(57)【要約】  【課題】  各光中継器ごとにラマン利得媒質と半導体光増幅器を備え、且つ製造コストが低廉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】  本発明は、光ファイバリンクを通じて接続され、それぞれ入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質と、ラマン増幅された光信号を増幅する半導体光増幅器を備える複数の光中継器を含んでおり、複数の光中継器には、それぞれ該当ラマン利得媒質をポンピングするための所定の波長のポンプ光が入力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を提供する。 【選択図】  図２
2005128556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバリンクを通じて接続し、
入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質と、
ラマン増幅された前記光信号を増幅する半導体光増幅器と、
を各々が備える複数の光中継器を有し、 
前記複数の光中継器の各々には、前記各光中継器のラマン利得媒質をポンピングするための、相異なる所定の波長を有するポンプ光が入力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】
前記半導体光増幅器は、利得固定型半導体光増幅器（ＧＣＳＯＡ）であることを特徴する請求項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、分散遷移光ファイバ、及び分散補償光ファイバ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】
前記複数の光中継器の各々は、前記各光中継器のラマン利得媒質をポンピングするための、所定の波長を有するポンプ光源をさらに有す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５】
前記ポンプ光源は、レーザダイオード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。 
【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て、特にメトロ波長分割多重ネットワーク(metro WDM network)に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メトロ光通信網では、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増幅器(Erbium Doped Fiber Amplifier：以下、EDFAとする)とラマン増幅器(raman amplifier)を交互に使用する方法が採用されている。 
【０００３】
より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が、一般に、ＥＤＦＡの場合には利得平坦化フィルタを使用し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の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離れた長波長部分で発生するため、ポンプ波長に応じて所望の増幅帯域を選択自在にするだけでなく、複数のポンプ波長を用い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よくないため、高出力を得るためには出力が大きなポンプ光源を使用しなければならない。これにより、コストの面で多少高くなるという短所があった。
【０００５】
また、多数の短所を持っているにもかかわらず、最近では、半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier：以下、ＳＯＡとする)の汎用化に伴い、ＥＤＦＡをＳＯＡに代替しようとする試みがなされている。ＳＯＡの場合には出力が低く、雑音指数が大きいという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は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よいため、ＳＯＡを使用可能である。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試みがある。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よいため、ＳＯＡと共に使用すればＳＯＡの短所を克復することができる。 
【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図である。ネットワーク１００は、光ファイバリンク１６０を通じて接続した第１から第３の光中継器(optical repeater)１１２〜１１６を含んでおり、これら各光中継器１１２〜１１６は、ラマン利得媒質(Raman gain medium)１２２〜１２６と、複数のポンプ光源(pump light source)１３１〜１３３,１３４〜１３６,１３７〜１３９と、光結合器(optical coupler)１４２〜１４６と、半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ)１５２〜１５６からなる。 
【０００７】
第１の光中継器１１２は、第１のラマン利得媒質１２２と、第１から第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とから構成される。また、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とから構成される。そして、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の光結合器１４６と、第３の半導体光増幅器１５６とから構成される。第１から第３の光中継器１１２〜１１６は、すべてほぼ同一の構成を有するので、以下に第１の光中継器１１２のみについて説明する。 
【０００８】
第１から第３のポンプ光源１３１〜１３３は、第１から第３の波長のポンプ光λ１〜λ３を出力し、第１の光結合器１４２は、入力したポンプ光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、ポンプ光λ１〜λ３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。この増幅された光信号は、第１の光結合器１４２を経て第１の半導体光増幅器１５２に入力され、この半導体光増幅器１５２は、入力した光信号を再増幅して光ファイバリンク１６０へ出力する。 
【０００９】
長距離通信においては、光通信ネットワークのコストより信頼性が重要であるが、メトロ網や加入者領域になるほど光通信ネットワークのコストが重要であると考えられるようになる。 
【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、このために各光中継器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】
したがって、上記の問題点を解決するために本発明の目的は、各光中継器ごとにラマン利得媒質と半導体光増幅器を備え、且つ製造コストが低廉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】
上記の目的を達成するために本発明による波長分割多重方式のメトロ用光増幅器は、光ファイバリンクを通じて接続され、それぞれ入力した光信号をラマン増幅するラマン利得媒質と、ラマン増幅された前記光信号を増幅する半導体光増幅器を備える複数の光中継器を含んでおり、前記複数の光中継器には、それぞれ該当ラマン利得媒質をポンピングする所定の波長のポンプ光が入力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、各光中継器が該当ラマン利得媒質をポンピングするただ１つの波長のポンプ光を受けるようにすることで、各光中継器ごとにラマン利得媒質と半導体光増幅器を備えながらも、従来よりポンプ光源の数を減少させることができるので、製造コストが低廉となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の説明において、関連した公知の機能、あるいは構成に関する具体的な説明は本発明の要旨を明確にするために省略する。 
【００１６】
図２は、本発明の望ましい第１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である。
【００１７】
ネットワーク２００は、光ファイバリンク２６０を通じて接続された第１から第３の光中継器２１２〜２１６を含み、これら各光中継器２１２〜２１６は、ラマン利得媒質２２２〜２２６と、光結合器２４２〜２４６と、ポンプ光源２３２〜２３６と、半導体光増幅器２５２〜２５６とを含む。同図には例示の目的で限られた数の光中継器を示しているが、メトロ波長分割多重ネットワークは、より多くの数の光中継器間の通信をサポートすることができる。すなわち、図示した光中継器の数は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１８】
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とを含む。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とを含む。そして、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とを含む。
【００１９】
第１から第３のラマン利得媒質２３２〜２３６としては、単一モード光ファイバ(single mode fiber)、分散遷移光ファイバ(Non-Zero Dispersion Shift Fiber)、または分散補償光ファイバ(Dispersion Compensation Fiber)が使用可能である。第１から第３のポンプ光源２３２〜２３６としては、レーザダイオード(laser diode)が使用できる。第１から第３の光結合器２４２〜２４６としては、アレイ導波路格子(Arrayed Waveguides Grating)のような波長分割多重結合器(WDM coupler)が使用可能である。第１から第３の半導体光増幅器２５２〜２５６としては、標準的な半導体光増幅器または利得固定型半導体光増幅器(Gain Clamped SOA：ＧＣＳＯＡ)が使用できる。
【００２０】
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により第１のラマン利得媒質２２２へ出力される。第１のラマン利得媒質２２２は、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。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に入力し、第１の半導体光増幅器２５２は、増幅された光信号を再増幅して光ファイバリンク２６０に出力する。
【００２１】
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ポンプ光とする)を出力し、第２のポンプ光λ２は、第２の光結合器２４４により第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、第２のポンプ光λ２によってポンピングされ、光ファイバリンク２６０から入力した光信号を増幅して出力する。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に入力し、この第２の半導体光増幅器２５４は、増幅された光信号を再増幅して光ファイバリンク２６０に出力する。
【００２２】
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のポンプ光とする)を出力し、第３のポンプ光λ３は、第３の光結合器２４６により第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、第３のポンプ光λ３によってポンピングされ、光ファイバリンク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に入力し、第３の半導体光増幅器２５６は、増幅された光信号を再増幅して出力する。 
【００２３】
光信号は複数のチャンネルで構成され、一定の波長帯域を有している。第１から第３のポンプ光λ１〜λ３の波長は、第１から第３のラマン利得媒質２２２〜２２６の全体利得曲線が光信号の波長帯域に対して平坦化するように設定され、第１の波長が最短波長であり、第３の波長が最長波長である。
【００２４】
各ラマン利得媒質２２２〜２２６のラマン利得ピーク(Raman gain peak)は、該当ポンプ光λ１〜λ３の波長より１３ＴＨｚ離れた長波長部分で発生するので、各ラマン利得媒質２２２〜２２６で増幅した光信号のうち、利得ピークに該当するチャンネルは、他のチャンネルより高い利得を得られるようになる。しかしながら、以後隣接した半導体光増幅器２５２〜２５６で増幅されることにより、チャンネル間の利得差は減少するようになる。特に、各半導体光増幅器２５２〜２５６を飽和(saturation)領域で動作させ、あるいは典型的な半導体光増幅器の代わりに利得固定型半導体光増幅器（ＧＣＳＯＡ）を使用すると、チャンネル間の利得差は一層低減するようになる。
【００２５】
また、各ラマン利得媒質２２２〜２２６の利得ピークに該当するチャンネルは他のチャンネルより信号対雑音比(Optical Signalto Noise Ratio：ＯＳＮＲ)が優れる。しかしながら、第１から第３のラマン利得媒質２２２〜２２６の全体利得曲線が、前記光信号の波長帯域に対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ＯＳＮＲは一定に維持される。
【００２６】
例えば、第１の光中継器２１２と第２の光中継器２１４のみを考慮すれば、第１の光中継器２１２の第１の波長１が１４５０nmのとき、利得ピーク波長は１５５０nmである。１５４５nm及び１５５５nm波長における利得は、１５５０nm波長での利得より低い。また、第２の光中継器２１４の第２の波長２が１４５５nmのとき、利得ピーク波長は１５５５nmである。１５５０nm及び１５６０nm波長における利得は、１５５５nm波長における利得より低い。このような利得ピーク波長の組み合せにより、１５５０nm〜１５５５nmの波長範囲で全体利得曲線が平坦化される。 
【００２７】
図３は、本発明の望ましい第２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である。
【００２８】
ネットワーク３００の構成は、図２に示した光増幅器２００の構成とほぼ同一であるが、波長配置順序が異なる。ネットワーク３００は、ほぼ同一の構成の第１から第３の光中継器３１２〜３１６を含み、これら各光中継器３１２〜３１６は、ラマン利得媒質３２２〜３２６と、光結合器３４２〜３４６と、ポンプ光源３３２〜３３６と、半導体光増幅器３５２〜３５６とを含む。 
【００２９】
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とからなる。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、第２の半導体光増幅器３５４とからなる。また、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３の半導体光増幅器３５６とからなる。 
【００３０】
すなわち、第１のポンプ光源３３２が、最長波長の第３の波長を有するポンプ光λ３を出力し、第２のポンプ光源３３４が、最短波長の第１の波長を有するポンプ光λ１を出力する。このように、波長の配置順序は状況に応じて流動的に変えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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】本発明の望ましい第１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】本発明の望ましい第２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。
【符号の説明】
【００３２】
２００：ネットワーク
２６０：光ファイバリンク
２１２〜２１６：第１から第３の光中継器
２２２〜２２６：ラマン利得媒質
２４２〜２４６：光結合器
２３２〜２３６：ポンプ光源
２５２〜２５６：半導体光増幅器
【図１】
2005128556.tif 000003
【図２】
2005128556.tif 000004
【図３】
2005128556.tif 000005