(57)【要約】  伝送される光信号を増幅する際に、波長間利得ばらつきを緩和し、アテニュエーション要求レベルを下げることで、電力利用効率の高い光増幅器、光増幅器の等化方法、および伝送システムを提供する。波長多重信号光を増幅する光増幅器は、クラッド、および上記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、上記マルチコア光ファイバの上記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、上記第１コアを伝播した上記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、上記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を上記第２コアを伝播させた後、上記波長分波手段が分離した上記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する。
2020137820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重信号光を増幅する光増幅器であって、
クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、
前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、
前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する
光増幅器。
【請求項２】
前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する波長合波手段をさらに含む、
請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向と同一方向に伝播させる、
請求項１又は請求項２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて得られた波長多重信号光の出力レベルに応じて、前記励起光源の励起出力を制御する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記マルチコア光ファイバの前記第１コアおよび前記第２コアに対し個別に励起光を供給する個別励起光源をさらに含み、
前記個別励起光源の励起出力は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後の前記相対的に長波長帯の信号光の出力レベルと、波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光の出力レベルとに応じて、制御される、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記個別励起光源は、前記第１コアに対して励起光を供給する光源と、前記第２コアに対して励起光を供給する光源とが別々に設けられている、
請求項５に記載の光増幅器。
【請求項７】
前記個別励起光源は、前記第１コアおよび前記第２コアの数より少ない数の励起光源を含み、この励起光源は制御信号に応じて前記第１コアまたは前記第２コアに対して励起光を供給する、
請求項５に記載の光増幅器。
【請求項８】
前記個別励起光源に対して、励起光の供給先を決定する前記制御信号を出力する制御手段をさらに含む、
請求項７に記載の光増幅器。
【請求項９】
前記個別励起光源から前記第１コアまたは前記第２コアへの励起光は、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向に対して反対方向から供給される、
請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する前記励起光源に励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いるときには前記個別励起光源に励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いる、あるいは前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する前記励起光源に励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いるときには前記個別励起光源に励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いる、
請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１２】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、
請求項５乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１３】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、
請求項２に記載の光増幅器。
【請求項１４】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、
請求項５に記載の光増幅器。
【請求項１５】
前記マルチコア光ファイバは、増幅される波長多重信号光の短波長側の信号利得レベルに対して最適化されたファイバ長を有する、
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１６】
前記マルチコア光ファイバでは、利得レベルの高い波長帯を収容するコアが配置される領域と利得レベルの低い波長帯を収容するコアが配置される領域とが分けられている、
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１７】
前記マルチコア光ファイバでは、前記励起光源から前記クラッドへ励起光を供給することによるクラッド励起について利得が低いコアに利得レベルの高い波長帯を収容し、高い利得が得られるコアに利得レベルの低い波長帯を収容する、
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１８】
前記マルチコア光ファイバは、非結合型マルチコアファイバ、あるいは結合型マルチコアファイバである、
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項１９】
光ファイバと、前記光ファイバに接続された光増幅器であって、
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の光増幅器と、を含む伝送システム。
【請求項２０】
波長多重信号光を増幅する光増幅器の等化方法であって、
前記光増幅器は、クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する、
光増幅器の等化方法。
【請求項２１】
前記光増幅器は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する波長合波手段をさらに含む、
請求項２０に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２２】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向と同一方向に伝播させる、
請求項２０又は請求項２１に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２３】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて得られた波長多重信号光の出力レベルに応じて、前記励起光源の励起出力を制御する、
請求項２０乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２４】
前記マルチコア光ファイバの前記第１コアおよび前記第２コアに対し個別に励起光を供給する個別励起光源をさらに含み、
前記個別励起光源の励起出力は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後の前記相対的に長波長帯の信号光の出力レベルと、波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光の出力レベルとに応じて、制御される、
請求項２０乃至請求項２３のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２５】
前記個別励起光源は、前記第１コアに対して励起光を供給する光源と、前記第２コアに対して励起光を供給する光源とが別々に設けられている、
請求項２４に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２６】
前記個別励起光源は、前記第１コアおよび前記第２コアの数より少ない数の励起光源を含み、この励起光源は制御信号に応じて前記第１コアまたは前記第２コアに対して励起光を供給する、
請求項２４に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２７】
前記個別励起光源から前記第１コアまたは前記第２コアへの励起光は、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向に対して反対方向から供給される、
請求項２４乃至請求項２６のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２８】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、
請求項２０乃至請求項２７のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項２９】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、
請求項２４乃至請求項２７のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項３０】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、
請求項２１に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項３１】
前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、
請求項２４に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項３２】
前記マルチコア光ファイバは、増幅される波長多重信号光の短波長側の信号利得レベルに対して最適化されたファイバ長を有する、
請求項２０乃至請求項３１のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項３３】
前記マルチコア光ファイバでは、利得レベルの高い波長帯を収容するコアが配置される領域と利得レベルの低い波長帯を収容するコアが配置される領域とが分けられている、
請求項２０乃至請求項３２のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【請求項３４】
前記マルチコア光ファイバでは、前記励起光源から前記クラッドへ励起光を供給することによるクラッド励起について利得が低いコアに利得レベルの高い波長帯を収容し、高い利得が得られるコアに利得レベルの低い波長帯を収容する、
請求項２０乃至請求項３３のいずれか一項に記載の光増幅器の等化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅器、光増幅器の等化方法、および伝送システムに関し、特に光伝送装置におけるマルチコア光ファイバ増幅器やその等化方法、これを用いた伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。【０００３】
光ファイバ通信において低損失波長帯域である１．５５μｍ帯に用いられる光ファイバ増幅器は、ファイバのコア部分にエルビウムを添加した構造を有し、０．９８μｍあるいは１．４８μｍ帯の励起光により光ファイバ中のエルビウムイオンを活性化し、エルビウムのもつ１．５５μｍ帯のレーザ遷移を利用するもので、半導体レーザダイオード励起により１．５５μｍ帯の信号光を充分に増幅するものである。【０００４】
光ファイバ増幅器は、高効率・高利得であり、利得がほぼ偏波無依存であることから光ファイバ通信システムの光信号中継用の増幅器として用いられている。光ファイバ通信システムにおいては、大容量通信を可能とすべく複数の波長を多重する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送技術が採用され、増幅器では全チャネルを一括して増幅する。しかし、波長多重信号光（以下、ＷＤＭ信号光と記載する）を伝送する光ファイバ伝送中継システムにおいては、光増幅器の利得が波長毎に異なるため、波長間で光信号の強度に差が生じてしまう。そのため、光信号の利得偏差を減少させる光利得等化用フィルタを組み込み、光中継器の出力に利得偏差が発生している場合には、この利得等化フィルタによって光増幅器で生じた利得偏差を等化し、良好な伝送品質が得られる状態に調整している。【０００５】
特許文献１は光レベルの等化方法に関するものであり、光増幅器の利得の波長特性が平坦でないことに起因してアンバランスとなった光レベルを平坦化することが提案されている。特許文献２は、波長多重方式の光伝送システムに関するものであり、光増幅器の利得偏差を減少させるために、光利得等化用フィルタを組み込んだ光利得等化器が用いられることが記載されている。【０００６】
また、近年では更なる大容量通信を可能とするべく空間多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）伝送技術が検討され、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた伝送が研究されている。ＳＤＭ伝送技術においては、マルチコア光ファイバの各コア内を伝播する信号光は、各コアごとに励起光が供給されるコア個別励起方式や、コアの周囲のクラッドに励起光を入射し、全コア一括して励起光を供給するクラッド一括励起方式によって増幅することが検討されている。だが、いずれの方式においても各コア内を伝播するＷＤＭ信号光には利得偏差が生じるため、各コアごと、あるいは全コア一括の利得等化フィルタを用いて利得偏差を等化し、良好な伝送品質が得られる状態に調整している。例えば特許文献３はマルチコア光ファイバ増幅器に関するものであり、上述したコア個別励起方式のマルチコア光ファイバ増幅器やクラッド一括励起方式のマルチコア光ファイバ増幅器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−１４７１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５４１３号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さて、このような光増幅器の構成例として、図９に示す構成が考えられる。図９の光増幅器において、シングルコア光ファイバ１０１１ａ〜１０１Ｎａは入力される光信号ＩＮ１〜ＩＮＮを伝播し、シングルコア光ファイバ１０１１ｂ〜１０１Ｎｂは出力される光信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴＮを伝播する。光アイソレータ１０２１ａ〜１０２Ｎａおよび１０２１ｂ〜１０２Ｎｂは、信号光の伝播方向を一方向に制限し、信号光を励起するための光合波器１００３はエルビウムが添加されたマルチコア光ファイバ（以下、「マルチコアエルビウムドープファイバ１００４」と称する）に励起光源１００５の出力を合成する。光源駆動回路１００６は励起光源１００５を駆動し、光利得等化用フィルタ１０７１〜１０７Ｎは光増幅器で生じた利得偏差を等化する。ファンアウトデバイス１００８ａは１本のクラッド内に１本のコアを持つシングルコア光ファイバ１０１１ａ〜１０１Ｎａ内を伝播するＮ空間のＷＤＭ信号光を１本のクラッド内にＮ本のコアを持つマルチコアエルビウムドープファイバ１００４に結合させる。ファンインデバイス１００８ｂは１本のクラッド内にＮ本のコアを持つマルチコアエルビウムドープファイバ１００４内を伝播するＷＤＭ信号光を１本のクラッド内に１本のコアを持つシングルコア光ファイバ１０１１ｂ〜１０１Ｎｂに結合させる。【０００９】
光合波器１００３には、０．９８μｍ／１．５５μｍあるいは１．４８μｍ／１．５５μｍの波長多重用方向性結合器が一般的に使用されており、０．９８μｍあるいは１．４８μｍ帯の励起光と１．５５μｍ帯の信号光を効率良く一本のファイバに導波することができるように、なされている。そして、励起光が信号光と同一の伝播方向に、あるいは信号光とは逆方向に伝播し、エネルギーを与えるように構成されている。このように、信号光の伝播方向と励起光の伝播方向とが同一になるように構成しても、逆になるように構成しても同様な増幅効果を得ることができる。前者の構成を前方励起と呼び、後者の構成を後方励起と呼ぶ。なお、マルチコアエルビウムドープファイバ１００４の増幅方向には可逆性があるので、光アイソレータ１０２１ａ〜１０２Ｎａおよび１０２１ｂ〜１０２Ｎｂを用いることによって光信号の伝播方向を制限し、多重反射によって光増幅器が発振することを防止している。【００１０】
この図９の光増幅器に入力される１．５５μｍ帯の光信号ＩＮ１〜ＩＮＮは、シングルコア光ファイバ１０１１ａ〜１０１Ｎａを伝播中に光アイソレータ１０２１ａ〜１０２Ｎａ、ファンアウトデバイス１００８ａおよび光合波器１００３を通って、マルチコアエルビウムドープファイバ１００４に導かれる。励起光源１００５はマルチコアエルビウムドープファイバ１００４を通過する光信号ＩＮ１〜ＩＮＮを増幅すべく、マルチコアエルビウムドープファイバ１００４に対して励起光パワーを供給することで光信号ＩＮ１〜ＩＮＮを増幅する。【００１１】
増幅された光信号はファンインデバイス１００８ｂおよび光アイソレータ１０２１ｂ〜１０２Ｎｂを介してシングルコア光ファイバ１０１１ｂ〜１０１Ｎｂから光利得等化用フィルタ１０７１〜１０７Ｎへと導かれ、光増幅器で生じた利得偏差を等化された後にＯＵＴ１〜ＯＵＴＮとして出力される。【００１２】
しかしながら、ＷＤＭ信号光の利得偏差の等化は利得レベルの低いチャネルに合わせて利得レベルの高いチャネルをアテニュエーションするため、利得偏差が大きくアテニュエーション要求レベルが高い場合には、利得レベルの高いチャネルを増幅した励起光エネルギーは光増幅に実質的に寄与しない。そのため、光増幅器の電力利用効率は低下する。この状況は、限られた電力資源内でノードスループットを拡大すべく、光増幅器の低消費電力化が求められている近年において、伝送容量の増大に対しボトルネックとなる。【００１３】
以上の課題に鑑みて、本発明は、伝送される光信号を増幅する際に、波長間利得ばらつきを緩和し、アテニュエーション要求レベルを下げることで、電力利用効率の高い光増幅器、光増幅器の等化方法、および伝送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明に係る光増幅器は、波長多重信号光を増幅する光増幅器であって、
クラッド、および上記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、
上記マルチコア光ファイバの上記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、
上記第１コアを伝播した上記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
上記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を上記第２コアを伝播させた後、上記波長分波手段が分離した上記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する。【００１５】
本発明に係る伝送システムは、光ファイバと、上記光ファイバに接続された上記光増幅器と、を含む。【００１６】
本発明に係る光増幅器の等化方法は、波長多重信号光を増幅する光増幅器の等化方法であって、
上記光増幅器は、クラッド、および上記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、上記マルチコア光ファイバの上記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、上記第１コアを伝播した上記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
上記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を上記第２コアを伝播させた後、上記波長分波手段が分離した上記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、伝送される光信号を増幅する際に、波長間利得ばらつきを緩和し、アテニュエーション要求レベルを下げることで、電力利用効率の高い光増幅器、光増幅器の等化方法、および伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】上位概念の実施形態による光増幅器の構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】第１実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３】アテニュエーション要求レベルが下がる様子を見積った図である。
【図４】第１実施形態による光増幅器の変形例を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態による光増幅器の変形例を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態による光増幅器の変形例１を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態による光増幅器の変形例２を示すブロック図である。
【図８】その他の実施形態による光増幅器を示すブロック図である。
【図９】伝送システムに用いられる、光増幅器の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態の概要）
本発明の実施形態の光ファイバ増幅器は例えば、励起光を供給することによって光信号を増幅する希土類イオンをドープした、短波長側増幅に長さが最適化されたマルチコア光ファイバと、前記励起光を発生する光源と、を備えるコア数Ｍ（Ｍ≧２Ｎ）の光ファイバ増幅器である。そして、コア数Ｎ（Ｎ≧１）のＭＣＦ内を伝播するＷＤＭ信号光を光ファイバ増幅器の各コアに入力した後、波長帯を分離し、異なるコアを用いて利得レベルの低い長波長帯の再励起を一回以上実施するものである。
【００２０】
マルチコア光ファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光の利得レベルを波長間で均一化することでアテニュエーション要求レベルが下がる。その結果、光増幅に寄与しない励起光エネルギーを削減することができ、広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。さらに、クラッド一括励起による同一媒体を用いた増幅であるため、少ない部品点数で上記作用を得ることが可能となる。
【００２１】
より具体的な、本発明の実施形態の光増幅器、光増幅器の等化方法、伝送システムを説明する前に、上位概念の実施形態による光増幅器を説明する。図１は、上位概念の実施形態による光増幅器の構成例を説明するためのブロック図である。
【００２２】
図１の光増幅器は、コア数が４の光ファイバ増幅器を用いて、コア数が２のマルチコアファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する構成である。図１の光増幅器は、マルチコア光ファイバＡ０と、希土類イオンが添加されたマルチコア光ファイバＢ０と、マルチコア光ファイバＣ０と、を含む。さらに図１の光増幅器は、波長分波器１２１、１２２と、光分波器１３１と、励起光源１４０と、を含む。
【００２３】
マルチコア光ファイバＡ０は、入力される光信号ＩＮ１０、ＩＮ２０を伝播する。マルチコア光ファイバＢ０は、複数のコアとクラッドとを含み、コアに希土類イオンの一例としてのエルビウムイオンが添加されたマルチコアファイバであり、励起光が導入されることで光信号を増幅する。マルチコア光ファイバＣ０は、出力される光信号ＯＵＴ１１５、ＯＵＴ１２５を伝播する。波長分波器１２１、１２２は、マルチコア光ファイバＢ０からのＷＤＭ信号光を短波長側と長波長側とに分波する。光分波器１３１は、光信号ＯＵＴ１２５の一部を分離する。言い換えると光分波器１３１は、ＷＤＭ信号光の一部を分岐（ＷＤＭ信号光の各波長帯の信号を含みつつ、一部を分岐）する。励起光源１４０は、例えば出力波長９８０ｎｍあるいは１４８０ｎｍの光源であり、その出力する励起光がマルチコア光ファイバＢ０のクラッドに導入されて複数のコアを一括して光励起するクラッド励起法に用いる。
【００２４】
図１の光増幅器では、マルチコア光ファイバＡ０のコアＡ０１、Ａ０２は、図示しないファンアウトデバイスおよび光アイソレータを介して、マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０１、Ｂ０２に接続されている。マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０１、Ｂ０２の出力は、それぞれ波長分波器１２１、１２２の入力に接続されている。波長分波器１２１、１２２の出力のうち、マルチコア光ファイバＢ０での利得レベルが低い長波長帯の出力は、それぞれマルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０３、Ｂ０４に接続されている。
【００２５】
波長分波器１２１、１２２の出力のうちマルチコア光ファイバＢ０での利得レベルが高い短波長帯の出力、光信号ＯＵＴ１１１、ＯＵＴ１２１は、マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０３、Ｂ０４の出力、すなわち光信号ＯＵＴ１１４、ＯＵＴ１２４と合波されて光信号ＯＵＴ１１５、ＯＵＴ１２５となる。光信号ＯＵＴ１１５は、図示しないファンインデバイスおよび光アイソレータを介してマルチコア光ファイバＣのコアＣ０１に接続され、光信号ＯＵＴ１２５は、光分波器１３１および、図示しないファンインデバイスおよび光アイソレータを介してマルチコア光ファイバＣ０のコアＣ０２に接続されている。光分波器１３１の出力は、励起光源１４０によるクラッド一括励起の制御にも用いられる。
【００２６】
このように構成された図１の光増幅器において、マルチコア光ファイバＡ０のコアＡ０１、Ａ０２から出力される光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０は、ファンアウトデバイスや光アイソレータを介し、マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０１およびＢ０２に入力される。そして、光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０は、マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０１およびＢ０２内にて励起光源１４０からクラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１１０およびＯＵＴ１２０として出力される。このとき、光信号ＯＵＴ１１０およびＯＵＴ１２０は波長分波器１２１、１２２にて利得レベルが高い短波長帯の光信号ＯＵＴ１１１およびＯＵＴ１２１と、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１１３およびＯＵＴ１２３とに分波される。
【００２７】
そして、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１１３およびＯＵＴ１２３は、マルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源１４０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１１４およびＯＵＴ１２４として出力される。
【００２８】
そして、光信号ＯＵＴ１１１およびＯＵＴ１２１と光信号ＯＵＴ１１４およびＯＵＴ１２４はそれぞれ合波され、ＷＤＭ信号光ＯＵＴ１１５およびＯＵＴ１２５としてマルチコア光ファイバＣ０のコアＣ０１、Ｃ０２へと伝播される。なおここでＷＤＭ信号光ＯＵＴ１２５は、光分波器１３１を経由してマルチコア光ファイバＣ０のコアＣ０２へと伝播される。
【００２９】
このとき、光信号ＯＵＴ１２５の一部は光分波器１３１にて分波され、図示を省略している光電変換手段で電気信号に変換されて信号光の出力レベル情報として励起光源１４０によるクラッド一括励起に関する制御に用いられる。信号光出力レベルの許容閾値に対して、最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが高ければクラッド一括励起出力を弱めるよう、励起光源１４０は制御される。信号光出力レベルの許容閾値に対して、最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが低ければクラッド一括励起出力を強めるよう、励起光源１４０は制御される。
【００３０】
図１の光増幅器によれば、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１１３およびＯＵＴ１２３は、希土類イオンが添加されたマルチコア光ファイバＢ０のコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源１４０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、励起エネルギーを追加供給されることで、高い利得を得ることが可能となる。これにより、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、増幅器の電力利用効率を向上することでの広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明においては、コア数Ｍの光増幅器を用いて、コア数Ｎのマルチコアファイバ（Ｎ≧１、２Ｎ≦Ｍ）内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅するものとする。
【００３２】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態による光増幅器、光増幅器の等化方法について、説明する。図２は、本発明の第１実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。本実施形態は、コア数が４の光増幅器を用いて、コア数が２のマルチコアファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する構成を一例に説明するが、本発明はこの数には限られない。
【００３３】
図２の光増幅器は、マルチコア光ファイバＡと、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢと、マルチコア光ファイバＣと、を含む。さらに図２の光増幅器は、波長分波器２１、２２と、波長合波器３１、３２と、光分波器４１、４２と、励起光源５０と、光源駆動回路６０と、光源駆動回路制御装置７０と、を含む。
【００３４】
マルチコア光ファイバＡは、入力される光信号ＩＮ１０、ＩＮ２０を伝播する。マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢは、複数のコアとクラッドとを含み、上記複数のコアに希土類元素の一例としてのエルビウムイオンが添加されたマルチコア光ファイバであり、励起光が供給されることで光信号を増幅する。ここで本実施形態のマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢは、短波長側増幅に長さが最適化されているものとする。マルチコア光ファイバＣは、出力される光信号ＯＵＴ１５、ＯＵＴ２５を伝播する。
【００３５】
波長分波器２１、２２は、光信号を波長帯ごとに分離し、波長多重／空間多重変換を実施するものであり、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢからのＷＤＭ信号光を短波長側と長波長側とに分波する。
【００３６】
波長合波器３１、３２は、光信号を波長帯ごとに合成し、空間多重／波長多重変換を実施するものであり、ＷＤＭ信号光の短波長側と長波長側とを合波する。言い換えると、波長合波器３１は波長分波器２１からの光信号ＯＵＴ１１とコアＢ０３からの光信号ＯＵＴ１４とを合波し、波長合波器３２は波長分波器２２からの光信号ＯＵＴ２１とコアＢ０４からの光信号ＯＵＴ２４とを合波する。
【００３７】
光分波器４１、４２は、波長合波器３１、３２からの信号光の一部を分離する。言い換えると光分波器４１、４２はそれぞれ、ＷＤＭ信号光の一部を分岐（ＷＤＭ信号光の各波長帯の信号を含みつつ、一部を分岐）する。励起光源５０は、励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光あるいは励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光の光源であり、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのクラッドに励起光が導入される。なお図２では、励起光源５０からの励起光は前方励起の態様で、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのクラッドに導入されている。光源駆動回路６０は、励起光源５０を駆動する。光源駆動回路制御装置７０は、信号光の出力レベル情報に基づいて光源駆動回路６０を制御するものであり、信号光の出力レベル情報は光分波器４１、４２が出力する光出力を図示を省略している光電変換手段で電気信号に変換することによって与えられる。
【００３８】
図２の光増幅器では、マルチコア光ファイバＡのコアＡ０１、Ａ０２は、図示しないファンアウトデバイスおよび光アイソレータを介して、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２に接続されている。なおこのファンアウトデバイスおよび光アイソレータは、図９の光増幅器では、ファンアウトデバイス１００８ａ、光アイソレータ１０２１ａ〜１０２Ｎａに相当する。マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２の出力は、それぞれ波長分波器２１、２２の入力に接続されている。波長分波器２１、２２の出力のうち、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢでの利得レベルが低い長波長帯の出力は、それぞれマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３、Ｂ０４に接続されている。波長分波器２１、２２の出力のうちマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢでの利得レベルが高い短波長帯の出力は、それぞれ波長合波器３１、３２の入力に接続されている。さらにマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３、Ｂ０４の出力もまた、波長合波器３１、３２の入力に接続されている。
【００３９】
波長合波器３１、３２の出力は、光分波器４１、４２の入力に接続されている。光分波器４１、４２の出力は、図示しないファンインデバイスおよび光アイソレータを介してマルチコア光ファイバＣのコアＣ０１、Ｃ０２に接続されている。なおこのファンインデバイスおよび光アイソレータは、図８の光増幅器では、ファンインデバイス１００８ｂ、光アイソレータ１０２１ｂ〜１０２Ｎｂに相当する。
【００４０】
光分波器４１、４２の出力は、光源駆動回路制御装置７０の入力に接続されている。光源駆動回路制御装置７０の出力は、光源駆動回路６０の入力へと接続されている。励起光源５０からの出力は、光合波器を介してクラッド一括励起の形態でマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのクラッドへと供給される。
【００４１】
このように構成された図２の光増幅器において、マルチコア光ファイバＡのコアＡ０１、Ａ０２から出力される１．５５μｍ帯の光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０は、ファンアウトデバイス、光アイソレータを介して、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１およびＢ０２に入力される。そして、光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０はマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１およびＢ０２内にて励起光源５０からクラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１０およびＯＵＴ２０として出力される。このとき、光信号ＯＵＴ１０およびＯＵＴ２０は、波長分波器２１、２２にて利得レベルが高い短波長帯の光信号ＯＵＴ１１およびＯＵＴ２１と利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３へと分波される。
【００４２】
そして、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１４およびＯＵＴ２４として出力される。
【００４３】
そして、光信号ＯＵＴ１１およびＯＵＴ２１と光信号ＯＵＴ１４およびＯＵＴ２４は波長合波器３１、３２によってそれぞれ合波され、ＷＤＭ信号光ＯＵＴ１５およびＯＵＴ２５としてマルチコア光ファイバＣのコアＣ０１、Ｃ０２へと伝播される。
【００４４】
このとき、光信号ＯＵＴ１５およびＯＵＴ２５の一部は光分波器４１および４２にて分波され、図示を省略している光電変換手段で電気信号に変換されて信号光の出力レベル情報として光源駆動回路制御装置７０へと伝えられる。光源駆動回路制御装置７０は、信号光出力レベルの許容閾値を記憶している。光源駆動回路制御装置７０は、ＷＤＭ信号光ＯＵＴ１５およびＯＵＴ２５の全帯域において、最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければクラッド一括励起出力を弱め、許容閾値よりも低ければクラッド一括励起出力を強めるよう、光源駆動回路６０へと指示を送る。
【００４５】
（実施形態の効果）
図３は、アテニュエーション要求レベルが下がる様子を見積ったグラフである。背景技術による光増幅器では、利得レベルの高いチャネルを増幅した励起光エネルギーは光増幅に実質的に寄与しないため、エネルギー損失が大きい。これに対し、本実施形態の光増幅器によれば利得レベルを波長間で均一化することでアテニュエーション要求レベルが下がる。このように、過剰励起分のエネルギー損失を低減することで、消費電力の削減を実現する広帯域増幅が可能となる。
【００４６】
図２の光増幅器によれば、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、励起エネルギーを追加供給されることで、高い利得を得ることが可能となる。
【００４７】
さらに利得レベルの低い長波長帯の光は実効的にファイバ長が延伸し、短波長側増幅に長さが最適化されたマルチコアエルビウムドープファイバを用いて長波長側増幅に長さを最適化することが可能となる。
【００４８】
これにより、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、増幅器の電力利用効率を向上することで、広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【００４９】
なお、第１実施形態の説明においてはコア数Ｍの光増幅器を用いて、コア数Ｎのマルチコアファイバ（Ｎ≧１、２Ｎ≦Ｍ）内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する様子をＮ＝２、Ｍ＝４としたが、Ｎ＝２、Ｍ＝６などとしてもよい。この場合、利得レベルが低い長波長帯は、実効的ファイバ長が延伸してもなお最適な実効的なファイバ長とならない場合に、再度ファイバの異なるコアに入力することで更なる実効的なファイバ長の延伸が可能となる。そして、再度クラッド一括励起することでアテニュエーション要求レベルを下げることが考えられる。
【００５０】
第１実施形態においては、図２に示すようにマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのうち線分Ｐ−Ｐ’を境として、利得の高い波長帯を収容するコアはＢ０１、Ｂ０２とし、利得の低い波長帯を収容するコアはＢ０３、Ｂ０４とする、などと利得レベルごとに利用コアを明確に分けることもできる。この点は、後述の実施形態においても同様である。言い換えると、実施形態の光増幅器は内部を伝播する信号光の利得レベルを判断基準として、クラッド内の複数のコアは利得の低い波長帯を収容する複数のコアが配置されている領域と、利得の高い波長帯を収容する複数のコアが配置されている領域とが、分かれているように構成することができる。
【００５１】
この利得レベルごとに利用コアを分ける際に、励起光源５０を用いたクラッド一括励起方式によるクラッド一括励起の利得が低いコアに利得レベルの高い波長帯を収容し、クラッド一括励起の利得が高いコアに利得レベルの低い波長帯を収容するといった構成とすることも考えられる。このような観点での組合せを用いることにより、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することもできる。この点は、後述の実施形態においても同様である。
【００５２】
〔第１実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１実施形態による光増幅器の変形例について、説明する。上述した図２の光増幅器と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。図４は、第１実施形態の変形例による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
図４の光増幅器は、図２の光増幅器と同様に、マルチコア光ファイバＡと、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢと、マルチコア光ファイバＣと、を含む。さらに図４の光増幅器は、可変波長分波器２１ａ、２２ａと、可変波長合波器３１ａ、３２ａと、光分波器４１、４２と、励起光源５０と、光源駆動回路６０ａと、光源駆動回路制御装置７０と、消費電力モニター１００と、を含む。
【００５４】
図４の光増幅器では特に、図２に示される第１実施形態の光増幅器における構成に加えて、消費電力モニター１００を備えていることを特徴とする。また図３の光ファイバ増幅器では、図２に示される第１実施形態の光増幅器の波長分波器２１、２２と波長合波器３１、３２とが、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａとに置換されている。なお本実施形態の可変波長分波器は例えば、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯とに分波する分波器と、この分波器の一つの出力を、上記指示される比に対応した制御信号に応じて減衰させる可変光減衰器（ＶＯＡ）とを含む構成により実現することができる。
【００５５】
図４の光増幅器では、光源駆動回路６０ａの出力が消費電力モニター１００の入力にも接続されている。さらに消費電力モニター１００の出力は、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａの入力に接続されている。消費電力モニター１００は、励起光源５０で消費した消費電力をモニターしている。そして消費電力モニター１００は、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａとに対して、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。より具体的には消費電力モニター１００は、励起光源５０で消費する消費電力が小さくなるよう、好ましくは最小となるよう、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａとに対して利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。この指示を受けて、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａは、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更する。
【００５６】
消費電力モニター１００による、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整する指示について、補足する。ここではコア数が２の光ファイバ増幅器を用いて、コア数が１のファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する例で説明する。まず、消費電力モニター１００の指示により、可変波長分波器２１ａ及び可変波長合波器３１ａは利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の光パワーの比が順次、調整される。なおここで、可変波長合波器３１ａが指示される光パワーの比と、可変波長分波器２１ａが指示される光パワーの比とは同じである。このとき例えば、ＷＤＭ信号は利得の高い波長帯：利得の低い波長帯＝０：１００→２５：７５→５０：５０→７５：２５→１００：０という比率に分波されるように順次、調整される。すると、所望の利得を得るために必要な励起光出力のクラッド励起／コア励起の比が変化するため、励起光源５０における消費電力が変化する。このときの、励起光源５０における消費電力を消費電力モニター１００がモニターしておき、値が最小となるところで消費電力モニター１００は比を固定する。こうして、励起光源５０で消費する消費電力が小さくなるよう、好ましくは最小となるように、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の光パワーの比を調整することができる。なお、この調整は波長充填率が変化する度に、数秒程度かけて実施し、常に増幅器の消費電力が最小となるように動作することを想定している。
【００５７】
図４の光増幅器によれば、図２の光増幅器と同様に、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。さらに図４の光増幅器では、励起光源５０による消費電力を考慮して、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するように可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａを指示する。これにより、消費電力の削減を実施しつつ、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、図４の光増幅器によれば、図２の光増幅器と比べてより一層、増幅器の電力利用効率を向上することでの広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光増幅器について、説明する。図５は、本発明の第２実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。上述した第１実施形態の光増幅器と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。本実施形態もまた、コア数が４の光増幅器を用いて、コア数が２のマルチコアファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する構成を一例に説明するが、本発明はこの数には限られない。
【００５９】
図５の光増幅器は、図２の光増幅器と同様に、マルチコア光ファイバＡと、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢと、マルチコア光ファイバＣと、を含む。なお本実施形態においてもマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢは、第１実施形態と同様に、短波長側増幅に長さが最適化されているものとする。さらに図５の光増幅器は、図２の光増幅器と同様に、波長分波器２１、２２と、波長合波器３１、３２と、光分波器４１、４２と、励起光源５０と、光源駆動回路６０と、光源駆動回路制御装置７０と、を含む。励起光源５０は、励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光あるいは励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光の光源である。なお図５では、励起光源５０からの励起光は前方励起の態様で、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのクラッドに導入されている。
【００６０】
図５の光増幅器はさらに、第１実施形態の構成に加えて、光分波器４５〜４８と、光源駆動回路６１と、光源駆動回路制御装置７１と、コア個別励起光源８１〜８４と、を含む。図５の光増幅器においては、光分波器４５〜４８は光信号ＯＵＴ１１、ＯＵＴ１４、ＯＵＴ２１、ＯＵＴ２４の一部を分岐し、これらの分岐出力は光源駆動回路制御装置７１の入力に接続されている。光源駆動回路制御装置７１はこうして、光信号ＯＵＴ１１、ＯＵＴ１４、または光信号ＯＵＴ２１、ＯＵＴ２４から短波長／長波長ごとの出力レベルをモニタする。
【００６１】
本実施形態のコア個別励起光源８１〜８４は、励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光あるいは励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光の光源であり、後方励起の形態でマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２、Ｂ０３、Ｂ０４を個別に励起する。本実施形態の光増幅器では、励起光源５０として励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用い、コア個別励起光源８１〜８４として励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いるといった組合せとすることも考えられる。また本実施形態の光増幅器では、励起光源５０として励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用い、コア個別励起光源８１〜８４として励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いるといった組合せとすることも考えられる。
【００６２】
本実施形態のコア個別励起光源は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２、Ｂ０３、Ｂ０４を個別に励起する発想の元で、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコア数と同数のコア個別励起光源８１〜８４が設けられている。なおマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコア数が６の場合には、同数である６つのコア個別励起光源を設けるなどすればよい。光源駆動回路６１は、コア個別励起光源８１〜８４を駆動し、コア個別励起光源８１〜８４のコア個別励起出力の強弱を制御する。光源駆動回路制御装置７１は、光源駆動回路６１を制御する。
【００６３】
光源駆動回路制御装置７１の出力は、光源駆動回路６１の入力に接続されている。光源駆動回路６１の出力は、コア個別励起光源８１〜８４の入力に接続されている。コア個別励起光源８１〜８４からの出力は、光合波器を介してコア個別励起の形態でマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１〜Ｂ０４へと供給される。
【００６４】
このように構成された図５の光増幅器において、マルチコア光ファイバＡのコアＡ０１、Ａ０２から出力される１．５５μｍ帯の光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０は、図示しないファンアウトデバイス、光アイソレータを介して、エルビウムドープファイバＢのコアＢ０１およびＢ０２に入力される。そして、光信号ＩＮ１０およびＩＮ２０はエルビウムドープファイバＢのコアＢ０１およびＢ０２内にて励起光源５０からクラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１０およびＯＵＴ２０として出力される。このとき、光信号ＯＵＴ１０およびＯＵＴ２０は波長分波器２１、２２にて利得レベルが高い短波長帯の光信号ＯＵＴ１１およびＯＵＴ２１と利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３へと分波される。そして、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３は、エルビウムドープファイバＢのコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅される。
【００６５】
このとき、光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３はマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３、Ｂ０４への後方励起の形態で、コア個別励起光源８３、８４からも励起光パワーが供給される。言い換えると、このときマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３、Ｂ０４は、コア個別励起光源８３、８４からコア個別励起方式で励起光パワーが供給される。そして、増幅された光信号ＯＵＴ１４およびＯＵＴ２４として出力される。光信号ＯＵＴ１１およびＯＵＴ２１と光信号ＯＵＴ１４およびＯＵＴ２４は波長合波器３１、３２によってそれぞれ合波され、光信号ＯＵＴ１５およびＯＵＴ２５としてマルチコア光ファイバＣのコアＣ０１、Ｃ０２へと伝播される。このとき、光信号ＯＵＴ１５およびＯＵＴ２５の一部は光分波器４１および４２にて分波され、図示を省略している光電変換手段で電気信号に変換されて信号光の出力レベル情報として光源駆動回路制御装置７０および７１へと伝えられる。このとき、光源駆動回路制御装置７０および７１は信号光出力レベルの許容閾値を記憶しており、状況に応じて以下の制御を行う。
【００６６】
(i)クラッド励起が２回実施されるコアＢ０３、Ｂ０４内を伝播する通常利得レベルの低い長波長帯域が、クラッド励起が１回しか実施されないコアＢ０１、Ｂ０２内を伝播する通常利得レベルの高い短波長帯域に対して、利得レベルを上回った場合に光源駆動回路制御装置７０は、コアＢ０３、Ｂ０４を伝播するＷＤＭ信号をモニターする。そして、ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければクラッド一括励起出力を弱めるように、光源駆動回路６０へと指示を送る。ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも低ければクラッド一括励起出力を強めるように、光源駆動回路６０へと指示を送る。このとき、コアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光は、利得レベルが許容閾値に対して不足することとなる。そこで、コア個別励起光源８１、８２を駆動してコアＢ０１、Ｂ０２に励起光を導入し、利得レベルを許容閾値まで引き上げる。具体的には、コアＢ０１、０２を伝播し光分波器４５、４７で分岐されたＷＤＭ信号を光源駆動回路制御装置７１がモニターし、ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければコア個別励起出力を弱めるよう光源駆動回路６１へと指示を送り、許容閾値よりも低ければコア個別励起出力を強めるよう光源駆動回路６１へと指示を送る。
【００６７】
(ii)クラッド励起が２回実施されるコアＢ０３、Ｂ０４内を伝播する通常利得レベルの低い長波長帯域が、クラッド励起が１回しか実施されないコアＢ０１、Ｂ０２内を伝播する通常利得レベルの高い短波長帯域に対して、利得レベルを下回った場合に光源駆動回路制御装置７０は、コアＢ０１、Ｂ０２を伝播するＷＤＭ信号をモニターする。そして、ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければクラッド一括励起出力を弱めるように、光源駆動回路６０へと指示を送る。ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも低ければクラッド一括励起出力を強めるように、光源駆動回路６０へと指示を送る。このとき、コアＢ０３、Ｂ０４内を伝播するＷＤＭ信号光は利得レベルが許容閾値に対して不足することとなる。そこで、コア個別励起光源８３、８４を駆動してコアＢ０３、Ｂ０４に励起光を導入し、利得レベルを許容閾値まで引き上げる。具体的には、コアＢ０３、０４を伝播するＷＤＭ信号を光源駆動回路制御装置７１がモニターし、ＷＤＭ帯域のうち最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければコア個別励起出力を弱めるよう光源駆動回路６１へと指示を送り、許容閾値よりも低ければコア個別励起出力を強めるよう光源駆動回路６１へと指示を送る。
【００６８】
（実施形態の効果）
図５の光増幅器によれば第１実施形態と同様に、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３およびＯＵＴ２３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０３およびＢ０４内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、励起エネルギーを追加供給されることで、高い利得を得ることが可能となる。
【００６９】
さらに利得レベルの低い長波長帯の光は実効的にファイバ長が延伸し、短波長側増幅に長さが最適化されたマルチコアエルビウムドープファイバを用いて長波長側増幅に長さを最適化することが可能となる。
【００７０】
第２の実施形態においてもＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、増幅器の電力利用効率を向上することで広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【００７１】
さらに図５の光増幅器によれば、コア個別励起光源８１〜８４を用いて励起光をコアに個別に導入するコア励起法を併用することにより、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することがより一層可能となる。励起光源５０の励起光の導入によるクラッド一括励起で励起エネルギーが不足している場合には、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢの各コアにコア個別励起光源８１〜８４の励起光をコア個別励起の形態で励起エネルギーを追加導入する。このようなマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢの各コアへの励起光の個別的な導入により、第１実施形態の光増幅器と比べてより一層、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することができる。
【００７２】
その結果、第２の実施形態においては、第１の実施形態よりも一層アテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。
【００７３】
〔第２実施形態の変形例１〕
次に、本発明の第２実施形態の光増幅器の変形例１について、説明する。上述した図２、図４や図５の光増幅器と同様な要素には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略することとする。図６は、第２実施形態の変形例１による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【００７４】
上述した図５の光増幅器では、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコア数と同数のコア個別励起光源８１〜８４を設けているので、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコア数が増大した場合には部品点数が増えることとなる。このため、コア数よりも少ない数の励起光源からの励起光出力を、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢの各コアで共有する構成としてもよい。
【００７５】
各コアで共有するための手段としては、例えば可変光合分波器が挙げられる。この場合、構成は図６のようになる。可変光合分波器は、１つの励起光源出力を入力し、複数の出力ポートへと割り振る機能を有し、入力される制御信号に応じて複数の出力ポートへの配分を可変することができる。またこの可変光合分波器は例えば、１つの励起光源からの励起光を入力とし、３つの１入力２出力ゲート光スイッチで２段構成のツリー型１×４光スイッチを含んで構成することが、考えられる。１×４光スイッチの各ゲート光スイッチとしては制御信号に応じて、ＯＮ／ＯＦＦスイッチとしてだけでなく、光を透過から遮断まで連続的に調整可能なアナログスイッチとして動作できるものが知られており、入力される制御信号に応じて４つの出力ポートへの配分を可変することができる。図６の光増幅器では、図５のコア個別励起光源８１〜８４は励起光源８０に置換され、励起光源８０の出力は可変光合分波器９０の入力へと接続され、可変光合分波器９０の出力が光合波器を介してコア個別励起の形態でマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１〜Ｂ０４へと導入される。光源駆動回路制御装置７１は、光源駆動回路６１の制御に加え、可変光合分波器９０に対しても出力ポートの制御を実施する。
【００７６】
具体的には、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光に励起光源８０からの出力を供給する場合にはコアＢ０１、Ｂ０２に対応する出力ポートを開放し、コアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光が必要とする励起光量の比になるよう制御する。なおここで「出力ポートを開放する」とは、励起光出力を配分すること、言い換えると０にしないこと、を意味するものとする。コアＢ０１、Ｂ０２に対応する出力ポートを開放し、励起光出力を配分することによって、コアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光が必要とする励起光量の比になるよう制御する。同時に、光源駆動回路制御装置７１はコアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光が必要とする励起光量の合計値となるよう光源駆動回路６１に指示を出し、光源駆動回路６１から通知を受けた励起光源８０が当該量の励起光を出力する。
【００７７】
なお、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢのコアＢ０１、Ｂ０２内を伝播するＷＤＭ信号光に関し、必要とする励起光量の比が１：１である場合には、可変光合分波器９０は光スイッチに置換してもよい。このようにして図６の光増幅器によれば、部品点数の削減を施しつつ、図５に示される第２実施形態の光増幅器と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
図６の光増幅器では、励起光源５０として励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用い、励起光源８０として励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いる、といった組合せとすることも考えられる。また本実施形態の光増幅器では、励起光源５０として励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用い、励起光源８０として励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いる、といった組合せとすることも考えられる。
【００７９】
〔第２実施形態の変形例２〕
次に、本発明の第２実施形態の光増幅器の変形例２について、説明する。上述した図２、図４や図５の光増幅器と同様な要素には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略することとする。図７は、第２実施形態の変形例２による光増幅器の構成例を示すブロック図である。図７の光増幅器は、図５に示される第２実施形態の光増幅器における構成に加えて、消費電力モニター１００ａを備えている。
【００８０】
また図７の光増幅器では、図５の光増幅器の波長分波器２１、２２と波長合波器３１、３２が、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａとに置換されている。消費電力モニター１００ａの入力は、光源駆動回路６０ａおよび光源駆動回路６１の出力に接続されており、消費電力モニター１００ａの出力は可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａの入力に接続されている。
【００８１】
このとき、消費電力モニター１００ａは、励起光源５０で消費した消費電力およびコア個別励起光源８１〜８４で消費した消費電力による合計の消費電力をモニターしている。
【００８２】
そして消費電力モニター１００ａは、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。より具体的には消費電力モニター１００ａは、励起光源５０およびコア個別励起光源８１〜８４で消費する合計消費電力が小さくなるよう、好ましくは最小となるように、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。言い換えると消費電力モニター１００ａは、励起光源５０の消費電力とコア個別励起光源８１〜８４の消費電力との和が小さくなるよう、好ましくは最小となるように、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。この指示を受けて、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａは、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更する。
【００８３】
消費電力モニター１００ａによる、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整する指示について、補足する。ここではコア数が２の光ファイバ増幅器を用いて、コア数が１のファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する例で説明する。まず、消費電力モニター１００ａの指示により、可変波長分波器２１ａ及び可変波長合波器３１ａは利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の光パワーの比が順次、調整される。なおここで、可変波長合波器３１ａが指示される光パワーの比と、可変波長分波器２１ａが指示される光パワーの比とは同じである。このとき例えば、ＷＤＭ信号は利得の高い波長帯：利得の低い波長帯＝０：１００→２５：７５→５０：５０→７５：２５→１００：０という比率に分波されるように順次、調整される。すると、所望の利得を得るために必要な励起光出力のクラッド励起／コア励起の比（励起光源５０とコア個別励起光源８１＋コア個別励起光源８２との比）が変化するため、励起光源５０とコア個別励起光源８１＋コア個別励起光源８２とにおける合計消費電力が変化する。このときの、合計消費電力を消費電力モニター１００ａがモニターしておき、値が最小となるところで消費電力モニター１００ａは比を固定する。こうして、励起光源５０およびコア個別励起光源８１〜８４で消費する合計消費電力が小さくなるよう、好ましくは最小となるように、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の光パワーの比を調整することができる。なお、この調整は波長充填率が変化する度に、数秒程度かけて実施し、常に増幅器の消費電力が最小となるように動作することを想定している。
【００８４】
図７の光増幅器によれば、図５の光増幅器と同様に、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。さらに図７の光増幅器によれば、励起光源５０およびコア個別励起光源８１〜８４の合計消費電力を考慮して、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するように可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａを指示している。これにより、消費電力の削減を実施しつつ、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、図５の光増幅器と比べてより一層、増幅器の電力利用効率を向上することでの広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【００８５】
〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態やその変形例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。例えば、コア数Ｍの光ファイバ増幅器を用いて、コア数Ｎのマルチコアファイバ（Ｎ≧１、２Ｎ≦Ｍ）内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する様子を上述の実施形態ではＮ＝２、Ｍ＝４としたが、Ｎ＝２、Ｍ＝６などとしてもよい。
【００８６】
以下に、その他の実施形態の光増幅器として、コア数が６の光増幅器を用いて、コア数が３のマルチコアファイバ内を伝播するＷＤＭ信号光を増幅する場合の一例について説明する。上述した第１実施形態や第２実施形態の光増幅器と同様な要素には同じ参照番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
【００８７】
図８は、その他の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。図８の光増幅器は、マルチコア光ファイバＡＮと、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮと、マルチコア光ファイバＣＮと、を含む。さらに図８の光増幅器は、波長分波器２１、２２、２３と、波長合波器３１、３２、３３と、光分波器４１、４２、４３と、励起光源５０と、光源駆動回路６０ｂと、光源駆動回路制御装置７０ｂと、を含む。
【００８８】
マルチコア光ファイバＡＮは、入力される光信号ＩＮ１０、ＩＮ２０、ＩＮ３０を伝播する。マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮは、エルビウムイオンが添加されたマルチコア光ファイバであり、励起光が供給されることで光信号を増幅する。さらに本実施形態においてもマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮは、短波長側増幅に長さが最適化されているものとする。マルチコア光ファイバＣＮは、出力される光信号ＯＵＴ１５、ＯＵＴ２５、ＯＵＴ３５を伝播する。波長分波器２１、２２、２３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢからのＷＤＭ信号光を短波長側と長波長側とに分波する。波長合波器３１、３２、３３は、ＷＤＭ信号光の短波長側と長波長側を合波する。光分波器４１、４２、４３は、波長合波器３１、３２、３３からの信号光の一部を分離する。言い換えると光分波器４１、４２、４３はそれぞれ、ＷＤＭ信号光の一部を分岐（ＷＤＭ信号光の各波長帯の信号を含みつつ、一部を分岐）する。励起光源５０は、励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光あるいは励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光の光源である。光源駆動回路６０ｂは、励起光源５０を駆動する。光源駆動回路制御装置７０ｂは、信号光の出力レベル情報に基づいて光源駆動回路６０を制御する。
【００８９】
図８の光増幅器では、マルチコア光ファイバＡＮのコアＡ０１、Ａ０２、Ａ０３は、図示しないファンアウトデバイスおよび光アイソレータを介して、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのコアＢ０１、Ｂ０２、Ｂ０３に接続されている。マルチコアエルビウムドープファイバＢＮのコアＢ０１、Ｂ０２、Ｂ０３の出力は、それぞれ波長分波器２１、２２、２３の入力に接続されている。波長分波器２１、２２、２３の出力のうち、マルチコアエルビウムドープファイバＢＮでの利得レベルが低い長波長帯の出力は、それぞれマルチコアエルビウムドープファイバＢＮのコアＢ０４、Ｂ０５、Ｂ０６に接続されている。
【００９０】
波長分波器２１、２２、２３の出力のうちマルチコアエルビウムドープファイバＢＮでの利得レベルが高い短波長帯の出力は、それぞれ波長合波器３１、３２、３３の入力に接続されている。さらにマルチコアエルビウムドープファイバＢＮのコアＢ０４、Ｂ０５、Ｂ０６の出力もまた、波長合波器３１、３２、３３の入力に接続されている。
【００９１】
波長合波器３１、３２、３３の出力は、光分波器４１、４２、４３の入力に接続されている。光分波器４１、４２、４３は、波長合波器３１、３２、３３からの信号光の一部を分離する。言い換えると光分波器４１、４２、４３はそれぞれ、ＷＤＭ信号光の一部を分岐（ＷＤＭ信号光の各波長帯の信号を含みつつ、一部を分岐）する。光分波器４１、４２、４３の出力は、図示しないファンインデバイスおよび光アイソレータを介してマルチコア光ファイバＣＮのコアＣ０１、Ｃ０２、Ｃ０３に接続されている。
【００９２】
光分波器４１、４２、４３の出力は、光源駆動回路制御装置７０ｂの入力に接続されている。光源駆動回路制御装置７０ｂの出力は、光源駆動回路６０ｂの入力へと接続されている。励起光源５０からの出力は、光合波器を介してクラッド一括励起の形態でマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのクラッドへと供給される。
【００９３】
このように構成された図８の光増幅器において、マルチコア光ファイバＡＮのコアＡ０１、Ａ０２、Ａ０３から出力される１．５５μｍ帯の光信号ＩＮ１０、ＩＮ２０およびＩＮ３０は、ファンアウトデバイス、光アイソレータを介して、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのコアＢ０１、Ｂ０２およびＢ０３に入力される。そして、光信号ＩＮ１０、ＩＮ２０およびＩＮ３０はマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのコアＢ０１、Ｂ０２およびＢ０３内にて励起光源５０からクラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１０、ＯＵＴ２０およびＯＵＴ３０として出力される。このとき、光信号ＯＵＴ１０、ＯＵＴ２０およびＯＵＴ３０は波長分波器２１、２２、２３にて利得レベルが高い短波長帯の光信号ＯＵＴ１１、ＯＵＴ２１およびＯＵＴ３１と利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３、ＯＵＴ２３およびＯＵＴ３３へと分波される。
【００９４】
そして、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３、ＯＵＴ２３およびＯＵＴ３３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのコアＢ０４、Ｂ０５およびＢ０６内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、増幅された光信号ＯＵＴ１４、ＯＵＴ２４およびＯＵＴ３４として出力される。
【００９５】
そして、光信号ＯＵＴ１１、ＯＵＴ２１およびＯＵＴ３１と光信号ＯＵＴ１４、ＯＵＴ２４およびＯＵＴ３４は波長合波器３１、３２、３３によってそれぞれ合波され、ＷＤＭ信号光ＯＵＴ１５、ＯＵＴ２５およびＯＵＴ３５としてマルチコア光ファイバＣＮのコアＣ０１、Ｃ０２、Ｃ０３へと伝播される。
【００９６】
このとき、光信号ＯＵＴ１５、ＯＵＴ２５およびＯＵＴ３５の一部は光分波器４１、４２および４３にて分波され、図示を省略している光電変換手段で電気信号に変換されて信号光の出力レベル情報として光源駆動回路制御装置７０ｂへと伝えられる。光源駆動回路制御装置７０ｂは信号光出力レベルの許容閾値を記憶しており、ＷＤＭ信号光ＯＵＴ１５、ＯＵＴ２５およびＯＵＴ３５の全帯域において、最低利得レベルであるチャネルの信号光出力レベルが許容閾値よりも高ければクラッド一括励起出力を弱め、許容閾値よりも低ければクラッド一括励起出力を強めるよう光源駆動回路６０へと指示を送る。
【００９７】
（実施形態の効果）
図８の光増幅器によれば、利得レベルが低い長波長帯の光信号ＯＵＴ１３、ＯＵＴ２３およびＯＵＴ３３は、マルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのコアＢ０４、Ｂ０５およびＢ０６内にて励起光源５０から再度クラッド一括励起方式により励起光パワーを供給されることで増幅され、励起エネルギーを追加供給されることで、高い利得を得ることが可能となる。
【００９８】
さらに利得レベルの低い長波長帯の光は実効的にファイバ長が延伸し、短波長側増幅に長さが最適化されたマルチコアエルビウムドープファイバを用いて長波長側増幅に長さを最適化することが可能となる。
【００９９】
これにより、第１実施形態などと同様に、ＷＤＭ信号光の利得レベルを帯域内で均一化することでアテニュエーション要求レベルを下げることが可能となる。その結果、増幅器の電力利用効率を向上することでの広帯域かつ低消費電力な光増幅が可能となる。
【０１００】
本実施形態においても、図８に示すようにマルチコアエルビウムドープ光ファイバＢＮのうち線分Ｐ−Ｐ’を境として、利得の高い波長帯を収容するコアはＢ０１、Ｂ０２、Ｂ０３とし、利得の低い波長帯を収容するコアはＢ０４、Ｂ０５、Ｂ０６とする、などと利得レベルごとに利用コアを明確に分けることもできる。言い換えると、本実施形態においても、実施形態の光増幅器は内部を伝播する信号光の利得レベルを判断基準として、クラッド内の複数のコアは利得の低い波長帯を収容する複数のコアが配置されている領域と、利得の高い波長帯を収容する複数のコアが配置されている領域とが、分かれているように構成することができる。
【０１０１】
〔実施形態の拡張やさらなる変形〕
上述した実施形態のマルチコア光ファイバは、非結合型マルチコアファイバ、あるいは結合型マルチコアファイバとすることができる。また上述した実施形態では、希土類元素が添加されたマルチコア光ファイバとして、マルチコアエルビウムドープ光ファイバで説明したが、添加される希土類元素はエルビウムに限られない。増幅対象の波長帯域に応じて、希土類元素の一例としての、プラセオジム（Ｐｒ）やツリウム（Ｔｍ）がドープされたマルチコア光ファイバを用いて、光ファイバ増幅器を構成することもできる。
【０１０２】
上述した図６の光増幅器が、励起光源５０で消費した消費電力および励起光源８０で消費した消費電力による合計の消費電力をモニターする消費電力モニターを備えるように構成すると共に、図５の光増幅器のように利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａを用いるような変形も考えられる。この際、励起光源５０で消費した消費電力および励起光源８０で消費した消費電力による合計の消費電力が小さくなるよう、可変波長分波器２１ａ、２２ａと可変波長合波器３１ａ、３２ａに対して、利得の高い波長帯と利得の低い波長帯の帯域の比を調整するよう指示を出す。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態やその変形例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。  上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）波長多重信号光を増幅する光増幅器であって、
クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、
前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、
前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する光増幅器。
（付記２）前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する波長合波手段をさらに含む、付記１に記載の光増幅器。
（付記３）前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向と同一方向に伝播させる、付記１又は付記２に記載の光増幅器。
（付記４）前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて得られた波長多重信号光の出力レベルに応じて、前記励起光源の励起出力を制御する、付記１乃至付記３のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記５）前記マルチコア光ファイバの前記第１コアおよび前記第２コアに対し個別に励起光を供給する個別励起光源をさらに含み、
前記個別励起光源の励起出力は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後の前記相対的に長波長帯の信号光の出力レベルと、波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光の出力レベルとに応じて、制御される、付記１乃至付記３のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記６）前記個別励起光源は、前記第１コアに対して励起光を供給する光源と、前記第２コアに対して励起光を供給する光源とが別々に設けられている、付記５に記載の光増幅器。
（付記７）前記個別励起光源は、前記第１コアおよび前記第２コアの数より少ない数の励起光源を含み、この励起光源は制御信号に応じて前記第１コアまたは前記第２コアに対して励起光を供給する、付記５に記載の光増幅器。
（付記８）前記個別励起光源に対して、励起光の供給先を決定する前記制御信号を出力する制御手段をさらに含む、付記７に記載の光増幅器。
（付記９）前記個別励起光源から前記第１コアまたは前記第２コアへの励起光は、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向に対して反対方向から供給される、付記５乃至付記８のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１０）前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する前記励起光源に励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いるときには前記個別励起光源に励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いる、あるいは前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する前記励起光源に励起光波長９８０ｎｍ帯の励起光を用いるときには前記個別励起光源に励起光波長１４８０ｎｍ帯の励起光を用いる、付記５乃至付記９のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１１）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、付記１乃至付記１０のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１２）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、付記５乃至付記１０のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１３）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、付記２記載の光増幅器。
（付記１４）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、付記５に記載の光増幅器。
（付記１５）前記マルチコア光ファイバは、増幅される波長多重信号光の短波長側の信号利得レベルに対して最適化されたファイバ長を有する、付記１乃至付記１４のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１６）前記マルチコア光ファイバでは、利得レベルの高い波長帯を収容するコアが配置される領域と利得レベルの低い波長帯を収容するコアが配置される領域とが分けられている、付記１乃至付記１５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１７）前記マルチコア光ファイバでは、前記励起光源から前記クラッドへ励起光を供給することによるクラッド励起について利得が低いコアに利得レベルの高い波長帯を収容し、高い利得が得られるコアに利得レベルの低い波長帯を収容する、付記１乃至付記１６のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１８）前記マルチコア光ファイバは、非結合型マルチコアファイバ、あるいは結合型マルチコアファイバである、付記１乃至付記１７のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１９）光ファイバと、前記光ファイバに接続された光増幅器であって、付記１乃至付記１８のいずれか一つに記載の光増幅器と、を含む伝送システム。
（付記２０）波長多重信号光を増幅する光増幅器の等化方法であって、
前記光増幅器は、クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する、光増幅器の等化方法。
（付記２１）前記光増幅器は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する波長合波手段をさらに含む、付記２０に記載の光増幅器の等化方法。
（付記２２）前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向と同一方向に伝播させる、付記２０又は付記２１に記載の光増幅器の等化方法。
（付記２３）前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて得られた波長多重信号光の出力レベルに応じて、前記励起光源の励起出力を制御する、付記２０乃至付記２２のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記２４）前記マルチコア光ファイバの前記第１コアおよび前記第２コアに対し個別に励起光を供給する個別励起光源をさらに含み、
前記個別励起光源の励起出力は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後の前記相対的に長波長帯の信号光の出力レベルと、波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光の出力レベルとに応じて、制御される、付記２０乃至付記２３のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記２５）前記個別励起光源は、前記第１コアに対して励起光を供給する光源と、前記第２コアに対して励起光を供給する光源とが別々に設けられている、付記２４に記載の光増幅器の等化方法。
（付記２６）前記個別励起光源は、前記第１コアおよび前記第２コアの数より少ない数の励起光源を含み、この励起光源は制御信号に応じて前記第１コアまたは前記第２コアに対して励起光を供給する、付記２４に記載の光増幅器の等化方法。
（付記２７）前記個別励起光源から前記第１コアまたは前記第２コアへの励起光は、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向に対して反対方向から供給される、付記２４乃至付記２６のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記２８）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、付記２０乃至付記２７のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記２９）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、付記２４乃至付記２７のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記３０）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する、付記２１に記載の光増幅器の等化方法。
（付記３１）前記波長分波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長分波手段であり、
前記波長合波手段は、利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比を変更することができる可変波長合波手段であり、
前記励起光源の消費電力および前記個別励起光源の消費電力をモニターして、前記可変波長分波手段および前記波長合波手段に対して利得の高い波長帯の帯域と利得の低い波長帯の帯域の比の変更を指示する消費電力モニター手段をさらに含む、付記２４に記載の光増幅器の等化方法。
（付記３２）前記マルチコア光ファイバは、増幅される波長多重信号光の短波長側の信号利得レベルに対して最適化されたファイバ長を有する、付記２０乃至付記３１のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記３３）前記マルチコア光ファイバでは、利得レベルの高い波長帯を収容するコアが配置される領域と利得レベルの低い波長帯を収容するコアが配置される領域とが分けられている、付記２０乃至付記３２のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
（付記３４）前記マルチコア光ファイバでは、前記励起光源から前記クラッドへ励起光を供給することによるクラッド励起について利得が低いコアに利得レベルの高い波長帯を収容し、高い利得が得られるコアに利得レベルの低い波長帯を収容する、付記２０乃至付記３３のいずれか一つに記載の光増幅器の等化方法。
【０１０４】
この出願は、２０１８年１２月２７日に出願された日本出願特願２０１８−２４３８９４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１０５】
２１、２２、２３    波長分波器
２１ａ、２２ａ    可変波長分波器
３１、３２、３３    波長合波器
３１ａ、３２ａ    可変波長合波器
４１、４２、４３    光分波器
５０    励起光源
６０、６０ａ、６０ｂ、６１    光源駆動回路
７０、７０ｂ、７１    光源駆動回路制御装置
８０    励起光源
８１、８２、８３、８４    コア個別励起光源
９０    可変光合分波器
１００    消費電力モニター
【図１】
2020137820.tif 000003
【図２】
2020137820.tif 000004
【図３】
2020137820.tif 000005
【図４】
2020137820.tif 000006
【図５】
2020137820.tif 000007
【図６】
2020137820.tif 000008
【図７】
2020137820.tif 000009
【図８】
2020137820.tif 000010
【図９】
2020137820.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年5月28日(2021.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重信号光を増幅する光増幅器であって、
クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、
前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、
前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する
光増幅器。
【請求項２】
前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する波長合波手段をさらに含む、
請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の伝播方向と同一方向に伝播させる、
請求項１又は請求項２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて得られた波長多重信号光の出力レベルに応じて、前記励起光源の励起出力を制御する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記マルチコア光ファイバの前記第１コアおよび前記第２コアに対し個別に励起光を供給する個別励起光源をさらに含み、
前記個別励起光源の励起出力は、前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後の前記相対的に長波長帯の信号光の出力レベルと、波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光の出力レベルとに応じて、制御される、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記個別励起光源は、前記第１コアに対して励起光を供給する光源と、前記第２コアに対して励起光を供給する光源とが別々に設けられている、
請求項５に記載の光増幅器。
【請求項７】
前記個別励起光源は、前記第１コアおよび前記第２コアの数より少ない数の励起光源を含み、この励起光源は制御信号に応じて前記第１コアまたは前記第２コアに対して励起光を供給する、
請求項５に記載の光増幅器。
【請求項８】
前記個別励起光源に対して、励起光の供給先を決定する前記制御信号を出力する制御手段をさらに含む、
請求項７に記載の光増幅器。
【請求項９】
光ファイバと、前記光ファイバに接続された光増幅器であって、
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光増幅器と、を含む伝送システム。
【請求項１０】
波長多重信号光を増幅する光増幅器の等化方法であって、
前記光増幅器は、クラッド、および前記クラッド内に配置された第１コアおよび第２コアを含み、希土類イオンがドープされたマルチコア光ファイバと、前記マルチコア光ファイバの前記クラッドへ励起光を供給する励起光源と、前記第１コアを伝播した前記波長多重信号光の波長帯を分離する波長分波手段と、を含み、
前記波長分波手段が分離した複数の波長帯のうち、相対的に長波長帯の信号光を前記第２コアを伝播させた後、前記波長分波手段が分離した前記複数の波長帯のうち、相対的に短波長帯の信号光と合波させて出力する、
光増幅器の等化方法。
【国際調査報告】
2020137820.tif 000012
2020137820.tif 000013
2020137820.tif 000014
2020137820.tif 000015