(57)【要約】  【課題】ひとつの光増幅器にブーストアンプとプリアンプ双方の働きを担わせる。  【解決手段】波長ルーティングを用いることによってひとつの光増幅器にブーストアンプとプリアンプの機能を担わせている。また、送信信号を予め、減衰させることによって、ブーストアンプとプリアンプとに要求される利得差を調整している。【選択図】図１
2008105202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の光ファイバを用いて、上りと下りで波長を変えて双方向伝送を行う光伝送システムに用いられる光ファイバ伝送装置であって、
第一の波長多重化器、第二の波長多重化器、第三の波長多重化器、光増幅器、光トランシーバ、及び送受信ポートを備え、
光トランシーバからの送信光信号は、第二の波長多重化器、光増幅器、第三の波長多重化器、第一の波長多重化器を経て送受信ポートに送られ、
送受信ポートからの受信光信号は第一の波長多重化器、第二の波長多重化器、光増幅器、第三の波長多重化器を経て光トランシーバの受信部へと送られることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項２】
請求項１の光ファイバ伝送装置において、
さらに第一の光減衰手段を備え、この第一の光減衰手段を、前記光トランシーバの送信部と第二の波長多重化器の間に設けたことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項３】
請求項２の光ファイバ伝送装置において、
さらに第二の光減衰手段を備え、この第二の光減衰手段を第一の波長多重化器と第二の波長多重化器の間に設けたことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項４】
請求項２の光ファイバ伝送装置において、
さらに光増幅器利得制御機構を備え、この光増幅器利得制御機構によって前記光増幅器の利得を制御することを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項５】
請求項１の光ファイバ伝送装置において、
外部制御可能な可変光減衰器と利得制御機構とを備え、外部制御可能な可変光減衰器は前記光トランシーバの送信部と第二の波長多重化器の間に設けられ、利得制御機構は、前記光増幅器と外部制御可能な可変光減衰器の双方を制御することを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項６】
請求項２の光ファイバ伝送装置において、
複数の光トランシーバ、第四の波長多重化器、第五の波長多重化器を備え、複数の光トランシーバの送信光信号は第四の波長多重化器によって多重化されてから前記第一の光減衰手段へと送られ、
前記送受信ポートからの受信光信号は第一の波長多重化器、第二の波長多重化器、光増幅器、第三の波長多重化器、第五の波長多重化器を経て、複数の光トランシーバの受信部へと送られることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項７】
請求項６の光ファイバ伝送装置において、
第四の波長多重化器に変えてツリー状の光分岐路を設けたことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項８】
請求項６の光ファイバ伝送装置において、
さらに第六の波長多重化器と第七の波長多重化器と利得平坦化フィルタを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項９】
請求項７の光ファイバ伝送装置において、
さらに第六の波長多重化器と第七の波長多重化器と分散補償手段を備えたことを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項１０】
光信号の受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを備えた光信号受信装置であって、
この光増幅器は利得一定型制御で動作し、予め得た校正表に基づいて、必要と計算された所要利得に対して補正値を加えて利得設定されたことを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１１】
請求項１０の光信号受信装置において、
前記補正値は２ないし８ｄＢの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１２】
光信号の受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを備えた光信号受信装置であって、
この光増幅器は出力一定型制御で動作し、予め得た校正表に基づいて、必要と計算された出力信号電力に対して補正値を加えて利得設定されたことを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１３】
請求項１２の光信号受信装置において、
前記補正値は２ないし８ｄＢの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１４】
ＰＩＮフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−３０ｄＢｍ  ないし−４０ｄＢｍ  の範囲であって、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−２０ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１５】
ＰＩＮフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ．ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−２４ｄＢｍ  ないし−３４ｄＢｍ  の範囲であって、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−１２ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１６】
ＡＰＤフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−３０ｄＢｍ  ないし−４０ｄＢｍ  の範囲であって、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−２４ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１７】
ＡＰＤフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ．ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−２４ｄＢｍ  ないし−３４ｄＢｍ  の範囲であって、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−２０ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１８】
ＯＰＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）機構を備えた光トランシーバとプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
ＯＰＭ機構からの光入力信号強度情報に基づいて光増幅器の利得ないし出力を制御することを特徴とする光信号受信装置。
【請求項１９】
ＰＩＮフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−３０ｄＢｍ  ないし−４０ｄＢｍ  の範囲であって、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−１７ｄＢｍから−３ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項２０】
ＰＩＮフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ．ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−２４ｄＢｍ  ないし−３４ｄＢｍ  の範囲であって、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−９ｄＢｍから−３ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項２１】
ＡＰＤフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−３０ｄＢｍ  ないし−４０ｄＢｍ  の範囲であって、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−２１ｄＢｍから−１１ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項２２】
ＡＰＤフォトダイオード型の光信号受信部とプリアンプ動作する光増幅器とを組み合わせた光信号受信装置において、
光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ．ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの範囲であって、光増幅器への入力光信号電力が−２４ｄＢｍ  ないし−３４ｄＢｍ  の範囲であって、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力光信号電力が−１７ｄＢｍから−１１ｄＢｍの範囲であることを特徴とする光信号受信装置。
【請求項２３】
光受信装置においてプリアンプとして用いられる光増幅器モジュールであって、
光増幅器、光信号分岐手段、狭帯域フィルタ手段、受光手段とを備え、
光増幅器からの光信号を光信号分岐手段によって一部分岐した後、狭帯域フィルタ手段を経て受光手段に送り、この受光手段によって得られた光信号電力情報に基づいて光増幅器の利得もしくは出力電力を制御することを特徴とする光増幅器モジュール。
【請求項２４】
光受信装置においてプリアンプとして用いられる光増幅器モジュールであって、
光増幅器、光信号分岐手段、狭帯域フィルタ手段、受光手段とを備え、
光増幅器からの光信号を狭帯域フィルタ手段によって狭帯域化した後、光信号分岐手段によって一部分岐して受光手段に送り、この受光手段によって得られた光信号電力情報に基づいて光増幅器の利得もしくは出力電力を制御することを特徴とする光増幅器モジュール。
【請求項２５】
請求項２の光ファイバ伝送装置と光信号分岐手段、光信号分岐手段、複数の端末局からなるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）型の光通信ネットワーク。
【請求項２６】
請求項２４の光通信ネットワークにおいて、さらに、ビデオ配信用の第三の波長の光信号を設けたことを特徴とするトリプルプレイサービス型の光通信ネットワーク。
【請求項２７】
請求項１の光ファイバ伝送装置において、
さらにバックアップ用光増幅器と第一及び第二の光スイッチを備えていることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項２８】
光増幅器、バックアップ用光増幅器、光スイッチ、光信号合波手段を備えた光ファイバ受信装置であって、
光増幅器の入力ポートとバックアップ用光増幅器の入力ポートが光スイッチに接続され、光増幅器の出力ポートとバックアップ用光増幅器の出力ポートは光信号合波手段に接続されていることを特徴とする光ファイバ受信装置。
【請求項２９】
請求項２７の光ファイバ伝送装置において、
前記光増幅器と前記バックアップ用光増幅器は共に２ステージ型の光増幅器であり、
さらに、光アッドドロップ手段と第三及び第四の光スイッチを備えていることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
【請求項３０】
第一及び第二の光増幅器、第一及び第二の波長多重化器、を備えた双方向伝送用の光中継増幅器であって、
さらにバックアップ用光増幅器、第一、第二、第三、及び第四の光スイッチ、第三及び第四の波長多重化器を備えていることを特徴とする光中継増幅器。
【請求項３１】
光増幅器、ダミー光信号混合手段、ダミー光信号発生手段、ダミー光信号除去手段、光信号受信手段を備えている光ファイバ受信装置であって、
受信された光信号はダミー光信号発生手段からのダミー光信号とダミー光信号混合手段によって混合された後、光増幅器で増幅され、ダミー光信号除去手段を経た後に、光信号受信手段へと導かれることを特徴とする光ファイバ受信装置。
【請求項３２】
請求項３１の光ファイバ受信装置であって、
さらにファワードエラーコレクションデコーダを備えていることを特徴とする光ファイバ受信装置。
【請求項３３】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
入力光信号パワーを一定に保ちながら、ポンプ光パワーを変化させ、出力光信号の誤り率の変化を計測し、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を誤り率としてグラフを描き、誤り率が最小になるポンプ光強度をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項３４】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
入力光信号パワーを一定に保ちながら、ポンプ光パワーを変化させ、出力光信号の誤り率の変化とポンプ光パワーごとの小信号利得を計測し、
横軸を小信号利得、縦軸を誤り率としてグラフを描き、誤り率が最小になる小信号利得をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項３５】
光増幅器モジュール、第一及び第二のスリーポート型の波長選択手段、及び、光信号減衰手段を備えた光増幅器であって、
光増幅器モジュールの入力ポートに第一のスリーポート型の波長選択手段を接続し、光増幅器モジュールの出力ポートに第二のスリーポート型の波長選択手段を接続し、第一と第二のスリーポート型の波長選択手段の間を光信号減衰手段によって接続したことを特徴とする光増幅器。
【請求項３６】
第一及び第二の光増幅器モジュールを備えた２ステージ型の光増幅器であって、
第一の光増幅器モジュールは後方励起型モジュールであり、第二の光増幅器モジュールは前方励起型モジュールであることを特徴とする光増幅器。
【請求項３７】
第一及び第二のファイバブラッググレーティング、光増幅媒体、光信号分合波手段、光減衰器を備えた光増幅器であって、
第一のファイバブラッググレーティングは光増幅媒体と入力ポートの間に設けられ、光信号分合波手段は光増幅媒体と出力ポートの間に設けられ、光信号分合波手段によって形成された分岐側に光減衰器と第二のファイバブラッググレーティングを設けたことを特徴とする光増幅器。
【請求項３８】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
複数のポンプ光パワーに対するビットエラー特性を計測して、各ポンプ光パワーにおける所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描き、受信感度が最小になるポンプ光強度をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項３９】
光増幅器であって、
請求項３８の光増幅器の動作パラメータ設定法によって求められた最小の受信感度より２ｄＢ大きな受信感度に対応するポンプ光パワーの範囲にポンプ光パワーが設定されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項４０】
光増幅器であって、
請求項３８の光増幅器の動作パラメータ設定法によって求められた最小の受信感度より１ｄＢ大きな受信感度に対応するポンプ光パワーの範囲にポンプ光パワーが設定されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項４１】
請求項３９の光増幅器であって、
ポンプ光パワーの設定範囲を請求項３８の光増幅器の動作パラメータ設定法によって求められた最小の受信感度に対応するポンプ光パワーを下限とすることを特徴とする光増幅器。
【請求項４２】
利得クランプ型光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
複数のクランプ利得に対するビットエラー特性を計測して、各クランプ利得における所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描き、受信感度が最小になるクランプ利得をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項４３】
利得クランプ型光増幅器であって、
請求項４２の光増幅器の動作パラメータ設定法によって求められた最小の受信感度より２ｄＢ大きな受信感度に対応するクランプ利得の範囲にクランプ利得が設定されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項４４】
利得クランプ型光増幅器であって、
請求項４２の光増幅器の動作パラメータ設定法によって求められた最小の受信感度より１ｄＢ大きな受信感度に対応するクランプ利得の範囲にクランプ利得が設定されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項４５】
光増幅器モジュール、光分岐手段、スリーポート型の波長選択手段、及び、光信号減衰手段を備えた光増幅器であって、
光増幅器モジュールの入力ポートに光分岐手段を接続し、光増幅器モジュールの出力ポートにスリーポート型の波長選択手段を接続し、光分岐手段とスリーポート型の波長選択手段の間を光信号減衰手段によって接続したことを特徴とする光増幅器。
【請求項４６】
請求項４５の光増幅器であって
前記光分岐手段は５０：１以上の分岐比を有することを特徴とする光増幅器。
【請求項４７】
光増幅器モジュール、光分岐手段、スリーポート型の波長選択手段、及び、光信号減衰手段を備えた光増幅器であって、
光増幅器モジュールの入力ポートにスリーポート型の波長選択手段を接続し、光増幅器モジュールの出力ポートに光分岐手段を接続し、スリーポート型の波長選択手段と光分岐手段の間を光信号減衰手段によって接続したことを特徴とする光増幅器。
【請求項４８】
光増幅器であって、
入力光信号パワーモニタ、増幅媒体、増幅媒体の励起手段、及び励起状態を制御するための対応表手段を備え、
入力光信号パワーモニタによって計測された入力光信号強度の値から対応表手段によって決定された励起状態なるように増幅媒体の励起手段を制御することを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ通信に用いられる光ファイバ伝送装置に関する。本発明は光増幅器に関する。本発明は受動型光分岐回路と時分割多元接続（ＴＤＭ）とを組み合わせた受動型光ファイバ通信ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に関する。本発明はＰＯＮにビデオ信号サービスを組み合わせたトリプルプレイサービスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５３に従来の光ファイバ伝送装置２００ａ及び２００ｂを示す。光ファイバ伝送装置２００ａと対を成す光ファイバ伝送装置２００ｂは伝送用光ファイバ２０４を介して光ファイバ伝送装置２００ａと接続されている。光ファイバ伝送装置２００ａは波長λ１の光信号２０５を送信し、光ファイバ伝送装置２００ｂは波長λ２の光信号２０６を送信する。一本の光ファイバを用いて、上りと下りで波長を変えて全二重の伝送を行っている。【０００３】
光ファイバ伝送装置２００ａ内には光トランシーバ２０１ａ、光増幅器２０２ａ、波長多重化器２０３ａが設けられている。光トランシーバ２０１ａからは波長λ１の光信号２０５が送信される。波長多重化器２０３ａは波長λ１と波長λ２の光信号を多重化するデバイスである。【０００４】
同様に光ファイバ伝送装置２００ｂ内には光トランシーバ２０１ｂ、光増幅器２０２ｂ、波長多重化器２０３ｂが設けられている。光トランシーバ２０１ｂからは波長λ２の光信号２０６が送信される。波長多重化器２０３ｂは波長λ１と波長λ２の光信号を多重化するデバイスである。【０００５】
光増幅器２０２ａないし２０２ｂは送信信号を予め増幅して送るブーストアンプという用い方である。これに対して、受信信号を増幅して光信号に送るプリアンプという使い方もあるが、従来はあまり用いられていなかった。また、ブーストアンプとプリアンプを同時に用いる方法もあるが、これも従来はあまり用いられていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ひとつの光増幅器にブーストアンプとプリアンプ双方の働きを担わせることを目的としている。また、一例では、プリアンプ動作の安定な動作を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、波長ルーティングを用いることによってひとつの光増幅器にブーストアンプとプリアンプの機能を担わせている。また、一例では、送信信号を予め、減衰させることによって、ブーストアンプとプリアンプとに要求される利得差を調整している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ひとつの光増幅器にプリアンプとブーストアンプに双方の機能を担わせることができる。その結果、高い許容光損失を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の光ファイバ伝送装置のブロックダイアグラムを示す図である。
【図２】実施例１の光ファイバ伝送装置１０を用いて構成した光通信ネットワークを示す図である。
【図３】本発明の実施例２の光ファイバ伝送装置２０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図４】本発明の実施例３の光ファイバ伝送装置３０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図５】本発明の実施例４の光ファイバ伝送装置４０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図６】実施例４の光ファイバ伝送装置によって構成した伝送系を示す図である。
【図７】本発明の実施例５の光ファイバ伝送装置５０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図８】本発明の実施例６の光ファイバ伝送装置６０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図９】本発明の実施例７の光ファイバ伝送装置７０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図１０】本発明の実施例８の光ファイバ受信装置８０を示す図である。
【図１１】光増幅器８２から出力される光のスペクトルを示図である。
【図１２】本発明の実施例９の光ファイバ受信装置９０を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１０の光増幅器モジュール１００を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１１の光増幅器モジュール１１０を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１２の光増幅器ユニット１２０を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１３の１０Ｇ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１３０を示す図である。
【図１７】図１６における光信号のレベルの関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施例１４の１０Ｇ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１４０を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１５の光ファイバ伝送装置１６０のブロックダイアグラムを示す図である。
【図２０】光ファイバ伝送装置１６０の参照番号１、２、３に適用可能なデバイスの組み合わせ表を示す図である。
【図２１】本発明の実施例１６の光増幅器モジュール１７０を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１７の光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０を示す図である。
【図２３】光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０の参照番号１８１、１８２、１８３、１８４に適用可能なデバイスの組み合わせ表を示す図である。
【図２４】本発明の実施例１８の光中継増幅器２１０を示す図である。
【図２５】本発明の実施例１９の光ファイバ受信装置２３０を示す図である。
【図２６】光信号２３５を光トランシーバの受信部８４で受信した場合の受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示すグラフである。
【図２７】光増幅器８２をポンプ光一定制御モード（ポンプ光パワー（２３ｍＷ）に設定した場合のビットエラーレート特性を示すグラフである。
【図２８】光増幅器８２を出力一定制御モード（出力：Ｐｏ＝０ｄＢｍ）に設定した場合のビットエラー特性を示すグラフである。
【図２９】光増幅器のポンプ光パワーを変えた場合のビットエラー率の変化のグラフである。
【図３０】Ｘ軸に利得、Ｙ軸にビットエラー率を示したグラフ（図２９のグラフの書き換え）である。
【図３１】ダミー光信号の光量を変えた場合の誤り率特性を示すグラフである。
【図３２】本発明の実施例２１の光増幅器２５０を示す図である。
【図３３】誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２の構造を示す図である。
【図３４】光ファイバ受信機２８０の構成を示す図である。
【図３５】本発明の実施例２２の光増幅器３００を示す図である。
【図３６】本発明の実施例２３の光増幅器３２０を示す図である。
【図３７】光増幅器３２０の変形例である光増幅器３４０を示す図である。
【図３８】本発明の実施例２４の光増幅器３７０を示す図
【図３９】本発明の実施例２５の光中継増幅器３８０を示す図である。
【図４０】本発明の実施例２６の再構築可能な光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０を示す図である。
【図４１】ポンプ光強度１０．６ｍＷから２２．９ｍＷにおける受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示すグラフである。
【図４２】ポンプ光強度２２．９ｍＷから１１５ｍＷにおける受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示すグラフである。
【図４３】Ｘ軸にポンプ光強度、Ｙ軸に受信感度（誤り率１０−１２で規定）を示したグラフである。
【図４４】Ｘ軸にポンプ光強度、Ｙ軸に小信号利得を示したグラフである。
【図４５】Ｘ軸に小信号利得、Ｙ軸に受信感度（誤り率１０−１２で規定）を示したグラフである。
【図４６】Ｘ軸にダミー信号と光信号の総和、Ｙ軸に誤り率を示したグラフである。３水準のポンプ光強度の場合のグラフを示している。
【図４７】利得クランプ光増幅器の利得１０ｄＢから２２ｄＢにおける受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示すグラフである。
【図４８】利得クランプ光増幅器の利得２５ｄＢから３２ｄＢにおける受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示すグラフである。
【図４９】利得クランプ光増幅器における、Ｘ軸に利得、Ｙ軸に誤り率を示したグラフである。
【図５０】Ｘ軸にダミー信号と光信号の総和、Ｙ軸に誤り率を示したグラフである。利得クランプ光増幅器とポンプ光一定動作の光増幅器の場合の比較図である。
【図５１】実施例２９の光増幅器４００を示す図。
【図５２】実施例３０の光増幅器４１０を示す図。
【図５３】従来の光ファイバ伝送装置２００ａ及び２００ｂを示す図である。
【符号の説明】
【００１０】
１、２、３…波長多重化器、４…光増幅器、５…光トランシーバ、１０、１１…光ファイバ伝送装置、１２…伝送用光ファイバ、２０…光ファイバ伝送装置、２１…光アッテネータ、３０…光ファイバ伝送装置、３２…光アッテネータ、４０、４０ａ、４０ｂ…光ファイバ伝送装置、４１…光増幅器利得制御機構、４２…制御ポート、５０…光ファイバ伝送装置、５１…利得制御機構、５２…制御ポート、５３…可変光アッテネータ、６０…光ファイバ伝送装置、６１、６２…波長多重化器、７０…光ファイバ伝送装置、７１…波長多重化器、７２…利得平坦化フィルタ、７３…分散補償ファイバ、７４…波長多重化器、８０…光ファイバ伝送装置、８１…光信号入力ポート、８２…光増幅器、８３…波長多重化器（フィルタ）、８４…光トランシーバの光受信部、８５…増幅された光信号、８６…ＡＳＥ光（増幅された自然放出光）、９０…光ファイバ受信装置、９１…光トランシーバ、９２…光増幅器、９３…制御ポート、１００…光増幅モジュール、１０１…光ファイバカプラ、１０２…フィルタ、１０４…、光増幅器利得制御機構、１１０…光増幅モジュール、１１１…光ファイバカプラ、１１２…光検出器、１１３…光増幅利得制御機構、１１４…コミュニケーションポート、１２０…光増幅ユニット、１２１…イーサスイッチ、１３０…１０Ｇ−ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用ＯＬＴ  、１３１…スプリッター、１３２…ＯＮＵ  （Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）、１４１…ＯＬＴ１３０の送信電力、１４２…ＯＬＴ１３０の最小受信感度、１４３…ＯＮＵ１３２の送信電力、１４４…ＯＮＵ１３２の最小受信感度、１５０…トリプルプレイサービス用１０Ｇ−ＰＯＮ−ＯＬＴ、１５１…ビデオ信号光送信機、１５２…光アッテネータ、１５３…波長多重化器、１５４…ビデオ光信号（波長λ３）、１５７…波長多重化された送信信号、１６０…光ファイバ伝送装置、１６１、１６２…光スイッチ、１６３、１６４…光増幅器、１７０…光増幅器モジュール、１７１…光スイッチ、１７２、１７３…光増幅器、１７４…光ファイバカプラ、１７５…光増幅器制御機構、１８０…光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置、１８１、１８２、１８３、１８４…波長多重化器、１８５、１８６…可変光信号減衰器、１８７…光アッドドロップマルチプレクサー、１８８…分散補償デバイス、１８９ａ、１８９ｂ…光増幅器（２ステージ型ＥＤＦＡ）、１９０ａ、１９０ｂ…前段ＥＤＦＡ、ＥＤＦＡ１９１ａ、ＥＤＦＡ１９１ｂ…後段ＥＤＦＡ、１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄ…光スイッチ、１９５、１９６…光信号入出力ポート、２００ａ、２００ｂ…従来の光ファイバ伝送装置、２０１ａ、２０１ａ…光トランシーバ、２０２ａ、２０２ｂ…光増幅器、２０３ａ、２０３ｂ…波長多重化器、２０４…伝送用光ファイバ、２０５…波長λ１の光信号、２０６…波長λ２の光信号、２１０…光中継増幅器、２１１、２１２…入出力ポート、２１３、２１４、２１５、２１６…波長多重化器、２１７、２１８、２１９、２２０…光スイッチ、２２１、２２２、２２３…光増幅器、２２３…波長λ２の光信号、２２４…波長λ１の光信号、２３０…光ファイバ受信装���、２３１…ダミー信号光源、２３２…ダミー信号混合手段、２３３…ダミー信号除去手段、２３４…ダミー光信号、２３５…光信号、２３６…ＦＥＣ（フォワードエラーコレクション）デコーダ、２５０…光増幅器、２５１…光増幅器モジュール、２５２、２５３…誘電体薄膜型スリーポートデバイス、２５４…光アッテネータ、２５５…光アイソレータ、２５６…励起光結合器、２５７…エルビウムドープ光ファイバ、２５８…光アイソレータ、２５９…励起光源、２６１…入力光信号、２６２…光出力信号、２６３…ダミー光信号、２７１…レンズ、２７２…誘電体薄膜フィルタ、２７３…レンズ、３００…光増幅器、３０１…誘電体薄膜型スリーポートデバイス、３０２…第一のパワーモニタタップ、３０３…第一のパワーモニタ、３０４…可変光アッテネータ、３０５…第二のパワーモニタタップ、３０６…第二のパワーモニタ、３０７…制御機構、３０８…制御ポート、３０９…誘電体薄膜型スリーポートデバイス、３１０…信号光透過フィルタ３１０、３１１…利得クランプ光増幅部、３１２…利得平坦化フィルタ、３２０…光増幅器、３２１…第一のエルビウムドープ光ファイバ、３２２…第二のエルビウムドープ光ファイバ、３２３…励起光源、３２４、３２５、３２６…光アイソレータ、３２７…光ファイバカプラ、３２８、３２９…ＷＤＭ型光ファイバカプラ、３３０…光信号、３３１…ポンプ光、３３２…入力ポート、３３３…出力ポート、３４０…光増幅器、３４１、３４２…誘電体薄膜型スリーポートデバイス、３４３…光アッテネータ、３４４、３４５…誘電体薄膜型スリーポートデバイス、３４６…光アッテネータ、３５１…入力ポート、３５２…出力ポート、３５３…第一の光アイソレータ、３５４…ＷＤＭ型光ファイバカプラ、３５５…励起光源、３５６…第一のＦＢＧ、３５７…エルビウムドープ光ファイバ、３５８…光ファイバカプラ、３５９…第二の光アイソレータ、３６０…光アッテネータ、３６１…第二のＦＢＧ、３７０…光増幅器、３８０…光中継増幅器、３８１…入力ポート、３８２…出力ポート、３８３…光プリアンプ、３８４…フィルタ、３８５…光ポストアンプ、３９０…光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）、３９１…入力ポート、３９２…出力ポート３９３…光プリアンプ、３９４…波長選択スイッチ（ＷＳＳ）、３９５…波長可変型ラインカード、３９６…光信号結合手段、３９７…光ポストアンプ、４００…光増幅器、４０１…光ファイバカプラ、４１０…光増幅器、４１１…入力光信号、４１２…出力光信号、４２１…光ファイバカプラ、４２２…入力光信号パワーモニタ、４２３…光アイソレータ、４２４…励起光結合器、４２５…エルビウムドープ光ファイバ、４２６…光アイソレータ、４２７…励起光源、４２８…励起光源駆動回路、４２９…可変光アッテネータ駆動回路、４３０…可変光アッテネータ、４３１…光ファイバカプラ、４３２…出力光信号パワーモニタ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に本発明の実施例１の光ファイバ伝送装置１０のブロックダイアグラムを示す。波長多重化器１、２、３、光増幅器４、及び、光トランシーバ５から成り立っている。伝送装置１０においては、光増幅器４は送信信号を増幅するブーストアンプの役割と、受信信号を増幅するプリアンプの役割を１台で担っている。【００１３】
波長多重化器１、２、及び３は誘電体薄膜型のフィルタを用いたタイプである。光増幅器４はＣバンドのＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ光増幅器）である。ＣバンドとはＩＴＵ−Ｔで規定された波長範囲で概略１５３０−１５６５ｎｍの波長範囲である。光トランシーバ５は着脱自在の光トランシーバであるＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）トランシーバを用いている。【００１４】
送受信ポート８からは波長λ１の受信信号６が受信されると共に、波長λ２の送信信号７が送信される。送受信ポート８に入力した波長λ１の受信信号６は波長多重化器１によって分離されて波長多重化器２へと向かう。光トランシーバ５からの波長λ２の送信信号７は同様に波長多重化器２へと向かう。波長λ１の受信信号６と波長λ２の送信信号７とは多重化されて光増幅器４へと送られる。光増幅器４は波長λ１の受信信号６と波長λ２の送信信号７とを同時に増幅して、波長多重化器３へと送る。波長多重化器３は受信信号６と送信信号７を分離する。分離された送信信号７は波長多重化器１を経て送受信ポート８へと送られる。一方、分離された受信信号６は光トランシーバ５の受信ポートへと送られる。【００１５】
光ファイバ伝送装置１０は図２に示すように用いられる。光ファイバ伝送装置１０と同様の構成を持つが、光ファイバ伝送装置１０とは反対に、送信信号が波長λ１であり、受信信号が波長λ２である光ファイバ伝送装置１１とが伝送用光ファイバ１２を介して接続されている。これにより、１本の伝送用光ファイバ１２によって、全二重の送受信が行われる。【００１６】
ここで、受信信号６の波長λ１はＩＴＵ−Ｔで規定されたＣＷＤＭグリッドの１５３０ｎｍの波長であり、送信信号７の波長λ２はＩＴＵ−Ｔで規定されたＣＷＤＭグリッドの１５５０ｎｍの波長である。波長多重化器１、２、及び３はＣＷＤＭの１５３０ｎｍグリッドと１５５０ｎｍグリッドの多重化及び分離を行う機能を有する誘電体薄膜フィルタ型の波長多重化器である。【００１７】
光トランシーバ５は前述の通りＳＦＰトランシーバであり、送信用の光源としては直接変調型のＤＦＢレーザ（分布帰還形レーザ）を備え、受信用デバイスとしてはＰＩＮ型フォトダイオードを備えている。光信号の伝送レートはギガビットイーサネットの１．２５Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度のものを用いている。送信出力は０ｄＢｍ（約１ｍＷ）、受信感度は−２４ｄＢｍ（約４μＷ）である。具体的には台湾のＣｏｒｅｔｅｋ社のＣＴ−１２５ＳＳＰ−ＣＢ８Ｌ（１５５０ｎｍ）を用いている。【００１８】
光増幅器４は前述の通り、ＣバンドのＥＤＦＡである。具体的には米国のＤｏｗｓｌａｋｅ社のＰＯＰ１０２１（単一励起光源仕様）を用いた。光増幅器４の励起光源は波長９８０ｎｍのレーザを用いており、励起方式としては双方向励起型を採用している。双方向励起とは増幅されるべき光信号の進行方向と同方向及び逆方向、双方から励起光をエルビウムドープファイバに供給する方式のことである。光増幅器４の飽和出力は＋１３ｄＢｍ（約２０ｍＷ）である。光増幅器４は多機能の光増幅器モジュールであり、様々な増幅モードが選択できるが、ここではＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：利得一定制御型モード）を用いている。【００１９】
説明を簡単にするために、以下、波長多重化器１、２、及び３の挿入損失などを無視して光ファイバ伝送装置１０の動作を説明する。光増幅器４の利得を１３ｄＢにセットすると、光トランシーバ５からの０ｄＢｍの送信信号７は光増幅器４によって＋１３ｄＢｍまで増幅されて送受信ポート８から出力される。一方、−３７ｄＢｍの受信信号６は光増幅器４によって−２４ｄＢｍまで増幅されて光トランシーバ５に受信されることとなる。これによって、光ファイバ伝送装置１０の送信電力は＋１３ｄＢｍ、一方、受信電力は−３６ｄＢｍとなり、許容光損失は４９ｄＢとなる。【００２０】
光増幅器４のプリアンプ特性を別途測定したところ、何のフィルタも付けない状態では最小受信感度−３６．５ｄＢｍ（伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ）、ＣＷＤＭフィルタを取り付けた状態では−３７．５ｄＢｍ（伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ）、そして、１００ＧＨｚのＤＷＤＭフィルタを取り付けた−３９．５ｄＢｍであった。ちなみに、これらの値は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いた場合に、伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓで標準的に得られる最小受信感度−３１ｄＢｍよりも良好な値である。【００２１】
本実施例のように、ひとつの増幅器に信号レベルの大きく異なるふたつの光信号（受信信号６及び送信信号７）を加えて増幅した場合、信号レベルの大きな信号からの干渉を受けてプリアンプ動作が阻害されることが懸念されたが、実験の結果、そのような干渉はほぼ無いことを確認した。【００２２】
光トランシーバ５として、ＳＦＰトランシーバに代えて、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓのＸＦＰトランシーバを用いることもできる。具体的には米国のＦｉｎｉｓａｒ社のＦＴＲＸ３６１１である。この場合、波長λ１としてはＩＴＵ−ＴのＤＷＤＭ１００ＧＨｚグリッドで定義されているチャネル３２（波長１５５１．７２ｎｍ）、波長λ２としてはＩＴＵ−ＴのＤＷＤＭ１００ＧＨｚグリッドで定義されているチャネル３４（波長１５５０．１２ｎｍ）を用いた。光トランシーバ５（Ｆｉｎｉｓａｒ社ＦＴＲＸ３６１１）の受光部はＰＩＮフォトダイオードであり、最小受信感度−１６ｄＢｍである。【００２３】
なおＸＦＰトランシーバを用いて１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送を行った場合、プリアンプ動作の最小受信感度は、フィルタ無しの場合で−３０．５ｄＢｍ、ＣＷＤＭフィルタを用いた場合で−３０．５ｄＢｍ、そして１００ＧＨＺのＤＷＤＭフィルタを用いた場合で−３３．５ｄＢｍであった。ちなみに、これらの値は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いた場合に、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓで標準的に得られる最小受信感度−２４ｄＢｍよりも良好な値である。【００２４】
なお、先にも述べた通り、上記の数値については説明を簡単にするために、受動型光部品の挿入損失の効果は除いて説明している。実際には、受動型光部品の挿入損失分、光増幅器の増幅度を高く設定するなどしている。【００２５】
なお、本実施例では、光増幅器としてＣバンドのＥＤＦＡを用いたが、他の光増幅器、ＬバンドのＥＤＦＡ（増幅可能帯域：１５６５ｎｍ−１６１０ｎｍ）、ラマン増幅器、半導体レーザ光増幅器などを用いることができる。波長帯域も任意のものを用いて良い。また、本実施例ではＤＷＤＭの１００ＧＨｚグリッドを用いたが、２５ＧＨｚ、５０ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、４００ＧＨｚなど任意のグリッドを用いることができる。ＣＷＤＭのグリッドを用いても良い。光増幅器の増幅可能波長帯域との兼ね合いになるが、例えば、ＣバンドのＥＤＦＡであれば、ＣＷＤＭの１５３０ｎｍと１５５０ｎｍのグリッドを用いて本実施の構成を実現可能である。【００２６】
以上のように本実施例に拠れば、ひとつの光増幅器４を用いて、送信信号を増幅するブーストアンプ動作と、受信信号増幅するプリアンプ動作とを、同時に実現することができる。したがって、光ファイバ伝送装置の構築コストを低減させることができる。しかも、ブーストアンプ動作とプリアンプ動作をひとつの光増幅器に担わせることによって性能が低下することも無い。
【実施例２】
【００２７】
図３に本発明の実施例２の光ファイバ伝送装置２０のブロックダイアグラムを示す。図１の構成との違いは光トランシーバ５の送信部分と波長多重化器２との間に光アッテネータ（光減衰器）２１を設けた点である。この光アッテネータ２１は固定型、もしくは可変型のどちらでも良い。【００２８】
光トランシーバ５としてＤＷＤＭのＸＦＰトランシーバ（例えば前述のＦｉｎｉｓａｒ社製ＦＴＲＸ３６１１）を用いた場合、送信信号強度は概略０ｄＢｍである。図１の構成において送信信号を光増幅器４によって＋１０ｄＢｍまでブーストして送信するのであれば、光増幅器の増幅度は１０ｄＢということになる。一方、受信信号７の信号レベルが−３０ｄＢｍであったとすると、受信信号は−２０ｄＢｍまでしかプリアンプ増幅されないことになる。なぜなら、光増幅器４は共通であり、増幅度は同じであるからである。ところが、ＤＷＤＭのＸＦＰトランシーバの最小受信感度は−１６ｄＢｍしかなく、これでは、受信信号を正しく受信できない。光増幅器４の増幅度をさらに高くすることはできるが、今度は、ブーストアンプとしての増幅度１０ｄＢと矛盾が生じることとなる。【００２９】
以上のような理由から、図３においては光アッテネータ２１によって、送信信号７を、予め、０ｄＢｍから−１０ｄＢｍまで１０ｄＢ減衰させている。また、図３において光増幅器の増幅度を２０ｄＢに設定している。このようにすることにより、ブーストアンプ動作では−１０ｄＢｍの送信信号７を２０ｄＢ増幅して＋１０ｄＢｍ上昇させることができる。また、受信側のプリアンプ動作では−３０ｄＢｍの受信信号６を同様に２０ｄＢ増幅して−１０ｄＢｍに上昇させて光トランシーバ５の受信部に入力させることができる。【００３０】
ＸＦＰトランシーバを用いて、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓにおいて、図３の光ファイバ伝送装置２０を構成した場合において、出力＋１０ｄＢｍ以上のブーストアンプ動作、最小受信感度−３０ｄＢｍ以下のプリアンプ動作が問題なく実現できることを実験的に確かめた。許容光損失４０ｄＢが実現できたことになる。なお、この場合、波長多重化器１、２、及び３には１００ＧＨｚのＤＷＤＭフィルタを用いた。【００３１】
以上のように本実施例によれば、光アッテネータ２１によって送信信号を予め減衰させることにより、光増幅器４の増幅度を高く設定することができ、その結果、十分なプリアンプ利得を設定することができる。言い換えると、プリアンプに要求される利得がブーストアンプに要求される利得より大きい場合に、光アッテネータ２１を設けることによって二つの要求利得差を調整することが可能となるのである。
【実施例３】
【００３２】
図４に本発明の実施例３の光ファイバ伝送装置３０のブロックダイアグラムを示す。実施例２との違いは光アッテネータ３１を波長多重化器１と波長多重化器２との間に設けたことである。【００３３】
実施例２の場合、−３０ｄＢｍの受信信号７を−１０ｄＢｍまで上昇させて光トランシーバ５に入力させることができた。しかし、受信信号は設置環境によって異なり、受信信号６の信号強度がもっと大きい場合がある。例えば、受信信号強度が−１８ｄＢｍの場合を考えると、光トランシーバの入力は＋２ｄＢｍとなってしまう。ＰＩＮフォトダイオードの場合、一般に受信信号の上限は０ｄＢｍと定められていることが多く、これより大きい光信号ではかえってエラーが生じる場合がある。だからといって、光増幅器４を使わないわけにも行かない。なぜなら、ＰＩＮフォトダイオードの最小受信感度は−１６ｄＢｍ程度だからである。【００３４】
すなわち、実施例２のパラメータ設定では、受信信号６が−２０ｄＢｍから−１６ｄＢｍの場合、受信する方法がなくなってしまう。また、受信信号強度によって、受信側に限り光増幅器４を使わないように配線を変更するのは煩雑である。このような問題点を解決するために、本実施例では光アッテネータ３１を設けてある。光アッテネータは可変型の光アッテネータであっても良いし、固定型の光アッテネータを必要に応じて波長多重化器１と波長多重化器２の間に着脱自在に設けても良い。【００３５】
受信信号６の強度が−２０ｄＢｍから−１０ｄＢｍの範囲の場合に光アッテネータ３１を１０ｄＢの減衰量としておけば、支障なく受信を行うことができる。もちろん、受信信号６の信号強度がさらにつよい場合は、光アッテネータの減衰量をさらに増やせばよい。【００３６】
前述のように送信電力＋１０ｄＢｍ、最小受信感度−３０ｄＢｍとした場合は、最大の許容光損失は４０ｄＢ（０．２５ｄＢ／ｋｍの光ファイバ損失とすると１６０ｋｍ）となる。このことから光アッテネータ３１の減衰量と光許容損失（伝送距離）の関係は以下のようになる。光アッテネータ３１の減衰量が０ｄＢの場合は光許容損失３０ｄＢ（距離１２０ｋｍ）から４０ｄＢ（距離１６０ｋｍ）の間に対応する。光アッテネータ３１の減衰量が１０ｄＢの場合は光許容損失２０ｄＢ（距離８０ｋｍ）から３０ｄＢ（距離１２０ｋｍ）の間に対応する。光アッテネータ３１の減衰量が２０ｄＢの場合は、光許容損失１０ｄＢ（距離４０ｋｍ）から２０ｄＢ（距離８０ｋｍ）の間に対応する。【００３７】
なお、上記では説明の便宜上光アッテネータ３１の減衰量を１０ｄＢ刻みで計算したが、もっと細かく、５ｄＢ刻み、あるいは３ｄＢ刻みなどで調整してかまわないことは言うまでも無い。あるいは可変光アッテネータを用いて連続的に減推量を調整してもかまわない。【００３８】
以上のように、本実施例によれば、光アッテネータ３１を設けることにより、要求される光許容損失が変化しても、光トランシーバの受信部を適正に動作させることができる。
【実施例４】
【００３９】
図５に本発明の実施例４の光ファイバ伝送装置４０のブロックダイアグラムを示す。実施例２の構成に光増幅器利得制御機構４１を設けた点が異なる。光増幅器利得制御機構４１は制御ポート４２からの信号によって光増幅器４の利得を制御することができる。【００４０】
図６に実施例４の光ファイバ伝送装置によって構成した伝送系を示す。これは実施例１における図２に対応するものである。ふたつの光ファイバ伝送装置４０ａと４０ｂとが光ファイバ１２を介して接続されている。光ファイバ伝送装置４０ａと４０ｂとでは送信信号の波長と受信信号の波長の関係が互いに反対になるように構成されている。【００４１】
図６において、許容光損失は、光ファイバ伝送装置４０ａの送信電力と光ファイバ伝送装置４０ｂの最小受信電力の差である。もちろん、同時に、許容光損失は、光ファイバ伝送装置４０ｂの送信電力と光ファイバ伝送装置４０ａの最小受信電力の差である。通常は、ふたつの光ファイバ伝送装置４０ａと４０ｂの送信電力、最小受信電力は概略同じ値に設定される。したがって、光ファイバ１２の伝送損失に対応してポート４２ａないしはポート４２ｂから光増幅器４の増幅度を制御すれば、受信レベルを適切に調整することができる。【００４２】
例えば、光ファイバ１２の伝送損失が３０ｄＢであった場合を考える。実施例２に示した例と同様に、光アッテネータ２１は１０ｄＢであり、光トランシーバの送信電力は０ｄＢｍとする。光ファイバ伝送装置４０ａ及び４０ｂの光増幅器４の増幅度を共に１５ｄＢに設定すれば、送信信号の電力は共に５ｄＢｍ、受信信号は−２５ｄＢｍとなる。−２５ｄＢｍの受信信号はさらに１５ｄＢ増幅されて−１０ｄＢｍの光信号となって光トランシーバ５の受信部へと導かれる。【００４３】
光増幅器の利得を変えると、送信電力とプリアンプ利得が同時に変化するので、やや理解しにくいが、許容光損失を考えれば調整できる。光増幅器の利得を１ｄＢ上昇させると、送信電力が１ｄＢ増加すると同時に、プリアンプ利得が１ｄＢ増加するので、共用光損失は２ｄＢ増加する。【００４４】
光増幅器利得制御機構４１をＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）機構に実装し、同時に、光トランシーバの受信電力の情報も読み取れるようにすれば、ネットワークを介して、遠隔地点にあるふたつの光ファイバ伝送装置４０ａと４０ｂとを制御して、適切な送受信電力に設定することも可能である。前述のＳＦＰやＸＦＰと呼ばれるトランシーバにはＤＤＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｍｏｄｅ）と呼ばれる機構が組み込まれているものがあり、この機構を利用して、受信電力の値などをディジタル情報として読み取ることが可能である。光増幅器も同様に、内部の各種状態を読み取ることや動作モードなどの設定をすることが可能なモジュールが存在するので、これらを組み合わせれば、ネットワークを介したリモートコントロールが可能である。【００４５】
光増幅器の利得や光アッテネータの制御はある設定値に自動的に修正していく方式でもよいし、受信電力などのパラメータを読み取って手動で光増幅器の利得や光アッテネータの減衰量を制御するようにしても良い。また、受信電力などの範囲を設定しておいて、その範囲を超えた場合に警報が出力されるような制御方式であっても良い。
【実施例５】
【００４６】
図７に本発明の実施例５の光ファイバ伝送装置５０のブロックダイアグラムを示す。実施例４の構成において、光アッテネータ２１を電子的に制御可能な可変光アッテネータ５３に変更すると共に、利得制御機構５１を設けた点が異なる。利得制御機構５１は光増幅器４と可変光アッテネータ５３を制御可能である。また、光トランシーバ５や光増幅器の各種状態を読み取ることができる。制御ポート５２はネットワーク接続可能なインターフェイスを成していて、リモートセンシング及びリモートコントロールが可能となっている。【００４７】
本実施例では、可変光アッテネータ５３の減衰量も制御できることから、送信電力とプリアンプ利得とを独立に制御することが可能である。
【実施例６】
【００４８】
図８に本発明の実施例６の光ファイバ伝送装置６０のブロックダイアグラムを示す。実施例２の構成は１チャネルの伝送系であったものを、波長多重化技術を用いて多チャネル化した点が主たる相違点である。【００４９】
図８において、光ファイバ伝送装置６０は複数の光トランシーバ５ａないし５ｂを備えている。これらの光トランシーバは送信波長がそれぞれ異なっており、波長多重化器６１によって送信信号が多重化され、また、波長多重化器６２によって多重化された受信信号が個別の光信号に分離されている。波長多重化器６１及び６２は誘電体薄膜フィルタ型の波長多重化器を用いているがＡＷＧ（アレイ状導波路回折格子）を用いても良い。【００５０】
本実施例にあっては、波長多重化器１、２、及び３はひとつのＤＷＤＭグリッド波長を通すフィルタではなく、複数のＤＷＤＭグリッド波長を同時に通す誘電体薄膜型フィルタを用いている。具体的にはＣバンドの短波長領域を通すＢｌｕｅバンド選択フィルタあるいは、Ｃバンドの長波長領域を通すＲｅｄバンド選択フィルタを用いている。【００５１】
なお、波長多重化器１、２、及び３については、Ｂｌｕｅバンド選択フィルタ及びＲｅｄバンド選択フィルタに代えて、４つのＤＷＤＭグリッドを通す４  ｓｋｉｐ  １フィルタや８つのＤＷＤＭグリッドを通す８  ｓｋｉｐ  １フィルタなどを用いることもできる。【００５２】
波長多重化器６１と波長多重化器２の間には光アッテネータ２１が設けられている。この光アッテネータの減衰量を調整することによって、送信電力とプリアンプ利得とを任意の値に設定できるのは実施例２の場合と変わらない。図８には示していないが、実施例４と同様に光ファイバ増幅器４に対して光増幅器利得制御機構を設けることもできる。また、光アッテネータ２１に代えて、実施例５と同様に、電子的に制御可能な可変光アッテネータを設けても良い。【００５３】
本実施例において、波長多重化器６１に代えて、ファイバカプラあるいは光導波路形の１×Ｎツリー状光分岐路を用いることもできる。１×Ｎツリー状光分岐路は分岐数に応じて損失が生じる。２分岐なら３ｄＢ、４分岐なら６ｄＢ、そして８分岐なら９ｄＢというように損失が生じ、さらに、この上に過剰損と呼ばれる損失が加わる。このため、通常、波長多重化装置では、ツリー状光分岐路を用いて光信号を多重化することは行われない。しかしながら、本実施例では、光アッテネータ２１によって送信信号を減衰させる必要があるので、その減衰量の一部をツリー状光分岐路の担わせることができる。ツリー状光分岐路は誘電体薄膜フィルタ型の波長多重化器やＡＷＧに比べて安価であり、このような実装はコストメリットが生じる。なお、ツリー状光分岐路は波長を選別する能力はないため、受信側の波長多重化器６２には用いることはできない。
【実施例７】
【００５４】
図９に本発明の実施例７の光ファイバ伝送装置７０のブロックダイアグラムを示す。実施例６の構成に加えて、利得平坦化フィルタ７２と分散補償ファイバ７３を加えた構成である。利得平坦化フィルタ７２と分散補償ファイバ７３は波長多重化器７１と７４に挟まれた形で実装されている。波長多重化器７１と７４は実施例６における、波長多重化器１、２、及び３と同様、Ｃバンドの短波長領域を通すＢｌｕｅバンド選択フィルタあるいは、Ｃバンドの長波長領域を通すＲｅｄバンド選択フィルタ、あるいは、４つのＤＷＤＭグリッドを通す４  ｓｋｉｐ  １フィルタや８つのＤＷＤＭグリッドを通す８  ｓｋｉｐ  １フィルタなどである。【００５５】
利得平坦化フィルタ７２は光増幅器４の利得が波長によって変化するのを補正する働きがある。利得平坦化フィルタ７２は光増幅器４の利得の波長依存性とは逆特性の損失カーブを持ったフィルタであり、利得平坦化フィルタ７２と光増幅器４とを直列に接続することによって、波長変化に対して利得が変化しないようにすることができる。利得平坦化フィルタ７２はその原理からして、挿入損失が生じる。したがって、プリアンプ動作の場合は、増幅後に利得平坦化フィルタを挿入するのが望ましい。なぜなら、増幅前に損失要素を加えると最小受信感度が低下するからである。一方、ブーストアンプにあっては、増幅前に利得平坦化フィルタを挿入するのが望ましい。なぜなら、増幅後に損失要素を加えると出力が低下してしまうからである。【００５６】
図９の構成では、ブースト増幅される送信信号７については、光増幅器４への入力前に利得平坦化フィルタ７２が位置している。また、受信信号６に対しては光増幅器４で増幅された後に利得平坦化フィルタ７２が位置している。したがって、プリアンプ動作、ブーストアンプ動作、双方において性能低下が生じない。【００５７】
分散補償ファイバ７３は、伝送路ファイバの波長分散（波長によって光ファイバ内での光速が変化する現象）を補正するデバイスである。伝送路ファイバに波長分散があると、光トランシーバの光源の波長拡がりによって、伝送後の光信号に時間方向の歪みが生じる。分散補償ファイバは伝送路ファイバとは逆の波長分散特性を有する光ファイバであり、伝送路ファイバ中で生じる波長分散を補正し、これによって、伝送後の光信号の時間方向の歪みを補正する。なお、分散補償ファイバ７３に代えて、他の動作原理の分散補償手段を用いても良い。【００５８】
図９では、利得平坦化フィルタ７２と分散補償ファイバ７３とを設けてあるが、用途によっては、利得平坦化フィルタ７２のみ、あるいは分散補償ファイバ７３のみを設けても良い。【００５９】
以上の本実施例では、波長多重化器７１と波長多重化器７４によって多重化された信号が、利得平坦化フィルタ７２と分散補償ファイバ７３を通過し、利得平坦化フィルタ７２と分散補償ファイバ７３は、送信信号７に対しては光増幅器４への入力前に位置し、受信信号６に対しては光増幅器４の出力後に位置しているので、利得平坦化フィルタ７２や分散補償ファイバ７３の挿入損失が伝送性能に与える影響を低減させることができる。
【実施例８】
【００６０】
図１０に本発明の実施例８の光ファイバ受信装置８０を示す。光ファイバ受信装置は光ファイバ伝送装置の一部であり、前述の実施例１から実施例７までの中でも用いていた。光ファイバ受信装置８０において、光信号入力ポート８１からの光信号は光増幅器８２を経て、波長多重化器（フィルタ）８３を経て光トランシーバの光受信部８４へと入力する。図１０では光受信部８４は４個描かれているが、１個以上の任意の整数個を取りえる。波長多重化器８３は光信号を各波長に分離する機能を有しており、これはフィルタ機能と等価である。複数の波長を分離するときに波長多重化器と呼び、１つだけの波長を分離するときにフィルタと呼ぶ、と考えればよい。また、プリアンプ動作の際に後述のＡＳＥ光（増幅された自然放出光）を除去するという機能については狭帯域フィルタという表現をすることがある。【００６１】
光トランシーバの光受信部８４としては、ＰＩＮフォトダイオード型とＡＰＤ型が知られている。ＰＩＮフォトダイオードは安価だが、受信感度は低い。ＡＰＤ型は高価だが、高感度である。一例を挙げるなら、６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓの領域ではＰＩＮフォトダイオード型は概略−２４ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲が受信可能であり、ＡＰＤ型は概略−３０ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲が受信可能である。また、より高速の１０Ｇｂｉｔ／ｓ領域（９．９５Ｇｂｉｔ．ｓから１１．５Ｇｂｉｔ．ｓの範囲）では、ＰＩＮフォトダイオード型は−１６ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲が受信可能であり、ＡＰＤ型では−２４ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲が受信可能である。この受信感動は誤り率１０−１２以下で規定されることが一般的である。【００６２】
発明者の実験によれば、実施例１中にも記した通り、プリアンプ動作させた双方向励起の９８０ｎｍ励起のＥＤＦＡと１００ＧＨｚ（帯域：０．８ｎｍ）フィルタを用いた時に、−３９．５ｄＢｍ（伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ）、あるいは−３３．５ｄＢｍ（伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ）という受信感度が得られている。また、ＣＷＤＭのフィルタ（帯域：１３ｎｍ）を用いた時には、−３７．５ｄＢｍ（伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ）、あるいは−３２．０ｄＢｍ（伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ）であった。フィルタを用いない場合は、−３７．５ｄＢｍ（伝送速度１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ）、あるいは−３０．５ｄＢｍ（伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ）であった。【００６３】
光増幅器８２から出力される光は図１１に示すようなスペクトルを示している。増幅された光信号８５とＡＳＥ光（増幅された自然放出光）８６とが混在している状態である。図１１において、横軸は波長、縦軸は単位波長当たりの電力である。上記に述べたＡＰＤ型受信部を上回る高感度領域では、光信号よりもＡＳＥ光の方が大きな電力を持っている。実測値の一例を挙げるなら、１０Ｇｉｂｔ／ｓのプリアンプ動作時に光増幅器の入力信号が−３２ｄＢｍ、光増幅器の利得設定値が３０ｄＢの時に、ＡＳＥ光８６の方が増幅された光信号８５よりも６ｄＢ（４倍）ほど大きかった。【００６４】
ＡＳＥ光８６と光信号入力の比率は、信号レベル、及び、入力信号の数（波長多重化されたチャネル数）により変化する。ＡＳＥ光と光信号入力の比率が最大になるのは、入力信号が最も小さい最小受信感度付近であり、また、入力信号の数がひとつの時である。また、ＡＳＥ光の量は光増幅器の特性によっても異なる。従来、ＡＰＤで実現されていた受信感度より高い受信感度の領域（では、ＡＳＥ光８６と増幅された光信号８５の比率は２ないし８ｄＢの範囲であった。【００６５】
ここで言う、従来、ＡＰＤで実現されていた受信感度より高い受信感度の領域とは、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓなら入力電力が−３０ｄＢｍから−４０ｄＢｍの範囲、伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓなら、入力電力が−２４ｄＢｍから−３４ｄＢｍの範囲のことを指している。【００６６】
上記のＡＳＥ光８６が光信号８５より大幅に大きいことは、光増幅器８２の利得制御に影響を与える。光増幅器８２内部には入力光信号の電力を検出する受光器と増幅後の出力光信号の電力を検出する受光器が設けられており、この両者の検出結果から所定の利得になるように制御が行われている（利得一定モード）。ところが、光増幅器内に設けられているこれらの受光器にはフィルタは設置されていないので、出力光信号の電力を検出する受光器はＡＳＥ光と光信号の和に対して制御を行うことになる。この結果、利得一定型制御の場合、ＡＳＥ光８６の影響によって、実際に必要な増幅度より低い増幅度になってしまう。また、出力一定型制御の場合でも、必要な出力信号より低い光信号が出力されるように制御されてしまう。【００６７】
例えば、伝送（変調）速度９．９５Ｇｂｉｔ．ｓの−３３ｄＢｍの光信号を−１０ｄＢｍまで増幅してＰＩＮフォトダイオード型の受信部に入力させる場合を考える。単純に計算すれば２３ｄＢの利得に設定すれば良いが、この場合、ＡＳＥ光の影響で実際の利得は光増幅器の設定値より６ｄＢ低くなってしまう。したがって、光増幅器を２９ｄＢの利得に設定してようやく、狭帯域化された光信号で−１０ｄＢｍの光信号がＰＩＮフォトダイオード型受信部に入力することになるのである。【００６８】
このことから、本実施例では、入力信号レベルと入力信号数に応じて校正表を作り、この校正表に基づいて光増幅器８２の設定を行っている。なお、光増幅器８２の利得制御方式は、利得一定型のみならず出力一定型であっても良い。出力一定型の場合においても、ＡＳＥ光の誤差の補正は必要である。なお、この校正表に基づく補正は手動で行っても良いし、自動的に行っても良い。【００６９】
また、光トランシーバの光受信部８４に入力させる光信号の範囲についても次のような制約がある。光トランシーバの光受信部８４として１０Ｇｂｉｔ／ｓのＰＩＮフォトダイオード型を用いた場合、図１０の構成において、光信号入力ポート８１に−３３ｄＢｍの光信号を加えて光トランシーバの光受信部８４に−１６ｄＢｍの光信号が来るように光増幅器の利得を制御したのでは、かなり大きな誤りが発生してしまう。光信号入力ポート８１の入力光を−３３ｄＢｍに維持したまま、光トランシーバの光受信部８４への入力が−１２ｄＢｍ程度になるまで光増幅器の利得を上昇させると、誤りの発生を防ぐことができる。すわなち、光トランシーバの光受信部８４の最小受信感度より４ｄＢ程度大きな光信号が加えられるように光増幅器８２の利得を制御する必要がある。【００７０】
反対に、光トランシーバの光受信部８４に０ｄＢｍを超える光信号が入力するように設定すると、やはり誤りの増大が認められた。【００７１】
このような事情はＡＰＤ型のフォトダイオードを光トランシーバの光受信部８４に採用した場合も同様であった。すなわち、光トランシーバの光受信部８４に入力する光信号は最小受信感度より４ｄＢ以上大きく、かつ、最大入力レベル（ＡＰＤ型の場合は−８ｄＢｍ）を超えないことが必要であった。【００７２】
以上を整理すると、以下のようになる。【００７３】
ＰＩＮフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−３０ｄＢｍから−４０ｄＢｍの範囲である時に、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力電力が−２０ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲であること。【００７４】
ＰＩＮフォトダイオード型の受信部を採用し、かつ、伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの時に、光信号入力ポート８１への入力電力が−２４ｄＢｍから−３４ｄＢｍの範囲である時に、ＰＩＮフォトダイオード型受信部への入力電力が−１２ｄＢｍから０ｄＢｍの範囲であること。【００７５】
ＡＰＤフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−３０ｄＢｍから−４０ｄＢｍの範囲である時に、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力電力が−２４ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲であること。【００７６】
ＡＰＤフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−２４ｄＢｍから−３４ｄＢｍの範囲である時に、ＡＰＤフォトダイオード型受信部への入力電力が−２０ｄＢｍから−８ｄＢｍの範囲であること。【００７７】
上記の記述から明らかなように、光トランシーバの受信部への入力範囲（許容される最大値と最小値の差９は１２ｄＢ程度であるので、この値に対してＡＳＥ光によって生じる２−８ｄＢの誤差は看過できない。なお、上記の光トランシーバの受信部への入力電力はフィルタ通過後の値である。実際の利得設定値は、さらにフィルタや波長多重化器の挿入損失も加えて設定されることは言うまでも無い。【００７８】
図１０の構成においては光ファイバ受信装置８０の最小受信感度は光増幅器で決まってしまい、光トランシーバの光受信部８４にＰＩＮフォトダイオードを用いても、ＡＰＤフォトダイオードを用いても、最小受信感度そのものには差がなかった。一般にＰＩＮフォトダイオードの方が安価であるので、コスト面からはＰＩＮフォトダイオードを用いるのが望ましい。【００７９】
以上のように本実施例では、伝送速度帯域ごとに光トランシーバの光受信部への入信号レベルを適切に保つことによって、従来のＡＰＤの最小受信感度より高感度の受信感度を実現することができる。
【実施例９】
【００８０】
図１２に本発明の実施例９の光ファイバ受信装置９０を示す。図１０に示した構成の内、光トランシーバの受信部８４に代えて、光トランシーバ９１を設けるとともに光増幅器利得制機構９２、及び制御ポート９３を設けている。【００８１】
光トランシーバ９１は前述のＤＤＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｍｏｄｅ）機構を有する光トランシーバ、具体的には前述のＳＦＰ、もしくはＸＦＰである。ＳＦＰやＸＦＰにはＯＰＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）と呼ばれる機構が組み込まれており、受信光の信号レベルを計測し、ＤＤＭ機構を介してディジタル情報として外部に出力することができる。【００８２】
実施例８で述べたように、高感度領域では、光増幅器８２からのＡＳＥ光が光増幅器の利得制御に影響を与えてしまう。光トランシーバ９１には波長多重化器（フィルタ）８３を通過した後の光信号が入力されているので、光トランシーバのＯＰＭから得られる信号はＡＳＥ光を除去した値となっている。したがって、光トランシーバのＯＰＭ情報に光増幅器利得制機構９２が光増幅器８２を制御すれば、実施例８において述べた動作条件を正確に満たすことができる。【００８３】
ただし、ここで注意しなくてはならないのは、ＯＰＭの誤差である。ＳＦＰにせよＸＦＰにせよ、ＯＰＭの誤差は±３ｄＢが許容されている。実際の製品の実力は±０．５ｄＢ程度の範囲に収まっているものが大半であるが、規格がこのようになっている以上、ＯＰＭの誤差が±３ｄに達するものが入荷しないとは限らない。【００８４】
この誤差を考慮に入れると、図１２においては次のように動作条件を決めることが必要となる。【００８５】
ＰＩＮフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−３０ｄＢｍから−４０ｄＢｍの範囲である時に、ＯＰＭからの入力電力情報が−１７ｄＢｍから−３ｄＢｍの範囲であること。【００８６】
ＰＩＮフォトダイオード型の受信部を採用し、かつ、伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓの時に、光信号入力ポート８１への入力電力が−２４ｄＢｍから−３４ｄＢｍの範囲である時に、ＯＰＭからの入力電力情報が−９ｄＢｍから−３ｄＢｍの範囲であること。【００８７】
ＡＰＤフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度６２２Ｍｂｉｔ／ｓから２．６７Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−３０ｄＢｍから−４０ｄＢｍの範囲である時に、ＯＰＭからの入力電力情報が−２１ｄＢｍから−１１ｄＢｍの範囲であることが必要であること。【００８８】
ＡＰＤフォトダイオード型の受信部を採用し、伝送速度９．９５Ｇｂｉｔ／ｓから１１．５Ｇｂｉｔ／ｓ、光信号入力ポート８１への入力電力が−２４ｄＢｍから−３４ｄＢｍの範囲である時に、ＯＰＭからの入力電力情報が−１７ｄＢｍから−１１ｄＢｍの範囲であること。【００８９】
本実施例によれば、ＯＰＭを搭載した光トランシーバからの入力電力情報に基づいて光増幅器の利得を制御することにより、従来のＡＰＤの最小受信感度より高感度の受信感度を実現することができる。
【実施例１０】
【００９０】
図１３に本発明の実施例１０の光増幅器モジュール１００を示す。光増幅器８２の出力に光ファイバカプラ１０１を設けて出力光信号の一部を分岐している。分岐した出力光信号はフィルタ１０２、受光器１０３へ送られ、光増幅器の出力信号情報に変換されてから光増幅器利得制御機構１０４へと送られる。フィルタ１０２は例えばＤＷＤＭの１００ＧＨｚグリッドのフィルタであって、信号光と同じ波長帯域幅の光信号を検出するようになっている。【００９１】
実施例８において説明したとおり、従来の光増幅器を用いると、高感度領域では、ＡＳＥ光によって光増幅器の利得が不正確に制御されてしまう。ＡＳＥ光の分だけ出力が余計に計上されるので、実際の利得は必要な値より低くなってしまう。それに対して、本実施例では、波長多重化器と同じ波長帯域幅のフィルタを用いるので、正確な利得制御が可能である。【００９２】
また、ＳＦＰやＸＦＰなどの光トランシーバのＯＰＭを用いた場合は、規格で許容されている±３ｄＢの誤差のため、光トランシーバの入力範囲が狭く限定されるという問題があった。しかし、本実施例ではより高精度の受光器を設けることも可能なため、結果として、光トランシーバの入力範囲を広く設定することが可能となる。【００９３】
また、ＳＦＰやＸＦＰなどの光トランシーバのＯＰＭには校正方式としてインターナルキャリブレーションとエクスターナルキャリブレーションの２方式があり、さらに、その実装は光トランシーバメーカーごとにまちまちである。このため、ＯＰＭを用いて光増幅器の利得制御を行うときに組み合わせる光トランシーバによって、制御結果が微妙に変化してしまうことがある。これに対して、本実施例では、光増幅器モジュールに専用の受光器を設けて自己完結した形で制御を行うので、より信頼性の高い動作が可能となる。
【実施例１１】
【００９４】
図１４に本発明の実施例１１の光増幅器モジュール１１０を示す。光増幅器８２の出力ポートを波長多重化器８３に接続し、波長多重化器の各ポートに光ファイバカプラ１１１を接続して出力信号の一部を分岐している。光検出器１１２は分岐された光信号を検出して、その値を光増幅器利得制御機構１１３へと送る。光増幅器利得制御機構１１３には外部コミュニケーションポート１１４が設けられている。【００９５】
波長多重化器８２は前述の通り、ＤＷＤＭの１００ＧＨｚグリッドの波長多重化器である。したがって、実施例１０のフィルタ１０２と同等の機能を有する。光ファイバカプラで分岐されたもう一方（光検出器１１２側ではない方）は図示しない光トランシーバへと送られる。【００９６】
本実施例では、波長多重化器８３にフィルタの機能を担わせている。また、必要であれば複数のチャネルについて信号レベルを監視して、その情報に基づいて光増幅器の利得を制御することができる。【００９７】
光増幅器利得制御機構１１３をＳＮＭＰエージェントの一部として実装し、外部コミュニケーションポート１１４を介してネットワーク接続し、各チャネルの受信電力の遠隔監視、光増幅器の遠隔制御などを行うようにすることもできる。受信電力の適正範囲を設定しておいて、この適正範囲を逸脱するチャネルがあった場合に警報を発するようなシステムとしても良い。
【実施例１２】
【００９８】
図１５に本発明の実施例１２の光増幅器ユニット１２０を示す。本実施例では、光トランシーバ５ａないし５ｄはイーサスイッチ１２１に実装されている。光増幅器ユニット１２０は図８に示した実施例６の構成に図１４に示した実施例１１の構成を組み合わせている。【００９９】
近年、イーサスイッチやルータはＳＦＰやＸＦＰなどの着脱自在なトランシーバインターフェイスを装備しているものが多い。このトランシーバインターフェイスに波長多重化された光トランシーバを装着する利用法も増えている。そのような場合に、光増幅ユニット１２０のように波長多重化と光増幅の機能を集約した伝送装置が必要となる。【０１００】
図１４のような実装では、光トランシーバが実装されている筐体と、光増幅器が実装されている筐体が別個であるために、光トランシーバ内のＯＰＭを用いて光増幅器を制御するような機構を構成するのは煩雑である。このようなケースに実施例１１の光増幅モジュールの構成は有効である。
【実施例１３】
【０１０１】
図１６に本発明の実施例１３の１０Ｇ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１３０を示す。ＯＬＴ１３０は実施例２において図３で示した光ファイバ伝送装置２０と基本的には同等の構成を有している。ＯＬＴ１３０の送受信ポート８とスプリッター１３１が接続され、スプリッター１３１の先には端末局であるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）１３２が接続されている。スプリッター１３１は光ファイバカプラ型もしくは光導波型のツリーカプラである。通常は３２分岐のものが用いられる。スプリッターの挿入損失は約１８ｄＢである。また、ＯＬＴ１３０とＯＮＵ１３２の最大距離は１５ｋｍであり、通常、７．５ｄＢ前後（０．５ｄＢ／ｋｍ換算）の伝送損失を見込む。したがって、ＯＬＴ１３０とＯＮＵ１３２の間の許容光損失は２６ｄＢ以上が必要とされる。【０１０２】
ＯＬＴ１３０に設けられた光増幅器４はＣバンドのＥＤＦＡを用いている。波長多重化器１、２、ないし３はＣＷＤＭグリッドの１５３０ｎｍと１５５０ｎｍとを多重化するフィルタを用いている。ＯＬＴ１３０の送信信号７（下り信号）は１５３０ｎｍ、ＯＬＴ１３０の受信信号６（上り信号）は１５５０ｎｍを用いている。ＯＬＴ１３０に設けられた光トランシーバ５はＰＩＮフォトダイオード型の受光部と直接変調型のＤＦＢ（分布帰還）レーザが設けられている。【０１０３】
ＯＮＵ１３２には送信用デバイスとして直接変調型のＤＦＢ（分布帰還）レーザが、受信用デバイスとしてＰＩＮフォトダイオードが設けられている（図示せず）。ＯＮＵ１３２の送信電力は−５ｄＢｍ、最小受信感度は−１６ｄＢｍである。一方、ＯＬＴ１３０の送信電力は＋１２ｄＢｍ、最小受信感度は−３３ｄＢｍである。この結果、ＯＬＴ１３０からＯＮＵ１３２への下りの経路では２８ｄＢ、ＯＮＵ１３２からＯＬＴ１３０への上りの経路では２８ｄＢの許容光損失が得られる。この値は、必要とされる２６ｄＢの許容光損失より２ｄＢ大きい。【０１０４】
図１７に上記の光信号のレベルの関係を図示する。１４１はＯＬＴ１３０の送信電力、１４２はＯＬＴ１３０の最小受信感度、１４３はＯＮＵ１３２の送信電力、そして、１４４はＯＮＵ１３２の最小受信感度をそれぞれ示す。１４５は下り経路の許容光損失、１４６は上り方向の許容光損失である。ＯＬＴ１３０を高送信電力、高受信感度とし、ＯＮＵ１３２側は低送信電力、低受信感度としている。これはＯＮＵ１３２の低コスト化に効果的である。【０１０５】
通常ＳＭＦと呼ばれる波長１３１０ｎｍにおいて分散がゼロとなるシングルモードファイバは１５５０ｎｍ付近では約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散を有している。１５ｋｍの伝送距離であれば約３００ｐｓ／ｎｍの分散となる。直接変調型のＤＦＢ（分布帰還）レーザは変調速度に関係なく０．２ｎｍないし０．３ｎｍ程度の波長拡がりがあるので、最大で９０ｐｓ程度の時間方向の歪みが生じることとなる。１０Ｇｂｉｔ／ｓのディジタル伝送ではアナログ換算で５ＧＨｚの帯域に相当する。これはアナログの１サイクルで２ビットの情報が表せるためである。５ＧＨｚの信号の１周期は２００ｐｓであるので。直接変調型のＤＦＢ（分布帰還）レーザは１５ｋｍの伝送に耐える計算となる。【０１０６】
以上のように本実施例に拠れば、ひとつの光増幅器でプリアンプとブースとアンプを共用できるので低いコストで１０Ｇ−ＰＯＮ用のＯＬＴを構築することができる。また、ＯＬＴ側の光トランシーバの受光部に低コストのＰＩＮフォトダイオードを用いることができるので、この点からも低コスト化に効果がある。【０１０７】
なお、本実施例においても光増幅器４はＣバンドのＥＤＦＡに限定されることは無く、送受信信号の波長も上記実施例に示した値に限定されることはない。
【実施例１４】
【０１０８】
図１８に本発明の実施例１４の１０Ｇ−ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１５０を示す。このＯＬＴ１５０は実施例１３の構成に加えてビデオ信号光送信機１５１を備えた、トリプルプレイサービス用ＯＬＴである。【０１０９】
ビデオ信号光送信機１５１からの波長λ３の送信信号１５４は光アッテネータ１５２を経て、波長多重化器１５３によって光トランシーバ５からの波長λ１の送信信号７と波長多重化されて送信信号１５７となり波長多重化器２へと送られる。これ以外の動作は実施例２と同等である。【０１１０】
この実施例では、光トランシーバ５の光源及びビデオ信号光送信機１５１の光源にはＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）という温度調節機構のついた半導体レーザを用いていて、ＣＷＤＭの１５３０ｎｍグリッド内のふたつのＤＷＤＭグリッドを用いている。グリッド間隔としては４００ＧＨｚ（３．２ｎｍ）ないしは８００ＧＨｚ（６．４ｎｍ）程度が望ましい。【０１１１】
本実施例によれば、実施例１３の特徴を生かしたまま、トリプルプレイサービスに適用可能なＯＬＴを実現することができる。したがって、低コストの１０Ｇ−ＰＯＮトリプルプレイサービス用ＯＬＴを実現することができる。【０１１２】
以上説明したようにこの発明の実施例によれば、ひとつの光増幅器にプリアンプとブーストアンプに双方の機能を担わせることができる。その結果、高い許容光損失を低コストで実現することができる。
【実施例１５】
【０１１３】
図１９に本発明の実施例１５の光ファイバ伝送装置１６０のブロックダイアグラムを示す。実施例８において、図８に示した光ファイバ伝送装置６０に光増幅器の冗長構成を加えた構成である。【０１１４】
図８の構成との主要な相違点は、光ファイバ伝送装置１６０は光スイッチ１６１と１６２を備えると共に、ふたつの光増幅器１６３と１６４を備えていることである。通常は光スイッチ１６１と１６２は光増幅器１６３を選択している。光増幅器１６３に異常が生じた場合は光スイッチ１６１と１６２は光増幅器１６４を選択するように制御される。他の構成要素及び動作は光ファイバ伝送装置６０と同様である。【０１１５】
図８に示した光ファイバ伝送装置６０では、光増幅器４が故障した場合、光ファイバ伝送装置の伝送機能は全てダウンしてしまう。これに対して、本実施例の光ファイバ伝送装置１６０では、光増幅器１６３がダウンした場合は光増幅器１６４によってバックアップを行うことができる。したがって、光ファイバ伝送装置１６０は高い信頼性を有する。【０１１６】
波長多重化器１に代えて光サーキュレータを用いることもできる。光サーキュレータは光信号の方向によって経路を変えるデバイスであり、送受信ポート８からの受診信号６を波長多重化器２側に送り、波長多重化器３からの送信信号５を送受信ポート８へと送ることができる。【０１１７】
波長多重化器２に代えて、光ファイバカプラなどの受動型の光分岐（結合）手段を用いることができる。光ファイバカプラは波長多重化器に比べて安価である。ただし、光ファイバカプラを用いた場合は、波長多重化器を用いた場合より大きな３ｄＢ程度の挿入損失が発生する。【０１１８】
波長多重化器１、２、３に代えてインターリーバを用いることもできる。インターリーバは、偶数番の波長グリッド群と奇数番の波長グリッド群を分離（結合）することのできる３端子デバイスである。【０１１９】
図２０に参照番号１、２、３に適用可能なデバイスの組み合わせ表を示す。図２０に示すＡ−１からＡ−８の８種類の組み合わせであれば、図１９の光学系は動作可能である。図１、図３、図４、図５、図７、図８、図９、図１５に示した構成においても、図２０に示すデバイスの組み合わせが適用可能である。
【実施例１６】
【０１２０】
図２１に本発明の実施例１６の光増幅器モジュール１７０を示す。実施例１１において、図１４に示した光増幅モジュール１１０に光増幅器の冗長構成を加えた構成である。【０１２１】
光スイッチ１７１、ふたつの光増幅器１７２及び１７３、光ファイバカプラ１７４を備えると共に光増幅器制御機構１７５を備えている。光増幅器制御機構１７５は光増幅モジュール１１０の光増幅器利得制御機構１１３にさらにふたつの光増幅器の切換え制御の機能をも付加したものである。その他の構成は光増幅器モジュール１１０と同様である。【０１２２】
光スイッチ１７１は通常、光増幅器１７２を選択している。光信号入力ポート８１から入力した光信号は、光スイッチ１７１を経て、光増幅器１７２で増幅されて光ファイバカプラ１７４を経て波長多重化器（フィルタ）を経て８３へと送られる。【０１２３】
光増幅器１７２が故障した場合は、光スイッチ１７１が光増幅器１７３を選択することによって、バックアップの光増幅器１７３が動作する。光スイッチの切換えの制御は光増幅器制御機構１７５によって行われる。光増幅器制御機構１７５は光増幅器１７２及び１７３の状態を検出するほか、外部コミュニケーションポート１１４からの信号などによって光スイッチ１７１の切換えを行う。【０１２４】
光ファイバカプラ１７４は３ｄＢの損失を伴うものの、可動部が無く高い信頼性が得られる。また、光ファイバカプラ１７４は安価である。光増幅器１７２ないし１７３で増幅された後の光信号光ファイバカプラを通して波長多重化器８３に送るため、３ｄＢの損失は光信号の受信性能に影響を与えない。【０１２５】
なお、光増幅器制御機構１７５は、光増幅器１７２ないし１７３の電源を強制遮断する機構も備えている。これは、光増幅器の故障モードによっては、ＡＳＥなどの雑音信号を出し続けるような場合も想定されるからである。【０１２６】
また、光ファイバカプラ１７４に代えて光スイッチを設けても良い。実施例１５に示したようにふたつの光スイッチで光増幅器１７２もしくは１７３を選択する構成である。この場合、コストは上昇するものの光ファイバカプラより小さな挿入損失が得られる。なお、光ファイバカプラ１７４に代えて他の受動型の光分岐（結合）手段を用いても良い。例えば、平面導波路型の光スプリッターなどを用いることができる。【０１２７】
図２０に示した、光スイッチ１７１、ふたつの光増幅器１７２及び１７３、光ファイバカプラ１７４からなる光増幅器の冗長構成は、図１０、図１２、図１３に示した構成に適用することができる。また、光ファイバ１７４を光スイッチに置き換えた構成も図１０、図１２、図１３に示した構成に適用することができる。
【実施例１７】
【０１２８】
図２２に本発明の実施例１７の光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０を示す。光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０は、波長多重化器１８１、１８２、１８３、１８４、可変光信号減衰器１８５、１８６、光アッドドロップマルチプレクサー１８７、分散補償デバイス１８８、光増幅器１８９ａ、１８９ｂ、光スイッチ１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄを備えている。また、光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０は二つの光信号入出力ポート１９５及び１９６を備えている。【０１２９】
光増幅器１８９ａ及び１８９ｂは２ステージ型ＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ光増幅器）である。光増幅器１８９ａは内部に前段ＥＤＦＡ１９０ａと後段ＥＤＦＡ１９１ａを備えている。また、光増幅器１８９ａは図示しない利得平坦化手段を備えている。同様に光増幅器１８９ｂは内部に前段ＥＤＦＡ１９０ｂと後段ＥＤＦＡ１９１ｂとを備えている。また、光増幅器１８９ｂは図示しない利得平坦化手段を備えている。【０１３０】
２つの光増幅器１８９ａ及び１８９ｂの内、光増幅器１８９ｂはバックアップ用の光増幅器である。通常は光増幅器１８９ａが動作しており、光増幅器１８９ａに異常が生じた時に、光増幅器１８９ａから光増幅器１８９ｂへ動作が切り替わる。光スイッチ１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、そして１９２ｄは通常、光増幅器１８９ａを選択しているが、図示しない制御機構により、光増幅器１８９ｂを選択するように制御される。光スイッチ１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、そして１９２ｄはそれぞれ１×２の光スイッチである。
第一の光信号入出力ポート１９５から入射した複数の波長からなる光信号群１９４（図中破線の矢印で示す）は波長多重化器１８１、可変光信号減衰器１８５、波長多重化器１８２、光スイッチ１９２ａ、前段ＥＤＦＡ１９０ｂ、光スイッチ１９２ｃ、光アッドドロップマルチプレクサー１８７、分散補償デバイス１８８、光スイッチ１９２ｄ、後段ＥＤＦＡ１９１ａ、光スイッチ１９２ｂ、波長多重化器１８３、１８４を経て第二の光信号入出力ポート１９６から出力される。【０１３１】
一方、第二の光信号入出力ポート１９６から入射した複数の波長からなる光信号群１９３（図中実線の矢印で示す）は波長多重化器１８４、可変光信号減衰器１８６、波長多重化器１８２、光スイッチ１９２ａ、前段ＥＤＦＡ１９０ｂ、光スイッチ１９２ｃ、光アッドドロップマルチプレクサー１８７、分散補償デバイス１８８、光スイッチ１９２ｄ、後段ＥＤＦＡ１９１ａ、光スイッチ１９２ｂ、波長多重化器１８３、１８１を経て第一の光信号入出力ポート１９５から出力される。【０１３２】
可変光信号減衰器１８５、及び１８６は光信号のレベル調整を行う。第一の光信号入出力ポート１９５に接続されている光ファイバの距離と、第二の光信号入出力ポート１９６に接続されている光ファイバの距離が一致しないことがあり、その場合はふたつの光信号入力ポート１９５及び１９６に入力する光信号強度が異なってしまうからである。【０１３３】
光アッドドロップマルチプレクサー１８７はポート群１９７を備えている。ポート群１９７には図示しない光トランシーバが接続されている。光信号群１９３ないし１９４の光信号の中から特定の波長の光信号が選ばれて、ポート群１９７から取り出される（ドロップ動作）。また、特定の波長の光信号がポート群１９７を経て伝送路へと加えられる（アッド動作）。【０１３４】
波長多重化器１８１及び１８４は光サーキュレータに置き換えることができる。波長多重化器１８２は光ファイバカプラに置き換えることができる。波長多重化器１８１、１８２、１８３、１８４をインターリーバに置き換えることができる。図２３に参照番号１８１、１８２、１８３、１８４に適用可能なデバイスの組み合わせ表を示す。図２３に示すＢ−１からＢ−８の８種類の組み合わせであれば、図２２の光学系は動作可能である。【０１３５】
光アッドドロップマルチプレクサー型光ファイバ伝送装置１８０から光アッドドロップマルチプレクサー１８７を取り除いて単なる中継増幅器として用いることもできる。この場合は、光増幅器１８９ａ及び１８９ｂに代えて単一ステージ型の光増幅器を用いることもできる。単一ステージ型の光増幅器を用いる場合は、光スイッチ１９２ｃ及び１９２ｄは不要となる。
【実施例１８】
【０１３６】
図２４に本発明の実施例１８の光中継増幅器２１０を示す。光中継増幅器はふたつの入出力ポート２１１、２１２、波長多重化器２１３、２１４、２１５、２１６、光スイッチ、２１７、２１８、２１９、２２０、光増幅器２２１、２２２、及び２２３を備えている。実線の矢印で示した光信号２２３は波長λ１の光信号である。【０１３７】
波長λ１の光信号２２４（図中破線の矢印で示す）は第一の入出力ポート２１１より入力して、波長多重化器２１３、光スイッチ２１７、光増幅器２２１、光スイッチ２１８、波長多重化器２１４を経て、第二の入出力ポート２１２より出力する。光スイッチ２１７及び２１８は、通常、光増幅器２２１を選択している。【０１３８】
光スイッチ２１７は１×２の光スイッチである。光スイッチ２１７のコモンポートは波長多重化器２１３に接続されている。光スイッチ２１７の残りのふたつのポートは光増幅器２２１の入力ポートと波長多重化器２１５に、それぞれ接続されている。【０１３９】
光スイッチ２１８は１×２の光スイッチである。光スイッチ２１８のコモンポートは波長多重化器２１４に接続されている。光スイッチ２１７の残りのふたつのポートは光増幅器２２１の出力ポートと波長多重化器２１６に、それぞれ接続されている。
波長λ２の光信号２２３（図中実線の矢印で示す）は第二の入出力ポート２１２より入力して、波長多重化器２１４、光スイッチ２２０、光増幅器２２２、光スイッチ２１９、波長多重化器２１３を経て第一の入出力ポート２１１より出力する。光スイッチ２１９及び２２０は通常光増幅器２２２を選択している。【０１４０】
光スイッチ２１９は１×２の光スイッチである。光スイッチ２１９のコモンポートは波長多重化器２１３に接続されている。光スイッチ２１９の残りのふたつのポートは光増幅器２２２の入力ポートと波長多重化器２１５に、それぞれ接続されている。【０１４１】
光スイッチ２２０は１×２の光スイッチである。光スイッチ２２０のコモンポートは波長多重化器２１４に接続されている。光スイッチ２２０の残りのふたつのポートは光増幅器２２２の出力ポートと波長多重化器２１６に、それぞれ接続されている。【０１４２】
光増幅器２２３はバックアップ用の光増幅器である。例えば、光増幅器２２１が故障した場合は、光スイッチ２１７及び２１８は波長多重化器２１５及び２１６を選択する。すると、光信号２２４はスイッチ２１７、波長多重化器２１５、光増幅器２２３、波長多重化器２１６、光スイッチ２１８を経て増幅が行われる。【０１４３】
光増幅器２２２が故障した場合は、光スイッチ２１９及び２２０は波長多重化器２１５及び２１６を選択する。すると、光信号２２３はスイッチ２２０、波長多重化器２１６、光増幅器２２３、波長多重化器２１５、光スイッチ２１９を経て増幅が行われる。【０１４４】
したがって、上記の構成によれば、ひとつの光増幅器２２３が、光増幅器２２１及び２２１双方に対してバックアップ光増幅器として機能する。通常の冗長化構造であれば、バックアップ光増幅器は光増幅器２２１と２２１それぞれにひとつずつ用意する必要がある。これに対して、本実施例の構成ではひとつの光増幅器でふたつの光増幅器に対してバックアップを行うことができる。【０１４５】
本実施例では、光増幅器２２１、２２２の双方が故障した場合でも、光増幅器２２３が光増幅器２２１、２２２双方に対してバックアップ動作を行うことも可能である。ただし、この場合では、ひとつの光増幅器２２３が増幅する光信号のチャネル数が２倍に増加するために、ひとつのチャネル当たりの出力は半減してしまう。なぜなら、光増幅器２２３の飽和出力は一定だからである。【０１４６】
波長多重化器２１５及び２１６に代えて、光スイッチを設けても良い。光スイッチを適切に制御すれば、光増幅器２２１もしくは２２２の片方が故障した場合に光増幅器２２３がバックアップ動作を行うことができる。ただし、この構成では、光増幅器２２３は光増幅器２２１、２２２の双方が故障した場合には対応できない。また、光スイッチは波長多重化器よりも高価、高挿入損失である。光スイッチは可動部があるので、波長多重化器よりも低信頼性でもある。
【実施例１９】
【０１４７】
図２５に本発明の実施例１９の光ファイバ受信装置２３０を示す。本実施例は図１０に示した実施例８の変形であり、実施例８（図１０）と同じ構成要素には同じ参照番号を付けている。本実施例と実施例８の主要な相違点はダミー信号光源２３１、ダミー信号混合手段２３２、及び、ダミー信号除去手段２３３、をさらに設けた点である。また、各光受信部８４に対応してＦＥＣ（フォワードエラーコレクション）デコーダ２３６が設けられている。【０１４８】
ダミー信号光源２３１からのダミー光信号２３４は光信号２３５とは異なる波長に定められている。ダミー光信号２３４はダミー信号混合手段２３２によって、光信号２３５と混合されて光増幅器８２によって増幅される。その後、ダミー光信号２３４はダミー信号除去手段２３３によって除去される。波長多重化器（フィルタ）８３が十分な除去能力を備えている場合は、ダミー信号除去手段２３３は省略可能である。【０１４９】
光増幅器８２としてＣバンドのＥＤＦＡを用いた場合は、ダミー光信号２３４として、ＣＷＤＭ波長グリッドの１５７０ｎｍの波長の光源を用いることができる。また、光増幅器８２としてＬバンドのＥＤＦＡを用いた場合は、ダミー光信号２３４として、ＣＷＤＭ波長グリッドの１５５０ｎｍの波長の光源を用いることができる。あるいは、ＣＷＤＭ波長グリッドから選ばれた波長の光源を用いても良い。増幅すべき光信号２３５の波長帯域より僅かに外側の波長を選ぶのが好ましい。【０１５０】
ダミー信号混合手段２３２、あるいはダミー信号除去手段２３３としては誘電体薄膜型のフィルタデバイスを用いることができる。ダミー信号混合手段２３２には誘電体薄膜型のスリーポートデバイスと呼ばれるフィルタデバイスを用いるのが好ましい。誘電体薄膜型のスリーポートデバイスは共通ポート、反射ポート、透過ポートの３つのポートを有している。誘電体薄膜型のスリーポートデバイスは、反射ポートと共通ポートの間の挿入損失が小さいので、光信号２３５が入射する側を反射ポート、光増幅器８２側を共通ポートとするのが好ましい。そして、ダミー信号光源２３１は誘電体薄膜型のスリーポートデバイスの透過ポートに接続する。【０１５１】
図２６は光信号２３５を光トランシーバの受信部８４で受信した場合の受信電力と誤り率の関係（ビットエラー特性）を示す。図２６に示すグラフのＸ軸は光信号入力ポート８１における光信号の強度を示している。単位はｄＢｍである。この単位（ｄＢｍ）は１ｍＷを基準としてデシベル表示したものであり、例えば、−３０ｄＢｍは０．００１ｍＷ（１μＷ）である。図２６に示すグラフのＹ軸は誤り率であり、対数表示されている。光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ、ＰＲＢＳ＝２２３−１の擬似乱数符号を用いて計測している。【０１５２】
図２６には２本の直線が示されている。ひとつはダミー光信号２３４を加えない場合であり、もうひとつはダミー光信号２３４を−１１．１ｄＢｍ（０．０７８ｍＷ）加えた場合である。図２６に示す通り、ダミー光信号２３４を加えた方がグラフの直線が左側に存在する。これは、ダミー光信号２３４を加えた方が高い感度が得られることを示している。なお、光増幅器８２は利得一定モードに設定され、設定されている利得は３０ｄＢ（１０００倍）である。【０１５３】
図２６からわかるようにダミー光信号２３４が加えられていない場合の受信感度は−３４ｄＢｍ（誤り率１０−１２で規定）であった。一方、ダミー光信号２３４を−１１．１ｄＢｍ加えた場合の受信感度は−３４．５ｄＢｍであった。また、誤り率が１０−５で受信感度を規定すると、ダミー光信号２３４が加えられていない場合の受信感度は−３７．０ｄＢｍ（誤り率１０−５）であるのに対し、ダミー光信号２３４を−１１．１ｄＢｍ加えた場合の受信感度は−３９．０ｄＢｍ（誤り率１０−５）であった。【０１５４】
フォワードエラーコレクション（ＦＥＣ）と呼ばれる誤り訂正技術を用いた場合、誤り率１０−５の信号を誤り率１０−１５まで低減することができる。したがって、フォワードエラーコレクションを用いる場合は誤り率１０−５で受信感度を規定するほうが合理的である。図２６からわかるように、ダミー光信号２３４を加えた方が、そうでない場合に加えて、グラフの直線の傾きがなだらかになり、誤り率の大きな領域での受信感度が高くなることがわかる。したがって、ダミー光信号２３４を加えて、かつ、フォワードエラーコレクションを用いる構成は受信感度の実質的な高感度化に有利である。【０１５５】
なお、本発明の実施例１、２、３、４、５、６、及び７の光ファイバ伝送装置では、送信信号７がダミー光信号２３４の役割を果たすので、送信信号のレベルを適切に設定することにより、図２６のダミー信号ありの場合の受信特性を実現することができる。本発明の実施例１、２、３、４、５、６、及び７の光ファイバ伝送装置にさらにＦＥＣを組み合わせる構成は受信感度の実質的な高感度化に有利である。同様のことは実施例１３の１０Ｇ−ＰＯＮ用ＯＬＴにも当てはまる。【０１５６】
図２７に光増幅器８２をポンプ光一定制御モード（ポンプ光パワー＝２３ｍＷ）に設定した場合のビットエラーレート特性を示す。図２７には、比較用の利得一定制御モード（利得＝３０ｄＢ）の場合のビットエラーレート特性も併せて示す。この場合、ダミー光信号は加えていない。図２７より、利得一定制御に比べてポンプ光一定制御の方がグラフの直線の傾きが緩やかであり、誤り率が１０−５付近における感度が高いことがわかる。したがって、光増幅器８２をポンプ光一定制御モードに設定し、かつ、フォワードエラーコレクションを用いる構成は受信感度の実質的な高感度化に有利である。【０１５７】
図２８に光増幅器８２を出力一定制御モード（出力：Ｐｏ＝０ｄＢｍ）に設定した場合のビットエラー特性を示す。図２８には、比較用の利得一定制御モード（利得＝３０ｄＢ）の場合のビットエラーレート特性も併せて示す。この場合、ダミー光信号は加えていない。図２８より、利得一定制御に比べて出力光一定制御の方がグラフの直線の傾きが緩やかであり、誤り率が１０−５付近における感度が高いことがわかる。したがって、光増幅器８２を出力一定制御モードに設定し、かつ、フォワードエラーコレクションを用いる構成は受信感度の実質的な高感度化に有利である。【０１５８】
本実施例においては光増幅器８２としてはＣバンドのＥＤＦＡを用いたが、他の光増幅器を用いても良い。例えば、ＬバンドのＥＤＦＡ、ラマン光増幅器、半導体レーザ光増幅器などである。ダミー光信号をプリアンプ動作する光増幅器に加えることによって、光増幅器の雑音特性を制御することは他の光増幅器においても成り立つと考えられるからである。
【実施例２０】
【０１５９】
図２９、図３０、及び図３１を用いて本発明の実施例２０の光増幅器の動作パラメータ設定方法について説明する。実施例１９において説明したように光増幅器８２の動作モードを変更するとビットエラー特性に変化が生じる。動作モードのみならず、各動作パラメータ、例えば、設定利得、設定出力、ダミー光信号強度などによって、ビットエラー特性は大きく変化する。【０１６０】
図２５の光ファイバ受信機において光信号２３５の強度を−３５ｄＢｍに固定して、光増幅器のポンプ光パワーを変えた場合のビットエラー率の変化のグラフを図２９（実線の曲線）に示す。ポンプ光強度の変化に対してある値（約２１．６ｍＷ）でビットエラー率が最小になることがわかる。なお、光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ、ＰＲＢＳ＝２２３−１の擬似乱数符号を用いて計測している。特に断りの無い限り、本実施例においてはビットエラー試験のパラメータは上記の値を用いている。なお、この場合、ダミー光信号２３４は加えていない。【０１６１】
ビットエラー率が最小になる値を中心としてある範囲内にポンプ光強度を設定することが実用的である。一例として、最小のビットエラー率より誤り率にして０．５桁（倍率にして約３．１６倍）大きい範囲内に設定する方法がある。図２６のダミー信号なしの場合の直線を見ると、受信感度１ｄＢの変化につき誤り率は約２桁変化している。したがって、誤り率の変化を０．５桁に抑えると受信感度換算で最良の受信感度から約０．２５ｄＢ以内の範囲に収まることになる。この範囲を図２９に示す。この設定方法は最良の受信感度を得ることを目的とする場合に適している。【０１６２】
各ポンプ光パワーに対応する利得は容易に計測することができるので、図２９のグラフのＸ軸を利得に書き換えることができる。このようにしてＸ軸に利得、Ｙ軸にビットエラー率を示したのが図３０に示すグラフである。最高の受信感度を示す設定利得（約２３．６ｄＢ）があることが、図３０からわかる。【０１６３】
図２９に示したポンプ光強度の設定範囲では、最良の受信感度が得られる反面、利得の可変範囲が小さいという問題もあった。図３０は最良の受信感度が得られる利得（ポンプ光強度）から一桁大きな誤り率の範囲内に利得（ポンプ光強度）設定する方法を示している。約１０ｄＢの利得可変範囲が得られながら、受信感度は最良の値から０．５ｄＢ以内に収まるため、実用的な設定方法である。【０１６４】
図３０において示した最良の受信感度を示す利得２３．６ｄＢは、光増幅器８２の出力から狭帯域フィルタによって信号光のみを取り出して計測した値から計算された利得である。実施例８で述べたように、狭帯域フィルタを通さない場合にはＡＳＥ光強度の方が信号光強度よりも６ｄＢ近く大きい。光増幅器８２を利得一定制御モードで動作させる場合、内臓の出力光モニターは信号光とＡＳＥ光の総和を検出してしまうため、増幅度に誤差が生じる。図２６、２７、２８において利得一定制御モードで利得を３０ｄＢに設定しているが、この３０ｄＢというのは誤差を含んだ値である。【０１６５】
最良の受信感度を示す利得２３．６ｄＢにＡＳＥ光強度が６ｄＢ強いことを考慮すると、光増幅器８２を見かけ上３０ｄＢに設定すると、最良の受信感度が得られる動作条件となる。したがって、図２６、２７、２８において利得一定制御モードで利得を３０ｄＢに設定しているのは図３０から割り出された２３．６ｄＢにＡＳＥ光による誤差を補正して値を用いている、ということである。このＡＳＥ光による誤差は動作条件によっては１０ｄＢ以上の達することが計測されている。【０１６６】
また、図２９の特性から図２７の結果をある程度説明できる。図２９のグラフからわかるように、ポンプ光が減少すると誤り率が増加する。利得一定制御モードでは入力の光信号強度が減少すると、それに応じてポンプ光を減少させる動作をすることになるので、入力信号光の強度減少に対して速やかに誤り率が増加することになる。一方、ポンプ光一定モードではそのようなことはないため、誤り率の増加が緩やかになるのである。【０１６７】
図２８の出力一定制御モードでは、入力の光信号がある程度以下に減少すると、出力光強度はＡＳＥが支配的になるために、実質的にポンプ光一定制御モードと同等の動作をしていると考えられる。そのため、図２８に示したような特性が得られると解釈することができる。【０１６８】
図２９の結果は図２６の結果も説明することができる。図２９のグラフの意味するところは、ポンプ光強度（光増幅器の励起状態）と負荷（入力信号強度）によって受信感度特性が変化すると言うことである。実施例１９ではダミー光信号を加えることによって負荷状態を変えている。これによって、より良い受信感度特性の状態を得られることができているのである。実験結果からは高ポンプ光強度、高負荷の場合に良好な受信感度特性が存在していることが示唆されている。【０１６９】
以上は、光信号２３５が１チャネルの光信号からなりその強度が−３５ｄＢｍの場合についての値であった。光信号が多チャネルから成り立つ場合は、図２９の点線の曲線のようにその特性は１チャネルの場合とは異なる。また、光信号強度が異なる場合も曲線は変化する。即ち、光増幅器に加わる負荷によってビットエラー特性が変化するのである。【０１７０】
多チャネルからなる光信号による負荷条件は図２５の構成でダミー光信号２３４の光量を変えることによって容易にシミュレートすることができる。ビットエラーレートを測定するために光信号２３５は所定のレベル（例えば−３５ｄＢｍ）に設定する必要がある。ダミー光信号を−２５ｄＢｍに設定すれば、−３５ｄＢｍの光信号が概略１０波長分束ねられて光増幅器８２に加えられた負荷条件を実現することができる。【０１７１】
図３１はダミー光信号の光量を変えた場合の誤り率特性を示すグラフの一例である。横軸はダミー光信号２３４と光信号２３５のパワーの総和、縦軸は光信号２３５についての誤り率値である。ポンプ光強度は４７．５ｍＷに固定してある。また光信号２３５の強度も−３７ｄＢｍに固定してある。図３１から、ダミー光信号−２０ｄＢｍ前後でビットエラー率が最小値を示していることがわかる。この最良の誤り率を与えるダミー光信号の強度を中心にして、誤り率が１桁増加で収まる範囲内に負荷条件を設定することが好ましい。また、特に好ましくは誤り率の増加が０．５桁の増加の範囲に収まる範囲である。【０１７２】
以上のようにして、所望の負荷特性を光増幅器に与えて、ポンプ光パワーを変化させてビットエラー特性の変化を計測すれば、誤り率が最小（受信感度が最良）となる動作点を割り出すことができる。【０１７３】
ダミー光信号を加えない場合において、最良の受信感度を与えるポンプ光パワーの時の利得、出力などは容易に計測できるので、ポンプ光パワーから逆算した利得や出力などを利得一定制御モードの設定利得や、出力一定制御モードの設定出力とすることができる。最良の受信感度が得られる動作点から誤り率が０．５桁上昇する範囲内に設定すれば最良の受信感度が得られる動作範囲となる。また、最良の受信感度が得られる動作点から誤り率が１桁上昇する範囲内に設定すれば、良好な受信感度を維持しながら、利得や出力の設定可能範囲を比較的広く取ることができる。【０１７４】
ダミー光信号を加える場合においても、最良の受信感度を与える負荷条件における利得などは容易に計測することができる。後述の利得クランプ型光増幅器の利得を、上記のようにして得られた利得に設定することができる。【０１７５】
本実施例においては、ＣバンドのＥＤＦＡである光増幅器８２についての最良受信感度特性を割り出しているが、他のタイプの光増幅器、例えば、ＬバンドのＥＤＦＡ、ラマン光増幅器、半導体レーザ光増幅器などに対しても、本実施例の光増幅器の動作パラメータ設定方法は適用可能である。光増幅器の受信感度特性が励起状態と負荷によって変化することは、他のタイプの光増幅器においても起きることが考えられるからである。例えば、半導体レーザ光増幅器では、ポンプ光パワーにかえて駆動電流を横軸に取って、図２９、図３０、あるいは図３１と同様のグラフを描いて、最適動作点を求めれば良い。
【実施例２１】
【０１７６】
図３２に本発明の実施例２１の光増幅器２５０を示す。この光増幅器２５０はダミー光信号を内部で生成する機構を設けることによって、プリアンプ動作時に良好な受信特性が得られることを目的としている。光増幅器２５０は光増幅器モジュール２５１、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２、２５３、及び光アッテネータ２５４を備えている。光増幅器モジュール２５１は光アイソレータ２５５、励起光結合器２５６、エルビウムドープ光ファイバ２５７、光アイソレータ２５８、及び励起光源２５９を備えている。【０１７７】
図３３に誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２の構造を示す。レンズ２７１、誘電体薄膜フィルタ２７２、レンズ２７３、共通ポート（光ファイバ）Ｃ、反射ポート（光ファイバ）Ｒ、及び透過ポート（光ファイバ）Ｐを備えている。共通ポートＣからの光はレンズ２７１を経て誘電体薄膜フィルタ２７２で特定の波長だけが透過されて透過ポートＰへと導かれる。誘電体薄膜フィルタ２７２の透過波長以外の光は反射されて反射ポートＲへと導かれる。誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３も同様の構造を備えている。また、実施例１９において示したダミー信号混合手段２３２も同様の構造を備えている。【０１７８】
図３３に示した誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２においては、共通ポートＣと透過ポートＰの間の挿入損失は０．６ｄＢから０．８ｄＢ程度である。また、共通ポートＣと反射ポートＲの間の挿入損失は０．２ｄＢから０．３ｄＢ程度である。共通ポートＣと反射ポートＲの間の挿入損失の方が、共通ポートＣと透過ポートＰの間の挿入損失より小さい。【０１７９】
図３２において、入力光信号２６１は誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２の反射ポート、共通ポートを経て光増幅器モジュール２５１へと入力する。誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２の透過波長は後述するダミー光信号２６３の波長と一致していて、入力光信号２６１とは異なる波長に設定されている。増幅された光信号は出力光信号２６２として光増幅器モジュール２５１から出力され、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３の共通ポート、反射ポートを経て外部へ出力される。誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３の透過波長は誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２の透過波長と略一致している。【０１８０】
誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２及び２５３はＬバンドの１００ＧＨｚグリッドより選ばれた波長などを用いることができる。誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２及び２５３は狭帯域の単一の波長のみを透過する。【０１８１】
誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２、光増幅器モジュール２５１、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３、光アッテネータ２５４は閉ループを形成していてダミー光信号２６３を発振によって生成する。ダミー光信号２６３は光増幅器モジュール２５１のＡＳＥ光の中から誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３によって特定波長だけが抜き出され、光アッテネータ２５４で減衰して誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２を経て、光増幅器モジュール２５１に入力後、増幅されて誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３へと導かれる。以下、抜き出された光は閉ループを循環してダミー光信号２６３を生成するのである。【０１８２】
誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２、光増幅器モジュール２５１、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５３、光アッテネータ２５４からなる閉ループのループゲインが１になる条件でダミー光信号２６３の発振が生じる。入力光信号２６１が増加すると生成されるダミー光信号２６３の強度が減少して閉ループのループゲインが１になるように保たれる。また、入力光信号２６１が減少すると生成されるダミー光信号２６３の強度が増加して、やはり閉ループのループゲインが１に保たれる【０１８３】
この結果、光増幅器モジュール２５１の利得は閉ループのループゲインが１になる条件に対応して固定されてしまう。すなわち、光増幅器モジュール２５１の利得は概略光アッテネータ２５４の減衰量の逆数に等しくなる。一般に、上記のように発振機構を組み合わせて利得を固定する光増幅器を利得クランプ型の光増幅器と呼ぶ。【０１８４】
光アッテネータ２５４としては固定型の光アッテネータを用いることもできるし、可変型の光アッテネータ（ＶＯＡ）を用いることもできる。また、電子的に減衰量を可変制御できる光アッテネータ（ＥＶＯＡ）を用いることもできる。可変型の光アッテネータを用いることによって、光増幅器２５０の利得制御を行うことができる。【０１８５】
参照番号２５３としては誘電体薄膜型スリーポートデバイスに代えて、光ファイバカプラなどの光分岐手段を用いることもできる。この場合、出力光信号２６２とダミー光信号２６３が混合して光アッテネータ２５４へと入力するが、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２によってフィルタされて光増幅器モジュール２５１にはダミー光信号のみが入力するので、実質的な動作は変わらない。光ファイバカプラは安価であると言う利点がある。【０１８６】
ただし、参照番号２５３として光ファイバカプラを用いた場合は、光出力信号２６２とダミー光信号２６３が混合して出力されるので、光増幅器２５０の後段にダミー光信号２６３の除去手段を設ける必要がある。例えば、後述の光ファイバ受信機２８０では、利得クランプ型光増幅器２８１の出力側に波長多重化器８３が設けられており、波長多重化器８３がダミー光信号の除去手段として機能する。【０１８７】
図３４に本実施例の光ファイバ受信機２８０の構成を示す。光ファイバ受信機２８０は実施例１９において図２５で示した光ファイバ受信機２３０のダミー信号光源２３１、ダミー信号混合手段２３２、光増幅器８２、及び、ダミー信号除去手段２３３を利得クランプ型光増幅器２８１に置き換えた構成である。光ファイバ受信機２８０は、利得クランプ型の光増幅器２８１、波長多重化器８３、光トランシーバの受信部８４、及びＦＥＣ（フォワードエラーコレクション）デコーダを備えている。利得クランプ型光増幅器２８１としては、図３２に示した利得クランプ型光増幅器２５０などを好もしく用いることができる。【０１８８】
光ファイバ受信機２８０において、プリアンプ動作する光増幅器として利得クランプ型の光増幅器２８１を用いることによってダミー光信号を内部生成させることができる。その結果、光増幅器に与える負荷を制御できるので、最適な受信感度特性に光増幅器を設定することが可能となるのである。光増幅器の受信感度特性が、光増幅器の励起状態と負荷によって変化することは実施例２０で述べた通りである。【０１８９】
利得クランプ型光増幅器２８１として、光増幅器２５０を用いた場合、光ファイバ受信機２８０は入力光信号の強度変化に対して、ダミー光信号の生成量が自動的に変化して、常に略一定の負荷を光増幅器モジュール２５１に与えるので、最適受信感度状態を保つのが容易であるという利点がある。図２５で示した光ファイバ受信機２３０では、入力光信号強度の変化に応じてダミー信号光源２３１の考量を制御する機構を別途設けなくてはならない。【０１９０】
実施例２０に示した動作パラメータ設定方法を光増幅器２５０に適用することができる。光増幅モジュール２５１のポンプ光強度を一定に保ち、また、入力光信号２６１を一定に保ち、光アッテネータ２５４の減衰量を変化させていく。すると、光増幅器２５０の利得は、概略、光アッテネータ２５４の減衰量の逆数になるので、横軸が利得で縦軸が誤り率であるグラフが描けることになる。すなわち、図３０に相当するグラフが直接描けるわけである。ポンプ光強度を変えて、図３０に相当するグラフを複数描き、最適動作条件を求めると更に良い。【０１９１】
なお、図３４において利得クランプ型の光増幅器２８１として、図３２に示した利得クランプ型の光増幅器２５０を用いたが、他の方式の利得クランプ型の光増幅器をプリアンプ動作する光増幅器として用いても良い。利得クランプ型の光増幅器２５０は光増幅器モジュール２５１にリング状の光回路を外付けしているが、光増幅器モジュール２５１内にＦＢＧ（ファイバーブラッググレーティング）を設けて共振回路を構成するなどしても良い。
【実施例２２】
【０１９２】
図３５に本発明の実施例２２の光増幅器３００を示す。実施例２１の光増幅器２５０は光増幅器モジュール２５１に外付けする形で誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２、２５３、及び光アッテネータ２５４を設けて利得クランプ型の光増幅器を構成していた。これに対して、本実施例の光増幅器３００は光アイソレータ２５５とエルビウムドープ光ファイバ２５７の間に誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１を設けている。誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１はエッジフィルタ型のフィルタデバイスであり、ある波長より短い波長を透過、長い波長を反射する特性を有している。また、励起光結合器２５６を光アッテネータ２５４と誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１との間に設けている。【０１９３】
誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１は、例えば１５２５ｎｍより短い波長を透過し、１５２５ｎｍより長い波長を反射する。このため、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１は、ＥＤＦＡの励起波長である９８０ｎｍあるいは１４８０ｎｍの波長を透過する。また、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０９の透過波長をＳバンド（概略１４６０−１５３０ｎｍ）のＤＷＤＭグリッドから選ばれた波長を用いることによって、例えば１５２０ｎｍ前後のダミー光信号を生成することができる。誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０９は狭帯域の単一の波長のみを透過するフィルタデバイスである。【０１９４】
図３５に示すように、誘電体薄膜膜型スリーポートデバイス３０１、エルビウムドープ光ファイバ２５７、光アイソレータ２５８、誘電体薄膜膜型スリーポートデバイス３０９、光アッテネータ２５４は閉ループを形成していて、このループによってダミー光信号２６３の発振を行う。ただし、ダミー光信号２６３は実施例２１ではＬバンドのグリッドより選ばれた波長であったが、本実施例ではＳバンドのグリッドより選ばれた波長である点が異なる。【０１９５】
励起光源２５９からのポンプ光は励起光結合器２５６、誘電体薄膜膜型スリーポートデバイス３０１を経てエルビウムドープ光ファイバに加えられる。励起されたエルビウムドープ光ファイバは入力光信号２６１を増幅して出力光信号２６２として出力する。同時に、ダミー光信号２６３を発振によって生成する。【０１９６】
図３２に示した光増幅器２５０では利得を生じる媒体であるエルビウムドープ光ファイバ２５７の前に誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２、光アイソレータ２５５、及び励起光結合器２５６が挿入されていた。これに対して、図３４の光増幅器３００では、光アイソレータ２５５及び誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０１が挿入されているのみである。したがって、励起光結合器２５６の挿入損失だけ入力光信号の減衰が少なくて済み、受信感度特性を向上させることができる。【０１９７】
増幅された光信号は、信号光透過フィルタ３１０、利得平坦化フィルタ３１２、第一のパワーモニタタップ３０２、可変光アッテネータ３０４、第二のパワーモニタタップ３０５を経て出力光信号２６２として出力される。第一のパワーモニタタップ３０２には第一のパワーモニタ３０３が、第二のパワーモニタタップ３０５には第二のパワーモニタ３０６がそれぞれ接続されている。第一のパワーモニタ３０３と第二のパワーモニタ３０６は制御機構３０７へと接続されている。は制御機構３０７には可変光アッテネータ３０４が接続されている。制御機構３０７には制御ポート３０８が設けられ外部との信号のやり取りがこのポートを介して行われる。【０１９８】
信号光透過フィルタ３１０は励起光やダミー光信号を除去し、信号光のみを第一のパワーモニタタップ３０２へと送る。利得平坦化フィルタ３１２は信号光の帯域内の増幅度が平坦になるように補正を行う。誘電体薄膜型スリーポートデバイス３０９はダミー光信号をある程度除去できるので、信号光透過フィルタ３１０は省略しても良い。増幅する光信号の波長数によっては利得平坦化フィルタ３１２も省略可能である。【０１９９】
第一のパワーモニタ３０３は増幅された信号光の強度を測定することができる。その結果は制御機構３０７へと伝えられる。利得クランプ光増幅部３１１では利得が一定に固定されているので、第一のパワーモニタ３０３の計測結果から入力光信号２６１の強度を逆算することが可能である。制御機構３０７はこの逆算を行って得られた入力信号強度を、制御ポート３０８を介して外部へ報告する。従来の光増幅器では光信号の入力側にパワーモニタタップ及びパワーモニタを設けていたが、この構成では、入力側のパワーモニタタップによって受診光信号が減衰し、受信感度特性が悪化してしまう。本実施例では、利得クランプ型増幅器は利得が固定されていることを利用して、出力側のパワーを計測してその値から逆算して入力光信号強度を求めることによって、従来のような受信感度特性の悪化が生じることを防いでいる。【０２００】
制御機構３０７は可変光アッテネータ３０４を制御して出力信号光２６１の強度を制御する。第二のパワーモニタ３０６の計測結果に応じて、可変光アッテネータ３０４を制御することによって目標値に出力光強度を設定することができる。前述のように最良の受信特性を与える動作点は固定されてしまっているので、ポンプ光を変えて利得を制御すると受信感度特性が悪化してしまう。このため、利得クランプ光増幅部３１１は最良の受信感度特性の動作点に動作パラメータを固定し、出力光強度制御は可変光アッテネータ３０４によって行うようにした。これによって、最良の受信感度特性を維持しながら光トランシーバの受光デバイスの過大入力を防止することが可能となる。【０２０１】
なお、光アッテネータ２５４として可変光アッテネータを用いて、制御機構３０７によって、励起光源２５９及び光アッテネータ２５４を制御するようにすることもできる。これによって、利得クランプ光増幅部３１１の諸パラメータを様々に変化させるようにすることができる。【０２０２】
光増幅器３００は、図３４における利得クランプ型光増幅器２８１として用いることができる。また、光増幅器３００の後にさらにポストアンプ型の光増幅器を接続しても良い。ポストアンプ型の光増幅器、ポンプ光を制御して利得制御などを行う通常の光増幅器であっても、また、利得クランプ型の光増幅器であっても良い。光増幅器３００は高い受信感度を得やすいので、プリアンプとしての用途に適している。
【実施例２３】
【０２０３】
図３６に本発明の実施例２３の光増幅器３２０を示す。光増幅器３２０は第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２、励起光源３２３、光アイソレータ３２４、３２５、３２６、光ファイバカプラ３２７、ＷＤＭ型光ファイバカプラ３２８、及び３２９を備えている。光増幅器３２０は入力ポート３３２、及び出力ポート３３３を備えている。【０２０４】
光信号３３０は図３６において実線の矢印で示されている。また、ポンプ光３３１は図３６において破線の矢印で示されている。ポンプ光３３１は光ファイバカプラ３２７で分岐した後、ＷＤＭ型光ファイバカプラ３２８を経て第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１を励起する。また、光ファイバカプラ３２７で分岐したもう一方のポンプ光はＷＤＭ型光ファイバカプラ３２９を経て第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２を励起する。【０２０５】
第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１においては信号光３３０とポンプ光３３１は方向が反対になっている。これに対して、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２においては、信号光３３０とポンプ光３３１は同方向となっている。【０２０６】
光アイソレータ３２４は入力ポート３３２と第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１の間に設けられている。光アイソレータ３２５はふたつのＷＤＭ型光ファイバカプラ３２８と３２９の間に設けられている。光アイソレータ３２６は第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２と出力ポート３３３の間に設けられている。【０２０７】
エルビウムドープ光ファイバ増幅器においてポンプ光と信号光が同方向であるような励起方式を前方向励起、ポンプ光と信号光が反対方向であるような励起方式を後方励起と呼ぶ。一般に前方励起は低い雑音指数が得られることが知られている。これは、光増幅器の入力部分でポンプ光強度が強いため、光増幅器の入力部分での単位長さ当たりの利得が高いためである。一方、後方励起では光増幅器の入力部分にポンプ光がたどり着くまでにポンプ光が減衰してしまうために、光増幅器の入力部分での単位長さ当たりの利得が低く、雑音指数が悪化するとされている。一方、前方励起ではポンプ光をエルビウムドープ光ファイバに結合させるＷＤＭ型光ファイバカプラなどのポンプ光結合手段が光増幅器の入力部分に設けられているために、このポンプ光結合手段の挿入損失分だけ雑音指数が悪化する。【０２０８】
図３６の光増幅器３２０では、第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１においては後方励起となっている。しかしながら、第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１のエルビウムドープ濃度を低くすることによって、ポンプ光が減衰することを防いでいる。このようにすると、第一のエルビウムドープ光ファイバによって得られる利得はあまり大きく取れないために、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２を設けて利得を稼いでいる。第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２のエルビウムドープ濃度は第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１のエルビウムドープ濃度より高い値のものを用いている。上記の構成によれば、ポンプ光結合手段を入力側に置くことによって生じる雑音指数の悪化を防ぎつつ、後方励起を行うことによる雑音指数の悪化も同時に防ぐことができる。【０２０９】
第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１のエルビウムドープ量は波長１５３０ｎｍ前後におけるピーク吸収率に換算して０．５ｄＢ／ｍないし２．０ｄＢ／ｍの範囲であり、特に好ましく１．０ｄＢ／ｍ±０．３ｄＢ／ｍの範囲である。第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１の長さは１０ｍないし３０ｍの範囲であることが好ましい。第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２のエルビウムドープ量は波長１５３０ｎｍ前後におけるピーク吸収率に換算して２．２ｄＢ／ｍないし４．５ｄＢ／ｍが好ましい。第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２の長さは１０ｍないし３０ｍの範囲であることが好ましい。また、励起光源３２３は波長９８０ｎｍであることが好ましい。【０２１０】
また別の実装形態として、図３６の光増幅器３２０において、第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１の長さを短くすることによってポンプ光結合手段を入力側に置くことによって生じる雑音指数の悪化を防ぎつつ、後方励起を行うことによる雑音指数の悪化も同時に防ぐこともできる。第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１のエルビウムドープ量は波長１５３０ｎｍ前後におけるピーク吸収率に換算して２．２ｄＢ／ｍないし４．５ｄＢ／ｍの範囲である場合に、その長さは２ｍから１０ｍの範囲であることが好ましく、特に３ｍから７ｍの範囲であることが好ましい。一方、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２の長さは１０ｍないし３０ｍの範囲であることが好ましい。この場合、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２のエルビウムドープ量も、波長１５３０ｎｍ前後におけるピーク吸収率に換算して２．２ｄＢ／ｍないし４．５ｄＢ／ｍの範囲である。【０２１１】
図３６の光増幅器３２０はプリアンプ動作の光増幅器に適している。例えば、図１０に示した光ファイバ受信装置８０の光増幅器８２として用いることができる。図２５に示した光ファイバ受信装置２３０の光増幅器８２として用いることもできる。また、図３２に示した利得クランプ型光増幅器２５０の光増幅器モジュール２５１に変えて光増幅器３２０を用いても良い。【０２１２】
図３７に光増幅器３２０の変形例である光増幅器３４０を示す。第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１と光アイソレータ３２４の間に誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４１を設けている。また、第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１とＷＤＭ型光ファイバカプラ３２８の間に誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４２を設けている。そして、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４１と３４２の間に光アッテネータ３４３が設けられている。第一のエルビウムドープ光ファイバ３２１、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４１、３４２、及び光アッテネータ３４３によって閉ループを形成している。この閉ループによって、前述の利得クランプを実現している。【０２１３】
また、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２とＷＤＭ型光ファイバカプラ３２９の間に誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４４を設けている。また、第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２と光アイソレータ３２６の間に誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４５を設けている。そして、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４４と３４５の間に光アッテネータ３４６が設けられている。第二のエルビウムドープ光ファイバ３２２、誘電体薄膜型スリーポートデバイス３４４、３４５、及び光アッテネータ３４６によって閉ループを形成している。この閉ループによって、前述の利得クランプを実現している。【０２１４】
図３７に示した光増幅器３４０は、２ステージ型の光増幅器であり、第一ステージの光増幅部も第二ステージの光増幅部も利得クランプされている。このため、入力光信号強度の変化、あるいは入力光信号のチャネル数変化が生じても常に良好な受信感度特性を維持することができる。
【実施例２４】
【０２１５】
図３８に本発明の実施例２４の光増幅器３７０を示す。利得クランプを、ＦＢＧ（ファイバーブラッググレーティング）を用いて実現したことが本実施例の特徴である。【０２１６】
光増幅器３７０は第一の光アイソレータ３５３、ＷＤＭ型光ファイバカプラ３５４、励起光源３５５、第一のＦＢＧ３５６、エルビウムドープ光ファイバ３５７、光ファイバカプラ３５８、及び、第二の光アイソレータ３５９、光アッテネータ３６０、第二のＦＢＧ３６１から成る。【０２１７】
励起光源３５５からのポンプ光はポンプ光結合手段であるＷＤＭ型光ファイバカプラ３５４を経てエルビウムドープ光ファイバ３５７を励起する。光増幅器３７０をの入力ポート３５１から入力した光信号は、第一の光アイソレータ３５３、ＷＤＭ型光ファイバカプラ３５４、第一のＦＢＧ３５６を経てエルビウムドープ光ファイバ３５７によって増幅された後、光ファイバカプラ３５８、及び、第二の光アイソレータ３５９を経た後、出力ポート３５２へ出力される。【０２１８】
第一のＦＢＧ３５６及び第二のＦＢＧ３６１は光信号を透過し、ダミー光信号波長のみを反射する。このため、第一のＦＢＧ３５６、エルビウムドープ光ファイバ３５７、光ファイバカプラ３５８、光アッテネータ３６０、及び、第二のＦＢＧ３６１からなる光回路で発振が生じる。この結果、前述の利得クランプ型の光増幅が実現されている。本実施例では、光ファイバカプラ３５８によってダミー光信号の光路を分岐している。これによって光アッテネータ３６０によりループゲインを任意の値に制御することが可能となっている。
【実施例２５】
【０２１９】
図３９に本発明の実施例２５の光中継増幅器３８０を示す。光中継増幅器３８０は、入力ポート３８１、光プリアンプ３８３、フィルタ３８４、光ポストアンプ３８５、及び出力ポート３８２を備えている。入力ポート３８１から入力した光信号は光プリアンプ３８３で増幅された後、フィルタ３８４でフィルタリングされた後、光ポストアンプ３８５で増幅されて、出力ポート３８２から出力される。【０２２０】
光プリアンプ３８３は内部にダミー光信号生成手段を備えている。ダミー光信号生成手段としては実施例１９の光ファイバ受信装置２３０において示したように独立したダミー光信号光源を備えていても良いし、実施例２１、２２、２３、及び２４に示した利得クランプ型の光増幅器のようにダミー光信号の発振機構を備えていても良い。【０２２１】
ダミー光信号生成手段を内部に備えた光増幅器を光プリアンプ３８３として用いることによって、光中継増幅器３８０の最小受信感度が向上すると共に、チャネル数が変化しても高い受信感度を維持することが可能となる。【０２２２】
また、前にも述べたようにエルビウムドープファイバ光増幅器をプリアンプとして用い、１チャネルだけの光信号を増幅した場合、プリアンプの出力はその大半がＡＳＥ光に占められている。例えば、ＡＳＥ光強度０ｄＢｍに対して光信号強度が−１０ｄＢｍというように、ＡＳＥ光強度が１０倍も優る場合がある。このような光プリアンプの出力をそのまま光ポストアンプに送ると、光ポストアンプの出力も同様に大半がＡＳＥ光で占められることになるので効率的でない。このため、本実施例では、フィルタ３８４は用いるチャネルの光信号のみを透過する構成とした。これによって、ＡＳＥ光は除去され、光ポストアンプの出力は光信号がその出力パワーの主要部を占めることとなる。この効果は、チャネル数（波長数）が少ない時に特に顕著となる。
【実施例２６】
【０２２３】
図４０に本発明の実施例２６の再構築可能な光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０を示す。光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０は入力ポート３９１、光プリアンプ３９３、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３９４、波長可変型ラインカード３９５、光信号結合手段３９６、光ポストアンプ３９７、出力ポート３９２を備えている。図４０にはひとつの波長可変型ラインカードを示したが、複数の波長可変型ラインカードを備えていても良い。【０２２４】
入力ポートから入力した光信号は複数の波長の光信号からなり、光プリアンプ３９３で増幅された後、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３９４、光信号結合手段３９６、光ポストアンプ３９７を経て、出力ポート３９２へと送られる。光信号の内、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３９４によって選ばれたある波長の光信号は波長可変型ラインカード３９５へと送られる。また、波長可変型ラインカード３９５からの光信号は光信号結合手段３９６によって結合されて、ポストアンプ３９７を経て、出力ポート３９２へと送られる。この構成によってアッドドロップされる光信号の波長を波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３９４によって変えることができる。この結果、再構築可能な光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）が実現されている。【０２２５】
光プリアンプ３９３は、内部にダミー光信号生成手段を備えている。ダミー光信号生成手段としては実施例１９の光ファイバ受信装置２３０において示したように独立したダミー光信号光源を備えていても良いし、実施例２１、２２、２３、及び２４に示した利得クランプ型の光増幅器のようにダミー光信号の発振機構を備えていても良い。【０２２６】
ダミー光信号生成手段を内部に備えた光増幅器を光プリアンプ３９３として用いることによって、光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０の最小受信感度が向上すると共に、チャネル数が変化しても高い受信感度を維持することが可能となる。【０２２７】
波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３９４は特定の波長チャネルのみを選択して透過する機能も有しているので、第２５実施例におけるフィルタ３８４と同等の機能を果たすことができる。このため、光プリアンプ３９３の出力に含まれるＡＳＥ光を除去して、光ポストアンプ３９７を効率的に動作させることもできる。
【実施例２７】
【０２２８】
図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、及び図４６を用いて本発明の実施例２７の光増幅器の動作パラメータ設定方法について説明する。本実施例は実施例２０において説明した光増幅器の動作パラメータ設定方法を改良したものである。【０２２９】
実施例２０で、受信光信号強度を固定した状態で誤り率を計測して、Ｘ軸にポンプ光強度、Ｙ軸に誤り率を取ったグラフを描いて光増幅器のパラメータ設定を行った。これに対して、本実施例では、各ポンプ光強度に対してビットエラー曲線を計測する。そして、ビットエラー曲線から、所定の誤り率、例えば１０−１２、における受信感度を求める。そして、ポンプ光強度をＸ軸、求められた受信感度をＹ軸としたグラフを描いてパラメータ設定を行うのである。【０２３０】
本実施例のパラメータ設定方法は、実施例２０に比べて、より高精度に動作パラメータ設定を行える利点がある。ただし、計測にはより多くの労力が必要となってしまう。このことから、本実施例の動作パラメータ設定方法は、設計段階において光増幅器の最適動作パラメータを求めるのに適している。また、実施例２０の方法は生産段階における動作パラメータ設定に適している。【０２３１】
図２５の光ファイバ受信機において光信号２３５の強度を変化させてビットエラーレート曲線を描いた結果を図４１及び図４２に示す。この場合、ダミー光信号２３４は加えていない。光増幅器８２はポンプ光強度一定モードで動作させた。ポンプ光強度を１０．６ｍＷから２２．９ｍＷまで変化させた場合のビットエラーレート曲線を図４１に示す。また、ポンプ光強度を２２．９ｍＷから１１５ｍＷまで変化させた場合のビットエラーレート曲線を図４２に示す。図４１、及び図４２の各ビットエラーレート曲線から感度（誤り率１０−１２で規定）が求められる。光信号の変調速度は９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ、ＰＲＢＳ＝２２３−１の擬似乱数符号を用いて計測している。【０２３２】
図４３は、Ｘ軸をポンプ光パワー、Ｙ軸を感度（誤り率１０−１２で規定）としたグラフである。感度はポンプ光パワーの関数であり、あるポンプ光パワーに対して最良となることがわかる。図４３において、最良の感度を示すポンプ光強度から、感度にして２ｄＢの範囲内に光増幅器８２を設定することが望ましい。この範囲を用いると、比較的良好な受信感度を有しつつポンプ光強度を比較的広い範囲に変えることができるので、利得一定モードや出力一定モードの場合に、利得や出力パワーを比較的自由に選べる利点がある。もちろん、ポンプ光一定モードに設定してこの範囲内に光増幅器を設定することもできる。【０２３３】
また、受信感度を重視する場合には、図４３において、最良の感度を示すポンプ光強度から、感度にして１ｄＢの範囲内に光増幅器８２を設定することが特に望ましい。この範囲に設定すると、光増幅器を利得一定動作や出力一定動作をさせた場合の利得や出力パワーなどのパラメータには制限が大きくなるが、高い受信感度が得られる。この範囲内においてポンプ光一定モードに設定することもできる。【０２３４】
上記において、感度を誤り率１０−１２における受信光強度としたが、別の誤り率を選ぶこともできる。例えば、ＦＥＣ（フォワードエラーコレクション）を用いた場合は１０−５の誤り率で感度を規定するほうが合理的である。伝送システムの設計上、必要とされる誤り率における感度を規定して、上記の動作パラメータ設定を行えば良いのである。【０２３５】
前にも述べたように、各ポンプ光パワーの時の小信号利得を測定することができるので、図４３のグラフのＸ軸を利得に書き換えることができる。図４４はＸ軸をポンプ光パワー、Ｙ軸を光入力信号が−３４ｄＢｍの時の小信号利得としたグラフである。このグラフの関係から換算してＸ軸に利得、Ｙ軸に感度（誤り率１０−１２で規定）を示したのが図４５に示すグラフである。【０２３６】
図４５において、最良の感度を示す小信号利得から、感度にして２ｄＢの範囲内に光増幅器８２を設定することが望ましい。また、図４５において、最良の感度を示す小信号利得から、感度にして１ｄＢの範囲内に光増幅器８２を設定することが特に望ましい。図４５を用いると、利得一定モードの時の動作パラメータ設定がより容易に行える。【０２３７】
光信号２３５のパワーを−３６．０ｄＢｍに固定した状態でダミー光信号２３４を変化させた場合の誤り率特性の変化を図４６に示す。図４６のＸ軸は光信号２３５とダミー光信号２３４の総和である。図４６のＹ軸は、増幅された光信号２３５の誤り率を計測した値である。曲線Ａはポンプ光パワーＰｐ＝２３．７ｍＷの時のカーブであり、曲線Ｂはポンプ光パワーＰｐ＝３０．９ｍＷの時のカーブであり、そして、曲線Ｃはポンプ光パワーＰｐ＝９５．１ｍＷの時のカーブである。【０２３８】
図４６からはポンプ光パワーによって、ダミー光信号に対する誤り率の変化の仕方が異なることがわかる。ポンプ光パワーＰｐ＝２３．７ｍＷの時（曲線Ａ）はダミー光信号の増加に対して速やかに誤り率が増大していく。一方、ポンプ光パワーＰｐ＝９５．１ｍＷの時（曲線Ｃ）は、曲線Ａとは対照的に、ダミー光信号の増加に対して誤り率が低下していく。ポンプ光パワーＰｐ＝３０．９ｍＷの時（曲線Ｂ）はダミー光信号と光信号の総和が−３６ｄＢｍから−２０ｄＢｍの比較的広い範囲に対して、誤り率がほとんど変化していない。【０２３９】
図４３に曲線Ａ、曲線Ｂ、及び、曲線Ｃに対応する動作条件をそれぞれＡ、Ｂ、及びＣで示した。図４３と図４６を比較するとわかるように、動作条件Ａは感度が高い値を示すが、ダミー光信号の増加に対して感度が劣化し易いことがわかる。動作点Ｂは比較的、良好な感度を維持しつつ、ダミー光信号の負荷に対しても誤り率が変化し難い。そして、動作点Ｃはダミー光信号の負荷が軽い時には誤り率が大きいが、ダミー光信号の負荷が重くなると誤り率特性が改善される。【０２４０】
以上のことから、波長多重された多チャネルの光信号を同時に増幅する場合は、最良の感度を示すポンプ光パワーよりもポンプ光パワーが大きい領域を用いる方が好ましいことがわかる。このような「多チャネル動作に好ましい動作範囲」を図４３及び図４５に示す。この「多チャネル動作に好ましい動作範囲」は下限が最良の感度を示すポンプ光パワーであり、上限は最良の感度から１ｄＢあるいは２ｄＢ劣化する範囲のポンプ光パワーをそれぞれ選ぶことができる。【０２４１】
上記の動作パラメータ設定方法は図１０に示した光ファイバ受信装置の光増幅器８２に適用することができる。光増幅器８２のポンプ光強度が図４３に示した、望ましい範囲、特に望ましい範囲、あるいは、多チャネルに適した範囲内のポンプ光強度に収まるように動作パラメータを設定すれば良い。【０２４２】
光増幅器８２をポンプ光一定モードで動作させる時は、図４３で決定された範囲のポンプ光パワーに設定すれば良い。光増幅器８２を利得一定モードで動作させる時は、図４５で決定された範囲の利得に設定すれば良い。ただし、利得一定モードではＡＳＥによる誤差を補正しなくてはならない。光増幅器８２を出力一定モードで動作させるときは、図４３で決定された範囲のポンプ光パワーから逆算して設定出力を決めれば良い。【０２４３】
入力光信号がゼロの時には、光増幅器の出力はＡＳＥ光が全光出力を占める。このため、出力一定モードで動作する光増幅器のポンプ光パワーは入力光信号がゼロの時が最大になることが多い。所定のポンプ光パワーに設定して、入力光信号がゼロの時の光増幅器の光出力を計測して、この値を光出力の設定とすれば良い。この場合、設定するポンプ光パワーの範囲を図４３で決定されたポンプ光パワーの範囲とする。【０２４４】
また、所定の入力光信号範囲、例えば−３４ｄＢｍから−１０ｄＢｍ、を決めておく。そして図４３から求められたポンプ光パワー（例えば３０ｍＷ）に設定した状態で最小入力の光信号（−３４ｄＢｍ）を入力した場合の全光出力を計測し、この値を出力一定制御の設定値とすることもできる。【０２４５】
図３９に示した光中継増幅器３８０は、ダミー光信号生成手段を備えた光プリアンプ３８３を備えていた。この光プリアンプ３８３に代えて通常の光増幅器を用いた場合に、上記の動作パラメータ設定方法を適用することができる。【０２４６】
図４０に示した再構築可能な光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０はダミー光信号生成手段を備えた光プリアンプ３９３を備えていた。この光プリアンプ３９３に代えて通常の光増幅器を用いた場合に、上記の動作パラメータ設定方法を適用することができる。
【実施例２８】
【０２４７】
図４７、図４８、図４９、及び図５０を用いて本発明の実施例２８の光増幅器の動作パラメータ設定方法について説明する。本実施例は実施例２７において説明した光増幅器の動作パラメータ設定方法を利得クランプ型の光増幅器に適用したものである。【０２４８】
図２５の光ファイバ受信機の光増幅器８２を図３２に示した利得クランプ型の光増幅器２５０に置き換えて、ビットエラー特性を測定した結果を図４７及び図４８に示す。ポンプ光パワーは１１５ｍＷに固定し、光アッテネータ２５４の光減衰量を変えて利得クランプ型光増幅器２５０の利得を変化させた。図４７は利得Ｇ＝１０ｄＢ、１２ｄＢ、１５ｄＢ、１８ｄＢ、２０ｄＢ、そして２２ｄＢの時のビットエラーレート曲線を示す。図４８は利得Ｇ＝２５ｄＢ、２７ｄＢ、２９ｄＢ、３１ｄＢ、そして３２ｄＢの時のビットエラーレート曲線を示す。ダミー光信号２３４は加えず、光信号２３５のみが加えられている。【０２４９】
図４７及び図４８から、それぞれの利得に対応する感度（誤り率１０−１２で規定）を求めた。図４９はＸ軸に利得Ｇを、Ｙ軸に利得Ｇに対応する感度を取ったグラフである。図４９からわかるように最良の感度を示す利得Ｇが存在することがわかる。図４９ではＧ＝２７ｄＢ付近である。最良の感度を示す利得Ｇはポンプ光パワーによって変化するので、ポンプ光パワーを変化させて図４９に相当するグラフを複数描いてさらに最良点を求めることもできる。【０２５０】
図４９に示すように、最良の感度から２ｄＢ悪化する範囲の利得の範囲に利得クランプ型光増幅器２５０の利得Ｇを設定することが望ましい。また、最良の感度から１ｄＢ悪化する範囲の利得の範囲に利得クランプ型光増幅器２５０の利得Ｇを設定することが特に望ましい。【０２５１】
図５０は利得クランプ型光増幅器２５０にさらにダミー光信号２３４を加えた時の誤り率特性を示すグラフである。図５０のＸ軸はダミー光信号と光信号の総和であり、縦軸は増幅された光信号２３５の誤り率を計測した結果である。利得クランプ動作の場合は、ダミー光信号の負荷に対して誤り率がほとんど変化しないことがわかる。なお、図５０には通常の光増幅器をポンプ光一定動作で動作させた場合の曲線も併せて示す。通常のポンプ光一定動作の光増幅器に比べて利得クランプ型光増幅器の誤り率の変化が小さいことがわかる。また、副次的なデータではあるが、ポンプ光Ｐｐ＝１１４．６８ｍＷのポンプ光一定動作ではダミー光信号負荷に対して誤り率が複雑に変化していることもわかる。【０２５２】
上記の動作パラメータ設定方法は図３４に示した光ファイバ受信装置２８０の光増幅器２８１に適用することができる。また、図３９に示した光中継増幅器３８０の光プリアンプ３８３に適用できる。あるいは、図４０に示した光アッドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）３９０の光プリアンプ３９３に適用することもできる。【０２５３】
また、図１に示した光ファイバ伝送装置の光増幅器４に代えて利得クランプ型光増幅器２５０を用いることができる。さらに、その際に光増幅器２５０の設定利得などの動作パラメータを上記の方法によって設定することができる。
【実施例２９】
【０２５４】
図５１に本発明の実施例２９の光増幅器４００を示す。実施例２１で図３２に示した光増幅器２５０の変形例である。誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２に変えて、光ファイバカプラ４０１を用いた点が異なる。光ファイバカプラ４０１の分岐比は５０：１以上の高い分岐比を用いる。光ファイバカプラ４０１の具体的な分岐比としては１００：１を用いた。【０２５５】
光ファイバカプラ４０１は過剰損失が０．０８ｄＢ以下と非常に小さい。一方、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２は０．２−０．３ｄＢの過剰損失が生じる。光ファイバカプラ４０１は分岐比分の損失が必ず生じるが、１００：１分岐では分岐比による損失は０．０４ｄＢほどであり、過剰損失と併せた挿入損失は０．１５ｄＢ程度であり、誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２より小さくなる。また、光ファイバカプラ４０１のコストは誘電体薄膜型スリーポートデバイス２５２に比べて数分の一で済むという利点がある。以上から図５１の光増幅器４００は受信感度が高く、コストが安くて済むという利点がある。なお、光ファイバカプラ４０１に代えて平面導波路型の光分岐器などの他の光分岐手段を用いても良い。
【実施例３０】
【０２５６】
図５２に本発明の実施例３０の光増幅器４１０を示す。光増幅器４１０は光ファイバカプラ４２１、入力光信号パワーモニタ４２２、光アイソレータ４２３、励起光結合器４２４、エルビウムドープ光ファイバ４２５、光アイソレータ４２６、励起光源４２７、励起光源駆動回路４２８、可変光アッテネータ駆動回路４２９、可変光アッテネータ４３０、光ファイバカプラ４３１、および、出力光信号パワーモニタ４３２を備えている。また、参照番号４１１は入力光信号、参照番号４１２は出力光信号である。【０２５７】
励起光源駆動回路４２８は入力光信号パワーモニタ４２２で計測された入力光パワーに応じて励起光源のパワーを変化させる。実施例２７において示した図４６から明らかなように、入力光信号が小さい時は少ない励起光パワーの方が誤り率は小さい。そして、入力光信号が大きい時は励起光パワーを大きくした方が誤り率は小さくなる。励起光源駆動回路４２８は実施例２７の動作パラメータ設定方法によって求められた動作条件をテーブル（対応表）として内蔵している。励起光源駆動回路４２８が入力光信号強度に対応して励起光パワーを変化させることによって最良の受信感度になるように制御することが可能となる。【０２５８】
一例を挙げるなら、光信号入力強度が−２４ｄＢｍ以下のときはポンプ光パワーを３０．９ｍＷ、光信号入力強度が−２４ｄＢｍ以上の時は、ポンプ光パワーを９５．１ｍＷとすれば良い。より連続的にパワーを変化させることはこのましい。図４３で求められた最良の受信感度が得られるポンプ光パワーを最小値に、入力光信号強度の増加に応じて、ポンプ光強度を増加させていくような制御が好ましい。【０２５９】
通常の光増幅器における利得一定モードは入力光信号強度と出力光信号強度を比較して励起光パワーが制御されている。また、通常の光増幅器における出力一定モードでは出力光強度の値のみで励起光パワーが制御されている。これに対して、本実施例では入力光信号強度と予め定められたテーブルから励起光パワーが制御されている点が特徴的である。【０２６０】
可変光アッテネータ駆動回路４２９は、入力光信号パワーモニタ４３３で計測された入力光パワーと、出力光信号パワーモニタ４３２で計測された出力光パワーの値から可変光アッテネータ４３０を制御する。これによって、利得一定モードあるいは出力光一定モードなどの制御状態を実現することができる。なお、図５２の構成に加えてさらに利得平坦化手段を可変光アッテネータ４３０の前後に設けても良い。【０２６１】
また、可変光アッテネータ４３０に代えて、利得制御可能な光増幅手段を設けても良い。この場合は、可変光アッテネータ駆動回路４２９も光増幅手段の制御手段に置き換えることになる。
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
2008105202.tif 000052
【図４８】
2008105202.tif 000053
【図４９】
2008105202.tif 000054
【図５０】
2008105202.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅器、ダミー光信号混合手段、ダミー光信号発生手段、ダミー光信号除去手段、光信号受信手段を備えている光ファイバ受信装置であって、
受信された光信号は上記ダミー光信号発生手段からのダミー光信号と上記ダミー光信号混合手段によって混合された後、上記光増幅器で増幅され、上記ダミー光信号除去手段を経た後に、上記光信号受信手段へと導かれることを特徴とする光ファイバ受信装置。
【請求項２】
請求項１の光ファイバ受信装置であって、
さらにファワードエラーコレクションデコーダを備えていることを特徴とする光ファイバ受信装置。
【請求項３】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
入力光信号パワーを一定に保ちながら、ポンプ光パワーを変化させ、出力光信号の誤り率の変化を計測し、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を誤り率としてグラフを描き、誤り率が最小になるポンプ光強度をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項４】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
入力光信号パワーを一定に保ちながら、ポンプ光パワーを変化させ、出力光信号の誤り率の変化とポンプ光パワーごとの小信号利得を計測し、
横軸を小信号利得、縦軸を誤り率としてグラフを描き、誤り率が最小になる小信号利得をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項５】
光増幅器モジュール、第一及び第二のスリーポート型の波長選択手段、及び、光信号減衰手段を備えた光増幅器であって、
光増幅器モジュールの入力ポートに第一のスリーポート型の波長選択手段を接続し、光増幅器モジュールの出力ポートに第二のスリーポート型の波長選択手段を接続し、第一と第二のスリーポート型の波長選択手段の間を光信号減衰手段によって接続したことを特徴とする光増幅器。
【請求項６】
光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
複数のポンプ光パワーに対するビットエラー特性を計測して、各ポンプ光パワーにおける所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描き、受信感度が最小になるポンプ光強度をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項７】
ポンプ光パワーを予め定められた値に設定する光増幅器において、上記ポンプ光パワーの設定値は、所定の範囲内のものであり、上記所定の範囲は、最小の受信感度より２ｄＢ大きな受信感度に対応するポンプ光パワーの範囲として選定され、上記最小の受信感度は、
複数のポンプ光パワーに対するビットエラー特性を計測して、各ポンプ光パワーにおける所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
一方の軸をポンプ光パワー、他方の軸を受信感度としてグラフを描くことにより求められることを特徴とする光増幅器。
【請求項８】
ポンプ光パワーを予め定められた値に設定する光増幅器において、上記ポンプ光パワーの設定値は、所定の範囲内のものであり、上記所定の範囲は、最小の受信感度より１ｄＢ大きな受信感度に対応するポンプ光パワーの範囲として選定され、上記最小の受信感度は、
複数のポンプ光パワーに対するビットエラー特性を計測して、各ポンプ光パワーにおける所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
一方の軸をポンプ光パワー、他方の軸を受信感度としてグラフを描くことにより求められることを特徴とする光増幅器。
【請求項９】
請求項７の光増幅器であって、上記ポンプ光パワーの範囲の下限を上記最小の受信感度に対応するポンプ光パワーとすることを特徴とする光増幅器。
【請求項１０】
利得クランプ型光増幅器の動作パラメータ設定法であって、
複数のクランプ利得に対するビットエラー特性を計測して、各クランプ利得における所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描き、受信感度が最小になるクランプ利得をグラフから求めることを特徴とする光増幅器の動作パラメータ設定方法。
【請求項１１】
利得クランプ型光増幅器であって、クランプ利得が所定の範囲内であり、上記所定の範囲は、最小の受信感度より２ｄＢ大きな受信感度に対応するクランプ利得の範囲として選定され、上記最小の受信感度は、
複数のクランプ利得に対するビットエラー特性を計測して、各クランプ利得における所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描くことにより求められることを特徴とする光増幅器。
【請求項１２】
利得クランプ型光増幅器であって、クランプ利得が所定の範囲内であり、上記所定の範囲は、最小の受信感度より１ｄＢ大きな受信感度に対応するクランプ利得の範囲として選定され、上記最小の受信感度は、
複数のクランプ利得に対するビットエラー特性を計測して、各クランプ利得における所定の誤り率で規定された受信感度を求め、
横軸をポンプ光パワー、縦軸を受信感度としてグラフを描くことにより求められることを特徴とする光増幅器。
【国際調査報告】
2008105202.tif 000056
2008105202.tif 000057
2008105202.tif 000058
2008105202.tif 000059
2008105202.tif 000060
2008105202.tif 000061
2008105202.tif 000062