(57)【要約】【課題】  ＷＤＭ光伝送システムにおいて、低価格とすることが可能でかつＮＦ特性の劣化を回避すること。【解決手段】  送信側光増幅器２の利得等化機能を削除し、ラマン増幅器４を用いて信号スペクトラムの利得補正を行って、できるだけ平坦な特性をもって受信側光増幅器５へ入力し、最終的に、当該受信側光増幅器５にて、利得補正を行う。こうすることにより、通常のラマン増幅器（利得補正機能を有していない）を用いて信号スペクトラムを受信側光増幅器へ入力する場合に比較して、受信側光増幅器５にて用いる利得等化器の損失が小さくなり、ＮＦ特性も改善される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重信号の伝送をなす光伝送システムであって、送信側光増幅器における利得等化機能を省くことによって生じる各波長信号のスペクトラムの利得特性を、ラマン増幅器と受信側光増幅器とにより補正するようにしたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記ラマン増幅器の励起光源の波長及びその数は、前記利得特性の補正の程度に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記ラマン増幅器は、光入力信号をモニタしてこのモニタ結果に応じてラマン増幅をなすよう構成されており、前記受信側光増幅器は、光入力信号をモニタしてこのモニタ結果に応じて前記光入力信号のレベル制御をなすよう構成されていることをと特徴とする請求項１または２記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記ラマン増幅器と前記受信側光増幅器とにおいて、前記光信号入力をモニタするモニタ部を共通化したことを特徴とする請求項３記載の光伝送システム。
【請求項５】
波長分割多重信号の伝送をなす光伝送システムにおける信号スペクトラムの補正方法であって、送信側光増幅器における利得等化機能を省くことによって生じる各波長信号のスペクトラムの利得特性を、ラマン増幅器と受信側光増幅器とにより補正するステップを含むことを特徴とする補正方法。
【請求項６】
前記ラマン増幅器の励起光源の波長及びその数は、前記利得特性の補正の程度に応じて決定されることを特徴とする請求項４記載の補正方法。
【請求項７】
前記ラマン増幅器において、光入力信号をモニタしてこのモニタ結果に応じてラマン増幅をなすステップと、
前記受信側光増幅器において、光入力信号をモニタしてこのモニタ結果に応じて前記光入力信号のレベル制御をなすステップとを含むことを特徴とする請求項５または６記載の補正方法。
【請求項８】
前記ラマン増幅器と前記受信側光増幅器とにおれる前記光入力信号のモニタは、共通のモニタ部によりなされることを特徴とする請求項７記載の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光伝送システム及びその信号スペクトラム補正方法に関し、特にラマン増幅器を用いた光伝送システムにおける信号スペクトラムの補正方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴い急伸する通信需要に対応すべく、基幹通信ネットワークを構成する光伝送システムの伝送容量は、近年、驚くべき速度で増加している。このような急速な大容量化に対応するために、光波長多重技術、すなわちＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術が確立され、伝送データの大容量化を実現している。
【０００３】
しかしながら、長距離伝送システムにおいて、伝送容量の大容量化と共に、中継間隔の延伸は難しい目標となっている。そこで、１波当たりの信号対雑音電力比（光Ｓ／Ｎ）を確保し、かつ光ファイバ非線形効果による伝送波形歪みを低減するために、ラマン増幅という伝送路の損失を打ち消す伝送方法が提案されてきている（例えば、特許文献１参照）。図１１を用いて、ラマン増幅器を用いた従来技術について説明する。
【０００４】
図１１を参照すると、光送信器１０の出力は送信側光増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）２０により増幅されて、光ファイバ伝送路３０を介してラマン増幅器４０へ入力される。このラマン増幅器４０による増幅出力は受信側光増幅器（ＥＤＦＡ）５０により増幅されて、光受信器６０により受信されるようになっている。
【０００５】
光送信器１０の出力点ａにおける信号スペクトラムを図１２に示しており、本例では、１５７４ｎｍ〜１６１０ｎｍの信号帯域範囲の４０波のＷＤＭ波であるとしている。この送信器出力は、送信側光増幅器２０に入射されて増幅される。この送信側光増幅器２０の出力点ｂにおける信号スペクトラムを図１３に示している。この光増幅器２０は利得等化機能を有しているために、その出力点ｂでは平坦な信号スペクトラムとなっている。
【０００６】
この光増幅器２０の出力は光ファイバ伝送路３０へ入力されるが、この伝送路３０は伝送路損失３５ｄＢのＤＳＦ（Dispersion Shifted Fiber）ファイバであるものとする。そして、ラマン増幅器４０による増幅出力である点ｃの信号スペクトラムを図１４の１４１により示しており、これはラマン増幅器４０により出力されたラマン励起光により６．５ｄＢラマン増幅された信号スペクトラムである。このラマン増幅器４０は、送信側光増幅器２０の出力点ｂの信号スペクトラムが、図１３に示したように、平坦特性であるために、平坦な利得特性を有している。なお、図１４の１４２はラマン増幅なしの場合の信号スペクトラムである。
【０００７】
ラマン増幅出力は受信側光増幅器５０へ入力されて増幅される。この光増幅器５０の出力点ｄの信号スペクトラムを図１５に示している。この光増幅器５０は利得等化機能を有しているために、その出力点ｄでは平坦な信号スペクトラムとなっており、信号帯域１５７４ｎｍ〜１６１０ｎｍにて平坦な信号スペクトラムが光受信器６０へ入力されることになる。また、光増幅器５０は出力パワーを一定に保つＡＬＣ（Auto Level Control）制御アンプである。
【０００８】
光増幅器５０における光学特性（利得平坦度及びＮＦ（Noise Figure）特性）を図１６に示す。１６１が利得特性であり、１６２がＮＦ特性であり、図１１に示した構成にて長距離伝送を行った場合の光学特性であり、利得平坦度＝０ｄＢ、ＮＦ値１１．２ｄＢである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３４４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１１に示した従来の長距離伝システムに用いるラマン増幅方式を用いた構成においては、信号スペクトラムの波長依存性をなくすために、送信側光増幅器２０及び受信側光増幅器５０にて、共に高価な利得等化器を用いる必要がある。また、受信側光増幅器５０のみに利得等化器を用いる場合、受信側光増幅器５０へ入力される信号スペクトラムの波長依存性がより大きくなり、利得等化器の損失が大きくなることにより、ＮＦ特性の劣化及び製造が困難になって、価格の上昇を招来するという問題がある。
【００１１】
なお、特許文献１の技術では、ラマン増幅器においてのみ、信号スペクトラムの平坦化を行うようになっており、よってラマン増幅器には高性能の特性が要求されて、これまた価格の上昇を招くという欠点がある。
【００１２】
本発明の目的は、低価格とすることが可能でかつＮＦ特性の劣化を回避することが可能な光伝送システム及びその信号スペクトラム補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による光伝送システムは、波長分割多重信号の伝送をなす光伝送システムであって、送信側光増幅器における利得等化機能を省くことによって生じる各波長信号のスペクトラムの利得特性を、ラマン増幅器と受信側光増幅器とにより補正するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明による補正方法は、波長分割多重信号の伝送をなす光伝送システムにおける信号スペクトラムの補正方法であって、送信側光増幅器における利得等化機能を省くことによって生じる各波長信号のスペクトラムの利得特性を、ラマン増幅器と受信側光増幅器とにより補正するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、伝送路へ出力された数ｄＢの波長特性を持つ信号スペクトラムをラマン増幅にて利得補正を行っているので、受信側の光増幅器内に用いる利得等化器の損失量が小さくなりＮＦ特性が改善されるという効果がある。また、送信側光増幅器内の利得等化器を削除し、更には、受信側光増幅器内に用いる利得等化器の損失量が小さいために製造が容易になって、光増幅器の価格低減が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例としてのラマン増幅を用いた光伝送方式が示されている。図１において、２は送信側光増幅器（ブースターアンプ）であり、光送信器１の後に配置され送信光パワーの増大に使用されるものである。４はラマン増幅器であり、伝送路３である光ファイバに強い励起光を入射することにより信号波長帯に利得作用をもたらすものであり、伝送路ファイバ自体を増幅媒体として使用するものである。
【００１７】
５は受信側光増幅器（プリアンプ）であり、光受信器６の前に配置され受信感度の改善に使用されるものである。光増幅器２及び５は希土類を添加した光ファイバに信号光と励起光を入射させ信号光を増幅させるものである。但し、光増幅器２においては、光増幅器の利得の波長依存性と相反するプロファイルを持つ利得等化器を持たず、光増幅器５に関しては利得等化器を持つものである。
【００１８】
それ以外に関して、光増幅器３及び５は当業者にとって良く知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。更に、ラマン増幅器４に関しても当業者にとって良く知られており、後述する励起波長の選定以外において、本発明とは直接関係しないのでその詳細な構成は省略する。
【００１９】
なお、上記実施例の構成では、光増幅器２及び５として、希土類添加光ファイバのコアの部分に、信号光と励起光を入射させて、信号光を増幅させるのが一般的であるが、希土類を添加する光ファイバにダブルクラッドファイバを用いて、励起光を第２クラッド部分に入射させて、信号光を増幅させるマルチモード励起にて光を増幅させる構成でも可能である。
【００２０】
次に、本発明の実施例の動作について詳細に説明する。本例においても、従来例の場合と同様に、１５７４ｎｍ〜１６１０ｎｍの信号帯域範囲の４０波のＷＤＭ波であるものとする。
【００２１】
光送信器１より出力された波長多重信号光は、利得等化器を持たない光増幅器２にて増幅され、数ｄＢの波長依存性を持った状態にて伝送路３へ出力される。伝送路３では、ラマン増幅器４から出力されたラマン励起光により、ラマン散乱に基づく誘導放出にて励起光波長より約１００ｎｍ（１３ＴＨｚ）長い波長域で増幅が得られ、数ｄＢの波長依存性を持った出力スペクトラムの利得補正が行われる。その後、利得等化器を持った光増幅器５において再度増幅され、平坦な信号スペクトラムの状態にて光受信器６へ入力されるのである。
【００２２】
光送信器１の出力点Ａにおける信号スペクトラムが図２に示されている。図２に示される信号スペクトラムが入力信号として光増幅器２へ入射される。送信側光増幅器２の出力点Ｂにおける信号スペクトラムが図３に示されている。図２に示した信号スペクトラムは、利得等化器を持たない光増幅器２にて増幅され、図３に示すように、４．０ｄＢの波長依存性を持った信号スペクトラムとなって出力される。
【００２３】
点Ｂから点Ｃにおいては伝送路損失３５ｄＢのＤＳＦファイバ３を想定している。点Ｃにおける信号スペクトラムが図４に示されている。図４において、信号スペクトラム４１はラマン増幅器４におけるラマン励起光波長を１４６２ｎｍ及び１５０５ｎｍと選定してラマン増幅にて利得補正を行った時に得られる光増幅器５への入力信号スペクトラムである。この時、伝送路３にて得られるラマン利得のスペクトラムが図５の５１に示されている。なお、図５の５２は図１１で説明した従来例でのラマン利得のスペクトラムである。
【００２４】
図４の信号スペクトラム４２は、ラマン増幅器４において、ラマン利得が平坦となるように増幅した場合（ラマン増幅にて利得補正を行っていない場合）の光増幅器５への入力信号スペクトラムである。また、ラマン増幅器４により得られるラマン利得は平均６．５ｄＢとする。更に、ラマン増幅を行わなかった場合の光増幅器５への入力信号スペクトラムを参考データとして、信号スペクトラム４３として示している。
【００２５】
受信側光増幅器５の出力点Ｄにおける信号スペクトラムが図６に示されている。図６における信号スペクトラムは図４における信号スペクトラム４１を光増幅器５により増幅した後の出力信号スペクトラムである。光増幅器５は出力パワーを一定に保つＡＬＣ制御アンプであり、信号帯域１５７４ｎｍ〜１６１０ｎｍにて平坦な信号スペクトラムが光受信器６へ入力されることになる。
【００２６】
光増幅器５における光学特性（利得平坦度及びＮＦ特性）が、図１１に示した従来例との比較において、図７及び図８に示されている。利得スペクトラム７２及びＮＦ特性８２は、図１１に示した従来構成によって、長距離伝送を行う際に、ラマン増幅器により利得補正を行わない場合の受信側光増幅器における光学特性であり、利得平坦度＝４．０ｄＢ、ＮＦ値１３．６ｄＢである。
【００２７】
これに対して、利得スペクトラム７１及びＮＦ特性８１は、図１に示した本発明の構成によって、長距離伝送を行う際に、本発明によるラマン増幅器４において利得補正を行った場合の受信側光増幅器５における光学特性であり、利得平坦度＝２．５ｄＢ、ＮＦ値１１．８ｄＢとなる。この結果より、ラマン増幅にて利得補正を行うことにより、伝送路後の受信側光増幅器５に入力される信号スペクトラムの平坦度が改善され、受信側光増幅器５における利得等化器の最大損失特性が小さくなって、当該光増幅器５のＮＦ特性が１．８ｄＢ改善されることが分る。
【００２８】
本発明の他の実施例として、その基本的構成は上記の通りであるが、受信側光増幅器の構成について、更に工夫している。その構成を図９に示している。本図において、図１と同等部分は同一符号により示している。図９を参照すると、図１のラマン増幅器４と受信側光増幅器５とを一つにした構成（７で示す）となっており、ラマン増幅部における信号光入力モニタと、受信側光増幅器における信号光入力モニタとが共通になっている。これにより、更に受信側光増幅器の価格を低減することが可能になる。
【００２９】
この他の実施例について、図９における７の詳細を図１０を参照して説明する。励起ＬＤ（レーザダイオード）７３はラマン励起光源であり、伝送路３中にてラマン効果を用いて信号光を増幅させるものである。励起ＷＤＭカプラ７１は信号光と励起光を合波するものであり、励起光は信号光と逆向きに合波されて伝送路３へ出力される。
【００３０】
分岐カプラ７２は入力された信号光をある比率をもって分岐するものであり、ＰＤ（フォトダイオード）７４は光信号を電気信号に変換し受光するものである。光増幅部５はＥＤＦＡ、利得等化器、光アイソレータ、励起ＬＤ等を含み、当業者にとって良く知られており、本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。光増幅器７へ入力された信号パワーはＰＤ７４により受光され、この受光出力に応じて、ラマン励起光源ＬＤ７３及び光増幅部５における励起光源の制御が制御部７５によりで制御される。なお、図９における波長多重信号の伝送状態は、上記にて説明したとおりであるので、ここでは省略するものとする。
【００３１】
以上述べたように、本実施例では、ラマン増幅部における信号光入力モニタと受信側光増幅器における信号光入力モニタとを共通にしているので、受信側光増幅器の価格低減が可能となる。
【００３２】
このように、本発明では、送信側光増幅器の利得等化機能を削除し、この送信側光増幅器の利得等化機能を削除したことによる信号スペクトラムの利得特性の補正を、ラマン増幅器を用いて行って、できるだけ平坦な特性をもって受信側光増幅器へ入力し、最終的に、当該受信側光増幅器にても、利得補正を行うことにより、通常のラマン増幅器（利得補正機能を有していない）を用いて信号スペクトラムを受信側光増幅器へ入力する場合に比較して、受信側光増幅器にて用いる利得等化器の損失が小さくなり、ＮＦ特性も改善されることになる。
【００３３】
また、ラマン増幅器と受信側光増幅器との両者において、送信側光増幅器の利得等化機能を削除したことによる信号スペクトラムの利得特性の補正を行うようにしたので、双方に要求される利得特性の性能の緩和が図れることにもなる。
【００３４】
なお、上記実施例では、光送信器１の後に送信側光増幅器２を用いているが、本光増幅器の有無に制限されるものではない。また、光送信器１の後に、送信側光増幅器２を配置し、光受信器６の後に受信側光増幅器５を配置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、光送信器１の後に光合波器を配置し、光受信器６の前に光分波器を配置しても良いものである。
【００３５】
更に、光増幅器２，５における光増幅器の制御方法に関しても制限されるものではなく、例えば、光増幅器内においては、１段構成の増幅部（ＥＤＦＡ部）とすることができる（そのために、ＮＦ特性が悪くなっている）が、本発明は光増幅器内の増幅部の数に制限されるものではない（利得等化器を２つの増幅部の間に配置することによりＮＦ特性は更に良くなる）。
【００３６】
また、上記実施例においては、Ｌ−ｂａｎｄの４０チャネルの信号光を光増幅器への入力としているが、信号波長帯域及び信号（チャネル）数に制限されるものではない。更に上記実施例において、伝送路ファイバにＤＳＦを想定しているが、伝送路ファイバの種類に制限されるものではない。
【００３７】
更にはまた、上記実施例において、ラマン増幅の励起光を１４６２ｎｍ及び１５０５ｎｍの２波を用いているが、ラマン増幅の励起波長及び励起波長数に制限されるものではなく、システムの周波数帯域や、送信側光増幅器における利得等化機能を省くことによって生じる各波長信号のスペクトラムの利得特性の変動を補正する程度に応じて、ラマン増幅の励起波長及び励起波長数は適宜選定されることになる。すなわち、ラマン増幅器４と受信側光増幅器５とによる利得特性の補正によって、最終的に光受信器６への入射光の信号スペクトラムが平坦になるよう、ラマン増幅の励起波長及び励起波長数は選定される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】図１の点Ａにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図３】図１の点Ｂにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図４】図１の点Ｃにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図５】図１のラマン増幅器の利得特性を、従来例との比較において示す図である。
【図６】図１の点Ｄにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図７】受信光増幅器５における利得特性を、従来例との比較において示す図である。
【図８】受信光増幅器５におけるＮＦ特性を、従来例との比較において示す図である。
【図９】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図１０】図９の一部ブロック図である。
【図１１】従来技術を説明するためのブロック図である。
【図１２】図１１の点ａにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図１３】図１１の点ｂにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図１４】図１１の点ｃにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図１５】図１１の点ｄにおける信号スペクトラムを示す図である。
【図１６】図１１の受信側光増幅器５０の利得特性及びＮＦ特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  光送信器
２  送信側光増幅器
３  伝送路
４  ラマン増幅器
５  受信側光増幅器
６  光受信器
７  ラマン増幅器を一体化した受信側光増幅器
７１  励起ＷＤＭカプラ
７２  分岐カプラ
７３  ＬＤ（レーザダイオード）
７４  ＰＤ（フォトダイオード）
７５  制御部
【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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