专利名称：光纤放大器和使用该光纤放大器的光通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤放大器和使用该光纤放大器的光通信系统。
背景技术：
光通信系统的通信容量的大容量化，近年来已日益成为重要的问题。作为通信容量的大容量化的途径之一，有波分多路复用光纤通信系统(WDM系统)。为了实现该WDM系统的大容量化和多信道化，需要具有在更宽的波长区域具有平坦的增益特性的放大器，根据预测，将来需要100nm以上的带宽。
以往，作为光纤通信系统用的放大器，使用的是掺铒的光纤放大器(EDFA)、掺铥的光纤放大器(TDFA)和掺镨的光纤放大器(PDFA)等掺稀土类金属的光纤放大器。但是，在这些掺稀土类金属的光纤放大器中，可以放大信号的区域与所使用的稀土类金属的种类有关，不能任意变更。另外，其平坦增益带宽最大约为40nm。在掺入稀土类金属的光纤放大器中，不能放大1510～1530nm的区域和1460nm以下的区域的信号光。使用掺稀土类金属的光纤放大器，为了得到100～200nm左右的平坦增益带宽，必须将3～四个不同波段用的放大器组合使用，从而将招致系统的复杂化和高成本化。
另一方面，近年来正在研究可以放大掺稀土类金属的光纤放大器不能放大的区域的光信号和将放大频带设定到任意的波段的拉曼(Raman)光纤放大器。使用现有技术的二氧化硅光纤的拉曼放大器(以下，称为二氧化硅拉曼放大器)的结构示于
图1(a)。关于该拉曼放大器，已在“H.Masuda et al.，Tech.Dig.of ECOC，pp.139-140，1998”中作了介绍。该光放大器放大经过波分多路复用的输入信号。该拉曼放大器具有作为增益媒质的光纤51、对其进行光激励的激励光源53和将该激励光源的激励光和信号光混合的耦合器52。光纤主要是高数值孔径(NA)的二氧化硅光纤。但是，通常设置在光纤的前后的不言而喻的光部件(分离器等)，为了简单起见，在图1(a)中省略了。
图1(a)的放大器，在很多情况下经常采用。具有信号光与激励光的传输方向相反的配置即后方激励的结构。但是，即使是前方激励的放大器，以下所述的情况同样也成立。激励光源的激励光的波长可以是单个也可以是多个。单一波长激励的二氧化硅拉曼放大器的增益系数频谱示于图1(b)。其中，横轴表示信号光波长与激励光波长之差。单一波长激励的二氧化硅拉曼放大器的增益系数频谱在100nm附近具有单一的峰值。该二氧化硅拉曼放大器的平坦增益频带在单一波长激励中高达20nm。
关于平坦增益频带的扩大，Y.Bmori et al.在“Proc.of OFC，PD19，1999”中使用10多个波长的多波长激励进行增益频谱平坦化和宽频带化处理，得到了具有达到100nm的平坦增益带宽的二氧化硅拉曼放大器。该带宽受到二氧化硅光纤的物理特性限制。另外，该二氧化硅拉曼放大器需要准备10多个波长不同的光源和将该光源的光混合的光电路，成本非常高。
但是，光增益可以用低成本的放大器结构得到连续平坦带宽时的典型的带宽的极限约为60nm。
因此，为了实现WDM系统的大容量化和多信道化，仍然要求放大器具有比以往更宽的带宽(大于带宽60nm)并且具有更平坦的增益特性。
发明内容
本发明就是鉴于这样的问题而提出的，目的旨在提供通过将多个增益频谱组合重叠而在宽频带中实现平坦的增益频谱的光纤放大器和使用该光纤放大器的光通信系统。
本发明的发明人在作为增益媒质而使用亚碲酸盐玻璃的拉曼放大器(以下，称为亚碲酸盐拉曼放大器)中，在使用相同激励波长时发现其增益系数频谱位于波长比二氧化硅拉曼放大器的增益系数频谱长的长波长侧。图2表示单一波长激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益系数频谱。其中，横轴表示信号光波长与激励光波长之差。由图2可知，亚碲酸盐拉曼放大器在波长差＝170nm和90nm附近具有峰值(以下，分别将它们称为第一峰值P1和第二峰值P2)，在波长差＝120nm附近具有谷值(以下，称为第一谷底B1)。另外，在第二峰值的短波长侧，其增益系数减小(以下，将该区域称为第二谷底B2)。
这样，在亚碲酸盐拉曼放大器中，由于其斯托克斯移动(Stokes shift)比二氧化硅拉曼放大器大，并且第一峰值P1与第二峰值P2的间隔宽，所以，有可能作为更宽频带的放大器使用。为了在WDM系统中使用亚碲酸盐拉曼放大器，必须增大位于第一峰值P1与第二峰值P2间的第一谷底B1的增益系数，并使该增益系数实现平坦化。另外，如果能够同时增大第二谷底B2的增益系数，则可认为进而作为将来使用更宽频带的WDM系统用的放大器是有用的。
另外，亚碲酸盐拉曼放大器的增益系数比二氧化硅拉曼放大器的增益系数大，所以，使用更短的亚碲酸盐玻璃光纤便可得到同等的增益系数。根据这一事实，使用亚碲酸盐拉曼放大器也是有利的。
本发明的第一样式的拉曼放大器的特征在于具有由波长不同的至少二个激励光激励的亚碲酸盐光纤，这些激励光的波长具有一定量的差。这里，该拉曼放大器也可以具有多个亚碲酸盐光纤，采用多级结构(实施例1和实施例2)。
本发明的第二样式的拉曼放大器的特征在于具有由单一光激励的亚碲酸盐光纤和由单一光激励的二氧化硅光纤，这些激励光的波长不同(实施例3～实施例5)。
本发明的第三样式的拉曼放大器的特征在于具有交替地配置的多个亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤，用波长不同的至少二个激励光激励这些光纤(实施例6)。
本发明的第四样式的拉曼放大器的特征在于具有由单一光激励的亚碲酸盐光纤和由波长不同的多个光激励的二氧化硅光纤(实施例7)。
本发明的第五样式的拉曼放大器的特征在于具有由波长不同的多个光激励的亚碲酸盐光纤和由单一光激励的二氧化硅光纤(实施例8)。
本发明的第六样式的拉曼放大器的特征在于具有由波长不同的多个光激励的亚碲酸盐光纤和由波长不同的多个光激励的二氧化硅光纤。该拉曼放大器也可以进而具有由波长不同的多个光激励的附加的亚碲酸盐光纤(实施例9和实施例10)。
本发明的第七样式的拉曼放大器的特征在于具有掺入稀土类金属的光纤和亚碲酸盐光纤，分别由不同的波长的激励光激励这些光纤(实施例11～实施例14)。
本发明的第八样式的拉曼放大器的特征在于具有掺入了低浓度的铒的亚碲酸盐光纤，用二个激励光激励该光纤(实施例15和实施例16)。
本发明的第九样式的光通信系统的特征在于具有亚碲酸盐光纤和形成传输路径的二氧化硅光纤，分别用不同的波长的激励光激励这些光纤(实施例17)。
本发明的第十样式的光通信系统的特征在于具有由单一光或波长不同的多个光激励的亚碲酸盐光纤，由单一光或波长不同的多个光激励的第一二氧化硅光纤和由单一光或波长不同的多个光激励的形成传输路径的第二二氧化硅光纤(实施例18)。
本发明的光纤放大器是以使用亚碲酸盐光纤为基本的拉曼光纤放大器，具有将1)用二个波长激励亚碲酸盐光纤、2)分别用不同的波长激励亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤、3)用一个或二个波长激励以低浓度掺Er的亚碲酸盐光纤和4)用不同的波长激励亚碲酸盐光纤和掺Tm的光纤适当地组合从而实现平坦增益带宽的扩大、噪音指数的降低和放大器的输出增大等效果。另外，可以使用少数的激励光源获得前述效果，所以，对放大器的低成本化也是有利的。
此外，本发明的光通信系统是使用应用了亚碲酸盐光纤的中继器和进行分布放大的二氧化硅光纤传输线路的系统，通过将上述手段组合，使用少数的激励光源就可以实现平坦增益带宽的扩大、噪音指数的降低和放大器的输出增大等效果。
在下面参照附图对本发明实施例的描述中，将会更加清楚地了解本发明的上述和其它目的，效果，特征和优点。
附图简述图1是表示现有技术的二氧化硅拉曼放大器的结构和增益系数频谱的图，图1(a)表示二氧化硅拉曼放大器的结构，图1(b)表示二氧化硅拉曼放大器的增益系数频谱。
图2是表示使用单一波长激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益系数频谱的图。
图3是表示本发明实施例1的拉曼放大器的结构的图。
图4是表示本发明实施例1的亚碲酸盐拉曼放大器的增益系数频谱的曲线图，图4(a)是表示实施例1的增益(dB为单位的相对值)频谱的曲线图，图4(b)是表示实施例2的增益(dB为单位的相对值)频谱的曲线图。
图5是表示本发明实施例2的拉曼放大器的结构的图。
图6是表示本发明实施例3的拉曼放大器的结构的图。
图7是表示本发明实施例4的拉曼放大器的结构的图。
图8是表示本发明实施例5的拉曼放大器的结构的图。
图9是表示本发明实施例6的拉曼放大器的结构的图。
图10是表示本发明实施例7的拉曼放大器的结构的图。
图11是表示本发明实施例7的拉曼放大器的增益频谱的曲线图，图11(a)是表示比较用的实施例4的增益(dB为单位的相对值)频谱的曲线图，图11(b)是表示实施例8的增益(dB为单位的相对值)频谱的曲线图。
图12是表示本发明实施例8的拉曼放大器的结构的图。
图13是表示单一波长激励和二波长激励的亚碲酸盐光纤的拉曼增益的曲线图。
图14是表示本发明实施例9的拉曼放大器的结构的图。
图15是表示本发明实施例10的拉曼放大器的结构的图。
图16是表示本发明实施例11的拉曼放大器的结构的图。
图17是表示本发明实施例12的拉曼放大器的结构的图。
图18是表示本发明实施例13的拉曼放大器的结构的图。
图19是表示本发明实施例14的拉曼放大器的结构的图。
图20是表示本发明实施例15的拉曼放大器的结构的图。
图21是表示本发明实施例16的拉曼放大器的结构的图。
图22是表示本发明实施例17的光通信系统的结构的图。
图23是表示本发明实施例18的光通信系统的结构的图。
具体实施例方式
本发明涉及使用亚碲酸盐光纤的拉曼放大器和光通信系统，特别是作为传输光纤的低损失波段的1.3-1.5μm段的信号光用的拉曼放大器和使用该拉曼放大器的光通信系统。通常，拉曼放大器通过选择其激励光波长，可以在任意的波长区域进行放大。
在本说明书中，所谓将二个要素「串联连接」，就意味着在这二个要素之间没有分支地传输信号光。这并不是要排除在这二个要素之间存在惯用的光部件(用于导入激励光的耦合器等)。
实施例1本发明的实施例1是图3所示的光纤放大器。该光纤放大器包括亚碲酸盐光纤和具有相互不同的激励光波长的二个激光光源，上述二个激光光源的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
在图3中，作为增益媒质的光纤是亚碲酸盐光纤。二个激光光源5a和5b的激励光由耦合器4混合，然后，通过耦合器2从与信号光相反的方向入射到亚碲酸盐光纤1上。
可以使用的亚碲酸盐光纤具有TeO2-ZnO-M2O-L2O3或TeO2-ZnO-M2O-L2O3-QO2的组成。该组成中，M表示一种或多种碱金属，L表示B、Bi、La、Al、Ce、Yb或Lu的至少一种以上的金属，Q表示Ge、Si或Ti的至少一种以上的金属。另外，也可以将亚碲酸盐光纤作为色散补偿光纤。
作为激光光源5a、5b，可以使用半导体激光模块(LDM)或拉曼激光等。特别是由于LDM是小型的、可靠性高、寿命长的激光器等理由，LDM是实用的。因此，本发明下述的实施例中，也使用LDM作为激光光源，但是，显而易见，使用LDM以外的激光光源也可以获得同样的效果。设二个LDM5a、5b为LDM-1和LDM-2，它们的激励光波长分别为λ1和λ2。
另外，在图3中，将LDM-1和LDM-2的激励光混合后的多个波长的激励光通过耦合器2入射到亚碲酸盐光纤1上。但是，也可以不将LDM-1和LDM-2的激励光混合而分别入射到亚碲酸盐光纤上。
此外，在图3中，表示的是信号光入射方向与激励光入射方向相反的后方激励的配置，但是，也可以使用信号光入射方向与激励光入射方向相同的前方激励。
或者，也可以在图3的亚碲酸盐光纤1或耦合器2之后设置增益均衡器，使增益系数频谱更平坦化。
为了实现本实施例的拉曼放大器的平坦增益带宽的扩大，必须将λ1和λ2设定为由使用波长λ2的激励光的增益系数的第一峰值补偿使用波长λ1的激励光的增益系数的频谱的第一谷底。由图2所示的增益系数频谱可知，使λ1与λ2之差为30nm～70nm时，可以实现平坦增益带宽的扩大。λ1与λ2之差最好为35nm～60nm，而40nm～50nm则更好。特别是λ1-λ2为50nm时最好。
拉曼放大器可以在与激励光波长相应的任意的波段工作，其增益带宽与其说由波长莫如说由能量或波数(cm-1，读作凯塞(Kays Er))正确地规定。例如，上述1.55μm波段的波长差30nm～50nm约等于125～290cm-1的波数差。该波数差在任意的波段保持。125cm-1的波数差在1.55μm波段与波长差30nm相当，但是，在1.4μm波段则与其0.82倍的波长差24.5nm相当。
或者，也可以具有激励光波长相互不同的三个以上的激光光源，取代上述二个激光光源。即，使用三个以上的激光光源时，实际上也可以视为是与上述相同的激励波长配置。具体而言，可以将上述三个以上的激光光源分为波长区域不重叠的二个波长组，而与它们的中心波长对应的激励光的波数之差的绝对值是125～290cm-1。
设n波长(λ1-λn)的波长组的光功率分别为P1-Pn时，则中心波长λc定义为λc=Σt=1nλtPt/Σt=1nPt]]>定量地说明时，设第1波长组为λ11～λ1n、第二波长组为λ21～λ2m(但是，λ11～λ1n＞λ21～λ2m)、第一波长组的中心波长为λ1c、第二波长组的中心波长为λ2c时，只要λ1c与λ2c之差为30nm～70nm就可以。因此，与中心波长λ1c和λ2c相当的光间的波数差的绝对值为125～290cm-1。
例如，可以使用激励光的波长和功率分别为1460nm、200mW，1450nm、50mW，1410nm、200mW和1400nm、50mW的四波长结构。这时，1460nm、200mW和1450nm、50mW的二个激励光的中心波长是1458nm，而1410nm、200mW和1400nm、50mW的二个激励光的中心波长是1408nm。这二个中心波长之差为50nm，所以，该四波长结构就与上述二波长激励的结构等价。
为了使用上述激励光的波长设定实现平坦增益带宽的扩大，必须控制利用各激励光得到的增益系数的大小。增益系数的控制通过适当地设定各光源LDM-1和LDM-2的输出功率而实施。
例1在图3的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长定为1460nm、将功率定为500mW。另外，将LDM-2的激励光的波长定为1410nm、将功率定为500mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m。
由本实例得到的增益(dB为单位的相对值)频谱示于图4(a)。在本实施例中，在约1500nm～约1650nm的约150nm的范围内(平坦增益带宽)可以得到平坦的增益频谱。该平坦增益带宽比先有技术的约60nm的平坦增益带宽显著地扩大了。
另外，在本实施例中使用的亚碲酸盐光纤与现有技术的二氧化硅拉曼放大器的二氧化硅光纤相比，非常短，但是，却具有基本上相等或更大的增益系数。
例2
除了将LDM-2的激励光的波长定为1420nm外，和实施例1相同。
由本实例得到的增益频谱示于图4(b)。在本实施例中，也可以在约1500nm～约1650nm的约150nm的范围内(平坦增益带宽)得到平坦化的增益频谱。该平坦增益带宽也比现有技术的约60nm的平坦增益带宽显著地扩大了。
实施例2本发明的实施例2就是图5所示的光纤放大器，包括二个亚碲酸盐光纤、设置在这二个亚碲酸盐光纤中间的增益均衡器和具有相互不同的激励光波长(λ1和λ2)的二个激光光源。
在图5中，亚碲酸盐光纤1a、耦合器2a、增益均衡器15、亚碲酸盐光纤1b和耦合器2b串联连接。二个激光光源5a和5b的激励光由耦合器4混合。混合的激励光由分频器16进行分频，一方导入耦合器2a，激励亚碲酸盐光纤1a，另一方导入耦合器2b，激励亚碲酸盐光纤1b。
本实施例使用的亚碲酸盐光纤和实施例1使用的一样。
激励光分别供给二个亚碲酸盐光纤。这时，也可以将各个亚碲酸盐光纤用的激励光源分开设置，但是，为了使拉曼放大器的结构简化和降低成本，最好使用图5所示的一个光源装置3。使用三个以上的激光光源时也一样。另外，图5表示的是后方激励的配置，但是，在本实施例中也可以进行前方激励。
为了实现本实施例的拉曼放大器的平坦增益带宽的扩大，波长λ1和λ2满足的条件和实施例1相同。即，将λ1与λ2之差取为30nm～70nm时，就可以实现平坦增益带宽的扩大。特别是最好λ1-λ2为50nm。另外，在用于放大1.55μm的信号的波段，与上述波长差30nm～70nm对应的二个激励光的波数差约为125-290cm-1。
或者，也可以和实施例1一样使用三个以上的激光光源的激励光。这时，将该三个以上的激励光分为波长区域不重叠的二个波长组，将这些激励光的波长设定为使与它们的中心波长对应的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
将增益均衡器15设置在亚碲酸盐光纤1a与1b间的位置，使为了保持拉曼放大器的高输出功率。这时，在信号光由于增益均衡器15而是受到所希望的损失之后，由后级的亚碲酸盐光纤1b进行放大，所以，拉曼放大器的输出功率由后级的亚碲酸盐光纤1b的输出功率决定，可以得到高的数值。另一方面，将增益均衡器15设置到最后级即亚碲酸盐光纤1b之后时，得到的输出功率就降低为从亚碲酸盐光纤1b的输出功率中减去增益均衡器15的损失部分后的数值。
增益均衡器的传输损失频谱特性，在考虑例如图4的增益频谱之后决定。例如，对于图4(a)的增益频谱，利用具有传输损失频谱的峰值波长约为1560nm、传输损失频谱的半值宽约为20nm的高斯型形状的传输损失频谱的增益均衡器，在约1500-1650nm的波段可以简单地进行概略的增益均衡处理。
例3在图5的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1460nm、将其功率取为500mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1410nm、将其功率取为500mW。亚碲酸盐光纤1a和1b的长度分别为200m和180m。使用具有峰值波长约1560nm、峰值损失8dB和半值宽约20nm的高斯型形状的传输损失频谱的增益均衡器。
在本实例的拉曼放大器中，在约1500-1650nm的波段可以得到平坦的增益频谱。另外，增益频谱的平坦性与不使用增益均衡器的情况相比，提高了8dB。
实施例3本发明的实施例3是图6所示的光纤放大器，包括亚碲酸盐光纤、二氧化硅光纤、具有相互不同的激励光波长的二个激光光源和将这些激光光源的激励光与信号光混合的二个耦合器。
在图6中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a、二氧化硅光纤11和耦合器2b串联连接，第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2a激励亚碲酸盐光纤1，第二激光光源5b的激励光(λ2)通过耦合器2b激励二氧化硅光纤11。
在本实施例中，通过使由第一激光光源的激励光(λ1)得到的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱的第一谷底与由第二激光光源的激励光(λ2)得到的二氧化硅光纤的增益系数频谱的峰值重叠而进行补偿。通过将λ1与λ2之差设定为λ2-λ1＝25±15nm即10nm＜λ2-λ1＜40nm，可以实现该补偿。λ1与λ2之差λ2-λ1最好为15nm～35nm，而20nm～30nm则更好。另外，在用于放大1.55μm波段的信号的激励光的波段，与上述波长差10nm～40nm对应的二个激励光的波数差约为42～166cm-1。
二氧化硅光纤11的最佳的光纤参量与在高速(例如10Gbit/s)的光通信系统中使用的色散补偿光纤(DCF)类似，所以，可以将DCF作为本实施例的二氧化硅光纤11使用。这里，所谓DCF，就是用于补偿由于传输光纤的折射率的波长色散而畸变的光脉冲的波形的具有逆色散特性的光纤。在现实中，使用1.3μm零色散光纤的传输线路用的典型的DCF与典型的拉曼放大器用的二氧化硅光纤的组成及数值孔径基本上相同。另外，对于典型的亚碲酸盐光纤，例如在1.5μm波段具有负色散，所以，可以和上述二氧化硅光纤一样作为色散补偿光纤使用。
在本实施例中，对于信号光，最好将亚碲酸盐光纤1配置到前级。这是因为，该配置的方式噪音指数低。其原因在于，二氧化硅光纤的拉曼增益带宽比亚碲酸盐光纤的带宽窄。例如，在λ1＝1450nm时，亚碲酸盐光纤的拉曼增益带宽具有约为1460～1620nm的值。这时，必须将二氧化硅光纤用的激励光的波长λ2设定为约1475nm。但是，二氧化硅光纤的拉曼增益限定在λ2+130nm以下的区域(这时为1605nm以下)。如果将二氧化硅光纤配置到前级，在比λ2+130nm长的长波长区域(比1605nm长的长波长的区域)将由于二氧化硅光纤内的损失而引起噪音指数增加。因此，最好将亚碲酸盐光纤配置到前级。
为了使用上述激励光的波长设定进行平坦增益带宽的扩大，必须控制由各激励光得到的增益系数的大小。增益系数的控制，通过适当地设定各光源LDM-1和LDM-2的输出功率和二氧化硅光纤及亚碲酸盐光纤的长度而实施。
例4在图6的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为300mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为300mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1550～1630nm的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
实施例4本发明的实施例4是图7所示的光纤放大器，包括亚碲酸盐光纤、二氧化硅光纤、具有相互不同的激励光波长的第一和第二激光光源以及将第一和第二激光光源的激励光混合的耦合器。
在图7中，亚碲酸盐光纤1、二氧化硅光纤11和耦合器2串联连接，第一激光光源5a的激励光(λ1)和第二激光光源5b的激励光(λ2)由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2按照二氧化硅光纤11和亚碲酸盐光纤1的顺序进行传播。信号光从亚碲酸盐光纤侧入射(即，对于信号光，亚碲酸盐光纤位于前级)。
在本实施例中使用的亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤与在实施例3中所述的相同。
第一和第二激光光源5a和5b的波长不同的二个激励光先激励二氧化硅光纤11后，在二氧化硅光纤11中未受损失的部分从二氧化硅光纤11射出。然后，从二氧化硅光纤11射出的二个激励光激励亚碲酸盐光纤1。
在本实施例中，使由第一激光光源的激励光(λ1)得到的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱的第一谷底与由第二激光光源的激励光(λ2)得到的二氧化硅光纤的增益系数频谱的峰值重叠而进行补偿。通过将λ1与λ2之差设定为λ2-λ1＝25±15nm即10nm＜λ2-λ1＜40nm，可以实现这样的补偿。λ1与λ2之差λ2-λ1最好为15nm～35nm，而20nm～30nm为更好。另外，在用于放大1.55μm波段的信号的激励光的波段，与上述ihc ta差10nm～40nm对应的二个激励光的波数差约为42～166cm-1。
本实施例的整体拉曼放大器的增益系数频谱包含由波长λ1的激励光决定的二氧化硅光纤的增益系数频谱、二氧化硅光纤引起的波长λ1的激励光的衰减和由波长λ1的激励光决定的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱，所以，与使用相同的λ1和λ2的实施例3的拉曼放大器的情况有若干不同。
在本实施例的拉曼放大器中，对于信号光，最好将亚碲酸盐光纤1配置到前级，但是，也可以将二氧化硅光纤11与亚碲酸盐光纤1交换，而将二氧化硅光纤11配置到前级。
例5在图7的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为300mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为300mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1550-1630nm的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
实施例5本发明的实施例5是图8所示的光纤放大器，包括亚碲酸盐光纤、二氧化硅光纤、具有相互不同的激励光波长的第一和第二激光光源以及配置在上述亚碲酸盐光纤与上述二氧化硅光纤之间的反射第一或第二激光光源的激励光的反射元件。
在图8中，亚碲酸盐光纤1、反射元件12、二氧化硅光纤11和耦合器2串联连接，第一激光光源5a的激励光(λ1)和第二激光光源5b的激励光(λ2)由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2入射到二氧化硅光纤11中。信号光从亚碲酸盐光纤侧入射(即，对于信号光，亚碲酸盐光纤位于前级)。
反射元件12有选择地仅反射波长λ2的激励光，可以使用光纤光栅等。
在本实施例中，从耦合器2入射到二氧化硅光纤11中的波长λ1和λ2的激励光都激励二氧化硅光纤，从二氧化硅光纤11中射出。并且，仅波长λ2的激励光由反射元件12反射，再次入射到二氧化硅光纤11中，用于对其进行激励。另一方面，波长λ1的激励光通过反射元件12入射到亚碲酸盐光纤1中，对其进行激励。
在本实施例中，也和实施例4一样，使由第一激光光源的激励光(λ1)得到的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱的第一谷底与由第二激光光源的激励光(λ2)得到的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱的峰值重叠而进行补偿。通过将λ1与λ2之差设定为λ2-λ1＝25±15nm即10nm＜λ2-λ1＜40nm，可以实现这样的补偿。λ1与λ2之差λ2-λ1最好为15nm-35nm，而20nm-30nm为更好。另外，在用于放大1.55μm波段的信号的激励光的波段，与上述补偿差10nm-40nm对应的二个激励光的波数差约为42-166cm-1。
本实施例的整体拉曼放大器的增益系数频谱包含由波长λ1的激励光决定的二氧化硅光纤的增益系数频谱和由二氧化硅光纤引起的波长λ1的激励光的衰减，所以，与使用相同的λ1和λ2的实施例3和实施例4的拉曼放大器的增益系数频谱有若干不同。
在本实施例中，对于信号光，最好将亚碲酸盐光纤1配置到前级。其理由和实施例3所述的一样。但是，将二氧化硅光纤11和亚碲酸盐光纤1的位置颠倒，并且使反射元件(光纤光栅)的中心波长为λ1，将二氧化硅光纤配置到前级，使波长λ1的光仅激励亚碲酸盐光纤1，也可以得到同样的效果。
例6在图8的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长λ1取为1450nm，将其功率取为300mW。另外，将LDM-2的激励光的波长λ2取为1475nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1550-1630nm的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。此外，波长λ2的激励光的功率可以比实施例5低。这是因为，设置了反射元件12，由于反射元件12的反射，波长λ2的光仅激励二氧化硅光纤11。
实施例6本发明的实施例6是图9所示的光纤放大器，包括多个亚碲酸盐光纤、多个二氧化硅光纤、具有相互不同的激励光波长的二个激光光源和将这些激光光源的激励光混合的耦合器，上述多个亚碲酸盐光纤和上述多个二氧化硅光纤分别相互相邻地配置。
在图9中，亚碲酸盐光纤1a和1b与二氧化硅光纤11a和11b交替地配置，对于这些光纤的信号光，耦合器2连接在后级。第一激光光源5a的激励光(λ1)和第二激光光源5b的激励光(λ2)由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2入射到交替地配置的光纤中。
二个激励光的波长λ1和λ2应满足的条件与实施例4相同。最好将λ1与λ2之差设定为λ2-λ1＝25±15nm即10nm＜λ2-λ1＜40nm。λ1与λ2之差λ2-λ1最好为15nm-35nm，而20nm-30nm则更好。另外，在用于放大1.55μm波段的信号的激励光的波段，与上述波长差10nm-40nm对应的二个激励光的波数差约为42-166cm-1。
在图9中，表示出了将二个亚碲酸盐光纤和二个二氧化硅光纤交替地配置的例子，但是，这些光纤不限于交替地配置，其数量也可以是三个以上任意的个数。
在使用长度短的多个光纤的本实施例中，可以实现降低噪音指数。如果亚碲酸盐光纤的第一谷底或第二谷底的增益系数小，噪音将由于亚碲酸盐光纤引起的损失而增大。噪音增大的程度与光纤的长度以及dB单位的光纤损失成正比。即，在本实施例的短的光纤中，其噪音的程度比使用长的光纤时小。并且，在次级的二氧化硅光纤中，亚碲酸盐光纤的第一谷底或第二谷底区域的信号被放大，从而可以得到噪音更小的信号。
在本实施例中，对于信号光的入射方向，亚碲酸盐光纤1a位于最前级。但是，由于本实施例中各光纤的噪音增大的程度小，所以，采用将二氧化硅光纤11a配置到最前级的结构也可以得到同样的效果。
例7在图9的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为300mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为300mW。各亚碲酸盐光纤1a和1b的长度为100m，各二氧化硅光纤11a和11b的长度为2.5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1460-1620nm的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽160nm)。另外，实施例5的噪音指数在频谱上的最大值为8dB，与此相对，本实施例的噪音指数在频谱上的最大值为6dB。
实施例7本发明的实施例7是图10所示的拉曼放大器，包括发生相互不同的波长的激励光的第一、第二和第三激光光源、由第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由第二及第三激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤。
在图10中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a、二氧化硅光纤11和耦合器2b串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧。第一激光光源5a的激励光通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。第二和第三激光光源5b和5c的激励光由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2b入射到二氧化硅光纤11中。
在本实施例中，将λ2设定为使由波长λ2的光激励的二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的峰值位于图2所示的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底。另外，将λ3设定为使由波长λ3的光激励的二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的峰值位于图2所示的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第二谷底。通过进行这样的设定，二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的二个峰值补偿亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一和第二谷底，所以，可以在宽的波长区域得到平坦的频谱。
为了实现上述补偿，将λ1与λ2之差设定为λ2-λ1＝25±15nm即10nm＜λ2-λ1＜40nm。这在本实施例使用的波段中，第一激励光的波数与第二激励光的波数之差相当于42-166cm-1。此外，将λ1与λ3之差设定为λ1-λ3＝40±30nm即10nm＜λ1-λ3＜70nm。这在本实施例使用的波段中，第一激励光的波数与第二激励光的波数之差相当于42-166cm-1。
在本实施例中，如图10所示，对于信号光的入射方向，最好将亚碲酸盐光纤配置到前级。其理由和在实施例4中所述的一样。但是，也可以将二氧化硅光纤配置到前级。
例8在图10的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为300mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为150mW。此外，将LDM-3的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为150mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。这样设定的本实施例的拉曼放大器的增益频谱示于图11(b)。
在本实例的拉曼放大器中，在约1500nm-约1630nm的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽130nm)。
实施例8本发明的实施例8是图12所示的拉曼放大器，包括发生相互不同的波长的激励光的第一、第二和第三激光光源、由第一和第二激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由第三激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤。
在图12中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a、二氧化硅光纤11和耦合器2b串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧。第一和第二激光光源5a和5b的激励光由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。第三激光光源5c的激励光通过耦合器2b入射到二氧化硅光纤11中。
在本实施例中，将λ2设定为使由波长λ2的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一峰值位于由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底。另外，通过进行该设定，使由波长λ2的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的第二峰值位于由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的第二谷底。此外，对λ3也一样，将λ3设定为使由波长λ3的光激励的二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的峰值位于由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底。即，在本实施例中，可以利用波长λ2和波长λ3的光决定的增益频谱的峰值补偿使用波长λ1的光的激励决定的增益频谱的第一谷底，利用波长λ2的增益频谱的第二峰值补偿波长λ1的增益频谱的第二谷底。通过进行这样的设定，可以在宽的波长区域得到平坦的频谱。但是，通常与实施例7的结构比较，频谱平坦性差，所以，在亚碲酸盐光纤1与二氧化硅光纤11之间最好在耦合器2a与二氧化硅光纤11之间设置增益均衡器，提高平坦性。
为了实现上述补偿，将λ1与λ2之差设定为λ1-λ2＝40±30nm即10nm＜λ1-λ2＜70nm。这在本实施例使用的波段中，第一激励光的波数与第二激励光的波数之差相当于42-290cm-1。此外，将λ1与λ3之差设定为λ1-λ3＝25±15nm即10nm＜λ1-λ3＜40nm。在本实施例使用的波段中，第一激励光的波数与第二激励光的波数之差相当于42-166cm-1。
在本实施例的结构中，对于信号光而配置在前级的亚碲酸盐光纤的第一谷底的大小(第一峰值的增益与第一谷底的增益之差)比用单一波长的光激励亚碲酸盐光纤的实施例7的情况小。因此，在本实施例中，可以进而增大第一谷底的波长区域中亚碲酸盐光纤的最低增益。结果，便可得到更低的噪音指数和更高的信号光输出。
下面，具体地说明上述效果。图13是表示仅由波长λ1的光进行激励的单波长激励的增益(通断增益)频谱(实线)和由波长λ1和λ2的光进行激励的二波长激励时的增益(通断增益)频谱(虚线)的图。亚碲酸盐光纤和与其相邻的耦合器等光学部件的插入损失约为6dB。因此，单波长激励时，第一谷底B1的真正的拉曼增益约为-0.5dB。另一方面，二波长激励时，该区域的真正的拉曼增益约为4dB，它显著地大于单波长激励时的拉曼增益。
另外，将二波长激励的亚碲酸盐光纤与单波长激励的二氧化硅光纤组合时，必须适当地设定二波长激励的亚碲酸盐光纤的第一峰值波长的增益系数(dB为单位)与第二峰值波长的增益系数(dB为单位)之比。如图2所示，单波长激励时的第一峰值P1的增益系数∶第二峰值P2的增益系数为100∶70。在实施二波长激励时，最好将第一峰值P1的增益系数∶第二峰值P2的增益系数设定为100∶80-100∶100。在该设定中，亚碲酸盐光纤的增益频谱与二氧化硅光纤的增益频谱的匹配良好，可以比具有该范围外的增益系数之比的情况得到平坦的频谱。
最好使第二峰值的增益系数小于第一峰值的增益系数的原因在于二氧化硅光纤的增益系数频谱的非对称性。如图1(b)所示，二氧化硅光纤的增益系数在该峰值的短波长侧比长波长侧缓慢地减小。使二氧化硅光纤的增益峰值与亚碲酸盐光纤的第一谷底一致时，亚碲酸盐光纤的第二峰值P2的区域与二氧化硅光纤的缓慢减小的增益频谱重叠，补偿该增益，但是，亚碲酸盐光纤的第一峰值P1的区域的增益则几乎并不由二氧化硅光纤的增益频谱进行补偿。因此，通过预先减小亚碲酸盐光纤的增益频谱的第二峰值，作为放大器全体便可得到平坦的增益频谱。
例9在图12的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。另外，将LDM-2的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为200mW。此外，将LDM-3的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1550NM-约1630NM的波段可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
实施例9本发明的实施例9是图14所示的拉曼放大器，包括发生相互不同的波长的激励光的第一、第二、第三和第四激光光源、由第一和第二激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由第三和第四激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤。
在图14中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a、增益均衡器15、二氧化硅光纤11和耦合器2b串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧。第一和第二激光光源5a和5b的激励光由耦合器4a进行混合，并且通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。第三和第四激光光源5c和5d的激励光由耦合器4b进行混合，并且通过耦合器2b入射到亚碲酸盐光纤1中。
在本实施例中，和实施例8一样，将λ2设定为用以补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底B1的值。另外，λ3也一样，设定为使由波长λ3的光激励的二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的峰值补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底B1。此外，将λ4设定为使由波长λ4的光激励的二氧化硅拉曼放大器的增益频谱的峰值位于由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第二谷底B2。这样，便可同时补偿由波长λ1的激励光决定的第一和第二谷底B1、B2的增益系数，所以，可以在宽的波长区域得到平坦的频谱。但是，通常与实施例7的结构比较，频谱平坦性差，所以，最好如图14所示的那样在亚碲酸盐光纤与二氧化硅光纤之间设置增益均衡器15，提高平坦性。
此外，在本实施例的结构中，亚碲酸盐光纤用二波长的光进行激励，所以，可以进而增大对于信号光配置在前级的亚碲酸盐光纤的第一谷底B1的最低增益。结果，便可得到更低的噪音指数和更高的信号光输出。用于实现该效果的增益系数比的条件和实施例8一样。
为了实现上述补偿，将λ与λ2之差设定为λ1-λ2＝50±20nm即30nm＜λ1-λ2＜70nm。这相当于第一激励光的波数与第二激励光的波数之差为84-290nm-1。另外，将λ1与λ3之差设定为λ3-λ1＝25±15nm即10nm＜λ1-λ3＜40nm。这相当于第三激励光的波数与第一激励光的波数之差为42-166cm-1。此外，将λ1与λ4之差设定为λ1-λ4＝40±30nm即10nm＜λ1-λ4＜70nm。这相当于第一激励光的波数与第四激励光的波数之差为42-290cm-1。
例10在图14的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为200mW。另外，将LDM-3的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为150mW。将LDM-4的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为150mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km。
在本实例的拉曼放大器中，在约1500nm-约1630nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽130nm)。
实施例10本发明的实施例10是图15所示的拉曼放大器，包括发生相互不同的波长的激励光的第一～第六激光光源、由第一和第二激光光源的激励光进行激励的第一亚碲酸盐光纤、由第三和第四激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤和由第五和第六激光光源的激励光进行激励的第二亚碲酸盐光纤。
在图15中，第一亚碲酸盐光纤1a、耦合器2a、增益均衡器15a、二氧化硅光纤11、耦合器2b、增益均衡器15b、第二亚碲酸盐光纤1b和耦合器2c串联连接。信号光入射到第一亚碲酸盐光纤1a侧。第一和第二激光光源5a和5b的激励光(λ1、λ2)由耦合器4a进行混合，并且通过耦合器2a入射到第一亚碲酸盐光纤1a中。第三和第四激光光源5c和5d的激励光(λ3、λ4)由耦合器4b进行混合，并且通过耦合器2b入射到二氧化硅光纤11中。第五和第六激光光源5e和5f的激励光(λ5、λ6)由耦合器4c进行混合，并且通过耦合器2c入射到第二亚碲酸盐光纤1b中。
本实施例是比实施例9的结构改善放大器输出的结构。在图14所示的将亚碲酸盐光纤用在前级的实施例9的拉曼放大器中，由于二氧化硅光纤的增益平坦波长区域比亚碲酸盐光纤的增益平坦波长区域窄，所以，二氧化硅光纤的增益平坦波长区域范围外的波长处的放大器输出降低。另外，在与图14相反将二氧化硅光纤用到前级的拉曼放大器中，二氧化硅光纤的增益平坦波长区域范围外的波长处的噪音指数高。本实施例的放大器通过使用第二亚碲酸盐光纤1b，来克服这些缺点。即，利用配置在二氧化硅光纤之后的输出级的第二亚碲酸盐光纤的更宽的增益平坦波长区域，可以防止二氧化硅光纤的增益平坦波长区域范围外的波长处的放大器输出降低。另外，在输入级也使用了频带更宽的亚碲酸盐光纤，所以，可以降低噪音指数。
此外，在本实施例的结构中，亚碲酸盐光纤用二波长的光进行激励，所以，和实施例8一样，在亚碲酸盐光纤的第一谷底B1可以得到更低的噪音指数和更高的信号光输出。实现该效果的增益系数比的条件和实施例8一样。
λ1、λ2、λ3和λ4应满足的条件和实施例9相同。λ5和λ6分别可以使用与λ1和λ2相同的设定。即，将λ6设定为使由波长λ6的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一峰值位于由波长λ5的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底。这样的设定中的λ5与λ6之差设定为λ5-λ6＝40±30nm即10nm＜λ5-λ6＜70nm。这相当于第五激励光的波数与第六激励光的波数之差为125～290cm-1。也可以将λ5和λ6与λ1和λ2独立地进行设定，但是，最好将λ5和λ6分别设定为与λ1和λ2相等。在图15的结构中，使用了与第一亚碲酸盐光纤用激光光源5a、5b不同的第二亚碲酸盐光纤用激光光源5e、5f，但是，也可以如图5所示的那样分配将激光光源5a和5b的激励光混合的复合激励光，供给第一和第二亚碲酸盐光纤。
例11在图15的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为200mW。另外，将LDM-3的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为150mW。将LDM-4的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为150mW。将LDM-5的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-6的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为200mW。第一亚碲酸盐光纤1a的长度为200m，二氧化硅光纤11的长度为5km，第二亚碲酸盐光纤1b的长度为200m。
在本实例的拉曼放大器中，在约1500nm～约1630nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽130nm)。另外，本实施例的拉曼放大器的放大器输出为20dB，比实施例10本身的放大器输出18dB更大。
实施例11本发明的实施例11是图16所示的光纤放大器，包括具有相互不同的激励光波长的第一和第二激光光源、由第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由第二激光光源的激励光进行激励的掺铒的光纤。
在图16中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2、耦合器6和掺入铒的光纤21串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧(即，亚碲酸盐光纤1相对于信号光的入射方向位于前级)。第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2入射到亚碲酸盐光纤1中。第二激光光源5b的激励光(λ2)通过耦合器6入射到掺入铒的光纤21中。
在本实施例中，将λ1设定为利用掺铒(Er)的光纤的增益峰值补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底B1。通过补偿由波长λ1的激励光决定的第一谷底B1的增益系数，便可在宽的波长区域中得到平坦的频谱。
可以使用的掺Er的光纤的种类是掺入Er的亚碲酸盐光纤、掺Er的氟化物光纤和掺Er的二氧化硅光纤等。掺Er的光纤的增益频谱大致在1530～1570nm具有峰值。掺Er的光纤用的激励光的波长λ2是1450～1500nm。最好λ2是1480nm。另外，在图16中，掺Er的光纤是向前方激励，但是，也可以向后方激励。
由于掺Er的光纤的增益频谱峰值的宽度窄，所以，最好将将在更宽频带具有增益的亚碲酸盐光纤1相对于信号光的入射方向配置在前级。
另一方面，为了使由波长λ1激励的亚碲酸盐拉曼光纤的增益频谱的第一谷底适合于掺Er的光纤的增益频谱峰值，亚碲酸盐光纤用的激励光的波长λ1为1400～1450nm。最好为1430nm。
例12在图16的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1430nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1480nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m。掺Er的光纤21的长度为5m，Er掺浓度为2000PPm。
在本实例的拉曼放大器中，在约1520～1600nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
实施例12本发明的实施例12是图17所示的光纤放大器，包括亚碲酸盐光纤、激励亚碲酸盐光纤的第一激光光源、将由亚碲酸盐光纤放大的信号光进行波长选择的分波的分离器、入射由该分离器分波后的一方的信号光的掺铥(Tm)的光纤、激励该掺铥的光纤的第二激光光源和将由掺铥的光纤放大的信号光与由该分离器分波后的另一方的信号光混合的耦合器。
在图17中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a和波长选择的分离器16串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧(即，亚碲酸盐光纤1相对于信号光的入射方向位于前级)。第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。由波长选择的分离器16将信号光分波为第一波长区域的信号光和第二波长区域的信号光。第一波长区域的信号光经由耦合器2b，由掺铥的光纤31放大后，传播到耦合器4。另一方面，第二波长区域的光直接传播到耦合器4。第二激光光源5b的激励光(λ2)通过耦合器2b入射到掺铥的光纤31中。在耦合器4中将第一和第二波长区域的信号光混合，成为放大器输出光。
在本实施例中，将λ1设定为利用掺铥(Tm)的光纤的增益峰值波长由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第二谷底B2。通过补偿由波长λ1的激励光决定的第二谷底B2的增益系数，可以在宽的波段中得到平坦的频谱。
可以使用的掺Tm的光纤的种类是掺Tm的亚碲酸盐光纤、掺Tm的氟化物光纤和掺Tm的二氧化硅光纤等。掺Tm的光纤31的激励波长λ2是1400nm。掺Tm的氟化物光纤的增益波长约为1460～1510nm，在比1510nm长的长波长侧，由于基底能级吸收，发生损失。在图17中，掺Tm的光纤31向前方激励，但是，也可以向后方激励。
为了防止掺Tm的光纤的吸收引起的损失，使用波长选择的分离器16分离为第一波长区域(约1460～1510nm)的信号光和第二波长区域(约1515～1620nm)的信号光。并且，由掺铥的光纤31仅放大第一波长区域的信号光，并向耦合器4传播。另一方面，对于第二波长区域的信号光的通过路径，用可以忽略损失的光纤与分离器16和耦合器4耦合。这时，1510～1515nm的波长区域是分离器和耦合器的死区。
使上述掺Tm的光纤的增益区域与第二谷底一致的亚碲酸盐光纤1的激励波长λ1是1310～1480nm，最好是1450nm。
例13在图17的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m。掺Tm的光纤31的长度为5m，Tm掺浓度为6000PPm。
在本实例的拉曼放大器中，在除了1510～1515nm的死区外的约1460～1620nm的波长区域中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽160nm)。
本发明的实施例13是图18所示的光纤放大器，包括亚碲酸盐光纤、激励亚碲酸盐光纤的第一激光光源、将由亚碲酸盐光纤放大的信号光进行波长选择的分波的分离器、入射由该分离器分波后的一方的信号光的掺铥(Tm)的光纤、激励该掺铥的光纤的第二激光光源、入射由该分离器分波后的另一方的信号光的二氧化硅光纤、激励该二氧化硅光纤的第三激光光源和将由掺铥的光纤放大的信号光与由二氧化硅光纤放大的信号光混合的耦合器。
在图18中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a和波长选择的分离器16串联连接。信号光入射到亚碲酸盐光纤1侧(即，亚碲酸盐光纤1相对于信号光的入射方向位于前级)。第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。信号光由波长选择的分离器16分波为第一波长区域的信号光和第二波长区域的信号光。第一波长区域的信号光经由耦合器2b，由掺铥的光纤31放大后，向耦合器4传播。另一方面，第二波长区域的信号光由二氧化硅光纤11放大，通过耦合器2c向耦合器4传播。第三激光光源5c的激励光通过耦合器2c入射到二氧化硅光纤11中。在耦合器4中，将第一和第二波长区域的信号光混合，成为放大器输出光。在本实施例中，1510～1515nm的波长区域是分离器和耦合器的死区。
在本实施例中，将λ1设定为利用掺铥(Tm)的光纤的增益峰值补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第二谷底B2。即，利用掺Tm的光纤31使由波长λ1的激励光决定的第二谷底B2实现平坦化。使上述掺Tm的光纤的增益区域与第二谷底一致的亚碲酸盐光纤1的激励波长λ1为1310～1480nm，最好是1450nm。在图18中，掺Tm的光纤31向前方激励，但是，也可以向后方激励。
另一方面，将上述第三激光光源的激励光波长λ3设定为补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱的第一谷底B1。波长λ3在1380～1550nm的范围内，最好是1480nm。在图18中，二氧化硅光纤11向后方激励，但是，也可以向前方激励。
如上所述，在由波长λ1的光激励的亚碲酸盐拉曼放大器的增益频谱中，通过利用二氧化硅光纤的增益峰值补偿其第一谷底，并且利用掺Tm的光纤的增益峰值补偿第二谷底，可以在更宽的频带得到平坦的增益频谱。
例14在图18的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为200mW。将LDM-3的激励光的波长取为1480nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤的长度为5km，掺Tm的光纤31的长度为5m，Tm掺入浓度为6000PPm。
在本实例的拉曼放大器中，在除了1510～1515nm的死区外的约1460～1620nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽160nm)。
实施例14本发明的实施例14的拉曼放大器是图19所示的光纤放大器，包括，第一、第二和第三激光光源、由第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤、由第二激光光源的激励光进行激励的掺稀土类金属的光纤(掺铥(Tm)的光纤或掺铒的光纤等)和由第三激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤，亚碲酸盐光纤、掺稀土类金属的光纤和二氧化硅光纤串联连接。
在图19中，亚碲酸盐光纤1、耦合器2a、耦合器2b、掺Tm的光纤31、二氧化硅光纤11和耦合器2c串联连接。信号光向亚碲酸盐光纤1侧入射(即，亚碲酸盐光纤1相对于信号光的入射方向位于前级)。第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。第二激光光源5b的激励光(λ2)通过耦合器2b入射到掺Tm的光纤31中。第三激光光源5c的激励光通过耦合器2c入射到二氧化硅光纤11中。
第二激光光源的激励光的波长λ2取决于使用的稀土类金属。可以在本实施例中使用的稀土类金属包括铥和铒，最好是铥。使用铥时，其激励波长为1400nm，增益区域为1460～1510nm。掺稀土类金属的光纤的增益区域宽度约为50nm，在比增益区域长的长波长的区域中，将发生基底能级吸收(使用铥时)或高位能级吸收(使用铒时)。因此，将第一激光光源的激励光的波长λ1设定为使掺稀土类金属的光纤的增益区域与由λ1的光决定的亚碲酸盐光纤的增益频谱的第一或第二谷底重叠。通过进行该设定，利用作为输入级的亚碲酸盐光纤将比稀土类金属决定的增益区域长的长波长区域的信号预先放大，可以防止放大器全体的噪音指数降低。
此外，利用输出级的二氧化硅光纤放大从掺稀土类金属的光纤射出的信号光。二氧化硅光纤的激励光的波长λ3设定为可以补偿由λ1的激励光决定的增益频谱的第一谷底或第二谷底。
在本实施例中，可以设定为掺稀土类金属的光纤补偿亚碲酸盐光纤的第一谷底而二氧化硅光纤补偿第二谷底，或者也可以设定为掺稀土类金属的光纤补偿亚碲酸盐光纤的第二谷底而二氧化硅光纤补偿第一谷底。
在本实施例中，作为稀土类金属，使用铥时，可以将亚碲酸盐光纤的激励光的波长λ1设定为1310～1480nm，最好设定为1450nm，而将二氧化硅光纤的激励光的波长λ3设定为1380～1550nm，最好设定为1480nm。
在本实施例中，最理想的情况是掺稀土类金属的光纤补偿亚碲酸盐光纤的第一谷底，而二氧化硅光纤补偿第二谷底。具体而言，就是使用λ1＝1450nm、λ3＝1480nm的设定。
本实施例的一个优点，就是没有死区。即，在将掺稀土类金属的光纤与二氧化硅光纤并联连接的实施例13中，由于并联连接使用的波长选择的分离器的死区，所以，发生增益频谱的缺损。与此相反，在本实施例中，所有的光纤串联连接，不需要使用分离器，所以，可以防止发生增益频谱的缺损(系统全体的死区)。
本实施例的其他优点是掺铥的光纤与二氧化硅光纤的增益频带合成的效率高。在实施例13中，由于进行将并联连接的二个光纤的输出光混合的并列合成，所以，增益频带的合成效率低。但是，在本实施例中，由于进行将二个光纤串联连接的串联合成，所以，可以提高增益频带的合成效率。
例15在图19的拉曼放大器中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为200mW。将LDM-3的激励光的波长取为1480nm，将其功率取为200nW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，二氧化硅光纤的长度为5km。掺Tm的光纤31的长度为5m，Tm掺浓度为6000PPm。
在本实例的拉曼放大器中，在没有死区的约1460～1620nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽160nm)。
实施例15本发明的实施例15的拉曼放大器是图20所示的光纤放大器，包括激光光源和由该激光光源激励的掺稀土类金属的光纤(掺铥(Tm)的光纤或掺铒的光纤等)。
在图20中，掺铒的亚碲酸盐光纤41和耦合器2串联连接。激光光源5的激励光(λ)通过耦合器2入射到掺铒的亚碲酸盐光纤41中。掺铒的亚碲酸盐光纤41起感应拉曼放大的增益媒质和铒离子决定的放大的增益媒质的功能。
在本实施例中，利用由波长λ的激励光激励的掺物Er的增益峰值补偿由波长λ的激励光激励的亚碲酸盐光纤的拉曼增益频谱的第一谷底。波长λ为1410～1440nm，最好是1430nm。Er离子可以由约1430nm的激励光所激励，其增益频谱与实施例11的情况有若干不同，但是，依然大致在1530～1570nm的区域中具有峰值。
在本实施例中，感应拉曼放大的增益与激励光的输出功率和亚碲酸盐光纤41的长度成正比，另一方面，Er的放大增益与激励光的输出功率和Er的掺浓度及光纤41的长度的乘积成正比。因此，为了得到所希望的拉曼放大增益，使所需要的激励光功率在实用的范围内，使铒的掺入浓度小于1000PPm，最好是小于250PPm。例如，为了使Er的放大增益与亚碲酸盐光纤的拉曼放大增益相等，并适合于增益频谱的平坦化，使用掺入浓度为1000PPm的光纤时理想的光纤长度为50m，使用掺入浓度为250PPm的光纤时为250m。即，后者的拉曼放大效率是前者的约5倍。
例16在图19的拉曼放大器中，将LDM的激励光的波长取为1430nm，将其功率取为200mW。掺铒的亚碲酸盐光纤41的长度为250m，Er掺入浓度为250PPm。
在本实例的拉曼放大器中，在约1520～1600nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
实施例16本发明的实施例16的拉曼放大器是图21所示的光纤放大器，包括第一和第二激光光源和由该第一和第二激光光源激励的掺稀土类金属的光纤(掺铥(Tm)的光纤或掺铒的光纤等)。可以在本实施例中使用的稀土类金属包括铒和铥，最好是铒。掺稀土类金属的亚碲酸盐光纤41起感应拉曼放大的增益媒质和由稀土类金属决定的放大的增益媒质的功能。
在图21中，掺铒的亚碲酸盐光纤41和耦合器2串联连接。第一和第二激光光源5a、5b的激励光(λ1、λ2)由耦合器4进行混合，并且通过耦合器2入射到掺铒的亚碲酸盐光纤41中。
在本实施例中，利用由波长λ2的激励光激励的掺物Er的增益峰值补偿由波长λ1的激励光激励的亚碲酸盐光纤的增益频谱的第一谷底。波长λ1为1410～1440nm，最好是1430nm。波长λ2为1450～1500nm，最好是1480nm。
在本实例中，根据在实施例15中所述的理由，也使铒的掺小于1000PPm，最好小于250PPm。
实施例17本发明的实施例17是图22所示的光通信系统，包括(a)具有第一和第二激光光源以及由上述第一激光光源的激励光激励的亚碲酸盐光纤的中继器、和(b)至少1区间以上的包含由上述第二激光光源的激励光激励的二氧化硅光纤构成的1区间的传输线路的传输线路区间。
在图22中，构成传输线路的二氧化硅光纤13a、耦合器2a、亚碲酸盐光纤1和耦合器2b串联连接，它们进而与构成次级的传输线路的二氧化硅光纤13b连接。第一激光光源5a的激励光(λ1)通过耦合器2a入射到亚碲酸盐光纤1中。第二激光光源5b的激励光(λ2)通过耦合器2b入射到二氧化硅光纤13a中。中继器14包括第一和第二激光光源5a和5b、二个耦合器2a和2b以及亚碲酸盐光纤1。由1个中继器14和1个传输线路(二氧化硅光纤13a)形成一个传输线路区间。
在本实施例中，设定为使由第一激光光源的激励光(λ1)得到的亚碲酸盐光纤的增益系数频谱的第一谷底与由第二激光光源的激励光(λ2)得到的二氧化硅光纤的增益系数频谱的峰值重叠。使λ1与λ2之差为λ2-λ1＝25±15nm即40nm＞λ2-λ1＞10nm。λ1与λ2之差λ2-λ1最好为15nm～35nm，而20nm～30nm则更好。另外，与上述波长差10nm～40nm对应的二个激励光的波数差约为42～166cm-1。如上述那样设定λ1和λ2时，在二氧化硅光纤的增益区域，在传输线路中可以实现提高分布放大的信噪比(降低噪音指数)。由于二氧化硅光纤的增益峰值补偿亚碲酸盐光纤1的增益频谱的谷底，所以，可以在宽的波长区域中得到平坦的频谱。因此，可以容易而显著碲抑制地化物光纤1的增益频谱谷底附近的波长处的噪音指数恶化。另外，在二氧化硅光纤的分布增益大的波长区域可以得到光信号的特别大的信噪比时，可以将该波长区域设定在传输线路的零色散波长。
作为传输线路的二氧化硅光纤13a、13b通常是具有低损耗系数的色散补偿光纤(DCF)、色散移位光纤(DSF)或者1.3μm单一模式光纤等。由于在传输线路中分布地进行拉曼放大，所以，分布放大的信噪比的提高(噪音指数的降低)发生在分布增益大的波长区域。这里，所谓1.3μm单一模式光纤，就是零色散波长位于1.3μm的光纤。所谓色散移位光纤，就是调整光纤的结构色散从而使零色散波长从1.3μm移位到约1.55μm的光纤。因此，特别是色散移位光纤是适合于在主干系的长距离传输系统中重要的、使用具有1.55μm附近的波长的信号光的高速传输的光纤。
例17在图22的光通信系统中，将LDM-1的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，形成传输路径的二氧化硅光纤13a的长度为40km。
在本实例的光通信系统中，可以在约1550～1630nm的波段中得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。
例18在图22的光通信系统中，将LDM-1的激励光的波长取为1420nm，将其功率取为200mW。将LDM-2的激励光的波长取为1445nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1的长度为200m，作为形成传输路径的二氧化硅光纤13a，使用DSF，其长度为80km。
在本实例的光通信系统中，在约1510～1590nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽80nm)。此外，在本实施例中，可以将零色散波长设定为1550nm。在1550nm附近的区域中，可以得到很高的光信号的信噪比，可以抑制非线性效应引起的传输品质的劣化。
实施例18本发明的实施例18是图23所示的光通信系统，包括(a)具有第一～第三以及第五和第六激光光源、由上述第一和第二激光光源的激励光激励的第一亚碲酸盐光纤、由上述第三激光光源的激励光激励的第一二氧化硅光纤和由上述第五和第六激光光源的激励光激励的第二亚碲酸盐光纤的中继器、和(b)至少1个区间以上的包含第四激光光源和具有由上述第四激光光源的激励光激励的第二二氧化硅光纤的1区间的传输线路的传输线路区间。
在图23中，将图15所示的实施例10的拉曼放大器作为中继器14使用。但是，在本实施例中，不同的地方是二氧化硅光纤11由波长λ3的单一激励光进行激励。形成传输路径的二氧化硅光纤13a、耦合器2d、第一亚碲酸盐光纤1a、耦合器2a、二氧化硅光纤11、耦合器2b、第二亚碲酸盐光纤1b和耦合器2c串联连接。第一和第二激光光源5a、5b的激励光(λ1、λ2)通过耦合器4a入射到第一亚碲酸盐光纤1a中。第三激光光源5c的激励光(λ3)通过耦合器2b入射到二氧化硅光纤11中。第五和第六激光光源5e、5f的激励光(λ5、λ6)通过耦合器4b入射到第二亚碲酸盐光纤1b中。中继器14包含除了二氧化硅光纤13a和耦合器2d以外的上述要素。第四激光光源5d的激励光(λ4)通过耦合器2d入射到形成1区间的传输线路的二氧化硅光纤13a中。由一个中继器14和一个传输线路(二氧化硅光纤13a)形成一个传输线路区间。信号光从二氧化硅光纤13a向中继器入射。
在实施例10的拉曼放大器中，可以说是将宽频带的亚碲酸盐光纤用在了输入级，第一亚碲酸盐光纤1a的增益频谱的第一谷底和第二谷底不能利用二氧化硅光纤11的增益峰值完全实现平坦化。因此，在第一谷底或第二谷底或者在两者处噪音指数将比第一和第二峰值波长处的噪音指数大。在本实施例的光通信系统中，通过在作为传输线路的二氧化硅光纤13a中进行分布拉曼放大，可以降低第一谷底和第二谷底的有效的噪音指数。
如上所述，利用作为传输线路的二氧化硅光纤13a、第一亚碲酸盐光纤1a和二氧化硅光纤11可以得到具有宽的平坦增益带宽和低的噪音指数的增益频谱。此外，在本实施例中，作为输出级，使用频带宽的第二亚碲酸盐光纤1b，可以增大中继器14(进而光通信系统)的输出功率。这里，从增益频谱的平坦化和放大器高输出化的观点考虑，最好在二氧化硅光纤11与第二亚碲酸盐光纤1b之间设置增益均衡器15。如果在二氧化硅光纤11以前可以得到所希望的特性(宽的平坦增益区域、高的功率和低的噪音指数)，也可以省略第二亚碲酸盐光纤1b。
λ1～λ6应满足的条件和实施例10相同。
即，将λ1与λ2之差设定为λ1-λ2＝50±20nm，即30nm＜λ1-λ2＜70nm。这在本实施例使用的波段中相当于第一激励光的波数与第二激励光的波数之差为125～290cm-1。另外，将λ1与λ3之差设定为λ3-λ1＝25±15nm即10nm＜λ3-λ1＜40nm。这在本实施例使用的波段中相当于第三激励光的波数与第一激励光的波数之差为42～166cm-1。此外，将λ1与λ4之差设定为λ1-λ4＝40±30nm即10nm＜λ1-λ4＜70nm。这相当于第一激励光的波数与第四激励光的波数之差为42～290cm-1。另外，λ5和λ6分别与λ1和λ2相同。
通过上述设定，由波长λ3的光激励的二氧化硅光纤11的增益峰值补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐光纤的第一谷底。另一方面，由波长λ4的光激励的二氧化硅光纤13a的增益峰值补偿由波长λ1的光激励的亚碲酸盐光纤的第二谷底。也可以交换波长λ3和波长λ4的条件，利用波长λ3的增益峰值补偿第二谷底，利用波长λ4的增益峰值补偿第一谷底。即，也可以将λ1与λ4之差设定为λ4-λ1＝25±15nm即10nm＜λ4-λ1＜40nm，而将λ1与λ3之差设定为λ1-λ3＝40±30nm即10nm＜λ1-λ3＜70nm。换言之，也可以是第四激励光的波数与第一激励光的波数之差相当于42～166cm-1，而第一激励光的波数与第三激励光的波数之差相当于42～290cm-1。
另外，在图23所示的结构中，是用单一波长激励二氧化硅光纤13a，但是，也可以使用波长不同的二个光进行激励。这时，这二个光的波长必须满足上述λ3和λ4的条件。通过使用二个激励光，可以利用二氧化硅光纤13a的分布增益补偿亚碲酸盐光纤的第一和第二谷底，从而可以进一步降低噪音指数。另外，对于中继器内的二氧化硅光纤11a，也可以根据同样的条件实施二波长激励。
此外，在图23的结构中，使用了与第一亚碲酸盐光纤用激光光源5a、5b不同的第二亚碲酸盐光纤用激光光源5e、5f，但是，也可以如图5所示的那样分配将激光光源5a和5b的激励光混合后的复合激励光，供给第一和第二亚碲酸盐光纤。
例19在图23的光通信系统中，将LDM-1和LDM-5的激励光的波长取为1450nm，将其功率取为200mW。将LDM-2和LDM-6的激励光的波长取为1410nm，将其功率取为200mW。将LDM-3的激励光的波长取为1475nm，将其功率取为200mW。将LDM-4的激励光的波长取为1400nm，将其功率取为200mW。亚碲酸盐光纤1a的长度为200m，亚碲酸盐光纤1b的长度为180m。二氧化硅光纤11的长度为5km。作为形成传输路径的二氧化硅光纤13a，使用DSF，其长度为80km。
在本实施例的光通信系统中，在约1500～1630nm的波段中可以得到平坦的增益频谱(平坦增益带宽130nm)。此外，在本实施例中，可以实现比实施例11(图15)低的有效的噪音指数。实施例11的噪音指数的最大值为9dB，但是，本实施例的有效的噪音指数的最大值为6dB。
如上所述，本发明是着眼于光信号的拉曼放大的增益频谱与激励光和放大媒体有关的事实而提出的。
即，本发明的光纤放大器是以使用亚碲酸盐光纤为基本的拉曼光纤放大器，适当地将1)用二波长激励亚碲酸盐光纤、2)分别用不同的波长激励亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤、3)用一个或二个波长激励低浓度地掺Er的亚碲酸盐光纤和4)用不同的波长激励亚碲酸盐光纤和掺Tm的光纤的方式组合，获得平坦增益带宽的扩大、噪音指数的降低和放大器的输出增大等效果。另外，可以使用少数的激励光源获得上述效果，所以，对放大器的低成本化也有利。
此外，本发明的光通信系统是包括使用了亚碲酸盐光纤的中继器和进行分布放大的二氧化硅光纤传输线路的系统，通过将上述单元适当地组合，使用少数的激励光源可以获得平坦增益带宽的扩大及噪音指数的降低和放大器的输出增大等效果。
如上所述，按照本发明，可以解决在先有技术的拉曼放大器和使用该拉曼放大器的光通信系统中成为问题的增益带宽的限制和必须使用多个激励光源的缺点。
以上参照实施例详细描述了本发明。本领域的技术人员显然可以在不脱离本发明精神实质的情况下，对本发明作出各种修改和变换。这些修改和变换都落入本发明权利要求限定的范围内。
权利要求
1.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的二个激光光源和由上述二个激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤，上述二个激光光源的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
2.根据权利要求1所述的光纤放大器，其特征在于还包括具有将上述二个激光光源的激励光混合的耦合器。
3.一种光纤放大器，其特征在于包括具有相互不同的激励光波长的三个以上的激光光源和由上述三个以上的激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤，将上述三个以上的激光光源分为波长区域不重叠的二个波长组，与这二个波长组的中心波长对应的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
4.根据权利要求3所述的光纤放大器，其特征在于还包括具有将上述三个以上的激光光源的激励光混合的耦合器。
5.根据权利要求1或3所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
6.根据权利要求1或3所述的光纤放大器，其特征在于进而具有相对于上述信号光的输入方向设置在上述亚碲酸盐光纤之后的增益衡器。
7.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的二个激光光源和由该二个激光光源的激励光进行激励的第一和第二亚碲酸盐光纤，上述二个激光光源的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
8.根据权利要求7所述的光纤放大器，其特征在于上述第一和第二亚碲酸盐光纤串联连接。
9.根据权利要求8所述的光纤放大器，其特征在于进而具有设置在第一和第二亚碲酸盐光纤的中间的增益均衡器。
10.根据权利要求7或8所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述二个激光光源的激励光混合的耦合器和将该耦合器的光分配给上述第一和第二亚碲酸盐光纤的分离器。
11.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的三个以上的激光光源和由上述三个以上的激光光源的激励光进行激励的二个亚碲酸盐光纤，将上述三个以上的激光光源分为波长区域不重叠的二个波长组，与这二个波长组的中心波长对应的激励光的波数之差的绝对值为125～290cm-1。
12.根据权利要求7或11所述的光纤放大器，其特征在于上述第一或第二亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
13.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的第一和第二激光光源、由上述第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由上述第二激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤。
14.根据权利要求13所述的光纤放大器，其特征在于上述第二激光光源的激励光与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1。
15.根据权利要求13或14所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接。
16.根据权利要求15所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
17.根据权利要求15所述的光纤放大器，其特征在于进而具有用于使上述第一激光光源的激励光入射到上述亚碲酸盐光纤中的第一耦合器和用于使上述第二激光光源的激励光入射到上述二氧化硅光纤中的第二耦合器。
18.根据权利要求13或14所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
19.根据权利要求13或14所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
20.根据权利要求13或14所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第一激光光源的激励光与上述第二激光光源的激励光混合的耦合器。
21.根据权利要求20所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接。
22.根据权利要求21所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
23.根据权利要求20所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
24.根据权利要求20所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
25.根据权利要求20所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接，上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级，在上述亚碲酸盐光纤与二氧化硅光纤之间进而具有反射上述第一激光光源的激励光的反射元件。
26.根据权利要求20所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接，上述二氧化硅光纤相对于信号光的入射方向设置在前级，在上述亚碲酸盐光纤与二氧化硅光纤之间进而具有反射上述第二激光光源的激励光的反射元件。
27.根据权利要求25所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
28.根据权利要求25所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
29.根据权利要求26所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
30.根据权利要求26所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
31.一种光纤放大器，其特征在于具有多个亚碲酸盐光纤、多个二氧化硅光纤和发生相互不同的波长的激励光的二个激光光源，这些亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤相互相邻地串联配置。
32.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于上述二个激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1。
33.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述二个激光光源的激励光混合的耦合器。
34.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在最前级。
35.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤的数量为二个，上述二氧化硅光纤的数量为二个。
36.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于上述多个亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
37.根据权利要求31所述的光纤放大器，其特征在于上述多个二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
38.光纤放大器，其特征在于具有三个发生相互不同的波长的激励光的第一、第二和第三激光光源、由上述第一激光光源激励的亚碲酸盐光纤和由上述第二和第三激光光源激励的二氧化硅光纤。
39.根据权利要求38所述的光纤放大器，其特征在于上述第二激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第三激光光源的激励光的波数之差为42～294cm-1。
40.根据权利要求38或39所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接。
41.根据权利要求40所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
42.根据权利要求38或39所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第二和第三激光光源的激励光混合的耦合器。
43.根据权利要求38或39所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
44.根据权利要求38或39所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
45.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的第一、第二和第三激光光源、由上述第一和第二激光光源激励的亚碲酸盐光纤和由上述第三激光光源激励的二氧化硅光纤。
46.根据权利要求45所述的光纤放大器，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1。
47.根据权利要求45或46所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接。
48.根据权利要求47所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
49.根据权利要求45或46所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第一和第二激光光源的激励光混合的耦合器。
50.根据权利要求45或46所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
51.根据权利要求45或46所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
52.根据权利要求45或46所述的光纤放大器，其特征在于设仅由上述第一激光光源的激励光进行激励时上述亚碲酸盐光纤的增益峰值波长为λ1和λ2(λ1＞λ2)，由上述第一和第二激光光源的激励光进行激励时λ1处的上述亚碲酸盐光纤的通断拉曼增益(dB单位)与λ2处的上述亚碲酸盐光纤的通断拉曼增益(dB单位)之比为100∶80～100∶100。
53.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的第一、第二、第三和第四激光光源、由上述第一和第二激光光源激励的亚碲酸盐光纤和由上述第三和第四激光光源激励的二氧化硅光纤。
54.根据权利要求53所述的光纤放大器，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第四激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
55.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述二氧化硅光纤串联连接。
56.根据权利要求55所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
57.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第一和第二激光光源的激励光混合的耦合器。
58.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第三和第四激光光源的激励光混合的耦合器。
59.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
60.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
61.根据权利要求53或54所述的光纤放大器，其特征在于设仅由上述第一激光光源的激励光进行激励时上述亚碲酸盐光纤的增益峰值波长为λ1和λ2(λ1＞λ2)，由上述第一和第二激光光源的激励光进行激励时λ1处的上述亚碲酸盐光纤的通断拉曼增益(dB单位)与λ2处的上述亚碲酸盐光纤的通断拉曼增益(dB单位)之比为100∶80～100∶100。
62.一种光纤放大器，其特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的第一、第二、第三和第四激光光源，第五和第六激光光源，由上述第一和第二激光光源激励的第一亚碲酸盐光纤，由上述第五和第六激光光源激励的第二亚碲酸盐光纤和由上述第三和第四激光光源激励的二氧化硅光纤。
63.根据权利要求62所述的光纤放大器，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第四激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
64.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于上述第五激光光源和上述第一激光光源发生的激励光的波长相等，上述第六激光光源和上述第二激光光源发生的激励光的波长相等。
65.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于上述第一亚碲酸盐光纤、上述二氧化硅光纤和上述第二亚碲酸盐光纤按该顺序串联连接。
66.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第一和第二激光光源的激励光混合的耦合器。
67.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第三和第四激光光源的激励光混合的耦合器。
68.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第五和第六激光光源的激励光混合的耦合器。
69.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于上述第一或第二亚碲酸盐光纤的一方或双方是色散补偿光纤。
70.根据权利要求62或63所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
71.光纤放大器的特征在于具有发生相互不同的波长的激励光的第一和第二激光光源、亚碲酸盐光纤和掺铒的光纤。
72.根据权利要求71所述的光纤放大器，其特征在于上述第一激光光源的激励光的波长为1410～1440nm，上述第二激光光源的激励光的波长为1450～1500nm。
73.根据权利要求71或72所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤和上述掺铒的光纤串联连接。
74.根据权利要求73所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤相对于信号光的入射方向设置在前级。
75.根据权利要求71或72所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
76.一种光纤放大器，其特征在于具有第一和第二激光光源、由上述第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤、将由上述亚碲酸盐光纤放大的信号光分离为第一和第二波长区域的信号光的波长选择的分离器、由上述第二激光光源的激励光进行激励的放大第一波长区域的信号光的掺铥的光纤和将由上述掺铥的光纤放大的第一波长区域的信号光与第二波长区域的信号光混合的耦合器。
77.根据权利要求76所述的光纤放大器，其特征在于上述第一激光光源的激励光的波长为1310～1480nm。
78.根据权利要求76或77所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
79.根据权利要求76或77所述的光纤放大器，其特征在于进而具有第三激光光源和由上述第三激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤，由上述二氧化硅光纤放大上述第二波长区域的信号光。
80.根据权利要求79所述的光纤放大器，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波长为1380～1550nm。
81.根据权利要求79所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
82.根据权利要求79所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
83.一种光纤放大器，其特征在于具有第一～第三激光光源、由上述第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤、由上述第二激光光源的激励光进行激励的掺铥的光纤和由上述第三激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤，上述亚碲酸盐光纤、上述掺铥的光纤和上述二氧化硅光纤按该顺序串联连接。
84.根据权利要求83所述的光纤放大器，其特征在于上述第一激光光源的激励光的波长为1310～1480nm，上述第三激光光源的激励光的波长为1380～1550nm。
85.根据权利要求83或84所述的光纤放大器，其特征在于上述掺铥的光纤是掺铥的氟化物光纤。
86.根据权利要求83或84所述的光纤放大器，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
87.根据权利要求83或84所述的光纤放大器，其特征在于上述二氧化硅光纤是色散补偿光纤。
88.一种光纤放大器，其特征在于具有第一激光光源和由上述第一激光光源的激励光进行激励的掺铒的亚碲酸盐光纤，上述第一激光光源的激励光的波长为1410～1440nm。
89.根据权利要求88所述的光纤放大器，其特征在于上述掺铒的亚碲酸盐光纤的铒掺浓度小于1000PPm。
90.根据权利要求88所述的光纤放大器，其特征在于进而具有用于激励上述掺铒的亚碲酸盐光纤的第二激光光源，上述第二激光光源的激励光的波长为1450～1500nm。
91.根据权利要求90所述的光纤放大器，其特征在于上述掺铒的亚碲酸盐光纤的铒掺浓度小于1000PPm。
92.根据权利要求90所述的光纤放大器，其特征在于进而具有将上述第一和第二激光光源的激励光混合的耦合器。
93.一种光通信系统，其特征在于具有(a)包括第一和第二激光光源以及由上述第一激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤的中继器和(b)至少包括1区间以上的包含由上述第二激光光源的激励光进行激励的二氧化硅光纤构成的1区间的传输线路的传输线路区间。
94.根据权利要求93所述的光通信系统，其特征在于上述第二激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1。
95.根据权利要求93或94所述的光通信系统，其特征在于上述亚碲酸盐光纤是色散补偿光纤。
96.一种光通信系统，其特征在于具有(a)包括第一～第三及第五和第六激光光源、由上述第一和第二激光光源的激励光进行激励的第一亚碲酸盐光纤、由上述第三激光光源的激励光进行激励的第一二氧化硅光纤和由上述第五和第六激光光源的激励光进行激励的第二亚碲酸盐光纤的中继器和(b)至少包括1区间以上的包含由第四激光光源和由上述第四激光光源的激励光进行激励的第二二氧化硅光纤形成的1区间的传输线路的传输线路区间，上述第一～第四激光光源发生相互不同的波长的激励光。
97.根据权利要求96所述的光通信系统，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第四激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
98.根据权利要求96所述的光通信系统，其特征在于上述第四激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第三激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
99.根据权利要求97所述的光通信系统，其特征在于上述第一和上述第五激光光源发生的激励光的波长相等，上述第二和上述第六激光光源发生的激励光的波长相等。
100.根据权利要求98所述的光通信系统，其特征在于上述第一和上述第五激光光源发生的激励光的波长相等，上述第二和上述第六激光光源发生的激励光的波长相等。
101.根据权利要求97或98所述的光通信系统，其特征在于进而具有用于激励上述第二二氧化硅光纤的第7激光光源，上述第7激光光源的激励光的波长与上述第三激光光源的激励光的波长相等。
102.根据权利要求96～100的任一权项所述的光通信系统，其特征在于在上述中继器中，上述第一亚碲酸盐光纤、上述第一二氧化硅光纤和上述第二亚碲酸盐光纤按该顺序串联连接。
103.一种光通信系统，其特征在于具有(a)包括第一～第三激光光源、由上述第一和第二激光光源的激励光进行激励的亚碲酸盐光纤和由上述第三激光光源的激励光进行激励的第一二氧化硅光纤的中继器和(b)至少包括1区间以上的包含由第四激光光源和由上述第四激光光源的激励光进行激励的第二二氧化硅光纤形成的一区间的传输线路的传输线路区间，上述第一～第四激光光源发生相互不同的波长的激励光。
104.根据权利要求103所述的光通信系统，其特征在于上述第三激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第四激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
105.根据权利要求103所述的光通信系统，其特征在于上述第四激光光源的激励光的波数与上述第一激光光源的激励光的波数之差为42～166cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第二激光光源的激励光的波数之差为125～290cm-1，上述第一激光光源的激励光的波数与上述第三激光光源的激励光的波数之差为42～290cm-1。
106.根据权利要求104或105所述的光通信系统，其特征在于进而具有用于激励上述第二二氧化硅光纤的第五激光光源，上述第五激光光源的激励光的波长与上述第三激光光源的激励光的波长相等。
107.根据权利要求103～105的任一权项所述的光通信系统，其特征在于在上述中继器中，上述第一亚碲酸盐光纤、上述第一二氧化硅光纤和上述第二亚碲酸盐光纤按该顺序串联连接。
全文摘要
本发明为了达到增益频谱的平坦化和宽频带化,涉及以下的四种结构。第一种结构涉及用二波长激励亚碲酸盐光纤而其激励光的波长仅是某一一定量的不同的拉曼放大器。第二种结构涉及使用亚碲酸盐光纤和二氧化硅光纤的拉曼放大器或光通信系统。第三种结构涉及使用低浓度的掺铒的亚碲酸盐光纤的光纤放大器。第四种结构涉及使用掺铒的光纤等掺稀土类金属的光纤和亚碲酸盐光纤的光纤放大器。
文档编号H04B10/17GK1369734SQ02100850
公开日2002年9月18日 申请日期2002年2月1日 优先权日2001年2月2日
发明者增田浩次, 森淳, 清水诚 申请人:日本电信电话株式会社