(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ通信スパンの伝送ファイバを励起して、前記ファイバスパンに沿って伝送される信号を増幅するために前記ファイバ内で分布ラマン利得を生じさせるためのシステムにおいて、
信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じさせるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い波長λpl・・・λpiの１つまたはそれ以上の一次励起光源であって、前記１つまたはそれ以上の一次励起光源の該波長λpl・・・λpiが前記伝送ファイバ内でのｍ≧１であるｍ回のラマンシフトに対応する量だけ前記波長λfl・・・λfkより短くなるように構成された前記一次励起光源と、
１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを提供する手段であって、ｎ≧１であり、かつλpi＜λsn≦λfkであり、前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの集合が各々の最終的に要求される波長λfkを含み、ｍ＞１ならば前記二次種波長λsl・・・λsnの集合が各中間波長λl付近に少なくとも１つを含み、ｌ＝ｍ−１，ｍ−２・・・１である前記ｌは、前記中間波長λlと前記最終的に要求される波長λfl・・・λfkとの間の伝送ファイバでのラマンシフトの回数を表わすように構成された前記手段と、
前記１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpinのエネルギおよび前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを前記伝送ファイバに入力する結合手段と、を含み、
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを提供する手段は、
前記二次種波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上で提供される前記エネルギが、前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのうちの特定の１つより１回のラマンシフト分、低い波長のパワーが存在するために前記ファイバ内で発生する増幅自然ラマン散乱放射を前記伝送ファイバ内に戻すための反射手段、および、
波長を同調可能な励起光源、の少なくとも一方を含むシステム。
【請求項２】
波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源の少なくとも１つが１つまたは複数の波長で作動するラマンファイバレーザを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源の少なくとも１つが近接した波長の多数の偏光および／または波長多重化レーザダイオードを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記二次種波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上で提供される前記エネルギがレーザダイオードまたは等波長の１対の偏光多重化レーザダイオードによって提供される請求項１または２または３に記載のシステム。
【請求項５】
波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源の少なくとも１つが同調可能な励起光源である請求項１ないし４の１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの少なくとも１つが同調可能な二次種波長である請求項１ないし５の１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnで提供される前記エネルギおよび波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源から提供される前記エネルギが、受信または中継端末から前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し逆伝搬方向に発射される請求項１ないし６の１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnで提供される前記エネルギおよび波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源から提供される前記エネルギが、送信または中継端末から前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し共伝搬方向に発射される請求項１ないし６の１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnで提供される前記エネルギおよび波長λpl・・・λpiの前記１つまたはそれ以上の一次励起光源から提供される前記エネルギが、送信端末と受信または中継端末との間の中間のある点から前記伝送ファイバ内に発射されて、前記信号に対し共伝搬または逆伝搬する請求項１ないし６の１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上で提供される前記エネルギおよび前記１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiで提供される前記エネルギが、２つ以上の発射位置から同時に前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し共伝搬および／または逆伝搬方向に発射される請求項１ないし６の１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiのエネルギを前記伝送ファイバ内に結合するための前記手段が少なくとも１つの光サーキュレータを含む請求項１ないし１０の一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光サーキュレータが前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを前記伝送ファイバ内にさらに結合する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記伝送ファイバをさらに含み、前記伝送ファイバで作り出された前記ラマン利得スペクトルの幅および形状を制御するために、前記１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiおよび前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnが選択される、請求項１ないし１２の一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記一次励起放射および／または前記二次種放射のパワーおよび／または波長を選択的に変化させて、前記ラマン利得および／または利得スペクトルプロファイルを動的に制御して、伝送信号チャネルのパワーおよび／または波長の変化から生じる利得変化および／または利得傾斜を補償する請求項１ないし１２の１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記二次種波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上で提供される前記エネルギが、特定の種波長より１回のラマンシフト分、低い波長のパワーが存在するために前記ファイバ内で発生する増幅自然ラマン散乱放射を前記伝送ファイバ内に戻すために反射手段を組み込むことによって提供される請求項１ないし１２および１４の１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記反射手段がブラッグ型ファイバグレーティングである請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ブラッグ型ファイバグレーティングのピーク反射波長が同調可能である請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記反射手段が広帯域反射器である請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じさせるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い波長λssl・・・λssjの１つまたはそれ以上の中パワー二次励起光源であって、前記１つまたはそれ以上の二次励起光源の波長λssl・・・λssjが伝送ファイバでのラマンシフトに対応する量だけ該波長λfl・・・λfkより短くなるように構成された前記二次励起光源と、
波長λssl・・・λssjの前記１つまたはそれ以上の二次励起光源からの放射を光ファイバ通信スパンの前記信号発射端末から、または前記発射端末付近の中間点から伝送ファイバ内に入力して、前記信号に対し共伝搬方向に伝わるようにする結合手段と、
波長λssl・・・λssjの前記１つまたはそれ以上の二次励起光源のパワーおよび／または波長を選択的に変化させて、伝送ファイバの遠端においてラマン励起によって生み出される最終励起波長λfl・・・λfkの前記放射の入射残留のラマン増幅を動的に制御し、それによって、信号発射端末の近くの伝送信号の結果的なラマン増幅の大きさおよび／またはスペクトル分布を動的に制御する手段と、をさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項２０】
波長λssl・・・λssjの前記１つまたはそれ以上の二次励起光源の少なくとも１つが１つまたは複数の波長で作動するラマンファイバレーザである請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
波長λssl・・・λssjの前記１つまたはそれ以上の二次励起光源の少なくとも１つの出力波長が同調可能である請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
光ファイバ通信スパンの伝送ファイバを励起して、前記ファイバスパンに沿って伝送される信号に対し前記ファイバ内で分布ラマン利得を生じさせる方法において、前記方法が
（ａ）信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じさせるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiのエネルギを提供するステップと、
（ｂ）ｎ≧１であり、かつλpi＜λsn≦λfkであり、１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを提供するステップと、
（ｃ）該一次励起波長および二次種波長の該エネルギを前記伝送ファイバ内に伝搬させるステップと、
を含み、
（ｉ）前記一次励起波長λpl・・・λpiが前記伝送ファイバ内でのｍ回のラマンシフトに対応する量だけ前記波長λfl・・・λfkより短く、ここでｍ≧１であり、
（ｉｉ）前記二次種波長λsl・・・λsnの集合が各々の最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkを含み、
（ｉｉｉ）ｍ＞１ならば、前記二次種波長λsl・・・λsnの集合が各中間波長λl付近に少なくとも１つを含み、ここでｌ＝ｍ−１，ｍ−２・・・１である前記ｌは、前記中間波長λlと前記最終的に要求される波長λfl・・・λfkとの間の前記伝送ファイバでのラマンシフトの回数を表わすように構成され、
前記ステップ（ｂ）は、
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのうちの特定の１つより１回のラマンシフト分、低い波長のパワーが存在するために前記ファイバ内で発生する増幅自然ラマン散乱放射を反射手段によって前記伝送ファイバ内に戻すこと、および、
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの少なくとも１つを同調させること、の少なくとも一方を含む方法。
【請求項２３】
前記一次励起波長および前記二次種波長のエネルギが受信または中継端末から前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し逆伝搬方向に発射される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記一次励起波長および前記二次種波長のエネルギが送信または中継端末から前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し共伝搬方向に発射される請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上で提供される前記エネルギおよび前記１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiで提供される前記エネルギが、２つ以上の発射位置から同時に前記伝送ファイバ内に、前記信号に対し共伝搬および／または逆伝搬方向に発射される請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記１つまたはそれ以上の二次種波長の１つまたはそれ以上における前記発射エネルギが、特定の種波長より１回のラマンシフト分低い波長の高パワーが存在するために前記ファイバ内で発生する増幅自然ラマン散乱放射を反射手段によって前記伝送ファイバ内に戻すことによって提供される請求項２２ないし２５の１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記一次励起放射および／または前記二次種放射のパワーおよび／または波長を選択的に変化させて、前記ラマン利得および／または利得スペクトルプロファイルを動的に制御して、伝送信号チャネルのパワーおよび／または波長の変化から生じる利得変化および／または利得傾斜を補償する請求項２２ないし２６の１項に記載の方法。
【請求項２８】
（ａ）信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じさせるために最終的に要求される該励起波長λfl・・・λfkより前記伝送ファイバでのラマンシフトに対応する量だけ短い波長λssl・・・λssjの１つまたはそれ以上の中パワー二次励起光源を提供するステップと、
（ｂ）結合手段を使用して、λssl・・・λssjの該二次励起光源からの放射を前記スパンの前記信号発射端末から、または前記発射端末付近の中間点から前記伝送ファイバ内に入力して、前記信号に対し共伝搬方向に伝えるステップと、
（ｃ）λssl・・・λssjの該二次励起光源のパワーおよび／または波長を選択的に変化させて、伝送ファイバの遠端でのラマン励起によって生み出される該最終励起波長λfl・・・λfkの前記放射の入射残留のラマン増幅を動的に制御し、それによって、信号発射端末の近くの伝送信号の結果的なラマン増幅の大きさおよび／またはスペクトル分布を動的に制御するステップと、をさらに含み、
該二次励起波長λssl・・・λssjが該伝送ファイバでのラマンシフトに対応する量だけ波長λfl・・・λfkより短いように構成された請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、光ファイバラマン増幅器およびかかる増幅器を含む光ファイバ通信システムに関し、さらに詳しくは、光ファイバ通信スパンの伝送ファイバを励起して、該ファイバスパンに沿って伝送される信号を増幅するためにファイバで分布ラマン利得を生じさせるためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
比較的最近まで、光ファイバ通信システムにおける光信号の増幅は主として、離散光増幅器、主にエルビウムドープ光増幅器（ＥＤＦＡ）の使用を通して達成されてきた。光ファイバ通信システムの容量増加に対する要求の爆発的拡大は結果的に、分布ラマン増幅の使用に対する関心を新たにした。例えばＰ．  Ｂ．  Ｈａｎｓｅｎらの「ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ９  （２），  ｐ．２６２」（１９９７年２月）を参照されたい。本手法では、信号が中継器または受信端末に向かって伝わるときに伝送ファイバ自体が信号の増幅媒体として使用され、結果として得られる利得はファイバの長さ（一般的に数十キロメートル）にわたって分布される。分布増幅は離散増幅より重要な利点を有する。分布増幅器の実効ノイズ指数は同じ利得を有する離散増幅器のそれよりかなり低い。例えばＰ．  Ｂ．  Ｈａｎｓｅｎらの「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．  ３，  ｐ．２２１」（１９９７年）を参照されたい。これは端部ではなくスパン内に戻って発生する利得の直接的結果である。結果的に得られるノイズ性能の改善は、非中継システムの容量および／またはスパン長の増加を可能にするだけでなく、マルチスパン中継システムの高価な信号再生器間のスパン数の増加をも可能にする。加えて、石英系ファイバのラマン利得スペクトルは、単一励起波長の場合でも比較的幅広く、かつ多重励起波長を用いることによってさらに広げることができるので、ラマン増幅は超広帯域増幅の可能性を提供する。例えばＫ．  Ｒｏｔｔｗｉｔｔｅらの「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｐａｐｅｒ  ＰＤ−６」（１９９８年２月）を参照されたい。これは高容量波長分割多重（ＷＤＭ）システムのための重要な考慮事項である。
【０００３】
特定の波長帯域の信号に対して伝送ファイバ内でラマン利得を生成するには、ファイバの特性ラマンシフトに対応する量だけ信号波長よりシフトダウンした波長の比較的高パワーレベル（数百ｍＷ）でファイバを励起することが必要である。典型的な石英系ファイバの場合、該ラマン利得スペクトルは〜４４０ｃｍ-1のシフトを中心とする比較的広い帯域から成る。したがって、例えばＣバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の信号の利得を提供するには、１４５５ｎｍ領域の励起エネルギが必要である。
【０００４】
典型的な先行技術の分布ラマン増幅の実施形態では、高パワーレーザ光源（例えば〜１４５５ｎｍの中心周波数を持つラマンファイバレーザ）または１４５５ｎｍ領域内の波長を持つ多重化レーザダイオード群の出力が受信端末または中継端末から発射されてファイバを励起し、入射Ｃバンド信号の利得をもたらす。高容量ＷＤＭシステムの増幅帯域幅を拡張するために、該発射励起スペクトルは、複数のラマンレーザ（各々予め定められたパワーおよび波長を持つ）を使用することによって、または固有波長およびパワーの追加的レーザダイオードを多重化することによって広げられる。
【０００５】
励起、信号、および増幅プロセスによって発生するノイズについてのパワー対距離曲線の特徴的セットを図１に示す（このグラフでは、距離は受信端末または中継端末を基準としている）。図１で分かる通り、該利得領域はスパン内に〜７０ｋｍ戻って伸長する伝送ファイバの長さ全体にわたって分布する。しかし、利得の大部分はスパンの最後の〜１５ｋｍで発生する。分布ラマン増幅のノイズ性能の利点をさらに高めるために、該利得領域をスパン内にさらに「押し」戻すように伝送ファイバを励起することが望ましい。
【０００６】
Ｋ．  Ｒｏｔｔｗｉｔｔらの「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，  Ｖｏｌ．  ＩＩ，  ｐ．１４４」（１９９９年９月）で、著者は、送信端末から１３６６ｎｍの波長の高パワー（８００ｍＷ）光源を発射させて、受信端末から発射される１４５５ｎｍエネルギに対し伝送ファイバに沿ってラマン利得を提供することを含む励起方式を報告している。したがって、１５５０ｎｍの信号に対してラマン利得をもたらす１４５５ｎｍのパワーは、１３６６ｎｍのパワーの局所値に従ってファイバに沿って増幅される。その結果、彼らが考察した特定の事例（受信端から１４５５ｎｍで２００ｍＷが発射される８０ｋｍ長のスパン）の場合、かなりの量の信号利得が送信端および受信端両方の付近で発生し、利得は平均するとスパン内をさらに戻って発生する。該著者らは、従来の後方励起に比較して、３ｄＢのノイズ指数の改善および１ｄＢの受信器感度（またはリンクマージン）の改善を測定した。しかし、本励起方式は、特にそれがより長いスパン（例えば１２５ｋｍ）に適用される場合、２つの比較的高価かつ比較的高パワー（数百ｍＷ）の光源を必要とする。該利得帯域幅を広げるためにいっそう多くのかかる光源が必要となる高容量ＷＤＭシステムの場合、本欠点は悪化する。加えて、ファイバの有害な非線形効果の考慮事項によって設定された限界またはそれに信号の発射パワーが非常に近いリンクでは、信号発射直後のかなりの増幅の追加が、これらの非線形効果のためリンク性能の障害を導くおそれがある。
【０００７】
低ノイズ広帯域増幅を提供する分布ラマン増幅のすでに実証された潜在的能力にもかかわらず、光通信システムにおけるさらなる性能改善およびコスト削減の要求が絶えることなく存在する。したがって、結果的にノイズのいっそうの低下ならびに利得スペクトルの拡張および動的制御における柔軟性および費用効果の向上を生じる、本願に開示するような分布ラマン増幅励起方式が非常に望まれる。
【０００８】
【発明の概要】
広い態様で、本発明は、光ファイバ通信システムの伝送ファイバに分布ラマン増幅を生じさせるための励起方式を提供し、それによって伝送信号の増幅に必要な波長の高励起パワーが、光ファイバに直接発射されるというよりむしろ伝送ファイバ自体内で発達する。本励起方法は結果として、先行技術の励起方法に比較して著しく低い増幅器ノイズをもたらし、該利得スペクトルを広げかつ動的に制御する上での柔軟性および費用効果を高めることができる。
【０００９】
さらに詳しくは、典型的な例示的実施形態では、最終的に希望する励起波長λfl・・・λfkより短い予め定められた波長λpの「一次」励起光源が、波長λsl・・・λsnの１つまたはそれ以上の低パワー低コスト二次「種」光源と共に、伝送ファイバ内に発射される。ここでｎ≧１であり、かつλp＜λsn≦λfkである。二次種光源の波長およびパワーは、λpの励起パワーの存在下で一連のｎ回の誘導ラマン変換が結局、伝送ファイバに存在する最終的な希望励起波長λfl・・・λfkの高パワーを導くように特に選択される。ただしｋ≦ｎである。
【００１０】
特定の例示的実施形態では、波長１２７６ｎｍの一次励起光源が１３５５ｎｍおよび１４５５ｎｍの波長を有する２つの低パワー二次光源と共に発射される。波長１２７６ｎｍの一次励起波長のエネルギは最初に１３５５ｎｍへの誘導ラマン変換を受け、次いでラマンカスケードの第２ステップで、結果として得られた１３５５ｎｍの高パワーが変換されて、１５５０ｎｍ領域の信号の分布ラマン増幅を生じるために必要な励起波長である１４５５ｎｍの高パワーを生じる。この例示的実施形態の延長では、〜１４３０ｎｍの波長を有する第３の低パワー光源が上述の一次および二次光源と共に発射される。この追加の種光源の存在の結果、ラマンカスケードの第２ステップにおける１３５５ｎｍの高パワーの変換が２つの波長１４３０ｎｍおよび１４５５ｎｍの間で分配され、これらの波長の両方の高パワー、および伝送信号に対し結果として得られるラマン利得プロファイルの拡張を導く。本発明では、予め定められた波長およびパワーの追加の低コスト種光源を発射することによって、利得スペクトルのさらなる拡張を達成することができる。さらに、利得の大きさおよびスペクトルプロファイルは、低パワー種光源のパワーを選択的に変化させることによって動的に制御することができる。二次種光源の１つまたはそれ以上の波長が同調可能である場合、結果的に利得スペクトルの動的制御の追加の柔軟性が得られる。
【００１１】
前気の例の変形である別の例示的実施形態では、１３５５ｎｍの二次光源を反射手段（例えば１３５５ｎｍでピーク反射率を持つ金反射器またはブラッグ型ファイバグレーティング）に置換する。１２７６ｎｍの高パワー一次励起の自然ラマン分散は、伝送ファイバの両方向に伝わる１３５５ｎｍ領域の放射を発生させる。それが該ファイバ内を伝わるにつれて、本１３５５ｎｍ放射は、該１２７６ｎｍ励起によって生じる１３５５ｎｍのラマン利得のために増幅される。加えて、出射する１３５５ｎｍ放射の一部はレイリー後方散乱を受けて励起発射端末に向かって戻り、それが進むにつれてさらに増幅される。該１３５５ｎｍ反射器は入射増幅自然ラマン散乱放射を伝送ファイバ内に送り返し、そこでそれは前記の例における１３５５ｎｍ種光源と同じ役割を果たす。この例示的実施形態の延長では、該１４５５ｎｍ種光源をも反射器に置換し、それによってレーザダイオードなどの能動二次光源の必要性を完全に排除し、コストをさらに削減する。
【００１２】
好適な実施形態では、一次励起光源および二次種光源は該伝送信号に対し逆方向に伝搬する。しかし本発明は、該ピーク利得領域が送信端末からある距離で起こり、それによって有害な非線形効果が減少するので、先行技術の共励起方法に比較して有利に使用することのできる共伝搬構成をも提供する。
【００１３】
さらなる実施形態では、逆方向伝搬する分布ラマン予備増幅がスパンの受信端末で適用され、波長λssl・・・λssjの中パワー光源が１つまたはそれ以上送信端末から発射され、それにより逆方向伝搬する残留入射最終励起波長λfkのラマン利得がもたらされ、それが今度は出射信号に対して多少の分布ラマン増幅を提供する。ここでλssjはλfkより伝送ファイバ内のラマンシフトに対応する量だけ短い。この追加ラマン増幅の大きさおよび／またはスペクトルプロファイルは、中パワー光源のパワーおよび波長（λssjが同調可能である場合）を選択的に変化させることによって動的に制御することができ、それによって動的利得制御および平坦化を、飛行時間の問題のためにあまり効果的ではない受信端末よりも、送信端末付近で適用することが可能になる。本発明の適用は、伝統的直接ラマン励起方式が該受信端末で利用される場合にも有利に使用することができる。
【００１４】
本発明の広い態様では、該光ファイバ通信スパンの伝送ファイバを励起して、該ファイバスパンに沿って伝送される信号に対しファイバ内で分布ラマン利得を生じさせる方法を提供する。該方法は、信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い波長λpl・・・λpiの一次励起光源を１つまたはそれ以上提供するステップと、ｎ≧１かつλpi＜λsn≦λfkであり、１つまたはそれ以上の二次種波長λsi・・・λsnの実質的により低いエネルギを提供するステップと、一次励起波長および二次種波長のエネルギを該伝送ファイバで伝搬するステップとを含み、ここで一次ポンプ波長λpiは該伝送ファイバでのｍ回のラマンシフトに対応する量だけ波長λfkより短く、ここでｍ≧１であり、かつ、ここでｍ＞１ならば二次種波長λsnの集合は各中間波長λl付近に少なくとも１つを含み、ここでｌ＝ｍ−１，ｍ−２・・・１であり、該波長λlと最終的に要求される波長λfkとの間の該伝送ファイバでのラマンシフトの回数を表わし、かつここで二次種波長λsnの集合は最終的に要求される各励起波長λfkを含む。
【００１５】
本発明の別の広い態様では、逆方向伝搬分布ラマン予備増幅がスパンの受信端もしくは中継器端で、またはスパンに沿ったある中間点で適用され、結果的に最終直接励起波長λfkの残留エネルギが該信号入射端末付近に生じる該光ファイバ通信スパンの信号発射端末またはその付近で、分布ラマン利得の大きさおよび／またはスペクトルプロファイルの動的制御を適用する方法を提供する。該方法は、信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより伝送ファイバでのラマンシフトに対応する量だけ短い波長λssl・・・λssjの中パワー二次励起光源を１つまたはそれ以上提供するステップと、λssjの前記二次励起光源からの放射をスパンの該信号発射端末から、または前記信号発射端末に近い中間点から伝送ファイバ内に入力して信号に対し共伝搬方向に伝えるために結合手段を提供するステップと、λssjの前記二次励起光源のパワーおよび波長を選択的に変化させて、最終直接励起波長λfkの入射放射によって経験されるラマン利得を動的に制御し、それによって、発射される信号により経験される結果的追加ラマン利得の大きさおよび／またはスペクトルプロファイルを動的に制御する手段を設けるステップとを含む。
【００１６】
本発明のさらなる広い態様では、光ファイバ通信スパンの伝送ファイバを励起して、ファイバスパンに沿って伝達される信号を増幅するため分布ラマン利得をファイバ内で生じさせるためのシステムを提供する。該システムは、信号波長に対し分布ラマン利得を直接生成するために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い波長λpl・・・λpiの１つまたはそれ以上の一次励起光源であって、１つまたはそれ以上の一次励起光源波長λpl・・・λpiは伝送ファイバ内でのｍ回のラマンシフトに対応する量だけ波長λfkより短く、ｍ≧１である一次励起光源と、１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnの実質的に低いエネルギを提供する手段であって、ｎ≧１かつλpi＜λsn＜λfkであり、ｍ＞１ならば１つまたはそれ以上の二次種波長の集合は各中間波長λl付近に少なくとも１つを含み、ｌ＝ｍ−１，ｍ−２・・・１でありかつ波長λlと最終的に要求される波長λfkとの間の伝送ファイバでのラマンシフトの回数を表わし、二次種波長λsnの集合が最終的に要求される各励起波長λfkを含むように構成された手段と、波長λpl・・・λpiの１つまたはそれ以上の一次励起光源からのエネルギおよび１つまたはそれ以上の二次種波長λsl・・・λsnのエネルギを前記伝送ファイバに入力する結合手段とを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の広い態様では、スパンの受信端で逆方向伝搬分布ラマン予備増幅が適用される光ファイバ通信スパンの信号発射端末またはその付近で分布ラマン利得の大きさおよび／またはスペクトルプロファイルの動的制御を適用するためのシステムを提供する。該システムは、信号波長に対し分布ラマン利得を直接生じさせるために最終的に要求される励起波長λfl・・・λfkより短い波長λssl・・・λssjの１つまたはそれ以上の中パワー二次励起光源と、信号に対し逆伝搬方向に信号発射端末に向かって伝わる最終直列励起波長λfkの残留放射と、波長λssl・・・λssjの１つまたはそれ以上の二次励起光源からの放射を該ファイバスパンの信号発射端末から、または信号発射端末に近い中間点から伝送ファイバ内に入力して、信号に対し共伝搬方向に伝わるようにする結合手段と、波長λssl・・・λssjの１つまたはそれ以上の二次励起光源のパワーおよび／または波長を選択的に変化させて、最終直接励起波長λfkの入射放射によって経験されるラマン利得を動的に制御し、それによって、発射される信号により経験される結果的な追加ラマン利得の大きさおよび／またはスペクトルプロファイルを動的に制御する手段とを含み、ここで１つまたはそれ以上の二次励起光源の波長λssl・・・λssjは伝送ファイバにおけるラマンシフトに対応する量だけ波長λfkより短い。
【００１８】
【詳細説明】
本発明は、添付の図面と共に以下の説明を考察することにより、いっそうよく理解されるであろう。
【００１９】
光ファイバ通信システムにおける分布ラマン増幅の適用は、分布ラマン増幅プロセスの２つの重要な特徴によって動機付けられてきた。第一に、該分布増幅プロセスは、利得が受信端末または中継端末ではなく伝送スパン内に戻って発生するため、離散増幅に比較して改善された増幅器ノイズ性能をもたらす。第二に、複数の励起波長を利用することによってラマン利得スペクトルを拡張することができるので、該ラマン増幅は広帯域増幅を可能にする。本発明に係る励起機構は分布増幅のノイズ性能の利点をさらに改善することができ、結果的に、ラマン利得スペクトルを拡張しかつ動的に制御する上での柔軟性および費用効果を高めることができる。
【００２０】
分布ラマン増幅および典型的な先行技術の励起機構を使用した一般的光ファイバ通信伝送スパンを図２に示す。端末１は送信端末または代替的に中継端末のいずれかとすることができる。同様に、端末２は受信端末または中継端末とすることができる。単一波長励起の場合、励起光源３は一般的に高パワー（＞５００ｍＷ）ラマンファイバレーザ、またはほぼ同等の波長の多数の比較的高パワー（＞１５０ｍＷ）の偏光および／または波長多重化レーザダイオードのいずれかである。該ラマンファイバレーザまたは該多重化レーザダイオードの波長は、入射信号に対し該伝送ファイバでラマン利得を直接生じるように選択される。例えば、一般的な石英系伝送ファイバにおける１５５０ｎｍ領域の信号波長の場合、〜１４５５ｎｍの励起光源波長が選択される。励起光源３の出力は波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）などのカプラ４を介して伝送ファイバ内に結合され、信号に対し逆伝搬方向に発射される。励起、信号、および増幅プロセスによって発生するノイズについて、結果的に得られるパワー対距離（端末２を基準とする）曲線の特徴的セットを図１に示す。信号についてのパワー対距離曲線から分かる通り、該ラマン利得は伝送スパン内を約６０ないし７０ｋｍ戻ったところから現われ始め（ファイバにおける通常の伝送損失による信号パワーの低下が逆転し始める）、該スパンの端でそのピークに達し、そこで励起パワーは最大となる。該利得が該伝送ファイバの長さ全体に分布される（すなわち該利得がスパン内に「押し戻される」）という事実は、端末２に同一利得を有する離散増幅器を配置するより低い実効ノイズ指数を直接導く。
【００２１】
本発明は、利得をスパン内にさらに「押し戻し」、それによってスパンのノイズ指数をさらにいっそう改善する手段を提供する。図３は、本発明の例示的実施形態に係る励起手段による分布ラマン増幅を使用する一般的伝送スパンを示す。図２および図３において、同様の参照番号は同様の要素を指す。図３を参照すると、波長λpの高パワー（＞１Ｗ）一次励起光源６はＷＤＭカプラ７を介してファイバ区間１２に結合され、そこからＷＤＭカプラ１１を通過し、信号に対し逆伝搬方向に伝送ファイバ内に発射される。波長λs1およびλs2の第１および第２低パワー（一般的に数十ｍＷ）レーザダイオード種光源８および９の出力はλpそれぞれ、ＷＤＭカプラ１０を介して結合され、ＷＤＭカプラ１１を介して該伝送ファイバ内に結合され、発射されてλpの励起エネルギと共伝搬する。
【００２２】
前記の例示的実施形態では、本発明の本質的要素は、高パワー一次励起光源の波長λpが、信号波長λsigに対しラマン利得を提供するために最終的に要求される波長λfkより短いことである。さらに詳しくは、λpは伝送ファイバのｍ回の連続ラマンシフトに対応する量だけλfkより短くなければならない。ここでｍ≧１である。ｍ＞１の場合、二次種光源波長の中に、各中間波長λlに近い少なくとも１つの光源があることも要求される。ここでｌ＝ｍ−１，ｍ−２・・・１であり、λlと最終所要波長λfkとの間の伝送ファイバにおけるラマンシフト回数を表わす。加えて、低パワー種光源波長λsnの集合が各最終所要励起波長λfkを含むことも要求される。例えば、１５５０ｎｍ領域の信号の増幅の場合、波長λp、λs1、およびλs2はそれぞれ１２７６、１３５５、および１４５５ｎｍと選択することができる。この例では、最終所要励起波長λfkは１４５５ｎｍであり（λs2はこれに対応する）、１２７６ｎｍはこの波長より石英系ファイバにおける２回の連続ラマンシフトに対応する量だけ短く、中間波長１３５５ｎｍは１４５５ｎｍから１回ラマンシフトしたものである。この場合、１２７６の該励起エネルギは、１３５５ｎｍの低パワー種光源から発射されたエネルギに対して分布ラマン増幅を提供し、したがって伝送ファイバ内でこの波長の高パワーの発生を導く。１３５５ｎｍのこの高パワーは次に、１４５５ｎｍ種光源から発射されるエネルギに対して分布ラマン利得を提供し、最終的に１５５０ｎｍの信号の分布ラマン増幅に必要な波長の高パワーのファイバ内における存在を導く。
【００２３】
信号の増幅に必要な波長の高パワーが、端末２から発射されるのではなく、分布ラマン増幅により伝送ファイバ内で自ら発生するという事実は、１４５５ｎｍの励起パワーおよびしたがって信号利得が端末からある距離でピークになること、および利得が平均して、図２の先行技術の励起機構の場合よりさらに伝送スパン内に戻って発生することを意味する。前記例示的事例の３つの波長のパワーの変化を図４に示す。１４５５ｎｍの最終励起波長の該ピークパワーは、受信端末または中継端末（端末２）から〜２５ｋｍの距離で発生する。図５は、この例示的事例についての最終励起、信号、およびノイズのパワー対距離（端末２を基準とする）を、図２に示した典型的な先行技術の機構により励起した場合に同一最終信号利得のために得られるものと比較して示す。本発明に係る励起の場合、先行技術の励起の場合の〜７０ｋｍとは対照的に、該ラマン利得は受信端末または中継端末から〜８５ｋｍで明らかになり始める。該信号およびノイズ振幅は端末から〜１５ｋｍの距離でピークになり、ファイバ内の通常の伝搬損失のため、その位置から事実上減少する。図５に示した該等利得の場合、本発明により励起したときに端末に到達するノイズパワーは、先行技術の励起の場合より〜３ｄＢ低い。逆に、等しいノイズパワーが受信端末または中継端末に到達する場合、本発明に係る励起のための信号パワーは〜３ｄＢ高くなる。したがって本発明は、分布ラマン増幅を組み込んだ伝送スパンの受信端末または中継端末における光信号対ノイズ比を著しく改善する手段を提供する。
【００２４】
前記例示的実施形態に対して記載した光源の波長およびパワーの選択、一次励起および二次低パワー種光源の数、種波長のエネルギの光源、該結合手段、ならびに信号に対する伝搬方向は、本発明の基礎をなす原理、すなわち伝送信号の増幅に必要な励起波長のエネルギが、最終励起波長よりｍ回（ここでｍ≧１）の連続ラマンシフトに対応する量だけ短い波長のエネルギを発射することによって開始される誘導ラマン散乱相互作用を通して伝搬ファイバ内で発生および／または増幅および／または変形されることの単なる例証である。
【００２５】
例えば、前記の例示的実施形態の簡素化において、１３５５ｎｍの一次励起波長λpおよび１４５５ｎｍの単一種光源を選択することができる。逆に例示的実施形態の拡張として、１４００〜１５００ｎｍ範囲の波長を持つ１つまたはそれ以上の追加種光源を加えて、信号が経験する利得スペクトルの形状を拡張および調整することができる。さらに、これらの種光源のパワー（および／またはそれらが同調可能である場合、それらの波長）を選択的に制御して、（例えば、チャネル追加／ドロップから結果的に生じる利得変化および利得チルトを補償するために）利得およびそのスペクトルプロファイルを動的に制御することができる。また、一次励起光源および／またはもしあれば中間種光源（この例では、１３５５ｎｍの光源）は２つ以上の波長で放射するように構成することができ、かつ各波長のパワーの選択的制御をも可能にして、該利得プロファイルを同様に拡張し制御することができる。代替的に、各々異なる波長の複数の一次励起光源および／または複数の中間種光源を同様に利用することができる。さらに、波長同調可能な一次励起源および／または二次種光源をも該利得スペクトルの動的制御のために有利に使用することができる。
【００２６】
本発明の基礎をなす原理が１５５０ｎｍ領域の信号の増幅に限定されないことも、ラマン増幅に精通した者には明らかであろう。実際、それはいずれの光ファイバ通信ウィンドウの信号でも増幅をもたらすために適用することができる。例えば、図３に関連して述べた特定の例の変形では、λp、λs1およびλs2をそれぞれ１１１５、１１７５、および１２４０ｎｍと選択することによって、１３００ｎｍ領域の信号（第１通信ウィンドウ）を同様に増幅することができる。
【００２７】
図６は、波長λs1の図３の二次種光源８を反射手段１９、例示としてλs1にピーク反射率を持つブラッグ型ファイバグレーティングに置換した別の例示的実施形態を示す。図３および図６において、同様の参照番号は同様の要素を指す。図６を参照すると、λpの高パワー一次励起エネルギが伝送ファイバを伝搬するにつれて、それは自然ラマン散乱を受け、ファイバ内を両方向に伝わる古典的ラマンシフトスペクトルプロファイルを持つ放射を発生する。本自然ラマン散乱放射は、ファイバ内に存在する波長λpの高パワーによってもたらされるラマン利得のため、ファイバ内を伝わるにつれて増幅される。加えて、出射する自然ラマン散乱放射の一部は後方レイリー散乱を受け、それが端末２に向かって戻るにつれてさらに増幅される。端末２に戻る該増幅自然ラマン散乱放射（ここでは光増幅器における「増幅自然放射」の類推によってＡＳＥと表示する）は、ＷＤＭ１１および１０を通して反射器１９に結合される。該反射器１９がλs1にピーク反射率を持つブラッグ型ファイバグレーティングである例示的事例では、波長λs1のＡＳＥスペクトルの部分がＷＤＭ１０および１１を通して該伝送ファイバ内に反射して戻る。本例示的実施形態では、反射器１９および分布レイリー「ミラー」によって所望の種波長λs1の放射のための増幅キャビティが形成される。これは、端末２付近の伝送ファイバに存在する波長λs1のかなりのエネルギを導き、そこでそれは図３の例におけるλs1の発射種光源と同じ役割を果たす。
【００２８】
図６に関連して述べた厳密な詳細は、本発明の本実施形態の原理、すなわち種波長のレーザ光源の代わりに反射手段を利用することによって所望の種波長のうちの１つまたはそれ以上におけるエネルギをもたらすことができるということを制限する意図はない。例えば、前記の例で述べたブラッグ型ファイバグレーティングの代わりに、金反射器などの代替反射手段を使用することができる。加えて、図６の種光源を両方とも反射手段に置き換えることによって、種光源を完全に排除することができる。本発明の本原理のさらなる例では、λfkの最終励起波長領域のみならず各中間波長λl付近でも、該ラマンＡＳＥのスペクトル幅を有利に利用することができる。特定の光源（単数または複数）を、該ＡＳＥスペクトル内の異なるピーク反射率波長を各々有する複数のブラッグ型ファイバグレーティングに置き換えることにより、信号が経験する該利得スペクトルの調整および拡張が可能になる。例えば、λpおよびλs1をそれぞれ１２７６および１３５５ｎｍと選択し、１５００ｎｍ領域の信号を増幅する場合、１４５５ｎｍの単一種光源の代わりに、ピーク反射率が一方は〜１４３０ｎｍ、他方は１４５５ｎｍの直列の２つのブラッグ型ファイバグレーティングを使用して、利得スペクトルを拡張することができる。該利得スペクトルの形状の調整は、各波長のブラッグ型グレーティングの反射率の大きさの選択を通して達成することができる。さらに、２つのブラッグ型グレーティングを並列に接続すると（例えばＷＤＭ結合カプラの各入力ファイバに１つずつ）、各グレーティングと結合カプラとの間に可変光減衰器（ＶＯＡ）を挿入し、かつ各ＶＯＡの減衰を選択的に変化させることによって、該利得およびそのスペクトルプロファイルの動的制御を適用することができる。
【００２９】
図７は、一次励起光源および低パワー種光源の出力が信号に対し共伝搬方向に伝送ファイバ内に発射される別の例示的実施形態を示す。図３および図７において、同様の参照番号は同様の要素を指す。先行技術の共伝搬励起機構は、信号発射直後の高いラマン利得から生じる非線形効果のため、かつ励起−信号クロストークのため、低い増幅器性能を導く。本発明に係る共伝搬方向の励起は、ピーク利得領域が信号および励起発射端末から伝送スパン内に多少の距離押し込まれるという事実のため、非線形効果の悪影響を軽減する。
【００３０】
図８は、図３に示した実施形態の拡張である本発明の別の例示的実施形態を示す。図３および図８において、同様の参照番号は同様の要素を指す。図８を参照すると、波長λs3の追加種光源の出力は、ＷＤＭカプラ１４を介してλs2の種光源９のそれと結合される。次いでＷＤＭカプラ１４の二重波長出力はＷＤＭカプラ１０を介して種光源８の出力と結合され、ＷＤＭカプラを介して伝送ファイバ内に発射されてλpの励起エネルギと共伝搬する。該波長λs3は信号の増幅のために最終的に要求される波長領域内であるが、その波長領域内の他の種光源（単数または複数）のそれとは充分に異なり、結果的に信号が経験する利得スペクトルの拡張および調整が得られるように選択される。例えば、λp、λs1およびλs2がそれぞれ１２７６、１３５５、および１４５５ｎｍである図３に関連して述べた特定の事例では、Ｃバンドの短波長側の利得帯域幅を拡張し、かつ／またはＣバンドの短波長端の利得プロファイルを平坦化するために、λs3を１４３０と選択することができる。
【００３１】
伝送スパンの他端では、波長λss1およびλss2の２つの中パワー（一般的に１００〜３００ｍＷ範囲）二次光源１５および１６がＷＤＭカプラ１７を介して結合され、ＷＤＭカプラ１８を介して端末１から伝送ファイバ内に発射される。光源１５および１６は各々、ラマンファイバレーザまたは単一レーザダイオードまたは基本的に等波長の多数の多重化レーザダイオードとすることができる。該波長λss1およびλss2は、信号のラマン増幅に必要な波長λfkの残留入射エネルギのために伝送ファイバ内にラマン利得が得られるように選択される。例えば、前記波長の特定の選択の場合、１４３０および１４５５ｎｍの入射エネルギにラマン利得が得られるように、１３５５ｎｍ領域のλss1およびλss2が選択される。波長λfkの残留入射エネルギの該増幅は、出射信号に多少の追加分布ラマン利得を提供する。２つの波長λss1およびλss2の厳密な値は、これらの２つの二次光源のパワーを選択的に変化させることによって、この追加利得のスペクトルプロファイルを調整する能力を最適化するように選択される。次いでこれは、（例えばチャネル追加／ドロップの結果生じる利得変化および利得チルトを補償するための）動的利得制御および利得平坦化の要素を、飛行時間の問題のため効果が低い受信端末ではなく、信号発射端末付近に適用する手段を提供する。
【００３２】
前記の例に記載した厳密な詳細は、本発明の適用の単なる例証である。例えば、二次励起光源を発射して入射信号増幅励起波長に対し該利得を提供することによって、信号発射端末で利得および／または利得形状の動的制御を適用することから生じる利点は、２つの二次励起の発射に限定されない。より一般的には、本原理は任意の数Ｎ（Ｎ≧１）の二次励起で有利に使用することができる。また、単一入射波長λfkしかない場合でも、本原理は信号発射端末で適用される利得の大きさを動的に制御することを可能にする。さらに、本発明の適用は、伝統的な先行技術のラマン励起機構が端末２で使用されている場合も有利に使用することができる。
【００３３】
記載した例示的実施形態は本発明の原理の適用の例証にすぎず、本発明の範囲を制限する意図はない。当業者は、請求の範囲に記載された発明の精神および範囲から逸脱することなく、さらなる構成および方法を実現することができる。例えば、図６の反射器１９が伝送信号の帯域外にその反射率のピークを持つブラッグ型ファイバグレーティングである場合、それはＷＤＭ１１と端末２との間でファイバラインに直接配置することができる。同様に、種光源９がファイバグレーティングに置換され、その反射率ピークが伝送信号帯域外にある場合、それもファイバライン内に配置することができ、ＷＤＭ１１の排除を導く。さらなる例として、図３および図８のＷＤＭカプラ１１は３ポート光サーキュレータに置換し、一次励起光源６をＷＤＭカプラ１０とサーキュレータとの間に挿入された追加ＷＤＭカプラを介してＷＤＭカプラ１０の出力と結合することができる。その場合ＷＤＭカプラ７はもはや必要ない。代わりに、後方散乱励起光を拒絶するために、インライン信号帯域通過フィルタを挿入することができる。本構成は、より長い最終励起波長がより短い最終励起波長によって生成される利得曲線下で増幅される信号波長と重なるように、充分に分離した最終所要励起波長の種光源を結合することを可能にする。加えて、本発明に係る励起機構はリンクの送信端、受信端、中間点、またはこれらの位置の組合せにおいて使用することができる。さらに、該種光源は一次励起光源に近接して、または伝送ファイバに沿った別の位置に配置することができる。
【００３４】
＜実施例１＞
実質的に図３に示す分布ラマン予備増幅を組み込んだ実験用光ファイバ伝送スパンを設置した。一次励起光源は、１２７６ｎｍの波長で作動する高パワーラマンファイバレーザ（ＭＰＢコミュニケーションズ社、ＲＲＰ−１２７６型）であった。光アイソレータを随伴し１３５５ｎｍの波長を有する低パワー（１．５ｍＷ）レーザダイオードを二次種光源の１つに選択した。実験の基本的目標は、本発明に従って実現した分布ラマン予備増幅の雑音性能を先行技術の直接励起機構のそれと直接比較することであった。したがって、１５５０ｎｍ領域の信号用に二次低パワー種光源エネルギまたは高パワー直接励起エネルギのどちらでも提供するために、１４５５ｎｍの波長で作動する高パワーラマンファイバレーザ（ＭＰＢコミュニケーションズ社、ＲＲＰ−１４５５型）を利用した。本ラマンレーザの出力はアイソレータを通して、レーザと図３のＷＤＭカプラ１０との間に挿入された可変光減衰器（ＶＯＡ）に送られた。本ＶＯＡの設定を変化させることにより、低パワー種光源モードから高パワー直接励起モードに簡単に切り換えることができた。後者の場合、１２７６ｎｍの高パワーレーザおよび１３５５ｎｍの低パワーレーザダイオードは両方とも停止した。該伝送スパンは１００ｋｍの入射ＬＳ＋ファイバから構成した。１５４７．７２ｎｍの波長の単一２．５Ｇｂ／ｓ信号を、スパンの遠端からＶＯＡを介してファイバ内に発射した。図３のＷＤＭ７を出た信号は、４ｄＢのノイズ指数を持つフロントエンドエルビウムドープファイバ前置増幅器を有する低雑音光レシーバ内に送られた。２つの励起機構について等しいラマン利得状態に対し、スパンの送信端におけるＶＯＡの設定の関数としてビット誤り率（ＢＥＲ）の測定を行なった。
【００３５】
ラマン利得が無い場合（すなわち全ての励起および種光源レーザが停止した状態）、−１２．９ｄＢｍの信号発射パワーに対し１０-9のＢＥＲが得られた。先行技術の直接励起機構および４５０ｍＷの１４５５ｎｍ発射パワー（２４．２ｄＢの最適ラマン利得に対応する）では、９．２ｄＢのリンクマージン改善に相当する−２２．１ｄＢｍの信号発射パワーで同じＢＥＲが達成された。本発明に係る励起の場合、１２７６ｎｍで２．１Ｗを、１３５５ｎｍで１．０ｍＷを、かつ１４５５ｎｍで２ｍＷを発射することによって２４．２ｄＢの利得が達成された。この場合、−２４．４ｄＢｍの信号発射パワーで１０-9のＢＥＲが達成された。したがって、本発明に係る励起機構は、先行技術の直接励起機構と比較したとき、２．３ｄＢのさらなるリンクマージン改善を生んだ。
【００３６】
次いで１３５５ｎｍレーザダイオードを金反射器に置換した。この場合、１２７６ｎｍで１．７Ｗを、かつ１４５５ｎｍで２．５ｍＷを発射することによって、２４．２ｄＢの利得が達成された。これらの条件下で、該ＢＥＲの測定は再び、先行技術の直接励起機構に比較して２．３ｄＢのリンクマージンの改善を実証した。
【００３７】
＜実施例２＞
１００ｋｍのＬＳ＋ファイバを１００ｋｍのＳＭＦ−２８ファイバに置換することによって例１の伝送スパンを改変した。加えて、図３のＷＤＭカプラ１０の１４５５ｎｍ入力ファイバを１４５５ｎｍラマンレーザの後に続くＶＯＡの出力から、１４５５ｎｍ高反射率（９９．９％）ブラッグ型ファイバグレーティングがそこに書き込まれたコネクタライズ長のファイバに切り換えることを可能にする装備を設けた。また、ＳＭＦ−２８ファイバのラマン利得は（ＬＳ＋ファイバに比較して）低いため、全ての測定は１３５５ｎｍのレーザダイオードの代わりに例１の金反射器を用いて実行された。
【００３８】
ラマン利得が無い場合（すなわち１２７６ｎｍおよび１４５５ｎｍラマンレーザが停止した状態）、−１３．８ｄＢｍの信号発射パワーに対し１０-9のＢＥＲレートが得られた。先行技術の直接励起機構および８５０ｍＷの１４５５ｎｍ発射パワー（２４ｄＢの最適ラマン利得に対応する）では、９ｄＢのリンクマージン改善に相当する−２２．８ｄＢｍの信号発射パワーで同じＢＥＲが達成された。本発明に係る励起で、１４５５ｎｍの種光源エネルギを提供するために１４５５ｎｍラマンレーザを使用した場合、１２７６ｎｍで３Ｗを、かつ１４５５ｎｍで３０ｍＷを発射することによって２４ｄＢの利得が達成された。この場合、さらなる２．２ｄＢのリンクマージンの改善に相当する−２５．０ｄＢｍの信号発射パワーで１０-9のＢＥＲが達成された。
【００３９】
【発明の効果】
次いで１４５５ｎｍラマンレーザを１４５５ｎｍブラッグ型ファイバグレーティング反射器に置換した。この場合、１２７６ｎｍで３Ｗを発射することによって、２４ｄＢのラマン利得が達成され、先行技術の直接励起機構に比較して２．５ｄＢのリンクマージンの改善に相当する２５．３ｄＢｍの単一発射パワーに対し１０-9のＢＥＲが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  先行技術による分布ラマン増幅について、受信端末または中継端末からの距離に対し、励起、信号、および増幅プロセスによって発生するノイズの変化を示すグラフである。
【図２】  先行技術に係る伝送ファイバにＷＤＭカプラを介して接続された励起光源を使用する典型的励起機構を示すブロック図である。
【図３】  一次励起光源および２つの種光源が伝送ファイバに結合された本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図４】  受信端末または中継端末からの距離に対する一次励起光源および２つの二次種光源波長のパワーの変化を示すグラフである。
【図５】  先行技術および本発明による励起について、受信端末または中継端末からの距離に対し最終励起、信号、および増幅プロセスによって発生するノイズのパワーの変化の比較を示すグラフである。
【図６】  種光源の１つが反射器である本発明の別の実施形態を示すブロック図である。
【図７】  信号、一次励起光源および二次種光源が同一方向に伝搬する本発明の別の実施形態を示すブロック図である。
【図８】  二次中間波長光源が信号発射端末から発射されてスパンの開始部付近で動的利得制御および平坦化を適用する、本発明の別の実施形態を示すブロック図である。
【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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