライトファイバ１ａ，合波器２ａ、シリカファイバ１１、合波器２ｂ、第２のテルライトファイバ１ｂおよび合波器２ｃが直列に接続されている。第１および第２のレーザ光源５ａ、５ｂからの励起光（λ１、λ２）は、合波器４ａを介して第１のテルライトファイバ１ａに入射する。第３のレーザ光源５ｃからの励起光（λ３）は、合波器２ｂを介してシリカファイバ１１に入射する。第５および第６のレーザ光源５ｅ、５ｆからの励起光（λ５、λ６）は、合波器４ｂを介して第２のテルライトファイバ１ｂに入射する。中継器１４は、シリカファイバ１３および合波器２ｄを除く上記の要素を含む。第４のレーザ光源５ｄからの励起光（λ４）は、合波器２ｄを介して１区間の伝送線路をなすシリカファイバ１３に入射する。１つの中継器１４と１つの伝送線路（シリカファイバ１３）とにより、１つの伝送線路区間が形成される。信号光は、シリカファイバ１３から中継器へと入射する。
【０１７６】
第１０実施例のラマン増幅器においては、広帯域のテルライトファイバを入力段に用いているとはいえ、第１のテルライトファイバ１ａの利得スペクトルの第１ボトムおよび第２ボトムは、シリカファイバ１１の利得ピークにより完全には平坦化されてはいない。したがって、第１ボトムまたは第２ボトムのいずれかあるいはその両方において、雑音指数が第１および第２ピークの波長における雑音指数よりも大きくなる。本実施例の光通信システムにおいては、伝送線路であるシリカファイバ１３中で分布ラマン増幅を行うことによって、第１ボトムおよび第２ボトムの実効的雑音指数を低下させることが可能である。
【０１７７】
上記のように、伝送線路であるシリカファイバ１３、第１テルライトファイバ１ａおよびシリカファイバ１１により、広い平坦利得帯域と低い雑音指数を有する利得スペクトルを得ることができる。さらに、本実施形態においては、出力段として広帯域の第２のテルライトファイバ１ｂを用いて、中継器１４（ひいては光通信システム）の出力パワーを増大させることができる。ここで、シリカファイバ１１と第２のテルライトファイバ１ｂとの間に利得等化器１５を設置することが、利得スペクトルの平坦化および増幅器高出力化の観点から好ましい。なお、シリカファイバ１１以前の段階によって、所望される特性（広い平坦利得領域、高いパワーおよび低い雑音指数）が得られるならば、第２のテルライトファイバ１ｂを省略することも可能である。
【０１７８】
λ１〜λ６の満たすべき条件は、第１０実施形態と同一である。
【０１７９】
すなわち、λ１とλ２との差は、λ１−λ２＝５０±２０ｎｍ、すなわち３０ｎｍ＜λ１−λ２＜７０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第１の励起光の波数と、第２の励起光の波数との差が、１２５〜２９０ｃｍ^−１に相当する。また、λ１とλ３との差は、λ３−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ３−λ１＜４０ｎｍに設定される。これは、本実施例において用いる波長帯において、第３の励起光の波数と、第１の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当する。さらに、λ１とλ４との差は、λ１−λ４＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ４＜７０ｎｍに設定される。これは、第１の励起光の波数と、第４の励起光の波数との差が、４２〜２９０ｃｍ^−１に相当する。また、λ５およびλ６は、それぞれλ１およびλ２と同一である。
【０１８０】
上記の設定では、波長λ３の光により励起されるシリカファイバ１１の利得ピークは、波長λ１の光により励起されるテルライトファイバの第１ボトムを補償する。一方、波長λ４の光により励起されるシリカファイバ１３の利得ピークは、波長λ１の光により励起されるテルライトファイバの第２ボトムを補償する。波長λ３と波長λ４の条件を入れ替えて、波長λ３による利得ピークにより第２ボトムを、および波長λ４による利得ピークにより第１ボトムを補償してもよい。すなわち、λ１とλ４との差を、λ４−λ１＝２５±１５ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ４−λ１＜４０ｎｍに設定し、およびλ１とλ３との差は、λ１−λ３＝４０±３０ｎｍ、すなわち１０ｎｍ＜λ１−λ３＜７０ｎｍに設定してもよい。言い換えると、第４の励起光の波数と第１の励起光の波数との差が、４２〜１６６ｃｍ^−１に相当し、および第１の励起光の波数と第３の励起光の波数との差が、４２〜２９０ｃｍ^−１に相当してもよい。
【０１８１】
また、図２３に示した構成では、シリカファイバ１３を単一波長励起しているが、異なる波長の２つの光を用いて励起してもよい。その場合において、それら２つの光の波長は、上記λ３およびλ４の条件を満たす必要がある。２つの励起光を用いることにより、テルライトファイバの第１および第２ボトムの両方を、シリカファイバ１３における分布利得により補償することが可能となり、さらなる雑音指数の低下が可能となる。また、中継器内のシリカファイバ１１ａについても、同様の条件により２波長励起を実施してもよい。
【０１８２】
さらに、図２３の構成においては、第１テルライトファイバ用レーザ光源５ａ、５ｂとは別に、第２テルライトファイバ用レーザ光源５ｅ、５ｆを用いているが、図５に示されるように、レーザ光源５ａおよび５ｂからの励起光を合波した複合励起光を分配して、第１および第２テルライトファイバに供給してもよい。
【０１８３】
［実施例１９］
図２３の光通信システムにおいて、ＬＤＭ−１およびＬＤＭ−５からの励起光の波長を１４５０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−２およびＬＤＭ−６からの励起光の波長を１４１０ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−３からの励起光の波長を１４７５ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。ＬＤＭ−４からの励起光の波長を１４００ｎｍとし、およびパワーを２００ｍＷとした。テルライトファイバ１ａの長さは２００ｍであり、およびテルライトファイバ１ｂの長さは１８０ｍであった。シリカファイバ１１の長さは５ｋｍであった。伝送経路をなすシリカファイバ１３としてＤＳＦを用い、その長さは８０ｋｍであった。
【０１８４】
本実施例の光通信システムにおいては、約１５００〜１６３０ｎｍの波長域において平坦な利得スペクトル（平坦利得帯域幅１３０ｎｍ）が得られた。さらに、本実施例においては、実施例１１（図１５）よりも低い実効的雑音指数を実現することができた。実施例１１における雑音指数の最大値は９ｄＢであったが、本実施例における実効的雑音指数の最大値は６ｄＢに向上した。
【０１８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、光信号のラマン増幅による利得スペクトルが励起光および増幅媒体に依存することに着目して、なされたものである。
【０１８６】
すなわち、本発明の光ファイバ増幅器は、テルライトファイバを用いることを基本とするラマンファイバ増幅器であり、１）テルライトファイバを２波長で励起すること、２）テルライトファイバとシリカファイバをそれぞれ異なる波長で励起すること、３）Ｅｒを低濃度に添加したテルライトファイバを１つ又は２つの波長で励起すること、および４）テルライトファイバとＴｍ添加ファイバを異なる波長で励起することを適宜組み合わせて、平坦利得帯域の拡大、雑音指数の低下、および増幅器の出力増大などの効果を提供するものである。また、前述の効果を少数の励起光源を用いて達成することが可能であるので、増幅器の低コスト化にも有利である。
【０１８７】
さらに、本発明の光通信システムは、テルライトファイバを用いた中継器および分布増幅を行うシリカファイバ伝送線路を用いるシステムであり、上記の手段を適宜組み合わせて、少数の励起光源を用いて、平坦利得帯域の拡大、雑音指数の低下、および増幅器の出力増大などの効果を提供するものである。
【０１８８】
上記のように、本発明によって、従来技術のラマン増幅器およびラマン増幅を用いる光通信システムで問題であった利得帯域の制限および多数の励起光源を用いる必要性という欠点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のシリカラマン増幅器の構成および利得係数スペクトルを示す図であり、（ａ）はシリカラマン増幅器の構成を、および（ｂ）はシリカラマン増幅器の利得係数スペクトルを示す図である。
【図２】単一波長励起を用いるテルライトラマン増幅器の利得係数スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態のテルライトラマン増幅器の利得係数スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は実施例１の利得（ｄＢ単位の相対値）スペクトルを、（ｂ）は実施例２の利得（ｄＢ単位の相対値）スペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図９】本発明の第６実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第７実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第７実施形態のラマン増幅器の利得スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は比較のための実施例４の利得（ｄＢ単位の相対値）スペクトルを、（ｂ）は実施例８の利得（ｄＢ単位の相対値）スペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の第８実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１３】単一波長励起および２波長励起されたテルライトファイバのラマン利得を示すグラフである。
【図１４】本発明の第９実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第１０実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第１１実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第１２実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１３実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第１４実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図２０】本発明の第１５実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図２１】本発明の第１６実施形態のラマン増幅器の構成を示す図である。
【図２２】本発明の第１７実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図２３】本発明の第１８実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ テルライトファイバ
２ 合波器
３ 光源装置
４ 合波器
５ レーザ光源
１１ シリカファイバ
１２ 反射素子
１３ シリカファイバ
１４ 中継器
１５ 利得等化器
１６ 分波器
２１ エルビウム添加ファイバ
３１ ツリウム添加ファイバ
４１ 希土類添加テルライトファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber amplifier and an optical communication system using the same.
[0002]
[Prior art]
Increasing communication capacity in optical communication systems has become an increasingly important issue in recent years. One approach for increasing the communication capacity is a wavelength division multiplexed optical fiber communication system (WDM system). In order to increase the capacity and the number of channels of the WDM system, an amplifier having smooth gain characteristics in a wider wavelength band is required, and it is predicted that a bandwidth of 100 nm or more will be required in the future. ing.
[0003]
Conventionally, rare earth-doped fiber amplifiers such as erbium-doped fiber amplifiers (EDFA), thulium-doped fiber amplifiers (TDFA), and praseodymium-doped fiber amplifiers (PDFA) have been used as amplifiers for optical fiber communication systems. However, in these rare earth doped fiber amplifiers, the region where signal amplification is possible depends on the type of rare earth element used and cannot be arbitrarily changed. The flat gain bandwidth is about 40 nm at maximum. At present, the rare earth-doped fiber amplifier cannot amplify signal light in the region of 1510 to 1530 nm and the region of 1460 nm or less. In order to obtain a flat gain band of about 100 to 200 nm using a rare earth doped fiber amplifier, it is necessary to combine amplifiers for 3 to 4 wavelength bands, resulting in system complexity and cost increase.
[0004]
On the other hand, a Raman fiber amplifier capable of amplifying an optical signal in a region where the rare earth doped fiber amplifier cannot be amplified and capable of setting an amplification band in an arbitrary wavelength band has been actively studied in recent years. FIG. 1A shows a configuration of a Raman amplifier using a conventional silica fiber (hereinafter referred to as a silica Raman amplifier). This Raman amplifier is described in H. Masuda et al., Tech. Dig. Of ECOC, pp. 139-140,1998. This optical amplifier amplifies the input wavelength multiplexed signal light. This Raman amplifier has an optical fiber 51 that is a gain medium, a pumping light source 53 that optically pumps it, and a multiplexer 52 that combines pumping light and signal light from the pumping light source. The optical fiber is mainly a high numerical aperture (NA) silica fiber. However, obvious optical components (isolators, etc.) usually installed before and after the optical fiber are omitted in FIG.
[0005]
The amplifier shown in FIG. 1A has an arrangement in which the propagation directions of signal light and pumping light are reversed, that is, a backward pumping structure, which is employed in more cases. However, the following holds true even for forward-pumped amplifiers. The wavelength of the excitation light from the excitation light source may be singular or plural. FIG. 1B shows the gain coefficient spectrum of the silica Raman amplifier in single wavelength excitation. Here, the horizontal axis represents the difference between the signal light wavelength and the excitation light wavelength. The gain coefficient spectrum of a silica Raman amplifier in single wavelength excitation has a single peak near 100 nm. The flat gain band of this silica Raman amplifier was at most 20 nm in single wavelength excitation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Regarding the expansion of the flat gain band, Y. Emori et al. In Proc. Of OFC, PD19, 1999 performed gain spectrum flattening and broadening using multi-wavelength excitation up to a few dozen wavelengths, up to 100 nm. A silica Raman amplifier having a flat gain band is obtained. This band is limited by the physical properties of the silica fiber. In addition, this silica Raman amplifier is very expensive because it is necessary to prepare light sources having different wavelengths and a light circuit for multiplexing light from the light sources.
[0007]
However, a typical bandwidth when a continuous flat band is obtained with a low-cost amplifier configuration is limited to about 60 nm.
[0008]
Therefore, in order to increase the capacity and increase the number of channels in a WDM system, there is a continuous demand for an amplifier having a wider band (bandwidth of 60 nm or more) and a flat gain characteristic than before.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical fiber amplifier that realizes a wide and flat gain spectrum by combining and superimposing a plurality of gain spectra. It is to provide an optical communication system used.
[0010]
When the same excitation wavelength is used in a Raman amplifier using tellurite glass as a gain medium (hereinafter referred to as tellurite Raman amplifier), the present inventors have a gain coefficient spectrum longer than that of a silica Raman amplifier. I found something to do. FIG. 2 shows a gain coefficient spectrum of a tellurite Raman amplifier by single wavelength excitation. Here, the horizontal axis represents the difference between the signal light wavelength and the excitation light wavelength. As is clear from FIG. 2, the tellurite Raman amplifier has peaks near the wavelength difference = 170 nm and 90 nm (hereinafter referred to as the first peak P1 and the second peak P2, respectively), and the wavelength difference is indented around 120 nm. (Hereinafter referred to as the first bottom B1). Further, the gain coefficient decreases on the short wavelength side of the second peak (hereinafter, this region is referred to as a second bottom B2).
[0011]
Thus, in the tellurite Raman amplifier, the Stokes shift is larger than that of the silica Raman amplifier, and since the interval between the first peak P1 and the second peak P2 is wide, there is a possibility that it can be used as a broadband amplifier. is there. In order to use the tellurite Raman amplifier in the WDM system, it is necessary to increase the gain coefficient of the first bottom B1 between the first peak P1 and the second peak P2 and flatten the gain coefficient. . If the gain coefficient of the second bottom B2 can be increased together, it will be useful as an amplifier for a WDM system that uses a wider band in the future.
[0012]
In addition, since the gain coefficient of the tellurite Raman amplifier is larger than that of the silica Raman amplifier, it is possible to obtain an equivalent gain coefficient using a shorter tellurite glass fiber. From this point of view, it is advantageous to use a tellurite Raman amplifier.
[0013]
A first aspect of the present invention is a Raman amplifier having a tellurite fiber that is pumped by at least two pumping lights having different wavelengths, and the wavelengths of the pumping lights have a certain amount of difference. Here, the Raman amplifier may have a plurality of tellurite fibers and adopt a multistage configuration (first and second embodiments).
[0014]
A second aspect of the present invention is a Raman amplifier having a tellurite fiber pumped by a single light and a silica fiber pumped by a single light, and the wavelengths of the pump lights are different ( Third to fifth embodiments).
[0015]
A third aspect of the present invention is a Raman amplifier including a plurality of tellurite fibers and silica fibers alternately arranged, and pumping the fibers with at least two pump lights having different wavelengths ( Sixth embodiment).
[0016]
A fourth aspect of the present invention is a Raman amplifier characterized by having a tellurite fiber excited by a single light and a silica fiber excited by a plurality of lights having different wavelengths (seventh embodiment).
[0017]
A fifth aspect of the present invention is a Raman amplifier characterized by having a tellurite fiber pumped by a plurality of lights having different wavelengths and a silica fiber pumped by a single light (eighth embodiment).
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a Raman amplifier including a tellurite fiber pumped by a plurality of lights having different wavelengths and a silica fiber pumped by a plurality of lights having different wavelengths. Here, the Raman amplifier may further include an additional tellurite fiber that is pumped by a plurality of lights having different wavelengths (the ninth and tenth embodiments).
[0019]
A seventh aspect of the present invention is a Raman amplifier having a rare-earth doped fiber and a tellurite fiber, and pumping the fibers with pumping light having different wavelengths, respectively (first to fourteenth embodiments). .
[0020]
An eighth aspect of the present invention is a Raman amplifier having a tellurite fiber doped with a low concentration of erbium and pumping the fiber with two pump lights (fifteenth and sixteenth embodiments). .
[0021]
A ninth aspect of the present invention is an optical communication system characterized by having a tellurite fiber and a silica fiber forming a transmission path, and pumping the fibers with pumping lights having different wavelengths (17th embodiment). ).
[0022]
A tenth aspect of the present invention is a tellurite fiber pumped by a single light or a plurality of lights having different wavelengths, a first silica fiber and a single light pumped by a single light or a plurality of lights having different wavelengths. Or it is the optical communication system characterized by having the 2nd silica fiber which makes the transmission path excited with the several light from which a wavelength differs (18th Embodiment).
[0023]
The optical fiber amplifier of the present invention is a Raman fiber amplifier based on the use of tellurite fiber, 1) pumping the tellurite fiber at two wavelengths, 2) tellurite fiber and silica fiber at different wavelengths, respectively. Suitably combining 3) exciting a tellurite fiber doped with a low concentration of Er at one or two wavelengths, and 4) exciting a tellurite fiber and a Tm-doped fiber at different wavelengths, The present invention provides effects such as expansion of the flat gain band, reduction of noise figure, and increase of the output of the amplifier. In addition, since the above-described effect can be achieved by using a small number of excitation light sources, it is advantageous for reducing the cost of the amplifier.
[0024]
Furthermore, the optical communication system of the present invention is a system using a repeater using a tellurite fiber and a silica fiber transmission line that performs distributed amplification. The present invention provides effects such as widening the gain band, lowering the noise figure, and increasing the output of the amplifier.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a Raman amplifier using a tellurite fiber and an optical communication system, and more particularly to a Raman amplifier for signal light in the 1.3 to 1.5 μm band, which is a low-loss wavelength band of a transmission optical fiber, and light using the same. The present invention relates to a communication system. In general, a Raman amplifier can perform amplification in an arbitrary wavelength region by selecting its excitation light wavelength.
[0026]
As used herein, “connecting two elements in series” means that signal light propagates without being branched between the two elements. This is not intended to exclude the presence of conventional optical components (such as a multiplexer for introducing excitation light) between these two elements.
[0027]
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention has a tellurite fiber and two laser light sources having different pumping light wavelengths, and the absolute value of the difference in wave number of pumping light from the two laser light sources is 125 to 290cm ^-1 It is an optical fiber amplifier shown by FIG.
[0028]
In FIG. 3, an optical fiber that is a gain medium is a tellurite fiber 1. The excitation lights from the two laser light sources 5a and 5b are multiplexed by the multiplexer 4, and then enter the tellurite fiber 1 through the multiplexer 2 from the opposite direction to the signal light.
[0029]
The tellurite fiber that can be used is TeO. ₂ -ZnO-M ₂ OL ₂ O ₃ Or TeO ₂ -ZnO-M ₂ OL ₂ O ₃ -QO ₂ Having a composition of In the composition, M is one or more alkali metals, L is at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q is at least one of Ge, Si or Ti. It represents the above. The tellurite fiber may be a dispersion compensating fiber (dispersion shifted fiber, dispersion flat fiber, etc.).
[0030]
As the laser light sources 5a and 5b, a semiconductor laser module (LDM), a Raman laser, or the like can be used. In particular, LDM is more practical because of its small size, high reliability, and long life. Therefore, in the following embodiments of the present invention, LDM is used as a laser light source. However, it is clear that the same effect can be obtained even when a laser module other than the LDM is used. The two LDMs 5a and 5b are LDM-1 and LDM-2, and their excitation light wavelengths are λ1 and λ2, respectively.
[0031]
Further, in FIG. 3, excitation light having a plurality of wavelengths obtained by combining the excitation light from LDM-1 and LDM-2 is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2. However, the excitation light from LDM-1 and LDM-2 may be incident on the tellurite fiber without being multiplexed.
[0032]
Further, in FIG. 3, the arrangement of the backward excitation in which the signal light incident direction and the excitation light incident direction are opposite is shown. However, the forward excitation in which the signal light incident direction and the excitation light incident direction are the same is used. May be.
[0033]
Alternatively, a gain equalizer may be installed after the tellurite fiber 1 or the multiplexer 2 in FIG. 3 to further flatten the gain coefficient spectrum.
[0034]
In order to expand the flat gain band of the Raman amplifier of the present embodiment, the first bottom of the gain coefficient spectrum using the pumping light of wavelength λ1 is used as the first peak of the gain coefficient using the pumping light of wavelength λ2. Therefore, it is necessary to set λ1 and λ2 so as to compensate. As is apparent from the gain coefficient spectrum shown in FIG. 2, when the difference between λ1 and λ2 is 30 nm to 70 nm, the expansion of the flat gain band can be achieved. The difference between λ1 and λ2 is more preferably 35 nm to 60 nm, and most preferably 40 nm to 50 nm. Particularly preferably, λ1-λ2 is 50 nm.
[0035]
A Raman amplifier can operate in any wavelength band depending on the pumping light wavelength, and its gain band is energy or wavenumber (cm) rather than wavelength. ^-1 , Read as Kaiser). For example, the wavelength difference in the 1.55 μm band is 30 nm to 70nm Is about 125-290cm ^-1 Is equal to the wave number difference. This wave number difference is maintained in an arbitrary wavelength band. 125cm ^-1 The wave number difference corresponds to a wavelength difference of 30 nm in the 1.55 μm band, but corresponds to a wavelength difference of 24.5 nm which is 0.82 times that in the 1.4 μm band.
[0036]
Alternatively, in place of the two laser light sources, three or more laser light sources having different excitation light wavelengths may be provided. That is, even when three or more laser light sources are used, it is sufficient if they are regarded as substantially the same excitation wavelength arrangement as described above. Specifically, the three or more laser light sources are divided into two wavelength groups whose wavelength regions do not overlap, and the absolute value of the wave number difference of the excitation light corresponding to the center of gravity wavelength is 125 to 290 cm. ^-1 It may be.
[0037]
The center-of-gravity wavelength λc is when the power of light in the wavelength group of n wavelengths (λ1 to λn) is P1 to Pn, respectively.
[0038]
[Expression 1]

[0039]
Defined by
[0040]
Stated quantitatively, the first wavelength group is λ11 to λ1n, the second wavelength group is λ21 to λ2m (where λ1 to λ1n> λ21 to λ2m), and the center of gravity of the first wavelength group is When the wavelength is λ1c and the center of gravity wavelength of the second wavelength group is λ2c, the difference between λ1c and λ2c may be 30 nm to 70 nm. Therefore, the absolute value of the wave number difference between the lights corresponding to the centroid wavelengths λ1c and λ2c is 125 to 290 cm. ^-1 It is.
[0041]
For example, a four-wavelength configuration in which the wavelength and power of the excitation light are 1460 nm, 200 mW; 1450 nm, 50 mW; 1410 nm, 200 mW; and 1400 nm, 50 mW may be used. At this time, the centroid wavelengths of the two excitation lights of 1460 nm and 200 mW; 1450 nm and 50 mW are 1458 nm, and the centroid wavelengths of the two excitation lights of 1410 nm and 200 mW; 1400 nm and 50 mW are 1408 nm. Since the difference between the two centroid wavelengths is 50 nm, this four-wavelength configuration is equivalent to the two-wavelength excitation configuration described above.
[0042]
In order to expand the flat gain band using the wavelength setting of the pumping light as described above, it is necessary to control the magnitude of the gain coefficient obtained by each pumping light. The gain coefficient is controlled by appropriately setting the output power of each of the light sources LDM-1 and LDM-2.
[0043]
[Example 1]
In the Raman amplifier of FIG. 3, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1460 nm and the power was 500 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1410 nm and the power was 500 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m.
[0044]
The gain (relative value in dB unit) spectrum obtained from this example is shown in FIG. In this example, a flattened gain spectrum was obtained in the range of about 150 nm (flat gain band) from about 1500 nm to about 1650 nm. This average gain band is significantly expanded over the prior art flat gain bandwidth of about 60 nm.
[0045]
In addition, the tellurite fiber used in the present example was significantly shorter than the silica fiber of the prior art silica Raman amplifier, but had a gain coefficient approximately equal to or higher than that.
[0046]
[Example 2]
Example 1 was repeated except that the wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1420 nm.
[0047]
FIG. 4B shows the gain spectrum obtained from this example. Also in this example, a flattened gain spectrum was obtained in the range of about 1500 nm to about 1650 nm (flat gain band). This average gain band is significantly expanded over the prior art flat gain bandwidth of about 60 nm.
[0048]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention includes two tellurite fibers, a gain equalizer placed between the tellurite fibers, two laser light sources having different excitation light wavelengths (λ1 and λ2), and The optical fiber amplifier shown in FIG.
[0049]
In FIG. 5, a tellurite fiber 1a, a multiplexer 2a, a gain equalizer 15, a tellurite fiber 1b, and a multiplexer 2b are connected in series. Excitation light from the two laser light sources 5 a and 5 b is multiplexed by the multiplexer 4. The multiplexed pump light is demultiplexed by the demultiplexer 16, one is guided to the multiplexer 2a to excite the tellurite fiber 1a, and the other is guided to the multiplexer 2b to excite the tellurite fiber 1b. .
[0050]
The tellurite fiber used in this embodiment is the same as that described in the first embodiment.
[0051]
Excitation light is supplied to each of the two tellurite fibers. At that time, pumping light sources for the respective tellurite fibers may be provided separately, but in order to simplify the structure of the Raman amplifier and reduce the cost, one light source device 3 shown in FIG. 5 is used. It is preferable. The same applies when three or more laser light sources are used. Further, although FIG. 5 illustrates the arrangement of backward excitation, forward excitation may be performed in this embodiment.
[0052]
The conditions to be satisfied by the wavelengths λ1 and λ2 in order to expand the flat gain band of the Raman amplifier of this embodiment are the same as those described in the first embodiment. That is, when the difference between λ1 and λ2 is set to 30 nm to 70 nm, the flat gain band can be expanded. Further, in the wavelength band for amplifying signals in the 1.55 μm band, the wavelength difference of 30 nm to 30 nm 70nm The wave number difference between the two excitation lights corresponding to is about 125-290 cm. ^-1 It is.
[0053]
Alternatively, excitation light from three or more laser light sources may be used as in the first embodiment. In that case, the three or more excitation lights are divided into two wavelength groups whose wavelength regions do not overlap, and the absolute value of the difference in the wave numbers of the excitation lights corresponding to the center of gravity wavelength is 125 to 290 cm. ^-1 The wavelength of the excitation light is set so that
[0054]
The reason why the gain equalizer 15 is installed between the tellurite fibers 1a and 1b is to keep the output power of the Raman amplifier high. At this time, since the signal light is amplified by the subsequent tellurite fiber 1b after receiving the desired loss by the gain equalizer 15, the output power of the Raman amplifier is determined by the output power of the subsequent tellurite fiber 1b. And high values can be obtained. On the other hand, when the gain equalizer 15 is installed at the final stage, that is, after the tellurite fiber 1b, the output power obtained is the loss of the gain equalizer 15 from the output power of the tellurite fiber 1b. It will drop by the minute.
[0055]
The transmission loss spectrum characteristic of the gain equalizer is determined in consideration of, for example, the gain spectrum of FIG. For example, for the gain spectrum of FIG. 4 (a), a gain equalizer having a Gaussian-shaped transmission loss spectrum in which the peak wavelength of the transmission loss spectrum is about 1560 nm and the half width of the transmission loss spectrum is about 20 nm, Approximate gain equalization can be easily performed in the wavelength range of about 1500-1650 nm.
[0056]
[Example 3]
In the Raman amplifier of FIG. 5, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1460 nm and the power was 500 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1410 nm and the power was 500 mW. The lengths of the tellurite fibers 1a and 1b were 200 m and 180 m, respectively. A gain equalizer having a Gaussian-shaped transmission loss spectrum having a peak wavelength of about 1560 nm, a peak loss of 8 dB, and a half-value width of about 20 nm was used.
[0057]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum was obtained in the wavelength range of about 1500-1650 nm. In addition, the gain spectrum flatness was improved by 8 dB compared to the case where no gain equalizer was used.
[0058]
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, a tellurite fiber, a silica fiber, two laser light sources having different excitation light wavelengths, and two multiplexing signals that combine excitation light from these laser light sources with signal light. FIG. 7 is an optical fiber amplifier shown in FIG.
[0059]
In FIG. 6, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, the silica fiber 11, and the multiplexer 2b are connected in series, and the excitation light (λ1) from the first laser light source 5a passes through the multiplexer 2a. Then, the tellurite fiber 1 is excited, and the excitation light (λ2) from the second laser light source 5b excites the silica fiber 11 via the multiplexer 2b.
[0060]
In the present embodiment, the first bottom of the gain coefficient spectrum of the tellurite fiber obtained by the excitation light (λ1) from the first laser light source is represented by silica obtained by the excitation light (λ2) from the second laser light source. Compensate by superimposing on the peak of the gain factor spectrum of the fiber. By setting the difference between λ1 and λ2 to λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ2−λ1 <40 nm, such compensation can be achieved. The difference λ2-λ1 between λ1 and λ2 is more preferably 15 nm to 35 nm, and most preferably 20 nm to 30 nm. Further, in the wavelength band of the excitation light for amplifying the signal in the 1.55 μm band, the wave number difference between the two excitation lights corresponding to the wavelength difference of 10 nm to 40 nm is about 42 to 166 cm. ^-1 It is.
[0061]
Since the optimum fiber parameter of the silica fiber 11 is similar to a dispersion compensating fiber (DCF) used in a high-speed (for example, 10 Gbit / s) optical communication system, DCF is used as the silica fiber 11 of the present embodiment. it can. Here, the DCF is a fiber having inverse dispersion characteristics for compensating the waveform of an optical pulse distorted by wavelength dispersion of the refractive index of the transmission fiber. Specifically, the composition and numerical aperture of a typical DCF for a transmission line using a 1.3 μm zero dispersion fiber and a typical silica fiber for Raman amplification are substantially the same. Further, in the case of a typical tellurite fiber, for example, since it has negative dispersion in a 1.5 μm band, it can be used as a dispersion compensating fiber in the same manner as the silica fiber.
[0062]
In the present embodiment, it is preferable that the tellurite fiber 1 is disposed upstream of the signal light. This is because the arrangement has a lower noise figure. This is because the Raman gain band of the silica fiber is narrower than that of the tellurite fiber. For example, when λ1 = 1450 nm, the Raman gain of the tellurite fiber has a certain value between 1460 and 1620 nm. In this case, it is necessary to set the wavelength λ2 of the excitation light for the silica fiber to about 1475 nm. However, the Raman gain in the silica fiber is limited to a region of λ2 + 130 nm or less (in this case, 1605 nm or less). If the silica fiber is arranged in the preceding stage, the noise figure is deteriorated (increased) due to loss in the silica fiber in a wavelength region longer than λ2 + 130 nm (region longer than 1605 nm). Therefore, it is preferable to arrange the tellurite fiber in the previous stage.
[0063]
In order to expand the flat gain band using the wavelength setting of the pumping light as described above, it is necessary to control the magnitude of the gain coefficient obtained by each pumping light. The gain coefficient is controlled by appropriately setting the output power of each light source LDM-1 and LDM-2, and the lengths of the silica fiber and the tellurite fiber.
[0064]
[Example 4]
In the Raman amplifier of FIG. 6, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 300 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 300 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km.
[0065]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1550 to 1630 nm.
[0066]
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention includes a tellurite fiber, a silica fiber, first and second laser light sources having different excitation light wavelengths, and excitation light from the first and second laser light sources. It is an optical fiber amplifier shown in FIG. 7 having a multiplexer for multiplexing.
[0067]
In FIG. 7, the tellurite fiber 1, the silica fiber 11, and the multiplexer 2 are connected in series, and the excitation light (λ1) from the first laser light source 5a and the excitation light from the second laser light source 5b. (Λ2) is multiplexed by the multiplexer 4, and then propagated through the multiplexer 2 in the order of the silica fiber 11 and the tellurite fiber 1. The signal light is incident from the tellurite fiber side (that is, the tellurite fiber is located in the preceding stage with respect to the signal light).
[0068]
The tellurite fiber and silica fiber used in the present embodiment are the same as those described in the third embodiment.
[0069]
The two pump lights having different wavelengths from the first and second laser light sources 5 a and 5 b are first excited on the silica fiber 11, and then the part that has not been lost by the silica fiber 11 is emitted from the silica fiber 11. Thereafter, the two excitation lights emitted from the silica fiber excite the tellurite fiber 1.
[0070]
In the present embodiment, the first bottom of the gain coefficient spectrum of the tellurite fiber obtained by the excitation light (λ1) from the first laser light source is represented by silica obtained by the excitation light (λ2) from the second laser light source. Compensate by superimposing on the peak of the gain factor spectrum of the fiber. By setting the difference between λ1 and λ2 to λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ2−λ1 <40 nm, such compensation can be achieved. The difference λ2-λ1 between λ1 and λ2 is more preferably 15 nm to 35 nm, and most preferably 20 nm to 30 nm. Further, in the wavelength band of the excitation light for amplifying the signal in the 1.55 μm band, the wave number difference between the two excitation lights corresponding to the wavelength difference of 10 nm to 40 nm is about 42 to 166 cm. ^-1 It is.
[0071]
Note that the gain coefficient spectrum of the entire Raman amplifier of this embodiment is the gain coefficient spectrum of the silica fiber by the pumping light of wavelength λ1, the attenuation of the pumping light of wavelength λ1 by the silica fiber, and the gain of the tellurite fiber by the pumping light of wavelength λ2. In order to include the coefficient spectrum, it is slightly different from that of the Raman amplifier of the third embodiment using the same λ1 and λ2.
[0072]
In the Raman amplifier of the present embodiment, it is preferable that the tellurite fiber 1 is disposed upstream of the signal light. However, the silica fiber 11 and the tellurite fiber 1 may be replaced with each other and the silica fiber 11 may be disposed upstream. Good.
[0073]
[Example 5]
In the Raman amplifier of FIG. 7, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 300 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 300 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km.
[0074]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1550 to 1630 nm.
[0075]
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present invention is arranged between a tellurite fiber, a silica fiber, first and second laser light sources having different excitation light wavelengths, and the tellurite fiber and the silica fiber. The optical fiber amplifier shown in FIG. 8 has a reflective element that reflects either one of the excitation light from the first or second laser light source.
[0076]
In FIG. 8, the tellurite fiber 1, the reflecting element 12, the silica fiber 11, and the multiplexer 2 are connected in series, and the excitation light (λ1) from the first laser light source 5a and the second laser light source 5b. The excitation light (λ2) from the light is multiplexed by the multiplexer 4 and then enters the silica fiber 11 via the multiplexer 2. The signal light is incident from the tellurite fiber side (that is, the tellurite fiber is located in the preceding stage with respect to the signal light).
[0077]
The reflecting element 12 selectively reflects only the excitation light having the wavelength λ2, and a fiber grating or the like can be used.
[0078]
In the present embodiment, the pumping lights having wavelengths λ 1 and λ 2 incident on the silica fiber 11 from the multiplexer 2 both pump the silica fiber and emit the silica fiber 11. Then, only the excitation light having the wavelength λ2 is reflected by the reflection element 12, enters the silica fiber 11 again, and is used to excite it. On the other hand, the excitation light having the wavelength λ1 passes through the reflection element 12, enters the tellurite fiber 1, and excites it.
[0079]
Also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the first bottom of the gain coefficient spectrum of the tellurite fiber obtained by the excitation light (λ1) from the first laser light source is obtained from the second laser light source. Compensation is performed by superimposing on the peak of the gain coefficient spectrum of the tellurite fiber obtained by the pumping light (λ2). By setting the difference between λ1 and λ2 to λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ2−λ1 <40 nm, such compensation can be achieved. The difference λ2-λ1 between λ1 and λ2 is more preferably 15 nm to 35 nm, and most preferably 20 nm to 30 nm. Further, in the wavelength band of the excitation light for amplifying the signal in the 1.55 μm band, the wave number difference between the two excitation lights corresponding to the wavelength difference of 10 nm to 40 nm is about 42 to 166 cm. ^-1 It is.
[0080]
The gain coefficient spectrum of the entire Raman amplifier of this embodiment includes the same λ1 and λ2 in order to include the gain coefficient spectrum of the silica fiber by the excitation light having the wavelength λ1 and the attenuation of the excitation light having the wavelength λ1 by the silica fiber This is slightly different from that of the Raman amplifiers of the third and fourth embodiments.
[0081]
In the present embodiment, it is preferable that the tellurite fiber 1 is disposed upstream of the signal light. The reason is as described in the third embodiment. However, the positions of the silica fiber 11 and the tellurite fiber 1 are reversed, the center wavelength of the reflecting element (fiber grating) is λ1, the silica fiber is arranged in the previous stage, and the light of the wavelength λ1 is only the tellurite fiber 1. The same effect can be obtained even in a configuration that excites.
[0082]
[Example 6]
In the Raman amplifier of FIG. 8, the wavelength λ1 of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm, and the power was 300 mW. The wavelength λ2 of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km.
[0083]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1550 to 1630 nm. Furthermore, the power of the excitation light having the wavelength λ2 could be lower than that in Example 5. This is because the reflection element 12 is provided so that the light of the wavelength λ 2 excites only the silica fiber 11 by reflection at the reflection element 12.
[0084]
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment of the present invention includes a plurality of tellurite fibers, a plurality of silica fibers, two laser light sources having different excitation light wavelengths, and a multiplexer that combines the excitation light from these laser light sources. 9. Each of the plurality of tellurite fibers and each of the plurality of silica fibers is an optical fiber amplifier shown in FIG. 9 that is disposed adjacent to each other.
[0085]
In FIG. 9, tellurite fibers 1a and 1b and silica fibers 11a and 11b are alternately arranged, and a multiplexer 2 is connected to the subsequent stage with respect to the signal light of these fibers. The pumping light (λ1) from the first laser light source 5a and the pumping light (λ2) from the second laser light source 5b are combined by the multiplexer 4, and are alternately arranged via the multiplexer 2. Incident on the fiber.
[0086]
The conditions to be satisfied by the wavelengths λ1 and λ2 of the two excitation lights are the same as in the fourth embodiment. The difference between λ1 and λ2 is preferably set to λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ2−λ1 <40 nm. The difference λ2-λ1 between λ1 and λ2 is more preferably 15 nm to 35 nm, and most preferably 20 nm to 30 nm. Further, in the wavelength band of the excitation light for amplifying the signal in the 1.55 μm band, the wave number difference between the two excitation lights corresponding to the wavelength difference of 10 nm to 40 nm is about 42 to 166 cm. ^-1 It is.
[0087]
Although FIG. 9 shows an example in which two tellurite fibers and two silica fibers are alternately arranged, the number may be any number of three or more as long as the fibers are alternately arranged. .
[0088]
In this embodiment using a plurality of fibers having a short length, a reduction in noise figure can be achieved. If the gain coefficient at the first bottom or the second bottom of the tellurite fiber is small, the noise increases due to the loss due to the tellurite fiber. The degree of noise increase is proportional to the length of the fiber and thus to the fiber loss in dB. That is, the degree of noise in the short fiber of this embodiment is less than that in the case of using a long fiber. In the next-stage silica fiber, the signal in the first bottom region or the second bottom region of the tellurite fiber is amplified, whereby a signal with less noise can be obtained.
[0089]
In the present embodiment, the tellurite fiber 1a is positioned at the forefront with respect to the incident direction of the signal light. However, since the degree of increase in noise in each fiber in this embodiment is small, the same effect can be obtained even if the configuration with the silica fiber 11a as the front stage is adopted.
[0090]
[Example 7]
In the Raman amplifier of FIG. 9, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm, and the power was 300 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 300 mW. The length of each tellurite fiber 1a and 1b was 100 m, and the length of each silica fiber 11a and 11b was 2.5 km.
[0091]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 160 nm) was obtained in the wavelength range of about 1460 to 1620 nm. Moreover, the maximum value on the spectrum of the noise figure in Example 5 was 8 dB, whereas the maximum value on the spectrum of the noise figure in this example was 6 dB.
[0092]
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention includes first, second, and third laser light sources that emit pumping lights having different wavelengths, a tellurite fiber that is pumped by pumping light from the first laser light source, 11 is a Raman amplifier shown in FIG. 10 having silica fibers pumped by pump light from the second and third laser light sources.
[0093]
In FIG. 10, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, the silica fiber 11 and the multiplexer 2b are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side. Excitation light from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. Excitation light from the second and third laser light sources 5b and 5c is multiplexed by the multiplexer 4 and enters the silica fiber 11 via the multiplexer 2b.
[0094]
In this embodiment, λ2 is set so that the peak of the gain spectrum of the silica Raman amplifier excited by the light of wavelength λ2 is located at the first bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier shown in FIG. Further, λ3 is set so that the gain spectrum peak of the silica Raman amplifier is located at the second bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier shown in FIG. By performing such setting, the first and second bottoms of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier are compensated for by the two peaks of the gain spectrum of the silica Raman amplifier, so that a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range.
[0095]
In order to realize the above compensation, the difference between λ1 and λ2 is set to λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ2−λ1 <40 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light in the wavelength band used in this example is 42 to 166 cm. ^-1 It corresponds to. Further, the difference between λ1 and λ3 is set to λ1−λ3 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm <λ1−λ3 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light in the wavelength band used in this example is 42 to 166 cm. ^-1 It corresponds to.
[0096]
In this embodiment, as shown in FIG. 10, it is preferable to arrange a tellurite fiber in the previous stage with respect to the incident direction of the signal light. The reason is as described in the fourth embodiment. However, it is also possible to place the silica fiber in the previous stage.
[0097]
[Example 8]
In the Raman amplifier of FIG. 10, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm, and the power was 300 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 150 mW. Further, the wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1410 nm, and the power was 150 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km. FIG. 11B shows the gain spectrum of the Raman amplifier of this example set as described above.
[0098]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 130 nm) was obtained at about 1500 nm to about 1630 nm.
[0099]
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention includes first, second and third laser light sources that emit pumping lights having different wavelengths, and a tellurite fiber that is pumped by pumping light from the first and second laser light sources. And a Raman amplifier shown in FIG. 12 having a silica fiber pumped by pump light from a third laser light source.
[0100]
In FIG. 12, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, the silica fiber 11 and the multiplexer 2b are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side. Excitation light from the first and second laser light sources 5a and 5b is multiplexed by the multiplexer 4 and enters the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. The excitation light from the third laser light source 5c is incident on the silica fiber 11 via the multiplexer 2b.
[0101]
In this embodiment, λ2 is such that the first peak of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by light of wavelength λ2 is located at the first bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by wavelength λ1. Set to Further, by performing this setting, the second peak of the tellurite Raman amplifier excited by the light of wavelength λ2 is located at the second bottom of the tellurite Raman amplifier excited by the light of wavelength λ1. Further, λ3 is similarly set so that the peak of the gain spectrum of the silica Raman amplifier is positioned at the first bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the light of wavelength λ3. That is, in this embodiment, the first bottom of the gain spectrum by the excitation using the light of wavelength λ1 is used, and the second bottom of the gain spectrum of the wavelength λ1 is used by the wavelength λ2 by the peak of the gain spectrum by the light of wavelengths λ2 and λ3. Can be compensated by the second peak of the gain spectrum. By performing such setting, a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range. However, generally, since the spectral flatness is inferior to the configuration of the seventh embodiment, between the tellurite fiber 1 and the silica fiber 11, preferably between the multiplexer 2a and the silica fiber 11, It is preferable to provide a gain equalizer to improve flatness.
[0102]
In order to realize the compensation as described above, the difference between λ1 and λ2 is set to λ1−λ2 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm <λ1−λ2 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light in the wavelength band used in this example is 42 to 290 cm. ^-1 It corresponds to. Further, the difference between λ1 and λ3 is set to λ1−λ3 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ1−λ3 <40 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light in the wavelength band used in this example is 42 to 166 cm. ^-1 It corresponds to.
[0103]
In the configuration of the present embodiment, the size of the first bottom of the tellurite fiber arranged in the previous stage with respect to the signal light (the difference between the gain at the first peak and the gain at the first bottom) is the same for the tellurite fiber. It is smaller than that of the seventh embodiment excited by light of a wavelength. Therefore, in this embodiment, the minimum gain of the tellurite fiber in the first bottom wavelength region can be further increased. As a result, a lower noise figure and a higher signal light output are obtained.
[0104]
The above effect will be specifically described. FIG. 13 is a diagram illustrating a gain (on / off gain) spectrum (solid line) of single-wavelength excitation using only light of wavelength λ1 and a gain (on / off gain) spectrum (dashed line) in the case of dual-wavelength excitation using light of wavelengths λ1 and λ2. It is. The insertion loss of an optical component such as a tellurite fiber and an adjacent multiplexer is about 6 dB. Therefore, in the case of one-wavelength excitation, the net Raman gain at the first bottom B1 is about −0.5 dB. On the other hand, in the case of two-wavelength excitation, the net Raman gain in this region is about 4 dB, which is significantly larger than that in the case of single-wavelength excitation.
[0105]
When a two-wavelength pumped tellurite fiber and a one-wavelength pumped silica fiber are combined, a gain coefficient (in dB unit) at the first peak wavelength and a gain coefficient at the second peak wavelength of the two-wavelength pumped tellurite fiber It is necessary to appropriately set the ratio with (dB unit). As shown in FIG. 2, the ratio of the gain coefficient of the first peak P1 to the gain coefficient of the second peak P2 during one-wavelength excitation is 100: 70. When performing two-wavelength excitation, the ratio of the gain coefficient of the first peak P1 to the gain coefficient of the second peak P2 is preferably set to 100: 80 to 100: 100. In this setting, matching between the gain spectrum of the tellurite fiber and the gain spectrum of the silica fiber is good, and a flatter spectrum is obtained than when the gain constant ratio is outside this range.
[0106]
The reason why the gain coefficient of the second peak is preferably smaller than the gain coefficient of the first peak is due to the asymmetry of the gain coefficient spectrum of the silica fiber. As shown in FIG. 1 (b), the gain coefficient of the silica fiber decreases more slowly on the short wavelength side of the peak than on the long wavelength side. When the gain peak of the silica fiber is matched with the first bottom of the tellurite fiber, the region of the second peak P2 of the tellurite fiber overlaps with the gradually decreasing gain spectrum of the silica fiber, and the gain is compensated. However, the gain in the region of the first peak P1 of the tellurite fiber is hardly compensated by the gain spectrum of the silica fiber. Therefore, by flattening the second peak of the gain spectrum of the tellurite fiber in advance, a flat gain spectrum can be obtained for the entire amplifier.
[0107]
[Example 9]
In the Raman amplifier of FIG. 12, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1410 nm and the power was 200 mW. Furthermore, the wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1475 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km.
[0108]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained at about 1550 nm to about 1630 nm.
[0109]
(Ninth embodiment)
The ninth embodiment of the present invention is excited by first, second, third, and fourth laser light sources that emit excitation light having different wavelengths, and excitation light from the first and second laser light sources. FIG. 15 is a Raman amplifier shown in FIG. 14 having a tellurite fiber and a silica fiber pumped by pump light from third and fourth laser light sources.
[0110]
In FIG. 14, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, the gain equalizer 15, the silica fiber 11, and the multiplexer 2b are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side. Excitation light from the first and second laser light sources 5a and 5b is multiplexed by the multiplexer 4a and is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. Excitation light from the third and fourth laser light sources 5c and 5d is multiplexed by the multiplexer 4b and is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2b.
[0111]
In this example, λ2 is set so as to compensate for the first bottom B1 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1, as in the eighth embodiment. Similarly, λ3 is set such that the peak of the gain spectrum of the silica Raman amplifier is compensated for the first bottom B1 of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the light of wavelength λ3. Further, λ4 is set so that the peak of the gain spectrum of the silica Raman amplifier is positioned at the second bottom B2 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the light of wavelength λ4. As described above, since the gain coefficients of the first and second bottoms B1 and B2 due to the excitation light having the wavelength λ1 can be compensated together, a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range. However, since the spectral flatness is generally inferior to the configuration of the seventh embodiment, a gain equalizer 15 is provided between the tellurite fiber and the silica fiber as shown in FIG. It is preferable to improve the property.
[0112]
Further, in the configuration of the present embodiment, since the tellurite fiber is excited with light of two wavelengths, the minimum gain of the tellurite fiber at the first bottom B1 of the tellurite fiber disposed in the previous stage with respect to the signal light is reduced. Can be larger. As a result, a lower noise figure and a higher signal light output are obtained. The condition of the gain coefficient ratio for realizing this effect is the same as that in the eighth embodiment.
[0113]
In order to realize the above compensation, the difference between λ1 and λ2 is set to λ1−λ2 = 50 ± 20 nm, that is, 30 nm <λ1−λ2 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light is 84 to 290 cm. ^-1 It corresponds to. The difference between λ1 and λ3 is set to λ3−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ1−λ3 <40 nm. This is because the difference between the wave number of the third excitation light and the wave number of the first excitation light is 42 to 166 cm. ^-1 It corresponds to. Further, the difference between λ1 and λ4 is set to λ1−λ4 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm <λ1−λ4 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the fourth excitation light is 42 to 290 cm. ^-1 It corresponds to.
[0114]
[Example 10]
In the Raman amplifier of FIG. 14, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1410 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1475 nm and the power was 150 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-4 was 1400 nm, and the power was 150 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 11 was 5 km.
[0115]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 130 nm) was obtained at about 1500 nm to about 1630 nm.
[0116]
(10th Embodiment)
The tenth embodiment of the present invention includes first to sixth laser light sources that emit pumping lights having different wavelengths, and a first tellurite fiber that is pumped by pumping lights from the first and second laser light sources. 15 having a silica fiber excited by excitation light from the third and fourth laser light sources and a second tellurite fiber excited by excitation light from the fifth and sixth laser light sources. The Raman amplifier shown.
[0117]
In FIG. 15, the first tellurite fiber 1a, the multiplexer 2a, the gain equalizer 15a, the silica fiber 11, the multiplexer 2b, the gain equalizer 15b, the second tellurite fiber 1b, and the multiplexer 2c are included. Connected in series. The signal light is incident on the first tellurite fiber 1a side. Excitation light (λ1, λ2) from the first and second laser light sources 5a and 5b is multiplexed by the multiplexer 4a and enters the first tellurite fiber 1a via the multiplexer 2a. Excitation light (λ3, λ4) from the third and fourth laser light sources 5c and 5d is multiplexed by the multiplexer 4b and is incident on the silica fiber 11 via the multiplexer 2b. The pumping lights (λ5, λ6) from the fifth and sixth laser light sources 5e and 5f are multiplexed by the multiplexer 4c, and enter the second tellurite fiber 1b via the multiplexer 2c.
[0118]
The present embodiment is a configuration for improving the amplifier output over the configuration of the ninth embodiment. In the Raman amplifier of the ninth embodiment using the tellurite fiber shown in FIG. 14 in the previous stage, the gain flat wavelength region of the silica fiber is narrower than the gain flat wavelength region of the tellurite fiber. The output of the amplifier at a wavelength outside this range is reduced. In contrast to FIG. 14, in a Raman amplifier using a silica fiber in the previous stage, the noise figure at a wavelength outside the range of the flat gain wavelength range of the silica fiber is high. The amplifier of the present embodiment overcomes these drawbacks by using the second tellurite fiber 1b. In other words, the wider gain flat wavelength region of the second tellurite fiber disposed in the output stage after the silica fiber can prevent a decrease in the amplifier output at a wavelength outside the gain flat wavelength region of the silica fiber. it can. Also, since a wider band tellurite fiber is used for the input stage, the noise figure can be reduced.
[0119]
Further, in the configuration of the present embodiment, since the tellurite fiber is excited with light of two wavelengths, the lower noise figure and the higher signal light output at the first bottom B1 of the tellurite fiber are obtained as in the eighth embodiment. can get. The condition of the gain coefficient ratio for realizing this effect is the same as that in the eighth embodiment.
[0120]
The conditions to be satisfied by λ1, λ2, λ3, and λ4 are the same as those in the ninth embodiment. For λ5 and λ6, settings equivalent to λ1 and λ2 can be used, respectively. That is, λ6 is set so that the first peak of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by light of wavelength λ6 is located at the first bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by wavelength λ5. The In such a setting, the difference between λ5 and λ6 is set to λ5-λ6 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm <λ5-λ6 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the fifth excitation light and the wave number of the sixth excitation light is 125 to 290 cm. ^-1 It corresponds to. λ5 and λ6 can be set independently of λ1 and λ2, but preferably λ5 and λ6 are set equal to λ1 and λ2, respectively. 15, the second tellurite fiber laser light sources 5e and 5f are used separately from the first tellurite fiber laser light sources 5a and 5b. However, as shown in FIG. 5, the laser light source 5a is used. And the combined pumping light obtained by combining the pumping lights from 5b may be distributed and supplied to the first and second tellurite fibers.
[0121]
[Example 11]
In the Raman amplifier of FIG. 15, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1410 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1475 nm and the power was 150 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-4 was 1400 nm, and the power was 150 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-5 was 1450 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-6 was 1410 nm, and the power was 200 mW. The length of the first tellurite fiber 1a was 200 m, the length of the silica fiber 11 was 5 km, and the length of the second tellurite fiber 1b was 200 m.
[0122]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 130 nm) was obtained at about 1500 nm to about 1630 nm. In addition, the amplifier output of the Raman amplifier of this example was 20 dBm, which was larger than the amplifier output of 18 dBm of Example 10.
[0123]
(Eleventh embodiment)
An eleventh embodiment of the present invention includes first and second laser light sources having different excitation light wavelengths, a tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source, and a second laser light source. 17 is an optical fiber amplifier shown in FIG. 16 having an erbium-doped fiber pumped by pumping light from
[0124]
In FIG. 16, tellurite fiber 1, multiplexer 2, multiplexer 6, and erbium-doped fiber 21 are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side (that is, the tellurite fiber 1 is in the preceding stage with respect to the incident direction of the signal light). The excitation light (λ1) from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2. The excitation light (λ2) from the second laser light source 5b is incident on the erbium-doped fiber 21 through the multiplexer 6.
[0125]
In this embodiment, λ1 is set so as to compensate the first bottom B1 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the gain peak of the erbium (Er) -doped fiber. By compensating for the gain coefficient of the first bottom B1 by the excitation light having the wavelength λ1, a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range.
[0126]
The types of Er-doped fibers that can be used are Er-doped tellurite fibers, Er-doped fluoride fibers, Er-doped silica fibers, and the like. The gain spectrum of the Er-doped fiber generally has a peak at 1530 to 1570 nm. The wavelength λ2 of the excitation light for the Er-doped fiber is 1450-1500 nm. Preferably λ2 is 1480 nm. In FIG. 16, the Er-doped fiber is forward-pumped, but may be backward-pumped.
[0127]
Since the width of the gain spectrum peak of the Er-doped fiber is narrow, it is preferable to place the tellurite fiber 1 having a gain in a wider band in the front stage with respect to the incident direction of the signal light.
[0128]
On the other hand, the wavelength λ1 of the excitation light for the tellurite fiber is 1400-1450 nm in order to match the first bottom of the gain spectrum of the tellurite Raman fiber excited by the wavelength λ1 with the gain spectrum peak of the Er-doped fiber. It is. λ1 is preferably 1430 nm.
[0129]
[Example 12]
In the Raman amplifier of FIG. 16, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1430 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1480 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m. The length of the Er-doped fiber 21 was 5 m, and the Er-doped concentration was 2000 ppm by weight.
[0130]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained at about 1520 to 1600 nm.
[0131]
(Twelfth embodiment)
A twelfth embodiment of the present invention includes a tellurite fiber, a first laser light source that excites the tellurite fiber, a duplexer that selectively splits the signal light amplified by the tellurite fiber, A thulium (Tm) -doped fiber on which one of the signal lights demultiplexed by the demultiplexer is incident, a second laser light source for exciting the thulium-doped fiber, a signal light amplified by a thulium-doped fiber, It is an optical fiber amplifier shown in FIG. 17 having a multiplexer that multiplexes the other signal light demultiplexed by the demultiplexer.
[0132]
In FIG. 17, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, and the wavelength selective demultiplexer 14 are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side (that is, the tellurite fiber 1 is in the preceding stage with respect to the incident direction of the signal light). Excitation light (λ1) from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. The wavelength selective demultiplexer 14 demultiplexes the signal light into signal light in the first wavelength region and signal light in the second wavelength region. The signal light in the first wavelength band is amplified by the thulium-doped fiber 31 via the multiplexer 2 b and reaches the multiplexer 4. On the other hand, the light in the second wavelength region directly reaches the multiplexer 4. The excitation light (λ2) from the second laser light source 5b is incident on the thulium-doped fiber 31 via the multiplexer 2b. In the multiplexer 4, the signal lights in the first and second wavelength regions are combined to become amplifier output light.
[0133]
In the present embodiment, λ1 is set so as to compensate the second bottom B2 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the gain peak of the thulium (Tm) -doped fiber. By compensating the gain coefficient of the second bottom B2 by the excitation light having the wavelength λ1, a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range.
[0134]
The types of Tm-doped fibers that can be used include Tm-doped tellurite fibers, Tm-doped fluoride fibers, and Tm-doped silica fibers. The excitation wavelength λ2 of the Tm-doped fiber 31 is 1400 nm. The gain wavelength range of the Tm-doped fluoride fiber is about 1460 to 1510 nm, and loss occurs due to absorption of the base position on the longer wavelength side than 1510 nm. In FIG. 17, the Tm-doped fiber 31 is pumped forward, but may be pumped backward.
[0135]
In order to prevent loss due to absorption of the Tm-doped fiber, the wavelength selective demultiplexer 16 is used to transmit the signal light in the first wavelength range (about 1460 to 1510 nm) and the second wavelength range (about 1515 to 1620 nm). Separated into signal light. Then, only the signal light in the first wavelength region is amplified by the thulium-doped fiber 31 and propagated to the multiplexer 4. On the other hand, the duplexer 16 and the multiplexer 4 are coupled to the passage route of the signal light in the second wavelength range by an optical fiber with negligible loss. In this case, the wavelength range of 1510 to 1515 nm is a dead band of the duplexer and the multiplexer.
[0136]
The excitation wavelength λ1 of the tellurite fiber 1 for adjusting the gain range of the Tm-doped fiber to the second bottom is 1310 to 1480 nm, preferably 1450 nm.
[0137]
[Example 13]
In the Raman amplifier of FIG. 17, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1400 nm and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m. The length of the Tm-doped fiber 31 was 5 m, and the Tm-doped concentration was 6000 ppm by weight.
[0138]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 160 nm) was obtained in the wavelength range of about 1460 to 1620 nm excluding the dead band of 1510 to 1515 nm.
[0139]
(13th Embodiment)
A thirteenth embodiment of the present invention includes a tellurite fiber, a first laser light source that excites the tellurite fiber, a duplexer that selectively splits the signal light amplified by the tellurite fiber, A thulium (Tm) -doped fiber on which one of the signal lights demultiplexed by the demultiplexer is incident, a second laser light source for exciting the thulium-doped fiber, and the other signal demultiplexed by the demultiplexer A silica fiber on which light is incident, a third laser light source for exciting the silica fiber, a signal light amplified by a thulium-doped fiber, and a multiplexer for combining the signal light amplified by the silica fiber It is an optical fiber amplifier shown in FIG.
[0140]
In FIG. 18, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, and the wavelength selective demultiplexer 14 are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side (that is, the tellurite fiber 1 is in the preceding stage with respect to the incident direction of the signal light). Excitation light (λ1) from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. The wavelength selective demultiplexer 14 demultiplexes the signal light into signal light in the first wavelength region and signal light in the second wavelength region. The signal light in the first wavelength band is amplified by the thulium-doped fiber 31 via the multiplexer 2 b and reaches the multiplexer 4. On the other hand, the signal light in the second wavelength band is amplified by the silica fiber 11, passes through the multiplexer 2 c, and reaches the multiplexer 4. Excitation light from the third laser light source 5c is incident on the silica fiber 11 via the multiplexer 2c. In the multiplexer 4, the signal lights in the first and second wavelength regions are combined to become amplifier output light. Also in this embodiment, the wavelength region of 1510 to 1515 nm is a dead band of the duplexer and the multiplexer.
[0141]
In the present embodiment, λ1 is set so as to compensate the second bottom B2 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1 by the gain peak of the thulium (Tm) -doped fiber. That is, the first bottom B2 by the excitation light having the wavelength λ1 is flattened by the Tm-doped fiber 31. The excitation wavelength λ1 of the tellurite fiber 1 for adjusting the gain range of the Tm-doped fiber to the second bottom is 1310 to 1480 nm, preferably 1450 nm. In FIG. 18, the Tm-doped fiber 31 is pumped forward, but may be pumped backward.
[0142]
On the other hand, the excitation light wavelength λ3 of the third laser light source is set so as to compensate the first bottom B1 of the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1. The wavelength λ3 is in the range of 1380 to 1550 nm, preferably 1480 nm. In FIG. 18, the silica fiber 11 is pumped backward, but may be pumped forward.
[0143]
As described above, in the gain spectrum of the tellurite Raman amplifier excited by the wavelength λ1, the first bottom is compensated by the gain peak of the silica fiber, and the second bottom is compensated by the gain peak of the Tm-doped fiber. A wider and flat gain spectrum can be obtained.
[0144]
[Example 14]
In the Raman amplifier of FIG. 18, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1400 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1480 nm and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber was 5 km. The length of the Tm-doped fiber 31 was 5 m, and the Tm-doped concentration was 6000 ppm by weight.
[0145]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 160 nm) was obtained in the wavelength range of about 1460 to 1620 nm excluding the dead band of 1510 to 1515 nm.
[0146]
(14th Embodiment)
A Raman amplifier according to a fourteenth embodiment of the present invention includes first, second, and third laser light sources, a tellurite fiber that is pumped by pump light from the first laser light source, and a second laser light source. A tellurite fiber, a rare earth doped fiber, and a silica having a rare earth doped fiber (such as a thulium (Tm) doped fiber or an erbium doped fiber) excited by pumping light and a silica fiber excited by a third laser light source It is the optical fiber amplifier shown in FIG. 19 in which the fibers are connected in series.
[0147]
In FIG. 19, the tellurite fiber 1, the multiplexer 2a, the multiplexer 2b, the Tm-doped fiber 31, the silica fiber 11 and the multiplexer 2c are connected in series. The signal light is incident on the tellurite fiber 1 side (that is, the tellurite fiber 1 is in the preceding stage with respect to the incident direction of the signal light). Excitation light (λ1) from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. Excitation light (λ2) from the second laser light source 5b is incident on the Tm-doped fiber 31 via the multiplexer 2b. Excitation light from the third laser light source 5c is incident on the silica fiber 11 via the multiplexer 2c.
[0148]
The wavelength λ2 of the excitation light from the second laser light source depends on the rare earth used. The rare earth that can be used in this embodiment includes thulium and erbium, and is preferably thulium. When thulium is used, its excitation wavelength is 1400 nm and the gain region is 1460-1510 nm. The gain region width of the rare earth-doped fiber is about 50 nm, and ground level absorption (in the case of thulium) or upper level absorption (in the case of erbium) occurs in a region having a longer wavelength than the gain region. Therefore, the wavelength λ1 of the pumping light from the first laser light source is set so that the gain region of the rare earth-doped fiber overlaps the first or second bottom of the tellurite fiber gain spectrum by the light of λ1. With this setting, it is possible to amplify a signal having a wavelength longer than that of the gain region due to the rare earth using a tellurite fiber as an input stage in advance, thereby preventing a reduction in noise figure of the entire amplifier.
[0149]
Further, the signal light emitted from the rare earth doped fiber is amplified by the silica fiber at the output stage. The wavelength λ3 of the excitation light of the silica fiber is set so as to compensate the first bottom or the second bottom of the gain spectrum by the excitation light of λ1.
[0150]
In this embodiment, the rare earth-doped fiber can be set to compensate for the first bottom of the tellurite fiber and the silica fiber can be compensated for the second bottom, or the rare earth-doped fiber can be set to compensate for the first bottom of the tellurite fiber. It can also be set to compensate for the two bottoms and the silica fiber to compensate for the first bottom. In this embodiment, when thulium is used as the rare earth, the wavelength λ1 of the excitation light of the tellurite fiber can be set to 1310 to 1480 nm, preferably 1450 nm, and the wavelength λ3 of the excitation light of the silica fiber can be set to 1380 to It can be set to 1550 nm, preferably 1480 nm.
[0151]
More preferably in this embodiment, the rare earth doped fiber compensates for the first bottom of the tellurite fiber and the silica fiber compensates for the second bottom. Specifically, settings of λ1 = 1450 nm and λ3 = 1480 nm are used.
[0152]
One advantage of this embodiment is that there is no dead band. That is, in the thirteenth embodiment in which the rare earth-doped fiber and the silica fiber are connected in parallel, the gain spectrum is lost due to a dead band caused by the wavelength selective demultiplexer used for the parallel connection. On the other hand, in this embodiment, since all the fibers are connected in series and it is not necessary to use a branching filter, it is possible to prevent the loss of gain spectrum (dead band as a whole system). .
[0153]
Another advantage of this embodiment is that the gain band synthesis of thulium-doped fiber and silica fiber is highly efficient. In the thirteenth embodiment, the gain band combining efficiency is low in order to perform parallel combining that combines the output lights of two fibers connected in parallel. However, in this embodiment, since the series combining is performed in which both fibers are connected in series, the gain band combining efficiency can be increased.
[0154]
[Example 15]
In the Raman amplifier of FIG. 19, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1400 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1480 nm and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber was 5 km. The length of the Tm-doped fiber 31 was 5 m, and the Tm-doped concentration was 6000 ppm by weight.
[0155]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 160 nm) was obtained in a wavelength range of about 1460 to 1620 nm without a dead band.
[0156]
(Fifteenth embodiment)
The Raman amplifier according to the fifteenth embodiment of the present invention includes a laser light source and a rare earth-doped fiber (such as a thulium (Tm) -doped fiber or an erbium-doped fiber) excited by the laser light source, as shown in FIG. It is an amplifier.
[0157]
In FIG. 20, the erbium-doped tellurite fiber 41 and the multiplexer 2 are connected in series. Excitation light (λ) from the laser light source 5 enters the erbium-doped tellurite fiber 41 via the multiplexer 2. The erbium-doped tellurite fiber 41 functions as both a gain medium for stimulated Raman amplification and a gain medium for amplification by erbium ions.
[0158]
In the present embodiment, the first bottom of the Raman gain spectrum of the tellurite fiber excited by the wavelength λ is compensated by the Er gain peak of the additive excited by the wavelength λ. The wavelength λ is 1410 to 1440 nm, preferably 1430 nm. Er ions can be excited with excitation light of about 1430 nm, and the gain spectrum thereof is slightly different from that of the eleventh embodiment, but still has a peak roughly at 1530 to 1570 nm.
[0159]
In this embodiment, the gain due to the stimulated Raman amplification is proportional to the output power of the pumping light and the length of the tellurite fiber 41, while the gain of the amplification due to Er depends on the output power of the pumping light, the added concentration of Er, and the fiber. It is proportional to the product of the length of 41. Therefore, in order to make the pumping light power necessary for obtaining a desired Raman amplification gain within a practical range, it is desirable to add erbium to 1000 ppm by weight or less, preferably 250 ppm by weight or less. For example, in order to make the amplification gain of Er equivalent to the Raman amplification gain of tellurite fiber and adapt to the flattening of the gain spectrum, the desired fiber length is 50 m when using a fiber with an additive concentration of 1000 ppm by weight. Yes, when using a fiber with an additive concentration of 250 ppm by weight, it is 250 m. That is, the Raman amplification efficiency in the latter case is about five times that of the former.
[0160]
[Example 16]
In the Raman amplifier of FIG. 19, the wavelength of the excitation light from the LDM was 1430 nm, and the power was 200 mW. The length of the erbium-doped tellurite fiber 41 was 250 m, and the Er addition concentration was 250 ppm by weight.
[0161]
In the Raman amplifier of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1520 to 1600 nm.
[0162]
(Sixteenth embodiment)
A Raman amplifier according to a sixteenth embodiment of the present invention includes first and second laser light sources, and a rare earth-doped fiber (thulium (Tm) -doped fiber, erbium-doped fiber, or the like) excited by the first and second laser light sources. The optical fiber amplifier shown in FIG. The rare earth that can be used in the present embodiment includes erbium and thulium, and is preferably erbium. The rare earth doped tellurite fiber 41 functions as both a gain medium for stimulated Raman amplification and a gain medium for amplification by rare earth.
[0163]
In FIG. 21, the erbium-doped tellurite fiber 41 and the multiplexer 2 are connected in series. Excitation light (λ1, λ2) from the first and second laser light sources 5a, 5b is multiplexed by the multiplexer 4 and enters the erbium-doped tellurite fiber 41 via the multiplexer 2.
[0164]
In the present embodiment, the first bottom of the gain spectrum of the tellurite fiber excited by the wavelength λ1 is compensated by the Er gain peak of the additive excited by the wavelength λ2. The wavelength λ1 is 1410 to 1440 nm, preferably 1430 nm. The wavelength λ2 is 1450 to 1500 nm, preferably 1480 nm.
[0165]
Also in this embodiment, for the reason described in the fifteenth embodiment, it is desirable to add erbium to 1000 ppm by weight or less, desirably 250 ppm by weight or less.
[0166]
(17th Embodiment)
A seventeenth embodiment of the present invention includes: (a) a first and second laser light source; and a repeater having a tellurite fiber pumped by pump light from the first laser light source; The optical communication system shown in FIG. 22 has at least one transmission line section including a transmission line of one section made of silica fiber pumped by pumping light from a second laser light source.
[0167]
In FIG. 22, the silica fiber 13a forming the transmission path, the multiplexer 2a, the tellurite fiber 1, and the multiplexer 2b are connected in series, and further connected to the silica fiber 13b forming the next transmission path. ing. Excitation light (λ1) from the first laser light source 5a is incident on the tellurite fiber 1 via the multiplexer 2a. The excitation light (λ2) from the second laser light source 5b is incident on the silica fiber 13a through the multiplexer 2b. The repeater 14 includes first and second laser light sources 5a and 5b, two multiplexers 2a and 2b, and a tellurite fiber 1. One transmission line section is formed by one repeater 14 and one transmission line (silica fiber 13a).
[0168]
In the present embodiment, the first bottom of the gain coefficient spectrum of the tellurite fiber obtained by the excitation light (λ1) from the first laser light source is silica obtained by the excitation light (λ2) from the second laser light source. It is set so as to overlap the peak of the gain coefficient spectrum of the fiber. The difference between λ1 and λ2 is λ2−λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 40 nm>λ2−λ1> 10 nm. The difference λ2-λ1 between λ1 and λ2 is more preferably 15 nm to 35 nm, and most preferably 20 nm to 30 nm. The wave number difference between the two excitation lights corresponding to the wavelength difference of 10 nm to 40 nm is about 42 to 166 cm. ^-1 It is. When λ1 and λ2 are set as described above, an improvement in signal-to-noise ratio (decrease in noise figure) due to distributed amplification is realized in the transmission line in the silica fiber gain region. Since the gain peak of the silica fiber compensates for the depression of the gain spectrum of the tellurite fiber 1, a flat spectrum can be obtained in a wide wavelength range. Therefore, it is possible to easily and significantly suppress noise figure degradation at wavelengths near the gain spectrum depression in the tellurite fiber 1. Further, when a particularly large optical signal-to-noise ratio is obtained in a wavelength region where the distributed gain of the silica fiber is large, there is an advantage that the wavelength region can be set to the zero dispersion wavelength of the transmission line.
[0169]
The silica fibers 13a and 13b, which are transmission lines, are generally a dispersion compensating fiber (DCF), a dispersion shifted fiber (DSF), or a 1.3 μm single mode fiber having a low loss coefficient. Since Raman amplification is distributed in the transmission line, an improvement in signal-to-noise ratio (decrease in noise figure) due to distributed amplification occurs in a wavelength region where the distribution gain is large. Here, the 1.3 μm single mode fiber is a fiber having a zero dispersion wavelength of 1.3 μm. The dispersion shifted fiber is a fiber in which the zero dispersion wavelength is shifted from 1.3 μm to about 1.55 μm by adjusting the structural dispersion of the fiber. Accordingly, the dispersion-shifted fiber is particularly suitable for high-speed transmission using signal light having a wavelength near 1.55 μm, which is important in a backbone long-distance transmission system.
[0170]
[Example 17]
In the optical communication system of FIG. 22, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1450 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1475 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, and the length of the silica fiber 13a constituting the transmission path was 40 km.
[0171]
In the optical communication system of the present embodiment, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1550 to 1630 nm.
[0172]
[Example 18]
In the optical communication system of FIG. 22, the wavelength of the excitation light from LDM-1 was 1420 nm and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 was 1445 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1 was 200 m, DSF was used as the silica fiber 13a constituting the transmission path, and the length was 80 km.
[0173]
In the optical communication system of this example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 80 nm) was obtained in the wavelength range of about 1510 to 1590 nm. Furthermore, in this example, the zero dispersion wavelength could be set to 1550 nm. A high optical signal-to-noise ratio was obtained in the region near 1550 nm, and transmission quality deterioration due to nonlinear effects could be suppressed.
[0174]
(Eighteenth embodiment)
In an eighteenth embodiment of the present invention, (a) first to third, fifth, and sixth laser light sources and a first teller pumped by excitation light from the first and second laser light sources. A light fiber, a first silica fiber excited by excitation light from the third laser light source, and a second tellurite fiber excited by excitation light from the fifth and sixth laser light sources. A transmission line section including: (b) a fourth laser light source; and a one-line transmission line having a second silica fiber pumped by pump light from the fourth laser light source; The optical communication system shown in FIG. 23 has at least one section.
[0175]
In FIG. 23, the Raman amplifier according to the tenth embodiment shown in FIG. However, the present embodiment is different in that the silica fiber 11 is excited by a single excitation light having a wavelength λ3. The silica fiber 13 forming the transmission path, the multiplexer 2d, the first tellurite fiber 1a, the multiplexer 2a, the silica fiber 11, the multiplexer 2b, the second tellurite fiber 1b, and the multiplexer 2c are connected in series. It is connected to the. Excitation light (λ1, λ2) from the first and second laser light sources 5a, 5b is incident on the first tellurite fiber 1a via the multiplexer 4a. Excitation light (λ3) from the third laser light source 5c is incident on the silica fiber 11 via the multiplexer 2b. Excitation light (λ5, λ6) from the fifth and sixth laser light sources 5e, 5f is incident on the second tellurite fiber 1b via the multiplexer 4b. The repeater 14 includes the above elements except for the silica fiber 13 and the multiplexer 2d. The excitation light (λ4) from the fourth laser light source 5d is incident on the silica fiber 13 forming the transmission line of one section via the multiplexer 2d. One transmission line section is formed by one repeater 14 and one transmission line (silica fiber 13). The signal light enters the repeater from the silica fiber 13.
[0176]
In the Raman amplifier of the tenth embodiment, the first bottom and the second bottom of the gain spectrum of the first tellurite fiber 1a are the same as those of the silica fiber 11 although the broadband tellurite fiber is used in the input stage. It is not completely flattened by the gain peak. Therefore, the noise figure is larger than the noise figure at the wavelength of the first and second peaks at either or both of the first bottom and the second bottom. In the optical communication system of the present embodiment, it is possible to reduce the effective noise figure of the first bottom and the second bottom by performing distributed Raman amplification in the silica fiber 13 which is a transmission line.
[0177]
As described above, a gain spectrum having a wide flat gain band and a low noise figure can be obtained by the silica fiber 13, the first tellurite fiber 1 a, and the silica fiber 11 that are transmission lines. Further, in the present embodiment, the output power of the repeater 14 (and thus the optical communication system) can be increased by using the second tellurite fiber 1b having a wide band as the output stage. Here, it is preferable to install the gain equalizer 15 between the silica fiber 11 and the second tellurite fiber 1b from the viewpoint of flattening the gain spectrum and increasing the output of the amplifier. The second tellurite fiber 1b can be omitted if desired characteristics (wide flat gain region, high power and low noise figure) can be obtained by the stage before the silica fiber 11.
[0178]
The conditions to be satisfied by λ1 to λ6 are the same as those in the tenth embodiment.
[0179]
That is, the difference between λ1 and λ2 is set to λ1−λ2 = 50 ± 20 nm, that is, 30 nm <λ1−λ2 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the second excitation light in the wavelength band used in this example is 125 to 290 cm. ^-1 It corresponds to. The difference between λ1 and λ3 is set to λ3-λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ3-λ1 <40 nm. This is because the difference between the wave number of the third excitation light and the wave number of the first excitation light in the wavelength band used in this example is 42 to 166 cm. ^-1 It corresponds to. Further, the difference between λ1 and λ4 is set to λ1−λ4 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm <λ1−λ4 <70 nm. This is because the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the fourth excitation light is 42 to 290 cm. ^-1 It corresponds to. Λ5 and λ6 are the same as λ1 and λ2, respectively.
[0180]
In the above setting, the gain peak of the silica fiber 11 excited by the light of wavelength λ3 compensates the first bottom of the tellurite fiber excited by the light of wavelength λ1. On the other hand, the gain peak of the silica fiber 13 excited by the light of wavelength λ4 compensates for the second bottom of the tellurite fiber excited by the light of wavelength λ1. The conditions of the wavelengths λ3 and λ4 may be switched to compensate the second bottom by the gain peak due to the wavelength λ3 and the first bottom by the gain peak due to the wavelength λ4. That is, the difference between λ1 and λ4 is set to λ4-λ1 = 25 ± 15 nm, that is, 10 nm <λ4-λ1 <40 nm, and the difference between λ1 and λ3 is λ1-λ3 = 40 ± 30 nm, that is, 10 nm < You may set to (lambda) 1- (lambda) 3 <70nm. In other words, the difference between the wave number of the fourth excitation light and the wave number of the first excitation light is 42 to 166 cm. ^-1 And the difference between the wave number of the first excitation light and the wave number of the third excitation light is 42 to 290 cm. ^-1 It may correspond to.
[0181]
In the configuration shown in FIG. 23, the silica fiber 13 is excited by a single wavelength, but may be excited by using two lights having different wavelengths. In that case, the wavelengths of these two lights need to satisfy the above conditions of λ3 and λ4. By using two pump lights, both the first and second bottoms of the tellurite fiber can be compensated by the distributed gain in the silica fiber 13, and the noise figure can be further reduced. Also, the two-wavelength excitation may be performed under the same conditions for the silica fiber 11a in the repeater.
[0182]
Further, in the configuration of FIG. 23, the second tellurite fiber laser light sources 5e and 5f are used separately from the first tellurite fiber laser light sources 5a and 5b. As shown in FIG. The composite excitation light obtained by combining the excitation light from the light sources 5a and 5b may be distributed and supplied to the first and second tellurite fibers.
[0183]
[Example 19]
In the optical communication system of FIG. 23, the wavelength of pumping light from LDM-1 and LDM-5 was 1450 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-2 and LDM-6 was 1410 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-3 was 1475 nm, and the power was 200 mW. The wavelength of the excitation light from LDM-4 was 1400 nm, and the power was 200 mW. The length of the tellurite fiber 1a was 200 m, and the length of the tellurite fiber 1b was 180 m. The length of the silica fiber 11 was 5 km. DSF was used as the silica fiber 13 constituting the transmission path, and its length was 80 km.
[0184]
In the optical communication system of the present example, a flat gain spectrum (flat gain bandwidth 130 nm) was obtained in a wavelength range of about 1500 to 1630 nm. Furthermore, in this example, an effective noise figure lower than that in Example 11 (FIG. 15) could be realized. Although the maximum noise figure in Example 11 was 9 dB, the maximum effective noise figure in this example was improved to 6 dB.
[0185]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has been made by paying attention to the fact that the gain spectrum obtained by Raman amplification of the optical signal depends on the pumping light and the amplification medium.
[0186]
In other words, the optical fiber amplifier of the present invention is a Raman fiber amplifier based on the use of tellurite fiber. 1) The tellurite fiber is excited with two wavelengths, and 2) The tellurite fiber and the silica fiber are different from each other. A combination of pumping at a wavelength, 3) pumping a tellurite fiber doped with Er at a low concentration at one or two wavelengths, and 4) pumping a tellurite fiber and a Tm-doped fiber at different wavelengths. Thus, effects such as an increase in the flat gain band, a reduction in noise figure, and an increase in the output of the amplifier are provided. In addition, since the above-described effect can be achieved by using a small number of excitation light sources, it is advantageous for reducing the cost of the amplifier.
[0187]
Furthermore, the optical communication system of the present invention is a system using a repeater using a tellurite fiber and a silica fiber transmission line that performs distributed amplification. The present invention provides effects such as widening the gain band, lowering the noise figure, and increasing the output of the amplifier.
[0188]
As described above, the present invention can solve the disadvantages of limiting the gain band and the necessity of using a large number of pumping light sources, which are problems in the optical communication system using the Raman amplifier and the Raman amplification according to the prior art.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration and a gain coefficient spectrum of a silica Raman amplifier according to the prior art, FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a silica Raman amplifier, and FIG. 1B is a diagram showing a gain coefficient spectrum of a silica Raman amplifier.
FIG. 2 is a diagram showing a gain coefficient spectrum of a tellurite Raman amplifier using single wavelength excitation.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a gain coefficient spectrum of the tellurite Raman amplifier according to the first embodiment of the present invention, where (a) shows the gain (relative value in dB unit) spectrum of Example 1, and (b) shows the implementation. 6 is a graph showing a gain (relative value in dB) spectrum of Example 2;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a seventh embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the gain spectrum of the Raman amplifier according to the seventh embodiment of the present invention, where (a) shows the gain (relative value in dB unit) spectrum of Example 4 for comparison, and (b) shows the gain spectrum. It is a graph which shows the gain (relative value of dB unit) spectrum of Example 8.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the Raman gain of tellurite fibers pumped with single wavelength and dual wavelength.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to a sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to a seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to an eighteenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Tellurite fiber
2 multiplexer
3 Light source device
4 multiplexer
5 Laser light source
11 Silica fiber
12 Reflective elements
13 Silica fiber
14 Repeater
15 Gain equalizer
16 duplexer
21 Erbium-doped fiber
31 Thulium-doped fiber
41 Rare earth doped tellurite fiber

Claims (20)

Two laser light sources that emit excitation light of different wavelengths;
A tellurite fiber that is excited by excitation light from the two laser light sources and performs Raman amplification , and an absolute value of a difference in wave number of the excitation light from the two laser light sources is 125 to 290 cm ⁻¹ ,
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). Fiber amplifier. Two laser light sources that emit excitation light of different wavelengths;
First and second tellurite fibers that are excited by excitation light from the two laser light sources and perform Raman amplification ;
And the absolute value of the wave number difference of the excitation light from the two laser light sources is 125 to 290 cm ⁻¹ ,
The first and second tellurite fibers are TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M is one kind) Or a plurality of alkali metals, wherein L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). And
First and second tellurite fibers are connected in series, and the two laser light sources are connected such that excitation light from the two laser light sources is incident on the first and second tellurite fibers. An optical fiber amplifier characterized by the above. First and second laser light sources that emit excitation light having different wavelengths;
A tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source to perform Raman amplification ;
A silica fiber that is excited by excitation light from the second laser light source and performs Raman amplification, and the wave numbers of the excitation light from the second laser light source and the excitation light from the first laser light source The difference is 42 to 166 cm ⁻¹ ,
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti)
The tellurite fiber and the silica fiber are connected in series, the first laser light source is connected so that excitation light from the first laser light source is incident on the tellurite fiber, and the second laser light source is An optical fiber amplifier, wherein the pumping light from the second laser light source is connected so as to enter the silica fiber .   4. The optical fiber amplifier according to claim 3, further comprising a multiplexer that multiplexes the excitation light from the first laser light source and the excitation light from the second laser light source. The tellurite fiber and the silica fiber are connected in series,
The tellurite fiber is disposed in a preceding stage with respect to the incident direction of signal light, and a reflective element that reflects excitation light from the first laser light source is provided between the tellurite fiber and the silica fiber. The optical fiber amplifier according to claim 4. Multiple tellurite fibers for Raman amplification ;
A plurality of silica fibers that perform Raman amplification, two laser light sources that emit excitation light having different wavelengths,
Have
The tellurite fiber and the silica fiber are alternately arranged so as to be adjacent to each other, the tellurite fiber and the silica fiber are connected in series, and the two laser light sources receive excitation light from the two laser light sources. Connected to be incident on the plurality of tellurite fibers and the plurality of silica fibers ;
The absolute value of the wave number difference of the excitation light from the two laser light sources is 42 to 166 cm ⁻¹ ;
The plurality of tellurite fibers include TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M is one or more alkalis). Characterized in that the metal has a composition of L, at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). An optical fiber amplifier. First, second, and third laser light sources that emit excitation light having different wavelengths;
A tellurite fiber excited by the first laser light source and performing Raman amplification ;
A silica fiber that is excited by the second and third laser light sources to perform Raman amplification ,
The difference between the wave number of the excitation light of the second laser light source and the wave number of the excitation light of the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the pump light of the third laser light source is 42 to 294 cm ⁻¹ ;
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti)
The tellurite fiber and the silica fiber are connected in series, and the first laser light source is connected so that excitation light from the first laser light source is incident on the tellurite fiber, and the second and third An optical fiber amplifier, wherein the laser light sources are connected so that excitation light from the laser light sources is incident on the silica fiber . First, second, and third laser light sources that emit excitation light having different wavelengths;
A tellurite fiber that is excited by the first and second laser light sources to perform Raman amplification, and a silica fiber that is excited by the third laser light source to perform Raman amplification ;
Have
The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the excitation light of the second laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ;
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti)
The tellurite fiber and the silica fiber are connected in series, and the first and second laser light sources are connected so that excitation light from these laser light sources is incident on the tellurite fiber, and a third laser light source The optical fiber amplifier is connected so that excitation light from a third laser light source is incident on the silica fiber . First, second, third and fourth laser light sources emitting excitation light having different wavelengths;
Silica fiber to perform Raman amplification is excited by the first and second being excited by the laser light source wherein the tellurite fiber to perform Raman amplification third and fourth laser sources,
Have
The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the wave number of the excitation light of the second laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ;
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the wave number of the excitation light of the fourth laser light source is 42 to 290 cm ⁻¹ .
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti)
The tellurite fiber and the silica fiber are connected in series, and the first and second laser light sources are connected so that excitation light from the laser light sources is incident on the tellurite fiber, and the third and fourth The optical fiber amplifier is connected so that excitation light from the laser light sources is incident on the silica fiber . First, second, third and fourth laser light sources emitting excitation light having different wavelengths;
Fifth and sixth laser light sources;
A first tellurite fiber that is excited by the first and second laser light sources to perform Raman amplification; and a second tellurite fiber that is excited by the fifth and sixth laser light sources to perform Raman amplification ;
A silica fiber that is excited by the third and fourth laser light sources to perform Raman amplification ;
Have
The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the excitation light of the second laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ;
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the excitation light of the fourth laser light source is 42 to 290 cm ⁻¹ ;
The first and second tellurite fibers are TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M is one kind) Or a plurality of alkali metals, wherein L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). And
The first and second tellurite fibers and the silica fiber are connected in series, and the first and second laser light sources are configured so that excitation light from the laser light sources is incident on the first tellurite fibers. The third and fourth laser light sources are connected such that excitation light from the laser light sources is incident on the second tellurite fiber, and the fifth and sixth laser light sources are connected from the laser light sources. An optical fiber amplifier characterized in that the pumping light is connected so as to be incident on the silica fiber . The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the fifth laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
A difference between the wave number of the excitation light of the fifth laser light source and the excitation light of the sixth laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ; and the wave number of the excitation light of the fifth laser light source; 11. The optical fiber amplifier according to claim 10, wherein a difference in wave number from the pumping light of the laser light source is 42 to 290 cm ⁻¹ . First and second laser light sources that emit pumping light having different wavelengths, a tellurite fiber that is excited by pumping light from the first laser light source to perform Raman amplification, and an erbium-doped fiber,
The wavelength of the excitation light from the first laser light source is 1400 to 1450 nm,
The wavelength of the excitation light from the second laser light source is 1450-1500 nm,
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti)
The tellurite fiber and the erbium-doped fiber are connected in series, and the first laser light source is connected so that the excitation light from the first laser light source is incident on the tellurite fiber, and the second laser light source An optical fiber amplifier, wherein the pumping light from the second laser light source is connected so as to enter the erbium-doped fiber . First and second laser light sources;
A tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source to perform Raman amplification ;
A wavelength-selective demultiplexer that separates the signal light amplified by the tellurite fiber into signal light in the first and second wavelength ranges;
A thulium-doped fiber that is excited by excitation light from the second laser light source and amplifies signal light in the first wavelength range;
A multiplexer that combines the signal light in the first wavelength region amplified by the thulium-doped fiber and the signal light in the second wavelength region; and the excitation light wavelength of the first laser light source is 1310 1480 nm,
The tellurite fiber, the wavelength selective demultiplexer, and the multiplexer are connected in series, and the first wavelength band signal is connected to the multiplexer through the thulium-doped fiber. The first laser light source is connected so that the excitation light from the first laser light source enters the tellurite fiber, and the second laser light source has the thulium added to the excitation light from the second laser light source. Connected to the fiber,
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). Fiber amplifier. A third laser light source;
A silica fiber that is excited by excitation light from the third laser light source and performs Raman amplification ;
The second wavelength region signal is connected so as to be incident on the multiplexer via the silica fiber, and the third laser light source has the excitation light from the third laser light source incident on the silica fiber. Connected so that
14. The optical fiber amplifier according to claim 13, wherein an excitation light wavelength of the third laser light source is 1380 to 1550 nm, and signal light in the second wavelength region is amplified by the silica fiber. First to third laser light sources;
A tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source to perform Raman amplification ;
A thulium-doped fiber pumped by pump light from the second laser light source;
A silica fiber that is excited by excitation light from the third laser light source and performs Raman amplification, and the tellurite fiber, the thulium-doped fiber, and the silica fiber are connected in series in this order, The first laser light source is connected so that the excitation light from the first laser light source is incident on the tellurite fiber, and the second laser light source is the excitation light from the second laser light source that is the thulium-doped fiber. The third laser light source is connected so that the excitation light from the third laser light source enters the silica fiber,
The excitation light from the first laser light source has a wavelength of 1310 to 1480 nm;
The excitation light from the third laser light source has a wavelength of 1380 to 1550 nm;
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). A characteristic optical fiber amplifier. An erbium-doped tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source and performs both Raman amplification by tellurite glass and amplification by erbium;
And the tellurite glass is TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M is one or more). Wherein L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). An optical fiber amplifier, wherein a wavelength of pumping light from the first laser light source is 1410 to 1440 nm. The laser beam further includes a second laser light source for exciting erbium in the erbium-doped tellurite fiber , the wavelength of excitation light from the second laser light source is 1450-1500 nm , 17. The optical fiber amplifier according to claim 16, wherein the pumping light from the second laser light source is connected so as to enter the erbium-doped tellurite . (A) a repeater having first and second laser light sources, and a tellurite fiber that is excited by excitation light from the first laser light source and performs Raman amplification ;
(B) a transmission line including a transmission line made of silica fiber that is excited by excitation light from the second laser light source and performs Raman amplification , and the repeater and the transmission line are connected in series. the line sections have at least one section or more,
The difference between the wave number of the excitation light from the second laser light source and the wave number of the excitation light from the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ ;
The tellurite fiber includes TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M represents one or more alkali metals). , L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb, or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si, or Ti). An optical communication system. (A) first to third, fifth and sixth laser light sources;
A first tellurite fiber that is excited by excitation light from the first and second laser light sources to perform Raman amplification ;
A first silica fiber that is excited by excitation light from the third laser light source to perform Raman amplification ;
A second tellurite fiber that is excited by excitation light from the fifth and sixth laser light sources to perform Raman amplification, and the first tellurite fiber, the silica fiber, and the second tellurite fiber are A repeater connected in series ;
(B) including a fourth laser light source and a one-line transmission line having a second silica fiber that is excited by excitation light from the fourth laser light source and performs Raman amplification , and the repeater and the A transmission line section connected in series with the transmission line has at least one section, and the first to fourth laser light sources emit excitation light having different wavelengths,
The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the first laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the excitation light of the second laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ;
The difference between the wave number of the excitation light of the first laser light source and the excitation light of the fourth laser light source is 42 to 290 cm ⁻¹ ;
The first and second tellurite fibers are TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ or TeO ₂ —ZnO—M ₂ O—L ₂ O ₃ —QO ₂ (wherein M is one kind) Or a plurality of alkali metals, wherein L represents at least one of B, Bi, La, Al, Ce, Yb or Lu, and Q represents at least one of Ge, Si or Ti). An optical communication system characterized by the above. The difference between the wave number of the excitation light of the third laser light source and the wave number of the excitation light of the fifth laser light source is 42 to 166 cm ⁻¹ .
A difference between the wave number of the excitation light of the fifth laser light source and the excitation light of the sixth laser light source is 125 to 290 cm ⁻¹ ; and the wave number of the excitation light of the fifth laser light source; The optical communication system according to claim 19, wherein a difference in wave number from the excitation light of the laser light source is 42 to 290 cm ⁻¹ .

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