(57)【要約】【課題】従来よりも小型で、光出力パワーの変動を低減し、且つ、光入力パワーの有無によらずに監視制御情報の送出が容易な、光増幅装置を提供する。【解決手段】異なる波長の励起光を生成する複数の励起光源３−１，３−２と、これらの励起光源３−１，３−２からの各励起光を受けて主信号光をその励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体１と、このラマン増幅媒体１で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体２と、上記の各励起光のうち特定波長の励起光の一部又は全部を希土類添加光増幅媒体２の励起光として希土類添加光増幅媒体２へ導入する励起光導入手段６とをそなえるように構成する。【選択図】        図１
2004157234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の励起光を生成する複数の励起光源と、
該励起光源からの各励起光を受けて主信号光を該励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、
該ラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、
上記の各励起光のうち特定波長の励起光の一部又は全部を該希土類添加光増幅媒体の励起光として該希土類添加光増幅媒体へ導入する励起光導入手段とをそなえたことを特徴とする、光増幅装置。
【請求項２】
異なる波長の励起光を生成する複数の後方励起光源と、
該後方励起光源で生成される各励起光のうち少なくともいずれかと同じ特定波長の励起光を生成する前方励起光源と、
該後方励起光源からの各励起光を一方から受けるとともに該前方励起光源からの励起光を他方から受けて主信号光を双方向からの励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、
該ラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、
該後方励起光源からの各励起光のうち該特定波長の励起光の一部又は全部を該希土類添加光増幅媒体の励起光として該希土類添加光増幅媒体へ導入するとともに、該前方励起光源からの少なくとも該特定波長の励起光を該希土類添加光増幅媒体の励起光として透過する励起光導入手段とをそなえたことを特徴とする、光増幅装置。
【請求項３】
該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに、残りを該ラマン増幅媒体へ透過する反射型ファイバグレーティングにより構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光増幅装置。
【請求項４】
該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ、残りを該ラマン増幅媒体へ分岐する光カプラにより構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光増幅装置。
【請求項５】
該励起光源が、該励起光に送信すべき監視制御情報に応じた強度変調を施すように構成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅装置に関し、特に、ラマン増幅を行なう光中継器に用いて好適な光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信量の増加に伴って、大容量、低コストの光ファイバ通信システムの開発が活発である。大容量化に対しては、複数の波長の光信号をチャンネル信号として多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が研究／開発されており、低コスト化に対しては、端局（光信号をいったん電気信号に変換し、再び光信号を再生する局）から端局までの距離をできる限り長くする長距離システムが求められている。
【０００３】
ここで、後者において、端局間距離をできる限り長くするためには、中継器に設置された光増幅器で発生する光雑音レベルを、いかに低く抑えるかという点が重要である。この点に対して、近年、分布型ラマン増幅器（ＤＲＡ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が注目を集め、実システムへの導入が図られつつある。
従来まで、光信号は、中継器における希土類〔特に、エルビウム（Ｅｒ）〕添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）によって集中的に増幅されていたが、ＥＤＦＡは高利得での増幅が可能な反面、雑音の発生量が比較的多く、これがシステム全体の伝送距離を制限する要因の一つとなっていた。即ち、光受信端局にて長距離伝送されてきた光信号を十分なレベル（パワー）で受信できたとしても、その受信光信号の品質を表す光ＳＮ比（ＯＳＮＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が悪いために正常に信号を復調できないという現象が発生するのである。
【０００４】
そこで、このような現象を回避するために、中継器の光増幅器構成（以下、アンプ構成ともいう）として、例えば、ＥＤＦＡの直前にＤＲＡ（例えば、下記特許文献１参照）を配置し、このＤＲＡにて光伝送路（光ファイバ）による伝送損失の一部を補償した上で、ＥＤＦＡにて集中的に光信号の増幅を行なう方法が用いられるようになってきたのである。
【０００５】
このアンプ構成の利点は、ＤＲＡが光伝送路を利用して分布的に光信号を増幅する分布増幅型の光増幅器であるため、利得はＥＤＦＡに比べて小さいものの、ＥＤＦＡよりも低雑音での増幅が可能であることから、ＥＤＦＡのみで構成されたシステムに比してＯＳＮＲの改善効果が期待できることである。
ここで、図１０にＤＲＡを用いた中継器（以下、ラマン増幅中継器ともいう）の一般的な構成を示す。この図１０に示すラマン増幅中継器は、複数波長（ここでは、２波長）の励起光源（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）６００，７００を有しており、これらの励起光源６００，７００から送出された各波長の光信号が合成器（偏波合成器又は波長合成器）８００で合成された後、ＷＤＭカプラ２００により光伝送路１００へ、主信号光の伝送方向とは逆方向に送出（後方励起）されるようになっている。
【０００６】
なお、この図１０において、３００は一方向（主信号光伝送方向）にしか光を透過しないアイソレータ、４００は中継器出力のパワーモニタのために主信号光の一部を分岐するパワーモニタ用カプラ、５００はこのカプラ４００で分岐された光出力を受光してそのパワーに応じた電気信号を生成するパワーモニタ用フォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）をそれぞれ示す。
【０００７】
上述のごとく構成されたラマン増幅中継器では、例えば、一方の励起光源６００の励起光波長が１４４０ｎｍ、他方の励起光源７００の励起光波長が１４８０ｎｍであるとすると、光伝送路１００において励起光波長１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍからそれぞれ長波長側に約１００ｎｍ離れた波長１５４０ｎｍ，１５８０ｎｍ付近を中心にラマン増幅を生じさせて、主信号光の増幅を行なうことができる。
【０００８】
なお、上記２波長の励起光パワーの比率は一般に３：２〜４：１程度に設定される（ただし、励起光波長及びパワーはシステム，ケーブル種類等により異なる）。このように励起光パワーの比率が異なる理由としては、主に以下の２つが挙げられる。
（１）ケーブル損失の波長依存性（短波長側ほど損失が大きい）
（２）励起光間のラマン増幅（短波長側の励起光により長波長側の励起光が増幅される）
また、パワーモニタ用ＰＤ５００で得られた光出力パワー（電気信号）に基づいて必要な監視制御情報（障害情報や上流側への励起光パワー制御情報等）を主信号光に変調をかけることで他ノード（中継器や端局）へ送信することができる。なお、図１０では図示していないが、通常、光中継器は上り回線と下り回線とで対称な構造（伝送系）を有しており（例えば、海底光通信システム）、上流側への監視制御情報の送信は、他方の伝送系を利用して行なわれる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１１７１２６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラマン増幅器の利得は、光入力パワーの変動に対し光出力パワーも同様に変動するという特性をもっている。例えば、光入力パワーが１ｄＢ低下した場合、光出力パワーは約０．９ｄＢ低下する（Δｐｏｕｔ／ΔＰｉｎ≒０．９ｄＢ／ｄＢ）。このため、従来のラマン増幅器では、例えば、励起光パワーを増加して光出力パワーを高めたり、上記特許文献１（主に、段落［００１８］及び［００１９］、図１，図３，図５参照）により提案されているように、後方励起構成における複数の励起光をラマン増幅媒体である光ファイバ（以下、ラマンファイバという）の前段に介装した励起光反射器により主信号光の伝送方向と同じ方向へ一括反射させることで、ラマンファイバへの総合の入力励起光パワーを大きくして、ラマン増幅器の励起効率を高めたりする必要がある。
【００１１】
また、光増幅器の上り回線及び下り回線で励起光源を共有する（冗長構成）海底通信システムにおいては、一方の回線のみの光出力パワーを制御することはできないため、他方の回線の光出力パワーまで同時に変動してしまい、光出力パワーの一定制御が難しい。
【００１２】
かかる光出力パワー変動は、前述したようにラマン増幅器の後段にＥＤＦＡを配置することで、光中継器全体として低減することができるが、この場合は、当然ながら、ＥＤＦＡに専用の励起光源がラマン増幅用の励起光源とは別途必要になるので、装置規模が増大する。
さらに、ラマン増幅器は光伝送路自体が増幅媒体であるため、中継器直近において光伝送路の破断等が発生すると、増幅媒体がなくなってしまい監視制御情報の送出が不可能になる。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、従来よりも小型，低コストで、光出力パワーの変動を低減し、且つ、光入力パワーの有無によらずに監視制御情報の送出が容易な、光増幅装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の光増幅装置（請求項１）は、異なる波長の励起光を生成する複数の励起光源と、これらの励起光源からの各励起光を受けて主信号光を該励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、このラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、上記の各励起光のうち特定波長の励起光の一部又は全部を上記希土類添加光増幅媒体の励起光として希土類添加光増幅媒体へ導入する励起光導入手段とをそなえたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の光増幅装置（請求項２）は、異なる波長の励起光を生成する複数の後方励起光源と、これらの後方励起光源で生成される各励起光のうち少なくともいずれかと同じ特定波長の励起光を生成する前方励起光源と、上記後方励起光源からの各励起光を一方から受けるとともに上記前方励起光源からの励起光を他方から受けて主信号光を双方向からの励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、このラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、上記後方励起光源からの各励起光のうち上記特定波長の励起光の一部又は全部を希土類添加光増幅媒体の励起光としてその希土類添加光増幅媒体へ導入するとともに、上記前方励起光源からの少なくとも上記特定波長の励起光を上記希土類添加光増幅媒体の励起光として透過する励起光導入手段とをそなえたことを特徴としている。
【００１６】
ここで、上記の励起光導入手段は、上記のラマン増幅媒体と希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに、残りをラマン増幅媒体へ透過する反射型ファイバグレーティングにより構成してもよいし（請求項３）、上記のラマン増幅媒体と希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ、残りをラマン増幅媒体へ分岐する光カプラにより構成してもよい（請求項４）。
【００１７】
なお、上記の励起光源は、励起光に送信すべき監視制御情報に応じた強度変調を施すように構成するのが好ましい（請求項５）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図である。この図１に示すラマン増幅中継器は、光伝送路１と、ＥＤＦ２と、複数（ここでは２つ）の励起光源３−１，３−２と、合成器４と、サーキュレータ５と、光伝送路１とＥＤＦ２との間に設けられた反射型ファイバグレーティング６と、ＥＤＦ２の後段に設けられたアイソレータ７と、パワーモニタ用のカプラ８及びフォトダイオード（ＰＤ）９とをそなえて構成されている。
【００１９】
ここで、光伝送路１は、ラマン増幅の利得媒質（ラマン増幅媒体）である光ファイバ（以下、ラマンファイバ１と表記することがある）で、主信号光〔波長多重（ＷＤＭ光）〕を伝送するとともに、励起光源３−１，３−２で生成された各励起光を受けて当該主信号光をそれらの励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するものである。
【００２０】
また、ＥＤＦ（希土類添加光増幅媒体）２は、ラマンファイバ１によるラマン増幅後の主信号光をさらに増幅するためのもので、周知のように、希土類イオンとしてエルビウム（Ｅｒ）イオンをファイバコアに添加（ドープ）した光ファイバ増幅器（以下、ＥＤＦＡ２と表記することもある）である。なお、この増幅媒体２には、エルビウムイオン以外に、プラセオジウム（Ｐｒ）やツリウム（Ｔｒ）等の他のランタノイド系希土類イオンをファイバコアにドープしたものが用いられることもあるが、主信号光波長域が広帯域でしかも高利得，低損失であるという理由で、一般にＷＤＭ伝送システムではＥＤＦが最も良く用いられる。
【００２１】
また、励起光源（後方励起光源）３−１，３−２は、いずれもラマンファイバ１によるラマン増幅のための異なる波長の励起光を生成するレーザダイオード（ＬＤ）で、この場合も、例えば、励起光源３−１が波長１４４０ｎｍの励起光を生成し、励起光源３−２が波長１４８０ｎｍの励起光を生成するようになっている。ただし、勿論、これらの励起光波長の設定は適宜変更してよい。
【００２２】
さらに、合成器（偏波合成器又は波長合成器）４は、これらの励起光源３−１，３−２からの励起光を合波するものであり、サーキュレータ５は、ラマンファイバ１からの主信号光をＥＤＦＡ２側へ通過するとともに、合成器４からの励起光をラマンファイバ１の後方から当該ラマンファイバ１へ（つまり、主信号光の伝送方向とは逆方向）へ導入するためのものである。なお、励起光源３−１，３−２への戻り光を防ぐために、この合成器４とサーキュレータ５との間にアイソレータを設けてもよい。
【００２３】
また、アイソレータ７は、ＥＤＦ２への戻り光を防止するために、主信号光を一方向にのみ透過するものであり、パワーモニタ用カプラ８及びパワーモニタ用ＰＤ９は、それぞれ、図１０により前述したものと同様のものである。
そして、反射型ファイバグレーティング（励起光導入手段）６は、波長選択性を有する反射型のファイバグレーティングで、ここでは、サーキュレータ５からの２波長の励起光のうち長波長側の励起光（１４８０ｎｍ）の一部を反射（残りの長波長側の励起光及び短波長側の励起光（１４４０ｎｍ）の全てはラマンファイバ１側へ通過）することで、その反射光がＥＤＦＡ２の励起光としてＥＤＦＡ２に導入されるようになっている。
【００２４】
したがって、この反射型ファイバグレーティング６での長波側の励起光の反射率を適正値に設定することで、ラマンファイバ１，ＥＤＦ２の両増幅媒体において充分な利得を得ることができる。その反射率はおおよそ１０〜５０％程度でよいが、システムにより最適値は異なる。
このような構成を採用することで、長波長側の励起光源３−２がラマンファイバ１及びＥＤＦ２のための励起光源として兼用されるため、ＥＤＦ２に専用の励起光源が不要になる。なお、本例のように長波長側の励起光の一部を反射するのは、既に述べたように励起光間のラマン増幅（短波長側の励起光により長波長側の励起光が増幅される）現象により、一般に、短波長側の励起光パワーよりも長波長側の励起光パワーに充分な余裕があるからである。
【００２５】
上述のごとく構成された本実施形態のラマン増幅中継器では、ラマンファイバ１において、励起光源３−１及び３−２からの各励起光のうち反射型ファイバグレーティング６を透過してくる励起光、即ち、反射型ファイバグレーティング６で反射されなかった長波長側の励起光（１４８０ｎｍ）及び短波長側の励起光（１４４０ｎｍ）の全てにより主信号光がラマン増幅される。
【００２６】
そして、ラマン増幅後の主信号光は、反射型ファイバグレーティング６及びサーキュレータ５を透過してＥＤＦ２に入力され、ＥＤＦ２において、反射型ファイバグレーティング６で反射された長波長側の励起光（１４８０ｎｍ）を用いてさらに増幅される。
ここで、ＥＤＦＡ２は、光入力パワーの変動に対し、光出力パワーの変動が小さい。例えば、光入力パワーが１ｄＢ低下した場合、光出力パワーの低下は約０．１〜０．３ｄＢと小さく（ΔＰｏｕｔ／ΔＰｉｎ≒０．１〜０．３ｄＢ／ｄＢ）、光入力パワーの変動分が圧縮される。したがって、本例のようにラマン増幅とＥＤＦＡ２を併用した場合、例えば図２に実線Ａで示すように、光入力パワーの変動に対する光出力パワーの変動は、ラマン増幅のみの場合（実線Ｂ参照）の３０％以下となる。
【００２７】
さて、このように反射型ファイバグレーティング６で励起光の一部を反射する構成を採ると、仮に反射型ファイバグレーティング６の前段側で断線等の伝送路障害が生じたとしても、ＥＤＦ２には常に反射型ファイバグレーティング６の反射光（長波長側の励起光の一部）が入力されていることになる。
したがって、例えば、長波長側の励起光源３−２の駆動電流を強度変調することでＥＤＦＡ２に入力される上記反射光に強度変調をかけることができるので、必要な監視制御情報に応じて励起光源３−２の励起光（即ち、駆動電流）に強度変調をかければ、ラマン増幅中継器への入力光（パワー）の有無に関わらず、必要な監視制御情報を下流側へ送信することが可能となる。
【００２８】
以上まとめると、本実施形態のラマン増幅中継器によれば、次のような効果ないし利点が得られる。
（１）ラマン増幅とＥＤＦＡ２を組み合わせることで光出力パワーの変動を抑えることができる。
（２）反射型ファイバグレーティング６を用いることで、ＥＤＦＡ２専用の励起光源が不要になる（ラマン増幅中継器の小型化，低コスト化が可能）。
【００２９】
（３）反射型ファイバグレーティング６を用いることで、反射光の強度変調を用いて監視制御情報を容易に送出することができる。
（Ａ１）第１実施形態の変形例の説明
次に、図１により上述した基本構成を上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を図３に示す。即ち、この図３に示すように、本ラマン増幅中継は、一方の伝送系（以下、仮に、下り回線とする）として、光入力側から順にラマンファイバ１Ａ，反射型ファイバグレーティング６Ａ，サーキュレータ５Ａ，ＥＤＦ２Ａ，アイソレータ７Ａ，パワーモニタ用カプラ８Ａ，パワーモニタ用ＰＤ９Ａをそなえるとともに、他方の伝送系（上り回線）として、同様に、ラマンファイバ１Ｂ，反射型ファイバグレーティング６Ｂ，サーキュレータ５Ｂ，ＥＤＦ２Ｂ，アイソレータ７Ｂ，パワーモニタ用カプラ８Ｂ，パワーモニタ用ＰＤ９Ｂをそなえて構成されている。
【００３０】
なお、これらのラマンファイバ１Ａ，１Ｂ，反射型ファイバグレーティング６Ａ，６Ｂ，サーキュレータ５Ａ，５Ｂ，ＥＤＦ２Ａ，２Ｂ，アイソレータ７Ａ，７Ｂ，パワーモニタ用カプラ８Ａ，８Ｂ，パワーモニタ用ＰＤ９Ａ，９Ｂは、それぞれ、既述のラマンファイバ１，反射型ファイバグレーティング６，サーキュレータ５，ＥＤＦ２，アイソレータ７，パワーモニタ用カプラ８，パワーモニタ用ＰＤ９と同一もしくは同様のものである。
【００３１】
また、図３において、点線Ｈは、パワーモニタ用カプラ８Ａ及び８Ｂを通じて、上り回線から下り回線あるいは下り回線から上り回線へ監視制御情報等を折り返して送信できることを表している。
そして、本ラマン増幅中継器には、短波長側の励起光源として２つの励起光源３−１，３′−１、長波長側の励起光源として２つの励起光源３−２，３′−２が設けられるとともに、偏波合成器４Ａ及び４Ｂ，１：１カプラ１０が設けられている。
【００３２】
ここで、上記の短波長側の励起光源３−１，３′−１は、それぞれ同じ波長（例えば、１４４０ｎｍ）で互いに偏波面の互いに異なる励起光を生成するものであり、長波長側の励起光源３−２，３′−２も、それぞれ同じ波長（例えば、１４８０ｎｍ）で互いに偏波面の互いに異なる励起光を生成するものである。つまり、本例では、短波長及び長波長側の励起光源をそれぞれ冗長構成とし、一方の励起光源が障害等で使用不能になったり出力パワーが低下したりすることによって励起光が消失してしまうことを防止しているのである。ただし、励起光源３−１，３−２のみでも原理的には構わないことはいうまでもない（後述する図７及び図８においても同様）。
【００３３】
また、短波長側の偏波合成器４Ａは、同じ短波長（１４４０ｎｍ）の各励起光を合成（偏波合成）するためのものであり、同様に、長波長側の偏波合成器４Ｂは、同じ長波長（１４８０ｎｍ）の各励起光を合成（偏波合成）するためのものであり、１：１カプラ１０は、これらの偏波合成器４Ａ，４Ｂの出力を同じパワー比（１：１）に分岐してそれぞれサーキュレータ５Ａ，５Ｂに入力するためのものである。
【００３４】
上述のごとく構成された本変形例のラマン増幅中継器では、この場合も、短波長及び長波長の各励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）が１：１カプラ１０で同じパワー比で分岐されて下り回線及び上り回線の各サーキュレータ５Ａ，５Ｂに入力されて、それぞれラマンファイバ１Ａ，１Ｂ側へ導入されるとともに、長波長（１４８０ｎｍ）の励起光の一部がそれぞれ反射側ファイバグレーティング６Ａ，６Ｂで反射されて、ＥＤＦ２Ａ，２Ｂの励起光としてＥＤＦ２Ａ，２Ｂに導入される。
【００３５】
したがって、上り回線及び下り回線の双方向の光通信について、上述した実施形態と同様の作用効果、即ち、光出力パワーの変動を抑えることができ、ＥＤＦＡ２専用の励起光源が不要で、且つ、入力光の有無に関わらず監視制御情報を容易に送出することが可能となる。
（Ｂ）第２実施形態の説明
次に、図４は本発明の第２実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図で、この図４に示すラマン増幅中継器は、図１により前述したものとそれぞれ同様の光伝送路（ラマンファイバ）１，ＥＤＦ２，励起光源３−１，３−２，合成器４，アイソレータ７，パワーモニタ用カプラ８及びパワーモニタ用ＰＤ９をそなえるとともに、図１に示すサーキュレータ５及び反射型ファイバグレーティング６の代わりに、ＷＤＭ１１ａとカプラ１１ｂとを組み合わせて成るハイブリッドカプラ１１をそなえて構成されている。
【００３６】
ここで、このハイブリッドカプラ１１は、例えば図５に示すような波長依存性の分岐（スルー及びクロス）特性（図５中の実線Ｆがスルー特性、実線Ｇがクロス特性を示す）、即ち、カプラ１１ｂの特性を短波長側の励起光波長（１４４０ｎｍ）で最適化（スルー率が略１００％でクロス率が略０％）し、波長に応じて分岐比が変化する（図５では励起波長１４８０ｎｍでスルー率が７０％でクロス率３０％）ような大きな波長依存性を有するように設計されている。なお、かかる分岐特性をもつ光デバイスであればカプラに限らず同様に適用できることはいうまでもない。
【００３７】
これにより、長波長側の励起光源３−２の励起光（１４８０ｎｍ）の一部（図５の場合は３０％）がカプラ１１ｂでクロス（入力ポートと対角の出力ポートへ出力）してＷＤＭカプラ１１ａに入力され、ＷＤＭカプラ１１ａによりＥＤＦ２へ伝送される主信号光に結合され（図４の実線矢印Ｃ参照）、残り（７０％）の長波長側の励起光（１４８０ｎｍ）及び短波長側の励起光（１４４０ｎｍ）の全てはカプラ１１ｂをスルーしてラマンファイバ１側へ導入されることになる（図４の点線矢印Ｄ，Ｅ参照）。
【００３８】
つまり、この図４に示すラマン増幅中継器は、前述した反射型ファイバグレーティング６を用いずに、図１に示すものと同等の機能（励起光導入手段）をＷＤＭカプラ１１ａ及びカプラ１１ｂのハイブリッドカプラ（光カプラ）１１により実現しているのである。したがって、図１により前述したものと同様の作用効果が得られるほか、反射型ファイバグレーティング６及びサーキュレータ５を用いる場合に比して、よりコストを低減することができる。
【００３９】
なお、本例では、短波長側の励起光波長（１４４０ｎｍ）における分岐比を１００：１とした場合、長波長側の分岐比がおよそ１０：１〜１：１であれば、ラマンファイバ１，ＥＤＦ２の両増幅媒体において充分な利得を得ることができる。
また、図１の構成では、サーキュレータ５により反射型ファイバグレーティング６への戻り光が防止されていたが、本構成においてはサーキュレータ５が不要なので、例えば図６に示すように、ＥＤＦ２側にのみ主信号光を透過するアイソレータ１２をハイブリッドカプラ１１とＥＤＦ２との間に介装するのが好ましい。
【００４０】
（Ｂ１）第２実施形態の変形例の説明
図７は図４に示す基本構成を上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を示す図、図８は図６に示す基本構成を上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を示す図である。
【００４１】
即ち、図７及び図８に示すラマン増幅中継器は、図３により前述した構成において反射型ファイバグレーティング６Ａ，６Ｂ及びサーキュレータ５Ａ，５Ｂの代わりに、既述のＷＤＭカプラ１１ａ及びカプラ１１ｂのハイブリッドカプラ１１Ａ，１１Ｂを下り回線，上り回線の伝送系に適用して、図３により前述したラマン増幅中継器と同等の機能を実現したものである。ただし、図８に示す構成では、既述のアイソレータ１２と同様の役割を下り回線，上り回線において果たすアイソレータ１２Ａ，１２Ｂが設けられている点が図７に示す構成とは異なる。
【００４２】
これにより、図７及び図８に示すラマン増幅中継器においても、図１，図３，図４及び図６により前述したものと同様の作用効果が得られる。
（Ｃ）第３実施形態の説明
次に、図９は本発明の第３実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図で、この図９に示すラマン増幅中継器は、図１により前述した構成に比して、励起光源（前方励起光源）３−３，３−４，合成器４′，カプラ５′がさらに設けられ、各励起光源３−３，３−４で生成された各励起光が合成器４′，カプラ５′を通じてラマンファイバ１側へ導入されるようになっている点が異なる。なお、この図９において、既述の符号を付したものはいずれも特に断らない限り既述のものと同一もしくは同様のものである。
【００４３】
ここで、上記の励起光源３−３は、短波長側の励起光（例えば、励起光源３−１と同じ波長１４４０ｎｍ）を生成するものであり、励起光源３−４は、長波長側の励起光（例えば、励起光源３−２と同じ波長１４８０ｎｍ）を生成するものであり、合成器（偏波合成器又は波長合成器）４′は、これらの励起光源３−３，３−４で生成された各励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）を合波するものであり、カプラ５′は、この合成器４′の出力、即ち、励起光源３−３，３−４からの各励起光をラマンファイバ１へ伝送される主信号光に結合するためのものである。
【００４４】
つまり、本ラマン増幅中継器は、異なる波長（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）の励起光を生成する複数の後方励起光源３−１，３−２と、異なる波長（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）の励起光を生成する複数の前方励起光源３−３，３−４と、後方励起光源３−１，３−２からの各励起光を一方（前方）から受けるとともに前方励起光源３−３，３−４からの各励起光を他方（後方）から受けて主信号光を双方向からの励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマンファイバ１と、このラマンファイバ１で増幅された主信号光を受けてさらに増幅するＥＤＦ２とをそなえていることになる。
【００４５】
これにより、本ラマン増幅中継器では、ラマンファイバ１の前段（前方）及び後段（後方）の双方向から励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）が入力されることになる。そして、この場合も、ラマンファイバ１の後段では、図１に示すものと同様に、長波長側の励起光（１４８０ｎｍ）の一部が反射型ファイバグレーティング６で反射されてＥＤＦ２の励起光としてＥＤＦ２に導入される。一方、ラマンファイバ１の前方から入力される励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）は、ラマンファイバ１及び反射型ファイバグレーティング６を透過してＥＤＦ２の励起光としてＥＤＦ２に導入される。
【００４６】
つまり、上記のカプラ５′，サーキュレータ５及び反射型ファイバグレーティング６は、後方励起光源３−１，３−２からの各励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）のうち長波長（１４８０ｎｍ）の励起光の一部をＥＤＦ２の励起光としてＥＤＦ２へ導入するとともに、前方励起光源３−３，３−４からの励起光をＥＤＦ２の励起光として透過する励起光導入手段として機能している。
【００４７】
したがって、後方励起のみの場合に比して、ラマン増幅の励起効率を大幅に向上することができるとともに、この場合は、前方からの各励起光（１４４０ｎｍ，１４８０ｎｍ）と後方からの長波長側の励起光（反射光：１４８０ｎｍ）の両者のトータル励起光パワーでＥＤＦ２による主信号光の励起が行なわれることになるので、ＥＤＦ２の励起効率をも大幅に向上することが可能である。
【００４８】
なお、上述した双方向励起構成においても、サーキュレータ５及び反射型ファイバグレーティング６の代わりに、図４，図６により前述したハイブリッドカプラ１１を用いて同等の機能を実現することができ、また、図３，図７，図８により前述したように、上り回線，下り回線による双方向光通信に適用することも可能である。
【００４９】
さらに、上述した例では、後方励起光源３−１，３−２と同じ数で同じ波長の励起光を生成する前方励起光源３−３，３−４を設けているが、少なくともＥＤＦ２の励起光として活用する波長と同じ波長の励起光が含まれていれば、前方励起光源の数と後方励起光源の数は異なっていてもよい（前方励起光源の数は１つでもよい）し、他の波長は異なっていてもよい。
【００５０】
（Ｄ）その他
本発明は、上述した実施形態に限定されず、上記以外にも本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、短波長側の励起光源のパワーに余裕があれば、短波長側の励起光の一部についても、反射又は分岐してＥＤＦに導入するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した各実施形態では、いずれも、ラマンファイバ１の後段において長波長側（あるいは短波長側でもよい）の励起光の一部を反射又は分岐してＥＤＦ２に導入するようになっているが、ラマンファイバ１の前段において各励起光（少なくとも光パワーに余裕の有る励起光）の全部を反射（つまり、反射率＝１００％）又はラマンファイバ１へ伝送される主信号光に結合するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、後方励起光の波長数を２としているが、勿論、３以上にしてもよく、この場合、反射又は分岐してＥＤＦ２へ導入する波長（特定波長）は長波長側の２波長以上とすることもできる。
（Ｅ）付記
（付記１）  異なる波長の励起光を生成する複数の励起光源と、
該励起光源からの各励起光を受けて主信号光を該励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、
該ラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、
上記の各励起光のうち特定波長の励起光の一部又は全部を該希土類添加光増幅媒体の励起光として該希土類添加光増幅媒体へ導入する励起光導入手段とをそなえたことを特徴とする、光増幅装置。
【００５３】
（付記２）  異なる波長の励起光を生成する複数の後方励起光源と、
該後方励起光源で生成される各励起光のうち少なくともいずれかと同じ特定波長の励起光を生成する前方励起光源と、
該後方励起光源からの各励起光を一方から受けるとともに該前方励起光源からの励起光を他方から受けて主信号光を双方向からの励起光による誘導ラマン散乱現象を用いて増幅するラマン増幅媒体と、
該ラマン増幅媒体で増幅された主信号光を受けてさらに増幅する希土類添加光増幅媒体と、
該後方励起光源からの各励起光のうち該特定波長の励起光の一部又は全部を該希土類添加光増幅媒体の励起光として該希土類添加光増幅媒体へ導入するとともに、該前方励起光源からの少なくとも該特定波長の励起光を該希土類添加光増幅媒体の励起光として透過する励起光導入手段とをそなえたことを特徴とする、光増幅装置。
【００５４】
（付記３）  該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに、残りを該ラマン増幅媒体へ透過する反射型ファイバグレーティングにより構成されたことを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記４）  該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに残りを該ラマン増幅媒体へ透過し、且つ、該前方励起光源からの励起光を該希土類添加光増幅媒体へ透過する反射型ファイバグレーティングにより構成されたことを特徴とする、付記２記載の光増幅装置。
【００５５】
（付記５）  該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ、残りを該ラマン増幅媒体へ分岐する光カプラにより構成されたことを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記６）  該励起光導入手段が、該ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に設けられ、該特定波長の励起光の一部を該希土類添加光増幅媒体へ、残りを該ラマン増幅媒体へ分岐するとともに、該前方励起光源からの励起光を該希土類添加光増幅媒体へ透過する光カプラにより構成されたことを特徴とする、付記２記載の光増幅装置。
【００５６】
（付記７）  該励起光導入手段が、該特定波長の励起光として長波長側の励起光を該希土類添加光増幅媒体へ導入するように構成されたことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光増幅装置。
（付記８）  該励起光源が、該励起光に送信すべき監視制御情報に応じた強度変調を施すように構成されたことを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光増幅装置によれば、次のような効果ないし利点が得られる。
（１）ラマン増幅媒体のための複数波長の励起光の一部又は全部を後段の希土類添加光増幅媒体の励起光としてその希土類添加光増幅媒体へ導入するので、光出力パワーの変動を抑えることができ、希土類添加光増幅媒体に専用の励起光源が不要（光増幅装置の小型化，低コスト化が可能）で、且つ、入力光の有無に関わらず反射光の強度変調を用いて監視制御情報を容易に送出することができる。
【００５８】
（２）また、ラマン増幅媒体の双方向励起構成において、後方励起光源からの複数の励起光のうち特定波長の励起光の一部又は全部を希土類添加光増幅媒体の励起光としてその希土類添加光増幅媒体へ導入するとともに、前方励起光源からの上記特定波長の励起光を希土類添加光増幅媒体の励起光として透過するので、上記と同様の利点が得られるほか、ラマン増幅媒体及び希土類添加光増幅媒体の双方の励起効率を大幅に向上することができる。
【００５９】
（３）ここで、ラマン増幅媒体のための励起光の一部の希土類添加光増幅媒体への導入は、ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に反射型ファイバグレーティングを設けて、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに、残りをラマン増幅媒体へ透過することで容易に実現することができる。
【００６０】
（４）また、双方向励起構成においても、ラマン増幅媒体と該希土類添加光増幅媒体との間に反射型ファイバグレーティングを設けて、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ反射するとともに残りをラマン増幅媒体へ透過し、且つ、前方励起光源からの励起光を希土類添加光増幅媒体へ透過するようにすることで容易に実現できる。
【００６１】
（５）他には、ラマン増幅媒体と希土類添加光増幅媒体との間に光カプラを設けて、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ、残りをラマン増幅媒体へ分岐するようにしても同等の機能を実現でき、この場合は、反射型ファイバグレーティングを用いる場合に比して、より低コスト化を図ることができる。
（６）同様に、双方向励起構成においても、ラマン増幅媒体と希土類添加光増幅媒体との間に光カプラを設けて、上記特定波長の励起光の一部を希土類添加光増幅媒体へ、残りをラマン増幅媒体へ分岐するとともに、前方励起光源からの励起光を希土類添加光増幅媒体へ透過するようにすれば、上記と同様の機能を実現できる。
【００６２】
（７）そして、希土類添加光増幅媒体の励起光として活用する上記特定波長の励起光としては、一般に励起光パワーに充分な余裕がある長波長側の励起光とすれば、ラマン増幅媒体及び希土類添加光増幅媒体の双方に必要な励起光パワーを充分に与えることができる。
（８）また、上記の励起光源を、励起光に送信すべき監視制御情報に応じた強度変調を施すように構成することで、簡単に、入力光の有無によらない監視制御情報の送出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すラマン増幅中継器における光入力パワーの変動に対する光出力パワーの変動例を示す図である。
【図３】図１に示す構成を基本構成として上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すハイブリッドカプラの波長依存性の分岐比の一例を示す図である。
【図６】図４に示すラマン増幅中継器の変形例を示すブロック図である。
【図７】図４に示す構成を基本構成として上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を示すブロック図である。
【図８】図６に示す構成を基本構成として上り回線及び下り回線の双方向のラマン増幅中継器の伝送系として適用した場合の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るラマン増幅中継器（光増幅装置）の要部の構成を示すブロック図である。
【図１０】ラマン増幅中継器の一般的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ  光伝送路（ラマン増幅媒体）
２，２Ａ，２Ｂ  ＥＤＦ（希土類添加光増幅媒体）
３−１，３′−１，３−２，３′−２  励起光源（後方励起光源）
３−３，３−４  励起光源（前方励起光源）
４，４′  合成器（偏波合成器又は波長合成器）
４Ａ，４Ｂ  偏波合成器
５，５Ａ，５Ｂ  サーキュレータ
５′  カプラ
６，６Ａ，６Ｂ  反射型ファイバグレーティング（励起光導入手段）
７，７Ａ，７Ｂ，１２，１２Ａ，１２Ｂ  アイソレータ
８，８Ａ，８Ｂ  パワーモニタ用カプラ
９，９Ａ，９Ｂ  パワーモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）
１０  １：１カプラ
１１  ハイブリッドカプラ（光カプラ）
１１ａ  ＷＤＭカプラ
１１ｂ  カプラ
【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】
2004157234.tif 000009
【図８】
2004157234.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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