(57)【要約】【課題】従来、減衰補償手段や分散補償手段を設けた高効率の光通信システムを実現するためには、無中継伝送区間における既存の光ファイバに対して大規模な工事を行なうという作業が不可欠であった。これを解決し、短期間かつ低コストで構築できる高効率の光通信システムおよび光通信方法を得ることを目的とする。【解決手段】無中継で信号光が伝搬する無中継伝送区間と、伝搬路において前記信号光をラマン増幅させるための励起光を前記無中継伝送区間の後方から前記伝搬路中に入射させる励起光源と、前記無中継伝送区間の後方に設けられ、前記無中継伝送区間を伝搬した前記信号光を受信する受信手段とを有する光通信システムであって、前記光源が発する光の波長が一定の帯域幅の中にあり、前記励起光源は、前記帯域幅よりも広い幅の波長の帯域で略平坦な利得特性を有する。【選択図】図１
2007274496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源と、
入力信号によって前記光を変調して信号光を生成する変調手段と、
前記信号光を増幅する第１の増幅手段と、
前記増幅された信号光が伝搬する伝搬路を有し、無中継で前記信号光が伝搬する無中継伝送区間と、
前記伝搬路において前記信号光をラマン増幅させるための励起光を前記無中継伝送区間の後方から前記伝搬路中に入射させる励起光源と、
前記無中継伝送区間の後方に設けられ、前記無中継伝送区間を伝搬した前記信号光を受信する受信手段とを有する光通信システムであって、
前記光源が発する光の波長が一定の帯域幅の中にあり、
前記励起光源は、前記帯域幅よりも広い幅の波長の帯域で略平坦な利得特性を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記無中継伝送区間における前記伝送路中に希土類添加光ファイバが挿入され、
該希土類添加光ファイバ中で前記信号光を増幅させるための励起光の波長が前記励起光源の波長の帯域に含まれることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記希土類添加光ファイバがエルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記無中継伝送区間中で信号光に発生した波長分散を補償する分散補償手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記励起光源は、異なる波長を発する複数の励起光源から構成されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に前記信号光を増幅する第２の増幅手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記補正手段は、前記第２の増幅手段により、前記信号光の強度レベルの変動を補正することを特徴とする請求項８に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記第２の増幅手段と前記受信手段との間に前記信号光を減衰させる減衰手段を設けたことを特徴とする請求項６、８または９に記載の光通信システム。
【請求項１１】
光源から発せられた光を変調手段が入力信号によって変調することにより信号光を生成し、
該信号光を第１の増幅手段によって増幅した後に無中継伝送区間に入射させ、
該無中継伝送区間において前記信号光を伝搬路によって無中継で伝搬させると共に、
前記無中継伝送区間の後方に設けられた励起光源から発せられた励起光によって前記伝搬路中でラマン増幅によって前記信号光を増幅し、
前記無中継伝送区間の後方に設けられた受信手段が前記信号光を受信する光通信方法において、
前記光源が発する光の波長が一定の帯域幅の中にあり、
前記励起光源は、前記帯域幅よりも広い幅の波長の帯域で略平坦な利得特性をもって前記励起光を発振することを特徴とする光通信方法。
【請求項１２】
前記無中継伝送区間における前記伝送路中に希土類添加光ファイバを挿入し、
該希土類添加光ファイバ中で前記信号光を増幅させるための励起光の波長が前記励起光源の波長の帯域に含まれることを特徴とする請求項１１に記載の光通信システム。
【請求項１３】
前記希土類添加ファイバはエルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項１２に記載の光通信方法。
【請求項１４】
前記無中継伝送区間と前記受信手段の間に設けられた分散補償手段によって、前記無中継伝送区間中で信号光に発生した波長分散を補償することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の光通信方法。
【請求項１５】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に設けられた第２の増幅手段によって前記信号光を増幅することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法。
【請求項１６】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法。
【請求項１７】
前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１５に記載の光通信方法。
【請求項１８】
前記補正手段は、前記第２の増幅手段により、前記信号光の強度レベルの変動を補正することを特徴とする請求項１７に記載の光通信方法。
【請求項１９】
前記第２の増幅手段と前記受信手段との間に前記信号光を減衰させる減衰手段を設けたことを特徴とする請求項１５、１７または１８に記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光を光ファイバを用いて無中継で長距離にわたり伝送させる光通信システム、および光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいては、光源から発光された光を、伝達すべき信号によって変調して信号光を生成し、伝搬路（光ファイバ）中をこの信号光が伝搬し、受信器がこれを受光して信号を読み出す。この際、光源から受信器までの距離が長い場合、この区間中の光ファイバ中で、この信号光の強度の減衰および分散が発生する。減衰によって受信器が受ける信号光の強度は小さくなり、分散によって信号光の波形は歪むため、どちらも信号の読み出しの支障となる。従って、長距離の無中継伝送区間を有する光通信システムにおいては、その高効率化のためには、この減衰および分散を補償する技術が必要である。
【０００３】
減衰に対しては、光源の出力を上げていけば信号光の強度を上げることはできる。しかしながら、非線形現象であるラマン散乱の影響により一定量以上に出力を上げてもエネルギーの遷移現象が起きるため、一定値以上には信号光の強度は上がらない。
【０００４】
そこで、一般に用いられる１５５０ｎｍ帯での光通信において、信号を増幅するために、光増幅器や希土類添加ファイバ（例えばＥＤＦ：エルビウム添加光ファイバ）を伝搬路中に挿入することが用いられている。光増幅器は信号光を増幅する機能をもつ増幅器である。ＥＤＦは、エルビウムが添加された光ファイバであり、波長１４８０ｎｍ帯の励起光を入射させることによって、この光ファイバ中で誘導放出を生じさせ、この中を伝搬する１５５０ｎｍ帯の信号光を増幅する。こうした現象は、エルビウムに代表される希土類元素が添加されている光ファイバにおいてのみ生ずる。また、信号を増幅するためにはラマン増幅という手法も用いられる。ラマン増幅は、励起光を信号光と共に光ファイバ中に入射させ、ラマン散乱効果によって、この中を伝搬する信号光を増幅する技術である。このための励起光は、増幅される信号光よりも１００ｎｍ程度短い波長の光である。
【０００５】
一方、分散を補償するためには、伝搬路中の適当な箇所にＤＣＦ（分散補償ファイバ）を挿入することが用いられている。ＤＣＦは、無中継伝送区間中で蓄積した分散に対して、これと逆の向きの分散を信号光に与えることのできる材質で構成された光ファイバであり、これを挿入することによって分散を補償する。これにより、受光素子が受光する信号光の波形を本来の波形に近づける。ＥＤＦは単に信号光を増幅するという機能を有していたのに対して、ＤＣＦは分散を補償して零に近づけるという機能をもつ。
【０００６】
こうした光通信システムおよび光通信方法として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の図４に記載された光通信システム（第１の従来技術）においては、光増幅器（アンプ）を無中継伝送区間の前後に挿入すると同時に、複数のＥＤＦおよびその励起用光源を無中継伝送区間中に設け、これらによる増幅を行い、減衰を補償する。また、無中継伝送区間の直後にラマン増幅用の励起光の光源を設け、伝搬路中でのラマン増幅も行う。また、受光素子の直前にＤＣＦを設けることによって分散を補償する。この場合、受信器が受ける信号光は充分な強度となり、かつ分散も受信器の直前で補償されるため、高効率の光通信システムが実現できた。この場合、無中継伝送区間においては、複数のＥＤＦを設けると同時に、伝搬路となる光ファイバの他に、ＥＤＦ増幅の励起光を伝搬させるための光ファイバが新たに必要になる。
【０００７】
一方、特許文献１の図３に記載された光通信システムおよび光通信方法（第２の従来技術）においては、ＥＤＦおよびＤＣＦを無中継伝送区間中に設けることによって減衰および分散を補償した。また、無中継伝送区間の直後にＥＤＦ増幅およびラマン増幅用の励起光の光源を設けた。図３にこの光通信システムの構成を示す。図において、長距離にわたる無中継伝送区間３１においては、伝搬路となるシングルモードファイバ（ＳＭＦ）２４中にＥＤＦ２５、ＤＣＦ２９が挿入されており、これらによって減衰および分散を補償している。無中継伝送区間３１の後方に設けられた励起光源２６はＥＤＦ２５中の増幅を生じさせる１４８０ｎｍの波長の光を発し、この光はＳＭＦ２４中を信号光と逆向きに伝搬してＥＤＦ２５にも達する。この構成においては、第１の従来技術とは異なり、無中継伝送区間３１においては励起光伝搬用の光ファイバは不要であり、代わりにＤＣＦ２９が必要になる。
【０００８】
以上の光通信システムを構築するにあたっては、そのコストを低くするためには、ＥＤＦやＤＣＦ等が設けられていない既存のシステムを有効に活用することが重要である。特に、無中継伝送区間の距離は１００ｋｍ以上にも及ぶ場合があるため、こうした長距離にわたって敷設されている既存の光ファイバを活用してこれを構築することが行われる。この際、第１の従来技術である光通信システムを実現するためには、無中継伝送区間において、ＥＤＦとＥＤＦ励起光用の光ファイバを設置する工事が必要になる。一方、第２の従来技術である光通信システムを実現するためには、無中継伝送区間において、ＤＣＦおよびＥＤＦの挿入を行なう工事が必要になる。
【特許文献１】特開２００１−２９８２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
こうした光通信システムにおいて、従来技術では、励起光源の発振波長を１４８０ｎｍとしている。光通信システムの伝送性能を最適にするためには、送信側の光源の発振波長も励起光源が増幅する波長に合わせて波長を設定する必要がある。しかし、一般的に入手できる光源の半導体レーザは、製造のばらつきによる発振波長のばらつきがあり、特定の波長を持つ光源を用意することは難しい。このため特定の発振波長を持つ光源を準備するには時間がかかり、システムを構成するのに結果的に多大な時間がかかってしまうという問題がある。可変波長レーザを使用することで解決は可能であるが、この場合は光源の価格が高額になるため光通信システムが不必要に高額になってしまう。
【００１０】
また、こうした無中継伝送区間における工事は大規模なものになるため、上記の光通信システムの構築を低いコストで実現することは困難であった。第１の従来技術においては、新たな光ファイバを敷設する工事が不可欠である。第２の従来技術においては、新たな光ファイバの敷設を要しないため、第１の従来技術よりは低コストとなるものの、無中継伝送区間におけるＤＣＦの設置は不可欠である。従って、第２の従来技術においても、無中継伝送区間における工事が必要となる。
【００１１】
すなわち、最適な光源を入手するのに時間がかかるため光通信システムを構築するのには時間がかかった。また、減衰補償手段や分散補償手段を設けた高効率の光通信システムを実現するためには、無中継伝送区間における既存の光ファイバに対して大規模な工事を行なうという作業が不可欠であった。このため、コストを低くすることができなかった。従って、短期間かつ低コストで高効率の光通信システムおよび光通信方法を構築することは困難であった。
【００１２】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、光を発する光源と、入力信号によって前記光を変調して信号光を生成する変調手段と、前記信号光を増幅する第１の増幅手段と、前記増幅された信号光が伝搬する伝搬路を有し、無中継で前記信号光が伝搬する無中継伝送区間と、前記伝搬路において前記信号光をラマン増幅させるための励起光を前記無中継伝送区間の後方から前記伝搬路中に入射させる励起光源と、前記無中継伝送区間の後方に設けられ、前記無中継伝送区間を伝搬した前記信号光を受信する受信手段とを有する光通信システムであって、前記光源が発する光の波長が一定の帯域幅の中にあり、前記励起光源は、前記帯域幅よりも広い幅の波長の帯域で略平坦な発振利得特性を有することを特徴とする光通信システムに存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間における前記伝送路中に希土類添加光ファイバが挿入され、該希土類添加光ファイバ中で前記信号光を増幅させるための励起光の波長が前記励起光源の波長の帯域に含まれることを特徴とする請求項１に記載の光通信システムに存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記希土類添加光ファイバがエルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項２に記載の光通信システムに存する。
請求項４記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記無中継伝送区間中で信号光に発生した波長分散を補償する分散補償手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光通信システムに存する。
請求項５記載の発明の要旨は、前記励起光源は、異なる波長を発する複数の励起光源から構成されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の光通信システムに存する。
請求項６記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に前記信号光を増幅する第２の増幅手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光通信システムに存する。
請求項７記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光通信システムに存する。
請求項８記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光通信システムに存する。
請求項９記載の発明の要旨は、前記補正手段は、前記第２の増幅手段により、前記信号光の強度レベルの変動を補正することを特徴とする請求項８に記載の光通信システムに存する。
請求項１０記載の発明の要旨は、前記第２の増幅手段と前記受信手段との間に前記信号光を減衰させる減衰手段を設けたことを特徴とする請求項６、８または９に記載の光通信システムに存する。
請求項１１記載の発明の要旨は、光源から発せられた光を変調手段が入力信号によって変調することにより信号光を生成し、該信号光を第１の増幅手段によって増幅した後に無中継伝送区間に入射させ、該無中継伝送区間において前記信号光を伝搬路によって無中継で伝搬させると共に、前記無中継伝送区間の後方に設けられた励起光源から発せられた励起光によって前記伝搬路中でラマン増幅によって前記信号光を増幅し、前記無中継伝送区間の後方に設けられた受信手段が前記信号光を受信する光通信方法において、前記光源が発する光の波長が一定の帯域幅の中にあり、前記励起光源は、前記帯域幅よりも広い幅の波長の帯域で略平坦な利得特性をもって前記励起光を発振することを特徴とする光通信方法に存する。
請求項１２記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間における前記伝送路中に希土類添加光ファイバを挿入し、該希土類添加光ファイバ中で前記信号光を増幅させるための励起光の波長が前記励起光源の波長の帯域に含まれることを特徴とする請求項１１に記載の光通信システムに存する。
請求項１３記載の発明の要旨は、前記希土類添加ファイバはエルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項１２に記載の光通信方法に存する。
請求項１４記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段の間に設けられた分散補償手段によって、前記無中継伝送区間中で信号光に発生した波長分散を補償することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の光通信方法に存する。
請求項１５記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に設けられた第２の増幅手段によって前記信号光を増幅することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法に存する。
請求項１６記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法に存する。
請求項１７記載の発明の要旨は、前記無中継伝送区間と前記受信手段との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項１５に記載の光通信方法に存する。
請求項１８記載の発明の要旨は、前記補正手段は、前記第２の増幅手段により、前記信号光の強度レベルの変動を補正することを特徴とする請求項１７に記載の光通信方法に存する。
請求項１９記載の発明の要旨は、前記第２の増幅手段と前記受信手段との間に前記信号光を減衰させる減衰手段を設けたことを特徴とする請求項１５、１７または１８に記載の光通信方法に存する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は以上のように構成されているので、短期間でシステムを構築することが可能になり、高効率と低コスト性とを兼ね備えた光通信システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態である光通信システムの構成を示す。この光通信システムあるいはこれを用いた光通信方法においては、送信用光源１となる半導体レーザから発振された光が外部変調器２によって変調されることによって信号光が生成され、伝搬路となるシングルモードファイバ（ＳＭＦ）４中を伝搬して最終的に受信器１０に達する。この際、信号光は無中継伝送区間１１に入る前にポストアンプ３を介し、無中継伝送区間１１中ではエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）５を介して伝搬する、無中継伝送区間１１の後では、プリアンプ７、減衰器８、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）９を介して伝搬し、受信器１０に達する。無中継伝送区間１１の直後には励起光源６が設けられており、無中継伝送区間１１の後方から伝搬路に対して励起光を入射する。無中継伝送区間１１にはＳＭＦ４と、この中の１箇所に挿入されたＥＤＦ５が存在しており、この区間の全長は１２０ｋｍ程度である。また、ＥＤＦ５から励起光源５までの距離は５０ｋｍ程度である。この光通信システムにおいては、信号光が無中継伝送区間１１を１２０ｋｍの距離にわたって伝搬する際に、減衰と分散が生ずるが、減衰はポストアンプ３、ＥＤＦ５、プリアンプ７による増幅によって補償される。また、励起光源６によって発振された光がＳＭＦ４中に入射することにより、無中継伝送区間１１におけるＳＭＦ４中でラマン増幅が生じることによっても補償される。なお、減衰器８は受信器１０が受光する信号光の強度のレベルを調整するために設けられている。また、分散は受信器１０の直前でＤＣＦ９によって補償される。
【００１７】
送信用光源１は、この光通信システムに用いる信号光（レーザ光）を発振する光源となる部分で、典型的には１５５０〜１５６０ｎｍの帯域の中の波長の光を発振する。これにより、この光通信システムはいわゆる１５５０ｎｍ帯のものとして使用される。  
【００１８】
外部変調器２は、伝搬すべき信号（ＲＦ信号）に応じて光を変調する変調手段となり、これによって信号光が生成される。
【００１９】
ポストアンプ３は信号光が無中継伝送区間１１に入る前に予め信号光を増幅する半導体光増幅器であり、第１の増幅手段となる。これは、典型的には＋１７ｄＢｍ程度の利得性能を有する。
【００２０】
シングルモードファイバ（ＳＭＦ）４は信号光を伝搬する伝搬路となる光ファイバで、１５５０ｎｍ帯域での信号光の伝搬には一般的にピュアシリカ・シングルモードファイバが用いられる。ピュアシリカ・シングルモードファイバは、実効断面積を大きくとれ、伝達損失を比較的小さくすることができるために、特に無中継伝送区間１１のような長距離の伝送に適している。また、ピュアシリカシングルモードファイバは正の波長分散特性を有している。このため、ＳＭＦ４中を長距離にわたって信号光が伝搬すると、減衰と共に正の波長分散を生ずる。このＳＭＦ４は一般的に使用されている光ファイバであるため、既存の光ファイバ、あるいは敷設されてはいるが未使用の光ファイバ（ダークファイバ）をそのまま用いることができる。ＳＭＦ４の長さは１２０ｋｍと長いために、これにより、この光通信システムを低コストで実現することができる。
【００２１】
ＥＤＦ５は、希土類添加ファイバの１種であるエルビウム添加ファイバである。ＥＤＦ５においては、１４８０ｎｍの励起光が入射することによって内部で誘導放出が生じ、信号光を増幅する機能がある。この励起光としては、後述するように、励起光源６から発振され、信号光と逆向きにＳＭＦ４を伝搬した光が用いられる。なお、無中継伝送区間１１における信号光の増幅が後述するラマン増幅だけによって充分行われる場合には、ＥＤＦ５は不要である。
【００２２】
１５５０ｎｍ帯の通信仕様帯域は１５５０〜１５６０ｎｍである。ラマン増幅は、励起光の発振波長よりも１００ｎｍ程度長い波長の信号を増幅する。送信用光源１の発振波長帯域よりも広い帯域を増幅するように、励起光源６の発振波長を設定すればよい。このため、励起光源６の発振波長は１４２０〜１４６０ｎｍ程度で、１５３０〜１５６５ｎｍ程度の帯域の信号において略平坦な利得特性を持つように構成すればよい。
【００２３】
この特性をもつ励起光源を得るためには、例えば、図２に示すように、１４２０ｎｍ、１４３０ｎｍ、１４４０ｎｍ、１４６０ｎｍの発振波長をもつ４種類の半導体レーザ（励起光源）を組み合わせる。これにより１５３０〜１５６５ｎｍの信号の帯域にわたって略平坦な利得特性を容易に得ることができる。励起光源６用の半導体レーザは送信用光源１の半導体レーザと比較して容易に特定の発振波長のレーザを入手することができるため、このような励起光源の構成を短期間に実施することが容易にできる。
【００２４】
励起光源６が上記の特性をもつため、ここから発振された光がＳＭＦ４に入射すると、この中では１５３０〜１５６５ｎｍ程度の波長帯域の光に対してラマン増幅を発生させることができる。信号光の波長は１５５０〜１５６０ｎｍであるため、無中継伝送区間１１においてＳＭＦ４中で信号光に対して有効にラマン増幅が行われる。また、半導体レーザ１の発振波長は主にその製造のばらつきにより発生するが、１５５０〜１５６０ｎｍの広い帯域幅でこの発振波長がばらついても、励起光源６が前記の入射光の波長帯域に応じて略平坦な利得特性で有効にラマン増幅を発生させることができる。従って、光源の発振波長がばらついても、安定してＳＭＦ４中でラマン増幅を発生させることができる。このように、光源の発する光の波長がある一定の帯域幅の中にあるとき、励起光源の利得特性をこの帯域幅よりも広い幅の波長の帯域でほぼ平坦なものとすれば、常にＳＭＦ４中で有効にラマン増幅を発生させることができる。これにより、送信用光源１は１５５０〜１５６０ｎｍのどの波長であっても通信システムを構成することができるので、特定の波長の光源が入手できないとシステムを構成できないという不具合を解決することができる。なお、このラマン増幅による利得は＋２０ｄＢｍ程度である。
【００２５】
また、この励起光はＳＭＦ４中を信号光とは逆向きに伝搬してＥＤＦ５にも入射する。前記の通り、ＥＤＦ５において増幅を起こすのに必要とされる励起光の波長は１４８０ｎｍである。励起光源６は上記の発振利得特性をもつため、図２に示すように、この波長の光も発振され、ＥＤＦ５による増幅とＳＭＦ４中でのラマン増幅が同時に有効に行われる。ＥＤＦを使用する場合、１４６０ｎｍの励起光源であっても増幅効果が得られる。励起光源６の長波長側の波長をさらに１４８０ｎｍまで広げると、ＥＤＦの最適な増幅性能を得ることができる。
【００２６】
プリアンプ７は、無中継伝送区間１１を通過し、減衰した後の信号光の強度レベルを、再び増幅する第２の増幅手段であり、ポストアンプ３と同様の半導体光増幅器である。これによって受光素子１０が信号を検知するのに充分なだけの強度以上に信号光を増幅する。典型的には＋１０ｄＢｍ程度の利得性能があるものが用いられる。
【００２７】
信号光は無中継伝送区間１１を伝送されることで信号強度が減衰し、信号強度のレベルも不安定になり変動する。このため、前記無中継伝送区間１１と前記受信器１０との間に、前記信号光の強度レベルの変動を補正する補正手段を設けることにより、受信器１０が受光する信号光の強度レベルの変動を補正すると、システムの安定性が向上する。このとき、補正手段はプリアンプ７の利得機能を利用して信号光の強度レベルが一定となるべく調整することもできる。
【００２８】
減衰器８は、信号光の強度を減衰させる減衰手段である。無中継伝送区間１１を通過した後の信号光の減衰量は常に一定ではなく、状況によって異なる。このため受信機１０の受光する信号光をプリアンプ７で増幅する増幅量は無中継伝送区間１１の状態により各々異なる。プリアンプ７の利得を可変とすれば容易に信号光の強度を一定にすることは可能であるが、そのようなプリアンプは高額である。一方、一般に減衰器はプリアンプに比べて非常に安価である。また、減衰量は減衰レベルの異なる減衰器を組み合わせることで容易に調整することができる。これによりプリアンプ７の利得特性が一定値であっても減衰器８を調整することにより受信器１０が受光する信号光強度を容易に、また安価に一定にすることができる。これにより、受信器１０が受光する信号光の強度レベルを＋２ｄＢｍとすることが好ましい。減衰器８としては、１ｄＢｍ〜十数ｄＢｍまでの各種の減衰特性をもつものが容易に入手できる。従って、これを適宜交換あるいは組み合わせることによって最適な特性のものを得ることが可能である。
【００２９】
ＤＣＦ９は、主に無中継伝送区間１１を通過する際に生じた分散を、信号光が受信器１０に入射する直前で補償するための分散補償手段として、無中継伝送区間１１の後方に設置される。ＳＭＦ４がピュアシリカ・シングルモードファイバである場合、これは正の波長分散特性を有しているため、無中継伝送区間１１を通過した信号光の波形は本来の波形から歪んだものとなっている。この歪みを矯正するために、ＤＣＦ９としては大きな負の波長分散特性を有する光ファイバが用いられる。ＥＤＦ５は単に信号光を増幅するという機能を有していたのに対して、ＤＣＦ９は、信号光の分散を補償して零に近づけるという機能を有する。また、一般に、ＤＣＦ９には、信号光の強度レベルが高いと、ノイズが大きくなるという特性があるために、受信器１０の直前に設けることが好ましい。ただし、無中継伝送区間１１における分散が問題にならない場合にはＤＣＦ９は不要である。
【００３０】
受信器１０は、フォトダイオードによって信号光を受光することによってこれを電気信号に変換し、これから信号光に重畳された信号を読み出す受信手段である。この際、フォトダイオードが高感度でこの信号光を検知することのできる最適な強度レベルの範囲は、使用されるフォトダイオードによって決まっている。上記の通り、信号光がこの強度レベルになるべくプリアンプ７、減衰器８が使用される。
【００３１】
この光ファイバ通信システムにおいては、無中継伝送区間１１を通過する際に信号光は減衰するが、ポストアンプ３、ＥＤＦ５、プリアンプ７によって増幅され、信号光の減衰は補償される。また、励起光源６から発振される励起光によってＳＭＦ４中で発生するラマン増幅によっても減衰は補償される。従って、信号光を充分な感度で受信器１０が検知することが可能である。また、プリアンプ７によって信号光の強度レベルを適度に補正することも可能である。
【００３２】
励起光源６は上記のような発振特性を有しているため、ラマン増幅を行うための励起光とＥＤＦ５における増幅を行なうための励起光を同時に発する。このため、ＳＭＦ４中でのラマン増幅と、ＥＤＦ５による増幅を同時に有効に行うことができる。また、前記の通り、送信用光源１の発振波長が変わった場合でもラマン増幅を効率的に起こすことができる。すなわち、この光通信システムにおいては、送信用光源１の発振波長のばらつきに関わらず、安定して高い強度レベルをもつ信号光を受信器１０が受信することができる。
【００３３】
また、無中継伝送区間１１を通過する際に発生した分散はＤＣＦ９によって補償される。
【００３４】
従って、この光通信システムおよび光通信方法によれば、長距離にわたる無中継伝送区間１１を有する場合でも、高い効率で信号光を伝送することができる。
【００３５】
この光通信システムおよび光通信方法においては、無中継伝送区間１１にはＳＭＦ４とＥＤＦ５だけが存在する。前記の通り、ＳＭＦ４としては既存の光ファイバをそのまま用いることができ、ＥＤＦ５用の励起光はＳＭＦ４中を伝搬するため、新たに光ファイバを敷設する必要もない。従って、この光通信システムを構築するにあたっては、無中継伝送区間１１において、既存の光ファイバが敷設されていれば、これに新たにＥＤＦ５を挿入するだけでよい。ＥＤＦ５は、励起光によって信号光を増幅する機能をもち、その利得は半導体レーザ１の発振波長によって変化することもあるが、これによる信号光の強度変化は、無中継伝送区間１１の後方にあるプリアンプ７、減衰器８によって調整することは容易である。従って、例えば送信用光源１となる半導体レーザを交換してその発振波長が変わっても、一度設置したＥＤＦ５を交換、調整する必要はない。従って、この光通信システムを構築するためには、無中継伝送区間１１においては、最初にＥＤＦ５を挿入する工事を行なうだけでよい。従って、この光通信システムおよび光通信方法を短期間で低コストで実現することが可能である。
【００３６】
さらに、無中継伝送区間１１中における信号光の増幅がＳＭＦ４中のラマン増幅によるもので充分な場合には、ＥＤＦ５は不要である。この場合にはＥＤＦ５を挿入する工事も不要となる。従って、さらなる低コスト化が可能である。
【００３７】
また、励起光源６は無中継電送区間１１の外側の受信器１０の近くにあるため、その調整および変更は容易であり、大規模の工事は不要である。
【００３８】
ＤＣＦ９はＥＤＦ５とは異なり、例えば、送信用光源１の発振波長のばらつきに応じて変更する必要が生ずる場合がある。しかしながら、ＤＣＦ９は無中継伝送区間１１の後方の受信器１０の近傍に設置されているため、変更または調整は容易であり、高コストの原因となる大規模な工事は不要である。
【００３９】
このように、この光通信システムおよび光通信方法においては、送信用光源１の発振波長が半導体レーザの製造ばらつきによって変わっても、無中継伝送区間１１内の変更は不要となり、信号光の強度レベルはプリアンプ７、減衰器８よって調整可能であり、分散の補償については、無中継伝送区間１１の後方のＤＣＦ９を変更することで対応ができる。従って、この光通信システムおよび光通信方法は、寛容度が大きいものとなる。
【００４０】
また、既存の光ファイバ等を用いて、短期間かつ低コストでこの光通信システムを構築することができる。従って、この光通信システムおよび光通信方法は高効率と低コスト性という特性を兼ね備えている。
【００４１】
なお、上記の光ファイバ通信システムにおいては、プリアンプ７、減衰器８を有していたが、これらは信号光を適当な強度に増幅または微調整する目的で用いられるため、これらのうちのいずれかがなくとも充分かつ適度な強度レベルが得られる場合には、これらのうちのいずれかは不要となる。
【００４２】
また、上記の光通信システムにおいては、１５５０ｎｍ帯の波長の信号光を用いていたが、これに限られるものではなく、他の波長帯を用いることもできる。同様に、伝搬路としてピュアシリカ・シングルモードファイバを用いていたが、他の光ファイバを用いることもできる。
【００４３】
また、上記の光通信システムにおいては、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）５を用いていたが、これに代わり、同等の作用を有する他の希土類添加ファイバを用いることも可能である。この場合、励起光源６はこの希土類添加ファイバでの増幅を発生させることのできる波長の励起光と、ラマン増幅を発生させることのできる波長（信号光よりも１００ｎｍ程度短い波長）を含む波長帯域で略平坦な発振利得特性を有するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態となる光通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態となる通信システムに用いられる励起光源の発振特性の一例である。
【図３】従来の光通信システムの一例の構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、２１  送信用光源
２、２２  外部変調器
３、２３  ポストアンプ（光増幅器）
４、２４  シングルモードファイバ（ＳＭＦ）
５、２５  エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）
６、２６  励起光源
７、２７  プリアンプ（光増幅器）
８、２８  減衰器
９、２９  分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
１０、２０  受信器
１１、３１  無中継伝送区間
【図１】
2007274496.tif 000003
【図２】
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【図３】
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