(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに複数の波長の各励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、
前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、
前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射するステップを備え、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御方法。
【請求項２】
前記ラマン利得と前記励起光の全てによる総パワーとの関係、及び前記ラマン利得と前記励起光の前記重み付け係数との関係式を算出し、
指定された波長範囲内において指定されたラマン利得Ｇを実現する前記複数の励起光のパワーを、
前記関係式に前記ラマン利得Ｇを代入することにより算出することを特徴とする請求項１に記載のラマン利得制御方法。
【請求項３】
同時入射する前記励起光の波長数をＮ波長とし、
前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と、前記複数の励起光の全てによる総パワーＰｔ（Ｗ）と、前記励起光λｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）の前記重み付け係数Ｄλｎとのそれぞれの関係を、
Ｐｔ＝Ａ×Ｇ
Ｄλｎ＝Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式により示す各係数Ａ、Ｂλｎ、Ｃλｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を算出し、
指定された波長範囲内において指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）を実現する前記励起光λｎのパワーＰλｎ（Ｗ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を、
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×（Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ）      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式に前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）を代入することにより算出することを特徴とする請求項１に記載のラマン利得制御方法。
【請求項４】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、
前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、各前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射するステップを備え、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御方法。
【請求項５】
前記ラマン利得と前記複数の励起光の全てによる総パワーとの関係、及び前記ラマン利得と前記励起光の前記重み付け係数との関係式を算出し、
指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）の値を中心とする利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを、
前記関係式に前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と前記利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）を代入することにより算出することを特徴とする請求項４に記載のラマン利得制御方法。
【請求項６】
同時に入射する前記複数の励起光の個数をＮ個とし、
前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と、前記複数の励起光の全てによる総パワーＰｔ（Ｗ）と、前記励起光λｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）の前記重み付け係数Ｄλｎとのそれぞれの関係を、
Ｐｔ＝Ａ×Ｇ
Ｄλｎ＝Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）
の式により示す各係数Ａ、Ｂλｎ、Ｃλｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を算出し、
予め定められた係数Ｅを用いて、
指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）の値を中心とする利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）の傾斜を実現する各前記励起光λｎのパワーＰλｎ（Ｗ）を（ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×（Ｂλｎ×（Ｇ＋Ｅ×α／Ｇ）＋Ｃλｎ）、
（ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式に前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と前記利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）を代入することにより算出することを特徴とする請求項４に記載のラマン利得制御方法。
【請求項７】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、
モデル伝送路における、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定するステップと、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出するステップと、
前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射するステップを備えることにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御方法。
【請求項８】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、
モデル伝送路における、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定するステップと、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出するステップと、
前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射するステップを備えることにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記利得傾斜量に指定された傾斜を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御方法。
【請求項９】
前記指定された波長範囲内におけるラマン利得を、開ループで制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のラマン利得制御方法。
【請求項１０】
指定された前記ラマン利得の値と前記利得傾斜量の値に基づいて、前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得とその値の傾斜を、開ループで制御することを特徴とする請求項４から請求項６、及び請求項８のいずれか１つに記載のラマン利得制御方法。
【請求項１１】
前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得を、必要とされるラマン利得の値となるように、モニタ結果と目標値を比較しその差分を負帰還することにより、閉ループで前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御することを特徴とする請求項７に記載のラマン利得制御方法。
【請求項１２】
前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得とその値の傾斜の少なくとも一方を、必要とされるラマン利得の値とその傾斜量となるように、モニタ結果と目標値を比較しその差分を負帰還することにより、閉ループで前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御することを特徴とする請求項８に記載のラマン利得制御方法。
【請求項１３】
送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、
前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、
前記利得制御装置は、
前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする光ファイバ伝送システム。
【請求項１４】
送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、
前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の各励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、
前記利得制御装置は、
前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする光ファイバ伝送システム。
【請求項１５】
送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、
前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、
前記利得制御装置は、
モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定し、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出し、
前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射することにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする光ファイバ伝送システム。
【請求項１６】
送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、
前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、
前記利得制御装置は、
モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定し、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出し、
前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射することにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする光ファイバ伝送システム。
【請求項１７】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、
前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射する手段を備え、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御装置。
【請求項１８】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、
前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、
前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射する手段を備え、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御装置。
【請求項１９】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、
モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定する手段と、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出する手段と、
前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射する手段を備えることにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御装置。
【請求項２０】
光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、
モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、
前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定する手段と、
前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出する手段と、
前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射する手段を備えることにより、
前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現し、
前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とするラマン利得制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバを用いた広帯域ラマン増幅の励起光パワー制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（分布ラマン増幅）
光ファイバ伝送路を用いた通信システムにおいて、分布ラマン増幅(Distributed Raman Amplification : DRA)という技術の商用化に向けた開発が進んでいる。今日、基幹伝送網に用いられている光ファイバは、シリカガラスを母材としている。ラマン増幅とは、このシリカガラスに、信号光と、信号光より周波数が約13THz高い励起光とを同時に入射すると、シリカガラスの誘導ラマン散乱現象を介して、励起光のエネルギーの一部が信号光に移る現象である。結果として信号光は増幅作用を被る。ラマン増幅による利得を以下ではラマン利得と呼ぶ。実際のラマン利得は図１４ような波長依存性を持っている。以下ではこれをラマン利得プロファイルと呼ぶ。
【０００３】
分布ラマン増幅とは、信号光を伝送する光ファイバに励起光を入力し、光ファイバ伝送路自体を増幅媒体としてラマン増幅効果を得る形態である。分布ラマン増幅を適用した光ファイバ伝送システムでは、ラマン増幅により伝送路の伝播ロスが補償されるため、伝送可能な距離を延伸することができる。
【０００４】
分布ラマン増幅適用した光ファイバ伝送システムの例を図１８に示す。各中継局において、伝送路ファイバ１０に励起光源３０からの励起光がWDMカプラ２０を介して入力され、これによりラマン増幅効果が得られる。
【０００５】
（ラマン利得効率）
ラマン増幅媒体である光ファイバに、あるパワー(W)の励起光を入力したときに発生するラマン利得(dB)を、励起光パワーで規格化したものをラマン利得効率(dB/W)と呼ぶ。分布ラマン増幅ではこの測定が重要であることを以下に説明する。
【０００６】
ラマン利得効率は、個々のファイバによって異なる。そもそも基幹伝送網として敷設されている光ファイバの種類には多種多様な品種があり、それらのモードフィールド径（コア径）、GeO2添加量、水(OH)の吸収などによってラマン利得効率が左右される。さらにこれらのパラメータは光ファイバメーカー、製造時期、さらにはロットごとに異なっているのである。
【０００７】
もう一つの変動要因は、局舎内ロスである。特に大きな中継局舎では、励起光源の置かれている部屋から伝送路ファイバまでの間に、数カ所のコネクタ接続が存在し、それに伴うロスが数dBあることが多い。分布ラマン増幅を用いない伝送システムでは、この局舎内ロスも中継器間の区間ロスとして一体にして考えることができた。しかし分布ラマン増幅では、励起光が伝送路ファイバに届くまでのロスは特別なロスであり、別途、仕様を定めなければならない。
【０００８】
このように、利得を左右するパラメータが大きくばらついている既設伝送路において分布ラマン増幅を行う際には、所望のラマン利得を得るために要する励起光パワーを事前予測することが困難である。従って、手間と時間のかかる現場調整が必要となる。これを防ぐには、伝送路光ファイバの特性、中継局舎内の損失特性といった現場の状態を、ラマン利得効率という形で測定できればよい。これにより、ある利得を発現させるのに要する励起光パワーを精度良く予測することが可能となる。
【０００９】
（合成ラマン利得プロファイル）
図１４に示したように、単一の励起波長によるラマン利得プロファイルがピークを成す帯域は約15nm程度であるので、これより広い帯域を必要とする場合には、図１５のように複数の異なる波長の励起光を同時に伝送路に入射し、利得プロファイルを重ね合わせて合成する必要がある。このように複数の励起波長で励起して得られるラマン利得プロファイルを以下では合成ラマン利得プロファイルと呼ぶことにする。逆に、単一の励起波長で得られるラマン利得プロファイルを単一波長励起ラマン利得プロファイルと呼ぶ。
【００１０】
（所望の合成ラマン利得プロファイルを得る従来の手法）
合成ラマン利得プロファイルによって、所望の波長域に所望の利得を生じさせるためには、どの波長にどれだけのパワーの励起をするか、という最適化問題を解く必要がある。最適化が不十分であると、利得プロファイルが平坦であるべき波長域に利得の凹凸が生じたり、利得が傾斜したり、不必要な波長域に無駄な利得が発生したりする。コスト低減の観点からは、励起光源の数と、全体の励起光パワーをなるべく少なくするように最適化する必要がある。光源の増加に伴って光源コストの増加のみならず、合波に必要な部品コストや合波時のパワーロスなどの不経済が生じるためである。
【００１１】
この問題は、試行錯誤によって解くことができる。例えば図１５の場合、５つの異なる波長の励起光によって、SMFにおいて約80nmの帯域にわたって7.5dBの平坦な合成ラマン利得プロファイルを達成している。ただしこのような試行錯誤による方法は、実験室では可能なものの、導入現場で行うことは、手間と時間、調整に要するスキルなどの観点から、現実的ではない。
【００１２】
（増幅中継器における出力信号パワー一定制御の必要性）
海底系に比べると、陸上系の伝送システムにおいては、中継器を配置できる場所が限られているため、中継局間のファイバロスが一定値に揃うことはまずあり得ない。またファイバが天候・気象の影響を受けやすく、敷設周囲温度などに依存して昼夜や季節のサイクルで増減する現象があることが知られている。また、一つ前の中継器の信号送出パワーにも多少のゆらぎや誤差がある。これらの結果、中継器に入力される伝送信号パワーは幅を持つことになる。
【００１３】
これに対して増幅中継器では、利得を増減させて、増幅後の信号パワーすなわち中継出力パワーを一定に保つような制御を行うのが望ましい。なぜなら、利得一定で多段中継すると信号レベルが想定外に過少になったり過大になったりする恐れがあるからである。増幅後の信号パワーを一定に保つ制御とは、その中継器の前の区間のロスを変動分も含めてその中継器で相殺して元に戻す制御であるので、多段中継システムにおける信号レベルを安定化することができる。
【００１４】
従来の光増幅中継器は、エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA: Er-doped optical fiber amplifier)で構成されており、エルビウム添加光ファイバへの励起光パワーなどを加減して信号出力を一定に保つ制御回路を備えているのが一般的である。ラマン増幅を増幅中継に適用する場合も、信号出力パワーが一定になるようにラマン利得を動的に変化できるような仕組みが望まれる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、所望の合成ラマン利得プロファイルを得るためには、試行錯誤による励起光パワーの調整を必要としていた。一方、敷設されている光ファイバのラマン利得効率は各ファイバごとに大きくばらついているため、最適な励起光パワーも各ファイバごとに異なっており、手間と時間のかかる現地調整が必要であった。
【００１６】
さらに、設置時に励起光パワーを最適に設定しても、その励起光パワーで固定化されていると、系の経時変化で最適点から外れる怖れがあった。例えば極端なケースとして、局間ファイバが断線して予備の局間ファイバに切り替えるケースがある。また局間ファイバが同一でも、局舎内の配線を修正したり、光コネクタの脱着を行ったりすると局舎内ロスが変化してしまい、最適な励起光パワーがずれる恐れがある。また前述のように局間ファイバロスの変動や、一つ前の中継器の信号送出パワーの変動もある。これら時変する現象に対処するためには、常に最適な励起光パワーとなるように能動的に制御する仕組みが必要である。
【００１７】
これに対しては例えば、合成ラマン利得プロファイルを光スペクトルアナライザなどでモニタしながら、各励起光のパワーを個別に変化させ、試行錯誤によって所望のラマン利得プロファイルを得るという方法が提案されている（例えば、特開2001-007768号公報）。しかしながら、合成ラマン利得プロファイルをモニタする方法では、信号光がそこに存在しないとモニタできないという致命的な欠点がある。顧客によっては初期投資を抑えるため、波長多重通信システムの初期の多重チャネル数を必要最低限にし、通信トラフィック需要の増加に応じてチャネル数を追加増設したいという要求がある。この場合、チャネルの追加操作は、既存チャネル運用中に既存チャネルに影響を与えることなく実施できること、という要求も一緒に出されるのが一般的である。このため、チャネルが未実装の波長域のラマン利得も十分な精度で制御されている必要があり、合成ラマン利得プロファイルをモニタして負帰還制御するような手法は適用困難である。
【００１８】
合成ラマン利得プロファイルをモニタせずとも維持でき、しかも時変する現象に能動的に対応できるということは、合成ラマン利得プロファイルを開ループで制御可能であるということである。従来そのような方法は提案されていなかった。
【００１９】
本発明の第１の目的は、上述した従来の問題点を解消し、指定した利得レベルＧに対して、平坦な利得プロファイルによりその利得レベルＧを実現するための、複数の異なる周波数の各励起光の励起光パワーを決定することのできるラマン利得制御装置とラマン利得制御方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の第２の目的は、上述した従来の問題点を解消し、指定された利得レベルＧと利得プロファイルの傾きを示す利得傾斜量αに対して、利得傾斜量αに指定された直線的な傾きの利得プロファイルによりその利得レベルＧを実現するための、複数の異なる周波数の各励起光の励起光パワーを決定することのできるラマン利得制御装置とラマン利得制御方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の第３の目的は、上述した従来の問題点を解消し、モデル伝送路における利得プロファイルを、他の伝送路で再現することのできるラマン利得制御装置とラマン利得制御方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のラマン利得制御方法は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法であって、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射するステップを備え、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００２３】
請求項２の本発明のラマン利得制御方法は、前記ラマン利得と前記励起光の全てによる総パワーとの関係、及び前記ラマン利得と前記励起光の前記重み付け係数との関係式を算出し、指定された波長範囲内において指定されたラマン利得Ｇを実現する前記複数の励起光のパワーを、前記関係式に前記ラマン利得Ｇを代入することにより算出することを特徴とする。
【００２４】
請求項３の本発明のラマン利得制御方法は、同時に入射する前記励起光の波長数をＮ波長とし、前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と、前記複数の励起光の全てによる総パワーＰｔ（Ｗ）と、前記励起光λｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）の前記重み付け係数Ｄλｎとのそれぞれの関係を、
Ｐｔ＝Ａ×Ｇ
Ｄλｎ＝Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式により示す各係数Ａ、Ｂλｎ、Ｃλｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を算出し、指定された波長範囲内において指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）を実現する前記励起光λｎのパワーＰλｎ（Ｗ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を、
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×（Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ）      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式に前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）を代入することにより算出することを特徴とする。
【００２５】
請求項４の本発明のラマン利得制御方法は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、各前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射するステップを備え、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００２６】
請求項５の本発明のラマン利得制御方法は、前記ラマン利得と前記複数の励起光の全てによる総パワーとの関係、及び前記ラマン利得と前記励起光の前記重み付け係数との関係式を算出し、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）の値を中心とする利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを、前記関係式に前記ラマン利得G(dB)と前記利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）を代入することにより算出することを特徴とする。
【００２７】
請求項６の本発明のラマン利得制御方法は、同時に入射する前記複数の励起光の個数をＮ個とし、前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と、前記複数の励起光の全てによる総パワーＰｔ（Ｗ）と、前記励起光λｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）の前記重み付け係数Ｄλｎとのそれぞれの関係を、
Ｐｔ＝Ａ×Ｇ
Ｄλｎ＝Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ      （ｎ＝１、２、…、Ｎ）
の式により示す各係数Ａ、Ｂλｎ、Ｃλｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）を算出し、予め定められた係数Ｅを用いて、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、指定されたラマン利得Ｇ（ｄＢ）の値を中心とする利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）の傾斜を実現する前記励起光λｎのパワーＰλｎ（Ｗ）を（ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×（Ｂλｎ×（Ｇ＋Ｅ×α／Ｇ）＋Ｃλｎ）、
（ｎ＝１、２、…、Ｎ）、
の式に前記ラマン利得Ｇ（ｄＢ）と前記利得傾斜量α（ｄＢ／Ｈｚ）を代入することにより算出することを特徴とする。
【００２８】
請求項７の本発明のラマン利得制御方法は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、モデル伝送路における、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定するステップと、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出するステップと、前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射するステップを備えることにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００２９】
請求項８の本発明のラマン利得制御方法は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御方法において、モデル伝送路における、前記励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出するステップと、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定するステップと、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出するステップと、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射するステップを備えることにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記利得傾斜量に指定された傾斜を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３０】
請求項９の本発明のラマン利得制御方法は、前記指定された波長範囲内におけるラマン利得を、開ループで制御することを特徴とする。
【００３１】
請求項１０の本発明のラマン利得制御方法は、指定された前記ラマン利得の値と前記利得傾斜量の値に基づいて、前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得とその値の傾斜を、開ループで制御することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１の本発明のラマン利得制御方法は、前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得を、必要とされるラマン利得の値となるように、モニタ結果と目標値を比較しその差分を負帰還することにより、閉ループで前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御することを特徴とする。
【００３３】
請求項１２の本発明のラマン利得制御方法は、前記指定された波長範囲内における前記ラマン利得とその値の傾斜の少なくとも一方を、必要とされるラマン利得の値とその傾斜量となるように、モニタ結果と目標値を比較しその差分を負帰還することにより、閉ループで前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御することを特徴とする。
【００３４】
請求項１３の本発明の光ファイバ伝送システムは、送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、前記利得制御装置は、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４の本発明の光ファイバ伝送システムは、送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の各励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、前記利得制御装置は、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５の本発明の光ファイバ伝送システムは、送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、前記利得制御装置は、モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定し、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射することにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３７】
請求項１６の本発明の光ファイバ伝送システムは、送信端局からの信号光を信号伝送路である光ファイバを介して受信端局へ伝送する光ファイバ伝送システムにおいて、前記送信または受信端局、または中継局に、複数の波長の励起光を前記光ファイバに同時に入射することにより発生するラマン利得を制御する利得制御装置を備え、前記利得制御装置は、モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出し、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定し、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出し、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射することにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３８】
請求項１７の本発明のラマン利得制御装置は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射する手段を備え、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００３９】
請求項１８の本発明のラマン利得制御装置は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、前記複数の励起光のそれぞれのパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれのパワーにより前記光ファイバに入射する手段を備え、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００４０】
請求項１９の本発明のラマン利得制御装置は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値から、指定された波長範囲内において前記指定されたラマン利得を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定する手段と、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記求めるラマン利得を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出する手段と、前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に入射する手段を備えることにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００４１】
請求項２０の本発明のラマン利得制御装置は、光ファイバに複数の波長の励起光を同時に入射することにより発生するラマン利得を制御するラマン利得制御装置において、モデル伝送路における、前記複数の励起光の全てによる総パワーに対する個々の前記励起光のパワーの割合である重み付け係数の前記ラマン利得との関係、及び前記総パワーと前記ラマン利得との関係を含む関係式に基づいて、指定されたラマン利得の値と利得傾斜量の値とから、指定された波長範囲内におけるラマン利得の値が、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記利得傾斜量の傾斜を実現する前記複数の励起光のそれぞれのパワーを算出する手段と、前記モデル伝送路と適用先の伝送路とのそれぞれの、前記複数の励起光の入射によるラマン利得効率の値のデータを指定する手段と、前記複数の励起光のそれぞれに対して、前記モデル伝送路における前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現した当該励起光のパワーに、当該励起光の前記モデル伝送における前記ラマン利得効率の値が、当該励起光の前記適用先の伝送路における前記ラマン利得効率の値の何倍かを表す比を掛けた値を算出する手段と、前記複数の励起光のパワーを制御し、前記複数の励起光を前記算出されたそれぞれの値のパワーにより前記適用先の伝送路に射する手段を備えることにより、前記適用先の伝送路において、指定された前記波長範囲内において、前記指定されたラマン利得の値を中心とする前記指定された利得傾斜量の傾斜を実現し、前記関係式は、前記指定されたラマン利得の値及び前記指定された利得傾斜量の値を入力として前記複数の励起光それぞれのパワーの値を一義的に出力することを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
第１の発明についてその原理と内容を図面を参照して説明する。
【００４６】
従来、ある利得レベル（ラマン利得）で平坦な合成利得プロファイルを実現するための励起光パワー条件を、試行錯誤などで求めても、その合成利得プロファイルを平坦に保ったまま、利得レベルを容易に可変する手法がなかったのが問題であった。本発明はこの問題を解決する手法を提供する。手順は以下のようである。
【００４７】
１．ある伝送路において、試行錯誤など何らかの手法によって数段階の利得レベルＧで平坦な合成利得プロファイルを形成し、その時の励起光パワーＰλｎと利得の大きさ（利得レベル）Ｇの比例関係の係数を求めておく。
【００４８】
２．未測定の利得の大きさＧにおいても、比例関係から求まる励起光パワーＰλｎ(W)で励起することによって、平坦な合成利得プロファイルを維持したまま、無段階に利得を可変することができる。
【００４９】
この原理は以下のようである。
【００５０】
図１５のように、利得の大きさがＧ(dB)で、平坦な合成ラマン利得プロファイルを形成した場合を考える。以下では励起波長λｎ(n=1,2,・・・励起波長数)の各々の励起光パワーをＰλｎ(W)、全ての励起光パワーの合計(以下では総励起光パワーと呼ぶ)をＰｔ(W)とする。また、総励起光パワーのうち、波長λｎの励起光パワーが占める割合をＤλｎと表す。すなわち
Ｐλｎ＝Ｄλｎ×Ｐｔ      式１
である。Ｄλｎは各励起光のパワーをどのような重み付けで組み合わせるかを決める値なので、以降ではこれを重み付け変数と呼ぶ。
【００５１】
シングルモードファイバー(Single Mode Fiber:SMF)に対して、帯域1530〜1565nm、1575nm〜1610nm において平坦な５波長励起ラマン利得プロファイル(励起光波長：1424nm、1437nm、1449nm、1465nm、1494nm)を形成した場合の、「利得の大きさＧ」対「重み付け変数Ｄλｎ」、「利得の大きさＧ」対「総励起光パワーＰｔ」の関係を図１６、図１７に示す。これらの関係は、Ｇ＝3、5、7、9、11dB において、平坦な利得プロファイルが得られるＰλ１〜Ｐλ５の組合せを、試行錯誤することによって求めた。図１６、図１７からわかるように、「利得の大きさＧ」対「重み付け変数Ｄλｎ」、「利得の大きさＧ」対「総励起光パワーＰｔ」は共に比例関係にある。
【００５２】
また、下記の文献で報告されているように、微分方程式を数値的に解く計算シミュレーションにおいても、「利得の大きさＧ」対「重み付け変数Ｄλｎ」、「利得の大きさＧ」対「相励起光パワーＰｔ」は、共に比例関係にあることが確認できた。
【００５３】
・文献：H. Kidrof, K. Rottwitt, M. Nissov, M. Ma, and E. Rabarijaona, "Pump Interactions in a 100-nm Bandwidth Raman Amplifier", IEEE Photon. Technol. Lett., 11, (5), pp. 530-532, 1999
数値シミュレーションには、下記の式２を用いた。
【数１】
0003903768.tif 000002
【００５４】
ここで、Ｐｆ及びＰｂは、それぞれ前方向光及び後方向光のパワーである。ｚはファイバ中の位置を、ｖは着目している光周波数を表す。また、α、ｇｒ及びＡｅｆｆは、それぞれ損失、ラマン利得係数、及びファイバの有効コア面積である。
【００５５】
従って、「利得の大きさＧ」対「重み付け変数Ｄλｎ」、「利得の大きさＧ」対「総励起光パワーＰｔ」は、それぞれ次のように一般的に表すことができることが分かった
Ｐｔ＝Ａ×Ｇ        式３
Ｄλｎ＝Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ      式４
ここでＡ、Ｂλｎ、Ｃλｎはファイバ種差、個体差を含む、各ファイバ固有の係数である。式１、式３及び式４から次式が得られる。
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×（Ｂλｎ×Ｇ＋Ｃλｎ）      式５
【００５６】
従って、Ａ、Ｂλｎ、Ｃλｎの係数を予め求めておけば、様々な利得の大きさで平坦な合成ラマン利得プロファイルを形成するために必要な各波長の励起光パワーを、一つの入力パラメータＧから決定することができる。
【００５７】
以下、第１の発明を適用した第１の実施例を以下に説明する。
【００５８】
本発明を要約すると、目的は利得プロファイルを保ったまま利得レベルを可変する手法の提供であり、その内容は、試行錯誤などによって数段階の利得レベルＧで平坦な合成利得プロファイルを形成し、その時の各励起波長の励起光パワーＰλｎと利得レベルＧの比例関係を求めておき、次に任意の利得レベルＧにおいて、比例関係から励起光パワーＰλｎを逆算することによって、平坦な合成利得プロファイルを維持したまま、利得を可変することができる、というものである。
【００５９】
本実施例の構成図を図１に示す。以下の実施例では、後方励起の分布ラマン増幅の形態で説明する。ラマン増幅媒体である伝送路ファイバ１０の一方の端には信号光源４０を、他方にはラマン励起光源３０を接続している。励起光源３０を接続している端点をＡ点、信号光源４０を接続している端点をＢ点と呼ぶ。またＢ端から伝送路ファイバ１０に入射する方向を前方向、Ａ端から伝送路ファイバ１０に入射する方向を後方向、と呼ぶ。さらに励起光によってラマン増幅を受ける波長帯を信号波長帯と呼ぶことにする。
【００６０】
Ａ端には、励起波長帯と信号波長帯を合分波するWDMカプラ２０を接続する。WDMカプラ２０の励起波長帯ポートには励起光源３０を接続し、信号波長帯ポートには光スペクトラムアナライザ５０を接続する。励起光はλ1〜λ５をそれぞれ1424nm, 1437nm, 1449nm, 1465nm, 1494nmの５波長とし、信号波長帯のうち1530.3〜1562.2nm及び1574.5〜1608.3nmを、平坦な利得を必要とする波長帯とした。Ｂ端に接続した信号光源４０は1530.3〜1562.2nmに100GHz間隔で並んだ40波及び1574.5〜1608.3nmに100GHz間隔で並んだ40波の計80波のWDM光源である。伝送路ファイバ１０としては80kmのSMFを用いた。
【００６１】
本実施例においては、利得プロファイルは以下の手法で測定した。まず励起光を出力しない状態で、光スペクトラムアナライザ５０を信号光波長帯の短波端から長波端まで掃引し、伝送後の第１のWDM信号スペクトラム（１）を得る。さらに励起光を出力して、伝送路ファイバにラマン利得を生じさせた状態で光スペクトラムアナライザを掃引して第２のWDM信号スペクトラム（２）を得る。第２のスペクトラム（２）から第１のスペクトラム（１）を引き算することで、WDM信号光が存在する波長帯のラマン利得プロファイルが得られる。
【００６２】
次に本実施例の手順を説明する。
【００６３】
まず、いくつかの利得レベルＧで平坦な合成利得プロファイルを試行錯誤によって形成し、その時の励起光パワーＰλｎを記録した。具体的には、平坦な合成利得プロファイルを得るために、各波長の励起光パワーを調整しては利得プロファイルを測定し、その結果を元に各波長の励起光パワーを調整して再度利得プロファイルを測定し、その試行錯誤を繰り返した。以下ではこの作業を励起光パワーの手動最適化と呼ぶ。これによって得た合成利得プロファイルを図２に示す。
【００６４】
利得レベルＧ＝3, 5, 7, 9, 11 dBで励起光パワーを手動最適化した時の、各々の励起光パワーを表１に示す。またそのグラフを図１６、図１７に示す。図１６は、利得レベルＧに対する総励起光パワーＰｔの変化、図１７は、利得レベルＧに対する各励起波長の励起光パワーＰλｎの変化の様子である。
【００６５】
このように比例関係が明確に現れるので、一次関数でフィッティングを行い、式３及び式４のＡ、Ｂλn、Ｃλnの各係数が表２のように求まった。
【００６６】
【表１】
0003903768.tif 000003
【００６７】
【表２】
0003903768.tif 000004
【００６８】
これにより、利得レベルＧを式５に入力して求まるＰλｎで励起すれば、常に平坦な合成利得プロファイルが得られるようになる。つまり、平坦性を維持したまま、利得を無段階に可変することができるようになる。
【００６９】
具体的には、手動最適化で求めた時とは異なる利得レベルＧ＝2, 4, 6, 8, 10, 12 dBを式５に入力し、得られた励起光パワーＰλｎ（表３参照）で励起したときの合成ラマン利得プロファイルを図３に示す。このように、試行錯誤なしにほぼ理想的に最適化された平坦な利得プロファイルを得ることができた。
【００７０】
【表３】
0003903768.tif 000005
【００７１】
本発明が意味するところは、利得レベルＧという一つのパラメータを入力するだけで、最適化された５つの励起波長の励起光パワーを出力する関数を導く手法を提供したことである。この関数を用いれば所要の利得レベル発生に必要な最適化された励起光パワーを開ループで得ることができる。
【００７２】
本実施例では、平坦な利得プロファイルを利得方向に拡大縮小する例を示したが、平坦な利得プロファイルに限らず、ある形状のプロファイルを利得方向に拡大縮小する場合一般にも、本発明は適用可能である。
【００７３】
次に、第２の発明である利得傾斜量を可変する手法について、その原理と内容を説明する。
【００７４】
従来、ある利得レベルで平坦な合成利得プロファイルを実現するための励起光パワー条件を試行錯誤などで求めても、その利得に直線的な傾斜を生じさせる容易な手法がなかったのが問題であった。すなわち、信号光のレベルが傾斜して入力した場合に、本発明はこの問題を解決する手法を提供する。手順は以下のようである。
【００７５】
１．第１の発明においてさらに、励起光間のＳＲＳチルトレベルを表すＧを可変すると、合成利得プロファイルの利得傾斜量を可変することができる。
【００７６】
この原理は以下のようである。
【００７７】
平坦な合成ラマン利得プロファイルを形成しつつ利得を増減したとき、利得の大きさＧと重み付け変数Ｄλｎとの間には式４のような比例関係がある。このような重み付けの変化は、各励起波長間に生じる誘導ラマン散乱（Stimulated Raman Scattering :SRS）によりパワーチルトが生じることに起因している。ここで図２、３の横軸Ｇを、本当のラマン利得Ｇではなく、励起波長間に生じるチルトを制御するパラメータと考えると、本当のラマン利得Ｇとは別にこのパラメータを加減することで、直線的な傾きを持つ合成ラマン利得プロファイルを形成することができる。
【００７８】
具体的には、式５の後のＧをＧ＋Ｅ×α／Ｇに置換して式６を得る。
Ｐλｎ＝Ａ×Ｇ×［Ｂλｎ×（Ｇ＋Ｅ×α／Ｇ）＋Ｃλｎ］      式６
ここでαは利得傾斜量(dB/THz)、Ｅは系によって決まる係数である。
【００７９】
式６において、α＜０とすると、波長方向に対して正の傾きを持った合成ラマン利得プロファイルを、α＞０とすると、波長方向に対して負の傾きを持った合成ラマン利得プロファイルを形成するために必要な各波長の励起光パワーを求めることができる。
【００８０】
このように、様々な利得の大きさで直線的な傾きを持った合成ラマン利得プロファイルを形成するために必要な各励起光のパワーを、２つの入力パラメータである利得レベルＧ、利得傾斜量αから決定することができる。
【００８１】
第２の発明を適用した第２の実施例を以下に説明する。
【００８２】
本実施例を要約すると、その目的は合成利得プロファイルに直線的な傾斜を生じさせる容易な手法の提供であり、内容は、第１の発明においてさらに、励起光間のＳＲＳチルトレベルを表すＧを可変すると、合成利得プロファイルの利得傾斜量を可変することができるというものである。
【００８３】
本実施例は説明の簡便化のため、第１の実施例の発展形として実施した。伝送路、励起波長、信号波長帯域などは同一である。そのためＡ、Ｂλn、Ｃλnの各係数は第１の実施例の表２と同じである。無論、全く別の伝送路、励起波長、信号帯域を用いても本発明を問題なく実施できることは言うまでもない。
【００８４】
式６において、２つのパラメータである利得の大きさＧ及び利得傾斜量αを変化させるだけで、様々な利得の大きさで直線的な傾きを持った合成ラマン利得プロファイルを形成するために必要な各励起波長の励起光パワーを求めることができる。本実施例では、利得の大きさＧを約１０dBとしたときに、信号帯域の端から端までに±２dB、±４dBの直線的な傾斜を形成した。信号帯域を周波数で表すと、195.90THzから186.40THzになり、差は約-9.5THzである。従って利得傾斜量は、例えば短波から長波に向かって２ｄＢの傾斜があるときに、＋２(dB)／−９．５(THz)＝-0.211(dB/THz)となる。これらの時の励起光パワーを表４に、合成ラマン利得プロファイルを図４に示す。
【００８５】
【表４】
0003903768.tif 000006
【００８６】
特に長波側において、利得形状が直線からずれているのは、励起波長数が５波長に限られていることからくる限界であって、手動により試行錯誤で調整しても、これ以上に直線に近づける余地はほとんど残っていない。つまり、本アルゴリズムによって、励起波長間のＳＲＳチルトは可能な限り補償されている。
【００８７】
図４において、得られた利得プロファイルを一次関数にフィッテイングすることにより、利得傾斜を定量化し、利得レベルＧで規格化した利得傾斜量（α／Ｇ）と、利得傾斜設定値（Ｅ×α／Ｇ）との関係を調べたものが図５である。ここで利得傾斜量αは(dB/THz)で表記した。利得傾斜量αの絶対値が大きくなる場合に比例関係からずれているように見えるが、これは上述のように、励起波長数が５波長であることによる制限のためである。このように、利得レベルＧで規格化した利得傾斜量と利得傾斜設定値には、ほぼ比例の関係がある。この比例係数が式６のＥであり、本実施例ではＥ＝−１４９．６と求まった。
【００８８】
予めこの比例係数Ｅを調べておけば、任意の利得傾斜状態を開ループで得ることができる。
【００８９】
次に、第３の発明であるモデル伝送路における利得プロファイルを、他の伝送路で再現する手法について説明する。
【００９０】
従来、モデル伝送路で試行錯誤などによって得た、ある合成利得プロファイルを実現するための励起光パワー条件を、ラマン増幅特性が未知の伝送路で再現する容易な手法がなかったのが問題であった。本発明はこの問題を解決する手法を提供する。手順は以下のようである。
【００９１】
準備：モデル伝送路における各励起波長での利得効率Γｍλｎを測定し、記録しておく。また、試行錯誤など何らかの手法によって所望の利得レベルで平坦な合成利得プロファイルを形成し、その時のＰλｎを記録しておく。
【００９２】
１．ラマン増幅特性が未知の伝送路の利得効率Γｔλｎを測定し、Ｐλｎにその比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）を乗じて伝送路を励起する。
【００９３】
２．モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルが再現できる。
【００９４】
この原理は以下のようである。
【００９５】
以下では実際に分布ラマン増幅を適用しようとする、ラマン増幅特性が未知の伝送路を、実伝送路と呼ぶ。
【００９６】
ここでモデル伝送路と実伝送路のラマン利得プロファイルは利得方向にほぼ相似形であるとする。実際に、シリカガラスで構成された光ファイバにおけるラマン利得プロファイルは、利得方向に何倍かの係数を乗じればほとんど重なる。GeO2が多量に添加されたファイバなどでは伝送路に用いられるファイバと比べてラマン利得プロファイルの差異が大きいことがあるが、このような場合は各励起波長の励起光パワーだけを調整しても平坦な利得を得ることができず、励起波長の最適化からやり直さねばならない。本発明のカバーするところは、励起波長までは変えずとも、励起光パワーの調整だけで支障のない利得平坦度が得られる程度のファイバ差異の間で、励起光パワーの自動最適化手法を提供するものである。
【００９７】
モデル伝送路について、励起波長λｎで励起したときの信号波長λにおけるラマン利得効率をΓｍλｎ(λ)(dB/W)とする。同様に、実伝送路のそれをΓｔλｎ(λ)(dB/W)とする。
【００９８】
ある波長λｎの励起光をパワーｐｍ(W)でモデル伝送路に入射したときに得た単一波長励起ラマン利得プロファイルをΦλｎ(ｐｍ,λｎ)とする。これと同じ単一波長励起ラマン利得プロファイルを、実伝送路に生じさせるために必要な波長λｎの励起光パワーｐｔ(W)は、ｐｍのΓｍλｎ／Γｔλｎ倍である。
【００９９】
次に、合成ラマン利得プロファイルの場合について説明する。合成ラマン利得プロファイルの形状を決定しているのは、各励起波長のパワーではなく、それぞれの励起波長の作り出す単一波長励起ラマン利得プロファイルの形状である。従って、各励起波長の作り出す単一波長励起ラマン利得プロファイルの形状が同じであれば、得られる合成ラマン利得プロファイルも同じ形状となる。
【０１００】
従って、モデル伝送路においてある合成ラマン利得プロファイルを得て、その時の各励起波長のパワーが分かっていれば、その合成ラマン利得プロファイルを実伝送路で再現するためには、各励起波長のパワーをΓｍλｎ／Γｔλｎ倍することで求めることができる。
【０１０１】
第３の発明を説明する第３の実施例を以下に説明する。
【０１０２】
第３の発明を要約すると、目的はモデル伝送路における利得プロファイルを、他の伝送路で再現する手法の提供であり、その内容は、モデル伝送路における利得効率Γｍλｎを測定しておき、次にラマン増幅特性が未知の伝送路の利得効率Γｔλｎを測定し、Ｐλｎにその比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）を乗じて伝送路ファイバを励起することによって、モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルを再現することができる、というものである。
【０１０３】
手順は以下のようである。
【０１０４】
準備：モデル伝送路において、ある合成利得プロファイルを形成し、その時のＰλｎを記録し、また利得効率Γｍλｎも測定しておく。
【０１０５】
１．ラマン増幅特性が未知の伝送路の利得効率Γｔλｎを測定し、モデル伝送路のＰλｎにその比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）を乗じて伝送路を励起する。
【０１０６】
２．モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルが再現できる。
【０１０７】
本実施例は説明の簡便化のため、第１の実施例の発展形として実施した。すなわちモデル伝送路としてはSMF 80kmからなる伝送路を用いた。また、励起波長、信号波長帯域なども同一である。そのためＡ、Ｂλn、Ｃλnの各係数は第１の実施例の表２と同じである。無論、全く別の伝送路をモデル伝送路として用いたり、他の励起波長、信号帯域を用いても本発明を問題なく実施できることは言うまでもない。ラマン増幅特性が未知の伝送路としては80kmのNZ-DSFを用いた。
【０１０８】
これらの伝送路のラマン利得効率Γmλｎ，Γｔλnの測定結果を表５に示す。
【０１０９】
【表５】
0003903768.tif 000007
【０１１０】
この各励起波長のラマン利得ピーク波長において定義したラマン利得効率Γλｎは、例えば特開２００１−００７７６８号公報に開示された従来技術等により測定することができる。
【０１１１】
まず、モデル伝送路において、利得平坦かつ利得レベルＧ＝8dBの利得プロファイルを形成した（図６の曲線Ａ）、その時の励起光パワーは表３の8dBの行である。次にこれと全く同じ励起光パワーでNZ-DSFを励起したところ図６の曲線Ｂが得られた。このように、大きな利得傾斜が生じ、平均利得も所望の値から大きくずれた。最後に各励起波長のパワーを表５にあるようにそれぞれΓｍλｎ／Γｔλｎ倍してNZ-DSFを励起したところ、図６の曲線Ｃが得られた。これは曲線Ａとほぼ一致している。
【０１１２】
このようにモデル伝送路上での合成利得プロファイルを、試行錯誤なしにNZ-DSF上に再現することができた。
【０１１３】
次に、第４の発明である任意のファイバで利得プロファイルを保ったまま利得レベルを可変する手法についてその原理と内容を説明する。
【０１１４】
この第４の発明は、第３の発明を第１の発明に適用したものである。すなわち、ラマン増幅特性が未知の伝送路ファイバにおいても、モデル伝送路との利得効率の比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）で伝送路を励起することによって、モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルの可変機能が再現できる。すなわち、平坦な合成利得プロファイルを維持したまま、無段階に利得を可変することができる。
【０１１５】
第４の発明を説明する第４の実施例を以下に説明する。
【０１１６】
第４の発明は、第１の発明（利得プロファイルを保ったまま利得レベルを可変する手法）と第３の発明の組合せであり、モデル伝送路で平坦な利得を得るのに必要な最適な励起光パワーの傾向（式５の係数）を予め調べておけば、増幅特性が未知の伝送路に対しても、利得効率測定を行うことで、試行錯誤なしに平坦な利得プロファイルを保ったまま利得レベルを可変できる、というものである。
【０１１７】
手順は以下のようである。
【０１１８】
準備：モデル伝送路において、試行錯誤によって所望の利得レベルで平坦な合成利得プロファイルを形成し、その時のＰλｎから平坦な利得を得るのに必要な最適な励起光パワーの傾向（式５の係数）を予め求めておき（ここまで第１の発明に相当）、また利得効率Γｍλｎも測定しておく。
【０１１９】
１．ラマン増幅特性が未知の伝送路の利得効率Γｔλｎを測定し、モデル伝送路のＰλｎにその比の逆数（Γｍλｎ／Γｔλｎ）を乗じて伝送路を励起する。
【０１２０】
２．モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルが再現できる。
【０１２１】
本実施例は説明の簡便化のため、第３の実施例の発展形として実施した。すなわちモデル伝送路としてはSMF 80kmからなる伝送路を、ラマン増幅特性が未知の伝送路としては80kmのNZ-DSFを用いた。また、励起波長、信号波長帯域なども同一である。無論、全く別の伝送路をモデル伝送路や特性未知の伝送路として用いたり、他の励起波長、信号帯域を用いても本発明を問題なく実施できることは言うまでもない。
【０１２２】
さて、第３の実施例と同じく、利得レベルＧ＝2, 4, 6, 8, 10, 12 dBにおいて平坦な利得を、今度はNZ-DSFで発生させることにする。単に表３の励起光パワーをΓｍλｎ／Γｔλｎ倍して励起すればよい（表６参照）。得られた利得プロファイルを図７に示す。このように図２とほぼ同様な利得プロファイルを得ることができた。
【０１２３】
【表６】
0003903768.tif 000008
【０１２４】
次に、第５の発明である任意のファイバで利得傾斜量を可変する手法の原理と内容について説明する。
【０１２５】
この第５の発明は、第３の発明を第２の発明に適用したものである。すなわち、ラマン増幅特性が未知の伝送路においても、モデル伝送路との利得効率の比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）で伝送路を励起することによって、モデル伝送路と同じ合成利得プロファイルの利得傾斜可変機能が再現できる。
【０１２６】
第５の発明を説明する第５の実施例を以下に説明する。
【０１２７】
第５の発明は、第２の発明（利得傾斜量を可変する手法）と第３の発明の組合せであり、モデル伝送路で任意の利得傾斜を得る励起光パワーの傾向（式６の各係数）を予め調べておけば、増幅特性が未知の伝送路に対しても、利得効率測定を行いさえすれば、試行錯誤なしに任意の利得レベルで利得傾斜を持った合成利得プロファイルを形成できる、というものである。
【０１２８】
手順は以下のようである。
【０１２９】
準備：モデル伝送路において、試行錯誤によって所望の利得レベルで平坦な合成利得プロファイルを形成し、その時のＰλｎから平坦な利得を得るのに必要な最適な励起光パワーの傾向（式５の係数）を予め求めておき（ここまで第１の発明に相当）、また式６の利得傾斜設定値αを変化させたときの利得傾斜を実測し、その結果から式６の係数Ｅを予め求めておく（ここまで第２の発明に相当）。また利得効率Γｍλｎも測定しておく。
【０１３０】
１．第２の発明を第３の発明に適用する。すなわち、ラマン増幅特性が未知の伝送路においても、モデル伝送路との利得効率の比（Γｍλｎ／Γｔλｎ）で伝送路を励起することによって、モデル伝送路と同じ、利得傾斜を持った合成利得プロファイルを再現することができる。
【０１３１】
本実施例も説明の簡便化のため、第２の実施例の発展形として実施した。すなわちモデル伝送路としてはSMF 80kmからなる伝送路を、ラマン増幅特性が未知の伝送路としては80kmのNZ-DSFを用いた。また、励起波長、信号波長帯域なども同一である。無論、全く別の伝送路をモデル伝送路や特性未知の伝送路として用いたり、他の励起波長、信号帯域を用いても本発明を問題なく実施できることは言うまでもない。
【０１３２】
さて、第２の実施例と同じく、利得レベルＧ＝10 dBにおいて、信号帯域の端から端までに±２dB、±４dBの直線的な傾斜を持たせた利得を、今度はNZ-DSFで発生させることにする。単に表４の励起光パワーをΓｍλｎ／Γｔλｎ倍して励起すればよい（表７参照）。得られた利得プロファイルを図８に示す。このように図４とほぼ同様な利得プロファイルを得ることができた。
【０１３３】
【表７】
0003903768.tif 000009
【０１３４】
次に、第６の発明を以下に説明する。第６の発明は、第４、第５の発明を組み合わせて、信号光レベルおよび信号光傾斜量のモニタ値が設定値となるように、利得レベルおよび利得傾斜量を制御するものである。各モニタ値とその設定値との差分を負帰還し、利得レベルおよび利得傾斜量を閉ループで制御する。すなわち、局間ファイバロスの変動や一つ前の中継器の信号送出パワーの変動等の時変する現象に対処して、常に最適な励起光パワーとなるように能動的に制御することができるようにしている。
【０１３５】
図９は、第６の発明の実施例である実施例６の構成図である。図１の構成に加えて、ＷＤＭカプラ１  ６２−１とＡ端の間にタップカプラ１  ６１−１を挿入する。タップカプラ１  ６１−１の３つのポートのうち、Ａ端に接続されたポートを入力ポート、ＷＤＭカプラ１に接続されたポートを主流ポート、残りのポートをモニタポートと呼ぶ。主流ポートとモニタポートの分岐比は９５：５とした。
【０１３６】
モニタポートには、励起波長帯と信号波長帯を分波するＷＤＭカプラ２  ６２−２を接続する。ＷＤＭカプラ２  ６２−２の励起波長帯ポートには、光終端器６３を接続し、信号光波長帯ポートから制御用モニタ光を取り出すことで、制御用モニタ光から励起光の戻り光を除去することができる。
【０１３７】
ＷＤＭカプラ２  ６２−２の信号波長帯ポートには、タップカプラ２  ６１−２を接続し、制御用モニタ光の９５％を受光器で、５％をスペクトラムアナライザ２  ５０−２でモニタする。モニタされた信号光レベルおよび信号光傾斜は制御回路６５を介して励起光パワーに負帰還される。
【０１３８】
制御回路６５には、予めモデル伝送路において求められた式６の関係および利得効率Γmλｎと、適用先の伝送路の利得効率Γｔλnがインプットされている。制御回路６５では、信号光レベルのモニタ値と設定値との誤差信号が０となるように式６の利得レベルＧを決定し、信号光傾斜量のモニタ値と設定値との誤差信号が０となるように式６の利得傾斜量αを決定する。式６から求められた各励起光パワーをΓmλｎ／Γｔλn倍して励起光源３０に設定する。この負帰還制御を繰り返すことで、信号光傾斜量および信号光レベルのモニタ値を設定値に保つことができる。
【０１３９】
本実施例は説明の簡便化のため、第４、第５の実施例の発展形として実施した。すなわちモデル伝送路としてはSMF 80kmからなる伝送路を、適用先の伝送路としては80kmのNZ-DSFを用いた。また、励起波長、信号波長帯域なども同一である。無論、全く別の伝送路をモデル伝送路や特性未知の伝送路として用いたり、他の励起波長、信号帯域を用いても問題なく実施できることは言うまでもない。
【０１４０】
励起光を停止した状態で、スペクトラムアナライザ１  ５０−１において観測された信号光スペクトラムを図１０に示す。また、信号光レベル設定値および信号光傾斜量設定値を下記の表8のようにして、負帰還制御を行った場合にスペクトラムアナライザ１  ５０−１において観測される信号光スペクトラムを図１１、図１２、図１３に示す。このように、信号光レベルおよび信号光傾斜量を設定値に保つように利得レベルおよび利得傾斜量を可変制御することができた。
【０１４１】
本実施例では、信号光レベルおよび信号光傾斜量をモニタし、式６の利得レベルおよび利得傾斜量の両方をパラメータとして負帰還制御を行ったが、信号光レベル、信号光傾斜量のどちらか一方のみをモニタし、利得レベル、利得傾斜量のどちらか一方のみをパラメータとした負帰還制御も可能である。例えば、利得傾斜量αを固定とし、信号光レベルのみをモニタするようにすれば、利得レベルのみをパラメータとして負帰還制御を行なうことができる。
【０１４２】
本実施例では、１波長あたりの信号光レベルをモニタすることにより、利得レベルの制御を行ったが、他の項目をモニタすることによる制御も可能である。例えば、全波長の信号光レベル、特定波長の信号光レベル、利得レベル自体をモニタすることにより利得レベルを制御することも可能である。
【０１４３】
【表８】
0003903768.tif 000010
【０１４４】
以上の実施例では、後方励起ラマン増幅の構成で本発明を説明したが、前方励起ラマン増幅の構成でも本発明の適用が可能である。
【０１４５】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【０１４６】
【効果の説明】
以上説明したように本発明のラマン利得制御装置とラマン利得制御方法によれば、以下のような効果が達成される。
【０１４７】
請求項１の本発明によれば、指定した利得レベルＧに対して、平坦な利得プロファイルによりその利得レベルＧを実現するための、複数の異なる周波数の各励起光の励起光パワーを決定することができる。これにより、所要の利得レベルＧを発生させるために必要な最適化された励起光パワーを開ループで得ることができ、また、利得プロファイルを平坦に保ったまま、指定した利得レベルＧを実現させることができる。
【０１４８】
請求項４の本発明によれば、指定された利得レベルＧと利得プロファイルの傾きを示す利得傾斜量αに対して、利得傾斜量αに指定された直線的な傾きの利得プロファイルによりその利得レベルＧを実現するための、複数の異なる周波数の各励起光の励起光パワーを決定することができる。これにより、任意の利得傾斜状態を開ループで得ることができ、また、任意の利得レベルで任意の直線的な利得傾斜を形成することができる。
【０１４９】
請求項７の本発明によれば、モデル伝送路における利得プロファイルを、他の伝送路で再現することができる。つまり、モデル伝送路と他の伝送路のそれぞれのラマン利得効率を用いて、モデル伝送路における各励起光の励起光パワーを、他の伝送路において同一の利得プロファイルを実現する励起光パワーに変換することができる。
【０１５０】
請求項８の本発明によれば、第１の本発明と第３の本発明を組み合わせることにより、まず指定した利得レベルＧに対して、モデル伝送路における平坦な利得プロファイルを実現する各励起光の励起光パワーを決定し、モデル伝送路と他の伝送路のそれぞれのラマン利得効率を用いてこの各励起光の励起光パワーを変換することにより、他の伝送路において、所要の利得レベルＧを発生させるために必要な最適化された励起光パワーを開ループで得ることができ、また、利得プロファイルを平坦に保ったまま、指定した利得レベルＧを実現させることができる。
【０１５１】
請求項９の本発明によれば、第２の本発明と第３の本発明を組み合わせることにより、まず指定した利得レベルＧと利得傾斜量αに対して、モデル伝送路における利得傾斜量αに指定された直線的な傾きの利得プロファイルによりその利得レベルＧを実現する各励起光の励起光パワーを決定し、モデル伝送路と他の伝送路のそれぞれのラマン利得効率を用いてこの各励起光の励起光パワーを変換することにより、他の伝送路において、任意の利得傾斜状態を開ループで得ることができ、また、任意の利得レベルで任意の直線的な利得傾斜を形成することができる。
【０１５２】
請求項１２の本発明によれば、指定した波長範囲内におけるラマン利得が、必要とされるラマン利得の値となるように、モニタ結果と目標値を比較し、その差分を負帰還し、閉ループで制御することができる。
【０１５３】
請求項１３の本発明によれば、指定した波長範囲内におけるラマン利得とその傾斜量が、必要とされるラマン利得の値とその傾斜量の値となるように、モニタ結果と目標値を比較し、その差分を負帰還し、閉ループで制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の発明による光ファイバ伝送システムの構成を説明する図である。
【図２】  第１の発明による実施例１で得られた利得プロファイルを説明する図である。
【図３】  第１の発明による実施例１で得られた利得プロファイルである。
【図４】  第２の発明による実施例２で得られた利得プロファイルである。
【図５】  第２の発明による任意の利得傾斜を形成した場合の利得傾斜設定値αと実際の利得発生量との関係を表す図である。
【図６】  第３の発明による実施例３の結果を説明する図である。
【図７】  第４の発明による実施例４の結果を説明する図である。
【図８】  第５の発明による実施例５の結果を説明する図である。
【図９】  実施例６の構成を説明する図である。
【図１０】  第６の発明による実施例６で励起光停を停止した場合に得られた信号光スペクトラムである。
【図１１】  第６の発明による実施例６の結果を説明する図である。
【図１２】  第６の発明による実施例６の結果を説明する図である。
【図１３】  第６の発明による実施例６の結果を説明する図である。
【図１４】  単波長励起ラマン利得プロファイルを説明する図である。
【図１５】  合成ラマン利得プロファイルを説明する図である。
【図１６】  平坦なラマン利得プロファイルを形成した場合の利得の大きさＧと総励起光パワーPtの相関関係の例を表す図である。
【図１７】  平坦なラマン利得プロファイルを形成した場合の利得の大きさＧと重み付け変数Dλnの相関関係の例を表す図である。
【図１８】  ラマン増幅の構成とラマン利得効率の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０  伝送路ファイバ
２０  WDMカプラ
３０  励起光源
４０  信号光源
５０  スペクトラムアナライザ
５０−１  スペクトラムアナライザ１
５０−２  スペクトラムアナライザ２
６０  ラマン利得制御装置
６１−１  タップカプラ１
６１−２  タップカプラ２
６２−１  ＷＤＭカプラ１
６２−２  ＷＤＭカプラ２
６３  光終端器
６４  受光器
６５  制御回路
【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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