JP4777945B2 - Raman amplification optical fiber and Raman amplification optical transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、ラマン増幅用光ファイバ及びラマン増幅光伝送システムに関する。 The present invention relates to an optical fiber for Raman amplification and a Raman amplification optical transmission system.
近年、光通信システムにおける光増幅技術として、光ファイバ中の光非線形現象の一つであるラマン増幅特性を利用した技術が広く検討されている。光ファイバ中のラマン増幅は、励起波長の選択により任意の波長帯域で実現することが可能であり(例えば、非特許文献1参照)、そのラマン増幅特性は、励起光の強度並びに増幅媒体となる光ファイバパラメータ、例えば、コアの添加材料、添加量、及び実効断面積等によって変化する(例えば、非特許文献2参照)。 In recent years, as an optical amplification technique in an optical communication system, a technique using Raman amplification characteristics, which is one of optical nonlinear phenomena in optical fibers, has been widely studied. The Raman amplification in the optical fiber can be realized in an arbitrary wavelength band by selecting the excitation wavelength (see, for example, Non-Patent Document 1), and the Raman amplification characteristic is the intensity of the excitation light and the amplification medium. It varies depending on optical fiber parameters, for example, the core additive material, the additive amount, the effective cross-sectional area, and the like (for example, see Non-Patent Document 2).
尚、光ファイバの光ファイバパラメータは、当該光ファイバの屈折率分布により一意に決定する。このため、非特許文献3には、光ファイバコアのゲルマニウム添加濃度を向上し、且つ実効断面積を低減した高非線形光ファイバによる高利得ラマン増幅の実現性が報告されている。また、非特許文献4には、ラマン増幅特性の各種光ファイバパラメータへの依存性を考慮し、光ファイバ伝送路自身を増幅媒体として用いる分布ラマン増幅に好適な光ファイバの設計条件が開示されている。
The optical fiber parameters of the optical fiber are uniquely determined by the refractive index distribution of the optical fiber. For this reason, Non-Patent
一方、光ファイバ中の光非線形現象は、光ファイバ中の光強度に比例し、光ファイバの伝搬方向で順次、発生・累積する。従って、光ファイバ伝搬方向における光非線形性も制御することが可能となる。このため、例えば、特許文献1では光ファイバ伝搬方向におけるコアの比屈折率差とコア径を変化させることにより、ブリルアンシフト周波数が不均一となり、光ファイバ伝搬方向におけるブリルアン散乱の累積を低減し、当該光ファイバへの入力光強度を向上する技術が開示されている。
On the other hand, the optical nonlinear phenomenon in the optical fiber is proportional to the light intensity in the optical fiber, and is sequentially generated and accumulated in the propagation direction of the optical fiber. Accordingly, it is possible to control the optical nonlinearity in the optical fiber propagation direction. For this reason, for example, in
また、非特許文献5には、一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバで光伝送路を構成する場合における信号対雑音比(signal-to-noise ratio;SNR)の改善効果(以下、SNR改善効果という)について記載されている。
Further, Non-Patent
しかしながら、従来の光ファイバにあっては、ラマン増幅特性、並びに当該光ファイバを用いたラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果の向上が十分ではないという問題があった。 However, the conventional optical fiber has a problem that the Raman amplification characteristics and the SNR improvement effect in the Raman amplification optical transmission system using the optical fiber are not sufficiently improved.
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、ラマン増幅を用いた光伝送システムにおける信号対雑音比(SNR)を向上させることを可能とするラマン増幅用光ファイバ及び当該ラマン増幅用光ファイバを用いたラマン増幅光伝送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 thereof is to provide Raman amplification light that can improve a signal-to-noise ratio (SNR) in an optical transmission system using Raman amplification. An object of the present invention is to provide a Raman amplification optical transmission system using the fiber and the Raman amplification optical fiber.
第1の発明に係るラマン増幅用光ファイバは、信号光の伝搬方向に連続的に変化する屈折率分布を有し、任意の信号波長帯域に零分散波長を有し、前記伝搬方向に一様な波長分散特性を有する光ファイバであって、ラマン利得率が前記伝搬方向に連続的に変化すると共に、当該光ファイバの入射端と出射端におけるラマン利得率が異なることを特徴とする。 The Raman amplification optical fiber according to the first invention has a refractive index distribution that continuously changes in the propagation direction of signal light, has a zero dispersion wavelength in an arbitrary signal wavelength band, and is uniform in the propagation direction. An optical fiber having excellent chromatic dispersion characteristics, wherein the Raman gain factor continuously changes in the propagation direction, and the Raman gain factors at the incident end and the outgoing end of the optical fiber are different.
第2の発明に係るラマン増幅用光ファイバは、信号光の伝搬方向に連続的に変化する屈折率分布を有し、任意の信号波長帯域で負の波長分散特性を有する光ファイバであって、ラマン利得率が前記伝搬方向に連続的に変化すると共に、当該光ファイバの入射端と出射端におけるラマン利得率が異なることを特徴とする。 The optical fiber for Raman amplification according to the second invention is an optical fiber having a refractive index distribution that continuously changes in the propagation direction of the signal light, and having a negative chromatic dispersion characteristic in an arbitrary signal wavelength band, The Raman gain factor continuously changes in the propagation direction, and the Raman gain factors at the entrance end and the exit end of the optical fiber are different.
第3の発明に係るラマン増幅光伝送システムは、第1又は第2の発明に係るラマン増幅用光ファイバと、信号光の伝搬方向に一様な屈折率分布を有する光ファイバと、前記ラマン増幅用光ファイバの前記伝搬方向に対して後方に配置され、該ラマン増幅用光ファイバに信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する励起光を注入するラマン励起光源とを有することを特徴とする。 A Raman amplification optical transmission system according to a third aspect of the invention is a Raman amplification optical fiber according to the first or second aspect of the invention, an optical fiber having a uniform refractive index distribution in the propagation direction of signal light, and the Raman amplification. And a Raman pumping light source for injecting pumping light propagating in the opposite direction to the propagation direction of the signal light into the Raman amplification optical fiber. .
上述した本発明に係るラマン増幅用光ファイバによれば、信号光の伝搬方向におけるラマン利得率を好適に制御することにより、ラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果の向上を可能とするといった効果を奏する。 According to the above-described Raman amplification optical fiber according to the present invention, it is possible to improve the SNR improvement effect in the Raman amplification optical transmission system by suitably controlling the Raman gain factor in the propagation direction of the signal light. Play.
また、本発明のラマン増幅用光ファイバ、並びにラマン増幅光伝送システムでは、任意の信号波長帯域における零分散波長特性も同時に満たすこととしたため、当該波長帯域における高速光伝送特性も好適にするといった効果も奏する。 Further, in the Raman amplification optical fiber and the Raman amplification optical transmission system of the present invention, the zero dispersion wavelength characteristic in an arbitrary signal wavelength band is also satisfied at the same time, so that the high-speed optical transmission characteristic in the wavelength band is also suitable. Also play.
また、本発明のラマン増幅用光ファイバ、並びにラマン増幅光伝送システムでは、任意の信号波長帯域における負の波長分散特性も同時に満たすこととしたため、当該使用波長帯域における単一モード光ファイバ中の累積分散の低減を可能とし、当該単一モード光ファイバを用いた高速光伝送特性も好適とするといった効果も奏する。 Further, in the Raman amplification optical fiber and the Raman amplification optical transmission system of the present invention, since the negative chromatic dispersion characteristic in an arbitrary signal wavelength band is also satisfied at the same time, the accumulation in the single mode optical fiber in the use wavelength band is achieved. It is also possible to reduce dispersion and to achieve high speed optical transmission characteristics using the single mode optical fiber.
更には、本発明のラマン増幅用光ファイバでは、伝搬方向における屈折率分布を連続的に制御しているため、高入力光伝送システムや波長分割多重光伝送システムで問題となる、ブリルアン散乱による入力光強度制限や、4光波混合等による伝送特性劣化も低減するといった効果も奏する。 Furthermore, in the optical fiber for Raman amplification according to the present invention, the refractive index distribution in the propagation direction is continuously controlled. Therefore, input due to Brillouin scattering, which is a problem in high input optical transmission systems and wavelength division multiplexing optical transmission systems. There is also an effect of reducing transmission characteristic deterioration due to light intensity limitation, four-wave mixing and the like.
以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るラマン増幅光伝送システムの構成図である。図1に示すように、本実施形態のラマン増幅光伝送システムは、全長Lの光伝送路1を有している。当該光伝送路1は信号光の伝搬方向に一様な屈折率分布を有する長さL1の単一モード光ファイバF1と、信号光の伝搬方向に対して連続的に屈折率分布を変化させることにより信号光の伝搬方向に対して連続的にラマン利得率を変化させた長さL2のラマン増幅用光ファイバF2とから構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a Raman amplification optical transmission system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the Raman amplification optical transmission system of this embodiment has an
更に、前記ラマン増幅用光ファイバF2にはサーキュレータ(circulator;OC)2等を介してラマン励起光源(Pump)3、エルビウムドープファイバ増幅器(Erbium-doped fiber amplifier;EDFA)4、並びに受光部5が接続され、ラマン励起光源3からの励起光はサーキュレータ2を介してラマン増幅用光ファイバF2へ、即ち信号光伝搬方向と反対方向へ入射されるようになっている。
Further, the Raman amplification optical fiber F 2 includes a Raman excitation light source (Pump) 3, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) 4, and a
ここで、前記全長Lの光伝送路1が、前記伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1のみで構成される、即ち、単一モード光ファイバF1の長さL1=Lかつラマン増幅用光ファイバF2の長さL2=0であるとすると、前記ラマン励起光源3からのラマン励起光の有無に伴うSNR改善効果RSNR(F1)は、非特許文献5の記載等に基づき、次の(1)式にて定義することができる。
Here, the
ここで、NFpas(F1)、NFact(F1)、並びにRNL(F1)は、それぞれラマン励起光がない状態における雑音指数、ラマン励起光がある状態における雑音指数、並びに非線形性を示し、それぞれ次の(2)式、(3)式、並びに(4)式に表すことができる。 Here, NF pas (F1) , NF act (F1) , and R NL (F1) indicate the noise figure in the absence of Raman excitation light, the noise figure in the presence of Raman excitation light, and nonlinearity, respectively. These can be represented by the following formulas (2), (3), and (4), respectively.
ここで、NFEDFA、hν、Be、Bs、並びにPinは、それぞれエルビウムドープファイバ増幅器4の雑音指数、光子エネルギー、電気フィルタ帯域、光フィルタ帯域、並びに入射信号パワーを表し、光伝送路1に用いる光ファイバパラメータに依存しない。また、γ、Leff、GR、TF、NASE、並びにPDRSは、それぞれ光非線形性、有効相互作用長、ラマンゲイン、伝送損失、自然放出光の雑音成分、並びに二重レイリー散乱雑音を表し、光伝送路1に用いる光ファイバ(ここでは、単一モード光ファイバF1)の長さL、実効断面積、非線形屈折率、ラマン利得係数、並びにレイリー散乱係数等の光ファイバパラメータ、即ち光ファイバの屈折率分布に依存して変化する。
Here, NF EDFA, hν, B e , B s, and P in denotes the noise figure of each erbium-doped fiber amplifier 4, the photon energy, electrical filter band, the optical filter band, and the incident signal power, the
そして、非特許文献4には、前記光ファイバの屈折率分布に依存して変化する光ファイバパラメータを、当該光ファイバの比屈折率差Δの関数として記述する手法が開示されている。 Non-Patent Document 4 discloses a technique for describing an optical fiber parameter that changes depending on the refractive index distribution of the optical fiber as a function of the relative refractive index difference Δ of the optical fiber.
また、前記光ファイバの比屈折率差Δは、当該光ファイバのコアの屈折率ncore、及び純石英の屈折率nSiO2を用いて次の(5)式により定義される。 The relative refractive index difference Δ of the optical fiber is defined by the following equation (5) using the refractive index n core of the core of the optical fiber and the refractive index n SiO2 of pure quartz.
従って、(1)式から(5)式、並びに非特許文献4、及び非特許文献5に開示された技術を用いることにより、伝搬方向に対して一様な屈折率分布を有し、当該屈折率分布から一意に決定される任意の光ファイバパラメータを有する単一モード光ファイバF1を用いた光伝送路1における、ラマン励起光の有無に伴うSNR改善効果RSNR(F1)を得ることができる。
Therefore, by using the techniques disclosed in the equations (1) to (5) and Non-Patent Document 4 and
一方、信号光の伝搬方向に一様な屈折率分布を有する長さL1の単一モード光ファイバF1と、信号光の伝搬方向に対して屈折率分布が変化する、即ち信号光の伝搬方向に対して光ファイバパラメータが変化するラマン増幅用光ファイバF2とから構成される光伝送路1における、ラマン励起光の有無に伴うSNR改善効果は、図2に示すように、ラマン増幅用光ファイバF2がn個の微小セグメントf1,f2,f3,…,fn-1,fnから構成されると仮定することにより得ることができる。
On the other hand, the single-mode optical fiber F 1 having a length L 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction of the signal light and the refractive index distribution changes with respect to the propagation direction of the signal light, that is, the propagation of the signal light. The SNR improvement effect associated with the presence or absence of the Raman pumping light in the
これにより、図1に示した本実施形態の単一モード光ファイバF1及びラマン増幅用光ファイバF2で構成される、全長Lの光伝送路1における、ラマン励起光の有無に伴うSNR改善効果RSNR(F1+F2)は、それぞれラマン励起光がない状態における雑音指数NFpas(F1+F2)、ラマン励起光がある状態における雑音指数NFact(F1+F2)、並びに非線形性RNL(F1+F2)を表す次の(6)式、(7)式、並びに(8)式を用いて評価することが可能となる。
As a result, the SNR improvement associated with the presence or absence of Raman pumping light in the
ここで、GR(i)及びTF(i)はそれぞれセグメントfiにおけるラマンゲイン及び伝送損失であり、m番目のセグメントfmにおけるラマンゲインGR(m)、伝送損失TF(m)、自然放出光の雑音成分NASE、及び二重レイリー散乱雑音PDRSは、それぞれ次の(9)式から(12)式に表すことができる。また、P(0)は入射信号パワーPinを表す。 Here, G R (i) and T F (i) are the Raman gain and transmission loss in the segment f i, respectively, and the Raman gain G R (m), transmission loss T F (m) in the m th segment f m , natural The noise component N ASE of the emitted light and the double Rayleigh scattering noise P DRS can be expressed by the following equations (9) to (12), respectively. Also, P (0) represents the incident signal power P in.
ここで、CR、PP、αP、αS、並びにRFは、それぞれラマン利得率、励起パワー、励起波長、信号波長における損失係数、並びにレイリー散乱係数である。 Here, C R , P P , α P , α S , and R F are a Raman gain factor, pump power, pump wavelength, loss coefficient at signal wavelength, and Rayleigh scattering coefficient, respectively.
上記(6)式において、伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1における光ファイバパラメータを適用し、上記の数式を用いて次の(13)式を求めることにより、単一モード光ファイバF1及びラマン増幅用光ファイバF2を用いた本実施形態のラマン増幅光伝送システムの、従来技術、即ち伝搬方向に一様な屈折率を有する単一モード光ファイバF1のみを用いた場合に対するSNR改善効果を得ることが可能となる。 In the above equation (6), by applying the optical fiber parameters in the single mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction, and obtaining the following equation (13) using the above equation, The prior art of the Raman amplification optical transmission system of this embodiment using the single mode optical fiber F 1 and the Raman amplification optical fiber F 2 , that is, the single mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index in the propagation direction. It is possible to obtain an SNR improvement effect with respect to the case of using only.
尚、前記ラマン増幅用光ファイバF2は、図1に示す構成に限らず、サーキュレータ2、ラマン励起光源3、及びエルビウムドープファイバ増幅器4とともに受光部5装置内に組み込まれる形態であっても構わない。また、本実施形態に係るラマン増幅光伝送システムは、前記エルビウムドープファイバ増幅器4を除いた形態で構成することも可能である。
The Raman amplification optical fiber F 2 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may be incorporated in the
また、ラマン増幅用光ファイバF2としては、任意の信号波長帯域に零分散波長を有し、信号光の伝搬方向に一様な波長分散特性を有するもの、又は、任意の信号波長帯域に平均零分散波長を有し、信号光の伝搬方向に波長分散特性が変化するもの、又は、任意の信号波長帯域で負の波長分散特性を有するものであって、該光ファイバの入射端と出射端におけるラマン利得率が異なるように屈折率分布を制御したものを適用すると好適である。 The Raman amplification optical fiber F 2 has a zero dispersion wavelength in an arbitrary signal wavelength band and a uniform wavelength dispersion characteristic in the propagation direction of the signal light, or an average in an arbitrary signal wavelength band. Those having a zero dispersion wavelength and having a chromatic dispersion characteristic that changes in the propagation direction of the signal light, or those having a negative chromatic dispersion characteristic in an arbitrary signal wavelength band, and an incident end and an output end of the optical fiber It is preferable to apply a laser whose refractive index distribution is controlled so that the Raman gain factor in is different.
図3〜図10を用いて本発明の第1の実施例に係るラマン増幅用光ファイバ及びラマン増幅光伝送システムについて説明する。本実施例は、図1に示し上述した実施形態において説明した構成に適用されるものであって、図1に示したラマン増幅用光ファイバF2として、波長1550nm帯に零分散波長λ0を有するラマン増幅用光ファイバを用いる例である。 A Raman amplification optical fiber and a Raman amplification optical transmission system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is applied to the configuration described in the embodiment shown in FIG. 1 and described above. As the Raman amplification optical fiber F 2 shown in FIG. 1, the zero dispersion wavelength λ 0 is set in the wavelength 1550 nm band. It is an example using the optical fiber for Raman amplification which has.
尚、本実施例では、一例として信号光波長、及び励起波長を、それぞれ1550nm、及び1450nmとし、図1に示したラマン増幅光伝送システムにおける伝送路の全長Lを80kmとした。 In this embodiment, as an example, the signal light wavelength and the excitation wavelength are 1550 nm and 1450 nm, respectively, and the total length L of the transmission line in the Raman amplification optical transmission system shown in FIG. 1 is 80 km.
図3は、波長1550nm帯で零分散波長λ0を有するラマン増幅用光ファイバF2の断面方向の屈折率分布を表す概念図である。図3中に示す値61,62,63はそれぞれ第一コア部、第二コア部、クラッド部の屈折率を示している。ラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部は純石英からなり、図3中に示すΔ11、Δ12、及びa11、a12は、それぞれクラッド部、即ち、純石英の屈折率に対する第一コア部、第二コア部の比屈折率差、及び第一コア部、第二コア部の半径を表す。本実施例では、一例として第一コア部の屈折率分布のベキ乗数αを2、第二コア部の屈折率分布のベキ乗数αを1000とした。また、第二コア半径a12に対する第一コア半径a11の比率Ra(本実施例ではRa=a11/a12)を0.5とした。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the refractive index distribution in the cross-sectional direction of the Raman amplification optical fiber F 2 having a zero dispersion wavelength λ 0 in the wavelength 1550 nm band.
図4は、図3に示した屈折率分布を有するラマン増幅用光ファイバF2において、零分散波長λ0を1550nmとしたときのクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対する、波長1550nmにおける実効断面積Aeffの関係を示すグラフである。図4から、仮にクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11を1.0%と仮定した場合、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11と、クラッド部と第二コア部の比屈折率差Δ12の比率RΔを0.05から0.2まで可変することにより、零分散波長λ0を1550nmとしたまま、実効断面積Aeffを図中破線矢印で示される領域、即ち概ね31μm2から46μm2までの領域で変化させることが可能となることがわかる。 FIG. 4 shows the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding portion and the first core portion when the zero dispersion wavelength λ 0 is 1550 nm in the Raman amplification optical fiber F 2 having the refractive index distribution shown in FIG. It is a graph which shows the relationship of the effective area Aeff in wavelength 1550nm. From Figure 4, if the case where the relative refractive index difference delta 11 of the cladding portion and the first core portion assuming 1.0%, the relative refractive index difference delta 11 of the cladding portion and the first core portion, the clad portion and the second By changing the ratio RΔ of the relative refractive index difference Δ 12 of the core from 0.05 to 0.2, the effective area A eff is indicated by a broken line arrow while the zero dispersion wavelength λ 0 is kept at 1550 nm. It can be seen that the change can be made in a region, that is, a region of approximately 31 μm 2 to 46 μm 2 .
また、比率RΔを0.05と仮定した場合、当該ラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部と第一コア部との比屈折率差Δ11を0.7%から1.3%まで可変することにより、零分散波長λ0を1550nmとしたまま、実効断面積Aeffを約70μm2〜22μm2まで変化させることが可能となることがわかる。 When the ratio RΔ is assumed to be 0.05, the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding portion and the first core portion of the Raman amplification optical fiber F 2 is varied from 0.7% to 1.3%. it makes it can be seen that it is possible to the zero-dispersion wavelength lambda 0 while the 1550 nm, varying the effective area a eff up to about 70μm 2 ~22μm 2.
図5は、図3に示した屈折率分布を有するラマン増幅用光ファイバにおいて、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11と、クラッド部と第二コア部の比屈折率差Δ12の比率RΔを0.05としたときの、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対する各零分散波長λ0における実効断面積Aeffの関係を示すグラフである。本実施例では、零分散波長λ0を1550nmと仮定したが、図3に示した屈折率分布を有するラマン増幅用光ファイバF2を用いることにより、図5に示すように当該ラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11が0.34%から1.44%までの範囲において、実効断面積Aeffを94μm2から22μm2まで変化させ、かつ零分散波長λ0を1350nm〜1750nmまで可変することも可能となることがわかる。 FIG. 5 shows the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding part and the first core part and the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding part and the second core part in the Raman amplification optical fiber having the refractive index distribution shown in FIG. 12 is a graph showing the relationship of the effective area A eff at each zero dispersion wavelength λ 0 with respect to the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding part and the first core part when the ratio RΔ of 12 is 0.05. In this embodiment, the zero dispersion wavelength λ 0 is assumed to be 1550 nm. However, by using the Raman amplification optical fiber F 2 having the refractive index distribution shown in FIG. 3, the Raman amplification light as shown in FIG. Within the scope of the cladding portion and the relative refractive index difference delta 11 of the first core of the fiber F 2 is 0.34% to 1.44%, changing the effective area a eff from 94Myuemu 2 to 22 .mu.m 2, and zero It can be seen that the dispersion wavelength λ 0 can be varied from 1350 nm to 1750 nm.
図6は図4に示したクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対する波長1550nmにおける実効断面積Aeffの関係を満たすときの、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対するラマン利得率CRの関係を示すグラフである。図6より、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11を1.0%と仮定した場合、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11と、クラッド部と第二コア部の比屈折率差Δ12の比率RΔを0.05から0.2の範囲で可変することにより、零分散波長λ0を1550nmとしたまま、ラマン利得率CRを図6中破線矢印で示される領域、即ち概ね1.0WKm-1から1.5WKm-1まで変化させることが可能となることがわかる。 FIG. 6 shows the relative refractive index difference between the cladding portion and the first core portion when the relationship of the effective area A eff at the wavelength of 1550 nm with respect to the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding portion and the first core portion shown in FIG. it is a graph showing the relationship between the Raman gain factor C R with respect to delta 11. From FIG. 6, when the relative refractive index difference delta 11 of the cladding portion and the first core portion assuming 1.0%, the relative refractive index difference delta 11 of the cladding portion and the first core portion, the clad portion and the second core By changing the ratio RΔ of the relative refractive index difference Δ 12 in the range from 0.05 to 0.2, the Raman gain factor C R is indicated by the broken line arrow in FIG. 6 while the zero dispersion wavelength λ 0 is kept at 1550 nm. It can be seen that it is possible to change the region shown, ie approximately from 1.0 WKm −1 to 1.5 WKm −1 .
また、比率RΔを0.05と仮定した場合、当該光ファイバのクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11を0.7から1.3%まで可変することにより、零分散波長λ0を1550nmとしたまま、ラマン利得率CRを概ね0.6WKm-1から2.3WKm-1まで変化させることが可能となることがわかる。 When the ratio RΔ is assumed to be 0.05, the zero dispersion wavelength λ is changed by changing the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding portion and the first core portion of the optical fiber from 0.7 to 1.3%. 0 while the 1550 nm, a Raman gain constant C R generally it can be seen that it is possible to change from 0.6WKm -1 to 2.3WKm -1.
図7は図5に示したクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対する各零分散波長λ0における実効断面積Aeffの関係を満たすときの、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11に対するラマン利得率CRの関係を示すグラフである。図7より、当該光ファイバのクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11が0.34から1.44%までの範囲において、ラマン利得率CRを概ね0.4WKm-1から2.7WKm-1まで変化させ、かつ零分散波長λ0を1350nmから1750nmまで可変することも可能となることがわかる。 FIG. 7 shows the relationship between the clad part and the first core part when the relation of the effective area A eff at each zero dispersion wavelength λ 0 to the relative refractive index difference Δ 11 between the clad part and the first core part shown in FIG. it is a graph showing the relationship between the Raman gain factor C R with respect to the relative refractive index difference delta 11. FIG. 7 shows that the Raman gain factor C R is about 0.4 WKm −1 to 2 in the range where the relative refractive index difference Δ 11 between the cladding portion and the first core portion of the optical fiber is 0.34 to 1.44%. It can be seen that it is possible to vary the zero dispersion wavelength λ 0 from 1350 nm to 1750 nm while changing to 0.7 WKm −1 .
図8は、本実施例に係るラマン増幅光伝送システムにおける励起光パワーPPに対するSNR改善効果RSNR(F1+F2)、及び、図1に示す光伝送システムにおいて光伝送路1に単一モード光ファイバF1のみを用いた場合のSNR改善効果RSNR(F1)の一例を表すグラフである。尚、ラマン増幅用光ファイバF2の零分散波長λ0は1550nmとし、伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1は、図3に示した屈折率分布を有し、そのクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11、及び波長1550nmにおけるラマン利得率CRは、図4、及び図6の結果を参照し、一例としてそれぞれ1.0%、及び1.5WKm-1とした。また、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ11と、クラッド部と第二コア部の比屈折率差Δ12の比率RΔは0.05とした。
8 shows the SNR improvement effect R SNR (F1 + F2) with respect to the pumping light power P P in the Raman amplification optical transmission system according to the present embodiment, and the single mode in the
ここで、本実施例では、ラマン増幅用光ファイバF2のラマン利得率は信号光の伝搬方向に対して一次元的に変化する(本実施例では信号入射端側から信号出射端側に向かって増加)ものとして、伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1のラマン利得率CR-F1に対する、信号光の伝搬方向に対して屈折率分布の変化によりラマン利得率を連続的に変化させたラマン増幅用光ファイバF2の信号入射端におけるラマン利得率CR-F2-inと信号出射端におけるラマン利得率CR-F2-outとの変化率をRCRとして、次の(14)式に定義し、0.5とした。 In this embodiment, the Raman gain factor of the Raman amplification optical fiber F 2 changes one-dimensionally with respect to the propagation direction of the signal light (in this embodiment, from the signal incident end side to the signal emitting end side). As a result of the change of the refractive index distribution with respect to the propagation direction of the signal light, the Raman gain is changed with respect to the Raman gain ratio C R-F1 of the single-mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction. The rate of change between the Raman gain factor C R-F2-in at the signal input end and the Raman gain factor C R-F2-out at the signal output end of the optical fiber F 2 for Raman amplification with continuously changing rate is expressed as R CR As defined in the following equation (14), it was set to 0.5.
尚、CR-F2-inとCR-F2-outの和の2分の1は、CR-F1に等しいものと仮定した。また、ラマン増幅用光ファイバF2の長さL2、入射信号光パワーPin、並びに伝送速度Bはそれぞれ20km、−10dBm、並びに10Gbit/sとした。図8より、伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1のみを用いる場合のSNR改善効果RSNR(F1)、及び単一モード光ファイバF1及び伝搬方向にラマン利得率を変化させたラマン増幅用光ファイバF2を用いた場合のSNR改善効果RSNR(F1+F2)は、励起光パワーPPの増加とともに増大し、それぞれ励起光パワーが170mW、及び180mWのとき、SNR改善効果はそれぞれ約6.5dB、及び7.0dBで最大となることが分かる。 It was assumed that one half of the sum of C R-F2-in and C R-F2-out is equal to C R-F1 . Further, the length L 2 of the Raman amplification optical fiber F 2 , the incident signal light power P in , and the transmission speed B were 20 km, −10 dBm, and 10 Gbit / s, respectively. FIG. 8 shows that the SNR improvement effect R SNR (F1) when only the single mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction is used, and the Raman gain in the single mode optical fiber F 1 and the propagation direction. The SNR improvement effect R SNR (F1 + F2) in the case of using the Raman amplification optical fiber F 2 in which the rate is changed increases as the pumping light power P P increases, and the pumping light powers are 170 mW and 180 mW, respectively. It can be seen that the SNR improvement effect is maximized at about 6.5 dB and 7.0 dB, respectively.
従って、それぞれのSNR改善効果RSNR(F1)、及びRSNR(F1+F2)の最大値の差分として得られる、本実施例に係るラマン増幅用光ファイバを用いたときの、伝搬方向に一様な屈折率分布を有する光ファイバのみを用いた場合に対するSNR改善効果RSNRは0.5dBとなる。 Therefore, when the Raman amplification optical fiber according to this embodiment is used as the difference between the maximum values of the respective SNR improvement effects R SNR (F1) and R SNR (F1 + F2) , the propagation direction is the same. The SNR improvement effect R SNR when only an optical fiber having such a refractive index distribution is used is 0.5 dB.
即ち、光伝送路1を単一モード光ファイバF1とラマン増幅用光ファイバF2とから構成することにより、光伝送路1を伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1のみで構成した場合に比べ、ラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果がより向上することがわかる。
That is, the single-mode optical fiber having a uniform refractive index distribution in the propagation direction by configuring the
図9は、図4、及び図6に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバを有する図1に記載の全長L(=L1+L2)=80kmのラマン増幅光伝送システムにおいて、SNR改善効果RSNRと、本実施例のラマン増幅用光ファイバF2の長さL2との関係を示すグラフである。図中の3本の実線は、前記ラマン利得率の変化率RCRが異なる場合における計算結果を示す。図9において、いずれのラマン利得率の変化率RCRにおいても、伝搬方向にラマン利得率CRが変化したラマン増幅用光ファイバF2の長さL2が30kmから40km付近において、良好なSNR改善効果RSNRが得られることがわかる。 9 shows an SNR improvement in the Raman amplification optical transmission system having the total length L (= L 1 + L 2 ) = 80 km shown in FIG. 1 having the Raman amplification optical fiber satisfying the design conditions shown in FIGS. and effects R SNR, is a graph showing the relationship between the length L 2 of the Raman amplification optical fiber F 2 of the present embodiment. 3 solid lines in the figure shows the calculation results in a case where the Raman gain constant of the change rate R CR is different. In FIG. 9, in any Raman gain factor change rate R CR , good SNR is obtained when the length L 2 of the Raman amplification optical fiber F 2 in which the Raman gain factor C R changes in the propagation direction is in the vicinity of 30 km to 40 km. It can be seen that the improvement effect R SNR can be obtained.
図10は、図4、及び図6に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバF2を有する図1に記載のラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果RSNRと、ラマン利得率の変化率RCRの関係を示すグラフである。尚、ラマン増幅用光ファイバF2の長さL2は35kmとした。図10から、ラマン利得率の変化率RCRが0より大きい領域でSNR改善効果RSNRが0より大きくなり、本実施例に係るラマン増幅用光ファイバF2、並びに当該ラマン増幅用光ファイバF2を用いたラマン増幅光伝送システムによりSNR改善効果を得られることがわかる。 10 shows the SNR improvement effect R SNR and the rate of change of the Raman gain factor in the Raman amplification optical transmission system shown in FIG. 1 having the Raman amplification optical fiber F 2 that satisfies the design conditions shown in FIGS. is a graph showing the relationship between R CR. The length L 2 of the Raman amplification optical fiber F 2 was 35km. From FIG. 10, the SNR improvement effect R SNR becomes larger than 0 in the region where the change rate R CR of the Raman gain factor is larger than 0, and the Raman amplification optical fiber F 2 and the Raman amplification optical fiber F according to the present embodiment. It can be seen that the SNR improvement effect can be obtained by the Raman amplification optical transmission system using 2 .
以上に説明したように、本実施例によれば、ラマン増幅用光ファイバF2のラマン利得率を制御し、該ラマン利得率を伝搬方向に連続的に変化させることにより、ラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果の向上を可能とするといった効果が得られる。 As described above, according to the present embodiment, the Raman amplification optical transmission system is controlled by controlling the Raman gain factor of the Raman amplification optical fiber F 2 and continuously changing the Raman gain factor in the propagation direction. The effect that the effect of improving the SNR can be obtained is obtained.
また、本実施例に係るラマン増幅用光ファイバF2及びラマン増幅光伝送システムによれば、任意の信号波長帯域における零分散波長特性も同時に満たすこととしたため、当該波長帯域における高速光伝送特性も好適にするといった効果も奏する。 In addition, according to the Raman amplification optical fiber F 2 and the Raman amplification optical transmission system according to the present embodiment, the zero dispersion wavelength characteristic in an arbitrary signal wavelength band is also satisfied at the same time. Therefore, the high-speed optical transmission characteristic in the wavelength band is also achieved. The effect of making it suitable is also show | played.
更には、本実施例のラマン増幅用光ファイバでは、伝搬方向における屈折率分布を連続的に制御しているため、高入力光伝送システムや波長分割多重光伝送システムで問題となるブリルアン散乱による入力光強度制限や、4光波混合等による伝送特性劣化も低減するといった効果も奏する。 Furthermore, in the optical fiber for Raman amplification of this embodiment, the refractive index distribution in the propagation direction is continuously controlled. Therefore, input due to Brillouin scattering, which is a problem in high-input optical transmission systems and wavelength division multiplexing optical transmission systems, is used. There is also an effect of reducing transmission characteristic deterioration due to light intensity limitation, four-wave mixing and the like.
尚、本発明に適用されるラマン増幅用光ファイバとしては、本実施例の波長1550nm帯に零分散波長を有するラマン増幅用光ファイバF2に限らず、図3に示した以外の任意の屈折率分布、例えば、セグメント型等が適用可能である。 The Raman amplifying optical fiber applied to the present invention is not limited to the Raman amplifying optical fiber F 2 having a zero dispersion wavelength in the wavelength 1550 nm band of the present embodiment, but any refraction other than that shown in FIG. A rate distribution such as a segment type is applicable.
図11〜図16を用いて本発明の第2の実施例に係るラマン増幅用光ファイバ及びラマン増幅光伝送システムについて説明する。本実施例は、図1に示し上述した実施形態において説明した構成に適用されるものであって、図1に示したラマン増幅用光ファイバF2として波長1550nm帯で負の波長分散を有するラマン増幅用光ファイバを用いる例である。 A Raman amplification optical fiber and a Raman amplification optical transmission system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is applied to the configuration described in the embodiment shown in FIG. 1 and described above, and Raman having negative wavelength dispersion in the wavelength 1550 nm band as the Raman amplification optical fiber F 2 shown in FIG. This is an example using an amplification optical fiber.
尚、本実施例に係るラマン増幅光伝送システムにおいては、図1に示し上述した伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1として1.3μm帯零分散単一モード光ファイバを用い、当該1.3μm零分散単一モード光ファイバF1のラマン利得率CR、損失係数αS、並びに長さL1は、それぞれ0.44WKm-1、0.2dB/km、並びに80kmとした。また、当該1.3μm帯零分散単一モード光ファイバF1の波長1550nmにおける波長分散D、並びに分散スロープSは、それぞれ17ps/nm・km、及び0.056ps/nm・kmとした。 In the Raman-amplified optical transmission system according to the present embodiment, a 1.3 μm-band zero-dispersion single-mode light is used as the single-mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction shown in FIG. Using the fiber, the 1.3 μm zero-dispersion single-mode optical fiber F 1 has a Raman gain factor C R , loss factor α S , and length L 1 of 0.44 WKm −1 , 0.2 dB / km, and 80 km. The 1.3 μm-band zero-dispersion single mode optical fiber F 1 had a chromatic dispersion D and a dispersion slope S at a wavelength of 1550 nm of 17 ps / nm · km and 0.056 ps / nm · km, respectively.
図11は本実施例で用いた、波長1550nm帯で負の波長分散特性を有するラマン増幅用光ファイバF2の断面方向の屈折率分布を表す概念図である。図11中に示す値71,72,73はそれぞれ第一コア部、第二コア部、クラッド部の屈折率を示している。ラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部は純石英からなり、図11中、Δ21、Δ22、及びa21、a22はそれぞれクラッド部、即ち、純石英の屈折率に対する第一コア部、第二コア部の比屈折率差、及び第一コア部、第二コア部の半径を表す。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the refractive index distribution in the cross-sectional direction of the Raman amplification optical fiber F 2 having negative chromatic dispersion characteristics in the wavelength 1550 nm band used in this example.
ここで、第二コア半径a22に対する第一コア半径a21の比率をRa(本実施例ではRa=a21/a22)として定義する。また、本実施例において、クラッド部と第二コア部の比屈折率差Δ22は−0.5%とした。 Here, the ratio of the first core radius a 21 to the second core radius a 22 is defined as R a (R a = a 21 / a 22 in this embodiment). In this example, the relative refractive index difference Δ 22 between the cladding and the second core was −0.5%.
図12は、図11に示される屈折率分布を有するラマン増幅用光ファイバF2において、波長1550nmにおける分散対スロープ比(RDS)が0.0033nm-1となるときの、クラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ21と、第二コア半径a22との関係を表すグラフである。ここで、任意の波長λにおける分散対スロープ比(RDS)は、その波長λにおける波長分散Dλと分散スロープSλを用いて、次の(15)式により定義される。 FIG. 12 shows the cladding portion and the first core when the dispersion-to-slope ratio (RDS) at a wavelength of 1550 nm is 0.0033 nm −1 in the Raman amplification optical fiber F 2 having the refractive index distribution shown in FIG. 6 is a graph showing the relationship between the relative refractive index difference Δ 21 of the portion and the second core radius a 22 . Here, the dispersion-to-slope ratio (RDS) at an arbitrary wavelength λ is defined by the following equation (15) using the chromatic dispersion Dλ and the dispersion slope Sλ at the wavelength λ.
また、図12で用いた分散対スロープ比(RDS)の値は1.3μm帯零分散単一モード光ファイバF1の波長1550nmにおける前記波長分散D、並びに分散スロープSの代表値である17ps/nm・km、並びに0.056ps/nm2・kmから決定した。図12に示される比屈折率差Δ21と第二コア半径a22の関係を有するラマン増幅用光ファイバF2を用いることにより、波長1550nm帯における前記1.3μm帯零分散単一モード光ファイバF1中の累積分散を効率よく補償することが可能となる。 The dispersion-to-slope ratio (RDS) value used in FIG. 12 is 17 ps / representative value of the chromatic dispersion D and dispersion slope S of the 1.3 μm band zero-dispersion single mode optical fiber F 1 at a wavelength of 1550 nm. It was determined from nm · km and 0.056 ps / nm 2 · km. By using the Raman amplification optical fiber F 2 having the relationship between the relative refractive index difference Δ 21 and the second core radius a 22 shown in FIG. 12, the 1.3 μm band zero-dispersion single mode optical fiber in the wavelength 1550 nm band. It is possible to efficiently compensate for the accumulated dispersion in F 1 .
図13は、図12に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ21に対する、波長1550nmにおける波長分散Dの関係を示すグラフである。図13より、仮に、ラマン増幅用光ファイバF2の波長1550nmにおける波長分散Dを−200ps/nm・kmに設定すると、図中の破線矢印で示すように比率Raが0.32から0.20の範囲において、比屈折率差Δ21を概ね1.9%から3.0%の領域で可変することにより、当該ラマン増幅用光ファイバF2の波長1550nmにおける波長分散特性を保持することが可能となることがわかる。 FIG. 13 is a graph showing the relationship of chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm with respect to the relative refractive index difference Δ 21 between the cladding portion and the first core portion of the Raman amplification optical fiber F 2 that satisfies the design conditions shown in FIG. . As shown in FIG. 13, if the wavelength dispersion D of the Raman amplification optical fiber F 2 at the wavelength of 1550 nm is set to −200 ps / nm · km, the ratio Ra is 0.32 to 0.00 as indicated by the broken line arrow in the figure. In the range of 20, by changing the relative refractive index difference Δ 21 in the region of approximately 1.9% to 3.0%, the wavelength dispersion characteristic at the wavelength of 1550 nm of the Raman amplification optical fiber F 2 can be maintained. It turns out that it is possible.
図14は、図12に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ21に対する、波長1550nmにおける実効断面積Aeffの関係を示すグラフである。図13及び図14より、仮に、ラマン増幅用光ファイバF2の波長1550nmにおける波長分散Dを−200ps/nm・kmに設定した場合、当該ラマン増幅用光ファイバF2の実効断面積を図14中の破線矢印で示される領域、即ち、概ね23μm2から12μm2まで変化させることが可能となる。 FIG. 14 is a graph showing the relationship of the effective area A eff at the wavelength of 1550 nm with respect to the relative refractive index difference Δ 21 between the cladding and the first core of the Raman amplification optical fiber F 2 that satisfies the design conditions shown in FIG. It is. 13 and 14, if the wavelength dispersion D of the Raman amplification optical fiber F 2 at the wavelength of 1550 nm is set to −200 ps / nm · km, the effective cross-sectional area of the Raman amplification optical fiber F 2 is shown in FIG. region indicated by broken line arrows in, i.e., generally it is possible to vary from 23 .mu.m 2 to 12 [mu] m 2.
図15は、図12に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバF2のクラッド部と第一コア部の比屈折率差Δ21に対する、ラマン利得率CRの関係を示すグラフである。図13及び図15において、ラマン増幅用光ファイバF2の波長1550nmにおける波長分散Dを−200ps/nm・kmと仮定すると、当該ラマン増幅用光ファイバF2の伝搬方向におけるラマン利得率CRを図15中に破線矢印で示す領域、即ち、概ね3.1WKm-1から7.9WKm-1まで可変することが可能となる。また、このときのラマン増幅用光ファイバF2の長さL2を6.8kmとすることにより、前記長さ80kmの1.3μm帯零分散単一モード光ファイバF1中の波長1550nmにおける累積分散をゼロとすることが可能となる。
Figure 15 is a graph showing the design satisfies the Raman amplification optical fiber F 2 of the cladding portion and the first core portion relative refractive index difference delta 21 shown in FIG. 12, the relationship between the Raman
図16は、図12から図15に示される設計条件を満たすラマン増幅用光ファイバF2を有する図1に示したラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果RSNRと、当該ラマン増幅用光ファイバF2のラマン利得率の変化率RCRとの関係を示すグラフである。 16 shows the SNR improvement effect R SNR in the Raman amplification optical transmission system shown in FIG. 1 having the Raman amplification optical fiber F 2 satisfying the design conditions shown in FIGS. 12 to 15, and the Raman amplification optical fiber F. rate of change of the second Raman gain factor is a graph showing the relationship between R CR.
ここで、本実施例では、ラマン増幅用光ファイバF2のラマン利得率は一次元的に変化(本実施例では信号入射端側から信号出射端側に向かって増加)するものとした。また、従来技術、即ち伝搬方向に一様な屈折率分布を有する単一モード光ファイバF1のみで光伝送路が構成される(ラマン利得率の変化率RCR=0)場合には、前記L1=80kmの1.3μm帯零分散単一モード光ファイバF1の波長1550nmにおける累積分散を補償するため、前記長さL2のラマン増幅用光ファイバF2の代わりに、長さL2で伝搬方向に一様な屈折率分布を有する分散補償ファイバが接続されるものとした。 Here, in this embodiment, the Raman gain factor of the Raman amplification optical fiber F 2 is assumed to change one-dimensionally (in this embodiment, it increases from the signal incident end side toward the signal emitting end side). Further, in the case of the conventional technology, that is, when the optical transmission line is configured only by the single mode optical fiber F 1 having a uniform refractive index distribution in the propagation direction (Raman gain rate change rate R CR = 0), In order to compensate the accumulated dispersion at the wavelength of 1550 nm of the 1.3 μm-band zero-dispersion single mode optical fiber F 1 with L 1 = 80 km, the length L 2 is used instead of the Raman amplification optical fiber F 2 with the length L 2. The dispersion compensating fiber having a uniform refractive index profile in the propagation direction is connected.
尚、当該分散補償ファイバの波長1550nmにおける波長分散D、ラマン利得率CR、並びに損失係数αSは、図10から図13の結果を参照し、一例としてそれぞれ−200ps/nm・km、5.5WKm-1、並びに0.3dB/kmとした。尚、信号光波長λS、及び励起光波長λPはそれぞれ1550nm、及び1450nmとし、入射信号光パワーPin、並びに伝送速度Bはそれぞれ−10dBm、並びに10Gbit/sとした。 The chromatic dispersion D, Raman gain factor C R , and loss factor α S at a wavelength of 1550 nm of the dispersion compensating fiber are, for example, −200 ps / nm · km, 5. 5 WKm −1 and 0.3 dB / km. The signal light wavelength λ S and the pumping light wavelength λ P were 1550 nm and 1450 nm, respectively, the incident signal light power P in and the transmission speed B were −10 dBm and 10 Gbit / s, respectively.
図16から、ラマン増幅用光ファイバF2のラマン利得率の変化率RCRが0より大きい領域で、ラマン増幅用光ファイバF2を用いたラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果が向上することがわかる。特に、変化率RCRが0.48以上の領域では、1dB以上のSNR改善効果が得られることがわかる。 FIG. 16 shows that the SNR improvement effect in the Raman amplification optical transmission system using the Raman amplification optical fiber F 2 is improved in the region where the change rate R CR of the Raman gain optical fiber F 2 is larger than zero. I understand. In particular, it can be seen that an SNR improvement effect of 1 dB or more can be obtained in a region where the change rate R CR is 0.48 or more.
以上に説明したように、本実施例によれば、光伝送路1を単一モード光ファイバF1とラマン利得率CRを信号光の伝播方向に連続的に変化させたラマン増幅用光ファイバF2とから構成することにより、ラマン増幅光伝送システムにおけるSNR改善効果の向上を可能とするといった効果を奏する。また、任意の信号波長帯域における負の波長分散特性も同時に満たすこととしたため、当該使用波長帯域における単一モード光ファイバ中の累積分散の低減を可能とし、当該単一モード光ファイバを用いた高速光伝送特性も好適とするといった効果も奏する。 As described above, according to this embodiment, the optical transmission line 1 a single mode optical fiber F 1 and the Raman gain constant C R to the propagation direction of the signal light continuously changes Raman amplification optical fiber was By configuring with F 2, it is possible to improve the SNR improvement effect in the Raman amplification optical transmission system. In addition, since the negative chromatic dispersion characteristics in any signal wavelength band are also satisfied at the same time, it is possible to reduce the accumulated dispersion in the single mode optical fiber in the used wavelength band, and the high speed using the single mode optical fiber. There is an effect that the optical transmission characteristics are also suitable.
更には、本実施例に係るラマン増幅用光ファイバでは、伝搬方向における屈折率分布を連続的に制御しているため、高入力光伝送システムや波長分割多重光伝送システムで問題となる、ブリルアン散乱による入力光強度制限や、4光波混合等による伝送特性劣化も低減するといった効果も奏する。 Further, in the Raman amplification optical fiber according to the present embodiment, the refractive index distribution in the propagation direction is continuously controlled, so that Brillouin scattering, which is a problem in high-input optical transmission systems and wavelength division multiplexing optical transmission systems, is used. In addition, there is an effect that the input light intensity limitation due to, and transmission characteristic deterioration due to four-wave mixing and the like are reduced.
このように、本実施例によれば、ラマン増幅を用いた光伝送システムにおける信号対雑音比を向上させることを可能とするラマン増幅用光ファイバ及び当該ラマン増幅用光ファイバを用いたラマン増幅光伝送システムが得られる。 As described above, according to the present embodiment, a Raman amplification optical fiber that can improve a signal-to-noise ratio in an optical transmission system using Raman amplification, and a Raman amplification light using the Raman amplification optical fiber. A transmission system is obtained.
尚、本発明に適用されるラマン増幅用光ファイバとしては、本実施例の波長1550nm帯で負の波長分散特性を有するラマン増幅用光ファイバF2に限らず、図11に示した以外の任意の屈折率分布、例えば、多重クラッド型等、が適用可能である。 The Raman amplifying optical fiber applied to the present invention is not limited to the Raman amplifying optical fiber F 2 having negative chromatic dispersion characteristics in the wavelength 1550 nm band of the present embodiment, but any one other than those shown in FIG. A refractive index distribution of, for example, a multiple clad type is applicable.
また、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、信号光の伝搬方向に対してラマン利得率が連続的に変化するラマン増幅用光ファイバを、信号入射端側のラマン利得率に比較して信号出射端側のラマン利得率が低くなるように構成する等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, a Raman amplification optical fiber whose Raman gain factor continuously changes with respect to the propagation direction of the signal light is replaced with a Raman gain on the signal incident end side. Needless to say, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, such as a configuration in which the Raman gain factor on the signal output end side becomes lower than the ratio.
本発明は、単一モード光ファイバを用いた光信号通信における出力端での信号光の信号対雑音比特性を改善するラマン増幅用光ファイバ並びにラマン増幅光伝送システムに適用して好適なものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for application to a Raman amplification optical fiber and a Raman amplification optical transmission system that improve the signal-to-noise ratio characteristics of signal light at the output end in optical signal communication using a single mode optical fiber. is there.
F1 単一モード光ファイバ
F2 ラマン増幅用光ファイバ
1 光伝送路
2 サーキュレータ
3 ラマン励起光源(Pump)
4 エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)
5 受光部
F1 single mode optical fiber F2 Raman amplification
4 Erbium-doped fiber amplifier (EDFA)
5 Light receiver
Claims (3)
ラマン利得率が前記伝搬方向に連続的に変化すると共に、当該光ファイバの入射端と出射端におけるラマン利得率が異なることを特徴とするラマン増幅用光ファイバ。 An optical fiber having a refractive index distribution that continuously changes in the propagation direction of signal light , a zero dispersion wavelength in an arbitrary signal wavelength band, and a uniform wavelength dispersion characteristic in the propagation direction,
With Raman gain index varies continuously in the propagation direction, the Raman gain ratio different characteristics and be Lula Man amplification optical fiber at the output end and the incident end of the optical fiber.
ラマン利得率が前記伝搬方向に連続的に変化すると共に、当該光ファイバの入射端と出射端におけるラマン利得率が異なることを特徴とするラマン増幅用光ファイバ。 An optical fiber having a refractive index distribution that continuously changes in the propagation direction of signal light and having negative chromatic dispersion characteristics in an arbitrary signal wavelength band,
With Raman gain index varies continuously in the propagating direction, the Raman gain ratio different characteristics and be Lula Man amplification optical fiber at the output end and the incident end of the optical fiber.
信号光の伝搬方向に一様な屈折率分布を有する光ファイバと、
前記ラマン増幅用光ファイバの前記伝搬方向に対して後方に配置され、該ラマン増幅用光ファイバに信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する励起光を注入するラマン励起光源とを有することを特徴とするラマン増幅光伝送システム。 The Raman amplification optical fiber according to claim 1 or 2 ,
An optical fiber having a uniform refractive index distribution in the propagation direction of the signal light;
A Raman pumping light source disposed behind the Raman amplification optical fiber and injecting pumping light propagating in a direction opposite to the signal light propagation direction into the Raman amplification optical fiber; A characteristic Raman amplification optical transmission system.
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