(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な構成及び制御で、信号光の入力レベルが大きく変動する場合でも、光増幅後の雑音指数の劣化を抑制することを可能とする光伝送装置及び光制御方法を提供することにある。【解決手段】本発明の光増幅器１００は、信号光を可変的に減衰する可変光減衰器１と、信号光を増幅する光増幅部５ｂと、そして信号光を、光増幅部５ｂから可変光減器１に戻す環状の光回線５０とを備えており、可変光減衰器１は、戻された信号光を、さらに可変的に減衰する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を可変的に減衰する可変光減衰手段と、
前記信号光を増幅する光増幅手段と、
前記信号光を前記光増幅手段から前記可変光減衰手段に戻す環状の光伝送手段と
を備えており、
前記可変光減衰手段は、戻された前記信号光を可変的にさらに減衰する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記可変光減衰手段は、前記信号光が通過する毎に、ある決まった比率に基づく減衰量を与えることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記可変光減衰手段は、前記信号光が通過する度に、ほぼ同じ減衰量を与えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記光伝送装置は、さらに、前記可変光減衰手段に入力される信号光の強度を検出する第1の光検出手段と、
前記可変光減衰手段から出力される信号光の強度を検出する第２の光検出手段と
を備え、
前記第１の光検出手段と前記第２の光検出手段の検出値に基づいて、前記可変光減衰手段の減衰量が可変的に制御されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記可変光減衰手段の減衰量を可変に制御する可変光減衰制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項６】
前記可変光減衰手段は、複数の経路を備え、前記複数の経路のそれぞれにおいて、前記信号光を可変的に減衰することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項７】
前記可変光減衰手段は、前記複数の経路のそれぞれに対して、ある決まった比率に基づく減衰量を与えることを特徴とする請求項６記載の光伝送装置。
【請求項８】
前記可変光減衰手段は、前記複数の経路のそれぞれに対して、ほぼ同じ減衰量を与えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光伝送装置。
【請求項９】
前記光増幅手段の入力部は、前記可変光減衰手段の前記複数の経路の１つと接続されており、
前記光増幅手段の出力部は、前記環状の光伝送手段を介して、前記可変光減衰手段の前記複数の経路の別の１つと接続されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１０】
前記可変光減衰手段は、前記複数の経路に対して、単一の可変手段を備えることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１１】
前記可変手段は、ファラデー回転子を備えることを特徴とする請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１２】
前記可変手段は、液晶を備えることを特徴とする請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１３】
前記可変手段は、光減衰フィルタを備えることを特徴とする請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１４】
前記可変光減衰手段は、前記信号光を逆方向に通過させることで、前記信号光を再び減衰することを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項１５】
前記可変光減衰手段は、
可変光減衰器と、
その一方に接続された第１の光サーキュレータと、
その反対に接続された第２の光サーキュレータと、
前記第１の光サーキュレータ側に配置された第１の入力ポート及び第２の出力ポートと、
前記第２の光サーキュレータ側に配置された第２の入力ポート及び第１の出力ポートとを備えており、
前記第１の入力ポートから入力された信号光は、前記第１の光サーキュレータ、前記可変光減衰器及び前記第２の光サーキュレータを介して、前記第１の出力ポートから出力され、
前記第２の入力ポートから入力された信号光は、前記第２の光サーキュレータ、前記可変光減衰器及び前記第１の光サーキュレータを介して、前記第２の出力ポートから出力されることを特徴とする請求項１４記載の光伝送装置。
【請求項１６】
前記信号光と異なる監視光が用いられて、前記可変光減衰手段の減衰量が調整されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１７】
前記光伝送装置は、さらに、前記信号光と前記監視光とを分波する監視光カプラと、
前記監視光の強度を検出する監視光検出部と
を備え、
前記監視光の強度に基づいて、前記可変光減衰手段の減衰量が可変的に制御されることを特徴とする請求項１６記載の光伝送装置。
【請求項１８】
前記可変光減衰手段は、３以上の経路を備え、そのうちの１つが減衰量を測定するために割り当てられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項１９】
前記光伝送装置の入力側及び出力側の少なくとも一方に光増幅手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２０】
前記光増幅手段は、利得の合計が一定となるように制御されていることを特徴とする請求項１９記載の光伝送装置。
【請求項２１】
前記光増幅手段の個々は、ＡＧＣ制御（Automatic Gain Control）またはＡＬＣ制御（Automatic Level Control）で制御されていることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の光伝送装置。
【請求項２２】
前記環状の光伝送手段の中に、利得等化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２３】
前記可変光減衰手段は、可変光減衰部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２４】
前記光増幅手段は、光増幅部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項２３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２５】
前記環状の光伝送手段は、環状の光回線を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項２４のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２６】
前記利得等化手段は、利得等化器を備えることを特徴とする請求項２２乃至請求項２５のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項２６のいずれかに記載の光伝送装置を、光中継器として適用することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２８】
可変光減衰手段で可変的に信号光を減衰し、
光増幅手段で前記信号光を増幅し、
前記信号光を前記光増幅手段から前記可変光減衰手段に戻し、
前記可変光減衰手段で前記信号光をさらに可変的に減衰する
ことを特徴とする光制御方法。
【請求項２９】
前記信号光は、前記可変光減衰手段を通過する毎に、ある決まった比率に基づいて減衰されることを特徴とする請求項２８記載の光制御方法。
【請求項３０】
前記信号光は、前記可変光減衰手段を通過する度に、ほぼ同じ減衰量で減衰されることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の光制御方法。
【請求項３１】
前記光制御方法は、さらに、前記可変光減衰手段に入力される信号光の強度を検出し、
前記可変光減衰手段から出力される信号光の強度を検出し、
それらの検出値に基づいて、前記可変光減衰手段の減衰量を可変的に制御することを特徴とする請求項２８乃至請求項３０のいずれかに記載の光制御方法。
【請求項３２】
前記信号光は、前記可変光減衰手段に備えられた複数の経路のそれぞれで減衰されることを特徴とする請求項２８乃至請求項３１のいずれかに記載の光制御方法。
【請求項３３】
前記複数の経路のそれぞれにおいて、前記信号光は、ある決まった比率に基づく減衰量で減衰されることを特徴とする請求項３２記載の光制御方法。
【請求項３４】
前記複数の経路のそれぞれにおいて、前記信号光は、ほぼ同じ減衰量で減衰されることを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の光制御方法。
【請求項３５】
前記信号光は、前記複数の経路に一括で設けられた単一の可変手段で、可変的に減衰されることを特徴とする請求項３２乃至請求項３４のいずれかに記載の光制御方法。
【請求項３６】
前記可変手段は、ファラデー効果を備えることを特徴とする請求項３５記載の光制御方法。
【請求項３７】
前記信号光は、前記可変光減衰手段を逆方向に通過することで、再び減衰されることを特徴とする請求項２８記載の光制御方法。
【請求項３８】
前記信号光と異なる監視光が用いられて、前記可変光減衰手段の減衰量が制御されることを特徴とする請求項２８乃至請求項３７のいずれかに記載の光制御方法。
【請求項３９】
前記光制御方法は、さらに、前記信号光と前記監視光とを分波し、
前記監視光の強度を検出し、
前記監視光の強度に基づいて、前記可変光減衰手段の減衰量を可変的に制御することを特徴とする請求項３８記載の光制御方法。
【請求項４０】
前記光制御方法は、さらに、減衰される前の前記信号光およびさらに減衰された前記信号光のうち少なくとも一方を、増幅することを特徴とする請求項２８乃至請求項３９のいずれかに記載の光制御方法。
【請求項４１】
前記信号光は、各増幅により、利得の合計が一定となるように増幅されることを特徴とする請求項４０記載の光制御方法。
【請求項４２】
前記信号光は、各増幅により、ＡＧＣ制御（Automatic Gain Control）またはＡＬＣ制御（Automatic Level Control）により増幅されることを特徴とする請求項４０または請求項４１に記載の光制御方法。
【請求項４３】
前記光制御方法は、さらに、前記信号光に対して、利得等化することを特徴とする請求項２８乃至請求項４２のいずれかに記載の光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送技術に関し、特に信号光を増幅するための光伝送装置、光伝送システムおよび光制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信方式において、通信容量を増やすために、波長分割多重（以下ＷＤＭ）通信が主流になりつつある。そのため、ＷＤＭ伝送装置の開発が盛んに行われている。ＷＤＭ伝送装置では、ＷＤＭ光信号を光のまま増幅して通信距離を伸ばすために、光ファイバ増幅器が用いられている。この光ファイバ増幅器は、全体としては、出力レベルが一定になるように使われることが多い。但し、内部の光ファイバ増幅ユニットは利得量を一定に保つことで、出力される信号光の平坦度に影響が生じないようにする必要がある。そこで、光ファイバ増幅器全体の利得を一定に保ちながら、入力レベルが変化しても、光ファイバ増幅器全体の出力を一定に保つ工夫が必要となる。これに関する技術として、光増幅器に可変光減衰器を備える構成が知られている（例えば、特許文献１）。この従来の構成では、光増幅部の間に可変光減衰器が挿入されている。これにより、入力レベルが変化しても、可変光減衰器の減衰量を調整することで、光増幅器の出力が一定に保たれるようにしている。
【０００３】
図１３は、この関連技術を示す。まず、光増幅器２００へ入力された信号光は、第１光増幅部２１で増幅され、可変光減衰器２４で所定のレベルに減衰されて出力される。さらに、その信号光は、第２光増幅部２２で再び増幅され、利得等化器２５及び分散補償器２６を通った後に、第３光増幅部２３でさらに増幅されて、光増幅器２００より出力される。
【０００４】
しかしながら、この関連技術には、次のような課題がある。
【０００５】
信号光の入力レベルが大きく変化する場合には、可変光減衰器２４における減衰量を増やす必要がある。そのため、信号経路において、ある一箇所に損失が集中する。損失が一箇所に集中するため、その部分において信号のレベルが低くなる。そのようにレベルが低くなった信号光を、次段の光増幅部で増幅すると、ＡＳＥ (amplified spontaneous 
emission) 光の量が増えてしまう。そのため、ＡＳＥ光が増えることで、雑音指数（ＮＦ：Noise figure）の劣化が起こる。この現象について、図１４から図１７を用いて、更に詳述する。図１４は、入力レベルが定常状態の信号光が光増幅器に入力された場合のスペクトラムの例を示す。図１５は、増幅後の信号光の波長に対する利得とＮＦ値を示す。次に、図１６は、入力レベルの変動により、２通りの入力レベルの信号光が光増幅器に入力された場合を示す。信号光Ａが入力した場合は、図１４に示す定常状態の入力レベルより５ｄＢ高いため、可変光減衰器にて５ｄＢの減衰量を与えることが必要である。同様に、信号光Ｂが入力した場合は、図１４に示す定常状態の入力レベルより１０ｄＢ高いため、可変光減衰器にて１０ｄＢの減衰量を与えることが必要である。図１７は、信号光Ａ及び信号光Ｂの光が増幅された場合の信号光の波長に対するＮＦ値を示す。特に、信号光Ｂが入力された場合、可変光減衰器に１０ｄＢのロスが集中してしまい、雑音指数が劣化していることが分かる。このように、この関連技術では、入力レベルが大きく変化する場合に、損失集中が発生し、雑音指数が劣化する課題がある。
【０００６】
そこで、他に関連する技術として、損失集中が起こらないように、信号経路の複数ヶ所に可変光減衰器を配置させている構成がある（例えば、特許文献２）。これにより、ロスが分散されている。
【０００７】
図１８は、この他の関連技術を示す。光増幅器３００は、複数の利得制御部３１０，３２０を備えている。そして、利得制御部３１０は、２つの光増幅部３１１，３１３の間に、可変光減衰器３１２を備えている。利得制御部３２０は、２つの光増幅部３２１，３２３の間に、可変光減衰器３２２を備えている。また、光増幅器３００は、さらに、可変光減衰器を制御する減衰量制御部３４０と、光増幅部を制御する利得目標値設定部３５０を備えている。減衰量制御部３４０は、前段の利得制御部３１０及び後段の利得制御部３２０それぞれの出力レベルが一定レベルになるように、可変光減衰器３１２，３２２の減衰量を制御している。また、利得目標値設定部３５０は、この装置への入力レベルまたは段間のロス量に変動が生じた時に、複数の光増幅部３１３，３２３に対して、雑音指数が最適となるように利得を分配させている。そのため、利得目標値設定部３５０は、第２の光増幅部３１３および第４の光増幅部３２３それぞれに利得目標値を設定して、４つの光増幅部３１１，３１３，３２１，３２３の利得和が、一定となるように制御している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４４３５２号公報（特にｐｐ．３−５、図２）
【特許文献２】特開２００３−２５８３４６号公報（特にｐｐ．３−９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１８に示す従来の光伝送装置の提案では、まず、複数の可変光減衰器のそれぞれに対して、減衰量が別々に制御されている。さらに、複数の光増幅部に対しても、増幅量が別々に制御されている。そのため、制御がたいへん複雑になるという課題がある。また、複数の可変光減衰器を必要としていることから、部品点数が増え、設置スペースを多く必要とする、という課題もある。[発明の目的] 
従って、本発明の目的は、上記の問題を鑑みて、簡易な構成及び制御で、信号光の入力レベルが大きく変動する場合でも、光増幅後の雑音指数の劣化を抑制することを可能とする光伝送装置、光伝送システム及び光制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１１】
本発明の光伝送装置は、信号光を可変的に減衰する可変光減衰手段と、前記信号光を増幅する光増幅手段と、前記信号光を前記光増幅手段から前記可変光減衰手段に戻す環状の光伝送手段とを備えており、前記可変光減衰手段は、戻された前記信号光を可変的にさらに減衰することを特徴とする。
【００１２】
本発明の光伝送システムは、上記特徴を有する光伝送装置を、光中継器として適用することを特徴とする。
【００１３】
本発明の光制御方法は、可変光減衰手段で可変的に信号光を減衰し、光増幅手段で前記信号光を増幅し、前記信号光を前記光増幅手段から前記可変光減衰手段に戻し、前記可変光減衰手段で前記信号光をさらに可変的に減衰することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光伝送装置、光伝送システム及び光制御方法は、上述したように、信号光を可変的に減衰する可変光減衰手段と、信号光を増幅する光増幅手段と、そしてその信号光を、光増幅手段から可変光減衰手段に戻す環状の光伝送手段とを備えており、その戻された信号光を可変光減衰手段により、さらに可変的に減衰する構成及び制御により、信号光の入力レベルが大きく変動する場合でも、光増幅後の雑音指数の劣化を抑制できる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施する上で、より好ましい実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明を理解する上で具体例を示すものであって、本発明の範囲は、これらの実施の形態に限られるものではない。
【００１６】
なお、特許請求の範囲における「光伝送装置」，「可変光減衰手段」，「光増幅手段」，「環状の光伝送手段」，「光検出手段」，そして「利得等化手段」は、具体化して「光増幅器」，「可変光減衰器」，「光増幅部」，「環状の光回線」，「ＰＤ（Photodiode）検出器」，そして「利得等化器」として示す。なお、これらは、一例を示すものであって、これらだけに、本発明の請求範囲が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
以下に、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態の可変光減衰器を用いた光増幅器１００の構成例を示す。図２は、第1の実施形態に用いる可変光減衰器の概要構成例を示す。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００１９】
図１において、光増幅器１００は、信号光を減衰する可変光減衰器１と、その信号光を増幅する光増幅部５ｂと、その信号光を光増幅部５ｂから再び可変光減衰器１の入力部へ戻す環状の光回線５０と、可変光減衰器１の減衰量を制御する可変光減衰器制御部６を備えている。さらに、光増幅器１００は、入力部に光増幅部５ａ、出力部に光増幅部５ｃ、環状の光回線５０の中間部に利得等化器４を備えている。
【００２０】
そして、可変光減衰器１への入力信号レベルを検知するために光分岐カプラ２ａ及びＰＤ（Photodiode）検出器３ａと、可変光減衰器１からの出力信号レベルを検知するために光分岐カプラ２ｂ及びＰＤ検出器３ｂとを、さらに備えている。可変光減衰器制御部６は、ＰＤ検出器３ａ及び３ｂの検出結果に基づいて、可変光減衰器１の光減衰量を制御する。利得等化器４は、光増幅部５ａ，５ｂ，５ｃの利得の波長依存性と相反するプロファイルを有しており、伝送帯域の利得平坦化を行っている。
【００２１】
光増幅部５ａ、５ｂ、５ｃは、一例として、光ファイバ型光アンプである。それらは、希土類添加光ファイバを備えている。その添加物としては、エルビウムやプラセオジウムなどが用いられる。なお、光ファイバ型光アンプに換えて、半導体型光アンプを用いても良い。これらの光増幅部は、利得の合計が一定になるように制御されている。それにより、利得の平坦度が一定に保たれている。但し、光増幅器の制御は、それに限られるものではない。例えば、光増幅部の個々が、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）で制御されても良いし、光増幅部の一部が、ＡＬＣ（Automatic Level Control）で制御されても良い。
【００２２】
ここで使用される可変光減衰器１は、図２に示すように、複数の入力ポートと、複数の出力ポートを備えている。それらの入力ポートと出力ポートは、それぞれが一対一対応して、複数の経路を構成している。例えば、入力ポート１から入力された信号光は、減衰されて、対応する出力ポート１から出力される。同様に、入力ポートＮ（Ｎは、２以上の整数）から入力された信号光は、減衰されて、対応する出力ポートＮから出力される。このように、同じ番号の入力ポートと出力ポートが、経路を形成している。また、全ての入力ポート及び出力ポート間で、ほぼ同じ光減衰量が与えられている。但し、全ての入力ポート及び出力ポート間は、必ずしもほぼ同じ光減衰量である必要はなく、それぞれのポート間が、ある決まった比率に基づく光減衰量を備えれば良い。言い換えると、あるポート間（例えば、入力ポート１及び出力ポート１の間）の光減衰量を調整すると、ポート２間からポートＮ間までの光減衰量が、自動的に決定される。なお、本第１の実施形態では、可変光減衰器のポート数は少なくとも２以上である。
【００２３】
次に、本第１の実施形態で用いられる可変光減衰器の具体例について、説明する。可変光減衰器は、下記のような構成で実現することができる。
【００２４】
具体例１として、図３に磁気光学効果を用いた例を示す。この可変光減衰器は、回転角可変のファラデー回転子１５と、複屈折プリズムとしてくさび形複屈折板１６と、集光レンズ１７，１８とを備えている。ファラデー回転子１５は、全ポートに対して、単一の可変手段として備えられている。くさび形複屈折板１６は、各ポートのそれぞれに備えられている。入力された光は、入力側のくさび形複屈折板１６で、異なる偏光に分けられる。ファラデー回転子１５は、光透過方向に印加する磁界の大きさによって、透過偏光の偏光角度が変化する。これをファラデー効果と言う。分けられた２つの偏光は、出力側のくさび形複屈折板１６と、出力側の集光レンズ１８とで、出力ポートに集光し、合成される。この合成強度は、ファラデー回転子の回転角に応じて、変化する。これにより、減衰量が調整される。ファラデー回転子において、各ポートに相当する箇所に同量の磁界を印加することで、各ポートに同じ光減衰量を可変的に与えることができる。この具体例１の特徴としては、偏光無依存であり、可動部が無く、非機械的に動作可能である。
【００２５】
具体例２として、並列に配列した光入力ポートと光出力ポートの間に、液晶層を設け、液晶層に電圧を印加して、透過率を変化させても良い。この具体例２でも、可動部が無く、非機械的に動作可能である。
【００２６】
その他に、具体例３として、並列に配列した光入力ポートと光出力ポートの間に、光減衰量が１次元に分布する光減衰フィルタを設け、光減衰フィルタを機械的に可動しても良い。これにより、光透過位置が変化して、各ポート間の光減衰量が可変になる。また、具体例４として、複数の光ファイバに対して、同じ曲率半径を与えて、同じ曲げ損失を与えるようにしても良い。なお、可変光減衰器の減衰量を変化させる手段として、これらだけに制限されるものではなく、各種の物理光学効果を用いた光制御技術を用いることができる。
【００２７】
なお、上述したように、各ポート間において、減衰量は必ずしも同じでなく、各ポートにおける減衰量の比率が、あらかじめ分かっていれば良い。それにより、可変光減衰器による総減衰量が容易に求められる。
【００２８】
次に本発明の第１の実施形態の動作について、図１で説明する。まず最初に、光増幅器１００へ入力された信号光は、入力部の光増幅部５ａにて増幅される。次に、その信号光は、光分岐カプラ２ａで一部だけ分岐された後、可変光減衰器１の入力ポートｉｎ−１に入力される。そこで、その信号光は、減衰され、そして出力ポートｏｕｔ−１から出力される。そして、その信号光は、光分岐カプラ２ｂにて、一部だけ分岐される。ここで、光分岐カプラ２ａ，２ｂにより一部が分岐された信号光は、ＰＤ３ａ及びＰＤ３ｂにて受光される。そして、それらの受光パワーの比より、可変光減衰器１の光減衰量が検出される。次に、光分岐カプラ２ｂを通過した主な信号光は、光増幅部５ｂにて増幅された後、環状の光回線５０を経由して可変光減衰器１に再び戻される。なお、環状の光回線５０の途中に利得等化器４が備えられている場合は、信号光は、利得平坦化が行われる。戻された信号光は、可変光減衰器１の入力ポートｉｎ−２に入力され、再び減衰されて、出力ポートｏｕｔ−２から出力される。最後に、その信号光は、光増幅部５ｃにて再び増幅されて、光増幅器１００から出力される。
【００２９】
次に、各種のレベルの信号光が入力された場合での、本実施形態における特性例を図４から図９で示す。
【００３０】
まず、図４は、定常状態における入力信号光のスペクトラムの例を示す。なお、可変光減衰器１の光減衰量は、入力信号光のレベル変動の増加と減少の両方に適応できるように、おおよそ光減衰量の可変幅内の中間値に設定しておく。図５は、この定常状態における入力信号光が入力された時の出力信号光のスペクトラムの例を示す。また、図６は、その時の信号波長に対する利得とＮＦ値を示す。
【００３１】
次に、図７は、伝送路損失等の変動により、入力信号光のレベルが定常状態よりも増加した例を示す。信号光Ａは、図４で示す定常状態よりも、信号光パワーが５ｄＢ増加した例、信号光Ｂは、同様に信号光パワーが１０ｄＢ増加した例である。ここで、光増幅部５ａ，５ｂ，５ｃは、ＡＧＣ制御にて利得が一定に保たれている。一方、光増幅器１００全体は、出力が一定に保たれるように可変光減衰器１で調整されている。具体的には、入力された信号光は、光分岐カプラ２ａ，２ｂでそれぞれ分岐され、ＰＤ３ａ，３ｂにてそのレベルが検出される。その検出結果に基づき、可変光減衰器制御部６は、信号光Ａが入力された場合は、可変光減衰器１より合計５ｄＢの減衰量を与えるように制御する。同様に、信号光Ｂが入力された場合は、可変光減衰器１より合計１０ｄＢの減衰量を与えるように制御する。
【００３２】
本実施形態では、信号光は、光増幅器１００内において、可変光減衰器１を２回通過するように構成している。そのため、可変光減衰器１の減衰量は、光増幅器１００として必要とする減衰量の半分の値に設定される。具体的には、信号光Ａの場合には２．５ｄＢに、信号光Ｂの場合には５ｄＢに決定される。可変光減衰器制御部６は、ＰＤ検出器３ａとＰＤ検出器３ｂの出力比が２．５ｄＢ、５ｄＢとなるように、可変光減衰器１の減衰量を制御する。
【００３３】
図８は、信号光Ａ及び信号光Ｂを増幅した場合の信号波長に対するＮＦ値を、可変光減衰器を２回通過させて減衰させた場合（Ｎ＝２）と、１回だけ通過させて減衰させた場合（Ｎ＝１）の対比を示す。なお、Ｎ＝１の場合は、１回でＮ＝２と同量の減衰量を与えている。この結果より、可変光減衰器を２回通過させることにより、光増幅器中における光減衰の局所的な集中が回避されるため、雑音指数が改善されていることが分かる。また、図９は、信号光の入力パワーに対する雑音指数の比較を示す。本実施形態では、入力パワーが大きく変動するほど、雑音指数が改善していることが確認できる。
【００３４】
なお、図１において、光増幅器１００の入力部に、入力信号光のレベルを直接検出するために、光分岐カプラおよびＰＤをさらに備えていても良い。
【００３５】
なお、前述の本実施形態の構成では、可変光減衰器の入出力ポートの経路数は２とし、光増幅部は３段としている。そして、信号光が、可変光減衰器を２回通過するようにしている。しかしながら、構成は、これだけに限られるものではない。入力部の光増幅部５ａや出力部の光増幅部５ｃは、省略することも可能である。逆に、さらに可変光減衰器１の入出力ポートの数を増やし、光増幅部の段数を増やしても良い。そして、信号光が、可変光減衰器を３回以上、通過するようにしても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、図４から図８に示すように、Ｌ−ｂａｎｄ（1570〜1610nm）の信号光を用いている。しかしながら、本発明は信号波長帯域及び信号数に特に制限はない。
【００３７】
以上説明したように、本第１の実施形態においては、以下に記載するような効果がある。第１に、可変光減衰器内に複数の光信号経路を備えており、環状の光回線を介して信号光がそれらを通過するようにしているため、局所的なロスの集中を回避することができる。よって、光増幅器の雑音指数の劣化が抑制されるという効果を有する。
【００３８】
第２に、本第１の実施形態では、可変光減衰器の入出力ポートに対して、ある決まった比率に基づき減衰量が与えられている。さらには、全ての入出力ポートにおいて、ほぼ同量の減衰量が与えられている。そのため、一つの入出力ポートを監視することで、可変光減衰器による減衰量の総和が簡単に求めることができる。また、その制御が簡単である。
【００３９】
第３に、同じ可変光減衰器内を繰り返し経由する構成のため、部品点数が増えず、設置スペースが少なくて済むという効果も有する。
【００４０】
なお、本第１の実施形態の光増幅器を、光伝送システムにおいて、光中継器として適用することにより、その光伝送システムに対して上記効果を持たせることが可能となる。
【実施例２】
【００４１】
以下に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態の可変光減衰器を用いた光増幅器１０１の構成例を示す。図１１は、第２の実施形態に用いる可変光減衰ユニットの概要構成例を示す。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図１０において図１と同じ機能の構成要素は同じ符号を付すことにより説明を省略する。図１１に示すように、この可変光減衰ユニット９は、単一の光信号経路を有する可変光減衰器７と、２つの光サーキュレータ８ａ，８ｂから構成されている。光サーキュレータ８ａ，８ｂは、光の進行方向によって結合するポートが異なっている。具体的には、この可変光減衰ユニット９において、入力ポートｉｎ−１から入力された信号光は、光サーキュレータ８ａを介して可変光減衰器７へ出力される。そこで、信号光は減衰されて、光サーキュレータ８ｂへ出力される。そして、その信号光は、出力ポートｏｕｔ−１から出力される。反対に、可変光減衰ユニット９において、入力ポートｉｎ−２から入力された信号光は、光サーキュレータ８ｂを介して可変光減衰器７へ出力される。そこで、信号光は減衰されて、光サーキュレータ８ａへ出力される。そして、その信号光は、出力ポートｏｕｔ−２から出力される。このような構成により、１つの光信号経路しか持たない可変光減衰器７を双方向で使用することで、二回減衰することを可能としている。
【００４２】
なお、光増幅器１０１全体の動作としては、第１の実施形態と同様のため、説明を割愛する。本第２の実施形態においても、前述の第１の実施形態と同様の効果を有する。さらに、この構成では、１つの経路のみを有する一般的な可変光減衰器が使用できる点で、入手性に優れている。また、２回の減衰量を簡単に同一にすることができる点で優れている。
【００４３】
なお、本第２の実施形態の光増幅器を、光伝送システムにおいて、光中継器として適用することにより、その光伝送システムに対しても上記効果を持たせることが可能となる。
【実施例３】
【００４４】
以下に、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
【００４５】
図１２は、本発明の第３の実施形態の可変光減衰器を用いた光増幅器１０２の構成例を示す。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ機能の構成要素は同じ符号を付すことにより説明を省略する。本発明の第３の実施形態の構成は、図１の第１の実施形態と比べて、可変光減衰器の制御にさらに工夫が施されている。主な工夫点としては、入出力ポートを少なくとも３つ有する可変光減衰器１０を用い、その１つの入出力ポートがモニタ光専用のポートに充てられている。また、そのモニタ光には、ＳＶ（監視）光が用いられている。さらに、入力部には、光分岐カプラ２ｃ、ＳＶカプラ１１、ＰＤ検出器３ｃを備えている。この光分岐カプラ２ｃは、光増幅器１０２へ入力される光を分岐する。そして、ＳＶカプラ１１は、分岐された光から信号光とＳＶ光を分波する。そして、ＰＤ検出器３ｃは、分波された信号光のレベルを検知する。一方、ＳＶカプラ１１で分波されたＳＶ光は、光分岐カプラ２ａによってさらに分岐される。その一方は、可変光減衰器１０のＳＶ光専用の入力ポートｉｎ−３に導かれ、他方は、ＰＤ検出器３ａへ導かれている。可変光減衰器１０は、その減衰量をＳＶ光専用の入力ポートｉｎ−３及び出力ポートｏｕｔ−３の信号光のレベルを、ＰＤ検出器３ａ，３ｂで検出することによって調整される。また、可変光減衰器１０は、光信号経路数が少なくとも３以上（Ｎ≧３）である。可変光減衰器１０の構成については、第１の実施形態で示した具体例１から４を用いることができる。可変光減衰器制御部６は、ＰＤ検出器３ａ〜３ｃの検出結果に基づいて、可変光減衰器１０の光減衰量を制御する。
【００４６】
次に本発明の第３の実施形態の動作について、図１２で説明する。なお、信号光の流れについては、おおそよ第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。ここでは、第３の実施形態に特徴的なＳＶ光の流れと、可変光減衰器１０の制御に関して、説明する。この実施形態では、可変光減衰器１０の減衰量を制御するために、ＳＶ光を用いている。まず最初に、伝送されてきた信号光とＳＶ光は、光増幅器１０２内で、光分岐カプラ２ｃに入力される。そこで分岐された信号光は、次に、ＳＶカプラ１１で、信号光とＳＶ光に分波される。分波されたＳＶ光は、光分岐カプラ２ａでさらに分岐される。そして、その一方は、ＰＤ検出器３ａに入力されて、可変光減衰器１０に入力されるＳＶ光のパワーが検出される。その他方は、可変光減衰器１０の入力ポートｉｎ−３に入力され、減衰された後、出力ポートｏｕｔ−３から出力される。そして、ＰＤ検出器３ｂに入力されて、可変光減衰器１０から出力されるＳＶ光のパワーが検出される。それらＰＤ検出器３ａ，３ｂで検出された光パワーの比より、可変光減衰器１０の減衰量が求められる。可変光減衰器制御部６は、その光パワーの比より、可変光減衰器１０の減衰量を調整する。なお、上記では、モニタ光として、ＳＶ光を用いて説明したが、可変光減衰器を調整するためのモニタ光は、ＳＶ光以外の光を用いてもよい。
【００４７】
本第３の実施形態においても、前述の第１の実施形態と同様の効果を有する。さらに、この構成では、光増幅器内の主経路において、信号光を分岐するための光分岐カプラの設置数を減らせる。そのため、光増幅器内の損失量を減らすことができるという効果を有する。そのため、光増幅部において必要とされる励起パワー量が減らせる効果を有する。それと共に、雑音指数がさらに改善する効果が得られる。
【００４８】
なお、本第３の実施形態の光増幅器は、光伝送システムにおいて、光中継器として適用することにより、その光伝送システムに対しても上記効果を持たせることが可能となる。
【００４９】
以上、本発明に好適なる実施の形態を述べたが、これらの構成を組合せて使用したり、一部の構成を変更してもよい。また、上記の実施の形態で示した構成要素は、本発明を理解する上で具体例を示したものであって、これらの均等物を含むことは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態である光伝送装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に用いる可変光減衰器の概要構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に用いる可変光減衰器の詳細構成例を示す図である。
【図４】定常状態における入力信号のスペクトラム例を示す図である。
【図５】定常状態における出力信号のスペクトラム例を示す図である。
【図６】定常状態における出力信号の波長に対する利得及びＮＦ値の一例を示す図である。
【図７】入力レベルが変化した場合における入力信号のスペクトラム例を示す図である。
【図８】入力レベルが変化した場合における出力信号の波長に対するＮＦ値の一例を示す図である。
【図９】入力パワーに対するＮＦ値の特性比較図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における光伝送装置の構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態である可変光減衰器の概要構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態である光伝送装置の構成例を示す図である。
【図１３】本発明に関連する光伝送装置の構成例を示す図である。
【図１４】定常状態における入力信号のスペクトラム例を示す図である。
【図１５】定常状態における出力信号の波長に対する利得及びＮＦ値の一例を示す図である。
【図１６】入力レベルが変化した場合における入力信号のスペクトラム例を示す図である。
【図１７】入力レベルが変化した場合における出力信号の波長に対するＮＦ値の一例を示す図である。
【図１８】本発明に関連する光伝送装置の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    可変光減衰器
２ａ    光分岐カプラ
２ｂ    光分岐カプラ
２ｃ    光分岐カプラ
３ａ    ＰＤ検出器
３ｂ    ＰＤ検出器
３ｃ    ＰＤ検出器
４    利得等化器
５ａ    光増幅部
５ｂ    光増幅部
５ｃ    光増幅部
６    可変光減衰器制御部
７    可変光減衰器
８ａ    光サーキュレータ
８ｂ    光サーキュレータ
９    可変光減衰ユニット
１０    可変光減衰器
１１    ＳＶカプラ
１５    ファラデー回転子
１６    くさび形複屈折板
１７    集光レンズ
１８    集光レンズ
１００    光増幅器
１０１    光増幅器
１０２    光増幅器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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