專利名稱：喇曼放大用光纖、光纖線圈、喇曼放大器和光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過供給激勵光而把信號光進(jìn)行喇曼放大的喇曼放大用光纖、把該喇曼放大用光纖卷繞在骨架上的光纖線圈、包含該喇曼放大用光纖的喇曼放大器和包含該喇曼放大器的光通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，根據(jù)寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)也在穩(wěn)健普及著的事實，高速鏈路(バツクボ一ン)網(wǎng)絡(luò)制品需要更大的容量是明確的。近10年來，在光纖通信系統(tǒng)的大容量化中，使用WDM傳送技術(shù)成為主流，擴(kuò)大能使用的信號波長帶就成為用于提高大容量化界限的重要開發(fā)課題。
構(gòu)成光通信系統(tǒng)的要素很多，但其中光放大器是限制能使用的信號波長帶的主要原因?，F(xiàn)在，在運轉(zhuǎn)著的光通信系統(tǒng)中使用的光放大器，是添加了鉺的光纖放大器(EDFA)，其增益頻帶限制在被叫做C帶的約從1530nm到1565nm的波長帶和被叫做L帶的約從1570nm到1610nm的波長帶。而光纖中使用的感應(yīng)喇曼散射的光纖喇曼放大器，通過適當(dāng)?shù)剡x擇激勵波長而能放大任意的波長帶，所以對使用EDFA不能放大的頻帶的適用進(jìn)行了討論。對C帶和L帶喇曼放大器的適用沒有積極討論的理由是，現(xiàn)有的喇曼放大器與EDFA相比較，其有放大效率不好問題的緣故。
喇曼放大器是把光纖作為光放大媒體，通過向該光纖內(nèi)供給激勵光而能把信號光進(jìn)行喇曼放大，其是利用光纖中非線性光學(xué)現(xiàn)象之一的感應(yīng)喇曼散射。
根據(jù)這種觀點，喇曼放大器用光纖最好具有高的非線性性。例如，下面專利文獻(xiàn)1中公開的喇曼放大器，作為喇曼放大用光纖，其是使用在信號光波長的波長色散絕對值是大于或等于6ps/nm/km且小于或等于20ps/nm/km的高非線性性光纖，進(jìn)行集中常數(shù)的光放大。
專利文獻(xiàn)1特開2002-277911號公報現(xiàn)有喇曼放大器的設(shè)計中，除了光放大器基本特性參數(shù)的增益和噪聲指數(shù)(noise figure，NF)之外，特別要注意在喇曼放大器中由成為問題的雙瑞利散射(double Rayleigh backscattering，DRBS雙瑞利向后散射)所引起的MPI(mujti-path interference多路干涉)噪聲和非線性相位移動(nonlinear phase shift，NLPS)。由于增益和NF是從系統(tǒng)設(shè)計立場所給予的基本規(guī)格，所以，在這些特性是固定的條件下，盡量減小MPI噪聲和NLPS就成為了放大器單體的設(shè)計目標(biāo)。且這時必須的激勵功率也是放大器的設(shè)計方針，其也可以換言之叫做放大效率。
一般來說，MPI噪聲和NLPS是放大用光纖越短則越小，但同時放大效率也變壞，所以這兩者是折中選擇的關(guān)系。為了減小NLPS，則只要減小非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)便可，為了提高放大效率，則只要增大喇曼增益效率(gR/Aeff，R)便可。在此，n2是非線性折射率，Aeff，s是信號波長的有效芯斷面積，gR是喇曼增益系數(shù)，Aeff，R是信號波長和激勵波長的有效芯斷面積的相加平均值。如前所述，有效芯斷面積與非線性系數(shù)和喇曼增益效率這兩者都有關(guān)系，所以在非線性系數(shù)與喇曼增益效率之間，有一個變大則另一個也同時變大的傾向。因此，在此也存在有折中選擇的關(guān)系。在這種背景下，就需要把有折中選擇關(guān)系雙方的特性都收容在容許范圍內(nèi)地來進(jìn)行放大用光纖的設(shè)計。
一般來說，光纖中的非線性效果使WDM信號的傳送質(zhì)量惡化的情況是多的。具體說就是，四光波混合(FWM)、自身相位調(diào)制(SPM)、相互相位調(diào)制(XPM)、受激布里淵散射(SBS)等能成為特性惡化的主要原因。FWM是與ASE同樣地，是由與信號光無關(guān)的噪聲光通過與信號光一起進(jìn)入到檢測器中，由隨機干涉而生成強度噪聲。SPM和XPM是由玻璃的折射率依賴于光的強度，而發(fā)生根據(jù)強度調(diào)制信號圖形的相位移動的現(xiàn)象，由相位移動的時間變化(瞬時頻率的變化)與傳送路的色散結(jié)合，使強度調(diào)制信號的波形產(chǎn)生畸變，而使位錯率增加。SBS是由信號光自身引起的和由激勵光引起的，所有的情況都成為信號光強度的時間變動的原因，使位錯率增加。
作為用于估計非線性效果大小的參數(shù)，一般使用的NLPS，是表示SPM大小的參數(shù)，為了估計對光纖色散有大影響的FWM和XPM的效果，僅NLPS是不充分的。例如，F(xiàn)WM是只要相位整合不成立，則其發(fā)生效率就低，作為喇曼放大用光纖，是使用信號光波長的波長色散絕對值是大于或等于6ps/nm/km且小于或等于20ps/nm/km的高非線性性光纖的情況下，由于波長色散的絕對值在零附近沒有，所以，即使NLPS是比較大的值，由FWM的影響而引起的信號光傳送質(zhì)量的惡化也能被抑制。而抑制XPM所需要的波長色散的大小，預(yù)想比FWM的情況稍微大，但其值并不明確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題點而開發(fā)的，其目的在于提供一種一邊用于抑制由非線性效果引起的系統(tǒng)特性惡化，一邊用于增大放大效率的喇曼放大用光纖、使用該喇曼放大用光纖的光纖線圈、包含該喇曼放大用光纖的喇曼放大器和包含該喇曼放大器的光通信系統(tǒng)。
為了解決所述課題而達(dá)到目的，本發(fā)明是通過供給激勵光而把信號光進(jìn)行喇曼放大的喇曼放大用光纖，其具有下面(1)～(5)所述的所有特性。
(1)波長1550nm的波長色散值是大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km。
(2)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1。
(3)波長1550nm的非線性系數(shù)小于或等于5.0×10-9W-1。
(4)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0。
(5)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，波長1550nm的φ20mm彎曲損失小于或等于0.1dB/m。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，零色散波長λ0是在小于或等于1350nm或者大于或等于1675nm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，截止波長λC小于或等于1350nm。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，玻璃部的外徑小于或等于100μm。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，包覆部的外徑小于或等于150μm。
本發(fā)明其上述任一項所述的喇曼放大用光纖，卷繞在骨架上。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，在兩端連接有在1.3μm帶具有零色散波長的單模光纖。
本發(fā)明是把從輸入部輸入的信號光進(jìn)行喇曼放大并從輸出部輸出的喇曼放大器，其包括上述任一項所述的喇曼放大用光纖，其設(shè)置在所述輸入部和所述輸出部之間的至少一部分上；激勵光供給裝置，其把所述喇曼放大用的激勵光向所述喇曼放大用光纖中供給。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，在所述輸入部和所述輸出部之間的至少一部分上設(shè)置所述喇曼放大用光纖以外的光纖。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是設(shè)置在所述喇曼放大用光纖與所述輸出部之間的至少一部分上。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是色散補償光纖(DCF)。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是正色散光纖。
本發(fā)明是具備上述任一項所述喇曼放大器的光通信系統(tǒng)，其在傳送信號光的同時，通過所述喇曼放大器把該信號光進(jìn)行喇曼放大。
本發(fā)明具備所述喇曼放大器，其包括喇曼放大用光纖，其設(shè)置在把從輸入部輸入的信號光進(jìn)行喇曼放大并從輸出部輸出的喇曼放大器的所述輸入部和所述輸出部之間的至少一部分上，并具有下面(6)～(9)所述的所有特性；激勵光供給裝置，其把所述喇曼放大用的激勵光向該喇曼放大用光纖中供給，其在傳送信號光的同時，通過所述喇曼放大器把該信號光進(jìn)行喇曼放大。
(6)在喇曼放大用光纖輸出端的信號功率是Pout[mW/ch]、光波長多重(WDM)信號的鄰接信號波長間隔是S[nm]時，信號光波長的波長色散值小于或等于-7.39*Pout/S[ps/nm/km](7)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1。
(8)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0。
(9)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖其波長1550nm的波長色散值小于或等于-20ps/nm/km。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖其波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述喇曼放大用光纖其波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述信號光的波長存在于1460nm～1530nm的波長頻帶(以下有時叫做S帶)、1530nm～1565nm的波長頻帶(以下有時叫做C帶)、1565nm～1625nm的波長頻帶(以下有時叫做L帶)、1625nm～1675nm的波長頻帶(以下有時叫做U帶)這四個波長頻帶中的至少一個波長頻帶區(qū)域內(nèi)。
本發(fā)明在上述發(fā)明中，所述信號光的波長存在于1460nm～1530nm的波長頻帶(S帶)、1530nm～1565nm的波長頻帶(C帶)、1565nm～1625nm的波長頻帶(L帶)、1625nm～1675nm的波長頻帶(U帶)這四個波長頻帶中的至少二個相鄰的波長頻帶區(qū)域內(nèi)。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使波長1550的波長色散值在大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km的范圍內(nèi)，能起到一邊抑制非線性系數(shù)，一邊增大喇曼增益效率的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使由1450nm的激勵光引起的喇曼增益效率在大于或等于5(W×km)-1的范圍內(nèi)，能起到以高效率把信號光進(jìn)行喇曼放大的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使波長1550nm的非線性系數(shù)在小于或等于5.0×10-9[W-1]的范圍內(nèi)，能起到抑制由自身相位調(diào)制和相互相位調(diào)制等的非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0，能起到抑制由四光波混合的影響而引起信號光和激勵光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，其截止波長λC小于或等于信號光波長是當(dāng)然的被要求事項，但通過使截止波長λC小于或等于激勵光波長而能使激勵光也進(jìn)行單模傳播，所以能起到有效使用激勵光能量的效果。
即，本發(fā)明的喇曼放大用光纖，在能得到足夠喇曼增益的基礎(chǔ)上，還能起到抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使其波長1550nm的色散斜率絕對值在小于或等于0.05ps/nm2/km的范圍內(nèi)，而使寬頻帶的波長色散值變動小，所以，能起到在以波長1550nm為中心的整個寬波長范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳值的效果。即使把波長1550nm的波長色散值作為最佳值，在波長色散具有大的傾向時，波長1550nm以外波長的波長色散值也是從最佳值偏離。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使波長1550nm的φ20mm彎曲損失在小于或等于0.1dB/m的范圍內(nèi)，能起到在小于或等于1675nm的波長頻帶不增加損失地制作光纖線圈的效果。而彎曲損失是在制作光纖線圈時引起在長波長區(qū)域(約大于或等于1500nm)損失增加的主要原因。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使零色散波長λ0存在小于或等于1350nm或大于或等于1675nm的范圍內(nèi)，能起到在把位于大于或等于1460nm且小于或等于1675nm波長頻帶的信號光進(jìn)行喇曼放大時，抑制由四光波混合的影響而引起激勵光和信號光波形惡化的效果。由于喇曼放大用激勵光波長，是比信號光波長短100nm～110nm的波長，所以，位于大于或等于1460nm且小于或等于1675nm波長頻帶的信號光的最短激勵光波長，是大于或等于1350nm。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，由于波長大于或等于1460nm信號光的激勵光能進(jìn)行單模傳播，所以能起到有效使用波長大于或等于1460nm信號光的激勵光能量的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，由于減少了光纖的彎曲應(yīng)力，所以能起到抑制由彎曲應(yīng)力引起光纖可靠性降低的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，在把光纖卷繞在骨架上而制作光纖線圈的情況下，能起到把光纖線圈小型化的效果。
根據(jù)本發(fā)明，由于是使用上述任一項所述的喇曼放大用光纖來制作本發(fā)明的光纖線圈，所以能起到實現(xiàn)收容性優(yōu)良的集中常數(shù)型喇曼放大器的效果。
通過使用本發(fā)明的光纖線圈，起到把所述喇曼放大用光纖與分離器和WDM耦合器等的光零件容易結(jié)合的效果。
本發(fā)明的喇曼放大器，由于使用了上述任一項所述的喇曼放大用光纖，所以能起到放大效率高，且能抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化的效果。
通過使用本發(fā)明的喇曼放大器，在能進(jìn)行寬頻帶傳送路光纖的波長色散補償?shù)耐瑫r，還能起到進(jìn)行色散補償光纖的喇曼放大的效果。一般來說，色散補償光纖的有效芯斷面積比所述喇曼放大用光纖的大，把它在輸出側(cè)使用的結(jié)構(gòu)中，在放大器輸出是相同的情況下，能更加減少由非線性效果引起的系統(tǒng)特性的惡化。
通過使用本發(fā)明的喇曼放大器，能起到把由喇曼放大用光纖而累積的負(fù)的色散通過正色散光纖進(jìn)行補償?shù)男Ч?。一般地正色散光纖適合于把有效芯斷面積設(shè)計大，在放大器輸出是相同的情況下，能更加減少由非線性效果引起的系統(tǒng)特性的惡化。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，由于使用了上述任一項所述的喇曼放大器，所以能把信號光進(jìn)行長距離傳送，而且能起到抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象和波長色散的影響而引起的信號光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使信號光波長的波長色散值在小于或等于-7.39*Pout/S[ps/nm/km]的范圍內(nèi)，能起到抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使由1450nm的激勵光引起的喇曼增益效率在大于或等于5(W×km)-1的范圍內(nèi)，能起到以高效率把信號光進(jìn)行喇曼放大的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，通過使在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0，能起到抑制由四光波混合的影響而引起信號光和激勵光波形惡化的效果。
本發(fā)明的喇曼放大用光纖，其截止波長λC小于或等于信號光波長是當(dāng)然的被要求事項，但通過使截止波長λC小于或等于激勵光波長而能使激勵光也進(jìn)行單模傳播，所以能起到有效使用激勵光能量的效果。
即本發(fā)明的喇曼放大用光纖，在能得到足夠喇曼增益的基礎(chǔ)上，還能起到抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化的效果。因此，本發(fā)明的光通信系統(tǒng)通過具備這種喇曼放大用光纖，而享受到與該喇曼放大用光纖同樣的作用效果。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，通過其使用的喇曼放大用光纖在波長1550nm的波長色散值在小于或等于-20ps/nm/km的范圍內(nèi)，能起到在通常的系統(tǒng)設(shè)計中抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起信號光波形惡化的效果。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，通過其使用的喇曼放大用光纖在波長1550nm的波長色散值在大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km的范圍內(nèi)，能起到一邊抑制非線性系數(shù)一邊增大喇曼增益效率的效果。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，通過在波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km的范圍內(nèi)，而使寬頻帶的波長色散值變動小，所以，能起到在以波長1550nm為中心的整個寬波長范圍內(nèi)實現(xiàn)波長色散值最佳化的效果。即使把波長1550nm的波長色散值作為最佳值，在波長色散具有大的傾向時，波長1550nm以外波長的波長色散值也是從最佳值偏離。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，通過信號光的波長存在于S帶、C帶、L帶、U帶這四個波長頻帶中的至少一個波長頻帶區(qū)域內(nèi)，能減少信號光的損失，所以能起到把信號光長距離傳送的效果。一般來說，光纖在大于或等于1460nm且小于或等于1675nm的波長頻帶中損失最小。
本發(fā)明的光通信系統(tǒng)，通過信號光的波長存在于S帶、C帶、L帶、U帶這四個波長頻帶中的至少二個相鄰的波長頻帶區(qū)域內(nèi)，不僅能把信號光長距離傳送，而且能起到以更大容量傳送的效果。


圖1是模式地表示適用本發(fā)明的喇曼放大用光纖的折射率分布和橫剖面圖；圖2是表示適用本發(fā)明的喇曼放大用光纖的波長色散值與有效芯斷面積關(guān)系的曲線；圖3是表示適用本發(fā)明的喇曼放大用光纖各種特性值的實測值的表；圖4是根據(jù)適用本發(fā)明的喇曼放大用光纖的波長色散值與有效芯斷面積的實測值來表示其關(guān)系的曲線；圖5是表示適用本發(fā)明的其他喇曼放大用光纖各種特性值的實測值的表；圖6是表示適用本發(fā)明的光通信系統(tǒng)主要概略結(jié)構(gòu)的圖；圖7是表示圖6所示的光纖線圈中傳送損失的波長依賴性的曲線；圖8是表示模擬適用本發(fā)明的光通信系統(tǒng)的功率變換效率和非線性相位移動結(jié)果的圖；圖9是表示適用本發(fā)明的光通信系統(tǒng)變形例1主要概略結(jié)構(gòu)的圖；圖10是表示適用本發(fā)明的光通信系統(tǒng)變形例2主要概略結(jié)構(gòu)的圖；圖11是表示適用本發(fā)明的其他喇曼放大用光纖各種特性值的實測值的表；圖12是表示圖11所示的喇曼放大用光纖中波長色散的波長依賴性的曲線；圖13是模式表示用于評價XPM影響的WDM傳送實驗系統(tǒng)一結(jié)構(gòu)例的方塊圖；圖14是模式表示本發(fā)明喇曼放大器一結(jié)構(gòu)例的方塊圖；圖15是表示本發(fā)明喇曼放大器增益特性一例的圖；圖16是模式表示接收機一結(jié)構(gòu)例的方塊圖；圖17是例示喇曼放大用光纖的色散與由XPM引起的系統(tǒng)特性惡化關(guān)系的圖；圖18是說明在使鄰接波道之間的數(shù)據(jù)不相關(guān)的情況下的由XPM引起系統(tǒng)特性惡化的圖。
符號說明10、20、25喇曼放大器；30接收機；31波通濾波器；32前置放大器；33PIN發(fā)光二極管；34時鐘抽樣電路；40喇曼放大器；41喇曼放大用光纖；42、43法布里珀羅型半導(dǎo)體激光器；44、45光零件；50、51WDM光源；52、53調(diào)制器；54可變延遲線；553db耦合器；56放大器EDFA；57VOA；58、59SMF；60串聯(lián)EDFA；100喇曼放大用光纖；110、115、130光纖線圈；150激勵光源；160合波部；170輸入部；180輸出部；700、701、702光通信系統(tǒng)；703WDM傳送實驗系統(tǒng)。
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的喇曼放大用光纖、光纖線圈、喇曼放大器和光通信系統(tǒng)合適的實施例。在對附圖的說明中在相同的要素上付與相同的符號而省略重復(fù)的說明。附圖的尺寸比例與說明的不一定一致。
首先說明本發(fā)明的喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2。首先，喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的折射率分布和橫剖面圖被模式表示在圖1中。與喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2對應(yīng)的更具體的實施例，在后面詳細(xì)敘述。
如圖1所示，喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的玻璃部，是把SiO2玻璃作為基礎(chǔ)的，其包括第一芯，其包含光軸中心的直徑是a；第二芯，其包圍該第一芯的直徑是b，其比第一芯的折射率低；包層，其包圍該第二芯，且比第一芯的折射率低、比第二芯的折射率高。通常，在該玻璃部的外周被兩層紫外線固化樹脂所包覆，這樣來形成喇曼放大用光纖。一般地，該玻璃部的外徑是125μm，包覆部的外徑是250μm。
本說明書中，第一芯的直徑a和第二芯的直徑b是如下進(jìn)行定義的。第一芯的直徑a是作為在第一芯與第二芯的邊界與包層相同并且具有相對折射率差位置處的徑。第二芯區(qū)域的直徑b是作為在第二芯與包層的邊界中具有Δ2的1/2相對折射率差位置處的徑。
一般來說該包層實質(zhì)上是由純SiO2構(gòu)成的，但也可以添加GeO2和F元素。在此所說的實質(zhì)上是由純SiO2構(gòu)成的，是指不含有調(diào)整折射率的GeO2和F元素等的摻雜物，也可以不含有Cl元素等。折射率分布的調(diào)整，能通過調(diào)整添加的GeO2和F元素的量來進(jìn)行，添加GeO2則折射率變高，添加F元素則折射率變低。
在此，把第一芯的直徑a相對第二芯的直徑b的比設(shè)定為是Ra(＝a/b)，把第一芯對包層的相對折射率差設(shè)定為是Δ1，把第二芯對包層的相對折射率差設(shè)定為是Δ2。把包層區(qū)域?qū)僑iO2玻璃折射率相對折射率差設(shè)定為是Δclad。在包層區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是由純SiO2構(gòu)成的情況下，Δclad＝0％。
本說明書中，相對折射率差Δ1、Δ2、Δclad是通過下面的式子(1)～(3)來定義的。
Δ1＝[(nc1-nc)/nc1]×100％(1)Δ2＝[(nc2-nc)/nc2]×100％(2)Δclad＝[(nc-ng)/nc]×100％ (3)在此，nc1是第一芯的最大折射率，nc2是第二芯的最小折射率，ng是純二氧化硅的折射率，nc是包層的折射率。
喇曼放大用光纖1是(1)波長1550nm的波長色散值是大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km，(2)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1，(3)波長1550nm的非線性系數(shù)小于或等于5.0×10-9W-1，(4)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0，(5)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
在此，本說明書中截止波長λC，是指由ITU-T(國際電氣通信聯(lián)合會)G.650.1所定義的截止波長λC。另外，對于在本說明書中沒有特別進(jìn)行定義的用語，則是按照ITU-T G.650.1中的定義和測量方法。非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)，是根據(jù)XPM法的測定值。
該喇曼放大用光纖1，其通過使波長1550nm的波長色散值在上述(1)所述的范圍內(nèi)，能一邊抑制非線性系數(shù)一邊增大喇曼增益效率。通過使由1450nm激勵光引起的喇曼增益效率在上述(2)所述的范圍內(nèi)，能把信號光高效率地進(jìn)行喇曼放大。通過使波長1550nm的非線性系數(shù)在上述(3)所述的范圍內(nèi)，能抑制由自身相位調(diào)制和相互相位調(diào)制等非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化。通過如上述(4)所述那樣，使在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0，能抑制由四光波混合的影響而引起的信號光和激勵光的波形惡化。通過如上述(5)所述那樣，使截止波長λC小于或等于激勵光波長，能有效使用激勵光的能量。
<理論>
下面從理論上說明喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的喇曼增益效率和非線性系數(shù)與波長色散值的關(guān)系。
首先說明喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的喇曼增益效率(gR/Aeff，R)。喇曼增益系數(shù)gR，其主要是通過光纖芯(第一芯和第二芯)的組成來決定的，喇曼有效芯斷面積Aeff，R，則即使是同一芯，也隨波長色散值的不同而變化。且喇曼有效芯斷面積Aeff，R，其是由光纖在徑向上的激勵光與信號光的重疊而成，根據(jù)“ECOC2002，Symposium3.3(2002)”，則其由下面的式(4)表示。
Aeff,f=AeffPS(ωS,ωP)=∫A|RS|2dA∫A|RP|2dA/∫A|RS|2|RP|2dA---(4)]]>在此，右下角所添附的字s、p，分別表示信號光、激勵光，ωi表示角頻率，Ri(r，ωi)表示電場的橫成分(以下相同)。式(4)的積分范圍，是喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的整個斷面積A，不直接計算上面的式(4)，而把Ri(r，ωi)設(shè)定為高斯型函數(shù)，則喇曼有效芯斷面積Aeff，R，也可以作為激勵光和信號光各有效芯斷面積Aeff p、Aeff，s的平均值，由下面的式(5)表示。
Aeff，R＝(Aeff p+Aeff，s)/2 (5)在此，由式(4)表示的喇曼有效芯斷面積Aeff，R，通過式(5)就能充分良好地被近似表示在“OECC，15A2-3(2003)”中。
下面說明喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)。非線性折射率n2與喇曼增益系數(shù)gR同樣地主要是通過喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的芯的組成來決定的。因此，非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)，在芯的組成相同的情況下，信號光有效芯斷面積Aeff，s在最小時其最大。
下面說明喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2中波長色散值與Aeff，R、Aeff p和Aeff，s的關(guān)系。作為例，根據(jù)具有圖1所示折射率分布的喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2中光的電場分布，來計算波長色散值和Aeff，R、Aeff p和Aeff，s。該計算結(jié)果被模式表示在圖2。波長色散值在使第一芯直徑a對第二芯直徑b的比Ra固定不動時，其通過使第二芯直徑b變化而變化。在此，圖2所示曲線的橫軸表示波長1550nm的喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2的波長色散值[ps/nm/km]，縱軸表示波長1550nm的信號光有效芯斷面積Aeff，s[μm2]、波長1450nm的激勵光有效芯斷面積Aeff p[μm2]和根據(jù)從式(4)計算的波長1550nm的信號光和波長1450nm的激勵光的喇曼有效芯斷面積Aeff，R的中的每一個。
如圖2所示，具有圖1所示折射率分布的喇曼放大用光纖1或喇曼放大用光纖2中，喇曼有效芯斷面積Aeff，R在規(guī)定的波長色散值區(qū)域最小。因此，在使用同一芯的情況下，喇曼增益效率(gR/Aeff，R)在該喇曼有效芯斷面積Aeff，R最小的波長色散值區(qū)域中最大。另一方面，非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)，在信號光有效芯斷面積Aeff，s最小的波長色散值區(qū)域中最大。
且如圖2所示，激勵光有效芯斷面積Aeff p最小的波長色散值區(qū)域與信號光有效芯斷面積Aeff，s最小的波長色散值區(qū)域不同，由于喇曼有效芯斷面積Aeff，R能由式(5)表示，所以在合適的波長色散值區(qū)域，即在激勵光有效芯斷面積Aeff p最小的波長色散值區(qū)域中，就能同時實現(xiàn)非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)的降低和喇曼增益效率(gR/Aeff，R)的增大。
該波長色散與激勵光有效芯斷面積Aeff p和信號光有效芯斷面積Aeff，s的關(guān)系，預(yù)想是隨折射率分布和芯組成的不同而不同，但想把本發(fā)明的波長1450nm激勵光的喇曼增益效率是大于或等于5(W×km)-1的喇曼放大用光纖以更低的成本實現(xiàn)時，其折射率分布和芯組成的自由度被限制。因此，得到的波長色散與激勵光有效芯斷面積Aeff p和信號光有效芯斷面積Aeff，s的關(guān)系，也與圖2所示的結(jié)果沒有太大的變化。
<根據(jù)實測結(jié)果的考察1>
下面實際制作喇曼放大用光纖101～107(分別是與上述說明的喇曼放大用光纖1對應(yīng)的更具體的實施例)和喇曼放大用光纖401～403，并根據(jù)測量的各特性值的實測結(jié)果來說明喇曼增益效率(gR/Aeff，R)和非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)與波長色散值的關(guān)系。
喇曼放大用光纖101～107、401～403，都具有圖1折射率分布所示的結(jié)構(gòu)，并且Δ1＝2.8％、Δ2＝-0.23％、Ra＝0.45，組成也使用相同的芯。所有的都是Δclad＝0％。
測量的喇曼放大用光纖101～107、401～403的各種特性值被表示在圖3。在此，喇曼放大用光纖101～107、401～403，其是使第二芯的直徑b變化而使以波長色散為首的各種特性變化。圖3所示的“波長色散值”、“色散斜率”、“非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)”和“φ20mm的彎曲損失”中，表示了波長1550nm的各特性值。圖3所示的“-”，是表示各特性值在能測量的范圍外。即意味“零色散波長λ0”不存在于大于或等于1300nm且小于或等于1700nm的范圍內(nèi)，且意味波長1550nm的“φ20mm的彎曲損失”是小于或等于0.1dB/m。
圖3所示各特性的喇曼放大用光纖101～107，其都是波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km、波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km、1450nm激勵光引起的喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大于或等于5(W×km)-1、波長1550nm的非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)小于或等于5.0×10-9W-1、在從S帶到U帶的信號光及其激勵光的波長范圍即大于或等于1350nm且小于或等于1675nm中沒有零色散波長λ0、截止波長λC小于或等于S帶信號光的最短激勵光波長1350nm、波長1550nm的φ20mm的彎曲損失小于或等于0.1dB/m。喇曼放大用光纖104～107和401，其都是玻璃部的外徑小于或等于100μm，包覆部的外徑小于或等于150μm。
如圖3所示，把非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)相同的喇曼放大用光纖101與403進(jìn)行比較，則喇曼增益效率(gR/Aeff，R)是喇曼放大用光纖101比喇曼放大用光纖403大13％左右。把非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)相同的喇曼放大用光纖102～104與喇曼放大用光纖401進(jìn)行比較，則喇曼增益效率(gR/Aeff，R)是喇曼放大用光纖102～104比喇曼放大用光纖401大5％左右。在把喇曼放大用光纖105～107與喇曼放大用光纖402、403進(jìn)行比較時，則喇曼放大用光纖105～107與喇曼放大用光纖402、403進(jìn)行比較，非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)大7％左右，而喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大20％或20％以上。
把測量的喇曼放大用光纖101～107、401～403的波長色散值與Aeff的關(guān)系，與根據(jù)光纖中光的電場分布進(jìn)行計算的結(jié)果一起表示在圖4。在此，圖4所示的各點表示測量值，各曲線表示計算值。橫軸表示波長1550nm的光纖波長色散值[ps/nm/km]，縱軸分別表示波長1550nm的信號光有效芯斷面積Aeff，s[μm2]、波長1450nm的激勵光有效芯斷面積Aeff p[μm2]和波長1550nm的信號光與波長1450nm的激勵光引起的喇曼有效芯斷面積Aeff，R。測量值的喇曼有效芯斷面積Aeff，R，其由于不能從所述式(4)直接求得，所以其是使用式(5)從各波長色散值的信號光有效芯斷面積Aeff，s和激勵光有效芯斷面積Aeff p的各測量值計算的。且計算的喇曼有效芯斷面積Aeff，R與圖2所示的情況同樣地能使用式(4)計算出。
如圖4所示，由試作得到的實測值，與計算值非常一致，喇曼放大用光纖1如喇曼放大用光纖101～107那樣，在波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km的范圍內(nèi)，波長1450nm激勵光的有效芯斷面積最小。
該最佳的波長色散值范圍，即大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km，雖然預(yù)想是隨折射率分布和芯組成的不同而不同的，但想把本發(fā)明這樣的波長1450nm激勵光的喇曼增益效率是大于或等于5(W×km)-1的喇曼放大用光纖以更低的成本實現(xiàn)時，也沒有太大的變化。因此，把具有與本發(fā)明實施例不同折射率分布的喇曼放大用光纖設(shè)定成相同的波長色散值范圍，即大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km，也是有效的。
根據(jù)基于上述實測結(jié)果的考察，根據(jù)波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km的喇曼放大用光纖101～107，其能一邊抑制非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)，一邊增大喇曼增益效率(gR/Aeff，R)。
<根據(jù)實測結(jié)果的考察2>
下面實際制作喇曼放大用光纖201～203、301～303(分別是與上述說明的喇曼放大用光纖1對應(yīng)的更具體的實施例)和喇曼放大用光纖501、502、601、602，并根據(jù)測量的各特性值的實測結(jié)果來說明喇曼增益效率(gR/Aeff，R)、非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)與波長色散值的關(guān)系。
喇曼放大用光纖201～203、501、502、301～303、601、602都具有圖1折射率分布所示的結(jié)構(gòu)。喇曼放大用光纖201～203和501、502使用Δ1＝2.2％、Δ2＝-0.55％、Ra＝0.33的同一芯，且Δclad＝0％。而喇曼放大用光纖301～303和601、602使用的是所有都與喇曼放大用光纖201～203和501、502同一的芯，但只是Δclad不同，其Δclad＝-0.26％。因此，喇曼放大用光纖301～303和601、602是Δ1＝2.5％、Δ2＝-0.29％、Ra＝0.38、Δclad＝-0.26％。喇曼放大用光纖301～303和601、602，通過在包層區(qū)域添加F元素，Δclad為負(fù)。
在此，測量的喇曼放大用光纖201～203、501、502、301～303、601、602的各種特性被表示在圖5。圖5所示的喇曼放大用光纖201～203、501、502、301～303、601、602是使第二芯的直徑b變化來使以波長色散為首的各種特性變化。圖5所示的“波長色散值”、“色散斜率”、“非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)”和“φ20mm的彎曲損失”中，表示了波長1550nm的各特性值。圖5所示的“-”，是表示各特性值在能測量的范圍外。即意味“零色散波長λ0”不存在于大于或等于1300nm且小于或等于1700nm的范圍內(nèi)，且意味波長1550nm的“φ20mm的彎曲損失”是小于或等于0.1dB/m。
圖5表中所示的本發(fā)明喇曼放大用光纖201～203、301～303，其都是波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km、波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km、1450nm激勵光引起的喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大于或等于5(W×km)-1、波長1550nm的非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)小于或等于5.0×10-9W-1、在從S帶到U帶的信號光及其激勵光的波長范圍即大于或等于1350nm且小于或等于1675nm中沒有零色散波長λ0、截止波長λC小于或等于S帶信號光的最短激勵光波長1350nm、波長1550nm的φ20mm的彎曲損失小于或等于0.1dB/m、玻璃部的外徑小于或等于100μm，包覆部的外徑小于或等于150μm。
如圖5所示，把非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)相同的喇曼放大用光纖201與喇曼放大用光纖501進(jìn)行比較，則喇曼增益效率(gR/Aeff，R)是喇曼放大用光纖201比喇曼放大用光纖501大4％左右。把非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)相同的喇曼放大用光纖302、303與喇曼放大用光纖601進(jìn)行比較，則喇曼增益效率(gR/Aeff，R)是喇曼放大用光纖302、303比喇曼放大用光纖601大于或等于2％。在把喇曼放大用光纖202、203與喇曼放大用光纖502進(jìn)行比較時，則喇曼放大用光纖202、203比喇曼放大用光纖502，是非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)大6％左右，而喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大于或等于13％。同樣地，在把喇曼放大用光纖301與喇曼放大用光纖602進(jìn)行比較時，則喇曼放大用光纖301與喇曼放大用光纖602進(jìn)行比較，是非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)大3％左右，而喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大12％左右。
根據(jù)基于上述實測結(jié)果的考察，對于喇曼放大用光纖201～203、301～303，只要其波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km，就能一邊抑制非線性系數(shù)一邊增大喇曼增益效率。
在此，喇曼放大用光纖201～203、301～303，使用的是同一芯，但Δclad相互不同。如圖5所示，把由該Δclad的差所引起的各特性值的差，在波長1550nm的波長色散值大致相同的光纖之間進(jìn)行比較時，則喇曼放大用光纖301～303比喇曼放大用光纖201～203，波長1550nm的色散斜率絕對值、Aeff，R、Aeff p、Aeff，s、非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)減小，而喇曼增益效率(gR/Aeff，R)增大，截止波長λC長。作為喇曼放大用光纖，截止波長λC比最短激勵光波長短便可，且色散斜率絕對值、Aeff，R、Aeff p、Aeff，s、非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)小，而喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大的好。喇曼放大用光纖301～303的截止波長λC，是比S帶信號光的最短激勵光波長足夠短的值，所以，喇曼放大用光纖301～303比喇曼放大用光纖201～203更理想。即喇曼放大用光纖的Δclad是負(fù)的則是理想的。根據(jù)提高喇曼放大用光纖特性的點來看，Δclad小于或等于-0.15％則更理想，而從制造性的觀點來看，則大于或等于-0.70％是理想的。
<光通信系統(tǒng)700>
下面說明本實施例的光通信系統(tǒng)700。圖6表示了光通信系統(tǒng)700的主要概略結(jié)構(gòu)。如圖6所示，光通信系統(tǒng)700設(shè)置作為光放大器的喇曼放大器10。喇曼放大器10包括光纖線圈110，其把喇曼放大用光纖1卷繞在骨架上；激勵光源150，其輸出向該光纖線圈110供給的喇曼放大用激勵光；合波部160，其把從激勵光源150輸出的喇曼放大用激勵光向光纖線圈110供給。
圖6中還表示有信號光的輸入部170和把被喇曼放大的信號光(放大光)輸出的輸出部180，而沒表示喇曼放大器10使用的分離器和WDM耦合器等光零件。該結(jié)構(gòu)圖中，激勵光是從與信號光相反的方向輸入(后方激勵)的，但作為喇曼放大器10的結(jié)構(gòu)，也可以是激勵光從與信號光相同的方向輸入(前方激勵)的結(jié)構(gòu)，也可以是后方激勵與前方激勵組合的結(jié)構(gòu)。
使用該喇曼放大器10的光通信系統(tǒng)700，其從激勵光源150輸出的喇曼放大用激勵光，通過合波部160向光纖線圈110供給。從輸入部170輸入的信號光，在光纖線圈110中傳送的同時，通過喇曼放大用激勵光而被喇曼放大，并從輸出部180作為放大光被輸出。
這時，在輸出喇曼放大用激勵光的激勵光源150中，為了把從S帶到U帶的信號光進(jìn)行放大而設(shè)置有激光輸出裝置(圖示省略)，其在波長大于或等于1350nm且小于或等于1580nm，輸出功率大于或等于10mW。該激勵光源150所使用的激光的波長和形態(tài)，隨該喇曼放大器10的用途不同而能適當(dāng)變更。由于喇曼放大的效率隨激勵光的偏振光狀態(tài)不同而有變動，所以為了不由激勵光的偏振光狀態(tài)而使喇曼放大的效率變動，喇曼放大用激勵光是在消偏振(無偏振光狀態(tài)化)的狀態(tài)下從合波部160向光纖線圈110供給的。
該喇曼放大器10由于是使用上述的喇曼放大用光纖1，所以喇曼放大的效率高，能抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光的波形惡化，能在寬頻帶使用。
下面對于光通信系統(tǒng)700，以更具體的實施例進(jìn)行說明。以下，光纖線圈110是把其上述的喇曼放大用光纖105(具有圖3所示的各種特性)作為喇曼放大用光纖1而使用了2km，卷繞在內(nèi)徑45mm的骨架上而制成的。
光纖線圈110中喇曼放大用光纖105傳送損失的波長依賴性，被表示在圖7上。在此，圖7的橫軸表示的是光的波長[nm]，縱軸表示的是在各波長的傳送損失[dB/km]。1460nm、1530nm、1600nm、1670nm各波長的傳送損失，分別是0.76dB/km、0.65dB/km、0.60dB/km、0.63dB/km。
一般來說，若把光纖卷繞在小內(nèi)徑的骨架上，則有可能在長波長區(qū)域(約大于或等于1500nm)傳送損失增加。在光纖線圈110中，喇曼放大用光纖105是卷繞在內(nèi)徑45mm的骨架上，但如圖7所示，在長波長區(qū)域卻沒看到損失增加。這點的主要原因是由于在使用了該喇曼放大用光纖105時，信號光波長1550nm的φ20mm的彎曲損失小于或等于0.1dB/m。
而且，其包覆部的外徑是142μm，這與包覆部的外徑是250μm左右的一般光纖相比，在長度相同的情況下，光纖的體積是約30％。因此，通過使用包覆部的外徑小于或等于150μm的喇曼放大用光纖105，與使用包覆部的外徑250μm左右的其他喇曼放大用光纖的情況相比，能實現(xiàn)光纖線圈110的小型化。
一般光纖的玻璃部外徑是125μm，若把該光纖卷繞在內(nèi)徑小于60mm的骨架上，則由于施加在該光纖的彎曲應(yīng)力而一般的是可靠性降低。但上述的喇曼放大用光纖105，由于其玻璃部的外徑小于或等于100μm，所以即使卷繞在內(nèi)徑45mm的骨架上時也能把彎曲應(yīng)力抑制小，所以能不招致可靠性降低地制作光纖線圈110。
光纖線圈110，也可以是把在1.3μm帶具有零色散波長的通常單模光纖連接在其兩端上的結(jié)構(gòu)。通過這種結(jié)構(gòu)使與分離器和WDM耦合器等光零件的結(jié)合容易。例如，把在1.3μm帶具有零色散波長的通常單模光纖連接在光纖線圈110的兩端上的結(jié)果是，連接損失在單端是0.1dB。
<數(shù)值模擬結(jié)果>
下面，把對具有上述結(jié)構(gòu)的光通信系統(tǒng)700進(jìn)行的數(shù)值模擬結(jié)果表示如下。把從輸入部170輸入的信號光的波長(波道)間隔設(shè)定為是50GHz，把波長位于C帶內(nèi)、L帶內(nèi)和C+L帶內(nèi)(1530～1600nm)時，從輸入部170輸入的每1波道的信號光輸入功率設(shè)定為是0dB/ch，從輸出部180輸出的放大光輸出功率設(shè)定為是9dB/ch，把各自情況下的信號光波道數(shù)、從激勵光源150輸出的喇曼放大用激勵光的波長、從合波部160向光纖線圈110供給的激勵光功率、喇曼放大器10的功率變換效率、喇曼放大器10中信號光的非線性相位移動表示在圖8。
在此，喇曼放大器10的功率變換效率設(shè)定為[(從輸出部180輸出的放大光輸出功率合計)-(從輸入部170輸入的信號光輸入功率合計)]與(從合波部160向光纖線圈110供給的激勵光功率合計)的比[％]。但在該數(shù)值模擬中，喇曼放大器10中信號光的傳送損失只考慮了由喇曼放大用光纖105引起的傳送損失。因此，合波部160引起的傳送損失、喇曼放大器10中使用的通常單模光纖和分離器等光零件引起的傳送損失、喇曼放大用光纖105與通常單模光纖的連接損失等沒被考慮。
如圖8所示，該喇曼放大器10，其功率變換效率高且信號光的非線性相位移動小。喇曼放大用光纖105的1460nm、1530nm、1600nm、1670nm各信號光波長的波長色散值分別是-47.1ps/nm/km、-47.3ps/nm/km、-47.6ps/nm/km、-47.9ps/nm/km。因此，該喇曼放大器10，其從S帶到U帶的信號光放大效率高，能抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化，能在寬頻帶使用。
也可以代替所述光通信系統(tǒng)700而使用圖9所示的光通信系統(tǒng)701。該光通信系統(tǒng)701是本發(fā)明實施例光通信系統(tǒng)的變形例1，其具有在光通信系統(tǒng)700中進(jìn)一步設(shè)置了在骨架上卷繞有色散補償光纖(DCF)的光纖線圈的結(jié)構(gòu)。圖9表示了該光通信系統(tǒng)701的主要概略結(jié)構(gòu)。如圖9所示，光通信系統(tǒng)701代替上述的喇曼放大器10而把喇曼放大器20作為光放大器具備。喇曼放大器20，是在上述說明的喇曼放大器10的結(jié)構(gòu)中，在光纖線圈110與合波部160之間還設(shè)置了光纖線圈130。但光纖線圈130也可以不在光纖線圈110與合波部160之間，也可以設(shè)置在輸入部170與光纖線圈110之間。
喇曼放大器20包括光纖線圈110，其把喇曼放大用光纖1卷繞在骨架上；光纖線圈130，其把DCF卷繞在骨架上；激勵光源150，其輸出向這些光纖線圈110、130供給的喇曼放大用激勵光；合波部160，其把從激勵光源150輸出的喇曼放大用激勵光向光纖線圈110、130供給。
圖9中還表示有信號光的輸入部170和把被喇曼放大的信號光(放大光)輸出的輸出部180，而沒表示喇曼放大器20使用的分離器和WDM耦合器等光零件。該結(jié)構(gòu)圖中，激勵光是從與信號光相反的方向輸入(后方激勵)的，但作為喇曼放大器20的結(jié)構(gòu)，也可以是激勵光從與信號光相同的方向輸入(前方激勵)的結(jié)構(gòu)，也可以是后方激勵與前方激勵組合的結(jié)構(gòu)。
使用該喇曼放大器20的光通信系統(tǒng)701，其從激勵光源150輸出的喇曼放大用激勵光，通過合波部160向光纖線圈110、130供給。從輸入部170輸入的信號光，在光纖線圈110、130中傳送的同時，通過喇曼放大用激勵光而被喇曼放大，并從輸出部180作為放大光被輸出。而且通過該喇曼放大器20所使用的DCF，能把傳送路光纖的波長色散在寬頻帶進(jìn)行補償。
該喇曼放大器20，其由于是使用上述的喇曼放大用光纖1，所以喇曼放大的效率高，能抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光的波形惡化，能在寬頻帶使用。而且還能在寬頻帶把傳送路光纖的波長色散進(jìn)行補償。
如上所說明，喇曼放大用光纖1是通過供給激勵光而把信號光進(jìn)行喇曼放大的喇曼放大用光纖，其波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km，1450nm激勵光引起的喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大于或等于5(W×km)-1，波長1550nm的非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)小于或等于5.0×10-9W-1，在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0，截止波長λC小于或等于激勵光波長。這樣，能實現(xiàn)在抑制非線性系數(shù)的同時增大喇曼增益效率的喇曼放大用光纖1(包括喇曼放大用光纖101～107、201～203、301～303)、使用該喇曼放大用光纖1的光纖線圈110、含有該喇曼放大用光纖1的喇曼放大器10、20和包含有該放大器10、20的光通信系統(tǒng)700、701。
<光通信系統(tǒng)702>
下面說明本實施例變形例2的光通信系統(tǒng)。圖10是表示適用本發(fā)明的光通信系統(tǒng)變形例2主要概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖10所示，該光通信系統(tǒng)702設(shè)置有喇曼放大器25而代替圖6所例示的光通信系統(tǒng)700的喇曼放大器10。該喇曼放大器25設(shè)置光纖線圈115而代替所述喇曼放大器10中的光纖線圈110。其他的結(jié)構(gòu)與光通信系統(tǒng)700相同，在相同的結(jié)構(gòu)部分上付與相同的符號。
這種光通信系統(tǒng)702具備把從輸入部170輸入的信號光進(jìn)行喇曼放大而從輸出部180輸出的喇曼放大器25，其把該信號光進(jìn)行傳送的同時，通過喇曼放大器25把該信號光進(jìn)行喇曼放大。該喇曼放大器25具備喇曼放大用光纖2，其位于輸入部170與輸出部180之間的至少一部分上，且具有下面(6)～(9)所述的所有特性；激勵光源150，其把喇曼放大用激勵光向該喇曼放大用光纖2供給。這時，喇曼放大用光纖2，與所述喇曼放大用光纖1大致相同地是卷繞在骨架上，并作為光纖線圈115設(shè)置在喇曼放大器25內(nèi)。
(6)在放大用光纖輸出端的信號功率是Pout[mW/ch]、光波長多重(WDM)信號的鄰接信號波長間隔是S[nm]時，信號光波長的波長色散值小于或等于-7.39*Pout/S[ps/nm/km]
(7)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1。
(8)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0。
(9)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
該喇曼放大用光纖2通過使信號光波長的波長色散值是在上述(6)所述的范圍內(nèi)，能抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象的影響而引起的信號光波形惡化。通過使由1450nm的激勵光引起的喇曼增益效率是在上述(7)所述的范圍內(nèi)，能以高效率把信號光進(jìn)行喇曼放大。通過如上述(8)所述那樣，使在信號光波長和激勵光波長中沒有其零色散波長λ0，能抑制由四光波混合的影響而引起信號光和激勵光波形惡化的效果。通過如上述(9)所述那樣，使截止波長λC小于或等于激勵光波長而能有效使用激勵光的能量。
如圖10所示，光通信系統(tǒng)702是后方激勵的結(jié)構(gòu)，但也可以與所述光通信系統(tǒng)700、701大致相同地是前方激勵的結(jié)構(gòu)，也可以是后方激勵與前方激勵組合的結(jié)構(gòu)。光通信系統(tǒng)702也可以與所述光通信系統(tǒng)701大致相同地還具備光纖線圈130。這時光纖線圈130可以設(shè)置在光纖線圈115與合波部160之間，也可以設(shè)置在輸入部170與光纖線圈115之間。
<根據(jù)實測結(jié)果的考察3>
下面實際制作喇曼放大用光纖801～809(分別是與上述說明的喇曼放大用光纖2對應(yīng)的更具體的實施例)，并把測量的各特性值表示在圖11。圖11中，喇曼放大用光纖801～809，都具有圖1折射率分布所示的結(jié)構(gòu)，Δ1＝2.8％、Δ2＝-0.17％、Ra＝0.48，組成也使用相同的芯。所有的都是Δclad＝0％。
在此，喇曼放大用光纖801～809，是使第二芯的直徑b變化來使以波長色散為首的各種特性變化。圖11所示的“波長色散值”、“色散斜率”、“非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)”和“φ20mm的彎曲損失”中，表示了波長1550nm的各特性值。圖11所示的“-”，是表示各特性值在能測量的范圍外。即意味“零色散波長λ0”不存在于大于或等于1300nm且小于或等于1700nm的范圍內(nèi)，且意味波長1550nm的“φ20mm的彎曲損失”是小于或等于0.1dB/m。
圖11所示各特性的喇曼放大用光纖801～809，其都是波長1550nm的波長色散值小于或等于-20ps/nm/km、波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km、1450nm激勵光引起的喇曼增益效率(gR/Aeff，R)大于或等于5(W×km)-1、在從S帶到U帶的信號光及其激勵光的波長范圍即大于或等于1350nm且小于或等于1675nm中沒有零色散波長λ0、截止波長λC小于或等于S帶信號光的最短激勵光波長1350nm、波長1550nm的φ20mm的彎曲損失小于或等于0.1dB/m。喇曼放大用光纖801～809，其都是玻璃部的外徑小于或等于100μm，包覆部的外徑小于或等于150μm。
喇曼放大用光纖801～809中，波長色散值最小的喇曼放大用光纖809的波長色散的波長依賴性表示在圖12。在此，圖12的橫軸表示光的波長[nm]，縱軸表示各波長的波長色散值[ps/nm/km]。1460nm、1530nm、1550nm、1565nm、1625nm、1675nm各波長的波長色散值，分別是-22.7ps/nm/km、-21.6ps/nm/km、-21.4ps/nm/km、-21.2ps/nm/km、-20.7ps/nm/km、-20.4ps/nm/km。
即使把波長1550nm的波長色散值作為最佳值，若波長色散具有大的傾斜，則波長1550nm以外波長的波長色散值也從最佳值偏離。上述的喇曼放大用光纖809，通過使波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km，能使寬頻帶的波長色散值變動變小，在大于或等于1460nm且小于或等于1675nm這寬的整個波長范圍實現(xiàn)最佳值。
圖13是模式表示用于評價本發(fā)明光傳送系統(tǒng)的XPM影響的WDM傳送實驗系統(tǒng)一結(jié)構(gòu)例的方塊圖。如圖13所示，該WDM傳送實驗系統(tǒng)703，具有本發(fā)明的喇曼放大器40(即具有與上述喇曼放大器10、20、25中任一個相同結(jié)構(gòu)的喇曼放大器)，是用于評價由該喇曼放大器40的非線性效果引起的系統(tǒng)特性的惡化，特別是由XPM引起的惡化。這時，WDM傳送實驗系統(tǒng)703具有具備喇曼放大器40的光傳送系統(tǒng)，即本發(fā)明的光傳送系統(tǒng)(例如所述的光傳送系統(tǒng)700～702)，通過使用該喇曼放大器40評價系統(tǒng)的惡化，能評價本發(fā)明光傳送系統(tǒng)的系統(tǒng)特性的惡化(特別是由XPM引起的系統(tǒng)特性的惡化)。在此，把從波長頻帶1570.4nm到1603.2nm整個40波道的WDM信號以100GHz間隔配置，評價位于信號頻帶中央的第21號波道(波長1587.0nm)的系統(tǒng)特性圖13中，WDM光源50、51是連接40波道的CW激光器與波長調(diào)波器來實現(xiàn)的，適當(dāng)選擇必要的波道來輸出光信號?；旧掀浣Y(jié)構(gòu)是WDM光源50、51把奇數(shù)波道和偶數(shù)波道分別進(jìn)行波長調(diào)波，然后調(diào)制器52把奇數(shù)波道的信號光進(jìn)行強度調(diào)制，調(diào)制器53把偶數(shù)波道的信號光進(jìn)行強度調(diào)制。但在發(fā)明者以前的基礎(chǔ)討論中確認(rèn)位于評價對象第21號波道近旁的第15號、第17號、第19號、第23號、第25號和第27號各波道，比起通過與第21號波道相同奇數(shù)波道側(cè)的調(diào)制器52來，還是通過另一側(cè)偶數(shù)波道側(cè)的調(diào)制器53時其系統(tǒng)特性的惡化大。因此，該6個奇數(shù)波道從WDM光源51選擇，例外地使其通過偶數(shù)波道側(cè)的調(diào)制器53。
向調(diào)制器52、53輸送的電信號是圖形長231-1、10.664Gb/s周期的偽隨機數(shù)位列(PRBS)，調(diào)制形式設(shè)定為Non-return to zero(NRZ)。位被翻轉(zhuǎn)了的數(shù)據(jù)向兩個調(diào)制器52、53輸送，在偶數(shù)波道側(cè)的信號線上插入有可變延遲線54，其能調(diào)節(jié)從兩個調(diào)制器52、53輸出的光信號的位間隙(ビツトスロツト)相對關(guān)系。為了使這些位圖形相互無關(guān)，把連接用于使兩者合波的偏振波保持型3dB耦合器55和調(diào)制器52、53的光纖的長度改變2m左右。在此，之所以使用偏振波保持型的3dB耦合器55，是為了使WDM波道之間的非線性相互作用有效發(fā)生的緣故。
通過3dB耦合器55而匯總成一個的40波道的WDM信號，通過放大器EDFA56而被增幅，然后順次通過光可變衰減器(VOA)57和SMF(standard single-mode fiber)58，向喇曼放大器40輸入。向喇曼放大器40輸入的信號功率，被該VOA57調(diào)節(jié)。設(shè)置在喇曼放大器40跟前的SMF58被設(shè)置成把由喇曼放大用光纖41中的累積色散抵消那樣的長度。該喇曼放大用光纖41，其具有與本發(fā)明喇曼放大用光纖1、2的任一個相同的特性，并且是喇曼放大器40的放大媒體。通過這種設(shè)定，來自各調(diào)制器52、53的WDM信號，在喇曼放大用光纖41中在光信號功率最大的放大器輸出側(cè)，分別在時間上同步。即，第21號波道近旁的鄰接波道(從第14號波道到第20號波道和從第22號波道到第28號波道)，在相同時間把0、1進(jìn)行切換。其結(jié)果是，第21號波道接受的XPM是從這些波道接受的非線性效果相加的結(jié)果，對于第21號波道能作出最壞的狀態(tài)。
可變延遲線54，其把從調(diào)制器52輸出的光信號與從調(diào)制器53輸出的光信號的位間隙在時間上的偏移，在放大器EDFA56的輸出端設(shè)定為約1/2位。通過發(fā)明者的基礎(chǔ)討論結(jié)果判斷，這時的第21號波道的系統(tǒng)特性惡化是最大的。因此，該設(shè)定能在所有的評價中使用。用于補償喇曼放大用光纖41色散的SMF58，如上所述是配置在喇曼放大器40的前面。因此，該光信號的時間偏移在喇曼放大器40的輸出端也是同樣的。
下面說明在上述評價中使用的喇曼放大器40。圖14是模式表示喇曼放大器40一結(jié)構(gòu)例的方塊圖。如圖14所示，喇曼放大器40具有后方激勵的結(jié)構(gòu)。具體說就是，喇曼放大器40具備上述的喇曼放大用光纖41、中心波長1485nm的法布里珀羅型半導(dǎo)體激光器42、43和光零件44、45。這時，喇曼放大器40是把對法布里珀羅型半導(dǎo)體激光器42、43進(jìn)行偏振波合成的裝置作為激勵光源使用的。該激勵光源向喇曼放大用光纖41射入的激勵光的功率在所有的實驗中都被固定在410mW上。
光零件44、45，其具備分離器和WDM耦合器等，并且分別配置在喇曼放大用光纖41的前段和后段上。該光零件44、45的損失分別是0.7dB和0.85dB。圖15是表示通過WDM傳送實驗系統(tǒng)703進(jìn)行評價的喇曼放大器40增益特性一例的圖。在此使用的喇曼放大用光纖41的增益效率通過波長1450nm激勵約為6.3[(W×km)-1]。喇曼放大用光纖41的光纖長度2km、波長1450nm的損失約為0.85dB/km。如圖15所示，喇曼放大器40在第21號波道附近的增益最大。這時，頻帶整體的增益平坦度大到4～5dB，但在中央附近的20波道左右中，其平坦度被收縮到1dB以內(nèi)。
在此，返回到圖13所示的WDM傳送實驗系統(tǒng)703的說明中。從評價對象喇曼放大器40輸出的WDM信號，通過用于把XPM的相位噪聲變換成強度噪聲的SMF59，然后向使用了光前置放大器的接收機30輸入。在此把SMF59的距離設(shè)定為是50km。這是考慮到下面兩點的結(jié)果，即，在SMF59的距離短而附加的色散過小的情況下，不能把相位噪聲充分變換成強度噪聲，非線性效果的補償觀測變難的點；SMF59的距離過長時，色散的補償過大，不能達(dá)到作為評價基準(zhǔn)的BER＝10-9的點。
為了一邊把SMF59的非線性效果抑制得盡量小，一邊把向接收機30輸入的OSNR盡量地保持高，在SMF59的中間設(shè)置了串聯(lián)EDFA60。在此，由于把向被分割成二的SMF59輸入的功率設(shè)定為各自小于或等于-10dBm/ch，所以SMF59產(chǎn)生的非線性效果可以說小到了不能觀測的程度。
下面說明所述WDM傳送實驗系統(tǒng)703的接收機30。圖16是模式表示接收機30一結(jié)構(gòu)例的方塊圖。如圖16所示，接收機30具備帶通濾波器31、光前置放大器32、PIN發(fā)光二極管33和時鐘脈沖提取電路34。這時，向接收機30輸入的光信號首先順次通過用于選擇第21號波道的帶通濾波器31和光前置放大器32，然后，向用于把光信號波形進(jìn)行電變換的PIN發(fā)光二極管33和時鐘脈沖提取電路34輸入。接收機30使用該PIN發(fā)光二極管33和時鐘脈沖提取電路34的輸出，來檢測位錯誤比率(BER)。光前置放大器32是前段和后段的兩段結(jié)構(gòu)，把向該前段輸入的功率作為接收功率來定義。為了把在該前段產(chǎn)生的ASE去除掉而在光前置放大器32的中段插入了帶通濾波器。
使用以上說明的WDM傳送實驗系統(tǒng)703，為了得到10-9的BER，把需要的接收功率(接收靈敏度)作為系統(tǒng)特性的評價基準(zhǔn)，一邊變化喇曼放大器40的輸出和喇曼放大用光纖41的種類，一邊調(diào)查接收靈敏度的惡化情況。具體說就是，使用波長色散不同的多個喇曼放大用光纖，分別對有XPM影響的情況和沒有XPM影響的情況下，調(diào)查每個喇曼放大用光纖的放大器輸出功率與接收靈敏度的關(guān)系。所述的系統(tǒng)特性惡化，就是以調(diào)查的該接收靈敏度惡化的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行評價的。
圖17是例示本發(fā)明喇曼放大用光纖的色散與由XPM引起的系統(tǒng)特性惡化關(guān)系的圖。在該系統(tǒng)特性惡化的評價中，使用2km左右波長色散不同的三種喇曼放大用光纖801、806、809(具有圖11所示的各種特性)，分別對有XPM影響的情況(使用40波道的全部)和沒有XPM影響的情況(不使用幾個鄰接的波道)下，調(diào)查該每個喇曼放大用光纖的放大器輸出功率與接收靈敏度的關(guān)系。在該評價中把激勵功率設(shè)定為是一定的。因此，喇曼放大器的輸出調(diào)整，是通過光信號對喇曼放大器的輸入功率調(diào)整來進(jìn)行的。
如圖17所示，該接收靈敏度，其基本上是在有XPM影響的情況下，其隨著喇曼放大器輸出功率的上升而惡化，在沒有XPM影響的情況下，其隨著喇曼放大器輸出功率的上升一下子提高，然后則開始惡化。從圖17了解到，喇曼放大用光纖801、806、809的波長色散絕對值越大，則由XPM引起的接收靈敏度的惡化就越小。因此，在使用把所述喇曼放大用光纖41作為放大媒體的喇曼放大器40的光通信系統(tǒng)中，通過把該喇曼放大用光纖41的波長色散絕對值進(jìn)一步增大，就能抑制由該XPM引起的接收靈敏度的惡化。
為了消除XPM的影響而減去的鄰接波道的數(shù)目，根據(jù)發(fā)明者基礎(chǔ)討論的結(jié)果來判斷，其每個光纖是不同的。這時，該鄰接波道的數(shù)目越是波長色散的絕對值大而XPM的影響小的光纖，其越少。在上述系統(tǒng)特性惡化的評價中使用的三種喇曼放大用光纖(參照圖17)中，喇曼放大用光纖806、809被看作其波長色散以外的特性大致相同。而喇曼放大用光纖801，由于通過增大波長色散的絕對值而使有效芯斷面積Aeff變大，所以與其他的喇曼放大用光纖806、809相比，其喇曼增益效率(gR/Aeff，R)和非線性系數(shù)(n2/Aeff，s)稍微變小。
在這樣評價系統(tǒng)特性時，WDM傳送實驗系統(tǒng)703把喇曼放大用光纖內(nèi)的XPM設(shè)定為最大地來設(shè)定各種條件。但在光信號功率最大的喇曼放大器的輸出端，多個鄰接波道的導(dǎo)通、截止是同步的狀況是非常不自然的。該多個鄰接波道需要至少使各個位值相互無關(guān)。因此，適當(dāng)調(diào)整配置在喇曼放大器40前段的SMF58的長度，這樣，使離開100GHz的鄰接波道之間在喇曼放大器40的輸出端，在時間上恰好偏移2位。通過這種結(jié)構(gòu)，使作用在第21號波道的多個鄰接波道的位間隙在喇曼放大器40的輸出端聚齊的同時，各波道所具有的數(shù)據(jù)能隨機地進(jìn)行。通過使用采用了該結(jié)構(gòu)的WDM傳送實驗系統(tǒng)703，能進(jìn)行在實用的光通信系統(tǒng)中能發(fā)生的現(xiàn)實的且是最差條件下的試驗。為了容易比較特性，向WDM傳送實驗系統(tǒng)703最后附加的SMF59的長度，要調(diào)整成使WDM傳送實驗系統(tǒng)703整體系統(tǒng)的總色散保持一定。
圖18是說明使鄰接波道之間的數(shù)據(jù)相互無關(guān)時的由XPM引起的系統(tǒng)特性惡化的圖。圖18中，作為該系統(tǒng)特性惡化的評價結(jié)果，表示了按照上述的試驗方法對喇曼放大用光纖806、809進(jìn)行評價的結(jié)果。
在此，10.664Gb/s的位周期是93.8ps，相當(dāng)于1587nm的100GHz頻率差的波長差是約0.84nm。作為喇曼放大用光纖41而使用喇曼放大用光纖809時，其總色散是-42ps/nm，作為喇曼放大用光纖41而使用喇曼放大用光纖806時，其總色散是-87ps/nm。因此，在使用喇曼放大用光纖809時，把265ps/nm的SMF58配置在喇曼放大器40的前段，在使用喇曼放大用光纖806時，把310ps/nm的SMF58配置在喇曼放大器40的前段。這樣，在喇曼放大器40輸出端的累積色散是223ps/nm。這相當(dāng)于波長每偏移0.84nm就產(chǎn)生93.8ps兩倍的延遲。
如圖18所示，對應(yīng)于-6dBm/ch放大器輸出功率的接收靈敏度，在使用喇曼放大用光纖809的情況下，是與對應(yīng)于+3dBm/ch放大器輸出功率的接收靈敏度大致相同的，在使用喇曼放大用光纖806的情況下，是與對應(yīng)于+6dBm/ch放大器輸出功率的接收靈敏度大致相同的。即，在使用喇曼放大用光纖809的情況下，該+3dBm/ch程度(在放大用光纖輸出中是+3.85dBm/ch)的放大器輸出功率，是把由XPM引起的系統(tǒng)特性惡化，即，接收靈敏度惡化能抑制到與僅由波長色散引起的接收靈敏度惡化相同或小于或等于它的放大器輸出功率的上限。在使用喇曼放大用光纖806的情況下，該+6dBm/ch程度(在放大用光纖輸出中是+6.85dBm/ch)的放大器輸出功率，是把由XPM引起的接收靈敏度惡化能抑制到與僅由波長色散引起的接收靈敏度惡化相同或小于或等于它的放大器輸出功率的上限。
一般地可以說，XPM的效果與信號光的功率成比例地增大，而作用長度近似地與光纖色散和WDM信號波長間隔的積成反比。根據(jù)該原理來分析圖18所示的結(jié)果。把由放大器光信號引起的系統(tǒng)特性惡化能抑制到小于或等于僅由波長色散引起的接收靈敏度惡化的XPM的上限值，假定設(shè)定為是X，則該XPM的上限值X，通過使用喇曼放大用光纖的輸出功率P[mW]、喇曼放大用光纖的波長色散值D[ps/nm/km]和WDM信號的波長間隔S[nm]而由下式(6)表示。
X=k×P[mW]D×S[ps/km]=k×100.385[mW]-21.0×0.84[ps/km]=k×100.685[mW]-43.3×0.84[ps/km]---(6)]]>該式(6)中所示的k，是比例系數(shù)。
在此，通過式(6)，喇曼放大用光纖所要求的波長色散值的上限值Dmax，是由系統(tǒng)的條件即喇曼放大用光纖的輸出功率P和WDM信號的波長間隔S來決定的，分別使用上述喇曼放大用光纖809、806的各結(jié)果，其能用下式(7)、(8)來表示。
Dmax＝-7.27×P/S(7)Dmax＝-7.51×P/S(8)式(7)的上限值Dmax使用喇曼放大用光纖809的結(jié)果時的波長色散值的上限值，式(8)的上限值Dmax使用喇曼放大用光纖806的結(jié)果時的波長色散值的上限值。
該式(7)的上限值Dmax和式(8)的上限值Dmax，由于其誤差是3％左右，所以可以說大致是一致的。因此，本發(fā)明使用這兩者的平均值，通過下式(9)來定義喇曼放大用光纖所要求的波長色散值的上限值Dmax。
Dmax＝-7.39×P/S(9)通過使用該式(9)，即使怎樣地組合輸出功率P和波長間隔S，也能導(dǎo)出該喇曼放大用光纖(例如喇曼放大器4的放大媒體即喇曼放大用光纖41)所要求的波長色散值的上限值Dmax。但在通常的系統(tǒng)設(shè)計中，一般地是喇曼放大器的放大器輸出功率比+3dBm/ch大，而WDM的信號間隔是100GHz。因此，在通常的系統(tǒng)設(shè)計中，即使波長色散值D大于或等于-20ps/nm/km，也幾乎是不容許的。因此，在通常的系統(tǒng)設(shè)計中，對于在喇曼放大用光纖801～809等中例示的喇曼放大用光纖2，就要求其波長1550nm的波長色散值小于或等于-20ps/nm/km。
本實施例的敘述，表示的是本發(fā)明的喇曼放大用光纖、光纖線圈、喇曼放大器和光通信系統(tǒng)的一例，并不被其所限定。關(guān)于本實施例的喇曼放大用光纖1、2，光纖線圈110、115、130，喇曼放大器10、20、25，光通信系統(tǒng)700、701、702的細(xì)部結(jié)構(gòu)和詳細(xì)動作等，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以適當(dāng)進(jìn)行變更。
如上，本發(fā)明的喇曼放大用光纖、光纖線圈、喇曼放大器和光通信系統(tǒng)，在信號光的喇曼放大中是有用的，其特別適用于一邊抑制由非線性效果引起的系統(tǒng)特性惡化，一邊提高放大效率來進(jìn)行喇曼放大。
權(quán)利要求
1.一種喇曼放大用光纖，其是通過供給激勵光而把信號光進(jìn)行喇曼放大，其特征在于，具有下面(1)～(5)所述的所有特性，(1)波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km；(2)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1；(3)波長1550nm的非線性系數(shù)小于或等于5.0×10-9W-1；(4)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0；(5)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
2.如權(quán)利要求1所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km。
3.如權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，波長1550nm的φ20mm彎曲損失小于或等于0.1dB/m。
4.如權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，零色散波長λ0是在小于或等于1350nm或大于或等于1675nm的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，截止波長λC小于或等于1350nm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，玻璃部的外徑小于或等于100μm。
7.如權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大用光纖，其特征在于，包覆部的外徑小于或等于150μm。
8.一種光纖線圈，其特征在于，把權(quán)利要求1～7任一項所述的喇曼放大用光纖卷繞在骨架上。
9.如權(quán)利要求8所述的光纖線圈，其特征在于，在兩端連接有在1.3μm帶具有零色散波長的單模光纖。
10.一種喇曼放大器，其特征在于，其是把從輸入部輸入的信號光進(jìn)行喇曼放大并從輸出部輸出的喇曼放大器，其包括權(quán)利要求1～7中任一項所述的喇曼放大用光纖，其設(shè)置在所述輸入部與所述輸出部之間的至少一部分上；激勵光供給裝置，其把所述喇曼放大用的激勵光向所述喇曼放大用光纖中供給。
11.如權(quán)利要求10所述的喇曼放大器，其特征在于，在所述輸入部和所述輸出部之間的至少一部分上設(shè)置所述喇曼放大用光纖以外的光纖。
12.如權(quán)利要求11所述的喇曼放大器，其特征在于，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是設(shè)置在所述喇曼放大用光纖與所述輸出部之間的至少一部分上。
13.如權(quán)利要求11或12所述的喇曼放大器，其特征在于，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是色散補償光纖。
14.如權(quán)利要求11或12所述的喇曼放大器，其特征在于，所述喇曼放大用光纖以外的光纖是正色散光纖。
15.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，具備權(quán)利要求10～14中任一項所述喇曼放大器，其在傳送信號光的同時，通過所述喇曼放大器把該信號光進(jìn)行喇曼放大。
16.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，具備所述喇曼放大器，其包括喇曼放大用光纖和激勵光供給裝置，所述喇曼放大用光纖設(shè)置在把從輸入部輸入的信號光進(jìn)行喇曼放大并從輸出部輸出的喇曼放大器的所述輸入部與所述輸出部之間的至少一部分上，并具有下面(6)～(9)所述的所有特性；所述激勵光供給裝置，其把所述喇曼放大用的激勵光向該喇曼放大用光纖中供給，在傳送信號光的同時，通過所述喇曼放大器把該信號光進(jìn)行喇曼放大，(6)在喇曼放大用光纖輸出端的信號功率是Pout[mW/ch]、光波長多重信號的鄰接信號波長間隔是S[nm]時，信號光波長的波長色散值小于或等于-7.39*Pout/S[ps/nm/km]；(7)1450nm激勵光引起的喇曼增益效率大于或等于5(W×km)-1；(8)在信號光波長和激勵光波長中沒有零色散波長λ0；(9)截止波長λC小于或等于激勵光波長。
17.如權(quán)利要求16所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述喇曼放大用光纖的波長1550nm的波長色散值小于或等于-20ps/nm/km。
18.如權(quán)利要求16所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述喇曼放大用光纖的波長1550nm的波長色散值大于或等于-70ps/nm/km且小于或等于-30ps/nm/km。
19.如權(quán)利要求16～18任一項所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述喇曼放大用光纖的波長1550nm的色散斜率絕對值小于或等于0.05ps/nm2/km。
20.如權(quán)利要求15或16所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其所述信號光的波長存在于1460nm～1530nm、1530hm～1565nm、1565nm～1625nm、1625nm～1675nm這四個波長頻帶中的至少一個波長頻帶區(qū)域內(nèi)。
21.如權(quán)利要求15或16所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，其所述信號光的波長存在于1460nm～1530nm、1530nm～1565nm、1565nm～1625nm、1625nm～1675nm這四個波長頻帶中的至少二個相鄰的波長頻帶區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種一邊抑制由非線性效果引起的系統(tǒng)特性惡化，一邊增大放大效率的喇曼放大用光纖(1)。喇曼放大用光纖(1)是通過供給激勵光而把信號光進(jìn)行喇曼放大的喇曼放大用光纖，波長1550nm的波長色散值是大于或等于－70ps/nm/km且小于或等于－30ps/nm/km，1450nm激勵光引起的喇曼增益效率(g
文檔編號H01S3/30GK1806200SQ20058000054
公開日2006年7月19日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者谷口友規(guī), 江森芳博, 杉崎隆一, 小栗淳司, 八木健 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社