(57)【要約】      （修正有）【課題】ＷＤＭ光の各チャネルのＯＳＮＲを効率的に改善することができ消費電力の低減も可能な分布ラマン増幅器および光通信システムを提供する。【解決手段】本分布ラマン増幅器は、伝送路を伝搬してラマン増幅された後、光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光の各チャネルのＯＳＮＲをモニタし、そのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定した目標値との大小関係を判定し、該判定結果に基づいて、伝送路にラマン励起光を供給する励起光源の駆動状態をフィードバック制御する。本光通信システムは、各中継区間に上記分布ラマン増幅器を備え、各分布ラマン増幅器におけるＯＳＮＲおよびスパンロスのモニタ結果に基づいて選定した中継区間に対応する分布ラマン増幅器の励起光制御を優先的に行う。【選択図】図５
2010122548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する分布ラマン増幅器であって、
少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記伝送路の信号出力端に接続された光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、
前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいと判定されたとき、該ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを増加させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項３】
請求項２に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路におけるラマン増幅の利得が予め定めた目標利得で一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標利得を増大させる補正を行い、該補正後の目標利得を前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項４】
請求項１または２に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいと判定されたとき、該ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを減少させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項５】
請求項４に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したＷＤＭ光の１チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記目標出力レベルを下げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記ＯＳＮＲモニタ部は、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光の一部を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された光より雑音成分を抽出する光フィルタと、
前記光フィルタで抽出された雑音成分のパワーを検出する第１受光素子と、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光の一部を前記第１分岐器とは異なる場所で分岐する第２分岐器と、
前記第２分岐器で分岐された光を分波して各チャネルを取り出す分波器と、
前記分波器で取り出された各チャネルのパワーを検出する第２受光素子と、
前記第１および第２受光素子の検出結果、並びに、前記光増幅器および前記分波器の間の経路損失に基づいて、前記ＯＳＮＲを演算するＯＳＮＲ演算回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記励起光供給部は、波長の異なる複数の励起光源と、該各励起光源からそれぞれ出力される励起光を合波して前記伝送路に供給する合波器と、を有し、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記複数の励起光源のうちでラマン増幅の利得効率が最も大きい励起波長に対応した励起光源の出力パワーを増減させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【請求項８】
光送信器から伝送路にＷＤＭ光を送信し、該ＷＤＭ光を前記伝送路上に配置された少なくとも１つの光中継ノードで増幅しながら光受信器まで中継伝送すると共に、各中継区間の伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する複数の分布ラマン増幅器を具備した光通信システムであって、
前記複数の分布ラマン増幅器が、それぞれ、
少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、
前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
前記励起光供給部により励起光が供給される伝送路の損失を示すスパンロスをモニタするスパンロスモニタ部と、を備え、さらに、
前記各分布ラマン増幅器よりそれぞれ伝えられる、前記判定部の判定結果および前記スパンロスモニタ部のモニタ結果に基づいて、複数の中継区間のうちから前記励起光源の制御を優先的に行う中継区間を選定する選定部と、
前記選定部で選定された中継区間について、前記励起光源の制御目標値を、受信端でのＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量に応じて補正し、該補正後の制御目標値を対応する分布ラマン増幅器の前記制御部に通知する制御目標値演算部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、ＷＤＭ光の各チャネルのうちで受信端でのＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量が最大になるチャネルを判断し、該判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが相対的に大きい中継区間を優先して選定することを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが最大の中継区間を選定し、該中継区間に対応した前記分布ラマン増幅器における励起光パワーが前記制御部の制御によって所定値まで達すると、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが２番目に大きい中継区間を選定することを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路に励起光を供給して該伝送路を伝搬する波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光の分布ラマン増幅を行う分布ラマン増幅器および光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信トラフィック増加を背景として、光通信伝送装置への需要が高まっている。基幹網で導入されてきた光中継ノードのみならず、最近では地域網についても光通信伝送装置の導入が活発に行われており、さらには加入者系へも光ネットワークが形成されている。このように光通信システムは世界の情報網に対して重要な役割を担っている。
【０００３】
一般的な光通信システムとしては、例えばエルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）などのＷＤＭ用光増幅器を備えた光中継ノードを伝送路上に配置することで、低コストで高い信頼性を有し、かつ、大容量で長距離の伝送を実現した光増幅中継伝送システムが主流である。
【０００４】
図７は、一般的な光増幅中継伝送システムにおける伝送距離に応じた光パワーおよびＯＳＮＲの変化の一例を模式的に示した図である。この図７のシステムでは、ＷＤＭ光が光送信器（Ｔｘ）１０１から伝送路１０２に送信され、該伝送路１０２を伝搬して減衰したＷＤＭ光は、所要の光レベルより小さくなる前に光中継ノード１０３内のＥＤＦＡで増幅されて、次の中継区間の伝送路に出力される。このような伝送路１０２での減衰と光中継ノード１０３の増幅が各中継区間で繰り返し行われることにより、ＷＤＭ光が光送信器１０１から光受信器（Ｒｘ）１０４まで中継伝送される。
【０００５】
このような光増幅中継伝送システムにおいて、ノード間の中継距離が長くなると伝送路１０２の損失が大きくなる。また、光信号の伝送経路上に様々な機能光部品が配置される場合には、その機能光部品の損失が付加されることで中継損失はさらに大きくなる。このため、各光中継ノード内のＥＤＦＡ１０３への光入力レベルが小さくなり、信号光と雑音光との強度比を表すＯＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が低下する。なお、ＥＤＦＡ１０３から出力される光信号のＯＳＮＲは、一般に次の（１）式により定義される。
【０００６】
ＯＳＮＲ[dB]＝信号光レベル[dBm]−雑音光レベル[dBm]
＝ＥＤＦＡへの光入力レベル[dBm]
−ＥＤＦＡのＮＦ（Noise Figure）[dB]−定数  …（１）
また、光受信器１０４における受信光のＯＳＮＲ（以下、受信端に到達する光信号のＯＳＮＲのことを「着信ＯＳＮＲ」と呼ぶ）は、各中継区間（スパン）におけるＯＳＮＲを集計したものとなる。つまり、各スパンのＯＳＮＲを「ＯＳＮＲｉ」(ただし、ｉ＝１，２，…，ｎ）とすると、着信ＯＳＮＲの「ＯＳＮＲtotal」は、次の（２）式により計算することができる。
【０００７】
ＯＳＮＲtotal＝ΣＯＳＮＲｉ  …（２）
上記着信ＯＳＮＲに関しては、当該光信号の伝送経路上に中継間隔の長いスパンが含まれている場合、そのスパンでのＯＳＮＲの値が小さくなる影響を受けて、着信ＯＳＮＲの値も小さくなる。着信ＯＳＮＲが低下すると、信号波形の劣化が生じて受信エラーの可能性が増える。
【０００８】
このような中継損失の増大による着信ＯＳＮＲの低下を回避するための一手段として、例えば、システム上の各スパンまたは中継間隔の長いスパンに分布ラマン増幅器（Distributed Raman Amplifier：ＤＲＡ）を適用し、ＥＤＦＡ等のＷＤＭ用光増幅器への光入力レベルを増加させることで、システム全体の着信ＯＳＮＲを大きくして伝送特性の改善を図ることが有効である。
【０００９】
図８は、分布ラマン増幅器を各中継区間に適用した光増幅中継伝送システムの一例を示している。この図８のシステムでは、各スパンにラマン増幅用の励起光源（ＬＤ）１０５がそれぞれ設けられており、各励起光源１０５から出力される励起光が伝送路１０２に信号出力端側から供給されるようになっている。
【００１０】
各々のスパンを伝搬する信号光は、例えば図９に示すように、励起光源１０５がオフの場合（図中の破線）、伝送路の損失により光レベルが徐々に低下して行く。一方、励起光源１０５がオンの場合（図中の実線）には、伝送路の信号出力端側から供給される励起光による誘導ラマン散乱の効果よって主にスパンの後半部分で光信号が増幅され、一中継区間の損失（スパンロス）の一部が補償される。このときのラマン増幅の利得は、伝送路の信号出力端における、励起光オフのときの光レベルに対する励起光オンのときの光レベルの差に対応している。なお、図中の一点鎖線は、励起光のレベルの変化を表している。
【００１１】
上記図８に示したようなシステムにおける分布ラマン増幅器の制御方法としては、伝送路を伝搬してラマン増幅されたＷＤＭ光の１チャネル当たりの光出力レベルが、次段のＥＤＦＡ１０３の入力ダイナミックレンジに応じて予め設定した目標値で一定となるように、伝送路への励起光の供給状態を制御する出力一定制御（Automatic Level Control：ＡＬＣ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、各スパンでのラマン利得が予め設定した目標値で一定となるように、伝送路への励起光の供給状態を制御する利得一定制御（Automatic Gain Control：ＡＧＣ）も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−０７６４８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような従来の制御方法を適用した分布ラマン増幅器については次のような課題がある。
出力一定制御（ＡＬＣ）を適用した分布ラマン増幅器では、例えば図１０の上段に示すように、光出力レベルの目標値をＥＤＦＡ等のＷＤＭ用光増幅器の入力ダイナミックレンジの上限付近に設定することにより、該ＥＤＦＡ等から出力されるＷＤＭ光のＯＳＮＲ（各チャネルのＯＳＮＲの平均値）は最大となる。なお、図１０のグラフの横軸はスパンロスを表している。しかし、システム上の各スパンの伝送路長が異なるなどして各々のスパンロスに差がある場合（図中のＡ点およびＢ点を参照）、該スパンロスの差に対して分布ラマン増幅器のＡＬＣにより光出力レベルが一定に制御されることでラマン利得が変わるため（図中のＧ＿ＡおよびＧ＿Ｂ点を参照）、ラマン利得の波長特性に変化が生じてしまう。ラマン利得の波長特性が変化すると、例えば、各スパンにおけるラマン利得の波長特性を、透過波長特性が固定の光フィルタ（前述の図８に示した利得等化フィルタ（ＧＥＱ）１０６を参照）を用いて各々のスパンごとに補償している場合、該光フィルタでの補償誤差が大きくなって、ＷＤＭ光に含まれる複数のチャネルのうちの特定のチャネルのＯＳＮＲが低下する。したがって、ＯＳＮＲの波長ワースト値が小さくなり、ＷＤＭ光の全チャネルの伝送特性を改善することが困難になる可能性があり問題となる。
【００１３】
また、分布ラマン増幅器のＡＬＣでは、ラマン増幅後のＷＤＭ光の１チャネル当たりのパワーを検出して励起光制御が行われるため、該ＷＤＭ光のチャネル数に関する情報が必要となる。このチャネル数情報は、通常、ノード間で伝達される監視信号（ＯＳＣ）などを利用して取得されるが、その取得には比較的長い時間を要するため、高速なＡＬＣを行うことが困難であるという課題もある。さらに、ＥＤＦＡ等の入力ダイナミックレンジの上限付近に光出力レベルの目標値を設定して分布ラマン増幅器のＡＬＣを行う場合、大きな励起光パワーが必要になるため、分布ラマン増幅器の消費電力が大きくなってしまうという欠点もある。
【００１４】
一方、利得一定制御（ＡＧＣ）を適用した分布ラマン増幅器については、システム上のスパンロスに差がある場合でもラマン利得が一定に保たれるため（図１０の下段参照）、ラマン利得の波長特性は殆ど変化しない。このため、前述したＡＬＣの場合に問題となるＯＳＮＲの波長間偏差を有効に抑えることが可能である。しかし、ＡＧＣの場合、スパンロスの大小に関係なく、各スパンのラマン利得が同じ目標値に制御されるため、スパンロスが小さいことで元々良好なＯＳＮＲが得られるスパンに対して、スパンロスが大きいことによりＯＳＮＲが小さくなるスパンと同じラマン利得を生じさせることになり、非効率的な制御が行われることになる。すなわち、前述した着信ＯＳＮＲの改善に効果的であるスパンロスの大きい中継区間におけるラマン利得が、スパンロスの小さい中継区間と同じ条件にされるため、着信ＯＳＮＲを効率的に改善することが困難であるという課題がある。
【００１５】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ＷＤＭ光の各チャネルのＯＳＮＲを効率的に改善することができ消費電力の低減も可能な分布ラマン増幅器および光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明はその一態様として、伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する分布ラマン増幅器を提供する。この分布ラマン増幅器は、少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記伝送路の信号出力端に接続された光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、を備える。
【００１７】
また、本発明は他の態様として、光送信器から伝送路にＷＤＭ光を送信し、該ＷＤＭ光を前記伝送路上に配置された少なくとも１つの光中継ノードで増幅しながら光受信器まで中継伝送すると共に、各中継区間の伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する複数の分布ラマン増幅器を具備した光通信システムを提供する。この光通信システムは、前記複数の分布ラマン増幅器が、それぞれ、少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、前記励起光供給部により励起光が供給される伝送路の損失を示すスパンロスをモニタするスパンロスモニタ部と、を備える。さらに、上記光通信システムは、前記各分布ラマン増幅器よりそれぞれ伝えられる、前記判定部の判定結果および前記スパンロスモニタ部のモニタ結果に基づいて、複数の中継区間のうちから前記励起光源の制御を優先的に行う中継区間を選定する選定部と、前記選定部で選定された中継区間について、前記励起光源の制御目標値を、受信端でのＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量に応じて補正し、該補正後の制御目標値を対応する分布ラマン増幅器の前記制御部に通知する制御目標値演算部と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
上記分布ラマン増幅器では、伝送路を伝搬してラマン増幅されたＷＤＭ光が、光中継ノード内の光増幅器で増幅され、該ＷＤＭ光の各チャネルのＯＳＮＲがＯＳＮＲモニタ部でモニタされる。そして、ＯＳＮＲのモニタ値と目標値の大小関係が判定部で判定され、該判定結果に基づいて励起光源の駆動状態が制御される。このように、ＷＤＭ光の伝送特性に大きく影響するＯＳＮＲをモニタし、そのモニタ値と目標値の大小関係に応じてラマン励起光のフィードバック制御を行うことにより、ＷＤＭ光の各チャネルのＯＳＮＲを効率的に改善することができる共に、分布ラマン増幅器の消費電力を低減することも可能になる。
【００１９】
また、上記のような分布ラマン増幅器を各中継区間に適用した光通信システムでは、各分布ラマン増幅器に追設したスパンロスモニタ部で各中継区間のスパンロスもモニタするようにし、各々の分布ラマン増幅器におけるＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係およびスパンロスのモニタ値に基づいて、複数の中継区間のうちから励起光源の制御を優先的に行う中継区間が選定され、該中継区間についての励起光源の制御目標値が、受信端でのＯＳＮＲの過不足量に応じて補正され、該補正後の制御目標値に従って、選定した中継区間に対応する分布ラマン増幅器の励起光源の制御が行われる。これにより、受信端での各チャネルのＯＳＮＲや分布ラマン増幅器の消費電力に影響を及ぼす度合いの大きい中継区間におけるラマン励起光の制御が他の中継区間より優先的に行われるようになり、ＷＤＭ光の各チャネルの受信端でのＯＳＮＲをより効果的に改善することができると共に、システム上に存在する分布ラマン増幅器の消費電力を効率的に低減することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明による分布ラマン増幅器の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、本実施形態の分布ラマン増幅器１は、例えば、伝送路２にラマン増幅用の励起光Ｌｐを供給する励起光供給部１１と、伝送路２の信号出力端に接続する光中継ノード３から出力されるＷＤＭ光Ｌｓの各チャネルのＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部１２と、予め設定したＯＳＮＲの目標値に対するＯＳＮＲモニタ部１２のモニタ値の大小関係を判定する判定部１３と、該判定部１３の判定結果に応じて、励起光供給部１１から伝送路２に供給される励起光のパワーを制御する制御部１４と、を備える。
【００２２】
なお、光中継ノード３は、光通信システムの光送信器Ｔｘおよび光受信器Ｒｘの間を接続する伝送路２上に所要の間隔で配置された複数のノードの一つであって、伝送路２を伝搬してラマン増幅されたＷＤＭ光を所要のレベルまで増幅するＥＤＦＡ等のＷＤＭ用光増幅器を具備している。図１は、光通信システムの一中継区間（スパン）の構成を示しているが、これと同様の構成が他の中継区間にも適用される。
【００２３】
励起光供給部１１は、例えば、ＷＤＭ光Ｌｓの波長帯域に応じて出力波長が設定された少なくとも１つの励起光源を有し、該励起光源から出力される励起光Ｌｐを伝送路２に信号出力端側より供給する。伝送路２に供給された励起光Ｌｐは、ＷＤＭ光Ｌｓの伝搬方向とは逆の方向に伝送路２内を伝搬する。これにより、伝送路２を伝搬するＷＤＭ光Ｌｓが励起光Ｌｐによる誘導ラマン散乱の効果よって増幅される。
【００２４】
ＯＳＮＲモニタ部１２は、光中継ノード３から次のスパンの伝送路２に出力されるＷＤＭ光Ｌｓの一部をモニタ光Ｌｍとして分岐し、該モニタ光Ｌｍの信号成分および雑音成分の各パワーを検出し、該検出結果を基にＷＤＭ光Ｌｓの各チャネルのＯＳＮＲを演算する。
【００２５】
判定部１３は、ＯＳＮＲモニタ部１２で演算されたＯＳＮＲのモニタ値と予め設定した目標値との比較を行い、ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係を判定し、その判定結果を当該差分（目標値に対するモニタ値の過不足分）と伴に制御部１４に伝える。前記ＯＳＮＲの目標値としては、受信端において良好な伝送特性を実現することが可能なＯＳＮＲの値（例えば、光受信器ＲｘのＯＳＮＲ耐力値等）が用いられる。
【００２６】
制御部１４は、判定部１３においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいことが判定された場合、目標値に対する差分（不足分）に応じて、励起光供給部１１から伝送路２に供給される励起光パワーが増加するように、励起光供給部１１の励起光源を制御する。一方、判定部１３においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいことが判定された場合には、受信端で良好な伝送特性を実現するのに充分なラマン利得が得られているということで、励起光供給部１１から伝送路２に供給される現在の励起光パワーを維持するか、または、分布ラマン増幅器の消費電力低減を図るために、目標値に対する差分（過剰分）に応じて、励起光供給部１１から伝送路２に供給される励起光パワーが減少するように、励起光供給部１１の励起光源を制御する。
【００２７】
上記制御部１４による励起光パワーの制御は、出力一定制御（ＡＬＣ）が適用されている場合、判定部１３から伝えられるＯＳＮＲの過不足分に応じて、ＡＬＣにおける目標出力レベルを補正すればよい。また、利得一定制御（ＡＧＣ）が適用されている場合には、判定部１３から伝えられるＯＳＮＲの過不足分に応じて、ＡＧＣにおける目標利得を補正すればよい。ただし、上記目標出力レベルまたは目標利得の補正は、光中継ノード３内のＥＤＦＡ等への光入力パワーが、該ＥＤＦＡ等の入力ダイナミックレンジ内に収まるように行う必要がある。
【００２８】
次に、上記のような構成の分布ラマン増幅器１の動作について説明する。
本分布ラマン増幅器１では、伝送路２を伝搬してラマン増幅されたＷＤＭ光Ｌｓが、光中継ノード３内のＥＤＦＡ等に与えられて増幅され、該光中継ノード３から出力されるＷＤＭ光ＬｓのＯＳＮＲがＯＳＮＲモニタ部１２でリアルタイムにモニタされる。そして、判定部１３において、ＯＳＮＲのモニタ値と目標値の大小関係が判定され、その判定結果が制御部１４に伝えられる。
【００２９】
制御部１４においては、判定部１３の判定結果に応じて、受信端で良好な伝送特性が実現されるように、伝送路２への励起光の供給パワーが調整される。具体的には、ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいとき、光中継ノード３内のＥＤＦＡ等に入力される光信号のレベルが低いことでＯＳＮＲの低下が生じていることが判断され、ラマン励起光のパワーを増やして伝送路２でのラマン利得を増大させる制御が行われる。これにより、光中継ノード３内のＥＤＦＡ等への光入力レベルが高くなり、該光中継ノード３から次のスパンの伝送路２に送出されるＷＤＭ光のＯＳＮＲの改善が図られる。
【００３０】
また、ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいときには、当該スパンにおけるＷＤＭ光の品質としては充分な特性が得られていることが判断され、現状のラマン励起光パワーを維持する制御が行われる。ただし、この制御では、当該スパンで必要以上に大きなＯＳＮＲが得られる、つまり、光中継ノード３内のＥＤＦＡ等への光入力レベルを現状より下げても受信端で良好な伝送特性を実現することが可能な状態となる。このため、ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きい場合に、現状のラマン励起光パワーが過剰であると判断して、ＯＳＮＲのモニタ値が目標値に等しくなるまでラマン励起光パワーを減少させる制御を行うようにしてもよい。このような制御を適用することにより、分布ラマン増幅器の消費電力を低減することが可能になる。
【００３１】
ここで、上記図１に示した分布ラマン増幅器１の具体的な構成の一例について説明する。
図２は、分布ラマン増幅器１の具体的な構成例を示すブロック図である。
【００３２】
図２の構成例では、分布ラマン増幅器１の励起光供給部１１が、４個の励起光源（ＬＤ）１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３，１１Ａ−４と、２個の偏波合成器（Polarization Beam Combiner：ＰＢＣ）１１Ｂ−１，１１Ｂ−２と、励起光合波器１１Ｃと、信号光／励起光合波器１１Ｄとを具備している。
【００３３】
各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４は、ラマン増幅用の励起光源として一般的な半導体レーザー（励起レーザー）を使用し、該励起レーザーの出力波長が互いに異なるように設定されており、伝送路２を伝搬するＷＤＭ光Ｌｓをラマン増幅することが可能な励起光を発生する。各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４には、ここでは制御部１４の後述する駆動制御回路１４Ｂから出力される制御信号が与えられ、各々の駆動状態が制御される。
【００３４】
偏波合成器１１Ｂ−１は、各励起光源１１Ａ−１，１１Ａ−２から異なる偏波状態で出力される各励起光を１つに合成し、それを励起光合波器１１Ｃの一方の入力ポートに出力する。また、偏波合成器１１Ｂ−２は、各励起光源１１Ａ−３，１１Ａ−４から異なる偏波状態で出力される各励起光を１つに合成し、それを励起光合波器１１Ｃの他方の入力ポートに出力する。
【００３５】
励起光合波器１１Ｃは、各偏波合成器１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から各入力ポートに与えられる励起光を１つに合波し、該合波した励起光Ｌｐを信号光／励起光合波器１１Ｄに出力する。
【００３６】
なお、ここでは４つの励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４から出力される各励起光を２段階に分けて合波する一例を示したが、本発明の分布ラマン増幅器における励起光源の個数および各励起光を合波する構成は上記の一例に限定されるものではない。
【００３７】
信号光／励起光合波器１１Ｄは、励起光合波器１１Ｃからの励起光Ｌｐを伝送路２に後方側（信号出力端側）から供給する。伝送路２に供給された励起光Ｌｐは、伝送路２内をＷＤＭ光Ｌｓの伝搬方向とは逆方向に伝搬する。また、信号光／励起光合波器１１Ｄは、伝送路２を伝送されてきたＷＤＭ光Ｌｓおよび該ＷＤＭ信号光Ｌｓと同方向に伝搬する光（雑音光やＯＳＣ等）を利得等化フィルタ（ＧＥＱ）１５を介してＥＤＦＡ３１に伝える。
【００３８】
利得等化フィルタ１５は、各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４を設計時に予め定めた標準的な状態で駆動したときのラマン利得の波長特性（チルト）に対して、該波長特性を打ち消すことが可能な固定の透過波長特性を持つ光フィルタを用いて構成されている。
【００３９】
ＥＤＦＡ３１は、光中継ノード３の一構成要素であり、ここでは光中継ノード３がＥＤＦＡ３１の他にＯＡＤＭ装置３２を含んでいる。ＯＡＤＭ装置３２は、ＥＤＦＡ３１で増幅されたＷＤＭ光Ｌｓについて、所要のチャネルをドロップ光ＤＲＯＰとして分岐すると共に、アド光ＡＤＤをＷＤＭ光Ｌｓに挿入して次のスパンの伝送路２に出力する。該ＯＡＤＭ装置３２で分岐されたドロップ光ＤＲＯＰは、ＡＷＧ等を用いた分波器３３により各チャネルに分離された後、各々に対応した光受信器（Ｒｘ）３４で受信処理される。各光受信器３４は、ここでは受信チャネルの光パワーを検出して外部に出力する機能を具備しているものとする。
【００４０】
上記ＥＤＦＡ３１およびＯＡＤＭ装置３２の間の光路上には、分布ラマン増幅器１のＯＳＮＲモニタ部１２を構成する分岐器１２Ａが挿入されており、該分岐器１２Ａの分岐ポートには、光フィルタ（ＦＩＬ）１２Ｂ、受光素子（ＰＤ）１２ＣおよびＯＳＮＲ演算回路１２Ｄが順に接続されている。分岐器１２Ａは、ＥＤＦＡ３１から出力される光の一部をモニタ光として分岐して光フィルタ１２Ｂに与える。光フィルタ１２Ｂは、分岐器１２Ａからのモニタ光より、ＷＤＭ光Ｌｓの各チャネルに対応した信号成分を遮断し、雑音成分を透過するフィルタ特性を備える。受光素子１２Ｃは、光フィルタ１２Ｂの透過光のパワーを検出し、該検出結果を示す信号をＯＳＮＲ演算回路１２Ｄに出力する。ＯＳＮＲ演算回路１２Ｄは、受光素子１２Ｃの出力信号と、ＯＡＤＭ装置３２でのドロップ光ＤＲＯＰの各チャネルに対応した光受信器３４の出力信号とを利用して、当該ノードで受信処理されるチャネルのＯＳＮＲ（着信ＯＳＮＲ）を演算する。該演算結果は、判定部１３を構成する判定回路１３Ａおよび過不足算出回路１３Ｂに与えられる。なお、光フィルタ１２Ｂおよび受光素子１２Ｃの具体的な構成、並びに、ＯＳＮＲ演算回路１２Ｄで行われる演算処理の詳細については後述する。
【００４１】
判定回路１３Ａは、ＯＳＮＲ演算回路１２Ｄで演算された着信ＯＳＮＲのモニタ値と、予め設定された着信ＯＳＮＲの目標値との比較を行い、着信ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係を判定する。過不足算出回路１３Ｂは、着信ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の差分を算出する。判定回路１３Ａの判定結果および過不足算出回路１３Ｂの算出結果は、制御部１４の制御補正回路１４Ａに与えられる。
【００４２】
制御補正回路１４Ａは、着信ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係および過不足量に基づいて、ラマン励起光の制御目標値（ＡＬＣ適用時の目標出力レベル、または、ＡＧＣ適用時の目標利得）を補正し、該補正値を駆動制御回路１４Ｂに伝える。駆動制御回路１４Ｂは、制御補正回路１４Ａからの補正値に応じて、各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４の駆動状態を制御する。
【００４３】
図３は、上記光フィルタ１２Ｂのフィルタ特性の一例を示した図である。この例では、ＷＤＭ光Ｌｓの信号帯域の短波長側および長波長側の各端部付近に透過帯域ＰＢ１，ＰＢ２がそれぞれ形成されている。各透過帯域ＰＢ１，ＰＢ２は、各々の３ｄＢ帯域幅が数ｎｍ程度に設定されるのが好ましい。上記のようなフィルタ特性は、例えば図４に示すようなスラント（チルト）形ファイバグレーティング１２Ｂ１，１２Ｂ２により簡易な構造で実現することが可能である。この場合、図２における分岐器１２Ａおよび光フィルタ１２Ｂの両機能がスラント形ファイバグレーティング１２Ｂ１，１２Ｂ２によって実現され、該スラント形ファイバグレーティング１２Ｂ１，１２Ｂ２で反射される光の各波長帯域が、図３に示した透過帯域ＰＢ１，ＰＢ２に対応する。各スラント形ファイバグレーティング１２Ｂ１，１２Ｂ２の反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２は、それぞれに対応した受光素子１２Ｃ１，１２Ｃ２で受光されて、各々の光パワーが検出される。
【００４４】
上記図３および図４に示したような光フィルタ１２Ｂを用いた場合、ＯＳＮＲ演算回路１２Ｄでは、まず、各受光素子１２Ｃ１，１２Ｃ２で検出される光パワーが、ＯＳＮＲを計算する際の波長分解能に相当する値にそれぞれ換算される。例えば、光フィルタ１２Ｂの各透過帯域ＰＢ１，ＰＢ２の３ｄＢ帯域幅が３ｎｍであり、ＯＳＮＲ計算の波長分解能が０．１ｎｍであれば、各受光素子１２Ｃ１，１２Ｃ２での検出パワーを３０分の１にする換算が行われる。次に、各換算値の平均を計算するか、或いは、各換算値を用いて波長に対する雑音光レベルの関係を直線近似することにより、信号帯域内の雑音光レベルが求められる。そして、光受信器３４の出力信号に示される受信チャネルの信号光レベルと該受信チャネルに対応した雑音光レベルとを用い、次の（３）式に従って、着信ＯＳＮＲの算出が行われる。
【００４５】
着信ＯＳＮＲ[dB]＝｛信号光レベル[dBm]−雑音光レベル（0.1nm換算値）[dBm]
−経路損失[dB]｝−｛雑音光レベル（0.1nm換算値）[dBm]｝  …（３）
ただし、上記（３）式における経路損失は、ＥＤＦＡ３１の出力端から分波器３３の入力端までの間の信号経路上で生じる損失であり、該経路損失に関する情報（設計値または測定値）がＯＳＮＲ演算回路１２Ｄに事前に記憶されているものとする。
【００４６】
上記のようにＷＤＭ光Ｌｓの信号光レベルおよび雑音光レベルに関する情報を異なる場所で取得し、その間の経路損失を考慮して上記（３）に従い着信ＯＳＮＲを演算するようにしたことで、簡易な構成により着信ＯＳＮＲをリアルタイムでモニタすることが可能になる。従来のＯＳＮＲのモニタ方法と比較すると、例えば、ＥＤＦＡ３１の出力の一部を分岐して光スペクトルアナライザに与えることで信号光レベルおよび雑音光レベルを測定してＯＳＮＲをモニタする場合、信号光と雑音光を切り分ける（区別する）ために、細かい波長刻みでの測定点が必要になる。実際には、信号帯域内外の広い波長帯域について、少なくともＷＤＭ光Ｌｓのチャネル間隔よりも細かい波長刻みで光パワーを測定することが必要になる。具体的な一例を挙げると、スイープ帯域が１５３０〜１５６５ｎｍで０．０８ｎｍ刻みの測定を行う場合、測定点の総数は４３７となり、測定帯域をスイープする時間および多数の測定データから雑音光レベルを補間して算出する時間が長くなることは避けられない。このため、光スペクトルアナライザを利用した従来のＯＳＮＲモニタは高速性がないため、ＯＳＮＲの変化をリアルタイムでモニタすることが難しい。また、光スペクトルアナライザは構造が複雑で高価であり、かつ、サイズが大きいので実装上の問題も生じる。これに対して図２〜図４に示したＯＳＮＲのモニタ構成は、ＯＡＤＭ装置３２でドロップされるチャネルの受信結果を利用して信号光レベルを取得し、それとは別の場所で雑音光レベルの測定のみを行ってＯＳＮＲを演算処理するようにしているので、モニタ系の構成を簡略化でき、かつ、高速な演算処理が可能である。
【００４７】
なお、図３および図４には、信号帯域外の短波長側および長波長側の２箇所で雑音成分を抽出する一例を示したが、ＷＤＭ光のチャネル間隔に対して光フィルタ１２Ｂの帯域幅が十分に狭ければ、信号帯域内の各チャネルの間の雑音成分を光フィルタ１２Ｂで抽出するようにしてもよい。また、少なくとも１箇所の波長帯で雑音成分を抽出すればＯＳＮＲの算出は可能であり、雑音成分の抽出箇所を多くすることでＯＳＮＲをより高い精度でモニタすることができる。
【００４８】
上記のようにしてＷＤＭ光Ｌｓの着信ＯＳＮＲがＯＳＮＲ演算回路１２Ｄでリアルタイムにモニタされると、受信チャネル毎にＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係を判定し、各々の判定結果に応じて各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４の駆動状態を制御することができる。例えば、ラマン励起光の制御にＡＧＣが適用されている場合に、各受信チャネルに対応した着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいことが判定されると、伝送路２のスパンロスに対してＡＧＣの目標利得が小さくなっていることで、各受信チャネルの着信ＯＳＮＲの低下が生じていることが判断される。この場合、各受信チャネルの着信ＯＳＮＲの平均的な不足分に応じてＡＧＣの目標利得を増大させる補正が行われ、該補正後の目標利得に従って、各励起光源１１Ａ−１〜１１Ａ−４の出力光パワーが、現状のパワー比率を基本的に保ったまま増加される。これにより、伝送路２に供給されるラマン励起光のトータルパワーが増加してラマン利得が大きくなり、ＥＤＦＡ３１に入力されるＷＤＭ光Ｌｓのレベルが上昇することで、各受信チャネルに対応した着信ＯＳＮＲを改善できるようになる。
【００４９】
一方、ラマン励起光の制御にＡＬＣが適用されている場合に、少なくとも１つの受信チャネルに対応した着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいことが判定されると、ラマン利得の波長特性の変化による利得等化フィルタ１５での補償誤差によって、当該受信チャネルの着信ＯＳＮＲの低下が生じていることが判断される。このとき、ＡＬＣの目標出力レベルがＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの下限または中央付近に設定されていれば、該目標出力レベルを上げる補正を行うことにより、当該受信チャネルの着信ＯＳＮＲを改善できるようになる。
【００５０】
ただし、ＡＬＣの目標出力レベルがＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの上限付近に設定されていると、該目標出力レベルを上げることはできない。このような場合には、当該受信チャネルのラマン増幅を主に担う波長の励起光パワー（例えば、短波長側の受信チャネルであれば、複数の励起光源のうちの短波長側の励起光源の光出力パワー）を増加させ、その他の波長の励起光パワーは減少させるようにし、励起光のトータルパワーは現状を維持したままで比率のみを変化させる。これにより、ラマン利得の波長特性が変化して利得等化フィルタ１５での補償誤差が低減されることで、当該受信チャネルに対応した着信ＯＳＮＲの改善を図ることができる。
【００５１】
また、ＡＬＣが適用されている場合に、任意の受信チャネルに対応した着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいことが判定されると、当該受信チャネルの着信ＯＳＮＲの過剰分に応じてＡＬＣの目標出力レベルを下げる補正を行うことにより、所要の着信ＯＳＮＲを実現しながら消費電力の低減を図ることが可能になる。
【００５２】
次に、上述したような分布ラマン増幅器１を用いた光通信システムについて説明する。
図５は、上記光通信システムの一実施形態における要部構成を示すブロック図である。
図５において、スパンＳＰ＿Ａ，ＳＰ＿Ｂは、本光通信システムの伝送路２上に配置された隣り合う２つの中継区間を示している。各スパンＳＰ＿Ａ，ＳＰ＿Ｂには、上述した分布ラマン増幅器１、並びに、ＥＤＦＡ３１およびＯＡＤＭ装置３２を含む光中継ノード３がそれぞれ備えられており、さらに、各々の伝送路２のスパンロスを検出するためのスパンロスモニタ部５が、伝送路２の信号出力端とＥＤＦＡ３１の入力端の間の光路上にそれぞれ挿入されている。加えて、本光通信システムには、各スパンにおける分布ラマン増幅器１の制御を集中して管理するための選定部６および制御目標値演算部７が設けられている。
【００５３】
スパンロスモニタ部５は、ＷＤＭ光Ｌｓおよびラマン励起光Ｌｐとは異なる参照光を利用して伝送路２のスパンロスを自動的に検出し、該検出結果を選定部６および同じスパン内の分布ラマン増幅器１の制御部１４にそれぞれ出力する。前記参照光は、分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ光の波長帯域の外側に波長が設定された光であり、所要のパワーで伝送路２の信号入力端より与えられ、該伝送路２を伝搬した後のパワーが信号出力端のスパンロスモニタ部５でモニタされる。スパンロスモニタ部５は、図示しないシステム管理部からの情報またはシステム上の各ノード間で伝達される監視信号など利用して伝送路の信号入力端での参照光パワーおよび参照光に対するラマン利得に関する情報を取得し、該情報およびモニタした参照光の出力パワーを用いて当該中継区間のスパンロスを求める。なお、このようなスパンロスのモニタ手法は、特開２００８−１８２６７９号公報等で公知である。
【００５４】
選定部６は、各スパンの分布ラマン増幅器１の判定部１３での判定結果（着信ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の大小関係とその差分）およびスパンロスモニタ部５でのモニタ結果に基づいて、システム上の複数のスパン（中継区間）のうちからラマン励起光の制御を優先的に行うスパンを選定する。この選定部６におけるスパンの選定は、後で詳しく説明するように、着信ＯＳＮＲを効果的に改善することのできるスパンロスの大きな中継区間の優先度を高くして行われる。
【００５５】
制御目標値演算部７は、選定部６で選定されたスパンについて、ラマン励起光の制御目標値（ＡＬＣ適用時の目標出力レベル、または、ＡＧＣ適用時の目標利得）を演算し、該演算結果を当該スパンの分布ラマン増幅器１の制御部１４に通知する。
【００５６】
次に、上記のような構成の光通信システムの動作を図６のフローチャートを参照しながら説明する。
本光通信システムでは、まず、図６のステップ１（Ｓ１）でシステムの立ち上げ動作が開始されると、ステップ２で各スパンに設けられた分布ラマン増幅器１の励起光源がオンにされ、各スパンの伝送路２にラマン励起光Ｌｐが供給される。ステップ３では、運用時に伝送されるＷＤＭ光Ｌｓに相当するテスト光が伝送路２に与えられ、各スパンで励起光ＬｐのＡＬＣまたはＡＧＣを行うための必要情報がモニタされる。ステップ４では、該モニタ情報を用いて、ラマン増幅後の光出力レベルまたはラマン利得が演算される。ステップ５では、該演算結果に応じて、各スパンにおける光出力レベルまたはラマン利得が目標値（初期値）となるように、各々の励起光パワーのフィードバック制御が行われ、各スパンの制御が収束すると、ステップ６でシステムの立ち上げ動作が終了する。
【００５７】
次に、ステップ７でシステムの運用が開始されてＷＤＭ光Ｌｓの送受信が行われるようになると、ステップ８において、各中継区間のスパンロスがスパンロスモニタ部５でモニタされると共に、各スパンにおけるラマン励起光のＡＬＣまたはＡＧＣが行われる。ステップ９では、各スパンロスモニタ部５のモニタ結果が、当該ノードを特定可能にする情報と伴に、選定部６に通知される。そして、ステップ１０では、各スパンのＯＳＮＲモニタ部１２において着信ＯＳＮＲの算出に必要な情報（信号光レベルおよび雑音光レベル）が取得される。ステップ１１では、ステップ１０で取得された情報を用いて、各ノードにおける受信チャネルについての着信ＯＳＮＲが演算され、該演算結果が判定部１３に伝えられる。
【００５８】
各スパンの判定部１３では、ステップ１２で着信ＯＳＮＲのモニタ値と目標値の大小関係が判定される。着信ＯＳＮＲの目標値に対してモニタ値が小さいかまたは大きい場合にはステップ１３に進む。一方、着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値と実質的に一致していると判定された場合には、ステップ１８に移って、各スパンにおける励起光制御の状態が現状維持とされた後、前述したステップ８に戻る。
【００５９】
ステップ１３では、各スパンの判定部１３において、着信ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量が求められる。そして、ステップ１４では、各スパンの判定部１３で求められた着信ＯＳＮＲの過不足量が、当該ノードおよび受信チャネルを特定可能にする情報と伴に、選定部６へ通知される。
【００６０】
選定部６では、まずステップ１５において、システム全体で着信ＯＳＮＲの過不足量が最大になっている受信チャネルが判断され、該受信チャネルの伝送経路が特定される。そして、ステップ１６では、特定された伝送経路上の各スパンについて、スパンロスが大きい順に優先度が設定され、優先度が最も高いスパン（すなわち、スパンロスが最大の中継区間）に対応した分布ラマン増幅器１が、励起光の制御目標値を変更（補正）する対象として選定され、該選定結果が制御目標値演算部７に通知される。
【００６１】
ステップ１７では、制御目標値演算部７において、選定部６から通知されたスパンにおける励起光の制御目標値を、当該着信ＯＳＮＲの過不足量に応じて補正した値が演算され、該補正後の制御目標値が対応する分布ラマン増幅器１の制御部１４に通知されて励起光パワーの制御が行われる。この制御目標値の演算および励起光パワー制御は、具体的には、各スパンの分布ラマン増幅器１にＡＧＣが適用されているか、ＡＬＣが適用されているかに応じて次のようにして行うことが可能である。
【００６２】
各スパンの分布ラマン増幅器１にＡＧＣが適用されている場合に、着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいことが判定されると、制御目標値演算部７において、その不足分に応じてＡＧＣの目標利得を増加させた値が求められる。すなわち、着信ＯＳＮＲが最も小さい受信チャネルの伝送経路について、着信ＯＳＮＲを効果的に改善することのできるスパンロスが最も大きい中継区間におけるＡＧＣの目標利得が優先的に増加される。なお、当該伝送経路上の他の中継区間におけるＡＧＣの目標利得は基本的に現状維持とされる。そして、制御目標値演算部７で演算された補正後の目標利得が、対応する分布ラマン増幅器１の制御部１４に通知され、該目標利得に従ったＡＧＣが行われる。このＡＧＣは、前述の図２に示した構成例のように波長の異なる複数の励起光源の出力光が合波されて伝送路２に供給される場合、例えば、各励起光源の出力パワーを現状の比率を保ちながら増加させることで励起光Ｌｐのトータルパワーを増大させて目標利得が実現されるようにすることが可能である。また例えば、複数の励起光源のうちで、ラマン増幅の利得効率が最も大きい励起波長に対応した励起光源を選択し、該励起光源の出力パワーを増やすことで（他の励起光源の出力パワーは基本的に現状維持とする）、目標利得が実現されるようにしてもよい。この場合、各波長の励起光のパワー比率が変わるので、ラマン利得の波長特性が変化するものの、その変化は基本的にＡＧＣが適用されているので僅かであり、利得等化フィルタによってラマン利得の波長偏差を有効に補償することが可能である。
【００６３】
なお、上記ＡＧＣにおいて、励起光のトータルパワーが、励起光源の安定動作特性または後段ＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの上限に応じて定められる最大値まで達すると、それ以上トータルパワーを増やすことができなくなるため、補正後の目標利得が実現されなくなる場合がある。このような場合には、例えば、励起光パワーが最大値に達したことを制御目標値演算部７に通知し、制御目標値演算部７において、スパンロスが２番目に大きい中継区間におけるＡＧＣの目標利得を増加させた値を演算して、当該スパンの励起光パワーを増加させる制御に移るようにして対処することが可能である。
【００６４】
一方、各スパンの分布ラマン増幅器１にＡＬＣが適用されている場合に、着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいことが判定されると、制御目標値演算部７において、選定部６から通知されたスパンにおけるＡＬＣの目標出力レベルがＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの下限または中央付近に設定されているか確認された後に、着信ＯＳＮＲの不足分に応じてＡＬＣの目標出力レベルを上げた値が求められる。すなわち、着信ＯＳＮＲが最も小さい受信チャネルの伝送経路について、着信ＯＳＮＲを効果的に改善することのできるスパンロスが最も大きい中継区間におけるＡＬＣの目標出力レベルが優先的に上昇される。なお、当該伝送経路上の他の中継区間におけるＡＬＣの目標出力レベルは基本的に現状維持とされる。そして、制御目標値演算部７で演算された補正後の目標出力レベルが、対応する分布ラマン増幅器１の制御部１４に通知され、該目標出力レベルに従ったＡＬＣが行われる。
【００６５】
なお、選定部６から通知されたスパンにおけるＡＬＣの目標出力レベルがＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの上限付近に設定されている場合には、制御目標値演算部７でＡＬＣの目標出力レベルの補正値を演算する代わりに、当該スパンが制御対象に選定されたことが対応する分布ラマン増幅器１の制御部１４に通知されるようにする。この通知を受けた制御部１４は、着信ＯＳＮＲが最も小さくなっている受信チャネルのラマン増幅を主に担う波長の励起光パワーを増加させ、その他の波長の励起光パワーは減少させるようにし、励起光のトータルパワーは現状を維持したままでパワー比率のみを変化させる。ＡＬＣ適用時には、スパンロスが大きい程ラマン利得が大きくなり、ラマン利得が大きいスパンでは、励起光のパワー比率の変化に対する利得波長特性の変化量も大きい。このため、スパンロスが最も大きい伝送区間に対応した分布ラマン増幅器１を優先的に制御対象に設定し、ＡＬＣの目標出力レベルはＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの上限付近に設定したままで励起光のパワー比率を変えることにより、上記受信チャネルの着信ＯＳＮＲが効果的に改善されるようになる。
【００６６】
また、各スパンの分布ラマン増幅器１にＡＬＣが適用されている場合に、着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいことが判定されると、制御目標値演算部７において、選定部６から通知されたスパンにおけるＡＬＣの目標出力レベルを、着信ＯＳＮＲの過剰分に応じて下げた値が求められる。ただし、目標出力レベルは、ＥＤＦＡ３１の入力ダイナミックレンジの下限を上回るレベルとする。前述したように、ＡＬＣ適用時にはスパンロスが大きい程ラマン利得が大きくなり、ラマン利得が大きなスパンでは励起光のトータルパワーも大きくなっている。このため、スパンロスが最も大きい伝送区間に対応した分布ラマン増幅器１を優先的に制御対象に設定して、ＡＬＣの目標出力レベルを下げて過剰に供給されていた励起光パワーを減少させることにより、分布ラマン増幅器１の消費電力を効率的に低減できるようになる。
【００６７】
上記のようにしてステップ１７での処理が終了すると、ステップ８に戻って上述した一連の処理が繰り返し行われる。これにより、ＷＤＭ光Ｌｓの各チャネルの着信ＯＳＮＲを効果的に改善することができると共に、各スパンの分布ラマン増幅器１における消費電力を効率良く低減することが可能になる。
【００６８】
なお、上述の図２に示した分布ラマン増幅器および図５に示した光通信システムでは、各スパンの伝送路２に接続される光中継ノード３がＯＡＤＭ装置３２を含み、該ＯＡＤＭ装置３２においてＷＤＭ光Ｌｓの任意のチャネルが分岐または挿入される場合を説明したが、本発明はこれに限らず、ＯＡＤＭノードを含まないポイント・トゥ・ポイント（point-to-point）の光通信システムについても応用することが可能である。ポイント・トゥ・ポイントのシステムの場合には、ＷＤＭ光の各チャネルが全てのスパンを通る（伝送途中で分岐または挿入されることがない）ので、ＷＤＭ光の各チャネルのうちで着信ＯＳＮＲが最も小さくなるチャネルを事前に特定することが可能である。例えば、ＷＤＭ光の波長帯域がＣ−バンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）で、伝送路でラマン増幅したＷＤＭ光をＥＤＦＡを用いて増幅して中継伝送するポイント・トゥ・ポイントのシステムでは、ＥＤＦＡのＮＦの波長特性、伝送路の損失の波長特性および伝送路での信号光間ラマン効果などにより、Ｃ−バンドのＷＤＭ光のうちで最短波長（１５３０ｎｍ）のチャネルの着信ＯＳＮＲが最も小さくなる。そこで、最短波長チャネルの着信ＯＳＮＲだけをモニタするようにしてＯＳＮＲモニタ部の簡略化を図り、そのモニタ結果に応じて、上述した実施形態における着信ＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さくなる場合と同様の考え方によりラマン励起光の制御を行うことも、ポイント・トゥ・ポイントの光通信システムでは可能である。
【００６９】
以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
【００７０】
（付記１）  伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する分布ラマン増幅器であって、
少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記伝送路の信号出力端に接続された光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、
前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７１】
（付記２）  付記１に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも小さいと判定されたとき、該ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを増加させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７２】
（付記３）  付記２に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路におけるラマン増幅の利得が予め定めた目標利得で一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標利得を増大させる補正を行い、該補正後の目標利得を前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７３】
（付記４）  付記２に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したＷＤＭ光の１チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の不足分に応じて、前記目標出力レベルを上げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７４】
（付記５）  付記１または２に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、前記判定部においてＯＳＮＲのモニタ値が目標値よりも大きいと判定されたとき、該ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記励起光源から出力される励起光パワーを減少させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７５】
（付記６）  付記５に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記制御部は、
前記伝送路を伝搬したＷＤＭ光の１チャネル当たりの光出力パワーが予め定めた目標出力レベルで一定になるように、前記励起光源の駆動状態を制御する駆動制御回路と、
前記ＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過剰分に応じて、前記目標出力レベルを下げる補正を行い、該補正後の目標出力レベルを前記駆動制御回路に伝える制御補正回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７６】
（付記７）  付記１〜６のいずれか１つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記ＯＳＮＲモニタ部は、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光の一部を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された光より雑音成分を抽出する光フィルタと、
前記光フィルタで抽出された雑音成分のパワーを検出する第１受光素子と、
前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光の一部を前記第１分岐器とは異なる場所で分岐する第２分岐器と、
前記第２分岐器で分岐された光を分波して各チャネルを取り出す分波器と、
前記分波器で取り出された各チャネルのパワーを検出する第２受光素子と、
前記第１および第２受光素子の検出結果、並びに、前記光増幅器および前記分波器の間の経路損失に基づいて、前記ＯＳＮＲを演算するＯＳＮＲ演算回路と、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７７】
（付記８）  付記７に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記第２分岐器は、前記光中継ノードに含まれるＯＡＤＭ装置であり、
前記第２受光素子は、前記分波器で分波された各チャネルを受信する光受信器であることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７８】
（付記９）  付記７または８に記載の分布ラマン増幅器であって、
前記光フィルタは、スラント形ファイバグレーティングであることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００７９】
（付記１０）  付記１〜９のいずれか１つに記載の分布ラマン増幅器であって、
前記励起光供給部は、波長の異なる複数の励起光源と、該各励起光源からそれぞれ出力される励起光を合波して前記伝送路に供給する合波器と、を有し、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記複数の励起光源のうちでラマン増幅の利得効率が最も大きい励起波長に対応した励起光源の出力パワーを増減させることを特徴とする分布ラマン増幅器。
【００８０】
（付記１１）  光送信器から伝送路にＷＤＭ光を送信し、該ＷＤＭ光を前記伝送路上に配置された少なくとも１つの光中継ノードで増幅しながら光受信器まで中継伝送すると共に、各中継区間の伝送路に励起光を供給し、該伝送路を伝搬するＷＤＭ光をラマン増幅する複数の分布ラマン増幅器を具備した光通信システムであって、
前記複数の分布ラマン増幅器が、それぞれ、
少なくとも１つの励起光源から出力される励起光を前記伝送路に供給する励起光供給部と、
前記伝送路を伝搬してラマン増幅された後、前記光中継ノード内の光増幅器で増幅されたＷＤＭ光について、該ＷＤＭ光に含まれる各チャネルの雑音光レベルに対する信号光レベルの比を表すＯＳＮＲをモニタするＯＳＮＲモニタ部と、
前記ＯＳＮＲモニタ部での各チャネルのＯＳＮＲのモニタ値と予め設定したＯＳＮＲの目標値との大小関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記励起光源の駆動状態を制御する制御部と、
前記励起光供給部により励起光が供給される伝送路の損失を示すスパンロスをモニタするスパンロスモニタ部と、を備え、さらに、
前記各分布ラマン増幅器よりそれぞれ伝えられる、前記判定部の判定結果および前記スパンロスモニタ部のモニタ結果に基づいて、複数の中継区間のうちから前記励起光源の制御を優先的に行う中継区間を選定する選定部と、
前記選定部で選定された中継区間について、前記励起光源の制御目標値を、受信端でのＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量に応じて補正し、該補正後の制御目標値を対応する分布ラマン増幅器の前記制御部に通知する制御目標値演算部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
【００８１】
（付記１２）  付記１１に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、ＷＤＭ光の各チャネルのうちで受信端でのＯＳＮＲの目標値に対するモニタ値の過不足量が最大になるチャネルを判断し、該判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが相対的に大きい中継区間を優先して選定することを特徴とする光通信システム。
【００８２】
（付記１３）  付記１２に記載の光通信システムであって、
前記選定部は、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが最大の中継区間を選定し、該中継区間に対応した前記分布ラマン増幅器における励起光パワーが前記制御部の制御によって所定値まで達すると、前記判断したチャネルの伝送経路上の各中継区間のうちでスパンロスが２番目に大きい中継区間を選定することを特徴とする光通信システム。
【００８３】
（付記１４）  付記１１〜１３のいずれか１つに記載の光通信システムであって、
前記光送信器および前記光受信器の間でのＷＤＭ光の送受信がポイント・トゥ・ポイントで行われるとき、
前記各分布ラマン増幅器に備えられた前記ＯＳＮＲモニタ部は、ＷＤＭ光の各チャネルのうちの１つのチャネルのＯＳＮＲをモニタすることを特徴とする光通信システム。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明による分布ラマン増幅器の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の分布ラマン増幅器の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の構成例で雑音成分を抽出する光フィルタの特性の一例を示す図である。
【図４】図３の特性を実現する光フィルタの具体例を示す図である。
【図５】本発明による光通信システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の光通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】一般的な光増幅中継伝送システムにおける伝送距離に応じた光パワーおよびＯＳＮＲの変化の一例を模式的に示した図である。
【図８】分布ラマン増幅器を各中継区間に適用した従来システムの一例を示す図である。
【図９】図８の各スパンにおける信号光および励起光のレベル変化を説明するための図である。
【図１０】ＡＬＣまたはＡＧＧを適用した分布ラマン増幅器における制御目標値の設定を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…分布ラマン増幅器
２…伝送路
３…光中継ノード
５…スパンロスモニタ部
６…選定部
７…制御目標値演算部
１１…励起光供給部
１１Ａ−１〜１１Ａ−４…励起光源（ＬＤ）
１１Ｂ−１，１１Ｂ−２…偏波合成器（ＰＳＣ）
１１Ｃ…励起光合波器
１１Ｄ…信号光／励起光合波器
１２…ＯＳＮＲモニタ部
１２Ａ…分岐器
１２Ｂ…光フィルタ（ＦＩＬ）
１２Ｂ１，１２Ｂ２…スラント形ファイバグレーティング
１２Ｃ，１２Ｃ１，１２Ｃ２…受光素子（ＰＤ）
１２Ｄ…ＯＳＮＲ演算回路
１３…判定部
１３Ａ…判定回路
１３Ｂ…過不足算出回路
１４…制御部
１４Ａ…制御補正回路
１４Ｂ…駆動制御回路
１５…利得等化フィルタ（ＧＥＱ）
３１…ＥＤＦＡ
３２…ＯＡＤＭ装置
３３…分波器
３４…光受信器（Ｒｘ）
Ｌｓ…ＷＤＭ光
Ｌｐ…励起光
Ｌｍ…モニタ光
ＳＰ＿Ａ，ＳＰ＿Ｂ…スパン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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