JP3570927B2

JP3570927B2 - Optical fiber communication system using Raman amplification.

Info

Publication number: JP3570927B2
Application number: JP20676399A
Authority: JP
Inventors: 浩次増田; 裕生鈴木; 昇高知尾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP2001033838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラマン増幅器、および当該増幅器を用いた従来の波長多重の光ファイバ通信システムの一例の基本構成を図１５に示す（参考文献［１］）。
【０００３】
上記従来のラマン増幅器１５は、ラマン増幅の利得媒質である光ファイバ５、励起光源１５０、励起光源１５０からの励起光と信号光の合波器４よりなる。増幅器内の光ファイバ５には、伝送ファイバまたはラマンファイバが用いられる。
【０００４】
ここで、上記構成について具体的に説明する。励起光源１５０は、単一偏波で、かつ発振波長幅が１ｎｍ程度以下のレーザ光源である。当該光源１５０は、ファイバグレーティングＦＧ１〜ＦＧ６で発振波長幅が１ｎｍ程度以下に狭窄化されたレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６を有している（参考文献［１］）。或いは、ファイバラマンレーザ（参考文献［３］）などを有している。
【０００５】
図１５は、６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６を有する構成を示しているが、このレーザダイオードの個数は、一般的に４個以上の任意数である。図１５に示した６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６は、それぞれ同一波長の２個のレーザダイオードＬＤ１とＬＤ２、レーザダイオードＬＤ３とＬＤ４、レーザダイオードＬＤ５とＬＤ６の３組が集まったものである。各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６の励起光波長を、長波長側からそれぞれλｐ１，λｐ２，λｐ３としている。波長λｐ１，λｐ２，λｐ３の間隔は約７ｎｍ以上である。
【０００６】
それぞれ同一波長の２個のレーザダイオードＬＤ１とＬＤ２、ＬＤ３とＬＤ４、およびＬＤ５とＬＤ６からの各励起光は、励起光源１５０からの励起光出力パワーを増大させる目的で、偏波ビーム合波器（ＰＢＣ）１５１と１５２と１５３で合波される。合波された波長がλｐ１，λｐ２，λｐ３の３種励起光は、ポート１，２，３を通してそれぞれ波長選択型合波器（ＷＳＣ）１５４に入力され、ここでそれぞれが合波される。合波された励起光は、合波器４により信号光と合波される。
【０００７】
ここで、波長選択型合波器１５４の各ポート１，２，３に対する透過率スペクトルの一例を図１６に示す。当該スペクトル特性は、励起光波長λｐ１，λｐ２，ｐ３において透過率がピーク値を有する。
【０００８】
なお、波長選択型合波器１５４にはマッハッェンダ型の導波路回路（ＭＺＰＬＣ）、或いはアレイ型導波路格子（ＡＷＧ）等が用いられる。
【０００９】
図１５は励起光の伝搬方向が信号光の伝搬方向と逆の場合（後方向励起）を示しているが、励起光と信号光の伝搬方向が同一の場合（前方向励起）にも、或いは双方向励起の場合にも、以下に述べることと同様のことが言える。
【００１０】
ラマン増幅器１５の種々適用形態を図１７に示した。図１７（ａ）は、増幅器１５内の光ファイバ５に伝送ファイバを用いて信号光を分布的に増幅する場合を示す。図１７（ｂ）は、増幅器１５ａ内の光ファイバ５ａにラマンファイバを用いて信号光を集中的に増幅する場合を示す。図１７（ａ）〜（ｂ）のシステムでは、増幅器外の光ファイバ５ｂには伝送ファイバが用いられ、光ファイバ５と５ｂにおける信号光損失を、それぞれ分布利得および集中利得で補っている。
【００１１】
図１７（ｃ）は、図１７（ａ）の分布型ラマン増幅器１５の後段に集中型光増幅器１６を設置した構成を示す。集中型光増幅器１６には希土類添加ファイバ増幅器や半導体レーザ増幅器が用いられ、増幅器内外の光ファイバ５と５ｂには伝送ファイバが用いられる。このシステムでは、分布型ラマン増幅器１５の分布ラマン利得と集中型光増幅器１６の集中利得により光ファイバ（伝送ファイバ）５と５ｂにおける信号光損失を補っている（参考文献［２］）。図１７（ｃ）のシステムと同様にして、図１７（ｂ）の集中型ラマン増幅器１５の前段または後段に集中型光増幅器１６を設置する構成も知られている。
【００１２】
図１７の適用形態は光ファイバ通信システムに関するものであるが、計測等の光信号処理システムにおける適用形態は、各ラマン増幅器１５ａの前後に各種光部品が設置されるものであり、一般に、ラマン増幅器１５ａにより入力信号光を増幅して出力する。
【００１３】
励起光源１５０で合波される異種光波長の間隔は前述の通り約７ｎｍ以上であるが、ここでは、当該間隔が下記の図１８〜図１９に示す通り約１５ｎｍの場合について例示する。図１８は、従来技術における利得スペクトル特性を示している。図１８（ａ）は単一波長励起の場合の特性を示したもので、λｐ１は励起光波長を示し、λｓ１はラマン利得ピーク近傍波長を示している。図１８（ｂ）は多波長励起の一例として３波長励起の場合の特性を示したもので、λｐ１，λｐ２，λｐ３はそれぞれ励起光波長を示し、λｓ１，λｓ２，λｓ３は各励起光波長に対応したラマン利得ピーク近傍波長を示している。
【００１４】
また図１９は従来技術における励起光パワースペクトル特性を示しており、図１９（ａ）に示したパワースペクトル特性が図１８（ａ）に対応し、図１９（ｂ）に示したパワースペクトル特性が図１８（ｂ）に対応する。
【００１５】
多波長励起（図１８（ｂ），図１９（ｂ））は、ラマン利得の平坦帯域を拡大する目的で採用されている。図１９（ｂ）に示した３つの励起光パワーは、図１８（ｂ）の利得スペクトル特性がより平坦になるように、短波長側の励起光パワーが長波長側の励起光パワーより小さいようパワー配分されている。
【００１６】
単一波長励起の場合、図１８（ａ）に示したように、ラマン利得ピーク近傍波長付近において利得スペクトルに窪みが存在する。当該窪みの大きさは光ファイバ５の組成に依存しており、特に、ＧｅＯ２の添加濃度の低いシリカファイバ（例えば、１．３μｍゼロ分散ファイバや分散シフトファイバ）の場合に当該窪みが顕著にみられる。例えば、ＧｅＯ２の添加濃度の低い上記シリカファイバを用いた例では、窪み幅は約７ｎｍ、その深さ（利得変化幅）はラマン利得（ｄＢ単位）の約１０％である（参考文献［４］）。
【００１７】
一方、図１８（ｂ）に示した３波長励起の場合には、３つのラマン利得ピーク近傍波長付近において、利得スペクトルにそれぞれ窪みが存在する。
【００１８】
参考文献
［１］Ｙ．Ｅｍｏｒｉｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，ＰＤ１９，１９９９［２］Ｈ．Ｍａｓｕｄａｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＥＣＯＣ，ＰｏｓｔＤｅａｄ−ＬｉｎｅＰａｐｅｒ，ｐ．７３〜７６，１９９７
［３］Ｋ．Ｒｏｔｔｗｉｔｔｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，ＰＤ６，１９９８
［４］Ｙ．Ａｏｋｉ，ＯｐｔｉｃａｌａｎｄＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２１，Ｓ８９−Ｓ１０４，１９８９
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のラマン増幅器、および当該増幅器を用いた波長多重の光ファイバ通信システムにおいては、ラマン利得スペクトルに窪みが存在することによる技術課題が生じている。すなわち、ラマン利得スペクトルの窪みによって、波長多重された異なる波長の信号光間に利得偏差や光信号対雑音比の偏差を生じさせ、伝送性能を劣化させている。特に、ラマン増幅器を多段接続して用いた多中継システムにおいて、当該伝送性能劣化が顕著となっていた。
【００２０】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、ラマン利得スペクトルの窪みに起因する伝送性能劣化のないラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、ラマン増幅の利得媒質であって、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが所定波長幅の窪みを有する光ファイバと、それぞれ異なる波長のレーザ光を励起する複数の単一偏波レーザと各単一偏波レーザからの複数の励起光に基づき一つの励起光を生成する合波手段を備え、前記一つの励起光で所定方向に前記光ファイバを光励起する励起光源と、前記一つの励起光を信号光と合波する合波器とを備えたラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムであって、前記励起光源は、前記複数の励起光それぞれの波長を所定間隔で配置することにより、前記一つの励起光の利得スペクトル特性が前記所定波長幅以上の窪みを持たないようにしたラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記複数の単一偏波レーザは、それぞれ所定波長の第１の複数のレーザ光を励起する第１の複数の単一偏波レーザと、各所定波長に対し互いの波長差の絶対値がそれぞれ前記所定波長幅よりも小さくなる波長幅だけ異なる波長の第２の複数のレーザ光を励起する第２の複数の単一偏波レーザを含み、前記合波手段は、所定の波長透過特性を有し、前記第１の複数の単一偏波レーザからの第１の複数の励起光を透過して一つに合波する第１の波長選択合波手段と、所定の波長透過特性を有し、前記第２の複数の単一偏波レーザからの第２の複数の励起光を透過して一つに合波する第２の波長選択合波手段と、前記第１の合波手段からの励起光と第２の合波手段からの励起光を一つに合波する偏波合波手段を含むラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記複数の単一偏波レーザは、所定波長のレーザ光および前記所定波長に対し互いの波長差の絶対値が前記所定波長幅よりも小さくなる波長幅だけ異なる波長の別のレーザ光を生成するレーザ対を複数含んでおり、各レーザ対による前記所定波長が異なっており、当該複数のレーザ対からの前記励起光と前記別の励起光をそれぞれ一つに合波する複数の偏波合波手段と、前記所定波長から前記異なる波長までを含む所定の波長透過特性を有し、前記複数の偏波合波手段からの合波された複数の励起光を透過して一つに合波する波長選択合波手段とを含むラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記複数の単一偏波レーザは、前記複数の励起光のうち２波長の最小の波長差の絶対値が前記所定波長幅よりも小さくなるように前記それぞれの波長を配置され、前記合波手段は波長選択合波手段であり、前記それぞれの波長とされた前記複数の励起光を透過して合波することで前記一つの励起光を生成するラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４において、それぞれ異なる波長の別のレーザ光を励起する別の複数の単一偏波レーザと各単一偏波レーザからの別の複数の励起光に基づき別の一つの励起光を生成する別の合波手段を備え、前記別の一つの励起光で前記所定方向と逆方向に前記光ファイバを光励起する別の励起光源と、前記別の励起光を前記信号光と合波する別の合波器とをさらに備え、前記別の一つの励起光と前記励起光源による前記一つの励起光で双方向励起を行うラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかにおいて、前記絶対値を略略１〜６ｎｍとしたラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムを提供する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
本発明に係る光ファイバ通信システムの第１実施形態の構成を図１に示す。
【００２９】
励起光源１０の内部構成が従来のもの（図１５参照）と異なる。励起光源１０は、６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６と、２個の波長選択型合波器（ＷＳＣ−１）１１および波長選択型合波器（ＷＳＣ−２）１２と、１個の偏波合波器（ＰＢＣ）１３とを有する。ＦＧ１〜ＦＧ６はファイバ・グレーティングであり、各レーザダイオードからの励起光は単一偏波レーザである。
【００３０】
波長選択型合波器１１で合波するレーザダイオードＤ４〜ＬＤ６からの３波の励起光の波長（λｐ１，ｐλ２，λｐ３）と、波長選択型合波器１２で合波するレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３からの３波の励起光の波長（λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊）との間に、波長差λｐｋ−λｐｋ^＊（ｋ＝１，２，３）の絶対値が、ラマン増幅の利得媒質である光ファイバ５における単一波長励起時のラマン利得スペクトルの窪みの幅よりも小さくなるように各波長が配置される。
【００３１】
本実施形態では、６個のレーザダイオードの波長λｐ１，ｐλ２，λｐ３，λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊はすべて異なる。レーザダイオードＬＤ４〜ＬＤ６が励起する波長λｐ１，λｐ２，λｐ３は従来技術で用いられたものとそれぞれ同一であるが、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３が励起する波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は、波長λｐ１，λｐ２，λｐ３に対してそれぞれ短波長側に数ｎｍ（１ｎｍから６ｎｍの間の値）異なる値に設定されている。
【００３２】
波長選択型合波器（ＷＳＣ−１）１１の各ポート１，２，３および波長選択型合波器（ＷＳＣ−２）１２の各ポート１^＊，２^＊，３^＊は、それぞれ図２（ａ），（ｂ）に示した透過率スペクトルを示している。これにより両波長選択型合波器は、それぞれ波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊およびλｐ１，λｐ２，λｐ３の励起光を偏波を保持したまま合波する。波長選択型合波器１１および１２から出射された２つの励起光は、偏波合波器１３で一つに合波される。一つとされた励起光は、合波器４により信号光と合波される。
【００３３】
図３は第１実施形態による得られる利得スペクトル特性を示し、図４は、当該利得スペクトルに対応する励起光パワースペクトル特性を示している。
【００３４】
本実施形態によれば、波長λｐ１とλｐ１^＊，波長λｐ２とλｐ２^＊，波長λｐ３とλｐ３^＊が、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが有する窪みの幅（約７ｎｍ）より狭い上述波長幅で合波されているので、窪みの深さを従来技術に比ベ小さくすることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態ではレーザダイオードが６個の例を示したが、レーザダイオードを４個設け、各２個のレーザダイオードからの波長を波長選択型合波器１１，１２で合波する構成でもよい。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明に係る光ファイバ通信システムの第２実施形態の構成を図５に示す。
【００３７】
励起光源５０の内部構成が従来のもの（図１５参照）と異なる。励起光源５０は、６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６と、１個の波長選択型合波器（ＷＳＣ）５５と、３個の偏波合波器（ＰＢＣ）５１，５２，５３とを有する。ＦＧ１〜ＦＧ６はファイバ・グレーティングであり、各レーザダイオードからの励起光は単一偏波レーザである。
【００３８】
偏波合波器５１で合波するレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ４からの２波の励起光の波長差λｐ１−λｐ１^＊の絶対値と、偏波合波器５２で合波するレーザダイオードＬＤ２，ＬＤ５からの２波の励起光の波長差λｐ２−λｐ２^＊の絶対値と、偏波合波器５３で合波するレーザダイオードＬＤ３，ＬＤ６からの２波の励起光の波長差λｐ３−λｐ３^＊の絶対値が、それぞれラマン増幅の利得媒質である光ファイバ５における単一波長励起時のラマン利得スペクトルの窪みの幅よりも小さくなるように各波長が配置される。偏波合波器５１，５２，５３を出射した３つの励起光は波長選択型合波器５５の各ポート１，２，３に入力され、ここで合波されて一つとされ、一つとされた励起光は合波器４により信号光と合波される。
【００３９】
本実施形態では、６個のレーザダイオードの波長λｐ１，ｐλ２，λｐ３，λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は第１実施形態の場合と同様にすべて異なり、波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は、波長λｐ１，λｐ２，λｐ３に対してそれぞれ短波長側に数ｎｍ（１ｎｍから６ｎｍの間の値）異なる値に設定されている。
【００４０】
本実施形態では、まず波長λｐ１とλｐ１^＊，波長λｐ２とλｐ２^＊，波長λｐ３とλｐ３^＊の励起光をそれぞれ偏波合波器５１，５２，５３で合波した後、合波された３つの励起光を波長選択型合波器５５で合波している。波長選択型合波器５５は、従来用いられたものと、すなわち第１実施形態で用いたものと透過率スペクトル特性が異なっている。
【００４１】
図６は波長選択型合波器５５の透過率スペクトル特性を示す特性図であ。この図は、波長選択型合波器５５が、波長λｐ３^＊〜λｐ３，波長λｐ２^＊〜λｐ２，波長λｐ１^＊〜λｐ１を含んだ各励起光を、それぞれポート３，２，１で、高い透過率で合波することを表す。
【００４２】
第２実施形態による得られる利得スペクトル特性および当該利得スペクトルに対応する励起光パワースペクトル特性は第１実施形態によるものと同じであり、それぞれ図３および図４に示してある。
【００４３】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、波長λｐ１とλｐ１^＊，波長λｐ２とλｐ２^＊，波長λｐ３とλｐ３^＊が、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが有する窪みの幅（約７ｎｍ）より狭い上述波長幅で合波されているので、窪みの深さを従来技術に比ベ小さくすることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では偏波合波器が３個の例を示したが、偏波合波器を２個とし、レーザダイオードを４個とし、各２個のレーザダイオードからの波長を両偏波合波器で合波する構成でもよい。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明に係る光ファイバ通信システムの第３実施形態の構成を図７に示す。
【００４６】
励起光源７０の内部構成が従来のもの（図１５参照）と異なる。励起光源７０は、６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６と、１個の波長選択型合波器（ＷＳＣ）７１とを有する。ＦＧ１〜ＦＧ６はファイバ・グレーティングであり、各レーザダイオードからの励起光は単一偏波レーザである。
【００４７】
本実施形態では、６個のレーザダイオードの波長λｐ１，ｐλ２，λｐ３，λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は第１実施形態と同様にすべて異なる。すなわち、レーザダイオードＬＤ４〜ＬＤ６が励起する波長λｐ１，λｐ２，λｐ３は従来技術で用いられたものとそれぞれ同一であるが、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３が励起する波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は、波長λｐ１，λｐ２，λｐ３に対してそれぞれ短波長側に数ｎｍ（１ｎｍから６ｎｍの間の値）異なる値に設定されている。
【００４８】
波長選択型合波器７１で合波するレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６からの６波の励起光のうち波長間隔が最も小さい２波の波長差λｐｋ−λｐｋ^＊（ｋ＝１，２，３）の絶対値が、それぞれラマン増幅の利得媒質である光ファイバ５における単一波長励起時のラマン利得スペクトルの窪みの幅よりも小さくなるように各波長が配置される。波長選択型合波器７１の各ポート１，２，３，１^＊，２^＊，３^＊に入力された波長λｐ１，λｐ２，λｐ３およびλｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊の６つの励起光は、１つの励起光に合波されて出射され、合波器４により信号光と合波される。
【００４９】
図８は波長選択型合波器７１の透過率スペクトル特性を示す特性図であ。この図は、波長選択型合波器７１が、波長λｐ３^＊，λｐ３，λｐ２^＊，λｐ２，λｐ１^＊，λｐ１を含んだ各励起光を、それぞれのポート３^＊，３，２^＊，２，１^＊，１で、高い透過率で合波することを表す。
【００５０】
第３実施形態による得られる利得スペクトル特性および当該利得スペクトルに対応する励起光パワースペクトル特性は第１実施形態によるものと同じであり、それぞれ図３および図４に示してある。
【００５１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、波長λｐ１とλｐ１^＊，波長λｐ２とλｐ２^＊，波長λｐ３とλｐ３^＊が、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが有する窪みの幅（約７ｎｍ）より狭い上述波長幅で合波されているので、窪みの深さを従来技術に比ベ小さくすることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態ではレーザダイオードが６個の例を示したが、レーザダイオードを２個とし、両レーザダイオードからの波長を波長選択型合波器で合波する構成でもよい。
【００５３】
（第４実施形態）
本発明に係る光ファイバ通信システムの第４実施形態の構成を図９に示す。
【００５４】
本実施形態の構成は、２つの励起光源９０，９５と２つの合波器４，６を備える点で上記した各構成と異なり、励起光源９０と９５により双方向励起を行う構成とされている。また、励起光源９０は、３個のレーザダイオードＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６と、１個の波長選択型合波器（ＷＳＣ−１）１１とを有する。励起光源９５は、３個のレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と、１個の波長選択型合波器（ＷＳＣ−２）１２とを有する。ＦＧ１〜ＦＧ６はファイバ・グレーティングであり、各レーザダイオードからの励起光は単一偏波レーザである。
【００５５】
本実施形態では、６個のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６の波長λｐ１，ｐλ２，λｐ３，λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は第１実施形態の場合と同様にすべて異なり、波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊は、波長λｐ１，λｐ２，λｐ３に対してそれぞれ短波長側に数ｎｍ（１ｎｍから６ｎｍの間の値）異なる値に設定されている。
【００５６】
すなわち、波長選択型合波器１１および１２で合波する６波の励起光のうち波長間隔が最も小さい２波の波長差λｐｋ−λｐｋ^＊（ｋ＝１，２，３）の絶対値が、それぞれラマン増幅の利得媒質である光ファイバ５における単一波長励起時のラマン利得スペクトルの窪みの幅よりも小さくなるように各波長が配置される。
【００５７】
波長選択型合波器１１および１２は第１実施形態で用いたものとそれぞれ同一であり、その透過率スペクトル特性は図２に示した通りである。
【００５８】
本実施形態では、波長λｐ１，λｐ２，λｐ３の励起光を波長選択型合波器１１で１つに合波して後方向励起に用い、さらに、波長λｐ１^＊，λｐ２^＊，λｐ３^＊の励起光を波長選択型合波器１２で１つに合波して、前方向励起に用いている。後方向励起光は合波器４により信号光と合波され、前方向励起光は合波器６により信号光と合波される。
【００５９】
本実施形態における利得スペクトル特性および当該利得スペクトルに対応する励起光パワースペクトル特性は第１実施形態によるものと略同一であり、それぞれ図３および図４に示したものと略同一である。ただし、後方向励起と前方向励起において、伝搬励起光間の相互作用の大きさが異なるため、同一利得スペクトルを得るための励起光パワースペクトルは、お互いに多少とも異なる。
【００６０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、波長λｐ１とλｐ２とλｐ３，波長λｐ１^＊とλｐ２^＊とλｐ３^＊が、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが有する窪みの幅（約７ｎｍ）より狭い上述波長幅で合波されているので、窪みの深さを従来技術に比ベ小さくすることができる。
【００６１】
なお、上記実施形態では各励起光源が備えるレーザダイオードを３個としたが、レーザダイオード個数を２個とし、両レーザダイオードからの波長を各励起光源内の波長選択型合波器で合波する構成でもよい。
【００６２】
上記した各実施形態の構成によれば、従来、問題とされていた利得スペクトルの窪みの深さを小さく改善することが可能である。これにより、波長多重された異なる波長の信号光間に利得偏差や光信号対雑音比の偏差を生じさせることによる伝送性能劣化を生じることがなく、特に、ラマン増幅器を多段接続して用いた多中継システムにおいて有効である。
【００６３】
なお、種々実施形態について上述した本発明に係る光ファイバ通信システムを光信号処理システムに適用することも考えられる。
【００６４】
【実施例】
次に、上記各実施形態におけるパラメータを以下の通り設定した本発明の実施例について説明する。
【００６５】
（第１実施例）
図１０は本発明の第１実施例を示しており、当該実施例では第１実施形態の構成を用いている。
【００６６】
本実施例において、波長λｐ１＝１４９０ｎｍ，λｐ２＝１４７５ｎｍ，λｐ３＝１４６０ｎｍ、およびλｐ１^＊＝１４８６ｎｍ，λｐ２^＊＝１４７１ｎｍ，λｐ３^＊＝１４５６ｎｍとした。つまり、波長λｐ１とλｐ１^＊の差，波長λｐ２とλｐ２^＊の差，波長λｐ３とλｐ３^＊の差をそれぞれ４ｎｍに設定した。
【００６７】
上記設定により得られた利得スペクトルを図１１に示す。
【００６８】
当該利得スペクトルにおいて、上記設定とされた励起波長に対応して信号光の利得波長域は約１５５５ｎｍ〜約１５９０ｎｍとなった。利得のピーク値は約１５ｄＢであり、当該利得スペクトルの窪みの深さは、ピーク値に対して約５％程度であった。この窪みの深さは、従来技術の深さ（約１０％程度）の約２分の１であった。また、励起光パワーは波長１４９０ｎｍ（図４のλｐ１）の励起光部分に関して、約１００ｍＷであった。
【００６９】
なお、信号光の利得波長域は、一般に励起光の波長設定を変えて実施することにより任意の波長域に設定することができ、例えば１．３μｍ〜１．７μｍに設定できる。
【００７０】
（第２実施例）
図１２は本発明の第２実施例を示しており、当該実施例では第２実施形態の構成を用いている。
【００７１】
本実施例においても、波長λｐ１＝１４９０ｎｍ，λｐ２＝１４７５ｎｍ，λｐ３＝１４６０ｎｍ、およびλｐ１^＊＝１４８６ｎｍ，λｐ２^＊＝１４７１ｎｍ，λｐ３^＊＝１４５６ｎｍとした。つまり、波長λｐ１とλｐ１^＊の差，波長λｐ２とλｐ２^＊の差，波長λｐ３とλｐ３^＊の差をそれぞれ４ｎｍに設定した。
【００７２】
本実施例により得られた利得スペクトルは、設定が第１実施例と同一であり、図１１に示した第１実施例と同様であった。
【００７３】
（第３実施例）
図１３は本発明の第３実施例を示しており、当該実施例では第３実施形態の構成を用いている。
【００７４】
本実施例においても、波長λｐ１＝１４９０ｎｍ，λｐ２＝１４７５ｎｍ，λｐ３＝１４６０ｎｍ、およびλｐ１^＊＝１４８６ｎｍ，λｐ２^＊＝１４７１ｎｍ，λｐ３^＊＝１４５６ｎｍとした。つまり、波長λｐ１とλｐ１^＊の差，波長λｐ２とλｐ２^＊の差，波長λｐ３とλｐ３^＊の差をそれぞれ４ｎｍに設定した。
【００７５】
本実施例により得られた利得スペクトルは、設定が第１実施例と同一であり、図１１に示した第１実施例と同様であった。
【００７６】
（第４実施例）
図１４は本発明の第４実施例を示しており、当該実施例では第４実施形態の構成を用いている。
【００７７】
本実施例においても、波長λｐ１＝１４９０ｎｍ，λｐ２＝１４７５ｎｍ，λｐ３＝１４６０ｎｍ、およびλｐ１^＊＝１４８６ｎｍ，λｐ２^＊＝１４７１ｎｍ，λｐ３^＊＝１４５６ｎｍとした。つまり、波長λｐ１とλｐ１^＊の差，波長λｐ２とλｐ２^＊の差，波長λｐ３とλｐ３^＊の差をそれぞれ４ｎｍに設定した。
【００７８】
本実施例により得られた利得スペクトルは、設定が第１実施例と同一であり、図１１に示した第１実施例と同様であった。
【００７９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、多波長励起のラマン増幅器において、励起光源は、複数の単一偏波レーザからの複数の励起光それぞれの異なる波長を所定間隔で配置することにより、合波器への一つの励起光の利得スペクトル特性が単一波長励起時のラマン利得スペクトルの窪みの所定波長幅以上の窪みを持たないようにしたので、利得スペクトルの窪みの深さ（利得変化幅）を小さく改善することができ、これにより、波長多重された異なる波長の信号光間に利得偏差や光信号対雑音比の偏差を生じさせることによる伝送性能劣化を生じないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ通信システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ通信システムの第１および第４実施形態における波長選択型合波器の透過率スペクトル図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ通信システムの第１乃至第４実施形態における利得スペクトル図である。
【図４】本発明に係る光ファイバ通信システムの第１乃至第４実施形態における励起光のパワースペクトル図である。
【図５】本発明に係る光ファイバ通信システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ通信システムの第２実施形態における波長選択型合波器の透過率スペクトル図である。
【図７】本発明に係る光ファイバ通信システムの第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る光ファイバ通信システムの第３実施形態における波長選択型合波器の透過率スペクトル図である。
【図９】本発明に係る光ファイバ通信システムの第４実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１実施例を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の第１および第２実施例による利得スペクトル図である。
【図１２】本発明の第２実施例を説明するブロック図である。
【図１３】本発明の第３実施例を説明するブロック図である。
【図１４】本発明の第４実施例を説明するブロック図である。
【図１５】従来技術における波長多重光ファイバ通信システムの一例の基本構成を示すブロック図である。
【図１６】従来技術における波長選択型合波器の一例の透過率スペクトル図である
【図１７】従来技術におけるラマン増幅器の適用形態を示すブロック図である。
【図１８】従来技術による得られる利得スペクトル図である。
【図１９】従来技術による得られる励起光パワースペクトル図である。
【符号の説明】
４，６合波器
５光ファイバ
１０，４０，７０，９０，９５励起光源
１１，１２，５５，７１波長選択型合波器
１３，５１，５２，５３偏波合波器
ＦＧ１〜ＦＧ６ファイバ・グレーティング
ＬＤ１〜ＬＤ６レーザダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber communication system.
[0002]
[Prior art]
A basic configuration of an example of a Raman amplifier and a conventional wavelength division multiplexing optical fiber communication system using the amplifier is shown in FIG. 15 (reference document [1]).
[0003]
The conventional Raman amplifier 15 includes an optical fiber 5 which is a gain medium for Raman amplification, a pumping light source 150, and a pumping light and signal light combiner 4 from the pumping light source 150. A transmission fiber or a Raman fiber is used as the optical fiber 5 in the amplifier.
[0004]
Here, the above configuration will be specifically described. The excitation light source 150 is a laser light source having a single polarization and an oscillation wavelength width of about 1 nm or less. The light source 150 includes laser diodes LD1 to LD6 that are narrowed by the fiber gratings FG1 to FG6 to have an oscillation wavelength width of about 1 nm or less (reference document [1]). Alternatively, a fiber Raman laser (reference document [3]) is included.
[0005]
FIG. 15 shows a configuration having six laser diodes LD1 to LD6, but the number of laser diodes is generally an arbitrary number of four or more. The six laser diodes LD1 to LD6 shown in FIG. 15 are a set of two laser diodes LD1 and LD2, laser diodes LD3 and LD4, and laser diodes LD5 and LD6 having the same wavelength. The excitation light wavelengths of the laser diodes LD1 to LD6 are λp1, λp2, and λp3, respectively, from the long wavelength side. The interval between the wavelengths λp1, λp2, and λp3 is about 7 nm or more.
[0006]
Each of the pumping lights from the two laser diodes LD1 and LD2, LD3 and LD4, and LD5 and LD6 having the same wavelength is used for the purpose of increasing the pumping light output power from the pumping light source 150. PBC) 151, 152 and 153 are combined. The three types of pumped light having wavelengths λp1, λp2, and λp3 are input to the wavelength selective multiplexer (WSC) 154 through the ports 1, 2, and 3, respectively, where they are multiplexed. The combined excitation light is combined with the signal light by the multiplexer 4.
[0007]
Here, an example of a transmittance spectrum for each of the ports 1, 2, and 3 of the wavelength selective multiplexer 154 is shown in FIG. In the spectral characteristics, the transmittance has a peak value at the excitation light wavelengths λp1, λp2, and p3.
[0008]
For the wavelength selective multiplexer 154, a Mach-Mender type waveguide circuit (MZPLC), an array type waveguide grating (AWG), or the like is used.
[0009]
FIG. 15 shows the case where the propagation direction of the pumping light is opposite to the propagation direction of the signal light (reverse pumping), but also when the propagation direction of the pumping light and the signal light is the same (forward pumping), or The same can be said for bidirectional excitation.
[0010]
Various application forms of the Raman amplifier 15 are shown in FIG. FIG. 17A shows a case where signal light is amplified in a distributed manner using a transmission fiber for the optical fiber 5 in the amplifier 15. FIG. 17B shows a case where signal light is intensively amplified using a Raman fiber as the optical fiber 5a in the amplifier 15a. In the system of FIGS. 17A and 17B, a transmission fiber is used as the optical fiber 5b outside the amplifier, and the signal light loss in the optical fibers 5 and 5b is compensated by the distribution gain and the concentrated gain, respectively.
[0011]
FIG. 17C shows a configuration in which the lumped optical amplifier 16 is installed after the distributed Raman amplifier 15 of FIG. A rare-earth doped fiber amplifier or a semiconductor laser amplifier is used for the concentrated optical amplifier 16, and transmission fibers are used for the optical fibers 5 and 5b inside and outside the amplifier. In this system, the signal light loss in the optical fibers (transmission fibers) 5 and 5b is compensated by the distributed Raman gain of the distributed Raman amplifier 15 and the concentrated gain of the concentrated optical amplifier 16 (reference document [2]). Similarly to the system of FIG. 17C, a configuration is also known in which the lumped optical amplifier 16 is installed before or after the lumped Raman amplifier 15 of FIG. 17B.
[0012]
Although the application form of FIG. 17 relates to an optical fiber communication system, the application form in an optical signal processing system such as measurement is such that various optical components are installed before and after each Raman amplifier 15a. The input signal light is amplified and output by 15a.
[0013]
The interval between the different light wavelengths combined by the excitation light source 150 is about 7 nm or more as described above. Here, the case where the interval is about 15 nm as shown in FIGS. FIG. 18 shows gain spectrum characteristics in the prior art. FIG. 18A shows the characteristics in the case of single wavelength excitation, where λp1 indicates the pumping light wavelength and λs1 indicates the wavelength near the Raman gain peak. FIG. 18B shows the characteristics in the case of three-wavelength excitation as an example of multi-wavelength excitation. Λp1, λp2, and λp3 indicate pumping light wavelengths, and λs1, λs2, and λs3 correspond to the respective pumping light wavelengths. The wavelength near the Raman gain peak is shown.
[0014]
FIG. 19 shows the pumping light power spectrum characteristic in the prior art. The power spectral characteristic shown in FIG. 19A corresponds to FIG. 18A, and the power spectral characteristic shown in FIG. This corresponds to FIG.
[0015]
Multi-wavelength excitation (FIGS. 18B and 19B) is employed for the purpose of expanding the flat band of Raman gain. The three pumping light powers shown in FIG. 19B are such that the pumping light power on the short wavelength side is smaller than the pumping light power on the long wavelength side so that the gain spectrum characteristic of FIG. Power is distributed.
[0016]
In the case of single wavelength excitation, as shown in FIG. 18A, there is a depression in the gain spectrum near the wavelength near the Raman gain peak. The size of the depression depends on the composition of the optical fiber 5, and the depression is particularly noticeable in the case of a silica fiber (eg, a 1.3 μm zero-dispersion fiber or dispersion-shifted fiber) having a low GeO 2 addition concentration. It is done. For example, in the example using the silica fiber having a low GeO 2 addition concentration, the recess width is about 7 nm, and the depth (gain change width) is about 10% of the Raman gain (dB unit) (reference [4]). ).
[0017]
On the other hand, in the case of the three-wavelength excitation shown in FIG. 18B, there are depressions in the gain spectrum near the wavelengths near the three Raman gain peaks.
[0018]
References
[1] Y. Emori et al. , Proc. OFC, PD 19, 1999 [2] H. Masuda et al. , Proc. ECOC, Post Dead-Line Paper, p. 73-76, 1997
[3] K.K. Rotwitt et al. , Proc. OFC, PD 6, 1998
[4] Y. Aoki, Optical and Quantum Electronics, Vol. 21, S89-S104, 1989
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional Raman amplifier and the wavelength division multiplexing optical fiber communication system using the amplifier, there is a technical problem due to the presence of a depression in the Raman gain spectrum. That is, the depression of the Raman gain spectrum causes a gain deviation or a deviation of the optical signal-to-noise ratio between the signal lights having different wavelengths, and the transmission performance is deteriorated. In particular, in a multi-relay system using Raman amplifiers connected in multiple stages, the deterioration of the transmission performance is remarkable.
[0020]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber communication system using Raman amplification that does not deteriorate transmission performance due to a depression of the Raman gain spectrum.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a gain medium for Raman amplification, and an optical fiber having a depression having a predetermined wavelength width in a Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, and lasers having different wavelengths. A plurality of single-polarized lasers for pumping light and combining means for generating one pumping light based on a plurality of pumping lights from each single-polarized laser, and the light in the predetermined direction with the one pumping light An optical fiber communication system using Raman amplification comprising a pumping light source for optically pumping a fiber and a multiplexer for combining the one pumping light with signal light, wherein the pumping light source includes the plurality of pumping lights. Provided is an optical fiber communication system using Raman amplification in which each wavelength is arranged at a predetermined interval so that the gain spectrum characteristic of the one pumping light does not have a depression of the predetermined wavelength width or more.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the plurality of single-polarized lasers are respectively a first plurality of single-polarized lasers that excite the first plurality of laser beams having a predetermined wavelength. And a plurality of second single-polarized lasers that excite a plurality of second laser beams having wavelengths different from each other by a wavelength width in which the absolute value of the wavelength difference is smaller than the predetermined wavelength width. The multiplexing means has a predetermined wavelength transmission characteristic, and transmits a first plurality of pumping lights from the first plurality of single polarization lasers to combine them into a first one. And a second wavelength selection / multiplexing means for transmitting a second plurality of pumping lights from the plurality of single polarization lasers and combining them into one. Wavelength selective multiplexing means, excitation light from the first multiplexing means and excitation light from the second multiplexing means are combined into one. To provide an optical fiber communication system using Raman amplification comprising a wave combining means.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the plurality of single-polarized lasers have a predetermined wavelength laser beam and an absolute value of a wavelength difference with respect to the predetermined wavelength from the predetermined wavelength width. A plurality of laser pairs that generate different laser beams having different wavelengths by a smaller wavelength width, the predetermined wavelengths of the laser pairs are different, and the excitation light from the plurality of laser pairs and the different laser beams A plurality of polarization multiplexing units that combine the pumping lights into one each and a predetermined wavelength transmission characteristic including the predetermined wavelength to the different wavelength, and a combination from the plurality of polarization multiplexing units There is provided an optical fiber communication system using Raman amplification including wavelength selective multiplexing means that transmits a plurality of pumping lights and combines them into one.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the plurality of single-polarized lasers have an absolute value of a minimum wavelength difference of two wavelengths out of the predetermined wavelength width. The respective wavelengths are arranged so as to be smaller, and the multiplexing unit is a wavelength selective multiplexing unit, and transmits the plurality of excitation lights having the respective wavelengths and combines the one excitation An optical fiber communication system using Raman amplification for generating light is provided.
[0025]
Further, the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein a plurality of different single-polarized lasers for exciting different laser beams of different wavelengths and a plurality of different pumps from each single-polarized laser. Another combining means for generating another pumping light based on the light, another pumping light source for optically pumping the optical fiber in the direction opposite to the predetermined direction with the another pumping light, An optical fiber using Raman amplification that further includes another multiplexer for combining the pumping light with the signal light, and performing bi-directional pumping with the another pumping light and the one pumping light by the pumping light source A communication system is provided.
[0026]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber communication system using Raman amplification according to any one of the second to fifth aspects, wherein the absolute value is approximately 1 to 6 nm.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment)
The configuration of the first embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention is shown in FIG.
[0029]
The internal structure of the excitation light source 10 is different from the conventional one (see FIG. 15). The excitation light source 10 includes six laser diodes LD1 to LD6, two wavelength selective multiplexers (WSC-1) 11, a wavelength selective multiplexer (WSC-2) 12, and one polarization. And a multiplexer (PBC) 13. FG1 to FG6 are fiber gratings, and the excitation light from each laser diode is a single polarization laser.
[0030]
The wavelengths (λp1, pλ2, λp3) of the three excitation lights from the laser diodes D4 to LD6 that are combined by the wavelength selective multiplexer 11 and the laser diodes LD1 to LD3 that are combined by the wavelength selective multiplexer 12 Wavelength of the three excitation lights from the light (λp1 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* ) And the wavelength difference λpk−λpk ^* Each wavelength is arranged so that the absolute value of (k = 1, 2, 3) is smaller than the width of the depression of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation in the optical fiber 5 which is a gain medium for Raman amplification. .
[0031]
In the present embodiment, the wavelengths λp1, pλ2, λp3, and λp1 of six laser diodes. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Are all different. The wavelengths λp1, λp2, and λp3 excited by the laser diodes LD4 to LD6 are the same as those used in the prior art, but the wavelength λp1 excited by the laser diodes LD1 to LD3 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Is set to a value different from the wavelengths λp1, λp2, and λp3 by several nm (a value between 1 nm and 6 nm) on the short wavelength side.
[0032]
Each port 1, 2, 3 of the wavelength selective multiplexer (WSC-1) 11 and each port 1 of the wavelength selective multiplexer (WSC-2) 12 ^* , 2 ^* , 3 ^* These show the transmittance spectra shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. As a result, the both wavelength selective multiplexers each have a wavelength λp1. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* And λp1, λp2, and λp3 are combined while maintaining the polarization. The two excitation lights emitted from the wavelength selective multiplexers 11 and 12 are combined into one by the polarization multiplexer 13. The single excitation light is combined with the signal light by the multiplexer 4.
[0033]
FIG. 3 shows gain spectrum characteristics obtained according to the first embodiment, and FIG. 4 shows pumping light power spectrum characteristics corresponding to the gain spectrum.
[0034]
According to this embodiment, the wavelengths λp1 and λp1 ^* , Wavelengths λp2 and λp2 ^* , Wavelengths λp3 and λp3 ^* However, since the wavelength is combined with the above-mentioned wavelength width narrower than the width of the depression (about 7 nm) of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, the depth of the depression can be made smaller than that of the prior art.
[0035]
In the above embodiment, six laser diodes are shown. However, in the configuration in which four laser diodes are provided and the wavelengths from the two laser diodes are combined by the wavelength selective multiplexers 11 and 12, respectively. Good.
[0036]
(Second Embodiment)
The configuration of the second embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention is shown in FIG.
[0037]
The internal structure of the excitation light source 50 is different from the conventional one (see FIG. 15). The pumping light source 50 includes six laser diodes LD1 to LD6, one wavelength selective multiplexer (WSC) 55, and three polarization multiplexers (PBC) 51, 52, and 53. FG1 to FG6 are fiber gratings, and the excitation light from each laser diode is a single polarization laser.
[0038]
Wavelength difference λp1 to λp1 of the two excitation light beams from the laser diodes LD1 and LD4 combined by the polarization beam combiner 51 ^* And the wavelength difference λp2−λp2 between the two excitation light beams from the laser diodes LD2 and LD5 combined by the polarization beam combiner 52 ^* And the wavelength difference λp3−λp3 of the two excitation light beams from the laser diodes LD3 and LD6 combined by the polarization beam combiner 53 ^* Are arranged so that their absolute values are smaller than the width of the depression of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation in the optical fiber 5 which is a gain medium for Raman amplification. The three pump lights emitted from the polarization multiplexers 51, 52, 53 are input to the ports 1, 2, 3 of the wavelength selective multiplexer 55, where they are combined to become one. The excited light is combined with the signal light by the multiplexer 4.
[0039]
In the present embodiment, the wavelengths λp1, pλ2, λp3, and λp1 of six laser diodes. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Are all different as in the first embodiment, and the wavelength λp1 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Is set to a value different from the wavelengths λp1, λp2, and λp3 by several nm (a value between 1 nm and 6 nm) on the short wavelength side.
[0040]
In the present embodiment, first, wavelengths λp1 and λp1 ^* , Wavelengths λp2 and λp2 ^* , Wavelengths λp3 and λp3 ^* Are combined by polarization multiplexers 51, 52, and 53, and then the combined three excitation lights are combined by a wavelength selective multiplexer 55. The wavelength selective multiplexer 55 is different from that used in the prior art, that is, the transmittance spectrum characteristic from that used in the first embodiment.
[0041]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the transmittance spectrum characteristic of the wavelength selective multiplexer 55. This figure shows that the wavelength selective multiplexer 55 has a wavelength λp3. ^* ~ Λp3, wavelength λp2 ^* ~ Λp2, wavelength λp1 ^* It represents that each excitation light including ˜λp1 is multiplexed with high transmittance at ports 3, 2, and 1, respectively.
[0042]
The gain spectrum characteristic obtained by the second embodiment and the pumping light power spectrum characteristic corresponding to the gain spectrum are the same as those of the first embodiment, and are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
[0043]
According to the present embodiment, the wavelengths λp1 and λp1 are the same as in the first embodiment. ^* , Wavelengths λp2 and λp2 ^* , Wavelengths λp3 and λp3 ^* However, since the wavelength is combined with the above-mentioned wavelength width narrower than the width of the depression (about 7 nm) of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, the depth of the depression can be made smaller than that of the prior art.
[0044]
In the above embodiment, an example is shown in which there are three polarization multiplexers. However, two polarization multiplexers and four laser diodes are used, and the wavelengths from the two laser diodes are both polarized. The structure which multiplexes with a wave multiplexer may be sufficient.
[0045]
(Third embodiment)
The configuration of the third embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention is shown in FIG.
[0046]
The internal structure of the excitation light source 70 is different from the conventional one (see FIG. 15). The excitation light source 70 has six laser diodes LD1 to LD6 and one wavelength selective multiplexer (WSC) 71. FG1 to FG6 are fiber gratings, and the excitation light from each laser diode is a single polarization laser.
[0047]
In the present embodiment, the wavelengths λp1, pλ2, λp3, and λp1 of six laser diodes. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Are all different as in the first embodiment. That is, the wavelengths λp1, λp2, and λp3 excited by the laser diodes LD4 to LD6 are the same as those used in the prior art, but the wavelength λp1 that the laser diodes LD1 to LD3 are excited. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Is set to a value different from the wavelengths λp1, λp2, and λp3 by several nm (a value between 1 nm and 6 nm) on the short wavelength side.
[0048]
Wavelength difference λpk−λpk of two waves with the smallest wavelength interval among the six pumping lights from the laser diodes LD1 to LD6 multiplexed by the wavelength selective multiplexer 71. ^* Each wavelength is arranged so that the absolute value of (k = 1, 2, 3) is smaller than the width of the depression of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation in the optical fiber 5 which is a gain medium for Raman amplification. The Each port 1, 2, 3, 1 of the wavelength selective multiplexer 71 ^* , 2 ^* , 3 ^* Wavelength λp1, λp2, λp3 and λp1 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* The six excitation lights are combined into one excitation light and emitted, and are combined with the signal light by the multiplexer 4.
[0049]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the transmittance spectrum characteristic of the wavelength selective multiplexer 71. This figure shows that the wavelength selective multiplexer 71 has a wavelength λp3. ^* , Λp3, λp2 ^* , Λp2, λp1 ^* , Λp1 and the respective pumping light to each port 3 ^* , 3,2 ^* , 2,1 ^* , 1 indicates that the signals are multiplexed with high transmittance.
[0050]
The gain spectrum characteristic obtained by the third embodiment and the pumping light power spectrum characteristic corresponding to the gain spectrum are the same as those of the first embodiment, and are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
[0051]
According to the present embodiment, the wavelengths λp1 and λp1 are the same as in the first embodiment. ^* , Wavelengths λp2 and λp2 ^* , Wavelengths λp3 and λp3 ^* However, since the wavelength is combined with the above-mentioned wavelength width narrower than the width of the depression (about 7 nm) of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, the depth of the depression can be made smaller than that of the prior art.
[0052]
In the above embodiment, six laser diodes are shown. However, two laser diodes may be used, and wavelengths from both laser diodes may be combined by a wavelength selective multiplexer.
[0053]
(Fourth embodiment)
The configuration of the fourth embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention is shown in FIG.
[0054]
The configuration of the present embodiment is different from the above-described configurations in that it includes two excitation light sources 90 and 95 and two multiplexers 4 and 6, and is configured to perform bidirectional excitation with the excitation light sources 90 and 95. . The excitation light source 90 includes three laser diodes LD4, LD5, and LD6, and one wavelength selective multiplexer (WSC-1) 11. The excitation light source 95 includes three laser diodes LD1, LD2, and LD3 and one wavelength selective multiplexer (WSC-2) 12. FG1 to FG6 are fiber gratings, and the excitation light from each laser diode is a single polarization laser.
[0055]
In the present embodiment, the wavelengths λp1, pλ2, λp3, and λp1 of the six laser diodes LD1 to LD6. ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Are all different as in the first embodiment, and the wavelength λp1 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Is set to a value different from the wavelengths λp1, λp2, and λp3 by several nm (a value between 1 nm and 6 nm) on the short wavelength side.
[0056]
That is, the wavelength difference λpk−λpk of two waves having the smallest wavelength interval among the six pump lights combined by the wavelength selective multiplexers 11 and 12. ^* Each wavelength is arranged so that the absolute value of (k = 1, 2, 3) is smaller than the width of the depression of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation in the optical fiber 5 which is a gain medium for Raman amplification. The
[0057]
The wavelength selective multiplexers 11 and 12 are the same as those used in the first embodiment, and the transmittance spectrum characteristics are as shown in FIG.
[0058]
In the present embodiment, the pumping lights of wavelengths λp1, λp2, and λp3 are combined into one by the wavelength selective multiplexer 11 and used for backward pumping, and further, the wavelength λp1 ^* , Λp2 ^* , Λp3 ^* Are combined into one by the wavelength selective multiplexer 12 and used for forward excitation. The backward pumping light is combined with the signal light by the multiplexer 4, and the forward pumping light is combined with the signal light by the multiplexer 6.
[0059]
The gain spectrum characteristic and the pumping light power spectrum characteristic corresponding to the gain spectrum in this embodiment are substantially the same as those in the first embodiment, and are substantially the same as those shown in FIGS. 3 and 4, respectively. However, since the magnitude of interaction between propagating pump light differs between backward pumping and forward pumping, the pumping light power spectra for obtaining the same gain spectrum are somewhat different from each other.
[0060]
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the wavelengths λp1, λp2, λp3, and the wavelength λp1 ^* And λp2 ^* And λp3 ^* However, since the wavelength is combined with the above-mentioned wavelength width narrower than the width of the depression (about 7 nm) of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, the depth of the depression can be made smaller than that of the prior art.
[0061]
In the above embodiment, the number of laser diodes included in each pumping light source is three. However, the number of laser diodes is two, and the wavelengths from both laser diodes are multiplexed by the wavelength selective multiplexer in each pumping light source. It may be configured.
[0062]
According to the configuration of each of the embodiments described above, it is possible to improve the depth of the depression of the gain spectrum, which has been a problem in the past, to be small. As a result, there is no deterioration in transmission performance due to a gain deviation or an optical signal-to-noise ratio deviation between wavelength-multiplexed signal lights of different wavelengths. It is effective in a relay system.
[0063]
It is also conceivable to apply the optical fiber communication system according to the present invention described above with respect to various embodiments to an optical signal processing system.
[0064]
【Example】
Next, examples of the present invention in which the parameters in the above embodiments are set as follows will be described.
[0065]
(First embodiment)
FIG. 10 shows a first embodiment of the present invention, which uses the configuration of the first embodiment.
[0066]
In this embodiment, the wavelengths λp1 = 1490 nm, λp2 = 1475 nm, λp3 = 1460 nm, and λp1 ^* = 1486 nm, λp2 ^* = 1471 nm, λp3 ^* = 1456 nm. That is, the wavelengths λp1 and λp1 ^* Difference between wavelengths λp2 and λp2 ^* Difference between wavelengths λp3 and λp3 ^* The difference between each was set to 4 nm.
[0067]
The gain spectrum obtained by the above setting is shown in FIG.
[0068]
In the gain spectrum, the gain wavelength range of the signal light is about 1555 nm to about 1590 nm corresponding to the excitation wavelength set as described above. The peak value of the gain was about 15 dB, and the depth of the depression of the gain spectrum was about 5% with respect to the peak value. The depth of this depression was about one half of the depth of the prior art (about 10%). The pumping light power was about 100 mW for the pumping light part having a wavelength of 1490 nm (λp1 in FIG. 4).
[0069]
Note that the gain wavelength region of the signal light can be set to an arbitrary wavelength region by changing the wavelength setting of the pumping light, and can be set to 1.3 μm to 1.7 μm, for example.
[0070]
(Second embodiment)
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention, which uses the configuration of the second embodiment.
[0071]
Also in this embodiment, the wavelengths λp1 = 1490 nm, λp2 = 1475 nm, λp3 = 1460 nm, and λp1 ^* = 1486 nm, λp2 ^* = 1471 nm, λp3 ^* = 1456 nm. That is, the wavelengths λp1 and λp1 ^* Difference between wavelengths λp2 and λp2 ^* Difference between wavelengths λp3 and λp3 ^* The difference between each was set to 4 nm.
[0072]
The gain spectrum obtained by this example was the same as that of the first example, and was the same as that of the first example shown in FIG.
[0073]
(Third embodiment)
FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention, which uses the configuration of the third embodiment.
[0074]
Also in this embodiment, the wavelengths λp1 = 1490 nm, λp2 = 1475 nm, λp3 = 1460 nm, and λp1 ^* = 1486 nm, λp2 ^* = 1471 nm, λp3 ^* = 1456 nm. That is, the wavelengths λp1 and λp1 ^* Difference between wavelengths λp2 and λp2 ^* Difference between wavelengths λp3 and λp3 ^* The difference between each was set to 4 nm.
[0075]
The gain spectrum obtained by this example was the same as that of the first example, and was the same as that of the first example shown in FIG.
[0076]
(Fourth embodiment)
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention, which uses the configuration of the fourth embodiment.
[0077]
Also in this embodiment, the wavelengths λp1 = 1490 nm, λp2 = 1475 nm, λp3 = 1460 nm, and λp1 ^* = 1486 nm, λp2 ^* = 1471 nm, λp3 ^* = 1456 nm. That is, the wavelengths λp1 and λp1 ^* Difference between wavelengths λp2 and λp2 ^* Difference between wavelengths λp3 and λp3 ^* The difference between each was set to 4 nm.
[0078]
The gain spectrum obtained by this example was the same as that of the first example, and was the same as that of the first example shown in FIG.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, as described above, in the Raman amplifier for multi-wavelength excitation, the excitation light source arranges different wavelengths of the plurality of excitation lights from the plurality of single-polarized lasers at predetermined intervals. The gain spectrum characteristic of one excitation light to the multiplexer does not have a depression more than the predetermined wavelength width of the depression of the Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation, so that the depth of the gain spectrum depression (gain change) (Width) can be improved to a small extent, and there is an effect that transmission performance is not deteriorated by causing a gain deviation or an optical signal-to-noise ratio deviation between signal lights of different wavelengths.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 2 is a transmittance spectrum diagram of a wavelength selective multiplexer in the first and fourth embodiments of the optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 3 is a gain spectrum diagram in the first to fourth embodiments of the optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 4 is a power spectrum diagram of pumping light in the first to fourth embodiments of the optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of an optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 6 is a transmittance spectrum diagram of the wavelength selective multiplexer in the second embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of an optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 8 is a transmittance spectrum diagram of a wavelength selective multiplexer in a third embodiment of the optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of an optical fiber communication system according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a gain spectrum diagram according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a basic configuration of an example of a wavelength division multiplexing optical fiber communication system in the prior art.
FIG. 16 is a transmittance spectrum diagram of an example of a wavelength selective multiplexer in the prior art.
FIG. 17 is a block diagram showing an application form of a Raman amplifier in the prior art.
FIG. 18 is a gain spectrum diagram obtained according to the prior art.
FIG. 19 is a pumping light power spectrum obtained by the prior art.
[Explanation of symbols]
4,6 multiplexer
5 Optical fiber
10, 40, 70, 90, 95 Excitation light source
11, 12, 55, 71 Wavelength selective multiplexer
13, 51, 52, 53 Polarization multiplexer
FG1-FG6 fiber grating
LD1-LD6 Laser diode

Claims

ラマン増幅の利得媒質であって、単一波長励起時のラマン利得スペクトルが所定波長幅の窪みを有する光ファイバと、
それぞれ異なる波長のレーザ光を励起する複数の単一偏波レーザと各単一偏波レーザからの複数の励起光に基づき一つの励起光を生成する合波手段を備え、前記一つの励起光で所定方向に前記光ファイバを光励起する励起光源と、
前記一つの励起光を信号光と合波する合波器と
を備えたラマン増幅を用いた光ファイバ通信システムであって、
前記励起光源は、前記複数の励起光それぞれの波長を所定間隔で配置することにより、前記一つの励起光の利得スペクトル特性が前記所定波長幅以上の窪みを持たないようにしたことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。A gain medium for Raman amplification, an optical fiber having a depression having a predetermined wavelength width for a Raman gain spectrum at the time of single wavelength excitation;
A plurality of single-polarized lasers for pumping laser beams of different wavelengths, and combining means for generating one pump-light based on a plurality of pump lights from the single-polarized lasers. An excitation light source for optically exciting the optical fiber in a predetermined direction;
An optical fiber communication system using Raman amplification comprising a multiplexer for multiplexing the one pumping light with signal light,
The pumping light source is characterized in that the wavelength of each of the plurality of pumping lights is arranged at a predetermined interval so that the gain spectrum characteristic of the one pumping light does not have a depression having the predetermined wavelength width or more. An optical fiber communication system using Raman amplification.

請求項１において、
前記複数の単一偏波レーザは、
それぞれ所定波長の第１の複数のレーザ光を励起する第１の複数の単一偏波レーザと、
各所定波長に対し互いの波長差の絶対値がそれぞれ前記所定波長幅よりも小さくなる波長幅だけ異なる波長の第２の複数のレーザ光を励起する第２の複数の単一偏波レーザを含み、
前記合波手段は、
所定の波長透過特性を有し、前記第１の複数の単一偏波レーザからの第１の複数の励起光を透過して一つに合波する第１の波長選択合波手段と、
所定の波長透過特性を有し、前記第２の複数の単一偏波レーザからの第２の複数の励起光を透過して一つに合波する第２の波長選択合波手段と、
前記第１の合波手段からの励起光と第２の合波手段からの励起光を一つに合波する偏波合波手段を含む
ことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。In claim 1,
The plurality of single polarization lasers are:
A plurality of first single-polarized lasers for exciting the first plurality of laser beams each having a predetermined wavelength;
A second plurality of single-polarized lasers that excite a plurality of second laser beams having different wavelengths by a wavelength width that is smaller than the predetermined wavelength width, with respect to each predetermined wavelength. ,
The multiplexing means is
First wavelength selective multiplexing means having a predetermined wavelength transmission characteristic and transmitting the first plurality of excitation lights from the first plurality of single-polarized lasers to combine them into one;
Second wavelength selective multiplexing means having a predetermined wavelength transmission characteristic and transmitting the second plurality of excitation lights from the second plurality of single-polarized lasers to combine them into one;
An optical fiber communication system using Raman amplification, comprising polarization multiplexing means for combining the excitation light from the first multiplexing means and the excitation light from the second multiplexing means into one. .

請求項１において、
前記複数の単一偏波レーザは、所定波長のレーザ光および前記所定波長に対し互いの波長差の絶対値が前記所定波長幅よりも小さくなる波長幅だけ異なる波長の別のレーザ光を生成するレーザ対を複数含んでおり、各レーザ対による前記所定波長が異なっており、
当該複数のレーザ対からの前記励起光と前記別の励起光をそれぞれ一つに合波する複数の偏波合波手段と、
前記所定波長から前記異なる波長までを含む所定の波長透過特性を有し、前記複数の偏波合波手段からの合波された複数の励起光を透過して一つに合波する波長選択合波手段とを含む
ことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。In claim 1,
The plurality of single-polarized lasers generate a laser beam having a predetermined wavelength and another laser beam having a wavelength different from the predetermined wavelength by a wavelength width in which an absolute value of a wavelength difference between the plurality of single-polarized lasers is smaller than the predetermined wavelength width. A plurality of laser pairs are included, and the predetermined wavelength by each laser pair is different,
A plurality of polarization multiplexing means for combining the excitation light from the plurality of laser pairs and the other excitation light into one each;
Wavelength selective multiplexing having a predetermined wavelength transmission characteristic including from the predetermined wavelength to the different wavelength, and transmitting a plurality of combined excitation lights from the plurality of polarization multiplexing means to combine them into one. And an optical fiber communication system using Raman amplification.

請求項１において、
前記複数の単一偏波レーザは、前記複数の励起光のうち２波長の最小の波長差の絶対値が前記所定波長幅よりも小さくなるように前記それぞれの波長を配置され、
前記合波手段は波長選択合波手段であり、前記それぞれの波長とされた前記複数の励起光を透過して合波することで前記一つの励起光を生成する
ことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。In claim 1,
The plurality of single-polarized lasers are arranged with the respective wavelengths such that an absolute value of a minimum wavelength difference of two wavelengths among the plurality of pump lights is smaller than the predetermined wavelength width,
The multiplexing means is wavelength selective multiplexing means, and transmits the plurality of excitation lights having the respective wavelengths and combines them to generate the one excitation light. The optical fiber communication system used.

請求項４において、
それぞれ異なる波長の別のレーザ光を励起する別の複数の単一偏波レーザと各単一偏波レーザからの別の複数の励起光に基づき別の一つの励起光を生成する別の合波手段を備え、前記別の一つの励起光で前記所定方向と逆方向に前記光ファイバを光励起する別の励起光源と、
前記別の励起光を前記信号光と合波する別の合波器とをさらに備え、
前記別の一つの励起光と前記励起光源による前記一つの励起光で双方向励起を行うことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。In claim 4,
Another single polarization laser that pumps another laser beam of different wavelength and another combination that generates another pump light based on another pump light from each single polarization laser And another pumping light source for optically pumping the optical fiber in the direction opposite to the predetermined direction with the another pumping light,
And further comprising another multiplexer for multiplexing the other excitation light with the signal light,
2. An optical fiber communication system using Raman amplification, wherein bidirectional pumping is performed by the one pumping light from the another pumping light and the pumping light source.

請求項２乃至５のいずれかにおいて、
前記絶対値を略略１〜６ｎｍとしたことを特徴とするラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム。In any of claims 2 to 5,
An optical fiber communication system using Raman amplification, wherein the absolute value is approximately 1 to 6 nm.