JP2001223646A - 光増幅中継器とこれを用いた光伝送装置 - Google Patents

光増幅中継器とこれを用いた光伝送装置

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JP2001223646A JP2000029376A JP2000029376A JP2001223646A JP 2001223646 A JP2001223646 A JP 2001223646A JP 2000029376 A JP2000029376 A JP 2000029376A JP 2000029376 A JP2000029376 A JP 2000029376A JP 2001223646 A JP2001223646 A JP 2001223646A
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signal
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Kenichi Yoneyama
賢一 米山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光増幅における利得の波長依存性を外部から
の制御信号により制御し、波長多重信号光の各信号光レ
ベルを平坦化できるようにする。 【解決手段】 入力側光ファイバ伝送路から入力された
波長多重信号光を光増幅して出力側光ファイバ伝送路に
出力する光増幅媒体と、励起光を出力する励起光源と、
信号光の進行方向とは逆方向から励起光を光増幅媒体に
入力する合波カプラとを備えている。光増幅媒体を通過
した励起光は、入力ポートを介して入力側光ファイバ伝
送路に信号光とは逆方向に送出されるようにする。光フ
ァイバ伝送路に出力された残留の励起光により、光ファ
イバ伝送路内においてラマン増幅効果が生じ、信号光は
光ファイバ伝送路において光増幅されてから光増幅中継
器に入力され。励起光の光出力を制御することによりラ
マン増幅の利得を制御し、光増幅媒体に入力される信号
光の光出力レベルを調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅中継器とこ
れを用いた光伝送装置に関し、特に、利得の波長依存性
の調整機能を備えた光増幅中継器と光伝送装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】伝送容量を増大させる方式として、互い
に異なる波長を有する複数の信号光を波長多重して光伝
送する波長分割多重光伝送方式が知られている。一方、
このような波長分割多重光伝送方式においても、光伝送
距離の長距離化（長スパン化）の要請から光増幅中継器
が用いられる。すなわち、波長多重化された信号光（以
下「波長多重信号光）に対して、光増幅器により一括し
て光増幅を施すのである。
【０００３】上述した波長分割多重光伝送方式は、光中
継器を必要とする光伝送装置、例えば、海底光中継器な
どのような長距離光伝送を行うような装置にも適用が進
められている。このような海底光中継器では、光ファイ
バ伝送路に配置される光増幅中継器に波長分割多重光伝
送方式に対応したものが求められる。すなわち、波長多
重信号光を中継増幅する際に各波長に分割することなく
一括して光増幅することが必要となる。これにより、光
増幅中継器の装置を大型化させることなく伝送容量の増
大に対応することができるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、光増幅器、
例えば光増幅媒体を利用した光ファイバ増幅器などは、
その利得に波長依存性を有する。これは、入力された信
号光の波長によって利得が変化してしまうというもの
で、波長が異なる２つの同じ光出力レベルの信号光が入
力された場合にでも光増幅された後の両信号光間にレベ
ル差が生じてしまうことになる。
【０００５】そうすると、上述したような波長多重信号
光に対して一括光増幅を行うと、たとえ入力時には各信
号光間に光出力レベルに差がなく平坦化されていたとし
ても、光増幅後は光出力レベルに差異が生じてしまう。
つまり、光増幅中継器は動作する利得が変わると利得の
波長依存性が変化するため、光ファイバ伝送路の長期劣
化による損失増加や、伝送路障害の修理による損失増加
（光ファイバの継ぎ足し等）が生じると波長多重光信号
の各波長の信号レベルが均一に増幅されなくなり、伝送
品質が低下するという問題が生じてしまう。特に、海底
光増幅中継器のような光ファイバ伝送路に複数の光増幅
中継器が配置される構成では、利得差により光出力レベ
ル差が光増幅中継器を通過するごとに重畳されるので，
その影響は大きい。
【０００６】この問題を解決するためには光増幅中継シ
ステムの中に利得の波長依存性を調整する機能が必要と
なる。利得波長依存性を調整する手段の一つとして、例
えば、Ｔａｋａｏ Ｎａｉｔｏ 他の発表した学会論文
「Ａｃｔｉｖｅ ＧａｉｎＳｌｏｐｅ Ｃｏｍｐｅｎｓ
ａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌａｒｇｅ−Ｃａｐａｃｉｔｙ，
Ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ ＷＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏ
ｎ Ｓｙｓｔｅｍ」（学会名：Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐ
ｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓ ’９９ 、 開催日：Ｊｕｎｅ ９−１
１， １９９９、 開催地：Ｎａｒａ， Ｊａｐａｎ、
講演番号：ＷＣ５、ダイジェストのページ：ｐｐ３６−
３９）においては、損失の波長依存性を調整する利得等
化器について記載される構成が知られている。しかしな
がら、上記構成は、構成が複雑になるなど、光増幅中継
器の装置の大型化を招来するなどの問題がある。
【０００７】本発明の光増幅中継器は、上記構成とは異
なる構成により、波長多重信号光の各波長の信号レベル
を均一に保ちながら品質良く光中継増幅伝送するために
増幅利得の波長依存性を調整する機能を実現するもので
ある。特に、光増幅中継器自体の特性を制御するための
特殊なデバイスを必要とすることなく高信頼の光増幅中
継器および光増幅中継器を実現することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の光増幅中継器は、入力ポートに接続され
た入力側光ファイバ伝送路から送出された信号光を光増
幅して増幅信号光を出力ポートに接続された出力側光フ
ァイバ伝送路に送出する光増幅媒体と、第１の励起光を
出力する第１の励起光源と、光増幅媒体と出力ポートの
間に配置され信号光の進行方向とは逆方向に第１の励起
光を光増幅媒体に入力する合波カプラとを備えている。
上記基本構成において、特に、光増幅媒体を通過した第
１の励起光が入力ポートを介して入力側光ファイバ伝送
路に送出されるようにしたことを特徴としている。すな
わち、信号光が光増幅媒体を通過する方向と逆方向に励
起光源からの励起光を導入することにより、光増幅媒体
において吸収されずに通過した残留の励起光が信号光入
力ポートより光ファイバ伝送路に向けて信号光とは逆方
向に出力されるようにしている。
【０００９】本発明の光増幅中継器は、光ファイバ伝送
路に出力された残留の励起光により、光ファイバ伝送路
内においてラマン増幅効果を生じさせることにより、信
号光が光ファイバ伝送路において光増幅されてから光増
幅中継器に入力されるようにしている。これにより、ま
ず第１に励起光源から出力される励起光の光出力を制御
することによってラマン増幅の利得を制御し、光増幅媒
体に入力される信号光の光出力レベルを調整することが
できる。通常、光増幅媒体による光増幅においては、ゲ
インチルトと呼ばれる、入力される信号光のレベルや設
定される利得により利得の波長依存性が変化する特性を
有するが、ゲインチルトによる影響を少なくすることが
できるようになる。より具体的には、利得の波長依存性
が小さく平坦化が維持される利得に入力される信号光の
光出力レベルを設定することができるようになる。
【００１０】また、第２には上述したように、光増幅媒
体における光増幅ではゲインチルトが生じるが、ラマン
増幅効果による光増幅にも利得の波長依存性があるた
め、これを積極的に利用することによって、光増幅媒体
における利得の波長依存性と総裁して利得の平坦化を売
ることができるようになる。
【００１１】なお、上記光増幅媒体としては、例えば波
長１５５０ｎｍ帯の信号光を光増幅する場合であれば、
エルビウム添加ファイバが用いられ、励起光には波長１
４８０ｎｍ又は９８０ｎｍの励起光が用いられる。いう
までもなくこの波長以外の波長の信号光に対しても、本
発明は広く適用することができる。
【００１２】本発明の光増幅中継器は、上記構成に加え
て、さらに、合波カプラと出力ポートの間に配置され、
入力ポートから出力ポートに向けて進行する光のみを選
択的に通過させ、逆方向に進行する光を阻止する光アイ
ソレータを備えている。これは、本発明では、後段に配
置される光増幅中継器の励起光源から送出され光増幅媒
体を通過した励起光が、光伝送路を経て当該光増幅中継
器に出力ポート側から再入力されるのを防ぐためであ
る。
【００１３】本発明の光増幅中継器は、さらに、第１の
励起光源に加えて、第２の励起光を出力する第２の励起
光源を備え、これを入力ポートと光増幅媒体の間に配置
され第２の合波カプラを介して信号光に合波して光増幅
媒体に前方から入射するようにしてもよい。
【００１４】また、本発明の光増幅中継器は、信号光が
互いに異なる複数の波長の信号光が波長多重された波長
多重信号光の各信号光の光出力レベルを均一化して平坦
化する利得等化器を光増幅媒体の出力側に配置してもよ
い。利得等化器は、例えば、光増幅中継器に入力される
波長多重信号光が所定の光出力レベルであり（例えば、
所定の利得に設定されているときに光増幅後の波長多重
信号光が平坦化されるような等化器を用いればよい。
【００１５】上述した本発明の光増幅中継器において、
さらに、制御信号により第１の励起光の出力レベルを制
御する励起光出力制御回路と、波長多重信号光に含まれ
る制御信号光を抽出して制御信号を励起光出力制御回路
に送出する制御信号光受信回路とを備えるようにするこ
ともできる。すなわち、光送信端局側で波長多重信号光
にあらかじめ制御信号をさらに多重し、この制御信号に
より光増幅中継器側の励起光の光出力を遠隔制御できる
ようにする。なお、制御信号は、本来の信号光が波長多
重された波長多重信号光にさらに別の波長の制御信号を
波長多重してもよいし、信号光よりも低い周波数の信号
光を重畳してもよい。
【００１６】制御信号により励起光の光出力をどのよう
に制御するかは、例えば光送信端局から送出される信号
光の光出力レベルに基づいてもよいし、当該光増幅中継
器から送出される増幅後の波長多重信号光の光出力レベ
ルやその平坦度を光送信端局側に帰還制御するようにし
てもよい。
【００１７】本発明の光増幅中継器は、また、別の形態
として上記基本構成に加えて光増幅媒体と出力ポートの
間に配置され、光増幅された波長多重信号光に含まれる
各信号光の光出力レベルを検出して該検出結果に基づい
て制御信号を送出する光出力レベル検出回路と、制御信
号を受けて各信号光の光出力レベルが均一化されるよう
に第１の励起光の出力レベルを制御する励起光出力制御
回路とを備えるようにして、同様に制御信号により励起
光の光出力を制御するようにしてもよい。ここで、光出
力レベル検出回路は、光増幅された波長多重信号光の一
部を分岐して分岐波長多重信号光を出力する第１の光分
岐器と、分岐波長多重信号光をさらに各信号光に分岐し
て分岐信号光を出力する第２の光分岐器と、分岐信号光
を受けてそれぞれ光出力レベルに応じた電気信号を出力
する受光器と、電気信号から光出力レベルの平坦度を算
出して制御信号を送出する制御信号出力回路とによって
構成することができる。
【００１８】検出された信号光の光出力レベルから平坦
度を評価する手段としては、例えば、光増幅媒体から出
力される波長多重信号光に含まれる信号光のうち、あら
かじめ選定された波長を有する２つの信号光の光出力レ
ベルの差分に基づいて算出する構成が挙げられる。この
差分が減少するように、励起光の光出力を帰還制御する
のである。
【００１９】上記帰還制御する以外にも、励起光出力レ
ベル制御回路が、光出力レベルの平坦度と第１の励起光
源に与えるべき駆動電流との関係を記憶したメモリと、
算出された平坦度に基づいて前記メモリに記憶された駆
動電流から前記励起光源に与える駆動電流を選定する駆
動電流設定回路とを備えるようにし、これによって励起
光の光出力を制御することもできる。
【００２０】一方、外部から制御信号を加えて遠隔制御
する構成については、光増幅中継器に電力供給する給電
線によって制御信号が送信されてくるようにし、この制
御信号を受けて励起光出力制御回路が第１の励起光の光
出力を制御するようにすることもできる。すなわち、端
局からの制御信号の送信は、すでに述べた制御信号光に
よってもよいが、制御信号は給電線によって供給される
電力に重畳された電気信号、あるいは光増幅中継器の給
電線の給電電流値または給電電圧値に応じて励起光光出
力を遠隔から制御する手段も採り得る。
【００２１】本発明の光伝送装置は、上述した光増幅中
継器を中継器に用いて構成したものであり、互いに異な
る複数の波長の信号光を送出する光送信器を有する光送
信端局と、上記光増幅中継器と、波長多重信号光を受光
して各信号光を電気信号に変換する光受信器を有する光
受信端局と、光送信端局と光増幅中継器間、光増幅中継
器間および光増幅中継器と光受信端局間を接続する光フ
ァイバ伝送路とにより構成されることを特徴としてい
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光増幅中継器につ
いて、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２３】図１に本発明の光増幅中継器の第１の実施
の形態を示す。
【００２４】本発明の光増幅中継器は、波長１５５０ｎ
ｍ帯の信号光が用いられており、光増幅媒体１としての
エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバ１、励起光源としての
９８０ｎｍ帯レーザダイオード７および１４８０ｎｍ帯
励起レーザダイオード６が用いられている。上記構成に
加えて励起光源６，７から出力される励起光を光増幅媒
体１に導入するための合波カプラ２，３、励起光源６，
７の光出力を制御するためのレーザ駆動回路８、入力さ
れた信号光の一部を分岐する光カプラ５が設けられてい
る。入力される信号光は、１５５０ｎｍ帯の波長に属す
る互いに異なる波長の複数の信号光が波長多重された波
長多重信号光である。
【００２５】本発明の光増幅中継装置では、まず光増幅
媒体の前段に入力信号光から制御信号光を分波する光分
波器５が配置されており、波長多重信号光から制御信号
が抽出される。この抽出された制御信号によりレーザ駆
動回路（図示省略）から半導体レーザに出力される駆動
電流が制御信号受信回路９によって制御される。一方、
光増幅媒体に対して前段に配置され、前方励起するため
の励起光源７にも独立して駆動回路と励起光の光出力を
制御する制御回路が配置されている。、光増幅中継器か
ら一旦出力された信号光が光ファイバ伝送路において反
射され、あるいは下流に配置される光増幅中継装置から
送出される励起光が逆方向に再入力される防ぐために、
光アイソレータ４が配置されている。また、光増幅後の
波長多重信号光に対して各信号光の光出力レベルを均一
化して平坦化するための利得等化器１０が配置されてい
る。これは、Ｅｒ添加ファイバ１の光増幅特性、すなわ
ち利得の波長依存性に起因する各信号光の光出力レベル
差を補正するためのものである。
【００２６】ここで注目すべき点は、信号光がＥｒ添加
ファイバ１を通過する方向と逆方向に励起光源６からの
励起光を導入することとし、Ｅｒ添加ファイバ１におい
て吸収されずに通過した残留の励起光を信号光が入力さ
れる入力ポートから光ファイバ伝送路に向けて出力され
るようにしたことにある。本実施の形態においては、光
送信端局からの制御信号を受信して励起光源６のパワー
を遠隔制御するために、光カプラ５、制御信号受信回路
９を備えている。
【００２７】次に、本発明の光増幅中継器を用いた光伝
送装置（波長多重光中継伝送システム）の構成について
説明する。
【００２８】図２は、本発明の光増幅中継器１１を多数
直列接続した波長多重光中継伝送システムの構成の一例
を示している。光送信端局１２より送信された波長多重
信号光は、光ファイバ伝送路１４において減衰し、各光
増幅中継器１１で中継増幅されて対向側の受信端局１３
まで伝送される。本光中継伝送システムでは、各光増幅
中継装置にすでに説明した構成、光増幅中継器における
光増幅のための励起光の残留励起光が光ファイバ伝送路
に信号光とは逆方向に漏れ出るようになっている。例え
ば、図２において、光増幅中継器１１からは入力が和に
接続されている光ファイバ伝送路１４に破線の方向に残
留励起光が創出されるようになっている。これにより、
当該光増幅中継器１１に入力される信号光の光出力レベ
ルが制御され、引いては利得の平坦化が達成される。な
お、図２に示されている光増幅中継器は、図１に示され
る本発明の第１の実施の形態のものに限られず、後述す
る図６乃至図９に示される第２乃至第５の実施の形態、
あるいはそのバリエーションとなるものも適用できるこ
とは言うまでもない。
【００２９】図１に戻って本発明の第１の実施の形態に
ついて動作を説明すると、励起光源６，７から出力され
た励起光は、波長合波カプラ２，３によって光増幅媒体
であるＥｒ添加ファイバ１に導入され、これによりＥｒ
添加ファイバ１は励起状態になってここに入力された信
号光を光増幅する。
【００３０】レーザ駆動回路８は、励起光源６，７に内
蔵したフォトダイオードにより励起光をパワーモニタ
し、所要の励起光光出力が得られるように励起光源の駆
動電流を制御する。
【００３１】光ファイバ伝送路から光増幅中継器に入射
された信号光は、励起されたＥｒ添加ファイバ１を通過
する際に誘導放出により増幅され、光アイソレータ４、
利得等化器１０を通過して後段の光ファイバ伝送路に送
出される。
【００３２】励起光源６より出力された励起光のうち、
Ｅｒ添加ファイバ１内で吸収されなかった残留の励起光
は、信号光の入力ポートより光ファイバ伝送路に向かっ
て信号光とは逆方向に送出される。この残留の励起光が
光ファイバ伝送路に出射されると光ファイバ伝送路内で
ラマン増幅効果が生じ、光ファイバ伝送路を伝搬してく
る信号光はラマン増幅された後に本光増幅中継器に入力
されることになる。この状態において、励起光源６の励
起光光出力を調整するとラマン増幅利得を調整すること
ができるので、本中継器に入力される信号光の光出力レ
ベルを調整することが可能となる。
【００３３】加えて、ラマン増幅には特有の利得波長依
存性があるので、これを有効に利用すると、信号光の波
長依存性を調整することも可能とある。上記方法によっ
て、本光増幅中継器への信号光入力レベルの調整が可能
となるが、誘導放出を原理とする光増幅中継器は利得が
変化すると利得の波長依存性が変化する特徴がある。従
って、Ｅｒ添加ファイバ１において光増幅された際に利
得に波長依存性があることによって平坦化された波長多
重信号光が均一性がくずれてしまうような場合には、ラ
マン増幅による利得の波長依存性が上記Ｅｒ添加ファイ
バ１の利得の波長依存性と逆になるように、つまり互い
に打ち消し合うような波長依存性をもって光増幅するよ
うに設定することにより、利得の波長依存性を解消する
こともできるようになる。これにより、ラマン増幅利得
を調整することで信号光の入力レベルを調整すると本光
増幅中継器の利得が変化することになり、結果的に本光
増幅中継器の利得の波長依存性をも調整することができ
る。
【００３４】本光増幅中継器は、上述したように、励起
光源６の励起光パワーを調整するとことによりラマン増
幅利得の波長依存性と、光増幅中継器の利得が変化する
ことによる中継器利得の波長依存性との双方を同時に変
化させることができる。ここで、例えば、波長１５５０
ｎｍ帯の信号光を増幅するＥｒ添加ファイバ増幅器の場
合には、励起光源６として１４８０ｎｍ帯の励起レーザ
を用いると効率よくラマン増幅効果を発生させることが
できる。
【００３５】一方、光送信端局から送信された信号光に
は本光増幅中継器の制御信号が重畳されており、光カプ
ラ５で信号光を分岐して、制御信号受信回路９に導入さ
れる。制御信号受信回路９では光送信端局より送信され
た制御信号を抽出して、制御信号の示す値に応じて励起
光源６の励起光光出力を調整するようにレーザ駆動回路
８を制御する。これにより、光送信端局から遠隔で励起
光光出力を制御できるようになり、結果的にラマン増幅
利得および光増幅中継器における光増幅の利得の波長依
存性を遠隔で制御することが可能となる。なお、制御信
号は、信号光に振幅変調や周波数変調、位相変調などを
施して送信する、あるいは本来の信号光より低い周波数
の信号光を重畳してもよ、制御信号専用の別波長の光に
変調を施して波長多重信号光にさらに合波して送信する
ことによってもよい。
【００３６】本発明の光増幅中継器は、各光増幅中継器
において利得の波長依存性が生じ、これがそのまま各中
継器において重畳されて信号光間で大きな光出力レベル
差がついてしまうのを防ぐことができる。例えば、長期
間に光ファイバ伝送路の損失が増加したり、光ファイバ
伝送路が切断される事故が生じて修理したことにより損
失が増加した場合には、光増幅中継器への信号光の入力
レベルは低下する。これにより光増幅中継器の利得は大
きくなり利得の波長依存性が変化するので、各波長の信
号光は均一に光増幅されなくなり、中継伝送の過程で次
第にレベル差が生じて伝送品質が劣化する。この場合
に、本光増幅中継器は増幅利得の波長依存性を遠隔で調
整することができるので、全波長の信号光を元通りの均
一なレベルで伝送するように調整することが可能であ
る。
【００３７】次に、本発明の動作原理、効果を得られる
理由について、特性を参照してもう少し具体的に説明す
る。
【００３８】図３は、図１に示される第１の実施の形態
の光増幅中継器の利得の波長依存性の一例を示した図で
ある。一般的にＥｒ添加ファイバが用いられた１５５０
ｎｍ帯の光増幅器の利得波長依存性は、光増幅語の信号
光の光出力レベルを所定の値に保つことを前提とする
と、入力される信号光のレベルが小さくなって利得が大
きくなると左上がり（図３−Ａ：短波長が利得大）、信
号光入力レベルが大きくなって利得が小さくなると左下
がり（図３−Ｃ：短波長が利得小）になる。
【００３９】本発明の光増幅中継器を用いて波長多重中
継伝送システムを構築する場合、光増幅中継器の利得波
長特性が平坦な状態（図３−Ｂ）で使用することで、各
波長の信号光は均一なレベルで中継伝送される。ところ
が、システム構築後に劣化および修理等に起因して光フ
ァイバ伝送路に損失の増加が生じると、光増幅中継器へ
の信号光入力レベルが低下する。光増幅中継器は出力飽
和状態で動作しているので入力レベルが低下しても出力
レベルはほとんど変わらず、結果として利得が大きい状
態で動作することになる。
【００４０】光増幅中継器の利得が大きくなると利得の
波長依存性は左上がり（図３−Ａ）になるので、長波長
側の信号光の利得が不足して中継伝送するうちにレベル
低下してしまい、伝送品質劣化が生じる。図５は、波長
多重信号光を図２に示す光中継伝送システムにおいて伝
送した後の光スペクトラムの一例で、例えば、３３波長
の信号光を１６８台の光増幅中継器で中継伝送した場合
の実験結果を示している。図５−（ａ）を参照すれば明
らかなように、伝送路損失が増大した場合には、波長の
短い信号光ほど光増幅後の光出力レベルが高く、波長が
長くなるに従って低下している。
【００４１】そこで、伝送品質を元に戻すために、端局
より制御信号を送信して励起光源６の励起光光出力を増
加させると、光ファイバ伝送路内でのラマン増幅利得が
増加する。ここで、ラマン増幅利得の一例を図４に示
す。励起光光出力が増加するとラマン増幅利得が増加し
て、同時にラマン利得の波長依存性は右上がりになる。
また、ラマン増幅利得が増加して光増幅中継器への信号
光入力レベルが大きくなると、光増幅中継器の利得が小
さくなり利得波長依存性が左下がりの方向に変化する。
従って、ラマン増幅利得および中継器利得は左下がり
（短波長下がり）になるので、各波長の信号光は元通り
の均一の光出力レベルを維持して伝送される（図５−
（ｂ）参照）。
【００４２】次に、本発明の他の実施の形態（第２乃至
第５の実施の形態）について、順次説明する。
【００４３】図６は、本発明の光増幅中継器の第２の実
施の形態の構成の一例を示す図である。図１に示される
第１の実施の形態と比べて、本実施の形態では、Ｅｒ添
加ファイバ１の入力側に配置されている前方励起用の励
起光源７が用いられていない点で相違する。この場合
も、第１の実施の形態に比べて設定し得る利得に制限を
受けるが、同様の効果を得ることができる。
【００４４】図７は、本発明の光増幅中継器の第３の実
施の形態の一例を示す図である。本実施の形態では光増
幅中継器の出力ポート側に２つの光分岐器５が配置され
ており、ここで増幅後の波長多重信号光の一部が分岐さ
れる。分岐された波長多重信号光は２つ目の光分岐器
（分波器）５によって各波長の信号光に分波され、各信
号光の光出力レベルがそれぞれ短波長側の信号光を電気
信号に変換する受光回路回路１５と長波長側の信号光を
電気信号に変換する受光回路１６によって検出される。
両受光回路１５，１６によって検出された各信号光の光
出力レベルは差分検出回路１７によりその差分がさらに
検出される。この差分がゼロとなり短波長側と長波長側
の両信号光の光出力に差がなくなるように励起光源６の
励起光光出力を制御している。これにより、本実施の形
態によれば、自動的に信号光の波長依存性が均一になる
ように制御されることになる。本実施の形態によれば、
当該光増幅中継器内で信号光の平坦度について帰還制御
しているので、光送信端局から制御信号を送出しないで
済むようにすることもできる。
【００４５】なお、各信号光の光出力レベルの差分を算
出し、これに基づいて励起光光出力を制御することが本
実施の形態の特徴である。しかしながら、波長多重信号
光に含まれる各信号光の光出力レベルの検出は、図７に
示される構成に限られるものではなく、例えば、利得等
化器１０の出力側に各信号光波長の光の一部をそれぞれ
分岐する分波器を直列に配置してもよいし、波長多重信
号光を光分岐器によって分岐後、分岐された波長多重信
号光をチューナブル（波長可変）フィルタによって順次
抽出して検出する構成であってもよい。
【００４６】また、平坦度の算出も、上述したような波
長多重信号光に含まれる信号光のうちの２信号光を抽出
し（例えば、最も長い波長の信号光と最も短い波長の信
号光）、それらの検出された光出力レベルの差分を算出
して平坦度を評価してもよいが、この他にも最大となる
光出力レベルを有する信号光の波長を検出し、これを加
えて３点で平坦度を評価することもできる。
【００４７】さらに、このような方法によって算出され
た平坦度、すなわち当該光増幅後の波長多重信号光の波
長に光出力レベルのばらつきと、このばらつきを減少さ
せ平坦度を回復するための励起光に与えるべき駆動電流
との関係をあらかじめ調べ、これをメモリ（図示省略）
に記憶させ、これに基づいて励起光の光出力を制御して
もよい。
【００４８】図８は、本発明の光増幅中継器の第４の実
施の形態の一例を示す図である。本実施の形態では、光
送信端局から送出される制御信号を信号光によるのでは
なく、給電線に電気信号（例えば交流信号）を重畳する
方法を用いている。中継器の電源回路１９から制御信号
が分離され、制御信号受信回路１８において受信され、
制御信号が示す値に応じて励起光源６の励起光光出力が
制御される。
【００４９】図９は、本発明の光増幅中継器の第５の実
施の形態の一例を示す図である。本実施の形態では、励
起光源６の励起光光出力が、中継器への給電電流値また
は給電電圧値に応じて制御する場合の構成例を示してい
る。電源モニタ回路２０は電源回路１９における給電電
流値または給電電圧値を検出してその値に応じて励起光
源６を制御する。従って、端局で給電電流値または給電
電圧値を変化させることで、本中継器を遠隔制御するこ
とができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅中
継器は、光増幅媒体を通過した励起光が入力ポートを介
して入力側光ファイバ伝送路に信号光とは逆方向に送出
されるようにしている。これにより、光ファイバ伝送路
に出力された残留の励起光によって光ファイバ伝送路内
においてラマン増幅効果が生じさせ、信号光が光ファイ
バ伝送路において光増幅されてから光増幅中継器に入力
されるようにしている。励起光の光出力を制御すること
によりラマン増幅の利得を制御し、光増幅媒体に入力さ
れる信号光の光出力レベルを調整できる。
【００５１】従って、光増幅における利得の波長依存性
を外部からの制御信号により制御し、波長多重信号光の
各信号光レベルを平坦化することができるようになる。
また、入力される信号光の光出力レベルを制御信号によ
り遠隔制御することができ、例えば利得等化器を配置し
たときの利得の平坦度がよくなるように利得を設定する
ことができる。利得の波長依存性が調整できるので、特
に本発明の光増幅中継器を用いることによって長期間に
おいて波長多重信号光の各波長の信号光レベルを均一に
保つことができ、安定で高品質な中継伝送を実現するこ
とができる。本発明の光増幅中継器は、光海底中継シス
テムのような高信頼で長距離・多中継が要求される中継
伝送システムに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光増幅中継器の第１の実施の形態の構
成を示す図である。
【図２】本発明の光増幅中継器を用いた光中継伝送方式
の構成を示す図である。
【図３】本発明の光増幅中継器の利得の波長依存性の一
例を示す図である。
【図４】光ファイバ伝送路におけるラマン増幅利得の波
長依存性の一例を示す図である。
【図５】波長多重信号光の光増幅中継伝送後の光スペク
トラムの一例を示す図であって、（ａ）は光ファイバ伝
送路損失が増大した場合、（ｂ）は励起光調整により補
正を施した場合をそれぞれ示す。
【図６】本発明の光増幅中継器の第２の実施の形態の構
成を示す図である。
【図７】本発明の光増幅中継器の第３の実施の形態の構
成を示す図である。
【図８】本発明の光増幅中継器の第４の実施の形態の構
成を示す図である。
【図９】本発明の光増幅中継器の第５の実施の形態の構
成を示す図である。
【符号の説明】
１ 光増幅媒体（Ｅｒ添加ファイバ） ２ 波長合波カプラ ３ 波長合波カプラ ４ 光アイソレータ ５ 光カプラ ６ 励起光源（１４８０ｎｍ帯励起レーザダイオー
ド） ７ 励起光源（９８０ｎｍ帯励起レーザダイオード） ７ レーザ駆動回路 ８ 制御信号受信回路 ９ 利得等化器 １０ 光増幅中継器 １１ 光送信端局 １２ 光受信端局 １３ 光ファイバ伝送路 １４ 短波長用光パワー検出回路 １５ 長波長用光パワー検出回路 １６ 差分検出回路 １７ 制御信号受信回路 １８ 電源回路 １９ 電源モニタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｍ 14/02 Ｈ０４Ｂ 10/02 10/18

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力ポートに接続された入力側光ファイ
    バ伝送路から送出された信号光を光増幅して増幅信号光
    を出力ポートに接続された出力側光ファイバ伝送路に送
    出する光増幅媒体と、 第１の励起光を出力する第１の励起光源と、 前記光増幅媒体と前記出力ポートの間に配置され、前記
    信号光の進行方向とは逆方向に前記第１の励起光を前記
    光増幅媒体に入力する合波カプラと、 前記光増幅媒体を通過した前記第１の励起光を前記入力
    ポートから前記入力側光ファイバ伝送路に送出する励起
    光送出手段とを備えていることを特徴とする光増幅中継
    器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光増幅中継器であって、
    さらに、 前記合波カプラと前記出力ポートの間に配置され、前記
    入力ポートから前記出力ポートに向けて進行する光のみ
    を選択的に通過させ、逆方向に進行する光を阻止する光
    アイソレータを備えていることを特徴とする光増幅中継
    器。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の光増幅中継
    器であって、さらに、 第２の励起光を出力する第２の励起光源と、 前記入力ポートと前記光増幅媒体の間に配置され、信号
    光に第２の励起光を合波する第２の合波カプラとを備え
    ていることを特徴とする光増幅中継器。
  4. 【請求項４】 前記信号光は、互いに異なる複数の波長
    の信号光が波長多重された波長多重信号光であることを
    特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求
    項に記載の光増幅中継器。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の光増幅中継器であって、
    さらに、 前記合波カプラと前記出力ポートの間に配置され、前記
    波長多重信号光に含まれる信号光の光出力レベルを平坦
    化する利得等化器を備えていることを特徴とする光増幅
    中継器。
  6. 【請求項６】 前記波長多重信号光に含まれる信号光が
    １５５０ｎｍ帯の波長を有し、 前記第１の励起光の波長が１４８０ｎｍ帯であることを
    特徴とする請求項５記載の光増幅中継器。
  7. 【請求項７】 請求項４又は請求項５記載の光増幅中継
    器であって、さらに、 制御信号により前記第１の励起光の光出力を制御する励
    起光出力制御回路と、 前記波長多重信号光に含まれる制御信号光を抽出して前
    記制御信号を前記励起光出力制御回路に送出する制御信
    号光受信回路とを備えていることを特徴とする光増幅中
    継器。
  8. 【請求項８】 請求項４又は請求項５記載の光増幅中継
    器であって、さらに、 前記光増幅媒体と前記出力ポートの間に配置され、光増
    幅された前記波長多重信号光に含まれる各信号光の光出
    力レベルを検出して該検出結果に基づいて前記制御信号
    を送出する光出力レベル検出回路と、 前記制御信号を受けて、各信号光の光出力レベルが均一
    化されるように前記第１の励起光の出力レベルを制御す
    る励起光出力レベル制御回路とを備えていることを特徴
    とする光増幅中継器。
  9. 【請求項９】 前記光出力レベル検出回路は、 光増幅された前記波長多重信号光の一部を分岐して分岐
    波長多重信号光を出力する第１の光分岐器と、 分岐波長多重信号光をさらに各信号光に分岐して分岐信
    号光を出力する第２の光分岐器と、 前記分岐信号光を受けてそれぞれ光出力レベルに応じた
    電気信号を出力する受光器と、 前記電気信号から光出力レベルの平坦度を算出して前記
    制御信号を送出する制御信号出力回路とを備えているこ
    とを特徴とする請求項８記載の光増幅中継器。
  10. 【請求項１０】 前記平坦度は、前記光増幅媒体から出
    力される前記波長多重信号光に含まれる信号光のうち、
    あらかじめ選定された波長を有する２つの信号光の光出
    力レベルの差分に基づいて算出されることを特徴とする
    請求項８又は請求項９記載の光増幅中継器。
  11. 【請求項１１】 前記励起光出力レベル制御回路は、前
    記光出力レベルの平坦度と前記第１の励起光源に与える
    べき駆動電流との関係を記憶したメモリと、 算出された前記平坦度に基づいて前記メモリに記憶され
    た駆動電流から前記励起光源に与える駆動電流を選定す
    る駆動電流設定回路とを備えていることを特徴とする請
    求項８から請求項１０までのいずれかの請求項に記載の
    光増幅中継器。
  12. 【請求項１２】 請求項４又は請求項５記載の光増幅中
    継器であって、さらに、 光増幅中継器に電力供給する給電線に接続されており、 給電線から送信される制御信号を受けて、前記第１の励
    起光の光出力を制御する励起光出力制御回路とを備えて
    いることを特徴とする光増幅中継器。
  13. 【請求項１３】 前記制御信号は、前記給電線によって
    供給される電力に重畳された電気信号であることを特徴
    とする請求項１１記載の光増幅中継器。
  14. 【請求項１４】 前記制御信号は、前記給電線によって
    供給される電力の電圧値又は電流値であることを特徴と
    する請求項１１記載の光増幅中継器。
  15. 【請求項１５】 互いに異なる複数の波長の信号光を送
    出する光送信器を有する光送信端局と、 請求項１から請求項１１までのいずれかの請求項に記載
    の光増幅中継器と、 波長多重信号光を受光して各信号光を電気信号に変換す
    る光受信器を有する光受信端局と、 光送信端局と光増幅中継器間、光増幅中継器間および光
    増幅中継器と光受信端局間を接続する光ファイバ伝送路
    と を備えていることを特徴とする光伝送装置。
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