JP2001217781A - 光波長分割多重送信装置及び光波長分割多重受信装置及び光中継装置及び光波長分割多重伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散シフトファイバ、または、ノンゼロ分散
シフトファイバ上において、例えば、波長1450nm〜1650
nmのような広い範囲にわたって信号光を配置する光波長
分割多重伝送システムにおいて、4 光波混合、誘導ラマ
ン散乱がもたらす品質劣化を最小限とするとともに、零
分散波長領域においても高密度な波長多重を実現し、か
つ、すべての信号光を光ファイバ伝送路の同一の方向へ
伝播させることが可能となるような光波長分割多重送信
装置及び光波長分割多重受信装置及び光中継装置及び光
波長分割多重伝送システムを提供する。 【解決手段】 本発明は、光ファイバ伝送路の平均零分
散波長近辺に配置された信号光を含む、短波長側に配置
された複数の信号光の増幅に適用される第１の分布定数
型光増幅手段と、光ファイバ伝送路の平均零分散波長近
辺以外の、長波長側に配置された信号光の増幅に適用さ
れ第１の集中定数型光増幅手段とを有し、光ファイバ伝
送路の損失を補償する光増幅手段を、光波長分割多重送
信装置、光波長分割多重受信装置の両方または、いずれ
か一方に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長分割多重送
信装置及び光波長分割多重受信装置及び光中継装置及び
光波長分割多重伝送システムに係り、特に、互いに波長
の異なる複数の光を複数の電気信号により変調し、これ
らを光波長フィルタ等の光受動部品により多重化して、
光ファイバ伝送路に送出し、受信側では波長多重化され
た信号光を波長毎に分割し、それらを光電気変換しても
との複数の電気信号に復調する光波長分割多重技術にお
ける光波長分割多重送信装置及び光波長分割多重受信装
置及び光中継装置及び光波長分割多重伝送システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】光波長分割多重技術は、互いに波長の異
なる複数の光を複数の電気信号により変調し、これらを
光波長フィルタ等の光受動部品により波長多重化して、
光ファイバ伝送路に送出し、受信側では波長多重化され
た信号光を波長毎に分離し、それらを光電気変換しても
との複数の電気信号に復調する技術であり、複数の信号
の多重分離を光受動部品のみによって容易に行うことが
でき、伝送システムの大容量化に有効な技術である。

【０００３】図１１は、従来の光波長分割多重伝送シス
テムの構成を示す。

【０００４】同図示す光波長分割多重伝送システムは、
波長の異なる複数の光を複数の電気信号に変調し、これ
らを波長多重化して送信する光送信装置１０と、波長多
重化された複数の信号光を波長毎に分割し、それらを光
電気変換して複数の電気信号に復調する光受信装置２
０、光送信装置１０と光受信装置２０を結ぶ１本の光フ
ァイバ伝送路３０から構成される。

【０００５】光送信装置１０は、波長λ０＋ΔλＧより
短い波長の光源とこれらを変調する変調器１１、変調器
１１で変調された信号光を合成する合波器１２、集中増
幅型光増幅器１３、１４、波長多重フィルタまたは、光
カプラ１５、及び受信機１７に増幅された信号光を分波
して出力する分波器１６から構成される。

【０００６】光受信装置２０は、波長分割フィルタまた
は、光カプラ２１、集中増幅型光増幅器ＲＬ２２、集中
増幅型増幅器ＳＬ２３、増幅された信号光を分波する分
波器２４、λ０＋λＧより長い波長の光源を変調する変
調器２６から構成される。

【０００７】伝送路３０は、平均零分散波長λ０の光フ
ァイバの伝送路である。

【０００８】さらに、光増幅機能を有する光中継装置を
光ファイバ伝送路の途中に配置して光ファイバ伝送路に
おける損失を補償する光波長分割多重中継伝送システム
が特性・コスト面で有効であり、広く開発されている。

【０００９】光波長分割多重伝送に使用する複数の信号
光は、従来、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）の利得帯域である波長１５３０nm〜１５６５nmに配
置されることが多かったが、近年の通信トラフィックの
増大に対応し、波長帯域の拡大が図られている（例え
ば、S.Aisawaら、“Ultra-wide band, long distance W
DMtransmission demonstration ”、1998年光ファイバ
国際会議、Postdeadline Paper 11)。波長１５７０〜１
６１０nm周辺の増幅には利得シフトエルビウム添加ファ
イバ増幅器の、また、波長１４５０〜１５２０nm周辺の
増幅にはツリウム添加ファイバ増幅器の開発が進んでい
ることから、石英系光ファイバの低損失波長領域( ＜
０．３dB/km ）である波長１４５０から１６５０nmの領
域を利用した波長多重中継伝送システムを実現できる可
能性がある。

【００１０】しかしながら、特に、分散シフトファイ
バ、または、ノンゼロ分散シフトファイバ上で、上記の
ように広帯域の光波長分割多重伝送システムを実現する
には、ファイバの分散に関係して生じる種々の非線形効
果の影響を最小にするように、システムを設計する必要
がある。

【００１１】以下、分散シフトファイバ、または、ノン
ゼロ分散シフトファイバ上の広帯域波長多重伝送システ
ムにおいて起こり得るファイバ非線形効果について詳述
する。

【００１２】まず、伝送路ファイバの零分散波長が含ま
れる領域に配置された信号光は、「四光波混合」を引起
し、これによって新たに発生した光が信号光に対する干
渉雑音となる。これを抑圧する方法として、信号光の波
長を不等間隔に配置し、四光波混合によって新たに発生
する光の波長がどの信号光の波長にも一致しないように
する方法が提案されている（F.Forghieri ら、“Reduct
ion of Four-Wave Mixing Crosstalk in WDM Systems U
sing Unequally Spaced Channels”、IEEE Photonics T
echnology Letters, 6, pp. 754-756, 1994)。

【００１３】また、伝送路に励起光を入力し、信号光に
分布定数型ラマン増幅利得を与えることで光ファイバに
対する信号光の入力パワーを低減し、四光波混合の発生
効率を低減させる方法が提案されている（N.Takachio
ら、“32x10 Gbps distributedRaman amplification tr
ansmission with 50 GHz channel spacing in the zero
dispersion wavelenth region over 640 km of 1.55-
μm dispersion shiftedfiber”、1999年光ファイバ国
際会議、Postdeadline Paper 9) 。分布定数型ラマン増
幅は、励起光波長に対して数nmから110nm 長波長の光に
利得を与える。その利得は、励起光から100 〜110nm 長
波長の領域で最大となり、それより短波長になる従い、
徐々に減少する。また、この四光波混合は、零分散波長
が含まれる領域より短波長側に配置された信号光と、同
領域より長波長側に配置された信号光との間でも生じ
る。これによる劣化は、J.Kaniらの論文“Bi-direction
al transmission ofr suppressinginter-wavelength-ba
nd nonlinear interactions in ultra-wide band WDM t
ransmission systems”, IEEE Photonics Technology L
etters, vol. 11,pp. 376-378, 1999. に詳述されてい
る。このように、波長の離れた２領域の間で生じる四光
波混合による劣化は、同２領域を双方向に伝送させるこ
とで抑圧できることが同論文に述べられている。

【００１４】また、上記のように広波長域を利用した光
波長分割多重伝送システムにおいて、起こり得る別の非
線形効果に、「誘導ラマン散乱」がある。誘導ラマン散
乱は、波長の異なる２つの光が非線形媒質を伝搬した場
合に短波長の光が励起光となって長波長の光を増幅させ
る現象であり、これによって短波長側の信号光が過剰に
減衰し、伝送品質劣化となる。石英系光ファイバにおけ
る誘導ラマン散乱の発生効率は、２つの光の波長間隔が
大きくなると増大していき、100nm 程度で最大となるこ
とが知られている。

【００１５】これらの非線形効果による品質劣化を最小
限とする設計法が、J.Kaniらの論文“Inter-wavelength
-band nonlinear interactions and their suppression
inmulti-wavelength-band WDM transmission system
s”, IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 1
7, November, 1999.に詳述されている。ここで述べられ
ている方法の概念図を図１２に示す。この方法による
と、零分散波長が含まれる領域に配置される信号光は、
その波長間隔が不等間隔となるように配置される。さら
に、零分散波長が含まれる領域及び、これにより短波長
側の領域に配置される信号光は、零分散波長が含まれる
領域より長波長側の領域に配置される信号光と、伝送路
ファイバを逆向きに伝播させる。つまり、双方向伝送を
行う。この設計により、前述の非線形効果による劣化の
うち特に四光波混合による劣化が最小化されることが同
論文に詳述されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図１２に示されるシステムでは、零分散波長において波
長が不等間隔となるように信号光を配置するために、同
領域において高密度かつ大容量な伝送を行うことができ
ないという問題がある。

【００１７】また、同方法において用いられる双方向伝
送は、その運用に複雑性をきたす場合があるという問題
がある。

【００１８】さらに、同方法においては、前述の非線形
効果のうち、誘導ラマン散乱によって短波長信号光が受
ける過剰損失がもたらす劣化は回避できないという問題
がある。

【００１９】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、分散シフトファイバ、または、ノンゼロ分散シフト
ファイバ上において、例えば、波長1450nm〜1650nmのよ
うな広い範囲にわたって信号光を配置する光波長分割多
重伝送システムにおいて、4 光波混合、誘導ラマン散乱
がもたらす品質劣化を最小限とするとともに、零分散波
長領域においても高密度な波長多重を実現し、かつ、す
べての信号光を光ファイバ伝送路の同一の方向へ伝播さ
せることが可能となるような光波長分割多重送信装置及
び光波長分割多重受信装置及び光中継装置及び光波長分
割多重伝送システムを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理構
成図である。

【００２１】本発明（請求項１）は、波長の異なる複数
の光を複数の電気信号により変調する変調手段１１０及
び変調された信号光を波長多重化して送信する手段を有
する光波長分割多重送信装置１００であって、光ファイ
バ伝送路３００に励起光を入力することで該伝送路３０
０を光増幅媒体とし、光ファイバ伝送路３００の平均零
分散波長近辺に配置された信号光を含む、短波長側に配
置された複数の信号光の増幅に適用される分布定数型光
増幅手段と、光ファイバ伝送路３００の平均零分散波長
近辺以外の、長波長側に配置された信号光の増幅に適用
される集中定数型光増幅手段とを有する光増幅手段１３
０を有する。

【００２２】本発明（請求項２）は、光増幅手段１３０
を用いて、少なくとも零分散波長近辺に配置された信号
光の伝送路入力パワーを、−２dBm 以下に設定する。

【００２３】本発明（請求項３）は、波長多重化された
複数の信号光を波長毎に分離する分離手段２３０と、分
離された信号光を光電気変換して複数の電気信号に復調
する復調手段２６０とを有する光波長分割多重受信装置
２００であって、光ファイバ伝送路３００の平均零分散
波長近辺に配置された信号光を含む、短波長側に配置さ
れた複数の信号光の増幅に適用される分布定数型光増幅
手段と、光ファイバ伝送路３００の平均零分散波長近辺
以外の、長波長側に配置された信号光の増幅に適用され
る集中定数型光増幅手段とを有する光増幅手段２４０を
有する。

【００２４】本発明（請求項４）は、光増幅手段２４０
を用いて、少なくとも零分散波長近辺に配置された信号
光の伝送路入力パワーを、−２dBm 以下に設定する。

【００２５】本発明（請求項５）は、光ファイバ伝送路
の途中に配置され、光ファイバ伝送路における損失を補
償するための光中継装置であって、伝送路に励起光を入
力することで伝送路を光増幅媒体とし、光ファイバ伝送
路の平均零分散波長近辺に配置された信号光を含む、短
波長側に配置された複数の信号光の増幅に適用される分
布定数型光増幅手段と、光ファイバ伝送路の平均零分散
波長近辺の、長波長側に配置された信号光の増幅に適用
される集中定数型光増幅手段とを有する。

【００２６】本発明（請求項６）は、波長の異なる複数
の光を複数の電気信号により変調する変調手段及び変調
された信号光を波長多重化して送信する手段を有する光
波長分割多重送信装置と、波長多重化された複数の信号
光を波長毎に分離する分離手段と、分離された信号光を
光電気変換して複数の電気信号に復調する復調手段とを
有する光波長分割多重受信装置から構成される光波長分
割多重伝送システムであって、光ファイバ伝送路の平均
零分散波長近辺に配置された信号光を含む、短波長側に
配置された複数の信号光の増幅に適用される第１の分布
定数型光増幅手段と、光ファイバ伝送路の平均零分散波
長近辺以外の、長波長側に配置された信号光の増幅に適
用される第１の集中定数型光増幅手段とを有し、光ファ
イバ伝送路の損失を補償する光増幅手段を、光波長分割
多重送信装置、光波長分割多重受信装置の両方または、
いずれか一方に備える。

【００２７】本発明（請求項７）は、伝送路に励起光を
入力することで伝送路を光増幅媒体とし、光ファイバ伝
送路の平均零分散波長近辺に配置された信号光を含む、
短波長側に配置された複数の信号光の増幅に適用される
第２の分布定数型光増幅手段と、光ファイバ伝送路の平
均零分散波長近辺の、長波長側に配置された信号光の増
幅に適用される第２の集中定数型光増幅手段と、を有す
る光中継装置を更に有する。

【００２８】本発明（請求項８）は、第１、第２の集中
定数型光増幅手段を用いて、少なくとも零分散波長近辺
に配置された信号光の伝送路入力パワーを−２dBm 以下
に設定する。

【００２９】上記により、本発明は、分散シフトファイ
バ、または、ノンゼロ分散シフトファイバ上において、
例えば、波長1450nm〜1650nmのような広い範囲にわたっ
て信号光を配置する光波長分割多重伝送システムにおい
て、4 光波混合、誘導ラマン散乱がもたらす品質劣化を
最小限とするとともに、零分散波長領域においても高密
度な波長多重を実現すること、また、これらを、すべて
の信号光を光ファイバ伝送路の同一の方向へ伝播させる
という条件のもとに実現することができる。

【００３０】これは、零分散波長が含まれる領域に配置
された信号光が生じる四光波混合は、分布増幅を適用し
て、少なくとも零分散波長近辺の信号光のファイバ伝送
路への入力パワーを低減することで、その発生効率を大
幅に減ぜられる。

【００３１】零分散波長が含まれる領域よりも、短波長
側に配置された信号光と、零分散波長が含まれる領域よ
りも長波長側に配置された信号光の間で生じる四光波混
合は、分布増幅を適用して同信号光のうち短波長側の信
号光のファイバ伝送路への入力パワーを低減すること
で、その発生効率を大幅に減ぜられる。

【００３２】誘導ラマン散乱を通じて短波長の信号光が
長波長の信号光から受ける過剰損失による伝送品質劣化
は、分布定数型増幅で適用される信号光の短波長側に分
布定数型光増幅の励起光を入れることにより、その過剰
損失が分布ラマン増幅によって補償させるため、減ぜら
れる。

【００３３】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の信号光波長と適
用される光増幅方式の関係を示す。

【００３４】同図に示すように、光ファイバの平均零分
散波長近辺及びそれより短波長側に配置された複数の信
号光の増幅にラマン増幅による分布定数型光増幅を適用
し、光ファイバの平均零分散波長近辺より長波長側に配
置された信号光の増幅に集中定数型光増幅幅を適用し、
少なくとも平均零分散波長近辺の複数の信号光の各々の
伝送路入力パワーは、長波長側に配置された複数の信号
光の各々の伝送路入力パワーよも低く設定する。

【００３５】これを実現するために、波長多重システム
における、光送信装置、光受信装置、光中継装置の一部
または全部において、伝送路に励起光を入力することで
伝送路を光増幅媒体とした分布定数型光増幅を行う機能
と、同光増幅装置の内部に光増幅媒体を含み、これによ
って集中定数型光増幅を行う機能を兼ね備えた光増幅機
能を備える。

【００３６】ここで、平均零分散波長近辺及びそれより
短波長側に配置された信号光の分布定数型増幅利得を補
うために、同光送信装置、光受信装置、光中継装置の一
部または、全部において集中定数型増幅を配置してもよ
い。

【００３７】また、ここで述べた「平均零分散波長近
辺」とは、図２におけるλ０±ΔλＧの領域を示すもの
とする。

【００３８】有限のΔλＧを設ける理由の一つは、伝送
路ファイバの零分散波長の製造上のばらつきを考慮する
ものとである。許容される零分散波長の製造ばらつき
は、標準化されている値で±25nmである(ITU-T G653)。
中心波長を狙ってファイバを作製するため、実際のばら
つきはこれより少ない場合もある。このばらつきを考慮
してΔλG を設定する。

【００３９】有限のΔλＧを設ける理由のもう一つは、
四光波混合の発生効率に関するものである。四光波混合
による信号劣化が起こり得る領域は、零分散波長λ０±
ΔλＧ(FWM) であり、ΔλG(FWM)は有限であることが、
例えば、特開平７−１０７０６９「光波長多重伝送方式
及び光分散補償方式」に述べられている。同文献に、チ
ャネル数１６、チャネル間隔150GHz、チャネル当たりの
伝送路入力パワー3dBm、伝送路長90kmの場合の数値列と
して、ΔλG(FWM)を10nm以上とする必要性が述べられて
いる。

【００４０】上記のような理由から、図２に示したΔλ
G は、凡そ10〜35nm程度とするのがよい。当該伝送路フ
ァイバとして平均零分散波長およそ1550nmである分散シ
フトファイバを用い、ΔλG=20nmとした場合、当該分布
定数型光増幅は、波長1470nm以下の励起光を用いて、波
長1570nm以下に配置された信号光の増幅に適用され、当
該集中定数型光増幅は、波長およそ1570nm以上に配置さ
れた信号光の増幅に適用される。

【００４１】ここで、当該集中定数型光増幅として、波
長およそ1570nmから1620nmの範囲に配置された信号光の
増幅には、エルビウム添加光ファイバ増幅器を、波長16
20nm以上1650nm以下の信号光の増幅には、集中定数型ラ
マンファイバ増幅器を用いてもよい。

【００４２】また、波長及び1450nmから1520nmの範囲に
配置された信号光の分布定数型増幅利得は、ツリウム添
加光ファイバ増幅器による集中型増幅によって補っても
よい。さらに、およそ1450nmから1520nmの範囲に配置さ
れた信号光のうち、短波長側のものほど小さくなる分布
ラマン増幅利得を、ツリウム添加光ファイバ増幅器によ
る集中型増幅によって補ってもよい。

【００４３】

【実施例】以下、図面ともに本発明の実施例を説明す
る。

【００４４】［第１の実施例］本実施例では、前述の図
２に示すように、零分散波長近辺（波長λ０±ΔλG）
を含む短波長側に配置された信号光に分布定数型光増幅
を適用し、それ以外の長波長側に配置された信号光に集
中定数型光増幅を適用し、また、図２に示すように、少
なくとも零分散波長近辺に配置された信号光の伝送路パ
ワーは、長波長側に配置された信号光の伝送路入力パワ
ーよりも低く設定されるものである。

【００４５】図３は、本発明の第１の実施例の光波長多
重伝送システムの構成を示す。

【００４６】同図に示すシステムは、波長の異なる複数
の光を複数の電気信号により変調しこれらを波長多重化
して送信する光送信装置１００と、波長多重化された複
数の信号光を波長毎に分離し、それらを光電気変換して
複数の電気信号に復調する光受信装置２００、及び、光
送信装置１００と光受信装置２００を結ぶ１本の光ファ
イバ伝送路３００からなる。

【００４７】光ファイバ伝送路３００の平均零分散波長
をλ０として、光送信装置１００は、波長λ０＋ΔλG
以上の複数の光源１０１と、これらを変調する変調器１
１０、変調された信号光を合波する合波器１２０、これ
らを増幅する集中型光増幅器ＳＬ１３０、波長λ０＋Δ
λG 以下の複数の光源１０２と、これらを変調する変調
器１４０、変調された信号光を合波する合波器１５０、
波長λ０＋ΔλG 以上の信号光と波長λ０＋ΔλG 以下
の信号光を多重する波長多重フィルタまたは光カプラ１
６１、分布定数型増幅のための励起光源１７０、この励
起光を伝送路へ送出するための波長多重フィルタまた
は、光カプラ１６２及び集中増幅型光増幅器ＳＳ１８０
から構成される。

【００４８】当該光送信装置１００内において、波長λ
０＋ΔλG 以上の光源は、変調器１１０によって変調さ
れ、合波器１２０によって合成された後に、集中型光増
幅器ＳＬ１３０によって増幅され、伝送路３００に送出
される。

【００４９】波長λ０＋ΔλG 以下の光源は、変調器１
４０によって変調され、合波器１５０によって合波され
た後に、伝送路３００に送出される。波長λ０＋ΔλG
以下の信号光は、例えば、合波器１５０の後で当該光送
信装置１００の内部で受けた損失を補償するため、及び
分布定数型増幅利得を補うために、集中型光増幅器ＳＳ
１８０によって増幅されてもよい。

【００５０】励起光源１７０は、波長λ０＋ΔλG 以下
の信号光にラマン増幅を与えるために、波長λ０＋Δλ
G から100nm 程度、または、それ以上短い波長を持つも
のであり、この励起光源は、複数の波長の異なる励起光
源が合成されたものであってもよい。

【００５１】また、光受信装置２００は、分布定数型増
幅のための励起光源２２０、及び、この励起光源を伝送
路３００へ送出するための波長多重フィルタ２１０、波
長λ０＋ΔλG 以上の信号光とλ０＋ΔλG 以下の信号
光を多重する波長多重フィルタまたは、光カプラ２３
０、波長λ０＋ΔλG 以上の信号光を増幅する集中型光
増幅器ＲＬ２４０、集中増幅型光増幅器ＲＳ２５０，こ
れらを分波する分波器２６０、２７０これらを受信する
受信機２８０，２９０から構成されている。

【００５２】当該受信装置２００内のいて、波長λ０＋
ΔλG より長い信号光は、集中型光増幅器ＲＬ２４０に
よって増幅された後に分波器２６０で波長毎に分波さ
れ、受信機２８０で受信される。

【００５３】波長λ０＋ΔλG 以下の信号光は、分波器
２７０で波長毎に分岐され、受信機２９０で受信され
る。波長λ０＋ΔλG 以下の信号光は、例えば、分波器
２７０の後で、当該光受信装置２００の内部で受ける損
失を補償するため、及び、分布定数型増幅利得を補うた
めに、集中型光増幅器ＲＳ２５０によって増幅されても
よい。

【００５４】図４は、本発明の第１の実施例の各増幅利
得の例を示す。

【００５５】分布定数型ラマン増幅利得の利得波長特性
は、一般には、図４（ｃ）に示したように、短波長側に
いくほど減少するが、波長の異なる複数の励起光源を用
いることで、同図（ａ）に示したように、比較的平坦な
特性を得ることもできる。

【００５６】前述したように、波長λ０＋ΔλG 以下の
短波長側に配置された信号光は、同図（ａ）に示したよ
うに、分布定数型増幅利得によってすべての損失を補償
されてもよいし、同図（ｂ）または、同図（ｃ）に示し
たように、集中定数型増幅器ＳＳ１８０，ＲＳ２５０に
よって分布定数型増幅利得を補ってもよい。

【００５７】また、集中型光増幅器ＳＳ１８０，ＲＳ２
５０の利得波長特性は、図４（ｂ）に示したように、ほ
ぼ平坦な分布定数型ラマン増幅利得を補償する形で、ほ
ぼ平坦であってもよいし、同図（ｃ）に示したように、
短波長側にゆくほど減少する分布定数型ラマン増幅利得
を補償する形で、短波長側にゆくほど高利得な特性であ
ってもよい。

【００５８】図５は、本発明の第１の実施例の短波長側
ほど小さくなる分布ラマン増幅利得を補うための各信号
波長における入力パワーを示す。各増幅器の利得の割合
を図４（ｃ）のようにした場合、各信号波長の伝送路入
力パワーは、図５のように、少なくとも平均零分散波長
以下の領域において短波長側にゆくほど大きく設定する
ことになる。

【００５９】上記において説明した構成により、伝送路
３００の零分散波長範囲を含む広い範囲にわたって信号
光を配置する光波長分割多重伝送システムにおいて、零
分散波長領域においても高密度な波長多重を実現するこ
と、また、これらをすべての信号光を光ファイバ伝送路
の同一の方向へ伝播させるという条件のもとに四光波混
合、誘導ラマン散乱がもたらす品質劣化を最小限とする
ことができる。この理由は前述の通りである。

【００６０】ΔλG は、前述した理由により１０〜３５
nmであり、例えば、２０nmである。 ［第２の実施例］本実施例では、光ファイバ伝送路にお
ける損失を補償するための光中継装置を用いた波長多重
多中継伝送システムについて説明する。

【００６１】図６は、本発明の第２の実施例の波長多重
多中継伝送システムの構成を示す。本実施例において、
信号光波長と適用される光増幅方式の関係は、前述の第
１の実施例と同じであり、図２または、図５に示す概念
図のとおりである。

【００６２】図６に示すシステムにおける光送信装置１
００、光受信装置２００は、例えば、前述の第１の実施
例と同様の構成である。中継装置４００は、中継装置４
００の前段の伝送路３００における分布定数型増幅のた
めの励起光源４０１、この励起光を伝送路３００に送出
するための波長多重フィルタ、光サーキュレータまた
は、光カプラ４１０、波長λ０＋ΔλG より長い信号光
と波長λ０＋ΔλG 以下の信号光を分離する波長分離フ
ィルタまたは、光カプラ４２０、波長λ０＋ΔλG より
長い信号光を増幅する集中型光増幅器Ｌ４３０、波長λ
０＋ΔλG より長い信号光と波長λ０＋ΔλG 以下の信
号光を合波する波長多重フィルタまたは、光カプラ４４
０、中継装置４００の後段側の伝送路３００における分
布定数型増幅のための励起光源４０２、この励起光を伝
送路３００に送出するための波長多重フィルタまたは、
光カプラ４５０から構成される。

【００６３】当該中継装置４００において、波長λ０＋
ΔλG より長い信号光は、波長分離フィルタまたは、光
カプラ４２０によって分離され、集中型光増幅器Ｌ４３
０によって増幅された後に合波器で再び他の波長の光と
合波され、次の光ファイバ伝送路３００に送出される。

【００６４】波長λ０＋ΔλG 以下の信号光は、波長分
離フィルタまたは、光カプラによって分離された後に、
波長多重フィルタまたは、光カプラで再び他の波長の光
と合波され、次に光ファイバ伝送路３００に送出され
る。ここで、λ０＋ΔλG 以下の信号光は、例えば、波
長分離フィルタまたは、光カプラ４２０の後で、当該光
中継装置４００の内部で受ける損失を補償するため、及
び、分布定数型増幅利得を補うために、集中型光増幅器
Ｓ４６０によって増幅されてもよい。

【００６５】各光増幅利得の割合は、第１の実施例と同
様に、例えば、図４に示すようになる。

【００６６】図６に示す構成により、伝送路の零分散波
長範囲を含む広い範囲にわたって、信号光を配置する光
波長多重多中継伝送システムにおいて、四光波混合、誘
導ラマン散乱がもたらす品質劣化を最小限にすると共
に、零分散波長領域においても、高密度な波長多重を実
現すること、また、これらをすべての信号光を光ファイ
バ伝送路の同一の方向へ伝播させるという条件のもとに
実現することができる。 ［第３の実施例］本実施例では、光波長多重伝送システ
ムにおいて、光ファイバ伝送路として、平均零分散波長
がおよそ1550nmである分散シフトファイバを用いている
例を説明する。本実施例では、第１及び第２の実施例で
示した光波長多重伝送システムにおいて、光ファイバ伝
送路として、平均例分散波長がおよそ1550nmである分散
シフトファイバを用いている。図７は、本発明の第３の
実施例の信号光波長と適用される光増幅方式の関係を示
す。同図に示すように、およそ1570nm以下の波長領域に
配置された信号光の増幅には、分布定数型光増幅が適用
され、およそ1570nm以上の波長領域に配置された信号光
の増幅には、集中定数型光増幅が適用される。波長1570
nm以下の信号光をラマン増幅を用いて分布定数型増幅す
るために、1470nm以下の波長領域に励起光を配置する。
励起光源は、複数の波長の異なる励起光源が合成された
ものであってもよい。

【００６７】本実施例において、信号光は例えば、波長
1470nmから1650nmの領域に配置される。

【００６８】図８は、本発明の第３の実施例の光波長多
重伝送システムの構成を示す。

【００６９】同図に示すように、光送信装置１００にお
いて、波長1570nm以上の複数の光源は、変調器１２１に
よって変調され、合波器１３１によって合波された後
に、集中型光増幅器Ｌ１１３によって増幅され、伝送路
３００に送出される。

【００７０】波長1570nm以下の光源のうち、例えば、波
長1520nm以上の光源は、変調器１２１によって変調さ
れ、合波器１３１によって合波された後に、伝送路３０
０に送出される。波長1520nm以上1570nm以下の信号光
は、例えば、合波器１３１の後で、当該光送信装置１０
０の内部で受けた損失を補償するため、及び、分布定数
型増幅利得を補うために、集中型光増幅器Ｍ１１１によ
って増幅されてもよい。

【００７１】波長1570nm以下の光源のうち、例えば、波
長1520nm以下の光源は、変調器によって変調され、合波
器によって合波された後に、伝送路３００に送出され
る。波長1520nm以下の信号光は、例えば、合波器１３１
の後で、当該光送信装置１００の内部で受けた損失を補
償するため、および、分布定数型増幅利得を補うため
に、集中型光増幅器Ｓ１１２によって増幅されてもよ
い。

【００７２】集中型光増幅器Ｓ１１２の利得波長特性
は、短波長側にゆくほど減少する分布定数型ラマン増幅
利得を補償する形で、短波長側にゆくほど高利得な特性
であってもよい。

【００７３】また、同じく、図８に示したように、光中
継装置４００において、波長1570nm以上の複数の信号光
は、波長分離フィルタまたは、光カプラによって分離さ
れた後に、集中型光増幅器Ｌ４７３によって増幅され、
波長合波フィルタまたは、光カプラによって他の信号光
と再び合波された後、次の伝送路３００に送出される。

【００７４】波長1570nm以下の複数の信号光のうち、例
えば、波長1520nm以下の複数の信号光は、図８に示すよ
うに、波長分離フィルタまたは、光カプラによって分離
され、波長合波フィルタまたは、光カプラによって他の
信号光と再び合波された後、次の伝送路３００に送出さ
れる。ここで、同信号光は、当該光受信装置２００の内
部で受けた損失を補償するため、及び、分布定数型増幅
利得を補うために、例えば、分波器の前で集中型光増幅
器Ｓ４７２によって増幅されてもよい。

【００７５】波長1570nm以下の複数の信号光のうち、例
えば、波長1520nm以上の複数の信号光は、図８に示すよ
うに、波長分離フィルタまたは、光カプラによって分離
された後に、波長合波フィルタまたは、光カプラによっ
て他の信号光と再び合波された後、次に伝送路３００に
送出される。ここで、同信号光は、当該光受信装置２０
０の内部で受けた損失を補償するため、及び、分布定数
型増幅利得を補うために、例えば、分波器の前で集中型
光増幅器Ｍ４７１によって増幅されてもよい。さらに、
光受信装置２００においては、波長1570nm以上の複数の
信号光は、波長分離フィルタまたは、光カプラによって
分離され、集中型光増幅器Ｌ２４３によって増幅され、
分波器２６３によって波長毎に分波された後に、受信機
２８３によって受信される。

【００７６】波長1570nm以下の複数の信号光のうち、例
えば、波長1520nm以下の複数の信号光は、図８に示すよ
うに、波長分離フィルタまたは、光カプラによって分離
され、分波器２６２によって波長毎に分波された後に、
受信機２８２によって受信される。ここで、当該信号光
は、当該光受信装置２００の内部で受けた損失を補償す
るため、及び、分布定数型増幅利得を補うために、例え
ば、分波器２６２の前段で集中型光増幅器Ｓ２４２によ
って増幅されてもよい。

【００７７】波長1570nm以下の複数の信号光のうち、例
えば、波長1520nm以上の複数の信号光は、図８に示すよ
うに、波長分離フィルタまたは、光カプラによって分離
された後に、分波器２６２によって波長毎に分波された
後に、受信機２８２によって受信される。ここで、同信
号光は、当該光受信装置２００の内部で受けた損失を補
償するため、及び、分布定数型増幅利得を補うために、
例えば、分波器２６１の前段で集中型光増幅器Ｍ２４１
によって増幅されてもよい。

【００７８】集中型光増幅器Ｓ２４２は、例えば、およ
そ1450nm〜1520nmの波長領域に利得を与えるツリウム添
加光増幅器であってもよく、また、励起光波長の選択に
より任意の波長領域に利得を与えることができる集中定
数型ラマン増幅器であってもよく、また、これらの組み
合わせであってもよい。集中型光増幅器Ｍ２４１は、例
えば、およそ1530nm〜1570nmの波長領域に利得を与える
エルビウム添加光増幅器であってもよく、また、励起光
波長の選択により任意の波長領域に利得を与えることが
できる集中定数型ラマン増幅器であってもよく、また、
これらの組み合わせであってもよい。集中型光増幅器Ｌ
２４３は、例えば、およそ1570nm〜1610nmの波長領域に
利得を与える利得シフト型のエルビウム添加光増幅器で
あってもよく、また、励起光波長の選択により任意の波
長領域に利得を与えることができる集中定数型ラマン増
幅器であってもよく、また、これらの組み合わせであっ
てもよい。

【００７９】図９は、本発明の第３の実施例における各
増幅利得の例を示す。

【００８０】波長1570nm以上に配置された信号光に対し
ては、100%集中定数型光増幅を適用する。波長1570nm以
上に配置された信号光のうち、例えば、1570nm〜16190n
m に配置された信号光には、エルビウム添加光増幅器を
適用し、1610〜1650nmに配置された信号光には、集中定
数型ラマン増幅器を適用する。波長1570nm以下に配置さ
れた信号光に対しては、分布定数型ラマン光増幅を適用
する。このうち、より短波長側の信号光に対しては、短
波長になるほど減少する分布定数型ラマン利得を補うた
めに、短波長ほど大きな集中定数型増幅利得を与える。
例えば、波長1470nm〜1520nmに配置された信号光に、ツ
リウム添加光増幅器を用いて、短波長側ほど大きな集中
定数型増幅利得を与える。上記により、分散システムフ
ァイバを用いて、広い波長範囲にわたって信号光を配置
する光波長多重伝送システム及び同多中継伝送システム
において、四光波混合、誘導ラマン散乱がもたらす品質
劣化を最小限にすると共に、零分散波長領域においても
高密度な波長多重を実現すること、また、これらをすべ
ての信号光を光ファイバ伝送路の同一の方向へ伝播させ
るという条件のもとに実現することができる。

【００８１】図１０は、本発明の零分散波長帯と非零分
散波長帯におけるチャネル当たりの信号入力パワーと感
度劣化の関係を示す。

【００８２】同図は、200GHz間隔８チャネルの波長多重
信号光が４０kmの分散シフトファイバを伝搬した場合
の、チャネル当たりのファイバ入力パワーに対する信号
受信感度劣化（実験値）を示したものである。

【００８３】用いた分散シフトファイバの零分散波長は
約1552nmであり、波長1552nmを中心とした零分散波長帯
に配置した信号光に対する結果を黒丸で示し、波長1585
nmを中心とした非零分散波長帯に配置した信号光に対す
る結果を三角で示す。

【００８４】同図からわかるように、零分散波長帯に配
置した信号光に対して入力パワーを大きくすると、四光
波混合の発生により激しい劣化が生じる（この場合、劣
化の要因が四光波混合であることは、M.Jinno らの文献
“First demonstration of 1580nm wavelength band WD
M transmission”, Electron. Lett., vol.33,pp. 882
-883に詳述されている）。

【００８５】同図より、本発明において零分散波長近辺
に配置された信号光のファイバ入力パワーは、例えば、
−２dBm 以下に設定すると効果的であることがわかる
（なお、低ければ低いほどよく、−４dBm 以下、−６dB
m 以下、−８dBm 以下でもよい）。

【００８６】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
ることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応
用が可能である。

【００８７】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、分散シ
フトファイバ、または、ノンゼロ分散シフトファイバ上
において、例えば、1450nm〜1650nmのような広い範囲に
わたって信号光を配置する光波長分割多重伝送システム
において、四光波混合、誘導ラマン散乱がもたらす品質
劣化を最小限とすると共に、零分散波長領域においても
高密度な波長多重を実現し、かつ、すべての信号光を光
ファイバ伝送路の同一の方向へ伝播させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の信号光波長と適用される光増幅方式の
関係を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例の光波長多重伝送システ
ムの構成図である。

【図４】本発明の第１の実施例の各増幅利得の零であ
る。

【図５】本発明の第１の実施例の短波長側ほど小さくな
る分布ラマン増幅利得を補うための各信号波長における
入力パワーを示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例の波長多重多中継伝送シ
ステムの構成図である。

【図７】本発明の第３の実施例の信号光波長と適用され
る光増幅方式の関係を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施例の光波長多重伝送システ
ムの構成図である。

【図９】本発明の第３の実施例の各増幅利得の例であ
る。

【図１０】本発明の零分散波長帯と非零分散波長帯にお
けるチャネル当たりの信号入力パワーと感度劣化の関係
を示す図である。

【図１１】従来の零分散波長領域を含む超広帯域光波長
多重伝送システムの概念図である。

【図１２】従来の光波長分割多重伝送システムの構成図
である。

【符号の説明】

１００ 光送信装置 １０１ λ０＋ΔλG より長い波長の光源 １０２ λ０＋ΔλG より以下の波長の光源 １１０ 変調手段、変調器 １１１ 光増幅器Ｍ １１２ 光増幅器Ｓ １１３ 光増幅器Ｌ １２０ 合波器 １２１ 変調器 １３０ 光増幅手段、集中増幅型光増幅器ＳＬ １３１ 合波器 １４０ 変調器 １５０ 合波器 １６１ 波長多重フィルタまたは、光カプラ １６２ 波長多重フィルタまたは、光カプラ １７０ λ０＋ΔλG より短波長領域に配置された信号
光を分布定数型増幅するための励起光源 １７１ 分布定数型光増幅用励起光源 １８０ 集中増幅型光増幅器ＳＳ ２００ 光受信装置 ２１０ サーキュレータまたは、波長多重フィルタ ２２０ 分離手段、λ０＋ΔλG より短波長領域に配置
された信号光を分布定数型増幅するための励起光源 ２２１ 分布定数型光増幅用励起光源 ２３０ 波長分離フィルタまたは、光カプラ ２４０ 光増幅手段、集中増幅型光増幅器ＲＬ ２４１ 光増幅器Ｍ ２４２ 光増幅器Ｓ ２４３ 光増幅器Ｌ ２５０ 復調手段、集中増幅型光増幅器ＲＳ ２６０，２７０ 分波器 ２６１，２６２，２６３ 分波器 ２８０，２９０ 受信機 ２８１，２８２，２８３ 受信機 ３００ 平均零分散波長λ０の光ファイバ伝送路 ４００ 光中継装置 ４０１ 励起光源 ４０２ 分布定数型光増幅用励起光源 ４０３ 分布定数型光増幅用励起光源 ４１０ サーキュレータまたは、波長多重フィルタ ４２０ 波長分離フィルタ ４３０ 集中増幅型光増幅器Ｌ ４４０ 波長多重フィルタまたは、光カプラ ４５０ サーキュレータまたは、波長多重フィルタ ４６０ 集中増幅型光増幅器Ｓ ４７１ 光増幅器Ｍ ４７２ 光増幅器Ｓ ４７３ 光増幅器Ｌ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 (72)発明者 増田 浩次 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK11 KK15 MM03 MM07 QQ04 QQ07 YY17 5K002 AA01 AA03 AA06 BA04 BA05 CA01 CA13 DA02 FA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長の異なる複数の光を複数の電気信号
   により変調する手段及び変調された信号光を波長多重化
   して送信する手段を有する光波長分割多重送信装置であ
   って、 光ファイバ伝送路に励起光を入力することで伝送路を光
   増幅媒体とし、光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺
   に配置された信号光を含む、短波長側に配置された複数
   の信号光の増幅に適用される分布定数型光増幅手段と、 前記光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺以外の、長
   波長側に配置された信号光の増幅に適用される集中定数
   型光増幅手段とを有する光増幅手段を有することを特徴
   とする光波長分割多重送信装置。
2. 【請求項２】 前記光増幅手段を用いて、少なくとも零
   分散波長近辺に配置された信号光の伝送路入力パワーを
   −２dBm 以下に設定する請求項１記載の光波長分割多重
   送信装置。
3. 【請求項３】 波長多重化された複数の信号光を波長毎
   に分離する分離手段と、分離された信号光を光電気変換
   して複数の電気信号に復調する復調手段とを有する光波
   長分割多重受信装置であって、 光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺に配置された信
   号光を含む、短波長側に配置された複数の信号光の増幅
   に適用される分布定数型光増幅手段と、 前記光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺以外の、長
   波長側に配置された信号光の増幅に適用される集中定数
   型光増幅手段とを有する光増幅手段を有することを特徴
   とする光波長分割多重受信装置。
4. 【請求項４】 前記光増幅手段を用いて、少なくとも零
   分散波長近辺に配置された信号光の伝送路入力パワーを
   −２dBm 以下に設定する請求項３記載の光波長分割多
   重受信装置。
5. 【請求項５】 光ファイバ伝送路の途中に配置され、該
   光ファイバ伝送路における損失を補償するための光中継
   装置であって、 光ファイバ伝送路に励起光を入力することで伝送路を光
   増幅媒体とし、該光ファイバ伝送路の平均零分散波長近
   辺に配置された信号光を含む、短波長側に配置された複
   数の信号光の増幅に適用される分布定数型光増幅手段
   と、 前記光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺の、長波長
   側に配置された信号光の増幅に適用される集中定数型光
   増幅手段とを有することを特徴とする光中継装置。
6. 【請求項６】 波長の異なる複数の光を複数の電気信号
   により変調する手段及び変調された信号光を波長多重化
   して送信する手段を有する光波長分割多重送信装置と、
   波長多重化された複数の信号光を波長毎に分離する分離
   手段と、分離された信号光を光電気変換して複数の電気
   信号に復調する復調手段とを有する光波長分割多重受信
   装置から構成される光波長分割多重伝送システムであっ
   て、 光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺に配置された信
   号光を含む、短波長側に配置された複数の信号光の増幅
   に適用される第１の分布定数型光増幅手段と、 光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺以外の、長波長
   側に配置された信号光の増幅に適用される第１の集中定
   数型光増幅手段とを有し、光ファイバ伝送路の損失を補
   償する光増幅手段を、 前記光波長分割多重送信装置、前記光波長分割多重受信
   装置の両方または、いずれか一方に備えることを特徴と
   する光波長分割多重伝送システム。
7. 【請求項７】 光ファイバ伝送路に励起光を入力するこ
   とで伝送路を光増幅媒体とし、該光ファイバ伝送路の平
   均零分散波長近辺に配置された信号光を含む、短波長側
   に配置された複数の信号光の増幅に適用される第２の分
   布定数型光増幅手段と、 前記光ファイバ伝送路の平均零分散波長近辺の、長波長
   側に配置された信号光の増幅に適用される第２の集中定
   数型光増幅手段とを有する光中継装置を更に有する請求
   項６記載の光波長分割多重伝送システム。
8. 【請求項８】 前記第１の集中定数型光増幅手段と前記
   第２の集中定数型光増幅手段を用いて、少なくとも零分
   散波長近辺に配置された信号光の伝送路入力パワーを、
   −２dBm 以下に設定する請求項６または、７記載の光波
   長分割多重伝送システム。