(57)【要約】【課題】従来ある光中継伝送システムの伝送媒体である光ファイバを交換することなく、また、比較的大きな偏波分散量を有する偏波分散素子などの大型の素子を必要とすることなく偏光依存性を抑えることが可能なラマン増幅器を得ること。【解決手段】信号光が伝搬する光ファイバ１０に励起光を導入し、ラマン増幅効果によって光ファイバ１０を伝搬する信号光の損失を補償するラマン増幅器において、互いに逆回りの円偏光の励起光を出力する一対の円偏光光源２１ａ，２１ｂと、一対の円偏光光源２１ａ，２１ｂのそれぞれから出力される励起光を合波して無偏光化した励起光を出力するカプラ２２と、無偏光化した励起光を光ファイバ１０に導入する合波器２３と、を備える。【選択図】      図１
2004252073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が伝搬する光ファイバに励起光を導入し、ラマン増幅効果によって光ファイバを伝搬する前記信号光の損失を補償するラマン増幅器において、
互いに逆回りの円偏光の励起光を出力する一対の円偏光光源と、
前記一対の円偏光光源のそれぞれから出力される励起光を合波して無偏光化した励起光を出力する第１の合波手段と、
前記無偏光化した励起光を前記光ファイバに導入する第２の合波手段と、
を備えることを特徴とするラマン増幅器。
【請求項２】
前記第１の合波手段は、前記一対の円偏光光源から出力される励起光を入力する２つの入力部と、前記無偏光化した励起光を出力する２つの出力部とを有し、
前記第１の合波手段の２つの出力部から出力された前記無偏光化した励起光が、それぞれ異なる光ファイバに第２の合波手段によって導入されることを特徴とする請求項１に記載のラマン増幅器。
【請求項３】
異なる波長の励起光を出力する複数の前記一対の円偏光光源と、該一対の円偏光光源から出力される互いに逆回りの円偏光の励起光を合波して無偏光化する複数の第１の合波手段とを備え、
複数の前記第１の合波手段から出力される無偏光化された励起光を合波する第３の合波手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のラマン増幅器。
【請求項４】
前記円偏光光源は、
直線偏光のレーザを励起光として出力するレーザ出力手段と、
前記直線偏光のレーザを円偏光に変換する偏光状態変換手段と、
を有して構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のラマン増幅器。
【請求項５】
前記偏光状態変換手段は、前記励起光の偏光方向が互いに直交する２つの波の成分の間に前記励起光の波長の４分の１の光路差を与えて円偏光を生成することを特徴とする請求項４に記載のラマン増幅器。
【請求項６】
電気信号を光信号である信号光に変換して送信する光送信器と、前記信号光を受信して電気信号に変換する光受信器とが、前記信号光を伝送する光ファイバによって接続され、前記信号光の光ファイバ中での伝送損失を補償するための光中継装置を前記光送信器と前記光受信器との間に備える光中継伝送システムにおいて、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のラマン増幅器を前記光中継装置として使用することを特徴とする光中継伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバを伝搬する信号光をラマン増幅効果によって増幅するラマン増幅器と、そのラマン増幅器を用いた光中継伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
信号光が伝搬する光ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器は、分布定数的な光増幅を行うため、エルビウム添加光ファイバを用いた集中定数的光増幅器に比べて低雑音な光増幅中継を行える利点を有する。しかしながら、ラマン増幅器では、励起光と信号光の偏光状態が一致したときに利得が最大となり、励起光と信号光の偏光状態が互いに直交したときに利得がなくなるというように、信号光の偏光状態の変動に伴って利得が変動する利得の偏光依存性が大きいという問題がある。また、ラマン増幅器では、一般的に直線偏光した励起光を出力する半導体レーザが励起光源として使用される。そのため、ラマン増幅器における上記の偏光依存性を低減するためには、励起光を無偏光化すること、すなわち励起光を偏光状態の偏りのない状態にすることが有効であることがよく知られている。したがって、従来から、励起光を無偏光化した構成を有するラマン増幅器が提案されている。
【０００３】
第１の従来技術として、信号光を伝送するとともに信号光をラマン増幅するラマン増幅用光ファイバと、信号光をラマン増幅するための励起光を出力する半導体レーザなどの励起光源と、励起光源からの励起光をラマン増幅用光ファイバへ導入する光合波器とを備えるラマン増幅器において、伝搬する光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合手段を有するラマン増幅用光ファイバを用いるラマン増幅器が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この偏波結合手段として、ラマン増幅用光ファイバのガラス部分に、捻じれのピッチが２回転／ｍ以上の捻じれを加えている。この偏波結合手段によって、信号光と励起光のそれぞれの偏波状態がラマン増幅用光ファイバの長手方向にランダムとなり、信号光が伝搬する光ファイバに無偏光化された励起光が導かれる。そして、信号光と励起光が無偏光化されているために、ラマン増幅の利得が励起光や信号光の偏光状態に依存しない安定な特性を得ることができるラマン増幅器を実現している。
【０００４】
また、第２の従来技術として、信号光を伝搬するとともに信号光をラマン増幅する光ファイバと、励起光を出力する励起光源と、励起光源から出力された励起光を伝搬する第１の偏波保持型光ファイバと、第１の偏波保持型光ファイバからの励起光を伝搬定数差のある互いに直交した２つの偏波モードで所定長以上の長さを有して光ファイバまで伝搬する第２の偏波保持型光ファイバと、第２の偏波保持型光ファイバからの励起光と光ファイバを伝搬する信号光とを低損失で結合する波長合波器とを備えるラマン増幅器が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この特許文献２のラマン増幅器では、偏波分散素子である第２の偏波保持型光ファイバをデポラライザとして使用して、直線偏光を無偏光化している。この場合、非特許文献１に示されるように、励起光の周波数スペクトルの広がりが１４０ＧＨｚ程度の場合であれば、デポラライザとなる偏波分散素子には少なくとも１０ｐｓ（＝１０×１０−１２ｓ）程度の比較的大きな偏波分散量が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２０９０８１号公報（第３〜４頁、第１〜２図）
【特許文献２】
特開２００２−１２２８９６号公報（第４〜５頁、第１〜２図）
【非特許文献１】
十倉  俊之、外４名、「分布型ラマン増幅器の低ＰＤＧ化の検討」、電子情報通信学会２００２年総合大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会、２００２年３月、ｐ．４７９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏波結合手段を用いる第１の従来技術では、信号光と励起光とを無偏光化するために、伝送媒体として２回転／ｍ以上の捻じれを加えた特別な光ファイバを使用しなければならい。そのため、この捻じれを有する光ファイバを使用していないラマン増幅器または光中継伝送システムでは、光ファイバの交換をしなければならず、手間とコストがかかるという問題点があった。また、デポラライザを用いる第２の従来技術では、比較的大きな分散量を持つ偏波分散素子が必要となるために、部品点数が多くまたは部品が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、従来ある光中継伝送システムの伝送媒体である光ファイバを交換することなく、また、比較的大きな偏波分散量を有する偏波分散素子などの大型の素子を必要とすることなく偏光依存性を抑えることが可能なラマン増幅器と、そのラマン増幅器を用いた光中継伝送システムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかるラマン増幅器は、信号光が伝搬する光ファイバに励起光を導入し、ラマン増幅効果によって光ファイバを伝搬する前記信号光の損失を補償するラマン増幅器において、互いに逆回りの円偏光の励起光を出力する一対の円偏光光源と、前記一対の円偏光光源のそれぞれから出力される励起光を合波して無偏光化した励起光を出力する第１の合波手段と、前記無偏光化した励起光を前記光ファイバに導入する第２の合波手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるラマン増幅器および光中継伝送システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかるラマン増幅器の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。このラマン増幅器は、信号光を伝送するとともにラマン増幅を行う光ファイバ１０と、光ファイバ１０を伝搬する信号光をラマン増幅するための励起光を出力するラマン増幅光源ブロック２０とを有して構成される。なお、この図１においては、光ファイバ１０の左側から信号光が送信されるものとする。
【００１１】
ラマン増幅光源ブロック２０は、互いに異なる方向に回転する円偏光を出力する第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂと、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力された互いに逆周りの円偏光を有する励起光を合波するカプラ２２と、カプラ２２によって合波され無偏光化された励起光を信号光の伝搬する光ファイバ１０に導入する合波器２３とを有して構成される。すなわち、この発明では、互いに逆回りの円偏光の励起光を合波することによって、励起光を無偏光化することを特徴とする。
【００１２】
ここで、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂとして、円偏光の励起光を出力することが可能なものであればよく、たとえば半導体レーザのレーザが出力される側に１／４波長板を配置したものなどが挙げられる。また、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力される励起光の波長は同じであることが望ましいが、それぞれの励起光の波長を異なるものとしてもよい。ただし、この場合には、完全には励起光を無偏光化することができず、無偏光化の特性（度合い）が劣化してしまう虞がある。
【００１３】
また、カプラ２２は、偏波合波器ではなく、単に合分波を行えるものであればよく、たとえば、２つの入力ポート２２ａ，２２ｂと２つの出力ポート２２ｃ，２２ｄを有する光ファイバ融着延伸型の３ｄＢカプラを使用することができる。この場合、出力ポート２２ｃ，２２ｄが２ポートあるため、光ファイバ１０へと接続されない不要な出力ポート２２ｄには、たとえば誘電体多層膜による無反射終端１３を施している。このカプラ２２に第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力される互いに逆回りの円偏光の励起光が入射し、これらの励起光を合波することによって、出力ポート２２ｃ，２２ｄからは無偏光化された励起光が出射される。なお、カプラ２２のそれぞれの入力ポート２２ａ，２２ｂには回転対称な円偏光が入射するため、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出射された円偏光の励起光の電界ベクトルとカプラ２２の入力ポート２２ａ，２２ｂとの間の光学軸を合わせることは不要である。そのため、偏光状態が大きく変わらない程度の短尺の非偏波保持型光ファイバなどで、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂとカプラ２２の入力ポート２２ａ，２２ｂとの間が接続される。
【００１４】
さらに、合波器２３は、カプラ２２からの無偏光化された励起光を、信号光の進行方向とは逆向きに光ファイバ１０に導入するものであり、たとえば、波長の異なる複数の光を１本の光ファイバに合波する波長合波器や、光ファイバの分岐点において入出力される信号光や励起光を所定の方向に導いて方向性を与える光サーキュレータなどを用いることができる。
【００１５】
つぎに、このラマン増幅器の動作について説明する。まず、第１の円偏光光源２１ａからは右回り円偏光の励起光が出力され、第２の円偏光光源２１ｂからは左回り円偏光の励起光が出力されるとする。出力されたそれぞれの円偏光の励起光は、たとえば非偏波保持型光ファイバ中を伝搬してカプラ２２の入力ポート２２ａ，２２ｂから入力する。
【００１６】
カプラ２２に入力された右回り円偏光の励起光と左回り円偏光の励起光とは、カプラ２２を通過する際に合波され、カプラ２２の出力ポート２２ｃ，２２ｄからは無偏光化された励起光が出力される。出力ポート２２ｃから出力された無偏光化された励起光は、合波器２３によって、光ファイバ１０中を伝搬する信号光に結合される。一方、カプラ２２の他方の出力ポート２２ｄから出力された無偏光化された励起光は、無反射終端される。
【００１７】
光ファイバ１０内に導入された無偏光化された励起光は、光ファイバ１０中を信号光とは逆向きに進む。この光ファイバ１０中で無偏光化された励起光は、図中左側から伝搬入力してきた、たとえば複数の波長の信号光が波長分割多重された信号光を誘導ラマン散乱現象によってラマン増幅する。ラマン増幅された信号光は、合波器２３を透過して、光ファイバ１０内を伝搬する。
【００１８】
この実施の形態１によれば、互いに逆向きの円偏光の励起光を出力する第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂと、これらの第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力された円偏光の励起光を合波するカプラ２２とを備えるように構成したので、カプラ２２から出力される励起光を無偏光化することができ、無偏光化するための特別な信号光の伝送路や偏波分散量の大きな偏波分散素子を用いる必要がなくなるという効果を有する。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、この発明にかかるラマン増幅器の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。このラマン増幅器は、信号光を伝送するとともにラマン増幅を行う２本の第１および第２の光ファイバ１０，１１と、第１および第２の光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅するための励起光を出力するラマン増幅光源ブロック２０とを有して構成される。
【００２０】
ラマン増幅光源ブロック２０は、互いに異なる方向に回転する円偏光を出力する第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂと、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力された互いに逆周りの円偏光を有する励起光を合波するカプラ２２と、カプラ２２によって合波され無偏光化された励起光を信号光の伝搬する第１および第２の光ファイバ１０，１１のそれぞれに導入する第１および第２の合波器２３，２４とを有して構成される。すなわち、実施の形態１の図１において、無反射終端されたカプラ２２の出力ポート２２ｄから出力される励起光を、第２の光ファイバ１１を伝播する信号光のラマン増幅に用いるように構成したことを特徴とする。
【００２１】
なお、このラマン増幅器のそれぞれの光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅する動作は、実施の形態１における光ファイバ１０内を伝搬する信号光をラマン増幅する場合と同じであるので、説明は省略する。
【００２２】
この実施の形態２によれば、カプラ２２の２つの出力ポート２２ｃ，２２ｄから出力される無偏光化された励起光を、終端することなくそれぞれ異なる光ファイバ１０，１１へ分配するように構成したので、出力された励起光を無駄にすることのない構成とすることができる。また、２本の光ファイバ１０，１１の励起光源を共通化した構成としたため、簡易な構成で高い信頼性を必要とする海底で使用される海底中継器に適した構成となっている。
【００２３】
実施の形態３．
図３は、この発明にかかるラマン増幅器の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。このラマン増幅器は、実施の形態２の図２の構成をさらに具体的に示したものであり、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂを、実質的に直線偏光の励起光を出力する半導体レーザ３１ａ，３１ｂと、この半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射された直線偏光の励起光を円偏光の励起光に変換する１／４波長板３２ａ，３２ｂとで構成し、合波器を、波長の異なる複数の光を１本の光ファイバに合波する波長合波器２３ａ，２４ａで構成し、さらに、ラマン増幅された信号光の経路上の逆流による不安定化を防止するアイソレータ２５，２６を備える構成となっている。なお、図２と同じ構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。また、上記の半導体レーザ３１ａ，３１ｂは特許請求の範囲におけるレーザ出力手段に相当し、１／４波長板３２ａ，３２ｂは同じく偏光状態変換手段に相当する。
【００２４】
図４は、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂにおいて円偏光を生成する原理を説明するための図である。１／４波長板３２は、その光学軸１０４が図示しない半導体レーザから出力された直線偏光の励起光１０１の電界ベクトルの方向（以下、偏光軸という）１０３に対して４５°の角度を有するように調整され配置される。なお、光学軸１０４は１／４波長板３２の中で最も速度の速い方向の軸１０４ａと最も速度の遅い方向の軸１０４ｂの２本あり、互いに直交しているものとする。
【００２５】
この１／４波長板３２に直線偏光の励起光１０１が入射すると、励起光１０１の偏光軸１０３は１／４波長板３２の光学軸１０４に対して４５°傾いているので、励起光１０１の偏光軸１０３は、１／４波長板３２の中で２つの光学軸１０４ａ，１０４ｂに沿って分解され、それぞれの光学軸１０４ａ，１０４ｂに沿って進行する。１／４波長板３２は、２つの光学軸１０４ａ，１０４ｂに沿って進む光の成分（以下、偏光軸成分という）の速さが異なることを利用して、この２つの偏光軸成分の間に励起光波長の４分の１に相当する光路差を生じさせるようにその長さが加工されている偏波分散素子である。したがって、この１／４波長板３２から出力される励起光１０２の偏光軸成分には、４分の１の波長分の位相ずれが生じている。そこで、このそれぞれの偏光軸成分を合成した電界ベクトル（偏光軸）は、時間とともに励起光１０１，１０２の進行方向に対して円を描くように回転するので、１／４波長板３２から出力される励起光１０２は円偏光となる。
【００２６】
なお、直線偏光の励起光１０１の偏光軸１０３の方向または１／４波長板３２の光学軸１０４の方向のいずれかを、図４に示される状態から、励起光１０１の進行方向に垂直な面内で９０°回転させて配置することによって、上記の円偏光とは逆周りの円偏光を得ることができる。
【００２７】
ここで、１／４波長板３２の通過時に発生する励起光の波長の４分の１に相当する光路差を偏波分散量で考えると、例えば、空気中の波長が１４５０ｎｍとなる２０７ＴＨｚの光の場合には、周期４．８ｆｓ（＝４．８×１０−１５ｓ）の４分の１に相当する１ｆｓ程度の偏波分散量となる。この偏波分散量は、上述した第２の従来技術で必要であったデポラライザとしての偏波分散素子の１０ｐｓ程度と比較すると、桁違いに小さな偏波分散量でよいことになる。そのため、複屈折特性を持つ結晶素子で実現した１／４波長板３２を半導体レーザに内蔵することによって、無偏光化した励起光を得るための構成を小型化することが可能となる。
【００２８】
なお、このラマン増幅器のそれぞれの光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅する動作は、実施の形態１における光ファイバ１０内を伝搬する信号光をラマン増幅する場合と同じであるので、その説明は省略する。
【００２９】
上述した説明では、励起光を出力するデバイスとして半導体レーザ３１ａ，３１ｂを使用する場合を例に挙げて説明したが、半導体レーザ３１ａ，３１ｂの代わりに、個体レーザ、ファイバレーザなどの光源を、直線偏光を出力する光源として使用することも可能である。
【００３０】
この実施の形態３によれば、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂを、半導体レーザ３１ａ，３１ｂと１／４波長板３２ａ，３２ｂを組み合わせて構成し、これらの円偏光光源２１ａ，２１ｂによって生成された互いに逆回りの円偏光を有する励起光をカプラ２２によって合波して無偏光化させる構成としたので、無偏光化させるための部品を小型化することができるという効果を有する。
【００３１】
実施の形態４．
図５は、この発明かかるラマン増幅器の実施の形態４の概略構成を示すブロック図である。このラマン増幅器は、実施の形態２の図２の構成をさらに具体的に示したものであり、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂを、実質的に直線偏光の励起光を出力する半導体レーザ３１ａ，３１ｂと、この半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出力された直線偏光の励起光を円偏光の励起光に変換する１／４波長板３２ａ，３２ｂとで構成し、合波器を、光サーキュレータ２３ｂ，２４ｂで構成したことを特徴とする。なお、図２と同じ構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
サーキュレータ２３ｂ，２４ｂは、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力され、カプラ２２によって無偏光化された励起光を、信号光とは逆向きに光ファイバ１０，１１に導くとともに、この励起光によってラマン増幅された信号光をそのまま光ファイバ１０，１１中を伝搬させるように導く。また、このサーキュレータ２３ｂ，２４ｂは、光ファイバ１０，１１の出力側から戻ってくる信号光の逆流を防止する機能をも有する。したがって、実施の形態３のように、光ファイバ１０，１１の波長合波器の下流側にアイソレータ２５，２６を設ける必要がない。
【００３３】
なお、このラマン増幅器のそれぞれの光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅する動作は、実施の形態１における光ファイバ１０内を伝搬する信号光をラマン増幅する場合と同じであるので、説明は省略する。
【００３４】
上述した説明では、励起光を出力するデバイスとして半導体レーザ３１ａ，３１ｂを使用する場合を例に挙げて説明したが、半導体レーザ３１ａ，３１ｂの代わりに、個体レーザ、ファイバレーザなどの光源を直線偏光を出力する光源として使用することも可能である。
【００３５】
この実施の形態４によれば、実施の形態３の効果に加えて、無偏光化された励起光を光ファイバ１０，１１に導くのにサーキュレータ２３ｂ，２４ｂを使用するようにしたので、実施の形態３のように光ファイバ１０，１１上にアイソレータ２５，２６を設ける必要がなく、部品点数を削減することができるという効果も有する。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１〜４では、励起光の進行方向と信号光の進行方向とが逆のいわゆる後方励起構成の場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、励起光の進行方向と信号光の進行方向とが同じ前方励起構成であってもよい。
【００３７】
実施の形態５．
図６は、この発明にかかるラマン増幅器の実施の形態５の概略構成を示すブロック図である。このラマン増幅器は、信号光の進行方向に対して、励起光を同じ方向と逆の方向の双方向に進行させる双方向励起構成を有することを特徴とする。
【００３８】
このラマン増幅器は、信号光を伝送するとともにラマン増幅を行う第１および第２の光ファイバ１０，１１と、第１および第２の光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅するための励起光を信号光の進行方向とは逆向きに導入する第１のラマン増幅光源ブロック２０と、第１および第２の光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅するための励起光を信号光の進行方向と同じ向きに導入する第２のラマン増幅光源ブロック２０’とを有して構成される。
【００３９】
第１のラマン増幅光源ブロック２０は、上述した実施の形態１〜４のラマン増幅光源ブロック２０を用いてもよいし、第２の従来技術で説明した無偏光化させるための機能を備えたラマン増幅光源ブロックを用いてもよい。また、第２のラマン増幅光源ブロック２０’は、上述した実施の形態１〜４のラマン増幅光源ブロック２０を用いることができる。なお、図６では、実施の形態２の図２で、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂを、直線偏光の励起光を出力する半導体レーザ３１ａ，３１ｂと、この半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射された直線偏光の励起光を円偏光の励起光に変換する１／４波長板３２ａ，３２ｂとで構成し、合波器２３を、波長の異なる複数の光を１本の光ファイバに合波する波長合波器２３ａ，２４ａで構成した第１のラマン増幅光源ブロック２０を例示し、実施の形態２の図２の第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂを、直線偏光の励起光を出力する半導体レーザ３１ｃ，３１ｄと、この半導体レーザ３１ｃ，３１ｄから出射された直線偏光の励起光を円偏光の励起光に変換する１／４波長板３２ｃ，３２ｄとで構成される第３および第４の円偏光光源２１ｃ，２１ｄとし、実施の形態２の図２の合波器２３，２４を、波長の異なる複数の光を１本の光ファイバに合波する波長合波器２７，２８で構成した第２のラマン増幅光源ブロック２０’を例示している。
【００４０】
ラマン増幅器は、通常、信号光の進行方向に対して励起光を逆向きに進行させる後方励起構成とした場合の方が、信号光の進行方向と同じ向きに励起光を進行させる前方励起構成とした場合に比べて優れた特性が得られるので、後方励起構成のラマン増幅器が作成されることが一般的である。このような後方励起構成のラマン増幅器において、たとえば、後方励起構成だけでは信号光の伝送損失を十分に補償することができない場合や、信号光の伝送特性を改善するために比較的弱いパワーの励起光で信号光をラマン増幅したい場合には、ラマン増幅光源ブロック２０’を前方励起構成で追加する必要性が生じる。
【００４１】
この場合、たとえば、第２の従来技術に示されるように偏波保持型の光ファイバを用いて励起光を無偏光化させるためには、偏波保持型の光ファイバの長さが１０〜２０［ｍ］程度必要となるが、この発明では、その１／１００〜１／１０００のサイズの１／４波長板３２で円偏光を作成し、互いに逆向きの円偏光を上記偏波保持型の光ファイバの長さに比べて非常に短いサイズのカプラ２２で合波させて無偏光化させる。したがって、この発明では、ラマン増幅器における無偏光化させるための設備を大幅に小型化することが可能となり、ラマン増幅を行うためのラマン増幅光源ブロック２０’を追加する場合にもその設置スペースを抑えることができる。もちろん、初めから双方向励起構成のラマン増幅器を作成する場合にも、ラマン増幅器の構成を小型化するために有効である。
【００４２】
なお、図６に示されるラマン増幅器のそれぞれの光ファイバ１０，１１を伝搬する信号光をラマン増幅する動作は、実施の形態１における光ファイバ１０内を伝搬する信号光をラマン増幅する場合において、信号光とは反対側から励起光が供給されるだけでなく、信号光と同じ側から励起光が供給される点を除いて同じであるので、その説明を省略する。
【００４３】
この実施の形態５によれば、双方向励起構成のラマン増幅器を構成する場合に、偏波分散素子として部品サイズの小さい１／４波長板３２を用いて円偏光を作成し、互いに逆回りの円偏光をサイズの小さいカプラ２２で合波して無偏光化された励起光を生成するように構成したので、ラマン増幅器を小型化することができるという効果を有する。
【００４４】
なお、実施の形態１〜５では、第１および第２の円偏光光源２１ａ，２１ｂは１つの波長の励起光を出力する１対の円偏光光源２１ａ，２１ｂから構成されていたが、複数の波長の励起光を出力するように１対の円偏光光源２１ａ，２１ｂを複数設けてもよい。この場合、１対の円偏光光源２１ａ，２１ｂから出力される互いに逆回りの円偏光の励起光を無偏光化した励起光に合波するカプラ２２は、１対の円偏光光源２１ａ，２１ｂごとに設けられ、各カプラ２２から出力される無偏光化した励起光をさらに合波して、光ファイバ１０，１１に導入すればよい。
【００４５】
また、実施の形態１〜５では、ラマン増幅媒体となる光ファイバ１０，１１は信号光の伝送路を前提として説明したが、装置内に収納した光ファイバを用いてラマン増幅を行う集中定数型のラマン増幅器にも同様にして適用することができる。
【００４６】
実施の形態６．
図７は、この発明にかかる光中継伝送システムの概略構成を示すブロック図である。この光中継伝送システムは、電気信号を光信号に変換し、波長の異なる信号光が複数ある場合には合波して送信する光送信器５１と、光信号を伝送する伝送路である光ファイバ５２と、光信号を受信し、波長分割多重されている信号光の場合には分波して電気信号に変換する光受信器５３と、光ファイバ５２中を伝送する光信号が受ける損失を補償するために、光送信器５１と光受信器５３との間に配置されるラマン増幅器５４と、を備えて構成される。このラマン増幅器５４として、実施の形態１〜５で説明したラマン増幅器を用いることができる。また、実施の形態２〜５で説明したラマン増幅器を用いる場合には、光ファイバ５２は２本で構成される。
【００４７】
この構成によって、光送信器５１から出力された信号光が光ファイバ５２を伝搬することによって損失を受けても、上述した実施の形態１〜６のラマン増幅器５４によってその損失を効果的に補償することができ、光受信器５３で読み取り可能な信号光を受信することができる。その結果、信号光の長距離伝送を実現することが可能となる。
【００４８】
この実施の形態６によれば、ラマン増幅器５４で無偏光化された励起光が生成され、この無偏光化された励起光によって信号光のラマン増幅が行われるので、光送信器５１から送信される信号光の偏光の向きにかかわらず、安定した信号光の伝送損失の補償を行うことができるという効果を有する。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、互いに逆向きの円偏光の励起光を出力する第１および第２の円偏光光源と、これらの第１および第２の円偏光光源から出力された円偏光の励起光を合波するカプラとを備えるように構成したので、カプラから出力される励起光を無偏光化することができ、無偏光化するための特別な信号光の伝送路や偏波分散量の大きな偏波分散素子を用いる必要がなくなるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるラマン増幅器の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明によるラマン増幅器の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明によるラマン増幅器の実施の形態３の構成を示すブロック図である。
【図４】直線偏光から円偏光を生成する仕組みを示す図である。
【図５】この発明によるラマン増幅器の実施の形態４の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明によるラマン増幅器の実施の形態５の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明による光伝送中継システムの実施の形態６の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１１，５２  光ファイバ、２０，２０’  ラマン増幅光源ブロック、２１ａ  第１の円偏光光源、２１ｂ  第２の円偏光光源、２１ｃ  第３の円偏光光源、２１ｄ  第４の円偏光光源、２２，２２’  カプラ、２２ａ，２２ｂ  入力ポート、２２ｃ，２２ｄ  出力ポート、２３，２４  合波器、２３ａ，２４ａ，２７，２８  波長合波器、２３ｂ，２４ｂ  サーキュレータ、２５，２６  アイソレータ、２９  無反射終端、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  半導体レーザ、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  １／４波長板、５１  光送信器、５３  光受信器、５４  ラマン増幅器。
【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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