(57)【要約】【課題】光ＳＮＲの改善効果を高めることができるラマン増幅用励起光源を得ることを目的とする。【解決手段】光ファイバ１中を伝播されている信号光に対する雑音光のパワー比を検出する光ＳＮＲモニタ装置１６を設け、その光ＳＮＲモニタ装置１６により検出されたパワー比が設定比と一致するように、２次励起光源１２から合分波器１３，１４を介して光ファイバ１に導入される２次励起光の波長を調整するように構成した。これにより、２次励起光の波長を最適化して光ＳＮＲを改善することができる。【選択図】        図１
2004233671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ中を伝播されている信号光の伝播方向と逆方向に伝播する１次励起光を上記光ファイバに導入して、その信号光をラマン増幅する１次励起光発光手段と、上記光ファイバ中を伝播されている信号光の伝播方向と逆方向に伝播する２次励起光を上記光ファイバに導入して、その１次励起光をラマン増幅する２次励起光発光手段と、上記光ファイバ中を伝播されている信号光に対する雑音光のパワー比を検出するパワー比検出手段と、上記パワー比検出手段により検出されたパワー比が設定比と一致するように、上記２次励起光発光手段から上記光ファイバに導入される２次励起光の波長を調整する２次励起光波長調整手段とを備えたラマン増幅用励起光源。
【請求項２】
２次励起光波長調整手段は、２次励起光が１次励起光に与えるラマン利得が最大になるときの波長よりも短波長になるように２次励起光の波長を調整することを特徴とする請求項１記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項３】
２次励起光発光手段から光ファイバに導入される２次励起光のパワーを調整する２次励起光パワー調整手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項４】
光ファイバ中を伝播されている信号光のパワーを検出するパワー検出手段を設け、２次励起光パワー調整手段が上記パワー検出手段により検出されたパワーが設定パワーと一致するように、２次励起光発光手段から光ファイバに導入される２次励起光のパワーを調整することを特徴とする請求項３記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項５】
２次励起光パワー調整手段は、２次励起光発光手段から相互に波長が異なる複数の２次励起光が光ファイバに導入される場合、複数の２次励起光のパワー比率を調整することを特徴とする請求項３または請求項４記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項６】
１次励起光発光手段から光ファイバに導入される１次励起光のパワーを調整する１次励起光パワー調整手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項７】
光ファイバ中を伝播されている信号光のパワーを検出するパワー検出手段を設け、１次励起光パワー調整手段が上記パワー検出手段により検出されたパワーが設定パワーと一致するように、１次励起光発光手段から光ファイバに導入される１次励起光のパワーを調整することを特徴とする請求項６記載のラマン増幅用励起光源。
【請求項８】
１次励起光パワー調整手段は、パワー比検出手段により検出されたパワー比が設定比と一致するように、１次励起光発光手段から光ファイバに導入される１次励起光のパワーを調整することを特徴とする請求項６または請求項７記載のラマン増幅用励起光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ中を伝播されている信号光をラマン増幅するラマン増幅用励起光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、高速・長距離大容量伝送の実現が要求されており、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信が用いられている。
一般に、相互に波長が異なる複数の信号光が送信器内の発光素子から送信され、１本の光ファイバ（伝送路）を伝搬した後、受信器内の受光素子により受信される。
受信器においては、信号処理を行うために必要十分な信号光パワーと、光信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が要求される。ここで、光ファイバの伝搬損失により信号光は伝送路内で距離に対して指数関数的に減衰し、その減少した信号光パワーを増加させるため、長距離伝送においては光増幅器が必要となる。ただし、光増幅器は信号光を増幅する際、雑音となる自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を発生したり、自然放出光を増幅したりするため、光増幅器における低雑音化が重要な課題になる。
【０００３】
現在、ＷＤＭ光通信の光増幅器として、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が広く用いられているが、近年、ラマン増幅器が広帯域・低雑音技術として注目されている。ＥＤＦＡは希土類イオンであるエルビウムのエネルギー準位により増幅波長帯が制限されるのに対し、ラマン増幅器は光と光学フォノン（格子振動）との相互作用である非線形効果により増幅波長帯が決定されるため、励起光の波長を選択することにより任意の波長帯を増幅できるという特長がある。このため、ラマン増幅器では、励起光を複数波長で広帯域に配置することにより増幅波長帯を広帯域化できるという利点がある。
【０００４】
また、ＥＤＦＡは、エルビウムが添加された光ファイバが利得媒体であり、送信器の後段、伝送路の途中、あるいは、受信器の前段に設置される。ＥＤＦＡのファイバ長は短尺で十分な利得が得られるため信号光の減衰が少なく、信号光の出力パワーが入力パワーより大きくなる集中定数型増幅器として用いられる。一方、ラマン増幅器は、石英系ガラスから成る光ファイバが利得媒体となるため、伝送路自体が光増幅器に利用される。ラマン増幅器のファイバ長は長尺で必要な利得が得られるため信号光の減衰が多く、信号光の出力パワーが入力パワーより小さい、あるいは、同程度となる分布定数型増幅器として用いられる。一般に、光ファイバ内で受信器から遠くに発生したＡＳＥは光ファイバの伝搬損失により減衰されるため、分布定数型増幅器としたラマン増幅器、即ち、分布ラマン増幅器では、低雑音化が実現するという利点がある。
【０００５】
分布ラマン増幅器の励起方法としては、励起光と信号光が同方向に伝搬する構成の前方励起、逆方向に伝搬する構成の後方励起、および、励起光が両方向から伝搬する構成の双方向励起がある。後方励起は、励起光と信号光の伝搬方向が異なるため、励起光パワーの変動による利得変動が少なく、また、励起光の光源が有する雑音成分の信号光への遷移が少ないなどの理由から主に使用されている。
しかし、後方励起の場合、受信器における雑音特性が劣化する。これは、光ファイバの伝搬損失により励起光が伝送路内で距離に対して指数関数的に減衰されるが、伝送路の受信器側から励起光を入力すると、伝送路の受信器側で励起光パワーが大きいことによりＡＳＥが多く発生するためである。
【０００６】
下記の特許文献１には、後方励起の分布ラマン増幅器において光ＳＮＲを改善する方法が開示されている。
このラマン増幅器（ラマン増幅用励起光源）は、１次励起光源と２次励起光源を備え、その１次励起光源と２次励起光源は、ＷＤＭカプラなどの一般的な合分波器を用いて伝送路に連結される。
伝送路内に信号光と、１次励起光と、２次励起光とが伝搬されるため、伝送路内で１次励起光が信号光を増幅する一方、２次励起光が１次励起光を増幅する。
この利点は、１次励起光は伝送路内で信号光に対して逆方向に伝搬し、２次励起光により伝送路内で１次励起光パワーが増大して、信号光が受ける利得の高い位置が伝送路の受信器側から遠くになることにより、１次励起光のみで構成した従来の分布ラマン増幅器に比べて光ＳＮＲが改善される点である。
さらに、後方励起とした１次励起光の入力パワーが小さい程、１次励起光パワーが最大となる位置が伝送路の受信器側からさらに遠くになるため、光ＳＮＲが向上する傾向がある。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６，１６３，６３６号（第３頁から第５頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラマン増幅用励起光源は以上のように構成されているので、伝送路内での励起光パワーの分布形状を一様に調整することが難しく、光ＳＮＲを顕著に改善することができない課題があった。
即ち、ラマン増幅用励起光源におけるＡＳＥの発生や増幅を最小限に抑えるためには、伝送路内での励起光パワーの分布を一様で小さくすることにより、信号光が光ファイバの伝搬損失で減衰する分を伝送路内の各位置で補償し、信号光をロスレスに増幅することが望ましいが、伝送路内での励起光パワーの一様な分布形状の形成は困難である。つまり、従来のラマン増幅用励起光源では、信号光に対して逆方向に伝搬する１次励起光を伝送路内で２次励起光が増幅することにより、１次励起光パワーが伝送路の受信器側から遠くで大きな分布形状を有しており、１次励起光を入力した受信器側においては１次励起光パワーが小さい。そして、１次励起光及び２次励起光の波長は任意に固定されているため、１次励起光に対するラマン利得は２次励起光パワーにより変化し、伝送路内での１次励起光パワーの分布を容易に調整することができない。
【０００９】
また、１次励起光の入力パワーを小さくすると信号光パワーが減少するため、２次励起光の入力パワーを大きくする必要がある。ラマン利得は、励起光に対してストークス周波数である１３．２ＴＨｚ程度低い周波数に最大の利得を与えるが、２４ＴＨｚ程度低い周波数においても小さな利得のピークが存在する。ＡＳＥ雑音はラマン利得に比例して発生するため、２次励起光が直接信号光に対して雑音を発生し、光ＳＮＲの改善効果が低下する課題があった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光ＳＮＲの改善効果を高めることができるラマン増幅用励起光源を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るラマン増幅用励起光源は、光ファイバ中を伝播されている信号光に対する雑音光のパワー比を検出し、そのパワー比が設定比と一致するように、２次励起光発光手段から光ファイバに導入される２次励起光の波長を調整するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるラマン増幅用励起光源を示す構成図であり、図において、光ファイバ１は図示せぬ送信器から送信されたＷＤＭの信号光を受信器２に伝播する伝送路であり、光ファイバ１は石英により構成されている。１次励起光源１１は光ファイバ１中を伝播されている波長λＳ（＝１５２６〜１５５０ｎｍ）の信号光をラマン増幅する波長λＰ１（＝１４４０ｎｍ）の１次励起光を発光し、２次励起光源１２は１次励起光源１１から発光された１次励起光をラマン増幅する波長λＰ２の２次励起光を発光する。ただし、２次励起光源１２は波長λＰ２を１３４０〜１３９５ｎｍの範囲で可変する。なお、１次励起光源１１及び２次励起光源１２としては、半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ファイバレーザや一般的な固体レーザの他、あらゆるレーザ光源を用いることができる。
ここで、１次励起光の波長はＷＤＭの信号光の波長に対して９５％以上のラマン利得係数を与え、２次励起光の波長は１次励起光の波長に対して４０％以上のラマン利得係数を与えることが可能であるため、伝送路内で２次励起光が１次励起光を増幅し、１次励起光が信号光を増幅することになる。
【００１３】
合分波器１３，１４は１次励起光と２次励起光を光ファイバ１における信号光の伝播方向と逆方向に導入するために光ファイバ１に連結されており、合分波器１３，１４は例えばＷＤＭカプラなどから構成されている。
なお、１次励起光源１１及び合分波器１３，１４から１次励起光発光手段が構成され、２次励起光源１２及び合分波器１３，１４から２次励起光発光手段が構成されている。
信号光パワーモニタ装置１５は光ファイバ１中を伝播されているＷＤＭにおける波長λＳの信号光のパワーを検出し、光ＳＮＲモニタ装置１６は波長λＳの信号光に対する雑音光のパワー比である光ＳＮＲを検出する。なお、信号光パワーモニタ装置１５はパワー検出手段を構成し、光ＳＮＲモニタ装置１６はパワー比検出手段を構成している。
【００１４】
２次励起光パワー制御回路１７は信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーと設定パワー（受信器２が必要とする信号光のパワー）を比較し、その信号光のパワーが設定パワーより小さい場合、その信号光のパワーが設定パワーと一致するように２次励起光パワー可変部１８を制御して２次励起光の入力パワーを変化させる。２次励起光パワー可変部１８は２次励起光パワー制御回路１７の指示の下、２次励起光の入力パワーを制御する。即ち、２次励起光パワー可変部１８は２次励起光源１２の注入パワーを増加する方法の他、２次励起光のパワーを増幅する方法など、あらゆる方法を用いることができる。例えば、２次励起光源１２はＬＤを波長可変させて用い、ＷＤＭの信号光の波長λＳは１５２６−１５５０ｎｍ、２次励起光の波長は１３４０−１３９５ｎｍの波長範囲で可変である。なお、２次励起光パワー制御回路１７及び２次励起光パワー可変部１８から２次励起光パワー調整手段が構成されている。
【００１５】
２次励起光波長制御回路１９は光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲと設定比（受信器２が必要とする光ＳＮＲ）を比較し、その光ＳＮＲが設定比より小さい場合、その光ＳＮＲが設定比と一致するように、２次励起光波長可変部２０を制御して２次励起光の波長を離調させる。２次励起光波長可変部２０は２次励起光波長制御回路１９の指示の下、２次励起光の波長を調整する。例えば、２次励起光波長可変部２０は回折格子などの波長選択素子を用いて２次励起光源１２の発振波長を選択するようにする。あるいは、非線形光学結晶などの波長変換素子を用いて２次励起光の波長を変換するようにする。あるいは、２次励起光源１２が複数のレーザ光源で構成されている場合、光スイッチを用いて複数の波長を切り替えるようにする。なお、２次励起光波長制御回路１９及び２次励起光波長可変部２０から２次励起光波長調整手段が構成されている。
【００１６】
１次励起光パワー制御回路２１は信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーと設定パワー（受信器２が必要とする信号光のパワー）を比較し、その信号光のパワーが設定パワーより小さい場合、その信号光のパワーが設定パワーと一致するように１次励起光パワー可変部２２を制御して１次励起光の入力パワーを変化させる。また、１次励起光パワー制御回路２１は光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲと設定比（受信器２が必要とする光ＳＮＲ）を比較し、その光ＳＮＲが設定比より小さい場合、その光ＳＮＲが設定比と一致するように１次励起光パワー可変部２２を制御して１次励起光の入力パワーを変化させる。１次励起光パワー可変部２２は１次励起光パワー制御回路２１の指示の下、１次励起光の入力パワーを制御する。即ち、１次励起光パワー可変部２２は１次励起光源１１の注入パワーを増加する方法の他、１次励起光のパワーを増幅する方法など、あらゆる方法を用いることができる。１次励起光源１１はＬＤを波長一定にして用いる。なお、１次励起光パワー制御回路２１及び１次励起光パワー可変部２２から１次励起光パワー調整手段が構成されている。
【００１７】
ここで、図８は２次励起光が１次励起光に与えるラマン利得スペクトルを示す説明図である。
一般に、２次励起光の波長λＰ２は１次励起光の波長λＰ１に対して１３．２ＴＨｚ程度のストークス周波数離れた波長に固定されている。ここで、波長λＰ２の２次励起光によるラマン利得スペクトルｇＲは１次励起光の波長λＰ１に対して最大のラマン利得係数を示し、１次励起光に最大の利得を与える。
一方、２次励起光の波長を短波長側の波長λＰ２Ｓ、あるいは、長波長側の波長λＰ２Ｌに離調させると、２次励起光と１次励起光の周波数差は変化する。
【００１８】
ここで、波長λＰ２Ｓ、λＰ２Ｌの２次励起光によるラマン利得スペクトルｇＲＳ、ｇＲＬは１次励起光の波長λＰ１に対してラマン利得係数が小さくなり、１次励起光に与える利得は小さい。このため、２次励起光の波長を短波長側あるいは長波長側に離調することにより、伝送路内で２次励起光が１次励起光を増幅をするためには長距離が必要であり、１次励起光パワーの最大となる位置は伝送路の受信器側からさらに遠くとなる。したがって、２次励起光の波長を調整可能とすることにより、伝送路内での１次励起光パワーの分布を調整し、光ＳＮＲの改善が可能となる。
また、２次励起光の波長を短波長側に離調することにより、２次励起光と信号光の周波数差が大きくなるため、波長λＰ２Ｓの２次励起光によるラマン利得スペクトルｇＲＳは信号光の波長λＳに対してラマン利得係数が十分小さくなり、２次励起光によるＡＳＥの発生は減少し、さらなる光ＳＮＲの改善効果が得られる。
【００１９】
さらに、２次励起光の波長を離調することにより、２次励起光の波長（λＰ２ＳあるいはλＰ２Ｌ）に対して１３．２ＴＨｚ程度のストークス周波数離れた１次励起光の波長は波長λＰ１からシフトし、複数の１次励起光の各波長に対するラマン利得係数が変化する。このため、ＷＤＭの信号光に与える利得の波長分布が変化し、信号光パワーの波長分布を調整して信号光の利得平坦化が可能となる。
ここで、２次励起光の波長を調整可能とする手段は、あらゆる方法を用いることができ、例えば、複数の波長の異なる２次励起光のパワー比率を可変することにより、２次励起光の重心の波長を可変とすることで実現される。
また、伝送路を伝搬した信号光および雑音光による光ＳＮＲを検出し、２次励起光の波長を調整可能とする手段を制御して２次励起光の波長を調整することにより、２次励起光の波長を最適化して光ＳＮＲの改善が可能となる。
【００２０】
次に動作について説明する。
まず、１次励起光源１１が波長λＰ１（＝１４４０ｎｍ）の１次励起光を発光し、２次励起光源１２が波長λＰ２の２次励起光を発光すると（波長λＰ２の可変範囲は１３４０〜１３９５ｎｍ）、その１次励起光によって信号光をラマン増幅し、その２次励起光によって１次励起光をラマン増幅するため、合分波器１３，１４が１次励起光と２次励起光を光ファイバ１における信号光の伝播方向と逆方向に導入する。
【００２１】
２次励起光パワー制御回路１７は、信号光パワーモニタ装置１５が光ファイバ１中を伝播されているＷＤＭにおける波長λＳの信号光のパワーを検出すると、その信号光のパワーと設定パワー（受信器２が必要とする信号光のパワー）を比較し、その信号光のパワーが設定パワーより小さい場合、その信号光のパワーが設定パワーと一致するように２次励起光パワー可変部１８を制御して２次励起光の入力パワーを変化させる。これにより、２次励起光の入力パワーの最適化が図られる。
２次励起光波長制御回路１９は、光ＳＮＲモニタ装置１６が波長λＳの信号光に対する雑音光のパワー比である光ＳＮＲを検出すると、その光ＳＮＲと設定比（受信器２が必要とする光ＳＮＲ）を比較し、その光ＳＮＲが設定比より小さい場合、その光ＳＮＲが設定比と一致するように、２次励起光波長可変部２０を制御して２次励起光の波長を離調させる。これにより、２次励起光の波長の最適化が図られる。
【００２２】
また、１次励起光パワー制御回路２１は、信号光パワーモニタ装置１５が波長λＳの信号光のパワーを検出すると、その信号光のパワーと設定パワー（受信器２が必要とする信号光のパワー）を比較し、その信号光のパワーが設定パワーより小さい場合、その信号光のパワーが設定パワーと一致するように１次励起光パワー可変部２２を制御して１次励起光の入力パワーを変化させる。また、光ＳＮＲモニタ装置１６が光ＳＮＲを検出すると、その光ＳＮＲと設定比（受信器２が必要とする光ＳＮＲ）を比較し、その光ＳＮＲが設定比より小さい場合、その光ＳＮＲが設定比と一致するように１次励起光パワー可変部２２を制御して１次励起光の入力パワーを変化させる。これにより、１励起光の入力パワーの最適化が図られる。
【００２３】
ここで、図２は信号光の伝送路内におけるパワー分布を示し、図３は雑音となるＡＳＥの伝送路内におけるパワー分布を示し、図４は１次励起光の伝送路内におけるパワー分布を示している。また、図５は２次励起光の伝送路内におけるパワー分布を示している。
図２から図５の例では、伝送路の長さが８０ｋｍ、１次励起光の入力パワーが１ｍＷであるとき、受信器２が必要とする信号光のパワーとして０ｄＢｍが得られるように２次励起光の入力パワーを調整している。
【００２４】
２次励起光の波長が１３５５ｎｍの場合は、１次励起光に対して最大のラマン利得係数を与えるが、２次励起光の波長が１３８２ｎｍの場合は、ラマン利得係数が最大の６０％に減少し、２次励起光の波長が１３３８ｎｍの場合は、ラマン利得係数が最大の４０％に減少する。
このため、２次励起光の波長１３５５ｎｍを短波長側の波長（＜λＰ２）に離調し、あるいは、２次励起光の波長１３５５ｎｍを長波長側の波長（＞λＰ２）に離調することにより、１次励起光のパワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から更に遠くにすることができる。その結果として、受信器２における信号光のパワーが減少することなく、ＡＳＥのパワーが減少するため、光ＳＮＲを改善することができる。
このように２次励起光の波長を可変させることにより、光ファイバ１内での１次励起光のパワーの分布を調整して、光ＳＮＲを改善することが可能となる。
【００２５】
図６は２次励起光の波長と信号光の光ＳＮＲとの関係を示している。ここで、信号光のパワーは受信器２が必要とする０ｄＢｍで一定としている。
受信器２が必要とする光ＳＮＲを３０ｄＢ以上とする場合において、１次励起光との周波数差が１３ＴＨｚのストークス周波数である２次励起光の波長が１３５５ｎｍ（λＰ２）である場合、受信したＡＳＥパワーが−２９．５ｄＢｍ、光ＳＮＲが２９．５ｄＢとなり、光ＳＮＲの必要条件を満たしていない。一方、短波長側に離調させた２次励起光の波長が１３３８ｎｍ（＜λＰ２）の場合、あるいは、長波長側に離調させた２次励起光の波長が１３８２ｎｍ（＞λＰ２）の場合、光ＳＮＲの必要条件を満たすことが可能となる。
【００２６】
また、上記のように２次励起光の入力パワーを可変させることにより、光ファイバ１内の１次励起光のパワーの分布を調整し、信号光のパワーを改善することが可能となる。
２次励起光の波長を離調させると、２次励起光の１次励起光に対するラマン利得係数が小さくなるため、光ファイバ１内の１次励起光のパワーと一緒に受信器２における信号光のパワーが減少する。このため、２次励起光の入力パワーが増加することにより、１次励起光が得られる利得が大きくなり、光ファイバ１内の１次励起光のパワーが増加し、信号光のパワーを改善することができる。
【００２７】
即ち、２次励起光パワー制御回路１７は、信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーが受信器２に必要な信号光のパワー、あるいは、設定値に至るまで２次励起光の入力パワーを増加するように制御して、光ＳＮＲを改善するために２次励起光の入力パワーを最適化することができる。
一方、２次励起光波長制御回路１９は、光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲが受信器２に必要な光ＳＮＲ、あるいは、設定値に至るまで２次励起光の波長を離調するように制御して、光ＳＮＲを改善するために２次励起光の波長を最適化することができる。
【００２８】
例えば、２次励起光の波長が１３５５ｎｍの場合、光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲは受信器２に必要な光ＳＮＲを満たしていないため、２次励起光波長制御回路１９により、２次励起光の波長が−１ｎｍ分だけ短波長側に離調されて２次励起光の波長が１３５４ｎｍに制御される。ここで、２次励起光波長制御回路１９による制御は受信器２における光ＳＮＲが３０ｄＢ以上に至るまでに設定されている。
これにより、信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーは、受信器２に必要な信号光のパワーを満たしていないため、２次励起光パワー制御回路１７により、２次励起光の入力パワーが増加されて信号光パワーが０ｄＢｍに至るまで２次励起光源１２が制御される。ここで、２次励起光パワー制御回路１７による制御は受信器２における信号光のパワーが受信器２に必要な信号光のパワーの０ｄＢｍ以上に至るまでに設定されている。
【００２９】
２次励起光の波長が１３５４ｎｍにおいて、受信器２における信号光のパワーが０ｄＢｍとなった場合、受信器２における光ＳＮＲは２９．５ｄＢに改善されるが、受信器２が必要とする光ＳＮＲを満たしていない。受信器２が必要とする信号光のパワーと光ＳＮＲが得られるまで同様の手順をくり返し実行し、２次励起光の波長が１３４０ｎｍにおいて、信号光のパワーが０ｄＢｍとなった場合、受信器２における光ＳＮＲが受信器２に必要な光ＳＮＲの３０ｄＢに改善され、２次励起光の波長及び入力パワーが最適化される。
このように、２次励起光の波長を調整する２次励起光波長制御回路１９が設けられていることにより、光ファイバ１内での１次励起光のパワーの分布を調整して、光ＳＮＲを改善することができる効果を奏する。
また、２次励起光の入力パワーを調整する２次励起光パワー制御回路１７が設けられていることにより、２次励起光の入力パワーを最適化して光ＳＮＲを改善することができる効果を奏する。
【００３０】
一方、２次励起光の波長が長波長側の１３９５ｎｍの場合、光ＳＮＲが劣化している。これは、２次励起光と信号光の周波数差が２０ＴＨｚであり、入力パワーの大きい２次励起光が直接信号光を増幅することにより、伝送路の受信器２側でＡＳＥが多く発生するためである。
２次励起光の波長を短波長側に離調した場合、２次励起光と信号光の周波数差が大きくなるため、波長λＳの信号光に対する波長（＜λＰ２）の２次励起光のラマン利得係数が十分小さくなり、２次励起光によるＡＳＥの発生が減少し、光ＳＮＲの改善効果が得られる。
【００３１】
また、２次励起光の波長を短波長側に離調した場合、ラマン利得スペクトルにおける周波数差が２０ＴＨｚ程度までのラマン利得係数の急激な変化により、２次励起光の小さな波長変化により光ＳＮＲが改善されるという利点がある。
したがって、２次励起光の波長が短波長（＜λＰ２）に調整されていることにより、光ファイバ１内での１次励起光のパワーの分布を調整して、光ＳＮＲを改善するとともに、２次励起光による光ＳＮＲの劣化を改善する効果が得られる。
【００３２】
さらに、２次励起光の波長を短波長側に離調することにより、２次励起光の入力パワーが十分大きくなり、２次励起光に対して２４ＴＨｚ程度低い周波数のＷＤＭの信号光を２次励起光が直接増幅するため、ＷＤＭの信号光の増幅帯域が拡大するという利点がある。例えば、２次励起光の波長を１３３８ｎｍに離調することにより、ＷＤＭの信号光の波長は１５００〜１５５０ｎｍに拡大することが可能となる。ここで、２次励起光に対して２４ＴＨｚ程度低い周波数の信号光と１次励起光の周波数差は約１０ＴＨｚ以下であり、１次励起光の信号光に対するラマン利得係数は十分小さい。このため、２次励起光が直接増幅することにより、ＷＤＭの広帯域化が実現可能である。
【００３３】
この実施の形態１では、１次励起光の入力パワーを可変させることにより、光ファイバ１内での１次励起光のパワーの分布を調整して、信号光のパワー、あるいは、光ＳＮＲを改善することができる。
２次励起光の波長を短波長側あるいは長波長側に離調させると、２次励起光の１次励起光に対するラマン利得係数が小さくなるため、光ファイバ１内の１次励起光のパワーと一緒に受信器２における信号光のパワーが減少する。
このため、１次励起光の入力パワーが増加することにより、信号光が得られる利得が大きくなり、信号光のパワーを改善させることができる。一方、１次励起光の入力パワーが減少することにより、信号光が得られる利得が小さくなる。このため、１次励起光パワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から更に遠くになり、光ＳＮＲを改善させることができる。
【００３４】
１次励起光パワー制御回路２１は、信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーが受信器２に必要な信号光のパワー、あるいは、設定値に至るまで１次励起光の入力パワーを増加するように制御して、光ＳＮＲを改善するために１次励起光の入力パワーを最適化することができる。あるいは、光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲが受信器２に必要な光ＳＮＲ、あるいは、設定値に至るまで１次励起光の入力パワーを減少するように制御して、光ＳＮＲを改善するために１次励起光の入力パワーを最適化することができる。
【００３５】
例えば、２次励起光の波長が１３３９ｎｍにおいて、信号光パワーモニタ装置１５により検出された信号光のパワーが受信器２に必要な信号光のパワーを満たしていない場合、１次励起光パワー制御回路２１により、１次励起光の入力パワーが増加されて信号光パワーが０ｄＢｍに至るまで１次励起光源が制御される。ここで、１次励起光パワー制御回路２１による制御は受信器２における信号光パワーが受信器２に必要な信号光パワーの０ｄＢｍ以上に至るまでに設定されている。
１次励起光の入力パワーが２ｄＢｍにおいて、受信器２における信号光のパワーが０ｄＢｍとなった場合、受信器２における光ＳＮＲは３０ｄＢとなり、受信器２が必要とする光ＳＮＲを満たすことが可能となる。
【００３６】
あるいは、２次励起光の波長が１３４１ｎｍにおいて、光ＳＮＲモニタ装置１６により検出された光ＳＮＲが受信器２に必要な光ＳＮＲを満たしていない場合、１次励起光パワー制御回路２１により、１次励起光の入力パワーが−１ｄＢだけ減少されて−１ｄＢに制御される。ここで、１次励起光波長制御回路２１による制御は受信器２における光ＳＮＲが３０ｄＢ以上に至るまでに設定されている。
１次励起光の入力パワーが−１ｄＢｍにおいて、受信器２における光ＳＮＲは３０ｄＢとなり、受信器が必要とする光ＳＮＲを満たすことが可能となる。
【００３７】
このように、１次励起光の入力パワーを調整する１次励起光パワー制御回路２１が設けられていることにより、信号光のパワーや光ＳＮＲが設定値と一致するように１次励起光の入力パワーを最適化して、光ＳＮＲを改善することができる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２によるラマン増幅用励起光源を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１次励起光源１１ａは光ファイバ１中を伝播されている波長λＳ（＝１５２０〜１６００ｎｍ）の信号光をラマン増幅する波長λＰ１ａ（＝１４４０ｎｍ）の１次励起光を発光し、１次励起光源１１ｂは波長λＳの信号光をラマン増幅する波長λＰ１ｂ（＝１４６０ｎｍ）の１次励起光を発光し、１次励起光源１１ｃは波長λＳの信号光をラマン増幅する波長λＰ１ｃ（＝１４８０ｎｍ）の１次励起光を発光する。
２次励起光源１２ａは１次励起光源１１ａから発光された１次励起光をラマン増幅する波長λＰ２ａ（波長λＰ２ａの可変範囲は１３３５〜１３５５ｎｍ）の２次励起光を発光し、２次励起光源１２ｂは１次励起光源１１ｂから発光された１次励起光をラマン増幅する波長λＰ２ｂ（波長λＰ２ｂの可変範囲は１３６０〜１３７２ｎｍ）の２次励起光を発光し、２次励起光源１２ｃは１次励起光源１１ａから発光された１次励起光をラマン増幅する波長λＰ２ｃ（波長λＰ２ｃの可変範囲は１３９０〜１４１０ｎｍ）の２次励起光を発光する。
【００３９】
２次励起光パワー制御回路１７ａ，１７ｂは２次励起光パワー可変部１８ａ，１８ｂを制御して２次励起光の入力パワーを変化させる。２次励起光パワー可変部１８ａ，１８ｂは２次励起光パワー制御回路１７ａ，１７ｂの指示の下、２次励起光の入力パワーを制御する。２次励起光パワー可変部１８ｃは２次励起光の入力パワーを制御する。
２次励起光波長制御回路１９ａ，１９ｃは２次励起光波長可変部２０ａ，２０ｃを制御して２次励起光の波長を離調させる。２次励起光波長可変部２０ａ，２０ｃは２次励起光波長制御回路１９ａ，１９ｃの指示の下、２次励起光の波長を調整する。２次励起光波長可変部２０ｂは２次励起光の波長を調整する。
【００４０】
１次励起光パワー制御回路２１ａ，２１ｂは１次励起光パワー可変部２２ａ，２２ｂを制御して１次励起光の入力パワーを変化させる。１次励起光パワー可変部２２ａ，２２ｂは１次励起光パワー制御回路２１ａ，２１ｂの指示の下、１次励起光の入力パワーを制御する。１次励起光パワー可変部２２ｃは１次励起光の入力パワーを制御する。
合分波器３１〜３４は複数の１次励起光と２次励起光を光ファイバ１における信号光の伝播方向と逆方向に導入するために光ファイバ１に連結されており、合分波器１３，１４と同様に、例えばＷＤＭカプラなどから構成されている。
【００４１】
次に動作について説明する。
まず、２次励起光の波長λＰ２ａ，λＰ２ｂ，λＰ２ｃは、それぞれ１３３５〜１３５５ｎｍ、１３６０〜１３７２ｎｍ、１３９０〜１４１０ｎｍの範囲で可変であり、光ファイバ１内で複数波長の２次励起光が複数波長の１次励起光を増幅し、複数波長の１次励起光がＷＤＭの信号光を増幅することになる。
１次励起光の波長１４４０ｎｍ、１４６０ｎｍ、１４８０ｎｍに対してストークス周波数離れた２次励起光の波長は、それぞれ１３５５ｎｍ（λＰ２ａ）、１３７２ｎｍ（λＰ２ｂ）、１３９０ｎｍ（λＰ２ｃ）である（図８を参照）。
【００４２】
ここで、受信器２がＷＤＭの波長λＳの信号光を受信したとき、その信号光の光ＳＮＲが受信器２の必要とする光ＳＮＲを満たしていない場合、例えば、２次励起光の波長を１３３７ｎｍ（＜λＰ２ａ）、１３６２ｎｍ（＜λＰ２ｂ）、１４０４ｎｍ（＞λＰ２ｃ）に離調することにより、それらの信号光の光ＳＮＲが改善され、ＷＤＭの信号光で受信器２に必要十分な光ＳＮＲが得られている。
これは、３波長の２次励起光の波長をそれぞれ離調して、３波長の１次励起光が得られる利得を小さくすることにより、１次励起光のパワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から更に遠くになるためである。
【００４３】
また、任意の波長の２次励起光の入力パワーを調整することにより、２次励起光の波長を調整することができる。これは、相互に波長が異なる複数の２次励起光のパワー比率を可変することにより、２次励起光の重心の波長を可変とすることで実現することができる。
例えば、２次励起光の波長１３５５ｎｍ、１３７２ｎｍ、１３９０ｎｍの入力パワーが等しい場合、２次励起光の重心の波長は１３７２ｎｍであり、２次励起光のパワー比率を３：２：１とすると、２次励起光の重心の波長は１３６７ｎｍとなる。このため、２次励起光の重心の波長を可変して、１次励起光が得られる利得を小さくすることにより、１次励起光のパワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から更に遠くになり、光ＳＮＲを改善することができる。
【００４４】
さらに、任意の波長の２次励起光と１次励起光の入力パワーを調整することにより、光ＳＮＲや信号光パワーを改善することができる。
例えば、波長１３３７ｎｍの２次励起光の入力パワーが大きい場合、２次励起光の間でラマン増幅が行われ、波長１３３７ｎｍの２次励起光が波長１３６２ｎｍ及び波長１４０４ｎｍの２次励起光を増幅し、波長１３６２ｎｍの２次励起光が波長１４０４ｎｍの２次励起光を増幅する。このため、波長１３６２ｎｍ及び波長１４０４ｎｍの２次励起光のパワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から遠くになり、１次励起光のパワーが最大となる位置も伝送路の受信器２側から更に遠くになる。
【００４５】
また、波長１４４０ｎｍの１次励起光の入力パワーが大きい場合、１次励起光の間でラマン増幅が行われ、波長１４４０ｎｍの１次励起光が波長１４６０ｎｍ及び波長１４８０ｎｍの１次励起光を増幅し、波長１４６０ｎｍの１次励起光が波長１４８０ｎｍの１次励起光を増幅する。このため、波長１４６０ｎｍ及び波長１４８０ｎｍの１次励起光のパワーが最大となる位置が伝送路の受信器２側から遠くになる。
さらに、任意の波長の２次励起光及び１次励起光の入力パワーを調整することにより、光ファイバ１内での１次励起光のパワーの分布を調整して、光ＳＮＲを改善することができるとともに、信号光が得られる利得の波長分布を調整して、信号光パワーを改善することができる効果が得られる。
【００４６】
なお、言うまでもないが、上記実施の形態１と同様に、２次励起光パワー制御回路１７が２次励起光パワー可変部１８を制御して、２次励起光波長制御回路１９が２次励起光波長可変部２０を制御することにより、２次励起光のパワーや波長を最適化し、また、１次励起光パワー制御回路２１が１次励起光パワー可変部２２を制御することにより、１次励起光のパワーや波長を最適化して、光ＳＮＲを改善するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバ中を伝播されている信号光に対する雑音光のパワー比を検出し、そのパワー比が設定比と一致するように、２次励起光発光手段から光ファイバに導入される２次励起光の波長を調整するように構成したので、２次励起光の波長を最適化して光ＳＮＲを改善することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるラマン増幅用励起光源を示す構成図である。
【図２】信号光の伝送路内におけるパワー分布を示す説明図である。
【図３】雑音となるＡＳＥの伝送路内におけるパワー分布を示す説明図である。
【図４】１次励起光の伝送路内におけるパワー分布を示す説明図である。
【図５】２次励起光の伝送路内におけるパワー分布を示す説明図である。
【図６】２次励起光の波長と信号光の光ＳＮＲとの関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるラマン増幅用励起光源を示す構成図である。
【図８】２次励起光が１次励起光に与えるラマン利得スペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ、２  受信器、１１  １次励起光源（１次励起光発光手段）、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  １次励起光源（１次励起光発光手段）、１２  ２次励起光源（２次励起光発光手段）、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  ２次励起光源（２次励起光発光手段）、１３，１４  合分波器（１次励起光発光手段、２次励起光発光手段）、１５  信号光パワーモニタ装置（パワー検出手段）、１６  光ＳＮＲモニタ装置（パワー比検出手段）、１７  ２次励起光パワー制御回路（２次励起光パワー調整手段）、１７ａ，１７ｂ  ２次励起光パワー制御回路（２次励起光パワー調整手段）、１８  ２次励起光パワー可変部（２次励起光パワー調整手段）、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  ２次励起光パワー可変部（２次励起光パワー調整手段）、１９  ２次励起光波長制御回路（２次励起光波長調整手段）、１９ａ，１９ｃ  ２次励起光波長制御回路（２次励起光波長調整手段）、２０  ２次励起光波長可変部（２次励起光波長調整手段）、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  ２次励起光波長可変部（２次励起光波長調整手段）、２１  １次励起光パワー制御回路（１次励起光パワー調整手段）、２１ａ，２１ｂ  １次励起光パワー制御回路（１次励起光パワー調整手段）、２２  １次励起光パワー可変部（１次励起光パワー調整手段）、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  １次励起光パワー可変部（１次励起光パワー調整手段）。
【図１】
2004233671.tif 000003
【図２】
2004233671.tif 000004
【図３】
2004233671.tif 000005
【図４】
2004233671.tif 000006
【図５】
2004233671.tif 000007
【図６】
2004233671.tif 000008
【図７】
2004233671.tif 000009
【図８】
2004233671.tif 000010