(57)【要約】【課題】  Ｃバンドの信号光の増幅特性を改善することができるとともに、信号光のパワーの低下に対して利得傾斜の発生を抑制することができる光中継装置及び光中継伝送システムを得ることを目的とする。【解決手段】  ＥＤＦ１７ａ，１７ｂが励起光を利用してＣバンドの信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、光ファイバ１１ａ，１１ｂにおいてＣバンドの信号光をラマン増幅させるように構成した。これにより、Ｃバンドの信号光の増幅特性を改善することができるとともに、信号光のパワーの低下に対して利得傾斜の発生を抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発振する励起光源と、上記励起光源により発振された励起光の伝送方向が光ファイバ中を伝送しているＣ帯の信号光の伝送方向と逆方向になるように、その励起光を上記光ファイバ中に導入する励起光導入手段と、上記光ファイバの途中に挿入され、上記励起光導入手段により導入された励起光を利用してＣ帯の信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、上記光ファイバに与える希土類添加光ファイバとを備えた光中継装置。
【請求項２】
励起光源は、波長が１．４μｍ帯の励起光を発振することを特徴とする請求項１記載の光中継装置。
【請求項３】
励起光源は、波長が１４５０〜１４７０ｎｍであって、希土類添加光ファイバを透過する励起光のパワーが５０ｍＷ以上の励起光を発振することを特徴とする請求項１記載の光中継装置。
【請求項４】
希土類添加光ファイバにより光増幅された信号光のパワーが２１ｄＢｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の光中継装置。
【請求項５】
希土類添加光ファイバを透過してきた励起光を光ファイバに与える一方、励起光導入手段などで反射されて上記希土類添加光ファイバを逆流してきた信号光を阻止する光アイソレータを上記希土類添加光ファイバの信号光入力側に設けることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光中継装置。
【請求項６】
電気信号をＣ帯の信号光に変換して送信する光送信器と、上記光送信器と光ファイバを介して接続され、上記光送信器から送信された信号光を光ファイバより受信すると、その信号光を増幅して送信する光中継装置と、上記光中継装置と光ファイバを介して接続され、上記光中継装置から送信された信号光を光ファイバより受信すると、その信号光を電気信号に変換する光受信器とを備えた光中継伝送システムにおいて、上記光中継装置が、励起光を発振する励起光源と、上記励起光源により発振された励起光の伝送方向が光ファイバ中を伝送しているＣ帯の信号光の伝送方向と逆方向になるように、その励起光を上記光ファイバ中に導入する励起光導入手段と、上記光ファイバの途中に挿入され、上記励起光導入手段により導入された励起光を利用してＣ帯の信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、上記光ファイバに与える希土類添加光ファイバとを備えていることを特徴とする光中継伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバにより伝送される信号光を光増幅する光中継装置及び光中継伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、長距離光伝送システムを実現するための光増幅中継方式としては、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ：Ｅｒｂｉｕｍ−ＤｏｐＥＤＦｉｂｅｒ）を用いて光増幅する方式が広く普及している．
ＥＤＦを用いる光増幅中継方式は、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍ帯のいずれかの波長の励起光を出力する半導体レーザを励起光源とすることで、信号光の安定した光増幅特性が得られる。また、信号光の増幅効率もよいことから、簡単な構成で低消費電力な光中継装置を実現することができる利点を有している。
【０００３】
また、ＥＤＦを用いる光増幅中継方式は、何らかの原因で信号光のパワーが低下した際には、励起光のパワーを増加させずとも利得が増加して、信号光のパワー低下量を少なく抑える特性を有し、信号光が光中継装置を数段通過した地点では、ほぼ正常な信号光のパワーに復帰する特性を有している。
つまり、光中継装置が入力する信号光のパワーが低い程、高利得となる利得飽和特性を有している。このように、障害耐力に優れる点が実システムの運用時において重要な利点となる。
【０００４】
波長多重光伝送によって大容量伝送を行う場合、Ｃバンド（Ｃ帯）と言われる１５３０〜１５６０ｎｍの波長帯を信号波長として選定すると、ＥＤＦの増幅効率を最も高めることができ、低消費電力で光中継装置を実現することができる。
波長多重数を増加させて、更なる大容量化を図る場合には、信号光の波長数に応じて光中継装置の高出力化が必要となるが、増幅効率の低いＣバンド以外の波長帯に増幅帯域を広げることは、光中継装置の効率低下を招き、高出力化を妨げる要因となる。したがって、信号光の波長間隔を狭くすることでＣバンドの利用効率を高め、波長多重数を増加させることが望ましい。
【０００５】
また、システム全体の消費電力とコストを抑えた光伝送システムを実現するためには、中継間隔を伸長し、光中継装置の数を少なく抑えることが有効である。そのためにも、光中継装置を高出力化して、信号光をより高いＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）で中継することが有効である。
ところが、光ファイバに入射する信号光のパワーを過度に高くすると、信号光を伝送する光ファイバ中の非線形現象による伝送特性の劣化が問題となる。光ファイバの有効断面積にも依るが、目安として許容される１波当たりの信号光のパワー上限を０ｄＢｍとし、１２８波の信号光の多重を想定すると、光中継装置の出力は２１ｄＢｍが上限となる。
【０００６】
光中継装置をそれ以上高出力化することなく、中継間隔を伸延する方法としては、光中継装置の雑音特性を改善することで、より高い信号光のＳＮＲで中継することが考えられる。
雑音特性の改善には、信号光を伝送する光ファイバにおけるラマン増幅を併用することが有効である。例えば、以下の特許文献１に開示されている光増幅器は、ＥＤＦの雑音特性が比較的悪いＬバンドにラマン増幅を併用することで、雑音特性を改善するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０２６６６号公報（段落番号［００２１］から［００２７］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の光中継装置は以上のように構成されているので、ＥＤＦの雑音特性が比較的悪いＬバンドの信号光をラマン増幅することができるが、Ｃバンドの信号光の増幅特性を改善することができない課題があった。
また、信号光を伝送する光ファイバの障害によって、信号光のパワーが低下する場合には、ＥＤＦが本質的に持つ特性によって、波長多重された信号光の間で利得が不揃いとなり、パワーがばらついてしまう課題もあった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｃバンドの信号光の増幅特性を改善することができるとともに、信号光のパワーの低下に対して利得傾斜の発生を抑制することができる光中継装置及び光中継伝送システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る光中継装置は、希土類添加光ファイバが光ファイバ中に導入された励起光を利用してＣ帯の信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、光ファイバにおいてＣ帯の信号光をラマン増幅させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、希土類添加光ファイバが光ファイバ中に導入された励起光を利用してＣ帯の信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、光ファイバにおいてＣ帯の信号光をラマン増幅させるように構成したので、Ｃ帯の信号光の増幅特性を改善することができるとともに、信号光のパワーの低下に対して利得傾斜の発生を抑制することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光中継装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による光中継伝送システムを示すシステム構成図である。
図において、光送信器１は電気信号をＣバンド（Ｃ帯）の信号光に変換して送信し、光中継装置２は光送信器１又は前段の光中継装置２から送信された信号光を受信すると、その信号光を増幅して送信する。光受信器３は光中継装置２から送信された信号光を受信すると、その信号光を電気信号に変換する。
【００１３】
光ファイバ１１ａ，１１ｂは光送信器１又は前段の光中継装置２から送信されたＣバンドの信号光を光中継装置２に伝送し、光ファイバ１２ａ，１２ｂは光中継装置２により増幅された信号光を後段の光中継装置２又は光受信器３に伝送する。
励起光源１３は波長が１４５０〜１４７０ｎｍの励起光を発振する半導体レーザを備えている。なお、励起光源１３は発振した励起光の一部をファイバグレーティングによって反射させて半導体レーザに戻すようにしてもよい。この場合、発振する励起光の波長とパワーを安定化させることができる。
偏波合成器１４ａ，１４ｂは励起光源１３の半導体レーザから発振された励起光を合成して３ｄＢカプラ１５に出力する。偏波合成器１４ａ，１４ｂによる励起光の合成によって、高出力の励起光が得られるとともに、励起光の無偏光化が図られる。これにより、ラマン増幅利得が信号光の偏光状態によって変動する偏光依存性を低減することができる。
３ｄＢカプラ１５は偏波合成器１４ａ，１４ｂから出力された励起光を合波し、合波後の励起光を分配してサーキュレータ１６ａ，１６ｂに出力する。サーキュレータ１６ａ，１６ｂは３ｄＢカプラ１５から出力された励起光の伝送方向が光ファイバ１１ａ，１１ｂ中を伝送されてきたＣバンドの信号光の伝送方向と逆方向になるように、その励起光を光ファイバ中に導入する。
なお、偏波合成器１４ａ，１４ｂ、３ｄＢカプラ１５及びサーキュレータ１６ａ，１６ｂから励起光導入手段が構成されている。
【００１４】
希土類添加光ファイバであるＥＤＦ１７ａ，１７ｂは光ファイバの途中に挿入され、サーキュレータ１６ａ，１６ｂにより導入された励起光を利用してＣバンドの信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、光ファイバ１１ａ，１１ｂに与える。
利得等化器１８ａ，１８ｂは波長多重された信号光のパワー偏差を補正するものであって、波長に依存した損失特性を持ち、光ファイバ１１ａ，１１ｂにおけるラマン増幅で得られる利得やＥＤＦ１７ａ，１７ｂで得られる利得の波長特性を補正するように設計されている。
【００１５】
モニタカプラ１９ａ，１９ｂは光中継装置２から出力する信号光のパワーをモニタするために、その信号光のパワーの一部を分岐する。励起光除去フィルタ２０ａ，２０ｂはモニタカプラ１９ａ，１９ｂの分岐信号に含まれている励起光を除去する。モニタＰＤ２１ａ，２１ｂは光中継装置２から出力する信号光のパワーをモニタする。ＯＴＤＲ経路２２はモニタカプラ１９ａとモニタカプラ１９ｂを接続する光の経路であって、陸上局から信号光を伝送する光ファイバや光中継装置２の状態を監視して、障害点を特定するための監視光を伝送する経路である。
【００１６】
励起光バイパス光アイソレータ２３ａ，２３ｂはＥＤＦ１７ａ，１７ｂを透過してきた励起光を光ファイバ１１ａ，１１ｂに与えるバイパス経路を備える一方、サーキュレータ１６ａ，１６ｂなどで反射されてＥＤＦ１７ａ，１７ｂで増幅された、逆流する信号光を阻止する機能を備えている。
モニタカプラ２４ａ，２４ｂは光中継装置２へ入力する信号光のパワーをモニタするために、その信号光のパワーの一部を分岐する。励起光除去フィルタ２５ａ，２５ｂはモニタカプラ２４ａ，２４ｂの分岐信号に含まれている励起光（光ファイバ１１ａ，１１ｂに反射された励起光）を除去する。モニタＰＤ２６ａ，２６ｂは光中継装置２へ入力する信号光のパワーをモニタする。
【００１７】
なお、偏波合成器１４ａ，１４ｂ、利得等化器１８ａ，１８ｂ、モニタカプラ１９ａ，１９ｂ、励起光除去フィルタ２０ａ，２０ｂ、モニタＰＤ２１ａ，２１ｂ、励起光バイパス光アイソレータ２３ａ，２３ｂ、モニタカプラ２４ａ，２４ｂ、励起光除去フィルタ２５ａ，２５ｂ及びモニタＰＤ２６ａ，２６ｂは必要に応じて使用されるものであり、これらのすべてを備えていなくてもよい。
また、サーキュレータ１６ａ，１６ｂの代わりに、波長合波器を用いて励起光をＥＤＦ１７ａ，１７ｂに導くように構成してもよい。
【００１８】
次に動作について説明する。
光送信器１又は前段の光中継装置２から送信された信号光は、光ファイバ１１ａ，１１ｂ中を伝搬して光中継装置２に入力される。その際、信号光は、光ファイバ１１ａ，１１ｂにおいて、損失を受けて減衰する。
これにより、光中継装置２のＥＤＦ１７ａ，１７ｂの一端から信号光が入力される。
【００１９】
一方、励起光源１３の半導体レーザが、波長１４５０〜１４７０ｎｍの励起光を発振し、偏波合成器１４ａ，１４ｂが励起光源１３の半導体レーザから発振された励起光を合成して３ｄＢカプラ１５に出力する。
３ｄＢカプラ１５は、偏波合成器１４ａ，１４ｂから励起光を受けると、それらの励起光を合波した後、合波後の励起光を分配してサーキュレータ１６ａ，１６ｂに出力する。
サーキュレータ１６ａ，１６ｂは、３ｄＢカプラ１５から出力された励起光の伝送方向が光ファイバ１１ａ，１１ｂ中を伝送されてきたＣバンドの信号光の伝送方向と逆方向になるように、その励起光を光ファイバ中に導入する。
これにより、光中継装置２のＥＤＦ１７ａ，１７ｂの他端から励起光が入力される。
【００２０】
ＥＤＦ１７ａ，１７ｂの一端から入力された信号光と、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂの他端から入力された励起光とは、逆方向に伝搬する後方励起の構成となり、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂは、その励起光を利用してＣバンドの信号光を光増幅する。
これにより、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂの他端から入力された励起光の一部は、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂにおいて消費されるが、その一部はＥＤＦ１７ａ，１７ｂを透過して、光ファイバ１１ａ，１１ｂに到達する。
光ファイバ１１ａ，１１ｂでは、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂを透過した励起光を受けると、伝送中の信号光をラマン増幅する。
【００２１】
光ファイバ１１ａ，１１ｂにおけるラマン増幅は、光中継装置２に入力する前の信号光を増幅し、光中継装置２への入力パワーを高くする効果がある。
光中継装置２に入力した信号光は、上述したように、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂによって増幅される。ＥＤＦ１７ａ，１７ｂから発生する雑音光によって、ある程度、ＳＮＲが劣化するが、入力パワーが高くなることは、そのＳＮＲの劣化量を小さく抑える効果がある。
なお、励起光経路２７で光ファイバ１１ａ，１１ｂに至る励起光のパワーは、ラマン増幅の効果を得るためには５０ｍＷ以上が必要である。ラマン増幅効率のよい２０μｍ２程度のシリカ系光ファイバを想定すると、５０ｍＷの励起光でラマン増幅の利得が３ｄＢ程度得られる。
それ以上の励起光パワーでは、パワー［ｍＷ］に比例してラマン増幅の利得［ｄＢ］が増加するため光ＳＮＲの改善効果が大きく、低雑音な光増幅が可能である。
【００２２】
ここで、励起光の波長について説明する。
図３のグラフは、１４５０ｎｍ〜１５００ｎｍの波長範囲におけるＥＤＦの特性例である。
縦軸はＥＤＦの１ｍ当たりの利得係数、あるいは、吸収係数を示している。吸収係数はＥＤＦに吸収される効率を表し、利得係数はその逆に放出される効率を表している。
図３に示す波長範囲では、吸収の効率が放出の効率を大きく上回るため、効率よく吸収されることが分かる。
【００２３】
ＥＤＦで最も効率よく増幅を行うためには、信号光は１５３０〜１５６０ｎｍのＣバンドとし、励起光は効率よく励起光を吸収する１４７０〜１４９０ｎｍ、または、９８０ｎｍ帯を選択する。
しかし、この実施の形態１では、後述するように、ラマン増幅の効率も勘案して、ＥＤＦの吸収率がやや低い１４５０〜１４７０ｎｍの波長帯を励起波長とするのがよい。
図３に示すように、１４５０〜１４７０ｎｍの範囲でも、ＥＤＦの吸収率が極端に低下するものではないため、ＥＤＦによって十分に信号光の光増幅が可能である。また、ＥＤＦにおける励起光の吸収率が低めであることによって、ＥＤＦを透過する励起光パワーが多くなる。その結果、ラマン増幅による利得が高くなって、雑音特性の改善に寄与することになり、本発明の利にかなっている。
【００２４】
図４のグラフは、励起光波長が１４４０ｎｍ，１４５０ｎｍ，１４６０ｎｍ，１４７０ｎｍの４通りについて、１５３０〜１５６０ｎｍの信号光に対するラマン増幅利得の一例を示したものである。ただし、ここでいうラマン増幅利得は、励起光を入力することによって信号光が高くなる割合である。例えば、ラマン増幅利得が５ｄＢであることは、光ファイバから出力される信号光のパワーが、励起光が光ファイバに入力されない場合に比べて、励起光を入力することによって５ｄＢ高くなることを意味する。
ただし、ここでは、ラマン増幅を行う光ファイバとして、有効断面積２０μｍ２のシリカ系光ファイバを想定し、光ファイバに入力する励起光のパワーが１００ｍＷの場合である。
１４５０ｎｍ，１４６０ｎｍを励起光波長とする場合には、高いラマン増幅利得が得られる一方、１４４０ｎｍを励起光波長とする場合には、信号光に十分なラマン利得が得られない。また、励起波長が１４７０ｎｍより長い領域では、単調にラマン増幅利得が低くなる。したがって、励起波長を１４５０〜１４７０ｎｍの範囲とすることで、ラマン増幅による雑音特性の改善効果が大きく得られる。
【００２５】
次に、ＥＤＦの設計について説明する。
図５のグラフは、ＥＤＦ吸収量を横軸に示している。このＥＤＦ吸収量は、波長１５５０ｎｍの微弱な光をＥＤＦに入力した際に吸収される量を示したものであり、ＥＤＦへのエルビウムイオンのドープ濃度やＥＤＦの長さの設計で決まる値である。ＥＤＦに入力する励起光の波長を１４６０ｎｍ、パワーを２５０ｍＷと仮定した場合の特性を計算した値を縦軸に示している。
【００２６】
「ＥＤＦＡ筐体利得（１）」は、ＥＤＦを内蔵する光中継装置２において信号光が増幅される利得であるが、ＥＤＦ吸収量を多く設計する程、高い値が得られることが分かる。
その一方で、光中継装置２から出力されて光ファイバ１１ａ，１１ｂに至る励起光のパワーである「筐体出力励起光パワー」は、ＥＤＦ吸収量が小さい程、大きい値となり、それに応じて光ファイバ１１ａ，１１ｂで得られるラマン増幅の利得である「ラマン利得（２）」も大きくなる。
光中継装置２の雑音指数（ＮＦ）に、ラマン増幅による雑音特性改善効果を加味した「中継器等価ＮＦ」は、「ラマン利得」の増加に対応して小さくなっており、雑音特性が改善することが分かる。
【００２７】
「ＥＤＦＡ筐体利得（１）」と「ラマン利得（２）」の合計である「スパン利得（１）＋（２）」は、この実施の形態１の光中継装置２で得られる信号光の全利得を示したものであるが、ＥＤＦ吸収量が大きい程大きく、効率よく利得が得られる。逆に、ＥＤＦ吸収量が小さい程「中継器等価ＮＦ」は小さくなり、ラマン増幅による雑音特性の改善効果が高いことを示している。
また、励起光源を高出力化することによっても、「筐体出力励起光パワー」が大きくなり、「中継器等価ＮＦ」を小さくすることができる。ＥＤＦのみの光増幅では雑音特性の改善は困難であったが、この実施の形態１の光中継装置２では、このように適切なＥＤＦ吸収量と励起光パワーに設計することによって、雑音特性の低減設計が可能である。
【００２８】
次に、光中継装置２の障害耐力について説明する。
信号光を伝送する光ファイバや、光ファイバに接続されている光中継装置２の劣化・修理などの障害によって、信号光のパワーが低下する場合を想定する。
図６のグラフは、何らかの原因で光ファイバ１１ａ，１１ｂに入力する信号光のパワーが低下した際について、利得の波長特性の変化量を示した計算値である。
１５４０〜１５６０ｎｍの波長範囲で、等パワーで多重された信号光が正常なパワーで入力した場合、適切な利得等化器１８ａ，１８ｂによって全信号光が等しい利得を得るように設計されている場合を考えている。
【００２９】
励起光源１３の出力パワーは、信号光の入力パワーにかかわらず一定とする。入力する信号光のパワーが３，６，１０ｄＢだけ低下した場合について、各波長の信号光が受ける利得をプロットしているが、ここで、グラフの縦軸は、波長１５５０ｎｍの利得を基準とした相対値である。
信号光のパワーが３，６，１０ｄＢと低下量が大きくなるにしたがって利得の変動量が大きくなり、−０．０２５，−０．０４４，−０．０６４ｄＢ／ｎｍの利得傾斜が発生していることが分かる。
【００３０】
一方、図7のグラフは、同じく信号光のパワー低下に対して、ラマン増幅を用いずにＥＤＦのみで光中継装置２を構成した場合の特性例を示している。
３，６，１０ｄＢの低下量に対して、−０．０５，−０．０９，−０．１３ｄＢ／ｎｍの利得傾斜が発生しているが、これは、実施の形態１の場合における図６と比べて、２倍程度に大きい量である。このように、この実施の形態１では、障害によって信号光のパワーが低下した場合に発生する利得傾斜の大きさを小さく抑える効果が得られる。
【００３１】
次に、この実施の形態１では、利得傾斜の発生が小さく抑えられる原理を説明する。
信号光のパワーが低下すると、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂにおいて、信号光の増幅に消費される励起光が減少し、光ファイバ１１ａ，１１ｂに出力される励起光が増加する。その結果、ラマン増幅の利得が大きくなり、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂへ入力する信号光のパワー低下量が抑えられるため、利得傾斜の発生を小さく抑えられる。
信号光のパワー低下量に応じてＥＤＦ１７ａ，１７ｂにて利得傾斜が発生することは、図７に示した通りであり、ＥＤＦが持つ本質的な特性である。このように、利得傾斜の発生を小さく抑える効果が、信号光と逆方向に伝搬するＥＤＦ１７ａ，１７ｂを透過した励起光を用いてラマン増幅を行う実施の形態１の構成によって得られる。
【００３２】
また、この実施の形態１では、ラマン増幅利得は、図４に示すように波長が長い程、高い特性を持つが、光ファイバ１１ａ，１１ｂへ出力される励起光の増加によって、この傾向は強くなる。
例えば、励起光波長が１４６０ｎｍの場合について、光ファイバ１１ａ，１１ｂに至る励起光のパワーが１００，１５０，２００ｍＷに対して得られるラマン増幅の利得を図８に示す。
励起光パワーが１００ｍＷから１５０，２００ｍＷと増加するに伴って利得が増加するが、それに伴って利得傾斜も０．１１ｄＢ／ｎｍから、０．１６，０．２２ｄｂ／ｎｍと大きくなる。この傾向は、図７のようなＥＤＦで発生する利得傾斜を打ち消す方向である。つまり、信号光のパワー低下時に光ファイバ１１ａ，１１ｂに至る励起光のパワーが増加することで、ラマン増幅の利得が持つ利得傾斜は、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂにて発生する利得傾斜を補償する効果があり、光中継装置全体としての利得傾斜の発生量を小さくすることができる。ここでは、励起波長が１４６０ｎｍの場合を一例として説明したが、励起光の波長が１４５０〜１４７０ｎｍの範囲であれば、同様の効果が得られる。
【００３３】
波長多重中継伝送システムにおいて発生した利得傾斜は、信号光間のパワーのばらつきとなり、一部の信号光については、正常時のパワーから外れることが伝送特性劣化につながる。システム設計時には、光ファイバの損失増加などによって運用中に発生する劣化を見込んだマージンを確保する必要があるが、利得傾斜の発生量が小さいこの実施の形態１の光中継装置２を用いる場合は、マージンが小さく、システム性能に無駄のない設計が可能となる。
【００３４】
次に、励起光源１３の障害について説明する。
励起光源１３は、ラマン増幅とＥＤＦ１７ａ，１７ｂに対して共通化された励起光源であるため、一部の半導体レーザの出力が低下した場合でも、その影響を小さく抑えることができる。励起光源の数を従来の光中継装置と比べて増加させずとも、高信頼性が得られる構成である。
【００３５】
次に、励起光バイパスアイソレータ２３ａ，２３ｂについて説明する。
励起光バイパスアイソレータ２３ａ，２３ｂは、励起光をバイパスして信号光のみの逆流を阻止する光アイソレータであるが、励起光がＥＤＦ１７ａ，１７ｂから出力されて光ファイバ１１ａ，１１ｂへ至るのを妨げないために、励起光をバイパスする機能を有している。
例えば、励起光バイパスアイソレータ２３ａ，２３ｂを図９のように構成すると、励起光波長を分離する波長分波器３２と波長合波器３１によって、励起光がアイソレータ本体３３を迂回する経路３６→３４→３５を通る。順方向の信号光は、経路３５からアイソレータ本体３３を経て経路３６へ通過するが、逆流する信号光は、経路３６からアイソレータ本体３３に入力して阻止される。
【００３６】
励起光バイパスアイソレータ２３ａ，２３ｂが必要となるのは、サーキュレータ１６ａ，１６ｂの入力端でわずかに反射された信号光がＥＤＦ１７ａ，１７ｂで増幅され、光ファイバ１１ａ，１１ｂで反射された後に、再びＥＤＦ１７ａ，１７ｂで増幅されることで発振状態となり、増幅特性が不安定となるような場合である。
光ファイバ１１ａ，１１ｂでラマン増幅を行う実施の形態１では、ラマン増幅によって光ファイバ１１ａ，１１ｂからの反射光のパワーが比較的強くなることから、発振によって不安定となる可能性が高く、励起光バイパスアイソレータ２３ａ，２３ｂの挿入が有効である。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂが励起光を利用してＣバンドの信号光を光増幅するとともに、その励起光の一部を透過させて、光ファイバ１１ａ，１１ｂにおいてＣバンドの信号光をラマン増幅させるように構成したので、Ｃバンドの信号光の増幅特性を改善することができるとともに、信号光のパワーの低下に対して利得傾斜の発生を抑制することができる効果を奏する。
つまり、この実施の形態１の光中継装置２は、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂの高効率性・障害耐力に、ラマン増幅の持つ低雑音特性を組合せた特性を持ち、中継間隔を伸延する効果がある。また、信号光のパワー低下に対しては、利得傾斜の発生を抑制する特性もあわせもつため、信頼性にも優れた方式を実現することができる。
【００３８】
なお、ＥＤＦ１７ａ，１７ｂとしては、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）などをエルビウムと共にドープすることで、利得の波長特性・増幅効率などを改善したＥＤＦを用いても、この実施の形態１の効果が得られることは明らかである。
以上において、励起光の波長は、１４５０〜１４７０ｎｍの範囲にある１つの波長のみを用いる場合を述べたが、複数の波長を励起光として用いる場合にも、この実施の形態１の効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による光中継装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による光中継伝送システムを示すシステム構成図である。
【図３】ＥＤＦの特性例を示すグラフ図である。
【図４】信号光に対するラマン増幅利得の一例を示すグラフ図である。
【図５】ＥＤＦの吸収量と利得の関係を示すグラフ図である。
【図６】この発明の実施の形態１における利得の波長特性の変化量を示すグラフ図である。
【図７】ＥＤＦのみの場合における利得の波長特性の変化量を示すグラフ図である。
【図８】ラマン増幅の利得を示すグラフ図である。
【図９】励起光バイパスアイソレータを示す構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  光送信器、２  光中継装置、３  光受信器、１１ａ，１１ｂ  光ファイバ、１２ａ，１２ｂ  光ファイバ、１３  励起光源、１４ａ，１４ｂ  偏波合成器（励起光導入手段）、１５  ３ｄＢカプラ（励起光導入手段）、１６ａ，１６ｂ  サーキュレータ（励起光導入手段）、１７ａ，１７ｂ  ＥＤＦ（希土類添加光ファイバ）、１８ａ，１８ｂ  利得等化器、１９ａ，１９ｂ  モニタカプラ、２０ａ，２０ｂ  励起光除去フィルタ、２１ａ，２１ｂ  モニタＰＤ、２２  ＯＴＤＲ経路、２３ａ，２３ｂ  励起光バイパス光アイソレータ、２４ａ，２４ｂ  モニタカプラ、２５ａ，２５ｂ  励起光除去フィルタ、２６ａ，２６ｂ  モニタＰＤ、２７  励起光経路、３１  波長合波器、３２  波長分波器、３３  アイソレータ本体、３４〜３６  経路。
【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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