(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光が互いに反対方向に伝搬する上り回線および下り回線を有し、該各回線が複数の伝送区間から構成されており、各々の伝送区間に対して各回線に共通の励起光源で生成した励起光をそれぞれ供給することにより信号光をラマン増幅して伝送する光伝送システムであって、
前記各回線の複数の伝送区間は、それぞれ、信号光に対して正の波長分散を有する正分散ファイバと信号光に対して負の波長分散を有する負分散ファイバとを接続した混合伝送路が用いられると共に、前記正分散ファイバおよび前記負分散ファイバにおける累積波長分散を合計した区間平均の波長分散が正になる伝送区間と、前記区間平均の波長分散が負になる伝送区間とを含み、
前記区間平均の波長分散が正になる一方の回線の伝送区間と、前記区間平均の波長分散が負になる他方の回線の伝送区間とに対して、各回線に共通の励起光源で生成した励起光がそれぞれ供給される地点を符号相違点とし、該符号相違点に対応する、前記一方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路および前記他方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路は、各々を構成する前記正分散ファイバおよび前記負分散ファイバが、互いの伝送区間で生じるラマン利得の差を実質的に小さくする構造を有することを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、波長分散値の異なる負分散ファイバを使用することにより、各々の負分散ファイバの長さをほぼ等しくしたことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、区間平均の波長分散が正になる側の全長が、区間平均の波長分散が負になる側の全長よりも短いことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【請求項４】
請求項２に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、区間平均の波長分散が負になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が、区間平均の波長分散が正になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値よりも小さいことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【請求項５】
請求項４に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、負分散ファイバの波長分散値に関する製造分布の中心値に対して、区間平均の波長分散が負になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が小さく、区間平均の波長分散が正になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が大きいことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光をラマン増幅して伝送する光伝送システムに関し、特に、上り回線および下り回線について共通の励起光源で生成した励起光を供給して信号光のラマン増幅を行う光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、長距離の光伝送システムでは光信号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、波形等化(reshaping)および識別再生(regenerating)を行う光再生中継器を用いて伝送を行っていた。しかし、現在では光増幅器の実用化が進み、光増幅器を線形中継器として用いる光増幅中継伝送方式が検討されている。光再生中継器を光増幅中継器に置き換えることにより、中継器内の部品点数を大幅に削減し、信頼性を確保するとともに大幅なコストダウンが見込まれる。また、光伝送システムの大容量化を実現する方法のひとつとして、１本の伝送路に２つ以上の異なる波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式が注目されている。
【０００３】
ＷＤＭ光伝送方式と光増幅中継伝送方式を組み合わせたＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、光増幅器を用いて２つ以上の異なる波長を持つ光信号を一括して増幅することが可能であり、簡素な構成（経済的）で、大容量かつ長距離伝送が実現可能である。
【０００４】
図７は、一般的なＷＤＭ光増幅中継伝送システムの構成例を示す図である。
図７のシステムは、例えば、光送信局１０１と、光受信局１０２と、それら送受信局間を接続する光伝送路１０３と、この光伝送路１０３の途中に所要の間隔で配置される複数の光中継局１０４とから構成される。光送信局１０１は、波長の異なる複数の光信号をそれぞれ出力する複数の光送信器（Ｅ／Ｏ）１０１Ａと、複数の光信号を波長多重する合波器１０１Ｂと、合波器１０１ＢからのＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅して光伝送路１０３に出力するポストアンプ１０１Ｃとを有する。光受信局１０２は、光伝送路１０３を介して伝送された各波長帯のＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅するプリアンプ１０２Ｃと、プリアンプ１０２Ｃからの出力光を波長に応じて複数の光信号に分ける分波器１０２Ｂと、複数の光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器（Ｏ／Ｅ）１０２Ａとを有する。光伝送路１０３は、光送信局１０１および光受信局１０２の間をそれぞれ接続する複数の伝送区間を有する。光送信局１０１から送信されたＷＤＭ信号光は、光伝送路１０３を伝搬し、伝送区間ごとに配置される光中継局１０４にて光増幅され、再び光伝送路１０３を伝搬し、それを繰り返して光受信局１０２まで伝送される。
【０００５】
上記のようなＷＤＭ光増幅中継伝送システムの光中継局１０４には、例えば、エルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が一般に用いられる。また最近では、ＥＤＦＡにラマン増幅を併用することが盛んに検討されている。さらに、光中継局を用いない無中継光伝送システムも提案されていて、この無中継光伝送システムでは、遠隔増幅法（remote-pumping）による分布型ラマン増幅等の制御が検討されている。
【０００６】
光ファイバを増幅媒体として用いたラマン増幅においては、その利得が使用する光ファイバのモードフィールド径に反比例して得られる。したがって、モードフィールド径が小さい光ファイバはラマン増幅に適している。例えば、１．３μｍ零分散ファイバの波長分散および分散スロープ（波長分散の波長に対する１次微分）に対して逆符号の波長分散および分散スロープを有する負分散ファイバは、モードフィールド径が約５μｍであって、光伝送路として一般に用いられる１．３μｍ零分散ファイバや分散シフトファイバ（ＤＳＦ，ＮＺ−ＤＳＦ）のモードフィールド径よりも小さいため、より大きなラマン利得が得られる。
【０００７】
なお、以下の説明においては、１．３μｍ零分散ファイバや分散シフトファイバなどの正分散ファイバ（positive dispersion fiber）を＋Ｄファイバと略し、上記のような負分散ファイバ（negative dispersion fiber）を−Ｄファイバと略すことにする。
また、従来のＷＤＭ光中継伝送システムでは、光伝送路の非線形効果による伝送特性の劣化が低減されるように、光伝送路の波長分散を管理する方法が用いられている。例えば、文献１；"Long-haul 16x10 WDM transmission experiment using higher order fiber dispersion management technique", M. Murakami et al., pp.313-314, ECOC'98, 1998.では、＋Ｄファイバと−Ｄファイバを組み合わせた混合伝送路を用いた複数の伝送区間で生じる累積分散を、＋Ｄファイバを用いた１つの伝送区間（補償区間）において分散補償する技術が提案されている。具体的に、この文献１に示された光伝送路の平均零分散波長は約１５５１ｎｍであり、信号光波長は１５４４．５ｎｍ〜１５５６．５ｎｍである。また、混合伝送路を用いた各伝送区間および＋Ｄファイバを用いた補償区間の各々の波長分散は、約−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび約＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。このような構成によれば、信号光と自然放出光の群速度および信号光同士の群速度が異なるようになるので、非線形効果の相互作用時間を短くすることができ、４光波混合（Four wave mixing；ＦＷＭ）および相互位相変調（Cross phase modulation；ＸＰＭ）などによる伝送特性の劣化を低減することが可能になる。また、平均の零分散波長を信号光波長内としているので、自己位相変調（Self phase modulation；ＳＰＭ）と波長分散による伝送特性の劣化も低減可能である。
【０００８】
上記のような従来のＷＤＭ光中継伝送システムについて、分布型ラマン増幅器を適用する場合、＋Ｄファイバは−Ｄファイバに比べてモードフィールド径が大きいのでラマン利得を効率的に得ることが困難である。このため、＋Ｄファイバを用いた区間における損失を補うだけの所要のラマン利得を得るには、非常に大きな励起光パワーが必要となり、励起光源の信頼性などの面で不利になってしまうという問題がある。上記のような問題を克服するためには、例えば、−Ｄファイバよりもモードフィールド径が小さく長さの短いラマン増幅用ファイバを適用し、ラマン利得がより効率的に得られるようにして、＋Ｄファイバの区間における損失を補うようにすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、上記のようなモードフィールド径の小さなラマン増幅用ファイバを用いた場合には、そのラマン増幅用ファイバ中で生じる信号光における非線形効果が大きくなってしまうという問題が生じる。また、−Ｄファイバにおける分布型ラマン増幅を実現するための構成、およびラマン増幅用ファイバにおける集中型ラマン増幅を実現するための構成がそれぞれ必要になるため、光増幅器の種類が増加してしまうという欠点もある。さらに、光伝送システム全体における非線形効果による伝送波形歪みが増加してしまうという問題点も考えられる。
【００１０】
＋Ｄファイバと−Ｄファイバを組み合わせた混合伝送路を用いて波長分散を管理する他の方法としては、例えば、文献２；"1800 Gb/s transmission of one hundred and eighty 10 Gb/s WDMchannels over 7、000 km using the full EDFA C-band", C.R.Davidson et al., PD25, OFC2000, 2000.等にあるように、１伝送区間あたりの混合伝送路の累積波長分散をほぼ零とし、伝送中に生じる累積分散を端局において補償する方法も提案されている。
【００１１】
しかしながら、１伝送区間あたりの混合伝送路の累積波長分散をほぼ零にした場合、ＳＰＭによる波形劣化は軽減されるが、同じ量の非線形効果を受ける領域において波長間のビット配置が同じになる状態が各々の伝送区間ごとに生じるため、ＸＰＭによる波形劣化が問題となる。
そこで、本願の発明者らは、光伝送システムにおいて、正の累積波長分散が生じる混合伝送路と負の累積波長分散が生じる混合伝送路とを併用して光伝送路を構成することにより波長分散の補償を行うようにする技術を提案している（例えば特願２００１−０７５７２１号）。
【００１２】
図８は、上記の先願発明にかかる光伝送システムの構成例を示す図である。このシステム構成では、各光中継局において、上り回線および下り回線に対して同じ励起光源が用いられ、上下回線をセットにした単位システムが１つのラマン増幅器（ラマン増幅器）により励起されてラマン増幅が行われる。このような構成によれば、すべての伝送区間において−Ｄファイバに励起光が入射されるため、効率よくラマン利得を得ることができると同時に、光増幅器の種類を１つにすることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図８に示したような光伝送システムについて、各伝送区間で信号光の分布型ラマン増幅を行うようにした場合、例えば図９に示すように、上り回線および下り回線について、区間平均の波長分散が正負で異なる２種類の伝送区間を共通のラマン増幅器を用いて励起する箇所が生じるため、各々の回線におけるラマン利得の制御が難しくなってしまうという欠点がある。
【００１４】
すなわち、図９で「＋」と略記した区間平均の波長分散が正になる伝送区間と、「−」と略記した区間平均の波長分散が負になる伝送区間とでは、波長分散を調整するために−Ｄファイバの長さが異なるように設定される。このため、前述の図８に示したように上り回線および下り回線に対するラマン増幅器を各中継器で共通化した場合には、図９の点線で囲んだ部分に示すように、区間平均の波長分散が正負で異なる２種類の伝送区間を１つのラマン増幅器を用いて励起する箇所が生じることになる。
【００１５】
図１０は、図９の点線部分を拡大して示した例示図である。ここでは、励起光源２００から出力される励起光が光カプラ２０１で２分岐され、一方の分岐光は、合波器２０２Ａを介して、区間平均の波長分散が負になるように＋Ｄファイバ２０３Ａおよび−Ｄファイバ２０３Ｂの長さが調整された上り回線の伝送区間に対して−Ｄファイバ２０３Ｂ側から与えられる。他方の分岐光は、合波器２０２Ｂを介して、区間平均の波長分散が正になるように＋Ｄファイバ２０３Ａおよび−Ｄファイバ２０３Ｂの長さが調整された下り回線の伝送区間に対して−Ｄファイバ２０３Ｂ側から与えられる。このとき、上り回線および下り回線の各伝送区間で生じるラマン利得は、その絶対量が−Ｄファイバ２０３Ｂの長さに応じて変化するため、上り回線側と下り回線側で大きく異なるようになってしまう。
【００１６】
具体的な一例を挙げると、５０ｋｍの伝送区間について平均の波長分散を−２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍにするには、＋Ｄファイバ２０３Ａおよび−Ｄファイバ２０３Ｂの長さをそれぞれ３２．５ｋｍおよび１７．５ｋｍに設定することが可能である。一方、５０ｋｍの伝送区間について平均の波長分散を＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍにするためには、＋Ｄファイバ２０３Ａおよび−Ｄファイバ２０３Ｂの長さをそれぞれ３６．７ｋｍおよび１３．３ｋｍに設定することが可能である。ここで、区間平均の波長分散が−２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定された上り回線の伝送区間と、区間平均の波長分散が＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定された下り回線の伝送区間とを共通のラマン増幅器で励起した場合を考えると、上り回線および下り回線におけるラマン利得の差は、次の表１のパラメータを用いて計算すると、約０．５ｄＢになる。
【表１】
0003866592.tif 000002
【００１７】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、上り回線および下り回線に対して共通のラマン増幅器によりラマン増幅を行うシステム構成について、各回線でのラマン利得の差の低減を図った光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかるラマン増幅を用いた光伝送システムの１つの態様は、信号光が互いに反対方向に伝搬する上り回線および下り回線を有し、該各回線が複数の伝送区間から構成されており、各々の伝送区間に対して各回線に共通の励起光源で生成した励起光をそれぞれ供給することにより信号光をラマン増幅して伝送する光伝送システムであって、各回線の複数の伝送区間は、それぞれ、信号光に対して正の波長分散を有する正分散ファイバと信号光に対して負の波長分散を有する負分散ファイバとを接続した混合伝送路が用いられると共に、正分散ファイバおよび負分散ファイバにおける累積波長分散を合計した区間平均の波長分散が正になる伝送区間と、前記区間平均の波長分散が負になる伝送区間とを含み、区間平均の波長分散が正になる一方の回線の伝送区間と、区間平均の波長分散が負になる他方の回線の伝送区間とに対して、各回線に共通の励起光源で生成した励起光がそれぞれ供給される地点を符号相違点とし、該符号相違点に対応する、前記一方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路および前記他方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路は、各々を構成する前記正分散ファイバおよび前記負分散ファイバが、互いの伝送区間で生じるラマン利得の差を実質的に小さくする構造を有するようにしたものである。
【００１９】
かかる構成では、上り回線および下り回線について、区間平均の波長分散の符号が正負で異なる伝送区間に対し共通の励起光を用いて信号光のラマン増幅を行う場合であっても、各回線の伝送区間で生じるラマン利得の差が小さくなり、好ましくは各回線でのラマン利得がほぼ等しくなるため、システム上の各伝送区間におけるラマン増幅特性のばらつきを低減することができる。
【００２０】
上記の光伝送システムについて、符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、波長分散値の異なる負分散ファイバを使用することにより、各々の負分散ファイバの長さをほぼ等しくするようにしてもよい。このような構成によれば、ラマン利得が主に得られることになるモードフィールド径の小さな負分散ファイバの長さが各回線の伝送区間でほぼ等しくなるため、区間平均の波長分散の正負に関係なく各回線でのラマン利得をほぼ等しくできる。
【００２１】
また、前述の光伝送システムについて、符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、区間平均の波長分散が正になる側の全長が、区間平均の波長分散が負になる側の全長よりも短くなるようにしてもよい。このような構成によれば、区間平均の波長分散の正負に応じて混合伝送路の全長を調整して、ラマン利得が相対的に大きくなる区間平均の波長分散が負の伝送区間で生じる損失を大きくし、ラマン利得が相対的に小さくなる区間平均の波長分散が正の伝送区間で生じる損失を小さくすることで、各伝送区間におけるラマン利得の差を実質的に小さくすることが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することにする。
図１は、本発明の第１実施形態による光伝送システムの要部構成を示す図である。また、図２は、第１実施形態の光伝送システムの全体構成を示す概略図である。
【００２３】
まず、図２において、本光伝送システムは、例えば光端局１ａ，１ｂ間に上り回線および下り回線が設けられ、各回線の分布型ラマン増幅を一括して行うラマン増幅器を備えた光中継局２０が光伝送路上に等間隔で複数配置された基本構成を備える。なお、図２において、１台の光中継局は、上り回線および下り回線上に描かれている１組の黒丸印により表されている。
【００２４】
光端局１ａは、上り回線に対応した光送信機と下り回線に対応した光受信機とを備え、また、光端局１ｂは、下り回線に対応した光送信機と上り回線に対応した光受信機とを備える。これらの光端局１ａ，１ｂの構成は、公知の光端局の構成と同様である。
各光端局１ａ，１ｂおよび光中継局２０の間、並びに、隣り合う光中継局２０の間は、正分散ファイバ（＋Ｄファイバ）および負分散ファイバ（−Ｄファイバ）を組み合わせた混合伝送路により、上下の各回線にそれぞれ対応させて互いに接続されている。また、上り回線および下り回線上の各伝送区間については、信号光に対する区間平均の波長分散が正となる混合伝送路（以下、正の混合伝送路とする）１０Ｐを用いた区間と、信号光に対する区間平均の波長分散が負となる混合伝送路（以下、負の混合伝送路とする）１０Ｎを用いた区間とが所要の配置で設けられる。図２では、正の混合伝送路１０Ｐを用いた伝送区間が「＋」で示され、負の混合伝送路１０Ｎを用いた伝送区間が「−」で示されている。ここでの正および負の混合伝送路の配置は、例えば、上り回線および下り回線について、同一の伝送区間には同じ符号の混合伝送路が用いられるようにすると共に、光端局１ａ，１ｂ間の光伝送路における累積波長分散がほぼ零になるように設定してある。具体的に図２の一例では、上り回線の上流側から順に、負の混合伝送路１０Ｎを用いた４つの伝送区間と、正の混合伝送路１０Ｐを用いた８つの伝送区間と、負の混合伝送路１０Ｎを用いた４つの伝送区間とが配置されている。
【００２５】
なお、各伝送区間に用いる正および負の混合伝送路の配置は、図２の一例に限定されるものではなく、光伝送システムの構成等に応じて適宜に設定することが可能である。また、システム全体での累積波長分散がほぼ零になるようにしているが、有意な累積波長分散が生じるような配置であってもよく、この場合には、光端局等において上記の累積波長分散を補償するようにすればよい。
【００２６】
このような上り回線および下り回線についての分布型ラマン増幅を各光中継局２０で一括して行うシステム構成においては、上述の図９で示した場合と同様に、上り回線と下り回線で区間平均の波長分散が正負で異なる２種類の伝送区間を１つの光中継局２０により励起する箇所（符号相違点）が生じることになる。具体的に、図２の一例では、上り回線の上流側から４番目および１２番目の各光中継局２０が配置された地点が上記の符号相違点に該当することになる。
【００２７】
第１実施形態の光伝送システムの特徴は、上記のような符号相違点の光中継局２０に接続される各々の混合伝送路を改良することで、区間平均の波長分散が正負で異なる各伝送区間におけるラマン利得の差を小さくさせるようにした点である。ここでは、例えば４番目の光中継局２０付近を拡大した構成図を図１に示して、上記の特徴を詳しく説明することにする。なお、１２番目の光中継局２０に接続される混合伝送路の改良点については、４番目の光中継局２０の場合と同様にして考えることができるためここでの説明を省略する。
【００２８】
図１において、中央に示した一点鎖線内の構成が４番目の光中継局２０に設けられるラマン増幅器に該当し、この符号相違点の光中継局２０には、上り回線について、上流側（図で左側）の伝送区間に用いられる負の混合伝送路１０Ｎと、下流側（図で右側）の伝送区間に用いられる正の混合伝送路１０Ｐとが接続され、また、下り回線について、上流側（図で右側）の伝送区間に用いられる正の混合伝送路１０Ｐと、下流側（図で左側）の伝送区間に用いられる負の混合伝送路１０Ｎとが接続されている。
【００２９】
光中継局２０のラマン増幅器は、その具体的な構成として、例えば、ラマン増幅のための励起光を生成する励起光源２１と、その励起光源２１によって生成された励起光を上り回線および下り回線に分配するための光カプラ２２と、その光カプラ２２により分岐された一方の励起光を上り回線に与える合波器２３Ａと、他方の励起光を下り回線に与える合波器２３Ｂとを有するものとする。
【００３０】
励起光源２１は、各回線を伝送される信号光の波長帯域に応じて波長の設定された所要のパワーの励起光を生成する公知の光源である。この励起光源２１としては、特定の波長の励起光を生成する単一波長光源や、互いに波長の異なる複数の励起光を生成する多波長光源などを使用することが可能である。
光カプラ２２は、励起光源２１から出力される励起光を所定の比率（例えば、１：１）で分岐する一般的な分岐カプラである。
【００３１】
上り回線側の合波器２３Ａは、光カプラ２２から出力される一方の励起光を、上流側に接続された負の混合伝送路１０Ｎに対して、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬するように与えると共に、上流側の負の混合伝送路１０Ｎを伝搬した信号光を透過して下流側の正の混合伝送路１０Ｐに伝達する。
下り回線側の合波器２３Ｂは、光カプラ２２から出力される他方の励起光を、上流側に接続された正の混合伝送路１０Ｐに対して、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬するように与えると共に、上流側の正の混合伝送路１０Ｐを伝搬した信号光を透過して下流側の負の混合伝送路１０Ｎに伝達する。
【００３２】
各回線の正の混合伝送路１０Ｐは、＋Ｄファイバ１１Ｐおよび−Ｄファイバ１２Ｐから構成される。＋Ｄファイバ１１Ｐは、信号光に対して正の波長分散を有し、かつ、望ましくは正の分散スロープを有する。−Ｄファイバ１２Ｐは、信号光に対して負の波長分散を有し、かつ、望ましくは負の分散スロープを有する。この−Ｄファイバ１２Ｐのモードフィールド径は、＋Ｄファイバ１１Ｐのモードフィールド径に比べて小さなものとなる。また、負の混合伝送路１０Ｎについても、正の混合伝送路１０Ｐと同様にして、＋Ｄファイバ１１Ｎおよび−Ｄファイバ１２Ｎから構成される。各回線の正および負の各混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎにおいて、＋Ｄファイバ１１Ｐ，１１Ｎは上流側に配置され、−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎは下流側に配置される。すなわち、上り回線および下り回線を伝送される各信号光は、各々の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎにおいて、＋Ｄファイバ１１Ｐ，１１Ｎを伝搬した後に−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎを伝搬することになる。
【００３３】
上記のような符号相違点の光中継局２０に接続される正および負の各混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎが、公知の光伝送システムに適用される正および負の混合伝送路と異なる点は、−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎのそれぞれの長さが等しくなるように設定されている点である。すなわち、公知の光伝送システムでは、混合伝送路における区間平均の波長分散を所要の値に設定するために、＋Ｄファイバおよび−Ｄファイバの長さの割合を変えていた。具体的には、例えば、＋Ｄファイバおよび−Ｄファイバの波長分散値がそれぞれ＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるとした場合を考えると、５０ｋｍの伝送区間について平均の波長分散を−２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍにするためには、＋Ｄファイバの長さを３２．５ｋｍ、−Ｄファイバの長さを１７．５ｋｍに設定し、５０ｋｍの伝送区間について平均の波長分散を＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍにするためには、＋Ｄファイバの長さを３６．７ｋｍ、−Ｄファイバの長さを１３．３ｋｍに設定していた。
【００３４】
これに対して本実施形態では、波長分散値の異なる−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎを適用することにより、区間平均の波長分散が調整されるようにして、正の混合伝送路１０Ｐを構成する＋Ｄファイバ１１Ｐおよび−Ｄファイバ１２Ｐの長さの割合と、負の混合伝送路１０Ｎを構成する＋Ｄファイバ１１Ｎおよび−Ｄファイバ１２Ｎの長さの割合とが同じになるようにしている。
【００３５】
ここでは、具体例として、５０ｋｍの伝送区間について、各混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎを構成する＋Ｄファイバ１１Ｐ，１１Ｎおよび−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎの長さを３４．６ｋｍおよび１５．４ｋｍにそれぞれ設定する場合を考えることにする。この場合、区間平均の波長分散が＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる正の混合伝送路１０Ｐを構成するためには、＋Ｄファイバ１１Ｐおよび−Ｄファイバ１２Ｐの波長分散値をそれぞれ＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび−３６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定すればよい。また、区間平均の波長分散が−２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる負の混合伝送路１０Ｎを構成するためには、＋Ｄファイバ１１Ｎおよび−Ｄファイバ１２Ｎの波長分散値をそれぞれ＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび−５４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定すればよい。
【００３６】
上記のような波長分散値の異なる−Ｄファイバ１２Ｐ，１０Ｎは、例えば図３に示すような−Ｄファイバの波長分散値の製造分布を考慮することで、比較的容易に入手可能である。すなわち、これまでのように＋Ｄファイバと−Ｄファイバの長さの割合を変化させていた場合、図３の製造分布のピーク付近に該当する−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値を持つ−Ｄファイバを選択して、その長さを調整していた。本実施形態では、これまで−Ｄファイバとして利用していなかったような製造分布のピークから外れた−Ｄファイバをも選択範囲に含め、それらのうちから上記の具体例で考えたような波長分散値を持つ−Ｄファイバを適宜に利用することが可能である。
【００３７】
このように第１実施形態の光伝送システムでは、符号相違点の光中継局２０に接続される正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎについて、−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎの波長分散値を異ならせることで区間平均の波長分散を調整するようにしたことによって、ラマン利得が主に得られることになるモードフィールド径の小さな−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎの長さが、正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎを用いた各伝送区間でほぼ等しくなる。このため、上り回線および下り回線に対して共通のラマン増幅器を用いて分布型ラマン増幅を行うシステム構成であっても、上り回線と下り回線の間でのラマン利得の差を小さくすることができるようになる。これにより、システム上の各伝送区間におけるラマン増幅特性のばらつきを低減することができ、例えば、大容量長距離波長多重光伝送システム等を実現することが可能になる。
【００３８】
なお、上記の第１実施形態では、波長分散値の異なる−Ｄファイバ１２Ｐ，１２Ｎを用いることで区間平均の波長分散を調整した正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎが、符号相違点の光中継局２０に接続される伝送区間について適用される場合を示したが、符号相違点以外の光中継局２０に接続される他の伝送区間についても上記のような混合伝送路を適用してもよい。光伝送システムのすべての伝送区間について適用するようにすれば、システム全体の光伝送路の構成を簡略なものにすることも可能である。
【００３９】
また、各光中継局２０のラマン増幅器について、１つの励起光源２１で生成される励起光を光カプラ２２によって上り回線および下り回線に分配するようにしたが、複数の励起光源で生成される励起光を合波した後に各回線へ分配するようにしてもよい。具体的には、例えば図４に示すように、励起光源２１ａ，２１ｂで生成される各励起光を偏波合成器２４を用いて合波した後、その合波された励起光を光カプラ２２で分岐して合波器２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ送るようにすることが可能である。また、例えば図５に示すように、励起光源２１ｃ，２１ｄで生成される波長の異なる励起光を波長合成器２５を用いて合波するようにしてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態による光伝送システムについて説明する。
第２実施形態は、前述した第１実施形態の光伝送システムについての変形例である。具体的には、第１実施形態の光伝送システムでは、光端局１ａ，１ｂ間の各光中継局２０が等間隔に配置され、各々の伝送区間がすべて同じ距離（例えば、５０ｋｍ）に設定されるようなシステム構成を想定した。これに対して第２実施形態の光伝送システムでは、各々の伝送区間の距離を任意に設定できるようなシステム構成を想定した場合について考えることにする。
【００４１】
図６は、第２実施形態による光伝送システムの要部構成を示す図である。なお、本光伝送システムの全体構成は上述の図２に示した場合と同様であって、図６には、上述の図１に示した場合と同様にして、上り回線の上流側から４番目の光中継局２０付近を拡大した構成が示してある。
図６に示す要部構成の特徴は、中央に位置する符号相違点の光中継局２０に接続される正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎについて、各々の全長Ｌｐ，Ｌｎを調整することによって、同じ波長分散値を有し長さの異なる−Ｄファイバ１２ｐ，１２ｎを用いながらも、上り回線および下り回線に対する所望の分布型ラマン増幅が共通のラマン増幅器により実現されるようにした点である。
【００４２】
符号相違点の光中継局２０によって実現される各回線に対する分布型ラマン増幅については、基本的に、各々の伝送区間で生じるラマン利得が、その伝送区間における伝送路損失および励起光合波系損失とほぼ等しくなればよい。上り回線および下り回線を共通のラマン増幅器により励起する場合、正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎを構成する−Ｄファイバ１２ｐ，１２ｎの長さが異なれば、各混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎにおけるラマン利得に差が生じることになる。しかし、各々の伝送区間における伝送路損失および励起光合波系損失がラマン利得にほぼ等しくなるようにそれぞれの伝送区間の距離（各混合伝送路の全長Ｌｐ，Ｌｎ）が設定されていれば、各回線に対する分布型ラマン増幅の利得差を実質的に小さくすることができる。
【００４３】
具体的に、図６に示した正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎを構成する＋Ｄファイバ１３Ｐ，１３Ｎおよび−Ｄファイバ１４Ｐ，１４Ｎの波長分散値として、例えば＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを想定した場合を考えることにする。この場合、例えば、負の伝送区間に用いられる混合伝送路１０Ｎの全長Ｌｎを５０ｋｍとして、その区間平均の波長分散を−２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍにするためには、＋Ｄファイバ１３Ｎおよび−Ｄファイバ１４Ｎの長さをそれぞれ３６．７ｋｍおよび１３．３ｋｍに設定すればよい。この負の混合伝送路１０Ｎを用いた伝送区間における損失を補償するための分布型ラマン増幅に必要な励起光パワーは所要の値に決まるため、それと同じパワーの励起光を用いて、区間平均の波長分散が＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる正の伝送区間について必要なラマン利得を実現するための混合伝送路１０Ｐの全長Ｌｐを求めることができる。具体的に上記の設定条件では、正の混合伝送路１０Ｐの＋Ｄファイバ１３Ｐおよび−Ｄファイバ１４Ｐの長さをそれぞれ３３．８ｋｍおよび１２．２ｋｍとして混合伝送路１０Ｐの全長Ｌｐを４６ｋｍに設定すればよい。
【００４４】
このように第２実施形態の光伝送システムでは、符号相違点の光中継局２０に接続される正および負の混合伝送路１０Ｐ，１０Ｎについて各々の全長Ｌｐ，Ｌｎを調整するようにしても、前述した第１実施形態の場合と実質的に同等の作用効果を得ることが可能になる。
なお、上記の第２実施形態では、同じ波長分散値を有する−Ｄファイバ１４Ｐ，１４Ｎを用いるようにしているが、前述した第１実施形態と第２実施形態の組み合わせを考え、波長分散値の異なる−Ｄファイバを用いると共に伝送区間の距離を調整するようにして、区間平均の波長分散が正負で異なる各伝送区間における分布型ラマン増幅の最適化を図るようにしてもよい。
【００４５】
また、上記の第２実施形態でも、光中継局２０について１つの励起光源２１で生成される励起光を上り回線および下り回線に分配するようにしているが、前述の図４および図５に例示した場合と同様に、複数の励起光源で生成される励起光を合波した後に各回線へ分配するようにしてもよい。
【００４６】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００４７】
（付記１）  信号光が互いに反対方向に伝搬する上り回線および下り回線を有し、該各回線が複数の伝送区間から構成されており、各々の伝送区間に対して各回線に共通の励起光源で生成した励起光をそれぞれ供給することにより信号光をラマン増幅して伝送する光伝送システムであって、
前記各回線の複数の伝送区間は、それぞれ、信号光に対して正の波長分散を有する正分散ファイバと信号光に対して負の波長分散を有する負分散ファイバとを接続した混合伝送路が用いられると共に、前記正分散ファイバおよび前記負分散ファイバにおける累積波長分散を合計した区間平均の波長分散が正になる伝送区間と、前記区間平均の波長分散が負になる伝送区間とを含み、
前記区間平均の波長分散が正になる一方の回線の伝送区間と、前記区間平均の波長分散が負になる他方の回線の伝送区間とに対して、各回線に共通の励起光源で生成した励起光がそれぞれ供給される地点を符号相違点とし、該符号相違点に対応する、前記一方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路および前記他方の回線の伝送区間に用いられる混合伝送路は、各々を構成する前記正分散ファイバおよび前記負分散ファイバが、互いの伝送区間で生じるラマン利得の差を実質的に小さくする構造を有することを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００４８】
（付記２）  付記１に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、波長分散値の異なる負分散ファイバを使用することにより、各々の負分散ファイバの長さをほぼ等しくしたことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００４９】
（付記３）  付記２に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、区間平均の波長分散が負になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が、区間平均の波長分散が正になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値よりも小さいことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００５０】
（付記４）  付記３に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、負分散ファイバの波長分散値に関する製造分布の中心値に対して、区間平均の波長分散が負になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が小さく、区間平均の波長分散が正になる伝送区間に用いられる負分散ファイバの波長分散値が大きいことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００５１】
（付記５）  付記１に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路は、区間平均の波長分散が正になる側の全長が、区間平均の波長分散が負になる側の全長よりも短いことを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００５２】
（付記６）  付記１に記載のラマン増幅を用いた光伝送システムであって、
前記符号相違点に対応する各回線の伝送区間にそれぞれ用いられる混合伝送路が、前記符号相違点以外に対応する各回線の伝送区間にも用いられることを特徴とするラマン増幅を用いた光伝送システム。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のラマン増幅を用いた光伝送システムは、上り回線および下り回線の各伝送区間に対して共通の励起光源で生成した励起光をそれぞれ供給するとき、各回線の伝送区間で生じるラマン利得の差が実質的に小さくなるような構成を適用したことで、システム上の各伝送区間におけるラマン増幅特性のばらつきを低減することができ、例えば、大容量長距離波長多重光伝送システム等を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光伝送システムの要部構成を示す図である。
【図２】上記第１実施形態の光伝送システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】上記第１実施形態において用いられる−Ｄファイバに関する波長分散値の製造分布を示す図である。
【図４】上記第１実施形態に適用可能な光中継局に関する他の構成例を示す図である。
【図５】上記第１実施形態に適用可能な光中継局に関する別の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光伝送システムの要部構成を示す図である。
【図７】一般的なＷＤＭ光増幅中継伝送システムの構成例を示す図である。
【図８】先願発明にかかる光伝送システムの構成例を示す図である。
【図９】図８の光伝送システムに関する欠点を説明するための図である。
【図１０】図９における点線部分を拡大して示した例示図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ａ1，１ｂ1，１ａ2，１ｂ2    光端局
１０，１０Ｐ，１０Ｎ    混合伝送路
１１Ｐ，１１Ｎ，１１ｐ，１１ｎ    正分散ファイバ（＋Ｄファイバ）
１２Ｐ，１２Ｎ，１２ｐ，１２ｎ    負分散ファイバ（−Ｄファイバ）
２０    光中継局
２１，２１ａ〜２１ｄ    励起光源
２２    光カプラ
２３Ａ，２３Ｂ    合波器
２４    偏波合成器
２５    波長合成器
【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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