(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光に関するチャネル情報を得る過程と、
該チャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する過程と、
該各測定波長域についてのみ、前記ＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する過程と、
該光パワーの測定値を用いて前記各測定波長域についての光パワー比を求め、ＷＤＭ信号光の波長間光パワー偏差を判断する過程と、
を含んでなることを特徴とする波長間光パワー偏差のモニタ方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモニタ方法であって、
前記測定波長域を設定する過程は、最短波長チャネル光を含んだ第１測定波長域と、最長波長チャネル光を含んだ第２測定波長域とを少なくとも設定することを特徴とする波長間光パワー偏差のモニタ方法。
【請求項３】
請求項１に記載のモニタ方法であって、
前記測定波長域を設定する過程は、雑音光を含む割合が最小となるように各測定波長域を設定することを特徴とする波長間光パワー偏差のモニタ方法。
【請求項４】
請求項１に記載のモニタ方法であって、
前記チャネル情報を得る過程は、ＷＤＭ信号光に伴なって伝達される監視信号光を基に、前記ＷＤＭ信号光の各チャネル光の波長位置および伝送速度を含んだ前記チャネル情報を得ることを特徴とする波長間光パワー偏差のモニタ方法。
【請求項５】
波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光の光パワーの波長特性を等化する光等化器において、
可変の光等化特性を有し、前記ＷＤＭ信号光が入力される可変光等化手段と、
前記ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、
該チャネル情報取得手段で得たチャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する波長域設定手段と、
前記波長域設定手段で設定された各測定波長域についてのみ、前記可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する光パワー測定手段と、
前記チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、前記ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各測定波長域についての光パワー比の目標値を求めると共に、前記光パワー測定手段の測定結果を用いて前記各測定波長域についての光パワー比の測定値を求め、該測定値が前記目標値に略等しくなるように、前記可変光等化手段の光等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする光等化器。
【請求項６】
請求項５に記載の光等化器であって、
前記光パワー測定手段は、前記可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入射されて回折光を発生する回折格子と、
該回折格子で回折された各チャネル光の到達位置に対応させて配置された複数の受光素子を有し、前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応する前記受光素子における光パワーの測定結果を選択して前記制御手段に伝える受光部と、を含むことを特徴とする光等化器。
【請求項７】
請求項６に記載の光等化器であって、
前記受光部が、ＷＤＭ信号光に含まれる最大チャネル数以下で、かつ、２個以上の受光素子を有することを特徴とする光等化器。
【請求項８】
請求項５に記載の光等化器であって、
前記光パワー測定手段は、前記可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入力され、前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に応じて、通過帯域の中心波長が時間変化する可変光フィルタと、
該可変光フィルタを通過したチャネル光のパワーを測定する受光部と、
該受光部における測定結果のうちで前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応するデータを選択して前記制御手段に伝える選択部と、を含むことを特徴とする光等化器。
【請求項９】
波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光を一括して増幅する光増幅手段を備えた光増幅器において、
可変の利得等化特性を有し、前記ＷＤＭ信号光が入力される可変利得等化手段と、
前記ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、
該チャネル情報取得手段で得たチャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する波長域設定手段と、
前記波長域設定手段で設定された各測定波長域についてのみ、前記可変利得等化手段を通過したＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する光パワー測定手段と、
前記チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、前記ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各測定波長域についての光パワー比の目標値を求めると共に、前記光パワー測定手段の測定結果を用いて前記各測定波長域についての光パワー比の測定値を求め、該測定値が前記目標値に略等しくなるように、前記可変利得等化手段の利得等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項１０】
請求項９に記載の光増幅器であって、
前記光パワー測定手段は、前記可変利得等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入射されて回折光を発生する回折格子と、
該回折格子で回折された各チャネル光の到達位置に対応させて配置された複数の受光素子を有し、前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応する前記受光素子における光パワーの測定結果を選択して前記制御手段に伝える受光部と、を含むことを特徴とする光増幅器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光増幅器であって、
前記受光部が、ＷＤＭ信号光に含まれる最大チャネル数以下で、かつ、２個以上の受光素子を有することを特徴とする光等化器。
【請求項１２】
請求項９に記載の光増幅器であって、
前記光パワー測定手段は、前記可変利得等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入力され、前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に応じて、通過帯域の中心波長が時間変化する可変光フィルタと、
該可変光フィルタを通過したチャネル光の光パワーを測定する受光部と、
該受光部における測定結果のうちで前記波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応するデータを選択して前記制御手段に伝える選択部と、を含むことを特徴とする光増幅器。
【請求項１３】
波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光を少なくとも２つの増幅波長帯に分波する分波手段と、該分波手段で分波された各増幅波長帯の光信号をそれぞれ増幅する少なくとも２つの光増幅手段と、該各光増幅手段で増幅された各光信号を合波する合波手段とを備えた光増幅器において、
可変の利得等化特性を有し、前記分波手段の入力側前段に設けられる可変利得等化手段と、
前記ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、
前記各光増幅手段に入力される各増幅波長帯の光信号の一部を入力して、各光増幅手段へのトータル入力パワーをそれぞれ測定する入力パワー測定手段と、
前記チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、前記ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各光増幅手段についてのトータル入力パワー比の目標値を求めると共に、前記入力パワー測定手段の測定結果を用いて前記各光増幅手段についてのトータル入力パワー比の測定値を求め、該測定値が前記目標値に略等しくなるように、前記可変利得等化手段の利得等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする光増幅器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光増幅器において、
前記増幅波長帯は、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の波長帯を含むことを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の光通信において利用される波長多重（ＷＤＭ）信号光の光パワーの波長特性を簡易な手法で、かつ、精度良くモニタする波長間光パワー偏差のモニタ方法、並びに、そのモニタ方法を用いてＷＤＭ信号光の光パワーの波長特性の等化処理を制御するようにした光等化器および光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信において、複数の波長の光を１本の光ファイバで伝送することにより通信容量を増大する波長多重（ＷＤＭ）伝送方式の研究開発が活発化している。このＷＤＭ伝送方式は、既存の光ファイバを利用できるため、導入コストが低いこと、また、広い増幅帯域を有する光増幅器を用いることで伝送路はビットレートフリーとなり将来のアップグレードが容易であるなどの利点があり、将来のマルチメディア社会を実現する手段として期待されている。
【０００３】
一般に、光増幅器を用いたＷＤＭ光通信システムにおいては、所定の伝送特性を得るために、各増幅中継段において各チャネル間の光パワーの偏差（チルト）を数ｄＢ以下に抑えて伝送する必要がある。これは、伝送可能な光パワーの上限が光伝送路の非線形効果による波形劣化により制限され、下限が受信Ｓ／Ｎの劣化により制限されるためである。
【０００４】
しかし、光ファイバ伝送路では、非線形効果のひとつである誘導ラマン散乱（stimulated Raman scattering）やレイリー散乱によって、その損失に波長特性が生じることが知られている。特に、誘導ラマン散乱による損失波長特性は、光伝送路の長さ、チャネル数（信号光の波長数）、チャネル間隔（信号光の波長間隔）、光パワーレベル等といった様々な伝送条件に応じて、その大きさが異なって発生する。一般的に、ＷＤＭ光伝送システムにおけるチャネル数や使用波長は、システム利用者によって適宜に設定可能とされるため、それらの値が常時一定であるとは限らない。例えば光波ネットワーク等においては、光ＡＤＭ（Optical Add and Drop Multiplexer）装置に入力される信号光の数や波長位置がダイナミックに変化するため、大きさの異なる損失波長特性が光伝送路に発生してしまい、これによって、伝送特性への影響が深刻な問題になる。
【０００５】
また、各種の光通信システムを構成する光増幅器および分散補償器等についても、利得および損失に波長特性を有することが知られており、これらの利得および損失の波長特性によって、各チャネル間の光パワーに偏差が生じて伝送特性に大きな影響を及ぼすことが問題になる。
【０００６】
そこで、ＷＤＭ光通信システムで生じる各チャネル間の光パワーの偏差をモニタ（監視）して、この偏差を低減する対策を施すことが要求される。これに対して本発明者は、例えば、ＷＤＭ光通信システムに能動的な利得等化器を適用し、各チャネル間の光パワーの偏差のモニタ値が小さくなるように、前記利得等化器の特性を制御する技術を提案している（特願平１１−５４３７４号、特願平１１−１１５９７１号等参照）。
【０００７】
上記の先願発明にも適用されている、チャネル間の光パワーの偏差をモニタする従来のモニタ方法としては、例えば、光増幅器が発生する自然放出（ＡＳＥ）光を基にチャネル間の光パワーの偏差を算出する方法がある（特願平１１−０５４３７４号参照）。この方法では、信号光帯域の近傍における自然放出光パワーがモニタされるため、入力する信号数やチャネルの変動に依存することなくチャネル間の光パワーのばらつきをモニタできる。また、例えば、一般的な光スペクトルアナライザ等を用いて各チャネルの光パワーを直接測定し、チャネル間の光パワーの偏差を算出する方法も知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の波長間光パワー偏差のモニタ方法のうちの自然放出光を利用したモニタ方法については、信号光自体を直接モニタするのではなく自然放出光をモニタするという間接的な方法であるため、モニタ誤差が生じる虞があった。また、光スペクトルアナライザ等を用いて各信号光パワーを直接測定するモニタ方法については、例えば、信号光帯域に最も密に信号光が入力した場合においても、各信号光パワーを正確に測定できなければならないため、優れた波長分解能を有する高性能な光スペクトルアナライザ等を使用して信号光パワーの測定を行う必要がある。したがって、このモニタ方法を適用した装置にあっては、コストの上昇およびサイズの大型化を招いてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、高い波長分解能を必要とすることなく信号光パワーを直接測定して、チャネル間の光パワーの偏差を高精度に検出するモニタ方法、並びに、そのモニタ方法を適用して小型化および低価格化を図った光等化器および光増幅器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明による波長間光パワー偏差のモニタ方法は、波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光に関するチャネル情報を得る過程と、該チャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する過程と、該各測定波長域についてのみ、ＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する過程と、該光パワーの測定値を用いて各測定波長域についての光パワー比を求め、ＷＤＭ信号光の波長間光パワー偏差を判断する過程と、を含んでなる方法である。
【００１１】
かかるモニタ方法によれば、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネル光の波長位置や伝送速度等に関するチャネル情報に基づいて、光パワーの測定に適した少なくとも２つの測定波長域が設定され、該各測定波長域に限ってチャネル光パワーが測定されて、その測定結果を基に各測定波長域についての光パワー比から波長間光パワー偏差が判断されるようになる。これにより、比較的低い波長分解能でも信号光パワーを直接測定しながら高い精度でＷＤＭ信号光パワーの波長特性をモニタできる。
【００１２】
なお、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域については、各測定波長域が１つのチャネル光をそれぞれ有し、各々のチャネル光が相互に異なる場合と、各測定波長域が複数のチャネル光をそれぞれ有し、該複数のチャネル光のうちの少なくとも１つが相互に異なる場合とが可能であり、また、それら２つの場合を組み合わせた複数の測定波長域とすることも可能である。
【００１３】
上記のモニタ方法について、測定波長域を設定する過程は、入力チャネルのうちの最短波長チャネル光を含んだ第１測定波長域と、最長波長チャネル光を含んだ第２測定波長域とを少なくとも設定するようにしてもよい。また、雑音光を含む割合が最小となるように各測定波長域を設定するのが望ましい。このようにすることで、各チャネル光の光パワー偏差の測定精度を向上させることが可能になる。
【００１４】
さらに、チャネル情報を得る過程は、具体的には、ＷＤＭ信号光に伴なって伝達される監視信号光を基に、ＷＤＭ信号光の各チャネル光の波長位置および伝送速度を含んだチャネル情報を得るようにしてもよい。
【００１５】
本発明による光等化器は、波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光の光パワーの波長特性を等化する光等化器において、可変の光等化特性を有し、ＷＤＭ信号光が入力される可変光等化手段と、ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、該チャネル情報取得手段で得たチャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する波長域設定手段と、波長域設定手段で設定された各測定波長域についてのみ、可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する光パワー測定手段と、チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各測定波長域についての光パワー比の目標値を求めると共に、光パワー測定手段の測定結果を用いて各測定波長域についての光パワー比の測定値を求め、該測定値が目標値に略等しくなるように、可変光等化手段の光等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されるものでる。
【００１６】
また、本発明による光増幅器の一態様は、波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光を一括して増幅する光増幅手段を備えた光増幅器において、可変の利得等化特性を有し、ＷＤＭ信号光が入力される可変利得等化手段と、ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、該チャネル情報取得手段で得たチャネル情報に基づいて、少なくとも１つの異なるチャネル光を含んだ複数の測定波長域を設定する波長域設定手段と、波長域設定手段で設定された各測定波長域についてのみ、可変利得等化手段を通過したＷＤＭ信号光のチャネル光パワーを測定する光パワー測定手段と、チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各測定波長域についての光パワー比の目標値を求めると共に、光パワー測定手段の測定結果を用いて各測定波長域についての光パワー比の測定値を求め、該測定値が目標値に略等しくなるように、可変利得等化手段の利得等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されるものである。
【００１７】
かかる構成の光等化器または光増幅器では、前述した本発明によるモニタ方法がチャネル情報取得手段、波長域設定手段、光パワー測定手段および制御手段のそれぞれの動作によって実現され、そのモニタ結果に応じて可変光等化手段または可変利得等化手段の等化特性がフィードバック制御されるようになる。これにより、ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性の等化処理を確実に行うことのできる小型で安価な光等化器または光増幅器を提供することが可能になる。
【００１８】
さらに、上記光等化器または光増幅器の具体的な構成として、光パワー測定手段は、可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入射されて回折光を発生する回折格子と、該回折格子で回折された各チャネル光の到達位置に対応させて配置された複数の受光素子を有し、波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応する受光素子における光パワーの測定結果を選択して制御手段に伝える受光部と、を含むようにしてもよい。加えて、前記受光部は、ＷＤＭ信号光に含まれる最大チャネル数以下で、かつ、２個以上の受光素子を有することが可能である。
【００１９】
かかる構成の光パワー測定手段では、回折格子による光の回折を利用して、各チャネル光パワーが対応する受光素子ごとに測定され、各々の測定波長域に対応する受光素子の測定結果が選択的に制御手段に伝えられるようになる。
【００２０】
あるいは、光パワー測定手段の他の具体的な構成としては、可変光等化手段を通過したＷＤＭ信号光の一部が入力され、波長域設定手段で設定された各測定波長域に応じて、通過帯域の中心波長が時間変化する可変光フィルタと、該可変光フィルタを通過したチャネル光のパワーを測定する受光部と、該受光部における測定結果のうちで波長域設定手段で設定された各測定波長域に対応するデータを選択して制御手段に伝える選択部と、を含むようにしてもよい。
【００２１】
かかる構成の光パワー測定手段では、可変光フィルタの通過帯域の時間変化に応じて、各チャネル光のパワーが受光部で測定され、可変光フィルタの通過帯域が測定波長域に対応した時の受光素子の測定結果が選択的に制御手段に伝えられるようになる。
【００２２】
また、本発明による光増幅器の他の態様としては、波長の異なる複数のチャネル光が波長多重されたＷＤＭ信号光を少なくとも２つの増幅波長帯に分波する分波手段と、該分波手段で分波された各増幅波長帯の光信号をそれぞれ増幅する少なくとも２つの光増幅手段と、該各光増幅手段で増幅された各光信号を合波する合波手段とを備えた光増幅器において、可変の利得等化特性を有し、分波手段の入力側前段に設けられる可変利得等化手段と、ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を得るチャネル情報取得手段と、各光増幅手段に入力される各増幅波長帯の光信号の一部を入力して、各光増幅手段へのトータル入力パワーをそれぞれ測定する入力パワー測定手段と、チャネル情報取得手段で得たチャネル情報を基に、ＷＤＭ信号光の光パワー波長特性を平坦にする各光増幅手段についてのトータル入力パワー比の目標値を求めると共に、入力パワー測定手段の測定結果を用いて前記各光増幅手段についてのトータル入力パワー比の測定値を求め、該測定値が目標値に略等しくなるように、可変利得等化手段の利得等化特性を制御する制御手段と、を含んで構成されるものである。
【００２３】
かかる構成の光増幅器では、広い信号光帯域を有するＷＤＭ信号光が可変利得等化手段を介して分波手段に送られて複数の増幅波長帯に分波される。分波された各増幅波長帯の光信号は、対応する光増幅手段でそれぞれ増幅された後に合波手段によって合波される。このとき、各光増幅手段に入力される各々の光信号の一部が入力パワー測定手段にそれぞれ送られてトータル入力パワーがモニタされ、そのモニタ結果に応じて、入力段に設けた可変利得等化手段の利得等化特性が制御手段によりフィードバック制御されるようになる。この場合、各増幅波長帯は上述のモニタ方法の各測定波長域に相当し、チャネル情報取得手段、入力パワー測定手段および制御手段のそれぞれの動作によって本発明によるモニタ方法が実現される。これにより、増幅波長帯の異なる各光増幅手段への入力光のチルトを簡易なモニタ方法を用いて確実に補償することができるようになる。この構成のポイントは２つある。第１のポイントは、光増幅手段の入力側でチルトを補償するので、伝送光パワーが劣化しているチャネルの雑音指数を救済するため、光増幅器のチルト補償だけでなく雑音指数の波長特性を抑えて、光ＳＮＲにも有利に働くことである。第２のポイントは、通常の光増幅器には、入力パワーをモニタする機能が既に適用されており、入力光の一部を分岐して該分岐光パワーをフォトダイオードで受光する構成になっている。本モニタ方法はこれを利用するので、新たな光部品の挿入は必要ないという点である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による波長間光パワー偏差のモニタ方法が適用された第１実施形態としての光等化器について、その基本構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、本光等化器は、可変光等化手段としての可変光等化部１と、モニタ部２と、チャネル情報取得手段としての監視信号処理部３と、を備えて構成される。
【００２６】
可変光等化部１は、光伝送路Ｌを伝搬する主信号光（ＷＤＭ信号光）が入力され、該入力光パワーの波長に対する偏差（チルト）を可変の透過（または光フィルタ）特性に従って平坦化して出力する。この可変光等化部１としては、例えば、音響光学効果や磁気光学効果を利用した可変の通過波長特性を有する光フィルタ（特願平１１−５４３７４号参照）を利用してもよい。また、例えば、ラマン増幅を利用して光パワーの波長特性を補償する技術（特願平１１−１１５９７１号参照）を利用することも可能である。なお、本発明で用いる可変光等化部１は上記の構成に限定されるものではなく公知の光等化器を用いることができる。
【００２７】
モニタ部２は、可変光等化部１から出力されたＷＤＭ信号光の一部を分岐して、本発明のモニタ方法により光パワー偏差を測定し、その測定結果を基に可変光等化部１の特性を制御する。
【００２８】
監視信号処理部３は、ＷＤＭ信号光と共に伝送される監視信号光からチャネル情報を抽出してモニタ部２に伝える。このチャネル情報は、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの波長位置およびビットレート（伝送速度）に関する情報を示すものである。
【００２９】
ここで、本発明のモニタ方法を実現するモニタ部２の構成について詳しく説明する。
図２は、モニタ部２の具体的な構成例を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すモニタ部２は、例えば、光パワー測定手段としての光パワー測定部２０、波長域設定手段としての測定波長域設定部２１および制御手段としての演算処理部２２を有する。
【００３１】
光パワー測定部２０は、可変光等化部１からモニタ部２に入力されるＷＤＭ信号光の一部をモニタ入力光として、測定波長域設定部２１からの出力信号により指定された測定波長域についての光パワーを測定し、該測定結果を演算処理部２２に出力する。この光パワー測定部２０の具体的な構成としては、例えば、文献「K.Otsuka et at.,“A High-Performance Optical Spectrum Monitor with High-Speed Measuring Time for WDM Optical Networks,” ECOC'97, Vol.2, pp.147-150(1997)」のFigure.1に記載された光学系などを応用するのが好適である。ここでは、その概容について簡単に説明する。
【００３２】
図３は、上記文献の光学系を適用して構成した光パワー測定部２０の具体例を示す図である。
図３に示す光パワー測定部２０は、偏光補償板２０Ａ、第１レンズ２０Ｂ、回折格子２０Ｃ、第２レンズ２０Ｄ、平面ミラー２０ＥおよびＰＤアレイモジュール２０Ｆ（受光部）を備え、これらの各光部品がいわゆるツエルニ−ターナーマウンティング（Czerny-Turner mounting）方法に従って配置された構成である。具体的には、入力光ファイバの一端から出射されたモニタ入力光が、偏光補償板２０Ａおよび第１レンズ２０Ｂを介して回折格子２０Ｃに送られ回折されて、さらに、その回折光は第２レンズ２０Ｄを介して平面ミラー２０Ｅに送られ反射された後に、ＰＤアレイモジュール２０Ｆによって受光される。
【００３３】
ＰＤアレイモジュール２０Ｆは、例えば、モニタ入力光に含まれる複数のチャネル光の各波長にそれぞれ対応した複数の受光素子（ＰＤ）を有し、各ＰＤの受光面が１平面内の所定位置に配列されている。ここでは、主信号光が最大３２チャネルの光信号を含む場合を想定して、３２個のＰＤがＰＤアレイモジュール２０Ｆ内に設けられ、各ＰＤが波長に応じて回折された各チャネル光の到達位置にそれぞれ対応させて配置される例を示す。
【００３４】
図４は、各ＰＤの相対的な出力特性を波長に対応させて模式的に示した図である。
図４のように、３２個のＰＤ１〜ＰＤ３２は、チャネル１〜チャネル３２の各波長を中心とする一定の波長範囲の光信号に対して略等しい出力電流をそれぞれ発生する。なお、上記一定の波長範囲は、各ＰＤの配置および受光面の大きさに応じて決まるものであり、各ＰＤに固有の受光波長に対応するものではない。各ＰＤの受光波長としては、少なくとも対応するチャネル光の波長を含む範囲が必要があり、実用的には、３２チャネルの光信号のすべての波長範囲に亘る受光波長を有するようにして、各々のＰＤに同じものを用いることが可能である。
【００３５】
回折格子２０Ｃは、断面が鋸歯状をした複数の溝を表面に有する、例えばホログラフィックブレーズドタイプ（holographic blazed type）等の回折格子である。偏光補償板２０Ａは、２つの複屈折楔から構成され、モニタ入力光を２つの直交する直線偏光成分に分離する。この偏光補償板２０Ａを設けることで、回折格子２０Ｃの偏光依存性が排除される。このような光学系により、モニタ入力光に含まれる各チャネル光は、各々の波長に応じて回折されてＰＤアレイモジュール２０Ｆの所定の位置に到達し、波長に対応したＰＤで電流にそれぞれ変換される。各ＰＤの出力電流値は、測定波長域設定部２１からの制御信号により指定された波長域に対応するものだけが選択されて演算処理部２２に送られる。
【００３６】
測定波長域設定部２１は、監視信号処理部３からモニタ部２に入力されるチャネル情報を基に、光パワーを測定するのに最適な少なくとも２つの波長域を設定し、それらの測定波長域を指示する制御信号を光パワー測定部２０に伝える。なお、測定波長域の設定方法については後述する。
【００３７】
演算処理部２２は、測定波長域設定部２１からの制御信号に応じて設定された測定波長域についての光パワー比の目標値を求めると共に、光パワー測定部２０からの出力電流値を用いて各測定波長域についての実際の光パワーの比を演算する。そして、光パワー比の測定値が目標比に等しくなるように可変光等化器１の特性を調整する制御信号を生成して、該制御信号を可変光等化器１に出力する。
【００３８】
次に、上記のような構成の光等化器の動作を図５を用いて具体的に説明する。本光等化器では、まず、図５のフローチャートのステップ１０１（図中Ｓ１０１で示し、以下同様とする）において、監視信号光により伝達されるチャネル情報の抽出が監視信号処理部３で行われ、得られたチャネル情報がモニタ部２に伝えられる。ここでは、チャネル情報の具体的な一例として、伝送路Ｌを伝わるＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの番号が１，２，３，１６，１７，３２であり、各チャネル光のビットレートがそれぞれ１０Ｇｂ／ｓである場合を想定して、以下の説明を行うものとする。なお、チャネル１〜３２は、いわゆる１５５０ｎｍ帯に所定の波長間隔で配置されている。また、ビットレートに対応して各チャネルに必要な光パワーが定まるものとし、上記のように各チャネルのビットレートが同じである場合には、すべてのチャネルの光パワーを略等しく制御することが求められる。
【００３９】
チャネル情報の抽出が終了するとステップ１０２に進み、モニタ部２の測定波長域設定部２１において、チャネル情報を基に、光パワーを測定するのに適した測定波長域の設定が行われる。ここでは、例えば、２つの測定波長域Ａ，Ｂが設定されるものとする。測定波長域Ａとしては、短波長側のチャネル１，２，３を含んだ波長１５３５．８〜１５３７．４ｎｍが設定され、測定波長域Ｂとしては、長波長側のチャネル３２を含んだ波長１５６０．６ｎｍが設定される。そして、設定された測定波長域Ａ，Ｂを示す制御信号が測定波長域設定部２１から光パワー測定部２０および演算処理部２２に伝えられる。
【００４０】
測定波長域の設定を行うときに留意すべき点としては、第１に、使用されるチャネルのうちの最短波長チャネルを含んだ波長域（第１測定波長域）および最長波長チャネルを含んだ波長域（第２測定波長域）を優先的に設定することが挙げられる。これは、各チャネル間の光パワーのばらつきは波長範囲が広くなるほど大きくなる傾向があるので、光パワーをモニタする２つの波長域の波長間隔をより広くすることで測定の精度を向上させることが可能になるためである。具体的には、上記の一例において、１５５０ｎｍ帯の中間に位置するチャネル１６，１７を含んだ波長域（以下、波長域Ｃとする）を測定波長域Ａ，Ｂのいずれかに代えて設定することは測定精度を低下させる可能性がある。ただし、３つの測定波長域Ａ，Ｂ，Ｃを設定した場合には、２つの測定波長域Ａ，Ｂを設定した場合よりも測定精度は向上するものと考えられる。このように、本発明では、チャネル情報に応じて、最短波長チャネルおよび最長波長チャネルをそれぞれ含んだ少なくとも２つの測定波長域を設定することが必要である。
【００４１】
また、第２に、雑音光を極力含まない波長域を設定することが挙げられる。これは、例えば本光等化器が用いられるシステムに適用された光増幅器で発生する広い帯域を持った自然放出光（雑音光）等によって、信号光パワーの測定に誤差が生じることを防ぐためである。具体的には、上記の一例において、隣接する使用チャネル１，２，３の波長範囲に限って測定波長域Ａを設定することにより、使用されていないチャネル（例えばチャネル４，５等）まで波長域を広げた場合に比べて、雑音光の影響を低減させることが可能である。なお、測定波長域Ａについて、最短波長のチャネル１だけでなくチャネル２，３を含むようにしたのは、隣接する使用チャネルをより多く含む方が信号光パワーの測定精度をより高くできるためである。
【００４２】
なお、ステップ１０２において設定される２つの測定波長域が、予め設定した波長帯域よりも狭い帯域内にある場合、もしくは、設定可能な測定波長域が１つしか存在しない場合には、以下に示すステップ１０３以降の処理を行わずに可変光等化部１の制御を中断するようにしてもよい。これは、使用チャネル間の波長差が僅かであるので各チャネル間で生じる光パワーのばらつきが小さく、そのような光パワーのばらつきまでを等化する必要はないと判断できるためである。このようにすることで光等化器の制御を効率的に行うことが可能になる。
【００４３】
次に、ステップ１０３では、演算処理部２２において、各測定波長域Ａ，Ｂについての光パワー比の目標値が求められる。ここでは、前述したように各チャネルのビットレートが同じであり各チャネルの光パワーをすべて同じ値となるように制御すればよいため、光パワー比の目標値は、各測定波長域Ａ，Ｂに含まれるチャネル数に対応させて求めることができる。すなわち、測定波長域Ａに含まれるチャネル数は３であり、測定波長域Ｂに含まれるチャネル数は１であるため、目標値となる光パワー比は、Ａ：Ｂ＝３：１（Ａ／Ｂ＝３）となる。
【００４４】
目標値の演算が終了するか、または、目標値の演算と並行して、ステップ１０４では、各測定波長域Ａ，Ｂにそれぞれ対応するＰＤの出力電流値の読み取りが行われる。具体的には、測定波長域設定部２１からの制御信号を受けた光パワー測定部２０が、測定波長域Ａについてチャネル１〜チャネル３に対応するＰＤ１〜ＰＤ３の各出力電流値、測定波長Ｂについてチャネル３２に対応するＰＤ３２の出力電流値をそれぞれ演算処理部２２に出力する。ここでは、例えば、ＰＤ１の出力電流値が０．５ｍＡ、ＰＤ２の出力電流値が０．６ｍＡ、ＰＤ３の出力電流値が０．７ｍＡおよびＰＤ３２の出力電流値が１．０ｍＡとなったものとする。
【００４５】
そして、ステップ１０５では、光パワー測定部２０からのモニタ値を受けた演算処理部２２において、各測定波長域Ａ，Ｂについての光パワー比の測定値が求められる。この測定値の演算は、各測定波長域に対応する各々のＰＤの出力電流値を加算し、該加算値の比を求めることにより行われる。上記のような各ＰＤの出力電流値が得られた場合、測定波長域Ａについては各ＰＤ１〜ＰＤ３の出力電流の加算値が１．８ｍＡとなり、測定波長域ＢについてはＰＤ３２の出力電流値が１．０ｍＡであるため、測定値となる光パワー比は、Ａ：Ｂ＝１．８：１（Ａ／Ｂ＝１．８）となる。
【００４６】
測定値の演算が終了すると、ステップ１０６に進み、各測定波長域Ａ，Ｂの光パワー比の測定値がステップ１０３で求めた目標値と等しくなるように、可変光等化部１の特性を調整する制御信号が演算処理部２２で生成され光等化部１に送られる。これにより、光伝送路Ｌ等で発生する各チャネル間の光パワーの偏差が本光等化器によって確実に等化されるようになる。
【００４７】
このように第１実施形態によれば、チャネル情報に基づいて、光パワーの測定に適した少なくとも２つの測定波長域を設定し、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの光パワーの偏差をモニタするようにしたことで、比較的低い波長分解能により信号光パワーを直接測定しながら高い精度でチルトをモニタできるようになるため、簡略な構成で安価なモニタ部２を備えた光等化器を提供することが可能になる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態に係る光等化器のについて説明する。
第２実施形態では、上記第１実施形態の光等化器について、光パワー測定部２０の構成をより簡略なものとして小型化を図った場合を考える。具体的には、第１実施形態の場合に、光パワー測定部２０のＰＤアレイモジュール２０Ｆが３２チャネルの各信号光波長に対応して３２個のＰＤを備えるものとしたが、第２実施形態では、個々のＰＤが受光する波長間隔が各チャネルの波長間隔よりも荒くなるようにすることで、チャネル数よりも少ない数のＰＤをＰＤアレイモジュールが備えるようにしたものである。
【００４９】
図６は、第２実施形態で用いられるＰＤアレイモジュールについて、各ＰＤの相対的な出力特性を波長に対応させて模式的に示した図である。なお、このＰＤアレイモジュールを用いて構成される光パワー測定部の構成は、上述の図３に示した場合と同様である。
【００５０】
図６に示すように、第２実施形態で用いられるＰＤアレイモジュールには、例えば３２チャネルの信号光に対して１６個のＰＤ１〜ＰＤ１６が設けられる。ここでは、各ＰＤの受光面がモニタ入力光の回折方向に沿って連続し、回折された奇数チャネルの信号光が各ＰＤの受光面の中央部分に到達し、偶数チャネルの信号光が隣接するＰＤの境界部分に到達するように、各ＰＤ１〜ＰＤ１６が所定位置に配置されている。このような配置では、例えば、チャネル１，２の各信号光がＰＤ１で受光され、チャネル２，３，４の各信号光がＰＤ２で受光され、以降同様にして、チャネル３０，３１，３２の各信号光がＰＤ１６で受光されるようになる。
【００５１】
上記のようなＰＤアレイモジュールが適用された光等化器の動作を図７を用いて説明する。
図７のにおいて、本光等化器の基本的な動作を示すフローチャートは、上述の図５に示した場合と同様である。ただし、ＰＤアレイモジュールのＰＤ数の減少に伴なって、具体例における、ステップ１０３での目標値の演算方法、ステップ１０４での出力電流値の読み取りが行われるＰＤおよびステップ１０５での測定値の演算方法について、それぞれ差異が生じる。
【００５２】
すなわち、第１実施形態の場合と同様の具体例の設定において、ステップ１０３で目標値を求める場合、測定波長域Ａに含まれるチャネル数は３であるが、チャネル２についてはＰＤ１およびＰＤ２の両方で受光され、図６に示したように各ＰＤ１，ＰＤ２で略等しい出力が発生するため、各測定波長域Ａ，Ｂの光パワー比の目標値は、Ａ：Ｂ＝４：１（Ａ／Ｂ＝４）となる。
【００５３】
また、ステップ１０４では、各測定波長域Ａ，Ｂに対応させて、ＰＤ１，ＰＤ２およびＰＤ１６の各出力電流値の読み取りが行われる。ここでは、例えば、ＰＤ１の出力電流値が０．５ｍＡ、ＰＤ２の出力電流値が０．６ｍＡおよびＰＤ１６の出力電流値が１．０ｍＡとなったものとする。
【００５４】
さらに、ステップ１０５では、各測定波長域Ａ，Ｂについての光パワー比の測定値が求められ、ここでは、測定波長域ＡについてのＰＤ１，２の出力電流の加算値が１．８ｍＡとなり、測定波長域ＢについてのＰＤ１６の出力電流値が１．０ｍＡであるため、光パワー比の測定値は、Ａ：Ｂ＝１．８：１（Ａ／Ｂ＝１．８）となる。そして、この測定値が目標値（Ａ／Ｂ＝４）に等しくなるように、ステップ１０６で可変光等化部１が制御される。
【００５５】
このように第２実施形態によれば、光パワー測定部２０のＰＤアレイモジュールの構成として、ＷＤＭ信号光の最大チャネル数よりも少ない数のＰＤを設けるようにしても、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。したがって、モニタ部２の構成をより簡略なものにでき、光等化器の一層の小型化および低価格化を図ることが可能になる。
【００５６】
なお、上記の第２実施形態では、３２チャネルのＷＤＭ信号光に対して１６個のＰＤを設ける場合を説明したが、本発明はこれに限らず、上記の場合と同様の考え方に従ってさらにＰＤの数を減らす応用も可能である。チルトモニタに要求される精度等に依存するが、最終的には、短波長側および長波長側の２つのＰＤを設けるだけでも本発明の効果を得ることは可能である。
【００５７】
また、図６に示したように、各チャネルに対する各々のＰＤの相対出力が略等しくなるように１６個のＰＤを配置する場合を示したが、例えば、図８（Ａ）に示すように、奇数チャネルに対する各ＰＤの相対出力が０ｄＢとなり、偶数チャネルに対する各ＰＤの相対出力が−３ｄＢ等となるような配置とすることも可能である。この場合、上記と同様の具体例についての光パワー比の目標値は、次のようにして演算すればよい。偶数チャネルの相対出力が−３ｄＢということは、各ＰＤで受光される偶数チャネルの光パワーが奇数チャネルの光パワーの１／２倍になることを意味する。このため、測定波長域Ａについて、ＰＤ１ではチャネル１に対する出力値を１としてチャネル２に対する出力値が０．５となり、また、ＰＤ２ではチャネル２に対する出力値が０．５、チャネル３に対する出力値が１となる。一方、測定波長域Ｂについては、ＰＤ１６でチャネル１６に対する出力値が０．５となる。したがって、光パワー比の目標値は、Ａ：Ｂ＝（１＋０．５＋０．５＋１）：０．５＝３：０．５＝６：１になる。
【００５８】
さらに、光等化器の小型化と低コスト化を目指して、図８（Ａ）に示した場合よりもさらに少ないＰＤを用いてＰＤアレイモジュールを構成することも可能である。図８（Ｂ）はその一例を示すものである。
【００５９】
図８（Ｂ）では、広い波長域の受光感度を有したＰＤが適用され、複数の波長の信号光が１つのＰＤで受光されると共に、各ＰＤとも受光感度が最大になるポイントで信号光が受光される構成である。この場合、信号光の波長間隔（例えば０．８ｎｍ等）に対して、各ＰＤの受光感度が最大になる受光帯域（例えば１．６ｎｍ以上）が広いことが必要となる。上記のようなＰＤアレイモジュールとした場合には、例えば、使用チャネル番号が３，４，６，７，９であることを示すチャネル情報が得られると、チャネル３，４を受光する短波長側のＰＤ２およびチャネル９を受光する長波長側のＰＤ４が選択されて、各々の電流値が読み取られる。ここでは、例えばＰＤ２，ｐＤ４の各電流値が共に０．５ｍＡであったとすると、それぞれの電流値を信号数で割った値、すなわち、ＰＤ２については０．５ｍＡ／２、ＰＤ４については０．５ｍＡ／１が求められ、両方の値が等しくなるように可変光等化部が調整される。
【００６０】
加えて、各ＰＤが受光する信号光の範囲は、図８（Ｃ）に示すように、隣り合うＰＤで重複するように設定しても構わない。すなわち、各測定波長域は、少なくとも１つの異なるチャネル光をそれぞれ含んでいればよい。図８（Ｃ）の場合には、例えばＰＤ１とＰＤ２においてチャネル３，４，５が重なることになる。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態に係る光等化器について説明する。
図９は、第３実施形態に適用される光パワー測定部の構成を示すブロック図である。なお、光パワー測定部を除いた他の部分の光等化器の構成は、上述の図１および図２に示した第１実施形態の場合と同様である。
【００６２】
図９において、本光等化器に用いられる光パワー測定部２０’は、可変光フィルタとしてのチューナブル光フィルタ２０Ｇ、受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）２０Ｈおよび選択部としてのデータ記憶部２０Ｉを有する。
【００６３】
チューナブル光フィルタ２０Ｇは、図示しない外部からの信号により通過波長特性を変化させることのできる公知の光フィルタであって、可変光等化部１から出力されたＷＤＭ信号光の一部を分岐したモニタ入力光が入力される。このチューナブル光フィルタ２０Ｇの通過波長特性は、その通過中心波長が、測定波長域設定部２１で設定される各測定波長域を含んだ波長範囲で時間的に変化するように制御されている。ＰＤ２０Ｈは、チューナブル光フィルタ２０Ｇを通過した光信号を電流に変換して出力する受光素子であって、ここでは、ＷＤＭ信号光の波長帯域を含んだ広い受光波長を有する１つの受光素子が用いられるものとする。データ記憶部２０Ｉは、ＰＤ２０Ｈから出力される電流値を、その時のチューナブル光フィルタ２０Ｇの通過中心波長に対応させて記憶するものであって、ここでは、測定波長域設定部２１から出力される制御信号に従った各測定波長域に対応するデータだけを記憶すると共に、その記憶データを演算処理部２２に出力する。
【００６４】
上記のような光パワー測定部２０’を適用した光等化器の動作を図１０を用いて具体的に説明する。
図１０において、ステップ１０１〜ステップ１０３の処理は、第１実施形態の場合と同様の処理が行われるため説明を省略する。ステップ１０３で目標値の演算が終了すると、ステップ２０１に進む。
【００６５】
ステップ２０１では、光パワー測定部２０’において、ＰＤ２０Ｈの出力電流値が、チューナブル光フィルタ２０Ｇの通過波長特性に対応させてデータ記憶部２０Ｉに記憶される。このときデータ記憶部２０Ｉに記憶される電流値は、測定波長域設定部２１からの制御信号によって指示される各測定波長域Ａ，Ｂに含まれる各チャネル１，２，３，３２にそれぞれ対応したものだけが記憶され、他のチャネル４〜３１に対応する電流値は記憶されない。ここでは、例えば、チューナブル光フィルタ２０Ｇの通過中心波長が、チャネル１の波長に対応した時のＰＤ２０Ｈの出力電流値が０．５ｍＡ、チャネル２の波長に対応した時の電流値が０．６ｍＡ、チャネル３の波長に対応した時の電流値が０．７ｍＡ、チャネル３２の波長に対応した時の電流値が１．０ｍＡになるものとし、これらの電流値がデータ記憶部２０Ｉに記憶されると共に演算処理部２２に送られる。
【００６６】
そして、演算処理部２２では、第１実施形態の場合と同様にして、ステップ１０５で各測定波長域Ａ，Ｂについての光パワー比の測定値がＡ：Ｂ＝１．８：１と求められ、ステップ１０６で測定値が目標値と等しくなるように可変光等化部１の制御が行われる。
【００６７】
このように第３実施形態によれば、チューナブル光フィルタ２０Ｇ、ＰＤ２０Ｈおよびデータ記憶部２０Ｉを用いて光パワー測定部２０’を構成するようにしても、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、チューナブル光フィルタ２０Ｇの通過波長特性の半値幅はモニタする波長分解能に依存するが、適切な波長域を設定して光パワーの測定を行う本発明のモニタ方法では、比較的低い波長分解能でも光パワーを精度良くモニタでき、半値幅が狭い高度な光フィルタ特性を必要としないため、コスト面で有利になる。具体的には、例えば各チャネルの波長間隔が１ｎｍという狭い間隔であるシステムにおいてでも、本モニタ方法を用いることで、例えば５ｎｍ程度の広い半値幅の通過波長特性を有したチューナブル光フィルタ２０Ｇを適用できる。
【００６８】
なお、上述の第１〜３実施形態では、各チャネルのビットレートが同じであって、各チャネルの光パワーがすべて同じ値となるように制御すればよい場合を示したが、各チャネルのビットレートが異なる場合についても本発明を適用することが可能である。この場合、各チャネルの光パワーの目標出力レベルは、それぞれのビットレートに対応して定まるため、この目標出力レベルの差を考慮して光パワー比の目標値を演算するようにする。具体的には、例えば、１０Ｇｂ／ｓのチャネルの目標出力レベルが７ｄＢｍ／ｃｈであり、２．５Ｇｂ／ｓのチャネルの目標出力レベルが４ｄＢｍ／ｃｈである場合には、１０Ｇｂ／ｓのチャネル光パワーに対して２．５Ｇｂ／ｓのチャネル光パワーが１／２倍となるようにして演算を行う。
【００６９】
次に、本発明による波長間光パワー偏差のモニタ方法が適用された光増幅器について説明する。
図１１は、本発明の第４実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１１において、本光増幅器は、上述の第１〜３実施形態で示したいずれかの光等化器を公知の光増幅器に適用したものであって、例えば、実質的に２段構成とした光増幅部の段間に可変光減衰器（ＶＡＴ）を配置した公知の構成の光増幅器に対して、本発明によるモニタ方法を適用したモニタ部６０と、該モニタ部６０のモニタ結果を応じて制御される可変利得等化器（ＶＧＥＱ）６１と、を設けたものである。
【００７１】
２段構成の光増幅部は、例えばエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等が使用され、ここでは、前段の光増幅部が１つのＥＤＦＡ５１を有し、後段の光増幅部が直列に接続された２つのＥＤＦＡ５２，５２’を有するものとする。なお、後段の光増幅部を２段のＥＤＦＡ５２，５２’で構成したが、これは光増幅器の高出力化を実現するために後段の光増幅部をさらに２段構成としただけであって、実質的には１つのＥＤＦＡと考えても構わない。
【００７２】
各ＥＤＦＡ５１，５２，５２’それぞれは、各励起光源５１Ａ，５２Ａ，５２Ａ’からの励起光の供給を受けて励起状態とされたエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）内に、１５５０ｎｍ帯のＷＤＭ信号光を入射させ通過させることによって、各波長の信号光を一括して増幅する。なお、各ＥＤＦＡの励起光波長は、９８０μｍ帯または１４８０μｍ帯等とすることができる。
【００７３】
また、前段および後段の各光増幅部には、利得を一定に制御するＡＧＣ回路５１Ｂ，５２Ｂがそれぞれ設けられている。各ＡＧＣ回路５１Ｂ，５２Ｂは、該当する光増幅部への入力光及び出力光の各パワーをモニタし、その光増幅部における利得が所要の値となるように励起光パワーの自動制御を行う。
【００７４】
さらに、前段のＥＤＦＡ５１の出力側には、利得等化器（ＧＥＱ）５１Ｃが設けられる。この利得等化器５１Ｃは、ＥＤＦＡ５１の利得波長特性に対応した固定の利得等化特性を有していて、ＥＤＦＡ５１において発生する光パワーのチルトの補償を行う。また、後段側のＥＤＦＡ５２，５２’の間には、可変利得等化手段としての可変利得等化器（ＶＧＥＱ）６１が設けられる。この可変利得等化器６１は、モニタ部６０のモニタ結果に応じて、ＷＤＭ信号光のチルトを補償する可変の利得等化特性を有するものであって、上述の各第１〜３実施形態における光等化部１と同様の機能を備えたものである。なお、ここでは、可変利得等化器６１は、ＥＤＦＡ５２，５２’の各利得波長特性に対応させて設計された基本的な利得等化特性を有し、その利得等化特性が、本光増幅器に接続される光伝送路等の損失波長特性によって発生する線形的なチルトの変動に応じて、変化可能となるように設計されているものとする。
【００７５】
モニタ部６０は、ＥＤＦＡ５２’の出力光の一部を入力して、後述する監視信号処理部５４からのチャネル情報に従った測定波長域についての光パワーを測定してモニタ光の光パワー偏差を求め、その結果に応じて可変利得等化器６１の利得等化特性を調整する制御信号を発生する。このモニタ部６０は、上述の各第１〜３実施形態におけるモニタ部２と同様のものである。なお、モニタ部６０および可変利得等化器６１の配置は、上記の位置に限定されるものではなく、可変利得等化器６１の挿入損失等を考慮し、本光増幅器の雑音特性や出力光パワーなどに対する要求に応じて、適切な位置に設けることが可能である。
【００７６】
前段および後段の光増幅部の段間には、可変光減衰器（ＶＡＴ）５３が設けられる。可変光減衰器５３は、外部からの信号により光減衰量を変化させることのできる公知の光減衰器である。この可変光減衰器５３の光減衰量は、ＡＬＣ回路５３Ａから出力される信号によって制御される。ＡＬＣ回路５３Ａは、可変光減衰器５３の出力光の一部を分岐した光信号と、ＥＤＦＡ５２’の出力光の一部を分岐し光カプラ５３Ｂを介して送られてくる光信号とに基づいて、本光増幅器の１波長あたりの出力光パワーが一定のレベルとなるように可変光減衰器５３の光減衰量を制御する信号を発生する。なお、光カプラ５３Ｂで分岐された光信号は、ＡＧＣ回路５２Ｂにも送られると共に、出力モニタポートＯＵＴ’を介して外部にも出力される。
【００７７】
また、本光増幅器は、入力されるＷＤＭ信号光に含まれる監視信号の処理を行う監視信号処理部５４を有する。この監視信号処理部５４は、入力ポートＩＮと前段の光増幅部の間に挿入されたＷＤＭカプラ５４ＡによってＷＤＭ信号光から分波された監視信号光を入力し、該監視信号光を基にＷＤＭ信号光についてのチャネル情報等を得るものであって、上述の各第１〜３実施形態における監視信号処理３と同様の機能を備えるものである。ここでは、得られたチャネル情報がモニタ部６０およびＡＬＣ回路５３Ａに送られる。また、監視信号処理部５４に入力された監視信号光は、後段の光増幅部と出力ポートＯＵＴの間に挿入されたＷＤＭカプラ５４Ｂを介してＷＤＭ信号光に合波されて本光増幅器から出力される。
【００７８】
さらに、ここでは本光増幅器に接続される光伝送路等で生じる波長分散を補償するための分散補償ファイバ（ＤＣＦ）５５が、例えば可変光減衰器５３とＥＤＦＡ５２の間に接続されている。なお、この分散補償ファイバ５５は、分散補償の必要性に応じて設ければよい。
【００７９】
次に、上記のような構成を有する光増幅器の動作について説明する。
本光増幅器では、入力ポートＩＮに入力されたＷＤＭ信号光が、ＥＤＦＡ５１に送られると共に、その一部が分岐されＡＧＣ回路５１Ｂに送られる。また、入力光に含まれる監視信号光がＷＤＭカプラ５４Ａによって分波され監視信号処理部５４に伝えられる。
【００８０】
ＥＤＦＡ５１では、励起光源５１Ａからの励起光の供給を受けて各波長の信号光が一括して増幅される。そして、ＥＤＦＡ５１の出力光は、利得等化器５１Ｃ、可変光減衰器５３および分散補償ファイバ５５を介して後段側のＥＤＦＡ５２に送られると共に、その一部が分岐されてＡＧＣ回路５１Ｂに送られる。ＡＧＣ回路５１Ｂでは、ＥＤＦＡ５１への入力光パワーおよびＥＤＦＡ５１からの出力光パワーをモニタして、ＥＤＦＡ５１が利得一定で動作するように励起光源５１Ａの動作が制御される。
【００８１】
また、チャネル情報取得手段としての監視信号処理部５４では、ＷＤＭカプラ５４Ａで分波された監視信号光を基に、本光増幅器に入力されたＷＤＭ信号光についてのチャネル情報の識別が行われる。識別されたチャネル情報はモニタ部６０に送られると共に、ＷＤＭ信号光のチャネル数がＡＬＣ回路５３Ａに伝えられる。
【００８２】
ＥＤＦＡ５２に送られたＷＤＭ信号光は、ＡＧＣ回路５２Ａの制御下で一括増幅された後に、可変利得等化器６０において利得等化され、さらに、ＥＤＦＡ５２’に送られてＡＧＣ回路５２Ａ’の制御下で一括増幅される。このときの可変利得等化器６０の利得等化特性は、モニタ部６０から出力される制御信号に従って制御されており、この利得等化特性の制御動作は、上述の各実施形態における可変光等化部１の制御動作と同様のものである。すなわち、上述の図５などに示したモニタ方法と同様にして、各測定波長域についての光パワー比の目標値および測定値がモニタ部６０でそれぞれ求められ、その測定値が目標値に等しくなるように可変利得等化器６０の利得等化特性が制御される。
【００８３】
さらに、本光増幅器では、ＥＤＦＡ５２’の出力光の一部及び可変光減衰器５３の出力光の一部がそれぞれ分岐されてＡＬＣ回路５３Ａに送られ、可変光減衰器５３の光減衰量がＡＬＣ回路５３Ａによって制御される。これにより、１波長あたりの出力光パワーが一定に制御されたＷＤＭ信号光が出力ポートＯＵＴを介して外部に出力されるようになる。
【００８４】
このように第４実施形態によれば、本発明に係るモニタ方法を適用したモニタ部６０および可変利得等化器６１を光増幅器内に設けたことで、高い波長分解能を必要としない簡易な構成のモニタ部６０により信号光のパワーを直接測定しながら高い精度でチルトをモニタできるようになる。これにより、小型でかつ低価格のチルト補償機能付きの光増幅器を提供することができる。
【００８５】
なお、上記の第４実施形態では、可変利得等化器６１が後段の光増幅部および光伝送路等で発生するチルトに対応した利得等化特性を有するものとして説明したが、このような可変の利得等化特性を１つの光等化器で実現するのが困難な場合には、例えば図１２に示すように、利得等化特性が固定の利得等化器（ＧＥＱ）６１’と可変利得等化器（ＶＧＥＱ）６１”とを組み合わせるようにしてもよい。この場合、固定の利得等化器６１’の利得等化特性については、ＥＤＦＡ５２，５２’の複雑な利得波長特性に対応させて設計し、可変利得等化器６１”の利得波長特性については、光伝送路等で発生する線形的なチルトに対応させて設計することが可能である。
【００８６】
次に、本発明の第５実施形態に係る光増幅器について説明する。
図１３は、第５実施形態の光増幅器の構成を示すブロック図である。
図１３において、本光増幅器は、前述の図１２に示した第４実施形態の構成について、前段側のＥＤＦＡ５１で発生するチルトを補償する固定の利得等化器５１Ｃに代えて、可変利得等化器（ＶＧＥＱ）６３を設けると共に、該可変利得等化器６３の利得等化特性を制御する、本発明のモニタ方法を用いたモニタ部６２を設けたものである。
【００８７】
可変利得等化器６３は、ＥＤＦＡ５１の利得波長特性に対応させて設計された基本的な利得等化特性を有し、その利得等化特性が、本光増幅器に接続される光伝送路等の損失波長特性によって発生する線形的なチルトの変動に応じて、変化可能となるように設計されているものとする。
【００８８】
モニタ部６２は、可変利得等化器６３の出力光の一部を入力して、監視信号処理部５４からのチャネル情報に従った測定波長域についての光パワーを測定してモニタ光の光パワー偏差を求め、その結果に応じて可変利得等化器６３の利得等化特性を調整する制御信号を発生する。
【００８９】
かかる構成の光増幅器では、入力ポートＩＮに入力されたＷＤＭ信号光が、ＥＤＦＡ５１に送られて一括増幅された後に、可変利得等化器６３により利得等化される。このときの可変利得等化器６３の利得等化特性は、モニタ部６２から出力される制御信号に従って制御されている。モニタ部６２においては、前述した後段側のモニタ部６０の動作と同様に、監視信号処理部５４からのチャネル情報に応じて各測定波長域についての光パワー比の目標値および測定値がそれぞれ求められ、その測定値が目標値に等しくなるように可変利得等化器６３の利得等化特性が制御される。可変利得等化器６３を通過したＷＤＭ信号光は、可変光減衰器５３および分散補償ファイバ５５を介して後段の光増幅部に送られ、前述した第４実施形態の場合と同様の動作が行われる。
【００９０】
このように第５実施形態によれば、前段の光増幅部についても本発明のモニタ方法を適用したモニタ部６２および可変利得等化器６３を設けるようにしたことで、ＷＤＭ信号光の利得等化がより確実に行われる光増幅器を提供することが可能になる。
【００９１】
なお、上記の第５実施形態では、可変利得等化器６３が前段の光増幅部および光伝送路等で発生するチルトに対応した利得等化特性を有するものとして説明したが、このような可変の利得等化特性を１つの光等化器で実現するのが困難な場合には、図１４に示すように、ＥＤＦＡ５１の複雑な利得波長特性に対応させて設計した固定の利得等化特性を有する利得等化器（ＧＥＱ）６３’と、光伝送路等で発生する線形的なチルトに対応させて設計した可変の利得等化特性を有する利得等化器（ＶＧＥＱ）６３”とを組み合わせるようにしてもよい。なお、図１４には、後段側についても固定および可変の利得等化器を組み合わせた場合の一例が示してある。もちろん、前段側および後段側のいずれかのみを組み合わせによる利得等化器としても構わない。
【００９２】
次に、本発明の第６実施形態に係る光増幅器について説明する。
第６実施形態では、超広帯域な大容量増幅中継伝送を実現できる手段として有力視されている、光増幅帯域の異なる２種類以上の光増幅部が並列に接続された公知の光増幅器に対して、本発明のモニタ方法を適用して利得等化を行う場合を考える。
【００９３】
図１５は、第６実施形態の光増幅器の構成を示すブロック図である。
図１５において、本光増幅器は、例えば、入力されるＷＤＭ信号光を１５３０〜１５７０ｎｍ（以下、１５５０ｎｍ帯とする）および１５７０〜１６１０ｎｍ（以下、１５８０ｎｍ帯とする）の２つの増幅波長帯に分波する分波手段としての分波カプラ７０と、該分波カプラ７０で分波された１５５０ｎｍ帯の信号光を増幅する１５５０ｎｍ帯用光増幅部７１と、分波カプラ７０で分波された１５８０ｎｍ帯の信号光を増幅する１５８０ｎｍ帯用光増幅部７２と、各光増幅部７１，７２から出力される信号光を合波する合波手段としての合波カプラ７３と、を有する公知の構成に対して、各光増幅部７１，７２への入力光の一部がそれぞれ入力される入力モニタ部８０と、分波カプラ７０の入力側前段に挿入され、入力モニタ部８０からの制御信号に従って可変の利得等化特性が調整される可変利得等化手段としての可変光等化器８１と、を設けたものである。なお、ここでは、１５５０ｎｍ帯用光増幅部７１および１５８０ｎｍ帯用光増幅部７２が光増幅手段に相当し、入力モニタ部８０が入力パワー測定手段および制御手段として機能する。
【００９４】
１５５０ｎｍ帯用光増幅部７１としては、１５５０ｎｍ帯に増幅帯域を有するエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の一般的な光増幅器を用いることが可能である。また、１５８０ｎｍ帯用光増幅部７２としては、例えば、１５５０ｎｍ帯用ＥＤＦＡのエルビウムドープ光ファイバ長を長くするなどして、１５８０ｎｍ帯で光増幅作用が生じるようにした光増幅器などを用いることが可能である。
【００９５】
入力モニタ部８０は、１５５０ｎｍ帯用光増幅部７１への入力光の一部を分岐したモニタ光を受光して、１５５０ｎｍ帯ＷＤＭ信号光のトータル入力パワーをモニタすると共に、１５８０ｎｍ帯用光増幅部７２への入力光の一部を分岐したモニタ光を受光して、１５８０ｎｍ帯ＷＤＭ信号光のトータル入力パワーをモニタする機能を備える。なお、このトータル入力パワーのモニタ機能は、各光増幅部７１，７２に具備された入力モニタ機能（例えば、ＡＧＣのための入力モニタ機能など）を併用して、構成の簡略化を図ることが可能である。また、入力モニタ部８０は、各光増幅部７１，７２内に設けられた図示しない監視信号処理部などによって識別されたチャネル情報に応じて、各光増幅部７１，７２についてのトータル入力パワーの比の目標値を算出して、この目標値と実際に測定した測定値とが等しくなるように、可変利得等化器８１の利得等化特性を調整する制御信号を出力する。
【００９６】
可変利得等化器８１は、本光増幅器に接続される光伝送路等の損失波長特性に対応させて設計された可変の利得等化特性を有するものであって、上述の各第１〜３実施形態における光等化部１と同様の機能を備えたものである。
【００９７】
次に、上記のような構成の光増幅器の動作を図１６を用いて具体的に説明する。
本光増幅器では、まず、図１６のフローチャートのステップ３０１において、監視信号光により伝達されるチャネル情報の識別が行われ、該チャネル情報が入力モニタ部８０に伝えられる。ここでは、チャネル情報の具体的な一例として、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャネルの番号が１，２，３２，３５，６４であり、各チャネル光のビットレートがそれぞれ１０Ｇｂ／ｓである場合を想定して、以下の説明を行うものとする。なお、チャネル１〜３２は１５５０ｎｍ帯に所定の波長間隔で配置され、チャネル３３〜６４は１５８０ｎｍ帯に所定の波長間隔で配置されている。
【００９８】
ステップ３０２では、入力モニタ部８１において、チャネル情報を基に各光増幅部７１，７２についてのトータル入力パワー比の目標値が求められる。ここでは、１５５０ｎｍ帯に３つのチャネルが含まれ、１５８０ｎｍ帯には２つのチャネルが含まれるため、目標値となるトータル入力パワー比は、１５５０ｎｍ帯：１５８０ｎｍ帯＝３：２となる。
【００９９】
目標値の演算が終了するか、または、目標値の演算と並行して、ステップ３０３では、入力モニタ部８０において各光増幅部へのトータル入力パワーが実際に測定されて、各光増幅部７１，７２についてのトータル入力パワー比の測定値が求められる。ここでは、例えば、各光増幅部７１，７２へのトータル入力パワーに対応する受光電流値が共に３ｍＡであったとすると、トータル入力パワー比の測定値は、１５５０ｎｍ帯：１５８０ｎｍ帯＝１：１となる。
【０１００】
測定値の演算が終了すると、ステップ３０４に進み、各光増幅部７１，７２のトータル入力パワー比の測定値が目標値と等しくなるように、可変利得等化器８１の利得等化特性を調整する制御信号が入力モニタ部８０で生成され可変利得等化器８１に送られる。これにより、本光増幅器に接続される光伝送路等で発生するチルトが確実に等化され、各チャネルについて光パワーの揃ったＷＤＭ信号光が分波カプラ７０を介して各波長帯の光増幅部７１，７２に入力されるようになる。そして、各光増幅部７１，７２において増幅された各々の信号光は、合波カプラ７３で合波されて、本光増幅器の外部に出力される。
【０１０１】
このように第６実施形態によれば、光増幅帯域の異なる２種類の光増幅部を並列に接続した光増幅器に対して、各光増幅部のトータル入力パワーをモニタする入力モニタ部８０を設け、該入力モニタ部８０で求めた各光増幅部のトータル入力パワー比の測定値が目標値と等しくなるように、本光増幅器の入力端に設けた可変利得等化器８１の利得等化特性を制御するようにしたことで、各光増幅部に入力される信号光のチルトを簡易なモニタ方法を用いて確実に補償することができる。特に、広い波長帯域のＷＤＭ信号光を増幅する場合において、誘導ラマン散乱効果等により発生する光伝送路の損失波長特性を光増幅器の入力側で低減しておくことは、雑音指数の改善という観点からも有用である。
【０１０２】
なお、上記の第６実施形態では、各チャネルのビットレートが同じである場合を示したが、各チャネルのビットレートが異なる場合についても本発明を適用することが可能である。具体的には、図１７に示すように、ステップ３０１で得られるチャネル情報が、例えば、チャネル１，３，３５，６４の各ビットレートについて１０Ｇｂ／ｓ（目標出力レベル；７ｄＢｍ／ｃｈ）を示し、チャネル３２のビットレートについて２．５Ｇｂ／ｓ（目標出力レベル；４ｄＢｍ／ｃｈ）を示す場合には、１０Ｇｂ／ｓのチャネル光パワーに対する２．５Ｇｂ／ｓのチャネル光パワーが１／２倍となるため、ステップ３０２で求められる各光増幅器についてのトータル入力パワー比の目標値は、１５５０ｎｍ帯：１５８０ｎｍ帯＝２．５：２＝１．２５：１となる。
【０１０３】
また、各チャネルのビットレートが同一であって目標出力レベルが同じである場合においては、チャネル情報の簡易化を図ることも可能である。すなわち、１５５０ｎｍ帯についてのチャネル数および１５８０ｎｍ帯についてのチャネル数をチャネル情報が含んでいれば十分とすることができる。この場合には、例えば図１８に示すように、ステップ４０１で得られる各波長帯のチャネル数と、ステップ４０２で測定される各光増幅部についてのトータル入力パワーとを用い、ステップ４０３において各光増幅部の平均入力パワーの比を求め、該平均入力パワーの比が１５５０ｎｍ帯：１５８０ｎｍ帯＝１：１になるように、ステップ４０４で可変利得等化器８１の利得等化特性を制御すればよい。
【０１０４】
さらに、上述の第６実施形態では、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの光増幅部を並列に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、増幅帯域の異なる３種類以上の光増幅部を並列に接続した光増幅器に対しても、上述の場合と同様にして応用することが可能である。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波長間光パワー偏差のモニタ方法は、ＷＤＭ信号光についてのチャネル情報を基に、測定に適した少なくとも２つの測定波長域を設定し、該各測定波長域に限ってチャネル光パワーを測定して波長間光パワー偏差を判断するようにしたことで、比較的低い波長分解能によっても高い精度でＷＤＭ信号光パワーの波長特性をモニタすることができる。また、ＷＤＭ信号光の等化処理のフィードバック制御を行う光等化器および光増幅器に本発明のモニタ方法を適用することで、各機器の小型化および低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光等化器の構成を示すブロック図である。
【図２】同上第１実施形態におけるモニタ部の構成例を示すブロック図である。
【図３】同上第１実施形態における光パワー測定部の具体例を示す図である。
【図４】同上第１実施形態におけるＰＤアレイモジュールの各ＰＤの相対的な出力特性を模式的に示した図である。
【図５】同上第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態におけるＰＤアレイモジュールの各ＰＤの相対的な出力特性を模式的に示した図である。
【図７】同上第２実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図８】同上第２実施形態に関連する他の構成のＰＤアレイモジュールについて、各ＰＤの相対的な出力特性を模式的に示した図である。
【図９】本発明の第３実施形態における光パワー測定部の具体例を示すブロック図である。
【図１０】同上第３実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１２】同上第４実施形態に関連して、固定および可変の利得等化器を組み合わせて用いた場合の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１４】同上第５実施形態に関連して、固定および可変の利得等化器を組み合わせて用いた場合の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１６】同上第６実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】同上第６実施形態に関連して、各チャネルのビットレートが異なる場合の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】同上第６実施形態に関連して、各チャネルのビットレートが同じ場合にチャネル情報の簡易化を図ったときの動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…可変光等化部
２…モニタ部
３…監視信号処理部
２０，２０’…光パワー測定部
２０Ｃ…回折格子
２０Ｆ…ＰＤアレイモジュール
２０Ｇ…チューナブル光フィルタ
２０Ｈ…受光素子（ＰＤ）
２０Ｉ…データ記憶部
２１…測定波長域設定部
２２…演算処理部
５１，５２，５２’…光増幅部（ＥＤＦＡ）
５４…監視信号処理部
６０，６２…モニタ部
６１，６３，８１…可変利得等化器（ＶＧＥＱ）
７０…分波カプラ
７１…１５５０ｎｍ帯用光増幅部
７２…１５８０ｎｍ帯用光増幅部
７３…合波カプラ
８０…入力モニタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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