JP2008182679A - 分布ラマン増幅装置およびｗｄｍ光伝送システム - Google Patents

分布ラマン増幅装置およびｗｄｍ光伝送システム Download PDF

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Abstract

【課題】高い精度で利得一定制御を実現でき、利得波長特性を固定の利得等化器を用いて補償することが可能な簡略な構成で低コストの分布ラマン増幅装置およびそれを用いたＷＤＭ光伝送システムを提供する。
【解決手段】本発明の分布ラマン増幅装置は、ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３が供給された光伝送路２の一端にＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒを与え、該光伝送路２を伝搬するＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒを分布ラマン増幅し、光伝送路２の他端から出力されるＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒのパワーをモニタし、そのモニタ結果を基にポンプ光源１１〜１３を制御する。上記参照光Ｌｒの波長は、分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長に設定され、かつ、ＷＤＭ信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、参照光Ｌｒの波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送路にポンプ光を供給することで該光伝送路を伝搬する波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）信号光をラマン増幅する分布ラマン増幅装置および該分布ラマン増幅装置を用いたＷＤＭ光伝送システムに関し、特に、分布ラマン増幅装置の利得一定制御を実現するための技術に関する。
近年、ＷＤＭ伝送技術によるフォトニックネットワーク構築が実用化されている。さらに、光直接増幅中継距離を長距離化することによる全体光ネットワークの低コスト化や、再生中継区間距離の延伸によるネットワークのコスト低減が指向されており、光増幅中継伝送距離の超長距離化の開発が進められている。また一方で、波長（チャネル）あたりの伝送速度を既存の１０Ｇｂ／ｓから４０Ｇｂ／ｓへ高速化することに伴って、光増幅中継器のさらなる低雑音化を目指す流れもあり、これを実現するためには、より低雑音な光増幅中継手段が必要となっている。幹線系のＷＤＭ光伝送システムでは、伝送路性能を飛躍的に向上させるために分布ラマン増幅技術が用いられており、分布ラマン増幅装置（Distributed Raman amplifier：ＤＲＡ）は低雑音な光増幅中継手段の１つである。
図７は、従来のＤＲＡを用いたＷＤＭ光伝送システムの一例を示した図である。この従来のＷＤＭ光伝送システムでは、光送信装置（Ｔｘ）１０１で生成されたＷＤＭ信号光が光伝送路１０２に送信され、該ＷＤＭ信号光が光伝送路１０２上に配置された複数の光中継装置１０３を介して光受信装置（Ｒｘ）１０４まで伝送される。また、各中継区間の光伝送路１０２には、ポンプ光源（ＬＤ）１０５から出力されるラマン増幅用のポンプ光Ｌｐが合波器１０６を介してそれぞれ供給されており、各中継区間の光伝送路１０２を伝搬するＷＤＭ信号光が分布ラマン増幅されて、後段の光中継装置１０３に入力される。
図８は、上記従来のＷＤＭ光伝送システムの各中継区間に適用されるＤＲＡの構成例を示した図である。この構成例に示すＤＲＡ１１０では、３台のポンプ光源１１１，１１２，１１３より波長の異なるポンプ光Ｌｐ１，Ｌｐ２，Ｌｐ３がそれぞれ出力され、該各ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３が合波器１１４で１つに合波された後に合波器１１５を介して光伝送路１０２上に供給される。また、合波器１１５の後段には、光伝送路１０２での分布ラマン増幅の利得波長特性を補償するための固定の利得等化器（Gain Equalizer：ＧＥＱ）が設けられている。
ところで、分布ラマン増幅は、その平均利得が変化する場合に、利得の波長特性も変化することが知られている。図９および図１０は、上記図８に示した従来のＤＲＡ１１０における利得波長特性の変化の様子を示した一例である。具体的に、ＤＲＡ１１０の利得波長特性は、図９に示すように３つのポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３の各波長をラマンシフトした波長にそれぞれピークを有する単峰性の利得帯域を重ね合わせたものとなり、その形状は、図１０に示すように、平均利得が大きくなる程、各ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３に対応した凹凸形状の変化が顕著になる。
このため、上記図８の構成例のように固定のＧＥＱを用いてＤＲＡの利得波長特性を補償した場合、図１０に示した利得波長特性のうちのいずれか１つしか完全に補償することができないため、ＧＥＱから出力されるＷＤＭ信号光の波長特性がＤＲＡの動作状態に応じて変化してしまい、分布ラマン増幅されたＷＤＭ信号光の伝送特性を劣化させる要因となる。これを回避するためには、ＤＲＡの平均利得を一定に制御することが必須である。ＤＲＡの利得一定制御の簡単な実現手段としては、ポンプ光の供給パワーを一定に制御することが考えられる。
しかし、上記のような実現手段では、光伝送路に使用される光ファイバの劣化などによって損失波長特性等のファイバ特性が変化した場合でも、ＤＲＡは一定のポンプ光パワーで動作するため、ＤＲＡの利得波長特性に変化が生じ、固定のＧＥＱによる補償に誤差が発生してしまう。また、光伝送路に使用される光ファイバの種類に応じてラマン増幅効率が変わるため、光伝送路のファイバ種毎に利得が変化すれば、ＤＲＡの利得波長特性に変化が生じ、上記の場合と同様に固定のＧＥＱによる補償に誤差が発生して伝送特性の劣化要因となる。
ＤＲＡの利得一定制御に関する従来技術としては、例えば、下記の特許文献１において、複数の波長の信号光と一緒にラマン増幅を受けない参照光を光伝送路光に送り、該光伝送路で信号光を分布ラマン増幅し、光伝送路を伝搬した光から上記参照光を分波してそのレベルを検出し、該参照光のレベルに基づいて信号光レベルの制御目標値を算出してポンプ光の制御を行うことにより、光ファイバや信号光のレベルにかかわらず一定の平均利得と波長特性を実現するようにした技術が提案されている。
特開２００４−１９３６４０号公報
しかしながら、上記のラマン増幅を受けない参照光を利用してポンプ光の制御を行う従来技術については、参照光の波長が信号光の波長帯域に対してかなり離れた領域に設定されるため、例えば光伝送路の損失係数等の特性が信号光と参照光とでは相違するようになり、光伝送路の出力点における信号光のレベルと参照光のレベルとの間には有意な誤差が生じてしまう。このため、出力点で検出した参照光のレベルに基づいてポンプ光の制御を行ったとしても、ＤＲＡの利得一定制御を高い精度で実現することが困難であり、光伝送路のファイバ種やファイバ特性の変化などにかかわらずにＤＲＡの利得波長特性を固定のＧＥＱで補償することが難しいという問題点があった。
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、高い精度で利得一定制御を実現でき、利得波長特性を固定の利得等化器を用いて補償することが可能な簡略な構成で低コストの分布ラマン増幅装置およびそれを用いたＷＤＭ光伝送システムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の分布ラマン増幅装置は、光伝送路を伝搬するＷＤＭ信号光を分布ラマン増幅するためのポンプ光を発生するポンプ光発生部と、前記光伝送路に対して、前記ポンプ光発生部から出力されるポンプ光を、前記ＷＤＭ信号光の伝搬方向とは逆方向に供給するポンプ光供給部と、前記光伝送路を伝搬して分布ラマン増幅された前記ＷＤＭ信号光が入力され、該分布ラマン増幅の利得波長特性を平坦化し得る固定の透過波長特性を有する利得等化器と、を備えた分布ラマン増幅装置において、前記分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長が設定された参照光を発生する参照光源と、前記参照光源から出力される参照光を前記ＷＤＭ信号光と合波して前記光伝送路の一端に与える合波器と、前記光伝送路の他端から出力される前記ＷＤＭ信号光および前記参照光のパワーをモニタするモニタ部と、前記モニタ部のモニタ結果に基づいて、前記ＷＤＭ信号光についてのラマン利得および前記参照光ついてのラマン利得を求め、該各ラマン利得の差が一定に維持されるように前記ポンプ光発生部を制御する制御部と、を備え、さらに、前記参照光の波長は、前記分布ラマン増幅の平均利得を変化させたときに前記ＷＤＭ信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、前記参照光の波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されていることを特徴とする。
上記のような構成の分布ラマン増幅装置では、ＷＤＭ信号光と参照光源から出力される参照光とが合波器で合波されて光伝送路の一端に与えられる。光伝送路には、ポンプ光発生部から出力されるポンプ光がポンプ光供給部によりＷＤＭ信号光の伝搬方向とは逆方向に供給されており、光伝送路中を伝搬するＷＤＭ信号光および参照光の双方が分布ラマン増幅される。そして、光伝送路の他端から出力されるＷＤＭ信号光および参照光のパワーがモニタ部によりモニタされ、そのモニタ結果を基にして、ＷＤＭ信号光についてのラマン利得および参照光ついてのラマン利得が制御部で求められ、該各ラマン利得の比が一定に維持されるようにポンプ光発生部が制御される。これにより、光伝送路における分布ラマン増幅の平均利得が一定に制御されるようになり、利得一定でラマン増幅されたＷＤＭ信号光が固定の利得等化器に入力されることにより、ラマン利得の波長特性の補償が行われて、平坦な波長特性を持つＷＤＭ信号光が利得等化器から出力されるようになる。
また、上記の分布ラマン増幅装置における参照光の波長は、ＷＤＭ信号光の長波長側に設定されるようにするのがよい。このような構成では、参照光の波長がＷＤＭ信号光の波長帯域の近くに設定されるようになるため、制御部による利得一定制御がより高い精度で行われるようになる。
本発明のＷＤＭ光伝送システムは、光送信装置で生成したＷＤＭ信号光を光伝送路に送信し、該光伝送路上に配置された複数の光中継装置を介して前記ＷＤＭ信号光を光受信装置まで中継伝送するシステムにおいて、上記のような分布ラマン増幅装置が、前記複数の光中継装置に対応した各中継区間にそれぞれ配置されたものである。
上述したような本発明の分布ラマン増幅装置によれば、光伝送路に用いられるファイバ種やファイバ特性の変化などにかかわらずに、分布ラマン増幅の平均利得を一定に制御することができるようになるため、分布ラマン増幅の利得波長特性を固定の利得等化器により高い精度で補償することが可能になる。このような分布ラマン増幅装置を各中継区間に適用したＷＤＭ光伝送システムによれば、各々の中継区間におけるラマン利得の波長特性の補償誤差が大幅に減少するため、良好な伝送特性を実現することが可能になる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による分布ラマン増幅装置の一実施形態の構成を示す図である。また、図２は、図１の分布ラマン増幅装置を用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成を示す図である。
図１において、本分布ラマン増幅装置（ＤＲＡ）は、例えば、上述の図８に示した従来の構成と同様な、ポンプ光源（ＬＤ）１１，１２，１３、合波器１４，１５および利得等化器（ＧＥＱ）１６に加えて、参照光源２１、合波器２２、分岐器２３、モニタ部（ＭＯＮ）２４および制御部（ＣＯＮＴ）２５を備える。
各ポンプ光源１１〜１３は、波長の異なるポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３をそれぞれ発生して合波器１４に出力する。合波器１４は、各ポンプ光源１１〜１３から出力されるポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３を合波する。合波器１５は、合波器１４で合波されたポンプ光Ｌｐを光伝送路２に信号光出力端側から供給して、光伝送路２を伝搬するＷＤＭ信号光とは逆方向にポンプ光Ｌｐを伝搬させる。ここでは、上記のポンプ光源１１〜１３がポンプ光発生部に相当し、合波器１４，１５がポンプ光供給部に相当する。また、上記の光伝送路２を伝搬するＷＤＭ信号光は、例えば波長の異なる３波の信号光Ｌｓ１，Ｌｓ２，Ｌｓ３を含むものとする。ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３の各波長は、ＷＤＭ信号光の波長帯域に応じて設定されている。
なお、ここでは３波のポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３が光伝送路２に供給される一例を示したが、本発明はこれに限らず、ＷＤＭ信号光の波長帯域に応じてポンプ光の数を任意に設定することが可能である。
参照光源２１は、後述する制御部２５においてラマン利得を見積もる際の基準となる参照光Ｌｒを発生して合波器２２に出力する。この参照光Ｌｒの波長は、分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長に設定され、かつ、ＤＲＡの平均利得を変化させたときにＷＤＭ信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、参照光Ｌｒの波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されている。また、参照光Ｌｒのパワーは、光伝送路２を伝搬した後に、後述するモニタ部２４で検出し得るレベル以上に設定されている。なお、モニタ部２４において参照光Ｌｒを確実に検出できるように、参照光源２１から合波器２２を介して光伝送路２に送られる参照光Ｌｒに変調をかけるようにしてもよい。
合波器２２は、光伝送路２の上流に位置する光中継装置３（または光送信装置１）から出力されるＷＤＭ信号光と、参照光源２１から出力される参照光Ｌｒとを合波し、その合波光を光伝送路２の信号光入力端に与える。
分岐器２３は、合波器１５の後段に配置され、合波器１５からＧＥＱ１６に送られる光の一部を分岐してモニタ部２４に出力する。モニタ部２４は、分岐器からの出力光を用いて、分布ラマン増幅されたＷＤＭ信号光のトータルパワーおよび参照光Ｌｒのパワーをモニタし、そのモニタ結果を示す信号を制御部２５に出力する。
制御部２５は、モニタ部２４からの出力信号によって示されるＷＤＭ信号光のトータルパワーおよび参照光Ｌｒのパワーに基づいて、ＷＤＭ信号光についてのラマン利得と参照光Ｌｒについてのラマン利得とを求め、該各ラマン利得の比が一定に維持されるように各ポンプ光源１１〜１３を制御する信号を生成し、その制御信号を各ポンプ光源１１〜１３に出力する。なお、制御部２５で実行される具体的な処理の内容については後述する。
ＧＥＱ１６は、制御部２５により一定に制御された平均利得における利得波長特性を打ち消すことが可能な固定の透過波長特性を有するパッシブ光部品である。
上記のような構成のＤＲＡは、例えば図２に示すようにＷＤＭ光伝送システムの各中継区間にそれぞれ配置される。該ＷＤＭ光伝送システムは、ここでは、信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３を含むＷＤＭ信号光を光送信装置（Ｔｘ）１で生成して光伝送路２に送信し、該光伝送路２上に配置された複数の光中継装置３を介してＷＤＭ信号光を光受信装置（Ｒｘ）４まで中継伝送するシステム構成となっており、各中継区間の光伝送路２を伝搬するＷＤＭ信号光が、上記の利得一定制御されたＤＲＡによってそれぞれ分布ラマン増幅される。
次に、本実施形態によるＤＲＡの動作について説明する。
上記図１に示したＤＲＡでは、前段の光中継装置３（または光送信装置１）から出力される信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３を含んだＷＤＭ信号光と、参照光源２１から出力される参照光Ｌｒとが合波器２２で合波された後に光伝送路２に入力される。このとき、ＷＤＭ信号光と一緒に光伝送路２に入力される参照光Ｌｒの波長は、前述したようにＤＲＡの平均利得を変化させたときに信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、参照光Ｌｒの波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されている。具体的には、例えば、ＤＲＡの平均利得の変化によって信号光の波長帯域内におけるラマン利得が平均して５ｄＢ変動する場合に、信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長においてラマン利得の変動が１ｄＢ以下に抑えられる領域を特定し、その波長領域内に参照光Ｌｒの波長が設定される。
このような参照光Ｌｒの波長は、例えば図３に示すように、信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３のうちで最も波長が長い信号光Ｌｓ３よりも長波長側でラマン利得が急峻に低下する波長領域の途中、或いは、図示しないが信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３のうちで最も波長が短い信号光Ｌｓ１よりも短波長側でラマン利得がなだらかに低下する波長領域の途中に設定することが可能である。ただし、光伝送路２に用いられる光ファイバの損失係数の波長依存性等を考慮して、信号光の波長帯域にできるだけ近い領域に参照光Ｌｒの波長を設定することにより、信号光に対する参照光の誤差を小さくすることができるため、図３に示したような長波長側のラマン利得が急峻に低下する波長領域に参照光Ｌｒの波長を設定する方が望ましい。具体的な設定例を挙げておくと、信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３の各波長が１５３５ｎｍ、１５４８ｎｍ、１５６０ｎｍである場合、参照光Ｌｒの波長は１６１０ｎｍ等に設定することが可能である。ただし、上記の設定例は本発明がこれに限定されることを意味するものではない。
前述したように、参照光Ｌｒの波長は、ＤＲＡの平均利得を変化させたときに信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、参照光Ｌｒの波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されている。１／５以下である必要性は、ラマン制御精度に関わるものである。本来、参照光はラマン利得帯域より完全に外にあり、信号光ラマン利得の影響を全く受けない波長領域に設定されるのが最適であるが、その場合、上記で記載しているように、損失係数の差分が大きくなることが、制御誤差に多大な影響を与える。したがって、損失係数誤差を最小限に留めつつ（つまり信号光波長からの差分を少なくしつつ）、信号光利得による影響を最小限にする領域を参照光波長に設定することが必要となる。
参照光は上記利得一定制御動作の基準レベルとなるため、その発生誤差がそのまま制御誤差につながる。例えば、信号光が１ｄＢ変動した場合、それに対して参照光が０．２ｄＢ変化する。制御誤差目標仕様が０．５ｄＢ程度の場合、モニタ誤差成分０．３ｄＢを差し引くと上記の参照光レベル誤差は０．２ｄＢとなる。したがって、主信号光利得の１／５以下のレベルが制御誤差の観点で妥当である。なお、信号光が１ｄＢ変動することを想定した理由は、伝送システム上の他のノードの制御誤差の累積値を想定したものである。
上記の内容を実現する波長配置としては、例えば、信号光の波長範囲を１５３０〜１５６５ｎｍに設定し、その波長範囲をできるだけ平坦に増幅できるように励起光を配置（例えば、１４２５ｎｍ、１４４０ｎｍ、１４５５ｎｍ）し、参照光を１６１０ｎｍに配置することが可能である。このような波長配置により、通常のシングルモードファイバ（Single Mode Fiber：ＳＭＦ）を参照光が伝送路とすることで、信号光の１／５の利得を実現することができる。また、損失波長特性については、例えば、通常のＳＭＦでは、その損失係数が、１５３０ｎｍに対して０．２０６ｄＢ／ｋｍ、１５６５ｎｍに対して０．１９８ｄＢ／ｋｍ、１６１０ｎｍに対して０．２０５ｄＢ／ｋｍの値を有する。したがって、参照光波長１６１０ｎｍの損失係数は、信号光波長の最短波長１５３０ｎｍの損失係数とほぼ同じであり、同一伝送路で受ける損失誤差としても最小限に留めることが可能である。よって、上記の参照光の波長配置は、以下の２つの条件（ｉ），（ｉｉ）を満たすために、本発明における最適波長配置例となる。
（ｉ）参照光が、信号光の利得の１／５以下の利得を受ける。
（ｉｉ）適用する光伝送路の参照光波長における損失係数が、信号光波長における損失係数とほぼ同等である。
ＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒが入力される光伝送路２には、各ポンプ光源１１〜１３からのポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３が合波器１４，１５を介して信号光出力端側より供給されており、光伝送路２を伝搬するＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒの双方が分布ラマン増幅される。図４は、光伝送路２を伝搬する信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３および参照光Ｌｒの光パワーの変化量を伝送距離に応じて模式的に示したものである。このように、信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３および参照光Ｌｒの光パワーは、光伝送路２の前半部分では光ファイバの伝送損失を受けて徐々に低下していくが、光伝送路２の後半部分ではポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３によるラマン増幅効果により信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３のパワーが上昇する。なお、参照光Ｌｒもラマン増幅されるが、その利得は信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３が受ける利得に比べて小さく、ここでは、光ファイバの伝送損失の方がラマン利得よりも大きくなるため、参照光Ｌｒのパワーは光伝送路２の後半部分でも低下している。
光伝送路２を伝搬して信号光出力端から出力されるＷＤＭ信号光および参照光Ｌｒは、合波器１５を通過してＧＥＱ１６に送られると共に、その一部が分岐器２３で分岐されてモニタ部２４に送られる。モニタ部２４では、分岐器２３から出力される光に含まれるＷＤＭ信号光のトータルパワーと、参照光Ｌｒのパワーとがそれぞれ検出され、その検出結果を示す信号が制御部２５に出力される。制御部２５では、モニタ部２４からの出力信号に示されるＷＤＭ信号光のトータルパワーおよび参照光Ｌｒのパワーに基づいて、ラマン利得の見積もりを行い、その結果に応じて各ポンプ光源１１〜１３を制御することにより、ＤＲＡの利得一定制御が行われる。
ここで、制御部２５による利得一定制御の一例について図５のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
制御部２５では、モニタ部２４からの出力信号を受けて、光伝送路２の信号光出力端（以下、「受信端」と呼ぶ）におけるＷＤＭ信号光のトータルパワーおよび参照光Ｌｒのパワーが判断されると共に、図示しないメモリー等に予め記憶させた光伝送路２の信号光入力端（以下、「送信端」と呼ぶ）におけるＷＤＭ信号光のトータルパワーおよび参照光Ｌｒのパワーの設定値が読み込まれる。そして、それらの情報を用いて、まず図５のステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）で、送信端でのＷＤＭ信号光のトータルパワーに対する受信端でのＷＤＭ信号光のトータルパワーの比（トータルパワーがデシベル表示されている場合には、送信端および受信端でのＷＤＭ信号光のトータルパワーの差分）が演算される。また、ステップ２では、送信端での参照光Ｌｒのパワーに対する受信端での参照光Ｌｒのパワーの比（パワーがデシベル表示されている場合には、送信端および受信端での参照光Ｌｒのパワーの差分）が演算される。
そして、ステップ３では、ステップ１で演算された信号光トータルパワー比とステップ２で演算された参照光パワー比の差が求められた後、その差に対して参照光Ｌｒのラマン利得（予め固定値として設定）が加算されることにより、ＤＲＡの利得変化量が演算される。
次に、ステップ４では、ステップ３で演算されたＤＲＡの利得変化量に対応した各ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３のパワーの変化量が、メモリー等に予め記憶されたマップ情報から読み取られる。なお、上記のメモリーマップ情報は、例えば、特開２００２−０７２２６２号公報等に開示された技術を適用して作成することが可能である。
最後に、ステップ５では、ステップ４で読み取られた各ポンプ光Ｌｐ１〜Ｌｐ３のパワーの変化量に応じて、各ポンプ光源１１〜１３の駆動状態が制御される。これにより、光伝送路３に用いられるファイバ種やファイバ特性の変化などにかかわらずに、ＤＲＡの平均利得が一定に制御されるようになる。
上記のような制御部２５による利得一定制御によって、ＤＲＡの利得波長特性は、例えば図６に示すように、一定の平均利得に対応した凹凸形状が維持されるようになる。このようなＤＲＡの利得波長特性が打ち消されるように固定のＧＥＱ１６の透過波長特性を最適設計しておくことで、該ＧＥＱ１６によりＤＲＡの利得波長特性を高い精度で補償することが可能になる。よって、ＧＥＱ１６から後段の光中継装置３（または光受信装置４）に、波長特性の平坦化された信号光Ｌｓ１〜Ｌｓ３を確実に出力することができるようになる。また、本ＤＲＡにおける利得波長特性の補償は、パッシブ光部品である固定のＧＥＱ１６を用いて実現されるため、簡略な構成で低コストのＤＲＡを提供することが可能である。
したがって、上述したようなＤＲＡが各中継区間に設けられたＷＤＭ光伝送システムでは、従来、光伝送路３に用いられるファイバ種やファイバ特性の変化などに起因して発生していたＤＲＡの利得波長特性の補償誤差が大幅に改善されるようになり、良好な伝送特性を実現することが可能になる。
なお、上述した実施形態では、ラマン利得の変化量が相対的に少ない参照光Ｌｒが、信号光波長帯域でのラマン利得を見積もる際の基準としてのみ使用される一例を示したが、例えば、上記の参照光Ｌｒを利用して光伝送路２の損失（スパンロス）を検出する伝送路損失検出手段としての機能を持たせることも可能である。この場合、光伝送路２の送信端で参照光Ｌｒのパワーをモニタし、そのモニタ結果を隣り合う光中継装置間で伝達される監視信号等を利用して受信端側の制御部２５に伝えるようにするのがよい。これにより、制御部２５において、送受信端での参照光パワーのモニタ値および参照光Ｌｒのラマン利得（固定値）を用いて、当該中継区間のスパンロスを正確に求めることができるようになる。
また、上記の参照光Ｌｒは、例えばＩＴＵ−Ｔ＿Ｇ．６６４で規定されているＡＰＲ（Auto Power Reduction）機能を実現するための信号としても利用することができる。すなわち、参照光Ｌｒが受信端のモニタ部２４で検出されなくなることにより、光伝送路２の破断等の異常が発生したことを判断して、ポンプ光パワーを安全なレベルまで低下させ、参照光Ｌｒがモニタ部２４で再び検出されるようになることにより、光回線の復旧を判断して、ポンプ光パワーを通常の運用レベルに戻すというような制御を実現することも可能である。
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
（付記１） 光伝送路を伝搬するＷＤＭ信号光を分布ラマン増幅するためのポンプ光を発生するポンプ光発生部と、
前記光伝送路に対して、前記ポンプ光発生部から出力されるポンプ光を、前記ＷＤＭ信号光の伝搬方向とは逆方向に供給するポンプ光供給部と、
前記光伝送路を伝搬して分布ラマン増幅された前記ＷＤＭ信号光が入力され、該分布ラマン増幅の利得波長特性を平坦化し得る固定の透過波長特性を有する利得等化器と、
を備えた分布ラマン増幅装置において、
前記分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長が設定された参照光を発生する参照光源と、
前記参照光源から出力される参照光を前記ＷＤＭ信号光と合波して前記光伝送路の一端に与える合波器と、
前記光伝送路の他端から出力される前記ＷＤＭ信号光および前記参照光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記モニタ部のモニタ結果に基づいて、前記ＷＤＭ信号光についてのラマン利得および前記参照光ついてのラマン利得を求め、該各ラマン利得の差が一定に維持されるように前記ポンプ光発生部を制御する制御部と、を備え、
さらに、前記参照光の波長は、前記分布ラマン増幅の平均利得を変化させたときに前記ＷＤＭ信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、前記参照光の波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されていることを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記２） 付記１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
前記参照光の波長は、前記ＷＤＭ信号光の長波長側に設定されていることを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記３） 付記１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
前記ポンプ光発生部は、波長の異なる複数のポンプ光を発生する複数のポンプ光源を有し、
前記ポンプ光供給部は、前記複数のポンプ光源から出力される各ポンプ光を合波する第１の合波器と、該第１の合波器で合波されたポンプ光を前記光伝送路の他端に与える第２の合波器と、を有することを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記４） 付記１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
前記参照光が変調されていることを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記５） 付記１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
前記参照光を用いて前記光伝送路の損失を検出する伝送路損失検出手段を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記６） 付記１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
前記参照光を用いて前記光伝送路に異常が発生しているか否かを検出し、異常発生時にポンプ光パワーを所定のレベル以下にするＡＰＲ制御手段を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅装置。
（付記７） 光送信装置で生成したＷＤＭ信号光を光伝送路に送信し、該光伝送路上に配置された複数の光中継装置を介して前記ＷＤＭ信号光を光受信装置まで中継伝送するＷＤＭ光伝送システムにおいて、
付記１に記載の分布ラマン増幅装置が、前記複数の光中継装置に対応した各中継区間にそれぞれ配置されたことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
本発明による分布ラマン増幅装置（ＤＲＡ）の一実施形態の構成を示す図である。 図１のＤＲＡを用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成を示す図である。 上記の実施形態における信号光、ポンプ光および参照光の波長配置の一例を示す図である。 上記の実施形態において光伝送路を伝搬する信号光および参照光のパワー変化量を伝送距離に応じて模式的に示した図である。 上記の実施形態において制御部で行われる利得一定制御の一例を示すフローチャートである。 上記の実施形態におけるＤＲＡの利得波長特性の一例を示す図である。 従来のＷＤＭ光伝送システムの一例を示す図である。 図７の各中継区間に適用される従来のＤＲＡの構成例を示す図である。 図８のＤＲＡにおける信号光およびポンプ光の波長を示す図である。 図８のＤＲＡにおける利得波長特性の変化の一例を示す図である。
符号の説明
１…光送信装置
２…光伝送路
３…光中継装置
４…光受信装置
１１〜１３…ポンプ光源
１４，１５，２２…合波器
１６…利得等化器
２１…参照光源
２３…分岐器
２４…モニタ部
２５…制御部
Ｌｐ１〜Ｌｐ３…ポンプ光
Ｌｒ…参照光
Ｌｓ１〜Ｌｓ３…信号光

Claims (5)

  1. 光伝送路を伝搬するＷＤＭ信号光を分布ラマン増幅するためのポンプ光を発生するポンプ光発生部と、
    前記光伝送路に対して、前記ポンプ光発生部から出力されるポンプ光を、前記ＷＤＭ信号光の伝搬方向とは逆方向に供給するポンプ光供給部と、
    前記光伝送路を伝搬して分布ラマン増幅された前記ＷＤＭ信号光が入力され、該分布ラマン増幅の利得波長特性を平坦化し得る固定の透過波長特性を有する利得等化器と、
    を備えた分布ラマン増幅装置において、
    前記分布ラマン増幅の利得帯域内であってＷＤＭ信号光の波長よりも長い波長若しくは短い波長が設定された参照光を発生する参照光源と、
    前記参照光源から出力される参照光を前記ＷＤＭ信号光と合波して前記光伝送路の一端に与える合波器と、
    前記光伝送路の他端から出力される前記ＷＤＭ信号光および前記参照光のパワーをモニタするモニタ部と、
    前記モニタ部のモニタ結果に基づいて、前記ＷＤＭ信号光についてのラマン利得および前記参照光ついてのラマン利得を求め、該各ラマン利得の差が一定に維持されるように前記ポンプ光発生部を制御する制御部と、を備え、
    さらに、前記参照光の波長は、前記分布ラマン増幅の平均利得を変化させたときに前記ＷＤＭ信号光の波長帯域内で発生するラマン利得の変動量に対して、前記参照光の波長で発生するラマン利得の変動量が１／５以下となる波長領域に設定されていることを特徴とする分布ラマン増幅装置。
  2. 請求項１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
    前記参照光の波長は、前記ＷＤＭ信号光の長波長側に設定されていることを特徴とする分布ラマン増幅装置。
  3. 請求項１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
    前記参照光を用いて前記光伝送路の損失を検出する伝送路損失検出手段を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅装置。
  4. 請求項１に記載の分布ラマン増幅装置であって、
    前記参照光を用いて前記光伝送路に異常が発生しているか否かを検出し、異常発生時にポンプ光パワーを所定のレベル以下にするＡＰＲ制御手段を備えたことを特徴とする分布ラマン増幅装置。
  5. 光送信装置で生成したＷＤＭ信号光を光伝送路に送信し、該光伝送路上に配置された複数の光中継装置を介して前記ＷＤＭ信号光を光受信装置まで中継伝送するＷＤＭ光伝送システムにおいて、
    請求項１〜４のいずれか１つに記載の分布ラマン増幅装置が、前記複数の光中継装置に対応した各中継区間にそれぞれ配置されたことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
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