(57)【要約】【課題】ラマン増幅中継器内の励起光源を比較的少数で構成しても利得スペクトルの平坦化を達成することのできる光増幅中継伝送システムを得ること。【解決手段】光増幅中継伝送システム２００は、その利得制御区間２０４に複数段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４と利得制御機能を備えた第２の光増幅中継器２０３とを配置した構成となっている。それぞれの光増幅中継器２０２１〜２０２４、２０３は互いに異なった波長の励起光を出力してラマン増幅用光ファイバ２０５１〜２０５５のうちの対応するものを後方励起することができる。これにより、利得制御区間２０４全体としては多くの波長の励起光を使用することになり、利得スペクトルを平坦化できる。第２の光増幅中継器２０３は第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４の一部に障害が発生した場合等でスペクトル特性が劣化したときこれを補償する制御を行う。【選択図】  図１
2004242114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なった利得スペクトルを実現する励起波長スペクトルの励起光をそれぞれ出力する複数の中継器がラマン増幅用の光ファイバ伝送路の所定の利得制御区間に配置されていることを特徴とする光増幅中継伝送システム。
【請求項２】
前記利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間をほぼ等分に分割したそれぞれの区間であることを特徴とする請求項１記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項３】
前記利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間の少なくとも一部の区間であることを特徴とする請求項１記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項４】
前記利得制御区間の１区間内のそれぞれ異なった励起波長スペクトルの総和の励起波長スペクトルを用いたラマン増幅による総合利得スペクトルは、個々の中継器の励起波長スペクトルを単独で用いたラマン増幅による利得スペクトルよりもスペクトルが平坦となるように各中継器の励起波長スペクトルが選択されていることを特徴とする請求項１記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項５】
前記利得制御区間内の中継器を構成する励起光源のいずれかに障害が発生したかを検出する光源障害監視手段と、この光源障害監視手段によって励起光源のいずれかに障害が発生したことが検出されたときその障害による利得スペクトルの劣化を補償する利得スペクトル補償手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項６】
それぞれの中継器は、互いに同一波長の励起光を対で出力する少なくとも１対の偏波励起光源と、対の偏波励起光源同士の励起光を偏波合成する偏波合成手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項７】
前記１対の偏波励起光源の一方に励起光の出力についての障害が発生したとき他方の偏波励起光源の出力の変動でこれを補償させる利得スペクトル補償手段を具備することを特徴とする請求項６記載の光増幅中継伝送システム。
【請求項８】
光ファイバ伝送路に間隔を置いて配置され励起光源から出力される励起光をラマン増幅用光ファイバに供給する複数の光増幅中継器と、
これらの光増幅中継器を経た信号光を入力して全信号光の伝送に必要な周波数帯域の利得特性を判別する利得特性判別手段と、この利得特性判別手段の判別結果から所定の利得特性が達成されていないとき前記複数の光増幅中継器のうちこの利得特性を達成するのに必要な励起光を出力する励起光源を有する光増幅中継器に対してその出力の調整を指示する出力調整指示手段とを備えた利得制御器
とを具備することを特徴とする光増幅中継伝送システム。
【請求項９】
光ファイバ伝送路に間隔を置いて配置され励起光源から出力される励起光をラマン増幅用光ファイバに供給する複数の光増幅中継器と、
これらの光増幅中継器を経た信号光を入力して全信号光の伝送に必要な周波数帯域の利得特性を判別する利得特性判別手段と、互いに異なった波長の励起光を出力する複数の励起光源と、前記利得特性判別手段の判別結果から所定の利得特性が達成されていないとき前記複数の励起光源のうちこの利得特性を達成するのに必要な励起光を出力するものに対してその出力の調整を指示する出力調整指示手段とを備えた利得制御器
とを具備することを特徴とする光増幅中継伝送システム。
【請求項１０】
それぞれの光増幅中継器は光ファイバ伝送路を伝送されてきた主信号を中継器内部に入力すると共に前記複数の励起光源の励起光を前記光ファイバ伝送路に主信号の伝送される方向と逆方向に送出する光サーキュレータを具備することを特徴とする請求項８または請求項９記載の光増幅中継伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光増幅中継伝送システムに係わり、特にラマン増幅器を使用して波長多重された信号光を伝送する光増幅中継伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットを始めとした各種通信需要の増大に伴って、伝送容量を飛躍的に増大させるＷＤＭ（波長多重光伝送方式）が普及している。従来からエルビウムドープファイバを使用して信号光を多重化させる技術が存在している。しかしながらエルビウムドープファイバを使用した光ファイバ増幅では限られた波長帯域を使用することになり、広帯域化や高速化が十分でないという問題がある。そこで、ラマン増幅を使用した光増幅中継伝送システムが注目されている。ラマン増幅を使用した光増幅中継伝送システムでは、最大１００ｎｍ（ナノメータ）にもわたる広い波長域を一括増幅することが可能であり、また、Ｓバンド帯（１４６０−１５３０ｎｍ）の信号光の増幅を行うことができる。更に多波長励起光源を使用することで、広帯域で平坦な利得を得ることが可能になる。
【０００３】
図２２は、従来提案された光増幅中継伝送システムの構成を表わしたものである。光増幅中継伝送システム１００は、伝送路の損失を補償するために、第１〜第ｎのラマン増幅中継器１０１１〜１０１ｎを信号光の伝送方向１０２に沿って間隔を置いて順に配置している。ラマン増幅用光ファイバ１０３１〜１０３ｎは、それぞれ第１〜第ｎのラマン増幅中継器１０１１〜１０１ｎの対応するものに対して送信元に近い側に配置されており、それぞれ後方励起方式でラマン増幅用励起光を供給されて信号光の増幅を行うようになっている。
【０００４】
第１〜第ｎのラマン増幅中継器１０１１〜１０１ｎは同一の構成となっているので、図２２では第１のラマン増幅中継器１０１１の構成のみを具体的に表わしている。すなわち、第１のラマン増幅中継器１０１１は、励起レーザの制御を行う励起レーザ制御部１１１と、この励起レーザ制御部１１１によってそれぞれ励起状態を制御される第１〜第４のレーザダイオード（ＬＤ）１１２１〜１１２４と、このうちの第１および第２のレーザダイオード１１２１、１１２２から出力される第１および第２の波長のラマン増幅用励起光１１３１、１１３２を合波して第１のラマン増幅用励起光１１４１として出力する第１の光カプラ１１５と、第３および第４のレーザダイオード１１２３、１１２４から出力される第３および第４の波長のラマン増幅用励起光１１３３、１１３４を合波して第２のラマン増幅用励起光１１４２として出力する第２の光カプラ１１６と、これら第１および第２の光カプラ１１５、１１６から出力される第１および第２のラマン増幅用励起光１１４１、１１４２をラマン増幅用光ファイバ１０３１に後方励起方式で供給するための第３の光カプラ１１７とによって構成されている。
【０００５】
この図２２に示した光増幅中継伝送路では、同図で第１〜第ｎのラマン増幅中継器１０１１〜１０１ｎを順に経るように信号光が伝送されていき、このとき光ファイバ内で生じる信号光の損失をその都度、補償するためにラマン増幅用光ファイバ１０３１〜１０３ｎによる信号光の増幅が行われるようになっている。それぞれのラマン増幅中継器１０１１〜１０１ｎで複数（この例では４つ）のレーザダイオード１１２１〜１１２４が用意されているのは、１つの中継器内で互いに異なった波長のラマン増幅用励起光１１４１〜１１４４を用いることで、ラマン増幅の利得スペクトルの平坦化をこれらの中継器自体で図るためである。
【０００６】
図２３は、複数のラマン励起波長を使用することで利得スペクトルの平坦化を図ることができることを２つのラマン励起波長の場合を例に挙げて説明するためのものである。同図（ａ）は第１の波長λ１の第１の励起光１２１１とこれによるラマン増幅用光ファイバ１０３（図２２参照）による第１の利得スペクトル１２２１を示している。同図（ｂ）は、第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の励起光１２１２とこれによるラマン増幅用光ファイバ１０３による第２の利得スペクトル１２２２を示している。同図（ｃ）は、第１および第２の励起光１２１１、１２１２を同時にラマン増幅用光ファイバ１０３に供給して励起させた場合の利得スペクトル１２２３を示している。利得スペクトル１２２３は、互いに波長の異なる位置でピークを有する第１および第２の利得スペクトル１２２１、１２２２を合成したものとなるので、適切な利得スペクトルの励起光を組み合わせることで単独の励起光の利得スペクトルよりも利得が平坦化する。この図２３では２種類の励起光１２１１、１２１２を使用したが、図２２に示した４種類のラマン増幅用励起光１１４１〜１１４４のように更に多くのラマン増幅用励起光を組み合わせて使用することで利得スペクトルの更なる平坦化を図ることができる。
【０００７】
このように多くのラマン増幅用励起光を使用すると、ラマン増幅に一般的に必要とされる高出力の励起光パワーを実現できるだけでなく、励起光源の一部に障害が発生した場合にも利得スペクトルの大幅な劣化や励起光パワーの大幅な減少を避けることができ、光増幅中継伝送システムの信頼性を保つことができる（たとえば特許文献１、特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−４０４９５号公報（第００３５段落、図２、図５）
【特許文献２】
特開２００２−４０４９６号公報（第００３８段落、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、たとえば海底中継システムでは、長距離区間を大容量データを波長多重伝送する必要があり、ラマン増幅器を使用した光増幅中継伝送システムに多くの期待が寄せられている。ところがラマン増幅には比較的高い励起光パワーを必要とするため、海底中継システム等の幾つかの利用分野の光増幅中継伝送システムでは、消費電力の制約からそれぞれのラマン増幅中継器に搭載可能な励起光源の数が制限される。したがって、限られた数の励起光源を使用することを前提として利得スペクトルの平坦化をどのように実現するかが大きな課題となっていた。特に伝送距離が長い場合には、より多くのラマン増幅中継器を伝送路中に使用することになるので、個々のラマン増幅中継器による利得スペクトルの不均一さが次第に増幅されて、末端の伝送路等で利得の小さな波長の信号光の受信にエラーが発生する等の不都合が発生するおそれがあった。また、消費電力の観点からそれぞれのラマン増幅中継器に比較的少数の励起光源を使用する状況の下では、励起光源の一部に出力低下等の障害が発生した場合には、利得スペクトルの形状の平坦さが失われるだけでなく、一部の波長領域で信号光の受信レベルが基準レベル以下となり、同様に信号光の受信時にエラーが発生する場合があった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、ラマン増幅中継器内の励起光源を比較的少数で構成しても利得スペクトルの平坦化を達成することのできる光増幅中継伝送システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、励起光源を比較的少数で構成するラマン増幅中継器内の励起光源の一部に障害が発生したような場合にも、信号光の受信時のエラーを回避できるようにした光増幅中継伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光増幅中継伝送システムでは、互いに異なった利得スペクトルを実現する励起波長スペクトルの励起光をそれぞれ出力する複数の中継器がラマン増幅用の光ファイバ伝送路の所定の利得制御区間に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
すなわち請求項１記載の発明では、信号光を伝送する光ファイバ伝送路に利得制御区間という利得制御のための区間を設け、この区間内の中継器がそれぞれ互いに異なった利得スペクトルを実現する励起波長スペクトルの励起光を出力することにしている。このように利得制御区間という単位で複数の波長を持ち合ってラマン増幅を行うことにしたので、１つの中継器から出力する励起光の波長の数を複数倍した波長でラマン増幅が可能になり、利得スペクトルの平坦化に大きく寄与することになる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の光増幅中継伝送システムで、利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間をほぼ等分に分割したそれぞれの区間であることを特徴としている。
【００１４】
すなわち請求項２記載の発明では、利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間をほぼ等分に分割したそれぞれの区間としている。利得制御区間が繰り返し連続するので、信号光は常に良好な状態で伝送されていくことになる。なお、利得制御区間の中継器の構成は常に同一のものである必要はない。たとえば端局の近くでは１つの利得制御区間が短くなり、中継器の数もこれに応じて少なくなってもよい。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の光増幅中継伝送システムで、利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間の少なくとも一部の区間であることを特徴としている。
【００１６】
すなわち請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明と異なり、光ファイバ伝送路の全区間がすべて利得制御区間で構成されない場合を示している。たとえば光ファイバ伝送路を利得制御区間で順に区切っていったときあまりの区間が生じたときには、その区間は通常の中継器を配置することが可能である。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の光増幅中継伝送システムで、利得制御区間の１区間内のそれぞれ異なった励起波長スペクトルの総和の励起波長スペクトルを用いたラマン増幅による総合利得スペクトルは、個々の中継器の励起波長スペクトルを単独で用いたラマン増幅による利得スペクトルよりもスペクトルが平坦となるように各中継器の励起波長スペクトルが選択されていることを特徴としている。
【００１８】
すなわち請求項４記載の発明では、各中継器の励起波長スペクトルの選択に関するもので、それぞれの中継器の励起光はラマン増幅による総合利得スペクトルを平坦にするように予め計画的に割り振られている場合を示している。これにより、利得制御区間での総合利得スペクトルの平坦化を効率的に図ることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項１記載の光増幅中継伝送システムが、（イ）利得制御区間内の中継器を構成する励起光源のいずれかに障害が発生したかを検出する光源障害監視手段と、（ロ）この光源障害監視手段によって励起光源のいずれかに障害が発生したことが検出されたときその障害による利得スペクトルの劣化を補償する利得スペクトル補償手段とを具備することを特徴としている。
【００２０】
すなわち請求項５記載の発明では、利得制御区間内の中継器を構成する励起光源のいずれかに障害が発生した場合の対策に関するものであり、光源障害監視手段がこのような障害を検出すると利得スペクトル補償手段がその障害による利得スペクトルの劣化を補償するようにしている。具体的には同一または近似した予備用の励起光源を用いて障害を生じさせた励起光源の代用とする等である。
【００２１】
請求項６記載の発明では、請求項１記載の光増幅中継伝送システムで、それぞれの中継器は、（イ）互いに同一波長の励起光を対で出力する少なくとも１対の偏波励起光源と、（ロ）対の偏波励起光源同士の励起光を偏波合成する偏波合成手段とを具備することを特徴としている。
【００２２】
すなわち請求項６記載の発明では、中継器に１対の偏波励起光源を使用し、偏波合成手段で偏波合成を行うことで励起光の光パワーを他の場合よりも増大させることができるだけでなく励起光源の一方の障害時にも同一の波長の励起光を存続させることができる。
【００２３】
請求項７記載の発明では、請求項６記載の光増幅中継伝送システムで、１対の偏波励起光源の一方に励起光の出力についての障害が発生したとき他方の偏波励起光源の出力の変動でこれを補償させる利得スペクトル補償手段を具備することを特徴としている。
【００２４】
すなわち請求項７記載の発明では、この利得スペクトル補償手段を用いることで対の励起光源における障害の生じなかった励起光源の方の出力を増大させることによって利得スペクトルの劣化を防止したり最小限とすることができる。
【００２５】
請求項８記載の発明では、（イ）光ファイバ伝送路に間隔を置いて配置され励起光源から出力される励起光をラマン増幅用光ファイバに供給する複数の光増幅中継器と、（ロ）これらの光増幅中継器を経た信号光を入力して全信号光の伝送に必要な周波数帯域の利得特性を判別する利得特性判別手段と、この利得特性判別手段の判別結果から所定の利得特性が達成されていないとき前記した複数の光増幅中継器のうちこの利得特性を達成するのに必要な励起光を出力する励起光源を有する光増幅中継器に対してその出力の調整を指示する出力調整指示手段とを備えた利得制御器とを光増幅中継伝送システムに具備させる。
【００２６】
すなわち請求項８記載の発明では、光ファイバ伝送路に複数の光増幅中継器と、これらを監視して制御する利得制御器を配置する。そして利得制御器は、これらの光増幅中継器を経た信号光を利得特性判別手段に入力して全信号光が伝送される周波数帯域の利得特性を判別する。そして、利得特性判別手段が何らかの原因で所定の利得特性が達成されていないと判別したときには出力調整指示手段がその所定の利得特性を達成するのに必要な励起光を出力する励起光源を有する光増幅中継器に対してその出力の調整を指示することにしている。これにより、複数の光増幅中継器を用いた光増幅中継伝送システムで一部の励起光源等に障害が発生しても全体的な利得スペクトルの補償が可能になる。
【００２７】
請求項９記載の発明では、（イ）光ファイバ伝送路に間隔を置いて配置され励起光源から出力される励起光をラマン増幅用光ファイバに供給する複数の光増幅中継器と、（ロ）これらの光増幅中継器を経た信号光を入力して全信号光の伝送に必要な周波数帯域の利得特性を判別する利得特性判別手段と、互いに異なった波長の励起光を出力する複数の励起光源と、利得特性判別手段の判別結果から所定の利得特性が達成されていないとき前記した複数の励起光源のうちこの利得特性を達成するのに必要な励起光を出力するものに対してその出力の調整を指示する出力調整指示手段とを備えた利得制御器とを光増幅中継伝送システムに具備させる。
【００２８】
すなわち請求項９記載の発明では、光ファイバ伝送路に複数の光増幅中継器と、これらを監視すると共に利得の補償を行う利得制御器を配置する。利得制御器は、これらの光増幅中継器を経た信号光を利得特性判別手段に入力して全信号光が伝送される周波数帯域の利得特性を判別する。そして、利得特性判別手段が何らかの原因で所定の利得特性が達成されていないと判別したときには、出力調整指示手段がこの利得制御器自体に備えられた複数の励起光源のうち所定の利得特性を達成するのに必要な励起光を出力するものに対してその出力の調整を指示することにしている。これにより、それぞれの光増幅中継器を制御することなく利得制御器自体で利得スペクトルの補償を行うことができ、各光増幅中継器の回路構成を複雑にすることなく利得スペクトルの制御が可能になる。
【００２９】
請求項１０記載の発明では、請求項８または請求項９記載の光増幅中継伝送システムで、それぞれの光増幅中継器は光ファイバ伝送路を伝送されてきた主信号を中継器内部に入力すると共に前記した複数の励起光源の励起光を光ファイバ伝送路に主信号の伝送される方向と逆方向に送出する光サーキュレータを具備することを特徴としている。
【００３０】
すなわち請求項１０記載の発明では、光サーキュレータを各中継器に備えることで信号光の入力と後方励起のための励起光をラマン増幅用光ファイバへ供給する制御を簡単に行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
【００３２】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００３３】
＜第１の実施例＞
図１は本発明の第１の実施例における光増幅中継伝送システムの要部を表わしたものである。この光増幅中継伝送システム２００は多重化された信号光を双方向に通信するようになっているが、ここでは矢印で示す往路方向２０１に信号光を伝送する部分のみを表わしている。この光増幅中継伝送システム２００は、伝送路の損失を補償するためのラマン増幅を行う第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４と、これらよりも後方側（伝送路の終端に近い側）に位置し、それ自体が利得制御機能を備えた第２の光増幅中継器２０３とを１つの利得制御区間２０４に一列に配置したもので、全伝送路を通じてこれら利得制御区間２０４が順次繰り返される構成となっている。１つの利得制御区間２０４におけるこれら第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４および第２の光増幅中継器２０３の前方側（伝送路の始端に近い側）には、それぞれラマン増幅用光ファイバ２０５１〜２０５５のうちの対応するものが配置されている。
【００３４】
なお、利得制御区間２０４は伝送路の始端と終端を結ぶ伝送路をこのように分割した形で複数配置される必要はなく、伝送路の特定区間のみに配置されていてもよい。もちろん、その特定区間には利得制御区間２０４が１つだけ存在してもよいし、複数繰り返し配置されていてもよい。
【００３５】
本実施例の光増幅中継伝送システム２００では、それぞれの利得制御区間２０４内の第２の光増幅中継器２０３がラマン増幅の利得スペクトルの平坦度をチェックするようになっている。そして利得制御区間２０４内あるいはその手前の区間を含めた区間でラマン増幅の利得スペクトルの平坦度を害する状況が発生した場合には、第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４に対して制御信号を伝送して、後方励起における対応するラマン増幅用光ファイバ２０５１〜２０５５に対する励起光の送出を制御して利得スペクトルの平坦化を図るようになっている。
【００３６】
図２は、この実施例における第１の光増幅中継器の往路側の構成部分を表わしたものである。復路側にはこれと同じ回路部分が存在しているが、その説明は省略する。第１段の第１の光増幅中継器２０２１は、それぞれ異なった波長λ１１〜λ１４のラマン増幅用励起光を出力する第１〜第４の励起光源２１１〜２１４を備えている。これら第１〜第４の励起光源２１１〜２１４は、ラマン増幅用励起光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）によって構成されている。この図２では第１段の第１の光増幅中継器２０２１の往路側の構成を具体的に表わしているが、他の第２段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２２〜２０２４の構成も基本的に同一であるので、これらの図示および説明は省略する。ただし、第２段の第１の光増幅中継器２０２２では、第１〜第４の励起光源２１１〜２１４は波長λ２１〜λ２４のラマン増幅用励起光を出力するものとする。以下同様に第３段の第１の光増幅中継器２０２３では、第１〜第４の励起光源２１１〜２１４は波長λ３１〜λ３４のラマン増幅用励起光を出力し、第４段の第１の光増幅中継器２０２４では、第１〜第４の励起光源２１１〜２１４は波長λ４１〜λ４４のラマン増幅用励起光を出力するものとする。
【００３７】
第１および第２の励起光源２１１、２１２の出力側には、第１のカプラ２１５が配置されており、波長λ１１および波長λ１２の励起光を合成する。同様に第３および第４の励起光源２１３、２１４の出力側には、第２のカプラ２１６が配置されており、波長λ１３および波長λ１４の励起光を合成する。更に第１および第２のカプラ２１５、２１６の出力側にはＷＤＭ（波長多重光伝送方式）カプラ２１７が配置されており、これら異なった波長のラマン増幅用励起光波長λ１１〜λ１４を合成した励起光２１８を光サーキュレータ２１９を経て、図１に示したラマン増幅用光ファイバ２０５１に後方励起方式で供給するようになっている。
【００３８】
一方、図１に示したこのラマン増幅用光ファイバ２０５１から第１段の第１の光増幅中継器２０２１に送られてきた信号光２２１の方は、光サーキュレータ２１９から次のラマン増幅用光ファイバ２０５２（図１参照）に至る光ファイバ伝送路２２２へと進行する。
【００３９】
第１段の第１の光増幅中継器２０２１内には、後方励起のための励起光２１８の出力を制御する励起レーザ制御部２２５が設けられている。励起レーザ制御部２２５内のモニタ情報受信部２２６は、図１に示した第２の光増幅中継器２０３から往路方向２０１と逆の復路方向から信号光２２３を分岐してフィルタ２２７に入力し、モニタ情報２２８の波長成分を抽出する。フォトダイオード（ＰＤ）２２９はこれを受光して受光出力２３１をモニタ情報受信部２２６に入力する。モニタ情報受信部２２６はこれにより第２の光増幅中継器２０３から送られてきたモニタ情報２２４を再生することができる。
【００４０】
励起レーザ制御部２２５内の制御信号生成部２３２は再生したモニタ情報２２４から第１段の第１の光増幅中継器２０２１内に収容されている第１〜第４の励起光源２１１〜２１４に関する制御情報を取り出す。そして、これらを個別に制御する制御信号２３３を生成してＬＤ（レーザダイオード）ドライバ２３４に供給するようになっている。ＬＤドライバ２３４は、これを基にして第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の駆動を制御することになる。制御の詳細は後に説明する。
【００４１】
図３は、本実施例の光増幅中継伝送システムにおけるモニタ情報の伝達の様子を説明するためのものである。本実施例の光増幅中継伝送システム２００では、往路用の光ファイバ２３５で往路の信号光（主信号）を伝達し、復路用の光ファイバ２３６で復路用の信号光（主信号）を伝達する。図２に示したように光サーキュレータ２１９は光ファイバ伝送路２２２を逆戻りする方向に進行する光をブロックする。このため、次の図４で詳細を説明する第２の光増幅中継器２０３では復路用の光ファイバ２３６で往路側の信号光（主信号）の利得スペクトルを補償するためのモニタ情報２２８を流すことになる。
【００４２】
このモニタ情報２２８は主信号と一緒に信号光２２３として復路用の光ファイバ２３６を伝送され、図２に示した信号光２２３としてフィルタ２２７に入力され、モニタ情報２２８の波長成分が抽出されることになる。図２に示した光ファイバ伝送路２２２には往路を伝送される信号光２２１を分岐する分岐路２２２Ａが設けられている。これは図示しない復路側のモニタ情報を取得して、図示しないフィルタを介して復路側の励起レーザ制御部内のモニタ情報受信部で受信するためのものである。
【００４３】
図４は、図１に示した第２の光増幅中継器の往路側の構成の概要を表わしたものである。復路側にはこれと同じ回路部分が存在しているが、その説明は省略する。第２の光増幅中継器２０３はラマン増幅用励起光を出力する第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を備えている。これら第５〜第８の励起光源２４１〜２４４は、それぞれ異なった波長λ５〜λ８のラマン増幅用励起光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）によって構成されている。
【００４４】
第５および第６の励起光源２４１、２４２の出力側には、第１のカプラ２４５が配置されており、波長λ５および波長λ６の励起光を合成する。同様に第７および第８の励起光源２４３、２４４の出力側には、第２のカプラ２４６が配置されており、波長λ７および波長λ８の励起光を合成する。更に第１および第２のカプラ２４５、２４６の出力側にはＷＤＭカプラ２４７が配置されており、ここから出力される励起光は往路用の光サーキュレータ２５２を経て、図１に示したラマン増幅用光ファイバ２０５５に後方励起方式で供給されるようになっている。なお、往路用の光サーキュレータ２５２に送られる励起光には、復路用のモニタ情報も重畳されている。
【００４５】
ところで、図１に示したラマン増幅用光ファイバ２０５５から第２の光増幅中継器２０３に送られてきた往路側の信号光２２１の方は、光サーキュレータ２５２から次のラマン増幅用光ファイバ２０７（図１参照）に至る光ファイバ伝送路２６１へと進行する。
【００４６】
第２の光増幅中継器２０３内には、励起レーザと利得スペクトルの制御を行うための励起レーザ・利得制御部２６２が設けられている。励起レーザ・利得制御部２６２は往路側の信号光２２１を分岐して入力するスペクトル分解装置２６３を備えている。スペクトル分解装置２６３は入力された信号光２２１のスペクトルを分解してこれを光スペクトルアナライザ２６５に入力する。光スペクトルアナライザ２６５は、この第２の光増幅中継器２０３内の第５〜第８の励起光源２４１〜２４４についての波長成分と第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４についての波長成分のそれぞれを制御するための制御信号を生成するための光スペクトルの解析を行う。そして、その解析結果２６６を制御信号生成部２６７に供給する。制御信号生成部２６７はこのうちの第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を制御する制御信号を図示しない復路側の制御信号生成部（２６７）に供給する。制御信号生成部２６７はこれを基にして第５〜第８の励起光源２４１〜２４４のそれぞれを個別に駆動するための制御信号（２６８（図示せず。））を生成して復路側用の図示しないＬＤ（レーザダイオード）ドライバ（２６９）に供給する。ＬＤドライバ（２６９）は同じく図示しない復路側用の第５〜第８の励起光源（２４１〜２４４）の駆動を行うことになる。
【００４７】
また、第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４についての波長成分のそれぞれを制御するための制御信号については往路復路間信号線２７０を介して図示しない復路側の回路部分に送って、これを復路側の図示しない光ファイバ伝送路にモニタ情報２２８の波長成分として送出することになる。反対に往路復路間信号線２７０を介して復路側から送られてきたスペクトルの解析結果を第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４の復路側にフィードバックするためのモニタ情報は、この図４に示していない回路部分で光信号に変換され、信号光２２１の一部として往路側の光ファイバ伝送路２６１を主信号と共に次の利得制御区間２０４（図３で右端に位置する第２の光増幅中継器２０３を含んだ更に右側の区間）に向けて送出されることになる。
【００４８】
ところで、本実施例の光増幅中継伝送システムでは、図１に示した第２の光増幅中継器２０３が、利得制御区間２０４内の利得平坦度とその正常値からのずれをモニタするようになっている。そして、図４に示した光スペクトルアナライザ２６５で光ファイバ伝送路２６１を伝送されてきた信号のスペクトルを分解して、どの波長領域の信号出力が低下しているかを差分値として検出する。
【００４９】
次にこの検出した差分値とそれぞれの中心波長より、利得制御区間２０４内でその利得変動を補償可能な励起光源と、その励起光源を有する増幅中継器を特定する。図１ではその一例として第２の光増幅中継器２０３が第１段の第１の光増幅中継器２０２１に対してその第１の励起光源２１１の出力を制御量δ１で制御するようにモニタ情報２２４１を出力し、また、第３段の第１の光増幅中継器２０２３に対してその第４の励起光源２１４の出力を制御量δ２で制御するようにモニタ情報２２４３を出力した場合を示している。このようにして利得制御区間２０４の終端に位置する第２の光増幅中継器２０３から出力される信号光のスペクトルが平坦になるように第２の光増幅中継器２０３の利得制御が行われる。この利得等化の手法を更に具体的に説明する。
【００５０】
図５は、本実施例における第１の光増幅中継器のそれぞれにおける励起光源と波長の関係を示したものである。この図に示したように第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４はそれぞれ図２に示したように第１〜第４の励起光源２１１〜２１４を備えており、互いに異なった４種類ずつの波長（λ１１〜λ１４）、（λ２１〜λ２４）、（λ３１〜λ３４）、（λ４１〜λ４４）のラマン増幅用励起光を後方励起方式で出力するようになっている。第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４はそれぞれ自己の中継器内の光サーキュレータ２１９を介して図５には示していないラマン増幅用光ファイバ２０５１〜２０５４のうちの対応するものにラマン増幅用励起光を供給するようになっている。ただし、光サーキュレータ２１９は図２に示した光ファイバ伝送路２２２を逆戻りする方向に進行する光をブロックするので、後方励起に用いられるラマン増幅用励起光は、対応するラマン増幅用光ファイバ２０５のみに作用して増幅作用を行うことになる。このため、各波長（λ１１〜λ１４）、（λ２１〜λ２４）、（λ３１〜λ３４）、（λ４１〜λ４４）のラマン増幅用励起光は、それ以前の光増幅中継器の利得プロファイルの窪みを補完できるように波長を互いにずらして各波長の設定が行われている。
【００５１】
図４に示した第２の光増幅中継器２０３は図１に示した各利得制御区間２０４の最終段の中継器として配置され、そのスペクトル分解装置２６３で受信された信号光のモニタを行う。そして光スペクトルアナライザ２６５によって正常値からのずれを検出する。
【００５２】
図６は、第２の光増幅中継器による利得スペクトルの平坦化のための制御の原理を説明するためのものである。この図で縦軸は信号光の受信レベルであり、横軸はこの信号光の波長を表わしている。一点鎖線で示した曲線２７１は理想的あるいは正常な利得スペクトルであり、必要とする信号帯域に複数の励起光源を用いることで利得の平坦化を実現している。実線で表わした曲線２７２は、これらの励起光源の一部に障害が発生したことで利得に局部的な落ち込みが発生した場合を示している。ここでは正常値から受信レベルが落ち込んだ場所における最大の減衰量が減衰量Ｄ１およびＤ２であるとする。また、それらの波長がλａ、λｂであるとする。
【００５３】
図７は利得スペクトルの他の例を示している。この例の場合の利得スペクトルを表わした曲線２７３で減衰量Ｄ３およびＤ４は図６の場合と比べて両者の大きさが異なっている。
【００５４】
図４に示したスペクトル分解装置２６３は各波長ごとに分解して受信レベルをそれぞれ求め、受信レベルが落ち込んだ場所（波長）とこれらの減衰量Ｄ１、Ｄ２（図７の場合には減衰量Ｄ３、Ｄ４）を特定する。光スペクトルアナライザ２６５は、これら利得が低下した波長の部位で利得を正常値まで増加させるために必要とする励起波長を特定することになる。そして、特定した励起波長を第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４における励起波長としての各波長（λ１１〜λ１４）、（λ２１〜λ２４）、（λ３１〜λ３４）、（λ４１〜λ４４）および第２の光増幅中継器２０３の励起波長としての各波長（λ５〜λ８）と比較して、それぞれ最も近い波長とそれらの励起光源を配置した中継器を特定し、該当する励起光源が出力する励起光を増大させる制御を行うことになる。
【００５５】
なお、励起光源および中継器の特定作業は光スペクトルアナライザ２６５がその都度、個別に行ってもよいが、受信レベルが落ち込んだ場所の波長と中継器および励起光源の関係を予め表にまとめたデータを用意しておき、これを使用して励起光源と中継器を特定するようにしてもよい。
【００５６】
図８は、本実施例で第１の光増幅中継器の総合利得特性の具体例を表わしたものである。ここで第１段の第１の光増幅中継器２０２１の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の後方励起によって得られる総合された利得スペクトルを第１の利得スペクトル２８１とする。これは４種類のラマン増幅用励起光の波長λ１１〜λ１４を用いて得られるものである。同様に第１段の第１の光増幅中継器２０２１の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の後方励起によって得られる総合された利得スペクトルを第２の利得スペクトル２８２とする。これは４種類のラマン増幅用励起光の波長λ２１〜λ２４を用いて得られるものである。また、第３段の第１の光増幅中継器２０２３の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の後方励起によって得られる総合された利得スペクトルを第３の利得スペクトル２８３とする。これは４種類のラマン増幅用励起光の波長λ３１〜λ３４を用いて得られるものである。更に、第４段の第１の光増幅中継器２０２４の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の後方励起によって得られる総合された利得スペクトルを第４の利得スペクトル２８４とする。これは４種類のラマン増幅用励起光の波長λ４１〜λ４４を用いて得られるものである。これら第１〜第４の利得スペクトル２８１〜２８４を合成して得られる合成プロファイルは、合計１６種類のラマン増幅用励起光の波長を用いて得られたものとなって、図８に示したように平坦化された総合利得スペクトル２８５となる。
【００５７】
一方、図９は第１段の第１の光増幅中継器に障害が発生し完全に励起光が出力されない場合の総合利得スペクトルの様子を表わしたものである。この場合の総合利得スペクトル２８５Ａは、図８に示した第１の利得スペクトル２８１が存在しないためにこれが正常時の総合利得スペクトル２８５に対する劣化量２９１として作用している。
【００５８】
図１０は第２段の第１の光増幅中継器に障害が発生し完全に励起光が出力されない場合の総合利得スペクトルの様子を表わしたものである。この場合の総合利得スペクトル２８５Ｂは、図８に示した第２の利得スペクトル２８２が存在しないためにこれが正常時の総合利得スペクトル２８５に対する劣化量２９２として作用している。
【００５９】
図１１は第３段の第１の光増幅中継器に障害が発生し完全に励起光が出力されない場合の総合利得スペクトルの様子を表わしたものである。この場合の総合利得スペクトル２８５Ｃは、図８に示した第３の利得スペクトル２８３が存在しないためにこれが正常時の総合利得スペクトル２８５に対する劣化量２９３として作用している。
【００６０】
図１２は第４段の第１の光増幅中継器に障害が発生し完全に励起光が出力されない場合の総合利得スペクトルの様子を表わしたものである。この場合の総合利得スペクトル２８５Ｄは、図８に示した第４の利得スペクトル２８４が存在しないためにこれが正常時の総合利得スペクトル２８５に対する劣化量２９４として作用している。
【００６１】
以上、図９〜図１２はそれぞれ対応する第１の光増幅中継器内の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４が障害によって完全に励起光を出力しない場合を示した。これとは異なり、第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の一部または全部の出力レベルが一部低下している場合や、一部の励起光源のみが励起光を出力しておらず残りの励起光源は正常に励起光を出力しているような障害も存在する。このような場合には、該当する第１の光増幅中継器に対して励起光を増加させることを指示するモニタ情報２２４を第２の光増幅中継器２０３が送出し、該当する励起光源の出力が増加することで正常時の総合利得スペクトル２８５に回復させることが可能である。
【００６２】
更に何らかの障害によって第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４における第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の一部または全部の出力レベルが基準となるレベルよりも大きくなっている場合にも、モニタ情報２２４を第２の光増幅中継器２０３が送出し、該当する励起光源の出力を減少させることで正常時の総合利得スペクトル２８５に回復させることも可能である。
【００６３】
第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４のうちの障害を発生させた中継器に対してモニタ情報２２４を送出しても、第２の光増幅中継器２０３側で正常時の総合利得スペクトル２８５を得ることができない場合がある。このような場合とは、励起光の出力の改善が行われたものの完全でない場合と、該当する中継器の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４が完全に出力を停止した状態を保っている場合とがある。このように正常時の総合利得スペクトル２８５に回復しない場合、第２の光増幅中継器２０３は図４に示した第５〜第８の励起光源２４１〜２４４のそれぞれの励起光を所定の割合で出力するように制御することで、現在の劣化量に近似する利得スペクトルを実現する励起光２５１を出力する。この励起光２５１は後方励起方式で図１に示したラマン増幅用光ファイバ２０５５に供給される。これにより、正常時の総合利得スペクトル２８５あるいはこれに近似したスペクトラムを得ることができる。この第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を用いた制御は、光スペクトルアナライザ２６５および制御信号生成部２６７ならびにＬＤドライバ２６９によるフィードバック制御によって行われ、これにより利得スペクトルの平坦度を常に保つことができる。
【００６４】
＜第１の実施例に対する第１の変形例＞
【００６５】
図１３は、図５に対応するもので第１の変形例における第１の光増幅中継器の励起光源と波長の関係を示したものである。この変形例でも図１に示したそれぞれの利得制御区間２０４が１つの第２の光増幅中継器２０３と図１３に示す第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１Ａ〜２０２４Ａで構成されている。ただし、第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１Ａ〜２０２４Ａの場合には、図１に示した第１〜第３の励起光源２１１〜２１３のみが常時それぞれ異なる波長の波長（λ１１〜λ１３）、（λ２１〜λ２３）、（λ３１〜λ３３）、（λ４１〜λ４３）のラマン増幅用励起光を出力するようになっており、第４の励起光源２１４自体は予備光源となっている。第４の励起光源２１４は第１〜第３の励起光源２１１〜２１３のいずれか１つが障害を起こしたときに、これに代わってその励起光源と同一の波長の励起光λ１Ｘ〜λ４Ｘを出力するようになっている。第４の励起光源２１４の出力の指示は図４に示したモニタ情報２２４によって対応する中継器に対して行われる。
【００６６】
もちろん、第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１Ａ〜２０２４Ａが５つずつの励起光源を備えていてもよい。この場合、このうちの第１〜第４の励起光源２１１〜２１４が先の実施例のように互いに異なった４種類ずつの波長（λ１１〜λ１４）、（λ２１〜λ２４）、（λ３１〜λ３４）、（λ４１〜λ４４）のラマン増幅用励起光を後方励起方式で出力し、予備光源がいずれか１つの励起光源と同一の励起光を障害時に出力することになる。
【００６７】
＜第１の実施例に対する第２の変形例＞
【００６８】
図１４は、第１の実施例の第２の変形例における第２の光増幅中継器の構成の要部を表わしたものである。図１４で図２および図４と同一部分には同一の符号を付しておりこれらの説明を適宜省略する。この変形例の第２の光増幅中継器２０３Ｂは先の実施例の第１の光増幅中継器２０２と同様に第１〜第４の励起光源２１１〜２１４を備えており、図１に示したラマン増幅用光ファイバ２０５５に対して後方励起方式でこれらの励起光源の励起光を合成したものをＷＤＭカプラ２１７および他の光カプラ３０１ならびに光サーキュレータ２５２を介して供給されるようになっている。すなわち、先の実施例では第２の光増幅中継器２０３が独自の励起光を供給しない冗長な構成となっていたのに対してこの変形例の第２の光増幅中継器２０３Ｂは独自の励起光をラマン増幅用光ファイバ２０５５に対して供給するようになっている。したがって、必要により第１の光増幅中継器２０２の段数を１段減少させることができる。
【００６９】
更にこの第２の変形例の第２の光増幅中継器２０３Ｂは、先の実施例と同様に第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を予備用の光源として備えている。そして、ＷＤＭカプラ２４７の後にＷＤＭカプラ２１７の出力する励起光と合波する光カプラ３０１を介して光サーキュレータ２５２にそれらの励起光を出力することができるようになっている。この結果として第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４のいずれかに障害が発生した場合には、光スペクトルアナライザ２６５の分析により制御信号生成部２６７Ｂは予備用の第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を代わって駆動するための制御信号を生成する。そしてこの場合、その制御信号はモニタ情報２２４として加工されることなくＬＤドライバ２６９Ｂに供給されて第５〜第８の励起光源２４１〜２４４の駆動が制御される。
【００７０】
ＬＤドライバ２６９Ｂは他の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の駆動を制御することはもちろんである。また、第１〜第４の励起光源２１１〜２１４自体あるいはこれらの駆動部分に何らかの障害が発生した場合には、ＬＤドライバ２６９Ｂにおける予備用の第５〜第８の励起光源２４１〜２４４を駆動する駆動部分が実質的に第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の働きを行うようになることももちろんである。
【００７１】
この第２の変形例の光増幅中継伝送システムによれば、先の実施例と異なりモニタ情報２２４を第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４に伝送する必要がないので、図２に示したこれらの中継器の回路構成を単純にすることができ、また片方向の光増幅中継伝送システムに対しても本発明を適用することができる。
【００７２】
＜第１の実施例に対する第３の変形例＞
【００７３】
図１５は、第３の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を表わしたものである。この第３の変形例ではモニタ情報の伝送に工夫を行っている。すでに説明したように図２に示した構成の第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４では、光ファイバ伝送路２２２を逆戻りする方向に進行する光は光サーキュレータ２１９によってその進行をブロックされる。そこで、図１５に示した光増幅中継伝送システム２００Ｃでは、第２の光増幅中継器２０３Ｃがモニタ情報２２４Ｃを後方励起方式で供給する励起光２５１と共にラマン増幅用光ファイバ２０５５に供給し、これを第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃの内部まで伝達する。そして、第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃの内部でこのモニタ情報２２４Ｃを分離する。分離されたモニタ情報２２４Ｃは、第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃがそのラマン増幅用光ファイバ２０５４に後方励起方式で供給する励起光２１８と共に供給してこれを第３段の第１の光増幅中継器２０２３Ｃの内部まで伝達する。以下同様である。
【００７４】
図１６は、この第３の変形例における第４段の第１の光増幅中継器の構成を表わしたものである。第１段〜第３段の第１の光増幅中継器２０２１Ｃ〜２０２３Ｃは、第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃと同一構成となっているので、それらの図示および説明を省略する。なお、第１段の第１の光増幅中継器２０２１Ｃは、第２段の第１の光増幅中継器２０２２Ｃから受信したモニタ情報２２４Ｃをそれよりも始端側に伝達する必要がない。
【００７５】
この図１６で図２と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃは、その光サーキュレータ２５２から光ファイバ伝送路２２２をラマン増幅用光ファイバ２０５２に向けて信号光２２１を伝達していく。一方、ラマン増幅用光ファイバ２０５５からは図１５で示したように励起光２５１とモニタ情報２２４Ｃが信号光２２１と逆方向に送られてくる。これらは光サーキュレータ２１９まで到達するが、ここで進路を遮断される。
【００７６】
ただし、この変形例の第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃでは光ファイバ伝送路２２２を伝送されるこれら励起光２５１とモニタ情報２２４Ｃは分岐してフィルタ２２７Ｃに入力されるようになっている。フィルタ２２７Ｃは励起光２５１を遮断してモニタ情報２２４Ｃのみを通過する。したがってフォトダイオード２２９はモニタ情報２２４Ｃを受光して受光出力２３１をモニタ情報受信部２２６に入力する。モニタ情報受信部２２６はこれにより第２の光増幅中継器２０３から送られてきたモニタ情報２２４を再生することができる。したがって、この変形例の第４段の第１の光増幅中継器２０２４Ｃは復路側で往路側の信号光についてのモニタ情報を伝送する必要がなく、図２に示した分岐路２２２Ａを光ファイバ伝送路２２２に設ける必要がない。
【００７７】
励起レーザ制御部２２５およびその他の回路構成は図２に示したものと同一である。この変形例では、再生されたモニタ情報２２４Ｃを基にしてＬＤドライバ２２５は第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の駆動を制御するが、同時にモニタ情報２２４Ｃも第１〜第４の励起光源２１１〜２１４によって所定の波長成分の情報として励起光２５１と共に光サーキュレータ２１９まで送られる。光サーキュレータ２１９はこれらをラマン増幅用光ファイバ２０５４へと送り出すことになる。このようにして図１５で示したようにモニタ情報２２４Ｃが順次逆方向に伝達されていくことになる。
【００７８】
＜第１の実施例に対する第４の変形例＞
【００７９】
図１７は、本発明の第４の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を示したものである。この光増幅中継伝送システム２００Ｄでは、中継器がすべて図１４に示した第２の光増幅中継器２０３Ｂと同一の構成となっている。このため、それぞれの第２の光増幅中継器２０３Ｂｍ、２０３Ｂｍ＋１、２０３Ｂｍ＋２、……は図１４に示すその光スペクトルアナライザ２６５で利得スペクトルの平坦度をチェックして、それ以前の中継器の励起光源の障害による利得の窪みがあった場合には自己の第５〜第８の励起光源２４１〜２４４の一部または全部を使用してこれを補償する励起光を後方励起でラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ、２０５ｍ＋１、２０５ｍ＋２、……のうちの対応する１つに付加的に供給する。なお、これら第２の光増幅中継器２０３Ｂｍ、２０３Ｂｍ＋１、２０３Ｂｍ＋２、……内の第１〜第４の励起光源２１１〜２１４は正常時の伝送損失を補償する前提で用意された後方励起用の光源である。
【００８０】
図１７に示した光増幅中継伝送システム２００Ｄでは、すべての中継器を第２の光増幅中継器２０３Ｂと同一の構成としたが、これを他の中継器の間に間隔を置いて配置するようにしてもよい。これにより、他の中継器で生じた障害によって利得スペクトルの平坦度が阻害されてもこれを予備の第５〜第８の励起光源２４１〜２４４によって補償することができ、利得スペクトルの平坦度を確保することができる。この場合にも、１つ１つの第２の光増幅中継器２０３Ｂは自己の中継器とその直前のラマン増幅用光ファイバ２０５で利得の増幅と平坦度の確保を行うので、モニタ情報を他の中継器に伝送する必要がない。
【００８１】
＜第１の実施例に対する第５の変形例＞
【００８２】
図１８は、本発明の第５の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を示したものである。この光増幅中継伝送システム２００Ｅでは、図１６に示した第１の光増幅中継器２０２４Ｃと同一構成の第１の光増幅中継器２０２Ｃｍ、２０２Ｃｍ＋２、２０２Ｃｍ＋４、……と、第２の光増幅中継器２０３Ｅｍ＋１、２０３Ｅｍ＋３、２０３Ｅｍ＋５、……とを、中継器として交互に配置した構成となっている。第１の光増幅中継器２０２Ｃｍの直前にはラマン増幅用光ファイバ２０５ｍが配置されており、以下順に各中継器の間にラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ＋１、２０５ｍ＋２、……が１つずつ配置されている。
【００８３】
図１９は、この変形例で使用される第ｍ＋１段の第２の光増幅中継器の構成を表わしたものである。他の第２の光増幅中継器２０３Ｅｍ＋３、２０３Ｅｍ＋５、……もこの第ｍ＋１段の第２の光増幅中継器２０３Ｅｍ＋１と同一の構成となっている。また、図１９で図４と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第２の光増幅中継器２０３Ｅｍ＋１は、第５〜第８の励起光源２４１〜２４４の波長成分を合波するＷＤＭカプラ２４７（他の合波器でも可。）の出力をそのまま光サーキュレータ２５２に導いている。したがって、励起光２５１だけでなく、光スペクトルアナライザ２６５の分析結果を基にして補償を指示するためのモニタ情報２２４も光サーキュレータ２５２から直前のラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ＋１（図１８参照）に供給されることになる。このうちの励起光２５１はラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ＋１の後方励起に使用される。モニタ情報２２４の方はラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ＋１を通過してその前段の第１の光増幅中継器２０２Ｃｍに後方から入力される。
【００８４】
第１の光増幅中継器２０２Ｃｍは、図１６に示した第１の光増幅中継器２０２４Ｃを参照すると了解されるようにラマン増幅用光ファイバ２０５ｍ＋１（図１６ではラマン増幅用光ファイバ２０５５が対応する。）を逆方向に伝達してきたモニタ情報２２４をフォトダイオード２２９で受信して第１〜第４の励起光源２１１〜２１４の制御を行うことで利得スペクトルの平坦化を実現する。なお、第１の光増幅中継器２０２Ｃｍ内の光サーキュレータ２５２はモニタ情報２２４を更に往路側の光ファイバ伝送路２２２の前段に伝えようとするが図示しない第２の光増幅中継器２０３Ｅｍ−１の光サーキュレータ２５２（図１９参照）で進行を遮断されることになり、これによる不都合は発生しない。
【００８５】
＜第２の実施例＞
【００８６】
図２０は、本発明の第２の実施例における光増幅中継伝送システムの要部を示したものである。この図２０で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第２の実施例の光増幅中継伝送システム４００は、伝送路の損失を補償するためのラマン増幅を行う第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４と、これらよりも後方側（伝送路の終端側に近い側）に位置して利得制御のみを行う利得制御装置４０１とを、特定の利得制御区間２０４に一列に配置した構成となっている。利得制御区間２０４における第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４の前方側（伝送路の始端側に近い側）には、それぞれラマン増幅用光ファイバ２０５１〜２０５４のうちの対応するものが配置されている。先の第１の実施例と異なり利得制御装置４０１自体は励起光を出力しない。したがって、第１の実施例でラマン増幅特性を備えた光ファイバとしてのラマン増幅用光ファイバ２０５５は本実施例で特に必要としない。
【００８７】
このように第２の実施例では利得制御区間２０４に利得の等化を行うための第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４と、これらに指示を与えるがそれ自体は利得の等化を行う機能を備えていない利得制御装置４０１とで構成されている。なお、利得制御区間２０４は始端と終端を結ぶ伝送路上に単数配置される必要はなく、複数配置されていてもよい。また、利得制御区間２０４内に固定された増幅率で増幅を行う通常の光増幅中継器２０６が一部含まれていてもよいことは当然である。本実施例では利得制御区間２０４外に通常の光増幅中継器２０６を配置した例を示している。
【００８８】
図２１は、この第２の実施例の利得制御装置を具体的に表わしたものである。利得制御装置４０１は光ファイバ伝送路４１０を伝送される信号光４１１を入力してスペクトル分解を行うスペクトル分解装置４１２を備えている。スペクトル分解装置４１２はその分解結果４１３を利得制御部４１４内の光スペクトルアナライザ４１５に入力して光スペクトルの分析を行う。その分析結果に応じて制御信号生成部４１６は図２０に示した第１段〜第４段の第１の光増幅中継器２０２１〜２０２４のうちの対応するものを制御するための制御信号４１７を生成する。制御信号４１７の生成に際しては演算部４１８が利得補償のための必要な演算を行うことになる。
【００８９】
この利得制御装置４０１は第１の実施例の第２の光増幅中継器２０３と異なり後方励起用の励起光源を備えていない。そこで、制御信号４１７は制御信号入力部４１９に入力され、光ファイバ伝送路４１０に逆方向に送信するための光信号に変換される。制御信号入力部４１９はこのため図示しない変調器等によって構成されており、フィルタ４２０を通過する特定の波長のモニタ情報４２１として光ファイバ伝送路４１０に送り出される。フィルタ４２０は、この光ファイバ伝送路４１０を伝送される信号光４１１が制御信号入力部４１９に入力されるのを阻止するためのものである。
【００９０】
以上説明した各実施例および変形例ではラマン増幅を後方励起方式で行ったが、前方励起方式および両者を兼用する方式で行ってもよいことは当然である。
【００９１】
また、各実施例および変形例では各光増幅中継器に備えた出力用の励起光源がそれぞれ異なった波長のものを使用したが、同一波長の偏光を出力する一対の励起光源を波長別に１または複数対使用することも可能である。この場合、たとえば図２に示したカプラ２１５、２１６は、ＰＢＣ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）カプラが使用され、偏波合成が行われることになる。
【００９２】
このように１対の偏光を偏波合成してラマン増幅用光ファイバ２０５に後方励起あるいは前方励起等のために供給すると、合成による励起光のロスがなく、効率的なラマン増幅を行うことができる。また、仮に一方の励起光源が故障したり何らかの障害が発生することで出力が停止したり減少した場合にも、他方の励起光源が同一波長であるので、この出力を増大する等の制御を行うことで同一波長の励起光の光パワーレベルの低下による利得スペクトルの劣化を最小限に抑えることができる。
【００９３】
以上説明したように１対の偏光を偏波合成することは利点が多いが、１つの中継器に組み込む励起光源の数が消費電力や発熱の問題から制限されるときには１つの中継器から出力することのできる励起光の波長の種類が半減することになる。このため、利得スペクトルの平坦化という目的を達成するためには中継器で１対の偏光を偏波合成することは困難とされていた。しかしながら、本発明では利得制御区間内の複数の中継器の励起光源を、あたかも１つの中継器の励起光源のように共通利用するので、励起光の種類を十分多く設定することができ、利得スペクトルの平坦化に何らの障害にもならないことになる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、信号光を伝送する光ファイバ伝送路に利得制御区間という利得制御のための区間を設け、この区間内の中継器がそれぞれ互いに異なった利得スペクトルを実現する励起波長スペクトルの励起光を出力することにしたので、１つの中継器から出力する励起光の波長の数を複数倍した波長でラマン増幅が可能になり、利得スペクトルの平坦化に大きく寄与するだけでなく、各中継器の消費電力の低減や発熱の減少を図ることができる。
【００９５】
また、請求項２記載の発明によれば、利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間をほぼ等分に分割したそれぞれの区間となっているので、信号光は常に良好な状態で伝送されることになり光通信システムの高品質化に寄与する。
【００９６】
更に請求項３記載の発明によれば、利得制御区間は光ファイバ伝送路の全区間の少なくとも一部の区間であるので、自由度のある光通信システムを構築することができる。
【００９７】
また請求項４記載の発明によれば、利得制御区間の１区間内のそれぞれ異なった励起波長スペクトルの総和の励起波長スペクトルを用いたラマン増幅による総合利得スペクトルは、個々の中継器の励起波長スペクトルを単独で用いたラマン増幅による利得スペクトルよりもスペクトルが平坦となるように各中継器の励起波長スペクトルが予め選択されているので、利得スペクトルの平坦化を効率的または高精度に行うことができる。
【００９８】
更に請求項５記載の発明によれば、光源障害監視手段が利得スペクトルの劣化を監視し補償するので、利得スペクトルの平坦化と併せてシステムの安定性を確保することができる。
【００９９】
また請求項６記載の発明によれば、それぞれの中継器は、互いに同一波長の励起光を対で出力する少なくとも１対の偏波励起光源と、対の偏波励起光源同士の励起光を偏波合成する偏波合成手段を備えているので、励起光を効率的に出力することができるだけでなく、対を構成する一方の励起光源の出力が停止するようなことがあっても他方の励起光源が出力していればその波長でのラマン増幅を継続することができ、利得スペクトルの劣化を最小限とすることができる。
【０１００】
更に請求項７記載の発明では、利得スペクトル補償手段を用いることで対の励起光源における障害の生じなかった励起光源の方の出力を増大させることによって利得スペクトルの劣化を防止したり最小限とすることができる。
【０１０１】
また請求項８記載の発明によれば、利得制御器自体が複数の光増幅中継器のうちの必要なものに利得特性を達成するのに必要な励起光の出力を指示することにしたので、利得制御器に励起光源を備える必要がなく、利得制御の装置構成をこの分だけ単純化することができる。
【０１０２】
更に請求項９記載の発明によれば、利得制御器自体が複数の励起光源を備えているので、自装置だけで利得補償を行うことができる。また、複数の光増幅中継器に対しても励起光の出力を指示するようにすれば、利得スペクトルの制御を更に高精度に行うことができる。
【０１０３】
また、請求項１０記載の発明によれば、光サーキュレータを各中継器に備えることで信号光の入力と後方励起のための励起光をラマン増幅用光ファイバへ供給する制御を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における光増幅中継伝送システムの要部を表わしたシステム構成図である。
【図２】第１の実施例における第１の光増幅中継器の概要の概要を表わしたブロック図である。
【図３】第１の実施例におけるモニタ情報の伝達の様子を表わした説明図である。
【図４】第１の実施例における第２の光増幅中継器の構成の概要を表わしたブロック図である。
【図５】第１の実施例における第１の光増幅中継器のそれぞれにおける励起光源と波長の関係を示した説明図である。
【図６】第１の実施例で第２の光増幅中継器による利得スペクトルの平坦化のための制御の原理を説明するための特性図である。
【図７】利得スペクトルの他の例を示した説明図である。
【図８】第１の実施例で第１の光増幅中継器の総合利得特性の具体例を表わした特性図である。
【図９】第１の実施例で第１段の第１の光増幅中継器に障害が発生した場合の利得スペクトルの様子を表わした特性図である。
【図１０】第１の実施例で第２段の第１の光増幅中継器に障害が発生した場合の利得スペクトルの様子を表わした特性図である。
【図１１】第１の実施例で第３段の第１の光増幅中継器に障害が発生した場合の利得スペクトルの様子を表わした特性図である。
【図１２】第１の実施例で第４段の第１の光増幅中継器に障害が発生した場合の利得スペクトルの様子を表わした特性図である。
【図１３】第１の実施例の第１の変形例における第１の光増幅中継器のそれぞれにおける励起光源と波長の関係を示した説明図である。
【図１４】第１の実施例の第２の変形例における第２の光増幅中継器の構成の要部を表わしたブロック図である。
【図１５】第１の実施例の第３の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を表わしたシステム構成図である。
【図１６】第１の実施例の第３の変形例における第４段の第１の光増幅中継器の構成を表わしたブロック図である。
【図１７】第１の実施例の第４の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を示したシステム構成図である。
【図１８】第１の実施例の第５の変形例における光増幅中継伝送システムの要部を示したシステム構成図である。
【図１９】第５の変形例で使用される第ｍ＋１段の第２の光増幅中継器の構成を表わしたブロック図である。
【図２０】本発明の第２の実施例における光増幅中継伝送システムの要部を示したシステム構成図である。
【図２１】第２の実施例における利得制御装置を具体的に表わしたブロック図である。
【図２２】従来提案された光増幅中継伝送システムの構成を表わしたシステム構成図である。
【図２３】複数のラマン励起波長を使用して利得スペクトルの平坦化を図る説明図である。
【符号の説明】
２００、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、４００  光増幅中継伝送システム
２０２  第１の光増幅中継器
２０３  第２の光増幅中継器
２０４  利得制御区間
２０５  ラマン増幅用光ファイバ
２１１  第１の励起光源
２１２  第２の励起光源
２１３  第３の励起光源
２１４  第４の励起光源
２１８、２５１  励起光
２１９、２５２  光サーキュレータ
２２１、４１２  信号光
２２４、２２４Ｃ、２２８、４２１  モニタ情報
２２５  励起レーザ制御部
２２６  モニタ情報受信部
２２７、２２７Ｃ  フィルタ
２２９  フォトダイオード
２３２、２６７、４１６  制御信号生成部
２４１  第５の励起光源
２４２  第６の励起光源
２４３  第７の励起光源
２４４  第８の励起光源
２６２  励起レーザ・利得制御部
２６３、４１２  スペクトル分解装置
２６５、４１５  光スペクトルアナライザ
４１４  利得制御部
４１８  制御信号入力部
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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