JP2005192256A - 装置、方法、光増幅デバイス及び光通信システム - Google Patents

装置、方法、光増幅デバイス及び光通信システム Download PDF

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洋之 伊藤
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Abstract

【課題】
波長分割多重（ＷＤＭ）に適した光増幅のための方法及び装置並びにその装置を含むシステムに関し、利得の特性を一定に維持し広い入力ダイナミックレンジを得ることができ且つポンプ光のパワーを小さく抑えることができる装置の提供する。
【解決手段】
波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、第１の光増幅器の第１の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備える。
【選択図】図１５

Description

本発明はカスケード接続された光増幅器に関し、特に、カスケード接続された光増幅器の利得及び信号レベルの調節に関する。また、本発明は光増幅のための方法、装置及びシステムに関する。
比較的多量の情報を伝送するために、光ファイバ伝送路を用いた光通信システムが使用されている。そのために、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な光ファイバが光ファイバ伝送路として製造され使用されている。加えて、長距離の伝送を可能にするために、光ファイバ伝送路における損失を補償するための光増幅器が使用されている。
従来の光増幅器は、利得帯域を提供するためにポンプ光により励起される光増幅媒体を備えている。光増幅媒体及びポンプ光は、これらが信号光の波長を含む利得帯域を提供するように選ばれる。その結果、光増幅媒体内を信号光が伝搬するのに従って信号光は増幅される。例えば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、光増幅媒体としてエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を備えている。ポンプ光源が予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給する。ポンプ光の波長を０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯に設定しておくことによって、１．５５μｍの波長帯を含む利得帯域が得られる。その結果、１．５５μｍ波長帯の信号光は増幅される。
従来の他のタイプの光増幅器は光増幅媒体として半導体チップを有している。この場合、半導体チップに電流を注入することによってポンピングが行なわれる。
更に、一本の光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）が知られている。ＷＤＭを採用したシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアがデータにより個別に変調される。各変調されたキャリアは、光信号を伝送するＷＤＭシステムの１つのチャネルを与える。これらの光信号（即ち変調されたキャリア）は次いで光マルチプレクサにより波長分割多重され、ＷＤＭ信号光が得られる。ＷＤＭ信号光は次いで光ファイバ伝送路を介して伝送される。伝送路を介して受信されたＷＤＭ信号光は、次いで光デマルチプレクサにより個々の光信号に分けられる。従ってこれら個々の光信号に基づいてデータが検出され得る。このように、ＷＤＭを適用することによって、ＷＤＭのチャネル数に従って一本の光ファイバの伝送容量の増大が可能になる。
ＷＤＭを採用した光通信システムにおいて、伝送路に沿って光増幅器が挿入されると、伝送距離は、利得傾斜（ゲインチルト）又は利得偏差で代表される光増幅器の利得の波長特性によって制限される。例えば、ＥＤＦＡにおいては、１．５５μｍの近傍の波長で利得傾斜が生じ、この利得傾斜はそのＥＤＦＡへの信号光及びポンプ光の総入力パワーに従って変化することが知られている。
利得の波長特性を一定に維持し且つ広い入力ダイナミックレンジを得ることができる光増幅のための光増幅デバイスがある。その光増幅デバイスは、第１及び第２の光増幅器と、これら第１及び第２の光増幅器間に光学的に接続される可変光減衰器とを備えている。自動利得制御（ＡＧＣ）が第１及び第２の光増幅器の各々に適用され、それにより第１及び第２の光増幅器の各々の利得の波長特性が一定に維持される。更に、可変光減衰器を用いて第２の光増幅器について自動出力レベル制御（ＡＬＣ）を行なうことによって、広い入力ダイナミックレンジが得られている。即ち、第１の光増幅器の入力レベルに係わらず第２の光増幅器の出力レベルが一定に維持され、その結果このデバイスの入力ダイナミックレンジが広くなる。
このような光増幅器デバイスにおいては、第１の光増幅器の入力レベルに係わらず第１の光増幅器の利得が一定に維持されるようにＡＧＣが行われている。その結果、第１の光増幅器に供給されるべき信号光のパワーが増大したときに、要求される利得を提供するために必要とされる第１の光増幅器の出力パワーを増大させるためには、ポンプ光のパワーは対応する量だけ増大されなければならないという問題が生じる。即ち、要求される入力ダイナミックレンジを確保するためにハイパワーなポンプ光源が必要になるものである。
よって、本発明の目的は、ハイパワーなポンプ光源を必要としない光増幅のデバイス及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、利得の波長特性を一定に維持することができ、広い入力ダイナミックレンジを得ることができ、比較的低いパワーのポンプ光源で足りる光増幅のデバイス及び方法を提供することである。
本発明の他の目的及び利益は、以下の記述に部分的に含まれており、以下の記述から明らかであり、あるいは本発明の実施から得られるであろう。
本発明の一側面によれば、波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、第１の光増幅器の第１の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた装置が提供される。
本発明の他の側面によれば、波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器の第１の可変利得を目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、第１の光増幅器の第１の可変利得の前記目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、前記偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた装置が提供される。
本発明の更に他の側面によれば、波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器の第１の可変利得を第１の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、第２の光増幅器の第２の可変利得を第２の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第２の利得制御器と、第１の光増幅器の第１の可変利得の第１の光増幅器の目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、前記偏差を補償するために第２の光増幅器の目標利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた光増幅デバイスが提供される。
本発明のある側面によると、利得の波長特性を一定に維持し広い入力ダイナミックレンジを得ることができ且つポンプ光のパワーを小さく抑えることができる光増幅のための方法及び装置並びにその装置を含む新規なシステムの提供が可能になるという効果が生じる。
添付図面にそのいくつかの例が例示されている本発明の望ましい実施の形態について、詳細に言及する。全図を通して、同じ符号は同じ要素を示す。
図１は本発明の実施形態に従って光ファイバ通信システムを示すブロック図である。図１を参照すると、そのシステムは、第１の端局１０２と、第２の端局１０４と、端局１０２及び１０４を接続する光ファイバ伝送路１０６と、光ファイバ伝送路１０６に沿って設けられる複数の光中継器１０８とを含む。各光中継器１０８は光ファイバ伝送路１０６に光学的に接続される光増幅器１１０を含む。図１は２つの光中継器１０８を示しているが、システム設計のパラメータに依存して２つよりも多くの光中継器が用いられてもよい。更に、いくつかのシステムでは、１つの中継器が用いられるかもしれない。
第１の端局１０２は、異なる波長を有する複数の光信号をそれぞれ出力する複数の光送信機（ＴＸ）１１２（＃１〜＃Ｎ）を含む。光マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１４は、光送信機１１２（＃１〜＃Ｎ）から出力された光信号を波長分割多重してＷＤＭ信号光を得る。光増幅器（ポストアンプ）１１６は、光マルチプレクサ１１４から得られたＷＤＭ信号光を増幅して増幅されたＷＤＭ信号光を光ファイバ伝送路１０６へ出力する。
第２の端局１０４は、光ファイバ伝送路１０６からのＷＤＭ信号光を増幅する光増幅器（プリアンプ）１１８を含む。光デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）１２０は、光増幅器１１８から出力された増幅されたＷＤＭ信号光を複数の光信号に分ける。複数の光受信機（ＲＸ）１２２（＃１〜＃Ｎ）は光デマルチプレクサ１２０からの光信号をそれぞれ受ける。
この構成によると、ＷＤＭ信号光の損失は、光ファイバ伝送路１０６に沿って設けられた少なくもと１つの光中継器１０８によって補償されるので、長距離伝送が可能になる。また、光ファイバ伝送路１０６によって複数のチャネルが伝送されるので、伝送容量の増大が可能になる。
図２は光増幅器で生じる利得傾斜を示すグラフである。より特定的には、同じパワー（−３５ｄＢｍ／ｃｈ）を有する４チャネル（波長１５４８，１５５１，１５５４及び１５５７ｎｍ）の光信号に基づくＷＤＭ信号光がＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）に入力しているときの出力光のスペクトルを図２は示している。図２において、縦軸は出力パワー（ｄＢｍ）を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表している。
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場合に対応しており、概ね１．５４乃至１．５６μｍの帯域において負の利得傾斜を生じさせている。即ち、負の利得傾斜は波長の増大に対して利得が減少する利得傾斜であり、利得（Ｇ）の波長（λ）による微分は負である（ｄＧ／ｄλ＜０）。
Ｃで示されるスペクトルはポンプ光のパワーが比較的低い場合に対応しており、概ね１．５４乃至１．５６μｍの帯域において正の利得傾斜を生じさせている。即ち、正の利得傾斜は波長の増大に対して利得が増大する利得傾斜であり、利得（Ｇ）の波長（λ）による微分は正である（ｄＧ／ｄλ＞０）。
Ｂで示されるスペクトルは、概ね１．５４乃至１．５６μｍの帯域において利得傾斜を生じさせないあるいは利得傾斜が平坦になるような最適なポンプ光のパワーの場合に対応しており、利得（Ｇ）の波長（λ）による微分は０である（ｄＧ／ｄλ＝０）。
各スペクトルは、ＡＳＥ（増幅された自然放出）のなだらかなスペクトルに４チャネルの光信号に対応する鋭いスペクトルが重畳されたような形状を有している。ＡＳＥスペクトルには小信号に対する利得の波長特性が依存することが知られている。
図１に示されるように複数の光増幅器がカスケード接続されている場合、各光増幅器で生じる利得傾斜が光伝送路に沿って累積し、低いレベルのチャネルにおいては信号対雑音比が劣化し、あるいは、高いレベルのチャネルにおいては非線形効果等により波形が劣化するので、必要とされる受信感度を得るための伝送距離が制限される。従って、この種のシステムにおいては、各光増幅器における利得傾斜が平坦になるような制御を行なうことが、伝送距離を増大させるために極めて効果的である。更に、各光増幅器の出力レベルは最適な範囲を有している。従って、各光増幅器の入力レベルに係わらず各光増幅器の出力レベルが常にその最適な範囲に含まれるようにその出力レベルを制御することによって、入力ダイナミックレンジが広くなる。
図３は、図１における光増幅器１１０，１１６及び１１８の各々として使用される従来の光増幅デバイスのブロック図である。図３を参照すると、入力ポート２及び出力ポート４間に第１段目の光増幅器６´及び第２段目の光増幅器８´がカスケード接続されており、可変光減衰器（ＡＴＴ）１０´が光増幅器６´及び８´間に光学的に接続されている。光増幅器６´には自動利得制御（ＡＧＣ）のためのフィードバックループ１２が設けられており、光増幅器８´にはＡＧＣのためのフィードバックループ１４が設けられている。可変光減衰器１０´は、この光増幅デバイスの出力レベルを一定に維持するための自動レベル制御（ＡＬＣ）のためのフィードバックループ１６に含まれている。
図３においては、ＡＧＣは光増幅器６´及び８´の各々において行なわれているので、光増幅器６´及び８´の各々における利得の波長特性は一定に維持されることができる。また、ＡＧＣのためのフィードバックループ１２及び１４とは独立してＡＬＣのためのフィードバックループ１６が設けられているので、広い入力ダイナミックレンジを得ることができる。
しかし、図３に示される光増幅器デバイスにあっては、第１段目の光増幅器がエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）とＥＤＦにポンプ光を供給するためのポンプ光源とを含んでいる場合に過剰なポンプ光パワーが要求されるかも知れないという問題がある。この問題をより特定的に記述する。
図４は図３の光増幅デバイスのパワーダイヤグラムである。図４において、縦軸は光パワー（ｄＢｍ）を表し、横軸は入力ポート２から出力ポート４に至る光路上の位置を表している。第１段目の光増幅器６´の入力レベルがΔ増大したと仮定すると、光増幅器６´の利得Ｇ１はフィードバックループ１２によって入力レベルに係わらず一定に維持されているので、光増幅器６´の出力レベルもΔ増大する。第２段目の光増幅器８´の利得Ｇ２もフィードバックループ１４により一定に維持される。従って、第２段目の光増幅器８´の出力レベルが一定に維持されるようなＡＬＣのためのフィードバックループ１６の動作によって、可変光減衰器１０´により与えられるべき減衰は増大する。
一般に、ＥＤＦＡの高い出力レベルを得るためには、ハイパワーなポンプ光が必要とされる。従って、第１段目の光増幅器６´としてＥＤＦＡが用いられている場合には、高い入力レベルを許容するためにハイパワーなポンプ光が必要とされる。即ち、図３の光増幅デバイスにあっては、広い入力ダイナミックレンジを得るためにハイパワーなポンプ光が必要とされるかも知れないのである。
図５は本発明の実施形態に従って光増幅デバイスを示すブロック図である。図５を参照すると、入力ポート２及び出力ポート４間に第１段目の光増幅器６及び第２段目の光増幅器８がカスケード接続されており、可変光減衰器１０は光増幅器６及び８間に光学的に接続されている。可変光減衰器１０は、供給された制御信号ＣＳに従って透過光を可変的に減衰させる。入力ポート２に供給された増幅されるべき信号光（ＷＤＭ信号光等）は、光増幅器６による増幅と可変光減衰器１０による減衰と光増幅器８による増幅とを順次なされた後、出力ポート４から出力される。光増幅器６にはＡＬＣのためのフィードバックループ１８が付加的に設けられている。フィードバックループ１８は、光増幅器６の出力レベルが一定に維持されるように光増幅器６を制御するためのものである。同様に、光増幅器８にはＡＬＣのためのフィードバックループ２０が付加的に設けられている。フィードバックループ２０は光増幅器８の出力レベルが一定に維持されるように光増幅器８を制御するためのものである。
この実施形態では、第１段目の光増幅器６の入力レベルが検出され、制御信号ＣＳは、光増幅器６の入力レベルがΔ（ｄＢｍ単位）変化したときに光増幅器８の入力レベルが−Δ変化するように、制御ユニット２２において生成される。
従って、図５においては、制御ユニット２２及び可変光減衰器１０は協働して制御器として機能する。制御器は、光増幅器６が受けた光のレベルがΔ変化したときに、光増幅器８が受けた光のレベルが概ね−Δ変化するように制御する。
光増幅器６及び８は各々光増幅媒体及びポンプ光源を含むことができる。ポンプ光源は光増幅媒体にポンプ光を提供する。信号光（ＷＤＭ信号光等）は、光増幅媒体及びポンプ光が信号光の波長を含む利得帯域を提供しさえしていれば、光増幅媒体を通過して伝搬するに従って増幅される。「利得帯域」の語は、光増幅媒体が利得を生じさせることができる帯域として定義される。
希土類元素を含むドーパントがドープされたドープファイバが光増幅媒体として使用されている場合には、ドープファイバは、予め定められた波長を有するポンプ光をドープファイバに供給することによってポンピング（励起）され得る。この場合、光増幅媒体で生じる利得あるいは光増幅媒体の出力レベルはポンプ光のパワーに依存するので、ポンプ光源はＡＬＣのためのフィードバックループに含まれることができる。
ＥＤＦが光増幅媒体として使用される場合、１．５５μｍ帯（１．５０〜１．６０μｍ）を含む利得帯域を得るためには、０．９８μｍ帯（０．９６〜１．０μｍ）あるいは１．４８μｍ帯（１．４６〜１．５０μｍ）で発振するレーザダイオードがポンプ光源として使用され得る。
レーザダイオードの対向端面の反射率を低くすることにより得られる半導体チップが光増幅媒体として使用されている場合には、ポンピングは、その半導体チップに電流を注入することによって行ない得る。この場合、半導体チップで生じる利得あるいは半導体チップの光出力レベルは注入電流に依存するので、半導体チップの駆動回路はＡＬＣのためのフィードバックループに含まれることができる。
図６は図５の光増幅デバイスにおけるパワーレベルを本発明の実施形態に従って示すグラフである。図６において、縦軸は光パワー（ｄＢｍ）を表し、横軸は入力ポート２から出力ポート４に至る光路上の位置を表している。
図５及び６において、第１段目の光増幅器６の入力レベルがΔ（ｄＢｍ単位）増大したと仮定すると、光増幅器６の出力レベルはＡＬＣのためのフィードバックループ１８により一定に維持されているので、光増幅器６において生じる利得はＧ１（ｄＢ単位）からＧ１´（ｄＢ単位）に減少する。可変光減衰器１０の減衰が制御ユニット２２により制御され、第２段目の光増幅器８の入力レベルは−Δ変化する。光増幅器８の出力レベルはＡＬＣのためのフィードバックループ２０によって一定に維持されているので、光増幅器８の入力レベルが上述のようにΔ減少すると、光増幅器８で生じる利得はＧ２（ｄＢ単位）からＧ２´（ｄＢ単位）に増大する。
従って、第２段目の光増幅器８の出力レベルは第１段目の光増幅器６の入力レベルに係わらず一定である。また、光増幅器６において生じる利得と光増幅器８において生じる利得との和は、光増幅器６の入力レベルに係わらず一定である。即ち、Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇ１´＋Ｇ２´の関係が満足される。
従って、図６から判明するように、カスケード接続された複数の光増幅器の総利得は一定に維持される。図５及び６は２つの光増幅器のみを示しているが、本発明はこれに限定されることを意図しているものではない。本発明は、総利得が一定に維持されるようにカスケード接続された２つよりも多くの光増幅器の構成にも適用可能である。
カスケード接続された複数の光増幅器において生じる利得の総和を一定に維持することによって、利得の波長特性を一定に維持することができる。これを、各々希土類元素を含むドーパントがドープされた複数のドープファイバをカスケード接続した場合についてより特定的に説明する。
一般に、１つのドープファイバの利得の波長特性Ｇ（λ）は次のように表される。
Ｇ（λ）＝｛ｔｇ＊（λ）−（１−ｔ）α（λ）｝Ｌ
ここで、ｇ＊（λ）（ｄＢ／ｍ）は放射スペクトル，α（ｄＢ／ｍ）は吸収スペクトル、ｔはドープファイバの反転分布係数（インバージョンパラメータ）の長手方向の平均値、Ｌ（ｍ）はドープファイバの長さを表している。
従って、同じ放射スペクトル及び同じ吸収スペクトルを有する複数のドープファイバをカスケード接続した場合には、総利得Ｇtotal（λ）は、次のように与えられる。
Figure 2005192256
従って、カスケード接続された複数の光増幅器の利得の総和を一定に維持することによって、その光増幅器差の利得の波長特性は一定に維持され得る。
特に、図５においては、ＡＬＣのためのフィードバックループ１８及び２０と可変光減衰器１０のための制御ユニット２２とが用いられているので、入力ポート２から出力ポート４に至る光路において生じる利得の総和は一定に維持され得る。従って、本発明の実施形態による光増幅デバイスを図１の光増幅器１１０，１１６及び１１８の各々として用いることによって、利得傾斜の累積を防止することができ、伝送距離の増大が可能になる。
また、ＡＬＣのためのフィードバックループ２０が第２段目の光増幅器８のために設けられているので、第１段目の光増幅器６の入力レベルに係わらず第２段目の光増幅器８の出力レベルが一定に維持され得るようになり、入力ダイナミックレンジの拡大が可能になる。
また、ＡＬＣのためのフィードバックループ１８が第１段目の光増幅器６のためにも設けられている。従って、光増幅器６がドープファイバ及びポンプ光源を含む場合に、ポンプ光パワーの不所望な増大が防止され、図３の関連技術における問題を回避することができる。
加えて、図５の構成において得られる総利得を最大にするためには、第１段目の光増幅器６の入力レベルが下限であるときに可変光減衰器１０の減衰は最小になるように制御されるであろう。
図７は、図５の光増幅デバイスの詳細を本発明の実施形態に従って例示するブロック図である。図７を参照すると、シリカファイバにおいて最低損失が得られる１．５５μｍ帯を含む利得帯域を得るために、ＥＤＦ２４及び２６がそれぞれ光増幅器６及び８の光増幅媒体として採用されている。ＥＤＦ２４の第１端２４ＡはＷＤＭカプラ２８及び光カプラ３０を介して入力ポート２に光学的に接続され、ＥＤＦ２４の第２端２４Ｂは光カプラ３２を介して可変光減衰器１０の入力ポートに光学的に接続されている。ＥＤＦ２６の第１端は可変光減衰器１０の出力ポートに光学的に接続され、ＥＤＦ２６の第２端はＷＤＭカプラ３４及び光カプラ３６を介して出力ポート４に光学的に接続されている。
ＥＤＦ２４及び２６の各々を含む光共振器構造の形成を防止するために、１つ又はそれよりも多くの光アイソレータが入力ポート２及び出力ポート４間の光路に設けられるかも知れない。この配置により、このデバイスの動作安定性は改善され得る。
光カプラ３０及び３２は第１段目の光増幅器６の入力レベル及び出力レベルをそれぞれ検出するために用いられており、光カプラ３６は第２段目の光増幅器８の出力レベルを検出するために用いられている。従って、光カプラ３０，３２及び３６の各々は分岐比の波長依存性を特に考慮することなしに製造され得る。
ＷＤＭカプラ２８は、レーザダイオード（ＬＤ）３８からのポンプ光をＥＤＦ２４にその第１端２４Ａから供給するために用いられており、ＷＤＭカプラ３４は、レーザダイオード４０からのポンプ光をＥＤＦ２６にその第２端２６Ｂから供給するために用いられている。各ポンプ光の波長は増幅されるべき信号光の波長とは異なる。従って、ＷＤＭカプラ２８及び３４の各々は分岐比の波長依存性を考慮して製造される。レーザダイオード３８及び４０の各々の発振波長は、１．５５μｍ帯を含む利得帯域を得るために、例えば、０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯に含まれるように設定される。
駆動電流（バイアス電流）が駆動回路４２からレーザダイオード３８に供給される。光増幅器６のためのＡＬＣのためのフィードバックループ１８は、フォトダイオード等のフォトディテクタ（ＰＤ；光検出器あるいは受光器）４４とＡＬＣ回路４６とを含む。光カプラ３２により分岐されたモニタ光は、光帯域通過フィルタ４８を通ってフォトディテクタ４４に供給される。フォトディテクタ４４は、モニタ光のパワーに対応する電圧レベル（あるいは電流レベル）を有する電気信号を出力する。ＡＬＣ回路４６は、フォトディテクタ４４の出力信号を受け、受けた信号のレベルが一定になるように、駆動回路４２からレーザダイオード３８に供給されるべき駆動電流を制御する。
光帯域通過フィルタ４８の通過帯域は、ＥＤＦ２４内で増幅された信号光の波長を含み、且つ、ＥＤＦ２４内での光増幅には寄与しなかったレーザダイオード３８からの残留ポンプ光の波長を含まないように設定される。この設定は、ＥＤＦ２４内で増幅された信号光の出力レベルが一定に保たれるようなＡＬＣを可能にする。
第２段目の光増幅器８のためのポンプ光源としてのレーザダイオード４０は、駆動回路４９から駆動電流（バイアス電流）を供給される。第２段目の光増幅器８のためのＡＬＣのためのフィードバックループ２０は、フォトディテクタ５０及びＡＬＣ回路５２を含む。
光カプラ３６により分岐されたモニタ光は、光帯域通過フィルタ５４を通ってフォトディテクタ５０に供給される。フォトディテクタ５０は、受けたモニタ光のパワーに対応する電圧レベル（あるいは電流レベル）を有する電気信号を出力する。ＡＬＣ回路５２は、フォトディテクタ５０の出力信号のレベルが一定に保たれるように、駆動回路４９からレーザダイオード４０に供給される駆動電流を制御する。このように、第２段目の光増幅器８のためのＡＬＣは、フィードバックループ１８と同じようにフィードバックループ２０により達成される。
制御信号ＣＳを生成するための制御ユニット２２は、フォトディテクタ５６及び制御回路５８を含む。光カプラ３０により分岐されたモニタ光は、光帯域通過フィルタ６０を通ってフォトディテクタ５６に供給される。フォトディテクタ５６は、受けたモニタ光のパワーに対応する電圧レベル（あるいは電流レベル）を有する電気信号を出力する。制御回路５８は、フォトディテクタ５６の出力信号に従って、ＥＤＦ２４に供給されそこで増幅されるべき信号光の入力レベルの変化を検出し、逆の量の変化が可変光減衰器１０によってＥＤＦ２６の入力レベルに与えられるように制御信号ＣＳを生成する。
光帯域通過フィルタ５４及び６０の各々の通過帯域は、増幅されるべき信号光の波長を含むように設定される。特に、光帯域通過フィルタ５４の通過帯域は、ポンプ光の波長を含まないように設定されるのが望ましく、それによりレーザダイオード３８からのポンプ光の影響が排除される。
本発明のこの実施形態によると、入力ポート２から出力ポート４に至る光路で生じる総利得が一定に維持され得るので、利得の波長特性を一定に維持することができる。更に、出力ポート４における出力レベルは入力ポート２における入力レベルに係わらず一定に維持され得るので、このデバイスの入力ダイナミックレンジを拡大することができる。
更に、ＥＤＦ２４内で増幅された信号光の出力レベルが一定になるようにＡＬＣが行なわれているので、レーザダイオード３８から出力されるべきポンプ光のパワーの不所望な増大を防止することができる。
本発明のこの実施形態においては、信号光及びポンプ光は第１段目の光増幅器６のＥＤＦ２４内を同じ向きで伝搬する。換言すれば、第１段目の光増幅器６はフォワードポンピング型の光増幅器である。一方、第２段目の光増幅器８のＥＤＦ２６においては、信号光及びポンプ光は逆向きに伝搬する。換言すれば、第２段目の光増幅器８はバックワードポンピング型の光増幅器である。変更例として、第１段目の光増幅器６はバックワードポンピング型の光増幅器として構成されてもよいし、また、第２段目の光増幅器８はフォワードポンピング型の光増幅器として構成されてもよい。更に、光増幅器６及び８の各々は、フォワードポンピング及びバックワードポンピングを組み合わせることにより得られる双方向ポンピング型の光増幅器として構成されてもよい。
図８は本発明の追加の実施例に従って光増幅デバイスを示すブロック図である。図８を参照すると、利得モニタ６２及び６４に接続された制御ユニット６６が可変光減衰器１０を制御する。これに対して、図５に示される実施形態では、制御ユニット２２が第１段目の光増幅器６の入力レベルに従って可変光減衰器１０を制御している。
図８においては、利得モニタ６２は、第１段目の光増幅器６において生じる第１の利得を検出し、利得モニタ６４は、第２段目の光増幅器８で生じる第２の利得を検出する。制御ユニット６６は、利得モニタ６２及び６４により検出された第１及び第２の利得の和が一定になるように制御信号ＣＳを生成し、制御信号ＣＳは可変光減衰器１０に供給される。制御信号ＣＳは、光増幅器６から光増幅器８に至る信号光を適切に減衰させるために、可変光減衰器１０の可変の減衰を制御する。
従って、図８においては、制御ユニット６６及び可変光減衰器１０は協働して制御器として機能する。制御器は光増幅器６及び８の利得の和が一定になるようにする。
図６に示されるようなパワーダイヤグラムが図８に示される光増幅器デバイスに対しても得られる。従って、利得の波長特性は一定に維持されることができ、広い入力ダイナミックレンジが得られる。更に、ポンプ光のパワーを抑圧することができる。
図８の光増幅デバイスによると、たとえフィードバックループ１８及び２０のいずれか一方を省略したとしても、本発明の条件を満足するパワーダイヤグラムが得られることは明らかである。従って、フィードバックループ１８及び２０のいずれか一方は省略されてもよい。更に、フィードバックループ１８及び２０の両方が省略されるかも知れない。光増幅器６及び８の各々がＥＤＦとＥＤＦにポンプ光を供給するためのポンプ光源とを含み、且つ、フィードバックループ１８及び２０のいずれもが使用されていない場合には、光増幅器６及び８の少なくともいずれか一方に、ポンプ光のパワーを一定に維持するためのＡＰＣ（自動パワー制御）ループあるいはポンプ光源の駆動電流を一定に維持するためのＡＣＣ（自動電流制御）ループを付加するのが望ましい。ＡＰＣあるいはＡＣＣの付加は、本発明の目的の多くを達成するためには、第１段目の光増幅器６に対して特に有効である。
図９は、図８の光増幅デバイスの詳細を本発明の実施形態に従って例示するブロック図である。図９を参照すると、第１段目の光増幅器６の入力レベル及び出力レベルはそれぞれフォトディテクタ５６及び４４の出力電気信号に反映される。従って、第１段目の光増幅器６における利得は、利得算出回路６８によって、フォトディテクタ５６及び４４の出力電気信号のレベルの比又は差に基づいて計算され得る。
第２段目の光増幅器８の入力レベルを検出するために、光カプラ６９、光帯域通過フィルタ７０及びフォトディテクタ７２がそれぞれ第１段目の光増幅器６のための光カプラ３０、光帯域通過フィルタ６０及びフォトディテクタ５６に対応して設けられている。第２段目の光増幅器８において生じる利得は、利得算出回路７４によって、フォトディテクタ７２及び５０の出力電気信号のレベルの比又は差に従って計算され得る。
制御回路７６（図８における制御ユニット６６に対応）は、利得算出回路６８及び７４から得られる利得の和が一定になるように制御信号ＣＳを生成すると共に、制御信号ＣＳに従って可変光減衰器１０の減衰を調節する。
光帯域通過フィルタ４８，５４，６０及び７０の各々の通過帯域は、増幅されるべき信号光の波長を含むように設定される。例えば、増幅されるべき信号光がＷＤＭ信号光である場合には、各フィルタの通過帯域は、１チャネルの光信号の波長を含むように設定されるかも知れないし、あるいは、複数チャネルの光信号の波長を含むように設定されるかも知れない。その代わりに、通過帯域は、信号光の波長を含まないある帯域におけるＡＳＥを通過させるように設定されるかも知れない。理由は、この帯域に含まれるＡＳＥのパワーは利得を反映しているところにある。
いずれの場合にも、光帯域通過フィルタ４８，５４及び７０の各々の通過帯域は、ポンプ光の影響を避けるために、望ましくはポンプ光の波長を含まないように設定される。
図１０は、図８の光増幅デバイスを本発明の追加の実施形態に従って例示するブロック図である。図１０を参照すると、ＥＤＦ２４及び２６におけるポンプ光の吸収率に従ってそれぞれ第１段目及び第２段目の光増幅器６及び８の利得を検出するために、変更された利得算出回路６８´及び７４´が用いられている。
レーザダイオード３８からＥＤＦ２４に供給されたポンプ光のうち、ＥＤＦ２４により吸収されなかった残留ポンプ光は、光カプラ３２及び可変光減衰器１０間に設けられるＷＤＭカプラ７８によって主光路（入力ポート２及び出力ポート４間の光路）から分岐される。ＷＤＭカプラ７８により分岐された残留ポンプ光は、フォトディテクタ８０に供給される。フォトディテクタ８０は、受けた残留ポンプ光のパワーに対応する電圧レベル（あるいは電流レベル）を有する電気信号を出力する。
フォトディテクタ８０の出力信号は、残留ポンプ光のパワーを反映する。レーザダイオード３８からＥＤＦ２４に供給されたポンプ光のパワーは、駆動回路４２からレーザダイオード３８に供給される駆動電流を反映する（に反映される）。従って、ＥＤＦ２４におけるポンプ光の吸収率は、フォトディテクタ８０の出力信号及び駆動回路４２からの信号に従って得ることができる。利得算出回路６８´は、得られたポンプ光の吸収率に従ってＥＤＦ２４において生じる利得を計算する。ＥＤＦ２６における残留ポンプ光のパワーを検出するために、ＷＤＭカプラ８２及びフォトディテクタ８４がそれぞれＷＤＭカプラ７８及びフォトディテクタ８０に対応して設けられている。ＷＤＭカプラ８２は、ＥＤＦ２６及び可変光減衰器１０間に光学的に接続されている。
利得算出回路７４´は、フォトディテクタ８４の出力信号及び駆動回路４９からの信号に従って、ＥＤＦ２６において生じる利得を計算することができる。制御回路７６は、利得算出回路６８´及び７４´により計算された２つの利得の和が一定になるように制御信号ＣＳを生成し、それにより主光路において生じる総利得の波長特性が一定に維持される。
図１１は、反転分布係数（インバージョンパラメータ）の変化に伴う、ＥＤＦにおいて生じる利得の波長特性の変化を示すグラフである。図１１において、縦軸は利得（ｄＢ）又は局部利得（ローカルゲイン）（ｄＢ／ｍ）を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表している。反転分布係数の０から１への増大に伴って、利得の波長特性は、符号８６で示される特性から符号８８で示される特性に向かって連続的に変化する。反転分布係数が０である場合に対応する特性８６は、いわゆる吸収断面積スペクトルを提供し、反転分布係数が１である場合に対応する特性８８は、いわゆる放射断面積スペクトルを提供する。従って、ある波長における利得はＥＤＦにおけるポンプ光の吸収率が増大するのに従って減少する。このように、ＥＤＦで生じる利得とＥＤＦにおけるポンプ光の吸収率とは１：１対応であるので、ポンプ光の吸収率に従って利得を計算することができる。
図１２は、図８の光増幅デバイスの詳細を本発明の更なる実施形態に従って例示するブロック図である。図１２を参照すると、ＥＤＦ２４及び２６において生じる利得は、あるＥＤＦにおいて生じる利得がそのＥＤＦから側方に放射される自然放出光（ＡＳＥ光）のパワーに反映されるという事実に従って検出される。ＥＤＦ２４の全長あるいはその一部から側方に放射された自然放出光のパワーを検出するために、ＥＤＦ２４の近傍にはフォトディテクタ９０が設けられている。同様に、ＥＤＦ２６の全長あるいはその一部から側方に放射される自然放出光のパワーを検出するために、フォトディテクタ９２がＥＤＦ２６の近傍に設けられている。
利得算出回路６８″及び７４″は、それぞれ、フォトディテクタ９０及び９２の出力信号に従ってＥＤＦ２４及び２６における利得を計算する。従って、制御回路７６は、ＥＤＦ２４及び２６で生じる利得の和が一定になるように、利得算出回路６８″及び７４″の出力信号に従って制御信号ＣＳを生成することができる。
可変光減衰器１０の減衰は制御信号ＣＳに従って決定され、それにより入力ポート２及び出力ポート４間の光路で生じる利得の総和が一定に維持される。したがって、このデバイスの利得の波長特性は一定に維持されることができ、且つ、広い入力ダイナミックレンジが得られる。更に、ポンプ光のパワーは抑圧され得る。
図１２においては、ＥＤＦ２４及び２６から側方に放出された自然放出光をそれぞれ受けるためにフォトディテクタ９０及び９２が用いられている。その代わりに、ＥＤＦ２４及び２６は同一ループに巻回され、ＥＤＦ２４及び２６の側方にそれぞれ放射された自然放出光のパワーの和に対応する光パワーを検出するために、ＥＤＦ２４及び２６の共通のループの近傍に１つのフォトディテクタが設けられてもよい。この光パワーはＥＤＦ２４及び２６において生じた利得の和を反映する。従って、制御回路７６はその１つのフォトディテクタの出力信号に従って制御信号ＣＳを生成するようにし、それにより入力ポート２及び出力ポート４間の光路において生じる利得の総和が一定に維持されるようにしてもよい。この場合、フォトディテクタ９０及び９２の一方及び利得算出回路６８″及び７４″の一方を省略することができるので、デバイスの構成を簡単にすることができる。
図１３は、光増幅デバイスを本発明の更なる実施形態に従って例示するブロック図である。より特定的には、図１３は広帯域ＥＤＦＡの構成を例示している。図１３を参照すると、ＥＤＦ２００及びポンプ光源２１０が低雑音プリアンプ段に相当している。自動利得制御（ＡＧＣ）回路２２０は、自動利得制御を提供するためにポンプ光源２１０を制御する。可変減衰器（ＶＡＴ）２３０は、プリアンプ段の出力を適切に減衰させるために、自動レベル制御（ＡＬＣ）回路２４０によって制御される。ＥＤＦ２４２及び２４４は、高出力パワーのポストアンプ段を提供するために、それぞれポンプ光源２４６及び２４８によりポンピングされる。自動利得制御（ＡＧＣ）回路２５０は、自動利得制御を提供するためにポンプ光源２４６及び２４８を制御する。従って、ＡＧＣはプリアンプ段及びポストアンプ段の双方において行なわれている。
利得等化器（ＧＥＱ；ゲインイコライザ）２５２及び２５４が、プリアンプ段及びポストアンプ段のそれぞれのための全信号帯域における利得を平坦化するために使用されている。分散補償ファイバ（ＤＣＦ）２５６は伝送路に沿って位置させられ得る。
監視（ＳＶ）回路２６０は、監視波長（λＳＶ）で監視チャネルから監視情報を抽出し、抽出された情報をＡＬＣ回路２４０を制御するために使用する。
図１３は３つのエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-doped fiber）で構成された波長多重光増幅器を示している。この図では、２番目及び３番目の
ＥＤＦをまとめて後段増幅部としている。前段増幅器は１番目のＥＤＦで構成される。そして、図１４では、２番目と３番目のＥＤＦの個々の利得ではなく両者の和である後段利得（Ｇrear［ｄＢ］＝Ｇ（２）＋Ｇ（３））を制御対象としている。即ち、図１４では前段利得Ｇ（１）と後段利得Ｇrearの和である総利得
Figure 2005192256
を一定に保つことによって利得の波長特性を一定に（例えば、平坦に）維持している。この例では、ＥＤＦの個数Ｎは３の場合であるが、一般にＮは自然数であれば全体の利得の和を一定に保つことにより利得の波長特性が維持されることは成立する。また、ＥＤＦの利得を求める際のモニタは図１３の様に入出力をＰＤで直接、受光してもよいし、ＰＤの前に光バンドパスフィルタを設定して、ある波長の利得のみをモニタしてもよい。この場合、当然ではあるが、全ての利得モニタがその波長でモニタして、個々の利得の和である総利得を一定に保つことになる。
図１４（Ａ）及び１４（Ｂ）は、図１３の光増幅デバイスの異なる動作モードを本発明の実施形態により示す図である。図１４（Ａ）を参照すると、この動作モードでは、プリアンプ段はＡＧＣ回路２２０により提供される自動パワー制御（ＡＰＣ）を行使している。即ち、ポンプ光源から出力されるポンプ光パワーには、信頼性を考慮すると、上限がある。その上限値以下のある値に固定する制御をＡＰＣと呼ぶ。従って、プリアンプ段における制御はポンプ光パワーの設定した上限値より低い値でＡＧＣが掛かっているが、ＡＧＣが設定した上限値を超えるポンプ光パワーを要求するとＡＰＣに切換わる。図１４（Ａ）に示されるように、プリアンプ段の利得ΔＧの減少量は、総利得を一定に保つために、可変減衰器２３０を制御することによってポストアンプ段の利得に加えられる。勿論、ＡＧＣからＡＰＣに切換わるのと同様にＡＧＣからＡＣＣに切換わる場合にもこの発明は適用できる。ＡＣＣはポンプ光源の駆動電流を一定に保つ制御を意味する。
図１４（Ｂ）に示されるように、この動作モードでは、プリアンプ段は自動利得制御（ＡＬＣ）を行使している。図１４（Ｂ）に示されるように、プリアンプ段の利得ΔＧの減少量は、総利得を一定に保つために、可変減衰器２３０を制御することによって、ポストアンプ段の利得に加えられる。
図１５は、本発明の追加の実施形態による光増幅デバイスを示すブロック図である。
本発明の上述の種々の実施形態はカスケード接続された２つの光増幅器に関連している。しかしながら、本発明は３つ又はそれよりも多くの光増幅器がカスケード接続されている構成にも適用可能である。
更に、本発明の上述の実施形態によると、光減衰器が光増幅器の間に位置させられている。しかし、本発明は、１つより多くの光減衰器が光増幅器の間に位置している構成にも適用可能であり、２つよりも多くの光増幅器がカスケード接続されると共にそれらの光増幅器の間の種々の位置に光減衰器が位置させられている構成にも適用可能である。
本発明の上述した実施形態によると、利得の波長特性を一定に維持することができ、広い入力ダイナミックレンジを得ることができ、且つポンプ光のパワーを抑制することができる光増幅のための方法及びデバイス並びにそのデバイスを含む新規なシステムを提供することができる。
本発明の上述した実施形態によると、可変光減衰器が第１及び第２の光増幅器の間に位置させられている。第１及び第２の光増幅器には、出力レベルを一定に維持するために、各々ＡＬＣフィードバックループが設けられてもよい。第１の光増幅器の入力レベルが検出され、第１の光増幅器の入力レベルがΔ（ｄＢｍ単位）変化したときに、第２の光増幅器の入力レベルが概ね−Δ変化するように、可変光減衰器が制御される。
従って、上述した本発明の種々の実施形態によると、第１の光増幅器の入力レベルがΔ変化したときに、第２の光増幅器の入力レベルは概ね−Δ変化する。例えば、概ね−Δ変化するために、第２の光増幅器の入力レベルは望ましくは−（Δ±Δ／２０）変化すべきである。しかし、概ね−Δの変化はこの望ましい範囲に限定されることを意図しているものではなく、他の範囲であっても十分な動作が提供され得る。
本発明の上述した実施形態によると、第１及び第２の光増幅器の間に可変光減衰器が位置させられている。可変光減衰器は、供給された制御信号に従って可変の減衰を与える。第１の利得モニタが第１の光増幅器の利得を検出し、第２の利得モニタが第２の光増幅器の利得を検出する。可変光減衰器は、検出された第１及び第２の光増幅器の利得の和が一定になるように制御される。
ＷＤＭ光通信システムにおいて用いられる種々の光増幅デバイスについて上述した。本願出願人による特開平８−２４８４５５号公報及び特開平１０−５１０５７号公報は、ＷＤＭ光通信システムで用いられる追加的な光増幅デバイスを開示している。これらの光増幅デバイスにおいては、異なる波長を有する複数の光信号を多重化して得られるＷＤＭ信号光は、各々例えばエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を用いてなる２段の光増幅部により一括増幅される。一括増幅においては、ＡＧＣは、前段増幅部及び後段増幅部の各々の利得が一定になるように行なわれる。この制御により、各ＥＤＦＡの利得の波長依存性（以下、利得波長特性と称される）は、入力光パワーが変化したとしても一定に維持されることができる。光増幅器の利得波長特性を有効に補償することによって、チャネル間でレベル等化されたＷＤＭ信号光が得られる。また、ＷＤＭ信号光に含まれる波長数（チャネル数）が変化した場合に安定した増幅特性が得られるようにした他の光増幅デバイスも提案されている。
このような光増幅デバイスにおいては、一定利得制御を実現するために、大容量ポンプ源（ポンプ光源）が使用されなければならない。一般に、光増幅デバイスに入力されるＷＤＭ信号光の波長当たりの（チャネル当たりの）パワーレベルは固定値ではなく変動する。このような入力光レベルの変動に対して利得を一定に制御するためには、ポンプ光のパワーは実質的に指数関数的に制御されなければならない。従って、そのような指数関数的な制御を支持することができる比較的大容量のポンプ源を提供することが必要である。
光増幅デバイスは、入力光レベルの変動を支持する所要の入力ダイナミックレレンジを有することを要求される一方、チャネル間でレベル等化されたＷＤＭ信号光を出力することも要求されている。例えば、この要求を満たすために、光増幅デバイスの前段光増幅部及び後段光増幅部の間に可変光減衰器を設けることによって、チャネル当たりの出力光レベルが一定になるように、光減衰を制御するようにした方法が提案されている。
この場合、入力光レベルが最小のときに前段光増幅部からの出力光のレベルが一定値以上になるように前段光増幅部の利得が設定される。従って、入力光レベルが高いときにも上述の設定された利得により増幅が行なわれ、その後増幅された信号光は可変光減衰器により与えられたレベルまで減衰される。従って、入力光レベルが高いときには、ＡＧＣを実現するために前段光増幅部において過剰な光増幅が行なわれていることになる。このような過剰な光増幅を可能にするために高価で大容量のポンプ源を設けることは、光増幅デバイスのコスト削減という観点からは欠点となる。
また、２段増幅構成を有する光増幅デバイス（光増幅器等）においては、雑音指数（ＮＦ）を低減するためには前段増幅部の利得を高く設定しておくことが効果的である。しかし、この設定を実現することもまた大容量のポンプ源を提供することを要求する。即ち、低い入力光レベルの場合に利得を高い値に設定することは通常の容量のポンプ源を用いることによっても比較的容易に実現され得る。しかし、利得が高い値に設定されたＡＧＣのもとで入力レベルが増大するときには、通常の容量のポンプ源によるポンプ光のパワーは不足し、ＡＧＣが効果的に機能しなくなる可能性がある。この理由により、大容量のポンプ源が必要とされるのである。
このように、ＷＤＭ光通信システムに適用される光増幅デバイスは、入力光レベルの変動を支持する所要の入力ダイナミックレンジを確保し、出力光の全チャネルのレベルを等化し、且つ雑音特性を向上させるためには、前段増幅部にポンプ光の過剰なパワーが要求されるという問題を有している。
図１６はＷＤＭ光伝送システムに適用可能な光増幅デバイスを示すブロック図である。
図１６を参照すると、光増幅デバイスは、入力端子Ｔｉｎに入力されたＷＤＭ信号光を増幅する前段光増幅部５０１と、前段光増幅部５０１の出力端に接続された中段ＡＬＣ部５０３と、中段ＡＬＣ部５０３を通過したＷＤＭ信号光を増幅して増幅されたＷＤＭ信号光を出力端子Ｔｏｕｔから出力する後段光増幅部５０５とを含む２段増幅構成を有している。
前段光増幅部５０１においては、入力端子Ｔｉｎに入力されたＷＤＭ信号光は、ビームスプリッタ５１０、光アイソレータ５１１及びＷＤＭカプラ５１２を介してエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）５１３に供給される。ポンプ光は、ポンプ源（ＬＤ）５１８から放射され、ＷＤＭカプラ５１２を介してＥＤＦ５１３にその前端から供給される。このように、ＥＤＦ５１３はポンプ光によりフォワードポンピング（前方励起）されている。
ポンプ源５１８の駆動状態はＡＧＣ回路５２０からの信号に従って制御される。より特定的には、ＥＤＦ５１３に供給されるべきＷＤＭ信号光の一部とＥＤＦ５１３から出力された増幅されたＷＤＭ信号光の一部とが、それぞれビームスプリッタ５１０及び５１６により抽出され、それぞれフォトディテクタ（ＰＤ）５１７及び５１９により電気信号に変換される。フォトディテクタ５１７及び５１９からのこれらの電気信号はＡＧＣ回路５２０に入力される。ＡＧＣ回路５２０においては、フォトディテクタ５１７及び５１９からの入力信号に従って実際の利得が得られ、その利得が一定になるように、ポンプ源５１８の駆動状態を制御するための信号が生成される。
このように、ＥＤＦ５１３による利得は一定に制御され、ＷＤＭ信号光がＥＤＦ５１３に入力されてそれを通過すると、ＷＤＭ信号光は増幅される。ＥＤＦ５１３により増幅されたＷＤＭ信号光は、光アイソレータ５１４を介して利得等化器（ＧＥＱ）５１５に供給される。利得等化器５１５は、ＥＤＦ５１３の利得波長特性を補償するための光フィルタである。より特定的には、ＥＤＦ５１３が予め定められた利得において図１７に示されるような利得波長特性を有している場合には、図１８に実線で示されるような透過波長特性を有する光フィルタを利得等化器５１５として用いればよい。利得等化器５１５を通過したＷＤＭ信号光は、ビームスプリッタ５１６を介して中段ＡＬＣ部５０３に供給される。
中断ＡＬＣ部５０３においては、前段増幅部５０１からのＷＤＭ信号光は、レベル調節デバイスとしての可変光減衰器（ＶＡＴＴ）５３０に供給される。可変光減衰器５３０による光減衰はＡＬＣ回路５３４からの信号に従って制御される。より特定的には、可変光減衰器５３０から出力されたＷＤＭ信号光の一部がビームスプリッタ５３１により抽出され、フォトディテクタ５３３により電気信号に変換される。この電気信号はＡＬＣ回路５３４に入力される。ＡＬＣ回路５３４においては、参照値発生回路５３５から供給されるＡＬＣ参照値（Ｖａｌｃｒｅｆ）とフォトディテクタ５３３から供給された信号との比較結果に従って、可変光減衰器５３０から出力されるべきＷＤＭ信号光のチャネル当たりのレベルが一定になるように、可変光減衰器５３０による光減衰を制御する信号が生成される。
図示はしないが、ＷＤＭ信号光の波長数（チャネル数）に関する情報が参照値発生回路５３５に外部から与えられており、チャネル数の変化を支持するようにＡＬＣ参照値が出力される。
可変光減衰器５３０から出力されたＷＤＭ信号光は、ビームスプリッタ５３１を介して分散補償ファイバ（ＤＣＦ）５３２に供給される。分散補償ファイバ５３２は、この光増幅デバイスに接続された光伝送路の波長分散特性を補償するように機能する。しかし、分散補償が不要である場合には、分散補償ファイバ５３２は省略されてもよい。分散補償ファイバ５３２を通過したＷＤＭ信号光は、後段光増幅部５０５に供給される。
後段光増幅部５０５においては、中段ＡＬＣ部５０３からのＷＤＭ信号光は、ビームスプリッタ５５０、利得等化器５５１、光アイソレータ５５２及びＷＤＭカプラ５５３を介してＥＤＦ５５４に供給される。前段光増幅部５０１における利得等化器５１５と同様に、利得等化器５５１は、予め定められた利得におけるＥＤＦ５５４の利得波長特性を補償するための光フィルタである。ポンプ源５５７から放射されたポンプ光は、ＷＤＭカプラ５５３を介してＥＤＦ５５４にその前端から供給され、ＥＤＦ５５４についてフォワードポンピングが行われる。
ポンプ源５５７の駆動状態はＡＧＣ回路５５９からの信号に従って制御される。より特定的には、ＥＤＦ５５４に入力されるべきＷＤＭ信号光の一部とＥＤＦ５５４から出力された増幅されたＷＤＭ信号光の一部とが、それぞれビームスプリッタ５５０及び５５５により抽出され、それぞれフォトディテクタ５５６及び５５８により電気信号に変換される。フォトディテクタ５５６及び５５８からのこれらの電気信号は、ＡＧＣ回路５５９に入力される。ＡＧＣ回路５５９においては、フォトディテクタ５５６及び５５８からの入力信号に従って実際の利得が得られ、その実際の利得が一定になるようにポンプ源５５７の駆動状態を制御するための信号が生成される。このように、ＥＤＦ５５４による利得は一定に制御されており、ＷＤＭ信号光がＥＤＦ５５４に入力されてこれを通過すると、ＷＤＭ信号光は増幅される。ＥＤＦ５５４により増幅されたＷＤＭ信号光は、ビームスプリッタ５５５を通過してこの光増幅器の出力端子Ｔｏｕｔから出力される。
前段光増幅部及び後段光増幅部５０１及び５０５において、ＥＤＦ５１３及び５５４、ポンプ源５１８及び５５７、並びにＷＤＭカプラ５１２及び５５３は光増幅デバイスの一例として機能する。また、前段光増幅部及び後段光増幅部５０１及び５０５において、ＡＧＣ回路５２０及び５５９、フォトディテクタ５１７，５１９，５５６及び５５８、並びにビームスプリッタ５１０，５１６，５５０及び５５５は、一定利得制御デバイスの例として機能する。更に、前段光増幅部及び後段光増幅部５０１及び５０５において、利得等化器５１５及び５５１は利得波長特性補償デバイスの例として機能する。また、中段ＡＬＣ部５０３において、ＡＬＣ回路５３４、ビームスプリッタ５３１、フォトディテクタ５３３及び参照値発生回路５３５は一定レベル制御デバイスの例として機能する。
ＡＧＣは、前段光増幅部５０１及び後段光増幅部５０５の各々において、対応するＥＤＦの上流側及び下流側におけるＷＤＭ信号光の検出レベルに従って行われている。代替案として、各ＥＤＦにおいて発生する増幅された自然放出（ＡＳＥ）を検出し、ＡＳＥの検出レベルに従って各ＥＤＦの利得を決定することによってＡＧＣを行ってもよい。また、前段光増幅部５０１及び後段光増幅部５０５の各々においてはフォワードポンピングが行われているが、各光増幅部においてバックワードポンピング（後方励起）あるいは双方向ポンピングを行ってもよい。
図１９は、図１６の光増幅デバイス内を伝搬するＷＤＭ信号光のチャネル当たりのパワーレベルの変化を示すグラフである。図１９に示されるように、光増幅器に入力される１チャネル当たりの入力レベルに変化があったとしても、ＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのレベルは中段ＡＬＣ部５０３において一定に制御される。従って、後段光増幅部５０５において一定利得制御のもとで増幅されたＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのレベルも一定に維持される。
所要の入力ダイナミックレンジを確保し且つ前段光増幅部５０１のためのＡＧＣを維持するためには、ポンプ源５１８は、ハイパワーのポンプ光をＥＤＦ５１３に供給することができなければならない。図１９に破線で示されるように、ポンプ源５１８がハイレベル入力光に対して設定利得を維持するのに十分なパワーを有するポンプ光を供給することができない場合には、ＥＤＦ５１３による利得は低くなり、その結果、図１７に示される利得波長特性が変化する。ＥＤＦ５１３の利得波長特性が変化すると、利得等化器５１５による補償が効果的に機能しなくなり、その結果、光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのレベルを一定に維持することができなくなる。
ＥＤＦの利得波長特性の変化を簡単に説明する。
図２０は、ＥＤＦの利得の変化に伴うそのＥＤＦの利得波長特性の変化の例を示すグラフである。図２０に示される例においては、利得波長特性は、ＥＤＦの利得が比較的高いときに、波長の増大に伴って利得が減少する負の傾斜を有し、一方、ＥＤＦの利得が比較的低いときには、波長の増大に伴って利得が増大する正の傾斜を有する。このように、ＥＤＦの利得波長特性は、ＥＤＦの利得の増加、即ちポンプエネルギーの増加に伴い利得傾斜が正の傾斜から負の傾斜に変化するものであることが確認されている。また、利得傾斜が入力光レベルあるいはＥＤＦ長に従って変化することも報告されている（例えば、Y. Nakabayashi et al.,“Flattening of multi-wavelength batch amplification of optical fiber amplifier using fiber amplification factor control”, ShingakuGiho, OCS94-66; S. Yoshida et al.,“Wavelength multiplexed signal common amplification characteristics of high-concentration Al codoped EDFA”, ShingakuGiho, OCS95-9; Y, Sugaya et al.,“A study of configuration method for wavelength multiplexing Er-doped fiber optical amplifier”, ShingakuGiho）。
図１６においては、前段光増幅部５０１の一定利得制御を維持するために比較的大容量のポンプ源５１８が必要であり、光増幅器の高価格化を招いている。
図１６に示される光増幅デバイスの雑音特性について説明する。全体としての光増幅器の雑音指数（ＮＦ）は次の（１）式により計算され得る。
NF[dB]=LOSSf+10xlog{10NEf/10+(10LOSSm/10+10NFr/10)/10Gf/10} …（１）
ここで、ＬＯＳＳｆはＥＤＦ５１３の上流側における損失、ＮＦｆはＥＤＦ５１３の雑音指数、ＬＯＳＳｍはＥＤＦ５１３の下流側及びＥＤＦ５５４の上流側における損失（光増幅器の中段部分の損失）、ＮＦｒはＥＤＦ５５４の雑音指数、ＧｆはＥＤＦ５１３の利得である。ＬＯＳＳｆ＝２ｄＢ，ＮＦｆ＝４ｄＢ，ＬＯＳＳｍ＝１５ｄＢ，ＮＦｒ＝６ｄＢ，Ｇｆ＝１５ｄＢである場合、全体としての光増幅器の雑音指数は（１）式からＮＦ＝７．６１ｄＢと計算される。
（１）式から明らかなように、全体としての光増幅器の雑音指数ＮＦを低減するためには、損失ＬＯＳＳｆ及びＬＯＳＳｍあるいは雑音指数ＮＦｆ及びＮＦｒを減少させるかあるいは利得Ｇｆを増大させなければならない。しかし、損失ＬＯＳＳｆ及びＬＯＳＳｍあるいは雑音指数ＮＦｆ及びＮＦｒを減少させることは、これらがそれぞれのデバイスの特性に依存していることから制限される。一方、利得Ｇｆを増大することは、ＥＤＦ５１３に供給されるべきポンプ光のパワーを増大することにより実現され得る。特に、光増幅器に入力される信号光のレベルが低くなったとき、受信端でのＳ／Ｎ比を高くすることを目的として、光増幅器の雑音指数ＮＦの小さな値が確保されなければならない。
入力光のレベルが低い場合、それほど高いポンプ光パワーが要求されないことから、雑音指数ＮＦはＥＤＦ５１３の利得Ｇｆを増大することにより比較的容易に低減される。しかし、ＥＤＦ５１３の利得波長特性は利得等化器５１３により補償されなければならないので、ＥＤＦ５１３の利得Ｇｆは一定に制御されなければならない。従って、入力光のレベルが低い場合にＥＤＦ５１３の利得Ｇｆを高い値に設定することにより雑音指数ＮＦは低減され得るけれども、入力光のレベルが高くなったときに、ポンプ光パワーが不足してＡＧＣの効果がなくなり、チャネル間の出力光のレベルに差が生じてしまう可能性がある。
結局、図１６の光増幅デバイスが所要の入力ダイナミックレンジを有することを要求される限りにおいて、雑音指数ＮＦを低減することを目的として利得Ｇｆを増大させるためには、ＥＤＦ５１３に供給されるべきポンプ光のパワーは増大されなければならないのである。
このような状況に鑑み、以下でより詳しく議論される本発明の実施形態によると、図１６の構成を改良することにより、所要の入力ダイナミックレンジを確保し、ＡＧＣに拘束されることなくＥＤＦの利得波長特性の効果的な補償を可能にし、且つ、雑音指数ＮＦの低減を可能にしたＷＤＭのための光増幅デバイス（光増幅器等）が実現されるものである。
図２１は本発明の実施形態による光増幅デバイスのブロック図である。図２１において、図１６の光増幅デバイスと実質的に同一の部分には同一の符号が付されている。
図２１の光増幅デバイスは、図１６の構成に対して、前段光増幅部５０１の利得の変化を検出し、検出された利得の変化に従って中段ＡＬＣ部５０３におけるＡＬＣ参照値を変更可能にし、且つ、検出された利得の変化に従って後段光増幅部５０５の設定利得を変更可能にした点で改良されている。これらの改良により、前段光増幅部５０１におけるポンプ源５１８として大容量のポンプ源を使用しなくてすむようになっている。より特定的には、図２１の光増幅デバイスの構成は、前段光増幅部５０１がログ変換器（ＬＯＧ）５２１及び５２２並びに加算器（−）５２３及び５２４を更に含む点と、中段ＡＬＣ部５０３がログ変換器５３６及び加算器５３７を更に含む点と、後段光増幅部５０５がログ変換器５６０、加算器５６１及び逆ログ変換器５６２を更に含む点で図１６の構成と異なる。
本発明のこの実施形態においては、ログ変換器５２１及び５２２並びに加算器５２３が利得測定デバイスの一例として機能し、加算器５２４が利得偏差算出デバイスの一例として機能する。また、加算器５３７は参照レベル変更デバイスの一例として機能し、ログ変換器５６０、加算器５６１及び逆ログ変換器５６２が参照利得変更デバイスの一例として機能する。
前段光増幅部５０１において、ログ変換器５２１及び５２２の入力端子はそれぞれフォトディテクタ５１７及び５１９の出力端子に接続されており、ログ変換器５２１及び５２２は、フォトディテクタ５１７及び５１９からの電気信号をそれぞれ受けてそれらの電気信号の電圧レベルを対数値に変換し、変換された対数値は加算器５２３に供給される。加算器５２３は、ログ変換器５２２の出力信号のレベルからログ変換器５２１の出力信号のレベルを減算して得た値をＥＤＦ５１３の利得に対応する電圧値Ｖａｇｃとして加算器５２４に供給する。加算器５２４は、予め定められた利得参照値Ｖａｇｃｒｅｆから加算器５２３の出力電圧値Ｖａｇｃを減算して得た値を利得補正値Ｖａｄｊとして中段ＡＬＣ部５０３及び後段光増幅部５０５に供給する。
中段ＡＬＣ部５０３において、ログ変換器５３６の入力端子はフォトディテクタ５３３の出力端子に接続されており、ログ変換器５３６は、フォトディテクタ５３３からの電気信号を受け、その電気信号の電圧レベルを対数値に変換してＡＬＣ回路５３４の２つの入力端子のうちの一方に供給する。加算器５３７は、前段光増幅部５０１の加算器５２４からの利得補正値Ｖａｄｊと参照値発生回路５３５からのＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆとを受け、ＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆから利得補正値Ｖａｄｊを減算することにより、新しいＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ´を得る。得られた新しいＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ´は次いでＡＬＣ回路５３４の他方の入力端子に供給される。ＡＬＣ回路５３４は、新しいＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ´に従って、ＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのレベルが一定になるように、可変光減衰器５３０の光減衰を制御する。
後段光増幅部５０５において、ログ変換器５６０の入力端子は、フォトディテクタ５５６の出力端子に接続されており、ログ変換器５６０は、フォトディテクタ５５６からの電気信号を受け、その電気信号の電圧レベルを対数値に変換し、加算器５６１に供給する。加算器５６１は、前段増幅部５０１の加算器５２４からの利得補正値Ｖａｄｊをログ変換器５６０の出力電圧値に加算し、得られた値は次いで逆ログ変換器５６２に供給される。逆ログ変換器５６２は、加算器５６１からの対数の出力電圧値を逆ログ変換してＡＧＣ回路５５９の２つの入力端子の一方に供給する。ＡＧＣ回路５５９は、逆ログ変換器５６２からの信号とフォトディテクタ５５８からの信号とに従って、ＥＤＦ５５４の利得が一定になるようにこれを制御する。
従って、図２１においては、ログ変換器５２１、ログ変換器５２２、加算器５２３、加算器５２４、ログ変換器５６０、加算器５６１及び逆ログ変換器５６２が協働して、前段光増幅部５０１の利得の目標（あるいは参照）利得からの偏差を検出し検出された偏差を補償するように後段光増幅部５０５の利得を調節する利得調節器として機能する。しかし、このようなログ変換器、減算器及び逆ログ変換器の使用は単に利得調節器の１つの実施形態を表しているにすぎず、利得調節器の改良や他の設計は容易に与えられ得る。更に、図２１においては、ログ変換器５２１、ログ変換器５２２、減算器５２３、減算器５２４及び減算器５３７は協働して、前段増幅部５０１により増幅された後段増幅部５０５により増幅される前の光のレベルを目標値に制御するレベル制御器として機能する。レベル制御器は、前段光増幅部５０１の利得の参照利得からの検出された偏差を補償するように目標レベルを調節する。しかし、これらログ変換器及び減算器の使用は単にレベル制御器の１つの実施形態を表しているだけであり、レベル調節器の改良及び他の設計は容易に与えられ得る。
図２１の光増幅デバイスの動作をより詳細に説明する。
図２２は、図２１の光増幅デバイス内を伝搬するＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのパワーレベルの変化を、本発明の実施形態に従って示すグラフである。図２２において、１点鎖線で示される入力光のレベルが低い場合におけるパワーレベルの変化は、図１９に示されるのと同様である。即ち、前段増幅部５０１に入力された低レベルのＷＤＭ信号光は、雑音指数を減少させるように考慮して設定された十分高い利得Ｇｆで増幅され、このとき、ＥＤＦ５１３の利得波長特性は利得等化器５１５により効果的に補償される。この場合、ＡＧＣ利得参照値Ｖａｇｃｒｅｆは利得Ｇｆに従って予め定められるので、減算器５２４から出力される利得補正値Ｖａｄｊは０である。前段増幅部５０１から中段ＡＬＣ部５０３に供給されたＷＤＭ信号光は、利得補正値Ｖａｄｊが０であるので、ＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆに従って与えられたレベルまで減衰させられる。その後、そのＷＤＭ信号光は、分散補償ファイバ５３２を介して後段増幅部５０５に供給される。後段増幅部５０５に入力されたＷＤＭ信号光は、予め定められた利得Ｇｒで増幅され、このとき、ＥＤＦ５５４の利得波長特性は、利得等化器５５１により効果的に補償される。このように、入力光のレベルが低い場合には、前段増幅部５０１の利得Ｇｆを高い値に設定することによって、全体としての光増幅器の雑音指数を低減することができる。また、前段及び後段増幅部５０１及び５０５におけるＥＤＦ５１３及び５５４の利得波長特性は、ポンプ光パワーが比較的低く入力光レベルの多少の変化に係わらず一定利得制御が維持されるため、利得等化器５１５及び５５１によりそれぞれ効果的に補償される。従って、チャネル間のレベルが等化されたＷＤＭ信号光が光増幅器から出力される。
図２２に実線で示されるように、入力光のレベルが高い場合には、利得Ｇｆを一定に維持するのに十分高いパワーを有するポンプ光をポンプ源５１８が供給することができず、ＷＤＭ信号光は利得Ｇｆよりも低い利得Ｇｆ´で増幅される。利得が低くなると、ＥＤＦ５１３の利得波長特性は図２０に示されるような正の傾斜を有するようになるので、利得等化器５１５によるＥＤＦ５１３の補償が効果的に行われなくなる。
この問題に対処するために、前段増幅部５０１における利得の変化が中段ＡＬＣ部５０３及び後段増幅部５０５に伝達され、中段ＡＬＣ部５０３におけるＡＬＣ参照値及び後段増幅部５０５における設定利得が変更され、光増幅器全体としての利得波長特性が補償される。即ち、前段増幅部５０１における利得Ｇｆ´の対数値として表現される電圧値Ｖａｇｃが減算器５２３から出力され、その電圧値Ｖａｇｃは次いで減算器５２４においてＡＧＣ利得参照値Ｖａｇｃｒｅｆから減算される。減算器５２４により得られた差は、次いで利得補正値Ｖａｄｊとして中段ＡＬＣ部５０３及び後段増幅部５０５の双方に供給される。
中段ＡＬＣ部５０３においては、ＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆは、前段増幅部５０１からの利得補正値Ｖａｄｊに従って変更される。例えば、前段増幅部５０１の利得が１ｄＢ減少した場合には、利得補正値Ｖａｄｊ＝１が減算器５３７に入力され、ＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆから利得補正値Ｖａｄｊを減算して得られた差、即ち（Ｖａｌｃｒｅｆ−１）ｄＢの差が新しいＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ´として減算器５３７からＡＬＣ回路５３４に供給される。次いで、可変光減衰器５３０の光減衰は、この新しいＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ´に従って制御され、前段光増幅部５０１において一定利得制御の下で維持されていたレベルよりも１ｄＢ低いレベルを有するＷＤＭ信号光が中段ＡＬＣ部５０３から後段光増幅部５０５に出力される。
後段光増幅部５０５においては、ＡＧＣにおける設定利得は、前段増幅部５０１からの利得補正値Ｖａｄｊに従って変更される。上述の例では、前段増幅部５０１からの利得補正値Ｖａｄｊ＝１が加算器５６１に入力され、ログ変換器５６０から供給された対数値として表現される電圧値に加算される。即ち、ＥＤＦ５５４に供給されるべきＷＤＭ信号光
のレベルを１ｄＢ増大することにより得られる電圧値が加算器５６１から逆ログ変換器５６２に供給される。次いで、逆ログ変換器５６２からの真値（逆ログ変換された値）として得られる電圧値がＡＧＣ回路５５９に供給され、ＷＤＭ信号光は利得Ｇｒよりも１ｄＢ高い利得Ｇｒ´で増幅される。利得が増大すると、ＥＤＦ５５４の利得波長特性は図２０に示されるように負の傾斜を有するようになるので、利得等化器５５１によるＥＤＦ５５４の補償は効果的に行われることができなくなる。しかし、前段増幅部５０１における利得波長特性の補償されていない量は後段増幅部５０５において相殺されるので、光増幅器全体としての利得波長特性の効果的な補償が可能になる。
このとき、後段増幅部５０５における利得を増大するために必要とされるポンプ光パワーの増加は、ＥＤＦ５５４を飽和領域で動作させることによって比較的小さな量に抑圧され得る。これは、ＥＤＦにおいては、一般的に、利得の入力光レベルに対する関係が、図２３に示されるように、飽和領域において約０．８の負の傾斜を有する（例えば、入力光レベルが１ｄＢ低下すると、利得は０．８ｄＢ増える）という事実に起因している。従って、設定利得を増大するのに必要とされるポンプ光パワーの増加は抑圧され得る。
上述したように、入力光レベルが高い場合には、前段増幅部５０１における利得ＧｆはＡＧＣに拘束されることなくより低い値Ｇｆ´に変更させられ、ポンプ源５１８として大容量の光源を使用する必要がなくなり、しかも、ポンプ源５１８にとっては、出力パワーの達成可能な範囲でポンプ光をＥＤＦ５１３に供給すれば十分となる。たとえ、前段増幅部５０１における利得の変化によりＥＤＦ５１３の利得波長特性が利得等化器５１５により効果的に補償され得ないときであっても、中段ＡＬＣ部５０３におけるＡＬＣ参照値及び後段増幅部５０５における設定利得を変更することによって、前段及び後段増幅部５０１及び５０５における利得波長特性は互いに相殺されることができ、チャネル間でレベルが等化されたＷＤＭ信号光を得ることができる。また、後段増幅部５０５を飽和領域で動作させることによって、後段増幅部５０５におけるポンプ光パワーの増加を前段増幅部５０１における利得に係わらず最小にすることができる。雑音特性に関しては、入力光レベルが高いので、受信端でのＳ／Ｎ比を確保するために特に雑音指数を低減する必要性はほとんどない。従って、入力光レベルが低い場合と比較して、前段増幅部５０１における高い利得を維持し雑音指数を低減することはほとんど不要であるということができる。
図２１においては、前段増幅部５０１における利得波長特性及び後段増幅部５０５における利得波長特性は、設定利得の変化に応答して同じ傾向で変化する。即ち、前段増幅部５０１及び後段増幅部５０５で用いられるＥｒドープファイバ増幅器は同じような構成である。しかし、本発明はこの構成に限定されない。例えば、設定利得の変化に応答する前段及び後段増幅部の利得波長特性の変化量が互いに異なるような場合であっても、前段及び後段増幅部における利得波長特性の変化の傾向が同じであれば十分であり、前述した実施形態に従い、前段及び後段光増幅部の利得の波長特性が相殺されるという効果が生じる。しかし、この場合、光増幅器全体としての利得波長特性の厳密な補償は保証されない。また、設定利得の変化に応答する前段及び後段光増幅部における利得波長特性の変化の傾向が互いに逆である場合には、例えば、後段増幅部５０５における加算器５６１に代えて減算器を用いることによって同様の効果を得ることができる。
前段及び後段増幅部５０１及び５０５においてエルビウムドープファイバ５１３及び５５４が用いられているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば，エルビウムドープファイバ以外の希土類元素を含む希土類ドープファイバが前段及び後段増幅部及び５０１及び５０５において用いられてもよい。また、図２１の光増幅器は２段増幅構成を有しているが、３段あるいはそれよりも多くの段の増幅構成が採用されてもよい。
図２４は本発明の実施形態による光通信システムを示すブロック図である。図２４を参照すると、光送信機（ＴＸ１，…，ＴＸＮ）６００はそれぞれ異なる波長（λ１，…，λＮ）の光信号を送信する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）６１０は、これらの光信号をＷＤＭ信号光に多重化し、ＷＤＭ信号光を光ファイバ伝送路６２０に供給する。光増幅デバイス６３０はＷＤＭ信号光が伝送路６２０を通って進行するときにＷＤＭ信号光を増幅する。デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）６４０は個々の光信号が受信機（ＲＸ１，…，ＲＸＮ）６５０により受信されるようにＷＤＭ信号光を分ける。光増幅デバイス６３０は本発明の実施形態として説明された構成を有することができる。例えば、光増幅デバイス６３０は、図５，７，８，９，１０，１２，１３，１５，２１のいずれかに開示された構成を有することができる。
上述した本発明の実施形態によると、ＷＤＭのための光増幅デバイス（光増幅器等）は、利得偏差検出デバイス及び参照利得変更デバイスを含む。従って、光増幅デバイスへの入力光のレベルが大きく変化したような場合であっても、各光増幅段の利得波長依存性は、一定利得制御に拘束されることなく確実に補償され得る。その結果、光増幅デバイスは、チャネル間でレベル等化されたＷＤＭ信号光を出力することができる。また、一定利得制御を維持するために大容量のポンプ源を用いる必要がないので、コストの低減が可能である。更に、前段光増幅デバイスの利得は高い値に設定され得るので、雑音特性が改善され得る。加えて、一定レベル制御デバイス及び参照レベル変更デバイスが設けられているので、全チャネルの光信号が均等な利得で且つ一定レベルに増幅されるＷＤＭ信号光を得ることができる。このように、より安定な増幅特性を有するＷＤＭのための光増幅器を提供することができる。
本発明の上述した実施形態によると、波長分割多重のための光増幅デバイス（光増幅器等）は、一定利得制御のもとで変化する入力レベルを有するＷＤＭ信号光を各々増幅する前段増幅部５０１及び後段増幅部５０５と、ＷＤＭ信号光を一定レベルに制御するためのＡＬＣ部５０３とを含む。前段増幅部５０１においては、利得偏差を表す利得補正値Ｖａｄｊがログ変換器５２１及び５２２並びに減算器５２３及び５２４により検出される。利得補正値Ｖａｄｊに従って、中段ＡＬＣ部５０２におけるＡＬＣ参照値Ｖａｌｃｒｅｆ及び後段増幅器５０５における参照利得が変更される。従って、前段増幅部５０１の利得波長特性の変化は後段増幅部５０５における利得波長特性により相殺（キャンセル）され、光増幅デバイス全体の利得波長特性を効果的に補償することができる。
本発明の上述した実施形態によると、ＷＤＭのための光増幅デバイスが提供される。受けたポンプ光によりＷＤＭ信号光を増幅するための希土類ドープファイバを各々が有する複数の光増幅デバイスがカスケード接続される。複数の一定利得制御デバイスは、各光増幅デバイスの利得が予め定められた参照利得になるようにポンプ光のパワーを制御する。利得波長特性補償デバイスは、基準利得における各光増幅デバイスの利得の波長特性を補償する。また、利得偏差検出デバイスは、各光増幅デバイスの利得と参照利得との利得偏差を検出する。参照利得変更デバイスは、複数の光増幅デバイスの少なくとも１つの利得偏差が利得偏差検出デバイスにより検出されたときに、利得偏差が検出されていない他の光増幅デバイスの参照利得が、利得偏差が検出された光増幅デバイスにおいて生じる利得の波長依存性の変化を相殺するために変更させられるように、参照利得を変更する。
この構成によると、光増幅デバイスに入力されたＷＤＭ信号光は、カスケード接続された複数の光増幅デバイスにより順次増幅される。各光増幅デバイスにおけるポンプ光パワーは一定利得制御デバイスにより制御されるので、各光増幅デバイスの利得はポンプ光の達成可能な出力範囲内において一定に維持される。各光増幅デバイスのための一定利得制御が維持されているときには、各光増幅デバイスにおける利得の波長依存性は利得波長特性補償デバイスにより補償され、チャネル間でレベルが等化されたＷＤＭ信号光が得られる。各光増幅デバイスにおける一定利得制御による制御がポンプ光の達成可能な出力範囲外になると、その光増幅デバイスのための一定利得制御は維持され得なくなり、その光増幅デバイスの利得とその参照利得との間に偏差が生じる。その結果、光増幅デバイスの利得の波長依存性が変化し、利得波長特性補償デバイスによる補償が効果的に機能しなくなるという問題が生じる。この問題に対処するために、この利得偏差が利得偏差検出デバイスによって検出されると、検出された利得偏差に従って、利得偏差が検出されていない他の光増幅デバイスの参照利得が変更される。その結果、一定利得制御が維持され得なくなった光増幅デバイスの利得の波長依存性の変化が、参照利得が既に変更されている他の光増幅デバイスの利得の波長依存性によって相殺され、チャネル間でレベルが等化されたＷＤＭ信号光が得られる。
従って、各光増幅デバイスへの入力光のレベルが大きく変化した場合であっても、各光増幅デバイスの利得の波長依存性は一定利得制御に拘束されることなく、確実に補償され、光増幅器全体として平坦な利得波長特性を有するＷＤＭ信号光を出力することが可能になる。従って、大容量のポンプ源を特別に用いる必要がなくなり、ＷＤＭのための光増幅器のコストを低減することができる。また、前段光増幅デバイスの利得はより高い値に設定され得るので、雑音特性もまた改善され得る。
望ましくは、本発明の実施形態による光増幅デバイスは、更に、レベル調節デバイス、一定レベル制御デバイス及び参照レベル変更デバイスを備えている。レベル調節デバイスは、複数の光増幅デバイスの前段又は後段に設けられあるいは複数の光増幅デバイスの間に設けられ、ＷＤＭ信号光のレベルを調節する。一定レベル制御デバイスは、ＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのパワーレベルが予め定められた一定の参照レベルになるように、レベル調節デバイスによる調節量を制御する。参照レベル変更デバイスは、利得偏差が利得偏差検出デバイスにより検出され、且つ、レベル調節デバイスが利得偏差が検出されている光増幅デバイスの後段に設けられている場合に、検出された利得偏差に従って参照レベルが変更されるように、参照レベルを変更する。
この構成によると、一定利得制御が各光増幅デバイスに対して維持されているか否かに係わらず、全チャネルの光信号が均等な利得で一定のレベルに増幅されたＷＤＭ信号を得ることができる。従って、増幅特性においてより安定化されたＷＤＭのための光増幅器の提供が可能になる。
望ましくは、利得偏差検出デバイスは、複数の光増幅デバイスのうちで一定利得制御デバイスによる利得制御が入力光レベルの変化の範囲内で維持されることができないところの光増幅デバイスの利得を測定する利得測定デバイスと、利得偏差を得るために利得測定デバイスにより測定された利得と参照利得とを比較するための利得偏差算出デバイスとを備えている。参照利得変更デバイスは、複数の光増幅デバイスのうち一定利得制御デバイスによる制御が入力光レベルの変化の範囲内で維持され得るところの光増幅デバイスのために設けられる。
本発明の上述した実施形態によると、利得測定デバイスは、光増幅デバイスに入力されたＷＤＭ信号光のレベルと光増幅デバイスから出力されたＷＤＭ信号光のレベルとに従って利得を測定する。変更案として、利得測定デバイスは、光増幅デバイスの希土類ドープファイバにおいて発生する増幅された自然放出のレベルに従って利得を測定するようにしてもよい。
本発明の上述した実施形態によると、利得の変化に応答して複数の光増幅デバイスの利得の波長依存性が同じ傾向で変化するときに、利得偏差が検出されている光増幅デバイスにおける利得の減少に伴い他の光増幅デバイスの参照利得は増大させられ、一方、利得偏差が検出されている光増幅デバイスの利得の増大に伴い他の光増幅デバイスの参照利得は低下させられる。
望ましくは、利得偏差検出デバイスは、利得偏差の対数値を出力し、参照利得変更デバイスは、利得偏差の対数値及び参照利得を用いて参照利得を変更する。より望ましくは、参照レベル変更デバイスは、利得偏差の対数値及び参照レベルを用いて参照レベルを変更する。
従って、本発明の上述した実施形態によると、ＷＤＭ光通信システムにおいて用いられるための光増幅器は、所要の入力ダイナミックレンジを確保することができ、一定利得制御により拘束されることなく光増幅器内の各光増幅デバイスの利得波長特性を補償することができ、雑音特性を改善することができる。
本発明の上述した種々の実施形態は、カスケード接続された２つの光増幅器あるいは２つの光増幅段を有する光増幅器、光中継器等の光増幅デバイスに関連している。しかし、本発明の実施形態は２段の光増幅デバイスに限定されることを意図するものではない。その代わりに、本発明は、２つよりも多くの光増幅器あるいは光増幅段がカスケード接続されている装置あるいは方法にも適用可能である。一例として、本発明の上述した実施形態によると、装置はカスケード接続された複数の光増幅器を含む。光がカスケード接続された複数の光増幅器を通って伝搬するときに光は各光増幅器によって増幅される。各光増幅器は対応する利得により光を増幅する。利得調節器は、複数の光増幅器のうちの１つの利得の目標利得からの偏差を検出し、その利得を調節することにより、検出された偏差を補償する。ここで、カスケード接続された複数の光増幅器は、２つ又はそれよりも多くのカスケード接続された光増幅器を含むことができる。
種々の波長、周波数及び／又は他の数値例が光信号、ポンプ光、波長帯等を記述するために提供されている。本発明はこれらの波長、周波数及び／又は他の数値例に限定されることを意図するものではない。
以上、本発明のいくつかの望ましい実施形態を示し説明したが、本発明の原理及び精神から離れることなくこれらの実施形態において種々の変更がなされるであろうことは当業者にとって理解されるであろう。本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等なものによって定義されている。
以上の説明に関連して、以下の項を開示する。
１． 光を受けその受けた光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光を増幅する第２の光増幅器と、
上記第１の光増幅器が受けた光のレベルがΔ変化したときに上記第２の光増幅器が受けた光のレベルが概ね−Δ変化するように制御する制御器とを備えた装置。
２． 第１項に記載された装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器からなるグループの１つから出力される光のレベルを一定に維持するフィードバックループを更に備えた装置。
３． 第１項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持するための第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持するための第２のフィードバックループとを更に備えた装置。
４． 第１項に記載の装置であって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記第２の光増幅器が受ける光のレベルを制御するために上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
５． 第２項に記載の装置であって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記第２の光増幅器が受ける光のレベルを制御するために上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
６． 第３項に記載の装置であって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記第２の光増幅器が受ける光のレベルを制御するために上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
７． 第３項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の各々は、
光増幅媒体と、
上記光増幅媒体が当該光増幅器により増幅された光の波長を含む利得帯域を提供するように上記光増幅媒体にポンプ光を供給する光源とを含み、
上記第１のフィードバックループは上記第１の光増幅器の上記光源により供給される上記ポンプ光のパワーを制御することによって上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持し、
上記第２のフィードバックループは上記第２の光増幅器の上記光源により供給された上記ポンプ光のパワーを制御することによって上記第２の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する装置。
８． 第１項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の各々は、
希土類元素がドープされた光ファイバと、
上記光ファイバが当該光増幅器によって増幅された光の波長を含む利得帯域を提供するように上記光ファイバにポンプ光を供給する光源とを含む装置。
９． 第１項に記載の装置であって、
上記第２の光増幅器が受けた光のレベルが−（Δ±Δ／２０）変化して概ね−Δ変化する装置。
１０． 光を受けその受けた光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光を増幅する第２の光増幅器と、
上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器と、
上記第１の光増幅器が受けた光のレベルがΔ変化したときに上記第２の光増幅器が受けた光のレベルが概ね−Δ変化するように上記可変減衰器の減衰を制御する制御器とを備えた装置。
１１． 第１０項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器からなるグループの少なくとも１つから出力された光のレベルを一定に維持するフィードバックループを更に備えた装置。
１２． 第１０項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第２のフィードバックループとを更に備えた装置。
１３． 第１０項に記載の装置であって、
上記第２の光増幅器が受けた光のレベルが−（Δ±Δ／２０）変化して概ね−Δ変化する装置。
１４． 光通信システムであって、
異なる波長の光を送信する複数の光送信機と、
上記光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）信号光に多重化するマルチプレクサと、
上記ＷＤＭ信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
上記ＷＤＭ信号光が上記伝送路により伝送されるときに上記ＷＤＭ信号光を増幅する光増幅デバイスとを備え、
上記光増幅デバイスは、
上記ＷＤＭ信号光を受けその受けたＷＤＭ信号光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅されたＷＤＭ信号光を受けその受けたＷＤＭ信号光を増幅する第２の光増幅器と、
上記第１の光増幅器が受けたＷＤＭ信号光のレベルがΔ変化したときに上記第２の光増幅器が受けたＷＤＭ信号光のレベルが概ね−Δ変化するように制御する制御器とを含んでいるシステム。
１５． 第１４項に記載のシステムであって、
上記光増幅デバイスは、上記第１及び第２の光増幅器からなるグループの少なくとも１つから出力されたＷＤＭ信号光のレベルを一定に維持するフィードバックループを更に含んでいるシステム。
１６． 第１４項に記載のシステムであって、
上記光増幅デバイスは、
上記第１の光増幅器により増幅されたＷＤＭ信号光のレベルを一定に維持する第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器により増幅されたＷＤＭ信号光のレベルを一定に維持する第２のフィードバックループとを更に含んでいるシステム。
１７． 第１４項に記載のシステムであって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続される可変減衰器を含み、上記制御器は上記第２の光増幅器が受けるＷＤＭ信号光のレベルを制御するために上記可変減衰器の減衰を制御するシステム。
１８． 第１４項に記載のシステムであって、
上記光増幅デバイスは上記伝送路に沿って複数設けられているシステム。
１９． 第１４項に記載のシステムであって、
上記第２の光増幅器が受けたＷＤＭ信号光のレベルが−（Δ±Δ／２０）変化することにより概ね−Δ変化するシステム。
２０． 光を受けその受けた光を光学的に増幅する第１の増幅プロセスと、
上記第１の増幅プロセスにより増幅された光を受けその受けた光を光学的に増幅する第２の増幅プロセスと、
上記第１の増幅プロセスが受けた光のレベルがΔ変化したときに上記第２の光増幅プロセスが受けた光のレベルが概ね−Δ変化するように制御することとを含む方法。
２１． 第２０項に記載の方法であって、
上記第１及び第２の増幅プロセスからなるグループの少なくとも１つによって増幅された光のレベルを一定に維持することを更に含んでいる方法。
２２． 第２０項に記載の方法であって、
上記第１の増幅プロセスにより増幅された光のレベルを一定に維持することと、
上記第２の増幅プロセスにより増幅された光のレベルを一定に維持することとを更に含んでいる方法。
２３． 第２０項に記載の方法であって、
上記制御することは、上記第２の増幅プロセスが受けた光の減衰を制御しそれにより上記第２の増幅プロセスが受けた光のレベルを制御することを含んでいる方法。
２４． 第２０項に記載の方法であって、
上記第２の増幅プロセスが受けた光のレベルが−（Δ±Δ／２０）変化して概ね−Δ変化する方法。
２５． 各々対応する利得を有する互いに光学的に接続された複数の光増幅器と、
上記光増幅器の利得の和を一定にする制御器とを備えた装置。
２６． 第２５項に記載の装置であって、
上記光増幅器の間に光学的に接続される可変減衰器を更に備え、上記制御器は上記光増幅器の利得の和が一定になるように上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
２７． 光を受けその受けた光をその利得で増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得により増幅する第２の光増幅器と、
上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にする制御器とを備えた装置。
２８． 第２７項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器からなるグループの少なくとも１つから出力された光のレベルを一定に維持するフィードバックループを更に備えた装置。
２９． 第２７項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第２のフィードバックループとを更に備えた装置。
３０． 第２７項に記載の装置であって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にするために上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
３１． 第２９項に記載の装置であって、
上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にするために上記可変減衰器の減衰を制御する装置。
３２． 第２７項に記載の装置であって、
上記制御器は、
与えられた波長帯域における上記第１の光増幅器の入力レベル及び出力レベルに従って上記第１の光増幅器の利得を検出する第１の利得モニタと、
与えられた波長帯域における上記第２の光増幅器の入力レベル及び出力レベルに従って上記第２の光増幅器の利得を検出する第２の利得モニタとを含んでおり、
上記制御器は上記第１及び第２の利得モニタによって検出された利得に従って上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にする装置。
３３． 第２７項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の各々は、
希土類元素がドープされた光ファイバと、
上記光ファイバが当該光増幅器により増幅された光の波長を含む利得帯域を提供するように上記光ファイバにポンプ光を供給する光源とを含んでいる装置。
３４． 第３３項に記載の装置であって、
上記制御器は、
上記第１の光増幅器の光ファイバにおけるポンプ光の吸収に従って上記第１の光増幅器の利得を検出する第１の利得モニタと、
上記第２の光増幅器の光ファイバにおけるポンプ光の吸収に従って上記第２の光増幅器の利得を検出する第２の利得モニタとを含んでおり、
上記制御器は上記第１及び第２の利得モニタにより検出された利得に従って上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にする装置。
３５． 第３３項に記載の装置であって、
上記制御器は、
上記第１の光増幅器の光ファイバから放射された自然放出光のパワーに従って上記第１の光増幅器の利得を検出する第１の利得モニタと、
上記第２の光増幅器の光ファイバから放射された自然放出光のパワーに従って上記第２の光増幅器の利得を検出する第２の利得モニタとを含んでおり、
上記制御器は上記第１及び第２の利得モニタにより検出された利得に従って上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にする装置。
３６． 光を受けその受けた光をその利得で増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器と、
上記第１及び第２の光増幅器の利得の和を一定にするために上記可変減衰器の減衰を制御する制御器とを備えた装置。
３７． 第３６項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器からなるグループの少なくとも１つから出力された光のレベルを一定に維持するフィードバックループを更に備えた装置。
３８． 第３６項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器により増幅された光のレベルを一定に維持する第２のフィードバックループとを更に備えた装置。
３９． 光通信システムであって、
異なる波長の光信号を出力する複数の光送信機と、
上記光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）信号光に多重化するマルチプレクサと、
上記ＷＤＭ信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
上記ＷＤＭ信号光が上記伝送路により伝送されるときに上記ＷＤＭ信号光を増幅する光増幅デバイスとを備え、
上記光増幅デバイスは、
各々対応する利得を有する互いに光学的に接続された複数の光増幅器と、
上記光増幅器の利得の和を一定にする制御器とを含んでいるシステム。
４０． 第３９項に記載のシステムであって、
上記制御器は上記光増幅器の間に光学的に接続された可変減衰器を含み、上記制御器は上記光増幅器の利得の和が一定になるように上記可変減衰器の減衰を制御するシステム。
４１． 各々対応する利得を有する互いに光学的に接続された複数の光増幅器を提供することと、
上記光増幅器の利得の和を一定にすることとを備えた方法。
４２． 光を受けその受けた光をその利得で光学的に増幅する第１の増幅プロセスと、
上記第１の増幅プロセスにより増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の増幅プロセスと、
上記第１及び第２の増幅プロセスの利得の和を一定にすることとを備えた方法。
４３． 第４２項に記載の方法であって、
上記第１及び第２の増幅プロセスからなるグループの少なくとも一方により増幅された光のレベルを一定に維持することを更に備えた方法。
４４． 第４２項に記載の方法であって、
上記第１の増幅プロセスにより増幅された光のレベルを一定に維持することと、
上記第２の増幅プロセスにより増幅された光のレベルを一定に維持することとを更に備えた方法。
４５． その利得で光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得の目標利得からの偏差を検出し検出された偏差を補償するために上記第２の光増幅器の利得を調節する利得調節器とを備えた装置。
４６． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得が一定になるように制御する第１の利得制御器と、
上記第２の光増幅器の利得が一定になるように制御する第２の利得制御器とを更に備えた装置。
４７． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
４８． 第４６項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
４９． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備えた装置。
５０． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は上記第１の光増幅器の利得の検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
５１． 第４６項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に供え、上記レベル制御器は上記第１の光増幅器の利得の検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
５２． 第４５項に記載に装置であって、
上記利得調節器は、
上記第１の光増幅器の利得の偏差を検出する利得検出デバイスと、
検出された偏差に従って上記第２の光増幅器の利得を調節する利得調節デバイスとを含んでいる装置。
５３． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得を一定に制御する利得制御器を更に備え、上記第１の光増幅器の利得の偏差は上記第１の光増幅器により増幅される前の光のパワーレベルの変化に起因する上記目標利得からの偏差である装置。
５４． 第５０項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得を一定に制御する利得制御器を更に備え、上記第１の光増幅器の利得の偏差は上記第１の光増幅器により増幅される前の光のパワーレベルの変化に起因する上記目標利得からの偏差である装置。
５５． 第５２項に記載の装置であって、上記利得検出デバイスは上記第１の光増幅器の入出力レベルから上記第１の光増幅器の利得を検出し検出された利得から上記利得の偏差を検出する装置。
５６． 第５２項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器はドープファイバを含み、上記ドープファイバは上記光が上記ドープファイバを通過するときに上記光を増幅し、
上記利得検出デバイスは上記ドープファイバにおいて発生した自然放出光から上記第１の光増幅器の利得を検出し検出された利得から上記利得の偏差を検出する装置。
５７． 第４５項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の上記検出された偏差を補償するために、上記利得調節器は、上記第１の光増幅器の利得の減少を補償するために上記第２の光増幅器の利得を増大させ、上記第１の光増幅器の利得の増大を補償するために上記第２の光増幅器の利得を減少させる装置。
５８． 第４５項に記載の装置であって、
上記利得調節器は上記第１の光増幅器の利得の偏差に対応する対数値を検出する対数回路を含み、上記対数値は上記第２の光増幅器の利得を調節するために用いられる装置。
５９． その利得で光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得を目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得の上記目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、
上記第１の光増幅器の利得の検出された偏差を補償するために上記第２の光増幅器の利得を調節する利得調節器とを備えた装置。
６０． 第５９項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は上記利得偏差検出器により検出された上記第１の光増幅器の利得の偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
６１． 第５９項に記載の装置であって、
上記第２の光増幅器の利得を一定に制御する第２の利得制御器を更に備えた装置。
６２． 第５９項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
６３． 第６０項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
６４． その利得で光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得を上記第１の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第２の光増幅器の利得を上記第２の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第２の利得制御器と、
上記第１の光増幅器の利得の上記第１の光増幅器の目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、
上記第１の光増幅器の利得の検出された偏差を補償するために上記第２の光増幅器の目標利得を調節する利得調節器とを備えた光増幅デバイス。
６５． 第６４項に記載の光増幅デバイスであって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は上記第１の光増幅器の利得の検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する光増幅デバイス。
６６． 第６５項に記載の光増幅器デバイスであって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた光増幅デバイス。
６７． その利得で光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第１及び第２の光増幅器の一方の利得の偏差を検出し検出された偏差を補償するために他方の利得を調節する利得調節器とを備えた装置。
６８． 第６７項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得を一定に制御する第１の利得制御器と、
上記第２の光増幅器の利得を一定に制御する第２の利得制御器とを更に備えた装置。
６９． 第６７項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
７０． 第６８項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
７１． 第６７項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は利得の上記検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
７２． 第６８項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は利得の上記検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
７３． その利得で光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得を上記第１の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
上記第１の光増幅器により増幅された光を受けその受けた光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第２の光増幅器の利得を上記第２の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第２の利得制御器と、
上記第１及び第２の光増幅器の一方の利得のその目標利得からの偏差を検出し検出された偏差を補償するように他方の利得を調節する利得調節器とを備えた装置。
７４． 第７３項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第１の補償デバイスと、
上記第２の光増幅器の利得の波長依存性を補償する第２の補償デバイスとを更に備えた装置。
７５． 第７３項に記載の装置であって、
上記第１の光増幅器により増幅された光のレベルを上記第２の光増幅器により増幅される前に目標レベルに制御するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は利得の上記検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
７６． 通過する光が各光増幅器により増幅されるようにカスケード接続され、各光増幅器は対応する利得で光を増幅する複数の光増幅器と、
上記複数の光増幅器の１つの利得の目標利得からの偏差を検出し検出された偏差を補償するために上記複数の光増幅器の他の少なくとも１つの利得を調節する利得調節器とを備えた装置。
７７． 第７６項に記載の装置であって、
上記複数の光増幅器にそれぞれ対応する複数の利得制御器を更に備え、各利得制御器は対応する光増幅器の利得を一定に制御する装置。
７８． 第７６項に記載の装置であって、
利得の偏差が検出される光増幅器と利得が調節される光増幅器との間に位置するレベル制御器を更に備え、上記レベル制御器は光のレベルを目標レベルに制御し、上記レベル制御器は利得の上記検出された偏差を補償するために上記目標レベルを調節する装置。
７９． その利得で光を増幅する第１の光増幅プロセスと、
上記第１の光増幅プロセスの利得を目標利得で一定に制御することと、
上記第１の光増幅プロセスにより増幅された光を受けその受けた光をその利得により増幅する第２の光増幅プロセスと、
上記第１の光増幅プロセスの利得の上記目標利得からの偏差を検出することと、
検出された偏差を補償するために上記第２の光増幅プロセスの利得を調節することとを備えた方法。
８０． 光通信システムであって、
異なる波長の光信号を出力する複数の光送信機と、
上記光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）信号光に多重化するマルチプレクサと、
上記ＷＤＭ信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
上記ＷＤＭ信号光が上記伝送路を通って伝送されるときに上記ＷＤＭ信号光を増幅する光増幅デバイスとを備え、
上記光増幅デバイスは、
その利得で上記ＷＤＭ信号光を増幅する第１の光増幅器と、
上記第１の光増幅器により増幅されたＷＤＭ信号光を受けその受けたＷＤＭ信号光をその利得で増幅する第２の光増幅器と、
上記第１の光増幅器の利得の目標利得からの偏差を検出し検出された偏差を補償するために上記第２の光増幅器の利得を調節する利得調節器とを備えているシステム。
１´． 第１及び第２の光増幅器と、
該第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続され供給された制御信号に従って変化する減衰を与えるための可変光アッテネータと、
上記第１の光増幅器の出力レベルが一定に保たれるように上記第１の光増幅器を制御するための第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器の出力レベルが一定に保たれるように上記第２の光増幅器を制御するための第２のフィードバックループと、
上記第１の光増幅器の入力レベルを検出するための手段と、
上記第１の光増幅器の入力レベルがΔ（単位はｄＢｍ）変化したときに上記第２の光増幅器の入力レベルが−Δ変化するように上記制御信号を生成する制御ユニットとを備えた装置。
２´． 第１´項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の各々は、光増幅媒体と、該光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように上記増幅媒体にポンプ光を供給するためのポンプ光源とを含み、
上記第１及び第２のフィードバックループの各々は上記ポンプ光のパワーを制御する手段を含む装置。
３´． 第２´項に記載の装置であって、
上記光増幅媒体は希土類元素を含むドーパントがドープされたドープファイバからなる装置。
４´． 波長が異なる複数の光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）して得られたＷＤＭ信号光を伝送するための光ファイバ伝送路と、
該光ファイバ伝送路に光学的に接続される光増幅器とを備え、
上記光増幅器は、
第１及び第２の光増幅器と、
該第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続され供給された制御信号に従って変化する減衰を与えるための可変光アッテネータと、
上記第１の光増幅器の出力レベルが一定に保たれるように上記第１の光増幅器を制御するための第１のフィードバックループと、
上記第２の光増幅器の出力レベルが一定に保たれるように上記第２の光増幅器を制御するための第２のフィードバックループと、
上記第１の光増幅器の入力レベルを検出するための手段と、
上記第１の光増幅器の入力レベルがΔ（単位はｄＢｍ）変化したときに上記第２の光増幅器の入力レベルが−Δ変化するように上記制御信号を生成する制御ユニットとを備えているシステム。
５´． 第４´項に記載のシステムであって、
上記光増幅器は上記光ファイバ伝送路の途中に設けられる複数の光中継器の各々によって提供されるシステム。
６´ 光増幅のための方法であって、
（ａ）各々出力レベルが一定に保たれる第１及び第２の光増幅器を提供するステップと、
（ｂ）上記第１及び第２の光増幅器の間に可変光アッテネータを光学的に接続するステップと、
（ｃ）上記第１の光増幅器の入力レベルがΔ（単位はｄＢｍ）変化したときに上記第２の光増幅器の入力レベルが−Δ変化するように上記可変光アッテネータを制御するステップとを備えた方法。
７´． 第１及び第２の光増幅器と、
該第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続され供給された制御信号に従って変化する減衰を与えるための可変光アッテネータと、
上記第１の光増幅器の第１の利得を検出するための第１の利得モニタと、
上記第２の光増幅器の第２の利得を検出するための第２の利得モニタと、
上記検出された第１及び第２の利得の和が一定になるように上記制御信号を生成する制御ユニットとを備えた装置。
８´． 第７´項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の少なくともいずれかの出力レベルが一定に保たれるようにするためのフィードバックループを更に備えた装置。
９´． 第７´項に記載の装置であって、
上記第１の利得モニタは与えられた帯域における上記第１の光増幅器の入力レベル及び出力レベルに基づき上記第１の利得を検出し、
上記第２の利得モニタは上記与えられた帯域における上記第２の光増幅器の入力レベル及び出力レベルに基づき上記第２の利得を検出する装置。
１０´． 第７´項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の光増幅器の各々は、希土類元素を含むドーパントがドープされたドープファイバと、該ドープファイバが信号光の波長を含む利得帯域を提供するように上記ドープファイバにポンプ光を供給するためのポンプ光源とを含む装置。
１１´． 第１０´項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の利得モニタの各々は上記ドープファイバにおける上記ポンプ光の吸収率に基づき上記第１及び第２の利得の各々を検出する装置。
１２´． 第１０´項に記載の装置であって、
上記第１及び第２の利得モニタの各々は上記ドープファイバからその側方に放射される自然放出光のパワーに基づき上記第１及び第２の利得の各々を検出する装置。
１３´． 波長が異なる複数の光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）して得られたＷＤＭ信号光を伝送するための光ファイバ伝送路と、
該光ファイバ伝送路に光学的に接続される光増幅器とを備え、
上記光増幅器は、
第１及び第２の光増幅器と、
該第１及び第２の光増幅器の間に光学的に接続され供給された制御信号に従って変化する減衰を与えるための可変光アッテネータと、
上記第１の光増幅器の第１の利得を検出するための第１の利得モニタと、
上記第２の光増幅器の第２の利得を検出するための第２の利得モニタと、
上記検出された第１及び第２の利得の和が一定になるように上記制御信号を生成する制御ユニットとを備えているシステム。
１４´． 第１３´項に記載のシステムであって、
上記光増幅器は上記光ファイバ伝送路の途中に設けられる複数の光中継器の各々によって提供されるシステム。
１５´． 光増幅のための方法であって、
（ａ）第１及び第２の利得をそれぞれ有する第１及び第２の光増幅器を提供するステップと、
（ｂ）上記第１及び第２の光増幅器の間に可変光アッテネータを光学的に接続するステップと、
（ｃ）上記第１及び第２の利得を検出するステップと、
（ｄ）上記検出された第１及び第２の利得の和が一定になるように上記可変光アッテネータを制御するステップとを備えた方法。
１６´． 第１５´項に記載の方法であって、
上記第１及び第２の光増幅器の少なくともいずれかの出力レベルが一定に保たれるようにフィードバック制御するステップを更に備えた方法。
１″． 希土類元素ドープファイバに励起光を供給して波長多重信号光の増幅を行う縦続に接続された複数の光増幅手段と、
該各光増幅手段の利得が予め設定した各々の基準利得（参照利得）で一定となるように、前記励起光のパワーをそれぞれ制御する複数の利得一定制御手段と、
前記各光増幅手段の各々の基準利得における利得の波長依存性を補償する利得波長特性補償手段と、を備えた波長多重用光増幅器において、
前記各光増幅手段の利得について、各々の基準利得に対する偏差を検出する利得偏差検出手段と、
前記複数の光増幅手段のうちの少なくとも１つの光増幅手段における利得偏差が前記利得変差検出手段で検出されたとき、該利得偏差の検出された光増幅手段で発生する利得の波長依存性の変化が相殺されるように、利得偏差の検出されていない他の光増幅手段の基準利得を変更する基準利得変更手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長多重用光増幅器。
２″． 前記複数の光増幅手段の前段又は後段、もしくは前記複数の光増幅手段の段間に、波長多重信号光のレベルを調整するレベル調整部を設け、前記波長多重信号光の１波長当たりのパワーレベルが予め設定した基準レベルで一定となるように前記レベル調整部の調整量を制御するレベル一定制御手段と、
前記利得変差検出手段で利得偏差が検出されたとき、該利得偏差の検出された光増幅手段よりも前記レベル調整部が後段側に位置する場合に、前記利得偏差に対応させて前記基準レベルを変更する基準レベル変更手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする第１″項記載の波長多重用光増幅器。
３″． 前記利得偏差検出手段は、前記複数の光増幅手段のうちで前記利得一定制御手段による制御が入力光レベルの変化範囲内において維持不可能な光増幅手段について、該光増幅手段の利得を測定する利得測定部と、該利得測定部で測定された利得及び前記基準利得を比較して利得偏差を求める利得偏差演算部と、が備えられ、
前記基準利得変更手段は、前記複数の光増幅手段のうちで前記利得一定制御手段による制御が入力光レベルの変化範囲内において維持可能な光増幅手段について設けられたことを特徴とする第１″項又は第２″項記載の波長多重用光増幅器。
４″． 前記利得測定部は、前記光増幅手段に入力される波長多重信号光のレベルと前記光増幅手段から出力される波長多重信号光のレベルとに基づいて利得を測定することを特徴とする第３″項記載の波長多重用光増幅器。
５″． 前記利得測定部は、前記光増幅手段の希土類元素ドープファイバで発生する自然放出光に基づいて利得を測定することを特徴とする第３″項記載の波長多重用光増幅器。
６″． 前記基準利得変更手段は、前記各光増幅手段の利得の波長依存性の変化が利得の増減に対してそれぞれ同じ傾向を有するとき、前記利得偏差の検出された光増幅手段における利得の減少に対応して、前記他の光増幅手段の基準利得を増加させる変更を行い、前記利得偏差の検出された光増幅手段における利得の増加に対応して、前記他の光増幅手段の基準利得を減少させる変更を行うことを特徴とする第１″〜５″項のいずれか１つに記載の波長多重用光増幅器。
７″． 前記利得偏差検出手段は、対数に変換した利得偏差を出力し、前記基準利得変更手段は、対数で表された前記利得偏差及び前記基準利得を用いて、該基準利得の変更を行うことを特徴とする第１″〜６″項のいずれか１つに記載の波長多重用光増幅器。
８″． 前記基準レベル変更手段は、対数で表された前記利得偏差及び前記基準レベルを用いて、該基準レベルの変更を行うことを特徴とする第７″記載の波長多重用光増幅器。
光ファイバ通信システムを本発明の実施形態により示すブロック図である。 光増幅器において生じる利得傾斜を示すグラフである。 従来の光増幅デバイスを示すブロック図である。 図３の光増幅デバイスのパワーダイヤグラムを示す図である。 光増幅デバイスを本発明の実施形態により示すブロック図である。 図５の光増幅デバイスにおけるパワーレベルを本発明の実施形態により示すグラフである。 図５の光増幅デバイスの詳細を本発明の実施形態により示すブロック図である。 光増幅デバイスを本発明の追加の実施形態により示すブロック図である。 図８に示される光増幅デバイスの詳細を本発明の実施形態により示すブロック図である。 図８に示される光増幅デバイスの詳細を本発明の追加の実施形態により示すブロック図である。 ＥＤＦにおける反転分布係数の変化に伴う利得の波長特性の変化を示すグラフである。 図８の光増幅デバイスを本発明の更なる実施形態により示すブロック図である。 光増幅デバイスを本発明の更なる実施形態により示すブロック図である。 図１３の光増幅デバイスの異なる動作モードを本発明の実施形態により示す図である。 光増幅デバイスを本発明の追加の実施形態により示すブロック図である。 光増幅デバイスを示すブロック図である。 設定利得におけるＥＤＦの利得波長特性を示すグラフである。 図１７の利得波長特性に対応する利得等化器の透過特性を示すグラフである。 図１６の光増幅デバイスにおけるＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのパワーレベルの変化を示すグラフである。 利得が変化したときのＥＤＦの利得波長特性の例を示すグラフである。 ＷＤＭ光通信システムにおいて用いられる光増幅デバイスを本発明の実施形態により示すブロック図である。 図２１の光増幅デバイスにおけるＷＤＭ信号光の１チャネル当たりのパワーレベルの変化を示すグラフである。 図２１の光増幅デバイスにおいてＥＤＦへの入力光レベルとＥＤＦの利得との関係を示すグラフである。 光通信システムを本発明の実施形態により示すブロック図である。
符号の説明
２ 入力ポート
４ 出力ポート
６，８ 光増幅器
１８，２０ ＡＬＣのためのフィードバックループ
２２，６６ 制御ユニット
６２，６４ 利得モニタ

Claims (8)

  1. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた装置。
  2. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得を目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得の前記目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、
    前記偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた装置。
  3. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得を第１の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第２の光増幅器の第２の可変利得を第２の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第２の利得制御器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得の第１の光増幅器の目標利得からの偏差を検出する利得偏差検出器と、
    前記偏差を補償するために第２の光増幅器の目標利得を第１及び第２の可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた光増幅デバイス。
  4. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第１及び第２の光増幅器の一方の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために他方の可変利得をこれらの可変利得の和が一定に維持されるように調節する利得調節器とを備えた装置。
  5. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得を第１の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第１の利得制御器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第２の光増幅器の第２の可変利得を第２の光増幅器のための目標利得で一定に制御する第２の利得制御器と、
    第１及び第２の光増幅器の一方の可変利得のその目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するように他方の可変利得をこれらの可変利得の和が一定になるように調節する利得調節器とを備えた装置。
  6. 通過する波長分割多重光が各光増幅器により増幅されるようにカスケード接続され、各光増幅器は対応する可変利得で前記波長分割多重光を増幅する複数の光増幅器と、
    前記複数の光増幅器の１つの可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために前記複数の光増幅器の他の少なくとも１つの可変利得をこれら可変利得の和が一定になるように調節する利得調節器とを備えた装置。
  7. 波長分割多重光を第１の可変利得で増幅する第１の光増幅プロセスと、
    第１の光増幅プロセスの第１の可変利得を目標利得で一定に制御する制御プロセスと、
    第１の光増幅プロセスにより増幅された前記波長分割多重光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅プロセスと、
    第１の光増幅プロセスの第１の可変利得の前記目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅プロセスの第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定になるように調節する調整プロセスとを備えた方法。
  8. 異なる波長の光信号を出力する複数の光送信機と、
    前記光信号を波長分割多重信号光に多重化するマルチプレクサと、
    前記波長分割多重信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
    前記波長分割多重信号光が前記伝送路を通って伝送されるときに前記波長分割多重信号光を増幅する光増幅デバイスとを備え、
    前記光増幅デバイスは、
    第１の可変利得で前記波長分割多重信号光を増幅する第１の光増幅器と、
    第１の光増幅器により増幅された前記波長分割多重信号光を第２の可変利得で増幅する第２の光増幅器と、
    第１の光増幅器の第１の可変利得の目標利得からの偏差を検出し、検出された偏差を補償するために第２の光増幅器の第２の可変利得を第１及び第２の可変利得の和が一定になるように調節する利得調節器とを備えている光通信システム。
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