專利名稱：光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳輸相互不同的光頻率的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用了的信號(hào)光的光傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
波長(zhǎng)分割復(fù)用(WDMWavelength Division Multiplexing)光傳輸系統(tǒng)是把相互不同的光頻率的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用了的信號(hào)光(WDM信號(hào)光)經(jīng)由光纖傳輸?shù)墓庀到y(tǒng)，可以高速地發(fā)送接收大容量的信息。在通信需求旺盛的中繼線系統(tǒng)的光傳送系統(tǒng)中，研究通過(guò)減小多個(gè)信號(hào)頻道的光頻率間隔增加重用度，由此謀求進(jìn)一步的大容量化。這種復(fù)用度大的WDM，被稱為DWDM(密波長(zhǎng)分割復(fù)用)。
另一方面，在通信需求不太大的光傳輸系統(tǒng)中，通過(guò)擴(kuò)大多條信號(hào)頻道的光頻率間隔減小重用度，由此謀求系統(tǒng)成本的降低。這種復(fù)用度小的WDM，被稱為CWDM(疏波長(zhǎng)分割復(fù)用)。在CWDM光傳輸系統(tǒng)中，伴隨信號(hào)光的信號(hào)頻道數(shù)降低而削減了光零件(例如，信號(hào)光源、受光元件等)的個(gè)數(shù)，另外，由于使用由光頻率間隔大引起的波長(zhǎng)精度要求值低的便宜的光零件(例如，光波合成器、光分波器等)，可以謀求系統(tǒng)成本的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人研究了以往的光通信系統(tǒng)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下的問(wèn)題。即，在以往的CWDM光傳輸系統(tǒng)中，因?yàn)樾盘?hào)頻道的光頻率間隔大，所以包含各信號(hào)頻道的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的寬度寬，例如還有頻帶寬度在100nm的情況。如果頻帶寬度是100nm，則該信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的短波長(zhǎng)一側(cè)和長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)的光纖傳輸線的光學(xué)特性(例如，傳輸損失、波長(zhǎng)分散等)就會(huì)大不相同。因此，以往的CWDM光傳輸系統(tǒng)難以維持被包含在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的各信號(hào)頻道的傳輸質(zhì)量均勻。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種多信號(hào)頻道各自具備可以保證高品質(zhì)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)是經(jīng)由光纖傳輸線路傳輸多個(gè)信號(hào)被復(fù)用的信號(hào)光(WDM信號(hào))的CWDM光傳輸系統(tǒng)，具備用于保證該信號(hào)光的各信號(hào)頻道的高傳輸品質(zhì)的結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)具備輸出光頻率間隔在400GHz以上并且在12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光的發(fā)送器、傳輸該信號(hào)光的光纖傳輸線、通過(guò)提供喇曼放大用激勵(lì)光對(duì)該信號(hào)光進(jìn)行喇曼放大的受激喇曼散射(SRSStimulated Raman Scattering)裝置。進(jìn)而，該SRS裝置包含作為喇曼放大用光纖的光纖傳輸線的一部分。另外，理想的是包含在信號(hào)光中的信號(hào)頻道的波長(zhǎng)間隔是10nm以上。
在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，上述SRS裝置也可以是包含構(gòu)成上述光線傳輸線的一部分的喇曼放大用光纖的集總常數(shù)型放大器。進(jìn)而，在這種情況下，集總常數(shù)型喇曼放大器具備在位于該集總常數(shù)型喇曼放大器的外部的光纖傳輸線的傳輸線區(qū)間也作為喇曼放大用光纖使用(這種情況下，SRS裝置還具有作為分布常數(shù)型喇曼放大器的功能)、用于把剩余的喇曼放大用激勵(lì)光引導(dǎo)到該外部傳輸線區(qū)間的結(jié)構(gòu)。另外，理想的是上述SRS裝置被設(shè)置在上述光纖傳輸線中的上述信號(hào)光的發(fā)送端以及接收端的至少一方上。
無(wú)論在哪種情況下，都可以高增益地進(jìn)行喇曼放大。
在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，理想的是，上述光纖傳輸線中的至少起到喇曼放大用光纖功能的傳輸線區(qū)間包括包含上述信號(hào)光的波長(zhǎng)頻帶中的具有負(fù)波長(zhǎng)分散的光纖。因?yàn)橐话愕墓饫w傳輸線具有正的波長(zhǎng)分散，所以由被包含在上述SRS裝置中的光纖補(bǔ)償其波長(zhǎng)分散，可以進(jìn)行高品質(zhì)的信號(hào)傳輸。
另一方面，在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，在上述光纖傳輸線中的至少起到喇曼放大用光纖功能的傳輸線區(qū)間還包含在波長(zhǎng)1.39μm附近的OH基引起的損失峰值在0.33dB/km以下的光纖。在這種情況下，因?yàn)榭梢愿咝实靥峁┎ㄩL(zhǎng)1.39μm附近的激勵(lì)光，所以可以改善激勵(lì)效率，另外，還可以改善增益頻譜。
在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，理想的是，激勵(lì)頻道的波長(zhǎng)位于包含在上述信號(hào)光中的信號(hào)頻道中的相互相鄰的信號(hào)頻道之間。通過(guò)這樣配置信號(hào)頻道和激勵(lì)頻道，即使在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)也可以高增益地對(duì)信號(hào)光進(jìn)行喇曼放大。
進(jìn)而在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，理想的是，上述SRS裝置在包含在上述信號(hào)光中的信號(hào)頻道中，對(duì)在上述光纖傳輸線中的傳輸損失在第1閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道進(jìn)行喇曼放大。另外，理想的是，上述SRS裝置進(jìn)一步具備在包含在上述信號(hào)光中的信號(hào)頻道中，補(bǔ)償在上述光纖傳輸線中的累計(jì)波長(zhǎng)分散在第2閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道的波長(zhǎng)分散的分散補(bǔ)償裝置。無(wú)論在哪種情況下，因?yàn)樵谛盘?hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)所需要的波長(zhǎng)范圍中可以進(jìn)行喇曼放大或者分散補(bǔ)償，所以在各信號(hào)頻道中可以進(jìn)行高品質(zhì)的信號(hào)傳輸。
進(jìn)而，在為了可以一邊抑制信號(hào)頻道間的增益離散一邊進(jìn)行在更寬波長(zhǎng)頻帶進(jìn)行光放大，使用多個(gè)激勵(lì)光光源(LD)的技術(shù)，例如被揭示在特開(kāi)2000-98433號(hào)公報(bào)上。但是，在以往的CWDM光傳輸系統(tǒng)中，因?yàn)榧?lì)光的頻道間隔在6nm以上35nm以下，所以難以在保持少的激勵(lì)LD數(shù)的同時(shí)進(jìn)一步提高增益平整度。
本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)作為CWDM光傳輸系統(tǒng)，可以在維持少光源數(shù)的狀態(tài)下在更寬的波長(zhǎng)頻帶中進(jìn)行喇曼放大。
具體地說(shuō)，本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)具備輸出規(guī)定的復(fù)用信號(hào)的發(fā)送器、光纖傳輸線、喇曼放大該信號(hào)的SRS裝置。上述發(fā)送器輸出光頻率間隔在400GHz以上并且12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光。上述光纖傳輸線被鋪設(shè)在發(fā)送器和接收器之間，傳送上述信號(hào)光。上述喇曼放大器作為喇曼放大用光纖，包含上述光纖傳輸線的一部分，同時(shí)還包含向該光纖傳輸線的一部分提供1個(gè)以上的激勵(lì)頻道被復(fù)用后的喇曼放大用激勵(lì)光的激勵(lì)光光源。
特別是在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于與各信號(hào)頻道的光頻率不同的光頻率上。即，信號(hào)頻道的光頻率與比激勵(lì)頻道的光頻率數(shù)低13.2THz的頻率不同。具體地說(shuō)，理想的是，將包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率設(shè)定為喇曼增益峰值位于從包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率離開(kāi)624GHz(5nm)以上的光頻率上。另一方面，理想的是，包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于從包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率未離開(kāi)1248GHz(10nm)以上的光頻率。由此，在CWDM光傳輸系統(tǒng)中，在保持少的激勵(lì)光光源的狀態(tài)下在更寬的波長(zhǎng)頻帶中可以得到高增益平整度。
在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，理想的是，相鄰的2個(gè)以上的激勵(lì)頻道的光頻率間隔為4680GHz(37.5nm)以上。另外，可以將在包含于上述激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道中的相互相鄰的激勵(lì)頻道的光頻率設(shè)定為喇曼增益峰值位于從包含在上述信號(hào)中的各信號(hào)頻道的光頻率離開(kāi)624GHz以上，并且未離開(kāi)2496GHz(20nm)以上的光頻率上。
在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，上述信號(hào)光的光頻率頻帶在12.48THz(100nm)以下，激勵(lì)頻道數(shù)由所使用的信號(hào)頻道數(shù)確定。即，在把上述激勵(lì)光的激勵(lì)頻道數(shù)設(shè)置為m，把上述信號(hào)光的信號(hào)頻道數(shù)設(shè)置為n時(shí)，這些激勵(lì)頻道數(shù)和信號(hào)頻道數(shù)滿足m≤n/2，進(jìn)而m≤(n+4)/2的關(guān)系。
進(jìn)而，在本發(fā)明中的光傳輸系統(tǒng)中，當(dāng)使用多個(gè)激勵(lì)頻道的情況下，上述SRS裝置的增益頻譜具有被包含在激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道各自相互不同的光頻率的喇曼增益峰值。在這種情況下，包含在激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成與包含各激勵(lì)頻道各自的喇曼增益峰值的信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率不同的光頻率。換句話說(shuō)，上述SRS裝置的增益頻譜具有由包含在激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道各自產(chǎn)生的存在第1光頻率間隔的喇曼增益峰值，而包含在信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率被設(shè)置成與激勵(lì)頻道各自產(chǎn)生的喇曼增益峰值不同，并且具有第2光頻率間隔。


圖1是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于說(shuō)明信號(hào)頻道以及激勵(lì)頻道各自的一個(gè)配置例的圖。
圖3是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是展示在光纖傳輸線中的傳輸損失的波長(zhǎng)依存性和波長(zhǎng)分散的波長(zhǎng)依存性關(guān)系的曲線圖。
圖7是在具體例子的光傳輸系統(tǒng)(作為光纖傳輸線包含SMF)中的增益頻譜(其1)。
圖8是在具體例子的光傳輸系統(tǒng)(作為光纖傳輸線包含DSF)中的增益頻譜(其2)。
圖9是在具體例子的光傳輸系統(tǒng)(作為光纖傳輸線包含NZDSF)中的增益頻譜(其3)。
圖10是展示各具體例子的光傳輸系統(tǒng)中的激勵(lì)光功率的曲線圖。
圖11是展示作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而準(zhǔn)備的喇曼放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是展示在圖11所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所使用的各激勵(lì)頻道的功率的表。
圖13是展示用于說(shuō)明從4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大到8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大的分段上升的激勵(lì)頻道以及信號(hào)頻道的配置的圖。
圖14是展示在圖11的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)的4信號(hào)頻道的Net增益以及噪音特性的各波長(zhǎng)依存性的曲線圖。
圖15是分別展示圖11的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的增益頻譜、Net增益的波長(zhǎng)依存性，以及Net噪音特性的波長(zhǎng)依存性。
圖16是展示在圖11的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，MPI交調(diào)失真以及相位偏移量的各波長(zhǎng)依存性的曲線圖。
圖17是展示喇曼增益頻譜的一例的圖。
圖18是展示4頻道信號(hào)光與激勵(lì)頻道的關(guān)系的表。
圖19是展示在4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大中的信號(hào)頻道與激勵(lì)頻道的配置關(guān)系的圖。
圖20是展示在用于改善MPI交調(diào)失真的喇曼放大器中的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第1應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第2應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第3應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖24是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第4應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖25是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第5應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖26是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第6應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
圖27是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的第7應(yīng)用例結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，用圖1～圖27詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的各實(shí)施例。進(jìn)而，在同一圖的說(shuō)明中在相同的要素上標(biāo)注了同一符號(hào)，并省略重復(fù)說(shuō)明。
(實(shí)施例1)首先，說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例1。圖1是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的圖。該圖1所示的光傳輸系統(tǒng)1是CWDM光傳輸系統(tǒng)，至少包含光發(fā)送器110、光纖傳輸線120以及集總常數(shù)喇曼放大器(LRA)130。
光發(fā)送器110輸出光頻率間隔在400GHz以上并且在12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光(WDM信號(hào))。從該光發(fā)送器110輸出的復(fù)用信號(hào)光的波長(zhǎng)間隔(頻道間隔)理想的是在10nm以上。作為包含在光發(fā)送器110中的輸出各信號(hào)頻道的光源，例如可以使用分布回歸型激光光源、法布里-珀羅型半導(dǎo)體激光光源(FP-LD)，以及通過(guò)組合該FP-LD和光纖分段激光而謀求輸出穩(wěn)定波長(zhǎng)的光纖分段激光光源等。在調(diào)制信號(hào)光時(shí)，可以直接調(diào)制這些光源，也可以由外部調(diào)制器進(jìn)行外部調(diào)制。另外，這些光源也可以不進(jìn)行溫度調(diào)整。在CWDM光傳輸中，因?yàn)楦餍盘?hào)頻道的波長(zhǎng)變動(dòng)的容許范圍寬，所以通過(guò)直接調(diào)制或者無(wú)溫度調(diào)制，即使信號(hào)頻道波長(zhǎng)有一些變化也可以。
光纖傳輸線120把從光發(fā)送器110輸出的復(fù)用信號(hào)向喇曼放大器130傳輸。該光纖傳輸線120可以是在波長(zhǎng)1.3μm附近具有零分散波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)的單模式光纖(SMFSingle-Mode OpticalFiber)；從波長(zhǎng)1.3μm開(kāi)始在長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)具有零分散而在波長(zhǎng)1.55μm中具有小的正波長(zhǎng)分散的非零分散偏移光纖(NZDSFNon-Zero Dispersion Shifted Optical Fiber)；在波長(zhǎng)1.55μm附近具有零分散波長(zhǎng)的分散偏移光纖(DSFDispersion Shifted OpticalFiber)；芯區(qū)域?qū)嶋H上是純石英玻璃，在包層區(qū)域上是添加了F元素的純石英芯光纖；以及實(shí)際截面積比通常的面積大的單模式光纖等；哪種光纖都行。另外，光纖傳輸線120可以通過(guò)連接這些光纖中的任意2種以上的光纖構(gòu)成，也可以通過(guò)連接這些光纖中的任意一種以上的光纖和分散補(bǔ)償光纖(DCFDispersion CompensatingOptical Fiber)構(gòu)成。
喇曼放大器130輸入從光纖傳輸線120傳輸來(lái)的復(fù)用信號(hào)光，并喇曼放大該復(fù)用信號(hào)光。理想的是，喇曼放大器130被設(shè)置在復(fù)用信號(hào)光的發(fā)送端以及接收端的至少一方上。喇曼放大器130按照從信號(hào)光輸入端向信號(hào)光輸出端順序具備光隔離體131、光耦合器133、喇曼放大用光纖137(和光纖傳輸線120一同構(gòu)成被鋪設(shè)在光發(fā)送器和光接收器之間的光纖傳輸線的一部分)、光耦合器134以及光隔離體132。進(jìn)而喇曼放大器130具備和光耦合器133連接的激勵(lì)光源部件135，以及與光耦合器134連接的激勵(lì)光源部件136。
光隔離體131、132各自使光從信號(hào)光輸入端向信號(hào)光輸出端的正方向通過(guò)，但光不能在相反方向上通過(guò)。激勵(lì)光源部件135、136各自向光纖137輸出用于喇曼放大信號(hào)光的激勵(lì)光。該光耦合器133在將從激勵(lì)光源部件135傳輸來(lái)的激勵(lì)光向光纖137正方向輸出的同時(shí)，還從光隔離體131向光纖137輸出已到達(dá)的信號(hào)光。光耦合器134在將從激勵(lì)光源部件136傳輸來(lái)的激勵(lì)光向光纖137反方向輸出的同時(shí)，從光纖137向光隔離體132輸出已到達(dá)的信號(hào)光。
激勵(lì)光源部件135、136各自可以使用例如法布里-珀羅型半導(dǎo)體激光光源(FP-LD)、通過(guò)組合該FP-LD和光纖分段激光謀求輸出穩(wěn)定波長(zhǎng)的光纖分段激光光源、分布回歸型激光光源以及喇曼激光光源等。另外，激勵(lì)光源部件135、136各自在包含在其中的光源具有偏振波依存性的情況下，理想的是包含偏振波合成從該光源中輸出的激勵(lì)光的偏振波合成器。另外，還可以包含使從光源輸出的激勵(lì)光無(wú)偏振光化的削偏振器。
喇曼放大用光纖137通過(guò)提供喇曼放大用激勵(lì)光來(lái)喇曼放大復(fù)用信號(hào)光。該光纖137在是石英系列光纖的情況下，激勵(lì)光頻率比信號(hào)光頻率小13.2THz，激勵(lì)光波長(zhǎng)比信號(hào)光波長(zhǎng)短100nm左右。另外，一般石英系列光纖在波長(zhǎng)1.39μm附近因OH基引起的損失峰值是0.40dB/km左右，但適用在本實(shí)施例中的光纖137，理想的是在波長(zhǎng)1.39μm附近因OH基引起的損失峰值是0.33dB/km以下。由于該損失峰值小，所以在波長(zhǎng)1.39μm附近的喇曼放大用的激勵(lì)光以低損失在光纖137中被傳送，因而可以得到優(yōu)異的喇曼放大增益。
如果把激勵(lì)光的輸入功率設(shè)置為PP，把喇曼放大用光纖的長(zhǎng)度設(shè)置為L(zhǎng)，把在信號(hào)光波長(zhǎng)中的光纖的傳輸損失設(shè)置為αs，把激勵(lì)光波長(zhǎng)中的光纖的傳輸損失設(shè)置為αP，把光纖的增益系數(shù)設(shè)置為gR，把光纖的實(shí)效截面積設(shè)置為Aeff，則由該光纖中的喇曼放大得到的通斷增益Gon-off以及Nnet，各自以下式表示。
Gon-off＝exp(LeffPPgR/Aeff)…(1a)Gnet＝exp(LeffPPgR/Aeff-αSL)…(1b)但是Leff＝(1-exp(-αPL))/αP…(1c)Leff表示光纖的實(shí)效長(zhǎng)。
從這些式子可知，通過(guò)減小損失αP，可以增大增益。在使用波長(zhǎng)1.39μm附近的波長(zhǎng)的激勵(lì)光的情況下，有減少OH基引起的損失峰值的效果。通過(guò)把波長(zhǎng)1.39μm附近的OH基引起的損失從通常的0.4dB/km減少到0.33dB/km以下，可以把光纖的有效長(zhǎng)度Leff從2.5km增加到3.03km，由此激勵(lì)效率可以提高2成。
另外，理想的是，喇曼放大用光纖137補(bǔ)償光纖傳輸線120的波長(zhǎng)分散。一般作為光纖傳輸線使用的光纖是標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖或者分散偏移光纖，在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的波長(zhǎng)1.55μm中具有正的波長(zhǎng)分散。另外，從一般作為信號(hào)光源使用的激光二極管直接調(diào)制輸出的信號(hào)光也具有正的波長(zhǎng)分散。因而，理想的是，喇曼放大用光纖137在波長(zhǎng)1.55μm中具有負(fù)的波長(zhǎng)分散。由此，累計(jì)波長(zhǎng)分散引起的信號(hào)光的波長(zhǎng)劣化降低，可以進(jìn)行高品質(zhì)的信號(hào)傳輸。進(jìn)而，也可以在光纖137以外設(shè)置分散補(bǔ)償器。
圖2是用于說(shuō)明信號(hào)光以及激勵(lì)光各自的頻道配置的圖。在圖2(a)所示的頻道配置中，包含全信號(hào)頻道(在圖中是6頻道)的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的寬度是100nm以下，從該信號(hào)波長(zhǎng)頻帶到短波長(zhǎng)一側(cè)存在全部的激勵(lì)頻道。激勵(lì)頻道理想的是各自隔開(kāi)35nm以上。在圖2(b)所示的頻道配置中，不只從包含全信息頻道的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶到短波長(zhǎng)一側(cè)存在激勵(lì)頻道，在其信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的相鄰信號(hào)頻道之間還存在激勵(lì)頻道。通過(guò)這樣在相鄰信號(hào)頻道間配置激勵(lì)頻道，可以在寬頻帶上高效率地喇曼放大復(fù)用信號(hào)光，同時(shí)可以把在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的增益頻譜設(shè)置為所希望的形狀。在如圖2(c)所示的頻道配置中，是包含全信號(hào)頻道的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的寬度在100nm以上的情況，從該信號(hào)波長(zhǎng)頻帶到短波長(zhǎng)一側(cè)存在全部的激勵(lì)頻道。即使在這種情況下，因?yàn)橐话阋部梢栽谛盘?hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)在傳輸損失小的高波長(zhǎng)一側(cè)不進(jìn)行喇曼放大(或者即使增益小)，所以可以進(jìn)行高品質(zhì)的CWDM光傳輸。進(jìn)而，在圖2中，各激勵(lì)頻道包含多個(gè)縱模，但也可以是線寬度窄的激光。
在該光傳輸系統(tǒng)1中，光頻率間隔在400GHz以上并且12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光被從光發(fā)送器110輸出，并被傳送到光纖傳輸線120，而后，到達(dá)喇曼放大器130。在喇曼放大130中，從激勵(lì)光源部件135、136輸出的激勵(lì)光經(jīng)由光耦合器133、134被提供給光纖137。到達(dá)喇曼放大器130的復(fù)用信號(hào)光，通過(guò)光隔離體131以及光耦合器133到達(dá)光纖137。而后，在該光纖137中復(fù)用信號(hào)光被喇曼放大。喇曼放大后的信號(hào)光通過(guò)光耦合器134以及光隔離體132，被輸出到喇曼放大器130的外部。因?yàn)榭梢员容^自由地設(shè)計(jì)在喇曼放大器130中的增益頻譜的頻帶寬度和形狀，所以即使信號(hào)波長(zhǎng)頻帶較寬，也可以高質(zhì)量地對(duì)復(fù)用光信號(hào)的信號(hào)頻道各自進(jìn)行CWDM光傳輸。
(實(shí)施例2)以下，說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例2。圖3是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)的圖。該圖3所示的光傳輸系統(tǒng)2是CWDM光傳輸系統(tǒng)，具備光發(fā)送器110、光纖傳輸線120以及集總常數(shù)型喇曼放大器230。實(shí)施例2的光傳輸系統(tǒng)2如果與上述的實(shí)施例1的光傳輸系統(tǒng)1比較，則在代替喇曼放大器130而具備喇曼放大器230這一點(diǎn)上不同。
在該實(shí)施例2中的喇曼放大器230以從信號(hào)光輸入端向信號(hào)光輸出端的順序，具備喇曼放大器用光纖137(和光纖傳輸線一同構(gòu)成被鋪設(shè)在光發(fā)送器和光接收器之間的光纖傳輸線的一部分)、光耦合器134以及光隔離體132。進(jìn)而，喇曼放大器230具備被連接在光耦合器134上的激勵(lì)光源部件136。該喇曼放大器230的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于從實(shí)施例1中的喇曼放大器130中除掉光隔離體131、光耦合器133以及激勵(lì)光源部件135。
在該光傳輸系統(tǒng)2中，喇曼放大器230具有不只把從激勵(lì)光源部件136輸出的激勵(lì)光通過(guò)光耦合器4提供給光纖137，而且把剩余的激勵(lì)光從該喇曼放大器230提供給位于外部的光纖傳輸線120的結(jié)構(gòu)(相當(dāng)于圖3中的光纖傳輸線12和光纖137的連接點(diǎn)A)。即，該光傳輸系統(tǒng)2作為受激喇曼散射裝置(SRS裝置)，除了集總常數(shù)型喇曼放大器230外，還具備由光纖傳輸線120、光耦合器134以及光激勵(lì)光源部件136構(gòu)成的分布常數(shù)型喇曼放大器(DRA)。因而，從光發(fā)送器110輸出的復(fù)用信號(hào)光在被光纖傳輸線120傳送期間被喇曼放大，另外還被喇曼放大器230喇曼放大。
進(jìn)而，在本實(shí)施例2中，因?yàn)檫€向光纖傳輸線120提供激勵(lì)光，所以理想的是不只是光纖137而且光纖傳輸線120在波長(zhǎng)1.39m附近因OH基引起的損失峰值在0.33dB/km以下。
(實(shí)施例3)以下，說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例3。圖4是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)的圖。該圖4所示的光傳輸系統(tǒng)3是CWDM光傳輸系統(tǒng)，具備光發(fā)送器110、光纖傳輸線120、光接收器140、光隔離體131、132、光耦合器133、134以及激勵(lì)光源部件135、136。光纖傳輸線120被鋪設(shè)在光發(fā)送器110光接收器140之間。光隔離體131、光耦合器133以及激勵(lì)光源部件135被設(shè)置在光纖傳輸線120的光發(fā)送器110一側(cè)。另外，光隔離體132、光耦合器134以及激勵(lì)光源部件136被設(shè)置在光纖傳輸線120的光接收器140一側(cè)。
在該第3實(shí)施例中，從激勵(lì)光源部件135輸出的激勵(lì)光在通過(guò)光耦合器133后，被以正方向向光纖傳輸線120提供。另外，從激勵(lì)光源部件136輸出的激勵(lì)光在通過(guò)光耦合器134后，被以反方向向光纖傳輸線120提供。即，涉及實(shí)施例3的光傳輸系統(tǒng)3作為SRS裝置，具備光纖傳輸線120、光耦合器133、134以及由激勵(lì)光源部件135、136構(gòu)成的分布常數(shù)型喇曼放大器。因而，從光發(fā)送器110輸出的復(fù)用信號(hào)光在光纖傳輸線120傳送期間被喇曼放大，到達(dá)光接收器140。
進(jìn)而，在本實(shí)施例3中，因?yàn)橄蚬饫w傳輸線120提供激勵(lì)光，所以理想的是光纖傳輸線120在波長(zhǎng)1.39μm附近因OH基引起的損失峰值在0.33dB/km以下。
(實(shí)施例4)以下，說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例4。圖5是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)的圖。該圖5所示的光傳輸系統(tǒng)4是CWDM光傳輸系統(tǒng)，具備信號(hào)光源部件1111～1114、光波合成器112、光纖傳輸線120、光分波器142、分散補(bǔ)償器143、光分波器1441、1442、光接收部件1411～1414、光耦合器133、134以及激勵(lì)光源部件135、136。
信號(hào)光源部件1111～1114各自輸出相互不同的波長(zhǎng)的信號(hào)。光波合成器112對(duì)從信號(hào)光源部件1111～1114各自輸出的各信號(hào)頻道的光進(jìn)行波合成。由信號(hào)光源部件1111～1114以及光波合成器112構(gòu)成光發(fā)送器。從光波合成器112輸出的復(fù)用信號(hào)光的光頻率間隔在400GHz以上12.5THz以下，理想的是信號(hào)頻道間隔在10nm以下。
光纖傳輸線120被鋪設(shè)在光波合成器112和光分波器142之間。光耦合器133以及激勵(lì)光源部件135被設(shè)置在光纖傳輸線120的光波合成器112一側(cè)。另外，光耦合器134以及激勵(lì)光源部件136被設(shè)置在光纖傳輸線120的光分波器142一側(cè)。從激勵(lì)光源部件135輸出的激勵(lì)光在通過(guò)光耦合器133后，以正方向向光纖傳輸線120提供。另外，從激勵(lì)光源部件136輸出的激勵(lì)光在通過(guò)光耦合器134后，被以反方向向光纖傳輸線120提供。
即，本實(shí)施例4的光傳輸系統(tǒng)4作為SRS裝置，也具備由光纖傳輸線120、光耦合器133、134以及由激勵(lì)光源部件135、136構(gòu)成的分布常數(shù)型喇曼放大器。因而，從光波合成器112輸出的復(fù)用信號(hào)光在光纖傳輸線120傳送期間被喇曼放大，到達(dá)光分波器142。進(jìn)而，在本實(shí)施例4中，因?yàn)橄蚬饫w傳輸線120提供激勵(lì)光，所以理想的是光纖傳輸線120在波長(zhǎng)1.39μm附近因OH基引起的損失峰值在0.33dB/km以下。
光分波器142把光纖傳輸線120傳送來(lái)的復(fù)用信號(hào)光分波為第1波長(zhǎng)區(qū)域和第2波長(zhǎng)區(qū)域，把該第1波長(zhǎng)區(qū)域的光成分輸出到光分波器1441，把第2波長(zhǎng)區(qū)域的光成分輸出到分散補(bǔ)償器143。分散補(bǔ)償器143在補(bǔ)償從光分波器142傳送來(lái)的第2波長(zhǎng)區(qū)域的光成分的波長(zhǎng)分散后，將其輸出到光分波器1442。作為分散補(bǔ)償器143，適合的是在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中具有負(fù)波長(zhǎng)分散的分散補(bǔ)償光纖。光分波器1441把從光分波器142傳送來(lái)的第1波長(zhǎng)區(qū)域的光成分分波為每個(gè)信號(hào)頻道。另外，光分波器1442把從分散器143傳送來(lái)的第2波長(zhǎng)區(qū)域的光成分分波為每個(gè)信號(hào)頻道。而后，光接收部件1411～1414各自接收由光分波器1441～1444分別分波后的各信號(hào)頻道的信號(hào)。
作為光分波器1411～1414，理想的是電介質(zhì)多層膜濾光片和光纖耦合器型濾光片，從降低成本的觀點(diǎn)出發(fā)，理想的是使用在相鄰信號(hào)頻道間的保護(hù)頻帶在5nm以上的便宜的濾光片。
圖6是展示在光纖傳輸線中的傳輸損失的波長(zhǎng)依存性和波長(zhǎng)分散的波長(zhǎng)依存性關(guān)系的曲線圖。進(jìn)而，在圖6中，曲線G610表示傳輸損失的波長(zhǎng)依存性，曲線G620表示波長(zhǎng)分散的波長(zhǎng)依存性。如該圖所示，在波長(zhǎng)1400～1500nm左右的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)，光纖傳輸線在長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)累計(jì)波長(zhǎng)分散的絕對(duì)值大，在短波長(zhǎng)一側(cè)傳輸損失大。因而，在本實(shí)施例4中，能補(bǔ)償位于光纖傳輸線120的累計(jì)波長(zhǎng)分散大的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)上的信號(hào)頻道的波長(zhǎng)分散。另外，以比長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)大的增益對(duì)位于光纖傳輸線120的傳輸損失大的短波長(zhǎng)一側(cè)上的信號(hào)頻道進(jìn)行喇曼放大。
即，在本實(shí)施例4中，適宜地設(shè)定從激勵(lì)光源135、136提供給光纖傳輸線120的喇曼放大用激勵(lì)光的波長(zhǎng)以及功率，以高增益喇曼放大包含于復(fù)用信號(hào)光中的全信號(hào)頻道中的在光纖傳輸線20中傳輸損失在第1閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道。這時(shí)，其它的信號(hào)頻道也被喇曼放大。進(jìn)而，在每個(gè)系統(tǒng)中適宜地設(shè)定第1閾值。
另外，通過(guò)使用具有適宜的分波特性的光分波器142，可以用光分散補(bǔ)償器143補(bǔ)償包含于復(fù)用信號(hào)光中的全信號(hào)頻道中的在光纖傳輸線20中的累計(jì)波長(zhǎng)分散在第2閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道的分散。這時(shí)，對(duì)于其它波長(zhǎng)的信號(hào)頻道，為了避免進(jìn)一步的損失，理想的是不進(jìn)行分散補(bǔ)償。進(jìn)而，在每個(gè)系統(tǒng)中也適宜地設(shè)定第2閾值。
這樣，在本實(shí)施例4中的光傳輸系統(tǒng)4，除了上述實(shí)施例1～3各自的光傳輸系統(tǒng)起到的效果外，還可以起到以下這樣的效果。即，以高增益喇曼放大位于信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的光纖傳輸線的傳輸損失大的短波長(zhǎng)一側(cè)的信號(hào)頻道，或者通過(guò)分散補(bǔ)償位于信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的光纖傳輸線的累計(jì)波長(zhǎng)分散大的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)上的信號(hào)頻道，即使是更寬的信號(hào)波長(zhǎng)頻帶，也可以以高質(zhì)量對(duì)包含在復(fù)用信號(hào)光中的信號(hào)頻道各自進(jìn)行CWDM光傳輸。
(具體例)以下，說(shuō)明實(shí)施例3的光傳輸系統(tǒng)3的具體例。在此，把光纖傳輸線120的長(zhǎng)度設(shè)置為80km，是標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖(SMF)、分散偏移光纖(DSF)，以及非零分散偏移光纖(ND-DSF)中的一個(gè)。假設(shè)從光發(fā)送器110輸出的復(fù)用信號(hào)光是波長(zhǎng)頻帶1510～1610nm范圍內(nèi)的間隔20nm的6頻道。設(shè)定從激勵(lì)光源部件135、136輸出的激勵(lì)光的波長(zhǎng)以及功率，使得在光纖傳輸線120中的喇曼放大的Net增益Gnet為-170dB。假設(shè)激勵(lì)頻道數(shù)是2或者3。在激勵(lì)頻道數(shù)是2的情況下，假設(shè)各激勵(lì)頻道的波長(zhǎng)是1420nm以及1490nm。當(dāng)激勵(lì)頻道數(shù)是3的情況下，假設(shè)各激勵(lì)頻道的波長(zhǎng)是1420nm、146nm以及1490nm。假設(shè)光隔離體131、132各自的插入損失為0.6dB。
波長(zhǎng)1550nm中的傳輸損失，在單模光纖中是0.195dB/km，在分散偏移光纖中是0.210dB/km，在非零分散偏移光纖中是0.200dB/km。在非零分散偏移光纖的波長(zhǎng)1380nm下的傳輸損失是0.32dB/km。表示喇曼放大效率的FOM-r(＝gR/Aeff)，在單模光纖中是0.37/W/km，在分散偏移光纖中是0.87/W/km，在非零分散偏移光纖中是0.67/W/km。
圖7～圖9是各個(gè)具體例的光傳輸系統(tǒng)中的增益頻譜。圖7是作為光纖傳輸線120使用了標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖情況下的增益頻譜。在該圖7中，曲線G710展示未喇曼放大時(shí)的Net增益、曲線G720展示激勵(lì)頻道數(shù)是2時(shí)的Net增益、曲線G730是激勵(lì)頻道數(shù)是3時(shí)的Net。圖8展示了作為光纖傳輸線120使用分散偏移光纖時(shí)的增益頻譜。在該圖8中，曲線G810展示未喇曼放大時(shí)的Net增益、曲線G820展示激勵(lì)頻道數(shù)是2時(shí)的Net增益、曲線G830是激勵(lì)頻道數(shù)是3時(shí)的Net增益。另外，圖9展示了作為光纖傳輸線120使用非零分散偏移光纖時(shí)的增益頻譜。在該圖9中，曲線G910展示未喇曼放大時(shí)的Net增益、曲線G920展示激勵(lì)頻道數(shù)是2時(shí)的Net增益、曲線G930是激勵(lì)頻道數(shù)是3時(shí)的Net增益。進(jìn)而，圖10展示了在各具體例的光傳輸系統(tǒng)中的激勵(lì)光功率。即，在圖10中，展示了提供給使用了標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SMF)的光纖傳輸線的激勵(lì)頻道數(shù)2以及3的各激勵(lì)光功率、提供給使用了分散偏移光纖(DSF)的光纖傳輸線的激勵(lì)頻道數(shù)2以及3的各激勵(lì)光功率、提供給使用了非零分散偏移光纖(NZDSF)的光纖傳輸線的激勵(lì)頻道數(shù)2以及3的各激勵(lì)光功率。
從圖7～圖10可知，即使在使用了任何種類的光纖作為光纖傳輸線120的情況下，即使激勵(lì)頻道數(shù)是2的情況也可以得到良好的增益頻譜，另外，如果激勵(lì)頻道數(shù)是3的情況下可以進(jìn)一步得到良好的增益頻譜。即使在被放大的輸出信號(hào)光的級(jí)差是3dB以下，也可以得到良好的結(jié)果。在使用了OH基引起的吸收損失小的非零分散偏移光纖的情況下，在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的短波長(zhǎng)一側(cè)的激勵(lì)光所需要的功率小。
進(jìn)而，本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)作為CWDM光傳輸系統(tǒng)，因?yàn)樵诰S持少的光源數(shù)的狀態(tài)下，可以進(jìn)行更寬波長(zhǎng)頻帶中的喇曼放大，所以被包含在激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于與包含在信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率不同的光頻率。即，信號(hào)頻道的光頻率與比激勵(lì)頻道的光頻率低13.2THz的光頻率不同。具體地說(shuō)，理想的是，包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于從包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率離開(kāi)624GHz(5nm)以上的頻率。另一方面，理想的是，被包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于從包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率不離開(kāi)248GHz(10nm)以上的光頻率。由此，在CWDM光傳輸系統(tǒng)中，在保持少的激勵(lì)光光源數(shù)的狀態(tài)下，可以在更寬的波長(zhǎng)頻帶中得到高增益平整度。
以下，說(shuō)明統(tǒng)一放大8頻道的信號(hào)光的情況和統(tǒng)一放大4頻道的信號(hào)光的情況。
(8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一放大)在此，對(duì)利用了8頻道信號(hào)光的集總常數(shù)型喇曼放大器進(jìn)行研究。在信號(hào)頻道數(shù)是8頻道的情況下，因?yàn)樾盘?hào)波長(zhǎng)頻帶寬度是140nm，所以通常難以統(tǒng)一進(jìn)行喇曼放大。因而，交替配置信號(hào)頻道和激勵(lì)頻道。在信號(hào)頻道間隔窄的DWDM中，為了實(shí)現(xiàn)這樣的頻道配置，需要注意相鄰的頻道的間隔，但在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的CWDM中，信號(hào)頻道的間隔為隔開(kāi)20nm。因此，認(rèn)為在使用光纖分段激光(FGL)作為激勵(lì)光光源的情況下，由于信號(hào)光和激勵(lì)光的傳送引起的后方瑞利散射光的干涉不太成問(wèn)題。
圖11是展示為了評(píng)價(jià)8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大而準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖。該圖11的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(LRA)具備包含在發(fā)送器中的光波合成器500、作為接收器準(zhǔn)備的光頻譜分析器505，同時(shí)還具備被順序配置在光波合成器500和光頻譜分析器505之間的光隔離體501、光耦合器502、喇曼放大用光纖503、光循環(huán)器504。進(jìn)而，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以利用如Net增益為+10dB(8頻道CWDM信號(hào)的輸入功率是+0dBm/CH、輸出功率是+10dBm/CH)的6頻道激勵(lì)光。
光波合成器500對(duì)波長(zhǎng)1470～1610nm頻道間隔20nm的8信號(hào)頻道進(jìn)行波合成。光耦合器502以正方向向喇曼放大用光纖503提供波長(zhǎng)1360nm的激勵(lì)光，同時(shí)使通過(guò)光隔離體501的信號(hào)光通過(guò)喇曼放大用光纖503。喇曼放大用光纖503是3km長(zhǎng)的高非線性光纖。光循環(huán)器504以反方向向喇曼放大用光纖503提供包含波長(zhǎng)1360nm、1390nm、1405nm、1430nm、1460nm、1500nm的激勵(lì)頻道的激勵(lì)光，另一方面，使來(lái)自喇曼放大用光纖503的被放大的信號(hào)光通過(guò)光頻譜分析器505。被提供的每個(gè)激勵(lì)頻道的激勵(lì)功率如圖12所示。進(jìn)而，理想的是，喇曼放大光纖503具有負(fù)的波長(zhǎng)分散。這是因?yàn)橥ǔ５墓饫w傳輸線在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中具有正的波長(zhǎng)分散，所以需要取得與該波長(zhǎng)分散的一致性。進(jìn)而，理想的是，該喇曼放大用光纖具有絕對(duì)值大的波長(zhǎng)分散，其值在-20ps/nm/km以下，更理想的是在-60ps/nm/km以下。另外，在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，作為后方激勵(lì)用的激勵(lì)頻道使用波長(zhǎng)1405nm的激勵(lì)頻道，但實(shí)際上假定了利用波長(zhǎng)1410nm的激勵(lì)頻道(對(duì)Net增益等幾乎沒(méi)有影響)。如果可以利用頻道波長(zhǎng)1410nm的激勵(lì)光，則因?yàn)槔?輸入1輸出的光波合成器和光循環(huán)器波合成為信號(hào)光，所以可以以低成本制造LRA。
圖13是用于說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的激勵(lì)頻道和信號(hào)頻道的配置的圖。如圖13(a)所示，在4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大中，通過(guò)利用波長(zhǎng)1460nm和1500nm的2頻道激勵(lì)光，統(tǒng)一喇曼放大信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的波長(zhǎng)長(zhǎng)一側(cè)4頻道的信號(hào)光。另一方面，在8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大中，如圖13(b)所示，利用上述2頻道(波長(zhǎng)1460nm，1500nm)的激勵(lì)光放大信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)4頻道的信號(hào)光，同時(shí)通過(guò)追加提供波長(zhǎng)1360nm、1390nm、1405nm的4頻道激勵(lì)光，還可以喇曼放大短波長(zhǎng)一側(cè)4頻道的信號(hào)光。通過(guò)這樣配置激勵(lì)頻道和放大對(duì)象的信號(hào)頻道，可以容易地實(shí)現(xiàn)從4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大到8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大的升級(jí)。
進(jìn)而，圖14展示了喇曼放大信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)4頻道的信號(hào)光時(shí)的Net增益(圖14(a))和Net噪音特性(NFNoise Figure、圖14(b))的模擬結(jié)果。提供給喇曼放大用光纖的激勵(lì)功率必須是波長(zhǎng)1460nm的激勵(lì)頻道358.9mW、波長(zhǎng)1500nm激勵(lì)頻道175.1mW。
在圖15中分別展示在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(進(jìn)行8頻道信號(hào)光統(tǒng)一喇曼放大的LRA)中的增益頻譜(15(a))、Net增益的波長(zhǎng)依存性(圖15(b))，以及NetNF的波長(zhǎng)依存性(圖15(c))。進(jìn)而，在圖15(b)中，曲線G1430a展示了實(shí)測(cè)出的Net增益，曲線G1430b展示了模擬結(jié)果。另外，在圖15(c)中，曲線G1440a展示了實(shí)測(cè)出的NetNF，曲線G1440b展示了模擬結(jié)果。
在圖15(a)中，是在波長(zhǎng)1460nm(圖中的箭頭P1)和波長(zhǎng)1500nm(圖中的箭頭P2)下觀測(cè)激勵(lì)光的后方激勵(lì)散射成分。另外，在圖15(b)中，可知Net增益是10dB左右。進(jìn)而，在圖15(c)中，在短波長(zhǎng)一側(cè)觀測(cè)的實(shí)測(cè)值和模擬結(jié)果的NF的不同，可以推測(cè)是由于實(shí)測(cè)和在模擬中前方激勵(lì)光和后方激勵(lì)光的功率分配有若干不同，和在模擬中，未考慮激勵(lì)光的后方瑞利散射成分的緣故。包含在被提供的激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的功率如圖12的表所示，激勵(lì)光的總功率是1121mW左右。在這種情況下，即使使用高輸出激光，改變前方激勵(lì)功率和后方激勵(lì)功率的分配，也需要合計(jì)10個(gè)(在波長(zhǎng)130nm下的前方激勵(lì)2個(gè)，波長(zhǎng)1360nm下的后方激勵(lì)4個(gè)，其它的波長(zhǎng)4個(gè))激勵(lì)光源(激勵(lì)LD)。
進(jìn)而，圖16(a)展示了進(jìn)行8頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大的實(shí)驗(yàn)性的MPI(多路干涉)交調(diào)失真的模擬結(jié)果，圖16(b)展示了在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的相位偏移量的模擬結(jié)果。這些MPI交調(diào)失真以及相位偏移量都處于沒(méi)有問(wèn)題的水平。
(4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一放大)以下，說(shuō)明4頻道信號(hào)光的統(tǒng)一喇曼放大的情況。圖17是展示CWDM中的增益頻譜、激勵(lì)光以及信號(hào)光的關(guān)系的曲線圖。在CWDM中，因?yàn)樾盘?hào)頻道間隔寬，所以和DWDM不同，通過(guò)只使各信號(hào)頻道中的增益一致就可以提高增益平整度。換句話說(shuō)，即使使用少的激勵(lì)光光源(激勵(lì)LD)也可以提高增益平整度。例如，如圖19所示，為了統(tǒng)一喇曼放大4頻道信號(hào)光，可以通過(guò)利用2激勵(lì)頻道的激勵(lì)光進(jìn)行。如圖1所示，即使是2頻道激勵(lì)光，也可以知道與DWDM的增益偏差D相比CWDM的增益偏差C的一方顯著減小(增益平坦度高)。進(jìn)而，由該2頻道激勵(lì)光產(chǎn)生的增益頻譜1710在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中具有2個(gè)喇曼增益峰值。在這種情況下，通過(guò)新追加激勵(lì)頻道還可以進(jìn)一步提高增益平整度。
圖18的表表示CWDM信號(hào)(4頻道)的波長(zhǎng)和激勵(lì)光波長(zhǎng)的關(guān)系。這樣，為了在波長(zhǎng)1400nm～1700nm的波長(zhǎng)帶中進(jìn)行喇曼放大，包含在激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道的波長(zhǎng)間隔(頻道間隔)只要至少離開(kāi)37.5nm(這種情況下是40nm左右)即可。
對(duì)于激勵(lì)光，理想的是比各激勵(lì)頻道的光頻率還低13.2THz的光頻率(喇曼增益頻譜的峰值頻率)從CWDM信號(hào)光的各信號(hào)頻道至少離開(kāi)624GHz(5nm)。圖17展示喇曼增益系數(shù)的頻譜形狀，如果從喇曼增益峰值離開(kāi)1248GHz(10nm)，則喇曼增益系數(shù)降低15％左右。如果在該喇曼增益的光頻率上配置信號(hào)頻道，則信號(hào)頻道間隔在2496GHz時(shí)ON-OFF增益偏差增大15％以上。因而，如果在從喇曼增益峰值離開(kāi)624GHz的位置上配置信號(hào)頻道，則可以說(shuō)是在增益偏差更小的方向上有利的條件。
另外，在準(zhǔn)備了多個(gè)激勵(lì)頻道的情況下，理想的是，相互相鄰的激勵(lì)頻道的波長(zhǎng)間隔(頻道間隔)至少在4680GHz(約37.5nm)以上。進(jìn)而，在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶在100nm以下的情況下，理想的是，包含在激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道數(shù)m和包含在信號(hào)光中的信號(hào)頻道數(shù)n滿足m≤(n+4)/2的關(guān)系。進(jìn)而，在信號(hào)波長(zhǎng)區(qū)域在100nm以上的情況下，理想的是包含在激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道數(shù)m和包含在信號(hào)光中的信號(hào)頻道數(shù)n滿足m≤(n+4)/2的關(guān)系。
在此，在喇曼增益中使用的光纖(喇曼增益用光纖)的長(zhǎng)度，還由該光纖自身具有的喇曼增益系數(shù)和傳輸損失決定，但在實(shí)際上成問(wèn)題的是，在和信號(hào)光在同一方向上傳送的多路徑反射光成分之間產(chǎn)生MPI。在這種情況下，如果把信號(hào)光和多路徑反射光的光功率比率設(shè)定為MPIcrosstalk(dB)(＝Psignal(dB)-PMPI(dB))，則理想的是設(shè)計(jì)喇曼放大器使得該值不下降到30dB以下。在MPIcrosstalk(dB)下降30dB以下的情況下，如圖20所示，可以設(shè)置迂回于配置在喇曼放大用光纖610、620之間的光隔離體632的旁路線路。進(jìn)而，在圖20的喇曼放大器中，631是用于把在喇曼放大光纖620中傳送的激勵(lì)光暫時(shí)引導(dǎo)到旁路路徑的光耦合器，633是用于把在旁路線路中傳送的激勵(lì)光引導(dǎo)到喇曼放大用光纖610中的光耦合器。另外，634是用于向喇曼放大用光纖620提供激勵(lì)光的光耦合器。在該喇曼放大器中，使用光耦合器(WDM濾光片)和光隔離體，但也可以使用光循環(huán)器。
作為喇曼放大用光纖，為了更有效地使其產(chǎn)生非線性相位位移，理想的是非線性折射率N2在3.5×10-20(m2/W)以上。另外，即使是實(shí)效截面積Aeff，為了更有效地產(chǎn)生非線性相位位移，在30mm2以下，更理想的是在15mm2以下。因而，N2/Aeff≥1.7×10-9(1/W)，進(jìn)而如果N2/Aeff≥3.0×10-9(1/W)，則能夠改善傳輸特性。
在提高喇曼放大效率這一點(diǎn)上，理想的是光纖的損失在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中在1.0dB/km以下。另外，如果考慮激勵(lì)光波長(zhǎng)附近的OH基引起的吸收損失的損失增大，則理想的是在1.38～1.39μm波長(zhǎng)帶中的因OH基礎(chǔ)引起的損失增大成分在0.5dB/km以下。
進(jìn)而，對(duì)于在喇曼放大中使用的光纖，理想的是該光纖的波長(zhǎng)分散是負(fù)的。這是因?yàn)橥ǔ５墓饫w傳輸線在信號(hào)波長(zhǎng)頻帶中具有正的波長(zhǎng)分散，所以取和該波長(zhǎng)分散的一致性的緣故。進(jìn)而，理想的是該波長(zhǎng)分散的絕對(duì)值大，該值在-20ps/nm以下，更理想的是在-60ps/nm/km以下。另外，喇曼放大用光纖和通常的光纖的連接損失，理想的是在考慮了喇曼放大效率的情況下是0.5dB以下。
以下，說(shuō)明本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的各種應(yīng)用例。
(應(yīng)用例1)
圖21是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例1的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例1的光傳輸系統(tǒng)是使用用于波長(zhǎng)1470～1530nm(4頻道)的LRA和用于波長(zhǎng)1550～1610nm(4頻道)的LRA分別放大信號(hào)頻道，在1條光纖傳輸線上傳送8頻道的CWDM信號(hào)光的系統(tǒng)。被放大的信號(hào)光由WDM耦合器進(jìn)行波合成，在傳輸線中被傳送。在具備這樣的結(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)中，在想抑制初期成本的情況下，各自配置1臺(tái)4頻道用發(fā)送器以及LAR來(lái)使其運(yùn)行。以下，在想增設(shè)信號(hào)頻道時(shí)，可以再使用1個(gè)喇曼放大器。通過(guò)這樣結(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)，可以得到分割波長(zhǎng)頻帶產(chǎn)生的可升級(jí)性。
(應(yīng)用例2)圖22是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例2的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例2的光傳輸系統(tǒng)和上述應(yīng)用例1的光傳輸系統(tǒng)一樣，在傳輸8頻道CWDM信號(hào)光的情況下，在發(fā)送器發(fā)送8頻道的信號(hào)光時(shí)，該8頻道信號(hào)光暫時(shí)由WDM耦合器分離為波長(zhǎng)1470～1530nm的信號(hào)光和波長(zhǎng)1550～1610nm的信號(hào)光，各自在喇曼放大器中被放大后再次由WDM耦合器進(jìn)行波合成。
在具備這樣結(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)中，在想抑制初期成本的情況下，在發(fā)送器內(nèi)部的預(yù)先配置想要傳送的信號(hào)光模塊以及1臺(tái)4頻道用LRA來(lái)使其運(yùn)行。而后，在以后想增設(shè)信號(hào)頻道時(shí)，可以再使用1個(gè)喇曼放大器。通過(guò)這樣結(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)，可以得到分割波長(zhǎng)頻帶產(chǎn)生的可升級(jí)性。
(應(yīng)用例3)圖23是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例3的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例3的光傳輸系統(tǒng)是使用用來(lái)波長(zhǎng)1470～1530nm(4頻道)的LRA、用于波長(zhǎng)1550～1610nm(4頻道)的LRA分別放大信號(hào)頻道各自，經(jīng)由1個(gè)光纖傳輸線雙向傳輸被放大后的信號(hào)光的系統(tǒng)。被放大后的信號(hào)光，由WDM耦合器進(jìn)行波合成，在該光纖傳輸線中傳輸。通過(guò)具備這樣結(jié)構(gòu)的光傳輸系統(tǒng)，可以雙向傳輸波長(zhǎng)1470～1530nm的信號(hào)光和波長(zhǎng)1550～1610nm的信號(hào)光。
(應(yīng)用例4)圖24是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例4的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例4的光傳輸系統(tǒng)是整體構(gòu)成發(fā)送接收模塊的系統(tǒng)。在這種情況下，暫時(shí)由WDM耦合器分離出波長(zhǎng)1470～1530nm的信號(hào)光和波長(zhǎng)1550～1610nm的信號(hào)光，在從發(fā)送器發(fā)送出之后，由LRA喇曼放大其中一方的信號(hào)光，另一方的信號(hào)光直接透過(guò)。而后，由于再次用WDM耦合器波合成這些信號(hào)光，因而可以進(jìn)行雙向傳輸。
(應(yīng)用例5)圖25是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例5的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例5的光傳輸系統(tǒng)是把喇曼放大器產(chǎn)生的增益用于光學(xué)零件的損失補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)。作為這種情況下的結(jié)構(gòu)，還可考慮用光增減模塊(OADM)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)配置LRA這樣補(bǔ)償OADM損失，可以以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑寬頻帶的環(huán)網(wǎng)(Metro Ring Network)。
(應(yīng)用例6)圖26是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例6的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例6的光傳輸系統(tǒng)和上述應(yīng)用例5的光傳輸系統(tǒng)一樣，是考慮了光零件損失補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)。該光傳輸系統(tǒng)使用1×8頻道的光分配器，把1個(gè)信號(hào)光分配在8頻道上，可以應(yīng)用到視頻播放(Broadcast)服務(wù)等中。
(應(yīng)用例7)圖27是展示本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用例7的結(jié)構(gòu)的圖。該應(yīng)用例7的光傳輸系統(tǒng)也和上述應(yīng)用例6的光傳輸系統(tǒng)一樣，是考慮了光零件損失補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)。該光傳輸系統(tǒng)，也使用1×8頻道的光分配器，把1個(gè)信號(hào)光分配在8頻道上，可以應(yīng)用到視頻播放(Broadcast)服務(wù)等中。進(jìn)而，在該實(shí)施例7的光傳輸系統(tǒng)中，在發(fā)送器之后可以由光分配器進(jìn)行光分配。
如上所述如果采用本發(fā)明，則由于具備由光纖傳輸線傳輸光頻率間隔在400GHz以上12.5THz以下的多信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光，同時(shí)包含該光纖傳輸線的至少一部分，由喇曼放大用激勵(lì)光喇曼放大該信號(hào)光的SRS裝置，因而，在CWDM光傳輸中，可以高質(zhì)量地傳輸各個(gè)被復(fù)用的信號(hào)頻道。
進(jìn)而，通過(guò)把激勵(lì)頻道的頻率數(shù)設(shè)定為喇曼增益峰值位于與信號(hào)頻道的光頻率數(shù)不同的光頻率上，可以在更寬的波長(zhǎng)頻帶上實(shí)現(xiàn)高的增益平整度。
權(quán)利要求
1.一種光傳輸系統(tǒng)，其特征在于包含發(fā)送器，輸出光頻率間隔在400GHz以上并且12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用了的信號(hào)光；光纖傳輸線，傳輸上述信號(hào)光；以及受激喇曼散射裝置，作為喇曼放大用光纖包含上述光纖傳輸線的至少一部分，同時(shí)通過(guò)提供喇曼放大用激勵(lì)光，喇曼放大上述信號(hào)光。
2.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于在上述信號(hào)光中的信號(hào)頻道間隔在10nm以上。
3.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述受激喇曼散射裝置是集總常數(shù)型喇曼放大器。
4.權(quán)利要求3所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述集總常數(shù)型喇曼放大器具有把在上述光纖傳輸線中位于該集總型喇曼放大器的外部的傳輸線區(qū)間作為喇曼放大用光纖使用，把剩余的喇曼放大用激勵(lì)光引導(dǎo)到該外部傳輸區(qū)間的結(jié)構(gòu)。
5.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述受激喇曼散射裝置至少被設(shè)置在上述光纖傳輸線中的上述信號(hào)光的發(fā)送端以及接收端的任意一方上。
6.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于至少在上述光纖傳輸線中的具有喇曼放大用光纖的功能的傳輸線區(qū)間中，包含在上述信號(hào)光的多個(gè)信號(hào)頻道存在的波長(zhǎng)頻帶中具有負(fù)波長(zhǎng)分散的光纖。
7.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于至少在上述光纖傳輸線中的具有喇曼放大用光纖的功能的傳輸線區(qū)間中，包含在波長(zhǎng)1.39μm附近因OH基引起的損失峰值在0.33dB/km以下的光纖。
8.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于在包含于上述信號(hào)光中的多個(gè)信號(hào)頻道中的相鄰的信號(hào)頻道之間存在上述喇曼放大用的激勵(lì)頻道。
9.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述受激喇曼散射裝置喇曼放大包含于上述信號(hào)光中的多個(gè)信號(hào)頻道中的在上述光纖傳輸線中的傳輸損失在第1閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道。
10.權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含分散補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償包含于上述信號(hào)光中的多個(gè)信號(hào)頻道中的在上述光纖傳輸線中的累計(jì)波長(zhǎng)分散在第2閾值以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)頻道的分散。
11.一種光傳輸系統(tǒng)，其特征在于包含發(fā)送器，輸出光頻率間隔在400GHz以上并且12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用后的信號(hào)光；光纖傳輸線，傳輸上述信號(hào)光；以及受激喇曼散射裝置，作為喇曼放大用光纖包含上述光纖傳輸線的一部分，同時(shí)包含向該光纖傳輸線的一部分提供1個(gè)以上的激勵(lì)頻道被復(fù)用的喇曼放大用激勵(lì)光的激勵(lì)光光源，通過(guò)提供該喇曼放大用激勵(lì)光，喇曼放大上述信號(hào)光；其中包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于與包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率不同的光頻率上。
12.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值位于從上述各信號(hào)頻道的光頻率離開(kāi)624GHz以上的光頻率上。
13.權(quán)利要求12所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成喇曼增益峰值從各信號(hào)頻道的光頻率不離開(kāi)1248GHz以上的光頻率上。
14.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于相鄰的上述激勵(lì)頻道的光頻率間隔，在4680GHz以上。
15.權(quán)利要求14所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于包含在上述激勵(lì)光內(nèi)的激勵(lì)頻道中的相互相鄰的激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定為喇曼增益峰值位于從包含于上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率離開(kāi)624GHz以上，另一方面不離開(kāi)2496GHz以上的光頻率上。
16.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述信號(hào)光的光頻率頻帶在12.48THz以下，在把上述激勵(lì)光的激勵(lì)頻道數(shù)設(shè)置為m，把上述信號(hào)光的信號(hào)頻道數(shù)設(shè)置為n時(shí)，這些激勵(lì)頻道數(shù)和信號(hào)頻道數(shù)滿足以下關(guān)系m≤n/2。
17.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述信號(hào)光的光頻率頻帶在12.48THz以下，在把上述激勵(lì)光的激勵(lì)頻道數(shù)設(shè)置為m，把上述信號(hào)光的信號(hào)頻道數(shù)設(shè)置為n時(shí)，這些激勵(lì)頻道數(shù)和信號(hào)頻道數(shù)滿足以下關(guān)系m≤(n+4)/2。
18.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述受激喇曼散射裝置的增益頻譜具有由包含在上述激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道各自引起的相互不同的光頻率的喇曼增益峰值，包含在上述激勵(lì)光中的各激勵(lì)頻道的光頻率被設(shè)定成由該激勵(lì)頻道各自引起的喇曼增益峰值位于與包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率不同的光頻率上。
19.權(quán)利要求11所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于上述受激喇曼散射裝置的增益頻譜具有由包含在上述激勵(lì)光中的激勵(lì)頻道各自引起的以第1光頻率間隔存在的喇曼增益峰值，包含在上述信號(hào)光中的各信號(hào)頻道的光頻率被設(shè)定成與由上述激勵(lì)頻道各自引起的喇曼增益峰值不同，并且為第2光頻率間隔。
全文摘要
本發(fā)明提供可以對(duì)各個(gè)被復(fù)用了的多個(gè)信號(hào)頻道進(jìn)行高質(zhì)量傳輸?shù)墓鈧鬏斚到y(tǒng)。在該光傳輸系統(tǒng)中，光頻率間隔是400GHz以上12.5THz以下的多個(gè)信號(hào)頻道被復(fù)用的信號(hào)光被從光發(fā)送器經(jīng)由光纖傳輸線傳輸?shù)嚼糯笃髦?。在喇曼放大器中，?lái)自激勵(lì)光源部件的激勵(lì)光經(jīng)由光耦合器被提供給光纖。被輸入到喇曼放大器中的復(fù)用信號(hào)光經(jīng)由光隔離體和光耦合器到達(dá)光纖，在光纖中被喇曼放大。該被喇曼放大后的復(fù)用信號(hào)光經(jīng)由光耦合器和光隔離體，從喇曼放大器輸出。
文檔編號(hào)H04B10/291GK1481103SQ0314850
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者宮本敏行, 行, 重松昌行, 幸, 西村正幸 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社