(57)【要約】【課題】光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法において、信号光を効率良く増幅することができる光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法を提供する。【解決手段】本発明の光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法では、一つの光中継器内に複数の光増幅用媒体を直列に配置し、それらの個々に対して励起光を供給する励起光供給手段を備え、各励起光を信号光に対して同じ方向に供給することによって、信号光を複数の光増幅用媒体によって段階的に増幅することを特徴とする。【選択図】      図１
2005026750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、
前記光増幅用媒体の個々に励起光を供給する複数の励起光供給手段と、
前記光増幅用媒体及び前記励起光供給手段を収容する筐体と
を備え、
前記励起光供給手段は、前記光増幅用媒体と交互に配置されており、前記励起光を前記信号光の進行方向と同じ方向に前記光増幅用媒体に供給することを特徴とする光中継器。
【請求項２】
直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、
前記光増幅用媒体の個々に励起光を供給する複数の励起光供給手段と、
前記光増幅用媒体及び前記励起光供給手段を収容する筐体と、
前記光増幅用媒体に前記信号光を入力する信号光入力用光ファイバと、
前記光増幅用媒体から前記信号光を出力する信号光出力用光ファイバと、
前記励起光供給手段を介して前記光増幅用媒体のそれぞれに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバと
を備え、
前記励起光供給手段は、前記光増幅用媒体と交互に配置されており、前記励起光を前記信号光の進行方向と同じ方向に前記光増幅用媒体に供給することを特徴とする光中継器。
【請求項３】
前記励起光供給用光ファイバは、前記励起光供給手段のそれぞれと接続されており、それらが別線となっていることを特徴とする請求項２に記載の光中継器。
【請求項４】
前記励起光供給用光ファイバは、前記励起光供給手段のそれぞれと接続されており、それらの複数が１本の線にまとめられていることを特徴とする請求項２に記載の光中継器。
【請求項５】
前記励起光供給用光ファイバは、シングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項６】
前記励起光供給用光ファイバは、マルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項７】
前記光増幅用媒体は、エルビウムドープドファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項８】
前記光増幅用媒体は、分散補償光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項９】
前記光増幅用媒体は、高非線形光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項１０】
前記光増幅用媒体は、コア径が５μｍ以下のシングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項１１】
前記励起光供給手段は、光カプラであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項１２】
前記励起光は、波長の異なる複数の励起光が多重化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光中継器。
【請求項１３】
直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、
前記光増幅用媒体の個々に対して励起光を供給する励起光供給手段と
を備える光中継器と、
前記光増幅用媒体に前記信号光を入力する信号光入力用光ファイバと、
前記光増幅用媒体から前記信号光を出力する信号光出力用光ファイバと、
前記励起光供給手段のそれぞれに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバと、
前記信号光入力用光ファイバに前記信号光を送信する信号光送信器と、
前記信号光出力用光ファイバから前記信号光を受信する信号光受信器と、
前記励起光供給用光ファイバのそれぞれに前記励起光を送信する励起光送信器と
を備え、
前記励起光供給手段は、前記光増幅用媒体と交互に設置されており、前記励起光を前記信号光の進行方向と同じ方向に前記光増幅用媒体に供給することを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
前記励起光供給用光ファイバは、前記励起光供給手段のそれぞれと接続されており、それらが別々に前記光中継器より取り出されていることを特徴とする請求項１３に記載の光伝送システム。
【請求項１５】
前記励起光供給用光ファイバは、前記励起光供給手段のそれぞれと接続されており、それらの複数が１本にまとめられて同一経路として前記光中継器より取り出されていることを特徴とする請求項１３に記載の光伝送システム。
【請求項１６】
前記励起光供給用光ファイバは、シングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１７】
前記励起光供給用光ファイバは、マルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１８】
前記光増幅用媒体は、エルビウムドープドファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１９】
前記光増幅用媒体は、分散補償光ファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項２０】
前記光増幅用媒体は、高非線形光ファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項２１】
前記光増幅用媒体は、コア径が５μｍ以下のシングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項２２】
前記励起光供給手段は、光カプラであることを特徴とする請求項１３乃至請求項２１のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項２３】
前記励起光は、波長の異なる複数の励起光が多重化されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項２２のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項２４】
信号光が励起光供給手段に入力されるステップと、
励起光が前記励起光供給手段に供給されるステップと、
前記信号光と前記励起光が、前記励起光供給手段により同じ進行方向に合波されるステップと、
前記合波された前記信号光と前記励起光が、光増幅用媒体に供給されるステップと、
前記信号光が、前記光増幅用媒体内において、前記励起光によって増幅されるステップと、
前記増幅された前記信号光が、前記光増幅用媒体から出力されるステップと
を備え、
前記一連のステップが複数回繰り返され、かつ同一の光中継器内で行われることを特徴とする光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光を直接増幅する技術を用いた光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法に関し、特に長距離伝送のための光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及等により、高速大容量が可能な光通信回線を用いた海底光ケーブルによる大陸間の長距離伝送が行われるようになっている。それに伴い、伝送距離を効率的に伸ばす技術が必要とされている。
【０００３】
長距離伝送を実現するためには、伝送に伴って減衰していく信号光を、光のまま直接増幅することが有効である。その一つとして、伝送路の途中にエルビウムドープドファイバ（以下ＥＤＦと記す）を設置し、励起光を供給することで、信号光を直接増幅し、伝送距離を延ばす光増幅技術が知られている。
【０００４】
海洋光システムでは、送信局や受信局から遠方に設置された海底中継器にＥＤＦだけを設置し、励起光源は送信局や受信局に設置して、励起光を遠隔から供給する光増幅技術がある。この技術では、励起光源は海底中継器内ではなく、送信局や受信局に設置されている。そのため、送信局や受信局から遠方に設置された海底中継器に、励起光源を駆動するための電力を供給する必要がなくなる。また、海底中継器内に励起光源や励起光源を駆動する回路を搭載する必要がなくなる。そのため、海底中継器内にこれらを搭載するためのスペースを必要としないという利点がある。また、励起光源は送信局や受信局に設置されているため、保守や点検が行いやすいという利点がある。
【０００５】
図６及び図７に、従来の遠隔励起による光増幅技術を用いた光伝送システムの例を示す。
【０００６】
図６で示す従来例では、送信局に信号光送信器２１が設置されており、また受信局に信号光受信器２２が設置されており、これらは信号光経路２３で接続されている。また、送信局から離れた位置に光中継器２８が設置されており、その中にはＥＤＦ２４が設置されている。さらに、光中継器２８から離れた位置に、励起光送信器２６が設置されており、光中継器２８に光カプラ２５が設置されおり、これらは励起光経路２７で接続されている。このように、ＥＤＦ２４へ励起光を供給する励起光送信器２６は、光中継器２８から遠隔地に設置されている。
【０００７】
次にこの従来の光増幅技術の動作について説明する。信号光送信器２１より出力された信号光３１は、信号光経路２３を通って、遠隔に設置された光中継器２８に入力される。一方、励起光送信器２６より出力された遠隔励起光３２は、信号光経路２３とは別の励起光経路２７を通って、同じく遠隔に設定された光中継器２８に入力される。遠隔励起光３２は、光中継器２８内に設置された光カプラ２５を介して信号光３１と合波されてＥＤＦ２４に入力される。ＥＤＦ２４内において、信号光３１は遠隔励起光３２によって直接増幅される。このような従来例は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００８】
図７は、他の従来例であり、図６と同じ構成部品に関しては同じ符号を付している。この従来例では、光中継器２９内のＥＤＦ２４に対して、前方及び後方より遠隔励起光を供給する構成としている。光中継器２９内にはＥＤＦ２４の前後に光カプラ２５ａ、２５ｂを配置しており、光中継器２９から離れた位置に励起光送信器２６ａ、２６ｂを配置しており、これらを励起光経路２７ａ、２７ｂでそれぞれ接続している。これにより、ＥＤＦ２４は、前方より遠隔励起光２７ａが、後方より遠隔励起光２７ｂが供給されるようになっている。
【０００９】
また他の従来例として、特許文献２に記載される構成では、送信局側に設置された増幅器と受信局側に設置された増幅器のそれぞれに対して、送信局及び受信局に設置されたポンプ生成器より、信号光とは別のファイバを使って励起光を供給する構成が示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−３１０９７９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６１１７７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の図６に示す構成においては、長距離伝送を行うために必要な利得を得ることが困難であるという問題がある。次にその詳細な内容を示す。
【００１２】
図６の構成において、仮に、ＥＤＦへ供給する励起光のパワーを上げて利得を増大させようとしても、ＥＤＦにおいて効率的な増幅が得られるパワーには限度があり、それ以上のパワーを供給しても、増幅効率が下がっていく。そのため、供給したパワーに見合った利得が得られないという問題が起こる。それは、ＥＤＦの断面積あたりの励起光供給量が飽和してしまうためである。よって、図６の構成において、供給する励起光のパワーを増大させても、十分な利得が得られないという問題がある。
【００１３】
次に、図６の構成において、仮に、ＥＤＦの長さを伸ばして信号光の利得を上げようとしても、励起光はＥＤＦ内を伝送するにつれて減衰していくために、ある長さ以上に伸ばすと、励起光のパワーが減衰してしまい、信号光を増幅することができなくなる。また、信号光もＥＤＦ内を伝送するにつれて減衰していくために、励起光のパワーが足りない状態では、信号光のパワーは逆に低下してしまうという問題が起こる。よって、図６の構成において、ＥＤＦの長さを伸ばしても、十分な利得が得られないという課題がある。また、図６の構成では、励起光の供給が片側であるため、反対側での励起光のパワーは下がっており、ＥＤＦ内で効率的な増幅が行えていないという問題もある。
【００１４】
これを解決するために、図７の構成では、ＥＤＦの両側から励起光を供給している。しかし、このような構成においても、励起光の供給箇所は２カ所に限定されてしまう。なお、ＥＤＦによる信号光の増幅においては、励起光を信号光の入力側から供給する前方励起と、励起光を信号光の出力側から供給する後方励起があり、一般的に前方励起は後方励起より低雑音であり、後方励起は前方励起より高出力である。そのため、このような構成では、後方励起による雑音が発生する問題がある。さらに、信号光の波長帯が１５７０〜１６０２ｎｍのＬバンド帯においては、後方励起による雑音の発生により、信号光を大きく劣化させてしまうことから、このような構成が取れないという問題もある。
【００１５】
このように、これまでの構成では、信号光を効率良く増幅することは困難である。なお、海洋光システムにおいては、海底中継器において少しでも信号光の利得を大きくすることが、海底中継器の必要数を減らし、大幅なコスト低減に繋がる。そのために、海底中継器において信号光の利得を少しでも大きくすることが求められている。そのため、海底中継器において、如何に効率良く増幅するかが重要な課題である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光中継器は、直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、光増幅用媒体の個々に励起光を供給する複数の励起光供給手段と、光増幅用媒体及び励起光供給手段を収容する筐体とを備え、励起光供給手段は、光増幅用媒体と交互に配置されており、励起光を信号光の進行方向と同じ方向に光増幅用媒体に供給することを特徴とする。
【００１７】
または、本発明の光中継器は、直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、光増幅用媒体の個々に励起光を供給する複数の励起光供給手段と、光増幅用媒体及び励起光供給手段を収容する筐体と、光増幅用媒体に信号光を入力する信号光入力用光ファイバと、光増幅用媒体から信号光を出力する信号光出力用光ファイバと、励起光供給手段を介して光増幅用媒体のそれぞれに励起光を供給する励起光供給用光ファイバとを備え、励起光供給手段は、光増幅用媒体と交互に配置されており、励起光を信号光の進行方向と同じ方向に光増幅用媒体に供給することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の光中継器の構成は、光増幅用媒体を多段に配して、それぞれに対して励起光供給手段を備えることにより、励起光の供給箇所を容易に増やすことができる。そのため、１カ所や２カ所だけに励起光のパワーを集中する必要がなくなり、それぞれの光増幅用媒体に対して増幅効率を高く保ったまま、信号光を最大限にまで増幅することができる。
【００１９】
また、本発明の光中継器の構成は、光増幅用媒体のトータルでの長さを伸ばしても、励起光が次々と供給されて、励起光の量が必要な量だけ保たれるため、信号光が減少してしまうことがなく、信号光は常に増幅されることになる。
【００２０】
さらに、本発明の光中継器の構成は、各励起光の供給方向を信号光と同じ方向にしている。一般に、前方励起は後方励起に比べ雑音が少ない。そのため、各励起光を前方励起とすることにより、発生した雑音を増幅してしまうことがなくなり、ＳＮ比が劣化することがない。また、前段で発生した雑音が後段に入力されて、増幅効率に悪影響してしまうことがなくなる。さらに、後段において、励起光が雑音を増幅することに使用されてしまい、その分、信号光の増加量が低下してしまうことがなくなる。特に、Ｌバンドにおいては、後方励起は雑音が大きすぎて使えないため、このような構成が有効となる。
【００２１】
本発明の光伝送システムは、直列に配置され、信号光を増幅する複数の光増幅用媒体と、光増幅用媒体の個々に対して励起光を供給する励起光供給手段とを備える光中継器と、光増幅用媒体に信号光を入力する信号光入力用光ファイバと、光増幅用媒体から信号光を出力する信号光出力用光ファイバと、励起光供給手段のそれぞれに励起光を供給する励起光供給用光ファイバと、信号光入力用光ファイバに信号光を送信する信号光送信器と、信号光出力用光ファイバから信号光を受信する信号光受信器と、励起光供給用光ファイバのそれぞれに励起光を送信する励起光送信器とを備え、励起光供給手段は、光増幅用媒体と交互に設置されており、励起光を信号光の進行方向と同じ方向に光増幅用媒体に供給することを特徴とする。
【００２２】
すなわち、本発明の光伝送システムは、本発明の光中継器と同様な特徴を有する光伝送システムの構成であり、上記本発明の光中継器と同様な作用が得られる。
【００２３】
本発明の光増幅方法は、信号光が励起光供給手段に入力されるステップと、励起光が励起光供給手段に供給されるステップと、信号光と励起光が、励起光供給手段により同じ進行方向に合波されるステップと、合波された信号光と励起光が、光増幅用媒体に供給されるステップと、信号光が、光増幅用媒体内において、励起光によって増幅されるステップと、増幅された信号光が、光増幅用媒体から出力されるステップとを備え、上記一連のステップが複数回繰り返され、かつ同一の光中継器内で行われることを特徴とする。
【００２４】
すなわち、本発明の光増幅方法は、本発明の光中継器と同様な特徴を有する光増幅方法であり、上記本発明の光中継器と同様な作用が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１に、本発明の第１の実施例を示す。この第１の実施例の光中継器及び光伝送システムは、信号光送信器１と、信号光受信器２と、これらを結ぶ信号光経路３と、信号光送信器１及び信号光受信器２から遠隔地に設置された光中継器８により構成されている。また、光中継器８には、ＥＤＦ４ａ〜４ｎと光カプラ５ａ〜５ｎ（ｎは正の整数）が備えられている。これらは、光カプラとＥＤＦの順に、交互で多段に接続されており、光カプラ５ａは送信側の信号光経路３と、ＥＤＦ４ｎは受信側の信号光経路３と接続されている。また、励起光を供給する励起光送信器６ａ〜６ｎ（ｎは正の整数）は、光中継器８から離れた場所に設置されており、信号光経路３とは別に設けられた励起光経路７ａ〜７ｎ（ｎは正の整数）によって光カプラ５ａ〜５ｎに励起光を供給するようになっている。
【００２７】
次に本実施例の動作について説明を行う。信号光送信器１から出力された信号光１１は、信号光経路３に入力される。次に、信号光１１は、信号光経路３を数十ｋｍ以上伝送されて、次第に減衰された後、光中継器８に達する。そこで信号光１１は、光中継器８内に設置された光カプラ５ａを介してＥＤＦ４ａに入力される。一方、励起光送信器６ａから出力された励起光１２ａは、励起光経路７ａに入力される。次に、励起光１２ａは、励起光経路７ａを数十ｋｍ以上伝送されて、次第に減衰された後、同じく光中継器８に達する。そこで励起光１２ａは、光中継器８内に設置された光カプラ５ａを介してＥＤＦ４ａに入力される。ＥＤＦ４ａ内において、信号光１１は励起光１２ａによって増幅される。増幅された信号光１１は、次に光カプラ５ｂを介してＥＤＦ４ｂに入力される。一方、励起光源６ｂから出力された励起光１２ｂは、励起光経路７ｂ内を通って、光カプラ５ｂを介してＥＤＦ４ｂに入力される。ＥＤＦ４ｂ内において、信号光１１は励起光１２ｂによってさらに増幅される。このように、光中継器８内に多段に備えられたＥＤＦによって、信号光１１は次々に増幅されていく。最後に、ＥＤＦ４ｎにて増幅が行われた信号光１１は、長距離通信に十分なパワーを得て、光中継器８から出力される。そして、信号光１１は、信号光経路３を数十ｋｍから数百ｋｍ以上伝送された後、信号光受信器２で受信される。
【００２８】
さらに、各ＥＤＦ内での信号光と励起光の動作について詳細に説明する。
長距離伝送によって減衰してしまった信号光１１は、ＥＤＦ４ａに入力される直前で最もパワーが下がった状態になっている。次に信号光１１はＥＤＦ４ａ内を伝送していくに伴って励起光１２ａによって増幅されていき、ＥＤＦ４ａの出力端で最もパワーが高くなっている。一方、励起光１２ａは、ＥＤＦ４ａ内に入力されて、ＥＤＦ４ａ内を伝送するに伴って減衰していき、ＥＤＦ４ａの出力端で最もパワーが低くなっている。そのため、励起光１２ａは、次のＥＤＦ４ｂ内に入力されても、信号光１１を増幅するパワーは持っておらず、励起光が新たに供給されないと、信号光１１はＥＤＦ４ｂ内で減衰してしまう。そこで、ＥＤＦ４ｂに対して、新たに励起光１２ｂを供給することにより、信号光１１は、ＥＤＦ４ｂ内においても増幅される。このように、第１の実施例では、ＥＤＦが多段に配され、これらに対して次々と別の励起光が供給される構成としているために、信号光はＥＤＦ内で減衰されることなく、増幅されるようになっている。また、各励起光は、各ＥＤＦ内を伝送することによって減衰してしまうために、次のＥＤＦに入力されても、次に供給される励起光と足し合わさって、供給過剰になることはない。
【００２９】
また、ＥＤＦによる信号光の増幅においては、励起光を信号光の入力側から供給する前方励起と、励起光を信号光の出力側から供給する後方励起がある。一般的に前方励起は後方励起より低雑音であり、後方励起は前方励起より高出力である。
【００３０】
そこで、第１の実施例では、前方励起としていることにより、各ＥＤＦ内で発生する雑音を低く抑えることができ、次のＥＤＦに雑音が入力されてしまうことがない。従って、雑音が次のＥＤＦに入力されて増幅されてしまい、ＥＤＦを通過するた度にＳＮ比が悪くなっていくことがない。また、一旦雑音が発生してしまい、次のＥＤＦに入力されると、励起光は雑音の増幅にも使用されてしまう。そのために、このように多段にしたＥＤＦでは、後方励起とするよりも前方励起として、各ＥＤＦでの雑音を低く抑えた方が、次のＥＤＦで増幅効率を阻害することがなく、結果として高出力が得られる。特に１５７０〜１６０２ｎｍのＬバンド帯においては、後方励起による雑音の発生が大きいため、このような構成が有効である。
【００３１】
なお、図１において、励起光送信器６ａ〜６ｎは、信号光送信器１と同じ場所に設置しても良く、別の場所に設置しても良い。また、送信側に近い位置に設置した光中継器８には、図１のように送信側に励起光送信器６ａ〜６ｎを設置し、受信側に近い位置に設置した光中継器８には、受信側に励起光送信器６ａ〜６ｎを設置するようにする。また、送信側と受信側のそれぞれに光中継器を設置し、送信側と受信側のそれぞれから励起光を供給するようにしても良い。
【００３２】
また、海洋光システムの場合は、信号光送信器１及び信号光受信器２は陸上の送信局及び受信局に設置されており、光中継器８はこれらから離れた海底に設置されている。信号光経路３は海底光ケーブルとなって、これらを結んでいる。なお、陸上光システムの場合は、光中継器８も陸上に設置されており、信号光経路３は陸上光ケーブルとなっている。
【００３３】
図２にＥＤＦを用いた光増幅器において、励起光のパワーを一定にした場合における一般的な信号光の入出力特性を示す。一般的にＥＤＦを用いた光増幅器では、信号光の入力パワーが図２の斜線で示す飽和領域に達するまでは、信号光の入力パワーが高い程、信号光の出力パワーも高いという特性を有する。従って、飽和領域に達するまでは入力する信号光のパワーを高くできれば、より高い出力が得られる。
【００３４】
よって、本発明の第１の実施例においては、信号光の入力パワーが飽和領域に達するまで、多段に配したＥＤＦに励起光を供給して、信号光を増幅するようにする。
【００３５】
次に、本発明の第１の実施例において、ＥＤＦを２段とした場合について詳細に説明する。図３に本発明の第１の実施例の構成、図８に従来の実施例１である図６の構成、図９に従来の実施例２である図７の構成、それぞれに対応する実験系を示す。
【００３６】
図３に示す本発明の第１の実施例の構成では、信号光送信器１に１．５５μｍ帯の光源を用い、励起光送信器６ａ、６ｂに１．４８μｍ帯において異なる波長の励起光源を波長多重したものを用いた。例として、励起光送信器６ａは１．４３μｍと１．４８μｍを波長多重し、励起光送信器６ｂは１．４５μｍと１．５０μｍを波長多重したものを用いた。また、信号光経路３、励起光経路７ａ，７ｂの光ファイバは、それぞれ５０ｋｍのシングルモード光ファイバを用いた。また、ＥＤＦ４ａ，４ｂは、同じ特性で同じ長さのものを用いた。図８に示す従来の実施例１の構成では、図３と同じ信号光送信器、信号光受信器、信号光経路を用い、これに１段だけＥＤＦを設置して、図３と同じ励起光送信器と励起光経路の１つを用いて、前方励起を行う構成とした。
【００３７】
図９に示す従来の実施例２の構成では、図３と同じ信号光送信器、信号光受信器、信号光経路を用い、これに１段だけのＥＤＦを設置して、図３と同じ励起光送信器と励起光経路を用いて、前方励起及び後方励起を行う構成とした。
【００３８】
図４に、本発明の第１の実施例の実験系である図３、従来の実施例１及び従来の実施例２の実験系である図８及び図９における実験結果を示す。本発明の第１の実施例の構成では、信号光受信器において＋１７．０ｄＢｍが得られた。一方、ＥＤＦを１段しか設置していない従来の実施例１及び２の構成では、信号光受信器において＋１４．６ｄＢｍ、＋１５．０ｄＢｍしか得られなかった。このように、図８のように励起光の供給手段が１つしか備えられていない場合は当然ながら、図９のように励起光の供給手段が２つ備えられている場合でも、本発明の第１の実施例の構成のように、信号光のパワーをあげることはできなかった。このように、本発明の第１の実施例の構成では、従来の構成よりも信号光のパワーを上げることが可能であった。
【００３９】
なお、励起光送信器６ａと６ｂに、同じ１．４８μｍ波長帯の励起光源を用いた例を示したが、１．４８μｍ波長帯と０．９８μｍ波長帯のように異なる波長帯の励起光源を合波して用いても良いし、励起光送信器６ａは１．４８μｍ帯、励起光送信器６ｂは０．９８μｍ帯と、別々の波長帯の励起光源を用いても良い。また、それぞれに単波長の励起光源を用いても良い。また、励起光経路は、コストや保守性の面から一般的なシングルモード光ファイバを用いた例を示しているが、励起光の減衰率が低いマルチモード光ファイバを用いても良い。また、多段のＥＤＦは、それぞれ異なる特性や長さのものを用いても良い。
【００４０】
また、信号光は、１．５７〜１．６μｍ波長帯のＬバンドのものを用いても良い。また、信号光の波長に１．４μｍ帯のものを用いて、ＥＤＦの代わりに、ツリウムドープドファイバ（ＴＤＦ）を用いても良い。また、信号光の波長に１．３μｍ帯を用いて、ＥＤＦの代わりに、プラセオジムドープドファイバ（ＰＤＦ）を用いても良い。
【００４１】
図５に、本発明の第２の実施例の構成を示す。なお、第１の実施例と変更がない部品については、同じ符号番号を付けている。本発明の第２の実施例の構成では、図１におけるＥＤＦ４ａ〜ＥＤＦ４ｎを、分散補償ファイバ（以下ＤＣＦと記す）１０ａ〜１０ｎ（ｎは正の整数）に置き換えている。本技術では、ＥＤＦによる励起増幅効果を用いているのではなく、ラマン増幅効果を用いて信号光を増幅している。そこで本技術では、通常のシングルモード光ファイバよりコア径の小さいＤＣＦを用いることで、光ファイバ内のパワー密度を上げて、ラマン増幅効果を高めるようにしている。信号光と励起光はコア径の小さいＤＣＦの中に挿入されることでパワー密度が上げられ、より高いラマン増幅効果を生むことになる。これを集中ラマン増幅効果と呼んでいる。なお、ＤＣＦを用いる代わりに、一般的なシングルモード光ファイバよりもコア径の小さい５μｍ以下のシングルモード光ファイバを用いても、同様の効果を得ることができる。また、コア径が小さい高非線形光ファイバを用いても良い。
【００４２】
本技術においても、信号光１１は各ＤＣＦ１０ａ〜１０ｎ内でラマン増幅されて、長距離伝送に必要なパワーを得て、光中継器９から出力される。また、この構成においても、各ＤＣＦを伝送することにより各励起光は減衰していくため、次の励起光が供給されても、励起光が供給過剰となることがない。よって、励起光が供給過剰となることで、ＤＣＦ内で信号光に非線形効果を起こしてしまい、信号光を劣化させてしまうことがない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光中継器、光伝送システム及びその光増幅方法は、光中継器内に光増幅用媒体を多段に備え、それらに対して励起光を供給する手段を備えた構成としているため、一つの光中継器において、信号光を増幅できる量が、従来よりも大きくすることが可能となる。このように、光増幅用媒体を分割し、励起光を分けて入力する構成を取っているために、１カ所あたりに供給する励起光の量を減らし、１カ所に大量に励起光が供給されて増幅効率を下げてしまうことを防ぐことできる。
【００４４】
また、一つの光中継器において信号光を最大限に増幅できるため、次に必要となる光中継器までの距離を延ばすことが可能となる。そのため、システムに必要となる高価な光中継器の数を減らすことができる。
【００４５】
さらに、多段に備えた光増幅媒体に対して、前方励起にしていることにより、低雑音と高出力の両方を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＥＤＦを用いた光増幅器の入出力特性例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態において、ＥＤＦを２段とした場合の実験系を示す図である。
【図４】出力パワーの比較実験結果を示す表である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】従来の遠隔励起光増幅技術を用いた光伝送システムの実施例１を示す図である。
【図７】従来の遠隔励起光増幅技術を用いた光伝送システムの実施例２を示す図である。
【図８】従来の光伝送システムの実施例１における実験系を示す図である。
【図９】従来の光伝送システムの実施例２における実験系を示す図である。
【符号の説明】
１  信号光送信器
２  信号光受信器
３  信号光経路
４ａ、４ｂ〜４ｎ  ＥＤＦ
５ａ，５ｂ〜５ｎ  光カプラ
６ａ，６ｂ〜６ｎ  励起光送信器
７ａ，７ｂ〜７ｎ  励起光経路
８、９  光中継器
１０ａ，１０ｂ〜１０ｎ  ＤＣＦ
１１  信号光
１２ａ，１２ｂ〜１２ｎ  励起光
【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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【図９】
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