JP2003324247A - 光発生装置、光増幅器及び光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で安価な光発生装置等を提供する。 【解決手段】 光増幅器(100)では、変更信号源(111)か
ら出力された変更信号は、光源(113)又は駆動回路(112)
へ入力する。この変更信号に基づいて、光源(113)から
出力される光の波長が変更される。波長変更されて光源
(113)から出力された光は、励起光として励起光発生装
置(110)から出力され、光合分波器(130)を経て光ファイ
バ(120)へ逆方向より供給される。そして、励起光が供
給された光ファイバ(120)では、信号光がラマン増幅さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、信号光増幅のた
めの励起光を発生する励起光発生装置に適した光発生装
置、該光発生装置を含む光増幅器、該光増幅器を利用し
た制御方法、及び該光増幅器を含む光通信システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムは、信号光を光ファイバ
伝送路に伝送させることで、大容量の情報を高速に送受
信することができる。この光通信システムにおいて、光
ファイバ伝送路を信号光が伝搬する際に損失を被ること
から、この損失を補償するために、信号光を増幅する光
増幅器が利用される。このような光増幅器としては、希
土類元素（例えばＥｒ元素）が添加された光ファイバが
光増幅媒体として適用された希土類元素添加光ファイバ
増幅器や、光増幅媒体における誘導ラマン散乱現象を利
用するラマン増幅器が知られている。そのうち、ラマン
増幅器は、光通信システムの雑音特性や非線形光学現象
の改善に有効であることから、近年では注目されてい
る。

【０００３】このようなラマン増幅器は、例えば、文献
１「S. Kado, et al., "Broadbandflat-noise Raman am
plifier using low-noise bi-directionally pumping s
ources", ECOC'2001, Postdeadline papers, pp.38-39
(2001)」に記載されている。この文献１に記載されたラ
マン増幅器１では、光増幅媒体である光ファイバに対し
て、信号光の伝搬方向と同一方向に伝搬する３チャネル
の励起光が供給されるとともに、信号光の伝搬方向と逆
の方向に伝搬する５チャネルの励起光が供給される。こ
のように、光増幅媒体に対して複数チャネルの励起光が
供給されることで、光増幅媒体における信号光増幅の利
得スペクトルの広帯域化及び平坦化が図られている。こ
のような広帯域の利得スペクトルを有する光増幅器は、
複数の信号光を多重化して伝送する波長分割多重（ＷＤ
Ｍ: Wavelength Division Multiplexing）光通信システ
ムに適している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、従来の光
増幅器等を検討した結果、以下のような課題を発見し
た。すなわち、上述のように複数チャネルの励起光が光
増幅媒体に供給される光増幅器では多くの励起光源が必
要となる。換言すれば、光増幅媒体に対して順方向にＮ
₁チャネルの励起光が供給されるとともに、光増幅媒体
に対して逆方向にＮ₂チャネルの励起光が供給される場
合、少なくとも(Ｎ₁＋Ｎ₂)個の励起光源が必要となる。
そのため、励起光を発生する励起光発生装置は、大型化
するとともに高価になる。

【０００５】なお、励起光源として一般に利用される半
導体レーザ光源は、通常、発振波長が１チャネルのみで
ある。半導体レーザ光源は、同時に２チャネルのレーザ
光を発振することも可能ではあるが、レーザ発振閾値付
近のみで可能であるので、励起光として利用するために
は必要かつ十分なパワーのレーザ光を発振することがで
きない（例えば、文献２「M. Brunner, at al., "Conti
nuous-Wave Dual-Wavelength Lasing in a Two-Section
Vertical-Cavity Laser", IEEE Photonics Technology
Letters, Vol.12, No.10, pp.1316-1318 (2000)」を参
照）。

【０００６】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたものであり、励起光発生装置に適した、
小型かつ安価な光発生装置、該光発生装置を励起光発生
装置として利用する光増幅器、該光増幅器を利用した制
御方法、及び該光増幅器を含む光通信システムを提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光発生装
置は、出力光の波長が可変である光源と、該光源から出
力される光又は該光源内の光の波長を変更する変更手段
とを備える。特に、この変更手段は、光源からの光の波
長を、時間経過とともに繰り返し変更することを特徴と
している。これにより、当該光発生装置は、変更手段に
より波長が変更された波長変更光を出力する。

【０００８】なお、分布定数型ラマン増幅システムにお
いて、実効的な雑音特性を達成するためには、上記光源
から出力される光の、所定期間に亘るトータルパワーの
平均値は、８８ｍＷ以上、好ましくは１５０ｍＷ以上で
あるのがよい。また、トータル出力において高い安定性
を実現し、ＳＢＳ（誘導ブリルアン散乱：StimulatedBr
illouin Scattering）を効果的に抑制するため、該出力
光は、２以上の縦モードを含むのが好ましい。さらに、
出力光の波長の経時変化に相当する波長変更パターンを
安価な記憶装置に格納させておくことにより、容易に繰
り返し変更が可能になる。この場合、変更手段は上記光
源からの光の波長を周期的に変更することになる。上記
波長変更光の最大波長と最小波長との差は、４ｎｍ以上
であるのが好ましい。また、上記波長変更光のスペクト
ルは、それぞれの中心波長が２６ｎｍ以上離れた２つの
ピークを有するのが好ましい。

【０００９】一方、この発明に係る光増幅器は、信号増
幅用の光増幅媒体と、励起光発生装置として上述の構造
を有する光発生装置（この発明に係る光発生装置）とを
備える。また、この発明に係る光通信システムは、上述
のような構造を有する光増幅器（この発明に係る光増幅
器）と、信号光を伝送するとともに該信号光増幅用の光
増幅媒体として機能する光ファイバ伝送路とを備える。

【００１０】この発明によれば、光発生装置において、
変更手段により波長が時間経過とともに繰り返し変更さ
れた波長変更光は、励起光として光増幅媒体に供給され
る。そして、励起光が供給された光増幅媒体において信
号光が増幅される。このような励起光が光増幅媒体に供
給されることで、光源の個数を越えるチャネル数の励起
光が実効的に同時に光増幅媒体に供給されることと等価
になるので、小型で安価な光発生装置により所望の利得
スペクトルが容易に得られる。波長変更光の最大波長と
最小波長との差が４ｎｍ以上であれば、そのような波長
変更された励起光を光増幅媒体に供給することで利得ス
ペクトルを実効的に変化させることができる。また、光
源から出力される波長変更光のスペクトルがそれぞれの
中心波長が２６ｎｍ以上離れた２つのピークを有してい
れば、この光増幅器は、Ｃバンド又はＬバンドの信号光
を増幅するＥｒ元素添加光ファイバ増幅器ととも好適に
用いられ得る。

【００１１】また、この発明に係る光発生装置におい
て、上記光源はそれぞれが出力光の波長が可変であるＮ
個（Ｎは２以上の整数）の光源要素を含み、上記変更手
段が該Ｎ個の光源から出力される光又は該Ｎ個の光源内
の光の波長をそれぞれ変更してもよい。この場合、当該
光発生装置は、得られたＮ個の波長変更光を合波して出
力する光合波器を備える。上記Ｎ個の光源要素のうち選
択された２つの光源要素それぞれから出力される波長変
更光の波長の差は、４ｎｍ以上であるのが好ましい。ま
た、上記Ｎ個の光源要素のうち選択された２つの光源要
素それぞれから出力される波長変更光の波長範囲は、少
なくとも一部が互いに重なっているのが好ましい。

【００１２】このように、各光源要素から出力された波
長変更光が光合波器により合波され、その合波光が励起
光として光増幅媒体に供給されてもよい。それぞれが光
源として機能する光源要素の個数が増えることで、光増
幅媒体における信号光増幅の利得スペクトル調整の自由
度が向上する。また、２つの光源要素それぞれから出力
される波長変更光の波長範囲の少なくとも一部が互いに
重なっていれば、Ｎ個の光源要素のうち何れかが故障し
た場合に備えた冗長構成となるので好ましい。

【００１３】また、この発明に係る光発生装置におい
て、上記光源は、駆動電流が供給されることにより光を
発生する光活性層と該活性層を挟んだ光反射面と光出射
面とを有する半導体発光素子と、この半導体発光素子の
光出射面から出射された光のうち特定波長の光成分の一
部を反射させて、その反射光を半導体発光素子の光活性
層に帰還させる光帰還素子とを有してもよい。この場
合、上記変更手段は、光帰還素子における反射波長を時
間経過とともに繰り返し変更することにより、出力光の
波長を変更してもよい。上記光源は、駆動電流が供給さ
れることにより光を発生する光活性層を含む半導体発光
素子であってもよい。この場合、上記変更手段は、光源
に供給される駆動電流の大きさを時間経過とともに繰り
返し変更することにより、出力光の波長を変更してもよ
い。あるいは、上記光源は、駆動電流が供給されること
により光を発生する光活性層と、この光活性層を挟んで
設けられ特定波長の光を共振させる第１光帰還部と第２
帰還部とが、半導体基板上に集積化された半導体発光素
子であってもよい。この場合、上記変更手段は、第１光
帰還部及び第２光帰還部による共振波長を時間経過とと
もに繰り返し変更することにより、出力光の波長を変更
する。これらいずれの場合にも、波長変更された光を光
源より出力する上で好適である。

【００１４】また、この発明に係る光発生装置におい
て、上記変更手段は、出力光の波長の経時変化に相当す
る波長変更パターンが可変であるのが好ましい。この場
合、光増幅器の上流側又は下流側のスパンロスが変動し
たときに、該波長変更パターンが調整されることで、光
増幅器から出力される信号光のスペクトルが所望のもの
に維持される。上記変更手段は、複数種類の波長変更パ
ターン切替を容易に可能にするよう、該複数種類の波長
変更パターンを格納する記録装置を含むのが好ましい。

【００１５】また、この発明に係る光発生装置におい
て、上記変更手段は、光源から出力される光のパワーを
変更してもよい。この場合、波長だけでなく出力パワー
も変更されることで、光源からの出力が安定する。

【００１６】この発明に係る光増幅器において、光増幅
媒体における信号光及び励起光それぞれの進行方向は互
いに逆であり、上記光発生装置から出力される励起光の
波長変更の周波数が、光増幅媒体の実効長を信号光が伝
搬する時間の逆数で与えられる周波数の１０倍以上であ
るのが好ましい。あるいは、光増幅媒体における信号光
及び励起光それぞれの進行方向が互いに同一であり、上
記光発生装置から出力される励起光の波長変更の周波数
は、光増幅媒体の実効長、波長分散、及び信号光と励起
光との間の波長間隔により決定されるウォークオフ周波
数の１０倍以上であるのが好ましい。これらの場合、光
増幅媒体のうち光増幅に有効な部分を信号光が伝搬する
過程で、その信号光は、波長変更に起因した複数チャネ
ルの励起光それぞれの寄与を十分に多く繰り返して受け
ることになるので、利得スペクトルが時間的に安定す
る。

【００１７】この発明に係る光増幅器において、上記光
発生装置から出力される励起光の波長変更パターンは、
光増幅媒体からの出射時の信号光スペクトルが平坦とな
るように設定されるのが好ましい。この場合、良好な信
号光伝送品質を実現することができる。

【００１８】この発明に係る光増幅器制御方法は、上述
のような構造を備えた光増幅器を用いて、該光増幅器の
前又は後のスパンロス変動を算出し、算出結果に基づい
て光増幅器の出力信号光スペクトルを所定のパターンに
制御する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光発生装
置、光増幅器、光増幅器制御方法及び光通信システムの
各実施形態を、図１〜図１９を用いて詳細に説明する。
なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。

【００２０】（第１実施形態）先ず、この発明に係る光
増幅器及び光発生装置（励起光発生装置）の第１実施形
態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光増
幅器１００の構造を示す図である。同図（ａ）は、光増
幅器１００の構成を示し、同図（ｂ）は、光増幅媒体で
ある光ファイバ１２０の各位置を伝搬している励起光の
波長をある時刻で見た様子を示す。この光増幅器１００
は、励起光発生装置１１０、光ファイバ１２０及び光合
分波器１３０を備える。

【００２１】光ファイバ１２０は、信号光を伝送すると
ともに、該信号光をラマン増幅する光増幅媒体として適
用されている。この光ファイバ１２０は、光通信システ
ムにおいて中継区間に敷設された光ファイバ伝送路の一
部であってもよいし、また、コイル状に巻かれてモジュ
ール化されたものであってもよい。光合分波器１３０
は、励起光発生装置１１０から到達した励起光を光ファ
イバ１２０へ供給するとともに、光ファイバ１２０から
到達した信号光をさらに下流へ向けて出力する。

【００２２】励起光発生装置１１０は、光ファイバ１２
０へ供給されるべき励起光を発生するものであって、変
更信号源１１１、駆動回路１１２、光源１１３及びメモ
リ１１４を備える。光源１１３は、駆動回路１１２より
駆動電流が供給されることにより光を出力するものであ
り、その出力光の波長が可変である。変更信号源１１１
は、この光源１１３から出力される光の波長を変更する
ための変更信号を出力する。メモリ１１４には、予め複
数種類の波長変更パターンが格納されている。変更信号
源１１１は、メモリ１１４に格納されている波長変更パ
ターンのうちから予め決定された波長変更パターンに従
って変更信号を駆動回路１１２に出力する。

【００２３】この光増幅器１００では、変更信号１１１
から出力された変更信号は、光源１１３又は駆動回路１
１２へ入力する。この変更信号に基づいて、光源１１３
から出力される光の波長が変更される。波長変更されて
光源１１３から出力された波長変更光は、励起光として
励起光発生装置１１０から出力され、光合分波器１３０
を経て光ファイバ１２０へ逆方向より供給される。そし
て、励起光が供給された光ファイバ１２０において、信
号光がラマン増幅される。

【００２４】例えば、光ファイバ１２０の主材料が石英
系ガラスである場合、信号光（波長λ_s）はＣバンド内
の複数チャネルを含み、励起光波長λ_pは信号光波長λ_s
より１００ｎｍ程度短い。励起光発生装置１１０から出
力される励起光の波長λ_pは、１．４５μｍ付近で変更
される。

【００２５】図１において、励起光発生装置１１０から
出力される励起光は、波長λ_p1及び波長λ_p2のいずれか
の波長に変更される。すなわち、図２に示されたよう
に、励起光発生装置１１０から光ファイバ１２０へは、
波長λ_p1の励起光と波長λ_p2の励起光とが時間的に交互
に供給される。光ファイバ１２０の各位置を伝搬してい
る励起光の波長の様子をある時刻で見れば、図１（ｂ）
に示されたように、波長λ_p1の励起光が伝搬している領
域と、波長λ_p2の励起光が伝搬している領域とが、光フ
ァイバ１２０の長手方向に沿って交互に存在することに
なる。

【００２６】この光ファイバ１２０を伝搬する信号光
は、逆方向に進んでくる波長変更された励起光に起因し
た誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）現象に基づいてラマン増幅
される。光ファイバ１２０における信号光のラマン増幅
の利得スペクトルは、波長λ_p1の励起光及び波長λ_p2の
励起光それぞれの寄与が総合されたものとなる。したが
って、この光増幅器１００において、１つの光源１１３
から波長変更されて出力された励起光が光ファイバ１２
０に供給されることで、実効的に同時に２波長の励起光
が光ファイバ１２０に供給されることと等価になるの
で、小型で安価な励起光発生装置１１０により所望の利
得スペクトルが容易に得られる。

【００２７】なお、励起光発生装置１１０から出力され
る光のパワーが微弱すぎると、ラマン増幅用励起光とし
て利用することはできない。例えば、一般的な１．３μ
ｍ波長帯に零分散波長を有する石英系シングルモードフ
ァイバ（ＳＭＦ）が適用された陸上幹線系システムで広
く利用されている８０ｋｍ伝送路でのラマン増幅を考え
る。

【００２８】分布ラマン増幅器のＯＮ−ＯＦＦ利得をＧ
₁、雑音特性（ＮＦ）をＦ₁とする。さらに、分布ラマン
増幅のための励起光／信号光合波カプラ、アイソレー
タ、出力及び反射モニタ用分岐カプラなどの光部品の挿
入損失をＬ₁とする。従来のＥＤＦＡの正味利得をＧ₂、
ＮＦをＦ₂とすると、ラマン増幅により実効的なＮＦで
あるＦ_tが以下の式（１）で与えられる。

【００２９】

【数１】

【００３０】Ｇ₂が十分大きく、Ｆ₁が０ｄＢ、Ｆ₂が６
ｄＢ一定、Ｌ₁が１．５ｄＢ程度（各部品とも典型的な
挿入損失は０．５ｄＢ）と仮定すると、実効的なＮＦで
あるＦ _tは、ＯＮ−ＯＦＦ利得Ｇ₁が１．９ｄＢ以下での
ラマン増幅において、従来のＥＤＦＡよりも悪化してし
まう。なお、上記挿入損失にはバラツキがあるが、その
範囲は±０．３ｄＢ程度であり、Ｌ₁が２．４ｄＢに達
する可能性は極めて低い。したがって、Ｇ₁が２．８ｄ
Ｂ（＝１．９ｄＢ＋０．９ｄＢ）以上であれば、挿入損
失が大きかったとしてもラマン増幅の効果は得られると
考えられる。

【００３１】なお、ＯＮ−ＯＦＦ利得Ｇ（ｄＢ）とＳＭ
Ｆ出力端における励起光パワー（ｍＷ）との関係は、以
下の式（２）によって与えられる。

【００３２】

【数２】

【００３３】ここで、ｇ_R／Ａ_eff、α_pは、それぞれＳ
ＭＦ伝送路固有のラマン利得係数及び励起光波長域の挿
入損失である。仮に、もっとも多用されるＣバンド信号
の増幅のため、励起光波長を１．４５μｍに設定する
と、α_pは０．２５ｄＢ／ｋｍとなる。また、ラマン利
得係数は３．７Ｅ−４（１／Ｗ／ｍ）である。その結
果、上記式（２）より、８０ｋｍのＳＭＦ伝送路におけ
る微分利得は、０．０２７ｄＢ／ｍＷになる。したがっ
て、上記ＯＮ−ＯＦＦ利得の値を実現するためには、最
低でも７０ｍＷ（＝１．９／０．０２７）、バラツキを
考慮しても１１１ｍＷ（＝３／０．０２７）の励起光パ
ワーが必要になる。

【００３４】励起光合波部が、偏波合成器（あるいはデ
ポラライザ）と波長合波器で構成された場合、その挿入
損失は最低でも１ｄＢ程度は存在するので、励起光光源
としては８８ｍＷ、好ましくは１５０ｍＷ以上のパワー
が必要になる。

【００３５】図３は、波長λ_p1と波長λ_p2との差Δλの
各値における利得スペクトルである。なお、図３におい
て、グラフＧ３１０は波長差Δλ＝０ｎｍ（すなわち、
波長変更しない場合）、グラフＧ３２０は波長差Δλ＝
２ｎｍ、グラフＧ３３０は波長差Δλ＝３ｎｍ、グラフ
Ｇ３４０は波長差Δλ＝４ｎｍ、グラフＧ３５０は波長
差Δλ＝５ｎｍ及びグラフＧ３６０は波長差Δλ＝６ｎ
ｍそれぞれにおける利得スペクトルである。図４は、利
得スペクトルの帯域幅と波長差Δλとの関係を示すグラ
フである。なお、図４において、グラフＧ４１０はピー
ク値の８３％における利得スペクトルの帯域幅を示し、
グラフＧ４２０はピーク値の７０％における利得スペク
トルの帯域幅を示す。これらのグラフから判るように、
波長差Δλが小さいと、波長変更された励起光による利
得スペクトルは、波長変更されない単一波長の励起光に
よる利得スペクトルとの殆ど相違しない。波長変更され
た励起光を光ファイバ１２０に供給することで利得スペ
クトルを変化させるためには、波長差Δλが４ｎｍ以上
であるのが好ましい。

【００３６】また、信号光のラマン増幅の利得スペクト
ルが時間的に安定するためには、光ファイバ１２０のう
ち有効にラマン増幅され得る部分を信号光が伝搬する過
程で、その信号光が、波長λ_p1の励起光及び波長λ_p2の
励起光それぞれの寄与を、できりかぎり多く繰り返して
受けることが好ましい。すなわち、励起光発生装置１１
０から出力される励起光の波長変更の周波数は、できる
かぎり高いことが好ましい。

【００３７】図１に示されたように、信号光の伝搬方向
と逆の方向に伝搬する励起光が供給される場合、励起光
発生装置１１０から出力される励起光の波長変更の周波
数は、光ファイバ１２０の実効長を信号光が伝搬する時
間の逆数で与えられる周波数の１０倍以上であるのが好
ましい。ここで、波長変更された励起光の時間平均波長
における光ファイバ１２０の伝送損失をα_pとし、光フ
ァイバ１２０の物理的な長さをＬとすると、光ファイバ
１２０の実効長Ｌ_effは、以下の式（３）で表される。

【００３８】

【数３】

【００３９】例えば、波長１．３μｍ付近に零分散波長
を有する標準的なシングルモード光ファイバが光ファイ
バ１２０として用いられ、励起光の時間平均波長を１４
５０ｎｍ、光ファイバ１２０の物理的な長さＬを８０ｋ
ｍとすると、実効長Ｌ_effは１７．９ｋｍ程度であり、
この実効長Ｌ_effを信号光が伝搬するのに要する時間は
８７μｓ程度である。したがって、励起光の波長変更の
周波数は、この時間８７μｓの逆数で与えられる周波数
の１０倍以上、すなわち、１１５ｋＨｚ以上であれば、
信号光のラマン増幅の利得スペクトルを時間的に安定さ
せる上で好ましい。

【００４０】一方、信号光の伝搬方向と同一方向に伝搬
する励起光が供給される場合には、励起光発生装置１１
０から出力される励起光の波長変更の周波数は、光ファ
イバ１２０の実効長、波長分散、及び信号光と励起光と
の間の波長間隔により決定されるウォークオフ周波数の
１０倍以上であるのが好ましい。ここで、励起光及び信
号光それぞれのｒｍｓ中心波長の中間値での波長分散値
をＤとし、励起光のうちの最長波長と信号光のうちの最
短波長との間の波長間隔をΔλ_s-pとすると、ウォーク
オフ周波数ｆ_wは、以下の式（４）で表される。

【００４１】

【数４】

【００４２】例えば、波長１．３μｍ付近に零分散波長
を有する標準的なシングルモード光ファイバが光ファイ
バ１２０として用いられるものとし、励起光の時間平均
波長を１４５０ｎｍ、光ファイバ１２０の物理的な長さ
Ｌを８０ｋｍとすると、実効長Ｌ_effは１７．９ｋｍ程
度であり、波長分散値Ｄは１１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度で
ある。波長間隔Δλ_s-pを７０ｎｍとすると、ウォーク
オフ周波数ｆ_wは７２ＭＨ程度である。したがって、励
起光の波長変更の周波数は、このウォークオフ周波数ｆ
_wの１０倍以上、すなわち、７２０ＭＨｚ以上であれ
ば、信号光のラマン増幅の利得スペクトルを時間的に安
定させる上で好ましい。

【００４３】次に、励起光発生装置１１０に含まれる光
源１１３の好適な構成例について説明する。図５は、励
起光発生装置１１０に含まれる光源１１３の構成例を示
す断面図である。この図に示される光源１１３は、第１
光帰還部３０１、位相調整部３０２、光活性層３０３及
び第２光帰還部３０４が、第１クラッド層３１１と第２
クラッド層３１２とに挟まれて、半導体基板上に集積化
された半導体発光素子である。第１クラッド層３１１の
上面には電極３２１〜３２４が設けられ、第２クラッド
層３１２の下面には電極３２５が設けられている。位相
調整部３０２及び光活性層３０３は、第１光帰還部３０
１と第２光帰還部３０４とに挟まれている。

【００４４】第１光帰還部３０１は、第１クラッド層３
１１との間の界面に超周期構造の回折格子が形成されて
おり、反射スペクトルが離散的な反射率ピーク波長を有
する。第１光帰還部３０１は、電極３２１と電極３２５
との間に流れる電流の大きさに応じて屈折率が変化し、
これにより反射率ピーク波長がシフトする。同様に、第
２光帰還部３０４は、第１クラッド層３１１との間の界
面に超周期構造の回折格子が形成されており、反射スペ
クトルが離散的な反射率ピーク波長を有する。第２光帰
還部３０４は、電極３２４と電極３２５との間に流れる
電流の大きさに応じて屈折率が変化し、これにより反射
率ピーク波長がシフトする。

【００４５】電極３２３と電極３２５との間に駆動電流
が流れると、光活性層３０３は光を放出する。その光の
うち特定波長のものは、第１光帰還部３０１と第２光帰
還部３０４とからなる共振器により共振して、第２光帰
還部３０４より外部へ出力される。この光源１１３の第
２光帰還部３０４より外部へ出力される光の波長は、電
極３２１、３２４に供給される電流の大きさに応じた帰
還部３０１、３０４の反射スペクトルにより決定され、
また、電極３２２に供給される電流の大きさに応じた位
相調整部３０２の屈折率の変化により微調整される。変
更信号源１１１から出力される変更信号が、これらの各
電極に供給される電流の大きさを時間経過にともなって
繰り返し変更するよう、あるいは、第１光帰還部３０１
及び第２光帰還部３０４による共振波長を時間経過とと
もに繰り返し変更されることで、出力光の波長が変更さ
れる。出力光の波長変更の幅は１００ｎｍ程度まで可能
である。また、この光源１１３は機械的な可動部を有し
ないので、出力光の波長変更の周波数は数百Ｍｚまで可
能である。

【００４６】図６は、励起光発生装置１１０に含まれる
光源１１３の他の構成例を示す断面図である。この図に
示された光源１１３は、半導体発光素子４１０、光帰還
素子４２０、レンズ４３０及び変更手段４４０を備え
る。半導体発光素子４１０は、光活性層４１１が第１ク
ラッド層４１２と第３クラッド層４１３とに挟まれてい
て、電極４１４と電極４１５との間に駆動電流が供給さ
れることにより光活性層４１１において光を発生する。
光活性層４１１の一方の側の光反射面４１６は、光を高
反射率で反射させる。光活性層４１１の他方の側の光出
射面４１７は、光を高透過率で透過させる。

【００４７】光帰還素子４２０は、コア領域４２１とク
ラッド領域４２２とを含む光ファイバにおいてコア領域
４２１の長手方向に沿った一定範囲に亘って屈折率変更
による回折格子４２３が形成されている。この光帰還素
子４２０は、コア領域４２１を伝搬する光のうち特定波
長の光成分の一部をブラッグ反射させて、その反射光を
半導体発光素子４１０の光活性層４１１に帰還させる。
レンズ４３０は、半導体発光素子４１０の光出射面４１
７より出射された光を集光して光帰還素子４２０の端面
４２４よりコア領域４２１へ入射させるとともに、光帰
還素子４２０の端面４２４より出射された光を集光して
半導体発光素子４１０の光出射面４１７より光活性層４
１１へ入射させる。

【００４８】この光源１１３では、半導体発光素子４１
０の光反射面４１６と光帰還素子４２０の回折格子４２
３とが外部共振器を構成しており、その共振波長は回折
格子４２３における反射波長により決定される。また、
回折格子４２３における反射波長は、変更手段４４０に
よる温度調整や張力付与により調整される。すなわち、
変更信号源１１１から出力される変更信号により変更手
段４４０が回折格子４２３の温度又は張力を変更し、そ
の結果、回折格子４２３における反射波長が変更され、
出力光の波長が変更される。

【００４９】図７は、励起光発生装置１１０に含まれる
光源１１３の波長変更方式例を示すタイムチャートであ
る。この図に示されるように、光源１１３における出力
光の波長変更の方法としては、駆動電流が供給されるこ
とにより光を発生する光活性層を含む半導体発光素子を
光源１１３として用い、この光源１１３に供給される駆
動電流の大きさを変更することで、光源１１３から出力
される光の波長を変更してもよい。すなわち、半導体発
光素子である光源１１３は、供給される駆動電流が大き
いと、光活性層で放出される自然放出光のピーク波長が
長波長側にシフトする。このことを利用して、出力光の
波長を長波長側に変更したいときには駆動電流が大きく
され、出力光の波長を短波長側に変更したいときには駆
動電流が小さくされて（図７（ａ）参照）、これによ
り、光源１１３から出力される光の波長が変更される
（図７（ｂ）参照）。

【００５０】また、図６に示された光源１１３におい
て、温度調整や張力付与による回折格子４２３の反射波
長の変更と同期して、図７に示されたような駆動電流の
大きさの変更が行われてもよい。このように同期した波
長変更が行われることにより、光活性層４１１で放出さ
れる自然放出光のピーク波長と回折格子４２３の中心反
射波長とが互いに略一致すれば、発振が安定する。

【００５１】図７に示された光源１１３の波長変更方式
では、駆動電流の大きさの変更により、励起光のパワー
も変更されることになる。そこで、このように励起光の
パワーも変更される場合、波長λ_p1の励起光が出力され
る時間比率をＴ₁とし、波長λ_p2の励起光が出力される
時間比率をＴ₂とすると、積Ｐ₁Ｔ₁及び積Ｐ₂Ｔ₂それぞ
れが一定となるように、時間比率Ｔ₁、Ｔ₂が設定される
のが好ましい。例えば図８に示されたように、波長変更
パターンＡでは、波長λ_p1の励起光の時間比率Ｔ₁が１
／７であってパワーＰ₁がＰであり、波長λ_p2の励起光
の時間比率Ｔ₂が６／７であってパワーＰ₁がＰであると
する。一方、別の波長変更パターンＢでは、波長λ_p1の
励起光の時間比率Ｔ₁が３／７であってパワーＰ₁がＰ／
３であり、波長λ_p2の励起光の時間比率Ｔ₂が４／７で
あってパワーＰ₁が３Ｐ／２であるとする。このとき、
波長変更パターンＡ及びＢのいずれの場合にも、波長λ
_p1の励起光については積Ｐ₁Ｔ₁はＰ／７で一定であり、
また、波長λ_p2の励起光については積Ｐ₂Ｔ₂は６Ｐ／７
で一定である。

【００５２】以上の説明では、励起光発生装置１１０か
ら出力される励起光として、交互に波長変更された波長
λ_p1の光及び波長λ_p2の光のいずれか出力される（図２
参照）。しかしながら、励起光発生装置１１０から出力
される励起光は、２チャネル間での変更に限られず、３
チャネル間以上で変更されてもよい。図９は、励起光発
生装置１１０から出力される励起光の波長の経時変化の
他の例の説明図である。この図に示された波長変更パタ
ーンでは、励起光発生装置１１０から出力される励起光
として、波長λ_p1の光、λ_p2の光及びλ_p3の光のいずれ
かが出力される。なお、図７及び図９に示されたよう
に、出力される励起光の波長を周期的に変更する場合、
発振器など簡易な電子回路で変更信号が得られるので好
ましい。図１０は、２波長変更される励起光（Ｇ１０１
０）及び３波長変更される励起光（Ｇ１０２０）が光フ
ァイバ１２０に供給されたときの信号光増幅の利得スペ
クトルである。ここでは、２波長変更の場合（図２）の
出力される励起光の波長を１４４４ｎｍ及び１４６０ｎ
ｍとした。また、３波長変更の場合（図９）の出力され
る励起光の波長を１４４４ｎｍ、１４５２ｎｍ及び１４
６０ｎｍとした。この図から判るように、２波長変更の
場合より３波長変更の場合の方が、利得スペクトルは、
リップルが無い滑らかな形状になる。

【００５３】（第２実施形態）次に、この発明に係る光
増幅器及び光発生装置（励起光発生装置）の第２実施形
態について説明する。図１１は、第２実施形態に係る光
増幅器２００の構造を示す図である。この光増幅器２０
０は、励起光発生装置２１０、光ファイバ２２０、光合
分波器２３０、ＥＤＦＡ２４０ａ、ＥＤＦＡ２４０ｂ、
光分岐器２５０、光パフォーマンスモニタ２６０、メモ
リ２１５を備える。

【００５４】光ファイバ２２０は、信号光を伝送すると
ともに、該信号光をラマン増幅する光増幅媒体として機
能する。この光ファイバ２２０は、光通信システムにお
いて中継区間に敷設された光ファイバ伝送路の一部であ
ってもよいし、また、コイル状に巻かれてモジュール化
されたものであってもよい。また、この光ファイバ２２
０は、信号光波長において負の波長分散を有しており、
一般に光ファイバ伝送路として用いられるシングルモー
ド光ファイバの正の波長分散を補償する。このような負
分散を有する光ファイバ２２０は、一般に、実効断面積
が小さいので、非線型光学現象の一種である誘導ラマン
散乱現象を生じさせる上で好ましい。光合分波器２３０
は、励起光発生装置２１０から到達した励起光を光ファ
イバ２２０へ供給するとともに、光ファイバ２２０から
到達した信号光を光分岐器２５０へ向けて出力する。

【００５５】励起光発生装置２１０は、変更信号源２１
１、駆動回路２１２ａ、２１２ｂ、光源２１３ａ、２１
３ｂ、光合波器２１４及びメモリ２１５を備え、光ファ
イバ２２０へ供給されるべき励起光を発生する。光源２
１３ａは、駆動回路２１２ａより駆動電流が供給される
ことにより光を出力するが、その出力光の波長が可変で
ある。同様に、光源２１３ｂは、駆動回路２１２ｂより
駆動電流が供給されることにより光を出力するが、その
出力光の波長が可変である。光合波器２１４は、これら
光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれから出力された波長変
更光を合波して、その合波した光を励起光として出力す
る。変更信号源２１１は、これら光源２１３ａ、２１３
ｂそれぞれから出力される光の波長を変更するための変
更信号を出力する。メモリ２１５には、変更信号源２１
１により参照される波長変更パターンが格納されてい
る。光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれの構成及び波長変
更方式は、第１実施形態で既に説明したものと同様であ
る。

【００５６】ＥＤＦＡ２４０ａは光ファイバ２２０の前
段に設けられ、ＥＤＦＡ２４０ｂは光ファイバ２２０の
後段に設けられている。ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber
Amplifier）２４０ａ、２４０ｂそれぞれは、Ｅｒ元素
が添加された光ファイバを光増幅媒体として用いる希土
類元素添加光ファイバ増幅器である。これらＥＤＦＡ２
４０ａ、２４０ｂそれぞれは、０．９８μｍ波長帯の励
起光又は１．４８μｍ波長帯の励起光が希土類元素添加
光ファイバに供給されることで、この希土類元素添加光
ファイバにおいてＣバンド又はＬバンドの信号光を増幅
することができる。

【００５７】光分岐器２５０は、光ファイバ２２０とＥ
ＤＦＡ２４０ｂとの間の信号光の経路上に設けられてお
り、光ファイバ２２０から出力された信号光の一部を分
岐して取り出し、その取り出した信号光を光パフォーマ
ンスモニタ２６０へ向けて出力する。光パフォーマンス
モニタ２６０は、光分岐器２５０より到達した信号光を
入力し、その信号光のスペクトルを測定して、その測定
結果を変更信号源２１１へ通知する。

【００５８】この光増幅器２００では、変更信号２１１
から出力された変更信号は、光源２１３ａ、２１３ｂ又
は駆動回路２１２ａ、２１２ｂへ入力する。この変更信
号に基づいて、光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれから出
力される光の波長が変更される。波長変更されて光源２
１３ａ，２１３ｂそれぞれから出力された波長変更光
は、光合波器２１４により合波されて、励起光として励
起光発生装置２１０から出力され、光合分波器２３０を
経て光ファイバ２２０へ逆方向より供給される。そし
て、励起光が供給された光ファイバ２２０では、信号光
がラマン増幅される。

【００５９】また、この光増幅器２００において、信号
光は、前段のＥＤＦＡ２４０ａ、中段の光ファイバ２２
０及び後段のＥＤＦＡ２４０ｂそれぞれにより増幅され
る。したがって、この光増幅器２００全体における信号
光増幅の利得スペクトルは、ＥＤＦＡ２４０ａ、光ファ
イバ２２０及びＥＤＦＡ２４０ｂそれぞれの利得スペク
トルを総合したスペクトルとなる。

【００６０】さらに、この光増幅器２００では、光ファ
イバ２２０より出力された信号光のスペクトルが光パフ
ォーマンスモニタ２６０により測定される。そして、こ
の測定結果に基づいて、励起光発生装置２１０より出力
される励起光の波長変更が制御される。これにより、光
ファイバ２２０における信号光のラマン増幅の利得スペ
クトルが所望のスペクトルとなり、また、光増幅器２０
０全体の信号光増幅の利得スペクトルも所望のスペクト
ルとなる。

【００６１】図１２は、第２実施形態に係る光増幅器２
００の励起光発生装置２１０から出力される励起光の波
長の経時変化の説明するためのタイムチャートである。
励起光発生装置２１０の光源２１３ａから光ファイバ２
２０へは、波長λ_p1の励起光、波長λ_p2の励起光及び波
長λ_p3の励起光が時間経過とともに交互に供給される。
また、励起光発生装置２１０の光源２１３ｂから光ファ
イバ２２０へは、波長λ_p4の励起光及び波長λ_p5の励起
光が時間経過とともに交互に供給される。光ファイバ２
２０の各位置を伝搬している励起光の波長の様子をある
時刻で見れば、波長λ_p1の励起光が伝搬している領域
と、波長λ_p2の励起光が伝搬している領域と、波長λ_p3
の励起光が伝搬している領域とが、光ファイバ２２０の
長手方向に沿って順に交互に存在することになる。同時
に、波長λ_p4の励起光が伝搬している領域と、波長λ_p5
の励起光が伝搬している領域とが、光ファイバ２２０の
長手方向に沿って順に交互に存在することになる。

【００６２】この光ファイバ２２０を伝搬する信号光
は、逆方向に進んでくる波長変更された励起光に起因し
た誘導ラマン散乱現象に基づいてラマン増幅される。光
ファイバ２２０における信号光のラマン増幅の利得スペ
クトルは、波長λ_p1〜λ_p5それぞれの励起光の寄与が総
合されたスペクトルとなる。したがって、この光増幅器
２００では、２つの光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれか
ら波長変更された励起光が光ファイバ２２０に供給され
ることで、実効的に同時に５チャネルの励起光が光ファ
イバ２２０に供給されることと等価になるので、小型で
安価な励起光発生装置２１０により所望の利得スペクト
ルが容易に得られる。

【００６３】図１３は、第２実施形態に係る光増幅器２
００の光ファイバ２２０から出力される信号光のスペク
トルである。なお、図１３において、グラフＧ１３１０
はスパンロス変動であり、グラフＧ１３２０は励起光波
長を変更しないときの信号スペクトル、グラフＧ１３３
０は図１２に示された波長変更パターンＣで励起光波長
を変更したときの信号スペクトル、グラフＧ１３４０は
図１５に示された波長変更パターンＤで励起光波長を変
更したときの信号スペクトルを、それぞれ示している。
図１４は、第２実施形態に係る光増幅器２００の励起光
発生装置２１０に含まれる光源２１３ａ、２１３ｂそれ
ぞれの波長変更方式例における各波長の励起光のパワー
を示す表である。図１４には、光源２１３ａ、２１３ｂ
それぞれから出力される励起光の波長が無変更である場
合、図１２に示されたような波長変更パターンＣである
場合、及び、図１５に示されたような波長変更パターン
Ｄである場合それぞれについて、各波長の励起光のパワ
ー、各光源のパワー、及び、２光源のパワーの総計が示
されている。ここでは、光ファイバ２２０の長さを１０
ｋｍとした。光増幅器２００に入力する信号光の波長域
は１５２８ｎｍ〜１５６４ｎｍであり、信号波長帯域幅
が３６ｎｍであるとした。

【００６４】波長変更が行われずに、光源２１３ａから
出力される励起光が単一波長１４３０ｎｍでパワー１
９．７ｄＢｍであって、光源２１３ｂから出力される励
起光が単一の波長１４５６ｎｍでパワー１８．０ｄＢｍ
である場合、図１３に示されたように、信号波長帯域に
おける光ファイバ２２０の出力信号光のスペクトルの偏
差は０．５ｄＢ_p-pであった。

【００６５】これに対して、波長変更パターンＣでは、
光源２１３ａから出力される励起光の波長が波長１４２
５ｎｍ（パワー１６．７ｄＢｍ、時間比率１／３）、波
長１４３３ｎｍ（パワー１５．５ｄＢｍ、時間比率１／
３）及び波長１４４１ｎｍ（パワー１５．１ｄＢｍ、時
間比率１／３）の３波長のいずれかに変更され、光源２
１３ｂから出力される励起光の波長が波長１４５９ｎｍ
（パワー１１．９ｄＢｍ、時間比率１／３）及び波長１
４６７ｎｍ（パワー１５．３ｄＢｍ、時間比率２／３）
の２波長のいずれかに変更された（図１２）。この場
合、図１３に示されたように、信号波長帯域における光
ファイバ２２０の出力信号光のスペクトルの偏差は０．
２ｄＢ_p-pまで低減された。

【００６６】この波長変更パターンＣの状態において、
光増幅器２００の上流側の光ファイバ伝送路のスパンロ
スが２ｄＢだけ増加したとすると、前段のＥＤＦＡ２４
０ａの利得が大きくなり、このＥＤＦＡ２４０ａの利得
スペクトルが変動する。そして、これに伴い、図１３に
示されたように、信号波長帯域における光ファイバ２２
０の出力信号光のスペクトルの偏差は大きくなる。

【００６７】そこで、このようなスパンロス増加が発生
した場合には、波長変更パターンＣから波長変更パター
ンＤに切り替えられる。波長変更パターンＤでは、光源
２１３ａから出力される励起光の波長が波長１４３３ｎ
ｍ（パワー１６．０ｄＢｍ、時間比率１／２）及び波長
１４４１ｎｍ（パワー１６．６ｄＢｍ、時間比率１／
２）の２波長のいずれかに変更され、光源２１３ｂから
出力される励起光の波長が波長１４５９ｎｍ（パワー１
０．１ｄＢｍ、時間比率１／７）及び波長１４６７ｎｍ
（パワー１８．１ｄＢｍ、時間比率６／７）の２波長の
いずれかに変更された（図１５）。このような変更を行
うことにより、図１３に示されたように、信号波長帯域
における光ファイバ２２０の出力信号光のスペクトルの
偏差は０．３ｄＢ_p-pまで低減された。

【００６８】以上のような励起光発生装置２１０の各光
源から出力される励起光の波長変更方式は、光パフォー
マンスモニタ２６０により測定された信号光スペクトル
に基づいて帰還制御される。このようにすることによ
り、光ファイバ２２０から出力される信号光のスペクト
ルが信号波長帯域内で平坦に維持される。あるいは、光
増幅器２００に入力する信号光のスペクトルが測定さ
れ、この測定結果に基づいて励起光の波長変更方式がフ
ィードフォワード制御されてもよい。あるいは、上流か
ら信号光とともに送られてくる監視光に基づいて得られ
たスパンロス変動に関する情報に基づいて、励起光の波
長変更方式が制御されてもよい。

【００６９】また、光増幅器２００より下流側でスパン
ロス増加があった場合には、後段のＥＤＦＡ２４０ｂの
利得が大きくなり、このＥＤＦＡ２４０ｂの利得スペク
トルが変動する。そして、これに伴い、光増幅器２００
から出力される信号光のスペクトルの偏差が大きくな
る。この場合にも、波長変更パターンＤが採用されるこ
とで、光ファイバ２２０の出力信号光のスペクトルの偏
差が大きくなっても、光増幅器２００から出力される信
号光のスペクトルの偏差が平坦に維持され得る。

【００７０】図１４に示されたとおり、無変更、波長変
更パターンＣ及び波長変更パターンＤそれぞれの場合
で、光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれから光ファイバ２
２０へ供給される励起光のパワーの総計は約２２ｄＢｍ
であり、励起光パワー総計の差は０．２４ｄＢ_p-pであ
った。また、個々の光源から光ファイバ２２０へ供給さ
れる励起光のパワーは、波長変更パターンＣ時に光源２
１３ａから光ファイバ２２０へ供給される励起光のパワ
ー２０．６ｄＢｍが最大であった。光源２１３ａ、２１
３ｂから光ファイバ２２０へ至るまでの損失（典型的に
は１．８ｄＢ程度）を勘案しても、現在流通している出
力パワー２００ｍＷ（２３ｄＢｍ）級の半導体レーザ光
源により光源２１３ａ、２１３ｂは容易に実現可能であ
る。また、近年では出力パワーが３００ｍＷ（＝２４．
７ｄＢｍ）を越える半導体レーザ光源も存在するので、
図１１中の光源２１３ａ、２１３ｂに替えて、１つの出
力パワー３００ｍＷ級の光源を用いるだけでよい。後者
の場合には、１つの光源から出力される光が５波長に変
更されることになり、また、光合波器２１４が不要とな
るので、励起光発生装置２１０が更に小型・安価のもの
となる。

【００７１】なお、一般に、実用化されているＥＤＦＡ
が増幅し得る信号波長帯域幅は、Ｃバンド又はＬバンド
における帯域幅３６ｎｍである。したがって、励起光発
生装置２１０から出力される波長変更光のスペクトル
は、それぞれの中心波長が２６ｎｍ以上離れた２つのピ
ークを有しているのが好ましい。

【００７２】なお、図１５に示されたような複数種類の
波長変更パターンを実現する場合、図１６に示されたよ
うに、予め複数種類の波長変更パターンをメモリ２１５
に格納しておき、ネットワーク監視システム５００等の
外部からの信号で波長変更パターンを切り替えてもよ
い。特に、図１３のような異常事態が発生する度に波長
変更パターンを計算するよりも制御回路の負荷が軽減さ
れる。

【００７３】また、以上の説明では、光源２１３ａから
出力される光の波長範囲λ_p1〜λ_p2と、光源２１３ｂか
ら出力される光の波長範囲λ_p3〜λ_p5とは、図１７に示
されたとおり、互いに重なることはなかった。ここで、
図１７（ａ）は波長範囲λ_p3〜λ_p5の波長変更パターン
を示し、図１７（ｂ）は各波長のパワースペクトルであ
る。図１７（ｂ）のパワースペクトルは、線スペクトル
のように示されているが、スペクトル幅Ａが０〜２ｍｍ
の範囲であれば（図１８（ａ）参照）、ラマン利得スペ
クトルの形状にはほとんど影響しない。したがって、上
記文献１に示されたように、狭い波長域に複数の縦モー
ドが存在してもよい（図１８（ｂ）参照）。この場合、
モードホップ雑音やＳＢＳの回避に有効である。なお、
図１９（ａ）に示されたように、光源２１３ａから出力
される光の波長範囲λ_pa1〜λ_pa3と、光源２１３ｂから
出力される光の波長範囲λ_pb1〜λ_pb3とは、互いに一部
が重なっていてもよく、この場合には、図１９（ｂ）に
示されたような透過特性を有するインターリーバが光合
波器２１４として利用される。

【００７４】図１９（ａ）には、励起光発生装置２１０
から出力される励起光の時間平均スペクトルが示されて
おり、そのうち、実線のピークは光源２１３ａから出力
される励起光スペクトルを示し、破線のピークは光源２
１３ｂから出力される励起光スペクトルを示す。また、
図１９（ｂ）には、インターリーバとしての光合波器２
１４の透過特性が示されており、そのうち実線は光源２
１３ａより入力した光の透過特性を示し、破線は光源２
１３ｂより入力した光の透過特性を示す。このように、
インターリーバでは、光源２１３ａより入力した光の透
過波長と、光源２１３ｂより入力した光の透過波長と
が、交互に現れる。

【００７５】インターリーバが光合波器２１４として利
用されれば、光源２１３ａから出力される光の波長範囲
λ_pa1〜λ_pa3と、光源２１３ｂから出力される光の波長
範囲λ_pb1〜λ_pb3とは、互いに一部が重なることができ
る。このような冗長構成とすれば、一方の光源２１３ａ
が故障した場合に、他方の光源２１３ｂのみでも信号光
を増幅するための励起光を出力することができる。

【００７６】ただし、光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれ
から出力される光の波長が全く重なってしまうことは励
起効率や消費電力の観点から好ましくない。すなわち、
光源２１３ａ、２１３ｂそれぞれが受け持つ利得帯域は
互いに異なることが消費電力やコストの点で好ましい。
そこで、光源２１３ａから出力される各波長λ_panの光
をパワーＰ_anについて加重平均した平均波長λ_A、及
び、光源２１３ｂから出力される各波長λ_pbnの光をパ
ワーＰ_bnについて加重平均した平均波長λ_Bそれぞれ
を、以下の式（５ａ）、（５ｂ）のように定義すると、
平均波長λ_Aとλ_Bとの差は４ｎｍ以上であるのが好まし
い。

【００７７】

【数５】 なお、添え字ｎは各波長を識別するためのものであり、
Σは添え字ｎについての和を表し、演算子<*>は時間平
均を表す。

【００７８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、光発生
装置において変更手段により波長が変更された波長変更
光は、励起光として光増幅媒体に供給される。そして、
励起光が供給された光増幅媒体では、信号光が増幅され
る。このような励起光が光増幅媒体に供給されること
で、光源の個数を越えるチャネル数の励起光が実効的に
同時に光増幅媒体に供給されることと等価になるので、
小型で安価な光発生装置により所望の利得スペクトルが
容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光増幅器における第１実施形態
の構成を示す図である。

【図２】第１実施形態に係る光増幅器の励起光発生装置
から出力される励起光の波長の経時変化（波長変更パタ
ーン）を説明するためのタイムチャートである。

【図３】波長λ_p1と波長λ_p2との差Δλの各値における
利得スペクトルである。

【図４】利得スペクトルの帯域幅と波長差Δλとの関係
を示すグラフである。

【図５】励起光発生装置に含まれる光源の構成例を示す
断面図である。

【図６】励起光発生装置に含まれる光源の他の構成例を
示す断面図である。

【図７】励起光発生装置に含まれる光源の波長変更方式
例を説明するためのタイムチャートである。

【図８】励起光発生装置に含まれる光源の波長変更方式
例における各波長の励起光のパワーと時間比率との関係
を示す表である。

【図９】励起光発生装置から出力される励起光の波長の
経時変化（波長変更パターン）を説明するためのタイム
チャートである。

【図１０】２波長変更及び３波長変更それぞれの励起光
が光ファイバに供給されたときの信号光増幅の利得スペ
クトルである。

【図１１】この発明に係る光増幅器における第２実施形
態の構成を示す図である。

【図１２】第２実施形態に係る光増幅器の励起光発生装
置から出力される励起光の波長の経時変化（波長変更パ
ターン）を説明するためのタイムチャートである。

【図１３】第２実施形態に係る光増幅器の光ファイバか
ら出力される信号光のスペクトルである。

【図１４】励起光発生装置に含まれる光源それぞれの波
長変更方式例における各波長の励起光のパワーを示す表
である。

【図１５】第２実施形態に係る光増幅器の励起光発生装
置から出力される励起光の波長の経時変化（波長変更パ
ターン）の他の例を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図１６】第２実施形態に係る光増幅器の他の構成例を
示す図である。

【図１７】励起光発生装置に含まれる光源それぞれから
出力される光の波長範囲を示す図及びパワースペクトル
である。

【図１８】励起光発生装置に含まれる光源それぞれから
出力される光のスペクトルの詳細構造を示す図である。

【図１９】励起光発生装置に含まれる光源それぞれから
出力される光の波長範囲の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１００…光増幅器、１１０…励起光発生装置、１１１…
変更信号源、１１２…駆動回路、１１３…光源、１２０
…光ファイバ、１３０…光合分波器、２００…光増幅
器、２１０…励起光発生装置、２１１…変更信号源、２
１２ａ、２１２ｂ…駆動回路、２１３ａ、２１３ｂ…光
源、２１４…光合波器、２２０…分散補償光ファイバ、
２３０…光合分波器、２４０ａ、２４０ｂ…ＥＤＦＡ、
２５０…光分岐器、２６０…光パフォーマンスモニタ。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｓ 5/062 Ｈ０１Ｓ 5/14 5/14 3/094 Ｓ Ｈ０４Ｂ 10/16 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ 10/17 Ｊ Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA04 DA10 EB13 GA07 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ01 KK30 PP07 QQ07 YY17 5F073 AA65 AA67 AA89 AB28 BA09 GA24 5K102 AA16 AA53 AD01 MA03 MB05 MC03 PB15 PH14

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力光の波長が可変である光源と、該光
   源から出力される光又は該光源内の光の波長を時間経過
   とともに繰り返し変更する変更手段とを備え、前記変更
   手段により波長が変更された波長変更光を出力する光発
   生装置。
2. 【請求項２】 前記光源から出力される光の、所定期間
   に亘るトータルパワーの平均値は、８８ｍＷ以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
3. 【請求項３】 前記光源から出力される光の、所定期間
   に亘るトータルパワーの平均値は、１５０ｍＷ以上であ
   ることを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
4. 【請求項４】 前記光源から出力される光の波長は、周
   期的に変更されることを特徴とする請求項１記載の光発
   生装置。
5. 【請求項５】 前記光源から出力される光は、２以上の
   縦モードを含むことを特徴とする請求項１記載の光発生
   装置。
6. 【請求項６】 前記波長変更光の最大波長と最小波長と
   の差は、４ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記
   載の光発生装置。
7. 【請求項７】 前記波長変更光のスペクトルは、それぞ
   れの中心波長が２６ｎｍ以上離れた２つのピークを有し
   ていることを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
8. 【請求項８】 前記光源は、それぞれが出力光の波長が
   可変であるＮ個（Ｎは２以上の整数）の光源要素を含
   み、 前記変更手段が前記Ｎ個の光源要素から出力される光又
   は該Ｎ個の光源要素内の光の波長を、それぞれ変更し、 前記Ｎ個の光源要素それぞれから出力された波長変更光
   を合波する光合波器を備えることを特徴とする請求項１
   記載の光発生装置。
9. 【請求項９】 前記Ｎ個の光源要素のうちから選択され
   た２つの光源要素それぞれから出力される波長変更光の
   波長の差は、４ｎｍ以上であることを特徴とする請求項
   ８記載の光発生装置。
10. 【請求項１０】 前記Ｎ個の光源要素のうちから選択さ
    れた２つの光源要素それぞれから出力される波長変更光
    の波長範囲は、互いに少なくとも一部が重なっているこ
    とを特徴とする請求項８記載の光発生装置。
11. 【請求項１１】 前記光源は、 駆動電流が供給されることにより光を発生する光活性層
    を挟んで光反射面と光出射面とを有する半導体発光素子
    と、 前記半導体発光素子の光出射面から出射された光のうち
    特定波長の光の一部を反射させて、その反射光を前記半
    導体発光素子の光活性層に帰還させる光帰還素子とを含
    み、 前記変更手段は、前記光帰還素子における反射波長を時
    間経過とともに繰り返し変更することにより、前記光源
    から出力される光又は該光源内の光の波長を変更するこ
    とを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
12. 【請求項１２】 前記光源は、駆動電流が供給されるこ
    とにより光を発生する光活性層を有する半導体発光素子
    を含み、 前記変更手段は、前記光源に供給される駆動電流の大き
    さを時間経過とともに繰り返し変更することにより、前
    記光源から出力される光又は該光源内の光の波長を変更
    することを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
13. 【請求項１３】 前記光源は、駆動電流が供給されるこ
    とにより光を発生する光活性層と、この光活性層を挟む
    よう設けられた、特定波長の光を共振させる第１光帰還
    部と第２帰還部とが、半導体基板上に集積化された半導
    体発光素子を含み、 前記変更手段は、前記第１光帰還部及び前記第２光帰還
    部による共振波長を時間経過とともに繰り返し変更する
    ことにより、前記光源から出力される光又は該光源内の
    光の波長を変更することを特徴とする請求項１記載の光
    発生装置。
14. 【請求項１４】 前記変更手段は、前記光源からの出力
    光の波長の経時変化に相当する波長変更パターンが可変
    であることを特徴とする請求項１記載の光発生装置。
15. 【請求項１５】 前記変更手段は、前記光源からの出力
    光のパワーを変更することを特徴とする請求項１記載の
    光発生装置。
16. 【請求項１６】 信号光を増幅する光増幅媒体と、 この光増幅媒体に供給されるべき波長変更された励起光
    を発生する、請求項１記載の光発生装置とを備えた光増
    幅器。
17. 【請求項１７】 前記光増幅媒体における前記信号光及
    び前記励起光それぞれの進行方向は互いに逆であり、 前記励起光発生装置から出力される励起光の波長変更の
    周波数は、前記光増幅媒体の実効長を前記信号光が伝搬
    する時間の逆数で与えられる周波数の１０倍以上である
    ことを特徴とする請求項１６記載の光増幅器。
18. 【請求項１８】 前記光増幅媒体における前記信号光及
    び前記励起光それぞれの進行方向は互いに同一であり、 前記励起光発生装置から出力される励起光の波長変更の
    周波数は、前記光増幅媒体の実効長、波長分散、及び前
    記信号光と前記励起光との間の波長間隔により決定され
    るウォークオフ周波数の１０倍以上であることを特徴と
    する請求項１６記載の光増幅器。
19. 【請求項１９】 前記光発生装置から出力される励起光
    の波長の経時変化に相当する波長変更パターンは、前記
    光増幅媒体からの出射時の信号光スペクトルが平坦とな
    るように設定されることを特徴とする請求項１６記載の
    光増幅器。
20. 【請求項２０】 請求項１６記載の光増幅器の前又は後
    のスパンロス変動を算出し、該算出結果に基づいて前記
    光増幅器の出力信号光スペクトルを所定形状に制御する
    光増幅器制御方法。
21. 【請求項２１】 伝搬してきた信号光を増幅する請求項
    １６記載の光増幅器と、 前記信号光を伝送するとともに該信号光を増幅するため
    の光増幅媒体として機能する光ファイバ伝送路とを備え
    た光通信システム。