JP2004296581A - 光増幅装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光増幅装置に入力される光信号のチャネル数が最大より小さい場合において、光信号の伝送品質の低下を防止する。
【解決手段】光増幅装置には、複数の光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０と１つ以上の可変光減衰器２１０および２２０とが配置され、可変光減衰器は光増幅部の間に接続される。利得一定制御部３３０は、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光増幅装置への入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定で、かつ最終段の光増幅部１４０の出力レベルがほぼ一定となるように、利得制御部３１０および減衰量制御部３２０を介して、光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の利得と可変光減衰器２１０および２２０の減衰量とを制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置およびその制御方法に関し、特に、入力される光信号に波長多重化されるチャネル数が、規定の最大チャネル数より少なくなった場合に好適な光増幅装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）伝送システムに使用される光中継局では、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を多段に接続する構成の光増幅装置が用いられている。このような光増幅装置では、伝送信号の品質を保ち、長距離の伝送を可能とするために、利得の波長特性を一定にする必要がある。このために、例えば利得等価器を用いて平坦な利得波長特性を補償している。
【０００３】
一方、各段のＥＤＦＡの利得については、それらの総和が一定であれば、利得波長特性が平坦に保たれる。光増幅装置に入力される光信号の入力レベルが変動した場合には、光増幅装置内に配置した可変光減衰器を用いて、すべてのＥＤＦＡによる総利得がほぼ一定に保たれるように制御することで、利得を平坦化している。
【０００４】
ここで、図１３は、従来の光増幅装置の概略構成例を示す図である。
図１３に示す光増幅装置は、例として４段の光増幅部５１０、５２０、５３０および５４０を具備し、第１段目の光増幅部５１０と第２段目の光増幅部５２０との間に可変光減衰器６１０が配置され、第３段目の光増幅部５３０と第４段目の光増幅部５４０との間に可変光減衰器６２０が配置されている。また、光増幅部５２０と光増幅部５３０との間には、分散補償器等の光機能デバイス７００を接続することが可能となっている。この光増幅装置では、すべての光増幅部５１０、５２０、５３０および５４０による総利得がほぼ一定になるように、可変光減衰器６１０および６２０の減衰量が調整されることで、平坦な利得波長特性が保たれる。
【０００５】
なお、従来の一般的な光増幅装置の例として、第１光増幅部および第２光増幅部と、これらの間に接続された光減衰部とを具備し、第１光増幅部の出力光目標値を変更する場合に、第１光増幅部の出力光目標値と変更後の第１光増幅部の出力光目標値との差分に応じて、光減衰部の減衰量を変化させることにより、より広い入力ダイナミックレンジと低雑音とが実現された光増幅装置があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、単体のＥＤＦＡとして適用可能な従来の光増幅装置の例として、光増幅器に対し、この光増幅器に入力される複数の信号光の波長の平均値に近似した波長の光を補償光源により発生させて、入力される複数の信号光に結合させて光増幅器に入力させ、入力される複数の信号光と補償光源の出力光の電力の総和が一定になるように補償光源を制御するような構成を有する光増幅装置があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１１９０８５号公報（段落番号〔００２７〕〜〔００４５〕、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−２２０１９７号公報（段落番号〔００１２〕〜〔００２５〕、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１３に示したような従来の光増幅装置では、低雑音化のために、第１段目の光増幅部５１０や第３段目の光増幅部５３０のＥＤＦは、ほぼ利得飽和領域で使用されることが多い。しかし、これらの光増幅部５１０および５３０に対する入力レベルがある限界を超えて高くなった場合、光増幅部による励起光パワーに限界があることから、これらの光増幅部５１０および５３０の利得が減少し、これに伴って次段以降の光増幅部の入力レベルが低下する。ここで、一般に、光増幅装置の雑音指数（以下、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）と呼称する）は、第１段目の光増幅部に対する入力レベルが高く、次段以降の光増幅部に対する入力レベルが低いほど劣化する。このため、光増幅装置に対する入力レベルが増加した場合、あるいは接続された光機能デバイスの損失が少ない場合に、ＮＦが増大してしまうことが問題となっていた。
【０００９】
また、従来は、増幅する光信号のチャネル数が異なる場合にも、光増幅装置内の信号チャネルの平均レベルダイヤとして、チャネル数が最大のときのレベルダイヤを共通に用いていた。このため、上記のような構成の光増幅装置の全体に対する制御に関しては、入力レベルの上昇時あるいは低損失な光機能デバイスの接続時に、入力されるチャネル数の大小に応じたＮＦの改善対策がとられることはなかった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、入力される光信号のチャネル数が最大より小さい場合において、光信号の伝送品質の低下を防止することが可能な光増幅装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、入力される光信号のチャネル数が最大より小さい場合において、光信号の伝送品質の低下を防止することが可能な光増幅装置の制御方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような光増幅装置が提供される。この光増幅装置は、波長多重化された光信号を増幅するためのものであり、希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器２１０および２２０と、規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部１４０の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の利得と前記可変光減衰器２１０および２２０の減衰量とを制御する制御部３００とを有することを特徴とする。
【００１３】
このような光増幅装置では、複数の光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０と１つ以上の可変光減衰器２１０および２２０が配置され、可変光減衰器は光増幅部の間に接続される。ここで、入力される光信号のチャネル数が減少すると、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０では、同じ励起光パワーを用いたときの１チャネル当たりの出力レベルを増加させることができる。このことから、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光増幅装置への入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、制御部３００により、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定で、かつ最終段の光増幅部１４０の出力レベルがほぼ一定となるように、光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の利得と可変光減衰器２１０および２２０の減衰量とを制御することによって、出力レベルがｍ／ｎ倍の近傍までの範囲で増加したものの次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができる。
【００１４】
また、本発明では、波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、伝送される光信号に対する損失を有し、前記光増幅部の間に配置された光機能デバイスと、規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部とを有することを特徴とする光増幅装置が提供される。
【００１５】
このような光増幅装置では、複数の光増幅部、１つ以上の可変減衰器、および伝送信号に対する損失を有する光機能デバイスが配置され、可変光減衰器および光機能デバイスは、ともに光増幅部の間に接続される。また、光機能デバイスの損失が規定された最大値より少なくなるとその次段の光増幅部の入力レベルが上昇する。ここで、入力される光信号のチャネル数が減少すると、各光増幅部では、同じ励起光パワーを用いたときの１チャネル当たりの出力レベルを増加させることができる。このことから、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、制御部により、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての光増幅部による総利得がほぼ一定で、かつ最終段の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、光増幅部の利得と可変光減衰器の減衰量とを制御することによって、出力レベルがｍ／ｎ倍の近傍までの範囲で増加したものの次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができる。
【００１６】
さらに、本発明では、希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備して波長多重光信号を増幅する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器とから構成された光増幅装置の制御方法において、前記光増幅装置で規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御することを特徴とする光増幅装置の制御方法が提供される。
【００１７】
ここで、複数の光増幅部と、光増幅部の間にそれぞれ配置された１つ以上の可変光減衰器とを具備する光増幅装置では、入力される光信号のチャネル数が減少すると、各光増幅部では、同じ励起光パワーを用いたときの１チャネル当たりの出力レベルを増加させることができる。このことから、本発明では、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光増幅装置への入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての光増幅部による総利得がほぼ一定で、かつ最終段の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、光増幅部の利得と可変光減衰器の減衰量とを制御することにより、出力レベルがｍ／ｎ倍の近傍までの範囲で増加したものの次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る光増幅装置の構成例を示す図である。
【００１９】
図１に示す光増幅装置は、例えばＷＤＭ伝送システムにおける光中継局等に設けられて、複数の波長の光信号が波長多重化されたＷＤＭ信号を増幅する装置である。この光増幅装置は、４段の光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０と、２つの可変光減衰器２１０および２２０と、これらを制御する制御部３００とを具備している。また、制御部３００は、利得制御部３１０と、減衰量制御部３２０と、利得一定制御部３３０とを具備している。また、可変光減衰器２１０は、第１段目の光増幅部１１０と第２段目の光増幅部１２０との間に接続され、可変光減衰器２２０は、第３段目の光増幅部１３０と第４段目の光増幅部１４０との間に接続されている。さらに、第２段目の光増幅部１２０と第３段目の光増幅部１３０との間には、光機能デバイス４００を接続することが可能となっている。
【００２０】
各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０は、増幅媒体として、希土類元素が添加された光ファイバを具備している。本実施の形態では例として、エルビウムが添加されたＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ）を増幅媒体として用いている。光増幅装置に入力された光信号は、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０において増幅され、各可変光減衰器２１０および２２０において減衰する。また、光機能デバイス４００は、伝送される光信号に対する損失を有しており、光機能デバイス４００を通過した光信号は減衰する。なお、光機能デバイス４００としては、例えば、分散補償器やＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）等を適用可能である。
【００２１】
利得制御部３１０は、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０における利得が、利得一定制御部３３０から与えられた目標値となるように制御する。減衰量制御部３２０は、光増幅部１２０および１４０からの出射光の光レベルがほぼ一定となるように、各可変光減衰器２１０および２２０における減衰量を制御する。
【００２２】
利得一定制御部３３０は、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定になるように、利得制御部３１０に対して各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０に対する利得の目標値を与える。このような利得の制御が行われるとともに、減衰量制御部３２０の制御により最終段の光増幅部１４０の出力レベルがほぼ一定値に保たれることで、光増幅装置の利得波長特性が平坦化される。
【００２３】
また、利得一定制御部３３０は、入力されたＷＤＭ信号に波長多重化された光信号のチャネル数情報を受信するとともに、第１段目の光増幅部１１０の入力レベルの検出信号を受信して、このチャネル数と入力レベルとに応じて、利得制御部３１０に与える利得の目標値を変化させるとともに、減衰量制御部３２０が設定する減衰量を制御する。
【００２４】
具体的には、入力されるＷＤＭ信号に波長多重化された光信号のチャネル数が、この光増幅装置において規定された伝送可能な最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）である場合を基準とし、チャネル数情報により通知されたチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）がｍより少なくなったときに、光増幅部１１０へのＷＤＭ信号の入力レベルに応じて、光増幅部１２０および１３０の一方または双方に対して、その出力レベルが最大ｍ／ｎ倍まで増加するように利得を設定する。また、同様にｍ＞ｎとなり、光機能デバイス４００の有する損失が所定値より少なくなった場合にも、光増幅部１１０、１２０および１３０のうちの少なくとも１つに対して、その出力レベルが最大でｍ／ｎ倍まで増加するように利得を設定する。さらに、これらの制御を行う場合には、利得の設定と併せて、可変光減衰器２１０および２２０の減衰量について減衰量制御部３２０に指示する。このような制御により、伝送されるＷＤＭ信号に対して発生する雑音を低減する。
【００２５】
なお、ＷＤＭ信号の送信側からは、データとは別の周波数帯域に制御信号が波長多重化されて送信されており、この制御信号内にチャネル数情報が格納されて送信される。制御信号は、受信したＷＤＭ信号から分離された後、例えば、図１の光増幅装置と同じ光中継局等に設けられた監視制御部に供給され、チャネル数情報が抽出されて、利得一定制御部３３０に供給される。
【００２６】
次に、図２は、光増幅部１１０および１２０の内部構成を示す図である。
図２に示すように、第１段目の光増幅部１１０は、光カプラ（ＣＰＬ）１１１、１１２および１１３、ＥＤＦ１１４、フォトダイオード（ＰＤ）１１５および１１６、レーザダイオード（ＬＤ）１１７を具備している。
【００２７】
光カプラ１１１は、入力されたＷＤＭ信号を後段の光カプラ１１２とフォトダイオード１１５とに分配する。光カプラ１１２は、光カプラ１１１からのＷＤＭ信号とレーザダイオード１１７の出射光とを結合して、ＥＤＦ１１４に出射する。ＥＤＦ１１４は、レーザダイオード１１７の出射光を励起光としてＷＤＭ信号を増幅し、光カプラ１１３に出射する。光カプラ１１３は、ＥＤＦ１１４からの出斜光を可変光減衰器２１０およびフォトダイオード１１６に分配する。
【００２８】
フォトダイオード１１５および１１６は、それぞれ光カプラ１１１および１１３からのＷＤＭ信号を受光して電気信号に変換して利得制御部３１０に出力する。また、フォトダイオード１１５からの出力信号は、利得一定制御部３３０にも出力され、これにより光増幅装置に対するＷＤＭ信号の入力レベルが通知される。レーザダイオード１１７は、利得制御部３１０からの制御電流に応じてＥＤＦ１１４に対する励起光を発光して、光カプラ１１２に対して出射する。
【００２９】
このような構成の光増幅部１１０では、ＷＤＭ信号の入力レベルと出力レベルとがフォトダイオード１１５および１１６によって検出され、この検出値に基づいて、ＥＤＦ１１４における利得が利得一定制御部３３０に指定された目標値となるように、レーザダイオード１１７による励起光の出力レベルが利得制御部３１０によって制御される。
【００３０】
なお、ＷＤＭ信号の伝送経路上には、例えば光アイソレータや光フィルタ等がさらに設けられてもよい。
一方、光増幅部１２０は、図２に示すように光増幅部１１０と同様の構成を有している。すなわち、光増幅部１２０では、可変光減衰器２１０からの出射光が、光カプラ１２１により光カプラ１２２とフォトダイオード１２５とに分配される。また、光カプラ１２２において、光カプラ１２１からのＷＤＭ信号とレーザダイオード１２７からの励起光とが結合され、この励起光によりＥＤＦ１２４を通過するＷＤＭ信号が増幅される。ＥＤＦ１２４からの出射光は、光カプラ１２３によって光機能デバイス４００とフォトダイオード１２６とに分配される。
【００３１】
フォトダイオード１２５および１２６による検出信号は利得制御部３１０に出力され、利得制御部３１０は、これらの検出レベルに基づいて、ＥＤＦ１２４における利得が指定された目標値となるように、レーザダイオード１２７による励起光の出力レベルを制御する。また、フォトダイオード１２６による検出信号は減衰量制御部３２０にも出力され、光増幅部１２０の出力レベルが減衰量制御部３２０に通知される。
【００３２】
なお、図示しないが、光増幅部１３０および１４０も、上記の光増幅部１１０および１２０と同様の内部構成を有している。また、光増幅部１３０および１４０のそれぞれにおける入力信号および出力信号を受光したフォトダイオードの出力信号は、利得制御部３１０に出力され、このうち、光増幅部１４０の出射端において検出された信号は、さらに減衰量制御部３２０に対しても出力される。この出力信号と、光増幅部１２０のフォトダイオード１２６からの出力信号とを受けた減衰量制御部３２０は、各光増幅部１２０および１４０の出力レベルがほぼ一定となるように、可変光減衰器２１０および２２０の減衰量を制御する。
［入力レベル増加時の雑音低減制御］
次に、入力レベルが過剰に増加したときに、雑音の発生量を低減するための制御について、レベルダイヤの具体例を用いて説明する。なお、以下の図３、図４、図５および図６に示すレベルダイヤでは、光増幅装置内においてＷＤＭ信号が伝播する位置が、図１に示したＡ〜Ｈに対応している。はじめに、図３を用いて、このような場合に従来行われていた制御について説明し、この図３を参考にして本発明の原理を説明する。
【００３３】
図３は、入力レベルが変動した場合の従来の光増幅装置におけるレベルダイヤの例を示す図である。
図３では、最大チャネル数ｍの光信号が波長多重化されたＷＤＭ信号が入力された場合のレベルダイヤの例を示している。この図３において、破線で示したレベルダイヤＬ１は、光増幅部１１０に対するＷＤＭ信号の入力レベルが、設定されたしきい値Ｐｔｈより低い場合の光パワーの遷移の例を示している。また、実線で示したレベルダイヤＬ２は、ＷＤＭ信号の入力レベルがしきい値Ｐｔｈより高くなった場合の光パワーの遷移の例を示している。なお、光機能デバイス４００から光増幅部１３０までの区間、すなわちＤ〜Ｆまでの区間の光パワーは、入力レベルの変動の前後で変化がないため、ともに実線で表している。ここで、入力レベルのしきい値Ｐｔｈは、第１段目の光増幅部１１０が最大の利得を発生し得る入力レベルの最大値を示している。
【００３４】
フォトダイオード１１５により検出される入力レベルがしきい値Ｐｔｈ以下となる動作状態において、光増幅装置では、入力レベルの変化に応じてすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定でかつ光増幅部１４０の出力レベルがほぼ一定となるように可変光減衰器２１０および２２０が制御される。このとき、光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の入力レベルをそれぞれＰ１ｉｎ、Ｐ２ｉｎ、Ｐ３ｉｎおよびＰ４ｉｎ、出力レベルをそれぞれＰ１ｏｕｔ、Ｐ２ｏｕｔ、Ｐ３ｏｕｔおよびＰ４ｏｕｔとすると、以下の式（１）の関係が常にほぼ成立している。
【００３５】
【数１】
（Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ）＋（Ｐ２ｏｕｔ−Ｐ２ｉｎ）＋（Ｐ３ｏｕｔ−Ｐ３ｉｎ）＋（Ｐ４ｏｕｔ−Ｐ４ｉｎ）＝Ｐａ ………（１）
ただし、ＰａはＰａ＞０を満たす一定値を示す。このような入力レベルがしきい値Ｐｔｈ以下の動作状態では、第１段目の光増幅部１１０は、低雑音化のために、ＥＤＦ１１４の利得がほぼ飽和領域となるように使用されている。
【００３６】
一方、入力レベルがしきい値Ｐｔｈを超えると、光増幅部１１０の利得が低下して、その出力レベルＰ１ｏｕｔＡがある一定の値より高くならなくなる。このとき、光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０のそれぞれの入力レベルをＰ１ｉｎＡ、Ｐ２ｉｎＡ、Ｐ３ｉｎＡおよびＰ４ｉｎＡ、出力レベルをＰ１ｏｕｔＡ、Ｐ２ｏｕｔＡ、Ｐ３ｏｕｔＡおよびＰ４ｏｕｔＡとすると、入力レベル増加後のレベルダイヤＬ２では、以下の式（２）の関係が常にほぼ成立している。
【００３７】
【数２】
（Ｐ１ｏｕｔＡ−Ｐ１ｉｎＡ）＋（Ｐ２ｏｕｔＡ−Ｐ２ｉｎＡ）＋（Ｐ３ｏｕｔＡ−Ｐ３ｉｎＡ）＋（Ｐ４ｏｕｔＡ−Ｐ４ｉｎＡ）＝Ｐａ ………（２）
ところで、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０におけるＮＦ（雑音係数）をＮＦ１、ＮＦ２、ＮＦ３およびＮＦ４とすると、この光増幅装置全体のＮＦは、以下の式（３）のようになる。
【００３８】
【数３】

【００３９】
この式（３）を参照すると、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０におけるＮＦは、入力レベルの変化と比較して小さいことから、第１段目の光増幅部１１０への入力レベルが高いほど、また、第２段目以降の光増幅部１２０、１３０および１４０への入力レベルが低いほど、ＮＦの値が高くなることがわかる。ここで、図３において、通常動作時のレベルダイヤＬ１と比較して、入力レベルがしきい値Ｐｔｈより増加した場合のレベルダイヤＬ２では、光増幅部１１０への入力レベルが増加した上に、光増幅部１２０および１４０への入力レベルが低下しており、ＮＦが大きく劣化する。従って、ＮＦの劣化を低減するためには、第２段目以降の光増幅部１２０、１３０および１４０への入力レベルを高くする必要がある。
【００４０】
ところで、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０における出力レベルは、多重化された光信号のチャネル数に比例する。このため、入力される光信号のチャネル数が減少した場合、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０では、同じ励起光パワーを用いたときの１チャネル当たりの出力レベルを増加させることができる。具体的には、最大チャネル数ｍのＷＤＭ信号が入力されたときに最大の利得が発生されるように設定されているものとすると、実際に入力されたＷＤＭ信号のチャネル数ｎがｎ＜ｍとなったとき、同じ励起光パワーを用いることで、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の出力レベルを最大ｍ／ｎ倍に増加させることができる。
【００４１】
ここで、最終段の光増幅部１４０の出力レベルは一定とする必要があることから、ｎ＜ｍの場合には、図３のレベルダイヤＬ２を基準として、最終段以外の光増幅部１１０、１２０および１３０のうちの少なくとも１つの出力レベルを、最大でｍ／ｎ倍となる範囲内で増加させることが可能である。これにより、出力レベルが増加した位置より後段の光増幅部における入力レベルを増加させることができ、ＮＦを低減することが可能となる。なお、しきい値Ｐｔｈの設定値と実際の光増幅部１１０の増幅能力との差や、各光増幅部１１０、１２０および１３０の有する実際の増幅能力によっては、ｍ／ｎ倍をわずかに上回る出力レベルまで増加させることが可能な場合もある。
【００４２】
以下、ｎ＜ｍのときに入力レベルが極端に増加した場合において、ＮＦを低減するための光増幅装置における制御例について、レベルダイヤを用いて具体的に説明する。なお、以下の図４〜図６では、ｎ＜ｍのときに適用可能なレベルダイヤを実線で示すとともに、比較のためにｎ＝ｍのときに適用されるレベルダイヤＬ２を破線で示す。また、入力されるチャネル数にかかわらずレベル変化のない区間では、実線のみ表している。
【００４３】
図４は、入力増加時に適用可能な第１のレベルダイヤの例を示す図である。
図４では、ｎ＜ｍのときに、第３段目の光増幅部１３０の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図４において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ３では、第３段目の光増幅部１３０の利得目標値を、ｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定している。
【００４４】
利得一定制御部３３０は、供給されたチャネル数情報よりｎ＜ｍであることを判断し、かつ、光増幅部１１０の入力レベルがしきい値Ｐｔｈを超えたと判断した場合に、光増幅部１３０の利得目標値をｍ／ｎ倍とするように利得制御部３１０に対して設定する。また、最終段の光増幅部１４０の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値に保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得が、入力レベル変動の前後でほとんど変化しないように、利得制御部３１０および減衰量制御部３２０を制御する。図４のレベルダイヤＬ３の場合は、光増幅部１３０の利得の変化に応じて、最終段の光増幅部１４０の利得のみが変化するように制御している。このような制御により、光増幅部１４０への入力レベルＰ４ｉｎＢが、ｎ＝ｍの場合の入力レベルＰ４ｉｎＡより増加するため、ＮＦの値が低減される。
【００４５】
図５は、入力増加時に適用可能な第２のレベルダイヤ例を示す図である。
図５では、ｎ＜ｍのときに、第２段目の光増幅部１２０の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図５において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ４では、第２段目の光増幅部１２０の利得目標値をｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定するとともに、第３段目の光増幅部１３０の利得目標値を１／（ｍ／ｎ）倍に設定して、可変光減衰器２２０の減衰量および光増幅部１４０の利得がほとんど変化しないようにしている。また、レベルダイヤＬ３の場合と同様に、最終段の光増幅部１４０の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値に保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得が、入力レベル変動の前後でほとんど変化しないように制御している。このような制御により、光増幅部１３０への入力レベルＰ３ｉｎＣが、ｎ＝ｍの場合の入力レベルＰ３ｉｎより増加するため、ＮＦの値が低減される。
【００４６】
図６は、入力増加時に適用可能な第３のレベルダイヤ例を示す図である。
図６では、ｎ＜ｍのときに、第２段目の光増幅部１２０と第３段目の光増幅部１３０の出力レベルをそれぞれ最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図６において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ５では、第２段目の光増幅部１２０の利得目標値をｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定するとともに、第３段目の光増幅部１３０の利得がほとんど変化しないように制御している。また、レベルダイヤＬ３およびＬ４の場合と同様に、最終段の光増幅部１４０の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値を保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得が、入力レベル変動の前後でほとんど変化しないように制御している。
【００４７】
このような制御により、光増幅部１３０への入力レベルＰ３ｉｎＤとともに、光増幅部１４０への入力レベルＰ４ｉｎＤが、ｎ＝ｍの場合のそれぞれの入力レベルＰ３ｉｎおよびＰ４ｉｎＡより増加するため、上記のレベルダイヤＬ３およびＬ４を用いた場合と比較して、ＮＦの値をより大きく低減することができる。
【００４８】
ここで、以上のような制御を行った場合のＮＦの具体的な測定例を示す。図７は、入力増加時におけるＮＦの測定例を示す図である。
図７では、ｎ＝ｍの場合に適用するレベルダイヤＬ３、上記のレベルダイヤＬ４、Ｌ５およびＬ６をそれぞれ適用した場合のＮＦのシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、最大チャネル数ｍを４０、入力させたチャネル数ｎを１０と設定した。また、入力レベルのしきい値Ｐｔｈは、−３５ｄＢｍ／ｃｈ〜−３０ｄＢｍ／ｃｈの範囲内に設定される。
【００４９】
この図７に示すシミュレーション結果によれば、入力レベルが１２ｄＢ増加したとき、レベルダイヤＬ４、Ｌ５およびＬ６を適用することで、ＮＦの値がそれぞれ０．６ｄＢ、１．３ｄＢ、２．１ｄＢだけ低減され、雑音のより少ない光増幅装置が実現されている。
【００５０】
また、これらの結果より、２つの光増幅部１２０および１３０の出力レベルを増加させたレベルダイヤＬ６の適用時が最もＮＦが大きく低下することがわかるが、１つの光増幅部のみ出力レベルを増加させる場合に限れば、レベルダイヤＬ５の場合のように、より前段の光増幅部の出力レベルを増加させる方が、ＮＦを大きく低減できることがわかる。これらのレベルダイヤの選択や、最大ｍ／ｎ倍までの範囲での実際の出力レベル増加量は、このとき発生している雑音の量や、接続された光機能デバイス４００の有する損失の量、各光増幅部１１０、１２０および１３０の増幅能力や消費電力等に応じて適宜設定されることが望ましい。［光機能デバイスの損失低下時の雑音低減制御］
ところで、以上の実施の形態では、第１段目の光増幅部１１０への入力レベル増加に伴って雑音が増加してしまう場合について説明したが、この他に例えば、第３段目の光増幅部１３０への入力レベルが極端に増加した場合にも、雑音が増加する。このような状態は、例えば、光機能デバイス４００として損失が極端に少ないものが接続された場合に起こり得る。
【００５１】
以下、このような場合に雑音を低減するための制御について、上記と同様にベルダイヤの具体例を用いて説明する。なお、以下の図８、図９、図１０および図１１に示すレベルダイヤでも、光増幅装置内においてＷＤＭ信号が伝播する位置が図１に示したＡ〜Ｈに対応している。はじめに、図８を用いて、このような場合に従来行われていた制御について説明する。
【００５２】
図８は、光機能デバイスの損失が低下した場合の従来の光増幅装置におけるレベルダイヤの例を示す図である。
図８では、最大チャネル数ｍの光信号が波長多重化されたＷＤＭ信号が入力された場合のレベルダイヤの例を示している。この図８において、破線で示したレベルダイヤＬ１は、光機能デバイス４００として、その損失があらかじめ規定された最大値となるものが接続された場合の光パワーの遷移の例である。
【００５３】
これに対して、損失が最大値より小さい光機能デバイス４００が接続されると、図８において実線で示したレベルダイヤＬ６のように、光機能デバイス４００の後段に配置された光増幅部１３０の入力レベルＰ３ｉｎＥが増加してしまう。このとき、例えば光増幅部１１０への入力レベルの増加等により、光増幅部１３０が能力上、出力レベルＰ３ｏｕｔを増加させることができなくなると、可変光減衰器２１０および２２０の減衰量が増加されて、すべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得をほぼ一定に保つように制御される。すなわち、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０の入力レベルをＰ１ｉｎ、Ｐ２ｉｎＥ、Ｐ３ｉｎＥおよびＰ４ｉｎＥ、出力レベルをＰ１ｏｕｔ、Ｐ２ｏｕｔ、Ｐ３ｏｕｔおよびＰ４ｏｕｔとすると、光機能デバイス４００の損失低下後のレベルダイヤＬ６では、以下の式（４）の関係が常にほぼ成立している。
【００５４】
【数４】
（Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ）＋（Ｐ２ｏｕｔ−Ｐ２ｉｎＥ）＋（Ｐ３ｏｕｔ−Ｐ３ｉｎＥ）＋（Ｐ４ｏｕｔ−Ｐ４ｉｎＥ）＝Ｐａ ………（４）
このような制御により、図８に示すように、光増幅部１２０および１４０への入力レベルＰ２ｉｎＥおよびＰ４ｉｎＥが低下するため、ＮＦの値が劣化してしまう。
【００５５】
ところで、このように、接続された光機能デバイス４００の損失が極端に低下した場合でも、上述した入力レベルの増加時と同様に、入力されたＷＤＭ信号に波長多重化されたチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより少なくなったとき、各光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０では、同じ励起光パワーを用いた場合の１チャネル当たりの出力レベルを増加させることができる。従って、ｎ＜ｍとなったときは、最終段の光増幅部１４０を除く光増幅部１１０、１２０および１３０の出力レベルを、最大でｍ／ｎ倍まで増加させることにより、ＮＦの値を低減することができる。
【００５６】
以下、ｎ＜ｍのときに光機能デバイス４００の損失が極端に低い場合において、ＮＦを低減するための光増幅装置における制御例について、レベルダイヤを用いて具体的に説明する。なお、以下の図９〜図１１では、ｎ＜ｍのときに適用可能なレベルダイヤを実線で示すとともに、比較のためにｎ＝ｍのときに適用されるレベルダイヤＬ６を破線で示す。また、入力されるチャネル数にかかわらずレベル変化のない区間では、実線のみ表している。
【００５７】
図９は、光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第１のレベルダイヤの例を示す図である。
図９では、ｎ＜ｍのときに、第３段目の光増幅部１３０の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図９において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ７では、第３段目の光増幅部１３０の利得目標値を、ｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定している。
【００５８】
利得一定制御部３３０は、供給されたチャネル数情報よりｎ＜ｍであることを判断し、かつ、損失が最大値以下である光機能デバイス４００が接続されたと判断した場合に、光増幅部１３０の利得目標値をｍ／ｎ倍とするように利得制御部３１０に対して設定する。また、最終段の光増幅部１２３の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値に保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得がほぼ一定となるように、利得制御部３１０および減衰量制御部３２０を制御する。図９のレベルダイヤＬ７の場合は、光増幅部１３０の利得の変化に応じて、最終段の光増幅部１４０の利得のみが変化するように制御している。
【００５９】
このような制御により、光増幅部１４０への入力レベルＰ４ｉｎＦが、ｎ＝ｍの場合の入力レベルＰ４ｉｎＥより増加するため、ＮＦの値が低減される。なお、この制御は、光増幅部１３０の増幅能力に余力がある範囲内で行うことが可能である。
【００６０】
図１０は、光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第２のレベルダイヤ例を示す図である。
図１０では、ｎ＜ｍのときに、第２段目の光増幅部１２０の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図１０において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ８では、第２段目の光増幅部１２０の利得目標値をｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定するとともに、第３段目の光増幅部１３０の利得目標値を１／（ｍ／ｎ）倍に設定して、可変光減衰器２２０の減衰量および光増幅部１４０の利得がほとんど変化しないようにしている。また、レベルダイヤＬ７の場合と同様に、最終段の光増幅部１４０の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値に保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得が、入力レベル変動の前後でほとんど変化しないように制御している。
【００６１】
このような制御により、光増幅部１３０への入力レベルＰ３ｉｎＧが、ｎ＝ｍの場合の入力レベルＰ３ｉｎＥより増加するため、ＮＦの値が低減される。この制御は、光増幅部１３０の出力レベルＰ３ｏｕｔを変化させないため、最も一般的に実施することが可能である。
【００６２】
図１１は、光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第３のレベルダイヤ例を示す図である。
図１１では、ｎ＜ｍのときに、第２段目の光増幅部１２０と第３段目の光増幅部１３０の出力レベルをそれぞれ最大でｍ／ｎ倍まで増加させる場合の制御例について示している。この図１１において、ｎ＜ｍのときに適用するレベルダイヤＬ９では、第２段目の光増幅部１２０の利得目標値をｎ＝ｍのときのｍ／ｎ倍に設定するとともに、第３段目の光増幅部１３０の利得がほとんど変化しないように制御している。また、レベルダイヤＬ７およびＬ８の場合と同様に、最終段の光増幅部１４０の出力レベルＰ４ｏｕｔがほぼ一定値に保たれ、かつすべての光増幅部１１０、１２０、１３０および１４０による総利得が、入力レベル変動の前後でほとんど変化しないように制御している。
【００６３】
この制御では、光増幅部１３０における出力レベルＰ３ｏｕｔＨを、目標の値まで増加させることができないことが多い。この場合、図１１のように、光増幅部１３０の利得が低下して、その分だけ光増幅部１４０の利得が上昇されるとともに、可変光減衰器２２０の減衰量が小さく設定される。このような制御により、光増幅部１３０への入力レベルＰ３ｉｎＨとともに、光増幅部１４０への入力レベルＰ４ｉｎＨが、ｎ＝ｍの場合のそれぞれの入力レベルＰ３ｉｎＥおよびＰ４ｉｎＥより増加するため、上記のレベルダイヤＬ７およびＬ８を用いた場合と比較して、ＮＦの値をより大きく低減することができる。
【００６４】
ここで、以上のような制御を行った場合のＮＦの具体的な測定例を示す。図１２は、光機能デバイス４００の損失低下時におけるＮＦの測定例を示す図である。
【００６５】
図１２では、ｎ＝ｍの場合に適用するレベルダイヤＬ６、上記のレベルダイヤＬ７、Ｌ８およびＬ９をそれぞれ適用した場合のＮＦのシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、最大チャネル数ｍを４０、入力させたチャネル数ｎを１０と設定した。また、接続された光機能デバイス４００の損失を、規定された最大値より４ｄＢだけ小さい値に設定している。
【００６６】
この図１２に示すシミュレーション結果によれば、光増幅装置への入力レベルが１２ｄＢ増加したとき、レベルダイヤＬ７、Ｌ８およびＬ９を適用することで、ＮＦの値がそれぞれ０．７ｄＢ、０．９ｄＢ、１．８ｄＢだけ低減され、２つの光増幅部１２０および１３０の出力レベルを増加させたレベルダイヤＬ９の適用時に、ＮＦを最も大きく低下させることが可能となる。これらのレベルダイヤの選択や、最大ｍ／ｎ倍までの範囲での実際の出力レベル増加量は、このとき発生している雑音の量や、接続された光機能デバイス４００の有する損失の量、各光増幅部１１０、１２０および１３０の増幅能力や消費電力等に応じて適宜設定されることが望ましい。
【００６７】
なお、以上説明した本発明の実施の形態例では、４段の光増幅部が設けられた場合について説明したが、本発明は、複数段の光増幅部と、光増幅部の間にそれぞれ配置された１つ以上の可変光減衰器とを具備する光増幅装置に対して、一般的に適用することが可能である。すなわち、このような光増幅装置において、ｎ＜ｍで、かつ、入力レベルが極端に増加した場合、あるいは接続された光機能デバイスの損失が極端に低い場合に、最終段以外の少なくとも１つの光増幅部の出力レベルが最大でｍ／ｎ倍の近傍となり、すべての光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、各光増幅部の利得と可変光減衰器の減衰量とを制御すればよい。
【００６８】
（付記１） 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、
前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、
規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする光増幅装置。
【００６９】
（付記２） 前記しきい値は、第１段目の前記光増幅部が最大の利得を発生し得る入力レベルの最大値の近傍に設定されることを特徴とする付記２記載の光増幅装置。
【００７０】
（付記３） 任意の隣接する前記光増幅部の間に、伝送される光信号に対する損失を有する機能デバイスがさらに接続されたことを特徴とする付記２記載の光増幅装置。
【００７１】
（付記４） 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、
前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、
伝送される光信号に対する損失を有し、前記光増幅部の間に配置された光機能デバイスと、
規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする光増幅装置。
【００７２】
（付記５） 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体としてそれぞれ具備する、直列に配置された第１、第２、第３および第４の光増幅部と、
前記第１の光増幅部と前記第２の光増幅部との間、および前記第３の光増幅部と前記第４の光増幅部との間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる第１および第２の可変光減衰器と、
伝送される光信号に対する損失を有し、前記第２の光増幅部と前記第３の光増幅部との間に接続可能とされた光機能デバイスと、
規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、前記第１の光増幅部に入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、前記第１、第２および前記第３の光増幅部のうちの少なくとも１つの出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、前記第１〜第４の光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ前記第４の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記第１〜第４の光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする光増幅装置。
【００７３】
（付記６） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記第１の光増幅部に対する入力レベルが前記しきい値を超えたとき、前記第３の光増幅部に対してその出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第４の光増幅部の利得を適宜低下させることを特徴とする付記５記載の光増幅装置。
【００７４】
（付記７） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記第１の光増幅部に対する入力レベルが前記しきい値を超えたとき、前記第２の光増幅部に対してその出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第３の光増幅部の利得を適宜低下させることを特徴とする付記５記載の光増幅装置。
【００７５】
（付記８） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記第１の光増幅部に対する入力レベルが前記しきい値を超えたとき、前記第２および前記第３の光増幅部に対してそれぞれの出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第４の光増幅部の利得を適宜低下させることを特徴とする付記５記載の光増幅装置。
【００７６】
（付記９） 前記しきい値は、前記第１の光増幅部が最大の利得を発生し得る入力レベルの最大値の近傍に設定されることを特徴とする付記５記載の光増幅装置。
【００７７】
（付記１０） 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体としてそれぞれ具備する、直列に配置された第１、第２、第３および第４の光増幅部と、
前記第１の光増幅部と前記第２の光増幅部との間、および前記第３の光増幅部と前記第４の光増幅部との間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる第１および第２の可変光減衰器と、
伝送される光信号に対する損失を有し、前記第２の光増幅部と前記第３の光増幅部との間に配置された光機能デバイスと、
規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、前記第１の光増幅部に入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、前記第１〜第３の光増幅部のうちの少なくとも１つの出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、前記第１〜第４の光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ前記第４の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記第１〜第４の光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする光増幅装置。
【００７８】
（付記１１） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないとき、前記第３の光増幅部に対してその出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第４の光増幅部の利得を適宜低下させることを特徴とする付記１０記載の光増幅装置。
【００７９】
（付記１２） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないとき、前記第２の光増幅部に対してその出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第３の光増幅部の利得を適宜低下させることを特徴とする付記１０記載の光増幅装置。
【００８０】
（付記１３） 前記制御部は、ｎ＜ｍでかつ前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないとき、前記第２および第３の光増幅部に対してそれぞれの出力レベルが最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加するように利得を設定し、前記第２の可変光減衰器の減衰量と前記第４の光増幅部の利得とを適宜低下させることを特徴とする付記１０記載の光増幅装置。
【００８１】
（付記１４） 希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備して波長多重光信号を増幅する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器とから構成された光増幅装置の制御方法において、
前記光増幅装置で規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する、
ことを特徴とする光増幅装置の制御方法。
【００８２】
（付記１５） 希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備して波長多重光信号を増幅する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、伝送される光信号に対する損失を有し、前記光増幅部の間に配置された光機能デバイスとから構成された光増幅装置の制御方法において、
規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する、
ことを特徴とする光増幅装置の制御方法。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光増幅装置では、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光増幅装置への入力レベルが所定のしきい値を超えた場合に、最終段を除く少なくとも１つの光増幅部の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍の近傍まで増加させることにより、この光増幅部の次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができるため、雑音の発生量を減少させることができる。
【００８４】
また、伝送信号に対する損失を有する機能デバイスが光増幅部の間にさらに設けられた構成を有する場合に、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、最終段を除く少なくとも１つの光増幅部の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍の近傍まで増加させると、この光増幅部の次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができるため、雑音の発生量を減少させることができる。
【００８５】
さらに、本発明の光増幅装置の制御方法では、入力された光信号のチャネル数ｎが最大チャネル数ｍより小さく、かつ光増幅装置への入力レベルが所定のしきい値を超えた場合に、最終段を除く少なくとも１つの光増幅部の出力レベルを最大でｍ／ｎ倍の近傍まで増加させると、この光増幅部の次段以降に配置された光増幅部に対する入力レベルを上昇させることができるため、雑音の発生量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光増幅装置の構成例を示す図である。
【図２】第１段目および第２段目の光増幅部の内部構成を示す図である。
【図３】入力レベルが変動した場合の従来の光増幅装置におけるレベルダイヤの例を示す図である。
【図４】入力増加時に適用可能な第１のレベルダイヤの例を示す図である。
【図５】入力増加時に適用可能な第２のレベルダイヤの例を示す図である。
【図６】入力増加時に適用可能な第３のレベルダイヤの例を示す図である。
【図７】入力増加時におけるＮＦの測定例を示す図である。
【図８】光機能デバイスの損失が低下した場合の従来の光増幅装置におけるレベルダイヤの例を示す図である。
【図９】光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第１のレベルダイヤの例を示す図である。
【図１０】光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第２のレベルダイヤの例を示す図である。
【図１１】光機能デバイスの損失低下時に適用可能な第３のレベルダイヤの例を示す図である。
【図１２】光機能デバイスの損失低下時におけるＮＦの測定例を示す図である。
【図１３】従来の光増幅装置の概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
１１０、１２０、１３０、１４０ 光増幅部
１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３ 光カプラ
１１４、１２４ ＥＤＦ
１１５、１１６、１２５、１２６ フォトダイオード
１１７、１２７ レーザダイオード
２１０、２２０ 可変光減衰器
３００ 制御部
３１０ 利得制御部
３２０ 減衰量制御部
３３０ 利得一定制御部
４００ 光機能デバイス

Claims (5)

1. 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
   希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、
   前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、
   規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
2. 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
   希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、
   前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器と、
   伝送される光信号に対する損失を有し、前記光増幅部の間に配置された光機能デバイスと、
   規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
3. 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
   希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体としてそれぞれ具備する、直列に配置された第１、第２、第３および第４の光増幅部と、
   前記第１の光増幅部と前記第２の光増幅部との間、および前記第３の光増幅部と前記第４の光増幅部との間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる第１および第２の可変光減衰器と、
   伝送される光信号に対する損失を有し、前記第２の光増幅部と前記第３の光増幅部との間に接続可能とされた光機能デバイスと、
   規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、前記第１の光増幅部に入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、前記第１、第２および前記第３の光増幅部のうちの少なくとも１つの出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、前記第１〜第４の光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ前記第４の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記第１〜第４の光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
4. 波長多重化された光信号を増幅する光増幅装置において、
   希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体としてそれぞれ具備する、直列に配置された第１、第２、第３および第４の光増幅部と、
   前記第１の光増幅部と前記第２の光増幅部との間、および前記第３の光増幅部と前記第４の光増幅部との間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる第１および第２の可変光減衰器と、
   伝送される光信号に対する損失を有し、前記第２の光増幅部と前記第３の光増幅部との間に配置された光機能デバイスと、
   規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、前記第１の光増幅部に入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、前記光機能デバイスの損失が規定された最大値より少ないときに、前記第１〜第３の光増幅部のうちの少なくとも１つの出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍に増加させるとともに、前記第１〜第４の光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ前記第４の光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記第１〜第４の光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
5. 希土類元素が添加された光ファイバを増幅媒体として具備して波長多重光信号を増幅する、それぞれ直列に配置された複数の光増幅部と、前記光増幅部の間にそれぞれ配置されて光信号を減衰させる少なくとも１つの可変光減衰器とから構成された光増幅装置の制御方法において、
   前記光増幅装置で規定された波長多重化の最大チャネル数ｍ（ただし、ｍは２以上の整数）より、入力される光信号のチャネル数ｎ（ただし、ｎは０＜ｎ≦ｍを満たす整数）が少なくなり、その入力レベルが所定のしきい値を超えたときに、最終段以外の少なくとも１つの前記光増幅部の出力レベルを最大でｍ＝ｎのときのｍ／ｎ倍の近傍まで増加させるとともに、すべての前記光増幅部による総利得がほぼ一定でかつ最終段の前記光増幅部の出力レベルがほぼ一定となるように、前記光増幅部の利得と前記可変光減衰器の減衰量とを制御する、
   ことを特徴とする光増幅装置の制御方法。

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