WO2004031847A1 - ラマン増幅装置およびラマン増幅システム - Google Patents

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WO2004031847A1
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raman
gain
wavelength
peak
amplification
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Inventor
Koji Fujimura
Masami Ikeda
Misao Sakano
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The Furukawa Electric Co., Ltd
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04B10/2916—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing using Raman or Brillouin amplifiers
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/003—Devices including multiple stages, e.g., multi-stage optical amplifiers or dispersion compensators

Definitions

  • the present invention relates to a Raman ⁇ width device including a plurality of Raman amplifiers having a gain characteristic having a bright gain peak with a maximum amplification gain.
  • the WDM system is a communication system that transmits multiple signal lights with different wavelengths in the same optical transmission line.
  • the DWDM system transmits more signal light in the same optical transmission line than the WDM system. Communication method. By adopting these communication methods, the amount of signals that can be transmitted at one time increases, so that the transmission capacity in optical communication can be increased.
  • an optical amplifier that amplifies the intensity of attenuated signal light during transmission in an optical transmission line.
  • an optical amplifier an EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) and a Raman amplifier using Raman amplification are known.
  • the Raman amplifier can amplify light of an arbitrary wavelength by changing the wavelength of the pump light, and has advantages such as a wider range of signal light selection.
  • gain peak a peak with gain wavelength characteristics
  • a Raman amplifier is formed by combining one Raman amplifier called a type and one Raman amplifier called M3 ⁇ 4 having a gain peak between gain peaks in such a Raman amplifier (for example, , Optical Amplifiers and There Application 2001 July 9-12).
  • the Raman gain coefficient in the optical fiber for Raman amplification and the attenuation constant of the input pump light are designed due to fluctuations in the temperature of the external environment. It may fluctuate from the hour value. For this reason, the gain wavelength characteristic may fluctuate when actually laid, despite having a flat gain wavelength characteristic at the time of installation.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the related art, and in a Raman amplifying device including a plurality of Raman amplifiers, a Raman amplifying device and a Raman amplifying device capable of maintaining a gain deviation within a certain allowable range. It is intended to realize a Raman amplification system that combines multiple functions. DISCLOSURE OF THE INVENTION ''
  • a Raman amplifying device is a Raman amplifying device including a plurality of Raman amplifiers having gain wavelength characteristics having a gain peak at which an amplification gain is maximized, wherein the first gain peak and the first gain peak are provided.
  • a plurality of Raman amplifiers are provided, and the wavelengths of gain peaks obtained from different Raman amplifiers are adjusted so as to form an arithmetic progression. Can be obtained.
  • a Raman amplifier according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the wavelength interval between adjacent gain peaks is 6 nm or less.
  • the wavelength interval between adjacent gain peaks can be set to 6 nm or less, and the gain wavelength characteristic is flattened.
  • the control by the amplification gain control means can be performed easily and precisely.
  • the Raman amplifier according to the next invention is the above-mentioned invention, wherein the adjacent gain peaks
  • the wavelength interval between the loops is not more than 0.3 nm.
  • the tolerance of the arithmetic progression is obtained by dividing an average value of wavelength intervals between adjacent gain peaks obtained from the first Raman amplifier by the number of Raman amplifiers. It is characterized by being substantially equal to the calculated value.
  • a Raman amplifying device is a Raman amplifying device including a plurality of Raman amplifiers having a gain characteristic having a gain peak at which an amplification gain is maximized, wherein one or more Raman amplifiers having a first gain characteristic are provided. And at least one Raman having a second gain characteristic shifted from the first gain characteristic by a shift amount determined based on a periodic distribution of a periodic function obtained from a periodic function sum approximation to the first gain characteristic. It is specially equipped with an amplifier.
  • the Raman amplifier having the first gain characteristic and the periodic function sum approximation are performed on the first gain characteristic, and only the shift amount determined based on the periodic distribution of the periodic function obtained from the approximation is used.
  • the Raman amplifier having a second gain characteristic shifted from the first gain characteristic the first gain characteristic and the second gain characteristic cancel each other out, and the gain characteristic is flat as a whole. Can be realized.
  • the shift amount is determined based on a period of a periodic function having a maximum amplitude among periodic functions forming a periodic function sum approximation for the first gain characteristic. It is characterized by the following.
  • the shift amount is 1 ⁇ 4 of the period of the periodic function having the maximum amplitude among the periodic functions forming the periodic function sum approximation for the first gain characteristic. As mentioned above, it is characterized in that it is 3/4 or less.
  • a Raman amplifying device according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the periodic function sum approximation is performed by Fourier transform.
  • the first gain characteristic is such that a wavelength difference or a frequency difference between adjacent gain peaks is a substantially constant value.
  • the Raman amplifier according to the next invention is characterized in that the Raman amplifier is amplified by the plurality of Raman amplifiers.
  • a gain control unit that controls gain wavelength characteristics of the plurality of Raman amplifiers based on the intensity wavelength characteristics of the obtained light.
  • amplification gain control means for controlling the gain wavelength characteristics of a plurality of Raman amplifiers is provided. Therefore, even if the gain wavelength characteristics of individual Raman amplifiers are disturbed for some reason, Desired gain wavelength characteristics can be realized.
  • the amplification gain control means includes: a gain peak of a wavelength closest to a wavelength of a wavelength component whose light intensity is out of a predetermined allowable range in the amplified light.
  • Wavelength detecting means for selecting a Raman amplifier having a wavelength of the predetermined gain peak and / or a peak intensity of the selected Raman amplifier so that the intensity of the amplified light falls within the allowable range.
  • the gain wavelength characteristics of the plurality of Raman amplifiers are controlled so as to suppress the gain.
  • the plurality of Raman amplifiers are for multiplexing a plurality of semiconductor laser elements for outputting laser light and laser light emitted from the semiconductor laser element. And an optical coupler.
  • the amplification gain control means changes an intensity wavelength characteristic of a laser beam emitted from the semiconductor laser device by controlling a temperature of the semiconductor laser device.
  • the Raman amplifying device according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the plurality of Raman amplifiers further include a fiber grating for defining an emission wavelength of the semiconductor laser device.
  • the amplification gain control means controls the temperature of the fiber grating to change the intensity-wavelength characteristic of laser light emitted from the semiconductor laser device. It is characterized by changing.
  • a Raman amplification system according to the next invention includes a first group including a plurality of Raman amplifiers having gain peaks of different wavelengths, and a gain group of different wavelengths connected to an end of the first group.
  • a second group having a plurality of Raman amplifiers, and a Raman amplifier connected to an end of the second group, the Raman amplifiers belonging to the first and second groups being classified into a predetermined set, and controlling a gain wavelength characteristic.
  • overall gain control means is included in the Raman amplifying device.
  • the gain wavelength characteristic is controlled by a single overall gain control means for a plurality of groups formed by the Raman amplifiers, so that the gain wavelength characteristic is easily controlled. be able to.
  • the overall gain control means includes a light amplified by changing a wavelength and a Z or an intensity of a predetermined gain peak of a Raman amplifier belonging to the selected set.
  • the gain wavelength characteristics of the Raman amplifiers belonging to the first and second groups are controlled so as to suppress the intensity of the Raman amplifier within a predetermined allowable range.
  • the Raman amplification system according to the next invention is the above-described invention, wherein the Raman amplification system is connected to an end of the first group, and based on an intensity wavelength characteristic of light amplified by the first group.
  • First amplification gain control means for controlling a gain wavelength characteristic of the Raman amplifier constituting the first group; and an intensity wavelength of light connected to the end of the second group and amplified by the second group.
  • a second amplification gain control means for controlling a gain wavelength characteristic of the Raman amplifier constituting the second drop based on the characteristic.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the structure of the Raman amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the Raman amplifier constituting the Raman amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing the gain wavelength characteristic of the Raman amplifier according to the first embodiment, and
  • FIG. 4 is a graph showing the Raman amplification according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph comparing the wavelength intensity characteristics of the amplified light obtained by the width device with the wavelength intensity characteristics of the amplifier obtained by the conventional Raman amplifier.
  • FIG. 5 shows the Raman amplification device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a structure of an amplification gain control unit which constitutes FIG. 6.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a structure of an amplification gain control unit which constitutes FIG. 6.
  • FIG. 6 is a graph showing a state in which the gain wavelength characteristic is disturbed in the Raman amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the amplification gain control unit included in the Raman amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the Raman flattened by the operation of the amplification gain control unit in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing the gain wavelength characteristics of the amplifying device.
  • FIG. 9 is a table showing the gain wavelength characteristics before control by the amplification gain control unit for both (a) and (b).
  • FIG. 11 is a table showing gain wavelength characteristics after being controlled by a width gain control unit.
  • FIG. 11 is a table showing gain wavelength characteristics after being controlled by a width gain control unit.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a mechanism for deriving a shift amount of gain characteristics in the Raman amplifier according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing a gain characteristic of the Raman amplifier A according to the first embodiment of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing a Fourier transform of the gain characteristic of the Raman amplifier A.
  • FIG. 14 is a graph showing the results, FIG. 14 is a graph showing the gain characteristics of Raman amplifiers A and B, respectively, and
  • FIG. 15 is a graph showing the gain characteristics of the entire Raman amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a graph showing the result of Fourier transform of the gain characteristics of the Raman amplifiers A and B in the Raman amplifier according to the second embodiment, and FIG.
  • FIG. 17 shows the power of the second embodiment.
  • Raman amplifier FIG. 18 is a block diagram illustrating the structure of the Raman amplification system according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating the overall gain of the Raman amplification system according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a block diagram showing the structure of the control unit.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the operation of the overall gain control unit of the Raman amplification system according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of the entire structure of the Raman amplifier.
  • the separation of the Raman amplifier according to the male form 1 will be described.
  • the Rama So ⁇ device according to Difficult Form 1 has one of the output of the optical device 6 and the optical device 6 fiberized into the Raman It has an unpleasant ⁇ firewood U sales wholesale department 7 and an output end 8 formed by the output of the optical device 6.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the separation of llama 1.
  • Raman enhancement is excited
  • ⁇ Fiber laser gratings provided corresponding to the body laser elements 9a to 9d and the ⁇ body laser elements 9a to 9d, respectively.
  • a to l0d ⁇ 11a for multiplexing the laser beams output from the ⁇ -body laser elements 9a and 9b, and the laser beam output from the laser elements 9c and 9d
  • the laser device further includes a device 12 for further multiplexing the laser beams multiplexed by the devices 11a and 11b to form excitation light, and the formed excitation light is H ⁇ l
  • the formed excitation light is H ⁇ l
  • the Raman amplification separation 1 uses light (backward excitation whose row direction is opposite to the traveling direction of the Raman-amplified light) in the amplification path 14.
  • light backward excitation whose row direction is opposite to the traveling direction of the Raman-amplified light
  • it may be ⁇ » ⁇ , or Sfe ⁇ :.
  • the body laser elements 9a and 9b have laser beams that emit laser beams having substantially equal peak wavelengths traversed by the fiber gratings 10a and 10b, respectively.
  • the ⁇ -body laser elements 9c and 9d emit laser beams having substantially the same peak wavelengths as those of the fiber gratings 10c and 10d, respectively.
  • the wavelength interval between the peak wavelength of the light-emitting elements 9c and 9d is 6 nm or less.
  • ⁇ body laser element 9 a ⁇ 9 d and fiber grating 1 O a ⁇ l 0 d is provided with an unillustrated Ray 'translation module, and has a f basket capable of displaying each g.
  • Raman increase ⁇ 2 ⁇ 4 has the same structure as that of Raman increase 1 in Fig. 2; ⁇ "Length of gain peak is' L Fig. 3 shows a Raman-enhanced ⁇ squeezing device for male form 1 formed by combining the benefits of Raman-enhanced ⁇ ⁇ 4 ⁇ : is a graph of the interest bark length special ( "production. in this case, the curve h shows the ⁇ 1 skin proof of Rama ⁇ 1, curve 1 2, 1 3, 14 Pa II Mitsugutsugi Raman increased ⁇ 2, The curve 15 that combines the curves 1 i to 14 is the skin of Raman amplification on m and m ⁇ , as shown in Fig. 3.
  • gain peaks obtained from the Raman increase ⁇ 4 are respectively made castle, each ⁇ the length in the I wins peak;. e 2, lambda 3, example 4, its l ⁇ is ⁇ ⁇ Ru in state 1, the Gain peak Raman increase ⁇ force
  • the wavelengths of the two peaks obtained by ⁇ and ⁇ are calculated by dividing the ⁇ straight line by Lama; Further, also the wavelength of another ⁇ I wins peak obtained Raman increase 1-4 months ⁇ al ', lambda 2', example 3, similarly ⁇ and 3 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4Fp Castle also, even wavelength lambda iota, straight of ⁇ Is divided by the number of Raman increases.
  • the number of gain peaks obtained by Raman increase ⁇ is assumed to be 2, but at an age when the gain peak of Raman increase 1 becomes 3 or more, It is preferable to set the wavelength interval to be ⁇ .
  • Fig. 4 shows the conventional H # i ⁇ raw Raman separation and separation ⁇ : the bark aversion obtained at an early age and the llama in the form 1 ⁇ ⁇ ⁇ : ft ⁇ This is a daraf compared to raw.
  • the Raman amplifying device according to the form 1 of the present invention has lamellae having curves on curves 16 to 110, respectively.
  • the light is widened by the separation.
  • the wavelength characteristic of the amplified light is as shown in curve 111 ⁇ .
  • a llama having a vegetation of a curve 16 is simply combined with 5 as follows::, the wavelength bow characteristic of the amplified light becomes as shown by a curve 1 is.
  • the wavelength of the signal to be amplified fiber was set to 1540 nm or more: 1595 nm: ⁇ , the tune H 1 ⁇ and the tune H 112! ⁇ " Within the range, the firewood workshops will differ greatly.
  • the bow deviation of the light amplified by the Raman amplifier according to form 1 is 0.9 dBB!
  • the amplification gain unloading unit 7 includes a light-wave converter 15 for demultiplexing the Raman-amplified light and a photoelectric converter for z-converting the wave-converted light into an electric signal.
  • the optical elements 16 a to 16 h have a ⁇ wholesale wavelength port 18.
  • the control wavelength fine section 18 has The storage unit 17 is woven and the ⁇ ff3 ⁇ 4 stored in the storage unit 17 is The amplified signal is compared with the signal, and the amplified light is slightly reduced in wavelength components having anomalies. The information is stored in the memory unit 17 and Raman ⁇ 1 to 4.
  • the optical demultiplexer 15 demultiplexes the input light for each light within a predetermined wavelength range and outputs the resulting light. Ingredients f Sharp, optical demultiplexer 15 is an optical fiber of Toru? Forehead formed? It is formed by a forehead bra.
  • the photoelectric converters 16 a to 16 h are used to convert the input light into electric signals corresponding to the bow.
  • the photoelectric converters 16a to 16h are formed by a photo dye, a light resistor, and the like.
  • the memory unit 17 is used to store the ⁇ f # necessary to retrieve the raw material; ⁇ ⁇ ”tt” T.
  • the component ⁇ 1 ⁇ 2 is split by the optical splitter 15 ⁇ f3 ⁇ 4 regarding the permissible range of the bow of each wavelength component of the extracted light, ⁇ f3 ⁇ 4 regarding the wavelength of the gain peak corresponding to the wavelength component of the light input to Masunobu Nobumori, and Identify the peak llama ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • the bow compares the deflected light bow with the language range of the light bow stored in the storage unit 17, It has a fiber that detects a predetermined gain peak based on the power wavelength and detects the gain peak # 3 ⁇ 41 “Raman increase i3 ⁇ 4.
  • the reference numeral 19 is used to indicate the wholesale wavelength micro-purification unit 18, the storage unit 17, and the Raman increase ⁇ -4.
  • the power is controlled based on the peak wavelength of the sunlight detected at the wavelength control aperture 18. It has a machine that controls the laser diode that outputs a peak having the same wavelength as the peak wavelength or a wavelength in the vicinity thereof.
  • Raman increase ⁇ 4 ⁇ 4 For at least one of the semiconductor laser element and the fiber grating, the wavelength of the excitation or the bow Is changing. Also, the bow of the excitation light is changed by changing the roughness of the body laser element as needed.
  • a ⁇ yasugo-go is emitted from the pure unloading unit 19, and the Raman increase ⁇ 1 to It is assumed that the $ ljfpf word is transmitted in 4. In this case, for example, Raman increase ⁇ 1 ⁇ 4 force Nagu
  • the down line may be used, the sign may be issued, or the control line may be used.
  • ⁇ Tsurushin ⁇ instead of the wording to perform shoe wholesale.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a state in which the irritability of the skin is lost due to some cause of force
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the control unit 7 for increasing the quantity of fuel.
  • Sixth as shown in the figure, due to shifted to interest ⁇ (curve 1) force S total ⁇ two boats ⁇ I side obtained Raman-energizing curve 1 5, Rama: ToshiMamorukawa ⁇ of fc Zeng HabaSo body It is flat about 14 ⁇ .
  • the operation of the control unit 7 will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 taking the example of 1 ⁇ shown in FIG.
  • the input light has a flat bow wave generation in a predetermined wavelength range.
  • the light amplified by the Raman increase ⁇ -4 is shown in FIG. It is assumed that the bow becomes the same as that of.
  • the presence or absence of a wavelength component that is out of an allowable range is detected, and the wavelength is detected when a strong wavelength component is covered (step S101).
  • the amplified light is demultiplexed by the optical demultiplexer 1 5 for each predetermined wavelength range, is converted into I saying No. photoelectric Henkaneko 1 6 a to 1 6 h Later, it is input to wholesale skin length b 18.
  • the control wavelength 18 is a wavelength that is out of the allowable range in comparison with the allowable range stored in the storage 17 for the electric signal corresponding to each wavelength component of the light that has been ⁇ Detect components.
  • the operation of the ⁇ firewood U obtaining whip 157 ends at this point.
  • the wavelength ⁇ 5 and the length S are detected.
  • the Raman increase ⁇ having a predetermined gain peak is reduced (step S102). Since the peak wavelength of the excitation light corresponding to the wavelength of the amplified light is stored in the storage unit 17 in the storage device 17, the gain is the same as or the same as the wavelength of the detected wavelength component. Detect the peak and measure the power gain peak by Raman increase by T. Fig. 6 (In the f column, to avoid the e 2 to e 5 and to make the ⁇ 2 'force S; i 6 , wavelength; L 2, to scale the Raman 1 # 3 ⁇ 42 having ⁇ IJ peak of lambda 2 '.
  • the Raman-enhanced ⁇ received the detailed word is the fiber grating or the laser element of the inside,
  • the 3 ⁇ 4 ⁇ value is changed as required, at least one of the wavelength of the gain peak and the bow girl in the Raman-enhanced ⁇ is changed by changing the ⁇ ⁇ .
  • the Raman amplifier that outputs pumping light having a wavelength corresponding to L 2 and ⁇ 2 is given a Yasukuno sign for the Raman amplifier 3 ⁇ 42, and the Raman amplifier has two powers S.
  • the wavelengths of the gain peaks are shifted by short wavelengths by ⁇ , respectively; in Fig. 8, as shown in Fig. 8: ⁇ , the peak wavelength of the IJ gain also changes to ⁇ 2 - ⁇ or ⁇ 2 ⁇ 1 ⁇ 2 The whole also shifts to a short wave: the law and changes to curve 12.
  • step S104 the presence or absence of a wavelength component outside the allowable range is detected for the light amplified based on the changed utilization.
  • the presence or absence of a wavelength component that is out of the allowable range is checked by the same method as in step S101, and when the wavelength component is out of the allowable range, the process returns to step S102.
  • the Raman augmentation different from the previously selected Raman augmentation is intensified, and the step S103 changes the re-growth I victory;
  • the age at which the wavelength component outside the allowable range does not exist is not necessary, so that the operation of the Masuhenyu control unit 7 ends.
  • the Raman amplifier according to the male form 1 has the following advantages.
  • the provision of Masugaki Katsusuke 7 has the advantage that it can suppress the ⁇ property of # ⁇ cows at the place where Raman augmentation and separation is performed.
  • the external factors and other factors cause the Raman gain coefficient in the amplification circuit that performs Raman amplification, and the output from the rotating laser element.
  • the section 7 has a configuration in which the wavelength intensity characteristic of the signal in the Raman-amplified optical ota signal system is directly detected to control the Raman increase and the raw skin of ⁇ 4.
  • ⁇ 1 to 4 generate the desired skin
  • the signal input to the Raman amplifier due to the deterioration of the signal field causes Even though it has been lost, it is necessary to increase the power of the Raman 7 so that the amplified light output from the Raman amplifier has a flat wavelength bow characteristic. It is possible to see a certain wavelength of the bow bow specially due to the degradation of the field.
  • the Raman amplification separation according to the form 1 of the present invention has an advantage that even if a failure occurs at a Raman increase of ⁇ 1 to ⁇ 4, the Raman increase of rM can be achieved.
  • the control wave detecting unit 18 specifies the Raman amplification separation having a predetermined gain peak as a male in order to specify the Raman amplification separation having a predetermined gain peak based on the ⁇ ⁇ stored in the storage unit 17. It is possible.
  • the Raman increase i3 ⁇ 4 1 to 4 have gain peaks of the respective wavelengths, the amplified light is! / Since the wavelength at which the bow jewel is out of the allowable range and the corresponding Raman increase ⁇ correspond on a one-to-one basis, it is possible to specify the line of the llama Lama :: ⁇ .
  • the Raman augmentation and separation according to the first aspect of the present invention has a sickle gain peak force s that has a medulla formed by different Raman augmentation. is there.
  • Raman amplification separation according to Form 1 of the present difficulty Since the gain peak is composed of different Raman enhancements, it is possible to set the wavelength interval of the gain peak to be less than 6 nm. For this reason, for example, the wavelength interval of the gain peak to be set can be set to the same @g as the gain peak wavelength amount of each of the laser diodes or the fiber grating, and the wavelength of the wavelength by the IJ gain control unit 7 can be broadened. This makes it possible to easily flatten the skin length characteristics.
  • the peak wavelength of the excitation light is measured by unloading the fiber grating 3 ⁇ 4 ⁇ , «The wavelength interval between IJ peaks is preferably less than 0.3 ⁇ m! / ,.
  • the wavelength shift that can be changed by fiberguiding is 0.3 nm @ Jt, so that ⁇ can be obtained by setting a strong wavelength interval.
  • the Raman multiplication device has the advantage that it is possible to simplify the raw pure wholesale algorithm of rare leather fiber! ".
  • the amplifiers are arranged so that the wavelengths of a plurality of harvest peaks form the ⁇ My IJ. For this reason, the age at which the wavelength component of the amplified light falls outside the permissible range, such a wavelength component.
  • the same algorithm can be used irrespective of the wavelength of the peak, that is, the wavelength interval of the harvest peak is the same, so that it is necessary to optimize the wavelength of the fluent peak that is more vulnerable to the amount outside the allowable range. This is because if it is, it can be activated.
  • the number of llamas is not limited to this. It is possible to shape the device.
  • the Raman gain separation of 1 to 4 is not limited to the above structure.
  • semiconductor laser elements 9a to 9d with fiber gratings 10a to 10d are all different from each other if they have waves of 6 nm or more: It is also possible to set the distance to output laser light of a wavelength.
  • the elements 9a and 9b are paired and multiplexed so that they are deflected mutually, but the fiber gratings 10a to l0d and ⁇ ⁇ ⁇ 11 a, delabolizer is placed between lib and 9a ⁇ 9d force of the laser element to output laser light am polarized It is also edible g.
  • the gain peak of ⁇ can be improved by this ⁇ , a small number of laser elements, it is possible to get closer to the Raman increase ⁇ which has a wider and better return region. Furthermore, depending on the design of the system as well as these f3 ⁇ 4t, it is possible to combine desired multiplexing means with any wavelength configuration to make it difficult to generate desired pump light.
  • Raman ⁇ ⁇ Also, the laser element having a plurality of peaks is output from a single laser element having a plurality of peaks, as well as a laser element having a single peak.
  • ⁇ ⁇ It is good.
  • the peak wavelength is controlled by the fiber grating! Instead of using a laser beam, it is also possible to use a medium with a diffraction ⁇ & ⁇ inside a ⁇ body laser such as a DFB (Distributed Feedback) laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser. This: ⁇ It is possible to omit the fiber grating.
  • DFB Distributed Feedback
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the value of ⁇ for the laser element in order to change the peak wavelength of the excitation light in Raman increase 1 to 4.
  • the refractive index inside the ⁇ -body laser element also changes, and the wavelength of the output laser beam can be changed.
  • the peak wavelength of the excitation light can be changed by changing 3 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ ,
  • VOA suppresses the ⁇ of the bow of the excitation light due to the change in the 3 ⁇ 4 value.
  • the peak wavelength of excitation in Raman increase 1 to 4 can be unrolled according to the value of injection ⁇ .
  • fiber wavelength can be reduced to 8% by performing powerful wavelength inventory.
  • the change in the peak wavelength of the excitation light is performed by measuring the power of the ⁇ -body laser element, and that the change in the peak bow of the excitation light due to the change is suppressed by controlling.
  • The: ⁇ also, for control of the peak wavelength of the excitation light can be TURMERIC the force s for ⁇ body laser element, it is possible abbreviated fiber grating. Also, You may decide the river solution to be placed and no matter what. For example, for Raman ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , Raman ⁇ ⁇ , It is possible to distribute in the order of Raman increase ⁇ 3, Rama so 4, Rama so ⁇ 2.
  • the Raman amplification device according to the male form 1 is not limited to a flat skin.
  • the imaginary skin was flattened, but besides this, the wave of the whole communication system: It was also good as a creature that compensated for one life. It is good to be raw as well. Furthermore, the skin of the ij bark and / or the NF required for the whole system is satisfied.
  • Lama related to Difficulties 1 Numerical simulation in which the gain peak of each Raman increase ⁇ is actually specified as a device, and the increase is performed by the IJ Tokusho Wholesale Department 7 An example of difficulties due to this will be described.
  • the number of Raman-increased ⁇ is assumed to be 5 (referred to as Rama ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , respectively), and the fluency peak (3 ⁇ 4 assumed to be 4).
  • FIG. 9 (a) shows the wavelengths of the respective support peaks; L pl to; Lp4 of each Raman separation before wholesale by the chest 7 and the chest 7.
  • FIG. 9 (b) And the of the fluency peak of each llama.
  • llama ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ before unloading of the Masu firewood 1 fit ⁇ ⁇ ⁇ 7 7 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ J ⁇ The degree is 186 mW.
  • the wavelength of the wavelength p4 in the Raman amplifier B is 1493.14.33 nm, and the peak bow is 179 mW.
  • the SMF with a length of 5 km is used as the amplification path.
  • ⁇ in the example the bow of the f peak, and without special changes, the U peak Controlling the wavelength of Raman-enhanced husk; controlling s ⁇ rawness.
  • ⁇ Firewood ⁇ Firewood IJ's unloading department 7 removes (simulates ⁇ ) the gain peak wavelength of each Raman increase ⁇ as shown in Fig. 10, and the feo tool f
  • the wavelength of the second gain peak of the Raman amplifier B is changed from 1444.234 nm to 1444.34 nm, and the wavelengths of the second gain peak and the third gain peak of the Raman increase ⁇ are respectively 1448. 544 nm force, et al. 1448. 744 nm, 1466. 045] from 1111 to 1465. 845 nm.
  • the wavelength of the second gain peak and the fourth gain peak of Rama ⁇ o was changed from 1435.616 nm to 1435.816 nm, 148.525 nm power, and 1484.725 nm, respectively. ing.
  • the first, third and fourth gain peaks of Raman-enhanced I & E were increased to 1415.573 nm power, et al. 1415.373 nm, 1448.807 nm power, et al. 1449.007 nm, 1480.215 nm power et. Change to 415 nm and review.
  • the bow wave of the light amplified by the Raman increase ⁇ to ⁇ : the difference between the maximum value and the maximum ZOW in one life is 0.69 d ⁇ It is strange.
  • ff ⁇ * aS By setting ff ⁇ * aS to be less than the maximum value and the maximum value of ⁇ 0.70 dB in contrast to 0 ⁇ 75 dB before control, the difference is reduced to 0.69 dB Until you can.
  • the waveform of the gain characteristic of the Raman increase ⁇ can be approximated by the sum of the periodic functions in the same way as the characteristic function.
  • the advantage of having a good balance is that a long-period period is a woman or an infinite period.
  • the force that forms the approximation by the periodic function, and the various periods that have approximately the same return value [approximately ⁇ ] cancel out each scenic bay, resulting in a flat surface as a whole. It has a waveform.
  • the age of vegetation with poor flatness is covered by a periodic function having a larger ⁇ than other periodic functions constituting the approximate expression. In other words, it can be considered that migrating the eugenesis of the living is disturbed by the periodic function of 3 ⁇ 41> ⁇ larger than the others.
  • the shift amount is determined by using the result of approximation of the period M I have.
  • the period 1 # is a periodic period that has been measured from the periodic functions used in the mouth approximation.
  • the shift amount of the humiliation characteristic is determined so that it may be performed. Then, by adding a new Raman augmentation ⁇ that has a sickle shifted by the determined shift amount to the above-mentioned Raman augmentation benefit, the entire lama separation with flat 3 ⁇ 4f generation is achieved. Is difficult.
  • variable X used in the Fourier transform of Eq. (1) is a variable that performs a fiber with an approximate period of “ ⁇ 3 ⁇ 4.
  • m (f_f 0 ), F (X) and It has.
  • the image is ⁇ 1 + exp (one i 2 f.X) ⁇ F (X)
  • 2 IF (X) I 2 4 cos 2 ( ⁇ ) IF (X) I 2 ⁇ (4)
  • a Raman amplifying device that has a flat, flat, and female characteristic will be created.
  • the value of f 0 is determined so as to minimize Equation (4). 0 By doing so, it is possible to reduce the peak value of the power spectrum. By flattening the peak value of the power spectrum, the flatness of the power spectrum body is improved, and the flatness of the gain characteristic of the Raman amplifying device: a property is also improved. .
  • the form 2 of the present invention is used, and the Karman Raman amplification is used to determine the shift amount of the production of the Raman increase ⁇ .
  • the Fourier transform shown in the equation (1) is used to calculate the shift amount. It may be performed by a Discrete Fourier Transformation. ⁇
  • 3 ⁇ 4Fourier flaws, for example, llama: ⁇ the gain lap of A? » ⁇ In raw G (f), lap « f f + h, f! + 2h, ⁇ , f x + ( n— 1) h, ⁇ , f x + (N ⁇ 1) h ( f 2 )
  • F ⁇ X i ⁇ fi) h ⁇ G n ⁇ ⁇ (- ⁇ 2 ⁇ ⁇ / ⁇ + nh)) ( 5)
  • the Fourier component F k is trended in the Oki Fourier transform. In the incisor, the Fourier component F k is
  • a Raman amplifying device having a flat gain circumference and knee characteristics can be obtained.
  • the Raman amplifying device according to Example 1 has a Raman amplification ⁇ having a gain (in FIG. 12, the wavelength is cited) in FIG.
  • Another Raman increase having a gain shifted by the shift amount obtained by Fourier resolution is combined.
  • Fig. 12 Raman increase ⁇ (hereinafter referred to as “Raman increase ⁇ separation”) has the largest wavelength range from 1530 nm to 1610 nm. Circumference between signal lights having a frequency? Has 96 amplification channels.
  • DSF Dispurge Yon Shift Fiber
  • the advantage of Raman scholarship A is as follows: ff: 16.131 dB for f / f, and the difference between the maximum f / h and the maximum f / h of IJ is 0.279 d B.
  • the hidden system of the excitation light wavelength (unit: nm) and the bow (unit: mW) in Raman amplification is less than 1
  • Raman enhancement 3 ⁇ 4BJ the gain-frequency characteristic of Raman enhancement is represented by X Fourier transform into space, and derive a power spectrum by squaring the value of thread i "of F (X k ) obtained by Fourier transform.
  • the Fourier transform in Difficult Example 1 uses the Oki Fourier transform.
  • FIG. 13 is a material graph showing the X k dependence ffi of the power spectrum derived by the Fourier transform.
  • the frequency range (f2-f1) is 9.6 THz
  • a 1 96, ⁇ 1 L if X k (THz) one 1 is obtained at 9.6 to ⁇ in Figure 13.
  • k is equal to or larger than NZ2, that is, in this example, the know-how spectrum at k ⁇ 49 can be increased by M.
  • the gain frequency characteristic of the Raman increase ⁇ separation as a whole In order to flatten the growth, the gain frequency of Raman enhancement B 3 ⁇ 4 [the tree, the Raman increase ⁇ gain frequency 3 ⁇ 4
  • the frequency surgeon shifts by 0.345 ° to 1.035 °, more preferably 0.69 °, with respect to the gain peripheral characteristic of Raman increase.
  • Fig. 14 is a graph showing the Raman increase of ⁇ and the Raman increase of ⁇ .
  • the wavelength of the benefit is the wavelength.
  • curve 1 13 interest ⁇ # of Raman increase ⁇
  • the direction of shifting may be high-frequency interference or knee interference, but in Kasumi example 1, as shown in Fig. 14, ⁇ ", the Raman augmentation ⁇ is rarely Raman augmentation! ( ⁇ Long wave to raw: if-law (shifted to ⁇ mm1 ⁇ 4.
  • the gain characteristic of Raman amplifier B is the same as that of Raman amplifier A.
  • a valley is formed at the part of the valley, and a valley is formed at the part of the valley of the difficulty of Raman increase ⁇ . Therefore, it is clear that the displeased I 'raw of Raman-enhanced ⁇ leaks the unevenness of the Raman-enhanced ⁇ ⁇ -energy flat.
  • FIG. 15 is a graph showing the profit of the Raman amplification device according to male example 1 by adding the benefits of Raman amplification and the benefits of Raman enhancement.
  • curve 1 x 5 shows the yield of the Raman-amplified isolator of this difficult example 1 combining Raman augmentation and Rama so ⁇ , and curve 1 16 1; two Raman masquerades are shown.
  • the Raman amplification device according to the present Kasumi Example 1 can enjoy better flat life than a configuration in which two Raman amplification fibers are used.
  • the difference between the maximum value of fluency and the maximum / J / in the certainty band at the age of two llamas it is possible that the difference between the maximum value of the gain and the maximum value of / j is 0.11 dB.
  • the Raman augmentation ⁇ ⁇ device according to Male Example 2 is composed of four Raman augmentation ⁇ s. After performing the approximation, the shift amount of the Raman increase ⁇ having the same pattern as that of the existing Raman amplifier is determined and checked.
  • Example 2 Raman augmentation ⁇ and Raman augmentation ⁇ described in Example 1 are used as two existing Raman amplifying utensils. Then, based on the existing periodic Raman augmentation of the Raman augmentation ⁇ , the Raman augmentation is newly performed. And it determines the shift amount regarding interest ⁇ preparative production of Raman increase D. Note that the composition of the Raman increase ⁇ in the male example 2 is the same as that of the cat example 1, and the frequency band (“1 f, sampling period h, sampling number N, etc.) Is the same as Fiber Example 1, and it is also the same that the power spectrum of k49 can be ignored based on the sampling ⁇ !.
  • a Fourier transform is performed on the gain circumference of the Raman-enhanced ⁇ and the gain circumference of the llama # ⁇ : the gain circumference formed by the sum of the I-raw and the gain circumference.
  • Fig. 9 is a graph showing a result obtained by performing a Fourier transform on a gain period and a modified sentence formed by the sum of a gain period characteristic of Rama so ⁇ and a gain frequency characteristic of Raman increase ⁇ ⁇ . . Note that in FIG. 16, ⁇ similarly to Fig.
  • FIG. 17 shows the overall advantage of Raman augmentation ⁇ separation according to Example 2; Incidentally, Ore the first 7 Figure, Te, shows the unpleasant utilization of Raman ZoHanare ⁇ according to curve 1 17 ⁇ 2, curve 1 18 2 Raman increase ⁇ according to Kanerei 1 KoAtsushiiya, i.e. Raman increasing and the benefits of Raman increase 3 ⁇ 4B and two not a Raman amplifier ⁇ 1 ". Further, the curve 1 19 shows the benefits of four Peng lj ⁇ with the structure of the Raman increase Iota3 ⁇ 4arufa.
  • the Raman amplifier according to Example 2 has a configuration in which four Raman amplifying ⁇ s are used in four Peng I fibers, and the two Raman amplifiers according to Example 1 in which two IJ fibers are covered by IJ fiber. In comparison, it is possible to eliminate flatter distribution.
  • the difference between the maximum gain and the maximum / J in the high frequency band is 1.116 dB, which is useful for Example 1.
  • the difference between the maximum gain and the maximum gain when two Raman amplifiers are woven is 0.22 2 dB.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the gain in the shelf band is 0.180 dB, and It is clear that the flatness is improved.
  • Raman increase ⁇ may be plural.
  • the gain characteristic of Raman increase i3 ⁇ 4C is shifted based on the Raman increase ⁇ utility, and the Raman increase profit is based on the Ramaso ⁇ benefit. I'm going to shift. This means that the resulting Raman augmentation and the amount of profit gained by the Raman augmentation are a certain amount ''' It means that drilling is done by Raman augmentation ⁇ and Lama augmentation D!
  • Periodic approximation by Fourier transform with respect to wavelength may be performed.
  • the periodic function having the largest power spectrum is scaled, and based on the force and the period of the Karu period, Deriving the shift amount.
  • the periodic function having the largest power spectrum is scaled, and based on the force and the period of the Karu period, Deriving the shift amount.
  • Fig. 18 is a lock diagram showing the separation of the Raman amplification system according to the third aspect of the present invention. This will be described below with reference to FIG.
  • the Raman amplification system according to the form 3 of ⁇ includes a Gnop 21 A with a Raman augmentation 21 1 a to 21 n force and a Raman augmented ⁇ 22 a a 2 2 ⁇ force page ⁇ . 2 2 ⁇ and Raman; t so ⁇ 2 3 a ⁇ 2 3 n force Sjll ⁇ Gnop 23 A and Raman increase 3 ⁇ 4 24 a ⁇ 24 n Gnop 24 A Prepare.
  • the Gnotops 21A to 24A are ordered with respect to the input terminal 20.
  • the Gnop 24A is connected to an optical splitter 25 by an S fiber, and is connected to one output end of the optical splitter 25.
  • the control unit 26 has a power output from the output terminal 27 of the optical device 25, and the amplified light is output from the output terminal 27 of the optical device 25.
  • Raman increase ⁇ 2 1a ⁇ 2 1 ⁇ has the same wavelength as the Raman amplifiers 1-4 in ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ form 1 or 3 ⁇ 46 2 form 2 Therefore, compared to the case where a plurality of Raman exfoliations made of the same profitable skin are provided, it is possible to prevent the Raman increase from occurring.
  • the gain peak wavelengths obtained from & 211 are configured to form, and since the wavelength intervals of each gain peak are equal, the overall efficiency of the gain
  • the peak of IJ obtained from P fiber is obtained from a different Raman increase, and therefore, the wavelength interval of the gain peak in each Raman increase ⁇ 21a to 21n is 6 nm or more.
  • the wavelength interval of the 3 ⁇ 4 ⁇ IJ peak can be reduced to 6 nm or less as a whole. It is possible and further flattening is planned.
  • the Raman increase ⁇ 21 a to 2 In and the like have the same values as those in FIG. 2, and may be 2 depending on the number of peaks obtained from IJ.
  • the form of the Gnop]] ⁇ T It is preferable to set the wavelength interval between adjacent peaks directly to Pinghu.
  • the Raman gains ⁇ 21 a, 22 a, 23 a, and 24 a have substantially the same gain, and have gain peaks of substantially the same wavelength. Yes.
  • Raman-enhanced ⁇ 21b to 24b, Raman-enhanced ⁇ 21c to 24c, etc. also have almost the same gain and gain peaks at almost the same wavelength.
  • cups 22A to 24A have the same profit & 1 property as gno I-p 21A, and have a flat 1 ⁇ -kind like gno-p 21A. .
  • Raman increase ⁇ 2 1a to 24a is set as set 28a
  • Raman increase ⁇ 2 1b to 24b is set as set 28b
  • sets 28a to 28 ⁇ are set appropriately for
  • FIG. 19 is a block diagram of ⁇ 3 ⁇ 4f ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ ⁇ of all ⁇ ⁇ U profit shoes ⁇ 3 ⁇ 426.
  • the total resolution 326 is an optical splitter 29 that splits the light input from the optical splitter 25 for each wavelength, and converts the split light into electric symbols. ⁇ » ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ » ⁇ »» ⁇ » » ⁇ ⁇ ⁇ » » ⁇ ⁇ » $ 0 as 1! Wholesale wavelength! ⁇ Mouth 3 2 and Notes 1, Wholesale skin length 2 and set 2 8a ⁇ 2 8 ⁇ $ W wholesale Wholesale B 3 And 3.
  • the optical waveguide 29 requires multiple optical fibers! It is composed of a forehead smoke bra, an arrayed waveguide, a diffraction grating, etc., and demultiplexes light input for each predetermined wave: 3 ⁇ 4S. Also, Tsuruko Mitsuko 30a-3Oh has been fortified by Photodai, etc.
  • the storage unit 31 stores 'lf' regarding the allowable range of the bow daughter of the light demultiplexed by the optical demultiplexer 29, the wavelength component of the demultiplexed light, the wavelength of the gain peak corresponding to the wavelength component, and the peak wavelength.
  • Reference numeral 3 designates a memory for storing the memory 31, the wholesale wavelength testing unit 32, and the set 28 a to 28 n.
  • the memory has a storage unit 31 and a control wavelength! ⁇
  • the llama so moss skin belonging to the set 28a to 28n belonging to the set 28a to 28n output from the shoe wholesaler , ⁇ - ⁇ «
  • FIG. 20 is a flow chart showing the operation of the whole ⁇ material 1 ⁇ profit control wholesaler 26. This will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
  • the light amplified by the woman's Raman increase is split into predetermined waves by the optical wave detector 29 in FIG. After being converted into an electric word by the elements 30 a to 3 oh, it is input to the m length test unit 32.
  • the detailed wavelength distribution 32 detects the presence or absence of a wavelength component out of an allowable range with reference to the ⁇ t ⁇ stored in the storage unit 31 for the intensity of the electric signal corresponding to each wavelength. Detects the wavelength.
  • the end of the appointment of 6-year-old 1st Labor Union is finished.
  • a set having a predetermined gain peak is measured based on the wavelength of the detected wavelength component (step S202).
  • the tool shaft stores the peak wavelength corresponding to each wavelength component of the light amplified in the storage unit 31 and the set to which the Raman if belongs to the unit j! / ⁇ TI memory The appropriate set is based on the power of Shizuru.
  • step S203 measure the Raman increase ⁇ belonging to the scaled set (step S203), and change the life of the strong Raman increase ⁇ (step S204).
  • the Raman ensemble belonging to the set has almost the same scalpel explosion I / life
  • the arbitrary Raman scalar ⁇ belonging to the set is added to change the stiffness fiber stiffness of the powerful llama.
  • the wavelength of the gain peak is changed by changing the temperature of the fiber grating and the body laser element and the 3 ⁇ 4 ⁇ of the body laser element.
  • the Raman Masu Nakanaka's ripened skin By changing the life, the whole Raman amplification system. The skin of the body is strange.
  • step S201 it is checked whether or not the bow of the wavelength component detected in step S201 has been suppressed to an allowable range with respect to the changed light that has been amplified based on the raw material (step S201). 2 0 5)
  • step S 201 the presence or absence of a wavelength component that is out of the allowable range is checked, and then returns to step S 203 for &: belonging to the same set Intercept other Raman amplifiers If the wavelength component outside the allowable range is not covered 3 ⁇ 4 ⁇ , the operation of the full solution section 26 is terminated.
  • the total solution lj gain / loss unit 26 detects the wavelength component out of the allowable range for the amplified light in step S201, and increases the Raman intensity to which the strong wavelength component belongs. Although it is possible to determine which is due to ⁇ , it is not possible to determine which Raman increase ⁇ is due to the force ⁇ . For this reason, after specifying the set that will be the unloading document, any llama belonging to the powerful set will be measured.
  • step S203 In the unlikely event that the Raman amplifier that had been severely scaled in step S203 failed, etc., and in step S204 the skin of the whole system could not be improved; At 05, the whole skin can be re-checked to return to step S203 again to change another Raman enhanced seeding and skin explosion.
  • the Raman amplification system according to the male form 3 has the following advantages.
  • the Raman amplification system according to Embodiment 3 of the present invention has a U point that the whole skin: St ”can be easily controlled.
  • the Raman extension is placed at a predetermined price, and the Raman extension of the fiber is arranged in this manner, according to the form 1 or the embodiment 2 of the embodiment.
  • the use of a Raman amplification device can make it difficult to achieve the desired skin bombardment 1.
  • the age at which the Raman amplification system according to the form 3 of the present invention is used can increase the power, Raman augmentation / separation (The Tfi ”skin can be used for the wholesale of the raw Tfi” only by the U-total wholesaler 26 that controls the entire Gnodoff of Ne-Fiber in the form of Motoo. For this reason, a low-cost Raman amplification system can be realized.
  • control is performed by setting the sets 28a to 28 ⁇ by classifying the Raman gains having substantially the same skin and life, there is an advantage that the control can be integrated. Since the llamas belonging to each set have almost the same skins, the system-wide skins can be easily changed by changing the skins of any Raman-enhanced ⁇ s belonging to the scaled set. You can control your life.
  • the Raman amplification system that works on Form 3 of the present invention is referred to as “Gno!” In the form 1 of each of the 21A to 24A. It is also possible to use a kimono with a chest 7. This means that the use of two types of control can make it easier to control the skin of the Raman amplification system in the Raman amplification system. Become. For example, the set to which the Raman increase ⁇ that was assigned to the entire ⁇ Rin 1 ”profit control wholesale department 26 belongs to is specified, and the Raman increase ⁇ that was assigned to the will by the increase width fuel supply control department 7 belongs. By identifying the group, it is possible to uniquely identify the failed Raman amplification separation.
  • the arrangement of the Raman-enhanced stairs used in ⁇ 3 may be a distributed type or a centralized type. Furthermore, as a configuration for detecting mosquitoes as a feature, rareness may be detected based on the excitation 1 ⁇ 6 output from each Raman increase ⁇ , or the bow distribution of the actually amplified signal may be used. It is also possible to detect moss on the basis of this. Furthermore, in the second form, the shift direction when shifting the interest-removing property may be either the plus direction or the minus direction. In addition, in the ⁇ $ state and 2, the excitation is performed at each Raman increase ⁇ , that is, it is preferable to increase the number of gain peaks in each Raman increase.
  • the OD waveband of the amplified wavelength is 3 ⁇ 4yc by adopting a powerful structure.
  • a plurality of Raman amplifiers are provided, and the second gain peak is located between adjacent gain peaks of the first Raman amplifier. Since the wavelength interval between adjacent gain peaks can be set arbitrarily and the amplification gain control means is provided, it is possible to achieve an effect that desired gain wavelength characteristics can be realized.
  • the wavelength interval between adjacent gain peaks can be set to 6 nm or less, the gain wavelength characteristic is flattened, and the control by the amplification gain control means is performed. It can be done easily and precisely.
  • a Raman amplifier having a first gain characteristic, a periodic function sum approximation to the first gain characteristic, and a shift determined based on a periodic distribution of a periodic function obtained from the approximation By providing a Raman amplifier having a second gain characteristic shifted by an amount relative to the first gain characteristic, the first gain characteristic and the second gain characteristic cancel each other out, and the overall flatness is improved. This has the effect of realizing gain characteristics.
  • the control of the gain wavelength characteristic is performed by a single overall gain control means for a plurality of groups formed by the Raman amplifiers, the control of the gain wavelength characteristic can be easily performed. This has the effect that it can be performed.
  • the Raman amplification device and the Raman amplification system according to the present invention can obtain a gain characteristic with a small gain deviation, and can be used in the field of optical communication, for example.

Landscapes

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Abstract

入力端（２０）に接続されたラマン増幅器（２１ａ）～（２１ｎ）によって形成されるグループ（２１Ａ）と、ラマン増幅器（２２ａ）～（２２ｎ）によって形成されるグループ（２２Ａ）と、ラマン増幅器（２３ａ）～（２３ｎ）によって形成されるグループ（２３Ａ）と、ラマン増幅器（２４ａ）～（２４ｎ）によって形成されるグループ（２４Ａ）とが順次接続された構造を有する。グループ（２４Ａ）の末端には光分岐器（２５）が配設され、増幅された光は出力端２７へ出力されると共に、増幅された光の一部は全体利得制御部（２６）に出力される。全体利得制御部（２６）は、各グループに属するラマン増幅器について、ほぼ同一の利得ピークを有するラマン増幅器ごとにセット（２８ａ）～（２８ｎ）に分類して全体としての利得波長特性が平坦化するよう制御を行う。必要に応じてグループごとにも増幅利得制御部を設けて制御を行う。

Description

ラマン増幅装置およびラマン増幅 技術分野
本発明は、 増幅利得が極大とな明る利得ピークを有する利得特性を備えた複数の ラマン増幅器を含むラマン增幅装置に関する。
誊
背景技術
近年のインターネット等の光通信の発展に伴い、 大きな伝送容量を有し、 長距 離伝送が可能な光通信システムの開発が行われている。 伝送容量を増大させる観 点からは、 W D M (Wavelength Division Multiplexing) 方式や、 D WD M (Dense Wavelength Division Multiplexing) 方式が提案され、 実用化されてい る。 WDM方式は、 同一の光伝送路中に波長の異なる複数の信号光を伝送させる 通信方式をいい、 DWDM方式は、 同一光伝送路中に WDM方式よりもさちに多 くの信号光を伝送させる通信方式である。 これらの通信方式を採用することで、 一度に伝送できる信号の量が増大するため、 光通信において伝送容量を拡大する ことができる。
また、 長距離伝送を実現する観点からは、 光伝送路中を伝送する途上において 減衰した信号光の強度を増幅する光増幅装置を配置することが広く行われている。 光増幅装置としては E D F A (Erbium Doped Fiber Amplifier) や、 ラマン増幅 を用いたラマン増幅装置が知られている。 特に、 ラマン増幅装置は、 励起光の波 長を変化させることで任意の波長の光を増幅することが可能であり、 信号光の選 択の幅が広がる等の利点を有する。
WDM方式若しくは DWDM方式とラマン増幅とを組み合わせた光通信システ ムを実現する場合には、 同一伝送路中を伝送し、 互いに異なる波長を有する信号 光に対して同程度の増幅利得を与えることが重要である。 特に、 伝送路途上に複 数のラマン増幅装置を配置する場合、 個々のラマン増幅装置の利得偏差が重畳さ れることとなるため、 光増幅器の利得波長特性の平坦化は重要な問題となる。 このため、 従来、 1 5 3 9 n inから 1 5 7 9 n mの波長帯域で、 この帯域の両 端とほぼ中央に利得波長特性のピーク （以下、 「利得ピーク」 と言う） を備えた W型と称する 1台のラマン増幅器と、 かかるラマン増幅器における利得ピークの 間に利得ピークを持つ M¾と称する 1台のラマン増幅器とを組み合わせることで ラマン増幅装置を形成した例が開示されている （例えば、 Optical Amplifiers and There Application 2001 July 9〜12参照） 。
しかし、 単に 2つのラマン増幅器を組み合わせて、 それぞれの利得波長特性の 山と谷を単純に埋め合わせる構造とするのみでは、 全体として利得波長特性の十 分な平坦ィヒを図ることはできない。
また、 上記従来技術のようにラマン増幅装置を形成した場合でも、 実際に光通 信システムに組み込んだ場合に利得波長特性が平坦とならないおそれがある。 す なわち、 長距離伝送を行う光通信システムでは、 外部環境の温度等が変動するこ とにより、 ラマン増幅をおこなうための光ファイバにおけるラマン利得係数や、 入力される励起光の減衰定数が設計時の値から変動するおそれがある。 このため、 設 ff時において平坦な利得波長特性を有しているにもかかわらず、 実際に敷設し た際に利得波長特性が変動する場合がある。
また、 実際の光通信システムにおいては、 ラマン増幅装置を形成する励起光源 等の故障による問題を考慮する必要がある。 広範囲に渡って敷設される光通信シ ステムでは故障部分の特定は容易ではなく、 故障部分の場所によっては修理も困 難となる。 そのため、 光通信システムの一部が故障した場合であっても、 光通信 システムにおける利得偏差を一定範囲内に維持する機構が設けられることが好ま しい。
さらに、 従来技術によるラマン増幅器を多段に接続したシステム設計を行う場 合においては、 システム全体として所望の利得波長特性が得られるように、 個々 のラマン増幅器の利得波長特性を別々に設計する必要がある。 このため、 設計プ 口セスが非常に複雑かつ困難となるという問題点を有していた。
本発明は、 上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、 複数のラマン 増幅器を備えたラマン増幅装置において、 利得偏差を一定の許容範囲内に維持で きるラマン増幅装置およびラマン増幅装置を複数組み合わせたラマン増幅システ ムを実現することを目的とする。 発明の開示 '
本発明にかかるラマン増幅装置は、 増幅利得が極大となる利得ピークを有する 利得波長特性を備えた複数のラマン増幅器を含むラマン増幅装置であって、 第 1 の利得ピークおよぴ該第 1の利得ピークに隣接する第 2の利得ピークを含む複数 の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 1のラマン増幅器と、 前記第 1の 利得ピークおょぴ前記第 2の利得ピークの間に位置する波長の第 3の利得ピーク を含む 1以上の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 2のラマン増幅器と、 前記第 1の利得ピークおよび前記第 2の利得ピークの間に位置し、 前記第 1の利 得ピークの波長と前記第 3の利得ピークの波長との間で等差数列を形成する波長 の第 4の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 3のラマン増幅器とを備え たことを特敫とする。
この発明によれば、 複数のラマン増幅器を有することとし、 それぞれ異なるラ マン増幅器から得られる利得ピークの波長が等差数列を形成するよう調整されて いることとしたため、 全体として所望の利得波長特性を得ることができる。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 隣接する利得ピー ク間の波長間隔は、 6 n m以下であることを特徴とする。
この発明によれば、 隣接する利得ピークが異なるラマン増幅器によつて供給さ れることとしたため、 隣接する利得ピークの波長間隔を 6 n m以下とすることが 可能であり、 利得波長特性が平坦化すると共に、 増幅利得制御手段による制御を 容易かつ精密に行うことができる。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 隣接する利得ピー ク間の波長間隔は、 0 . 3 n m以下であることを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記等差数列の公 差は、 前記第 1のラマン増幅器から得られる隣接利得ピーク間の波長間隔の平均 値をラマン増幅器の個数で除算した値にほぼ等しいことを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 増幅利得が極大となる利得ピークを有す る利得特性を備えた複数のラマン増幅器を含むラマン増幅装置であって、 第 1利 得特性を備えた 1以上のラマン増幅器と、 前記第 1利得特性に対する周期関数和 近似より得られる周期関数の周期分布に基づいて定まるシフト量だけ前記第 1利 得特性からシフトした第 2利得特性を備えた 1以上のラマン増幅器とを備えたこ とを特 ί敷とする。
この発明によれば、 第 1利得特性を備えるラマン増幅器と、 第 1利得特性に対 して周期関数和近似を行い、 かかる近似から得られた周期関数の周期分布に基づ いて定まるシフト量だけ第 1利得特性に対してシフトさせた第 2利得特性を備え るラマン増幅器とを備えることで、 第 1利得特性と第 2利得特性とが、 互いに凹 凸を相殺し、 全体として平坦な利得特性を実現することができる。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記シフト量は、 前記第 1利得特性に対する周期関数和近似を形成する周期関数のうち、 最大振幅 を有する周期関数の周期に基づいて定まることを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記シフト量は、 前記第 1利得特性に対する周期関数和近似を形成する周期関数のうち、 最大振幅 を有する周期関数の周期の 1 Ζ 4以上、 3 / 4以下であることを特徴とする。 次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記周期関数和近 似は、 フーリェ変換により行われることを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記第 1利得特性 は、 隣接する利得ピーク間の波長差または周波数差が、 ほぼ一定の値であること を特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 前記複数のラマン増幅器によつて増幅さ れた光の強度波長特性に基づいて、 複数の前記ラマン増幅器の利得波長特性を制 御する増幅利得制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 複数のラマン増幅器の利得波長特性を制御する増幅利得制. 御手段を備えることとしたため、 何らかの理由によって個々のラマン増幅器の利 得波長特性が乱れた場合であっても、 所望の利得波長特性を実現することができ る。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記増幅利得制御 手段は、 増幅された光において、 光強度が所定の許容範囲から外れた波長成分の 波長と最も近接する波長の利得ピークを有するラマン増幅器を選択する波長探知 手段をさらに備え、 選択したラマン増幅器が有する前記所定の利得ピークの波長 および/またはピーク強度を変化させることで前記増幅された光の強度を前記許 容範囲以内に抑制するよう前記複数のラマン増幅器の利得波長特性を制御するこ とを特 ί敷とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記複 のラマン 増幅器は、 レーザ光を出力する複数の半導体レーザ素子と、 前記半導体レーザ素 子から出射されたレーザ光を合波するための光結合器とをそれぞれ備えることを 特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記増幅利得制御 手段は、 前記半導体レーザ素子の温度を制御することによって前記半導体レーザ 素子から出射されるレーザ光の強度波長特性を変化させることを特徴とする 次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記複数のラマン 増幅器は、 前記半導体レーザ素子の出射波長を規定するファイバグレーティング をさらに備えることを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅装置は、 上記の発明において、 前記増幅利得制御 手段は、 前記フアイパグレーティングの温度を制御することによつて前記半導体 レーザ素子から出射されるレーザ光の強度波長特性を変化させることを特徴とす る。 次の発明にかかるラマン増幅システムは、 互いに異なる波長の利得ピークを有 する複数のラマン増幅器を備えた第 1のグループと、 該第 1のグループの末端に 接続され、 互いに異なる波長の利得ピークを有する複数のラマン増幅器を備えた 第 2のグループと、 該第 2のグループの末端に接続され、 前記第 1および第 2の グループに属するラマン増幅器を所定のセットに分類し、 利得波長特性を制御す る全体利得制御手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 ラマン増幅器によつて形成される複数のグループに対して、 利得波長特性の制御を単一の全体利得制御手段によって行うこととしたため、 利 得波長特性の制御を容易に行うことができる。
次の発明にかかるラマン増幅システムは、 上記の発明において、 前記全体利得 制御手段は、 選択したセットに属するラマン増幅器が有する所定の利得ピークの 波長および Zまたは強度を変化させることで増幅された光の強度を所定の許容範 囲以内に抑制するよう前記第 1および前記第 2のグループに属するラマン増幅器 の利得波長特性を制御することを特徴とする。
次の発明にかかるラマン増幅システムは、 上記の発明において、 前記第 1のグ ループ末端に接続され、 前記第 1のグループによって増幅された光の強度波長特 性に基づレ、て、 前記第 1のグループを構成するラマン増幅器の利得波長特性を制 御する第 1の増幅利得制御手段と、 前記第 2のグループ末端に接続され、 前記第 2のグループによつて増幅された光の強度波長特性に基づレ、て、 前記第 2のダル ープを構成するラマン増幅器の利得波長特性を制御する第 2の増幅利得制御手段 とを備えたことを特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 実施の形態 1にかかるラマン増幅装置の構造を示すプロック図であ り、 第 2図は、 実施の形態 1にかかるラマン増幅装置を構成するラマン増幅器の 構造を示すプロック図であり、 第 3図は、 実施の形態 1にかかるラマン増幅装置 の利得波長特性を示すグラフであり、 第 4図は、 実施の形態 1にかかるラマン増 幅装置によつて得られる増幅光の波長強度特性と、 従来のラマン増幅器によって 得られる増幅器の波長強度特性とを比較したグラフであり、 第 5図は、 実施の形 態 1にかかるラマン増幅装置を構成する増幅利得制御部の構造を示すプロック図 であり、 第 6図は、 実施の形態 1にかかるラマン増幅装置において、 利得波長特 性が乱れた状態を示すグラフであり、 第 7図は、 実施の形態 1にかかるラマン増 幅装置を構成する増幅利得制御部の動作を示すフローチャートであり、 第 8図は、 実施の形態 1において、 増幅利得制御部の動作によって平坦ィ匕されたラマン増幅 装置の利得波長特性を示すグラフであり、 第 9図は、 （a ) 、 ( b ) 共に、 増幅 利得制御部による制御前の利得波長特性を示す表であり、 第 1 0図は、 実施例に ぉレ、て増幅利得制御部によつて制御された後の利得波長特性を示す表であり、 第 1 1図は、 実施の形態 2にかかるラマン増幅装置において、 利得特性のシフト量 の導出メカニズムについて説明するための模式図であり、 第 1 2図は、 実施の形 態 2の実施例 1におけるラマン増幅器 Aの利得特性を示すグラフであり、 第 1 3 図は、 ラマン増幅器 Aの利得特性をフーリェ変換した結果を示すグラフであり、 第 1 4図は、 ラマン増幅器 A、 Bの利得特性をそれぞれ示すグラフであり、 第 1 5図は、 実施例 1にかかるラマン増幅装置全体の利得特性を示すグラフであり、 第 1 6図は、 実施例 2にかかるラマン増幅装置において、 ラマン増幅器 A、 Bの 利得特性をフーリエ変換した結果を示すグラフであり、 第 1 7図は、 実施例 2に 力、かるラマン増幅装置全体の利得特性を示すグラフであり、 第 1 8図は、 実施の 形態 3にかかるラマン増幅システムの構造を示すプロック図であり、 第 1 9図は、 実施の形態 3にかかるラマン増幅システムの全体利得制御部の構造を示すブロッ ク図であり、 第 2 0図は、 実施の形態 3にかかるラマン増幅システムの全体利得 制御部の動作を示すフローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して、本発明に力かるラマン増幅装置およびラマ ^±曽幅システムの好 適な の形態について説明する。 図面の言 こおいて、 同一また f纖似部分には同一あ るい Wig似の を付している。 また、 図画^ ¾勺なものであり、 のものとは異な ることに留針る必要がある。 さらに、 図面の相互間においても、互いの寸法の鬩系ゃ比 率が異なる部分が含まれてレヽることはもちろんである。
纖 i)
まず、 諭の形態 1にかかるラマン増幅装置について説明する。 第 1図は、 ラマン増幅 装置の全 ί材冓成を^ rプロック図である。 以下、 雄の形態 1にかかるラマン増幅装置の 離を説明する。
難の形態 1にかかるラマ 曽愠装置は、入力端 5に躀^ ^されたラマン増 β 1〜 4と、 ラマン増 4に纖された光 器 6と、 光 器 6の出カ の一方に嫌さ れた増 Φ薪 U得雜卸部 7と、 光 器 6の出カ の によって形成される出力端 8とを 有する。
第 2図は、 ラマ 離 1の離を示 莫式図である。 ラマン増 ΐは、励起)^原と して ^ ^する 体レーザ素子 9 a〜9 dと、 ^体レーザ素子 9 a〜9 dにそれぞ'れ対 応して設けられたファイバグレーティング 1 0 a〜l 0 dと、 ^体レーザ素子 9 a、 9 bから出力されるレーザ光を合波するための^^ 1 1 aと、 轉体レーザ素子 9 c、 9 dから出力されるレーザ光を合波するための光^^ 1 1 bとを有する。 また、 ^ 器 1 1 a、 1 1 bで合波されたレーザ光をさらに合波して励起光を形 るための 器 1 2をさらに有し、形成された励起光は、 H^^ l 3を介して増幅用ィ 5¾路1 4に入 力される離を有する。 なお、第 2図に示すように、 ラマン増巾離1は、増幅用ィ 5¾路1 4における 光 (¾|行方向がラマン増幅される光の進行方向と逆になる後方励 を 用いているが、 ΙίΕ»^としても良く、 向 Sfe^:としても良い。
^体レーザ素子 9 a、 9 bは、 それぞれファイバグレーティング 1 0 a、 1 0 bによ つて縦されたほぼ等しいピーク波長を有するレーザ光を出 tるネ髓を有する。 また、 ^体レーザ素子 9 c、 9 dは、 それぞれファイバグレーティング 1 0 c、 1 0 dで夫!^ されるほぼ等しいピーク波長を有するレーザ光を出射し、 轉体レーザ素子 9 a、 9 bの ピーク波長と、 轉体トザ素子 9 c、 9 dのピーク波長とは、波長間隔が 6 nm以 JJ隹 れている。 また、 ^体レー ¾子 9 a〜9 dおよびファイバグレーティング 1 O a〜l 0 dには、 図示しなレヽ'?翻モジュールがそれぞれ付加されており、 それぞれの ¾gを麵 可能な f籠を有する。
轉体レーザ素子 9 a , 9 bと^^ 1 1 aとの間は偏波面麟ファイノくによって接 続され、 轉体レーザ素子 9 a、 9 bから出力されたレーザ光が互いに鼓するよう爐 1 aで合波される構造を有する。 ラマン増幅は偏波依存生を有するため、増 Ψ薪勝 を安定化させるために励織を無偏波化した上でラマン増幅をすること力 S好ましいためで ある。 なお、 轉体レーザ素子 9 c、 9 dと光^^ l i bとの間も、 同様の理由で偏波 面職ファイバによって纖され、 レーザ光の偏波方向力 S互いに直交するよう合波される。 ラマン増 β2〜4の申^ は、 ¾φ的に第 2図に;^ "ラマン増 1と同様の構造を有 するが、利得ピークの中' L被長がそれぞ；^なる値となるよう轉体レーザ素子およびフ アイバグレーティングが形成されている。 第 3図は、 ラマン増 βΐ〜4の利 生 を組み合^:ることによって形成される雄の形態 1にかかるラマン増 Φ驟置の利樹皮長 特 ("生を グラフである。 ここで、 曲線 hはラマ^髒離1の禾 1 皮爆性を示 し、 曲線 12、 13、 14ぱ II貢次ラマン増 β 2、 3、 4の利徵皮 生を¾^。 そして、 曲 線 1 i〜 14を合成した曲線 15は、 m, m ιにかかるラマン増巾離置の禾 皮; 生を 第 3図に ように、 ラマン増 βΐ〜4から得られる利得ピークはそれぞ城なり、 各禾 I勝ピークの中 被長; え 2、 λ3、 え 4は、 そ l ^れ^ ^る。 態 1において、 各利得ピーク
Figure imgf000011_0001
ラマン増 βι 力 得られる 2つの禾 I勝ピークの波長； 、 λι の^ ί直をラマ;^曾 割った値 とする。 また、 同じくラマン増 1〜4カゝら得られる別の禾 I勝ピークの波長 ' 、 λ2' 、 え 3， 、 についても同様に^ ¾^¾Fp城し、 も波長 λ ι、 λι の 直をラマン 増 の個数で割った値とする。 なお、本難の形態 1では、 ラマン増 βΐによって得 られる利得ピークの個数を 2としてレ、るが、 ラマン増 1の利得ピークが 3以上 す る齢には、 Ρ難する禾 I勝ピーク間の波長間隔の平 直を^^とすることが好ましい。
ラマン増 β 1〜4から得られる禾 lj徵皮 1 生に関して、 それぞれから得られる禾 IJ得ピ ークの波長が異なることから、 同一利徵皮 らなるラマン増 を複数備えた齢 と比較して、利 ί藤が藤されることが防止される。 特に、 各利得ピーク波長が 列を構 るようラマン増 1〜 4の利榭皮; 5 |~生を設定することで各利得ピークの間 隔が等しくなるため、 曲線 1 5で^ ように、 if & m ιにかかるラマン増 Ψ離置は、 平坦な利 生を有する。 また、複数のラマン増 βによつ 暢を得るネ驗として いるため、 Ρ纖する利得ピーク間の波長間隔に制限がな 波長間隔を 6 nm以下に抑制 することが可能となるため、 平坦性がより高められている。 なお、 波長間隔については、 6 nm以下が好ましく、 さらには 0. 3 nm|¾下であることがより好ましい。
第 4図は、従来のように同 H#i~生のラマン増 Ψ離をネ iaみ合^:た齢に得られる利 樹皮嫌性と、本雄の形態 1にかかるラマ ^曽幅装置の利徵皮: ft ^生とを比較したダラ フである。 第 4図；¾¾1~ように、本雄の形態 1にかかるラマン増幅装置は、 曲線 16〜1 10にそれぞれ 徵皮; ¾ 生を有するラマ: ^曽 βを備え、 これらの利徵皮; ¾#ト生を合 成したラマ：^曽 Ψ離置によって光 曾幅し 結果、増幅された光の波長艘特性は曲線 111 に^"とおりとなる。
一方、例えば曲線 16の禾 皮碰生を有するラマ^ t曽 Ψ離を のように単純に 5働且 み合 た:^、増幅光の波長弓艘特性は曲線 1 isに示すようになる。 増幅纖となる信 の波攝涵を 1 5 4 0 nm〜： 1 5 9 5 nmとした：^、 曲 H 1 ιιと曲 H 112とを !^" れば明らかなように、 力 る波長範囲内における増 Ψ薪得の ί廳は大きく異なることとな る。 具 勺には、 の形態 1にかかるラマン増幅装置によって増幅された光の弓艘偏 差は 0. 9 d B¾! であるのに対し、 列の: ^に ^^^ 3 d Bm:となる。 次に、増 Ψ薪リ得制卸部 7について説明する。 第 5図は、 増 鳴馳卸部 7の離を示す ブロック図である。 増幅利得舗卸部 7は、 第 5図に ように、 ラマン増幅された光を分 波する光^^波器 1 5と、 波した光をそれぞれ電気信号に z変換する光電 子 1 6 a〜 1 6 hとを有する。 また、 光 ¾ ^^子 1 6 a〜l 6 hは、 ΦΟί卸波長 口部 1 8に さ れている。 制御波長微ロ部 1 8は、 記憶部 1 7と纖されており、 記憶部 1 7に記憶され た†ff¾と、 入力された!^信号とを対比することで、 増幅された光にぉレ、て異常を有する 波長成分を微口する。 また、芾御部 1 9は、職卸波長^ Π部 1 8、記憶部 1 7およびラマ ン增 β 1〜 4に赚されてレ、る。 光分波器 1 5は、入力された光を所定の波長範囲の光ごとに分波して出力するためのも のである。 具 fお勺には、 光分波器 1 5は、徹の光ファイバを？額 させて形成された ？額 ブラ等によって形成されてレ、る。
' 光電変 »子 1 6 a〜l 6 hは、 入力された光を弓艘に応じた電気信号に変換するため のものである。 具御勺には、 光電変 子 1 6 a〜l 6 hは、 フォトダイ;^ドゃ、 光抵 抗等によって形成される。
記憶部 1 7は、利機皮; ¾^生を馳卸するために必要な†f#を記' tt"Tるためのものである。 具 ίΦ½には、 光分波器 1 5で分波された光の各波長成分の弓艘の許容範囲に関する†f¾と、 増中薪暢職卸部 7に入力される光の波長成分に対応する利得ピークの波長に関する†f¾と、 力かる稀辱ピークを るラマ^曽 βを特定する†辭艮とを記' I&Tる。
芾權 P波長驗ロ部 1 8は、 細卸豫となるラマン増 βを特定するためのものである。 具 勺には、分波された光の弓艘と、記憶部 1 7に記憶された光の弓艘の言馆範囲とを対比 し、
Figure imgf000013_0001
力 る波長に基づ レ、て所定の利得ピークを検出し、 検出した利得ピークを #¾1 "るラマン増 i¾を藤尺する 纖を有する。
芾 啷 1 9は、 雜卸波長微卩部 1 8、記憶部 1 7およびラマン増 β ΐ〜4を帘嗍する ためのものである。 具 勺には、 職卸波長微口部 1 8およ O 己憶部 1 7の動作を芾卿する と共に、 制卸波長 口部 1 8で検出された ¾光のピーク波長に基づいて、 力かるピーク 波長と同一の波長若しくはその近傍の波長を有するピークを出力する 体レーザ素子に 対して制卸を行う機を有する。 $W卸の内容としては、 ラマン増 βΐ〜4を構]^る半 導体レーザ素子とファイバグレーティングの少なくとも一方について、付属する^!周モジ ユールの を変化させることで励繊の波長若しくは弓艘を変化させている。 また、 必 要に応じて糟体レーザ素子に ¾Λされる霪荒 を変化させることで励起光の弓艘を変 化させている。
また、 離卸部 1 9による制御の具懒勺鎌としては、例えば、 純卸部 1 9から趟靖言号 を出射し、方向' を用レヽて入力端 5を介してラマン増 β 1〜4に $ljfpf言号を伝 針るものとする。 こ 也にも、 例えば、 ラマン増 β1〜4力 己置された上り回線では なぐ 下り回線を用レ、て制靖言号を しても良いし、制御専用の 線を備えた髓とし ても良い。 また、 ¾ί言号ではなく鶴信^ によって靴卸を行う碰としても良い。
次に、増中薪 U得制卸部 7の動作にっレ、て説明する。 第 6図は、何ら力 原因によって平 ±且な利徵皮嫌性が崩れた状態を示すダラフであり、第 7図は、 増薪 lj得制御部 7の動作 を示すフローチヤ トである。 第 6図に示すように、 ラマン増 力 得られる利徵皮 (曲線 1 ) 力 S全懒勺に艘 氐ぃ方にシフトしたため、 曲線 1 5， ラマ: fc曽 幅装 体の利衛皮纖性に関しても平坦 14^崩れている。 以下、禾 IJ徵皮碰性が第 6図 に示 1^を例として、 第 7図のフローチヤ一トを参照して増薪暢制御部 7の動作を説 明する。 なお、 入力される光は、所定の波長範囲において平坦な弓艘波 生を有し、 そ の結果、 ラマン増 βΐ〜4によって増幅された光は、第 6図に ^1 "利徵皮 生と同様 の弓^皮 ¾ 生となってレヽるものとする。
まず、 ラマン増 βΐ〜4によって増幅された光のうち、 許容範囲から外れている波長 成分の有無を検出し、 力かる波長成分が被する にはその波長を検出する （ステップ S 1 0 1 ) 0 具体 ¾勺には、増幅された光は、光分波器 1 5で所定の波長範囲ごとに分波さ れ、 光電変鐘子 1 6 a〜 1 6 hで ィ言号に変換された後に、 帘卸?皮長 ロ咅 1 8に入 力される。 制卸波長徵卩部 1 8は、 ±曽幅された光の各波長成分に対応する電気信号につい て、 記慮部 1 7に記憶された許容範囲と対比して、許容範囲から外れた波長成分を検出す る。 なお、本ステップにおいて許容範囲から外れている波長成分が しなレ、齢には、 この時点で曽 Φ薪 U得練鞭 157の動作は終了する。 第 6図の例では、 波長 λ5およ Λ長又 6 力 S検出される。
そして、 ステップ S 1 0 1で検出した波長に基づき、所定の利得ピークを有するラマン 増 βを還尺する （ステップ S 1 0 2) 。 具 f神勺には、記憶部 1 7には増幅された光の波 長に対応する励起光のピーク波長が記憶されてレ、るため、検出した波長成分の波長と同一 若しくは ¾ "る利得ピークを検出し、 力かる利得ピークを^ Tるラマン増 を凝尺 する。 第 6図 ( f列においては、 え 2がえ 5に避し、 ぇ2' 力 S;i6に するため、波長; L2、 λ2' の禾 IJ ピークを有するラマン 1#¾2を 尺する。
その後、 激尺したラマン増 βに対して制蝌言号を 言し、 ラマン増 ¾の利徵皮纖 性を変化させる （ステップ S I 0 3) 。 具御勺には、制細言号を受信したラマン増 βは、 蘭蝌言号の内容に応じて、 内部に備えたファイバグレーティンク しくは轉体レーザ素 子の 、 轉体 ^"ザ素子に ¾Λする ¾ ^値を必要に応じて変化させる。 カゝかる ¾^ を変化させることによって、藤されたラマン増 βにおける利得ピークの波長と弓娘の 少なくとも一方を変化させている。 第 6図 Of列においては、禾勝ピーク波長； L2、 λ2 に対 応した波長の励起光を出力するラマン増 ¾2に対して铺靖言号が与えられ、 ラマン増幅 器 2力 S有する 2本の利得ピークの波長はそれぞれ厶 λだけ短波; ¾ί則にシフトし、 第 8図に ： ^ように、禾 IJ得ピーク波長もぇ2— Δ又、 λ 2' 一 Δ又に変化し、 曲線 1 2全体も短波： 則 にシフトして曲線 12 に変ィはる。
そして、 変化した利 生に基づいて増幅された光に対して、許容範囲から外れた 波長成分の有無を検出する （ステップ S 1 0 4) 。 具梯勺には、 ステップ S 1 0 1と同様 の手法によって許容範囲から外れた波長成分の有無を調べ、許容範囲から外れた波長成分 力 S被する齢にはステップ S 1 0 2に戻る。 ステップ S 1 0 2に戻った齢は、 前に選 択したラマン増 と異なるラマン増離を激尺し、 ステップ S 1 0 3によって再ひ禾 I勝 波; S 性を変化させる。許容範囲から外れた波長成分が しない齢、 もは^ Φ胸を行 う必要は無いため、増翻湯制卸部 7の動作は終了する。 第 6図の例においては、 第 8図 に示すように、 ラマン増幅装！^体の利徵皮； が平坦ィはるため、増 得 御部 7 の動作は終了する。
雄の形態 1にかかるラマン増幅装置は、 以下の利点を有する。 まず、増巾薪勝輔離 7を設けたことで、 ラマン増 Ψ離置を る場所の # ^牛による利衞皮; 性の β を抑制できるという利点を有する。 既に述べたように、長 δ 隹 を行う麵信システム では、外咅赚の 等が ることによって、 ラマン増幅を行う増幅用ィ5¾路におけ るラマン利 ί系数や、 轉体レーザ素子から出力される励起光の^ る齢 がある。 従って、 ¾^ (牛によっては、 実際にラマン増幅装置を識した に觀寺と 異なる利徵皮纖生となる がある。 本猫 態 1では、增巾薪暢純卸部 7を設けた ため、 ラマン増幅装置全体の利徵皮碰性を纖することが可能であり、 牛の変化 に贿しな！/、ラマン増中離置を難すること力河能である。 また、 故障による利徵皮: 5 生の麵を抑制できるという利点も有する。 第 6図の例で も示したように、 ラマン増幅装置を構 るラマン増 Φ離 1が故 Ρ針ることで、 ラマン増 幅装 体の利徵皮; S ^生が変ィはる がある。 しかし、増巾薪 U得制卸部 7によってラ マン増 Ψ離 2の利徵皮: S t"生を変化させることで、 ラマン増中離難体の利徵皮錄 の 麵¾ ^消またはある 女善することが可能である。 ラマ^曽幅装置が配置される場所 によっては柳章部品の が困難な:^もあるため、 交換するまでの期間にぉレヽて利徵皮 性を一定のレベルに^ "ることができることは大き 点となる。
さらに、 の形態 1に力 るラマン増幅装置を耀信システム等に利用した^ \ 信"^原の劣化にも対応できるという利点も有する。 本難の形態 1では、増中薪暢純卸 '部 7はラマン増幅された光 ota信システムにおける信^:) の波長強度特 を 接検出 してラマン増 βι〜4の利徵皮 am生を制卸する構成を有する。 そのため、 例えばラマ ン増 β 1〜 4は所望の利徵皮 ¾ 生を^!してレヽるにもかかわらず、信^原の劣化に よってラマン増幅装置に入力する信^:の弓鍍波 生が平潘生を失っている でも、 増巾薪暢馳繊 7はラマン増 ΨΙ¾置から出力される増幅光が平坦な波長弓艘特性を有する ようラマン増 φ離:！〜 4を帘卿するため、信^^原の劣化による波長弓艘特生の麵^早 ？諾しくはある禾 ¾Β夕 Τることが可能である。
また、 本雄の形態 1にかかるラマン増巾離置は、 ラマン増 β1〜4のレヽ かの故 障が発生した に、 爾したラマン増離 ¾rMに特^^きるという利点も有する。 制 御波 知部 1 8は、記憶部 1 7に記憶した'髒艮に基づいて所定の利得ピークを有するラ マン増 Ψ離を特定するため、古 章したラマン増巾離を雄に特定することが可能である。 特に、本難の形態 1ではラマン増 i¾ 1〜 4がそれぞ なる波長の利得ピークを有す ることとして ヽるため、増幅された光にお！/ヽて弓嫉が許容範囲から外れてレヽる波長と対応 するラマン増 βとが 1対 1で対応するため、 脚章したラマ^:曽 βを線に特定するこ と力可能である。
また、 の形態 1にかかるラマン増中離置は、 Ρ鎌する利得ピーク力 s異なるラマン 増 によって形成されるキ髓を有するため、 利徵皮； 生の平坦化を額に行うことが 可能である。 既に述べたように、本難の形態 1にかかるラマン増巾離置では、 羅する 利得ピークは異なるラマン増 によって構成されるため、 Ρ簾する利得ピークの波長間 隔を 6 n m以下とすることが可能である。 このため、 例えば、 «する利得ピークの波長 間隔を各^体レーザ素子若しくはファイバグレーティングによる利得ピーク波長 量 と同 @gとすることができ、増薪 IJ得制卸部 7による波長 ^囲を広くでき、利徵皮長 特性の平坦化を容易に行うことが可能である。 例えば、 ファイバグレーティングの を 舗卸して励起光のピーク波長を靴卸する ¾^、 «する禾 IJ得ピークの波長間隔を 0 · 3 η m以下とすることが好まし！/、。 ファイバグ ティングによって変化させることができる 波長章翻は 0. 3 n m@Jtであるため、 力かる波長間隔とすることで^^に馳卸を行うこ とができるためである。
また、本雄の形態 1にかかるラマン増巾驟置によれば、稀 皮纖!"生の純卸アルゴリ ズムを単純化することができるという利点も有する。 本霞 (^態 1にかかる マン増幅 器は、複数 する禾得ピークの波長が、 ^^妙 IJを形針るよう配置されている。 この ため、増幅された光において許容範囲から外れた波長成分が する齢、 かかる波長成 分の波長に関わらず、 同一のアルゴリズムを用いることができる。 すなわち、禾得ピーク の波長間隔は一 あるため、許容範囲から外れた量に対して膽する禾暢ピークの波長 をどの 化させる必要があるかにっレヽては賦化が可能なためである。
なお、 の形態 1の説明において、 ラマン増幅装置が備えるラマン増 の個 ¾s
4の ^につレ、て説明したが、 当然のことながらラマ^ t曽 βの個数はこれに限定されず、 任意の個数のラマン増 ΨΙ ^によって本 の形態 1に力^^るラマン増幅装置を形^ rTるこ とが可能である。
また、 ラマン増巾離 1〜4の猶についても、 上記した構造に限定されるのではない。 第 2図を例にして説明すれば、 ファイバグレーティング 1 0 a〜l 0 dが付属する半導体 レーザ素子 9 a〜9 dは、 互いに 6 nm以上の波: ¾を備えてレヽればすベて異なる波長の レーザ光を出力する離とすることも可能である。 靈の形態 1では、 例えば轉体 ザ素子 9 a、 9 bを対にして互レ、の偏^向力 するよう合波されることとしているが、 ファイバグレーティング 1 0 a〜l 0 dと^^ §1 1 a、 l i bとの間にデボラライザ を配言 ることによって轉体レ一ザ素子 9 a〜9 d力 出力するレーザ光を am偏光 ィ ることも可食 gである。 この^^、少ない轉体レーザ素子によって^:の利得ピーク を努することができるため、 さらに広!/、利ネ歸域を備えたラマン増 βを親すること が可能である。 さらに、 これらの f¾tのみならず、 システムの設計によって、任意の波長 構成にっレ、て、 力 f壬意の合波手段を組み合 て所望の励起光を難することが可能で ある。
また、 ラマン増 Ψ離:！〜 4を形财る轉体レーザ素子についても、 単一のピークを有 するレーザ光を出力するもののみならず、 単一の轉体レーザ素子から複数のピークを有 するレーザ光を出力する†¾ としても良い。 また、 ファイバグレーティングによってピー ク波長を夫！ ¾するネ とするのではなく、 D F B (Distributed Feedback) レーザや、 D BR (Distributed Bragg Reflector) "ザのように、 ^^体レー i ¾子内部に回折 Φ&ίを 設けた中 ¾tとしても良い。 この：^、ファイバグレーティングを省略すること力可能とな る。
また、 ラマン増 1〜4における励起光のピーク波長を変化させるために、 轉体レ 一ザ素子に ¾Χする 巟の値を変化させることも好ましレ、。 を変化させることに よっても^ »体レーザ素子内部の屈折率は変化し、 出力されるレーザ光の波長を変化させ ることができるためである。 具桐勺には、 轉体レーザ素子に voA (-^ ) を 付属せしめ、 ¾λ¾ ^を変化させることによって励起光のピーク波長を変化させると共に、
¾λする葡巟値の変化による励起光の弓艘の βを VOAによって抑制すること力 S好まし レ、。 力かるネ^ tを採用することで、 ラマン増 1〜4における励 のピーク波長を注 入 ¾の値によって鋪卸することができる。 なお、 力かる波長職卸を行う 、 ファイバ グ ティング ¾Τ¾Ί8#できるという利点も有する。
さらに、 励起光のピーク波長の変化を ^体レーザ素子の を馳卸することによって 行うと共に、 化による励起光のピーク弓嫉の変化を 制卸によって抑制する ことも好ましい。 この:^にも、 励起光のピーク波長の制御は ^体レーザ素子に対して うこと力 s可能であるため、 ファイバグレーティング 略することが可能となる。 また、
Figure imgf000018_0001
配置される 川解と無 系に決定して良い。 例えば、 ラマン増 Ψ離の酉咧について、 ラマン増 βι、 ラマン増 β3、 ラマ 曽 4、 ラマ 曾 β2の順に配财る事が可能である。
さらに、 制御部 1 9による舗卸についても、増幅された光の波長弓艘特 において許容 範囲から外れた波長成分に最も する 1本の利得ピークを有するラマン増 のみを制 御するのではなく、他のラマン増 ψ離にっレ、ても ¾て 1胸することとしても良レ、。 具体 的には、 例えば、 許容範囲から外れた波長成分に対して一定の波長間隔の範囲内における すべての利得ピークについて芾嗍を行うこととしても良レ、し、 その他の雜を用いても良 い。
さらに、 ラマン増 Ψ離：!〜 4を構财る轉体レーザ素子、 ファイバグレーティングの 個数や、増 U得 Φ御部 7における光 擴子 1 6 a ~ 1 6 h等の個数については上記 のものに随されず、任意 ( «とすることができる。
また、 雄の形態 1にかかるラマン増幅装置について、 その利徵皮碰 !■生は平坦なもの に限定されることはない。 上記で〖观想的 徵皮碰生を平坦なものとしたが、 これ以 外にも、 信システム全体の 波: 1 生を補償するような禾 生としても良レヽ し、信^?原から出力される光の弓娘波 Β^Ι"生を補償するよう 皮碰!"生としても良 い。 さらには、 システム全体として要求される禾 ij樹皮 および/または NFのシステ ム要求を満足するよう ¾ίϋ ^皮碰 I·生としても良レ、。
難側
難の形態 1にかかるラマ :曽幅装置にっレヽて、 実際に個々のラマン増 βの利得ピー クを具 勺に指定しておき、増薪 IJ得靴卸部 7による 卸を行う数値シミュレーションに よる難例について説明する。 なお、本雄例において、 ラマン増 βの個数を 5 (それ ぞれラマ^曽 Φ離 Α〜Εとする） とし、禾暢ピーク (¾を 4とする。
第 9図 （a) は、増礙暢 1胸部 7による 卸を行う前の、各ラマン増 Ψ離のそれぞれ の輔导ピークの波長; Lpl〜； Lp4を示し、第 9図 （b) は、各ラマ i曾巾離のそれぞれの禾暢 ピークの を示す。 例えば、増薪 1揚 fit御部 7の雜卸前におけるラマ^曽 βΑにおレ、 て波長 λ piの禾 1J得ピークの波長は 1 4 2 4. 1 9 2 n mであつて、 ピーク弓度は 1 8 6 m Wである。 また、 ラマン増幅器 Bにおける波長え p4の波長は 1 4 9 3. 1 4 3 nmであつ て、 ピーク弓艘は 1 7 9 mWである。 なお、増幅用ィ 路として長さが 5 O kmの SMF (BingleModeKber: 単"^ &ードファイバ） を用レヽ； feo また、 簡単のため、 ^¾例にお レ、て f 得ピークの弓艘につレ、ては特に変更することなく、 禾 U得ピークの波長を制御する ことでラマン増巾離置の禾 皮; s ^生を制 »ることとして ヽる。
第 9図 （a) 、 第 9図 （b) に示す利得被長特性の場合、 増幅された光の強度波長特性 は、 ^ gの最大値と最 /M直との差が 0. 75 dBとなる。 これに対して、 の最大値と 最 /』ィ直と 0. 70 d B以下となるよう言博き姻を設定し
i勺な増 Ψ薪 IJ得舗卸部 7による滅卸 （^にはシミュレーション） によって、 各ラマ ン増 βの利得ピーク波長を第 10図に示すように変化させ feo 具 f相勺には、 ラマン増幅 器 Bの第 2の利得ピークの波長を 1444. 234 nmから 1444. 034 nmに変化 させ、 ラマン増 β〇の第 2の利得ピークおよび第 3の利得ピークの波長を、 それぞれ 1 448. 544nm力、ら 1448. 744nmへ、 1466. 045]1111から1465. 845nmへ変ィ匕させている。 また、 ラマ^曽 の第 2の利得ピークおよび第 4の利 得ピークの波長を、 それぞれ 1435. 616 nmから 1435. 816 nmへ、 148 4. 525nm力、ら 1484. 725 nmへ変ィ匕させている。 さらに、 ラマン増 I&Eの 第 1、 第 3および第 4の利得ピークを、 1415. 573 nm力、ら 1415. 373nm へ、 1448. 807nm力、ら 1449. 007nmへ、 1480. 215nm力ら 14 80. 415 nmへ変ィ匕させてレヽる。
このように各利得ピークの波長を変化させることによって、 ラマン増 βΑ〜Εによつ て増幅された光の弓艘波: 1 生における最大値と最ゾ W直の差が 0. 69 d Βに変ィはる。 制御前には 0 · 75d Bだったのに対し、 最大値と最 /』ィ直の^^ 0. 70d B以下となる よう ff¾*aSを設定することで、 差を 0. 69 d Bにまで 咸することができる。
纖 形態 2)
次に、 難の形態 2にかかるラマ^:曽幅装置について説明する。 霞の形態 2にかかる ラマン増幅装置は、 所定の利嫌生を備えたラマン増 βと、 力かるラマン増 Φ離が備え る利纖!1生に対して、 力かる禾 I職性の周期関礙ロ近似に基づいて るシフト量だけ上 言 Sf定の増巾薪 U ^生をシフトさせたラマ i曽 βとを備えることによって、 全体として 利 生の平坦化を難している。 なお、 本難の形態 2において、 ラマン増巾離置の具 御饼冓成は雄の形態 1と同様であり、 建の形態 2にかかるラマ 辦離置は、 第 1図、 第 2図および第 5図に^ lit成を有する。 以下では、本 «の形態 1との相違点である周 期関辦ロ近似によるシフト量の導出について説明した後、 具#¾勺な鐘例にっレ、て説明す る。
ラマン増 βの利得特生の波形は、 的な関数の と同様に周期関数の和によって 近似することが可能である。 ここで、利撒性の波形の近似式を構财る周期関数の分布 について考察すると、優れた平爾生を有する利； の ¾ ^には長周期の周期关¾女または 無限大の周期を有する周期関数によって近似式が形成される力、、 ほぼ同驗の歸畐を有す る多種多様の周期 [によって近似^^形成されることでそれぞれの景灣が相殺され、全 体として平坦な波形を戴している。 一方、平坦性に劣る禾 生の齢には、近似式を 構 る周期関数の中で、他に比べて 畐の大きい周期関数が被する。 このことは、換 mi ば、他に比べて ¾1>畐の大きい周期関数の被により、利 ^生の平新生が乱されて レ、るものと考えることができる。
以上の考察に基づいて、本»の形態 2では、 »となる 1以上のラマン増 βによつ て形成される禾 の周期 M¾口近似の結果を用レ、て、 シフト量を決定している。 すな わち、周期 1# 口近似に用いられた周期関数の中から通尺した周期 H 例え w¾も大き レ寸翩を有する周期関数の周期に基づいて、 力かる周期関数の,體が嫌されるよう稀辱 特性のシフト量を決定している。 そして、 上言 となるラマン増 ¾の利 性に対し て、 決定したシフト量だけシフトした利鎌 を有するラマン増 βを新たに ϋ¾するこ とで、全体として平坦 ¾f 生を備えたラマ 離置を難している。
以下、利 生の周期関娄 ロ近似の 去の^ としてフーリエ変換を用いた：^を例に 説明する。 なお、 以下では、周期関鍵口近似が行われる利 生の 列として、増 Ψ薪暢 の周 β:依存性である利得周戯女特 [·生を用レヽた例にっレヽて説明するが、 後财るように、 周期 に用いる禾 iJ ^生として、增 IJ得の波：^^^性である禾 1J徵皮； »生を用 レヽて行うこととしても良い。
まず、簡単のため、 以下では第 1 1図 （a ) に示すような、任意の利得周波数特性 G ( f ) を有するラマ *曽 と、禾 Of寻周 ?»|#14G ( f ) に対して周? « f 0だけシフトし tm m (f-f 0) を有するラマン増 とを備えたラマ^辮離置を考える。 力かるラマ：^：辮離置の全体としての利得周?膝箫生は、 G (f) +G ( f - f 0) で与え られ、 以下では G (f) +G (f-f 0) カ调?戯嬤化に対して平坦な^！女となるよう周波 数 f。を定める。
~¾に、禾 IJ得周?戯女特性 G (f) を核 exp (- i 2 π f X) でフーリエ変換すること で X空間に写像された慰をF (X) とした 、禾 U得周波数特 (·生 G (f) と F (X) と 下の 系を有する。
F(X)= [∞G(f)e-i2^df . · · . (1)
なお、 (1) 式のフーリエ変換に用いられる変数 Xは、近似した周期「关 ¾の周期の纖 を する変数である。 また、 m (f_f 0) と F (X) と¾¾下の隨系を 有する。
Γ G{f-fQ)e-n {df = e-i2^x Γ G(f)e-i2≠df = e i2^xF(X • · · · (2) 以上、 (1) よび （2) 式から、利得周麟夂特性 G (f) を有するラマン増 βと、 m (f-f 0) を有するラマン増 βとを備えたラマン増離置の禾！勝周波 数特 [·生のフーリエ変鮮像は、 {1 + exp (一 i 2 f。X) } F (X) となる。 力かる 写像のノ ワースぺクトルは、 θ=π f 0 ·… (3) を用いて、 I l + e-i2jtf0X| 2 I F (X) I 2=4 c o s2 (ΘΧ) I F (X) I 2· · · (4) と表される。 本雄の形態 2にかかるラマン増 Φ藤置では、 力かる （4) 式で示されるパ ワースぺクトルのピーク値を倾咸するよう、 構成驟たるラマン増 Ψ離の利 生を難 することによって平坦 寻周 ¾女特 1·生を有するラマン増幅装置を することとしてい る。
具 {梯勺に 下の通りである。 第 11図 （b) に示すように、 G (f) 力 得られた I F (X) I 2に関して、 ピーク値を与える X力 S被するため、 まず、 I F (X) I 2の最大 値を与える 直 XMAXを導出する。 ここで、 XMAXの藤にあたって X≠0の中から遨尺 することとする。 すなわち、 （3) 式より c o s (ΘΧ) は f。の ^あることから、 f 。の値を適当に藤尺することによって （4) 式における c o s2 (ΘΧ) f直が減少し、 X
Figure imgf000023_0001
トルのピークイ 假咸される。 具 勺には、 第 11図 （c) ように、 シフト量 f。(^直を 1, (4XMAX) R_h、 3/ (4XMAX) 以下が邇 る。 より好ましくは、 （4) 式 最小になるよう f 0の値を定める。 具 ί梯勺には、 f 0の
Figure imgf000023_0002
とすることによってパワースぺクトルのピーク値を ί©威することが可能である。 そして、 パワースペクトルのピーク値を繊することによつ てパワースぺクトノ 体の平坦性が改善され、 ラマン増幅装置の利得周?鹧女特性の平： a性 も己女善されることとなる。
なお、 本 ¾1の形態 2に力、かるラマン増巾 |¾置を構^ TTるラマン増 βの利 生のシ フト量の導出に関して、 （ 1 ) 式に示すフーリェ変換を、 計 を利用した離散フーリェ 変換 (Discrete Fourier Transformation) によってィ ることとしても良い。 离 |¾フー リエ変擦ま、例えばラマ:^曾 Aの利得周? » ^生 G (f) において、 周 «fを f い +h、 f !+2h, · · ·、 f x+ (n— 1) h、 · · ·、 f x+ (N— 1) h (=f 2) の N個の离 ϋ¾勺な値として扱い、 それぞれに対応した利得周?^:特 ["生 Gnに関して以下の ,を行っている。 F{X i~fi) = h∑Gn ^ν{-ί2πΧ{/γ +nh)) (5)
=0 なお、周 ί微 ίおよひ利得周?麟女榭生 Gnが离饊化されたことに伴い、 変数 Xも离饊化さ れ、 X=Xk=kX0=k/Nh (k = 0、 1、 · · ·、 N— 1) と表される。
また、 (1) 式のフーリエ変換によって得られる F (X) に対応する値として、 隱フ 一リエ変換では、 フーリエ成分 Fkが趨されている。 具御勺には、 フーリエ成分 Fkは、
Fk=F (Xい f 2-f x) /h · · · (6) と表され、 カかるフーリエ成分 Fk(D l"値の自乗が (1) 式におけるフーリエ変 パヮ 一スぺクトル i F (X) I 2に対応する。従って、謹フーリエ変換を用レヽる齢には、 ラ マン増 βΑの利得周波数特 I·生 Gnについて （5) 式に示す离饊フーリエ変換を行い、 (6) 式に^ Tフーリエ成分の 値の自乗が最大となる kを導出 †Lばよい。 そして、 力かる kに対応した XkZf直に基づ ヽて、 ラマン if Βは、禾 1勝周?^:特 teGnに対して、 1/ (4Xk) 3/ (4Xk) 以下、 より好ましくは 1/ (2Xk) だけ周 » ^シフ トした利得周 特性を備えることで、 平坦な利得周?膝女特 !·生を有するラマン増幅装置を することができる。
謹列 1)
雄の形態 2で説明した理論の具体例である難例 1につレ、て説明する。 雞例 1にか 力るラマン増幅装置は、第 12図に^ 利徵生 (Ml 2図では波長を櫞由としている） を有するラマン増 βに対して、 力かる利赚生に対して、 フーリエ変解像によって得 られるシフト量だけシフトした利 を有する別のラマン増 を組み合 ¾：た構成を 有する。
第 12図 す利 ^生を有するラマン増 β (以下、 「ラマン増 Φ離 Α」 と禾;^ rる） は、 増幅 たる ί言^;の波長帯域を 1530 nmから 1610 nmとし、最も する 周波数を有する信号光間の周? «間隔たるチャンネル間隔を 100GHz、 チャンネノ 1女 を 96チャンネルとした増幅術生を有する。 具御 冓成としては、 ラマン増幅媒体として ファイノく長が 8 Okmのデイスパージヨンシフトファイバ （DSF) を確し、 力かるラ マン増幅媒体に対して 8個の ^¾体レーザ素子から出射される励 l¾を後方励!^によ つて導入する構成を有する。 なお、 第 12図に ラマン増識 Aの利 は、利 ί評 ： f f直が 16. 131 d Bであり、禾 IJ得の最大ィ直と最 /」ィ直との差は 0. 279 d Bである。 また、 ラマン増 Αにおける励起光波長 （単位 nm) と、 弓 (単位 mW) との 隠系«¾下 « 1
Figure imgf000025_0001
(表 1)
Figure imgf000025_0002
次に、 力かる利 を有するラマン増 βΑと組み合: Wることによつ
装置全体の利 性を平坦化させるラマン増 (以下、 「ラマン増 ¾BJ と る） の利 |#|·生のシフト量の導出について説明する。 まず、 ラマン増 Αの利得周 ¾女特性 を X空間にフーリエ変換し、 フーリエ変換によって得られた F (Xk) の糸 i "値を自乗した パワースペクトルを導出する。 なお、 難例 1におけるフーリエ変換は、隱フーリエ変 換を用いている。
第 13図は、离饊フーリエ変換によって導出したパワースぺクトルの Xk依存 ffiこついて 材グラフである。 第 13図において攤由は、 Xk=kZNhにおける k f直を^ 1~。 賴 施例 1で行う离饊フーリエ変換では、周 ^域 (f 2-f 1) は 9. 6THzであり、 サンプリング周期 hは 0. ITHzである。 従って、 サンプリング数 Ν=9· 6/0. 1 =96であり、第 13図における擲由 を 9. 6で隨 1 Lば Xk (THz) 一1が求まる。 なお、 サンプリング: により、 kが NZ2以上、すなわち本»例では k≥ 49におけ るノ ワースぺクトノレは Mすること力 Sできる。
すなわち、本雄例 1では、 0 k 48の範囲でパワースぺクトル I Fk 12が最大と なる kを導出 ば良レ、。 第 13図^"ダラフから力、かる kの値は 7であることが明ら 力であり、 Xk=k/Nh力 N=96、 h = 0. 1より、パワースぺクトノレ | Fk | 2が最 大となる Xk( f直は、 7/ (96X0. 1) となる。
したように、 ラマン増 Φ離置全体としての利得周波数特 (■生を平坦ィはるためには、 ラマン増離 Bの利得周 ¾ [樹生を、 ラマン増 βΑの利得周 ¾|女特 に対して 1/ (4 Xk) 3/ (4Xk) 以下、 より好ましくは 1Z (2Xk) だけシフトさ ばよい。 従って、 本雄例 1の ¾ ^には、 ラマン増 Φ離 Bの利得周波数術生は、 ラマン増 の 利得周 特性に対して 0. 345ΤΗζ〜1. 035ΤΗζ、 より好ましくは 0. 69 ΤΗζだけシフトさせることとなる。
ここで、 周波数シフト量を 0. 69ΤΗΖとした齢、 ラマン増 ι|¾Βの励起光波長 (単位 nm) と、 光弓 (単位 mW) との 系の ^列は、 以下の表 2に 通りとな る。
(表 2)
Figure imgf000026_0001
第 14図は、 ラマン増 βΒの利得周?膽女特生に関する周繊シフト量を 0. 69ΤΗ ζとした:^のラマン増 の利 ^生とラマン増 βΒの利 m生を示すグラフであ る。 なお、 第 14図では、利 生の攤由を波長としている。 また、 第 14図において、 曲線 1 13は、 ラマン増 βΑの利 ί# |·生を示し、 曲線 1 "は、 ラマン増 ιβΒの利纖生 を示してレ、る。 なお、周?鐘をシフトさせる方向は高周波娄妨向と 膝妨向のレ、 でも良いが、 霞例 1では、 第 14図でも^ "ように、 ラマン増 βΒの利豁性は、 ラ マン増¾\の稀! (·生に対して長波: if則 (\mm¼ にシフトしている。
第 14図〖こ示すように、 ラマン増幅器 Bの利得特性は、 ラマン増幅器 Aの利得特 |4の山 の部分に谷が、 ラマン増 βΑの利難性の谷の部分に山カ涞るよう形成されている。 従 つて、 ラマン増 βΒの利嫌 I'生は、 ラマン増 βΑの利 生が有する凹凸を平坦ィは るよう漏 していることが明ら力である。
第 1 5図は、 ラマン増 Αの利 と、 ラマン増 Βの利 ί 性とを足し合 ¾： た、 雄例 1にかかるラマン増幅装 体の利 生を示すグラフである。 第 1 5図にお レヽて、 曲線 1 x 5はラマン増 とラマ 曽 βΒとを組み合 ^た本難例 1のラマン 増巾離 体の利 1·生を示し、 曲線 1 1 6は、 1； のためラマン増 を 2個彭1謙 したラマン増難置の和腦生を示してレ、る。
第 1 5図 ように、本霞例 1にかかるラマン増幅装置は、 ラマン増 ¾Αを 2個 纖した構成と比較して、 平坦生に優れた利 生を親することができる。 具#¾には、 ラマ 曽巾離 Αを 2個赚した齢の、確帯域における禾暢の最大値と最 /Jィ直との差は 0. 5 5 8 d Bとなるのに対して、 本麵列 1にかかるラマ:^曽幅装置は、利得の最大値 と最 /jィ直との差を 0. 1 1 1 d Bまで i® rることが可肯である。
纖例 2)
次に、 魏例 2にかかるラマン増中離置につレヽて説明する。 雄例 2にかかるラマン増 Φ畐装置は、 4個のラマン増 βによって構成されており、既存の 2個のラマン増 ΨΙ ^によ つて^ ¾される利 生に対して周期関辦口による近似を行った上で、 既存のラマン増幅 器と同様のパターンを有するラマン増 βのシフト量を決定してレヽる。
； 例 2では、既存の 2個のラマン増巾驟として、 例 1で説明したラマン増離 Αとラマン増 Βとを用いることとしている。 そして、 力かる既存のラマン増 βの利 ネ 生の周期関衡卩近似に基づレヽて、新たに働卩するラマン増離。およびラマン増 Dの利赚ト生に関するシフト量を決定している。 なお、 本雄例 2において、籠するラ マン増 βの構成は猫例 1と同様であり、後 »る謹フーリエ変換においても、周波 数帯域 （"一 f 、サンプリング周期 h、 サンプリング数 N等は纖例 1と同様であり、 サンプリング^!に基づレ、て k 4 9のパワースぺクトルを無見できることも同様である。 以下、 ラマン増 β〇およびラマン増 の利 生に関するシフト量の導出について 具繊こ説明する。 まず、 ラマン増 βΑの利得周 特 とラマ #βΒの利得周 ：特 I"生との和によ つて形成される利得周?戯女特生に関して离徵フーリエ変換を行う。 第 16図は、 ラマ 曽 βΑの利得周 ¾ 特 I·生とラマン増 βΒの利得周波数特生との和によって形成される利 得周?修文特生に対して离饊フーリエ変換を行つ 結果を示すグラフである。 なお、 第 16 図において、 第 13図と同様に櫞由は Xkを形 る k (^直を示し、鍵由はパワースぺクト ノレの弓艘を示している。 また、第 16図において、 k≥49におけるパワースペクトルは、 第 13図の齢と 1¾にサンプリング魏に基づヽて無見される。
第 16図 ように、最大のパワースぺクトルを与える kの値は 3であることから、 本雄例 2において Xk=k/Nh力つ N=96、 h = 0. 1より、 パワースペクトルが最 大となる Xk©{直は、 3/ (96X0. 1) となる。 従って、 ラマン増 〜ラマン増幅 器 Dによって形成される «ί列 2にかかるラマン増幅装置の利得周據女特 ftを平坦ィはる ためには、 ラマン ί曽幅器 C、 Dの禾 寻周戯女特 ftを、 ラマン増幅器 A、 Bの利得周 »：特 性から 0. 8THz〜2. 4THzの範囲、 より好ましくは 1. 6THzだけ周波数シフ トさ ば良い。
次に、 本難例 2において、 ラマ 曽 β。、 Dの利得周膝女特性を、 それぞれラマン 増 βΑ、 Βの利得周 ¾女特 14 ^ら 1. 6ΤΗζだけ高周?戯女側 (M i) にシフトさ せた：^のラマン増 β〇、 Dにおける励^ 6波長 （単位 nm) と、励織弓艘 （単 ίώ W) との Κ系を、
Figure imgf000028_0001
(表 3)
Figure imgf000028_0002
(表 4) 励起光 1438.45 1448.87 1458.04 1468.03 1478.16 1487.70 1497.36 1520.91 波長
励起光 210.98 160.49 101.53 44.14 48.32 33.15 55.48 パワー 次に、 表 3およ υ¾4に^ r励起光波長および励起光鍍を備えたラマン増 ec、 D を新たに組み合^:た本»例 2にか;^るラマン増幅装置の全体としての利 ト生につレ、 て説明する。 第 1 7図は、 例 2にかかるラマン増 Φ離置の全体としての利 こつ レ、て ^ダラフである。 なお、 第 1 7図にぉレ、て、 曲線 1 17^ 2にかかるラマン 増離置の利嫌 を示し、 曲線 1 18は鐘例 1にかかるラマン増廳置を 2個醇嫌、 すなわちラマン増 とラマン増 ¾Bとを 2個ず したラマン増幅装置の利 性を^ 1"。 また、 曲線 1 19は、 ラマン増 ι¾Αを 4個彭 lj纖した構成における利 を示している。
第 1 7図 ί すように、本 »例 2にかかるラマン増幅装置は、 ラマン増 βΑを 4個 彭 I纖した構成や、 謹例 1にかかるラマン増幅装置を 2個蔽 IJ纖した齢と比較し て、 より平坦な利撒性を無することが可能である。 具懒勺には、 ラマン増 βΑを 4 個彭 IJ纖した には、麵帯域における利得の最大値と最 /J との差は 1 . 1 1 6 d Bであり、 謹例 1に力かるラマン増幅装置を 2個纖した齢の利得の最大値と最 イ直 との差は 0. 2 2 2 d Bである。 これに対して、本難例 2にかかるラマン増巾離置の場 合には、棚帯域における利得の最大値と最小値との差は 0. 1 8 0 d Bであり、 さらに 禾 IJ Z)平坦 14^改善されてレ、ることが明らカである。
本難例 2に;^ように、 fflとなる利 性を努するラマン増巾離を複数とし、 基 準となる利 ltt生に対して所定量だけシフトした利ネ! 1·生を妻するラマン増 βを複数 としても良い。 また、 ： 例 2では、 シフト量を導出した後に、 ラマン増 i¾Cの利得 特 をラマン増 βΑの利赚性に基づいてシフトし、 ラマン増 の利 ^生をラマ 曽 βΒの利 生に基づいてシフトすることとしている。 このことは、 結果としては ラマン増 Αおよびラマン増 Βによって得られる利 を所定量だ ''' 利 ¾を、 ラマン増 β〇およびラマ 増巾離 Dによって穿することを意味して!/、る。 なお、 の形態 2およびその 例 1、 2では、 利 生の例とし T lJ得周? ¾ ^生 を鶴し、歸綠に関するフーリェ変換による周期関辦ロ近似を行つた例にっレ、て説明し ている。 しかしながら、利得周波数特 I"生を棚するのみならず、利嫌生の別の例として
\m 波長に関するフーリエ変換による周期関辦ロ近似を行うこととし ても良い。
例えば、 あるラマン増巾離が利徵皮錄 ί·生 G α) を有する齢に、 (1 ) 式における 周 fを; Lとし、 2 π Χを Yとし、 d fを とすることによって、
Figure imgf000030_0001
と表すこと力 s可能である。 また、 m ~λ0) を有するラマン増 βに関す るフーリエ ま、 (2) 式と同様に、
「 ― λΛβ γάλ = e~a°Y「 —" y J/ = e YF Y) •… (2) ' と与えられる。 従って、 G (λ) +G λ-λ0) のフーリエ変鮮像は (l+e→0Y) F(Y)で 与えられることとなり、 以後、禾 lj得周 特 I"生に基づレ、てシフト量を定めた齢と同様の 雜を用いて、 を導出し、波長シフト量; L。を決定することが可能である。 また、 波 長に関するフーリェ変換を行うにあたって、离撒フーリェ変換を利用可能であることも同 様である。
また、 の形態 2およ Ό«ί列では、周期关窗ロ によって得られる周期関数のう ち、 もっともパワースペクトルの大きな周期関数を還尺し、 力、かる周期 の周期に基づ レ、てシフト量を導出してレ、る。 しかしながら、周期関数の S ^牛としてはかかるものに 限定して本発明を角群する必要はなく、様々な iS^f牛に基づいて周期！ ¾の«を行う こと力 s可能である。
纖 態 3)
次に、 雄の形態 3に力、かるラマ 幅システムにつレ、て説明する。 難の形態 3にか 力るラマン増幅システムは、 戴の形態 1または難の形態 2におけるラマン増 βのグ ノ "プを ^ffi置した を有し、 これら のラマン増 βに対して、単一の全 ί林 lj得 雜卸装置によって利徵皮: ft l~生を靴卸する。 第 1 8図は、 難の形態 3にかかるラマン増 幅システムのネ離を 、ロック図であり、以下、 第 1 8図を ¾ϋ参照して説明する。
雞の形態 3にかかるラマン増幅システムは、 ラマン増中離 2 1 a〜2 1 n力 されたグノ プ 2 1 Aと、 ラマン増 β 2 2 a〜 2 2 η力 頁^^されたク ^プ 2 2 Α と、 ラマン; t曽 β2 3 a〜2 3 n力 Sjll^^されたグノ プ 2 3 Aと、 ラマン増 ¾ 2 4 a〜2 4 nが されたグノ プ 2 4 Aとを備える。 グノトプ 2 1 A〜2 4 Aは入力 端 2 0に対して順 されており、 グノ プ 2 4 Aには光分岐器 2 5力 S纖され、 光分 岐器 2 5の一方の出力端には全 # ^得制御部 2 6力 S ^^され、 光 器 2 5の の出力 端 2 7から増幅された光が出力されるネ髓を有する。
ラマン増 β 2 1 a〜2 1 ηは、 ¾の形態 1または ¾6¾の形態 2におけるラマン増幅 器 1〜4と同様に、 それぞ; なる利徵皮赚!"生を有し、互いに異なる波長の利得ピーク を有する。 このため、 同一利徵皮 生からなるラマン増離を複数備えた と比較し て、禾 f扁^) S皿されることを防止している。 また、 ラマン増 2 1 &〜2 1 11カら 得られる利得ピークの波長は、 を形 るよう構成されており、各利得ピークの 波長間隔が等しくなるためにグノ I ^プ 2 1 Α全体の利徵皮碰性は平坦化される。 ここで、 P纖する禾 IJ得ピークは異なるラマン増 から得られるものとする。 このため、 ラマン増 β2 1 a〜2 1 nそれぞれにおける利得ピークの波長間隔は 6 nm以上としているにも かかわらず、 グノ^"プ 2 1 A全体として ¾^IJ得ピークの波長間隔を 6 nm以下とすること が可能であり、 さらなる平坦化を図っている。 なお、 ラマン増 β2 1 a〜2 I n等は、 それぞれ第 2図と同等の†¾ を有し、禾 IJ得ピークの数にっレ、ても複数であれば 2 とし ても良い。 また、 ^^^の については、 グノ プを形]^ Tる任意のラマン増 Φ離に おける隨勝ピーク間の波長間隔の平湖直とすることが好ましレ、。
そして、 異なるグループに属するラマン増 ¾のうち、 ラマン増 β 2 1 a、 2 2 a、 2 3 a , 2 4 aは、 ほぼ同一の利徵皮碰 を有し、 ほぼ等しい波長の利得ピークを有す る。 同様に、 ラマン増 β2 1 b〜2 4 b、 ラマン増 β2 1 c〜2 4 c等もそれぞ;^ほ ぼ同一の利徵皮 生を有し、 ほぼ等しい波長の利得ピークを有する。 このため、 ク プ 2 2 A〜 2 4 Aは、 グノ I ^プ 2 1 Aと同一の利 &1 性を有し、 グノ^"プ 2 1 Aと同 様に平坦 1帮皮碰性となる。
このように、 異なるグノトプに属し、 同一の利徵皮 g 性を有するラマン増 1¾が ¾ するため、 同一の利徵皮： S ^生を有するラマン増 Ψ離ごとにセットを設定する。 すなわち、 ラマン増 β2 1 a〜2 4 aをセット 2 8 aとし、 ラマン増 β2 1 b〜2 4 bをセット 2 8 bとし、 以後 |¾に適してセット 2 8 a〜 2 8 ηを設定する。
次に、全 ί林 1J得 fWI卸部 2 6の†« について、 第 1 9図を適宜参照して説明する。 第 1 9 図は、全 ί斩 U得靴^ ¾2 6の†¾fを^ τΤブロック図である。 全解得細鞭 32 6は、 光分 岐器 2 5から入力された光を波長ごとに分波する光分波器 2 9と、 分波された光をそれぞ れ電気ィ言号に変換する光 »子 3 0 a〜3 0 hと、必要な' f静を言己†t ~る言己'慮咅 3 1 と、光 子 3 0 a〜3 0 hおよ O 己憶部 3 1と された $0!卸波長!^口部 3 2と、 記慮咅 1、 帘卸?皮長微ロ咅 2およぴセット 2 8 a〜2 8 ηを $W卸する 卸き B 3 3とを 有する。
光 波器 2 9は、複数の光ファイバを?額！^させた?額煙力ブラや、 アレイ導波路、 回折格子等によって構成されており、所定の波: ¾S囲ごとに入力された光を分波するもの である。 また、 光敏鶴子 3 0 a〜3 O hは、 フォトダイ ^"ド等によって开城されて いる。
記憶部 3 1は、 光分波器 2 9で分波された光の弓娘の許容範囲に関する' lf¾と、 分波さ れた光の波長成分と対応する利得ピークの波長およびかかるピーク波長がセット 2 8 a〜 2 8 nのい ¾ によって供給される利得ピークかにつレ、て記 I f"る。 また、靴卸波長徽ロ 部 3 2は、 分波された波; 分に対応した ¾^信号を入力し、記憶部 3 1に記憶された情 報を適宜参照することで、許容範囲から外れた波長成分に対応するセットを検出して帘卿 部 3 3に出力する漏を有する。
3は、 言己憶部 3 1、 芾卸波長驗ロ部 3 2およぴセット 2 8 a〜2 8 nを W卸す るためのものである。 具体 ¾勺には、記憶部 3 1および制御波長！^ Π部 3 2の動作を純卸す ると共に、 靴卸波長微ロ部 3 2から出力された'髒艮に レヽてセット 2 8 a〜 2 8 nに所 属するラマ 曽 禾 皮 fi 性を帶 ,ρ-Τる «|を有する。
次に、全 f林 IJ得輔卸部 2 6の動作につレヽて説明する。 第 2 0図は、全{材1」得制卸部2 6 の動作を/ Ϊ ^フローチャートである。 以下、 第 2 0図〖 すフローチャートを参照して説 明する。
まず、入力された増幅光について、許容範囲外の波長成分の有無を検出し、 力かる波長 成分が存在する:^はその波長を検出する （ステップ S 2 0 1 ) 。 具体 ¾勺には、 |女のラ マン増 によって増幅された光は第 1 9図に 光 波器2 9によって所定の波 分 ごとに分波され、 光！! 子 3 0 a〜3 o hによって電気ィ言号に変換された後、 m 長驗卩部 3 2に入力される。 細卸波長撒嘟 3 2は、 各波長^こ対応する電気信号の強 度について、記憶部 3 1に記憶された†t¾を参照して許容範囲から外れた波長成分の有無 を検出し、 する にはその波長を検出する。 なお、 許容範囲から外れた波長成分が 検出されない齢は全 ί林 1職聯陪 6の謝乍は終了する。
そして、 検出した波長成分の波長に基づいて所定の利得ピークを有するセットを潘尺す る （ステップ S 2 0 2) 。 具御勺には、記憶部 3 1に増幅された光の各波長成分に対応す るピーク波長およびかかるピーク波長がどのセットに戸 j属するラマン if によるものか につ!/ヽ TI己憶されており、 力かる†静艮に基づヽて適切なセット雄尺する。
その後、遞尺されたセットに所属するラマン増 βを ®尺し （ステップ S 2 0 3 ) 、 か 力るラマン増 βの利徵皮； 生を変化させる （ステップ S 2 0 4) 。 ここで、セットに 所属するラマン増 はそれぞれほぼ同一の利徵皮爆 I·生を有するため、 セットに属する 任意のラマン増 βを藤し、 力かるラマ の利徵皮纖生を変化させる。 還尺さ れたラマン増 βでは、 ファイバグレーティングおよび^体レーザ素子の温度や、 体レーザ素^^の ¾Λ を変化させて利得ピークの波長及 艘を変化させる。 このよ うに、藤したラマン増中離の利徵皮: 生を変化させることで、 ラマン増幅システム全. 体の麵皮爾 S変ィはる。
そして、 変化した利徵皮舊 ["生に基づレヽて増幅された光に対して、 ステップ S 2 0 1で 検出した波長成分の弓艘が許容範囲内に抑制されたかを調べる （ステップ S 2 0 5) 。 具 勺には、 ステップ S 2 0 1と同様の によって許容範囲から外れた波長成分の有無を 調べ、 &する:^にはステップ S 2 0 3に戻って、 同一セットに属する他のラマン増幅 器を邀尺する。 許容範囲から外れた波長成分が被しない ¾ ^には、 全解暢輔卸部 2 6 の動作は終了する。
ステップ S 2 0 3において所定のセットに属する任意のラマン増 βを 尺することと したのは次の理由である。 すなわち、 全解 lj得制卸部 2 6は、増幅された光に対してステ ップ S 2 0 1によって許容範囲外の波長成分を検出し、 力かる波長成分がどのセットに所 属するラマン増 βに起因するかを判 ^ るが、 どのラマン増 βに起因する力ゝを判 ることはできない。 そのため、 舗卸文豫となるセットを特定した後、 力かるセットに属す る任意のラマ^ t曽 β¾¾尺することとなる。
雄の形態 3にかかるラマン増幅システム全体の利徵皮碰性に舌 が生じた： tj^、 同 時にネ徽のラマン増 に異常が生じてレヽる可能性は低く、 通常は単一のラマン増^^が 柳縛することで全体の利徵皮搬 ¾が変ィはる。従って、遠尺したセットにぉレ、て柳章 等したラマン増 βを潘尺する可能性は低く、正常なラマン増 βの利徵皮: a 性を変化 させることでシステム全体におレ、て所望の利 ?皮¾ 生を難することができる。 なお、 万が一ステップ S 2 0 3で激尺したラマン増幅器が故障等しており、 ステップ S 2 0 4で システム全体の利徵皮； 1 生を改善できなレヽ齢であっても、 ステップ S 2 0 5において 全体の利徵皮; 生を再度チェックすることによって再びステップ S 2 0 3に戻って別の ラマン増離播尺し 皮爆生を変化させることができる。
雄の形態 3にかかるラマン増幅システムは、以下の利点を有する。 まず、全解 lj得制 御部 2 6を備えたことで、 システムを構财るラマン増 βの増 Ψ翻」 ?皮錄生に異常を 生じた際におけるシステム全体の利徵皮: S 性の麵を抑制することができる。 このため、 ラマン増幅システムを構^ るラマン増 の柳章や、配置した場所における^^牛に よって個々の利樹皮 S^l"生が した：^であってもシステム全体として所望の利徵皮長 特 を穿 JrTることができる。 また、入力する信就の波長弓艘特 I"生が劣化してレ、る齢 でも、所望の波: ¾艘特生を有する増幅光を出力すること力 sできる。
また、本雞の形態 3にかかるラマン増幅システムは、 全体の利徵皮： S t "生の制御を容 易に行うことができるという禾 U点を有する。 通常、長 £ 隹 を行う麵信システムにお いては、 ラマン増離置は所定 £ ^け譲鬲し 复翻己置される。 このようにネ纖のラマ ン増 置を配置する 、 ¾の形態 1または実施の开 2にかかるラマン増幅装置を 用いることとしても所望の利徵皮爆 1·生を難することは可能である。 しかし、 本雄の 形態 3にかかるラマン増幅システムを用いた齢には、 力、かる複数のラマン増離置 （本 雄の形態 3におけるネ纖のグノトフ 全体を制御通とする全解 U得制卸部 2 6のみに よつ Tfi」徵皮 ¾#生の铺卸を行うことができる。 このため、 低コストのラマン増幅システ ムを^!すること力 sできる。
さらに、 ほぼ同一の利徵皮; 生を備えたラマン増 ごとに分類してセット 2 8 a〜 2 8 ηを設定して制御を行うこととしたため、制御を纏こ行えるという利点を有する。 各セットに属するラマ 曽 はほぼ同一の利徵皮贿ト生を備えるため、還尺したセット に属する任意のラマン増 βの利徵皮 生を変化させることで容易にシステム全体の利 徵皮 «†生を制 ることができる。
なお、本 の形態 3に力かるラマン増幅システムにおレ、て、 グノ! ^"プ 2 1 A〜 2 4 A の 耑にそれぞ の开態 1におレ、て説明した増翻 J得 胸部 7を設けたキ冓造としても 良い。 この:^、 2通りの制ΡΤ慰冓を用いることでより容易にラマン増幅システムにおけ る禾 I」徵皮 生を芾卿することが可能となる。 例えば、全{林1」得制卸部2 6にょって娜章 したラマン増 βが所属するセットを特定するのと共に、増巾薪暢制卸部 7によって柳章 したラマン増 βが所属するグノ^ "プを特定することで、 故障したラマン増巾離を一意に 特定することが可能である。 カゝかる には、柳章したラマン増巾離が所属するセットに 所属する他のラマン増 βを顏に還尺することが可能であるため、 上記のステップ S 2 0 3にお！/ヽて故障したラマン増 βを激尺することを避けることが可能となる。 したがつ て、 セット制卸とグノ^ "プ制御をあ^:て行うことで、故障したラマン増 βを趣に特 定することが可能になると共に、 システム全体の利徵皮！ 生の制御を に行うこと力 S 可肯 となる。
また、 難の形態:！〜 3において用いるラマン増 の具梯勺配置としては、 分布型で も良いし、 集中型としても良い。 さらに、 禾 性を具 勺に検出する構成としては、 各 ラマン増 βから出力される励 1^6に基づいて稀 を検出することとしても良いし、 実際に増幅された信 の弓艘分布に基づレヽて禾 ϋί ι·生を検出することとしても良い。 さ らに、 謹の形態 2において、 利撤性をシフトさせる際のシフト方向は、 プラス方向で も良いし、 マイナス方向としても良い。 また、 の开$態、2において、 それぞれのラマン 増 βにおいて励^ すなわち、 個々のラマン増 における利得ピークの数を多 くすること力 s好ましい。 力かる構成とすることによって増幅波長 OD波 帯域が ¾yc るためである。 以上説明したように、 本発明によれば、 複数のラマン増幅器を有することとし、 第 1のラマン増幅器の隣接利得ピークの間に第 2の利得ピークが位置する構成と したため、 ラマン増幅装置全体として隣接利得ピークの波長間隔を任意に設定で きると共に、 増幅利得制御手段を備えることとしたため、 所望の利得波長特性を 実現することができるという効果を奏する。
また、 隣接する利得ピークが異なるラマン増幅器によって供給されるため、 隣 接利得ピークの波長間隔を 6 n m以下とすることができ、 利得波長特性が平坦ィ匕 すると共に、 増幅利得制御手段による制御を容易かつ精密に行うことができる。 また、 次の発明によれば、 第 1利得特性を備えるラマン増幅器と、 第 1利得特 性に対して周期関数和近似を行い、 かかる近似から得られた周期関数の周期分布 に基づいて定まるシフト量だけ第 1利得特性に対してシフトさせた第 2利得特性 を備えるラマン増幅器とを備えることで、 第 1利得特性と第 2利得特性とが、 互 いに凹凸を相殺し、 全体として平坦な利得特性を実現することができるという効 果を奏する。
また、 次の発明によれば、 ラマン増幅器によって形成される複数のグループに 対して、 利得波長特性の制御を単一の全体利得制御手段によって行うこととした ため、 利得波長特性の制御を容易に行うことができるという効果を奏する。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかるラマン増幅装置おょぴラマン増幅システムは、 利得偏差の小さい利得特性を得ることが可能であり、 例えば光通信の分野に利用 することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 増幅利得が極大となる利得ピークを有する利得波長特性を備えた複数のラ マン増幅器を含むラマン増幅装置であって、
第 1の利得ピークおよび該第 1の利得ピークに隣接する第 2の利得ピークを含 む複数の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 1のラマン増幅器と、 前記第 1の利得ピークおよぴ前記第 2の利得ピークの間に位置する波長の第 3 の利得ピークを含む 1以上の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 2のラ マン増幅器と、
前記第 1の利得ピークおよぴ前記第 2の利得ピークの間に位置し、 前記第 1の 利得ピークの波長と前記第 3の利得ピークの波長との間で等差数列を形成する波 長の第 4の利得ピークを有する利得波長特性を備えた第 3のラマン増幅器と、 を備えたことを特徴とするラマン増幅装置。
2 . P粦接する利得ピーク間の波長間隔は、 6 n m以下であることを特徴とする 請求の範囲 1に記載のラマン増幅装置。
3 . 隣接する利得ピーク間の波長間隔は、 0 . 3 n m以下であることを特徴と する請求の範囲 1に記載のラマン増幅装置。
4 . 前記等差数列の公差は、 前記第 1のラマン増幅器から得られる隣接利得ピ ーク間の波長間隔の平均値をラマン増幅器の個数で除算した値にほぼ等しいこと を特徴とする請求の範囲 1に記載のラマン増幅装置。
5 . 増幅利得が極大となる利得ピークを有する利得特性を備えた複数のラマン 増幅器を含むラマン増幅装置であって、 '
第 1利得特性を備えた 1以上のラマン増幅器と、 前記第 1利得特性に対する周期関数和近似より得られる周期分布に基づいて定 まるシフト量だけ前記第 1利得特性からシフトした第 2利得特性を備えた 1以上 のラマン増幅器と、
を備えたことを特徴とするラマン増幅装置。
6 . 前記シフト量は、 前記第 1利得特性に対する周期関数和近似を形成する周 期関数のうち、 最大振幅を有する周期関数の周期に基づいて定まることを特徴と する請求の範囲 5に記載のラマン增幅装置。
7 . 前記シフト量は、 前記第 1利得特性に対する周期関数和近似を形成する周 期関数のうち、 最大振幅を有する周期関数の周期の 1 Z 4以上、 3ノ 4以下であ ることを特徴とする請求の範囲 5に記載のラマン増幅装置。
8 . 前記周期関数和近似は、 フーリエ変換により行われることを特徴とする請 求の範囲 5に記載のラマン増幅装置。
9 . 前記第 1利得特性は、 隣接する利得ピーク間の波長差または周波数差が、 ほぼ一定の値であることを特徴とする請求の範囲 5に記載のラマン増幅装置。
1 0 . 前記複数のラマン増幅器によって増幅された光の強度波長特性に基づい て、 複数の前記ラマン増幅器の利得波長特性を制御する増幅利得制御手段をさら に備えたことを特徴とする請求の範囲 1〜 9のいずれか一つに記載のラマン増幅
1 1 . 前記増幅利得制御手段は、 増幅された光において、 光強度が所定の許容 範囲から外れた波長成分の波長と最も近接する波長の利得ピークを有するラマン 増幅器を選択する波長探知手段をさらに備え、 選択したラマン増幅器が有する前 記所定の利得ピークの波長および Zまたはピーク強度を変化させることで前記増 幅された光の強度を前記許容範囲以内に抑制するよう前記複数のラマン増幅器の 利得波長特性を制御することを特徴とする請求の範囲 1 0に記載のラマン増幅装
1 2 . 前記複数のラマン増幅器は、
レーザ光を出力する複数の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を合波するための光結合器と、 をそれぞれ備えることを特徴とする請求の範囲 1〜 9のいずれか一つに記載の ラマン増幅装置。
1 3 . 前記増幅利得制御手段は、 前記半導体レーザ素子の温度を制御すること によつて前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の強度波長特性を変化さ せることを特徴とする請求の範囲 1 2に記載のラマン増幅装置。
1 4 . 前記複数のラマン増幅器は、 前記半導体レーザ素子の出射波長を規定す るファイバグレーティングをさらに備えることを特徴とする請求の範囲 1 3に記 載のラマン増幅装置。
1 5 . 前記増幅利得制御手段は、 前記ファイバグレーティングの温度を制御す ることによって前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の強度波長特性を 変化させることを特徴とする請求の範囲 1 4に記載のラマン増幅装置。
1 6 . 互いに異なる波長の利得ピークを有する複数のラマン増幅器を備えた第 1のグノレープと、
該第 1のグループの末端に接続され、 互いに異なる波長の利得ピークを有する 複数のラマン増幅器を備えた第 2のグループと、 該第 2のグループの末端に接続され、 前記第 1および第 2のグループに属する ラマン増幅器を所定のセットに分類し、 利得波長特性を制御する全体利得制御手 段と、
を備えたことを特徴とするラマン増幅：
1 7 . 前記全体利得制御手段は、 選択したセットに属するラマン増幅器が有す る所定の利得ピークの波長および/または強度を変化させることで増幅された光 の強度を所定の許容範囲以内に抑制するよう前記第 1および前記第 2のグループ に属するラマン増幅器の利得波長特性を制御することを特徴とする請求の範囲 1 6に記載のラマン増幅 V
1 8 . 前記第 1のグループ末端に接続され、 前記第 1のグループによつて増幅 された光の強度波長特性に基づいて、 前記第 1のグループを構成するラマン増幅 器の利得波長特性を制御する第 1の増幅利得制御手段と、
前記第 2のグループ末端に接続され、 前記第 2のグループによつて増幅された 光の強度波長特性に基づいて、 前記第 2のグループを構成するラマン増幅器の利 得波長特性を制御する第 2の増幅利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 6に記載のラマン増幅システム。
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