JP4809770B2 - 海底観測システム - Google Patents
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Description
Fiber)を増幅媒体に用いるエルビウムドープ光ファイバ増幅器(EDFA)や、石英を母材とする光ファイバを増幅媒体に用いるラマン増幅器が用いられる。特許文献1や非特許文献1には、比較的高い周波数で変調するためには、EDFAよりもラマン増幅器が適していることが開示されている。
2 ラマン増幅用光ファイバ
3 励起光源
4 LD駆動・変調回路
5 WDM合波器
6 入力端
7 出力端
8 励起光
9 信号源。
図1は実施の形態1のラマン増幅器を示す構成図である。図1に示すように、実施の形態1のラマン増幅器1は、ラマン増幅媒体であるラマン増幅用の低分散光ファイバ2と、励起光源である励起LD(レーザダイオード)3と、励起LDを駆動するとともにLD光を変調するためのLD駆動・変調回路4と、励起光8とキャリア光を合波するWDM(Wavelength
Division Multiplex)合波器5と、キャリア光が入力する光ファイバの入力端6と、キャリア光が出力される光ファイバの出力端7とを備えている。9はラマン増幅器1に信号を与える100MHzの信号源である。
(光ファイバの分散値の絶対値26ps/nm/km)×(光ファイバの長さ6.1km)
×(励起光−キャリア光間の波長差100nm)=16ns
となる。したがって、1/16ns=63MHzが変調周波数の上限界の目安であり、この条件のままでは100MHzの周波数でキャリア光を変調することはできない。
1/[(励起光源の変調周波数100MHz[THz])×(光ファイバの長さ6.1[km])
×(励起光−キャリア光間の波長差100[nm])]
=16ps/nm/km
よりも絶対値が小さい分散値とすれば、周波数100MHzの信号源9でキャリア光を変調することができる。
実施の形態1では、図2の測定で用いた光ファイバのラマン利得係数は、通常の光ファイバに比べると比較的高い2.5/W/mであるが、更に利得係数の高い光ファイバを用いることで変調速度の上限界を高くする効果が得られる。利得係数は、大きな値であるほど、同じ励起光強度および同じ光ファイバ長で得られる利得が高くなる。言い換えると、利得係数の大きなラマン増幅用光ファイバを採用すると、短い光ファイバ長でキャリア光を強度変調できるため、光ファイバの中での伝搬遅延時間を小さくすることができる。
1/[(光ファイバの分散値の絶対値16ps/nm/km)×(光ファイバの長さ3km)
×(励起光-キャリア光間の波長差100nm)]=208MHz
となる。
図3は本発明の実施の形態3のラマン増幅器を示す構成図である。図3においては、ラマン増幅用光ファイバ2として、正の分散特性を持つ光ファイバ2aと、負の分散特性を持つ光ファイバ2bを交互に接続した構成としている。その他の構成は、図1と同様である。
図4は本発明の実施の形態4のラマン増幅器を示す構成図である。図4に示す実施の形態4においては、図1のラマン増幅器が2段に縦列接続されているような構成となっている。実施の形態1と同様に、キャリア光と励起光の波長はそれぞれ1550nm、1450nmとし、ラマン増幅用光ファイバ2の分散値は、16ps/nm/kmである。2つの光ファイバ2の各長さは、実施の形態1の半分の3kmとしている。
1/[ (光ファイバの分散値の絶対値16ps/nm/km)×(光ファイバの長さ3km)
×(励起光-キャリア光間の波長差100nm)]=208MHz
となり、実施の形態1の2倍の周波数(208MHz)での変調が可能となる。
図5は本発明の実施の形態1〜4の何れかのラマン増幅器を用いた光通信システムを示す構成図である。この光通信システムは、波長多重されたキャリア光を送信する送信装置100と、波長多重されたキャリア光を受信する受信装置101と、光ファイバケーブル102と、中継器103と、観測装置104とを有している。観測装置104は、実施の形態1〜4の何れかに示したラマン増幅器1と、データ処理部105と、地震計、津波計、温度計、カメラなどの観測部106とを備えている。
Claims (6)
- キャリア光を送信する送信装置と、
前記送信装置からのキャリア光を受信し、変調されたキャリア光を送信するラマン増幅器と、
前記ラマン増幅器から変調されたキャリア光を受信する受信装置と、
観測信号を生成し、前記ラマン増幅器に観測信号を出力する観測装置と、
を備え、
前記ラマン増幅器および前記観測装置を海底に設置し、前記ラマン増幅器が前記観測装置からの観測信号を用いてキャリア光を変調し、陸上に設置された前記受信装置が変調されたキャリア光を受信する海底観測システムであって、
前記ラマン増幅器は、
ラマン増幅媒体を用いてキャリア光を増幅するラマン増幅器であり、
前記観測装置からの観測信号に基づいて、100MHz以上の周波数で強度変調された励起光を前記ラマン増幅媒体に供給する励起光源と、
前記キャリア光と前記励起光を合波して前記ラマン増幅媒体に導く合波手段と、
を備え、
前記ラマン増幅媒体が、前記観測信号に基づいて強度変調された励起光の強度に応じて前記キャリア光を変調し、前記ラマン増幅媒体が光ファイバであり、前記光ファイバの分散値の絶対値が小さく、前記光ファイバの長さ、前記励起光源が前記観測信号に基づいて励起光を強度変調する変調周波数、前記励起光と前記キャリア光間の波長差に対して、
光ファイバの分散値の絶対値[ps/nm/km]
≦1/[(励起光源の変調周波数[THz])×(光ファイバの長さ[km])
×(励起光−キャリア光の波長差[nm])]
の条件を満たすことを特徴とする海底観測システム。 - 前記ラマン増幅媒体が、5/W/km以上の高いラマン利得効率を持つ光ファイバであることを特徴とする請求項1に記載の海底観測システム。
- 前記励起光の波長が1.4〜1.5μmの範囲内であり、
前記キャリア光の波長が1.5〜1.6μmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の海底観測システム。 - 前記ラマン増幅媒体が、分散値が正負の異なる光ファイバを交互に接続したものであることを特徴とする請求項1に記載の海底観測システム。
- 前記ラマン増幅器を複数多段に接続する構成であることを特徴とする請求項1に記載の海底観測システム。
- 前記観測装置は、地震計、津波計、温度計、およびカメラを備えることを特徴とする請求項1に記載の海底観測システム。
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