(57)【要約】【課題】  波長多重通信の光伝送路において、使用する波長数の増減に影響されることなく、信号光の断検出を正確に行う。【解決手段】  波長の異なる複数の光信号１０７ａを波長多重化して波長多重信号光１０７として光伝送路１０４を経由して伝送する光波長多重伝送システムの光伝送路１０４上に設けられた光増幅装置１０８において、ラマン増幅器１０とＥＤＦＡ部２０の間に半導体光増幅器３０を配置し、伝送可能な複数の波長数のうち一部の波長を用いてシステムを運用する場合に、波長多重信号光１０７の波長域以外の波長域のＡＳＥやＡＳＳ等のノイズ光成分を吸収して、波長多重信号光１０７とノイズ光とのＳ／Ｎ比を向上させ、半導体光増幅器３０の後段に設けられた光パワーモニタ部１５にて行われる波長多重信号光１０７のレベルの閾値判定による断検出を確実に行わせるようにした。【選択図】図１
2006066610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置される光増幅装置であって、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含むことを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置されるラマン増幅器であって、
励起光を前記光伝送路に注入するための合波部と前記ラマン増幅器を制御するために前記合波部の下流側に設けられた光パワーモニタ部との間に、半導体光増幅器を配置したことを特徴とするラマン増幅器。
【請求項３】
信号光が伝送される光伝送路と、波長の異なる複数の前記信号光を統合して前記光伝送路に送り込む合波器と、前記光伝送路から波長の異なる複数の前記信号光を分岐して取り出す分波器と、前記光伝送路上に設けられ、前記信号光の増幅を行う光増幅装置とを含む光波長多重伝送システムであって、
前記光増幅装置は、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含むことを特徴とする光波長多重伝送システム。
【請求項４】
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路にラマン増幅器を配置して前記信号光の増幅を行う光波長多重伝送方法であって、
前記光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部との間に半導体光増幅器を配置し、使用される前記信号光の数の増減に応じて、使用される前記信号光の帯域外の光を前記半導体光増幅器にて吸収することを特徴とする光波長多重伝送方法。
【請求項５】
複数の信号光が伝送される光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部および希土類添加光ファイバ増幅器との間に半導体光増幅器を配置したことを特徴とするラマン増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅装置、ラマン増幅器、光波長多重伝送システム、光波長多重伝送方法に関し、特に、多波長の信号光を波長多重して長距離伝送する光伝送技術等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信技術では、情報通信量の増大に伴って１本の伝送路ファイバを用いて、波長の異なる複数の信号光を波長多重して長距離伝送する波長多重（Wavelength Division Multiplexing）技術が用いられている。
【０００３】
従来は伝送路ファイバによる信号光パワーの減衰を抑え、長距離伝送を実現するために、信号光波長から短波長側に１００ｎｍ程度離れた波長の励起信号光を入れ、伝送路ファイバ内の非線形効果（ラマン効果）により、伝送中の複数の信号光を増幅するラマン増幅器と、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier））を組み合わせて、長距離化を実現している。
【０００４】
ラマン増幅器では、トータルパワー制御、ＥＤＦＡに由来するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音（自然放出光の一部が光ファイバの基本モードに結合し、さらに誘導放出による増幅を受けて発生したノイズ光）の補正、信号断検出等の制御を行うために、光パワーモニタ部にてモニタされた励起光出力量から、伝送路ファイバ内で発生するＡＳＳ（Amplified Spontaneous Raman Scattering）光の発生量を見積もる必要があるが、ある特定のファイバの測定データから決定していた。
【０００５】
ＡＳＳは、ラマン増幅による雑音光であり、信号光が入力されていない状態でラマン励起光だけを増幅媒体（伝送路ファイバ）に入射した場合に発生する雑音光であって、一般的にはポンプ光によるラマン散乱光などと呼ばれているものである。
【０００６】
ところで、伝送路ファイバの種類は同じでも、ラマン増幅器から見た伝送路の条件（損失係数、局所損失等）は初回測定データと実際の伝送路とでは一般に異なるため、特に、多重可能な定格波長数よりも少ない数の一部の信号光しか用いない少数波長時は、信号光レベルに比べＡＳＳ光発生量が十分小さくない条件にて励起ＬＤを出力制御する場合があるために主信号断検出精度、トータルパワー制御精度を著しく悪化させていた。
【０００７】
すなわち、図１６（ａ）に示されるように、多数の信号光を用いる場合には、信号光のレベルの総和に対してノイズ光（ＡＳＥ＋ＡＳＳ）レベルが占める割合は小さく、信号光のレベル検出に基づく各種の制御誤差は小さく抑えられるが、一部の信号光しか用いない少数波長時には、図１６（ｂ）のように信号光のレベルの総和に対するノイズ光レベルの比率が大きくなり、信号光の閾値判定による制御が困難になる。
【０００８】
これによりＡＳＳ等のノイズ光量が信号断検出の閾値に比べ大きくなる動作状態が発生し、動作条件によっては信号断検出の閾値の感度が悪く、伝送路ファイバの切断等によって信号光が入力断となってもノイズ光量が閾値を下回らずに信号断を検出せず、励起光出力の自動切断制御（Automatic Power ShutDown）が機能しない場合があった。
【０００９】
なお、特許文献１には、所定の光強度レベルまでの入力光に対しては吸収体として働き、それ以上の光強度レベルに対しては入力光を透過させる透明体として働く物質からなる過飽和吸収体を光フィルタとして用いることにより、自然放出光のノイズを除去する技術が開示されているが、増幅器とは別に光フィルタを設ける必要があり、構造が複雑化する。
【００１０】
また、特許文献２には、希土類添加光ファイバ増幅器において、希土類添加光ファイバから外部に漏出する自然放出光を積分球にて捕捉し、その積分値を光検出器にて検出して利得制御に用いるようにした技術が開示されているが、自然放出光と複数の信号光が混在する場合における上述のような技術的課題は認識されていない。
【特許文献１】特開平１１−１６８４３１号公報
【特許文献２】特許第２６４８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、波長多重通信の光伝送路において、使用する波長数の増減に影響されることなく、信号光の断検出を正確に行うことが可能な増幅技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、信号光のレベル判定に基づく各種制御を的確に行うことが可能な増幅技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置される光増幅装置であって、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含む光増幅装置を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置されるラマン増幅器であって、
励起光を前記光伝送路に注入するための合波部と前記ラマン増幅器を制御するために前記合波部の下流側に設けられた光パワーモニタ部との間に、半導体光増幅器を配置したラマン増幅器を提供する。
【００１４】
本発明の第３の観点は、信号光が伝送される光伝送路と、波長の異なる複数の前記信号光を統合して前記光伝送路に送り込む合波器と、前記光伝送路から波長の異なる複数の前記信号光を分岐して取り出す分波器と、前記光伝送路上に設けられ、前記信号光の増幅を行う光増幅装置とを含む光波長多重伝送システムであって、
前記光増幅装置は、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含む光波長多重伝送システムを提供する。
【００１５】
本発明の第４の観点は、波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路にラマン増幅器を配置して前記信号光の増幅を行う光波長多重伝送方法であって、
前記光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部との間に半導体光増幅器を配置し、使用される前記信号光の数の増減に応じて、使用される前記信号光の帯域外の光を前記半導体光増幅器にて吸収するようにした光波長多重伝送方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５の観点は、複数の信号光が伝送される光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部および希土類添加光ファイバ増幅器との間に半導体光増幅器を配置したラマン増幅器を提供する。
【００１７】
上記した本発明によれば、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier）の増幅特性および吸収特性を用いることにより、波長多重通信の光伝送路において、使用する波長数の増減に応じて、当該波長数に対応した信号光の帯域外の波長範囲のノイズ光を除去するので、比較的少数の信号光を用いて波長多重通信を稼働させる場合に、ＡＳＥやＡＳＳ等のノイズ光に信号光が埋もれて閾値による信号光のレベルの判定が不能になることが確実に回避される。
【００１８】
その結果、使用する波長数の増減に影響されることなく、信号光の断検出を正確に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、波長多重通信の光伝送路において、使用する波長数の増減に影響されることなく、信号光の断検出を正確に行うことが可能となる。
また、所定の閾値等を用いた信号光のレベル判定に基づく各種制御を的確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の一例を示す概念図であり、図２は、この光増幅装置を含む光波長多重伝送システムの構成の一例を示す概念図である。
【００２１】
図２に例示されるように、本実施の形態の光波長多重伝送システム１００は、送信情報を含む電気信号を、互いに異なる複数の波長の光信号１０７ａに変換する電気／光変換器１０１と、波長の異なる複数の光信号１０７ａを合波して一つの波長多重信号光１０７に多重化する光合波器１０２と、この波長多重信号光１０７が伝送される光ファイバからなる光伝送路１０４と、この光伝送路１０４に波長多重信号光１０７を増幅して送出する送信元増幅器１０３と、波長多重信号光１０７の受信側に設けられ、波長多重信号光１０７を元の複数の光信号１０７ａに分岐して取り出す光分波器１０５と、分岐された個々の光信号１０７ａを電気信号に変換する光／電気変換器１０６を含んでいる。
【００２２】
波長多重信号光１０７が伝送される光伝送路１０４の途中には、伝送中に減衰する波長多重信号光１０７を増幅するための一つまたは複数の光増幅装置１０８が設けられている。
【００２３】
ここで、光合波器１０２にて合波可能な最大の波長数（光信号１０７ａの数）をＫとすると、たとえば帯域需要が少ない場合には、Ｋ個の光信号１０７ａのすべてを使用せずに、短波長側から一部の数本（ここではＳ本とする。）の光信号１０７ａのみを使用する場合（少数波長時という）も生じる。
【００２４】
この場合、光伝送路１０４上に設けられた送信元増幅器１０３や光増幅装置１０８では、すべてのＫ個の光信号１０７ａを包含する帯域で増幅が行われるように増幅特性が設定されているため、この広い帯域でＡＳＥやＡＳＳ等のノイズ光も発生する。このため、Ｋ個の中の一部Ｓ個のみを使用する場合、波長多重信号光１０７の光量に対するノイズ光の光量が相対的に大きくなり、波長多重信号光１０７の光量の大小の閾値判定に基づく断検出が困難になる場合がある。
【００２５】
すなわち、そのままで、ノイズ光の影響を受けることなく断検出が可能な限界の波長数を断検出可能波長数ｍとすると、Ｓ＜ｍの場合には、そのままでは断検出が困難になる。そこで、本実施の形態のでは、以下のようにしてこの技術的課題を解決する。
【００２６】
図２に例示されるように、個々の光増幅装置１０８は、ラマン増幅器１０（第１光増幅器）と、その後段に配置されたＥＤＦＡ部２０、全体を制御する装置制御部４０を備えている。装置制御部４０には、光合波器１０２で合波可能な最大の波長数Ｋ（光信号１０７ａの数）と、実際に使用される波長数Ｓ（光信号１０７ａの数）、ノイズ光の影響を受けることなく断検出が可能な限界の波長数を断検出可能波長数ｍ、等の情報が設定されている。
【００２７】
ラマン増幅器１０は、光伝送路１０４上に設けられた合波器１１と、この合波器１１を通じて、光伝送路１０４に対して波長多重信号光１０７の伝送方向とは逆方向に励起光１２ａを送出するレーザダイオードなどからなる励起光源（励起ＬＤブロック）１２と、この励起光源１２を制御するラマン増幅制御部１３と、光伝送路１０４から一部の波長多重信号光１０７を分岐して取り出すための分岐器１４と、この分岐器１４にて分岐された波長多重信号光１０７の光量を監視し、断検出信号１５ａをラマン増幅制御部１３や後述のＥＤＦＡ制御部２２に出力する光パワーモニタ部１５と、を備えている。
【００２８】
そして、波長多重信号光１０７が伝送される光伝送路１０４を構成する光ファイバ自体を増幅媒体として用いることにより、少なくとも一つの光信号１０７ａを含む波長多重信号光１０７の増幅を行う。すなわち、本実施の形態のラマン増幅器１０は、伝送中に減衰する波長多重信号光１０７を増幅し、後段のＥＤＦＡ部２０のダイナミックレンジに入るような信号レベルまで回復させる動作を行う。
【００２９】
ＥＤＦＡ部２０は、たとえば、特定の希土類元素（たとえばエルビウム）が添加された光ファイバを増幅媒体として用いるＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）２１と、このＥＤＦＡ２１の励起光等を制御するＥＤＦＡ制御部２２と、増幅される波長多重信号光１０７に含まれる光スペクトルや光ＳＮ比（信号光と、ＡＳＳ＋ＡＳＥとの比）等の情報をラマン増幅制御部１３に出力する光スペクトルアナライザ２３を備えている。
【００３０】
そして、光パワーモニタ部１５にて、波長多重信号光１０７の光量レベルが所定の閾値以下になったことが検出された場合には、なんらかの原因で、たとえば光伝送路１０４が破断したと判断して断検出信号１５ａがラマン増幅制御部１３およびＥＤＦＡ制御部２２に出力され、ラマン増幅制御部１３は、光伝送路１０４への励起光１２ａの出力を停止し、ＥＤＦＡ制御部２２は、ＥＤＦＡ２１における励起光の出力を停止する動作を行う。
【００３１】
本実施の形態の場合、上述のような構成の光増幅装置１０８において、ラマン増幅器１０の合波器１１と分岐器１４の間には、光伝送路１０４を伝送される光の増幅／吸収を行う機能を備えた半導体光増幅部３１と、この半導体光増幅部３１を制御する半導体光増幅制御部３２からなる半導体光増幅器３０（第２光増幅器）が設けられている。
【００３２】
図３に例示されるように、半導体光増幅部３１は、たとえば、半導体からなる活性層３１ａと、この活性層３１ａを挟むように配置されたＰ型半導体層３１ｂおよびＮ型半導体層３１ｃと、電流注入のための電極３１ｄを備えた構造となっている。
【００３３】
すなわち、この半導体光増幅部３１としては、半導体光増幅媒体として例えばレーザダイオードの端面（活性層３１ａ、Ｐ型半導体層３１ｂ、Ｎ型半導体層３１ｃの断面）に無反射コートを施し、等価的にミラー機能を除去したＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ型半導体レーザを用いることができる。
【００３４】
活性層３１ａに光が入射する場合、電流注入が無ければ（ＯＦＦ）、価電子帯の電子が光を吸収し、電子自身は伝導帯へ遷移する（吸収）。価電子帯電子の近傍を禁制帯幅に相当するエネルギーをもつ光が通過すると、電子は価電子帯へ遷移すると同時に入力光と周波数、位相、方向の等しい光を放出する（誘導放出）。半導体光増幅部３１ではＰＮ接合を形成し、電流注入（ＯＮ）によって反転分布（キャリア密度が高い状態）を作り出し、入射光（波長多重信号光１０７）を増幅（誘導放出）することが可能となる。
【００３５】
図４は、この半導体光増幅部３１の特性を示す線図であり、注入電流（制御電流３２ａ）のＯＮ／ＯＦＦに応じて、半導体光増幅部３１の吸収領域と利得領域の切り替えを行うことが可能である。
【００３６】
すなわち、半導体光増幅部３１（ＳＯＡ）は図４に示すように電流を注入しないと入射した光を吸収する（ＯＦＦ状態）が、電流を注入すると注入電流に応じた利得（入力信号光に対する光学利得）を持つ（ＯＮ状態）。
【００３７】
この場合、半導体光増幅部３１の吸収特性が変化する波長範囲の下限λminは、図５に例示されるように、部分的に使用される波長多重信号光１０７（光信号１０７ａ）の波長範囲の長波長側の近傍に設定されている。これにより、部分的に使用される光信号１０７ａが吸収特性の影響を受けることはない。
【００３８】
なお、半導体光増幅器における注入電流による増幅／吸収特性の制御については、半導体フォトニクス工学：池上、土屋、三上（コロナ社）Ｐ４４２、あるいは、S.Oku et al:“Design and
performance of monolithic LD optical matrix switches”, Photon.Switching '90, Tech
.Dig.,13C-17(1990)、等の文献に記載がある。
【００３９】
図１の構成の光増幅装置１０８において装置制御部４０からの波長数情報（実際に使用されている波長数の情報）を元に、半導体光増幅制御部３２において少数波長時には半導体光増幅部３１が図５に示す利得、吸収特性を示す様に制御電流３２ａにて電流制御することにより、ＡＳＳ，ＡＳＥ光等の雑音光成分を低減し、少数波長時に信号光と雑音光の比率を変化させ、光パワーモニタ部１５において、信号断時に確実に断検出をモニタする。
【００４０】
以下、本実施の形態の作用の一例を、図７のフローチャート等を参照して説明する。
まず、光波長多重伝送システム１００の稼働に先立って、光合波器１０２、光分波器１０５の機構的な仕様により利用可能な最大の光信号１０７ａの数（Ｋ）のうち、いくつを実際に使用するかが決定され、この値（Ｓ）が、波長数情報として、装置制御部４０に設定されている。
【００４１】
そして、個々の光増幅装置１０８では、装置制御部４０から波長数Ｓの情報を読み出し（ステップ２０１）、波長数Ｓが断検出可能波長数ｍより小さければ、半導体光増幅器３０の半導体光増幅部３１に対する電流注入をＯＦＦとし（ステップ２０７）、図５に例示されるように、使用される光信号１０７ａよりも長波長側の帯域で吸収特性を示すように半導体光増幅部３１を制御する（ステップ２０９）。
【００４２】
この半導体光増幅部３１の制御により、半導体光増幅部３１を通過した後の波長多重信号光１０７では、使用している光信号１０７ａ以外の波長域におけるＡＳＥ、ＡＳＳの光量が削減され、光信号１０７ａに対するノイズ光（ＡＳＥ、ＡＳＳ）の光量が小さくなり、ノイズ光の影響を受けることなく、光パワーモニタ部１５における波長多重信号光１０７（光信号１０７ａの和）の光量の閾値による大小判定に基づく断検出を正確に行うことが可能になる。
【００４３】
ステップ２０６で、波長数Ｓが断検出可能波長数ｍより多ければ、半導体光増幅器３０の半導体光増幅部３１に対する電流注入をＯＮとし（ステップ２０８）、図６の多波長時の増幅特性を示すように半導体光増幅器３０を制御する。これにより、使用されている複数の光信号１０７ａ（波長多重信号光１０７）はすべて半導体光増幅部３１を通過し、波長多重信号光１０７の伝送が阻害されることはない。
【００４４】
また、上述のステップ２０１、ステップ２０６〜ステップ２０９の処理と並行して、ラマン増幅器１０用の励起光源１２を制御し（ステップ２０２）、光パワーモニタ部１５で光レベルを監視し（ステップ２０３）、一定のレベルを超えてからＥＤＦＡ部２０による増幅制御を行う（ステップ２０４）。
【００４５】
また、光スペクトルアナライザ２３の光ＳＮ情報等をラマン増幅制御部１３にフィードバックする制御を行い、ラマン増幅器１０の励起光源１２を制御することによりチルト制御（波長多重信号光１０７に含まれる複数の光信号１０７ａの信号レベルを揃える制御）を行う（ステップ２０５）。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、光信号１０７ａの数が少ない状態で光波長多重伝送システム１００を稼働させる場合でも、ＡＳＥやＡＳＳ等のノイズ光の影響を受けることなく、光増幅装置１０８における波長多重信号光１０７の断検出を正確に行うことが可能になる。
【００４７】
図８は、光パワーモニタ部１５にてモニタされる波長多重信号光１０７の光量の変化を示す説明図である。少数波長時において、本実施の形態の半導体光増幅器３０を設けない場合は、左端のように、光スペクトルアナライザ２３からの光スペクトルや光ＳＮ等の出力情報をラマン増幅制御部１３にフィードバックしてＡＳＥ、ＡＳＳのノイズ光を減少させても、実際の伝送路（実伝送路）内では、当該ノイズ光の光量は、信号断検出の閾値を超えてしまい、正確な断検出は困難となる。
【００４８】
これに対して、図８の中央のように、本実施の形態の半導体光増幅器３０を機能させてノイズ光の吸収を行った場合には、実伝送路内では、当該ノイズ光の光量は、信号断検出の閾値を超えることはなく、図８の右端のように光伝送路１０４の断線等の原因で波長多重信号光１０７が消失した場合には、ノイズ光を含む波長多重信号光１０７のレベルは信号断検出閾値を確実に下回り、光パワーモニタ部１５にて正確に断検出が行われる。
【００４９】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図９は、本実施の形態の変形例の光増幅装置１０８の構成を示す概念図である。
この図９の構成例では、半導体光増幅器３０Ａは、半導体光増幅部３１と、この半導体光増幅部３１に対する制御光３３ａの入力を行う制御光源３３と、この制御光源３３を制御する半導体光増幅光制御部３４を備えている。そして、制御光源３３から半導体光増幅部３１に入力される制御光３３ａにて、半導体光増幅部３１における光の増幅／吸収の帯域制御を行う。
【００５０】
半導体光増幅部３１の構成は、図３に例示したものと同様であり、活性層３１ａに対して、制御光３３ａを注入することにより、光の増幅／吸収の帯域制御を行う。
すなわち、半導体光増幅部３１の活性層３１ａの屈折率はキャリア密度に依存している。定常状態で電流注入されている半導体光増幅部３１（ＳＯＡ）に十分な強度の光の注入を行うと、キャリア再結合によりキャリア密度が減少し、光注入を中止すると元の状態に増加する。従って、活性層３１ａに対する光（制御光３３ａ）の注入のＯＮ、ＯＦＦによりキャリア密度を変化させ、半導体活性層３１ａの屈折率を変化させることができる。
【００５１】
このことを図１０を参照して説明する。波長多重信号光１０７の波長をλs、制御光３３ａの波長をλcとすると、十分な強度の制御光３３ａ(λs<λc)を半導体光増幅部３１に入射すると、誘導放出により、伝導帯下端付近のキャリアが価電子帯に緩和し、伝導帯下端付近のキャリア密度が減少してホールバーニングが発生する。信号光に対する準位も含め、伝導帯内の準位にある電子は、ホールバーニングを埋めるべく制御光準位に緩和するために制御光強度に応じて信号光に対する利得は減少する。半導体光増幅部３１としては、図３の場合と同様に、半導体光増幅媒体である半導体光増幅部３１としては、例えばレーザダイオードの端面に無反射コートを施し、等価的にミラー機能を除去したＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ型半導体レーザを用いることができる。
【００５２】
図１１に、半導体光増幅部３１における利得スペクトルの変化と信号光波長における利得変化の関係を示す。制御光３３ａ（λc）、波長多重信号光１０７（λs）の各波長は増幅媒質の利得スペクトルにより決められる。利得スペクトルはキャリア密度Ｎにより決定され低密度（Ｎ１）の場合、信号光は吸収されＬ１の損失となる。
【００５３】
なお、光による半導体光増幅器の制御については、特公平７−１１１５２８号公報に記載がある。
図９の構成の光増幅装置１０８において、装置制御部４０からの波長数情報（ｍ）を元に、半導体光増幅光制御部３４において少数波長時（Ｓ＜ｍ）には半導体光増幅部３１が、図５に示す利得、吸収特性を示す様に制御光３３ａにて光制御することにより、ＡＳＳ，ＡＳＥ光等の雑音光成分を低減し、少数波長時に信号光と雑音光の比率を変化させ、波長多重信号光１０７の信号断時に確実に断検出をモニタすることが可能となる。
【００５４】
図１２に光増幅装置１０８の動作のフローチャートを示す。上述の図７のフローチャートとほぼ同様であり、当該図７のフローチャートのステップ２０９における制御電流３２ａによる半導体光増幅部３１の増幅／吸収特性の制御の代わりに、半導体光増幅光制御部３４による制御光３３ａの制御によって（ステップ２０９ａ）、半導体光増幅部３１の増幅／吸収特性の制御を行う点が異なっている。
【００５５】
この実施の形態の場合にも、少数波長時（Ｓ＜ｍ）において、ＡＳＥやＡＳＳ等のノイズ光の影響を受けることなく、光パワーモニタ部１５による波長多重信号光１０７の断検出を正確に行うことが可能になる。
【００５６】
次に、本実施の形態のさらに他の変形例について説明する。
この変形例では、半導体光増幅部３１として、図１３に例示される構造の半導体光増幅部３１を用いる。この場合、半導体光増幅部３１は、多重量子井戸構造３１ｅからなる半導体活性層がＰ電極３１ｆおよびＮ電極３１ｇで挟まれた構造を呈しており、外部からＰ電極３１ｆおよびＮ電極３１ｇに電界が作用される構成となっている。
【００５７】
多重量子井戸（ＭＱＷ）構造をもつ半導体活性層（多重量子井戸構造３１ｅ）では励起子吸収が観測され、この吸収ピーク波長は井戸層に垂直な方向に電界を掛けられると、電界強度の２乗に比例して（図１４参照）、図１５に例示されるように、長波長側にシフトする（量子閉じ込めシュタルク効果ＱＣＳＥ）。
【００５８】
すなわち、量子井戸（ＱＷ：Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）半導体構造では、その薄い層構造に垂直に電界を加えたとき、量子井戸に閉じ込められた励起子が、かなり高い電界のもとで壊れずに存在し、結果として電界強度の２乗に比例した長波長側への鋭い吸収端のシフトが見られる（ＱＣＳＥ）。吸収媒体（半導体光増幅部３１）としてＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのＭＱＷを用いた場合、電圧を一方向に印加した場合、入力光は吸収される。
【００５９】
なお、電界の印加による吸収波長帯域のシフトに関しては、たとえば、半導体フォトニクス工学：池上、土屋、三上（コロナ社）Ｐ４２１、等の文献に記載がある。
図１の光増幅装置１０８において、半導体光増幅部３１として、活性層に、図１３に例示される構造の多重量子井戸構造３１ｅを備えた構成とし、制御電流３２ａの制御の代わりに半導体光増幅制御部３２から印加電圧を制御する。
【００６０】
すなわち、装置制御部４０からの波長数情報を元に、少数波長時（Ｓ＜ｍ）には半導体光増幅器の代わりにＭＱＷで構成された光変調部が図５に示す利得、吸収特性を示す様に電界制御する。これにより、波長多重信号光１０７に含まれる、必要な帯域外のＡＳＳ，ＡＳＥ光等の雑音光成分を吸収して低減させ、波長多重信号光１０７と雑音光の比率を変化させ、光パワーモニタ部１５にて波長多重信号光１０７の信号断時に確実に断検出を行う。
【００６１】
同様な効果を得るためにＱＣＳＥの代わりにフランツ・ケルディシュ効果（ＦＫ）によるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系半導体を用いても良い。
図１５に示すようにＭＱＷを用いた半導体光増幅部３１（光変調器）は光吸収電流に波長依存性がある。この特性を利用して上述の図１３の構成において、図６に示す様に少数波長時（Ｓ＜ｍ）は半導体増幅器がλminにおいて吸収特性を示すように電界制御を行い、多数波長時（Ｓ≧ｍ）においては信号波長領域において増幅特性を示す様に電界制御を行うこともできる。
【００６２】
すなわち、図６（ａ）に示す様な少数波長時には、印加電界を（＋）側に大きくして、短波長側にシフトさせ、少数の光信号１０７ａの帯域の外側近傍にλminが位置するように制御して、波長多重信号光１０７に含まれる、必要な帯域外のＡＳＳ，ＡＳＥ光等の雑音光成分を吸収して低減させ、波長多重信号光１０７と雑音光の比率を変化させ、光パワーモニタ部１５にて波長多重信号光１０７の信号断時に確実に断検出を行う。
【００６３】
また、使用する光信号１０７ａが多数（Ｓ≧ｍ）の場合には、図６（ｂ）に示されるように、多重量子井戸構造３１ｅに対する印加電界を（−）側に大きくして、吸収帯域を長い波長側にシフトさせ、波長多重信号光１０７の帯域全体が、多重量子井戸構造３１ｅの利得域に入るように制御する。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、少数波長時においても信号断検出を行うことが可能となり、光出力遮断制御（Automatic Power ShutDown）を確実に行うことが可能となる効果がある。また、従来、少数波長時（Ｓ＜ｍ）には波長多重信号光１０７に対してＡＳＥ光の比率が大きいため光ＳＮ劣化を改善するために行っていたＡＳＥ補正制御が不用となり、光波長多重伝送システム１００や光増幅装置１０８等の装置立上げの高速化を実現できる効果がある。逆に多数波長時（Ｓ≧ｍ）には半導体光増幅器３０の本来の増幅特性領域に制御することにより更なる長距離伝送を行うことが可能となる。
【００６５】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
（付記１）
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置される光増幅装置であって、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含むことを特徴とする光増幅装置。
【００６６】
（付記２）
付記１記載の光増幅装置において、
前記第１光増幅器は、前記光伝送路に励起光を注入することで前記信号光の増幅を行うラマン増幅器であり、前記第２光増幅器は、半導体光増幅器であり、使用される前記信号光の数の増減に応じて、波長の異なる複数の前記信号光のうちで使用される前記信号光以外の帯域の光の通過を制限するように、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とする光増幅装置。
【００６７】
（付記３）
付記１記載の光増幅装置において、
前記光伝送路における前記光パワーモニタ部の下流側に、前記信号光の増幅を行う第３光増幅器をさらに備え、前記光パワーモニタ部にて前記第３光増幅器が制御されることを特徴とする光増幅装置。
【００６８】
（付記４）
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路に配置されるラマン増幅器であって、
励起光を前記光伝送路に注入するための合波部と前記ラマン増幅器を制御するために前記合波部の下流側に設けられた光パワーモニタ部との間に、半導体光増幅器を配置したことを特徴とするラマン増幅器。
【００６９】
（付記５）
付記４記載のラマン増幅器において、波長の異なる複数の前記信号光のうち使用される前記信号光の帯域外に前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とするラマン増幅器。
【００７０】
（付記６）
付記４記載のラマン増幅器において、
前記半導体光増幅器に加えられる電流を制御することで、使用される前記信号光の帯域外に前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とするラマン増幅器。
【００７１】
（付記７）
付記４記載のラマン増幅器において、
前記半導体光増幅器に制御光を加えることで、使用される前記信号光の帯域外に前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とするラマン増幅器。
【００７２】
（付記８）
付記４記載のラマン増幅器において、
前記半導体光増幅器は、多重量子井戸構造を持つ活性層を備え、前記活性層に印加される電界を制御することで、前記活性層の光吸収係数を制御し、使用される前記信号光の帯域外に前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とするラマン増幅器。
【００７３】
（付記９）
信号光が伝送される光伝送路と、波長の異なる複数の前記信号光を統合して前記光伝送路に送り込む合波器と、前記光伝送路から波長の異なる複数の前記信号光を分岐して取り出す分波器と、前記光伝送路上に設けられ、前記信号光の増幅を行う光増幅装置とを含む光波長多重伝送システムであって、
前記光増幅装置は、
前記光伝送路に配置された第１光増幅器と、前記第１光増幅器を制御するために前記第１光増幅器の下流側に設けられた光パワーモニタ部と、前記第１光増幅器と前記光パワーモニタ部との間に配置され、光の増幅帯域および吸収帯域を可変に制御可能な第２光増幅器と、を含むことを特徴とする光波長多重伝送システム。
【００７４】
（付記１０）
付記９記載の光波長多重伝送システムにおいて、
前記第１光増幅器は、ラマン増幅器であり、前記第２光増幅器は半導体光増幅器であり、前記半導体光増幅器の活性層に印加される電流または光または電界を制御することで、波長の異なる複数の前記信号光のうちで使用される前記信号光以外の帯域の光の通過を制限するように、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が設定されることを特徴とする光波長多重伝送システム。
【００７５】
（付記１１）
波長の異なる複数の信号光が伝送される光伝送路にラマン増幅器を配置して前記信号光の増幅を行う光波長多重伝送方法であって、
前記光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部との間に半導体光増幅器を配置し、使用される前記信号光の数の増減に応じて、使用される前記信号光の帯域外の光を前記半導体光増幅器にて吸収することを特徴とする光波長多重伝送方法。
【００７６】
（付記１２）
付記１１記載の光波長多重伝送方法において、
使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように前記半導体光増幅器に印加される電流を制御することを特徴とする光波長多重伝送方法。
【００７７】
（付記１３）
付記１１記載の光波長多重伝送方法において、
使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように、前記半導体光増幅器に加えられる制御光を制御することを特徴とする光波長多重伝送方法。
【００７８】
（付記１４）
付記１１記載の光波長多重伝送方法において、
前記半導体光増幅器は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造をもつ活性層を備え、使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように、前記活性層に印加される電界を制御して、前記活性層の光吸収係数を制御することを特徴とする光波長多重伝送方法。
【００７９】
（付記１５）
複数の信号光が伝送される光伝送路に対するラマン励起光の合波部と光パワーモニタ部および希土類添加光ファイバ増幅器との間に半導体光増幅器を配置したことを特徴とするラマン増幅器。
【００８０】
（付記１６）
付記１５記載のラマン増幅器において、
使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように前記半導体光増幅器に印加される電流を制御することにより、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）およびＡＳＳ（Amplified Spontaneous Raman Scattering）光量を低減し、前記信号光の断検出を確実に行うことを特徴とするラマン増幅器。
【００８１】
（付記１７）
付記１５記載のラマン増幅器において、
使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように、前記半導体光増幅器に加えられる制御光を制御することにより、ＡＳＥおよびＡＳＳ光量を低減し、前記信号光の断検出を確実に行うことを特徴とするラマン増幅器。
【００８２】
（付記１８）
付記１５記載のラマン増幅器において、
前記半導体光増幅器は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造をもつ活性層を備え、使用される前記信号光の増減に応じて、前記半導体光増幅器の吸収特性領域が前記信号光の帯域外となるように、前記活性層に印加される電界を制御して、前記活性層の光吸収係数を制御することにより、ＡＳＥおよびＡＳＳ光量を低減し、前記信号光の断検出を確実に行うことを特徴とするラマン増幅器。
【００８３】
（付記１９）
付記１５記載のラマン増幅器において、
前記半導体光増幅器は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造をもつ活性層を備え、複数の前記信号光の波長域の長波長端の外側近傍のλminにおいて吸収特性を示すように電界制御を行い、任意の波長から吸収、増幅を行うことを特徴とするラマン増幅器。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の一例を示す概念図でである。
【図２】本発明の一実施の形態である光増幅装置を含む光波長多重伝送システムの構成の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態である光増幅装置を構成する半導体光増幅器の構成の一例を示す略断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である光増幅装置を構成する半導体光増幅器の特性を示す線図である。
【図５】本発明の一実施の形態である光増幅装置を構成する半導体光増幅器によるノイズ光の吸収の一例を示す説明図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施の形態である光増幅装置を構成する半導体光増幅器の少数波長時および多波長時における作用の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態である光増幅装置の作用の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態である光増幅装置の断検出の作用の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を示す概念図でである。
【図１０】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の作用の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の作用の一例を示す線図である。
【図１２】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の作用の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の構成の一例を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の構成の一例を示す線図である。
【図１５】本発明の一実施の形態である光増幅装置の構成の変形例を構成する半導体光増幅器の構成の一例を示す線図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の参考技術である光波長多重伝送システムにおける技術的課題を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ラマン増幅器
１１  合波器
１２  励起光源
１２ａ  励起光
１３  ラマン増幅制御部
１４  分岐器
１５  光パワーモニタ部
１５ａ  断検出信号
２０  ＥＤＦＡ部
２１  ＥＤＦＡ
２２  ＥＤＦＡ制御部
２３  光スペクトルアナライザ
３０  半導体光増幅器
３０Ａ  半導体光増幅器
３１  半導体光増幅部
３１ａ  活性層
３１ｂ  Ｐ型半導体層
３１ｃ  Ｎ型半導体層
３１ｄ  電極
３１ｅ  多重量子井戸構造
３１ｆ  Ｐ電極
３１ｇ  Ｎ電極
３２  半導体光増幅制御部
３２ａ  制御電流
３３  制御光源
３３ａ  制御光
３４  半導体光増幅光制御部
４０  装置制御部
１００  光波長多重伝送システム
１０１  電気／光変換器
１０２  光合波器
１０３  送信元増幅器
１０４  光伝送路
１０５  光分波器
１０６  光／電気変換器
１０７  波長多重信号光
１０７ａ  光信号
１０８  光増幅装置
【図１】
2006066610.tif 000003
【図２】
2006066610.tif 000004
【図４】
2006066610.tif 000005
【図７】
2006066610.tif 000006
【図９】
2006066610.tif 000007
【図１１】
2006066610.tif 000008
【図１２】
2006066610.tif 000009
【図１４】
2006066610.tif 000010
【図１５】
2006066610.tif 000011
【図３】
2006066610.tif 000012
【図５】
2006066610.tif 000013
【図６】
2006066610.tif 000014
【図８】
2006066610.tif 000015
【図１０】
2006066610.tif 000016
【図１３】
2006066610.tif 000017
【図１６】
2006066610.tif 000018