(57)【要約】【課題】  光中継器の各々にラマン利得媒質と半導体光増幅器を備え、且つ、製造コストが安価なメトロ波長分割多重ネットワークを提供する。【解決手段】  メトロ波長分割多重ネットワーク２００は、光ファイバーリンク２６０を介して接続された複数の光中継器２１２，２１４，２１６を含み、光中継器の各々は、入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質２２２，２２４，２２６と、ラマン利得媒質の利得中心波長とは異なる利得中心波長を有し、ラマン増幅された光信号を増幅する増幅媒質２５２，２５４，２５６と、ラマン利得媒質をポンピングするポンピング手段２３２，２３４，２３６と、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーリンクを介して接続された複数の光中継器を含むメトロ波長分割多重ネットワークであって、
前記光中継器の各々は、
入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質と、
前記ラマン利得媒質の利得中心波長とは異なる利得中心波長を有し、ラマン増幅された前記光信号を増幅する増幅媒質と、
前記ラマン利得媒質をポンピングするポンピング手段と、
を具備することを特徴とするメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項２】
前記増幅媒質は、利得固定型半導体光増幅器(ＧＣＳＯＡ)であること
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項３】
前記ラマン利得媒質は、単一モード光ファイバー、分散遷移光ファイバー、及び分散補償光ファイバーのうちの少なくとも１つであること
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項４】
前記増幅媒質は、利得平坦化されたエルビウム添加光ファイバーを含むこと
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項５】
前記増幅媒質は、半導体光増幅器を含むこと
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項６】
前記複数の光中継器の各々は、前記ポンピング手段の出力を前記ラマン利得媒質に出力するための光結合器をさらに備えること
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項７】
前記光結合器は、アレイ光導波路格子を備えること
を特徴とする請求項６記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【請求項８】
前記ポンピング手段は、レーザーダイオードを含むこと
を特徴とする請求項１記載のメトロ波長分割多重ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ネットワークに関し、特に、メトロ波長分割多重ネットワーク(metro wavelength division multiplexing network)に関する。
【背景技術】
【０００２】
メトロ光通信網においては、長距離にわたる大量のデータ伝送により減衰した光信号を増幅するために、エルビウム添加光ファイバー増幅器(erbium doped fiber amplifier；以下、ＥＤＦＡと略記する。)とラマン増幅器(raman amplifier)を共に使用する方法が採用されている。
【０００３】
データ伝送時にさらに多くのチャンネルを収容するためには、光増幅器の利得平坦帯域が広くなければならない。従って、一般に、ＥＤＦＡの場合には、利得平坦化フィルターを使って平坦な利得を得ている。また、ラマン増幅器の場合には、平坦な利得を得るために、相互に異なる波長を有する複数のポンプ光を結合して利得を平坦化する。例えば、ラマン利得のピーク値(peak)は、ポンプ光の波長より１３ＴＨＺ離れている長波長の部分で発生するため、ポンプ光の中心波長に従って所望の増幅帯域を自由に選択することができ、さらに、複数のポンプ波長を使用して光増幅器の利得平坦度を調節することができる。
【０００４】
しかしながら、一般に、ラマン増幅器は、増幅効率が良くないため、高出力を得るためには、出力の大きいポンプ光源を使わなければならない。従って、ラマン増幅器を実装すると、コストの面で高くなるという短所があった。
【０００５】
また、様々な短所があるにもかかわらず、最近では、半導体光増幅器(semiconductor optical amplifier；以下、ＳＯＡと略記する。)の汎用化に伴い、ＥＤＦＡをＳＯＡに置き換えようとする試みがなされている。ＳＯＡは、出力が低く、雑音指数が大きいことが短所であるが、量産性に優れ、且つ小型化が可能なため、経済的な光増幅器として注目を浴びている。光中継器間の距離が離れていないメトロ波長分割多重ネットワークでは、光増幅器の出力が高くなくても良いため、ＳＯＡを使用することができる。また、最近では、低い出力と、高い雑音指数特性を有するというＳＯＡの短所を補完するために、ＳＯＡとラマン増幅器を共に使用しようとする多くの試みがなされている。ラマン増幅器の場合には、出力は低いが、雑音指数の特性が非常に良いため、ＳＯＡと共に使用すると、ＳＯＡの短所を克服することができる。
【０００６】
図１は、従来のメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す。このネットワーク１００は、光ファイバーリンク１６０を介して互いに接続された第１乃至第３の光中継器(optcial repeater；ＯＲ)１１２，１１４，１１６を含んでおり、各光中継器１１２，１１４，１１６は、ラマン利得媒質(Raman gain medium；ＲＧＭ)１２２，１２４，１２６と、複数のポンプ光源(pump light source；ＬＳ)１３１〜１３９と、光結合器(optical coupler；ＣＰ)１４２，１４４，１４６と、ＳＯＡ１５２，１５４，１５６と、を備える。
【０００７】
第１の光中継器１１２は、第１のラマン利得媒質１２２と、第１乃至第３のポンプ光源１３１〜１３３と、第１の光結合器１４２と、第１の半導体光増幅器１５２とを含み、第２の光中継器１１４は、第２のラマン利得媒質１２４と、第４から第６のポンプ光源１３４〜１３６と、第２の光結合器１４４と、第２の半導体光増幅器１５４とを含み、第３の光中継器１１６は、第３のラマン利得媒質１２６と、第７から第９のポンプ光源１３７〜１３９と、第３光結合器１４６と、 第３の半導体光増幅器１５６とを含む。第１乃至第３の光中継器１１２，１１４，１１６は、相互にほぼ同一の構成を有するので、以下は、第１の光中継器１１２のみについて説明する。 
【０００８】
第１乃至第３のポンプ光源１３１〜１３３は、第１〜第３の波長を有するポンプ光(λ１〜λ３)を出力し、第１の光結合器１４２は、入力したこれら各ポンプ光(λ１〜λ３)を第１のラマン利得媒質１２２に出力する。第１のラマン利得媒質１２２は、各ポンプ光(λ１〜λ３)によってポンピングされると、入力した光信号を増幅して出力する。この増幅された光信号は、第１の光結合器１４２を介して第１の半導体光増幅器１５２に入力され、半導体光増幅器１５２は、入力したこの光信号を再び増幅して光ファイバーリンク１６０に出力する。  
【０００９】
長距離通信では光通信ネットワークのコストよりも信頼性の方が重要となるが、対照的に、メトロ領域ネットワーク或いは加入者領域ネットワークにおいては、光通信ネットワークのコストは、より重要な要素になる。
【００１０】
しかしながら、従来技術のメトロ波長分割多重ネットワークは、多チャンネル（multi-channels）を有する光信号を増幅するために平坦な利得特性を必要とし、このためには、光中継器の各々に複数のポンプ光源を備える必要がある。それゆえ、光中継器の製造コストが上昇するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、光中継器の各々にラマン利得媒質と半導体光増幅器を備え、且つ、製造コストの低減を図ることが可能なメトロ波長分割多重ネットワークを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、光ファイバーリンクを介して接続された複数の光中継器を含むメトロ波長分割多重ネットワークであって、光中継器の各々は、入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質と、このラマン利得媒質の利得中心波長とは異なる利得中心波長を有し、ラマン増幅された光信号を増幅する増幅媒質と、このラマン利得媒質をポンピングするポンピング手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるメトロ波長分割多重ネットワークは、複数の光中継器を含み、各光中継器が相互に異なる利得中心波長を有するラマン利得媒質と半導体光増幅器を含む。これにより、ラマン利得媒質をポンプさせるためのラマンポンプ光源の数を最小にすることができ、半導体光増幅器とラマンポンプ光源の集積が容易である。また、本発明のメトロ波長分割多重ネットワークによれば、広い波長帯域で同一の利得を有する光信号を得ることができる。従って、同一の構造を有する他のネットワークに比べて、収容可能な伝送チャンネルの数を増加させることができるという長所がある。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。下記説明において、公知の機能や構成については、本発明の要旨を明瞭する目的のために、詳細な説明を省略する。
【００１５】
図２は、本発明の好適な第１の実施形態によるメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態のメトロ波長分割多重ネットワーク２００は、光ファイバーリンク２６０を介して互いに接続された第１乃至第３の光中継器２１２，２１４，２１６を含み、光中継器２１２，２１４，２１６の各々は、ラマン利得媒質２２２，２２４，２２６と、光結合器２４２，２４４，２４６と、ポンプ光源２３２，２３４，２３６と、増幅媒質としての半導体光増幅器２５２，２５４，２５６と、を備える。
【００１７】
第１の光中継器２１２は、第１のラマン利得媒質２２２と、第１のポンプ光源２３２と、第１の光結合器２４２と、第１の半導体光増幅器２５２を備える。第２の光中継器２１４は、第２のラマン利得媒質２２４と、第２のポンプ光源２３４と、第２の光結合器２４４と、第２の半導体光増幅器２５４と、を備える。第３の光中継器２１６は、第３のラマン利得媒質２２６と、第３のポンプ光源２３６と、第３の光結合器２４６と、第３の半導体光増幅器２５６と、を備える。
【００１８】
第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６としては、単一モード光ファイバー(single mode fiber；ＳＭＦ)、分散遷移光ファイバー(non-zero dispersion shift fiber；ＮＺＤＳＦ)、及び分散補償光ファイバー(dispersion compensation fiber；ＤＣＦ)を使用することができる。第１乃至第３のポンプ光源２３２，２３４，２３６としては、レーザーダイオード(laser diode)を使用することができる。第１乃至第３の光結合器２４２，２４４，２４６としては、アレイ導波路格子(arrayed waveguides grating；ＡＷＧ)のような波長分割多重結合器(WDM coupler)を使用することができる。第１乃至第３の半導体光増幅器２５２，２５４，２５６としては、標準的な半導体光増幅器或いは利得固定型半導体光増幅器(gain clamped SOA；ＧＣＳＯＡ)が使用できる。なお、図２では説明の便宜のために３つの光中継器しか示していないが、本発明は、非常に多くの光中継器を使用するネットワークに適用できるものであり、図に示す光中継器の数に限定されないことは勿論である。
【００１９】
以下に、このメトロ波長分割多重ネットワーク２００の動作について説明する。第１のポンプ光源２３２は、第１の波長を有するポンプ光(λ１)(以下、“第１のポンプ光”と称する。)を出力し、第１のポンプ光(λ１)は、第１の光結合器２４２によって第１のラマン利得媒質２２２に出力される。 第１のラマン利得媒質２２２は、この第１のポンプ光(λ１)によってポンピングされ、入力した光信号を増幅して出力する。この１次増幅された光信号は、第１の光結合器２４２を経て第１の半導体光増幅器２５２に入力され、第１の半導体光増幅器２５２は、この増幅された光信号を再び増幅して光ファイバーリンク２６０に出力する。 
【００２０】
第２のポンプ光源２３４は、第２の波長を有するポンプ光(λ２)(以下、“第２のポンプ光”と称する。)を出力し、この第２のポンプ光(λ２)は、第２の光結合器２４４によって第２のラマン利得媒質２２４に出力される。第２のラマン利得媒質２２４は、この第２のポンプ光(λ２)によってポンピングされ、光ファイバーリンク２６０から入力した光信号を増幅して出力する。この増幅された光信号は、第２の光結合器２４４を経て第２の半導体光増幅器２５４に入力され、第２の半導体光増幅器２５４は、この増幅された光信号を再び増幅して光ファイバーリンク２６０に出力する。 
【００２１】
第３のポンプ光源２３６は、第３の波長を有するポンプ光(λ３)(以下、“第３のポンプ光”と称する。)を出力し、この第３のポンプ光(λ３)は、第３の光結合器２４６によって第３のラマン利得媒質２２６に出力される。第３のラマン利得媒質２２６は、この第３のポンプ光(λ３)によってポンピングされ、光ファイバーリンク２６０から入力した光信号を増幅して出力する。この増幅された光信号は、第３の光結合器２４６を経て第３の半導体光増幅器２５６に入力され、第３の半導体光増幅器２５６は、この増幅された光信号を再び増幅して光ファイバーリンク２６０に出力する。 
【００２２】
ここで、光信号は、複数のチャンネルで構成され、予め定められた波長帯域を有している。第１〜第３のポンプ光(λ１〜λ３)の波長は、第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６の全体の利得曲線が、光信号の予め定められた波長帯域に対して平坦化するように設定される。
【００２３】
各ラマン利得媒質２２２，２２４，２２６のラマン利得ピーク(Raman gain peak)である利得中心波長は、該当ポンプ光(λ１〜λ３)の波長より１３ＴＨＺ離れている長波長の部分で発生するので、ラマン利得媒質２２２，２２４，２２６の各々で増幅された光信号のうち、利得中心波長に該当するチャンネルは、他のチャンネルよりも高い利得を有する。しかしながら、隣接した半導体光増幅器２５２，２５４，２５６によって光信号が増幅されるので、チャンネル間の利得差異は減少する。
【００２４】
第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６の全体の利得曲線が光信号の波長帯域に関して平坦化されているので、 ネットワーク２００から出力された光信号のチャンネル間の光信号対雑音比(optical signal to noise ratio；ＯＳＮＲ)は、一定に保持される。 
【００２５】
特に、第１乃至第３の光中継器２１２，２１４，２１６は、第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６と第１乃至第３の半導体光増幅器２５２，２５４，２５６によって増幅された光信号の利得中心波長を、下記のように様々に生成することができる。
【００２６】
第一に、第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６は、１４３０ｎｍの波長を有する第１乃至第３のポンプ光によってポンピングされるようにすることで、このポンプ光の波長から１３ＴＨＺ(１００ｎｍ)離隔した１５３０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅させる。この場合に、第１乃至第３の光中継器２１２，２１４，２１６は、１５５０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅できる第１乃至第３の半導体光増幅器２５２，２５４，２５６を含めることにより、広い波長帯域を有する光信号を、高い利得を有するように増幅することができる。
【００２７】
第二に、第１乃至第３の光中継器２１２，２１４，２１６は、１４５０ｎｍの波長を有する第１乃至第３のポンプ光によってポンピングされるようにすることで、１５５０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅する第１乃至第３のラマン利得媒質２２２，２２４，２２６と、１５３０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅する第１乃至第３の半導体光増幅器２５２，２５４，２５６と、を含むことができる。 
【００２８】
第三に、ネットワーク２００は、１５５０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅するラマン利得媒質（２２２，２２４，２２６）と、１５３０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅する半導体光増幅器（２５２，２５４，２５６）とを含む光中継器（２１２，２１４，２１６）と、１５３０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅するラマン利得媒質（２２２，２２４，２２６）と、１５５０ｎｍの利得中心波長を有する光信号を増幅する半導体光増幅器（２５２，２５４，２５６）とを含む光中継器（２１２，２１４，２１６）と、を混用した構造を適用することができる。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態によるメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す。図３を参照すると、メトロ波長分割多重ネットワーク３００は、図２に示したネットワーク２００と構造的に同一であり、以下、重複する説明は省略する。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態のネットワーク３００は、光ファイバーリンク３６０を介して互いに接続され、それぞれ同一構造を有する第１乃至第３の光中継器３１２，３１４，３１６を含み、光中継器３１２，３１４，３１６の各々は、ラマン利得媒質３２２，３２４，３２６と、光結合器３４２，３４４，３４６と、ポンプ光源３３２，３３４，３３６と、増幅媒質３５２，３５４，３５６と、を備える。
【００３１】
第１の光中継器３１２は、第１のラマン利得媒質３２２と、第１のポンプ光源３３２と、第１の光結合器３４２と、第１の半導体光増幅器３５２と、を備える。第２の光中継器３１４は、第２のラマン利得媒質３２４と、第２のポンプ光源３３４と、第２の光結合器３４４と、利得平坦化されたエルビウム添加光ファイバー光増幅器３５４と、を備える。第３の光中継器３１６は、第３のラマン利得媒質３２６と、第３のポンプ光源３３６と、第３の光結合器３４６と、第２の半導体光増幅器３５６と、を備える。
【００３２】
図４は、図２に示した光中継器で増幅された光信号の利得特性を示すグラフである。図２及び図４を参照すると、第１乃至第３の光中継器２１２，２１４，２１６に具備されるラマン利得媒質２２２，２２４，２２６の各々と半導体光増幅器２５２，２５４，２５６の各々を、相互に異なる利得中心波長を有するように構成すると、ラマン利得媒質２１２，２１４，２１６で１次増幅された光信号のうち、低い利得を有する部分が半導体光増幅器２５２，２５４，２５６の各々で２次増幅されるので、この光信号を構成する各チャンネル間の利得差異を減少させることができる。
【００３３】
例えば、ラマン利得媒質２２２，２２４，２２６によって増幅された光信号(４３０)の中心波長が１５３０ｎｍである場合には、半導体光増幅器２５２，２５４，２５６によって増幅された光信号(４２０)の中心波長を１５５０ｎｍに設定する。これによって、半導体光増幅器２５２，２５４，２５６及びラマン利得媒質２２２，２２４，２２６の各々で増幅された光信号が重畳する。その結果、広い波長帯域で高利得を有する光信号４１０を生成することができる。
【００３４】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のメトロ波長分割多重ネットワークの構成を示す図である。
【図４】図２に示した光中継器で増幅された光信号の利得特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
２００  メトロ波長分割多重ネットワーク
２６０  光ファイバーリンク
２１２，２１４，２１６  光中継器
２２２，２２４，２２６  ラマン利得媒質
２５２，２５４，２５６  半導体光増幅器（増幅媒質）
２３２，２３４，２３６  ポンプ光源（ポンピング手段）
【図１】
2005218114.tif 000003
【図２】
2005218114.tif 000004
【図３】
2005218114.tif 000005
【図４】
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