(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長帯域内の複数の信号光が伝搬する光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光を供給することで前記信号光を増幅するラマン増幅方法であって、
増幅された前記複数の信号光を含む伝搬光のうち２波長以上であって且つ前記励起光の数より少ない波長数の光のパワーを個々に検出し、
その検出された前記伝搬光のうちの少なくとも１波長の光のパワー値に基づいて、前記光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量を算出し、
検出された前記伝搬光のうちの少なくとも２波長の光のパワーの差分量に基づいて、波長の値と前記損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きを算出し、
前記損失変動量と前記近似直線の傾きとに基づいて、前記３以上の励起光それぞれのパワーを調整することを特徴とするラマン増幅方法。
【請求項２】
前記損失変動量の値をＡ、前記近似直線の傾きの値をＳ、前記励起光の数がＭ（Ｍは３以上の整数）であるときの第ｍの励起光のパワーの変化量を求めるための各定数をａm，ｂmとしたとき（ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数）、
〔第ｍの励起光のパワーの変化量〕＝ａm×Ａ＋ｂm×Ｓ
なる関係式から得られる変化量に基づいて前記第ｍの励起光のパワーを調整することを特徴とする請求項１記載のラマン増幅方法。
【請求項３】
所定の波長帯域内の複数の信号光が伝搬する光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光を供給するラマン増幅用励起ユニットであって、
前記３以上の励起光それぞれを出力する励起光源と、
増幅された前記複数の信号光を含む伝搬光のうち２波長以上であって且つ前記励起光の数より少ない波長数の光のパワーを個々に検出する光検出手段と、
前記光検出手段に検出された前記伝搬光のうちの少なくとも１波長の光のパワー値に基づいて、前記光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量を算出する第一算出手段と、
前記光検出手段に検出された前記伝搬光のうちの少なくとも２波長の光のパワーの差分量に基づいて、波長の値と前記損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きを算出する第二算出手段と、
前記損失変動量と前記近似直線の傾きとに基づいて、前記３以上の励起光それぞれのパワーを調整する調整手段と、を備えることを特徴とするラマン増幅用励起ユニット。
【請求項４】
前記損失変動量の値をＡ、前記近似直線の傾きの値をＳ、前記励起光の数がＭ（Ｍは３以上の整数）であるときの第ｍの励起光のパワーの変化量を求めるための各定数をａm，ｂmとしたとき（ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数）、前記調整手段は、
〔第ｍの励起光のパワーの変化量〕＝ａm×Ａ＋ｂm×Ｓ
なる関係式から得られる変化量に基づいて前記第ｍの励起光のパワーを調整することを特徴とする請求項３記載のラマン増幅用励起ユニット。
【請求項５】
所定の波長帯域内の複数の信号光を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光それぞれを供給する請求項３記載のラマン増幅用励起ユニットと
を備えることを特徴とする波長多重光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の波長帯域内の複数の信号光をラマン増幅するラマン増幅方法、その複数の信号光が伝搬する光伝送路に複数の励起光を供給するラマン増幅用励起ユニット、および、そのラマン増幅用励起ユニットを用いた波長多重光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
信号光を用いて通信を行う光通信システムにおいて、送信器から送出された信号光は、光伝送路を伝送する際の伝送損失により、受信器に到達するときにはパワーが小さくなる。受信器に到達した信号光のパワーが所定値以下であると、受信エラーによって正常に光通信を行えない場合がある。そこで、送信器と受信器との間に光増幅器を設けて、この光増幅器により信号光を光増幅することで、光伝送路における信号光の伝送損失を補償することが行われている。
【０００３】
また、所定の信号光波長帯域内の複数の信号光を多重化して光通信を行う波長多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光通信システムでは、所定の波長帯域における光増幅器の利得スペクトルを平坦にすることが重要である。なぜなら、利得スペクトルが平坦でないと、複数の信号光の或る波長の信号光は受信器により正常に受信されたとしても、他の波長の信号光は受信エラーによって正常に受信されない場合が起こりうるからである。利得スペクトルの平坦化は、ラマン増幅器の場合、光伝送路に供給される複数の励起光それぞれのパワーを適切に設定することで達成される。
【０００４】
しかし、実際には、信号光の伝送損失は、光伝送路の曲げや周囲温度等の要因に影響を受けて変動する。このため、複数の励起光それぞれのパワーは伝送損失の変動に応じて適切に調整されなければならない。
【０００５】
伝送損失の変動に応じて適切に複数の励起光のパワーを調整する技術については、例えば、特開平10-150414号公報に開示されている。この公報に開示されている技術は、増幅された複数の信号光のうちから最大のパワーを有する信号光を選択し、その選択された信号光のパワーが所定のパワーとなるように励起光のパワーを調整するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ラマン増幅器では、複数の励起光のうちの最も波長が短い励起光から最も波長が長い励起光までの波長帯域が広い場合、短波長側の励起光が長波長側の励起光をラマン増幅してしまう励起光間相互作用が発生する。この励起光間相互作用の発生により、励起光のパワーの調整が非常に複雑になり、ラマン増幅器の利得スペクトルを平坦化することが困難になっている。
【０００７】
上記公報に開示された技術では、この励起光間相互作用については考慮されておらず、そのため、上記公報に開示された技術をラマン増幅器に用いたとしても、励起光のパワーは伝送損失の変動に応じて適切に調整されるわけでなく、ラマン増幅器の利得スペクトルは平坦にならない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、損失の変動に応じて適切に複数の励起光パワーそれぞれを調整することができ、容易に利得スペクトルを平坦化できるラマン増幅方法、ラマン増幅用励起ユニット、および、そのラマン増幅用励起ユニットを用いた波長多重光通信システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラマン増幅方法は、所定の波長帯域内の複数の信号光が伝搬する光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光を供給することで前記信号光を増幅するラマン増幅方法であって、増幅された前記複数の信号光を含む伝搬光のうち２波長以上であって且つ前記励起光の数より少ない波長数の光のパワーを個々に検出し、その検出された前記伝搬光のうちの少なくとも１波長の光のパワー値に基づいて、前記光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量を算出し、検出された前記伝搬光のうちの少なくとも２波長の光のパワーの差分量に基づいて、波長の値と前記損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きを算出し、前記損失変動量と前記近似直線の傾きとに基づいて、前記３以上の励起光それぞれのパワーを調整することを特徴とする
【００１０】
このラマン増幅方法によれば、増幅された複数の信号光を含む伝搬光のうち少なくとも２波長の光のパワーが検出され、少なくとも２波長の光のパワーの差分量と少なくとも１波長の光のパワー値とが得られる。この差分量とパワー値とは損失の変動に応じて変化する。損失の変動に応じて変化するパワー値と差分量とに基づいて複数の励起光それぞれのパワーが調整される。従って、損失の変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。特に、この場合には、光のパワー値から、光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量が算出される。また、２波長の光のパワーの差分量から、波長の値と損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きが算出される。そして、これら損失変動量と近似直線の傾きとに基づいて、複数の励起光それぞれのパワーが調整される。従って、損失の変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。
【００１４】
また、本発明に係るラマン増幅方法では、前記損失変動量の値をＡ、前記近似直線の傾きの値をＳ、前記励起光の数がＭ（Ｍは３以上の整数）であるときの第ｍの励起光のパワーの変化量を求めるための各定数をａm，ｂmとしたとき（ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数）、
〔第ｍの励起光のパワーの変化量〕＝ａm×Ａ＋ｂm×Ｓ
なる関係式から得られる変化量に基づいて前記第ｍの励起光のパワーを調整するのが好適である。この場合には、励起光のパワーの変化量は、簡単な式から求めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るラマン増幅用励起ユニットは、所定の波長帯域内の複数の信号光が伝搬する光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光を供給するラマン増幅用励起ユニットであって、３以上の励起光それぞれを出力する励起光源と、増幅された前記複数の信号光を含む伝搬光のうち２波長以上であって且つ前記励起光の数より少ない波長数の光のパワーを個々に検出する光検出手段と、光検出手段に検出された前記伝搬光のうちの少なくとも１波長の光のパワー値に基づいて、前記光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量を算出する第一算出手段と、光検出手段に検出された前記伝搬光のうちの少なくとも２波長の光のパワーの差分量に基づいて、波長の値と前記損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きを算出する第二算出手段と、損失変動量と前記近似直線の傾きとに基づいて、前記３以上の励起光それぞれのパワーを調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
このラマン増幅用励起ユニットによれば、増幅された複数の信号光を含む伝搬光のうち少なくとも２波長の光のパワーが光検出手段により検出され、少なくとも２波長の光のパワーの差分量と少なくとも１波長の光のパワー値とが得られる。この差分量とパワー値とは損失の変動に応じて変化する。損失の変動に応じて変化するパワー値と差分量とに基づいて複数の励起光それぞれのパワーが調整手段により調整される。従って、損失の変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。特に、この場合には、光のパワー値から、光伝送路における光の予め定められた予測損失量とその光の実際の損失量との差分である損失変動量が第一算出手段により算出される。また、２波長の光のパワーの差分量から、波長の値と損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きが第二算出手段により算出される。そして、これら損失変動量と近似直線の傾きとに基づいて、複数の励起光それぞれのパワーが調整手段により調整される。従って、損失の変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。
【００２０】
また、本発明に係るラマン増幅用励起ユニットでは、損失変動量の値をＡ、近似直線の傾きの値をＳ、励起光の数がＭ（Ｍは３以上の整数）であるときの第ｍの励起光のパワーの変化量を求めるための各定数をａm，ｂmとしたとき（ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数）、調整手段は、
〔第ｍの励起光のパワーの変化量〕＝ａm×Ａ＋ｂm×Ｓ
なる関係式から得られる変化量に基づいて第ｍの励起光のパワーを調整するのが好適である。この場合には、励起光のパワーの変化量は、簡単な式から求めることができる。
【００２１】
また、本発明に係る波長多重光通信システムは、所定の波長帯域内の複数の信号光を伝送する光伝送路と、光伝送路に互いに異なる波長を有する３以上の励起光それぞれを供給する上記のラマン増幅用励起ユニットとを備えることを特徴とする。この場合には、上記のラマン増幅用励起ユニットにより利得スペクトルが好適に平坦化される波長多重光通信システムを実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
先ず、本発明を想到するに到った経緯について説明する。ここでの説明は、ラマン増幅器のシミュレーションモデルを用いてシミュレーションした結果に基づくものである。
【００２４】
図１は、ラマン増幅器９の構成を示す図である。このラマン増幅器９は、光ファイバ９１、第１励起光源９２ａ、第２励起光源９２ｂ、第３励起光源９２ｃ、第４励起光源９２ｄ、第５励起光源９２ｅ、励起光合波器９３および光合波器９４を含む。
【００２５】
ラマン増幅器９は、光増幅対象である伝搬光を後方向励起方式でラマン増幅する。このラマン増幅器９は、入力端９５ａから出力端９５ｂに向けて、光ファイバ９１および光合波器９４の順で接続されている。また、光合波器９４には、励起光合波器９３が接続されており、励起光合波器９３には、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれが接続されている。
【００２６】
このラマン増幅器９では、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅから出力された５波長の励起光は、励起光合波器９３により合波される。その合波された励起光は、光合波器９４を介して、光ファイバ９１に供給される。ラマン増幅器９に入力された伝搬光は、励起光が供給されている光ファイバ９１においてラマン増幅される。
【００２７】
このシミュレーションモデルにおいて、光ファイバ９１は全長８０ｋｍの石英系のシングルモードファイバであり、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれは、半導体レーザダイオードである。第１励起光源９２ａから出力される励起光の波長は１４２５ｎｍであり、第２励起光源９２ｂから出力される励起光の波長は１４３５ｎｍであり、第３励起光源９２ｃから出力される励起光の波長は１４５０ｎｍであり、第４励起光源９２ａから出力される励起光の波長は１４６５ｎｍであり、第５励起光源９２ｅから出力される励起光の波長は１４９２ｎｍである。
【００２８】
伝搬光は３８波長の信号光からなり、その波長帯域は１５３２ｎｍ〜１６０６ｎｍ（中心波長１５６９ｎｍ）である。このラマン増幅器９では、入力端９５ａでの各信号光のパワーが８ｄＢｍであるときに、出力端９５ｂでの各信号光のパワーが０ｄＢｍとなるように、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光は適切なパワーに設定されている。但し、各励起光のパワーは、光ファイバ９１の曲げに因る損失がないものとして設定されている。
【００２９】
次に、光ファイバ９１の損失の変動および損失変動による出力信号光パワーの変化について説明する。図２は、光ファイバ９１の損失特性を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は信号光波長（ｎｍ）を示し、縦軸は損失（ｄＢ／ｋｍ）を示している。
【００３０】
この図２は、光ファイバ９１の曲げに因る損失がない場合および光ファイバ９１を曲げることで光の損失を増加させた場合それぞれで測定した結果を示している。光ファイバ９１の曲げがないときが損失変動量（損失増加量）０ｄＢである。
【００３１】
曲線Ａは、中心波長１５６９ｎｍでの損失変動量が０ｄＢのときの光ファイバ９１における損失特性を示している。すなわち、曲線Ａは、光ファイバ９１の曲げがないときの損失特性を示している。また、曲線Ｂは、中心波長１５６９ｎｍでの損失増加量が１ｄＢのときの光ファイバ９１における損失特性を示しており、曲線Ｃは、中心波長１５６９ｎｍでの損失増加量が３ｄＢのときの光ファイバ９１における損失特性を示している。すなわち、これら曲線Ｂおよび曲線Ｃは、光ファイバ９１を曲げて損失を増加させたときの損失特性を示している。
【００３２】
図３は、光ファイバ９１の各波長における損失変動量を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は信号光波長（ｎｍ）を示し、縦軸は損失変動量（ｄＢ／ｋｍ）を示している。曲線Ｄは、曲線Ｂに示される損失の値から曲線Ａに示される損失の値を減じて得られる損失変動量を示し、曲線Ｅは、曲線Ｃに示される損失の値から曲線Ａに示される損失の値を減じて得られる損失変動量を示している。この図３から、損失は、短波長側より長波長側の方が多く増加することがわかる。また、これらの曲線Ｄおよび曲線Ｅは、信号光波長帯域内で双方とも略線形である。
【００３３】
図４は、光ファイバ９１の波長１５６９ｎｍにおける損失変動量が０ｄＢ，１ｄＢ，３ｄＢそれぞれのときのラマン増幅器９の出力信号光パワーを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は出力信号光パワー（ｄＢｍ）を示している。
【００３４】
損失変動量が０ｄＢの場合では、出力端９５ｂにおける各信号光のパワーは約０ｄＢｍで一定となっている。これに対して、損失変動量が１ｄＢおよび３ｄＢそれぞれの場合では、出力端９５ｂにおける各信号光のパワーは、目標のパワーに達していない。また、損失変動量が３ｄＢの場合では、利得スペクトルの平坦性は劣化している。
【００３５】
損失変動量が１ｄＢおよび３ｄＢそれぞれの場合で、出力端９５ｂにおける信号光のパワーが目標のパワーに達していないのは、光ファイバ９１における損失が増加したのにもかかわらず、ラマン増幅器９における増幅率が変化しておらず、各信号光が目標のパワーまでラマン増幅されないためである。また、損失変動量が３ｄＢの場合で、利得スペクトルの平坦性が劣化しているのは、図３にも示したように、短波長側より長波長側の方が多く損失を被るからである。
【００３６】
次に、損失変動に応じた適切な励起光パワーおよびその励起光パワーを得るための関係式について説明する。図５は、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーを損失変動に応じて適切に調整した場合での出力信号光のパワーを示すグラフである。図５において、横軸は信号光波長（ｎｍ）を示し、縦軸は出力信号光パワー（ｄＢｍ）を示している。図５では、波長１５６９ｎｍでの損失変動量が０ｄＢ，１ｄＢ，３ｄＢのすべての場合で、各信号光の出力時のパワーが約０ｄＢｍで一定となっている。
【００３７】
このように損失変動に応じて出力信号光パワーを調整するためには、図６に示される励起光パワーで、各励起光を光ファイバ９１に供給しなければならない。
【００３８】
図６は、励起光のパワーを損失変動に応じて適切に調整した場合での各励起光のパワーを示すグラフである。図６において、横軸は励起光波長（ｎｍ）を示し、縦軸は励起光パワー（ｍＷ）を示している。図６に示される励起光パワーで各励起光を光ファイバ９１に供給することにより、３８波長の信号光それぞれの出力時のパワーは、０ｄＢｍでほぼ一定となる（利得スペクトルは略平坦となる）。
【００３９】
この図６に示される損失変動に応じた適切な励起光パワーは、損失変動量と近似直線の傾きとによって算出することができる。なお、近似直線は、波長の値と損失変動量の値との相関を示すものであり、例えば、１５６９ｎｍでの損失変動量が３ｄＢの場合に、図３において或る波長での損失変動量を示す点をＦとし、別の波長での損失変動量を示す点をＧとすると、この点Ｆおよび点Ｇを結ぶ直線ＦＧである。直線ＦＧは、略線形であるので、曲線Ｅの点Ｆから点Ｇの間を近似することになる。
【００４０】
近似直線の傾きは、例えば、直線ＦＧの場合、
〔直線ＦＧの傾き〕＝（δＬG−δＬF）／（λG−λF）  …（１）
で計算することができる。但し、δＬGは、図３において点Ｇに示される損失変動量の値であり、δＬFは、図３において点Ｆに示される損失変動量の値であり、λGは、図３において点Ｇに示される波長の値であり、λFは、図３において点Ｆに示される波長の値である。ここで、ラマン増幅された後の波長λGの光のパワーをＰGとし、ラマン増幅された後の波長λFの光のパワーをＰFとした場合、直線ＦＧの傾きは、
〔直線ＦＧの傾き〕＝（ＰG−ＰF）／（λG−λF）  …（２）
であっても求められる。このＰG−ＰFは、２波長の光のパワーの差分量である。
【００４１】
この損失変動量および近似直線の傾きそれぞれを変数として、図６に示される励起光パワー変化量を計算した結果を図７および図８に示す。
【００４２】
図７は、損失変動量と励起光パワー変化量との関係を示すグラフであり、図８は、近似直線の傾きと励起光パワー変化量との関係を示すグラフである。図７において、横軸は損失変動量（ｄＢ／ｋｍ）を示し、縦軸は励起光パワー変化量（ｍＷ）を示している。また、図８において、横軸は近似直線の傾き（ｄＢ／（ｋｍ・ｎｍ））を示し、縦軸は励起光パワー変化量（ｍＷ）を示している。
【００４３】
図７では、所定波長での損失変動量に対する５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーの変化量を示している。図８も同様に、所定の２波長での損失変動量から求まる近似直線の傾きに対する５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーの変化量を示している。
【００４４】
図７に示されるように、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーの変化量は、損失変動量と比例関係にある。さらに、図８に示されるように、５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーの変化量は、近似直線の傾きと比例関係にある。
【００４５】
以上の比例関係から、励起光パワーの変化量は、
〔第ｍの励起光のパワーの変化量〕＝ａm×Ａ＋ｂm×Ｓ  …（３）
なる関係式で近似できる。なお、損失変動量の値をＡ、近似直線の傾きの値をＳ、励起光の数がＭ（Ｍは２以上の整数）であるときの第ｍの励起光のパワーの変化量を求めるための各定数をａm，ｂmとした（ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数）。
【００４６】
また、ａm×Ａは、図７に示す各励起光のパワーの変化量と損失変動量との比例関係から導き出された項であり、ｂm×Ｓは、図８に示す各励起光のパワーの変化量と近似直線の傾きとの比例関係から導き出された項である。
【００４７】
この式（３）では、励起光の数は５に限らずいくつであってもかまわない。励起光の数が一般にＭの場合には、定数ａm，ｂmをそれぞれＭ個だけ予め求めておけば、各励起光のパワーの変化量を式（３）に基づいて算出することができる。そして、この式（３）を用いることにより、各励起光のパワーそれぞれを損失変動に応じて適切に調整することができる。
【００４８】
本願発明は、以上のような考察に基づいてなされたものである。以下、図９および図１０を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４９】
先ず、本発明に係るラマン増幅用励起ユニットの実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係るラマン増幅用励起ユニット２０を含むラマン増幅器１の構成を示す図である。ラマン増幅器１は、ラマン増幅用励起ユニット２０のほかに、光ファイバ１０、監視光源１２、第一光合波器１３ａ、第二光合波器１３ｂおよび光分岐器１４を含む。
【００５０】
光ファイバ１０は、所定の波長帯域内の複数の信号光を含む伝搬光を入力端１１ａから出力端１１ｂに向けて伝搬させるための光伝送路である。監視光源１２は、第一光合波器１３ａに接続されており、複数の信号光それぞれと波長が異なる監視光を第一光合波器１３ａに出力する。
【００５１】
第一光合波器１３ａは、光ファイバ１０と入力端１１ａとの間に設けられている。第一光合波器１３ａは、入力端１１ａに入力した複数の信号光を光ファイバ１０へと通過させるとともに、監視光源１２から出力される監視光を入力して光ファイバ１０へ向けて出力する。
【００５２】
ラマン増幅用励起ユニット２０は、励起光を出力するとともに、複数の信号光と監視光とを含む伝搬光の一部を入力する。このラマン増幅用励起ユニット２０は、第二光合波器１３ｂおよび光分岐器１４と接続されている。
【００５３】
第二光合波器１３ｂは、光ファイバ１０と出力端１１ｂとの間に設けられている。第二光合波器１３ｂは、光ファイバ１０を通過した複数の信号光を含む伝搬光を出力端１１ｂ側へと通過させるとともに、ラマン増幅用励起ユニット２０から出力される励起光を入力して光ファイバ１０へ向けて出力する。
【００５４】
光分岐器１４は、第二光合波器１３ｂと出力端１１ｂとの間に設けられている。光分岐器１４は、第二光合波器１３ｂを通過した複数の信号光を含む伝搬光の殆どを出力端１１ｂ側へと通過させるとともに、伝搬光の一部をラマン増幅用励起ユニット２０側へ分岐する。
【００５５】
ラマン増幅用励起ユニット２０は、光分波器２１、第一光検出部２２ａ、第二光検出部２２ｂ、第一算出部２３ａ、第二算出部２３ｂ、調整部２４、第１励起光源２５ａ、第２励起光源２５ｂ、第３励起光源２５ｃ、第４励起光源２５ｄ、第５励起光源２５ｅおよび励起光合波器２６を含む。これらの５つの励起光源２５ａ〜２５ｅは、半導体レーザダイオードである。
【００５６】
光分波器２１は、光分岐器１４と接続されており、入力した伝搬光のうち所定の２波長の光を分波する。また、光分波器２１は、第一光検出部２２ａおよび第二光検出部２２ｂに接続されており、分波した２波長の光のうち１波長の光を第一光検出部２２ａに出力し、残りの１波長の光を第二光検出部２２ｂに出力する。ここで、光分波器２１としては、例えば、ファイバブラックグレーティングと光サーキュレータとを組み合わせたものまたは誘電体フィルタが用いられる。
【００５７】
第一光検出部２２ａは、分波された２波長の光のうち１波長の光を入力し、そのパワー値を検出する。また、第一光検出部２２ａは、第一算出部２３ａおよび第二算出部２３ｂの双方と接続されており、自己が検出したパワー値を第一電気信号として第一算出部２３ａおよび第二算出部２３ｂそれぞれに出力する。
【００５８】
第二光検出部２２ｂは、分波された２波長の光のうちの残りの１波長の光を入力し、そのパワー値を検出する。また、第二光検出部２２ｂは、第二算出部２３ｂと接続されており、自己が検出したパワー値を第二電気信号として第二算出部２３ｂに出力する。
【００５９】
第一算出部２３ａは、第一光検出部２２ａにより出力された第一電気信号を入力する。この第一算出部２３ａは、第一光検出部２２ａにより検出された光のラマン増幅後での目標のパワー値を記憶している。第一算出部２３ａは、記憶している目標のパワー値と第一電気信号とに基づいて、光ファイバ１０における予め定められた光の予測損失量と実際のその光の損失量との差分である損失変動量を算出する。すなわち、第一算出部２３ａは、１波長の光のパワー値と記憶している目標のパワー値とに基づいて損失変動量を算出する。また、第一算出部２３ａは、調整部２４に接続されており、算出した損失変動量の値のデータを調整部２４に出力する。
【００６０】
第二算出部２３ｂは、第一光検出部２２ａにより出力された第一電気信号および第二光検出部２２ｂにより出力された第二電気信号を入力する。この第一算出部２３ａは、第一光検出部２２ａにより検出された光の波長の値と、第二光検出部２２ｂにより検出された光の波長の値とを予め記憶している。
【００６１】
また、第二算出部２３ｂは、第一光検出部２２ａおよび第二光検出部２２ｂそれぞれにより検出された光の波長の値と、入力した第一電気信号および第二電気信号とに基づいて、波長の値と損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きを算出する。このとき、第二算出部２３ｂは、式（２）を用いる。すなわち、第二算出部２３ｂは、第一光検出部２２ａおよび第二光検出部２２ｂそれぞれにより検出された光の波長の値と、２波長の光のパワーの差分量とに基づいて、近似直線の傾きを算出する。また、近似直線の傾きは、式（１）により求められても良い。この第二算出部２３ｂは、調整部２４に接続されており、算出した近似直線の傾きの値のデータを調整部２４に出力する。
【００６２】
調整部２４は、第一算出部２３ａにより算出された損失変動量の値のデータと、第二算出部２３ｂにより算出された近似直線の傾きの値のデータとを入力する。また、調整部２４は、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれに供給される電流を制御するために、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれに接続されている。さらに、調整部２４は、損失変動量の値と近似直線の傾きの値とを変数に持つ関係式（式（３））と、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅから出力される５波長の励起光それぞれのパワーの変化量を求めるための各定数ａ1〜ａ5，ｂ1〜ｂ5とを記憶している。
【００６３】
調整部２４は、損失変動量の値と近似直線の傾きの値とを式（３）に代入し、５波長の励起光それぞれのパワーの変化量を得る。また、調整部２４は、記憶している式（３）によって得られた５波長の励起光それぞれのパワーの変化量に基づいて、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれに供給される電流を制御して、５波長の励起光それぞれのパワーを調整する。
【００６４】
５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれは、予め設定された波長を有する励起光を、調整部２４によって調整されたパワーで、励起光合波器２６に出力する。
【００６５】
励起光合波器２６は、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれから出力された励起光を入力し、入力した５波長の励起光を合波する。また、励起光合波器２６は、第二光合波器１３ｂに接続されており、合波した励起光を第二光合波器１３ｂに出力する。
【００６６】
次に、ラマン増幅用励起ユニット２０を含むラマン増幅器１の動作（ラマン増幅方法）について説明する。
【００６７】
先ず、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅから出力された５波長の励起光が、励起光合波器２６によって合波され、その合波された励起光が、第二光合波器１３ｂを介して光ファイバ１０に供給される。
【００６８】
ラマン増幅器１に入力された複数の信号光は、第一光合波器１３ａによって、監視光源１２により出力された監視光と合波され、複数の信号光と監視光とを含む伝搬光が光ファイバ１０に入力される。そして、励起光が供給されている光ファイバ１０において伝搬光がラマン増幅される。
【００６９】
ラマン増幅された伝搬光は、第二光合波器１３ｂを通過し、第二光合波器１３ｂを通過した伝搬光のうち殆どは、光分岐器１４を通過する。また、第二光合波器１３ｂを通過した伝搬光のうち一部は、光分岐器１４によって分岐される。分岐された伝搬光は、光分波器２１に入力され、そのうちの所定の２波長の光が分波される。そして、この光分波器２１によって、分波された２波長の光のうち１波長の光は、第一光検出部２２ａに出力され、残りの１波長の光は、第二光検出部２２ｂに出力される。
【００７０】
分波された２波長の光のうちの１波長の光は、第一光検出部２２ａに入力され、そのパワー値が検出され、第一光検出部２２ａにより検出されたパワー値は、第一電気信号として第一算出部２３ａおよび第二算出部２３ｂそれぞれに出力される。
【００７１】
分波された２波長の光のうちの残りの１波長の光は、第二光検出部２２ｂに入力され、そのパワー値が検出され、第二光検出部２２ｂにより検出されたパワー値は、第二電気信号として第二算出部２３ｂに出力される。
【００７２】
そして、光ファイバ１０における予め定められた光の予測損失量と実際のその光の損失量との差分である損失変動量が、第一算出部２３ａにより算出される。また、波長の値と損失変動量の値との相関を示す近似直線の傾きが、第二算出部２３ｂにより算出される。
【００７３】
第一算出部２３ａにより算出された損失変動量の値のデータと、第二算出部２３ｂにより算出された近似直線の傾きのデータとは、調整部２４に入力される。そして、損失変動量の値と近似直線の傾きの値とが、調整部２４に記憶されている式（３）に代入されて、５波長の励起光それぞれのパワーの変化量が求められる。その後、調整部２４により求められた５波長の励起光それぞれのパワーの変化量に基づいて、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれに供給される電流が制御される。
【００７４】
この電流が制御されることにより、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれから出力される励起光のパワーが調整される。そして、５波長の励起光それぞれが、調整されたパワーで、各励起光源２５ａ〜２５ｅから出力され、励起光合波器２６により、５つの励起光源２５ａ〜２５ｅそれぞれから出力された励起光が合波される。その合波された励起光が第二光合波器１３ｂを介して光ファイバ１０に供給される。
【００７５】
このように、ラマン増幅用励起ユニット２０を含むラマン増幅器１では、損失変動量が１波長の光のパワー値に基づいて第一算出部２３ａにより算出され、近似直線の傾きが２波長の光のパワーの差分量に基づいて第二算出部２３ｂにより算出され、その損失変動量と近似直線の傾きとに基づいて５波長の励起光それぞれのパワーが調整される。すなわち、１波長の光のパワー値と２波長の光のパワーの差分量とに基づいて５波長の励起光それぞれのパワーが調整される。
【００７６】
以上、詳細に説明したとおり、本実施形態に係るラマン増幅用励起ユニット２０およびラマン増幅方法によれば、増幅された５波長の信号光を含む伝搬光のうち少なくとも２波長の光のパワーが検出され、少なくとも２波長の光のパワーの差分量と少なくとも１波長の光のパワー値とが得られる。この差分量とパワー値とは損失の変動に応じて変化する。損失の変動に応じて変化するパワー値と差分量とに基づいて５波長の励起光それぞれのパワーが調整される。従って、損失の変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。
【００７７】
この上記した実施形態のラマン増幅用励起ユニット２０は波長多重光通信システムに適用される。次に、本発明に係る波長多重光通信システムの実施形態について説明する。
【００７８】
図１０は、図９に示したラマン増幅用励起ユニット２０を用いた波長多重光通信システム２の構成を示す図である。本実施形態に係る波長多重光通信システム２は、ラマン増幅用励起ユニット２０のほかに、光合波器１５、光分岐器１６、送信局３０、受信局４０および光伝送路５０を備える。光合波器１５は、図９を用いて説明した第二光合波器１３ｂと同様の構成を有し、光分岐器１６は、図９を用いて説明した光分岐器１４と同様の構成を有している。
【００７９】
送信局３０は、光伝送路５０に接続されており、所定の波長帯域内の複数の信号光を光伝送路５０に伝搬させる。光伝送路５０は、受信局４０に接続されており、所定の波長帯域内の複数の信号光を送信局３０から受信局４０に向けて伝搬させる。受信局４０は、光伝送路５０を伝搬してきた複数の信号光を受信する。これら送信局３０と受信局４０との間の光伝送路５０には、上記したラマン増幅用励起ユニット２０から５波長の励起光が供給される。
【００８０】
この波長多重光通信システム２において、複数の信号光は、送信局３０から出力され、光伝送路５０に入力する。光伝送路５０に入力した複数の信号光は、光伝送路５０を伝搬する際に、ラマン増幅用励起ユニット２０によって供給される５波長の励起光によってラマン増幅される。その後、複数の信号光は、受信局４０に到達し受信される。
【００８１】
以上、詳細に説明したとおり、本実施形態に係る波長多重光通信システム２によれば、ラマン増幅用励起ユニット２０により利得スペクトルが好適に平坦化される。
【００８２】
なお、本実施形態では、損失変動量と近似直線の傾きとを算出して５波長の励起光それぞれのパワーを調整する構成としたが、これに限られるものではなく、１波長の光のパワー値と２波長の光のパワーの差分量と５波長の励起光のパワーとを対応づけた対応表を用いて、５波長の励起光のパワーを調整する際に、光のパワー値と差分量とから５波長の励起光それぞれのパワーを求めるようにしても良い。このようにした場合、例えば、調整部２４が対応表を記憶して５波長の励起光それぞれのパワーを求めるようになる。
【００８３】
また、本実施形態では、２波長の光のパワーを検出し、そのうちの１波長の光のパワー値と２波長の光のパワーの差分量とを得る構成としたが、これに限られるものではなく、３波長の光のパワーを検出して、３波長の光のうちの１波長の光のパワー値と残りの２波長の光のパワーの差分量とを得るようにしても良いし、４波長以上の光のパワーを検出してパワー値と差分量とを得るようにしても良い。さらには、複数の信号光のうち最も波長が短い信号光から最も波長が長い信号光までの波長帯域が広い場合に、複数の信号光を長波長側の信号光と短波長側の信号光との２つ等にわけて（３つ以上も可）、それぞれでパワー値と差分量とを得るようにしても良い。
【００８４】
また、本実施形態では、伝搬光は複数の信号光と監視光とを含んでいるが、これに限られるものではなく、伝搬光は監視光を含まなくとも良い。
【００８５】
また、本実施形態において、監視光源１２を複数個設けるようにして、複数の監視光を用いてパワー値と差分量とを得るようにしても良い。
【００８６】
また、本実施形態に係るラマン増幅用励起ユニット２０は、分布定数型のラマン増幅器にも集中定数型のラマン増幅器にも用いることができる。このとき、分布定数型のラマン増幅器に用いた方が、集中定数型のラマン増幅器に用いるのに比べ、ラマン増幅線路における損失の変動が発生しやすいためより効果的である。これは、本実施形態に係るラマン増幅方法についても同様であって、分布定数型のラマン増幅器を用いるラマン増幅方法の方がより効果的である。
【００８７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、損失変動に応じて適切に複数の励起光それぞれのパワーを調整することができ、容易に利得スペクトルの平坦化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラマン増幅器９の構成を示す図である。
【図２】光ファイバ９１の損失特性を示すグラフである。
【図３】光ファイバ９１の各波長における損失変動量を示すグラフである。
【図４】光ファイバ９１の波長１５６９ｎｍにおける損失変動量が０ｄＢ，１ｄＢ，３ｄＢそれぞれのときのラマン増幅器９の出力信号光パワーを示すグラフである。
【図５】５つの励起光源９２ａ〜９２ｅそれぞれから出力される励起光のパワーを損失変動に応じて適切に調整した場合での出力信号光のパワーを示すグラフである。
【図６】励起光のパワーを損失変動に応じて適切に調整した場合での各励起光のパワーを示すグラフである。
【図７】損失変動量と励起光パワー変化量との関係を示すグラフである。
【図８】近似直線の傾きと励起光パワー変化量との関係を示すグラフである。
【図９】本実施形態に係るラマン増幅用励起ユニット２０を含むラマン増幅器１の構成を示す図である。
【図１０】図９に示したラマン増幅用励起ユニット２０を用いた波長多重光通信システム２の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ラマン増幅器、１０…光ファイバ、２０…ラマン増幅用励起ユニット、２１…光分波器、２２ａ…第一光検出部、２２ｂ…第二光検出部、２３ａ…第一算出部、２３ｂ…第二算出部、２４…調整部、２５ａ〜２５ｅ…励起光源、３０…送信局、４０…受信局、５０…光伝送路。
【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】
0003966005.tif 000008
【図８】
0003966005.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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