(57)【要約】増幅器間のスパンを様々な値とすることができるような光通信システムにおいて光信号を増幅するためのシステムおよび方法を提供する。本システムは、ラマン増幅器可変利得部分およびＥＤＦＡ利得部分とを含む。ラマン増幅器利得の量は、ノイズの累積と多重経路干渉の累積がトレードオフ関係となるように選択する。この可変ラマン利得を用いて各スパンの損失を等化させ、ＥＤＦＡ利得部分の入力位置に供給される光学パワーの量をシステム全体にわたって実質的に一定としている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信するための送信器と、
前記光信号を検出するための受信器と、
前記送信器と前記受信器の間に配置された光ファイバ通信リンクとを備え、前記光ファイバ通信リンクが、ラマン増幅器可変利得部分およびＥＤＦＡ利得部分を有する少なくとも１つのラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器と、前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器とを備える光通信システム。
【請求項２】
前記ラマン増幅器可変利得部分と前記ＥＤＦＡ利得部分の間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ラマン増幅器可変利得部分の範囲内に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＥＤＦＡ利得部分が多段式ＥＤＦＡを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記多段式ＥＤＦＡの段間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記光ファイバ通信リンクが、前記送信器と前記受信器の間で接続されかつ配置された様々な長さをもつ複数の光ファイバ・スパンを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器をさらに備え、前記少なくとも１つのラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器が前記第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器向けの最適発射パワーを達成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光ファイバ通信リンクが複数の前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器が前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減少させるように調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記出力パワーは、隣接する次のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器内に発射されるべき最適パワーに到達するまで１ｄＢ刻みで調整されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ラマン増幅器可変利得部分は、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有するまで手動で調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器が前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下させるように調整され、前記ラマン増幅器可変利得部分は前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有するまで手動で調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ラマン増幅器可変利得部分は、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有するまでフィードバック・ループ方式で調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器が前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下させるように調整され、前記ラマン増幅器可変利得部分は前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有するまでフィードバック・ループ方式で調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光ファイバ・スパンの長さが約３０〜約１１０ｋｍの範囲にある、請求項６に記載のシステム。
【請求項１６】
ラマン増幅器可変利得部分と、
ＥＤＦＡ利得部分と、
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器と
を備えるラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器。
【請求項１７】
前記ラマン増幅器可変利得部分と前記ＥＤＦＡ利得部分の間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える請求項１６に記載の増幅器。
【請求項１８】
前記ラマン増幅器可変利得部分の範囲内に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える請求項１６に記載の増幅器。
【請求項１９】
前記ＥＤＦＡ利得部分が多段式ＥＤＦＡを備えている、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２０】
前記多段式ＥＤＦＡの段間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１９に記載の増幅器。
【請求項２１】
前記ＥＤＦＡ部分は単一段のＥＤＦＡである、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２２】
前記ラマン部分が可変利得を提供するように構成されており、これにより前記ＥＤＦＡ部分が実質的に一定の入力パワーを有している、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２３】
前記可変利得は約１〜１６ｄＢの範囲にある、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２４】
前記光学減衰器により前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下させている、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２５】
前記減衰器により出力パワーを１ｄＢ刻みで低下させている、請求項２４に記載の増幅器。
【請求項２６】
光ファイバ通信リンク上の光信号を増幅する方法であって、
ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する第１のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップと、
前記光ファイバ通信リンク上の前記光信号を前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を経由して送信するステップと、
前記ラマン増幅器可変利得部分を通る前記光信号を増幅するステップと、
前記ＥＤＦＡ利得部分を通る前記光信号を増幅するステップと、
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減衰させるステップと
を含む方法。
【請求項２７】
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力に所定の損失が付加されるように前記光学減衰器を調整し、これにより発射パワーを最適化している調整ステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップと、
前記第１のラマン増幅器可変利得部分のラマン利得を調整し、これにより前記第２のＥＤＦＡ利得部分の入力パワーが前記第１のＥＤＦＡ利得部分の入力パワーと実質的に同じになるようにしている調整ステップと
をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
光ファイバ通信リンク上の光信号を増幅する方法であって、
その各々が、ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップと、
前記光ファイバ通信リンク上の前記光信号を前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を経由して送信するステップと、
前記ラマン増幅器可変利得部分を通る前記光信号を増幅するステップと、
前記ＥＤＦＡ利得部分を通る前記光信号を増幅するステップと、
前記ＥＤＦＡ利得部分の各々の出力に所定の損失が付加されるように前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減衰させ、これにより次のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器内への発射パワーが最適化されると共に前記ＥＤＦＡ利得部分内への入力パワーがシステム全体にわたって実質的に同じとなるようにしている減衰ステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願との関係）
本出願は、「Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  Ｒａｍａｎ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ＥＤＦＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国仮出願第６０／２４９，３４６号（２０００年１１月１６日提出）の特典を主張しており、その教示を参照によって本出願に組み込み、さらに、本明細書において本出願は、同じ２０００年１１月１６日に提出された本願譲受人に譲渡された「Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ」という名称の米国仮出願第６０／２４９，３４７号、並びに本特許出願と同時に提出しているその関連する米国特許出願第Ｘ，ＸＸＸ，ＸＸＸ号の各教示を参照によって本出願に組み込むものとする。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、光学遠隔通信システムに関する。さらに詳細には、本発明は、長距離および超長距離の光学遠隔通信システムのラマン援用ＥＤＦＡ増幅に関する。
【０００３】
（発明の背景）
受信器による検出が不可能となる点まで劣化するまでに光ファイバを介して光信号を伝播させることができる最大距離は、とりわけ、分散、散乱、吸収および屈曲に起因するパワー損失または減衰により制限を受ける。特に、長距離システム（すなわち、約２００〜６００ｋｍ）や、超長距離（ｕｌｔｒａ−ｌｏｎｇ  ｈａｕｌ：ＵＬＨ）システム（すなわち、約２，０００ｋｍ以上）においては、パワー損失を低下または最小にするために光学増幅器が利用される。
【０００４】
伝送システムは、送信器と受信器の間のファイバ・ルートに沿って周期的に間隔をおいて配置された一連の光学増幅器を含むことがある。これらの増幅器により必要な光信号パワーが提供される。
【０００５】
光信号パワーが比較的高い部分では、光ファイバは、光信号の位相シフトなどの非線形性を示す。具体的には、変調された光信号は様々な波長を含むため、これらの様々な部分がファイバ媒体に固有の分散特性のために伝送ファイバに沿って様々な速度で伝播する。所与の距離にわたって伝播した後、より短い波長が追いついてより長い波長に重なり合い、振幅歪みを生じさせることがある。この現象はクロマチック分散として知られている。
【０００６】
これらの要因やその他の要因は、距離が比較的長いとノイズおよびパルス歪みを受けやすくなるようなＵＬＨ遠隔通信システムにおいては特に重要である。したがって、その光学増幅器は、受信器による光信号の検出が可能ではあるがパワーが大きすぎて容認できない非線形性を生成してしまわないようなレベルまでそのＳＮＲを上昇させるように十分に増幅させなければならない。
【０００７】
ＵＬＨ光ファイバ遠隔通信システムでは、エルビウムをドープしたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）など希土類ドープの集中型光ファイバ増幅器が使用される。個別仕様のシステムでは、ＥＤＦＡ利得をファイバ・スパン損失に整合させ、伝送経路全体に沿って低ノイズの増幅光信号を生成させている。さらに、増幅器間のスパンは概ね同じ長さ（約４０〜５０ｋｍ）で事前設定されており、これにより１スパンあたりの損失はシステム全体にわたって実質的に一定となる。
【０００８】
これと比べて、ＵＬＨ地上式伝送システムを増幅させ、かつ適当な利得および低ノイズを維持することは若干困難となる。たとえば、ＵＬＨ地上式システムは、スパン損失の大きなバラツキや、温度の日周および季節的変動による影響を受けている。さらに、個別仕様で構築した海底式システムと異なり、地上式システムでは、未整合であったりファイバ特性が未知であるような地中にある既存のファイバを用いて設計しなければならないことが多い。この埋め込まれているファイバ・ベースは、典型的には、約２〜４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散を有する非ゼロ分散シフト・ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）である。したがって、長い伝送距離にわたると、かなりの分散が蓄積されることがある。
【０００９】
さらに、地上式システムは、典型的には、約３０〜１１０ｋｍの広く異なる増幅器間隔で設計される。これに対応するスパン損失は極めて大きくかつ一貫性がない。ＵＬＨシステムでは、一般に、スパンが長いほどノイズの蓄積が増加する。同様に、その非線形性により次のＮＺ−ＤＣＦスパン内に発射させることができるパワーの量が制限される。これによりＥＤＦＡ設計が複雑になると共に、性能を劣化させる可能性がある。すなわち、コストを最小限にしようとする際に、地上式システムでは、典型的には、スパンごとに損失や非線形性のバラツキがあるにもかかわらずシステム全体にわたって単一の包括的なＥＤＦＡ設計を用いようと試みられる。
【００１０】
したがって、ＵＬＨ地上式システム内のこれらのバラツキに対処すると共に最適な発射パワーおよびノイズ性能を提供できるようなシステムおよび方法が必要とされている。さらに、たとえば、各ＥＤＦＡに対する入力パワーが直前のＥＤＦＡ段からの出力や各スパンのタイプおよび長さによらずそのシステムの全体にわたって一貫しているような、個別仕様で構築したＵＬＨ海底式システムと同様な挙動を示す地上式システムが必要とされている。
【００１１】
（発明の概要）
したがって、本発明は一般に、長くかつ一貫性がない地上式スパンに関連したノイズ累積の増加を低下させ、一方各増幅器からの適当な利得を維持しているような、散乱ラマン援用ＥＤＦＡを含むシステムを提供する。
【００１２】
一態様では、ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を提供する。この増幅器は、ラマン増幅器可変利得部分と、ＥＤＦＡ利得部分と、ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器と、を含んでいる。
【００１３】
好ましい実施の一形態では、その増幅器は、ラマン増幅器可変利得部分とＥＤＦＡ利得部分の間に配置させた少なくとも１つの分散補償用ファイバを含む。別法として、その分散補償用ファイバは、ラマン増幅器可変利得部分それ自体の内部に配置させることがある。ＥＤＦＡ利得部分が多段式ＥＤＦＡである場合には、この分散補償用ファイバは多段式ＥＤＦＡの段間に配置させることがある。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、そのラマン部分は、そのＥＤＦＡ利得部分が実質的に一定の入力パワーを有するように可変利得を提供できるように構成させている。ラマン増幅器可変利得は約１〜１６ｄＢの範囲にあることが好ましい。最大ラマン利得は約１４ｄＢであることが最も好ましい。さらに別の好ましい実施形態では、その光学減衰器によりＥＤＦＡ利得部分の出力からのパワーを低下させている。この減衰器はパワーを１ｄＢ刻みで低下させていることが最も好ましい。
【００１５】
したがって、本発明のこの態様によれば、ノイズ累積および多重経路干渉（多重レイリー分散に起因する）の全体的影響を最小限にするように増幅器を最適化させるための可変のラマン利得ソースを含んだ混成増幅器を設けている。
【００１６】
最も好ましい実施形態では、増幅器間がたとえば約３０〜約１１０ｋｍの範囲にあるような様々なスパン長さを用いて、ＥＤＦＡなどの集中型増幅器が使用されている。これらのＥＤＦＡとの組合せでは、最大ラマン利得を選択しこれによりノイズ性能および多重経路干渉を最適化させるために、そのスパンに応じた最適なラマン利得を提供できるような可変ラマン利得増幅器を設けている。ある意味では、そのラマン増幅器は、ＥＤＦＡ利得部分に対する前置増幅器のように構成させている。
【００１７】
本発明の別の態様では、光ファイバ通信リンク上の光信号を増幅する方法を提供する。この態様の実施の一形態は、ラマン増幅器可変利得部分と、ＥＤＦＡ利得部分と、ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器と、を有する第１のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けること、光ファイバ通信リンク上の光信号をラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を経由して送信すること、ラマン増幅器可変利得部分を通る光信号を増幅すること、ＥＤＦＡ利得部分を通る光信号を増幅すること、ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減衰させることを含む。
【００１８】
重要な利点のいくつかが上述の要約から理解されよう。たとえば、ＥＤＦＡは、前方ポンピング（ｆｏｒｗａｒｄ  ｐｕｍｐｉｎｇ）から恩恵を得ており、ラマン支援を十分に利用することができる。すなわち、可変ラマン利得との組合せにおいて、より長くより損失の大きいスパンに最適発射パワーが注入され、ノイズ性能を改善させかつ非線形効果が最小限となるようにしてスパンのすべてを動作させている。
【００１９】
別の利点として、本発明では、３０ｋｍ〜１１０ｋｍの範囲のスパンを有するシステムにおいて、ラマン可変利得と組み合わせて単一ＥＤＦＡ設計を使用することができる。これにより、様々なスパンを有する地上式ＵＬＨシステムに対する包括的な構成単位として一種類の増幅器を使用することが可能となる。
【００２０】
本発明の追加的な特徴および利点について以下で説明に示すことにする。これまでの一般的な説明と以下の詳細な説明の両者は、例示的なものであること、並びに特許請求に従った本発明の追加的説明を提供するように意図したものであること、を理解されたい。
【００２１】
図面において、同じ参照記号は図面の全体を通じて同じ要素を意味している。本図面の様々な要素は縮尺通りに描画されていないことがあること、並びに本発明を図示する目的から意図的に変形させている場合があることを理解されたい。
【００２２】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
ここで、添付の図面にその一例を表している本発明の目下のところ好ましい実施形態を参照することにする。
【００２３】
本発明の例示的な実施の一形態を図１Ａに表しており、全体を参照番号１０で示している。本明細書で実施するように、図１を参照すると、光通信システム１０の一部分は少なくとも１つのラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器１２を含んでいる。この混成増幅器は伝送ファイバ１４と、ラマン利得ソース１６と、ＥＤＦＡ利得ソース１８と、光学減衰器２０と、を含んでいる。ラマン利得ソース１６は、１つまたは複数のラマン波長を有するラマン励起モジュール（Ｒａｍａｎ  ｐｕｍｐ  ｍｏｄｕｌｅ）２２を含んでいる。この各々は、別々の減衰器を介したり、バイアス調整を介して独立に調節可能とすることができる。この好ましい実施形態では、そのラマン利得ソース１６はカプラ２４により伝送ファイバ１４に結合させている。このカプラはＷＤＭモジュールや３ｄＢデバイスなど周知の任意のタイプとすることができる。ラマン利得は伝送ファイバ１４内に対向伝播方向（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）で導入する。
【００２４】
ＥＤＦＡ利得ソース１８は、９８０ｎｍ励起ＥＤＦＡや１４８０ｎｍ励起ＥＤＦＡなど周知の任意のＥＤＦＡモジュールによって提供される。このＥＤＦＡ利得ソース１８はさらに、二重段式ＥＤＦＡや図１Ｂに示すような多段式ＥＤＦＡにより構成することがある。第１のＥＤＦＡ１８’は第２のＥＤＦＡ１８”と結合させている。図１Ｂの多段式ＥＤＦＡモジュール１８内のＥＤＦＡ間には、分散補償ファイバ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｆｉｂｅｒ：ＤＣＦ）を配置させている。
【００２５】
図１Ａのラマン利得ソース１６とＥＤＦＡ利得ソース１８の間にはＤＣＦ２６を配置させている。このＤＣＦ２６は、別法として、破線で表したようなカプラ２４の前で伝送ファイバ１４と結合するような配置で示すラマン利得ソース１６内に配置させることがある。このＤＣＦ２６は、この具体的な実施形態では伝送ファイバ１４内に結合させている。その理由は、この構成では、伝送ファイバ１４が、すでに地中にありその中でＤＣＦを結合させることを要するような地上式システムの一部であることを前提としているためである。ＤＣＦ結合は従来の種類と同様のものである。
【００２６】
当業者であれば、このシステム・セグメント１０が、説明を容易にするため極めて簡略化された表現になっていることを理解するであろう。本発明は、本発明の精神および趣旨を逸脱することなく、広範な光学ネットワーク、システムおよび光学増幅器に組み込むことができることを理解されたい。
【００２７】
散乱ラマン利得は、最大１１０ｋｍまでに及ぶスパン長さをもつ地上式システムで長距離またはＵＬＨを達成する際の重要な要因の１つである。可変ラマン利得ソース１６はＥＤＦＡに対する１つの前置増幅器の役割をする。ラマン利得が増加するとシステム信号対雑音比（ＳＮＲ）が改善される。しかしながら、ラマン利得の増加に伴って干渉ノイズ（多重レイリー分散に起因する）も増加する。したがって、ラマン利得は干渉ノイズの増加によりＳＮＲの改善が相殺されてしまう点までしか増加させることはできない。この最適ラマン利得はスパン長さに応じて異なり、さらに具体的なファイバの種類に応じても異なることがある。
【００２８】
この点において、図２は、例示的な１００ｋｍスパンに関して、その等価ノイズ値（ｄＢ）を内部ラマン利得（ｄＢ）に対して表したものである。この例では、等価（集中型）単一増幅器のノイズ値は、同じスパン損失、同じ等価ノイズ値、および同じ経路平均強度をもつ光学増幅器の等価チェーンが混成（散乱ラマン、ＥＤＦＡ）チェーンと同じ出力ＳＮＲを有するようにして計算される。等価ノイズ値が３〜４ｄＢであるとは、その混成チェーンが従来のＥＤＦＡチェーンと同様にして（すなわち、正味の改善がない状態で）動作していることを意味している。図２の等価ノイズ値３０の最小値は、約１４ｄＢのラマン利得に対して達成される概ね０．７ｄＢである。したがって、各スパンに対して約１４ｄＢの最大ラマン利得とすると、そのノイズ性能はラマン利得が全くない場合と比べて約３．４ｄＢだけ（１００ｋｍスパンの場合）大幅に改善される。ラマン利得の性能改善は、より短いスパンに対しては低下する。最大の改善は、極めて長いスパンに対して達成される。
【００２９】
上述のように、ＵＬＨシステムだけでなくすべての長距離システムでは、非線形性の制約がある。チャネル発射パワーは、基本的には、ノイズ累積（受信ＳＮＲ）とファイバの非線形性によるパルス歪みとの間のトレードオフとして選択される。エンドツーエンドの非線形影響の量が同じであれば、短いスパン内へと比べて長いスパン内への方がより多くのパワーを発射することができる。システム性能を最適化させるような（非線形性とノイズ累積の間でのトレードオフとなるような）発射パワーはスパン長さの関数であるが、通常は、その最適経路平均強度はそのスパン長さによらず同じである。
【００３０】
動作時には、本発明によるＵＬＨシステム設計は後続のスパンに基づいて発射パワーを選択し、その中に最適なパワーが発射されるようにしている。この調整は、ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の直前のＥＤＦＡの出力に対して損失を（たとえば、１ｄＢ刻みで）付加することにより実行している。このラマン利得は、手動によるかフィードバックを介するかのいずれかにより調整し、すべてのＥＤＦＡが同じ入力パワーを有するようにする。
【００３１】
すべてのＥＤＦＡに対して入力と出力のパワーが同じであれば、地上式システムにおいて、そのスパン損失分布によらず（実用的範囲内、たとえば、３０〜１１０ｋｍの範囲で）好ましくは単一段媒体利得ＥＤＦＡをもつ単一の体系を使用することができるという点で、従来技術に対する大きな利点の１つが認められる。ＥＤＦＡの利得および出力パワー、ラマン利得の上限および下限、並びに上側および下側の損失限界は、システム伝送経路内の各増幅器を個別仕様で設計することなく同じ世代または同じクラスのシステムに対して選択することができる。この設計の別の利点は、この設計により利得等化プランが大幅に簡略化できることである。
【００３２】
ここで、発射パワー（同じ経路平均強度を得るため）、ＥＤＦＡ出力損失、およびラマン利得（一定した入力パワーを得るため）を選択するための例示的な一方法を図示している図３を見ると、この図から、５〜２５ｄＢのスパン損失が６．５〜１２ｄＢｍの様々な発射パワー３２（０〜５．５ｄＢ損失を使用する）、および１〜１６ｄＢの様々なラマン利得３４により操作できることが分かる。これらのすべては、利用可能な構成要素を備えた実用的なシステムにおいて実現することができる。
【００３３】
ここで、そのシステム・ノイズ値をスパン長さ（ｄＢ）に対して図示している図４を見ると、この図から、受信ＳＮＲがシステム・ノイズ値に直接スケール変換されることが分かる。データポイント３６で示すように、４５ｋｍスパンによりこの設計を用いて最適な性能が得られる。４５ｋｍスパンと１１０ｋｍスパンの実効ノイズ値の差は４ｄＢ未満であり、また、４５ｋｍスパンと８５ｋｍスパン（地上ルートの場合の典型的な平均スパン長さ）の間の差は２ｄＢ未満である。したがって、この設計により（海底式システムと同様に）４５ｋｍのスパンから構成されたシステムと比べて２ｄＢ未満のＳＮＲ劣化で広範に分布したスパン長さ（平均８５ｋｍ）をもつＵＬＨ地上式システムを経由した伝送が可能となることが分かった。
【００３４】
したがって、本発明の利点の１つは、この好ましいシステム設計により地上式リンクを従来の長距離またはＵＬＨ海底リンクに似た同様の挙動とさせられることである。（単一段）ＥＤＦＡの単一体系を様々な出力損失と共に使用して、長さによらずに各スパンに対して最適パワーを発射することができる。ラマン利得は各ＥＤＦＡが実質的に同じ入力パワーを有するように調整している。この考え方により、広いスパン損失分布によるシステムの劣化が最小限となると共に、包括的な中継器を製造してすべてのシステムが同じ世代（能力）となるようにして使用することが可能となる。
【００３５】
当業者であれば、本発明のラマン援用ＥＤＦＡモジュールに関して、本発明の精神および趣旨を逸脱することなく、様々な修正形態や変形形態が可能であることは明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価内容の域内にあるような本発明の修正形態および変形形態を包含するように意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
本発明の実施の一形態に従った例示的な光通信システムのブロック図である。
【図１Ｂ】
本発明の実施の一形態に従った多段式ＥＤＦＡのブロック図である。
【図２】
具体的に１００ｋｍスパンに関して、等価ノイズ値を内部ラマン利得に対して表しているグラフである。
【図３】
発射パワー、ＥＤＦＡ出力損失およびラマン利得を選択する例示的な一方法の図である。
【図４】
７５００ｋｍのシステムに関して、システムのノイズ値をスパン長さの関数として表しているグラフである。
【図１Ａ】
2005526372.tif 000002
【図１Ｂ】
2005526372.tif 000003
【図２】
2005526372.tif 000004
【図３】
2005526372.tif 000005
【図４】
2005526372.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  光信号を送信するための送信器、
前記光信号を検出するための受信と、
前記送信器と前記受信器の間に配置された光ファイバ通信リンクとを備え、前記光ファイバ通信リンクが、ラマン増幅器可変利得部分およびＥＤＦＡ利得部分を有する少なくとも１つのラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅と、前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰とを備える光通信システム。
【請求項２】  前記ラマン増幅器可変利得部分と前記ＥＤＦＡ利得部分の間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】  前記ラマン増幅器可変利得部分の範囲内に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】  前記ＥＤＦＡ利得部分が多段式ＥＤＦＡを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】  前記多段式ＥＤＦＡの段間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】  前記光ファイバ通信リンクが、前記送信器と前記受信器の間で接続されかつ配置された様々な長さをもつ複数の光ファイバ・スパンを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】  第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器をさらに備え、前記少なくとも１つのラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器が前記第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器向けの最適発射パワーを達成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】  前記光ファイバ通信リンクが複数の前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】  前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器が調整されることにより、前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減少させる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】  前記出力パワーは、隣接する次のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器内に発射されるべき最適パワーに到達するまで１ｄＢ刻みで調整されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】  前記ラマン増幅器可変利得部分は手動で調整されることにより、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】  前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器が調整され、前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下され、前記ラマン増幅器可変利得部分は手動で調整されることにより、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】  前記ラマン増幅器可変利得部分は、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有するまでフィードバック・ループ方式で調整されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】  前記複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器の各々の前記光学減衰器を調整することにより、前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下させ、前記ラマン増幅器可変利得部分はフィードバック・ループ方式で調整されることにより、前記ＥＤＦＡ利得部分が前記光ファイバ通信リンクの全体にわたり実質的に同じ入力パワーを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】  前記光ファイバ・スパンの長さが約３０〜約１１０ｋｍの範囲にある、請求項６に記載のシステム。
【請求項１６】  ラマン増幅器可変利得部分、
ＥＤＦＡ利得部分及び、
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を備えるラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器。
【請求項１７】  前記ラマン増幅器可変利得部分と前記ＥＤＦＡ利得部分の間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える請求項１６に記載の増幅器。
【請求項１８】  前記ラマン増幅器可変利得部分の範囲内に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える請求項１６に記載の増幅器。
【請求項１９】  前記ＥＤＦＡ利得部分が多段式ＥＤＦＡを備えている、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２０】  前記多段式ＥＤＦＡの段間に配置した少なくとも１つの分散補償ファイバをさらに備える、請求項１９に記載の増幅器。
【請求項２１】  前記ＥＤＦＡ部分は単一段のＥＤＦＡである、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２２】  前記ラマン部分が可変利得を提供するように構成されており、これにより前記ＥＤＦＡ部分が実質的に一定の入力パワーを有している、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２３】  前記可変利得は約１〜１６ｄＢの範囲にある、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２４】  前記光学減衰器により前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを低下させている、請求項１６に記載の増幅器。
【請求項２５】  前記減衰器により出力パワーを１ｄＢ刻みで低下させている、請求項２４に記載の増幅器。
【請求項２６】  光ファイバ通信リンク上の光信号を増幅する方法であって、
ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する第１のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップ、
前記光ファイバ通信リンク上の前記光信号を前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を経由して送信するステップ、
前記ラマン増幅器可変利得部分を通る前記光信号を増幅するステップ、
前記ＥＤＦＡ利得部分を通る前記光信号を増幅するステップ、
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減衰させるステップを含む方法。
【請求項２７】  前記ＥＤＦＡ利得部分の出力に所定の損失が付加されるように前記光学減衰器を調整し、これにより発射パワーを最適化している調整ステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】  ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する第２のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップ、
前記第１のラマン増幅器可変利得部分のラマン利得を調整し、これにより前記第２のＥＤＦＡ利得部分の入力パワーが前記第１のＥＤＦＡ利得部分の入力パワーと実質的に同じになるようにしている調整ステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】  光ファイバ通信リンク上の光信号を増幅する方法であって、
その各々が、ラマン増幅器可変利得部分、ＥＤＦＡ利得部分、および前記ＥＤＦＡ利得部分の出力と結合させた光学減衰器を有する複数のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を設けるステップ、
前記光ファイバ通信リンク上の前記光信号を前記ラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器を経由して送信するステップ、
前記ラマン増幅器可変利得部分を通る前記光信号を増幅するステップ、
前記ＥＤＦＡ利得部分を通る前記光信号を増幅するステップ、
前記ＥＤＦＡ利得部分の出力パワーを減衰させることにより、前記ＥＤＦＡ利得部分の各々の出力に所定の損失が付加され、これにより次のラマン援用ＥＤＦＡ混成増幅器内への発射パワーが最適化されると共に前記ＥＤＦＡ利得部分内への入力パワーがシステム全体にわたって実質的に同じとなるようにしている減衰ステップとを含む方法。
【国際調査報告】
2005526372.tif 000007
2005526372.tif 000008
2005526372.tif 000009