JP2003264329A - 光増幅器及び光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は光増幅器及び光通信システムに関
し、ゲインチルトに代替可能な重心波長という概念を導
入しこれを光増幅器及び光通信システムに適用すること
が主な目的である。 【構成】 本発明による光増幅器は、主光路上に設けら
れ主光路上を伝搬する信号光を受ける光増幅媒体５８
と、光増幅媒体が上記信号光の波長を含む増幅帯域を有
するように光増幅媒体をポンピングするポンピング手段
６０と、主光路上に設けられ入力光のスペクトルの重心
波長をモニタするモニタリング手段６２と、モニタされ
た重心波長に基づき上記増幅帯域におけるゲインチルト
特性が依存するパラメータを制御する制御手段６４とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光のス
ペクトルの測定及びその測定の光増幅及び光通信への適
用に関し、更に詳しくは、入力光のスペクトルの重心波
長をモニタする方法を適用した光増幅器及び光通信シス
テムに関する。

【０００２】近年、光増幅器の光通信システムへの適用
に関する研究及び開発が精力的に進められている。例え
ば、エルビウムドープファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）を
有するブースターアンプ、リピータ及びプリアンプの重
要性が明らかになっている。

【０００３】

【従来の技術】従来、信号光を受ける光増幅媒体と、光
増幅媒体が信号光の波長を含む増幅帯域を有するように
光増幅媒体をポンピングする手段とを備えた光増幅器が
公知である。

【０００４】光増幅媒体が第１端及び第２端を有するエ
ルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）である場合、ポンピ
ング手段は、適切な波長のポンプ光を出力するポンプ光
源と、ポンプ光を第１端及び第２端の少なくともいずれ
か一方からドープファイバへ供給する手段とを含む。ま
た、半導体材料からなる光増幅媒体が知られている。こ
の場合、ポンピング手段は、媒体に電流注入する手段を
含む。

【０００５】一方、伝送容量を飛躍的に増大するため
に、波長分割多重（ＷＤＭ）システムが提案されてい
る。ＷＤＭシステムは、互いに異なる波長の複数の信号
光を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光を送り出す送信
局と、送り出されたＷＤＭ信号光を伝送する光伝送路
と、伝送されたＷＤＭ信号光を受ける受信局とを備え
る。ＷＤＭシステムにおける伝送距離を長くするため
に、光増幅器を有するリピータが光伝送路の途中に１つ
又は複数設けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光増幅器をＷＤＭシス
テムに適用する場合、考慮すべき点は、光増幅器に見ら
れるゲインチルトである。ゲインチルトはゲインの波長
依存性に基づくものである。

【０００７】例えばＥＤＦＡにおいては、エルビウムド
ープファイバにおける均一広がり（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏ
ｕｓ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）の特性から、トータル入
力パワーの変化によりゲインチルトも変化する。

【０００８】従って、ＷＤＭシステム或いはリピータを
設計し或いは運用する場合には、ゲインチルトを把握し
ておくことが重要である。

【０００９】ゲインチルトを把握するための技術として
光スペクトルアナライザを用いるものがある。しかし、
光スペクトルアナライザは構成が複雑で高信頼性が要求
される全ての光増幅器に光スペクトルアナライザを組み
込むことは現実的ではない。

【００１０】よって、本発明の目的は、ゲインチルトの
評価に代替可能な新規なモニタリングの方法及び装置を
提供することにある。モニタリングの対象として、本発
明では、与えられた光のスペクトルの重心波長が提案さ
れる。

【００１１】本発明の他の目的は、このモニタリング技
術が適用される光増幅器を提供することにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、このモニタリン
グ技術が適用される光通信システムを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のある側面による
と、入力光のスペクトルの重心波長をモニタする装置が
提供される。第１の検出手段は、入力光のトータルパワ
ーに対応する第１の値を検出する。

【００１４】入力光の全部又は一部は重み付け手段へ供
給される。重み付け手段の入力及び出力は、波長λの一
次関数で近似される重み付け関数Ｔ（λ）で関係付けら
れる。

【００１５】第２の検出手段は、重み付け手段から出力
される光のパワーに対応する第２の値を検出する。

【００１６】演算手段は第１及び第２の検出手段に動作
的に接続される。演算手段は、第１及び第２の値に基づ
き重心波長λ_cgを算出する。

【００１７】入力光のスペクトルがＰ（λ）で与えられ
るときに、重心波長λ_cgは、式 λ_cg＝∫λＰ（λ）ｄλ／∫Ｐ（λ）ｄλ で定義することができる。

【００１８】望ましくは、演算手段は、第２の値を第１
の値で除する手段を含む。これにより、上述の式に基づ
いて容易に重心波長λ_cgを得ることができる。

【００１９】得られた重心波長によって例えば光増幅器
のゲインチルトを評価することができる。

【００２０】本発明は波長による定義によって限定され
ない。波長の変化は、限られた範囲内では実質的に周波
数の変化に比例する。即ち、波長の変化Δλと周波数変
化Δνの間には次式で表される関係があり、２０ｎｍ
（例えば１．５４−１．５６μｍ）程度の波長帯域で
は、よい近似で波長変化と周波数変化は比例関係にある
と言える。

【００２１】Δλ＝（λ²／ｃ）Δν ここでλは該当する波長であり、ｃは光速である。本願
明細書では、慣習に従って波長による定義を採用してい
るが、以上のことから、「波長」という語は全て「周波
数」に置き換えることができる。

【００２２】本発明の他の側面によると、主光路上に設
けられ、該主光路上を伝搬する信号光を受ける光増幅媒
体と、該光増幅媒体が上記信号光の波長を含む増幅帯域
を有するように該光増幅媒体をポンピングするポンピン
グ手段と、上記主光路上に設けられ、上記信号光を含む
入力光のスペクトルの重心波長をモニタするモニタリン
グ手段と、該モニタされた重心波長に基づき、上記増幅
帯域におけるゲインチルト特性が依存するパラメータを
制御する制御手段とを備えた光増幅器が提供される。

【００２３】本発明の更に他の側面によると、光通信シ
ステムが提供される。送信局は波長分割多重信号光を送
出する。受信光は波長分割多重信号光を受ける。

【００２４】送信局及び受信局は光伝送路により結ばれ
る。光伝送路の途中には光中継器が設けられる。光中継
器は、光伝送路に動作的に接続される主光路を有する。

【００２５】光中継器は、本発明による光増幅器を含
む。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施形態
を添付図面に沿って詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明のモニタリング装置の基本構
成を示すブロック図である。このモニタリング装置は、
入力光が与えられたときにそのスペクトルの重心波長を
モニタする。

【００２８】第１の検出手段２は、入力光のトータルパ
ワーに対応する第１の値Ｓ₁を検出する。

【００２９】重み付け手段４の入力及び出力は、波長λ
の一次関数で近似される重み付け関数Ｔ（λ）で関係付
けられる。重み付け手段４には、入力光の全部又は一部
が供給される。

【００３０】第２の検出手段６は、重み付け手段４から
出力される光のパワーに対応する第２の値Ｓ₂を検出す
る。

【００３１】演算手段８は、第１の値Ｓ₁及び第２の値
Ｓ₂を受け、これらの値に基づく演算を行って重心波長
λ_cgを得る。

【００３２】図２は図１に示される装置における重心波
長λ_cgのモニタリングの原理説明図である。

【００３３】今、入力光のスペクトルが、与えられた帯
域内でＰ（λ）で表されるものとする。λ₁及びλ₂は上
記与えられた帯域におけるそれぞれ最短波長及び最長波
長であり、λ_cは上記与えられた帯域の中心波長であ
る。

【００３４】また、モニタリングの原理の理解を容易に
するために、重み付け関数Ｔ（λ）は波長λの一次関数
で与えられ、Ｔ（λ₁）＝０， Ｔ（λ₂）＝１であると
する。即ち、重み付け関数は次式で与えられる。

【００３５】

【数１】

【００３６】入力光のスペクトルが存在する帯域が与え
られている場合、本発明では重心波長λ_cgは次のように
定義される。

【００３７】

【数２】

【００３８】幾何学的には、重心波長λ_cgは、与えられ
た帯域においてスペクトルＰ（λ）によって決定される
面積を二等分する波長として定義される。

【００３９】図１において検出された第１の値Ｓ₁及び
第２の値Ｓ₂は（３）及び（４）式を満足する。

【００４０】

【数３】

【００４１】（１）式を（４）式に代入して、（２）式
を考慮しながらＳ₂／Ｓ₁を求めると、（５）式が得られ
る。

【００４２】

【数４】

【００４３】特に、図１において、入力光の半分が第１
の検出手段２へ供給され、残りの半分が重み付け手段４
へ供給されており、且つ、重み付け手段４の損失を無視
し得る場合、（５）式の左辺及び右辺は等しくなり、こ
の場合、重心波長λ_cgは次式で与えられる。

【００４４】

【数５】

【００４５】このように特定の重み付け関数或いはそれ
に近似される関数を用いることによって、第２及び第１
の値の比Ｓ₂／Ｓ₁に基づいて容易に重心波長λ_cgを算出
することができる。

【００４６】尚、図２において破線で示されるのは、Ｒ
（λ）＝１−Ｔ（λ）で定義される他の重み付け関数で
あり、このような重み付け関数によっても容易に重心波
長λ _cgを得ることができる。重み付け関数Ｔ（λ）及び
Ｒ（λ）の組み合わせの効果的な使用については後述す
る。

【００４７】図３はＥＤＦＡにおけるゲインチルトの一
例を説明するための図である。波長１５４８，１５５
１，１５５４及び１５５７ｎｍの４チャネルのＷＤＭ信
号光を同じ入力パワー（−３５ｄＢｍ／ｃｈ）で、ポン
ピングされているＥＤＦ（エルビウムドープファイバ）
に入力したときの出力光のスペクトルが示されている。
縦軸は出力パワー（ｄＢｍ）であり、横軸は波長（ｎ
ｍ）である。Ａで示されるスペクトルはポンプ光のパワ
ーが比較的大きいときに対応しており、負のゲインチル
トが生じている。即ち、ゲインの波長微分は負である
（ｄＧ／ｄλ＜０）。

【００４８】Ｃで示されるスペクトルはポンプ光のパワ
ーが比較的小さいときに対応しており、正のゲインチル
トが得られている（ｄＧ／ｄλ＞０）。

【００４９】Ｂで示されるスペクトルは、ゲインチルト
を生じさせないための最適なポンプ光パワーに対応して
おり、ゲインの波長微分は零である（ｄＧ／ｄλ＝
０）。

【００５０】何れのスペクトルも、ＡＳＥ光（増幅され
た自然放出光）のスペクトルに各チャネルの信号光に対
応する４つの鋭いスペクトルが重畳された形状を有して
いる。

【００５１】ところで、光増幅器においては、ＡＳＥ光
のスペクトルには小信号に対する利得特性が反映され
る。ここでは、ＡＳＥ光はＳＥ光（自然放出光）を含む
ものとする。従って、ある光増幅器が与えられたとき
に、与えられた帯域内におけるＡＳＥ光のスペクトルの
重心波長をモニタすることによって、ゲインチルトを把
握することができる。一方、図３に示されるような、Ａ
ＳＥ光のスペクトルにＷＤＭ信号光のスペクトルが重畳
されたスペクトルについても、その重心波長のモニタリ
ングは光増幅器の特性について有用な情報を与える。具
体的には次の通りである。

【００５２】図４の（Ａ）を参照すると、与えられた帯
域においてＡＳＥ光のスペクトルＰ（λ）がＰ（λ）＝
ａλ＋ｂ （０＜ａ）で表される場合における重心波長
のモニタリングが示されている。この場合、スペクトル
は波長軸に対して右上がりになるので、重心波長λ_cgは
与えられた帯域の中心波長λ_cよりも大きくなる。

【００５３】図４の（Ｂ）を参照すると、与えられた帯
域内において、ＡＳＥ光のスペクトルＰ（λ）が、Ｐ
（λ）＝ｃλ＋ｄ （ｃ＜０）で表されるときの重心波
長のモニタリングが示されている。この場合、スペクト
ルは波長軸に対して右下がりとなるので、重心波長λ_cg
は中心波長λ_cよりも小さくなる。

【００５４】図４の（Ｃ）を参照すると、与えられた帯
域内においてＡＳＥ光のスペクトルが平坦である場合に
おける重心波長のモニタリングが示されている。この場
合、重心波長λ_cgは中心波長λ_cに一致する。

【００５５】このように、与えられた帯域におけるスペ
クトルの傾斜の傾向は重心波長に反映されるので、重心
波長のモニタリング値に基づいてポンプ光パワー等のゲ
インチルト特性が依存するパラメータを制御することに
よって、光増幅器の所要の特性を得ることができる。こ
の種の制御の詳細については後述する。

【００５６】次に、ＷＤＭ信号光における各信号光のス
ペクトルが線スペクトルで近似される場合、各チャネル
の波長は離散的な値をとるので、重心波長λ_cgは次のよ
うに簡単に求めることができる。

【００５７】

【数６】

【００５８】図５の（Ａ）は波長軸上に等間隔で並んだ
３チャネルのＷＤＭ信号光の離散スペクトルを示す図で
ある。第１，第２及び第３チャネルの波長はそれぞれλ
₀，λ₀＋Δλ及びλ₀＋２Δλであり、スペクトルの大
きさＰ（λ）はそれぞれＰ₀，２Ｐ₀及び３Ｐ₀である。
この場合、（７）式に基づいて重心波長λ_cgを求める
と、λ_cg＝λ₀＋４Δλ／３となる。

【００５９】図５の（Ｂ）を参照すると、第１、第２及
び第３チャネルのスペクトルの大きさＰ（λ）がそれぞ
れ３Ｐ₀，２Ｐ₀及びＰ₀の場合が示されている。この場
合、重心波長λ_cgは、λ_cg＝λ₀＋２Δλ／３で与えら
れる。

【００６０】図５の（Ｃ）を参照すると、各チャネルの
スペクトルの大きさＰ（λ）がＰ₀で同じ場合が示され
ている。この場合、重心波長は第２チャネルの波長に一
致する。即ち、λ_cg＝λ₀＋Δλである。

【００６１】このように、離散スペクトルが与えられて
いる場合にも、本発明のモニタリング技術により離散ス
ペクトルの集合における重心波長を容易に求めることが
できる。これは、離散スペクトルの集合における重心波
長は、スペクトル配置及び各スペクトルの大きさによっ
て決定されるからである。

【００６２】逆言すれば、各スペクトルの大きさ等が判
明している場合、重心波長のモニタリング値に基づい
て、欠落しているチャネル等に関する情報を得られるこ
とがわかる。

【００６３】図６は本発明のモニタリング装置の第１実
施形態を示すブロック図である。この装置は、入力光の
帯域を制限する光帯域通過フィルタ１０を有している。
フィルタ１０は、図２に示される波長λ₁及びλ₂にそれ
ぞれ対応する通過帯域の最短波長及び最長波長を有して
いる。

【００６４】フィルタ１０を通過した光は、光カプラ１
２により第１及び第２の分岐光に分岐される。第１の分
岐光はフォトディテクタ１４へ供給され、フォトディテ
クタ１４は第１の値Ｓ₁に対応する電気信号を出力す
る。

【００６５】第２の分岐光は重み付けエレメント１６を
通ってフォトディテクタ１８へ供給される。フォトディ
テクタ１８は第２の値Ｓ₂に対応する電気信号を出力す
る。

【００６６】重み付けエレメント１６の挿入損失を無視
し得る場合には、第１及び第２の分岐光のパワーが等し
くなるように光カプラ１２が設計される。即ち、この場
合光カプラ１２は３ｄＢカプラである。

【００６７】重み付けエレメント１６の挿入損失を無視
し得ない場合には、その損失を補償するように光カプラ
１２における分岐比が調整される。

【００６８】また、フォトディテクタ１４及び１８の受
光感度が異なる場合にも、光カプラ１２の分岐比の調整
によりこれを補償することができる。分岐比の調整によ
らず、フォトディテクタ１４及び１８の出力電気信号の
個々の調整によってバランスをとってもよい。

【００６９】フォトディテクタ１４及び１８の出力信号
は、重心波長の算出や得られた重心波長に基づく制御に
供される演算ユニット２０へ供給される。演算ユニット
２０は、フォトディテクタ１４及び１８の出力信号をア
ナログ／デジタル変換するためのＡ／Ｄコンバータ２１
及び２３を有している。

【００７０】演算手段２０は、更に、Ａ／Ｄコンバータ
２１及び２３からのデジタルデータを取り込むためのＩ
／Ｏポート２４と、予め定められたプログラムに従って
演算を行うＣＰＵ２８と、演算のためのプログラムやデ
ータテーブルが記憶されるＲＯＭ（リードオンリーメモ
リ）３０と、計算結果を一時的に記憶するためのＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）３２とを有している。

【００７１】Ｉ／Ｏポート２４、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ３
０及びＲＡＭ３２はデータバス３４によって相互に接続
されている。

【００７２】符号３６はＩ／Ｏポート２４に接続される
制御用入力端子を表している。この端子３６は、このモ
ニタリング装置が光増幅器における制御に供される場合
に、重心波長の目標値や監視情報を取り込むために使用
される。

【００７３】図７を参照すると、図６の装置の動作を示
すフローチャートが示されている。ここでは、重み付け
エレメント１６が図２に示される重み付け関数Ｔ（λ）
を実質的に有しているものとする。

【００７４】まず、フォトディテクタ１４及び１８から
の信号に基づき、第１の値Ｓ₁と第２の値Ｓ₂とが読み込
まれる（ステップ２０１）。

【００７５】次いで、（６）式に基づいて、重心波長λ
_cgが算出される。ここで、λ₁及びλ₂は図２に示されて
おり、或いは光帯域通過フィルタ１０（図６参照）のカ
ットオフ波長（通過帯域の最短波長及び最長波長）であ
る。

【００７６】そしてステップ２０３では、算出された重
心波長λ_cgが読み出される。

【００７７】尚、モニタリング値に基づく制御が行われ
る場合には、ステップ２０３に代えて制御のフローが行
われる。

【００７８】図６の装置へ供給される入力光のトータル
パワーＰ_totはフォトディテクタ１４の出力信号に対応
しているので、第１の値Ｓ₁に基づいてトータルパワー
Ｐ_totのモニタリング値を読み出すこともできる。

【００７９】図８は本発明のモニタリング装置の第２実
施形態を示すブロック図である。ここでは、入力ポート
３８Ａ並びに出力ポート３８Ｂ及び３８Ｃを有する重み
付けエレメント３８が用いられている。

【００８０】光帯域通過フィルタ１０を通過した光は、
光カプラ１２により第１及び第２の分岐光に分岐され
る。第１の分岐光は、図６の装置と同様入力光のトータ
ルパワーを検出するためのフォトディテクタ１４へ供給
される。第２の分岐光は、重み付けエレメント３８の入
力ポート３８Ａに供給される。

【００８１】重み付けエレメント３８は、入力ポート３
８Ａに供給された第２の分岐光を更に第１及び第２の重
み付け分岐光に分岐する。第１及び第２の重み付け分岐
光の分岐比は、重み付け関数Ｔ（λ）に従うパラメータ
ａを用いてａ：（１−ａ）で与えられる。

【００８２】即ち、入力ポート３８Ａと出力ポート３８
Ｂは重み付け関数Ｔ（λ）により関係づけられており、
一方、入力ポート３８Ａと出力ポート３８Ｃは１−Ｔ
（λ）（＝Ｒ（λ））により関係づけられている。

【００８３】第１及び第２の重み付け分岐光はそれぞれ
フォトディテクタ４０及び４２へ供給される。フォトデ
ィテクタ４０及び４２の出力信号は、それぞれＡ／Ｄコ
ンバータ２２及び２６を介してＩ／Ｏポート２４へ供給
される。

【００８４】演算ユニット２０′のハードウェアは図６
の第１実施形態とほぼ同様であるのでその説明は省略す
る。

【００８５】図８の第２実施形態は、演算ユニット２
０′がフォトディテクタ４０及び４２のうち出力レベル
が大きい方のフォトディテクタを選択する機能を有して
いる点で特徴づけられる。選択されたフォトディテクタ
４０または４２の出力に基づき、第２の値Ｓ₂が求めら
れる。これにより、第２及び第１の値の比Ｓ₂／Ｓ₁に基
づいて算出される重心波長のモニタリング精度が向上す
る。

【００８６】以下の説明では、フォトディテクタ４０及
び４２のそれぞれの出力レベルが対応する第３の値Ｓ₃
と第４の値Ｓ₄とが用いられる。

【００８７】図９は図８の装置の動作を示すフローチャ
ートである。まずステップ３０１では、フォトディテク
タ１４，４０及び４２の出力信号に基づいて、第１の値
Ｓ₁と第３の値Ｓ₃と第４の値Ｓ₄とが読み込まれる。

【００８８】ステップ３０２では、値Ｓ₃及びＳ₄の大小
関係が判断され、値Ｓ₃が値Ｓ₄に等しいかそれよりも大
きい場合にはステップ３０３へ進み、値Ｓ₃が値Ｓ₄より
も小さい場合にはステップ３０４へ進む。

【００８９】ステップ３０３では、より大きい第３の値
Ｓ₃が（６）式の第２の値Ｓ₂として採用され、式 λ_cg＝（λ₂−λ₁）Ｓ₃／Ｓ₁＋λ₁ により重心波長λ_cgが算出される。

【００９０】ステップ３０４では、より大きい第４の値
Ｓ₄（重み付けエレメントの出力ポート３８Ｃに対応）
が第２の値Ｓ₂として採用されるので、重み付け関数は
Ｒ（λ）＝１−Ｔ（λ）となり、（６）式は変更され
る。そして、式 λ_cg＝（λ₁−λ₂）Ｓ₄／Ｓ₁＋λ₂ により重心波長λ_cgが算出される。

【００９１】続いてステップ３０５では、ステップ３０
３又は３０４で算出された重心波長λ_cgが読み出され
る。

【００９２】図１０は本発明のモニタリング装置の第３
実施形態を示すブロック図である。この装置は、図８の
第２実施形態と対比して、光カプラ１２及びフォトディ
テクタ１４が省略され、これにより演算ユニット（２
０′′）のＡ／Ｄコンバータ２１が省略されている点で
特徴づけられる。

【００９３】光帯域通過フィルタ１０の出力光は全て重
み付けエレメント３８の入力ポート３８Ａに供給され
る。そして、演算ユニット２０′′が第３の値Ｓ₃と第
４の値Ｓ₄とに基づき入力光のトータルパワーＰ_totを求
めている。具体的には次の通りである。

【００９４】図１１は図１０の装置の動作を示すフロー
チャートである。ステップ４０１では、フォトディテク
タ４０及び４２の出力信号に基づいて、第３の値Ｓ₃と
第４の値Ｓ₄とが読み込まれる。

【００９５】ステップ４０２では、値Ｓ₃及び値Ｓ₄の大
小関係が判断され、値Ｓ₃が値Ｓ₄に等しいかそれよりも
大きい場合にはステップ４０３へ進む。

【００９６】ステップ４０３では、値Ｓ₃に値Ｓ₄を加算
してこれを第１の値Ｓ₁とし、また、より大きい第３の
値Ｓ₃を第２の値Ｓ₂とする。続いてステップ４０４で
は、（６）式に基づいて重心波長λ_cgが算出される。

【００９７】ステップ４０２で第３の値Ｓ₃が第４の値
Ｓ₄よりも小さいと判断された場合にはステップ４０５
へ進む。

【００９８】ステップ４０５では値Ｓ₃にＳ₄を加算して
これを第１の値Ｓ₁とし、また、より大きい第４の値Ｓ₄
を第２の値Ｓ₂とする。

【００９９】続いてステップ４０６では、重み付け関数
Ｒ（λ）に従って、式 λ_cg＝（λ₁−λ₂）Ｓ₂／Ｓ₁＋λ₂ により重心波長λ_cgが算出される。

【０１００】ステップ４０４または４０６で求められた
重心波長λ_cgはステップ４０７で読み出される。

【０１０１】このように本実施形態によると、モニタリ
ング精度が高く且つ簡単な構成のモニタリング装置の提
供が可能になる。

【０１０２】次に、図６の重み付けエレメント１６並び
に図８及び図１０の重み付けエレメント３８として用い
ることができる光コンポーネントの具体例を説明する。
エレメント１６の機能はエレメント３８の機能に包含さ
れるので、エレメント３８の機能に基づいて具体例を説
明する。

【０１０３】図１２は重み付けエレメントの第１実施形
態を示す図である。

【０１０４】この重み付けエレメントは、透明基板４４
と、透明基板４４上に形成された誘電体多層膜４６とを
有している。多層膜４６は低屈折率層及び高屈折率層を
交互に積層して作製される。

【０１０５】低屈折率層及び高屈折率層は例えばそれぞ
れＳｉＯ₂及びＴｉＯ₂からなる。入力ポート３８Ａから
の光は予め定められた入射角で多層膜４６へ入射する。
透過光路は出力ポート３８Ｂに対応し、反射光路は出力
ポート３８Ｃに対応する。

【０１０６】図１３は図１２の重み付けエレメントの特
性の一例を示すグラフである。実線で示されるのは透過
率の波長特性であり、破線で示されるのは反射率の波長
特性である。

【０１０７】ある特定の波長が与えられると、その波長
における透過率及び反射率の和は、原理的には１００％
となる。

【０１０８】図１３から明らかなように、比較的リニア
リティーが確保されているクロスポイントの近傍で重み
付け関数を定義することによって、重心波長を求めるこ
とができる。

【０１０９】これまでに説明したモニタリングの原理に
おいては、与えられた帯域の最短波長及び最長波長のい
ずれかにおいて重み付け関数の値が０であり且つ他方に
おいて１であるとしたが、これは重心波長の算出の理解
を簡単にするための配慮である。従って、このような条
件が必ずしも満たされない図１３のような特性を用いた
場合であっても、（６）式を改良することにより重心波
長を求めることができる。

【０１１０】あるいは、フォトディテクタにより変換さ
れた電気信号を処理する回路において、オフセット及び
／またはゲインを調整することにより、等価的に、最短
波長及び最長波長の何れかにおいて０であり且つ他方に
おいて１である重み付け関数を得ることができる。

【０１１１】図１４は重み付けエレメントの第２実施形
態を示す図である。このエレメントは、第１のファイバ
４８と第２のファイバ５０とを側面融着し、融着部分を
延伸することによって作製される。符号５２は融着／延
伸部を示している。

【０１１２】第１のファイバ４８の両端がそれぞれ入力
ポート３８Ａ及び出力ポート３８Ｃに対応し、第２のフ
ァイバ５０の出力ポート３８Ｃの一端が出力ポート３８
Ｂに対応している。第２のファイバ５０の他端は、不要
な反射が生じないように無反射終端とされる。

【０１１３】融着／延伸部５２においては、各ファイバ
のコアが極めて接近し且つ各コアの径が光パワーを閉じ
込めておくには不十分な程度に小さくなっているのでエ
バネッセント波結合が生じ、これにより第１のファイバ
４８を伝搬する光パワーは第２のファイバ５０へカップ
リングする。そしてそのカップリング比は、融着／延伸
部５２の形状パラメータの適切な設定によって波長依存
性を有するようになる。

【０１１４】図１５は図１４の重み付けエレメントの特
性の一例を示すグラフである。実線で示されているの
は、出力ポート３８Ｂから出力される光のパワーの入力
ポート３８Ａへ入力する光のパワーに対する比（カップ
リング比）の波長特性を示している。カップリング比が
波長の増大に従って正弦波的に変化していることがわか
る。

【０１１５】破線で示されるのは、ポート３８Ｃから出
力される光のパワーのポート３８Ａへ供給される光のパ
ワーに対する比の波長特性を示している。特定の与えら
れた波長においては、両比の和は原理的には１００％で
ある。

【０１１６】従って、このようなファイバ融着型光カプ
ラを用いることによっても、容易に重心波長を得ること
ができる。望ましくは、図１５における特性曲線のクロ
スポイントを与える波長が図２の中心波長λ_cに対応す
るように融着／延伸部５２の形状パラメータが設定され
る。

【０１１７】重み付けエレメントとしてファブリ・ペロ
光共振器を用いることもできる。ファブリ・ペロエタロ
ンの厚み及び両端面反射率を適切に設定することによ
り、図１３の特性に似た特性を得ることができるので、
良好なリニアリティーを与える領域において重み付けを
行うのである。

【０１１８】図１６は本発明の光増幅器の基本構成を示
す図である。この光増幅器は、増幅すべき信号光が入力
される入力ポート５４と、増幅された信号光が出力され
る出力ポート５６とを有している。入力ポート５４と出
力ポート５６の間には主光路が設定されている。

【０１１９】主光路上には、信号光を受ける光増幅媒体
５８が設けられる。ポンピング手段６０は、光増幅媒体
５８が信号光の波長を含む増幅帯域を有するように光増
幅媒体５８をポンピングする。

【０１２０】主光路上にはまたモニタリング手段６２が
設けられており、モニタリング手段６２は例えば信号光
を含む入力光のスペクトルの重心波長をモニタする。

【０１２１】制御手段６４はモニタされた重心波長に基
づき、光増幅媒体５８の増幅帯域におけるゲインチルト
特性が依存するパラメータを制御する。

【０１２２】光増幅媒体５８としては、ＥＤＦ等の希土
類元素がドープされたドープファイバを用いることがで
きる。ドープファイバの代表的な母材材質はシリカやフ
ッ化物である。また、半導体材料からなる光増幅媒体５
８を用いることもできる（半導体光増幅器）。この場
合、ポンピング手段６０は、媒体へ電流を注入する手段
を含む。具体的には、半導体光増幅器の電極対にポンピ
ング電圧が印加される。

【０１２３】光増幅媒体５８は、主光路上における信号
光の伝搬方向のそれぞれ上流側及び下流側に対応する第
１端及び第２端を有している。ドープファイバに適した
ポンピング手段６０は、ポンプ光を出力するポンプ光源
と、光増幅媒体５８の第１端及び第２端の少なくともい
ずれか一方に動作的に接続されポンプ光を光増幅媒体５
８へ供給する光結合手段とを含む。

【０１２４】本明細書において、光学部品同士が動作的
に接続されるというのは、ファイバ接続或いはコリメー
トビームを用いた空間接続により直接接続される場合を
含み、更に光フィルタ等の他の光学部品を介して接続さ
れる場合を含む。

【０１２５】このようにポンピング手段がポンプ光源を
含む場合には、制御手段６４の制御対象となるパラメー
タとしては、ポンプ光パワーを採用することができる。
この場合、出力ポート５６から出力される信号光のパワ
ーを一定にするためのＡＬＣ（自動レベルコントロー
ル）のフィードバックループにポンプ光源を含ませるこ
とができないので、ＡＬＣを行うためには、減衰率可変
の光アッテネータを含むフィードバックループを構成す
るとよい。

【０１２６】増幅帯域に含まれる波長を有するダミー光
を光増幅媒体５８へ供給するダミー光源６６をこの光増
幅器が有している場合には、制御手段６４の制御対象と
なるパラメータはダミー光のパワーであってもよい。こ
の場合、ポンプ光源をＡＬＣのためのフィードバックル
ープに含ませることができる。

【０１２７】この光増幅器をＷＤＭシステムに適用する
場合には、ＷＤＭ信号光が入力ポート５４へ供給され
る。この光増幅器においては、モニタされた重心波長に
基づいて光増幅媒体５８の増幅帯域におけるゲインチル
ト特性を把握して、それに基づく制御を行っているの
で、所要の特性を得ることができる。

【０１２８】図１７は本発明の光増幅器の第１実施形態
を示すブロック図である。入力ポート５４と出力ポート
５６の間の主光路上には、光カプラ６８、光アイソレー
タ７０、ＥＤＦ７２、ＷＤＭカプラ７４、光アイソレー
タ７６、光帯域通過フィルタ７８、光カプラ８０及び光
アッテネータ８２が信号光伝搬方向に向かってこの順に
設けられている。

【０１２９】入力ポート５４へ供給された信号光は、光
カプラ６８により２分岐され、その一方は光アイソレー
タ７０を通ってＥＤＦ７２の第１端へ供給される。光カ
プラ６８で分岐された他方の光は、信号光の波長が含ま
れる通過帯域を有する光帯域通過フィルタ８４を通って
フォトディテクタ８６へ供給される。フォトディテクタ
８６は後述する監視情報をモニタするためのものであ
る。

【０１３０】フォトディテクタ８６の出力信号は、復調
器８８へ供給され、その出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ
９０によりデジタル信号に変換されてＩ／Ｏポート２４
へ供給される。

【０１３１】ポンプ光源としてのレーザダイオード９２
からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ７４を介してＥＤＦ７
２の第２端へ供給される。レーザダイオード９２は駆動
回路９４により駆動される。

【０１３２】ＥＤＦ７２内において増幅された光は、Ｗ
ＤＭカプラ７４及び光アイソレータ７６をこの順に通っ
て光帯域通過フィルタ７８へ供給される。光帯域通過フ
ィルタ７８は、信号光の波長が含まれる通過帯域を有し
ている。特にこの光増幅器がＷＤＭシステムに適応され
る場合には、通過帯域の最短波長は最短波長チャネルよ
りも僅かに短く設定され、通過帯域の最長波長は最長波
長チャネルよりも僅かに長く設定される。

【０１３３】ＷＤＭにおける最短波長チャネル及び最長
波長チャネルにより信号帯域が定義される。信号帯域は
光増幅媒体の増幅帯域に含まれるので、以下の説明では
信号帯域が増幅帯域を意味することもある。

【０１３４】光帯域通過フィルタ７８から出力された光
は、光カプラ８０で２分岐され、その一方は減衰率が可
変な光アッテネータ８２を通って出力ポート５６に到達
する。

【０１３５】光カプラ８０で分岐された他方の光は、本
発明の重心波長モニタリング装置へ供給される。ここで
は、図１０のモニタリング装置のハードウェアが採用さ
れている。但し、重み付けエレメント３８への入力光は
光帯域通過フィルタ７８を通ってきているので、図１０
の光フィルタ１０は省略されている。

【０１３６】この実施形態では、モニタされた重心波長
が予め定められた値になるようにポンプ光のパワーが制
御される。望ましくは、重心波長の目標値は、光帯域通
過フィルタ７８の通過帯域の中心波長、即ち信号帯域の
中心波長である。

【０１３７】ポンプ光のパワーの制御を具体的に説明す
る。重心波長が中心波長よりも長い場合には、右上がり
のゲインチルト（図３参照）が生じていると判断し、こ
れを補正するためにポンプ光のパワーを増大させる。一
方、重心波長が中心波長よりも短い場合には、右下がり
のゲインチルトが生じていると判断し、ポンプ光のパワ
ーを減少させる。このようなポンプ光のパワーの制御に
よって、重心波長を中心波長に一致させることができ、
ゲインチルトを抑制することができる。

【０１３８】重み付けエレメント３８へ供給される光
は、ＡＳＥ成分と信号光成分とからなる。従って、この
合成により、重心波長が中心波長に一致していることと
ゲインチルトがないこととが正確に対応しない場合に
は、中心波長に正または負のオフセット波長を加えた値
を目標値としてもよい。

【０１３９】また、図５の（Ａ）或いは図５の（Ｂ）に
示されるようにＷＤＭ信号光が分布している場合にも、
これを補正するために、オフセットされた目標値は有効
である。

【０１４０】光アッテネータ８２は、出力ポート５６か
ら出力される光のパワーが一定になるようにフィードフ
ォワード制御される。即ち、フォトディテクタ４０及び
４２の出力信号に基づいて算出されるトータルパワーと
減衰率とを関係づけるテーブルをＲＯＭ３０に記憶させ
ておき、予め定められたプログラムに基づいて光アッテ
ネータ８２の減衰率が制御されるのである。

【０１４１】勿論、光アッテネータ８２の出力光パワー
をモニタする手段を設け、そのモニター値が一定になる
ように減衰率をフィードバック制御してもよい。このよ
うなフィードバックループによるＡＬＣの実施形態につ
いては後述する。

【０１４２】図１８は本発明の光増幅器が適用される光
通信システムのブロック図である。送信局９６はＷＤＭ
信号光を送出する。受信局９８はＷＤＭ信号光を受け
る。

【０１４３】送信局９６及び受信局９８は光伝送路１０
０により結ばれている。光伝送路１００の途中には、複
数の光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）が設
けられている。ここでＮは全光中継器の数である。

【０１４４】光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃
Ｎ）は、それぞれ、光伝送路１００に動作的に接続され
る主光路を有しており、各主光路には本発明の光増幅器
が設けられている。例えば図１７の光増幅器が採用可能
である。

【０１４５】一般に光増幅器においては、光増幅媒体に
おいて生じるＡＳＥ光のパワーは波長依存性を有してい
る。従って、図１８の光通信システムにおいては、送信
局９６から受信局９８に向かうに従って光中継器１０２
（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）における各重心波長の目
標値をシフトさせていくのが望ましい。これを具体的に
説明する。

【０１４６】図１９によりプリエンファシスの概念が説
明される。図１９においては、４つのチャネルは短波長
側から長波長側に向かって＃１，＃２，＃３及び＃４で
表されている。ＥＤＦＡにおいては、短波長になるのに
従ってＡＳＥ光のパワーが大きくなるので、短波長側の
チャネルにおいて所要のＳＮＲ（信号対雑音比）を確保
するために、短波長側のチャネルの信号光出力が比較的
大きく設定されることが望ましい。なぜならば、各チャ
ネルの信号光のＳＮＲは、光中継器の段数が増えるに従
って劣化し、その劣化の度合いは短波長側のチャネルの
方が長波長側のチャネルよりも大きいからである。

【０１４７】今、最短波長λ₁及び最長波長λ₂によって
与えられる信号帯域内に４チャネルの信号光を波長分割
多重してなるＷＤＭ信号光を想定すると、送信局９６に
おける重心波長は帯域の中心波長λ_cよりも僅かに短い
波長λ₀に設定されるのである。これが送信局９６にお
けるプリエンファシスである。

【０１４８】この場合、各光増幅器１０４の重心波長を
プリエンファシスされた重心波長λ ₀に制御することに
よって、短波長側チャネルの所要のＳＮＲを確保するこ
とができる。

【０１４９】送信局９６においてプリエンファシスがな
されていない場合には、光中継器の段数が増えるに従っ
て、重心波長の目標値を短波長側にシフトさせるとよ
い。

【０１５０】一区間における重心波長の目標値のシフト
量をΔλとすると、光中継器１０２（＃１，＃２，・・
・，＃Ｎ）における重心波長の目標値は、それぞれ、
（λ₀−Δλ），（λ₀−２Δλ），・・・，（λ₀−Ｎ
Δλ）で与えられる。

【０１５１】ここではλ₀は送信局９６における重心波
長の目標値という意味でのみ用いられており、中心波長
λｃよりも短いことに限定されない。例えば、目標波長
λ₀を中心波長λ_cに一致させてもよい。

【０１５２】このような重心波長の目標値のシフトによ
り、短波長側のチャネルにおいて所要のＳＮＲを得るこ
とができる。勿論このようなシフトを送信局９６におけ
るプリエンファシスと併用してもよい。

【０１５３】図１８の光通信システムは、望ましくは、
ＷＤＭ信号光に関する監視情報を光中継へ送る手段を更
に備えている。監視情報は、例えば、送信局９６から光
伝送路１００を介して各光中継器１０２（＃１，＃２，
・・・，＃Ｎ）へ送られる。これによると各光中継器１
０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）においては、受けた
監視情報及びモニタされた重心波長に基づき所望の特性
が得られるような制御を行うことができる。

【０１５４】例えば監視情報がＷＤＭ信号光の重心波長
或いはその目標値を含む場合、各光中継器においてそれ
ぞれ所望のゲインチルト特性が得られるような制御を行
うことができる。

【０１５５】監視情報がＷＤＭ信号光の各チャネルの波
長及び運用されているチャネルを特定するためのデータ
を含む場合、前述した原理に従って各光中継器において
容易に重心波長の目標値を算出することができる。

【０１５６】図２０を参照すると、このような監視情報
を伝送するための方法が示されている。ＷＤＭ信号光の
１つに伝送データよりも十分低速なトーン成分１０８を
重畳する。そしてこのトーン成分をサブキャリアとして
監視情報に基づいた変調を行うのである。トーン成分の
周波数は、各周波数成分が光増幅器で減衰しないよう
に、例えば１ｋＨｚ乃至１ＭＨｚに設定される。

【０１５７】トーン成分により監視情報を伝送するので
はなく、特定チャネルの信号光を伝送データでは変調せ
ずに、この信号光により監視情報を伝送するようにして
もよい。監視情報の再生は例えば次のようにしてなされ
る。

【０１５８】図１７において、分岐されたＷＤＭ信号光
は、光帯域通過フィルタ８４で信号帯域が抽出された後
にフォトディテクタ８６により電気信号に変換され、そ
の電気信号は復調器８８へ供給される。復調器８８はト
ーン成分を抽出する帯域通過フィルタと抽出されたトー
ン成分に基づき監視情報を復調する手段とを含む。

【０１５９】これにより、例え全チャネルのＷＤＭ信号
光がフォトディテクタ８６に供給されたとしても、監視
情報の再生が可能になるのである。

【０１６０】得られた監視情報はＡ／Ｄコンバータ９０
を介してＩ／Ｏポート２４へ供給される。

【０１６１】図２１は本発明の光通信システムを適用可
能な他の光通信システムのブロック図である。このシス
テムでは、信号光の波長とは異なる波長λ_svを有する監
視光を用いて、監視情報を伝送している。光伝送路１０
０の途中には複数の光中継器１０２が設けられている。

【０１６２】各光中継器１０２は、監視光を受けて監視
情報を再生するために、本発明が適用される光増幅器１
０４の他に監視装置１１０を有している。

【０１６３】光増幅器１０４の上流側でＷＤＭカプラ１
１２により分岐された監視光は、監視装置１１０へ供給
される。

【０１６４】監視装置１１０は、監視光に基づいて復調
した監視情報を光増幅器１０４へ送り、場合によっては
光増幅器１０４からの監視情報の付加情報を受ける。監
視情報の復調を行うために、監視装置１１０は光／電気
変換器を有している。また、監視装置１１０は、復調に
より得られた監視情報或いは付加情報を付加した監視情
報を後段へ送るために、電気／光変換器を有している。

【０１６５】電気／光変換器からの新たな監視光は、光
増幅器１０４の下流側でＷＤＭカプラ１１４によりＷＤ
Ｍ信号光に合流される。

【０１６６】このシステムによると、各光中継器１０２
においてモニタされた重心波長を下流側の光中継器また
は受信局９８に通知することができる。これにより、あ
る光中継器における重心波長が故障等の原因により変化
したときに、当該光中継器を特定することができるよう
になる。

【０１６７】図２１のシステムに双方向通信を適用し
て、監視光が受信局９８から送信局９６へ送られるよう
にしてもよい。

【０１６８】図２２は本発明の光増幅器の第２実施形態
を示すブロック図である。この光増幅器は、ＥＤＦ７２
の第１端及び第２端にそれぞれ動作的に接続されるモニ
タユニット１１６及び１１８を有している点で特徴づけ
られる。

【０１６９】モニタユニット１１６には光カプラ６８で
分岐された光が入力され、モニタユニット１１８には光
カプラ８０で分岐された光が入力される。

【０１７０】モニタユニット１１８は、入力光のスペク
トルの重心波長をモニタするために、図１７におけるの
と同様に重み付けエレメント３８並びにフォトディテク
タ４０及び４２を有している。

【０１７１】モニタユニット１１６は、ユニット１１８
の構成に加えて入力光の帯域を制限するための光帯域通
過フィルタ１０を有している。

【０１７２】このように２つのモニタユニットを用いる
ことによって、入力ポート５４に入力される光に対応す
るスペクトルの第１の重心波長と、出力ポート５６から
出力される光に対応するスペクトルの第２の重心波長と
をそれぞれモニタすることができる。

【０１７３】望ましくは、第１の重心波長が第２の重心
波長に実質的に一致するように、レーザダイオード９２
から出力されるポンプ光のパワーが制御される。

【０１７４】前述したようなプリエンファシスに基づく
重心波長のシフトを行う場合には、第１の重心波長が第
２の重心波長に所定のオフセットを加えた値に一致する
ように、ポンプ光のパワーが制御される。

【０１７５】ところで、重み付けエレメント３８におけ
る重み付け関数は環境温度に対して敏感であることが多
い。例えば、図１２の誘電体多層膜４６や図１４の融着
／延伸部５２の温度が変化すると、重み付け関数は波長
軸方向にシフトする。よって、重心波長のモニタリング
精度を向上するためには、重み付け関数のシフトが生じ
ないように重み付けエレメント３８の温度を制御するこ
とが望ましい。

【０１７６】このような温度制御に関して、図２２のモ
ニタユニット１１６について説明する。モニタユニット
１１６の重み付けエレメント３８には、温度コントロー
ラ１２０が付加的に設けられている。その制御の態様は
次の通りである。

【０１７７】ＷＤＭ信号光の１つをパイロット光とし、
その波長を厳密に制御しておく。このようなパイロット
光が与えられると、パイロット光は線スペクトル或いは
極めて狭い帯域の急峻なスペクトルを有しているので、
重み付けエレメント３８からフォトディテクタ４０へ供
給されるパイロット光のパワーは、例えば図２における
重み付け関数Ｔ（λ）及びパイロット光の波長により決
定され、重み付けエレメント３８からフォトディテクタ
４２へ供給されるパイロット光のパワーは、重み付け関
数Ｒ（λ）及びパイロット光の波長により決定される。
もし、これらのパワーの比が一定に保たれているとすれ
ば、重み付け関数も一定に保たれることになり、重み付
け関数のシフトが防止されるのである。

【０１７８】このようなパワーの比は、図２０により説
明したトーン成分を用いて検出することができる。即
ち、パイロット光を一定振幅のトーン成分で変調してお
くのである。そして、重み付けエレメント３８の２つの
分岐出力光からそれぞれ得られるトーン成分の振幅の比
を求めれば、それが前述のパワーの比に対応するのであ
る。

【０１７９】そのために、図２２の実施形態では、フォ
トディテクタ４０及び４２の出力信号をそれぞれ帯域通
過フィルタ１２２及び１２６へ供給している。フィルタ
１２２及び１２６はトーン成分の周波数を含む通過帯域
を有している。

【０１８０】フィルタ１２２及び１２６をそれぞれ通過
したトーン成分は、Ａ／Ｄコンバータ１２４及び１２８
を介してＩ／Ｏポート２４に取り込まれる。

【０１８１】そして、フォトディテクタ４０及び４２に
基づいてそれぞれ得られるトーン成分の比が一定になる
ように、重み付けエレメント３８の温度が制御される。

【０１８２】図示はしないが、モニタユニット１１８に
おいても同様に重み付けエレメント３８の温度が制御さ
れている。

【０１８３】ここでは、パイロット光の波長が絶対波長
に安定化されていることを前提に重み付けエレメントの
温度制御を説明したが、この温度制御技術は、絶対波長
の安定化がなされていないＷＤＭシステムにも適用可能
である。

【０１８４】例えば、各信号光の波長間隔のみが制御さ
れる場合がある。即ち、ＷＤＭ信号光の相対的な波長安
定化である。この場合にも上述の温度制御によって、重
み付け関数のシフトによる不都合がなくなる。

【０１８５】図２３は本発明の光増幅器の第３実施形態
を示すブロック図である。入力ポート５４と出力ポート
５６の間に設定される主光路上には、それぞれ図１６に
示される基本構成を有する第１の光増幅器１３０と第２
の光増幅器１３２とが信号光伝搬方向にこの順に設けら
れている。

【０１８６】第１の光増幅器１３０で増幅された光は、
減衰率が可変な光アッテネータ１３４により減衰させら
れて分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１３６により第２の光
増幅器１３２へ送られる。

【０１８７】分散補償ファイバ１３６は、伝送路におい
て信号光が受けた色分散（波長分散）を相殺するような
分散値を有している。

【０１８８】この実施形態において光増幅器を２段構成
にしている第１の理由は、一般にＤＣＦの損失は大き
く、ＤＣＦ１３６の上流側において信号光のレベルをあ
る程度まで引き上げておく必要があるからである。

【０１８９】第２の理由は、ＤＣＦ１３６の上流側にお
ける光増幅の利得をあまり大きくし過ぎて各信号光のパ
ワーが大きくなると、ＤＣＦ１３６において非線形効果
が生じ易くなるところにある。

【０１９０】ＷＤＭが適用されているシステムにおい
て、ＤＣＦ１３６で非線形効果の１つである４光波混合
（ＦＷＭ）が生じると、チャネル間クロストークが悪く
なる。また、自己位相変調（ＳＰＭ）も信号品質の劣化
を招く。

【０１９１】光増幅器１３０及び１３２においては、モ
ニタされた重心波長に基づいてポンプ光のパワーが制御
されている。そこで、ＡＬＣを行うために、第２の光増
幅器１３２のモニタリング手段６２においてモニタされ
るトータルパワーが一定になるように光アッテネータ１
３４における減衰率がフィードバック制御される。

【０１９２】光増幅器１３０及び１３２における重心波
長の制御は例えば次の通りである。前段の光増幅器１３
０の重心波長は中心波長λ_cよりも短くなるように制御
され、これにより左上がりのゲインチルトが得られるよ
うにする。

【０１９３】後段の光増幅器１３２の重心波長は中心波
長λ_cよりも長くなるように制御され、これにより右上
がりのゲインチルトが得られるようにする。そして、両
光増幅器１３０及び１３２のトータルのゲインチルトが
平坦になるようにされる。このような重心波長の制御に
よって、光増幅器の低雑音化及び高効率化が可能にな
る。

【０１９４】ところで、図１６の本発明の光増幅器の基
本構成を示す図においては、モニタリング手段６２は光
増幅媒体５８の信号光伝搬方向下流側に位置するように
示されているが、本発明はこれに限定されない。

【０１９５】例えばモニタリング手段６２は光増幅媒体
５８の上流側、即ち入力ポート５４と光増幅媒体５８の
間に設けられていてもよい。この場合、モニタリング手
段６２は、図２２のモニタユニット１１６のように入力
光の重心波長をモニタリングする他、バックワードＡＳ
Ｅ光の重心波長をモニタリングすることもできる。

【０１９６】光増幅媒体５８においては、信号光と同じ
方向に伝搬するフォワードＡＳＥ光の他、信号光と逆向
きに伝搬するバックワードＡＳＥ光が発生する。従っ
て、このバックワードＡＳＥ光を主光路から抽出する手
段を付加することによって、上述のようなモニタリング
が可能になるのである。抽出する手段としては、例えば
図２２のＥＤＦ７２の上流側に設けられる光カプラ６８
を用いることができる。この場合、バックワードＡＳＥ
光の伝搬の邪魔になる光アイソレータ７０は入力ポート
５４と光カプラ６８との間に移され、光カプラ６８の１
つ残っているポートからバックワードＡＳＥ光が抽出さ
れる。

【０１９７】抽出されたバックワードＡＳＥ光は、モニ
タユニット１１６と同じように構成されるモニタリング
手段に供給される。

【０１９８】また、図１６において、モニタリング手段
６２は、光増幅媒体５８に沿って設けられていてもよ
い。光増幅媒体５８がＥＤＦのように光導波路構造を有
している場合には、自然放出光（ＳＥ光）が光増幅媒体
５８の側方に漏れ出す。従って、この漏れ出したＳＥ光
の重心波長をモニタリング手段６２がモニタリングする
のである。具体的には、次の通りである。

【０１９９】図２４は本発明の光増幅器の第４実施形態
を示す主要部のブロック図である。光増幅媒体としてＥ
ＤＦ７２が用いられており、これをポンピングする手段
の図示は省略されている。

【０２００】ＥＤＦ７２は外部から光が入らないように
構成される積分球等のケース１３８に収容されている。
ＥＤＦ７２の被覆は部分的に除去されており、そこから
ＳＥ光が側方に漏れ出す。

【０２０１】ＳＥ光は光バンドパスフィルタ１４０に供
給される。フィルタ１４０の通過帯域は例えば信号帯域
に設定される。フィルタ１４０を通過したＳＥ光の一部
は、重み付けエレメント１４２（例えば図１２の誘電体
多層膜４６）を通ってフォトディテクタ１４４に入射す
る。フィルタ１４０を通過したＳＥ光の残りはフォトデ
ィテクタ１４６に入射する。

【０２０２】フォトディテクタ１４４及び１４６がフォ
トダイオードを含む場合、その出力信号は電流信号とし
て与えられるので、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換される。

【０２０３】フォトディテクタ１４６の出力信号はＩ／
Ｖコンバータ１４８に供給される。フォトディテクタ１
４４の出力信号はＩ／Ｖコンバータ１５０に供給され
る。Ｉ／Ｖコンバータ１４８及び１５０の出力電圧はそ
れぞれ演算ユニット１５２に供給される。

【０２０４】演算ユニット１５２は、例えば図２の原理
に従った演算を行って、ＳＥ光の重心波長λ_cgを算出す
る。

【０２０５】ＳＥ光のスペクトルには、ＥＤＦＡのゲイ
ンチルトが反映されるので、このＳＥ光の重心波長のλ
_cgに基づいてこれまでに例示したような種々の制御を行
うことができる。

【０２０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ゲインチルトの評価に代替可能なモニタリング方法及び
装置の提供が可能になるという効果が生じる。

【０２０７】また、このモニタリング方法及び装置の光
増幅器及び光通信システムへの効果的な適用が可能にな
るという効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモニタリング装置の基本構成を示すブ
ロック図である。

【図２】重心波長のモニタリングの原理説明図である。

【図３】ゲインチルトの説明図である。

【図４】ＡＳＥ光の重心波長のモニタ例を示す図であ
る。

【図５】ＷＤＭ信号光の重心波長のモニタ例を示す図で
ある。

【図６】本発明のモニタリング装置の第１実施形態を示
すブロック図である。

【図７】図６の装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】本発明のモニタリング装置の第２実施形態を示
すブロック図である。

【図９】図８の装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】本発明のモニタリング装置の第３実施形態を
示すブロック図である。

【図１１】図１０の装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【図１２】重み付けエレメントの第１実施形態を示す図
である。

【図１３】図１２における重み付け特性の一例を示すグ
ラフである。

【図１４】重み付けエレメントの第２実施形態を示す図
である。

【図１５】図１４における重み付け特性の一例を示すグ
ラフである。

【図１６】本発明の光増幅器の基本構成を示すブロック
図である。

【図１７】本発明の光増幅器の第１実施形態を示すブロ
ック図である。

【図１８】本発明の光増幅器が適用される光通信システ
ムのブロック図である。

【図１９】プリエンファシスの説明図である。

【図２０】トーン成分の説明図である。

【図２１】本発明の光増幅器が適用される他の光通信シ
ステムのブロック図である。

【図２２】本発明の光増幅器の第２実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２３】本発明の光増幅器の第３実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２４】本発明の光増幅器の第４実施形態を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

２ 第１の検出手段 ４ 重み付け手段 ６ 第２の検出手段 ８ 演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 KK30 YY17 5K102 AA53 AA55 AD01 LA06 LA07 LA13 LA52 MA03 MB06 MB09 MC11 MC17 MD01 MD06 MH04 MH12 MH14 MH16 MH22 PH13

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主光路上に設けられ、該主光路上を伝搬
   する信号光を受ける光増幅媒体と、 該光増幅媒体が上記信号光の波長を含む増幅帯域を有す
   るように該光増幅媒体をポンピングするポンピング手段
   と、 上記主光路上に設けられ、入力光のスペクトルの重心波
   長をモニタするモニタリング手段と、 該モニタされた重心波長に基づき、上記増幅帯域におけ
   るゲインチルト特性が依存するパラメータを制御する制
   御手段とを備えた光増幅器。
2. 【請求項２】 上記光増幅媒体は上記主光路上における
   上記信号光の伝搬方向のそれぞれ上流側及び下流側に対
   応する第１端及び第２端を有し、 上記ポンピング手段は、ポンプ光を出力するポンプ光源
   と、上記光増幅媒体の第１端及び第２端の少なくともい
   ずれか一方に動作的に接続され上記ポンプ光を上記光増
   幅媒体へ供給する光結合手段とを含む請求項１に記載の
   光増幅器。
3. 【請求項３】 上記モニタリング手段は上記光増幅媒体
   の第２端に動作的に接続されるモニタ装置を含み、 該モニタ装置は、 上記入力光のトータルパワーに対応する第１の値を検出
   する第１の検出手段と、 上記入力光の全部又は一部を供給され、その入力及び出
   力は波長λの一次関数で近似される重み付け関数Ｔ
   （λ）で関係付けられる重み付け手段と、 該重み付け手段から出力される光のパワーに対応する第
   ２の値を検出する第２の検出手段と、 上記第１及び第２の検出手段に動作的に接続され、上記
   第１及び第２の値に基づき重心波長λ_cgを算出する演算
   手段とを備え、 上記制御手段は、該モニタ装置によりモニタされた重心
   波長λ_cgが予め定められた値になるように上記ポンプ光
   のパワーを制御する請求項２に記載の光増幅器。
4. 【請求項４】 上記予め定められた値は上記増幅帯域の
   中心波長である請求項３に記載の光増幅器。
5. 【請求項５】 上記モニタリング手段は、上記光増幅媒
   体の第１端及び第２端にそれぞれ動作的に接続される第
   １及び第２のモニタ装置を含み、 該第１及び第２のモニタ装置は、それぞれ、 上記入力光のトータルパワーに対応する第１の値を検出
   する第１の検出手段と、 上記入力光の全部又は一部を供給され、その入力及び出
   力は波長λの一次関数で近似される重み付け関数Ｔ
   （λ）で関係付けられる重み付け手段と、 該重み付け手段から出力される光のパワーに対応する第
   ２の値を検出する第２の検出手段と、 上記第１及び第２の検出手段に動作的に接続され、上記
   第１及び第２の値に基づき重心波長λ_cgを算出する演算
   手段とを備えた請求項２に記載の光増幅器。
6. 【請求項６】 上記制御手段は、上記第２のモニタ装置
   によりモニタされた重心波長が、上記第１のモニタ装置
   によりモニタされた重心波長に実質的に一致するよう
   に、上記ポンプ光のパワーを制御する請求項５に記載の
   光増幅器。
7. 【請求項７】 上記制御手段は、上記第２のモニタ装置
   によりモニタされた重心波長が、上記第１のモニタ装置
   によりモニタされた重心波長に所定のオフセットを加え
   た値に一致するように、上記ポンプ光のパワーを制御す
   る請求項５に記載の光増幅器。
8. 【請求項８】 上記光増幅媒体は希土類元素がドープさ
   れたドープファイバからなる請求項２に記載の光増幅
   器。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の光増幅器であって、 上記主光路上に設けられる減衰率が可変な光アッテネー
   タと、 上記光増幅器から出力される光のパワーが一定になるよ
   うに上記光アッテネータの減衰率を制御する手段とを更
   に備えた光増幅器。
10. 【請求項１０】 上記光増幅媒体の第１端に動作的に接
    続され、該光増幅媒体内を上記信号光とは逆方向に伝搬
    する増幅された自然放出光を抽出する手段を更に備え、 上記モニタリング手段は上記増幅された自然放出光が上
    記入力光として供給されるモニタ装置を含み、 該モニタ装置は、上記入力光のトータルパワーに対応す
    る第１の値を検出する第１の検出手段と、上記入力光の
    全部又は一部を供給され、その入力及び出力は波長λの
    一次関数で近似される重み付け関数Ｔ（λ）で関係付け
    られる重み付け手段と、該重み付け手段から出力される
    光のパワーに対応する第２の値を検出する第２の検出手
    段と、上記第１及び第２の検出手段に動作的に接続さ
    れ、上記第１及び第２の値に基づき重心波長λ_cgを算出
    する演算手段とを備えた請求項２に記載の光増幅器。
11. 【請求項１１】 上記光増幅媒体は光導波路構造を有
    し、該光導波路構造からはその側方に向けて自然放出光
    が漏れ出し、 上記モニタリング手段は上記自然放出光が上記入力光と
    して供給されるモニタ装置を含み、 該モニタ装置は、上記入力光のトータルパワーに対応す
    る第１の値を検出する第１の検出手段と、上記入力光の
    全部又は一部を供給され、その入力及び出力は波長λの
    一次関数で近似される重み付け関数Ｔ（λ）で関係付け
    られる重み付け手段と、該重み付け手段から出力される
    光のパワーに対応する第２の値を検出する第２の検出手
    段と、上記第１及び第２の検出手段に動作的に接続さ
    れ、上記第１及び第２の値に基づき重心波長λ_cgを算出
    する演算手段を備えた請求項１に記載の光増幅器。
12. 【請求項１２】 上記主光路上に設けられ、上記信号光
    が受けた波長分散を相殺するようにその分散値が設定さ
    れる分散補償ファイバを更に備えた請求項１に記載の光
    増幅器。
13. 【請求項１３】 上記信号光は波長分割多重された複数
    の信号光からなる請求項１に記載の光増幅器。
14. 【請求項１４】 上記増幅帯域に含まれる波長を有する
    ダミー光を上記光増幅媒体へ供給するダミー光源を更に
    備え、 上記パラメータは上記ダミー光のパワーである請求項１
    に記載の光増幅器。
15. 【請求項１５】 波長分割多重信号光を送出する送信局
    と、 該波長分割多重信号光を受ける受信局と、 上記送信局及び上記受信局を結ぶ光伝送路と、 該光伝送路の途中に設けられ、該光伝送路に動作的に接
    続される主光路を有する光中継器とを備え、 該光中継器は、 上記主光路上に設けられて上記波長分割多重信号光を受
    ける光増幅媒体と、 該光増幅媒体が上記信号光の波長を含む増幅帯域を有す
    るように該光増幅媒体をポンピングするポンピング手段
    と、 上記主光路上に設けられ、入力光のスペクトルの重心波
    長をモニタするモニタリング手段と、 該モニタされた重心波長に基づき、上記増幅帯域におけ
    るゲインチルト特性が依存するパラメータを制御する制
    御手段とを備えた光通信システム。
16. 【請求項１６】 上記光中継器が複数ある請求項１５に
    記載の光通信システム。
17. 【請求項１７】 上記複数の光中継器における上記重心
    波長の目標値は、上記送信局から上記受信局に向かうに
    従ってシフトしていく請求項１６に記載の光通信システ
    ム。
18. 【請求項１８】 上記重心波長の目標値のシフトの方向
    は、上記送信局から上記受信局に向かうに従って減少す
    る方向である請求項１７に記載の光通信システム。
19. 【請求項１９】 上記各光中継器は、それぞれ、当該モ
    ニタされた重心波長を下流の光中継器に通知する手段を
    更に備えた請求項１６に記載の光通信システム。
20. 【請求項２０】 上記波長分割多重信号光に関する監視
    情報を上記光中継器へ送る手段を更に備え、 上記制御手段は、上記監視情報及び上記モニタされた重
    心波長に基づき上記パラメータを制御する請求項１５に
    記載の光通信システム。
21. 【請求項２１】 上記監視情報は上記波長分割多重信号
    光の重心波長を含む請求項２０に記載の光通信システ
    ム。
22. 【請求項２２】 上記監視情報は、上記波長分割多重信
    号光の各チャネルの波長及び運用されているチャネルを
    特定するためのデータを含む請求項２０に記載の光通信
    システム。
23. 【請求項２３】 上記波長分割多重信号光は、伝送デー
    タよりも十分低速なトーン成分で変調されたパイロット
    光を含み、 上記モニタリング手段は、 上記入力光のトータルパワーに対応する第１の値を検出
    する第１の検出手段と、 上記入力光を供給され、その入力及び出力は波長λの一
    次関数で近似される重み付け関数Ｔ（λ）で関係付けら
    れる重み付け手段と、 該重み付け手段から出力される光のパワーに対応する第
    ２の値を検出する第２の検出手段と、 上記第１及び第２の検出手段に動作的に接続され、上記
    第１及び第２の値に基づき重心波長λ_cgを算出する演算
    手段とを備え、 上記重み付け手段は入力ポート並びに第１及び第２の出
    力ポートを有し、 上記入力ポートには上記入力光が供給され、上記第１及
    び第２の出力ポートはそれぞれ第１及び第２の分岐光を
    出力し、 該第１及び第２の分岐光の分岐比は、上記重み付け関数
    Ｔ（λ）に従うパラメータａを用いてａ：（１−ａ）で
    与えられ、 上記光中継器は、上記第１及び第２の分岐光からそれぞ
    れ得られる上記トーン成分の比が一定になるように上記
    重み付け手段を制御する手段を更に備えた請求項１５に
    記載の光通信システム。
24. 【請求項２４】 上記重み付け手段の温度が制御される
    請求項２３に記載の光通信システム。