(57)【要約】【課題】入力ダイナミックレンジが広い光増幅装置を提供する。【解決手段】光増幅装置は、入力光を増幅する第１ＥＤＦと、第２ＥＤＦと、第１ＥＤＦに注入する励起光を制御されたパワーで生成する励起レーザと、励起光を第１ＥＤＦに注入するＷＤＭカプラと、制御された接続で、（１）第１ＥＤＦ単体動作、または（２）第２ＥＤＦと第１ＥＤＦの直列動作を選択する、光スイッチと、入力信号光を分岐して分岐光を出力する光分岐カプラと、出力信号光を制御された減衰量で減衰する可変光減衰器と、励起レーザと光スイッチと可変光減衰器とを制御する制御部とを備え、制御部は、第１励起光のパワーと光スイッチの接続とについて、分岐光の強度に基づいて制御を行う。【選択図】図６
2014022614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号光を増幅する第１増幅媒体と、
第２増幅媒体と、
第１増幅媒体に注入する第１励起光を制御されたパワーで生成する第１励起光源と、
前記第１励起光を第１増幅媒体に注入する第１励起光注入手段と、
Ａ：前記入力信号光を前記第１増幅媒体の入力と接続する、または、
Ｂ：前記入力信号光を前記第２増幅媒体の入力と接続するとともに、前記第２増幅媒体の出力を第１増幅媒体の入力と接続する、光接続手段と、
前記入力信号光を分岐して分岐光を出力する光分岐手段と、
出力信号光を制御された減衰量で減衰する光可変減衰手段と、
前記第１励起光源と、前記第２励起光源と、前記光接続手段と、前記光可変減衰手段とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１励起光のパワーと前記光接続手段の接続とについて、前記分岐光の強度に基づいて制御することを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光増幅装置であって、
前記入力信号光を遮断する光遮断手段と、
前記出力信号光から、選択された波長範囲の光を透過させて透過光を出力する透過手段と、
を更に備え、
前記制御部は、前記光接続手段の故障診断について、前記光遮断手段で前記入力信号光を遮断中に、前記透過光に強度に基づいて行なうことを特徴とする光増幅装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光増幅装置であって、
前記第１増幅媒体に注入する第２励起光を制御されたパワーで生成する第２励起光源と、
前記第２励起光を第１増幅媒体に、前記第１励起光注入手段とは逆方向から注入する第２励起光注入手段と、
をさらに備えることを特徴とする光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅装置に係り、特に波長多重用の光増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１本の光ファイバに波長の異なる複数の光信号を多重し、光ファイバ増幅器で一括増幅する伝送システムは、幹線系やメトロ系の光ファイバ通信の標準的な構成となっている。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、特許文献１と特許文献２とがある。特許文献１には、「（１）第一後置光ファイバ増幅器の出射側と後置励起光導入手段とを接続する、あるいは（２）第一後置光ファイバ増幅器の出射側と第二前置光ファイバ増幅器の入射側とを接続して、第一後置光ファイバ増幅器の出射光を第二前置光ファイバ増幅器によって増幅させる、光接続手段とを備えるように構成される」と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、「前段の光増幅部において、ＡＧＣ回路を設けて入出力の光レベルの比が一定になるように励起光源に帰還を行なって、前段の光増幅部の利得波長特性を入力パワーに無依存にし、〜（中略）〜、さらにＡＬＣ回路を設けて、後段の光増幅部の出力レベルに応じて段間に設けられた可変光減衰器の減衰量を制御して後段の光増幅部の光出力パワーを一定に保つ」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０５／０１８０６５号公報
【特許文献２】特開平８−２４８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光増幅器においては、光接続手段（光スイッチ）の接続によって増幅媒体が形成される。光接続手段は能動部品であるため、特許文献１の構成は、受動部品である増幅媒体が固定的に形成される構成と比較して、光増幅器としての信頼性は低くなる。しかしながら、特許文献１では、光接続手段（光スイッチ）の故障を検出できない。故障を検出できない場合、使用者の期待と異なる接続状態で光増幅器を動作させることになり、所要の利得平坦性が得られないなど不都合な事象が起きて、初めて故障が顕在化する。
【０００７】
一方、特許文献２においては、前段の光増幅部の最大入力パワーが励起光の最大エネルギーによって決まるため、最大波長数と用いる励起光が同一という条件で比較した場合、入力ダイナミックレンジΔＰｉｎ（ｄＢ）は、制限を受ける。
本発明の目的は、入力ダイナミックレンジが広い光増幅装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題は、入力信号光を増幅する第１増幅媒体と、第２増幅媒体と、第１増幅媒体に注入する第１励起光を制御されたパワーで生成する第１励起光源と、前記第１励起光を第１増幅媒体に注入する第１励起光注入手段と、Ａ：前記入力信号光を前記第１増幅媒体の入力と接続する、または、Ｂ：前記入力信号光を前記第２増幅媒体の入力と接続するとともに、前記第２増幅媒体の出力を第１増幅媒体の入力と接続する、光接続手段と、前記入力信号光を分岐して分岐光を出力する光分岐手段と、出力信号光を制御された減衰量で減衰する光可変減衰手段と、前記第１励起光源と、前記第２励起光源と、前記光接続手段と、前記光可変減衰手段とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１励起光のパワーと前記光接続手段の接続とについて、前記分岐光の強度に基づいて制御する光増幅装置により、達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、広い入力ダイナミックレンジにわたって、一定パワーを出力することが可能な光増幅装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光レベルダイアグラムである。
【図２】光増幅装置のブロック図である。
【図３】制御テーブルを説明する図である。
【図４】Ｅｒイオン濃度条長積をパラメータとする依存性を説明するＡＳＥプロファイルである。
【図５】制御部の処理を説明するフローチャートである。
【図６】光増幅装置の他のブロック図である。
【図７】他の制御テーブルを説明する図ある。
【図８】他の制御部の処理を説明するフローチャートである。
【図９】他の光レベルダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１２】
まず、特許文献２の入力ダイナミックレンジΔＰｉｎ（ｄＢ）は、式１で制限を受けることを説明する。
ΔＰｉｎ（ｄＢ）
＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）…（式１）
ここで、Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）は、励起光の最大エネルギーによって決まる前段の光増幅部の最大出力パワーである。Ｎは、前段の光増幅部に入力される最大の波長数である。Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）は、可変光減衰器の出力パワーである。これを以下で説明する。
【００１３】
要求されるＰｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）を出力可能な、前段の光増幅部の最小入力パワーをＰｉｎ＿ｍｉｎ（ｄＢｍ／ｃｈ）、最大入力パワーをＰｉｎ＿ｍａｘ（ｄＢｍ／ｃｈ）とすると、Ｐｉｎ＿ｍｉｎ（ｄＢｍ／ｃｈ）は、式２で与えられる。
【００１４】
Ｐｉｎ＿ｍｉｎ（ｄＢｍ／ｃｈ）＝Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）−Ｇ（ｄＢ）…（式２）
ここで、Ｇ（ｄＢ）は前段の光増幅器の利得である。一方、最大入力パワーＰｉｎ＿ｍａｘ（ｄＢｍ／ｃｈ）は、式３で与えられる。
【００１５】
Ｐｉｎ＿ｍａｘ（ｄＢｍ／ｃｈ）
＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｇ（ｄＢ）…（式３）
これより、入力ダイナミックレンジΔＰｉｎ（ｄＢ）（＝Ｐｉｎ＿ｍａｘ（ｄＢｍ／ｃｈ）−Ｐｉｎ＿ｍｉｎ（ｄＢｍ／ｃｈ））は、式４で与えられる。
【００１６】
ΔＰｉｎ（ｄＢ）
＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）…（式４）
この結果は、入力ダイナミックレンジが式４によって制限を受けることを示している。
【００１７】
図１を参照して、前段の光増幅部および可変光減衰部のレベルダイアグラムと入力ダイナミックレンジを説明する。図１において、縦軸は光パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）である。一方、横軸は光部品距離である。ｘ＝０は、前段の光増幅部の入力である。縦に伸びた波線は、前段の光増幅部の出力、すなわち可変光減衰部の入力である。右端は、可変光減衰部の出力である。
【００１８】
図１（ａ）と図１（ｂ）において、どちらも、Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）、Ｎ、Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）は、同じ値としている。しかし、利得は、異なる値としている。すなわち、図１（ａ）の利得は、Ｇ１（ｄＢ）である。一方、図１（ｂ）の利得は、Ｇ２（ｄＢ）（＞Ｇ１（ｄＢ））である。図１（ａ）と図１（ｂ）の比較から、利得の値に関係なく、入力ダイナミックレンジ（Ｐｉｎ＿ｍａｘ−Ｐｉｎ＿ｍｉｎ）が式４によって制限を受けていることが分かる。
【実施例１】
【００１９】
図２を参照して、実施例１の光増幅装置１００の構成を説明する。図２において、光増幅装置１００は、光増幅部１１０と、光シャッタ１８１と、制御部２５０とを備えて構成される。光シャッタ１８１は、入力ポートＩＮと光増幅部１１０との間に設けられている。光シャッタ１８１は、光遮断部である。なお、十分な減衰が可能な場合は、可変光減衰器を光シャッタ１８１の代わりに備えても構わない。
【００２０】
制御部２５０は、光増幅部１１０と、光シャッタ１８１とを制御する。光増幅部１１０は、増幅媒体供与部２４０と、光アイソレータ１７１、１７２と、ＷＤＭカプラ１２１、１２２と、励起光源１４１、１４２とを備えて構成される。励起光源には、１４８０ｎｍの励起レーザまたは９８０ｎｍの励起レーザを用いる。
【００２１】
光増幅部１１０は、増幅媒体供与部２４０に励起光源１４１、１４２から出力される励起光をＷＤＭカプラ１２１、１２２を介して注入する。これにより、光増幅部１１０は、入力された信号光を増幅する。光増幅部１１０は、制御部２５０によって利得がオペレータにより選択されたある一定値となるように制御する。なお、光増幅部１１０の入出力で反射が増幅動作に影響を与えない場合、光アイソレータ１７１、１７２は、省略可能である。
【００２２】
ここでは、光増幅部１１０を双方向励起の構成としたが、ＷＤＭカプラ１２２と励起光源１４２を省略して前方向励起の構成としても構わない。また、ＷＤＭカプラ１２１と励起光源１４１を省略して後方励起の構成としても構わない。
【００２３】
増幅媒体供与部２４０は、例えば、光スイッチ１６１と、第１増幅媒体としての第１エルビウム添加光ファイバ（第１ＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber））１１１と、第２増幅媒体としての第２エルビウム添加光ファイバ（第２ＥＤＦ）１１２とを有する。
【００２４】
光スイッチ１６１は、入力ポート３０１、３０３と、出力ポート３０２、３０４とを有する。光スイッチ１６１は、制御回路２２１からの制御信号Ｃ１に従って、Ａ：ＷＤＭカプラ１２１からの入力ポート３０１を第１ＥＤＦ１１１の入力であるの出力ポート３０２とを接続するか、または、Ｂ：ＷＤＭカプラ１２１からの入力ポート３０１を出力ポート３０４とを接続すると共に、第２ＥＤＦ１１２からの入力ポート３０３を第１ＥＤＦ１１１の入力である出力ポート３０２とを接続する。なお、上述したＡ、Ｂは、図２中のＡ、Ｂと対応している。
【００２５】
第１ＥＤＦ１１１は、光スイッチ１６１の出力ポート３０２からの出力を入力とし、ＷＤＭカプラ１２２に出力する。第２ＥＤＦ１１２は、光スイッチ１６１の出力ポート３０４からの出力を入力とし、光スイッチ１６１の入力ポート３０３に出力する。
【００２６】
実施例１では、第１ＥＤＦ１１１は、光スイッチ１６１の出力ポート３０２とＷＤＭカプラ１２２との間に設けている。しかし、第１ＥＤＦ１１１は、ＷＤＭカプラ１２１と光スイッチ１６１の入力ポート３０１との間に設けても構わない。
【００２７】
第１ＥＤＦ１１１は、波長間の平均利得Ｇａｖｅ．がＧａｖｅ．＝Ａ（ｄＢ）において、波長間の利得の傾き（ゲインチルト）が０（ｄＢ／ｎｍ）となるように、Ｅｒ添加濃度とファイバ条長とが最適化されている。第２ＥＤＦ１１２は、第２ＥＤＦ１１２と第１ＥＤＦ１１１とを直列接続した状態で、波長間の平均利得Ｇａｖｅ．が、Ｇａｖｅ．＝Ｂ（ｄＢ）において、波長間の利得の傾き（ゲインチルト）が０（ｄＢ／ｎｍ）となるように、Ｅｒ添加濃度とファイバ条長とが最適化されている。
【００２８】
ＷＤＭカプラ１２１とＷＤＭカプラ１２２との間、および、光スイッチ１６１の出力ポート３０４と光スイッチ１６１の入力ポート３０３の間のそれぞれ、または一方に、利得を平坦化するための光利得等化器を設けても構わない。
光シャッタ１８１は、制御部２５０によって、光スイッチ１６１の故障診断時に光増幅部１１０の入力光を一時的に遮断するように制御される。
【００２９】
制御部２５０は、入力モニタとしての光分岐カプラ１３１および光検出器１５１と、出力モニタとしての光分岐カプラ１３２および光検出器１５２と、透過光モニタとしての光分岐カプラ１３３と光フィルタ１９１および光検出器１５３と、制御テーブル２３１と、制御回路２２１とを有する。
【００３０】
光分岐カプラ１３１は、光増幅部１１０に入力される光信号の一部を分岐して光検出器１５１に出力する。光検出器１５１は、光分岐カプラ１３１からの分岐光を受光してパワーを検出する。光検出器１５１は、検出値であるＰ１を制御回路２２１に出力する。
光分岐カプラ１３２は、光増幅部１１０から出力される光信号の一部を分岐して光検出器１５２に出力する。光検出器１５２は、光分岐カプラ１３２からの分岐光を受光してパワーを検出する。光検出器１５２は、検出値であるＰ２を制御回路２２１に出力する。
【００３１】
光分岐カプラ１３３は、光増幅部１１０から出力される光信号の一部を分岐して光フィルタ１９１に出力する。光フィルタ１９１は、光分岐カプラ１３３からの分岐光の中に含まれる特定波長を透過させ、透過光を光検出器１５３に出力する。光検出器１５３は、光フィルタ１９１からの透過光を受光してパワーを検出する。光検出器１５３は、検出値であるＰ３を制御回路２２１に出力する。
【００３２】
制御テーブル２３１は、制御目標値を格納する。制御回路２２１は、オペレータからの利得選択値を基に、制御テーブル２３１を参照して、増幅媒体供与部２４０のＥｒイオン濃度条長積を求める。制御回路２２１は、この供与量となるように増幅媒体供与部２４０を制御する。
【００３３】
制御回路２２１は、増幅媒体供与部２４０に制御したＥｒイオン濃度条長積を基に、制御テーブル２３１を参照して光増幅部１１０のＡＧＣ（Automatic Gain Control）制御の目標値を求める。制御回路２２１は、検出器１５１、１５２から算出される光増幅部の利得が目標値となるように励起光源１４１、１４２の励起パワーを制御する。
【００３４】
さらに制御回路２２１は、光接続部（光スイッチ）の故障診断のとき、光シャッタ１８１を遮断する。このとき、制御回路２２１は、光検出器１５２からの検出値であるＰ２を基に、光増幅部１１０の出力パワーが一定になるように、光増幅部１１０に対してＡＬＣ（Automatic Level Control）制御を行なう。ＡＬＣ目標値Ｐａｌｃ（ｄＢｍ）は、増幅媒体供与部２４０に制御されたＥｒイオン濃度条長積に依らず同じ値とし、１波相当の出力レベルとする。この場合、Ｐａｌｃ（ｄＢｍ）＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮとなる。ここで、Ｎは前段の光増幅部に入力される最大の波長数、Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）は前段の光増幅部の最大出力パワーである。
【００３５】
図３を参照して、制御テーブルを説明する。図３において、制御テーブル２３１は、第２制御テーブル５１０、第３制御テーブル５２０、第４制御テーブル５３０を含む。なお、第１制御テーブルは、実施例２において用いられる。
【００３６】
図３（ａ）において、第２制御テーブル５１０は、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５１１と、ＡＧＣ制御目標（ｄＢ）５１２とから構成される。Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５１１には、ＡＧＣ制御目標（ｄＢ）５１２に格納されている値が適用される増幅媒体供与部２４０のＥｒイオン濃度条長積が格納されている。ＡＧＣ制御目標（ｄＢ）５１２には、増幅媒体供与部２４０にＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５１１に格納された値がＥｒイオン濃度条長積として設定された場合に、光増幅部１１０に対して制御すべきＡＧＣ制御目標の値が格納されている。
【００３７】
図３（ｂ）において、第３制御テーブル５２０は、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５２１と、光スイッチ接続状態５２２とから構成される。Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５２１には、光スイッチ接続状態５２２に格納されている接続状態が適用される増幅媒体供与部２４０のＥｒイオン濃度条長積が格納されている。光スイッチ接続状態５２２には、増幅媒体供与部２４０にＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５２１に格納された接続状態がＥｒイオン濃度条長積として設定された場合に、光スイッチ１６１に対して制御すべき接続状態が格納されている。
【００３８】
図３（ｃ）において、第４制御テーブル５３０は、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５３１と、正常励起光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３２と、正常透過光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３３とから構成される。Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５３１には、正常励起光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３２と、正常透過光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３３とに格納されている値が適用される増幅媒体供与部２４０のＥｒイオン濃度条長積が格納されている。正常励起光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３２には、光接続部（光スイッチ）１６１が正常に動作し、光増幅部１１０をＡＬＣ動作させたときの、励起光パワーの正常範囲が格納されている。正常透過光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３３には、光接続部１６１が正常に動作し、光増幅部１１０をＡＬＣ動作させたときの、透過光パワーの正常範囲が格納されている。
【００３９】
図４を参照して、Ｅｒイオン濃度条長積をパラメータとして、光増幅器を入力光を遮断した状態で、同一の制御目標値でＡＬＣ制御を行なったときの光出力スペクトルを説明する。図４において、縦軸は光パワー（ｄＢｍ）、横軸は波長（ｎｍ）である。波長軸の表示範囲は、図４（ａ）で増幅帯域の全域、図４（ｂ）で光フィルタ１９１の透過波長帯Δλの周辺としている。Ｅｒイオン濃度条長積の値によって、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）プロファイルが異なり、Δλで示す帯域で大きな差異が見られる。
【００４０】
また、図４（ｂ）には、第４制御テーブル５３０の正常透過光パワーレンジ５３３に格納されている正常透過光パワーレンジを表示している。正常透過光パワーレンジ３３３にはＥｒイオン濃度条長積ごとに適正な値が選ばれており、光接続部（光スイッチ）１６１が正常に接続を行なった場合、光フィルタ１９１の透過光パワーがこの正常透過光パワーレンジの範囲内に収まる。これに対して、光フィルタ１９１の透過光パワーが正常透過光パワーレンジの範囲内とならい場合は、制御部２２１は、光接続部（光スイッチ）１６１の故障と判断する。
【００４１】
光フィルタ１９１の透過光を用いる光接続部（光スイッチ）の故障診断は、ＡＳＥプロファイルがＥｒイオン濃度条長積に依存する性質を使用するものである。なお、故障診断には、光フィルタ１９１の透過光に加えて、励起光のパワーモニタ値Ｐ１１、Ｐ１２が期待値範囲に入っているかの判定を併用しても構わない。
【００４２】
図５を参照して、制御部の処理を説明する。図５において、制御部２５０は、光シャッタ１８１で光増幅部１１０に入力される入力光の遮断を解除、すなわち、信号光を入力する状態にする（Ｓ１１）。制御部２５０は、オペレータによる第２制御テーブル５１０のＡＧＣ制御目標５１２の中からの利得値選択を受け付ける（Ｓ１３）。制御部２５０は、利得選択値を第２制御テーブル５１０のＡＧＣ制御目標（ｄＢ）５１２と照合し、増幅媒体供与部２４０に設定すべきＥｒイオン濃度条長積をＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５１１より算出する（Ｓ１７）。制御部２５０は、ステップ１７で求めたＥｒイオン濃度条長積を第３制御テーブル５２０のＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５２１と照合し、増幅媒体供与部２４０に設定すべき接続状態を光スイッチ接続状態５２２より求め、光スイッチ１６１にこの接続状態を設定する（Ｓ１９）。
【００４３】
制御部２５０は、光シャッタ１８１で光増幅部１１０に入力される入力光を遮断する（Ｓ２１）。制御部２５０は、光増幅部１１０にＡＬＣ制御を行なう（Ｓ２３）。制御部２５０は、ステップ１７で求めたＥｒイオン濃度条長積を第4制御テーブル５３０のＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５３１と照合し、透過光の正常範囲を正常透過光パワーレンジ（ｄＢｍ）５３３より求め、これを光検出器１５３で検出する検出値Ｐ３と比較することにより光接続部（光スイッチ）１６１の故障判定を行なう（Ｓ３１）。透過光パワーレンジの範囲内の場合（ＹＥＳ）、制御部２５０は、光接続部（光スイッチ）を正常と判定する（Ｓ３３）。制御部２５０は、ステップ２３で開始した光増幅部１１０に対するＡＬＣ制御を停止する（Ｓ３５）。制御部２５０は、ステップ２１で開始した光シャッタ１８１に対する光遮断制御を停止する（Ｓ３７）。制御部２５０は、ステップ１７で求めたＥｒイオン濃度条長積を第２制御テーブル５１０のＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５１１と照合し、光増幅部１１０に設定すべきＡＧＣ制御目標値をＡＧＣ制御目標５１２より求め、光増幅部１１０にこの目標値にてＡＧＣ制御を行なう（Ｓ３９）。制御部２５０は、オペレータによる利得の変更要求の有無を判定する（Ｓ４１）。要求が無いとき（ＮＯ）、制御部２５０は、ステップ３９に移行する。一方、ステップ４１で要求があるとき（ＹＥＳ）、制御部２５０は、ステップ１３に移行する。
【００４４】
ステップ３１で正常範囲でないとき（ＮＯ）、制御部２５０は、光接続部（光スイッチ）を異常と判定する（Ｓ５１）。制御部２５０は、ステップ２３で開始した光増幅部１１０に対するＡＬＣ制御を停止する（Ｓ５３）。制御部２５０は、図示しない表示部を用いて、光接続部（光スイッチ）が故障であることを外部に通知する（Ｓ５５）。
実施例１によれば、光増幅部を構成する光接続手段（光スイッチ）の故障を検出できる。
【実施例２】
【００４５】
本実施例では、光接続部（光スイッチ）の故障診断だけでなく、入力パワーに応じてＥｒイオン濃度条長積と利得を自動的に切替え、利得波長特性を保ちつつ、一定のパワーを出力する光増幅装置を説明する。
【００４６】
図６を参照して、実施例２における光増幅装置の構成を説明する。なお、図２を参照して説明した光増幅装置１００と同一の符号を付されたブロックについては、説明を省略する。
【００４７】
図６において、光増幅装置３００は、光増幅部１１０と、光シャッタ１８１と、可変光減衰器２０１と、制御部２６０とを備える。光シャッタ１８１は、入力ポートＩＮと光増幅部１１０との間に設けられ、光遮断部として機能する。可変光減衰器２０１は、光増幅部１１０と出力ポートＯＵＴとの間に設けられ、出力を一定パワーに保つ。制御部２６０は、光増幅部１１０と、光シャッタ１８１と、可変光減衰器２０１とを制御する。なお、十分な減衰が可能な場合、可変光減衰器を光シャッタ１８１の代わりに備えても構わない。
【００４８】
可変光減衰器２０１の出力を図示しない他の光増幅器と接続する場合は、実施例１での第１ＥＤＦ１１１および、第２ＥＤＦ１１２と第１ＥＤＦ１１１との直列接続での、波長間の利得の傾き（ゲインチルト）を０（ｄＢ／ｎｍ）としなくても構わない。
【００４９】
実施例２においては、第２ＥＤＦ１１２は、Ｂ（ｄＢ）−Ａ（ｄＢ）が式５を満たすように、Ｅｒ添加濃度とファイバ条長とを選ぶ。
【００５０】
Ｂ（ｄＢ）−Ａ（ｄＢ）
≦Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）…（式５）
ここで、Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）は、光増幅部１１０の最大出力パワーである。Ｎは、光増幅部１１０に入力される最大の波長数である。Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）は、可変光減衰器２０１の１波長当たりの出力パワーである。
可変光減衰器２０１は、制御部２６０によって、１波長当たりの出力パワーが一定になるように減衰量が制御される。
【００５１】
制御部２６０は、入力モニタとしての光分岐カプラ１３１および光検出器１５１と、第１出力モニタとしての光分岐カプラ１３２および光検出器１５２と、第２出力モニタとしての光分岐カプラ１３４および光検出器１５４と、透過光モニタとしての光分岐カプラ１３３と光フィルタ１９１および光検出器１５３と、制御テーブル２３２と、制御回路２２２とを有する。
【００５２】
制御テーブル２３２は、制御目標値が格納されている。制御回路２２２は、光検出器１５１からの検出値であるＰ１を基に、制御テーブル２３２を参照して光増幅部１１０の増幅媒体供与部２４０のＥｒイオン濃度条長積を求め、この供与量となるように増幅媒体供与部２４０を制御する。制御回路２２２は、増幅媒体供与部２４０に制御したＥｒイオン濃度条長積を基に、制御テーブル２３２を参照して光増幅部１１０のＡＧＣ制御の目標値を求め、検出器１５１、１５２から算出される光増幅部の利得が目標値となるように励起光源１４１、１４２の励起パワーを制御する。
【００５３】
制御回路２２２は、光接続部（光スイッチ）の故障診断時に、光シャッタ１８１を遮断する。このあと、制御回路２２２は、光検出器１５２からの検出値であるＰ２を基に、光増幅部１１０の出力パワーが一定になるように、光増幅部１１０に対してＡＬＣ制御を行なう。ＡＬＣ目標値Ｐａｌｃ（ｄＢｍ）は、増幅媒体供与部２４０に制御されたＥｒイオン濃度条長積に依らず同じ値とし、具体的には、１波相当の出力レベルとする。この場合、Ｐａｌｃ（ｄＢｍ）＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮとなる。
【００５４】
制御回路２２２は、可変光減衰器２０１の１波当たりの出力パワーが一定となるように、可変光減衰器２０１に対してＡＬＣ制御を行ない、光検出器１５４からの検出値であるＰ４を基に、可変光減衰器２０１の減衰量を制御する。
【００５５】
具体的には、１波当たりの出力パワー目標値をＰｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）とすると、図示しない波長入手部からの波長数情報Ｎ（ｃｈ）を用いて、可変光減衰器２０１のトータル出力パワーＰｔｏｔａｌ（ｄＢｍ）を式６となるように制御する。
【００５６】
Ｐｔｏｔａｌ（ｄＢｍ）＝Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）＋１０ＬｏｇＮ…（式６）
図７を参照して、制御テーブルを説明する。図７において、制御テーブル２３２は、第１制御テーブル５００と、第２制御テーブル５１０と、第３制御テーブル５２０と、第４制御テーブル５３０とを含んでいる。なお、図３の制御テーブル２３１のうち、既に説明した同一の符号を付されたテーブルは、説明を省略する。
【００５７】
図７（ａ）において、第１制御テーブル５００は、入力パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）５０１と、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５０２とから構成される。入力パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）５０１には、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５０２に格納されている値が適用される光増幅部１１０の入力パワーが格納されている。Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５０２には、入力パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）５０１に格納された光増幅部１１０の入力パワー（ｄＢｍ）に応じて、増幅媒体供与部２４０に対して設定すべきＥｒイオン濃度条長積の値が格納されている。
【００５８】
Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）を決定する入力パワーの境界をＰｉｎ＿ｔｈ（ｄＢｍ）とすると、Ｐｉｎ＿ｔｈ（ｄＢｍ）は、式７で与えられる。
【００５９】
Ｐｉｎ＿ｔｈ（ｄＢｍ）
＝０.５＊｛Ｐsat(dBm)−１０ＬｏｇＮ＋Ｐout(dBm/ch)−Ａ(dB)−Ｂ(dB)}…（式７）
Ｐｉｎ（ｄＢｍ）≧Ｐｉｎ＿ｔｈ（ｄＢｍ）の場合、制御部２６０は、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）をａａａ（ｋｐｐｍ・ｍ）とする。Ｐｉｎ（ｄＢｍ）＜Ｐｉｎ＿ｔｈ（ｄＢｍ）の場合、制御部２６０は、Ｅｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）をｂｂｂ（ｋｐｐｍ・ｍ）とする。
【００６０】
図８を参照して、制御部の処理を説明する。なお、図５のフローチャートのうち、既に説明した図５に示された同一のステップ番号は、説明を省略する。図８において、制御部２６０は、入力光の検出を待つ（Ｓ１５）。光検出器１５１の検出値Ｐ１で入力光を検出したとき、制御部２６０は、光検出器１５１の検出値Ｐ１を第１制御テーブル５００の入力パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）５０１と照合し、増幅媒体供与部２４０に設定すべきＥｒイオン濃度条長積をＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５０２より算出する（Ｓ１８）。
【００６１】
制御部２６０は、ステップ１８で求めたＥｒイオン濃度条長積を第３制御テーブル５２０のＥｒイオン濃度条長積（ｋｐｐｍ・ｍ）５２１と照合し、増幅媒体供与部２４０に設定すべき接続状態を光スイッチ接続状態５２２より求め、光スイッチ１６１にこの接続状態を設定することにより増幅媒体供与部２４０にＥｒイオン濃度条長積を設定する（Ｓ２０）。ここで、ステップ２１、ステップ２３、ステップ３１〜３９、ステップ５１〜ステップ５５の説明は省略する。
【００６２】
ステップ３９のあと、制御部２６０は、光検出器１５４で検出する検出値Ｐ４に基づき、可変光減衰器２０１に対してＡＬＣ制御を行なう（Ｓ４３）。制御部２６０は、光検出器１５１で検出する検出値Ｐ１から、Ｅｒイオン濃度条長積を再度算出する（Ｓ４５）。制御部２６０は、ステップ１８で求めたＥｒイオン濃度条長積と、ステップ４５で算出したＥｒイオン濃度条長積とを比較し、増幅媒体供給量の変更要を判定する（Ｓ４７）。Ｅｒイオン濃度条長積に変更がない場合（ＮＯ）、制御部２６０は。ステップ３９に移行する。ステップ４７で変更がある場合（ＹＥＳ）、制御部２６０は、ステップ１５に移行する。
【００６３】
図９を参照して、前段の光増幅部および可変光減衰部のレベルダイアグラムと入力ダイナミックレンジを説明する。図９において、縦軸は光パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）である。一方、横軸は光部品距離である。ｘ＝０は、前段の光増幅部の入力である。縦に伸びた波線は、前段の光増幅部の出力、すなわち可変光減衰部の入力である。右端は、可変光減衰部の出力である。
【００６４】
図９（ａ）と図９（ｂ）に、Ｅｒイオン濃度条長積がａａａ（ｋｐｐｍ・ｍ）の場合とｂｂｂ（ｋｐｐｍ・ｍ）の場合の、レベルダイアグラムである。光増幅装置３００は、入力パワーに応じて、Ｅｒイオン濃度条長積と利得を自動的に切替える。このため、入力ダイナミレンジは、図９（ａ）と図９（ｂ）を重ね合わせたものになる。これを図９（ｃ）に示す。
図９（ｃ）は、光増幅装置３００のレベルダイアグラムである。また、入力ダイナミックレンジは、式８で表される。
【００６５】
ΔＰｉｎ＿ｔｏｔａｌ（ｄＢ）
＝Ｐｓａｔ(dBm)−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ(dBm/ch)＋Ｂ(dB)−Ａ(dB)…（式８）
式８は、式４に示した先行技術の入力ダイナミックレンジと比べて、（Ｂ−Ａ）（ｄＢ）広くなっている。さらに、（Ｂ−Ａ）（ｄＢ）が式９となるように、第２ＥＤＦ１１２のＥｒ添加濃度とファイバ条長を最適化すれば、入力ダイナミックレンジは、式１０となる。すなわち、最適化すれば、先行技術と比べて、入力ダイナミックレンジを２倍に広げることが可能である。
【００６６】
Ｂ（ｄＢ）−Ａ（ｄＢ）
＝Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）…（式９）
ΔＰｉｎ＿ｔｏｔａｌ（ｄＢ）
＝２｛Ｐｓａｔ（ｄＢｍ）−１０ＬｏｇＮ−Ｐｏｕｔ（ｄＢｍ／ｃｈ）｝…（式１０）
実施例２によれば、広い入力ダイナミックレンジにわたって、一定パワーを出力することが可能な光増幅装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６７】
１００…光増幅装置、１１０…光増幅部、１１１…第１増幅媒体（第１ＥＤＦ）、１１２…第２増幅媒体（第２ＥＤＦ）、１２１…励起光前方注入部（ＷＤＭカプラ）、１２２…励起光後方前方注入部（ＷＤＭカプラ）、１３１…光分波部（光分岐カプラ）、１３２…光分波部（光分岐カプラ）、１３３…光分波部（光分岐カプラ）、１３４…光分波部（光分岐カプラ）、１４１…励起光源（励起レーザ）、１４２…励起光源（励起レーザ）、１５１…光検出器、１５２…光検出器、１５３…光検出器、１５４…光検出器、１６１…光接続部（光スイッチ）、１７１…光アイソレータ、１７２…光アイソレータ、１８１…光遮断部（光シャッタ）、１９１…光フィルタ、２０１…可変光減衰器、２２１…制御回路、２２２…制御回路、２３１、２３２…制御テーブル、２４０…増幅媒体供与部、２５０…制御部、２６０…制御部、３００…光増幅装置。
【図１】
2014022614.tif 000003
【図２】
2014022614.tif 000004
【図３】
2014022614.tif 000005
【図４】
2014022614.tif 000006
【図５】
2014022614.tif 000007
【図６】
2014022614.tif 000008
【図７】
2014022614.tif 000009
【図８】
2014022614.tif 000010
【図９】
2014022614.tif 000011