WO2003079583A1

WO2003079583A1 - One-core two-way optical transmission system

Info

Publication number: WO2003079583A1
Application number: PCT/JP2003/002115
Authority: WO
Inventors: Satoshi Kajiya; Kaoru Kinjo; Takashi Mizuochi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2004-09-15
Also published as: JP2003273811A; EP1387510A1; US20040161214A1; JP3923343B2; EP1387510A4; US6970650B2

Description

明一心双方向光伝送システム技術分野

この発明は、ラマン増幅効果を適用した一心双方向光伝送システムに関するものである。背景技術

昨今のインターネット、携帯電話等の加入者の急激な増加や、音声通信、画像通信等のニーズの増大等により、光伝送システムには、さらなる通信容量の増加、通信コストの低減、伝送速度の増加、中継間隔の延伸等が求められている。

これを実現するものとして、一心双方向光伝送システムというものが存在するが、このシステムは、一本の光ファイバ伝送路の両端にそれぞれ接続された光送受信器の出力光信号を光ファイバ伝送路中で双方向に伝送させることができ、光ファイバの本数が削減し、光ファイバの使用効率を向上させることから、通信容量の増加、通信コストの低減、伝送速度の増加を図ることができる。

また、ラマン増幅器を用いた光伝送システムというものも存在している。このシステムは、光ファイバ自身を増幅媒体とし、この光ファイバに励起光を入射させたときに生ずるラマン増幅効果を利用するものであり、この増幅効果を利用し、光ファイバ伝送線路を長距離ィヒすることで、中継間隔の延伸、通信コストの低減を図ることができる。

ラマン増幅とは、信号光が伝送される光ファイバ自身を増幅媒体とし、光ファィバに入射された励起光が光ファィバを形成する材質の結晶格子に振動を生じさせ、この結晶格子振動で生じた光学フオノンとの相互作用により、励起周波数よりもある固有な量だけシフトした短い周波数にストークス光と呼ばれる散乱光を誘導増幅させる現象である。このラマン増幅で生じる増幅利得は、光：材質に依存し、一般に第 9図に示すようなラマン利得帯域を有している。第 9図は、典型的なラマン増幅器の利得帯域を示した説明図である。同図において、横軸は波長 ( n m) であり、縦軸はラマン利得係数である。また、利得最大となる波長は、励起波長から 1 0 0 n m〜： L 1 0 n m離れた長波長側にあり、この利得最大となる中心波長から短波長側に長く裾が延びたおおよそ 6 0 n mにわたる波長範囲に利得帯域を有している。

ラマン増幅における励起光の入射方向には、信号光の進行方向と同方向に励起光を入射する方式（前方向励起方式）と、信号光の進行方向と逆方向に励起光を入射する方式（後方向励起方式）とがあるが、一般に、励起光が信号光に及ぼすクロストーク量が少ない後方励起方式の方が有利であることが知られている。このため、上述した一心双方向光伝送システムに後方励起ラマン増幅器を組み合わせ、相互の特長を生かした光伝送システムとして期待されている。

しかしながら、 —心双方向光伝送システムでは、双方向に多重信号光を送信し、複数の励起光を用いることから、四光波混合の影響を受け易いという問題点がある。この四光波混合とは、光ファイバ伝送路中を伝播する、異なる波長の光信号同士が影響しあって新たな波長の光を作り出す現象である。 '

第 1 0図（a ) は、光ファイバ伝送路に波長多重信号光とラマン励起光を入力したときの 2 0 0 k m伝送後の受信スぺクトルを示す一例であり、第 1 0図（ b ) は、第 1 0図）の波長多重信号光付近の拡大図である。具体的諸元は、後方励起のラマン励起光波長が 1 4 3 0 n mおよび 1 4 6 0 n m、波長多重信号光の波長が 1 5 7 6 . 2 n mから 1 6 0 2 . 3 n m ( 1 0 0 G H z間隔）の 3 2波、光フアイバ伝送路には零分散波長が 1 5 0 5 · 2 n mの非零分散シフトファイバである。

このとき、第 1 0図（b ) に示すように、 1 5 8 9 n m付近の近傍波長で信号レベルが持ち上げられており、周波数多重信号の劣ィ匕が生じている。この劣化は、同一方向に伝播するラマン励起光と、周波数多重信号光とで四光波混合が発生し、光フアイバ伝送路零分散波長との間で位相整合が起こるためである。同図に示す例では、ラマン励起光の周波数 f _pが、 ί _p= 209. 65THz (1430 nm ) 、周波数多重信号光のある一つの信号周波数 ί _sが、 if _s= 188. 7 OTHz (1588. 7 nm) 、光ファイノく伝送路の零分散周波数が、 f 。= i ₉9. 1 7THz (1505. 2 nm) であり、このとき、

I f_p— f。 | = | f -f₀1 (式 l) の位相整合条件が成立しており、四光波混合による周波数多重信号光の劣化が生じている。

この現象は、四光波混合により生じた光と入力信号光とが、ある位相整合条件のときに、光信号の劣ィヒが生じる現象であり、この光信号の劣化を克服することが大きな課題となっている。

従って、この発明は、双方向で四光波混合の影響を受けることなく所望の受信特性を得ることができる一心双方向光伝送システムを提供することを目的としている。発明の開示

この発明にかかる一心双方向光伝送システムは、一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端から一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝送される第 2の信号光とを伝送する光ファィバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 2の信号光の周波数をラマン帯域に含まない第 1のラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、前記第 2の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まない第 2のラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光ファィバ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおいて、前記光フアイバ伝送路の零分散周波数を f。、前記第 1の信号光の周波数を f _sl、前 „〜

PCT/JP03/02115

記第 2の信号光の周波数を f_s2、前記第 1のラマン励起光の周波数を f_pl、前記第 2のラマン励起光の周波数を ί_ρ2としたとき、 I f_sl— ί。| | ί_ρ2— f。 |かつ 1 i_s2— ί。|≠ I f_pl-f₀lであることを特徴とする。

この発明によれば、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、第 1の信号光の周波数を f_sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を ί_ρ1、第 2のラマン励起光の周波数を f_p2としたとき、 I f_sl— f。|≠ i f_p2— f₀|かつ I i_s2—fQl≠ | ί_ρ1— f。|の条件式が成立するような、 i_sい、 ί_ρ f _s2 および ϊ。を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのなレ、信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であることを特徴とする。

この発明によれば、周波数多重信号光である第 1の信号光の各周波数を f _slJ (i = l、 2〜m) 、周波数多重信号光である第 2の信号光の各周波数を f_s2J (j =l、 2—n) 、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、第 1のラマン励起光の周波数を f_pl、第 2のラマン励起光の周波数を f_p2としたとき、 1 i_sU— f₀ I≠ I f_p2-f₀lかつ i 」一 fo I≠ I f p-folの条件式が成立するような、 f _su、 f 」、 f_P f_s2および f。を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする。

この発明によれば、第 1のラマン励起光が複数の異なる周波数を有するラマン励起光であり、第 2のラマン励起光が複数の周波数を有するラマン励起光であり、複数の周波数を有する第 1のラマン励起光と複数の周波数を有する第 ²のラマン励起光とのそれぞれの周波数が異なり、第 1の信号光の周波数を ί sい第 2の信号光の周波数を f _s2、光ファイバ伝送路の零分散周波数を ί。、周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を f_pU( (k = l、 2…！：）、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を f_p2__h (1ι=1、 2 … ）としたとき、 I f_sl—f₀|≠ | f_p2__h— f₀|かつ I f_s2— f₀ l ≠ | f _plJ - f o Iの条件式が成立するような、、 f _s2、 f _p 、 f _p2__hおよび f ₀を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、前記第 1の信号光の波長帯域が 1550 nm帯であり、前記第 2の信号光の波長帯域が 158011 m帯であるとき、前記光ファイバ伝送路は零分散波長が 1500 η m帯にある非零分散シフトフアイバであることを特徴とする。

この発明によれば、第 1の信号光の波長帯域を 1550 nm帯、第 2の信号光の波長帯域を 1580 nm帯、光ファイバ伝送路の零分散波長が 1500 nm帯である非零分散シフトファイバを用いることにより、双方向で四光波混合の影響を受けず、つ、信号伝送損失の少ない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端から一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝送される第 2の信号光とを伝送する光フアイバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 2の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、刖記第 2の信号光の周波数をラマン利得帯域に含み、力つ、前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光フアイパ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおいて、前記光ファィパ伝送路の零分散周波数を、前記第 1の信号光の周波数を i_sい前記第 2の信号光の周波数を f_s2、前記第 1のラマン励起光の周波数を ί_ρい前記第²のラマン励起光の周波数を ;f _p2としたとき、 I f _sl— f。 1 = I ί _p2— f o Iのときは第

1の信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2— f。 l = I f _pl- f 0 1のときは第²の信号光と第 lのラマン励起光との偏波面が直交関係にあることを特徴とする。

この発明によれば、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を f _p2としたとき、 I f _sl—f _Q | = | f _p2—i。 | ときは第 1の信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2 一 f。 I = I f _pl- f 0 1のときは第 2の信号光と第 lのラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

ί

この発明によれば、第 1の信号光、第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であっても、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f 。、第 1の周波数多重信号光の周波数を f _sU ( i = l、 2—111) 、第 2の周波数多重信号光の周波数を f j ( j = 1 2… n ) 、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を f _p2としたとき、 I f _sU—f ₀ | = | f _p2 一 f。 Iのときは第 1の周波数多重信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2」一 f。 I = I f _pl— f。 Iのときは第 2の周波数多重信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

この発明によれば、第 1のラマン励起光、第²のラマン励起光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する複数のラマン励起光であつても、第 1の信号光と第 2の信号光が夫々 1つの場合は、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、第 1の信号光の周波数を i _sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を f _pl__k (k = l、 2— 、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を f _p2__h (h = 1、 2—₃ ) としたとき、 I f _sl— f。 | = | i _s2」一 f。 Iのときは第 1の信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2— f。 I = I f _P1J - f。 1のときは第 2の信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、また、第 1の信号光と第 2の信号光が夫々多重信号光の場合は、光ファイバ伝送路の零分散周波数を！:。、第 1 0周波数多重信号光の周波数を f _slJ ( i = l、 2〜m) 、第 2の周波数多重信号光の周波数を ί _s2J ( j = l、 2 ···η) 、周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を f _pl—_k (k = l、 2— 1：) 、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を f _p2__h (h = l、 2〜s ) としたとき、 I i _sU— ί。 1 = | f _p 一 f。 lのときは第 1の周波数多重信号光と複数の第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2」一 f。 1 = I f _plJ - f。 iのときは第 2の周波数多重信号光と複数の第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端力ら一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝送される第 2の信号光とを伝送する光ファイバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 2の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、前記第 2の信号光の周波数をラマン利得帯域に含み、かつ、前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、 „〜™

PCT/JP03/02115

前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光フアイバ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおいて、前記光ファィパ伝送路は、一方の入出力端と他方の入出力端側にそれぞれ位置する第 1の光ファイバ伝送路部分と、前記一方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分と他方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分との間に位置する第 2の先ファィバ伝送路部分と力らなり、第 1の光フアイバ伝送路部分の零分散周波数を f ₁_o, 第 1の信号光の周波数を f_sl、第 2の信号光の周波数を i_s2、第 1のラマン励起光の周波数を f_pl、第²のラマン励起光の周波数を ί_ρ2としたとき、 I f_sl— — 0

I ≠ I f^- f ^ lかつ I f_s2— f u) I≠ I f pi- f i_o Iであることを特徴とする。この発明によれば、一方の入出力端と他方の入出力端側にそれぞれ位置する第 1の光ファイバ伝送路部分と、一方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分と他方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分との間に位置する第 2の光ファィバ伝送路部分とからなり、第 1の光フアイバ伝送路部分の零分散周波数を f ^ 第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を ί_ρ1、第 2のラマン励起光の周波数を ί_ρ2としたとき、 I i_sl— f し ₀1 ≠ I f _p2— fし。 Iかつ I f _s2- f し。 1 ≠ 1 f_pl- f !_o Iの条件式が成立するような、 f_sl、 i_s2、 f_pひ、 i_p2__hおよび f し。を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

この発明によれば、周波数多重信号光である第 1の信号光の各周波数を f _sU (i = l、 2〜m) 、周波数多重信号光である第 2の信号光の各周波数を f_s2J ( j =1, 2— 11) 、第 1の光ファイバ伝送路部分の零分散周波数を f し。、第 1 のラマン励起光の周波数を f_pl、第 2のラマン励起光の周波数を f_p2としたとき、 I f _sU- f i_o l キ I 一。1 = l、 2…！ n) 力つ I f _s2J- f !_o I ≠ I f pi - f _L0 I (j =l、 2— n) の条件式が成立するような、 f_sU、 f 、 f_Pい f _s ₂および ί。を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのなレ、信号光伝送がおこなわれる。

この発明によれば、第 1のラマン励起光が複数の異なる周波数を有するラマン励起光であり、第 2のラマン励起光が複数の周波数を有するラマン励起光であり、複数の周波数を有する第 1のラマン励起光と複数の周波数を有する第 2のラマン励起光とのそれぞれの周波数が異なり、第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、第 1の光ファイバ伝送路部分の零分散周波数を ί 周波数多重ラマン励起光である第 1'のラマン励起光の各周波数を f _plJi (k = l、 2 … で）、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を f _p2Jl (h = l、 2— としたとき、 I f _sl一 f し。 I≠ I f _p2__h- f _Lo Iかつ I — f _LO i≠ I f _pl— _k— f し。 Iの条件式が成立するような、 f _sい i _s2、 ί _ρ1— _k、 ί _hおよび f を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、前記' 第 1の光フアイバ伝送路部分は、 1 . 3 μ χηの零分散シンダルモードファイバであることを特徴とする。

この発明によれば、第 1の光ファイバ伝送路部分は、 1 . 3 mの零分散シングルモードファイバを用いることにより、ラマン励起光パヮ一の強レ、第 1の光フアイパ伝送路部分の区間において、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることがなく、かつ、周波数分散の少ない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、前記第 1の光ファイバ伝送路部分は、分散シフトファイバであることを特徴とする。この発明によれば、第 1の光ファイバ伝送路部分は、分散シフトファイバを用いることにより、ラマン励起光パワーの強い第 1の光ファイバ伝送路部分の区間において、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることがなく、かつ、信号損失の少ない信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、無中継伝送であることを特徴とする。 '

この発明によれば、一心双方向光伝送システムを無中継伝送とすることにより、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることがなく、力つ、費用対効果の優れた信号光伝送がおこなわれる。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムは、上記の発明において、有中継伝送であることを特徴とする。

この発明によれば、一心双方向光伝送システムを有中継伝送とすることにより、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることがなく、かつ、伝送品質の高い信号光伝送がおこなわれる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明にかかる一心双方向光伝送システムの構成図であり、第² 図は、実施の形態 1にかかる信号光おょぴラマン励起光の周波数配置を示す説明図であり、第 3図は、この発明の実施の形態 2にかかる一心双方向光伝送システムの構成図であり、第 4図は、実施の形態 2にかかる周波数多重信号光およびラマン励起光の周波数配置を示す説明図であり、第 5図は、この発明の実施の形態 3にかかる一心双方向光伝送システムの構成図であり、第 6図は、実施の形態 3 にかかる周波数多重信号光およびラマン励起光の周波数配置を示す説明図であり、第 7図は、この発明の実施の形態 4にかかる一心双方向光伝送システムの構成図であり、第 8図は、この発明の実施の形態 5にかかる一心双方向光伝送システムの構成図であり、第 9図は、典型的なラマン増幅器の利得帯域を示した説明図であり、第 1 0図（a ) は、この一心双方向光伝送システムのラマン励起光および周波数多重信号光のスペクトルであり、第 1 0図（b ) は、周波数多重信号光の受信スぺクトルの例を示したものである。 ' 発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して、この発明にかかる一心双方向光伝送システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態 1.

第 1図は、この発明にかかる一心双方向光伝送システムの構成図である。同図において、光ファイバ伝送路 1の一方の入出力端には、周波数選択型の光合分波器 2が接続され、他方の入出力端には周波数選択型の光合分波器 3が接続されている。光合分波器 2には、光合分波器 14と光アイソレータ 5が接続される。光アイソレータ 5には、ラマン励起光源 6が接続されている。ラマン励起光?原 6 が発生する第 2のラマン励起光 P 2は、光アイソレータ 5を介して光合分波器 2 に注入される。

光送信装置 15は、複数の送信器 Tx_L ^Tx を備えており、これらの送信器 Tx_u〜Tx_ljnは、それぞれ、異なる周波数（ — i〜；の信号光を発生する。発生する周波数帯は、例えば、 C帯（Conventional Band) と呼ばれる 19 1. 6THz〜195. 9 TH zの周波数帯（1530 nm〜 1565 nmの波長帯）である。 MUX (周波数多重装置） 16は、光送信装置 15が出力する複数の異なる周波数の信号光を合波し、第 1の周波数多重信号光 S1を出力する。生成された第 1の周波数多重信号光 S 1は光増幅器 17にて増幅され、光合分波器 14を介して光合分波器 2に入力される。

同様に、光送信装置 27は、複数の送信器 T_X;u〜T_X2__nを備えており、これらの送信器 Tx 〜 Tx_2nは、それぞれ、異なる周波数 ( f ₂_! - f ₂_n) の信号光を発生する。発生する波長帯は、例えば、 L帯（Long Wavelength Band) と呼ばる 184. 5 TH z〜 191. 6 TH zの周波数帯 (1565 nm〜 1625 nmの波長帯）である。 MUX26は、光送信装置 27が出力する周波数の異なる複数の信号光を合波し、第²の周波数多重信号光 S 2を出力する。第²の周波数多重信号光 S 2は光増幅器 25にて増幅され、光合分波器²1を介して光合分波器 3に入力される。

光合分波器 3から出力される第 1の周波数多重信号光 S 1は、光合分波器 2 1 を介して分散補償機能付の光増幅器 2 4に入力され、増幅された後、 D EMU X (周波数分離装置） 2 3にて各周波数の信号光に分離され、光受信装置 2 2に入力される。光受信装置 2 2は、各周波数の信号光を受信処理する複数の受信器 R 〜尺を備ぇてぃる。なお、光増幅器 2 4は、分散補償機能付でなくともよい。

同様に、光合分波器 2から出力される第 2の周波数多重信号光 S 2は、光合分波器 1 4を介して分散補償機能付の光増幅器 1 8に入力され、増幅された後、 D EMU 1 9にて各周波数の信号光に分離され、光受信装置 2 0に入力される。光受信装置 2 0は、各周波数の信号光を受信処理する複数の受信器 R x ₂一 ^R x ₂— _nを備えている。なお、光増幅器 1 8は、分散補償機能付でなくともよい。

ここで、ラマン励起光源 9の発生する第 1のラマン励起光 P 1は、第 1の周波数多重信号光 S 1の全ての周波数をラマン利得帯域に含み、かつ、第 2の周波数多重信号光 S 2の全ての周波数をラマン利得帯域に含まない、という条件を満たす所定周波数の励起光である。同様に、ラマン励起光源 6の発生する第 2のラマン励起光 P 2は、第 2の周波数多重信号光 S 2の全ての周波数をラマン利得帯域に含み、かつ、第 1の周波数多重信号光 S 1の全ての周波数をラマン利得帯域に含まない、という条件を満たす所定周波数の励起光である。

光送信装置 1 5から出力された複数の異なる周波数（ ίし〜 f の信号光は、 MUX 1 6にて合波され、第 1の周波数多重信号光 S 1となる。生成された第 1 の周波数多重信号光 S 1は、光増幅器 1 7にて所望の送信レベルとなるように増幅され、光合分波器 1 4を介して光合分波器 2に入力される。また、ラマン励起光源 6から出力された第 2のラマン励起光 P 2は、光アイソレータ 5を介して光合分波器 2に入力される。これらの光合分波器 2で合波された第 1の周波数多重信号光 S 1と第²のラマン励起光 P 2の多重信号光は、光フアイパ伝送路 1の一方の入出力端に注入され、光ファイバ伝送路 1を他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向 D 1に沿って伝送する。

この第 1の伝送方向 D 1に伝送された第 1の周波数多重信号光 S 1は、光ファィバ伝送路 1の他方の入出力端に近づくと、第 2の伝送方向 D 2に伝送された第 1のラマン励起光 P 1による十分なラマン増幅を受けて所望の光レベルまで増幅され、光合分波器 3に入力される。このようにラマン増幅された第 1の周波数多重信号光 S 1は、光合分波器 3から光合分波器 2 1を介して光増幅器 2 4に入力され、所望の受信レベルにまで光増幅され、 D EMU X 2 3にて各周波数の信号光に分離された後、光受信装置 2 2が備える複数の受信器 R x ^^R x ^にて信号光毎に受信処理される。なお、光合分波器 3から光アイソレータ 8に出力される信号光 S 1は、光アイソレータ 8にて阻止され、ラマン励起光源 9には入力されない。また、第 2のラマン励起光 P 2によるラマン増幅効果は、第 1の周波数多重信号光 S 1には寄与しないので、第 2のラマン励起光 P 2の光パヮ一は光フアイバ伝送路 1における損失以外で減少することはなレ、。

同様に、光送信装置 2 7から出力された複数の異なる周波数（f ₂— i f j の信号光は、 MU X 2 6にて合波され、第 2の周波数多重信号光 S 2となる。生成された第 2の周波数多重信号光 S 2は、光増幅器 2 5にて所望の送信レベルになるように光増幅され、光合分波器 2 1を介して光合分波器 3に入力される。また、ラマン励起光源 9から出力された第 1のラマン励起光 P 1は、光アイソレータ 8 を介して光合分波器 3に入力される。これらの光合分波器 3で合波された第 2の周波数多重信号光 S 2と第 1のラマン励起光 P 1の多重信号光は、光ファイバ伝送路 1の他方の入出力端に注入され、光ファイバ伝送路 1を一方の入出力端に向かう第 2の伝送方向 D 2に沿って伝送する。

この第 2の伝送方向 D 2に伝送された第 2の周波数多重信号光 S 2は、光ファィバ伝送路 1の一方の入出力端に近づくと、第 1の伝送方向 D 1に伝送された第 2のラマン励起光 P 2による十分なラマン増幅を受けて所望の光レべまで増幅される。これは、上述したように、第 2のラマン励起光 Ρ 2のラマン増幅効果が第 1の周波数多重信号光 S 1には寄与していないので、第 2のラマン励起光 Ρ 2 „

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14 は、伝送路損失を除きほとんど減衰せず、充分なパワーを有しているからである。ラマン増幅された第 2の周波数多重信号光 S 2は、光合分波器 2から光合分波器 1 4を介して光増幅器 1 8に入力され、所望の受信レベルにまで光増幅され、 D EMU X 1 9にて各周波数の信号光に分離された後、光受信装置 2 0が備える複数の受信器 R x ₂一 ^R x にて信号光毎に受信処理される。なお、光合分波器 2から光アイソレータ 5に出力される信号光 S 2は、光アイソレータ 5にて阻止され、ラマン励起光源 6には入力されない。また、第 1のラマン励起光 P 1は、第 2のラマン励起光 P 2と同様に、第 1のラマン励起光 P 1のラマン増幅効果が第 2の周波数多重信号光 S 2に寄与していないので、ラマン増幅が可能な充分なパワーを有している

このように、第 1の伝送方向 D 1に伝送される第 1の周波数多重信号光 S 1と第 2の伝送方向 D 2に伝送される第 2の周波数多重信号光 S 2で使用する周波数を互いに異なる周波数帯とし、さらに第 1のラマン励起光 P 1が第 1の周波数多重信号光 S 1のみを、第 2のラマン励起光 P 2力 S第²の周波数多重信号光 S ²のみをラマン増幅するような周波数を選択することによって、 1本の光ファイバで双方向に光信号を伝送することができる。

第 3図は、第 1図に示す一心双方向光伝送システムの構成を簡略ィヒした構成図である。すなわち、第 3図では、第 1図に示した構成から光合分波器 1 4 2 1 光送信装置 1 5、 2 7、 MU X 1 6 2 6、光増幅器 1 7 1 8 2 4 2 5、 D EMU X 1 9 2 3、光受信装置 2 0、 2 2の図示を省略している。また、波長多重信号光 S 1は、入出力端子 4から入力されて入出力端子 7から出力されるものとし、一方、波長多重信号光 S 2は、入出力端子 7から入力されて入出力端子 4から出力されるものとしている。

これまでは、第 1および第 2の信号光、第 1および第²のラマン励起光の選択により、 1本の光ファイバで双方向に光信号を伝送できる原理について説明するとともに、ある条件下で四光波混合により光信号の劣化が起こることについても併せて説明してきた。 ™

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15 つぎに、実施の形態 1にかかる一心双方向光伝送システムについて説明する。なお、この説明に併せて、ラマン励起光の周波数、光ファイバ伝送路の零分散周波数と信号光との関係で生ずる四光波混合が、信号光の周波数の適切な選択により、その影響を回避できる原理についても説明する。

第 2図は、実施の形態 1にかかる信号光おょぴラマン励起光の周波数配置を示す説明図である。なお、実施の形態 1の構成は、第 3図において、波長多重信号光 S l、 S 2をそれぞれ 1波としたものである。

第 2図において、第 1の信号光 S 1の周波数を f _sl、第 2の信号光 S 2の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f pい第 2のラマン励起光 P 2の周波数を f _p2、そして光ファイバ伝送路 1の零分散周波数を f。で示している。また、光ファイバ伝送路 1の零分散周波数と第 1の信号光 S 1の周波数との差を A f _sl、光ファイバ伝送路 1の零分散周波数と第 2の信号光 S 2の周波数との差を Δ f _s2、第 1のラマン励起光 P 1の周波数と光ファイバ伝送路 1の零分散周波数との差を Δ f _pl、そして第 2のラマン励起光 P 2の周波数と光ファイバ伝送路 1の零分散周波数との差を Δ f _p2で示している。

第 9図に示したように、十分なラマン増幅効果を得るためのラマン励起光と信号光とのセパレーションは波長差で約 1 0 0 n m程度必要であり、第 2図に示す C帯、 L帯の例でも周波数差約 1 3 TH z (波長差 1 0 0 n m) のセパレーションをとっている。四光波混合による信号の劣ィヒは、第 2の信号光について見れば、上述した位相整合条件の式 1が成立する場合である。式 1をこの例に当てはめると、位相整合条件の式は、つぎのようになる。

I f p - f o l = I f _s2- f ₀ l (式 2 )

この式は、図的な見方をすれば、第 2のラマン励起光 P 2の周波数が光フアイパ伝送路 1の零分散周波数を中心に折り返された周波数付近にある第 1の信号光 S 1と干渉を起こすことを示している。換言すれば、上記の Δ f _s2および Δ f _pl を使って、 Δ ί _s2> A f _plあるいは Δ f ₅₂<厶 f _p すなわち厶 ί ₅₂≠Δ f _plとなるような、ラマン励起光周波数、信号光周波数を選択することによって、四光波 „〜„

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16 混合の影響を受けない信号伝送が可能なことを意味する。このことは、第 2の信号光 S 2の周波数と第 1のラマン励起光 P 1の周波数との関係でも同様であり、厶 f _sl≠ Δ f _p2となるような、ラマン励起光周波数、信号光周波数を選択することで、四光波混合の影響を回避することができる。したがって、この四光波混合 ' の影響を回避する条件を f _sい i _s2、 f _pい f _p2および f。を使って表せば、 I i _sl

- f ₀ l ≠ I f _p2— ί ₀ 1かつ I 一 f 。 I ≠ I f p!- f o l となる。

このように実施の形態 1によれば、光フアイバ伝送路 1の零分散周波数を ί。、第 1の信号光 S 1の周波数を ί _sl、第 2の信号光 S 2の周波数を ₂、第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光 P 2の周波数を ί _ρ2とし、第 1の伝送方向 D 1に伝送される第 1の信号光 S 1と第 2の伝送方向 D 2に伝送される第 2の信号光 S 2で使用する周波数を互いに異なる周波数とし、さらに第 1のラマン励起光 Ρ 1が第 1の信号光 S 1のみを、第 2のラマン励起光 Ρ 2が第 2の信号光 S 2のみをラマン増幅するように選択した場合において、 I ί _sl— ί 0

I≠ I f _p2— f。 iかつ I f _s2— f。 1≠ I f _pl— f。 i となるような第 lの信号光 s 1、第 2の信号光 S 2、第 1のラマン励起光 P l、第 2のラマン励起光 P 1および光ファィバ伝送路 1の零分散周波数の組合せを選択することで、双方向で四光波混合の影響を受けることなく所望の受信特性を有する,一心双方向光伝送システムを得ることができる。

実施の形態 2 .

第 3図は、この発明の実施の形態 2にかかる一心双方向光伝送システムの構成図である。上述した実施の形態 1では、第 1の信号光 S 1および第 2の信号光 S 2は、単一周波数を持つとして説明したが、この実施の形態 2では、第 1の信号光 S 1および第 2の信号光 S 2が周波数多重された信号光である。なお、励起方式は、実施の形態 1と同様に後方励起である。

第 3図において、入出力端子 4には第 1の周波数多重された信号光 S 1が入力され、入出力端子 7には第 2の周波数多重された信号光 S 2が入力される。その他は第 1図に示した構成と同様である。 „ハ

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' 17 ここで、ラマン励起光源 9の発生する第 1のラマン励起光 P 1は、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数帯にラマン増幅可能なラマン利得帯域を有するが、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数帯にはラマン利得帯域を有さない所定周波数の励起光である。また、ラマン励起光源 6の発生する第 2のラマン励起光 P 2は、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数帯にラマン増幅可能なラマン利得帯域を有するが、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数帯にはラマン利得帯域を有さない所定周波数の励起光である。

第 4図は、実施の形態 2にかかる周波数多重信号光およびラマン励起光の周波数配置を示す説明図である。同図では、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数を f _sU ( i = 1、 2… ）、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数を f ( j = 1、 2-n) とし、光ファイバ伝送路 1の零分散周波数を f。、第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光 P 2の周波数を ί _p2としたとき、その周波数の位置関係を示している。また、 f。と f _sl— iとの差を Δ f _sU、 f₀と f との差を Δ _ f_plと f。との差を Δ f_pい f_p2と f₀との差を Δ f_p2で示している。同図から、 A f_sL1>A f_p2、 Δ f _s2J>A f_plの関係があり、 A f_sL1≠ Δ ί_ρ2、 Δ f _s2一 ί _ρ1の条件が成立しているので、四光波混合の影響を受けないことが分かる。また、この条件は、 f_sL1、以外の周波数についても同様である。したがって、この四光波混合の影響を回避する条件を ί _sU ( i == 1、 2〜 ) 、 i_s2J Π=1、 2〜n) 、 ί_ρ1、 f _p2および f.。を使って表せば、 I f _sU-f₀ I≠ I f _p2- f o I (i = l、 2〜m) かつ I i_s2J一 i₀ l≠ I f _Pl- f o I ( j 1、 2〜n) となる。

こ'のように、実施の形態 2によれば、光ファィバ伝送路 1の零分散周波数を： E い第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数を _Li (i = l、 2〜m) 、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数を f _s2J (j =l、 '2〜n) 、第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光 P 2の周波数を ί _p2とし、第 1の伝送方向 D 1に伝送される第 1の周波数多重信号光 S 1と第 2の伝送方向 D 2に伝送 'される第 2の周波数多重信号光 S .2で使用する周波数を互いに異なる周波数帯とし、さらに第 1のラマン励起光 P 1が第 1の信号光 S 1のみを、第 2のラマン励起光 P 2が第 2の信号光 S 2のみをラマン増幅するように選択した場合において、

I f _sU- f ₀ l≠ I f _P2- f o lかつ I f 一 f 。 I≠ I f p - f o l となるような第

1の周波数多重信号光 S 1、第 2の周波数多重信号光 S 2、第 1のラマン励起光 P 1、第 2のラマン励起光 P 1および光フアイバ伝送路 1の零分散周波数の組合せを選択することで、双方向で四光波混合の影響を受けることなく所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを得ることができる。

実施の形態 3 .

第 5図は、この発明の実施の形態 3にかかる一心双方向光伝送システムの構成を示す図である。実施の形態 3は、第 3図に示した実施の形態 2の単一周波数のラマン励起光を複数周波数のラマン励起光を用いた場合である。

すなわち、第 5図では、第 3図に示したネ冓成において、単一のラマン励起光を発生するラマン励起光源 6、 9に代えて、複数周波数のラマン励起光を発生するラマン励起光源部 6、 9が設けられ、それに伴いラマン励起光源部⁶、 9と光ァイソレータ 5、 8との間に、周波数合波器 1 0、 1 1が設けられている。その他は、第 3図に示した構成と同様であり、ここでは、実施の形態 3に関わる部分を中心に説明する。

ラマン励起光源部 9が備える複数のラマン励起光源 9一 1、 · · · 9— rは、互いに異なる周波数のラマン励起光を発生する。この複数のラマン励起光源⁹一 1、 · · · 9一 rから発生されたラマン励起光は、実施の形態²における第 1のラマン励起光 P 1に対応し、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数帯にラマン増幅可能なラマン利得帯域を有するが、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数帯にはラマン利得帯域を有さない所定周波数の励起光である。また、ラマン励起光源部 6が備える複数のラマン励起光源 6— 1、 · · · 6— sは、互いに異なる周波数のラマン励起光を発生し、この複数のラマン励起光源 6— 1、 · · · 6— sから発生されたラマン励起光は、実施の形態 2における第 2のラマン励起光 P ²に対応し、第²の周波数多重信号光 S 2の周波数帯にラマン増幅可能なラマン利得帯域を有するが、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数帯にはラマン利得帯域を有さない所定周波数の励起光である。

第 6図は、実施の形態 3にかかる周波数多重信号光および複数のラマン励起光の周波数配置を示す説明図である。同図では、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数を f_sU (i = l、 2 m) 、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数を f_s2」' ( j =l、 2…！ i) とし、光ファイバ伝送路 1の零分散周波数を f。、複数の第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f_pl__k (k=l、 2〜r) 、複数の第 2のラマン励起光 P 2の周波数を f _p2__h (h=l、 2〜s) としたとき、その周波数の位置関係を示している。四光波混合の影響を避けるための考え方は実; ¾の形態 2と同様であり、第 6図に示すように、 i f _sU— f o I ≠ I f_p2__h- f ₀ lかつ I f _s2」一 ί₀ \≠ \ f _plJ- f ₀ |であれば、位相整合条件を満たさず、信号光とラマン励起光間の四光波混合の影響を受けないことが分かる。

このように実施の形態 3によれば、' 光ファイバ伝送路 1の零分散周波数を ί ₀、第 1の周波数多重信号光 S 1の周波数を f _sU (i = l、、第 2の周波数多重信号光 S 2の周波数を f_s2j (j =l、 2…！ i) とし、複数の第 1のラマン励起光 P 1の周波数を（k = l、 2〜r) 、複数の第 2のラマン励起光' P 2の周波数を f_p2Jl (h- 1, 2〜s) としたとき、第 1の伝送方向 D1に伝送される第 1の周波数多重信号光 S 1と第 2の伝送方向 D2に伝送される第²の信号光 S 2で使用する周波数を互いに異なる周波数帯とし、さらに複数の第 1のラマン励起光 P 1が第 1の周波数多重信号光 S 1のみを、複数の第²のラマン励起光 P 2が第 2の周波数多重信号光 S 2のみをラマン増幅するように選択した場合において、 i ： f _sl f。 I ≠ I f_p2— _h一 f。 Iかつ 1 f _s2」一 f。 I 半 I f pi__k- f o I となるような第 1の周波数多重信号光 S 1、第 2の周波数多重信号光 S 2、複数の第 1のラマン励起光 P 1、複数の第²のラマン励起光 P 1およぴ光ファイバ伝送路 1の零分散周波数の組合せを選択することで、双方向で所望の受信特性を有し、大容量の一心双方向光伝送システムを実現することができる。また、ラマン励起光として、複数の第 1のラマン励起光 P 1および複数の第 2のラマン励起光 P 2を使用するので、周波数多重数を増加させることができるとともに、単一周波数のラマン励起光を用いるときよりも広帯域なラマン利得帯域を得ることがでさる。

また、実施の形態 3において、特に、第 1の周波数多重信号光 S 1として 15 50 n m帯を、第 2の周波数多重信号光 S 2として 1580n m帯を使用し、零分散波長が 1500 nm帯にある非零分散シフトファイバ（NZ—DSF) を使用する場合には、上述した効果に加え、さらに信号伝送損失の少ない、一心双方向光伝送システムを得ることができる。

さらに、上記の第 1の周波数多重信号光 S 1として 1550n m帯、第 2の周波数多重信号光 S 2として 1580 nm帯および零分散波長が 1500 n m帯にある非零分散シフトファイノくを、実施の形態 1または実施の形態 2に適用できることは言うまでもない。

実施の形態 4.

第 7図は、この発明の実施の形態 4にかかる一心双方向光伝送システムの構成を示す図である。実施の形態 4では、実施の形態 1におレ、て、第 1の信号光 S 1 と第 2のラマン励起光 P 2の偏波面が直交関係にあり、第 2の信号光 S 2と第 1 のラマン励起光 P 1の偏波面が直交関係となるよう偏波保持型光合分波器 12 13を揷入している以外は、実施の形態 1の構成と同様であり、ここでは、実施の形態 4に関わる部分についてのみ説明する。

第 7図において、第 1の信号光 S 1と第 2のラマン励起光 P 2の偏波面が直交関係にあり、また第 2の信号光 S 2と第 1のラマン励起光 P 1の偏波面が直交関係にあることより、位相整合条件を満たさず、信号光とラマン励起光間の四光波混合の影響を受けることなくそれぞれの信号光が伝送される。

第 7図では、第 1の信号光 S l、第²の信号光 S 2、第 1のラマン励起光 P l 第 2のラマン励起光 P 2をそれぞれ 1波としているが、第 1の信号光 S 1、第 2 の信号光 S 2がそれぞれ周波数の異なる複数の信号光からなる周波数多重光、第 1のラマン励起光 P 1、第 2のラマン励起光 P 2が周波数の異なる複数のラマン励起光であっても同様であることは言うまでもない。

このように実施の形態 4によれば、第 1の伝送方向 D 1に伝送される第 1の信号光 S 1と第 2の伝送方向 D 2に伝送される第 2の信号光 S 2で使用する周波数を互いに異なる周波数とし、さらに第 1の信号光 S 1と第 2のラマン励起光 P 2 の偏波面が直交関係にあり、また第 2の信号光 S 2と第 1のラマン励起光 P 1の偏波面が直交関係にあるように信号光を選択したので、位相整合条件を満たさず、信号光とラマン励起光間の四光波混合の影響を受けることなくそれぞれの信号光を伝送することができる。

実施の形態 5 .

第 8図は、この発明の実施の形態 5にかかる一心双方向光伝送システムの構成を示す図である。実施の形態 5では、実施の形態 1において、光ファイバ伝送路 1を第 1の光ファイバ伝送路 1—1と第 2の光ファイバ伝送路 1— 2とするものであり、第 1の光ファイバ伝送路 1—1は、信号光の入出力端側に配置され、第 1 の光ファイバ伝送路 1—1の零分散周波数を —。、第 1の信号光 S 1の周波数を f _sl、第 2の信号光 S 2の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光: P 1の周波数を f pい第 2のラマン励起光 P 2の周波数を f _p2としたとき、 I f _sl— f uJ ≠ l f _p2- f i 。 Iかつ I ί _s2— f し。 I≠ I f _pl— f _L0 Iであり、その他は実施の形態 1の構成と同様である。

第 1の光フアイバ伝送路 1― 1の零分散周波数を f 、第 1の信号光 S 1の周波数を第 2の信号光 S 2の周波 #：を f _s2、.第 1のラマン励起光 Ρ ,Ιの周波数を ί _ρ1、第 2のラマン励起光 Ρ 2の周波数を f _p2としたとき、 f _si- f i_o I≠ I f _p2- f _L0 Iかつ I f _s2一 f _Lo I ≠ I f p - f i-o Iであるので、ラマン励起光パヮ一の強い第 1の光ファイバ伝送路 1— 1の区間において位相整合条件を満たさないので、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることなく、それぞれの信号光を伝送することができる。

なお、第 1の光フアイバ伝送路 1— 1の区間の長さは、信号光の強度、ラマン励起光の強度、伝送区間の距離等の相対的関係で決定される。例えば、受信端の „

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22 信号強度を if树呆するため、ラマン励起光パワーを強くする場合には、四光波混合が発生しやすくなるので、第 1の光ファイバ伝送路 1—1の区間を長くする必要がある。このとき、第 2の光ファイバ伝送路 1—2の区間では、四光波混合の影響をあまり気にする必要がないので、例えば、伝送する信号光に対し、波長分散の小さいまたは伝送路損失の小さい光ファイバを選択するような自由度が増えることになる。

また、第 8図では、第 1の信号光 S l、第 2の信号光 S 2、第 1のラマン励起光 P 1、第 2のラマン励起光 P 2をそれぞれ 1波としているが、第 1の信号光 S 1、第 2の信号光 S 2がそれぞれ周波数の異なる複数の信号光からなる周波数多重光、第 1のラマン励起光 P 1、第 2のラマン励起光 P 2が周波数の異なる複数のラマン励起光であっても同様であることは言うまでもない。

また、第 1の光ファイバ伝送路 1—1が、 1 . 3 _β m零分散シングルモードフアイバ（S MF) 、分散シフトファイバ（D S F) であっても同様であることは言うまでもない。

さらに、この発明にかかる一心双方向光伝送システムが、無中継伝送、有中継伝送のシステムであっても同様であることは言うまでもない。

このように実施の形態 5によれば、第 1の光フアイバ伝送路 1― 1の零分散周波数を f：_₀, 第 1の信号光 S 1の周波数を f _sい第 2の信号光 S 2の周波数を ί _s2 第 1のラマン励起光 P 1の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光 P 2の周波数を f _p ₂としたとき、 I i _sl一 f _L0 1≠ I f _p2- f 1.0 Iかつ I i _s2一 f I≠ i f Pi " ^f i-o Iであるので、ラマン励起光パワーの強い第 1の光ファイバ伝送路 1—1の区間にお!/、て位相整合条件を満たさないので、信号光と励起光間の四光波混合の影響を受けることなく、それぞれの信号光を伝送することができる。

以上説明したように、この発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、光ファイバ伝送路の零分散周波数を ί。、第 1の信号光の周波数を ί _sい第²の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を ί _Ρい第²のラマン励起光の周波数を f _p2としたとき、 1 一 ί。 Ι ≠ I f p₂- f o lかつ I f _s2— f。 l ≠ I „—

PCT/JP03/02115

23 f _pl- f 0 Iの条件式が成立するような、 ί _sい， ί _s2、 f _pい ί _s2および f ₀を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを得ることができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送、ンステムによれば、周波数多重信号光である第 1の信号光の各周波数を f _sU ( i = l、 2〜m) 、周波数多重信号光である第 2の信号光の各周波数を f _s2J ( j = 1, 2…； n) 、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f _Q、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を f_p2としたとき、 I f _sU— f。 I≠ I f_p2-f₀ lかつ 1 f 厂 ί₀ I≠ I f _pl— f。 Iの条件式が成立するような、 f 、 f_s2」、 f_pい f_s2および f₀を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを得ることができるという効果を奏する。つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1のラマン励起光が複数の異なる周波数を有するラマン励起光であり、第 2のラマン励起光が複数の周波数を有するラマン励起光であり、複数の周波数を有する第 1のラマン励起光と複数の周波数を有する第 2のラマン励起光とのそれぞれの周波数が異なり、第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を ₂、光ファイバ伝送路の零分散周波数を fい周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を f _p （k= l、 2〜r) 、周波数多重ラマン励起光である第²のラマン励起光の各周波数を f_p2Jl (h=l、 2〜s) としたとき、 I i_sl— f₀|≠ | f _p2— _h_ f o Iかつ ί f _s2— f o I ≠ I f _pU- f 。 Iの条件式が成立するような、 f _sい f _s2、 f pij^ f _p2Jlおよび f。を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する大容量の一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、周波数多重数を増加させることができ、単一周波数のラマン励起光を用いるときよりも広帯域なラマン利得帯域を得ることができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1の信号光の波長帯域を 1 5 5 0 n m帯、第 2の信号光の波長帯域を 1 5 8 0 n m帯、光フアイバ伝送路の零分散波長が 1 5 0 0 n m帯である非零分散シフトファイバを用いることにより、双^向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する大容量の一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、周波数多重数を増加させることができ、また単一周波数のラマン励起光を用いるときよりも広帯域なラマン利得帯域が得られるとともに、さらに信号伝送損失の少ない信号光伝送ができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向.光伝送システムによれば、光フアイバ伝送路の零分散周波数を、第 1の信号光の周波数を i _sl、第 2の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を f _p2としたと'き、 1 f _sl— ί。 1 = I f _p2— f。 Iのときは第 1の信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2— f 0 1 = I f _pl— f 0 1のときは第²の信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを実現することができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1の信号光、第 2 の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であっても、光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、第 1の周波数多重信号光の周波数を f _sl j ( i = l、 2〜m) 、第 2の周波数多重信号光の周波数を f _s2」（j = l、 2 —n ) 、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を f _p ₂としたとき、 I i _sU— f。 l = l f _p2— f ₀ |のときは第 1の周波数多重信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f _s2」一 f p I = I f pi " f 0

Iのときは第 2の周波数多重信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有 'する一心双方向光伝送システムを実現することができるとレ、う効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1のラマン励起光、第 2のラマシ励起光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する複数のラマン励起光であっても、第 1の信号光と第 2の信号光が夫々 1つの場合は、光ファイバ伝送路の零分散周波数を！。、第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を f_s2、周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を i_plJ( (k = 1、 2〜r) 、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を ί_ρ （h=l、 2〜s) としたとき、 1 f_sl— f₀ | = I i_s2J— f₀ |のときは第 1の信号光と第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 | f _s2— f。 | = I f _plJ - f。 1のときは第 2の信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、また、第 1の信号光と第 2の信号光が夫々多重信号光の場合は、光フアイバ伝送路の零分散周波数を ί。、第 1の周波数多重信号光の周波数を f _sU (i = l、 2…！ n) 、第 2の周波数多重信号光の周波数を f_s2」（j = l、 2'·· n) 、周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を f_plJt ( k = l、 2〜r) 、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を f_p2Jl (h=l、 2—s) としたとき、 I f_sl— f₀ | = 1 i_p2__h— f₀lのときは第 1の周波数多重信号光と複数の第 2のラマン励起光との偏波面が直交関係にあり、 I f_s2J— ί。 | = | f_pUi— f。 Iのときは第 2の周波数多重信号光と複数の第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあるので、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する大容量の一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、周波数多重数を増加させることができ、単一周波数のラマン励起光を用いるときよりも広帯域なラマン利得帯域を得ることができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、一方の入出力端と他方の入出力端側にそれぞれ位置する第 1の光ファィバ伝送路部分と、一方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分と他方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分との間に位置する第 2の光フィバ伝送路部分とからなり、第 1の光フアイバ伝送路部分の零分散周波数を ―。、第 1の信号光の周波数を f _sい第²の信号光の周波数を f _s2、第 1のラマン励起光の周波数を f_pい第²のラマン励起光の周波数を f_p2としたとき、 I f _sl— fし0 I≠ I fp₂- fl_0 I力つ I f s2- f i_0 I

≠ I f_pl— f i。 |の条件式が成立するような、 f_sl、 ₂、 ί_Ρひ、 ί_ρ2— _hおよび i_L0 を選択することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、ラマン励起光パヮが弱く、四光波混合の影響をあまり気にする必要がない第 2の光フアイバ伝送路の区間において、波長分散の小さいまたは伝送路損失の少なレヽ光ファイバ伝送路を選択できる自由度が増えるという効果を奏する。 ' つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、周波数多重信号光である第 1の信号光の各周波数を f _sl i (i=l、 2…； m) 、周波数多重信号光である第 2の信号光の各周波数を f_s2J (j =l、 2〜n) 、第 1の光ファイバ伝送路部分の零分散周波数を f 。、第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を ί_ρ2としたとき、 I f _sLi— f _L0 I≠.| ί_ρ2— fし。 I (i = 1、 2—111) 力、つ I f ^j- f ^ l ≠ I f _Pl- f I (]' =1、 2〜n) の条件式が成立するような、 f_slJ、 f j、 ί_ρい f _s2および f ₀を選^ ^尺することにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを得ることができるとともに、ラマン励起光パワーが弱く、四光波混合の影響をあまり気にする必要がない第 2の光ファイバ伝送路の区間において、波長分散の小さいまたは伝送路損失の少ない光ファイバ伝送路を選択できる自由度が増えるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1のラマン励起光が複数の異なる周波数を有するラマン励起光あり、第 2のラマン励起光が複数の周波数を有するラマン励起光であり、複数の周波数を有する第 1のラマン励起光と複数の周波数を有する第 2のラマン励起光とのそれぞれの周波数が異なり、第 1の信号光の周波数を f _sl、第 2の信号光の周波数を i_s2、第 1の光ファイバ伝送路部分の零分散周波数を ί !_ο> 周波数多重ラマン励起光である第 1のラマン励起光の各周波数を i_pl— _k '(k=l、 2〜r) 、周波数多重ラマン励起光である第 2のラマン励起光の各周波数を ί_ρ （h=l、 2〜_S) としたとき、 I f_sl— f ₁_₀1■≠ I f _P2J1 - fし。 Iかつ I f _s f i_o I≠ I f pu- f l の条件式が成立するような、 f_sい f_s2、 f_p 、 f_p および f 。を選択することにより、双方向で蘭 15

27 四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する大容量の一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、周波数多重数を増加させることができ、単一周数のラマン励起光を用いるときよりも広帯域なラマン利得帯域を得ることができ、さらにラマン励起光パワーが弱く、四光波混合の影響をあまり気にする必要がない第 2の光ファイバ伝送路の区間において、波長分散の小さいまたは伝送路損失の少な!/、光フアイバ伝送路を選択できる自由度が増えるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1の光ファイバ伝送路部分は、 1 . 3 _μ mの零分散シングノレモードファイバを用いることにより、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、ラマン励起光パワーが弱く、四光波混合の影響をあまり気にする必要がない第 2の光ファイバ伝送路の区間にぉレ、て、伝送路損失の少ない光ファィバ伝送路を選択できる自由度が増えるとレヽう効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、第 1の光ファイバ伝送路部分は、分散シフトファイバを用いることにより、ラマン励起光パワーの強い第 1の光ファイバ伝送路部分の区間において、双方向で四光波混合の影響を受けることのない所望の受信特性を有する一心双方向光伝送システムを実現することができるとともに、'ラマン励起光パワーが弱く、四光波混合の影響をあまり気にする必要がない第 2の光ファイバ伝送路の区間において、波長分散の小さい光ファイバ伝送路を選択できる自由度が増えるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、一心双方向光伝送システムを無中 «伝送とすることにより、双方向で四光波混合の影響を受けることがなく、かつ、費用対効果の優れた一心双方向光伝送システムを実現することができるという効果を奏する。

つぎの発明にかかる一心双方向光伝送システムによれば、一心双方向光伝送システムを有中継伝送とすることにより、双方向で四光波混合の影響を受けることがなく、かつ、伝送品質の高い一心双方向光伝送システムを実現することができるという効果を奏する。産業上の利用可能性

以上のように、この発明にかかる一心双方向光伝送システムは、更なる中 |¾間の延伸および通信コストの低減が求められる長距離光通信の分野に適している。

Claims

請求の範囲

1 . 一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端から一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝 ¾される第 2の信号光とを伝送する光ファイバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 2の信号光の周波数をラマン帯域に含まない第 1のラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光フアイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、前記第 2の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まない第 2のラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおレ、て、

前記光ファイバ伝送路の零分散周波数を f。、前記第 1の信号光の周波数を f _sl、前記第 2の信号光の周波数を f _s2、前記第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、前記第 2のラマン励起光の周波数を f _p2としたとき、 I i _sl— f 。 l ≠ l f _p2- f ₀ l かつ I f _s2— f 。 I ≠ I f _pl_ f 。 Iであることを特徴とする一心双方向光伝送システム。

2, 前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。

3 . 前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。

4 . 前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であり、前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。

5 . 前記第 1の信号光の波長帯域が 1 5 5 0 n m帯であり、前記第 2の信号光の波長帯域が 1 5 8 0 n m帯であるとき、前記光ファイバ伝送路は零分散波長が 1 5 0 0 n m帯にある非零分散シフトファイバであることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。

6 . 無中継伝送であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。

7. 有中継伝送であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の一心双方向光伝送システム。 .

8 , ' 一方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端から一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝送される第 2の信号光とを伝送する光ファイバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 ²の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光フアイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、前記第 2の信号光の周波数をラマン利得帯域に含み、つ、前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおいて、前記光ファィバ伝送路の零分散周波数を f _Q、前記第 1の信号光の周波数を f _sl、前記第 2の信号光の周波数を f _s2、前記第 1のラマン励起光の周波数を f _pl、前記第 2のラマン励起光の周波数を f _p2としたとき、 I f _sl— f。 | = | f _p2— f。 | のときは第 1の信号光と第 2のラマン励起光どの偏波面が直交関係にあり、 I f _s2— f。 I = I f _pl- f ₀ Iのときは第²の信号光と第 1のラマン励起光との偏波面が直交関係にあることを特徴とする一心双方向光伝送システム。

9 . 前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の一心双方向光伝送システム。

1 0 . 前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の一心双方向光伝送システム。

1 1 . 前記第 1の信号^、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であり、前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の一心双方向光伝送システム。

1 2 . —方の入出力端から他方の入出力端に向かう第 1の伝送方向に伝送される第 1の信号光と、他方の入出力端から一方の入出力端に向かう前記第 1の伝送方向と逆方向の第 2の伝送方向に伝送される第²の信号光とを伝送する光フアイバ伝送路と、前記第 1の信号光の周波数をラマン利得帯域に含みかつ前記第 ²の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 1のラマン励起光源と、前記第 1のラマン励起光を前記他方の入出力端から前記光ファイバ伝送路に注入する第 1の注入手段と、前記第²の信号光の周波数をラマン利得帯域に含み、かつ、前記第 1の信号光の周波数をラマン帯域に含まないラマン励起光を発生する第 2のラマン励起光源と、前記第 2のラマン励起光を前記一方の入出力端から前記光ファィバ伝送路に注入する第 2の注入手段とを備える一心双方向光伝送システムにおいて、

前記光フアイバ伝送路は、一方の入出力端と他方の入出力端側にそれぞれ位置する第 1の光ファイバ伝送路部分と、前記一方の入出力端側の第 1の光ファイバ伝送路部分と他方の入出力端側の第 1の光ファィバ伝送路部分との間に位置する第 2の光フアイバ伝送路部分と力らなり、第 1の光フアイバ伝送路部分の零分散周波数を _。、第 1の信号光の周波数を i _sl、第 2の信号光の周波数を： f _s2、第 1 のラマン励起光の周波数を f _pl、第 2のラマン励起光の周波数を ί _ρ2としたとき、

1 f _s - f _Lo I≠ I ₂ー —₀ 1かっ I f _s2— f uJ≠ I i _pl_ f _LO lであることを特徴とする一心双方向光伝送システム。

1 3 . 前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の一心双方向光伝送システム。 '

1 4 . 前記第 1のラマン励起光、前記第 2のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の一心双方向光伝送 >

1 5 . 前記第 1の信号光、前記第 2の信号光がそれぞれ複数の異なる周波数を有する周波数多重信号光であり、前記第 1のラマン励起光、前記第²のラマン励起光がそれぞれ異なる周波数を有する複数のラマン励起光であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の一心双方向光伝送システム。

1 6 . 前記第 1の光フアイバ伝送路部分は、 1 . 3 mの零分散シングルモードファイバであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の一心双方向光伝送システム。

1 7 , 前記第 1の光フアイバ伝送路部分は、分散シフトフアイバであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の一心双方向光伝送システム。