(57)【要約】【課題】より広い利得波長帯域幅が得られるラマン増幅器を提供する。【解決手段】複数の励起光Ｐ1 〜Ｐm は、波長帯域λ1 〜λ3 に適切に配置される。波長帯域λ1 〜λ3 の幅は、ラマンシフト量よりも大きい。波長帯域λ1〜λ2 に配置される励起光Ｐ1 〜ＰQ により波長帯域λ2 〜λ3 において利得が得られる。波長帯域λ2 〜λ3 に配置される励起光ＰQ+1 〜Ｐm により波長帯域λ3 〜λ4 において利得が得られる。この結果、波長帯域λ2 〜λ4 において利得が得られる。信号光Ｓ1 〜Ｓn は、この波長帯域λ2 〜λ4 に配置される。利得の偏差は、励起光Ｐ1 〜Ｐm の各パワーを制御することにより調整される。【選択図】図４
2010224567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光伝送システムであって、
上記ラマン増幅器は、上記波長多重信号光の帯域内に配置される励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅し、当該伝送システムの状態を監視するための監視信号は、その波長多重信号光の帯域内に配置される励起光の近傍に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン増幅器およびそれを用いた光伝送システムに係わり、特に、信号光を伝送するための波長の帯域幅を広くする技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、長距離の光伝送システムでは、各中継装置において光信号をいったん電気信号に変換した状態で３Ｒ処理（タイミング補正、波形整形、信号再生）が実行 され、その後、光信号に変換されて次の中継装置に送出されていた。しかし、現在では、光信号を電気信号に変換することなく増幅する光増幅器の実用化が進ん できており、光増幅器を線形中継装置として用いる伝送システムが検討されている。そして、上述のような光／電気変換を伴う中継器を光増幅中継器に置き換え ることにより、各中継装置を構成する部品の数が大幅に削減され、信頼性が向上し、さらにコストダウンが見込まれている。
【０００３】
一方、イン ターネット等の普及に伴いネットワークを介して伝送される情報の量が増加してきており、伝送システムを大容量化するための技術が盛んに研究されている。そ して、伝送システムの大容量化を実現するための方法のひとつとして、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex ）光伝送方式が注目されている。波長多重光伝送とは、互いに波長の異なる複数の搬送波を用いて複数の信号を多重化して伝送する方式であり、１本の光ファイ バを介して伝送できる情報量が飛躍的に増加する。
【０００４】
図２９は、一般的な光中継伝送システムの構成図である。このシステムでは、光送信機１００から光受 信機２００へ波長多重光が伝送される。すなわち、光送信機１００は、互いに波長の異なる信号光を合波することにより波長多重光を生成して伝送路に送出す る。一方、光受信機２００は、受信した波長多重光を波長毎に分波することによって各信号を検出する。ここで、伝送路は光ファイバであり、所定間隔ごとに光 増幅器が設けられている。
【０００５】
各光増幅器は、通常、それぞれエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。ここで、一般的な ＥＤＦＡの利得波長帯域は、1.55μｍ帯であり、ＧＳ−ＥＤＦＡのそれは1.58μｍ帯でる。そして、それらの帯域幅は、それぞれ約３０ｎｍ程度であ る。したがって、波長多重光伝送システムの伝送路にＥＤＦＡを設ける場合には、信号光は、これらの利得波長帯域内の搬送波を利用して伝送される。
【０００６】
伝送システムの大容量化を図るためには、波長多重数を増やすことが有効であり、波長多重数を増やすためのひとつの有効な方法は、利得波長帯域を広くするこ とである。そして、近年、ＥＤＦＡと比較してより広い利得波長帯域を確保できる光増幅方法として、ラマン（Raman ）散乱を利用するラマン増幅器が注目されている。
【０００７】
ラマン増幅では、光ファイバに励起光を与えることによりその励起光の波長よりも長波 長側に利得が 得られる。例えば、ＧｅＯ2 ドープのシリカ（ＳｉＯ2 ）系光ファイバの場合、1.55μｍ帯においては、図３０(a) に示すように、励起光の波長よりも約１００ｎｍ長波長側に利得が得られる。なお、このシフト量は、周波数に換算すると、13.2テラHzである。また、ラ マン増幅器は、励起光さえ用意できれば任意の波長を増幅できる。
【０００８】
ラマン増幅器は、上記性質を利用することにより実現される。そして、 広い利得波長帯域を得るためには、図３０(b) に示すように、中心周波数が互いに異なる複数の励起光が使用される。なお、この方法は、例えば、Y. Emori, et al.,"100nm bandwidth flat gain Raman amplifiers pumped and gain-equalized by12-wavelength channel WDM high power laser diodes", OFC'99 PD19 1999.に記載されている。このように、複数の励起光を使用することにより、広い利得波長帯域が確保され得る。
【０００９】
図３１は、ラマン増幅を利用した波長多重光伝送システムの構成図である。ラマン増幅のための励起光 は、基本的に、信号光とは逆方向に伝送されるように伝送路光ファイバに与えられる。このとき、図３０(b) に示すように複数の励起光を使用する場合には、互いに発振周波数の異なる複数の光源から出力される励起光が波長合成器等により伝送路光ファイバに与えられ る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、ラマン散乱を利用するラマン増幅器では、1.55μｍ帯においては、励起光の波長よりも約１００ｎｍ程度波長の長い帯域の利得が得られる。 たとえば、図３２
において、波長λ1 の励起光Ｐ1 が与えられると、波長λ1 よりも約１００ｎｍの長い波長帯域（波長λ3 の近傍領域）で利得が得られる。同様に、波長λ2 の励起光Ｐk が与えられると、波長λ2 よりも約１００ｎｍ波長の長い帯域（波長λ4 の近傍領域）で利得が得らる。従って、複数の励起光Ｐ1 〜Ｐk が適切に使用されれば、約１００ｎｍ程度の利得波長帯域幅が得られることになる。そして、この場合、信号光Ｓ1 〜ＳL は、この１００ｎｍ程度の利得波長帯域を利用して伝送される。
【００１１】
しかし、従来のラマン増幅器においては、利得波長帯域幅は、励起光の波 長とその励起光に起因して得られるラマン利得の波長とのシフト量により制限されていた。すなわち、励起光の波長とその励起光に起因して得られるラマン利得 の波長との差が１００ｎｍである場合には、ラマン増幅器によって得られる最大利得波長帯域幅も約１００ｎｍ程度であった。
【００１２】
本発明の課題は、より広い利得波長帯域幅が得られるラマン増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のラマン増幅器は、複数の信号光が 波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅する構成であって、上記波長多重信号光およびその波長多重信号光を増幅するための第１の励起光を伝搬する 伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための第２の励起光を生成する光源と、上記光源により生成される第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを 有し、上記第１の励起光または第２の励起光の少なくとも一方が上記波長多重信号光の帯域内に配置されるラマン増幅器。
【００１４】
上記構成におい て、たとえば、第１の励起光が波長多重信号光の帯域内に適切に配置され、第２の励起光が波長多重信号光よりも短波長側に適切に配置されると、その第２の励 起光によって信号光の一部および第１の励起光が増幅されると共に、その増幅された第１の励起光によって他の信号光が増幅される。ラマンシフト量よりも広い 帯域においてラマン増幅が実現される。
【００１５】
本発明の他の形態のラマン増幅器は、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光 を増幅する構成であって、上記波長多重信号光およびその波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅 するための励起光を生成する光源と、上記光源により生成される励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有する。
【００１６】
上記構成において、 波長多重信号光は、励起光によって増幅される。また、補助光は、増幅された波長多重信号光のエネルギーの一部を吸収する。よって、波長多重信号光の光パ ワーが必要以上に大きくなることが回避される。
【００１７】
本発明の光伝送システムは、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光 がラマン増幅器により増幅される構成であって、上記ラマン増幅器がラマンシフト量のｎ分の１の周波数間隔で配置される複数の励起光を用いて上記波長多重信 号光を増幅する（ｎは整数）。
【００１８】
上記構成において、ラマン増幅のための励起光は、ラマンシフト量のｎ分の１の周波数間隔で配置されているので、ある励起光によるラマン利得のピーク周波数が他の励起光の周波数と一致する。したがって、ラマン利得を等化するための各励起光パワーの調整が容易 になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ラマン増幅器を用いてラマンシフト量よりも広い利得波長帯域幅が得られ、大容量波長多重伝送システムが実現される。また、信号光よりも長 波長側に信号光のエネルギーを吸収するための補助光が配置されているので、信号光の一部が必要以上に増幅されることを回避できる。さらに、ラマン増幅器の 励起光の配置に対応して希土類ドープファイバ増幅器が使用されるので、ラマン増幅器と希土類ドープファイバ増幅器との併用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のラマン増幅器が設けられる光伝送システムの構成図である。
【図２】本実施形態のラマン増幅器の構成図である。
【図３】本実施形態のラマン増幅器の概要を説明する図である。
【図４】本実施形態のラマン増幅器の動作を説明する図である。
【図５】より広い利得波長帯域幅を得るためのラマン増幅の概念を説明する図である。
【図６】図５に示すラマン増幅器の動作を説明する図である。
【図７】信号光および励起光の設定方法を説明する図である。
【図８】励起光の配置方法を説明する図である。
【図９】伝送路に励起光を供給する方法の一例を示す図である。
【図１０】伝送路に励起光を供給する方法の他の例を示す図である。
【図１１】図１０に示す方法の変形例である。
【図１２】ラマン増幅器において利得を調整する機能を説明する図である。
【図１３】信号光の光Ｓ／Ｎ比を調整する方法を説明する図である。
【図１４】混合伝送路ファイバが設けられた光伝送システムの構成図（その１）である。
【図１５】図１４に示すシステムにおけるラマン増幅器の構成図である。
【図１６】混合伝送路ファイバが設けられた光伝送システムの構成図（その２）である。
【図１７】図１６に示すシステムにおけるラマン増幅器の構成図である。
【図１８】補助光の配置を説明する図（その１）である。
【図１９】補助光の配置を説明する図（その２）である。
【図２０】補助光を供給する方法を示す図（その１）である。
【図２１】補助光を供給する方法を示す図（その２）である。
【図２２】補助光を供給する方法を示す図（その３）である。
【図２３】補助光を供給する方法を示す図（その４）である。
【図２４】ラマン増幅器および希土類ドープファイバ増幅器が混在する光伝送システムの構成図である。
【図２５】励起光の配置を決定するための対応表である。
【図２６】励起光の配置例を示す図（その１）である。
【図２７】励起光の配置例を示す図（その２）である。
【図２８】監視制御光を配置する方法を説明する図である。
【図２９】一般的な光中継伝送システムの構成図である。
【図３０】ラマン増幅の原理を説明する図である。
【図３１】ラマン増幅を利用した波長多重光伝送システムの構成図である。
【図３２】既存のラマン増幅器の増幅動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明のラマン増幅器が設けられる光伝送システムの構成図である。この伝送システムは、端 局１０および端局２０を備え、それらの間は多心光ファイバケーブルにより接続されている。そして、端局１０と端局２０との間で双方向に信号が伝送される。
【００２２】
端局１０は、複数の光送信機１１および複数の光受信機１２を備える。一方、端局２０は、複数の光受信機２１および複数の光送信機２２を備える。そして、各光送信機１１ から送出される信号は、光ファイバを介して伝送され、対応する光受信機２１により受信される。一方、各光送信機２２から送出される信号は、光ファイバを介 して伝送され、対応する光受信機１２により受信される。なお、各送信機１１、２２は、それぞれ波長多重光を送出する。すなわち、この伝送システムでは、多 心光ファイバケーブルを構成する各光ファイバを介して、それぞれ波長多重光が伝送される。
【００２３】
端局１０と端局２０との間の伝送路には、複数のラマン増幅器３０−１〜３０−ｎが設けられている。各ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎは、それぞれ多心光ファイバケーブルを構成する各光ファイバを介 して伝送される波長多重光を増幅する。なお、ラマン増幅では、光ファイバに励起光を与えることによりその光ファイバ自体が光増幅器として働く。したがっ て、「ラマン増幅器」は、光ファイバおよびその光ファイバに励起光を供給する装置から構成されるが、光ファイバに励起光を供給する装置のことを「ラマン増 幅器」を呼ぶこともある。また、各ラマン増幅器は、それぞれ光中継装置の中に設けられてもよい。
【００２４】
図２は、ラマン増幅器３０の構成図である。なお、ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎは、基本的に互い に同じ構成である。そして、「ラマン増幅器３０」は、ラマン増幅器３０−１〜３０−ｎの中の任意の１つを表す。
【００２５】
ラマン増幅器３０は、 複数の励起光源３１、合波器３２および合波器３３を備える。複数の励起光源３１は、互いに異なる波長の励起光を生成する。この実施例では、４個の励起光源 により、波長λ1 〜λ4 の励起光が生成される。なお、各励起光源３１は、たとえば、レーザダイオードである。レーザダイオードは、一般に、与えられた電流に対応するパワーの光を 出力する。また、多くのレーザダイオードは、発光パワーを検出するためのバックパワーモニタ機能を備えている。以下では、各励起光源３１の発光パワーは、バックパワーモニタ機能または他の方法により検出可能であるものとする。
【００２６】
合波器３２は、複数の励起光源３１から出力される励起光を合波する。この実施例では、合波器３２により波長λ1 〜λ4 の励起光が合波される。また、合波器３２は、複数の出力ポートを備え、合波した励起光を各出力ポートからそれぞれ出力する。なお、合波器３２は、例えば、 波長多重カプラにより実現することができる。また、合波器３３は、多心光ファイバケーブルに収容される各光ファイバ毎に設けられ、合波器３２から出力され る励起光を対応する光ファイバに供給する。このとき、励起光は、基本的に、信号光とは逆方向に伝送されるように光ファイバに入射される。
【００２７】
上記構成により、互いに波長の異なる複数の励起光が合波され、その合波励起光が複数の光ファイバにそれぞれ供給される。なお、図２に示す例では、ラマン増幅器３０に４個の励起光源３１が設けられているが、本発明はこれに限定 されるものではない。励起光源３１の数は、例えば、必要な利得波長帯域幅に基づいて決定されてもよい。また、この例では、励起光源３１の数と光ファイバの 数とが互いに一致しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの数が互いに異なっていてもよい。
【００２８】
図３は、本実施形態のラマン増幅器の概要を説明する図である。なお、本実施形態のラマン増幅器３０ は、複数の光ファイバを介して伝送される波長多重光をそれぞれ増幅するが、各光ファイバについての増幅動作は、基本的に互いに同じである。したがって、以 下では、多心光ファイバケーブルに収容されている複数の光ファイバの中の任意の光ファイバについての動作を説明する。
【００２９】
ラマン増幅器 ３０が設けられる光伝送システムでは、複数の信号が波長多重により多重化されて伝送される。すなわち、複数の信号は、互いに波長の異なる搬送波を利用して 伝送される。この例では、これらの信号は、波長λ2 〜λ4 の搬送波を利用して伝送されるものとする。なお、以下では、信号を伝送するための搬送波のことを「信号光」と呼ぶことにする。具体的には、この光伝送シス テムでは、波長λ2 〜λ4 の信号光Ｓ1 〜Ｓn が波長多重により多重化されて伝送される。
【００３０】
ラマン増幅器３０は、複数の励起光 Ｐ1 〜Ｐm を使用する。ここで、これらの励起光は、図２を参照しながら説明したように、それぞれ対応する励起光源３１により生成され、合波器３２によ り合波されて光ファイバに供給される。
【００３１】
励起光Ｐ1 〜Ｐm は、図３に示すように、波長帯域λ1 〜λ3 の中に配置される。すなわち、励起光として使用される波長帯および信号光として使用される波長帯は、互いにその一部が重複している。具体的には、波長帯 λ2 〜λ3 において、励起光ＰQ+1 〜Ｐm および信号光Ｓ1 〜Ｓr が混在している。
【００３２】
このように、本実施形態のラマン増幅 器が使用される光伝送システムでは、励起光として使用される波長帯域の一部および信号光として使用される波長帯域の一部が互いに重複している。
【００３３】
なお、ラマン増幅においては、上述したように、与えられた励起光の波長に対応する波長帯域において利得が得られる。ここで、励起光の波長とその励起光に対 応して利得が得られる波長との差（以下、ラマンシフト量）は、1.55μｍ帯において約１００ｎｍである。たとえば、励起光の波長が1.45μｍであれ ば、その励起光に起因して発生する利得のピークの波長は約1.55μｍとなる。また、励起光の波長が1.45＋Δμｍであれば、その励起光に起因して発生 する利得のピークの波長は約1.55＋Δμｍとなる。すなわち、ラマン増幅において得られる利得の波長帯域は、励起光の波長帯域から約１００ｎｍシフトし ている。このため、図３において、信号光Ｓ1 〜Ｓn を伝送するための波長帯域λ2 〜λ4 は、励起光Ｐ1 〜Ｐm として使用される波長帯域λ1 〜λ3 に対して１００ｎｍだけシフトしている。
【００３４】
図４は、本実施形態のラマン増幅器の動作を説明する図である。ラマン増幅器３０により励起光Ｐ1 〜ＰQ が与えられると、波長帯域λ2 〜λ3 において利得が得られる。これにより、信号光Ｓ1 〜Ｓr は、励起光Ｐ1 〜ＰQ に起因するラマン増幅により増幅される。ここで、波長λ1 と波長λ2 との差が１００ｎｍであるものとすると、利得波長帯域幅λ2 〜λ3 も約１００ｎｍとなる。
【００３５】
同様に、ラマン増幅器３０により励起光ＰQ+1 〜Ｐm が与えられると、波長帯域λ3 〜λ4 において利得が得られる。これにより、信号光Ｓr 〜Ｓn は、励起光ＰQ+1 〜Ｐm に起因するラマン増幅により増幅される。ここで、励起光ＰQ+1〜Ｐm が設定される波長帯域λ2 〜λ3 が１００ｎｍなので、利得帯域幅λ3 〜λ4 も約１００ｎｍとなる。この結果、全利得帯域幅λ2 〜λ4 は、約２００ｎｍとなる。すなわち、ラマン増幅器において、ラマンシフト量よりも大きな利得波長帯域幅が得られる。
【００３６】
ただし、本実施形 態のシステムでは、波長帯域λ2 〜λ3 において信号光および励起光が混在している。このため、この波長帯域では、励起光Ｐ1 〜ＰQ により、信号光だけでなく励起光も増幅される。具体的には、励起光Ｐ1 〜ＰQ により、信号光Ｓ1 〜Ｓr および励起光ＰQ+1 〜Ｐm が増幅される。この結果、波長帯域λ3 〜λ4 の利得は、励起光ＰQ+1 〜Ｐm のみに依存するのではなく、励起光ＰQ+1 〜Ｐm を増幅する励起光Ｐ1 〜ＰQ にも依存する。また、ラマン増幅作用は、励起光のような連続波（ＣＷ：Continuous Wave ）のみにより生じるものではなく、信号光のような不連続光によっても生じる。このため、波長帯域λ2〜λ3 の信号光Ｓ1 〜Ｓr は、波長帯域λ3 〜λ4 において利得を発生させる。すなわち、波長帯域λ3 〜λ4 の利得は、信号光Ｓ1 〜Ｓr にも依存する。
【００３７】
このように、励 起光として使用される波長帯域と信号光として使用される波長帯域とが互いに重複すると、利得の調整が複雑になる。なお、利得の調整方法については、後で説 明する。
【００３８】
図５は、より広い利得波長帯域幅を得るためのラマン増幅の概念を説明する図である。この例では、励起光Ｐ1 〜Ｐm は、波長帯域λ1 〜λ5 において適切に設定されている。この場合、この励起光Ｐ1 〜Ｐm により、波長帯域λ2 〜λ6において利得が得られる。ここで、波長帯域λ2 〜λ6 は、波長帯域λ1 〜λ5から約１００ｎｍシフトしている。また、波長λ1 と波長λ5 との差を３００ｎｍとすると、励起光Ｐ1 〜Ｐm によって約３００ｎｍの利得が得られることになる。
【００３９】
上記構成においては、励起光Ｐ1 〜Ｐm によって波長帯域λ2 〜λ6 において利得が得られるので、信号光Ｓ1 〜Ｓn は、この波長帯域λ2 〜λ6 に設定されている。従って、波長帯λ2 〜λ5 においては、励起光と信号光とが混在する。具体的には、この波長帯域においては、励起光ＰQ+1 〜Ｐm および信号光Ｓ1 〜Ｓr が混在している。
【００４０】
図６は、図５に示すラマン増幅器の動作を説明する図である。このラマン増幅器では、３段階のラマン励起が生 じる。すなわち、波長帯域λ1 〜λ2 に設定されている励起光Ｐ1 〜ＰQ により波長帯域λ2 〜λ3 において利得が得られる。また、波長帯域λ2 〜λ3 に設定されている励起光ＰQ+1 〜Ｐk により波長帯域λ3 〜λ5 において利得が得られる。さらに、波長帯域λ3 〜λ5 に設定されている励起光Ｐk+1 〜Ｐm により波長帯域λ5 〜λ6 において利得が得られる。ここで、波長帯域λ1 〜λ2 、波長帯域λ2 〜λ3 、波長帯域λ3 〜λ5 をそれぞれ１００ｎｍとすると、全利得帯域幅λ2 〜λ6 は、約３００ｎｍとなる。すなわち、このラマン増幅器によれば、ラマンシフト量の３倍の利得波長帯域幅が得られる。
【００４１】
なお、図３〜図６に示す例では、ラマンシフト量の２倍または３倍の利得波長帯域幅を得ているが、本発明はこれに 限定されるものではない。すなわち、より広い波長帯域に渡って複数の励起光を適切に設定すれば、より広い利得波長帯域幅が得られる。例えば、ラマンシフト 量の４倍の波長帯域に渡って複数の励起光を適切に設定することにより、４段階のラマン励起が起こるようにすれば、ラマンシフト量の４倍の利得波長帯域幅 （すなわち、４００ｎｍ）が得られる。
【００４２】
図７は、信号光および励起光の配置方法を説明する図である。本実施形態のシステムは、波長多重伝送 を前提としているが、この波長多重伝送において使用すべき搬送波の波長（周波数）はＩＴＵ−Ｔ（International TelecommunicationUnion Telecommunication standardization sector）において規定されている。そして、ＩＴＵ−Ｔにおいて規定されている仕様は、しばしばＩＴＵ−Ｔグリッドと呼ばれている。
【００４３】
ＩＴＵ−Ｔグリッドの基準周波数は、１９３．１THz である。そして、搬送波としては、図７(a) に示すように、この基準周波数およびその基準周波数を２５GHZ ずつシフトさせることによって得られる周波数が使用される。なお、この帯域において、２５GHz は、約０．２ｎｍに相当する。
【００４４】
複数 の信号光は、基本的に、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従って設定される。具体的には、複数の信号光は、２５GHz 毎（約０．２ｎｍ毎）に設定される。また、複数の励起光も、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従って設定される。即ち、各励起光の周波数は、基本的に、１９３．１±０．０２５×ｎ（THz ）である。ここで、「ｎ」は整数である。ただし、励起光は、信号光が設定される間隔よりも大きな間隔で設定される。
【００４５】
このように、本 実施形態では、信号光および励起光は、共にＩＴＵ−Ｔグリッドに従って設定される。このとき、信号光は、基本的には２５GHz 毎に設定されるが、励起光が設定されるべき波長には設定されない。即ち、信号光および励起光に対して同じ波長が割り当てられることはない。また、励起光の パワーは、通常、信号光のパワーよりも大きいので、励起光のスペクトラムは、図７(b) に示すように、信号光のそれと比較して広くなる。このため、ある波長を励起光に割り当てる場合には、その波長に近接する数個の波長は、信号光に対して割り 当てられない。
【００４６】
複数の励起光は、基本的には、図８に示すように、等間隔に配置される。尚、複数の励起光が等間隔に配置されると、それらの励起光 のパワーの制御によってラマン利得を調整することが比較的容易になる。
【００４７】
次に、伝送路に励起光を供給するための幾つかの構成および方法 について説明する。なお、以下では、励起光Ｐ1 〜Ｐm により信号光Ｓ1 〜Ｓn が増幅されるものとする。
図９は、伝送路に励起光を供給する方法の一例を示す図である。この方法においては、励起光Ｐ1 〜ＰQ が各ラマン増幅器３０により供給され、励起光ＰQ+1〜Ｐm が端局１０により供給される。
【００４８】
端局１０は、信号光Ｓ1 〜Ｓn を生成するための信号光源４１、励起光ＰQ+1〜Ｐm を生成するための励起光原４２、およびこれらの信号光および励起光を合波する合波器４３を備える。これにより、信号光および励起光が波長多重により多重化 されて伝送路光ファイバに送出される。なお、信号光Ｓ1 〜Ｓn 及び励起光ＰQ+1 〜Ｐm の波長は、図３〜図５に示す波長λ2 よりも長いものとする。
【００４９】
各ラマン増幅器３０は、励起光 Ｐ1 〜ＰQ を生成するための励起光源３１およびそれらの励起光を伝送路に導くための合波器３３を備える。ここで、励起光源３１は、例えば、これらの励起光を生成する ための複数のレーザダイオードＬＤである。また、これらの励起光は、合波器（図２の合波器３２）により合波され合波器３３に与えられる。なお、励起光Ｐ1 〜ＰQ の波長は、図３〜図５に示す波長λ2 よりも短いものとする。
【００５０】
合波器３３は、３つの入出力ポー ト（ａ〜ｃポート）を備える。ａポートは端局１０側の光ファイバに接続され、ｂポートは端局２０側の光ファイバに接続され、ｃポートは励起光源３１により 生成される励起光を受信する。そして、合波器３３は、波長λ2 よりも長い波長を持った光をａポートから受信したときに、それをｂポートを介して出力する。すなわち、合波器３３は、端局１０側の光ファイバを介して信号 光Ｓ1 〜Ｓn および励起光ＰQ+1 〜Ｐm を受信すると、それらを端局２０側の光ファイバを介して出力する。また、合波器３３は、波長λ2よりも短い波長を持った光をｃポートから受信したときに、 それをａポートを介して出力する。すなわち、合波器３３は、ｃポートを介して受信する励起光Ｐ1〜ＰQ を端局１０側の光ファイバへ導く。
【００５１】
続いて、図４を参照しながら上記構成のラマン増幅器の動作を説明する。上記構成において、励起光源３１によ り生成される励起光Ｐ1 〜ＰQ は、伝送路光ファイバに供給される。この結果、波長帯域λ2 〜λ3 において利得が得られる。すなわち、励起光Ｐ1 〜ＰQ により、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光が増幅されることになる。具体的には、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている信号光Ｓ1 〜Ｓr および励起光ＰQ+1 〜Ｐm が増幅される。また、この増幅された励起光ＰQ+1 〜Ｐm により、波長帯域λ3 〜λ4 において利得が得られる。即ち、励起光ＰQ+1 〜Ｐm により、波長帯域λ3 〜λ4 に配置されている信号光Ｓr+1〜Ｓn が増幅される。このようにして、各ラマン増幅器３０により信号光Ｓ1 〜Ｓn が増幅される。
【００５２】
図１０は、伝送路に励起光を供給する方法の他の例を示す図である。この方法においては、励起光Ｐ1 〜Ｐm が各ラマン増幅器３０により供給される。端局１０は、信号光Ｓ1 〜Ｓn を生成するための信号光源４１を備える。そして、これらの信号光Ｓ1 〜Ｓn は、波長多重により多重化されて伝送路光ファイバに送出される。
【００５３】
各ラマン増幅器３０は、励起光Ｐ1 〜Ｐm を生成するための励起光源３１およびそれらの励起光を伝送路に導く光サーキュレータ３４を備える。ここで、励起光源３１は、例えば、これらの励起光を生成 するための複数のレーザダイオードＬＤである。また、これらの励起光は、不図示の合波器（図２の合波器３２）により合波され光サーキュレータ３４に与えられる。
【００５４】
光サー キュレータ３４は、３つの入出力ポート（ａ〜ｃポート）を備える。ここで、ａポートから入力された光はｂポートへ導かれ、ｂポートから入力された光はｃ ポートへ導かれ、ｃポートから入力された光はａポートへ導かれる。したがって、光サーキュレータ３４は、端局１０側の光ファイバを介して入力される信号光 Ｓ1 〜Ｓn を端局２０側の光ファイバへ導く。また、光サーキュレータ３４は、励起光源３１により生成される励起光Ｐ1 〜Ｐm を端局１０側の光ファイバへ導く。
【００５５】
続いて、図４を参照しながら上記構成のラマン増幅器の動作を説明する。上記構成において、励起光源３１によ り生成される励起光Ｐ1 〜Ｐm は、伝送路光ファイバに供給される。この結果、波長帯域λ2 〜λ4 において利得が得られる。すなわち、励起光Ｐ1 〜Ｐm により、波長帯域λ2 〜λ4 に配置されている信号光Ｓ1 〜Ｓn が増幅される。
【００５６】
図１１は、図１０に示した方法の変形例である。この方法においては、励起光Ｐ1 〜Ｐm が各ラマン増幅器３０により供給されると共に、端局１０は、信号光が配置される波長帯域内の励起光（励起光ＰQ+1 〜Ｐm ）を供給する。なお、この構成の動作は、図１０を参照しながら説明した動作と基本的に同じなので、省略する。
【００５７】
なお、図９〜図１１に示すシステムにおいて、各励起光の光スペクトル幅は、基本的に、狭い方が望ましい。少なく とも、信号光が配置される帯域内に配置される励起光（例えば、励起光ＰQ+1 〜Ｐm ）のスペクトル幅は、信号光のそれと同じ程度であることが望ましい。各励起光の光スペクトル幅は、例えば、光ファイバグレーティングによって調整される。
【００５８】
ところで、波長多重伝送システムにおいては、一般に、波長多重光に含まれる各信号光のレベルが等化されていることが望ましい。そして、波長多重光に含まれる各信号光のレベルを等化するためには、各増幅器の利得を調整する必要がある。以下、各ラマン増幅器の利得を調整する方法を説明する。
【００５９】
図１２は、各ラマン増幅器３０において利得を調整する機能を説明する図である。ラマン増幅器３０ は、複数の励起光源５１を備える。これらの励起光源５１は、互いに発振周波数の異なるレーザダイオードであり、それぞれ対応する駆動回路５２により駆動さ れる。また、駆動回路５２は、制御部５４からの指示に従って対応する励起光源５１に電流を供給する。さらに、検出回路５３は、それぞれ、信号光が伝送され る波長帯域内の対応する波長の利得を検出する。なお、波長ごとに利得を検出する方法は、既知の技術を利用する。
【００６０】
制御部５４は、端局 １０または２０からの問合せに従って、波長ごとに利得を調べる。この時、各検出回路５３の出力が参照される。そして、制御部５４は、その検出結果を端局 １０または２０に通知する。また、制御部５４は、端局１０または２０からの指示に従って駆動回路６２を制御する。これにより、端局１０または２０からの指 示に基づいて、特定の励起光源５１の発光パワーが調整される。
【００６１】
端局１０または２０は、各ラマン増幅器の利得を調整するための制御回路 を備える。この制御回路は、この光伝送システムの構築時に、またはその後定期的に各ラマン増幅器の利得を調整する。具体的には、この制御回路は、まず、各 ラマン増幅器に対して波長ごとの利得を問い合わせる。そして、その問合せに対する応答に従って、各ラマン増幅器における利得の波長特性が等化されるように 指示を与える。例えば、あるラマン増幅器においてある波長の利得が相対的に低かった場合には、そのラマン増幅器に対して、その波長よりも約１００ｎｍ短い 波長の励起光のパワーを増加させる旨の指示が 送出される。この場合、指示を受け取ったラマン増幅器は、その指示に従って対応する励起光のパワーを調整する。これにより、各ラマン増幅器における利得が 等化される。
【００６２】
なお、図９に示す構成のように、励起光の一部（励起光ＰQ+1 〜Ｐm ）が端局１０により生成される場合には、各ラマン増幅器により生成される励起光を調整するだけでなく、端局１０により生成される励起光も調整する必要があ る。この場合、端局１０が各ラマン増幅器の利得を管理するのであれば、端局１０自身が励起光ＰQ+1 〜Ｐm を調整してもよい。また、端局２０が各ラマン増幅器の利得を管理するのであれば、端局２０から端局１０への通知に基づいて励起光ＰQ+1〜Ｐm が調整されるようにしてもよい。
【００６３】
このように、本実施形態のシステムでは、励起光Ｐ1 〜Ｐm の各光パワーを適切に調整することにより、各ラマン増幅器における利得の波長偏差を小さくしている。
図１３は、信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比を調整する方法を説明するための図である。信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比は、基本的に、信号光源４１により生成される信号光Ｓ1 〜Ｓn の光パワーを調整することによって制御される。このため、本実施形態のシステムでは、受信側の端局（端局２０）において波長ごとに光Ｓ／Ｎ比が検出され、 その検出結果が送信側の端局（端局１０）にフィードバックされる。
【００６４】
端局２０には、信号光Ｓ1 〜Ｓn を含む波長多重光を分岐するための分岐カプラ６１、分岐カプラ６１により分岐された波長多重光から信号光Ｓ1 〜Ｓn を取り出す分波器６２、および分波器６２により取り出された信号光Ｓ1 〜Ｓn のそれぞれについて光Ｓ／Ｎ比を検出するＳ／Ｎ検出回路６３が設けられる。また、制御回路６４は、各Ｓ／Ｎ検出回路６３の出力に基づいて信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比の偏差を調べ、その偏差を小さくするための指示を作成する。具体的には、例えば、ある波長の信号光の光Ｓ／Ｎ比が相対的に劣悪であったとする と、その波長の信号光のパワーを大きくする旨の指示を作成する。そして、作成された指示は、端局１０に送られる。
【００６５】
端局１０は、端局 ２０から指示を受け取ると、それに従って信号光源４１のパワーを調整する。これにより、信号光Ｓ1 〜Ｓn の光Ｓ／Ｎ比の偏差が小さくなる。
このように、本実施形態の光伝送システムでは、ラマン増幅による利得および信号光の光Ｓ／Ｎ比が個別に調整される。すなわち、波長に依存するラマン利得の 偏差を小さくするために各励起光の光パワーが適切に調整され（励起光プリエンファシス）、また、複数の信号光の光Ｓ／Ｎ比の偏差を小さくするために各信号 光の光パワーが適切に調整される（信号光プリエンファシス）。
【００６６】
なお、上述したように、本実施形態のラマン増幅器では、信号光の一部（例えば、図３のＳ1 〜Ｓr ）が、それよりも長波長側の信号光に対して励起光として働く。しかし、各信号光の光パワーは、励起光のそれと比較して十分に小さいので、信号光により生じる利得は、励起光により生じる利得と比べて小さい。したがって、ラマン増幅器の利得は、各励起光の光パワーを制御することによって概ね所望の特性に調整さ れる。このとき、必要に応じて信号光の光パワーが微調整されてもよい。また、Ｓ／Ｎ検出回路の代わりに、各波長毎の光受信機が持つ符号誤り率を用いること も可能である。
【００６７】
次に、ラマン増幅の特性を利用して光伝送システムの伝送性能を向上させる方法を説明する。図１４は、混合伝送路ファイバが設けられた光伝送システムの構成図である。このシステムでは、波長 多重光を伝送するための光ファイバとして、混合伝送路ファイバが使用されている。この混合伝送路ファイバは、第１の光ファイバおよびその第１の光ファイバ と比較してモードフィールド径（実効断面積、或いはコア径）の小さい第２の光ファイバから構成される。ここで、一実施例としては、第１の光ファイバが正分 散を持ち、第２の光ファイバが負分散を持つことが望ましい。そして、信号光は、光送信機１１から光受信機２１へ伝送される際、各混合伝送路上では、先に第 １の光ファイバを介して伝搬され、その後に第２の光ファイバを介して伝搬されるようになっている。
【００６８】
図１５は、図１４に示すシステムにおけるラマン増幅器の構成図である。ここでは、伝送路上に設けられる複数の ラマン増幅器のなかの任意の１つを示している。
ラマン増幅器３０は、信号光とは逆方向に励起光が伝送されるように伝送路に励起光を供 給する。すなわち、励起光は、後方励起方式により伝送路に供給される。このため、励起光源３１により生成される励起光は、まず、第２の光ファイバに供給さ れ、その第２の光ファイバを通過した後に第１の光ファイバに供給されることになる。ここで、ラマン増幅は、よく知られているように、光ファイバに供給され る励起光のパワー密度が高いほど効率的に利得が得られる。即ち、ラマン増幅は、光ファイバのモードフィールド径が小さいほど効率的に利得が得られる。した がって、本実施形態の構成においては、第２の光ファイバにおいて効率的に利得が得られる。この結果、信号光の光Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００６９】
また、このシステムでは、光伝送路上の非線形効果も抑えられる。ここで、光伝送路上の非線形効果は、よく知られているように、光ファイバのモードフィール ド径が小さいほど大きく、また、信号光の光パワーが大きいほど大きくなる。しかし、このシステムにおいては、信号光の光パワーが大きい状態のときは、モードフィールド径が比較的大きい第１の光ファイバを 伝搬されるので、非線形効果は小さい。また、信号光は、モードフィールド径の小さい第２の光ファイバに到達したときには十分に減衰しているので、第２の光 ファイバにおいて発生する非線形効果も小さい。すなわち、全伝送路において非線形効果が抑制され、伝送波形の歪みが小さくなる。
【００７０】
この ように、第１および第２の光ファイバから構成される混合伝送路を使用すると、信号光の光Ｓ／Ｎ比が向上すると共に、非線形効果による信号波形の歪みが抑え られる。なお、第１の光ファイバの長さと第２の光ファイバの長さの比率は、例えば、２：１である。また、第１および第２の光ファイバの実効面積は、例え ば、それぞれ、１１０マイクロ平方メートル、２０マイクロ平方メートル程度である。
【００７１】
なお、図１４および図１５に示す例では、混合伝送路ファイバは、モードフィールド径の異なる２種類の光ファイバから構 成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、混合伝送路ファイバは、３種類以上の光ファイバから構成されてもよい。例えば、図１６および図１７に示す例では、各混合伝送路ファイバは、それぞれ第１〜第３の光ファイバにより構成されている。この場合、第１の光ファイバのモードフィールド径が最も大きく、第３の光ファイバのモードフィールド径が最も小さくなっている。このように、混合伝送 路ファイバは、複数種類の光ファイバが、信号光が伝送される方向において、そのモードフィールド径が徐々に小さくなっていくように接続されることによって 構成されればよい。
【００７２】
ところで、ラマン増幅では、図３〜図６を参照しながら説明したように、光ファイバに励起光を供給すると、その励起光の波長からラマン シフト量だけ長波長側にシフトした波長帯域において利得が得られる。このとき、この利得波長帯域に光が存在すれば、その光は増幅される。たとえば、図４において、光ファイバに励起光Ｐ1 〜ＰQ を供給すると、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光（信号光および励起光を含む）が増幅される。このとき、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光は、励起光Ｐ1 〜ＰQ として与えられたエネルギーの一部を吸収することによって増幅される。
【００７３】
このように、ラマン増幅は、励起光として与えられたエネルギー が、その励起光の波長よりも長波長側に配置されている光に吸収されることによって生じる。このとき、励起光の光パワーは、そのエネルギーの一部が他の光に よって吸収されたときに、その分だけ低下することになる。反対に、励起光の光パワーは、そのエネルギーの一部が他の光によって吸収されなければ、ほとんど 低下することはない。すなわち、励起光の光パワーは、そのエネルギーの一部が他の光によって吸収されるか否かによって変動する可能性がある。
【００７４】
そし て、この問題は、励起光に限ったことではない。例えば、図４において、波長帯域λ1 〜λ2 に配置されている光のエネルギーは波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光により吸収され、波長帯域λ2 〜λ3 に配置されている光のエネルギーは波長帯域λ3 〜λ4 に配置されている光により吸収される。ところが、波長帯域λ3 〜λ4 に配置されている光のエネルギーは、他の光によって吸収されることはない。この結果、波長帯域λ3 〜λ4 における利得が必要以上に大きくなってしまう可能性がある。あるいは、波長帯域λ3 〜λ4 に配置されている信号光のレベルが必要以上に高くなってしまう可能性がある。
【００７５】
本実施形態のシステムでは、上述の問題を解決するため に、図１８に示すように、信号光Ｓ1 〜Ｓn が配置される波長帯域よりも長波長側に補助光Ａ1 〜Ａtが配置される。これにより、波長帯域λ3 〜λ4 に配置されている信号光Ｓr 〜Ｓn のエネルギーは、補助光Ａ1 〜Ａt により吸収される。すなわち、波長帯域λ3 〜λ4 における利得が適切に抑制される。
【００７６】
なお、補助光Ａ1 〜Ａt は、３段以上のラマン増幅が行われるシステムにおいても使用可能である。３段のラマン増幅が行われるシステムにおいて補助光Ａ1〜Ａt が配置される場合に例を図１９に示す。
【００７７】
補助光Ａ1 〜Ａt は、端局１０により生成されてもよいし、各ラマン増幅器３０により生成されてもよい。補助光Ａ1 〜Ａt を生成するための補助光源が設けられたシステムの構成例を図２０〜図２３に示す。図２０および図２２に示す例では、補助光Ａ1 〜Ａt を生成するための補助光源７１は、各ラマン増幅器３０に設けられる。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt は、励起光Ｐ1 〜Ｐm と共に伝送路光ファイバに供給される。一方、図２１および図２３に示す例では、補助光Ａ1〜Ａt を生成するための補助光源７１は、端局１０に設けられる。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt は、信号光Ｓ1 〜Ｓn と共に波長多重により多重化されて伝送路を伝搬される。
【００７８】
補助光Ａ1 〜Ａt は、信号光または励起光と同様に、図７(a) に示すＩＴＵ−Ｔグリッドに従って配置されるようにしてもよい。また、補助光Ａ1 〜Ａt は、励起光と同様に、一定の周波数間隔で配置されるようにしてもよい。
【００７９】
さらに、補助光Ａ1 〜Ａt は、端局１０または２０が各ラマン増幅器または伝送路の状態を調べるための監視信号を伝送する搬送波として利用されてもよい。ただし、この場合は、補助光Ａ1 〜Ａt は、基本的に、端局によって生成される必要がある。なお、上記監視信号は、励起光Ｐ1 〜Ｐm を利用して伝送されるようにしてもよい。
【００８０】
さらに、補助光Ａ1 〜Ａt の光パワーは、端局１０または２０からの指示によって調整されるようにしてもよい。この場合、補助光Ａ1 〜Ａt の光パワーは、信号光が配置されている波長帯域の利得が等化されるように調整される。具体的には、例えば、信号光が配置されている波長帯域の中の長波長領 域の利得が相対的に高くなっているか否かに基づいて、補助光Ａ1 〜Ａt の光パワーが調整される。
【００８１】
図２４は、本発明の光伝送システムの構成図である。このシステムでは、伝送路上に複数のラマン増幅 器３０が設けられていると共に、端局には希土類ドープファイバを利用した増幅器（以下、希土類ドープファイバ増幅器）が設けられている。また、このシステ ムでは、上述したラマン増幅器を使用することにより、１００ｎｍ以上の波長帯域を利用して信号光が伝送されるものとする。なお、図２４では描かれていないが、希土類ドープファイバ増幅器は端局１０にも設けられる。
【００８２】
希土類ドープファイバ増幅器の利得波長帯域は、よく知られているように、光ファイバ内に注入される物質によって異なる。しかし、希土類ドープファイバ増幅 器の有効な利得波長帯域の幅は、通常、３０〜４０ｎｍ程度である。したがって、１００ｎｍ以上の波長帯域を持った波長多重信号光を増幅するためには、互い に利得波長帯域の異なる複数の希土類ドープファイバ増幅器を用いる必要がある。図２４に示す例では、互いに利得波長帯域の異なる希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎが端局 に設けられている。なお、波長多重信号光は、端局２０において不図示の分波器により希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎの利得波長帯域ごとに分波さ れ、それぞれ対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎにおいて増幅される。以下では、ラマン増幅器と希土類ドープファイバ増幅器が混在する光伝 送システムにおいて、ラマン増幅のための励起光を有効に配置する方法を説明する本実施形態のシステムでは、複数の励起光は、下記(1) 式を満たすように配置される。ここで、「Δｆr 」はラマンシフト量、「Δｆe 」は励起光を配置すべき間隔、「ｎ」は任意の整数である。
Δｆr ＝ｎ・Δｆe ・・・(1)
図２５(a) は、上記(1) 式に「ｎ＝１〜６」が代入されたときの利得帯域幅を示す対応表である。尚、ラマンシフト量（Δｆr ）は１３．２THz である。この場合、「ｎ」として１〜６が与えられると、励起光を配置すべき間隔（Δｆe ）としてはそれぞれ１３．２〜２．２THz が得られる。そして、これらの間隔は、１５５０ｎｍ付近において波長に換算すると、それぞれ１０５．７〜１７．６ｎｍとなる。ここで、希土類ドープファイ バ増幅器の利得帯域幅は、それぞれ３０〜４０ｎｍである。したがって、希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎの個数を出来るだけ少なくするためには、上記 (1) 式に与えるべき「ｎ」としては「３」が好適である。
【００８３】
図２６は、上記(1) 式に基づいて励起光を配置する場合の実施例である。ここでは、上記(1) 式において「ｎ＝３」が与えられた場合を示している。即ち、励起光Ｐ1 〜Ｐ10は、４．４THz 毎に配置される。
【００８４】
信号光が配置さ れる波長帯域は、この実施例では、１４３５〜１６６７ｎｍである。そして、この信号光波長帯域は、伝送路上では、励起光Ｐ1 〜Ｐ10を使用することにより各ラマン増幅器３０によって一括して増幅される。一方、端局内では、この信号光波長帯域は、複数の希土類ドープファイバ増幅 器８１ａ〜８１ｎにより波長帯域ごとに増幅される。具体的には、この信号光波長帯域は、７つの波長帯域（Ｓ++帯域、Ｓ+ 帯域、Ｓ帯域、Ｃ帯域、Ｌ帯域、Ｌ+ 帯域、Ｌ++帯域）に分波され、それぞれ対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎによって増幅される。ここで、Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域は、この 実施例では、励起光Ｐ4 〜Ｐ10によって仕切られる波長帯域（または、周波数帯域）のことをいう。すなわち、Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域の幅は、それぞれ４．４（３０〜４０ｎｍ程 度）である。従って、希土類ドープファイ バ増幅器８１ａ〜８１ｎは、それぞれ対応するＳ++帯域〜Ｌ++帯域を増幅することができる。具体的には、例えば、希土類ドープファイバ増幅器８１ａは、 波長帯域１４３５〜１４６７ｎｍを増幅し、希土類ドープファイバ増幅器８１ｂは、波長帯域１４６７〜１５００ｎｍを増幅する。
【００８５】
また、 上記(1) 式によれば、各励起光によるラマン利得のピーク波長と対応する励起光の波長とが一致するように各励起光が配置される。例えば、励起光Ｐ1に起因するラマン 利得がピークになる波長は励起光Ｐ4 の波長に一致し、励起光Ｐ2 に起因するラマン利得がピークになる波長は励起光Ｐ5 の波長に一致する。従って、ラマン利得を等化するために各励起光の光パワーを調整する作業（プリエンファシス）が容易になることが期待される。
【００８６】
本実施形態の他の形態のシステムでは、複数の励起光は、下記(2) 式を満たすように配置される。ここで、「Δｆr 」はラマンシフト量、「Δｆe 」は励起光を配置すべき間隔、「ｎ」は任意の整数である。
Δｆr ＝（ｎ＋０．５）・Δｆe ・・・(2)
図２５(b) は、上記(2) 式に「ｎ＝１〜６」が代入されたときの利得帯域幅を示す対応表である。図２５(b) に示すように、「ｎ」として１〜６が与えられると、励起光を配置すべき間隔（Δｆe ）としてはそれぞれ８．８〜２．０THz が得られる。そして、これらの間隔は、１５５０ｎｍ付近において波長に換算すると、それぞれ７０．５〜１６．３ｎｍとなる。ここで、希土類ドープファイバ 増幅器の利得帯域幅が３０〜４０ｎｍであることを考慮すると、上記(2) 式に与えるべき「ｎ」としては、「２」または「３」が好適である。
【００８７】
図２７は、上記(2) に基づいて励起光を配置する場合の実施例である。ここでは、上記(2) 式において「ｎ＝３」が与えられた場合を示している。すなわち、励起光Ｐ1 〜Ｐ10は、３．７７THz 毎に配置される。なお、この実施例においても、図２６に示した方法と同様に、信号光波長帯域は複数の波長帯域（Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域）に分波さ れ、それぞれ対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎによって増幅される。
【００８８】
上記(2) 式によれば、各励起光によるラマン利得のピーク波長は、その励起光から見てｎ個先の励起光の波長と（ｎ＋１）個先の励起光の波長のほぼ中間の波長となる。 たとえば、励起光Ｐ1 に起因するラマン利得がピークになる波長は、励起光Ｐ4 の波長と励起光Ｐ5 の波長のほぼ中間の波長となる。ここで、この実施例では、励起光Ｐ4 〜Ｐ10によって仕切られる各波長帯域（Ｓ++帯域〜Ｌ++帯域）は、それぞれ対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎにより増幅される。した がって、各励起光によるラマン利得のピーク周波数は、対応する希土類ドープファイバ増幅器８１ａ〜８１ｎの利得波長帯域のほぼ中心になる。したがって、安定した増幅動作が期待さ れる。
【００８９】
最後に、端局１０または２０が各ラマン増幅器または伝送路の状態を調べるための監視信号を伝送する監視制御光の配置方法を説明 する。監視制御光は、伝送システムを監視するための監視信号を伝送する搬送波である。そして、監視信号の伝送速度は、信号光によって伝送される信号と比べて十分に低速である。たとえば、信号光によって伝送される信号の伝送速度は、１０Gbps程度であるのに対し、監視信号のそれは、数１０kbps〜数 Mbps程度である。このため、監視制御光は、信号光と比べて、その光Ｓ／Ｎ比が小さくても受信可能である。
【００９０】
ところで、励起光の光パ ワーは、信号光のそれと比較して十分に大きい。このため、励起光の光スペクトル幅はかなり広く、その励起光の近傍では擾乱（クロストークや四光波混合な ど）が大きい。すなわち、励起光の近傍では、光Ｓ／Ｎ比が悪化することが予想される。このため、本実施形態のシステムでは、図２８に示すように、励起光の近傍には、光Ｓ／Ｎ比について耐力がある監視制御光が配置される。こ れにより、励起光から離れた波長帯域が監視制御光により使用されることがなく、信号光を効率的に配置することが可能になる。
（付記 １）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記波長多重信号光およびその波長多重信号光を増幅するための第１ の励起光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための第２の励起光を生成する光源と、上記光源により生成される第２の励起光を上記伝送路に供 給する光学手段とを有し、上記第１の励起光または第２の励起光の少なくとも一方が、上記波長多重信号光の帯域内に配置されるラマン増幅器。
（付記２）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号 光の帯域内に配置される第１の励起光および上記波長多重信号光の帯域外に配置される第２の励起光を生成する光源と、上記光源により生成される第１の励起光 および第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手段と、を有するラマン増幅器。
（付記３）付記１または付記２に記載のラマン増幅器であって、上記 第２の励起光の波長は、上記波長多重信号光の波長よりも短い。
（付記４）付記１または付記２に記載のラマン増幅器であって、上記第１の励起光およ び第２の励起光は、それぞれ等しい周波数間隔で配置される。
（付記５）付記１または付記２に記載のラマン増幅器であって、上記第１の励起光は、 ＩＴＵ−Ｔグリッドに従って配置される。
（付記６）付記１または付記２に記載のラマン増幅器であって、上記第１の励起光および第２の励起光は、そ れぞれ２波以上の光から構成される。
（付記７）付記１または付記２に記載のラマン増幅器であって、上記第１の励起光は、上記第２の励起光によって 増幅される。
（付記８）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記波長多重信号光および第１ の励起光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光の帯域内に配置される第２の励起光および上記波長多重信号光の帯域外に配置される第３の励起光を生成する 光源と、上記光源により生成される第２の励起光および第３の励起光を上記伝送路に供給する光学手段と、を有するラマン増幅器。
（付記９）第１の端 局装置と第２の端局装置との間にラマン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置から上記第２の端 局装置へ伝送される光伝送システムであって、上記第１の端局装置は、上記波長多重信号光を生成する信号光源と、第１の励起光を生成する第１の励起光源とを 有し、上記ラマン増幅器は、上記波長多重信号光および第１の励起光を伝搬する伝送路と、第２の励起光を生成する第２の励起光源と、上記第２の励起光源によ り生成される第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有し、少なくとも上記第１の励起光の一部は、上記波長多重信号光の帯域内に配置され、上記第 １および第２の励起光の光パワーは、上記ラマン増幅器による利得が等化されるように調整される光伝送システム。
（付記１０）第１の端局装置と第２の端局装置との間にラマン増幅器が設け られ、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置から上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであって、上記第 １の端局装置は、上記波長多重信号光を生成する信号光源を有し、上記ラマン増幅器は、上記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光の帯域内 に配置される第１の励起光を生成する第１の励起光源と、上記波長多重信号光の帯域外に配置される第２の励起光を生成する第２の励起光源と、上記第１の励起 光源により生成される第１の励起光および上記第２の励起光源により生成される第２の励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有し、上記第１および第２の 励起光の光パワーは、上記ラマン増幅器による利得が等化されるように調整される光伝送システム。
（付記１１）付記９または付記１０に記載の光伝送 システムであって、上記第１および第２の励起光の光パワーは、上記第１または第２の端局装置からの指示に従って調整される。
（付記１２）付記９ま たは付記１０に記載の光伝送システムであって、上記信号光のパワーは、上記第２の端局装置により検出される各信号光の光Ｓ／Ｎ比に基づいて調整される。
（付記１３）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光をラマン増幅器を用いて増幅する光増幅方法であって、上記波長多重信号光が伝搬される伝 送路に、その波長多重信号光の波長よりも短い波長の励起光およびその波長多重信号光が配置される帯域内の励起光を供給する光増幅方法。
（付記１４）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器であって、上記波長多重信号光およびその波長多重信号光の波長より も長い波長を持った補助光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための励起光を生成する光源と、上記光源により生成される励起光を上記伝送路 に供給する光学手段と、を有するラマン増幅器。
（付記１５）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光を増幅するラマン増幅器で あって、上記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための励起光およびその波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光 を生成する光源と、上記光源により生成される励起光および補助光を上記伝送路に供給する光学手段と、を有するラマン増幅器。
（付記１６）付記１４ または付記１５に記載のラマン増幅器であって、上記補助光は、それぞれ等しい周波数間隔で配置される。
（付記１７）付記１４または付記１５に記載 のラマン増幅器であって、上記補助光は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに従って配置される。
（付記１８）付記１４または付記１５に記載のラマン増幅器であっ て、上記補助光は、２波以上の光から構成される。
（付記１９）付記１４または付記１５に記載のラマン増幅器であって、上記補助光は、上記複数の信 号光の一部の信号光のエネルギーを吸収するように配置される。
（付記２０）第１の端局装置と第２の端局装置との間にラマン増幅器が設けられ、複数 の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置から上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであって、上記第１の端局装 置は、上記波長多重信号光を生成する信号光源と、上記波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った補助光を生成する補助光源とを有し、上記ラマン増幅器 は、上記波長多重信号光および補助光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための励起光を生成する励起光源と、上記励起光源により生成される 励起光を上記伝送路に供給する光学手段とを有し、上記補助光の光パワーは、上記ラマン増幅器による利得が等化されるように調整される光伝送システム。
（付記２１）第１の端局装置と第２の端局装置との間にラマン増幅器が設けられ、複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光が上記第１の端局装置 から上記第２の端局装置へ伝送される光伝送システムであって、上記第１の端局装置は、上記複数の信号光を生成する信号光源を有し、上記ラマン増幅器は、上 記波長多重信号光を伝搬する伝送路と、上記波長多重信号光を増幅するための励起光を生成する励起光源と、上記波長多重信号光の波長よりも長い波長を持った 補助光を生成する補助光源と、上記励起光源により生成される励起光および上記補助光源により生成される補助光を上記伝送路に供給する光学手段とを有し、上 記補助光の光パワーは、上記ラマン増幅器による利得が等化されるように調整される光伝送システム。
（付記２２）付記２０または付記２１に記載の光 伝送システムであって、上記補助光の光パワーは、上記第１または第２の端局装置からの指示に従って調整される。
（付記２３）付記２０または付記 ２１に記載の光伝送システムであって、当該伝送システムの状態を監視するための監視信号は、上記補助光により搬送される。
（付記２４）複数の信号 光が波長多重により多重化された波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光伝送システムであって、上記ラマン増幅器が、ラマンシフト量のｎ分の１の 周波数間隔で配置される複数の励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅する光伝送システム（ｎは整数）。
（付記２５）複数の信号光が波長多重によ り多重化された波長多重信号光がラマン増幅器および希土類ドープファイバ増幅器により増幅される光伝送システムであって、上記ラマン増幅器は、ラマンシフ ト量のｎ分の１の周波数間隔で配置される 複数の励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅し、上記希土類ドープファイバ増幅器は、上記複数の励起光に対応する複数の増幅ユニットから構成され、各増 幅ユニットがそれぞれ対応する波長帯域の信号光を増幅する光伝送システム（ｎは整数）。
（付記２６）複数の信号光が波長多重により多重化された波 長多重信号光がラマン増幅器および希土類ドープファイバ増幅器により増幅される光伝送システムであって、上記ラマン増幅器は、ラマンシフト量の （ｎ＋０．５）分の１の周波数間隔で配置される複数の励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅し、上記希土類ドープファイバ増幅器は、上記複数の励起光に 対応する複数の増幅ユニットから構成され、各増幅ユニットがそれぞれ対応する波長帯域の信号光を増幅する光伝送システム（ｎは整数）。
（付記２７）複数の信号光が波長多重により多重化された波長多重信号光がラマン増幅器により増幅される光伝送システムであって、上記ラマン増幅器は、上記波長多 重信号光の帯域内に配置される励起光を用いて上記波長多重信号光を増幅し、当該伝送システムの状態を監視するための監視信号は、その波長多重信号光の帯域 内に配置される励起光の近傍に配置される。
【符号の説明】
【００９１】
１０、２０ 端局
１１、２２ 光送信機
１２、２１ 光受信機
３０ ラマン増幅器
３１、４２ 励起光源
３２、３３ 合波器
３４ 光サーキュレータ
４１ 信号光源
４３ 合波器
７１ 補助光源
８１ａ〜８１ｎ 希土類ドープファイバ増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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