(57)【要約】【課題】利得等化器を用いた機器の部品数を少なくすることが可能な利得等化器、光増幅器および光増幅方法を提供する。【解決手段】利得等化器は、波長多重信号光を受け付ける複数の入力手段と、前記複数の入力手段のそれぞれと一対一で対応する複数の出力手段と、前記入力手段が前記波長多重信号光を受け付けた場合、予め波長ごとに設定された損失特性に応じて当該波長多重信号光に損失を与え、当該損失が与えられた波長多重信号光を、当該入力手段に対応する前記出力手段に出力する利得等化手段と、を含む。【選択図】図１
2009164565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重信号光に含まれる波長の異なる信号光間の強度の偏差を補償する利得等化器であって、
前記波長多重信号光を受け付ける複数の入力手段と、
前記複数の入力手段のそれぞれと一対一で対応する複数の出力手段と、
前記入力手段が前記波長多重信号光を受け付けた場合、予め波長ごとに設定された損失特性に応じて当該波長多重信号光に損失を与え、当該損失が与えられた波長多重信号光を、当該入力手段に対応する前記出力手段に出力する利得等化手段と、を含む利得等化器。
【請求項２】
請求項１に記載の利得等化器において、
前記利得等化手段は、
前記波長多重信号光を受け付けた場合、前記損失特性に応じて当該波長多重信号光に損失を与える利得等化用フィルタと、
前記入力手段が前記波長多重信号光を受け付けた場合、当該波長多重信号光を前記等化利得用フィルタに出力し、当該利得等化用フィルタにて損失が与えられた当該波長多重信号光を、当該入力手段に対応する前記出力手段に出力する光学系と、を含む、利得等化器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の利得等化器と、
入力される波長多重信号光を増幅し、また、前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、
前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも２台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する光伝送手段と、を含む光増幅器。
【請求項４】
請求項３に記載の光増幅器において、
前記光増幅手段は、３台以上であり、
前記光伝送手段は、前記３台以上の光増幅手段のうちの最終段以外の光増幅手段が増幅した波長多重信号光を、前記利得等化器を通過させてから、当該光増幅手段の後段の光増幅手段に提供する、光増幅器。
【請求項５】
請求項４に記載の光増幅器において、
前記利得等化器に含まれる前記複数の入力手段は、前記最終段以外の光増幅手段のそれぞれと一対一で対応する複数の光入力手段を含み、
前記光伝送手段は、
前記最終段以外の光増幅手段が増幅した波長多重信号光を、当該光増幅手段に対応する前記光入力手段に提供する第１信号光提供手段と、
前記光入力手段に対応する出力手段から出力された、前記損失が与えられた波長多重信号光を、当該光入力手段と対応する前記光増幅手段の後段の光増幅手段に提供する第２信号光提供手段と、を含む、光増幅器。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光増幅器において、
前記３台以上の光増幅手段のうちの先頭の光増幅手段が出力した波長多重信号光の強度を可変的に減衰し、減衰された波長多重信号光を、当該先頭の光増幅手段と対応する前記光入力手段に提供する減衰手段と、
前記先頭の光増幅手段に入力される波長多重信号光の強度を検出する第１検出手段と、
前記最終段の光増幅手段から出力された波長多重信号光の強度を検出する第２検出手段と、
前記光増幅器の利得が予め定められた値になるように、前記第１検出手段と前記第２検出手段との各検出結果に基づいて、前記減衰手段の減衰量を制御する制御手段と、をさらに含む、光増幅器。
【請求項７】
請求項１または２に記載の利得等化器と、
入力される波長多重信号光を増幅し、また、前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、
前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも１台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する光伝送手段と、を含む光増幅器。
【請求項８】
請求項１または２に記載の利得等化器と、入力される波長多重信号光を増幅し前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、を含む光増幅器での光増幅方法であって、
前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも２台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する提供ステップを含む光増幅方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光増幅方法において、
前記光増幅手段は、３台以上であり、
前記提供ステップでは、前記３台以上の光増幅手段のうちの最終段以外の光増幅手段が増幅した波長多重信号光を、前記利得等化器を通過させてから、当該光増幅手段の後段の光増幅手段に提供する、光増幅方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光増幅方法において、
前記利得等化器に含まれる前記複数の入力手段は、前記最終段以外の光増幅手段のそれぞれと一対一で対応する複数の光入力手段を含み、
前記提供ステップは、
前記最終段以外の光増幅手段が増幅した波長多重信号光を、当該光増幅手段に対応する前記光入力手段に提供する第１信号光提供ステップと、
前記光入力手段に対応する出力手段から出力された、前記損失が与えられた波長多重信号光を、当該光入力手段と対応する前記光増幅手段の後段の光増幅手段に提供する第２信号光提供ステップと、を含む、光増幅方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の光増幅方法において、
前記先頭の光増幅手段に入力される波長多重信号光の強度を検出する第１検出ステップと、
前記最終段の光増幅手段から出力された波長多重信号光の強度を検出する第２検出ステップと、
前記光増幅器の利得が予め定められた値になるように、前記第１検出ステップと前記第２検出ステップの検出結果に基づいて、前記先頭の光増幅手段が出力した波長多重信号光の強度を減衰し、減衰された波長多重信号光を、当該先頭の光増幅手段と対応する前記光入力手段に提供する制御ステップと、をさらに含む、光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得等化器、光増幅器および光増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます増大する光通信トラフィックの需要に応えることが可能な光通信方式として、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）通信方式が知られている。ＷＤＭ通信方式では、複数の異なる波長の信号光が多重化され伝送される。
【０００３】
ＷＤＭ通信方式では、複数種類の機器、例えば、分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensating Fiber）と、利得等化器と、光増幅部が使用される。
【０００４】
特許文献１には、複数の導波管（例えば、ＡＷＧ：arrayed-waveguide grating）と、導波管ごとに設けられた入力線および出力線と、を含むＤＣＦが記載されている。ＤＣＦは、信号光が光ファイバを通過することによって生じる信号光の分散を補償する。
【０００５】
また、特許文献１には、複数の導波管が同一周波数の信号を通過させる場合、複数の導波管が直列に接続するように入力線と出力線を接続して分散補償を複数回行う技術も記載されている。
【０００６】
特許文献２には、光増幅部での増幅にて発生した、波長の異なる信号光間の強度（利得）のバラツキを可及的に少なくする利得等化器が記載されている。
【０００７】
光増幅部は、増幅特性において波長依存性を有している。このため、光増幅部は、波長の異なる信号光を異なる増幅率で増幅してしまう。
【０００８】
利得等化器は、利得が大きい波長の信号光ほど信号光の損失を大きくすることによって、光増幅部で増幅された波長の異なる信号光間の利得を等化する。
【０００９】
具体的には、利得等化器は、光増幅部の波長依存性に対応する損失特性（波長ごとに設定された損失特性）を有する。利得等化器は、光増幅部で増幅された波長の異なる各信号光の利得を、損失特性に応じて損失させて、波長の異なる信号光間の利得を等化する。
【００１０】
なお、特許文献２には、１つの入力ポートと１つの出力ポートとを有する利得等化器が記載されている。
【特許文献１】特表２００２−５０６２２６号公報
【特許文献２】特開２００５−４９４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
利得等化器の損失特性の最大値が大きくなるほど、利得等化器の製造が困難になるという問題がある。このため、利得等化器に設定可能な損失特性の最大値には限界が生じる。
【００１２】
特許文献２に記載されたような１つの入力ポートと１つの出力ポートとを有する利得等化器では、利得等化器に設定された損失特性が、その利得等化器の損失特性となる。
【００１３】
したがって、利得等化器に設定可能な損失特性よりも大きな損失特性が必要になる場合には、複数の利得等化器を用いる必要があった。よって、利得等化器を用いた機器（例えば、光増幅器）では、部品数が多くなる。
【００１４】
本発明の目的は、上述した課題を解決する利得等化器、光増幅器および光増幅方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の利得等化器は、波長多重信号光に含まれる波長の異なる信号光間の強度の偏差を補償する利得等化器であって、前記波長多重信号光を受け付ける複数の入力手段と、前記複数の入力手段のそれぞれと一対一で対応する複数の出力手段と、前記入力手段が前記波長多重信号光を受け付けた場合、予め波長ごとに設定された損失特性に応じて当該波長多重信号光に損失を与え、当該損失が与えられた波長多重信号光を、当該入力手段に対応する前記出力手段に出力する利得等化手段と、を含む。
【００１６】
本発明の光増幅器は、上記利得等化器と、入力される波長多重信号光を増幅し、また、前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも２台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する光伝送手段と、を含む。
【００１７】
本発明の光増幅器は、上記利得等化器と、入力される波長多重信号光を増幅し、また、前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも１台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する光伝送手段と、を含む。
【００１８】
本発明の光増幅方法は、上記利得等化器と、入力される波長多重信号光を増幅し前記利得等化器を介して直列に接続される２台以上の光増幅手段と、を含む光増幅器での光増幅方法であって、前記直列に接続される２台以上の光増幅手段のうち少なくとも２台に、前記利得等化器を通過させた波長多重信号を提供する提供ステップを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、利得等化器が生じることができる損失特性を大きくすることが可能となる。よって、利得等化器を用いた機器（例えば、光増幅器）の部品数を少なくすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態の利得等化器（ＧＥＱ：Gain Equalizer）１００を示した説明図である。
【００２２】
利得等化器１００は、複数の異なる波長の信号光が多重化された波長多重信号光を受け付けると、その波長多重信号光に含まれる波長の異なる信号光間の強度の偏差を補償する。利得等化器１００は、複数の入力ポート１１〜１Ｎと、複数の出力ポート２１〜２Ｎと、利得等化部３と、を含む（なお、Ｎは２以上の整数である。）。
【００２３】
各入力ポート１１〜１Ｎは、一般的に入力手段と呼ぶことができる。各入力ポート１１〜１Ｎは、利得等化部３の入力ポートである。各入力ポート１１〜１Ｎは、波長多重信号光を受け付ける。
【００２４】
各出力ポート２１〜２Ｎは、一般的に出力手段と呼ぶことができる。各出力ポート２１〜２Ｎは、利得等化部３の出力ポートである。各出力ポート２１〜２Ｎは、各入力ポート１１〜１Ｎと一対一で対応する。本実施形態では、出力ポート２１は入力ポート１１と対応し、入力ポート１２は、出力ポート２２と対応し、出力ポート２Ｎは入力ポート１Ｎと対応する。
【００２５】
利得等化部３は、一般的に利得等化手段と呼ぶことができる。
【００２６】
利得等化部３は、波長ごとに設定された損失特性（以下、単に「損失特性」と称する。）を有する。
【００２７】
本実施形態では、利得等化部３は、信号帯域（伝送帯域）に含まれる波長ごとに設定された損失特性を有する。また、損失特性は、利得等化器１００に求められる要求損失特性をＮ分の１にした特性に設定される。なお、Ｎは、上述したように入力ポートの数および出力ポートの数を表す。
【００２８】
利得等化部３は、入力ポート１１〜１Ｎのいずれかが波長多重信号光を受け付けた場合、予め設定された損失特性に応じて、波長多重信号光に損失を与える。利得等化部３は、損失が与えられた波長多重信号光を、その波長多重信号光を受け付けた入力ポートに対応する出力ポートに出力する。
【００２９】
図２は、利得等化器１００の一形態を示した説明図である。図２において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。図２では、入力ポート数および出力ポート数を表すＮを「２」としている。
【００３０】
図２において、利得等化部３は、利得等化用フィルタ３ａと、ロッドレンズ３ｂおよび３ｃと、を含む。
【００３１】
利得等化用フィルタ３ａは、損失特性を有する。損失特性は、利得等化用フィルタ３ａの製造時に固定的に設定されてもよい。なお、損失特性は、入力ポート１１〜１Ｎが波長多重信号光を受け付ける前に設定されてもよい。
【００３２】
利得等化用フィルタ３ａとしては、例えば、誘電体多層膜フィルタ素子、光アイソレート素子、または、ファイバグレーティング（ＦＢＧ）素子が用いられる。
【００３３】
ロッドレンズ３ｂおよび３ｃは、一般的に光学系と呼ぶことができる。
【００３４】
ロッドレンズ３ｂおよび３ｃでは、入力ポート１１〜１Ｎのそれぞれから入力された波長多重信号光が、ロッドレンズ３ｂ、利得等化用フィルタ３ａおよびロッドレンズ３ｃを通って、入力した入力ポートに対応する出力ポートから出力されるように、レンズの光軸中心３ｄからレンズの外側に向かって屈折率が放物線状に低くなっている。
【００３５】
本実施形態によれば、利得等化器１００は、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ個の入力ポートのそれぞれと一対一で対応するＮ個の出力ポートと、利得等化部３と、を含む。利得等化部３は、入力ポート１１〜１Ｎのいずれかが波長多重信号光を受け付けた場合、予め設定された損失特性に応じて、波長多重信号光に損失を与える。利得等化部３は、損失が与えられた波長多重信号光を、その波長多重信号光を受け付けた入力ポートに対応する出力ポートに出力する。
【００３６】
このため、Ｎ個の入力ポートとＮ個の出力ポートを用いることによって、利得等化部３を通過した波長多重信号光を（Ｎ−１）回、利得等化部３にフィードバックさせることが可能になる。
【００３７】
この場合、波長多重信号光は、利得等化部３をＮ回通ることになる。よって、利得等化器１００は、利得等化部３に設定された損失特性のＮ倍の損失特性を生じることが可能になる。
【００３８】
したがって、利得等化器１００は、利得等化器１００に設定された損失特性よりも大きい損失特性を得ることが可能になる。
【００３９】
このため、例えば、大きな損失特性が必要になる場合でも、利得等化器１００を用いた機器（例えば、光増幅器）の部品数を少なくすることが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態では、利得等化部３に設定された損失特性を、利得等化器１００に求められる要求損失特性をＮ分の１にした特性に設定することが可能になる。
【００４１】
この場合、波長多重信号光が、利得等化部３をＮ回通るようにすれば、要求損失特性に応じた損失が与えられた波長多重信号光を得ることが可能になる。よって、利得等化部３に設定された損失特性を、要求損失特性よりも小さくしながら、要求損失特性を得ることが可能になる。
【００４２】
また、利得等化部３に対して波長多重信号光のフィードバックを行わなければ、損失特性として、利得等化部３の損失特性をそのまま使用することも可能になる。よって、利得等化器１００は、複数の損失特性に対応することが可能になり、汎用性が向上する。
【００４３】
なお、本実施形態では、光学系としてロッドレンズを用いた。しかしながら、光学系は、ロッドレンズに限らず適宜変更可能である。
【００４４】
次に、本発明の一実施形態の光増幅器を説明する。
【００４５】
図３は、図１に示した利得等化器１００を用いた光増幅器２００を示したブロック図である。なお、図３において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【００４６】
図３において、光増幅器２００は、入力ポート２００ａと、出力ポート２００ｂと、利得等化器１００と、複数の光増幅部４ａ〜４ｃと、光回線５ａ〜５ｆと、可変光減衰器６と、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）７と、検出部８と、検出部９と、制御部１０と、を含む。検出部８は、光分岐カプラ８ａと、ＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）モジュール８ｂと、を含む。検出部９は、光分岐カプラ９ａと、ＰＤモジュール９ｂと、を含む。
【００４７】
図３では、光増幅部４の台数を３としたが、光増幅部４の台数は２以上または３以上であればよい。
【００４８】
図３では、利得等化器１００の入力ポート１および出力ポート２の数を「２」（Ｎ＝２）としたが、利得等化器１００の入力ポート１および出力ポート２の数は、光増幅部４の台数から１を引いた数以上であればよい。
【００４９】
光増幅部４ａ〜４ｃのそれぞれは、一般的に光増幅手段と呼ぶことができる。
【００５０】
光増幅部４ａ〜４ｃは、希土類が添加された光ファイバである。光増幅部４ａ〜４ｃのそれぞれは、信号光と励起光を受け付けると、信号光を増幅する。本実施形態では、光増幅部４ａ〜４ｃのそれぞれは、入力される波長多重信号光を増幅する。なお、光増幅部４ａ〜４ｃは、信号光の増幅特性において波長依存性を有する。
【００５１】
光増幅部４ａ〜４ｃは、利得等化器１００を介して直列に接続される。図３では、光増幅部４ａが先頭となり、光増幅部４ｂが光増幅部４ａの後段となり、光増幅部４ｃが光増幅部４ｂの後段（最終段）となる。
【００５２】
利得等化器１００は、光増幅器２００の利得の波長依存性と相反する損失特性（プロファイル）を２分の１にした損失特性を有し、信号帯域の信号光において利得の平坦化を行う。
【００５３】
入力ポート１１〜１２は、一般的に光入力手段と呼ぶことができる。入力ポート１１〜１２は、最終段以外の光増幅部のそれぞれと一対一で対応する。本実施形態では、入力ポート１１は、光増幅部４ａと対応する。入力ポート１２は、光増幅部４ｂと対応する。
【００５４】
光回線５ａ〜５ｆは、一般的に光伝送手段と呼ぶことができる。また、光回線５ａと光回線５ｂとで形成される光回線と、光回線５ｄは、一般的に第１信号光提供手段と呼ぶことができる。また、光回線５ｅと光回線５ｆとで形成される光回線と、光回線５ｃは、一般的に第２信号光提供手段と呼ぶことができる。
【００５５】
光回線５ａ〜５ｆは、２台以上の光増幅部４ａ〜４ｃのうち少なくとも２台に、利得等化器１００を通過させた波長多重信号を提供する。
【００５６】
本実施形態では、光回線５ａ〜５ｆは、光増幅部４ａ〜４ｃのうちの最終段以外の光増幅部が増幅した波長多重信号光を、利得等化器１００を通過させてから、最終段以外の光増幅部の後段の光増幅部に提供する。
【００５７】
本実施形態では、光回線５ａ〜５ｆは、光増幅部４ａが増幅した波長多重信号光を、利得等化器１００を通過させてから、光増幅部５ｂに提供し、また、光増幅部５ｂが増幅した波長多重信号光を、再度、利得等化器１００を通過させてから、光増幅部５ｃに提供する。
【００５８】
光回線５ａと光回線５ｂとで形成される光回線は、光増幅部４ａが増幅した波長多重信号光を、入力ポート１１に提供する。なお、本実施形態では、光回線５ａと光回線５ｂの間に、可変光減衰器６が接続されている。
【００５９】
光回線５ｃは、出力ポート２１から出力された、損失が与えられた波長多重信号光を、光増幅部４ｂに提供する。
【００６０】
光回線５ｄは、光増幅部４ｂが増幅した波長多重信号光を、入力ポート１２に提供する。
【００６１】
光回線５ｅと光回線５ｆとで形成される光回線は、出力ポート２２から出力された、損失が与えられた波長多重信号光を、光増幅部４ｃに提供する。なお、本実施形態では、光回線５ａと光回線５ｂの間に、分散補償ファイバ７が接続されている。
【００６２】
可変光減衰器６は、一般的に減衰手段と呼ぶことができる。可変光減衰器６は、入力された波長多重信号光の減衰量を調整することができる。本実施形態では、可変光減衰器６は、先頭の光増幅部４ａが増幅した波長多重信号光の強度を可変的に減衰する。可変光減衰器６は、減衰された波長多重信号光を、入力ポート１１に提供する。
【００６３】
分散補償ファイバ７は、正常分散（分散値が負）を持つ光ファイバで、波長分散の補償を行う。
【００６４】
検出部８は、一般的に第１検出手段と呼ぶことができる。検出部８は、先頭の光増幅部４ａに入力される波長多重信号光の強度を検出する。
【００６５】
光分岐カプラ８ａは、光増幅部４ａに入力される波長多重信号光を、ある比率に分岐する。光分岐カプラ８ａは、分岐された一方の波長多重信号光を光増幅部４ａに提供し、他方をＰＤモジュール８ｂに提供する。
【００６６】
ＰＤモジュール８ｂは、光分岐カプラ８ａからの波長多重信号光を受光し、その波長多重信号光を電気信号に変換する。この電気信号は、光増幅部４ａに入力される波長多重信号光の強度を表す。
【００６７】
検出部９は、一般的に第２検出手段と呼ぶことができる。検出部９は、最終段の光増幅部４ｃから出力された波長多重信号光の強度を検出する。
【００６８】
光分岐カプラ９ａは、光増幅部４ｃから出力された波長多重信号光を、ある比率に分岐する。光分岐カプラ９ａは、分岐された一方の波長多重信号光を、出力信号光として、出力ポート２００ｂへ提供し、他方をＰＤモジュール９ｂに提供する。
【００６９】
ＰＤモジュール９ｂは、光分岐カプラ９ａからの波長多重信号光を受光し、その波長多重信号光を電気信号に変換する。この電気信号は、光増幅部４ｃから出力された波長多重信号光の強度を表す。
【００７０】
制御部１０は、一般的に制御手段と呼ぶことができる。制御部１０は、光増幅器２００の利得が予め定められた値になるように、検出部８と検出部９の検出結果に基づいて、可変光減衰器６の減衰量を制御する。
【００７１】
以上、実施形態の構成を述べたが、光増幅部４ａ〜４ｃは、当業者にとってよく知られている。例えば、光増幅部４ａ〜４ｃは、ＥＤＦ（Erbium-doped Fiber）、励起ＬＤ（レーザダイオード）、ＷＤＭカプラ等で構成される。このため、光増幅部４ａ〜４ｃの詳細な構成の説明は省略する。
【００７２】
なお、光増幅部４ａ〜４ｃとしては、希土類添加光ファイバのコア部分に、信号光と励起光を入射させ信号光を増幅させる構成が一般的である。しかしながら、希土類を添加する光ファイバとしてダブルクラッドファイバを用い、励起光を第２クラッド部分に入射させて、信号光を増幅させるマルチモード励起の構成が、光増幅部４ａ〜４ｃとして用いられてもよい。
【００７３】
次に、動作を説明する。
【００７４】
入力ポート２００ａから光増幅器２００へ入力された波長多重信号光（以下、単に「信号光」と称する。）は、光分岐カプラ８ａを通り、光増幅部４ａに入力する。
【００７５】
光増幅部４ａは、入力された信号光を増幅する。光増幅部４ａは、増幅された信号光を、光回線５ａを介して、可変光減衰器６に提供する。
【００７６】
可変光減衰器６は、入力された信号光の強度レベルを調整する。可変光減衰器６は、レベルが調整された信号光を、光回線５ｂを介して、入力ポート１１に提供する。
【００７７】
入力ポート１１に提供された信号光は、利得等化器１００へ入力され、信号帯域における利得の１回目の平坦化が行われる。
【００７８】
１回目の平坦化では、利得等化器１００は、利得等化器１００に設定された損失特性（光増幅器２００の利得の波長依存性と相反する損失特性の半分）に応じて、信号光に損失を与える。
【００７９】
損失が与えられた信号光は、その後、出力ポート２１より出力され、光回線５ｃを介して、光増幅部４ｂに入力する。
【００８０】
光増幅部４ｂは、入力された信号光を増幅する。光増幅部４ｂは、増幅された信号光を、光回線５ｄを介して、入力ポート１２に提供する。
【００８１】
入力ポート１２に提供された信号光は、利得等化器１００へ入力され、信号帯域における利得の２回目の平坦化が行われる。
【００８２】
２回目の平坦化でも、利得等化器１００は、利得等化器１００に設定された損失特性（光増幅器２００の利得の波長依存性と相反する損失特性の半分）に応じて、信号光に損失を与える。
【００８３】
このため、１回目と２回目の平坦化によって、光増幅器２００の利得の波長依存性が補償される。
【００８４】
損失が与えられた信号光は、その後、出力ポート２２より出力され、光回線５ｅを介して、分散補償ファイバ７に入力する。
【００８５】
分散補償ファイバ７は、入力された信号光の分散の補償を行う。分散補償ファイバ７は、分散が補償された信号光を、光回線５ｆを介して、光増幅部４ｃに提供する。
【００８６】
光増幅部４ｃは、入力された信号光を増幅する。光増幅部４ｃにて増幅された信号光は、光分岐カプラ９ａを通って、出力ポート２００ｂより出力される。
【００８７】
また、入力ポート２００ａに入力する信号光のレベルが変化した場合においても、制御部１０は、常に光増幅器２００内の利得スペクトラムが一定に保たれるように、ＰＤモジュール８ｂからの電気信号と、ＰＤモジュール９ｂからの電気信号と、に基づいて、可変光減衰器６の減衰量を制御する。
【００８８】
このため、利得等化器１００の損失特性（ロスプロファイル）は固定され、利得等化器１００を通過する回数分だけ、損失特性の最大値を大きくすることが可能となる。
【００８９】
図４は、光増幅器２００へ入力される信号スペクトラムを示した説明図である。図４は、−３０dBm/chの信号が４０波だけ光増幅器２００へ入力されることを示している。
【００９０】
図５は、利得等化器１００で利得の平坦化を行わなかった場合の、信号帯域における利得スペクトラムを示した説明図である。図５では、光増幅によって、光伝送する信号帯域内に、利得の波長依存性が約８．０dB生じたことが示されている。
【００９１】
図６は、利得等化器１００の損失特性を示した説明図である。
【００９２】
本実施形態では、利得等化器１００の入出力ポートを２×２（２個ずつ）としているので、信号光が利得等化器１００を２回通過した場合に、図５に示す利得の波長依存性と相反する損失特性（図６におけるＢの損失特性）が生じればよい。
【００９３】
このため、利得等化器１００（具体的には、利得等化部３）に設定される損失特性（フィルタ特性）が、図６におけるＡ（利得等化器を１回通過）の損失特性となるように、利得等化器１００（具体的には、利得等化部３）が製造されればよい。この場合、損失（ロス）の最大値は、約４．０dBとなる。
【００９４】
図７は、光増幅器２００の出力ポート２００ｂから出力される信号光のスペクトラムを示した説明図である。
【００９５】
信号光は、利得等化器１００を用いた光増幅器２００にて増幅されているため、伝送帯域にて信号光の平坦化がなされている。
【００９６】
図８は、本実施形態における光増幅器２００の信号光利得プロファイルＡ１および雑音指数（ＮＦ：Noise Figure）Ｂ１を示した説明図である。
【００９７】
図４および図７に示したように、入力信号光パワー＝−３０dBm/chに対し、出力信号光パワー＝+1dBm/chであるので、利得は３１dBとなる（図８のＡ１参照）。また、ＮＦ値は、約６．０dBである（図８のＢ１参照）。
【００９８】
次に、伝送路損失等の変動により、入力信号光のレベルが変化した場合を説明する。
【００９９】
図９は、光増幅器２００へ入力される、−２０dBm/chの入力信号スペクトラムを示した説明図である。なお、信号数は４０波である。
【０１００】
図９では、図４に示した例より入力信号光のレベルが１０dB高くなっている。
【０１０１】
このため、出力信号パワーのレベルを＋１dBm/chに保ちつつ、光増幅器２００内の利得を一定に保つためには、可変光減衰器６が１０dBの減衰量を与える必要がある。これにより、信号帯域内における利得の波長依存性は、図５に示すものと同一となる。よって、利得等化器１００の損失特性も、図６に示すものと同一となる。
【０１０２】
図１０は、図９に示した入力信号光が光増幅器２００に入力した場合の、光増幅器２００の信号光利得プロファイルＡ２および雑音指数（ＮＦ）Ｂ２を示した説明図である。
【０１０３】
光増幅器２００内の利得（光増幅部４ａ〜４ｃおよび利得等化器１００によって生じる利得）は３１dBであるが、入力＝−２０dBm/chに対して、出力＝＋１dBm/chであるため、光増幅器２００としての利得は２１dBとなる。
【０１０４】
また、光増幅器２００内の利得を一定に保つため、可変光減衰器６が１０dBの減衰量を加えた。これにより、光増幅部４ａと光増幅部４ｂの間で信号レベルが低下し、雑音指数（ＮＦ）が劣化している（ＮＦ＝約１０．７dB）。
【０１０５】
本実施形態においては、利得等化器１００の入出力ポートの数を２×２としている。しかしながら、利得等化器１００の入出力ポートの数を２以上の数に変えてもよい。なお、入出力ポート数をＮとすると、利得等化器１００におけるフィルタの最大損失量は、光増幅によって生じる信号帯域内の利得の波長依存性の１／Ｎ倍でよい。
【０１０６】
光増幅部４ａ〜４ｃにおける光増幅の制御方法は、特に制限されるものではない。
【０１０７】
本実施形態では、光増幅器２００は、光増幅部４ａ〜４ｃを用いた３段構成となっている。しかしながら、光増幅部の数は制限されるものではない。
【０１０８】
本実施形態では、図４〜図１０に示したように、L-band（１５７０〜１６１０ｎｍ）の信号光を光増幅器２００への入力としている。しかしながら、信号光は、信号波長帯域および信号数に制限されるものではない。
【０１０９】
本実施形態において、利得等化器１００の設置場所は制限されるものではない。
【０１１０】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【０１１１】
本実施形態によれば、２台以上の光増幅部は、利得等化器１００を介して直列に接続される。光回線５ａ〜５ｆは、直列に接続される２台以上の光増幅部のうち少なくとも２台に、利得等化器１００を通過させた波長多重信号を提供する。
【０１１２】
また、本実施形態によれば、３台以上の光増幅部は、利得等化器１００を介して直列に接続される。光回線５ａ〜５ｆは、３台以上の光増幅部のうちの最終段以外の光増幅部が増幅した波長多重信号光を、利得等化器１００を通過させてから、その光増幅部の後段の光増幅部に提供する。
【０１１３】
このため、波長多重信号光は、利得等化器１００を複数回通ることになる。よって、利得等化器１００は、利得等化部３に設定された損失特性のＮ倍の損失特性を生じることが可能になる。したがって、利得等化器１００は、利得等化部３に設定された損失特性よりも大きな損失特性を生じることが可能となる。
【０１１４】
これに伴い、例えば、複数の利得等化器を組み合わせて損失特性の増大を図る場合に比べて、利得等化器１００を用いた機器（例えば、光増幅器）の部品数を少なくすることが可能になり、価格低減も可能になる。
【０１１５】
また、利得等化器１００に設定する損失特性を小さくできるので、利得等化器１００のフィルタ製造が簡易になると共に、価格低減も可能となる。
【０１１６】
また、１つの利得等化器１００を用いて、波長多重信号光の増幅と利得の等化とを順番に行うため、１回の利得の等化によって生じる損失を小さくできる。
【０１１７】
このため、利得等化をまとめて一度に行って光増幅器２００内の信号経路の一部分に損失が集中することを、回避することが可能になる。よって、損失の集中に起因する雑音指数の劣化を防ぐことが可能になる。
【０１１８】
以下、損失の集中に起因する雑音指数特性の劣化について説明する。
【０１１９】
信号光は、損失が大きくなるほど、ノイズの影響を受けやすくなる。例えば、損失によってレベルが低くなった信号光は、損失前よりも、信号光以外のパワーの影響を受けやすくなる。具体的には、損失が大きい信号光が後段の光増幅部によって増幅される場合、ＡＳＥ（amplified spontaneous emission）光の影響を受けやすくなる。このため、損失の集中（例えば、特定の波長の信号光が、他の波長の信号光に比べて大きく損失する場合）が生じると、雑音指数の劣化が起こってしまう。
【０１２０】
ここで、利得等化を一度に行って光増幅器内における信号経路の一部分に損失が集中する例を参考例として示す。
【０１２１】
具体的には、図３において、利得等化器１００の代わりに、特許文献２に記載のような入力ポートと出力ポートが１個ずつの利得等化器１００Ａが用いられた例を説明する。
【０１２２】
図１１は、この参考例を示したブロック図である。なお、図１１において、図３に示したものと同一のものには同一符号を付してある。また、利得等化器１００Ａの損失特性は、図６に示したＢの損失特性と同等となる。
【０１２３】
入力信号光として図４に示すスペクトラムの信号光が、光増幅器３００の入力ポート２００ａより入射された場合を考えると、利得等化器１００Ａにおける損失の最大値は約８．０dBとなる（図６参照）。
【０１２４】
図１２は、参考例の場合における信号光利得プロファイルＡ３および雑音指数（ＮＦ）Ｂ３を示した説明図である。
【０１２５】
この場合、雑音指数（ＮＦ）値が、本実施形態の場合の６．０dBに対して、６．５dBと劣化していることがわかる。
【０１２６】
また、入力レベルの変動により、図９に示したスペクトラムの信号光が光増幅器３００へ入力した場合には、可変光減衰器４ｂにて１０dBの減衰量を与える必要がある。
【０１２７】
図１３は、図９に示した入力信号光が光増幅器３００に入力した場合の、光増幅器３００の信号光利得プロファイルＡ４および雑音指数（ＮＦ）Ｂ４を示した説明図である。
【０１２８】
図１４は、光増幅器２００と光増幅器３００において、入力信号パワーに対する雑音指数特性値（ＮＦ値）の関係を示した説明図である。
【０１２９】
本実施形態の場合と、入力ポートと出力ポートが１個ずつの利得等化器が用いられた場合の雑音指数特性値（ＮＦ値）を比較すると、いずれの入力条件下においても、本実施形態の方が、雑音指数特性値が改善されている。この傾向は、入力信号光パワーが高くなるほど、より顕著になる。
【０１３０】
また、本実施形態では、光回線５ａと光回線５ｂとで形成される光回線は、光増幅部４ａが増幅した波長多重信号光を、入力ポート１１に提供する。光回線５ｃは、出力ポート２１から出力された、損失が与えられた波長多重信号光を、光増幅部４ｂに提供する。光回線５ｄは、光増幅部４ｂが増幅した波長多重信号光を、入力ポート１２に提供する。光信号５ｅと光回線５ｆとで形成される光回線は、出力ポート２２から出力された、損失が与えられた波長多重信号光を、光増幅部４ｃに提供する。
【０１３１】
この場合、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する利得等化器１００と、光回線５ａ〜５ｆを用いることによって、波長多重信号光の増幅と、増幅された波長多重信号光の利得の等化と、を順番に行うことが可能になる。
【０１３２】
よって、利得等化器１００を用いることで、光増幅器２００内において損失を分散させる構成が可能になる。
【０１３３】
また、本実施形態では、制御部１０は、光増幅器２００の利得が予め定められた値になるように、検出部８と検出部８の検出結果に基づいて、可変光減衰器６の減衰量を制御する。
【０１３４】
このため、光増幅器２００に入力する波長多重信号光のレベルが変化しても、利得等化器１００は、波長多重信号光の利得の等化を適切に行うことが可能になる。
【０１３５】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【０１３６】
図１５は、本発明の他の実施形態の光増幅器２０１を示したブロック図である。図１５において、図３に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１３７】
図３に示した光増幅器２００と比較すると、本実施形態（光増幅器２０１）では、入力ポート２００ａと出力ポート２００ｂと分散補償ファイバ７と、可変光減衰器６と検出部８と検出部９と制御部１０が省略される。
【０１３８】
本実施形態によれば、光増幅器２０１は、利得等化器１００と、光増幅部４ａ〜４ｃと、光回線５ａ〜５ｆとからなる。
【０１３９】
このため、波長多重信号光は、利得等化器１００を複数回通ることになる。よって、利得等化器１００は、利得等化部３に設定された損失特性のＮ倍の損失特性を生じることが可能になる。したがって、利得等化器１００は、利得等化部３に設定された損失特性よりも大きな損失特性を生じることが可能になる。
【０１４０】
これに伴い、例えば、複数の利得等化器を組み合わせて損失特性の増大を図る場合に比べて、利得等化器１００を用いた機器（例えば、光増幅器）の部品数を少なくすることが可能になり、価格低減も可能になる。
【０１４１】
また、利得等化器１００に設定する損失特性を小さくできるので、利得等化器１００のフィルタ製造が簡易になると共に、価格低減も可能となる。
【０１４２】
また、１つの利得等化器１００を用いて、波長多重信号光の増幅と利得の等化とを順番に行うため、１回の利得の等化によって生じる損失を小さくできる。
【０１４３】
このため、利得等化をまとめて一度に行って光増幅器２０１内の信号経路の一部分に損失が集中することを、回避することが可能になる。よって、損失の集中に起因する雑音指数の劣化を防ぐことが可能になる。
【０１４４】
なお、光回線５ａ〜５ｆは、２台以上の光増幅部４ａ〜４ｃのうち少なくとも１台に、利得等化器１００を通過させた波長多重信号を提供してもよい。この場合、損失特性として、利得等化器１００の損失特性をそのまま使用することも可能になる。よって、利得等化器１００は、複数の損失特性に対応することが可能になり、汎用性が向上する。
【０１４５】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【０１４６】
例えば、直列に接続される光増幅部を２台（光増幅部４ａおよび４ｂ）とし、光回線５が、利得等化器１００を通過させた波長多重信号を光増幅部４ａに提供し、かつ、光増幅部４ａにて増幅された波長多重信号を、再度、利得等化器１００を通過させてから、光増幅部４ｂに提供してもよい。その際、分散補償ファイバ７も光増幅部４ａと４ｂの間に配置されることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の一実施形態の利得等化器１００を示した説明図である。
【図２】利得等化器１００の一形態を示した説明図である。
【図３】光増幅器２００を示したブロック図である。
【図４】光増幅器２００へ入力される信号スペクトラムを示した説明図である。
【図５】利得等化器１００で利得の平坦化を行わなかった場合の、信号帯域における利得スペクトラムを示した説明図である。
【図６】利得等化器１００の損失特性を示した説明図である。
【図７】光増幅器２００より出力される信号スペクトラムを示した説明図である。
【図８】本実施形態における光増幅器２００の信号光利得および雑音指数（ＮＦ）を示した説明図である。
【図９】光増幅器２００へ入力される、−２０dBm/chの入力信号スペクトラムを示した説明図である。
【図１０】信号光利得および雑音指数特性を示した説明図である。
【図１１】参考例を示したブロック図である。
【図１２】参考例の信号光利得および雑音指数特性を示した説明図である。
【図１３】参考例の信号光利得および雑音指数特性を示した説明図である。
【図１４】入力信号パワーに対する雑音指数特性値（ＮＦ値）の関係を示した説明図である。
【図１５】光増幅器２０１を示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１００          利得等化器
１１〜１Ｎ  入力ポート
２１〜２Ｎ  出力ポート
３          利得等化部
２００、２０１  光増幅器
２００Ａ        入力ポート
２００Ｂ        出力ポート
４ａ〜４ｃ  光増幅部
５ａ〜５ｆ  光回線
６          可変光減衰器
７          分散補償ファイバ
８、９      検出部
８ａ、９ａ  光分岐カプラ
８ｂ、９ｂ  ＰＤモジュール
１０        制御部
【図１】
2009164565.tif 000003
【図２】
2009164565.tif 000004
【図３】
2009164565.tif 000005
【図４】
2009164565.tif 000006
【図５】
2009164565.tif 000007
【図６】
2009164565.tif 000008
【図７】
2009164565.tif 000009
【図８】
2009164565.tif 000010
【図９】
2009164565.tif 000011
【図１０】
2009164565.tif 000012
【図１１】
2009164565.tif 000013
【図１２】
2009164565.tif 000014
【図１３】
2009164565.tif 000015
【図１４】
2009164565.tif 000016
【図１５】
2009164565.tif 000017