(57)【要約】ラマン増幅光通信システムにおいて、高次ラマン励起がポンプ変調と組み合わされる。１次および２次ラマンポンプは共に変調され、光ファイバ中で信号と反対方向に出射される。これらのポンプの相対的タイミングは、ファイバに沿った横方向の信号パワー分布を最適化するように制御される。
2006501515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅システムであって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成する複数の光源と、
前記光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布を最適化するために、前記１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて該１次および２次ポンプの励起光を変調する変調ユニットと
を備えることを特徴とする増幅システム。
【請求項２】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅システムであって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成する複数の光源と、
前記光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布の平坦化を許容するために、前記１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて該１次および２次ポンプの励起光を変調する変調ユニットと
を備えることを特徴とする増幅システム。
【請求項３】
前記２次ポンプを増幅するために、前記信号光に対して順方向に伝播する少なくとも１つの３次ポンプの励起光を生成する光源をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項４】
前記２次ポンプを増幅するために、該２次ポンプに対して順方向に伝播する少なくとも１つの３次ポンプの励起光を生成する光源をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項５】
前記変調ユニットは、前記２次ポンプの変調パルスの励起パワーが前記１次ポンプの変調パルスの励起パワーと重なり合うように、該２次ポンプの変調パルスの時間的形状を制御することを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項６】
前記変調ユニットは、前記２次ポンプから前記１次ポンプへのパワー伝達が前記光ファイバ中により深く押し込められるように、前記パルスの時間的形状を制御することを特徴とする請求項５記載の増幅システム。
【請求項７】
前記変調ユニットは、前記相対的タイミングを制御するドライバ機器を含み、該ドライバ機器により前記１次および２次ポンプの励起光を電気的に変調することを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項８】
前記変調ユニットは、前記相対的タイミングを制御する光変調器を含み、該光変調器により前記１次および２次ポンプの励起光を光学的に変調することを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項９】
前記変調ユニットは、前記１次および２次ポンプのパルスの変調周波数、デューティサイクル、および時間オフセットのうち少なくも１つを調整することで、前記相対的タイミングを制御することを特徴とする請求項２記載の増幅システム。
【請求項１０】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅システムであって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成する複数の光源と、
前記２次ポンプの変調パルスの励起パワーが前記１次ポンプの変調パルスの励起パワーと重なり合う、前記光ファイバ中の相互作用領域の長さを制御することで、該１次および２次ポンプの励起光を変調する変調ユニットと
を備えることを特徴とする増幅システム。
【請求項１１】
前記変調ユニットは、前記１次および２次ポンプのパルスの変調周波数、デューティサイクル、および時間オフセットのうち少なくも１つを調整することで、前記相互作用領域の長さを制御することを特徴とする請求項１０記載の増幅システム。
【請求項１２】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅方法であって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成し、
前記光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布を最適化するために、前記１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて該１次および２次ポンプの励起光を変調し、
前記１次および２次ポンプを前記光ファイバ中で前記信号光と反対方向に出射する
ことを特徴とする増幅方法。
【請求項１３】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅方法であって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成し、
前記光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布の平坦化を許容するために、前記１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて該１次および２次ポンプの励起光を変調し、
前記１次および２次ポンプを前記光ファイバ中で前記信号光と反対方向に出射する
ことを特徴とする増幅方法。
【請求項１４】
光ファイバ中で信号光と逆方向に伝播する複数の１次ラマンポンプと、該信号光と逆方向に伝播し該１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプとによる、ラマン増幅を採用した増幅方法であって、
前記１次および２次ポンプの励起光を生成し、
前記２次ポンプの変調パルスの励起パワーが前記１次ポンプの変調パルスの励起パワーと重なり合う、前記光ファイバ中の相互作用領域の長さを制御することで、該１次および２次ポンプの励起光を変調し、
前記１次および２次ポンプを前記光ファイバ中で前記信号光と反対方向に出射する
ことを特徴とする増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調ラマンポンプによる高次ラマン増幅を利用したラマン増幅光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最先端の波長分割多重（ＷＤＭ）光ファイバ伝送システムでは、個別増幅器に加えて分散ラマン増幅（ＤＲＡ）が採用されている。ＤＲＡは、伝送ファイバに沿ったファイバ損失を部分的に補償することで、個別増幅器間の距離の増大を可能にする。ＤＲＡは誘導ラマン散乱に基いており、誘導ラマン散乱は、短波長から長波長へ光パワーを伝達する、光子と光学フォノンの間の非弾性散乱過程である。
【０００３】
図１は、典型的なラマンゲインプロファイル（ラマンゲインスペクトル）を示している。最大のパワー伝達は、１３．３ＴＨｚ（約１００ｎｍ）だけ離れた波長間で起こる。図２および３に示すように、２つの励起配置を区別することが可能である。
【０００４】
図２は、伝送ファイバ１０１中で励起光１１２が信号光（信号波）１１１と反対方向に伝播する逆方向励起を示している。この場合、個別増幅器１０３および励起ユニット１０４は、伝送ファイバ１０１の一方の側（出力側）の中継ユニット内に設けられ、光カプラ１０２を介して伝送ファイバ１０１に結合される。励起ユニット１０４は、異なる波長の複数の励起レーザを備える。
【０００５】
図３は、励起光１１３が信号光１１１と同じ方向に伝播する順方向励起を示している。この場合、励起ユニット１０６は、伝送ファイバ１０１の他方の側（入力側）の中継ユニット内に設けられ、光カプラ１０５を介して伝送ファイバ１０１に結合される。
【０００６】
最先端のシステムでは、励起信号のクロストークを避けるため、逆方向励起が一般的に用いられている。
異なる波長および適切なパワーの複数のポンプを採用すれば、広帯域ＷＤＭ伝送システムで要求されるように、広い信号波長領域に渡ってゲインを平坦化することが可能になる（非特許文献１参照）。
【０００７】
図４は、異なる波長の４つのラマンポンプ（１次多波長ラマン励起）を有するＣ／Ｌ帯域伝送システムのパワースペクトルにより、この原理を図示している。周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、およびｆ4 （ｆ1 ＞ｆ2 ＞ｆ3 ＞ｆ4 ）の励起光は、Ｌ帯域およびＣ帯域の信号波を信号波長領域に渡って適切なゲインで増幅する。
【０００８】
ラマン励起の効率は偏光に対して敏感なため、偏光に依存するゲインを抑止するために非偏光の励起光を用いる必要がある。非偏光は、同じ周波数またはわずかに異なる周波数ｆp1、ｆp2の、直交偏光を有する２つの波を多重化することで達成できる。ｆp1、ｆp2は、δｆp を０．３５ＴＨｚ以下として、ｆp1＝ｆp −δｆp 、ｆp2＝ｆp ＋δｆp で与えられる。これ以降、“ポンプ”を、わずかに異なる周波数と直交偏光を有する、多重化された波のペアに対して用いることにする。非偏光ポンプの周波数としては、中心周波数ｆp が用いられる。
【０００９】
群速度ｖg 、すなわちファイバを介して光パルスが伝播する速度は、波長に依存する。この現象は、群速度分散または色分散として知られている。図５は、標準的な単一モードファイバ（ＳＭＦ）の群速度の波長依存性を図示している。通常の分散形態では、高周波成分は低周波成分より遅く伝わる（λ＜λd、β2＞０）。群速度分散パラメータβ2は、波長λ（ω＝２π／λ）および分散パラメータＤを用いて以下のように書ける。
【００１０】
【数１】
2006501515.tif 000003
【００１１】
パルスの個々のスペクトル成分は異なる速度で伝播するため、色分散はパルス拡がりを引き起こす。
最近、ラマン増幅伝送システムの性能をさらに改善するために、２つの新たな技術が導入された。ラマン励起およびラマンポンプ変調である。
【００１２】
２次ラマン励起では、２次ポンプを用いて伝送ファイバに沿って１次ポンプを増幅する。これにより、信号はファイバに沿ってより一様なゲインを受けるようになり、ノイズ指数が改善される。まず最初に、信号に対して逆方向に伝播する１次ポンプと順方向に伝播する２次ポンプが提案された（非特許文献２参照）。
【００１３】
その後、１次ポンプおよび２次ポンプの両方が信号に対して逆方向に伝播する２次ラマン励起が明示された（非特許文献１および３参照）。
３次ラマン励起も明示されている（非特許文献４参照）。
【００１４】
Fludger 等は、誘導ラマン散乱およびポンプ間の４波混合（ＦＷＭ）を抑止する手段として、多波長ラマンポンプの変調および時間的分離を提案した（非特許文献５参照）。これらの効果は共に広帯域ＷＤＭ伝送システムの性能を劣化させる。
【００１５】
Fludger 等は、ラマン励起光の変調周波数は２０〜３０ＭＨｚから数百ＭＨｚのオーダにすべきであると指摘した。変調周波数が低すぎると、ポンプから信号への変調伝達が発生する。一方、変調周波数が高すぎると、励起パルスが分散してしまう。
【００１６】
ラマン効果は、信号のビットレートと比較すると実質的に瞬間的であり、励起強度の変調は信号が受けるゲインの変動を引き起こす。しかしながら、逆方向励起スキームでは、２〜３ＫＨｚを超える如何なるポンプのばらつきもフィルタされるように、伝送ファイバの有効長に渡ってゲインが平均化される。さらに、２〜３ＭＨｚより高い変調周波数に対しては、ポンプから信号への変調伝達は無視することができる（非特許文献５および６参照）。
【非特許文献１】L. Labrunie et al., “1.6 Terabit/s (160´10.66 Gbit/s) unrepeatered transmission over 321 km using second order pumping distributed Raman amplification”, OAA 2001 PD3.
【非特許文献２】K. Rotwitt et al., “Transparent 80 km bi-directionally pumped distributed Raman amplifier with second order pumping”, European conference on optical communications 1999, vol. II, pp. 144-145.
【非特許文献３】Y. Hadjar et al., “Quantitative analysis of second order distributed Raman amplification”, OFC 2002 ThB pp. 381-382.
【非特許文献４】S. B. Papernyi et al., “Third-order cascaded Raman amplification”, OFC 2002 postdeadline papers, FB4.
【非特許文献５】C. R. S. Fludger et al., “Novel ultra-broadband high performance distributed Raman amplifier employing pump modulation”, OFC 2002 WB4.
【非特許文献６】C. R. S. Fludger et al., “Pump to signal RIN transfer in Raman fiber amplifiers”, Journal of lightwave technology, Vol. 19, No. 8, pp. 1140-1148, August 2001.
【発明の開示】
【００１７】
本発明の課題は、ファイバに沿った横方向の信号パワー分布（ゲイン分布）の制御においてさらなる自由度を許容する増幅システムを提供することである。
本発明の増幅システムでは、複数の１次ラマンポンプによるラマン増幅と、それらの１次ラマンポンプを増幅する少なくとも１つの２次ラマンポンプを採用する。１次および２次ポンプは、光ファイバ中を信号光に対して逆方向に伝播する。増幅システムは、複数の光源と変調ユニットを備える。
【００１８】
本発明の第１の局面において、これらの光源は１次および２次ポンプの励起光を生成する。変調ユニットは、光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布を最適化するために、１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて１次および２次ポンプの励起光を変調する。
【００１９】
本発明の第２の局面において、これらの光源は１次および２次ポンプの励起光を生成する。変調ユニットは、光ファイバに沿った横方向の信号パワー分布の平坦化を許容するために、１次および２次ポンプの相対的タイミングを用いて１次および２次ポンプの励起光を変調する。
【００２０】
本発明の第３の局面において、これらの光源は１次および２次ポンプの励起光を生成する。変調ユニットは、光ファイバ中の相互作用領域の長さを制御することにより、１次および２次ポンプの励起光を変調する。相互作用領域では、２次ポンプの変調パルスの励起パワーが１次ポンプの変調パルスの励起パワーと重なり合う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
好ましい実施形態では、２次ラマン励起とポンプ変調の技術が組み合わせられる。１次および２次ラマンポンプは共に変調され、信号に対して反対方向に出射される。１次および２次ラマンポンプの時間オフセットは、１次ラマンポンプの出射パワーがまだ高いままであるファイバ端に近いポンプ間の相互作用を防止する。
【００２２】
図６は、Ｃ／Ｌ帯域伝送システムに対するこの概念を示している。励起ユニット２０１から出射された励起光２０２は、４つの１次ラマンポンプおよび１つの２次ラマンポンプからなる。このシステムのパワースペクトルは、図７のようになる。周波数ｆ2 、ｆ3 、ｆ4 、およびｆ5 の１次ラマンポンプは、信号チャネルにゲインを与え、周波数ｆ1 の２次ラマンポンプは、これらの１次ラマンポンプを励起する。
【００２３】
１次ラマンポンプは、図８に示すような矩形パルスにより位相変調され、２次ラマンポンプのパルス列は位相不一致となる。図８の横軸は時間を表し、各パルスの高さは変調ポンプのパワーを表している。２次ポンプパルスの１次ポンプパルスに対する時間オフセットは、それらが部分的に重ならないように決定される。
【００２４】
パルスがファイバ中に深く進行すると、そのパワーは吸収により減衰する。しかしながら、異なる群速度のために、変調１次および変調２次ポンプパルスの重なりが増大して、２次ポンプから１次ポンプへのパワー伝達が起こる。結果的に、ファイバ端（ポンプの出射点）から遠いほど信号は高いゲインを受けることになる。
【００２５】
この増幅スキームは、“遠隔増幅”という言葉で表現できる。１次および２次ポンプの“遠隔増幅”は、ファイバ中のより深いところでポンプ間の重なりが最大に達することを意味し、２次ポンプから１次ポンプへのパワー伝達をファイバ中により深く押し込む。この効果は図９に示される。
【００２６】
図９において、２次ポンプは１次ポンプより速く伝播している。しかしながら、ファイバの種類とポンプ波長の割り当てに依存して、反対のケースもあり得る。縦軸はパワーを表し、横軸は他のファイバ端（信号の出射点）からのファイバに沿った距離を表す。
【００２７】
実線２１１および２１２は、２次励起がない場合の信号および１次ポンプのパワー分布をそれぞれ示している。破線２１３および２１４は、信号および１次ポンプのパワー分布に対するパルス型２次励起の効果をそれぞれ示している。相互作用領域２１５は、１次および２次ポンプパルスが重なり合い、１次および２次ポンプの間で相互作用が発生する領域を表している。
【００２８】
２次励起を利用した場合、信号の最終ゲインが一定に留まるように、１次ポンプの出射パワーが削減される。また、信号が従来の励起スキームのような低パワーレベルに落ち込まないように、ゲインはファイバ中により深くシフトされ、これが光信号対ノイズ比を増大させる。
【００２９】
次に、１次および２次ポンプパルス間の関係について述べる。説明を簡単にするため、１次ポンプおよび２次ポンプをそれぞれポンプ１およびポンプ２と記し、以下のようないくつかのパラメータを導入する。
Ｔon,i：１サイクル中でポンプｉがオンになっている時間
Ｔoff,i ：１サイクル中でポンプｉがオフになっている時間
Ｔi ＝Ｔon,i＋Ｔoff,i 
１／Ｔi ：ポンプｉの変調周波数
Γi ＝Ｔon,i／Ｔi ：ポンプｉのデューティサイクル
Ｔoffset,ij ：ポンプｉおよびｊ間の時間オフセット
ｖgr,i： ポンプｉの群速度
Ｄ＝ｄ（１／ｖgr）ｄλ：群速度分散（ＳＭＦに対してはＤ＝１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）
パラメータＴi 、Ｔon,i、およびＴoff,i 間の関係は、図１０のようになる。ポンプ２のパルスサイクルＴ2 がポンプ１のパルスサイクルＴ1 に一致しており、それをＴと記すことにすれば、ポンプ間の最大時間オフセットは以下のように書ける。
Ｔoffset,12 ＝Ｔ−Ｔon,2＝（１−Γ2 ）Ｔ      （２）
この最大時間オフセットの条件は、図１１のようになる。ポンプ１のパルスの立ち下がりエッジと後続するポンプ２のパルスの立ち上がりエッジの間のギャップΔｔは、次のように求められる。
Δｔ＝Ｔoffset,12 −Ｔon,1＝（１−Γ1 −Γ2 ）Ｔ      （３）
第１近似では、基準波長、ポンプ１の波長、およびポンプ２の波長をそれぞれλ0 、λ1 、λ2 として、ポンプの群速度が次式により表される。
ｖgr,1＝１／（１／ｖgr,0＋Ｄ（λ1 −λ0 ））      （４）
ｖgr,2＝１／（１／ｖgr,0＋Ｄ（λ2 −λ0 ））      （５）
（４）および（５）式において、ｖgr,0は基準波長λ0 の光の群速度を表す。ポンプの出射点ＰL からファイバに沿った位置ＰZ までの伝播時間の差は、Ｌおよびｚが信号の出射点から点ＰL および位置Ｐz までの距離をそれぞれ表すものとして、以下のように求められる。
（Ｌ−ｚ）／ｖgr,1−（Ｌ−ｚ）／ｖgr,2＝（Ｌ−ｚ）Ｄ（λ1 −λ2 ）      （６）
図１１のパルス間の重なりがＰz で始まるようにするためには、Δｔは伝播時間の差に一致しなければならない。（３）および（６）式から次式が得られる。
（Ｌ−ｚ）Ｄ（λ1 −λ2 ）＝（１−Γ1 −Γ2 ）Ｔ      （７）
この式は、κ＝Ｔ／（Ｄ（λ1 −λ2 ））として、始点Ｐz に対する以下の条件として書き直せる。
Ｌ−ｚ＝κ（１−Γ1 −Γ2 ）      （８）
相互作用時間は、重なりの始点から終点までの時間として定義される。重なりの始点および終点における１次および２次ポンプパルス間の関係は、それぞれ図１２および１３のようになる。図１３から明らかなように、相互作用時間は次式により表される。
Ｔon,1＋Ｔon,2＝（Γ1 ＋Γ2 ）Ｔ      （９）
一方で、この相互作用時間は相互作用長を用いて記される。相互作用長は、重なりの始点および終点間の距離であり、図９の相互作用領域２１５の長さに対応する。相互作用時間は、Δｚを相互作用長として以下のように書き直せる。
Δｚ／ｖgr,1−Δｚ／ｖgr,2＝ΔｚＤ（λ1 −λ2 ）      （１０）
（９）式の右辺が（１０）式の右辺に等しいと仮定すると、Δｚは次式により表される。
Δｚ＝（Γ1 ＋Γ2 ）Ｔ／（Ｄ（λ1 −λ2 ））＝κ（Γ1 ＋Γ2 ）      （１１）
（１１）式より、相互作用長は、変調周波数（１／Ｔ）およびデューティサイクル（Γ1 およびΓ2 ）を調整することで制御できることが分かる。ファイバに沿ったゲイン分布の平坦化のようなシステム全体の性能の最適化は、１次および２次ポンプ間の時間オフセットを調整することにより適切な相互作用長と相互作用の開始位置を選ぶことで、達成される。
【００３０】
さらに、任意の時間オフセットを有する２つ以上の２次ポンプを用いることも可能である。したがって、１次および２次ラマンポンプの変調周波数、デューティサイクル、および時間オフセットは、最適な全体性能のための相互作用領域を実現するように、調整することができる。連続波による２次励起と比較すると、この方法は、ファイバに沿った信号パワー分布の調整に自由度を追加する。
【００３１】
励起光源は、駆動電流により直接（電気的に）、または電気光学変調器を用いて光学的に変調される。
図１４は、電気的変調を採用した励起ユニットの構成を示している。図１４の励起ユニットは、レーザドライバ機器２２１、レーザダイオード（光源）２２２、２２３、およびマルチプレクサ２２４を備える。レーザドライバ機器２２１は、レーザダイオード２２２および２２３に変調電流パワーを供給する。
【００３２】
レーザダイオード２２２は、ｎ個の１次ポンプに対する変調電流により、波長λ1 からλn までの励起光を生成する。レーザダイオード２２３は、ｍ個の２次ポンプに対する変調電流により、波長λn+1 からλn+m までの励起光を生成する。レーザドライバ機器２２１は、変調ユニットとして動作し、１次および２次ポンプの相対的タイミングを制御する。
【００３３】
マルチプレクサ２２３は、レーザダイオード２２２および２２３からの励起光を多重化して出力する。パルス列２２５および２２６は、それぞれ１次および２次ポンプの典型的なパルス形状を表している。
【００３４】
図１５は、光変調を採用した励起ユニットの構成を示している。図１５の励起ユニットは、変調ドライバ機器２３１、レーザダイオード２３２、２３３、光変調器２３４、２３５、およびマルチプレクサ２３６を備える。変調ドライバ機器２３１は、光変調器２３４および２３５にパワーを供給する。レーザダイオード２３２は、波長λ1 からλn までの光を生成し、レーザダイオード２３３は、波長λn+1 からλn+m までの光を生成する。
【００３５】
光変調器２３４は、レーザダイオード２３２からの光を変調して、ｎ個の１次ポンプの励起光を生成する。光変調器２３５は、レーザダイオード２３３からの光を変調して、ｍ個の２次ポンプの励起光を生成する。変調ドライバ機器２３１および光変調器２３４、２３５は、変調ユニットとして動作し、１次および２次ポンプの相対的タイミングを制御する。
【００３６】
マルチプレクサ２２６は、光変調器２３４および２３５からの励起光を多重化して出力する。パルス列２３７および２３８は、それぞれ１次および２次ポンプの典型的なパルス形状を表している。
【００３７】
図１４および１５の構成では、１次および２次ポンプの群速度の差と希望する相互作用長に依存して、変調周波数が２〜３ＭＨｚから数百ＭＨｚまで変動する。
さらに、２次ポンプの吸収損失を補償するために、連続波による３次励起光を順方向または逆方向に出射することも可能である。３次励起は、２次励起光を増幅するために採用される。
【００３８】
図６に示した３次励起なしの変調１次および変調２次逆方向励起と対比して、図１６および１７は、それぞれ逆方向３次励起および順方向３次励起の励起概念を示している。図１６の励起ユニット２４１は、信号光１１１と反対方向に伝播する１次、２次、および３次励起光を生成し、図１７の励起ユニット２４２は、信号光１１１と同じ方向に伝播する３次励起光のみを生成する。
【００３９】
励起ユニット２４１は、例えば、図１４および１５に示した構成の１つに連続波の３次ポンプ用レーザダイオードを追加することで実現できる。励起ユニット２４２も、そのようなレーザダイオードを含む。
【００４０】
この３次励起スキームによれば、２次ポンプが受ける吸収損失が、３次ポンプを用いた増幅により部分的に補償される。これにより、２次および１次ポンプパルス間の相互作用中に、１次ポンプが受けるゲインがより大きくなる。その結果、相互作用領域では、信号もより強いゲインを受けることになる。
【００４１】
さらに、２次励起光は、ファイバ内のより深くで１次ポンプと重なり合う成分がより大きな出射パワーを持つように、変調してもよい。この場合、１次および２次ポンプパルスの時間的形状は、ポンプの相対的タイミングとして制御される。この技法は、さらにファイバに沿って１次ポンプにより発生するゲインを等価するのに役立つ。
【００４２】
図１８は、このような変調概念における２次ポンプのパルス形状の例を示している。パルス列２５１および２５２は、ポンプの出射点（ｔ＝０）における１次および２次ポンプの典型的なパルス形状をそれぞれ表している。相互作用領域（ｔ＝ｔ1 、ｔ1 ＞０）では、ファイバ内でのパワー吸収により、パルス形状は図１９に示すように変化する。
【００４３】
図１８のパルス列２５２を、図１４のパルス列２２６または図１５のパルス列２３８の代わりに用いれば、相互作用領域の始点から終点に向かって２次励起光のパワーが増加していくため、２次ポンプから１次ポンプへのパワー伝達はファイバ中により深く押し込められる。
【００４４】
本発明の概念は、分散ラマン増幅だけでなく、個別のファイバラマン増幅器（例えば、ラマン励起分散補償ファイバまたはＳ帯域ファイバラマン増幅器）にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ラマンゲインプロファイルを示す図である。
【図２】逆方向励起を示す図である。
【図３】順方向励起を示す図である。
【図４】１次多波長ラマン励起の原理を示す図である。
【図５】標準的な単一モードファイバにおける群速度分散を示す図である。
【図６】変調１次および変調２次ラマン励起の構成を示す図である。
【図７】変調１次および変調２次ラマン励起のパワースペクトルを示す図である。
【図８】１次および２次ラマンポンプの変調を示す図である。
【図９】変調２次ラマン励起の効果を示す図である。
【図１０】ポンプｉのパルスパラメータ間の関係を示す図である。
【図１１】ポンプ１および２の間における最大時間オフセットの条件を示す図である。
【図１２】重なりの始点における１次および２次ポンプのパルス間の関係を示す図である。
【図１３】重なりの終点における１次および２次ポンプのパルス間の関係を示す図である。
【図１４】電気的変調を採用した励起ユニットの構成を示す図である。
【図１５】光変調を採用した励起ユニットの構成を示す図である。
【図１６】逆方向３次励起を用いた励起概念を示す図である。
【図１７】順方向３次励起を用いた励起概念を示す図である。
【図１８】２次ポンプから１次ポンプへのゲイン伝達を均一化するためのポンプパルスの形状を示す図である。
【図１９】相互作用領域におけるポンプパルスの形状を示す図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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