(57)【要約】 利得等化を有する光増幅器及びこれを組み込んでいるシステムが提供される。増幅器はラマン部及びＥＤＦＡ部を有し、ラマン部とＥＤＦＡ部の間に利得平坦化フィルタが結合されている。
2010504707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムにおいて、
信号帯域幅内の相異なる付随波長において複数の光信号を含む集合光信号を送信するように構成された送信器、
前記集合光信号を受信し、前記複数の光信号上の変調されたデータを検出するように構成された受信器、及び
前記送信器と前記受信器の間にかかる伝送路、
を備え、
前記伝送路が、少なくとも１つの増幅器を有し、
前記増幅器が、
前記信号帯域幅の少なくとも一領域においてラマン利得を与えるために少なくとも１つのラマンポンプによってポンピングされるように構成された伝送ファイバセグメントを有するラマン部、
前記信号帯域幅の少なくとも一領域においてＥＤＦＡ利得を与えるために少なくとも１つのＥＤＦＡポンプによってポンピングされるように構成された少なくとも１つのエルビウムドープファイバを有するＥＤＦＡ部、及び
前記ラマン部と前記ＥＤＦＡ部の間に結合された利得平坦化フィルタ、
を有し、
前記ＥＤＦＡ部の出力には利得平坦化フィルタが結合されていない、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの増幅器が、長さが少なくとも１２０ｋｍの伝送スパンによって第２の増幅器から隔てられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプが約４００ｍＷより低いポンプパワーで前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのラマンポンプ及び前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプがそれぞれ、前記ラマン部によって発生される増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音が前記ＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ雑音を上回る増幅器利得を達成するために、前記伝送ファイバセグメント及び前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが複数の前記増幅器を備え、前記増幅器の順次するそれぞれが、長さが少なくとも１２０ｋｍの伝送スパンによって隔てられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記伝送路の長さが少なくとも６００ｋｍであり、水域にかかることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの増幅器が、前記ラマンポンプを１つだけ、及び前記ＥＤＦＡポンプを１つだけ有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのラマンポンプが約１４５０ｎｍの波長で前記伝送ファイバセグメントをポンピングするように構成され、前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプが約９８０ｎｍの波長で前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記利得平坦化フィルタが、第１のアイソレータを介して前記ラマン部の出力に結合され、第２のアイソレータを介して前記ＥＤＦＡ部の入力に結合されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムが前記伝送路のドープトセグメントを有するリモート光ポンピング増幅器をさらに備え、前記ドープトセグメントが、前記信号帯域幅内の少なくとも一領域に利得を与えるために少なくとも１つのポンプによってポンピングされるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのポンプが前記少なくとも１つのラマンポンプを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
光通信システムにおいて、
信号帯域幅内の相異なる付随波長において複数の光信号を含む集合光信号を送信するように構成された送信器、
前記集合光信号を受信し、前記複数の光信号上の変調されたデータを検出するように構成された受信器、及び
前記送信器と前記受信器の間に少なくとも６００ｋｍの長さにわたってかかりかつ水域にかかる伝送路、
を備え、
前記伝送路が複数の増幅器を有し、
前記増幅器の順次するそれぞれが、長さが少なくとも１２０ｋｍの伝送スパンによって隔てられており、
前記増幅器のそれぞれが、
前記信号帯域幅の少なくとも一領域においてラマン利得を与えるために少なくとも１つのラマンポンプによってポンピングされるように構成された伝送ファイバセグメントを有するラマン部、
前記信号帯域幅の少なくとも一領域においてＥＤＦＡ利得を与えるために約４００ｍＷより低いポンピングパワーで少なくとも１つのＥＤＦＡポンプによってポンピングされるように構成された少なくとも１つのエルビウムドープファイバを有するＥＤＦＡ部、及び
前記ラマン部と前記ＥＤＦＡ部の間に結合された利得平坦化フィルタ、
を有し、
前記ＥＤＦＡ部の出力には利得平坦化フィルタが結合されていない、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記ラマン部によって発生される増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音が前記ＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ雑音を上回ることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記増幅器のそれぞれが、前記ラマンポンプを１つだけ、及び前記ＥＤＦＡポンプを１つだけ有することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのラマンポンプが約１４５０ｎｍの波長で前記伝送ファイバセグメントをポンピングするように構成され、前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプが約９８０ｎｍの波長で前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記利得平坦化フィルタが、第１のアイソレータを介して前記ラマン部の出力に結合され、第２のアイソレータを介して前記ＥＤＦＡ部の入力に結合されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システムが前記伝送路のドープトセグメントを有するリモート光ポンピング増幅器をさらに備え、前記ドープトセグメントが前記信号帯域幅内の少なくとも一領域に利得を与えるために少なくとも１つのポンプによってポンピングされるように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのポンプが前記少なくとも１つのラマンポンプを含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
光信号増幅器において、
信号帯域幅の少なくとも一領域においてラマン利得を与えるために少なくとも１つのラマンポンプによってポンピングされるように構成された伝送ファイバセグメントを有するラマン部、
前記信号帯域幅の少なくとも一領域においてＥＤＦＡ利得を与えるために少なくとも１つのＥＤＦＡポンプによってポンピングされるように構成された少なくとも１つのエルビウムドープファイバを有するＥＤＦＡ部、及び
前記ラマン部と前記ＥＤＦＡ部の間に結合された利得平坦化フィルタ、
を有し、
前記ＥＤＦＡ部の出力には利得平坦化フィルタが結合されていない、
ことを特徴とする増幅器。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプが約４００ｍＷより低いポンプパワーで前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の増幅器。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのラマンポンプ及び前記少なくとも１つのＥＤＦＡポンプがそれぞれ、前記ラマン部によって発生される増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音が前記ＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ雑音を上回る増幅器利得を達成するために、前記伝送ファイバセグメント及び前記エルビウムドープファイバをポンピングするように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の増幅器。
【請求項２２】
前記増幅器が、前記ラマンポンプを１つだけ、及び前記ＥＤＦＡポンプを１つだけ有することを特徴とする請求項２１に記載の増幅器。
【請求項２３】
前記増幅器が、前記伝送路のドープトセグメントを有するリモート光ポンピング増幅器をさらに備え、前記ドープトセグメントが、前記信号帯域幅内の少なくとも一領域に利得を与えるために少なくとも１つのポンプによってポンピングされるように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の増幅器。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのポンプが前記少なくとも１つのラマンポンプを含むことを特徴とする請求項２３に記載の増幅器。
【請求項２５】
ＥＤＦＡ利得部の入力に出力が結合されているラマン利得部を有する増幅器を用いて少なくとも１２０ｋｍの伝送スパンに光信号を投入するために前記光信号を増幅する方法において、前記方法が、
前記ラマン利得部と前記ＥＤＦＡ利得部の間でのみ増幅器利得を平坦化する工程、及び
約４００ｍＷより低いポンプパワーで前記ＥＤＦＡ利得部をポンピングする工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記方法が、前記ラマン利得部によって発生される増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音が前記ＥＤＦＡ利得部によって発生されるＡＳＥ雑音を上回る増幅器利得を達成するように前記ラマン利得部をポンピングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記増幅器がリモート光ポンピング増幅器を有し、前記方法が、前記ラマン利得部によって発生される増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音が前記ＥＤＦＡ利得部によって発生されるＡＳＥ雑音を上回る増幅器利得を達成するように前記ラマン利得部及び前記リモート光ポンピング増幅器をポンピングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報の光伝送に関し、さらに詳しくは、利得等化のためのシステム及び方法並びにこれを組み込んでいる光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離光通信システム、例えば長さが約６００ｋｍをこえるシステムには、散乱、吸収及び曲げを含む、様々な要因から生じる信号減衰の問題がある。減衰を補償するため、長距離システムは送信器と受信器の間の伝送路に沿って間隔をおいて配置された一連の光増幅器を備えることができる。増幅器は受信器における確実な信号検出を可能にする態様で光信号を増幅する。
【０００３】
エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は長距離システムに特に有用であることがわかっている。一般に、ＥＤＦＡは１つ以上のポンプ源からの光によって「ポンピング」されるエルビウムドープファイバセグメントを有する。ポンプ源、例えばレーザはドープトセグメント内のエルビウム原子を励起し、励起されたエルビウム原子は次いでドープトセグメントを通過する光信号を増幅するためにはたらく。
【０００４】
ラマン増幅器も知られている。ラマン増幅は、光伝送ファイバセグメントが適切な１つまたは複数の波長においてポンピングされたときに、光伝送ファイバセグメント全体にわたっておこる。それぞれのラマン増幅器は１つ以上のポンプを有することができる。利得は、誘導ラマン散乱過程によってポンプ波長より長い波長スペクトルにわたって達成される。ラマン増幅器にともなうパワー効率はＥＤＦＡで達成される効率より低いが、伝送ファイバにおける分布増幅を用いることでラマン増幅器はより優れた雑音性能を提供できる。
【０００５】
ハイブリッドラマン／ＥＤＦＡ（ＨＲＥ）増幅器はラマン増幅器とＥＤＦＡの両者の特長を組み合せる。ＨＲＥにおいて、ラマン部は一般にＥＤＦＡの前の前置増幅器としてはたらく。ＥＤＦＡ構成へのラマン増幅の付加により、ＥＤＦＡだけを使用する場合に比較して、伝送路上の増幅器間隔を経済的に拡大することが可能になる。
【０００６】
波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信システムでは、いくつかの光信号が相異なる波長／チャネルにおいて同じファイバ上を伝送される。理想的には、ＷＤＭシステムの光増幅器はシステム帯域幅内のそれぞれのチャネルを同じ利得レベルで増幅するべきである。伝送されるチャネルの増幅が一様ではないと、伝送路を伝搬するにしたがって累積する低増幅により、チャネルは最終的に失われることがあり得る。
【０００７】
残念なことに、ＥＤＦＡ及びラマン増幅器、したがってＨＲＥはＷＤＭシステムにともなうシステム帯域幅にかけて平坦ではない利得特性を示す。しかし、利得平坦化フィルタの使用によって利得平坦化すなわち利得等化を達成できる。利得平坦化フィルタは利得レベルをシステム帯域幅にわたって実質的に平坦にする。例えば、多段ＥＤＦＡにおいてはＥＤＦＡ段間に利得平坦化フィルタを設けることができる。ＥＤＦＡが単段構成であることが多いＨＲＥ構成においては、ＨＲＥのＥＤＦＡ部の出力に利得平坦化フィルタが設けられている。
【０００８】
遠距離海中システムは非常に長いスパンからなり、したがってポンプパワーが限られることになり得る。すなわち、増幅器に利用できるポンプパワーは最適伝送性能を達成するに必要であろうレベルより低い最大レベルに実際上制限され得る。ＨＲＥを組み込んでいるそのようなシステムにおいて、ラマン前置増幅器の恩恵を完全に受けるためには、限られたポンプパワーの効率的使用が望ましいことになり得る。
【０００９】
しかし、（本明細書で後フィルタリングと称される）ＨＲＥのＥＤＦＡ部の出力に利得平坦化フィルタを設けると、ＥＤＦＡ部で与えられたパワーのかなりの部分がフィルタで除去され、実効的にポンプパワーを無駄にする結果になる。例えば、図６は、後フィルタリング手法を用いる等化で失われるパワーを示す信号パワー対波長のグラフ６００を示す。プロット６０２は利得平坦化フィルタの入力に与えられるＥＤＦＡ出力パワースペクトルを示し、プロット６０４は利得平坦化フィルタの出力におけるパワースペクトルを示す。プロット６０２とプロット６０４の間の領域６０６が後フィルタリングの結果の信号パワーの損失を表す。図示されるように、フィルタの出力におけるパワースペクトル６０４はフィルタの入力におけるパワースペクトル６０２に比較して平坦化されているが、利得平坦化はかなりの信号パワー損失をともなって達成される。図示される例示実施形態においては、５.６５ｄＢｍの信号パワーが後フィルタリング手法によって実効的に失われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、より有効な増幅器ポンプパワーの使用を可能にする、長距離海中ＷＤＭ光通信システムに用いられるハイブリッドラマン/ＥＤＦＡにおける利得等化のためのシステム及び方法が必要とされている。そのようなシステムを組み込んでいる海中ＷＤＭ光通信システムも必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様にしたがえば、信号帯域幅内の相異なる付随波長における複数の信号を含む集合光信号を送信するように構成された送信器、集合光信号を受信して複数の光信号上の変調されたデータを検出するように構成された受信器及び送信器と受信器の間に張り渡された伝送路を備える光通信システムが提供される。伝送路には少なくとも１つの増幅器が設けられる。増幅器は、信号帯域幅の少なくとも一領域にラマン利得を与えるために少なくとも１つのラマンポンプによってポンピングされるように構成された伝送ファイバセグメントを有するラマン部、信号帯域幅の少なくとも一領域にＥＤＦＡ利得を与えるために少なくとも１つのＥＤＦＡポンプによってポンピングされるように構成された少なくとも１つのエルビウムドープファイバを有するＥＤＦＡ部及びラマン部とＥＤＦＡ部の間に結合された利得平坦化フィルタを有し、ＥＤＦＡ部の出力には利得平坦化フィルタが結合されていない。
【００１２】
本発明の別の態様にしたがえば、信号帯域幅内の複数の波長にラマン利得を与えるために少なくとも１つのラマンポンプによってポンピングされるように構成された伝送ファイバセグメントを有するラマン部、信号帯域幅内の複数の波長にＥＤＦＡ利得を与えるために少なくとも１つのＥＤＦＡポンプによってポンピングされるように構成された少なくとも１つのエルビウムドープファイバを有するＥＤＦＡ部及びラマン部とＥＤＦＡ部の間に結合された利得平坦化フィルタを有し、ＥＤＦＡ部の出力には利得平坦化フィルタが結合されていない、光信号増幅器が提供される。
【００１３】
本発明のまた別の態様にしたがえば、ＥＤＦＡ利得部の入力に出力が結合されたラマン利得部を有する増幅器を用いて少なくとも１２０ｋｍの伝送スパンに信号を投入するために光信号を増幅する、ラマン利得部とＥＤＦＡ利得部の間だけで増幅器利得を平坦化する工程及び約４００ｍＷより低いポンプパワーでＥＤＦＡ利得部をポンピングする工程を含む、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明にしたがう光通信システムの一例示実施形態の簡略化したブロック図である。
【図２】図２は本発明にしたがう一例示ハイブリッドラマン/ＥＤＦＡ増幅器のブロック図である。
【図３】図３は本発明にしたがうハイブリッドラマン/ＥＤＦＡ増幅器のラマン部及びＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示す、光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対スパン長のグラフを示す。
【図４】図４は本発明にしたがうハイブリッドラマン/ＥＤＦＡ増幅器のラマン部及びＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示す、光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対波長のグラフを示す。
【図５】図５は後フィルタリングを用いる従来技術のハイブリッドラマン/ＥＤＦＡ増幅器のラマン部及びＥＤＦＡ部によって発生されるＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示す、光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対波長のグラフを示す。
【図６】図６は後フィルタリングを用いる従来技術の構成におけるパワー損失を示す、信号パワー対波長のグラフを示す。
【図７】図７は本発明にしたがう別の例示増幅器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
参照されるべき以下の詳細な説明は、同様の参照数字は同様の要素を表す、図面とともに読まれるべきである。
【００１６】
図１を参照すれば、本発明にしたがう例示光通信システム１００が示されている。当業者であれば、システム１００は説明を容易にするために極めて簡略化された２局間システムとして示されていることを認めるであろう。本発明が広範な光ネットワーク及び光システムに組み込まれ得ることは当然である。
【００１７】
図示される例示光通信システム１００は光伝送路１０４を介して接続された送信器１０２及び受信器１０６を備える。送信器１０２において、信号帯域幅内の複数の相異なる波長／チャネルのそれぞれの上でデータを変調することによって複数の個別光信号を発生させることができる。送信器１０２は個別のチャネルを結合して集合光信号にし、光情報路１０４を通して受信器１０６に集合光信号を送信する。システム１００は独立の送信器１０２及び受信器１０６を備えるとして示されているが、当業者であれば、光情報路を通した双方向通信を容易にするために送信器１０２及び受信器１０６をそれぞれトランシーバとして構成できることを認めるであろう。
【００１８】
システムの特性及び要件に依存して、光通信路１０４は、光伝送ファイバ１１０，本発明にしたがう光増幅器／中継器１０８-１，１０８-２，１０８-３，１０８-（Ｎ−１），１０８-Ｎ，光フィルタ並びにその他の能動コンポーネント及び受動コンポーネントを備えることができる。明解さのため、光伝送路１０４には光増幅器／中継器１０８-１，１０８-２，１０８-３，１０８-（Ｎ−１），１０８-Ｎ及び光伝送ファイバ１１０だけが示される。本明細書では本発明にしたがう光増幅器構成を一層詳細に説明する。伝送路に備えられるその他のコンポーネントについての構成は当業者に知られている。
【００１９】
システム１００は、例えば送信器から受信器までの長さが約６００ｋｍをこえる、長距離システムとして構成でき、水域１１２にかかることができる。水域、例えば大洋にかけて用いられる場合、増幅器／中継器１０８-１，１０８-２，１０８-３，１０８-（Ｎ−１），１０８-Ｎは大洋底１１４に置くことができ、伝送路１０４は、送信器１０２と受信器１０６に結合するために水１１２から上がるための海岸上陸地点１１６，１１８間にかかることができる。複数の光伝送コンポーネントを伝送路１０４に結合することができ、水中及び／または陸上に配置できることは当然であろう。
【００２０】
一般に、光増幅器間隔は伝送スパン長を定める。図示される例示実施形態は複数のスパン１２４-１，１２４-２，１２４-３,...,１２４-（Ｉ−１），１２４-Ｉを有する。当業者であれば、スパン長が特定のシステムにおいてかなり変わり得ることを認めるであろう。例えば、長距離システムにおいて、いくつかのスパンは約２０ｋｍと短くすることができ、いくつかのスパンは１００ｋｍをこえることがあり得る。スパン長が変動することから、信号減衰はスパン間で変動する。
【００２１】
増幅器１０８-１，１０８-２，１０８-３，１０８-（Ｎ−１），１０８-Ｎは信号帯域幅内の光信号波長を増幅することによって信号減衰を補償するように構成することができる。本発明にしたがう増幅器１０８の一例示実施形態が図２に示される。図示される例示実施形態はラマン増幅器部２０２及びＥＤＦＡ部２０４を有するハイブリッドラマン／ＥＤＦＡ増幅器（ＨＲＥ）として構成される。ラマン部２０２は伝送路１０４を通って伝搬している光信号を増幅するためにラマン利得が発生される伝送ファイバセグメント２０６を有することができる。１つ以上のラマンポンプ源２１０からのエネルギーをカプラ２０８によって伝送ファイバ１１０のセグメント２０６に結合させることができる。ＥＤＦＡ部２０４は単段ＥＤＦＡまたは多段ＥＤＦＡとすることができ、１つ以上のＥＤＦＡポンプ源２１２，カプラ２１４，エルビウムドープファイバセグメント２１６及びアイソレータ２１８を有することができる。当業者には、局所制御または遠隔制御できる、ラマンポンプ源及びＥＤＦＡポンプ源のための様々な構成が知られている。また、ポンプ源は既知の構成で光伝送路１０４に結合させることができる。
【００２２】
図示される例示実施形態はラマン部２０２とＥＤＦＡ部２０４の間に結合された利得平坦化フィルタ（ＧＦＦ）２２０を有する（本明細書では前フィルタリングと称される）。図示されるように、ラマン部２０２の出力がアイソレータ２２２を介してＧＦＦの入力に光結合され、ＥＤＦＡ部２０４の入力がアイソレータ２２４を介してＧＦＦの出力に光結合される。一般に、ＧＦＦはラマン部の増幅された出力を受け取り、ラマン部からＧＦＦが受け取った入力に比して整形されたスペクトルを有する、ＥＤＦＡ部への入力を供給する。ラマン部及びＥＤＦＡ部の利得の結合形状が平坦化されるようにＧＦＦ挿入損失プロファイルを設計することができる。例えば、ラマン利得部２０２及びＥＤＦＡ利得部２０４の利得特性を考慮して、ＥＤＦＡ部２０４によるＧＦＦの出力の増幅が所望のレベルまで平坦化された増幅器出力２２６を提供するようにＧＦＦの伝送特性を選ぶことができる。
【００２３】
フィルタ素子の入力に印加される信号の利得対波長変動を抑制するための１つ以上の個別フィルタ素子を有する様々なＧＦＦ構成が知られている。本発明にしたがう特定の用途におけるＧＦＦで達成される利得平坦化の程度は、フィルタの入力の総合利得形状、特定のフィルタ構成等に強く依存し得る。一実施形態において、利得はピーク間で約１ｄＢより小さい変動を示すように平坦化され得る。スパンが非常に長く、大量の利得補償損失をもつ増幅器では、平坦化された利得変動が、スパンが短い場合に比して、悪化し得る。
【００２４】
例えば図２に示されるように、ＨＲＥのラマン部とＥＤＦＡ部の間にＧＦＦを配置し、ＥＤＦＡ部の出力におけるＧＦＦを回避することで、妥当なポンプパワーを用いてＨＲＥが伝送路に高信号パワーを供給することが可能になる。長距離海中システムにおいて、ＨＲＥのＥＤＦＡ部をポンピングするために利用できるポンプパワーは実際上約４００ｍＷより低い値に制限され得る。本発明にしたがうシステムの一例示実施形態において、１２０ｋｍをこえる伝送スパンを約４００ｍＷより低いＥＤＦＡ部へのポンプパワーを用いて達成することができる。
【００２５】
ポンプパワー効率における上記の利点は、ＧＦＦがＥＤＦＡ部の出力に設けられる構成に比して、増幅器の総合雑音性能を有意に低下させずに達成することができる。ＨＲＥによって発生される雑音への寄与因子には、ラマン部及びＥＤＦＡ部で発生する増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音及びラマン部で発生されるマルチパス干渉（ＭＰＩ）雑音がある。図３は、本発明にしたがう、９６チャネル用に設計された前フィルタリングＨＲＥのラマン部及びＥＤＦＡ部で発生されるＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示すシミュレートされた光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対スパン長の、対数スケールでのグラフ３００を示す。グラフ３００において、それぞれのマーカーはチャネルを表す。円形マーカー３０２，３０８及び３１４はＨＲＥのラマン部で発生するＡＳＥを示し、方形マーカー３０４，３１２及び３１８はＨＲＥのＥＤＦＡ部で発生するＡＳＥを示し、菱形マーカー３０６，３１０及び３１６はＨＲＥのラマン部で発生するＭＰＩを示す。
【００２６】
図示されるように、１２０ｋｍ以上のスパン長では、ＨＲＥのラマン部によるＡＳＥ雑音がＨＲＥのＥＤＦＡ部によるＡＳＥ雑音より支配的である。スパン長が１２０ｋｍをこえて長くなるとともに、ＥＤＦＡ部は利得形状が極端になり、範囲が広くなるＯＳＮＲを示すが、ラマン部で発生するＡＳＥはＥＤＦＡでのＡＳＥのレベルの２倍より大きいままである。ラマン部による雑音はＥＤＦＡ部による雑音より支配的である場合、ラマン部とＥＤＦＡ部の間にＧＦＦを設ければ、ＥＤＦＡ部の出力にＧＦＦを設ける場合に比して、総合増幅器雑音性能に与える悪影響が最小限になる。すなわち、本発明にしたがう構成がそのようなシステムに用いられれば、妥当なポンプパワーを用い、システムの総合雑音性能を有意に低下させずに、より高い信号パワーを伝送路に投入することができる。
【００２７】
例えば図４は、本発明にしたがって前フィルタリングを用いる１５０ｋｍＨＲＥについての光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対波長の、対数スケールでのグラフ４００を示す。プロット４０２及び４０４はそれぞれラマン部で発生するＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示し、プロット４０６はＥＤＦＡ部で発生するＡＳＥのレベルを示す。プロット４０８はラマン部のＡＳＥ４０２及びＭＰＩ４０４並びにＥＤＦＡ部のＡＳＥ４０６から得られる総合増幅器雑音性能を示す。図５は、後フィルタリングを用いるＨＲＥについての光信号対雑音比の逆数（１/ＯＳＮＲ）対波長の、対数スケールでのグラフ５００を示す。プロット５０２及び５０４はそれぞれラマン部で発生するＡＳＥ及びＭＰＩのレベルを示し、プロット５０６はＥＤＦＡ部で発生するＡＳＥのレベルを示す。プロット５０８はラマン部のＡＳＥ５０２及びＭＰＩ５０４並びにＥＤＦＡ部のＡＳＥ５０６から得られる総合増幅器雑音性能を示す。図４及び５に示されるプロットは、単段増幅器について計算した、総投入パワーが２１ｄＢｍのＨＲＥを用いてシミュレートした９６チャネルを有するシステムから得られたデータを用いて作成した。シミュレートしたＨＲＥのラマン部は１４５０ｎｍでポンピングし、ＥＤＦＡ部は９８０ｎｍでポンピングした。シミュレートしたシステムのＧＦＦは図示される信号帯域幅において５.３ｄＢの平均損失及び７.９ｄＢのピーク損失を与えた。
【００２８】
ＧＦＦがラマン部とＥＤＦＡ部の間に結合された、図４に関連するシステムに対しては、所要の投入パワーを達成するためにＥＤＦＡポンプパワーを２９５ｍＷに設定した。ＧＦＦがＥＤＦＡ部の出力に設けられた、図５に関連するシステムに対しては、所要の投入パワーを達成するためにＥＤＦＡポンプパワーを１０７２ｍＷに設定した。図４及び５に示されるように、ラマン部による雑音寄与４０２，４０４及び５０２，５０４は、ＥＤＦＡ部で発生するＡＳＥ雑音４０６，５０６に対して支配的であり、ＧＦＦの位置による変化はなかった。ＧＦＦがＥＤＦＡ部の後に配置された場合には、図５に示されるように、ＥＤＦＡ部で発生するＡＳＥ雑音に改善が見られるが、プロット４０８及び５０８に示されるように、図４及び５に関連するシステムの総合雑音性能はほぼ同等である。したがって、本発明にしたがうシステムにより、システム雑音性能に有意な影響を与えずに、ＥＤＦＡ部の出力にＧＦＦを有するシステムよりかなり低いポンプパワーの使用が可能になる。ポンプパワーが制限される場合、例えば長距離海中システムにおいて、本発明にしたがうシステムにともなう効率により、ＥＤＦＡ部の出力にＧＦＦを有するシステムに比して、システム最大展開距離に大きな利点を得ることができる。
【００２９】
本発明にしたがう前フィルタリングの利点はリモート光ポンピング増幅器（ＲＯＰＡ）を備えるシステムにおいても得ることができる。例えば図７は、ラマン部２０２ａの伝送ファイバセグメント２０６ａで発生するラマン利得がＲＯＰＡ７０２による利得で増補される、増幅器／中継器構成１０８ａを示す。ＲＯＰＡの構成は当業者には既知であり、一般に、伝送ファイバ１１０に組み込まれたドープトファイバセグメント７０４，例えばエルビウムドープファイバセグメントを有する。図示される例示実施形態において、ドープトファイバセグメント７０４は伝送ファイバセグメント７０８と２０６ａの間に配置される。
【００３０】
伝送ファイバセグメント２０６ａ及びドープトファイバセグメント７０４を通って伝搬している光信号を増幅するために１つ以上のポンプ源でこれらのファイバをポンピングすることができる。図示される例示実施形態において、単ラマン／ＲＯＰＡポンプ源７０６が増幅器／中継器１０８ａに設けられる。セグメント２０６ａ及びドープトセグメント７０４のいずれをもポンピングするためのエネルギーはカプラ２０８によってポンプ源７０６から結合させることができる。伝送ファイバを通って光信号が伝搬するとともに、ドープトファイバセグメント７０４のポンピングによって信号に利得が与えられ、伝送ファイバセグメント２０６ａのポンピングによってラマン利得が与えられる。一実施形態において、ＲＯＰＡのドープトセグメント７０４はポンプ源７０６から２０〜１２０ｋｍの距離において伝送路に物理的に配置することができる。単ラマン／ＲＯＰＡポンプ源７０６が示されているが、ラマン部２０２ａ及びＲＯＰＡ７０２に対して独立のポンプ源を設けることができる。また、ラマンポンプ源及び／またはＲＯＰＡポンプ源は中継器、例えば１０８ａ、またはシステム端局１０２または１０６に物理的に配置することができる。
【００３１】
図示される例示実施形態１０８ａにおいて、利得平坦化フィルタ（ＧＦＦ）２２０は、前フィルタリングを提供するため、ラマン部２０２ａとＥＤＦＡ部２０４の間に設けられる。総合増幅器雑音はＲＯＰＡ及びラマン部のＡＳＥ雑音成分に支配され得るから、前フィルタリングはＥＤＦＡ部２０４の出力におけるＧＦＦを回避する一方で上述したようなポンプパワー効率に関する利点を提供する。
【００３２】
本明細書に説明した実施形態は本発明を利用する多くの実施形態の内のいくつかにすぎず、限定ではなく、例証として本明細書に述べられている。本発明の精神及び範囲を実質的に逸脱せずに、当業者には容易に明らかであろう、多くのその他の実施形態がなされ得る。
【符号の説明】
【００３３】
１００    光通信システム
１０２    送信器
１０４    光伝送路
１０６    受信器
１０８    光増幅器
１１０    光伝送ファイバ
２０２    ラマン部
２０４    ＥＤＦＡ部
２０６    伝送ファイバセグメント
２０８，２１４    カプラ
２１０    ラマンポンプ源
２１２    ＥＤＦＡポンプ源
２１６    エルビウムドープファイバセグメント
２１８，２２２，２２４    アイソレータ
２２０    利得平坦化フィルタ（ＧＦＦ）
２２６    増幅器出力
【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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【国際調査報告】
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