(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号が通過する光ファイバに励起光を入力して前記光信号を増幅するラマン増幅器と、  前記ラマン増幅器の後段に設けられ、前記ラマン増幅器によって増幅された光信号のパワーをモニタする第１受光手段と、  前記第１受光手段によってモニタされた前記光信号のパワーに基づいて、前記励起光による前記光信号の利得を算出する利得算出手段と、  前記利得算出手段によって算出された前記光信号の利得に基づいて、前記光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する雑音パワー算出手段と、  前記雑音パワー算出手段によって算出された前記雑音成分のパワーを通知する通知手段とを有する光増幅装置と、 前記光増幅装置の下流に設けられ、前記光増幅装置で増幅された光信号をモニタする第２受光手段と、エルビウムドープ光ファイバ増幅器と、前記エルビウムドープ光ファイバ増幅器で増幅された光信号をモニタする第３受光手段と、前記エルビウムドープ光ファイバ増幅器を制御する光増幅器制御手段とを有するパワー制御装置と、 を備え、 前記光増幅器制御手段は、前記第２受光部から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、前記第３受光部から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、前記光増幅装置から通知された前記雑音成分のパワーとに基づいて、前記エルビウムドープ光ファイバ増幅器から出力される光に含まれる信号成分の入力された光信号に対する利得を算出することを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
前記雑音パワー算出手段は、システム運用時にも常に雑音光パワーの演算を行い、
前記通知手段は、条件によって様々に変化する雑音光パワーの情報を前記パワー制御装置にリアルタイムに通知することを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記光増幅装置は、
前記増幅された光信号が前記第２受光手段へ入力されるまでに通過する経路に設けられた第１光フィルタと同等の波長透過特性を有する第２光フィルタを前記第１受光手段の前段に備え、前記第１光フィルタは、前記増幅された光信号に含まれる監視信号を主信号から分離して前記増幅された光信号の信号帯域成分を抽出する透過特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光通信装置。
【請求項４】
光信号が通過する光ファイバにラマン増幅器によって励起光を入力して前記光信号を増幅するラマン増幅工程と、 前記ラマン増幅器の後段に設けられた第１受光手段によって、前記ラマン増幅工程によって増幅された光信号のパワーをモニタする第１受光工程と、 前記第１受光工程によってモニタされた前記光信号のパワーに基づいて、前記励起光による前記光信号の利得を算出する利得算出工程と、 前記利得算出工程によって算出された前記光信号の利得に基づいて前記光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する雑音パワー算出工程と、 前記雑音パワー算出工程によって算出された前記雑音成分のパワーの情報を通知する通知工程と、 前記増幅された光信号のパワーと、前記通知工程によって出力された情報が示す前記雑音成分のパワーと、に基づいて前記増幅された前記光信号に含まれる信号成分のパワーを算出し、算出した前記信号成分のパワーに基づいて前記増幅された光信号のパワーを制御するパワー制御工程と、 前記ラマン増幅工程で増幅された光信号を第２受光手段でモニタする第２受光工程と、 前記ラマン増幅器の下流に設けられたエルビウムドープ光ファイバ増幅器で増幅された光信号を第３受光手段でモニタする第３受光工程と、 前記第２受光工程で受光された光信号のパワーと、前記第３受光工程で受光された光信号のパワーと、前記通知工程によって通知された前記雑音成分のパワーとに基づいて、前記エルビウムドープ光ファイバ増幅器による光信号に含まれる信号成分の利得を算出する利得算出工程と、 を含むことを特徴とする光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光を増幅する光増幅装置、光通信装置および光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信トラフィック増加を背景として、光通信装置への需要が高まっている。基幹網で導入されてきた光中継装置のみならず、最近では地域網についても光通信装置の導入が活発に行われており、さらには加入者系へも光ネットワークが形成されている。このように光通信システムは世界の情報網に対して重要な役割を担っている。
【０００３】
光通信システムにおいては、伝送路ごとに波長多重用光増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を備え、低コスト、高信頼で大容量化、長距離伝送を実現する光増幅中継システムが用いられている。光増幅中継システムにおいて、伝送路長が長いなどの要因により中継損失が大きい場合は、光増幅器へ入力される光信号に含まれる信号成分のパワーが小さくなるため、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）比が劣化し、伝送特性が劣化する可能性がある。
【０００４】
これを回避する手段として、伝送路に励起光を入力し、ラマン効果を利用して伝送路を通過する光信号を増幅する分布ラマン光増幅（ＤＲＡ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が用いられている。これにより、光増幅器へ入力される光信号に含まれる信号成分のパワーが増加することでＳＮ比が増加し、伝送特性が改善されるため、分布ラマン光増幅器は有効な手段として既に実用化に至っている。
【０００５】
光通信システムにおいては、中継間隔が長いと伝送路における光信号の損失が大きくなる。一般的な伝送路における伝送路損失は、０．２ｄＢ／ｋｍ程度であり、中継距離に応じて伝送路損失が大きくなる。また伝送路上に様々な機能光部品が配置される場合は、その機能光部品の透過損失が付加されることで光信号の損失はさらに大きくなる。中継損失が大きいほど光信号のパワーは小さくなる。
【０００６】
一方、光通信システムにおいては、一般的に光増幅手段（ＥＤＦＡやラマン増幅）が用いられる。光増幅手段は、光信号に対する利得が大きいほど多くの雑音成分（自然放出光）を発生させる。したがって、中継損失が大きい伝送路においては、利得の大きな光増幅手段を用いることで、光信号に含まれる雑音成分のパワーに対する信号成分のパワーの割合が小さくなる。また、光信号が波長多重光である場合は、信号波長数が少ないほど、光信号に含まれる雑音成分のパワーに対する信号成分のパワーの割合が小さくなる。
【０００７】
また、光通信システムにおいては、光信号を単に増幅させるだけでなく、光信号のパワーを一定に制御するパワー制御装置が用いられている。パワー制御装置は、一般的に、分岐カプラとＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を用いて、光信号のトータルパワー（信号成分＋雑音成分）をモニタし、監視信号系などから通知を受けた信号波長数情報をもとに、１チャネルあたりの信号成分パワーを制御する。
【０００８】
このパワー制御装置の目的は、光信号に含まれる信号成分のパワーを制御することである。しかし、モニタした光信号のトータルパワーに基づいてパワー制御を行う場合は、信号成分のパワーに対して雑音成分のパワーの割合が大きいと、信号成分のパワー制御の精度が劣化する（たとえば、下記特許文献１参照。）。信号成分のパワーを正常なパワーに制御できないと、伝送特性劣化などの不具合が生じる可能性がある。
【０００９】
たとえば、光信号に含まれる信号成分のパワーが大きくなると、伝送路の非線形特性によって信号成分が劣化し、受信エラーの可能性が増える。また、光信号に含まれる信号成分のパワーが小さくなると、ＳＮ比の影響により伝送波形劣化が生じて、受信エラーの可能性が増える。そこで、パワー制御装置においては、光信号に含まれる雑音成分のパワーを見積もって、光信号のトータルパワーから差し引くことで、光信号に含まれる信号成分のみのパワーを算出する技術が開示されている（たとえば、下記特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２３２４３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、伝送路の条件によって光信号に発生する雑音成分のパワーは複雑に変化するため、雑音成分のパワーを精度よく算出することは困難であるという問題がある。たとえば、ラマン増幅における利得特性は、伝送路の設計パラメータまたは光特性のばらつきなどによって変動する。ラマン増幅における利得特性が変化すると、ラマン増幅によって発生する雑音成分のパワーも変化する。
【００１２】
伝送路の光特性は、たとえば、光ファイバ同士を接続するための光コネクタの接続部の汚れや、光ファイバの曲げ損失などによる光損失、伝送路ファイバ自体の特性の製造ばらつき（損失係数および有効断面積など）、伝送路ファイバの中での融着による損失ばらつき、経年劣化、外気温度などによって変化する。
【００１３】
また、上述した特許文献２にかかる技術においては、ラマン増幅器における励起光のパワーをモニタし、モニタ結果に基づいて、ラマン利得を求め、その結果を元に光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する。しかしながら、実際に伝送路に入力する励起光パワーを正確に見積もることは難しい。伝送路の種類によってラマン増幅の励起効率が異なるためである。また、たとえば、何らかの要因により（ファイバやコネクタなどに何らかの負荷がかかるなどして）伝送路の出力側の損失が増加したケースでは、たとえ励起光パワーのモニタ値に変化がなかったとしても、実際に伝送路に入力される励起光パワーは低減するため、利得および雑音光は小さくなる。
【００１４】
これらのケースでは（伝送路損失変動、励起光パワーモニタ誤差、温度特性、経年劣化など）、励起光パワーと利得の比例関係が一定にはならないため、雑音光パワーの正確な見積もりは困難である。したがって、励起光のパワーに対する雑音成分のパワーの特性は一定とならない。このため、上述した特許文献２にかかる技術では、雑音成分のパワーを精度よく算出することができないという問題がある。
【００１５】
また、信号成分のパワーに対して雑音成分のパワーの割合が大きくなる、チャネル数が少ない光信号をシステムサポート対象から外すことが考えられる。これにより、信号成分のパワーに対する雑音成分のパワーの割合を小さくすることができるが、システムサポート対象となる光信号が限定されることで利便性が大幅に劣化するという問題がある。
【００１６】
また、システム条件ごとに発生する雑音成分のパワーをデータベース化しておくことが考えられる。しかしながら、ラマン増幅によって発生する雑音成分のパワーは、システム条件（ラマン増幅の利得、中継損失、伝送路種類、伝送路ファイバ損失係数、伝送路の有効断面積、伝送路長など）に応じて異なる。
【００１７】
このため、高精度のパワー制御を実現するには膨大なデータを保有しておかねばならないという問題がある。また、そのような膨大なデータベースを保有しておいたとしても、その中から適した値を選ぶというプロセスが必要になるため時間がかかり、雑音成分のパワーをリアルタイムに取得することが困難であるという問題がある。
【００１８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、光信号に含まれる雑音成分のパワーを精度よく高速に算出し、様々な条件で複雑に変化する雑音成分のパワーをリアルタイムに通知することができる光増幅装置、光通信装置および光通信方法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】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光通信装置は、光信号が通過する光ファイバに励起光を入力して前記光信号を増幅するラマン増幅器と、前記ラマン増幅器の後段に設けられ、前記ラマン増幅器によって増幅された光信号のパワーをモニタする第１受光手段と、前記第１受光手段によってモニタされた前記光信号のパワーに基づいて、前記励起光による前記光信号の利得を算出する利得算出手段と、前記利得算出手段によって算出された前記光信号の利得に基づいて、前記光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する雑音パワー算出手段と、前記雑音パワー算出手段によって算出された前記雑音成分のパワーを通知する通知手段とを有する光増幅装置と、前記光増幅装置の下流に設けられ、前記光増幅装置で増幅された光信号をモニタする第２受光手段と、エルビニウムドープ光ファイバ増幅器と、前記エルビニウムドープ光ファイバ増幅器で増幅された光信号をモニタする第３受光手段と、前記エルビニウムドープ光ファイバ増幅器を制御する光増幅器制御手段とを有するパワー制御装置と、を備え、前記光増幅器制御装置は、前記第２受光部から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、前記第３受光部から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、前記光増幅装置から通知された前記雑音成分のパワーとに基づいて、前記エルビニウムドープ光ファイバ増幅器から出力される光に含まれる信号成分の入力された光信号に対する利得を算出することを要件とする。
【００２０】
この光増幅装置によれば、ラマン増幅器の後段に設けられた受光手段によって光信号のパワーをモニタすることで、伝送路の変化などによる雑音成分のパワー変動が反映された光信号のパワーをモニタすることができる。出力パワーと利得は一つの同じ物理現象であり、出力パワーが定まれば利得が定まる。
【００２１】
そこで、何らかの要因により伝送路の損失が増加した場合にあっても、ラマン増幅の出力光パワーモニタ値（信号光＋雑音光）と利得の関係は一対一の関係となるため、リアルタイムモニタとして有効となる（伝送路損失変動、励起光パワーモニタ誤差、温度特性、経年劣化などがあったとしても、出力パワーと利得の関係は維持されるため）。
【００２２】
そこで、ラマン増幅器の後段に設けられた受光手段を用いて、ラマン増幅の利得を演算で求め、その値から雑音光パワーを演算する機構を備える。これにより、伝送路の変化などによって光信号に含まれる雑音成分が複雑に変化しても、雑音成分のパワーを精度よく算出することができる。このため、たとえば後段に設けられたパワー制御装置が、光信号のパワー制御を精度よく行うことができる。
【００２３】
なお、ラマン増幅装置の利得もしくは出力（主信号光、雑音光）の制御方法は、この発明では限定しない。たとえば特開２００４−１９３６４０に準拠させるのが好ましい。
【００２４】
これらの演算精度を高めるために、測定した各種帯域におけるラマン雑音光パワーを用いて、各種モニタ値（信号光＋雑音光）からラマン増幅により生じた雑音光パワーを差し引く演算機構を備えて、受信レベルモニタ値を補正することで、ラマン増幅による雑音光パワーによる制御誤差が取り除かれた補正値を用いて、利得もしくは出力の演算精度を向上させるラマン増幅装置、およびその下流に備えられた光パワー制御装置がこの発明のポイントである。
【発明の効果】
【００２５】
この光増幅装置、光通信装置および光通信方法によれば、光信号に含まれる雑音成分のパワーを精度よく高速に算出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、この光増幅装置、光通信装置および光通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる光通信装置の機能的構成を示すブロック図である。図１において、実線矢印は光の経路、点線矢印は電気の経路を示している（図２も同様）。図１に示すように、実施の形態にかかる光通信装置１００は、光増幅装置１１０と、パワー制御装置１２０と、を備えている。光通信装置１００は、たとえば光通信システムにおける中継装置に適用される。光増幅装置１１０は、ラマン増幅器１１１と、分岐部１１２と、フィルタ１１３と、受光部１１４と、取得部１１５と、算出部１１６と、を備えている。
【００２８】
ラマン増幅器１１１には、光増幅装置１１０の前段の伝送路１０１（光ファイバ）を介して送信された光信号が入力される。ラマン増幅器１１１へ入力される光信号はたとえば波長多重光である。ラマン増幅器１１１は、伝送路１０１を介して送信された光信号を分岐部１１２へ出力する。また、ラマン増幅器１１１は、光通信装置１００の前段の伝送路１０１に対して、光信号の通過方向とは反対方向に励起光（符号１１１ａ）を入力する。
【００２９】
これにより、伝送路１０１を通過する光信号が、伝送路１０１へ入力された励起光に応じてラマン増幅される。分岐部１１２は、ラマン増幅器１１１から出力された光信号を分岐して、分岐した各光信号をフィルタ１１３およびパワー制御装置１２０へそれぞれ出力する。分岐部１１２はたとえば光カプラである。
【００３０】
フィルタ１１３（第２光フィルタ）は、分岐部１１２から出力された光信号を通過させて受光部１１４へ出力する。フィルタ１１３は、パワー制御装置１２０へ出力された光信号がパワー制御装置１２０の受光部１２３（第２受光手段）へ入力されるまでに通過する経路に設けられた光フィルタと同等の波長透過特性を有する。ここでは、光信号がパワー制御装置１２０の受光部１２３へ入力されるまでに通過する経路にフィルタ１２２が設けられているため、フィルタ１１３はフィルタ１２２と同等の波長透過特性を有する。
【００３１】
受光部１１４は、ラマン増幅器１１１によって増幅された光信号をモニタする受光手段である。具体的には、受光部１１４は、分岐部１１２から出力され、フィルタ１１３を通過した光信号を光信号のパワーに応じた電気信号に変換する。受光部１１４は、変換した電気信号を算出部１１６へ出力する。受光部１１４はたとえばフォトダイオードである。
【００３２】
取得部１１５は、監視信号（ＯＳＣ）などからシステム情報（信号波長数や伝送路入力パワーなど）が光増幅装置１１０に伝達される窓口の位置づけであり、伝送路１０１を通過する光信号の、光通信装置１００の前段の光通信装置から伝送路１０１へ入力されたときの入力パワーの情報を取得し、この情報は、光増幅装置１１０の利得一定制御といった光パワーレベルの制御に使用される。取得部１１５は、取得した入力パワーの情報を算出部１１６へ出力する。
【００３３】
算出部１１６は、受光部１１４から出力された電気信号に基づいて、ラマン増幅器１１１によって増幅された光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する。算出部１１６は、受光部１１４から出力された電気信号をリアルタイムに取得して、光信号に含まれる雑音成分のパワーを定期的に算出する。算出部１１６は、算出した雑音成分のパワーをパワー制御装置１２０へ出力する。具体的には、算出部１１６は、利得算出部１１６ａと、雑音パワー算出部１１６ｂと、を備えている。
【００３４】
利得算出部１１６ａは、受光部１１４から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、取得部１１５から出力された入力パワーの情報を少なくとも用いて、ラマン増幅器１１１のラマン増幅による光信号の利得を算出する。ラマン増幅の利得算出方法は、この発明では限定はしないが、特開２００４−１９３６４０に開示された方法などを利用するのが好ましい。算出部１１６は、算出した光信号の利得の情報を雑音パワー算出部１１６ｂへ出力する。
【００３５】
雑音パワー算出部１１６ｂは、利得算出部１１６ａから出力された情報が示す光信号の利得に基づいて、ラマン増幅器１１１によって増幅された光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する。雑音パワー算出部１１６ｂは、算出した雑音成分のパワーの情報をパワー制御装置１２０へ出力する。
【００３６】
パワー制御装置１２０は、分岐部１２１と、フィルタ１２２と、受光部１２３と、増幅部１２４と、分岐部１２５と、受光部１２６と、制御部１２７と、を備えている。分岐部１２１は、光増幅装置１１０から出力された光信号を分岐して、分岐した各光信号をフィルタ１２２および増幅部１２４へそれぞれ出力する。
【００３７】
フィルタ１２２は、分岐部１２１から出力された光信号のうちの信号帯域成分のみを抽出して受光部１２３へ出力する。受光部１２３は、光増幅装置１１０によって増幅された光信号のパワーをモニタする第２受光手段である。受光部１２３は、フィルタ１２２から出力された光信号を、光信号のパワーに応じた電気信号に変換する。受光部１２３は、変換した電気信号を制御部１２７へ出力する。
【００３８】
増幅部１２４は、分岐部１２１から出力された光信号を、制御部１２７の制御に応じて増幅して分岐部１２５へ出力する。増幅部１２４は、たとえばエルビウムドープ光ファイバ増幅器である。分岐部１２５は、増幅部１２４から出力された光信号を分岐して、主信号系光路に出力され、分岐光路では受光部１２６でモニタする。
【００３９】
受光部１２６は、分岐部１２５から出力された光信号を、光信号のパワーに応じた電気信号に変換する。受光部１２６は、変換した電気信号を制御部１２７へ出力する。制御部１２７は、光増幅装置１１０から通知された情報が示す雑音成分のパワーを用いて、光増幅装置１１０によって増幅された光信号に含まれる信号成分のパワーを算出する。
【００４０】
たとえば、制御部１２７は、受光部１２３から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、光増幅装置１１０から出力された情報が示す雑音成分のパワーと、を引き算することによって、増幅部１２４へ入力される前の光信号に含まれる信号成分のパワーを算出することができる。そこで、制御部１２７は、この信号成分のパワー情報を基に、信号光に対して正確に光レベルを制御することが可能になる。
【００４１】
または、制御部１２７は、受光部１２６から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、光増幅装置１１０から出力された情報が示す雑音成分のパワーと、を引き算することによって、増幅部１２４によって増幅された光信号に含まれる信号成分のパワーを算出してもよい。この場合には、制御部１２７は、算出した信号成分のパワーが一定になるように増幅部１２４を制御する。この発明では、上述のように分布ラマン増幅における雑音光パワーを正確に演算し、その結果を下流の制御媒体（例．エルビウムドープ光ファイバ増幅器）に通知する機構を言及しており、下流の制御媒体におけるこの通知情報の利用方法（制御方法）については限定しない。
【００４２】
または、制御部１２７は、受光部１２３から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、受光部１２６から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、光増幅装置１１０から出力された情報が示す雑音成分のパワーと、に基づいて、光信号に含まれる信号成分の、増幅部１２４の増幅による利得を算出してもよい。この場合には、制御部１２７は、算出した信号成分の利得が一定になるように増幅部１２４を制御する。
【００４３】
図２は、図１に示した光通信装置の具体的な構成例を示すブロック図である。図２において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。光通信装置１０は、光通信装置１００の前段に設けられた通信ノードであり、伝送路１０１を介して光通信装置１００に接続されている。光通信装置１０は、増幅部１１と、分岐部１２と、受光部１３と、ＯＳＣ送受信部１４と、合波器１５と、を備えている。
【００４４】
光通信装置１０へ入力された光信号は、増幅部１１によって増幅され、分岐部１２によって分岐される。分岐部１２によって分岐された各光信号は、受光部１３および合波器１５へ出力される。受光部１３は、分岐部１２から出力された光信号を、光信号のパワーに応じた電気信号に変換してＯＳＣ送受信部１４へ出力する。
【００４５】
ＯＳＣ送受信部１４は、受光部１３から出力された電気信号が示す光信号のパワーの情報をＯＳＣ信号として合波器１５へ出力する。ＯＳＣ信号は、光信号に含まれる信号成分とは異なる波長の監視専用チャネル（ＯＳＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いた信号である。合波器１５は、分岐部１２から出力された光信号に、ＯＳＣ送受信部１４から出力されたＯＳＣ信号を合波する。合波器１５は、合波した光信号を、伝送路１０１を介して光通信装置１００へ送信する。なお、合波器１５は分岐部１２の入力側に備えられていてもよく、この発明ではその配置は限定しない。
【００４６】
光通信装置１００のラマン増幅器１１１は、励起光制御部２１０と、ＬＤ２２１〜２２４と、カプラ２３１〜２３３と、合波部２４０と、によって構成されている。受光部１１４は、変換した電気信号を算出部１１６およびラマン増幅器１１１へ出力する。励起光制御部２１０は、たとえばラマン増幅利得が目標の一定値になるように受光部１１４から出力された電気信号が示す光信号のパワーが各種演算により求められる所定の値になるようにＬＤ２２１〜２２４が出力する各励起光のパワーを制御する（利得一定制御）。
【００４７】
ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）２２１〜２２４は、それぞれ異なる波長の光を励起光として出力する。励起光制御部２１０による各励起光のパワーの制御によって、伝送路１０１を通過する光信号に対する利得を変化させることができる。ＬＤ２２１〜２２４が出力する各励起光は、カプラ２３１〜２３３により合波されて合波部２４０へ出力される。
なお、励起ＬＤの数４つを実施例にしたが、励起ＬＤの数および励起光合波手段などこの発明では限定しない。
【００４８】
合波部２４０は、伝送路１０１を介して入力された光信号を分岐部１１２へ出力する。また、合波部２４０は、カプラ２３１〜２３３によって合波されて出力された励起光を伝送路１０１へ入力する。これにより、伝送路１０１を通過する光信号が、合波部２４０から伝送路１０１へ入力された励起光に応じてラマン増幅される。
【００４９】
なお、励起光制御部２１０が、受光部１１４から出力された電気信号が示す光信号のパワーが一定になるように各励起光のパワーを制御する場合について説明したが、利得算出部１１６ａが算出した利得を示す情報を励起光制御部２１０へ出力してもよい。この場合は、励起光制御部２１０が、利得算出部１１６ａから出力された情報が示す利得が一定になるように各励起光のパワーを制御してもよい（利得一定制御）。
【００５０】
図１に示した取得部１１５は、ここでは、パワー制御装置１２０側に設けられている。取得部１１５は、分波器２５０と、ＯＳＣ送受信部２６０と、によって構成されている。分波器２５０は、分岐部１２１の前段に設けられている。分波器２５０は、光増幅装置１１０から分岐部１２１へ出力される光信号を通過させるとともに、光増幅装置１１０から出力された光信号に含まれるＯＳＣ信号を分離してＯＳＣ送受信部２６０へ出力する。
【００５１】
ＯＳＣ送受信部２６０は、分波器２５０から出力されたＯＳＣ信号を受信する。ＯＳＣ送受信部２６０が受信するＯＳＣ信号には、伝送路１０１などの伝送経路に関する情報や、光信号の波長多重数の情報や、光通信装置１０のＯＳＣ送受信部１４によって出力された光通信装置１０における光信号のパワーの情報などが含まれている。
【００５２】
ＯＳＣ送受信部２６０は、ＯＳＣ信号に含まれている、光通信装置１０における光信号のパワーの情報を、伝送路１０１を通過する光信号の伝送路１０１へ入力されたときの入力パワーの情報として取得する。ＯＳＣ送受信部２６０は、取得した入力パワーの情報を光増幅装置１１０の利得算出部１１６ａへ出力する。また、ＯＳＣ送受信部２６０は、ＯＳＣ信号に含まれている、光信号の波長多重数の情報などを制御部１２７へ出力する。
【００５３】
制御部１２７は、算出した信号成分のパワーを、ＯＳＣ送受信部２６０から出力された情報が示す光信号の波長多重数によって割ることで、光信号の１チャネルあたりの信号成分のパワーを算出してもよい。この場合は、制御部１２７は、算出した光信号の１チャネルあたりの信号成分のパワーに基づいて増幅部１２４を制御する。
【００５４】
ここでは、光信号がパワー制御装置１２０の受光部１２３へ入力されるまでに通過する経路に分波器２５０とフィルタ１２２が設けられている。このため、フィルタ１１３は、分波器２５０とフィルタ１２２の合成波長透過特性と同等の波長透過特性を有する。なお、フィルタ１２２を設けない場合は、フィルタ１１３が、分波器２５０の波長透過特性と同等の波長透過特性を有するようにする。
【００５５】
図３は、光信号の伝送路におけるラマン増幅を示すグラフである。図３において、横軸は伝送路１０１の伝送路長を示している。横軸の右側は光通信装置１００に対応しており、横軸の左側は光通信装置１００の前段の光通信装置１０に対応している。縦軸は、伝送路１０１における各光のパワーの相対値のイメージを示している。
【００５６】
点線３１０は、ラマン増幅器１１１によって伝送路１０１に励起光を入力しない場合の光信号のパワーの変化を示している。点線３１０に示すように、伝送路１０１に励起光を入力しない場合は光信号がラマン増幅されず、光信号が伝送路１０１を進行するにしたがって光信号のパワーが低下する。光信号のスパンロスは、光信号の伝送路１０１へ入力された時点のパワーと、光信号の伝送路１０１を通過して光通信装置１００へ入力された時点のパワーと、の差分３４０によって示される。
【００５７】
破線３２０は、ラマン増幅器１１１が伝送路１０１へ入力する励起光のパワーの変化を示している。破線３２０に示すように、伝送路１０１へ入力された励起光は、ラマン増幅器１１１から入力されたときに最もパワーが大きく、伝送路１０１を進行するにしたがってパワーが低下する。このため、伝送路１０１を通過する光信号は、光通信装置１００へ近づくほどパワーの大きな励起光と交差してラマン増幅される。
【００５８】
実線３３０は、ラマン増幅器１１１によって伝送路１０１に励起光を入力する場合の光信号のパワーの変化を示している。伝送路１０１を通過する光信号は、実線３３０に示すように、光通信装置１００へ近づくほどラマン増幅による利得が大きくなる。
【００５９】
光信号のラマン増幅による利得は、ラマン増幅器１１１によって伝送路１０１に励起光を入力しない場合の光信号のパワーと、ラマン増幅器１１１によって伝送路１０１に励起光を入力する場合の光信号のパワーと、の差分３５０によって示される。
【００６０】
図４は、光信号の利得と光信号のパワーを対応付けた表を示す図である。図２に示した利得算出部１１６ａは、たとえば図４に示すような表４００をあらかじめ生成する。表４００は、ラマン増幅器１１１によって増幅された主信号光の利得［ｄＢ］と、ラマン増幅器１１１によって増幅された光信号のパワー（受光部１１４でモニタした雑音光パワー＋主信号光パワー）［ｄＢｍ］と、を対応付けた表である。利得算出部１１６ａは、光信号の利得とパワーの関係を算出する。光信号の利得に対するパワーＰは、たとえば下記（１）式によって算出することができる。
【００６１】
Ｐ＝雑音成分のパワー＋信号成分のパワー
＝ａ×Ｇｘ＋１０＾（（Ｐｉｎ−Ｐｌｏｓｓ＋Ｇｘ）／１０）    …（１）
【００６２】
すなわち、受光部１１４でモニタした雑音光パワー＋主信号光パワーの現在値と、上記（１）式により算出した利得に対するＰを比較して、現在の光信号パワーＰに対応する信号光の利得が求める。現在の利得が分かれば、その利得に対する雑音光パワーを演算により求めることができる。これがこの発明の請求する手段である。これらの演算を精度よく実現するために、雑音光パワーをあらかじめ測定し、利得と雑音光の関係（図５）を定めておくことが重要になる。以下に説明する。
【００６３】
上記（１）式において、Ｇｘは、ラマン増幅による光信号の利得（図３の差分３５０参照）である。ａは、光信号の利得Ｇｘと雑音成分のパワーとの比例係数である。ラマン増幅による利得と雑音光成分のパワーの関係を図５に示す。比例係数ａの情報を取得するために、主信号光が入力する前のシステム立ち上げ時（主信号光、監視信号光（ＯＳＣ））などの各種信号光が入力していない状態）にラマン増幅装置の励起光をＯＮし、ラマン増幅による雑音光を生じさた状態で受光部１１４を用いて雑音光パワーを測定する。このとき、光増幅装置１１０に対して光信号は入力されていないため、受光部１１４から出力される電気信号はラマン増幅による利得に応じた雑音成分のパワーを示している。
【００６４】
つぎに信号光なるものがシステム上に入力され（信号光に相当する雑音光でもよい）、この光を対象として、先に測定しておいた雑音光パワーを利用して、受光部１１４の受光結果から雑音光パワーを差し引くことで信号光成分のパワーが求められる。この値およびラマン増幅を実施しない条件における伝送路の出力光レベル（たとえば、特開２００４−１９３６４０に準拠した利得参照光の光レベル）や信号光の伝送路への入力レベル（受光部１３の結果）を用いて、その時のラマン増幅における利得を演算して求めることができる。
【００６５】
このように雑音光パワーを測定したときの利得が定まれば、利得の比例係数ａが求められる。比例係数ａが定まれば、算出部１１６は、光信号の利得Ｇｘごとに受光部１１４での光信号パワーおよびその時の雑音成分のパワーを求めることができる。また、算出部１１６が、受光部１１４から出力される電気信号を取得し、利得が演算され、この結果を踏まえて、所定の利得もしくは光信号パワーになるように、励起光制御部２１０が、励起光のパワーを調節する。
【００６６】
このような比例係数ａの算出方法の詳細は、たとえば特願２００５−９９９１６号公報などを参照することができる。Ｐｉｎは、伝送路１０１へ入力されたときの光信号の入力パワーである。Ｐｌｏｓｓは、光信号の伝送路１０１におけるスパンロス（図３の差分３４０参照）である。スパンロスＰｌｏｓｓは下記（２）によって算出することができる。
【００６７】
Ｐｌｏｓｓ＝Ｐｉｎ−１０×ｌｏｇ（Ｐｏｕｔ−ａ×Ｇｘ）＋Ｇｘ  …（２）
【００６８】
上記（２）式において、Ｐｏｕｔは受光部１１４から出力された電気信号が示す光信号のパワーである。利得算出部１１６ａは、上記（１）式および（２）式と、に基づいて光信号の利得Ｇｘを算出することができる。なお、利得Ｇｘの算出方法は、ここで説明した方法（データベース法）に限らず、他の公知の方法を用いることができる。
【００６９】
たとえば、光信号の利得Ｇｘを算出するために、近似アルゴリズムを用いることができる。近似アルゴリズムとは最適化問題の近似値解を得るための多項式時間アルゴリズムである。近似値解とは、実行可能解（問題の制約を満たす解）ではあるが最適解とは限らない解である。近似アルゴリズムの中でも、そのアルゴリズムが出力する解の目的関数値と最適解の目的関数値の比がある範囲内に収まることが保証されているもののことを、特に精度保証付き近似アルゴリズムという。
【００７０】
このような近似アルゴリムを用いた算出法として、たとえば２分法（ｂｉｓｅｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）または２分探索法（ｂｉｎａｒｙ−ｓｅａｒｃｈ  ｍｅｔｈｏｄ）とよばれるものがある。２分法は、中間値の定理に基づく算出法である。２分法は、解を含む区間の中間点を求める操作を繰り返すことによって方程式を解く反復法の一種である。
【００７１】
なお、光信号の利得Ｇｘを算出するためにデータベース法および近似アルゴリズムのいずれを用いる場合であっても、想定される光信号の利得Ｇｘの範囲を限定したうえで利得Ｇｘを算出するとよい。たとえば、Ｇｘ＝５〜１０ｄＢのように設計範囲内で想定される範囲内においてＧｘを算出することで、Ｇｘの算出の高速化を図ることができる。
【００７２】
図５は、光信号の利得と雑音成分のパワーの関係を示すグラフである。図５において、横軸は、ラマン増幅器１１１によって増幅された光信号の利得［ｄＢ］を示している。縦軸は、ラマン増幅によって発生する光信号の雑音成分のパワー［ｍＷ］を示している。パワー特性５１０は、光信号の利得に対する雑音成分のパワーの特性を示している。パワー特性５１０に示すように、光信号の利得と雑音成分のパワーは比例関係にある。
【００７３】
雑音パワー算出部１１６ｂは、光信号の利得と雑音成分のパワーとの比例係数ａの情報をあらかじめ取得しておき、利得算出部１１６ａから出力された情報が示す光信号の利得と、光信号の利得と雑音成分のパワーとの比例係数ａと、に基づいてラマン増幅器１１１によって増幅された光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する。
【００７４】
図６は、光増幅装置の動作の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、ラマン増幅器１１１が、伝送路１０１に対する励起光の入力を開始する（ステップＳ６０１）。このときは、光増幅装置１１０に対する光信号の入力は開始していない。つぎに、雑音パワー算出部１１６ｂが、受光部１１４から出力される電気信に基づいて、雑音成分のパワーを取得する（ステップＳ６０２）。
【００７５】
つぎに、信号光もしくは信号光に相当する光が入力され、受光部１１４（信号光相当光＋雑音光）のモニタ値を用いて、ステップＳ６０２によって取得した雑音成分のパワーを差し引いて、信号光の伝送路への入力レベル（受光部１３の結果）と受光部１１４における信号光成分の値から光信号の利得を求め、雑音成分のパワーの比例係数ａを算出する（ステップＳ６０３）。この作業を行うことで表４００（図４）を形成することができる。
【００７６】
つぎに、伝送路１０１を介して光信号の入力が開始される（ステップＳ６０４）これはシステム運用状態という位置づけである。つぎに、利得算出部１１６ａが、受光部１１４から出力される電気信号が示す光信号のパワーと、演算に必要となる情報収集時間および演算時間から定められる時間を持ってして、ある周期でリアルタイムに作成される表４００（図４参照）と、に基づいて光信号の利得を算出する（ステップＳ６０５）。
【００７７】
つぎに、雑音パワー算出部１１６ｂが、ステップＳ６０３によって算出された比例係数ａと、ステップＳ６０５によって算出された光信号の利得とに基づいて、光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する（ステップＳ６０６）。つぎに、雑音パワー算出部１１６ｂが、ステップＳ６０６によって算出された光信号に含まれる雑音成分のパワーをパワー制御装置１２０へ通知する（ステップＳ６０７）。
【００７８】
つぎに、光増幅装置１１０の終了条件を満たしているか否かを判断し（ステップＳ６０８）、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）は、ステップＳ６０５に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）は、一連の動作を終了する。
【００７９】
システム運用時にステップＳ６０５〜ステップＳ６０８のループがリアルタイムに動作し、演算に必要となる情報収集時間および演算時間から定められる時間を持ってして、ある周期で雑音光パワーの演算がリアルタイムに行われることで、条件によって様々に変化する雑音光パワーの情報を他装置にリアルタイムにｍｓオーダーの早い周期で通知することを特徴とする。
【００８０】
図７は、光信号の各成分を示すグラフである。図７において、横軸は、光増幅装置１１０へ入力される光信号の波長［ｎｍ］を示している。縦軸は、光信号の波長成分ごとのパワー［ｄＢ］を示している。符号７１０は、光信号に含まれる信号成分を示している。符号７２０は、光信号に含まれるＯＳＣ信号を示している。符号７３０は、光信号に含まれる雑音成分を示している。信号帯域λ２は、光信号に含まれる信号成分の波長帯域である。監視信号帯域λ１は、光信号に含まれるＯＳＣ信号の波長帯域である。
【００８１】
図８は、各フィルタの波長透過特性の一例を示すグラフである。図８において、符号２５０ａは、パワー制御装置１２０が備える分波器２５０の、分岐部１２１へ出力される光信号に対する波長透過特性を示している。符号１２２ａは、パワー制御装置１２０が備えるフィルタ１２２の波長透過特性を示している。符号１１３ａは、光増幅装置１１０が備えるフィルタ１１３の波長透過特性を示している。各波長透過特性において、横軸は波長を示している。縦軸は透過特性［ｄＢ］を示している。
【００８２】
分波器２５０は、分岐部１２１へ出力される光信号のＯＳＣ信号を分離してＯＳＣ送受信部２６０へ出力する。ここでは、分波器２５０は、波長透過特性２５０ａに示すように、分岐部１２１へ出力される光に対しては、信号帯域λ２以上の波長成分を透過させ、監視信号帯域λ１以下の波長成分を減衰させるハイパスフィルタとして働く。分波器２５０において、信号帯域λ２以上の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、監視信号帯域λ１以下の波長成分の透過特性は−２０ｄＢである。
【００８３】
フィルタ１２２は、通過する光信号の信号帯域λ２の成分を抽出して受光部１２３へ出力する。ここでは、フィルタ１２２は、波長透過特性１２２ａに示すように、通過する光信号の信号帯域λ２以上の波長成分を透過させ、通過する光信号の監視信号帯域λ１以下の波長成分を減衰させるハイパスフィルタである。フィルタ１２２において、信号帯域λ２以上の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、監視信号帯域λ１以下の波長成分の透過特性は−２０ｄＢである。
【００８４】
フィルタ１１３は、波長透過特性１１３ａに示すように、分波器２５０の波長透過特性２５０ａとフィルタ１２２の波長透過特性１２２ａとを合成した波長透過特性を有する。ここでは、フィルタ１１３は、通過する光信号の信号帯域λ２以上の波長成分を透過させ、監視信号帯域λ１以下の波長成分を減衰させるハイパスフィルタとして構成される。フィルタ１１３において、信号帯域λ２以上の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、監視信号帯域λ１以下の波長成分の透過特性は−４０ｄＢである。
【００８５】
図９は、各フィルタの波長透過特性の他の例を示すグラフである。図９において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。フィルタ１２２は、図９の波長透過特性１２２ａに示すように、光信号の信号帯域λ２の波長成分を透過させ、光信号の信号帯域λ２より長波長側の波長成分と、光信号の監視信号帯域λ１以下の波長成分と、を減衰させるバンドフィルタであってもよい。
【００８６】
この場合は、フィルタ１２２において、信号帯域λ２の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、光信号の信号帯域λ２より長波長側の波長成分と、光信号の監視信号帯域λ１以下の波長成分と、の透過特性は−２０ｄＢである。
【００８７】
フィルタ１１３は、光信号の信号帯域λ２の波長成分を透過させるとともに、光信号の信号帯域λ２より長波長側の波長成分と、光信号の監視信号帯域λ１以下の波長成分と、を減衰させるバンドパスフィルタとして構成される。フィルタ１１３において、信号帯域λ２の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、信号帯域λ２より長波長側の波長成分と、監視信号帯域λ１以下の波長成分と、の透過特性は−４０ｄＢである。
【００８８】
なお、光フィルタの透過特性の形状は一例であり限定はしない。この発明では、上述しているように、フィルタ１１３（第２光フィルタ）は、パワー制御装置１２０へ出力された光信号がパワー制御装置１２０の受光部１２３（第２受光手段）へ入力されるまでに通過する経路に設けられた光フィルタと同等の波長透過特性を有する。
【００８９】
図１０は、図２に示した光通信装置の変形例１を示すブロック図である。これは、利得一定制御を実現するための実施例であり、利得参照光（特開２００４−１９３６４０参照）を適用している。図１０において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示した光通信装置１００においては、利得算出部１１６ａは、受光部１１４から出力された電気信号が示す光信号のパワーと、取得部１１５から出力された入力パワーの情報と、に基づいてラマン増幅器１１１のラマン増幅による光信号の利得を算出する場合について説明したが、ここでは、利得参照光を光通信装置１０から光通信装置１００へ送信し、利得参照光を利用して光信号の利得を算出する場合について説明する。
【００９０】
光通信装置１０は、図２に示した構成に加えて、参照光送受信部１６と、合波器１７と、を備えている。参照光送受信部１６は、あらかじめ定められたパワーであり、光信号に含まれる信号成分およびＯＳＣ信号とは異なる波長の利得参照光を合波器１７へ出力する。合波器１７は、合波器１５から出力された光信号に、参照光送受信部１６から出力された利得参照光を合波して、伝送路１０１を介して光通信装置１００へ送信する。
【００９１】
光増幅装置１１０は、図２に示した構成に加えて、利得参照光取得部１０１０を備えている。利得参照光取得部１０１０は、分波器１０１１と、参照光送受信部１０１２と、によって構成されている。分波器１０１１は、ラマン増幅器１１１の後段に設けられている。分波器１０１１は、ラマン増幅器１１１からパワー制御装置１２０へ出力される光信号を通過させるとともに、ラマン増幅器１１１から出力される光に含まれる利得参照光を分離して参照光送受信部１０１２へ出力する。
【００９２】
参照光送受信部１０１２は、分波器１０１１から出力された利得参照光を受信する。参照光送受信部１０１２は、利得参照光のパワーに応じた電気信号を、利得算出部１１６ａへ出力する。利得算出部１１６ａは、あらかじめ定められた利得参照光の送信時のパワーから、参照光送受信部１０１２から出力された電気信号が示す光信号のパワーを引き算することによって、ラマン増幅器１１１のラマン増幅による光信号の利得を算出する。
【００９３】
あらかじめ定められた利得参照光の送信時のパワーの情報は、たとえば、光通信装置１０がＯＳＣ信号を利用して光通信装置１００へ送信し、分波器２５０およびＯＳＣ送受信部２６０を介して利得算出部１１６ａが取得する。または、利得参照光の送信時のパワーの情報を、利得算出部１１６ａがあらかじめ記憶しておいてもよい。
【００９４】
図１１は、光信号および利得参照光の各成分を示すグラフである。図１１において、図７に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、波長多重により、信号成分７１０に複数の信号成分が含まれている。符号１１１０は、利得参照光を示している。帯域λ３は、利得参照光の波長帯域である。
【００９５】
利得参照光の波長は限定はしないが、帯域λ３は、監視信号帯域λ１および信号帯域λ２よりも長波長側に設定されているのが好ましい。理由は、ラマン増幅の利得が小さい領域でありラマン増幅の雑音光の影響が小さく、且つ、主信号光帯域と伝送路損失が同等である波長帯域が選択されるのが利得一定制御誤差を小さくする上で好ましく、１６００〜１６２０ｎｍを推奨する。
【００９６】
図１２は、図１０における各フィルタの波長透過特性の一例を示すグラフである。図１２において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１２において、符号１０１１ａは、光増幅装置１１０における分波器１０１１の、参照光送受信部１０１２へ出力される利得参照光に対する波長透過特性を示している。
【００９７】
分波器１０１１は、ラマン増幅器１１１から出力された光のうちの利得参照光を参照光送受信部１０１２へ出力する。ここでは、分波器１０１１は、波長透過特性１０１１ａに示すように、参照光送受信部１０１２へ出力される光に対しては、帯域λ３の波長成分を透過させ、信号帯域λ２以下の波長成分を減衰させるバンドパスとして働く。分波器１０１１において、帯域λ３の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、信号帯域λ２以下の波長成分の透過特性は−４０ｄＢである。
【００９８】
分波器２５０は、分岐部１２１へ出力される光信号のＯＳＣ信号を分離してＯＳＣ送受信部２６０へ出力する。ここでは、分波器２５０は、波長透過特性２５０ａに示すように、ＯＳＣ送受信部２６０へ出力される光に対しては、信号帯域λ２以上（帯域λ３含む）の波長成分を減衰させ、監視信号帯域λ１の波長成分を透過させるローパスフィルタとして働く。分波器２５０において、信号帯域λ２以上の波長成分の透過特性は−４０ｄＢであり、監視信号帯域λ１の波長成分の透過特性は０ｄＢである。
【００９９】
フィルタ１２２は、通過する光信号の信号帯域λ２以上（帯域λ３含む）の波長成分を透過させ、通過する光信号の監視信号帯域λ１以下の波長成分を減衰させるハイパスフィルタである。フィルタ１２２において、信号帯域λ２以上の波長成分の透過特性は０ｄＢであり、監視信号帯域λ１以下の波長成分の透過特性は−４０ｄＢである。
【０１００】
図１３は、図２に示した光通信装置の変形例２を示すブロック図である。ここでは、図２に示した光通信装置１００の変形例である光通信装置１００Ａおよび光通信装置１００Ｂによって構成される光通信システムについて説明する。光通信装置１００Ａは、伝送路１０１を介して光通信装置１００Ｂと接続されている。光通信装置１００Ａは、図１０に示した光通信装置１００の構成に加えて、増幅部１３１１と、合波器１３１２と、合波器１３１３と、を備えている。
【０１０１】
増幅部１３１１および増幅部１３１１は、パワー制御装置１２０に設けられている。増幅部１３１１は、光通信装置１００Ａの前段の光通信装置から送信された光信号を増幅して合波器１３１２へ出力する。ＯＳＣ送受信部２６０は、ＯＳＣ信号を合波器１３１２へ出力する。合波器１３１２は、増幅部１３１１から出力された光信号に、ＯＳＣ送受信部２６０から出力されたＯＳＣ信号を合波して光増幅装置１１０へ出力する。
【０１０２】
合波器１３１３は、光増幅装置１１０に設けられている。参照光送受信部１０１２は、利得参照光を合波器１３１３へ出力する。合波器１３１３は、パワー制御装置１２０の合波器１３１２から出力された光信号に、参照光送受信部１０１２から出力された利得参照光を合波して光通信装置１００の後段の光通信装置（光通信装置１００Ｂ）へ送信する。
【０１０３】
また、光通信装置１００Ｂも光通信装置１００Ａと同様の構成を備えている。このように、光通信装置１００Ａおよび光通信装置１００Ｂは、双方向の光通信システムを構成している。光通信装置１００Ａおよび光通信装置１００Ｂのような光通信システムをさらに直列接続することで、多段の双方向光通信システムを構成することができる。
【０１０４】
図１４は、実施の形態にかかる光通信システムの構成を示すブロック図である。図１４に示すように、実施の形態にかかる光通信システム１４００は、光通信装置１００Ａ〜光通信装置１００Ｄによって構成されている。光通信装置１００Ａおよび光通信装置１００Ｂは、図１３に示した構成と同様である。光通信装置１００Ｃおよび光通信装置１００Ｄも、光通信装置１００Ａおよび光通信装置１００Ｂと同様の構成を備えている。
【０１０５】
これにより、光通信装置１００Ａ〜光通信装置１００Ｄのそれぞれにおいて、雑音成分のパワーを精度よく算出し、光信号のパワー制御を精度よく行うことができる。たとえば、光信号を光通信装置１００Ａから光通信装置１００Ｄへ送信する場合に、光通信装置１００Ａ〜光通信装置１００Ｄのそれぞれにおいてパワー制御を精度よく行いながら光信号を伝送することで、高品質な伝送特性を得ることができる。
【０１０６】
以上説明したように、本実施の形態にかかる光増幅装置１１０によれば、ラマン増幅器１１１の後段に設けられた受光部１１４によって光信号のパワーを受光することで、伝送路１０１の変化などによる雑音成分のパワー変動が反映された光信号のパワーをモニタすることができる。受光部１１４によってモニタされた光信号のパワーに基づいて光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出することで、伝送路１０１の変化などによって雑音成分が複雑に変化しても、雑音成分のパワーを精度よく算出することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態にかかる光通信装置１００によれば、光増幅装置１１０によって精度よく算出された雑音成分のパワーを用いることで、光信号のパワー制御を精度よく行うことができる。これにより、光通信システムの伝送特性を向上させることができる。
【０１０８】
また、パワー制御装置１２０へ出力された光信号が受光部１２３（第２受光手段）へ入力されるまでに通過する経路に設けられた光フィルタと同等の波長透過特性を有するフィルタ１１３を受光部１１４の前段に設けることによって、受光部１２３へ入力される光信号と同等の光信号を受光部１１４へも入力することができる。これにより、パワー制御装置１２０においてモニタされる光信号に含まれる雑音成分のパワーを、光増幅装置１１０において精度よく算出することができる。
【０１０９】
なお、図１および図２に示したパワー制御装置１２０において、受光部１２３を第２受光手段としてフィルタ１１３の波長透過特性を決定する場合について説明したが、制御部１２７が受光部１２６から出力される電気信号に基づいて増幅部１２４を制御する場合は、受光部１２６を第２受光手段としてフィルタ１１３の波長透過特性を決定してもよい。
【０１１０】
この場合は、たとえば図２に示したパワー制御装置１２０において、光信号がパワー制御装置１２０の受光部１２６へ入力されるまでに通過する経路に分波器２５０が設けられているため、フィルタ１１３の波長透過特性は、分波器２５０と同等となるように決定される。また、増幅部１２４が無視できない波長透過特性を有する場合は、フィルタ１１３の波長透過特性は、増幅部１２４と分波器２５０の合成波長透過特性と同等となるように決定される。
【０１１１】
以下に利得参照光を用いた利得一定制御の演算式の例を示す。
【０１１２】
利得（ｄＢ）＝スパンロス（ｄＢ）−（伝送路信号光入力パワー（ｄＢｍ）−受光部１１４における主信号光パワー（ｄＢｍ））
（主信号光の目標利得をＧｘ）
【０１１３】
利得Ｇｘにおける受光部１１４モニタ値＝ＡＳＥパワー＿Ｇｘ＋主信号光パワー＿Ｇｘ
【０１１４】
ＡＳＥパワー＿Ｇｘ［ｍＷ］＝立ち上げ時に取得したＡＳＥパワー［ｍＷ］×Ｇｘ［ｄＢ］／立ち上げ時の信号光利得［ｄＢ］
【０１１５】
主信号光パワー＿Ｇｘ［ｍＷ］＝１０＾（（伝送路信号光入力パワー測定値［ｄＢｍ］−スパンロス（ｄＢ）＋Ｇｘ［ｄＢ］）／１０）
【０１１６】
スパンロス＝（利得参照光伝送路入力測定値−Ｇｘでの利得参照光伝送路出力レベル＋Ｇｘでの利得参照光利得）×係数
（係数は、信号帯域と利得参照光帯域の伝送路損失の比（固定値））
【０１１７】
Ｇｘでの利得参照光の伝送路出力レベル＝Ｇｘでの利得参照光出力モニタ値測定値−利得参照光帯域におけるＧｘにおけるＡＳＥ演算値
【０１１８】
利得参照光帯域におけるＧｘにおけるＡＳＥ演算値＝Ｇｘにおける主信号光帯域におけるＡＳＥ演算値×立ち上げ時に測定しておいた利得参照光と信号光帯域の雑音光パワー比
【０１１９】
Ｇｘでの利得参照光利得＝Ｇｘ×立ち上げ時に測定した利得参照光と信号光の利得比
【０１２０】
また、上述した実施の形態においては、伝送路１０１に対して後段の光通信装置１００から励起光１１１ａを入力する後方ラマン増幅について説明したが、伝送路１０１の前段の光通信装置１０から伝送路１０１へ励起光を入力する前方ラマン増幅としてもよい。また、前方ラマン増幅および後方ラマン増幅の双方を行う双方ラマン増幅を行ってもよい。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１２１】
（付記１）光信号が通過する光ファイバに励起光を入力して前記光信号を増幅するラマン増幅器と、
前記ラマン増幅器の後段に設けられ、前記ラマン増幅器によって増幅された光信号のパワーをモニタする受光手段と、
前記受光手段によってモニタされた前記光信号のパワーに基づいて、前記励起光による前記光信号の利得を算出する利得算出手段と、
前記利得算出手段によって算出された前記光信号の利得に基づいて、前記光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する雑音パワー算出手段と、
前記雑音パワー算出手段によって算出された前記パワーを通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。
【０１２２】
（付記２）前記雑音パワー算出手段は、システム運用時にも常に雑音光パワーの演算を行い、
前記通知手段は、条件によって様々に変化する雑音光パワーの情報を他装置にリアルタイムに通知することを特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１２３】
（付記３）付記１または２に記載の光増幅装置と、
前記光増幅装置の下流に設けられ、前記増幅された光信号を受光し、受光した光信号のパワーから前記通知手段によって通知された前記雑音成分のパワーを差し引くことで前記増幅された光信号に含まれる信号成分のパワーを算出し、算出した前記信号成分のパワーに基づいて前記増幅された光信号のパワーを制御することで利得もしくは出力の制御精度が向上したパワー制御装置と、
を備えることを特徴とする光通信装置。
【０１２４】
（付記４）前記パワー制御装置は、
前記増幅された光信号のパワーをモニタする第２受光手段を備え、前記第２受光手段によってモニタされた前記光信号のパワーと、前記雑音成分のパワーと、に基づいて前記信号成分のパワーを算出し、
前記光増幅装置は、
前記増幅された光信号が前記第２受光手段へ入力されるまでに通過する経路に設けられた光フィルタと同等の波長透過特性を有する第２光フィルタを前記受光手段の前段に備え、前記光フィルタは、前記増幅された光信号に含まれる監視信号を主信号から分離して前記増幅された光信号の信号帯域成分を抽出する透過特性を有することを特徴とする付記３に記載の光通信装置。
【０１２５】
（付記５）光信号が通過する光ファイバにラマン増幅器によって励起光を入力して前記光信号を増幅するラマン増幅工程と、
前記ラマン増幅器の後段に設けられた受光手段によって、前記ラマン増幅工程によって増幅された光信号のパワーをモニタする受光工程と、
前記受光工程によってモニタされた前記光信号のパワーに基づいて、前記励起光による前記光信号の利得を算出する利得算出工程と、
前記利得算出工程によって算出された前記光信号の利得に基づいて前記光信号に含まれる雑音成分のパワーを算出する雑音パワー算出工程と、
前記雑音パワー算出工程によって算出された前記雑音成分のパワーの情報を通知する通知工程と、
前記増幅された光信号のパワーと、前記通知工程によって出力された情報が示す前記雑音成分のパワーと、に基づいて前記増幅された光信号に含まれる信号成分のパワーを算出し、算出した前記信号成分のパワーに基づいて前記増幅された光信号のパワーを制御するパワー制御工程と、
を含むことを特徴とする光通信方法。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
以上のように、光増幅装置、光通信装置および光通信方法は、光を増幅する光増幅装置、光通信装置および光通信方法に有用であり、特に、光信号のパワーを精度よく制御する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】実施の形態にかかる光通信装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した光通信装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図３】光信号の伝送路におけるラマン増幅を示すグラフである。
【図４】光信号の利得と光信号のパワーを対応付けた表を示す図である。
【図５】光信号の利得と雑音成分のパワーの関係を示すグラフである。
【図６】光増幅装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】光信号の各成分を示すグラフである。
【図８】各フィルタの波長透過特性の一例を示すグラフである。
【図９】各フィルタの波長透過特性の他の例を示すグラフである。
【図１０】図２に示した光通信装置の変形例１を示すブロック図である。
【図１１】光信号および利得参照光の各成分を示すグラフである。
【図１２】図１０における各フィルタの波長透過特性の一例を示すグラフである。
【図１３】図２に示した光通信装置の変形例２を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態にかかる光通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０，１００  光通信装置
１１，１２４  増幅部
１２，１１２，１２１，１２５  分岐部
１３，１１４，１２３，１２６  受光部
１４，２６０  ＯＳＣ送受信部
１５，１７，１３１２，１３１３  合波器
１０１  伝送路
１１０  光増幅装置
１１１  ラマン増幅器
１１３，１２２  フィルタ
１１３ａ，１２２ａ，２５０ａ，１０１１ａ  波長透過特性
１１６  算出部
１２０  パワー制御装置
２２１〜２２４  ＬＤ
２３１〜２３３  カプラ
２４０  合波部
２５０，１０１１  分波器
５１０  パワー特性
１０１０  利得参照光取得部
１４００  光通信システム
【図１】
0004555352.tif 000002
【図２】
0004555352.tif 000003
【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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