JP4776085B2

JP4776085B2 - Optical communication system using broadband Raman amplifier

Info

Publication number: JP4776085B2
Application number: JP2001074975A
Authority: JP
Inventors: 洋一赤坂
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002280652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長多重（ＷＤＭ）伝送システムに使用されるラマン増幅器を用いた光通信システムに関し、燐（Ｐ）がドープされた光ファイバを利用して波長多重信号光の利得帯域幅を波長多重励起光により広げたものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な光ファイバは、光が伝播するコアが、ゲルマニウムがドープされたシリカよりなる。それに励起光を入射すると励起光より概ね100nm長波長側に最大値（ピーク値）を持つラマン利得が得られる。そのピーク値は単一である。従って100nmにわたって励起光を波長多重すると、それぞれの励起光に対応した利得帯域が重なり合うことで、おおよそ100nmの利得帯域を得ることが出来る。それよりも更に利得帯域を拡大したい場合は、励起光源を100nm以上にわたって波長多重することが考えられる。しかし、そのようにすると励起光の最も長波側の励起光と信号光の最も短波側の信号光とが重なってしまい、信号伝送に適しなくなる。このため事実上はラマン利得帯域は約100nm以下に限定されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の情報量の急増から、伝送容量の拡大要求は止まるところをしらず、すでにＥＤＦＡ（Ｅｒドープファイバアンプ）の増幅帯域である1530nm〜1560nmは使い切られた感がある。増幅可能帯域の増加はＷＤＭ伝送においては伝送容量の増加とほぼ同意義である。現在、伝送容量を増加できるものとして、ラマン増幅方法を用いて100nm帯域を増幅可能な光アンプが提案されている。しかし、この波長域ですら近時に使い切られる見込みである。そこで本発明はＷＤＭ伝送における増幅可能帯域を更に増加させるラマン増幅器とそれを用いた光通信システムを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願の光通信システムは、波長多重信号光を波長多重励起光によりラマン増幅する広帯域ラマン増幅器を使用した光通信システムにおいて、前記広帯域ラマン増幅器は光ファイバのコアに屈折率を増加させる為のドーパントとして燐がドープされて、標準シングルモード光ファイバに比して利得帯域の広い第一のラマン利得ピークと、第一のラマン利得ピークよりも利得の強い第二のラマン利得ピークを有し、第二のラマン利得ピークは第一のラマン利得ピークよりもラマンシフト周波数が大きい周波数帯域であって標準シングルモード光ファイバには存在しない周波数帯域にある利得特性の燐ドープ光ファイバを使用し、前記波長多重信号光に対して発生する前記燐ドープ光ファイバの第一のラマン利得ピークと第二のラマン利得ピークによって得られるラマン利得帯域を広げており、前記波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の間に生じた無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置し、その信号光が、波長多重励起光によって増幅された長波長側に遷移する短波長側の信号光を励起光として増幅されるものである。
【０００５】
本願の広帯域ラマン増幅器は、前記広帯域ラマン増幅器において、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の一部が1300nm〜1600nmの波長範囲内にあり、他の一部が1450nm〜1750nmの波長範囲内にあり、それぞれの範囲の信号利得帯域が重ならないものとすることもできる。
【０００６】
本願の光通信システムは、前記広帯域ラマン増幅器を使用して、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の間に生じた無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置しないようにしたシステムである。
【０００７】
本願の光通信システムは、前記広帯域ラマン増幅器を使用して、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の間に生じた無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置し、その信号光が、波長多重励起光によって増幅された長波長側に遷移する短波長側の信号光を励起光として増幅されるようにすることもできる。
【０００８】
本願の光通信システムは、前記広帯域ラマン増幅器を使用して、波長多重信号光をラマン増幅するものとすることもできる。
【０００９】
本願の光通信システムは、前記広帯域ラマン増幅器によってラマン増幅すると共に、Erドープファイバ（ＥＤＦＡ）で増幅可能な無利得帯域あるは微少利得帯域を、Erドープファイバアンプによって増幅するものとすることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
シリカガラスにＧｅＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂ_２Ｏ_３をドーパントとしてドープしたシリカガラスのラマンスペクトルはすでに報告されている。図４にＰドープファイバのラマン利得プロファイルを示す。図４はＰ_２Ｏ_５添加ファイバ（ＰＤＦ）と標準シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の利得プロファイルを比較した測定結果である。実線はＰＤＦを、点線はＳＭＦを表している。13THZ(433cm^-１）あたりの両方のｇ_Ｒ／Ａ_eff値は約0.5/W/kmでほぼ同じであるが、ＰＤＦの第一のラマン利得ピークはＯ−Ｐ−Ｏ結合変角振動によってＳＭＦと比較して広がっている。30THZ (999.9cm^-１）帯域以上でＳＭＦには利得はないが、ＰＤＦはＰ−Ｏ−Ｓi及びＰ−Ｏ−Ｐ結合伸縮振動によって30THZ あたりに小さな利得があり、40THZ(1333.2cm^-１）あたりにＰ＝Ｏ結合伸縮振動による強いピークがある。広がった第一のピークと、強い第二のピークによって、夫々の単独のポンプ光源からより広い利得帯域が得られる。
【００１１】
Ｐドープシリカガラスのラマンシフトは、図４の様に励起光に対して490cm^-１（14.7THz）に、他のガラスと同様に大きなピークをもっており、この他に1320cm^-１（39.6THz）にも鋭いピークを持ち、Ｐ_２Ｏ_５濃度が大きい場合は1200cm^-１（36.0THz）にもピークを持つことが報告されている。1320cm^-１のラマン周波数はＰ＝Ｏ結合に起因しており、Ｐ＝Ｏ結合によるラマン周波数は710cm^-１にも見られる。これらのラマン周波数はＳｉＯ_２のみのガラスあるいはＧｅＯ_２−ＳｉＯ_２系のガラスでは観測されず、Ｐのみ（主としてＰ：Ｇｅは含まれてもごく僅か）がドープされたシリカガラス特有のものである。Ｐ_２Ｏ_５−ＳｉＯ_２系ガラスに他のドーパントをドープするとＰ＝Ｏ結合が切断され、この結合に特有のラマン周波数が無くなる為、これらの特殊なラマン周波数を利用する場合、ドーパントはＰ_２Ｏ_５のみ（主としてそれ一種類）であることが望ましい。前記広帯域ラマン増幅器はＰ_２Ｏ_５のみがドープされた光ファイバを光増幅器として使用し、その光増幅器において波長多重信号光を波長多重励起光によりラマン増幅するものである。
【００１２】
Ｐ_２Ｏ_５一種類のみがシリカにドープされたガラス（ファイバ）は前記のように複数のラマンピークを持っている。これらは大別すると490cm^-１を中心とする短波長ピークと、1200cm^-１と1320cm^-１からなる長波長ピークからなる。これらの関係はたとえば励起光の波長を1280nmにすると、1366nmと1500〜1543nmにラマン利得があることになる。前記広帯域ラマン増幅器はこの励起光波長近傍にて励起光を波長多重したものであり、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の一部が1300nm〜1600nmの波長範囲内にあり、他の一部が1450nm〜1750nmの波長範囲内にあるものである。
【００１３】
ラマン現象でのエネルギー遷移（ラマン遷移）は短波長から約100nm長波長側に移るので、たとえば信号光が100nm以上の帯域内に存在すると信号光同士で（短波長側から長波長側へ）エネルギー遷移がおきて、短波長側のエネルギーが確保できなくなり、短波長側の利得が得られなくなることがある。この場合、短波長側の増幅帯域と長波長側の増幅帯域との間に、ガードバンドとして信号を入れない領域を作るとエネルギー遷移を抑圧することができる。前記広帯域ラマン増幅器は短波長側と長波長側の増幅利得帯域の間に存在する無利得領域あるいは微少利得領域に信号を配置しないことで、この信号間のエネルギー遷移を抑圧したものである。
【００１４】
一方、前記ラマン遷移を積極的に利用することも可能である。この場合は波長多重励起光によって生じた短波長側と長波長側の増幅利得帯域の中間領域の無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置し、短波長側から長波長側にラマン遷移を起こすことを前提にして、ラマン遷移がおきても短波長側のエネルギーを確保できるように設計すれば、長波長側にラマン遷移した分だけ利得帯域が広がり、超広帯域伝送を実現することが出来る。前記広帯域ラマン増幅器はこのようにした発明であり、中間領域に配置した波長多重信号光が、波長多重励起光源によって増幅された短波長側の信号光（長波長側にエネルギーを遷移する信号光）を励起光源として増幅されるようにしたものである。
【００１５】
Ｐドープファイバの短波長側と長波長側の増幅利得帯域間の無利得領域あるいは微少利得帯域を1530nm〜1600nmに調整することで、この帯域の信号パワーを十分に補償し、1400nmから1750nmまでの光ファイバの低損失帯域全てを使うこともできる。
波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の一部が1300nm〜1600nmの波長範囲内にあり、他の一部が1450nm〜1750nmの波長範囲内にあり、それぞれの範囲の信号利得帯域が重ならないようにすることで、Ｐドープファイバの短波長側と長波長側の増幅利得帯域間の無利得領域の信号パワーを十分に補償し、1300nmから1750nmまでの光ファイバの低損失帯域全てを使うこともできる。前記広帯域ラマン増幅器はこのようにした発明である。
【００１６】
本発明では、前記ラマン増幅器を波長多重（ＷＤＭ）伝送による光通信に使用することができる。これが前記光通信システムである。
【００１７】
本発明では、前記広帯域ラマン増幅器によりラマン増幅すると共に、Erドープファイバ（ＥＤＦＡ）で増幅可能な無利得帯域あるいは微少利得帯域、例えば同増幅器の1530nm〜1600nmの帯域を、Ｅｒドープファイバアンプによって信号光利得を得ることもできる。これが前記光通信システムである。この場合、図１に示すように、無利得帯域である1520nmから1600nmまでの信号をＣ-band用ＥＤＦＡおよびＬ-band用ＥＤＦＡで増幅することができる。この方式で1400nmから1750nmまでの光増幅が可能となる。
【００１８】
表１にＰドープファイバにおける励起光波長に対応した490cm^-１に起因する短波側増幅波長と、1320cm^-１に起因する長波側の増幅帯域波長を一覧で示した。表１から明らかなように、励起光の波長を1230nmから1310nmまで波長多重励起することで、短波長側の増幅帯域は1308.9nmから約1400nmまで、長波長側の増幅帯域は1470nm〜1590nmとなる。励起光の波長を1320nmから1420nmまで波長多重励起することで、短波長側の増幅帯域は1410nmから1520nmまで、長波長側の増幅帯域は1600nm〜1750nmとなる。
【００１９】
図２本願の広帯域増幅器を使用してＷＤＭ励起光により励起光源した場合の広帯域利得プロファイルの測定結果を示す。図２では双方向励起としてある。前方励起光の波長は1391、1397、1402、1410、1431nm、後方励起光の波長は1392、1398、1405、1411nmである。それぞれの波長の励起光源パワーは約22.5dBmである。Ｐドープファイバ（ＰＤＦ）長は6.0kmである。図２では二つの利得帯域が発生している。両方の利得帯域は８dBあたりにほぼ同じ利得を持っている。この現象は、それぞれの利得帯域がほぼ同じであるために発生する。ドーパント濃度を変えれば、この比率を制御できるので利得の傾きも利用できる。
【００２０】
二つの利得帯域は互いに連結することはできない。４０THz 以上の帯域の図表は実現化できないが、この差は二つの異なる応用に利用できる。図３は測定したｇ_Ｒ／Ａ_effで計算した模擬実験結果を示している。図３（ａ）の利得プロファイルは1320nm〜1410nmのＷＤＭ励起によって得られた。第一の利得帯域は1420nm〜1520nmで始まっている。第二の利得帯域は1610nm〜1700nmで始まっている。1530nmから1600nmの帯域差にある信号は、Ｃ−及びＬ−ＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ）で増幅される。このため約300nmの帯域が信号伝送に使用される。異なる利得帯域間のエネルギー遷移を避けたい場合は、ガード帯域としてその差を利用することができる。他の応用を図３（ｂ）に示す。非常に低いＷＤＭ励起光源（1200nm〜1300nm）を使用することで、第一（1310nm）及び第二（1550nm）の遠距離通信帯域がこのラマン利得プロファイルによって同時に使用される。この方式ではＯＨ吸収に起因する水ロス帯域を避けて信号光が伝送できる上、この帯域をガードバンドとして使用することができる。
【００２１】
（比較例）
Ｇｅ-dopeシリカファイバでは490cm^-１に対応した利得帯域しかない為、励起光源を1360nm〜1450nmまで波長多重しても増幅帯域は1457nm〜1560nmまでのみとなる。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
本願の広帯域ラマン増幅器は、光ファイバのコアにＰがドープされた光ファイバにおいて、波長多重信号光を波長多重励起光によりラマン増幅するので、その光ファイバが有する複数のラマンピークにより、広帯域増幅が可能となる。
【００２４】
本願の広帯域ラマン増幅器は、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の間に生じた無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置しないので、ラマン現象でのエネルギー遷移が抑圧される。このため、エネルギー遷移がおきることによって短波長側のエネルギーが確保できなくなり、短波長側の利得が得られなくなる、ということがなく、広利得帯域を確保することができる。
【００２５】
本願の広帯域ラマン増幅器は、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の間に生じた無利得帯域あるいは微少利得帯域に波長多重信号光を配置し、その波長多重信号光が、波長多重励起光によって増幅された短波長側の信号光（長波長側にエネルギー遷移した短波長側の信号光）を励起光として増幅されるようにしたので、超広帯域増幅が可能となる。
【００２６】
本願の広帯域ラマン増幅器は、波長多重励起光によって生じた複数の信号利得帯域の一部が1300nm〜1600nmの波長範囲内にあり、他の一部が1450nm〜1750nmの波長範囲内にあり、それぞれの範囲の信号利得帯域が重ならないようにしたので、これら帯域の信号パワーを十分に補償して両帯域を光増幅することができ、広帯域増幅が可能となる。
【００２７】
本願の光通信システムは、前記広帯域ラマン増幅器を使用してラマン増幅するので、広帯域でのＷＤＭ伝送が可能となる。
【００２８】
本願の光通信システムは、前記ラマン増幅器によってラマン増幅すると共に、ＥＤＦＡで増幅可能な無利得帯域あるいは微少利得帯域をErドープファイバアンプによって信号光利得を得るので、従来100nmまでと制限されていたラマン利得帯域を300nm以上に拡大することができ、光ファイバの伝送容量を３倍以上に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光伝送システムの一例を示す説明図。
【図２】本発明の広帯域増幅器を使用してＷＤＭ励起光により励起光源した場合の広帯域利得プロファイルの測定結果を示す説明図。
【図３】（ａ）（ｂ）は測定したｇ_Ｒ／Ａ_effで計算した模擬実験結果の利得プロファイルであり、（ａ）は励起光が1320nm〜1410nm、（ｂ）は励起光が1230nm〜1310nmの場合である。
【図４】Ｐ添加ファイバのラマン利得プロファイルを示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication system using Raman amplification device used in a wavelength multiplexing (WDM) transmission systems, wavelength division multiplexing the gain bandwidth of the wavelength-multiplexed signal light using an optical fiber which phosphorus (P) doped It is spread by excitation light.
[0002]
[Prior art]
In a general optical fiber, a core through which light propagates is made of silica doped with germanium. When the excitation light is incident thereon, a Raman gain having a maximum value (peak value) approximately 100 nm longer than the excitation light is obtained. Its peak value is single. Therefore, when the pumping light is wavelength-multiplexed over 100 nm, the gain bands corresponding to the respective pumping lights overlap, so that a gain band of approximately 100 nm can be obtained. If it is desired to further expand the gain band, it is conceivable to wavelength multiplex the excitation light source over 100 nm or more. However, if this is done, the pump light on the longest wave side of the pump light and the signal light on the shortest wave side of the signal light overlap, making it unsuitable for signal transmission. For this reason, the Raman gain band is practically limited to about 100 nm or less.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Due to the rapid increase in information volume in recent years, the demand for expansion of transmission capacity does not stop, and it seems that 1530 nm to 1560 nm, which is the amplification band of EDFA (Er doped fiber amplifier), has already been used up. An increase in amplifiable bandwidth is almost the same as an increase in transmission capacity in WDM transmission. At present, optical amplifiers capable of amplifying the 100 nm band using a Raman amplification method have been proposed as those capable of increasing the transmission capacity. However, even this wavelength region is expected to be used up soon. Therefore, the present invention provides a Raman amplifier that further increases the amplifiable bandwidth in WDM transmission and an optical communication system using the Raman amplifier.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The optical communication system of the present gun, in an optical communication system using a broadband Raman amplifier Raman amplifying the wavelength-multiplexed excitation light wavelength multiplexed signal light, the broadband Raman amplifier dopant for increasing the refractive index in the core of the optical fiber The first Raman gain peak having a wider gain band than that of a standard single mode optical fiber, and the second Raman gain peak having a gain higher than that of the first Raman gain peak. The second Raman gain peak is a frequency-doped phosphorus-doped optical fiber having a frequency band in which the Raman shift frequency is larger than that of the first Raman gain peak and not existing in a standard single-mode optical fiber, In the first Raman gain peak and the second Raman gain peak of the phosphorus-doped optical fiber generated for multiple signal light And widening the Raman gain band obtained I, wherein arranged a wavelength-multiplexed signal light to the non-gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light, is the signal light a it shall be amplifying signal light of a short wavelength side shifts to the long wavelength side that is amplified by the wavelength-multiplexed excitation light as excitation light.
[0005]
Broadband Raman amplifier of this cancer, before the Kihiro band Raman amplifier, there a part of the plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light within a wavelength range of 1300Nm～1600nm, another part 1450nm~ It may be within the wavelength range of 1750 nm and the signal gain bands in the respective ranges may not overlap.
[0006]
Light communication system of the present cancer before using Kihiro band Raman amplifiers, arranged a wavelength-multiplexed signal light to the non-gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light This is a system that does not.
[0007]
Light communication system of the present cancer before using Kihiro band Raman amplifiers, arranged a wavelength-multiplexed signal light to the non-gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light and may also be the signal light, to be amplified signal light of a short wavelength side shifts to the long wavelength side that is amplified by the wavelength-multiplexed excitation light as excitation light.
[0008]
Light communication system of the present cancer before using Kihiro bandwidth Raman amplifier, a wavelength-multiplexed signal light can be assumed that the Raman amplification.
[0009]
Light communication system of the present gun is adapted to Raman amplification by prior Kihiro band Raman amplifiers is no gain bandwidth amplifiable in Er-doped fiber (EDFA) is a small gain band, and amplifies the Er-doped fiber amplifier You can also .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The Raman spectrum of silica glass doped with GeO ₂ , P ₂ O ₅ , and B ₂ O ₃ as dopants in silica glass has already been reported. FIG. 4 shows the Raman gain profile of the P-doped fiber. FIG. 4 shows measurement results comparing the gain profiles of P ₂ O ₅ doped fiber (PDF) and standard single mode optical fiber (SMF). The solid line represents PDF and the dotted line represents SMF. Both g _R / A _eff values per 13THZ (433 cm ⁻¹ ) are about the same at about 0.5 / W / km, but the first Raman gain peak of PDF is SMF by OPO bond bending vibration. Compared with. There is no gain in SMF above 30THZ (999.9cm ^-1 ) band, but PDF has a small gain around 30THZ due to P-O-Si and P-O-P bond stretching vibration, and 40THZ (1333.2cm ^-1 ) There is a strong peak around the P = O bond stretching vibration. A broadened first peak and a strong second peak provide a wider gain band from each single pump source.
[0011]
As shown in Fig. 4, the Raman shift of P-doped silica glass has a large peak at 490 cm ^-1 (14.7 THz) with respect to the excitation light, and at 1320 cm ^-1 (39.6 THz). Has a sharp peak, and when the P ₂ O ₅ concentration is large, it is reported that the peak also appears at 1200 cm ⁻¹ (36.0 THz). The Raman frequency of 1320 cm ⁻¹ is due to P═O coupling, and the Raman frequency due to P═O coupling is also found at 710 cm ⁻¹ . These Raman frequencies are not observed in SiO ₂ -only glass or GeO ₂ —SiO ₂ -based glass, but are peculiar to silica glass doped with only P (mainly P: Ge is included but very little). . When other dopants are doped into the P ₂ O ₅ —SiO ₂ glass, the P═O bond is broken, and the Raman frequency specific to this bond disappears. Therefore, when these special Raman frequencies are used, the dopant is P ₂ It is desirable to have only O ₅ (mainly one type). The broadband Raman amplifier uses an optical fiber doped only with P ₂ O ₅ as an optical amplifier, and in this optical amplifier, wavelength-multiplexed signal light is Raman-amplified with wavelength-multiplexed pumping light.
[0012]
Glass (fiber) in which only one type of P ₂ O ₅ is doped with silica has a plurality of Raman peaks as described above. These and short wavelength peak centered at 490 cm ^-1 when roughly consists long wavelength peak consisting of 1200 cm ^-1 and 1320 cm ^-1. For example, when the wavelength of the excitation light is 1280 nm, there is a Raman gain at 1366 nm and 1500 to 1543 nm. The broadband Raman amplifier is a wavelength-multiplexed pumping light in the vicinity of the pumping light wavelength, and a part of a plurality of signal gain bands generated by the wavelength-multiplexed pumping light is in a wavelength range of 1300 nm to 1600 nm, Some are in the wavelength range of 1450 nm to 1750 nm.
[0013]
The energy transition (Raman transition) in the Raman phenomenon shifts from the short wavelength to the long wavelength side by about 100 nm. For example, if the signal light exists in a band of 100 nm or more, the energy between the signal lights (from the short wavelength side to the long wavelength side) Transition may occur, and energy on the short wavelength side cannot be secured, and gain on the short wavelength side may not be obtained. In this case, energy transition can be suppressed by creating a region where no signal is input as a guard band between the short wavelength side amplification band and the long wavelength side amplification band. The broadband Raman amplifier suppresses energy transition between signals by not arranging a signal in a no-gain region or a minute gain region existing between the amplification gain bands on the short wavelength side and the long wavelength side.
[0014]
On the other hand, it is also possible to actively utilize the Raman transition. In this case, wavelength-multiplexed signal light is placed in the no-gain band or very small gain band between the short-wavelength and long-wavelength amplification gain bands generated by the wavelength-multiplexed pumping light, and the Raman wavelength from the short-wavelength side to the long-wavelength side Assuming that the transition occurs, if the design is such that the energy on the short wavelength side can be secured even if the Raman transition occurs, the gain band will be expanded by the amount of the Raman transition on the long wavelength side, and ultra-wideband transmission will be realized. I can do it. The broadband Raman amplifier is an invention as described above, and the wavelength multiplexed signal light arranged in the intermediate region is amplified by the wavelength multiplexed pump light source, and the short wavelength signal light (the signal light whose energy is shifted to the longer wavelength side). Is amplified using as an excitation light source.
[0015]
By adjusting the gain-free region or fine gain band between the amplification gain bands on the short wavelength side and the long wavelength side of the P-doped fiber to 1530 nm to 1600 nm, the signal power in this band can be sufficiently compensated, and from 1400 nm to 1750 nm It is also possible to use the entire low loss band of the optical fiber.
Some of the multiple signal gain bands generated by wavelength-multiplexed pumping light are in the wavelength range of 1300 nm to 1600 nm, and the other part are in the wavelength range of 1450 nm to 1750 nm, and the signal gain bands in each range overlap. By avoiding this, the signal power in the gainless region between the amplification gain bands on the short wavelength side and the long wavelength side of the P-doped fiber is sufficiently compensated, and the entire low loss band of the optical fiber from 1300 nm to 1750 nm is used. You can also. The broadband Raman amplifier is the invention as described above.
[0016]
In the present invention, the Raman amplifier can be used for optical communication by wavelength division multiplexing (WDM) transmission. This is the pre-Symbol light communication system.
[0017]
In the present invention, Raman amplification is performed by the broadband Raman amplifier, and a no-gain band or a minute gain band that can be amplified by an Er-doped fiber (EDFA), for example, a band of 1530 nm to 1600 nm of the amplifier is used as signal light by the Er-doped fiber amplifier. Gain can also be obtained. This is the pre-Symbol light communication system. In this case, as shown in FIG. 1, signals from 1520 nm to 1600 nm, which are no-gain bands, can be amplified by the C-band EDFA and the L-band EDFA. This method enables optical amplification from 1400 nm to 1750 nm.
[0018]
Table 1 shows a list of the short-wave side amplification wavelength caused by 490 cm ⁻¹ corresponding to the pumping light wavelength in the P-doped fiber and the long-wave side amplification band wavelength caused by 1320 cm ⁻¹ . As can be seen from Table 1, the wavelength of the pumping light is wavelength-multiplexed from 1230 nm to 1310 nm, so that the short wavelength side amplification band is from 1308.9 nm to about 1400 nm, and the long wavelength side amplification band is from 1470 nm to 1590 nm. . By performing wavelength multiplexing excitation of the wavelength of the excitation light from 1320 nm to 1420 nm, the amplification band on the short wavelength side is from 1410 nm to 1520 nm, and the amplification band on the long wavelength side is 1600 nm to 1750 nm.
[0019]
Using a broadband amplifier two Application Figure shows the measurement results of wide-band gain profile in the case where the excitation light source by the WDM excitation light. In FIG. 2, bidirectional excitation is used. The wavelengths of the forward pumping light are 1391, 1397, 1402, 1410, and 1431 nm, and the wavelengths of the backward pumping light are 1392, 1398, 1405, and 1411 nm. The excitation light source power at each wavelength is about 22.5 dBm. The length of P-doped fiber (PDF) is 6.0 km. In FIG. 2, two gain bands are generated. Both gain bands have approximately the same gain around 8 dB. This phenomenon occurs because the gain bands are almost the same. If the dopant concentration is changed, this ratio can be controlled, so that the gain gradient can also be used.
[0020]
The two gain bands cannot be connected to each other. Although charts for bandwidths above 40 THz cannot be realized, this difference can be used for two different applications. FIG. 3 shows the results of a simulation experiment calculated with the measured g _R / A _eff . The gain profile in FIG. 3 (a) was obtained by WDM excitation at 1320 nm to 1410 nm. The first gain band starts at 1420 nm to 1520 nm. The second gain band starts at 1610nm-1700nm. A signal having a band difference of 1530 nm to 1600 nm is amplified by C- and L-EDFA (erbium-doped optical fibers). For this reason, a bandwidth of about 300 nm is used for signal transmission. When it is desired to avoid energy transition between different gain bands, the difference can be used as a guard band. Another application is shown in FIG. By using a very low WDM excitation source (1200 nm to 1300 nm), the first (1310 nm) and second (1550 nm) telecommunications bands are used simultaneously by this Raman gain profile. In this method, signal light can be transmitted while avoiding a water loss band caused by OH absorption, and this band can be used as a guard band.
[0021]
(Comparative example)
Since the Ge-dope silica fiber has only a gain band corresponding to 490 cm ⁻¹ , even if the excitation light source is wavelength-multiplexed from 1360 nm to 1450 nm, the amplification band is only from 1457 nm to 1560 nm.
[0022]
[Table 1]

[0023]
【The invention's effect】
Broadband Raman amplifier of this gun, in the optical fiber P into the core of the optical fiber is doped, since the wavelength-multiplexed signal light Raman amplified by the wavelength-multiplexed excitation light, a plurality of Raman peak having its optical fiber, broadband Amplification is possible.
[0024]
Broadband Raman amplifier of this gun, because not arranged a wavelength-multiplexed signal light to the non-gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light, energy transitions in Raman phenomenon Be suppressed. For this reason, the energy on the short wavelength side cannot be secured due to the energy transition, and the gain on the short wavelength side cannot be obtained, and a wide gain band can be secured.
[0025]
Broadband Raman amplifier of this gun is arranged a wavelength-multiplexed signal light into free gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light, whose wavelength-multiplexed signal light, the wavelength Since the short-wavelength side signal light (short-wavelength side signal light whose energy has been shifted to the long-wavelength side) amplified by the multiple pumping light is amplified as the pumping light, ultra-wideband amplification becomes possible.
[0026]
Broadband Raman amplifier of this gun, a part of the plurality of signal gain band caused by the wavelength-multiplexed excitation light is in the wavelength range of 1300Nm～1600nm, there another part in the wavelength range of 1450Nm～1750nm, Since the signal gain bands in the respective ranges are not overlapped, the signal power in these bands can be sufficiently compensated to optically amplify both bands, and wideband amplification is possible.
[0027]
Light communication system of the present gun, since Raman amplified using the broadband Raman amplifier, it is possible to WDM transmission in a wide band.
[0028]
Light communication system of the present gun, depending prior Kira Man amplifier with Raman amplification, so obtaining a signal light gain free gain band or small gain bandwidth that can be amplified by EDFA by Er-doped fiber amplifier, are limited as to the conventional 100nm The Raman gain band that has been used can be expanded to 300 nm or more, and the transmission capacity of the optical fiber can be expanded three times or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an optical transmission system according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a measurement result of a broadband gain profile when a broadband light amplifier using the broadband amplifier of the present invention is used as a pumping light source with WDM pumping light.
FIGS. 3A and 3B are gain profiles of simulation results calculated with measured g _R / A _eff . FIG. 3A shows excitation light from 1320 nm to 1410 nm, and FIG. 3B shows excitation light from 1230 nm. This is the case at 1310 nm.
FIG. 4 is a diagram showing a Raman gain profile of a P-doped fiber.

Claims

In an optical communication system using a broadband Raman amplifier that Raman-amplifies wavelength-multiplexed signal light with wavelength-multiplexed pumping light, the broadband Raman amplifier is doped with phosphorus as a dopant for increasing the refractive index in the core of the optical fiber, The first Raman gain peak has a wider gain band than the single-mode optical fiber, and the second Raman gain peak has a stronger gain than the first Raman gain peak. Using a phosphorus-doped optical fiber having a gain characteristic in a frequency band in which the Raman shift frequency is larger than the Raman gain peak of the optical fiber and not existing in a standard single-mode optical fiber, it is generated for the wavelength multiplexed signal light. Raman gain obtained by the first and second Raman gain peaks of the phosphor-doped optical fiber And expanding the band, the wavelength-multiplexed excitation light by placing a wavelength-multiplexed signal light into free gain band or small gain band occurring between a plurality of signal gain band occurs, the signal light by wavelength multiplexing the excitation light optical communication system according to claim Rukoto amplified signal light of a short wavelength side of the transition to the amplified long wavelength side as the excitation light.