(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【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．Ｅｍｏｒｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，ＰＤ１９，１９９９［２］Ｈ．Ｍａｓｕｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＥＣＯＣ，Ｐｏｓｔ  Ｄｅａｄ−Ｌｉｎｅ  Ｐａｐｅｒ，ｐ．７３〜７６，１９９７
［３］Ｋ．Ｒｏｔｔｗｉｔｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，ＰＤ６，１９９８
［４］Ｙ．Ａｏｋｉ，Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，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
【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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