JPH0685037B2 - Stimulated Raman scattering suppression method - Google Patents
Stimulated Raman scattering suppression methodInfo
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- JPH0685037B2 JPH0685037B2 JP61039692A JP3969286A JPH0685037B2 JP H0685037 B2 JPH0685037 B2 JP H0685037B2 JP 61039692 A JP61039692 A JP 61039692A JP 3969286 A JP3969286 A JP 3969286A JP H0685037 B2 JPH0685037 B2 JP H0685037B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバを用いた光信号または光エネルギの
伝送に利用する。特に、伝送光の強度が強い場合に光フ
ァイバ内で生じる誘導ラマン散乱を抑圧する方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is used for transmission of an optical signal or optical energy using an optical fiber. In particular, it relates to a method for suppressing stimulated Raman scattering that occurs in an optical fiber when the intensity of transmitted light is high.
ここで誘導ラマン散乱とは、物質中の三次の被線形光学
現象により発生するもので、物質中に強い強度の光(こ
れを「励起光」という)を伝搬させたときに、この励起
光とは振動数の異なる強い光が散乱される現象をいう。
励起光と散乱された光との振動数の差は、その物質を構
成する電子や格子の固有振動数に等しい。Here, stimulated Raman scattering occurs due to a third-order linear optical phenomenon in a substance, and when intense light (which is called “excitation light”) propagates in the substance, Is a phenomenon in which strong light with different frequencies is scattered.
The frequency difference between the excitation light and the scattered light is equal to the natural frequencies of the electrons and lattices that make up the substance.
情報伝送用に用いられる標準的な光ファイバでは、励起
光の強度が0.2w程度以上のときに誘導ラマン散乱が発生
することが知られている。これに関しては、 ティー・タカシマ他、 「ディペンデンス・オブ・ラマン・ゲイン・オン・レラ
ティブ・インデクス・ディファレンス・フォー・GeO2ド
ープト・シングルモード・ファイバズ(Dependence of
Raman gain on relative index defference for GeO2−
doped single−made fibers」、 オプティクス・レターズ(Optics Letters)第10巻(19
85年8月)第420頁 に詳しく説明されている。It is known that in a standard optical fiber used for information transmission, stimulated Raman scattering occurs when the intensity of pumping light is about 0.2 w or higher. Regarding this, T. Takashima et al., “Dependence of Raman Gain on Relative Index Difference for GeO 2 Doped Single Mode Fibers (Dependence of
Raman gain on relative index defference for GeO 2 −
doped single-made fibers ", Optics Letters Volume 10 (19
(August 1985) See page 420 for details.
誘導ラマン散乱が発生すると、波長多重通信における雑
音となり、また、励起光のエネルギを減少させてしまう
ので、誘導ラマン散乱の発生を抑圧することが必要であ
る。When stimulated Raman scattering occurs, it becomes noise in wavelength division multiplexing communication, and the energy of pumping light is reduced, so it is necessary to suppress the occurrence of stimulated Raman scattering.
第4図は誘導ラマン散乱光の利得の測定例を示す。この
例は、標準的な光ファイバ中を伝搬する励起光の強度に
対して、誘導ラマン散乱光の利得を実験により観測した
ものである。FIG. 4 shows an example of measuring the gain of stimulated Raman scattered light. In this example, the gain of stimulated Raman scattered light is experimentally observed with respect to the intensity of pumping light propagating in a standard optical fiber.
この実験では、長さが4.22kmの光ファイバに波長1.34μ
mの励起光を伝搬させて測定した。この励起光波長に対
する誘導ラマン散乱光の波長は1.42μmである。光ファ
イバの入射端に、励起光と同時に誘導ラマン散乱光と同
じ波長の小信号光を入射すると、この小信号光は誘導ラ
マン散乱過程により増幅され、光ファイバの出射端に伝
搬する。第4図の縦軸に示したラマン利得とは、小信号
光の入射端における値と出射端における値との比から、
光ファイバ2の光損失を差し引いた値をいう。第4図に
おいて実線は傾向曲線である。In this experiment, a wavelength of 1.34μ was measured in an optical fiber with a length of 4.22km.
It was measured by propagating m excitation light. The wavelength of the stimulated Raman scattered light with respect to this excitation light wavelength is 1.42 μm. When a small signal light having the same wavelength as the stimulated Raman scattered light is incident on the incident end of the optical fiber at the same time as the excitation light, the small signal light is amplified by the stimulated Raman scattering process and propagates to the outgoing end of the optical fiber. The Raman gain shown on the vertical axis in FIG. 4 is calculated from the ratio of the value at the incident end of the small signal light to the value at the exit end.
It is a value obtained by subtracting the optical loss of the optical fiber 2. In FIG. 4, the solid line is the trend curve.
このような励起光と小信号光との結合は、波長多重伝送
を行う場合に問題となる。例えば、波長1.34μmの光信
号と波長1.42μmの光信号とを光ファイバに入射し、入
射端における光強度がともに数wであったとする。この
とき光ファイバの出射端では、波長1.42μmの光信号は
波長1.34μmの光信号とのエネルギを得て増幅され、波
長1.34μmの光信号はその分だけ減衰してしまう。Such coupling between the pumping light and the small signal light poses a problem when performing wavelength division multiplexing transmission. For example, it is assumed that an optical signal having a wavelength of 1.34 μm and an optical signal having a wavelength of 1.42 μm are incident on the optical fiber and the light intensity at the incident end is several w. At this time, at the emission end of the optical fiber, the optical signal having a wavelength of 1.42 μm is amplified by obtaining energy with the optical signal having a wavelength of 1.34 μm, and the optical signal having a wavelength of 1.34 μm is attenuated by that amount.
誘導ラマン散乱光は、光ファイバの入射端から小信号光
を入射しない場合でも観測される。励起光の強度が0.5w
程度であると、光ファイバの入射端近傍に存在する雑音
的な光が増幅され、常温のアバランシェフォトダイオー
ドでも観測可能な誘導ラマン散乱光が発生する。The stimulated Raman scattered light is observed even when the small signal light is not incident from the incident end of the optical fiber. Excitation light intensity is 0.5w
At a certain level, noisy light existing near the entrance end of the optical fiber is amplified, and stimulated Raman scattered light that can be observed even with an avalanche photodiode at room temperature is generated.
第5図に従来例誘導ラマン散乱抑圧光導波路の断面図を
示す。FIG. 5 shows a cross-sectional view of a conventional stimulated Raman scattering suppressing optical waveguide.
この従来例光導波路は、特願昭59−227955号明細書およ
び図面に開示され、光結合を利用するものである。すな
わち、クラッド11内に、励起光が伝搬する主導波路12
と、この主導波路12に平行な副導波路13とを形成し、さ
らに副導波路13の伝搬光を減衰させる損失付与部14を設
け、誘導ラマン散乱光の波長では主導波路12と副導波路
13との間で強い結合が生じ、励起光の波長ではその結合
が十分に小さくなるように構成されている。This conventional optical waveguide is disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 227955/1984 and the drawings and utilizes optical coupling. That is, in the cladding 11, the main waveguide 12 in which the pumping light propagates
And a sub-waveguide 13 parallel to the main waveguide 12, and further provided with a loss imparting section 14 for attenuating the propagation light of the sub-waveguide 13, the main waveguide 12 and the sub-waveguide at the wavelength of the stimulated Raman scattered light.
Strong coupling occurs with 13 and the coupling is sufficiently small at the wavelength of the excitation light.
この構造により、主導波路12を強い励起光が伝搬させた
ときに、主導波路12の一部分で誘導ラマン散乱が生じて
も、誘導ラマン散乱光は副導波路13に移り、この副導波
路13内で減衰する。一般に誘導ラマン散乱は光の増幅過
程であり、系の損失を上回る利得がない場合には誘導ラ
マン散乱は観測されない。したがって上述の構造では、
副導波路13の損失により誘導ラマン散乱が起こりにくく
なる。With this structure, when strong excitation light propagates through the main waveguide 12, even if stimulated Raman scattering occurs in a part of the main waveguide 12, the stimulated Raman scattered light moves to the sub-waveguide 13 and inside this sub-waveguide 13. Decays at. In general, stimulated Raman scattering is a light amplification process, and stimulated Raman scattering is not observed when there is no gain exceeding the loss of the system. Therefore, in the above structure,
Due to the loss of the sub-waveguide 13, stimulated Raman scattering is less likely to occur.
しかし、従来例の誘導ラマン散乱抑圧光導波路は、標準
的な光ファイバに比べて導波構造が複雑であり、主導波
路の光損失が大きくなる欠点がある。また、構造が複雑
なので製造コストが高い欠点がある。However, the stimulated Raman scattering suppressing optical waveguide of the conventional example has a drawback that the waveguide structure is more complicated than that of the standard optical fiber and the optical loss of the main waveguide is large. In addition, since the structure is complicated, the manufacturing cost is high.
本発明は、以上の問題点を解決し、簡単な構造の光ファ
イバで誘導ラマン散乱を抑圧する方法を提供することを
目的とする。It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a method of suppressing stimulated Raman scattering with an optical fiber having a simple structure.
本発明の誘導ラマン散乱抑圧方法は、単一モード光ファ
イバにピークパワーの値が0.1w以上の光束を伝搬させる
ときに生じる誘導ラマン散乱を抑圧する方法において、
上記単一モード光ファイバに1mあたり0.1ないし1回の
ねじりを施すことを特徴とする。The stimulated Raman scattering suppressing method of the present invention is a method for suppressing stimulated Raman scattering generated when a light flux having a peak power value of 0.1 w or more is propagated in a single mode optical fiber,
It is characterized in that the single mode optical fiber is twisted 0.1 to 1 times per 1 m.
本発明の誘導ラマン抑圧方法は、ねじられた光ファイバ
を用いることを最も主要な特徴とする。The stimulated Raman suppression method of the present invention is most characterized by using a twisted optical fiber.
光ファイバ内に二つ以上の波長で光束を伝搬させたとき
に、これらの光束間で誘導ラマン散乱による相互作用が
生じるのは、二つの光束の偏波面が一致したときに特に
強く、偏波面が直交しているときには生じない。これに
ついては、 アール・エイチ・ストレン(R.H.Stolen)、 「ポーラリゼーション・イフェクツ・イン・ファイバ・
ラマン・アンド・ブリユアン・レーザ(Polarization E
ffects in Fiber Raman and Brillouin Lasers)」、 IEEEジャーナル・オブ・クウォンタム・エレクトロニク
ス(IEEE J.Quantum Electronics)第QE−15巻第10号
(1979年)第1157頁 に詳しく説明されている。When propagating a light flux with two or more wavelengths in an optical fiber, the interaction caused by stimulated Raman scattering between these light fluxes is particularly strong when the polarization planes of the two light fluxes match. Does not occur when are orthogonal. For this, see RHStolen, “Polarization Effects in Fiber.
Raman and Brillouin Laser (Polarization E
ffects in Fiber Raman and Brillouin Lasers ”, IEEE J. Quantum Electronics, QE-15, Volume 10, No. 10 (1979), p. 1157.
また、光ファイバに励起光だけを入射した場合の誘導ラ
マン散乱光の偏波面は、自動的に励起光の偏波面と一致
してくる。Further, the polarization plane of the stimulated Raman scattered light when only the excitation light is incident on the optical fiber automatically coincides with the polarization plane of the excitation light.
したがって、励起光と誘導ラマン散乱光との偏波面を徐
々にずらすことにより、誘導ラマン散乱光の増幅を抑制
することができる。本発明では、光ファイバをねじるこ
とにより光ファイバに機械的な歪を生じさせ、この歪に
より光束の偏波面を回転させている。この偏波面の回転
角は波長により異なるので、励起光と誘導ラマン散乱光
との偏波面が徐々にずれ、誘導ラマン散乱光の増幅を抑
圧できる。Therefore, the amplification of the stimulated Raman scattered light can be suppressed by gradually shifting the polarization planes of the excitation light and the stimulated Raman scattered light. In the present invention, the optical fiber is twisted to cause mechanical distortion in the optical fiber, and the polarization plane of the light flux is rotated by the distortion. Since the rotation angle of the plane of polarization differs depending on the wavelength, the planes of polarization of the excitation light and the stimulated Raman scattered light are gradually displaced, and the amplification of the stimulated Raman scattered light can be suppressed.
従来からも、ねじられた光ファイバに光束を伝搬させる
ことが行われている。しかし、その目的は、ねじりによ
って発生する円複屈折を利用して光の偏光状態を安定化
させることにあり、そのねじり率が1回/m以上の状態で
効果がある。これは、 左貝、町田、木村、 「捩れ単一モード光ファイバの偏光度保持特性」、 日本電信電話公社電気通信研究所研究実用化報告第31巻
第12号(1982年)第2229頁 に詳しく説明されている。Conventionally, a light beam is propagated through a twisted optical fiber. However, the purpose thereof is to stabilize the polarization state of light by utilizing circular birefringence generated by twisting, and it is effective when the twisting rate is 1 time / m or more. This is described in Sakai, Machida, and Kimura, “Polarization-maintaining characteristics of twisted single-mode optical fiber”, Research and Practical Report, The Institute of Electrical Communication, Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation, Vol. 31, No. 12 (1982), page 2229. It is explained in detail.
これに対し本発明は、光ファイバのねじりによって生じ
る基本的な物性変化を利用している点は同であるが、そ
の目的が異なるため、利用するねじり率の範囲が0.1〜
1回/mであることが異なる。On the other hand, the present invention is the same in that it utilizes the fundamental change in physical properties caused by the twist of the optical fiber, but since the purpose is different, the range of the twist ratio used is 0.1 to
1 time / m is different.
第1図は本発明実施例光ファイバを測定するためのブロ
ック構成図である。FIG. 1 is a block diagram for measuring an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
光源1はピーク電力が0.1w以上の光束を光ファイバ2に
入射する。光ファイバ2は0.5回/m以上1回/m以下のね
じりが施されている。受光器3は光ファイバ2を伝搬し
た光束を測定する。The light source 1 causes a light flux having a peak power of 0.1 w or more to enter the optical fiber 2. The optical fiber 2 is twisted 0.5 times / m or more and 1 time / m or less. The light receiver 3 measures the luminous flux propagating through the optical fiber 2.
光ファイバ2がねじられていることにより、この光ファ
イバ2内に機械的な歪が生じ、この歪により光束の偏波
面を回転させる。ねじり角度に対する偏波面の回転角度
の割合を旋光能という。Since the optical fiber 2 is twisted, a mechanical distortion is generated in the optical fiber 2, and the distortion causes the plane of polarization of the light beam to rotate. The ratio of the rotation angle of the plane of polarization to the twist angle is called the optical rotatory power.
第2図は旋光能の測定値を示す。実線は傾向直線であ
る。FIG. 2 shows the measured values of optical activity. The solid line is the trend line.
この図に示すように、一定のファイバ長に対して波長に
より偏波面の回転する角度が異なる。したがって、ねじ
りを施した光ファイバ2中では、励起光と誘導ラマン散
乱光との偏波面が徐々にずれる。このため、誘導ラマン
散乱光に対して有効な増幅が行われず、ねじりのない光
ファイバに対して誘導ラマン散乱光が減少する。As shown in this figure, the rotation angle of the plane of polarization differs depending on the wavelength for a fixed fiber length. Therefore, in the twisted optical fiber 2, the polarization planes of the excitation light and the stimulated Raman scattered light are gradually deviated. Therefore, effective amplification is not performed for the stimulated Raman scattered light, and the stimulated Raman scattered light is reduced for an optical fiber without twist.
第3図は誘導ラマン散乱光の利得の計算値を示す。この
計算値は、光ファイバ中に波長1.34μmの励起光と波長
1.42μmの小信号光とを伝搬させ、そのときのねじり率
に対するラマン利得を示す。光ファイバ長として、2、
4、6、8、10kmの場合の計算値を示す。旋光能として
は、第2図の直線により得られる値を用いた。FIG. 3 shows the calculated value of the gain of stimulated Raman scattered light. This calculated value is based on the wavelength of 1.34 μm of pumping light and wavelength in the optical fiber.
Raman gain with respect to the twist rate is shown when propagating a small signal light of 1.42 μm. The optical fiber length is 2,
The calculated values for 4, 6, 8 and 10 km are shown. The value obtained by the straight line in FIG. 2 was used as the optical activity.
このように、光ファイバのねじり率が大きくなるとラマ
ン利得が小さくなり、光ファイバ長が4km以下ではその
効果が顕著である。Thus, the Raman gain decreases as the twist ratio of the optical fiber increases, and the effect is remarkable when the optical fiber length is 4 km or less.
以上説明したように、本発明の誘導ラマン散乱抑圧方法
は、光ファイバをねじることにより誘導ラマン散乱を抑
圧する。このため、標準的な光ファイバの製造工程をほ
とんど変更することなしに製造でき、安価な光ファイバ
で誘導ラマン散乱を抑圧した光伝送路を構成できる効果
がある。As described above, the stimulated Raman scattering suppressing method of the present invention suppresses stimulated Raman scattering by twisting the optical fiber. Therefore, there is an effect that a standard optical fiber can be manufactured with almost no change in the manufacturing process, and an inexpensive optical fiber can configure an optical transmission line in which stimulated Raman scattering is suppressed.
第1図は本発明実施例光ファイバを測定するための構成
を示す図。 第2図は旋光能の測定値を示す図。 第3図は誘導ラマン散乱光の利得の計算値を示す図。 第4図は誘導ラマン散乱光の利得の測定例を示す図。 第5図は従来例誘導ラマン散乱抑圧光導波路の断面図。 1……光源、2……光ファイバ、3……受光器、11……
クラッド、12……主導波路、13……副導波路、14……損
失付与部。FIG. 1 is a diagram showing a configuration for measuring an optical fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing measured values of optical rotation. FIG. 3 is a diagram showing calculated values of the gain of stimulated Raman scattered light. FIG. 4 is a diagram showing an example of measuring the gain of stimulated Raman scattered light. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional stimulated Raman scattering suppressing optical waveguide. 1 ... Light source, 2 ... Optical fiber, 3 ... Photoreceiver, 11 ...
Cladding, 12 ... Main waveguide, 13 ... Sub waveguide, 14 ... Loss imparting part.
Claims (1)
が0.1w以上の光束を伝搬させるときに生じる誘導ラマン
散乱を抑圧する方法において、 上記単一モード光ファイバに1mあたり0.1ないし1回の
ねじりを施す ことを特徴とする誘導ラマン散乱抑圧方法。1. A method for suppressing stimulated Raman scattering that occurs when a light flux having a peak power value of 0.1 w or more is propagated in a single mode optical fiber, wherein the single mode optical fiber has 0.1 to 1 times per 1 m. A method for suppressing stimulated Raman scattering, which is characterized by applying a twist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039692A JPH0685037B2 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Stimulated Raman scattering suppression method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039692A JPH0685037B2 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Stimulated Raman scattering suppression method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196629A JPS62196629A (en) | 1987-08-31 |
| JPH0685037B2 true JPH0685037B2 (en) | 1994-10-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61039692A Expired - Fee Related JPH0685037B2 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Stimulated Raman scattering suppression method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0685037B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7424193B2 (en) * | 2004-07-14 | 2008-09-09 | The Regents Of The University Of Michigan | Composite waveguide |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP61039692A patent/JPH0685037B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPS62196629A (en) | 1987-08-31 |
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|---|---|---|---|
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