(57)【要約】【課題】信号対雑音比を向上させること。【解決手段】合波器は、信号光および励起光をＥＤＦに入力して信号光を増幅する。波長情報取得部は、信号光の波長を示す波長情報を取得する。ＥＤＦ出力決定部および出力制御部は、波長情報取得部によって取得された波長情報に基づいて、ＥＤＦの出力パワーを制御する。これにより、ＥＤＦの波長利得特性を変化させて信号波長の利得を相対的に大きくし、信号対雑音比を向上させることができる。【選択図】図１
2012043934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して前記信号光を増幅する増幅器と、
前記信号光の波長を示す波長情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された波長情報に基づいて、前記増幅媒体へ入力される励起光のパワーを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記波長情報が示す波長が相対的に短い場合に、前記波長情報が示す波長が相対的に長い場合よりも前記励起光のパワーを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
前記増幅器によって増幅された信号光のパワー、または前記励起光を含む光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記信号光の波長と、前記モニタ部によってモニタされるパワーの目標値と、を対応付ける対応情報を記憶するパワー記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記モニタされるパワーが、前記パワー記憶部によって記憶された対応情報において前記波長情報が示す波長と対応付けられている目標値となるように前記励起光のパワーを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の増幅装置。
【請求項４】
前記増幅器によって増幅された信号光を減衰させる減衰量が可変の減衰器と、
前記減衰器から出力される信号光のパワーが一定になるように前記減衰器の減衰量を制御する減衰制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の増幅装置。
【請求項５】
前記信号光を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器によって分岐された信号光を透過させ、波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有する波長フィルタと、
前記波長フィルタを透過した信号光のパワーをモニタする第１モニタ部と、
前記第１モニタ部によってモニタされるパワーと、前記信号光の波長と、を対応付ける対応情報を記憶する波長記憶部と、
を備え、
前記取得部は、前記第１モニタ部によってモニタされたパワーと、前記波長記憶部によって記憶された対応情報と、に基づいて前記波長情報を取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の増幅装置。
【請求項６】
波長多重された光信号を波長多重分離する分離器と、
請求項１〜５のいずれか一つに記載の増幅装置であって、前記分離器によって分離された各光信号をそれぞれ増幅する複数の増幅装置と、
前記複数の増幅装置によって増幅された光信号をそれぞれ受信する複数の受信機と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して前記信号光を増幅する増幅器を備える増幅装置による増幅方法において、
前記信号光の波長を示す波長情報を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された波長情報に基づいて、前記増幅媒体へ入力される励起光のパワーを制御する制御工程と、
を含むことを特徴とする増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を増幅する増幅装置、通信システムおよび増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディアネットワークの進展に伴い、通信トラフィックの需要が増大し、波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）したＷＤＭ信号を伝送するＷＤＭ通信システムが用いられている。ＷＤＭ通信システムにおいては、たとえばＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）などの光ファイバを増幅媒体にした光増幅器が用いられる。また、伝送容量の需要拡大により、たとえば４０［Ｇｂｐｓ］の通信システムが検討されている。
【０００３】
ＷＤＭ通信システムにおいては、たとえば、波長多重されたＷＤＭ信号の伝送路におけるロスをＷＤＭアンプで一括補償した後、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ：アレイ導波路格子）などで波長多重分離する。この後に、波長多重分離した光信号ごとにＶＤＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ：可変分散補償器）によって波長分散を補償する。
【０００４】
従来のように、ＷＤＭ信号を１個のＶＤＣで一括で分散補償する場合は波長により分散補償誤差が発生するが、高速（たとえば４０［Ｇｂｐｓ］）の通信システムでは許される分散補償誤差が微小であるため、各波長ごとにＶＤＣで分散補償することが求められる。このＶＤＣやＡＷＧのロスが大きいため、後段に１波用アンプを配置し、ロスを補償してから受信機で受信させる構成が用いられている。１波用アンプについては、顧客が抱える在庫などの観点から、ＷＤＭ信号の各信号波長に対応可能な１波用アンプが用いられる。
【０００５】
また、利得の特性を一定に維持し広い入力ダイナミックレンジを得る技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。下記特許文献１の技術は、第１の光増幅器の第１の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１および第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術では、たとえば受信機の前段において発生するＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出）光によって信号光のＳ（Ｓｉｇｎａｌ）／ＡＳＥ比が劣化するという問題がある。Ｓ／ＡＳＥ比は、信号（Ｓｉｇｎａｌ）とＡＳＥ光のパワー比である。ＡＳＥ光は、たとえばＶＤＣやＡＷＧなどの光素子において発生する。Ｓ／ＡＳＥ比が劣化すると、受信機における受信品質が低下する。
【０００８】
開示の増幅装置、通信システムおよび増幅方法は、上述した問題点を解消するものであり、信号対雑音比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示技術は、信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して前記信号光を増幅し、前記信号光の波長を示す波長情報を取得し、取得された波長情報に基づいて、前記増幅媒体へ入力される励起光のパワーを制御する。
【発明の効果】
【００１０】
開示の増幅装置、通信システムおよび増幅方法によれば、光の増幅について信号対雑音比を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかる増幅装置の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる増幅装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】ＥＤＦの波長利得特性の一例を示すグラフである。
【図４】信号波長とＥＤＦの出力パワーの目標値との関係の一例を示すグラフである。
【図５−１】信号波長が比較的短い場合のＥＤＦの波長出力特性を示すグラフである。
【図５−２】信号波長が比較的長い場合のＥＤＦの波長出力特性を示すグラフである。
【図６−１】信号波長が比較的短い場合のＶＯＡの波長出力特性を示すグラフである。
【図６−２】信号波長が比較的長い場合のＶＯＡの波長出力特性を示すグラフである。
【図７−１】信号波長とＳ／ＡＳＥ比との関係を示すグラフである。
【図７−２】Ｓ／ＡＳＥ比の改善量を示すグラフである。
【図８】信号波長とＥＤＦの出力パワーとの関係の具体例を示すグラフである。
【図９】信号波長とＶＯＡの減衰量との関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態にかかる通信システムを示す図である。
【図１１】実施の形態にかかる増幅装置の変形例１を示す図である。
【図１２】実施の形態にかかる増幅装置の変形例２を示す図である。
【図１３】実施の形態にかかる増幅装置の変形例３を示す図である。
【図１４】波長フィルタの波長減衰特性の一例を示すグラフである。
【図１５】実施の形態にかかる増幅装置の変形例４を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる増幅装置の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる増幅装置１００は、励起光源１１１と、合波器１１２と、ＥＤＦ１１３と、波長情報取得部１２１と、分岐器１３１と、光検出部１３２と、対応情報記憶部１３３と、ＥＤＦ出力決定部１３４と、出力制御部１３５と、ＶＯＡ１４１と、目標出力記憶部１４２と、減衰量決定部１４３と、減衰制御部１４４と、を備えている。
【００１４】
励起光源１１１および合波器１１２は、信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して信号光を増幅する増幅器である。具体的には、励起光源１１１は、励起光を生成して合波器１１２へ出力する。励起光源１１１が生成する励起光のパワー（反転分布率）は、たとえば出力制御部１３５によって制御される。励起光源１１１は、たとえばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）によって実現することができる。
【００１５】
合波器１１２は、増幅装置１００へ入力された信号光と、励起光源１１１から出力された励起光と、を合波する。合波器１１２は、合波した光をＥＤＦ１１３へ出力する。ＥＤＦ１１３は、希土類ドープした増幅媒体である。ＥＤＦ１１３は、合波器１１２から出力された光を通過させて分岐器１３１へ出力する。これにより、ＥＤＦ１１３は、励起光のパワーに応じて信号光が増幅されて出力される。
【００１６】
波長情報取得部１２１は、増幅装置１００へ入力された信号光の波長（信号波長λ）を示す波長情報を取得する。波長情報取得部１２１は、取得した波長情報をＥＤＦ出力決定部１３４へ出力する。たとえば、増幅装置１００のメモリには波長情報が記憶されており、波長情報取得部１２１は、増幅装置１００のメモリに記憶された波長情報を取得する。または、波長情報取得部１２１は、外部の制御装置から波長情報を取得してもよい。
【００１７】
分岐器１３１および光検出部１３２は、ＥＤＦ１１３によって増幅された信号光のパワーをモニタするモニタ部である。具体的には、分岐器１３１は、ＥＤＦ１１３から出力された信号光を分岐し、分岐した各信号光をそれぞれＶＯＡ１４１および光検出部１３２へ出力する。光検出部１３２は、分岐器１３１から出力された信号光を電気信号に変換する。光検出部１３２は、変換した電気信号を出力制御部１３５へ出力する。また、光検出部１３２は、たとえばフォトダイオードによって実現することができる。
【００１８】
対応情報記憶部１３３は、信号光の波長（信号波長λ）と、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆと、を対応付ける対応情報を記憶するパワー記憶部である。対応情報は、たとえば、信号波長λと目標値Ｐｅｄｆとの対応テーブルでもよいし、信号波長から出力パワーの目標値Ｐｅｄｆを算出する関係式であってもよい。また、対応情報記憶部１３３に記憶された対応情報においては、相対的に短い信号波長λには、相対的に長い信号波長λよりも大きな目標値Ｐｅｄｆが対応付けられている。
【００１９】
ＥＤＦ出力決定部１３４は、波長情報取得部１２１から出力された波長情報と、対応情報記憶部１３３に記憶された対応情報と、に基づいて、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆを決定する。具体的には、ＥＤＦ出力決定部１３４は、波長情報が示す信号波長λに対応する目標値Ｐｅｄｆを対応情報から得る。ＥＤＦ出力決定部１３４は、決定した目標値Ｐｅｄｆを出力制御部１３５および減衰量決定部１４３へ出力する。
【００２０】
出力制御部１３５は、光検出部１３２から出力された電気信号のパワーが、ＥＤＦ出力決定部１３４から出力された目標値Ｐｅｄｆとなるように、励起光源１１１が出力する励起光のパワーを制御する。これにより、波長情報取得部１２１によって取得された波長情報に基づいて、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーを制御することができる。
【００２１】
ＶＯＡ１４１（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：光可変減衰器）は、分岐器１３１から出力された信号光を可変の減衰量だけ減衰（ロス）させる。ＶＯＡ１４１は、減衰させた信号光を増幅装置１００の後段へ出力する。ＶＯＡ１４１の減衰量は、たとえば減衰制御部１４４によって制御される。
【００２２】
目標出力記憶部１４２、減衰量決定部１４３および減衰制御部１４４は、ＶＯＡ１４１から出力される信号光のパワーが一定になるようにＶＯＡ１４１の減衰量を制御する減衰制御部である。具体的には、目標出力記憶部１４２は、増幅装置１００から出力される信号光のパワーの目標値Ｐｏｕｔを記憶している。
【００２３】
減衰量決定部１４３は、目標出力記憶部１４２に記憶された目標値Ｐｏｕｔと、ＥＤＦ出力決定部１３４から出力された目標値Ｐｅｄｆと、に基づいてＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａを決定する。たとえば、減衰量決定部１４３は、減衰量ＬｖｏａをＬｖｏａ＝Ｐｅｄｆ−Ｐｏｕｔにより算出する。これにより、減衰量決定部１４３は、ＶＯＡ１４１から出力される信号光のパワーが目標値Ｐｏｕｔとなる減衰量Ｌｖｏａを決定することができる。減衰量決定部１４３は、決定した減衰量Ｌｖｏａを減衰制御部１４４へ出力する。
【００２４】
減衰制御部１４４は、ＶＯＡ１４１の減衰量を、減衰量決定部１４３から出力された減衰量Ｌｖｏａに制御する。このように、減衰量決定部１４３および減衰制御部１４４は、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆと、増幅装置１００から出力される信号光のパワーの目標値Ｐｏｕｔと、の差分に基づいてＶＯＡ１４１の減衰量を制御する。
【００２５】
これにより、出力制御部１３５によって励起光のパワーを制御しても、増幅装置１００の出力パワーを目標値Ｐｅｄｆで一定にすることができる。また、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆを用いてＶＯＡ１４１の減衰量を制御することで、たとえばＶＯＡ１４１の出力パワーをモニタするモニタ部を設けなくても増幅装置１００の出力パワーを一定にすることができる。このため、回路規模の増大を抑えることができる。
【００２６】
上述したＥＤＦ出力決定部１３４、出力制御部１３５、減衰量決定部１４３および減衰制御部１４４は、１つまたは複数のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの回路によって実現することができる。また、対応情報記憶部１３３および目標出力記憶部１４２は、１つまたは複数のメモリによって実現することができる。
【００２７】
なお、ＥＤＦ１１３を合波器１１２の後段に設ける前方励起の構成について説明したが、ＥＤＦ１１３を合波器１１２の前段に設ける後方励起の構成としてもよい。この場合は、励起光源１１１から出力された励起光を合波器１１２がＥＤＦ１１３へ入力することにより、ＥＤＦ１１３において信号光と励起光が逆方向に通過する。この構成においても信号光を増幅することができる。
【００２８】
図２は、実施の形態にかかる増幅装置の動作の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、まず、波長情報取得部１２１が、信号波長λを示す波長情報を取得する（ステップＳ２０１）。つぎに、ＥＤＦ出力決定部１３４が、ステップＳ２０１によって取得された波長情報と、対応情報記憶部１３３に記憶された対応情報と、に基づいてＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆを決定する（ステップＳ２０２）。
【００２９】
つぎに、出力制御部１３５が、光検出部１３２から出力される電気信号のパワーが、ステップＳ２０２によって決定された目標値Ｐｅｄｆとなるように励起光のパワーを制御する（ステップＳ２０３）。つぎに、減衰量決定部１４３が、ステップＳ２０２によって決定された目標値Ｐｅｄｆと、目標出力記憶部１４２に記憶された目標値Ｐｏｕｔと、に基づいてＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａを決定する（ステップＳ２０４）。
【００３０】
つぎに、減衰制御部１４４が、ステップＳ２０４によって決定された減衰量Ｌｖｏａとなるように、ＶＯＡ１４１の減衰量を制御し（ステップＳ２０５）、一連の動作を終了する。以上の各ステップにより、信号波長λに応じて励起光のパワーを制御するとともに、増幅装置１００から出力される信号光のパワーを一定に制御することができる。以上の各ステップは、たとえば増幅装置１００の起動時に実行される。また、以上の各ステップは、増幅装置１００の運用中に繰り返し実行されてもよい。
【００３１】
図３は、ＥＤＦの波長利得特性の一例を示すグラフである。図３において、横軸は光の波長を示し、縦軸は光の利得を示している。波長利得特性３０１〜３０３のそれぞれは、ＥＤＦ１１３へ入力された光における波長に対する利得の特性を示している。波長利得特性３０１においては、波長が長くなるほどＥＤＦ１１３における利得が高くなっている。
【００３２】
波長利得特性３０２は、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワー（励起状態）が波長利得特性３０１の場合より高い場合における波長利得特性を示している。波長利得特性３０２においては、波長に対してＥＤＦ１１３における利得がほぼ一定になっている。波長利得特性３０３は、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーが波長利得特性３０２の場合より高い場合における波長利得特性を示している。波長利得特性３０３においては、波長が高くなるほどＥＤＦ１１３における利得が低くなっている。
【００３３】
このように、ＥＤＦ１１３における波長利得特性は、入力される励起光のパワーによって変化する。このため、たとえば、信号波長λが信号帯域における短波長側である場合は、励起光のパワーを高くしてＥＤＦ１１３における波長利得特性を波長利得特性３０３のようにすることで、信号波長λにおける利得を相対的に高くすることができる。また、信号波長λが信号帯域における長波長側である場合は、励起光のパワーを低くしてＥＤＦ１１３における波長利得特性を波長利得特性３０１のようにすることで、信号波長λにおける利得を相対的に高くすることができる。
【００３４】
図４は、信号波長とＥＤＦの出力パワーの目標値との関係の一例を示すグラフである。図４において、横軸は信号波長λを示し、縦軸はＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆを示している。関係４００は、信号波長λと目標値Ｐｅｄｆとの関係を示している。関係４００においては、信号波長λに対して目標値Ｐｅｄｆが一次傾斜となっており、信号波長λが短いほど目標値Ｐｅｄｆが大きくなっている。対応情報記憶部１３３は、関係４００を示す対応情報を記憶している。
【００３５】
関係４００を示す対応情報は、たとえば関係４００を離散化して作成した、信号波長λと目標値Ｐｅｄｆとを対応付けた対応テーブルである。また、関係４００を示す対応情報は、たとえば関係４００を一次関数として示す関係式Ｐｅｄｆ＝ａλ＋ｂであってもよい。ａ，ｂは係数であり、ここではａは負の係数となる。これにより、信号波長λが短いほど励起光のパワーが大きくなり、信号帯域における長波長側の利得に対して短波長側の利得が大きくなる。また、信号波長λが長いほど励起光のパワーが小さくなり、信号帯域における短波長側の利得に対して長波長側の利得が大きくなる。
【００３６】
なお、ここでは信号波長λが短いほど目標値Ｐｅｄｆが連続的に増加する例について説明したが、信号波長λが相対的に短い場合に、信号波長λが相対的に長い場合よりも目標値Ｐｅｄｆを大きくすればよい。たとえば、信号波長λが信号帯域の中心波長より長波長側の場合は目標値Ｐｅｄｆを一定値Ａとし、信号波長λが信号帯域の中心波長より短波長側の場合は目標値Ｐｅｄｆを一定値Ｂ（＞Ａ）としてもよい。
【００３７】
図５−１は、信号波長が比較的短い場合のＥＤＦの波長出力特性を示すグラフである。図５−１において、横軸は波長を示し、縦軸は光のパワーを示す（図５−２〜図６−２においても同様）。信号光５１０は、ＥＤＦ１１３から出力される光に含まれる信号光を示している。ＡＳＥ光５２０は、ＥＤＦ１１３から出力される光に含まれるＡＳＥ光を示している。信号波長λが比較的短い場合は、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆが比較的高く設定されるため、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーも大きくなる。
【００３８】
これにより、ＥＤＦ１１３の波長利得特性は、たとえば波長利得特性３０３（図３参照）のようになる。したがって、ＥＤＦ１１３へ入力された光は、長波長側の利得よりも短波長側の利得が大きくなる。このため、短波長である信号光５１０の利得が大きくなるとともに、ＡＳＥ光５２０の長波長側の利得が抑制される。このため、Ｓ／ＡＳＥ比を向上させることができる。
【００３９】
図５−２は、信号波長が比較的長い場合のＥＤＦの波長出力特性を示すグラフである。図５−２において、図５−１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。信号波長λが比較的長い場合は、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆが比較的低く設定されるため、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーも小さくなる。これにより、ＥＤＦ１１３の波長利得特性は、たとえば波長利得特性３０１（図３参照）のようになる。
【００４０】
したがって、ＥＤＦ１１３へ入力された光は、短波長側の利得よりも長波長側の利得が大きくなる。このため、長波長である信号光５１０の利得が大きくなるとともに、ＡＳＥ光５２０の短波長側の利得が抑制される。このため、Ｓ／ＡＳＥ比を向上させることができる。また、この場合は、ＥＤＦ１１３の出力パワーの目標値Ｐｅｄｆが比較的低く設定されるため、図５−１に示した場合に比べてＥＤＦ１１３から出力される光のパワーが全体的に小さくなる。
【００４１】
図６−１は、信号波長が比較的短い場合のＶＯＡの波長出力特性を示すグラフである。図６−２は、信号波長が比較的長い場合のＶＯＡの波長出力特性を示すグラフである。図６−１，図６−２において、図５−１，図５−２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。
【００４２】
信号波長λが比較的短い場合と比較的長い場合では、励起光のパワーが異なるため、ＥＤＦ１１３から出力される光のパワーが異なる（図５−１，図５−２参照）。これに対して、減衰量決定部１４３は、ＶＯＡ１４１から出力される光のパワーが一定になるようにＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａを決定する。これにより、図６−１，図６−２に示すように、ＶＯＡ１４１から出力される光のパワーは、信号波長λによらずに一定になる。
【００４３】
図７−１は、信号波長とＳ／ＡＳＥ比との関係を示すグラフである。図７−１において、横軸は増幅装置１００へ入力される信号光の信号波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸は増幅装置１００から出力される信号光のＳ／ＡＳＥ比［ｄＢ］を示している。関係７１１は、増幅装置１００のように、信号波長λに基づいてＥＤＦの出力パワーを制御する場合における信号波長λとＳ／ＡＳＥ比との関係を示している。関係７１２は、たとえば従来の増幅装置のように、信号波長λに基づいてＥＤＦの出力パワーを制御しないと仮定した場合における信号波長λとＳ／ＡＳＥ比との関係を参考として示している。
【００４４】
図７−２は、Ｓ／ＡＳＥ比の改善量を示すグラフである。図７−２において、横軸は増幅装置１００へ入力される信号光の信号波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸は増幅装置１００から出力される信号光のＳ／ＡＳＥ比の改善量［ｄＢｍ］を示している。関係７２０は、図７−１に示した関係７１１と関係７１２との差分の関係であり、関係７１２の場合に対する関係７１１の場合のＳ／ＡＳＥ比の改善量を示している。関係７２０に示すように、増幅装置１００によれば、特に信号波長λが長波長側または短波長側である場合に、Ｓ／ＡＳＥ比をたとえば１．５［ｄＢ］以上改善することができる。
【００４５】
つぎに、信号波長λと目標値Ｐｅｄｆとを対応付ける対応情報の作成方法の一例について説明する。一例として、Ｃバンド帯域で波長間隔が５０［ＧＨｚ］、波長数が８８波のＷＤＭ通信システムに用いられ、入力が−２０［ｄＢｍ］、出力が３［ｄＢｍ］、利得が２３［ｄＢ］の１波用アンプに増幅装置１００を適用する場合について説明する。励起光源１１１が出力する励起光の波長は、たとえば０．９８［μｍ］や１．４８［μｍ］があるが、ここでは１．４８［μｍ］とする。
【００４６】
図８は、信号波長とＥＤＦの出力パワーとの関係の具体例を示すグラフである。図８において、横軸は信号波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸はＥＤＦ１１３の出力パワー［ｄＢｍ］を示している。
【００４７】
まず、信号波長λが信号帯域の中心波長である場合を想定し、この場合の減衰量Ｌｖｏａをたとえば５［ｄＢ］に設定する。この場合は、ＥＤＦ１１３に必要とされる利得は、２３［ｄＢ］＋５［ｄＢ］＝２８［ｄＢ］となる。また、ＥＤＦ１１３の長さは、利得が２８［ｄＢ］の時に波長利得特性（図３参照）がなるべく平坦になるように、たとえば２４［ｍ］とする。この場合のＥＤＦ１１３の目標出力（目標値Ｐｅｄｆ）は３［ｄＢｍ］＋５［ｄＢ］＝８［ｄＢｍ］となる（プロット点８０１）。
【００４８】
つぎに、信号波長λが信号帯域の最長波長である場合を想定し、この場合の減衰量Ｌｖｏａをたとえば０［ｄＢ］に設定する。この場合は、ＥＤＦ１１３の目標出力（目標値Ｐｅｄｆ）は３［ｄＢｍ］＋０［ｄＢ］＝３［ｄＢｍ］となる（プロット点８０２）。
【００４９】
つぎに、信号波長λが信号帯域の最短波長である場合を想定し、この場合の減衰量Ｌｖｏａを、たとえば中心波長のロスの２倍の５［ｄＢ］×２＝１０［ｄＢ］に設定する。この場合は、ＥＤＦ１１３の目標出力（目標値Ｐｅｄｆ）は３［ｄＢｍ］＋１０［ｄＢ］＝１３［ｄＢｍ］となる（プロット点８０３）。
【００５０】
つぎに、プロット点８０１〜８０３を結ぶ直線を、信号波長λと目標値Ｐｅｄｆとの関係８００（図４に示した関係４００と同様）として決定する。つぎに、関係８００を示す対応情報を対応情報記憶部１３３に記憶させる。これにより、信号波長λが短いほど目標値Ｐｅｄｆが高くなる対応情報を作成することができる。
【００５１】
図９は、信号波長とＶＯＡの減衰量との関係を示すグラフである。図９において、横軸は信号波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸はＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａ［ｄＢ］を示している。関係９００は、信号波長λとＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａとの関係を示している。図８に示した関係８００のように、増幅装置１００においては信号波長λが短くなるほどＥＤＦ１１３の出力パワーが高くなる。これに対して、関係９００に示すように、信号波長λが短くなるほどＶＯＡ１４１の減衰量Ｌｖｏａが高くなる。このため、信号波長λによってＥＤＦ１１３の出力パワーが変化しても、増幅装置１００から出力される信号光のパワーを一定にすることができる。
【００５２】
図１０は、実施の形態にかかる通信システムを示す図である。図１０に示すように、通信システム１０００は、ＷＤＭアンプ１０１０と、ＡＷＧ１０２０と、ＶＤＣ１０３１〜１０３５と、アンプ１０４１〜１０４５と、受信機１０５１〜１０５５と、を備えている。通信システム１０００は、伝送路１００１を介して送信されたＷＤＭ光信号において波長多重された各光信号を受信するシステムである。
【００５３】
ＷＤＭアンプ１０１０は、伝送路１００１から出力されたＷＤＭ光信号を増幅し、伝送路１００１などにおいて発生したロスを補償する。ＷＤＭアンプ１０１０は、増幅したＷＤＭ光信号をＡＷＧ１０２０へ出力する。ＡＷＧ１０２０は、ＷＤＭアンプ１０１０から出力されたＷＤＭ光信号を波長多重分離する分離器である。ＡＷＧ１０２０は、波長多重分離した各光信号をそれぞれＶＤＣ１０３１〜１０３５へ出力する。
【００５４】
ＶＤＣ１０３１〜１０３５は、ＡＷＧ１０２０から出力された光信号の波長分散をそれぞれ補償し、波長分散を補償した光信号をそれぞれアンプ１０４１〜１０４５へ出力する分散補償器である。アンプ１０４１〜１０４５は、それぞれＶＤＣ１０３１〜１０３５から出力された光信号を増幅し、増幅した光信号をそれぞれ受信機１０５１〜１０５５へ出力する。受信機１０５１〜１０５５は、それぞれアンプ１０４１〜１０４５から出力された光信号を受信する。
【００５５】
アンプ１０４１〜１０４５のそれぞれには、増幅装置１００を適用することによってＳ／ＡＳＥ比を向上させることができる。このため、受信機１０５１〜１０５５における受信品質を向上させることができる。
【００５６】
なお、ここでは増幅装置１００をＷＤＭ通信システムである通信システム１０００に適用する場合について説明したが、増幅装置１００はＷＤＭ通信システム以外にも適用可能である。たとえば、増幅装置１００は、１波長の光信号を送受信する通信システムの受信側に適用することもできる。この場合も、増幅装置１００によって光信号のＳ／ＡＳＥ比を向上させ、受信品質を向上させることができる。
【００５７】
図１１は、実施の形態にかかる増幅装置の変形例１を示す図である。図１１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。図１１に示すように、増幅装置１００は、図１に示した構成に加えて、分離器１１０１と、光検出部１１０２と、を備えていてもよい。ここでは、増幅装置１００へ入力された信号光には、信号光の波長を示す波長情報が制御信号として含まれているとする。
【００５８】
分離器１１０１は、増幅装置１００へ入力されて合波器１１２へ出力される信号光から制御信号の波長を分離し、分離した各制御信号を光検出部１１０２へ出力する。光検出部１１０２は、分離器１１０１から出力された制御信号を電気信号に変換する。光検出部１１０２は、電気信号に変換した制御信号を波長情報取得部１２１へ出力する。波長情報取得部１２１は、光検出部１１０２から出力された制御信号から波長情報を取得する。このように、光検出部１１０２は外部からの制御情報として波長情報を受信してもよい。
【００５９】
図１２は、実施の形態にかかる増幅装置の変形例２を示す図である。図１２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。図１２に示すように、増幅装置１００は、図１に示した構成に加えて、分岐器１２０１と、光検出部１２０２と、を備えていてもよい。この場合は、図１に示した減衰量決定部１４３を省いた構成にしてもよい。
【００６０】
分岐器１２０１は、ＶＯＡ１４１から増幅装置１００の後段へ出力される信号光を分岐し、分岐した信号光を光検出部１２０２へ出力する。光検出部１２０２は、分岐器１２０１から出力された信号光を電気信号に変換する。光検出部１２０２は、変換した電気信号を減衰制御部１４４へ出力する。
【００６１】
減衰制御部１４４は、光検出部１２０２から出力された電気信号のパワーが、目標出力記憶部１４２に記憶された目標値ＰｏｕｔとなるようにＶＯＡ１４１の減衰量を制御する。このように、ＶＯＡ１４１の出力パワーを監視し、監視したパワーが一定になるようにＶＯＡ１４１の減衰量を制御してもよい。この場合においても、増幅装置１００から出力される信号光のパワーを一定（Ｐｏｕｔ）にすることができる。
【００６２】
図１３は、実施の形態にかかる増幅装置の変形例３を示す図である。図１３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。図１３に示すように、増幅装置１００は、図１に示した構成に加えて、分岐器１３０１と、波長フィルタ１３０２と、光検出部１３０３と、対応情報記憶部１３０４と、を備えていてもよい。分岐器１３０１は、増幅装置１００へ入力されて合波器１１２へ出力される信号光を分岐して波長フィルタ１３０２へ出力する第１分岐器である。
【００６３】
波長フィルタ１３０２は、分岐器１３０１から出力された信号光を透過させて光検出部１３０３へ出力する。また、波長フィルタ１３０２は、波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有する。光検出部１３０３は、波長フィルタ１３０２を透過した信号光のパワーをモニタする第１モニタ部である。具体的には、光検出部１３０３は、波長フィルタ１３０２から出力された信号光を電気信号に変換する。光検出部１３０３は、変換した電気信号を波長情報取得部１２１へ出力する。
【００６４】
対応情報記憶部１３０４は、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーと、信号波長λと、を対応付ける対応情報を記憶する波長記憶部である。波長情報取得部１２１は、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーに対応する信号波長λを、対応情報記憶部１３０４に記憶された対応情報から検索することによって波長情報を取得する。
【００６５】
波長フィルタ１３０２は波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有するため、増幅装置１００へ入力される信号光のパワーが一定であれば、波長フィルタ１３０２から出力された信号光のパワーと信号波長λは一対一で対応する。このため、波長情報取得部１２１は、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーと信号波長λとを対応付ける対応情報と、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーと、に基づいて信号波長λを判定することができる。これにより、波長情報をあらかじめ設定したり外部から取得したりしなくても、信号波長λを示す波長情報を自律的に取得することができる。
【００６６】
対応情報記憶部１３０４に記憶する対応情報は、たとえば、波長が既知の信号光を増幅装置１００へ入力し、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーをモニタすることによって作成することができる。
【００６７】
図１４は、波長フィルタの波長減衰特性の一例を示すグラフである。図１４において、横軸は信号波長λを示し、縦軸は図１３に示した波長フィルタ１３０２における減衰量を示している。波長減衰特性１４００は、波長フィルタ１３０２を透過する光の波長に対する減衰量の特性である。波長減衰特性１４００のように、波長フィルタ１３０２は、波長に対する減衰量が一次傾斜となる波長減衰特性を有する。
【００６８】
これにより、増幅装置１００へ入力される信号光のパワーが一定であれば、波長フィルタ１３０２から出力された信号光のパワーと信号波長λが一対一で対応する。ただし、波長フィルタ１３０２の波長減衰特性は波長減衰特性１４００に限らず、波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性であればよい。
【００６９】
図１５は、実施の形態にかかる増幅装置の変形例４を示す図である。図１５において、図１３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１５に示すように、増幅装置１００は、図１３に示した構成に加え、分岐器１５０１と、光検出部１５０２と、を備えていてもよい。
【００７０】
分岐器１５０１は、分岐器１３０１から波長フィルタ１３０２へ出力される信号光を分岐して光検出部１５０２へ出力する第２分岐器である。光検出部１５０２は、分岐器１５０１によって分岐された信号光のパワーをモニタする第２モニタ部である。具体的には、光検出部１５０２は、分岐器１５０１から出力された信号光を電気信号に変換する。光検出部１５０２は、変換した電気信号を波長情報取得部１２１へ出力する。
【００７１】
対応情報記憶部１３０４は、光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分と、信号波長λと、を対応付ける対応情報を記憶している。波長情報取得部１２１は、光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分に対応する信号波長λを、対応情報記憶部１３０４に記憶された対応情報から検索することによって波長情報を取得する。
【００７２】
光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分は、波長フィルタ１３０２における信号光の波長ごとの減衰量を示す。また、波長フィルタ１３０２は波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有するため、光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分と信号波長λは一対一で対応する。
【００７３】
このため、波長情報取得部１２１は、光検出部１３０３から出力された電気信号のパワーと信号波長λとを対応付ける対応情報と、光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分と、に基づいて信号波長λを判定することができる。これにより、増幅装置１００へ入力される信号光のパワーが一定でなくても、信号波長λを示す波長情報を自律的に取得することができる。
【００７４】
対応情報記憶部１３０４に記憶する対応情報は、たとえば、波長が既知の信号光を増幅装置１００へ入力し、光検出部１３０３，１５０２から出力された各電気信号のパワーの差分をモニタすることによって作成することができる。
【００７５】
また、増幅装置１００は、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーをモニタし、モニタ結果が目標値となるように励起光のパワーを制御する構成としてもよい。この場合は、たとえば分岐器１３１を励起光源１１１と合波器１１２の間に設ける。また、この場合は、対応情報記憶部１３３は、信号波長λと、ＥＤＦ１１３へ入力される励起光のパワーと、を対応付ける対応情報を記憶する。
【００７６】
また、増幅装置１００において、誘導放出現象を有する光ファイバとしてＥＤＦ１１３を用いる構成について説明したが、ＥＤＦ１１３に代えて、誘導放出現象を有する他の希土類ドープ光ファイバを用いる構成としてもよい。他の希土類ドープするものとしてツリウム、プラセオジウムなどが知られている。
【００７７】
このように、実施の形態にかかる増幅装置１００によれば、信号光とともに光ファイバへ入力するＥＤＦの出力パワーを信号波長に基づいて制御することで、光ファイバの波長利得特性を変化させて信号波長の利得を相対的に大きくすることができる。これにより、信号対雑音比（たとえばＳ／ＡＳＥ比）を向上させることができる。このため、たとえば後段の受信機における受信品質を向上させることができる。
【００７８】
以上説明したように、増幅装置、通信システムおよび増幅方法によれば、信号対雑音比を向上させることができる。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。
【００７９】
（付記１）信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して前記信号光を増幅する増幅器と、
前記信号光の波長を示す波長情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された波長情報に基づいて、前記増幅媒体へ入力される励起光のパワーを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする増幅装置。
【００８０】
（付記２）前記制御部は、前記波長情報が示す波長が相対的に短い場合に、前記波長情報が示す波長が相対的に長い場合よりも前記励起光のパワーを大きくすることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。
【００８１】
（付記３）前記増幅器によって増幅された信号光のパワー、または前記励起光を含む光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記信号光の波長と、前記モニタ部によってモニタされるパワーの目標値と、を対応付ける対応情報を記憶するパワー記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記モニタされるパワーが、前記パワー記憶部によって記憶された対応情報において前記波長情報が示す波長と対応付けられている目標値となるように前記励起光のパワーを制御することを特徴とする付記１または２に記載の増幅装置。
【００８２】
（付記４）前記増幅器によって増幅された信号光を減衰させる減衰量が可変の減衰器と、
前記減衰器から出力される信号光のパワーが一定になるように前記減衰器の減衰量を制御する減衰制御部と、
を備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の増幅装置。
【００８３】
（付記５）前記モニタ部は、前記増幅器によって増幅された信号光のパワーをモニタし、
前記増幅器によって増幅された信号光を減衰させる減衰量が可変の減衰器と、
前記減衰器から出力される信号光のパワーの目標値を記憶する目標出力記憶部と、
前記波長と対応付けられている目標値と、前記目標出力記憶部によって記憶された目標値と、の差分に基づいて前記減衰器の減衰量を制御する減衰制御部と、
を備えることを特徴とする付記３に記載の増幅装置。
【００８４】
（付記６）前記信号光を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器によって分岐された信号光を透過させ、波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有する波長フィルタと、
前記波長フィルタを透過した信号光のパワーをモニタする第１モニタ部と、
前記第１モニタ部によってモニタされるパワーと、前記信号光の波長と、を対応付ける対応情報を記憶する波長記憶部と、
を備え、
前記取得部は、前記第１モニタ部によってモニタされたパワーと、前記波長記憶部によって記憶された対応情報と、に基づいて前記波長情報を取得することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の増幅装置。
【００８５】
（付記７）前記信号光を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器によって分岐された信号光を透過させ、波長ごとに減衰量が異なる波長減衰特性を有する波長フィルタと、
前記波長フィルタを透過した信号光のパワーをモニタする第１モニタ部と、
前記第１分岐器から前記波長フィルタへ出力される信号光を分岐する第２分岐器と、
前記第２分岐器によって分岐された信号光のパワーをモニタする第２モニタ部と、
前記第１モニタ部および前記第２モニタ部によってモニタされる各パワーの差分と、前記信号光の波長と、を対応付ける対応情報を記憶する波長記憶部と、
を備え、
前記取得部は、前記第１モニタ部および前記第２モニタ部によってモニタされた各パワーの差分と、前記波長記憶部によって記憶された対応情報と、に基づいて前記波長情報を取得することを特徴とする付記６に記載の増幅装置。
【００８６】
（付記８）波長多重された光信号を波長多重分離する分離器と、
付記１〜７のいずれか一つに記載の増幅装置であって、前記分離器によって分離された各光信号をそれぞれ増幅する複数の増幅装置と、
前記複数の増幅装置によって増幅された光信号をそれぞれ受信する複数の受信機と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【００８７】
（付記９）前記複数の増幅装置の前段に設けられ、前記各光信号の波長分散をそれぞれ補償する複数の分散補償器を含むことを特徴とする付記８に記載の通信システム。
【００８８】
（付記１０）信号光および励起光を希土類ドープした増幅媒体に入力して前記信号光を増幅する増幅器を備える増幅装置による増幅方法において、
前記信号光の波長を示す波長情報を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された波長情報に基づいて、前記増幅媒体へ入力される励起光のパワーを制御する制御工程と、
を含むことを特徴とする増幅方法。
【符号の説明】
【００８９】
１１１  励起光源
１１２  合波器
１１３  ＥＤＦ
１３１，１２０１，１３０１，１５０１  分岐器
１４１  ＶＯＡ
３０１〜３０３  波長利得特性
５１０  信号光
５２０  ＡＳＥ光
８０１〜８０３  プロット点
１０００  通信システム
１００１  伝送路
１０１０  ＷＤＭアンプ
１０２０  ＡＷＧ
１０４１〜１０４５  アンプ
１１０１  分離器
１４００  波長減衰特性
【図１】
2012043934.tif 000003
【図２】
2012043934.tif 000004
【図３】
2012043934.tif 000005
【図４】
2012043934.tif 000006
【図５−１】
2012043934.tif 000007
【図５−２】
2012043934.tif 000008
【図６−１】
2012043934.tif 000009
【図６−２】
2012043934.tif 000010
【図７−１】
2012043934.tif 000011
【図７−２】
2012043934.tif 000012
【図８】
2012043934.tif 000013
【図９】
2012043934.tif 000014
【図１０】
2012043934.tif 000015
【図１１】
2012043934.tif 000016
【図１２】
2012043934.tif 000017
【図１３】
2012043934.tif 000018
【図１４】
2012043934.tif 000019
【図１５】
2012043934.tif 000020