JP4101202B2

JP4101202B2 - Raman amplifier

Info

Publication number: JP4101202B2
Application number: JP2004110870A
Authority: JP
Inventors: 淳司小栗; 周並木
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2024-04-05
Also published as: JP2005292686A

Description

この発明は、多波長励起を行うラマン増幅器に関するものである。 The present invention relates to a Raman amplifier that performs multi-wavelength excitation.

従来から、ＷＤＭシステムに用いられるラマン増幅器は、システムのメンテナンスやトラブル等の理由によって増幅器をオン又はオフをすることがある。この際、急激に利得が大きくなるサージが生じる場合があり、このサージによるシステムの損傷を回避しなければならない。なお、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）では、サージを回避するための対策が施されたものがある（特許文献１〜３参照）。 Conventionally, a Raman amplifier used in a WDM system sometimes turns the amplifier on or off for reasons such as system maintenance or trouble. At this time, a surge in which the gain suddenly increases may occur, and damage to the system due to this surge must be avoided. Some EDFAs (Erbium Doped Fiber Amplifiers) are provided with measures for avoiding surges (see Patent Documents 1 to 3).

特開平０７−２４０７１７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-240717 特開平０８−０３７４９７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-037497 特開平１０−１０７７３５号公報JP-A-10-107735

ここで、ラマン増幅器に対してもサージを回避する対策を施す必要があるが、ＥＤＦＡの対策をそのまま適用することはできない。これは、波長多重励起を行うラマン増幅器である場合、各励起波長が互いに影響を及ぼすというラマン増幅器特有の問題があるからである。 Here, it is necessary to take a measure for avoiding the surge to the Raman amplifier, but the measure of the EDFA cannot be applied as it is. This is because, in the case of a Raman amplifier that performs wavelength multiplexing excitation, there is a problem peculiar to a Raman amplifier in that each excitation wavelength affects each other.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、増幅器のオン／オフ時などにおけるサージを回避し、増幅器およびこれを用いたシステムへの損傷を防止することができるラマン増幅器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a Raman amplifier capable of avoiding a surge during on / off of the amplifier and preventing damage to the amplifier and a system using the amplifier. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるラマン増幅器は、多波長励起を行うラマン増幅器であって、短波長側の励起光パワーが設計値程度に大きい状態で、長波長側の励起光パワーが設計値に比べて小さい状態を回避するように励起光パワーの制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a Raman amplifier according to the present invention is a Raman amplifier that performs multi-wavelength pumping, and in a state where the pumping light power on the short wavelength side is as large as the design value. It is characterized by comprising a control means for controlling the pumping light power so as to avoid a state where the pumping light power on the wavelength side is smaller than the design value.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、最短波長の励起光パワーを優先的に小さくする制御を行うことを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control means performs control to preferentially reduce the pumping light power of the shortest wavelength when the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced. And

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、信号光を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段が、前記信号光がオフまたは一定レベル以下になったことを検出した場合、最短波長の励起光パワーを優先的に小さくし、当該ラマン増幅器をオフまたは一定レベル以下の出力にすべく利得を小さくする制御を行うことを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention further comprises detection means for detecting the signal light in the above invention, and the control means detects that the signal light is off or below a certain level. In this case, the pump light power of the shortest wavelength is preferentially reduced, and control is performed to reduce the gain so that the Raman amplifier is turned off or the output is below a certain level.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフする場合、最短波長の励起光パワーを最初にオフすることを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control means first turns off the pumping light power of the shortest wavelength when turning off the Raman amplifier.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、最短波長の励起光から順次励起光パワーを優先的に小さくする制御を行うことを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention , in the above invention, when the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced, the Raman amplifier is controlled to preferentially reduce the pumping light power sequentially from the pumping light having the shortest wavelength. It is characterized by performing.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフする場合、最短波長の励起光から順次励起光パワーをオフする制御を行うことを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the control means performs control to sequentially turn off the pumping light power from the pumping light having the shortest wavelength when the Raman amplifier is turned off.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、短波長側の励起光パワーの時間減少率を長波長側の励起光パワーの時間減少率以上に制御することを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is the Raman amplifier according to the above invention, wherein when the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced, the time reduction rate of the pumping light power on the short wavelength side is set to the pumping light on the long wavelength side. It is characterized in that it is controlled to be more than the time reduction rate of power.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、少なくとも最短波長の励起光パワーの時間減少率が他の励起光パワーの時間減少率に比して大きいことを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention , in the above invention, when the control means turns off the Raman amplifier or reduces the gain, the time reduction rate of the pumping light power of at least the shortest wavelength is different from that of the other pumping light power. It is characterized by being larger than the time reduction rate.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、短波長側の励起光パワーが短波長側の励起光パワーの設計値付近に近づくよりも早く長波長側の励起光パワーを長波長側の励起光パワーの設計値に近づけることを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention , in the above invention, when the control unit turns on the Raman amplifier or increases the gain, the pump light power on the short wavelength side is a design value of the pump light power on the short wavelength side. The pumping light power on the long wavelength side is brought closer to the design value of the pumping light power on the long wavelength side before approaching the vicinity.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、最長波長の励起光パワーを優先的に大きくする制御を行うことを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that, in the above invention, when the Raman amplifier is turned on or the gain is increased, the control means performs control to preferentially increase the pumping light power of the longest wavelength. And

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、信号光を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段が、前記信号光がオンまたは一定レベル以上になったことを検出した場合、最長波長の励起光パワーを優先的に大きくし、当該ラマン増幅器をオンまたは一定レベル以上の出力にすべく利得を大きくする制御を行うことを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention further comprises detection means for detecting signal light in the above invention, and the control means detects that the signal light is on or above a certain level. In this case, the control is performed such that the pumping light power of the longest wavelength is preferentially increased and the gain is increased so that the Raman amplifier is turned on or output to a certain level or higher.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンする場合、最長波長の励起光パワーを最初にオンすることを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that, in the above invention, when the Raman amplifier is turned on, the control means first turns on the pumping light power of the longest wavelength.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、最長波長の励起光から順次励起光パワーを優先的に大きくする制御を行うことを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention , in the above invention, when the Raman amplifier is turned on or the gain is increased, the control unit performs control to increase the pumping light power preferentially sequentially from the pumping light having the longest wavelength. It is characterized by performing.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンする場合、最長波長の励起光から順次励起光パワーをオンする制御を行うことを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention as set forth in the invention described above, the control means performs control to sequentially turn on the pumping light power from the pumping light having the longest wavelength when the Raman amplifier is turned on.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、上記の発明において、当該ラマン増幅器の増幅帯域は、２７ｎｍ以上であることを特徴とする。 In the Raman amplifier according to the present invention , the amplification band of the Raman amplifier is 27 nm or more.

また、この発明にかかるラマン増幅器は、当該ラマン増幅器の変換効率は、７０％以上であることを特徴とする。 The Raman amplifier according to the present invention is characterized in that the conversion efficiency of the Raman amplifier is 70% or more.

この発明にかかるラマン増幅器は、制御手段が、ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、最短波長の励起光パワーを優先的に小さくし、ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、最長波長の励起光パワーを優先的に大きくする制御を行うようにしているので、オーバーシュートをなくしてサージを回避し、増幅器およびこれを用いたシステムへの損傷を防止することができるという効果を奏する。 In the Raman amplifier according to the present invention, when the control means turns off the Raman amplifier or reduces the gain, the control light power is preferentially reduced at the shortest wavelength, and when the Raman amplifier is turned on or increased, the longest wavelength is obtained. Since the control for preferentially increasing the pumping light power is performed, there is an effect that overshoot can be eliminated to avoid a surge, and damage to an amplifier and a system using the same can be prevented.

以下、この発明を実施するための最良の形態であるラマン増幅器について説明する。 A Raman amplifier that is the best mode for carrying out the present invention will be described below.

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかるラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図１において、ラマン増幅器１０は、集中型のラマン増幅器であり、増幅媒体Ｆ２の前段に配置され、伝送路Ｆ１からの信号光Ｓ１をカプラなどによって分岐して取り出す分岐器１と、この分岐された信号光Ｓ１を検出してその値を出力する検出器２と、多波長の励起光源３と、検出器２からの値や図示しない入力部などからの指示に従って励起光源３の各励起光のパワーを制御する制御器Ｃと、増幅媒体Ｆ２の後段に配置され、カプラなどによって励起光源３からの各励起光Ｓ３を合波して増幅媒体Ｆ２に入力するとともに、増幅された信号光Ｓ２を出力する合波器４とを有する。制御器Ｃは、ラマン増幅器１０をオフする場合、最短波長の励起光パワーを最初にオフするように励起光源３を制御する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a Raman amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a Raman amplifier 10 is a lumped Raman amplifier, which is arranged in front of the amplification medium F2, and is branched from the branching device 1 that branches out the signal light S1 from the transmission path F1 by a coupler or the like. Detector 2 that detects the detected signal light S1 and outputs the value, a multi-wavelength excitation light source 3, and each excitation light of the excitation light source 3 according to a value from the detector 2 or an instruction from an input unit (not shown). A controller C for controlling the power and the subsequent stage of the amplification medium F2, and combining the pumping light S3 from the pumping light source 3 by a coupler or the like and inputting them to the amplification medium F2, and the amplified signal light S2 And an output multiplexer 4. When the Raman amplifier 10 is turned off, the controller C controls the pumping light source 3 so that the pumping light power of the shortest wavelength is turned off first.

図２は、Ｃ＋Ｌバンド（１５３０〜１６００ｎｍ）のラマン増幅器１０において、ネットゲインの設計値をシミュレーションにより求めたものである。励起光の数は、５波長であり、低い波長から、１４２４．１９２ｎｍ、１４３７．８５４ｎｍ、１４５１．７７９ｎｍ、１４６８．１３２ｎｍ、１４９５．２２４ｎｍである。増幅媒体Ｆ２は、励起波長が１４２５ｎｍのとき、ラマン利得係数が６．８４／Ｗ／ｋｍ、１５５０ｎｍのロスが０．６１ｄＢ／ｋｍ、レイリー後方散乱係数が７．１×１０^-4／ｋｍの特性を有する２ｋｍのファイバを用いた。入出力パワーは、それぞれ０ｄＢｍ／ｃｈ、９ｄＢｍ／ｃｈで、チャンネル間隔は５０ＧＨｚである。 FIG. 2 shows a net gain design value obtained by simulation in the Raman amplifier 10 in the C + L band (1530 to 1600 nm). The number of excitation lights is 5 wavelengths, and from the lower wavelengths, they are 1424.192 nm, 1437.854 nm, 1451.777 nm, 1468.132 nm, and 1495.224 nm. The amplification medium F2 has a Raman gain coefficient of 6.84 / W / km, a loss of 1550 nm of 0.61 dB / km, and a Rayleigh backscattering coefficient of 7.1 × 10 ⁻⁴ / km when the excitation wavelength is 1425 nm. A 2 km fiber with The input / output power is 0 dBm / ch and 9 dBm / ch, respectively, and the channel interval is 50 GHz.

制御器Ｃは、ラマン増幅器１０をオフする場合、励起光源３の短い励起波長から順次、オフする制御を行う。すなわち、図３−１に示すように、１４２４．１９２ｎｍのオフ→１４３７．８５４ｎｍのオフ→１４５１．７７９ｎｍのオフ→１４６８．１３２ｎｍのオフ→１４９５．２２４ｎｍのオフとする制御を行う。この結果、図３−２に示すように、時間（０）における最初のネット利得をオーバーシュートすることなく、ラマン増幅器１０をオフすることができる。したがって、ラマン増幅器１０のオフ時にサージが生じないため、ラマン増幅器１０内の他の機器への損傷を防ぐことができる。 When the Raman amplifier 10 is turned off, the controller C performs control to turn off sequentially from the short excitation wavelength of the excitation light source 3. That is, as shown in FIG. 3A, control is performed such that 1424.192 nm is OFF → 1437.3854 nm is OFF → 1451.779 nm is OFF → 1468.132 nm is OFF → 1495.224 nm is OFF. As a result, as shown in FIG. 3B, the Raman amplifier 10 can be turned off without overshooting the initial net gain at time (0). Accordingly, since no surge is generated when the Raman amplifier 10 is turned off, damage to other devices in the Raman amplifier 10 can be prevented.

同様にして、ラマン増幅器１０をオンする場合には、オフ時と逆に、励起光源３の長い励起波長から順次オンする制御を行えばよい。すなわち、１４９５．２２４ｎｍのオン→１４６８．１３２ｎｍのオン→１４５１．７７９ｎｍのオン→１４３７．８５４ｎｍのオン→１４２４．１９２ｎｍのオンとする制御を行う。この場合も、設定された約９ｄＢのネット利得をオーバーシュートすることなく、ラマン増幅器１０をオンすることができる。このときの励起光パワーとネット利得は、図３−１，図３−２の時間軸を反対に捉えたときに相当する。 Similarly, when the Raman amplifier 10 is turned on, it may be controlled to sequentially turn on the pumping light source 3 from a long pumping wavelength, contrary to when it is turned off. That is, control is performed so that 1495.224 nm is on, 1468.132 nm is on, 1451.779 nm is on, 1437.854 nm is on, and 1424.192 nm is on. Also in this case, the Raman amplifier 10 can be turned on without overshooting the set net gain of about 9 dB. The pumping light power and net gain at this time correspond to the case where the time axes of FIGS.

ここで、比較例としてラマン増幅器１０をオフする場合に長波長の励起波長からオフした場合のネット利得の変化について説明する。図４−１に示すように、ラマン増幅器１０をオフする場合、励起光源３の長い励起波長から順次オフすると、図４−２に示すように、短波長側のネット利得が設計値である９ｄＢを超え、オーバーシュートする。その最大利得偏差は２．７ｄＢである。このことは、ラマン増幅器１０をオンする場合であって、短波長側の励起波長からオンした場合についても同様である。 Here, as a comparative example, a description will be given of a change in net gain when the Raman amplifier 10 is turned off from a long excitation wavelength. As shown in FIG. 4A, when the Raman amplifier 10 is turned off, the net gain on the short wavelength side is 9 dB, which is the design value, as shown in FIG. Overshoot and overshoot. The maximum gain deviation is 2.7 dB. The same applies to the case where the Raman amplifier 10 is turned on and is turned on from the excitation wavelength on the short wavelength side.

このようなオーバーシュートが生じるのは、図５に示すように、一般に励起光−信号光間ラマン増幅の他に、励起光間ラマン増幅や信号光間ラマン増幅が存在するため、ラマン増幅器１０をオフする際、長波長側の励起光からオフすると、これら励起光間ラマン増幅と信号間ラマン増幅とによる短波長から長波長に奪われるパワーが減り、短波長側の利得が設定値より大きくなる可能性があるからである。つまり、短波長側の励起パワーが設計励起パワー程度に大きくて、長波長側の励起パワーがオフ、もしくは設計値に比べて小さいと、短波長側の利得が設計値より大きくなる可能性がある。従って、短波長側の励起パワーが設計値程度に大きくて、長波長側の励起パワーが設計値に比べて小さい状況を避けなければいけいない。そこで、ラマン増幅器１０をオフする場合、長波長側の励起パワーが設計値程度に大きい状態で、短波長側の励起パワーを優先的にオフ、もしくは小さくしていくことがオーバーシュート抑制に有効的である。同様にして、ラマン増幅器１０をオンする場合、長波長側の励起パワーを設計値程度に大きくしてから、短波長の励起パワーを設計値程度に大きくすることがオーバーシュート抑制に有効的である。そこで、この実施の形態１では、ラマン増幅器１０をオフする場合、短波長側からオフするようにし、これによってオーバーシュートが起きないようにしている。また、ラマン増幅器１０をオンする場合、長波長側からオンするようにし、これによってオーバーシュートが起きないようにしている。 As shown in FIG. 5, such overshoot occurs because, in general, there is Raman amplification between pumping light and signal light, and Raman amplification between pumping light and signal light. When turning off from the pump light on the long wavelength side, the power deprived from the short wavelength to the long wavelength by the Raman amplification between the pump light and the inter-signal Raman amplification is reduced, and the gain on the short wavelength side becomes larger than the set value. Because there is a possibility. In other words, if the pump power on the short wavelength side is as large as the design pump power and the pump power on the long wavelength side is off or smaller than the design value, the gain on the short wavelength side may be larger than the design value. . Accordingly, it is necessary to avoid a situation where the pumping power on the short wavelength side is as large as the design value and the pumping power on the long wavelength side is smaller than the design value. Therefore, when the Raman amplifier 10 is turned off, it is effective to suppress overshoot by preferentially turning off or reducing the pump power on the short wavelength side with the pump power on the long wavelength side being as large as the design value. It is. Similarly, when the Raman amplifier 10 is turned on, it is effective to suppress overshoot by increasing the pump power on the long wavelength side to about the design value and then increasing the pump power on the short wavelength to about the design value. . Therefore, in the first embodiment, when the Raman amplifier 10 is turned off, it is turned off from the short wavelength side, thereby preventing overshoot. Further, when the Raman amplifier 10 is turned on, it is turned on from the long wavelength side so that overshoot does not occur.

なお、上述した実施の形態１では、ラマン増幅器のオフ時に最短の励起波長を最初にオフし、ラマン増幅器のオン時に最長の励起波長を最初にオンするようにしているが、これに限らず、ラマン増幅器のオフ時に短い励起波長を優先的にオフし、ラマン増幅器のオン時に長い励起波長を優先的にオンするようにしてもよい。たとえば、ラマン増幅器１０をオフする場合、短波長側の２つの励起波長を最初にオフするようにしてもよい。これによっても、励起光間ラマン増幅や信号光間ラマン増幅の影響によるサージを受けずに、ラマン増幅器１０をオフし、あるいはオンすることができるからである。 In the first embodiment described above, the shortest excitation wavelength is turned off first when the Raman amplifier is turned off, and the longest excitation wavelength is turned on first when the Raman amplifier is turned on. The short excitation wavelength may be turned off preferentially when the Raman amplifier is off, and the long excitation wavelength may be preferentially turned on when the Raman amplifier is on. For example, when the Raman amplifier 10 is turned off, the two excitation wavelengths on the short wavelength side may be turned off first. This is also because the Raman amplifier 10 can be turned off or turned on without being subjected to a surge due to the influence of Raman amplification between pumping light and Raman amplification between signal lights.

また、上述した実施の形態１では、集中型のラマン増幅器１０について説明したが、これに限らず、図６に示すように分布型のラマン増幅器１１についても同様に適用することができる。この場合、伝送路Ｆ３は、増幅媒体としての機能をも有する。 In the first embodiment described above, the concentrated Raman amplifier 10 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the distributed Raman amplifier 11 as shown in FIG. In this case, the transmission path F3 also has a function as an amplification medium.

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、各励起波長毎、個別にオン、オフさせるものであったが、この実施の形態２では、各励起波長を徐々に減少あるいは上昇させるようにしている。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, each excitation wavelength is individually turned on and off, but in this second embodiment, each excitation wavelength is gradually reduced or increased.

図７−１，図８−１，図９−１は、実施の形態１と同じラマン増幅器１０をオフする場合における、最長波長の励起光パワーの時間減少率（時間減少傾き）を、他の励起光パワーの時間減少率に対してそれぞれ０．５，１，２倍に変化させた場合を示し、図７−２，図８−２，図９−２は、それぞれのネット利得変化を示している。図１０は、これらの結果をまとめたものであり、各条件における最大オーバーシュート量を示している。 7-1, 8-1 and 9-1 show the time reduction rate (time reduction slope) of the pumping light power of the longest wavelength when the same Raman amplifier 10 as in the first embodiment is turned off. FIG. 7-2, FIG. 8-2, and FIG. 9-2 show changes in the net gain, respectively. ing. FIG. 10 summarizes these results and shows the maximum overshoot amount under each condition.

この結果、ラマン増幅器１０をオフする場合、最長波長の励起光パワーの時間減少率が大きいほど、サージすなわち最大オーバーシュート量が大きくなることがわかる。すなわち、ラマン増幅器１０をオフする場合には、短波長側の励起光パワーを優先的に減少すると最大オーバーシュート量は小さくなる。このような励起光パワーの制御を行うことによって、サージを回避することができる。同様にして、ラマン増幅器１０をオンする場合には、例えば図１１に示すように、長波長側の励起パワーを設計値程度に大きくしてから、短波長の励起パワーを設計値程度に大きくすることによってオーバーシュートを回避することができる。図１１では、関数Ｌ１に示すように、短波長側の励起光パワーが時間に対し直線的に設計値ＳＳに近づいていく場合に、関数ＬＡ，ＬＢに示すように、短波長側の励起光パワーが設計値ＳＳに到達するよりも早く、長波長側の励起光パワーを直線的に設計値ＳＬに近づけ、あるいは関数ＬＣに示すように、長波側の励起光パワーを短波長側より早く増加しはじめ、短波長側の励起光パワーが設計値ＳＳに到達するよりも早く、直線的に設計値ＳＬに近づけ、あるいは関数ＬＤに示すように、長波側の励起光パワーを曲線的に増加させ、短波長側の励起光パワーが設計値ＳＳに到達するよりも早く、設計値ＳＬ付近に近づけるようにしている。これによって、長波長側の励起光パワーが設計値ＳＳに到達するよりも早く、短波長側の励起光パワーが設計値ＳＬに近づき、オーバーシュートを回避することができる。むろん、短波長側の励起光パワーは直線的でなく曲線的に設計値に近づいてもよいし、長波長側の励起光パワーが関数Ｌ１で示す以外の傾向（関数）で設計値ＳＳに近づく場合も同様に適用することができる。この場合も、最初に長波長側の励起光パワーが設計値ＳＬ程度に大きくなり、その後で短波長側の励起光パワーが設計値ＳＳ程度に大きくなるようにすれば、オーバーシュートを回避することができる。なお、図１１では、関数Ｌ１，ＬＡ〜ＬＤとして時間に対する励起パワーの関係を示したが、これに限らず、たとえば励起パワーを離散的に制御するようにしてもよい。 As a result, it is understood that when the Raman amplifier 10 is turned off, the surge, that is, the maximum overshoot amount increases as the time reduction rate of the pumping light power with the longest wavelength increases. That is, when the Raman amplifier 10 is turned off, the maximum overshoot amount is reduced by preferentially reducing the pumping light power on the short wavelength side. By controlling the pumping light power in this way, a surge can be avoided. Similarly, when the Raman amplifier 10 is turned on, as shown in FIG. 11, for example, the pump power on the long wavelength side is increased to about the design value, and then the pump power on the short wavelength is increased to about the design value. Therefore, overshoot can be avoided. In FIG. 11, when the pump light power on the short wavelength side linearly approaches the design value SS with respect to time as indicated by the function L1, the pump light on the short wavelength side as indicated by the functions LA and LB. Before the power reaches the design value SS, the pump light power on the long wavelength side is linearly brought close to the design value SL, or as shown in the function LC, the pump light power on the long wave side is increased faster than the short wavelength side. First, the pump light power on the short wavelength side is linearly brought closer to the design value SL sooner than reaching the design value SS, or the pump light power on the long wave side is increased in a curve as shown in the function LD. The pumping light power on the short wavelength side approaches the design value SL sooner than it reaches the design value SS. Accordingly, the pump light power on the short wavelength side approaches the design value SL earlier than the pump light power on the long wavelength side reaches the design value SS, and overshoot can be avoided. Of course, the pumping light power on the short wavelength side may approach the design value in a curve rather than linearly, and the pumping light power on the long wavelength side approaches the design value SS with a tendency (function) other than that indicated by the function L1. The same applies to the case. Also in this case, if the pump light power on the long wavelength side is first increased to about the design value SL and then the pump light power on the short wavelength side is increased to about the design value SS, then overshoot can be avoided. Can do. In addition, in FIG. 11, although the relationship of the excitation power with respect to time was shown as function L1, LA-LD, it is not restricted to this, For example, you may make it control excitation power discretely.

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、ラマン増幅器１０をオフさせる場合、最長波長の励起光パワー以外の励起光パワーの時間減少率を同一にしていたが、この実施の形態３では、短波長側の励起光パワーの時間減少率を長波長側の励起光パワーの時間減少率に比して大きくしている。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, when the Raman amplifier 10 is turned off, the time reduction rate of the pumping light power other than the pumping light power of the longest wavelength is the same, but in the third embodiment, the pumping on the short wavelength side is performed. The time reduction rate of the optical power is made larger than the time reduction rate of the pumping light power on the long wavelength side.

図１２−１は、実施の形態１と同じラマン増幅器１０をオフする場合における、各励起光パワーの時間減少率を示し、図１２−２は、図１２−１の制御を行った場合におけるネット利得の変化を示している。図１２−１に示すように、ラマン増幅器１０をオフする場合、波長の短い方の励起光パワーの時間減少率を大きくすると、図１２−２に示すように、オーバーシュートがなくなる。すなわち、短波長側の励起光パワーを優先的に減少させることによって、短波長側の励起パワーが設計値程度に大きい状態で、長波長側の励起パワーが設計値よりも小さい状況を回避して、サージを回避することができる。 FIG. 12-1 shows the time decrease rate of each pumping light power when the same Raman amplifier 10 as in the first embodiment is turned off, and FIG. 12-2 shows the net when the control of FIG. 12-1 is performed. The change in gain is shown. As shown in FIG. 12A, when the Raman amplifier 10 is turned off, if the time reduction rate of the pumping light power with the shorter wavelength is increased, the overshoot disappears as shown in FIG. That is, by preferentially reducing the pumping light power on the short wavelength side, avoiding the situation where the pumping power on the long wavelength side is smaller than the designed value while the pumping power on the short wavelength side is as large as the designed value. , Surge can be avoided.

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、Ｃ＋Ｌバンドのラマン増幅器であったが、この実施の形態４では、Ｃバンドのラマン増幅器を対象としている。 (Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first to third embodiments described above, the C + L band Raman amplifier is used. However, in the fourth embodiment, a C band Raman amplifier is targeted.

図１３は、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）のラマン増幅器において、ネットゲインの設計値をシミュレーションにより求めたものである。励起光の数は、３波長であり、低い波長から、１４２４．１９２ｎｍ、１４３７．８５４ｎｍ、１４６５．２６１ｎｍである。増幅媒体は、図１に示した２ｋｍのファイバを用いている。入出力パワーは、それぞれ０ｄＢｍ／ｃｈ、９ｄＢｍ／ｃｈで、チャンネル間隔は５０ＧＨｚである。 FIG. 13 shows a net gain design value obtained by simulation in a C-band (1530 to 1565 nm) Raman amplifier. The number of excitation lights is three wavelengths, and from the lower wavelengths, they are 1424.192 nm, 1437.854 nm, and 1465.261 nm. The amplification medium uses the 2 km fiber shown in FIG. The input / output power is 0 dBm / ch and 9 dBm / ch, respectively, and the channel interval is 50 GHz.

図１４−１，図１４−２，図１５−１，図１５−２は、それぞれ図３−１，図３−２，図４−１，図４−２に対応し、図１３に示したＣバンドであっても、ラマン増幅器をオフする場合、最短波長の励起光を最初にオフすることによってオーバーシュートがなくなり、サージを回避することができる。同様にして、ラマン増幅器をオンする場合、最長波長の励起光を最初にオンすることによってオーバーシュートをなくすことができ、サージを回避することができる。 FIGS. 14-1, 14-2, 15-1, and 15-2 correspond to FIGS. 3-1, 3-2, 4-1, and 4-2, respectively, and are shown in FIG. Even in the C band, when the Raman amplifier is turned off, the overshoot is eliminated by turning off the pumping light having the shortest wavelength first, and a surge can be avoided. Similarly, when the Raman amplifier is turned on, the overshoot can be eliminated by turning on the pumping light having the longest wavelength first, and a surge can be avoided.

図１６−１，図１６−２，図１７−１，図１７−２，図１８−１，図１８−２は、それぞれ図７−１，図７−２，図８−１，図８−２，図９−１，図９−２に対応している。ただし、実施の形態２では、最長波長の時間減少率を０．５，１，２倍に変化させたが、この実施の形態４では、１，２，６倍に変化させている。これらの結果は、図１９に示すように、実施の形態２と同様に、ラマン増幅器をオフする場合、最長波長の励起光パワーの時間減少率が大きいほど、サージすなわち最大オーバーシュート量が大きくなることがわかる。すなわち、ラマン増幅器１０をオフする場合には、短波長側の励起光パワーを優先的に減少すると最大オーバーシュート量は小さくなる。このような励起光パワーの制御を行うことによって、サージを回避することができる。同様にして、ラマン増幅器１０をオンする場合には、長波長側の励起パワーを設計値程度に大きくしてから、短波長の励起パワーを設計値程度に大きくすることによってオーバーシュートを回避することができる。 16-1, FIG. 16-2, FIG. 17-1, FIG. 17-2, FIG. 18-1, and FIG. 18-2 are respectively shown in FIG. 7-1, FIG. 7-2, FIG. 2 corresponds to FIGS. 9-1 and 9-2. However, in the second embodiment, the time reduction rate of the longest wavelength is changed to 0.5, 1, and 2 times, but in this fourth embodiment, the time reduction rate is changed to 1, 2, and 6 times. As shown in FIG. 19, these results show that, as in the second embodiment, when the Raman amplifier is turned off, the surge, that is, the maximum overshoot amount increases as the time reduction rate of the pumping light power at the longest wavelength increases. I understand that. That is, when the Raman amplifier 10 is turned off, the maximum overshoot amount is reduced by preferentially reducing the pumping light power on the short wavelength side. By controlling the pumping light power in this way, a surge can be avoided. Similarly, when the Raman amplifier 10 is turned on, an overshoot is avoided by increasing the pump power on the long wavelength side to the design value and then increasing the pump power on the short wavelength to the design value. Can do.

また、図２０−１，図２０−２は、それぞれ図１２−１，図１２−２に対応し、実施の形態３と同様に、ラマン増幅器をオフする場合、最長波長の励起光パワーに比べて波長の短い方の励起光パワーの時間減少率を大きくすると、オーバーシュートがなくなる。すなわち、短波長側の励起光パワーを優先的に減少させることによって、短波長側の励起パワーが設計値程度に大きい状態で長波長側の励起パワーが設計値より小さい状況を回避して、サージを回避することができる。 FIGS. 20-1 and 20-2 correspond to FIGS. 12-1 and 12-2, respectively. Similar to the third embodiment, when the Raman amplifier is turned off, compared to the pumping light power of the longest wavelength. If the time reduction rate of the pump light power with the shorter wavelength is increased, the overshoot disappears. In other words, by preferentially reducing the pumping light power on the short wavelength side, avoiding the situation where the pumping power on the long wavelength side is smaller than the designed value while the pumping power on the short wavelength side is about the designed value, the surge Can be avoided.

ここで、上述した実施の形態１〜４では、たとえばラマン増幅器をオフする場合、短波長側の励起光から優先的にオフすることが好ましいことを示したが、最大オーバーシュート量と増幅帯域との関係について述べる。図２１は、ラマン増幅器をオフする場合であって、長波長側からオフする場合における増幅帯域と最大オーバーシュート量との関係を示している。図２１に示すように、最大オーバーシュート量、すなわちサージが生じやすいという悪い条件において、増幅帯域が２７ｎｍ以上でサージが発生している。したがって、上述した実施の形態１〜４に示した制御は、増幅帯域が２７ｎｍ以上のラマン増幅器に対して適用することが好ましい。 Here, in the first to fourth embodiments described above, for example, when the Raman amplifier is turned off, it has been shown that it is preferable to preferentially turn off the pumping light on the short wavelength side. The relationship is described. FIG. 21 shows the relationship between the amplification band and the maximum overshoot amount when the Raman amplifier is turned off and turned off from the long wavelength side. As shown in FIG. 21, a surge occurs when the amplification band is 27 nm or more under the worst condition that the maximum overshoot amount, that is, a surge is likely to occur. Therefore, the control described in the first to fourth embodiments is preferably applied to a Raman amplifier having an amplification band of 27 nm or more.

また、図２２は、ラマン増幅器をオフする場合であって、長波長側からオフする場合における変換効率と最大オーバーシュート量との関係を示している。なお、変換効率は、（（（総出力信号パワー）−（総入力信号パワー））／（総励起光パワー））×１００で定義される。図２２に示すように、最大オーバーシュート量、すなわちサージが生じやすいという悪い条件において、変換効率が７０％までは、最大オーバーシュート量が単調に増加しているが、約７０％を超えたところで減少に転じている。この結果、最大オーバーシュート量を小さくするためには、変換効率を７０％以上とすることが好ましい。 FIG. 22 shows the relationship between the conversion efficiency and the maximum overshoot amount when the Raman amplifier is turned off and turned off from the long wavelength side. The conversion efficiency is defined by ((((total output signal power) − (total input signal power)) / (total pump light power)) × 100. As shown in FIG. 22, under the bad condition that the maximum overshoot amount, that is, the surge is likely to occur, the maximum overshoot amount increases monotonously until the conversion efficiency reaches 70%, but when it exceeds about 70%. It is starting to decrease. As a result, in order to reduce the maximum overshoot amount, the conversion efficiency is preferably set to 70% or more.

なお、変換効率が７０％を超えたところで、最大オーバーシュート量が小さくなるのは、図２３に示すように、変換効率が７０％を超えたところで、総励起パワーに対する最長波長のパワーの割合が小さくなるためである。 When the conversion efficiency exceeds 70%, the maximum overshoot amount decreases as shown in FIG. 23. When the conversion efficiency exceeds 70%, the ratio of the power of the longest wavelength to the total excitation power is as follows. This is because it becomes smaller.

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜４では、いずれもラマン増幅器をオンあるいはオフさせる場合について述べたが、この実施の形態５では、ラマン増幅器のネット利得を増加させる場合について説明する。なお、ラマン増幅器のネット利得を減少させる場合については時系列的に逆の制御を行えばよい。 (Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the first to fourth embodiments described above, the case where the Raman amplifier is turned on or off has been described. In the fifth embodiment, the case where the net gain of the Raman amplifier is increased will be described. In the case of reducing the net gain of the Raman amplifier, the reverse control may be performed in time series.

図２４−１は、実施の形態１〜３に示したラマン増幅器において、ネット利得を９ｄＢから１１ｄＢに増加する場合の各励起光の増加過程を示している。図２４−１の矢印で示すように、ネット利得を増加させる場合、長波長側の励起光パワーを順次増加させる。この結果、図２４−２に示すように、オーバーシュートなく、ネット利得を１１ｄＢに増加させることができる。これに対し、図２５−１に示すように、短波長側の励行パワーを順次増加させると、図２５−２に示すように、１１ｄＢを超えるオーバーシュートが発生する。なお、この実施の形態５は、実施の形態４に示したＣバンドのラマン増幅器に対しても同様に適用することができる。 FIG. 24-1 shows an increase process of each pumping light when the net gain is increased from 9 dB to 11 dB in the Raman amplifiers shown in the first to third embodiments. As indicated by the arrows in FIG. 24-1, when the net gain is increased, the pump light power on the long wavelength side is sequentially increased. As a result, as shown in FIG. 24-2, the net gain can be increased to 11 dB without overshoot. In contrast, when the excitation power on the short wavelength side is sequentially increased as shown in FIG. 25-1, an overshoot exceeding 11 dB occurs as shown in FIG. 25-2. The fifth embodiment can be similarly applied to the C-band Raman amplifier shown in the fourth embodiment.

この実施の形態５では、ラマン増幅器のオン、オフに限らず、ネット利得の増減を行う場合であっても、上述した実施の形態１〜４を適用することができ、ネット利得の増減時にサージを回避することができる。 In the fifth embodiment, the above-described first to fourth embodiments can be applied even when the net gain is increased / decreased, not only when the Raman amplifier is turned on / off. Can be avoided.

（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態１〜５では、いずれもラマン増幅器単体について説明したが、この実施の形態６では、ラマン増幅器を複数用いた場合、特にカスケード接続した場合について説明する。 (Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In each of the first to fifth embodiments described above, a single Raman amplifier has been described. In the sixth embodiment, a case where a plurality of Raman amplifiers are used, particularly a case where cascade connection is used will be described.

図２６は、カスケード接続したラマン増幅器を含む通信システムの概要構成を示す図である。図２６に示すように、送信器Ｔと受信器Ｒとの間に、伝送路Ｆ１１ａ、１１ｂと２つの集中型ラマン増幅器２０ａ，２０ｂがカスケード接続されている。各ラマン増幅器２０ａ，２０ｂは、図１に示したラマン増幅器１０と同じ集中型増幅器であるが、図６で示すような分布型増幅器であってもよい。 FIG. 26 is a diagram showing a schematic configuration of a communication system including cascade-connected Raman amplifiers. As shown in FIG. 26, between the transmitter T and the receiver R, transmission paths F11a and 11b and two lumped Raman amplifiers 20a and 20b are cascade-connected. Each of the Raman amplifiers 20a and 20b is the same lumped amplifier as the Raman amplifier 10 shown in FIG. 1, but may be a distributed amplifier as shown in FIG.

図２７−１は、各ラマン増幅器２０ａ，２０ｂの最短波長の励起光のみをオフにした場合の信号出力の変化を示し、図２７−２は、各ラマン増幅器２０ａ，２０ｂの長波長側の３つの励起光をオフにした場合の信号出力の変化を示している。なお、図２７−１，図２７−２のいずれにも設計値である全ての励起波長の励起光をオンにした場合におけるラマン増幅器２０ｂからの信号出力を示している。 FIG. 27A shows a change in signal output when only the pumping light of the shortest wavelength of each of the Raman amplifiers 20a and 20b is turned off, and FIG. 27-2 shows 3 on the long wavelength side of each of the Raman amplifiers 20a and 20b. The change of the signal output when one excitation light is turned off is shown. 27A and 27B show the signal output from the Raman amplifier 20b when the pumping lights of all the pumping wavelengths, which are design values, are turned on.

図２７−１では、ラマン増幅器２０ａ，２０ｂをカスケード接続しても、ほとんどサージが起きていない。これに対し、図２７−２では、カスケード接続することによってラマン増幅器２３ｂでは、さらに約１ｄＢサージが大きくなり、最大で約４ｄＢのサージが起きている。このように、カスケード接続する場合、サージが蓄積することになるので、カスケード接続の段数が多くなればなるほど、各ラマン増幅器におけるサージ抑制が重要になる。 In FIG. 27A, even if the Raman amplifiers 20a and 20b are cascade-connected, almost no surge occurs. On the other hand, in FIG. 27-2, about 1 dB surge is further increased in the Raman amplifier 23b by cascade connection, and a maximum surge of about 4 dB occurs. As described above, when cascade connection is performed, surge is accumulated. Therefore, as the number of stages of cascade connection increases, it is important to suppress surge in each Raman amplifier.

すなわち、この実施の形態６では、実施の形態１〜５に示した制御を各ラマン増幅器に適用することによって、カスケード接続を行ってサージが蓄積する場合であっても、確実かつ十分なサージ抑制を行うことができる。 That is, in the sixth embodiment, by applying the control shown in the first to fifth embodiments to each Raman amplifier, even if a surge is accumulated by performing cascade connection, sufficient surge suppression is achieved. It can be performed.

なお、上述した実施の形態１〜６では、いずれも後方励起方式のラマン増幅器を用いて説明したが、これに限らず、前方励起方式あるいは双方向励起方式であっても同様に適用することができる。なお、ラマン増幅器のＮＦの劣化を抑えるために、分岐器１は、より下流側においてもよい。また、残留励起光、散乱光等による悪影響を抑えるために、適宜アイソレータを配置してもよい。 In the first to sixth embodiments described above, the backward pumping type Raman amplifier has been described. However, the present invention is not limited to this, and the forward pumping method or the bidirectional pumping method can be applied similarly. it can. In addition, in order to suppress degradation of NF of a Raman amplifier, the branching device 1 may be further downstream. In addition, an isolator may be appropriately disposed in order to suppress adverse effects due to residual excitation light, scattered light, and the like.

ここで、制御器Ｃは、検出器２が検出した信号光のオフまたは一定レベルより小さくなったことを検知し、この結果をもとに上述した制御を行う。すなわち、メンテナンス、トラブルなどによって信号光がオフまたは一定レベルより小さくなったことを検出器２が検出した場合、制御器Ｃは、励起光源３の各励起光をオフまたは一定レベルより小さくする。制御器Ｃは、再び信号光がオンまたは一定レベルより大きくなった場合、サージが起きないように励起光源３の各励起光を設計値に戻す。信号光がオフまたは一定レベルより小さい状態のときに励起光を小さくしないと、励起パワーの長手分布が図２８−１から図２８−２のように大きくなるため、信号光がオンになったときにサージが起きやすくなる。また、図２８−２に示すように、信号光がオフ時に、励起光（ポンプ）間ラマン増幅によって、長波長側の励起パワーが極端に大きくなり、システムに影響を及ぼす可能性がある。これらの励起光のオンまたはオフの際に、上述した実施の形態１〜６を適用してサージを回避することが好ましい。 Here, the controller C detects that the signal light detected by the detector 2 is turned off or becomes lower than a certain level, and performs the above-described control based on this result. That is, when the detector 2 detects that the signal light is turned off or lower than a certain level due to maintenance, trouble, etc., the controller C turns off each pumping light of the pumping light source 3 or turns it smaller than the certain level. When the signal light is turned on again or becomes larger than a certain level, the controller C returns each pump light of the pump light source 3 to the design value so that no surge occurs. If the excitation light is not made small when the signal light is off or smaller than a certain level, the longitudinal distribution of the excitation power becomes large as shown in FIG. 28-1 to FIG. 28-2. Surge easily occurs. As shown in FIG. 28-2, when the signal light is off, the pump power on the long wavelength side becomes extremely large due to Raman amplification between pump lights (pumps), which may affect the system. When these excitation lights are turned on or off, it is preferable to apply the above-described first to sixth embodiments to avoid a surge.

ここで、ラマン増幅器の変換効率を上げるための指針について述べる。ラマン散乱による信号光と励起光の伝搬方程式は、

と表される。ここで、Pはパワーを、下付きのsは信号光を、下付きのpは励起光を、g_Rはラマン利得係数を、λは波長を、A_effは有効断面積を、αはファイバのロス係数を示す。また、ηは前方励起の場合はプラスを、後方励起の場合はマイナスをとる。ここで、g_R/λ_sA_effをラマン利得効率G_Rと定義すると、信号光と励起光の相互作用の大きさはG_RP_sP_pで表される。従って、G_RとP_s、P_pのそれぞれを大きくすることが変換効率を上げることにつながる。ラマン利得効率G_Rを上げるには、ファイバのゲルマニウム濃度を上げ、A_effを小さくすることによって得られる。また、P_sを上げるためには、チャンネル当りの信号光パワーを上げるか、チャンネル数を増やすことによって得られる。P_pは要求される利得によって決定される。つまり、高G_Rを持つラマン増幅用ファイバを用いることと信号パワーが大きい仕様であることが高変換高率なラマン増幅器の設計指針となる。 Here, a guideline for increasing the conversion efficiency of the Raman amplifier will be described. The propagation equation of signal light and excitation light by Raman scattering is

It is expressed. Where P is the power, subscript s is the signal light, subscript p is the pump light, g _R is the Raman gain coefficient, λ is the wavelength, A _eff is the effective area, and α is the fiber. The loss coefficient is shown. Also, η is positive for forward excitation and negative for backward excitation. Here, when g _R / λ _s A _eff is defined as Raman gain efficiency G _R , the magnitude of the interaction between the signal light and the pumping light is represented by G _R P _s P _p . Therefore, G _R and P _s, is possible to increase the respective P _p leads to increasing the conversion efficiency. To increase the Raman gain efficiency G _R, increase the germanium concentration of the fiber obtained by reducing the A _eff. Further, P _s can be increased by increasing the signal light power per channel or increasing the number of channels. P _p is determined by the required gain. In other words, it can signal power using a Raman amplifying fiber having a high G _R is greater specification is design guideline for high conversion high rate Raman amplifier.

この指針に従って設計した高変換効率なラマン増幅器のシミュレーション結果について述べる。シミュレーションでは、チャンネル間隔５０ＧＨｚにおいて増幅帯域がＣバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）とＬバンド（１５６５〜１６００ｎｍ）、Ｃ＋Ｌバンド（１５３０〜１６００ｎｍ）のそれぞれの場合について設計した。チャンネル数はＣバンドで８７チャンネル、Ｌバンドで８４チャンネル、Ｃ＋Ｌバンドで１７１チャンネルである（図２９参照）。ファイバは、１４２５ｎｍ励起のラマン利得効率が６．６／Ｗ／ｋｍ、１１４５０ｎｍのロスが０．７５ｄＢ／ｋｍ、１５５０ｎｍのロスが０．６０ｄＢ／ｋｍの特性を持つものを用いた。図２９に変換効率（ＰＣＥ）のファイバ長依存性のシミュレーション結果を示す。入力信号パワーは０ｄＢｍ／ｃｈでネット利得が９ｄＢになるように励起光を調整した。最大変換効率はＣ＋Ｌバンドで７０％以上、Ｃバンド、Ｌバンドでも６０％以上に達した。図３１は変換効率の入出力依存性を示す。図３２、図３３はＣ＋Ｌバンド０ｄＢｍ／ｃｈ入力、９ｄＢｍ／ｃｈ出力の場合と、−１２ｄＢｍ／ｃｈ入力、３ｄＢ／ｃｈ出力の場合におけるＡＳＥによるＮＦとマルチパス干渉（ＭＰＩ），非線形位相シフト（ＮＬＰＳ）を示す。図３４は、５０ＧＨｚ間隔、０ｄｂｍ／ｃｈ入力、９ｄＢｍ／ｃｈ出力の場合の変換効率の増幅帯域依存性である。励起波長を３から９波長に増やすことにより、増幅帯域を約１ＴＨｚ間隔で増やした。 The simulation results of a high conversion efficiency Raman amplifier designed according to these guidelines will be described. In the simulation, the case where the amplification band is a C band (1530 to 1565 nm), an L band (1565 to 1600 nm), and a C + L band (1530 to 1600 nm) at a channel interval of 50 GHz is designed. The number of channels is 87 for the C band, 84 for the L band, and 171 for the C + L band (see FIG. 29). The fiber used had the characteristics that the Raman gain efficiency of 1425 nm excitation was 6.6 / W / km, the loss at 11450 nm was 0.75 dB / km, and the loss at 1550 nm was 0.60 dB / km. FIG. 29 shows a simulation result of the conversion efficiency (PCE) dependence on the fiber length. The excitation light was adjusted so that the input signal power was 0 dBm / ch and the net gain was 9 dB. The maximum conversion efficiency reached 70% or more in the C + L band and 60% or more in the C band and L band. FIG. 31 shows the input / output dependency of the conversion efficiency. FIGS. 32 and 33 show NF and multipath interference (MPI) and nonlinear phase shift (NLPS) by ASE in the case of C + L band 0 dBm / ch input, 9 dBm / ch output, and -12 dBm / ch input, 3 dB / ch output. ). FIG. 34 shows the amplification band dependency of the conversion efficiency in the case of 50 GHz interval, 0 dBm / ch input, and 9 dBm / ch output. By increasing the excitation wavelength from 3 to 9 wavelengths, the amplification band was increased at approximately 1 THz intervals.

この発明の実施の形態１であるラマン増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the Raman amplifier which is Embodiment 1 of this invention. Ｃ＋Ｌバンドにおけるネット利得の設計値を示す図である。It is a figure which shows the design value of the net gain in a C + L band. この発明の実施の形態１による励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power by Embodiment 1 of this invention. 図３−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 長波長側から励起光をオフした場合における励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of excitation power when excitation light is turned off from the long wavelength side. 図４−２に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 4-2. 励起光間ラマン増幅および信号間ラマン増幅、励起光−信号光間ラマン増幅を説明する図である。It is a figure explaining Raman amplification between excitation light, Raman amplification between signals, and Raman amplification between excitation light and signal light. 分布型ラマン増幅器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a distributed Raman amplifier. この発明の実施の形態２に関する励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power regarding Embodiment 2 of this invention. 図７−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態２に関する励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power regarding Embodiment 2 of this invention. 図８−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態２に関する励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power regarding Embodiment 2 of this invention. 図９−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態２による最大オーバーシュート量をまとめた図である。It is the figure which put together the maximum overshoot amount by Embodiment 2 of this invention. ラマン増幅器をオンにする際の励起光のオン過程を示す図である。It is a figure which shows the ON process of the excitation light at the time of turning on a Raman amplifier. この発明の実施の形態３による励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power by Embodiment 3 of this invention. 図１２−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. Ｃバンドにおけるネット利得の設計値を示す図である。It is a figure which shows the design value of the net gain in C band. この発明の実施の形態４による励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power by Embodiment 4 of this invention. 図１４−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 長波長側を最初にオフした場合におけるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of a net gain when the long wavelength side is turned off first. 図１５−２に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態４による他の励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the other excitation power by Embodiment 4 of this invention. 図１６−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態４による他の励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the other excitation power by Embodiment 4 of this invention. 図１７−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. この発明の実施の形態４による他の励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the other excitation power by Embodiment 4 of this invention. 図１８−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 図１６−２〜図１８−２までの最大オーバーシュート量をまとめた図である。It is the figure which put together the maximum overshoot amount from FIGS. 16-2 to 18-2. この発明の実施の形態４による他の励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the other excitation power by Embodiment 4 of this invention. 図２０−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 最大オーバーシュート量の増幅帯域依存性を示す図である。It is a figure which shows the amplification band dependence of the maximum overshoot amount. 最大オーバーシュート量の変換効率依存性を示す図である。It is a figure which shows the conversion efficiency dependence of the largest overshoot amount. 励起パワーの割合の変換効率依存性を示す図である。It is a figure which shows the conversion efficiency dependence of the ratio of excitation power. この発明の実施の形態５による励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the excitation power by Embodiment 5 of this invention. 図２４−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. 24-1. 長波長から励起光パワーを増加した場合における励起パワーの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of pumping power when pumping light power is increased from a long wavelength. 図２５−１に示した制御によるネット利得の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the net gain by the control shown to FIGS. ラマン増幅器のカスケード接続の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cascade connection of a Raman amplifier. カスケード接続時におけるオーバーシュートがない一例を示す図である。It is a figure which shows an example without the overshoot at the time of cascade connection. カスケード接続時におけるオーバーシュートがある一例を示す図である。It is a figure which shows an example with the overshoot at the time of cascade connection. 信号光がオンのときの励起光パワーのファイバ長依存性を示す図である。It is a figure which shows the fiber length dependence of excitation light power when signal light is ON. 信号光がオフのときの励起光パワーのファイバ長依存性を示す図である。It is a figure which shows the fiber length dependence of excitation light power when signal light is OFF. シミュレーション条件を示す図である。It is a figure which shows simulation conditions. 変換効率のファイバ長依存性を示す図である。It is a figure which shows the fiber length dependence of conversion efficiency. 変換効率の信号出力依存性を示す図である。It is a figure which shows the signal output dependence of conversion efficiency. ＡＳＥのＮＦおよびＭＰＩの波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of NF and MPI of ASE. ＮＬＰＳの波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of NLPS. 変換効率の増幅帯域依存性を示す図である。It is a figure which shows the amplification band dependence of conversion efficiency.

符号の説明Explanation of symbols

１分岐器
２検出器
３励起光源
４合波器
１０ラマン増幅器
２０ａ，２０ｂ集中型ラマン増幅器
Ｃ制御器
Ｆ１，Ｆ３，Ｆ１１ａ，Ｆ１１ｂ伝送路
Ｆ２増幅媒体
Ｓ１，Ｓ２信号光
Ｔ送信器
Ｒ受信器

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Branch device 2 Detector 3 Excitation light source 4 Multiplexer 10 Raman amplifier 20a, 20b Concentrated Raman amplifier C Controller F1, F3, F11a, F11b Transmission line F2 Amplification medium S1, S2 Signal light T Transmitter R Receiver

Claims

多波長励起を行うラマン増幅器であって、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、利得サージの発生を回避するために、短波長側の励起光パワーから小さくする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするラマン増幅器。 A Raman amplifier that performs multi-wavelength excitation, and includes a control unit that performs control to reduce the pumping light power on the short wavelength side in order to avoid the occurrence of a gain surge when the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced. A Raman amplifier characterized by that.

前記制御手段は、最短波長の励起光パワーを優先的に小さくする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のラマン増幅器。 The Raman amplifier according to claim 1, wherein the control unit performs control to preferentially reduce the pumping light power of the shortest wavelength.

信号光を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が、前記信号光がオフまたは一定レベル以下になったことを検出した場合、最短波長の励起光パワーを優先的に小さくし、当該ラマン増幅器をオフまたは一定レベル以下の出力にすべく利得を小さくする制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のラマン増幅器。 Comprising detection means for detecting signal light;
When the detecting means detects that the signal light is off or below a certain level, the control means preferentially reduces the pumping light power of the shortest wavelength and turns off the Raman amplifier or below the certain level. 3. The Raman amplifier according to claim 1, wherein control is performed to reduce the gain so as to obtain an output of.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフする場合、最短波長の励起光パワーを最初にオフすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 4. The Raman amplifier according to claim 1, wherein when the Raman amplifier is turned off, the pumping power of the shortest wavelength is turned off first. 5.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、最短波長の励起光から順次励起光パワーを優先的に小さくする制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 4. The control unit according to claim 1, wherein when the Raman amplifier is turned off or the gain is decreased, the control unit performs control to preferentially decrease the pumping light power sequentially from the pumping light having the shortest wavelength. Raman amplifier described in one.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフする場合、最短波長の励起光から順次励起光パワーをオフする制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 4. The Raman amplifier according to claim 1, wherein when the Raman amplifier is turned off, the control is performed to sequentially turn off the pumping light power from the pumping light having the shortest wavelength. 5.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、短波長側の励起光パワーの時間減少率を長波長側の励起光パワーの時間減少率以上に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 When the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced, the control means controls the time decrease rate of the pump light power on the short wavelength side to be equal to or higher than the time decrease rate of the pump light power on the long wavelength side. Item 4. The Raman amplifier according to any one of Items 1 to 3.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオフまたは利得を小さくする場合、少なくとも最短波長の励起光パワーの時間減少率が他の励起光パワーの時間減少率に比して大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 The control means is characterized in that, when the Raman amplifier is turned off or the gain is reduced, at least the time reduction rate of the pumping light power of the shortest wavelength is larger than the time reduction rate of the other pumping light power. The Raman amplifier according to any one of 1 to 3.

多波長励起を行うラマン増幅器であって、当該ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、利得サージの発生を回避するために、長波長側の励起光パワーから大きくする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするラマン増幅器。 A Raman amplifier that performs multi-wavelength excitation, and includes a control unit that performs control to increase from the pumping light power on the long wavelength side in order to avoid the occurrence of a gain surge when the Raman amplifier is turned on or the gain is increased. A Raman amplifier characterized by that.

前記制御手段は、最長波長の励起光パワーを優先的に大きくする制御を行うことを特徴とする請求項９に記載のラマン増幅器。 The Raman amplifier according to claim 9, wherein the control unit performs control to preferentially increase the pumping light power of the longest wavelength.

信号光を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が、前記信号光がオンまたは一定レベル以上になったことを検出した場合、最長波長の励起光パワーを優先的に大きくし、当該ラマン増幅器をオンまたは一定レベル以上の出力にすべく利得を大きくする制御を行うことを特徴とする請求項９または１０に記載のラマン増幅器。 Comprising detection means for detecting signal light;
When the detection means detects that the signal light is on or above a certain level, the control means preferentially increases the pumping light power of the longest wavelength and turns on the Raman amplifier above or above a certain level. 11. The Raman amplifier according to claim 9, wherein control is performed to increase the gain so as to obtain an output of.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンする場合、最長波長の励起光パワーを最初にオンすることを特徴とする請求項９または１０に記載のラマン増幅器。 11. The Raman amplifier according to claim 9, wherein when the Raman amplifier is turned on, the control unit turns on the pumping light power having the longest wavelength first.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンまたは利得を大きくする場合、最長波長の励起光から順次励起光パワーを優先的に大きくする制御を行うことを特徴とする請求項９または１０に記載のラマン増幅器。 11. The Raman according to claim 9, wherein, when the Raman amplifier is turned on or the gain is increased, the control unit performs control to increase the pumping light power with priority from the pumping light having the longest wavelength in order. amplifier.

前記制御手段は、当該ラマン増幅器をオンする場合、最長波長の励起光から順次励起光パワーをオンする制御を行うことを特徴とする請求項９または１０に記載のラマン増幅器。 11. The Raman amplifier according to claim 9, wherein, when the Raman amplifier is turned on, the control is performed to sequentially turn on the pumping light power from the pumping light having the longest wavelength.

当該ラマン増幅器の増幅帯域は、２７ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 The Raman amplifier according to claim 1, wherein an amplification band of the Raman amplifier is 27 nm or more.

当該ラマン増幅器の変換効率は、７０％以上であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載のラマン増幅器。 The Raman amplifier according to claim 1, wherein the conversion efficiency of the Raman amplifier is 70% or more.