(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が入力されるラマン増幅媒質である第１分散補償光ファイバ、および前記第１分散補償光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源を備える第１ラマン増幅部と、
前記第１ラマン増幅部の出力光を受けるラマン増幅媒質である光ファイバであって、前記第１分散補償光ファイバの相互位相変調または４光波混合としての非線形光学効果に比べて伝送特性に支障を与えない信号光パワーレベルの上限が高い相互位相変調または４光波混合としての非線形光学効果を有する所定光ファイバ、および前記所定光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源を備える第２ラマン増幅部と、
を備えたことを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記所定光ファイバは、前記第１分散補償光ファイバと比べてコア径が太いことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に光アイソレータが介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記第１ラマン増幅部では、非線形光学効果が伝送特性に支障を与えない光パワーレベルの上限まで信号光を増幅するように前記第１分散補償光ファイバに注入する励起光のレベルが調節されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバは、互いの波長分散量の合計が光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するような波長分散量を持つように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバは、互いの波長分散量をほぼ相殺するような波長分散量を持つように設定され、
前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に、光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するような波長分散量を有する第２分散補償光ファイバ、
を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項７】
前記第２分散補償光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光増幅装置。
【請求項８】
前記第２分散補償光ファイバを前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に着脱可能に介在させる光コネクタ、
を備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の光増幅装置。
【請求項９】
前記所定光ファイバは、１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ、または、１．５μｍ帯零分散シングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項１０】
前記励起光は、無偏光であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項１１】
前記各励起光源は、前記信号光が波長分割多重信号光である場合に、対応する増幅部の相互間で波長分割多重信号光に対する利得の波長依存性を減少させるような波長関係を持つ励起光を発生することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項１２】
前記各励起光源は、それぞれ波長が異なる複数の励起光を発生することを特徴とする請求項１１に記載の光増幅装置。
【請求項１３】
前記第１分散補償光ファイバおよび／または前記所定ファイバとして、フォトニック結晶構造を有する光ファイバが適用されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラマン増幅媒質である光ファイバを用いた光増幅装置に係り、特に波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing；以下、「ＷＤＭ」という）信号光の光増幅中継伝送システムに使用される光増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラマン増幅媒質である光ファイバを用いた光増幅装置としては、従来、例えば特開平１１−１７４５０４号公報（無損失モジュール、光ファイバ通信システム）に開示されたものが知られている。以下、図５を参照して従来の光増幅装置の概要を説明する。
【０００３】
図５において、右向き矢印の方向に進行するＷＤＭ信号光（波長λ１〜λｎ）が入力する光増幅装置５００は、波長分散補償光ファイバ(Dispersion Compensation Fiber；以下、「ＤＣＦ」という)５０１と、ＤＣＦ５０１の入力端に接続される光アイソレータ５０２と、一方の入力端がＤＣＦ５０１の出力端に接続される光カプラ５０３と、光カプラ５０３の他方の入力端に接続される励起光源５０４と、光カプラ５０３の出力端に接続される光アイソレータ５０２とで構成されている。励起光源５０４は、波長λｐの励起光を発生する。
【０００４】
次に、動作について説明する。外部から入力される波長λ1〜λn（例えば、１．５４〜１．５６μｍ）のＷＤＭ信号光は、光アイソレータ５０２を通過してＤＣＦ５０１の入力端に入力され、ＤＣＦ５０１内を出力端に向かって進行する。一方、励起光源５０４から射出された波長λp（例えば、１．４５μｍ）の励起光は、光カプラ５０３からＤＣＦ５０１の出力端に入力し、ＤＣＦ５０１内をＷＤＭ信号光と逆方向に進む。
【０００５】
その結果、ＤＣＦ５０１内において誘導ラマン散乱現象による増幅作用がもたらされ、ＷＤＭ信号光がＤＣＦ５０１内で増幅され、光カプラ５０３の出力端から光アイソレータ５０５を通過して外部に出力される。なお、光アイソレータ５０２，５０５は、増幅信号光の逆進を阻止して増幅動作を安定化させる機能を有している。
【０００６】
ところで、ＤＣＦは、１．５μｍ帯で負の波長分散値をもつように設計されたシングルモード光ファイバであり、伝送路として敷設されている光ファイバの正の波長分散を相殺するために使用される。ＤＣＦを利用した分散補償により波長分散に起因する伝送光パルス波形劣化が低減され、高速伝送が可能となる。ＤＣＦは、コア径が細いので光パワー密度が高くなる。したがって、図５に示すように、ＤＣＦ５０１をラマン増幅媒質に用いると、励起効率が高いので、励起光パワーが比較的低くて済むという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光増幅装置では、ラマン増幅媒質に用いるＤＣＦの光パワー密度が高いので、相互位相変調や４光波混合といった非線形光学効果に起因してＷＤＭ伝送特性の劣化する信号光パワーレベルの制限が低くなり、高い利得が得難いという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、ラマン増幅媒質にＤＣＦを利用する場合に、比較的高い励起効率が可能で、かつ非線形光レベル制限を高くして高利得が得られ、さらに光伝送路の分散補償が柔軟に行えるラマンアンプである光増幅装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光増幅装置は、信号光が入力されるラマン増幅媒質である第１分散補償光ファイバ、および前記第１分散補償光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源を備える第１ラマン増幅部と、前記第１ラマン増幅部の出力光を受けるラマン増幅媒質である光ファイバであって、前記第１分散補償光ファイバの相互位相変調または４光波混合としての非線形光学効果に比べて伝送特性に支障を与えない信号光パワーレベルの上限が高い相互位相変調または４光波混合としての非線形光学効果を有する所定光ファイバ、および前記所定光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源を備える第２ラマン増幅部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前段の第１ラマン増幅部では、ラマン励起効率の高い第１分散補償光ファイバを用いたラマン増幅が行われ、後段の第２ラマン増幅部では、相互位相変調または４光波混合としての非線形光学効果が弱く波長多重伝送特性の劣化する信号光パワーレベル制限の高い所定光ファイバを用いたラマン増幅が行われる。なお、励起方式は、後方励起と前方励起のいずれかである。
【００１１】
前記所定光ファイバは、前記第１分散補償光ファイバと比べてコア径が太いことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、後段に用いられる所定光ファイバとして、前段に用いられる第１分散補償光ファイバよりもコア径が太いものを用いることとしたので、後段の光ファイバは、前段の光ファイバよりも光パワー密度が低くなる。
【００１３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に光アイソレータが介挿されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、光アイソレータによって第２ラマン増幅部から第１ラマン増幅部に向かう雑音光が阻止される。
【００１５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１ラマン増幅部では、非線形光学効果が伝送特性に支障を与えない光パワーレベルの上限まで信号光を増幅するように前記第１分散補償光ファイバに注入する励起光のレベルが調節されることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ラマン励起効率の高い前段の第１ラマン増幅部において、可能な限りの利得稼ぎが行われる。
【００１７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバは、互いの波長分散量の合計が光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するような波長分散量を持つように設定されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバによって光伝送路の分散補償が行われる。
【００１９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバは、互いの波長分散量をほぼ相殺するような波長分散量を持つように設定され、前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に、光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するような波長分散量を有する第２分散補償光ファイバを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバでは、波長分散量の合計が実質的に零分散となるように設定され、第２分散補償光ファイバによって光伝送路の分散補償が行われる。
【００２１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第２分散補償光ファイバに入力させる励起光を発生する励起光源を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ラマン励起効率の高い第２分散補償光ファイバ内で信号光のラマン増幅が行われ、第２分散補償光ファイバの挿入損失が補償される。なお、励起方式は、後方励起と前方励起のいずれかである。
【００２３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記第２分散補償光ファイバを前記第１ラマン増幅部と前記第２ラマン増幅部との間に着脱可能に介在させる光コネクタを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、第２分散補償光ファイバは、第１ラマン増幅部と第２ラマン増幅部との間に着脱可能に光コネクタ接続されている。
【００２５】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記所定光ファイバは、１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ、または、１．５μｍ帯零分散シングルモード光ファイバであることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、所定光ファイバとしては、１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ、または、１．５μｍ帯零分散シングルモード光ファイバが用いられる。
【００２７】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記励起光は、無偏光であることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、励起光には、無偏光の光が用いられる。
【００２９】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記各励起光源は、前記信号光が波長分割多重信号光である場合に、対応する増幅部の相互間で波長分割多重信号光に対する利得の波長依存性を減少させるような波長関係を持つ励起光を発生することを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、各励起光は、利得スペクトルを調整することによって、対応する増幅部の相互間で波長分割多重信号光に対する利得の波長依存性を減少させるような波長関係を持つように設定される。
【００３１】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、上記の発明において、前記各励起光源は、それぞれ波長が異なる複数の励起光を発生することを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、各励起光は、それぞれ波長が異なる複数の励起光で構成される。
【００３３】
つぎの発明にかかる光増幅装置は、前記第１分散補償光ファイバおよび／または前記所定ファイバとして、フォトニック結晶構造を有する光ファイバが適用されることを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、第１分散補償光ファイバおよび／または所定ファイバには、フォトニック結晶構造を有する光ファイバが適用される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光増幅装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１において、この光増幅装置１００は、右向き矢印の方向に進行するＷＤＭ信号光（波長λ１〜λｎ）を増幅するように、前段に配置される第１ラマン増幅部１０１と後段に配置される第２ラマン増幅部１０２とが縦続接続して構成されている。
【００３７】
第１ラマン増幅部１０１は、ＤＣＦ１１１と、ＤＣＦ１１１の入力端に接続される光アイソレータ１１２と、一方の入力端がＤＣＦ１１１の出力端に接続される光カプラ１１３と、光カプラ１１３の他方の入力端に接続される励起光源１１４とで構成されている。励起光源１１４は、波長λｐの励起光を発生する。
【００３８】
第２ラマン増幅部１０２は、入力端が光カプラ１１３の出力端に接続される１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ（以下、「ＳＭＦ」という）１２１と、一方の入力端がＳＭＦ１２１の出力端に接続され光カプラ１２２と、光カプラ１２２の他方の入力端に接続される励起光源１２３と、光カプラ１２２の出力端に接続される光アイソレータ１２４とで構成されている。励起光源１２３は、波長λｐの励起光を発生する。
【００３９】
次に、以上のように構成される光増幅装置１００の動作について説明する。図１において、外部から入力される波長λ１〜λｎ（例えば、１．５４〜１．５６μｍ）のＷＤＭ信号光は、第１ラマン増幅部１０１の光アイソレータ１１２を通過してＤＣＦ１１１の入力端に入力され、ＤＣＦ１１１内を出力端に向かって進行する。一方、励起光源１１４から射出された波長λｐ（例えば、１．４５μｍ）の励起光は、光カプラ１１３からＤＣＦ１１１の出力端に入力し、ＤＣＦ１１１内をＷＤＭ信号光と逆方向に進む。
【００４０】
その結果、ＤＣＦ１１１内において誘導ラマン散乱現象による増幅作用がもたらされ、ＷＤＭ信号光がＤＣＦ１１１内で増幅され、光カプラ１１３の出力端から第２ラマン増幅部１０２に対して出力される。このとき、光アイソレータ１１２によってＷＤＭ信号光の逆進が阻止され、ＤＣＦ１１１内では安定した増幅動作が行われる。
【００４１】
ここで、ＤＣＦ１１１は、コア径が細いので、ＤＣＦ１１１内の光パワー密度は高い。したがって、ラマン励起効率が高く、励起光パワーは比較的低くて済む。反面、非線形光学効果に起因してＷＤＭ伝送特性の劣化する信号光パワーレベル制限も低くなり、増幅されたＷＤＭ信号光レベルが制限される。
【００４２】
次に、第１ラマン増幅部１０１にて増幅されたＷＤＭ信号光は、第２ラマン増幅部１０２のＳＭＦ１２１の入力端に入力される。一方、励起光源１２３から射出された波長λｐ（例えば、１．４５μｍ）の励起光は、光カプラ１２２からＳＭＦ１２１の出力端に入力し、ＳＭＦ１２１内をＷＤＭ信号光と逆方向に進む。
【００４３】
その結果、ＳＭＦ１２１内において誘導ラマン散乱現象による増幅作用がもたらされ、ＷＤＭ信号光がＳＭＦ１２１内で増幅され、光カプラ１２２，光アイソレータ１２４を通過して外部に出力される。このとき、光アイソレータ１２４によってＷＤＭ信号光の逆進が阻止され、ＳＭＦ１２１内では安定した増幅動作が行われる。
【００４４】
ここで、ＳＭＦ１２１は、ＤＣＦ１１１と比べてコア径が太く光パワー密度が低い。このため、ラマン励起効率は低いものの、非線形光学効果が弱いので、非線形光学効果に起因してＷＤＭ伝送特性の劣化する信号光パワーレベル制限が高くなり、より高いレベルにまでＷＤＭ信号光を増幅することができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、前段増幅部においてラマン励起効率の高いＤＣＦを用いてラマン増幅し、後段増幅部において非線形光学効果が弱くＷＤＭ伝送特性の劣化する信号光パワーレベル制限の高いＳＭＦを用いてラマン増幅するようにしたので、ＳＭＦのみで増幅した場合よりも高い励起効率が得られ、ＤＣＦのみで増幅した場合よりも非線形光レベル制限を高くすることが可能となり、高利得が得られるようになる。
【００４６】
そして、ＤＣＦ１１１で非線形光学効果が伝送特性に支障を与えない光パワーレベル限界ぎりぎりまでＷＤＭ信号光を増幅するように励起光レベルを調整して、ラマン励起効率の高い前段増幅部においてできるだけ利得を稼ぎ、ラマン励起効率の低いＳＭＦ１２１を用いている後段増幅部の利得が低くて済むように動作条件を設定することにより、全体を通した励起効率を高めることができる。
【００４７】
また、ＤＣＦ１１１は、元来光伝送路として敷設されている光ファイバの分散補償に使用するために１．５μｍ帯で負の波長分散値をもつように設計された光ファイバである。したがって、ＤＣＦ１１１の波長分散量とＳＭＦ１２１の波長分散量との合計が、光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するように設定することができる。このような各波長分散値の設定を行うことにより、波長分散に起因する伝送光パルス波形劣化が低減され、高速伝送が可能となる。
【００４８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、低雑音特性の得られる光増幅装置の構成例が示されている。
【００４９】
すなわち、図２に示すように、光増幅装置２００では、図１に示した構成において、第１ラマン増幅部１０１と第２ラマン増幅部１０２との間に、光アイソレータ２０１が設けられている。その他は、図１に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００５０】
次に、以上のように構成される光増幅装置２００の動作について説明する。図２において、光アイソレータ２０１によって、雑音光の逆進が阻止されるので、雑音光の増幅が低減され、低雑音特性が得られる。
【００５１】
そして、実施の形態１と同様に、ＤＣＦ１１１で非線形光学効果が伝送特性に支障を与えない光パワーレベル限界ぎりぎりまで信号光を増幅するように励起光レベルを調整して、ラマン励起効率の高い前段増幅部においてできるだけ利得を稼ぎ、ラマン励起効率の低いＳＭＦ１２１を用いている後段増幅部の利得が低くて済むように動作条件を設定することにより、全体を通した励起効率を高めることができる。
【００５２】
また、ＤＣＦ１１１は、元来光伝送路として敷設されている光ファイバの分散補償に使用するために１．５μｍ帯で負の波長分散値をもつように設計された光ファイバである。したがって、実施形態１と同様に、ＤＣＦ１１１の波長分散量とＳＭＦ１２１の波長分散量との合計が、光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するように設定することができる。このような各波長分散値の設定を行うことにより、波長分散に起因する伝送光パルス波形劣化が低減され、高速伝送が可能となる。
【００５３】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、光伝送路の分散補償を柔軟に行うことができる光増幅装置の構成例が示されている。
【００５４】
すなわち、図３に示すように、光増幅装置３００では、図２に示した構成において、光アイソレータ２０１と第２ラマン増幅部１０２との間に、ＤＣＦ３０１と光アイソレータ３０２とが追加されている。その他は、図２に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００５５】
次に、以上のように構成される光増幅装置３００の動作について説明する。図３において、ＤＣＦ１１１の波長分散量とＳＭＦ１２１の波長分散量は、互いにほぼ相殺するように設定されている。そして、ＤＣＦ３０１の波長分散量は、光伝送路の波長分散量を実質的に相殺するように設定されている。つまり、光伝送路の波長分散量に応じてＤＣＦ３０１の波長分散量のみを変更することができるようにしている。その結果、より柔軟に分散補償を行うことができるようになる。
【００５６】
実施形態４．
図４は、この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態４では、実施の形態３にて追加されたＤＣＦの挿入損失を補うことができる光増幅装置の構成例が示されている。
【００５７】
すなわち、図４に示すように、光増幅装置４００では、図３に示した構成において、ＤＣＦ３０１の出力端と光アイソレータ３０２との間に、光カプラ４０１と励起光源４０２とが追加されている。励起光源４０２は、励起光源１１４，１２３と同様に、波長λｐの励起光を発生する。その他は、図３に示した構成と同様である。ここでは、実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００５８】
次に、以上のように構成される光増幅装置４００の動作について説明する。図４において、第１ラマン増幅部１０１にて増幅されたＷＤＭ信号光は、アイソレータ２０１を通過してＤＣＦ３０１の入力端に入力され、ＤＣＦ３０１内を出力端に向かって進行する。一方、励起光源４０２から射出された波長λｐ（例えば、１．４５μｍ）の励起光は、光カプラ４０１からＤＣＦ３０１の出力端に入力し、ＤＣＦ３０１内をＷＤＭ信号光と逆方向に進む。
【００５９】
その結果、ＤＣＦ３０１内において誘導ラマン散乱現象による増幅作用がもたらされ、ＷＤＭ信号光がＤＣＦ３０１内で増幅され、光カプラ４０１の出力端から第２ラマン増幅部１０２に対して出力される。このとき、光アイソレータ３０２によってＷＤＭ信号光の逆進が阻止され、ＤＣＦ３０１内では安定した増幅動作が行われる。
【００６０】
このように、実施の形態４によれば、ラマン励起効率の高いＤＣＦ３０１内でＷＤＭ信号光をラマン増幅し、ＤＣＦ３０１が有する波長分散量に応じた挿入損失が無損失となるようにしたので、ラマン励起効率の低いＳＭＦ１２１では、より低い励起光パワーで所定の増幅信号光出力を得ることが可能となる。
【００６１】
すなわち、実施の形態３の構成では、ＤＣＦ３０１が有する波長分散量に応じた挿入損失を補償して所定の増幅信号光出力を得るためには、ラマン励起効率の低いＳＭＦ１２１におけるラマン増幅利得を増やす必要があるが、この実施の形態４では、それを回避することができる。
【００６２】
実施の形態５．
この発明は、以上説明した実施の形態１〜４に限定されるものではなく、各種の変形態様が可能である。この実施の形態５では、各種の変形態様が示される。
【００６３】
（１）実施の形態３，４において、ＤＣＦ３０１は、光コネクタ接続とし、容易に着脱できるようにすることができる。その結果、光伝送路に応じた波長分散量をもつＤＣＦに交換することができ、より柔軟に分散補償を行うことができる。
【００６４】
（２）実施形態１〜４では、第２ラマン増幅部１０２におけるラマン増幅媒体として、１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１２１を用いた例を示したが、その他、例えば１．５μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ、例えば分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）やノンゼロ分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）も同様に使用することができる。
【００６５】
（３）励起光源１１４，１２３，４０２の発生する励起光は、無偏光であっても良い。これによれば、利得の偏光依存性を少なくすることができる。
【００６６】
（４）励起光源１１４，１２３，４０２の発生する励起光は、対応する増幅部の相互間でＷＤＭ信号光に対する利得の波長依存性を減少させるような波長関係を持つ励起光を発生するように利得スペクトルを調整し設定しても良い。これによれば、ＷＤＭ信号光に対する利得偏差を減少させることができる。その結果、多段光中継時のＷＤＭ信号光レベル偏差の累積が少なくなるので、光中継段数を増やすことができ、ＷＤＭ伝送の長距離化が可能となる。
【００６７】
（５）また、励起光源１１４，１２３，４０２は、（４）の場合において、波長の異なる複数の励起光を発生するようにしても良い。これによれば、ＷＤＭ信号光に対する各増幅部における利得の波長依存性をより良く相殺するように利得スペクトルを調整することができ、利得偏差をさらに低減することが可能となる。
【００６８】
（６）実施の形態１〜４では、各ラマン増幅媒質である光ファイバの励起は、出力端から励起光を注入する後方励起による場合を示したが、入力端から励起光を注入する前方励起方式も同様に採用できる。
【００６９】
（７）ところで、光波長と同程度の寸法で屈折率が周期的に分布するような格子構造をもつ誘電媒体を「フォトニック結晶(photonic crystal)」と呼び、従来にない光学性能や光制御が実現できる新しい技術として注目されている。このようなフォトニック結晶構造を光ファイバに適用することにより、誘導ラマン散乱現象による光増幅性能を様々に制御することができる。例えば、酸化ゲルマニウムガラス等のラマン利得係数の高い材料を光ファイバの材料として用い、かつフォトニック結晶構造を利用した光導波により光パワー密度を下げて非線形性を弱めれば、高励起効率で高利得のラマン増幅器が実現できる。フォトニック結晶構造により雑音光となる自然放出光の発光を抑制すれば、低雑音のラマン増幅器が実現できる。
【００７０】
（８）また、フォトニック結晶構造により、光導波性能、引いてはラマン増幅性能と独立したパラメータとして、いわゆる構造分散を光ファイバに与えることができる。フォトニック結晶構造の設計により構造分散の制御の自由度が増すので、例えば分散補償の精度が上がるといったように、光伝送路の分散補償における柔軟性を高めることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、前段の第１ラマン増幅部では、ラマン励起効率の高い第１分散補償光ファイバを用いたラマン増幅が行われ、後段の第２ラマン増幅部では、非線形光学効果が弱く波長多重伝送特性の劣化する信号光パワーレベル制限の高い所定光ファイバを用いたラマン増幅が行われる。なお、励起方式は、後方励起と前方励起のいずれかである。したがって、非線形光学効果が弱い所定光ファイバのみで増幅した場合よりも高い励起率が得られ、しかも第１分散補償光ファイバのみで増幅した場合よりも高い非線形レベルの制限が得られるので、高い利得が得られるようになる。
【００７２】
つぎの発明によれば、後段に用いられる所定光ファイバには、前段に用いられる第１分散補償光ファイバよりもコア径が太いものが用いられる。その結果、後段の光ファイバは、前段の光ファイバよりも光パワー密度が低くなるという効果が得られるようになる。
【００７３】
つぎの発明によれば、光アイソレータによって第２ラマン増幅部から第１ラマン増幅部に向かう雑音光が阻止される。したがって、雑音光の増幅が低減できるので、低雑音特性が得られるようになる。
【００７４】
つぎの発明によれば、ラマン励起効率の高い前段の第１ラマン増幅部において、可能な限りの利得稼ぎが行われる。その結果、励起効率の低い後段の第２ラマン増幅部では、利得が低くて済む設定を行うことができ、全体を通した励起効率を高めることができるようになる。
【００７５】
つぎの発明によれば、第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバによって光伝送路の分散補償が行われる。その結果、波長分散に起因する伝送光パルス波形が低減されるので、高速伝送が行えるようになる。
【００７６】
つぎの発明によれば、第１分散補償光ファイバと前記所定光ファイバでは、波長分散量の合計を実質的に零分散となるように設定され、第２分散補償光ファイバによって光伝送路の分散補償が行われる。したがって、第２分散補償光ファイバの波長分散量のみを変更することにより、柔軟に光伝送路の分散補償を行うことができるようになる。
【００７７】
つぎの発明によれば、ラマン励起効率の高い第２分散補償光ファイバ内で信号光のラマン増幅が行われ、第２分散補償光ファイバの挿入損失が補償される。したがって、ラマン励起効率の低い第２ラマン増幅部では、より低い励起光パワーで所定レベルの増幅信号光が出力できるようになる。
【００７８】
つぎの発明によれば、第２分散補償光ファイバは、第１ラマン増幅部と第２ラマン増幅部との間に着脱可能に光コネクタ接続されている。したがって、第２分散補償光ファイバは、光伝送路に応じた波長分散量を持つものに交換できるので、一層柔軟に光伝送路の分散補償を行うことができるようになる。
【００７９】
つぎの発明によれば、所定光ファイバとして、１．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ、または、１．５μｍ帯零分散シングルモード光ファイバを用いることができる。
【００８０】
つぎの発明によれば、励起光には、無偏光光が用いられる。その結果、利得の偏波依存性を少なくすることができるようになる。
【００８１】
つぎの発明によれば、各励起光は、利得スペクトルを調整することによって、対応する増幅部の相互間で波長分割多重信号光に対する利得の波長依存性を減少させるような波長関係を持つように設定される。その結果、波長分割多重信号光に対する利得偏差が減少するので、多段光中継時の波長分割多重信号光レベル偏差の累積が少なくなる。したがって、光中継段数を増加することができ、波長分割多重信号光伝送の長距離化が可能となる。
【００８２】
つぎの発明によれば、各励起光は、それぞれ波長が異なる複数の励起光で構成される。その結果、波長分割多重信号光に対する利得偏差を一層減少させることができるようになる。
【００８３】
つぎの発明によれば、第１分散補償光ファイバおよび／または所定ファイバには、フォトニック結晶構造を有する光ファイバが適用される。その結果、誘導ラマン散乱現象による光増幅性能を様々に制御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態２である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態３である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態４である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  従来の光増幅装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００  光増幅装置、１０１  ラマン第１増幅部、１０２  ラマン第２増幅部、１１１，３０１  分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）、１１２，１２４，２０１，３０２  光アイソレータ、１１３，１２２，４０１  光カプラ、１１４，１２３，４０２  励起光源、１２１  １．３μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）。
【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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