(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに発振中心波長の異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光源と各レーザ光源の出力パワーを検知するモニタ部とを具備するとともに、当該複数のレーザ光源のうち、発振中心波長が最も短い第１のレーザ光源と最も長い第２のレーザ光源とを除くレーザ光源から出力されたレーザ光を合波し、合波した光を、伝送路上を伝播する信号光に対して最低限必要とされる所望の増幅帯域および所望の利得で増幅する励起光として出力する励起光源と、
入力された制御信号に従って、前記複数のレーザ光源の出力パワーを制御する制御手段と、
前記モニタ部によって検知された出力パワーに基づいて、前記複数のレーザ光源のうちから出力を停止させるレーザ光源を特定し、特定したレーザ光源が停止状態である場合の利得プロファイルを、あらかじめ記憶された複数の利得プロファイルから選出し、選出した利得プロファイルが示す各レーザ光源の出力パワー情報を前記制御信号として出力する判定手段と、
を備え、
前記利得プロファイルに、前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源の少なくとも一方からレーザ光を出力するための出力パワー情報が含まれる場合、前記励起光源は、前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源の少なくとも一方から出力されたレーザ光をさらに合波して出力することを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記伝送路上を伝播する信号光に対して、前記励起光によってラマン増幅をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光源を構成する複数のレーザユニットのいくつかが故障した場合にも光伝送システムにおいて要求される所定の利得プロファイルを補償する光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットの急速な普及や企業内ＬＡＮ間接続の急増等によって、単なる通信発呼数の増加だけでなく、伝送されるコンテンツデータが動画像のように大容量化する傾向にあることから、データトラヒックの急増が問題となっている。そこで、データトラヒックの増加による通信パフォーマンスの低下を防止するためにも、ＷＤＭ（波長多重伝送）システムがめざましい発展を遂げ普及している。
【０００３】
ＷＤＭシステムでは、複数の光信号をそれぞれ異なる波長に乗せることにより１本のファイバで従来の１００倍にも及ぶ大容量伝送を実現している。特に既存のＷＤＭシステムは、エルビウム添加ファイバアンプ（以下、ＥＤＦＡ）を用いることで、広帯域・長距離伝送を可能としている。ここで、ＥＤＦＡは、エルビウムという元素を添加した特殊な光ファイバに波長１４８０ｎｍ、あるいは波長９８０ｎｍの励起レーザで通光した際に、伝送信号である波長１５５０ｎｍ帯の光が上記特殊ファイバの中で増幅されるという原理を応用した光増幅装置である。
【０００４】
一方で、ＥＤＦＡは、光信号を励起する部分が集中している集中型光アンプであって、雑音の累積につながる伝送路光ファイバの損失や、信号の歪みや雑音の原因となる非線形性を受けるという制限があった。さらに、ＥＤＦＡは、エルビウムのバンドギャップエネルギーによって定まる波長帯での光増幅を可能とするものであり、さらなる多重化を実現するための広帯域化が困難であった。
【０００５】
そこで、ＥＤＦＡに代わる光増幅装置として、ラマン増幅器が注目されている。ラマン増幅器は、ＥＤＦＡのようにエルビウム添加ファイバといった特殊なファイバを必要とせずに、通常の伝送路ファイバを利得媒体とする分布型光アンプであるため、従来のＥＤＦＡをベースとしたＷＤＭ伝送システムに比べ伝送品質を向上することができるという特徴を有している。
【０００６】
図５は、従来のラマン増幅器の概略構成を示すブロック図である。図５において、ラマン増幅器は、伝送路９９上に設けられる光合波器１２０と、光アイソレータ１１１〜１１３と、高出力励起光源（ＨＰＵ：Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ  Ｐｕｍｐｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１３０とを備えて構成される。
【０００７】
図６は、ＨＰＵ１３０の構成例を示す図である。図６において、ＨＰＵ１３０は、発振中心波長が異なる６つのレーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６と、マッハツェンダ型のＷＤＭカプラ１３１とで構成される。さらに、各レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６は、同一発振中心波長の２つのファブリペロー型半導体レーザ１３４を備え、各半導体レーザ１３４のレーザ出力をファイバブラッググレーティング１３３（ＦＢＧ）で波長安定化するとともに、偏波合成器（ＰＢＣ）１３２で合波して一つの出力としている。なお、このＰＢＣ１３２による偏波合成は、各発振中心波長の励起パワーを増加させるとともにラマン利得の偏波依存性を低減するための措置である。このようにＨＰＵ１３０は、多重化された複数の波長（チャネル）の信号光に亘って増幅をおこなう必要があることから、発振中心波長の異なる複数のレーザユニットによって構成される。
【０００８】
各レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６から出力されたレーザ出力は、ＷＤＭカプラ１３１によってさらに合波され、高出力の多重化された励起光として出力される。ＨＰＵ１３０から出力された励起光は光合波器１２０を介して、伝送路９９である光ファイバを通光する。なお、図５においては、後方励起の例を示しており、光合波器１２０によって合波された励起光は、信号光と逆方向に向かって伝送路９９内を通光する。
【０００９】
伝送路９９内を高出力の励起光が通光することにより、伝送媒体である光ファイバの材質特性に基づいて、励起光よりも１１０ｎｍ分長波長側にシフトしたラマン散乱光が発生し、誘導ラマン散乱過程を経て、励起光のエネルギーが信号光に遷移する。これにより、信号光が増幅される。
【００１０】
このようにラマン増幅器はすでに敷設されている光ファイバを増幅媒体とし、信号光をそのまま増幅させることが可能なアンプである。ＥＤＦＡとは、増幅媒体、使用励起光源数、励起パワーなどの点で異なる。なお、ＥＤＦＡにおいてエルビウム添加ファイバを励起する光源も上記したＨＰＵ１３０と同様な構成のものを使用することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＤＦＡやラマン増幅器等の光増幅装置では、上記したＨＰＵ１３０内のレーザユニットが一つでも故障した場合、その利得プロファイルが変化してしまい、その結果、所望の増幅がおこなわれずに信号の伝送品質を劣化させてしまうという問題があった。
【００１２】
図７は、この問題を説明するための利得プロファイルの例を示す図である。図６に示したＨＰＵ１３０において、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６の発振中心波長が、それぞれ１４３５ｎｍ、１４４２．５ｎｍ、１４５０ｎｍ、１４５５ｎｍ、１４６５ｎｍ、１４８０ｎｍであるとすると、図７の点線１５０に示すように、増幅帯域１５４０ｎｍ〜１６００ｎｍに亘ってほぼ平坦な利得プロファイルを示す。
【００１３】
ところが、ここで最も短波長側のレーザユニットＬＤ１と最も長波長側のレーザユニットＬＤ６がともに、寿命や故障などによって所定値以上の発振出力が得られなくなった場合、上記利得プロファイルは、図７の実線１６０に示すように、短波長側と長波長側で大きくくずれ、有効な増幅帯域が狭まってしまう。すなわち、短波長側と長波長側の信号パワーが低下してしまう。
【００１４】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、励起光源を構成する複数のレーザユニットのいくつかが故障した場合においても、信号の伝送品質を劣化させることなく、光伝送を持続することができる光増幅装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、互いに発振中心波長の異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光源と各レーザ光源の出力パワーを検知するモニタ部とを具備するとともに、当該複数のレーザ光源のうち、発振中心波長が最も短い第１のレーザ光源と最も長い第２のレーザ光源とを除くレーザ光源から出力されたレーザ光を合波し、合波した光を、伝送路上を伝播する信号光に対して最低限必要とされる所望の増幅帯域および所望の利得で増幅する励起光として出力する励起光源と、入力された制御信号に従って、前記複数のレーザ光源の出力パワーを制御する制御手段と、前記モニタ部によって検知された出力パワーに基づいて、前記複数のレーザ光源のうちから出力を停止させるレーザ光源を特定し、特定したレーザ光源が停止状態である場合の利得プロファイルを、あらかじめ記憶された複数の利得プロファイルから選出し、選出した利得プロファイルが示す各レーザ光源の出力パワー情報を前記制御信号として出力する判定手段と、を備え、前記利得プロファイルに、前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源の少なくとも一方からレーザ光を出力するための出力パワー情報が含まれる場合、前記励起光源は、前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源の少なくとも一方から出力されたレーザ光をさらに合波して出力することを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、励起光源が、所望の利得プロファイルを得るのに最低源必要な数量よりも短波長側と長波長側に予備にレーザ光源を用意しているので、最短波長側と最長波長側のレーザ光源が故障等を起因に停止させることになっても、上記所望の利得プロファイルを確保することができる。
【００１７】
また、請求項２にかかる発明は、前記伝送路上を伝播する信号光に対して、前記励起光によってラマン増幅をおこなうことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、上記励起光源のプロテクション動作を、ラマン増幅をおこなう際に用いる励起光源に対して適用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる光増幅装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。特に、ここでは、ラマン増幅をおこなう光増幅装置について例を挙げる。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
図１は、実施の形態にかかる光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、図５と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１では、従来のＨＰＵ１３０に替えて後述するプロテクション用のレーザユニットが付加されたＨＰＵ３０を備え、さらに、利得制御部４０、判断部５０および利得プロファイル記憶部６０を備えた点が図５と異なる。
【００２５】
利得制御部４０は、判断部５０の指示に応じて、ＨＰＵ３０の各レーザユニットの利得を制御する手段である。また、判断部５０は、ＨＰＵ３０の各レーザユニットの故障を監視するとともに、故障が発生した際に、利得プロファイル記憶部６０に記憶された利得プロファイルによる利得制御を、利得制御部４０に指示する手段である。ここで、利得プロファイルとは、ＨＰＵ３０の各レーザユニットに対して出力させる所望の出力パワーを示したものである。
【００２６】
図２は、ＨＰＵ３０の構成例を示す図である。図２において、ＨＰＵ３０は、図６に示した６つのレーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６に加えて、２つのレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８（以下、これらレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８を特にプロテクション用のレーザユニットと称する。）を備え、さらにそれらレーザユニットＬＤ１〜ＬＤ８が発振するレーザを合波するマッハツェンダ型のＷＤＭカプラ３１を備えている。
【００２７】
なお、各レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ８は、それぞれ、図６に示したように、同一発振中心波長の２つのファブリペロー型半導体レーザを備え、各半導体レーザのレーザ出力をファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）で波長安定化するとともに、偏波合成器（ＰＢＣ）で合波して一つの出力するものとする。
【００２８】
ここで、特に、新たに付加されたレーザユニットＬＤ７は、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６の発振中心波長のうちの最も短い波長よりもさらに短い発振中心波長で発振する。また、逆にレーザユニットＬＤ８は、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６の発振中心波長のうちの最も長い波長よりもさらに長い発振中心波長で発振する。図６の説明に用いた例を引用すると、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６の発振中心波長が、それぞれ１４３５ｎｍ、１４４２．５ｎｍ、１４５０ｎｍ、１４５５ｎｍ、１４６５ｎｍ、１４８０ｎｍであるのに対し、例えばレーザユニットＬＤ７の発振中心波長は１４２７．５ｎｍであり、レーザユニットＬＤ８の発振中心波長は１４９５ｎｍである。
【００２９】
すなわち、ＨＰＵ３０は、レーザユニットＬＤ７およびＬＤ８の付加により、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６のみである場合と比較して、増幅帯域の広い利得プロファイルを提供することができる。
【００３０】
また、図２において、各レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ８の出力伝送路上には、それぞれ光分波器Ｃ１〜Ｃ８が設けられており、さらに、各光分波器Ｃ１〜Ｃ８は、分波路にそれぞれモニタ部Ｍ１〜Ｍ８を接続している。すなわち、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ８から出力されたレーザ光は、光分波器Ｃ１〜Ｃ８を介してモニタ部Ｍ１〜Ｍ８に入力される。モニタ部Ｍ１〜Ｍ８は、光分波器Ｃ１〜Ｃ８によって分波された信号光を受光し、その信号光パワーを検知する手段であり、フォトダイオード等の受光素子によって構成される。
【００３１】
判断部５０は、これらモニタ部Ｍ１〜Ｍ８によって検知された信号光パワー値を入力し、その信号光パワー値と所定値とを比較することで、故障の検知を可能としている。
【００３２】
以下に、実施の形態にかかる光増幅装置の動作について説明する。図３は、利得制御部４０に与える利得プロファイルの例を示す図である。まず、ＨＰＵ３０内のレーザユニットＬＤ１〜ＬＤ８は、いずれも正常に動作するものとし、図３（ａ）に示す利得プロファイルに従った出力パワーでレーザ光を出力しているとする。図３（ａ）にも示すように、特にレーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６がいずれも故障していない状態では、プロテクション用のレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８についてはレーザ発振をおこなわせずにＯＦＦ状態にしておく。
【００３３】
すなわち、この状態は、図６に示したＨＰＵ１３０と等価であり、ＷＤＭカプラ３１から出力される合波光も、図７の点線１５０に示すように所望の増幅帯域において平坦な利得プロファイルを示す。
【００３４】
上記状態において、判断部５０は、モニタ部Ｍ１〜Ｍ６から出力された各信号光パワー値と所定値とを比較し、信号光パワー値が所定値に達しているか否かを判定する。判定の結果、所定値に達していない信号光を出力している（または信号光を全く出力していない）レーザユニットが存在すると、判断部５０は、そのレーザユニットの動作を停止させた場合に採用する利得プロファイルを、利得プロファイル記憶部６０から取り出す。
【００３５】
例えば、判断部５０は、故障等によりレーザユニットＬＤ１およびＬＤ６の信号光パワーが所定値に達していないと判定した場合、図３（ｂ）に示すように、レーザユニットＬＤ１およびＬＤ６をＯＦＦにするとともに、それまでＯＦＦ状態であったプロテクション用のレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８に対して適当な出力パワーを設定した利得プロファイルを、利得プロファイル記憶部６０から取り出す。
【００３６】
ここで、利得プロファイル記憶部６０に記憶される利得プロファイルは、少なくとも、レーザユニットＬＤ１〜ＬＤ６を動作させかつプロテクション用のレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８をＯＦＦにした状態で得られる利得プロファイル、すなわち図３（ａ）および図７の点線１５０で示した利得プロファイルによって有効となる増幅帯域をカバーしておく必要がある。例えば、図３（ｂ）に示す利得プロファイルは、図４の実線１７０に示すように、上記増幅帯域において平坦な利得を示す。
【００３７】
特に、本実施の形態にかかる光増幅装置では、プロテクション用のレーザユニットＬＤ７の発振中心波長を、プロテクション用途以外のレーザユニットの最短発振中心波長よりも短く、プロテクション用のレーザユニットＬＤ８の発振中心波長を、プロテクション用途以外のレーザユニットの最長発振中心波長よりも長く設定しているので、図３（ｂ）に示すように、故障時に最短および最長の発振中心波長のレーザを出力するレーザユニットが故障した場合にも、それらプロテクション用のレーザユニットＬＤ７およびＬＤ８を動作させることで、当初の増幅帯域を確保することができる。
【００３８】
以上に説明したとおり、実施の形態にかかる光増幅装置によれば、ＨＰＵ３０を構成するレーザユニットのうちの一つでも故障の発生や出力の低下が生じたことによってレーザユニットの動作を停止させる必要がある場合、それにより生じる利得プロファイルの歪みを、他のレーザユニットの利得制御の調整とともに必要に応じて、最短波長および最長波長の発振中心波長を有することになるプロテクション用のレーザユニットを動作させるので、故障前に得られていた増幅帯域に対して所望の平坦な利得プロファイルによる増幅を確保することができる。
【００３９】
また、上記プロテクション動作は、光増幅装置内部で自動的におこなわれるため、故障後に所望の利得プロファイルを確保するために光増幅装置の設置場所に出向いてレーザユニットの調整や交換といった作業をおこなう必要がなくなり、光増幅装置を用いて構築された光伝送システム全体の保守・管理を容易にすることが可能になる。
【００４０】
なお、以上に説明した実施の形態では、光増幅装置としてラマン増幅をおこなう場合の構成を例に示したが、ＥＤＦＡにおいても、そのＥＤＦＡの励起光源を上記ＨＰＵ３０に置換し、利得制御部４０、判断部５０および利得プロファイル記憶部６０を設けることで、上記と同様な効果を享受することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明にかかる光増幅装置よれば、励起光を生成するレーザ光源を、所望の増幅帯域での所望の利得を確保できるだけのレーザ光源の数よりも、短波長側と長波長側においてそれぞれ増加させており、それら複数のレーザ光源のうちの一つでも故障等を起因に停止させた際に生じる利得プロファイルの歪みを、他のレーザ光源の利得制御の調整とともに必要に応じて、最短波長および最長波長の発振中心波長を有することになるプロテクション用のレーザ光源を動作させるので、故障前に得られていた増幅帯域に対して所望の平坦な利得プロファイルによる増幅を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる光増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態にかかる光増幅装置のＨＰＵの構成例を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる光増幅装置の利得制御部に与える利得プロファイルの例を示す図である。
【図４】実施の形態にかかる光増幅装置に記憶される利得プロファイルの例を示す図である。
【図５】従来のラマン増幅器の概略構成を示すブロック図である。
【図６】従来のＨＰＵの構成例を示す図である。
【図７】従来の光増幅装置における問題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
３０  ＨＰＵ
３１，１３１  ＷＤＭカプラ
４０  利得制御部
５０  判断部
６０  利得プロファイル記憶部
９９  伝送路
１１１〜１１３  光アイソレータ
１２０  光合波器
１３３  ファイバブラッググレーティング
１３４  半導体レーザ
Ｃ１〜Ｃ８  光分波器
Ｍ１〜Ｍ８  モニタ部
ＬＤ１〜ＬＤ６  レーザユニット
ＬＤ７，ＬＤ８  プロテクション用のレーザユニット
【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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