(57)【要約】  低コストかつ低消費電力な光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、及び伝送システムを提供する。光ファイバ増幅器は、励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバであって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバと、上記励起光を出力する光源と、上記光源からの上記励起光を上記光ファイバの上記クラッドに供給して、上記励起光を上記光信号に合成させる合成手段と、上記信号光を回収することなく上記励起光のうち上記光ファイバにて吸収されなかった励起光を回収する回収手段と、上記回収手段が回収した、上記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタするモニタ手段と、上記励起光の状態を制御する制御手段と、を含む。
2019172292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバであって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバと、前記励起光を出力する光源と、前記光源からの前記励起光を前記光ファイバの前記クラッドに供給して、前記励起光を前記光信号に合成させる合成手段と、前記光信号を回収することなく前記励起光のうち前記光ファイバにて吸収されなかった励起光を回収する回収手段と、前記回収手段が回収した、前記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタするモニタ手段と、前記励起光の状態を制御する制御手段と、を含む光ファイバ増幅器。
【請求項２】
前記励起光を前記光ファイバの前記クラッドに供給することで、前記光ファイバの各コア内の光信号を一括して増幅する、請求項１に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３】
前記光ファイバの応答時間よりも十分高い周波数で前記励起光を変調し、
前記残留励起光の変調周波数成分をモニタする、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４】
前記励起光の状態制御として、励起光の出力強度を制御する、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項５】
前記励起光の状態制御として、励起光の波長を制御する、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項６】
複数本の光ファイバを備え、
前記複数本の光ファイバ毎に合成手段を備え、
個々の合成手段毎に合成手段に対応する出力端を有する励起光分解手段を有し、
モニタ値に応じて１つ以上の光源からの出力を配分する、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項７】
励起光を出力する第２の光源と、第２の合成手段を有し、
信号光を回収することなく前記励起光のうち光増幅器にて吸収されなかった励起光を回収する第２の回収手段を備える、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項８】
光伝送路と、前記光伝送路に挿入された、請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器と、を含む伝送システム。
【請求項９】
励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバであって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバの前記クラッドに、光源からの励起光を供給して、前記励起光を前記光信号に合成させ、
前記光信号を回収することなく前記励起光のうち前記光ファイバにて吸収されなかった励起光を回収し、
回収した、前記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタし、
モニタの結果に応じて前記励起光の状態を制御する、光ファイバ増幅器の制御方法。
【請求項１０】
前記励起光を前記光ファイバの前記クラッドに供給することで、前記光ファイバの各コア内の光信号を一括して増幅する、請求項９に記載の光ファイバ増幅器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、及び伝送システムに関し、特に光ファイバ増幅器の消費電力の削減に関する。
【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。【０００３】
このような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る。【０００４】
特許文献１は、光ファイバ増幅器に関するものであり、ダブルクラッド構造で構成されるとともにエルビウムイオンを添加した複数のコアを有する増幅用マルチコアファイバを用いることが提案されている。特許文献２は、光増幅器の動作状態をモニタする光増幅器のモニタ方法に関するものであり、エルビウムドープファイバに吸収されずに透過してきた励起光をモニタすることで、光増幅器の動作状態をモニタすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１９７５３号公報
【特許文献２】特開平６−１６４０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的な光ファイバ増幅器は、希土類イオンが添加された光ファイバを含む。一般的な光ファイバ増幅器が用いられる光ファイバ通信システムは、通信の高速化および大容量化に重要な役割を担っている。そして、通信容量の増大に対応できるように、波長多重化の関連技術の開発が盛んに行われている。【０００７】
光ファイバ増幅器を長期にわたり効率よく運用するために、トラフィックの変動に合わせて、波長多重化によって「信号伝達に用いられる帯域」を変動する手法がとられる。このように、運用開始後のトラフィックの変動に合わせて、「信号伝達に用いられる帯域」は変動する。【０００８】
「信号伝達に用いられる帯域」が変動すると、変動に合わせて励起光出力も変動させる必要がある。広帯域の場合には高出力、狭帯域の場合には低出力で動作することとなる。そして、帯域が固定されると、出力を一定に保つ。例えば、自動電力制御、あるいは自動利得制御である。このように、励起光源は帯域の変化に従い、出力レベルを変化させ、帯域が変動しない場合には出力レベルを一定に保つ動作が求められる。【０００９】
本発明の目的は、低コストかつ低消費電力な光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、及び伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバ増幅器は、励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバであって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバと、上記励起光を出力する光源と、上記光源からの上記励起光を上記光ファイバの上記クラッドに供給して、上記励起光を上記光信号に合成させる合成手段と、上記信号光を回収することなく上記励起光のうち上記光ファイバにて吸収されなかった励起光を回収する回収手段と、上記回収手段が回収した、上記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタするモニタ手段と、上記励起光の状態を制御する制御手段と、を含む。【００１１】
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ファイバ増幅器と、を含む。【００１２】
本発明に係る光ファイバ増幅器の制御方法は、励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバであって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバの上記クラッドに、光源からの励起光を供給して、上記励起光を上記光信号に合成させ、
上記信号光を回収することなく上記励起光のうち上記光ファイバにて吸収されなかった励起光を回収し、
回収した、上記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタし、
モニタの結果に応じて上記励起光の状態を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、低コストかつ低消費電力な光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、及び伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】上位概念の実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図２】第１実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図３】第２実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図４】第３実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図５】第４実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図６】第５実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図７】第６実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図８】第７実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図９】第８実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【図１０】実施形態による電力利用効率向上の効果を示すグラフである。
【図１１】実施形態による信号光品質への影響を示すグラフである。
【図１２】実施形態による検出精度向上の効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。各実施形態において、「信号伝達に用いられる帯域」を、単に、帯域と記す場合がある。「信号伝達に用いられる帯域」は、スペクトラム、必要帯域、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）の信号使用率、あるいは、波長充填率とも称することができる。
【００１６】
具体的な実施形態について説明する前に、上位概念の実施形態による光ファイバ増幅器を説明する。図１は、上位概念の実施形態による光ファイバ増幅器を説明するための構成図である。
【００１７】
図１の光ファイバ増幅器は、励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバ１０１であって、クラッド内に複数本のコアを有する光ファイバ１０１と、上記励起光を出力する光源１０６と、を含む。さらに図１の光ファイバ増幅器は、上記光源１０６からの上記励起光を上記光ファイバの上記クラッドに供給して、上記励起光を上記光信号に合成させる合成手段１０２と、上記信号光を回収することなく上記励起光のうち上記光ファイバ１０１にて吸収されなかった励起光を回収する回収手段１０３と、を含む。さらに図１の光ファイバ増幅器は、上記回収手段１０３が回収した、上記光ファイバを通過した後の残留励起光をモニタするモニタ手段１０４と、上記励起光の状態を制御する制御手段１０５と、を含む。
【００１８】
図１の光ファイバ増幅器では、励起光が供給されて光信号を増幅する光ファイバ１０１は、クラッド内に複数本のコアを有している。合成手段１０２は、上記光源１０６からの上記励起光を上記光ファイバの上記クラッドに供給して、上記励起光を上記光信号に合成する。これにより、クラッド内の複数本のコア内を通過する光信号に一括して励起光を合成させる。本実施形態によれば、低コストかつ低消費電力な光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、及び伝送システムを提供することができる。以下、より具体的な実施形態について説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
次に、本発明の第１実施形態による光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、伝送システムについて、説明する。図２は、第１実施形態による光ファイバ増幅器の構成図である。
【００２０】
図２の光ファイバ増幅器は、光伝送路の一例としての光ファイバ９１ａと光ファイバ９２ａとの間に挿入され、１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光合波器４１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光分岐部４２と、を含む。さらに図２の光ファイバ増幅器は、励起光源３１と、光源駆動回路７１と、光源駆動回路制御装置６１と、励起光強度モニタ５１と、を含む。さらに図２の光ファイバ増幅器は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する光アイソレータ１１と、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する光アイソレータ１２と、を含む。
【００２１】
マルチコア光ファイバ２１は、１本の光ファイバ内に複数本のコアと複数本のコアの周囲のクラッドとを含み、希土類イオンが添加された光ファイバである。ここでは、マルチコア光ファイバ２１にエルビウムイオンが添加された場合を例にして説明する。なお、ここでは、図２に示す位置Ａから位置Ｂまでの範囲に、エルビウムイオンが添加されているものとして説明する。
【００２２】
励起光源３１は励起光を出力し、光合波器４１は励起光をマルチコア光ファイバ２１に合波する。光分岐部４２は残留励起光の一部を分岐し、励起光強度モニタ５１は分岐した励起光をモニタする。光源駆動回路制御装置６１は光源駆動回路７１を制御し、光源駆動回路７１は励起光源３１を駆動する。
【００２３】
光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮ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２１を通過する際に、光合波器４１から供給される励起光により光増幅される。本実施形態では、光合波器４１は、Ｎ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。以降、本方式を「クラッド一括励起方式」と呼ぶ。
【００２４】
光分岐部４２は、励起光源３１が出力する励起光のうち、マルチコア光ファイバ２１にて吸収されず、信号光増幅に使われなかった残留励起光をマルチコア光ファイバ２１から分波させる。光分岐部４２は、分波器として、例えば、信号光を透過し励起光を反射するダイクロイックミラーを備えていればよい。ただし、励起光出力をマルチコア光ファイバ２１から分波するための分波器は、ダイクロイックミラー以外の手段であってもよい。
【００２５】
励起光強度モニタ５１は、励起光の波長をモニタ可能であり、例えば、励起光の波長帯周辺において光電変換効率の良いフォトダイオードを備える。ただし、残留励起光強度をモニタするためのセンサは、フォトダイオード以外のセンサであってもよい。そして、励起光強度モニタ５１は、光源駆動回路制御装置６１にモニタ結果として励起光出力強度を通知する。
【００２６】
励起光源３１は、例えば、半導体レーザダイオードによって実現される。光源駆動回路制御装置６１、および光源駆動回路７１は、それぞれ専用のプロセッサによって実現される。
【００２７】
（動作の説明）
次に、第１の実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。入力光Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮは、光アイソレータ１１を介してマルチコア光ファイバ２１を通過する際に光合波器４１から供給される励起光により光増幅され、光アイソレータ１２を介して出力光Ｌｏｕｔとして出力される。マルチコア光ファイバ２１にて光増幅に用いられなかった励起光は、光分岐部４２から残留励起光として回収され、励起光強度モニタ５１にてモニタされる。さらに、モニタ値を基に光源駆動回路制御装置６１は、光源駆動回路７１を制御する。本実施形態によれば、信号光の損失を抑えた上で励起光の状態を制御することが可能である。
【００２８】
本実施形態では、クラッド一括励起方式によりマルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する励起光を回収するので、モニタ値として十分な強度の励起光を回収することが可能となる。
【００２９】
コア内を伝播する励起光を回収する手法では、回収可能な励起光強度が弱く、制御手段に対するフィードバックを与えられないことが想定される。さらに、コア内を伝播する励起光を回収する手法では、励起光の波長によってはコア内を伝播する励起光を回収する場合に信号光の一部を同時に回収してしまうことがある。このような信号光の回収が発生すると、光ファイバ増幅器が出力する信号光に品質劣化が生ずる。
【００３０】
これに対し本実施形態では、クラッド一括励起方式によりマルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する励起光を回収するので、光ファイバ増幅器が出力する信号光の品質劣化を招かないようにすることができる。
【００３１】
本実施形態による電力利用効率向上の効果を図１０に示す。このように、高い電力利用効率の光ファイバ増幅器を実現することができる。
【００３２】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態による光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、伝送システムについて、説明する。図３は、第２実施形態による光ファイバ増幅器の構成図である。第２実施形態と同様な構成に対しては、同じ参照番号を付すことによりその詳細な説明を省略することとする。
【００３３】
図３の光ファイバ増幅器は、１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光合波器４１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光分岐部４２と、を含む。さらに図３の光ファイバ増幅器は、励起光源３１と、光源駆動回路７１と、光源駆動回路制御装置６１と、励起光強度モニタ５１と、を含む。
【００３４】
さらに図３の光ファイバ増幅器は、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバを、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバへと束ねるファイババンドルファンアウト８１と、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバから、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバへと分岐するファイババンドルファンイン８２と、を含む。さらに図３の光ファイバ増幅器は、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）と、Ｎ本のシングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）と、を含む。
【００３５】
なお、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を伝播する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域は均一となるように充填され、不均一だとしても、コア間で１波長分の不均一であるとする。
【００３６】
さらに図３の光ファイバ増幅器は、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）に対応して、Ｎ個の光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）を含む。さらにＮ本のシングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）に対応して、Ｎ個の光アイソレータ１２（１２１〜１２Ｎ）を含む。Ｎ個の光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）及びＮ個の光アイソレータ１２（１２１〜１２Ｎ）は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００３７】
マルチコア光ファイバ２１は、１本の光ファイバ内に複数本のコアと複数本のコアの周囲のクラッドとを含み、希土類イオンが添加された光ファイバである。ここでは、マルチコア光ファイバ２１にエルビウムイオンが添加された場合を例にして説明する。なお、ここでは、図３に示す位置Ａから位置Ｂまでの範囲に、エルビウムイオンが添加されているものとして説明する。
【００３８】
励起光源３１は励起光を出力し、光合波器４１は励起光をマルチコア光ファイバ２１に合波する。光分岐部４２は残留励起光の一部を分岐し、励起光強度モニタ５１は分岐した励起光をモニタする。光源駆動回路制御装置６１は光源駆動回路７１を制御し、光源駆動回路７１は励起光源３１を駆動する。
【００３９】
シングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を通して入力された光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮは光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）を通過後、ファイババンドルファンアウト８１へと入射する。ファイババンドルファンアウト８１は、Ｎ個の光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）からの１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバを、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバへと束ねる。ファイババンドルファンアウト８１は、１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１へ、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮを１本の光ファイバ内のＮ本のコアへ出力する。
【００４０】
光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮ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２１を通過する際に、光合波器４１から供給される励起光により光増幅される。
【００４１】
ここで本実施形態では、光合波器４１は、Ｎ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。
【００４２】
光分岐部４２は、励起光源３１が出力する励起光のうち、マルチコア光ファイバ２１にて吸収されず、信号光増幅に使われなかった残留励起光をマルチコア光ファイバ２１から分波させる。光分岐部４２は、分波器として、例えば、信号光を透過し励起光を反射するダイクロイックミラーを備えていればよい。ただし、励起光出力をマルチコア光ファイバ２１から分波するための分波器は、ダイクロイックミラー以外の手段であってもよい。
【００４３】
励起光強度モニタ５１は、励起光の波長をモニタ可能であり、例えば、励起光の波長帯周辺において光電変換効率の良いフォトダイオードを備える。ただし、残留励起光強度をモニタするためのセンサは、フォトダイオード以外のセンサであってもよい。そして、励起光強度モニタ５１は、光源駆動回路制御装置６１にモニタ結果として励起光出力強度を通知する。
【００４４】
励起光源３１は、例えば、半導体レーザダイオードによって実現される。光源駆動回路制御装置６１、および光源駆動回路７１は、それぞれ専用のプロセッサによって実現される。
【００４５】
（動作の説明）
次に、第２実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。
【００４６】
１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１には、ファイババンドルファンアウト８１を通して、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮが入力される。光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの波長は、例えば１．５５μｍ帯である。光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００４７】
光合波器４１は、Ｎ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。
【００４８】
励起光が合成された光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮは、マルチコア光ファイバ２１における希土類イオン（本例ではエルビウムイオン）の添加範囲を通過することで、信号強度が増幅される。光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮには、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域および光源駆動回路制御装置６１によって算出された励起光出力強度の励起光が合成される。この結果、光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの信号強度は一定の信号強度に増幅される。
【００４９】
光分岐部４２は、マルチコア光ファイバ２１内を伝播する残留励起光を分岐する。そして、励起光強度モニタ５１が、励起光強度を光源駆動回路制御装置６１に通知する。光源駆動回路制御装置６１は、信号光Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域と残留励起光強度の関係を記憶している。あるいは、光源駆動回路制御装置６１は、上位のネットワーク層から現在の信号光Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域を通知される。そして、光源駆動回路制御装置６１は、励起光強度モニタ５１から通知された信号強度によって、残留励起光強度が信号光の帯域に対して所定の一定値になっていることを、確認する。残留励起光強度が所定の一定値になっていなければ、光源駆動回路制御装置６１は一定値になるよう光源駆動回路７１を制御し、励起光源３１から出力される励起光強度を調整する。
【００５０】
例えば、帯域がＮ波長多重であり、残留励起光強度をＰで一定にすべきであるとする。励起光強度モニタ５１から通知された実際の残留励起光強度がＰより小さければ、波長多重数Ｎの信号光を十分に励起できていないということなので、光源駆動回路制御装置６１は励起光源３１からの励起光出力を大きくするように光源駆動回路７１を制御する。また、励起光強度モニタ５１から通知された実際の残留励起光強度がＰより大きければ、波長多重数Ｎの信号光を過剰に励起しているということなので、光源駆動回路制御装置６１は励起光源３１からの励起光出力を小さくするように光源駆動回路７１を制御する。
【００５１】
光分岐部４２を通過した、増幅後の信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮは、ファイババンドルファンイン８２によって、Ｎ本のシングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）へと分割され、それぞれ伝播する。Ｎ個の光アイソレータ１２（１２１〜１２Ｎ）は、光信号の伝搬方向を一定方向に制限する。
【００５２】
本実施形態によれば、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの一部を直接使用することなく、残留励起光から信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの帯域をモニタすることが可能である。従って、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの出力光強度が下がるといった課題や、このような低下した信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの出力強度を補うべく光増幅器の消費電力が増大するという課題を回避することが可能となる。
【００５３】
分波比が１０：１の信号光分波器を用いた場合、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの損失は９．０９％程度であり、信号光利得と励起光出力、および励起光源３１における消費電力が比例の関係にあると仮定すると、電力利用効率は１０．０１％程度向上する。このように、高い電力利用効率の光ファイバ増幅器を実現することができる。
【００５４】
本実施形態では、クラッド一括励起方式によりマルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する励起光を回収するので、モニタ値として十分な強度の励起光を回収することが可能となる。
【００５５】
コア内を伝播する励起光を回収する手法では、回収可能な励起光強度が弱く、制御手段に対するフィードバックを与えられないことが想定される。さらに、コア内を伝播する励起光を回収する手法では、励起光の波長によってはコア内を伝播する励起光を回収する場合に信号光の一部を同時に回収してしまうことがある。このような信号光の回収が発生すると、光ファイバ増幅器が出力する信号光に品質劣化が生ずる。
【００５６】
これに対し本実施形態では、クラッド一括励起方式によりマルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する励起光を回収するので、光ファイバ増幅器が出力する信号光の品質劣化を招かないようにすることができる。
【００５７】
光分岐部４２は残留励起光の一部を分岐する。励起光強度モニタ５１は、光分岐部４２が分岐した励起光をモニタする。光源駆動回路制御装置６１は、励起光強度モニタ５１のモニタ結果に応じて、光源駆動回路７１を制御する。光源駆動回路７１は、励起光源３１を駆動する。
【００５８】
励起光強度モニタ５１は、マルチコア光ファイバ２１内のクラッドを伝播する残留励起光を検出する。励起光強度モニタ５１にて検出される残留励起光は、マルチコア光ファイバ２１内のクラッドを伝播する残留励起光であり、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を伝播する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域がおおよそ均一となるように充填される場合には、各コア内の必要帯域を残留励起光強度から算出することが可能となる。
【００５９】
（効果の説明）
本実施形態では、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの一部を直接使用することなく、マルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する残留励起光から各信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの帯域をモニタすることが可能である。これにより、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの出力強度を低下させることなく、帯域のモニタが可能となる。また、マルチコア光ファイバ２１のコアの数が増大した場合にも、モニタ等の部品点数を増やすことなく帯域のモニタが可能となる。これにより、マルチコア光ファイバ２１のコアの数をＮとした場合、部品点数の削減によりモニタ部のコストは１／Ｎとなる。このように、光増幅器の低コスト化の効果が得られる。
【００６０】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態による光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、伝送システムについて、説明する。図４は、第３実施形態による光ファイバ増幅器の構成図である。第１実施形態や第２実施形態の光ファイバ増幅器と同様な要素に対しては同じ参照番号を付すこととして、その詳細な説明は省略することとする。
【００６１】
図４の光ファイバ増幅器は第１実施形態や第２実施形態と同様に、１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光合波器４１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光分岐部４２と、を含む。さらに図４の光ファイバ増幅器は、励起光源３１と、光源駆動回路７１と、光源駆動回路制御装置６１と、励起光強度モニタ５１と、を含む。
【００６２】
さらに図４の光ファイバ増幅器は第２実施形態と同様に、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバを、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバへと束ねるファイババンドルファンアウト８１と、Ｎ個の光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）と、を含む。
【００６３】
さらに図４の光ファイバ増幅器は第２実施形態と同様に、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバから、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバへと分岐するファイババンドルファンイン８２と、Ｎ個の光アイソレータ１２（１２１〜１２Ｎ）と、を含む。
【００６４】
図４の光ファイバ増幅器ではさらに、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）、および光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）を含む。コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）、および光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）は１本の光ファイバ中に１本のコアを持つＮ本のシングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）に対してそれぞれ備えられている。コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの出力は、光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）により各シングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）のコアに合成される。
【００６５】
図４の光ファイバ増幅器ではさらに、最適比記憶装置６２を含む。最適比記憶装置６２は、励起光強度モニタ５１からの残留光強度と（クラッド励起光出力／コア励起光出力の）最適比の関係を記憶している。本実施形態では、励起光強度モニタ５１の出力は最適比記憶装置６２の入力に接続され、最適比記憶装置６２の出力は光源駆動回路制御装置６１の入力へと接続されている。
【００６６】
本実施形態においても第１実施形態や第２実施形態と同様に、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１のＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。なお本実施形態では、光合波器４１が、励起光を信号光の伝播方向と同一になる前方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させている。
【００６７】
次に、特にコア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）、最適比記憶装置６２による動作について説明する。
【００６８】
コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、または１．４８μｍ帯であり、励起光源３１の波長帯と同じ場合、異なる場合に対してそれぞれ有効である。すなわち、励起光源３１の波長帯が０．９８μｍ帯であるのに対し、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、あるいは１．４８μｍ帯である。また、励起光源３１の波長帯が１．４８μｍ帯であるのに対し、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、あるいは１．４８μｍ帯である。ここで、コア個別励起用励起光源３２１〜３２Ｎの波長は同一である。
【００６９】
図４の図示では、励起光源３１は前方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成されているが、この場合、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）は後方励起の態様で光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮにそれぞれ合成される。しかし、励起光源３１が後方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成され、コア個別励起用励起光源３２１〜３２Ｎは前方励起の態様で光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮに合成されてもよい。
【００７０】
最適比記憶装置６２は、励起光強度モニタ５１からの残留光強度と（クラッド励起光出力／コア励起光出力の）最適比の関係を記憶している。具体的には、残留光強度値に対し、全励起光源の消費電力合計が最小となるように、クラッド励起光出力とコア励起光出力の割合を記憶している。最適比記憶装置６２は、励起光強度モニタ５１の出力に基づいて、光源駆動回路制御装置６１へとクラッド励起光出力値およびコア励起光出力値を通知する。
【００７１】
（動作の説明）
次に、第３実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。第３実施形態においても第１実施形態や第２実施形態と同様、光合波器４１は励起光源３１からの励起光を光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させる。また、光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）はコア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの励起光を光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮに合成させる。
【００７２】
励起光が合成された光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮは、マルチコア光ファイバ２１を通過することで、信号強度が増幅される。このとき、光分岐部４２は増幅後の光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮとともにマルチコア光ファイバ２１内を伝播する残留励起光を分岐する。そして、励起光強度モニタ５１が、最適比記憶装置６２に励起光強度を通知する。最適比記憶装置６２は、励起光強度モニタ５１から通知された信号強度によって、クラッド励起光出力／コア励起光出力の最適比を算出し、光源駆動回路制御装置６１へとクラッド励起光出力値およびコア励起光出力値を通知する。光源駆動回路制御装置６１は、通知された値に基づいて光源駆動回路７１を駆動する。ここで、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの励起光の出力強度は同一の出力値であるとする。
【００７３】
（効果の説明）
本実施形態によれば第１実施形態や第２実施形態と同様に、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの一部を直接使用することなく、マルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する残留励起光から各信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの帯域をモニタすることが可能である。これにより、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの出力強度を低下させることなく、帯域のモニタが可能となる。また、マルチコア光ファイバ２１のコアの数が増大した場合にも、モニタ等の部品点数を増やすことなく帯域のモニタが可能となる。
【００７４】
さらに本実施形態によれば、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を伝播する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域が均一な場合に、必要帯域に対して消費電力が最小となるようなクラッド励起光出力／コア励起光出力比を選択することが可能となる。これにより、増幅器モジュールの低消費電力動作が可能となる。
【００７５】
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態による光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法、伝送システムについて、説明する。図５は、第４実施形態による光ファイバ増幅器の構成図である。第１実施形態、第２実施形態や第３実施形態の光ファイバ増幅器と同様な要素に対しては同じ参照番号を付すこととして、その詳細な説明は省略することとする。
【００７６】
図５の光ファイバ増幅器は第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、１本の光ファイバ内に複数本のコアを含むマルチコア光ファイバ２１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光合波器４１と、マルチコア光ファイバ２１に対応した光分岐部４２と、を含む。さらに図５の光ファイバ増幅器は、励起光源３１と、光源駆動回路７１と、光源駆動回路制御装置６１と、励起光強度モニタ５１と、を含む。
【００７７】
さらに図５の光ファイバ増幅器は第２実施形態や第３実施形態と同様に、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバを、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバへと束ねるファイババンドルファンアウト８１と、Ｎ個の光アイソレータ１１（１１１〜１１Ｎ）と、を含む。
【００７８】
さらに図５の光ファイバ増幅器は第２実施形態や第３実施形態と同様に、１本のファイバ内にＮ本のコアを備えた１本のファイバから、１本のファイバ内に１本のコアを含むＮ本のファイバへと分岐するファイババンドルファンイン８２と、Ｎ個の光アイソレータ１２（１２１〜１２Ｎ）と、を含む。
【００７９】
さらに図５の光ファイバ増幅器では第３実施形態と同様に、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）、および光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）を含む。コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）、および光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）は１本の光ファイバ中に１本のコアを持つＮ本のシングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）に対してそれぞれ備えられている。コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの出力は、光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）により各シングルコアファイバ９２（９２１〜９２Ｎ）のコアに合成される。
【００８０】
さらに図５の光ファイバ増幅器では、コア伝播励起光分岐部４４、およびコア伝播励起光強度モニタ５１ａを備える。コア伝播励起光分岐部４４はコア伝播励起光強度モニタ５１ａに接続され、コア伝播励起光強度モニタ５１ａは光源駆動回路制御装置６１に接続されている。
【００８１】
本実施形態においても第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１のＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１は、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。
【００８２】
コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、または１．４８μｍ帯であり、励起光源３１の波長帯と同じ場合、異なる場合に対してそれぞれ有効である。すなわち、励起光源３１の波長帯が０．９８μｍ帯であるのに対し、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、あるいは１．４８μｍ帯である。また、励起光源３１の波長帯が１．４８μｍ帯であるのに対し、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力波長は０．９８μｍ帯、あるいは１．４８μｍ帯である。ここで、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の波長は同一である。
【００８３】
図５の図示では、励起光源３１は前方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成されているが、この場合、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）は後方励起の態様で光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮにそれぞれ合成される。しかし、励起光源３１が後方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成され、コア個別励起用励起光源３２１〜３２Ｎは前方励起の態様で光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮに合成されてもよい。
【００８４】
コア伝播励起光分岐部４４は、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）が出力する励起光のうち、マルチコア光ファイバ２１の各コアにて吸収されず、信号光増幅に使われなかった残留励起光をマルチコア光ファイバ２１から分波させる。コア伝播励起光分岐部４４の分波器として、例えば、信号光を透過し励起光を反射するダイクロイックミラーを備えていればよい。ただし、励起光出力をマルチコア光ファイバ２１から分波するための分波器は、ダイクロイックミラー以外の手段であってもよい。
【００８５】
コア伝播励起光強度モニタ５１ａは、励起光の波長をモニタ可能であり、励起光の波長帯周辺において光電変換効率の良いフォトダイオードを備える。ただし、残留励起光強度をモニタするためのセンサは、フォトダイオード以外のセンサであってもよい。コア伝播励起光強度モニタ５１ａは、光源駆動回路制御装置６１に励起光出力強度を通知する。
【００８６】
（動作の説明）
次に、第４実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。本実施形態においても第１実施形態や第２実施形態と同様に、光合波器４１は励起光源３１からの励起光を光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させる。また、本実施形態においても光合波器４３（４３１〜４３Ｎ）は第２実施形態と同様に、コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの励起光を光信号Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮに合成させる。
【００８７】
励起光が合成された光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮは、マルチコア光ファイバ２１を通過することで、信号強度が増幅される。このとき光分岐部４２は、増幅後の光信号Ｌｏｕｔとともにマルチコア光ファイバ２１内を伝播する残留励起光を分岐する。また、コア伝播励起光分岐部４４は、増幅前の光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮとともにマルチコア光ファイバ２１内を伝播する残留励起光を分岐する。そして、励起光強度モニタ５１、およびコア伝播励起光強度モニタ５１ａが、光源駆動回路制御装置６１に励起光強度を通知する。
【００８８】
光源駆動回路制御装置６１は、励起光強度モニタ５１、およびコア伝播励起光強度モニタ５１ａから通知された信号強度に基づいて、光源駆動回路７１を駆動する。光源駆動回路制御装置６１は、各コア内を伝播する信号光Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域と残留励起光強度の関係を記憶している。あるいは、光源駆動回路制御装置６１は、上位のネットワーク層から現在の信号光Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域を通知される。そして、光源駆動回路制御装置６１は、励起光強度モニタ５１、およびコア伝播励起光強度モニタ５１ａから通知された信号強度によって、残留励起光強度が信号光の帯域に対して所定の一定値になっていることを確認する。残留励起光強度が所定の一定値になっていなければ、光源駆動回路制御装置６１は一定値になるよう光源駆動回路７１を制御する。光源駆動回路７１の制御によって、励起光源３１、およびコア個別励起用励起光源３２１〜３２Ｎから出力される励起光強度を調整する。コア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）からの励起光の出力強度は同一の出力値であっても、異なる出力値であってもよい。
【００８９】
（効果の説明）
本実施形態によれば第１実施形態、第２実施形態や第３実施形態と同様に、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの一部を直接使用することなく、マルチコア光ファイバ２１のクラッド内を伝播する残留励起光から各信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの帯域をモニタすることが可能である。これにより、信号光Ｌｏｕｔ１〜ＬｏｕｔＮの出力強度を低下させることなく、帯域のモニタが可能となる。また、マルチコア光ファイバ２１のコアの数が増大した場合にも、モニタ等の部品点数を増やすことなく帯域のモニタが可能となる。
【００９０】
さらに本実施形態によれば、仮にＮ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を伝播する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域が不均一であっても、コア毎に励起光強度をモニタすることで対応する。これにより、各コアの必要帯域に対して消費電力が最小となるようコア個別励起用励起光源３２（３２１〜３２Ｎ）の出力をそれぞれ設定することが可能となる。これにより、Ｎ本のシングルコアファイバ９１（９１１〜９１Ｎ）を伝播する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮの帯域が不均一な場合にも、増幅器モジュールの低消費電力動作が可能となる。
【００９１】
〔第５実施形態〕
好ましい実施形態について説明したが、上述した実施形態では以下のような変形例とすることも考えられる。例えば、第２実施形態などでは、光合波器４１が、励起光を信号光の伝播方向と同一になる前方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させる場合を示した。光合波器が、励起光を信号光の伝播方向と逆になる後方励起の態様で光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させてもよい。図６は、第１実施形態の光ファイバ増幅器の変形例の要部を説明するブロック図である。図６の光ファイバ増幅器では、光分岐部４２ａが、光合波器４１ａよりも上流側に設けられる。光合波器４１ａは、励起光源３１から出力された励起光を上流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに合成させる。
【００９２】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、光合波器４１ａは、Ｎ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。具体的には、光合波器４１ａは、マルチコア光ファイバ２１の複数本のコアの周囲のクラッドに励起光を入力し、これによってＮ本のコア内を通過する光信号Ｌｉｎ１〜ＬｉｎＮに一括して励起光を合成させる。
【００９３】
光合波器４１ａは、励起光源３１から出力された励起光を上流側に伝搬させる。光分岐部４２ａは、光合波器４１ａが上流側に伝搬させた励起光をマルチコア光ファイバ２１から分波させる。光分岐部４２ａは、分波器として、例えば、信号光を透過し励起光を反射するダイクロイックミラーを備えていればよい。ただし、励起光出力をマルチコア光ファイバ２１から分波するための分波器は、ダイクロイックミラー以外の手段であってもよい。
【００９４】
励起光強度モニタ５１は、励起光の波長をモニタ可能であり、励起光強度モニタ５１は、光源駆動回路制御装置６１にモニタ結果として励起光出力強度を通知する。
【００９５】
その他の点に関しては、第１実施形態と同様である。
【００９６】
〔第６実施形態〕
さらに、実施形態の他の変形例について説明する。図７は、第６実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図であり、複数の励起光源３１をその一部、あるいは全部、を柔軟に使用することで、励起光源の故障等に対する冗長性向上、光増幅器の低コスト化、低電力化を図るものである。第１実施形態などで示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付し説明を省略する。
【００９７】
第６実施形態の光ファイバ増幅器は、第１実施形態の光ファイバ増幅器が備える構成要素に加え、入力数Ｎ出力数Ｍの光合波器４３を備える。ここで、Ｎは１以上、Ｍは２以上の整数であり、ＮとＭの値に相関はないものとする。なお、本実施形態においてはＮ＝３、Ｍ＝２の場合について説明する。また、第６実施形態においては励起光源３１からの出力をモニタする励起光出力モニタ５２を備える。さらに、第６実施形態においては光合分波器駆動制御装置６１ｂを備える。励起光強度モニタ５１は光合分波器駆動制御装置６１ｂに接続され、光合分波器駆動制御装置６１ｂは光合波器４３、および光源駆動回路制御装置６１ａに接続されている。また、光合波器４３のＭ（＝２）出力はそれぞれＭ（＝２）個の光合波器４１に接続されている。そして、光合波器４３のＮ（＝３）入力には、Ｎ（＝３）個の励起光の状態をモニタする励起光出力モニタ５２が接続されている。
【００９８】
第６実施形態の複数の励起光源３１は、いずれも同一の特性を有する励起光源である。
【００９９】
次に、光合波器４３、および光合分波器駆動制御装置６１ｂについて説明する。
【０１００】
光合波器４３のＮ個の入力ポートに入力された励起光源３１からの励起光は波長０．９８μｍ帯、または１．４８μｍ帯を維持したまま、Ｍ個の出力ポートへと出力される。このとき、Ｎ個の入力ポートに入力される励起光の光強度の和はＭ個の出力ポートから出力される励起光の光強度の和と一致する。すなわち、Ｎ個の入力ポートに入力される全励起光の強度は、光合波器４３にて損失を受けることなくＭ個の出力ポートへと出力される。光合波器４３は、Ｎ個の入力ポートに入力されるそれぞれ任意の励起光強度をＭ個の出力ポートからそれぞれ任意の励起光強度として出力することが可能である。
【０１０１】
例えば、Ｎ＝３，Ｍ＝２の場合において、入力側の第１ポート入力強度がＰ１、入力側の第２ポート入力強度がＰ２、入力側の第３ポート入力強度がＰ３で、合計光強度がＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３であり、出力側の第１ポート出力強度がＰであったとすると、出力側の第２ポート出力強度は（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）−Ｐである。
【０１０２】
光合分波器駆動制御装置６１ｂは、光合波器４３の各入力ポートに任意の強度で入力された励起光を出力側にて出力する際の出力光分配比を制御するものである。さらに、光合分波器駆動制御装置６１ｂは、各励起光強度モニタ５１からの出力に基づき、全光増幅器にて必要な励起光出力を光源駆動回路制御装置６１ａへ通知する。
【０１０３】
励起光出力モニタ５２は、接続されている各励起光源３１の出力値をモニタし、光源駆動回路制御装置６１ａへと伝える。本実施形態において、励起光出力モニタ５２のモニタ情報に基づき、光源駆動回路制御装置６１ａは励起光源３１が正常に動作しているか判断を行う。励起光源３１が正常に動作していないと判断した場合には、正常に動作している光源のみを駆動するよう光源駆動回路７１を制御する。例えば、Ｎ個の励起光源が出力値Ｐで駆動していた場合に、１つの励起光源が正常動作していないと判断した場合には、正常動作していない励起光源の駆動を停止し、正常動作をしている残り（Ｎ−１）個の励起光源を出力値（Ｐ×Ｎ）／（Ｎ−１）で駆動させるというものである。
【０１０４】
また、励起光出力モニタ５２のモニタ情報に基づき、光源駆動回路制御装置６１ａは励起光源３１が正常に動作しているか判断を行う。励起光源３１が正常に動作していないと判断した場合には、正常に動作している光源のみを駆動するよう光源駆動回路７１を制御するという点は、後述の各実施形態においても適用可能である。
【０１０５】
次に、第６実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。光合波器４１は、光合波器４３の出力端から出力された励起光を、光信号Ｌｉｎに合成させる。励起光が合成された光信号Ｌｉｎが、マルチコア光ファイバ２１における希土類イオン（本例ではエルビウムイオン）の添加範囲を通過することで、光信号Ｌｉｎの信号強度は増幅される。光信号Ｌｉｎには、光信号Ｌｉｎの帯域および光合分波器駆動制御装置６１ｂによって算出された励起光出力強度の励起光が合成される。この結果、光信号Ｌｉｎの信号強度は一定の信号強度に増幅され、光信号Ｌｏｕｔとして光ファイバ９２ａを通して出力される。
【０１０６】
このとき、光分岐部４２は光信号Ｌｏｕｔとともに光ファイバ９２ａ内を伝播する残留励起光を分岐する。そして、励起光強度モニタ５１は光合分波器駆動制御装置６１ｂに励起光強度を通知する。
【０１０７】
光合分波器駆動制御装置６１ｂは、励起光強度モニタ５１及び励起光強度モニタ５１から通知される値を基に、各マルチコア光ファイバ２１内を通過する信号帯域を増幅する際に必要となる励起光強度を光源駆動回路制御装置６１ａへと通知する。通知を受けた光源駆動回路制御装置６１ａは、全ての励起光源３１が出力する励起光強度の和が複数の励起光強度モニタから通知された値と一致するように光源駆動回路７１を駆動する。各励起光源３１からの励起光出力強度は励起光出力モニタ５２によって監視され、光源駆動回路制御装置６１ａへと通知される。これにより、光源が正常に動作しているか、あるいは正常に動作していないか、光源駆動回路制御装置６１ａが判断し、正常に動作していない場合には正常に動作している光源のみを駆動するよう光源駆動回路７１を制御する。同時に、光合分波器駆動制御装置６１ｂは接続される励起光強度モニタ５１及び励起光強度モニタ５１から通知される値を基に、光合波器４３の出力側にて出力する際の出力光分配比を制御する。
【０１０８】
本実施形態では、光源駆動回路制御装置６１ａではなく、光合分波器駆動制御装置６１ｂが信号光Ｌｉｎの帯域と残留励起光強度の関係を記憶している、あるいは、光合分波器駆動制御装置６１ｂは、上位のネットワーク層から現在の信号光Ｌｉｎの帯域を通知される。そして、光合分波器駆動制御装置６１ｂは励起光強度モニタ５１から通知された残留励起光強度によって、残留励起光強度が帯域に応じた所定の一定値になっていることを確認する。残留励起光強度が所定の一定値になっていなければ、光合分波器駆動制御装置６１ｂは励起光源３１からの出力を調整するべく、光源駆動回路制御装置６１ａを通して光源駆動回路７１を制御する。
【０１０９】
例えば、図７の上部のマルチコア光ファイバ２１内では帯域がＮ波長多重であり、残留励起光強度をＰ１で一定にすべきであるとする。また、下部のマルチコア光ファイバ２１内では帯域がＭ波長多重であり、残留励起光強度をＰ２で一定にすべきであるとする。このとき、各励起光強度モニタ５１から通知された実際の残留励起光強度がＰ１＋Ｐ２より小さければ、波長多重数Ｎの信号光、および波長多重数Ｍの信号光を十分に励起できていないということなので、光源駆動回路制御装置６１ａは励起光源３１からの励起光出力を大きくするように光源駆動回路７１を制御する。また、励起光強度モニタ５１から通知された実際の残留励起光強度がＰ１＋Ｐ２より大きければ、波長多重数Ｎの信号光、および波長多重数Ｍの信号光を過剰に励起しているということなので、光源駆動回路制御装置６１ａは励起光源３１からの励起光出力を小さくするように光源駆動回路制御装置６１ａを介して光源駆動回路７１を制御する。同時に、光合分波器駆動制御装置６１ｂは光合波器４３の出力比を（上部）：（下部）＝Ｎ：Ｍとなるように制御する。ただし、出力比を（上部）：（下部）＝Ｎ：Ｍとなるように制御する場合は各光増幅器の信号増幅量が等しい場合であり、信号増幅量が等しくない場合には出力比を変更する。
【０１１０】
本実施形態によれば、複数の励起光源３１をその一部、あるいは全部、柔軟に使用することが可能であるため、励起光源３１の故障等に対して、冗長性を持たせることが可能となる。さらに、（励起光源数）＜（光増幅器数）の場合には、光源数の削減が可能となり、低コスト化、小型化等が可能となる。また、高温環境下においては励起光源の励起消費電力削減効果も期待できる。
【０１１１】
〔第７実施形態〕
さらに、実施形態の他の変形例について説明する。図８は、第７実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図であり、励起光波長周辺に存在する自然放出光雑音成分を除去することで残留光の高感度検出を可能とするものである。第１実施形態などの実施形態で示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付し説明を省略する。
【０１１２】
第７実施形態の光ファイバ増幅器は、第１実施形態の光ファイバ増幅器が備える構成要素に加え、ディザ信号印加部７２およびバンドパスフィルタ７３を備える。ディザ信号印加部７２は励起光源３１に接続されている。光分岐部４２の出力は励起光強度モニタ５１ｂの入力に接続され、励起光強度モニタ５１ｂの出力はバンドパスフィルタ７３の入力にそれぞれ接続されている。
【０１１３】
次に、ディザ信号印加部７２、およびバンドパスフィルタ７３について説明する。ディザ信号印加部７２は、励起光源３１に正弦波による変調を与える。これは高い周波数を用いるもので、マルチコア光ファイバ２１の応答時間よりも十分に早く、変調により信号光の劣化を引き起こさないものとする。バンドパスフィルタ７３は、ディザ信号印加部７２によって与えられた励起光源のディザ周波数のみを通過させるフィルタである。
【０１１４】
次に、第７実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。第７実施形態においても第１実施形態と同様、光合波器４１は光合分波器の出力端から出力された励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。
【０１１５】
しかし、第７実施形態においては、光信号Ｌｉｎに合成される励起光にはディザ周波数のトーンが乗せられている。トーンが乗った励起光は、マルチコア光ファイバ２１における希土類イオン（本例ではエルビウムイオン）の添加範囲を通過することで、光信号Ｌｉｎの信号強度は増幅される。このとき、ディザ信号印加部７２によって励起光源３１は変調される。しかし、与えられる変調周波数は、例えば１０ｋＨｚ程であり、マルチコア光ファイバ２１の応答時間よりも十分に早いため、マルチコア光ファイバ２１内を通過する信号光が変調されることはない。そのため、信号光の品質劣化が生ずることはない。この様子を図１１に示す。
【０１１６】
ここで、ディザ信号印加部７２からの変調信号が励起光源３１に与えられる様態は、励起光源３１の駆動電流を変調する直接変調方式であっても、励起光源３１から出力された励起光を励起光源とは別に設けられた変調器を用いて変調する外部変調方式であってもよい。
【０１１７】
そして、マルチコア光ファイバ２１を通過した残留励起光は、光分岐部４２によって信号光Ｌｏｕｔから分岐され、励起光強度モニタ５１ｂによって電気信号に変換される。バンドパスフィルタ７３は、光電変換後の電気信号のディザ周波数成分のみを通過させる。
【０１１８】
励起光強度モニタ５１ｂは、残留励起光のディザ周波数成分を自乗検波する、あるいは絶対値をとる等の手法を用いて残留励起光のディザ周波数成分のみをモニタする。
【０１１９】
本実施形態によれば、主信号が変調されることなく、励起光波長周辺に存在する自然放出光雑音成分を除去することが可能となり、励起光の信号光強度対雑音比が向上することで、残留光の高感度検出が可能となる。その結果、残留光強度から信号光の帯域を算出する際の精度が向上する。本実施形態による検出精度向上の効果を図１２に示す。
【０１２０】
〔第８実施形態〕
さらに、実施形態の他の変形例について説明する。図９は、第８実施形態の光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図であり、光ファイバの吸収帯へと励起光波長を制御することで、増幅器モジュールの低消費電力動作を可能とするものである。第１実施形態で示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付し説明を省略する。
【０１２１】
第８実施形態の光ファイバ増幅器は、第１実施形態の光ファイバ増幅器が備える構成要素に加え、ヒータ７４、およびファイバブラッグ回折格子７５を備える。また、第１実施形態の光源駆動回路制御装置６１は、ヒータ制御装置６１ｃに置き換えている。
【０１２２】
次に、ヒータ制御装置６１ｃ、ヒータ７４、およびファイバブラッグ回折格子７５について説明する。ヒータ制御装置６１ｃは、励起光強度モニタ５１からの残留励起光強度に関する電気信号を通知される。すると、ヒータ制御装置６１ｃは、ヒータ７４を駆動する。ヒータ７４は、ファイバブラッグ回折格子７５を加熱、あるいは冷却する装置である。ファイバブラッグ回折格子７５は、光ファイバのコアの屈折率に周期的な屈折率変化が形成されているファイバ型デバイスであり、ひずみ量や温度変化に比例して透過波長がシフトするため、光フィルタとしての機能を持っているデバイスである。ただし、ひずみ量や温度変化に比例して透過波長がシフトするデバイスは、ファイバブラッグ回折格子以外のデバイスであってもよい。また、ファイバブラッグ回折格子７５の透過波長を制御する装置は、図９のヒータ７４に限られるものではなく、ヒータ７４以外の装置であってもよい。
【０１２３】
次に、第８実施形態の光ファイバ増幅器の動作の例について説明する。第８実施形態においても第１実施形態と同様、光合波器４１は、光合分波器の出力端から出力された励起光を、光信号Ｌｉｎに合成させる。励起光が合成された光信号Ｌｉｎは、マルチコア光ファイバ２１を通過することで、光信号Ｌｉｎの信号強度は増幅される。そして、光信号Ｌｏｕｔとして出力される。
【０１２４】
このとき、光分岐部４２は光信号Ｌｏｕｔとともに光ファイバ９２ａ内を伝播する残留励起光を分岐する。そして、励起光強度モニタ５１がヒータ制御装置６１ｃに励起光強度を通知する。ヒータ制御装置６１ｃは、励起光強度モニタ５１から通知された信号強度によって、残留励起光強度が所定の強度（最小強度）になっていることを確認する。残留励起光強度が所定の強度になっていなければ、ヒータ制御装置６１ｃは所定値になるようヒータ７４を制御し、ファイバブラッグ回折格子の透過波長を制御する。
【０１２５】
本実施形態によれば、マルチコア光ファイバ２１の吸収帯が狭く、吸収帯へと正確に波長を制御する必要がある場合に、残留光強度が最小となるようファイバブラッグ回折格子７５を制御し、励起光波長を制御する。これにより、マルチコア光ファイバ２１での励起光吸収効率が向上し、増幅器モジュールの低消費電力動作が可能となる。
【０１２６】
〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態や実施形態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。例えば、上述した実施形態では、光合波器４１をエルビウムイオンの添加範囲内に設けて、光分岐部４２はエルビウムイオンの添加範囲外に設けた場合で説明したが、本発明はこれに限られるものではない。光合波器４１および光分岐部４２のいずれか一方あるいは両方が、マルチコア光ファイバ２１におけるエルビウムイオンの添加範囲外に設けられる構成であってもよい。また、上述した実施形態では主に、光合波器４１が、励起光を信号光の伝播方向と同一になる前方励起の態様で光信号Ｌｉｎに合成させる場合を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば第５実施形態として説明した図６に示すように、光合波器４１ａが、励起光を信号光の伝播方向と逆になる後方励起の態様で光信号Ｌｉｎに合成させてもよい。すなわち、光分岐部４２ａが、光合波器４１よりも上流側に設けられる。光合波器４１ａは、励起光源３１から出力された励起光を上流側に伝搬させるようにして、励起光を光信号Ｌｉｎに合成させる。また、上述した実施形態では、マルチコア光ファイバ２１内での信号光の伝播方向が同一方向である場合を示した。マルチコア光ファイバ２１内を伝播する信号光の向きは上り、下りの逆方向であってもよい。本発明は、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。
【０１２７】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１２８】
この出願は、２０１８年３月９日に出願された日本出願特願２０１８−４２７４３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】
【０１２９】
１１、１１１〜１１Ｎ、１２、１２１〜１２Ｎ    光アイソレータ
２１    マルチコア光ファイバ
３１    励起光源
３２１〜３２Ｎ    コア個別励起用励起光源
４１    光合波器
４２、４２ａ    光分岐部
４３１〜４３Ｎ    光合波器
４４    コア伝播励起光分岐部
５１    励起光強度モニタ
５１ａ    コア伝播励起光強度モニタ
５１ｂ    励起光強度モニタ
６１    光源駆動回路制御装置
６１ａ    光源駆動回路制御装置
６１ｂ    光合分波器駆動制御装置
６１ｃ    ヒータ制御装置
６２    最適比記憶装置
７１    光源駆動回路
８１    ファイババンドルファンアウト
８２    ファイババンドルファンイン
９１ａ、９２ａ    光ファイバ
９１１〜９１Ｎ    シングルコアファイバ
９２１〜９２Ｎ    シングルコアファイバ
【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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【国際調査報告】
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