(57)【要約】【課題】低コストで、容易に利得偏差の補償設定が行える光信号増幅装置及び光信号伝送システムと、該光増幅の際に生じる利得偏差を補償するための利得偏差補償制御データの作成方法とを提供すること。【解決手段】、光信号増幅装置３０に入力する光信号の総入力パワーに対し、所望とする一定の総出力パワーを得ることができるように予め算出されたＲＧＥ４に対する利得偏差補償プロファイルとＬＤ３ａ、３ｂに発生させる各ポンプ光パワーとを、利得偏差補償制御データとしてＤＢ２０ｂに予め格納し、光信号増幅装置３０に入力する光信号の総入力パワーの変更に伴い、システム管理装置４０から利得偏差補償制御データの変更指示が光信号増幅装置３０に送信されると、当該変更指示に応じた利得偏差補償制御データをＤＢ２０ｂからロードし、この利得偏差補償制御データに基づいて光信号増幅装置３０の利得偏差補償制御を行う。【選択図】図５
2006108499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重された入力光信号を光増幅する第一の光増幅ファイバと、該第一の光増幅ファイバに励起光を供給する第一の増幅用励起光源と、前記第一の光増幅ファイバから出力された光信号のロススペクトルを制御する自動利得平坦化フィルタと、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと前記第一の増幅用励起光源が出力する励起光パワーとを制御する制御装置と、入力信号パワーに対応する前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと励起光パワーとを記憶する記憶装置と、を備える光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタは、前記第一の光増幅ファイバの信号光出射側に接続され、
前記制御装置は、入力された信号光の総入力パワー値とチャネル数とに対する設定条件に基づき、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルを前記記憶装置から抽出して設定することによって出力光信号の波長特性を制御する、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタの光信号出射端に接続された第二の光増幅ファイバと、該第二の光増幅ファイバに励起光を供給する第二の増幅用励起光源と、をさらに備え、
前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと、第二の増幅用励起光源の励起光パワーとが設定可能となっている、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光信号増幅装置であって、
前記制御装置は、各信号光波長の出力パワー値が入力されると、当該入力された出力パワー値に基づいて前記第一の励起光パワーを設定する、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光信号増幅装置であって、
前記制御装置は、前記第一の増幅用励起光源の励起光パワーを一定値に固定すると共に、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと前記第二の増幅用励起光源の励起光パワーとが設定されると、当該設定内容に基づいて出力光信号の波長特性を制御する、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルが、前記第二の光増幅ファイバから出力される各信号光波長の出力パワーが予め指定された値となるように該第二の光増幅ファイバに入力される各信号光波長の入力パワー値[dBm]から、前記第一の光増幅ファイバから出力される各信号光波長の出力パワー値[dBm]を差し引いた値に設定されることを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタは、温度変動による各信号光波長に対する減衰率が安定している、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタは、温度変動による各信号光波長に対する減衰率の安定度が動作温度範囲内において０．１ｄＢ以内となっている、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタは、断熱材で周囲の温度変化から遮断されている、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項９】
請求項６に記載の光信号増幅装置であって、
前記自動利得平坦化フィルタは、電子冷却素子によって温度が略一定に調整される、ことを特徴とする光信号増幅装置。
【請求項１０】
第一の光増幅段と、該第一の光増幅段の信号光出射端に接続され、各信号光波長のロススペクトルを制御する自動利得平坦化フィルタと、該自動利得平坦化フィルタの信号光出射端に接続された第二の光増幅段と、を備えた光増幅器に設定する前記ロススペクトルの決定方法であって、
前記第一の光増幅段から出力される各信号光波長の光パワー値[dBm]を算出する第一のステップと、
第二の光増幅段から出力される各信号光波長の光パワー値[dBm]が所望の値となるような、第二の光入力端に入力される各信号光波長の光パワー値[dBm]を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いて、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトル[dB]を決定する第三のステップと、
を含む、ことを特徴とするロススペクトルの決定方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のロススペクトルの決定方法であって、
前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値[dB]が、設定されるロススペクトルの最小値[dB]に等しいこと、を特徴とするロススペクトルの決定方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載のロススペクトルの決定方法であって、
前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値[dB]が、１ｄＢ以下である、ことを特徴とするロススペクトルの決定方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のロススペクトルの決定方法であって、
前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値が、所定値Ｒ０（Ｒ０≧０）であることを特徴とするロススペクトルの決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号を増幅するための光信号増幅装置と、この光信号増幅装置に用いるロススペクトルの決定方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光信号を増幅する際の利得偏差を補償して光利得（或いは、光利得スペクトル）の平坦化及び光出力（或いは、光出力スペクトル）の一定化を図るために動的利得平坦化フィルタ（ＤＧＥ；Dynamical Gain Equalizer）のフィードバック制御を用いたＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ光増幅器；Erbium-Doped Fiber Amplifier）が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記のようなＤＧＥを用いたＥＤＦＡ（以下、ＤＧＥ−ＥＤＦＡ）は利得偏差を補償するための機能を有する。すなわち、ＤＧＥ−ＥＤＦＡでは、スペクトルアナライザ又は光チャネルモニタ等を用いて入出力スペクトル又はチャネル毎のパワーをモニタしつつ、当該モニタ結果をフィードバックしてＤＧＥのロススペクトルとポンプ光出力とを制御することにより、各波長の信号光を予め設定された出力に保持している。ここで、ロススペクトルとは、各信号光波長ごとに設定された減衰率をもつ減衰率の波長特性のことを指す。一方、単にロスと示した場合は、信号光波長帯域内などの、任意に設定されたある特定の波長で減衰率が設定された場合の減衰率、およびその結果生ずる減衰率の波長特性のことを指す。
【０００４】
光ファイバを用いた従来の光信号伝送システムでは、上記したＤＧＥ−ＥＤＦＡが、光伝送区間内に設けられた複数の中継個所に各々設置され、伝送中に減衰する光信号が当該各中継個所に設けられたＤＧＥ−ＥＤＦＡにより増幅されて伝送される。
【特許文献１】米国特許６５４９８６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術には、次のような問題点がある。
ＤＧＥ−ＥＤＦＡは、上記したようなフィードバック制御用のスペクトルアナライザ又は光チャネルモニタ等を備えるため、個々のＤＧＥ−ＥＤＦＡの設置には多くのコストが必要となり、更に、設置するＤＧＥ−ＥＤＦＡが多いほど、設置に要するコストもそれだけ多くなる。
また、個々のＤＧＥ−ＥＤＦＡ毎に、利得偏差の補償設定を行わなければならず、不便である。更にこのような場合には、設置するＤＧＥ−ＥＤＦＡが多いほど、当該補償設定に要する手間と労力がそれだけ多くなる。
本発明の目的は、低コストで、容易に利得偏差の補償設定が行える光信号増幅装置と、この光増幅装置に用いるロススペクトルとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る光信号増幅装置は、波長多重された入力光信号を光増幅する第一の光増幅ファイバと、該第一の光増幅ファイバに励起光を供給する第一の増幅用励起光源と、前記第一の光増幅ファイバから出力された光信号のロススペクトルを制御する自動利得平坦化フィルタと、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと前記第一の増幅用励起光源が出力する励起光パワーとを制御する制御装置と、入力信号パワーに対応する前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと励起光パワーとを記憶する記憶装置と、を備える光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタは、前記第一の光増幅ファイバの信号光出射側に接続され、前記制御装置は、入力された信号光の総入力パワー値とチャネル数とに対する設定条件に基づき、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルを前記記憶装置から抽出して設定することによって出力光信号の波長特性を制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２態様は、第１態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタの光信号出射端に接続された第二の光増幅ファイバと、該第二の光増幅ファイバに励起光を供給する第二の増幅用励起光源と、をさらに備え、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと、第二の増幅用励起光源の励起光パワーとが設定可能となっている。
【０００８】
本発明の第３態様は、第１態様に記載の光信号増幅装置であって、前記制御装置は、各信号光波長の出力パワー値が入力されると、当該入力された出力パワー値に基づいて前記第一の励起光パワーを設定する、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４態様は、第２態様に記載の光信号増幅装置であって、前記制御装置は、前記第一の増幅用励起光源の励起光パワーを一定値に固定すると共に、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルと前記第二の増幅用励起光源の励起光パワーとが設定されると、当該設定内容に基づいて出力光信号の波長特性を制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５態様は、第２態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトルが、前記第二の光増幅ファイバから出力される各信号光波長の出力パワーが予め指定された値となるように該第二の光増幅ファイバに入力される各信号光波長の入力パワー値[dBm]から、前記第一の光増幅ファイバから出力される各信号光波長の出力パワー値[dBm]を差し引いた値に設定されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第６態様は、第２態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタは、温度変動による各信号光波長に対する減衰率が安定している、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第７態様は、第６態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタは、温度変動による各信号光波長に対する減衰率の安定度が動作温度範囲内において０．１ｄＢ以内となっている、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第８態様は、第６態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタは、断熱材で周囲の温度変化から遮断されている、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第９態様は、第６態様に記載の光信号増幅装置であって、前記自動利得平坦化フィルタは、電子冷却素子によって温度が略一定に調整される、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１０態様に係るロススペクトルの決定方法は、第一の光増幅段と、該第一の光増幅段の信号光出射端に接続され、各信号光波長のロススペクトルを制御する自動利得平坦化フィルタと、該自動利得平坦化フィルタの信号光出射端に接続された第二の光増幅段と、を備えた光増幅器に設定する前記ロススペクトルの決定方法であって、前記第一の光増幅段から出力される各信号光波長の光パワー値[dBm]を算出する第一のステップと、第二の光増幅段から出力される各信号光波長の光パワー値[dBm]が所望の値となるような、第二の光入力端に入力される各信号光波長の光パワー値[dBm]を算出する第二のステップと、前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いて、前記自動利得平坦化フィルタのロススペクトル[dB]を決定する第三のステップと、を含む。
【００１６】
本発明の第１１態様は、第１０態様に記載のロススペクトルの決定方法であって、前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値[dB]が、設定されるロススペクトルの最小値[dB]に等しいこと、を特徴とする。
【００１７】
本発明の第１２態様は、第１０態様に記載のロススペクトルの決定方法であって、前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値[dB]が、１ｄＢ以下である、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１３態様は、第１０態様に記載のロススペクトルの決定方法であって、請求項５に記載のロススペクトルの決定方法であって、前記第二のステップで算出された各信号光波長の第二の光増幅段への入力パワー[dBm]から、前記第一のステップで算出された各信号光波長の第一の光増幅段への入力パワー[dBm]を差し引いた値の最小値が、所定値Ｒ０（Ｒ０≧０）であることを特徴とするロススペクトルの決定方法。
なお、上記の態様において、パワーを差し引くという表現は対数表記（dBm、dB）の時に減算として成立し、通常のパワーの単位（Ｗ、ｍＷ）では除算となるので、その違いを示すために単位が記載されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来のＤＧＥを用いたＥＤＦＡのような、フィードバック制御用のスペクトルアナライザ又は光チャネルモニタ等を備えなくても、一定且つ平坦な光増幅後の出力パワーが得られるので、装置構成の簡略化及び製造・設置コストの低減化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照して本実施の形態における光信号伝送システム１００の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
光信号伝送システム１００は、一例として、波長帯域がＣ−ｂａｎｄ（1530.334ｎｍ〜1561.419ｎｍ）でＩＴＵ−Ｔのチャネル規格に準じて100ＧＨｚ間隔にＮ（Ｎは自然数）チャネルが多重されているＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）システムとし、図１に示すように、当該40ｃｈ分の光信号を光ファイバを介して長距離伝送するためのシステムである。
【００２１】
光信号伝送システム１００は、伝送中の光信号を増幅する光信号増幅装置３０を所定区間毎に複数備え、各光信号増幅装置３０はシステム管理装置４０にＮＣＬ（Network Command Line）５０を介して電気信号の送受信が可能に接続されている。
【００２２】
システム管理装置４０は、光信号伝送システム１００の管理者側に設けられ、光信号伝送システム１００を統括制御する。
【００２３】
システム管理装置４０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭに格納された各種プログラムを実行することにより、光信号伝送システム１００を統括的に制御する。特に、システム管理装置４０は、光増幅の際の利得偏差を補償するための利得偏差補償制御に係る指示を光信号増幅装置３０に送信して利得偏差補償制御する（図５のフローチャートに示すステップＳ１０、Ｓ１１を参照）。
【００２４】
また、システム管理装置４０は、各種通信用のネットワークに接続され、該ネットワークに接続された外部機器との間でデータの送受信が可能である。また、システム管理装置４０は、図示しないキーボード等の各種入力手段を備える。更に、システム管理装置４０は、各種ＣＤ、ＤＶＤや半導体メモリ等の記録媒体の一又は複数が着脱可能であり、当該記録媒体からデータの読み取りが可能となっている。
【００２５】
また、システム管理装置４０は、光信号増幅装置３０との間でデータの送受信を電気的に行うための通信用インターフェースを備える。
【００２６】
光信号増幅装置３０は、図２に示すように、ＥＤＦＡ１０とＥＤＦＡコントローラ２０とを備える。
ＥＤＦＡ１０は、光信号を光増幅するためのＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber）１ａ、１ｂと、光信号の進行方向に逆に進む、光信号の反射光やＡＳＥ(Amplified Spontaneous Emission)光がＥＤＦ１ａ、１ｂ内で増幅されることを防ぐためのＩＳＯ（ISOlater）２ａ〜２ｃと、ＥＤＦ１ａ、１ｂによる光増幅の際に用いられるポンプ光を発生するＬＤ（Laser Diode）３ａ、３ｂと、この光増幅の際に生じる利得偏差を補償して所望とする一定の総出力パワーを得るためのＲＧＥ(Re-configurable Gain Equalizer)４とを備える。また、ＬＤ３ａ、３ｂ及びＲＧＥ４は、制御部２０ａによって動作を制御される。
【００２７】
ここで、ＲＧＥとは、従来の出力モニタやスペクトルモニタ値が設定された所定の値となるようにフィードバック制御されるＤＧＥとは異なり、ＥＤＦＡや光信号伝送システムの管理装置側から、波長多重信号光に対するロススペクトルが一意的に設定、もしくは管理装置側によって設定されたロススペクトルに固定されることを特徴とした自動利得平坦化フィルタを指す。
【００２８】
ＥＤＦ１ａは、Ｅｒ添加量が１１００ｗｔｐｐｍでファイバ長が１０ｍであり、ＥＤＦ１ｂは、Ｅｒ添加量が１１００ｗｔｐｐｍでファイバ長が２０ｍであり、ＬＤ３ａは、波長９８０ｎｍのポンプ光を発生し、ＬＤ３ｂは、波長１４８０ｎｍのポンプ光を発生する。
【００２９】
ＥＤＦＡコントローラ２０は、制御部２０ａ、ＤＢ（Data Base）２０ｂを備える。
ＤＢ２０ｂは、ＬＤ３ａ、３ｂ及びＲＧＥ４に対する利得偏差補償制御データを書き込み／読み出し可能に格納する。この利得偏差補償制御データには、ＬＤ３ａ、３ｂから発生させる各ポンプ光パワープロファイル（光信号の総入力パワー毎のポンプ光パワーを示すデータであり、一例を図８に示す）と、ＲＧＥ４が利得偏差補償を行う際に用いるロススペクトル（光信号の波長、総入力パワー毎の利得偏差補償を示すデータであり、一例を図７に示す）とが含まれる。このような利得偏差補償制御データは、光信号増幅装置３０に対する光信号の総入力パワー等を含む光信号条件（例えば、光信号の総入力パワーが、＋9ｄＢｍ、＋4ｄＢｍ、0ｄＢｍ、−4ｄＢｍ、−14ｄＢｍ等）毎に予め作成され、ＤＢ２０ｂに格納されている。
【００３０】
制御部２０ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、システム管理装置４０からの指示に応じてＥＤＦＡ１０の利得偏差補償制御を行う。制御部２０ａは、特に、システム管理装置４０から指定された利得偏差補償制御データをＤＢ２０ｂからロードし、当該ロードした利得偏差補償制御データに基づき、当該ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、図５のフローチャートに示すステップＳ１２、Ｓ１３の処理を行い、ＥＤＦＡ１０が備えるＬＤ３ａ、３ｂ及びＲＧＥ４に対する利得偏差補償制御を行う。また、制御部２０ａは、システム管理装置４０からの指示に応じて、ＤＢ２０ｂに格納された上記利得偏差補償制御データの追加、更新及び削除を行う。
【００３１】
ここで、利得偏差補償制御データに基づき制御部２０ａにより、ＬＤ３ａが一定パワーでポンプ光を出力するように自動電流制御され、ＬＤ３ｂは、光信号の総入力パワーに応じた相対的に一定なパワーでポンプ光を出力するように自動光出力パワー制御される。
【００３２】
また、ＥＤＦＡコントローラ２０は、システム管理装置４０との間でデータの送受信を電気的に行うための通信用インターフェースを備える。
【００３３】
なお、ＥＤＦＡコントローラ２０は、キーボード等の入力手段（図示略）を備えてもよく、システム管理装置４０からの指示と同等な指示入力を、当該入力手段を介して行えるような構成であってもよい。
【００３４】
次に、利得偏差補償プロファイルの作成手順について説明する。以下、Ｎチャネルが多重されたＷＤＭの場合を想定する。以下、“ｋ”（ｋは１≦ｋ≦Ｎの自然数）を、各チャネルを識別するために用いる。
【００３５】
まず、図３を参照して、利得偏差補償プロファイルを作成する際に必要な各種変数を定義する。
λｋはＮｃｈ多重されたＷＤＭ信号のｋ番目の波長である。ＥＤＦＡ１０の図示しない入力ポートから入力される光信号の各チャネルの入力パワーをＰｉｎ１(λｋ)[ｄＢｍ]とし、ＥＤＦ１による光信号の各チャネルの利得をＧ１(λｋ)[ｄＢ]とする。ＲＧＥ４に入力する光信号の各チャネルのパワーをＰｏｕｔ１(λｋ)[ｄＢｍ]とし、ＲＧＥ４によるロススペクトルをＲ(λｋ)[ｄＢ]とする。ＲＧＥ４から出力される光信号の各チャネルのパワーをＰｉｎ２(λｋ)[ｄＢｍ]とし、ＥＤＦ１ｂによる光信号の各チャネルの利得をＧ２(λｋ)[ｄＢ]とする。ＥＤＦＡ１０の図示しない出力ポートから出力される光信号の各チャネルの出力パワーをＰｏｕｔ２(λｋ)[ｄＢｍ]とする。更に、ＬＤ３ａから発生させるポンプ光のパワーをＰ１[ｍＷ]とし、ＬＤ３ｂから発生させるＰ２[ｍＷ]とする。
【００３６】
次に、図４を参照して、各チャネル毎の利得偏差補償プロファイルの作成手順を説明する。
まず、下記数式（１）に示すような予め想定した光信号の総入力パワーＰt に対するＥＤＦ１ａの利得Ｇ１(λｋ)を算出し、ＲＧＥ４に入力する光信号のパワーＰｏｕｔ１(λｋ)を下記数式（２）に基づいて算出する（ステップＳ１）。
【数１】
2006108499.tif 000003
【００３７】
【数２】
2006108499.tif 000004
【００３８】
次に、所望とする光信号の総出力パワーＰｏｕｔ２(λｋ)が得られるようにＥＤＦ１ｂの利得Ｇ２(λｋ)を算出し、更にＲＧＥ４から出力される光信号のパワーＰｉｎ２(λｋ)を下記数式（３）に基づいて算出する（ステップＳ２）。
【００３９】
【数３】
2006108499.tif 000005
【００４０】
そして、下記数式（４）に従ってＲＧＥ４によるロススペクトルＲ(λｋ)を算出する（ステップＳ３）。
【００４１】
【数４】
2006108499.tif 000006
【００４２】
ここで、Ｒ０（Ｒ０＞０）はＲＧＥ４の挿入損失（ｄＢ）であり、ＲＧＥ４には、下記数式（５）に示すロス値の可変領域が設定されている。
【００４３】
【数５】
2006108499.tif 000007
【００４４】
ここでＲＭＡＸ(λｋ)は、この可変領域の最大値である。
【００４５】
更に、上記可変領域内のロススペクトルＲ(λｋ)のうち、最小値ができる限りＲ０に近くなるように、すなわち、ＥＤＦ１ａからの光信号の出力パワーＰｏｕｔ１(λｋ)と入力パワーＰｉｎ２(λｋ)との差が少なくとも１つのチャネルでＲ０に略一致するようにＥＤＦ１ａ、１ｂの各ファイバ長や、ＬＤ３ａ、３ｂの各ポンプ光パワーＰ１、Ｐ２が決定され、この場合数式（５）の左辺はＲ０として計算される。ただし、数式（５）の左辺はＲ０ではなく、Ｒ０が無視しうる程度に小さい場合は０としてもよく、利得偏差補償プロファイルの設計時に、あらかじめ設定したＲ(λｋ)の最小値に関する設計終了条件を満足したら設計を終了するようにして、その設計終了条件の値を用いるようにしてもよい。この設計終了条件の値としては、実用上問題とならない程度の値、例えば１ｄＢ程度以下、が指定される。このようにすることで、設計に要する時間や手間を節約することができる。また、ＥＤＦ１ａ、１ｂのファイバ長は、更に、入力のダイナミックレンジが広く取れると共にＮＦ（Noise Figure）が低くなるように決定される。
【００４６】
次に、図５を参照して、光信号伝送システム１００に対する光信号の総入力パワーが変更された際に行われる、当該変更に応じた利得偏差補償プロファイルの変更処理について説明する。
【００４７】
まず、システム管理装置４０に、光信号伝送システム１００に対する光信号の総入力パワーの変更指示（すなわち、Ｐｉｎ１(λｋ)）が、システム管理装置４０が具備する入力手段やネットワークを介して入力されると（ステップＳ１０）、システム管理装置４０は、当該変更指示と変更後の光信号の総入力パワーとを示す情報（以下、変更指示情報という）を光信号増幅装置３０のＥＤＦＡコントローラ２０にＮＣＬ５０を介して送信する（ステップＳ１１）。
この光信号の総入力パワーの変更は、例えば、チャネル数の増減や、光信号増幅装置３０等に設ける光デバイスの増減等により生じる。
【００４８】
光信号増幅装置３０に上記変更指示情報が送信されると、制御部２０ａは、当該変更指示情報に応じた利得偏差補償制御データをＤＢ２０ｂからロードし（ステップＳ１２）、当該ロードした利得偏差補償制御データに基づいてＬＤ３ａ、３ｂ及びＲＧＥ４に対し利得偏差補償制御を行う（ステップＳ１３）。
【００４９】
ここで、図６に示す規格に基づいて作成された利得偏差補償データの一例を、図７、図８に示す。図７には、各総入力パワー（＋９ｄＢｍ、＋４ｄＢｍ、０ｄＢｍ、−４ｄＢｍ、−１４ｄＢｍであり、以下同じ）毎のロススペクトルが示され、図８には、ＬＤ３ａ、３ｂに対する各総入力パワー毎のポンプ光パワーのプロファイルが示されている。またここで示されたように、前段側の励起光源ＬＤ３ａからのポンプ光パワーを一定にしてＲＧＥ４と後段側の励起光源ＬＤ３ｂからのポンプ光パワーによって制御してもよく、このようにすればより簡便な制御とすることができる。
この利得偏差補償制御データによる利得偏差補償制御によって、図９に示すような、所望とする一定の総出力パワー（略７ｄＢｍ／ｃｈ）が得られ、更に、図１０、図１１に示すような、総入力パワー毎の利得（Gain）、ＮＦ値が得られる。
【００５０】
以上説明したように、光信号増幅装置３０に入力する光信号の総入力パワーに対し、所望とする一定の総出力パワーを得ることができるように予め算出されたＲＧＥ４に対するロススペクトルとＬＤ３ａ、３ｂに発生させる各ポンプ光パワーとが、利得偏差補償制御データとしてＤＢ２０ｂに予め格納される。そして、光信号増幅装置３０に入力する光信号の総入力パワーの変更に伴い、システム管理装置４０から利得偏差補償制御データの変更指示がＮＣＬ５０を介して光信号増幅装置３０に送信されると（或いは、光信号増幅装置３０が具備する入力手段を介して管理者が手動で変更指示を入力すると）、当該変更指示に応じた利得偏差補償制御データがＤＢ２０ｂからロードされ、当該ロードされた利得偏差補償制御データに基づいて光信号増幅装置３０の利得偏差補償制御が行われる。この利得偏差補償制御データは、変更指示が入力されるまで保持される。
【００５１】
これにより、従来のＤＧＥを用いたＥＤＦＡのような、フィードバック制御用のスペクトルアナライザ又は光チャネルモニタ等を備えなくても、一定且つ平坦な出力パワーが得られるので、装置構成の簡略化及び製造・設置コストの低減化が図られる。すなわち、低コストで、容易に所望とする利得偏差が補償できる。
【００５２】
また、光信号伝送システム１００により、広い入力パワーレンジで一定且つ平坦な出力パワーが得られるので、従来の利得平坦化フィルタ（ＧＦＦ）及び可変減衰器（ＶＯＡ）を用いたＥＤＦＡのように、各波長の出力パワーを一定且つ平坦に保つために、各波長の入力パワーの大きさを一律にパワーの低い特定領域に制限する必要がない。このため、本発明によるＤＧＥを用いたＥＤＦＡでは所望の利得プロファイルを得るために必要なＥＤＦＡ内の各信号光波長の損失が可能な限り低くなるように設計することで超過している損失によって生じるＮＦ値の劣化や、ポンプ光のパワー変換効率の劣化を防ぐことができる。
【００５３】
ここで、ＶＯＡを用いた従来型のＥＤＦＡ（ＧＦＦ−ＥＤＦＡ）と本実施の形態に係るＥＤＦＡ（ＲＧＥ−ＥＤＦＡ、すなわち、光信号増幅装置３０、以下同様）とでＮＦ値を比較（定性的比較）する。
【００５４】
図１２に、ＶＯＡと、ロススペクトルが固定されたＧＦＦとを用いた従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡの構成を示す。このような従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡは、図２に示す本実施の形態に係るＲＧＥ−ＥＤＦＡのようにＶＯＡのロス量を調整し、必要に応じ個々のロスプロファイルに対応したＧＦＦを作成することで光入力レベルが異なる場合でも、光出力を一定にすることができる。しかし、ＶＯＡを用いた従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡは入力レベルがダイナミックレンジ内の高い範囲にある場合は、ＮＦ値が大きく劣化する。そこで、この理由を図１３を参照して説明する。
【００５５】
図１３に、従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡを光中継系に適用した場合の光パワーレベルダイアグラムを示す。図１３に示すように、従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡでは、光信号増幅装置３０内の光レベルをＶＯＡで調整することにより利得を調整するため(図中符号Ａ１に示す部分)、ＶＯＡのロスがＮＦ値に反映される。つまり、図１３のスパンＣのように光入力レベルの高いケースでは、図中符号Ｃ１に示すように、ＶＯＡのロスが大きくなるので、ＮＦ値が大きく劣化してしまう。これに対し本実施の形態に係るＲＧＥ−ＥＤＦＡでは、図１４に示すように、従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡのようにロスが余分に加算されることがないので、高い入力レベルにおいても、ＮＦ値を低く保つことができる。
【００５６】
ＥＤＦＡへの入出力条件をそれぞれ表１、表２のように規定し、表１の入力ダイナミックレンジの範囲で入力信号光パワーを変化させたとき、従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡを用いた場合（右側）と本発明によるＲＧＥ−ＥＤＦＡを用いた場合（左側）に、それぞれ各入力レベルでどの程度ＮＦが変わるかをシミュレーションした結果を表３に示す。
【表１】
2006108499.tif 000008
【表２】
2006108499.tif 000009
【表３】
2006108499.tif 000010
【００５７】
本実施形態では、各信号チャネルの入力パワーが−２５dBmまでの低い範囲では両者のＮＦ値にあまり違いはないが、−２０dBmを超えるあたりから違いが出始め、入力パワーが大きくなるにつれその違いが顕著になっている。
【００５８】
入力レベルが最も大きい−１０dBm/chになると、表３の右側、従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡでは、ＮＦが２５．５dBと大きく変化しているものの、左側の本発明によるＲＧＥ−ＥＤＦＡでは、ＮＦが最大でも８．６dBと従来型に比べ非常に低い値が得られている。このように、本発明のＲＧＥ−ＥＤＦＡは余分なロスが加算されることがないために、広い光信号の入力ダイナミックレンジ内で良好なＮＦ特性を得ることができる。
【００５９】
また、光信号伝送システム１００により、利得偏差補償プロファイルは、各光信号増幅装置３０に応じて自由に設定可能であるため、従来のように、ＧＦＦのロススペクトルを各光信号増幅装置３０に応じて個々に作成して、それに応じたＧＦＦを製造する必要がない。このため、光信号増幅装置３０で使用するＥＤＦや励起光源の特性が持つばらつきを考慮し、あらかじめ個々の光信号増幅装置３０に適した利得偏差補償プロファイルをＤＢ２０ｂに書き込んでおくことによって、出力信号波長特性のばらつきが少ない光信号増幅装置を得ることができる。また、環境温度など外部環境の変化をあらかじめデータとして持っておけば、管理装置４０が適宜それを引き出して使用することによって、外的環境の変化への適応性が高い光伝送システムを与えることができる。
【００６０】
また、スロープ型の利得偏差補償プロファイルを用いて利得偏差補償を行い、更に該スロープの傾斜が調整可能なＶＡＳＣ（Variable Attenuation Slope Compensator）を用いたＥＤＦＡでは、複雑な利得偏差補償プロファイルの利用が困難であるために、減衰率の波長特性が急峻に変化する波長によって適用帯域が限定されるが、光信号増幅装置３０では、例えば、図７の波長１５３７nm付近に見られる傾斜の急峻な変化などを含むような複雑な利得偏差補償プロファイルに対しても適用可能であり、減衰率の波長特性の傾向に関わらず広帯域に適用することができ、利便性、機能性の向上が図られる。
【００６１】
さらに、光信号増幅装置３０は、所望の出力プロファイルを得るために必要なＲＧＥ４のロススペクトルとして最小のものをＤＢ２０ｂにあらかじめ記憶させておくため、光信号伝送システム１００が必要とする入出力特性を、容易にかつ自由に、最小のＮＦ値で得ることができるという特徴を有する。
【００６２】
そして、光信号伝送システム１００は、以下に説明するユニバーサル機能、入力可変機能を有し、さらに、ラマンアップグレードへの対応も可能となっている。
まず、ユニバーサル機能について説明する。光信号増幅器３０は上記のように、広い入力レベルの範囲に対して、常に一定の出力と低い利得偏差を保つことができる。したがって通信システムの光中継系において、距離や部品などの違いにより、ロスが異なるスパンがあっても、光信号増幅器３０の持つダイナミックレンジ（Dynamic Range）の範囲内であれば、システムの要求を満足する入出力特性を与えるように、適当に調節されたＤＧＥのロススペクトルとポンプパワーとをＤＢ２０ｂに記憶させておき、システム管理装置４０がその条件を一意的に設定、もしくはシステム管理装置４０によって設定されたロススペクトルに固定することによって、増幅後の光パワーを一定にすることができる。このようにして光信号増幅器３０は、1つのＥＤＦＡを有するシステム構成において、このシステムが要求する様々なスパンにも容易に対応することができる。
【００６３】
次に入力可変機能について説明する。光信号増幅器３０はシステム管理装置４０に制御されることで、ダイナミックレンジの範囲において、一定出力で、低い利得偏差を保ちながら、利得を自由に変化させることができる。図１４に示すような光中継系に、光信号増幅器３０を敷設した後、システムの変更やファイバや部品の劣化などによりスパンのロスが変わった場合、光信号増幅器３０に入力する光パワーレベルは変化する。例えば、図１５に示すように、既存の光中継系に増幅器等のユニット６０が追加された場合、このユニット６０は損失媒体として機能する。このとき、光信号増幅器３０への入力パワーはＬだけ低下している。光増幅器３０はＤＢ２０ｂに、入力パワーが変動した状態に適したＲＧＥ４のロススペクトルと励起光パワーの関係を記憶しており、システム管理装置４０がこの変化したロス量を補償するように光信号増幅器３０のロススペクトルとポンプパワーとを一意的に調整するため、出力の変化と利得偏差の不均衡を防ぐことができる。
【００６４】
次に、ラマンアップグレードへの対応について説明する。光信号増幅器３０がすでに敷設されている光中継系において、スパン間にラマン光増幅器が増設された場合、図１６に記載の実線で示すように、光信号増幅器３０に入力する光入力レベルは大きく上昇する。上昇値は例えば10ｄＢほどで、非常に大きな変化となる。このように、光信号伝送システム１００内にラマン増幅器を増設した場合、スパン内の最小信号レベルが大きく上昇するために、ＮＦ値は改善されるものの、ＥＤＦＡへの入力レベルが大きく上昇する。
【００６５】
しかし、一定の入出力条件に対応するよう設計されたＥＤＦＡでは、このような状況の変化に容易に対応することができない。
【００６６】
その一方で、光信号増幅器３０は、上記したように、例えば23ｄＢという広いダイナミックレンジをもっている。このダイナミックレンジは、光信号の入出力レベルの広い範囲に対応して所望の出力プロファイルを得るためのＲＧＥ４のロスプロファイルや、それに対応した励起光パワーがＤＢ２０ｂに書き込まれており、システム管理装置４０がこの書き込まれたデータをもとに、ＲＧＥ４のロスプロファイルや励起光源（ＬＤ３ａ、３ｂ）の駆動条件を一意的に指定、もしくはＲＧＥ４のロスプロファイルをシステム管理装置４０が設定した条件に固定することによって実現される。また、ＲＧＥ４のロスプロファイルは、各信号波長の減衰率を最小限にするよう設定されており、ＥＤＦＡ１０内でのＮＦ値の劣化は最小限となっている。これにより、光入力レベルが大きく上昇した後でも、ＮＦ値を低下させることなく、光出力レベルを一定に保ちつつ、利得偏差を低く抑えることができる。従って、光増幅器３０を使用した光信号伝送システムは、ラマン増幅器を追加することによって、ラマン増幅器の分布増幅によるＮＦ値の改善効果が加わり、容易且つ大幅にＮＦ値が改善された光信号伝送システムとなる。
【００６７】
なお、本実施の形態における記述は、上記説明した内容に限定されるものではない。本実施の形態における光信号伝送システム１００の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６８】
例えば、ＲＧＥ４は、断熱材を用いて本体近傍の温度変化が遮断されるように構成されたものであってもよいし、温度安定なデバイス（ＰＬＣ；Planer Lightwave Circuit）であってもよい。また、ＲＧＥ４は、ＲＧＥ４本体の温度を調整するための図示しない温度調整手段を備え、制御部２０ａは、当該温度調整手段を制御してＲＧＥ４本体の温度を調整するようにしてもよい。更にこの場合、温度調整手段は、ペルチェ素子を用いて温度調整を行うものであってもよい。これにより、温度変化による利得の変化が回避可能となるため、一定且つ平坦な出力信号がより確実に得られる。特に、光信号伝送システム１００は、従来型のＤＧＥ−ＥＤＦＡの場合のようにフィードバック制御を行わないので、温度安定化が重要な問題となるが、上記のような構成により光信号伝送システム１００に対する温度安定化が容易に実現可能となる。
【００６９】
また、ＥＤＦ１ａ、１ｂに対する入力光信号及び又は出力光信号と、ＲＧＥ４に対する入力光信号及び／又は出力光信号のうち何れか一又は複数の光信号をモニタするための外部モニタに接続可能なモニタ出力端子を更に備えた構成であってもよい（何れも、図示略）。また、制御部２０ａは、入力指示に応じて、前記モニタ出力端子に接続された前記外部モニタによるモニタ情報を取り込んでＤＢ２０ｂや内蔵ＲＡＭ等のメモリに格納できる構成であってもよい。また、図示しないＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段を更に備え、制御部２０ａは、入力指示に応じて、上記モニタ情報を当該表示手段に表示可能な構成であってもよい。
これにより、光信号増幅装置３０の設置現場で、光信号増幅装置３０に対する設定・管理が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態に係る光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る光信号増幅装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】利得偏差補償プロファイルの作成方法を説明するための図である。
【図４】利得偏差補償プロファイルの作成方法を説明するフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る利得偏差補償プロファイルの変更処理を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る光信号伝送システムの規格内容の一例である。
【図７】本実施形態に係る光信号増幅装置における総入力パワー毎の利得偏差補償プロファイルを示す図である。
【図８】本実施形態に係る光信号増幅装置における総入力パワー毎のポンプ光パワーを示すグラフである。
【図９】本実施形態に係る光信号増幅装置における出力パワースペクトルを示すグラフである。
【図１０】本実施形態に係る光信号増幅装置における総入力パワー毎の利得を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係る光信号増幅装置における総入力パワー毎のＮＦ値を示すグラフである。
【図１２】従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡの概略構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す従来型のＧＦＦ−ＥＤＦＡの光レベルダイアグラムを示す図である。
【図１４】本実施形態に係る光信号増幅装置にＤＧＥ−ＥＤＦＡを用いた場合の光レベルダイアグラムを示す図である。
【図１５】図１４に示す光レベルダイアグラムにおいて、ロスが変化した場合の様子を示す図である。
【図１６】図１４に示す光レベルダイアグラムにおいて、ラマン増幅器が増設された場合の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ、１ｂ  ＥＤＦ
１０  ＥＤＦＡ
１００  光信号伝送システム
２ａ〜２ｃ  ＩＳＯ
２０  ＥＤＦＡコントローラ
２０ａ  制御部
２０ｂ  ＤＢ
３ａ、３ｂ  ＬＤ
３０  光信号増幅装置
４  ＲＧＥ
４０  システム管理装置
５０  ＮＣＬ
【図１】
2006108499.tif 000011
【図２】
2006108499.tif 000012
【図３】
2006108499.tif 000013
【図４】
2006108499.tif 000014
【図５】
2006108499.tif 000015
【図６】
2006108499.tif 000016
【図７】
2006108499.tif 000017
【図８】
2006108499.tif 000018
【図９】
2006108499.tif 000019
【図１０】
2006108499.tif 000020
【図１１】
2006108499.tif 000021
【図１２】
2006108499.tif 000022
【図１３】
2006108499.tif 000023
【図１４】
2006108499.tif 000024
【図１５】
2006108499.tif 000025
【図１６】
2006108499.tif 000026