JP2003050410A - Ｗｄｍ伝送システムにおける波長分割多重（ｗｄｍ）信号の増幅方法、およびそのための光増幅器、光増幅システム、ｗｄｍ伝送システム - Google Patents
Ｗｄｍ伝送システムにおける波長分割多重（ｗｄｍ）信号の増幅方法、およびそのための光増幅器、光増幅システム、ｗｄｍ伝送システムInfo
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- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝送されたＷＤＭ信号全体から選択したＷＤ
Ｍ信号を、他のＷＤＭ信号に影響を与えることなく個別
に増幅することができる方法、およびその方法を実施す
るための機器、特に光増幅器を提供すること。 【解決手段】 本発明は、ポンプ光が、ＷＤＭ信号の伝
送方向とは反対に光伝送システムの光導波路に注入さ
れ、ポンプ光が、少なくとも１つのＷＤＭ信号が、ポン
プ光によって発生した光導波路の励起ブリュアン散乱プ
ロセスによって個別に増幅されるように設計されてい
る、ＷＤＭ伝送システムにおける波長分割多重（ＷＤ
Ｍ）信号を増幅する方法、および、この方法のための光
増幅器、光広帯域増幅システム、ＷＤＭ伝送システムに
関する。
Ｍ信号を、他のＷＤＭ信号に影響を与えることなく個別
に増幅することができる方法、およびその方法を実施す
るための機器、特に光増幅器を提供すること。 【解決手段】 本発明は、ポンプ光が、ＷＤＭ信号の伝
送方向とは反対に光伝送システムの光導波路に注入さ
れ、ポンプ光が、少なくとも１つのＷＤＭ信号が、ポン
プ光によって発生した光導波路の励起ブリュアン散乱プ
ロセスによって個別に増幅されるように設計されてい
る、ＷＤＭ伝送システムにおける波長分割多重（ＷＤ
Ｍ）信号を増幅する方法、および、この方法のための光
増幅器、光広帯域増幅システム、ＷＤＭ伝送システムに
関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、参照により本明細
書に組み込まれ、本願の優先権主張の対象である出願Ｅ
Ｐ０１４４０１８５．５に基づくものである。本発明
は、ＷＤＭ伝送システムにおけるＷＤＭ信号の増幅方法
に関する。この方法では、ポンプ光を、ＷＤＭ信号の伝
送方向とは反対に光伝送システムの光導波路に注入す
る。
書に組み込まれ、本願の優先権主張の対象である出願Ｅ
Ｐ０１４４０１８５．５に基づくものである。本発明
は、ＷＤＭ伝送システムにおけるＷＤＭ信号の増幅方法
に関する。この方法では、ポンプ光を、ＷＤＭ信号の伝
送方向とは反対に光伝送システムの光導波路に注入す
る。
【０００２】
【従来の技術】昨今では、現代の光伝送システムまたは
ネットワークは、主として、いわゆる波長分割多重（Ｗ
ＤＭ）方式を使用している。この方式では、周波数が互
いに異なるいくつかの変調光キャリア信号が、光導波路
中を同時に伝送される。この場合、個々の変調キャリア
の相互光学干渉（クロストーク）は非常に小さいため、
前記キャリアのそれぞれを、独立した波長チャネルまた
はＷＤＭチャネルとみなすことができる。いわゆる密波
長分割多重による最新のＷＤＭ（伝送）システムでは、
例えば８０チャネルなど、多数のチャネルが、５０ＧＨ
ｚなどの等チャネル間隔の高密度周波数パターンなどで
実現される。
ネットワークは、主として、いわゆる波長分割多重（Ｗ
ＤＭ）方式を使用している。この方式では、周波数が互
いに異なるいくつかの変調光キャリア信号が、光導波路
中を同時に伝送される。この場合、個々の変調キャリア
の相互光学干渉（クロストーク）は非常に小さいため、
前記キャリアのそれぞれを、独立した波長チャネルまた
はＷＤＭチャネルとみなすことができる。いわゆる密波
長分割多重による最新のＷＤＭ（伝送）システムでは、
例えば８０チャネルなど、多数のチャネルが、５０ＧＨ
ｚなどの等チャネル間隔の高密度周波数パターンなどで
実現される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭ伝送の問題点
は、伝送される光が周波数に依存して減衰することであ
る。その結果、異なるＷＤＭ信号がそれぞれに異なる形
で減衰する。同様に、例えば長い伝送リンク上で中間増
幅器としてしばしば使用されるエルビウムドープファイ
バ増幅器などの光増幅器は、いわゆる利得スペクトルを
有する。すなわち、ＷＤＭ信号は、それぞれの周波数に
依存する利得を受ける。この伝送スペクトルはとりわけ
温度に依存する。最後に、例えばレーザダイオードな
ど、ＷＤＭ伝送システムの光または光電気素子のエージ
ングプロセスの進み方の相違、または光接続の欠陥によ
って、個々のＷＤＭ信号の著しい強度損失が生じ得る。
は、伝送される光が周波数に依存して減衰することであ
る。その結果、異なるＷＤＭ信号がそれぞれに異なる形
で減衰する。同様に、例えば長い伝送リンク上で中間増
幅器としてしばしば使用されるエルビウムドープファイ
バ増幅器などの光増幅器は、いわゆる利得スペクトルを
有する。すなわち、ＷＤＭ信号は、それぞれの周波数に
依存する利得を受ける。この伝送スペクトルはとりわけ
温度に依存する。最後に、例えばレーザダイオードな
ど、ＷＤＭ伝送システムの光または光電気素子のエージ
ングプロセスの進み方の相違、または光接続の欠陥によ
って、個々のＷＤＭ信号の著しい強度損失が生じ得る。
【０００４】従来技術から、ＷＤＭ信号の強度に相違が
生じるのを防ぐこと、または強度の相違を補償すること
を目的とした様々な解決手法が知られている。すなわ
ち、「温度補償希土類元素ドープ光導波路増幅器（Ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｒａｒ
ｅ ｅａｒｔｈ ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）」という名称の
米国特許第６，０４９，４１４号明細書は、制御可能な
温度依存光フィルタによってファイバ増幅器の利得スペ
クトルへの温度の影響を補償するためのシステムおよび
方法を開示している。米国特許第６，１５１，１６０号
明細書に開示されている別の方法の場合、最初にＷＤＭ
信号が全体として広帯域増幅され、続いて、周波数に応
じて異なる光学分枝（ｂｒａｎｃｈ）に分配され、ＷＤ
Ｍ信号の対応する各サブセットが個別に増幅され、その
後、光学的再結合がなされる。
生じるのを防ぐこと、または強度の相違を補償すること
を目的とした様々な解決手法が知られている。すなわ
ち、「温度補償希土類元素ドープ光導波路増幅器（Ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｒａｒ
ｅ ｅａｒｔｈ ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）」という名称の
米国特許第６，０４９，４１４号明細書は、制御可能な
温度依存光フィルタによってファイバ増幅器の利得スペ
クトルへの温度の影響を補償するためのシステムおよび
方法を開示している。米国特許第６，１５１，１６０号
明細書に開示されている別の方法の場合、最初にＷＤＭ
信号が全体として広帯域増幅され、続いて、周波数に応
じて異なる光学分枝（ｂｒａｎｃｈ）に分配され、ＷＤ
Ｍ信号の対応する各サブセットが個別に増幅され、その
後、光学的再結合がなされる。
【０００５】しかし、知られているＷＤＭ信号の強度等
化方法には様々な欠点がある。制御可能なフィルタによ
る補償の欠点は、高減衰損失を受け入れざるを得ない場
合があることである。したがって、強度を等化する目的
で、強度が最も低いＷＤＭチャネル以外のチャネルの強
度を、強度が最も低いＷＤＭチャネルの強度まで下げ
る。
化方法には様々な欠点がある。制御可能なフィルタによ
る補償の欠点は、高減衰損失を受け入れざるを得ない場
合があることである。したがって、強度を等化する目的
で、強度が最も低いＷＤＭチャネル以外のチャネルの強
度を、強度が最も低いＷＤＭチャネルの強度まで下げ
る。
【０００６】異なる光学分枝への分配による補償の欠点
は、第１に、大規模回路が必要なことであり、第２に、
光の分割により強度損失が生じることである。これらの
知られている方法は、例えばそれぞれの構成素子のエー
ジングなどのために個々のＷＤＭ信号の強度が他のチャ
ネルに比べて相当に低い場合には、特に不適切である。
は、第１に、大規模回路が必要なことであり、第２に、
光の分割により強度損失が生じることである。これらの
知られている方法は、例えばそれぞれの構成素子のエー
ジングなどのために個々のＷＤＭ信号の強度が他のチャ
ネルに比べて相当に低い場合には、特に不適切である。
【０００７】本発明の目的は、伝送されたＷＤＭ信号全
体から選択したＷＤＭ信号を、他のＷＤＭ信号に影響を
与えることなく個別に増幅することができる方法、およ
びその方法を実施するための機器、特に光増幅器を作り
出すことである。
体から選択したＷＤＭ信号を、他のＷＤＭ信号に影響を
与えることなく個別に増幅することができる方法、およ
びその方法を実施するための機器、特に光増幅器を作り
出すことである。
【０００８】知られているＷＤＭ信号の強度等化方法で
は、選択したＷＤＭ信号を単独または個別に増幅するこ
とができない。本発明の基本的な概念は、個々のＷＤＭ
信号の特定の増幅を可能にする、いわゆる励起ブリュア
ン散乱による、物理的効果を技術的に利用することにあ
る。
は、選択したＷＤＭ信号を単独または個別に増幅するこ
とができない。本発明の基本的な概念は、個々のＷＤＭ
信号の特定の増幅を可能にする、いわゆる励起ブリュア
ン散乱による、物理的効果を技術的に利用することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】励起ブリュアン散乱ＳＢ
Ｓは、高強度の干渉性電磁波、いわゆるポンプ光が光導
波路内に導かれるときに生じる音波散乱プロセスであ
る。ブリュアン散乱は、強度の増加に強く比例して増大
する非線形効果である。音波は、光媒体との相互作用に
よって発生し、ある速度で光導波路をポンプ光と同じ方
向に移動する回折格子となる。その結果、ポンプ光が散
乱し、最大の散乱部分は、ポンプ光とは反対の方向に後
方散乱する、ポンプ光の一部によって形成される。ドッ
プラー効果により、この後方散乱波の周波数は、音波の
音響周波数によって低減される。このいわゆるブリュア
ン周波数は、個々のファイバ材料の特性量である。
Ｓは、高強度の干渉性電磁波、いわゆるポンプ光が光導
波路内に導かれるときに生じる音波散乱プロセスであ
る。ブリュアン散乱は、強度の増加に強く比例して増大
する非線形効果である。音波は、光媒体との相互作用に
よって発生し、ある速度で光導波路をポンプ光と同じ方
向に移動する回折格子となる。その結果、ポンプ光が散
乱し、最大の散乱部分は、ポンプ光とは反対の方向に後
方散乱する、ポンプ光の一部によって形成される。ドッ
プラー効果により、この後方散乱波の周波数は、音波の
音響周波数によって低減される。このいわゆるブリュア
ン周波数は、個々のファイバ材料の特性量である。
【００１０】後方散乱ポンプ光と同じ波長の信号がポン
プ光と反対の方向で光導波路に注入されると、上述の音
響回折格子が十分に増幅される。その結果、後方散乱ポ
ンプ光の強度が増加し、従って、注入信号が増幅され
る。このような相互関係は、従来技術から知られてい
る。
プ光と反対の方向で光導波路に注入されると、上述の音
響回折格子が十分に増幅される。その結果、後方散乱ポ
ンプ光の強度が増加し、従って、注入信号が増幅され
る。このような相互関係は、従来技術から知られてい
る。
【００１１】本発明によれば、次に、ポンプ光のエネル
ギーを信号光に移転するこの効果を、選択したＷＤＭ信
号を増幅する目的で利用して、所定の周波数スペクトル
を有するポンプ光を、ＷＤＭ信号の伝送方向とは反対に
光導波路に注入する。選択したＷＤＭ信号をひずみなく
増幅するためのポンプ光の周波数スペクトルは、この場
合、このＷＤＭ信号の周波数スペクトルに対して、上述
のブリュアン周波数だけずれている。ブリュアン散乱は
狭帯域効果であるため、上述の方法を使って、選択した
ＷＤＭ信号を個別に増幅することができる。
ギーを信号光に移転するこの効果を、選択したＷＤＭ信
号を増幅する目的で利用して、所定の周波数スペクトル
を有するポンプ光を、ＷＤＭ信号の伝送方向とは反対に
光導波路に注入する。選択したＷＤＭ信号をひずみなく
増幅するためのポンプ光の周波数スペクトルは、この場
合、このＷＤＭ信号の周波数スペクトルに対して、上述
のブリュアン周波数だけずれている。ブリュアン散乱は
狭帯域効果であるため、上述の方法を使って、選択した
ＷＤＭ信号を個別に増幅することができる。
【００１２】本発明の利点は、実質的に他のＷＤＭチャ
ネルの影響をほとんど受けることなく、個々のＷＤＭ信
号の増幅を選択的に実施することができることである。
さらなる利点は、利得制御が受信側で行われることであ
る。すなわち、例えば、ＷＤＭ信号を処理または変換す
るための受信装置は、１つまたは複数のＷＤＭ信号の強
度を正確に調整して、対応するデータの読み出しの誤り
率を最小限に抑えることができる。
ネルの影響をほとんど受けることなく、個々のＷＤＭ信
号の増幅を選択的に実施することができることである。
さらなる利点は、利得制御が受信側で行われることであ
る。すなわち、例えば、ＷＤＭ信号を処理または変換す
るための受信装置は、１つまたは複数のＷＤＭ信号の強
度を正確に調整して、対応するデータの読み出しの誤り
率を最小限に抑えることができる。
【００１３】本発明のさらなる発展形態は、従属請求項
および以下の記載で開示する。
および以下の記載で開示する。
【００１４】本発明を、以下で、添付図面を参照しなが
らより詳しく説明する。
らより詳しく説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、（光）増幅器ＳＳＡを介
して通過する（光）導波路ＯＷを示す。増幅器ＳＳＡ
は、（光）スプリッタＳＰ、制御される（単一）ポンプ
光源ＰＢ１および光結合器ＣＰＬで構成される。増幅器
ＳＳＡの入力側で、搬送周波数が異なる多数のＷＤＭ信
号からなる（光）入力信号Ｓ１が、導波路ＯＷに注入さ
れ、この入力信号Ｓ１から、スプリッタＳＰによって測
定信号ＭＳが引き出され、ポンプ光源ＰＢ１に供給され
る。このポンプ光源はポンプ光Ｐ１を生成し、ポンプ光
Ｐ１は、増幅の目的で、結合器ＣＰＬ経由で入力信号Ｓ
１の方向とは反対に導波路ＯＷに注入される。増幅され
た光信号または出力信号Ｓ２は、増幅器ＳＳＡから出て
行く。第１の図表Ｄ１は、周波数ｆ（横座標）に対す
る、入力信号Ｓ１（実線）とポンプ光Ｐ１（破線）の強
度推移Ｉ（縦座標）を概略的に示したものである。この
場合は、例として、入力信号Ｓ１の、搬送周波数ｆ１〜
ｆ５を有する隣接する５つのＷＤＭ信号を概略的に示し
てある。これらのＷＤＭ信号の搬送周波数ｆ１〜ｆ５
は、それぞれ等周波数間隔ΔＦを有する。例として、中
央周波数がｆｐ’の単一狭帯域周波数ピークを有する第
１のポンプ光Ｐ１の周波数スペクトルも示されている。
この場合、ポンプ光Ｐ１の中央周波数ｆｐは、例として
選択した増幅される信号の搬送周波数ｆ４よりもブリュ
アン周波数ΔＦＢだけ高い。例えば、他のＷＤＭ信号に
比べて強度が弱い搬送周波数ｆ４のＷＤＭ信号を除き、
すべてのＷＤＭ信号はそれぞれ同じ強度を持っている。
第２の図表Ｄ２は、出力信号Ｓ２、すなわち周波数ｆに
対する増幅された入力信号Ｓ１の強度推移Ｉを概略的に
示したものである。ここでは、すべてのＷＤＭ信号が同
じ強度を有する。
して通過する（光）導波路ＯＷを示す。増幅器ＳＳＡ
は、（光）スプリッタＳＰ、制御される（単一）ポンプ
光源ＰＢ１および光結合器ＣＰＬで構成される。増幅器
ＳＳＡの入力側で、搬送周波数が異なる多数のＷＤＭ信
号からなる（光）入力信号Ｓ１が、導波路ＯＷに注入さ
れ、この入力信号Ｓ１から、スプリッタＳＰによって測
定信号ＭＳが引き出され、ポンプ光源ＰＢ１に供給され
る。このポンプ光源はポンプ光Ｐ１を生成し、ポンプ光
Ｐ１は、増幅の目的で、結合器ＣＰＬ経由で入力信号Ｓ
１の方向とは反対に導波路ＯＷに注入される。増幅され
た光信号または出力信号Ｓ２は、増幅器ＳＳＡから出て
行く。第１の図表Ｄ１は、周波数ｆ（横座標）に対す
る、入力信号Ｓ１（実線）とポンプ光Ｐ１（破線）の強
度推移Ｉ（縦座標）を概略的に示したものである。この
場合は、例として、入力信号Ｓ１の、搬送周波数ｆ１〜
ｆ５を有する隣接する５つのＷＤＭ信号を概略的に示し
てある。これらのＷＤＭ信号の搬送周波数ｆ１〜ｆ５
は、それぞれ等周波数間隔ΔＦを有する。例として、中
央周波数がｆｐ’の単一狭帯域周波数ピークを有する第
１のポンプ光Ｐ１の周波数スペクトルも示されている。
この場合、ポンプ光Ｐ１の中央周波数ｆｐは、例として
選択した増幅される信号の搬送周波数ｆ４よりもブリュ
アン周波数ΔＦＢだけ高い。例えば、他のＷＤＭ信号に
比べて強度が弱い搬送周波数ｆ４のＷＤＭ信号を除き、
すべてのＷＤＭ信号はそれぞれ同じ強度を持っている。
第２の図表Ｄ２は、出力信号Ｓ２、すなわち周波数ｆに
対する増幅された入力信号Ｓ１の強度推移Ｉを概略的に
示したものである。ここでは、すべてのＷＤＭ信号が同
じ強度を有する。
【００１６】この場合、ＷＤＭチャネルの搬送周波数が
等周波数間隔Δｆ、すなわち等間隔周波数パターンのＷ
ＤＭシステムであると想定する。すなわち、最近のシス
テムの場合、ＷＤＭチャネルの総数が４０チャネルで、
チャネル間隔が１００ギガヘルツのことが多い。最近の
ＷＤＭシステムは、すでに、８０チャネルでわずか５０
ギガヘルツのチャネル間隔になっている。しかし、本発
明は、等チャネル間隔のＷＤＭシステムに限定されるも
のではない。したがって、本発明は、例えば、伝送容量
の最適化を目的とする、例えばいわゆる残留側帯波のフ
ィルタリング（ＶＳＢ）の場合に使用される、交番周波
数間隔のシステムの場合にも利用できる。
等周波数間隔Δｆ、すなわち等間隔周波数パターンのＷ
ＤＭシステムであると想定する。すなわち、最近のシス
テムの場合、ＷＤＭチャネルの総数が４０チャネルで、
チャネル間隔が１００ギガヘルツのことが多い。最近の
ＷＤＭシステムは、すでに、８０チャネルでわずか５０
ギガヘルツのチャネル間隔になっている。しかし、本発
明は、等チャネル間隔のＷＤＭシステムに限定されるも
のではない。したがって、本発明は、例えば、伝送容量
の最適化を目的とする、例えばいわゆる残留側帯波のフ
ィルタリング（ＶＳＢ）の場合に使用される、交番周波
数間隔のシステムの場合にも利用できる。
【００１７】スプリッタＳＰは、増幅器ＳＳＡに到着す
る信号強度の小部分を抽出し、この信号構成要素を、測
定信号ＭＳとしてポンプ光源ＰＢ１に供給する。増幅器
ＳＳＡは、単一狭帯域周波数ピークのポンプ光を生成す
るためのポンプ光源を備え、ポンプ光は、例えばレーザ
ダイオードなどで生成する。この増幅器ＳＳＡは、本明
細書では単一源増幅器ＳＳＡとも呼び、厳密に１つの選
択されたＷＤＭ信号を増幅する役割を果たす。この目的
のために、ここには表示していない光電気コンバータに
よって、測定信号ＭＳを電気信号に変換し、例えばここ
には示していない電子評価装置などによって、どのＷＤ
Ｍ信号を増幅すべきで、どのポンプ力が必要なのかを決
定する。例えば、強度が最も低いＷＤＭ信号が、増幅さ
れるＷＤＭ信号として選択されたとする。本明細書に示
す例では、第４の搬送周波数ｆ４を有するＷＤＭ信号に
ついて強度の不足が確認されている。評価装置は、中央
周波数ｆｐが、増幅されるＷＤＭ信号の搬送周波数ｆ４
よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高い、所定の強度を
持つポンプ光Ｐ１を生成するために、制御信号をポンプ
光源ＰＢ１に送る。
る信号強度の小部分を抽出し、この信号構成要素を、測
定信号ＭＳとしてポンプ光源ＰＢ１に供給する。増幅器
ＳＳＡは、単一狭帯域周波数ピークのポンプ光を生成す
るためのポンプ光源を備え、ポンプ光は、例えばレーザ
ダイオードなどで生成する。この増幅器ＳＳＡは、本明
細書では単一源増幅器ＳＳＡとも呼び、厳密に１つの選
択されたＷＤＭ信号を増幅する役割を果たす。この目的
のために、ここには表示していない光電気コンバータに
よって、測定信号ＭＳを電気信号に変換し、例えばここ
には示していない電子評価装置などによって、どのＷＤ
Ｍ信号を増幅すべきで、どのポンプ力が必要なのかを決
定する。例えば、強度が最も低いＷＤＭ信号が、増幅さ
れるＷＤＭ信号として選択されたとする。本明細書に示
す例では、第４の搬送周波数ｆ４を有するＷＤＭ信号に
ついて強度の不足が確認されている。評価装置は、中央
周波数ｆｐが、増幅されるＷＤＭ信号の搬送周波数ｆ４
よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高い、所定の強度を
持つポンプ光Ｐ１を生成するために、制御信号をポンプ
光源ＰＢ１に送る。
【００１８】ポンプ光Ｐ１の強度は、上述のように、閉
ループ制御回路において調整される。ポンプ光強度の振
動を防ぐために、強度測定値は、ＷＤＭ信号が伝送され
る時間（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）よりも
かなり長い時間かけて決定される。その結果、特に、変
調に起因する短時間内の強度の変動は無視される。ポン
プ光Ｐ１は、結合器ＣＰＬを介して、入力信号Ｓ１の信
号進行方向とは反対に導波路ＯＷに注入される。有効な
信号の信号エネルギーが結合器ＣＰＬを介して減結合さ
れることが全くまたはほとんどないようにする、すなわ
ち信号エネルギーが失われないようにするために、結合
器ＣＰＬは波選択型結合器として設計することができ
る。あるいは、結合器ＣＰＬを光サーキュレータとして
設計することもできる。
ループ制御回路において調整される。ポンプ光強度の振
動を防ぐために、強度測定値は、ＷＤＭ信号が伝送され
る時間（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）よりも
かなり長い時間かけて決定される。その結果、特に、変
調に起因する短時間内の強度の変動は無視される。ポン
プ光Ｐ１は、結合器ＣＰＬを介して、入力信号Ｓ１の信
号進行方向とは反対に導波路ＯＷに注入される。有効な
信号の信号エネルギーが結合器ＣＰＬを介して減結合さ
れることが全くまたはほとんどないようにする、すなわ
ち信号エネルギーが失われないようにするために、結合
器ＣＰＬは波選択型結合器として設計することができ
る。あるいは、結合器ＣＰＬを光サーキュレータとして
設計することもできる。
【００１９】上述のように、ポンプ光Ｐ１は、周波数が
ポンプ信号の周波数よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ
低い特定の信号を増幅する。このブリュアン周波数ΔＦ
Ｂは特性量であり、石英ガラスの１５５０ナノメートル
の波長範囲の信号ではおよそ１１．１ギガヘルツであ
る。励起ブリュアン散乱による増幅は、増幅される信号
のうちわずか約１６メガヘルツの周波数範囲が増幅の対
象となる狭帯域処理を構成する。
ポンプ信号の周波数よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ
低い特定の信号を増幅する。このブリュアン周波数ΔＦ
Ｂは特性量であり、石英ガラスの１５５０ナノメートル
の波長範囲の信号ではおよそ１１．１ギガヘルツであ
る。励起ブリュアン散乱による増幅は、増幅される信号
のうちわずか約１６メガヘルツの周波数範囲が増幅の対
象となる狭帯域処理を構成する。
【００２０】上述の増幅器を有利に利用するためには、
多数のＷＤＭ信号からそれぞれのＷＤＭ信号を増幅でき
ることが重要である。この目的のために、ポンプ光源Ｐ
Ｂ１として同調式ポンプレーザを使用する。同調式ポン
プレーザは、選択したＷＤＭ信号の増幅を目的として、
ＷＤＭ信号の周波数範囲、またはＷＤＭ信号帯域、また
はＷＤＭ信号帯域の一部において、いかなる所望の周波
数にも調整することができる。ＷＤＭ信号帯域は、例え
ば、波長範囲が１５３０〜１５６５ナノメートルのいわ
ゆるＣ−帯域および／または波長範囲が１５７０〜１６
１０ナノメートルのいわゆるＬ−帯域を含む。
多数のＷＤＭ信号からそれぞれのＷＤＭ信号を増幅でき
ることが重要である。この目的のために、ポンプ光源Ｐ
Ｂ１として同調式ポンプレーザを使用する。同調式ポン
プレーザは、選択したＷＤＭ信号の増幅を目的として、
ＷＤＭ信号の周波数範囲、またはＷＤＭ信号帯域、また
はＷＤＭ信号帯域の一部において、いかなる所望の周波
数にも調整することができる。ＷＤＭ信号帯域は、例え
ば、波長範囲が１５３０〜１５６５ナノメートルのいわ
ゆるＣ−帯域および／または波長範囲が１５７０〜１６
１０ナノメートルのいわゆるＬ−帯域を含む。
【００２１】代替実施形態では、ポンプ光Ｐ１を、周波
数変換によって増幅されるＷＤＭ信号から得、適切な光
回路を使用して、選択したＷＤＭ信号から、ブリュアン
周波数ΔＦＢだけ増加した信号を生成し、この信号を、
ポンプ光Ｐ１として導波路ＯＷに戻して注入する。
数変換によって増幅されるＷＤＭ信号から得、適切な光
回路を使用して、選択したＷＤＭ信号から、ブリュアン
周波数ΔＦＢだけ増加した信号を生成し、この信号を、
ポンプ光Ｐ１として導波路ＯＷに戻して注入する。
【００２２】これまで説明してきた実施形態では、１つ
の選択したＷＤＭ信号の増幅のみが可能である。このよ
うな増幅器は、例えばコンポーネントの障害、光結合の
誤差、または特定のコンポーネントの早期エージングな
どのために、ＷＤＭシステムの個々のＷＤＭチャネルが
劣化したときには特に適している。しかし、いくつかの
ＷＤＭチャネルが同時に劣化した場合、すなわち、いく
つかの選択したＷＤＭ信号を同時に増幅する必要が生じ
た場合には、いくつかの周波数を有する、対応するポン
プ光信号を生成する必要がある。この目的のための実施
形態を、次の図２の記載において説明する。
の選択したＷＤＭ信号の増幅のみが可能である。このよ
うな増幅器は、例えばコンポーネントの障害、光結合の
誤差、または特定のコンポーネントの早期エージングな
どのために、ＷＤＭシステムの個々のＷＤＭチャネルが
劣化したときには特に適している。しかし、いくつかの
ＷＤＭチャネルが同時に劣化した場合、すなわち、いく
つかの選択したＷＤＭ信号を同時に増幅する必要が生じ
た場合には、いくつかの周波数を有する、対応するポン
プ光信号を生成する必要がある。この目的のための実施
形態を、次の図２の記載において説明する。
【００２３】図２は、図１と同様であるが、増幅器ＳＳ
Ａを、本明細書では複数源増幅器ＭＳＡと呼ぶ光増幅器
で置き換えた構成を示している。（単一源）増幅器ＳＳ
Ａと異なり、複数源増幅器ＭＳＡは、複数のポンプ光源
ＰＢ２を備える。入力側の導波路ＯＷには、ＷＤＭ信号
の諸強度が異なる値を有する、修正された入力信号Ｓ
１’が注入される。この場合、指定された周波数ピーク
を有するポンプ光Ｐ１の代わりに、増幅されるＷＤＭ信
号の数に対応するいくつかの狭帯域周波数ピークを有す
る拡張されたポンプ光Ｐ２が生成される。図１のよう
に、出力信号Ｓ２は、すべてのＷＤＭ信号が同一の強度
値をもつ。第１の修正図表Ｄ１’は、周波数ｆに対す
る、修正された入力信号Ｓ１’と拡張されたポンプ光Ｐ
２の強度推移Ｉを概略的に示したものである。この場合
も、例として、修正された入力信号Ｓ１’として、それ
ぞれの周波数ピークを有する５つのＷＤＭ信号を実線で
概略的に示している。ここでも、これらのＷＤＭ信号の
搬送周波数ｆ１〜ｆ５は、それぞれ等周波数間隔ΔＦを
有する。しかし、強度値は互いに異なる。中央周波数が
ｆ１’〜ｆ５’の周波数ピークを有する拡張されたポン
プ光Ｐ２の周波数スペクトルを、破線で示している。こ
れらの中央周波数ｆ１’〜ｆ５’は、それぞれ、搬送周
波数ｆ１〜ｆ５よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高く
なっている。
Ａを、本明細書では複数源増幅器ＭＳＡと呼ぶ光増幅器
で置き換えた構成を示している。（単一源）増幅器ＳＳ
Ａと異なり、複数源増幅器ＭＳＡは、複数のポンプ光源
ＰＢ２を備える。入力側の導波路ＯＷには、ＷＤＭ信号
の諸強度が異なる値を有する、修正された入力信号Ｓ
１’が注入される。この場合、指定された周波数ピーク
を有するポンプ光Ｐ１の代わりに、増幅されるＷＤＭ信
号の数に対応するいくつかの狭帯域周波数ピークを有す
る拡張されたポンプ光Ｐ２が生成される。図１のよう
に、出力信号Ｓ２は、すべてのＷＤＭ信号が同一の強度
値をもつ。第１の修正図表Ｄ１’は、周波数ｆに対す
る、修正された入力信号Ｓ１’と拡張されたポンプ光Ｐ
２の強度推移Ｉを概略的に示したものである。この場合
も、例として、修正された入力信号Ｓ１’として、それ
ぞれの周波数ピークを有する５つのＷＤＭ信号を実線で
概略的に示している。ここでも、これらのＷＤＭ信号の
搬送周波数ｆ１〜ｆ５は、それぞれ等周波数間隔ΔＦを
有する。しかし、強度値は互いに異なる。中央周波数が
ｆ１’〜ｆ５’の周波数ピークを有する拡張されたポン
プ光Ｐ２の周波数スペクトルを、破線で示している。こ
れらの中央周波数ｆ１’〜ｆ５’は、それぞれ、搬送周
波数ｆ１〜ｆ５よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高く
なっている。
【００２４】ここに示す例では、すべてのＷＤＭ信号が
増幅され、各ＷＤＭ信号が、増幅器ＭＳＡで確認された
強度に従って個別に増幅される。したがって、拡張され
たポンプ光Ｐ２は、各線が異なる強度をもつ線スペクト
ルを有する。この拡張されたポンプ光は、例えば、異な
る定義された周波数値に固定された、いくつかのレーザ
ダイオードで生成する。あるいは、図１に関連して説明
した実施形態によれば、拡張されたポンプ光Ｐ２は、増
幅されるＷＤＭ信号から周波数変換によって得られる。
増幅され、各ＷＤＭ信号が、増幅器ＭＳＡで確認された
強度に従って個別に増幅される。したがって、拡張され
たポンプ光Ｐ２は、各線が異なる強度をもつ線スペクト
ルを有する。この拡張されたポンプ光は、例えば、異な
る定義された周波数値に固定された、いくつかのレーザ
ダイオードで生成する。あるいは、図１に関連して説明
した実施形態によれば、拡張されたポンプ光Ｐ２は、増
幅されるＷＤＭ信号から周波数変換によって得られる。
【００２５】さらなる変形形態でも、レーザダイオード
などのいくつかのポンプ光源を使用して、ポンプ光を生
成する。しかし、これらのポンプ光源の数は、ＷＤＭシ
ステムのＷＤＭチャネルの数よりも少ない。この場合、
ポンプ光源の一部かまたは全部が、それらの周波数を調
整することができる。このような増幅器を使うことによ
って、各ＷＤＭチャネルに別々のポンプ光源を用意する
必要なしに、いくつかのＷＤＭ信号を同時に増幅するこ
とができる。このことは、既存のＷＤＭシステムの場合
の８０チャネルなど、多数のＷＤＭチャネルを有するＷ
ＤＭシステムにとって、特に、この増幅器を主としてコ
ンポーネントの障害や結合誤差によって生じた強度損失
の補償のために使用する場合には、有用な妥協策であ
る。説明したように、このような障害は個々のＷＤＭチ
ャネルに影響を与えることが多く、その結果、影響を受
けたＷＤＭ信号の強度がかなり低減されることが多々あ
り、従来の増幅器では十分に補償することはできない。
個々のチャネルの劣化は、他のチャネルに影響を与える
ことなく受信側で矯正することができ、したがってシス
テムのシャットダウンを回避することができる。
などのいくつかのポンプ光源を使用して、ポンプ光を生
成する。しかし、これらのポンプ光源の数は、ＷＤＭシ
ステムのＷＤＭチャネルの数よりも少ない。この場合、
ポンプ光源の一部かまたは全部が、それらの周波数を調
整することができる。このような増幅器を使うことによ
って、各ＷＤＭチャネルに別々のポンプ光源を用意する
必要なしに、いくつかのＷＤＭ信号を同時に増幅するこ
とができる。このことは、既存のＷＤＭシステムの場合
の８０チャネルなど、多数のＷＤＭチャネルを有するＷ
ＤＭシステムにとって、特に、この増幅器を主としてコ
ンポーネントの障害や結合誤差によって生じた強度損失
の補償のために使用する場合には、有用な妥協策であ
る。説明したように、このような障害は個々のＷＤＭチ
ャネルに影響を与えることが多く、その結果、影響を受
けたＷＤＭ信号の強度がかなり低減されることが多々あ
り、従来の増幅器では十分に補償することはできない。
個々のチャネルの劣化は、他のチャネルに影響を与える
ことなく受信側で矯正することができ、したがってシス
テムのシャットダウンを回避することができる。
【００２６】変調周波数が増加すると、すなわち、ＷＤ
Ｍ信号に含まれる情報ビットレートが増加すると、対応
する周波数スペクトルの幅が増加する。本明細書では、
これまで、話を簡単にするために、線スペクトル、すな
わち狭帯域ＷＤＭ信号のスペクトルを想定してきた。こ
のアプローチは、ＷＤＭ信号の変調周波数が小さい場
合、特に搬送周波数の周波数間隔ΔＦよりもかなり小さ
い場合には採用することができる。しかし、例えば１Ｗ
ＤＭチャネル当たり最大２０ギガヘルツの高ビットレー
トの最新のシステムの場合、線スペクトルはもはや想定
できない。上述のように、励起ブリュアン散乱は、ポン
プ光周波数の回りのきわめて狭い周波数範囲のみが対象
とされる狭帯域処理を構成する。例えばレーザダイオー
ドなどによって生成されるポンプ光スペクトルは、周波
数範囲が非常に狭いため、広帯域ＷＤＭ信号のごく小さ
い部分しかブリュアン効果による増幅の対象にならな
い。このような広帯域信号の狭帯域増幅によって、増幅
された信号にひずみが生じ、情報信号の障害のない復調
すなわち回復が一層難しくなる。このような増幅では、
その効率もきわめて限られたものでしかない。この問題
の解決策を次の図３に関連して説明する。
Ｍ信号に含まれる情報ビットレートが増加すると、対応
する周波数スペクトルの幅が増加する。本明細書では、
これまで、話を簡単にするために、線スペクトル、すな
わち狭帯域ＷＤＭ信号のスペクトルを想定してきた。こ
のアプローチは、ＷＤＭ信号の変調周波数が小さい場
合、特に搬送周波数の周波数間隔ΔＦよりもかなり小さ
い場合には採用することができる。しかし、例えば１Ｗ
ＤＭチャネル当たり最大２０ギガヘルツの高ビットレー
トの最新のシステムの場合、線スペクトルはもはや想定
できない。上述のように、励起ブリュアン散乱は、ポン
プ光周波数の回りのきわめて狭い周波数範囲のみが対象
とされる狭帯域処理を構成する。例えばレーザダイオー
ドなどによって生成されるポンプ光スペクトルは、周波
数範囲が非常に狭いため、広帯域ＷＤＭ信号のごく小さ
い部分しかブリュアン効果による増幅の対象にならな
い。このような広帯域信号の狭帯域増幅によって、増幅
された信号にひずみが生じ、情報信号の障害のない復調
すなわち回復が一層難しくなる。このような増幅では、
その効率もきわめて限られたものでしかない。この問題
の解決策を次の図３に関連して説明する。
【００２７】図３の左側の図表は、周波数ｆに対する、
狭帯域ポンプ光の強度推移Ｉを示したものである。この
ポンプ光のスペクトルを、ベース幅すなわち線幅ＦＰを
有する細い三角形で概略的に示している。右側の図表
は、周波数ｆに対する、適合されたポンプ光の強度Ｉの
推移を示す。この信号も、同様に三角形として表し、適
合されたベース幅すなわち適合されたポンプ光幅ＦＢを
有する。矢印ＡＤＡＰは、狭帯域ポンプ光を増幅される
ＷＤＭ信号の信号帯域幅に適合させるための修正プロセ
スを表す。
狭帯域ポンプ光の強度推移Ｉを示したものである。この
ポンプ光のスペクトルを、ベース幅すなわち線幅ＦＰを
有する細い三角形で概略的に示している。右側の図表
は、周波数ｆに対する、適合されたポンプ光の強度Ｉの
推移を示す。この信号も、同様に三角形として表し、適
合されたベース幅すなわち適合されたポンプ光幅ＦＢを
有する。矢印ＡＤＡＰは、狭帯域ポンプ光を増幅される
ＷＤＭ信号の信号帯域幅に適合させるための修正プロセ
スを表す。
【００２８】ポンプ光の生成には（半導体）レーザダイ
オードを使用することが好ましい。このレーザダイオー
ドは、線幅ＦＰが例えば約１０メガヘルツの狭帯域光を
放出する。最新のＷＤＭシステムでは、ＷＤＭ信号の信
号帯域幅は、例えば１００ギガビットの周波数パターン
を有するＷＤＭシステムにおいて２０ギガビットなど
の、専用周波数範囲の大きな部分をカバーする。ＷＤＭ
信号の最適な増幅には、狭帯域ポンプ光の線幅ＦＰを信
号帯域幅に適合させる必要がある。第１の実施形態で
は、この目的のためにポンプ光をパルス化する、すなわ
ち、反復する時間間隔でそれぞれオンとオフの切替を行
い、パルス化されたポンプ光は、より広いスペクトル範
囲で放出される。スイッチングの回数は、パルス化され
たポンプ光が増幅されるＷＤＭ信号の全帯域幅ＦＢをカ
バーするように決定する。有利な代替実施形態では、狭
帯域ポンプ光をいわゆるデジタル擬似ランダム２進信号
ＰＲＢＳで変調する。このランダム信号は、増幅される
ＷＤＭ信号と同じ信号要素周波数、同じ信号形式をもっ
ており、変調型と変調速度が同一である。したがって、
変調されたポンプ光の帯域幅ＦＢは、増幅されるＷＤＭ
信号の帯域幅に最適に適合される。
オードを使用することが好ましい。このレーザダイオー
ドは、線幅ＦＰが例えば約１０メガヘルツの狭帯域光を
放出する。最新のＷＤＭシステムでは、ＷＤＭ信号の信
号帯域幅は、例えば１００ギガビットの周波数パターン
を有するＷＤＭシステムにおいて２０ギガビットなど
の、専用周波数範囲の大きな部分をカバーする。ＷＤＭ
信号の最適な増幅には、狭帯域ポンプ光の線幅ＦＰを信
号帯域幅に適合させる必要がある。第１の実施形態で
は、この目的のためにポンプ光をパルス化する、すなわ
ち、反復する時間間隔でそれぞれオンとオフの切替を行
い、パルス化されたポンプ光は、より広いスペクトル範
囲で放出される。スイッチングの回数は、パルス化され
たポンプ光が増幅されるＷＤＭ信号の全帯域幅ＦＢをカ
バーするように決定する。有利な代替実施形態では、狭
帯域ポンプ光をいわゆるデジタル擬似ランダム２進信号
ＰＲＢＳで変調する。このランダム信号は、増幅される
ＷＤＭ信号と同じ信号要素周波数、同じ信号形式をもっ
ており、変調型と変調速度が同一である。したがって、
変調されたポンプ光の帯域幅ＦＢは、増幅されるＷＤＭ
信号の帯域幅に最適に適合される。
【００２９】これを説明するために、図４ａに、それぞ
れ、ベース幅すなわち信号幅ＦＳとポンプ光帯域幅ＦＢ
を有する三角形ＢおよびＡによって表される、選択され
たＷＤＭ信号および適合されたポンプ光の例を使って、
スペクトルを示す。ＷＤＭ信号の最適な増幅のために
は、両方の帯域幅ＦＳおよびＦＢは同じになっている。
ポンプ光の搬送周波数は、この場合、ＷＤＭ信号の搬送
周波数よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高い。
れ、ベース幅すなわち信号幅ＦＳとポンプ光帯域幅ＦＢ
を有する三角形ＢおよびＡによって表される、選択され
たＷＤＭ信号および適合されたポンプ光の例を使って、
スペクトルを示す。ＷＤＭ信号の最適な増幅のために
は、両方の帯域幅ＦＳおよびＦＢは同じになっている。
ポンプ光の搬送周波数は、この場合、ＷＤＭ信号の搬送
周波数よりもブリュアン周波数ΔＦＢだけ高い。
【００３０】図４ｂは図４ａに対応するが、この場合
は、信号幅ＦＳ’の三角形Ｂ’で表されるＷＤＭ信号の
帯域幅が、ポンプ信号幅ＦＢよりも広くなっている。変
調された搬送波のスペクトルは対称なので、側帯波の情
報は、基本的に、情報信号の完全な回復には十分であ
る。この目的のために、送信機は諸ＷＤＭ信号の１つの
側帯波をそれぞれ抑制し、それに応じてＷＤＭ信号をよ
り密接にグループ化する。狭帯域ポンプ光をこのような
ＷＤＭ信号に適合させる目的で、狭帯域ポンプ光の変調
速度には、ＷＤＭ信号の変調速度よりも遅い速度、例え
ば半分の速度を選択する。したがって、ポンプ光の搬送
周波数とＷＤＭ信号の搬送周波数との周波数差は、ブリ
ュアン周波数とは異なる。その結果、そのとき増幅され
るのは全くまたはほとんど所望の側帯波だけとなる。
は、信号幅ＦＳ’の三角形Ｂ’で表されるＷＤＭ信号の
帯域幅が、ポンプ信号幅ＦＢよりも広くなっている。変
調された搬送波のスペクトルは対称なので、側帯波の情
報は、基本的に、情報信号の完全な回復には十分であ
る。この目的のために、送信機は諸ＷＤＭ信号の１つの
側帯波をそれぞれ抑制し、それに応じてＷＤＭ信号をよ
り密接にグループ化する。狭帯域ポンプ光をこのような
ＷＤＭ信号に適合させる目的で、狭帯域ポンプ光の変調
速度には、ＷＤＭ信号の変調速度よりも遅い速度、例え
ば半分の速度を選択する。したがって、ポンプ光の搬送
周波数とＷＤＭ信号の搬送周波数との周波数差は、ブリ
ュアン周波数とは異なる。その結果、そのとき増幅され
るのは全くまたはほとんど所望の側帯波だけとなる。
【００３１】図５は、以下、単にブリュアン増幅器と呼
ぶ、選択したＷＤＭ信号の増幅に誘導ブリュアン散乱を
利用した上述の増幅器の１つのさらなる有利な実施形態
を、ＷＤＭ信号の増幅、分散補償、制御利得等化を同時
に行う光広帯域増幅システムＡＳの一部として、概略的
に示す。この意図で、活性ファイバ素子ＤＣＦＧを備え
た導波路ＯＷを示す。図１で説明したように、ＷＤＭシ
ステムの異なるＷＤＭ信号からなる入力信号Ｓ１の信号
進行方向は、左から右へ向かっている。活性ファイバ素
子ＤＣＦＧの左に、第１のファイバ増幅器ポンプ光源Ｄ
ＦＰ１のポンプ光を、例えば第１の結合器Ｃ１を使っ
て、信号の進行方向に注入する。活性ファイバ素子ＤＣ
ＦＧの右には、例として、第２のファイバ増幅器ポンプ
光源ＤＦＰ２、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰおよびブ
リュアン増幅器ポンプ光源ＢＦＰのポンプ光を、それぞ
れ結合器Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を介して、信号の進行方向と
は反対に連続して注入する。
ぶ、選択したＷＤＭ信号の増幅に誘導ブリュアン散乱を
利用した上述の増幅器の１つのさらなる有利な実施形態
を、ＷＤＭ信号の増幅、分散補償、制御利得等化を同時
に行う光広帯域増幅システムＡＳの一部として、概略的
に示す。この意図で、活性ファイバ素子ＤＣＦＧを備え
た導波路ＯＷを示す。図１で説明したように、ＷＤＭシ
ステムの異なるＷＤＭ信号からなる入力信号Ｓ１の信号
進行方向は、左から右へ向かっている。活性ファイバ素
子ＤＣＦＧの左に、第１のファイバ増幅器ポンプ光源Ｄ
ＦＰ１のポンプ光を、例えば第１の結合器Ｃ１を使っ
て、信号の進行方向に注入する。活性ファイバ素子ＤＣ
ＦＧの右には、例として、第２のファイバ増幅器ポンプ
光源ＤＦＰ２、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰおよびブ
リュアン増幅器ポンプ光源ＢＦＰのポンプ光を、それぞ
れ結合器Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を介して、信号の進行方向と
は反対に連続して注入する。
【００３２】前記諸ポンプ光源のポンプ光によって、そ
れぞれの場合に、活性ファイバ素子ＤＣＦＧにおける所
定の利得効果が生じる。ファイバ増幅器ポンプ光源ＤＦ
Ｐ１およびＤＦＰ２のポンプ光およびラマン増幅器ポン
プ光源ＲＦＰのポンプ光は、それぞれ、入力信号Ｓ１の
すべてのＷＤＭ信号またはこれらのＷＤＭ信号のサブセ
ットを全体的に増幅する。長距離伝送によって生じる分
散は、同時に、活性ファイバ素子において補償される。
前に説明したように、ブリュアン増幅器ポンプ光源ＢＦ
Ｐのポンプ光は、特に、著しい劣化の場合、すなわち個
々のＷＤＭ信号の著しい強度損失の場合には他の増幅器
ではもはや十分に補償することができない個々のＷＤＭ
信号強度の等化を可能にする。
れぞれの場合に、活性ファイバ素子ＤＣＦＧにおける所
定の利得効果が生じる。ファイバ増幅器ポンプ光源ＤＦ
Ｐ１およびＤＦＰ２のポンプ光およびラマン増幅器ポン
プ光源ＲＦＰのポンプ光は、それぞれ、入力信号Ｓ１の
すべてのＷＤＭ信号またはこれらのＷＤＭ信号のサブセ
ットを全体的に増幅する。長距離伝送によって生じる分
散は、同時に、活性ファイバ素子において補償される。
前に説明したように、ブリュアン増幅器ポンプ光源ＢＦ
Ｐのポンプ光は、特に、著しい劣化の場合、すなわち個
々のＷＤＭ信号の著しい強度損失の場合には他の増幅器
ではもはや十分に補償することができない個々のＷＤＭ
信号強度の等化を可能にする。
【００３３】活性ファイバ素子ＤＣＦＧは、第１の変形
形態では光学的に直列接続されている３つのファイバ片
で構成されている、ファイバコイルからなる。第１のフ
ァイバ片は、例えばエルビウムドープファイバ心線を有
するファイバである。このファイバ片は、ファイバ増幅
器ポンプ光源ＤＦＰ１およびＤＦＰ２と共に、いわゆる
ドープファイバ増幅器を構成する。第２のファイバ片
は、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰと共に、いわゆるラ
マン増幅器を構成する非ドープ増幅ファイバからなる。
ラマン増幅は非線形効果であり、ポンプ光の強度密度に
対して二次曲線的に増幅度が増す。したがって、ポンプ
光源の所定の強度について高い強度密度を達成するため
に、ファイバ部分にはできるだけ断面積が小さいファイ
バ心線を選択する。すなわち細心線ファイバを使用す
る。第３のファイバ片は、伝送ファイバの分散を補償す
るために、逆分散特性を有するファイバからなる。
形態では光学的に直列接続されている３つのファイバ片
で構成されている、ファイバコイルからなる。第１のフ
ァイバ片は、例えばエルビウムドープファイバ心線を有
するファイバである。このファイバ片は、ファイバ増幅
器ポンプ光源ＤＦＰ１およびＤＦＰ２と共に、いわゆる
ドープファイバ増幅器を構成する。第２のファイバ片
は、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰと共に、いわゆるラ
マン増幅器を構成する非ドープ増幅ファイバからなる。
ラマン増幅は非線形効果であり、ポンプ光の強度密度に
対して二次曲線的に増幅度が増す。したがって、ポンプ
光源の所定の強度について高い強度密度を達成するため
に、ファイバ部分にはできるだけ断面積が小さいファイ
バ心線を選択する。すなわち細心線ファイバを使用す
る。第３のファイバ片は、伝送ファイバの分散を補償す
るために、逆分散特性を有するファイバからなる。
【００３４】有利な変形形態では、前述の効果が組み合
わされ、すなわち、１つの物理的ファイバ片によって、
上述の効果の２つまたは３つが達成される。したがっ
て、例えば、ラマン増幅のためのファイバ片と分散補償
のためのファイバ片を、細い心線と逆分散性を有する１
つの物理的ファイバ片で構成することができる。３種類
の効果すべてを、１つの物理的ファイバ片で生じさせる
こともでき、直前の文章に記載のファイバ片も活性増幅
材で適切にドープする。
わされ、すなわち、１つの物理的ファイバ片によって、
上述の効果の２つまたは３つが達成される。したがっ
て、例えば、ラマン増幅のためのファイバ片と分散補償
のためのファイバ片を、細い心線と逆分散性を有する１
つの物理的ファイバ片で構成することができる。３種類
の効果すべてを、１つの物理的ファイバ片で生じさせる
こともでき、直前の文章に記載のファイバ片も活性増幅
材で適切にドープする。
【００３５】図６は、例として、個々の増幅器のスペク
トルまたは利得曲線、すなわち本発明による光増幅シス
テムＡＳの利得効果、および図５の対応するポンプ光源
ＤＦＰ１、ＤＦＰ２、ＲＦＰ、およびＢＦＰからのポン
プ光の波長を示す図表である。この目的で、ｎ個のＷＤ
Ｍ信号１−ｎを、いくつか波長軸λ上に概略的に示して
いる。この場合、例として、第７のＷＤＭ信号７が劣化
している。左から右に、ドープファイバ増幅器のファイ
バ利得曲線ＣＤ、第１のラマン利得曲線ＣＲ１、ブリュ
アン利得曲線ＣＢ、第２のラマン利得曲線ＣＲ２および
第３のラマン利得曲線ＣＲ３を示している。合成利得曲
線ＣＲは、活性ファイバ素子ＤＣＦＧにおけるすべての
利得効果を合成した、すなわち加法的な効果を表す。
トルまたは利得曲線、すなわち本発明による光増幅シス
テムＡＳの利得効果、および図５の対応するポンプ光源
ＤＦＰ１、ＤＦＰ２、ＲＦＰ、およびＢＦＰからのポン
プ光の波長を示す図表である。この目的で、ｎ個のＷＤ
Ｍ信号１−ｎを、いくつか波長軸λ上に概略的に示して
いる。この場合、例として、第７のＷＤＭ信号７が劣化
している。左から右に、ドープファイバ増幅器のファイ
バ利得曲線ＣＤ、第１のラマン利得曲線ＣＲ１、ブリュ
アン利得曲線ＣＢ、第２のラマン利得曲線ＣＲ２および
第３のラマン利得曲線ＣＲ３を示している。合成利得曲
線ＣＲは、活性ファイバ素子ＤＣＦＧにおけるすべての
利得効果を合成した、すなわち加法的な効果を表す。
【００３６】例として、図５からのポンプ光源ＤＦＰ
１、ＤＦＰ２、ＲＦＰ、およびＢＦＰのポンプ光Ｐ１〜
Ｐ６の波長を、波長軸λの下に、左から右へと示してい
る。この場合、ポンプ光Ｐ１〜Ｐ４の波長は、合成利得
曲線ＣＲのスペクトルの外側（帯域外）にあり、ポンプ
光５〜６の波長はスペクトルの内側（帯域内）にある。
第１のポンプ光Ｐ１は、この場合、第１のファイバ増幅
器ポンプ光源ＤＦＰ１によって生成され、第２のポンプ
光Ｐ２は、第２のファイバ増幅器ポンプ光源ＤＦＰ２に
よって生成され、第３、第４、第５のポンプ光Ｐ３〜Ｐ
５は、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰによって生成さ
れ、第６のポンプ光Ｐ６はブリュアン増幅器ポンプ光源
ＢＦＰによって生成される。
１、ＤＦＰ２、ＲＦＰ、およびＢＦＰのポンプ光Ｐ１〜
Ｐ６の波長を、波長軸λの下に、左から右へと示してい
る。この場合、ポンプ光Ｐ１〜Ｐ４の波長は、合成利得
曲線ＣＲのスペクトルの外側（帯域外）にあり、ポンプ
光５〜６の波長はスペクトルの内側（帯域内）にある。
第１のポンプ光Ｐ１は、この場合、第１のファイバ増幅
器ポンプ光源ＤＦＰ１によって生成され、第２のポンプ
光Ｐ２は、第２のファイバ増幅器ポンプ光源ＤＦＰ２に
よって生成され、第３、第４、第５のポンプ光Ｐ３〜Ｐ
５は、ラマン増幅器ポンプ光源ＲＦＰによって生成さ
れ、第６のポンプ光Ｐ６はブリュアン増幅器ポンプ光源
ＢＦＰによって生成される。
【００３７】ファイバ利得曲線ＣＤはすべてのＷＤＭ信
号を含むが、波長に応じて異なる増幅を実行する。ポン
プ光源Ｐ３〜Ｐ５によって発生するラマン利得曲線ＣＲ
１〜ＣＲ３は、それぞれＷＤＭ信号の一部を含み、ここ
では狭帯域ピークとして表されているブリュアン利得曲
線ＣＢは、例として選択された第７のＷＤＭ信号を含
む。この利得曲線ＣＢの中央周波数は、この場合、第７
のＷＤＭ信号の搬送周波数に対して、前述のブリュアン
周波数ΔＦＢだけずれる。ブリュアン増幅器が発生した
利得効果ＣＢのピークを除き、合成利得曲線ＣＲは、Ｗ
ＤＭ信号１−ｎの範囲で要求どおりほぼ平坦になる、す
なわち、広帯域増幅システムＡＳ全体は、すべてのＷＤ
Ｍ信号の増幅、等化、分散補償を達成する。
号を含むが、波長に応じて異なる増幅を実行する。ポン
プ光源Ｐ３〜Ｐ５によって発生するラマン利得曲線ＣＲ
１〜ＣＲ３は、それぞれＷＤＭ信号の一部を含み、ここ
では狭帯域ピークとして表されているブリュアン利得曲
線ＣＢは、例として選択された第７のＷＤＭ信号を含
む。この利得曲線ＣＢの中央周波数は、この場合、第７
のＷＤＭ信号の搬送周波数に対して、前述のブリュアン
周波数ΔＦＢだけずれる。ブリュアン増幅器が発生した
利得効果ＣＢのピークを除き、合成利得曲線ＣＲは、Ｗ
ＤＭ信号１−ｎの範囲で要求どおりほぼ平坦になる、す
なわち、広帯域増幅システムＡＳ全体は、すべてのＷＤ
Ｍ信号の増幅、等化、分散補償を達成する。
【図１】選択されたＷＤＭ信号を増幅するための、本発
明による光増幅器を含む配置を示す概略図である。
明による光増幅器を含む配置を示す概略図である。
【図２】いくつかのＷＤＭ信号を同時かつ個別に増幅す
るための、本発明による光増幅器を含む配置を示す概略
図である。
るための、本発明による光増幅器を含む配置を示す概略
図である。
【図３】ポンプ信号の周波数適合の図表を示す図であ
る。
る。
【図４ａ】ＷＤＭ信号を完全に増幅するためのポンプ信
号のスペクトルを示す概略図である。
号のスペクトルを示す概略図である。
【図４ｂ】ＷＤＭ信号を部分的に増幅するためのポンプ
信号のスペクトルを示す概略図である。
信号のスペクトルを示す概略図である。
【図５】本発明による光増幅システムの一部として本発
明による増幅器を示す概略図である。
明による増幅器を示す概略図である。
【図６】本発明による光増幅システムの利得曲線および
ポンプ波長を例として示す概略図である。
ポンプ波長を例として示す概略図である。
ＯＷ 導波路
Ｓ１ 入力信号
Ｓ１’ 修正された入力信号
Ｓ２ 出力信号
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ ポンプ光
ＰＢ１ 単一ポンプ光源
ＰＢ２ 多重ポンプ光源
ＳＰ 光スプリッタ
ＣＰＬ 光結合器
ＭＳ 測定信号
ＳＳＡ（単一源）増幅器
ＭＳＡ 多重源増幅器
Ｉ 強度推移
ｆ 周波数
ΔＦ 等周波数間隔
ΔＦＢ ブリュアン周波数
ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５ 搬送周波数
ｆｐ、ｆ１’、ｆ２’、ｆ３’、ｆ４’、ｆ５’ 中央
周波数 ＦＰ 線幅 ＡＤＡＰ 適合させるための修正プロセス Ａ、Ｂ、Ｂ’ 三角形 ＦＳ、ＦＳ’ 信号幅 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 結合器 ＤＦＰ１、ＤＦＰ２ ファイバ増幅器ポンプ光源 ＲＦＰ ラマン増幅器ポンプ光源 ＢＦＰ ブリュアン増幅器ポンプ光源 ＤＣＦＧ 活性ファイバ要素 ＡＳ 光広帯域増幅システム λ 波長軸 ＣＲ 合成利得曲線 ＣＤ ファイバ利得曲線 ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３ ラマン利得曲線 ＣＢ ブリュアン利得曲線 ＦＢ 帯域幅
周波数 ＦＰ 線幅 ＡＤＡＰ 適合させるための修正プロセス Ａ、Ｂ、Ｂ’ 三角形 ＦＳ、ＦＳ’ 信号幅 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 結合器 ＤＦＰ１、ＤＦＰ２ ファイバ増幅器ポンプ光源 ＲＦＰ ラマン増幅器ポンプ光源 ＢＦＰ ブリュアン増幅器ポンプ光源 ＤＣＦＧ 活性ファイバ要素 ＡＳ 光広帯域増幅システム λ 波長軸 ＣＲ 合成利得曲線 ＣＤ ファイバ利得曲線 ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３ ラマン利得曲線 ＣＢ ブリュアン利得曲線 ＦＢ 帯域幅
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Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10
HA24
5F072 AK06 QQ06 YY17
5K102 AA53 AD01 AK06 MA03 MB02
MB05 MB06 MB17 MC11 MD02
Claims (10)
- 【請求項１】 ＷＤＭ伝送システムにおいて波長分割多
重信号を増幅する方法であって、ポンプ光が、ＷＤＭ信
号の伝送方向とは反対に光伝送システムの光導波路に注
入され、前記ポンプ光が、前記ポンプ光によって生成さ
れた前記光導波路のブリュアン散乱プロセスによって、
少なくとも１つの選択されたＷＤＭ信号が、少なくとも
１つの非選択ＷＤＭ信号とは無関係に個別に増幅される
ような周波数スペクトルを有する方法。 - 【請求項２】 前記ＷＤＭ信号の異なる強度を等化する
目的で、前記ＷＤＭ信号の強度が測定され、前記ＷＤＭ
信号の特定の個別増幅のために対応するポンプ光が決定
される請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ポンプ光が、狭帯域ポンプ光源によ
って生成され、適合プロセスにより増幅される前記ＷＤ
Ｍ信号の帯域幅に適合される請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記ポンプ光が、増幅されるＷＤＭ信号
と同じ変調型および変調速度を有する擬似ランダム信号
で変調することによって適合される請求項３に記載の方
法。 - 【請求項５】 波長分割多重伝送システム用の光増幅器
であって、 ポンプ光をＷＤＭ信号の伝送方向とは反対に光導波路に
注入する注入手段と、 励起されたブリュアン散乱プロセスにより少なくとも１
つの選択されたＷＤＭ信号を個別に増幅するためのポン
プ光が、少なくとも１つの非選択ＷＤＭ信号とは無関係
に生成できるように設計されたポンプ光生成手段とを備
える光増幅器。 - 【請求項６】 ＷＤＭ信号の強度値を測定する測定装置
と、前記ポンプ光生成手段を制御するための制御信号を
決定する評価手段とが存在し、前記制御信号が、前記ポ
ンプ光生成手段が前記ＷＤＭ信号の強度を等化するため
のポンプ光を生成するように設計されている請求項５に
記載の光増幅器。 - 【請求項７】 ＷＤＭ信号を増幅するためのポンプ光ま
たはポンプ光成分の帯域幅をこのＷＤＭ信号の帯域幅に
適合させる適合手段が存在する請求項５に記載の光増幅
器。 - 【請求項８】 請求項５に記載の光増幅器を備えた、Ｗ
ＤＭ伝送システムのＷＤＭ信号の増幅、分散補償、およ
び強度等化のための光広帯域増幅システム。 - 【請求項９】 活性ファイバ要素と、このファイバ要素
に作用する対応するポンプ光源とが存在する請求項８に
記載の光広帯域増幅システム。 - 【請求項１０】 請求項５、または８に記載の光増幅器
を備えるＷＤＭ伝送システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01440185A EP1271811B1 (de) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Verfahren und Vorrichtung zur Verstärkung von WDM Signalen mittels des stimulierten Brillouin-Streuprozess |
| EP01440185.5 | 2001-06-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003050410A true JP2003050410A (ja) | 2003-02-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002164270A Withdrawn JP2003050410A (ja) | 2001-06-21 | 2002-06-05 | Ｗｄｍ伝送システムにおける波長分割多重（ｗｄｍ）信号の増幅方法、およびそのための光増幅器、光増幅システム、ｗｄｍ伝送システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1271811B1 (ja) |
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| DE102004037549A1 (de) * | 2004-08-03 | 2006-03-16 | Deutsche Telekom Ag | Vorrichtung zur Erzeugung und Modulation eines hochfrequenten Signals |
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| WO2014059571A1 (zh) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 华为技术有限公司 | 一种处理光载波的方法、光器件和多载波发射机 |
| US9485049B2 (en) * | 2013-03-29 | 2016-11-01 | Infinera Corporation | Adjusting carrier spacing in a channel |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5414540A (en) * | 1993-06-01 | 1995-05-09 | Bell Communications Research, Inc. | Frequency-selective optical switch employing a frequency dispersive element, polarization dispersive element and polarization modulating elements |
| US5740292A (en) * | 1996-09-12 | 1998-04-14 | Lucent Technologies Inc. | Mode coupling optical waveguide grating |
| DK176236B1 (da) * | 1996-09-26 | 2007-04-10 | Tellabs Denmark As | Fremgangsmåde og apparat til amplitudemæssig udligning af et antal optiske signaler |
| US6178036B1 (en) * | 1997-01-14 | 2001-01-23 | California Institute Of Technology | Opto-electronic devices and systems based on brillouin selective sideband amplification |
| CN1082753C (zh) * | 1997-03-05 | 2002-04-10 | 富士通株式会社 | 减小受激布里渊散射影响的传输波分复用信号方法和设备 |
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| WO2000005622A1 (fr) * | 1998-07-23 | 2000-02-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Amplificateur raman, repeteur optique et procede d'amplification raman |
| US6151160A (en) | 1998-10-05 | 2000-11-21 | Tyco Submarine Systems Ltd. | Broadband Raman pre-amplifier for wavelength division multiplexed optical communication systems |
| US6049414A (en) | 1998-11-20 | 2000-04-11 | Lucent Technologies Inc. | Temperature-compensated rare earth doped optical waveguide amplifiers |
| DE10049394A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-05-31 | Siemens Ag | Verfahren zur Übertragung von Lichtimpulsen und Lichtwellen |
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-
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- 2002-05-29 US US10/155,960 patent/US6781747B2/en not_active Expired - Fee Related
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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