JPH01217424A - ファイバラマン増幅光通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 光ファイバの非線形光学効果を利用したファイバラマン
増幅光通信方式に関し、 同方式における受信感度の向上を目的とし、強度変調さ
れた信号光を、この信号光の波長と所定波長異なる波長
の励起光と共に光ファイバに導入して上記信号光の増幅
を行なうようにしたファイバラマン増幅光通信方式にお
いて、受信側で上記信号光と上記励起光とを分波器によ
り７ｆ１長分離し、変調による上記信号光の強度変化と
この、変化に応じた上記励起光の強度変化とを異なる受
光器で直接検波するようにして構成する。

産業上の利用分野 本発明は光ファイバの非線形光学効果を利用したファイ
バラマン増幅光通信方式に関する。

光ファイバを伝送路とする光通信システムにおいては、
送信側で二値のデジタル符号に変換された伝送情報に基
づき半導体レーザ（しＤ）等の光源の駆動電流を変化さ
せて、この強度変調された光を、光ファイバを介して受
信側に伝送し、受信側でフォトダイオード等の受光素子
により、伝送されｌ〔光の強度を直接電気信号に変換し
て伝送情報を再生するようにした、強度変調／直接検波
方式が一般的である。この方式の実施に際して、中継距
離を延長するかあるいは中継器数を削減するための手段
として、ファイバラマン増幅光通信方式が提案されてお
り、その実用化に白けて受信感度等の面で効率的なシス
テムが模索されている。

従来の技術 光（電磁波）が適当な媒質中を伝搬する場合には、媒質
を構成する原子又は分子中の電子が尤の電場により変位
して分極を生じ、電場の振動に対応した分極の振動が光
を放射し、これが順次繰返されながら光が伝搬するとさ
れている。入射光の強度が比較的低いとき、上記分極の
振幅は入射光の電場に比例し、すなわち線形であり、分
極のｊ飛動により発生する光は、入射光と同一の周波数
、波長又は波数及び速度を有する。これに対し、レーザ
光等のコヒーレン１−で且つエネルギー密度の高い光に
より光ファイバの微小なコアを励（辰ザる場合のように
、入射光の強度が比較的に高い場合には、上述のような
電場に比例した分極のほかに、電場に比例しない非線形
な分極が生じることが知られている。このような非線形
光学効果の１つとして誘導ラマン効果がある。

第５図は誘導ラマン効果の説明図であり、縦軸には光強
度、横軸には波数が示されている。適当な媒質中に波数
にの線スベク１〜ル５１を有する光を入射させると、こ
の波数によりもΔにだけ小さな波数（ｋ−Δｋ）に線ス
ペクトル５２を有するストークス光が生じるか、あるい
は、ストークス光と同一の波数を有する光が直接的に増
幅を受けるものである。入射光の波数によりもΔにだけ
大きな波数（ｋ＋Δｋ）に線スペクトル５３を有する反
ストークス光も条件によっては生じるが、ここてはこの
存在を無視することにする。なお、Δには媒質に応じて
決定され、媒質が石英系光ファイバである場合には、こ
のΔには約４５０／ｃｍである。

この原理を利用すると、強度変調／直接検波方式におい
て、光ファイバを非線形光学媒質として用いて光信号の
直接的な増幅が可能である。第６図はファイバラマン増
幅光通信方式の説明図である。強度変調された信号光源
６１からの波長λ１の信号光と励起光源６２からの波長
λ　（くλ１）の励起光（ボンピング光）とを混合して
光伝送路としての光ファイバ６３に入射させ、その出射
光を分波器６４により分波して、波長λ１の増幅された
信号光だけを受光素子６５で直接検波するようにしたも
のである。ここで信号光及び励起光の波長（波数）の相
対的関係を第５図に対応させて説明すると、励起光がス
ペクトル５１の入射光に対応し、信号光がスペクトル５
２のストークス光に対応していることになる。

発明が解決しようとする課題 第６図に示される従来方式にあっては、励起光は信号光
の増幅に寄与するものの、受信側では分波器により除去
されて伝送情報の再生に何ら奇５していないというのが
現状である。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、分
波器により分離された励起光を伝送情報の再生に寄与さ
せて、受信感度を向上さ往ることを目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。

本発明方式は、強度変調された信号光１．を、この信号
光１の波長と所定波長異なる波長の励起光２と共に光フ
ァイバ３に導入して上記信号光１の増幅を行なうように
したファイバラマン増幅光通信方式において、受信側で
上記信号光１と上記励起光２とを分波器４により波長分
離し、変調による上記信号光１の強度変化とこの変化に
応じた上記励起光２の強度変化とを異なる受光器５，６
で直接検波することを特徴としている。

本発明の最良の態様は、上記方式において、直接検波を
単一の光受信機にて行ない、当該検波信号を差動増幅し
て伝送情報を再生することを特徴としている。

また、本発明の最良の他の態様は、上記方式において、
直接検波を異なる光受信機にて行なうことを特徴として
いる。

作　　　用 第２図は本発明の原理説明補助図である。（ａ）は送信
側での信号光強度の変化を示しており、これは伝送情報
のデジタル符号に対応している。

（ｂ）は受信側での信号光強度の変化を示しており、励
起光の存在によって信号光の強度が光フアイバ中で増幅
されているものである。（Ｃ）は送信側での励起光強度
を示しており、経時的に一定レベルとなっている。（ｄ
）は受信側での励起光強度の変化を示しており、信号光
が光フアイバ中で増幅されたことに基づき信号光の紅時
的変化と反転して経時的に変化しているものである。

このように、従来は伝送情報の再生に寄与していなかっ
た励起光にも伝送情報が含まれていることから、本発明
では、これを信号光の受光器とは別の受光器で受光して
伝送情報の再生に寄与さけることにより、受信感度の向
上をはかっている。

本発明の最良の態様において、受信側での異なる受光器
による信号光及び励起光の直接検波を単一の光受信機に
て行ない、当該検波信号を差動増幅して伝送情報を再生
するようにしているのは、重畳された反転信号を取扱う
ことにより、受信感度を３ｄＢ向上させるためである。

また、本発明の最良の伯の態様において、上記直接検波
を胃なる光受信機にて行なっているのは、異なる光受信
様を用いる場合に従来方式では不可欠であった信号光の
分配を不要とし、それぞれの光受信機での受信感度を従
来と比較して３ｄＢ向上させるためである。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例を示すファイバラマン増幅光通
信システムのブロック図であり、信号光及び励起光の直
接検波を単一の光受信機にて行なう場合に対応している
。１１は伝送情報に基づいて強度変調される信号光源で
あり、その発掘波長は例えば１．５５μｍである。１２
は一定強度レベルの励起光を出射する励起光源であり、
信号光源１１の発掘波長が上述の場合にはその発娠波長
は１．４５〜１．４６μｍである。これら信号光源１１
及び励起光源１２の出射光は、ハーフミラ−１波長分離
膜及び偏光分離膜等の光混合器１３により混合されて、
レンズ１４を介して光ファイバ１５に入射される。光フ
ァイバ１５に入射された信号光及び励起光は、上述した
ように相互に光エネルギーのやりとりを行なって、すな
わち信号光が増幅されて、出射端から出射される。その
出射光はレンズ１６を介して分波器１７に入射され、こ
こで信号光及び励起光に波長分離される。分波器１７は
例えば回折格子を用いて構成することができる。波長分
離された信号光及び励起光は、単一の光受信機１８内に
設けられる受光器１９．２０にそれぞれ入射され、ここ
で互いに反転した直接検波信号が得らるから、これらを
差動増幅器２１にて増幅した後に、図示しない復調回路
に送ることができる。

このような構成によれば、信号光の増幅に伴う受信側で
の励起光の強度変化は、信号光の強度変化とほぼ同一の
振幅を有することとなるので、これらを差動増幅するこ
とにより、信号光だけの場合と比較して、受信感度が３
ｄＢ向上するものである。

第４図は本発明の他の実施例を示すファイバラマン増幅
光通信システムのブロック図であり、信号光及び励起光
の直接検波を５！！なる光受信機にて行なう場合に対応
している。信号光源３１から出射された信号光及び励起
光源３２から出射された励起光は、光混合器３３、レン
ズ３４、光ファイバ３５及びレンズ３６をこの順で介し
て分波器３７に入射され、ここで前実施例と同様に、増
幅された信号光と伝送情報に応じて強度変化する励起光
とに波長分離される。分離された信号光は、−方の光受
信機３８内に設けられる受光器４０にて直接検波され、
この検波信号は増幅器４１で増幅されて図示しない復調
回路に送られる。分離された励起光は、他方の光受信機
３９の受光器４２にて直接検波され、この検波信号は増
幅器４３で増幅されて図示しない復調回路に送られる。

従来このような複数の光受信機に情報を伝送する場合に
は、分波器にて波長分離された信号光を光受信機の数に
応じて分配する必要があったものであるが、この実施例
によれば信号光の分配が不要であるから、分配に伴う受
信レベルの劣化が防止され、結果としてそれぞれの光受
信機において受信感度が３ｄＢ向上する。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、信号光の増幅に
伴う受信側での励起光の強度変化を伝送情報の再生に寄
与させることができ、受信感度の向上が可能になるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の原理説明補助図、 第３図は本発明の実施例を示すファイバラマン増幅光通
信システムのブロック図、 第４図は本発明の他の実施例を示すファイバラマン増幅
光通信システムのブロック図、第５図は誘導ラマン効果
の説明図、 第６図は従来のファイバラマン増幅光通信方式の説明図
である。 ３．１５．３５・・・光ファイバ、 ４．１７．３７・・・分波器、 ５．６．１９．２０．４０．４２・・・受光器、１１．
３１・・・信号光源、 １２．３２・・・励起光源、 １８．３８．３９・・・光受信機。 ・っン′ 番柘明の１、埋図 第１図 （０）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ
＞＃肩５　口月　の７原、理ｖ地θ月ネ山゛紗図第２図 誘導うマンズカ果の説日月図 第５図 促　来　イＶＩ３　　長口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強度変調された信号光（１）を、この信号光（１
   ）の波長と所定波長異なる波長の励起光（２）と共に光
   ファイバ（３）に導入して上記信号光（１）の増幅を行
   なうようにしたファイバラマン増幅光通信方式において
   、 受信側で上記信号光（１）と上記励起光（２）とを分波
   器（４）により波長分離し、 変調による上記信号光（１）の強度変化とこの変化に応
   じた上記励起光（２）の強度変化とを異なる受光器（５
   、６）で直接検波することを特徴とするファイバラマン
   増幅光通信方式。
2. （２）上記直接検波は単一の光受信機にて行なわれ、当
   該検波信号を差動増幅して伝送情報を再生することを特
   徴とする請求項（１）記載のファイバラマン増幅光通信
   方式。
3. （３）上記直接検波は異なる光受信機にて行なわれるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のファイバラマン増幅
   光通信方式。