(57)【要約】信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路の途中に、信号光を減衰させる光可変減衰器を設け、光ファイバ伝送路の受信端において検出した光パワーに基いて光可変減衰器の減衰を調節する。
2003079584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、
前記信号光を減衰させる光可変減衰器を前記光ファイバ伝送路の途中に設けるステップと、
前記光ファイバ伝送路の受信端における光パワーを検出するステップと、
検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節するステップとを備えた方法。
【請求項２】
前記光可変減衰器を含む光中継器を提供するステップを更に備え、
前記調節するステップは、前記検出された光パワーに関するデータを含む監視信号を生成するステップと、前記光中継器に前記監視信号を伝送するステップとを含む請求の範囲１項記載の方法。
【請求項３】
前記光ファイバ伝送路は下りの光ファイバ伝送路であり、
上りの光ファイバ伝送路を提供するステップを更に備え、
前記監視信号を伝送するステップは、前記監視信号に従う光信号を前記上りの光ファイバにより伝送するステップを含む請求の範囲２項記載の方法。
【請求項４】
前記監視信号に従う光信号は前記監視信号により変調された上りの信号光である請求の範囲３項記載の方法。
【請求項５】
前記光可変減衰器の減衰を測定するステップと、
測定された減衰を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送するステップと、
前記測定された減衰に基き前記監視信号を補正するステップとを更に備えた請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項６】
信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記信号光を減衰させる光可変減衰器と、
前記光ファイバ伝送路の受信端における光パワーを検出する手段と、
検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節する手段とを備えたシステム。
【請求項７】
前記光可変減衰器は前記光ファイバ伝送路の途中に設けられた光中継器に含まれており、
前記調節する手段は、前記検出された光パワーに関するデータを含む監視信号を生成する手段と、前記光中継器に前記監視信号を伝送する手段とを含む請求の範囲６項記載のシステム。
【請求項８】
前記光ファイバ伝送路は下りの光ファイバ伝送路であり、
上りの光ファイバ伝送路を更に備え、
前記監視信号を伝送する手段は、前記監視信号に従う光信号を前記上りの光ファイバにより伝送する手段を含む請求の範囲７項記載のシステム。
【請求項９】
前記監視信号に従う光信号は前記監視信号により変調された上りの信号光である請求の範囲８項記載のシステム。
【請求項１０】
前記光可変減衰器の減衰を測定する手段と、
測定された減衰を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送する手段と、
前記測定された減衰に基き前記監視信号を補正する手段とを更に備えた請求の範囲６項記載のシステム。
【請求項１１】
信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、
前記信号光を減衰させる光可変減衰器を前記光ファイバ伝送路の途中に設けるステップと、
前記光ファイバ伝送路の途中における光パワーを検出するステップと、
検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節するステップとを備えた方法。
【請求項１２】
前記減衰を調節するステップは、
前記検出された光パワーに関するデータを含む第１の監視信号を生成するステップと、
前記第１の監視信号を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送するステップと、
伝送された第１の監視信号に基いて前記光可変減衰器の減衰の目標値を決定するステップと、
前記目標値に関するデータを含む第２の監視信号を生成するステップと、
前記第２の監視信号を前記光可変減衰器に伝送するステップとを更に備えた請求の範囲１１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記光ファイバ伝送路は下りの光ファイバ伝送路であり、
上りの光ファイバ伝送路を提供するステップを更に備え、
前記第１及び第２の監視信号を伝送するステップは、前記第１及び第２の監視信号に従う光信号をそれぞれ前記下り及び上りの光ファイバにより伝送するステップを含む請求の範囲１２項記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の監視信号に従う光信号は前記第１の監視信号により変調された下りの信号光であり、
前記第２の監視信号に従う光信号は前記第２の監視信号により変調された上りの信号光である請求の範囲１３項記載の方法。
【請求項１５】
前記光可変減衰器の減衰を測定するステップと、
測定された減衰を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送するステップと、
前記測定された減衰に基き前記監視信号を補正するステップとを更に備えた請求の範囲１１項記載の方法。
【請求項１６】
信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記信号光を減衰させる光可変減衰器と、
前記光ファイバ伝送路の途中における光パワーを検出する手段と、
検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節する手段とを備えたシステム。
【請求項１７】
前記減衰を調節する手段は、
前記検出された光パワーに関するデータを含む第１の監視信号を生成する手段と、
前記第１の監視信号を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送する手段と、
伝送された第１の監視信号に基いて前記光可変減衰器の減衰の目標値を決定する手段と、
前記目標値に関するデータを含む第２の監視信号を生成する手段と、
前記第２の監視信号を前記光可変減衰器に伝送する手段とを更に備えた請求の範囲１６項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記光ファイバ伝送路は下りの光ファイバ伝送路であり、
上りの光ファイバ伝送路を更に備え、
前記第１及び第２の監視信号を伝送する手段は、前記第１及び第２の監視信号に従う光信号をそれぞれ前記下り及び上りの光ファイバにより伝送する手段を含む請求の範囲１７項記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の監視信号に従う光信号は前記第１の監視信号により変調された下りの信号光であり、
前記第２の監視信号に従う光信号は前記第２の監視信号により変調された上りの信号光である請求の範囲１８項記載のシステム。
【請求項２０】
前記光可変減衰器の減衰を測定する手段と、
測定された減衰を前記光ファイバ伝送路の受信端に伝送する手段と、
前記測定された減衰に基き前記監視信号を補正する手段とを更に備えたシステム。
【請求項２１】
光ファイバ伝送路が信号光をラマン増幅するように前記光ファイバ伝送路をポンピングするステップと、
前記ラマン増幅における利得傾斜を検出するステップと、
前記利得傾斜に従って前記ポンピングの程度を制御するステップとを備えた方法。
【請求項２２】
前記制御するステップは前記利得傾斜が一定になるように前記ポンピングの程度を制御する請求の範囲２１項記載の方法。
【請求項２３】
信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路が信号光をラマン増幅するように前記光ファイバ伝送路をポンピングするポンプ光源と、
前記ラマン増幅における利得傾斜を検出する手段と、
前記利得傾斜に従って前記ポンプ光源を制御する手段とを備えたシステム。
【請求項２４】
前記ポンプ光源は異なる波長を有するポンプ光を出力する２台のレーザダイオードを含み、
前記利得傾斜を検出する手段は、前記２台のレーザダイオードによる増幅帯域にそれぞれ含まれる通過帯域を有する第１及び第２の光帯域通過フィルタと、
前記第１及び第２の光帯域通過フィルタを通過した光のパワーを検出する手段とを含む請求の範囲２３項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はラマン増幅を用いた光ファイバ伝送のための方法及びシステムに関する。
背景技術
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な石英系の光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、光信号又は信号光を増幅するための光増幅器が実用に供されている。
従来知られているのは、増幅されるべき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポンピング（励起）するポンピングユニットとから構成される光増幅器である。
例えば、石英系ファイバで損失が小さい波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するために、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が開発されている。ＥＤＦＡは、光増幅媒体としてエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えている。０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μｍを含む利得帯域が得られる。
光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用することによって、多重数に応じて１本の光ファイバにおける伝送容量を増大させることができる。
このように、光増幅器を線形中継器として用いることによって、従来の再生中継器を用いる場合と比較して、中継器内における部品点数を大幅に削減して、信頼性を確保すると共に、大幅なコストダウンが可能になる。
最近では、ＥＤＦＡに代えて、更なる低雑音化及び広帯域化が可能なラマン増幅を用いた光中継器の適用が盛んに検討されている。ラマン増幅では一般的に光ファイバ伝送路として使用される光ファイバが光増幅媒体として使用され、その光ファイバにポンプ光が供給される。ラマン増幅で用いられるポンプ光源としては、ハイパワーなものが要求されるので、近年におけるレーザダイオード（ＬＤ）の高出力化及び高効率化は、ラマン増幅による光中継器の実用化を加速させるものと予想されている。また、光中継器を用いずに光ファイバ伝送路の端からポンピングを行う遠隔増幅法においても、一般的な光ファイバを光増幅媒体として使用するラマン増幅は、分布型増幅システムを提供する上で有用である。
ラマン増幅器の制御に関する従来技術としては、複数のポンプ光源の波長毎に複雑なパワー制御を行うことによりラマン増幅器の出力を制御するものが発表されている。
非特許文献１
“Ｓｉｍｐｌｅ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｒａｍａｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ  ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｂｙ  ｍｕｌｔｉ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｐｕｍｐｉｎｇ”，Ｙ．Ｅｍｏｒｉ，ｅｔ  ａｌ．，Ｔｕ．Ａ．２．２，ＥＣＯＣ２００１，２００１）。
ＷＤＭが適用される光ファイバ伝送システムに多波長のポンプ光源を用いたラマン増幅器を適用する場合、次の点を考慮する必要がある。
１．ラマン増幅においては、ポンプ光のパワー（真数）は利得（ｄＢ）にほぼ比例する。
２．ポンプ光間の相互作用が生じる。具体的には、相対的に短い波長のポンプ光によって相対的に長い波長のポンプ光が増幅される。
３．利得のばらつきが伝送路としての光ファイバの特性のばらつきに依存する。
４．ポンプ光源の出力光パワーには限界がある。
５．上り回線及び下り回線からなる伝送路である場合に、共通機能を有する部品等に関して冗長性を持たせておくことが望ましい。
６．ラマン増幅器においては、ＥＤＦＡの場合と比較して、利得飽和が浅い。
この他、長距離伝送システムの場合、システムの給電能力、中継器の熱設計、及びポンピング用のＬＤの信頼性やコスト等を考慮することが要求される。
従って、以上のことを考慮すると、更に以下のような問題が生じる。
各中継器において光出力一定制御をおこなうためには、各ポンピング光源の複雑な制御を行ったり、ポンピング系に光可変減衰器等の制御機能を有するデバイスを挿入する必要があり、構成が極めて複雑になる。
また、ポンプ光のパワーが一定になるような制御を行うと、ポンピング光源の制御は容易であるが、ファイバのばらつきによりラマン利得がばらつき、出力パワーの管理が難しくなる。
更に、上り回線及び下り回線で例えばポンプ光源に冗長性を持たせる場合、ポンプ光の制御だけでは各回線（ファイバ芯線）毎の制御が困難であるという問題もある。
発明の開示
よって、本発明の目的は、ラマン増幅を適用する際に特性の安定化が容易な光伝送のための方法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
本発明の第１の側面によると、信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、前記信号光を減衰させる光可変減衰器を前記光ファイバ伝送路の途中に設けるステップと、前記光ファイバ伝送路の受信端における光パワーを検出するステップと、検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節するステップとを備えた方法が提供される。
この方法によると、光ファイバ伝送路の受信端における光パワーの検出値に基いて光ファイバ伝送路の途中に設けられる光可変減衰器の減衰を調節するようにしているので、ラマン増幅における種々の特性が安定化され、本発明の目的が達成される。
本発明の第２の側面によると、信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記信号光を減衰させる光可変減衰器と、前記光ファイバ伝送路の受信端における光パワーを検出する手段と、検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節する手段とを備えたシステムが提供される。
本発明の第３の側面によると、信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、前記信号光を減衰させる光可変減衰器を前記光ファイバ伝送路の途中に設けるステップと、前記光ファイバ伝送路の途中における光パワーを検出するステップと、検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節するステップとを備えた方法が提供される。
本発明の第４の側面によると、信号光をラマン増幅しながら伝送する光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記信号光を減衰させる光可変減衰器と、前記光ファイバ伝送路の途中における光パワーを検出する手段と、検出された光パワーに基いて前記光可変減衰器の減衰を調節する手段とを備えたシステムが提供される。
本発明の第５の側面によると、光ファイバ伝送路が信号光をラマン増幅するように前記光ファイバ伝送路をポンピングするステップと、前記ラマン増幅における利得傾斜を検出するステップと、前記利得傾斜に従って前記ポンピングの程度を制御するステップとを備えた方法が提供される。
本発明の第６の側面によると、信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路が信号光をラマン増幅するように前記光ファイバ伝送路をポンピングするポンプ光源と、前記ラマン増幅における利得傾斜を検出する手段と、前記利得傾斜に従って前記ポンプ光源を制御する手段とを備えたシステムが提供される。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用可能な光ファイバ伝送システムのブロック図である。このシステムは、光送信局１と光受信局２との間に光ファイバ伝送路３を敷設し、光ファイバ伝送路３の途中に光ファイバ伝送路３においてラマン利得を得るための複数の光増幅のためのユニット４を設けて構成される。
光増幅のためのユニット４は、少なくとも光ファイバ伝送路３内部でラマン増幅を行うための励起光源（ポンプ光源）と、光ファイバ伝送路３で伝送される信号光に対して当該励起光を後方励起入力するための波長分割多重カプラとを有している。即ち、光増幅のためのユニット４は、光ファイバ伝送路３内部で信号光を分布的にラマン増幅するための励起を行うものである。
また、光増幅のためのユニット４は、上述の構成の他に、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）や分散シフトファイバ（ＤＳＦ）等の１．３μｍゼロ分散ファイバ（シングルモードファイバ）と比較して実効コア断面積が小さい光ファイバを光ファイバ伝送路３の途中又は終端に設け、当該実効断面積の小さいファイバを後方励起して、集中ラマン増幅を行うように構成されていてもよい。
更に、光増幅のためのユニット４は、励起光が光ファイバ伝送路３とコア実効断面積の小さいファイバの両方内を伝搬するようにして、分布ラマン増幅と集中ラマン増幅とを組み合わせて実施するように構成されていてもよい。
光送信局１は、異なる波長を有する複数の光信号を出力する複数の光送信機（Ｅ／Ｏ）１Ａと、これら複数の光信号を波長分割多重してＷＤＭ信号光を得るための合波器（光マルチプレクサ）１Ｂと、得られたＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅して光ファイバ伝送路３に出力するポストアンプ１Ｃとを含む。
光受信局２は、光ファイバ伝送路３により伝送されたＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅するプリアンプ２Ｃと、増幅されたＷＤＭ信号光を波長に応じて複数の光信号に分ける分波器（光マルチプレクサ）２Ｂと、これらの光信号を受信する複数の光受信機（Ｏ／Ｅ）２Ａとを含む。
光ファイバ伝送路３は光送信局１及び光受信局２の間を接続する複数の中継区間を有している。光送信局１から出力されたＷＤＭ信号光は、光ファイバ伝送路３を伝搬し、例えば所定の間隔で配置されている光増幅のためのユニット４により光ファイバ伝送路３で増幅されて再び次の光ファイバ伝送路３を伝搬し、それを繰り返して光受信局３まで伝送される。
図２は本発明によるシステムの第１実施形態を示すブロック図である。ここでは、光ファイバ伝送路３は下りの光ファイバ伝送路３（＃１）及び上りの光ファイバ伝送路３（＃２）を含む。また、図１に示される光送信局１及び光受信局２に対応してそれぞれ端局１０及び２０が設けられている。端局１０及び２０の各々は、光送信局及び光受信局としての機能を有している。
光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の途中には本発明で特徴的な可変光減衰器（ＶＯＡ）１２（＃１及び＃２）が設けられている。可変光減衰器（ＶＯＡ）１２（＃１及び＃２）はＶＯＡ制御器１４によりその減衰を調節される。
光ファイバ伝送路３（＃１）の受信端での光パワーを検出するために、端局２０はパワーモニタとしてのフォトディテクタ（ＰＤ）２２（＃１）を含む。フォトディテクタ２２（＃１）には、例えば、図１に示されるプリアンプ２Ｃの上流側又は下流側でモニター用の光を分岐したものが入力される。
端局２０には、フォトディテクタ２２（＃１）で検出された光パワーの検出値を与える信号が供給されるＳＶ制御器２４（＃１）が設けられている。ＳＶ制御器２４（＃１）は、検出された光パワーに関するデータを含む監視信号を生成する。監視信号は、例えば、光信号に変換されて、上りの光ファイバ伝送路３（＃２）により制御対象に送られる。より具体的には次の通りである。
この実施形態では、ＳＶ制御器２４（＃１）は、光ファイバ伝送路３（＃２）に送り出されるＷＤＭ信号光を監視信号に基き浅く強度変調することにより、ＷＤＭ信号光に監視信号を重畳する。監視信号は、光ファイバ伝送路３（＃２）から分岐されるＳＶモニタ２６（＃１）により受信され、適切なデータ処理を施されてその結果がＶＯＡ制御器１４に供給される。ＶＯＡ制御器１４は、フォトディテクタ２２（＃１）で検出された光パワーが規定値になるように可変光減衰器１２（＃１）を制御する。
ここでは、ＷＤＭ信号光に監視信号を重畳する構成を示したが、ＷＤＭ信号光に付加的な新たな波長の光を加えて、その光を監視信号で変調する構成も採用可能である。この場合には、ＳＶモニタは新たな波長の光をモニタリングする。
尚、上りの光ファイバ伝送路３（＃２）に設けられる可変光減衰器１２（＃２）に関しても同じような制御を行うために、フォトディテクタ２２（＃１）、ＳＶ制御器２４（＃１）及びＳＶモニタ２６（＃１）に対応して、それぞれフォトディテクタ２２（＃２）、ＳＶ制御器２４（＃２）及びＳＶモニタ２６（＃２）が設けられている。
この実施形態では、下りの光ファイバ伝送路３（＃１）の途中に設けられる光中継器ＯＲは一つの光増幅のためのユニット４（＃１）と下りの光ファイバ伝送路（＃２）の途中に設けられる一つの光増幅のためのユニット４（＃２）とが対として一つの光中継器ＯＲに含まれる構成のものと、前述した可変減衰器１２（＃１及び＃２）、ＶＯＡ制御器１４及びＳＶモニタ２６（＃１及び＃２）からなる利得制御調整手段を有するものがある。
ユニット４（＃１）とユニット４（＃２）は光中継器ＯＲ内で伝送路３（＃１）及び伝送路３（＃２）に対して独立に動作するものであってもよいし、後述する実施形態で詳しく説明するが、ユニット４（＃１及び＃２）の各々においては、図５に示されるように、ポンプ光源に関する冗長性を持たせるために、例えば異なる波長を有するポンプ光を出力する２つのＬＤ（レーザダイオード）３２の出力を合波器（光マルチプレクサ）３４に供給し、その出力をパワー的に２等分してそれぞれ光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）に導入するようにしても良い。尚、ＬＤ３２及び合波器３４は、図２においては、ユニット４（＃１及び＃２）に含まれるものとして、図示が省略されている。
次に、図２に示されるシステムにおける制御動作について詳細に説明する。光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）の各々により得られる利得はＬＤ３２全部の出力パワーにより調節可能であり、ユニット４（＃１及び＃２）の各々における利得の波長特性は、ＬＤ３２の出力のバランスにより調節可能である。即ち、波長が異なる複数（ここでは２つ）のポンプ光に基いて生じる利得帯域が波長軸上で異なる位置に出現することにより、各利得帯域における利得を各ポンプ光のパワーにより変化させることによって、得られる利得の波長特性が変化するものである。
ここでは、システム稼動開始に際して、ユニット４（＃１及び＃２）の各々におけるポンピング条件が一定に設定されているものとして、可変光減衰器１２（＃１及び＃２）の制御動作について説明する。ポンピング条件を一定に保つことは各光中継器内において独立に行うことができる。
例えば、システムを長期間使用していくうちに光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の損失が増大することがある。この損失の増大は敷設されている光ファイバ芯線に固有の問題であり、その値にはばらつきがある。
さらに、海底通信の場合では伝送路のケーブルが切断された際に、海底より切断されたケーブルを引き上げ、ケーブルを追加して接続する必要がある。これを割入れと言う。補修箇所が増加し割入れした伝送路が増えると、初期時より伝送路の損失が増加することになる。本実施形態では、このような光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の損失の増大は端局１０及び２０の各々において検出され、本発明に従って光可変減衰器１２（＃１及び＃２）が調節されることによって、光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の損失の変化等が補償される。
ラマン増幅における利得はおおよそ励起光波長の１００ｎｍ長波長側で発生する。従って、励起光の波長数と波長間隔とパワーを調整することにより略平坦な利得特性を広帯域に発生することができる。
一方、光可変減衰器は波長にほとんど依存することなく減衰量を可変することができる。
従って、システム設計時にラマン増幅利得を最大にし、さらに、受信側で伝送可能な範囲に減衰を与えておき、経時変化や割入れにより伝送路損失が増加した時には光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）の減衰量を少なくする制御をおこなえば受信側で目的とするパワーが安定して得られる。
又、システム設計時に光可変減衰器で最大の減衰を与えた状態で、受信側で伝送可能な状態となるようにラマン増幅利得を与える構成にすることで、光ファイバ伝送路の経時劣化及び伝送路割り入れによる損失の増大が発生した場合でも、光可変減衰器の減衰量を少なくすれば、受信側で目的とするパワーが得られる。
即ち、本発明のシステムを構成し、初期状態で光可変減衰器が有する減衰量が高い状態で、伝送路全体の調整を行い、伝送路損失にあわせて減衰量を少なくする制御を可能とする。これにより、一度ラマン増幅を行う励起光に利得平坦化のための制御を行えば、光ファイバ伝送路の損失が何らかの原因で大きくなった場合でも、波長間隔、波長、パワーの制御の必要が無くなり、システムの制御を簡素化することができる。
本実施形態は、特に分布型ラマン増幅器、即ち光ファイバ伝送路それ自体をラマン増幅における利得媒質として利用するラマン増幅器に有効である。なぜなら、分布型ラマン増幅器の飽和度は浅いため、ポンプ光のパワーを一定に制御した場合、損失の増加は中継器出力の低減にほぼ一対一で対応するためである。
また、ポンプ光のパワーに関して大きな調整が不要になるため、利得偏差の増大がなくなると共に、複雑なポンプ光パワーの制御が不要になり、中継器を簡単な構成で提供することができる。
更に、上述の実施形態から明らかなように、上り回線及び下り回線の制御を独立して行うのが簡単になる。
また、伝送路の経時劣化等による特性変動も低減することができる。例えば、経時劣化を考慮し、敷設後に定期的に端局において光パワーを測定し、そのモニタ値が規定値の範囲を満足していない場合に前述の方法により各光可変減衰器を制御することができる（以下の実施形態においても同様）。
図３は本発明によるシステムの第２実施形態を示すブロック図である。図３に於いて、図２と同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図３は図２の実施形態と対比して、ＳＶモニタ２６（＃２及び＃１）’がそれぞれ可変光減衰器１２（＃１及び＃２）の下流側に設けられている。このように、本発明方法を実施する場合には、信号光の受信レベルの高低に応じてＳＶモニタの配置位置を適宜変更することができる。
図４は本発明によるシステムの第３実施形態を示すブロック図である。ここでは、図２及び図３に示される実施形態におけるのに対して付加的な機能を有するＶＯＡ制御器２８が用いられ、これに伴って、端局１０及び２０にそれぞれ設けられるフォトディテクタ２２（＃２及び＃１）（例えば図１参照）に代えて、ＳＶモニタとしての機能をも有するフォトディテクタ３０（＃２及び＃１）が設けられている。同一の番号及び符号が付されている部分はこれまでの実施形態におけるのと同じように機能するので、その説明は省略する。
この実施形態では、下りの光ファイバ伝送路３（＃１）においては、光可変減衰器１２（＃１）の下流側及び上流側にそれぞれＳＶモニタ２６（＃２）及び２６（＃２）’が設けられており、特にＳＶモニタ２６（＃２）’は光パワーの検出も行うことができるようになっている。それにより光可変減衰器１２（＃１）の減衰が実測され、その測定結果がＶＯＡ制御器２８に供給される。ＶＯＡ制御器２８は、供給された減衰の測定値を表す信号によりＶＯＡ制御器２８の減衰を変調し、それにより減衰の測定値は端局２０に送られる。
端局２０においては、ＳＶモニタとしての機能を有するフォトディテクタ３０（＃１）がＶＯＡ制御器２８の減衰の測定値を検出し、ＳＶ制御器２４（＃１）におけるＳＶ信号を適宜補正する。このようにＳＶ信号を補正することにより、光可変減衰器１２（＃１）の減衰の制御をより正確に行うことができる。
尚、光可変減衰器１２（＃１）の減衰を実測することなく、その制御電量値等を受信端に伝送するようにしても、同様の補正を行うことができる。
上りの光ファイバ伝送路３（＃２）に関しても同様であるので、その説明は省略する。
図５は本発明によるシステムの第４実施形態を示すブロック図である。ここでは、図２の実施形態における動作に対して付加的な動作を行わせるための構成が加えられている。
一つの中継器内に配置される下り及び上り用の光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）においては、ポンプ光源に関する冗長性を持たせるために、例えば異なる波長を有するポンプ光を出力する２つのＬＤ（レーザダイオード）３２の出力を合波器（光マルチプレクサ）３４に供給し、その出力をパワー的に２等分してそれぞれユニット４（＃１及び＃２）で用いるようにしている。
この実施形態では、光ファイバ伝送路３の途中における光パワーが測定され、その測定値に基いた光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の制御が可能になっている。例えば下りの光ファイバ伝送路３（＃１）に関しては、その途中の光パワーを測定するために、あるユニット４（＃１）の下流側の分岐光路にフォトディテクタ３６（＃１）が接続されており、その測定結果に基いてポンプ光源としてのＬＤ３２が変調される。従って、端局２０において、フォトディテクタ３６（＃１）の測定結果を得ることができ、それに基き、光可変減衰器１２（＃１）を制御するための監視信号を生成することができる。
具体的な制御動作は次の通りである。下りの光ファイバ伝送路３（＃１）における中継器出力はフォトディテクタ３６（＃１）によりモニタリングされ、その結果はポンプ光の変調または監視制御信号の重畳により端局２０に送られる。端局２０では下り回線に関するシステム全体の状況が把握され、規定値を満たしていないブロックの中に配置される光可変減衰器１２（＃１）を制御信号に従って調節することにより、光ファイバ伝送路３（＃１）の減衰の変動等のシステム変動に対応することができる。ここでの変調や重畳は伝送路全体または光中継器の区間に於いて、波長に対する利得特性が発生しない様に（システムとして許容できる範囲）制御される。
従来技術による場合、光ファイバ伝送路３（＃１）の減衰がブロック毎に変動すると、当該光中継器ＯＲにおいては、ポンピング条件が変化して、利得の波長特性が変化することがある。本実施形態では、上述の制御を行うことにより、ポンピング条件を変化させることなしに、光可変減衰器１２（＃１）の減衰を調節することにより、利得の波長特性の変化に対応することができる。
また、ここでは、一つの中継器に関する制御を説明したが、複数の中継器に関して同じように制御することもできる。更に、図２の実施形態における受信端での光パワーの測定に基く制御を併用することもできる。
さらに、ユニット４（＃１），ユニット４（＃２）を有する光中継器ＯＲは励起光源を合波せずＬＤ３２からユニット４（＃１），ユニット４（＃２）に直接与える構成であっても良い。
このように、この実施形態によると、受信端だけでなく伝送路の途中での光パワーの測定値についても制御に反映させることができるので、特に多段中継を行う場合にきめ細かな制御を行うことができる。
尚、上りの光ファイバ伝送路３（＃２）に関しても同様であるので、その説明は省略する。
図６は本発明によるシステムの第５実施形態を示すブロック図である。図６に於いて先の図１から図５と同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図６では、上り及び下りの光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の途中における光パワーを検出して、端局で信号処理することなく、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の制御を中継器内部で完結させるようにしている。
具体的には、パワーモニタとしてのフォトディテクタ４０により光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の途中の光パワー、即ち、光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）の出力を測定し、それらの測定値が規定値の範囲内になるように制御器４２が光可変減衰器１２（＃１及び＃２）を制御するようにしている。図示された例では、フォトディテクタ４０は光可変減衰器１２（＃１及び＃２）のそれぞれ下流側で光パワーを測定して所謂フィードバック制御が行われているが、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）のそれぞれ上流側で光パワー測定し、フィードフォワード的に減衰の調節を行うようにしてもよい。
図７は本発明によるシステムの第６実施形態を示すブロック図である。図７に於いて先の図１から図６と同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図７では、これまでの実施形態との対比において、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の減衰だけでなく、光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）を含む中継器ＯＲでの利得も制御され、それにより光ファイバ伝送路３におけるレベルダイヤグラムがよりきめ細かく設定可能になっている。図では二つの光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）を含む光中継器ＯＲが図示されており、ポンピング条件を制御するためにＬＤ制御部４４（＃１），４４（＃２）を設けている。  このＬＤ制御部４４（＃１），４４（＃２）を設けている光中継器ＯＲは光増幅のためのユニット４（＃１），４（＃２）がある全ての光中継器ＯＲに設けても良いし、伝送路に在る光増幅のためのユニット４（＃１），４（＃２）がある一部の光中継器部分的に設けて、他の光中継器ＯＲは光増幅をするユニット４（＃１），４（＃２）は初期の設定を保持するもので有っても良い。
この実施形態では、図５に示されるＳＶ制御器３８（＃１及び＃２）に代えてＳＶ制御器としても機能するＬＤ制御器４４（＃１及び＃２）がそれぞれ用いられており、フォトディテクタ３６（＃１及び＃２）に代えてＳＶモニタとしても機能するフォトディテクタ４６（＃１及び＃２）がそれぞれ用いられている。また、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の制御に関連するＳＶモニタ２６（＃１及び＃２）及びＶＯＡ制御器２８（図４参照）が２組図示されている。
図４に示される実施形態と同様に、フォトディテクタ４６（＃１及び＃２）により検出された光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の途中における光パワーに基いて、ＬＤ制御器４４（＃１及び＃２）がポンプ光源としてのＬＤ３２に変調信号を与え、それにより、光ファイバ伝送路３（＃１及び＃２）の途中における光パワーに関するデータが端局２０及び１０に送られる。
この実施形態では、端局２０及び１０にそれぞれ設けられるＳＶ制御器２４（＃１及び＃２）からの監視信号はフォトディテクタ４６（＃１及び＃２）によってそれぞれ検出され、その検出値に基いて、光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）での利得が適切になるように、ポンプ光源としてのＬＤの駆動電流が調節される。それにより、光ファイバ伝送路３におけるレベルダイヤグラムがよりきめ細かく設定可能になる。
尚、この実施形態では、光ファイバ伝送路の受信端での光パワーの検出値に基いて光増幅器の利得を調節するようにしているが、光ファイバ伝送路の途中での光パワーの検出値に基いて光増幅器の利得が調節されてもよい。
図８は本発明によるシステムの第７実施形態を示すブロック図である。図８に於いて先の図１から図７と同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図８の実施形態では、光増幅を行うユニット４（＃１），４（＃２）と光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段が一つの光中継器ＯＲに収容されている構成を示している。
光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）での利得の制御に関しては、図７に示される実施形態と同じである。この実施形態は、ＬＤ３２が異なる複数の（ここでは２つの）波長を有するポンプ光を出力するときに、それぞれの波長に従って得られるラマン増幅帯域での光パワー（従って利得）に基いて光可変減衰器１２（＃１及び＃２）が制御されている点で特徴付けられる。
下りの光ファイバ伝送路３（＃１）の伝搬光の一部が光カプラ（ＣＰＬ）４８によりパワー的に２等分され、それぞれ光帯域通過フィルタ（＃１及び＃２）に入力される。光帯域通過フィルタ５０（＃１）及び５２（＃１）は二つのポンプ光源（ＬＤ３２）によりユニット４（＃１）により生じるラマン増幅帯域に含まれる通過帯域をそれぞれ有している。光帯域通過フィルタ（＃１及び＃２）からの光はそれぞれＳＶモニタとしても機能するフォトディテクタ５４（＃１）及び５６（＃１）に供給され、それらの出力はＳＶ制御器としても機能するＶＯＡ制御器５８に入力される。
ＶＯＡ制御器５８は、フォトディテクタ５４（＃１）及び５６（＃１）の出力の偏差に応じて、二つのポンプ光源のパワーバランスを補正するための制御が可能になるように、当該偏差に関するデータを端局２０に伝送すべく光可変減衰器１２（＃１）の減衰を変調する。
例えば、フィルタ５０（＃１）通過後の光パワーがフィルタ５２（＃１）通過後の光パワーよりも大きい場合には、その光可変減衰器１２（＃１及び＃２）を含む中継ブロック内にある中継器において、フィルタ５０（＃１）に対応するＬＤ３２のパワーを下げると共にフィルタ５２（＃１）に対応するＬＤ３２のパワーを上げることにより、利得偏差を低減することができる。更に、その調節の際に生じる可能性のある平均パワーのずれを光可変減衰器１２（＃１）により補償することにより、システム全体のパワーレベルダイヤグラムのばらつきを低減することができる。
光可変減衰器１２（＃１）の減衰の調節に際してフォトディテクタ５４（＃１及び５６（＃１）が監視信号を受信する場合、ラマン増幅帯域ごとに光帯域通過フィルタ５０（＃１）及び５２（＃１）が設けられているので、監視信号の受信感度が高まる。
上りの光ファイバ伝送路３（＃２）に関しても同様に光カプラ（ＣＰＬ）４８、光帯域通過フィルタ５０（＃２）及び５２（＃２）及びフォトディテクタ５４（＃２）及び５６（＃２）が設けられており、それらの動作の説明は省略する。
本実施形態では光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と光光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段とが同じ光中継器ＯＲに設けられた例を説明したが、図７のように図８の光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と図８の構成の利得制御調整手段を別の光中継器ＯＲに収容してもよい。
図９は本発明によるシステムの第８実施形態を示すブロック図である。図９に於いて先の図１から図８と同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図９の実施形態では、光増幅を行うユニット４（＃１），４（＃２）と光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段が一つの光中継器ＯＲに収容されている構成を示している。
図８に示される実施形態と図９に示される実施形態とを比較すると、図８に示される光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）での利得の偏差の検出を光可変減衰器１２（＃１及び＃２）に関連して検出しているのと対比して、この図９の実施形態では、その検出をユニット４（＃１及び＃２）に関連して直接行うようにしている。
そのために、この実施形態では、図８に示される光カプラ（ＣＰＬ）４８（＃１）、光帯域通過フィルタ５０（＃１）及び５２（＃１）及びフォトディテクタ５４（＃１）及び５６（＃１）にそれぞれ対応して、光カプラ（ＣＰＬ）６２（＃１）、光帯域通過フィルタ６４（＃１）及び６６（＃１）及びフォトディテクタ６８（＃１）及び７０（＃１）が設けられており、また、光カプラ（ＣＰＬ）４８（＃２）、光帯域通過フィルタ５０（＃２）及び５２（＃２）及びフォトディテクタ５４（＃２）及び５６（＃２）にそれぞれ対応して、光カプラ（ＣＰＬ）６２（＃２）、光帯域通過フィルタ６４（＃２）及び６６（＃２）及びフォトディテクタ６８（＃２）及び７０（＃２）が設けられている。
更に、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の制御のために、図７に示されるＳＶモニタ２６（＃１及び＃２）に代えてそれぞれＳＶモニタとしても機能するフォトディテクタ６０（＃１及び＃２）が設けられている。
例えば、フィルタ６４（＃１）通過後の光パワーがフィルタ６４（＃２）通過後の光パワーよりも大きい場合には、フィルタ６４（＃１）に対応するＬＤ３２のパワーが小さくなると共にフィルタ６４（＃２）に対応するＬＤ３２のパワーが大きくなるようにＬＤ制御器４４（＃１）が機能し、利得偏差を低減することができる。更に、その制御に際して生じる可能性のある平均パワーのずれを光可変減衰器１２（＃１）により補償することにより、システム全体のパワーレベルダイヤグラムのばらつきを低減することができる。
尚、上りの光ファイバ伝送路３（＃２）に関連する制御も同様にして行うことができる。
この実施形態によると、光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）での利得偏差に関して例えばフィードバック制御を簡単に行うことができるので、利得偏差に関するデータを端局に伝送して制御を行う場合と比較して、システムの構成を簡単にすることができる。
本実施形態では光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と光光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段とが同じ光中継器ＯＲに設けられた例を説明したが、図７のように図９の光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と図９の構成の利得制御調整手段を別の光中継器ＯＲに収容してもよい。
図１０は本発明によるシステムの第９実施形態を示すブロック図である。ここでは、図７のシステムと同様のものにおいて、ポンプ光源のうち一つのＬＤ３２Ａが故障した場合が示されている。
図１０に於いて先の図７同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図１０に於いては、ＬＤ３２Ａが故障したことが種々のモニタ値から判断された場合、例えば、その故障したＬＤ３２Ａが含まれる中継器以外の中継器において、同じ波長のポンプ光を出力するＬＤの駆動電流が増大させられる。これにより、当該光増幅器の利得及び利得偏差がＬＤ３２Ａの故障により変化することの影響を最小限に抑えることができる。また、その故障したＬＤ３２Ａの近傍に配置される光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の減衰を調節して光パワーのレベルダイヤグラムを容易に規定の範囲内にすることができる。
図１１は本発明によるシステムの第１０実施形態を示すブロック図である。
ここでは、図７のシステムと同様のものにおいて、光ファイバ伝送路３の途中に割り入れ用ファイバ３Ａが挿入された場合が示されている。割り入れ用ファイバ３Ａは断線に際してその復旧作業により不可避的に生じる部分であり、その存在により光ファイバ伝送路３の損失が変化することになる。
図１１に於いて先の図７同一部材は同一番号及び符号で示し、その説明を省略する。
図１０に於いては、割り入れ用ファイバ３Ａが挿入されたことが種々のモニタ値あるいは連絡から判断された場合、例えば、その割り入れ用ファイバ３Ａの近傍の中継器において、ポンプ光源の駆動電流が増大させられる。これにより、当該光増幅器の利得及び利得偏差が割り入れ用ファイバ３Ａの挿入により変化することの影響を最小限に抑えることができる。また、その割り入れ用ファイバ３Ａの近傍に配置される光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の減衰を調節して光パワーのレベルダイヤグラムを容易に規定の範囲内にすることができる。
図１２は本発明によるシステムの第１１実施形態を示すブロック図である。図１２の実施形態では、光増幅を行うユニット４（＃１），４（＃２）と光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段が一つの光中継器ＯＲに収容されている構成を示している。
図１２では、図８の実施形態に種々の機能が付加されている。具体的には、光可変減衰器１２（＃１及び＃２）の制御電流をそれぞれモニタリングするためにＶＯＡ電流モニタ７４（＃１及び＃２）が設けられている。ＶＯＡ電流モニタ７４（＃１及び＃２）の出力はＶＯＡ制御器５８に供給される。
また、ポンプ光源としてのＬＤ３２のモニタリングのために、ＬＤ３２の駆動電流や出力パワーを測定するＬＤ電流／出力光パワーモニタ７２（＃１及び＃２）が設けられている。ＬＤ電流／出力光パワーモニタ７２（＃１及び＃２）の出力はそれぞれＬＤ制御器４４（＃１及び＃２）に供給される。
更に、付加的な制御を可能にするために、図９に示されるフォトディテクタ６０（＃１及び＃２）が設けられている。フォトディテクタ６０（＃１及び＃２）の出力はＶＯＡ制御器５８に供給される。
この実施形態によると、光増幅器におけるポンプ光源の状態や光可変減衰器の駆動電流の実測値等に基き監視信号や制御を補正することができるので、より正確な制御が可能になる。
尚、以上説明した実施形態では、ポンプ光の変調による監視制御を行うようにしているが、主信号への監視信号の重畳による監視制御その他の監視制御を採用してもよい。
本実施形態では光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と光光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段とが同じ光中継器ＯＲに設けられた例を説明したが、図７のように図１２の光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と図１２の構成の利得制御調整手段を別の光中継器ＯＲに収容してもよい。
図２，図３，図４，図５，図６，図７，図１０，図１１の実形態では光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と光光可変減衰器１２（＃１），１２（＃２）を主とする利得制御調整手段とが異なる光中継器ＯＲに設けられた例を説明したが、図８，図９及び図１２のように光増幅のためのユニット４（＃１及び＃２）と構成の利得制御調整手段を同じ光中継器ＯＲに収容してもよい。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明によると、ラマン増幅を適用する際に特性の安定化が容易な光伝送のための方法及び装置の提供が可能になるという効果が生じる。本発明の望ましい実施形態により得られる効果は以上説明したとおりである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明を適用可能な光ファイバ伝送システムのブロック図である。
図２は本発明によるシステムの第１実施形態を示すブロック図である。
図３は本発明によるシステムの第２実施形態を示すブロック図である。
図４は本発明によるシステムの第３実施形態を示すブロック図である。
図５は本発明によるシステムの第４実施形態を示すブロック図である。
図６は本発明によるシステムの第５実施形態を示すブロック図である。
図７は本発明によるシステムの第６実施形態を示すブロック図である。
図８は本発明によるシステムの第７実施形態を示すブロック図である。
図９は本発明によるシステムの第８実施形態を示すブロック図である。
図１０は本発明によるシステムの第９実施形態を示すブロック図である。
図１１は本発明によるシステムの第１０実施形態を示すブロック図である。
図１２は本発明によるシステムの第１１実施形態を示すブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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2003079584.tif 000016
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