(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバラマン増幅器であって、
所定の波長λＰで少なくとも１つの光信号でポンプするときに、少なくとも１つの信号波長λＳを含む所定の波長の帯域内で、ラマン散乱により光の誘導放出を生じるコアを含むシングルモードファイバのセクションと、
少なくとも１つの入力光信号を前記シングルモードファイバのセクションに結合する第１の構成と、
前記シングルモードファイバのセクションに少なくとも１つの光ポンプ信号を結合する第２の構成と、
最低の周波数入力信号の周波数より僅かに低いカットオフ周波数を示すハイパス光フィルタの分散された配置とを有し、前記ハイパスフィルタの配置は前記ファイバの隣接するセクションの間に配置された複数のハイパスフィルタを含む配置であることを特徴とするファイバラマン増幅器。
【請求項２】
前記少なくとも１つの入力信号は、複数の入力信号を含み、各入力信号は、前記最低の入力信号周波数より僅かに低いカットオフ周波数を示すハイパスフィルタで、異なる周波数において動作することを特徴とする請求項１記載のファイバラマン増幅器。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光ポンプ信号は、複数の光ポンプ信号を含むことを特徴とする請求項１記載のファイバラマン増幅器。
【請求項４】
前記複数の光ポンプ信号は、一対の光ポンプ信号を含み、前記一対の光ポンプ信号は、前記一対の信号のうちの第１の光ポンプ信号で二次ポンピングを提供するように構成されており、前記第１の光ポンプ信号は、前記一対の信号のうちの第２の光ポンプ信号を増幅するために使用され、前記第２の増幅されたポンプは、少なくとも１つの入力光信号を増幅するために使用されることを特徴とする請求項３記載のファイバラマン増幅器。
【請求項５】
前記ハイパス光フィルタは、個別の光フィルタリング構成を含むことを特徴とする請求項１記載のファイバラマン増幅器。
【請求項６】
前記個別の光フィルタリング構成は、長いシングルモードファイバに沿って配置された複数の別個の光フィルタを含むことを特徴とする請求項５記載のファイバラマン増幅器。
【請求項７】
前記個別の光フィルタリング構成は、シングルモードファイバの前記セクションの所定の位置に配置され単一のハイパス光フィルタを含むことを特徴とする請求項５記載のファイバラマン増幅器。
【請求項８】
前記光フィルタリング構成は、分散型光フィルタを含むことを特徴とする請求項１記載のファイバラマン増幅器。
【請求項９】
前記分散型光フィルタは、前記増幅ファイバのコアの周りに配置された吸収性材料の層を含むことを特徴とする請求項８記載のファイバラマン増幅器。
【請求項１０】
前記分散型光フィルタは、増幅ファイバのコア中に配置された吸収性イオンを含むことを特徴とする請求項８記載のファイバラマン増幅器。
【請求項１１】
少なくとも１つの光ポンプを結合するための前記第２の構成は、隣接するセクション間に配置されたハイパス光フィルタを含む複数のファイバセクションを含み、少なくとも１つのポンプ信号が、前記複数のファイバセクションのうちの第１のファイバセクションに入力として与えられ、前記複数のファイバセクションのうちの最後のファイバセクションからの出力が、前記シングルモードファイバに結合されることを特徴とする請求項１記載のファイバラマン増幅器。
【請求項１２】
光送信機と光受信機との間に配置され、少なくとも１つの請求項１に記載のファイバラマン増幅器を含む光信号パスを含むことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバラマン増幅器に係り、特に、その利得を強化しかつポンプ変換効率を改善するために、増幅器中に１つまたは２つ以上のハイパス光フィルタを含めることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラマン増幅の性質は、文献においてよく知られている。誘導ラマン増幅は、強い（intense ）ポンプ波が、１つまたは２つ以上の光信号を運んでいる光ファイバのような媒体中に注入される非線形光プロセスである。溶融シリカファイバにおいて、ポンプ波が、信号波よりも約１３ＴＨｚ高い周波数である場合、ポンプは、誘導ラマン散乱により信号を増幅することになる。例えば、１４５０ｎｍの波長を有するポンプは、約１５５０ｎｍの波長における光信号を増幅することになる。
【０００３】
様々な設計のファイバラマン増幅器が、過去数年間において使用されてきた。ここで、増幅器の利得特性は、ポンプパワー、ファイバ長さおよびファイバ組成を変えることにより調節された。いくつかの構成において、ポンプおよび信号は、ファイバ中をコプロパゲート（co-propagating）し得る。しかし、多くの場合において、ポンプおよび信号は、カウンタープロパゲートする（counter-propagating ）。これは、この構成が、ポンプ信号クロストークを最小化しつつ、信号が増幅されることを許容するからである。また、カウンタープロパゲーティング構成は、光サーキュレータの使用を許容し、これは、結合されたマルチプレクシングおよびアイソレータ機能を提供する。
【０００４】
ほとんどのシングルポンプ、即ち今日までに構成されたシングル信号増幅器は、ポンプ周波数と信号周波数との間の差がラマン利得計数のピーク近くに調節されるとき（即ち、溶融シリカに対して上述した１３ＴＨｚの値）、使用が最適化されてきた。しかし、シリカおよびゲルマニウムによる光ファイバ中のラマン利得係数は、ポンプ周波数で始まるので、信号増幅は、遙かに小さい分離（separation）でも可能である。最近、マルチプルポンプ波長が、増幅帯域幅をさらに拡張するために使用された。利得平坦化（flattening）フィルタが、複数の信号に対して比較的平坦な増幅ウインドウを提供するために、単一または複数の何れかのポンプと共に使用された。
【０００５】
しかし、今日まで、従来のラマン増幅器は、システム中に存在するいかなる「光雑音」も増幅されるという大きな欠点を示している。光雑音の発生源は、信号またはポンプのサイドモードまたはポンプの自発ラマン散乱により生じた光雑音であり得る。雑音増幅の量は、ポンプからの光雑音の周波数シフトおよびポンプパワーに依存する。強くポンプされる増幅器において、雑音増幅は、ポンプ枯渇（depletion ）を引き起こすのに十分に大きい可能性がある。また、信号よりも高い周波数シフトにおける光雑音は、信号中に含まれるエネルギのいくらかを吸収し、信号枯渇（depletion ）を導くことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ファイバラマン増幅器中の光雑音に関連する問題を克服するための技術についての必要性がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来技術において残っている必要性は、ファイバラマン増幅器に係り、特に、その利得を強化しかつポンプ変換効率を改善するために、増幅器中に１つまたは２つ以上のハイパス光フィルタを含めることに関する本発明により解決される。
【０００８】
本発明によれば、ハイパス光フィルタは、増幅器設計中に含まれ、ここで、フィルタは、信号周波数より僅かに低いカットオフ周波数を示し、この周波数において低損失、および望ましくない光雑音周波数において高損失を示す。マルチプル入力信号を使用する構成において、ハイパスフィルタは、最低の信号周波数より僅かに低いカットオフ周波数を示すように構成される。ラマン雑音周波数における得られる高損失は、ポンプおよび信号との光雑音の相互作用を低減することになる。したがって、増幅器の信号利得は、増大し、ポンプ変換効率は、改善することになる。
【０００９】
一実施形態において、ハイパスフィルタは、溶融シリカカプラ、誘電体スタックまたはロングピリオドブラグ（Bragg ）グレーティングのようなディスクリートエレメントを含み得る。長いファイバにおける雑音相互作用を低減するために、複数のフィルタが使用され得る。
【００１０】
代替的な実施形態において、ハイパスフィルタは、吸収イオンを転送ファイバのコア中に挿入することにより、またはファイバのコアの周りに吸収層を設けることにより得られる「分散型（distributed）」であり得る。
【００１１】
本発明によるハイパス光フィルタリングは、「リモート（remote）」ポンピングアプリケーションにおいても使用され得る。ここで、ポンプ入力は、増幅媒体から物理的に移動させられる。ハイパスフィルタは、ポンプ周波数よりも僅かに低いカットオフ周波数を示し、この周波数において低損失を、望ましくない光雑音周波数において高損失を示すように設計される。複数の入力ポンプを使用する構成において、ハイパスフィルタは、最低のポンプ周波数より僅かに低いカットオフ周波数を示すように構成される。ラマン雑音周波数における得られる高損失は、光雑音のポンプとの相互作用を低減し、より大きなポンプパワーが増幅媒体に到達することを可能にすることになる。そして、増幅器の信号利得は、増大し、ポンプ変換効率は、向上する。
【００１２】
ハイパス光フィルタリングは、いわゆる二次（second order）ラマン増幅器における雑音を除去する（そして、利得を増大させかつポンプ変換効率を向上させる）ことにも有用である。ここで、第１のポンプは、第２のポンプを増幅するために使用され、第２のポンプは、１つまたは２つ以上の情報信号を増幅するために使用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、従来技術によるファイバラマン増幅器１０の一例を示す。図示されているように、所定の波長λｓ（例えば１５５０ｎｍ）における入力信号Ｓが、第１のサーキュレータ１２へ入力として与えられる。他の結合構成が使用されることができ、ここで、サーキュレータは、単なる例示として考えられ、かつサーキュレータがマルチプレキシングおよびアイソレーションの両方を提供するという意味で、好ましいと考えられる。所定の波長λｐ（例えば、１４５０ｎｍ）におけるポンプ信号Ｐが、第２のサーキュレータ１４へ入力として与えられる。様々な他の従来技術による構成は、複数の別個のポンプ信号並びに複数の入力信号を使用し得る。
【００１４】
図１の構成は、明瞭化のために、各信号の１つのタイプのみを示している。図１において、増幅領域自体が、それぞれサーキュレータ１４および１２の間に直列に配置された、１６および１８で示されたファイバの２つのセクションを含む。第１のセクション１６の長さは、Ｌ１で示され、第２のセクション１８の長さはＬ２で示されている。この特定の従来技術による構成は、カウンタプロパゲーティングタイプのファイバラマン増幅器の例であり、ポンプおよび信号化は、増幅器１０中を反対方向に進行する。そして、増幅された信号ＳＡが、第２のサーキュレータ１４から出力として表れ、増幅プロセスにより枯渇されなかったいかねる残っているポンプ信号の第１の砂丘レータ１２から出力として表れることになる。
【００１５】
上述したように、ファイバラマン増幅器は、所望の信号と同様に、増幅器に注入されたポンプの周波数よりも低い周波数におけるいかなる光雑音も必然的に増幅することになる。この雑音は、ポンプおよび信号の両方に含まれるエネルギを吸収するので、信号利得は減少することになる。図２は、いかなる印加信号もない場合に、図１の増幅器１０のような構成において存在する誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）雑音のシミュレーションプロットである。図２の特定のプロットは、２Ｗ（３３ｄＢｍ）ポンプに関連している。
【００１６】
平坦な以下のシミュレーションの全てにおいて、平坦な雑音バックグラウンドがポンプに伴っていることが仮定されている。この雑音は、自発ラマン散乱、レーザ発生源からのサイドモードなどを含むいくつかの発生源から生じ得る。シミュレーションの目的のために、連続的な雑音バックグラウンドが、個別の関数として取り扱われることになる。そのような個別成分の全ては、パワーＳΔｆを運ぶと仮定され、ここで、Ｓは、スペクトル雑音密度として定義され、Δｆは、この成分に関連する周波数範囲である。
【００１７】
シミュレーションにおいて、３００ＧＨｚの雑音インターバルΔｆが使用され、各雑音成分中のパワーは、−５０ｄＢｍであると仮定される。簡単のために、いかなる後方または自発的散乱も無視された。ファイバオプティックシステムのパラメータは、Ｌ＝５０ｋｍ、α＝０．２ｄＢ／ｋｍおよびＡeff＝５０μｍ2が取られている。並列ラマン利得係数の１／２が、変更（polarization）ランダム化効果を近似するために使用される。
【００１８】
短距離（即ち、短いファイバセクション１６および１８）に対して、雑音振幅が、１２．３ＴＨｚ利得ピークにおいて選択的に生じ、そして１４．７ＴＨｚラインにシフトする。ＳＲＳしきい値（即ち、ポンプおよび雑音パワーが等しくなる点）が、図示されているように、２１．７ｋｍにおいて生じる。このしきい値距離を超えると、１４．７ＴＨｚラインにおける光は、二次ラマン光（〜２５ＴＨｚ）をポンプする。
【００１９】
図３は、この場合において、ラマン雑音増幅のポンプパワー依存性を示す図１の構成に関連する別のシミュレーションプロットである。ポンプパワーが３Ｗに増加すると、かなり大きな量の二次ＳＲＳが生じることに留意されたい。またポンプパワーが増大すると、ポンプより約３ＴＨｚ低いレベルにおける雑音は、より高い周波数シフトにおける光に対して感知されるほどのパワーを失う。
【００２０】
ＳＲＳ雑音の存在において、低周波数シフト（ＬＦ）入力信号は、強いポンプを使用するラマン増幅器において損失を受けることになる。図４は、図１の構成に対する２Ｗ入力ポンプパワーでの低周波数ラマン増幅器スペクトルのシミュレーションプロットである。信号が共に注入される（(co-injected）ことのみが異なる）。図示されているように、信号は、最初に、ポンプから適度の利得（１８．０ｋｍにおいてＧ＝１０．５ｄＢ）を受けるが、より高い周波数シフトにおけるラマン光に対して大きな損失（５０ｋｍ出力においてＧ＝−１７．６ｄＢ）を招く。この損失は、１０ｄＢの減衰、並びに７．６ｄＢのラマン誘導損失を表す。
【００２１】
本発明によれば、入力信号利得は、ラマン増幅器構成において、（信号周波数より僅かに低いカットオフ周波数を有する）ハイパス光フィルタを含めることにより大幅に改善され得る。図５は、ハイパス光フィルタ２２を、第１のファイバセクション２４と第２のファイバセクション２６との間の信号パスに含めるために、本発明に従って、形成されたファイバラマン増幅器２０に一例を示す。ハイパスフィルタ２２の位置は、それぞれファイバセクション２４および２６比Ｌ1／Ｌ2を変化させることにより、利得の増大という意味で最適化され得る。
【００２２】
従来技術による構成におけるように、本発明のこの実施形態に対して、信号Ｓが、第１のサーキュレータ２８により増幅器２０に入力として与えられ、ポンプ信号Ｐが、第２のサーキュレータ３０により入力として与えられる。ここで、ポンプＰは、信号Ｓに対してカウンタプロパゲーティング波として与えられる。増幅された信号ＳA は、第２のサーキュレータ３０において増幅器２０を出て、いかなる残留ポンプＰも第１のサーキュレータ２８において出る。
【００２３】
本発明によれば、フィルタ２２のカットオフ周波数は、信号Ｓの入力信号周波数より僅かに低く設定され、したがって、入力信号およびより高い周波数の全ての光成分を通過させる。フィルタ２２は、信号の周波数よりも低い周波数を有する全ての光成分を激しく減衰させることになる。このようにして、望ましくない光雑音成分が大幅に減衰される一方で、ポンプＰおよび信号Ｓの両方が、それらがフィルタ２２を通って伝播するときに低い損失を受けることになる。
【００２４】
一実施形態においてハイパスフィルタ２２は、溶融シリカカプラを含み得る。代替的に、スタックド誘電体構造が、フィルタ２２を形成するために使用され得る。別の実施形態において、ハイパスフィルタ２２は、ロングピリオドブラッググレーティングを含み得る。一般に、光ハイパスフィルタを形成することができるいかなる適切な構成も使用され得る。
【００２５】
図６は、従来のファイバラマン増幅器に本発明のハイパスフィルタを含めたシミュレーション結果を示す。この特定の実施形態に対して、フィルタは、１０ｋｍのファイバの後に挿入され、そのカットオフ周波数より下の全ての周波数に対して５０ｄＢ除去（rejection ）比を示す。図示されているように、ハイパスフィルタ２２を含めることは、より高い周波数シフトの光への信号およびポンプの両方の枯渇を減少させ、約＋１３．３ｄＢの低周波数信号利得を生じる。したがって、本発明のこの特定の実施形態において、ハイパスフィルタを含めることは、比較のために図６に示されたフィルタされていない増幅器に対して＋３０．９ｄＢの利得改善を提供する。
【００２６】
図７は、入力ポンプパワーの関数として、低周波数シフト（ＬＦ）信号利得を詳細に示すシミュレーションプロットである。１．０Ｗより低いポンプパワーに対して、ＬＦ信号利得は、枯渇していない利得に近づくにしたがって増大する。しかし、ポンプパワーが１．０Ｗ以上になると、ＬＦ信号利得は、ハイパスフィルタリングが使用されない場合、大幅に減少する。
【００２７】
これは、より高い周波数シフトにおける光雑音からのポンプおよび信号の枯渇による。１０ｋｍの伝送ファイバの後にハイパスフィルタを含めることで、本発明によれば、信号利得が、枯渇していない利得に近づくにしたがって再び増大する。しかし、ハイパスフィルタの使用でポンプ年間効率は向上する一方で、信号利得は、エネルギ保存限界（即ち、信号光子に対するポンプ光子の全変換）に到達しない。
【００２８】
低周波数入力信号の場合と同様、高周波数シフト入力信号を増幅するための構成と共にハイパスフィルタを使用することが可能である。図８は、３Ｗの入力ポンプパワーおよび１ｍＷの共に注入される（co-injected ）信号での従来の高周波数ラマン増幅器スペクトルのシミュレーショングラフである。図示されているように、３Ｗ（３４．８ｄＢｍ）ポンプは、そのエネルギを１３．２ＴＨｚラマンピークの信号に移動させる。この信号パワーは、４．７ｋｍの距離においてポンプパワーを超え、７．２ｋｍの距離において、３２．９ｄＢの最大利得に達する。その後、信号は、二次ラマン光を増幅し、そしてこれにより枯渇される。５０ｋｍファイバ出力における利得は、−１０．４ｄＢである。
【００２９】
この特定の構成にハイパス光フィルタを含めることにより、利得における大幅な改善が、図９に示されているように、シミュレーションにおいて分かった。この特定の実施形態において、ハイパスフィルタは、二次ＳＲＳを除去するために、１０ｋｍのファイバの後に挿入される。このフィルタで、５０ｋｍにおける利得は、約＋２４．３ｄＢであると示されている。したがって、高周波数ファイバラマン増幅器構成にハイパスフィルタを含めることにより、フィルタされていない増幅器よりも３４．７ｄＢの利得改善が実現される。
【００３０】
図１０は、入力ポンプパワーの関数として、高周波数シフト信号利得を詳細に示すシミュレーションプロットである。０．５Ｗのポンプパワーに対してさえも、高周波数利得は、枯渇されていない利得近似から離れ、エネルギ保存限界（即ち、信号光子に対するポンプ光子の全変換）に急速に到達する。しかし、ポンプパワーが２．０Ｗ以上であると、信号利得は、ハイパスフィルタリングが適用されない場合、二次ＳＲＳによる信号枯渇のために、大幅に減少する。本発明によるハイパスフィルタの使用で、信号利得は、エネルギ保存限界近くに再び増大する。
【００３１】
図１１は、増幅ファイバにおいて分散された複数の個別のハイパス光フィルタを使用する本発明の代替的な実施形態４０を示す。この特定の実施形態において、所定波長λｓにおける入力信号Ｓは、第１のサーキュレータ４２へ入力として与えられ、所定波長λｐにおけるポンプ信号Ｐは、第２のサーキュレータ４４に入力として与えられる。ファイバ増幅器部は、図１１に示されているように、４個のファイバセクション４６，４８，５０および５２を含む。
【００３２】
一組の３個のハイパス光フィルタは、この実施形態において含まれており、第１のフィルタ５４は、ファイバセクション４６と４８との間に設けられ、第２のフィルタ５６は、ファイバセクション４８と５０との間に設けられ、第３のフィルタ５８は、ファイバセクション５０と５２との間に設けられる。長いファイバラマン増幅器に沿って複数の個別フィルタを配置する代わりに、分散型（distributed ）フィルタ構成が使用され得る。
【００３３】
例えば、吸収性イオンが、望ましくない光雑音をフィルタ除去するために、伝送ファイバ自体のコアに挿入され得る。別の実施形態において、工学的に吸収性材料が、ファイバのコアを取り巻くように配置され、雑音をフィルタ除去するために使用され得る。一般に必要とされるハイパス光フィルタリングを提供することができるいかなる構成も使用することができ、本発明の精神および範囲内に入ると考えられる。
【００３４】
図１２は、ハイパスフィルタを含む中間段（mid-stage ）アイソレータを使用する本発明の一実施形態６０を示す。図示されているように信号Ｓは、第１のサーキュレータ６２へ入力として与えられ、ポンプＰは、第２のサーキュレータ６４へ入力として与えられる。中間段アイソレータ構成６６は、第１のファイバセクション６８と第２のファイバセクション７０との間に設けられ、アイソレータ構成６６は、カウンタプロパゲートするポンプＰおよび信号Ｓが、図示された一対の波長分割マルチプレクサ７６および７８の手段により、２つの別個のパス７４および７４を通って進むことを可能にする。
【００３５】
光アイソレータ８０は、信号Ｓの反射された部分および光雑音が逆方向に進むことを防止するために、信号Ｓと関連づけられたパス７２中に含まれる。信号ＳおよびポンプＰのために別個のパスを使用することにより、ポンプは、アイソレータ８０により減衰されない。このアイソレーションは、第１のファイバセクション６８におけるより効率的な信号増幅を可能にし、２０（Ｗ）レイリー（Rayleigh）散乱による雑音を減少させる。
【００３６】
図示されているように、本発明のハイパス光フィルタ８２は、アイソレータ８０と共にパス７２中に設けられており、光雑音成分を除去するように、入力信号に対して所望のフィルタリングを提供する。アイソレータ構成６６の位置は、Ｌ1／Ｌ2の比を変化させることにより、利得を増大させかつ雑音指数を減少させるという意味で、最適化され得る。
【００３７】
ラマンファイバ増幅器において、使用されるポンプが、増幅ファイバからある距離に配置される光通信システムにおける構成が存在する。「リモートポンピング」構成と定義され、強いポンプ信号が必要とされる。この場合において、従来の構成におけるポンプは、それが増幅器構成に入る前でさえ、ラマン雑音に対して大量のそのエネルギを失う可能性がある。図１３は、より大きな量のポンプパワーが増幅器構造に入ることを可能にするために、リモートポンプを有するハイパスフィルタリングを含む本発明の例示的な構成９０を示す。
【００３８】
図示されているように、ポンプＰは、ファイバラマン増幅器９２からある距離に設けられており、ポンプは、入力として増幅器９２に与えられる前に、最初に、第１のファイバセクション９４および第２のファイバセクション９６を通って伝播する。本発明によれば、ハイパスフィルタ９８は、第１のファイバセクション９４と第２のファイバセクション９６との間のポンプパス中に設けられる。フィルタ９８のカットオフ周波数は、ポンプ周波数より僅かに低く設定され、したがって、ポンプ周波数より低い全ての光成分を激しく減衰させる。
【００３９】
したがって、ハイパスフィルタ９８は、望ましくない光雑音成分に対するポンプのエネルギ損失を減少させ、それが第１のサーキュレータ１００に入力として与えられるときに、ポンプＰと共に進む光雑音の存在を最小化する。入力信号Ｓは、第２のサーキュレータ１００に入力として与えられる。ファイバラマン増幅器９２は、増幅器それ自体中の光雑音の存在をさらに減少させるために、第１のファイバセクション１０６と第２のファイバセクション１０８との間の信号パスに第２のハイパスフィルタ１０４を含む、従来のファイバ増幅器または上述した本発明の何れかの構成の何れかを含み得る。
【００４０】
ファイバラマン増幅器における「二次（Second order）」ポンピングは、本発明の構成においても使用され得る。二次ポンピングは、第２のポンプを増幅するために第１のポンプを使用し、そして１つまたは２つ以上の信号を増幅するために第２のポンプを使用することを指す。図１４は、本発明の構成において二次ポンピングを使用する例示的なファイバラマン増幅器１１０を示す。この構成において、第１のポンプＰ1 は、第１のサーキュレータ１１２へ入力として与えられ、第２のポンプＰ2 は、第２のサーキュレータ１１４へ入力として与えられる。
【００４１】
この特定の実施形態に対して、信号Ｓは、第２のサーキュレータ１１４へ入力として与えられる。ファイバラマン増幅器１１０は、符号１１６および１１８で示された増幅ファイバの２つの別個のセクションを含み、ハイパスフィルタ１２０が、ファイバの２つのセクション１１６と１１８との間に設けられる。図１５に示されているように、リモートポンピングおよび二次ポンピングの概念は、本発明の更なる別の実施形態によって結合され得る。
【００４２】
この構成において、第１のポンプ信号Ｐ1 は、第１のファイバセクション１３０を通って伝播し、第１のハイパスフィルタ１３２を通り、そして第２のファイバセクション１３４を通る。ここで、第２のファイバセクション１３４の終端は、第１のサーキュレータ１３６への入力として結合される。第２のポンプ信号Ｐ2 および入力信号Ｓは、第２のサーキュレータ１３８へ入力として図示されているように与えられる。第２のハイパスフィルタ１４０は、増幅器中に含められ、第１の増幅ファイバセクション１４２と第２の増幅ファイバセクション１４４との間に配置される。
【００４３】
送信される光信号の増幅を必要とする様々なタイプの光電送システムが存在し、ここで、本発明のファイバラマン増幅器が適切に使用され得る。例えば、長距離光システムは、システム内の許容できないレベルの減衰を防止するために、伝送スパンに沿って所定の位置に配置された複数の光増幅器を必要とする可能性がある。図１６は、本発明のファイバラマン増幅器を使用することができる例示的な長距離光伝送システム２００を、単純化したブロック図の形式で示す。
【００４４】
図示されているように、関連する信号波長λ1−λNにおいて動作する１つまたは２つ以上の入力信号Ｓ1−ＳNが、この複数の入力信号を１つの光信号パス２２０に多重化するために機能する波長分割マルチプレクサ２１０への入力として与えられ、ここで、パス２２０は、光ファイバ、光導波路、または光伝送のサポートするためのいずれか他の適切な媒体を含むことができる。光信号パス２２０に沿って伝播する光信号は、増幅が必要とされるように、距離Ｌ1 を伝播した後十分に減衰される。
【００４５】
第１のファイバラマン増幅器２３０は、図１６に示されているように設けられ、複数の入力信号の増幅を提供する。ここで、本発明によるハイパスフィルタ２４０を使用するファイバラマン増幅器の様々な実施形態が使用される。上述した構成と同様に、ハイパスフィルタ２４０のカットオフ周波数は、複数の周波数λ1−λNの最低の信号周波数より僅かに下に選ばれる。
【００４６】
その後、増幅された光信号は第２の光信号パス２５０に沿って伝播し、本発明のファイバラマン増幅器２６０内で再び増幅される。一般に、何れか所望の数のファイバスパンおよびファイバラマン増幅器が、複数の信号がそのあて先に到達する前に、この例において、複数の別個の受信信号パスに沿って複数の送信された信号Ｓ1−ＳNを分離するように機能する波長分割デマルチプレクサ２７０の前に使用され得る。
【００４７】
図１７は、本発明のファイバラマン増幅器を使用する代替的な光通信システムアーキテクチャを示す。図示されているように、光通信システム３００は、関連する信号波長λ1−λNにおいて動作する複数の光信号Ｓ1−ＳN（あるいは単純な形で、単一の光信号Ｓ）を送信するために使用される。この複数の信号は、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）３２０を使用して単一の光信号パス３１０へ多重化されている。ファイバラマン増幅器３３０は、光信号パス３１０に沿って配置されるように示されており、この実施形態において、リモートポンプＰが、使用されている（ここで、ポンプＰは、それぞれが異なるポンプ波長λP1−λPMで動作する１つまたは２つ以上の別個のポンプ発生源を含み得る）。
【００４８】
ファイバラマン増幅器３３０は、少なくとも１つのハイパスフィルタ３５０を含む従来のファイバ増幅器または本発明のファイバラマン増幅器の何れかを含み得る。ここで、フィルタ３５０のカットオフ周波数は、信号波長λ1−λNに関連する最低の信号波長よりも僅かに低くなるように選ばれる。図１７に示されているように、ハイパスフィルタ３６０は、ポンプパス３７０に沿ってリモートポンピングアーキテクチャに従って必要とされ、リモートポンプ発生源Ｐをファイバラマン増幅器３３０に結合させるために使用される。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ファイバラマン増幅器中の光雑音に関連する問題を克服し、その利得を強化しかつポンプ変換効率を改善することができる。
【００５０】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は本発明の一実施例の態様関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるファイバラマン増幅器構成の一例を示す図。
【図２】印加信号がない場合の、図１に示されたような従来技術による構成における長い増幅媒体に沿う誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）雑音の発生のシミュレーションプロットを示す図。
【図３】印加される信号がない場合の、注入されるポンプパワーの関数として、図１に示されたような従来技術による構成におけるＳＲＳ雑音のシミュレーションプロットを示す図。
【図４】低周波数シフト信号（即ち、ポンプ周波数よりも３ＴＨｚ低い周波数における信号）が与えられたときの、同じ構成に対するシミュレーションプロットを示す図。
【図５】システムファイバの２つのセクション間に設けられたハイパス光フィルタを含む本発明により形成されたファイバラマン増幅器の第１の実施形態を示す図。
【図６】１０ｋｍの伝送ファイバの後にハイパスフィルタを設けた本発明の図５の実施形態に対する信号出力スペクトルのシミュレーションプロットを示す図。
【図７】１０ｋｍの伝送ファイバの後にハイパスフィルタを設けた本発明の図５の実施形態についてのポンプパワーに対する信号利得のシミュレーションプロットを示す図。
【図８】高周波数シフト入力信号（即ち、ポンプ周波数よりも１３．２ＴＨｚ低い周波数における信号）の印加をしたときの、従来技術による構成に対するシミュレーションプロットを示す図。
【図９】同じ高周波数シフト入力信号を与えたときの本発明の構成に対するシミュレーションプロットを示す図。
【図１０】１０ｋｍの伝送ファイバの後にハイパスフィルタを設けた本発明の構成についてのポンプパワーに対する高周波数シフト信号利得のシミュレーションプロットを示す図。
【図１１】長いファイバラマン増幅器に沿って分散された１組の３個のハイパスフィルタを含む本発明の代替的な実施形態を示す図。
【図１２】中間段アイソレーションおよびハイパスフィルタリングを使用する本発明の更なる別の実施形態を示す図。
【図１３】ハイパスフィルタリングと共にリモートポンピングを使用し、増幅器利得を改善するために増幅媒体中にハイパスフィルタリングを含める本発明の一実施形態を示す図。
【図１４】本発明によるハイパスフィルタリングを使用する二次ポンピングファイバラマン増幅器を示す図。
【図１５】本発明のハイパスフィルタリングと二次ポンピングおよびリモートポンピングを結合する本発明の更なる別の実施形態を示す図。
【図１６】本発明による複数の連結されたファイバラマン増幅器を使用する例示的な光通信システムを示す図。
【図１７】本発明によるリモートポンプされるファイバラマン増幅器を使用する代替的なポイントツーポイント光通信システムを示す図。
【符号の説明】
１０  ファイバラマン増幅器
１２  第１のサーキュレータ
１４  第２のサーキュレータ
１６  第１のセクション
１８  第２のセクション
２０  ファイバラマン増幅器
２２  ハイパス光フィルタ
２４  第１のファイバセクション
２６  第２のファイバセクション
２８  第１のサーキュレータ
３０  第２のサーキュレータ
４２  第１のサーキュレータ
４４  第２のサーキュレータ
４６，４８，５０，５２  ファイバセクション
５４  第１のフィルタ
５６  第２のフィルタ
５８  第３のフィルタ
６２  第１のサーキュレータ
６４  第２のサーキュレータ
６６  中間段アイソレータ構成
６８  第１のファイバセクション
７０  第２のファイバセクション
７２，７４  パス
７６，７８  波長分割マルチプレクサ
８０  アイソレータ
８２  ハイパス光フィルタ
９２  ファイバラマン増幅器
９４  第１のファイバセクション
９６  第２のファイバセクション
９８  ハイパスフィルタ
１００  第１のサーキュレータ
１０２  第２のサーキュレータ
１０４  第２のハイパスフィルタ
１０６  第１のファイバセクション
１０８  第２のファイバセクション
１１０  ファイバラマン増幅器
１１２  第１のサーキュレータ
１１４  第２のサーキュレータ
１１６，１１８  ファイバセクション
１２０  ハイパスフィルタ
【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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