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JP2002303895A - Raman amplification method and its system - Google Patents

Raman amplification method and its system

Info

Publication number
JP2002303895A
JP2002303895A JP2001104963A JP2001104963A JP2002303895A JP 2002303895 A JP2002303895 A JP 2002303895A JP 2001104963 A JP2001104963 A JP 2001104963A JP 2001104963 A JP2001104963 A JP 2001104963A JP 2002303895 A JP2002303895 A JP 2002303895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lights
raman amplification
wavelength
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001104963A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Nakazato
浩二 中里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2001104963A priority Critical patent/JP2002303895A/en
Publication of JP2002303895A publication Critical patent/JP2002303895A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で、利得の波長依存性が抑制されたラ
マン増幅を実現する。 【解決手段】 波長の異なる複数の励起光により、波長
多重された複数の信号光を増幅するラマン増幅システム
において、各々の励起光の変調位相が異なるように変調
する変調手段405,406を備え、各々の信号光の増
幅利得が等しくなるようにした。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To realize Raman amplification with high efficiency and suppressed wavelength dependence of gain. SOLUTION: In a Raman amplification system for amplifying a plurality of wavelength-multiplexed signal lights by a plurality of pump lights having different wavelengths, modulation means 405 and 406 for modulating each pump light so that a modulation phase is different are provided. The amplification gain of each signal light was made equal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ラマン増幅方法お
よびそのシステムに関し、より詳細には、広帯域高効率
で、利得の波長依存性が抑制されたラマン増幅方法およ
びそのシステムに関する。
The present invention relates to a Raman amplification method and a system thereof, and more particularly, to a Raman amplification method and a system thereof having a wide band, high efficiency, and suppressed wavelength dependence of gain.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘導ラマン散乱現象を応用して、信号光
を増幅するラマン増幅システムが知られている。ラマン
増幅システムにおいて、増幅帯域は、励起光の波長と、
増幅媒体である光ファイバ伝送路の材質によって決ま
る。例えば、一般的な通信用の石英ガラス製光ファイバ
伝送路においては、励起光の光周波数を基準に、-12THz
付近をピークとして、0〜-30THzに増幅帯域が形成され
る。励起光の波長を1430nmとすると、波長1520nm付近を
ピークとして、1430〜1670nm付近までが増幅帯域とな
る。
2. Description of the Related Art A Raman amplification system that amplifies signal light by applying the stimulated Raman scattering phenomenon is known. In the Raman amplification system, the amplification band is the wavelength of the pump light,
It is determined by the material of the optical fiber transmission line that is the amplification medium. For example, in a general quartz glass optical fiber transmission line for communication, based on the optical frequency of excitation light, -12 THz
An amplification band is formed at 0 to -30 THz with the vicinity as a peak. Assuming that the wavelength of the excitation light is 1430 nm, the peak is around 1520 nm and the amplification band is around 1430 to 1670 nm.

【0003】図1は、従来のラマン増幅システムの構成
を示した図である。増幅帯域を拡大したり、増幅帯域で
平坦な利得特性を得るために、多波長の励起光を用いて
増幅することが行われている。図1(a)に、2波長の
励起光を用いて増幅する場合のシステム構成を示す。ラ
マン増幅システム100は、光ファイバ伝送路121,
122に挿入された励起光信号光合波器101と、励起
光信号光合波器101に接続された励起光合波器102
と、励起光合波器102に接続された励起光光源10
3,104とから構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional Raman amplification system. In order to expand the amplification band or to obtain a flat gain characteristic in the amplification band, amplification using multi-wavelength pump light is performed. FIG. 1A shows a system configuration in which amplification is performed using two wavelengths of pump light. The Raman amplification system 100 includes an optical fiber transmission line 121,
The pumping light signal optical multiplexer 101 inserted in the pumping light 122 and the pumping light multiplexer 102 connected to the pumping light signal optical multiplexer 101
And the excitation light source 10 connected to the excitation light multiplexer 102
3, 104.

【0004】このような構成により、送信器131a〜
131cから出力された信号光は、光ファイバ伝送路1
21を伝搬し、励起光信号光合波器101から入力され
た励起光により増幅されて、光ファイバ伝送路122を
伝搬する。図1(b)に、励起光光源から出力される励
起光のパワーの時間変化を示す。励起光光源103は波
長λ1の励起光を、励起光光源104は波長λ2の励起
光を、常に一定の光パワーで出力している。
[0004] With such a configuration, the transmitters 131a to 131a to
The signal light output from 131c is transmitted through the optical fiber transmission line 1
21 and is amplified by the pumping light input from the pumping light signal multiplexer 101 and propagates through the optical fiber transmission line 122. FIG. 1B shows a temporal change in the power of the pump light output from the pump light source. The pumping light source 103 always outputs the pumping light of the wavelength λ1 and the pumping light source 104 outputs the pumping light of the wavelength λ2 at a constant optical power.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図2は、従来のラマン
増幅システムにおける増幅の様子を示した図である。図
2(a)に、光ファイバ伝送路121,122の伝送路
位置Lにおける信号光と励起光のパワーを示す。励起光
信号光合波器101の伝送路位置をL=0とし、送信器
131a〜131cの伝送路位置をL=Lnとしてい
る。
FIG. 2 is a diagram showing a state of amplification in a conventional Raman amplification system. FIG. 2A shows the powers of the signal light and the pump light at the transmission line position L of the optical fiber transmission lines 121 and 122. The transmission line position of the pumping light signal optical multiplexer 101 is L = 0, and the transmission line positions of the transmitters 131a to 131c are L = Ln.

【0006】図2(b)に、励起光による利得周波数特
性を示す。伝送路位置L=0での利得周波数特性を示し
ている。一般的な通信用の石英ガラスを用いた光ファイ
バ伝送路121,122において、光周波数が10THz程
度離れた異なる2つの励起光を使用した場合に、短波長
側の励起光(λ1)の増幅帯域が、長波長側の励起光
(λ2)と重なる。このため、長波長側の励起光(λ
2)が、短波長側の励起光(λ1)を励起してしまうた
め、励起光が減衰するまでに発生する累積利得の波長依
存性を抑制することができないという問題があった。
FIG. 2B shows a gain frequency characteristic of the pump light. The gain frequency characteristic at the transmission line position L = 0 is shown. When two different pumping lights having optical frequencies separated by about 10 THz are used in the optical fiber transmission lines 121 and 122 using quartz glass for general communication, the amplification band of the pumping light (λ1) on the short wavelength side is used. Overlap with the excitation light (λ2) on the long wavelength side. Therefore, the pump light (λ
2) pumps the pumping light (λ1) on the short wavelength side, so that there is a problem that the wavelength dependence of the accumulated gain generated until the pumping light is attenuated cannot be suppressed.

【0007】図2(c)に、励起光が減衰する伝送路位
置L=Leまでの累積利得を示す。累積利得が平坦では
ないため、出力信号光のレベルも一定しない。従って、
図2(a)に示したように、短波長側の励起光(λ1)
と長波長側の励起光(λ2)とは、光ファイバ伝送路1
21上での光パワーが異なり、光ファイバ伝送路121
を伝搬した信号光は、伝送路位置L=0において、波長
によって異なる光パワーに増幅される。
FIG. 2C shows the accumulated gain up to the transmission line position L = Le where the pump light is attenuated. Since the accumulated gain is not flat, the level of the output signal light is not constant. Therefore,
As shown in FIG. 2A, the excitation light (λ1) on the short wavelength side
And the pump light (λ2) on the long wavelength side
The optical power on the optical fiber transmission line 121 is different.
Is amplified at the transmission line position L = 0 to an optical power that differs depending on the wavelength.

【0008】図3は、従来のラマン増幅システムにおけ
る利得周波数特性を示した図である。短波長側の励起光
(λ1)の増幅を考慮して、予め長波長側の励起光出力
(λ2)のパワーを、短波長側の励起光出力(λ1)よ
りも下げて合波することが行われている。しかしなが
ら、効率の低下は避けられず、励起光の波長数が増加す
ると設計が困難になるという問題もあった。
FIG. 3 is a diagram showing gain frequency characteristics in a conventional Raman amplification system. In consideration of the amplification of the pumping light (λ1) on the short wavelength side, the power of the pumping light output (λ2) on the long wavelength side may be previously lowered and combined with the pumping light output (λ1) on the short wavelength side. Is being done. However, a reduction in efficiency is inevitable, and there is a problem that the design becomes difficult when the number of wavelengths of the excitation light increases.

【0009】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、広帯域高効率で、
利得の波長依存性が抑制されたラマン増幅方法およびそ
のシステムを提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a broadband, high-efficiency,
It is an object of the present invention to provide a Raman amplification method and its system in which the wavelength dependence of the gain is suppressed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項1に記載の発明は、波長の
異なる複数の励起光により、波長多重された複数の信号
光を増幅するラマン増幅方法において、変調位相が異な
るように各々の前記励起光を変調することを特徴とす
る。
According to the present invention, in order to achieve the above object, the present invention is directed to a method for converting a plurality of signal lights wavelength-multiplexed by a plurality of pump lights having different wavelengths. In the Raman amplification method for amplifying, each of the pump lights is modulated so as to have a different modulation phase.

【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、波長の異なる2つの前記励起光の光周波数間隔は、
前記励起光の各々の光周波数と、各々の前記励起光によ
り増幅利得がピークとなる各々の光周波数との差よりも
小さいことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an optical frequency interval between the two pumping lights having different wavelengths is:
It is characterized in that the difference between each optical frequency of the pump light and each optical frequency at which the amplification gain is peaked by each pump light is smaller.

【0012】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2において、前記信号光の増幅に寄与する光ファイバ増
幅媒体の実効長は、前記励起光の変調波長の10倍以上
であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the effective length of the optical fiber amplifying medium contributing to the amplification of the signal light is at least 10 times the modulation wavelength of the pump light. Features.

【0013】請求項4に記載の発明は、波長の異なる複
数の励起光により、波長多重された複数の信号光を増幅
するラマン増幅システムにおいて、変調位相が異なるよ
うに各々の前記励起光を変調する変調手段を備えたこと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in a Raman amplification system for amplifying a plurality of wavelength-multiplexed signal lights by a plurality of pump lights having different wavelengths, each of the pump lights is modulated so as to have a different modulation phase. And a modulating means.

【0014】請求項5に記載の発明は、請求項4におい
て、各々の前記励起光は、半導体レーザから出力され、
前記変調手段は、前記半導体レーザの印加電流を変調す
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, each of the excitation lights is output from a semiconductor laser,
The modulator modulates an applied current of the semiconductor laser.

【0015】請求項6に記載の発明は、波長の異なる複
数の励起光により、波長多重された複数の信号光を増幅
するラマン増幅システムにおいて、半導体レーザの印加
電流を部分変調する部分変調手段と、該部分変調手段で
部分変調された前記半導体レーザの出力を、各々の前記
励起光の波長で発振させるための外部共振手段とを備
え、各々の前記励起光の変調位相が異なるようにしたこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a Raman amplification system for amplifying a plurality of wavelength-division multiplexed signal lights with a plurality of pump lights having different wavelengths, a partial modulation means for partially modulating an applied current of a semiconductor laser. External resonance means for oscillating the output of the semiconductor laser partially modulated by the partial modulation means at the wavelength of each of the excitation lights, so that the modulation phases of the respective excitation lights are different. It is characterized by.

【0016】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の前記外部共振手段は、選択された波長を反射するファ
イバグレーティングと、光ファイバからの戻り光を除去
する光アイソレータとを含むことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, the external resonance means according to the sixth aspect includes a fiber grating for reflecting a selected wavelength and an optical isolator for removing return light from an optical fiber. It is characterized by.

【0017】請求項8に記載の発明は、請求項4ないし
7のいずれかにおいて、波長の異なる2つの前記励起光
の光周波数間隔は、前記励起光の各々の光周波数と、各
々の前記励起光により増幅利得がピークとなる各々の光
周波数との差よりも小さいことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the fourth to seventh aspects, an optical frequency interval between the two pumping lights having different wavelengths is different from each optical frequency of the pumping light and each of the pumping lights. It is characterized in that the gain is smaller than the difference between each optical frequency at which the amplification gain peaks due to light.

【0018】請求項9に記載の発明は、請求項4ないし
8のいずれかにおいて、前記信号光の増幅に寄与する光
ファイバ増幅媒体の実効長は、前記励起光の変調波長の
10倍以上であることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the fourth to eighth aspects, the effective length of the optical fiber amplification medium contributing to the amplification of the signal light is at least 10 times the modulation wavelength of the pump light. There is a feature.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】図4は、本発明の第1の実施形態にかかる
ラマン増幅システムの構成を示した図である。図4
(a)に、2波長の励起光を用いて増幅する場合のシス
テム構成を示す。ラマン増幅システム400は、光ファ
イバ伝送路421,422に挿入された励起光信号光合
波器401と、励起光信号光合波器401に接続された
励起光合波器402と、励起光合波器402に接続され
た励起光光源403,404とから構成されている。励
起光光源403は、制御信号源406の出力に位相調整
器405を介して接続され、励起光光源404は、制御
信号源406の出力に直接接続されている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention. FIG.
(A) shows a system configuration when amplification is performed using two wavelengths of pump light. The Raman amplification system 400 includes a pumping light signal multiplexer 401 inserted into the optical fiber transmission lines 421 and 422, a pumping light multiplexer 402 connected to the pumping light signal multiplexer 401, and a pumping light multiplexer 402. The excitation light sources 403 and 404 are connected. The excitation light source 403 is connected to the output of the control signal source 406 via the phase adjuster 405, and the excitation light source 404 is directly connected to the output of the control signal source 406.

【0021】このような構成により、送信器431a〜
431cから出力された信号光は、光ファイバ伝送路4
21を伝搬し、励起光信号光合波器401から入力され
た励起光により増幅されて、光ファイバ伝送路422を
伝搬する。図4(b)に、励起光光源から出力される励
起光のパワーの時間変化を示す。制御信号源406の出
力は、一定の変調周期を有し、励起光光源403は波長
λ1の励起光を、励起光光源404は波長λ2の励起光
を、一定の光パワーで交互に出力している。
With this configuration, the transmitters 431a to 431a to
The signal light output from the optical fiber transmission line 431c is
21 and is amplified by the pumping light input from the pumping light signal multiplexer 401 and propagates through the optical fiber transmission line 422. FIG. 4B shows a temporal change in the power of the pump light output from the pump light source. The output of the control signal source 406 has a fixed modulation period, the pump light source 403 outputs pump light of wavelength λ1 alternately, and the pump light source 404 alternately outputs pump light of wavelength λ2 at a constant optical power. I have.

【0022】励起光を変調する手段は、様々な方式が提
案されているが、励起光源として半導体レーザを用い、
半導体レーザの印加電流を直接変調することにより、簡
易にかつ励起光に損失を与えることなく、励起光を変調
することができる。
Various means have been proposed for modulating the excitation light. A semiconductor laser is used as the excitation light source.
By directly modulating the applied current of the semiconductor laser, the excitation light can be modulated easily and without any loss in the excitation light.

【0023】図5は、本発明の第1の実施形態にかかる
ラマン増幅システムにおける増幅の第1例を示した図で
ある。図5(a)に、光ファイバ伝送路421,422
の伝送路位置Lにおける信号光と励起光のパワーを示
す。励起光信号光合波器401の伝送路位置をL=0と
し、送信器431a〜431cの伝送路位置をL=Ln
としている。
FIG. 5 is a diagram showing a first example of amplification in the Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows optical fiber transmission lines 421 and 422.
2 shows the power of the signal light and the pump light at the transmission line position L of FIG. The transmission path position of the pumping light signal optical multiplexer 401 is L = 0, and the transmission path positions of the transmitters 431a to 431c are L = Ln.
And

【0024】図5(b)に、励起光による利得周波数特
性を示す。伝送路位置L=0での利得周波数特性を示し
ている。伝送路位置L=0では、図2(b)に示した利
得周波数特性に同じである。
FIG. 5B shows a gain frequency characteristic by the pump light. The gain frequency characteristic at the transmission line position L = 0 is shown. At the transmission line position L = 0, the gain frequency characteristics are the same as those shown in FIG.

【0025】図5(c)に、励起光が減衰する伝送路位
置L=Leまでの累積利得を示す。短波長側の励起光
(λ1)と長波長側の励起光(λ2)とを、それぞれ変
調位相が異なるように変調することによって、短波長側
の励起光(λ1)が形成するラマン増幅帯域に含まれる
長波長側の励起光(λ2)を増幅することを、抑圧する
ことができる。従って、累積利得は平坦な特性となっ
て、複数の出力信号光のレベルも一定になる。
FIG. 5C shows the accumulated gain up to the transmission line position L = Le where the pump light is attenuated. By modulating the short-wavelength-side pumping light (λ1) and the long-wavelength-side pumping light (λ2) so that the modulation phases are different from each other, the short-wavelength-side pumping light (λ1) forms a Raman amplification band. Amplification of the included pump light (λ2) on the long wavelength side can be suppressed. Therefore, the accumulated gain has a flat characteristic, and the levels of the plurality of output signal lights are also constant.

【0026】図5(a)に示したように、短波長側の励
起光(λ1)と長波長側の励起光(λ2)とは、光ファ
イバ伝送路421上での光パワーが同一となって、光フ
ァイバ伝送路421を伝搬した信号光は、伝送路位置L
=0において、波長によって同一の光パワーに増幅され
る。
As shown in FIG. 5A, the pumping light (λ1) on the short wavelength side and the pumping light (λ2) on the long wavelength side have the same optical power on the optical fiber transmission line 421. Thus, the signal light propagating through the optical fiber transmission line 421 is transmitted at the transmission line position L
At = 0, the light is amplified to the same optical power depending on the wavelength.

【0027】このようにして、長波長側の励起光出力
(λ2)のパワーを、短波長側の励起光出力(λ1)よ
りも下げて合波する必要が無く、高効率で、利得の波長
依存性が抑制された広帯域ラマン増幅システムを実現す
ることができる。
In this way, there is no need to lower the power of the long-wavelength-side pumping light output (λ2) from that of the short-wavelength-side pumping light output (λ1) and combine them. A wideband Raman amplification system with reduced dependence can be realized.

【0028】また、上述したように、一般的な通信用の
石英ガラス製光ファイバ伝送路においては、励起光の光
周波数を基準に、-12THz付近をピークとして増幅帯域が
形成される。本実施形態において、2波長間の光周波数
間隔を12THz以下にすることにより、励起光の波長数を
増やした場合でも設計の複雑さを回避しながら、効果的
に励起光同士の増幅を抑制することができる。
As described above, in a general quartz glass optical fiber transmission line for communication, an amplification band is formed with a peak around -12 THz based on the optical frequency of the excitation light. In the present embodiment, by setting the optical frequency interval between the two wavelengths to 12 THz or less, even when the number of wavelengths of the pump light is increased, it is possible to effectively suppress the amplification between the pump lights while avoiding design complexity. be able to.

【0029】図6は、本発明の第1の実施形態にかかる
ラマン増幅システムにおける増幅の第2例を示した図で
ある。図6(a)に、光ファイバ伝送路421,422
の伝送路位置Lにおける信号光と励起光のパワーを示
す。励起光信号光合波器401の伝送路位置をL=0と
し、送信器431a〜431cの伝送路位置をL=Ln
としている。図6(b)に、励起光による伝送路位置L
=0での利得周波数特性を示し、図6(c)に、励起光
が減衰する伝送路位置L=Leまでの累積利得を示す。
FIG. 6 is a diagram showing a second example of amplification in the Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A shows optical fiber transmission lines 421 and 422.
2 shows the power of the signal light and the pump light at the transmission line position L of FIG. The transmission path position of the pumping light signal optical multiplexer 401 is L = 0, and the transmission path positions of the transmitters 431a to 431c are L = Ln.
And FIG. 6B shows the transmission line position L by the pump light.
FIG. 6C shows the gain frequency characteristic at = 0, and FIG. 6C shows the accumulated gain up to the transmission line position L = Le at which the pump light is attenuated.

【0030】図6(a)に示したように、送信器431
a〜431cの光ファイバ入射端での信号光のパワーが
異なる場合に、図6(b)に示したように、短波長側の
励起光(λ1)と長波長側の励起光(λ2)とを調整す
ることにより、光ファイバ伝送路421を伝搬した信号
光は、伝送路位置L=0において、波長によって同一の
光パワーに増幅される。
As shown in FIG. 6A, the transmitter 431
When the powers of the signal lights at the optical fiber input ends a to 431c are different, as shown in FIG. 6B, the short-wavelength-side pump light (λ1) and the long-wavelength-side pump light (λ2) are used. Is adjusted, the signal light transmitted through the optical fiber transmission line 421 is amplified to the same optical power depending on the wavelength at the transmission line position L = 0.

【0031】次に、光ファイバ伝送路421について説
明する。ラマン増幅システムにおいては、励起光信号光
合波器401に接続された光ファイバ伝送路421は、
実効的にラマン増幅に寄与する光ファイバ増幅媒体が含
まれる。光ファイバ増幅媒体の実効的な長さ、すなわち
伝送路位置L=0〜Leは、励起光のパルス変調との関
係で、以下に説明するように設定される。
Next, the optical fiber transmission line 421 will be described. In the Raman amplification system, the optical fiber transmission line 421 connected to the pumping light signal optical multiplexer 401 includes:
An optical fiber amplification medium that effectively contributes to Raman amplification is included. The effective length of the optical fiber amplification medium, that is, the transmission line position L = 0 to Le, is set as described below in relation to the pulse modulation of the pump light.

【0032】例えば、ラマン増幅に寄与する実効的な長
さが1kmの光ファイバ増幅媒体に、50kHzでパルス変調し
た励起光(20μs周期で10μsのパルスが生成される。)
を入射した場合を考える。1kmの光ファイバを光が通過
するのに要する時間は、約5μsなので、1kmの光ファイ
バ増幅媒体では変調周期の0.25周期分の励起光しか占め
ることができない。すなわち、励起光パルスの後端が光
ファイバ増幅媒体の実効長を通過するとき、次の励起光
パルスが光ファイバ増幅媒体の入り口から入射されるの
は5μs後なので、少なくとも5μs間は励起光は、光ファ
イバ増幅媒体の中に存在せず、信号光の増幅は途絶え
る。
For example, an excitation light pulse-modulated at 50 kHz (a 10 μs pulse is generated at a period of 20 μs) in an optical fiber amplification medium having an effective length of 1 km that contributes to Raman amplification.
Is assumed. The time required for light to pass through an optical fiber of 1 km is about 5 μs, so that an optical fiber amplifying medium of 1 km can occupy only 0.25 pumping light of the modulation period. That is, when the rear end of the pumping light pulse passes through the effective length of the optical fiber amplifying medium, the next pumping light pulse enters from the entrance of the optical fiber amplifying medium after 5 μs. Since it is not present in the optical fiber amplification medium, the amplification of the signal light is interrupted.

【0033】パルス変調の変調周期を4倍の200kHz以上
に設定すれば、光ファイバ増幅媒体の実効長において、
変調周期1周期以上の励起光で占めることができ、少な
くとも信号光が途絶えることがなくなる。また、変調周
期を40倍の2MHz以上に設定すると、光ファイバ増幅媒
体の実効長において、変調周期10周期以上の励起光で
占めることができ、信号光の増幅に対する励起光の変調
の影響は、実用上無視できる程度に抑圧することができ
る。
If the modulation period of the pulse modulation is set to 200 kHz or more, which is four times, the effective length of the optical fiber amplifying medium is
It can be occupied by pump light having a modulation period of one cycle or more, so that at least signal light is not interrupted. Further, when the modulation period is set to 2 MHz or more, which is 40 times, in the effective length of the optical fiber amplifying medium, it can be occupied by pump light having a modulation period of 10 periods or more. It can be suppressed to a practically negligible level.

【0034】図7は、本発明の第2の実施形態にかかる
ラマン増幅システムの構成を示した図である。図7
(a)に、2波長の励起光を用いて増幅する場合のシス
テム構成を示す。ラマン増幅システム600は、光ファ
イバ伝送路421,422に挿入された励起光信号光合
波器601と、励起光信号光合波器601に接続された
光アイソレータ602と、光アイソレータ602に接続
されたファイバグレーティング部607,608とから
構成され、制御信号源606で制御される励起光光源6
03が、ファイバグレーティング部607,608に接
続されている。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a Raman amplification system according to the second embodiment of the present invention. FIG.
(A) shows a system configuration when amplification is performed using two wavelengths of pump light. The Raman amplification system 600 includes a pumping optical signal optical multiplexer 601 inserted into the optical fiber transmission lines 421 and 422, an optical isolator 602 connected to the pumping optical signal optical multiplexer 601, and a fiber connected to the optical isolator 602. Excitation light source 6 which is composed of grating sections 607 and 608 and is controlled by control signal source 606
03 is connected to the fiber grating units 607 and 608.

【0035】このような構成により、送信器431a〜
431cから出力された信号光は、光ファイバ伝送路4
21を伝搬し、励起光信号光合波器601から入力され
た励起光により増幅されて、光ファイバ伝送路622を
伝搬する。制御信号源606は、励起光光源603の駆
動電流を部分変調する。ファイバグレーティング部60
7,608は、励起光光源603の発振波長が異なる波
長で交互に起こるように、反射率が調整された外部共振
用反射器である。また、光アイソレータ602は、発振
波長以外の波長に対しては、光反射率を十分に小さく、
すなわち反射減衰量を十分に大きくするために接続され
ている。
With such a configuration, the transmitters 431a to 431a to
The signal light output from the optical fiber transmission line 431c is
21 and is amplified by the pumping light input from the pumping light signal multiplexer 601 and propagates through the optical fiber transmission line 622. The control signal source 606 partially modulates the drive current of the excitation light source 603. Fiber grating section 60
Reference numerals 7 and 608 denote external resonance reflectors whose reflectances are adjusted so that the oscillation wavelengths of the excitation light source 603 alternately occur at different wavelengths. Further, the optical isolator 602 has a sufficiently small light reflectance for wavelengths other than the oscillation wavelength,
That is, the connection is made to sufficiently increase the return loss.

【0036】図7(b)に、励起光光源の駆動電流と発
振波長と励起光パワーとの時間変化を示す。制御信号源
606の出力は、一定の変調周期を有し、励起光光源6
03の駆動電流を変調する。励起光光源603は、短波
長側の励起光(λ1)と長波長側の励起光(λ2)と
を、一定の光パワーで交互に出力している。
FIG. 7 (b) shows a time change of the drive current of the pump light source, the oscillation wavelength, and the pump light power. The output of the control signal source 606 has a constant modulation period,
03 is modulated. The excitation light source 603 alternately outputs short-wavelength excitation light (λ1) and long-wavelength excitation light (λ2) at a constant optical power.

【0037】図8は、本発明の第2の実施形態にかかる
ラマン増幅システムの励起光発振の原理を示した図であ
る。図8(a)に、励起光光源603の駆動電流がI+
ΔIの場合を示す。短波長側の励起光(λ1)の利得は
G1であり、ファイバグレーティング部607,608
の反射減衰量はα1であり、長波長側の励起光(λ2)
の利得はG2であり、ファイバグレーティング部60
7,608の反射減衰量はα2である。このとき、 α1>G1 α2<G2 であるから、長波長側の励起光(λ2)が出力される。
FIG. 8 is a diagram showing the principle of pumping light oscillation of the Raman amplification system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A shows that the driving current of the excitation light source 603 is I +
The case of ΔI is shown. The gain of the pump light (λ1) on the short wavelength side is G1, and the fiber grating units 607 and 608
Is the return loss of α1, and the pump light (λ2) on the long wavelength side
Is G2, and the fiber grating 60
The return loss of 7,608 is α2. At this time, since α1> G1α2 <G2, the pumping light (λ2) on the long wavelength side is output.

【0038】図8(b)に、励起光光源603の駆動電
流がI−ΔIの場合を示す。短波長側の励起光(λ1)
の利得はG1’であり、ファイバグレーティング部60
7,608の反射減衰量はα1であり、長波長側の励起
光(λ2)の利得はG2’であり、ファイバグレーティ
ング部607,608の反射減衰量はα2である。この
とき、 α1<G1’ α2>G2’ であるから、短波長側の励起光(λ1)が出力される。
FIG. 8B shows a case where the driving current of the excitation light source 603 is I-ΔI. Excitation light on short wavelength side (λ1)
Is G1 ', and the fiber grating 60
The return loss of 7,608 is α1, the gain of the pump light (λ2) on the long wavelength side is G2 ′, and the return loss of the fiber grating units 607,608 is α2. At this time, since α1 <G1′α2> G2 ′, the excitation light (λ1) on the short wavelength side is output.

【0039】このようにして、1つの励起光光源で、異
なる波長を交互に励起することができるので、2つの励
起波長を合波するための励起光合波器も必要が無く、簡
素化されたラマン増幅システムを提供することができ
る。
In this manner, different wavelengths can be alternately pumped by one pumping light source, so that there is no need for a pumping light multiplexer for multiplexing two pumping wavelengths, which is simplified. A Raman amplification system can be provided.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各々の励起光の変調位相が異なるように変調し、各々の
信号光の増幅利得が等しくなるようにしたので、広帯域
高効率で、利得の波長依存性が抑制された増幅が可能と
なる。
As described above, according to the present invention,
Since each pump light is modulated so that the modulation phase is different, and the amplification gain of each signal light is made equal, amplification with wide band, high efficiency and suppressed wavelength dependence of gain becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のラマン増幅システムの構成を示した図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional Raman amplification system.

【図2】従来のラマン増幅システムにおける増幅の様子
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state of amplification in a conventional Raman amplification system.

【図3】従来のラマン増幅システムにおける利得周波数
特性を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing gain frequency characteristics in a conventional Raman amplification system.

【図4】本発明の第1の実施形態にかかるラマン増幅シ
ステムの構成を示した図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態にかかるラマン増幅シ
ステムにおける増幅の第1例を示した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of amplification in the Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態にかかるラマン増幅シ
ステムにおける増幅の第2例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a second example of amplification in the Raman amplification system according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態にかかるラマン増幅シ
ステムの構成を示した図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a Raman amplification system according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態にかかるラマン増幅シ
ステムの励起光発振の原理を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a principle of pump light oscillation of a Raman amplification system according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,400,600 ラマン増幅システム 101,401,601 励起光信号光合波器 102,402 励起光合波器 103,104,403,404,603 励起光光
源 121,122,421,422 光ファイバ伝送路 131a〜131c,431a〜431c 送信器 405 位相調整器 406,606 制御信号源 602 光アイソレータ 607,608 ファイバグレーティング部
100, 400, 600 Raman amplification system 101, 401, 601 Pumping light signal optical multiplexer 102, 402 Pumping light multiplexer 103, 104, 403, 404, 603 Pumping light source 121, 122, 421, 422 Optical fiber transmission line 131a To 131c, 431a to 431c Transmitter 405 Phase adjuster 406, 606 Control signal source 602 Optical isolator 607, 608 Fiber grating section

───────────────────────────────────────────────────── 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) H04B 10/17 Fターム(参考) 2K002 AA02 AB30 CA15 DA10 GA10 HA23 5F072 AK06 JJ20 PP07 QQ07 YY17 5K002 AA06 CA13 DA02 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/17 F term (Reference) 2K002 AA02 AB30 CA15 DA10 GA10 HA23 5F072 AK06 JJ20 PP07 QQ07 YY17 5K002 AA06 CA13 DA02 FA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長の異なる複数の励起光により、波長
多重された複数の信号光を増幅するラマン増幅方法にお
いて、 変調位相が異なるように各々の前記励起光を変調するこ
とを特徴とするラマン増幅方法。
1. A Raman amplification method for amplifying a plurality of wavelength-multiplexed signal lights with a plurality of pump lights having different wavelengths, wherein each of the pump lights is modulated so as to have a different modulation phase. Amplification method.
【請求項2】 波長の異なる2つの前記励起光の光周波
数間隔は、前記励起光の各々の光周波数と、各々の前記
励起光により増幅利得がピークとなる各々の光周波数と
の差よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のラ
マン増幅方法。
2. An optical frequency interval between two pumping lights having different wavelengths is smaller than a difference between each optical frequency of the pumping light and each optical frequency at which an amplification gain is peaked by each of the pumping lights. The Raman amplification method according to claim 1, wherein the Raman amplification method is small.
【請求項3】 前記信号光の増幅に寄与する光ファイバ
増幅媒体の実効長は、前記励起光の変調波長の10倍以
上であることを特徴とする請求項1または2に記載のラ
マン増幅方法。
3. The Raman amplification method according to claim 1, wherein an effective length of the optical fiber amplification medium contributing to the amplification of the signal light is at least 10 times the modulation wavelength of the pump light. .
【請求項4】 波長の異なる複数の励起光により、波長
多重された複数の信号光を増幅するラマン増幅システム
において、 変調位相が異なるように各々の前記励起光を変調する変
調手段を備えたことを特徴とするラマン増幅システム。
4. A Raman amplification system for amplifying a plurality of wavelength-multiplexed signal lights with a plurality of pump lights having different wavelengths, comprising a modulating means for modulating each of the pump lights so as to have different modulation phases. A Raman amplification system characterized by the following.
【請求項5】 各々の前記励起光は、半導体レーザから
出力され、 前記変調手段は、前記半導体レーザの印加電流を変調す
ることを特徴とする請求項4に記載のラマン増幅システ
ム。
5. The Raman amplification system according to claim 4, wherein each of the pumping lights is output from a semiconductor laser, and the modulation unit modulates an applied current of the semiconductor laser.
【請求項6】 波長の異なる複数の励起光により、波長
多重された複数の信号光を増幅するラマン増幅システム
において、 半導体レーザの印加電流を部分変調する部分変調手段
と、 該部分変調手段で部分変調された前記半導体レーザの出
力を、各々の前記励起光の波長で発振させるための外部
共振手段とを備え、 各々の前記励起光の変調位相が異なるようにしたことを
特徴とするラマン増幅システム。
6. A Raman amplification system for amplifying a plurality of wavelength-multiplexed signal lights with a plurality of pump lights having different wavelengths, wherein: a partial modulation means for partially modulating a current applied to a semiconductor laser; External resonance means for oscillating the modulated output of the semiconductor laser at the wavelength of each of the pump lights, wherein the modulation phases of the respective pump lights are different. .
【請求項7】 前記外部共振手段は、選択された波長を
反射するファイバグレーティングと、光ファイバからの
戻り光を除去する光アイソレータとを含むことを特徴と
する請求項6に記載のラマン増幅システム。
7. The Raman amplification system according to claim 6, wherein said external resonance means includes a fiber grating that reflects a selected wavelength, and an optical isolator that removes return light from an optical fiber. .
【請求項8】 波長の異なる2つの前記励起光の光周波
数間隔は、前記励起光の各々の光周波数と、各々の前記
励起光により増幅利得がピークとなる各々の光周波数と
の差よりも小さいことを特徴とする請求項4ないし7の
いずれかに記載のラマン増幅システム。
8. An optical frequency interval between two pumping lights having different wavelengths is smaller than a difference between each optical frequency of the pumping light and each optical frequency at which an amplification gain is peaked by each of the pumping lights. The Raman amplification system according to any one of claims 4 to 7, wherein the Raman amplification system is small.
【請求項9】 前記信号光の増幅に寄与する光ファイバ
増幅媒体の実効長は、前記励起光の変調波長の10倍以
上であることを特徴とする請求項4ないし8のいずれか
に記載のラマン増幅システム。
9. The optical fiber amplification medium according to claim 4, wherein an effective length of the optical fiber amplification medium contributing to the amplification of the signal light is at least 10 times a modulation wavelength of the pump light. Raman amplification system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009017035A (en) * 2007-07-02 2009-01-22 Seikoh Giken Co Ltd Optical transmission device and optical transmission system

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