(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-28
(54)【発明の名称】増幅中空コアファイバ伝送
(51)【国際特許分類】
H04B 10/25 20130101AFI20230220BHJP
H04B 10/27 20130101ALI20230220BHJP
H04B 10/291 20130101ALI20230220BHJP
【ＦＩ】
H04B10/25
H04B10/27
H04B10/291
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022537330
(86)(22)【出願日】2020-12-11
(85)【翻訳文提出日】2022-08-08
(86)【国際出願番号】 US2020064417
(87)【国際公開番号】W WO2021126674
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】62/949,704
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509094034
【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100114915
【弁理士】
【氏名又は名称】三村 治彦
(74)【代理人】
【識別番号】100125139
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100209808
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 高志
(72)【発明者】
【氏名】マンガン，ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】ディジョヴァンニ，デヴィッド，ジェー．
(72)【発明者】
【氏名】チュー，ベンユアン
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AD01
5K102KA01
5K102KA02
5K102KA39
5K102PA00
5K102PB11
5K102PH11
5K102PH13
5K102PH43
5K102PH46
5K102PH47
5K102PH48
(57)【要約】
低レイテンシ通信のための増幅中空コアファイバ（ＨＣＦ）光伝送システム。光伝送システムは、低レイテンシ増幅ｈｃｆケーブルを備える。低レイテンシ増幅ｈｃｆケーブルは、複数のｈｃｆセグメント（またはｈｃｆスパン）を含む。連続するｈｃｆセグメント間に、システムは、低レイテンシ遠隔光ポンプ増幅器（Ｒｏｐａ）を備える。各ｒＯｐａは、ゲインファイバと、波長分割多重（ｗｄｍ）カプラと、光アイソレータとを備える。好ましくは、ｒｏｐａはｈｃｆケーブルに組み込まれる。各ｒｏｐａは、ポンプ光をゲインファイバに提供する遠隔光ポンプソースによってポンプされる。ゲインファイバは、ｈｃｆから光伝送信号を受信する。ｗｄｍカプラは、ポンプ光と光伝送信号を組み合わせることにより、ゲインファイバが光伝送信号を増幅して増幅伝送信号とする。増幅された信号は、光アイソレータを介して別のｈｃｆセグメントに送信される。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の中空コアファイバ（ＨＣＦ）セグメントであって、少なくとも２つの中空コアファイバ（ＨＣＦ）を備えるＨＣＦの第１のセットであって、各ＨＣＦは、約１５５０ナノメートル（約１５５０ｎｍ）の中心波長（λ）で光伝送信号を搬送するＨＣＦの第１のセット；
少なくとも４つのソリッドコア光ファイバを備えるソリッドコア光ファイバの第１のセットであって、各ソリッドコア光ファイバは、第１の遠隔光ポンプソースからポンプ光を搬送し、前記ポンプ光は、１４７５±２５ｎｍのλを有し、各ソリッドコア光ファイバは、
Ｇ．６５２規格準拠の規格シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、
Ｇ．６５４規格準拠の大面積超低損失（ＵＬＬ）光ファイバ
からなる群から選択されるソリッドコア光ファイバであるソリッドコア光ファイバの第１のセット；
を備える第１の中空コアファイバ（ＨＣＦ）セグメントと：
前記第１のＨＣＦセグメントに光学的に結合された第１の遠隔光ポンプ増幅器（ＲＯＰＡ）であって、前記第１のＲＯＰＡは、前記第１のＨＣＦセグメントから前記光伝送信号を受信し、前記第１のＲＯＰＡは、前記光伝送信号を増幅送信信号へと増幅し、前記増幅伝送信号は、約１００ミリワット（約１００ｍＷ）から約３００ｍＷの間の出力信号電力を有し、前記第１のＲＯＰＡは、第１のエルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（ＥＤＦ）を備え、前記第１のＥＤＦは、約１．５ｍ（約１．５ｍ）未満の長さを有する第１のＲＯＰＡと：
前記第１のＲＯＰＡに光学的に結合された第２のＨＣＦセグメントであって、
少なくとも２つのＨＣＦを備えるＨＣＦの第２のセットであって、各ＨＣＦは前記増幅伝送信号を搬送するＨＣＦの第２のセット；
少なくとも４つのソリッドコア光ファイバを備えるソリッドコア光ファイバの第２のセットであって、各ソリッドコア光ファイバは、ポンプ光を伝送するソリッドコア光ファイバの第２のセット；
を備える第２のＨＣＦセグメントと：
前記第２のＨＣＦセグメントに光学的に結合され、前記増幅伝送信号をさらに増幅する第２のＲＯＰＡと：
前記第２のＲＯＰＡに光学的に結合された第３のＨＣＦセグメントであって、
少なくとも２つのＨＣＦを備えるＨＣＦの第３のセットであって、各ＨＣＦは前記さらに増幅された伝送信号を搬送するＨＣＦの第３のセット；
少なくとも４つのソリッドコア光ファイバを備えるソリッドコア光ファイバの第３のセットであって、各ソリッドコア光ファイバはポンプ光を搬送するソリッドコア光ファイバの第３のセット；
を備える第３のＨＣＦセグメントと：
を備える光ファイバ信号伝送システム。
【請求項2】
第１の中空コアファイバ（ＨＣＦ）ケーブルであって、光伝送信号を搬送する第１のＨＣＦ；
遠隔光ポンプソースからポンプ光を搬送するソリッドコア光ファイバ；
を備える第１のＨＣＦケーブルと：
前記第１のＨＣＦケーブルに光学的に結合された遠隔光ポンプ増幅器（ＲＯＰＡ）であって、
前記第１のＨＣＦから前記光伝送信号を受信するエルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（ＥＤＦ）であって、前記光伝送信号を増幅伝送信号へと増幅するＥＤＦ；
前記ソリッドコア光ファイバに光学的に結合された波長分割多重（ＷＤＭ）カプラであって、前記ＷＤＭカプラは、前記ＥＤＦに光学的に結合され、前記ＷＤＭカプラは前記ポンプ光を前記光伝送信号と組み合わせるＷＤＭカプラ；
前記ＥＤＦから前記増幅伝送信号を搬送する光アイソレータ；
を備えるＲＯＰＡと：
前記ＲＯＰＡに光学的に結合された第２のＨＣＦケーブルであって、
前記第２のＨＣＦケーブル内に位置する第２のＨＣＦであって、前記第２のＨＣＦは、前記光アイソレータに光学的に結合され、前記増幅伝送信号を搬送する第２のＨＣＦ；
を備える第２のＨＣＦケーブルと：
を備える光ファイバ信号伝送システム。
【請求項3】
前記ＥＤＦは約１．５メートル（約１．５ｍ）未満の長さを有し、前記ＥＤＦは約８０デシベル／メートル（約８０ｄＢ／ｍ）から約１５０ｄＢ／ｍのピーク吸収を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記ＷＤＭカプラは、前記第１のＨＣＦおよび前記ＥＤＦの間に配置され、それによって、前記ＥＤＦを共ポンプするように前記遠隔光ポンプを構成する請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記ＷＤＭカプラは、前記ＥＤＦおよび前記光アイソレータの間に配置され、それによって、前記ＥＤＦをカウンタポンプするように前記遠隔光ポンプを構成することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項6】
前記遠隔光ポンプソースは、第１の遠隔光ポンプソースであり、前記ポンプ光は、第１のポンプ光であり、
前記ソリッドコア光ファイバは、第１のソリッドコア光ファイバであり、
前記ＷＤＭカプラは、第１のＷＤＭカプラであり、
前記第１のＷＤＭは、前記第１のＨＣＦおよび前記ＥＤＦの間に配置され、それによって、前記ＥＤＦを共ポンプするように前記第１の遠隔光ポンプソースを構成し、
前記システムは、
第２のポンプ光を供給する第２の遠隔光ポンプソースと、
前記第１のケーブル内に配置され、第２の遠隔光ポンプソースから前記第２のポンプ光を搬送る第２のソリッドコア光ファイバと、
前記ＥＤＦおよび前記光アイソレータの間に光学的に結合されることによって前記ＥＤＦをカウンタポンプするように前記第２の遠隔光ポンプソースを構成し、前記第２のポンプ光を前記伝送信号と組み合わせる第２のＷＤＭカプラとをさらに備える請求項２に記載のシステム。
【請求項7】
前記ソリッドコア光ファイバは、Ｇ．６５２規格準拠の規格シングルモードファイバ（ＳＭＦ）およびＧ．６５４規格準拠の大面積超低損失（ＵＬＬ）光ファイバからなる群から選択される請求項２に記載のシステム。
【請求項8】
前記ＲＯＰＡは、約１００ミリワット（約１００ｍＷ）から約３００ｍＷの出力信号電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年１２月１８日付の米国仮特許出願第６２／９４９，７０４号Ｄｉｇｏｖａｎｎｉ ｅｔ ａｌ．，「Ｌｏｎｇ－Ｌｅｎｇｔｈ，Ｌｏｗ－Ｌａｔｅｎｃｙ，Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」の優先権を主張し、その出願は引用することにより本明細書の一部をなす。
本出願は、２０１９年１２月１８日付の米国仮特許出願第６２／９４９，７０４号Ｄｉｇｏｖａｎｎｉ ｅｔ ａｌ．，「Ｌｏｎｇ－Ｌｅｎｇｔｈ，Ｌｏｗ－Ｌａｔｅｎｃｙ，Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」の優先権を主張し、その出願は引用することにより本明細書の一部をなす。
【0002】
本開示は、概して光ファイバに関し、より詳細には、増幅中空コアファイバ（ＨＣＦ）伝送に関する。
【背景技術】
【0003】
光ファイバを通る信号伝送は、伝送路の長さにわたって減衰を受ける。減衰に起因する信号障害のため、光伝送路における光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を改善する試みがなされている。
【発明の概要】
【0004】
本開示は、低レイテンシ通信のための増幅中空コアファイバ（ＨＣＦ）光伝送システムを教示する。一実施形態では、伝送システムは、低レイテンシ増幅ＨＣＦケーブルを備える。低レイテンシ増幅ＨＣＦケーブルは、複数のＨＣＦセグメント（またはＨＣＦスパン）を含む。連続するＨＣＦセグメント間に、システムは、低レイテンシの遠隔光ポンプ増幅器（ＲＯＰＡ）を備える。各ＲＯＰＡは、ゲインファイバ（典型的には、例えば、エルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（ＥＤＦ）などの希土類（ＲＥ）ドープファイバ）と、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラと、光アイソレータとを備える。いくつかの実施形態では、ＲＯＰＡはＨＣＦケーブルに組み込まれる。各ＲＯＰＡは、遠隔光ポンプソースによってポンプされる。遠隔光ポンプソースは、送信機端末または受信機端末のいずれか（または何らかの遠隔位置）に位置し、ポンプ光をＲＯＰＡ内のゲインファイバに提供する。ゲインファイバは、ＨＣＦから光伝送信号を受信する。ＷＤＭカプラは、ポンプ光を光伝送信号と組み合わせることにより、ゲインファイバが光伝送信号を増幅して増幅伝送信号とする。増幅された信号は、光アイソレータを介して別のＨＣＦセグメントに送信される。
【0005】
他のシステム、デバイス、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明の検討によって、当業者に明白となるであろう。全てのそのような追加のシステム、方法、特徴、および利点は、本説明内に含まれ、本開示の範囲内であり、添付の請求の範囲によって保護されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照してより良く理解することができる。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本開示の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、図面において、同様の参照番号は、いくつかの図を通して対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
光ファイバを通る信号伝送は、伝送路の長さにわたって減衰を受ける。減衰に起因する信号障害のため、光伝送路における光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を改善する努力が進行中である。減衰は、高い減衰によって制限され、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を必要とする低レイテンシ用途のための中空コアファイバ（ＨＣＦ）における信号伝送にとって特に問題である。これは、信号減衰のための従来の対策がしばしばレイテンシを劣化させるからである。
【0008】
レイテンシに大きな影響を及ぼすことなくＯＳＮＲを改善することであって、本開示は、ＨＣＦセグメントの到達範囲を拡張し、それにより伝送リンク全体にわたってカスケード増幅を可能にする遠隔光ポンプ増幅器（ＲＯＰＡ）を提供する。低レイテンシ用途の場合、主な目的は、ファイバピグテールなどにおける余分なファイバ長を最小限に抑えるかまたは減少させることである。
【0009】
ファイバ長を低減するために、いくつかの実施形態では、各ＲＯＰＡ内のゲインファイバは、長さが約１メートル（約１ｍ）未満であり、ＨＣＦケーブル内に配置される。当然ながら、これらの実施形態では、ゲインファイバに付随する光学構成要素（例えば、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ、光アイソレータなど）は、ゲインファイバとともに単一パッケージに統合され、それによって、余分なピグテールファイバをさらに低減する。ゲインファイバの減少した長さは、約１メートル未満（＜約１ｍ）から約２ｍの非ＨＣＦの全長を有する適切なゲイン（例えば約２０デシベル（約２０ｄＢ）から約３０ｄＢ）を生成する。他の実施形態では、ＲＯＰＡは、ＨＣＦケーブル自体に配置される必要はないが、ケーブルに近接して配置されること（非ＨＣＦ長を最小化または低減するのに充分近い）を理解されたい。明確にするために、ＲＯＰＡがＨＣＦケーブル自体に位置するとは、ＲＯＰＡが、最終ケーブルが製造される前にＨＣＦおよびソリッドコア光ファイバに接続され、したがって、ＲＯＰＡ、ＨＣＦ、およびソリッドコア光ファイバが、ケーブル内にともに被覆されるか、または代替として、それのいずれかを意味する。代替的に、ＲＯＰＡは、（海中システムのためのインライン増幅器がどのように構築されるかと同様に）ＨＣＦケーブルに取り付けられる小型ポッド内に含まれる。
【0010】
続いて、ゲインファイバはＨＣＦケーブル内に位置するが、ポンプソースは遠隔（例えば、送信機端末、受信機端末のいずれか、または両方）に位置し、ポンプ光は、ＨＣＦと共にケーブル接続されたソリッドコア光ファイバを通してゲインファイバに提供される。ポンプソースの遠隔配置は、電源（および他の電気構成要素）が遠隔に配置されることを可能にする。これは、煩雑で高価な構成要素をゲインファイバと共同設置することを必要とすることなく、ＨＣＦケーブルにおける増幅を可能にする。ゲインファイバのＨＣＦへの近接は、低レイテンシをもたらす。さらに、ＨＣＦは非常に低い光学非線形性を示すので、ＨＣＦへの入力信号電力は、約１ワット（約１Ｗ）、約１０Ｗ、またはそれ以上にもなり得る。
【0011】
技術的問題に対する広範な技術的解決策を提供したので、図面に示される実施形態の説明を詳細に参照する。いくつかの実施形態がこれらの図面に関連して説明されるが、本開示を本明細書に開示される１つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。反対に、すべての代替形態、修正形態、および均等物を網羅することが意図される。
【0012】
図１Ａは、高出力信号電力を送達し、共ポンプ構成を有するＲＯＰＡシステム１００ａの一実施形態を示す図である。構成について、ＲＯＰＡシステム１００ａは、ＨＣＦ１１０からの入力と、ソリッドコア光ファイバ１２０と、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ１３０ａと、ゲインファイバ１４０と、光アイソレータ１５０と、別のＨＣＦ１６０への出力とを備える。例示のために、ＨＣＦ１１０は、約４キロメートル（約４ｋｍ）を超える長さにわたって光信号を搬送し、したがって、ＨＣＦ１１０とソリッドコア光ファイバ１２０の両方は、約４ｋｍを超える長さを有する。
【0013】
動作において、入力ＨＣＦ１１０は光伝送信号をＲＯＰＡシステム１００ａに搬送し、ソリッドコア光ファイバ１２０はポンプ光を遠隔光ポンプソース（図１Ａにおいて不図示）からＲＯＰＡシステム１００ａに搬送する。いくつかの実施形態では、ＨＣＦ１１０およびソリッドコア光ファイバ１２０は、ともにケーブル接続される。すなわち、ＨＣＦ１１０とソリッドコア光ファイバ１２０とを１本のケーブルで収容している。他の実施形態では、ソリッドコア光ファイバは、ＨＣＦケーブルに隣接する別個のケーブル内にあり得る。他の実施形態では、ポンプ光は、光伝送信号とともにＨＣＦを通して伝送されることができる。例示的な実施形態では、光伝送信号の中心波長（λ）は、約１５５０ナノメートル（約１５５０ｎｍ）、またはＣバンドであり、これは、しばしば、高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）に使用され、ポンプ光のためのλは、約１４８５ｎｍ（±５ｎｍ）である。ソリッドコア光ファイバは、約１Ｗ、約１０Ｗ、またはそれ以上のオーダーのポンプ電力を供給する。いくつかの実施形態では、ポンプ光は、約１４７５±２５ｎｍのλを有し、それによって、より広い波長範囲を提供し、それは、より高いポンプ光の送達を可能にし、それによって、ＲＯＰＡシステム１００ａのゲインまたは出力電力を増加させることを理解されたい。
【0014】
ポンプ光および光伝送信号は、ＨＣＦ１１０とソリッドコア光ファイバ１２０の両方に光学的に結合されたＷＤＭカプラ１３０ａで組み合わされる。光伝送信号は、ゲインファイバ１４０により増幅されて増幅伝送信号となり、ＷＤＭカプラ１３０ａに光結合される。言い換えれば、共ポンプ構成の場合、ＷＤＭカプラ１３０ａは、ＨＣＦ１１０およびゲインファイバ１４０の間に位置する。ポンプ光が、共ポンプされるかカウンタポンプされるかにかかわらず、伝送信号とともにＨＣＦを通してゲイン媒体に送達される実施形態では、ＨＣＦは、ゲインファイバおよびＷＤＭの間に位置付けられる。
【0015】
いくつかの実施形態について、ゲインファイバ１４０は、例えば、約８０デシベル／メートル（約８０ｄＢ／ｍ）から約１５０ｄＢ／ｍのピーク吸収を有するエルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（ＥＤＦ）などの希土類（ＲＥ）ドープ光ファイバである。レイテンシを低減するために、ゲインファイバ１４０は、たとえこれが増幅器の効率を損なうとしても、長さが約１．５メートル（約１．５ｍ）未満である。当技術分野が増幅器の効率を減少させることを教示することに留意することは価値があるが、従来の知識は、伝搬中のポンプ電力の損失のためにＲＯＰＡの効率を増大させるべきであることを教示している。従来の知識とは対照的に、開示される実施形態は、実際に、増幅器の効率を（ゲインファイバの長さを減少させることによって）減少させ、それによって、効率を犠牲にしてより低いレイテンシを達成する。
【0016】
続いて、増幅された伝送信号は、ゲインファイバ１４０から出て、光アイソレータ１５０を通って出力ＨＣＦ１６０に進む。好ましくは、出力ＨＣＦ１６０も約４ｋｍを超える。約４ｋｍの長さが明示的に開示されているが、この長さは、信号損失の関数としてより長くても短くてもよいことを理解されたい。したがって、いくつかの実施形態では、約４ｋｍのＨＣＦセグメントの後にＲＯＰＡを配置するのではなく、信号損失が約１６ｄＢから約３３ｄＢの間であるＲＯＰＡを配置することができる。他のゲイン媒体、例えばＥｒまたはＥｒ／Ｙｂドープリン酸塩または多成分ガラスホストをＣバンドでの動作に使用することができる。当然のことながら、他の帯域（Ｓバンド、Ｏバンド、Ｌバンド、または、ＨＣＦが低い損失（２μｍのλ）を有し得るＬバンドを超える伝送など）が、それらの対応する光増幅器とともに使用され得る。Ｃバンド、Ｓバンド、Ｏバンド、Ｌバンドなどの波長範囲が当業者に知られている限り、これらの特定の伝送バンドのさらなる説明は、本開示では省略される。
【0017】
図１Ａの共ポンプ構成は、いくつかの代替構成よりも低い雑音指数（ＮＦ）を提供する。
【0018】
図１Ｂは、高信号出力電力を送達し、カウンタポンプ構成を有するＲＯＰＡシステム１００ｂの一実施形態を示す図である。図１Ａと同様に、図１ＢのＲＯＰＡシステム１００ｂは、ＨＣＦ１１０からの入力と、ソリッドコア光ファイバ１２０と、ＷＤＭカプラ１３０ｂと、ゲインファイバ１４０と、光アイソレータ１５０と、別のＨＣＦ１６０への出力とを備える。
【0019】
図１Ａの実施形態とは異なり、図１ＢのＲＯＰＡシステム１００ｂにおけるＷＤＭカプラ１３０ｂは、ゲインファイバ１４０および光アイソレータ１５０の間に位置し、それによってカウンタポンプ構成をもたらす。ＲＯＰＡシステム１００ｂの個々の構成要素が図１Ａを参照して詳細に議論される限り、それらの同じ構成要素の冗長な議論は、図１Ｂを参照して省略される。
【0020】
図１Ｂのカウンタポンプ構成は、いくつかの代替構成（例えば、共ポンプ構成など）よりも高いゲインおよび高い出力電力を提供することを理解されたい。
【0021】
図１Ｃは、高出力電力を送達し、共ポンプ構成およびカウンタポンプ構成の両方を有するＲＯＰＡシステム１００ｃの一実施形態を示す図である。図１Ａおよび図１Ｂと同様に、図１ＣのＲＯＰＡシステム１００ｃは、ＨＣＦ１１０からの入力と、ソリッドコア光ファイバ１２０と、ゲインファイバ１４０と、光アイソレータ１５０と、別のＨＣＦ１６０への出力とを備える。
【0022】
しかしながら、図１Ａまたは図１Ｂとは異なり、図１ＣのＲＯＰＡシステム１００ｃは、２つのＷＤＭカプラ１３０ａ、１３０ｂと、ポンプスプリッタ１２５とを備える。一方のＷＤＭカプラ１３０ａは、ＨＣＦ１１０およびゲインファイバ１４０の間に配置され（ゲインファイバ１４０を共ポンプするため）、他方のＷＤＭカプラ１３０ｂは、ゲインファイバ１４０および光アイソレータ１５０の間に配置される（ゲインファイバ１４０をカウンタポンプするため）。言い換えれば、図１Ｃの構成は、ゲインファイバ１４０を共ポンプおよびカウンタポンプの両方で駆動する。
【0023】
ポンプ光は、２つの異なるＷＤＭカプラ１３０ａ、１３０ｂに提供されるので、遠隔光ポンプソース（不図示）からのソリッドコア光ファイバ１２０は、スプリッタ１２５によって２つの異なる経路に分割され、一方の光ポンプ路は、第１のＷＤＭカプラ１３０ａにあり、他方の光ポンプ路は、第２のＷＤＭカプラ１３０ｂにある。いくつかの実施形態では、ソリッドコア光ファイバ１２０は、当業者に周知である、Ｇ．６５２規格に準拠する標準シングルモードファイバ（Ｇ．６５２規格準拠ファイバとして指定される）であることを理解されたい。他の実施形態では、ソリッドコア光ファイバ１２０は、Ｇ．６５４規格準拠の大面積超低損失ファイバである。Ｇ．６５２規格準拠ファイバおよびＧ．６５４規格準拠ファイバの両方は、ＲＯＰＡへのポンプ光のより効率的な送達を可能にする。
【0024】
ＲＯＰＡシステム１００ｃの他の構成要素は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して上述されているので、これらの同じ構成要素の冗長な説明は、図１Ｃを参照して省略される。また、当業者は、Ｇ．６５２規格（シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）ケーブルを指定する国際電気通信連合（ＩＴＵ－Ｔ）の規格部門によって開発されたシングルモード光ファイバおよびケーブルの幾何学的、機械的、および伝送属性を記述する国際規格である）とＧ．６５４規格（カットオフシフトされたＳＭＦおよびケーブルの国際規格）の両方に精通しているため、これらおよび他のＩＴＵ－Ｔ規格のさらなる議論は、本開示では省略される。
【0025】
図１Ｃに示されるように、共ポンプ構成およびカウンタポンプ構成の両方を有することは、（共ポンプからの）低いＮＦと、（カウンタポンプからの）高いゲインおよび高い出力電力との両方を提供することを理解されたい。
【0026】
ＲＯＰＡの任意の構成に関して、ＲＯＰＡがＨＣＦと同じケーブルまたは導管内に存在することが望ましいので、空間は限られており、ゲインファイバおよび任意の構成要素ピグテールなどのファイバは、許容できない減衰または信頼性の低下を引き起こすことなく小さい半径に曲げることができるべきである。
【0027】
ＲＯＰＡシステム１００ａ、１００ｂ、１００ｃの異なる構成について説明してきたが、図２および図３に注目する。具体的には、図２は、送信機端末２１０および受信機端末２２０の間の異なるセグメント１１０ｄ、１６０ｄ／１１０ｅ、１６０ｅ／１１０ｆ、１６０ｆ／１１０ｇ、１６０ｇで光伝送信号を増幅するための複数のＲＯＰＡ１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇを有する長距離低レイテンシ光伝送システム２００の一実施形態を示す。図３は、図２の伝送システムの各セグメントに対応する総光信号パワーの例を示す。
【0028】
続いて、構成において、光伝送システム２００は、一端に送信機端末２１０を備え、他端に受信機端末２２０を備える。送信機端末２１０は、送信機２３０（または複数のＤＷＤＭ送信機チャネル）と、高電力低レイテンシブースタ増幅器２４０と、いくつかの遠隔光ポンプソース２５０ａ、２５０ｂとを備える。受信機端末２２０はまた、遠隔光ポンプソース２５０ｃ、２５０ｄを含む。さらに、受信機端末２２０は、低レイテンシ受信機プリ増幅器２６０と、（ＤＷＤＭ信号を逆多重化するための）デマルチプレクサ２７０と、受信機２８０（または複数のＤＷＤＭ受信機チャネル）とを備える。いくつかの実施形態では、ポンプソース２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ（集合的に２５０）は、約１４８５ｎｍ（±約５ｎｍ）のλで動作する高出力ポンプレーザである。ファイバグレーティングはシステムにわずかなレイテンシしか追加しないので、ファイバグレーティングベースの波長分散補償器もまた、ノンリターンツーゼロ（ＮＲＺ）変調フォーマットを使用する直接検出のために受信機端末２２０に含まれ得ることを理解されたい。また、コヒーレント伝送システムの場合、波長分散およびモード電力分布（ＭＰＤ）は、受信機２８０において電子的に補償される。マルチパス干渉（ＭＰＩ）は、いくつかの実施形態では、受信機２８０におけるデジタル信号処理（ＤＳＰ）によって軽減される。
【0029】
図２の例示的な実施形態では、送信機端末２１０および受信機端末２２０の間の光路は、約３０キロメートル（約３０ｋｍ）であり、５つの別個のＨＣＦセグメント１１０ｄ、１６０ｄ／１１０ｅ、１６０ｅ／１１０ｆ、１６０ｆ／１１０ｇ、１６０ｇと、それらのそれぞれのＨＣＦセグメント１１０ｄ、１６０ｄ／１１０ｅ、１６０ｅ／１１０ｆ、１６０ｆ／１１０ｇ、１６０ｇを接続する４つの別個のＲＯＰＡシステム１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇとを備える。
【0030】
動作において、送信機２３０からのＤＷＤＭチャネルは、約３０ｄＢｍより大きい（または約３３ｄＢより大きい）ように高電力低レイテンシブースタ増幅器２４０によって増幅され、ＨＣＦ１１０ｄに送出される。図２の実施形態では、ＨＣＦ１１０ｄを有するケーブルはまた、ソリッドコア光ファイバ１２０ｄ、１２０ｅを備え、それによって、同じケーブルを通して光伝送信号と光ポンプ光の両方を提供する。説明のために、第１のＨＣＦセグメント１１０ｄは、約１０ｋｍの長さであるように示されているが、同様の原理を異なる送信長さ（例えば、約４ｋｍ、約５ｋｍ、約６ｋｍなど）に適用することができることを理解されたい。第１のＨＣＦセグメント１１０ｄの端部において、第１のＲＯＰＡシステム１００ｄは、約１０ｋｍの伝送距離にわたって減衰した光伝送信号を受信する。光伝送信号の減衰を図３に示す。
【0031】
送信機端末２１０および第１のＲＯＰＡシステム１００ｄの間で減衰した光送信信号を増幅するために、送信機端末２１０からの高電力遠隔光ポンプソース２５０ａのうちの１つは、ソリッドコア光ファイバ１２０ｄのうちの１つを介して第１のＲＯＰＡシステム１００ｄに光ポンプ光を供給する。好ましくは、ＲＯＰＡシステム１００ｄは、約１００ミリワット（ｍＷ）から約３００ｍＷを超える出力電力を供給する。ＲＯＰＡシステムのいくつかの実施形態は、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照して詳細に説明されているため、ＲＯＰＡシステムのさらなる説明は、図２および３を参照して省略される。約１０ｋｍマークにおける光伝送信号の増幅を図３に示す。
【0032】
増幅された送信信号は、第１のＲＯＰＡシステム１００ｄから第２のＨＣＦセグメント１６０ｄに伝搬し続ける。例示目的のために、第２のＨＣＦセグメント１６０ｄ／１１０ｅは、長さが約５ｋｍであることが示されている。第２のＨＣＦセグメント１１０ｅの端部において、第２のＲＯＰＡシステム１００ｅは、約５ｋｍの伝送距離にわたって再び減衰した光送信信号を受信する。光伝送信号は約１５ｋｍの全距離を横断しているので、第２のＨＣＦセグメント１６０ｄ／１１０ｅの端部における減衰は、図３において約１５ｋｍのマークで示される。
【0033】
第２のＲＯＰＡシステム１００ｅにおいて光伝送信号を増幅するために、送信機端末２１０からの別の高出力遠隔光ポンプソース２５０ｂは、別のソリッドコア光ファイバ１２０ｅを介して第２のＲＯＰＡシステム１００ｅに光ポンプ光を提供する。別個の遠隔光ポンプソース２５０ｂが図２に示されているが、ポンプ光の一部が連続ＲＯＰＡシステム１００においてソリッドコア光ファイバ１２０からタップされた状態で、単一の高出力光ポンプソースを使用することができることを理解されたい。光伝送信号は、第２のＲＯＰＡシステム１００ｅにおいて増幅され、第２のＲＯＰＡシステム１００ｅから第３のＨＣＦセグメント１６０ｅに伝搬し続け、これは約４ｋｍの長さとして示される。
【0034】
第３のＨＣＦセグメント１１０ｆの端部において、第３のＲＯＰＡシステム１００ｆは、再び減衰された光伝送信号を受信する。減衰は、図３の約１９ｋｍのマークに示されている。この例示的な実施形態における第３のＲＯＰＡシステム１００ｆは、送信機端末２１０よりも受信機端末２２０に近いので、第３のＲＯＰＡシステム１００ｆは、受信機端末２２０から高出力遠隔光ポンプソース２５０ｄのうちの１つによってポンプされる。本実施形態では、光ポンプ光を伝送するソリッドコア光ファイバ１２０ｆは、受信機端末２２０からＨＣＦ１６０ｇとともにケーブル接続される。従来の２つのＲＯＰＡシステム１００ｄ、１００ｅと同様に、第３のＲＯＰＡシステム１００ｆは、図３に示すように、光伝送信号を増幅するゲインファイバ（例えば、図２に不図示のＥＤＦ）を備える。
【0035】
増幅された伝送信号は、第４のＨＣＦセグメント１６０ｆ／１１０ｇを通って第４のＲＯＰＡシステム１００ｇに続く。例示の目的で、第４のＨＣＦセグメント１６０ｆ／１１０ｇは、約５ｋｍの長さであるように示されている。第４のＲＯＰＡシステム１００ｇの動作は第３のＲＯＰＡシステム１００ｆの動作と実質的に同様であるので、第４のＲＯＰＡシステム１００ｇのさらなる説明はここでは省略する。第４のＲＯＰＡシステム１００ｇ（約２４ｋｍマーク）における信号の減衰および増幅を図３に示す。別個の遠隔光ポンプソース２５０ｃ、２５０ｄが図２に示されているが、ポンプ光を第３および第４のＲＯＰＡシステム１００ｆ、１００ｇに提供するために、ポンプ光の一部がソリッドコア光ファイバ１２０からタップされる単一の高出力光ポンプソースを使用することができることを理解されたい。
【0036】
第４のＲＯＰＡシステム１００ｇから、光伝送信号（ここで再び増幅される）は、第５のＨＣＦセグメント１６０（長さ約６ｋｍとして示される）を通って受信機端末２２０に伝搬し、そこで低レイテンシ受信機プリ増幅器２６０によって増幅される。その後、ＤＷＤＭデマルチプレクサ２７０は、ＤＷＤＭ信号を分離し、分離した光信号を受信機２８０に伝達する。ここでも、（約３０ｋｍのマークにおける）光伝送信号の減衰および増幅が図３に示されている。
【0037】
図２および図３に示すように、光伝送信号は、ＲＯＰＡシステム１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ（集合的に１００）によって、伝送路に沿った様々な位置で順次増幅される。ＲＯＰＡシステム１００は遠隔でポンプされるので、図２の構成は、レイテンシに大きく影響を及ぼすことなくＯＳＮＲを改善する。さらに、当業者は、各ＲＯＰＡシステム１００の位置およびゲイン（またはスパン損失）が、受信機２８０におけるＯＳＮＲを最適化するように修正され得ることを理解するであろう。例えば、端末２１０、２２０により近いＲＯＰＡシステム１００は、比較的高いゲインのために構成されてもよく、一方、端末２１０、２２０からより遠いＲＯＰＡシステム１００は、比較的低いゲインのために構成され得る。これは、より近いＲＯＰＡシステム１００は、遠隔光ポンプソース２５０に近接しているため、比較的高いポンプ電力を有し、より遠いＲＯＰＡシステム１００は、遠隔光ポンプソース２５０までの距離が長いため、比較的低いポンプ電力を有するからである。
【0038】
好ましくは、各スパンまたはセグメント１１０／１６０の最低電力レベルは、複数のＲＯＰＡシステム１００にわたって一貫しているが、各セグメント１１０／１６０の最高信号電力レベルは異なる。これは、ＨＣＦが極めて低い非線形影響を有するためである。また、各ＲＯＰＡシステム１００が有限長のゲインファイバ（例えば、ＥＤＦなどのＲＥドープファイバ）を含むとしても、すべてのゲインファイバの全長は、ＨＣＦのキロメートル当たり約１ｍ未満に制限することができる。したがって、図２の約３０ｋｍの例では、ゲインファイバの全長は、４つのＲＯＰＡシステム１００のすべてにわたって約１０ｍ未満である。加えて、上述のように、受動構成要素（例えば、ＷＤＭカプラ１３０、光アイソレータ１５０等）は、単一のサブシステムに統合することができ、それによって、ＲＯＰＡシステム１００の総サイズを低減する。さらに、タップは、受動構成要素と統合されることができ、それによって、光伝送信号の監視を可能にする。
【0039】
本開示の当業者によって理解されるように、フローチャートにおける任意のプロセスの説明またはブロックは、関与する機能に応じて、実質的に同時または逆の順序を含む、図示または説明された順序とは異なる順序で実行可能であるものとして理解されるべきである。
【0040】
例示的な実施形態を示し、説明してきたが、当業者には、説明したような本開示に対して多くの変更、修正、または改変を行うことができることが明らかであろう。例えば、低レイテンシＲＯＰＡが例示的な実施形態として示され、説明されるが、（低レイテンシＲＯＰＡではなく）ＨＣＦに大きく起因する低レイテンシ改善を有する増幅器など、より高いレイテンシの増幅器が他の実施形態のために使用され得ることを、当業者は理解されたい。また、図１Ａ～図３では、単一のＨＣＦおよび単一のソリッドコア光ファイバが示されているが、ＨＣＦケーブルは、複数のＨＣＦ（光伝送信号の送達用）および複数のソリッドコア光ファイバ（光ポンプ光の送達用）を有することができることを理解されたい。２つのＨＣＦを有する実施形態では、一方のＨＣＦを信号データに使用することができ、他方のＨＣＦを保護に使用することができる。代替として、各ＨＣＦは、一方のＨＣＦが発信データ送信を処理し、他方のＨＣＦが着信データ送信を処理するように、単方向データ転送のために構成され得る。さらに、開示される実施形態は、ゲイン媒体がゲインファイバと実質的に同様の伝送特性を有する限り、導波路として働く任意のタイプのゲイン媒体（必ずしもゲインファイバではない）を用いて実装され得る。例えば、ゲイン媒体は、Ｅｒドープファイバの代わりにＥｒドープ導波路とすることができる。
【0041】
したがって、これらおよび他のそのような変更、修正、および改変は、本開示の範囲内であると見なされるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】