(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムであって、
前記主信号光を減衰させる可変アッテネータと、
前記光ファイバ伝送路を介して受信した主信号光の受信レベルを検出する検出手段と、
前記光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザと、
前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記検出手段により所定の受信レベルが検出されるように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記主信号光の送信側に前記可変アッテネータを備え、前記主信号光の受信側に前記ラマン励起用レーザを備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
【請求項３】
前記主信号光の送信側に前記ラマン励起用レーザを備え、前記主信号光の受信側における前記検出手段の前段に前記可変アッテネータを備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
【請求項４】
ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの受信側装置であって、
前記光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザと、
前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段と、
前記光ファイバ伝送路への励起光注入部の後段に設けられ、前記光ファイバ伝送路を介して受信した主信号光を減衰させる可変アッテネータと、
前記可変アッテネータ通過後の主信号光の受信レベルを検出する検出手段と、
前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記検出手段により所定の受信レベルが検出されるように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする受信側装置。
【請求項５】
ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの送信側装置であって、
前記光ファイバ伝送路に送信する主信号光を減衰させる可変アッテネータと、
前記可変アッテネータの後段より励起光を注入し、前記光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザと、
前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段と、
対向装置で検出された主信号光の受信レベルの情報を受信する受信手段と、
前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記受信手段により所定の受信レベルの情報が受信されるように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする送信側装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システム及び装置に関し、更に詳しくは、ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラマンアンプは光非線形効果の一つである誘導ラマン散乱を使用して主信号光のパワーを増幅するために使用される。ラマンアンプによって得られる利得（ラマン利得）は励起用レーザから伝送路に注入される光パワーに比例するが、ラマンアンプは伝送路である光ファイバを増幅媒体とするために、その伝送路特性（損失、距離等）によっても利得が大きく変化するのが特徴的である。このため、伝送路特性によってラマンアンプの適用可否が決まる。即ち、例えば、伝送路損失が小さすぎる場合には、ラマンアンプの励起レーザが低出力となるために、安定した発振状態を維持するのが困難となり、主信号の伝送特性に影響を与える。以下、具体的に説明する。
【０００３】
図７，図８は従来技術を説明する図（１），（２）で、図７（Ａ）は後方励起によるラマンアンプを使用した光伝送方式の典型例を示している。図において、１０Ａ，１０Ｂは主信号光の長距離伝送を行う光伝送装置、５１Ａ、５１Ｂはラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路、１２Ａ、１２Ｂはエルビウムド−プファイバ（ＥＤＦＡ）等を使用した光アンプ（ＯＡ）、１４は主信号光の一部を分岐する波長分波器、１５は分岐光のパワーを検出するフォトダイオード（ＰＤ）、２０はラマンアンプ、２１はラマンアンプ励起用のレーザダイオード（ＬＤ）、２２はレーザ励起光を光ファイバ伝送路５１Ａに注入する波長合波器、１６はＰＤ１５の検出出力に基づきＬＤ２１の出力制御を行うＬＤ制御部、
１３Ａ，１３Ｂは上記下り回線に対するものと同様に設けられた上り回線の構成を代表する光アンプである。
【０００４】
ＬＤ制御部１６は光アンプ１２Ｂに入力する信号光パワーＰＩをモニタして、これが光アンプ１２Ｂの所定の入力レンジに入るようにＬＤ２１の励起光出力を制御する。その際には、図７（Ｂ）に示す如く、ＬＤ２１が安定領域で動作するように、素子の発振閾値に所定の動作マージンを加えたバイアス電流に対応する光出力を最小励起光出力と規定し、該最小励起光出力以上の光出力でＬＤ２１を動作させていた。
【特許文献１】特開２００３−１７７４４０（要約，図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の制御を行う場合は、光伝送路特性とＬＤ発振閾値との関係から、自ずとラマンアンプを適用可能な伝送路損失の最小値が存在する。即ち、光伝送路のロス係数(ｄＢ／ｋｍ)が小さい等、伝送路特性が良い場合には、励起レーザが低出力となるため、ラマンアンプを適用できない。
【０００６】
図８にラマンアンプの伝送距離に対する光増幅特性を示す。送信端における主信号の光出力パワーＰＯは伝送距離の増加と共に一様に減衰し、もしラマンアンプが無い場合は、図の点線で示す如く距離Ｌの受信端では所要の受信レンジを下回っており、主信号を正常に受信できない。この場合は、ラマンアンプを設けることで、受信端Ｌにおけるより大きな光入力パワーを獲得できるが、このとき、もし受信端Ｌにおける伝送路損失がラマンアンプ適用範囲の最小値付近又はこれを下回っていると、光入力パワーＰＩは図の実線で示
す如くオーバレンジになってしまい、光アンプが正常に動作しなくなる結果、受信品質（ＳＮ比等）が大幅に低下する。しかも、この状態では励起光パワーも最小範囲にあるため、ＬＤ２１を安定に動作（発振）させることができない。
【０００７】
このような事態は、実際の伝送路損失が机上の設計値よりも小さい場合、又は事前の測定で大きく見えた伝送路損失が、アンプ実装時における精密なセッテイングや清掃等によって小さくなってしまう場合等、現実には、しばしば起こり得る。
【０００８】
なお、特許文献１には、光増幅器１２から出力された波長多重信号光をモニタして、当該波長多重信号光の波長ごとのパワーが均一になるように、ラマン増幅励起用光源１３及び可変光減衰器１４を制御することで、部品の製造ばらつきや経年劣化によらず良好（平坦）な利得プロファイルが得られる光中継装置が記載されている。しかし、上記問題点及びその解決手段に関しては何ら開示も示唆もされていない。
【０００９】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とする所は、ラマン増幅のより広い適用範囲を可能とする光通信システム及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の光通信システムは、ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路５１Ａを介して複数の光通信装置５０Ａ，５０Ｂが相互に接続する光通信システムであって、前記主信号光を減衰させる可変アッテネータ６９と、前記光ファイバ伝送路を介して受信した主信号光の受信レベルを検出する検出手段５５と、前記光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザ６１と、前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段６３と、前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記検出手段５５により所定の受信レベルが検出されるように、前記可変アッテネータ６９の損失量を制御する制御手段５６とを備えるものである。
【００１１】
本発明（１）においては、所定の受信レベルが得られるのみならず、必要なら、主信号伝送系路に設けた可変アッテネータの減衰量を増すことで、ラマンアンプにより必要とされる利得を増やすことが可能となり、よって励起用レーザを安定動作させることが可能となる。従って、光ファイバ伝送路がラマンアンプ適用範囲の最小値付近又はこれを下回っていても、ラマンアンプを安定に適用可能となり、よってラマンアンプの適用範囲が大幅に拡大する。
【００１２】
また本発明（２）の光通信システムは、上記本発明（１）において、例えば図１に示す如く、光送信側５０Ａに可変アッテネータ６９を備え、光受信側５０Ｂにラマン励起用レーザ６１を備えるものである。この構成は後方励起方式に適用して好適である。
【００１３】
また本発明（３）の光通信システムは、上記本発明（１）において、例えば図５に示す如く、光送信側５０Ａにラマン励起用レーザ６１を備え、光受信側５０Ｂにおける前記検出手段の前段に可変アッテネータ６９を備えるものである。この構成は前方励起方式に適用して好適である。
【００１４】
また本発明（４）の受信側装置は、例えば図４に示す如く、ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの受信側装置５０Ｂであって、光ファイバ伝送路５１Ａ中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザ６１と、前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段６３と、前記光ファイバ伝送路への励起光注入部の後段に設けられ、前記光ファイバ伝送路を介して受信した主信号光を減衰させる可変アッテネータ６９と、前記可変アッテネータ通過後の主信号光の受信レベルを検出する検出手段５５と、前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記検出手段５５により所定の受信レベルが検出されるように、前記可変アッテネータ６９の損失量を制御する制御手段５６とを備えるものである。こうすれば、受信側装置の単独で本発明を実現できる。
【００１５】
また本発明（５）の送信側装置は、例えば図６示す如く、ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの送信側装置５０Ａであって、前記光ファイバ伝送路に送信する主信号光を減衰させる可変アッテネータ６９と、前記可変アッテネータの後段より励起光を注入し、前記光ファイバ伝送路５１Ａ中の主信号光を増幅させるためのラマン励起用レーザ６１と、前記ラマン励起用レーザの光出力をモニタするモニタ手段６３と、対向装置５０Ｂで検出された主信号光の受信レベルの情報を受信する受信手段６７と、前記モニタ手段が所定以上の光出力を検出している状態で、前記受信手段により所定の受信レベルの情報が受信されるように、前記可変アッテネータ６９の損失量を制御する制御手段５６とを備えるものである。こうすれば、受信側装置に簡単な構成を付加すると共に本発明を送信側装置で実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べた如く本発明によれば、ラマンアンプの適用領域が拡大し、長距離・高品質伝送の普及拡大に寄与するところが極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００１８】
図１は第１の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図で、ラマンアンプが後方励起方式でかつ可変アッテネータが送信側にある場合を示している。図において、５０Ａ，５０Ｂは主信号光の長距離伝送を行う光伝送装置（端局装置、光中継装置等）、５１Ａ，５１Ｂはラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路、５２Ａ，５２ＢはＥＤＦＡ等を使用した光アンプ（ＯＡ）、５４は主信号光の一部を分岐する波長分波器、５５は分岐光のパワーを検出するフォトダイオード（ＰＤ）、６０はラマンアンプ、６１はラマンアンプ励起用のレーザダイオード（ＬＤ）、６２はレーザ励起光を光ファイバ伝送路５１Ａに注入する波長合波器、６３はＬＤ６１のバック光に基づきＬＤ６１の動作状態（光出力）を検出するフォトダイオード（ＰＤ）、６４，６７は光伝送装置５０Ａ，５０Ｂ間の光監視チャネル（ＯＳＣ：Optical Supervisory Channel）で上り監視信号のやり取りを行うＯＳＣ通信部、６５，６６は光ファイバ伝送路５１Ｂに主信号光とは異なる波長の制御信号光を合波／分岐する波長合／分波器、６９は主信号光のパワーを減衰させる可変アッテネータ（ＡＴＴ）、６８は可変アッテネータ制御部、５６はＰＤ５５，ＰＤ６３の各検出出力に基づきＬＤ６１の出力制御を行う制御部、５３Ａ，５３Ｂは上記下り回線５１Ａに対するものと同様に設けられた上り回線５１Ｂの構成を代表する光アンプである。
【００１９】
制御部５６は、ＰＤ５５の検出出力ＰＩＤに基づき、光アンプ５２Ｂの入力で単に所定レンジ内の受信レベルＰＩＤが得られるのみならず、該所定の受信レベルＰＩＤが検出される範囲内で、かつラマン励起用ＬＤ６１が安定発振状態で動作するように、可変アッテネータ６９の損失量を制御する。従って、光ファイバ伝送路５１Ａがラマンアンプ適用範囲の最小値付近又はこれを下回っていても、ラマンアンプを安定に適用可能となり、よってラマンアンプの適用範囲が大幅に拡大する。
【００２０】
次に、制御部５６による好ましい制御方法の一例を具体的に説明する。図２は実施の形態によるアッテネータ制御処理のフローチャートで、制御部５６により実行される。ステップＳ１１ではＯＳＣ通信部６４，６７を介して可変ＡＴＴ６９の損失を最小にする。ステップＳ１２では励起用ＬＤ６１の光出力ＬＰを所定量ΔＰ(ｍＷ)だけ上昇させる。ステップＳ１３ではＰＤ５５の検出出力ＰＩＤに基づき光アンプ５２Ｂの入力パワーＰＩが目
標値（所定の受信レンジ内）に達したか否かを判別し、達していない場合は上記ステップＳ１２の処理に戻る。
【００２１】
こうして、やがて、ステップＳ１３の判別で、光アンプ５２Ｂの入力パワーＰＩが目標値に達すると、ステップＳ１４ではＰＤ６３の検出出力に基づき、励起用ＬＤ６１の光出力パワーＬＰは所定の最小励起光パワーに達したか否かを判別する。達していない場合はステップＳ１５で可変ＡＴＴ６９の損失を所定量Δｘ(ｄＢ)だけ増加させ、上記ステップＳ１２の処理に戻る。
【００２２】
こうして、再度ステップＳ１３の判別で光アンプ５２Ｂの入力が目標値になるまで、ＬＤ６１の励起光パワーを上昇させ、やがて、目標値に達すると、ステップＳ１４ではその時点の励起光出力が最小励起光出力に達しているか否かを判別し、達していると、この処理を抜ける。
【００２３】
従って、所定の受信レベルと安定なレーザ発振状態との双方を効率良く達成可能となる。なお、上記制御方法は図１の第１の実施の形態に対するものを具体的に述べたが、該制御方法は後述する他の実施の形態にも適用できる。
【００２４】
図３は実施の形態による光伝送特性を説明する図である。上記従来技術によれば、送信端における光出力がＰＯの場合は、ＬＤ６１を最小励起光で駆動しても、又は励起光を止めても、受信端Ｌにおける受信レベルが光アンプ５２Ｂの所要のダイナミックレンジ（例えば６〜７ｄＢ）に入らなかったが、本発明により可変ＡＴＴ６９を制御して送信端における光出力をＰＯ−αにまで減衰させると、ＬＤ６１を最小励起光以上のパワーで励起した状態で最適の受信レベルが得られる。
【００２５】
図４は第２の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図で、受信側装置５０Ｂの単独で本発明を実現できる場合を示している。ここでは、ラマンアンプ６０を後方励起とすると共に、ラマンアンプ６０の後段に可変ＡＴＴ６９を設け、その後段に波長分波器５４を備える構成となっている。係る構成でも上記図２の制御方法で光アンプ５２Ｂへの所要の主信号入力と、ＬＤ６１の安定な発振動作とを確保できる。
【００２６】
図５は第３の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図で、ラマンアンプが前方励起方式でかつ可変アッテネータが受信側にある場合を示している。図において、７０，７１は光ファイバ伝送路５１Ａに主信号光とは異なる波長の制御信号光を合波／分岐する波長合／分波器である。ここでは、制御部５６が送信装置５０Ａの側に設けられており、上り回線５１Ｂを介して受信側ＰＤ５５からの受信レベル検出信号ＰＩＤを受取ると共に、下り回線５１Ａを介して遠隔の可変ＡＴＴ６９を制御する構成となっている。係る構成でも上記図２の制御方法で光アンプ５２Ｂへの所要の主信号入力と、ＬＤ６１の安定な発振動作とを確保できる。
【００２７】
図６は第４の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図で、ラマンアンプが前方励起方式でかつ可変アッテネータが送信側にある場合を示している。ここでは、制御部５６が送信装置５０Ａの側に設けられており、上り回線５１Ｂを介して受信側ＰＤ５５からの受信レベル検出信号ＰＩＤを受取ると共に、自装置５０Ａ内のラマンアンプ６０及びその前段に設けられた可変ＡＴＴ６９を制御する構成となっている。係る構成でも上記図２の制御方法で光アンプ５２Ｂへの所要の主信号入力と、ＬＤ６１の安定な発振動作とを確保できる。
【００２８】
なお、図示しないが、例えば上記図４と図６の構成を組み合わせて重複する構成を省略することにより本発明を前方励起及び後方励起方式のラマンアンプに適用できる。この場
合の上記図２の制御について、例えばステップＳ１２では、送受信側の２つのＬＤ６１の光出力を交互にΔＰ（又はΔＰ／２）づつ上昇させて励起負荷分担の均一化を図る。またステップＳ１４でも２つのＬＤ６１の動作状態をモニタし、両者が共に所要の動作状態に達するまで図２のループ処理を繰り返す。
【００２９】
また、上記各実施の形態では主信号光について詳述していないが、本発明は波長多重伝送システム（ＷＤＭ：Wavelength Division Multi/demultiplexing）に適用して特に好適なるものである。この場合の主信号光及び励起光は共に複数種の波長を含む（波長多重励起方式とも呼ばれる）。また、波長分波器５４は特定の波長の信号光のみを分岐するものでも良いが、全波長の信号光を一様に分岐する所謂ビームスプリッタでも良い。
【００３０】
また、上記実施の形態ではラマン励起用ＬＤ６１の動作状態をバック光の光パワーでモニタしたが、これに限らない。例えば、ＬＤ６１に加えているバイアス電流の大きさでモニタしても良い。
【００３１】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【００３２】
（付記１）  ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムのラマンアンプ制御方法であって、主信号光を減衰させる可変アッテネータと、主信号光の受信レベルを検出する検出手段と、光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるラマン励起用レーザと、前記ラマン励起用レーザの動作状態をモニタするモニタ手段とを備え、前記可変アッテネータの減衰量を最小にする第１のステップと、主信号光の受信レベルが所定のレンジに達するまで前記ラマン励起用レーザの出力を増加させる第２のステップと、主信号光の受信レベルが前記所定レンジに達した際のラマン励起用レーザがその発振状態を安定に維持可能な所定以上の動作状態に達しているか否かを判別する第３のステップと、前記判別が所定以上の動作状態に達していないことにより、可変アッテネータの減衰量を所定量増加させて後、前記第２のステップに戻る第４のステップと、前記判別が所定以上の動作状態に達していることにより、一連の制御を停止させる第５のステップとを備えることを特徴とするラマンアンプ制御方法。
【００３３】
付記１の発明によれば、単に所定の受信レベルが得られるのみならず、このとき、もしラマン励起用レーザが安定発振状態に無い場合は、可変アッテネータの損失量を増すことで、所定の受信レベルと安定なレーザ発振状態との双方を効率良く達成可能となる。
【００３４】
（付記２）  ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムであって、主信号光を減衰させる可変アッテネータと、主信号光の受信レベルを検出する検出手段と、光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるラマン励起用レーザと、前記ラマン励起用レーザの動作状態をモニタするモニタ手段と、前記検出手段により所定の受信レベルが検出される範囲内で、前記ラマン励起用レーザが安定発振状態で動作するように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光通信システム。
【００３５】
（付記３）  光送信側に可変アッテネータを備え、光受信側にラマン励起用レーザを備えることを特徴とする付記２記載の光通信システム。
【００３６】
（付記４）  光送信側にラマン励起用レーザを備え、光受信側に可変アッテネータを備えることを特徴とする付記２記載の光通信システム。
【００３７】
（付記５）  ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの光通信装置であって、光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるラマン励起用レーザと、前記ラマン励起用レーザの動作状態をモニタするモニタ手段と、前記ラマン励起用レーザ注入部の後段に設けられ、受信した主信号光を減衰させる可変アッテネータと、前記可変アッテネータ通過後の主信号光の受信レベルを検出する検出手段と、前記検出手段により所定の受信レベルが検出される範囲内で、前記ラマン励起用レーザが安定発振状態で動作するように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光通信装置。
【００３８】
（付記６）  ラマン光増幅を適用した光ファイバ伝送路を介して複数の光通信装置が相互に接続する光通信システムの光通信装置であって、送信する主信号光を減衰させる可変アッテネータと、前記可変アッテネータの後段に設けられ、光ファイバ伝送路中の主信号光を増幅させるラマン励起用レーザと、前記ラマン励起用レーザの動作状態をモニタするモニタ手段と、対向装置で検出された受信レベルの情報を受信する受信手段と、
前記受信された受信レベルの情報につき所定の受信レベルが得られる範囲内で、前記ラマン励起用レーザが安定発振状態で動作するように、前記可変アッテネータの損失量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光通信装置。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図である。
【図２】実施の形態によるアッテネータ制御処理のフローチャートである。
【図３】実施の形態による光伝送特性を説明する図である。
【図４】第２の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図である。
【図５】第３の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図である。
【図６】第４の実施の形態によるラマンアンプ制御方式の構成を示す図である。
【図７】従来技術を説明する図（１）である。
【図８】従来技術を説明する図（２）である。
【符号の説明】
【００４０】
５０Ａ，５０Ｂ  光伝送装置
５１Ａ，５１Ｂ  光ファイバ伝送路
５２Ａ，５２Ｂ  光アンプ（ＯＡ）
５４  波長分波器
５５、６３  フォトダイオード（ＰＤ）
５６  制御部
６０  ラマンアンプ
６１  レーザダイオード（ＬＤ）
６２  波長合波器
６４，６７ ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）通信部
６５  波長合波器
６６  波長分波器
６８  可変アッテネータ制御部
６９  可変アッテネータ（ＡＴＴ）
【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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