WO2024058207A1 - 励起光発生装置、光増幅装置及び励起光発生方法 - Google Patents

励起光発生装置、光増幅装置及び励起光発生方法 Download PDF

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WO2024058207A1
WO2024058207A1 PCT/JP2023/033339 JP2023033339W WO2024058207A1 WO 2024058207 A1 WO2024058207 A1 WO 2024058207A1 JP 2023033339 W JP2023033339 W JP 2023033339W WO 2024058207 A1 WO2024058207 A1 WO 2024058207A1
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light
excitation
polarization
optical
excitation light
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PCT/JP2023/033339
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French (fr)
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広人 川上
孝行 小林
由明 木坂
悦史 山崎
昭一郎 桑原
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日本電信電話株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects

Definitions

  • the present invention relates to pumping means for an optical amplifier.
  • This application claims priority based on PCT/JP2022/034368, which was filed in Japan on September 14, 2022, and the contents thereof are incorporated herein.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical transmission system 1000 using distributed Raman amplification.
  • the optical transmission system 1000 shown in FIG. 14 includes an optical transmitter 100, an optical receiver 200, a forward pumping light generating section 300, a backward pumping light generating section 400, a forward pumping light multiplexing section 310, and a backward pumping light multiplexing section 310. 410.
  • the optical transmitter 100 and the optical receiver 200 are connected via an optical transmission line 500.
  • the optical transmission system 1000 assumes bidirectional excitation. Therefore, in the optical transmission line 500 of the optical transmission system 1000 shown in FIG. Backward excited. As a result, the optical signal sent out from the optical transmitter 100 is amplified and reaches the optical receiver 200.
  • the wavelength of the pumping light is about 0.1 ⁇ m shorter than the wavelength of the optical signal.
  • the pump light propagates through the core of the optical transmission line 500 in the same way as the optical signal, so the forward pump light multiplexer 310 needs to multiplex the pump light traveling in the same direction as the optical signal onto the optical signal.
  • the backward pumping light multiplexing section 410 needs to send pumping light traveling in the opposite direction to the optical signal to the optical transmission line 500 and separate only the optical signal and send it to the optical receiver 200.
  • These multiplexing and demultiplexing can be realized by a wavelength multiplexing coupler or a circulator.
  • the gain of Raman amplification is determined by the light intensity of the pump light output from the pump light source. Therefore, the gain can be finely adjusted by finely adjusting the light intensity of the excitation light.
  • the gain band of Raman amplification is determined by the wavelength of the pump light output from the pump light source.
  • a semiconductor laser is normally used as an excitation light source for Raman amplification, and its light intensity and wavelength can be adjusted by adjusting excitation current and temperature.
  • a semiconductor laser used as an excitation light source for Raman amplification is often a multimode laser.
  • the output of a multimode laser is not a single wavelength, but multiple wavelengths of light emitted simultaneously. These multiple lights are called longitudinal modes.
  • the intensity and wavelength of each longitudinal mode changes.
  • the optical frequency interval of the longitudinal mode is determined by the cavity length of the multimode laser, it generally maintains the same value.
  • Raman amplification is an optical effect that is polarization-dependent, so if the pump light has a single polarization, or if the pump light is depolarized but not ideally depolarized, The gain received by the optical signal causes polarization dependence. That is, the gain changes depending on the polarization state at the time when the optical signal enters the optical transmission line 500, and the optical intensity of the optical signal to be amplified changes. This gain variation range is called PDG (Polarization Dependent Gain). PDG is particularly noticeable in forward pump only configurations. In backward pumping, polarization fluctuations vary greatly within the optical transmission line due to the difference in the traveling direction of the optical signal and pump light, so PDG is smaller than in forward pumping, but some means is required to completely suppress it. becomes.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example in which two multimode lasers are provided inside the forward excitation light generation section 300 or the rear excitation light generation section 400.
  • FIG. 15 shows an example in which two multimode lasers are provided inside the forward excitation light generating section 300. Note that the configuration shown in FIG. 15 may be provided inside the rear excitation light generation section 400.
  • the forward excitation light generation section 300 includes a first multimode laser 10, a second multimode laser 11, a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, and a first multimode laser 10.
  • a polarization-maintaining optical waveguide 14 , a second polarization-maintaining optical waveguide 15 , and a PBC (Polarization Beam Combiner) 16 are provided.
  • the wavelength and light intensity of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are controlled by a first excitation current/temperature controller 12 and a second excitation current/temperature controller 13, respectively.
  • the first multimode laser 10 outputs first excitation light having a wavelength and light intensity controlled by a first excitation current/temperature controller 12 .
  • the second multimode laser 11 outputs second excitation light having a wavelength and light intensity controlled by a second excitation current/temperature controller 13.
  • the first excitation light output from the first multimode laser 10 propagates through the first polarization-maintaining optical waveguide 14 and is input to the PBC 16. Furthermore, the second excitation light output from the second multimode laser 11 propagates through the second polarization-maintaining optical waveguide 15 and is input to the PBC 16 .
  • the PBC 16 polarization-multiplexes the input first pump light and second pump light, and outputs non-polarized pump light.
  • Non-Patent Document 1 As another means for suppressing PDG, it is also possible to use a depolarizer using a passive optical circuit described in Non-Patent Document 1. A detailed explanation will be omitted here.
  • the following three conditions occur for the first pumping light and the second pumping light.
  • First condition The center wavelengths of the first excitation light and the second excitation light must be approximately the same.
  • second condition The light intensity of the first excitation light and the second excitation light must be the same.
  • hird condition The arrangement must be such that the longitudinal mode of the first excitation light and the longitudinal mode of the second excitation light do not overlap.
  • the reason why it is necessary to satisfy the first condition is that polarization rotation occurs due to the slight anisotropy of the optical transmission line 500 during the process in which the first excitation light and the second excitation light propagate through the optical transmission line 500.
  • polarization rotation has wavelength dependence, if the center wavelengths of the first pump light and the second pump light differ, the polarization orthogonality of the two cannot be maintained.
  • PDG occurs when the light intensities of the first excitation light and the second excitation light differ.
  • the reason why it is necessary to satisfy the third condition is that if the longitudinal mode of the first pump light and the longitudinal mode of the second pump light overlap, large noise will be superimposed on the light amplified by Raman amplification.
  • Non-Patent Document 2 The cause of this noise generation can be explained by fluctuations in synthesized polarization, which is discussed in Non-Patent Document 1, but the details will be omitted here.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of optical spectra output from the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11, respectively.
  • the optical frequencies of the longitudinal modes output from the first multimode laser 10 are expressed as f 1_1 , f 1_2 , . . . f 1_5 .
  • the optical frequencies of the longitudinal modes output from the second multimode laser 11 are expressed as f 2_1 , f 2_2 , . . . f 2_5 .
  • each longitudinal mode of the multimode laser must satisfy the three conditions as described above. Satisfying one or two of the three conditions can be achieved relatively easily by selecting a laser and adjusting the excitation current and temperature. However, since adjusting the excitation current and temperature affects both the optical frequency and intensity of each longitudinal mode, it is difficult to simultaneously satisfy all three conditions. Even if all three conditions can be satisfied, if it becomes necessary to change the gain of Raman amplification, it will be necessary to perform the fine adjustment again.
  • Another problem is that when the longitudinal modes are arranged alternately, four optical signals are mixed (four-wave mixing) with the plurality of longitudinal modes of the pump light and the optical signal inside the optical transmission line 500. This can cause signal deterioration.
  • the optical signal and the pump light are separated by 0.1 ⁇ m, and normally the four-wave mixing that occurs at wavelength intervals of this distance can be ignored, but the pump light used for Raman amplification is generally extremely high power, so the signal quality may be affected. The problem was that the impact on the environment could not be ignored.
  • the present invention is capable of suppressing signal quality deterioration of an amplified optical signal when performing Raman amplification using pump light obtained by polarization multiplexing the outputs of an even number of multimode lasers.
  • the purpose is to provide technology.
  • One aspect of the present invention provides a first multimode laser that outputs first excitation light, a second multimode laser that outputs second excitation light, and temperature and excitation of the first multimode laser.
  • a first excitation current/temperature controller that controls the current
  • a second excitation current/temperature controller that controls the temperature and excitation current of the second multimode laser
  • a first polarization-maintaining optical variable attenuator that adjusts and outputs the light intensity while keeping the polarization state of the first excitation light linearly polarized
  • the light intensity is adjusted by a second polarization-maintaining variable optical attenuator that adjusts and outputs the optical intensity while maintaining the polarization state of the excitation light as linearly polarized, and the first polarization-maintaining variable attenuator.
  • a polarization multiplexing circuit that polarizes and outputs the first excitation light and the second excitation light whose light intensity has been adjusted by the second polarization-maintaining variable attenuator;
  • the first excitation current/temperature controller and the second excitation current/temperature controller are arranged so that the longitudinal mode included in the first excitation light and the longitudinal mode included in the second excitation light do not overlap. Controlling at least one of the excitation current or temperature of the first multimode laser and the second multimode laser, the first polarization-maintaining variable optical attenuator and the second polarization-maintaining variable optical attenuator,
  • the excitation light generation device controls the intensity of the first excitation light and the second excitation light to be equal.
  • One aspect of the present invention provides a first multimode laser that outputs first excitation light, a second multimode laser that outputs second excitation light, and temperature and excitation of the first multimode laser.
  • a first excitation current/temperature controller that controls the current
  • a second excitation current/temperature controller that controls the temperature and excitation current of the second multimode laser
  • a first polarization-maintaining optical amplifier that amplifies and outputs the optical intensity while keeping the polarization state of the first pumping light linearly polarized
  • a second polarization-maintaining optical amplifier that amplifies and outputs the optical intensity while maintaining the polarization state of the light as linear polarization
  • the first polarization-maintaining optical amplifier whose optical intensity is amplified by the first polarization-maintaining optical amplifier.
  • a polarization multiplexing circuit that polarizes and outputs the excitation light and the second excitation light whose light intensity has been amplified by the second polarization-maintaining optical amplifier,
  • the current/temperature controller and the second excitation current/temperature controller control the first excitation current/temperature controller so that the longitudinal mode included in the first excitation light and the longitudinal mode included in the second excitation light do not overlap.
  • the first polarization-maintaining optical amplifier and the second polarization-maintaining optical amplifier control at least one of the excitation current or temperature of the multimode laser and the second multimode laser, and the first polarization-maintaining optical amplifier and the second polarization-maintaining optical amplifier and an excitation light generation device that controls the intensity of the second excitation light to be equal.
  • One aspect of the present invention includes a first multimode laser that outputs first excitation light with a longitudinal mode frequency interval of ⁇ f 1 , and a first multimode laser that outputs a second excitation light with a longitudinal mode frequency interval of ⁇ f 2 .
  • a first excitation current/temperature controller that controls the temperature and excitation current of the first multimode laser; and a first excitation current/temperature controller that controls the temperature and excitation current of the second multimode laser.
  • an excitation current/temperature controller, a polarization multiplexing circuit that polarization-multiplexes the first excitation light and the second excitation light, and outputs an optical signal from the polarization multiplexing circuit.
  • the first pumping current/temperature controller controls the first multimode laser and the second multimode laser so that the longitudinal mode included in the first excitation light and the longitudinal mode included in the second excitation light do not overlap. If at least one of the excitation current or temperature of the laser is controlled and the optical signal amplified by the first excitation light and the second excitation light is a digital signal with a baud rate fB , the frequency of the longitudinal mode This is an optical amplification device in which the intervals ⁇ f 1 and ⁇ f 2 are larger than the baud rate f B .
  • One aspect of the present invention includes a first single mode laser that outputs continuous wave light having an optical frequency f c1 and a second single mode laser that outputs continuous wave light having an optical frequency f c2 different from f c1 . mode laser, and a first excitation light that changes the output light of the first single mode laser and has a plurality of bright line spectra whose optical frequency is f c1 +n ⁇ f 1 (n is an integer including negative).
  • a first wavelength number changing unit that generates changes the output light of the second single mode laser, and generates second excitation light having a plurality of bright line spectra with an optical frequency of f c2 + n ⁇ ⁇ f 2 .
  • a second wavelength number changing unit that sets the frequency interval ⁇ f 2 of the longitudinal mode to be as close as possible to the frequency interval ⁇ f 1 of the longitudinal mode, and polarizes the first pumping light and the second pumping light.
  • a polarization multiplexing circuit that multiplexes and outputs waves, an optical signal and all of the first pumping light and second pumping light output from the polarization multiplexing circuit are input, and the optical signal is amplified and then
  • This is an optical amplification device including a gain medium that outputs an output signal.
  • the first multimode laser outputs the first excitation light
  • the second multimode laser outputs the second excitation light
  • the first excitation current/temperature controller outputs the first excitation light
  • a second excitation current/temperature controller controls the temperature and excitation current of the first multimode laser, and a first light intensity changing unit; receives the first excitation light as input, changes the light intensity and outputs the first excitation light while keeping the polarization state of the first excitation light linearly polarized
  • the second light intensity changing section outputs the first excitation light by changing the optical intensity thereof while maintaining the polarization state of the first excitation light as linear polarization.
  • the polarization multiplexing circuit changes the light intensity and outputs the second pump light while keeping the polarization state of the second pump light as linearly polarized, and the polarization multiplexing circuit receives the first light intensity changing section.
  • the current/temperature controller and the second excitation current/temperature controller control the first excitation current/temperature controller so that the longitudinal mode included in the first excitation light and the longitudinal mode included in the second excitation light do not overlap.
  • the first light intensity changing unit and the second light intensity changing unit control at least one of the excitation current and temperature of the multimode laser and the second multimode laser, and the first light intensity changing unit and the second light intensity changing unit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an excitation light generation section in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the arrangement of longitudinal modes of the first excitation light and the second excitation light.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of another example of the arrangement of longitudinal modes of the first excitation light and the second excitation light. It is a flowchart which shows the flow of processing of an excitation light generation part in a 1st embodiment. It is a figure showing the example of composition of the excitation light generation part in the modification of a 1st embodiment. It is a figure showing the example of composition of the excitation light generation part in a 2nd embodiment. It is a figure showing an example of composition of an excitation light generation part in a 3rd embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining problems in the first to fourth embodiments. It is a figure showing the example of composition of the optical amplification device in a 5th embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an optical amplification device in Modification 1 of the fifth embodiment. It is a figure which shows the other example of a structure of the excitation light generation part in the modification 1 of 5th Embodiment. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical transmission system using distributed Raman amplification.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of optical spectra output from each of a first multimode laser and a second multimode laser.
  • the system configuration of the optical transmission system according to the present invention is similar to the system configuration shown in FIG.
  • the difference from conventional optical transmission systems is the internal configuration of the forward pumping light generating section 300 or the backward pumping light generating section 400. Therefore, in the following description, a configuration that is a feature of the present invention will be explained.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the excitation light generating section 50 in the first embodiment.
  • the excitation light generation section 50 is either the front excitation light generation section 300 or the rear excitation light generation section 400.
  • the excitation light generation section 50 is one aspect of an excitation light generation device.
  • the same numbers are given to the constituent elements common to the structure shown in FIG. 11.
  • the excitation light generation section 50 includes a first multimode laser 10, a second multimode laser 11, a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, and a first multimode laser 11. It includes a polarization-maintaining optical waveguide 14, a second polarization-maintaining optical waveguide 15, a PBC 16, a first polarization-maintaining VOA (variable optical attenuator) 20, and a second polarization-maintaining VOA 21.
  • the wavelength and light intensity of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are controlled by a first excitation current/temperature controller 12 and a second excitation current/temperature controller 13, respectively.
  • the first multimode laser 10 outputs first excitation light having a wavelength and light intensity controlled by a first excitation current/temperature controller 12 .
  • the second multimode laser 11 outputs second excitation light having a wavelength and light intensity controlled by a second excitation current/temperature controller 13.
  • the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 output approximately the same wavelength.
  • the first excitation current/temperature controller 12 controls the first multimode laser 10. Specifically, the first excitation current/temperature controller 12 aligns the cavity length of the first multimode laser 10 with the cavity length of the second multimode laser 11 and adjusts the excitation of the first multimode laser 10. The current and temperature are controlled to be almost the same as the excitation current and temperature of the second multimode laser 11. Note that the first excitation current/temperature controller 12 may control at least either the excitation current or the temperature of the first multimode laser 10.
  • the second excitation current/temperature controller 13 controls the second multimode laser 11. Specifically, the second excitation current/temperature controller 13 aligns the cavity length of the second multimode laser 11 with the cavity length of the first multimode laser 10 and adjusts the excitation of the second multimode laser 11. The current and temperature are controlled to be substantially the same as the excitation current and temperature of the first multimode laser 10. Note that the second excitation current/temperature controller 13 may control at least either the excitation current or the temperature of the second multimode laser 11.
  • the first of the three conditions for stable Raman amplification (the center wavelengths of the first pumping light and the second pumping light must be approximately the same) is as described above.
  • the cavity lengths of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are made the same, and the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are controlled by the first excitation current/temperature controller 12 and the second excitation current/temperature controller 13. This can be achieved relatively easily by making the excitation current and temperature of the second multimode laser 11 almost the same.
  • the third condition among the three conditions is that the first excitation current
  • the first excitation current This can be achieved by slightly differentiating the temperatures of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 using the temperature controller 12 and the second excitation current/temperature controller 13. It is assumed that each excitation current and temperature obtained in the above explanation are fixed and will not be changed in subsequent fine adjustments.
  • the first polarization-maintaining VOA 20 is arranged in the first polarization-maintaining optical waveguide 14 and adjusts the light intensity of the first excitation light output from the first multimode laser 10.
  • the first polarization maintaining VOA 20 is one aspect of the first light intensity changing section.
  • the second polarization-maintaining VOA 21 is arranged in the second polarization-maintaining optical waveguide 15 and adjusts the light intensity of the second excitation light output from the second multimode laser 11.
  • the second polarization maintaining VOA 21 is one aspect of the second light intensity changing section.
  • the second condition among the three conditions is that the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21 This is achieved by fine-tuning.
  • the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21 change only the optical intensity of the excitation light and do not affect the optical frequency of each longitudinal mode, so the first condition and the third condition are satisfied. remains satisfied as described above.
  • the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21 are changed simultaneously, increasing the optical loss by the same amount. Adjust the light intensity of the excitation light by
  • the PBC 16 polarization-multiplexes the first excitation light whose optical intensity is adjusted by the first polarization-maintaining VOA 20 and the second excitation light whose optical intensity is adjusted by the second polarization-maintaining VOA 21. , outputs unpolarized excitation light.
  • the PBC 16 is one aspect of a polarization multiplexing circuit.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the longitudinal mode arrangement of the first excitation light and the second excitation light to be achieved by the first excitation current/temperature controller 12 and the second excitation current/temperature controller 13.
  • the optical frequencies of the longitudinal modes output from the first multimode laser 10 are expressed as f 1_1 , f 1_2 , ..., f 1_5
  • the optical frequencies output from the second multimode laser 11 are expressed as f 1_1 , f 1_2 , ..., f 1_5.
  • the optical frequencies of the longitudinal mode are expressed as f 2_1 , f 2_2 , . . . , f 2_5 .
  • the optical frequency f2_3 was selected from the output of the second multimode laser 11.
  • a longitudinal mode larger than the optical frequency f 2_3 and closest to the optical frequency f 2_3 and a longitudinal mode smaller than the optical frequency f 2_3 and closest to the optical frequency f 2_3 Look for portrait mode.
  • optical frequency f 1_4 and optical frequency f 1_3 correspond to these.
  • FIG. 2 (Another example of arrangement of longitudinal modes of first excitation light and second excitation light)
  • the longitudinal mode interval of the output of the first multimode laser 10 is equal to the longitudinal mode interval of the output of the second multimode laser 11.
  • FIG. 3 the optical frequency f 2_4 is selected and illustrated from the output of the second multimode laser 11, but here too, the optical frequency f 2_4 is selected so that
  • a first excitation current/temperature controller 12 and a second excitation current/temperature controller 13 control the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 .
  • f 2+ and f 2- are illustrated by selecting the optical frequency f 2_4 as a reference.
  • are calculated using f 2_3 as a reference
  • are not equal, or the combinations in which
  • the vertical mode arrangement is selected as shown below.
  • the total number of longitudinal modes output from the first multimode laser 10 and the total number of longitudinal modes output from the second multimode laser 11 are each set to five.
  • an extremely large number of longitudinal modes are generated. Therefore, if the longitudinal mode interval of the output of the first multimode laser 10 and the longitudinal mode interval of the output of the second multimode laser 11 are not equal,
  • a constant R that satisfies 0 ⁇ R ⁇ 1 is determined in advance, and when the maximum optical power among optical frequencies f 2_1 , f 2_2 , . . . is expressed as P 2_max , P 2_max ⁇ Regarding the longitudinal mode of the output of the second multimode laser 11 having an optical power lower than R,
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process flow of the excitation light generating unit 50 in the first embodiment.
  • the first excitation current/temperature controller 12 and the second excitation current/temperature controller 13 control the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 (step S101).
  • the first excitation current/temperature controller 12 aligns the cavity length of the first multimode laser 10 and controls the excitation current and temperature of the first multimode laser 10 to be substantially equal to the excitation current and temperature of the second multimode laser 11.
  • the second excitation current/temperature controller 13 aligns the cavity length of the second multimode laser 11 and controls the excitation current and temperature of the second multimode laser 11 to be substantially equal to the excitation current and temperature of the first multimode laser 10.
  • the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 output excitation light (step S102). Specifically, the first multimode laser 10 outputs the first excitation light to the first polarization-maintaining optical waveguide 14 after being controlled by the first excitation current/temperature controller 12 . The second multimode laser 11 outputs the second excitation light to the second polarization-maintaining optical waveguide 15 after being controlled by the second excitation current/temperature controller 13 .
  • the first excitation light transmitted through the first polarization-maintaining optical waveguide 14 is input to the first polarization-maintaining VOA 20.
  • the second excitation light transmitted through the second polarization-maintaining optical waveguide 15 is input to the second polarization-maintaining VOA 21 .
  • the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21 adjust the light intensity of the input excitation light (step S103). Specifically, the first polarization-maintaining VOA 20 adjusts the optical intensity of the input first excitation light, and the second polarization-maintaining VOA 21 adjusts the optical intensity of the input second excitation light. adjust. In order to satisfy the second condition, the light intensity of the first excitation light and the light intensity of the second excitation light are the same in the first polarization maintaining VOA 20 and the second polarization maintaining VOA 21. Adjust as follows.
  • the first polarization-maintaining VOA 20 outputs the first excitation light with adjusted light intensity to the PBC 16.
  • the second polarization-maintaining VOA 21 outputs second excitation light with adjusted light intensity to the PBC 16.
  • the PBC 16 polarization-multiplexes the first excitation light whose optical intensity has been adjusted by the first polarization-maintaining VOA 20 and the second excitation light whose optical intensity has been adjusted by the second polarization-maintaining VOA 21 ( Step S104). Thereby, the PBC 16 generates unpolarized excitation light.
  • the PBC 16 outputs unpolarized excitation light.
  • the pump light generation unit 50 when performing Raman amplification using the pump light obtained by polarization multiplexing the outputs of an even number of multimode lasers, the signal quality of the amplified optical signal is improved. It becomes possible to suppress deterioration. Specifically, in order to stably perform Raman amplification, it is necessary to satisfy all three conditions. 13, the first condition and the third condition can be satisfied, and further, the second condition can be satisfied by adjusting the light intensity by the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21. . As a result, it becomes possible to suppress signal quality deterioration of the amplified optical signal.
  • the first excitation current/temperature controller 12 and the second excitation current/temperature controller 13 are such that the longitudinal mode included in the first excitation light and the longitudinal mode included in the second excitation light do not overlap, and , is configured to control at least one of the excitation current or temperature of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 so that the first excitation light has higher power than the second excitation light. You can.
  • the excitation light generating section 50 may be changed to the configuration shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the excitation light generating section 50a in a modification of the first embodiment.
  • the excitation light generation section 50a is either the front excitation light generation section 300 or the rear excitation light generation section 400.
  • the excitation light generation section 50a is one aspect of an excitation light generation device. In the excitation light generating section 50a shown in FIG. 5, the same numbers are given to the constituent elements common to the structure shown in FIG.
  • the excitation light generating section 50a includes a first multimode laser 10, a second multimode laser 11, a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, and a first multimode laser 10. It includes a polarization-maintaining optical waveguide 14, a second polarization-maintaining optical waveguide 15, a PBC 16, a first polarization-maintaining optical amplifier 30, and a second polarization-maintaining optical amplifier 31.
  • the excitation light generating section 50a is excited in that it includes a first polarization-maintaining optical amplifier 30 and a second polarization-maintaining optical amplifier 31 instead of the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21.
  • the configuration is different from the light generating section 50.
  • the differences from the excitation light generating section 50 will be explained.
  • the first polarization-maintaining optical amplifier 30 adjusts the light intensity of the first excitation light.
  • the second polarization-maintaining optical amplifier 31 adjusts the optical intensity of the second excitation light.
  • the optical intensity of the first pumping light and the optical intensity of the second pumping light are the same. Adjust the light intensity.
  • semiconductor optical amplifiers can be used as the first polarization-maintaining optical amplifier 30 and the second polarization-maintaining optical amplifier 31.
  • the intensities of the first and second pump lights can be made equal by finely adjusting the gain of either the first polarization-maintaining optical amplifier 30 or the second polarization-maintaining optical amplifier 31.
  • the intensity of the pump light after polarization multiplexing can be changed by adjusting the gain of both the first polarization-maintaining optical amplifier 30 and the second polarization-maintaining optical amplifier 31.
  • the pump light is amplified by the first polarization-maintaining optical amplifier 30 and the second polarization-maintaining optical amplifier 31, so the specifications for the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 can be relaxed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the excitation light generating section 50b in the second embodiment.
  • the excitation light generation section 50b is either the front excitation light generation section 300 or the rear excitation light generation section 400.
  • the excitation light generation section 50b is one aspect of an excitation light generation device.
  • the same numbers are given to the constituent elements common to the structure shown in FIG.
  • the excitation light generating section 50b includes a first multimode laser 10, a second multimode laser 11, a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, and a first multimode laser 10.
  • An isolator 23 is provided.
  • the excitation light generation section 50b differs in configuration from the excitation light generation section 50 in that it further includes a first isolator 22 and a second isolator 23.
  • first isolator 22 and a second isolator 23.
  • the first isolator 22 is provided between the first multimode laser 10 and the first polarization-maintaining VOA 20, and blocks the input of reflected light from the first polarization-maintaining VOA 20. In this way, the first isolator 22 blocks the reflected light from the first polarization-maintaining VOA 20 from being input to the first multimode laser 10 .
  • the first isolator 22 is one aspect of the first light intensity changing section.
  • the second isolator 23 is provided between the second multimode laser 11 and the second polarization-maintaining VOA 21, and blocks the input of reflected light from the second polarization-maintaining VOA 21. In this way, the second isolator 23 prevents the reflected light from the second polarization-maintaining VOA 21 from being input to the second multimode laser 11 .
  • the second isolator 23 is one aspect of the second light intensity changing section.
  • the excitation light generating section 50b includes a first polarization-maintaining optical amplifier 30 and a second polarization-maintaining optical amplifier 30 instead of the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21. It may be configured to include a holding optical amplifier 31.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the excitation light generating section 50c in the third embodiment.
  • the excitation light generation section 50c is either the front excitation light generation section 300 or the rear excitation light generation section 400.
  • the excitation light generation section 50c is one aspect of an excitation light generation device. In the excitation light generating section 50c shown in FIG. 7, the same numbers are given to the constituent elements common to the structure shown in FIG.
  • the excitation light generating section 50c includes a first multimode laser 10, a second multimode laser 11, a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, and a first multimode laser 11.
  • a polarizer 25 is provided.
  • the excitation light generation section 50c differs in configuration from the excitation light generation section 50 in that it further includes a first polarizer 24 and a second polarizer 25.
  • first polarizer 24 and a second polarizer 25.
  • the first polarizer 24 is provided between the first multimode laser 10 and the first polarization-maintaining VOA 20, and is configured to polarize the first excitation light output from the first multimode laser 10. Transmits only linearly polarized waves.
  • the second polarizer 25 is provided between the second multimode laser 11 and the second polarization-maintaining VOA 21, and is configured to polarize the second excitation light output from the second multimode laser 11. Transmits only linearly polarized waves.
  • the optical output of a semiconductor laser is a single linearly polarized wave
  • the first polarization-maintaining optical waveguide 14 and the second polarization-maintaining optical waveguide 15 propagate the light while maintaining the linearly polarized wave.
  • the polarization extinction ratio is finite, each longitudinal mode cannot completely maintain a single polarization, and slight polarization rotation may occur.
  • polarized waves other than linearly polarized waves are input to the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21, it is often not guaranteed what the optical output will be. It may cause operational instability.
  • the first polarizer 24 is installed before the first polarization-maintaining VOA 20, and the second polarizer 25 is installed before the second polarization-maintaining VOA 21. Ensures linear polarization. As a result, more stable excitation light output is possible.
  • the excitation light generating section 50c may be configured to include an isolator as in the second embodiment.
  • an isolator may be installed between the polarizer and the polarization-maintaining VOA, for example.
  • the excitation light generating section 50c includes a first polarization-maintaining optical amplifier 30 and a second polarization-maintaining optical amplifier 30 instead of the first polarization-maintaining VOA 20 and the second polarization-maintaining VOA 21. It may be configured to include a holding optical amplifier 31.
  • excitation light generation section in each embodiment has been described using an example in which the excitation light generation section generates excitation light in an optical transmission system using Raman amplification. It may also be used to generate excitation light.
  • each embodiment a configuration using two multimode lasers that output approximately the same wavelength has been described.
  • an even number greater than 2 can be combined. It may be configured to use a number of multimode lasers.
  • the problem has been how to set the mutual spacing between the longitudinal modes of the multimode laser 11, that is, ⁇ f 1+ , ⁇ f 1 ⁇ , ⁇ f 2+ , and ⁇ f 2 ⁇ .
  • the band of the optical signal output from the optical transmitter 100 shown in FIG. This is not mentioned in the third embodiment. Therefore, in the fourth embodiment, a configuration of an optical amplification device that takes these values into consideration will be described.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of an optical amplification device in the fourth embodiment.
  • the optical amplification device includes a pump light generator 50, a forward pump light multiplexer 310, a gain medium 501, and an optical filter 502.
  • An optical signal output from the optical transmitter 100 is input to the gain medium 501 via the forward pump optical multiplexer 310.
  • This optical signal is a digital optical signal consisting of a single carrier wavelength and having a baud rate of fB .
  • the gain medium 501 may perform distributed amplification using an optical transmission line as shown in FIG. 10, or may be a compact optical amplification section using a relatively short optical waveguide.
  • the internal configuration of the excitation light generating section 50 is such that the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are polarized multiplexed.
  • the internal configuration of the excitation light generating section 50 uses the configuration shown in FIG. 1 described in the first embodiment, but is not limited to this, for example, 6 may also be used.
  • the polarization-multiplexed pump light is input to the gain medium 501 via the forward pump light multiplexing section 310.
  • the optical amplification device also includes configurations such as the backward pumping light multiplexing section 410 and the backward pumping light generating section 400.
  • the light amplified by gain medium 501 passes through optical filter 502.
  • the remaining excitation light is blocked by the optical filter 502. If the absorption of the excitation light in the gain medium 501 is large, the optical filter 502 may be omitted.
  • the first excitation light outputted from the first multimode laser 10 or the second excitation light outputted from the second multimode laser 11 is Consider whether there is a noise component like this. As shown in FIG. 2, these excitation lights can be considered as a collection of a plurality of CW lights with constant frequency intervals.
  • the longitudinal mode spacing of the first multimode laser 10, ie, f 1_n+1 ⁇ f 1_n is defined as ⁇ f 1 .
  • the longitudinal mode spacing of the second multimode laser, ie, f 2_n+1 ⁇ f 2_n is defined as ⁇ f 2 .
  • ⁇ f 1 ⁇ f 2+ + ⁇ f 2 ⁇
  • ⁇ f 2 ⁇ f 1+ + ⁇ f 1 ⁇ .
  • the first multimode laser 10 is a mode-locked laser.
  • a mode-locked laser In a mode-locked laser, the relative relationship between the optical phases of each longitudinal mode is strictly controlled, and the optical output is in the form of a pulse with a time interval of 1/ ⁇ f1 . Therefore, a very strong intensity modulation component exists in the output of the mode-locked laser, and its fundamental frequency is ⁇ f 1 .
  • the intensity noise RIN of the pump light is transferred to the amplified light, and the intensity noise of frequency ⁇ f 1 is superimposed on the amplified light. This is called RIN transfer.
  • a mode-locked laser is usually not used as a pumping light source for Raman amplification.
  • the relative relationship between the optical phases of each longitudinal mode becomes random, the intensity of the excitation light is not pulsed but substantially constant, and RIN transfer at frequency ⁇ f1 is also suppressed.
  • the possibility that the optical phases of each longitudinal mode are instantaneously aligned (or almost aligned) cannot be denied, and the RIN of the frequency ⁇ f 1 of the pumping light can be ignored. Not necessarily.
  • the cavity lengths of the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 must be adjusted so that ⁇ f 1 and ⁇ f 2 are higher than the band of the optical signal output from the optical transmitter 100. All you have to do is design it.
  • frequencies higher than the signal band are unnecessary for demodulation and can be removed by a filter in the demodulator, so the noise components of ⁇ f 1 and ⁇ f 2 superimposed on the signal light by RIN transfer. is also removed, and the demodulation results are not affected.
  • the band of the optical signal output from the optical transmitter 100 is not simple because it strongly depends on the signal format, but if the optical signal is a digital signal, as a guide, ⁇ f 1 and ⁇ f are lower than the signal baud rate.
  • the first multimode laser 10 and the second multimode laser 11 are designed so that 2 is large.
  • the optical signal output from the optical transmitter 100 is a digital optical signal with a single carrier wavelength and a baud rate of fB .
  • the optical signal output from the optical transmitter 100 is a digital optical signal with a single carrier wavelength and a baud rate of fB .
  • FIG. 9 it is also possible to adopt a configuration in which wavelength multiplexed signals using a plurality of carrier wavelengths are amplified all at once.
  • Optical signals having three types of carrier wavelengths output from the first optical transmitter 100a, the second optical transmitter 100b, and the third optical transmitter 100c are wavelength-multiplexed by a wavelength multiplexing circuit 503.
  • a large number of carrier frequencies are arranged at equal intervals on the optical spectrum, but if the interval between these carrier frequencies is equal to ⁇ f 1 or ⁇ f 2 , ⁇ f 1 and ⁇ f superimposed on each carrier frequency
  • the noise component of No. 2 overlaps with the adjacent carrier frequency, deteriorating the signal quality of the entire wavelength multiplexed signal.
  • the noise component generated by Raman amplification may be caused by various physical phenomena other than the above-mentioned RIN transfer.
  • the four-wave mixing generated between each longitudinal mode and the optical signal as described in paragraph 0018 also becomes noise.
  • noise components are generated at optical frequencies that are ⁇ f 1+ , ⁇ f 1 ⁇ , ⁇ f 2+ , and ⁇ f 2 ⁇ apart from the carrier frequency of the optical signal.
  • These noise components also cause signal deterioration, similar to the noise components caused by the RIN transfer described above.
  • the first multi - mode is The laser 10 and the second multimode laser 11 may be designed.
  • the optical signal output from the optical transmitter 100 is a wavelength multiplexed signal
  • T the time required for light to propagate through the laser cavity.
  • m is a positive integer.
  • the change in 1/T due to a change in excitation current or temperature is small, but since m is very large, it is possible to change the optical frequency f 1_1 and the optical frequency f 1_2 significantly.
  • the longitudinal mode spacing ⁇ f 1 is hardly adjustable by excitation current or temperature, and is almost determined by the cavity length of the laser, as shown at the end of paragraph 0007. The same applies to the longitudinal mode interval ⁇ f2 .
  • FIG. 10 is a diagram for explaining problems in the first to fourth embodiments.
  • f 1+ and f 1- similarly have wavelength dependence. Although this wavelength dependence does not immediately cause an adverse effect, it cannot be denied that unexpected effects may occur if the longitudinal mode is generated in a wide wavelength range. Therefore, in the fifth embodiment, a configuration of an optical amplification device that takes this problem into consideration will be described.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an optical amplification device in the fifth embodiment.
  • the optical amplification device includes a pumping light generating section 50d, a forward pumping light multiplexing section 310, a gain medium 501, and an optical filter 502.
  • the excitation light generation section 50d is one aspect of an excitation light generation device.
  • the excitation light generating section 50d includes a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, a first polarization-maintaining optical waveguide 14, and a second polarization-maintaining optical waveguide 15.
  • PBC 16 first polarization-maintaining VOA 20, second polarization-maintaining VOA 21, first single-mode laser 35, second single-mode laser 36, first oscillator 37, and second It includes an oscillator 38, a first wavelength number changing section 39, and a second wavelength number changing section 40.
  • the difference between the excitation light generation section 50d and the excitation light generation section 50 in the fourth embodiment is that instead of the first multimode laser 10, a first single mode laser 35, a first oscillator 37, and a first A wavelength number changing section 39 is provided, and instead of the second multimode laser 11, a second single mode laser 36, a second oscillator 38, and a second wavelength number changing section 40 are provided.
  • the first single mode laser 35 outputs single mode light (continuous wave light) with an optical frequency f c1 .
  • the second single mode laser 36 outputs a single mode of light at an optical frequency f c2 .
  • the optical frequencies f c1 and f c2 are different values.
  • the value of the optical frequency f c1 is controlled by the first excitation current and temperature controller 12 .
  • the value of the optical frequency f c2 is controlled by the second excitation current/temperature controller 13 .
  • the first oscillator 37 outputs a signal with a frequency ⁇ f1 .
  • the second oscillator 38 outputs a signal with a frequency ⁇ f 2 .
  • the single mode light of optical frequency f c1 output from the first single mode laser 35 is input to the first wavelength number changing section 39 .
  • the first wavelength number changing unit 39 converts the light into light having a plurality of bright line spectra whose optical frequency is f c1 +n ⁇ f 1 .
  • light having a plurality of bright line spectra converted by the first wavelength number changing unit 39 is used as the first excitation light.
  • the first wavelength number changing section 39 operates based on the single mode light of the optical frequency fc1 outputted from the first single mode laser 35 and the output from the first oscillator 37. , changes the output light of the first single mode laser 35 to generate a first excitation light having a plurality of bright line spectra with an optical frequency f c1 +n ⁇ f 1 .
  • the first wavelength number changing unit 39 outputs the generated first excitation light.
  • the single mode light of optical frequency f c2 output from the second single mode laser 36 is input to the second wavelength number changing section 40 .
  • the second wavelength number changing unit 40 converts the light into light having a plurality of bright line spectra whose optical frequency is f c2 +n ⁇ f 2 .
  • light having a plurality of bright line spectra converted by the second wavelength number changing unit 40 is used as the second excitation light.
  • the second wavelength number changing section 40 operates based on the single mode light of the optical frequency fc2 outputted from the second single mode laser 36 and the output from the second oscillator 38. , changes the output light of the second single mode laser 36 to generate second excitation light having a plurality of bright line spectra with an optical frequency f c2 +n ⁇ f 2 .
  • the second wavelength number changing unit 40 outputs the generated second excitation light.
  • the first method is to apply periodic optical modulation of frequency ⁇ f.
  • the second method is to use an optical frequency comb using a nonlinear medium or the like.
  • light intensity modulation occurs.
  • the first wavelength number changing section 39 and the second wavelength number changing section 40 by combining a plurality of different modulation means such as optical intensity modulation and optical phase modulation, undesirable intensity changes due to an increase in the number of wavelengths are suppressed.
  • a configuration is adopted in which light intensity modulation is used for cancellation, and the light intensity is kept almost constant.
  • the modulation frequency of optical modulation performed inside the first wavelength number changing unit 39 is controlled by the first oscillator 37.
  • the modulation frequency of optical modulation performed inside the second wavelength number changing section 40 is controlled by the second oscillator 38.
  • the frequencies of the outputs of these oscillators are basically ⁇ f 1 and ⁇ f 2 , but depending on the modulation means and amplitude, it is also possible to divide ⁇ f 1 and ⁇ f 2 by an integer.
  • the first wavelength number changing section 39 is composed of an optical phase modulator and an optical intensity modulator.
  • the optical phase modulator is driven with a drive signal having a frequency ⁇ f 1
  • the generated phase modulated light has a plurality of bright line spectra whose optical frequency is f c1 +n ⁇ f 1 due to Fourier transformation.
  • a beat with a frequency ⁇ f 1 occurs, resulting in undesirable intensity modulation.
  • the phase and amplitude of the drive signal applied to the optical phase modulator are known, the phase and amplitude of this undesirable intensity modulation can also be predicted in advance.
  • the light intensity modulator included in the first wavelength number changing section 39 it is possible to add intensity modulation to suppress this undesirable intensity modulation, and set the total light intensity to be approximately constant. It becomes possible.
  • the first excitation light and the second excitation light have a plurality of bright line spectra whose optical frequencies are f c1 +n ⁇ f 1 and f c2 +n ⁇ f 2 , respectively, and Its intensity modulation is suppressed.
  • ⁇ f 1 and ⁇ f 2 equal, the wavelength dependence of ⁇ f 1 ⁇ , ⁇ f 1+ , ⁇ f 2 ⁇ , ⁇ f 2+ , etc. described above can be eliminated.
  • oscillator characteristics are also subject to manufacturing errors, but fine adjustment of the oscillation frequency of the oscillator is much easier and more accurate than fine adjustment of the laser cavity length. be.
  • 1 and n ⁇ f 2 are preferably different values from the baud rate fB .
  • the first pumping light output from the first wavelength number changing unit 39 is input to the first polarization maintaining VOA 20.
  • the first polarization-maintaining VOA 20 is arranged in the first polarization-maintaining optical waveguide 14 and adjusts the light intensity of the first excitation light output from the first wavelength number changing section 39.
  • the second pumping light output from the second wavelength number changing unit 40 is input to the second polarization-maintaining VOA 21.
  • the second polarization-maintaining VOA 21 is arranged in the second polarization-maintaining optical waveguide 15 and adjusts the light intensity of the second excitation light output from the second wavelength number changing section 40.
  • the PBC 16 polarization-multiplexes the first excitation light whose optical intensity is adjusted by the first polarization-maintaining VOA 20 and the second excitation light whose optical intensity is adjusted by the second polarization-maintaining VOA 21. , outputs unpolarized excitation light.
  • the PBC 16 is one aspect of a polarization multiplexing circuit.
  • the polarization-multiplexed pump light is input to the gain medium 501 via the forward pump light multiplexing section 310.
  • the gain medium 501 inputs the optical signal output from the optical transmitter 100 and the pump light (first pump light and second pump light) output from the PBC 16, and amplifies the optical signal with the input pump light. Then output.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of an optical amplification device in Modification 1 of the fifth embodiment.
  • the optical amplification device includes a pumping light generating section 50e, a forward pumping light multiplexing section 310, a gain medium 501, and an optical filter 502.
  • the excitation light generation section 50e is one aspect of an excitation light generation device.
  • the excitation light generating section 50e includes a first excitation current/temperature controller 12, a second excitation current/temperature controller 13, a first polarization-maintaining optical waveguide 14, and a second polarization-maintaining optical waveguide 15.
  • PBC 16 first polarization-maintaining VOA 20, second polarization-maintaining VOA 21, first single-mode laser 35, second single-mode laser 36, first oscillator 37, and second It includes an oscillator 38, a first intensity modulation suppressor 41, and a second intensity modulation suppressor 42.
  • the first oscillator 37 outputs a signal with the same frequency ⁇ f 1 to the first excitation current/temperature controller 12 and the first intensity modulation suppressor 41 .
  • the first excitation current/temperature controller 12 directly modulates one or both of the excitation current and temperature of the first single mode laser 35 with the signal of frequency ⁇ f 1 output from the first oscillator 37.
  • the optical frequency of the output of a single mode laser depends on the excitation current or temperature. Therefore, by the direct modulation described above, the output light of the first single mode laser 35 is converted into light having a plurality of bright line spectra whose optical frequency is f c1 +n ⁇ f 1 .
  • the output intensity of a single mode laser also responds nonlinearly to excitation current and temperature. Therefore, although the original purpose of generating a plurality of bright line spectra can be achieved, an undesirable problem arises in that the total light intensity of the excitation light is subject to complex intensity modulation. However, if the average values of the excitation current and temperature, and the frequency and modulation degree of direct modulation applied thereto are constant, it is possible to know in advance the modulation waveform of this undesirable intensity modulation.
  • the signal of frequency ⁇ f 1 output from the first oscillator 37 is input to the first intensity modulation suppressing section 41 .
  • the first intensity modulation suppressing unit 41 performs optical intensity modulation using the input signal of frequency ⁇ f1 . Thereby, the first intensity modulation suppressing section 41 cancels the undesirable intensity modulation caused by direct modulation.
  • the second oscillator 38 and the second intensity modulation suppressor 42 are also used in the same way as the first oscillator 37 and the first intensity modulation suppressor 41.
  • the first intensity modulation suppressing section 41 and the second intensity modulation suppressing section 42 in this embodiment are different from the first wavelength number changing section 39 and the second wavelength number changing section 40 in the embodiment shown in FIG. The difference is that it only performs simple intensity modulation. Therefore, it becomes possible to reduce optical loss of the first excitation light and the second excitation light due to modulation.
  • the first intensity modulation suppressor 41 and the second intensity modulation suppressor 42 can be realized, for example, by an intensity modulator using a Mach-Zehnder interferometer, but the intensity modulator using a Mach-Zehnder interferometer may be inserted. This cannot be said to be realistic as the losses would be large. As a more realistic configuration, it is also possible to configure the first intensity modulation suppressor 41 and the second intensity modulation suppressor 42 by a combination of a polarizer and a polarization controller.
  • the first intensity modulation suppressor 41 and the second intensity modulation suppressor 42 are configured by a combination of a polarizer and a polarization controller.
  • a specific example of the excitation light generating section 50f having the number 42 is shown in FIG.
  • the first intensity modulation suppressing section 41 includes a first polarization changing section 43 and a first polarizer 24.
  • the second intensity modulation suppressor 42 includes a second polarization changer 44 and a second polarizer 25.
  • the output of the first single mode laser 35 is input to the first polarization changing section 43.
  • the output of a single mode laser is a linearly polarized wave, so if the first polarization changing section 43 transmits the polarized wave without changing the polarization, the output of the first polarization changing section 43 will also be a linearly polarized wave.
  • the output of the first polarization changing section 43 is input to the first polarizer 24.
  • the plane of polarization at which the transmittance of the first polarizer 24 is maximum matches the plane of polarization obtained when the first polarization changing unit 43 transmits light without changing the polarization.
  • the first oscillator 37 periodically controls the first polarization changing section 43. Through this control, the polarization state of the output light from the first polarization changing section 43 is slightly changed, and polarization modulation with a low degree of modulation is performed.
  • This polarization modulation may be realized by periodically slightly changing the angle of the plane of polarization of the linearly polarized wave. Alternatively, it may be realized by periodically performing an operation of changing linearly polarized waves to elliptically polarized waves and returning to the original linearly polarized waves.
  • This polarization modulation is converted to intensity modulation at the output of the first polarizer 24. This intensity modulation is set to cancel the undesired intensity modulation caused by the direct modulation, as already mentioned.
  • the operation of the second intensity modulation suppressing section 42 is also similar.
  • the output light intensity of a single mode laser is smaller than that of a multimode laser, so it is expected that the light intensity will be insufficient as excitation light.
  • semiconductor optical amplifiers are installed between the first single-mode laser 35 and the first polarization-maintaining VOA 20 and between the second single-mode laser 36 and the second polarization-maintaining VOA 21, respectively. You can also place it.
  • the first oscillator 37 and the second oscillator 38 have been described as two separate oscillators, they may be the same oscillator and the output may be branched into a plurality of outputs.
  • the present invention can be applied to optical amplifiers that use pumping light.

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Abstract

第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第１の偏波保持光可変アッテネータと、偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第２の偏波保持光可変アッテネータと、偏波多重して出力する偏波多重回路と、を備え、第１の励起電流・温度コントローラ及び第２の励起電流・温度コントローラは、第１の励起光及び第２の励起光における縦モードがオーバーラップしないように制御し、第１の偏波保持光可変アッテネータ及び第２の偏波保持光可変アッテネータは、強度が等しくなるように制御する、励起光発生装置。　

Description

励起光発生装置、光増幅装置及び励起光発生方法
　本発明は、光増幅器の励起手段に関する。
　本願は、２０２２年９月１４日に、日本に出願されたＰＣＴ／ＪＰ２０２２／０３４３６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　高速大容量光伝送システムの設計においては、伝送路損失に伴う受信信号のＳＮ（signal-to-noise）劣化を低減することが重要となる。このため、中継器の中で、あるいは、光伝送路そのものに光増幅を行わせ、伝送路損失を補償する様々な構成が考案されてきた。中でもエルビウムドープファイバを利得媒体として用いる光増幅器は、その簡便さのため広く実用化がなされている。
　一方、ラマン効果を用いたラマンアンプは、広帯域な利得帯域を実現できるため波長多重伝送方式への適応が積極的に試みられている。特に、光ファイバ伝送路そのものを利得媒体として活用する分布ラマン増幅は、既設の光ファイバを利得媒体として活用できるという大きな利点を有するため、次世代の高速大容量光通信への適用が期待されている。
　図１４は、分布ラマン増幅を用いた従来の光伝送システム１０００の構成例を示す図である。図１４に示す光伝送システム１０００は、光送信器１００と、光受信器２００と、前方励起光発生部３００と、後方励起光発生部４００と、前方励起光多重部３１０と、後方励起光多重部４１０とを備える。光送信器１００及び光受信器２００は、光伝送路５００を介して接続される。光伝送システム１０００では、双方向励起を想定している。そのため、図１４に示す光伝送システム１０００の光伝送路５００では、前方励起光発生部３００によって出力された励起光により前方励起され、かつ後方励起光発生部４００によって出力された他の励起光により後方励起される。その結果、光送信器１００から送出された光信号は増幅されて光受信器２００に到達する。
　ラマン増幅の場合、励起光の波長は光信号の波長より０．１μｍほど短波長とする。通常、励起光は、光信号と同様に光伝送路５００のコアの中を伝搬させるため、前方励起光多重部３１０は光信号と同一方向に進む励起光を光信号に多重する必要がある。一方、後方励起光多重部４１０は、光信号と逆方向に進む励起光を光伝送路５００へ送出し、かつ光信号のみを分離して光受信器２００へ送出させる必要がある。これらの多重および分離は、波長多重カプラあるいはサーキュレータで実現可能である。なお、図１４では、双方向励起について説明したが、励起方向は前方のみ、あるいは後方のみでもよい。
　ラマン増幅のゲインは、励起光源から出力される励起光の光強度で定まる。このため、ゲインを微調整するためには、励起光の光強度を微調整することで可能となる。一方、ラマン増幅の利得帯域は励起光源から出力される励起光の波長で定まる。通常、ラマン増幅の励起光源として半導体レーザが用いられるが、その光強度および波長の調整は励起電流および温度を調整することによって可能となる。
　ところで、ラマン増幅の励起光源として用いられる半導体レーザは、多くの場合、マルチモードレーザである。マルチモードレーザの出力は、単一の波長ではなく、複数の波長の光が同時に発光している。これらの複数の光を縦モードと呼ぶ。励起電流と温度の変更により、各縦モードの強度と波長は変化する。ただし縦モードの光周波数間隔はマルチモードレーザのキャビティ長で決まるため、概ね同じ値を保つ。
　ラマン増幅のゲインを決めるもう一つの要因に、励起光の偏波がある。ラマン増幅は偏波依存性を有する光学効果であるため、励起光が単一偏波である場合、あるいは励起光が無偏光化されてはいるが理想的な無偏光化がなされていない場合、光信号の受ける利得が偏波依存性を生じてしまう。すなわち、光信号が光伝送路５００に入射する時点での偏波状態に応じて、ゲインが変化し、増幅される光信号の光強度が変化してしまう。このゲインの変動幅をＰＤＧ（Polarization Dependent Gain）とよぶ。ＰＤＧは、前方励起のみの構成において特に顕著に現れる。後方励起では、光信号と励起光との進行方向の違いにより偏波変動が光伝送路内で大きく異なるため、前方励起に比べＰＤＧは小さいが、しかし完全に抑圧するためには何らかの手段が必要となる。
　ＰＤＧを抑圧するための手段の一つとして、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００の内部で、偶数個のマルチモードレーザの出力を偏波多重して無偏光な状態にすることが行われている。図１５は、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００の内部において、２台のマルチモードレーザが備えられている場合の構成例を示す図である。図１５では、前方励起光発生部３００の内部に、２台のマルチモードレーザが備えられている場合を例に示している。なお、図１５に示す構成は、後方励起光発生部４００の内部に備えられてもよい。
　前方励起光発生部３００は、第１のマルチモードレーザ１０と、第２のマルチモードレーザ１１と、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner）１６とを備える。第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１は、それぞれ第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第２の励起電流・温度コントローラ１３によって波長と光強度が制御される。第１のマルチモードレーザ１０は、第１の励起電流・温度コントローラ１２によって制御された波長と光強度の第１の励起光を出力する。第２のマルチモードレーザ１１は、第２の励起電流・温度コントローラ１３によって制御された波長と光強度の第２の励起光を出力する。
　第１のマルチモードレーザ１０から出力された第１の励起光は、第１の偏波保持光導波路１４を伝搬してＰＢＣ１６に入力される。さらに、第２のマルチモードレーザ１１から出力された第２の励起光は、第２の偏波保持光導波路１５を伝搬してＰＢＣ１６に入力される。ＰＢＣ１６は、入力された第１の励起光と第２の励起光とを偏波多重して、無偏光化された励起光を出力する。
　なお、ＰＤＧを抑圧するための他の手段として、非特許文献１に記載されたパッシブな光回路によるデポラライザを用いることも出来る。具体的な説明は、ここでは割愛する。
　ここで、ラマン増幅を安定して行うためには、第１の励起光と第２の励起光には以下の３つの条件が生じる。
（第１の条件）
　第１の励起光と第２の励起光の中心波長は、概ね同一でなければならない。
（第２の条件）
　第１の励起光と第２の励起光の光強度は同一でなければならない。
（第３の条件）
　第１の励起光の縦モードと第２の励起光の縦モードをオーバーラップしないように配置しなければならない。
　第１の条件を満たす必要がある理由は、第１の励起光と第２の励起光が光伝送路５００を伝搬する過程で、光伝送路５００の僅かな異方性により偏波回転が生じるが、偏波回転には波長依存性があるため、第１の励起光と第２の励起光の中心波長が異なると両者の偏波直交性が保持できなくなるためである。第２の条件を満たす必要がある理由は、第１の励起光と第２の励起光の光強度が異なると、ＰＤＧが生じるためである。第３の条件を満たす必要がある理由は、第１の励起光の縦モードと第２の励起光の縦モードがオーバーラップするとラマン増幅によって増幅された光に大きな雑音が重畳されてしまうためである（例えば、非特許文献２参照）。この雑音の発生の原因は、非特許文献１にて論じられている合成偏波（synthesized polarization）の変動によって説明できるが、ここでは詳細は割愛する。この雑音の発生を抑圧するためには、図１６に示すように、第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１のもつ各縦モードを互い違いになるよう配置すればよいことが非特許文献２にて示されている。
　図１６は、第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１それぞれから出力される光スペクトルの模式図である。図１６では、第１のマルチモードレーザ１０から出力される縦モードの光周波数を、ｆ１＿１、ｆ１＿２、・・・ｆ１＿５と表記する。同様に、図１６では、第２のマルチモードレーザ１１から出力される縦モードの光周波数を、ｆ２＿１、ｆ２＿２、・・・ｆ２＿５と表記する。
Hiroto kawakami他, "Suppression of Intensity Noises in Forward-pumped Raman Amplifier Utilizing Depolarizer for Multiple Pump Laser Sources,"J. Lightw. Technol., Vol.39, PP.7417-7426, 2021． Catherine Martinelli他, "RIN Transfer in Copumped Raman Amplifiers Using Polarization-Combined Diodes,"Photonics. Technol. Lett., Vol.17, PP.1836-1838, 2005．
　しかしながら、図１５に示す従来の構成では、以下に説明するような問題点が生じる。マルチモードレーザの各縦モードの光周波数と強度は、前述のとおり３つの条件を満たす必要がある。レーザの選定、励起電流及び温度の調整によって３つの条件の１つ又は２つを満たすことは比較的容易に実現することができる。しかし、励起電流と温度の調整は、各縦モードの光周波数と強度の両者に影響を与えるため、上記の３つの条件を全て同時に満たすことは難しい。仮に、３つの条件を全て満たすことが出来たとしても、ラマン増幅の利得に変更の必要が生じた場合には、微調整を再度やり直す必要が生じる。
　さらに、他の問題として、各縦モードを互い違いに並べた場合、光伝送路５００の内部で、励起光の複数の縦モードと光信号とで４つの光信号が混合（４波混合）してしまい、信号劣化の要因となる。前述のとおり光信号と励起光は０．１μｍ離れており、通常はこれだけ離れた波長間隔で生じる４波混合は無視できるが、ラマン増幅に用いられる励起光は一般に極めてハイパワであるため、信号品質に与える影響が無視できないという問題があった。
　上記事情に鑑み、本発明は、偶数個のマルチモードレーザの出力を偏波多重して得られた励起光でラマン増幅を行うにあたり、増幅された光信号の信号品質劣化を抑圧することができる技術の提供を目的としている。
　本発明の一態様は、第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第１の偏波保持光可変アッテネータと、前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第２の偏波保持光可変アッテネータと、前記第１の偏波保持光可変アッテネータにより光強度が調整された前記第１の励起光と、前記第２の偏波保持光可変アッテネータにより光強度が調整された前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、を備え、前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、前記第１の偏波保持光可変アッテネータ及び前記第２の偏波保持光可変アッテネータは、前記第１の励起光および第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、励起光発生装置である。
　本発明の一態様は、第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を増幅して出力する第１の偏波保持光アンプと、前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を増幅して出力する第２の偏波保持光アンプと、前記第１の偏波保持光アンプにより光強度が増幅された前記第１の励起光と、前記第２の偏波保持光アンプにより光強度が増幅された前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、を備え、前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、前記第１の偏波保持光アンプ及び前記第２の偏波保持光アンプは、前記第１の励起光及び前記第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、励起光発生装置である。
　本発明の一態様は、縦モードの周波数間隔がδｆ１である第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、縦モードの周波数間隔がδｆ２である第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、前記第１の励起光と、前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、光信号と前記偏波多重回路から出力される第１の励起光および第２の励起光の全てが入力され、かつ、前記光信号を増幅した上で出力する利得媒体と、を備え、前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、前記第１の励起光および前記第２の励起光によって増幅される前記光信号がボーレートｆＢのディジタル信号である場合、前記縦モードの周波数間隔δｆ１及びδｆ２が前記ボーレートｆＢよりも大きい光増幅装置である。
　本発明の一態様は、光周波数がｆｃ１である連続波光を出力する第１のシングルモードレーザと、光周波数がｆｃ１とは異なる値のｆｃ２である連続波光を出力する第２のシングルモードレーザと、前記第１のシングルモードレーザの出力光に変化を与え、光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１（ｎは負を含む整数）である複数の輝線スペクトルを有する第１の励起光を生成する第１の波長数変更部と、前記第２のシングルモードレーザの出力光に変化を与え、光周波数がｆｃ２＋ｎ×δｆ２である複数の輝線スペクトルを有する第２の励起光を生成し、縦モードの周波数間隔δｆ２を縦モードの周波数間隔δｆ１にできるだけ近づくように設定する第２の波長数変更部と、前記第１の励起光と、前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、光信号と前記偏波多重回路から出力される第１の励起光および第２の励起光の全てが入力され、かつ、前記光信号を増幅した上で出力する利得媒体と、を備える光増幅装置である。
　本発明の一態様は、第１のマルチモードレーザが、第１の励起光を出力し、第２のマルチモードレーザが、第２の励起光を出力し、第１の励起電流・温度コントローラが、前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御し、第２の励起電流・温度コントローラが、前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御し、第１の光強度変更部が、前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を変更して出力し、第２の光強度変更部が、前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を変更して出力し、偏波多重回路が、前記第１の光強度変更部により光強度が変更された前記第１の励起光と、前記第２の光強度変更部により光強度が変更された前記第２の励起光とを偏波多重して出力し、前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラが、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、前記第１の光強度変更部及び前記第２の光強度変更部が、前記第１の励起光および第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、励起光発生方法である。
　本発明により、偶数個のマルチモードレーザの出力を偏波多重して得られた励起光でラマン増幅を行うにあたり、増幅された光信号の信号品質劣化を抑圧することが可能となる。
第１の実施形態における励起光発生部の構成例を示す図である。 第１の励起光と第２の励起光の縦モードの配置の模式図である。 第１の励起光と第２の励起光の縦モードの配置の別例の模式図である。 第１の実施形態における励起光発生部の処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態の変形例における励起光発生部の構成例を示す図である。 第２の実施形態における励起光発生部の構成例を示す図である。 第３の実施形態における励起光発生部の構成例を示す図である。 第４の実施形態における光増幅器の構成例を示す図である。 第４の実施形態の変形例における光増幅器の構成例を示す図である。 第１の実施形態から第４の実施形態における問題点を説明するための図である。 第５の実施形態における光増幅装置の構成例を示す図である。 第５の実施形態の変形例１における光増幅装置の構成例を示す図である。 第５の実施形態の変形例１における励起光発生部の他の構成例を示す図である。 分布ラマン増幅を用いた従来の光伝送システムの構成例を示す図である。 前方励起光発生部又は後方励起光発生部の内部において、２台のマルチモードレーザが備えられている場合の構成例を示す図である。 第１のマルチモードレーザと第２のマルチモードレーザそれぞれから出力される光スペクトルの模式図である。
　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
　本発明における光伝送システムのシステム構成は、図１４に示すシステム構成と同様である。従来の光伝送システムと異なる点は、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００の内部構成である。そこで、以下の説明では、本発明の特徴となる構成について説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態における励起光発生部５０の構成例を示す図である。励起光発生部５０は、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００のいずれかである。励起光発生部５０は、励起光発生装置の一態様である。図１に示す励起光発生部５０において、図１１で示した構成と共通する構成要件については同一の番号を付与している。
　励起光発生部５０は、第１のマルチモードレーザ１０と、第２のマルチモードレーザ１１と、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持ＶＯＡ（variable optical attenuator）２０と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１とを備える。
　第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１は、それぞれ第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第２の励起電流・温度コントローラ１３によって波長と光強度が制御される。第１のマルチモードレーザ１０は、第１の励起電流・温度コントローラ１２によって制御された波長と光強度の第１の励起光を出力する。第２のマルチモードレーザ１１は、第２の励起電流・温度コントローラ１３によって制御された波長と光強度の第２の励起光を出力する。第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１は、概ね同じ波長を出力する。
　第１の励起電流・温度コントローラ１２は、第１のマルチモードレーザ１０を制御する。具体的には、第１の励起電流・温度コントローラ１２は、第１のマルチモードレーザ１０のキャビティ長を第２のマルチモードレーザ１１のキャビティ長に揃えるとともに、第１のマルチモードレーザ１０の励起電流と温度を、第２のマルチモードレーザ１１の励起電流と温度にほぼ同一に揃えるように制御する。なお、第１の励起電流・温度コントローラ１２は、第１のマルチモードレーザ１０の励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御してもよい。
　第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第２のマルチモードレーザ１１を制御する。具体的には、第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第２のマルチモードレーザ１１のキャビティ長を第１のマルチモードレーザ１０のキャビティ長に揃えるとともに、第２のマルチモードレーザ１１の励起電流と温度を、第１のマルチモードレーザ１０の励起電流と温度にほぼ同一に揃えるように制御する。なお、第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第２のマルチモードレーザ１１の励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御してもよい。
　ラマン増幅を安定して行うための３つの条件のうちの第１の条件（第１の励起光と第２の励起光の中心波長は、概ね同一でなければならない）は、上記のように第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１のキャビティ長を揃え、かつ第１の励起電流・温度コントローラ１２および第２の励起電流・温度コントローラ１３により、第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１の励起電流と温度をほぼ同一に揃えることで比較的容易に実現することができる。
　次に３つの条件のうちの第３の条件（第１の励起光の縦モードと第２の励起光の縦モードをオーバーラップしないように配置しなければならない）は、第１の励起電流・温度コントローラ１２および第２の励起電流・温度コントローラ１３により、第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１の温度を僅かに違えることで実現できる。上記の説明で得られた各励起電流および温度は固定され、以降の微調整では変更しないものとする。
　第１の偏波保持ＶＯＡ２０は、第１の偏波保持光導波路１４に配置され、第１のマルチモードレーザ１０から出力された第１の励起光の光強度を調整する。第１の偏波保持ＶＯＡ２０は、第１の光強度変更部の一態様である。
　第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、第２の偏波保持光導波路１５に配置され、第２のマルチモードレーザ１１から出力された第２の励起光の光強度を調整する。第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、第２の光強度変更部の一態様である。
　３つの条件のうちの第２の条件（第１の励起光と第２の励起光の光強度は同一でなければならない）は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０および第２の偏波保持ＶＯＡ２１を微調することによって実現される。第１の偏波保持ＶＯＡ２０および第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、励起光の光強度のみを変更し、各縦モードの光周波数には影響を与えないため、第１の条件及び第３の条件は上述の通り満たしたままとなる。
　ところで、ラマン増幅の利得は高ければよいというものではない。あまりにも高い利得は光信号の非線形光学効果を引き起こし、信号品質の劣化を生じてしまう。このような事態を避けるためには励起光の強度を下げればよい。このとき、従来技術でしばしば行われるように励起電流を変更するのではなく、第１の偏波保持ＶＯＡ２０および第２の偏波保持ＶＯＡ２１を同時に変更し、光損失を同一の量だけ増加させることによって励起光の光強度を調整する。
　ＰＢＣ１６は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０により光強度が調整された第１の励起光と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１により光強度が調整された第２の励起光とを偏波多重して、無偏光化された励起光を出力する。ＰＢＣ１６は、偏波多重回路の一態様である。
　次に図２及び図３を用いて、第１の励起光と第２の励起光の縦モードの配置について説明する。図２は、第１の励起電流・温度コントローラ１２および第２の励起電流・温度コントローラ１３によって達成すべき第１の励起光と第２の励起光の縦モードの配置の模式図である。図１０と同様、第１のマルチモードレーザ１０から出力される縦モードの光周波数を、ｆ１＿１，ｆ１＿２，・・・，ｆ１＿５と表記し、第２のマルチモードレーザ１１から出力される縦モードの光周波数を、ｆ２＿１，ｆ２＿２，・・・，ｆ２＿５と表記する。
　まず、各縦モードのいずれかに着目する。図２では第２のマルチモードレーザ１１の出力から、光周波数ｆ２＿３を選択した。次に、第１のマルチモードレーザ１０の出力から、光周波数ｆ２＿３より大きく、かつ、光周波数ｆ２＿３に最も近い縦モードと、光周波数ｆ２＿３より小さく、かつ、光周波数ｆ２＿３に最も近い縦モードとを探す。図２では光周波数ｆ１＿４および光周波数ｆ１＿３がこれらに相当する。
　ここで、光周波数ｆ２＿３－ｆ１＿３をΔｆ２＋、光周波数ｆ２＿３－ｆ１＿４をΔｆ２－と表記した時、本実施形態では、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが等しくならないように各縦モードを設定する。ここでは光周波数ｆ２＿３に着目して説明を行ったが、光周波数ｆ２＿３以外のどの縦モードに着目しても、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが等しくならないように設定する。
　上記の条件は、第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１とを入れ替え、Δｆ１＋とΔｆ１－を定義した場合にも同様に、|Δｆ１＋|と|Δｆ１－|とが等しくならないように設定しなければならない。このような設定を行うことにより、４波混合で発生する光が等間隔ではなくなり、光雑音を分散させることが可能となる。
（第１の励起光と第２の励起光の縦モードの配置の別例）
　図２では、第１のマルチモードレーザ１０の出力の縦モード間隔が第２のマルチモードレーザ１１の出力の縦モード間隔と等しいものとして説明を行った。次に、図３を用いて、第１のマルチモードレーザ１０の出力の縦モード間隔が第２のマルチモードレーザ１１の出力の縦モード間隔よりも広い場合について説明する。図３では、第２のマルチモードレーザ１１の出力から、光周波数ｆ２＿４を選択して図示を行っているが、ここでも|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが等しくならないように、第１の励起電流・温度コントローラ１２および第２の励起電流・温度コントローラ１３は第１のマルチモードレーザ１０および第２のマルチモードレーザ１１を制御する。
　ここで図３では、光周波数ｆ２＿４を基準に選択してｆ２＋とｆ２－を図示した。しかしｆ２＿３を基準として、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とを求めた場合、光周波数ｆ２＿４を基準とした場合に比べ、|Δｆ２＋|は減少し|Δｆ２－|は増加する。本実施形態ではどの縦モードを選択した場合においても、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが等しくならないように、あるいは|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|が等しくなる組み合わせが極力少なくなるように縦モードの配置が選択される。
　ところで、図２及び図３では、第１のマルチモードレーザ１０から出力される縦モードの総数と第２のマルチモードレーザ１１から出力される縦モードの総数とを各々５とした。しかし実際のマルチモードレーザ、特にファイバブラックグレーティングを用いないマルチモードレーザにおいては、極めて多数の縦モードが生成される。このため、第１のマルチモードレーザ１０の出力の縦モード間隔と第２のマルチモードレーザ１１の出力の縦モード間隔が等しくない場合には、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが常に異なる値となるよう設定するのは非常に困難となる。
　このような場合には、０＜Ｒ＜１を満たす定数Ｒを予め定めておき、光周波数ｆ２＿１，ｆ２＿２，・・・中で最大の光パワをＰ２＿ｍａｘと表記するとき、Ｐ２＿ｍａｘ×Ｒよりも低い光パワを持つ第２のマルチモードレーザ１１の出力の縦モードに関しては、|Δｆ２＋|と|Δｆ２－|とが等しくなることを許容し、かつ、ｆ１＿１，ｆ１＿２，・・・中で最大の光パワをＰ１＿ｍａｘと表記するとき、Ｐ１＿ｍａｘ×Ｒよりも低い光パワを持つ第1のマルチモードレーザ１０の出力の縦モードに関しては、|Δｆ１＋|と|Δｆ１－|とが等しくなることを許容するという条件の緩和を行ってもよい。ここでＲの値をどのように設定するかは、マルチモードレーザのスペクトルに強く依存するため自明ではないが、一つの指針として、ラマン増幅された光の相対強度雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）が最も小さくなるように選んでも良い。あるいはより簡便な手法として、ＰＢＣ１６の出力に光バンドパスフィルタを置き、第１のマルチモードレーザ１０および第２のマルチモードレーザ１１の周辺の縦モードを抑圧し、縦モードの数を減らしても良い。
　図４は、第１の実施形態における励起光発生部５０の処理の流れを示すフローチャートである。
　第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１を制御する（ステップＳ１０１）。具体的には、第１の励起電流・温度コントローラ１２は、第１のマルチモードレーザ１０のキャビティ長を揃えるとともに、第１のマルチモードレーザ１０の励起電流と温度を、第２のマルチモードレーザ１１の励起電流と温度にほぼ同一に揃えるように制御する。第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第２のマルチモードレーザ１１のキャビティ長を揃えるとともに、第２のマルチモードレーザ１１の励起電流と温度を、第１のマルチモードレーザ１０の励起電流と温度にほぼ同一に揃えるように制御する。
　第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１は、励起光を出力する（ステップＳ１０２）。具体的には、第１のマルチモードレーザ１０は、第１の励起電流・温度コントローラ１２によって制御された後に、第１の励起光を第１の偏波保持光導波路１４に出力する。第２のマルチモードレーザ１１は、第２の励起電流・温度コントローラ１３によって制御された後に、第２の励起光を第２の偏波保持光導波路１５に出力する。
　第１の偏波保持光導波路１４を伝送する第１の励起光は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０に入力される。第２の偏波保持光導波路１５を伝送する第２の励起光は、第２の偏波保持ＶＯＡ２１に入力される。第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、入力された励起光の光強度を調整する（ステップＳ１０３）。具体的には、第１の偏波保持ＶＯＡ２０は、入力された第１の励起光の光強度を調整し、第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、入力された第２の励起光の光強度を調整する。第２の条件を満たすため、第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１では、第１の励起光の光強度と第２の励起光の光強度とが同一の光強度となるように調整する。
　第１の偏波保持ＶＯＡ２０は、光強度を調整した第１の励起光をＰＢＣ１６に出力する。第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、光強度を調整した第２の励起光をＰＢＣ１６に出力する。ＰＢＣ１６は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０により光強度が調整された第１の励起光と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１により光強度が調整された第２の励起光とを偏波多重する（ステップＳ１０４）。これにより、ＰＢＣ１６は、無偏光化された励起光を生成する。ＰＢＣ１６は、無偏光化された励起光を出力する。
　以上のように構成された励起光発生部５０によれば、偶数個のマルチモードレーザの出力を偏波多重して得られた励起光でラマン増幅を行うにあたり、増幅された光信号の信号品質劣化を抑圧することが可能になる。具体的には、ラマン増幅を安定して行うためには３つ条件全てを満たす必要があるが、励起光発生部５０は第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第２の励起電流・温度コントローラ１３の制御により第１の条件及び第３の条件を満たすことができ、さらに第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１による光強度の調整により第２の条件を満たすことができる。その結果、増幅された光信号の信号品質劣化を抑圧することが可能になる。
（第１の実施形態の変形例１）
　上記の実施形態において、３つの条件のうちの第１及び第２の条件を満たした時点で、第１のマルチモードレーザ１０の出力の光強度が第２のマルチモードレーザ１１の出力の光強度よりも必ず高くなる（あるいは低くなる）ことが判っている場合には、励起光発生部５０の構成から第２の偏波保持ＶＯＡ２１（あるいは第１の偏波保持ＶＯＡ２０）を省略することが出来る。ただしこの場合は偏波多重後の励起光の強度の変更は容易ではなくなる。
（第１の実施形態の変形例２）
　第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第２の励起電流・温度コントローラ１３は、第１の励起光に含まれる縦モードと第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップせず、かつ、第１の励起光が第２の励起光よりもハイパワとなるように第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１の励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御するように構成されてもよい。
（第１の実施形態の変形例３）
　励起光発生部５０は、図５に示す構成に変更されてもよい。図５は、第１の実施形態の変形例における励起光発生部５０ａの構成例を示す図である。励起光発生部５０ａは、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００のいずれかである。励起光発生部５０ａは、励起光発生装置の一態様である。図５に示す励起光発生部５０ａにおいて、図１で示した構成と共通する構成要件については同一の番号を付与している。
　励起光発生部５０ａは、第１のマルチモードレーザ１０と、第２のマルチモードレーザ１１と、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持光アンプ３０と、第２の偏波保持光アンプ３１とを備える。
　励起光発生部５０ａは、第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１に代えて、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１を備える点で励起光発生部５０と構成が異なる。以下、励起光発生部５０との相違点について説明する。
　第１の偏波保持光アンプ３０は、第１の励起光の光強度を調整する。第２の偏波保持光アンプ３１は、第２の励起光の光強度を調整する。第２の条件を満たすため、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１では、第１の励起光の光強度と第２の励起光の光強度とが同一の光強度となるように調整する。第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１としては、例えば半導体光アンプを用いることが出来る。
　第１および第２の励起光の強度は、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１の利得のいずれかを微調整することにより均等に揃えることが出来る。偏波多重後の励起光の強度を変更することは、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１の利得の両方を調整することで可能となる。一般に、ハイパワなレーザを設計することには技術上の困難が伴うが、この実施形態では第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１によって励起光の増幅を行うため第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１への仕様を緩和することが出来る。上述した実施形態とは異なり、損失媒体となる第１および第２の偏波保持ＶＯＡが存在しないため、励起光の損失を最低限度に抑えることが可能となる。
（第２の実施形態）
　図６は、第２の実施形態における励起光発生部５０ｂの構成例を示す図である。励起光発生部５０ｂは、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００のいずれかである。励起光発生部５０ｂは、励起光発生装置の一態様である。図６に示す励起光発生部５０ｂにおいて、図１で示した構成と共通する構成要件については同一の番号を付与している。
　励起光発生部５０ｂは、第１のマルチモードレーザ１０と、第２のマルチモードレーザ１１と、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持ＶＯＡ２０と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１と、第１のアイソレータ２２と、第２のアイソレータ２３とを備える。
　励起光発生部５０ｂは、第１のアイソレータ２２及び第２のアイソレータ２３をさらに備える点で励起光発生部５０と構成が異なる。以下、励起光発生部５０との相違点について説明する。
　第１のアイソレータ２２は、第１のマルチモードレーザ１０と第１の偏波保持ＶＯＡ２０との間に設けられ、第１の偏波保持ＶＯＡ２０からの反射光の入力を遮断する。このように、第１のアイソレータ２２は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０からの反射光の第１のマルチモードレーザ１０への入力を阻止する。第１のアイソレータ２２は、第１の光強度変更部の一態様である。
　第２のアイソレータ２３は、第２のマルチモードレーザ１１と第２の偏波保持ＶＯＡ２１との間に設けられ、第２の偏波保持ＶＯＡ２１からの反射光の入力を遮断する。このように、第２のアイソレータ２３は、第２の偏波保持ＶＯＡ２１からの反射光の第２のマルチモードレーザ１１への入力を阻止する。第２のアイソレータ２３は、第２の光強度変更部の一態様である。
　光回路の構成上の問題から、第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１からの光反射を全く無くすことは困難であるが、半導体レーザにおいては外部から逆流してくる反射光によって出力が不安定になりうることが知られている。この反射光を第１のアイソレータ２２及び第２のアイソレータ２３で遮断することにより、第１のマルチモードレーザ１０と第２のマルチモードレーザ１１の安定度を高めることが可能になる。
（第２の実施形態の変形例１）
　励起光発生部５０ｂは、第１の実施形態と同様に、第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１に代えて、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１を備えるように構成されてもよい。
（第３の実施形態）
　図７は、第３の実施形態における励起光発生部５０ｃの構成例を示す図である。励起光発生部５０ｃは、前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００のいずれかである。励起光発生部５０ｃは、励起光発生装置の一態様である。図７に示す励起光発生部５０ｃにおいて、図１で示した構成と共通する構成要件については同一の番号を付与している。
　励起光発生部５０ｃは、第１のマルチモードレーザ１０と、第２のマルチモードレーザ１１と、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持ＶＯＡ２０と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１と、第１の偏光子２４と、第２の偏光子２５とを備える。
　励起光発生部５０ｃは、第１の偏光子２４及び第２の偏光子２５をさらに備える点で励起光発生部５０と構成が異なる。以下、励起光発生部５０との相違点について説明する。
　第１の偏光子２４は、第１のマルチモードレーザ１０と第１の偏波保持ＶＯＡ２０との間に設けられ、第１のマルチモードレーザ１０から出力された第１の励起光の単一の直線偏波のみを透過させる。
　第２の偏光子２５は、第２のマルチモードレーザ１１と第２の偏波保持ＶＯＡ２１との間に設けられ、第２のマルチモードレーザ１１から出力された第２の励起光の単一の直線偏波のみを透過させる。
　一般に半導体レーザの光出力は単一の直線偏波であり、第１の偏波保持光導波路１４および第２の偏波保持光導波路１５はその直線偏波を保持して光を伝搬する。しかしながら、偏波消光比は有限であるため、各縦モードが完全に単一偏波を維持できるわけではなく、僅かな偏波回転は生じうる。第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１において直線偏波以外の偏波が入力されたとき、光出力がどのようになるかは保証されていない場合も多いため、励起光の動作不安定を引き起こす可能性がある。
　そこで、第３の実施形態では、第１の偏波保持ＶＯＡ２０の前段に第１の偏光子２４を設置し、第２の偏波保持ＶＯＡ２１の前段に第２の偏光子２５を設置することにより直線偏波を確保している。その結果、より安定した励起光の出力が可能となる。
（第３の実施形態の変形例１）
　偏光子の構成によってはアイソレータを兼ねることも出来るため、励起光発生部５０ｃは、第２の実施形態のようにアイソレータを備えるように構成されてもよい。このように構成される場合、例えば偏光子と偏波保持ＶＯＡの間に、アイソレータが設置されてもよい。
（第３の実施形態の変形例２）
　励起光発生部５０ｃは、第１の実施形態と同様に、第１の偏波保持ＶＯＡ２０及び第２の偏波保持ＶＯＡ２１に代えて、第１の偏波保持光アンプ３０及び第２の偏波保持光アンプ３１を備えるように構成されてもよい。
（第１の実施形態から第３の実施形態に共通する変形例）
　各実施形態における励起光発生部は、ラマン増幅を用いた光伝送システムにおける励起光の生成を行う場合を例に説明したが、ラマン増幅以外の目的、例えば希土類元素をドープした光ファイバを励起する励起光の生成に用いられてもよい。
　各実施形態において、概ね同じ波長を出力するマルチモードレーザを２台用いた構成を説明した。各実施形態において、例えば１．４５μｍの波長を出力するマルチモードレーザ２台と、１．４９μｍの波長を出力するマルチモードレーザ２台との出力を波長多重カプラで組み合わせることで、２より大きな偶数の台数のマルチモードレーザを用いるように構成されてもよい。
（第４の実施形態）
　上述した第１の実施形態から第３の実施形態では、図１０に示す前方励起光発生部３００又は後方励起光発生部４００の内部に配置された、第１のマルチモードレーザ１０又は第２のマルチモードレーザ１１の縦モードの相互の間隔、すなわちΔｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－をどのように設定するかを問題としてきた。しかし、図１０に示す光送信器１００から出力される光信号の帯域や、光送信器１００から出力される光信号が波長多重信号である場合、その波長間隔については上述した第１の実施形態から第３の実施形態では触れていない。そこで、第４の実施形態では、これらの値を考慮した光増幅装置の構成について説明する。
　図８は、第４の実施形態における光増幅装置の構成例を示す図である。光増幅装置は、励起光発生部５０と、前方励起光多重部３１０と、利得媒体５０１と、光フィルタ５０２を備える。光送信器１００から出力される光信号は、前方励起光多重部３１０を介して利得媒体５０１に入力される。この光信号は、単一のキャリア波長からなる、ボーレートがｆＢのディジタル光信号である。利得媒体５０１は、図１０で示したように光伝送路を用いて分布増幅をおこなってもよいし、比較的短い長さの光導波路を用いてコンパクトな構成の光増幅部としてもよい。
　励起光発生部５０の内部構成は、第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１を偏波多重した構成とする。図８に示す例では、励起光発生部５０の内部構成では、第１の実施形態において説明した図１の構成を用いているが、これに限らず、例えば第２の実施形態で説明した図６の構成を用いても良い。
　偏波多重された励起光は、前方励起光多重部３１０を介して利得媒体５０１に入力される。本実施形態では前方励起のみを行って光増幅を行っているが、図１０において示したように後方励起光多重部４１０や後方励起光発生部４００を用いて、双方向励起を行っても良いし、あるいは後方励起のみで光増幅を行う構成としてもよい。このように構成される場合、光増幅装置には、後方励起光多重部４１０や後方励起光発生部４００等の構成も含まれることになる。利得媒体５０１によって増幅された光は、光フィルタ５０２を通過する。光フィルタ５０２により、残余の励起光は遮断される。利得媒体５０１における励起光の吸収が大きければ光フィルタ５０２を省略しても良い。
　ここで、第１のマルチモードレーザ１０から出力される第１の励起光、又は、第２のマルチモードレーザ１１から出力される第２の励起光が、合波される前の段階で各々どのような雑音成分を持っているかを考える。これらの励起光は図２に示すように、一定の周波数間隔を保った複数のＣＷ光の集合と考えることが出来る。ここで第１のマルチモードレーザ１０の縦モード間隔、すなわちｆ１_ｎ＋１－ｆ１_ｎをδｆ１と定義する。同様に、第２のマルチモードレーザの縦モード間隔、すなわちｆ２_ｎ＋１－ｆ２_ｎをδｆ２と定義する。図２から明らかなように、δｆ１＝Δｆ２＋＋Δｆ２－であり、δｆ２＝Δｆ１＋＋Δｆ１－となる。
　仮に、第１のマルチモードレーザ１０がモードロックレーザであったと仮定する。モードロックレーザーでは、各縦モードの光位相の相対関係が厳密に制御されており、光出力は時間間隔が1／δｆ１のパルス状となる。このためモードロックレーザーの出力には非常に強い強度変調成分が存在し、その基本周波数はδｆ１である。このような励起光を用いてラマン増幅を行った場合、励起光のもつ強度雑音ＲＩＮが被増幅光に遷移し、被増幅光に周波数δｆ１の強度雑音が重畳する。これをＲＩＮトランスファという。ＲＩＮトランスファを抑えるため、通常はラマン増幅の励起光源にはモードロックレーザを用いない。この場合、各縦モードの光位相の相対関係はランダムになり、励起光の強度はパルス状ではなくほぼ一定となり、周波数δｆ１のＲＩＮトランスファも抑えられる。しかしながら、モードロックレーザーではない場合であっても、各縦モードの光位相が瞬時的に偶然に揃う（あるいは概ね揃う）可能性は否定できず、励起光のもつ周波数δｆ１のＲＩＮが無視できるとは限らない。
　励起光のもつ周波数δｆ１またはδｆ２のＲＩＮが大きく、これらの被増幅光へのＲＩＮトランスファが無視できない場合を考える。この場合、光送信器１００から出力される光信号に周波数δｆ１またはδｆ２の周波数の強度雑音が重畳するが、その雑音スペクトルは、光信号のキャリア周波数からδｆ１またはδｆ２だけ離れたところに生じる。光信号の帯域がδｆ１またはδｆ２よりも広い場合、これらの雑音成分が信号品質を劣化させうる。
　この問題を解決するには、光送信器１００から出力される光信号の帯域よりもδｆ１およびδｆ２が高くなるよう、第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１のキャビティ長を設計すればよい。光信号を受信する際、信号の帯域よりも高い周波数は復調に不要であり、復調器内のフィルタによって除去が可能であるため、ＲＩＮトランスファによって信号光に重畳したδｆ１およびδｆ２の雑音成分も除去され、復調結果に影響は生じない。
　光送信器１００から出力される光信号の帯域は信号フォーマットにも強く依存するため単純ではないが、光信号がディジタル信号である場合は、ひとつの目安として、信号のボーレートよりもδｆ１およびδｆ２が大きくなるよう第１のマルチモードレーザ１０および第２のマルチモードレーザ１１を設計する。
　以上のように構成された第４の実施形態によれば、ＲＩＮトランスファによって生じる雑音成分の影響を除去することが可能になる。
（第４の実施形態の変形例）
　図８では、光送信器１００から出力される光信号が、単一のキャリア波長からなるボーレートがｆＢのディジタル光信号であるとした。一方で、図９に示すように、複数のキャリア波長を用いた波長多重信号を、一括して増幅する構成をとることも可能である。第１の光送信器１００ａ，第２の光送信器１００ｂ，第３の光送信器１００ｃから出力された３種類のキャリア波長を有する光信号は、波長多重回路５０３によって波長多重される。通常、波長多重信号では、多数のキャリア周波数が光スペクトル上で等しい間隔をもって配列されるが、これらのキャリア周波数の間隔がδｆ１またはδｆ２と等しい場合、各キャリア周波数に重畳するδｆ１およびδｆ２の雑音成分が隣接するキャリア周波数とオーバーラップすることになり、波長多重信号全体の信号品質を劣化させてしまう。この問題を避けるためには、隣接する光チャネルの周波数間隔と、δｆ１およびδｆ２とが異なるよう設計することが望ましい。
　ラマン増幅によって生じる雑音成分は、上述のＲＩＮトランスファ以外にも様々な物理現象が関与しうる。例えば段落００１８で述べた、各縦モードと光信号とで生じる４波混合もまた雑音となる。４波混合が発生すると、光信号のキャリア周波数を中心として、Δｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－だけ離れた光周波数に雑音成分が生じる。これらの雑音成分も、前述したＲＩＮトランスファによる雑音成分と同様に、信号劣化要因となる。これらの影響を避けるためには、前述したＲＩＮトランスファによる雑音成分の抑圧方法と同様に、信号のボーレートよりもΔｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－が大きくなるよう第１のマルチモードレーザ１０及び第２のマルチモードレーザ１１を設計すればよい。光送信器１００から出力される光信号が波長多重信号である場合は、隣接する光チャネルの周波数間隔と、Δｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－とが異なるよう設計することが望ましい。
　以上のように構成された第４の実施形態によれば、４波混合によって生じる雑音成分の影響を除去することが可能になる。
（第５の実施形態）
　上述した第１の実施形態から第４の実施形態では、２台のマルチモードレーザによって励起光を発生する構成を示した。第１の実施形態から第４の実施形態では、各マルチモードレーザが有する縦モードの光周波数をｆ１＿１，ｆ１＿２，・・・及びｆ２＿１，ｆ２＿２，・・・とした場合、縦モード間隔δｆ１＝ｆ１＿２－ｆ１＿１およびδｆ２＝ｆ２＿２－ｆ２＿１をどのように設定するか、また異なるマルチモードレーザに由来する２つの縦モードの周波数間隔（Δｆ１－、Δｆ１＋、Δｆ２－、Δｆ２＋など）をどのように設定するかを問題としてきた。しかしながら、第１の実施形態から第４の実施形態には以下に示す困難が伴う。
　レーザのキャビティを光が伝搬するのに要する時間をＴとする。光周波数ｆ１＿１及び光周波数ｆ１＿２は概ね以下のように表される。
Ｔ＝ｍ／ｆ１＿１＝（ｍ＋１）／ｆ１＿２
ｆ１＿１＝ｍ／Ｔ
ｆ１＿２＝（ｍ＋１）／Ｔ
δｆ１＝１／Ｔ
　ここでｍは正の整数である。一般に、励起電流や温度の変更による１／Ｔの変化は僅かであるが、ｍは非常に大きいため、光周波数ｆ１＿１及び光周波数ｆ１＿２を有意に変更可能である。一方、縦モード間隔δｆ１は、励起電流や温度による調整が殆ど効かず、段落０００７の末尾に示したように、レーザのキャビティ長でほぼ決まってしまうことになる。縦モード間隔δｆ２についても同様である。
　以上のように、縦モード間隔δｆ１及びδｆ２を所望の値に設定するためには、マルチモードレーザの設計から始める必要があり、製造誤差による個体差が縦モード間隔δｆ１及びδｆ２に与える影響をあらかじめ見込んでおく必要がある。縦モード間隔δｆ１と縦モード間隔δｆ２とが異なると、短波長側の縦モードを基準にした場合と長波長側の縦モードを基準にした場合とでΔｆ１－、Δｆ１＋、Δｆ２－、Δｆ２＋などが異なる値をとり、一意に定まらなくなる。この理由を図１０に示す。図１０は、第１の実施形態から第４の実施形態における問題点を説明するための図である。
　段落００４０と同様に、光周波数ｆ２＿３に着目してｆ２＋およびｆ２－を定める場合、ｆ２－はｆ２＋よりも大きいがその差はわずかである。しかし、光周波数ｆ２＿１に着目してｆ２＋およびｆ２－を定める場合、図１０に示すようにｆ２－はｆ２＋よりもはるかに大きくなる。すなわち、縦モード間隔δｆ１と縦モード間隔δｆ２とが異なる場合、ｆ２＋およびｆ２－は着目する光周波数に依存する。波長は光周波数で定まる量であるため、縦モード間隔δｆ１と縦モード間隔δｆ２とが異なる場合、ｆ２＋およびｆ２－は波長依存性を有する、と言い換えることも出来る。ｆ１＋およびｆ１－も同様に波長依存性を有する。この波長依存性によって直ちに悪影響を生じるわけではないが、縦モードが広い波長範囲で生成される場合には予想外の影響が生じる可能性を否定できない。そこで、第５の実施形態では、この問題を考慮した光増幅装置の構成について説明する。
　図１１は、第５の実施形態における光増幅装置の構成例を示す図である。光増幅装置は、励起光発生部５０ｄと、前方励起光多重部３１０と、利得媒体５０１と、光フィルタ５０２を備える。励起光発生部５０ｄは、励起光発生装置の一態様である。励起光発生部５０ｄは、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持ＶＯＡ２０と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１と、第１のシングルモードレーザ３５と、第２のシングルモードレーザ３６と、第１の発振器３７と、第２の発振器３８と、第１の波長数変更部３９と、第２の波長数変更部４０とを備える。
　励起光発生部５０ｄにおいて、第４の実施形態における励起光発生部５０との差分は、第１のマルチモードレーザ１０に代えて第１のシングルモードレーザ３５、第１の発振器３７及び第１の波長数変更部３９を備え、第２のマルチモードレーザ１１に代えて第２のシングルモードレーザ３６、第２の発振器３８及び第２の波長数変更部４０を備える点である。
　第１のシングルモードレーザ３５は、光周波数ｆｃ１の単一のモードの光（連続波光）を出力する。第２のシングルモードレーザ３６は、光周波数ｆｃ２の単一のモードの光を出力する。ここで、光周波数ｆｃ１およびｆｃ２は異なる値である。光周波数ｆｃ１の値は第１の励起電流・温度コントローラ１２によって制御される。光周波数ｆｃ２の値は第２の励起電流・温度コントローラ１３によって制御される。
　第１の発振器３７は、周波数δｆ１の信号を出力する。第２の発振器３８は、周波数δｆ２の信号を出力する。
　第１のシングルモードレーザ３５から出力された光周波数ｆｃ１の単一のモードの光は、第１の波長数変更部３９に入力される。ｎを、負を整数とした場合、第１の波長数変更部３９によって、光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１である複数の輝線スペクトルを有する光に変換される。本実施形態では、第１の波長数変更部３９によって変換された複数の輝線スペクトルを有する光を第１の励起光として用いる。
　このように、第１の波長数変更部３９は、第１のシングルモードレーザ３５から出力された光周波数ｆｃ１の単一のモードの光と、第１の発振器３７からの出力とに基づいて、第１のシングルモードレーザ３５の出力光に変化を与え、光周波数ｆｃ１＋ｎ×δｆ１である複数の輝線スペクトルを有する第１の励起光を生成する。第１の波長数変更部３９は、生成した第１の励起光を出力する。
　第２のシングルモードレーザ３６から出力された光周波数ｆｃ２の単一のモードの光は、第２の波長数変更部４０に入力される。ｎを、負を整数とした場合、第２の波長数変更部４０によって、光周波数がｆｃ２＋ｎ×δｆ２である複数の輝線スペクトルを有する光に変換される。本実施形態では、第２の波長数変更部４０によって変換された複数の輝線スペクトルを有する光を第２の励起光として用いる。
　このように、第２の波長数変更部４０は、第２のシングルモードレーザ３６から出力された光周波数ｆｃ２の単一のモードの光と、第２の発振器３８からの出力とに基づいて、第２のシングルモードレーザ３６の出力光に変化を与え、光周波数ｆｃ２＋ｎ×δｆ２である複数の輝線スペクトルを有する第２の励起光を生成する。第２の波長数変更部４０は、生成した第２の励起光を出力する。
　単一の波長の光を、光周波数間隔δｆが一定な多数の波長の光に変換するには、複数の手段がある。一つ目の手段は、周波数δｆの周期的な光変調を加えることである。二つ目の手段は、非線形媒質等を用いた光周波数コムを用いることである。しかしこれらの手段では波長の数が増えると同時に、光強度変調が発生してしまう。前述の通り、励起光の強度の変化はＲＩＮトランスファを生じてしまうため、この光強度変調は抑圧する必要がある。そのため、第１の波長数変更部３９及び第２の波長数変更部４０では、光強度変調と光位相変調など、異なる複数の変調手段を組み合わせることにより、波長数増加に伴う望ましくない強度変化を相殺させるための光強度変調を併用し、光強度をほぼ一定に保つという構成をとる。
　第１の波長数変更部３９の内部で行われる光変調の変調周波数は、第１の発振器３７で制御される。第２の波長数変更部４０の内部で行われる光変調の変調周波数は、第２の発振器３８で制御される。これらの発振器の出力の周波数は基本的にはδｆ１およびδｆ２であるが、変調手段および振幅によってはδｆ１およびδｆ２を整数で割ったものとすることも可能である。
　一例として、第１の波長数変更部３９が光位相変調器と光強度変調器で構成される場合を考える。光位相変調器を周波数δｆ１の駆動信号で駆動する場合、生成される位相変調光はフーリエ変換により、光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１である複数の輝線スペクトルを有する。しかしながら、これらの輝線スペクトルは光位相差が厳密に定まってしまうため、周波数δｆ１のビートが発生し、望ましくない強度変調を生む。しかし、光位相変調器に加える駆動信号の位相と振幅が既知である場合、この望ましくない強度変調の位相と振幅も予め予測することが出来る。第１の波長数変更部３９に含まれる光強度変調器を用いて、この望ましくない強度変調を抑圧するような強度変調を加えて、トータルの光強度がほぼ一定となるように設定することが可能となる。
　このような変調手段をとることにより、第１の励起光及び第２の励起光は各々光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１およびｆｃ２＋ｎ×δｆ２である複数の輝線スペクトルを有し、かつその強度変調は抑圧される。ここで、δｆ１およびδｆ２を等しくすることにより、前述したΔｆ１－、Δｆ１＋、Δｆ２－、Δｆ２＋などの波長依存性をなくすことができる。レーザのキャビティ長と同様に発振器の特性にもまた製造誤差の問題があるが、発振器の発振周波数の微調整はレーザのキャビティ長の微調整に比べれば圧倒的に容易かつ高精度に実現可能である。
　このような手段で生成された各輝線スペクトルの光周波数間隔を広くとり、かつ、強度変調を完全に抑圧することは技術的には困難を伴う。したがって、ある程度の強度変調成分が残ることは許容したうえで、光送信器１００から出力される光信号がボーレートｆＢのディジタル信号である場合は、ＲＩＮトランスファの影響を極力抑えるため、ｎ×δｆ１およびｎ×δｆ２はボーレートｆＢと異なる値にすることが望ましい。
　第１の波長数変更部３９から出力された第１の励起光は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０に入力される。第１の偏波保持ＶＯＡ２０は、第１の偏波保持光導波路１４に配置され、第１の波長数変更部３９から出力された第１の励起光の光強度を調整する。
　第２の波長数変更部４０から出力された第２の励起光は、第２の偏波保持ＶＯＡ２１に入力される。第２の偏波保持ＶＯＡ２１は、第２の偏波保持光導波路１５に配置され、第２の波長数変更部４０から出力された第２の励起光の光強度を調整する。
　ＰＢＣ１６は、第１の偏波保持ＶＯＡ２０により光強度が調整された第１の励起光と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１により光強度が調整された第２の励起光とを偏波多重して、無偏光化された励起光を出力する。ＰＢＣ１６は、偏波多重回路の一態様である。
　偏波多重された励起光は、前方励起光多重部３１０を介して利得媒体５０１に入力される。利得媒体５０１は、光送信器１００から出力される光信号と、ＰＢＣ１６から出力された励起光（第１の励起光および第２の励起光）を入力とし、入力した励起光で光信号を増幅した上で出力する。
　以上のように構成された第５の実施形態によれば、第１の実施形態から第４の実施形態における問題点を改善することが可能になる。
（第５の実施形態の変形例１）
　図１１では、第１のシングルモードレーザ３５から出力される光を第１の波長数変更部３９で外部変調し、第２のシングルモードレーザ３６から出力される光を第２の波長数変更部４０で外部変調する構成とした。一方で、図１２に示すように、変調手段の一部を直接変調とすることも可能である。
　図１２は、第５の実施形態の変形例１における光増幅装置の構成例を示す図である。光増幅装置は、励起光発生部５０ｅと、前方励起光多重部３１０と、利得媒体５０１と、光フィルタ５０２を備える。励起光発生部５０ｅは、励起光発生装置の一態様である。励起光発生部５０ｅは、第１の励起電流・温度コントローラ１２と、第２の励起電流・温度コントローラ１３と、第１の偏波保持光導波路１４と、第２の偏波保持光導波路１５と、ＰＢＣ１６と、第１の偏波保持ＶＯＡ２０と、第２の偏波保持ＶＯＡ２１と、第１のシングルモードレーザ３５と、第２のシングルモードレーザ３６と、第１の発振器３７と、第２の発振器３８と、第１の強度変調抑圧部４１と、第２の強度変調抑圧部４２とを備える。
　第１の発振器３７は、同一の周波数δｆ１の信号を第１の励起電流・温度コントローラ１２及び第１の強度変調抑圧部４１に出力する。第１の励起電流・温度コントローラ１２は、第１のシングルモードレーザ３５の励起電流又は温度のいずれか一方又は両方を、第１の発振器３７から出力された周波数δｆ１の信号で直接変調する。
　シングルモードレーザの出力の光周波数は、励起電流又は温度に依存する。そのため、上記の直接変調により、第１のシングルモードレーザ３５の出力光は、光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１である複数の輝線スペクトルを有する光に変換される。しかしながら、シングルモードレーザの出力の強度もまた励起電流および温度に対して非線形に応答する。そのため、複数の輝線スペクトルを発生させるという本来の目的は達成できるものの、励起光のトータルの光強度は複雑な強度変調をうけるという望ましくない問題が生じる。ただし、励起電流と温度の平均値と、それらに加える直接変調の周波数および変調度が一定であるならば、この望ましくない強度変調の変調波形を予め把握しておくことは可能である。
　第１の発振器３７から出力された周波数δｆ１の信号は第１の強度変調抑圧部４１に入力される。第１の強度変調抑圧部４１は、入力された周波数δｆ１の信号を用いて光強度変調を行う。これにより、第１の強度変調抑圧部４１は、直接変調によって生じた望ましくない強度変調を相殺する。
　第２の発振器３８及び第２の強度変調抑圧部４２も、第１の発振器３７及び第１の強度変調抑圧部４１と同様に用いられる。この実施形態における第１の強度変調抑圧部４１及び第２の強度変調抑圧部４２は、図１１に示した実施形態における第１の波長数変更部３９及び第２の波長数変更部４０とは異なり、単純な強度変調のみを行う。そのため、変調に伴う第１の励起光及び第２の励起光の光損失を低減させることが可能になる。
　第１の強度変調抑圧部４１及び第２の強度変調抑圧部４２は、例えばマハツェンダ干渉計を用いた強度変調器で実現することも可能ではあるが、マハツェンダ干渉計を用いた強度変調器は挿入損失が大きいため現実的とは言えない。より現実的な構成として、偏光子と偏波コントローラの組み合わせで第１の強度変調抑圧部４１及び第２の強度変調抑圧部４２を構成することも可能である。
　上述したように、偏光子と偏波コントローラの組み合わせで第１の強度変調抑圧部４１及び第２の強度変調抑圧部４２を構成した第１の強度変調抑圧部４１及び第２の強度変調抑圧部４２を有する励起光発生部５０ｆの具体例を図１３に示す。第１の強度変調抑圧部４１は、第１の偏波変更部４３と第１の偏光子２４で構成される。第２の強度変調抑圧部４２は、第２の偏波変更部４４と第２の偏光子２５で構成される。
　第１のシングルモードレーザ３５の出力は、第１の偏波変更部４３に入力される。通常シングルモードレーザの出力は直線偏波であるため、もしも第１の偏波変更部４３が偏波を変更しないで透過させる場合、第１の偏波変更部４３の出力もまた直線偏波となる。第１の偏波変更部４３の出力は第１の偏光子２４に入力される。ここで、第１の偏光子２４の透過率が最大となる偏波面は、第１の偏波変更部４３が偏波を変更しないで光を透過させた場合に得られる偏波面と一致するよう設定される。
　第１の発振器３７は、第１の偏波変更部４３を周期的に制御する。この制御により第１の偏波変更部４３の出力光の偏波状態を僅かに変更し、変調度の低い偏波変調を行う。この偏波変調は、直線偏波の偏波面の角度を周期的に僅かに変更することで実現してもよい。あるいは、直線偏波を楕円偏波に変更し再び元の直線偏波に戻すという操作を周期的に行うことで実現してもよい。この偏波変調は第１の偏光子２４の出力において強度変調に変換される。この強度変調は既に述べたように、直接変調によって生じた望ましくない強度変調を相殺するよう設定される。第２の強度変調抑圧部４２の作用も同様である。
（第５の実施形態の変形例２）
　一般に、シングルモードレーザの出力光強度はマルチモードレーザのそれに比べて小さいため、励起光としては光強度が不足になることが予測される。この欠点を補うため、第１のシングルモードレーザ３５と第１の偏波保持ＶＯＡ２０との間、および第２のシングルモードレーザ３６と第２の偏波保持ＶＯＡ２１との間に各々半導体光増幅器を配置しても良い。第１の発振器３７と第２の発振器３８とを２台の別の発振器として説明してきたが、これらを同一の発振器とし、その出力を複数に分岐して出力する構成としても良い。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　本発明は、励起光を用いる光増幅器に技術に適用できる。
１０…第１のマルチモードレーザ，　１１…第２のマルチモードレーザ，　１２…第１の励起電流・温度コントローラ，　１３…第２の励起電流・温度コントローラ，　１４…第１の偏波保持光導波路，　１５…第２の偏波保持光導波路，　１６…ＰＢＣ，　２０…第１の偏波保持ＶＯＡ，　２１…第２の偏波保持ＶＯＡ，　２２…第１のアイソレータ，　２３…第２のアイソレータ，　２４…第１の偏光子，　２５…第２の偏光子，　３０…第１の偏波保持光アンプ，　３１…第２の偏波保持光アンプ，　３５…第１のシングルモードレーザ，　３６…第２のシングルモードレーザ，　３７…第１の発振器，　３８…第２の発振器，　３９…第１の波長数変更部，　４０…第２の波長数変更部，　４１…第１の強度変調抑圧部，　４２…第２の強度変調抑圧部，　４３…第１の偏波変更部，　４４…第２の偏波変更部，　５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…励起光発生部，　５０１…利得媒体，　５０２…光フィルタ

Claims (16)

  1. 　第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、
    　第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、
    　前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第１の偏波保持光可変アッテネータと、
    　前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を調整して出力する第２の偏波保持光可変アッテネータと、
    　前記第１の偏波保持光可変アッテネータにより光強度が調整された前記第１の励起光と、前記第２の偏波保持光可変アッテネータにより光強度が調整された前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、
    　を備え、
    　前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、
    　前記第１の偏波保持光可変アッテネータ及び前記第２の偏波保持光可変アッテネータは、前記第１の励起光および第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、
    　励起光発生装置。
  2. 　前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップせず、かつ、前記第１の励起光が前記第２の励起光よりもハイパワとなるように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御する、
    　請求項１に記載の励起光発生装置。
  3. 　第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、
    　第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、
    　前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を増幅して出力する第１の偏波保持光アンプと、
    　前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を増幅して出力する第２の偏波保持光アンプと、
    　前記第１の偏波保持光アンプにより光強度が増幅された前記第１の励起光と、前記第２の偏波保持光アンプにより光強度が増幅された前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、
    　を備え、
    　前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、
    　前記第１の偏波保持光アンプ及び前記第２の偏波保持光アンプは、前記第１の励起光及び前記第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、
    　励起光発生装置。
  4. 　前記第１のマルチモードレーザの出力先には、反射光の入力を遮断する第１のアイソレータが配置され、
    　前記第２のマルチモードレーザの出力先には、反射光の入力を遮断する第２のアイソレータが配置されている、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の励起光発生装置。
  5. 　前記第１のマルチモードレーザの出力先には、単一の直線偏波を透過させる第１の偏光子が配置され、
    　前記第２のマルチモードレーザの出力先には、単一の直線偏波を透過させる第２の偏光子が配置されている、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の励起光発生装置。
  6. 　前記第１の励起光に含まれる縦モードのうちの任意の一つの光周波数をｆ１＿ｎとし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、ｆ１＿ｎよりも小さくかつｆ１＿ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ１－とし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、ｆ１＿ｎよりも大きくかつｆ１＿ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ１＋とした場合、
    　前記第１の励起電流・温度コントローラは、
    　|Δｆ１＋|＝|Δｆ１－|となる組み合わせが出来るだけ少なくなるよう前記第１のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを設定し、
    　前記第２の励起光に含まれる縦モードのうちの任意の一つの光周波数をｆ２＿ｎとし、前記第１の励起光に含まれる縦モードのうち、ｆ２＿ｎよりも小さくかつｆ２＿ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ２－とし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、ｆ２＿ｎよりも大きくかつｆ２＿ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ２＋とした場合、
    　前記第２の励起電流・温度コントローラは、|Δｆ２＋|＝|Δｆ２－|となる組み合わせが出来るだけ少なくなるよう前記第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを設定する、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の励起光発生装置。
  7. 　０より大きく１より小さな予め定められた定数をＲとし、前記第１の励起光において最大の光パワをもつ縦モードをＰ１＿ｍａｘとしたとき、Ｐ１＿ｍａｘ×Ｒ以下の強度をもつ縦モードに関しては|Δｆ１＋|＝|Δｆ１－|を許容し、前記第２の励起光において最大の光パワをもつ縦モードをＰ２＿ｍａｘとしたとき、Ｐ２＿ｍａｘ×Ｒ以下の強度をもつ縦モードに関しては｜Δｆ２＋｜＝｜Δｆ２－｜を許容する、
    　請求項６に記載の励起光発生装置。
  8. 　縦モードの周波数間隔がδｆ１である第１の励起光を出力する第１のマルチモードレーザと、
    　縦モードの周波数間隔がδｆ２である第２の励起光を出力する第２のマルチモードレーザと、
    　前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第１の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御する第２の励起電流・温度コントローラと、
    　前記第１の励起光と、前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、
    　光信号と前記偏波多重回路から出力される第１の励起光および第２の励起光の全てが入力され、かつ、前記光信号を増幅した上で出力する利得媒体と、
    　を備え、
    　前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラは、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、
    　前記第１の励起光および前記第２の励起光によって増幅される前記光信号がボーレートｆＢのディジタル信号である場合、前記縦モードの周波数間隔δｆ１及びδｆ２が前記ボーレートｆＢよりも大きい光増幅装置。
  9. 　光周波数がｆｃ１である連続波光を出力する第１のシングルモードレーザと、
    　光周波数がｆｃ１とは異なる値のｆｃ２である連続波光を出力する第２のシングルモードレーザと、
    　前記第１のシングルモードレーザの出力光に変化を与え、光周波数がｆｃ１＋ｎ×δｆ１（ｎは負を含む整数）である複数の輝線スペクトルを有する第１の励起光を生成する第１の波長数変更部と、
    　前記第２のシングルモードレーザの出力光に変化を与え、光周波数がｆｃ２＋ｎ×δｆ２である複数の輝線スペクトルを有する第２の励起光を生成し、縦モードの周波数間隔δｆ２を縦モードの周波数間隔δｆ１にできるだけ近づくように設定する第２の波長数変更部と、
    　前記第１の励起光と、前記第２の励起光とを偏波多重して出力する偏波多重回路と、
    　光信号と前記偏波多重回路から出力される第１の励起光および第２の励起光の全てが入力され、かつ、前記光信号を増幅した上で出力する利得媒体と、
    　を備える光増幅装置。
  10. 　前記第１の波長数変更部は、前記第１のシングルモードレーザの出力光に周期的な変調を加えることにより複数の輝線スペクトルを発生させ、
    　前記第２の波長数変更部は、前記第２のシングルモードレーザの出力光に周期的な変調を加えることにより複数の輝線スペクトルを発生させる、
    　請求項９に記載の光増幅装置。
  11. 　前記光信号がボーレートｆＢのディジタル信号である場合、前記ｎ×δｆ１およびｎ×δｆ２は前記ボーレートｆＢと異なる、
    　請求項９に記載の光増幅装置。
  12. 　前記光信号は、隣接する波長チャネルの光周波数間隔がｆＷＤＭの波長多重信号であり、前記縦モードの周波数間隔δｆ１及びδｆ２が、前記隣接する波長チャネルの光周波数間隔ｆＷＤＭとは異なる値である、請求項８又は９に記載の光増幅装置。
  13. 　前記第１の励起光に含まれる縦モードのうちの任意の一つの光周波数をｆ１_ｎとし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、前記光周波数ｆ１_ｎよりも小さくかつ前記光周波数ｆ１＿ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ１－とし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、前記光周波数ｆ１_ｎよりも大きくかつ前記光周波数ｆ１_ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ１＋とした場合、前記第１の励起電流・温度コントローラは、|Δｆ１＋|＝|Δｆ１－|となる組み合わせが出来るだけ少なくなるよう前記第１のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを設定し、
    　前記第２の励起光に含まれる縦モードのうちの任意の一つの光周波数をｆ２_ｎとし、前記第１の励起光に含まれる縦モードのうち、前記光周波数ｆ２_ｎよりも小さくかつ前記光周波数ｆ２_ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ２－とし、前記第２の励起光に含まれる縦モードのうち、前記光周波数ｆ２_ｎよりも大きくかつ前記光周波数ｆ２_ｎに最も近い縦モードとの光周波数の差をΔｆ２＋とした場合、前記第２の励起電流・温度コントローラは、|Δｆ２＋|＝|Δｆ２－|となる組み合わせが出来るだけ少なくなるよう前記第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを設定する、請求項８に記載の光増幅装置。
  14. 　前記光信号がボーレートｆＢのディジタル信号である場合、前記光周波数の差Δｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－が前記ボーレートｆＢよりも大きい、請求項１３に記載の光増幅装置。
  15. 　前記光周波数の差Δｆ１＋、Δｆ１－、Δｆ２＋及びΔｆ２－は、いずれも隣接する波長チャネルの光周波数間隔ｆＷＤＭとは異なる値である、請求項１３に記載の光増幅装置。
  16. 　第１のマルチモードレーザが、第１の励起光を出力し、
    　第２のマルチモードレーザが、第２の励起光を出力し、
    　第１の励起電流・温度コントローラが、前記第１のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御し、
    　第２の励起電流・温度コントローラが、前記第２のマルチモードレーザの温度および励起電流を制御し、
    　第１の光強度変更部が、前記第１の励起光を入力として、前記第１の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を変更して出力し、
    　第２の光強度変更部が、前記第２の励起光を入力として、前記第２の励起光の偏波状態を直線偏波に保ったまま光強度を変更して出力し、
    　偏波多重回路が、前記第１の光強度変更部により光強度が変更された前記第１の励起光と、前記第２の光強度変更部により光強度が変更された前記第２の励起光とを偏波多重して出力し、
    　前記第１の励起電流・温度コントローラ及び前記第２の励起電流・温度コントローラが、前記第１の励起光に含まれる縦モードと前記第２の励起光に含まれる縦モードとがオーバーラップしないように前記第１のマルチモードレーザおよび第２のマルチモードレーザの励起電流又は温度の少なくともいずれかを制御し、
    　前記第１の光強度変更部及び前記第２の光強度変更部が、前記第１の励起光および第２の励起光の強度が等しくなるように制御する、
    　励起光発生方法。
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