(57)【要約】【課題】複数の励起光源設け、励起光源を切り替える構成とし、さらに、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光ファイバに伝送するためのスイッチを設ける構成とした場合であっても、スイッチの切り替えに起因する励起光の瞬断を補償することができる光ファイバ増幅器を提供する。【解決手段】第１の合成手段１０４１は、光源から出力された励起光を光信号に合成させる。スイッチ１０７１は、個々の光源毎に光源に対応する励起光の入力端を有し、励起光を第１の合成手段１０４１に出力するための出力端を有する。第２の光源１０３ａは、複数の光源１０３１〜１０３Ｎとは別に設けられ、励起光を出力する。第２の光源駆動手段１０６２は、第１の光源駆動手段１０６１が、励起光を出力させる光源を切り替える際に、第２の光源１０３ａに励起光を出力させる。【選択図】図１６
2019009395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を通過させ、前記光信号に励起光が合成されると、前記光信号の信号強度を増幅する光ファイバと、
前記励起光を出力する複数の光源と、
光源から励起光を出力させる第１の光源駆動手段と、
前記光源から出力された励起光を前記光信号に合成させる第１の合成手段と、
個々の光源毎に光源に対応する励起光の入力端を有し、励起光を前記第１の合成手段に出力するための出力端を有するスイッチと、
前記複数の光源とは別に設けられ、励起光を出力する第２の光源と、
前記第１の光源駆動手段が、励起光を出力させる光源を切り替える際に、前記第２の光源に励起光を出力させる第２の光源駆動手段と、
前記第２の光源から出力された励起光を前記光信号に合成させる第２の合成手段とを備える
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項２】
スイッチにおいて出力端に接続させる入力端を制御するスイッチ制御手段と、
所定の条件が満たされたときに、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、前記スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する切り替え制御手段と、
増幅後の光信号の信号強度をモニタする信号強度モニタ手段とを備え、
第１の光源駆動手段は、前記切り替え制御手段から光源の切り替えの指示を受けた後、励起光を出力させる光源を切り替える際に、切り替え前の光源から出力する励起光の励起光出力強度を徐々に低くし、
第２の光源駆動手段は、前記信号強度モニタ手段によってモニタされる信号強度が一定になるように、第２の光源から出力する励起光の励起光出力強度を徐々に高め、
前記スイッチ制御手段は、前記切り替え制御手段から切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させる指示を受けた後、切り替え前の光源から励起光が出力されなくなり、第２の光源のみが励起光を出力する状態となったときに、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させる
請求項１に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３】
複数の光源は、励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる複数の光源であり、
切り替え指示手段は、光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタし、前記励起光出力強度が、前記光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値となったときに、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する
請求項２に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４】
複数の光源は、いずれも同一の特性を有する複数の光源であり、
切り替え指示手段は、光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタし、
第１の光源駆動手段によって前記光源に与えられる電流および電圧をモニタし、前記電流および電圧と、切り替え指示手段によってモニタされた励起光出力強度との関係基づいて、励起光を出力している光源に異常が生じたか否かを判定する異常検出手段を備え、
切り替え指示手段は、前記光源に異常が生じたと判定された場合に、前記第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する
請求項２に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項５】
光ファイバとして、希土類イオンが添加され、それぞれが１本のコアを有する複数の光ファイバを備え、
光ファイバ毎に、第１の合成手段および第２の合成手段を備え、
スイッチは、個々の第１の合成手段毎に第１の合成手段に対応する出力端を有し、
第１の光源駆動手段は、光ファイバ毎に、励起光を出力させる光源を１つ選択し、
第２の光源から出力された励起光が入力される１つの入力端を有するとともに、個々の第２の合成手段毎に第２の合成手段に対応する出力端を有する第２のスイッチを備え、
スイッチ制御手段は、
切り替え制御手段が、前記複数の光ファイバのうち１つの光ファイバに励起光を出力している光源の切り替えを第１の光源駆動手段に指示し、当該スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する前記スイッチの入力端を前記１つの光ファイバに対応する前記スイッチの出力端に接続させることを指示したときに、前記１つの光ファイバに設けられた第２の合成手段に対応する前記第２のスイッチの出力端と前記第２のスイッチの前記１つの入力端とを接続させる
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項６】
光ファイバは、希土類イオンが添加され、複数のコアを有する光ファイバであり、
前記光ファイバに接続され、増幅後の光信号を通過させる複数の端部側光ファイバを備え、
前記複数の端部側光ファイバはそれぞれ、前記光ファイバ内のコアに接続される１本のコアを備え、
第２の光源として、前記複数の端部側光ファイバそれぞれに励起光を出力する１つ以上の光源を備える
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項７】
第２の合成手段として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の合成手段を備え、
第２の光源として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の光源を備える
請求項６に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項８】
第２の合成手段として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の合成手段を備え、
第２の光源として、１つの第２の光源を備え、
前記１つの第２の光源から出力された励起光を、端部側光ファイバ毎に設けられた第２の合成手段に分岐させる分岐手段を備える
請求項６に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項９】
光ファイバは、希土類イオンが添加され、複数のコアを有する光ファイバであり、
第２の合成手段は、前記光ファイバにおいて、第２の光源から出力された励起光をクラッド一括方式で光信号に合成させる
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器を複数個備え、
各光ファイバ増幅器は直列に接続され、
光ファイバ増幅器毎に、切り替え制御手段が、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示するタイミングが、他の光ファイバ増幅器におけるタイミングと同時になるか否かを判定するタイミング判定手段を備え、
個々のタイミング判定手段は、
タイミング判定手段に対応する前記切り替え制御手段が、前記第１の光源駆動手段に指示を出すとともに、前記スイッチ制御手段に指示を出すタイミングが、他の光ファイバ増幅器におけるタイミングと同時であるならば、前記前記切り替え制御手段が、前記第１の光源駆動手段に指示を出すとともに、前記スイッチ制御手段に指示を出すタイミングをずらす
ことを特徴とする光ファイバ増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器および光ファイバ増幅システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅する構成が記載されている。特許文献２にも同様の構成が記載されている。
【０００３】
このような光ファイバ増幅器は、高効率・高利得であり、利得がほぼ偏波無依存であることから光ファイバ通信システムの光信号中継用の増幅器として用いられる。
【０００４】
また、特許文献３には、入力される光信号が１．５５μｍ帯の光信号であることが開示され、励起光が１．４８μｍ帯の光であることが開示されている。また、特許文献３には、現用励起光源と待機用励起光源とを備える構成が開示されている。さらに、特許文献３には、現用励起光源と待機用励起光源の動作切り替えを行うのではなく、それぞれのレーザ光の光強度が徐々に減少または増加するようにして、これらの光強度の和が常に所定強度に保たれるように処理することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献４には、２つの励起光源から発生した励起光の一方のみが光スイッチにより光合波器に入射される構成の光ファイバ増幅器が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、２つの励起光源から発生した励起光を偏波合成器によって合成して光合波器に入射する構成の光ファイバ増幅器が記載されている。また、特許文献４には、２つの励起光源から発生した励起光をそれぞれ、光合分波器を用いることによって、１本の光ファイバに導波する構成の光ファイバ増幅器も記載されている。これらの構成によれば、２つの励起光源の一方が故障したとしても、光ファイバ増幅器の機能を維持することができる。
【０００７】
また、特許文献５には、エルビウム添加光ファイバを備えたラマン増幅器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１２４３４号公報
【特許文献２】特開平９−１１６５０６号公報
【特許文献３】特開平６−３２６３８３号公報
【特許文献４】特開平６−２５２４８６号公報
【特許文献５】特開２００５−７０５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的な光ファイバ増幅器の例として、図１７に例示する光ファイバ増幅器が考えられる。図１７に例示する光ファイバ１２１は、希土類イオンが添加された光ファイバである。ここでは、光ファイバ１２１にエルビウムイオンが添加された場合を例にして説明する。なお、ここでは、図１７に示す位置Ａから位置Ｂまでの範囲に、エルビウムイオンが添加されているものとして説明する。光ファイバ１２１には、図１７に示すように、第１の光アイソレータ１７１と、第１の信号強度モニタ１０１と、光合波器１４１と、第２の信号強度モニタ１０２と、第２の光アイソレータ１７２とが設けられる。
【００１０】
また、光ファイバ増幅器は、利得制御回路１５１と、１つの励起光源１３１と、光源駆動回路１６１とを備える。
【００１１】
光ファイバ１２１には、光信号Ｌｉｎが入力され、信号強度増幅後の光信号Ｌｏｕｔが出力される。第１の光アイソレータ１７１および第２の光アイソレータ１７２は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００１２】
第１の信号強度モニタ１０１は、入力される光信号Ｌｉｎの信号強度をモニタし、利得制御回路１５１にその信号強度を通知する。利得制御回路１５１は、出力される光信号Ｌｏｕｔの信号強度が一定になるように、光信号Ｌｉｎの信号強度と、一定とすべき信号強度との利得を算出する。なお、第２の信号強度モニタ１０２は、光信号Ｌｏｕｔの信号強度をモニタし、利得制御回路１５１にその信号強度を通知する。利得制御回路１５１は、第２の信号強度モニタ１０２から通知された信号強度によって、光信号Ｌｏｕｔの信号強度が所定の一定値になっていることを確認する。
【００１３】
利得制御回路１５１は、上記のように算出した利得を光源駆動回路１６１に通知する。光源駆動回路１６１は、励起光源１３１を駆動し、利得に応じた励起光出力強度で、励起光源１３１から励起光を出力させる。
【００１４】
光合波器１４１は、励起光源１３１から出力された励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。エルビウムイオンが添加された光ファイバ１２１において、光信号Ｌｉｎに励起光が合成されることで、光信号Ｌｉｎの信号強度が増幅され、信号強度増幅後の光信号Ｌｏｕｔが出力される。
【００１５】
光信号は、一般的に、１．５５μｍ帯の光信号である。また、励起光は、一般的に、１．４８μｍ帯の光または０．９８μｍ帯の光である。
【００１６】
ここで、光ファイバ増幅器の信頼性を向上するために、励起光源を冗長化することが考えられる。すなわち、励起光源を複数設けることが考えられる。このような構成の例として、既に説明したように、２つの励起光源から発生した励起光を偏波合成器によって合成して光合波器に入射する構成が特許文献４に記載されている。また、２つの励起光源から発生した励起光をそれぞれ、光合分波器を用いることによって、１本の光ファイバに導波する構成も特許文献４に記載されている。
【００１７】
しかし、偏波合成器を用いる構成では、励起光源から出力された励起光を、偏波を保持して偏波合成器に伝送する必要がある。そのため、偏波面のアライメント等を考慮すると、組み立てコストが高くなる。また、偏波合成器では、偏波プリズム等の高価な光学部品を用いるため、光ファイバ増幅器の製造コストが高くなる。
【００１８】
また、光合分波器を用いる構成では、複数の励起光を１本の光ファイバに導波する場合に挿入損失が大きくなるため、光ファイバ増幅器の電力利用効率が低下する。
【００１９】
そこで、励起光源を複数設ける場合に、励起光源を切り替える構成とし、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光合波器１４１に入力するためのスイッチを設けることが考えられる。
【００２０】
しかし、そのようなスイッチを用いる場合、挿入損失の小さなスイッチを用いる必要がある。
【００２１】
挿入損失の小さなスイッチは、複数の入力端と出力端との接続の切り替えを機械的に行うタイプのスイッチである。入力端と出力端との接続の切り替えに要する時間は、速くても、例えば、１０ｍｓｅｃ程度である。そのため、励起光を出力する励起光源の切り替えに合わせて、スイッチの入力端と出力端との接続の切り替えを行うと、スイッチの切り替え中に、励起光の瞬断が生じる。すなわち、スイッチの切り替え中に、励起光が一瞬、光合波器１４１に入力されず、光信号の増幅を維持することや、雑音性能を維持することが困難になる。さらに、励起光の瞬断後に励起光が供給されると、光サージが生じ、その結果、光ファイバ増幅装置の出力側にある光部品等を損傷させてしまう。
【００２２】
なお、上記の説明では、光ファイバ増幅器の信頼性を向上させることを目的として、励起光源を複数設ける場合を説明した。他の目的で、励起光源を複数設ける場合にも同様の問題が生じる。本発明の発明者は、光ファイバ増幅器の信頼性向上以外の目的で励起光源を複数設ける場合として、以下に示す場合を見出した。
【００２３】
以下、光ファイバ増幅器の信頼性向上以外の目的で励起光源を複数設ける場合について説明する。
【００２４】
図１７に例示する一般的な光ファイバ増幅器が用いられる光ファイバ通信システムは、通信の高速化および大容量化に重要な役割を担っている。そして、通信容量の増大に対応できるように、波長多重化の関連技術の開発が盛んに行われている。
【００２５】
そして、光ファイバ増幅器を長期にわたり効率よく運用するために、運用初期には、「信号伝達に用いられる帯域」を狭くし、トラフィックの増大に合わせて、波長多重化によって「信号伝達に用いられる帯域」を広くする手法がとられる。このように、運用開始後のトラフィックの増大に合わせて、「信号伝達に用いられる帯域」が変化する。なお、「信号伝達に用いられる帯域」は、スペクトラム、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）の信号使用率、あるいは、波長充填率とも称することができる。以下、「信号伝達に用いられる帯域」を、単に、帯域と記す場合がある。
【００２６】
図１７に示すように、光ファイバ増幅器が１つの励起光源１３１を備えるとする。この場合、励起光源１３１は、光信号の最大の帯域に合わせて設計される。すなわち、「信号伝達に用いられる帯域」が広くなった場合に、励起光出力強度が高い励起光を出力できるように、励起光源１３１は設計される。図１８は、そのような励起光源１３１の励起光出力強度対消費電力特性を示す模式図である。図１８に示す横軸は、励起光源の励起光出力強度である。なお、励起光出力強度は、ほぼ「信号伝達に用いられる帯域」に比例すると言える。また、図１８に示す縦軸は、励起光源の消費電力である。上記のように、「信号伝達に用いられる帯域」が広くなった場合に、励起光出力強度が高い励起光を出力できるように設計された励起光源１３１では、帯域が狭い場合でも、消費電力はそれほど低下しない。すると、例えば、運用開始後のように、帯域を狭くした状態では、消費電力が大きくなってしまう。
【００２７】
図１８に破線に示すように、消費電力が励起光出力強度に比例することが好ましい。しかし、上述のように、帯域が狭い場合でも、消費電力はそれほど低下せず、帯域を狭くした状態では、消費電力が大きくなってしまう。
【００２８】
また、低消費電力化を優先し、帯域を狭くした状態で消費電力が小さくなるように設計した場合には、帯域を広くしたときに、励起光出力強度が高い励起光を出力できない。
【００２９】
そこで、励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる複数の励起光源を用いることを、本発明の発明者は見出した。
【００３０】
しかし、そのような複数の励起光源設け、励起光源を切り替える構成とし、さらに、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光合波器１４１に入力するためのスイッチを設ける構成とした場合にも上記と同様の問題が生じる。すなわち、挿入損失の小さなスイッチを用いる必要上、機械的なスイッチを用いることになる。すると、励起光を出力する励起光源の切り替えに合わせて、スイッチの入力端と出力端との接続の切り替えを行うと、スイッチの切り替え中に、励起光の瞬断が生じる。すると、光信号の増幅を維持することや雑音性能を維持することが困難になったり、光サージが生じたりする問題が生じる。
【００３１】
そこで、本発明は、複数の励起光源設け、励起光源を切り替える構成とし、さらに、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光ファイバに伝送するためのスイッチを設ける構成とした場合であっても、スイッチの切り替えに起因する励起光の瞬断を補償することができる光ファイバ増幅器および光ファイバ増幅システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明による光ファイバ増幅器は、光信号を通過させ、光信号に励起光が合成されると、光信号の信号強度を増幅する光ファイバと、励起光を出力する複数の光源と、光源から励起光を出力させる第１の光源駆動手段と、光源から出力された励起光を光信号に合成させる第１の合成手段と、個々の光源毎に光源に対応する励起光の入力端を有し、励起光を第１の合成手段に出力するための出力端を有するスイッチと、複数の光源とは別に設けられ、励起光を出力する第２の光源と、第１の光源駆動手段が、励起光を出力させる光源を切り替える際に、第２の光源に励起光を出力させる第２の光源駆動手段と、第２の光源から出力された励起光を光信号に合成させる第２の合成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、複数の励起光源設け、励起光源を切り替える構成とし、さらに、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光ファイバに伝送するためのスイッチを設ける構成とした場合であっても、スイッチの切り替えに起因する励起光の瞬断を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図２】複数の励起光源の励起光出力強度対消費電力特性を表す模式図である。
【図３】スイッチ制御回路が切り替え後の励起光源に対応するスイッチの入力端と、スイッチの出力端Ｏ１とを接続させるタイミングを示す模式図である。
【図４】出力モニタが第１の光源駆動回路およびスイッチ制御回路に対して指示を出した後の処理経過の例を示すフローチャートである。
【図５】出力モニタが第１の光源駆動回路およびスイッチ制御回路に対して指示を出した後の処理経過の例を示すフローチャートである。
【図６】第１の光合波器が、後方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させ、第２の光合波器が、前方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図８】正常時における励起光源用の電流および電圧並びにペルチエ冷却器用の電流および電圧と、励起光出力強度との対応関係の例を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅器の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態の光ファイバ増幅システムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】Ｑ値の劣化の例を示す模式図である。
【図１６】本発明の概要を示すブロック図である。
【図１７】一般的な光ファイバ増幅器の例を示す模式図である。
【図１８】一般的な光ファイバ増幅器に設けられる励起光源の励起光出力強度対消費電力特性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３６】
以下の説明において、「信号伝達に用いられる帯域」を、単に、帯域と記す場合がある。前述のように、「信号伝達に用いられる帯域」は、スペクトラム、ＷＤＭの信号使用率、あるいは、波長充填率とも称することができる。
【００３７】
実施形態１．
図１は、本発明の第１の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の光ファイバ増幅器は、第１の信号強度モニタ１と、第２の信号強度モニタ２と、第１の光アイソレータ１１と、第２の光アイソレータ１２と、光ファイバ２１と、複数の励起光源３１〜３Ｎと、第１の光合波器４１と、第２の励起光源３ａと、第２の光合波器４２と、利得制御回路５１と、第１の光源駆動回路６１と、第２の光源駆動回路６２と、スイッチ７１と、出力モニタ８１と、スイッチ制御回路９１とを備える。
【００３８】
光ファイバ２１は、希土類イオンが添加された光ファイバである。ここでは、光ファイバ２１にエルビウムイオンが添加されている場合を例にして説明する。また、図１に示す位置Ａから位置Ｂまでの範囲に、エルビウムイオンが添加されているものとして説明する。
【００３９】
また、第１の実施形態の光ファイバ増幅器は１本の光ファイバ２１を備える。本実施形態において、光ファイバ２１は、１本のコアを含む。
【００４０】
光ファイバ２１は、光信号を通過させる。光ファイバ２１に、希土類イオン（本例では、エルビウムイオン）が添加されていることによって、その光信号に励起光が合成されると、その光信号の信号強度は増幅される。
【００４１】
図１に示す例において、光ファイバ２１に入力される光信号をＬｉｎと記す。また、光ファイバから出力される増幅後の光信号をＬｏｕｔと記す。また、便宜的に、光ファイバ２１において、光信号Ｌｉｎが入力される側を上流側と記し、光信号Ｌｏｕｔが出力される側を下流側と記す。
【００４２】
光ファイバ２１において、エルビウムイオンの添加範囲の開始位置Ａよりも上流側に、第１の信号強度モニタ１が接続され、さらに上流側に第１の光アイソレータ１１が接続されている。また、光ファイバ２１において、エルビウムイオンの添加範囲の終了位置Ｂよりも下流側に第２の信号強度モニタ２が接続され、さらに下流側に第２の光アイソレータ１２が接続されている。
【００４３】
また、第１の信号強度モニタ１および第２の信号強度モニタ２はそれぞれ、利得制御回路５１に接続されている。さらに、利得制御回路５１は、第１の光源駆動回路６１に接続されている。
【００４４】
また、第２の信号強度モニタ２は、第２の光源駆動回路６２にも接続されている。
【００４５】
第１の光源駆動回路６１には、各励起光源３１〜３Ｎが接続されている。
【００４６】
スイッチ７１は、個々の励起光源毎に、励起光源に対応する励起光の入力端を備える。図１に示す例では、スイッチ７１は、入力端Ｉ１〜ＩＮを備える。例えば、入力端Ｉ１は励起光源３１に対応し、入力端Ｉ２は励起光源３２に対応している。スイッチ７１の他の入力端もそれぞれ１つの励起光源に対応している。
【００４７】
各励起光源３１〜３Ｎの光出力端は、スイッチ７１の対応する入力端Ｉ１〜ＩＮに接続されている。例えば、励起光源３１の光出力端は、スイッチ７１の入力端Ｉ１に接続されている。
【００４８】
また、スイッチ７１は、入力された励起光を第１の光合波器４１に出力するための出力端Ｏ１を備えている。本実施形態では、スイッチ７１は、１つの出力端Ｏ１を備えている。出力端Ｏ１は、第１の光合波器４１に接続されている。また、第１の光合波器４１は、光ファイバ２１におけるエルビウムイオンの添加範囲内に設けられている。
【００４９】
また、各励起光源３１〜３Ｎの光出力端は、出力モニタ８１に接続されている。
【００５０】
出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に接続されている。スイッチ制御回路９１は、スイッチ７１に接続されている。
【００５１】
また、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２にも接続されている。
【００５２】
第２の光源駆動回路６２は、第１の光源駆動回路６１および第２の励起光源３ａに接続されている。第２の励起光源３ａは、複数の励起光源３１〜３Ｎとは別に設けられる励起光源である。本実施形態では、第２の励起光源３ａの数は、１つである。
【００５３】
第２の励起光源３ａの光出力端は、第２の光合波器４２に接続されている。第２の光合波器４２は、光ファイバ２１におけるエルビウムイオンの添加範囲内に設けられている。
【００５４】
次に、個々の要素について説明する。
【００５５】
各励起光源３１〜３Ｎは、それぞれ、励起光出力強度対消費電力特性が異なる励起光源である。
【００５６】
各励起光源３１〜３Ｎは、それぞれ、励起光出力強度対消費電力特性が異なる励起光源である。図２は、複数の励起光源の励起光出力強度対消費電力特性を表す模式図である。図２に示す横軸は、励起光源の励起光出力強度である。なお、励起光出力強度は、ほぼ「信号伝達に用いられる帯域」に比例すると言える。利得制御回路５１によって算出される利得はあまり変化しない傾向があるためである。ただし、算出される利得が大きく変化することも生じ得る。図２に示す縦軸は、励起光源の消費電力である。図２では、励起光源３１〜３５の特性の例を模式的に示している。消費電力が小さいほど、励起光出力強度の上限値が小さい。例えば、図２に示す例では、低消費電力化の観点からは、励起光源３１，３２，３３，３４，３５の順に好ましい。ただし、励起光源３１は、励起光出力強度Ｒ１までの励起光を出力できるが、それ以上の励起光出力強度の励起光は出力できない。同様に、励起光源３２，３３，３４が出力できる励起光の励起光出力強度の上限は、それぞれＲ２，Ｒ３，Ｒ４である。
【００５７】
例えば、励起光出力強度ａ（図２参照）の励起光を出力する場合、消費電力が最も小さい励起光源３１から励起光を出力することが好ましい。また、励起光出力強度ｂ（図２参照）の励起光を出力する場合、Ｒ１＜ｂであるので、励起光源３１は使用できない。この場合、励起光源３１以外で最も消費電力が小さい励起光源３２から励起光を出力することが好ましい。
【００５８】
本実施形態では、励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる複数の励起光源の中から適切な励起光源を選択することによって、高い電力利用効率を実現する。
【００５９】
また、個々の励起光源３１〜３Ｎは、それぞれペルチエ冷却器を備える。そして、個々の励起光源に対応する個々のペルチエ冷却器の最大吸熱量は、それぞれ異なる。このように、励起光源に設けられるペルチエ冷却器の最大吸熱量をそれぞれ異なるようにすることで、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性を変えることができる。ただし、ペルチエ冷却器の最大吸熱量だけでなく、他の要素も変化させて、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性を変えてもよい。
【００６０】
各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長は共通である。例えば、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長は、１．４８μｍ帯で共通である。また、例えば、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長は、０．９８μｍ帯で共通であってもよい。
【００６１】
入力される光信号をＬｉｎの波長は、１．５５μｍ帯である。
【００６２】
また、第２の励起光源３ａが出力する励起光の波長は、１．４８μｍ帯または０．９８μｍ帯である。ここで、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長と、第２の励起光源３ａが出力する励起光の波長とは異なることが好ましい。両者が共通であると、例えば、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光が、第２の励起光源３ａに伝送されてしまったり、その逆の現象が起こったりするためである。従って、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長が１．４８μｍ帯である場合には、第２の励起光源３ａが出力する励起光の波長は０．９８μｍ帯であることが好ましい。また、各励起光源３１〜３Ｎが出力する励起光の波長が０．９８μｍ帯である場合には、第２の励起光源３ａが出力する励起光の波長は１．４８μｍ帯であることが好ましい。
【００６３】
第１の光アイソレータ１１および第２の光アイソレータ１２は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００６４】
第１の信号強度モニタ１は、入力される光信号Ｌｉｎの信号強度をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。
【００６５】
利得制御回路５１は、出力される光信号Ｌｏｕｔの信号強度が一定になるように、第１の信号強度モニタ１から通知された光信号Ｌｉｎの信号強度と、一定とすべき信号強度との利得を算出する。換言すれば、利得制御回路５１は、光ファイバ２１内で光信号Ｌｉｎの信号強度を所定の信号強度に増幅する際の利得を算出する。利得制御回路５１は、増幅後における一定とすべき信号強度の値を予め記憶しておき、利得制御回路５１は、光信号Ｌｉｎの信号強度とその信号強度との利得を算出すればよい。
【００６６】
また、第２の信号強度モニタ２は、出力される光信号Ｌｏｕｔの信号強度（換言すれば、増幅後の光信号の信号強度）をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。利得制御回路５１は、第２の信号強度モニタ２から通知された信号強度によって、光信号Ｌｏｕｔの信号強度が所定の一定値になっていることを確認する。光信号Ｌｏｕｔの信号強度が所定の一定値になっていなければ、利得制御回路５１は、算出した利得を調整する。例えば、光信号Ｌｏｕｔの信号強度を１００で一定にすべきであるとする。第２の信号強度モニタ２から通知された実際の光信号Ｌｏｕｔの信号強度が１００より大きければ、利得制御回路５１は、算出した利得の値を小さくするように調整する。また、第２の信号強度モニタ２から通知された実際の光信号Ｌｏｕｔの信号強度が１００より小さければ、利得制御回路５１は、算出した利得の値を大きくするように調整する。
【００６７】
利得制御回路５１は、算出した利得を第１の光源駆動回路６１に通知する。
【００６８】
第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得に基づいて、励起光を出力させる励起光源を、複数の励起光源３１〜３Ｎの中から１つ選択する。
【００６９】
第１の光源駆動回路６１は、利得の範囲（数値範囲）と、選択する励起光源との対応関係を予め記憶している。第１の光源駆動回路６１は、例えば、範囲“０以上Ｇ１未満”と励起光源３１とが対応し、範囲“Ｇ１以上Ｇ２未満”と励起光源３２とが対応する等の対応関係を示す情報を予め記憶している。ここで、各範囲は重複せず境界を挟んで連続するように定められる。また、値の小さい範囲ほど、消費電力が小さな励起光源に対応付けられている。
【００７０】
例えば、上記の例において、利得が範囲“０以上Ｇ１未満”に属しているとする。この場合、第１の光源駆動回路６１は、範囲“０以上Ｇ１未満”に対応する励起光源３１を選択する。
【００７１】
第１の光源駆動回路６１は、選択した１つの励起光源を駆動し、その励起光源に励起光を出力させる。このとき、第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得に応じた励起光出力強度で、その励起光源から励起光を出力させる。第１の光源駆動回路６１は、利得が大きいほど、励起光出力強度を高くし、利得が小さいほど、励起光出力強度を低くする。
【００７２】
第１の光源駆動回路６１は、一旦、利得に基づいて１つの励起光源を選択した後には、出力モニタ８１の指示に従って、励起光を出力させる励起光源を切り替える。
【００７３】
利得制御回路５１は、例えば、定期的に利得を第１の光源駆動回路６１に通知する。第１の光源駆動回路６１は、新たな利得が通知された場合、励起光を出力させている励起光源からの励起光の励起光出力強度を、その利得に応じて変化させる。上記のように、第１の光源駆動回路６１は、一旦、利得に基づいて１つの励起光源を選択した後には、出力モニタ８１の指示に従って、励起光を出力させる励起光源を切り替える。従って、新たに利得が通知された場合、第１の光源駆動回路６１は、励起光出力強度を制御するが、励起光を出力させる励起光源を選択し直すことはしない。
【００７４】
出力モニタ８１は、励起光源３１〜３Ｎの光出力端から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。出力モニタ８１は、励起光出力強度をモニタするためのセンサとして、例えば、フォトダイオードを備えていればよい。ただし、励起光出力強度をモニタするためのセンサは、フォトダイオード以外のセンサであってもよい。
【００７５】
具体的には、出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１によって駆動されている励起光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。
【００７６】
また、出力モニタ８１は、予め励起光源毎に定められた励起光出力強度の範囲を記憶している。出力モニタ８１は、例えば、励起光源３１に定められた励起光出力強度の範囲“０以上Ｒ１未満（図２参照）”、励起光源３２に定められた励起光出力強度の範囲“Ｒ１以上Ｒ２未満（図２参照）”、励起光源３３に定められた励起光出力強度の範囲“Ｒ２以上Ｒ３未満（図２参照）”等を予め記憶している。励起光源毎に定められた励起光出力強度の範囲は、重複せず境界を挟んで連続するように定められる。
【００７７】
利得制御回路５１が算出した利得が変化すると、第１の光源駆動回路６１は、変化後の利得に応じて、励起光を出力させている励起光源からの励起光の励起光出力強度を変化させる。出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１によって駆動されている励起光源から出力される励起光の励起光出力強度が、その励起光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値になると、励起光を出力させる励起光源を、その範囲の隣りの範囲に対応する励起光源に切り替えるように第１の光源駆動回路６１に対して指示する。また、出力モニタ８１は、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させることを指示する。
【００７８】
第１の光源駆動回路６１は、出力モニタ８１の指示に従って、励起光を出力させる励起光源を切り替える。このとき、第１の光源駆動回路６１は、切り替え前の励起光源の励起光出力強度を徐々に低くしていき、切り替え前の励起光源からの励起光出力を停止させた後、切り替え後の励起光源からの励起光を出力させる。このとき、第１の光源駆動回路６１は、切り替え後の励起光源から出力させる励起光の励起光出力強度を利得（利得制御回路５１から通知された利得）に応じた強度にする際、励起光出力強度を徐々に高めていく。
【００７９】
また、第２の光源駆動回路６２は、第１の光源駆動回路６１が、励起光を出力させる励起光源を切り替える際に、第２の励起光源３ａに励起光源を出力させる。
【００８０】
第２の光源駆動回路６２について、より具体的に説明する。第２の光源駆動回路６２は、スイッチ制御回路９１によって待機状態に設定されたり、待機状態を解除されたりする。
【００８１】
第２の光源制御回路６２は、待機状態である間は、第２の励起光源３ａを駆動しない。従って、第２の光源制御回路６２が待機状態である場合、第２の励起光源３ａは励起光を出力しない。
【００８２】
一方、第２の光源制御回路６２は、待機状態が解除されると、第１の光源駆動回路６１が励起光源を切り替える際における第２の信号強度モニタ２から通知される信号強度（すなわち、増幅後の光信号の信号強度）の値を保つように、第２の励起光源３ａから出力させる励起光源の励起光出力強度を徐々に高めていったり、徐々に低くしていったりする。
【００８３】
ここで、第２の信号強度モニタ２から通知される信号強度の値を保つということは、励起光源３１〜３Ｎのうち励起光を出力している励起光源からの励起光に基づく信号強度の増幅量と、第２の励起光源３ａが出力している励起光源に基づく信号強度の増幅量の和を一定に保つということを意味する。
【００８４】
また、スイッチ制御回路９１は、上記のように、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させることを、出力モニタ８１から指示される。すると、スイッチ制御回路９１は、第２の光源制御回路６２の待機状態を解除し、第２の光源制御回路６２に第２の光源３ａの駆動を開始させる。
【００８５】
このとき、第１の光源駆動回路６１は、切り替え前の励起光源の励起光出力強度を徐々に低くしていき、第２の光源制御回路６２は、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に高めていくことになる。そして、切り替え前の励起光源からの励起光が出力されなくなり、第２の励起光源３ａのみが励起光を出力する状態となったときに、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させる。この動作の詳細については、後述する。
【００８６】
スイッチ７１の入力端と出力端とを接続させるとは、その入力端に入力された励起光がその出力端から出力される状態にすることを意味する。スイッチ制御回路９１は出力端Ｏ１に接続させる入力端を制御していると言うことができる。
【００８７】
また、スイッチ制御回路９１が、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させた後、第１の光源駆動回路６１は、切り替え後の励起光源の励起光出力強度を徐々に高めていき、第２の光源制御回路６２は、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に低くしていくことになる。第２の光源制御回路６２が第２の励起光源３ａからの励起光出力を停止させると、スイッチ制御回路９１は、第２の光源制御回路６２を待機状態に設定する。
【００８８】
第１の光合波器４１は、スイッチ７１の出力端Ｏ１から出力された励起光を、光信号Ｌｉｎに合成させる。このとき、第１の光合波器４１は、励起光を光信号Ｌｉｎと同一方向に伝搬するようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。換言すれば、第１の光合波器４１は、励起光を下流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。このような態様で光信号の信号強度を増幅することを前方励起と呼ぶ。
【００８９】
第２の光合波器４２は、第２の励起光源３ａから出力された励起光を、光信号Ｌｉｎに合成させる。このとき、第２の光合波器４２は、励起光の伝搬方向と光信号の伝搬方向が逆方向になるように励起光を光ファイバに入力して、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。換言すれば、第２の光合波器４２は、励起光を上流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。このような態様で光信号の信号強度を増幅することを後方励起と呼ぶ。
【００９０】
以下、図１に示すように、Ｎ個の入力端と１個の出力端Ｏ１とを備えるスイッチ７１をＮ×１スイッチと記す。なお、Ｎ×１スイッチ７１は、０．９８μｍ帯の励起光または１．４８μｍ帯の励起光、あるいは、その両方に対して動作可能なスイッチであり、最大挿入損失が１ｄＢ以下のスイッチである。
【００９１】
個々の励起光源３１〜３Ｎおよび第２の励起光源３ａはそれぞれ、例えば、半導体レーザダイオードによって実現される。
【００９２】
第１の信号強度モニタ１および第２の信号強度モニタ２は、それぞれ専用のセンサによって実現される。
【００９３】
また、利得制御回路５１、第１の光源駆動回路６１、出力モニタ８１、スイッチ制御回路９１および第２の光源駆動回路６２は、それぞれ専用のプロセッサによって実現される。出力モニタ８１として動作するプロセッサは、励起光出力強度をモニタするためのセンサを含む。また、利得制御回路５１、第１の光源駆動回路６１、出力モニタ８１、スイッチ制御回路９１および第２の光源駆動回路６２が、それぞれの要素の機能を有する１つのプロセッサによって実現されてもよい。
【００９４】
次に、第１の実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。
【００９５】
光ファイバ２１には、光信号Ｌｉｎが入力される。光信号をＬｉｎの波長は、１．５５μｍ帯である。第１の光アイソレータ１１は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００９６】
第１の信号強度モニタ１は、光信号Ｌｉｎの信号強度をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。
【００９７】
利得制御回路５１は、出力される光信号Ｌｏｕｔの信号強度が一定になるように、第１の信号強度モニタ１から通知された光信号Ｌｉｎの信号強度と、一定とすべき信号強度との利得（すなわち、光信号Ｌｉｎの信号強度を所定の信号強度に増幅する際の利得）を算出する。前述のように、利得制御回路５１は、増幅後における一定とすべき信号強度の値を予め記憶しておき、利得制御回路５１は、光信号Ｌｉｎの信号強度とその信号強度との利得を算出すればよい。利得制御回路５１は、算出した利得を第１の光源駆動回路６１に通知する。
【００９８】
既に説明したように、第１の光源駆動回路６１は、例えば、範囲“０以上Ｇ１未満”と励起光源３１とが対応し、範囲“Ｇ１以上Ｇ２未満”と励起光源３２とが対応する等の対応関係を示す情報を予め記憶している。また、値の小さい範囲ほど、消費電力が小さな励起光源に対応付けられている。第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得が属する範囲に対応する励起光源を、複数の励起光源３１〜３Ｎの中から１つ選択する。
【００９９】
ここでは、通知された利得が範囲“０以上Ｇ１未満”に属しているものとする。このとき、第１の光源駆動回路６１は、範囲“０以上Ｇ１未満”に対応する励起光源３１を選択する。
【０１００】
そして、第１の光源駆動回路６１は、選択した励起光源３１を駆動し、利得に応じた励起光出力強度で、励起光源３１から励起光を出力させる。既に説明したように、第１の光源駆動回路６１は、利得が大きいほど、励起光出力強度を高くし、利得が小さいほど、励起光出力強度を低くする。
【０１０１】
ここで、第１の光源駆動回路６１によって選択された励起光源３１は、利得に応じた励起光出力強度の励起光を出力する際に、励起光出力強度対消費電力特性が最も高効率となる励起光源である。既に説明したように、消費電力が励起光出力強度に比例することが好ましい。そして、励起光出力強度と消費電力とが理想的な比例関係にあると仮定した場合、その比例関係は、図２に破線で示す直線１９で表すことができる。定められた励起光出力強度のもとで、励起光出力強度対消費電力特性が最も高効率となる励起光源とは、（定められた励起光出力強度，消費電力）で表される座標が、その直線に最も近い励起光源である。
【０１０２】
例えば、利得に応じた励起光出力強度の値が図２に示す“ａ”であるとする。励起光出力強度ａの励起光を出力する場合、励起光源３１の消費電力が最も小さい。励起光出力強度ａ付近において、励起光源毎に定まる（ａ，消費電力）という座標の中で、励起光源３１に対応する（ａ，消費電力）という座標が、直線１９に最も近い。従って、利得の値が小さく、励起光出力強度も小さくする場合、励起光源３１の励起光出力強度対消費電力特性が最も高効率となる。
【０１０３】
第１の光源駆動回路６１が利得に基づいて励起光源を選択した場合には、第１の光源駆動回路６１がその励起光源に対応する入力端と出力端Ｏ１との接続をスイッチ制御回路９１に指示し、スイッチ制御回路９１はその指示に従って、指示された入力端と出力端Ｏ１とを接続させてもよい。この場合、第１の光源駆動回路６１とスイッチ制御回路９１とが接続される構成となる。
【０１０４】
励起光源３１は、第１の光源駆動回路６１によって駆動され、第１の光源駆動回路６１が定めた励起光出力強度の励起光を出力する。その励起光はＮ×１スイッチ７１において、励起光源３１に対応する入力端Ｉ１に入力され、Ｎ×１スイッチ７１は、入力端Ｉ１に入力されたその励起光を出力端Ｏ１から出力する。Ｎ×１スイッチ７１は、最大挿入損失が１ｄＢ以下のスイッチであるので、入力端から入力された励起光は、ほとんど全部、出力端Ｏ１から出力される。
【０１０５】
第１の光合波器４１は、Ｎ×１スイッチ７１の出力端Ｏ１から出力された励起光を、光信号Ｌｉｎに合成させる。
【０１０６】
第１の光合波器４１が励起光を光信号に合成させる態様は、コア個別方式であっても、他の方式であってもよい。コア個別方式は、励起光を、光ファイバ２１内のコアに入力することによって、コア内を通過する光信号に励起光を合成する方式である。あるいは、第１の光合波器４１は、光ファイバ２１において、コアの周囲に存在するクラッドに励起光を入力することによって、コア内を通過する光信号に励起光を合成させてもよい。
【０１０７】
励起光が合成された光信号Ｌｉｎが、光ファイバ２１における希土類イオン（本例ではエルビウムイオン）の添加範囲を通過することで、光信号Ｌｉｎの信号強度は増幅される。光信号Ｌｉｎには、利得制御回路５１によって算出された利得に応じた励起光出力強度の励起光が合成される。この結果、光信号Ｌｉｎの信号強度は一定の信号強度に増幅され、光信号Ｌｏｕｔとして出力される。
【０１０８】
このとき、第２の信号強度モニタ２は、光信号Ｌｏｕｔの信号強度をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。利得制御回路５１は、第２の信号強度モニタ２から通知された信号強度によって、光信号Ｌｏｕｔの信号強度が所定の一定値になっていることを確認する。光信号Ｌｏｕｔの信号強度が所定の一定値になっていなければ、利得制御回路５１は、以後、算出した利得を調整する。
【０１０９】
また、第２の光アイソレータ１２は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【０１１０】
利得制御回路５１は、例えば、定期的に利得を第１の光源駆動回路６１に通知する。すると、第１の光源駆動回路６１は、励起光を出力させている励起光源からの励起光の励起光出力強度を、その利得に応じて制御する。従って、利得が変化すると、第１の光源駆動回路６１によって駆動されている励起光源から出力される励起光の励起光出力強度も変化する。
【０１１１】
出力モニタ８１は、各励起光源３１〜３Ｎの光出力端から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。そして、出力モニタ８１は、励起光を出力している励起光源の励起光の励起光出力強度が、その励起光源に対して定められた励起光出力強度の範囲の境界値になったときに、第１の光源駆動回路６１に対して、励起光を出力する励起光源を、その境界値を介した隣りの励起光出力強度の範囲に対応する励起光源に切り替えることを指示する。
【０１１２】
また、出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１に対して上記の指示を行うとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させることを指示する。
【０１１３】
図３は、スイッチ制御回路９１が切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端と、スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させるタイミングを示す模式図である。ここで、出力モニタ８１からの指示によって第１の光源駆動回路６１が、励起光を出力する励起光源を切り替える場合に、切り替え前の励起光源を符号“Ｘ”で表す。また、切り替え後の励起光源を符号“Ｙ”で表す。また、以下の説明では、第２の光源駆動回路６２は待機状態でないものとする。
【０１１４】
また、図３では、説明を簡単にするために便宜的に、利得に応じた励起光源Ｘの励起光出力強度と、利得に応じた励起光源Ｙの励起光出力強度とが同じであるものとして説明する。
【０１１５】
図３において、実線は、複数の励起光３１〜３Ｎに属する励起光源（具体的には、励起光源Ｘまたは励起光源Ｙ）の励起光による光信号の信号強度の増幅量の変化を示す。また、破線は、第２の励起光源３ａの励起光による光信号の信号強度の増幅量の変化を示す。また、一点鎖線は、光ファイバ増幅器に入力された光信号の信号強度の増幅量の変化を示す。励起光源Ｘまたは励起光源Ｙの励起光による光信号の信号強度の増幅量と、第２の励起光源３ａの励起光による光信号の信号強度の増幅量との和が一定の値になるように保つことで、光ファイバ増幅器に入力された光信号の信号強度の増幅量は、一定の値に保たれる。
【０１１６】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源Ｘから励起光源Ｙへの切り替えを出力モニタ８１から指示されると、第１の光源駆動回路６１は、切り替え前の励起光源Ｘの励起光出力強度を徐々に低くしていく。すると、励起光源Ｘの励起光による光信号の信号強度の増幅量は低下していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は低下する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が低下前の値に保たれるように、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に高めていく。
【０１１７】
すると、励起光源Ｘから励起光が出力されなくなり、第２の励起光源３ａのみが励起光を出力する状態となる。スイッチ制御回路９１は、この状態になったときに、出力モニタ８１からの指示を実行する。すなわち、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源Ｙに対応するＮ×１スイッチ７１の入力端と、Ｎ×１スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させる。
【０１１８】
その後、第１の光源駆動回路６１は、切り替え後の励起光源Ｙの励起光出力強度を徐々に高めていく。すると、励起光源Ｙの励起光による光信号の信号強度の増幅量は上昇していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は上昇する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が上昇前の値に保たれるように、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を低くしていく。
【０１１９】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源Ｙの励起光出力強度を、利得制御回路５１に通知された利得に応じた値になるまで徐々に上昇させる。励起光源Ｙの励起光出力強度が利得に応じた値になったときには、第２の励起光源３ａは励起光を出力しない状態となる。
【０１２０】
図３に示す時刻ｔ１は、励起光源Ｘの励起光出力強度が減少し始める時刻である。時刻ｔ３は、励起光源Ｙの励起光出力強度が利得に応じた強度になった時刻である。時刻ｔ２は、スイッチ制御回路９１が励起光源Ｙに対応するＮ×１スイッチ７１の入力端と、Ｎ×１スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させる時刻である。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間は、Ｎ×１スイッチ７１における入力端の切り替え時間に比べて十分に長い時間である。
【０１２１】
時刻ｔ３の後、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２を待機状態に設定する。
【０１２２】
その後、励起光源Ｙが出力した励起光が、Ｎ×１スイッチ７１を介して第１の光合波器４１に入力される。第１の光合波器４１は、その励起光を光信号Ｌｉｎに合成し、光信号の信号強度は所定の信号強度まで増幅される。
【０１２３】
次に、出力モニタ８１が第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に対して指示を出した後の処理経過について、フローチャートを参照しながら説明する。図４および図５は、出力モニタ８１が第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に対して指示を出した後の処理経過の例を示すフローチャートである。以下に示す例では、第１の光源駆動回路６１が、励起光源３１から励起光源３２に切り替える場合を例にして説明する。また、既に説明した事項については、適宜、説明を省略する。
【０１２４】
まず、出力モニタ８１が、励起光源３１から出力される励起光の励起光強度が、励起光源３１に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値“Ｒ１”になったことを検出する（ステップＳ１）。すると、出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１に対して、励起光を出力する励起光源を、励起光源３１から励起光源３２に切り替えることを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、励起光源３２に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端Ｉ２と出力端Ｏ１とを接続させることを指示する。
【０１２５】
スイッチ制御回路９１は、上記の指示を受けると、第２の光源駆動回路６２の待機状態を解除する（ステップＳ２）。
【０１２６】
また、第１の光源駆動回路６１は、励起光源３１から励起光源３２への切り替えの指示を受けると、励起光源３１の励起光出力強度を徐々に低下させる（ステップＳ３）。すると、光ファイバ２１を通過する光信号の信号強度も低下することになる。
【０１２７】
ステップＳ３の後、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源３ａから励起光を出力させる。そして、第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が保たれるように、第２の励起光源３ａから出力される励起光出力強度を徐々に上昇させる（ステップＳ４）。
【０１２８】
そして、第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれているか確認する（ステップＳ５）。第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれていなければ（すなわち、信号強度の値が、ステップＳ１より前よりも低下しているならば）（ステップＳ５のＮｏ）、第２の光源駆動回路６２は、ステップＳ４以降の動作を繰り返す。
【０１２９】
第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれていれば（ステップＳ５のＹｅｓ）、第２の光源駆動回路６２は、第１の光源駆動回路６１が励起光源３１を駆動中であるか否かを確認する（ステップＳ６）。すなわち、第２の光源駆動回路６２は、第１の光源駆動回路６１がまだ励起光源３１に励起光を出力させているか否かを確認する。
【０１３０】
第１の光源駆動回路６１がまだ励起光源３１に励起光を出力させているならば（ステップＳ６のＹｅｓ）、ステップＳ３以降の動作を繰り返す。
【０１３１】
第１の光源駆動回路６１が励起光源３１に励起光の出力を停止させているならば（ステップＳ６のＮｏ）、第２の光源駆動回路６２は、その旨の情報をスイッチ制御回路９１に通知し、スイッチ制御回路９１はステップＳ７の処理を実行する。なお、励起光源３１が励起光の出力を停止していて、第２の励起光源３ａのみが励起光を出力しているということは、図３に示す時刻ｔ２の状態である。
【０１３２】
ステップＳ７では、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源３２に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端Ｉ２と、出力端Ｏ１とを接続させる（ステップＳ７）。
【０１３３】
次に、第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２から励起光を出力させ、その励起光の励起光出力強度を徐々に上昇させる（ステップＳ８）。すると、光ファイバ２１を通過する光信号の信号強度も上昇することになる。
【０１３４】
また、第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が保たれるように、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源３ａから出力される励起光出力強度を徐々に低下させる（ステップＳ９）。
【０１３５】
そして、第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれているか確認する（ステップＳ１０）。第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれていなければ（すなわち、信号強度の値が、ステップＳ７の時点よりも上昇しているならば）（ステップＳ１０のＮｏ）、第２の光源駆動回路６２は、ステップＳ９以降の動作を繰り返す。
【０１３６】
第２の信号強度モニタ２がモニタする信号強度の値が一定に保たれていれば（ステップＳ１０のＹｅｓ）、第２の光源駆動回路６２は、励起光源３２の励起光源出力強度が第１の光源駆動回路６１に通知された利得に応じた強度になったかを、第１の光源駆動回路６１に問い合わせる（ステップＳ１１）。
【０１３７】
励起光源３２の励起光源出力強度が第１の光源駆動回路６１に通知された利得に応じた強度になっていなければ（ステップＳ１１のＮｏ）、ステップＳ８以降の動作を繰り返す。
【０１３８】
また、励起光源３２の励起光源出力強度が第１の光源駆動回路６１に通知された利得に応じた強度になっていれば、第２の光源駆動回路６２は、その旨の情報をスイッチ制御部９１に通知し、スイッチ制御部９１は、その通知に応じて、第２の光源駆動回路６２を待機状態に設定する（ステップＳ１２）。
【０１３９】
本実施形態によれば、第１の光源駆動回路６１が励起光を出力させる励起光源を切り替える際に、第２の光源駆動回路６２が励起光を出力する。従って、光信号に合成すべき励起光の瞬断を防止することができる。その結果、光信号の増幅を維持したり、雑音性能を維持したりすることができる。また、光サージの発生を防止することができる。
【０１４０】
また、本実施形態によれば、第１の光源駆動回路６１は、切り替え前の励起光源Ｘの励起光出力強度を徐々に低くしていき、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に高めていく。そして、励起光源Ｘから励起光が出力されなくなり、第２の励起光源３ａのみが励起光を出力する状態となったときに、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源Ｙに対応するＮ×１スイッチ７１の入力端と、Ｎ×１スイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させる。その後、第１の光源駆動回路６１は、切り替え後の励起光源Ｙの励起光出力強度を徐々に高めていき、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に低くしていく。従って、励起光出力強度の調整時間（図３に示す時刻ｔ１〜ｔ３）を、Ｎ×１スイッチ７１における入力端の切り替え時間に比べて十分に長くとることができる。その結果、安定的に光信号を励起したまま、励起光源を切り替えることができる。
【０１４１】
また、本実施形態によれば、光ファイバ増幅器は、励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる複数の励起光源３１〜３Ｎを備える。そして、第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得に基づいて１つの励起光源を選択する。従って、第１の光源駆動回路６１は、励起光出力強度対消費電力特性が最も高効率となる励起光源から励起光を出力させることができる。よって、高い電力利用効率を実現することができる。
【０１４２】
さらに、利得の変化に応じて、励起光出力強度が励起光源に定められた励起光出力強度の範囲の境界値になると、出力モニタ８１が、第１の光源駆動回路６１に励起光源の切り替えを指示する。従って、利得の変化に応じて励起光出力強度が変化しても、光ファイバ増幅器は、励起光出力強度対消費電力特性が最も高効率となる励起光源から励起光を出力させることができる。この点においても、高い電力利用効率を実現することができる。なお、励起光出力強度の変化は、利得制御装置５１から通知される利得の変化のみによって生じるとは限らない。例えば、励起光を出力している励起光源の故障等によっても、励起光出力強度の変化は生じ得る。
【０１４３】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。上記の説明では、複数の励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる場合を示した。複数の励起光源３１〜３Ｎがいずれも同一の特性を有する励起光源であってもよい。なお、この場合、初期状態において、励起光源３１〜３Ｎのうち任意の１つの励起光源が、励起光を出力する励起光源として予め定められている。そして、Ｎ×１スイッチ７１では、その励起光源に対応する入力端と、出力端Ｏ１とが予め接続されている。従って、第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得に基づいて励起光源を選択しなくてよい。ただし、第１の光源駆動回路６１は、予め定められた１つの励起光源から、その利得に応じた励起光出力強度で励起光を出力させる。
【０１４４】
また、この場合、出力モニタ８１は、励起光源毎に、共通の励起光出力強度の範囲を記憶する。出力モニタ８１は、励起光を出力している励起光源の励起光出力強度が、その共通の範囲の上限または下限の値になったときに、励起光を出力する励起光源を、未だ励起光を出力していない励起光源に切り替えることを第１の光源駆動回路６１に指示すればよい。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。なお、励起光を出力している励起光源の励起光出力強度が、各励起光源で共通の励起光出力強度の範囲の上限または下限の値になったということは、その励起光源が故障したことを意味していると言える。なお、この変形例では、利得制御回路５１が算出する利得があまり変化しないことを前提としている。
【０１４５】
また、第１の実施形態では、エルビウムイオンの添加範囲内に第１の光合波器４１および第２の光合波器４２を設ける場合を例にして説明した。第１の光合波器４１および第２の光合波器４２のいずれか一方あるいは両方が、光ファイバ２１におけるエルビウムイオンの添加範囲外に設けられる構成であってもよい。この点は、後述の他の実施形態においても同様である。
【０１４６】
また、第１の実施形態では、第１の光合波器４１が、前方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させ、第２の光合波器４２が、後方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる場合を示した。第１の光合波器４１が、後方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させ、第２の光合波器４２が、前方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させてもよい。図６は、この場合の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。図１に示す要素と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付し説明を省略する。
【０１４７】
図６に示す構成では、第２の光合波器４２が、第１の光合波器４１よりも上流側に設けられる。第１の光合波器４１は、Ｎ×１スイッチ７１の出力端Ｏ１から出力された励起光を上流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。また、第２の光合波器４２は、第２の励起光源３ａから出力された励起光を下流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【０１４８】
また、第１の光合波器４１が、後方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させ、第２の光合波器４２が、前方励起の態様で励起光を光信号Ｌｉｎに合成させてもよいという点は、後述の各実施形態においても適用可能である。
【０１４９】
実施形態２．
図７は、本発明の第２の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の実施形態で示した構成要素と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付し説明を省略する。
【０１５０】
第２の実施形態の光ファイバ増幅器は、第１の実施形態の光ファイバ増幅器が備える構成要素に加え、特性モニタ８２を備える。出力モニタ８１は特性モニタ８２に接続され、特性モニタ８２はスイッチ制御回路９１に接続されている。
【０１５１】
第２の実施形態では、複数の励起光源３１〜３Ｎは、いずれも同一の特性を有する励起光源である。
【０１５２】
また、第２の実施形態では、出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１によって駆動されている励起光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。この点は、第１の実施形態と同様である。さらに、出力モニタ８１は、その励起光出力強度を特性モニタ８２に通知する。
【０１５３】
また、第２の実施形態では、予め励起光源毎に定められた励起光出力強度の範囲を定めておく必要はない。従って、第２の実施形態では、出力モニタ８１は、励起光源毎に定められた励起光出力強度の範囲を記憶していなくてよい。
【０１５４】
本実施形態では、励起光を出力している励起光源の異常を特性モニタ８２が検出する。出力モニタ８１は、特性モニタ８２が励起光源の異常を検出したときに、励起光を出力する励起光源を、未だ励起光を出力していない励起光源に切り替えることを第１の光源駆動回路６１に指示するとともに、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端とスイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させることをスイッチ制御回路９１に指示する。なお、励起光源の異常の例として、例えば、経年劣化が挙げられるが、特性モニタ８２は、経年劣化以外の異常を検出してもよい。
【０１５５】
なお、出力モニタ８１は、例えば、スイッチ制御回路９１に対する指示を、特性モニタ８２を介して行う。あるいは、出力モニタ８１が直接、スイッチ制御回路９１に対して指示を行う構成であってもよい。
【０１５６】
また、本実施形態では、初期状態において、励起光源３１〜３Ｎのうち任意の１つの励起光源が、励起光を出力する励起光源として予め定められている。そして、Ｎ×１スイッチ７１では、その励起光源に対応する入力端と、出力端Ｏ１とが予め接続されている。従って、第１の光源駆動回路６１は、利得制御回路５１から通知された利得に基づいて励起光源を選択しなくてよい。ただし、第１の光源駆動回路６１は、予め定められた１つの励起光源から、その利得に応じた励起光出力強度で励起光を出力させる。
【０１５７】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源から、所望の励起光出力強度で励起光を出力させる場合、その励起光出力強度に応じた電流および電圧をその励起光源に与える。第１の光源駆動回路６１は、その電流および電圧それぞれの値を特性モニタ８２に通知する。
【０１５８】
特性モニタ８２は、所望の励起光出力強度で励起光を出力させるために励起光源に与えている電流および電圧それぞれの値を第１の光源駆動回路６１から通知される。また、特性モニタ８２は、その励起光源から出力される励起光の励起光出力強度を出力モニタ８１から通知される。
【０１５９】
また、特性モニタ８２は、特性が同一である励起光源３１〜３Ｎに関して、励起光源が正常である場合における、励起光源に与えられる電流および電圧と、その電流および電圧が与えられたときの励起光出力強度との対応関係を、予め記憶している。特性モニタ８２は、特定の励起光出力強度のみではなく、種々の励起光出力強度に関して、上記の対応関係を予め記憶している。
【０１６０】
特性モニタ８２は、第１の光源駆動回路６１から通知された電流および電圧それぞれの値と、出力モニタ８１から通知された励起光出力強度との関係が、予め記憶している正常時の電流および電圧と励起光出力強度との対応関係に該当するか否かを判定する。特性モニタ８２は、通知された電流および電圧それぞれの値と励起光出力強度との関係が、予め記憶している対応関係に該当するならば、励起光を出力している励起光源に異常は生じていないと判定する。また、特性モニタ８２は、通知された電流および電圧それぞれの値と励起光出力強度との関係が、予め記憶している対応関係に該当しないならば、励起光を出力している励起光源に異常が生じていると判定する。
【０１６１】
なお、特性モニタ８２は、正常時の対応関係を温度毎に記憶していてもよい。この場合、光ファイバ増幅器は、環境温度を計測する温度センサ（図示略。）を備え、特性モニタ８２は、温度センサによって計測された環境温度も考慮して、通知された電流および電圧それぞれの値と励起光出力強度との関係が、予め記憶している対応関係に該当するか否かを判定すればよい。
【０１６２】
特性モニタ８２は、励起光を出力している励起光源に異常が生じていると判定した場合、異常を検出したことを出力モニタ８１に通知する。すると、出力モニタ８１は、励起光を出力する励起光源を、未だ励起光を出力していない励起光源に切り替えることを第１の光源駆動回路６１に指示するとともに、切り替え後の励起光源に対応するスイッチ７１の入力端とスイッチ７１の出力端Ｏ１とを接続させることをスイッチ制御回路９１に指示する。
【０１６３】
その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【０１６４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、光信号に合成すべき励起光の瞬断を防止することができる。その結果、光信号の増幅を維持したり、雑音性能を維持したりすることができる。また、光サージの発生を防止することができる。
【０１６５】
さらに、本実施形態によれば、光ファイバ増幅器は、励起光を出力している励起光源に異常が生じたときに、その異常を検出して、励起光源を、同一の特性を有する他の励起光源に切り替えることができる。
【０１６６】
次に、本実施形態の変形例について説明する。励起光源３１〜３Ｎにはそれぞれ、同一の特性を有するペルチエ冷却器が設けられている。第１の光源駆動回路６１は、励起光源から、所望の励起光出力強度で励起光を出力させる場合、その励起光出力強度に応じた電流および電圧（励起光源用の電流および電圧）をその励起光源に与えるとともに、その励起光出力強度に応じた電流および電圧（ペルチエ冷却器用の電流および電圧）をその励起光源に設けられたペルチエ冷却器に与える。第１の光源駆動回路６１は、励起光源用の電流および電圧それぞれの値、および、ペルチエ冷却器用の電流および電圧それぞれの値を、特性モニタ８２に通知してもよい。
【０１６７】
この場合、特性モニタ８２は、励起光源およびペルチエ冷却器の両方が正常である場合における、励起光源用の電流および電圧並びにペルチエ冷却器用の電流および電圧と、励起光出力強度との対応関係を予め記憶している。図８は、正常時における励起光源用の電流および電圧並びにペルチエ冷却器用の電流および電圧と、励起光出力強度との対応関係の例を示す模式図である。例えば、特性モニタ８２が図８に例示する対応関係を記憶していたとする。そして、例えば、環境温度が１５℃であり、出力モニタ８１から励起光出力強度の値として０．５［Ｗ］が通知され、第１の光源駆動回路６１から励起光源に与える電流、電圧、および、ペルチエ冷却器に与える電流、電圧それぞれの値として、１．３［Ａ］，２．２［Ｖ］，０．４［Ａ］，０．３［Ｖ］が通知されたとする。これらの数値の関係は、特性モニタ８２が予め記憶している関係（図８）に該当する。従って、本例では、特性モニタ８２は、励起光源に異常は生じていないと判定する。
【０１６８】
実施形態３．
図９は、本発明の第３の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の構成要素と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１６９】
第３の実施形態の光ファイバ増幅器は、複数本の光ファイバを備える。第３の実施形態の光ファイバ増幅器に設けられる光ファイバの本数をＭ本とする。ここで、第１の光源駆動回路５６１に接続される励起光源の数をＮ個とすると、光ファイバの本数Ｍは、Ｎ＞Ｍを満足する値である。
【０１７０】
以下の説明では、Ｍ＝２であり、光ファイバ増幅器が２本の光ファイバ２１Ａ，２１Ｂを備えている場合を例にして説明する。光ファイバ２１Ａ，２１Ｂは、いずれも１本のコアを含む。
【０１７１】
また、光ファイバ２１Ａ，２１Ｂにはそれぞれ、希土類イオン（ここでは、エルビウムイオンとする。）が添加されている。個々の光ファイバにおけるエルビウムイオンの添加範囲は、第１の実施形態における光ファイバ２１におけるエルビウムイオンの添加範囲と同様である。
【０１７２】
第３の実施形態では、光ファイバ増幅器は、光ファイバ毎に、第１の光アイソレータ、第１の信号強度モニタ、第１の光合波器、第２の光合波器、第２の信号強度モニタ、第２の光アイソレータおよび利得制御回路を備える。
【０１７３】
従って、光ファイバ増幅器は、Ｍ個（本例ではＭ＝２）の第１の光アイソレータ１１Ａ，１１Ｂと、Ｍ個の第１の信号強度モニタ１Ａ，１Ｂと、Ｍ個の第１の光合波器４１Ａ，４１Ｂと、Ｍ個の第２の光合波器４２Ａ，４２Ｂと、Ｍ個の第２の信号強度モニタ２Ａ，２Ｂと、Ｍ個の第２の光アイソレータ１２Ａ，１２Ｂと、Ｍ個の利得制御回路５１Ａ，５１Ｂとを備える。
【０１７４】
第１の光アイソレータ１１Ａ，１１Ｂはいずれも、第１の実施形態における第１の光アイソレータ１１と同様である。第２の光アイソレータ１２Ａ，１２Ｂはいずれも、第１の実施形態における第２の光アイソレータ１２と同様である。第１の信号強度モニタ１Ａ，１Ｂはいずれも、第１の実施形態における第１の信号強度モニタ１と同様である。第２の信号強度モニタ２Ａ，２Ｂはいずれも、第１の実施形態における第２の信号強度モニタ２と同様である。第１の光合波器４１Ａ，４１Ｂはいずれも、第１の実施形態における第１の光合波器４１と同様である。第２の光合波器４２Ａ，４２Ｂはいずれも、第１の実施形態における第２の光合波器４２と同様である。利得制御回路５１Ａ，５１Ｂはいずれも、第１の実施形態における利得制御回路５１と同様である。第１の実施形態と同様の上記の要素については説明を省略する。
【０１７５】
また、個々の光ファイバ２１Ａ，２１Ｂにおける第１の光アイソレータ、第１の信号強度モニタ、第１の光合波器、第２の光合波器、第２の信号強度モニタ、第２の光アイソレータおよび利得制御回路の接続態様は、第１の実施形態におけるそれらの要素の接続態様と同様である。例えば、光ファイバ２１Ａにおいて、エルビウムイオンの添加範囲の開始位置（図９において図示略）よりも上流側に、第１の信号強度モニタ１Ａが接続され、さらに上流側に第１の光アイソレータ１１Ａが接続されている。また、光ファイバ２１Ａにおいて、エルビウムイオンの添加範囲の終了位置（図９において図示略）よりも下流側に第２の信号強度モニタ２Ａが接続され、さらに下流側に第２の光アイソレータ１２Ａが接続されている。また、第１の信号強度モニタ１Ａおよび第２の信号強度モニタ２Ａはそれぞれ、利得制御回路５１Ａに接続されている。また、光ファイバ２１Ａにおけるエルビウムイオンの添加範囲内に第１の光合波器４１Ａおよび第２の光合波器４２Ａが設けられている。第１の光合波器４１Ａは、第２の光合波器４２Ａよりも上流側に設けられている。また、第２の信号強度モニタ２Ａは、第２の光源駆動回路６２に接続されている。ここでは、光ファイバ２１Ａを例にして説明したが、他の光ファイバ２１Ｂでも同様である。
【０１７６】
また、第３の実施形態では、光ファイバ増幅器は、第１の光源駆動回路５６１と、複数（ここではＮ個とする。）の励起光源３１〜３Ｎと、出力モニタ５８１と、スイッチ制御回路５９１と、Ｎ×Ｍスイッチ５７１と、第２の光源駆動回路６２と、第２の励起光源３ａと、１×Ｍスイッチ５７２とを備える。
【０１７７】
第１の光源駆動回路５６１には、各励起光源３１〜３Ｎが接続されている。第３の実施形態では、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なっていてもよい。あるいは、各励起光源３１〜３Ｎの特性が同一であってもよい。以下、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なっている場合を例にして説明する。
【０１７８】
Ｎ×Ｍスイッチ５７１は、励起光の入力端をＮ個有し、励起光の出力端をＭ個有しているスイッチである。Ｎ×Ｍスイッチ５７１の入力端Ｉ１〜ＩＮは、励起光源３１〜３Ｎと一対一に対応し、各入力端Ｉ１〜ＩＮは、対応する励起光源に接続されている。また、Ｎ×Ｍスイッチ５７１のＭ個の出力端は、Ｍ本の光ファイバと一対一に対応し、各出力端は、対応する光ファイバに設けられた第１の光合波器に接続されている。本例では、Ｍ＝２であり、出力端Ｏ１は第１の光合波器４１Ａに接続され、出力端Ｏ２は第１の光合波器４１Ｂに接続されている。以下、Ｎ×Ｍスイッチ５７１を、Ｎ×２スイッチ５７１と記す。
【０１７９】
１×Ｍスイッチ５７２は、第２の励起光源３ａから出力される励起光の入力端を１個有し、励起光の出力端をＭ個有しているスイッチである。１×Ｍスイッチ５７２のＭ個の出力端は、Ｍ本の光ファイバと一対一に対応し、各出力端は、対応する光ファイバに設けられた第２の光合波器に接続されている。本例では、Ｍ＝２であり、１×Ｍスイッチ５７２は、２つの出力端Ｏ１’，Ｏ２’と、１つの入力端Ｉ１’とを備える。出力端Ｏ１’は第２の光合波器４２Ａに接続され、出力端Ｏ２’は第２の光合波器４２Ｂに接続に接続されている。以下、１×Ｍスイッチ５７２を、１×２スイッチ５７２と記す。
【０１８０】
Ｎ×２スイッチ５７１の出力端Ｏ１と、１×２スイッチ５７２の出力端Ｏ１’は、共通の光ファイバ２１Ａに対応している。同様に、Ｎ×２スイッチ５７１の出力端Ｏ２と、１×２スイッチ５７２の出力端Ｏ２’は、共通の光ファイバ２１Ｂに対応している。
【０１８１】
出力モニタ５８１は、第１の光源駆動回路５６１およびスイッチ制御回路５９１に接続されている。また、第１の光源駆動回路５６１はスイッチ制御回路５９１に接続されている。スイッチ制御回路５９１は、Ｎ×２スイッチ５７１、第２の光源駆動回路６２および１×Ｍスイッチ５７２に接続されている。
【０１８２】
また、各利得制御回路５１Ａ，５１Ｂはそれぞれ、算出した利得を第１の光源駆動回路５６１に通知する。
【０１８３】
この結果、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ毎に利得を得る。そして、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ毎に、利得に基づいて、励起光を出力すべき１つの例光源を選択する。従って、本例では、第１の光源駆動回路５６１は、２つの励起光源を選択することになる。
【０１８４】
第１の光源駆動回路５６１が、個々の光ファイバ毎に１つの励起光源を選択する方法は、第１の実施形態と同様である。すなわち、第１の光源駆動回路５６１は、利得の範囲（数値範囲）と、選択する励起光源との対応関係を予め記憶している。第１の光源駆動回路５６１は、例えば、範囲“０以上Ｇ１未満”と励起光源３１とが対応し、範囲“Ｇ１以上Ｇ２未満”と励起光源３２とが対応する等の対応関係を示す情報を予め記憶している。
【０１８５】
例えば、光ファイバ２１Ａから得られた利得が範囲“０以上Ｇ１未満”に属しているとする。この場合、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ２１Ａに励起光を出力する励起光源として、範囲“０以上Ｇ１未満”に対応する励起光源３１を選択する。また、例えば、光ファイバ２１Ｂから得られた利得が範囲“Ｇ１以上Ｇ２未満”に属しているとする。この場合、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ２１Ｂに励起光を出力する励起光源として、範囲“Ｇ１以上Ｇ２未満”に対応する励起光源３２を選択する。
【０１８６】
なお、複数の励起光源３１〜３Ｎがいずれも同一の特性を有する場合、予め、励起光を出力するＭ個（本例では２個）の励起光源が任意に定められる。
【０１８７】
第１の光源駆動回路５６１は、選択したそれぞれの励起光源を駆動し、その励起光源に励起光を出力させる。このとき、第１の光源駆動回路５６１は、励起光源に対応する光ファイバから得られた利得に応じた励起光出力強度で、励起光源から励起光を出力させる。例えば、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ２１Ａに励起光を出力する励起光源として、励起光源３１を選択したとする。この場合、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ２１Ａから得られた利得に応じた励起光出力強度で、励起光源３１から励起光を出力させる。第１の光源駆動回路５６１は、利得が大きいほど、励起光出力強度を高くし、利得が小さいほど、励起光出力強度を低くする。第１の光源駆動回路５６１は、選択した他の励起光源についても同様に駆動する。
【０１８８】
さらに、第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ毎に励起光源を選択すると、その励起光源に対応するＮ×２スイッチ５７１の入力端と、光ファイバに設けられた第１の光合波器に対応するＮ×２スイッチ５７１の出力端とを接続させることを、スイッチ制御回路５９１に指示する。例えば、上記のように、光ファイバ２１Ａに励起光を出力する励起光源として、励起光源３１を選択したとする。この場合、第１の光源駆動回路５６１は、励起光源３１に対応する入力端Ｉ１と、光ファイバ２１Ａに設けられた第１の光合波器４１Ａに対応する出力端Ｏ１とを接続させることをスイッチ制御回路５９１に指示する。第１の光源駆動回路５６１は、スイッチ制御回路５９１に対して、入力端と出力端の接続の指示をＭ組分（本例では２組分）行う。スイッチ制御回路５９１は、第１の光源駆動回路５６１の指示に従って、指定された入力端と出力端とを接続させる。
【０１８９】
第１の光源駆動回路５６１は、一旦、個々の光ファイバ毎に励起光源を選択した後には、出力モニタ５８１の指示に従って、励起光を出力させる励起光源を切り替える。
【０１９０】
出力モニタ５８１は、励起光源３１〜３Ｎの光出力端から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。具体的には、出力モニタ５８１は、第１の光源駆動回路５６１によって駆動されている２個の励起光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタする。
【０１９１】
また、出力モニタ５８１は、予め励起光源毎に定められた励起光出力強度の範囲を記憶している。出力モニタ５８１は、例えば、励起光源３１に定められた励起光出力強度の範囲“０以上Ｒ１未満（図２参照）”、励起光源３２に定められた励起光出力強度の範囲“Ｒ１以上Ｒ２未満（図２参照）”、励起光源３３に定められた励起光出力強度の範囲“Ｒ２以上Ｒ３未満（図２参照）”等を予め記憶している。この点は、第１の実施形態と同様である。
【０１９２】
第１の光源駆動回路５６１は、光ファイバ毎に、光ファイバから得られる利得が変化した場合に、その光ファイバに励起光を出力する励起光源における励起光出力強度を変化させる。また、励起光を出力している励起光源の故障等によっても、励起光出力強度は変化する。出力モニタ５８１は、励起光を出力しているいずれかの励起光源から出力される励起光の励起光出力強度が、その励起光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値になると、励起光を出力させる励起光源を、その範囲の隣りの範囲に対応する励起光源に切り替えるように第１の光源駆動回路５６１に指示する。
【０１９３】
また、出力モニタ５８１は、スイッチ制御回路５９１に対して、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端と、切り替え後の励起光源に対応する入力端とを接続させるように指示する。スイッチ制御回路５９１は、この指示を受けると、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端に対応する光ファイバを特定する。そして、スイッチ制御回路５９１は、１×２スイッチ５７２に対して、その光ファイバに対応する出力端と入力端Ｉ１’とを接続させることを指示する。１×２スイッチ５７２は、この指示に従い、指定された出力端と入力端とを接続させる。
【０１９４】
例えば、Ｎ×２スイッチ５７１において、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端が出力端Ｏ１であるとする。出力端Ｏ１は、光ファイバ２１Ａに対応する出力端である。従って、この場合、スイッチ制御回路５９１は、１×２スイッチ５７２に対して、光ファイバ２１Ａに対応する出力端Ｏ１’と入力端Ｉ１’とを接続させることを指示する。
【０１９５】
以降のスイッチ制御回路５９１、第１の光源駆動回路５６１および第２の光源駆動回路６２の動作は、第１の実施形態におけるスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路６２の動作と同様である。以下、この動作について説明する。なお、ここでは、光ファイバ２１Ａに励起光を供給する励起光源を切り替える場合を例にする。
【０１９６】
スイッチ制御回路５９１は、第２の光源駆動回路６２の待機状態を解除する。
【０１９７】
また、励起光源の切り替えの指示を出力モニタ５８１から受けた第１の光源駆動回路５６１は、切り替え前の励起光源（Ｘとする。）の励起光出力強度を徐々に低くしていく。すると、励起光源Ｘの励起光による光信号（光ファイバ２１Ａを通過する光信号）の信号強度の増幅量は低下していく。すると、第２の信号強度モニタ２Ａによってモニタされる信号強度は低下する。第２の信号強度モニタ２Ａは、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２Ａによってモニタされる信号強度が低下前の値に保たれるように、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を徐々に高めていく。ここで、１×２スイッチ５７２の出力端Ｏ１’と入力端Ｉ１’が接続されているので、第２の励起光源３ａが出力した励起光は、第２の光合波器４２Ａに入力され、第２の光合波器４２Ａは、その励起光を光信号に合成させる。
【０１９８】
その後、励起光源Ｘから励起光が出力されなくなり、第２の励起光源３ａのみが励起光を出力する状態となる。スイッチ制御回路５９１は、この状態になったときに、出力モニタ５８１からの指示を実行する。すなわち、スイッチ制御回路５９１は、切り替え後の励起光源（Ｙとする。）に対応するＮ×２スイッチ５７１の入力端と、出力端Ｏ１とを接続させる。
【０１９９】
その後、第１の光源駆動回路５６１は、切り替え後の励起光源Ｙの励起光出力強度を徐々に高めていく。すると、励起光源Ｙの励起光による光信号の信号強度の増幅量は上昇していく。すると、第２の信号強度モニタ２Ａによってモニタされる信号強度は上昇する。第２の信号強度モニタ２Ａは、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２Ａによってモニタされる信号強度が上昇前の値に保たれるように、第２の励起光源３ａの励起光出力強度を低くしていく。
【０２００】
第１の光源駆動回路５６１は、励起光源Ｙの励起光出力強度を、利得制御回路５１Ａに通知された利得に応じた値になるまで徐々に上昇させる。励起光源Ｙの励起光出力強度が利得に応じた値になったときには、第２の励起光源３ａは励起光を出力しない状態となる。
【０２０１】
その時点で、スイッチ制御回路５９１は、第２の光源駆動回路６２を待機状態に設定する。
【０２０２】
以後、切り替え後の励起光源Ｙが、利得に応じた励起光出力強度で、励起光を光ファイバ２１Ａに供給する。
【０２０３】
なお、本実施形態では、励起光源の切り替えが同時に発生しないことを前提としている。
【０２０４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２０５】
さらに、本実施形態によれば、光ファイバ増幅器は、複数の光ファイバを備え、光ファイバ毎に、利得制御回路を備える。従って、光ファイバ増幅器は、光ファイバ毎に独立して、利得制御回路が算出した利得に応じた増幅量で、光ファイバ内を通過する光信号の信号強度を増幅させることができる。
【０２０６】
また、図９では、２本の光ファイバにおける光信号の伝搬方向が同じ方向である場合を示した。２本の光ファイバにおける光信号の伝搬方向が逆向きの方向であってもよい。図１０は、その場合の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。図１０において、図９に示す構成要素と同様の構成要素については、図９と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２０７】
図１０に示す構成では、光ファイバ２１Ａを通過する光信号の伝搬方向と、光ファイバ２１Ｂを通過する光信号の伝搬方向とは逆向きである。ただし、各構成要素間の接続や、各構成要素の動作は、図９に示す各構成要素間の接続や各構成要素の動作と同様である。
【０２０８】
光ファイバ２１Ａを通過する光信号の伝搬方向と、光ファイバ２１Ｂを通過する光信号の伝搬方向とを逆向きにすることで、一方の光ファイバを上り通信に用い、他方の光ファイバを下り通信に用いることができる。
【０２０９】
実施形態４．
図１１は、本発明の第４の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態と同様の構成要素には、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２１０】
第４の実施形態の光ファイバ増幅器は、第１の実施形態における光ファイバ２１の代わりに、光ファイバ２１ａを備える。第２の実施形態における光ファイバ２１が１本のコアを含む光ファイバであるのに対して、第４の実施形態における光ファイバ２１ａは、複数本のコアを含むマルチコア光ファイバである。本実施形態では、光ファイバ２１ａがＫ本のコアを含んでいるものとして説明する。
【０２１１】
光ファイバ２１ａには、希土類イオン（ここでは、エルビウムイオンとする。）が添加されている。ここでは、図１１に示す位置Ａから位置Ｂまでの範囲にエルビウムイオンが添加されているものとして説明する。
【０２１２】
第４の実施形態では、第１の信号モニタ１の上流側にファイババンドルファンアウト８７が設けられ、ファイババンドルファンアウト８７を介して、光ファイバ２１ａと、Ｋ本の光ファイバ９１１〜９１Ｋとが接続されている。Ｋ本の光ファイバ９１１〜９１Ｋはそれぞれ、１本のコアを含む。また、Ｋ本の光ファイバ９１１〜９１Ｋには、それぞれ別個に、第１の光アイソレータ１１１，１１２，・・・，１１Ｋが設けられている（図１１参照）。
【０２１３】
同様に、第２の信号強度モニタ２の下流側にはファイババンドルファンイン８８が設けられ、ファイババンドルファンイン８８を介して、光ファイバ２１ａと、Ｋ本の光ファイバ９２１〜９２Ｋとが接続されている。Ｋ本の光ファイバ９２１〜９２Ｋはそれぞれ、１本のコアを含む。また、Ｋ本の光ファイバ９２１〜９２Ｋには、それぞれ別個に、第２の光合波器４２１，４２２，・・・，４２Ｋが設けられ、さらに、その下流側で、それぞれ別個に、第２の光アイソレータ１２１，１２２，・・・１２Ｋが接続されている（図１１参照）。
【０２１４】
ファイババンドルファンアウト８７およびファイババンドルファンイン８８は、共通の構成の部材である。ファイババンドルファンアウト８７およびファイババンドルファンイン８８は、いずれも、それぞれが１本のコアを含む複数の光ファイバと、複数のコアを含む１本の光ファイバ２１ａとを接続させる部材である。より具体的には、複数の光ファイバ内にそれぞれ含まれている１本のコアと、１本の光ファイバ２１ａ内に含まれている個々のコアとを、一対一に接続させる部材である。ファイババンドルファンアウト８７では、Ｋ本の光ファイバ９１１〜９１Ｋが上流側に存在し、１本の光ファイバ２１ａが下流側に存在する（図１１参照）。また、ファイババンドルファンイン８８では、１本の光ファイバ２１ａが上流側に存在し、Ｋ本の光ファイバ９２１〜９２Ｋが下流側に存在する（図１１参照）。
【０２１５】
第４の実施形態の光ファイバ増幅器には、複数の光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫが入力される。そして、光ファイバ増幅器は、各光信号を増幅し、増幅後の光信号を、光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＫとして出力する。
【０２１６】
光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫは、光ファイバ９１１〜９１Ｋに別個に入力される。また、光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＫは、光ファイバ９２１〜９２Ｋから別個に出力される。
【０２１７】
ファイババンドルファンイン８８を介して光ファイバ２１ａに接続されているＫ本の光ファイバ９２１〜９２Ｋは、増幅後の光信号を通過させる。以下、この光ファイバ９２１〜９２Ｋを、端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋと記す。
【０２１８】
また、本実施形態における第１の光合波器４１ａは、複数本のコアを含む光ファイバ２１ａに対して励起光をクラッド一括方式によって合成する光合波器である。光ファイバ２１ａは、クラッド内に複数本のコアが設けられる構成となっている。クラッド一括方式は、クラッド内に励起光を入力することによって、光ファイバ２１ａ内のそれぞれのコアを通過する光信号に励起光を合成させる方式である。
【０２１９】
第４の実施形態では、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なっていてもよい。あるいは、各励起光源３１〜３Ｎの特性が同一であってもよい。以下、各励起光源３１〜３Ｎの励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なっている場合を例にして説明する。
【０２２０】
また、本実施形態の光ファイバ増幅器は、第２の励起光源として、複数（Ｋ個）の励起光源９３１〜９３Ｋを備える。複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋは、それぞれ第２の光合波器４２１〜４２Ｋと一対一に対応している。そして、個々の第２の励起光源９３１〜９３Ｋの光出力端は、対応する第２の光合波器４２１〜４２Ｋに対して励起光を出力する。
【０２２１】
個々の第２の光合波器４２１〜４２Ｋはそれぞれ、１本のコアを有する端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋに設けられている。第２の光合波器４２１〜４２Ｋは、例えば、コア個別方式で、励起光を光信号に合成させる。
【０２２２】
また、複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋは第２の光源駆動回路９６２に接続されていて、第２の光源駆動回路９６２が、複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋを駆動する。第２の光源駆動回路９６２は、第２の励起光源９３１〜９３Ｋに同時に共通の励起光出力強度で励起光を出力させる。ただし、第２の光源駆動回路９６２は、第２の励起光源９３１〜９３Ｋに同時に励起光を出力させる際の励起光出力強度を徐々に高めていったり、徐々に低くしていったりする。
【０２２３】
第２の光源駆動回路９６２は、第２の信号強度モニタ２、スイッチ制御回路９１および第１の光源駆動回路６１に接続されている。
【０２２４】
第４の実施形態では、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫがそれぞれ光ファイバ９１１〜９１Ｋに別個に入力される。各光ファイバ９１１〜９１Ｋにそれぞれ設けられた第１の光アイソレータ１１１〜１１Ｋは、入力された光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。なお、この時点では、第２の光源駆動回路９６２は待機状態であり、第２の励起光源９３１〜９３Ｋは励起光を出力しないものとする。
【０２２５】
Ｋ本の光ファイバ９１１〜９１Ｋに入力された光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫは、ファイババンドルファンアウト８７を通過することによって、１本の光ファイバ２１ａ内に存在するそれぞれ別々のコアを通過する。
【０２２６】
上記のように、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫが１本の光ファイバ２１ａ内を通過する状態で、第１の信号強度モニタ１は、光ファイバ２１ａを通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫ全体の信号強度をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。
【０２２７】
利得制御回路５１は、第１の信号強度モニタ１から通知された信号強度を所定の信号強度に増幅する際の利得を算出し、その利得を第１の光源駆動回路６１に通知する。第１の光源駆動回路６１は、その利得に基づいて励起光源を選択し、その励起光源から、利得に応じた励起光出力強度で励起光を出力させる。選択された励起光は、Ｎ×１スイッチ７１を介して第１の光合波器４１ａに入力される。これらの動作は、第１の実施形態と同様である。
【０２２８】
なお、第１の光合波器４１ａは、入力された励起光を、クラッド一括方式で、光ファイバ２１ａ内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫに合成させる。
【０２２９】
ここでは、第２の励起光源９３１〜９３Ｋは励起光を出力しておらず、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫは、第１の光源駆動回路６１に選択された励起光源からの出力光のみによって増幅される。
【０２３０】
第２の信号強度モニタ２は、光ファイバ２１ａを通過する増幅後の光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＫ全体の信号強度をモニタし、利得制御回路５１にその信号強度を通知する。利得制御回路５１は、第２の信号強度モニタ２から通知された信号強度によって、増幅後の光信号全体の信号強度が所定の一定値になっていることを確認する。増幅後の光信号全体の信号強度が所定の一定値になっていなければ、利得制御回路５１は、算出した利得を調整する。この点は、第１の実施形態と同様である。
【０２３１】
光ファイバ２１ａ内で増幅された光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＫは、ファイババンドルファンイン８８を通過することによって、１本の光ファイバ２１ａから分岐して、それぞれ別々の端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋ内を通過して行く。
【０２３２】
ここで、利得制御回路５１によって算出される利得の変化または励起光源の故障等によって、励起光を出力する励起光源における励起光出力強度が変化し、その励起光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値になったとする。出力モニタ８１は、その状態を検出すると、励起光を出力させる励起光源を、その範囲の隣りの範囲に対応する励起光源に切り替えるように第１の光源駆動回路６１に指示する。
【０２３３】
また、出力モニタ８１は、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端と、切り替え後の励起光源に対応する入力端とを接続させるように指示する。
【０２３４】
以降のスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路９６２の動作は、第１の実施形態におけるスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路６２の動作と同様である。だたし、第２の光源駆動回路９６２は、複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋに同時に励起光を出力させる。
【０２３５】
以下、この動作について説明する。なお、ここでは、出力モニタ８１が励起光源３１から励起光源３２への切り替えを第１の光源駆動回路６１に指示した場合を例にして説明する。
【０２３６】
スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路９６２の待機状態を解除する。
【０２３７】
また、励起光源３１から励起光源３２への切り替えの指示を出力モニタ８１から受けた第１の光源駆動回路６１は、励起光源３１の励起光出力強度を徐々に低くしていく。すると、励起光源３１の励起光による光信号（光ファイバ２１ａを通過する光信号）の信号強度の増幅量は低下していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は低下する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路９６２に通知する。第２の光源駆動回路９６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が低下前の値に保たれるように、複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋの駆動を開始する。具体的には、第２の光源駆動回路９６２は、全ての第２の励起光源９３１〜９３Ｋに励起光を出力させ、第２の励起光源９３１〜９３Ｋの励起光出力強度を徐々に高めていく。このとき、第２の光源駆動回路９６２は、全ての第２の励起光源９３１〜９３Ｋに、同じ時刻において、共通の励起光出力強度で励起光を出力させる。
【０２３８】
各第２の励起光源９３１〜９３Ｋから出力された励起光は、個々の第２の励起光源に対応する第２の光合波器４２１〜４２Ｋに入力される。第２の光合波器４２１〜４２Ｋは、それぞれ、端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋを通過する光信号に、後方励起の態様で励起光を合成させる。この各励起光はそれぞれ、光信号とは逆方向に伝搬し、ファイババンドルファンイン８８を通過することによって、光ファイバ２１ａ内に存在するそれぞれ別々のコアを通過する。そして、各励起光がエルビウムイオンの添加範囲に達すると、光ファイバ２１ａ内を通過している各光信号の信号強度は、各励起光によって増幅される。
【０２３９】
その後、励起光源３１から励起光が出力されなくなり、複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋのみが励起光を出力する状態となる。スイッチ制御回路９１は、この状態になったときに、出力モニタ８１からの指示を実行する。すなわち、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源３２に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端Ｉ２と、出力端Ｏ１とを接続させる。
【０２４０】
その後、第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を徐々に高めていく。すると、励起光源３２の励起光による光信号の信号強度の増幅量は上昇していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は上昇する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路９６２に通知する。第２の光源駆動回路９６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が上昇前の値に保たれるように、各第２の励起光源９３１〜９３Ｋの励起光出力強度を低くしていく。
【０２４１】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を、利得制御回路５１に通知された利得に応じた値になるまで徐々に上昇させる。励起光源３２の励起光出力強度が利得に応じた値になったときには、各第２の励起光源９３１〜９３Ｋは励起光を出力しない状態となる。
【０２４２】
その時点で、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路９６２を待機状態に設定する。
【０２４３】
以後、切り替え後の励起光源３２が、利得に応じた励起光出力強度で、励起光を光ファイバ２１ａに供給する。
【０２４４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、複数の光信号に対して、同時に、信号強度を増幅させることができる。
【０２４５】
実施形態５．
図１２は、本発明の第５の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第４の実施形態と同様の構成要素には、図１１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２４６】
第５の実施形態の光ファイバ増幅器は、第４実施形態の光ファイバ増幅器（図１１参照）における複数の第２の励起光源９３１〜９３Ｋの代わりに、第２の励起光源９３ａと、可変光合分波器７２とを備える。
【０２４７】
本実施形態では、第２の励起光源として、１つの第２の励起光源９３ａを備える。第２の励起光源９３ａは、可変光合分波器７２を介して、複数の端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋに励起光を供給する。第２の励起光源９３ａは、第２の光源駆動回路６２によって駆動される。第２の光源駆動回路６２は、第１の実施形態における第２の光源駆動回路６２と同様に、１つの第２の励起光源を駆動する。
【０２４８】
従って、複数の端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋに励起光を供給する第２の励起光源の数は、第５の実施形態のように１つであっても、あるいは、第４の実施形態のように複数であってもよい。
【０２４９】
可変光合分波器７２は、励起光が入力される１つの入力端Ｉ１’と、端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋと一対一に対応するＫ個の出力端Ｏ１’〜ＯＫ’とを有する。
【０２５０】
可変光合分波器７２は、スイッチ制御回路９１に接続されている。そして、スイッチ制御回路９１は、可変光合分波器７２の入力端Ｉ１’と全ての出力端Ｏ１’〜ＯＫ’とを接続させた状態、または、入力端Ｉ１’と全ての出力端Ｏ１’〜ＯＫ’との接続を切った状態のいずれかの状態に制御する。
【０２５１】
入力端Ｉ１’と全ての出力端Ｏ１’〜ＯＫ’とが接続された状態で、第２の励起光源９３ａからの励起光源がＩ１’に入力されると、可変光合分波器７２は、各出力端Ｏ１’〜ＯＫ’から、共通の励起光出力強度の励起光を出力する。このとき、個々の出力端から出力される励起光の励起光出力強度は、入力端Ｉ１’に入力される励起光の励起光出力強度の１／Ｋになっている。
【０２５２】
第１の光源駆動回路６１が選択した励起光源から励起光を出力させ、第１の光合波器４１ａがその励起光を光ファイバ２１ａ内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫに合成させる動作は、第４の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【０２５３】
その後、利得制御回路５１によって算出される利得の変化または励起光源の故障等によって、励起光を出力する励起光源における励起光出力強度が変化し、その励起光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値になったとする。出力モニタ８１は、その状態を検出すると、励起光を出力させる励起光源を、その範囲の隣りの範囲に対応する励起光源に切り替えるように第１の光源駆動回路６１に指示する。
【０２５４】
また、出力モニタ８１は、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端と、切り替え後の励起光源に対応する入力端とを接続させるように指示する。
【０２５５】
以降のスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路６２の動作は、第４の実施形態におけるスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路９６２の動作と同様である。ただし、本実施形態では、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２を待機させるか否かの制御に合わせて、可変光合分波器７２に対する制御も行う。
【０２５６】
以下、この動作について説明する。なお、ここでは、出力モニタ８１が励起光源３１から励起光源３２への切り替えを第１の光源駆動回路６１に指示した場合を例にして説明する。
【０２５７】
出力モニタ８１から指示を受けたスイッチ制御回路９１は、可変光合分波器７２の入力端Ｉ１’と全ての出力端Ｏ１’〜ＯＫ’とを接続させる。そして、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２の待機状態を解除する。
【０２５８】
また、励起光源３１から励起光源３２への切り替えの指示を出力モニタ８１から受けた第１の光源駆動回路６１は、励起光源３１の励起光出力強度を徐々に低くしていく。すると、励起光源３１の励起光による光信号（光ファイバ２１ａを通過する光信号）の信号強度の増幅量は低下していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は低下する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が低下前の値に保たれるように、第２の励起光源９３ａの駆動を開始する。具体的には、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源９３ａに励起光を出力させ、その励起光の励起光出力強度を徐々に高めていく。
【０２５９】
第２の励起光源９３ａが出力した励起光は、可変光合分波器７２の入力端Ｉ１’に入力される。可変光合分波器７２は、入力された励起光の励起光出力強度を１／Ｋ倍の励起光出力強度で、各出力端Ｏ１’〜ＯＫ’から励起光を出力する。
【０２６０】
各出力端Ｏ１’〜ＯＫ’から出力された励起光は、個々の出力端に対応する第２の光合波器４２１〜４２Ｋに入力される。第２の光合波器４２１〜４２Ｋは、それぞれ、端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋを通過する光信号に、後方励起の態様で励起光を合成させる。その結果、光ファイバ２１ａ内を通過している各光信号の信号強度は、各励起光によって増幅される。この動作は、第４の実施形態における動作と同様である。
【０２６１】
その後、励起光源３１から励起光が出力されなくなり、第２の励起光源９３ａのみが励起光を出力する状態となる。スイッチ制御回路９１は、この状態になったときに、出力モニタ８１からの指示を実行する。すなわち、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源３２に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端Ｉ２と、出力端Ｏ１とを接続させる。
【０２６２】
その後、第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を徐々に高めていく。すると、励起光源３２の励起光による光信号の信号強度の増幅量は上昇していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は上昇する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が上昇前の値に保たれるように、第２の励起光源９３ａの励起光出力強度を低くしていく。
【０２６３】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を、利得制御回路５１に通知された利得に応じた値になるまで徐々に上昇させる。励起光源３２の励起光出力強度が利得に応じた値になったときには、第２の励起光源９３ａは励起光を出力していない状態となる。
【０２６４】
その時点で、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２を待機状態に設定する。また、スイッチ制御回路９１は、可変光合分波器７２の入力端Ｉ１’と全ての出力端Ｏ１’〜ＯＫ’との接続を切る。
【０２６５】
以後、切り替え後の励起光源３２が、利得に応じた励起光出力強度で、励起光を光ファイバ２１ａに供給する。
【０２６６】
本実施形態によれば、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２の励起光源として用いる励起光源の数を減少させることができる。
【０２６７】
実施形態６．
図１３は、本発明の第６の実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。第４の実施形態と同様の構成要素や第５の実施形態と同様の構成要素には、図１１や図１２と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２６８】
第６の実施形態の光ファイバ増幅器は、第５の実施形態の光ファイバ増幅器と同様に、第２の光源駆動回路６２および１つの第２の光源９３ａを備える。ただし、可変光合分波器７２は設けられていない。
【０２６９】
第６の実施形態の光ファイバ増幅器は、第２の光合波器４２ａを備える。第２の光合波器４２ａは、光ファイバ２１ａに設けられるが、エルビウムイオンの添加範囲外に設けられる。具体的には、エルビウムイオンの添加範囲の終了位置Ｂの下流側に第２の信号強度モニタ２が設けられ、さらに下流側に第２の光合波器４２ａが設けられる。
【０２７０】
また、第２の光合波器４２ａの下流側にファイババンドルファンイン８８が設けられ、ファイババンドルファンイン８８によって、光ファイバ２１ａと、複数の端部側光ファイバ９２１〜９２Ｋとが接続されている。
【０２７１】
本実施形態では、第２の励起光源９３ａが出力した光を、第２の光合波器４２ａが、ファイババンドルファンイン８８よりも上流側で光信号に合成させる。
【０２７２】
また、第２の光合波器４２ａは、複数のコアを有する光ファイバ２１ａにおいて励起光を光信号に合成させる。従って、第２の光合波器４２ａは、クラッド一括方式で、励起光を光信号に合成させる。
【０２７３】
第１の光源駆動回路６１が選択した励起光源から励起光を出力させ、第１の光合波器４１ａがその励起光を、光ファイバ２１ａ内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＫに合成させる動作は、第４の実施形態および第５の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【０２７４】
その後、利得制御回路５１によって算出される利得の変化または励起光源の故障等によって、励起光を出力する励起光源における励起光出力強度が変化し、その励起光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値になったとする。出力モニタ８１は、その状態を検出すると、励起光を出力させる励起光源を、その範囲の隣りの範囲に対応する励起光源に切り替えるように第１の光源駆動回路６１に指示する。
【０２７５】
また、出力モニタ８１は、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え前の励起光源に対応する入力端が接続されていた出力端と、切り替え後の励起光源に対応する入力端とを接続させるように指示する。
【０２７６】
以降のスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路６２の動作は、第５の実施形態におけるスイッチ制御回路９１、第１の光源駆動回路６１および第２の光源駆動回路６２の動作と同様である。ただし、本実施形態では、可変光合分波器７２は設けられていないので、スイッチ制御回路９１は、可変光合分波器７２の制御は行わない。
【０２７７】
以下、この動作について説明する。なお、ここでは、出力モニタ８１が励起光源３１から励起光源３２への切り替えを第１の光源駆動回路６１に指示した場合を例にして説明する。
【０２７８】
出力モニタ８１から指示を受けたスイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２の待機状態を解除する。
【０２７９】
また、励起光源３１から励起光源３２への切り替えの指示を出力モニタ８１から受けた第１の光源駆動回路６１は、励起光源３１の励起光出力強度を徐々に低くしていく。すると、励起光源３１の励起光による光信号（光ファイバ２１ａを通過する光信号）の信号強度の増幅量は低下していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は低下する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が低下前の値に保たれるように、第２の励起光源９３ａの駆動を開始する。具体的には、第２の光源駆動回路６２は、第２の励起光源９３ａに励起光を出力させ、その励起光の励起光出力強度を徐々に高めていく。
【０２８０】
第２の励起光源９３ａが出力した励起光は、第２の光合波器４２ａに入力される。第２の光合波器４２ａは、後方励起の態様で、光ファイバ２１ａ内を通過する光信号に、その励起光を合成させる。このとき、第２の光合波器４２ａは、クラッド一括方式で、励起光を光信号に合成させる。この励起光がエルビウムイオンの添加範囲に達すると、光ファイバ２１ａ内を通過している各光信号の信号強度は、励起光によって増幅される。
【０２８１】
その後、励起光源３１から励起光が出力されなくなり、第２の励起光源９３ａのみが励起光を出力する状態となる。スイッチ制御回路９１は、この状態になったときに、出力モニタ８１からの指示を実行する。すなわち、スイッチ制御回路９１は、切り替え後の励起光源３２に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端Ｉ２と、出力端Ｏ１とを接続させる。
【０２８２】
その後、第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を徐々に高めていく。すると、励起光源３２の励起光による光信号の信号強度の増幅量は上昇していく。すると、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度は上昇する。第２の信号強度モニタ２は、モニタした信号強度を第２の光源駆動回路６２に通知する。第２の光源駆動回路６２は、第２の信号強度モニタ２によってモニタされる信号強度が上昇前の値に保たれるように、第２の励起光源９３ａの励起光出力強度を低くしていく。
【０２８３】
第１の光源駆動回路６１は、励起光源３２の励起光出力強度を、利得制御回路５１に通知された利得に応じた値になるまで徐々に上昇させる。励起光源３２の励起光出力強度が利得に応じた値になったときには、第２の励起光源９３ａは励起光を出力していない状態となる。
【０２８４】
その時点で、スイッチ制御回路９１は、第２の光源駆動回路６２を待機状態に設定する。
【０２８５】
以後、切り替え後の励起光源３２が、利得に応じた励起光出力強度で、励起光を光ファイバ２１ａに供給する。
【０２８６】
本実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２８７】
実施形態７．
図１４は、本発明の第７の実施形態の光ファイバ増幅システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバ増幅システムは、第１の実施形態から第６の実施形態までのいずれかの実施形態で説明した光ファイバ増幅器を複数含む。図１４では、光ファイバ増幅システムが複数の光ファイバ増幅器２０１ａ〜２０１ｎを備えている場合を示している。光ファイバ増幅器２０１ａ〜２０１ｎは、共通の構成である。また、光ファイバ増幅器２０１ａ〜２０１ｎは、直列に接続されている。以下、光ファイバ増幅器２０１ａ〜２０１ｎが、第１の実施形態の光ファイバ増幅器（図１参照）である場合を例にして説明する。
【０２８８】
また、光ファイバ増幅システムは、光ファイバ増幅器２０１ａ〜２０１ｎと一対一に対応するタイミング判定回路２０２ａ〜２０２ｎを備える。すなわち、光ファイバ増幅システムは、光ファイバ増幅器毎に、タイミング判定回路を備える。
【０２８９】
タイミング判定回路２０２ａ〜２０２ｎは、通信システムネットワーク２０３を介して通信可能である。また、隣接するタイミング判定回路が直接、通信を行ってもよい。
【０２９０】
以下、タイミング判定回路２０２ａを例にして説明するが、他のタイミング判定回路２０２ｂ〜２０２ｎも、タイミング判定回路２０２ａと同様に動作する。
【０２９１】
タイミング判定回路２０２ａは、光ファイバ増幅器２０１ａ内の出力モニタ８１（図１参照）が、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示するタイミングが、他の光ファイバ増幅器２０１ｂ，２０１ｃ，・・・，２０１ｍ，２０１ｎのいずれかにおけるそのタイミング（出力モニタ８１が、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示するタイミング）と同時になるか否かを判定する。
【０２９２】
光ファイバ増幅器２０１ａ内の出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示しようとする場合、実際に指示を実行する前に、その指示を実行する予定であることをタイミング判定回路２０２ａに通知する。以下、この通知を、指示実行通知と記す。
【０２９３】
タイミング判定回路２０２ａは、光ファイバ増幅器２０１ａ内の出力モニタ８１から、指示実行通知を受信すると、通信システムネットワーク２０３を介して、他のタイミング判定回路２０２ｂ〜２０２ｎと通信を行い、他のタイミング判定回路２０２ｂ〜２０２ｎのいずれかが同時刻に指示実行通知を受信しているか否かを判定する。
【０２９４】
他のタイミング判定回路２０２ｂ〜２０２ｎのいずれも、タイミング判定回路２０２ａと同時刻に指示実行通知を受信していないとする。このことは、光ファイバ増幅器２０１ａの出力モニタ８１のみが、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示することを意味する。
【０２９５】
この場合、指示実行通知を受信したタイミング判定回路２０２ａは、光ファイバ増幅器２０１ａ内の出力モニタ８１に対して、指示の実行を許可する。この許可を受けた光ファイバ増幅器２０１ａ内の出力モニタ８１は、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示する。以降の光ファイバ増幅器２０１ａの動作については、既に説明しているので、ここでは、説明を省略する。
【０２９６】
一方、他のタイミング判定回路２０２ｂ〜２０２ｎのいずれかが、タイミング判定回路２０２ａと同時刻に指示実行通知を受信していたとする。このことは、光ファイバ増幅器２０１ａの出力モニタ８１以外にも、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示出力モニタ８１が存在していることを意味する。
【０２９７】
この場合、指示実行通知を受信したタイミング判定回路２０２ａは、指示実行通知を受信した他のタイミング判定回路（ここでは、タイミング判定回路２０２ｃとする。）とは時間をずらして、光ファイバ増幅器２０１ａの出力モニタ８１に、指示の実行を許可する。すなわち、この結果、光ファイバ増幅器２０１ａと光ファイバ増幅装置２０１ｃでは、出力モニタ８１が、第１の光源駆動回路６１に対して励起光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御回路９１に対して、切り替え後の励起光源に対応するＮ×１スイッチ７１の入力端を出力端Ｏ１に接続させることを指示するタイミングがずれることになる。
【０２９８】
このように、本実施形態では、出力モニタ８１が第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に対して指示を出すタイミングが、異なる光ファイバ増幅器で同時になることを防止している。
【０２９９】
本実施形態の効果について説明する。ある１つの光ファイバ増幅器で、出力モニタ８１が第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に対して指示を出し、その光ファイバ増幅器内で励起光源が切り替えられると、光信号のＱ値が劣化する。これは、本発明の光ファイバ増幅器では、通常時に励起信号を出力する励起光源と、第２の励起光源とのうち、一方の励起光源で出力された励起光は前方励起の態様で光信号に合成され、他方の励起光源で出力された励起光は後方励起の態様で光信号に合成され、さらに、その２つの励起光の波長帯が異なることによって、２つの励起光の雑音指数が異なるためである。
【０３００】
ある１つの光ファイバ増幅器内で励起光源が切り替えられると、光信号のＱ値が劣化する。ここで、図１４に示すように、複数の光ファイバ増幅器を直列に接続し、複数の光ファイバ増幅器で同時に励起光源が切り替えられると、光信号のＱ値の劣化が非常に大きくなる。本実施形態では、出力モニタ８１が第１の光源駆動回路６１およびスイッチ制御回路９１に対して指示を出すタイミングが、異なる光ファイバ増幅器で同時になることを防止しているので、複数の光ファイバ増幅器で同時に励起光源が切り替えられることがない。従って、光信号のＱ値が大幅に劣化することを防止することができる。
【０３０１】
図１５は、Ｑ値の劣化の例を示す模式図である。図１５に示す破線は、異なる光ファイバ増幅器で同時に励起光源の切り替えを認める場合のＱ値の劣化の例を示している。複数の光ファイバ増幅器で同時に励起光源の切り替えが生じることで、Ｑ値が大きく劣化することを示している。また、図１５に示す実線は、異なる光ファイバ増幅器で同時に励起光源の切り替えを認めない場合のＱ値の劣化の例を示している。異なる光ファイバ増幅器で励起光源の切り替えが同時に発生しないため、Ｑ値の劣化が分散され、Ｑ値が大きく劣化することがない。
【０３０２】
このように、本実施形態の光ファイバ増幅システムによれば、Ｑ値が大きく劣化することを防止できる。
【０３０３】
上記の各実施形態で示した光アイソレータは、光信号の多重反射に起因する光ファイバ増幅器の発振を防止する目的で設けられる。上記の各実施形態において、光ファイバとして長尺の光ファイバを用いることで反射減衰量が高い状態が保たれている場合には、光アイソレータを設けない構成としてもよい。
【０３０４】
次に、本発明の概要について説明する。図１６は、本発明の概要を示すブロック図である。本発明の光ファイバ増幅器は、光ファイバ１０２１と、複数の光源１０３１〜１０３Ｎと、第１の光源駆動手段１０６１と、第１の合成手段１０４１と、スイッチ１０７１と、第２の光源１０３ａと、第２の光源駆動手段１０６２と、第２の合成手段１０４２とを備える。
【０３０５】
光ファイバ１０２１（例えば、光ファイバ２１、光ファイバ２１Ａ，２１Ｂ、光ファイバ２１ａ）は、光信号を通過させ、その光信号に励起光が合成されると、その光信号の信号強度を増幅する光ファイバである。
【０３０６】
複数の光源１０３１〜１０３Ｎ（例えば、励起光源３１〜３Ｎ）は、励起光を出力する。
【０３０７】
第１の光源駆動手段１０６１（例えば、第１の光源駆動回路６１、第１の光源駆動回路５６１）は、光源から励起光を出力させる。
【０３０８】
第１の合成手段１０４１（例えば、第１の光合波器４１、第１の光合波器４１Ａ，４１Ｂ、第１の光合波器４１ａ）は、光源から出力された励起光を光信号に合成させる。
【０３０９】
スイッチ１０７１（例えば、Ｎ×１スイッチ７１、Ｎ×２スイッチ５７１）は、個々の光源毎に光源に対応する励起光の入力端を有し、励起光を第１の合成手段１０４１に出力するための出力端を有する。
【０３１０】
第２の光源１０３ａ（例えば、第２の励起光源３ａ、第２の励起光源９３１〜９３Ｋ、第２の励起光源９３ａ）は、複数の光源１０３１〜１０３Ｎとは別に設けられ、励起光を出力する。
【０３１１】
第２の光源駆動手段１０６２（例えば、第２の光源駆動回路６２、第２の光源駆動回路９６２）は、第１の光源駆動手段１０６１が、励起光を出力させる光源を切り替える際に、第２の光源１０３ａに励起光を出力させる。
【０３１２】
第２の合成手段１０４２（例えば、第２の光合波器４２、第２の光合波器４２Ａ，４２Ｂ、第２の光合波器４２１〜４２Ｋ、第２の光合波器４２ａ）は、第２の光源１０３ａから出力された励起光を光信号に合成させる。
【０３１３】
そのような構成によって、複数の励起光源設け、励起光源を切り替える構成とし、さらに、励起光源の切り替えに応じて、励起光を出力している励起光源からの励起光を光ファイバに伝送するためのスイッチを設ける構成とした場合であっても、スイッチの切り替えに起因する励起光の瞬断を補償することができる。
【０３１４】
上記の本発明の各実施形態は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限定されるわけではない。
【０３１５】
（付記１）
光信号を通過させ、前記光信号に励起光が合成されると、前記光信号の信号強度を増幅する光ファイバと、
前記励起光を出力する複数の光源と、
光源から励起光を出力させる第１の光源駆動手段と、
前記光源から出力された励起光を前記光信号に合成させる第１の合成手段と、
個々の光源毎に光源に対応する励起光の入力端を有し、励起光を前記第１の合成手段に出力するための出力端を有するスイッチと、
前記複数の光源とは別に設けられ、励起光を出力する第２の光源と、
前記第１の光源駆動手段が、励起光を出力させる光源を切り替える際に、前記第２の光源に励起光を出力させる第２の光源駆動手段と、
前記第２の光源から出力された励起光を前記光信号に合成させる第２の合成手段とを備える
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【０３１６】
（付記２）
スイッチにおいて出力端に接続させる入力端を制御するスイッチ制御手段と、
所定の条件が満たされたときに、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、前記スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する切り替え制御手段と、
増幅後の光信号の信号強度をモニタする信号強度モニタ手段とを備え、
第１の光源駆動手段は、前記切り替え制御手段から光源の切り替えの指示を受けた後、励起光を出力させる光源を切り替える際に、切り替え前の光源から出力する励起光の励起光出力強度を徐々に低くし、
第２の光源駆動手段は、前記信号強度モニタ手段によってモニタされる信号強度が一定になるように、第２の光源から出力する励起光の励起光出力強度を徐々に高め、
前記スイッチ制御手段は、前記切り替え制御手段から切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させる指示を受けた後、切り替え前の光源から励起光が出力されなくなり、第２の光源のみが励起光を出力する状態となったときに、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させる
付記１に記載の光ファイバ増幅器。
【０３１７】
（付記３）
複数の光源は、励起光出力強度対消費電力特性がそれぞれ異なる複数の光源であり、
切り替え指示手段は、光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタし、前記励起光出力強度が、前記光源に対して定められている励起光出力強度の範囲の境界値となったときに、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する
付記２に記載の光ファイバ増幅器。
【０３１８】
（付記４）
複数の光源は、いずれも同一の特性を有する複数の光源であり、
切り替え指示手段は、光源から出力される励起光の励起光出力強度をモニタし、
第１の光源駆動手段によって前記光源に与えられる電流および電圧をモニタし、前記電流および電圧と、切り替え指示手段によってモニタされた励起光出力強度との関係基づいて、励起光を出力している光源に異常が生じたか否かを判定する異常検出手段を備え、
切り替え指示手段は、前記光源に異常が生じたと判定された場合に、前記第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示する
付記２に記載の光ファイバ増幅器。
【０３１９】
（付記５）
光ファイバとして、希土類イオンが添加され、それぞれが１本のコアを有する複数の光ファイバを備え、
光ファイバ毎に、第１の合成手段および第２の合成手段を備え、
スイッチは、個々の第１の合成手段毎に第１の合成手段に対応する出力端を有し、
第１の光源駆動手段は、光ファイバ毎に、励起光を出力させる光源を１つ選択し、
第２の光源から出力された励起光が入力される１つの入力端を有するとともに、個々の第２の合成手段毎に第２の合成手段に対応する出力端を有する第２のスイッチを備え、
スイッチ制御手段は、
切り替え制御手段が、前記複数の光ファイバのうち１つの光ファイバに励起光を出力している光源の切り替えを第１の光源駆動手段に指示し、当該スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する前記スイッチの入力端を前記１つの光ファイバに対応する前記スイッチの出力端に接続させることを指示したときに、前記１つの光ファイバに設けられた第２の合成手段に対応する前記第２のスイッチの出力端と前記第２のスイッチの前記１つの入力端とを接続させる
付記１から付記４のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２０】
（付記６）
光ファイバは、希土類イオンが添加され、複数のコアを有する光ファイバであり、
前記光ファイバに接続され、増幅後の光信号を通過させる複数の端部側光ファイバを備え、
前記複数の端部側光ファイバはそれぞれ、前記光ファイバ内のコアに接続される１本のコアを備え、
第２の光源として、前記複数の端部側光ファイバそれぞれに励起光を出力する１つ以上の光源を備える
付記１から付記４のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２１】
（付記７）
第２の合成手段として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の合成手段を備え、
第２の光源として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の光源を備える
付記６に記載の光ファイバ増幅器。
【０３２２】
（付記８）
第２の合成手段として、個々の端部側光ファイバ毎に第２の合成手段を備え、
第２の光源として、１つの第２の光源を備え、
前記１つの第２の光源から出力された励起光を、端部側光ファイバ毎に設けられた第２の合成手段に分岐させる分岐手段を備える
付記６に記載の光ファイバ増幅器。
【０３２３】
（付記９）
光ファイバは、希土類イオンが添加され、複数のコアを有する光ファイバであり、
第２の合成手段は、前記光ファイバにおいて、第２の光源から出力された励起光をクラッド一括方式で光信号に合成させる
付記１から付記４のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２４】
（付記１０）
第１の合成手段は、前方励起の態様で、励起光を光信号に合成させ、
第２の合成手段は、後方励起の態様で、励起光を光信号に合成させる
付記１から付記９のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２５】
（付記１１）
第１の合成手段は、後方励起の態様で、励起光を光信号に合成させ、
第２の合成手段は、前方励起の態様で、励起光を光信号に合成させる
付記１から付記９のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２６】
（付記１２）
第１の光源は、波長が１．４８μｍ帯である励起光を出力し、
第２の光源は、波長が０．９８μｍ帯である励起光を出力する
付記１から付記１１のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２７】
（付記１３）
第１の光源は、波長が０．９８μｍ帯である励起光を出力し、
第２の光源は、波長が１．４８μｍ帯である励起光を出力する
付記１から付記１１のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２８】
（付記１４）
付記１から付記１３のうちのいずれかに記載の光ファイバ増幅器を複数個備え、
各光ファイバ増幅器は直列に接続され、
光ファイバ増幅器毎に、切り替え制御手段が、第１の光源駆動手段に、励起光を出力させる光源の切り替えを指示するとともに、スイッチ制御手段に、切り替え後の光源に対応する入力端を出力端に接続させることを指示するタイミングが、他の光ファイバ増幅器におけるタイミングと同時になるか否かを判定するタイミング判定手段を備え、
個々のタイミング判定手段は、
タイミング判定手段に対応する前記切り替え制御手段が、前記第１の光源駆動手段に指示を出すとともに、前記スイッチ制御手段に指示を出すタイミングが、他の光ファイバ増幅器におけるタイミングと同時であるならば、前記前記切り替え制御手段が、前記第１の光源駆動手段に指示を出すとともに、前記スイッチ制御手段に指示を出すタイミングをずらす
ことを特徴とする光ファイバ増幅システム。
【産業上の利用可能性】
【０３２９】
本発明は、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器および光ファイバ増幅システムに好適に適用される。
【符号の説明】
【０３３０】
１  第１の信号強度モニタ
２  第２の信号強度モニタ
１１  第１の光アイソレータ
１２  第２の光アイソレータ
２１  光ファイバ
３１〜３Ｎ  励起光源
３ａ  第２の励起光源
４１  第１の光合波器
４２  第２の光合波器
５１  利得制御回路
６１  第１の光源駆動回路
６２  第２の光源駆動回路
７１  スイッチ
８１  出力モニタ
９１  スイッチ制御回路
【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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