(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一偏波の第１の励起光を出力光として出力する第１の励起光源及び単一偏波の第２の励起光を出力光として出力する第２の励起光源と、
２つの入力ポートと２つの出力ポートを有し、前記第１励起光及び第２の励起光を前記２つの入力ポートのそれぞれに入力し、入力される前記第１の励起光及び第２の励起光を偏波多重させた状態で前記２つの出力ポートで分岐して出力する第１の偏波保持カプラと、
前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力される偏波多重された励起光の一方を入力し、偏波多重された状態を保持したまま伝搬する第１分岐の偏波保持光伝送媒体と、
前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力される偏波多重された励起光の他方を入力し、偏波多重された状態を保持したまま伝搬する第２分岐の偏波保持光伝送媒体と、
２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体から出力される偏波多重された励起光のうち同一の励起光源に由来する励起光の偏波面が互いに直交するように前記２つの入力ポートにそれぞれ入力し、
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第１の励起光および前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第１の励起光とを偏波多重すると同時に、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第２の励起光および前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第２の励起光とを偏波多重して前記１つの出力ポートから出力する第２の偏波保持カプラと、
前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される２重に偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポートと、を有し、
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長に差を設け、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される２重に偏波多重された励起光がデポラライズされるように、当該光路長の差を、前記第１の励起光および第２の励起光のコヒーレンス長よりも長くとることを特徴とするラマン増幅器励起装置。
【請求項２】
前記第１の励起光及び前記第２の励起光の波長が異なることを特徴とする請求項１に記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項３】
前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源の波長及びパワを変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項４】
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の少なくとも一方は、光アッテネータを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項５】
前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光の光周波数に変調を加えることが可能な周波数変調手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項６】
前記偏波保持光伝送媒体としてパンダファイバを用いることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項７】
前記偏波保持光伝送媒体がＰＬＣ基板上に構成された偏波保持の光導波路であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のラマン増幅器励起装置。
【請求項８】
第１の励起光源及び第２の励起光源から単一偏波の励起光を出力光としてそれぞれ出力し、
前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光をそれぞれ第１の偏波保持カプラに入力し、入力される２つの出力光の偏波を直交させた状態で前記第１の偏波保持カプラから２つに分岐して出力し、
前記第１の偏波保持カプラから出力された出力光の一方を第１分岐の偏波保持光伝送媒体に入力し、偏波が直交された状態を保持したまま伝搬し、
前記第１の偏波保持カプラから出力された出力光の他方を第２分岐の偏波保持光伝送媒体に入力し、偏波が直交された状態を保持したまま伝搬し、
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長に差を設け、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される励起光がデポラライズされるように、当該光路長の差を、前記励起光源のコヒーレンス長よりも長くとるようにし、
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の出力光を、第２の偏波保持カプラに入力し、入力された前記２つの出力光のそれぞれを偏波多重して前記第２の偏波保持カプラから出力し、
前記第２の偏波保持カプラから出力される２重に偏波多重された励起光を励起光出力ポートから出力することを特徴とするラマン増幅器の励起方法。
【請求項９】
前記第１の励起光及び前記第２の励起光の波長が異なることを特徴とする請求項８に記載のラマン増幅器の励起方法。
【請求項１０】
前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源の波長及びパワを変更手段により変更することを特徴とする請求項８又は９に記載のラマン増幅器の励起方法。
【請求項１１】
前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の少なくとも一方は、光アッテネータを有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のラマン増幅器の励起方法。
【請求項１２】
前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光の周波数に変調を加えることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のラマン増幅器の励起方法。
【請求項１３】
前記偏波保持光伝送媒体としてパンダファイバを用いることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載のラマン増幅器の励起方法。
【請求項１４】
前記偏波保持光伝送媒体がＰＬＣ基板上に構成された偏波保持の光導波路であることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載のラマン増幅器の励起方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン効果を用いラマン増幅器を励起するためのラマン増幅器励起装置及びラマン増幅器の励起方法に関する。特に、光伝送信号を長距離伝送するための光導波路の中において光増幅を行う、分布ラマン増幅器アンプを励起するラマン増幅器励起装置及びラマン増幅器の励起方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速大容量光伝送システムの設計においては、伝送路損失に伴う受信信号のＳＮ劣化を低減することが重要となる。このため、中継器の内部あるいは光伝送路そのものに光増幅を行わせ、伝送路損失を補償する様々な構成が検討されており、中でもエルビウム（Ｅｒ）を石英ファイバに添加したエルビウムドープファイバを利得媒体として用いる光増幅器は、その簡便さのため、広く実用化がなされている。
【０００３】
また、ラマン効果を用いたラマンアンプは、広帯域な利得帯域を実現できるため、波長多重伝送方式への適応が積極的に試みられている。特に、光ファイバ伝送路そのものを利得媒体として活用する分布ラマン増幅は、既設の光ファイバを利得媒体として活用できるという大きな利点を有するため、次世代の高速大容量光通信への適用が期待されている。
【０００４】
従来の分布ラマン増幅器１００の構成を示した概略図を図８に示す。図８に示す分布ラマン増幅器１００にあっては、信号光は光フィルタ１０１を通過した後に伝送用光ファイバ１０２を伝搬していく。また、励起光源１０３から発した励起光は、波長多重カプラ１０４を介して伝送用光ファイバ１０２へ送られ、かかる伝送用光ファイバ１０２を励起することになる。ここで、信号光の波長λｓと励起光の波長λｐの関係は、シリカから形成される光ファイバの場合にあっては、概ねλｓ−λｐ＝１００ｎｍとしておけばよい。信号光は伝送用光ファイバ１０２でラマン効果により増幅されるため、伝送路損失による伝送信号のパワ低減を抑圧できる。そして、伝送用光ファイバ１０２を通過した後の励起光は、光フィルタ１０１によって遮断されることになる。なお、図８に示した分布ラマン増幅器１００では、信号光と励起光の進行方向が逆であるいわゆる後方励起の構成を示しているが、励起光が信号光と同一方向に伝搬するいわゆる前方励起の構成としてもよく、また双方向から励起光を入れる双方向励起の構成としてもよい。
【０００５】
ところで、ラマン増幅は偏波依存性を有する光学効果であるから、励起光が単一偏波である場合には、信号光の受ける利得が偏波依存性を生じてしまう。すなわち、信号光が光伝送路に入射する時点での偏波状態に応じて、光伝送路出力時の光パワが変化してしまうことになり、この変化における変化量を偏光依存ゲイン変動（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｇａｉｎ：ＰＤＧ）と呼んでいる。かかるＰＤＧは、前方励起構成において特に顕著に現れ、前記した図６に示したような後方励起の構成では、ＰＤＧは大幅に抑制（抑圧）されるが、完全に０にすることは困難である（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００６】
ＰＤＧを抑制（抑圧）するには、例えば、励起光をデポラライズ（Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｄ：無偏光化）することが有効である。以下、このデポラライズについて説明を行う。コヒーレントな励起光の場合、その偏波状態はただ１つに定まり、ポアンカレ球上の１点を占める。励起光の偏波状態は次のようにして定まる。励起光の進行方向に直交する平面上に、２つの直交する軸としてｘ軸とｙ軸をとり、このｘ軸とｙ軸方向の励起光の光電場を各々Ｅｘ、Ｅｙとすると、Ｅｘ及びＥｙは各々が単一の正弦波となる。これらの正弦波の周波数は励起光の周波数と等しいが、ＥｘとＥｙの光位相と振幅は一般に等しくならず、これら２つの正弦波の位相差と振幅差によって励起光の偏波が定まることになる。一方、現実には完全にコヒーレントな光は存在しない。レーザー光の光線幅は０ではなく、励起光の周波数には幅があり、Ｅｘ及びＥｙは厳密には単一の正弦波ではないため、励起光の偏波は厳密には一意に定まらず、ある程度のランダムさが生じることになる。デポラライズとは、励起光の偏波状態を積極的にランダムな状態にすることである。デポラライズされた励起光においては、Ｅｘ及びＥｙは一貫した正弦波ではなく、複数の正弦波のランダムな足し合わせとなるため、両者の位相差もランダムとなる。従って、偏波状態は一意に定まらず、ポアンカレ球上の全ての領域をランダムに占めることになる。
【０００７】
励起光についてデポラライズを行う構成手段としては、例えば、（１）デポラライザを使用する構成、（２）励起光の偏波多重をする構成、等が知られている。また、（１）については、偏波ビームスプリッタとパンダファイバを組み合わせた構成（例えば、特許文献１を参照。）や、パンダファイバの光学軸に対して励起光の偏波面を４５度傾けて入射する構成（例えば、特許文献２を参照。）があり、特許文献２には、（１）と（２）の複合の構成として、励起光を偏波多重した上でパンダファイバの光学軸に対して励起光の偏波面を４５度傾けて入射する構成も記載されている。（１）に記載のデポラライザは、極めて長いパンダファイバを必要とする。例として、励起光が多モード発振しており、各縦モードの線幅が１０ＧＨｚ程度である場合、十分なデポラライズを行うためには、パンダファイバ内にて１００ｐｓｅｃ以上の群遅延時間差（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｒｏｕｐ  Ｄｅｌａｙ：ＤＧＤ）を与える必要があった（例えば、非特許文献２を参照。）。
【０００８】
ここで、（１）のデポラライザの例として、パンダファイバの光学軸に対して励起光の偏波面を４５度傾けて入射する構成を、図９を使って説明する。図９は、従来のデポラライザ２００の構成を示した概略図であり、励起光源２０１から出力光として出力された励起光は、励起光源用パンダファイバ２０２に入力される。図７に示すように、励起光源用パンダファイバ２０２のスロー軸は、ｘ軸とｙ軸に対して４５度傾けてあり、励起光源２０１から出力される励起光の偏波面もまたｘ軸とｙ軸に対して４５度傾けてある。励起光の偏波面とパンダファイバ２０２のスロー軸が一致しているため、パンダファイバの性質により、励起光源用パンダファイバ２０２を伝搬する過程で、励起光の偏波状態は一定に保たれることになる。励起光源用パンダファイバ２０２から出力された励起光は、デポラライズ用パンダファイバ２０３に入力される。
【０００９】
デポラライズ用パンダファイバ２０３のスロー軸はｙ軸に対して平行とする。パンダファイバの有するＤＧＤにより、励起光のｘ成分とｙ成分は異なる光路長を持つようになる。励起光がデポラライズ用パンダファイバ２０３を伝搬する過程で、ＤＧＤの累積により励起光のＥｘとＥｙの位相差は次第に変化するため、図９に模式的に示したように、励起光の偏波は様々に変化する。しかしながら、前記したように、励起光のコヒーレンシーは有限であるため、ＤＧＤによる光路長の差がコヒーレンス長を超えると、ＥｘとＥｙの位相差は一意に定まらなくなるため、偏波はランダムに変化し、デポラライズが達成される。そして、励起光は、波長多重カプラ２０４を介して伝送用光ファイバ２０５に入射され、図８と同様に、信号光を増幅することになる。
【００１０】
次に、（２）励起光の偏波多重をする構成について説明する。これは、２つの励起光源と偏波多重カプラを備えることによりで容易に実現できるが、ここで注意すべきことは、２つの励起光のパワを等しく保つことである。２つの励起光（以下、λ１とλ２とする）の偏波面の直交性が保たれている限りは、ＥｘとＥｙに均等に励起パワが入るので、どの偏波状態に対しても均等なラマン利得が生じ、ＰＤＧを最小化できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｅ．Ｓ．Ｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、“Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｇａｉｎ  ｉｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ“、  Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．、  ｖｏｌ．２３、ｐｐ．１２１９-１２２６、２００５．
【非特許文献２】Ｔｏｋｕｒａ他、“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐｕｍｐ  Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｇａｉｎ”Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｖｏｌ．２４  ｐｐ３８８９−３８９６、２００６．
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開６−５１２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記した従来のデポラライズ手段のうち、（１）デポラライザを使用する構成については、非特許文献２にも記載されるように、パンダファイバのＤＧＤは１ｍにつき約１ｐｓｅｃであるから、十分なデポラライズを達成するためには１００ｍオーダーの極めて長いパンダファイバが必要とされていた。一方、パンダファイバをボビンに巻き取るにあたっては、ファイバの損失や偏波保持特性の劣化を防止するため、ボビンの直径を少なくとも数センチは確保せねばならず、その結果、励起ユニットの装置サイズを拡大しなければならないという問題が生じていた。
【００１４】
また、（２）励起光の偏波多重をする構成は、ラマン利得媒体が等方的である場合には、ＰＤＧを小さくできるが、ラマン利得媒体に異方性があり、ＤＧＤを有する場合には、ＰＤＧを抑圧することができない。これは、２つの励起光（λ１とλ２）の直交性が、ＤＧＤによって損なわれるためである。例えば、図８に示した構成では、ラマン利得媒体として伝送用光ファイバを想定しており、かかる伝送用光ファイバは理想的にはＤＧＤ＝０であるが、コアの僅かな歪みその他の理由で異方性が生じ、ＤＧＤが発生することがある。このようにＤＧＤが生じた場合には、２つの励起光が伝送用ファイバ内を伝搬していく過程で、λ１とλ２は異なる偏波変動を生じ、結果として励起光の直交性が部分的に損なわれて、ＰＤＧを生じてしまうことになる。加えて、伝送用光ファイバのＤＧＤの値や異方性の向きは、時刻やファイバに加わる僅かなテンションで変動するため、ＰＤＧの大きさもそれに応じて変動してしまうという問題があった。
【００１５】
図１０に、ＤＧＤを有する伝送用光ファイバで、実際に測定されたＰＤＧを示す。励起光は、λ１とλ２が各々１４６８ｎｍ及び１４７０ｎｍであり、偏波多重を行ったうえで後方励起を行った。伝送用光ファイバの長さは５０ｋｍであり、ＤＧＤは１〜２ｐｓｅｃである。最大で１ｄＢのＰＤＧが観測された。ＰＤＧの大きさは前述のように一様ではなく、励起光入力部周辺のファイバのテンションを変更しただけで、ＰＤＧの大きは大きく変動している。
【００１６】
本発明は、比較的短い偏波保持光伝送媒体（パンダファイバ）を用いて、ラマン増幅用励起光に十分なデポラライズを与えることが可能となり、装置化の際は装置の小型化を図ることができるラマン増幅用励起装置及びラマン増幅器の励起方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のラマン増幅器励起装置は、単一偏波の第１の励起光を出力光として出力する第１の励起光源及び単一偏波の第２の励起光を出力光として出力する第２の励起光源と、２つの入力ポートと２つの出力ポートを有し、前記第１励起光及び第２の励起光を前記２つの入力ポートのそれぞれに入力し、入力される前記第１の励起光及び第２の励起光を偏波多重させた状態で前記２つの出力ポートで分岐して出力する第１の偏波保持カプラと、前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力される偏波多重された励起光の一方を入力し、偏波多重された状態を保持したまま伝搬する第１分岐の偏波保持光伝送媒体と、前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力される偏波多重された励起光の他方を入力し、偏波多重された状態を保持したまま伝搬する第２分岐の偏波保持光伝送媒体と、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体から出力される偏波多重された励起光のうち同一の励起光源に由来する励起光の偏波面が互いに直交するように前記２つの入力ポートにそれぞれ入力し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第１の励起光および前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第１の励起光とを偏波多重すると同時に、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第２の励起光および前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体を伝搬した前記第２の励起光とを偏波多重して前記１つの出力ポートから出力する第２の偏波保持カプラと、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される２重に偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポートと、を有し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長に差を設け、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される２重に偏波多重された励起光がデポラライズされるように、当該光路長の差を、前記第１の励起光および第２の励起光のコヒーレンス長よりも長くとることを特徴とする。
【００１９】
本発明のラマン増幅器励起装置は、単一偏波の第１の励起光を出力光として出力する第１の励起光源及び単一偏波の第２の励起光を出力光として出力する第２の励起光源と、２つの入力ポートと２つの出力ポートを有し、前記第１の励起光及び第２の励起光を前記２つの入力ポートのそれぞれに入力し、入力される２つの励起光の偏波を揃えた状態で前記２つの出力ポートで分岐して出力する第１の偏波保持カプラと、前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力された偏波の揃った前記第１の励起光及び前記第２の励起光の一方を入力し、偏波を揃えた状態を保持したまま伝搬する第１分岐の偏波保持光伝送媒体と、前記第１の偏波保持カプラの２つの出力ポートから出力された偏波の揃った前記第１の励起光及び前記第２の励起光の他方を入力し、偏波を揃えた状態を保持したまま伝搬する第２分岐の偏波保持光伝送媒体と、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体から出力される前記第１の励起光及び前記第２の励起光の偏波面と前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体から出力される前記第１の励起光及び前記第２の励起光の偏波面とが直交するように前記２つの入力ポートにそれぞれ入力し、前記入力された２つの前記第１の励起光及び前記第２の励起光を偏波多重して前記１つの出力ポートから出力する第２の偏波保持カプラと、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポートと、を有し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長に差を設け、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される励起光がデポラライズされるように、当該光路長の差を、前記第１の励起光源及び第２の励起光源から出力される励起光のコヒーレンス長よりも長くとることを特徴とする。
【００２０】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第２の偏波保持カプラに代えて偏波ビームコンバイナ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ：ＰＢＣ）を用いて偏波多重を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源の波長及びパワを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の少なくとも一方は、光アッテネータを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光の光周波数に変調を加えることが可能な周波数変調手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明のラマン増幅器励起装置は、単一偏波の第１の励起光を出力光として出力する第１の励起光源及び単一偏波の第２の励起光を出力光として出力する第２の励起光源と、前記第１の励起光の光周波数に変調を加える第１の周波数変調手段と、前記第２の励起光の光周波数に変調を加える第２の周波数変調手段と、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、前記第１の周波数変調手段により変調された前記第１の励起光を前記２つの入力ポートの一方から入力し、前記第２の周波数変調手段により変調された前記第２の励起光を前記２つの入力ポートの他方から入力し、入力される２つの励起光を偏波多重させた状態で前記１つの出力ポート出力する第１の偏波保持カプラと、前記第１の偏波保持カプラの出力ポートから出力された偏波多重された励起光を入力する、ＤＧＤを有する偏波保持光伝送媒体と、前記偏波保持光伝送媒体から出力されたデポラライズされた励起光を出力する励起光出力ポートと、を有し、前記第１の偏波保持カプラの出力ポートから出力される前記第１の励起光および前記第２の励起光の偏波面は、前記偏波保持光伝送媒体のファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾いていることを特徴とする。
【００２６】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第１の励起光及び前記第２の励起光の波長が異なることを特徴とする。
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源の波長及びパワを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記偏波保持光伝送媒体としてパンダファイバを用いることを特徴とする。
【００２８】
本発明のラマン増幅器励起装置は、前記偏波保持光伝送媒体がＰＬＣ基板上に構成された偏波保持の光導波路であることを特徴とする。
【００３０】
本発明のラマン増幅器の励起方法は、第１の励起光源及び第２の励起光源から単一偏波の励起光を出力光としてそれぞれ出力し、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光をそれぞれ第１の偏波保持カプラに入力し、入力される２つの出力光の偏波を直交させた状態で前記第１の偏波保持カプラから２つに分岐して出力し、前記第１の偏波保持カプラから出力された出力光の一方を第１分岐の偏波保持光伝送媒体に入力し、偏波が直交された状態を保持したまま伝搬し、前記第１の偏波保持カプラから出力された出力光の他方を第２分岐の偏波保持光伝送媒体に入力し、偏波が直交された状態を保持したまま伝搬し、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の光路長に差を設け、前記第２の偏波保持カプラの出力ポートから出力される励起光がデポラライズされるように、当該光路長の差を、前記励起光源のコヒーレンス長よりも長くとるようにし、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体の出力光を、第２の偏波保持カプラに入力し、入力された前記２つの出力光のそれぞれを偏波多重して前記第２の偏波保持カプラから出力し、前記第２の偏波保持カプラから出力される２重に偏波多重された励起光を励起光出力ポートから出力することを特徴とする。
【００３２】
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記第１の励起光及び前記第２の励起光の波長が異なることを特徴とする。
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源の波長及びパワを変更手段により変更することを特徴とする。
【００３３】
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記第１分岐の偏波保持光伝送媒体及び前記第２分岐の偏波保持光伝送媒体のうちの少なくとも一方は、光アッテネータを有することを特徴とする。
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記第１の励起光源及び前記第２の励起光源からの出力光の周波数に変調を加えることを特徴とする。
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記偏波保持光伝送媒体としてパンダファイバを用いることを特徴とする。
本発明のラマン増幅器の励起方法は、前記偏波保持光伝送媒体がＰＬＣ基板上に構成された偏波保持の光導波路であることを特徴とする。
【００３５】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のラマン増幅器励起装置及びラマン増幅器の励起方法は、励起光を偏波保持した状態で２つに分岐し、一方に遅延を与えた状態で偏波多重するような構成としたので、比較的短い偏波保持光伝送媒体を用いて、ラマン増幅用励起光に十分なデポラライズを与えることが可能となり、また、装置化の際は装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、本発明のラマン増幅器励起装置及びラマン増幅器の励起方法は、励起光源から出力される出力光の偏波面を、偏波保持光伝送媒体のファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾いているようにするとともに、励起光源から出力される励起光に変調を施してコヒーレンスを劣化させるようにしたので、比較的短い偏波保持光伝送媒体を用いて、ラマン増幅用励起光に十分なデポラライズを与えることが可能となり、また、装置化の際は装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態２に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図３】本発明の実施形態３に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図４】実施形態３に係るラマン増幅器励起装置を用いて実際に測定されたＰＤＧの結果を示した図である。
【図５】本発明の実施形態４に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図６】本発明の実施形態５に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図７】本発明の実施形態６に係るラマン増幅器励起装置の構成を示した概略図である。
【図８】従来の分布ラマン増幅器の構成を示した概略図である。
【図９】従来のデポラライザの構成を示した概略図である。
【図１０】実際に測定されたＰＤＧの結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。各実施形態は可能な限り組み合わせることができる。
【００４０】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施形態１に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図１に示すラマン増幅器励起装置１は、単一偏波で励起光を出力する励起光源１１と、１つの入力ポート１３ａと２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄを有する第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３と、第１分岐の偏波保持光伝送媒体である第１のパンダファイバ１４と、第２分岐の偏波保持光伝送媒体である第２のパンダファイバ１５と、２つの入力ポート１６ａ、１６ｂと１つの出力ポート１６ｃを有する第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６と、偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポート１７と、を基本構成として有する。
【００４１】
ラマン増幅器励起装置１を構成する励起光源１１は、単一偏波の励起光を出力光として出力するものである。本実施形態にあっては、励起光源１１から出力された単一偏波の励起光は励起光源用パンダファイバ１２に入力されるが、入力される励起光の偏波面と、励起光源用パンダファイバ１２のスロー軸は一致させておく。これにより、後述するように安定したパワ分岐と偏波多重が可能となる。
【００４２】
また、励起光源１１と励起光源用パンダファイバ１２を介して接続される第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３は、１つの入力ポート１３ａと２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄを有し、励起光源１１からの出力光である励起光を、励起光源用パンダファイバ１２を介して入力ポート１３ａに入力する。
【００４３】
前述したように、励起光の偏波面と励起光源用パンダファイバ１２のスロー軸は一致しているため、入力ポート１３ａに入力される励起光の偏波面は常に一定となる。このため第１のパンダカプラ１３は、励起光の偏波を保持したまま２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄに１：１の分岐比で励起光を出力することが可能となる。
【００４４】
第１分岐の偏波保持光伝送媒体である第１のパンダファイバ１４は、第１のパンダカプラ１３に形成される２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄのうちの一方の出力ポート１３ｃと、後記する第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６に形成される２つの入力ポート１６ａ、１６ｂのうちの一方の入力ポート１６ａを連結する。出力ポート１３ｃから出力される励起光の偏波面は、第１のパンダファイバ１４のスロー軸に一致させる。
【００４５】
同様に、第２分岐の偏波保持光伝送媒体である第２のパンダファイバ１５は、第１のパンダカプラ１３に形成される２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄのうちの他方の出力ポート１３ｄと、後記する第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６に形成される２つの入力ポート１６ａ、１６ｂのうちの他方の入力ポート１６ｂを連結する。出力ポート１３ｄから出力される励起光の偏波面は、第２のパンダファイバ１５のスロー軸に一致させる。
【００４６】
パンダファイバの性質により、第１分岐のパンダファイバ１４及び第２分岐のパンダファイバ１５を伝搬する過程では、励起光の偏波は保持され、ＤＧＤによる偏波変動は生じない。
【００４７】
ここで、本実施形態のラマン増幅器励起装置１では、第２分岐のパンダファイバ１５の光路長は、第１分岐のパンダファイバ１４の光路長に比べ、遅延時間に差を生じさせるため、長さＬだけ長くしておく。かかる光路長の差である長さＬは、励起光源１１から出力される励起光のコヒーレンス長よりも長くする必要がある。
【００４８】
例として、励起光源１１から出力される励起光がマルチモード（多モード）発振しており、各縦モードの線幅が、例えば１０ＧＨｚ程度であったとすれば、第１分岐のパンダファイバ１４の遅延時間と第２分岐のパンダファイバ１５の遅延時間との間に、１００ｐ秒（ｐｓｅｃ）以上の差を与えるよう、長さＬを定める。この時間差により両者の光路長差が励起光のコヒーレンス長を超えるため、第１分岐のパンダファイバ１４から出力される励起光と第２分岐のパンダファイバ１５から出力される励起光の位相差は一意に定まらずランダムに変化する状態となる。
【００４９】
第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６は、２つの入力ポート１６ａ、１６ｂと１つの出力ポート１６ｃを有し、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の出力光を２つの入力ポート１６ａ、１６ｂにそれぞれ入力する。ここで、第１分岐のパンダファイバ１４と入力ポート１６ａとのスロー軸は一致させるが、第２分岐のパンダファイバ１５と入力ポート１６ｂとのスロー軸は直交させる。すなわち、スロー軸とファスト軸が逆転するように接続を行う。この構成により、出力ポート１６ｃからは２つの励起光が偏波多重されて出力されるが、これら２つの励起光は前述のとおり位相差が一意に定まらずランダムに変化するため、偏波多重された励起光はデポラライズされることになる。
【００５０】
ファイバの遅延時間は１ｍについて５ｎ秒（ｎｓｅｃ）であるから、Ｌ＝０．１ｍとしておけば、５００ｐ秒（５ｎ秒×０．１ｍ／１ｍ）程度の遅延時間差をもって偏波多重を行うことが可能となる。一方、図９に示した従来例の装置２００では、数百ｐ秒（ｐｓｅｃ）の遅延時間差をパンダファイバのＤＧＤによって生成しているため、デポラライズ用パンダファイバ２０３を１００ｍほど必要とする。これに比べ、本実施例では数十ｃｍの長さを有する２本のパンダファイバ１４、１５を用いて、両者の長さの差を０．１ｍ程度に設定しておけば、十分にデポラライズされた励起光を得ることができる。なお、光路長の差Ｌの長さは、前記の内容では便宜上Ｌ＝０．１ｍとして説明しているが、出力ポート１６ｃから出力光として出力される励起光のデポラライズが行われるように、励起光源１１から出力される励起光のコヒーレンス長よりも長くすればよく、その長さはラマン増幅器励起装置１の求められる仕様や設計等との関係により適宜決定すればよい。
【００５１】
また、励起光のデポラライズを十分なものとするための目安としては、例えば、非特許文献２にも記載されるように、ＤＯＰが５％以下であることが１つの基準となるが、かかる値には限定されるものではなく、ラマン増幅器励起装置１の求められる仕様や設計等により適宜決定するようにすればよい。
【００５２】
なお、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の損失の差を補償するために、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の少なくとも一方に図示しない光アッテネータ（偏波保持光アッテネータ）を備えることが好ましい。第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５が光アッテネータを備えることにより、両者の損失の差が効率よく補償される。図示しない光アッテネータは、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の両方が備えることが特に好ましい。
【００５３】
以上説明した実施形態１に係るラマン増幅器励起装置１は、励起光を偏波保持した状態で２つに分岐し、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の光路長に差を設け、一方に遅延を与えた状態で偏波多重するような構成としたので、比較的短い偏波保持光伝送媒体を用いて、ラマン増幅用励起光に十分なデポラライズを与えることが可能となり、装置の小型化を図ることができるラマン増幅器励起装置１となる。
【００５４】
なお、上記の構成例では第２のパンダカプラ１６を使用して偏波多重を行う態様を示したが、第２のパンダカプラ１６に代えて従来公知の偏波ビームコンバイナ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ：ＰＢＣ）を使用して励起光の偏波多重を行っても良い。
【００５５】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳述する。なお、以下の説明においては、前記した実施形態１と共通する構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
【００５６】
図２は、本発明の実施形態２に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図２に示す実施形態２のラマン増幅器励起装置１は、励起光源１１を２つ用い（第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂ）、また第１のパンダカプラ１３を２つの入力ポート１３ａ、１３ｂ及び２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄを有するものに変更したことが実施形態１と異なる。単一偏波で励起光を出力する２つの励起光源１１（第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂ）と、２つの入力ポート１３ａ、１３ｂと２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄを有する第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３と、第１分岐の偏波保持光伝送媒体である第１分岐のパンダファイバ１４と、第２分岐の偏波保持光伝送媒体である第２分岐のパンダファイバ１５と、２つの入力ポート１６ａ、１６ｂと１つの出力ポート１６ｃを有する第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６と、偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポート１７と、を基本構成として有する。
【００５７】
ラマン増幅器励起装置１を構成する励起光源１１ａ、１１ｂは、実施形態１と同様、単一偏波で励起光を出力光として出力するものであり、本実施形態にあっては、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの２つの励起光源が配設される。なお、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力された単一偏波の励起光は第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂにそれぞれ入力されるが、第１の励起光源１１ａから出力され、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａに入力される励起光の偏波面と、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａのスロー軸は一致させておく。一方、第２の励起光源１１ｂから出力され、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂに入力される励起光の偏波面は、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂのファスト軸に一致させておく。
【００５８】
前記第１の励起光源用パンダファイバ１２ａおよび前記第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂから出力された励起光は、第１のパンダカプラ１３の一方の入力ポート１３ａおよび１３ｂにそれぞれ入力され、入力された２つの励起光は、第１のパンダカプラ１３の一方の出力ポート１３ｃから第１分岐のパンダファイバ１４に、また他方の出力ポート１３ｄから第２分岐のパンダファイバ１５に、偏波を保持したまま各々分岐されて出力される。分岐比はどちらの励起光においても、１：１とする。
【００５９】
第１分岐のパンダファイバ１４では、第１の励起光源１１ａから出力された励起光がスロー軸（ｘ軸）を伝播し、第２の励起光源１１ｂから出力された励起光がファスト軸（ｙ軸）を伝播する。第２分岐のパンダファイバ１５でも同様である。パンダファイバの性質により、第１分岐のパンダファイバ１４及び第２分岐のパンダファイバ１５を伝搬する過程では、２つの励起光の偏波は保持され、ＤＧＤによる偏波変動は生じない。
【００６０】
実施形態１と同様、本実施形態における第２分岐のパンダファイバ１５の光路長は、第１分岐のパンダファイバ１４の光路長に比べ、長さＬだけ長くなっているので、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の遅延時間には差が生じる。
光路長の差Ｌの長さは、励起光源１１ａおよび励起光源１１ｂのから出力される励起光のコヒーレンス長よりも長くする。
【００６１】
第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６は、２つの入力ポート１６ａ、１６ｂと１つの出力ポート１６ｃを有し、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の出力光を２つの入力ポート１６ａ、１６ｂにそれぞれ入力する。ここで、第１分岐のパンダファイバ１４と入力ポート１６ａとのスロー軸は一致させるが、第２分岐のパンダファイバ１５と入力ポート１６ｂとのスロー軸は直交させる。すなわち、スロー軸とファスト軸が逆転するように接続を行う。
【００６２】
この構成により、出力ポート１６ｃからは、第１の励起光源１１ａからの出力光（励起光）が偏波多重されて出力されるとともに、第２の励起光源１１ｂからの出力光（励起光）も偏波多重されて出力されるという、二重の偏波多重が行われる。これら４つの励起光は実施形態１と同様に位相差が一意に定まらずランダムに変化するため、励起光源１１ａから出力される励起光と、励起光源１１ｂから出力される励起光の両者を同時にデポラライズすることができる。
【００６３】
また、本実施形態にあっては、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長及びパワを任意に調整できる図示しない変更手段を配設することが好ましい。このような変更手段を配設することにより、ラマンゲインのプロファイルを微調整して、より平坦なラマンゲインを生成することが可能となる。
【００６４】
図示しない波長及びパワを任意に調整できる変更手段としては、例えば、温度コントローラを使用して、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの発振波長を変更してもよく、また、偏波保持アッテネータを使用して、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂと繋がる光路（例えば、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂ等）に配設するようにしてもよい。
【００６５】
なお、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長の差は、例えば、０ｎｍより大きく数十ｎｍ以下であることが好ましい。２つの励起光源１１ａ、１１ｂの波長が完全に同一でかつコヒーレンシーが極めて高ければ、第１分岐のパンダファイバ１４および第２分岐のパンダファイバ１５を伝播する２つの励起光の相互作用により伝播の過程で偏波が変化していくため、第２のパンダカプラ１６によって偏波多重を行うことが困難になる。一方、波長が数十ｎｍ以上となると、両者の利得帯域のずれが顕著となってしまい、利得の平坦性に影響がでる可能性がある。
【００６６】
ところで、第１の励起光源１１ａから出力される出力光（励起光）によるラマン増幅のゲインスペクトルを完璧にフラットにするのは不可能であり、勾配が生じる波長領域が必ず存在する。この勾配を補償するために、第２の励起光源１１ｂから出力される出力光（励起光）によるゲインスペクトルが逆の勾配を作るよう、両者の励起光の波長を調整することが好ましい。これにより、より平坦なラマンゲインを作成することが可能となる。ここで、「より平坦なラマンゲイン」の程度として、例えば、ゲインリップルが０．０１ｄＢ以下となる（公称２０ｄＢから外れた）ことや、あるいは変動が０．０５％以下であることが１つの基準となるが、この値に限定されるものではなく、ラマン増幅器励起装置１の求められる仕様や設計等により、適宜決定するようにすればよい。
【００６７】
なお、実施形態１と同様、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の損失の差を抑制するために、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の少なくとも一方に図示しない光アッテネータ（偏波保持光アッテネータ）を備えることが好ましく、光アッテネータは、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の両方が備えることが特に好ましい。
【００６８】
以上説明した実施形態２に係るラマン増幅器励起装置１は、前記した実施形態１のラマン増幅器励起装置１の奏する効果を享受するとともに、２つの励起光源１１ａ、１１ｂを用いているので、よりフラットなラマンゲインを達成することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、第２のパンダカプラ１６への入力時で既に偏波多重がなされているため、実施形態１とは異なり、第２のパンダカプラ１６に代えてＰＢＣを使用することはできない。
【００７０】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３を図面に基づいて詳述する。なお、以下の説明においては、前記した実施形態２と共通する構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
【００７１】
図３は、本発明の実施形態３に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図３に示す実施形態３のラマン増幅器励起装置１は、第１分岐の偏波保持光伝送媒体である第１分岐のパンダファイバ１４及び第２分岐の偏波保持光伝送媒体である第２分岐のパンダファイバ１５を伝播する２つの励起光の偏波の相対関係を直交させずに同一とし（揃えて）、また２つの入力ポート１６ａ、１６ｂと１つの出力ポート１６ｃを有する第２の偏波保持カプラである第２のパンダカプラ１６に代えて、２つの入力ポート２０ａ、２０ｂと１つの出力ポート２０ｃを有するＰＢＣ２０を用いたことが実施形態２と異なり、単一偏波で励起光を出力する２つの励起光源１１（第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂ）と、２つの入力ポート１３ａ、１３ｂと２つの出力ポート１３ｃ、１３ｄを有する第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３と、第１分岐の偏波保持光伝送媒体である第１分岐のパンダファイバ１４と、第２分岐の偏波保持光伝送媒体である第２分岐のパンダファイバ１５と、２つの入力ポート２０ａ、２０ｂと１つの出力ポート２０ｃを有するＰＢＣ２０と、偏波多重された励起光を出力する励起光出力ポート１７と、を基本構成として有する。
【００７２】
ラマン増幅器励起装置１を構成する励起光源１１ａ、１１ｂは、実施形態２と同様、単一偏波で励起光を出力光として出力するものであり、本実施形態にあっては、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの２つの励起光源が配設される。なお、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力された単一偏波の励起光は第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂにそれぞれ入力されるが、第１の励起光源１１ａから出力され、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａに入力される励起光の偏波面と、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａのスロー軸は一致させておく。また、第２の励起光源１１ｂから出力され、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂに入力される励起光の偏波面は、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂのスロー軸に一致させておく。
【００７３】
前記第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び前記第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂから出力された励起光は、それぞれ、第１のパンダカプラ１３の一方の入力ポート１３ａ及び１３ｂにそれぞれ入力され、入力された２つの励起光は、第１のパンダカプラ１３の一方の出力ポート１３ｃから第１分岐のパンダファイバ１４に、また他方の出力ポート１３ｄから第２分岐のパンダファイバ１５に、偏波を保持したまま各々分岐されて出力される。分岐比はどちらの励起光でも、１：１とする。
【００７４】
第１分岐のパンダファイバ１４では、第１の励起光源１１ａから出力された励起光及び第２の励起光源１１ｂから出力された励起光が共にスロー軸（ｘ軸）を伝播する。第２分岐のパンダファイバ１５でも同様である。パンダファイバの性質により、第１分岐のパンダファイバ１４及び第２分岐のパンダファイバ１５を伝搬する過程では、２つの励起光の偏波は保持され、ＤＧＤによる偏波変動は生じない。
【００７５】
実施形態２と同様、本実施形態における第２分岐のパンダファイバ１５の光路長は、第１分岐のパンダファイバ１４の光路長に比べ、長さＬだけ長くなっているので、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の遅延時間には差が生じる。光路長の差Ｌの長さは、実施形態２と同様に定めることができる。
【００７６】
ＰＢＣ２０は、２つの入力ポート２０ａ、２０ｂと１つの出力ポート２０ｃを有し、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の出力光を２つの入力ポート２０ａ、２０ｂにそれぞれ入力する。ここで、第１分岐のパンダファイバ１４と入力ポート２０ａとのスロー軸は一致させるが、第２分岐のパンダファイバ１５と入力ポート２０ｂとのスロー軸は直交させる。すなわち、スロー軸とファスト軸が逆転するように接続を行う。
【００７７】
この構成により、出力ポート２０ｃからは、第１の励起光源１１ａからの出力光（励起光）が偏波多重されて出力されるとともに、第２の励起光源１１ｂからの出力光（励起光）も偏波多重されて出力される。これら４つの励起光は実施形態２と同様に位相差が一意に定まらずランダムに変化するため、励起光源１１ａから出力される励起光と、励起光源１１ｂから出力される励起光の両者を同時にデポラライズすることができる。一般に、ＰＢＣによる偏波多重は、偏波保持カプラによる偏波多重よりもデッドロスが少ないので、実施形態２よりも励起効率を上げることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態にあっては、実施形態２と同様に、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂから出力される出力光（励起光）は、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長及びパワを任意に調整できる図示しない変更手段を配設することが好ましい。
【００７９】
なお、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長の差は、同一の偏波面を伝播することから、実施形態２よりも厳しく、例えば、数ｎｍより大きく数十ｎｍ以下であることが好ましい。２つの励起光源１１ａ、１１ｂの波長が１ｎｍ以下であると、第１分岐のパンダファイバ１４及び第２分岐のパンダファイバ１５を伝播する２つの励起光が相互干渉を起こして光パワが不規則に変化するため、安定したラマン増幅が行えない。一方、波長が数十ｎｍ以上となると、両者の利得帯域のずれが顕著となってしまい、利得の平坦性に影響がでる可能性がある。
【００８０】
実施形態２と同様に、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂから出力される出力光の波長を調整することにより、より平坦なラマンゲインを作成することが可能となる。
【００８１】
なお、実施形態２と同様、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の損失の差を抑制するために、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の少なくとも一方に図示しない光アッテネータ（偏波保持光アッテネータ）を備えることが好ましく、光アッテネータは、第１分岐のパンダファイバ１４と第２分岐のパンダファイバ１５の両方が備えることが特に好ましい。
【００８２】
以上説明した実施形態３に係るラマン増幅器励起装置１は、前記した実施形態２のラマン増幅器励起装置１の奏する効果を享受するとともに、ＰＢＣを用いて偏波多重を行っているので、より励起効率を上げることができる。
【００８３】
本実施形態を使って、実際にＰＤＧの抑圧実験を行った結果を、図４に示す。励起光の波長や励起強度の大きさは図１０と同一にしてある。図１０と比べ、図４ではＰＤＧが抑圧されていることが分かる。０．４ｄＢ程度のＰＤＧが残っているが、これは光伝送路がもつ伝送損失の偏波依存性に由来するものであり、ラマン増幅とは無関係な偏波依存性である。図１０の結果とは異なり、図１０では、励起光入力部周辺のファイバのテンションを変更しても、ＰＤＧの大きさは殆ど変わっていない。この結果は、本実施形態がＰＤＧ抑圧に有効であることを示している。
【００８４】
（実施形態４）
以下、本発明の実施形態４を図面に基づいて詳述する。なお、以下の説明においては、前記した実施形態１、実施形態２及び実施形態３と共通する構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
【００８５】
図５は、本発明の実施形態３に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図５に示す実施形態４のラマン増幅器励起装置１は、実施形態２のラマン増幅器励起装置１を構成する第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂに対して、周波数変調を施す第１の周波数変調手段１８ａを第１の励起光源１１ａに、第２の周波数変調手段１８ｂを第２の励起光源１１ｂに備えるようにしたものである。
【００８６】
２つの周波数変調手段１８ａ、１８ｂとしては、例えば、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂがレーザーダイオード等で形成された場合、励起電流に振幅の小さな交流を重畳すれば、出力光を容易に周波数変調することができる。
【００８７】
このように第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂから出力される出力光（励起光）の光周波数を変調することにより、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂからの出力光のコヒーレンス長は大幅に短縮し、十分なデポラライズを達成するための光路長の差Ｌの長さをより短くすることができる。
【００８８】
周波数変調手段１８ａ、１８ｂは、図５に示すように、例えば、オッシレータを使用して、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの励起電流を直接変調してもよく、例えば、外付けの光周波数変調器を使用して、第１の励光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂと繋がる光路（例えば、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂ等）に配設するようにしてもよい。
【００８９】
なお、周波数変調手段１８ａ、１８ｂによる周波数の変調は、ラマンゲインを一定にするためにはディザリングの速度をある程度以上速くする必要があるため、例えば、周波数は数ＭＨｚ以上とする。また、励起電流を変調して周波数変調を行う場合は、変調の振幅は光源に逆バイアスが掛からず、発光閾値以上で変調する振幅とすることが好ましい。
【００９０】
以上説明した実施形態４に係るラマン増幅器励起装置１は、前記した実施形態２のラマン増幅器励起装置１の奏する効果を享受するとともに、２つの励起光源１１ａ、１１ｂがそれぞれ周波数変調手段１８ａ、１８ｂを備えるので、励起光源１１ａ、１１ｂからの出力光のコヒーレンシーは大幅に劣化し、十分なデポラライズを達成するための光路長の差Ｌの長さをより短くすることが可能となる。
【００９１】
（実施形態５）
以下、本発明の実施形態５を図面に基づいて詳述する。
図６は、本発明の実施形態４に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図６に示すラマン増幅器励起装置１は、単一偏波の励起光を出力する励起光源１１と、励起光源の出力光の周波数を変調する周波数変調手段１８と、ＤＧＤを有する偏波保持光伝送媒体であるデポラライズ用パンダファイバ１４ａと、デポラライズされた励起光を出力する励起光出力ポート１７と、を基本構成として有する。
【００９２】
ラマン増幅器励起装置１を構成する励起光源１１は、単一偏波で励起光を出力光として出力するものである。
【００９３】
本実施形態では、前記した励起光源１１が周波数変調を施す周波数変調手段１８を備える構成としている。周波数変調手段１８としては、例えば、励起光源がレーザーダイオード等で形成された場合、励起電流に振幅の小さな交流を重畳するような手段を用いることにより、出力光を容易に周波数変調することができる。このように励起光源１１から出力される出力光（励起光）の光周波数を変調することにより、励起光源１１からの出力光のコヒーレンス長は大幅に短縮され、比較的短い長さのデポラライズ用パンダファイバ１４ａでも十分なデポラライズを達成することができる。
【００９４】
周波数変調手段１８は、図６に示すように、例えば、オッシレータを使用して、励起光源１１の励起電流を直接変調してもよく、また、外付けの光周波数変調器を使用して、励起光源１１と繋がる光路（例えば、第１の励起光源用パンダファイバ１２等）に配設するようにしてもよい。
【００９５】
なお、周波数変調手段１８による周波数の変調は、ラマンゲインを一定にするためにはディザリングの速度をある程度以上速くする必要があるため、例えば、周波数を数ＭＨｚ以上とする。また、励起電流を変調して周波数変調を行う場合は、変調の振幅は光源に逆バイアスが掛からず、発光閾値以上で変調する振幅とすることが好ましい。
【００９６】
励起光源１１から出力光として出力された励起光は、励起光源用パンダファイバ１２に入力される。図６に示すように、励起光源用パンダファイバ１２のスロー軸は、ｘ軸とｙ軸に対して４５度傾けてある。励起光源１１から出力される励起光の励起光の偏波面はパンダファイバ１２のスロー軸は一致させる。パンダファイバの性質により、励起光源用パンダファイバ１２を伝搬する過程で、励起光の偏波状態は一定に保たれることになる。励起光源用パンダファイバ１２から出力された励起光は、デポラライズ用パンダファイバ１４ａに入力される。
【００９７】
デポラライズ用パンダファイバ１４ａのスロー軸はｙ軸に対して平行とする。デポラライズ用パンダファイバ１４ａの有するＤＧＤにより、励起光のｘ成分とｙ成分は異なる光路長を持つようになる。励起光がデポラライズ用パンダファイバ１４ａを伝搬する過程で、ＤＧＤの累積により励起光のｘ方向およびｙ方向の光電界、ＥｘとＥｙの位相差は次第に変化するため、従来技術を図示した図９に模式的に示したように、励起光の偏波は様々に変化する。しかしながら、本実施形態では、周波数変調手段１８により励起光のコヒーレンス長は大幅に短縮しているため、図９に示した従来例と比較して、はるかに短い長さのデポラライズ用パンダファイバ１４ａでもってデポラライズが達成できる。
【００９８】
次に、実施形態５に係るラマン増幅器励起装置１の動作の一例を、図６を用いて説明する。
【００９９】
励起光源１１から出力光として出力される単一偏波の励起光は、励起光源１１が備える周波数変調手段１８により周波数が変調され、コヒーレンシーが大幅に劣化した状態で出力される。出力光は、励起光源用パンダファイバ１２を介して、デポラライズ用パンダファイバ１４ａに入力されるが、励起光源１１の出力光（励起光）の偏波面は、デポラライズ用パンダファイバ１４ａのファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾けている。また、デポラライズ用パンダファイバ１４ａはＤＧＤを有しているので、励起光がデポラライズされることになる。
【０１００】
そして、デポラライズ用パンダファイバ１４ａから出力されたデポラライズされた出力光（励起光）は、励起光出力ポート１７により出力される。
【０１０１】
以上説明した実施形態４に係るラマン増幅器励起装置１は、入力された励起光をデポラライズして出力するデポラライズ用パンダファイバ１４ａを用い、また、励起光源１１から出力される出力光の偏波面を、デポラライズ用パンダファイバ１４ａのファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾いているようにするとともに、励起光源１１から出力される励起光に変調を施してコヒーレンスを劣化させるようにしたので、比較的短い偏波保持光伝送媒体を用いて、ラマン増幅用励起光に十分なデポラライズを与えることが可能となり、装置の小型化を図ることができるラマン増幅器励起装置１となる。
【０１０２】
（実施形態６）
以下、本発明の実施形態６を図面に基づいて詳述する。なお、以下の説明においては、前記した実施形態４と共通する構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
【０１０３】
図７は、本発明の実施形態６に係るラマン増幅器励起装置１の構成を示した概略図である。図７に示すラマン増幅器励起装置１は、周波数変調を施した励起光源１１ａ、１１ｂを２つ用い、この２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される励起光をあらかじめ第１のパンダカプラ１３で偏波多重させた上で、励起光の２つの偏波面をデポラライズ用パンダファイバ１４ａの光学軸に対して４５度傾けて入力させている点が実施形態４と異なり、単一偏波で出力光（励起光）を出力する２つの励起光源（第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂ）と、第１の励起光源１１ａからの出力光の周波数に変調を加える第１の周波数変調手段１８ａと、第２の励起光源１１ｂからの出力光に周波数に変調を加える第２の周波数変調手段１８ｂと、２つの入力ポート１３ａ、１３ｂと１つの出力ポート１３ｃを有する第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３と、ＤＧＤを有する偏波保持光伝送媒体であるデポラライズ用パンダファイバ１４ａと、デポラライズされた励起光を出力する励起光出力ポート１７と、を基本構成として有する。
【０１０４】
ラマン増幅器励起装置１を構成する励起光源１１ａ、１１ｂは、実施形態４と同様、単一偏波で出力光として励起光を出力するものであり、本実施形態にあっては、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの２つの励起光源が配設される。
【０１０５】
本実施形態では、前記した励起光源１１ａおよび１１ｂの光周波数変調を施す周波数変調手段１８ａおよび１８ｂを備える構成としている。周波数変調手段１８ａおよび１８ｂとしては、実施形態４と同様のものを用いることができる。
【０１０６】
実施形態４と同様に、励起光のコヒーレンス長は大幅に短縮され、比較的短い長さのデポラライズ用パンダファイバ１４ａでも十分なデポラライズを達成することができる。
【０１０７】
２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力された単一偏波の出力光（励起光）は第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂにそれぞれ入力されるが、第１の励起光源１１ａから出力され、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａに入力される出力光（励起光）の偏波面と、第１の励起光源用パンダファイバ１１ａのスロー軸は一致させておく一方、第２の励起光源１１ｂから出力され、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂに入力される出力光（励起光）の偏波面と、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂのファスト軸は一致させておく。第１の励起光源用パンダファイバ１２ａおよび第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂのスロー軸は、ｘ軸とｙ軸に対して４５度傾けてあるため、第１の励起光源１１ａおよび第２の励起光源１１ｂから出力される励起光の偏波面はｘ軸とｙ軸に対して４５度傾くことになる。パンダファイバの性質により、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａおよび第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂを伝搬する過程で、励起光の偏波状態は一定に保たれることになる。
【０１０８】
第１の励起光源１１ａと第１の励起光源用パンダファイバ１２ｂを介して接続され、また、第２の励起光源１１ｂと第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂを介して接続される第１の偏波保持カプラである第１のパンダカプラ１３は、２つの入力ポート１３ａ、１３ｂと１つの出力ポート１３ｃを有し、２つの励起光源１１ａ、１１ｂからの出力光である励起光を２本の励起光源用パンダファイバ１２ａ、１２ｂを介して２つの入力ポート１３ａ、１３ｂに入力し、偏波が直交された状態を保持したまま出力ポート１３ｃから出力する。すなわち、第１の励起光源１１ａに由来する励起光の偏波面は出力ポート１３ｃのスロー軸に一致し、第２の励起光源１１ｂに由来する励起光の偏波面は出力ポート１３ｃのファスト軸に一致している状態で出力する。
【０１０９】
偏波保持光伝送媒体であるデポラライズ用パンダファイバ１４ａは、入力された励起光をデポラライズして出力するものであり、第１のパンダカプラ１３の出力ポート１３ｃから出力された、周波数変調手段１８ａ、１８ｂにより変調された、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力された励起光を偏波が直交された状態を保持したまま入力する。デポラライズ用パンダファイバ１４ａのスロー軸はｙ軸に対して平行としてある。このため、図７に示すように、励起光源１１ａ、１１ｂに由来する励起光の偏波面は、デポラライズ用パンダファイバ１４ａのファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾いている。デポラライズ用パンダファイバ１４ａの有するＤＧＤにより、励起光源１１ａから出力された励起光のｘ成分とｙ成分は異なる光路長を持つようになる。励起光源１１ｂから出力された励起光もまた同様である。このため、２つの励起光を同時に、実施形態４と同程度の長さのデポラライズ用パンダファイバ１４ａでもって、デポラライズすることが可能となる。
【０１１０】
実施形態５と同様に、本実施形態においても、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長とパワを任意に調整する機能を持たせることにより、ラマンゲインのプロファイルを微調整して、より平坦なラマンゲインを生成することが可能となる。
【０１１１】
図示しない変更手段としては、例えば、温度コントローラを使用して、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂの発振波長を変更してもよく、また、例えば、偏波保持アッテネータを使用して、第１の励起光源１１ａ及び第２の励起光源１１ｂと繋がる光路（例えば、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ及び第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂ等）に配設するようにしてもよい。
【０１１２】
なお、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力される出力光（励起光）の波長の差は、例えば、０ｎｍより大きく数十ｎｍ以下であることが好ましい。２つの励起光源１１ａ、１１ｂの波長が完全に同一であれば、デポラライズ用パンダファイバ１４ａを伝播する２つの励起光の相互干渉により、伝播の過程で励起光のパワが揺らぐ可能性がある。一方、波長が数十ｎｍ以上となると、両者の利得帯域のずれが顕著となってしまい、利得の平坦性に影響がでる可能性がある。
【０１１３】
次に、実施形態６に係るラマン増幅器励起装置１の動作の一例を、図７を用いて説明する。
【０１１４】
第１の励起光源１１ａから出力光として出力された単一偏波の励起光は、第１の励起光源１１ａが備える第１の周波数変調手段１８ａにより周波数が変調され、コヒーレンシーが大幅に劣化した状態で第１の励起光源用パンダファイバ１２ａに入力され、同様に、第２の励起光源１１ｂから出力光として出力された単一偏波の励起光は、第２の励起光源１１ｂが備える第２の周波数変調手段１８ｂにより周波数が変調され、コヒーレンシーが大幅に劣化した状態で第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂに入力される。
【０１１５】
第１の励起光源１１ａから出力された出力光（励起光）は、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａを介して、出力光（励起光）の偏波面と、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａのスロー軸が一致された状態で、入力ポート１３ａから第１のパンダカプラ１３に入力される。一方、第２の励起光源１１ｂから出力された出力光（励起光）は、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂを介して、出力光（励起光）の偏波面と、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂのファスト軸に一致した状態で、入力ポート１３ｂから第１のパンダカプラ１３に入力される。
【０１１６】
第１のパンダカプラ１３に入力された、周波数変調手段１８ａ、１８ｂにより変調された、２つの励起光源１１ａ、１１ｂから出力された２つの励起光は、偏波が直交された状態を保持したまま第１のパンダカプラ１３の出力ポート１３ｃから出力され、デポラライズ用パンダファイバ１４ａに入力される。２つの励起光源１１ａ、１１ｂの出力光の偏波面は、デポラライズ用パンダファイバ１４ａのファスト軸及びスロー軸の両者に対して４５度傾いており、また、デポラライズ用パンダファイバ１４ａはＤＧＤを有しているので、前述した理由により、２つの出力光（励起光）が同時にデポラライズされることになる。デポラライズ用パンダファイバ１４ａにより同時にデポラライズされた２つの励起光は、デポラライズ用パンダファイバ１４ａから出力され、励起光出力ポート１７により出力される。
【０１１７】
以上説明した実施形態６に係るラマン増幅器励起装置１は、前記した実施形態４のラマン増幅器励起装置１の奏する効果を享受するとともに、２つの励起光源１１ａ、１１ｂを用いているので、よりフラットなラマンゲインを達成することができる。なお上記の実施形態では、第１のパンダカプラ１３を用いて偏波多重を行ったが、パンダカプラ１３に代えてＰＢＣを用いて偏波多重を行う構成としてもよい。
【０１１８】
（実施形態の変形例）
また、前記した実施形態では、偏波保持光伝送媒体としてパンダファイバ（第１分岐のパンダファイバ１４、第２分岐のパンダファイバ１５、デポラライズ用パンダファイバに１４ａ）を用いたが、パンダファイバに代えて、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：平面光波回路）基板上に構成された偏波保持の光導波路や、その他の偏波保持の光伝送媒体を用いても問題はない。偏波保持光伝送媒体としてＰＬＣ基板上に構成された偏波保持の光導波路とすることにより、光回路の集積化が可能になるという利点がある。
【０１１９】
なお、前記した実施形態で示したパンダファイバ（励起光源用パンダファイバ１２、第１の励起光源用パンダファイバ１２ａ、第２の励起光源用パンダファイバ１２ｂ、第１分岐のパンダファイバ１４、第２分岐のパンダファイバ１５、デポラライズ用パンダファイバ１４ａ）におけるスロー軸とファスト軸は、それらをすべて入れ替えた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、ラマン効果を用いラマン増幅器を励起するラマン増幅器の励起手段として用いることができ、産業上の利用可能性は高いものである。
【符号の説明】
【０１２１】
１    ラマン増幅器励起装置
１１    励起光源
１１ａ  第１の励起光源
１１ｂ  第２の励起光源
１２    励起光源用パンダファイバ
１２ａ  第１の励起光源用パンダファイバ
１２ｂ  第２の励起光源用パンダファイバ
１３    第１のパンダカプラ（第１の偏波保持カプラ）
１３ａ  入力ポート（一方の入力ポート）
１３ｂ  他方の入力ポート
１３ｃ  出力ポート（一方の出力ポート）
１３ｄ  他方の出力ポート
１４    第１分岐のパンダファイバ（第１分岐の偏波保持光伝送媒体）
１４ａ  デポラライズ用パンダファイバ（偏波保持光伝送媒体）
１５    第２分岐のパンダファイバ（第２分岐の偏波保持光伝送媒体）
１６    第２のパンダカプラ（第２の偏波保持カプラ）
１６ａ  一方の入力ポート
１６ｂ  他方の入力ポート
１６ｃ  出力ポート
１７    励起光出力ポート
１８    周波数変調手段
１８ａ  第１の周波数変調手段
１８ｂ  第２の周波数変調手段
２０    ＰＢＣ
２０ａ  一方の入力ポート
２０ｂ  他方の入力ポート
２０ｃ  出力ポート
１００    従来の分布ラマン増幅器
１０１    光フィルタ
１０２    光ファイバ
１０３    励起光源
１０４    波長多重カプラ
２００    従来のデポラライズ
２０１    励起光源
２０２    励起光源用パンダファイバ
２０３    デポラライズ用パンダファイバ
２０４    波長多重カプラ
２０５    伝送用光ファイバ
【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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