(57)【要約】本発明の一態様は、少なくとも部分的にラマン増幅により複数の光の波長の信号を増幅するよう動作する光増幅器を含む。当該増幅器は、複数の波長の信号を受信するよう機能する入力と、複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅されたものを伝送するよう機能する出力を有する。当該増幅器は、更に、１以上のポンプ信号を生成するよう機能するポンプアセンブリと、複数の波長の信号及び１以上のポンプ信号を受信し、複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅を支援するよう機能するゲイン媒体を備える。当該増幅器は、波長の関数として変化する形状を有する雑音指数に関連付けられる。１以上のポンプ信号の少なくとも１つは、雑音指数の形状を選択的に制御するように電力を変化させるように動作することが可能である。
2005520183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的にラマン増幅により複数の光の波長の信号を増幅するよう動作する光増幅器であって：
複数の波長の信号を受信するよう機能する入力；
複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅されたものを伝送するよう機能する出力；
１以上のポンプ信号を生成するよう機能するポンプアセンブリ；及び
複数の波長の信号及び１以上のポンプ信号を受信し、複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅を支援するよう機能するゲイン媒体；
を備え、当該増幅器は、波長の関数として変化する形状を有する雑音指数に関連し、１以上のポンプ信号の少なくとも１つは、雑音指数の形状を選択的に制御するように電力を変化させるように動作することが可能である
ことを特徴とする光学的な増幅器。
【請求項２】
複数の光の波長の信号の少なくとも１つの電力が変化する場合に又は複数の波長の信号に複数の波長の信号が付加又は除去される場合に、雑音指数の形状を近似的に維持することに寄与するように、１以上のポンプ信号の少なくとも１つは、その電力を変化させるよう動作することが可能である
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項３】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長よりも長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項４】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、任意の他の１以上のポンプ信号の波長よりも長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項５】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、複数のポンプ信号より成り、各々は、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長よりも長い波長を有する
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項６】
ポンプアセンブリが、複数のポンプより成り、各々は、複数のポンプ信号の１つを生成するよう動作することが可能である
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項７】
ゲイン媒体が、伝送ファイバより成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項８】
ゲイン媒体が、ラマンゲインファイバより成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項９】
当該増幅器が、多段増幅器より成り、前記入力、前記ゲイン媒体及び前記ポンプアセンブリは、多段増幅器の最初の増幅段にある
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１０】
雑音指数の形状を制御することの大部分が、前記最初の増幅段で行なわれる
ことを特徴とする請求項９記載の増幅器。
【請求項１１】
前記最初の増幅段におけるポンプ電力は、雑音指数の形状を制御するよう変化させられ、第２の増幅段におけるポンプ電力は、複数の波長の信号のゲインの平坦性を制御するよう変化させられる
ことを特徴とする請求項９記載の増幅器。
【請求項１２】
前記最初の増幅段におけるポンプ電力は、雑音指数の形状を制御するよう変化させられ、複数の波長の信号のゲインの平坦性を制御するために、ゲイン平坦化フィルタが設けられる
ことを特徴とする請求項９記載の増幅器。
【請求項１３】
当該増幅器が、少なくとも１つの分散型ラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１４】
当該増幅器が、少なくとも１つの個別のラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１５】
当該増幅器が多段増幅器より成り：
少なくとも１つの段が分散型ラマン増幅器より成り；及び
少なくとも１つの段が個別のラマン増幅器より成る；
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１６】
当該増幅器が多段増幅器より成り：
ラマン増幅器の少なくとも１つの段；及び
希土類ドープ増幅器の少なくとも１つの段；
を備えることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１７】
当該増幅器が多段増幅器より成り、２つの増幅段の間に結合された損失性素子を有する
ことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項１８】
損失性素子が、光加算／除去マルチプレクサ、光相互接続部、ゲイン等化器及び光アイソレータより成る群から選択される
ことを特徴とする請求項１７記載の増幅器。
【請求項１９】
損失性素子が、当該増幅器の中段へのアクセスを与えるよう機能する
ことを特徴とする請求項１７記載の増幅器。
【請求項２０】
複数の波長の信号を受信するよう機能する入力；
複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅されたものを伝送するよう機能する出力；
を備える光学的な増幅器であって、当該増幅器は、波長の関数として変化する形状を有する雑音指数に関連付けられ；
複数の波長の信号が複数の波長の信号に加算又は除去される場合に、雑音指数の形状を選択的に制御する手段；
を備えることを特徴とする光学的な増幅器。
【請求項２１】
雑音指数の形状を選択的に制御する手段が、当該増幅器のポンプ電力における変化を生じさせるよう機能する制御信号を生成するよう動作するコントローラより成る
ことを特徴とする請求項２０記載の増幅器。
【請求項２２】
ポンプ電力は、多段増幅器の最初の増幅段を駆動する
ことを特徴とする請求項２１記載の増幅器。
【請求項２３】
多段増幅器が、個別のラマン増幅段及び分散型ラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項２２記載の増幅器。
【請求項２４】
制御信号が、複数の波長の信号の全電力に少なくとも部分的に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項２１記載の増幅器。
【請求項２５】
当該増幅器が、少なくとも１つのラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項２０記載の増幅器。
【請求項２６】
１以上のポンプ信号との相互作用を通じて複数の波長の信号を増幅するよう機能するラマン増幅段より成る第１増幅段；
複数の波長の信号の少なくともいくつかを更に増幅するよう機能する第２増幅段；
を備え、第１増幅段における１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力は、複数の波長の信号の電力における変化に応答して変化させられるように動作することが可能であり、ポンプ電力における変化は、当該増幅器の動作中に当該増幅器の雑音指数の形状を選択的に制御する；
ことを特徴とする多段増幅器。
【請求項２７】
複数の光の波長の信号の１以上の電力が変化する場合に又は複数の波長の信号に複数の波長の信号が付加又は除去される場合に、第１増幅段のポンプ電力の変化は、雑音指数の形状を近似的に維持するように動作させることが可能である
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項２８】
雑音指数の制御の大部分が、第１ラマン増幅段で行なわれる
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項２９】
雑音指数の形状を制御することの総てが実質的に第１ラマン増幅段で行なわれる
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３０】
前記第１増幅段における１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長よりも長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３１】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、任意の他の１以上のポンプ信号の波長よりも長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３２】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、複数のポンプ信号より成り、各々は、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長よりも長い波長を有する
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３３】
第１増幅段におけるポンプ電力が、雑音指数の形状を制御するよう変化させられ、第２増幅段におけるポンプ電力が、複数の波長のゲインの平坦性を制御するよう変化させられる
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３４】
第２増幅段が、希土類ドープ増幅段より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３５】
更に、第１及び第２増幅段の間に結合された少なくとも１つの付加的な増幅段を有する
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３６】
当該増幅器が、分散型ラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３７】
当該増幅器が、個別のラマン増幅段より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３８】
第１増幅段が分散型ラマン増幅器より成り、第２増幅段が個別のラマン増幅器より成る
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項３９】
当該増幅器が、第１及び第２増幅段の間に結合された損失性素子を有する
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項４０】
損失性素子が、光加算／除去マルチプレクサ、光相互接続部、ゲイン等化器及び光アイソレータより成る群から選択される
ことを特徴とする請求項３９記載の増幅器。
【請求項４１】
損失性素子が、当該増幅器の中段へのアクセスを与えるよう機能する
ことを特徴とする請求項２６記載の増幅器。
【請求項４２】
少なくとも部分的にラマン増幅により複数の光の波長の信号を増幅するよう動作する光学的な増幅器であって：
複数の波長の信号を受信するよう機能する入力；
１以上の波長の信号のラマン増幅を生じさせるように、ゲイン媒体上で１以上の波長の信号と相互作用するように動作することの可能な１以上のポンプ信号を生成するように動作することが可能なポンプアセンブリ；及び
複数の波長の信号の全電力に比例する信号に少なくとも部分的に基づいて、制御信号を生成するよう動作することが可能な制御回路；
を備え、当該増幅器は、制御信号に応答して、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を変化させることが可能であり、少なくとも１つのポンプ信号の電力の変化は、増幅される波長の信号に関連する雑音指数の形状を選択的に制御する；
ことを特徴とする光学的な増幅器。
【請求項４３】
制御回路が、ルックアップテーブルより成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項４４】
ルックアップテーブルが、増幅器の特性の時間的な変化に補償するために、時間と共に調整されるよう機能し得る値より成る
ことを特徴とする請求項４３記載の増幅器。
【請求項４５】
複数の波長の信号の全電力が、当該増幅器への入力における複数の波長の信号の全電力より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項４６】
複数の波長の信号の全電力が、当該増幅器の出力における複数の波長の信号の全電力より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項４７】
制御回路が、複数の波長の信号の全電力とポンプ電力との関係を記述する数式を適用することで、制御信号を決定するよう動作することが可能な論理部より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項４８】
制御回路が、当該増幅器への入力における複数の波長の信号の全電力と、当該増幅器の出力における複数の波長の信号の全電力との間の差分を決定するよう動作することが可能な回路より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項４９】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長より長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項５０】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、任意の他の１以上のポンプ信号の波長より長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項５１】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが複数のポンプ信号より成り、各々は、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長より長い波長を有する
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項５２】
更に、複数の波長の信号の各々の部分を制御回路に向けるよう機能することの可能な光タップより成り、前記部分は、複数の波長の信号の全電力に比例する全電力を有する光信号より成る
ことを特徴とする請求項４２記載の増幅器。
【請求項５３】
複数の波長の信号を増幅する方法であって：
複数の波長の信号を増幅するステップ；
複数の波長の信号に複数の波長の信号を加える又は複数の波長の信号から複数の波長の信号を除去するステップ；及び
複数の波長の信号が、複数の波長の信号に加算される又は複数の波長の信号から除去される場合に、雑音指数の形状を選択的に制御するステップ；
より成ることを特徴とする方法。
【請求項５４】
複数の波長の信号を増幅するステップが、複数の信号を個々のラマン増幅段で増幅するステップより成る
ことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
複数の波長の信号を増幅するステップが、複数の信号を分散型ラマン増幅段で増幅するステップより成る
ことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５６】
雑音指数の形状を選択的に制御するステップが、雑音指数の形状を近似的に維持するステップより成る
ことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５７】
雑音指数の形状を選択的に制御するステップが、少なくとも１つの増幅段を駆動する１以上のポンプ信号の電力を選択的に調整するステップより成る
ことを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５８】
前記１以上のポンプ信号の各々が、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長より長い波長を有する
ことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
前記１以上のポンプ信号の各々が、任意の他の１以上のポンプ信号より長い波長を有する
ことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項６０】
１以上のポンプ信号の電力を調整するステップが、複数の波長の信号の全電力に少なくとも部分的に基づいて、１以上のポンプ信号の電力を調整するステップより成る
ことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの増幅段が、多段増幅器の第１増幅段より成る
ことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項６２】
光信号を増幅する方法であって：
１以上のポンプ信号と、複数の波長の信号より成る多重波長信号とをゲイン媒体に導入するステップ；
多重波長信号の電力の変化を検出するステップ；
多重波長信号に関連する雑音指数の形状を選択的に制御する結果となるように、多重波長信号の電力の変化に応答して、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を選択的に調整するステップ；
より成ることを特徴とする方法。
【請求項６３】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長より長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、任意の他の１以上のポンプ信号の波長より長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項６５】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが複数のポンプ信号より成り、複数のポンプ信号の各々は、１以上のポンプ信号の少なくとも半分の波長より長い波長を有する
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項６６】
多重波長信号の電力の変化を検出するステップが、多重波長信号の全電力の変化を検出するステップより成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項６７】
多重波長信号の全電力の変化を検出するステップが、多重波長信号の全電力に比例する信号を受信するステップより成る
ことを特徴とする請求項６６記載の方法。
【請求項６８】
多重波長信号の全電力の変化を検出するステップが、ゲイン媒体への入力における又はその前における多重波長信号の全電力の変化を検出するステップより成る
ことを特徴とする請求項６６記載の方法。
【請求項６９】
多重波長信号の全電力の変化を検出するステップが、ゲイン媒体からの出力における又はその後における多重波長信号の全電力の変化を検出するステップより成る
ことを特徴とする請求項６６記載の方法。
【請求項７０】
多重波長信号の電力の変化を検出するステップが、複数の波長の信号における複数の波長の信号数における変化を検出するステップより成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項７１】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を選択的に調整するステップが、多段増幅器の第１増幅段における１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を調整するステップより成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項７２】
更に、第１増幅段に対して後続の増幅段で、ゲイン平坦化法を適用するステップより成る
ことを特徴とする請求項７１記載の方法。
【請求項７３】
ゲイン平坦化法が、前記後続の増幅段でポンプ電力を調整するステップより成る
ことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を選択的に調整することが、多重波長信号の電力変化の前後の雑音指数の形状を近似的に同一に維持することとなる
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項７５】
ゲイン媒体が、分散型ラマン増幅段における伝送ファイバより成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項７６】
ゲイン媒体が、個々のラマン増幅段におけるラマンゲインファイバより成る
ことを特徴とする請求項６２記載の方法。
【請求項７７】
複数の波長の信号の通信を支援するよう動作することの可能な光通信システムであって：
単独で又は集合的に複数の信号の波長を生成するよう機能する１以上の送信機；
送信媒体で送信するために、複数の信号の波長を単独の多重波長信号に合成するよう機能するマルチプレクサ；及び
複数の信号の波長を受信するよう機能する複数の光増幅器；
を備え、前記複数の光増幅器の少なくとも１つは：
１以上のポンプ信号との相互作用を通じて多重波長信号を増幅するよう機能するゲイン媒体であって、該増幅は、送信媒体を介する多重波長信号の伝送の前、途中又は後に行なわれるところのゲイン媒体；
を備え、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力は、複数の波長の信号の電力の変化に応答して選択的に変化させられるように機能し、該電力の変化は、増幅器の動作中に増幅器の雑音指数の形状を選択的に制御する；
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項７８】
１以上のポンプ信号の少なくとも１つが、長波長ポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項７９】
長波長ポンプ信号が、他の任意の少なくとも１つのポンプ信号より長い波長を有するポンプ信号より成る
ことを特徴とする請求項７８記載のシステム。
【請求項８０】
前記少なくとも１つの増幅器が、多重波長信号の全電力に比例する信号に少なくとも部分的に基づいて、制御信号を生成するよう機能する制御回路より成り、該増幅器は、制御信号に応答して、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を変えるよう動作する
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８１】
複数の光波長信号の全電力が変化する場合に又は複数の波長の信号が複数の波長の信号に加算又は除去される場合に、１以上のポンプ信号の少なくとも１つは、雑音指数の形状を近似的に維持することに寄与するよう選択的に変えられる電力を有するように機能する
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８２】
少なくとも１つの増幅器が、多段増幅器より成る
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８３】
雑音指数の形状を制御することの大部分が、多段増幅器の第１増幅段で行なわれる
ことを特徴とする請求項８２記載のシステム。
【請求項８４】
第１増幅段におけるポンプ電力は、雑音指数の形状を制御するよう変化させられ、第２増幅段のポンプ電力は、複数の波長の信号のゲインの平坦性を制御するよう変化させられる
ことを特徴とする請求項８３記載のシステム。
【請求項８５】
第１増幅段のポンプ電力は、雑音指数の形状を制御するよう変化させられ、ゲイン平坦化フィルタが、複数の波長の信号のゲインの平坦性を制御するために適用される
ことを特徴とする請求項８３記載のシステム。
【請求項８６】
少なくとも１つの増幅器が、分散型ラマン増幅器より成る
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８７】
少なくとも１つの増幅器が、個別のラマン増幅器より成る
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８８】
少なくとも１つの増幅器が多段増幅器より成り：
少なくとも１つの段が分散型ラマン増幅器より成り；
少なくとも１つの段が個別のラマン増幅器より成る；
ことを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項８９】
少なくとも１つの増幅段が多段増幅器より成り：
少なくとも１つのラマン増幅段；及び
少なくとも１つの希土類ドープ増幅段；
を備えることを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項９０】
少なくとも１つの増幅段が多段増幅器より成り、２つの増幅段の間に結合された損失性素子
を備えることを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【請求項９１】
損失性素子が、光加算／除去マルチプレクサ、光相互接続部、ゲイン等化器及び光アイソレータより成る群から選択される
ことを特徴とする請求項９０記載のシステム。
【請求項９２】
損失性素子が、少なくとも１つの増幅器の中段へのアクセスを与えるよう機能する
ことを特徴とする請求項９０記載のシステム。
【請求項９３】
更に：
多重波長信号を受信し、多重波長信号から信号波長を分離するよう機能するデマルチプレクサ；及び
複数の信号波長を受信するよう機能する受信バンク；
を備えることを特徴とする請求項７７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に通信システムの分野に関連し、特に、光増幅器で発生する雑音指数（ｎｏｉｓｅ  ｆｉｇｕｒｅ）の形状制御を支援するように動作するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光増幅器は、光信号が互いに相互作用して増幅される場合や、増幅器のポンプ信号と相互作用して信号が増幅される場合のように、様々な現象を通じて雑音（ノイズ）を発生する。増幅される波長スペクトルにわたる様々な波長で様々なレベルのノイズが生成され得る。これは、増幅された信号の波長にわたって生成されるノイズのスペクトルを招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特定のソース（源）によって生成されるノイズの影響に対処するための最適化技法が開発され得るが、その雑音指数の形態が時間と共に変換する場合には、これらの技法の実効性は劣化する。既存の最適化手法は、一般的には、増幅器の雑音指数の形態を変化させるような現象に応じるように装備されていない。
【０００４】
本発明は、光増幅器で発生する雑音指数の制御を支援するように動作する方法及び装置の必要性に鑑みてなされたものである。本発明による雑音指数を制御するシステム及び方法は、従来のシステムに関する不都合の少なくとも一部を軽減又は除去する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様における、少なくとも部分的にラマン増幅により複数の光の波長の信号を増幅するよう動作する光増幅器は、複数の波長の信号を受信するよう機能する入力；及び複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅されたものを伝送するよう機能する出力；を有する。当該増幅器は、更に、１以上のポンプ信号を生成するよう機能するポンプアセンブリ；及び複数の波長の信号及び１以上のポンプ信号を受信し、複数の波長の信号の少なくともいくつかの増幅を支援するよう機能するゲイン媒体；を備る。当該増幅器は、波長の関数として変化する形状を有する雑音指数に関連付けられる。１以上のポンプ信号の少なくとも１つは、雑音指数の形状を選択的に制御するように電力を変化させるように動作することが可能である。
【０００６】
本発明の他の態様による多段増幅器は、１以上のポンプ信号との相互作用を通じて複数の波長の信号を増幅するよう機能するラマン増幅段より成る第１増幅段；及び複数の波長の信号の少なくともいくつかを更に増幅するよう機能する第２増幅段；を備える。第１増幅段における１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力は、複数の波長の信号の電力における変化に応答して変化させられるように動作することが可能であり、ポンプ電力における変化は、当該増幅器の動作中に当該増幅器の雑音指数の形状を選択的に制御する。
【０００７】
本発明の別の態様による、少なくとも部分的にラマン増幅により複数の光の波長の信号を増幅するよう動作する光学的な増幅器は、複数の波長の信号を受信するよう機能する入力；及び１以上の波長の信号のラマン増幅を生じさせるように、ゲイン媒体上で１以上の波長の信号と相互作用するように動作することの可能な１以上のポンプ信号を生成するように動作することが可能なポンプアセンブリ；を備える。また、該増幅器は複数の波長の信号の全電力に比例する信号に少なくとも部分的に基づいて、制御信号を生成するよう動作することが可能な制御回路；を備える。当該増幅器は、制御信号に応答して、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を変化させることが可能であり、少なくとも１つのポンプ信号の電力の変化は、増幅される波長の信号に関連する雑音指数の形状を選択的に制御する。
【０００８】
本発明の更に別の態様による、複数の波長の信号を増幅する方法は：複数の波長の信号を増幅するステップ；複数の波長の信号に複数の波長の信号を加える又は複数の波長の信号から複数の波長の信号を除去するステップ；を有する。本方法は、更に、複数の波長の信号が、複数の波長の信号に加算される又は複数の波長の信号から除去される場合に、雑音指数の形状を選択的に制御するステップ；を有する。
【０００９】
本発明の他の態様による、光信号を増幅する方法は：１以上のポンプ信号と、複数の波長の信号より成る多重波長信号とをゲイン媒体に導入するステップ；及び多重波長信号の電力の変化を検出するステップ；を有する。また、本方法は、多重波長信号に関連する雑音指数の形状を選択的に制御する結果となるように、多重波長信号の電力の変化に応答して、１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力を選択的に調整するステップ；を有する。
【００１０】
本発明の別の態様による、複数の波長の信号の通信を支援するよう動作することの可能な光通信システムは：単独で又は集合的に複数の信号の波長を生成するよう機能する１以上の送信機；及び送信媒体で送信するために、複数の信号の波長を単独の多重波長信号に合成するよう機能するマルチプレクサ；を備える。本システムは、更に、複数の信号の波長を受信するよう機能する複数の光増幅器；を備える。前記複数の光増幅器の少なくとも１つは：１以上のポンプ信号との相互作用を通じて多重波長信号を増幅するよう機能するゲイン媒体であって、該増幅は、送信媒体を介する多重波長信号の伝送の前、途中又は後に行なわれるところのゲイン媒体；を備える。１以上のポンプ信号の少なくとも１つの電力は、複数の波長の信号の電力の変化に応答して選択的に変化させられるように機能し、該電力の変化は、増幅器の動作中に増幅器の雑音指数の形状を選択的に制御する。
【００１１】
特定の実施態様に依存して、本発明の特定の態様は、以下の技術的利益の全部又は一部を示し、又は何ら示さない場合もある。例えば、本発明の様々な態様は、増幅された信号のスペクトルの全部又は一部に関する雑音指数の形態を制御することで、強化された増幅動作を支援する。
【００１２】
一態様は、例えば複数の波長の信号が多重波長信号に加えられる又は除去されるようなことに起因する信号電力の変化のような、システムの変化によらず、光通信システムにおける雑音指数の形態を維持することが望ましいことに、鑑みてなされる。このことは、例えば、既存の最適化アルゴリズムが使用され続けることを可能にする。加うるに、場合によっては、システム状態が変化する場合に雑音指数の形態を近似的に維持することで、雑音指数のピーク増加が減らされることが可能である。更に、雑音指数の形態を選択的に制御することは、他の波長信号電力が変化する場合に、各自の波長信号電力を監視及び調整する必要性を軽減又は除去することが可能である。
【００１３】
少なくともいくつかの態様では、光増幅器の雑音指数の形態は、１以上のポンプ波長、特に、より長い波長におけるポンプ信号の電力を変更することで、効果的に修正又は維持されることが可能である。特定の態様では、雑音指数の整形の全部又は大部分が、多段増幅器の第１段で達成されることが可能である。
【００１４】
他の態様は、雑音指数の形態に影響するよう機能する制御信号は、増幅される信号の全電力の少なくとも一部に基づいて生成され得ることを許容する。本発明は、より複雑なスペクトル分析技法を用いる手法に等しく適用され、制御信号を確定することが可能であるが、制御信号を決定するために全電力を利用することは、雑音指数形態を制御するための簡易且つコスト効果的な手段を与える。加うるに、全信号電力と、雑音指数を制御するための増幅ポンプ電力における調整との間の関係は、ルックアップテーブル又は簡易なアルゴリズムを利用して制御信号を決定することが可能である。
【００１５】
他の技術的な恩恵は、添付図面、明細書及び特許請求の範囲から当業者に充分に明らかになるであろう。
【００１６】
本発明及を及びその更なる特徴や恩恵をより詳しく理解するために、添付図面に関連する以下の詳細な説明が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、複数の波長信号の通信を支援するように動作する光通信システム１０のブロック図を例示する。システム１０は、複数の波長の信号１６ａ−１６ｎを生成するよう動作することの可能な送信機バンク１２を含む。複数の波長の信号１６ａ−１６ｎの各々は、少なくとも１つの波長より成り、又は他の複数の波長の信号１６ａ−１６ｎで搬送される波長とは実質的に異なる光の波長のバンドより成る。
【００１８】
送信機バンク１２は、例えば、単独の又は複数の波長の信号１６の組合せを生成するよう動作する１以上の光送信機を含む。一例では、複数の送信機の各々は、少なくとも１つの波長を有する１つの光信号を生成するよう動作することが可能であり、その波長は他の送信機１２で生成される波長と実質的に異なるものである。或いは、信号送信機１２は、実施されることの可能な複数の波長の信号を生成するよう動作することが可能である。
【００１９】
また、システム１０は、複数の波長の信号１６ａ−１６ｎを受信し、それらの波長の信号を１つの多重波長信号１６に合成するよう動作することが可能である。ある特定の例として、合成器１４は、波長分割多重器又は波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）から構成される。ここで使用される波長分割マルチプレクサなる語は、通常の波長分割マルチプレクサや高密度（ｄｅｎｓｅ）波長分割マルチプレクサを含み得る。
【００２０】
特定の実施例では、システム１０は、伝送媒体２０を介して通信するのに先立って複数の波長の信号１６ａを受信及び増幅するよう動作することが可能なブースタ増幅器１８を含む。電送媒体２０は、ファイバの複数の区間（スパン）２０ａ−２０ｎから構成することが可能である。特定の例として、ファイバスパン２０は、標準的なシングルモードファイバ（ＳＭＦ）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ：ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ）、非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ：ｎｏｎ−ｚｅｒｏ  ＤＳＦ）その他のファイバ形式又はそれらの組合せから構成することが可能である。
【００２１】
通信システム１０が複数のファイバスパン２０ａ−２０ｎを含む場合に、システム１０は１以上の経路内増幅器２２ａ−２２ｎを含み得る。経路内増幅器２２は、複数の光ファイバ２０の間にあり、ファイバ２０を伝搬する信号１６を増幅するよう動作する。
【００２２】
また、光通信システム１０は、最後のファイバスパン２０ｎから信号を受信し、セパレータ２６にその信号を伝送する前に信号１６を増幅するよう動作する前段増幅器（プリアンプ）２４を含む。セパレータ２６は、例えば、波長分割多重化された信号又は高密度波長分割多重化された信号に関して動作することの可能な波長分割分離器（波長分割デマルチプレクサ）（ＷＤＭ）より成る。セパレータ２６は、多重波長信号１６から個々の波長信号１６ａ−１６ｎを分離するよう動作する。セパレータ２６は、受信機２８のバンク及び／又は他の通信経路に個々の信号波長１６ａ−１６ｎを通知することが可能である。
【００２３】
特定の最適化手法は、識別された特定のノイズ源に対処するように開発されることが可能である。増幅器又は増幅段への入力における信号雑音比（ＳＮＲ）と、その増幅器又は増幅段の出力におけるＳＮＲとの間の（デシベルでの）差分は、雑音指数として言及される。雑音指数の形状及び大きさは、時間と共に及び／又は雑音源に従って変化することが可能である。例えば、雑音指数は、そのシステムを通じて付加的なチャネルが通信される場合に、伝送される信号の総電力を増やしながら変化し得る。雑音指数の変化は、異なる雑音指数スペクトルに対処するよう開発された最適化技法の実効性を減らす虞がある。
【００２４】
システム１０の一態様は、信号電力における変動のような、システムに対する変化によらず、光通信システムにおける雑音指数の形態を維持することが望ましいことに鑑みてなされるものである。これは、例えば、既存の最適化アルゴリズムが使用され続けることを許容する。加うるに、ある場合には、システム状態が変化する場合に、雑音指数の形状を近似的に維持することで、雑音指数の増加ピークが減らされ得る。更に、雑音指数の形態を維持することは、他の波長信号電力が変化する場合に、個々の波長信号電力を監視及び調整する必要性を軽減又は排除する。この手法では、例えば、増幅された波長のスペクトルにわたる信号雑音比が、信号波長各々に対する別々の制御ループを実現することなしに近似的に維持され得る。
【００２５】
この特徴を促進する１つの手法は、システム１０の少なくとも１つの増幅器に少なくとも１つの増幅段を実現することであり、その増幅段は、様々な波長を有する１以上のポンプ信号と共に非線形媒体信号１６を導入することで、ラマン増幅を実行するよう動作することが可能なものである。１以上の長波長ポンプ信号は、増幅される信号１６に関連する雑音指数の形状を少なくとも部分的に制御するために、選択的に電力にて調整されることが可能である。本明細書を通じて、「長波長ポンプ信号」なる語は、他のポンプ信号の少なくとも半波長より長い波長を有するポンプ信号を示す。
【００２６】
ある特定の例では、１以上の長波長ポンプ信号の電力は、多段増幅器の最初の増幅段で選択的に調整され、その結果、雑音指数の少なくとも大部分の整形がその最初の増幅段で実行されることになる。
【００２７】
いくつかの場合には、１以上の長波長ポンプ信号の電力は、複数の波長の信号１６の全電力をモニタすること、及び複数の波長の信号１６の全電力に少なくとも部分的に基づいて１以上の制御信号を生成することによって調整されることが可能である。制御信号は、例えば、特定の１以上のポンプの電流駆動を調整し、それによりそのポンプ又は複数のポンプの電力を調整するために使用される。
【００２８】
本発明の一態様は、光増幅器の雑音指数の形状が、１以上のポンプ波長、特により長い波長における信号の電力を変更することによって、効果的に修正及び維持されることが可能である。
【００２９】
図２は、様々な波長の変化するポンプ電力が雑音指数の形状にどのように影響するかを示すグラフである。図２は、長波長ポンプ信号の電力変化が、大きさ及び大きな帯域の双方で、より短いポンプ波長のポンプ電力変化よりも大きな影響を有することを示す。
【００３０】
図２では、雑音指数１５０ａ−ｂ、１６０ａ−ｂ及び１７０ａ−ｂの各々は、ポンプ信号を１４５０，１４７２及び１５０５ナノメートルでそれぞれ変化させた場合の増幅器１００の特定の実施例の光雑音指数を表す。この例では、１４５０，１４７２及び１５０５ナノメートルで印加される公称ポンプ電力は：それぞれ１５０ミリワット、６．０ミリワット及び１．７９ミリワットである。グラフは、公称ポンプ電力が１ミリワットの分だけ増加又は減少した結果生じる雑音指数を示す。
【００３１】
雑音指数１５０ａ，１６０ａ及び１７０ａは、ポンプ電力がそれらの初期電力から１ミリワットだけ減少した場合の雑音指数である。雑音指数１５０ｂ，１６０ｂ及び１７０ｂは、同じポンプ信号がそれらの初期電力から１ミリワットだけ電力が増加した場合の雑音指数である。各々の場合に、入力信号電力は７５ミリワットに一定に留まる。
【００３２】
図２に示されるように、１４５０ナノメートルのポンプ信号に関する雑音指数の形状１５０ａ，１５０ｂは、印加されるポンプ電力が変化する場合に、比較的小さな変化を呈する。これに対して、１５０５ナノメートルの長い波長のポンプ信号に関連する雑音指数の形状１７０ａ，１７０ｂは、印加されるポンプ電力が同じ量だけ変化する場合に、非常に大きな変化を呈する。
【００３３】
図３ａは、光増幅器１００の実施例の少なくとも一部のブロック図である。増幅器１００は、ラマン増幅段より成る少なくとも第１段１１２ａから構成される。この例では、増幅器１００は更に第２段１１２ｎから構成される。第２増幅段１１２ｎは、他のラマン増幅段から構成される、又は例えば希土類のドープされた増幅段その他の形式の増幅器から構成されることが可能である。増幅器１００は、分散ラマン増幅器、個別ラマン増幅器、又はラマン増幅段及び例えば希土類ドープ増幅段より成るハイブリッド増幅器から構成されることが可能である。
【００３４】
システム１０は、特定数の増幅段に制限されない。例えば、増幅器１００は単独の増幅段で構成することが可能である。或いは、付加的な増幅段が、第２増幅段１１２ｎの後に、段１１２ａの前に、又は第１段１１２ａと第２段１１２ｎとの間に直列接続されることが可能である。
【００３５】
この例では、増幅器１００の第１段１１２ａは、多重光波長入力信号１１６を受信するよう動作することが可能である。また、第１段１１２ａは、ゲイン媒体１２０を含む。実現される増幅器の種別に依存して、媒体１２０は、例えば、伝送ファイバや、巻いてあるゲインファイバのようなゲインファイバから構成することが可能である。特定の実施例では、媒体１２０は分散補償ファイバから構成される。
【００３６】
更に、第１段１１２ａはポンプアセンブリ１２２を含む。ポンプアセンブル１２２は、特定の複数の波長で複数のポンプ信号１２４ａ−１２４ｎ（集合的にポンプ信号１２４と言及される）を生成する。ポンプアセンブル１２２は、例えば、様々な波長で多重ポンプ信号１２４ａ−１２４ｎを生成するよう動作することの可能な単独のポンプから構成され、又は複数のポンプから構成されることが可能であり、複数のポンプの各々は、１以上のポンプ信号１２４ａ−１２４ｎを生成するよう動作することが可能である。特定の実施例では、ポンプアセンブリ１２２は、分極多重化（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）ポンプから構成されることが可能である。図示される例は、カウンタ伝搬ポンプを利用することを示しているが、相互伝搬ポンプ又は相互伝搬及びカウンタ伝搬ポンプの組合せが、本発明の範囲から逸脱せずに使用されることも可能である。
【００３７】
１以上のポンプ信号１２４の電力は選択的に変更されることが可能である。この特定の例では、１以上の制御信号１３２は、１以上のポンプ信号１２４の電力の選択的な調整を支援するように動作し得る。一例にあっては、（１つ又は複数の）制御信号１３２は、ポンプアセンブリ１２２に供給される電流を調整し、１以上のポンプ信号により形成される電力を規制するよう動作する。
【００３８】
図２に関連して説明されたように、本発明の一態様は、より長い波長のポンプ信号の電力を調整することが、雑音指数の形状に対して、より短い波長のポンプ信号を調整することよりも大きな影響を有する傾向にあることに鑑みてなされる。従って、信号状態の変化する光における雑音指数の形状を修正及び維持しようとする場合には、より長い波長のポンプ信号の電力を調整することに着目することが望ましい。
【００３９】
増幅器１００は、ポンプ波長１２４をゲイン媒体１２０に結合するカプラ１１８を含む。カプラ１１８は、例えば、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）又は光カプラから構成されることが可能である。
【００４０】
図示の例では、１以上の損失性要素が、第１増幅段１１２ａ及び１以上の以後の増幅段１１２ｂ−１１２ｎの間に選択に存する。損失性要素１２６は、例えば、アイソレータ、光加算／除去マルチプレクサ、光相互接続部又は増幅器への中間段階アクセスを支援するゲイン等化器から構成され得る。
【００４１】
動作時にあっては、第１増幅段１１２ａ、ゲイン媒体１２０は、複数の波長の信号を受信し、それらの信号をカプラ１１８向きに伝搬することを支援する。カプラ１１８は、ポンプ信号１２４及び複数波長信号１１６をゲイン媒体１２０上で伝送することを支援する。ラマンゲインは、信号１１６に関するポンプからの光強度とゲイン媒体１２０における光学フォノンとの相互作用から生じる。ラマン効果は、ある光ビーム（ポンプ）から別の光ビーム（信号）へのエネルギ遷移を導く。１以上の複数波長信号１１６の電力が変化する場合や、多重波長信号の総電力が変化する場合や、例えば個々のしのぐ波長が付加又は除去される場合のように、状態が変化すると、（１つ又は複数の）制御信号１３２は、増幅される信号に関する雑音指数の形状を近似的に維持するようにポンプアセンブリ１２２に印加される。
【００４２】
図３ｂは、雑音指数形態及びゲイン形態を制御するよう動作することの可能な多段増幅器１０５の一例を示すブロック図である。増幅器１０５は、第１段１０７及び第２段１０９を含む。第１段１０７は、多重波長の信号１１６及び１以上のポンプ信号１２４を受信することの可能なラマンゲイン媒体１２１を含む。１以上のポンプ信号１２４の電力は、増幅段１０７に関連する雑音指数の形状を調整するために変化させられる。
【００４３】
第２段１０９は、多重波長信号１１６及び１以上のポンプ信号を受信するよう動作することの可能な増幅媒体１２３を含む。ゲイン媒体１２３は、ラマンゲイン媒体又は希土類のドープされたゲイン媒体から構成され得る。また、媒体１２３はポンプ信号１２５を受信する。１以上のポンプ信号１２５は、増幅段１０９、及び／又は増幅アセンブリ１０５全体のゲインを調整及び平坦化するよう調整される。或いは、ゲイン平坦化フィルタは、増幅段１０９及び／又は増幅アセンブリ１０５のゲインを平坦化するために使用されることも可能である。
【００４４】
図３ｃは、雑音指数の形状を調整するよう動作することの可能な多段増幅器１１１の別の例を示すブロック図である。増幅器１１１は、分散型ラマン増幅段より成る第１段１１７と、個々のラマン増幅段より成る第２段１１９とを有する。１以上のポンプ信号１２３及び／又は１２５の電力は、増幅段１１７及び／又は１１９、又は増幅アセンブリ１１１に関連する雑音指数の形状を修正するように調整されることが可能である。光アイソレータのような損失性要素１２１は、増幅器１１１の複数の段の間に結合されることが可能である。損失性要素１２１は、例えば、増幅器１１１に対する中間段階アクセスを支援することが可能である。
【００４５】
図４ａは、ポンプ信号１２４の電力が近似的に一定になる場合の、様々なレベルの入力信号電力を印加する増幅器１００の雑音指数の例を示す。この例では、複数の波長の信号は１５２０ナノメートルから１６１０ナノメートルまでの波長の範囲にわたる。雑音指数２００ａ−２００ｄは、０．０ミリワット；５０ミリワット；１００ミリワット；及び２００ミリワットの総入力信号電力に対する雑音指数をそれぞれ表現する。
【００４６】
この例では、増幅器１００は２段のラマン増幅器から構成される。第１段１１２ａは、ゲイン媒体として約８０キロメートルのＳＭＦ−２８ファイバと、６つのポンプ信号１２４とを利用する。第２段１１２ｎは、ルーセントテクノロジから入手可能なＤＫ−３０のような、ある長さの分散補償ファイバと、２つのポンプ信号とを利用する。総ての入力信号電力に対する、第１段のポンプ信号の電力及びスペクトル位置は、次のとおりである：
１３９６ナノメートルにて４３８ミリワット；
１４１６ナノメートルにて４３８ミリワット；
１４２７ナノメートルにて４３８ミリワット；
１４５０ナノメートルにて２５４ミリワット；
１４７２ナノメートルにて１５ミリワット；
１５０５ナノメートルにて１０ミリワット。
【００４７】
各ポンプ信号に関する、位置、数及び電力を含むこれらの値は、説明の目的で例示されているに過ぎず、本発明の範囲を限定することは意図されていない。図４ａに示されるように、信号電力が公称値（雑音指数２００ａ）から２００ミリワットの値に増えるにつれて、雑音指数の形態が変化し、その結果、概して信号電力が増えるにつれてより急峻な傾斜の雑音指数になっている。その結果、雑音指数２００ａに関して使用するよう開発された最適化法は、信号電力レベルが増えるにつれて、実効性を劣化させ、使用できないようにさえ劣化するようになる。加うるに、ピーク雑音レベルは、信号電力が増えるにつれて増加する。
【００４８】
図４ｂは、様々なレベルの入力信号を印加する場合の同じ増幅器１００に対する雑音指数の例を示す。但し、この場合は、最長の波長ポンプ信号は、雑音指数の形状を近似的に維持することとなるように修正されている。この例では、最長の波長ポンプ信号（１５０５ナノメートル）の電力レベルは、入力信号電力が変化する場合に、次のように修正されている：
１０ミリワットの信号電力＝０ミリワット；
８ミリワットの信号電力＝５０ミリワット；
６ミリワットの信号電力＝１００ミリワット；
２ミリワットの信号電力＝２００ミリワット。
【００４９】
再び、修正されるポンプ信号のスペクトル位置及び電力は、説明のために例示されているに過ぎない。この例では、図４ｂに示されるように、長波長ポンプ信号の電力を修正し、この場合の長波長ポンプ信号は、入力信号１１６の電力が増える場合に、その増幅器に関する又は特定の増幅段に関する雑音指数の形状を近似的に維持することができるようになる。その結果、ある雑音指数に関して開発された最適化技法は、入力信号電力のようなシステム特性の変化によらず、適用され続けることが可能であり、そのシステム特性の変化は、本発明によらなければ、雑音指数の形状を大幅に変更するであろう。加うるに、図４ｂは、１以上の長波長ポンプ信号の電力を調整すると、総てのポンプ電力を一定にする手法に比較して、ピーク雑音指数の増加を減らすことが可能になる。更に、この技法を利用すると、各自の波長信号に対する相対的な信号雑音比は、各々の波長に関するフィードバックループを必要とせずに、ほぼ維持されることが可能である。
【００５０】
付加的な特徴として、図３に説明される例は、より一様なゲインスペクトルを達成するようにゲイン平坦化技術を使用している。特に、第２の増幅段１１２ｎのポンプ信号は、ゲイン曲線の平坦性を増進するように選択されている。この例では、３８０ミリワットのポンプ信号が、第２段１１２ｎにて１４７２ナノメートル及び１５０５ナノメートルでそれぞれ印加される。この実施例は、雑音指数の形状を修正するための前段増幅器におけるポンプ電力レベル、及び増幅器のゲインスペクトルの平坦化のための後段増幅器におけるこれらポンプ信号の電力の修正の選択性を示す。当然に、同様な結果を達成するために、ゲイン平坦化フィルタを利用するような他のゲイン平坦化技術が使用されることも可能である。
【００５１】
図４ｃ及び４ｄは、増幅器１００の他の実施例による、補償されない及び補償される動作に関する雑音指数をそれぞれ示すグラフである。この例では、複数の波長の信号は、１５２０ナノメートル乃至１６２０ナノメートルの範囲にわたる。雑音指数２１０ａ−２１０ｄは、０．０ミリワット；５０ミリワット；１００ミリワット；及び２００ミリワットの総入力信号電力についての雑音指数をそれぞれ表す。
【００５２】
この例では、増幅器１００は２段のラマン増幅器から構成される。第１の増幅段におけるゲイン媒体は、約８０キロメートルのＬＥＡＦラマンゲインファイバから構成される。第２段は、ルーセントテクノロジから入手可能なＤＫ−３０のような、分散型補償ファイバから構成される。
【００５３】
この例の第１段のポンプ信号の電力及びスペクトル位置は、総ての入力信号電力レベルについて、次のとおりである：
１３９６ナノメートルにおいて４３８ミリワット；
１４１６ナノメートルにおいて４３８ミリワット；
１４２７ナノメートルにおいて４３８ミリワット；
１４５０ナノメートルにおいて２００ミリワット；
１４７２ナノメートルにおいて８ミリワット；
１５０５ナノメートルにおいて４．５ミリワット；
再び、各ポンプ信号に対する位置、数及び電力を含むこれらの値は、説明の目的で与えられているに過ぎず、本発明の範囲を限定することは意図されていない。図４ｃに示されているように、信号電力が、公称値（雑音指数２１０ａ）から２００ミリワットの値（雑音指数２１０ｄ）まで増える場合に、雑音指数の形状は変化し、概して、信号電力が増えるにつれて急激な傾斜の雑音指数になっている。加うるに、信号電力が増えるにつれて、ピーク雑音レベルも増加している。
【００５４】
図４ｄは、同じ増幅器１００に対して、様々なレベルの入力信号電力を印加する場合の雑音指数を例示するが、雑音指数の形状をほぼ維持する結果となるように長波長ポンプ信号を修正している。この例では、長波長ポンプ信号（１５０５ナノメートル）の電力レベルは、入力信号電力が変化する場合に、以下のように修正されている：
４．５ミリワットの信号電力＝０ミリワット；
３．８ミリワットの信号電力＝５０ミリワット；
２．９ミリワットの信号電力＝１００ミリワット；
０．５ミリワットの信号電力＝２００ミリワット。
【００５５】
再び、修正されるポンプ信号のスペクトル位置及び電力は、例示目的で与えられているに過ぎない。この例では、図４ｄに示されているように、入力信号１１６の電力が増える場合に、最長波長ポンプ信号３２４の電力を減らすことは、その増幅器又は特定の増幅段に関する雑音指数の形状をほぼ維持することとなる。
【００５６】
雑音指数の形状を近似的に維持するために、長い波長のポンプ信号に対する調整を行なう思想は、単に１つのポンプ波長に調整を行なうことに限定されない。
【００５７】
図４ｅ及び４ｆは、増幅器１００の更なる他の実施例による、補償されない及び補償される動作に関する雑音指数を示すグラフである。この例では、複数の波長の信号は、１５２０ナノメートル乃至１６１０ナノメートルの波長の範囲にわたっている。雑音指数２２０ａ−２２０ｄは、０．０ミリワット；５０ミリワット；１００ミリワット；及び１５０ミリワットの総入力信号電力についての雑音指数をそれぞれ表す。
【００５８】
この例では、増幅器１００は２段のラマン増幅器から構成され、第１段は、約８０キロメートル長のトゥルーウェーブ（ＴｒｕｅＷａｖｅ）ラマンゲインファイバから構成される。第２段は、ルーセントテクノロジから入手可能なＤＫ−３０のような、分散型補償ファイバを利用している。この例の第１段のポンプ信号の電力及びスペクトル位置は、総ての入力信号電力レベルについて、次のとおりである：
１３９６ナノメートルにおいて３２０ミリワット；
１４１６ナノメートルにおいて３２０ミリワット；
１４２７ナノメートルにおいて３２０ミリワット；
１４５０ナノメートルにおいて１５０ミリワット；
１４７２ナノメートルにおいて４．７ミリワット；
１５０５ナノメートルにおいて２．９ミリワット；
図４ｅに示されるように、信号電力が公称値（雑音指数２２０ａ）から１５０ミリワットの値（雑音指数２２０ｄ）に増える場合に、雑音指数の形状は変化し、概して、信号電力が増えるにつれて急な傾斜の雑音指数になっている。加うるに、信号電力が増えるにつれてピーク雑音レベルも増えている。
【００５９】
図４ｆは、同じ増幅器１００に対して、様々なレベルの入力信号電力を印加する場合の雑音指数を例示するが、最も長い２つの波長のポンプ信号を修正している。この例では、最長の波長のポンプ信号（１５０５ナノメートル）の電力レベルは、入力信号電力が変化する場合に、以下のように修正される：
２．９ミリワットの信号電力＝０ミリワット；
２．３ミリワットの信号電力＝５０ミリワット；
１．２ミリワットの信号電力＝１００ミリワット；
０．１ミリワットの信号電力＝２００ミリワット。
【００６０】
更に、その次に最長の波長（１４７２ナノメートル）のポンプ信号の電力レベルは、入力信号電力が変化する場合に、以下のように修正される：
４．７ミリワットの信号電力＝０ミリワット；
６．０ミリワットの信号電力＝５０ミリワット；
６．０ミリワットの信号電力＝１００ミリワット；
６．０ミリワットの信号電力＝２００ミリワット。
【００６１】
再び、修正されるポンプ信号のスペクトル位置及び電力は、例示目的で与えられているに過ぎない。図４ｆに示されているように、入力信号１１６の電力が増える場合に、複数の長い波長のポンプ信号３２４の電力を減らすことは、その増幅器又は特定の増幅段に関する雑音指数の形状をほぼ維持するようにすることができる。
【００６２】
図５ａ−５ｃは、１以上のポンプ信号３２４の電力を修正するための制御信号３３２を生成するように動作することが可能な様々な制御回路３３０の例を示すブロック図である。図５ａ−５ｃの各々は、多重波長信号３１６を受信することが可能なゲイン媒体３２０を含む光増幅器の１段を示す。ゲイン媒体３２０はカプラ３１８に結合され、そのカプラはポンプ信号３２４をゲイン媒体３２０に導入することを支援する。１以上のポンプ信号３２４が、ゲイン媒体３２０に沿って多重波長の１以上の波長信号３１６と相互作用しながら、波長信号３１６は増幅される。波長信号３１６の増幅されたもの（バージョン）３２６は、増幅段から出力される。
【００６３】
図５ａ−５ｃの増幅器の各々は、制御信号３３２を生成するよう動作することの可能な制御回路３３０を含む。制御回路３３２は、例えば、１以上のポンプ信号３２４を生成するために、ポンプアセンブリ３３２に与えられる電流を調整することができる。制御回路３３０は、例えば、図５ａに示されるような波長信号の総入力信号電力に比例する信号に基づいて、図５ｂに示されるような出力信号３２６の総信号電力に比例する信号に基づいて、又は図５ｃに示されるような入力波長信号３１６の総信号電力に比例する信号及び出力信号３２６の比較に基づいて、制御信号３３２を生成することができる。本明細書による、光信号の総電力に基づいて制御信号を決定する議論は、光信号の総電力に比例する信号が制御信号を生成するために使用される場合を包含するように意図されている。
【００６４】
図６は、１５２０乃至１６２０ナノメートルの範囲にわたるスペクトルに沿う様々な位置で固定的な入力信号電力を印加することで得られる雑音指数形状を示すグラフである。図６に示されるように、雑音指数の大きさは入力信号電力のスペクトル位置に依存して変化しているが、この例では、信号電力のスペクトル位置によらず、雑音指数の形状が概ね一定になっている。本発明の一態様は、少なくともこれに類似する実施例に関し、雑音指数の形状が、入力信号電力のスペクトル位置に依存して顕著に変化しない場合に、制御信号３２２が、総信号電力を測定することによって（例えば、総信号電力に比例する信号を利用することによって）生成されることが可能であることを許容する。
【００６５】
特定の波長範囲の雑音レベルを判別するスペクトルアナライザを使用するような更に複雑な技術が、本発明の範囲から逸脱せずに使用されることが可能であるが、制御信号３３２を決定するために総信号電力を利用することは、システムに関するコスト及び複雑さを減らすことによる利益を与える。従って、信号３４０及び３５０は、入力信号３１６の総電力に関する情報を与え、信号３４５及び３５５は、出力信号３２６の総信号電力に関する情報を与える。
【００６６】
図７ａ−７ｃは、様々なレベルの信号電力に応じて印加されるポンプ電力を例示するグラフであり、そのポンプ電力によって、信号電力が変化する場合に増幅器の光雑音指数の形状を近似的に維持することとなる。図７ａは図４ｂで説明した例に対応する。図７ｂは図４ｄで説明した例に対応する。図７ｃは図４ｆで説明した例に対応する。
【００６７】
これら３つの例における複数の波長の信号は、１５２０−１６１０ナノメートルの範囲にわたって、様々なゲイン媒体を用いてラマン増幅段に印加される。例えば、図７ａは、ゲイン媒体として、ＳＭＦ−２８分散ファイバを用いるラマン増幅段の場合の結果を示す。この図は、１５０５ナノメートルにおけるポンプ信号に対する電力変化を示し、これは、信号電力がゼロから２００ミリワットに変化する場合に、ほぼ一致する雑音指数形状を達成する。
【００６８】
図７ｂのグラフは、ゲイン媒体としてＬＥＡＦ分散ファイバを用いるラマン増幅器に関し、近似的に一致する雑音指数形状を達成するために、１５０５ナノメートルにて印加されるポンプ電力を示す。図７ｃは、ゲイン媒体としてトゥルーウェーブ分散ファイバを用いるラマン増幅器において、ゼロミリワットから１５０ミリワットの範囲にわたる信号電力に関し、近似的に一致する雑音指数形状を達成するために、１５０５ナノメートル及び１４７２ナノメートルにて印加されるポンプ電力を示す。
【００６９】
図７ａ−７ｃに示されるように、本発明の一態様は、信号電力における所与の変化に対するポンプ電力の調整は、ほぼ線形な性質とすることができることに鑑みてなされる。結果として、制御回路３３０は、例えば、ルックアップテーブルから、又はポンプ電力における変化と信号電力における変化との間の関係を記述する数式を計算する論理部から構成されることが可能である。本明細書を通じて、「論理部又はロジック（ｌｏｇｉｃ）」なる語は、１以上の結果を返す、命令、機能、処理又はルーチンの１つ以上を実行するよう動作することの可能な、ハードウエア、ソフトウエア又はそれらの組合せの任意のものを表す。
【００７０】
例えば、制御回路３３０がルックアップテーブルから構成される場合に、そのテーブルは、入力及び出力信号３１６，３２６から測定された信号電力３４０及び／又は３４５のぞれぞれに従ってインデックスされる（指し示される）。所与の信号電力に関し、制御回路３３０のルックアップテーブルは、所望のポンプ電力となる制御信号３３２に関する値を指し示す。同様に、制御回路３３０が、ポンプ電力及び信号電力の関係を記述する数式を計算する論理部から構成される場合には、制御回路３３０に印加される所与の信号電力に関し、制御回路３３０は、所望の電力レベルのポンプ信号を生成するために、ポンプ３２２を指図する制御信号３３２を生成することが可能である。
【００７１】
図８は、光信号を増幅する方法の一例を示すフローチャート４００である。この特定の例は、図３で説明された実施例に関して説明され、その実施例は、ラマン増幅を行なうように動作することの可能な少なくとも第１段を含む２段の光増幅器を含む。
【００７２】
方法４００はステップ４１０から始まり、増幅器１００がゲイン媒体１２０に多重波長信号１１６を導入する。多重波長信号は複数の個々の波長信号を搬送する。この特定の例では、ゲイン媒体１２０は、分散ラマンゲイン媒体より成る。
【００７３】
増幅器１００はステップ４２０で１以上のポンプ信号３２４をゲイン媒体１２０に導入する。この特定の例では、ポンプアセンブリ１２２は複数のポンプ信号１２４ａ−１２４ｎを生成し、その各々は他のポンプ信号１２４の波長と異なる波長を有する。ポンプアセンブリ１２２は、ポンプ信号１２４をカプラ１１８に伝送し、そのカプラは、多重波長信号１１６と共にゲイン媒体１２０に沿ってポンプ信号１２４の伝搬を支援する。ポンプ信号１２４は、多重波長信号１１６と同じ方向に共に伝搬することが可能であり、ゲイン媒体１２０上で多重波長信号１１６とは異なる方向に反対に伝搬することも可能であり、又は共に伝搬する及び反対に伝搬するポンプ信号の組合せを含むことも可能である。
【００７４】
多重波長信号１１６の少なくとも一部の波長信号は、これらの信号がゲイン媒体１２０を伝搬する場合に、ステップ４３０において少なくとも一部のポンプ信号１２４と相互作用する。この例では、ラマンゲインは、ポンプ信号１２８と、多重波長信号１１６と、ゲイン媒体１２０のシリカファイバ中の光フォノンとの間の相互作用から得られる。ラマン効果は、ポンプ信号１２４から多重波長信号１１６の波長信号へのエネルギ遷移を導く。
【００７５】
コントローラ１３２は、ステップ４４０において、多重波長信号１１６の電力のような属性を監視する。特定の実施例では、コントローラ１３２は、波長信号１１６の全信号電力を監視する。コントローラ１３２は、増幅器１００の入力や、増幅器１００のある中間段の位置のような様々な位置で信号１１６の全信号電力を監視することができる。全信号電力は、例えば、全信号電力に比例する信号を得るために、信号の一部をタッピング又は中間出し（ｔａｐｐｉｎｇ）することで近似されることが可能である。
【００７６】
信号電力における変化がステップ４４０で検出される場合は、コントローラ１３２は、多重波長信号１１６に関連する雑音指数の形状を調整するために、ステップ４５０で、少なくとも１つのポンプ信号の電力を調整するよう機能することの可能な制御信号を生成する。信号電力における変化は、例えば、個々の波長の信号の電力が変化する場合や、個々の波長信号が多重波長信号１１６に付加又は除去される等の場合に生じ得る。
【００７７】
特定の実施例では、コントローラ１３２は、より長い１以上の波長のポンプ信号１２４の電力を調整する。ある特定の実施例では、コントローラ１３２は、多重波長信号の状態変化の下で、雑音指数の形状を近似的に維持するために、最長の波長のポンプ信号１２４のみを調整する。雑音指数の形状を調整することの全部又はほとんどは、複数増幅段の初段で行なわれることが可能である。
【００７８】
本発明はいくつかの実施例にて説明されてきたが、様々な変更、変形、代替例、改変及び修正は、当業者に示唆され、且つ本発明は、そのような変更、変形、代替例、改変及び修正を、特許請求の範囲の範囲及び精神の範疇に包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の教示による複数の波長の信号の通信を支援するよう動作する光通信システム例を示すブロック図である。
【図２】所与の信号電力に関するポンプ電力レベル及び光雑音指数の間の関係を示すふぐラフである。
【図３ａ】本発明の教示により構成された光増幅器の実施例の少なくとも一部のブロック図である。
【図３ｂ】本発明の教示により構成された光増幅器の実施例の少なくとも一部のブロック図である。
【図３ｃ】本発明の教示により構成された光増幅器の実施例の少なくとも一部のブロック図である。
【図４ａ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図４ｂ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図４ｃ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図４ｄ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図４ｅ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図４ｆ】様々な動作条件における光増幅器の実施例に関する雑音指数を例示する図である。
【図５ａ】本発明の教示により１以上のポンプ信号の電力を修正するために制御信号を生成するよう動作する制御回路の様々な例を示すブロック図である。
【図５ｂ】本発明の教示により１以上のポンプ信号の電力を修正するために制御信号を生成するよう動作する制御回路の様々な例を示すブロック図である。
【図５ｃ】本発明の教示により１以上のポンプ信号の電力を修正するために制御信号を生成するよう動作する制御回路の様々な例を示すブロック図である。
【図６】本発明の教示により、増幅信号のスペクトルにわたる様々な場所に固定入力信号電力を印加した結果の雑音指数形状を示すグラフである。
【図７ａ】本発明の教示により、様々な信号電力レベルに応じてポンプ電力が印加され、信号電力が変化する場合に増幅器の光雑音指数の形状を近似的に維持する様子を示す図である。
【図７ｂ】本発明の教示により、様々な信号電力レベルに応じてポンプ電力が印加され、信号電力が変化する場合に増幅器の光雑音指数の形状を近似的に維持する様子を示す図である。
【図７ｃ】本発明の教示により、様々な信号電力レベルに応じてポンプ電力が印加され、信号電力が変化する場合に増幅器の光雑音指数の形状を近似的に維持する様子を示す図である。
【図８】光信号を増幅する方法例を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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