(57)【要約】［課題］広帯域の光波長多重信号の波長間のレベル偏差を抑制することができる光増幅装置を提供する。［解決手段］本実施形態の光増幅装置１を、分波部２と、第１の光増幅器３と、第２の光増幅器４と、合波部５を備える構成とする。分波部２は、入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波する。第１の光増幅器３は、第１の光波長多重信号を増幅する。第２の光増幅器４は、第２の光波長多重信号を増幅する。合波部５は、増幅された第１の光波長多重信号と、増幅された第２の光波長多重信号を合波し、ラマン増幅部６に出力する。また、第１の光増幅器３は、ラマン増幅部６におけるラマン効果により第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光波長多重信号の増幅率を調整する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、前記第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波する分波部と、
前記第１の光波長多重信号を増幅する第１の光増幅器と、
前記第２の光波長多重信号を増幅する第２の光増幅器と、
前記増幅された第１の光波長多重信号と、前記増幅された第２の光波長多重信号を合波し、ラマン増幅部に出力する合波部と
を備え、
前記第１の光増幅器は、前記ラマン増幅部におけるラマン効果により前記第２の波長帯の光の強度が補償されるように、前記第１の光波長多重信号の光の強度を調整することを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記第１の光増幅器は、前記入力される光波長多重信号が通過した光ファイバの損失が増大したとき、前記第１の光波長多重信号の増幅率を正常時の設定よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
外部から入力される制御信号に基づいて、前記第１の光増幅器において前記第１の光波長多重信号を増幅する励起光を制御する励起光制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記第１の波長帯の光信号として入力される前記制御信号を受信する光受信部をさらに備え、
前記励起光制御部は、前記光受信部が受信した前記制御信号に基づいて、前記第１の光増幅器の前記励起光を制御することを特徴とする請求項３に記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記第１の光増幅器は、増幅後に光信号の強度を減衰する光減衰器を備え、
前記光減衰器による減衰量によって出力する前記第１の光波長多重信号の強度を調整することを特徴とすることを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記第１の光波長多重信号に多重化されて入力される制御信号を受信する光受信部と、  前記光受信部が受信した前記制御信号に基づいて、前記光減衰器の減衰量を制御する減衰制御部と
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の光増幅装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれかに記載の複数の光増幅装置と、
前記光増幅装置間を接続し、通過する光信号をラマン効果によって増幅する光ファイバと
を備え、
前段の前記光ファイバにおいて損失が増大した前記光増幅装置の前記第１の光増幅器は、前記第１の光波長多重信号の増幅率を調整し、後段の前記光ファイバが有するラマン効果により前記第２の波長帯の光の強度が補償することを特徴とすることを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、前記第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波し、ラマン増幅部におけるラマン効果により前記第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光増幅器における前記第１の光波長多重信号の増幅率を調整し、
調整した増幅率で前記第１の光増幅器において前記第１の光波長多重信号を増幅し、
第２の光増幅器において前記第２の光波長多重信号を増幅し、
前記増幅された第１の光波長多重信号と、前記増幅された第２の光波長多重信号を合波して前記ラマン増幅部に出力することを特徴とする光増幅方法。
【請求項９】
前記入力される光波長多重信号が通過した光ファイバの損失が増大したとき、前記第１の光増幅器において前記第１の光波長多重信号の増幅率を正常時の設定よりも大きくすることを特徴とする請求項８に記載の光増幅方法。
【請求項１０】
前記第１の光波長多重信号に多重化されて入力される制御信号に基づいて、
前記第１の光増幅器における前記第１の光波長多重信号の増幅率を調整することを特徴とする請求項８または９に記載の光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長多重信号の増幅技術に関するものであり、特に、増幅時に広帯域の光波長多重信号の波長偏差を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信量の増加に伴い、光波長多重信号を伝送する光伝送システムにおいて、１本の光ファイバ中に収容する伝送容量を増大させる技術の開発が進められている。１本の光ファイバ中に収容する伝送容量を増大するためには、通常のＣバンド（１５５０ｎｍ波長帯）における広帯域化に加え、Ｌバンド（１５８０ｎｍ波長帯）まで波長帯域を拡大したＣ＋Ｌバンドで光伝送システムを構成することが有効である。また、Ｃ＋Ｌバンド帯のような広帯域での長距離の光伝送システムにおいても、良好な伝送品質を確保する上で重要である。【０００３】
広帯域での長距離の光伝送システムにおいて、光信号の伝送品質を確保する手段の１つとして、伝送品質を確保する光増幅装置の開発が行われている。そのような、光信号の伝送品質を確保する光増幅として、例えば、特許文献１のような光増幅装置が開示されている。【０００４】
特許文献１は、ＣバンドとＬバンドの波長帯の光波長多重信号を増幅し、光信号の伝送品質を確保する光増幅装置に関するものである。特許文献１の光増幅装置は、ＣバンドとＬバンドの光波長多重信号の光パワーを増幅する光増幅器と、分離されたＬバンドの光波長多重信号の光パワーを増幅する光増幅器を備え、ＣバンドとＬバンドの光波長多重信号を合波して出力している。また、特許文献１では、ＣバンドとＬバンドの光波長多重信号の光パワーを増幅する光増幅器からの励起光の漏れ光によって光増幅装置への入力側の伝送路上でＬバンドの光波長多重信号のラマン増幅が行われている。【０００５】
また、特許文献２にもＣバンドとＬバンドの波長帯の光信号を増幅する光増幅装置が開示されている。特許文献２の光増幅装置は、励起光源からの光によって光パワーの増幅を行った際の励起光の残留光によってラマン増幅を行っている。また、特許文献３にも、同様に、光パワーの増幅をラマン増幅によって行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１０２６６６号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５０１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１９２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。光ファイバの劣化等によって光信号の光パワーの損失が大きくなり、光増幅器における光パワーの増幅率が大きくなると、光増幅器から出力される光波長多重信号のスペクトルのゆがみが大きくなる。しかし、特許文献１の光増幅装置は、増幅後の光波長多重信号のレベル偏差の補償を行うことができない。そのため、特許文献１の光増幅装置は、光パワーの損失が増大しているときに、伝送路に出力する光波長多重信号の光パワーのレベル偏差を十分に抑制することができず、光波長多重信号の平坦性を確保できない恐れがある。また、特許文献２においても、光増幅装置に入力される広帯域の光波長多重信号の光パワーの損失が増大しているときに、増幅時の光パワーのレベル偏差の増大を十分に抑制することはできず、光波長多重信号の平坦性を確保できない恐れがある。【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、広帯域の光波長多重信号の波長間のレベル偏差を抑制することができる光増幅装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の光増幅装置は、分波部と、第１の光増幅器と、第２の光増幅器と、合波部を備えている。分波部は、入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波する。第１の光増幅器は、第１の光波長多重信号を増幅する。第２の光増幅器は、第２の光波長多重信号を増幅する。合波部は、増幅された第１の光波長多重信号と、増幅された第２の光波長多重信号を合波し、ラマン増幅部に出力する。また、第１の光増幅器は、ラマン増幅部におけるラマン効果により第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光波長多重信号の増幅率を調整する。【００１０】
本発明の光増幅方法は、入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波する。本発明の光増幅方法は、ラマン増幅部におけるラマン効果により第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光増幅器における第１の光波長多重信号の増幅率を調整する。本発明の光増幅方法は、調整した増幅率で第１の光増幅器において第１の光波長多重信号を増幅する。本発明の光増幅方法は、第２の光増幅器において第２の光波長多重信号を増幅する。本発明の光増幅方法は、増幅された第１の光波長多重信号と、増幅された第２の光波長多重信号を合波してラマン増幅部に出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、広帯域の光波長多重信号の波長間のレベル偏差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の光伝送システムの構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の送信局の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の受信局の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の光増幅装置の各点における正常時のスペクトル形状を模式的に示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光伝送システムの送信局と受信局における正常時の光信号のスペクトル形状を模式的に示した図である。
【図８】損失が増加した場合の光伝送システムの伝送路上の各点におけるスペクトル形状を模式的に示した図である。
【図９】本発明の第２の実施形態において、Ｃバンドの光波長多重信号の増幅率を増加させた場合の光増幅装置の各点におけるスペクトル形状を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態において、Ｃバンドの光波長多重信号の増幅率を増加させた場合の光伝送システムの伝送路上の各点におけるスペクトル形状を模式的に示した図である。
【図１１】ラマン効果による波長間での光パワーの遷移の例を模式的に示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態の光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の光増幅装置１の構成の概要を示したものである。本実施形態の光増幅装置１は、分波部２と、第１の光増幅器３と、第２の光増幅器４と、合波部５を備えている。分波部２は、入力される光波長多重信号を、第１の波長帯を有する第１の光波長多重信号と、第１の波長帯より長波長帯にある第２の波長帯を有する第２の光波長多重信号とに分波する。第１の光増幅器３は、第１の光波長多重信号を増幅する。第２の光増幅器４は、第２の光波長多重信号を増幅する。合波部５は、増幅された第１の光波長多重信号と、増幅された第２の光波長多重信号を合波し、ラマン増幅部６に出力する。また、第１の光増幅器３は、ラマン増幅部６におけるラマン効果により第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光波長多重信号の増幅率を調整する。
【００１４】
本実施形態の光増幅装置１は、第１の光増幅器３において、ラマン増幅部６におけるラマン効果により第２の波長帯の光の強度が補償されるように、第１の光波長多重信号の増幅し、第２の光波長多重信号と合波してラマン増幅部６に出力している。そのため、ラマン増幅部６において、第２の光波長多重信号は、第１の光波長多重信号の信号光を元にスペクトルの傾斜が緩和させる方向の波長依存性を持って増幅される。その結果、本実施形態の光増幅装置１を用いることで、広帯域の光波長多重信号の波長偏差を抑制することができる。
【００１５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の光伝送システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の光伝送システムは、送信局Ｔ１と、受信局Ｔ２と、送信局Ｔ１と受信局Ｔ２を接続する伝送路を備えている。送信局Ｔ１と受信局Ｔ２を接続する伝送路は、光ファイバと光増幅装置によって構成されている。本実施形態の光伝送システムは、図２に示すように光増幅装置Ｒ１、光増幅装置Ｒ２、光増幅装置Ｒ３、光増幅装置Ｒ４および光増幅装置Ｒ５の５台の光増幅装置を備えている。また、各装置間は、光ファイバＦ１、光ファイバＦ２、光ファイバＦ３、光ファイバＦ４、光ファイバＦ５および光ファイバＦ６によってそれぞれ接続されている。
【００１６】
本実施形態の光伝送システムは、各通信回線から入力された光信号を元に送信局Ｔ１が光波長多重信号を生成し、生成した波長多重信号を光ファイバおよび光増幅装置によって構成された伝送路を介して受信局Ｔ２に送る光通信システムである。本実施形態の光伝送システムは、ＣバンドとＬバンドの波長帯の光信号が波長多重化された光波長多重信号を送信局Ｔ１から受信局Ｔ２に伝送する。以下の説明では、送信局Ｔ１から受信局Ｔ２に光波長多重信号が送信される例について示すが、光波長多重信号の送受信が双方向で行われる構成であってもよい。
【００１７】
光増幅装置Ｒ１からＲ５の構成について説明する。図３は、本実施形態の光増幅装置Ｒ１からＲ５として用いられる光増幅装置の構成を、光増幅装置１０として示したものである。
【００１８】
本実施形態の光増幅装置１０は、光分波部１１と、第１の光増幅部１２と、第２の光増幅部１３と、光合波部１４と、制御信号受信部１５と、励起光制御部１６を備えている。
【００１９】
光分波部１１は、入力側の光ファイバから入力される光波長多重信号を、ＣバンドとＬバンドの光波長多重信号に分離して出力する機能を有する。Ｃバンドの光波長多重信号は、１５３０から１５６５ｎｍの光信号によって構成されている。Ｌバンドの光波長多重信号は、１５６５から１６２５ｎｍの光信号によって構成されている。光分波部１１は、入力される光波長多重信号のうち、Ｃバンドの光波長多重信号を第１の光増幅部１２に出力する。また、光分波部１１は、伝送路から入力される光波長多重信号のうち、Ｌバンドの光波長多重信号を第２の光増幅部１３に出力する。
【００２０】
光分波部１１には、例えば、誘電体多層膜によって形成されたＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）フィルタを用いることができる。誘電体多層膜によって形成されたＷＤＭフィルタは、入力された２つの波長帯域の光波長多重信号について、一方の波長帯域を透過させ、もう一方の波長帯域を反射させることで光波長多重信号を２つの波長帯域に分離する。光分波部１１には、回折格子等の分光素子を用いてもよい。また、本実施形態の光分波部１１は、第１の実施形態の分波部２に相当する。
【００２１】
第１の光増幅部１２および第２の光増幅部１３は、入力された光波長多重信号の光パワーを増幅する機能を有する。第１の光増幅部１２および第２の光増幅部１３には、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）を用いることができる。本実施形態の第１の光増幅部１２は、励起光制御部１６の制御に基づいて、励起光源の光パワーを調整することでＣバンドの光波長多重信号の増幅率を変化させる。また、第２の光増幅部１３は、あらかじめ設定された増幅率でＬバンドの光波長多重信号を増幅して出力する。また、本実施形態の第１の光増幅部１２および第２の光増幅部１３は、第１の実施形態の第１の光増幅器３および第２の光増幅器４にそれぞれ相当する。
【００２２】
光合波部１４は、入力光波長多重信号を多重化して出力する機能を有する。光合波部１４は、例えば、光分波部１１と同様の構成のＷＤＭフィルタを用いることができる。光合波部１４には、光カプラや回折格子等の合波素子を用いてもよい。また、本実施形態の光合波部１４は、第１の実施形態の合波部５に相当する。
【００２３】
制御信号受信部１５は、第１の光増幅部１２における光波長多重信号の光パワーの増幅率の情報を受信する機能を有する。制御信号受信部１５は、送信局Ｔ１、受信局Ｔ２または通信管理装置等から制御用の通信回線を介して第１の光増幅部１２の光パワーの増幅率の情報を受け取る。送信局Ｔ１、受信局Ｔ２または通信管理装置等は、伝送路の監視を行い、信号の損失が増大した光ファイバの後段の光増幅装置１０に、第１の光増幅部１２における増幅率の情報を送る。
【００２４】
励起光制御部１６は、制御信号受信部１５を介して受信する第１の光増幅部１２の光パワーの増幅率の情報を基に、第１の光増幅部１２の制御を行う。励起光制御部１６は、第１の光増幅部１２の光パワーの増幅率の情報を基に、第１の光増幅部１２の励起光の光パワーを制御し、第１の光増幅部１２の光パワーの増幅率を調整する。励起光制御部１６には、例えば、制御回路の回路パターンが形成された半導体装置が用いられる。
【００２５】
送信局Ｔ１の構成について説明する。図４は、本実施形態の送信局Ｔ１の構成の概要を示したものである。本実施形態の送信局Ｔ１は、送信側端局装置２１と、監視装置２２と、給電装置２３を備えている。
【００２６】
送信側端局装置２１は、送信局Ｔ１に接続されている各通信回線から入力される信号を基に受信局Ｔ２に送信する各波長の光信号を生成する。送信側端局装置２１は、生成した各波長の光信号を合波して光波長多重信号を生成し、受信局Ｔ２と接続されている伝送路を構成する光ファイバＦ１に送信する。
【００２７】
監視装置２２は、受信局Ｔ２と接続している伝送路上の状態を監視する機能を有する。監視装置２２は、例えば、給電線の直流抵抗値を監視することで光ファイバに異常が生じ信号損失が大きくなっている箇所を特定する。監視装置２２は、受信局Ｔ２における受信信号のスペクトル形状や信号品質の情報を取得して伝送路上の光ファイバの劣化状態を判断する。監視装置２２は、光ファイバの修理が行われた情報が入力された場合や、信号損失が大きくなっていることを検出した場合に、異常を検出した光ファイバの後段の光増幅装置にＣバンドの光増幅率を変更する制御信号を送る。
【００２８】
給電装置２３は、光ファイバの給電線を介して各光増幅装置に電力を供給する。
【００２９】
受信局Ｔ２の構成について説明する。図５は、本実施形態の受信局Ｔ２の構成の概要を示したものである。本実施形態の受信局Ｔ２は、受信側端局装置２４と、監視装置２５と、給電装置２６を備えている。
【００３０】
受信側端局装置２４は、伝送路を構成する光ファイバＦ６から入力される光波長多重信号の復号等を行い、受信局Ｔ２に接続されている各通信回線に出力する信号を生成する。受信側端局装置２４は、生成した信号を各通信回線に送信する。
【００３１】
監視装置２５は、送信局Ｔ１と接続されている伝送路上の障害の有無や光ファイバの劣化を監視する機能を有する。監視装置２５は、例えば、受信側端局装置２４において受信する光波長多重信号のスペクトル形状やＢＥＲ（Bit Error Ratio）等をモニタし、受信信号の品質が基準よりも悪化したときに障害や光ファイバの劣化が発生していると判断する。
【００３２】
給電装置２６は、光ファイバの給電線に電圧を印加する。給電装置２３および給電装置２６は、給電時の給電線への電圧の印加を分担する。給電装置２３および給電装置２６は、例えば、光ファイバに印加される電圧のうち２分の１ずつの電圧を分担し、給電線に電圧を印加する。給電装置２３および給電装置２６は、いずれかが故障したときに、もう一方の給電装置が全電圧を印加するように設計されていてもよい。
【００３３】
光ファイバＦ１からＦ６は、光信号の伝送用の光ファイバと、光増幅装置等に電力を供給する給電線によって構成されている。
【００３４】
また、図２では光増幅装置が５台の場合を示しているが、光増幅装置は、５台以外であってもよい。
【００３５】
本実施形態の光伝送システムの動作について説明する。送信局Ｔ１から光波長多重信号が伝送路に出力され、伝送路上の光ファイバおよび光増幅装置を介して受信局Ｔ２に送られる。光波長多重信号は、伝送路を伝送される際に、各光増幅装置において増幅される。
【００３６】
図６は、正常時、すなわち、伝送路を構成する光ファイバにおける信号損失が増大していない状態における光増幅装置内の各部における光スペクトルの状態を模式的に示したものである。光増幅装置の入力部であるａ点では、Ｃバンドの光信号とＬバンドの光信号が波長多重化されている。また、正常な状態では伝送路上の各光増幅装置における増幅によって、ＣバンドとＬバンドの光信号は、ほぼ等しい光パワーで入力される。Ｃバンドの光信号は、分離された後、第１の光増幅部１２において増幅が行われるので、ｂ点に対してｃ点の光パワーは高くなっている。また、同様にＬバンドの光信号は、分離された後、第２の光増幅部１３において増幅が行われるので、ｄ点に対してｅ点の光パワーは高くなっている。それぞれ増幅されたＣバンドとＬバンドの光信号は、光合波部１４で合波されて伝送路に出力される。光増幅装置の後段の光ファイバに出力される光波長多重信号は、ｆ点に示すように光パワーがほぼ等しいＣバンドとＬバンドの光信号を含んでいる。
【００３７】
図７は、正常時の送信局Ｔ１の出力信号のスペクトル形状と、受信局Ｔ２における受信信号のスペクトル形状を模式的に示している。正常時は、伝送路上の各光増幅装置において光パワーの増幅が行われるので、受信信号もＣバンドとＬバンドの光パワーがほぼ等しくなっている。
【００３８】
次に、光ファイバの損傷や劣化によって信号損失が増大した際の動作について、光ファイバＦ２の信号損失が増大した場合を例に説明する。
【００３９】
図８は、光ファイバＦ２において損失が増大した際の、伝送路上の各点におけるスペクトル形状を模式的に示したものである。図８では、送信局Ｔ１からの出力後は、ＣバンドとＬバンドの光信号の光パワーは、ほぼ等しくなっている。その後、損失が増大している光ファイバＦ２を通過した際に光信号の損失が生じると、セルフヒーリング効果によって光増幅装置Ｒ２において光パワーの増幅を行う際の増幅利得が大きくなる。短波長側の方が増幅利得が大きくなる波長依存性を有するため、Ｃバンド、Ｌバンドともに短波長側の光パワーが大きく、長波長側の光パワーが小さいスペクトル形状となる。光増幅装置Ｒ２において生じた波長間の光パワーのレベル偏差は、受信局Ｔ２に到達する際にも残留している。波長間の光パワーのレベル偏差が受信局Ｔ２に到達するまで残留すると、短波長側の受信信号の品質は、光ファイバ中の非線形光学効果によって低下する。また、長波長側の受信信号の品質は、ＳＮＲ（Signal Noise Ratio）が小さくなることによって低下する。
【００４０】
監視装置２２は、作業者や通信回線等から入力される光ファイバＦ２の修理が実施された情報や受信品質の情報等を基に、光ファイバＦ２の信号損失が増大したことを検出する。光ファイバＦ２の信号損失が増大したことを検出すると、監視装置２２は、光増幅装置Ｒ２に第１の光増幅部１２の増幅率の設定値の情報とともに増幅率を変更する制御信号を送る。
【００４１】
光増幅装置Ｒ２の制御信号受信部１５は、第１の光増幅部１２の増幅率の設定値の情報を受け取ると、受け取った情報を励起光制御部１６に送る。第１の光増幅部１２の増幅率の設定値の情報を受け取ると、励起光制御部１６は、受け取った設定値となるように第１の光増幅部１２の励起光源を制御して第１の光増幅部１２の増幅率を変更する。
【００４２】
受け取った情報を基に第１の光増幅部１２の増幅率が変更されると、第１の光増幅部１２は、新たに設定された増幅率になるように光パワーの増幅を行って光信号を出力する。
【００４３】
図９は、第１の光増幅部１２の増幅率の再設定が行われた際の、光増幅装置内の各部における光スペクトルの状態を模式的に示したものである。Ｃバンドの光信号は、増幅率が大きくなっているので、ｅ点におけるＬバンドの光パワーよりもｃ点におけるＣバンドの光パワーの方が大きい。そのため、光合波部１４における合波後のｆ点において、ＬバンドよりもＣバンドの方が光パワーが大きい状態で光ファイバＦ３に出力される。
【００４４】
Ｃバンド側の第１の光増幅部１２から出力される光パワーを増加させると、光ファイバＦ３において、光ファイバの非線形光学効果の１つであるラマン効果により短波長から長波長への光パワーの遷移が生じる。光パワーの遷移が生じると、短波長から長波長側に向けて光パワーが上昇する方向の傾斜を誘発することができる。
【００４５】
図１０は、Ｃバンドの光信号を元にＬバンドの光信号のラマン増幅が行われる際の伝送路上の各点におけるスペクトル形状を模式的に示したものである。短波長から長波長側に向けて光パワーが上昇する方向の傾斜が生じると、光ファイバＦ２の損失増大により生じる短波長が上昇する光スペクトル傾斜と、光ファイバＦ３にて発生するラマン効果による長波長が上昇する光スペクトル傾斜が打ち消し合う。そのため、伝送後の光波長多重信号の波長間の光パワーのレベル偏差を改善することができる。光増幅装置Ｒ２において光パワーのレベル偏差を改善されると、後段の光ファイバは正常に動作しているため、受信局Ｔ２における光信号の伝送品質が改善される。
【００４６】
図１１は、ラマン効果によって波長間で光パワーの遷移が起こる際のスペクトル形状の変化を模式的に示したものである。図１１に示す通り、光ファイバを光波長多重信号が通過する際に、ラマン効果によってＣバンドからＬバンドに光パワーが遷移する。また、Ｌバンド内において短波長側の光パワーが減少し、長波長側の光パワーが増加する。そのため、Ｌバンドの光信号のレベル偏差、すなわち、光パワーの傾斜は緩和され、ＣバンドとＬバンドの光パワーの差も減少する。
【００４７】
本発明の光伝送システムは、伝送路を構成する光ファイバの信号の損失が増大したときに、光増幅装置においてＣバンドの光波長多重信号の増幅率を増加させ、Ｌバンドの光波長多重信号と合波して出力側の光ファイバに送信している。出力側の光ファイバでは、ラマン効果によって、Ｃバンドの波長帯の光パワーがＬバンドの波長帯に遷移するラマン増幅が生じ、Ｃバンドの光波長多重信号の光パワーが減少するとともに、Ｌバンドの光波長多重信号の光パワーが増加する。また、ラマン増幅が行われる際に、Ｌバンドの光波長多重信号内では、長波長の光信号の方が増幅率は高い。そのため、ＣバンドとＬバンドの光波長多重信号の光パワーの差およびＬバンド内の光信号の光パワーのレベル偏差は、ラマン増幅によって抑制される。その結果、本実施形態の光伝送システムは、入力される信号光の損失が増大している際に、広帯域の光波長多重信号の波長間のレベル偏差を抑制することができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１２は、本実施形態の光増幅装置３０の構成の概要を示したブロック図である。本実施形態の光増幅装置３０は、図２に示す第２の実施形態と同様の光伝送システムにおいて、光増幅装置として用いられる。
【００４９】
第２の実施形態の光増幅装置１０は、通信管理用の通信回線等を介して第１の光増幅部１２の増幅率を示す制御信号を受信している。そのような構成に代えて、本実施形態の光増幅装置３０は、波長多重信号とともに光信号として伝送される制御信号を検出することで第１の光増幅部の増幅率の情報を取得することを特徴とする。
【００５０】
本実施形態の光増幅装置３０は、光分波部３１と、光カプラ３２と、第１の光増幅部３３と、第２の光増幅部３４と、光合波部３５と、光受信部３６と、励起光制御部３７を備えている。
【００５１】
本実施形態の光分波部３１、第１の光増幅部３３、第２の光増幅部３４、光合波部３５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。本実施形態の光分波部３１において分波されたＣバンドの光波長多重信号は、光カプラ３２を介して第１の光増幅部３３に入力される。
【００５２】
光カプラ３２は、光分波部３１から入力されるＣバンドの光波長多重信号を分岐し、光受信部３６と、第１の光増幅部３３にそれぞれ出力する。
【００５３】
光受信部３６は、入力される光信号から制御信号を検出し、励起光制御部３７に出力する。制御信号は、例えば、Ｃバンドの光波長多重信号のうちデータの伝送に使用されていない波長に割り当てられている。また、制御信号は、主信号の伝送に影響を与えない低周波の信号として主信号の通信に用いている波長帯の光信号に重畳されていてもよい。
【００５４】
励起光制御部３７は、光受信部３６から入力される制御信号に含まれる第１の光増幅部３３の光パワーの増幅率の情報を基に、第１の光増幅部３３の制御を行う。励起光制御部３７は、第１の光増幅部３３の光パワーの増幅率の情報を基に、第１の光増幅部３３の励起光の光パワーを制御し、第１の光増幅部３３の光パワーの増幅率を変更する。
【００５５】
本実施形態の光増幅装置は、通常時は、第２の実施形態の光増幅装置と同様にＣバンドとＬバンドの光波長多重信号の光パワーを、あらかじめ設定された設定値に基づいてそれぞれ増幅して出力する。
【００５６】
光ファイバを伝送されている信号の損失が増大すると、第１の光増幅部３３の増幅率の情報を示す制御信号が送信局Ｔ１から光増幅装置にＣバンドの波長多重信号とともに送られる。
【００５７】
励起光制御部３７は、第１の光増幅部３３の増幅率の情報を示す制御信号を光受信部３６を介して受信すると、制御信号に含まれる設定値に基づいて第１の光増幅部３３の励起光源を制御し、制御信号で指定された光増幅率に変更する。
【００５８】
第１の光増幅部３３が制御信号に示された増幅率で増幅を開始すると、後段の光ファイバにおいてラマン効果による光パワーの遷移が発生する。ラマン効果による光パワーの遷移が発生すると、ＣバンドとＬバンドの波長間の光パワーのレベル偏差が緩和され、第２の実施形態と同様に受信局Ｔ２に伝送される光波長多重信号の信号品質が維持される。
【００５９】
本実施形態の光増幅装置３０を用いることで第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の光増幅装置３０は、Ｃバンドの波長多重信号とともに送られてくる制御信号を基に、第１の光増幅部３３の増幅率を制御しているので、通信管理用の通信回線等を必要としない。そのため、海底ケーブルシステムのようなデータ伝送用の光ファイバの他に通信回線を設置することが困難な環境においても、入力される信号光の損失が増大している際に、広帯域の光波長多重信号の波長偏差を抑制することができる。
【００６０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態ついて図を参照して詳細に説明する。図１３は、本実施形態の光増幅装置４０の構成の概要を示したブロック図である。本実施形態の光増幅装置４０は、図２に示す第２の実施形態と同様の光伝送システムにおいて、光増幅装置として用いられる。
【００６１】
第２の実施形態の光増幅装置１０は、第１の光増幅部１２の増幅率で出力する光波長多重信号の光パワーを調整している。そのような構成に代えて、本実施形態の光増幅装置４０は、第１の光増幅部の後段の光減衰部における減衰によってＣバンドの光波長多重信号の光パワーを調整することを特徴とする。
【００６２】
本実施形態の光増幅装置４０は、光分波部４１と、第１の光増幅部４２と、光減衰部４３と、第２の光増幅部４４と、光合波部４５を備えている。
【００６３】
本実施形態の光分波部４１、第２の光増幅部４４および光合波部４５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。光合波部４５は、光減衰部４３から入力されるＣバンドの光波長多重信号と、第２の光増幅部４４から入力される光信号を合波して伝送路に出力する。
【００６４】
第１の光増幅部４２は、入力されるＣバンドの光波長多重信号を増幅して出力する。第１の光増幅部４２は、第２の実施形態の第１の光増幅部１２と同様の構成を有するが、光パワーの増幅はあらかじめ設定された増幅率に基づいて行う。すなわち、伝送路における光信号の損失が増大した際に、第１の光増幅部４２における光パワーの増幅率は、変更されない。
【００６５】
光減衰部４３は、入力された各波長の光信号を減衰する機能を有する。光減衰部４３は、波長ごとに減衰量を調整することができる光減衰器である。光減衰部４３には、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いた光減衰器が用いられる。ＬＣＯＳを用いた光減衰器は、入力された光波長多重信号を各波長に分波し、液晶素子の透過率を制御することで波長ごとに光パワーの減衰を施した後に、合波して出力する。
【００６６】
光減衰部４３は、正常時は、ＣバンドとＬバンドの光パワーとスペクトル形状がほぼ等しくなるように減衰を行う。また、光減衰部４３は、信号の損失が増大した際に、ラマン効果によってＬバンドのスペクトル形状が補正されるような光パワーとスペクトル形状になるように、Ｃバンドの光信号に減衰を施す。信号の損失が増大した際に、光減衰部４３は、減衰量を下げて出力する光波長多重信号の光パワーを増加させる。本実施形態の光増幅装置４０において、信号の損失が増大した際の各波長の減衰量の情報は、作業者等によって光減衰部４３に入力される。
【００６７】
本実施形態の光増幅装置４０の動作について説明する。本実施形態の光増幅装置４０は、正常時は、設定された増幅率、減衰量となるように増幅および減衰を行い、光パワーがほぼ等しくスペクトル形状に傾斜の無いＣバンドとＬバンドの光波長多重信号を出力する。
【００６８】
信号の損失が増大した際に光減衰部４３の減衰量の設定が変更されると、光減衰部４３は、変更後の減衰量で光信号を減衰して出力する。このとき、光減衰部４３は、減衰量を下げて出力する光パワーを正常時よりも大きくする。Ｃバンド側の出力パワーを増加させると、後段の光ファイバにおいて、ラマン効果により短波長から長波長への光パワーの遷移が行われる。ラマン効果による光パワーの遷移が発生すると、ＣバンドとＬバンドの光パワーのレベル偏差が緩和され、受信局Ｔ２に伝送される光波長多重信号の信号品質が維持される。
【００６９】
本実施形態の光増幅装置４０を用いることで第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の光増幅装置４０は、第１の光増幅部４２による増幅後に光減衰部４３で波長ごとの減衰を行っているので、Ｃバンドの光波長多重信号の光パワーとスペクトル形状をより細かく制御することができる。その結果、本実施形態の光増幅装置４０を用いることで、Ｌバンドの波長多重信号の特性に合わせて、Ｃバンドの光波長多重信号に減衰を施すことができるので、Ｌバンドの光波長多重信号のスペクトル形状をより改善することができる。
【００７０】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１４は、本実施形態の光増幅装置５０の構成を示すブロック図である。本実施形態の光増幅装置５０は、図２に示す第２の実施形態と同様の光伝送システムにおいて、光増幅装置として用いられる。
【００７１】
第４の実施形態の光増幅装置４０は、光減衰部４３の減衰量の設定を作業者等によって行う必要がある。本実施形態の光増幅装置５０は、制御用の通信回線等を介して光減衰部の減衰量の情報を取得することを特徴とする。
【００７２】
本実施形態の光増幅装置５０は、光分波部５１と、第１の光増幅部５２と、光減衰部５３と、第２の光増幅部５４と、光合波部５５と、制御信号受信部５６と、減衰制御部５７を備えている。
【００７３】
本実施形態の光分波部５１、第１の光増幅部５２、光減衰部５３、第２の光増幅部５４および光合波部５５の構成と機能は、第４の実施形態の同名称の部位と同様である。
【００７４】
光減衰部５３は、減衰制御部５７から入力される減衰量の設定値に基づいて、各波長の光信号を減衰して出力する。光減衰部５３には、第４の実施形態の光減衰部４３と同様の構成の光減衰器を用いることができる。
【００７５】
制御信号受信部５６は、光減衰部５３の減衰量の情報を受信する機能を有する。制御信号受信部５６は、送信局Ｔ１、受信局Ｔ２または通信管理装置等から通信管理用の通信回線を介して光減衰部５３の減衰量の情報を受け取る。送信局Ｔ１、受信局Ｔ２または通信管理装置等は、受信信号の監視を行い、信号の損失が増大したときに光減衰部５３の減衰量を光増幅装置に送る。
【００７６】
減衰制御部５７は、制御信号受信部５６を介して受信する光減衰部５３の減衰量の情報を基に、光減衰部５３の制御を行う。減衰制御部５７は、光減衰部５３の減衰量の増幅率の情報を基に、光減衰部５３の減衰量を制御し、出力信号の光パワーを調整する。
【００７７】
本発明の光増幅装置５０は、正常時は、設定された増幅率、減衰量となるように増幅および減衰を行い、スペクトル形状の傾斜が緩和されたＣバンドとＬバンドの光波長多重信号を出力する。
【００７８】
送信局Ｔ１等は、光ファイバを通過する際の信号の損失が増大したことを検出すると、光増幅装置に光減衰部５３の減衰量の設定値の情報とともに減衰量を変更する制御信号を送る。
【００７９】
光増幅装置の制御信号受信部５６は、光減衰部５３の減衰量の情報を受け取ると、受け取った情報を減衰制御部５７に送る。光減衰部５３の減衰量の設定値の情報を受け取ると、減衰制御部５７は、受け取った設定値となるように光減衰部５３の減衰量の設定を変更する。
【００８０】
光減衰部５３の減衰量の設定が変更されると、光減衰部５３は、変更後の減衰量で光信号を減衰して出力する。このとき、光減衰部５３は、減衰量を下げて出力する光パワーを正常時よりも大きくする。Ｃバンド側の出力パワーを増加させると、出力側の光ファイバにおいて、ラマン効果により短波長から長波長への光パワーの遷移が行われる。ラマン効果による光パワーの遷移が発生すると、ＣバンドとＬバンドの光パワーのレベル偏差が緩和され、受信局Ｔ２に伝送される光波長多重信号の信号品質が維持される。
【００８１】
本実施形態の光増幅装置５０を用いることで第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の光増幅装置５０は、制御信号受信部５６を介して送信局Ｔ１等から光減衰部５３の減衰量の情報を受信するので、遠隔地に設置された光増幅装置５０でも、光減衰部５３の減衰量の設定を変更し、波長多重信号の信号品質を維持することができる。
【００８２】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１５は、本実施形態の光増幅装置６０の構成を示すブロック図である。本実施形態の光増幅装置６０は、図２に示す第２の実施形態と同様の光伝送システムにおいて、光増幅装置として用いられる。
【００８３】
第５の実施形態の光増幅装置５０は、通信管理用の通信回線等を介して光減衰部５３の減衰量を示す制御信号を受信している。そのような構成に代えて、本実施形態の光増幅装置６０は、波長多重信号とともに光信号として伝送される制御信号を検出することで光減衰部の減衰量の情報を取得することを特徴とする。
【００８４】
本実施形態の光増幅装置６０は、光分波部６１と、光カプラ６２と、第１の光増幅部６３と、光減衰部６４と、第２の光増幅部６５と、光合波部６６と、光受信部６７と、減衰制御部６８を備えている。
【００８５】
本実施形態の光分波部６１、光カプラ６２、第１の光増幅部６３、光減衰部６４、第２の光増幅部６５および光合波部６６の構成と機能は、第５の実施形態の同名称の部位と同様である。
【００８６】
光受信部６７は、入力される光信号から制御信号を検出し、減衰制御部６８に出力する。制御信号は、例えば、Ｃバンドの光波長多重信号のうちデータの伝送に使用されていない波長に割り当てられている。また、制御信号は、主信号の伝送に影響を与えない低周波の信号として主信号の通信に用いている波長帯の光信号に重畳されていてもよい。
【００８７】
減衰制御部６８は、光受信部６７から入力される制御信号に含まれる光減衰部６４の減衰量の情報を基に、光減衰部６４の制御を行う。減衰制御部６８は、光減衰部６４の減衰量の情報を基に、光減衰部６４における光パワーの減衰量を制御し、光減衰部６４から出力される光パワーを変更する。
【００８８】
本実施形態の光増幅装置６０の動作について説明する。本発明の光増幅装置６０は、正常時は、設定された増幅率、減衰量となるように増幅および減衰を行い、スペクトル形状の傾斜が緩和されたＣバンドとＬバンドの光波長多重信号を出力する。
【００８９】
送信局Ｔ１は、光ファイバの信号損失が増大したことを検出すると、光増幅装置に光減衰部６４の設定値の情報とともに減衰量を変更する制御信号を送る。減衰制御部６８は、制御信号を光受信部６７を介して受信すると、制御信号に含まれる設定値に基づいて光減衰部６４を制御し、制御信号で指定された減衰量に設定を変更する。
【００９０】
信号の損失の増大が発生した際に光減衰部６４の減衰量の設定が変更されると、光減衰部６４は、変更後の減衰量で光信号を減衰して出力する。このとき、光減衰部６４は、減衰量を下げて出力する光パワーを正常時よりも大きくする。Ｃバンド側の出力パワーを増加させると、後段の光ファイバにおいて、ラマン効果により短波長から長波長への光パワーの遷移が行われる。ラマン効果による光パワーの遷移が発生すると、ＣバンドとＬバンドの光パワーの偏差が緩和され、受信局Ｔ２に伝送される光波長多重信号の信号品質が維持される。
【００９１】
本実施形態の光増幅装置６０を用いることで第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の光増幅装置６０は、Ｃバンドの波長多重信号とともに送られてくる制御信号を基に、光減衰部６４の減衰量を制御しているので、通信管理用の通信回線等を必要としない。そのため、海底ケーブルシステムのようなデータ伝送用の光ファイバの他に通信回線を設置することが困難な環境においても、入力される信号光の損失が増大している際に、広帯域の光波長多重信号の波長偏差を抑制することができる。
【００９２】
第２乃至第６の実施形態の光増幅装置において、第１の光増幅部でＣバンドの光波長多重信号を増幅し、第２の光増幅部でＬバンドの光波長多重信号を増幅しているが、第２の光増幅部側が長波長であれば、ＣバンドとＬバンド以外の波長多重信号であってもよい。そのような構成とする場合には、光波長多重信号の２つの波長帯は、低波長側の波長帯の信号光によって長波長側の波長帯の信号光がラマン増幅される波長になるように設定される。
【００９３】
第３および第６の実施形態の光増幅装置は、Ｃバンドの波長帯で伝送される制御信号を基に、光ファイバ通過時の信号の損失に対応した波長多重信号の増幅または減衰を開始している。そのような構成に代えて、光増幅装置は、入力された光波長多重信号を光受信部で受信することで監視し、光パワーやスペクトル形状が基準よりも悪化したときに、光ファイバ通過時の信号の損失に対応した波長多重信号の増幅または減衰を開始してもよい。自装置での監視結果を基に、信号の損失に対応した波長多重信号の増幅または減衰を開始することで、信号の損失が増大している光ファイバの後段の光増幅装置で対応することで、劣化等が生じている箇所を遠隔地から特定する必要がない。そのため、光伝送システムの監視機能を簡略化しつつ信号の伝送品質を維持することができる。
【００９４】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００９５】
この出願は、２０１７年９月２９日に出願された日本出願特願２０１７−１８９４２５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９６】
１    光増幅装置
２    分波部
３    第１の光増幅器
４    第２の光増幅器
５    合波部
６    ラマン増幅部
１０    光増幅装置
１１    光分波部
１２    第１の光増幅部
１３    第２の光増幅部
１４    光合波部
１５    制御信号受信部
１６    励起光制御部
２１    送信側端局装置
２２    監視装置
２３    給電装置
２４    受信側端局装置
２５    監視装置
２６    給電装置
３０    光増幅装置
３１    光分波部
３２    光カプラ
３３    第１の光増幅部
３４    第２の光増幅部
３５    光合波部
３６    光受信部
３７    励起光制御部
４０    光増幅装置
４１    光分波部
４２    第１の光増幅部
４３    光減衰部
４４    第２の光増幅部
４５    光合波部
５０    光増幅装置
５１    光分波部
５２    第１の光増幅部
５３    光減衰部
５４    第２の光増幅部
５５    光合波部
５６    制御信号受信部
５７    減衰制御部
６０    光増幅装置
６１    光分波部
６２    光カプラ
６３    第１の光増幅部
６４    光減衰部
６５    第２の光増幅部
６６    光合波部
６７    光受信部
Ｔ１    送信局
Ｔ２    受信局
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５    光増幅装置
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６    光ファイバ
【図１】
2019065354.tif 000003
【図２】
2019065354.tif 000004
【図３】
2019065354.tif 000005
【図４】
2019065354.tif 000006
【図５】
2019065354.tif 000007
【図６】
2019065354.tif 000008
【図７】
2019065354.tif 000009
【図８】
2019065354.tif 000010
【図９】
2019065354.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2019065354.tif 000013
【図１２】
2019065354.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019065354.tif 000017
【国際調査報告】
2019065354.tif 000018
2019065354.tif 000019
2019065354.tif 000020
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