(57)【要約】【課題】  ラマン増幅器及びラマンポンピング方法を提供すること。【解決手段】  本発明のラマン増幅器は、波長が周期的に変わるポンピング光を出力する光源部１２２と、ポンピング光によるラマン利得の信号バンド内での利得平坦度を高めるためにポンピング光の光度を調節する光度調節部１２４と、この光度調節部１２４によるポンピング光の光度調節がポンピング光の波長変化と同期されるように制御する制御部１２８とを備えている。これにより、広い信号バンドで平坦なラマン利得スペクトルを得られる。【選択図】  図１
2005115325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が周期的に変わるポンピング光を出力する光源部と、
前記ポンピング光によるラマン利得の信号バンド内での利得平坦度を高めるために前記ポンピング光の光度を調節する光度調節部と、
該光度調節部による前記ポンピング光の光度調節が、前記ポンピング光の波長変化と同期されるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とするラマン増幅器。
【請求項２】
前記光度調節部から出力されたポンピング光の一部を分岐するタップと、
前記分岐された一部のポンピング光を電気信号に変換する光検出部とを備え、
前記制御部は、前記電気信号に基づいて前記ポンピング光の光度を調節する制御信号を前記光度調節部に出力す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】
前記光源部は、
波長が周期的に変化する第１ポンピング光を出力する第１光源部と、
前記第１ポンピング光の波長と同一であり、かつ前記第１ポンピング光の偏光状態と垂直な偏光状態の第２ポンピング光を出力する第２光源部と、
前記第１ポンピング光及び前記第２ポンピング光を結合して無偏光状態のポンピング光を出力する偏光ビーム結合部と
を備えた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４】
前記光度調節部から出力されたポンピング光を信号光の進行方向と逆方向に出力する光結合部を備えた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５】
前記波長は、一周期内でステップ方式でまたは連続して変化す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６】
波長が周期的に変わるポンピング光を出力する段階と、
前記ポンピング光によるラマン利得の信号バンド内での利得平坦度を高めるために波長別に前記ポンピング光の光度を調節する段階と、
前記ポンピング光の光度調節が、前記ポンピング光の波長変化と同期されるように制御する段階と
を有することを特徴とするラマンポンピング方法。
【請求項７】
前記光度が調節されたポンピング光の一部を分岐する段階と、
前記分岐された一部のポンピング光を電気信号に変換する段階とを有し、
前記制御する段階は、前記電気信号に基づいて前記ポンピング光の光度を調節する制御信号を出力する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載のラマンポンピング方法。
【請求項８】
前記ポンピングを光出力する段階は、
波長が周期的に変化する第１ポンピング光を出力する段階と、
前記第１ポンピング光の波長と同一であり、かつ前記第１ポンピング光の偏光状態と垂直な偏光状態の第２ポンピング光を出力する段階と、
前記第１ポンピング光及び前記第２ポンピング光を結合して無偏光状態のポンピング光を出力する段階と
を含むことを特徴とする請求項６に記載のラマンポンピング方法。
【請求項９】
前記光度が調節されて出力されたポンピング光を信号光の進行方向と逆方向に出力する段階を有することを特徴とする請求項６に記載のラマンポンピング方法。
【請求項１０】
前記波長は、一周期内でステップ方式でまたは連続して変化することを特徴とする請求項６に記載のラマンポンピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン増幅器及びラマンポンピング方法に関し、より詳細には、波長分割多重化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）光伝送システムのラマン増幅器及びラマンポンピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量のＷＤＭ光伝送システムでは、広い利得バンド及び小さな雑音指数を得るためにエルビウム添加光ファイバ増幅器（ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡ）及びラマン増幅器を利用する。
【０００３】
ラマン増幅器は、複数の相異なる波長を持つポンプレーザの出力をＷＤＭ光結合器を利用して結合した後、結合されたポンプレーザの出力を伝送路である光ファイバに入射して信号光を増幅する。
【０００４】
また、ラマン増幅器は、信号バンド内でラマン利得の平坦度を良くするために複数の相異なる波長のポンプレーザを使用する。しかし、複数の相異なる波長のポンプレーザ間にラマン相互作用が発生するため最も短い波長のポンプレーザは、他の波長のポンプレーザに比べてかなり高い出力を必要とする。また、光ファイバ種類によってポンプレーザによる四光波混合が発生してしまうという問題点がある。
【０００５】
Ｃ．Ｒ．Ｓ．Ｆｌｕｄｇｅｒは、非特許文献１において、相異なる波長のポンプレーザを経時的に順次オン−オフするＴＤＭ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ポンピング方法を提案した。このポンピング方法は、相異なる波長のポンプレーザ間のラマン相互作用を除去する。しかし、このポンピング方法は、従来のラマン増幅器と同じく複数の相異なる波長のポンプレーザを必要とする。
【０００６】
Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒは、非特許文献２において、波長を変換及び調節できる１個のポンプレーザを利用して有効に広い利得バンドを持つ、利得平坦度に優れたラマン増幅器を設計できることを、計算を利用して証明した。
【０００７】
【非特許文献１】論文”Ｎｏｖｅｌ ｕｌｔｒａ−ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｐｕｍｐ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”（ＯＦＣ２００２，ＷＢ４，ＰＰ．１８３−１８４（２００２））
【非特許文献２】論文”Ｔｉｍｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｏｆ ｐｕｍｐ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｕｌｔｒａｂｒｏａｄｂａｎｄ，ｆｌａｔ，ｂａｃｋｗａｒｄ−ｐｕｍｐｅｄ Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ”（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ ２７，ｐｐ．５９５（２００２））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ポンプレーザの波長が変化する時、各波長でのラマン利得への寄与はそのレーザ波長で留まる時間を変化させることによって調節する。上述した非特許文献２では、出力が常に一定であり、かつ波長の変換可能なポンプレーザを考慮した。しかし、ポンプレーザの波長が変化する時に出力の一定なポンプレーザを得ることは実質的に不可能である。また、波長の変化はレーザの動的特性に影響を及ぼすため、波長変化時にレーザの出力が不安定であるか過度応答特性（過度現象）が現れるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、広い信号バンドで平坦なラマン利得を得るためのラマン増幅器及びラマンポンピング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明のラマン増幅器は、波長が周期的に変わるポンピング光を出力する光源部と、前記ポンピング光によるラマン利得の信号バンド内での利得平坦度を高めるために前記ポンピング光の光度を調節する光度調節部と、前記光度調節部による前記ポンピング光の光度調節が前記ポンピング光の波長変化と同期されるように制御する制御部とを備えている。
【００１１】
また、本発明によるラマンポンピング方法は、波長が周期的に変わるポンピング光を出力する段階と、前記ポンピング光によるラマン利得の信号バンド内での利得平坦度を高めるために波長別に前記ポンピング光の光度を調節する段階と、前記ポンピング光の光度調節が前記ポンピング光の波長変化と同期されるように制御する段階とを有している。  
このような構成により、広い信号バンドで平坦なラマン利得スペクトルを得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポンプレーザの波長を一定の周期で変化させ、波長の変化による光度を波長変化周期と同期させて調節することによって広い信号バンドで平坦なラマン利得を得られる。また、ポンピング光の波長の連続／非連続的な変化に関係なく利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。  
図１は、本発明によるラマン増幅器の一実施例を説明するための構成図である。  
図１を参照すれば、本発明によるラマン増幅器は、ラマンポンピングモジュール１２０と光結合器１１０で構成されている。ラマンポンピングモジュール１２０は、光源部１２２と、光度調節部１２４と、タップ１２５と、光検出部１２６と、制御部１２８とで構成されている。
【００１４】
信号光は、伝送光ファイバ１００を通じて矢印方向に進行する。光結合器１１０は、ラマンポンピングモジュール１２０から出力されたポンピング光を信号光の反対方向に入射する。伝送光ファイバ１００を通じて進行する信号光は、反対方向から入射されたポンピング光によりラマン利得を得る。本発明によるラマンポンピングモジュール１２０は、図４及び図５を参照して後述する。
【００１５】
図２は、ＴＤＭポンピング方式において経時的なラマンポンピングモジュールの出力変化を示した図である。
【００１６】
図２を参照すれば、経時的に相異なる波長のポンプレーザが順次オン−オフされる。３個の相異なる波長λ１、λ２、λ３のポンプレーザが順次オン−オフされる。すなわち、いずれか一つの波長のポンプレーザが動作すれば他の波長のポンプレーザはオフされる。このように経時的にポンプレーザの波長が変わるため相異なる波長のポンプレーザ間のラマン相互作用は除去される。
【００１７】
信号光は、ポンピング光と逆方向に進行するので、光路を進行する信号光はあらゆる波長のポンピング光によりラマン利得を得る。利得バンド内での利得平坦度を合わせるために各波長のポンプレーザの出力パワーを相異なるように調節するか、またはポンプレーザがオンになる時間を波長別に調節する。
【００１８】
図２に示したように、経時的に波長を変えることによってポンピング光間のラマン相互作用を除去して平坦なラマン利得を得られる。しかし、図２のＴＤＭラマンポンピングモジュールは、複数のポンプレーザを使用せねばならない短所がある。
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂは、経時的に波長が周期的に変わるポンピング光の一例を示した図で、図３Ａは、波長が経時的にステップ方式で周期的に変化する場合で、図３Ｂは、波長が経時的に連続して変化する場合を示している。波長が経時的に変化する光源をポンプレーザのポンピング光として使用すれば、図２に示したように、ラマン相互作用が除去されて平坦なラマン利得を得られる。
【００２０】
一般的に、ポンプレーザは、波長によって出力パワーが変わる。また、ポンプレーザのポンピングによって得られるラマン利得を信号バンド内で平坦にするためには、各波長でポンピングによるラマン利得への寄与を調節する必要がある。このための構成について図４を参照して説明する。
【００２１】
図４は、本発明によるラマンポンピングモジュールの一実施例を説明するための構成図である。
【００２２】
図４を参照すれば、本発明によるラマンポンピングモジュール１２０は、光源部４００と、光度調節部４１０と、制御部４２０で構成されている。
【００２３】
光源部４００は、レーザの波長が一定領域内で経時的に連続／非連続的に変化するポンプレーザを使用する。ポンプレーザ出力の一例は、図３Ａ及び図３Ｂに示す通りである。すなわち、光源部４００は、波長が周期的に変化するポンピング光を出力する。
【００２４】
光源部４００は、波長が周期的に変化する一つまたは二つのポンプレーザで構成されている。二つのポンプレーザで構成される場合、光源部４００は、第１光源部４０２と、第２光源部４０４と、偏光ビーム結合部４０６で構成されている。
【００２５】
第１光源部４０２は、波長が周期的に変化する第１ポンピング光を出力する。第２光源部４０４は、第１ポンピング光と波長は同一であるが、偏光状態が垂直である第２ポンピング光を出力する。偏光ビーム結合部４０６は、第１ポンピング光及び第２ポンピング光を結合して無偏光のポンピング光を出力する。無偏光のポンピング光は、ラマン利得の偏光依存度を除去できる長所がある。
【００２６】
光度調節部４１０は、光源部４００から出力されるポンピング光の光度を波長別に調節する。ポンピング光は、波長別に出力パワーが変わるため信号バンド内で平坦なラマン利得を得るためには波長別に光度を調節する必要がある。一般的に、光度調節部４１０は、可変光減衰器を利用してポンプ光の各波長別に適切なポンプパワーが得られるように調節する。
【００２７】
制御部４２０は、光源部４００から出力されるポンピング光の出力パワー変化を感知する。そして、光度調節部４１０がポンピング光の波長変化周期と同期して波長別にポンピング光の光度を調節できるように制御する。
【００２８】
光度調節部４１０により波長別に光度が調節されたポンピング光は、光結合器１１０を通じて信号光の逆方向に伝送光ファイバ１００を通じて入射される。信号光は、入射されたポンピング光により平坦なラマン利得を得る。
【００２９】
図５は、本発明によるラマンポンピングモジュールの他の実施例を説明するための構成図である。
【００３０】
図５を参照すれば、本発明によるラマンポンピングモジュール１２０は、光源部５００と、光度調節部５１０と、制御部５２０と、タップ５３０と、光検出部５４０で構成されている。光源部５００は、図４に示した光源部４００とその構成及び機能が同一なので詳細なる説明は省略する。
【００３１】
タップ５３０は、光度調節部５１０から出力されたポンピング光の一部を分岐する。分岐された一部は、光結合部１１０に出力され、残りの一部は、光検出部５４０に出力される。
【００３２】
光検出部５４０は、タップ５３０で一部分岐されたポンピング光を検出する。具体的に、光検出部５４０は、入力されたポンピング光の光度に該当する電気信号（電圧または電流）を出力する。出力された電気信号は、制御部５２０に入力される。
【００３３】
制御部５２０は、光源部５００の波長変化周期を感知する。そして、感知された波長変化周期を利用して、光度調節部５１０がポンピング光の波長変化周期と同期して波長別にポンピング光の光度を調節できるように制御する。
【００３４】
また、制御部５２０は、光検出部５４０から入力された電気信号に基づいて光度調節部５１０によるポンピング光の光度の調節を制御する。このようなフィードバック過程を経ることによって光度調節部５１０によるポンピング光の波長別光度調節はさらに向上する。
【００３５】
光度調節部５１０は、制御部５２０の制御信号によってポンピング光の波長変化周期と同期してポンピング光の光度を調節する。
【００３６】
図６は、本発明によるラマンポンピング方法を説明するためのフローチャートを示した図である。
【００３７】
図６を参照すれば、光源部４００の第１光源部４０２は、波長が周期的に変化する第１ポンピング光を出力する（Ｓ６００）。光源部４００の第２光源部４０４は、第１ポンピング光と波長が同一であり、かつ第１ポンピング光の偏光状態と垂直な偏光状態の第２ポンピング光を出力する（Ｓ６１０）。偏光ビーム結合部４０６は、第１ポンピング光及び第２ポンピング光を結合して無偏光のポンピング光を出力する（Ｓ６２０）。
【００３８】
光度調節部５１０は、ポンピング光の波長変化周期と同期して波長別ポンピング光の光度を調節する（Ｓ６３０）。タップ５３０は、ポンピング光の一部を分岐して光検出部５４０に伝送する（Ｓ６４０）。
【００３９】
光検出部５４０は、入力されたポンピング光を電気信号に転換して制御部５２０に出力する（Ｓ６５０）。制御部５２０は、電気信号に基づいて光度調節部５１０によるポンピング光の光度調節を制御する（Ｓ６６０）。
【００４０】
以上の説明は望ましい実施例を説明したものに過ぎず、本発明は前述した実施例に限定されずに特許請求の範囲内で多様に変更が可能である。例えば、本発明の実施例に具体的に現れた各構成要素の形状及び構造は変形して実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、広い信号バンドで平坦なラマン利得を得るためのラマン増幅器に係り、ＷＤＭ光伝送システムに適用されて伝送される光信号のそれぞれの波長を平坦に増幅するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるラマン増幅器の一実施例を説明するための構成図である。
【図２】ＴＤＭポンピング方式において経時的なラマンポンピングモジュールの出力変化を示した図である。
【図３Ａ】経時的に波長が周期的に変わるポンピング光の一例を示した図で、波長が経時的にステップ方式で周期的に変化する図である。
【図３Ｂ】経時的に波長が周期的に変わるポンピング光の一例を示した図で、波長が経時的に連続して変化する図である。
【図４】本発明によるラマンポンピングモジュールの一実施例を説明するための構成図である。
【図５】本発明によるラマンポンピングモジュールの他の実施例を説明するための構成図である。
【図６】本発明によるラマンポンピング方法を説明するためのフローチャートを示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  伝送光ファイバ
１１０  光結合器
１２０  ラマンポンピングモジュール
１２２  光源部
１２４  光度調節部
１２５  タップ
１２６  光検出部
１２８  制御部
【図１】
2005115325.tif 000003
【図２】
2005115325.tif 000004
【図３Ａ】
2005115325.tif 000005
【図３Ｂ】
2005115325.tif 000006
【図４】
2005115325.tif 000007
【図５】
2005115325.tif 000008
【図６】
2005115325.tif 000009