(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間部分領域を除く領域の特性値より大きい光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする分布型光増幅装置。
【請求項２】
非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする分布型光増幅装置。
【請求項３】
前記第１特性値と前記第３特性値とは等しい値であること
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項４】
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの結合部分および前記第２光ファイバと前記第３光ファイバとの結合部分は、モード変換スプライスで結合されていること
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項５】
前記光ファイバを伝送する光信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分散と前記第２光ファイバの波長分散との積が負であり、前記第１光ファイバと前記第３光ファイバとの波長分散が等しいこと
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項６】
前記光ファイバを伝送する光信号波長における伝送路の累積波長分散が出力端で零であること
を特徴とする請求項５に記載の分布型光増幅装置。
【請求項７】
前記光ファイバを伝送する光信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分散スロープと前記第２光ファイバの波長分散スロープとの積が負であり、前記第１光ファイバと前記第３光ファイバとの波長分散スロープが等しいこと
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項８】
前記光ファイバを伝送する光信号波長における伝送路の累積波長分散スロープが距離に対し線形であること
を特徴とする請求項７に記載の分布型光増幅装置。
【請求項９】
前記光ファイバを伝送する光信号波長における伝送路の累積波長分散スロープが出力端で零であること
を特徴とする請求項７に記載の分布型光増幅装置。
【請求項１０】
前記第１光ファイバの長さと前記第３光ファイバの長さとは等しいこと
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項１１】
前記第１光ファイバと前記第３光ファイバとの長さの和と前記第２光ファイバの長さとの比が１：１ないし２：１であること
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項１２】
前記光ファイバは、５０ｋｍ以上の長さであること
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項１３】
前記光ファイバの全損失に対するラマン・オン／オフ利得の相対利得は０．５ないし１であること
を特徴とする請求項２に記載の分布型光増幅装置。
【請求項１４】
光信号に所定の処理を行う処理手段と、
前記処理手段に接続され、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする光通信用の局。
【請求項１５】
前記処理手段は、光信号を受信する受信手段であること
を特徴とする請求項１４に記載の光通信用の局。
【請求項１６】
前記処理手段は、光信号を増幅する中継増幅手段であること
を特徴とする請求項１４に記載の光通信用の局。
【請求項１７】
前記処理手段は、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定波長の光信号を分岐および／または挿入する分岐・挿入手段であること
を特徴とする請求項１４に記載の光通信用の局。
【請求項１８】
光信号に所定の処理を行う第１局および第２局と、前記第１局と前記第２局との間を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおいて、
前記光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバであり、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備えること
を特徴とする光通信システム。
【請求項１９】
光信号を生成する光送信局と、光信号を増幅する少なくとも１つの光中継局と、光信号を受信する光受信局と、前記光送信局、前記光受信局および前記光中継局の各局間を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおいて、
前記光伝送路のうちの少なくとも１つの局間における光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバであり、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備えること
を特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送路と光増幅媒体とを兼ねることができる分布型光増幅装置に関し、伝送損失の補償、非線形光学効果の抑制および光信号対雑音比の改善をすることができる分布型光増幅装置に関する。さらに、該分布型光増幅装置に好適な光ファイバケーブル、該分布型光増幅装置を備える光通信用の局、および、該分布光増幅装置を備える光通信システムに関する。
将来のマルチメディアネットワークの構築を目指し、超長距離でかつ大容量の光通信装置が要求されている。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重（以下、「ＷＤＭ」と略記する。）方式が、光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点から研究・開発が進められている。
特に、超長距離光通信システムでは、ＷＤＭ光信号が光ファイバ伝送路を伝送する間に減衰してしまうことから、ＷＤＭ光信号を増幅する必要がある。このため、ＷＤＭ光信号を増幅する光増幅装置の研究・開発が盛んである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信システムは、互いに波長の異なる複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光信号を生成する光送信局と、光送信局から送出されたＷＤＭ光信号を伝送する光伝送路と、伝送されたＷＤＭ光信号を受信する光受信局とを備え、さらにＷＤＭ光信号を増幅する機能を備える光中継局が光伝送路の途中に必要に応じて１個または複数個設けられる。
【０００３】
光信号は、このような光伝送路を伝送する間に波長分散、伝送損失および非線形光学効果などにより波形が劣化する。このため、種々の対策が考案されている。
波長分散補償方法は、従来から様々な方法が考案されているが、その１つに、異なる波長分散を持つ光ファイバを組み合わせた波長分散管理光伝送路（dispersion-managed fiber、以下、「ＤＭＦ」と略記する。）がある。
【０００４】
図２１は、従来の波長分散管理光伝送路の構成を示す図である。
図２１Ａは、光通信システムにおける２局間の部分構成を示し、光中継局１００４-Aと光中継局１００４-Bとの間が光伝送路１００２で接続されている。光伝送路１００２は、波長分散が正である光伝送路１００２-L1 と波長分散が負である光伝送路１００２-L2 とから構成されている。光信号は、光中継局１００４-Aから、光伝送路１００２-L1 および光伝送路１００２-L2 を介して、光中継局１００４-Bに伝送され、伝送中に、光伝送路１００２-L1 で正の波長分散を受け、光伝送路１００２-L2 で負の波長分散を受けることで、累積波長分散がほぼ零になるように補償される。このようなＤＭＦは、例えば、米国特許第５１９１６３１号明細書および特開平９−３１８８２４号公報に開示されている。
【０００５】
また、波長分散を対称にした対称型ＤＭＦについても開示されている。
図２１Ｂは、光通信システムにおける２局間の部分構成を示し、光中継局１００４-Cと光中継局１００４-Dとの間が光伝送路１００２で接続されている。光伝送路１００２は、波長分散が正である光伝送路１００２-L3 と波長分散が負である光伝送路１００２-L4 と波長分散が正である光伝送路１００２-L5 とから構成されている。光中継局１００４-Cから送出された光信号は、光伝送路１００２-L3 で正の波長分散を受け、光伝送路１００２-L4 で負の波長分散を受け、そして、光伝送路１００２-L5 で再び正の波長分散を受け、光中継局１００４-Dに伝送され、累積波長分散がほぼ零になるように補償される。一方、光中継局１００４-Dから送出された光信号は、光伝送路１００２-L5 で正の波長分散を受け、光伝送路１００２-L4 で負の波長分散を受け、そして、光伝送路１００２-L3 で再び正の波長分散を受け、光中継局１００４-Cに伝送され、累積波長分散がほぼ零になるように補償される。このようなＤＭＦは、例えば、米国特許第５７７８１２８号明細書、文献「N.J.Smith,F.M.Knox,N.J.Doran,K.J.Blow and I.Bennion,"Enhanced power solitons in optical fibers with periodic dispersion management",Electronics Letters,Vol.31,No1,P54-P55,4th Jan.1996」、文献「N.J.Smith,N.J.Doran,F.M.Knox and W.Forysak,"Energy-scaling characteristics of solitons in strongly dispersion-managed fibers",Optics Letters,Vol.21,No.24,P1981-P1983,Dec.15,1966」および文献「Itsuro Morita,Keiji Tanaka,Noboru Edagawa and Masatoshi Suzuki,"40 Gbit/s×16 WDM transmission over 2000 km using dispersion managed low-nonlinear fiber span", ECOC 2000, Vol. 4, 25-26 (2000)」に開示されている。
【０００６】
これらの従来技術では、波長分散補償の観点から考案された技術であり、光伝送路を光増幅媒体に兼ねて分布型光増幅を行う場合については、考慮されていない。
一方、伝送損失の補償方法も、従来から様々な方法が考案されているが、その１つに分布型光増幅装置、特に、分布型ラマン増幅装置がある。
【０００７】
図２２は、従来の損失補償・分布型ラマン増幅装置の構成を示す図である。
図２２Ａは、上述の光通信システムにおける２局間の部分構成を示し、光中継局１００４-Aと光中継局１００４-Eとの間が光伝送路１００２で接続されている。光中継局１００４-Eには、ラマン増幅するための励起光を供給する励起光源１００５-Eが備えられる。光伝送路１００２は、実効断面積が大である光伝送路１００２-L6 と光伝送路１００２-L6 に較べて実効断面積が小である光伝送路１００２-L7 とから構成され、励起光源１００５-Eから励起光が供給される。光信号は、光中継局１００４-Aから、光伝送路１００２-L6 および光伝送路１００２-L7 を介して、光中継局１００４-Eに伝送され、伝送中に、光伝送路１００２で励起光によってラマン増幅され、これにより伝送損失がほぼ零になるように補償される。すなわち、光中継局１００４-Aの出力光レベルと光中継局１００４-Eの入力光レベルがほぼ等しくなるように、光信号がラマン増幅される。実効断面積は、光伝送路の断面積の中で、光信号と励起光とが相互作用してラマン増幅を有効に生じる部分である。このようなＤＭＦは、例えば、文献「R.Ohhira,Y.Yano,A.Noda,Y.Suzuki,C.Kurioka,M Tachigori,S.Moribayashi,K.Fukuchi,T.Ono and T.Suzaki,"40 Gbit/s×8 NZR WDM transmission experiment over 80 km X 5-span using distributed raman amplification in RDF",ECOC'99,26-30 P176-P177,Sep.1999,Nice France」に開示されている。
【０００８】
ここで、実効断面積の大きさは、非線形光学効果の大きさに関係しており、実効断面積が大きいと非線形光学効果が小さく、逆に、実効断面積が小さいと非線形光学効果が大きい。そこで、光信号を送出する光中継局１００４-Aでの光パワーを大きくするか、励起光が供給される光中継局１００４-Eでの光パワーを大きくするかの選択から、図２２Ｂに示すように、実効断面積の小さい光伝送路１００２-L8 と光伝送路１００２-L8 に較べて実効断面積の大きい光伝送路１００２-L9 とで光伝送路１００２を構成し、光伝送路１００２-L8 を光中継局１００４-Aに接続する構成もある。このような構成は、例えば、文献「奥野俊明  津崎哲文  西村正幸、”分布ラマン増幅を利用した長手方向無損失伝送路の提案”,B-10-116,２０００年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会」に開示されている。
【０００９】
これら図２２に示す従来技術では、伝送損失を補償する観点から考案された技術であり、波長分散補償、光信号対雑音比（以下、「光ＳＮＲ」と略記する。）などについては、考慮されていない。
また、これら図２１および図２２に示す従来技術では、光信号に生じる非線形光学効果、特に、非線形位相シフトについても考慮されていない。
【００１０】
なお、波長分散と実効断面積との関係は、通常、正波長分散の光ファイバでは実効断面積が小さく、負波長分散の光ファイバでは実効断面積が大きい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誤り率をより少なく光信号を長距離伝送するためには、１つの物理量を補償するのではなく、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補償する必要があるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明では、分布型光増幅装置の光増幅媒体を適切に設計することで、上記問題点を解決する分布型光増幅装置、光ファイバケーブル、光通信用の局および光通信システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が中間部分領域を除く領域の特性値より大きい光ファイバと、光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える分布型光増幅装置によって達成される。
【００１４】
そして、上述の目的は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、第１光ファイバに接続され、第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、第２光ファイバに接続され、第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える分布型光増幅装置によっても達成される。
【００１５】
また、上述の目的は、光信号に所定の処理を行う処理手段と、処理手段に接続され、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、第１光ファイバに接続され、第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、第２光ファイバに接続され、第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備える光通信用の局によって達成される。
【００１６】
さらに、上述の目的は、光信号に所定の処理を行う第１局および第２局と、第１局と第２局との間を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおいて、光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、第１光ファイバに接続され、第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、第２光ファイバに接続され、第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバであり、光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備える光通信システムによって達成される。
【００１７】
このような分布型光増幅装置、光通信用の局および光通信システムは、上述した特定な構成である光ファイバを備えるので、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補償し、光ＳＮＲを改善することができる。このため、従来に較べて伝送距離を延ばすことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
本発明にかかる光通信システムの実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、光通信システムの構成を示す図である。
図２は、総合管理・分布型ラマン増幅装置の構成、光信号パワーおよび累積波長分散を示す図であり、光通信システムにおける２局間の部分構成を示す。
図１および図２において、光通信システムは、互いに波長の異なる光信号を波長多重した複数ｍ波のＷＤＭ光信号を生成する光送信局１０１と、光送信局１０１から出力されたＷＤＭ光信号を伝送するとともに励起光源１０５から出力された励起光によってＷＤＭ光信号を増幅する光増幅媒体である光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ光信号が入力され、ＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信局１０３とを備えて構成される。
【００２０】
さらに、光通信システムには、光伝送路１０２間において、光中継局１０４が接続される。光中継局１０４は、光伝送路１０２間に必要に応じて複数個が設けられ、分布型光増幅を行うための励起光を光伝送路１０２に供給する励起光源１０５を備える。そして、光中継局１０４は、集中型の光増幅部および光分岐・挿入部のうちいずれか一方または両方を必要に応じて備える。この集中型の光増幅部は、ＷＤＭ光信号を所定の出力光レベルまで増幅する光回路であり、光分岐・挿入部は、ＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入する光回路である。さらに、励起光源１０５は、光受信局１０３にも備えられる。
【００２１】
光伝送路１０２は、非線形屈折率ｎ2 を実効断面積Ａeff で割った値を特性値とすると、中間部分領域の特性値が中間部分を除く領域の特性値より大きい光ファイバである。すなわち、図２Ａに示すように、光伝送路１０２は、所定の特性値である第１光伝送路１０２-L1 と、第１光伝送路１０２-L1 に接続され特性値が第１光伝送路１０２-L1 より大きい第２光伝送路１０２-L2 と、第２光伝送路１０２-L2 に接続され特性値が第２光伝送路１０２-L2 より小さい第３光伝送路１０２-L3 とを備えて構成され、第１光伝送路１０２-L1 がＷＤＭ光信号の伝送方向に対し上流側である光中継局１０４-A（光送信局１０１の場合もある。）に接続され、第３光伝送路１０２-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中継局１０４-B（光受信局１０３の場合もある。）に接続される。
【００２２】
（実施形態の動作・効果）
このような光通信システムでは、励起光源１０５から供給される励起光によって、光信号は、光伝送路１０２中でラマン増幅されるので、光伝送路１０２の伝送損失を補償することができる。
【００２３】
そして、ラマン増幅特性は、（式１）によって計算される。
【数１】
0004372330.tif 000002
ここで、ｚ軸を光伝送路１０２の伝送方向にとると、ｎｆ（ｚ、ν）は、距離ｚおよび周波数νにおけるフォワード光（光伝送路を前方に伝播するすべての光）パワー、ｎｂ（ｚ、ν）は、距離ｚおよび周波数νにおけるバックワード光（光伝送路を後方に伝播するすべての光）パワー、α（ν）は、周波数νにおける減衰量、γ（ν）は、周波数νにおけるレーリー散乱係数、ｇr（△ν）ｇr（ζ−ν）は、周波数ζとνとの間におけるラマン利得係数、Ａeff は、光伝送路１２の実効断面積、ｈは、プランク定数、ｋは、ボルツマン係数、Ｔは、光伝送路１２の温度である。
【００２４】
この（式１）は、文献「H.Kidorf,K.Rottwitt,M.Nissov,M.Ma,E.Rabarijaona,"Pump interactions in a 100-nm Bandwidth Raman amplifier",IEEE Photonics Technology Letters,Vol.11,No.5,530-532 」を参照した。
この（式１）により、励起光の光パワーを適切に設定することにより、光送信局１０１と光中継局１０４との間、各光中継局１０４間および光中継局１０４と光受信局１０３との間の各区間において、図２Ｂに示すように受信側の入力レベルを送出側の出力レベルにほぼ等しくすることができる。
【００２５】
あるいは、（式１）によらず、送信端における出力レベルを検出し、この値を受信側に通知し、受信端における入力レベルを検出しながら励起光パワーを制御することで、受信側の入力レベルを送出側の出力レベルにほぼ等しくすることもできる。
なお、図２Ｂの横軸は、距離であり、縦軸は、光信号パワーである。
【００２６】
そして、非線形位相シフトΦNLは、（式２）によって与えられる。
【数２】
0004372330.tif 000003
ここで、ｎ2 （ｚ）は、ｚ軸方向に関する非線形屈折率、Ａeff （ｚ）は、ｚ軸に関する実効断面積、Ｐ（ｚ）は、ｚ軸に関する光パワー、ｋは、ｋ＝１／λであり、λは、信号波長である。
【００２７】
この（式２）より、光パワーの大きい領域で、例えば、光信号が送出される送信端付近の領域や励起光が供給される受信端付近の領域で、特性値を小さくすることにより、非線形位相シフトが抑制される。また、パワーの小さい領域で、例えば、伝送方向について光伝送路１０２の中央付近の領域で、特性値を大きくしても、非線形位相シフトは、あまり大きくなることはない。
【００２８】
よって、中央の光伝送路１０２-L2 の特性値が両側の光伝送路１０２-L1、１０２-L3の特性値よりも大きくした、上述の光伝送路１０２は、非線形位相シフトを抑制することができる。
さらに、光伝送路１０２を波長分散の観点からみると、例えば、第１光伝送路１０２-L1 および第３光伝送路１０２-L3 が正の波長分散（＋Ｄ）で、第２光伝送路１０２-L2 が負の波長分散（−Ｄ）である場合には、累積波長分散（ｐｓ／ｎｍ）と距離（ｋｍ）との関係は、図２Ｃに示すようになる。すなわち、光通信システムの累積波長分散は、０からＬ1 までの間では距離の増加とともに波長分散が増加し、Ｌ1 からＬ1＋Ｌ2までの間では距離の増加とともに波長分散が減少し、Ｌ1＋Ｌ2からＬ1＋Ｌ2＋Ｌ3 までの間では距離の増加とともに波長分散が再び増加する、波長分散ダイヤグラムとなる。このため、光伝送路１０２は、波長分散も補償することができる。
【００２９】
しかも、二分割型のＤＭＦ構成に比べ、光伝送路内における累積分散の偏移量を低減でき、また、距離平均した累積波長分散を小さくすることができるため、非線型効果による波形劣化を緩和することが可能である。
なお、光伝送路１０２の波長分散は、第１光伝送路１０２-L1 および第３光伝送路１０２-L3 が負の波長分散（−Ｄ）で、第２光伝送路１０２-L2 が正の波長分散（＋Ｄ）である場合も可能である。
【００３０】
ここで、第１光伝送路１０２-L1 の波長分散係数Ｄ1、波長分散スロープＳ1、長さＬ1とし、第２光伝送路１０２-L2の波長分散係数Ｄ2、波長分散スロープＳ2、長さＬ2とし、第３光伝送路１０２-L3 の波長分散係数Ｄ3、波長分散スロープＳ3、長さＬ3とすると、
Ｄ1／Ｓ1＝Ｄ2／Ｓ2＝Ｄ3／Ｓ3、Ｄ1・Ｌ1＋Ｄ2・Ｌ2＋Ｄ3・Ｌ3＝０・・・（式３）
の関係を満足するように光伝送路を構築した場合には、分散スロープも同時に補償されるため、各信号波長において均一な伝送特性を実現することができる。
【００３１】
なお、図２Ｃの横軸は、距離であり、縦軸は、累積波長分散である。
このように、図１および図２に示す光通信システムは、伝送損失、波長分散補償および非線形位相シフトの抑制をすることができるので、光ＳＮＲを従来に較べ格段に改善することができる。すなわち、伝送距離を従来に較べて長距離化することができる。
【００３２】
次に、上述の効果を検証したシミュレーションについて説明する。
図３は、光伝送路の構成別の光パワーと伝送距離との関係を示す図である。
シミュレーションは、図３Ｂに示すように、光増幅媒体および光伝送路であるＤＭＦと、ＤＭＦに接続される光中継局とを備える光伝送システムにおいて、ＤＭＦの構成を変えて行った。励起光は、後方向励起でＤＭＦに供給され、光中継局には、雑音指数６ｄＢのエルビウム元素添加光ファイバ増幅器があるとした。
【００３３】
ＤＭＦの構成は、代表的な３つの場合について行った。第１の場合（Type 1）のＤＭＦは、＋Ｄの第１光ファイバと−Ｄの第２光ファイバとで構成され、第２光ファイバに励起光が供給される場合である。第２の場合(Type 2)のＤＭＦは、特性値ｎ2／Ａeffが第２光ファイバに比べて小さく正の分散を持つ第１光ファイバと、負の分散を持つ第２光ファイバと、第２光ファイバに比べ特性値ｎ2／Ａeffが小さく正の分散を持つ第３光ファイバとで構成され、第３光ファイバに励起光が供給される場合である。なお、このシミュレーションでは、第１光ファイバと第３光ファイバには同一特性のファイバを用いており、その長さを等しくしている。第３の場合（Type 3）のＤＭＦは、−Ｄの第２光ファイバと＋Ｄの第１光ファイバとで構成され、＋Ｄの第１光ファイバに励起光が供給される場合である。
【００３４】
第２の場合（Type 2）が本発明にかかる光伝送システムである。
第１ないし第３光ファイバの特性パラメータを表１に示す。これらの特性パラメータは、製造上容易に実現可能な値を用いた例であり、もちろん、他の値でもよい。また、表１の特性パラメータは、１５５０ｎｍにおける値である。
【表１】
0004372330.tif 000004
表１に示すように、ＤＭＦの合計長は、すべての場合（Type 1,Type 2,Type 3）において１００ｋｍとした。表１の特性パラメータより、光ファイバ１００ｋｍの損失合計は、２０．５ｄＢである。そして、第１ないし第３の各場合（Type 1,Type 2,Type 3）において、第１光ファイバと第２光ファイバとの長さは、図３Ａに示すように、ＷＤＭ光信号がＤＭＦを伝送した後（すなわち、１００ｋｍを伝送した後）において、累積された波長波長分散が１５５０ｎｍで零となるように調整された。ＷＤＭ光信号は、Ｃバンドの１５２９ｎｍ〜１５６９ｎｍに１００ＧＨｚ間隔で４４波を波長多重した。励起光の励起波長は、（式１）に基づき、このＷＤＭ光信号がラマン増幅する波長に設定され、励起光の光パワーは、各信号入力レベルを−２ｄＢｍに設定した場合において、ＭＤＦの出力端における光パワーのチャンネル間偏差が±０．２ｄＢ以内となるように設定された。
【００３５】
なお、図３Ａの横軸は距離であり、縦軸は累積波長分散である。図３Ｃは、光伝送路入力信号パワーと光伝送路出力信号パワーが等しくなるようにラマン増幅した場合の光伝送路内での信号光パワー(チャンネル間の平均値)の様子を示している。また、図３Ｃは、伝送区間が１００ｋｍの場合であり、図３Ｄは、伝送区間が５０ｋｍの場合である。
【００３６】
図４ないし図９に結果を示す。
図４は、光伝送路入力信号パワーと光伝送路出力信号パワーが等しくなるようにラマン増幅した場合の光伝送路内での信号光パワー(チャンネル間の平均値)の様子を示している図である。
図５は、励起光パワーとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【００３７】
図６は、光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
図７は、位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
図８は、光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
図９は、光ＳＮＲと励起光パワーとの関係、および、位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【００３８】
ここで、図５ないし図８は、伝送区間が１００ｋｍの場合の結果である。
なお、図４の横軸は、ｋｍ単位で表示した距離であり、縦軸は、ｄＢｍ単位で表示した光伝送路１０２中の光パワーである。図５の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オフ利得であり、縦軸は、ｄＢｍ単位で表示した励起光パワーである。図６の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オフ利得であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮＲである。図７の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オフ利得であり、縦軸は、位相シフトである。図８の下横軸は、ｄＢ単位で表示したラマン・オン／オフ利得であり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮＲである。そして、図５ないし図８の上横軸は、相対利得である。ここで、相対利得とは、ラマン・オン／オフ利得（ｄＢ）を全伝送損失（ｄＢ）で割った値と定義し、本シミュレーションでは、全伝送損失は２０．５ｄＢである。図９の横軸は、ｄＢｍ単位で表示した励起光パワーであり、縦軸は、ｄＢ単位で表示した光ＳＮＲである。また、各図において、第１の場合（Type 1)の結果は、●または○で示され、第２の場合（Type 2)の結果は、■または□で示され、そして、第３の場合（Type 3)の結果は、▲または△で示される。光ＳＮＲは、（式４）によって計算された。
【数３】
0004372330.tif 000005
ここで、光ＳＮＲDRA はラマン増幅による光ＳＮＲであり、光ＳＮＲEDFAは、エルビウム元素添加光ファイバ増幅器による光ＳＮＲである。
ラマン・オン／オフ利得は、励起光を供給した場合（オン）における受信端の入力レベルと励起光を供給しない場合（オフ）における受信端の入力レベルとの比である。
【００３９】
図４は、図３Ｃの各図を１枚にまとめて示した図であり、図４から分かるように、伝送区間における光レベルは、第２の場合（Type 2）が最も小さくなることなく伝送される。そして、距離が０ｋｍから約５０ｋｍまでの区間では、各場合の特性はほぼ一致し、約５０ｋｍから１００ｋｍまでの区間では、各場合の特性が大きく異なっている。すなわち、この励起光が供給される受信端から約５０ｋｍまでの間で顕著にラマン増幅されていることが分かる。
【００４０】
また、図５から分かるように、同じラマン・オン／オフ利得を得るために必要な励起光パワーは、第１の場合（Type 1）、第２の場合（Type 2）、第３の場合（Type 3）の順に大きくなる。すなわち、第１の場合が最も少ない励起光パワーで大きなラマン・オン／オフ利得を得ることができ、効率が最もよい。これは、励起光入射端に近い領域に（すなわち、励起光パワーが十分大きい領域に）、非線型実効断面積が小さくラマン利得係数が大きな−Ｄファイバが割り当てられているからである。なお、図５におけるラマン・オン／オフ利得２０．５ｄＢの場合が図４の場合となっている。つまり、受信端における入力レベルを送信端における出力レベルにほぼ等しくするために、各場合において供給される励起光パワーは、異なっている。
【００４１】
一方、光ＳＮＲは、図６から分かるように、同じラマン・オン／オフ利得の場合では、第２の場合（Type 2）、第３の場合（Type 3）、第１の場合（Type 1）の順に悪くなる。
光増幅を用いた伝送システムでは、光ＳＮＲが信号品質を決定する大きな要因となる。図6において、実線は、雑音光パワー：Ｐn と信号光パワー：Ｐs の比：Ｐs／Ｐnによって定義される光ＳＮＲ（通常、よく用いられる光ＳＮＲの定義）を示す。ここで、雑音光パワー：Ｐn は、ラマン増幅に伴う自然ラマン散乱光のパワー：Ｐr とエルビウム元素添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）による自然放出光（ＡＳＥ）のパワー：Ｐe との和：Ｐn＝Ｐr＋Ｐe である。さらに、ラマン増幅を用いた伝送システムでは、ダブルレーリー散乱によるクロストークが信号品質を劣化させる。このため、特に本検討では、ダブルレーリー散乱による影響についても検討を行った。図6の破線は、ダブルレーリー散乱を考慮した場合の光ＳＮＲである。この計算では、自然ラマン散乱光とＡＳＥに加え、ダブルレーリー散乱光も雑音光として取り扱った。すなわち、雑音光パワー：Ｐn は，自然ラマン散乱光のパワー：Ｐr とＡＳＥのパワー：Ｐe とダブルレーリー散乱光のパワー：Ｐd の和：Ｐn＝Ｐr＋Ｐe＋Ｐdとして定義し、光ＳＮＲを雑音光パワー：Ｐn と信号光パワー：Ｐs の比：Ｐs／Ｐnによって定義した。
【００４２】
そして、非線形位相シフトは、図７から分かるように、同じラマン・オン／オフ利得の場合では、第１の場合（Type 1）、第２の場合（Type 2）、第３の場合（Type 3）の順に悪くなる。
したがって、伝送損失を補償する場合において、ラマン・オン／オフ利得の効率、光ＳＮＲの改善および非線形位相シフトの抑制の各バランスを取ると、第２の場合（Type 2）が最もよいことが分かる。
【００４３】
これをより明確に示した図が、図８および図９である。
図８は、各条件において非線形位相シフトが或る基準値になるように光ファイバ入力パワーを調整した場合の結果である。基準値は、入力レベルが−２ｄＢｍで励起光を供給しない条件で、第１の場合（Type 1）の構成で生じる非線形位相シフトの値である。
【００４４】
レイリークロストークの影響を考慮しない計算結果（図８実線）を見ると、Type 2の場合に最も高い（良好な）光ＳＮＲが得られることが分かる。また、Type 2の場合の光ＳＮＲ他の場合（Type 1,3）に比べて大きくなるのは，相対利得が約０．５以上（ラマン・オン／オフ利得が約１０ｄＢ以上）となる範囲であることが分かる。
【００４５】
さらに、レイリークロストークを考慮した計算結果（図８点線）を見ると、Type 2の場合に得られる最大光ＳＮＲは、その他の場合（Type 1,Type 3）の最大光ＳＮＲに比べて大きいことが分かる。従って、Type 2の場合に最も良好な光ＳＮＲが得られるという結果は、レイーリークロストークを考慮した場合でも変わらない。また、Type 2の場合の光ＳＮＲが他の場合（Type 1,3）に比べて大きくなるのは、相対利得が約０．５〜１（ラマン・オン／オフ利得が約１０〜２０．５ｄＢ）となる範囲であることが分かる。
【００４６】
図９は、図８の横軸を励起光パワーに変えたものであり、さらに、非線形位相シフトもプロットした。図９の実線が非線形位相シフトを示し、破線が光ＳＮＲを示す。
現状、励起光パワーの上限値は、安全基準の観点や励起光源の最大出力などによって＋２７〜＋３０ｄＢｍ程度に制限されている。しかし、Type２では、その様な励起光パワーの上限値を超えること無く良好な光ＳＮＲが得られることが分かる。
【００４７】
このように伝送損失の補償、ラマン・オン／オフ利得の効率および非線形位相シフトの抑制の各バランスを取ると、第２の場合（Type 2）が最も良い。また、図２Ｃおよび図３Ａに示すように、第２の場合（Type 2）では光伝送路内における累積波長分散の偏移量を低減することができるため、分散補償の観点からも最もすぐれている。このことを確認するため、次の伝送波形シミュレーションを行った。
【００４８】
図１０は、光伝送路の構成別のアイパターンを示す図である。
図１０は、第１ないし第３の場合（Type 1、Type 2、Type 3）に対し、各信号間隔１００ＧＨｚの４０Ｇｂｉｔ／Ｓのリターン・ゼロ（ＲＺ）光信号を入力レベル＋４ｄＢｍ／ｃｈで光伝送路に入力し、６００ｋｍ（１００ｋｍ×６スパン（span））伝送した後におけるアイパターンである。
【００４９】
図１０から分かるように、本発明にかかる第２の場合（Type 2）が最もアイ開口が広く、良好な波形が得られる。
したがって、第２の場合（Type 2）の光伝送路は、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補償し、光ＳＮＲを最も改善する。
なお、上述では、 第１光ファイバの合計長（Ｌ１＋Ｌ３）と、第２光ファイバの長さ(Ｌ２）の比Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）がほぼ０．５である場合について説明したが、この他の比でも良い。以下に、この長さの比について考察する。
【００５０】
参考文献、カタログ調査および理論的考察により、本発明を実現でき、かつ、現状技術で製造可能な光ファイバの取り得る特性パラメータの値の範囲は、表２に示す通りである。ここで、表２の特性パラメータは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【表２】
0004372330.tif 000006
一区間内（２局間）の累積波長分散を零とするためには、第１光ファイバの合計長（Ｌ１＋Ｌ３）に対する第２光ファイバ長Ｌ２の比Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）を
Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）＝−Ｄ１／Ｄ２
とする必要がある。表２に示す光ファイバの特性パラメータにおいては、
Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）＝−Ｄ１／Ｄ２＝０．１７〜１．５
となることが分かる。
【００５１】
さらに、図３Ｃなどの結果から、より小さい励起光パワーで伝送損失を補償するラマン増幅特性を得るためには、第２光ファイバの長さＬ２を長くする方が有利であるが、一方で、非線型位相シフトを抑圧するためには、第２光ファイバの長さＬ２を短くする方が有利である。よって、このバランスから第１光ファイバの合計長（Ｌ１＋Ｌ３）と、第2光ファイバの長さＬ２の比Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ３）がほぼ０．５〜１となることが好ましい。
【００５２】
これを詳細に検証するため、以下のようなシミュレーションを行った。長さ比がほぼ０．５である場合について、本発明が有効であることは上述したので、長さ比を１まで増加した場合について、以下に説明する。この場合における光ファイバの特性パラメータを表３に示す。
【表３】
0004372330.tif 000007
また、シミュレーション結果を図に示す。
【００５３】
シミュレーション結果を図１１に示す。図１１は、光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示した図であり、各条件において、非線型位相シフトがある基準値になるように光ファイバ入力パワーを調整した場合の結果である。基準値とは、光ファイバ入力レベルが−２ｄＢｍ／ｃｈ．で励起光を供給しない条件で、Type 1の構成で生じる非線形位相シフトの値である。レイリークロストークの影響を考慮しない計算結果（図１１実線）を見ると、Type 2の場合に最も高い（良好な）光ＳＮＲが得られることが分かる。また、Type 2の場合の光ＳＮＲが他の場合（Type 1,3）に比べて大きくなるのは、相対利得が約０．５以上 (ラマン・オン／オフ利得が約１０ｄＢ以上)となる範囲であることが分かる。
【００５４】
さらに、レイリークロストークを考慮した計算結果（図１１点線）を見ると、Type 2の場合に得られる最大光ＳＮＲは、その他の場合（Type 1,3）の最大光ＳＮＲに比べて大きいことが分かる。したがって、Type 2の場合に最も良好な光ＳＮＲが得られるという結果は、レイーリークロストークを考慮した場合でも変わらない。また、Type 2の場合の光ＳＮＲが他の場合（Type 1,3）に比べて大きくなるのは、相対利得が約０．５〜１（ラマン・オン／オフ利得が約１０〜２０．５ｄＢ）となる範囲であることが分かる。
【００５５】
以上の結果から、光ファイバの長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が０．５ではなくほぼ１となる場合においても本発明が有効であることを示した。よって、長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が０．５〜１の場合に、本発明は特に有効であると言える。
【００５６】
次に、本発明が有効となる伝送路長について検討を行った。より小さい励起光パワーで伝送損失を補償するラマン増幅特性を得るためには、伝送路の合計長（Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ）を短くする方が有利であるが、伝送路長を短くした場合には、非線形係数の大きな第２光ファイバ中での信号光パワーが増加するため、本発明の効果が低減する方向にある。これを確認するため、伝送路長を５０ｋｍまで縮少してシミュレーションを行った。
【００５７】
図１２は、長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が約０．５の場合に伝送路長を５０ｋｍにした場合の光ＳＮＲを示す。また、図１３は、長さ比：Ｌ2 ／（Ｌ1＋Ｌ3）が約１の場合に伝送路長を５０ｋｍにした場合の光ＳＮＲを示す。図１２および図１３ともに、ダブルレーリー散乱の影響を考慮した場合の結果である。図を見ても分かるように、光ＳＮＲは、Type 3に比べてType 2とType 1の場合に良好な特性を示しているが、Type 1とType 2の最大光ＳＮＲはほぼ同程度であり、他のタイプに対するType 2（すなわち、本発明）の優位性は伝送路長１００ｋｍの場合に比べて低減されていることが分かる。すなわち、伝送路長を過度に短かくせず、伝送路長を５０ｋｍ以上とした場合に、本発明は特に有効であることが分かった。ただし、５０ｋｍ以下とした場合でも、分散補償やケーブル製造性の観点における本発明の優位性は失われない。
【００５８】
図１４は、Type 2の場合における相対利得と光ＳＮＲの関係について、以上の結果をまとめたものである。何れの曲線もダブルレーリー散乱を考慮し、非線形位相シフト一定とした場合の結果である。図１４より、いずれの場合も相対利得が０．５から１となる範囲内において、良好な光ＳＮＲが得られていることが分かる。
【００５９】
（光通信用の各局の構成）
次に、光送信局１０１、光中継局１０４および光受信局１０３の構成についてより具体的に説明する。
【００６０】
まず、光送信局１０１の構成について説明する。
図１５は、光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
図１５において、光送信器（以下、「ＯＳ」と略記する。）２１１は、光信号を生成し、光合波器（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）２２２に入力される。ＯＳ２１１は、生成すべきＷＤＭ光信号の多重数に合わせて用意され、複数ｍ波のＷＤＭ光信号の場合では、少なくともｍ個用意される。
【００６１】
ＯＳ２１１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、レーザ光を送信すべき情報で変調することによって光信号を生成するマッハ・ツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器と、光信号を増幅する半導体光増幅器とを備えて構成することができる。半導体レーザの発振波長は、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに合わせて設定される。例えば、ＣバンドのＷＤＭ光信号は、１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの間に配置される。なお、他のバンドとして、Ｓ＋バンド（１４５０ｎｍ〜１４９０ｎｍ）、Ｓバンド（１４９０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）、Ｌバンド（１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）およびＬ＋バンド（１６１０ｎｍ〜１６５０ｎｍ）がある。
【００６２】
ＭＵＸ２２２は、これらＯＳ２２１-1〜２２１-mから出力された各光信号を波長多重する。
ＭＵＸ２２２から出力されたＷＤＭ光信号は、光分岐結合器（以下、「ＣＰＬ」と略記する。）２２３に入力され２つに分配される。分配された一方は、光増幅部２４０に入力され、他方は、ホトダイオード（以下、「ＰＤ」と略記する。）２２６に入力される。
【００６３】
ＣＰＬ２２３は、入射した光を２つに分配して射出する光部品である。ＣＰＬは、例えば、ハーフミラーなどの微少光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバの光ファイバ形光分岐結合器や光導波路形光分岐結合器などを利用することができる。
【００６４】
ＰＤ２２６は、受光した光の光パワーに従う電流を発生する光電変換器である。ＰＤ２２６の出力は、アナログ入力をディジタル出力に変換するアナログ−ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略記する。）２２８に入力される。Ａ／Ｄ２２８の出力は、演算・処理を行うマイクロプロセッサなどの中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」と略記する。）２３１に入力される。このＰＤ２２６によって光増幅部２４０に入力されるＷＤＭ光信号の入力レベルが検出される。
【００６５】
光増幅部２４０は、光を集中型の光増幅回路であり、ＣＰＬ２４１、２４３、エルビウム元素添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と略記する。）２４２、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略記する。）２４４、２４５およびＬＤ駆動回路２４６を備えて構成される。エルビウム元素は、ランタノイドの希土類元素の１つで、元素記号Ｅｒ、原子番号６８である。ランタノイドに属する元素は、互いに性質が類似している。
【００６６】
光増幅部２４０に入力されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ２４１に入力される。そして、ＣＰＬ２４１には、ＥＤＦ２４２の励起光として、ＬＤ２４４から出力されるレーザ光も入力される。ＬＤは、例えば、ファブリペロ型レーザ、分布帰還型レーザ、分布ブラッグ反射型レーザなど各種半導体レーザを利用することができる。
【００６７】
ＣＰＬ２４１は、これら光増幅部２４０に入力されたＷＤＭ光信号とＬＤ２４４から出力されたレーザ光を合波した後に、ＥＤＦ２４２に入力させる。そして、ＥＤＦ２４２の他方の端には、ＣＰＬ２４３を介して、ＬＤ２４５から出力されるレーザ光も入力される。
ＥＤＦ２４２は、ＬＤ２４１およびＬＤ２４５から出力されるレーザ光を吸収することによってＥＤＦ２４２内のエルビウムイオンが励起され、反転分布を形成する。ＷＤＭ光信号が反転分布を形成した状態でＥＤＦ２４２に入力されると、ＥＤＦ２４２は、ＷＤＭ光信号によって誘導放射が誘起され、ＷＤＭ光信号を増幅する。このようにＥＤＦ２４２は、双方向励起される。ＬＤ２４４、２４５は、ＥＤＦ２４２の励起光源であるから、これら発振波長は、ＥＤＦ２４２の励起波長、例えば、１４８０ｎｍや９８０ｎｍなどに設定される。
【００６８】
なお、本実施形態では、光増幅部２４０の増幅器として、エルビウム元素を添加した光ファイバ増幅器を使用したが、光増幅部２４０の増幅帯域に応じて希土類元素が選択される。他の帯域を増幅する希土類元素として、例えば、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジウム（Ｐｒ）およびツリウム（Ｔｍ）などが知られている。
【００６９】
そして、ＬＤ駆動回路２４６は、制御信号をＬＤ２４４およびＬＤ２４５にそれぞれ出力する。ＬＤ駆動回路２４６は、ＬＤ２４４、２４５の素子温度を調整することによってレーザ光の発振波長を安定させる。さらに、ＬＤ駆動回路２４６は、ＣＰＵ２３１の制御信号に基づいてＬＤ２４４、２４５の駆動電流を調整し、これによりレーザ光の光パワーを制御することによって光増幅部２４０の利得を制御する。
【００７０】
なお、図１５の光増幅部２４０は、エルビウム元素添加光ファイバ増幅器の１段によってＷＤＭ光信号を増幅する構成であるが、これに限定されるものではなく、例えば、光を増幅する第１光増幅器と、第１光増幅器から出力された光を減衰する光減衰部と、光減衰部から出力された光を増幅する第２光増幅器とを備える光増幅器の２段構成でもよい。このような構成の光増幅部２４０では、第１および第２光増幅器で光増幅部２４０の利得波長特性、特に、利得傾斜を調整し、光減衰器で光増幅部２４０の出力レベルを調整することができる。この出力レベル調整のために、光減衰器は、入力された光を減衰して出力するとともにその減衰量を変更することができる可変光減衰器が好適である。可変光減衰器は、例えば、入力光と出力光との間に磁気光学結晶およびこの磁気光学結晶の出力側に偏光子を挿入し、磁気光学結晶に磁界を印加してこの磁界の強さを変えることにより減衰量を調整する光可変減衰器などを利用することができる。
【００７１】
光増幅部２４０から出力されたＷＤＭ光信号は、入力された２つの光を波長多重する光合分波器（以下、「Ｗ−ＣＰＬ」と略記する。）２２４に入力される。一方、ＯＳ２２９は、ＯＳ２１１と同様な構成であり、監視情報によって変調された光信号（以下、「ＯＳＣ」と略記する。）を生成する。監視情報は、この光通信システムを運用する上で必要な保守情報、状態情報などの情報であり、少なくとも光送信局１０１から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが含まれる。ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最小チャンネルであるｃｈ．１より短波長側に設定される。なお、ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最大チャンネルであるｃｈ．ｍより長波長側に設定してもよい。
【００７２】
ＯＳ２２９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ２２４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２２４は、光増幅部２４０から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとを波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ２２５に入力され、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２２７に入力され、他方は、光送信局１０１の出力として、光伝送路１０２-1に送出され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。
【００７３】
ＰＤ２２７は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ／Ｄ２３０でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ２３１に入力される。このＰＤ２２７によって光送信局１０１から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出される。
ＣＰＵ２３１は、Ａ／Ｄ２２８、２３０、ＬＤ駆動回路２４６、メモリ２３２およびＯＳ２２９と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。ＣＰＵ２３１は、Ａ／Ｄ２２８の出力およびＡ／Ｄ２３０の出力に基づいて、光増幅部２４０を利得一定で制御したり、出力一定で制御したりする。ＣＰＵ２３１は、光送信局１０１から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルをＡ／Ｄ２３０の出力から検出し、この出力レベルの情報をＯＳ２２９に通知し、ＯＳＣにこの出力レベルの情報を収容し、次段の光中継局１０４-1に通知する。
【００７４】
メモリ２３２は、半導体メモリなどの記憶回路であり、光増幅部２４０を制御する制御プログラムや各種データを格納する。
なお、ＭＵＸ２２２からＣＰＬ２２５までのいずれかの箇所に光アイソレータを設けてもよい。例えば、ＥＤＦ２４２とＣＰＬ２４１との間やＥＤＦ２４２とＣＰＬ２４３との間に設ける。光アイソレータは、一方向にのみ光を透過する光部品であり、例えば、４５度ずれた状態の２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置することによって構成することができる。光アイソレータは、光送信局１０１内における各光部品の接続部などで生じる反射光が何処までも伝播することを防止する役割を果たす。特に、反射光が半導体レーザに戻ってくると、半導体レーザは、位相や振幅のまちまちな反射光に誘導されて、発振モードが変化したり、雑音が発生したりする。光アイソレータは、この悪影響を防止することができる。
【００７５】
次に、光中継局１０４の構成について説明する。
図１６は、光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
図１６において、光伝送路１０２-1を伝送したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２５１を介して、ＣＰＬ２５３に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２５１は、励起光源ユニット２７０から出力された励起光が入力される。
【００７６】
励起光源ユニット２７０は、分布型ラマン増幅するための励起光を光伝送路１０２-1に供給する光回路であり、Ｗ−ＣＰＬ２７２、２７３、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」と略記する。）２７４〜２７６、ＬＤ２７７〜２８２およびＬＤ駆動回路２８３を備えて構成される。
ＬＤ２７７から出力されたレーザ光およびＬＤ２７８から出力されたレーザ光は、ＰＢＳ２７４に入力され、互いに直交する直線偏光成分を持つレーザ光となるように、偏波合成される。同様に、ＬＤ２７９から出力されたレーザ光およびＬＤ２８０から出力されたレーザ光は、ＰＢＳ２７５に入力され、偏波合成され、ＬＤ２８１から出力されたレーザ光およびＬＤ２８２から出力されたレーザ光は、ＰＢＳ２７６に入力され、偏波合成される。
【００７７】
ＰＢＳ２７５で偏波合成されたレーザ光およびＰＢＳ２７６で偏波合成されたレーザ光は、Ｗ−ＣＰＬ２７３に入力され、波長多重される。そして、Ｗ−ＣＰＬ２７３で波長多重されたレーザ光およびＰＢＳ２７４で偏波合成されたレーザ光は、Ｗ−ＣＰＬ２７２に入力され、波長多重される。
Ｗ−ＣＰＬ２７２で波長多重されたレーザ光は、励起光として、Ｗ−ＣＰＬ２５１を介して、光伝送路１０２-1に入力され、光伝送路１０２-1を増幅媒体としてＷＤＭ光信号をラマン増幅する。
【００７８】
ここで、ＬＤ２７７〜２８２の各発振波長は、１５２９ｎｍ〜１５６９ｎｍまでに各光信号が配置されたＷＤＭ光信号をラマン増幅するために、ＬＤ２７７を波長１４２２．０ｎｍに、ＬＤ２７８を波長１４２６．０ｎｍに、ＬＤ２７９を波長１４３３．０ｎｍに、ＬＤ２８０を波長１４３７．０ｎｍに、ＬＤ２８１を波長１４５９．５ｎｍに、および、ＬＤ２８２を波長１４６３．５ｎｍにそれぞれ設定された。１個の波長のレーザ光でラマン増幅する場合の利得波長特性を考慮すると、このような波長に各ＬＤ２７７〜２８２の発振波長を設定することによって、６個の波長を含む励起光でラマン増幅する場合の利得波長特性を１５２９ｎｍ〜１５６９ｎｍにおいてほぼ線形にすることができる。
【００７９】
ＬＤ駆動回路２８３は、制御信号をＬＤ２７７〜２８２にそれぞれ出力する。ＬＤ駆動回路２８３は、ＬＤ２７７〜２８２の素子温度を調整することによってレーザ光の発振波長を安定させる。さらに、ＬＤ駆動回路２８３は、ＣＰＵ２６１の制御信号に基づいてＬＤ２７７〜２８２の駆動電流を調整し、これによりレーザ光の光パワーを制御することによってラマン増幅の利得を制御する。
【００８０】
なお、図１６では、励起光源ユニット２７０は、必要な励起光パワーを得るために、また所要の利得波長特性を得るために、６個のＬＤ２７７〜２８２を備えて構成したが、必要な励起光パワーおよび利得波長特性に応じてＬＤの個数を決定すればよい。
【００８１】
ＣＰＬ２５３に入力されたＷＤＭ光信号は、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２５６に入力され、他方は、Ｗ−ＣＰＬ２６１に入力される。
ＰＤ２５６は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ／Ｄ２５８でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ２６１に入力される。このＰＤ２５６によって光中継局に入力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出される。
【００８２】
Ｗ−ＣＰＬ２６１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２６３に出力し、ＷＤＭ光信号を光信号処理ユニット２６２に出力する。よって、Ｗ−ＣＰＬ２６１の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷＤＭ光信号の波長帯域との間に設定される。ＯＲ２６３は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ２６１に通知する。これによって、ＣＰＵ２６１は、前段の光送信局１０１の出力レベルを得ることができる。
【００８３】
光信号処理ユニット２６２は、光中継局１０４-1が必要とする機能に応じて、ＷＤＭ光信号を増幅したり、ＷＤＭ光信号から所定の光信号（チャンネル）を分岐・挿入したり、これら両方をしたりする。
ＷＤＭ光信号を増幅する場合の構成は、図１５を用いて説明した光増幅部２４０の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【００８４】
分岐・挿入する場合の構成は、例えば、分岐すべき所定の光信号を分岐するために、ＷＤＭ光信号を２つに分配するＣＰＬと、ＣＰＬから出力されたＷＤＭ光信号から所定の光信号を除去する光信号除去部と、光信号除去部から出力されたＷＤＭ光信号（所定の光信号が除去された状態）に挿入すべき光信号を挿入するＷ−ＣＰＬとを備えて構成される。光信号除去部は、分岐すべき所定の光信号の数に合わせた個数である光フィルタ、例えば、ファイバーグレーティングフィルタ（以下、「ＦＢＧ」と略記する。）を縦続に接続することで構成される。各ＦＢＧの反射波長帯域は、それぞれ分岐するチャンネルの波長に合わせられる。
【００８５】
なお、光信号除去部は、音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を使用しても良い。音響チューナブルフィルタは、音響光学効果によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させることで分離・選択する光部品である。
そして、これら両機能を行う場合の構成は、各構成を縦続に接続すればよい。
【００８６】
光信号処理ユニット２６２から出力されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２５４に入力される。
一方、ＯＳ２５９は、ＯＳＣを生成した後に、ＯＳＣをＷ−ＣＰＬ２５４に入力する。ＯＳＣは、少なくとも光中継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが含まれる。
【００８７】
Ｗ−ＣＰＬ２５４は、光信号処理ユニット２６２から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとを波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ２５５に入力され、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２５７に入力され、他方は、光中継局１０４-1の出力として、光伝送路１０２-2に送出され、次段の光中継局１０４-2に伝送される。
【００８８】
ＰＤ２５７は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ／Ｄ２６０でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ２６１に入力される。このＰＤ２５７によって光中継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出される。
ＣＰＵ２６１は、Ａ／Ｄ２５８、２６０、光信号処理ユニット２６２、メモリ２６２、ＯＲ２６３、ＯＳ２５９および励起光源ユニット２７０内のＬＤ駆動回路２８３と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。ＣＰＵ２６１は、ＯＲ２６３でＯＳＣから得られた前段の光送信局１０１の出力レベルを基準に、Ａ／Ｄ２５８の出力を参照しながら、光伝送路１０２-1の両端の光レベルがほぼ等しくなるように、または、光伝送路１０２-1の出力端の光レベルが予め与えられた値になるように、ＬＤ駆動回路２８３を制御する。ＣＰＵ２６１は、入力レベルが前段の光送信局１０１の出力レベルに達していない場合には、ＬＤ２７７〜２８２の駆動電流を増加することで励起光パワーを強め、入力レベルが前段の光送信局１０１の出力レベルを越えている場合には、ＬＤ２７７〜２８２の駆動電流を減らすことで励起光パワーを弱める。ＣＰＵ２６１は、自局である光中継局１０４-1から出力されるＷＤＭ光信号の出力レベルをＡ／Ｄ２６０の出力から検出し、この出力レベルの情報をＯＳ２５９に通知し、ＯＳＣにこの出力レベルの情報を収容し、次段の光中継局１０４-2に通知する。
【００８９】
メモリ２６２は、励起光源ユニット２７０を制御する制御プログラムや各種データを格納する。
このように、図１に示す光通信システムでは、ＷＤＭ光信号は、光送信局１０１から順次に複数個の光中継局１０４で中継され、光受信局１０３で受信される。ここで、各光中継局１０４間では、ＯＳＣから前段の光中継局１０４における出力レベルを得て自光中継局１０４の励起光源ユニット２７０の制御に使用し、自光中継局１０４の出力レベルを再びＯＳＣに収容した後に、次段の光中継局１０４に通知する。
【００９０】
次に、光受信局１０３の構成について説明する。
図１７は、光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
図１７において、前段の光中継局１０４-aから光伝送路１０２-a+1を介して光受信局１０３に伝送されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２９１を介して、ＣＰＬ２９２に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２９１は、励起光源ユニット２９７から出力された励起光が入力される。励起光源ユニット２９７は、分布型ラマン増幅するための励起光を光伝送路１０２-a+1に供給する光回路であり、励起光源ユニット２７０と同様な構成であるので、その説明を省略する。
【００９１】
ＣＰＬ２９７に入力されたＷＤＭ光信号は、２つに分配される。分配された一方は、ＰＤ２９５に入力され、他方は、Ｗ−ＣＰＬ２９３に入力される。
ＰＤ２９５は、入力光を光電変換器し、その出力は、Ａ／Ｄ２９８でディジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ２９９に入力される。このＰＤ２９５によって光受信局１０３に入力されるＷＤＭ光信号の出力レベルが検出される。
【００９２】
Ｗ−ＣＰＬ２９３は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２９６に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部２９４に出力する。よって、Ｗ−ＣＰＬ２９３の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷＤＭ光信号の波長帯域との間に設定される。ＯＲ２９６は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ２９９に通知する。これによって、ＣＰＵ２９９は、前段の光中継局１０４-aの出力レベルを得ることができる。
【００９３】
光増幅部２９４は、ＷＤＭ光信号を所定の光レベルまで増幅する光回路であり、図１５を用いて説明した光増幅部２４０と同様な構成であるので、その説明を省略する。
光増幅部２９４から出力されたＷＤＭ光信号は、光を波長ごとに分離する光分波器（以下、「ＤＥＭＵＸ」と略記する。）３０１に入力される。ＤＥＭＵＸ３０１は、ＷＤＭ光信号を各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離する。分離された各チャンネルの光信号は、ＯＲ３０２-1〜３０２-mにそれぞれ入力され、受信・処理される。ＯＲ３０２は、例えば、ホトダイオードなどの受光部、受光部の出力を等化する等化増幅器、等化増幅器の出力からタイミングを抽出するタイミング回路、タイミング回路のタイミングで等化増幅器の出力から信号を取り出す識別回路などを備えて構成される。
【００９４】
ＣＰＵ２９９は、Ａ／Ｄ２９８、励起光源ユニット２９７、光増幅部２９４、メモリ３０３およびＯＲ２９６と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。ＣＰＵ２９９は、Ａ／Ｄ２９８の出力に基づいて励起光源ユニット２７０内のＬＤ駆動回路２８３を制御する。
メモリ３０３は、励起光源ユニット２９７を制御する制御プログラムや各種データを格納する。
【００９５】
ＭＵＸ、ＤＥＭＵＸ、Ｗ−ＣＰＬは、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
これら光送信局１０１、各光中継局１０４および光受信局１０３における各間を接続する光伝送路１０２は、図２Ａに示すように、各間において、送信側から受信側まで順に、特性値が小さい第１の光伝送路１０２-L1 、特性値が大きい第２の光伝送路１０２-L2 、特性値が小さい第３の光伝送路１０２-L3 で構成される。第１の光伝送路１０２-L1および第３の光伝送路１０２-L3は、例えば、シングルモード光ファイバを利用することができ、第２の光伝送路１０２-L2 は、例えば、波長分散シフト光ファイバを利用することができる。
【００９６】
ここで、特性値の違いにより、モードフィールド径が異なる。
図１８は、モード変換スプライスの例を示す図である。
図１８Ａにおいて、特性値が小さい光ファイバのモードフィールド径（ｒ１）は、特性値が大きい光ファイバのモードフィールド径（ｒ５）に較べて大きい（ｒ１＞ｒ５）。このため、単に第１の光伝送路１０２-L1（第３の光伝送路１０２-L3）と第２の光伝送路１０２-L2 とを接続したのでは、モードフィールド径の不一致から接続損失が大きくなってしまう。
【００９７】
そこで、これら光伝送路の結合は、図１８Ｂに示すように、モードフィールド径が異なる結合部用の光伝送路を１個または複数個、例えば、３個用意し、この結合部用の光伝送路１０２-a〜１０２-cを用いて、段階的にモードフィールド径を変えながら結合する。あるいは、図１８Ｃに示すように、接続部を融着することによってモードフィールド径を徐々に変えて結合してもよい。
【００９８】
また、光伝送路１０２の波長分散を補償する上では、第１の光伝送路１０２-L1 （第３の光伝送路１０２-L3 ）の波長分散スロープｄ1 の絶対値と、第２の光伝送路１０２-L2 の波長分散スロープｄ2 の絶対値とをほぼ等しくすることによって、光伝送路１０２の波長分散スロープがほぼ零になるようにすることが好ましい。
【００９９】
（双方向の光通信システム）
次に、双方向の光通信システムの構成について説明する。
図２０は、双方向の光通信システムの構成を示す図である。
図２０Ａにおいて、双方向の光通信システムは、複数ｍ波のＷＤＭ光信号を生成するとともに伝送されたＷＤＭ光信号を受信・処理する光送受信局１１１-A、１１１-Bと、光送受信局１１１-A、１１１-B間で上り方向のＷＤＭ光信号を伝送するともに光増幅媒体である光ファイバ１２２、および、下り方向のＷＤＭ光信号を伝送するともに光増幅媒体である光ファイバ１２３からなる光ファイバケーブル１１２とを備えて構成される。
【０１００】
さらに、双方向の光通信システムには、光ファイバケーブル１１２間において、光中継局１１４が接続される。光中継局１１４は、光ファイバケーブル１１２間に必要に応じて複数個が設けられ、分布型光増幅を行うための励起光を光ファイバケーブル１１２に供給する励起光源ユニット２７０を備える。さらに、励起光源ユニット２７０は、光送受信局１１１にも備えられる。
【０１０１】
このような光送受信局１１１は、上述の光送信局１０１および光受信局１０３を組み合わせることによって構成することができる。そして、光中継局１１４は、２組の上述の光中継局１０４を組み合わせることに構成することができる。
光ファイバケーブルは、光ファイバ心線を複数本束ねて収容したものであり、基本構成は、光ファイバ心線、抗張力材および外被を備えて構成される。光ファイバ心線は、ナイロンなどの保護材を被覆した光ファイバである。抗張力材は、光ファイバケーブル敷設の際の張力によって、光ファイバに過大な伸びが生じないように、光ファイバの伸びを制限する。光ファイバケーブルは、伝送特性、敷設作業性および接続作業性などの観点から、種々開発されており、例えば、ナイロン心線ユニットケーブル、ルースチューブケーブル、スロットケーブルおよびリボンスロットケーブルなどがある。
【０１０２】
上り方向のＷＤＭ光信号を伝送する光ファイバ１２２は、図２０Ｂに示すように、特性値が小さい第１光ファイバ１２２-L1 と、第１光ファイバ１２２-L1 に接続され特性値が大きい第２光ファイバ１２２-L2 と、第２光ファイバ１２２-L2 に接続され特性値が小さい第３光伝送路１２２-L3 とを備えて構成され、第１光ファイバ１２２-L1 がＷＤＭ光信号の伝送方向に対し上流側である光中継局１１４-Aに接続され、第３光ファイバ１２２-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中継局１１４-Bに接続される。
【０１０３】
一方、下り方向のＷＤＭ光信号を伝送する光ファイバ１２３は、図２０Ｂに示すように、特性値が小さい第１光ファイバ１２３-L1 と、第１光ファイバ１２３-L1 に接続され特性値が大きい第２光ファイバ１２３-L2 と、第２光ファイバ１２３-L2 に接続され特性値が小さい第３光伝送路１２３-L3 とを備えて構成され、第１光ファイバ１２３-L1 がＷＤＭ光信号の伝送方向に対し上流側である光中継局１１４-Bに接続され、第３光ファイバ１２３-L3 がＷＤＭ光信号の下流側である光中継局１１４-Aに接続される。
【０１０４】
このような双方向の光通信システムでは、中間部分領域の特性値が中間部分を除く領域の特性値より大きい光ファイバ１２２、１２３を使用して、ＷＤＭ光信号を伝送およびラマン増幅するので、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補償し、光ＳＮＲを最も改善することができる。
さらに、対称性から、光ファイバ１２２-L1の長さおよび光ファイバ１２３-L3の長さ、光ファイバ１２２-L2の長さおよび光ファイバ１２３-L2の長さ、そして、光ファイバ１２２-L3の長さおよび光ファイバ１２３-L1の長さをそれぞれ等しくすることができるので、光ファイバケーブルを容易に製造することができる。
【０１０５】
以上、本明細書で開示された主な発明を以下に纏める。
（付記１）  非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間部分領域を除く領域の特性値より大きい光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする分布型光増幅装置。
【０１０６】
（付記２）  非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする分布型光増幅装置。
【０１０７】
（付記３）  前記第１特性値と前記第３特性値とは、ほぼ等しい値であること
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
（付記４）  前記中間部分領域と前記中間部分領域との結合部分は、モード変換スプライスで結合されていること
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１０８】
（付記５）  前記光ファイバを伝送する光信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分散と前記第２光ファイバの波長分散との積が負であり、前記第３光ファイバの波長分散が前記第１光ファイバとほぼ等しいこと
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
（付記６）  前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散が出力端でほぼ零であること
を特徴とする付記５に記載の分布型光増幅装置。
【０１０９】
（付記７）  前記光ファイバを伝送する光信号の波長帯域において、前記第１光ファイバの波長分散スロープと前記第２光ファイバの波長分散スロープとの積が負であり、前記第３光ファイバの波長分散スロープが前記第１光ファイバとほぼ等しいこと
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１０】
（付記８）  前記前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散スロープが距離に対し線形であること
を特徴とする付記７に記載の分布型光増幅装置。
（付記９）  前記前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散スロープが出力端でほぼ零であること
を特徴とする付記７に記載の分布型光増幅装置。
【０１１１】
（付記１０）  前記第１光ファイバの長さと前記第３光ファイバの長さとは、ほぼ等しいこと
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
（付記１１）  前記第１光ファイバの長さおよび前記第３光ファイバの長さの和と、前記第２光ファイバの長さと、の比が約１：１ないし約２：１であること
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１２】
（付記１２）  前記光ファイバは、５０ｋｍ以上の長さであること
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
（付記１３）  前記光ファイバの全損失に対するラマン・オン／オフ利得の相対利得は、約０．５ないし１であること
を特徴とする付記２に記載の分布型光増幅装置。
【０１１３】
（付記１４）  第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続さる第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続される第３光ファイバと、から成る光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備え、
前記第１光ファイバの波長分散係数Ｄ1 を波長分散スロープＳ1 で割った値Ｄ1／Ｓ1と、前記第２光ファイバの波長分散係数Ｄ2 を波長分散スロープＳ2 で割った値とＤ2／Ｓ2とは、ほぼ等しく、
前記第１光ファイバの波長分散係数Ｄ1 に長さＬ1 を乗じた値Ｄ1・Ｌ1と、前記第２光ファイバの波長分散係数Ｄ2 に長さＬ2 を乗じた値Ｄ2・Ｌ2と、の和は、ほぼ零であり、
前記第３光ファイバは、前記第１光ファイバの波長分散係数Ｄ1 、波長分散スロープＳ1 および長さＬ1 とほぼ等しく、
前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散が出力端でほぼ零であり、
前記光ファイバを伝送する光信号波長における光伝送路の累積波長分散スロープが出力端でほぼ零であること
を特徴とする分布型光増幅装置。
【０１１４】
（付記１５）  光信号に所定の処理を行う処理手段と、
前記処理手段に接続され、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバと、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源とを備えること
を特徴とする光通信用の局。
【０１１５】
（付記１６）  前記処理手段は、光信号を受信する受信手段であること
を特徴とする付記１５に記載の光通信用の局。
（付記１７）  前記処理手段は、光信号を増幅する中継増幅手段であること
を特徴とする付記１５に記載の光通信用の局。
（付記１８）  前記処理手段は、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定波長の光信号を分岐および／または挿入する分岐・挿入手段であること
を特徴とする付記１５に記載の光通信用の局。
【０１１６】
（付記１９）  光信号に所定の処理を行う第１局および第２局と、前記第１局と前記第２局との間を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおいて、
前記光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバであり、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備えること
を特徴とする光通信システム。
【０１１７】
（付記２０）  光信号を生成する光送信局と、光信号を増幅する少なくとも１個の光中継局と、光信号を受信する光受信局と、前記光送信局、前記光受信局および前記光中継局の各局間を接続する光伝送路とを備える光通信システムにおいて、
前記光伝送路のうちの少なくとも１個の局間における光伝送路は、非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、第１特性値を持つ第１光ファイバと、前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバの特性値より大きい第２特性値を持つ第２光ファイバと、前記第２光ファイバに接続され、前記第２光ファイバの特性値より小さい第３特性値を持つ第３光ファイバと、から成る光ファイバであり、
前記光ファイバに励起光を供給する励起光源をさらに備えること
を特徴とする光通信システム。
【０１１８】
（付記２１）  前記光中継局のうちの少なくとも１個の光中継局は、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重した波長分割多重光信号から所定波長の光信号を分岐および／または挿入する分岐・挿入手段をさらに備えること
を特徴とする光通信システム。
（付記２２）  非線形屈折率を有効断面積で割った値を特性値とする場合に、中間部分領域の特性値が前記中間部分を除く領域の特性値より大きい複数の光ファイバを備えること
を特徴とする光ファイバケーブル。
【０１１９】
（付記２３）  光中継局間または光中継局と端局間を接続する光ケーブルにおいて、
光ケーブルは複数の光ファイバを収容した第１の区間と第２の区間と第３の区間とを有し、
該第２の区間は該第１の区間と第２の区間の間に設けられ、負の分散値を有し、
該第１及び第３の区間は正の分散値を有すること
を特徴とする光ケーブル。
【０１２０】
（付記２４）  前記付記２３の光ケーブルにおいて、
該第１及び第３の区間の光ファイバは１．３μ帯にゼロ分散値を有すること
を特徴とする光ケーブル。
（付記２５）  光中継局間または光中継局と端局間を接続する光ケーブルで光通信を行なう光通信システムにおいて、
該光ケーブルは複数の光ファイバを収容した第１の区間と第２の区間と第３の区間とを有し、
該第２の区間は該第１の区間と第２の区間の間に設けられ、負の分散値を有し、
該第１及び第３の区間は正の分散値を有し、
該光中継局または端局は励起光を第１または第３の区間の伝送路の端部より入射させ光ケーブル全体としてラマン増幅を行なうこと
を特徴とする光通信システム。
【０１２１】
（付記２６）  前記付記２５の光通信システムにおいて、
該第１および第３の区間の光ファイバは１．３μ帯にゼロ分散値を有すること
を特徴とする光通信システム。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明にかかる分布型光増幅装置、光通信用の局および光通信システムは、波長分散、伝送損失および非線形光学効果を総合的にバランスよく補償し、光ＳＮＲを改善することができる。
このため、従来に較べて、伝送距離を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光通信システムの構成を示す図である。
【図２】総合管理・分布型ラマン増幅装置の構成、光信号パワーおよび累積波長分散を示す図である。
【図３】光伝送路の構成別の光パワーと伝送距離との関係を示す図である。
【図４】光伝送路入力信号パワーと光伝送路出力信号パワーが等しくなるようにラマン増幅した場合の光伝送路内での信号光パワー(チャンネル間の平均値)の様子を示している図である。
【図５】励起光パワーとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図６】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図７】位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図８】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図９】光ＳＮＲと励起光パワーとの関係、および、位相シフトとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図１０】光伝送路の構成別のアイパターンを示す図である。
【図１１】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係を示す図である。
【図１２】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係（長さ比：約０．５、伝送路長１００ｋｍ、５０ｋｍ）を示す図である。
【図１３】光ＳＮＲとラマン・オン／オフ利得との関係（長さ比：約１、伝送路長１００ｋｍ、５０ｋｍ）を示す図である。
【図１４】相対利得と光ＳＮＲとの関係（Type 2）を示す図である。
【図１５】光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
【図１６】光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【図１７】光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
【図１８】モード変換スプライスの例を示す図である。
【図１９】波長分散スロープの説明図である。
【図２０】双方向の光通信システムの構成を示す図である。
【図２１】従来の波長分散管理光伝送路の構成を示す図である。
【図２２】従来の損失補償・分布型ラマン増幅装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１  光送信局
１０２、１００２  光伝送路
１０３  光受信局
１０４、１１４、１００４  光中継局
１０５、１００５  励起光源
１１１  光送受信局
２１１、２２９、２５９  光送信器
２２２  光合波器
２３１、２６１、２９９  中央処理装置
２３２、２６２、３０３  メモリ
２２６、２２７、２５６、２５７、２９５  ホトダイオード
２６３、３０２  光受信器
２７０、２９７  励起光源ユニット
２７７〜２８２  レーザダイオード
３０１  光分波器
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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