(57)【要約】【課題】最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、ラマン増幅の利得範囲を拡大する光出力制御装置を提供する。【解決手段】光出力制御装置は、励起光を出力する励起光源と、信号光を伝送する光増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入部と、励起光源と励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部と、光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、励起光源と損失付与部とを制御し、励起光源の制御値が下限値となっても光の強度が目標値を上回る場合、損失付与部における光伝送媒体の曲率半径を制御し、励起光源の制御値が下限値を上回った場合、損失付与部における光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持する制御部とを備える。【選択図】図７
2010008568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出力する励起光源と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入部と、
前記励起光源と前記励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部と
を備える光出力制御装置。
【請求項２】
前記光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、前記励起光源と前記損失付与部とを制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記励起光源の制御値が下限値となっても前記光の強度が前記目標値を上回る場合、前記損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を制御し、前記励起光源の制御値が下限値を上回った場合、前記損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持することを特徴とする
請求項１に記載の光出力制御装置。
【請求項３】
互いに波長の異なる励起光を出力する複数の励起光源と、
前記複数の励起光源からの励起光を合波する合波部と、
前記複数の励起光源と前記合波部との間にそれぞれ位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる複数の損失付与部と、
前記複数の損失付与部と前記合波部との間にそれぞれ位置し、前記複数の励起光源から出力され対応する前記損失付与部を通過した励起光の強度を検出する複数の励起光検出部と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記合波部によって合波された励起光を導入する励起光導入部と、
前記光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部から得られた光の強度と前記複数の励起光検出部から得られた各励起光源からの励起光の強度とに基づいて、前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、励起光源の制御値が下限値となっても前記光の強度が前記目標値を上回る場合、対応する損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態より小さくする制御を実施し、前記励起光源の制御値が下限値を上回った場合、前記損失付与部において前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持する制御部と
を備える光出力制御装置。
【請求項４】
互いに波長の異なる励起光を出力する複数の励起光源と、
前記複数の励起光源からの励起光を合波する合波部と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記合波部で合波された励起光を導入する励起光導入部と、
前記合波部と前記励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部と、
前記複数の励起光源と前記合波部との間にそれぞれ位置し、前記複数の励起光源から出力される励起光の強度を検出する複数の励起光検出部と、
前記光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部から得られた光の強度と前記励起光検出部から得られた各励起光源からの励起光の強度とに基づき、前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、複数の励起光源のうち基準となる励起光源の制御値が下限値である場合には、前記損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態より小さくする制御を実施するとともに、前記複数の励起光源の各制御値を所定の比率となるように制御し、前記基準となる励起光源の制御値が下限値より大きい場合には、前記損失付与部において前記光伝送媒体の曲
率半径を通常状態に維持する制御部と
を備える光出力制御装置。
【請求項５】
前記損失付与部と前記励起光導入部との間に位置し、前記複数の励起光源から出力され、前記合波部で合波され、前記損失付与部を通過した励起光の強度を検出する合波光検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記光検出部から得られた光の強度と前記励起光検出部から得られた励起光源から出力された励起光の強度と前記合波光検出部から得られた前記損失付与部を通過した励起光の強度とを参照し、前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、前記複数の励起光源のうち基準となる励起光源の制御値が下限値の場合には前記損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態より小さくする制御を実施するとともに、前記複数の励起光源の各制御値を所定の比率となるように制御し、前記基準となる励起光源の制御値が下限値より大きい場合には前記損失付与部において前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持する制御部とを備える
請求項４に記載の光出力制御装置。
【請求項６】
前記損失付与部は、複数回巻いた光伝送媒体を含む、
請求項１から５の何れか１つに記載の光出力制御装置。
【請求項７】
前記損失付与部は、円形に曲げた光伝送媒体が複数個直列に並び、夫々が独立に曲率半径を変化させる
請求項１から５の何れか１つに記載の光出力制御装置。
【請求項８】
励起光を出力する励起光源と、
光増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入部と、
前記励起光源と前記励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部と
を備える光ファイバラマン増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重光伝送技術のうち、特に、光ファイバ中で発生する誘導ラマン散乱効果を利用した光ファイバラマン増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信で用いられる光ファイバ増幅器の一つとして、光ファイバラマン増幅器（以下、ラマン増幅器と称する）がある。
【０００３】
ラマン増幅器は、伝送路光ファイバの非線形現象である誘導ラマン散乱効果を利用している。誘導ラマン散乱効果とは、物質に或る波長の光を当てると、同じ波長の光が散乱するとともに、波長の変化した散乱光が発生する現象のことをいう。例えば、伝送路光ファイバに励起光を入射した場合は、励起光の波長よりも約１００ｎｍ長波長側の散乱光が得られる。ラマン増幅器は、このことを利用し、信号光の波長帯域として用いられる１５５０ｎｍから約１００ｎｍ短波長側にあたる１４５０ｎｍ付近の励起光を導入することにより伝送路光ファイバ中の信号光を増幅する。
【０００４】
ラマン増幅器は、伝送路光ファイバそのものを光増幅媒体として使用するため、長距離に分布して増幅が行われ、信号光のパワーが低くならないように維持される。結果として、低雑音で伝送距離を延ばすことができる。また、増幅波長域の制限がなく、励起光の波長の設定によって任意の波長で増幅が可能である。
【０００５】
図１は、従来のラマン増幅器のブロック構成図である。伝送路光ファイバＰＬで損失を受けた主信号光は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）カプラＰ２で合波される励起光の誘導ラマン散乱効果によってレベルが改善する。
【０００６】
励起光は、励起光源である半導体励起レーザ（図１中の励起ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）Ｐ４、以下、励起レーザ若しくは励起ＬＤと称す）から出力される。励起光は、ＷＤＭカプラＰ２で主信号光の伝送方向とは逆方向に導入される。ラマン増幅器Ｐ１は、励起光によって増幅された主信号を後段のＥＤＦＡ（図示せず）に対して出力する。
【０００７】
このようなラマン増幅器による利得（ラマン利得、ＯＮ／ＯＦＦ利得）は、励起光がファイバ損失によって減衰し、主信号光は、損失とラマン利得を受けるモデルを考えると、以下の式のように表わされる。
【０００８】
【数１】
2010008568.tif 000003
【０００９】
【数２】
2010008568.tif 000004
Ｐsは信号光パワーを示しており、単位はｄＢｍである。Ｐpは励起光パワーを示しており、単位はｄＢｍである。励起光パワーとは、ラマン励起用半導体レーザの光出力パワーの
ことであり、制御することによって可変である。ただし、励起光の伝送路光ファイバへの結合部や、伝送路途中での光コネクタ、スプライスでの損失のばらつきがみられる。αs
は信号光のファイバ損失を示しており、単位はｄＢ／ｋｍである。αpは励起光のファイ
バ損失を示しており、単位はｄＢ／ｋｍである。αs、αpともに、光ファイバによって０．２〜０．３５ｄＢ／ｋｍといった範囲でばらつきが発生する。ｇRはラマン利得係数を
示している。ラマン利得係数は、物性値であり、光ファイバの種別によって異なる値となる。即ち、光ファイバの種類が確定すれば、ラマン利得係数はほぼ一定の値になる。Ａeffは、光ファイバの実効断面積であり、単位はμｍ2である。光ファイバの実効面積は、光ファイバの種別によって決まる。
【００１０】
これらの中で、実運用の際にラマン増幅器の利得を大きく左右するのは、励起光パワーＰpとファイバ損失αs、αpである。また、上記式１は、ラマン増幅器の利得が励起光パ
ワーＰpに伴って増大することを示す。
【００１１】
ラマン増幅器Ｐ１の励起レーザＰ４は、出力できる励起光（励起光の出力パワー）に上限値と下限値とが存在する。上限値はその励起レーザの最大出力である。励起光の出力パワーの下限値は、励起光を安定して供給するための閾値を表す。例えば、最大出力２００ｍＷの励起レーザの場合、４０ｍＷ以上の出力パワーで使用することが必要とされる。
【００１２】
この励起レーザＰ４の励起光の出力パワーの上限値と下限値により、ラマン増幅器Ｐ１は利得可変範囲に制限を受ける。つまり、励起レーザ４の励起光の出力パワーの下限値に対応するラマン利得がラマン増幅器Ｐ１の最小利得となり、励起レーザ４の出力パワーの上限値に対応するラマン利得がラマン増幅器Ｐ１の最大利得となる。
【００１３】
ラマン増幅器の可変利得範囲を広くするためには、ラマン増幅器の最小利得を下げることが考えられる。ラマン増幅器の最小利得を下げる方法としては、励起光出力に光減衰器を置くといった方法が考えられる（例えば、特許文献１）。この方法を用いれば、励起光の出力パワーの下限値の場合に光減衰器の減衰量の分だけ励起光パワーが下がるため、主信号に導入される励起光パワーの下限値を下げられる。励起光パワーの下限値が下がれば、ラマン増幅器の最小利得も小さくなる。しかしながら、この方法では、励起光の出力パワーが下限値の場合のみならず、励起光の出力パワーが上限値の場合にも同じだけ減衰してしまうので、励起光パワーの可変範囲を拡大することはできない。
【特許文献１】特開平１１−１６８２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そのため、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、広範囲の利得可変範囲を得ることができるラマン増幅器が望まれていた。
【００１５】
開示の装置の目的は、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、ラマン増幅の利得範囲を拡大する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
開示の光出力制御装置は、励起光を出力する励起光源と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記励起光を導入する励起光導入部と、
前記励起光源と前記励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部とを備える。
【００１７】
開示の装置によれば、光伝送媒体の曲率半径を変化させることによって、伝送される光に損失を与えることができる。このことによって、励起光源が出力パワーの下限値で励起
光を出力する場合に、励起光パワーを励起光源の出力パワーの下限値よりも下げることができ、結果として、光出力制御装置の利得範囲を拡大することができる。
【００１８】
上記の光出力制御装置は、互いに波長の異なる励起光を出力する複数の励起光源と、
前記複数の励起光源からの励起光を合波する合波部と、
前記複数の励起光源と前記合波部との間にそれぞれ位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる複数の損失付与部と、
前記複数の損失付与部と前記合波部との間にそれぞれ位置し、前記複数の励起光源から出力され対応する前記損失付与部を通過した励起光の強度を検出する複数の励起光検出部と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記合波部によって合波された励起光を導入する励起光導入部と、
前記光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部から得られた光の強度と前記複数の励起光検出部から得られた各励起光源からの励起光の強度とに基づいて、前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、励起光源の制御値が下限値となっても前記光の強度が前記目標値を上回る場合、対応する損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態より小さくする制御を実施し、前記励起光源の制御値が下限値を上回った場合、前記損失付与部において前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持する制御部とを備えるようにしてもよい。
【００１９】
上記光出力制御装置は、互いに波長の異なる励起光を出力する複数の励起光源と、
前記複数の励起光源からの励起光を合波する合波部と、
信号光を伝送する光増幅媒体に前記合波部で合波された励起光を導入する励起光導入部と、
前記合波部と前記励起光導入部との間に位置する光伝送媒体を含み、前記光伝送媒体の曲率半径を変化させる損失付与部と、
前記複数の励起光源と前記合波部との間にそれぞれ位置し、前記複数の励起光源から出力される励起光の強度を検出する複数の励起光検出部と、
前記光増幅媒体を通過した光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部から得られた光の強度と前記励起光検出部から得られた各励起光源からの励起光の強度とに基づき、前記光検出部から得られた光の強度が目標値となるように、複数の励起光源のうち基準となる励起光源の制御値が下限値である場合には、前記損失付与部における前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態より小さくする制御を実施するとともに、前記複数の励起光源の各制御値を所定の比率となるように制御し、前記基準となる励起光源の制御値が下限値より大きい場合には、前記損失付与部において前記光伝送媒体の曲率半径を通常状態に維持する制御部とを備えるようにしてもよい。
【００２０】
複数の励起光源を備えることによって、広帯域に亘って利得を得られるとともに、ラマン増幅の利得可変範囲を拡大することができる。
【発明の効果】
【００２１】
開示の装置によれば、最小利得時に励起光源が安定して動作するとともに、ラマン増幅の利得範囲を拡大する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、ラマン増幅器の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、ラマン増幅器は実施形態の構成には限定されない。
【００２３】
＜従来の光増幅器の接続構成＞
光ファイバ増幅器として、ラマン増幅器の他に、エルビウム添加光ファイバ増幅器（Ｅ
ｒｂｉｕｍ-Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：以下、ＥＤＦＡ）がある。
【００２４】
ＥＤＦＡは、希土類元素であるエルビウム（元素記号Ｅｒ）の発光作用を利用している。ＥＤＦＡは、エルビウムを添加した伝送路光ファイバに励起光を入射することで信号光を増幅する。ＥＤＦＡは、ラマン増幅器よりも増幅効率が高い光ファイバ増幅器である。しかし、ＥＤＦＡは信号光が一度伝送路光ファイバの損失を完全に受けてから増幅するため、信号光とともに信号光に含まれる雑音も増幅してしまう。従って、ＥＤＦＡは、信号雑音比の劣化が大きい。
【００２５】
一方、ラマン増幅器は、伝送路光ファイバ中で増幅を行い、信号光レベルが下がりきる前に増幅し始めるので、信号雑音比の劣化が小さい。しかし、ラマン増幅器によって得られる利得は、ＥＤＦＡに比べると低く、電力を要するので効率が良くない。
【００２６】
そこで、一般的には、ラマン増幅器の後段にＥＤＦＡを配置する構成が採られる。このような構成によって、伝送路光ファイバで受けた損失の一部をラマン増幅器で補償し、ＥＤＦＡで主信号光パワーを回復する。ラマン増幅器を導入することにより、ＥＤＦＡ単体での増幅と比較すると信号雑音比を高く保つことが可能となる。
【００２７】
ＥＤＦＡは、その用途に合わせた製品の仕様によって、入力に適した主信号光パワーの範囲が存在する。そのために、ラマン増幅器は、ＥＤＦＡへの入力に適したレベルに主信号を増幅する必要がある。
【００２８】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、ラマン利得のシミュレーションを行った結果を表すグラフの図である。図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃともに、伝送距離１００Ｋｍ地点に光増幅器を配置する場合を想定している。
【００２９】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示すグラフの横軸は主信号光の伝送距離（単位Ｋｍ）、縦軸は主信号光パワー（単位ｄＢｍ／ｃｈ）と励起光パワー（単位ｄＢｍ）を示す。伝送距離が大きくなるほど値が小さくなる線は主信号パワーを表す線である。主信号光パワーを表す線のうち、細線はラマン増幅器を用いなかった場合の主信号光パワーを示し、太線はラマン増幅器を用いた場合の主信号パワーを示す。この細線（ラマン増幅器を用いなかった場合）と太線（ラマン増幅器を用いる場合）の伝送距離１００ｋｍの地点における主信号光パワーの差がラマン利得を示す。伝送距離が大きくなるほど値が大きくなる線は励起光パワーを示す線である。ラマン増幅器の励起光は、信号光の伝送方向とは逆方向に導入されるので、伝送距離１００ｋｍ地点が最大値をとり、伝送距離が小さくなるほど減衰していく線になる。水平方向に一直線に伸びる点線は、ＥＤＦＡの入力範囲を示す。伝送距離１００ｋｍ地点において、主信号光パワーを示す線がこの点線で示されるＥＤＦＡの入力範囲に入っている必要がある。図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示すグラフのような結果が得られた際の各パラメータの値は各図に示す通りである。尚、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃにおけるシミュレーションは簡単のため励起光を単一の波長のみとし、且つコネクタ等による局所損失の発生は無視している。
【００３０】
図２Ａは、良好な結果が得られた場合のラマン利得シミュレーションの例を示す図である。ラマン増幅器によって増幅された伝送距離１００ｋｍ地点の主信号光パワーがＥＤＦＡの入力範囲である。この場合の励起光パワーは、下限値と上限値との間の値であり、ラマン利得は励起光パワーを制御することで（実際には励起光源の駆動電流を制御することで）制御可能である。
【００３１】
図２Ｂは、良好な結果が得られなかった場合のラマン利得シミュレーションの例を示す図である。図２Ｂでは、光ファイバ損失が小さく、励起光の出力パワーを下限値にしても
ラマン利得が過大となり、後段のＥＤＦＡの入力範囲の上限を超過している。この場合、ラマン利得が過大であるので、ラマン利得を下げるためには励起光パワーを小さくする必要がある。しかし、図２Ｂの場合では、既に励起光の出力パワーが下限値であり、これ以上励起光パワーを下げることができない。
【００３２】
図２Ｃは、良好な結果が得られなかった場合のラマン利得シミュレーションの例を示す図である。図２Ｃでは、光ファイバ損失が大きく、励起光の出力パワーを上限値にしてもラマン利得が不足し、後段のＥＤＦＡの入力範囲に届かない。この場合、ラマン利得が不足しているので、ラマン利得を上げるためには励起光パワーを大きくする必要がある。しかし、図２Ｃの場合では、既に励起光の出力パワーが上限値であるので、これ以上励起光パワーを上げることができない。
【００３３】
図２Ｃのような場合は、伝送路の特性が悪すぎるために所望のラマン利得を得られない状況であり、ラマン増幅器によって解決することは困難である。一方、図２Ｂのような場合は、伝送路の特性は良好であるので、ラマン増幅器側で解決することが望まれる。
【００３４】
図２Ｂのような、励起光の出力パワーを下限値にしてもラマン利得が過大となり、後段のＥＤＦＡの入力範囲の上限を超過するという問題を解決するためには、ラマン利得を下げることが必要である。ラマン利得を下げるためには、励起光パワーを励起光の出力パワーの下限値よりも下げる。
【００３５】
また、上記式２より、励起光パワーＰpはファイバ損失αpに依存する。従って、励起光パワーＰpの下限値を下げるために、ラマン増幅器Ｐ１の励起レーザＰ４とＷＤＭカプラ
Ｐ２の間に挿入する、励起光のファイバ損失αpを増加させるための手段が求められる。
【００３６】
＜第１実施形態＞
《励起光のファイバ損失を増加させる手段》
図３Ａ及び図３Ｂは、励起光へ損失を与える手段を備えるラマン増幅器の構成例を示す図である。ラマン増幅器１は、ＷＤＭカプラ２（励起光導入部に相当）と、励起レーザ４（励起光源に相当）と、損失付与部３（損失付与部に相当）とを備える。
【００３７】
ＷＤＭカプラ２は、伝送路光ファイバＬ１（光増幅媒体に相当）を伝送されてくる主信号光と励起光とを合波する。ラマン増幅器１では、主信号光の伝送方向とは逆の方向に励起光を合波する。
【００３８】
励起レーザ４は、励起光を出力する。励起光の出力パワーは、励起レーザ４の駆動電流で制御可能である。
【００３９】
損失付与部３は、励起レーザ４とＷＤＭカプラ２との間に配置され、主信号光と合波される前の励起光に対して損失を付与する。図３Ａは、損失付与部３として、励起レーザ４とＷＤＭカプラ２との間の光ファイバの径路を円形に形成したラマン増幅器の例を示す図である。図３Ａにおいて、円形に形成した光ファイバ（光伝送媒体に相当）の径路の直径は、光ファイバの曲げ損失（以下、曲げ損失と称する）を十分無視できる大きさになっている（例えば３０ｍｍ）。つまり、図３Ａの状態の損失付与部３では、励起光に対して発生する曲げ損失を無視できる。
【００４０】
図３Ｂは、損失付与部３の円形に形成された光ファイバの径路を扁平な楕円形に変形したラマン増幅器の例を示す図である。図３Ｂのように図３Ａの円形の光ファイバをひずませることで、曲げ損失を増加させる。つまり、図３Ｂの場合には、図３Ａの場合よりも光ファイバの径路の曲率半径が小さい部分（図３Ｂ中、矢印Ａ１、Ａ２）が生じている。光
ファイバは、径路の曲率半径が所定の値以下になると、曲げ損失が大きく増加する。曲げ損失が増加すると、損失の分だけ主信号光に導入される励起光パワーが小さくなる。
【００４１】
《損失付与部の構成例》
図４Ａ及び図４Ｂは、損失付与部３の構成例を示す図である。損失付与部３は、位置決定部３１とファイバ曲げ部３２とを含む。ファイバ曲げ部３２は、径路を一周させて円形に形成された光ファイバである。ファイバ曲げ部３２は、円形の光ファイバの一方をラマン増幅器１の筐体に、対向するもう一方を位置決定部３２に固定される。
【００４２】
位置決定部３１は、ファイバ曲げ部３２を圧縮する。図４Ａは、ファイバ曲げ部３２の直径を３０ｍｍとし（位置決定部３１は伸縮しておらず（図４Ａ：Ｚ＝０ｍｍ））、曲げ損失が十分無視できる状態を示す。図４Ｂは、位置決定部３１が１０ｍｍ伸びて（図４Ｂ：Ｚ＝１０ｍｍ）、ファイバ曲げ部３２が短径２０ｍｍの楕円形に変形されて、曲げ損失が大きく増加する状態を示す。以降、ファイバ曲げ部３２が圧縮されて変形されたときの楕円形の短径をファイバ曲げ短径と称する。従って、損失付与部３１は、ファイバ曲げ短径を変化させることにより、光ファイバの曲率半径を小さくし、励起光に対する曲げ損失を増加し、主信号光に導入される励起光パワーを制御する。このようにファイバ曲げ短径を制御することで、径路の最小曲率半径を制御することができ、励起光に対する曲げ損失の大きさを制御することができる。
【００４３】
位置決定部３１及びファイバ曲げ部３２は、例えば、ラマン増幅器１を構成する基板などの同一平面上に配置されるのが好ましい。平面上に配置されることで、位置制御部３１の伸縮制御は１軸方向のみで実現可能となる。位置決定部３１は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等で実現されるのが好ましい。サーボモータやステッピングモータ等を用いることで、μｍオーダーの微細な制御が可能となる。また、ｍｍオーダーの制御においては、十分な精度を確保することができる。
【００４４】
《励起光パワーの制御方法》
以降、励起レーザ４から出力される際の励起光のパワーを「出力パワー」、損失付与部３を通過してＷＤＭカプラ２に入力する直前の励起光のパワーを「励起光パワー」と称する。
【００４５】
図５は、励起レーザ４の駆動電流値（制御値に相当）及びファイバ曲げ短径による励起光パワーの制御方法を表すグラフである。グラフの横軸は励起光パワー（単位ｍＷ）を示す。グラフの縦軸は、励起ＬＤ駆動電流値（単位ｍＡ）とファイバ曲げ短径（単位ｍｍ）を示す。図５のグラフ中の一重線は、励起光パワーと励起ＬＤ駆動電流との関係を示している。図５のグラフ中の点線は、励起光パワーとファイバ曲げ短径との関係を示している。図５中の縦線は、励起光の出力パワーの下限値を示す。
【００４６】
図５に示すグラフで行っている制御方法は、励起光パワーが励起光の出力パワーの下限値以上か否かによって、励起光パワーを励起レーザ４の駆動電流によって制御するか、ファイバ曲げ短径によって制御するかが変わる。
【００４７】
図５に示す励起光パワーの制御方法では、励起光パワーが出力パワーの下限値以上の領域では、損失付与部３におけるファイバ曲げ損失を十分無視できる状態（図３Ａ及び図４Ａの状態）を保ち、励起レーザ４の駆動電流を制御して励起光パワーを制御する。励起光パワーが出力パワーの下限値より小さい領域では、ファイバ曲げ短径を制御して励起光パワーを制御する。従って、図５に示すグラフでは、励起光パワーが出力パワーの下限値以上の領域では、励起光パワーの増加に従って励起ＬＤ駆動電流が増加し、ファイバ曲げ短径は一定値（曲げ損失を十分無視できるファイバ曲げ短径）を示す。一方、励起光パワー
が出力パワーの下限値より小さい領域では、励起光パワーの減少に従ってファイバ曲げ短径が減少し、励起ＬＤ駆動電流は一定値（励起光の出力パワーの下限値に対応する電流値）を示す。
【００４８】
《ファイバ曲げ短径による曲げ損失の線形化》
図６Ａは、ファイバ曲げ短径とファイバ曲げ短径による曲げ損失との関係を表すグラフである。図６Ａは、曲げ損失を十分無視できるファイバ曲げ短径３０ｍｍの場合の曲げ損失を基準値（０ｄＢ）として示している。図６Ａのグラフに示すように、ファイバ曲げ短径とファイバ曲げ短径による曲げ損失とは非線形の関係である。ファイバ曲げ短径が大きい領域では、曲げ損失はあまり変化しない。それとは対照的に、ファイバ曲げ短径が小さい領域では、急激に曲げ損失が変化する。従って、ファイバ曲げ短径を等間隔で制御すると、損失変化がばらつくため、不安定な状態となってしまう。
【００４９】
図６Ｂは、図６Ａに示すグラフを、ファイバ曲げ短径の変化に応じて曲げ損失の変化が等間隔になるように非線形化したグラフを示す。このようにすることで、曲げ損失が線形になり、安定した制御を行うことができる。
【００５０】
《第１実施形態の構成例》
図７は、第１実施形態のラマン増幅器の構成例のブロック図を示す。ラマン増幅器１ａは、ＷＤＭカプラ２と、損失付与部３と、励起レーザ４と、光検出部５と、励起光制御部６と、アイソレータＩＳ０とを備える。損失付与部３は、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂで示されるものと同様とする。
【００５１】
ラマン増幅器１ａは、励起レーザ４から出力される励起光が反射によって発振してしまうのを防ぐために、励起レーザ４の出力にアイソレータＩＳを配置する。励起光は、アイソレータ４と損失付与部３を通過し、ＷＤＭカプラ２で主信号光に導入される。ラマン増幅器１ａは、光検出部５（光検出部に相当）によって、ＷＤＭカプラ２で励起光が導入されて増幅された主信号光のパワーを測定する。ラマン増幅器１ａは、主信号光のパワーの測定値を励起光制御部６にフィードバックし、主信号光のパワーが所望の値になるように励起光パワーを制御する。このとき、励起光パワーが励起レーザ４の出力パワーの下限値以上の場合には、励起レーザ４の駆動電流値を制御することによって励起光パワーを制御し、励起光パワーが励起レーザ４の出力パワーの下限値より小さい場合には、損失付与部３のファイバ曲げ短径を制御することによって励起光パワーを制御する。
【００５２】
励起レーザ４は、半導体レーザを備えるモジュール等で実現される。光検出部５は、光検出器であり、例えば、光パワーの一部を分岐する光カプラとその光パワーを測定するための光検出器を一体化したタップ付き光検出器などで実現される。
【００５３】
図８は、励起光制御部６（制御部に相当）の構成例のブロック図である。励起光制御部６は、ＡＤコンバータ６１と、光検出感度補正部６２と、演算処理部６３と、ＤＡコンバータ６４と、格納部６５とを備える。
【００５４】
格納部６５は、感度補正値と、励起レーザ４の下限電流値と、主信号光のパワーの目標値と、ファイバ曲げ短径と曲げ損失の変換表とを格納する。感度補正値は、光検出部５で用いる光検出器固有の値であり、感度誤差を補正するための値である。励起レーザ４の下限電流値は、励起レーザ４の出力パワーの下限値に対応する電流の値である。主信号光のパワーの目標値は、例えば、ラマン増幅器１ａの後段のＥＤＦＡの入力範囲の上限値とする。ファイバ曲げ短径と曲げ損失の変換表は、予め計測して得られた、例えば、図５Ｂで示すような表である。格納部６４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで実現される。
【００５５】
ＡＤコンバータ６１は、光検出部５からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。光検出部５からのアナログ信号は、主信号光のパワーの測定値を示す信号である。
【００５６】
光感度補正部６２は、ＡＤコンバータ６１から主信号光のパワーの測定値を受信し、格納部６５に格納されている感度補正値を用いて光検出部５の誤差の補正を行う。
【００５７】
演算処理部６３は、光感度補正部６２から主信号光のパワーの測定値を受信する。この測定値が主信号目標値にできるだけ近づくように、励起ＬＤ４の駆動電流及び損失付与部３のファイバ曲げ短径を制御する。演算処理部６３が行う制御方法については後述する。光感度補正部６２及び演算処理部６３は、ラマン増幅器１ａに搭載されたＣＰＵなどで実現される。
【００５８】
ＤＡコンバータ６４は、演算処理部６３からの励起ＬＤ４の駆動電流値を示すデジタル信号をアナログ信号に変換する。アナログ信号は、励起ＬＤ４の電流制御回路へ入力される。
【００５９】
図９は、演算処理部６３が行う制御方法の例を示すフローチャートである。演算処理部６３は、図９に示す制御を一定間隔（例えば１００ｍｓ間隔）で繰り返し行う。
【００６０】
演算処理部６３は、格納部６５に格納された主信号目標値と主信号光のパワーの測定値（以下、主信号測定値）との差分を制御差分として求める（ＯＰ１）。この制御差分を、主信号目標値の主信号光のパワーを増幅結果として得られるときの励起光パワーと、主信号光測定時の主信号パワーを増幅結果として得られるときの励起光パワーとの差分とみなす。制御差分は以下の式３で求められる。
【００６１】
【数３】
2010008568.tif 000005
次に、この制御差分からＬＤ仮想電流値を求める（ＯＰ２）。ＬＤ仮想電流値とは、励起レーザ４の駆動電流の仮想の値である。ＬＤ仮想電流値は仮想値であるため、励起レーザ４の駆動電流の下限値（出力パワーの下限値に対応する電流値、以下、ＬＤ下限電流値）よりも小さい値となることもある。このＬＤ仮想電流値は以下の式４で求められる。
【００６２】
【数４】
2010008568.tif 000006
制御係数は、事前のシミュレーションの結果から得られた、制御差分を電流値に変換するための係数である。
【００６３】
次に、得られたＬＤ仮想電流値がＬＤ下限電流値以上であるか否か判定する（ＯＰ３）。ＬＤ仮想電流値がＬＤ下限電流値以上である場合には、励起レーザ４の駆動電流値を制
御することによって励起光パワーを制御し、ラマン利得を制御する処理を行うＯＰ４に進む。ＬＤ仮想電流値がＬＤ下限電流値より小さい場合には、損失付与部３のファイバ曲げ短径を制御することによって励起光パワーを制御し、ラマン利得を制御する処理を行うＯＰ７に進む。
【００６４】
ＬＤ仮想電流値がＬＤ下限電流値以上である場合（ＯＰ３：Ｙｅｓ）、励起レーザ４の駆動電流の値（以下、ＬＤ駆動電流値）をＯＰ３で算出したＬＤ仮想電流値に設定する（ＯＰ４）。ＬＤ駆動電流値で励起光パワーを制御する場合は、損失付与部３で損失を発生させないので、ファイバ曲げ短径設定値を曲げ損失を十分無視できる設定（例えば、図４Ａの場合には、ファイバ曲げ短径３０ｍｍ）にする（ＯＰ５）。
【００６５】
ＯＰ４で求めたＬＤ駆動電流値を励起レーザ４に送信するとともに、ＯＰ５で求めたファイバ曲げ短径設定値を損失付与部３に送信する（ＯＰ６）。
【００６６】
一方、ＯＰ３において、ＬＤ仮想電流値がＬＤ下限電流値より小さい場合には（ＯＰ３：Ｎｏ）、ＬＤ駆動電流値をＬＤ下限電流値に設定する（ＯＰ７）。
【００６７】
次に、ファイバ曲げ短径設定値を求める。まず、以下の式５で、ファイバ曲げ損失率を求める（ＯＰ８）。
【００６８】
【数５】
2010008568.tif 000007
ここで、Ｉｔｈは、励起レーザ４の発振閾値を示す。
【００６９】
このファイバ曲げ損失率を曲げ損失に変換する（ＯＰ９）。曲げ損失はファイバ曲げ損失率をデシベル変換することで求められる。例えば、ファイバ曲げ損失率が０．２と算出された場合、０．２をデシベル変換すると約−３ｄＢとなる。つまり、３ｄＢの曲げ損失が算出される。
【００７０】
曲げ損失が求められたら、格納部６５に格納されるファイバ曲げ短径と曲げ損失との変換表を用いて、ファイバ曲げ短径設定値を求める（ＯＰ１０）。例えば、変換表が図６Ｂの場合には、ＯＰ９で求めた曲げ損失が３ｄＢであるから、対応するファイバ曲げ短径を求めると２４ｍｍとなる。従って、この場合、ファイバ曲げ短径設定値が２４ｍｍと求められる。
【００７１】
ＯＰ７で求めたＬＤ駆動電流値を励起レーザ４に送信するとともに、ＯＰ１０で求めたファイバ曲げ短径設定値を損失付与部３に送信する（ＯＰ６）。
【００７２】
以上のような制御を、励起光制御部６の演算処理部６３は、一定時間間隔毎に繰り返し行う。
【００７３】
第１実施形態では、励起光に損失を与える手段として伝送媒体である光ファイバの径路の曲率半径を変化して損失を増加するという手段を採用した。光ファイバの曲げ損失は、従来は、利得を減少させるものとして、如何にして無くすかということに焦点が当てられていた。しかし、第１実施形態においては、従来消極的にとらえられていたファイバ曲げ
損失を積極的に用いて、励起光パワーを下限値よりもさらに小さい値にし、結果として、ラマン利得範囲を拡張することができる。
【００７４】
第１実施形態のラマン増幅器１ａは、励起レーザ４の駆動電流が下限値の場合（励起光レーザ４の出力パワーが下限値の場合）に、損失付与部３のファイバ曲げ部３２のファイバ曲げ短径を圧縮して光ファイバの曲率半径を変化させる。光ファイバの曲率半径が小さくなると、励起光に対する曲げ損失が増加し、励起光パワーの最低出力を下げることができる。これによって、励起光の出力パワーを下限値にしてもラマン利得が過大となり、後段のＥＤＦＡの入力範囲の上限を超過するという問題を解決することができる。
【００７５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態と共通の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
【００７６】
第１実施形態では、損失付与部３のファイバ曲げ部３２は光ファイバの径路を1周させ
て円形に形成した。この構成に代えて、第２実施形態では、ファイバ曲げ部３２は光ファイバの径路を複数回周回させた円形に形成する。
【００７７】
図１０は、ファイバ曲げ部３２の巻き数ごとに、ファイバ曲げ短径と曲げ損失との関係を示したグラフである。図１０によると、巻き数が多ければ多いほど、ファイバ曲げ短径の少しの減少量で曲げ損失が大きく増加することがわかる。例えば、光ファイバを１０回巻いた場合では、１回巻いた場合の１０倍の損失を与えられる（図１０のファイバ曲げ短径２６ｍｍ付近参照）。ファイバ曲げ短径を小さくして曲げ損失を大きく増加しようとすると、信頼性に問題が生じる場合がある。しかし、光ファイバの径路の巻き数を多くすることによって、信頼性は保ったまま、損失可変幅を拡大することができる。
【００７８】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態と共通の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
【００７９】
第１実施形態では、損失付与部３は光ファイバの径路を１周させて円形に形成したファイバ曲げ部３２と位置決定部３１とのセットを１組備えた。この構成に代えて、第３実施形態では、損失付与部３はファイバ曲げ部３２と位置決定部３１とのセットを複数セット備える。
【００８０】
図１１は、位置決定部３１とファイバ曲げ部３２とのセットを２組備え、直列に接続する構成の損失付与部３を示す図である。
【００８１】
図１１の損失付与部３は、第１ファイバ曲げ部３２ａと、第１ファイバ曲げ部３２ａの圧縮制御をする第１位置決定部３１ａと、第２ファイバ曲げ部３２ｂと、第２ファイバ曲げ部３２ｂの圧縮制御をする第２位置決定部３２、とを備える。
【００８２】
第２ファイバ曲げ部３２ｂと第２位置決定部３１ｂとで、第２ファイバ曲げ部３２ｂの曲げ短径が小さい領域で曲げ損失を大きく増加させる。第１ファイバ曲げ部３２ａと第１位置決定部３１ａとで、第１ファイバ曲げ部３２ａのファイバ曲げ短径が大きい領域で、曲げ損失の細かい調整を行う。
【００８３】
このように、損失付与部３に位置決定部３１とファイバ曲げ部３２とのセットを２組備えることによって、損失が大きい領域でも高い精度で光ファイバの曲げ損失を制御することができる。損失付与部３は、位置決定部３１とファイバ曲げ部３２とのセットを２組以
上備えてもよい。
【００８４】
＜第４実施形態＞
図１２は、ラマン増幅器の第４実施形態の構成例のブロック図を示す。ラマン増幅器１ｂは、第１実施形態と共通の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
【００８５】
第４実施形態は、（１）複数の励起光源を有する、（２）複数のそれぞれの励起光源に対応する複数の損失付与部を有する、（３）損失付与部毎に励起光のパワー検出手段を備えるという点で第１実施形態と相違する。
【００８６】
図１２のラマン増幅器１ｂは、励起レーザ４ａ、４ｂ、４ｃと、それぞれの励起レーザ４に対応してアイソレータＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３と、損失付与部３ａ、３ｂ、３ｃと、励起光検出部８ａ、８ｂ、８ｃ（励起光検出部に相当）と、各励起レーザ４からの励起光を合波するＷＤＭカプラ７ａ、７ｂ（合波部に相当）を備える。
【００８７】
励起レーザ４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ異なる波長１〜３の励起光を出力する。ラマン増幅では、励起光の約１００ｎｍ波長側に利得が生じる。従って、波長１〜３は主信号光の波長の１００ｎｍ短波長側に設定する。
【００８８】
ＷＤＭカプラ７ａは、励起レーザ４ａからの励起光と励起レーザ４ｂからの励起光とを多重化する。ＷＤＭカプラ７ｂは、ＷＤＭカプラ７ａで多重化された励起光と励起レーザ４ｃからの励起光とをさらに多重化する。
【００８９】
励起光検出部８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ損失付与部３ａ、３ｂ、３ｃとＷＤＭカプラ７ａ、７ｂとの間に配置される。励起光検出部８ａ、８ｂ、８ｃは、損失付与部３ａ、３ｂ、３ｃを通過した励起光（励起光１〜３とする）のパワーを検出する。
【００９０】
損失付与部３ａ、３ｂ、３ｃは、励起光制御部６からの指示に従って、対応する励起レーザ４ａ、４ｂ、４ｃから出力される励起光に損失を与える。損失付与部３ａ〜３ｃは、第１実施形態〜第３実施形態で説明したいずれの損失付与部３で構成してもよい。
【００９１】
光検出部５は、励起光によって増幅された主信号光のパワーを検出する。このとき主信号光には複数の波長の信号光が多重化されているので、光検出部５は主信号光から各波長の信号光を分波し、各信号光のパワーを測定する。第４実施形態では、波長１〜３の励起光が主信号光に導入されるので、光検出部５は、例えば、波長１より１００ｎｍ大きい波長の信号光（信号光１とする）、波長２より１００ｎｍ大きい波長の信号光（信号光２）、波長３より１００ｎｍ大きい波長の信号光（信号光３）のパワーを検出する。
【００９２】
励起光制御部６は、励起レーザ４ａの駆動電流値と損失付与部３ａのファイバ曲げ短径設定値、励起レーザ４ｂの駆動電流値と損失付与部３ｂのファイバ曲げ短径設定値、及び、励起レーザ４ｃの駆動電流値と損失付与部３ｃのファイバ曲げ短径設定値をそれぞれ独立して制御する。
【００９３】
励起光制御部６が行う制御方法には、例えば、以下のような方法がある。励起光制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と、励起光１〜３のパワーの目標値と、各損失付与部３ａ〜３ｃのファイバ曲げ短径と曲げ損失との変換表とを格納部６５に格納する。光検出部５から信号光１〜３のパワーの測定値を受信すると、励起光制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と測定値とから励起光１〜３のパワーの目標値を算出する（例えば、特開２００２−０７２２６２号公報）。励起光１〜３のパワーの目標値を算出したら、格
納部６５に格納されている励起光１〜３のパワーの目標値をこの算出された新たな目標値に更新する。
【００９４】
次に、励起光検出部８ａ〜８ｃから励起光１〜３のパワーの測定値を受信すると、励起光１〜３のパワーの目標値と測定値とから、各励起光レーザ４ａ〜４ｃの駆動電流値と各損失付与部３ａ〜３ｃのファイバ曲げ短径設定値とを求める。例えば、励起光制御部６は、第１実施形態で説明した制御方法を、各励起光波長毎に実施し、各励起光レーザ４ａ〜４ｃの駆動電流値と各損失付与部３ａ〜３ｃのファイバ曲げ短径を求める。このとき、第１実施形態の制御方法中（図９）の、主信号測定値を励起光１〜３のパワーの測定値に、主信号目標値を励起光１〜３のパワーの目標値に置き換えることで実現できる。
【００９５】
例えば、励起レーザ４ａの駆動電流値と損失付与部３ａのファイバ曲げ短径設定値とを求める場合、励起光制御部６は、光検出部５から受信する信号光１のパワーの測定値と信号光１のパワーの目標値とから、励起光１のパワーの目標値を算出する（例えば特開２００２−０７２２６２号公報を実施）。励起光制御部６は、励起光検出部８ａから受信する励起光１のパワーの測定値と励起光1のパワーの目標値とから、励起レーザａの駆動電流
値と損失付与部３ａのファイバ曲げ短径設定値とを算出する（例えば、第1実施形態の制
御方法を実施）。
【００９６】
第４実施形態では、複数の励起レーザ４がそれぞれ波長の異なる複数の励起光を出力する。この波長の異なる複数の励起光を増幅媒体に一括して入射すると、それぞれの波長の励起光が主信号の異なる波長帯域に利得を生じ、広帯域に光増幅をする。このような構成において、各励起レーザ４ａ〜４ｃに対応して損失付与部３ａ〜３ｃを備えることによって、励起レーザ４ａ〜４ｃの駆動電流値が下限値となった場合でも、各波長の励起光に個別にファイバ損失を与えることができる。そうすることで、各波長の励起光パワーが下限値よりも小さくなり、ラマン利得可変範囲を拡大することができる。
【００９７】
＜第５実施形態＞
図１３は、ラマン増幅器の第５実施形態の構成例を示すブロック図である。ラマン増幅器１ｃは、複数の励起光源に対し、１つの損失付与部３しか備えていない点で第４実施形態と異なる。第５実施形態では、複数の波長の励起光を多重化した後、その多重化された励起光に対して損失付与部３によって一括して損失を与える。
【００９８】
第５実施形態では、複数の波長を含んだ励起光に対して一括して曲げ損失が与えられる。このとき、励起光の波長によって発生する損失が変動するという波長特性がある。
【００９９】
図１４は、ファイバ曲げ短径と曲げ損失との関係を波長毎に示すグラフである。図１４のグラフの横軸はファイバ曲げ短径（単位ｍｍ）、縦軸は曲げ損失（単位ｄＢ）を示す。図１４は、波長の長い信号光ほど光ファイバの曲げ損失を受けやすいことを示す。つまり、同じファイバ曲げ短径であっても、長波長の信号光の方が損失が大きくなる。
【０１００】
図１５は、励起光の波長と励起光パワーを示す図である。図１５は、損失付与部３の曲げ損失が無視できる状態における波長多重した励起光パワーのグラフと、損失付与部３のファイバ曲げ短径を小さくして曲げ損失を増加した状態における波長多重した励起光パワーのグラフとを示す。図１５のグラフの横軸は励起光の波長、縦軸は励起光パワーを示す。損失付与部３の曲げ損失が無視できる状態（図１５中ファイバ曲げ前）では、どの波長もほぼ同じ励起光パワーを示す。損失付与部３のファイバ曲げ短径を小さくして曲げ損失を増加した状態（図１５中ファイバ曲げ後）では、図１４で示したように、波長が大きいほど曲げ損失を受けるので、波長が大きい励起光ほど励起光パワーが小さくなり、ある波長帯域の波長の励起光パワーに傾きが発生してしまう。励起光パワーに傾きが発生すると
、励起光パワーに依存する主信号光の利得にも傾きが発生してしまう。ラマン増幅器の後段のＥＤＦＡに、利得に傾きが発生した状態のままの主信号光が入力されると、その傾きを保ったまま主信号光が増幅されてしまう。従って、主信号光の利得は平坦である事が望ましく、そのためには、励起光パワーが平坦であることが望まれる。
【０１０１】
図１６は、図１４及び図１５で説明した波長特性の補償方法の例を示す図である。図１６は、波長多重した励起光に一括して曲げ損失を与える場合に、どの波長も同じ曲げ損失となるように各波長の励起光のパワー（実際には駆動電流値）を制御するシミュレーションの例の結果を示す。ただし、励起レーザ４の出力パワーが下限値以上の場合には、曲げ損失を無視できるファイバ曲げ短径に保ち、励起レーザ４の出力パワーが下限値より小さい場合には、ファイバ曲げ短径を変化させ、各波長の励起光パワーの損失が同じになるように励起光の出力パワー（駆動電流値）を制御した。図１６の横軸は励起ＬＤ４の励起光の出力パワーを示す。図１６の縦軸は、励起レーザ４の駆動電流値と、ファイバ曲げ短径を示す。一重線で示されるグラフは、励起レーザ４の励起光の出力パワーと励起レーザ４の駆動電流値との関係を示す。点線で示されるグラフは、励起レーザ４の励起光の出力パワーとファイバ曲げ短径との関係を示す。グラフ中の縦線は、励起レーザ４の出力パワーの下限値を示す。図１６は、長波長側の波長ほど曲げ損失が大きいために、同じファイバ曲げ短径の場合には、長波長側の波長ほど励起光の出力パワー（駆動電流値）が大きいことを示す。また、図１６は、同じファイバ曲げ短径において同じ曲げ損失を示す場合、各波長の励起レーザ４の駆動電流値が一定の比率になることを示す。従って、波長特性の補償方法として、励起光の出力パワーが下限値より小さい場合（ファイバ曲げ損失を増加させる場合）には、長波長側の励起レーザ４の駆動電流値を一定の比率で増やす方法を行う。
【０１０２】
図１７は、励起光の波長と励起光パワーを示す図である。図１７では、曲げ損失が無視できる状態の波長多重された励起光の各波長のパワーのグラフと、光ファイバの径路の曲率半径を小さくして波長多重した励起光へ一括して曲げ損失を増加した場合の各波長の励起光パワーのグラフとを示す。ただし、図１７では、図１６で説明した、波長多重した励起光へ一括して曲げ損失を増加する場合に、励起光の波長の大きさに応じて一定の比率で駆動電流値を大きくする制御を施している。図１７は、図１６で説明した波長特性の補償方法によって、励起光パワーが平坦になることを示す。従って、図１６で説明した波長特性の補償方法によって主信号光の利得も平坦になる。
【０１０３】
図１３に戻って、励起光検出部８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ対応するアイソレータＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３と、ＷＤＭカプラ７ａ、７ｂとの間に配置される。励起光検出部８ａ、８ｂ、８ｃは、励起レーザ４ａ、４ｂ、４ｃからの励起光の出力パワーを検出する。このときの励起光のパワーは、損失が与えられていない、励起レーザ４ａ、４ｂ、４ｃが出力する励起光のパワー（励起光の出力パワー）である。半導体レーザである励起レーザ４は、経年変化や熱などの要因によって、同じ電流値の入力に対する出力パワーにばらつきが生じる。励起検出部８ａを各励起レーザ４に対応して配置することによって、このような出力パワーのばらつきの発生を検出でき、出力パワーを補償するように駆動電流を制御する。
【０１０４】
損失付与部３は、ＷＤＭカプラ７ｂとＷＤＭカプラ２との間に配置される。損失付与部３は、ＷＤＭカプラ７ａ及びＷＤＭカプラ７ｂで多重化された波長１〜３を含む励起光に対して、励起光制御部６からの指示に従って、曲げ損失を与える。
【０１０５】
光検出部５は、第２実施形態と同様に、主信号光に含まれる信号光１〜３のパワーを測定する。
【０１０６】
励起光制御部６は、励起レーザ４ａ〜４ｃの各駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径設定値を制御する。励起光制御部６は、例えば、制御方法として以下のような方法を行う。
【０１０７】
励起制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と、励起光１〜３のパワー目標値と、損失付与部３のファイバ曲げ短径と曲げ損失との変換表と、図１６のようなファイバ曲げ短径に対する各励起レーザ４の駆動電流値の関係を示す表とを格納部６５に格納する。ここで、励起光１〜３の目標値とは、ＷＤＭカプラ２に入射する直前の、損失付与部３を通過した後の励起光１〜３のパワーの目標値のことを指す。
【０１０８】
光検出部５から信号光１〜３のパワーの測定値を受信すると、励起光制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と測定値とから励起光１〜３のパワーの目標値を算出する（例えば、特開２００２−０７２２６２号公報）。励起光１〜３のパワーの目標値を算出したら、格納部６５に格納されている励起光１〜３のパワーの目標値をこの算出された新たな目標値に更新する。
【０１０９】
次に、励起光検出部８ａ〜８ｃから励起光１〜３の出力パワーの測定値を受信すると、励起光１〜３のパワーの目標値と励起光１〜３の出力パワーの測定値とから、各励起レーザ４ａ〜４ｃの駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径設定値とを求める。例えば、励起光制御部６は、励起光１の出力パワーの測定値から、損失付与部３で与えられた損失分を加算する。このときの損失付与部３で与えられた損失は、予め測定したファイバ曲げ短径と曲げ損失との変換表から求める。次に、第１実施形態で説明した制御方法を、例えば、一番波長の短い波長１（励起光１）について実施し、励起光ＬＤ４ａの駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径を求める。このとき、第１実施形態の制御方法（図９）中の、主信号測定値を励起光１の出力パワーの測定値から損失付与部３で与えられた損失分を減算した値に、主信号目標値を励起光１のパワーの目標値に置き換えて実施すればよい。
【０１１０】
波長１について第１実施形態の制御方法を行うことによって、励起レーザ４ａの駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径設定値が算出される。この算出されたファイバ曲げ短径設定値から、励起レーザ４ｂと励起レーザ４ｃの駆動電流値を求める。このとき、格納部６５に格納される、図１４のようなファイバ曲げ短径と各励起レーザ４の駆動電流値との関係を示す表を用いて、励起レーザ４ｂと励起レーザ４ｃの駆動電流値を求めればよい。即ち、損失付与部３により励起光に損失を与える制御を行う場合（ファイバ曲げ短径を変化させる制御を行う場合）には、例えば、最も波長が短い励起レーザ４ａの駆動電流値を基準に、励起レーザ４ｂと励起レーザ４ｃとの駆動電流値は一定の比率だけ大きい駆動電流値が与えられる。
【０１１１】
励起レーザ４ａ〜４ｃの出力パワーは駆動電流値とともに増加するので、ファイバ曲げ短径を制御する場合には、励起レーザ４ａ〜４ｃの各駆動電流値は予め測定した一定の比率となり、損失付与部３の曲げ損失が十分無視できる場合には同じ値となる。しかしながら、励起レーザ４は、常に或る駆動電流値に対して同じ出力で励起光を出力するとは限らず、経年変化や温度といった要因で、その出力はばらつきが生じる。従って、励起光制御部６は、励起光検出部８ａ〜８ｃからの励起レーザ４ａ〜４ｃの出力パワーの測定値を監視し、一定の比率が保たれていない場合には、その出力パワーの過不足分を補うように、各励起レーザ４の駆動電流値を制御する。
【０１１２】
第５実施形態のように、励起光１〜３を多重化した励起光に対して一括してファイバ曲げによる損失を与えることによって、損失付与部３を１つ備えればよいので、第４実施形態に比較して、コストを低く抑えることができる。
＜第６実施形態＞
図１８は、ラマン増幅器の第６実施形態の構成例を示す図である。ラマン増幅器１ｄは、第５実施形態の構成例に加えて、損失付与部３とＷＤＭカプラ２の間に励起光検出部１１（合波光検出部に相当）をさらに備える。
【０１１３】
励起光検出部１１は、損失付与部３を通過した多重化された波長１〜３を含む励起光のパワーを検出する。このとき、励起光検出部１１は、励起光１〜３について励起光パワーを検出する。
【０１１４】
励起光制御部６は、励起レーザ４ａ〜４ｃの各駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径設定値を制御する。励起光制御部６は、例えば、制御方法として以下のような方法を行う。
【０１１５】
励起制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と、励起光１〜３のパワーの目標値と、損失付与部３のファイバ曲げ短径と曲げ損失との変換表と、図１６のようなファイバ曲げ短径に対する各励起レーザ４の駆動電流値の関係を示す表とを格納部６５に格納する。ここで、励起光１〜３の目標値とは、ＷＤＭカプラ２に入射する直前の、損失付与部３を通過した後の励起光１〜３のパワーの目標値のことを指す。
【０１１６】
光検出部５から信号光１〜３のパワーの測定値を受信すると、励起光制御部６は、信号光１〜３のパワーの目標値と測定とから励起光１〜３のパワーの目標値を算出する（例えば、特開２００２−０７２２６２号公報）。励起光１〜３のパワーの目標値を算出したら、格納部６５に格納されている励起光１〜３のパワーの目標値をこの算出された新たな目標値に更新する。
【０１１７】
次に、励起光検出部１１から励起光１〜３のパワーの測定値を受信すると、励起光１〜３のパワーの目標値と励起光１〜３のパワーの測定値とから、各励起レーザ４ａ〜４ｃの駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径設定値とを求める。次に、第１実施形態で説明した制御方法を、例えば、一番波長の短い波長１（励起光１）について実施し、励起光レーザ４ａの駆動電流値と損失付与部３のファイバ曲げ短径を求める。このとき、第１実施形態の制御方法中の、主信号測定値を励起光１のパワーの測定値に、主信号目標値を励起光１のパワーの目標値に置き換えて実施すればよい。
【０１１８】
この後は、第３実施形態で説明した制御方法と同様にして、各励起レーザ４と損失付与部３のファイバ曲げ短径を算出する。
【０１１９】
第６実施形態のように、損失付与部３とＷＤＭカプラ２との間に励起光検出部１１をさらに備えることによって、第５実施形態では損失付与部３で与えられる損失を予め計測し見積もった値を用いるのに対し、実際に損失付与部３を通過した励起光パワーの測定値を用いるので、より精度の高い制御を行うことができる。
【０１２０】
＜変形例＞
第１実施形態〜第６実施形態では、損失付与部３のファイバ曲げ部３２を圧縮して曲率半径を変化させ、曲げ損失を発生させた。これに代えて、ファイバ曲げ部３２を伸長して曲率半径を変化させ、曲げ損失を発生させてもよい。
【０１２１】
第４実施形態〜第６実施形態では、励起光１〜３をＷＤＭカプラ７ａ及びＷＤＭカプラ７ｂによって波長多重する。このＷＤＭカプラ７ａ及びＷＤＭカプラ７ｂに代えて、偏波合成カプラを用いてもよい。
【０１２２】
第５実施形態及び第６実施形態では、励起レーザ４の出力パワーを検出する励起光検出部７ａ〜７ｃにタップ付きの光検出器を用いた。これに代えて、励起レーザである半導体レーザのバックパワーモニタを用いてもよい。パックパワーモニタは半導体レーザに備え付けのものなので、バックパワーモニタを用いることで、別途検出手段を備えなくてもよく、コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】従来のラマン増幅器を示す図である。
【図２Ａ】良好な利得結果が得られる場合のラマン利得シミュレーションの例の結果を示す図である。
【図２Ｂ】良好な利得結果が得られない場合のラマン利得シミュレーションの例の結果を示す図である。
【図２Ｃ】良好な利得結果が得られない場合のラマン利得シミュレーションの例の結果を示す図である。
【図３Ａ】ラマン増幅器の構成例を示す図である。
【図３Ｂ】ラマン増幅器の構成例を示す図である。
【図４Ａ】損失付与部の構成例を示す図である。
【図４Ｂ】損失付与部の構成例を示す図である。
【図５】駆動電流と曲げ損失による励起光パワーの制御方法の例を示す図である。
【図６Ａ】ファイバ曲げ短径と曲げ損失との関係の例を示す図である。
【図６Ｂ】ファイバ曲げ短径と曲げ損失との関係の線形化の例を示す図である。
【図７】第１実施形態の構成例を示す図である。
【図８】励起光制御部の構成例を示す図である。
【図９】励起レーザの駆動電流値とファイバ曲げ短径の制御方法の例のフローチャートを示す図である。
【図１０】巻き数ごとのファイバ曲げ短径と曲げ損失との関係の例を示す図である。
【図１１】第３実施形態の損失付与部の構成例を示す図である。
【図１２】第４実施形態の構成例を示す図である。
【図１３】第５実施形態の構成例を示す図である。
【図１４】波長ごとのファイバ曲げ短径とファイバ曲げ損失との関係を示す図である。
【図１５】励起光の波長と励起光パワーとの関係の例を示す図である。
【図１６】波長特性の補償方法の例を示す図である。
【図１７】波長特性の補償を行った際の励起光の波長と励起光パワーとの関係の例を示す図である。
【図１８】第６実施形態の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、Ｐ１    ラマン増幅器
２、Ｐ２    ＷＤＭカプラ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ    損失付与部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、Ｐ４    励起レーザ
５    光検出部
６    励起光制御部
７ａ、７ｂ  ＷＤＭカプラ
８ａ、８ｂ、８ｃ  励起光検出部
１１        励起光検出部
３１、３１ａ、３１ｂ    位置決定部
３２、３２ａ、３２ｂ    ファイバ曲げ部
６１  ＡＤコンバータ
６２  感度補正部
６３  演算処理部
６４  ＤＡコンバータ
６５  格納部
ＩＳ０〜ＩＳ３    アイソレータ
Ｌ１、ＰＬ        光ファイバ
【図１】
2010008568.tif 000008
【図２Ａ】
2010008568.tif 000009
【図２Ｂ】
2010008568.tif 000010
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010008568.tif 000013
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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