(57)【要約】【課題】  波長の異なる複数の励起光源を使用する場合に、ラマン利得プロファイルを所望形状に調整する。【解決手段】  レーザダイオード１４−１〜１４−ｎ、強度変調器１８−１〜１８−ｎ及び変調信号発生器２０−１〜２０−ｎにより、互いに異なる変調周波数で強度変調された異なる励起波長の励起光を生成し、光ファイバ１２に供給する。分離装置２６は、光ファイバ１２のラマン増幅で増幅された光を各プローブ波長に分離する。ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋは、各プローブ波長について、直流成分と各変調周波数成分とからラマン利得と各励起波長の寄与率を測定する。制御装置４０は、装置２８−１〜２８−ｋの測定結果により、ＬＤ１４−１〜１４−ｎの出力光パワーを制御する。【選択図】  図１
2005195925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源（１４−１〜１４−ｎ）から出力される励起光で励起されるラマン増幅媒体（１２）のラマン利得を調整する方法であって、
互いに異なる変調周波数で強度変調された励起光を当該複数の励起光源から出力させる強度変調ステップと、
当該ラマン増幅媒体（１２）の出力光から複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分を抽出するプローブ波長抽出ステップと、
当該複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分のそれぞれについて、ラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを測定する測定ステップと、
各プローブ波長λｓ１〜λｓｋにおけるラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎの寄与率に従い、当該複数の励起光源（１４−１〜１４−ｎ）の出力励起光パワーを調整する調整ステップ
とを具備することを特徴とするラマン利得調整方法。
【請求項２】
当該測定ステップが、各プローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分について、
当該プローブ波長抽出ステップで抽出された光成分を電気信号に変換する光電変換ステップと、
当該電気信号から直流成分を抽出する直流抽出ステップと、
当該変調周波数のそれぞれに対応する周波数の交流成分を当該電気信号から抽出する交流抽出ステップと、
当該直流抽出ステップで抽出される直流成分及び当該交流抽出ステップで抽出される交流成分から、ラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを決定するステップ
とを具備することを特徴とする請求項１に記載のラマン利得調整方法。
【請求項３】
当該調整ステップが、
調整対象のプローブ波長を決定するステップと、
決定された調整対象のプローブ波長におけるラマン利得に対して、当該プローブ波長のラマン増幅に対する寄与率の高い励起波長の光パワーを他の励起波長に優先して調整するステップ
とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のラマン利得調整方法。
【請求項４】
当該調整対象のプローブ波長が、測定されたラマン利得が目標の利得プロファイルから最も外れたプローブ波長である請求項３に記載のラマン利得調整方法。
【請求項５】
当該調整対象のプローブ波長が、最短のプローブ波長からより長いプローブ波長に順に選択される請求項３に記載のラマン利得調整方法。
【請求項６】
当該強度変調ステップは、当該励起光源のレーザ光源を直接変調する請求項１乃至５の何れか１項に記載のラマン利得調整方法。
【請求項７】
当該強度変調ステップは、当該励起光源のレーザ光源の出力光を外部強度変調器で強度変調する請求項１乃至５の何れか１項に記載のラマン利得調整方法。
【請求項８】
互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源（１４−１〜１４−ｎ）から出力される励起光で励起されるラマン増幅媒体（１２）のラマン利得を調整する装置であって、
当該複数の励起光源から出力される励起光を、それぞれ異なる変調周波数で強度変調する強度変調器（１８−１〜１８−ｎ，２０−１，２０−ｎ）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）の出力光から複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分を抽出するプローブ波長抽出器（２５，２６）と、
当該複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分のそれぞれについて、ラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを測定するラマン利得測定装置（２８−１〜２８−ｎ）と、
当該ラマン利得測定装置（２８−１〜２８−ｎ）による各プローブ波長λｓ１〜λｓｋにおけるラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎの寄与率に従い、当該複数の励起光源（１４−１〜１４−ｎ）の出力励起光パワーを制御する制御装置（４０）
とを具備することを特徴とするラマン利得調整装置。
【請求項９】
当該プローブ波長抽出装置が、当該ラマン増幅媒体（１２）の出力光から複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分を分離する波長分離装置（２６）からなり、
当該ラマン利得測定装置が、当該波長分離装置（２６）により分離された各プローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分がそれぞれ入力するラマン利得評価装置（２８−１〜２８−ｋ）からなり、
当該ラマン利得評価装置はそれぞれ、対応するプローブ波長のラマンゲインと各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを測定する
ことを特徴とする請求項８に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１０】
当該ラマン利得評価装置（２８−１〜２８−ｋ）が、
当該波長分離装置（２６）からの光成分を電気信号に変換する光電変換器（３０）と、
当該電気信号から直流成分を抽出する直流抽出フィルタ（３２）と、
当該変調周波数のそれぞれに対応する周波数の交流成分を当該電気信号から抽出する交流抽出フィルタ（３４）と、
当該直流抽出フィルタで抽出される直流成分及び当該交流抽出フィルタで抽出される交流成分から、ラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを決定する演算装置（３６）
とを具備することを特徴とする請求項９に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１１】
当該プローブ波長抽出器が、当該ラマン増幅媒体（１２）の出力光からプローブ波長λｓ１〜λｓｋの内の１つの光成分を順次、抽出する光フィルタ素子である請求項８に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１２】
当該制御装置（４０）が、所望の調整対象のプローブ波長におけるラマン利得に対して、当該プローブ波長のラマン増幅に対する寄与率の高い励起波長の光パワーを他の励起波長に優先して制御することを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１３】
当該調整対象のプローブ波長が、測定されたラマン利得が目標の利得プロファイルから最も外れたプローブ波長である請求項１２に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１４】
当該調整対象のプローブ波長が、最短のプローブ波長からより長いプローブ波長に順に選択される請求項１２に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１５】
当該強度変調器が、当該励起光源を直接変調する直接変調器を具備する請求項８乃至１４の何れか１項に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１６】
当該強度変調器は、対応する変調周波数の変調信号を発生する変調信号発生器（２０−１〜２０−ｎ）と、当該変調信号発生器（２０−１〜２０−ｎ）の出力に従い、当該励起光源のレーザ光源の出力光を強度変調する外部変調器（１８−１〜１８−ｎ）とからなる請求項８乃至１４の何れか１項に記載のラマン利得調整装置。
【請求項１７】
ラマン増幅媒体（１２）と、
当該ラマン増幅媒体を励起する、互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源（１４−１〜１４−ｎ）と、
請求項８に記載のラマン利得調整装置
とを具備することを特徴とするラマン増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン利得の波長分布（利得プロファイル）を調整する方法及び装置、並びに、ラマン増幅の利得プロファイルを測定及び調整する機能を具備するラマン増幅システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の光増幅器には、希土類を添加した光ファイバ（例えば、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ））を励起して信号光を光増幅する光増幅器（ＥＤＦＡ）と、信号光の伝送に使用する光ファイバ、または、分散補償等に用いる光ファイバでラマン増幅により信号光を光増幅するラマン増幅器とがある。
【０００３】
希土類添加光ファイバでは、その増幅帯域が添加された希土類の発光特性に依存する。これに対し、ラマン増幅の増幅波長は、励起光の波長に依存する。従って、ＥＤＦを光増幅媒体とする場合に比べ、ラマン増幅器では、波長の異なる複数の励起光を使用することで、増幅帯域を容易に広くすることができる。
【０００４】
ラマン増幅の利得、即ちラマン利得は、そもそも、ラマン励起光が存在しないときの信号光の光強度（又は光パワー）に対する、ラマン励起光が存在するときの信号光の光強度（又は光パワー）より定義される。そのような測定方法が、例えば、特許文献１の段落０００５及び図２、並びに、特許文献２に記載されている。
【０００５】
特許文献３には更に、ラマン励起光を光ファイバ伝送路に印加しているときと、ラマン励起光を光ファイバ伝送路に印加していないときの両方についてＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）により、光ファイバ伝送路上でのテスト光のパワー変化を測定し、伝搬損失の差から光ファイバ伝送路のラマン利得を算出する方法が記載されている。
【０００６】
ラマン利得係数を精度良く測定するための条件が、特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２９６１４５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０６７４号公報
【特許文献３】特開２００２−２９６１４５号公報
【特許文献４】特開２００２−２０２２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ラマン励起光のオン／オフをマニュアルで行う従来の方法では、手間と時間がかかり、効率的にラマン利得を測定できるものではなかった。ＯＴＤＲを使用する場合、装置が大掛かりになる。
【０００８】
また、従来の何れの方法も、低ラマン利得領域でラマン利得を測定することが困難であった。上述のどの公報にも、波長の異なる複数の励起光を使用する場合の広帯域のラマン増幅の利得プロファイルを効率良く測定する手段が示されていない。
【０００９】
ラマン利得は、基本的に、励起光の波長と、ラマン増幅を起こす光ファイバのパラメータ（光ファイバ損失、コアの大きさ、構成材料の濃度及び屈折率等）により決定される。特に、波長の異なる複数の励起光を利用する広帯域ラマン増幅の場合、励起光間のラマン増幅と信号光間のラマン増幅の影響を無視できない。従来、広帯域のラマン増幅で平坦な利得プロファイルを得るのは困難であった。
【００１０】
広帯域に平坦なラマン利得を得る前提として、波長の異なる複数の励起光を利用する広帯域ラマン増幅の場合の利得プロファイルを効率的に測定する手段、更には、測定結果に従い利得プロファイルを調整する手段が望まれる。
【００１１】
また、実際に敷設された光ファイバケーブルでは、その敷設状態、環境及び障害の復旧工事等によって、そのケーブル長を含む光ファイバのパラメータが変化する。このような変化を想定すると、運用状態においてラマン増幅の利得プロファイルを容易に測定し、調整できる手段が望まれる。
【００１２】
本発明は、このような要望に鑑み、複数の励起波長の励起光を使用するラマン増幅において、ラマン利得プロファイルを調整する方法及び装置、並びに、ラマン利得の波長プロファイルを測定及び調整する機能を具備するラマン増幅システムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るラマン利得調整方法は、互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源から出力される励起光で励起されるラマン増幅媒体のラマン利得を調整する方法であって、互いに異なる変調周波数で強度変調された励起光を当該複数の励起光源から出力させる強度変調ステップと、当該ラマン増幅媒体の出力光から複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分を抽出するプローブ波長抽出ステップと、当該複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分のそれぞれについて、ラマンゲインと各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを測定する測定ステップと、各プローブ波長λｓ１〜λｓｋにおけるラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎの寄与率に従い、当該複数の励起光源の出力励起光パワーを調整する調整ステップとを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るラマン利得調整装置は、互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源から出力される励起光で励起されるラマン増幅媒体のラマン利得を調整する装置であって、当該複数の励起光源から出力される励起光を、それぞれ異なる変調周波数で強度変調する強度変調器と、当該ラマン増幅媒体の出力光から複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分を抽出するプローブ波長抽出器と、当該複数のプローブ波長λｓ１〜λｓｋの光成分のそれぞれについて、ラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎのラマン増幅への寄与率とを測定するラマン利得測定装置と、当該ラマン利得測定装置による各プローブ波長λｓ１〜λｓｋにおけるラマン利得と各励起波長λp１〜λｐｎの寄与率に従い、当該複数の励起光源の出力励起光パワーを制御する制御装置とを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るラマン増幅システムは、ラマン増幅媒体と、当該ラマン増幅媒体を励起する、互いに異なる励起波長λp１〜λｐｎの複数の励起光源と、上述のラマン利得調整装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から容易に理解できるように、異なる波長の複数の励起光源を使用する場合にも、ラマン利得プロファイルを所望形状に調整することが容易になる。即ち、簡単な処理で所望形状のラマン利得プロファイルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、また、ラマン増幅のための励起光の波長、即ち励起波長をλｐ１〜λｐｎとする。
【００１９】
光送信装置（ＴＸ）１０は、信号波長λｓ１〜λｓｋの信号光からなるＷＤＭ信号光を出力する。λｓ１＜λｓｋである。光送信装置１０から出力されるＷＤＭ信号光は、光ファイバ１２を伝送して、光受信装置１３に入力する。ここでは、λｓ１＜λｓｋである。後述するように、光ファイバ１２の信号出力側部分が、ラマン増幅媒体となる。
【００２０】
光ファイバ１２におけるラマン増幅の利得プロファイルを測定及び調整する目的の場合には、光送信装置１０の代わりに、プローブ波長λｓ１〜λｓｋの連続（ＣＷ）レーザ光又はプローブ波長λｓ１〜λｓｋを含むＡＳＥ光を出力するプローブ光源を使用しても良い。この場合、プローブ波長λｓ１〜λｓｋは、実際に信号光を搬送する光キャリアの波長である必要は無く、単に、光ファイバ１２におけるラマン増幅の利得プロファイル（波長分布特性）を測定するのに十分なほど細かく配置された波長であればよい。即ち、プローブ波長λｓ１〜λｓｋは、光ファイバ１２におけるラマン増幅帯域内の信号波長を代表する。
【００２１】
本実施例の目的は、光ファイバ１２におけるラマン増幅の利得プロファイルを測定し調整することであるので、以下の説明では、光送信装置１０の出力する信号光をプローブ光と呼び、その波長をプローブ波長と呼ぶ。
【００２２】
レーザダイオード（ＬＤ）１４−１〜１４−ｎは、それぞれ駆動回路１６−１〜１６−ｎにより駆動されて、互いに異なる波長λｐ１〜λｐｎのレーザ光（ラマン励起光）を発生する。λｐ１＜λｐｎである。励起波長λｐ１〜λｐｎは、プローブ波長λｓ１〜λｓｋより短い。
【００２３】
レーザダイオード１４−１〜１４−ｎの出力レーザ光は、それぞれ、強度変調器１８−１〜１８−ｎに入力する。変調信号発生回路２０−１〜２０−ｎは、それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｎの矩形波形の変調信号を発生する。強度変調器１８−１〜１８−ｎは、変調信号発生回路２０−１〜２０−ｎからの変調信号に従い、ＬＤ１４−１〜１４−ｎの出力レーザ光の強度を２値変調する。即ち、強度変調器１８−１〜１８−ｎは、変調信号がハイ（又はロー）のときには、ＬＤ１４−１〜１４−ｎの出力レーザ光をそのまま出力し、変調信号がロー（又はハイ）のときには、ＬＤ１４−１〜１４−ｎの出力レーザ光を変調信号の振幅に応じた減衰率で減衰して出力する。図２は、強度変調器１８−１の出力波形例を示す。横軸は時間を示し、縦軸は光パワーを示す。
【００２４】
理解を容易にするために、外部変調の構成例を図示したが、駆動回路１６−１〜１６−ｎが直接、ＬＤ１４−１〜１４−ｎを強度変調しても良い。
【００２５】
分布ラマン増幅では、ラマン増幅されるべきプローブ光がラマン増幅媒体である光ファイバ１２を伝搬する間に継続的に、光ファイバ１２に一定強度の励起光を供給する必要がある。従って、光速をｃ、実効的に必要なラマン増幅媒体となる部分の長さをＬ，その部分の実効屈折率をｎとし、且つ、プローブ波長λｓと励起波長λｐで実効屈折率ｎが等しいと仮定すると、励起光パワーをハイにする時間Ｔ１及び励起光パワーをローにする期間は共に、２ｎＬ／ｃ以上である必要がある。変調周波数ｆ１〜ｆｎは、この条件を満たすように決定される。
【００２６】
各強度変調器１８−１〜１８−ｎの変調度ｍは、高パワーの励起光に対する低パワーの励起光の減衰率で定義される。変調度ｍは、１以下で０より大きい。変調度ｍが１のとき、オン／オフ変調になり、ｍ＝０のとき、励起光パワーは強度変調されない一定値となる。詳細は後述するが、本実施例では、各強度変調器１８−１〜１８−ｎの変調度ｍは、レーザダイオード１４−１〜１４−ｎの出力パワーの変動に関わらず、同じ値に保たれているのが好ましい。
【００２７】
合波器２２は、強度変調器１８−１〜１８−ｎの出力レーザ光を合波する。合波器２２から出力される合波レーザ光は、ラマン励起光としてＷＤＭ光カップラ２４から光ファイバ１２に供給される。光ファイバ１２上で、ラマン励起光はプローブ光とは逆方向に伝搬する。図１に示す構成は、いわゆる、後方励起になっている。このラマン励起光により励起されて、光ファイバ１２は、ラマン増幅媒体として機能し、伝搬する波長λｓ１〜λｓｋのプローブ光を光増幅する。
【００２８】
光ファイバ１２で光増幅された波長λｓ１〜λｓｋのプローブ光は、ＷＤＭ光カップラ２４をスルーし、分波器２５により分割され、一方が光受信装置１３に供給され、他方が波長分離装置２６に供給される。勿論、信号伝送が不要な場合には、光ファイバ１２の出力端を分離装置２６に直接、接続すれば良い。
【００２９】
波長分離装置２６は、分波器２５からの光から波長λｓ１〜λｓｋの各成分を分離し、各成分をラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋに印加する。
【００３０】
ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋは全く同じ構成から成る。即ち、ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋは、波長分離装置２６により分離された成分光を電気信号に変換する受光器３０、受光器３０の出力信号の低域成分（又は直流成分）を抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２、受光器３０の出力から変調周波数ｆ１〜ｆｎの成分を検出する、中心周波数を変更可能なバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４、及び、ＬＰＦ３２の出力から対応波長のラマン利得Ｇ（λｓ）を決定し、ＢＰＦ３４の中心周波数を掃引することにより、ＢＰＦ３４の出力からラマン増幅に対する各励起波長λｐ１〜λｐｎの寄与率｛ｇｉ｝を算出する演算装置３６からなる。
【００３１】
異なる波長λｐ１〜λｐｎの複数のラマン励起光を使用する場合、ある信号波長λｓに注目すると、その信号波長λｓの利得G（λｓ）は、下記式のように、各励起光によるラマン利得ｇを加算したものとなる。即ち、
G（λｓ）＝ｇ１Ｐ１＋ｇ２Ｐ２＋・・・＋ｇｎＰｎ    （１）
但し、Ｐｉは、ラマン励起波長λｐｉの励起パワー、ｇｉは、励起波長λｐｉの励起光による波長λｓにおけるラマン利得をそれぞれ示す。励起光パワーＰｉは、実際には、周波数ｆｉの変調信号で変調されているので、G（λｓ）は、
G（λｓ）＝ΣｇｉＰｉ｛１−ｍｉＳ（２πｆｉｔ）｝    （２）
と表記され得る。Ｓ（２πｆｉｔ）は周波数ｆｉの矩形信号を示し、ｍｉはその変調度を示す。ある波長λｐｉの励起光が別の波長λｐｊの励起光によりラマン増幅される場合、Ｐｉは、更に、波長λｐｊの励起光の光パワーに依存するように展開されることになる。式（２）は、
G（λｓ）＝ΣｇｉＰｉ−ΣｇｉＰｉｍｉＳ（２πｆｉｔ）  （３）
と変形できる。
【００３２】
受光器３０の出力の振幅は、式（３）の利得にプローブ波長λｓの励起光パワーを乗算した結果に相当する。ＬＰＦ３２は、式（３）の時間平均、即ち式（３）の第１項と第２項の時間平均の和を抽出する。ＢＰＦ３４は、式（３）の第２項のうちの、指定励起波長のラマン増幅への寄与分、即ち、ＢＰＦ３４の中心周波数に相当する周波数で強度変調された励起波長のラマン増幅への寄与分を抽出する。式（３）の第１項は、全励起光を強度変調しない場合の、プローブ波長λｓのラマン利得を示す。
【００３３】
ＬＰＦ３２の出力に第２項の時間平均値を加算すれば、その結果は、励起波長λｐ１〜λｐｎの励起光による、プローブ波長λｓでのラマン増幅の利得を示す。第２項の時間平均値が第１項に比べて十分に小さい場合、例えば、変調度ｍｉが十分に小さい場合、ＬＰＦ３２の出力を、プローブ波長λｓにおけるラマン利得Ｇ（λｓ）としてもよい。ラマン利得の波長分布を相対的に評価すれば良い場合には、ＬＰＦ３２の出力のみでも十分である。
【００３４】
その他の方法として、一時的に各励起波長の変調度ｍｉをゼロにすれば、各信号波長のＬＰＦ３２の出力からラマン利得プロファイルを測定できる。
【００３５】
ＢＰＦ３４は、式（３）の第２項のｋｉＰｉｍｉに比例した振幅の信号を出力する。演算装置３６は、Ｐｉｍｉが一定である条件でＢＰＦ３４の中心周波数ｆ１〜ｆｎを走査することにより、各励起波長λｐ１〜λｐｎによるラマン増幅寄与率｛ｇｉ｝を相対的に算出できる。容易に理解できるように、Ｐｉｍｉが一定でなくても、各励起波長λｐ１〜λｐｎの光パワーＰｉ及びｍｉが既知であれば、それらの値をも考慮することで、｛ｇｉ｝の相対評価値を算出できる。相対的な評価という見地では、各励起波長λｐ１〜λｐｎの変調度ｍｉを互いに等しく設定しておけば、変調度ｍｉを無視できる。
【００３６】
これにより、ＢＰＦ３４が誤って高調波を検出すると、測定を誤ることになる。そこで、好ましくは、励起光の変調周波数ｆ１〜ｆｎとして、互いに高調波にならないような周波数の組み合わせを選択する。
【００３７】
各ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋの演算装置３６は、プローブ波長λｓでのラマン利得Ｇと、プローブ波長λｓのラマン利得Ｇに対する各励起波長λｐ１〜λｐｎの寄与率｛ｇｉ｝を制御装置４０に出力する。
【００３８】
制御装置４０は、各ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋの演算装置３６からの利得Ｇから光ファイバ１２におけるラマン利得の波長分布を決定する。制御装置４０はまた、各プローブ波長λｓのラマン利得に対する各励起波長λｐ１〜λｐｎの寄与率｛ｇｉ｝から、各プローブ波長λｓ１〜λｓｋについて、どの励起波長の励起光パワーを調整するのが好ましいかを判定し、その判定結果に従い、各励起波長λｐ１〜λｐｎの励起光パワーＰｉを制御する。この制御態様の詳細は、後述する。その際、制御装置４０はまた、励起波長λｐ１〜λｐｎ間で及び励起光パワーＰｉの制御の前後で、変調度ｍｉが一定になるように、変調信号発生装置２０−１〜２０−ｎを制御する。
【００３９】
式（３）から分かるように、各励起波長λｐ１〜λｐｎの変調度ｍｉが既知であれば、励起波長λｐ１〜λｐｎ間で、及び励起光パワーＰｉの制御の前後で、変調度ｍｉを一定に維持する必要は無い。この場合、制御装置３４又は制御装置４０において、各励起波長λｐ１〜λｐｎの変調度ｍｉを考慮して、各プローブ波長におけるラマン寄与率｛ｇｉ｝の相対値を評価すれば良い。
【００４０】
制御装置４０による各励起波長λｐ１〜λｐｎの励起光パワーの制御態様を説明する。励起波長を変更しながら逐次的に励起光パワーを制御する逐次制御と、複数の励起波長の励起光パワーを同時に制御する同時制御がある。
【００４１】
ラマン増幅は、原理的に、励起波長より約１００ｎｍ長い波長帯の光を増幅する現象であり、隣接する複数の励起波長の励起光がある場合、より短い励起波長の励起光の方が、より長い励起波長の励起光よりもラマン増幅への寄与率が大きい。従って、本実施例では、基本的には、制御対象の励起波長が複数ある場合、短い励起波長の励起光パワーを優先的に制御する。
【００４２】
逐次制御の第１の方法を説明する。制御装置４０は、各ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋの出力からラマン利得Ｇ（λｓ）の凹凸を検出し、ラマン利得を変更すべきプローブ波長を決定する。例えば、測定されたラマン利得が目標の利得プロファイルから最も外れているプローブ波長を、調整対象のプローブ波長とする。決定されたプローブ波長のラマン増幅の利得に対し最も寄与率ｇの大きな励起波長を検出する。
【００４３】
例えば、ラマン利得を変更したい波長がプローブ波長λｓ１であるとすると、ラマン利得評価装置２８−１の演算装置３６の出力｛ｇｉ｝の内の最大のｇｉを検出する。発見されたｇｉに対応する励起波長λｐｉが、目的の励起波長である。
【００４４】
解消したい凹凸の大きさに相応するパワー量だけ、又は予め決められた量だけ、励起波長λｐｉの光パワーを増加又は減少させる。ラマン利得を増加させたい場合には、励起光パワーを増加し、ラマン利得を減らしたい場合には、励起波長λｐｉの光パワーを所定量、減らす。
【００４５】
励起波長λｐｉの励起光パワーを調整した後に、再び、制御装置４０は、ラマン利得G（λｓ）の測定、利得を調整すべきプローブ波長の決定、決定されたプローブ波長に対して調整すべき励起波長の決定、及び、決定された励起波長の励起光パワーの調整を実行する。
【００４６】
ラマン利得プロファイルが目的の形状になるまで、以上の調整を繰り返す。
【００４７】
ラマン利得は、励起波長により約１００ｎｍ長い波長帯で発生する現象であり、長波長側により多く作用する。従って、より単純に、利得を調整すべきプローブ波長として、最も短いプローブ波長からより長いプローブ波長に向かって順番に選択していっても良い。
【００４８】
同時制御では、例えば、次のように２つの励起波長の励起光パワーを同時に制御する。即ち、各ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋの出力からラマン利得Ｇ（λｓ）の凹凸を検出した場合に、ラマン利得のピークに対して最も寄与率の高い励起波長と、ボトムに対して最も寄与率の高い励起波長を検出し、前者の励起波長の励起光パワーを減少すると共に、後者の励起波長の励起光パワーを増加する。励起光パワーの変化量は、一定値でも、ピークの低下とボトムの上昇で平坦になると想定される程度の、励起光パワーの変化量でもよい。所望の利得プロファイルを得られるまで、この調整を繰り返す。
【００４９】
図１に示す実施例では、波長分離装置２６を使用し、複数の信号波長におけるラマン利得を同時に評価したが。波長分離装置２６の代わりに、中心波長を掃引可能な光バンドパスフィルタを使用し、その中心波長を制御装置４０又は演算装置３６により掃引しても良い。その変更構成では、複数の信号波長のラマン増幅を逐次的にモニタすることになり、測定に時間がかかる。しかし、単一のラマン利得評価装置で済み、構成を簡略化でき、装置を小型化できるという利点がある。
【００５０】
光伝送システムの運用開始時には、目標となる利得が存在する。その場合には、先ず、最も短い励起波長λｐ１を強度変調し、ラマン利得プロファイルの最大値が設定値に等しくなるように、励起波長λｐ１の励起光パワーを調整する。以下、励起波長を短波長から長波長に変えながら、各励起波長で、同様に、ラマン利得プロファイルの最大値が設定値に等しくなるように、その励起波長の励起光パワーを調整する。
【００５１】
上記実施例では、光ファイバ１２をプローブ光が伝搬する状態でラマン利得を測定したが、プローブ光無しでもラマン利得を測定できる。この場合には、光ファイバ１２から出力されるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光の各波長λｓ１〜λｓｋの成分光を検出することになる。
【００５２】
本発明では、ラマン利得のプロファイル（波長特性）を所望形状に調整することを第１目的とし、ラマン利得の大きさを所望値に調整することを第２の目的とする。第１の目的のためには、ラマン利得評価装置２８−１〜２８−ｋ（の演算装置３６）で算出されるラマン利得は、相対値及び絶対値のどちらでもよい。この観点で、本明細書における「ラマン利得」は、相対値と絶対値の両方を意味する。例えば、プローブ光無しでラマン利得を測定する場合、得られるラマン利得は、波長に対する相対値である。
【００５３】
励起光源として単一のレーザダイオードを使用する実施例を図示したが、２つのレーザダイオードから出力される実質的に同じ波長のレーザ光を互いに直交する偏波で合波して出力する光源を励起光源として使用しても良い。
【００５４】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】光強度変調器１８−１の出力波形例である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：光送信装置（ＴＸ）
１２：光ファイバ
１３：光受信装置（ＲＸ）
１４−１〜１４−ｎ：レーザダイオード（ＬＤ）
１６−１〜１６−ｎ：駆動回路
１８−１〜１８−ｎ：強度変調器
２０−１〜２０−ｎ：変調信号発生回路
２２：合波器
２４：ＷＤＭ光カップラ
２５：分波器
２６：分離装置
２８−１〜２８−ｋ：ラマン利得評価装置
３０：受光器
３２：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３４：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３６：演算装置
４０：制御装置
【図１】
2005195925.tif 000003
【図２】
2005195925.tif 000004