JP2013105940A - 光増幅装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で雑音指数劣化を検出する。
【解決手段】光増幅装置は、光増幅媒体、光ロス検出部および雑音指数劣化検出部を備える。光増幅媒体は、励起光により励起されて、信号光の光増幅を行う。光ロス検出部は、光増幅媒体に光学的に接続された光部品の光ロスを検出する。雑音指数劣化検出部は、光増幅媒体の入力経路側光部品の光ロスに基づいて光増幅媒体の雑音指数の劣化を検出する。また、光ロス検出部は、励起光のパワー、光増幅媒体から漏出する自然放出光のパワーおよび自然放出光のチルトの各パラメータに対して、設定値からの変化を検出し、パラメータ変化の組み合わせにもとづき、光増幅媒体に接続された光部品に対して、どの光部品に光ロスが生じているかを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光増幅を行う光増幅装置および光伝送を行う光伝送システムに関する。

マルチメディアネットワークの進展に伴い、通信トラフィックの需要は飛躍的に増大しており、EDF（Erbium Doped Fiber）を増幅媒体にした光増幅器を用いた多段光中継伝送が、マルチメディア社会における通信システムの経済化を図る上で大きな役割を果たしている。

多段光中継伝送を行う光増幅器の性能指標の１つに、NF（Noise Figure：雑音指数）がある。NFは、入力側の光信号のOSNR（Optical Signal to Noise Ratio）に対して、出力側の光信号のOSNRがどれだけ劣化するかを表すものである。光増幅器のNFが劣化すると、光受信局に入力する光信号のOSNRが劣化することになる。

また、NF劣化がある程度以上進行すると、伝送エラーが発生して通信不可となってしまうので、NF劣化を適切に早期に検出することが重要である。
従来技術としては、増幅媒質の反転分布状況にもとづいてNFを求める技術が提案されている。

特開平８−２５０７８５号公報 特開平６−３３４２３８号公報

一般的なNF劣化検出としては、光スペクトルアナライザを用いて、光増幅器の入出力光信号のOSNRを直接測定して、NF劣化を検出する方法がある。
この場合、光スペクトルアナライザで測定した、光増幅器の入力段と出力段のそれぞれの光信号のスペクトル値のOSNRからNFを算出し、算出したNFと、NF初期値とを比較して、NF劣化を検出する。

しかし、光スペクトルアナライザは、非常に高価であるので、例えば、多段光中継するシステムが有している光増幅器それぞれに設けて、上記のようなNF劣化検出を行うといった構成は現実的ではなく、実際の光通信ネットワークに適用することは困難である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安価な構成でNF劣化を検出する光増幅装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、安価な構成でNF劣化を検出し、また、NF劣化を生じている光増幅器を容易に特定することが可能な光伝送システムを提供することである。

上記課題を解決するために、光増幅装置が提供される。光増幅装置は、励起光により励起されて、信号光の光増幅を行う光増幅媒体と、前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品の光ロスを検出する光ロス検出部と、前記光増幅媒体の入力経路側光部品の前記光ロスに基づいて前記光増幅媒体の雑音指数の劣化を検出する雑音指数劣化検出部とを有する。

安価な構成で雑音指数劣化を検出することが可能になる。

光増幅装置の構成例を示す図である。 光スペクトルアナライザを用いてNF劣化検出を行う装置の構成例を示す図である。 光スペクトルを示す図である。 光増幅装置の構成例を示す図である。 ロスの増加する場所の種別を示す図である。 励起光パワーとロス増加量の関係を示す図である。 back ASEパワーとロス増加量の関係を示す図である。 back ASEチルトとロス増加量の関係を示す図である。 ロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。 光増幅装置の構成例を示す図である。 ロスの増加する場所の種別を示す図である。 back ASEパワーとロス変化量の関係を示す図である。 back ASEチルトとロス変化量の関係を示す図である。 ロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。 光増幅装置の構成例を示す図である。 励起光吸収比率とEDF利得の関係を示す図である。 ロスの増加する場所の種別を示す図である。 励起光吸収比率とロス増加量の関係を示す図である。 ロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。 光増幅装置の構成例を示す図である。 ロスの増加する場所の種別を示す図である。 信号チルトとロス増加量の関係を示す図である。 ロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。 光伝送システムの構成例を示す図である。

以下、実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光増幅装置の構成例を示す図である。光増幅装置１は、光増幅媒体１ａ、光ロス検出部１ｂおよび雑音指数劣化検出部１ｃを備える。

光増幅媒体１ａは、励起光により励起されて、信号光の光増幅を行う。光増幅媒体１ａとしては例えば、EDFが該当する。光ロス検出部１ｂは、例えば、光増幅媒体１ａの周辺部に位置し、光学的に接続された光部品１ｄの光ロスを検出する。

雑音指数劣化検出部１ｃは、光増幅媒体１ａの入力経路上に位置する光部品１ｄである入力経路側光部品の光ロスが検出された場合は、光増幅時の雑音指数の劣化が生じていることを検出する。また、雑音指数劣化の検出時には、アラーム信号等を出力してユーザに通知する。

ここで、光部品のロス劣化において、EDFの入力側にある光部品のロスが劣化すると、光増幅器の雑音指数が劣化するという現象が現れる。この現象を利用して、光増幅装置１では、光増幅媒体１ａの入力経路上に位置する入力経路側光部品の光ロスを検出することにより、光増幅時の雑音指数の劣化が生じていることを検出する構成とした。

これにより、高価な光スペクトルアナライザを使用することなく、安価な構成で雑音指数劣化検出を行うことが可能になる。
次に光スペクトルアナライザを用いて雑音指数の劣化検出を行う場合について説明する。なお、以降では、光増幅媒体をEDFとし、雑音指数をNFと呼ぶ。

図２は光スペクトルアナライザを用いてNF劣化検出を行う装置の構成例を示す図である。光伝送装置１００は、光増幅器１０１、分波器１０２ａ、１０２ｂ、光スイッチ１０３、光スペクトルアナライザ１０４およびNF劣化検出部１０５を備える。

分波器１０２ａは、入力信号光を２分岐し、一方の入力信号光を光増幅器１０１へ出力し、他方の入力信号光を光スイッチ１０３へ出力する。光増幅器１０１は、分岐された一方の入力信号光を光増幅して出力する。

分波器１０２ｂは、増幅信号光を２分岐し、一方の増幅信号光を後段へ出力し、他方の増幅信号光を光スイッチ１０３へ出力する。光スイッチ１０３は、分波器１０２ａから送信された入力信号光（入力信号光ｂ１とする）と、分波器１０２ｂから送信された増幅信号光（増幅信号光ｂ２とする）とを受信し、光スイッチ処理を行って、いずれかの光を出力する。

光スペクトルアナライザ１０４は、光スイッチ１０３でスイッチング出力された、入力信号光ｂ１と増幅信号光ｂ２とのそれぞれの光スペクトルを測定する。NF劣化検出部１０５は、光スペクトル測定結果からNFを算出する。そして、あらかじめ記憶してあるNF初期値と比較して、光増幅器１０１のNF劣化を検出する。

ここで、光増幅器１０１に入力する信号光のOSNRをOSNRinとし、光増幅器１０１で増幅されて出力した信号光のOSNRをOSNRoutとすると、光増幅器１０１のNFは、入出力信号光のOSNRの比率で表されるので、以下の式（１）で求まる。

NF＝OSNRout／OSNRin ・・・（１）
図３は光スペクトルを示す図である。信号光は、情報成分とノイズ成分を含み、情報成分のレベルをSとし、ノイズ成分のレベルをNとすれば、信号光のOSNRはS／Nで算出される。

図２の場合では、入力信号光ｂ１の情報成分のレベルをS1とし、ノイズ成分のレベルをN1とすれば、OSNRin＝S1／N1である。また、増幅信号光ｂ２の情報成分のレベルをS2とし、ノイズ成分のレベルをN2とすれば、OSNRout＝S2／N2である。

したがって、NF劣化検出部１０５では、光スペクトル測定後のOSNRinおよびOSNRoutから、式（１）にもとづいてNFを算出している。
上記のように、光スペクトルアナライザ１０４で光増幅器１０１の入力段と出力段のそれぞれの光信号のスペクトル値を測定してNFを算出し、算出したNFと、あらかじめ記憶してあるNF初期値とを比較して、NF劣化を検出することができる。

しかし、光スペクトルアナライザは、非常に高価であるので、多段光中継のシステムを構成する光増幅器それぞれに設けて、上記のようなNF劣化検出を行うといった構成は現実的ではない。

また、光通信ネットワーク上で、多段光中継を行う複数の光増幅器において、どの光増幅器でNF劣化が生じているのかを特定するといったことも、従来では実現されてはいなかった。

本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、安価な構成でNF劣化を検出する光増幅装置を提供するものである。さらに、安価な構成でNF劣化を検出し、また、光通信ネットワーク上で、NF劣化を生じている光増幅器を容易に特定することが可能な光伝送システムを提供するものである。

次に第１の実施の形態の光増幅装置について図４〜図９を用いて説明する。ここで、NF劣化は、上述したように、EDFの入力側に配置される各光部品のロス劣化時に発生する。したがって、以降に示す光増幅装置では、光スペクトルアナライザを用いて光増幅器の入出力のOSNRを測定してNF劣化を検出するのではなく、光部品のロス劣化の検出結果から、NF劣化を検出する構成を有するものである。

図４は光増幅装置の構成例を示す図である。第１の実施の形態の光増幅装置１−１は、EDF１１を前方励起して光増幅を行う装置である。
光増幅装置１−１は、EDF１１、信号光分波器１２−１、１２−２、アイソレータ１３−１、１３−２、back ASE（Amplified Spontaneous Emission）分波器１４、励起光合波器１５、PD（Photo Diode）１６−１〜１６−４、波長フィルタ１７、LD（Laser Diode：励起光源）１８、利得誤差検出部２１、LDパワー決定部２２、LDパワー変化量検出部２３、back ASEチルト変化量検出部２４、back ASEパワー変化量検出部２５およびNF劣化検出部２６を備える。

なお、図１の光ロス検出部１ｂは、LDパワー変化量検出部２３、back ASEチルト変化量検出部２４およびback ASEパワー変化量検出部２５の機能を有する。図１のNF劣化検出部１ｃは、NF劣化検出部２６の機能を有する。

光増幅装置１−１へ入力した信号光は、信号光分波器１２−１によって２分岐される。分岐された一方の信号光は、アイソレータ１３−１へ出力され、分岐された他方の信号光は、PD１６−１へ出力される。アイソレータ１３−１は、受信した信号光をback ASE分波器１４へ出力する。

なお、アイソレータは、図の矢印方向にのみ所要の光を通して、逆方向には光を通さないデバイスである。アイソレータ１３−１をEDF１１の入力段に配置することで、EDF１１から出力される増幅光の進行方向とは逆向きに漏れ出すASE光（自然放出光）が、信号光入力側の光ファイバ伝送路へ流れて行かないように、アイソレータ１３−１でブロックしている（以降では、ASE光をback ASEと呼ぶ）。

back ASE分波器１４は、アイソレータ１３−１から出力された信号光を受信して、励起光合波器１５へ出力する。また、EDF１１から後方へ漏れるback ASEを受信して、波長フィルタ１７側へ分波出力する。

励起光合波器１５は、back ASE分波器１４から出力された信号光と、LD１８から出力された励起光とを合波して、EDF１１へ合波光を入射して、EDF１１に対して前方励起を行う。

EDF１１は、ファイバコアに添加されているＥｒ³⁺イオンが励起光によって励起され、Ｅｒ³⁺イオンが励起状態にあるコア中を信号光が進行することによって誘導放出が生じて、信号光の光パワーを増幅させる。

アイソレータ１３−２は、EDF１１によって増幅されて、出力した信号光を信号光分波器１２−２へ出力する。なお、EDF１１から出力された増幅光が光ファイバ伝送路や光コネクタ等で反射して、その反射光が再びEDF１１に入射すると、EDF１１内でループ発振が生じてしまう場合がある。このため、アイソレータ１３−２をEDF１１の出力段に配置して、アイソレータ１３−２で反射光をブロックしている。

信号光分波器１２−２は、アイソレータ１３−２から出力された信号光を２分岐し、一方の信号光を後段へ出力し、他方の信号光をPD１６−４へ出力する。
PD１６−１は、信号光分波器１２−１から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の入力パワー信号を生成し、PD１６−４は、信号光分波器１２−２から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の出力パワー信号を生成する。

利得誤差検出部２１は、入力パワー信号と出力パワー信号とにもとづいて、目標とする利得に対する誤差を検出する。LDパワー決定部２２は、検出された利得誤差が低減するように、励起光パワーを決定し、決定した励起光パワーをLD１８から出力させるための駆動信号をLD１８へ出力する。LD１８は、駆動信号にもとづく励起パワーで励起光を発出する。

LDパワー変化量検出部２３は、LDパワー決定部２２で決定されたLDパワー決定値と、あらかじめ記憶しているLDパワー初期値とにもとづいて、LDパワーの変化量を検出する。
一方、波長フィルタ１７は、back ASE分波器１４から出力されたback ASEに対してフィルタリング処理を行って、短波長側と長波長側の２つの帯域に分岐して出力する。

この例では、短波長側として1550ｎｍ未満のback ASEをPD１６−２へ出力し、長波長側として1550ｎｍ以上のback ASEをPD１６−３へ出力している。
PD１６−２は、1550ｎｍ未満の短波長側back ASEのパワーをモニタして、電気の短波長側back ASEパワー信号を生成し、PD１６−３は、1550ｎｍ以上の長波長側back ASEのパワーをモニタして、電気の長波長側back ASEパワー信号を生成する。

back ASEチルト変化量検出部２４は、短波長側back ASEパワー信号と、長波長側back ASEパワー信号とからback ASEのチルトを求める。そして、求めたback ASEチルトと、あらかじめ記憶しているback ASEチルト初期値とにもとづいて、back ASEチルトの変化量を検出する。

back ASEパワー変化量検出部２５は、短波長側back ASEパワー信号と、長波長側back ASEパワー信号とから、短波長側および長波長側の両帯域を合わせたback ASEのパワーを求める。そして、求めたback ASEパワーと、あらかじめ記憶しているback ASEパワー初期値とにもとづいて、back ASEパワーの変化量を検出する。

NF劣化検出部２６は、LDパワー変化量検出部２３で検出されたLDパワー変化量と、back ASEチルト変化量検出部２４で検出されたback ASEチルト変化量と、back ASEパワー変化量検出部２５で検出されたback ASEパワー変化量とにもとづいて、NF劣化を検出する。そして、検出結果を外部へ通知する（例えば、正常範囲を超えるNF劣化を検出した場合は、アラームを出力するなど）。

なお、上記のLDパワー初期値、back ASEチルト初期値およびback ASEパワー初期値は、記憶部で記憶されており、外部から任意に設定可能である。
ここで、上記の光増幅装置１−１の動作を以下にまとめて記す。光増幅装置１−１では、入力信号光と出力信号光をモニタし、目標とする利得に対する誤差を検出し、その利得誤差から、励起LDのパワーを決定するという、利得一定制御を行っている。

また、励起光合波器１５の入力段にEDF１１から後方へ向かって発生するback ASEを分岐するback ASE分波器１４を設ける。back ASE分波器１４で分岐したback ASEは、EDF１１の増幅帯域を２つに分割する波長フィルタ１７を通して、それぞれのパワーがモニタされる。

また、短波長側と長波長側のback ASEパワーの和から全体としてのback ASEパワーを算出する。さらに、短波長側のback ASEパワーから長波長側のback ASEパワーを引くことにより、back ASEのチルトを算出する。

そして、あらかじめ記憶してある、励起光パワー、back ASEパワー、back ASEチルトのそれぞれ初期値のパラメータ情報に対して、３つのパラメータ情報が経時的にどのように変化したかを観測する。３つのパラメータ情報の変化量は、光部品のロスが増加した場所によって、異なる挙動を見せることになる。

次にロスの増加する場所の種別について説明する。図５はロスの増加する場所の種別を示す図である。光増幅装置１−１において、ロスの増加する場所は、大きく５つのブロックに分けることが可能である。その５つのブロックとは、入口信号系＃１、入口信号系＃２、入口信号・励起系、出口信号系および励起系である。

入口信号系＃１は、光増幅装置１−１の入力端からback ASE分波器１４の信号光入力ポートｐ１までの範囲である。入口信号系＃２は、back ASE分波器１４の信号光出力ポートｐ２から励起光合波器１５の信号光入力ポートｐ３までの範囲である。

入口信号・励起系は、励起光合波器１５の合波光出力ポートｐ４からEDF１１の入力端までの範囲である。出口信号系は、EDF１１の出力端以降の範囲である。励起系は、LD１８から励起光合波器１５の励起光入力ポートｐ５までの範囲である。

次に、それぞれのブロックのロス増加に対して、励起光パワー（LDパワー）、back ASEパワー、back ASEチルトの特性が、どのように変化するかを説明する。
図６は励起光パワーとロス増加量の関係を示す図である。横軸はロス増加量（ｄＢ）、縦軸は励起光パワー（ｄＢｍ）である。

励起光パワーについては、出力信号系、励起系、入口信号・励起系の各ブロックがロス増加した場合には、ロス増加分だけ、励起光パワーは増加する。
また、入口信号系＃１、入口信号系＃２のロス増加に対しては、ほとんど増加しない。EDF１１の利得は一般的に20dB程度であり、入力パワーは出力パワーの100分の1と無視できるパワーである。よって、励起光パワーは例えば0.98μｍの場合、変換効率が約50%であることから、出力パワーの約2倍のパワーとなる。

したがって、励起光パワーと比較すると、入力光パワーの変化量は200分の1と微々たる量であるので、入口信号系＃１、入口信号系＃２のロス増加は、励起光パワーに効かないからである。

図７はback ASEパワーとロス増加量の関係を示す図である。横軸はロス増加量（ｄＢ）、縦軸はback ASEパワー（ｄＢｍ）である。
back ASEパワーについては、励起系のロス増加に対しては、変化しない。これは、励起系ロス増加分だけ、励起光パワーを増加させるようにLD１８が動き、結果としてEDF１１に入る励起光パワーは変化しないためである。

出口信号系のロス増加に対しては、back ASEは増加する。これは、出口信号系ロスが増加すると、それを補償するように励起光パワーを増加してEDF１１の利得は大きくなるが、back ASEはEDF１１の利得増加と供に増幅されるためである。

入口信号系＃１についても、同じように、ロス増加を補償するように、EDF１１の利得が増加し、それに伴いback ASEも増加する。入口信号系＃２については、入口信号系＃１と同じ理由で、EDF１１から発生するback ASEは増加するが、back ASEがモニタされる途中でロス増加の経路を通るので、back ASEはその分減少する。２つの効果で相殺されて、結果的には、back ASEはほとんど変化しないように観測される。

入口信号・励起系については、励起系のロスが増加しても、その分、LD１８のパワーを増加させる動きになり、EDF１１に入る励起光パワーに変化はないので、back ASEパワーに関与しない。入口信号系＃２と同様に、EDF１１から出力されるback ASEは増加するが、その分、ロス増加によって減衰して相殺され、結果として、ほとんと変化しないように観測される。

図８はback ASEチルトとロス増加量の関係を示す図である。横軸はロス増加量（ｄＢ）、縦軸はback ASEチルト（ｄＢ）である。
back ASEチルトについては、励起系のロス増加に対しては、back ASEは変化しない。これは、励起系ロス増加分だけLD１８のパワーが増加し、EDF１１に入る励起光パワーは変化しないためである。

出口信号系のロス増加に対しては、back ASEパワーの所で述べたように、back ASEが増加する。back ASEはEDF１１の利得増加に伴い増加するが、EDF１１の利得は短波長側でより顕著に増加しやすい。したがって、back ASEのチルトも増幅帯域の短波長の利得がより顕著に増加する。

入口信号系＃１、入口信号系＃２、入口信号・励起系についても、上述のように、EDF１１から出てくるback ASEは増加するので、これに伴いback ASEチルトも大きくなる。
次に上記の５つのロス増加ブロックと、３つのパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルについて説明する。図９はロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。

テーブルＴ１に示される状態として、入口信号系＃１のロスが増加した場合、励起光パワーの変化はないが、back ASEパワーおよびback ASEチルトが増加するといった挙動となる。

また、出口信号系のロスが増加した場合、励起光パワー、back ASEパワーおよびback ASEチルトが増加するといった挙動となる。さらに、励起系のロスが増加した場合、励起光パワーは増加し、back ASEパワーおよびback ASEチルトは変化なしといった挙動となる。

また、入口信号・励起系のロスが増加した場合、励起光パワーは増加し、back ASEパワーは変化がなく、back ASEチルトは増加するといった挙動となる。さらに、入口信号系＃２のロスが増加した場合、励起光パワーおよびback ASEパワーの変化はないが、back ASEチルトが増加するといった挙動となる。

テーブルＴ１からわかるように、励起光パワー、back ASEパワー、back ASEチルトの３つの挙動パターンで重複するものはなく、ロス増加ブロックによって独自の挙動を見せることがわかる。

NF劣化検出部２６では、テーブルＴ１をあらかじめ記憶しており、LDパワー変化量、back ASEチルト変化量およびback ASEパワー変化量にもとづいて、ロス増加ブロックを特定できる。

さらに、入口信号系＃１、入口信号系＃２、入口信号・励起系の３ブロックのロス劣化は、そのままNF劣化として現れるので、入口信号系＃１、入口信号系＃２、入口信号・励起系に対して、テーブルＴ１に示す挙動を認識した場合は、NF劣化アラームを出してユーザに知らせることとなる。

なお、励起系と出口信号系のロス増加については、LD１８の励起パワーに余裕がある場合は、LD１８のパワーが増えるだけで、光増幅器の性能には影響を及ぼさない。しかしながら、LD１８のパワーの上限にまで達しても目標となる利得が達成できない状態になった場合、その原因箇所がどこにあるのかを検出するのに役立つ。

また、問題箇所が分かっていれば故障時、光増幅器ごと新品に交換しなくても、該当ブロックの光部品のみを交換するだけで復帰でき、復帰のためのコストと時間の削減が可能である。

ここで、光増幅装置１−１を構成する各部品の具体的な数値設定の一例について説明する。back ASEを信号光が流れる経路から分岐するback ASE分波器１４については、例えば２０：１の分岐比を持つカプラを用いる。１：１などの分岐比の大きいカプラを用いると、信号光が流れる経路のロスが増加し、NFが悪くなってしまうためである。

また、波長フィルタ１７としては、ここでは1550nmを境界とするフィルタを用いている。励起光波長は0.98μｍの励起とする。光増幅装置１−１の波長数はCバンドで40波とする。

入力信号光レベルは−20dBm／chとする。利得目標値は23dBとする。EDF１１の長さは18mとする。また、記憶しておく励起光パワーの初期値は、図６からわかるように22.6dBm、back ASEパワー初期値は図７から2.1dBm、back ASEチルト初期値は図８から4.9dBである。

さらに、励起光パワーが増加したと判定する閾値は、例えば＋1.0dBとする。back ASEパワーが増加したと判定する閾値は、例えば＋1.0dBとする。back ASEチルトが増加したと判定する閾値は、例えば＋0.3dBとする。この閾値を使えば、各ブロックのロスが1dB以上劣化した場合にロス増加の検出が可能となる。したがって、NF劣化も1dB以上の場合に検出可となる。

次に実際の動作例として、入口信号系＃１のロスが2dB増加した場合の流れを示す。まず、励起光パワーは図６に示すように0.1dBしか増加しない。励起光パワーが増加したと判定する閾値は＋1.0dBであるので、励起光パワーは変化なしと判定する。back ASEパワーは図７に示すように2dB増加する。

back ASEパワーが増加すると判定する閾値は＋1.0dBであるので、back ASEパワーは増加したと判定する。back ASEチルトは図８に示すように、0.7dB増加する。back ASEチルト増加の閾値は0.3dBであるので、back ASEチルトは増加したと判定する。

以上の結果を図９のテーブルＴ１に照らし合わせると、入口信号系＃１のロスが増加したと判定でき、NF劣化検出のアラームを上げることができる。
次に第２の実施の形態の光増幅装置について図１０〜図１４を用いて説明する。図１０は光増幅装置の構成例を示す図である。なお、光増幅装置１−１の構成要素と異なる箇所を中心に説明する。

光増幅装置１−２は、EDF１１−１、１１−２、信号光分波器１２−１、１２−２、アイソレータ１３、back ASE分波器１４、励起光合波器１５−１、１５−２、PD１６−１〜１６−４、波長フィルタ１７、LD１８−１、１８−２、利得等化器（GEQ：Gain Equalizer）１９、利得誤差検出部２１ｂ、LDパワー決定部２２ｂ、back ASEチルト変化量検出部２４、back ASEパワー変化量検出部２５、NF劣化検出部２６ｂおよび励起パワー一定制御部２７を備える。

なお、図１の光ロス検出部１ｂは、back ASEチルト変化量検出部２４およびback ASEパワー変化量検出部２５の機能を有する。図１のNF劣化検出部１ｃは、NF劣化検出部２６ｂの機能を有する。

第１の実施の形態の光増幅装置１−１では、EDFを１段としたが、第２の実施の形態の光増幅装置１−２では、EDFが２段の場合である。
EDFを２段にすることで、EDF１１−１とEDF１１−２の間に、利得の平坦化制御を行うGEQ１９や、図示していないVOA（Variable Optical Attenuator：可変光減衰器）などの媒体を配置して、光増幅器全体のNFと励起光の所要パワーとの両立を調整制御することが可能になる。

EDF１１−１、EDF１１−２はそれぞれLD１８−１、LD１８−２で励起する。前段のEDF１１−１の利得はなるべく大きくした方が、後段のEDF１１−２の入力レベルを上げることができるため、光増幅器のNFは良くなる。したがって、励起パワー一定制御部２７により、LD１８−１は、最大の一定パワーで制御されている。

LD１８−２は、第１の実施の形態と同様に利得一定制御を行っている。すなわち、PD１６−１は、信号光分波器１２−１から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の入力パワー信号を生成し、PD１６−２は、信号光分波器１２−２から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の出力パワー信号を生成する。

利得誤差検出部２１ｂは、入力パワー信号と出力パワー信号とにもとづいて、目標とする利得に対する誤差を検出する。LDパワー決定部２２ｂは、検出された利得誤差が低減するように、励起光パワーを決定し、決定した励起光パワーをLD１８−２から出力させるための駆動信号をLD１８−２へ出力する。LD１８−２は、駆動信号にもとづく励起パワーで励起光を発出する。なお、back ASEパワーおよびback ASEチルトの変化量検出動作は、第１の実施の形態と同じなので説明は省略する。

一方、光増幅装置１−２では、back ASEパワー、back ASEチルトの２つのパラメータ情報からNF劣化を検出する。励起光パワーのパラメータ情報は使わない。励起光パワーは一定に制御されているからである。

図１１はロスの増加する場所の種別を示す図である。ロス増加を想定するブロックは基本的には、第１の実施の形態と同じであるが、出口信号系は考えない。なぜなら、励起光パワー一定の条件では、出口信号系のロス変化はEDF１１−１の動作およびback ASEパワーに影響を与えないためである。

次に、それぞれのブロックのロス増加に対して、back ASEパワーおよびback ASEチルトの特性が、どのように変化するかを説明する。
図１２はback ASEパワーとロス変化量の関係を示す図である。横軸はロス変化量（ｄＢ）、縦軸はback ASEパワー（ｄＢｍ）である。

back ASEパワーについては、励起系のロスが増加した場合、EDF１１−１に入る励起光パワーが減少することで、EDF１１−１の利得が減少するため、back ASEも減少する。
入口信号系＃１のロスが増加した場合は、EDF１１−１に入る信号光入力パワーは低下するが、励起光パワーは一定のままであるので、EDF１１−１の出力はほとんど変化しない。よって、EDF１１−１の利得は入力パワー低下分だけ増加することとなる。この増加量分だけback ASEパワーも増加する。

入口信号系＃２のロスが増加した場合は、EDF１１−１から出力されるback ASEは増加されるものの、入口信号系＃２のロスで減衰するため、相殺されて、ほとんど変化しない。

入口信号・励起系のロスが増加した場合は、EDF１１−１に入る信号光パワーが低下することによるback ASEパワーの増加とEDF１１−１に入る励起光パワーの低下によるback ASEの減少が相殺され、結果的にEDF１１−１から出るback ASEはほとんど変化しない。しかし、back ASEがモニタに入るまでの経路でロス増加部分を通ることによるパワー低下があるため、最終的には減少することとなる。

図１３はback ASEチルトとロス変化量の関係を示す図である。横軸はロス変化量（ｄＢ）、縦軸はback ASEチルト（ｄＢ）である。
back ASEチルトについては、励起系のロスが増加した場合、EDF１１−１の利得が減少することにより、EDF１１−１から発生するback ASEパワーは減少する。EDF１１−１の利得が変化した場合、短波長側でより顕著に利得が変化することにより、back ASEのチルトは減少することとなる。

入口信号系＃１、＃２のロスが増加した場合、EDF１１−１の利得は増加するため、back ASEのチルトは増加する。入口信号・励起系のロスが増加した場合、EDF１１−１の利得の変化がほとんどないため、back ASEパワーの変化がなく、back ASEチルトもほとんど変化しない。

次に上記のロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルについて説明する。図１４はロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。

テーブルＴ２に示される状態として、入口信号系＃１のロスが増加した場合、back ASEパワーおよびback ASEチルトが増加するといった挙動となる。また、励起系のロスが増加した場合、back ASEパワーおよびback ASEチルトが減少するといった挙動となる。

さらに、入口信号・励起系のロスが増加した場合、back ASEパワーは減少し、back ASEチルトは変化なしといった挙動となる。さらにまた、入口信号系＃２のロスが増加した場合、back ASEパワーの変化はないが、back ASEチルトが増加するといった挙動となる。

テーブルＴ２からわかるように、back ASEパワーおよびback ASEチルトの２つの挙動パターンで重複するものはなく、ロス増加ブロックによって独自の挙動を見せることがわかる。

NF劣化検出部２６ｂでは、テーブルＴ２をあらかじめ記憶しており、back ASEチルト変化量およびback ASEパワー変化量にもとづいて、ロス増加ブロックを特定できる。
また、入口信号系＃１、入口信号系＃２および入口信号・励起系の３ブロックのロス劣化は、そのままNF劣化として現れるので、NF劣化アラームを出してユーザに知らせることになる。

なお、励起系のロスが検出された場合は、NF劣化を示すものではないが、励起系のロス検出についてもアラーム等を出力することにより、光増幅装置１−２の異常箇所を早期に特定することが可能になる。

次に光増幅装置１−２を構成する各部品の具体的な数値設定の一例について説明する。波長フィルタ１７としては、ここでは1550nmを境界とするフィルタを用いている。また２つのLD１８−１、１８−２の励起光波長は0.98μｍ励起とする。

光増幅器の波長数はCバンドで40波とする。入力レベルは−20dBm／chとする。利得目標値は23dBとする。EDF１１−１、EDF１１−２の長さは11m、14mとする。LD１８−１は130mWで一定で光らせる。予め、記憶しておくback ASEパワーの初期値は図１２より−2.4dBm、back ASEチルト初期値は図１３より6.1dBである。

back ASEパワーが増加したと判定する閾値は、例えば＋0.8dB、減少したと判定する閾値は−1.0dBとする。back ASEチルトが増加したと判定する閾値は、例えば＋0.3dB、減少したと判定する閾値は、−0.4dBとする。この閾値を使えば、各ブロックのロスが1dB以上劣化した場合にロス増の検出が可能となる。したがって、NF劣化も1dB以上の場合に検出可となる。

次に実際の動作例として、入口信号系＃１のロスが2dB増加した場合の流れについて説明する。まず、back ASEパワーは図１２に示すように1.5dB増加する。back ASEパワーが増加したと判定する閾値は＋0.8dBであるので、back ASEパワーは増加したと判定する。

Back ASEチルトは図１３に示すように0.6dB増加する。back ASEチルトが増加すると判定する閾値は＋0.3dBであるので、back ASEチルトは増加したと判定する。
以上の結果を図１４のテーブルＴ２に照らし合わせると、入口信号系＃１のロスが増加したと判定でき、NF劣化検出のアラームを上げることができる。

次に第３の実施の形態の光増幅装置について図１５〜図１９を用いて説明する。図１５は光増幅装置の構成例を示す図である。第３の実施の形態の光増幅装置１−３では、励起光パワーおよび励起光吸収比率の２つのパラメータ情報からNF劣化を検出する。

光増幅装置１−３は、EDF１１、信号光分波器１２−１、１２−２、アイソレータ１３−１、１３−２、励起光合波器１５、励起光分波器１５ｃ、PD１６−１〜１６−３、LD１８、利得誤差検出部２１ｃ、LDパワー決定部２２ｃ、LDパワー変化量検出部２３ｃ、励起光吸収比率検出部３１、励起光吸収比率変化量検出部３２およびNF劣化検出部２６ｃを備える。

なお、図１の光ロス検出部１ｂは、LDパワー変化量検出部２３ｃおよび励起光吸収比率変化量検出部３２の機能を有する。図１のNF劣化検出部１ｃは、NF劣化検出部２６ｃの機能を有する。

光増幅装置１−３へ入力した信号光は、信号光分波器１２−１によって２分岐される。分岐された一方の信号光は、アイソレータ１３−１へ出力され、分岐された他方の信号光は、PD１６−１へ出力される。アイソレータ１３−１は、受信した信号光を励起光合波器１５へ出力する。

励起光合波器１５は、アイソレータ１３−１から出力された信号光と、LD１８から出力された励起光とを合波して、EDF１１へ合波光を入射して、EDF１１に対して前方励起を行う。EDF１１は、Ｅｒ³⁺イオン励起による誘導放出によって、信号光の光パワーを増幅させる。

励起光分波器１５ｃは、EDF１１からの出力光から増幅信号光と、励起に使用されなかった励起光とを分波し、増幅信号光をアイソレータ１３−２へ出力し、励起光をPD１６−２へ出力する。

アイソレータ１３−２は、EDF１１から出力された増幅信号光を信号光分波器１２−２へ出力する。信号光分波器１２−２は、アイソレータ１３−２から出力された信号光を２分岐し、一方の信号光を後段へ出力し、他方の信号光をPD１６−３へ出力する。

PD１６−１は、信号光分波器１２−１から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の入力パワー信号を生成し、PD１６−３は、信号光分波器１２−２から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の出力パワー信号を生成する。

利得誤差検出部２１ｃは、入力パワー信号と出力パワー信号とにもとづいて、目標とする利得に対する誤差を検出する。LDパワー決定部２２ｃは、検出された利得誤差が低減するように、励起光パワーを決定し、決定した励起光パワーをLD１８から出力させるための駆動信号をLD１８へ出力する。LD１８は、駆動信号にもとづく励起パワーの励起光を出力する。

LDパワー変化量検出部２３ｃは、LDパワー決定部２２ｃから出力されたLDパワー決定値と、あらかじめ記憶しているLDパワー初期値とにもとづいて、LDパワーの変化量を検出する。

一方、PD１６−２は、励起光分波器１５ｃから出力された励起光パワーをモニタして、電気の励起パワー信号を生成する。励起光吸収比率検出部３１は、励起パワー信号と、あらかじめ認識しているLD１８が発出している励起光のパワーとから、励起光吸収比率を検出する。

ここで、PD１６−２から出力される励起パワー信号のレベルをA、LD１８が発出している励起光のパワーをB（電気レベル）とすると、励起光吸収比率ｒは以下の式（２）から算出される。

r（dB）＝10log₁₀（B／A） ・・・（２）
励起光吸収比率変化量検出部３２は、励起光吸収比率検出部３１で検出された励起光吸収比率と、あらかじめ記憶している励起光吸収比率初期値とにもとづいて、励起光吸収比率の変化量を検出する。

NF劣化検出部２６ｃは、LDパワー変化量検出部２３ｃで検出されたLDパワー変化量と、励起光吸収比率変化量検出部３２で検出された励起光吸収比率変化量とにもとづいて、NF劣化を検出する。そして、検出結果を外部へ通知する（例えば、正常範囲を超えるNF劣化を検出した場合は、アラームを出力するなど）。

なお、上記のLDパワー初期値および励起光吸収比率初期値は、図示しない記憶部で記憶されており、外部から任意に設定可能である。
上記のように、光増幅装置１−３では、第１の実施の形態で用いたback ASEパワーとback ASEチルトの代わりに、励起光がEDF１１でどれだけ吸収されるかの励起光吸収比率を用いてNF劣化検出を行うものである。

なお、励起光吸収比率は、上記に示したように、LD１８で光らせている励起光パワーと、EDF１１の出力から漏れ出てきた励起光パワーとの比率である。
図１６は励起光吸収比率とEDF利得の関係を示す図である。横軸はEDF利得（ｄＢ）、縦軸は励起光吸収比率（ｄＢ）である。図では、18mのEDF１１の場合の励起光吸収比率とEDF利得の関係を示している。

次にロスの増加する場所の種別について説明する。図１７はロスの増加する場所の種別を示す図である。光増幅装置１−３において、ロスの増加する場所は、大きく４つのブロックに分けることが可能である。その４つのブロックとは、入口信号系、入口信号・励起系、出口信号系および励起系である。

入口信号系は、入力端から励起光合波器１５の信号光入力ポートｐ１１までの範囲である。入口信号・励起系は、励起光合波器１５の合波光出力ポートｐ１２からEDF１１の入力端までの範囲である。

さらに、出口信号系は、EDF１１の出力以降の範囲であり、励起系は、LD１８から励起光合波器１５の励起光入力ポートｐ１３までの範囲である。
次に、それぞれのブロックのロス増加に対して、励起光パワー、励起光吸収比率の特性が、どのように変化するかを説明する。励起光パワーについては、すでに第１の実施の形態の図６で上述したので説明は省略する。

図１８は励起光吸収比率とロス増加量の関係を示す図である。横軸はロス増加量（ｄＢ）、縦軸は励起光吸収比率（ｄＢ）である。
励起系のロスが増加した場合、EDF１１に入る励起光パワーが同じになるようにLD１８のパワーが高くなり、EDF利得は変化しない。そのため、EDF１１自体での励起光吸収比率は変化しないが、全体としては、励起系のロス増加分だけ、モニタされる励起光吸収比率は増加することとなる。

入力信号系のロスが増加した場合、EDF利得が増えるため、励起光吸収比率は減少する。出力信号系のロスが増加した場合もEDF利得が増えるため、励起光吸収比率は減少する。

入口信号・励起系のロスが増加した場合、励起系のロスが増加した分は、LD１８のパワーが増えるため、EDF利得に変化はないが、観測される励起光吸収比率はロス分だけ増加する。信号系のロスが増加した分は、EDF利得が増え、EDF吸収比率は減少する。減少分は増加分より相対的に小さいため、全体としては、ロス増加に対して、吸収比率は増加して見える。

次に上記のロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルについて説明する。図１９はロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。

テーブルＴ３に示される状態として、入口信号系のロスが増加した場合、励起光パワーは変化なしであり、励起光吸収比率は減少するといった挙動となる。また、出口信号系のロスが増加した場合、励起光パワーは増加し、励起光吸収比率は減少するといった挙動となる。

さらに、励起系のロスが増加した場合、励起光パワーおよび励起光吸収比率は増加するといった挙動となる。さらにまた、入口信号・励起系のロスが増加した場合、励起光パワーおよび励起光吸収比率は増加するといった挙動となる。

テーブルＴ３において、励起光パワーおよび励起光吸収比率の２つの挙動パターンがすべて一致するロス増加ブロックが１箇所あり、それは、励起系と、入口信号・励起系である。励起系はNF劣化と関係ないが、入口信号・励起系はNF劣化に関係する。

したがって、NF劣化した時には、アラームを発出するという必要条件を考えると、励起光パワーの増加および励起光吸収比率の増加の条件で、アラームをユーザに知らせる。また、励起系がロス増の場合もアラームを出すことになる。

なお、出口信号系および励起系のロスが検出された場合は、NF劣化を示すものではないが、これらのロス検出についてもアラーム等を出力することにより、光増幅装置１−３の異常箇所を早期に特定することが可能になる。

次に光増幅器１−３を構成する各部品の具体的な数値設定の一例について説明する。励起光波長は0.98μｍ励起とする。光増幅器の波長数はCバンドで40波とする。
入力レベルは−20dBm／chとする。利得目標値は23dBとする。EDF１１の長さは18mとする。あらかじめ記憶しておく励起光パワーの初期値は、図６からわかるように22.6dBm、励起光吸収比率の初期値は図１８からわかるように14.1dBとなる。

励起光パワーが増加したと判定する閾値は、例えば＋1.0dBとする。励起光吸収比率が増加したと判定する閾値は、例えば＋0.8dBとし、減少したと判定する閾値は−0.4dBとする。

この閾値を使えば、各ブロックのロスが1dB以上劣化した場合にロス増の検出が可能となる。従ってNF劣化も1dB以上の場合に検出可となる。
次に実際の動作例として、入口信号系のロスが2dB増加した場合の流れについて説明する。まず、励起光パワーは図６に示すように0.2dBmだけ増加する。励起光パワーが増加したと判定する閾値は＋1.0dBであるので、励起光パワーは変化なしと判定する。

励起光吸収比率は、図１８に示すように0.6dB減少する。励起光吸収比率が減少すると判定する閾値は−0.4dBであるので、励起光吸収比率は減少したと判定する。以上の結果を図１９のテーブルＴ３に照らし合わせると、入口信号系のロスが増加したと判定でき、NF劣化検出のアラームを上げることができる。

次に第４の実施の形態の光増幅装置について図２０〜図２３を用いて説明する。図２０は光増幅装置の構成例を示す図である。光増幅装置１−４は、EDF１１、信号光分波器１２−１、１２−２、アイソレータ１３−１、１３−２、励起光合波器１５、信号光分波器１５ｄ、PD１６−１〜１６−４、波長フィルタ１７ｄ、LD１８、利得誤差検出部２１ｄ、LDパワー決定部２２ｄ、LDパワー変化量検出部２３ｄ、NF劣化検出部２６ｄおよび信号チルト変化量検出部４１を備える。

なお、図１の光ロス検出部１ｂは、LDパワー変化量検出部２３ｄおよび信号チルト変化量検出部４１の機能を有する。図１のNF劣化検出部１ｃは、NF劣化検出部２６ｄの機能を有する。

光増幅装置１−４へ入力した信号光は、信号光分波器１２−１によって２分岐される。分岐された一方の信号光は、アイソレータ１３−１へ出力され、分岐された他方の信号光は、PD１６−１へ出力される。アイソレータ１３−１は、受信した信号光を励起光合波器１５へ出力する。

励起光合波器１５は、アイソレータ１３−１から出力された信号光と、LD１８から出力された励起光とを合波して、EDF１１へ合波光を入射して、EDF１１に対して前方励起を行う。EDF１１は、Ｅｒ³⁺イオン励起による誘導放出によって、信号光の光パワーを増幅させる。

アイソレータ１３−２は、EDF１１によって増幅されて、出力した信号光を信号光分波器１２−２へ出力する。信号光分波器１２−２は、アイソレータ１３−２から出力された信号光を２分岐し、一方の信号光を後段へ出力し、他方の信号光をPD１６−４へ出力する。

PD１６−１は、信号光分波器１２−１から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の入力パワー信号を生成し、PD１６−４は、信号光分波器１２−２から出力された信号光のパワーをモニタして、電気の出力パワー信号を生成する。

利得誤差検出部２１ｄは、入力パワー信号と出力パワー信号とにもとづいて、目標とする利得に対する誤差を検出する。LDパワー決定部２２ｄは、検出された利得誤差が低減するように、励起光パワーを決定し、決定した励起光パワーをLD１８から出力させるための駆動信号をLD１８へ出力する。LD１８は、駆動信号にもとづく励起パワーの励起光を出力する。

LDパワー変化量検出部２３ｄは、LDパワー決定部２２ｄで決定されたLDパワー決定値と、あらかじめ記憶しているLDパワー初期値とにもとづいて、LDパワーの変化量を検出する。

一方、波長フィルタ１７ｄは、信号光分波器１５ｄから分波出力された信号光に対してフィルタリング処理を行って、短波長側と長波長側の２つの帯域に分岐して出力する。この例では、短波長側として1550ｎｍ未満の信号光をPD１６−２へ出力し、長波長側として1550ｎｍ以上の信号光をPD１６−３へ出力する。

PD１６−２は、1550ｎｍ未満の短波長側信号光パワーをモニタして、電気の短波長側パワー信号を生成し、PD１６−３は、1550ｎｍ以上の長波長側の信号光パワーをモニタして、電気の長波長側パワー信号を生成する。

信号チルト変化量検出部４１は、短波長側パワー信号と、長波長側パワー信号とから信号光のチルト（信号チルトとも呼ぶ）を求める。そして、求めた信号チルトと、あらかじめ記憶している信号チルト初期値とにもとづいて、信号チルトの変化量を検出する。

NF劣化検出部２６ｄは、LDパワー変化量検出部２３ｄで検出されたLDパワー変化量と、信号チルト変化量検出部４１で検出された信号チルト変化量とにもとづいて、NF劣化を検出する。そして、検出結果を外部へ通知する（例えば、正常範囲を超えるNF劣化を検出した場合は、アラームを出力するなど）。

なお、上記のLDパワー初期値および信号チルト初期値は、図示しない記憶部で記憶されており、外部から任意に設定可能である。
上記のように第４の実施の形態の光増幅装置では、EDF１１の出力信号を例えば20：1の分岐比の分波器を用いて分離する。さらに1550nm未満と以上の波長に分離して、それぞれのパワーをモニタし、1550nm未満のパワーから1550nm以上のパワーを引き算することで、信号チルトを算出して、励起光吸収比率を測定する代わりに、信号チルトを使用するものである。

なお、EDF利得が増加すると励起光吸収比率が減少するのは、上述の通りであるが、EDF利得が増加すると、EDF１１の信号チルトは増加する性質を持つので、励起光吸収比率と置き換えることができる。

次にロスの増加する場所の種別について説明する。図２１はロスの増加する場所の種別を示す図である。光増幅装置１−４において、ロスの増加する場所は、大きく４つのブロックに分けることが可能である。その４つのブロックとは、入口信号系、入口信号・励起系、出口信号系および励起系である。

入口信号系は、入力端から励起光合波器１５の信号光入力ポートｐ１１までの範囲である。入口信号・励起系は、励起光合波器１５の合波光出力ポートｐ１２からEDF１１の入力端までの範囲である。出口信号系は、EDF１１の出力以降の範囲であり、励起系は、LD１８から励起光合波器１５の励起光入力ポートｐ１３までの範囲である。

次に、それぞれのブロックのロス増加に対して、励起光パワー、信号チルトの特性が、どのように変化するかを説明する。励起光パワーについては、すでに第１の実施の形態の図６で上述したので説明は省略する。

図２２は信号チルトとロス増加量の関係を示す図である。横軸はロス増加量（ｄＢ）、縦軸は信号チルト（ｄＢ）である。
励起系のロスが増加した場合、EDF１１に入る励起光パワーが同じになるようにLD１８のパワーが高くなり、EDF利得は変化しない。そのため、信号チルトは変化しない。入口信号系、出力信号系、入口信号・励起系のいずれかのロスが増加した場合は、EDF利得が増えるため、信号チルトは増加する。

次に上記のロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルについて説明する。図２３はロス増加ブロックとパラメータ情報との関連性をまとめたテーブルを示す図である。

テーブルＴ４に示される状態として、入口信号系のロスが増加した場合、励起光パワーは変化なし、信号チルトは増加するといった挙動となる。出口信号系のロスが増加した場合、励起光パワーおよび信号チルトは増加するといった挙動となる。

励起系のロスが増加した場合、励起光パワーは増加し、信号チルトは変化なしといった挙動となる。入口信号・励起系のロスが増加した場合、励起光パワーおよび信号チルトは増加するといった挙動となる。

テーブルＴ４において、励起光パワー、信号チルトの２つの挙動がすべて一致するロス増加ブロックが１箇所あり、それは、出口信号系と、入口信号・励起系である。出口信号系はNF劣化と関係ないが、入口信号・励起系はNF劣化に関係する。

したがって、NF劣化した時には、アラームを発出するという必要条件を考えると、励起光パワー増、信号チルト増の条件で、アラームをユーザに知らせる。また、入口信号系がロス増加の場合もアラームを出すことになる。

なお、出口信号系および励起系のロスが検出された場合は、NF劣化を示すものではないが、これらのロス検出についてもアラーム等を出力することにより、光増幅装置１−４の異常箇所を早期に特定することが可能になる。

次に光増幅器１−４を構成する各部品の具体的な数値設定の一例について説明する。励起光波長は0.98μｍ励起とする。光増幅器の波長数はCバンドで40波とする。
入力レベルは−20dBm／chとする。利得目標値は23dBとする。EDF１１の長さは18mとする。あらかじめ記憶しておく励起光パワーの初期値は、図６からわかるように22.6dBmであり、信号チルトの初期値は図２２からわかるように14.1dBである。

励起光パワーが増加したと判定する閾値は、例えば＋1.0dBとする。信号チルトが増加したと判定する閾値は、例えば＋0.3dBとする。この閾値を使えば、各ブロックのロスが1dB以上劣化した場合にロス増の検出が可能となる。従ってNF劣化も1dB以上の場合に検出可となる。

次に実際の動作例として、入口信号系のロスが2dB増加した場合の流れについて説明する。まず、励起光パワーは図６に示すように0.2dBだけ増加する。励起光パワーが増加したと判定する閾値は＋1.0dBであるので、励起光パワーは変化なしと判定する。

信号チルトは図２２に示すように0.5dB増加する。信号チルトが増加すると判定する閾値は＋0.3dBであるので、信号チルトは増加したと判定する。以上の結果を図２３のテーブルＴ４に照らし合わせると、入口信号系のロスが増加したと判定でき、NF劣化検出のアラームを上げることができる。

次に光増幅装置が多段に接続された構成を備える光伝送システムについて説明する。図２４は光伝送システムの構成例を示す図である。WDM（Wavelength Division Multiplexing）光伝送を行う光伝送システム５は、端局（監視局）５１ａ、５１ｂ、光増幅装置５２−１〜５２−ｎを備える。光増幅装置５２−１〜５２−ｎは、光ファイバ伝送路Ｆ上に多段に接続されている。

光増幅装置５２−１〜５２−ｎは、図１で上述した、光増幅媒体１ａ、光ロス検出部１ｂおよびNF劣化検出部１ｃを備え、光ファイバ伝送路Ｆ上に多段に接続して、光中継増幅を行う。

ここで、光増幅装置５２−２において、上記で説明したような制御によって、NF劣化が検出されたとする。この場合、光増幅装置５２−２内のNF劣化検出部１ｃは、NF劣化を検出すると、自装置でNFの劣化が生じている旨を、自己の識別子と共に監視信号光に重畳して、端局５１ａ、５１ｂの少なくとも一方に通知する。監視信号光としては、例えば、OSC（Optical Supervisory Channel）信号などが利用できる。

このように、光伝送システム５では、NF劣化を検出した光増幅装置は、自装置でNF劣化が生じている旨を監視信号光により局側へ通知する構成とした。これにより、NF劣化を生じている光増幅器を容易に特定することが可能になる。

以上説明したように、本技術により、コストアップすることなく、光増幅器のNF劣化の検出、もしくはロスが増加しているブロックがどこかを検出することが可能となる。
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。

１ 光増幅装置
１ａ 光増幅媒体
１ｂ 光ロス検出部
１ｃ 雑音指数劣化検出部
１ｄ 光部品

Claims (14)

1. 励起光により励起されて、信号光の光増幅を行う光増幅媒体と、
   前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品の光ロスを検出する光ロス検出部と、
   前記光増幅媒体の入力経路側光部品の前記光ロスに基づいて前記光増幅媒体の雑音指数の劣化を検出する雑音指数劣化検出部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
2. 前記光ロス検出部は、
   前記光増幅媒体による光増幅の利得一定制御時における前記励起光のパワー、前記光増幅媒体から漏出する自然放出光のパワーおよび前記自然放出光のチルトの各パラメータに対して、設定値からの変化を検出し、
   前記パラメータの前記変化の組み合わせにもとづいて、前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品に対して、どの前記光部品に前記光ロスが生じているかを検出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
3. 前記光増幅媒体の前記入力経路上には、前記信号光の進行方向とは逆向きに流れてくる前記自然放出光を分波して、前記光ロス検出部へ出力するための自然放出光分波器と、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
   装置入力端から前記自然放出光分波器の信号光入力ポートまでの範囲を第１の入口信号系とし、
   前記自然放出光分波器の信号光出力ポートから前記励起光合波器の信号光入力ポートまでの範囲を第２の入口信号系とし、
   前記励起光合波器の合波光出力ポートから前記光増幅媒体の入力端までの範囲を入口信号・励起系とした場合に、
   前記光ロス検出部は、
   前記励起光のパワーに変化がなく、前記自然放出光のパワーおよびチルトが増加している場合は、前記第１の入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記励起光のパワーおよび前記自然放出光のチルトが増加し、前記自然放出光のパワーに変化がない場合は、前記入口信号・励起系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記励起光のパワーおよび前記自然放出光のパワーに変化がなく、前記自然放出光のチルトが増加している場合は、前記第２の入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
   ことを特徴とする請求項２記載の光増幅装置。
4. 前記光増幅媒体の入力側には、前記励起光を出力する励起光源と、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
   前記励起光源から前記励起光合波器の励起光入力ポートまでの範囲を励起系とし、
   前記光増幅媒体の出力端以降の範囲を出口信号系とした場合に、
   前記光ロス検出部は、
   前記励起光のパワー、前記自然放出光のパワーおよびチルトが増加している場合は、前記出口信号系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記励起光のパワーが増加し、前記自然放出光のパワーおよびチルトに変化がない場合は、前記励起系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
   ことを特徴とする請求項２記載の光増幅装置。
5. 一定パワーの第１の励起光で励起される第１の光増幅媒体と、前記第１の光増幅媒体の後段に位置して、可変パワーの第２の励起光で利得一定制御が行われる第２の光増幅媒体とを備え、
   前記光ロス検出部は、
   前記第１の光増幅媒体から漏出する自然放出光のパワーおよび前記自然放出光のチルトの各パラメータに対して、設定値からの変化を検出し、
   前記パラメータの前記変化の組み合わせにもとづいて、前記第１の光増幅媒体に光学的に接続された光部品に対して、どの前記光部品に前記光ロスが生じているかを検出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
6. 前記第１の光増幅媒体の前記入力経路上には、前記信号光の進行方向とは逆向きに流れてくる前記自然放出光を分波して、前記光ロス検出部へ出力するための自然放出光分波器と、前記信号光と前記第１の励起光を合波して、前記第１の光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
   装置入力端から前記自然放出光分波器の信号光入力ポートまでの範囲を第１の入口信号系とし、
   前記自然放出光分波器の信号光出力ポートから前記励起光合波器の信号光入力ポートまでの範囲を第２の入口信号系とし、
   前記励起光合波器の合波光出力ポートから前記第１の光増幅媒体の入力端までの範囲を入口信号・励起系とした場合に、
   前記光ロス検出部は、
   前記自然放出光のパワーおよびチルトが増加している場合は、前記第１の入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記自然放出光のパワーが減少し、前記自然放出光のチルトに変化がない場合は、前記入口信号・励起系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記自然放出光のパワーに変化がなく、前記自然放出光のチルトが増加している場合は、前記第２の入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
   ことを特徴とする請求項５記載の光増幅装置。
7. 前記第１の光増幅媒体の入力側には、前記第１の励起光を出力する励起光源と、前記信号光と前記第１の励起光を合波して、前記第１の光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
   前記励起光源から前記励起光合波器の励起光入力ポートまでの範囲を励起系とした場合に、
   前記光ロス検出部は、
   前記自然放出光のパワーおよびチルトが減少した場合は、前記励起系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
   ことを特徴とする請求項５記載の光増幅装置。
8. 前記光ロス検出部は、
   前記光増幅媒体による光増幅の利得一定制御時における前記励起光のパワーおよび前記光増幅媒体の励起光吸収比率の各パラメータに対して、設定値からの変化を検出し、
   前記パラメータの前記変化の組み合わせにもとづいて、前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品に対して、どの前記光部品に前記光ロスが生じているかを検出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
9. 前記光増幅媒体の前記入力経路上には、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器が配置され、
   装置入力端から前記励起光合波器の信号光入力ポートまでの範囲を入口信号系とし、
   前記励起光合波器の合波光出力ポートから前記光増幅媒体の入力端までの範囲を入口信号・励起系とした場合に、
   前記光ロス検出部は、
   前記励起光のパワーに変化がなく、前記励起光吸収比率が減少している場合は、前記入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
   前記励起光のパワーおよび前記励起光吸収比率が増加している場合は、前記入口信号・励起系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
   ことを特徴とする請求項８記載の光増幅装置。
10. 前記光増幅媒体の入力側には、前記励起光を出力する励起光源と、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
    前記励起光源から前記励起光合波器の励起光入力ポートまでの範囲を励起系とし、
    前記光増幅媒体の出力端以降の範囲を出口信号系とした場合に、
    前記光ロス検出部は、
    前記励起光のパワーが増加し、前記励起光吸収比率が減少している場合は、前記出口信号系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
    前記励起光のパワーおよび前記励起光吸収比率が増加している場合は、前記励起系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
    ことを特徴とする請求項８記載の光増幅装置。
11. 前記光ロス検出部は、
    前記光増幅媒体による光増幅の利得一定制御時における前記励起光のパワーおよび前記光増幅媒体から増幅出力された増幅信号光のチルトの各パラメータに対して、設定値からの変化を検出し、
    前記パラメータの前記変化の組み合わせにもとづいて、前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品に対して、どの前記光部品に前記光ロスが生じているかを検出する、
    ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
12. 前記光増幅媒体の前記入力経路上には、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器が配置され、
    装置入力端から前記励起光合波器の信号光入力ポートまでの範囲を入口信号系とし、
    前記励起光合波器の合波光出力ポートから前記光増幅媒体の入力端までの範囲を入口信号・励起系とした場合に、
    前記光ロス検出部は、
    前記励起光のパワーに変化がなく、前記増幅信号光のチルトが増加している場合は、前記入口信号系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
    前記励起光のパワーおよび前記増幅信号光のチルトが増加している場合は、前記入口信号・励起系の範囲に含まれる前記入力経路側光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の光増幅装置。
13. 前記光増幅媒体の入力側には、前記励起光を出力する励起光源と、前記信号光と前記励起光を合波して、前記光増幅媒体へ合波光を入力するための励起光合波器とが配置され、
    前記励起光源から前記励起光合波器の励起光入力ポートまでの範囲を励起系とし、
    前記光増幅媒体の出力端以降の範囲を出口信号系とした場合に、
    前記光ロス検出部は、
    前記励起光のパワーおよび前記増幅信号光のチルトが増加している場合は、前記出口信号系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出し、
    前記励起光のパワーが増加し、前記増幅信号光のチルトに変化がない場合は、前記励起系の範囲に含まれる前記光部品に、前記光ロスが発生していることを検出する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の光増幅装置。
14. 光伝送システムにおいて、
    励起光により励起されて、信号光の光増幅を行う光増幅媒体と、前記光増幅媒体に光学的に接続された光部品の光ロスを検出する光ロス検出部と、前記光増幅媒体の入力経路側光部品の前記光ロスに基づいて前記光増幅媒体の雑音指数の劣化が生じていることを検出する雑音指数劣化検出部とを含み、光ファイバ伝送路上に多段に接続して、光中継増幅を行う複数の光増幅装置と、
    光伝送の運用監視を行う監視局と、
    を備え、
    前記雑音指数劣化検出部は、前記雑音指数の劣化の検出結果に基づき、自装置で前記雑音指数の劣化が生じている旨を監視信号光により前記監視局に通知する、
    ことを特徴とする光伝送システム。

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