JPH03139617A - 光信号伝送システム - Google Patents

光信号伝送システム

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JPH03139617A
JPH03139617A JP2263985A JP26398590A JPH03139617A JP H03139617 A JPH03139617 A JP H03139617A JP 2263985 A JP2263985 A JP 2263985A JP 26398590 A JP26398590 A JP 26398590A JP H03139617 A JPH03139617 A JP H03139617A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光信号伝送システムに係わり、特に光増幅器
を含む光信号伝送システムに関する。
（従来技術） 地上システムであれ海底システムであれ、長距離光通信
システムのコストは、光フアイバ伝送媒体により信号中
継器無しに結ばれる距離と密接に関係している。その距
離が増大するに連れて、システムの相対コストは敷設コ
スト及び維持コストに関しては一般的に低下する。
文献に開示される現用及び計画中の長距離光通信システ
ムでは、各ファイバ・スパンの端部に集中増幅器を使用
することによって光ファイバの信号中継器無しでリンク
を長くする努力が為されている。飛び飛びに置かれた各
増幅器は、第１図に示されるファイバの次位置のスパン
に供給される光信号電力を、従来一般のアナログ同軸ケ
ーブル・システムの電子増幅器と殆ど同様な方法で直線
的に増幅させる。これに関しては、ニス・イー・ミラー
（Ｓ、　　Ｅ、　Ｍｉ　１１　ｅ　ｒ）氏等によって編
集され、１９８８年にアカデミツク・プレス（Ａｃａｄ
ｅｍｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ）社から発行された「光フアイ
バ電気通信ＩＩ（Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｆｉｂｅｒ　　Ｔ
ｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ■）」を参照のこ
と。−船釣には光アイソレータは帰還作用を避けるため
に、増幅器と共に使用されている。この理由は、光アイ
ソレータが無方向性の装置であり、従って、これを使用
して得られる光システムもまた無方向性になるからであ
る。
光増幅は既に半導体増幅器とファイバ増幅器の双方によ
って達成されている。半導体増幅器では利得を得るため
に注入キャリアからの状態を利用し、他方、ファイバ増
幅器では誘導ラマン散乱や誘導プリリューアン散乱、或
いはＤ２分子やＥｒ”＋分子のようなファイバ添加不純
物によって利得を得ている。
これらの増幅器は簡単であり、再生光電式信号中継器に
対する安価な代替装置であるが、それらの使用によって
ノイズが加わり、このノイズが一つの増幅部分から次の
増幅部分へ累積されていくという見過ごすことができな
い問題がある。この問題に応じて、誘導ラマン散乱や誘
導プリリューアン散乱を採用した分散増幅システムがこ
の問題を解決するものと見られていた。しかし、実質的
に均質な基体上で分散増幅を達成するための方法は、双
方向にポンピングが為されるファイバに対する穏当なポ
ンピング能力に関しては、ファイバ長さが５０ｋｍ位に
制限されることが確認されている。このことはポンピン
グ能力がそのポンピング波長での光ファイバの損失係数
により指数関数的に劣化する事実から理解することがで
きる。
現在では、殆どの電気通信システム技術者が１００に、
ｍ以上が増幅器間に求められる光ファイバ・スパンの条
件であるとしている。そのような長スパンに亘る伝送を
縦続接続で飛び飛びに配置されている増幅器段で以て達
成するには、光フアイバ中に送出される光信号の強度を
伝送器において増大することにより、そのような長尺フ
ァイバの固有損失問題を解決することは可能である。し
かしながら、そのような解決方法では伝送ファイバ内で
信号強度に顕著な変動が生じてファイバ自体の中に非線
形の影響を持つ重大な問題を招き、更には信号増幅器が
飽和する問題を招くことも有る。
（発明の概要） 本発明によれば、光ファイバの長いスパンに亘っての分
散増幅を使用することにより、双方向光伝送を確実にし
且つそのような長いスパンに亘って光信号を均一に増幅
することができる。この分散増幅は、実質的にファイバ
のコア領域に希釈濃度で希土類元素不純物が添加された
長尺のファイバと、不純物が添加されたファイバの少な
くとも一端にラマン効果と希土類元素添加不純物からの
状態との双方によって光信号の増幅を起こさせるのに適
当な波長と信号強度とを持つ対応ポンピング信号発生器
とを有する増幅動作光ファイバを用いて達成される。こ
の希釈濃度とは、飽和に近いとき希土類元素添加不純物
からの利得が実質的にファイバの損失に等しくなる条件
を実質的に満たす濃度範囲を意味する。
分散増幅は、一実施例においては、光ファイバの均質な
スパンに亘って実現されるが、他の実施例では、分散増
幅は、ポンピング信号発生器の数を増加すること無く範
囲拡大を行なうために、不純物の添加部分と無添加部分
との不均質な組み合わせを用いて実現される。即ち、不
純物が添加されている一本の増幅動作光ファイバによる
分散増幅よりも、不純物添加ファイバと無添加ファイバ
とによる分散増幅とを組み合わせて用いた方が、より長
い距離のスパンを得ることが可能なことが明らかにされ
る。後者の実施例では、一つのスパン内に含まれる不純
物添加ファイバが、所望により、希釈不純物濃度が相違
するセグメントを持つ構成である。
（実施例の説明） 将来の長距離光伝送システムのためのシステム設計は、
現在、信号中継器や信号再生器、或いはポンピング−レ
ーザなどのような、リンク上のシステム素子間にほぼ１
１００ｋの相当に長いファイバ・スパンを取ることを要
条件にあげている。
０ 二のような環境において、本発明は長い光ファイバ・ス
パンについて各スパンの端部に信号中継器や信号再生器
を必要としない無損失な代替装置を提供する。下記実施
例はそのような長いスパンとの関係で説明されるが、そ
れより短いスパン（１ｋｍ以上１１００ｋ以下）は勿論
のこと、更に長いスパン（１００ｋｍ以上）でさえも本
発明を用いて達成し得る。
光通信システムの一例は第２図に図示され、この図にお
いては三個のリンクの分散増幅ファイバが、伝送器１０
と受信器１６との間の長距離を実質的にカバーする。こ
の図には単に三個のリンクの増幅ファイバが図示されて
いるが、このリンクの数は１からＮ（Ｎは大きな整数）
の間の任意の値を想定し得る。伝送器１０は、伝送媒体
１１により光ファイバや空隙或いは光信号に対する何ら
かの適当な導波装置等によって実現される第一リンクと
光学的に結合している。第２図に示される各リンクは、
適切な光学的結合素子（カプラー）３０．３１、・・・
３５を介して−スパンの光増幅フ１ アイμの各端部に結合されそのスパンの全体をポンピン
グするポンピング・レーザ２１．２２．２３．２４を有
し、それによってそのファイバの固有損失を最小値にす
るのに充分な利得を達成する。
第一リンクは、−スパンの増幅ファイバ１２を有し、こ
の増幅ファイバ１２にはポンピング・レーザ２１とポン
ピング・レーザ２２の双方がそれぞれカップラー３０、
カップラー３１によって光学的に結合され、ポンピング
・レーザ２１が伝送光信号に順方向のポンピングを行な
い、ポンピング・レーザ２２が被伝送光信号に逆方向の
ポンピングを行なう。第三リンクは、−スパンの増幅フ
ァイバ１４を有し、この増幅ファイバ１４にはポンピン
グ・レーザ２３とポンピングφレーザ２４の双方がそれ
ぞれカップラー３４、カップラー３５によって光学的に
結合され、ポンピング・レザ２３が伝送光信号に順方向
のポンピングを行ない、ポンピング・レーザ２４が伝送
光信号に逆方向のポンピングを行なう。この実施例では
、レーザ２２のような一個のポンピング・レーザが二っ
２ のリンクの接続点に設置されて、一方のリンクに対する
順方向ポンピングと他方のリンクに対する逆方向ポンピ
ングとを、米国特許第４，６９９゜４５２号の第５図に
示されるのと同様な方法で行なう。個々のポンピング・
レーザは、特定のリンクの要素を分離するために、両方
のリンクに対してでは無く、一方または他方のリンクに
ポンピングを行なうために採用し得る。両方のリンクに
対してポンピングを行なう構成は上記米国特許第４゜６
９９．４５２号の第６図、及び１９８６年に発行された
「アイ・イー・イー・イー、量子エレクトロニクス技報
（ＩＥＥＥ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　。
ｆ　　Ｑｕａｎｔｕｍ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）Ｊ
、巻ＱＥ−２２、第１号、の第１５７頁に掲載されてい
るエル・エフ・モレナウア−（Ｌ、　　Ｆ、　Ｍｏ１１
ｅｎａｕｏｒ）氏等による記事に示されている。
ポンピング・レーザ２１．２２．２３．２４は、一連の
スパンの増幅ファイバ内に伝送光信号の波長で増幅を行
なうために、その波長での連続波３ （ＣＷ）モードまたは疑似連続波（疑似ＣＷ）モードで
動作するように選択される。例えばエルビウム（Ｅｒ”
”）が希釈添加された増幅ファイバは、１．５３μｍ乃
至１．５８μｍの範囲の波長の伝送光信号を増幅するた
めに、１．４６μｍ乃至１゜４８μｍの波長範囲のポン
ピング信号を必要とする。ここで、ポンピング信号の波
長と伝送光信号の波長とが明確に分離できるように選択
されているときには、ラマン効果による増幅ファイバ内
での別の増幅もまた可能である。溶融シリカ・ファイバ
に関しては、充分なポンピング・パワー（３０ｍＷ乃至
１００ｍＷ）が与えられているときには、ポンピング周
波数以下のほぼ４５０ｃｍ−１の周波数を中心とする相
当に広い周波数範囲に亘り顕著なラマン増幅が達成され
る。ここで、得られたラマン利得量はそのファイバに供
給されたポンピング・パワーの量に比例する。これに関
しては、例えば先にあげたモレナウアー氏等による記事
の第１６５頁、第１３図を参照のこて。以下で述べられ
る如く、半導体レーザから得られるパワーの４ ような適度なポンピング・レーザ・パワーがラマン利得
及びそのファイバの添加不純物イオンの励起による利得
を得るのに充分である。
カップラー３０．３１．３２．３３．３４．３５はこの
分野の技術者に周知な標準的な方向性カップラーである
。この実施例では、波長依存性の方向性カップラーがポ
ンピング信号の優れた交差結合を達成し、同時に増幅さ
れた伝送光信号の優れた直接結合を達成するために採用
される。どちらの型のカップラーでも、各々が対応して
いるポンピングφレーザからの光のパワーを導波装置及
びファイバに結合する手段を提供し、それら導波装置及
びファイバ上には伝送光信号が伝搬送され、同時にこの
被伝送光信号がファイバ１１からファイバ１２へ、ファ
イバ１２からファイノ＜１３へと順々に、実質的に妨害
無く進むことが可能となる。これらのカップラーはファ
イバ、半導体及び誘電体（例えばニオブ酸リチウム）導
波装置で実現可能である。更に、二色性ミラー（グイク
ロイック・ミラー）のような光学素子が光結合に使５ 用可能である。
増幅ファイバ１２．１３．１４は、その媒体にそのファ
イバ中の添加不純物イオンの励起による利得により、そ
れにラマン効果による利得にもより、被伝送光信号の分
散増幅を行なう。これらのファイバは少なくともｌｋｍ
の長さであり、−膜内には１０ｋｍまたは数１０ｋｍの
長さである。
エルビウム、ホルミウム、ネオジミウム等のような希土
類元素添加不純物を主としてファイバのコア領域に添加
することが可能である。不純物イオンをファイバのコア
領域に集中して添加することにより、不純物イオンと光
信号に対する光フィールド間の相互作用が実質的に最適
化されるので、所定のポンピング・パワーに対して最大
飽和レベルを得ることが可能となる。溶融シリカ・ファ
イバは、その伝送特性が光信号が約１．５μｍの波長で
伝搬するのに良く適合している。このシステムの総合的
な伝送性能を改善するために、増幅ファイバのベースと
して分散偏移ファイバ即ち単個光ファイバ、例えば偏光
持続型ファイバや偏光保６ 持型ファイバを使用するのが望ましいであろう。
このような不純物添加ファイバを作るための製作技術は
この分野の技術者に周知であり、且つ米国特許第４，７
８７，９２７号にも記載されている。
シリカ系光ファイバのようなファイバ中の希土類元素添
加不純物は容易に飽和状態にポンピングすることができ
る。ここで用語「飽和状態」は、殆どの添加不純物イオ
ンが光学的に励起された状態にあることを意味する。飽
和状態の希土類元素添加不純物から得られる利得は、供
給されたポンピング・パワーに対する依存性が純粋なラ
マン利得を用いるシステムより実質的に低い。シミュレ
ーション実験によって、ファイバ１２のような分散増幅
ファイバ内の添加不純物イオンの大部分がポンピング・
パワーの広い変動範囲に亘って励起状態のままであるこ
とが見出だされた。例えば、ポンピング・パワーが５０
パーセント減少しても励起状態の添加不純物には単に５
パーセントの低下しか起きなりかた。ポンピング・パワ
ーが更に５０パーセント低下したときは添加不純物には
更７ に１０パーセントの低下が起きた。これらの場合では、
ファイバ中の希土類元素添加不純物の濃度は稀薄である
。即ち、この単位容量光たり添加不純物イオン濃度は、
添加不純物イオンがほぼ飽和状態のとき、実質的に光フ
ァイバの損失と等しい大きさの利得を生じるのに充分で
ある。はぼ０゜２ｄＢ／ｋｍの固有損失を示すエルビウ
ム添加のシリカ系ファイバに対しては、希釈添加不純物
濃度は１０１４ｃ　ｍ−３台であると見積もられている
。
このような希釈濃度は等価的に十億当たり数個である。
この程度の希釈濃度は、短いファイバ増幅器に現在共通
的に用いられている１０１８ｃｍ’台の不純物濃度と対
照的である。
スパンにポンピングを行なう増幅ファイバを用いること
により得られる利点を評価するには、不純物無添加ファ
イバ（ラマン増幅のみを行なう）と希土類元素不純物添
加ファイバ（状態からの利得とラマン増幅とを行なう）
を用いる分散増幅の単一双方向ポンピング・リンクの動
作に注目するのが最良である。第３図は一定レベルのボ
ン８８ ピング信号強度が与えられている不純物添加ファイバと
不純物無添加ファイバとの利得係数を示す曲線図であり
、不純物添加ファイバの場合には安定した実質的に均一
な不純物添加のプロフィールを示している。第３図に示
されるように、これらの光ファイバは８０ｋｍの長さを
持つように選択され、ポンピング信号のパワーφレベル
はほぼ５０ｍＷに固定されている。これらの不純物添加
は希土類元素添加不純物Ｅ「３＋をこれらファイバに相
違する濃度で添加することによって為され、それらの特
性は曲線３７．３８及び３９で示されている。これらの
添加不純物濃度は、曲線３７のもので０．５Ｘ１０’ｃ
ｍ−３であり、曲線３８のも（Ｄテ１　、　　ＯＸ　１
０　’ｃ　ｍ−３テｔ５　リ、曲線３９のもので１．５
ｘ１０１４ｃｍ−３である。曲線３６は不純物無添加フ
ァイバの特性を示す。これらの特性曲線を検討すること
により、分散エルビウム・イオンにより得られる利得に
よって８０ｋｍのリンクに亘りファイバの固有損失をこ
のファイバの各端部に印加される比較的に低いポンピン
グ信号で９ 実質的に均等に消去することが可能であることが明白で
ある。実質的に完全な消去は、１．　０７Ｘ１０　’ｃ
　ｍ’の添加不純物濃度で得られる。この結果は第３図
の曲線を第４図に示すように統合することにより、より
良く理解できる。
第４図は不純物無添加ファイバ（曲線４１）と不純物添
加ファイバ（曲線４２）とに関する相対信号エネルギ一
対ファイバ上の位置を示す比較図である。これらファイ
バは８０ｋｍの長さに選択されその各端部にポンピング
が為された。これら曲線の比較から、不純物が希釈添加
されたファイバの動作には他方の不純物無添加ファイバ
に比して顕著に低いポンピング・パワーしか必要とされ
ない。特に、不純物が希釈添加されたファイバに必要な
ポンピング・パワーは不純物無添加ファイバに必要なポ
ンピング−パワーに比しその四分の−に低減されている
。更に、不純物添加ファイバの信号レベル変動が不純物
無添加ファイバの信号レベル変動より相当低いことは重
要な注目点である。即ち、信号レベル変動が大きいとそ
のファイ０ バに大きく有害な非線形影響を生じる。伝送リンクにこ
の新規な増幅ファイバを採用することにより、光信号を
充分に分散増幅して光ファイバの全長に亘ってそのファ
イバの固有損失を有効に補償し、付随する信号レベルの
変動を低レベルにすることが可能である。
上記実施例では、添加不純物濃度が希釈され光ファイバ
の全長に亘って均一にされていることが認められている
。この実施例は実際に実施するのに最も簡単なものであ
ろうが、ファイバの長さ方向に沿って添加不純物濃度が
直線的に変化するような、より複雑な添加不純物濃度も
また有益である。更に不純物添加ファイバ部分と不純物
無添加ファイバ部分とを相互接続して、段階的に、特に
直線関数や放物線関数のような特定の変化関数で漸近す
るようにすることもできる。
ファイバの添加不純物濃度が漸近変化するそのような例
の一つは、第６図に示されるように、不純物が希釈添加
されたファイバ・セクション（セクション１２−１．２
０ｋｍ長、添加不純物濃度１ ｎｏ）を不純物が低希釈で添加されたファイバ・セクシ
ョン（セクション１２−２．４０ｋｍ長、添加不純物濃
度ｎ　ｌ＞　ｎ　ｏ　）に接続し、次いでこの後者のセ
クションを不純物がより希釈添加された最終ファイバ争
セクション（セクション１２３．２０ｋｍ長、添加不純
物濃度ｎ。）に接続することによって実現される。ファ
イバ長に対するその利得係数（曲線５１）と相対信号エ
ネルギー（曲線５２）とが、第６図に示されるファイバ
に関して第５図に図示されている。第６図に示されるよ
うに組み合わされたファイバが、第２図中のファイバ１
２のようなファイバの何れのスパンとも交換可能である
ことは勿論のことである。第５図に示されている特性に
関しては、この複数セクション構成のファイバが各端部
から僅か５０ｍＷのポンピング信号源によってポンピン
グされている。ここで、ファイバの長さ方向に沿う信号
レベル変動は同じレベルのポンピング信号強度を与えら
れている不純物の添加が不均一なファイバ（第４図参照
）における信号レベル変動より低い。
２ 第６図に示されるファイバを、例えばこの第６図に示さ
れる組み合わせの各端部に不純物無添加ファイバの長さ
部分を数回加えることによって長距離に亘るように延長
することが望ましい。この形態では、不純物無添加ファ
イバが純粋なラマン利得を生じ、他方、不純物添加組み
合わせファイバが第５図に図示されているように動作す
るであろう。
各ファイバ・スパンはポンピング信号源からポンピング
信号源までほぼ８０ｋｍの長さに図示されているが、本
発明はファイバの添加不純物濃度の希釈度を適当に組み
合わせ且つポンピング信号パワーをスパンの距離に応じ
た適当なものとすることによってより長い距離に適用可
能である。
本のファイバ或いは組み合わされたファイバ・セクショ
ンによるスパンの全長はｌｋｍ以上である。
ここで、上記された原理に従って実現された分散増幅フ
ァイバ・システムから自然放出されるノイズのパワーは
、同じ距離のスパンで配置され一連の集中増幅器即ち飛
び飛びに置かれた増幅器か３ ら自然放出されるノイズのパワーより顕著に低い。
これらノイズの強度の比率は次式のように与えられる。
ここでＧ　は集中増幅器のステージ利得である。
集中増幅器が１１００ｋ離され、標準のファイバ損失率
が０．２１ｄＢ／ｋｍの場合においては、必要なステー
ジ利得はほぼ２１ｄＢであることが示される。従って、
集中システムでの自然放出ノイズは、上記原理に従って
実現された分散システムでの自然放出ノイズより２６倍
の大きさである。
この結果、高い伝送レート（≧２．５Ｇｂｐｓ）と１０
−９の期待誤り率を持つ長距離伝送システム（約７５０
０ｋｍ）においては、集中増幅器システムに対する受信
信号強度は分散システムでの受信信号強度より２６倍大
きくなければならない。
このような高い信号強度はファイバの非直線性と、事に
よると飛び飛びに置かれた増幅器の飽和効果４ について重大な問題に至る。
【図面の簡単な説明】
第１図は光ファイバの各スパンの後端に飛び飛びに増幅
器を配置する構成を採用している従来技術による長距離
光伝送システムを単純化して示すブロック・ダイヤグラ
ム、 第２図は本発明の原理による分散増幅を採用した複数ス
パン長距離光伝送システムの実施例を示す図、 第３図は不純物非添加シリカ・ガラス・ファイバと不純
物添加シリカ・ガラス・ファイバとに関する利得係数対
ファイバ上位置を示す曲線図、第４図は不純物非添加シ
リカ・ガラス・ファイバと不純物添加シリカ・ガラス・
ファイバとに関する相対的エネルギ一対ファイバ上位置
を示す曲線図、 第５図は第６図の増幅動作光ファイバに関する利得係数
及び相対的エネルギーの対ファイバ上位置を示す曲線図
、 第６図は本発明の原理による複数部分増幅動作５ 光ファイバを単純化して示す略図である。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第一及び第二の端部の持ち、希釈濃度の希土類元
    素添加不純物イオンを含む光ファイバと、前記添加不純
    物イオンの状態を励起してそこから第一波長での誘導放
    出を起こさせる第二波長の第一のポンピング信号を供給
    する信号源と、前記第一のポンピング信号を前記光ファ
    イバの前記第一端部に光学的に結合する手段と を有し、前記第一の波長での第一の光信号を増幅するこ
    とを特徴とする光信号伝送システム。
  2. （２）前記添加不純物イオンの濃度は、前記光ファイバ
    の全長に亘って実質的に均一であることを特徴とする請
    求項１記載のシステム。
  3. （３）前記希土類元素添加不純物イオンは Ｅｒ＾３＾＋を含むことを特徴とする請求項２記載のシ
    ステム。
  4. （４）更に、前記添加不純物イオンを励起して誘導放出
    を起こさせる、前記第二の波長の第二のポンピング信号
    と、この第二ポンピング信号を前記光ファイバの前記第
    二端部に光学的に結合する手段とを有することを特徴と
    する請求項２記載のシステム。
  5. （５）前記希土類元素添加不純物イオンは、Ｅｒ＾３＾
    ＋を含むことを特徴とする請求項４記載のシステム。
  6. （６）添加不純物イオンの前記濃度は、前記光ファイバ
    の全長に亘ってその前記第一端部から前記第二端部の方
    向にほぼ直線的に増加していることを特徴とする請求項
    １記載のシステム。
  7. （７）前記希土類元素添加不純物イオンは、Ｅｒ＾３＾
    ＋を含むことを特徴とする請求項６記載のシステム。
  8. （８）第一及び第二の端部の持ち、その全長が連続的に
    接続されている第一、第二及び第三の部分から成り、前
    記第一と第三部分は実質的に添加不純物を持たず、前記
    第二部分は希釈濃度の希土類元素添加不純物イオンを含
    む光ファイバと、前記添加不純物イオンの状態を励起し
    てそこから第一波長での誘導放出を起こさせる第二の波
    長の第一のポンピング信号を供給する信号源と、前記第
    一のポンピング信号を前記光ファイバの前記第一端部に
    光学的に結合する手段と を有し、前記第一の波長での第一の光信号を増幅するこ
    とを特徴とする光信号伝送システム。
  9. （９）前記添加不純物イオンの濃度は前記光ファイバの
    前記第二部分の全長に亘って実質的に均一であることを
    特徴とする請求項８記載のシステム。
  10. （１０）前記希土類元素添加不純物イオンは、Ｅｒ＾３
    ＾＋を含むことを特徴とする請求項９記載のシステム。
  11. （１１）更に、前記添加不純物イオンを励起して誘導放
    出を起こさせる、前記第二の波長の第二のポンピング信
    号と、 この第二ポンピング信号を前記光ファイバの前記第二端
    部に光学的に結合する手段と を有することを特徴とする請求項９記載のシステム。
  12. （１２）前記希土類元素添加不純物イオンはＥｒ＾３＾
    ＋を含むことを特徴とする請求項１１記載のシステム。
  13. （１３）第一及び第二の端部の持ち、その全長が連続的
    に接続されている第一、第二及び第三の部分から成り、 前記第一部分は第一希釈濃度ｎ＿０の希土類元素添加不
    純物イオンを含み、 前記第二部分は第二希釈濃度ｎ＿１の希土類元素添加不
    純物イオンを含み、 前記第三部分は第三希釈濃度ｎ＿２の希土類元素添加不
    純物イオンを含み、 各濃度間にｎ＿０＜ｎ＿１且つｎ＿２＜ｎ＿１なる関係
    が有る光ファイバと、 前記添加不純物イオンの状態を励起してそこから第一波
    長での誘導放出を起こさせる第二の波長の第一のポンピ
    ング信号を供給する信号源と、前記添加不純物イオンの
    状態を励起してそこから第二波長での誘導放出を起こさ
    せる前記第二の波長の第二のポンピング信号を供給する
    信号源と、 前記第一のポンピング信号を前記光ファイバの前記第一
    端部に光学的に結合する手段と、前記第二のポンピング
    信号を前記光ファイバの前記第二端部に光学的に結合す
    る手段と を有し、前記第一の波長での第一の光信号を増幅するこ
    とを特徴とする光信号伝送システム。
  14. （１４）前記添加不純物イオンの濃度は前記光ファイバ
    の各部分の全長に亘って実質的に均一であることを特徴
    とする請求項１３記載のシステム。
  15. （１５）前記希土類元素添加不純物イオンは、Ｅｒ＾３
    ＾＋を含むことを特徴とする請求項１４記載のシステム
    。
  16. （１６）前記添加不純物イオンの濃度間に、更にｎ＿０
    がｎ＿２と実質的に等しい関係が有ることを特徴とする
    請求項１３記載のシステム。
  17. （１７）前記希土類元素添加不純物イオンは、Ｅｒ＾３
    ＾＋を含むことを特徴とする請求項１６記載のシステム
    。
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