JP2014103218A - 光増幅装置及び伝送システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 効果的に光サージ抑制する光増幅装置及び伝送システムを提供する。
【解決手段】 光増幅装置は、第１励起光により励起されて、信号光を増幅する第１増幅部と、第１増幅部からの信号光を減衰させる可変光減衰器と、第２励起光により励起されて、可変光減衰器からの信号光を増幅する第２増幅部と、動作状態を第１及び第２モードから選択するモード選択部と、第１モードのとき、第１及び第２励起光を、信号光のパワーの利得が一定となるように制御する利得制御部と、第２モードのとき、第１励起光を制御する第１出力制御部と、第２モードのとき、第２増幅部から装置外に一定レベルの自然放出光が出力されるように、第２励起光を制御する第２出力制御部と、第１モードのとき、可変光減衰器の減衰量を、信号光の入力レベルに応じて制御し、第２モードのとき、減衰量を、第１モードより大きな所定値とするように制御する減衰量制御部とを有する。
【選択図】図４

Description

本件は、光増幅装置及び伝送システムに関する。
通信の需要が増加するに伴って、波長多重技術（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を利用した光ネットワークが広く普及している。波長多重技術は、波長が異なる複数の光信号を多重化して伝送する技術である。波長多重技術によると、例えば、伝送速度４０（Ｇｂｐｓ）×４０波の光信号の多重化を行い、１．６（Ｔｂｐｓ）の波長多重光信号として伝送することが可能である。
ＷＤＭ技術を利用した伝送装置として、ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などと呼ばれる光分岐挿入装置が知られている。光分岐挿入装置は、波長多重光信号の入力側及び出力側に光増幅装置を有している。入力側の光増幅装置は、プリアンプと呼ばれ、出力側の光増幅装置は、ポストアンプと呼ばれる。
光増幅装置は、所望の光の出力レベルと入力レベルの差分から、目標とする入力レベルと出力レベルの比、つまり利得を決定し、この利得が一定となるように制御を行う。例えば、特許文献１には、あるノードのポストアンプから隣接ノードのプリアンプにＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光（自然放出光）を出力し、受光したＡＳＥ光のレベルに基づいてプリアンプのゲインを設定する技術が開示されている。
また、特許文献２には、可変光減衰器の前段及び後段に、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を備えた光増幅部がそれぞれ設けられた光増幅器が開示されている。各光増幅部は、希土類ドープファイバ、希土類ドープファイバを励起する励起光源、及び希土類ドープファイバの入力側及び出力側の光のレベルを監視するためのフォトダイオードを含む。
特開２００４−２３４３７号公報 特開平８−２４８４５５号公報
ポストアンプは、上記の光増幅部からＡＳＥ光を出力する場合、利得が通常より高くなるように制御するから、希土類ドープファイバは、通常の使用状態より高い励起状態（反転分布状態）となる。このとき、ポストアンプに他の信号光が入力されると、高パワーの光サージが発生して、ポストアンプの出力側に設けられたフォトダイオード、または隣接ノードの入力側に設けられたフォトダイオードを破壊する可能性がある。
上記の特許文献１には、光サージの発生を防止するために、ポストアンプの入力側にＷＤＭシャッターを設け、ＡＳＥ光を出力するのに先立ち、該ＷＤＭシャッターを閉じる点が記載されている。しかしながら、ＷＤＭシャッターは、高価であるため、装置のコストを増加させるという問題がある。また、ＷＤＭシャッターは、光の導波路に設けられるから、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）を悪化させ（例えば０．４（ｄＢ））、伝送特性を劣化させるという問題もある。
そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、効果的に光サージ抑制する光増幅装置及び伝送システムを提供することを目的とする。
本明細書に記載の光増幅装置は、第１励起光により励起されることによって、入力された信号光を増幅する第１増幅部と、前記第１増幅部から出力された信号光を減衰させる可変光減衰器と、第２励起光により励起されることによって、前記可変光減衰器から出力された信号光を増幅する第２増幅部と、自装置の動作状態を、第１モード及び第２モードから選択するモード選択部と、前記動作状態が前記第１モードであるとき、前記第１及び第２増幅部にそれぞれ出力される前記第１及び第２励起光を、前記信号光のパワーの利得が一定となるように制御する利得制御部と、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第１増幅部に出力される前記第１励起光を制御する第１出力制御部と、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第２増幅部から装置外に一定レベルの自然放出光が出力されるように、前記第２増幅部に出力される前記第２励起光を制御する第２出力制御部と、前記動作状態が前記第１モードであるとき、前記可変光減衰器の減衰量を、前記信号光の入力レベルに応じて制御し、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記減衰量を、前記第１モードにおける値より大きな所定値とするように制御する減衰量制御部とを有する。
本明細書に記載の光増幅装置及び伝送システムは、効果的に光サージを抑制するという効果を奏する。
ＲＯＡＤＭ装置のネットワークの一例を示す構成図である。 ＲＯＡＤＭ装置の機構構成の一例を示す構成図である。 入力側光増幅装置の機能構成の一例を示す構成図である。 実施例に係る光増幅装置（出力側光増幅装置）の機能構成を示す構成図である。 入力側ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ）及び可変光減衰器の合計損失に対する光サージのパワーの変化を示すグラフである 他の実施例に係る光増幅装置（出力側光増幅装置）の機能構成を示す構成図である。 他の実施例に係る光増幅蔵置の動作を示すフローチャートである。
図１は、ＲＯＡＤＭ装置のネットワークの一例を示す構成図である。各ＲＯＡＤＭ装置１は、互いに光ファイバにより接続され、例えばリング型のネットワーク８０を構成する。ＲＯＡＤＭ装置１は、それぞれ、両隣のノードのＲＯＡＤＭ装置１との間を結ぶ２つの方路＃１，＃２を有している。
ネットワーク管理装置（ＮＭＳ：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）８は、ネットワーク８０内の各ＲＯＡＤＭ装置１を管理する。ネットワーク管理装置８は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの監視制御用ネットワークＮＷを介して、各ＲＯＡＤＭ装置１と接続されている。
各ＲＯＡＤＭ装置１は、各波長λin１，λin２，λin３・・・の光信号が入力され、該光信号を波長多重して伝送する。また、各ＲＯＡＤＭ装置１は、各波長λout１，λout２，λout３・・・の光信号を、波長多重された信号（多重光信号）から分離して出力する。したがって、ネットワーク管理装置８を用いて、各ＲＯＡＤＭ装置１に入出力される光信号の波長ごとにチャネルを割り当てることによって、任意のＲＯＡＤＭ装置１の間において任意の波長の光信号が伝送される。なお、以降の説明において、外部からＲＯＡＤＭ装置１への光信号λin１，λin２，λin３・・・の入力を「挿入」と表記し、ＲＯＡＤＭ装置１から外部への光信号λout１，λout２，λout３・・・の出力を「分岐」と表記する。
図２は、ＲＯＡＤＭ装置１の機能構成の一例を示す構成図である。ＲＯＡＤＭ装置１は、設定制御部１０と、記憶部１１と、光クロスコネクト部１２と、複数のＤＥＭＵＸ部１３と、複数のＭＵＸ部１４と、複数の送受信器（ＴＰ）１５とを有する。光クロスコネクト部１２は、方路＃１〜＃Ｎごとに設けられた複数のアンプユニット３ａ，３ｂ、複数のスイッチユニット２ａ，２ｂと、複数の監視部４０と、複数の合波部４１と、及び複数の分波部４２とを含む。なお、図３には、方路＃１及び＃２にそれぞれ対応する機能構成のみが示されているが、他方路＃３〜＃Ｎに対応する機能構成も同様である。
アンプユニット３ａ，３ｂは、それぞれ、方路＃１，＃２から入力された多重光信号を増幅する入力側光増幅装置（プリアンプ）３２、及び、方路＃１，＃２に出力される多重光信号を増幅する出力側光増幅装置（ポストアンプ）３１を含む。また、スイッチユニット２ａ，２ｂは、それぞれ、光スプリッタ（ＳＰＬ）２１と、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）２２とを有する。
光スプリッタ２１は、入力ポートに入力された光を分波して、複数の出力ポートから出力するデバイスである。光スプリッタ２１の入力ポートは、入力側光増幅装置３２の出力ポートと接続され、一方、複数の出力ポートは、ＤＥＭＵＸ部１３及び他方路＃１〜＃Ｎの波長選択スイッチ２２の入力ポートと接続されている。これにより、光スプリッタ２１は、入力側光増幅装置３２から入力された多重光信号を、ＤＥＭＵＸ部１３及び他方路＃１〜＃Ｎの波長選択スイッチ２２にそれぞれ出力する。
波長選択スイッチ２２は、複数の入力ポートからそれぞれ入力された光の波長を選択し、選択した波長の光を多重化して出力ポートから出力するデバイスである。波長選択スイッチ２２の複数の入力ポートは、ＭＵＸ部１４及び他方路＃１〜＃Ｎの光スプリッタ２１の出力ポートと接続され、一方、出力ポートは、出力側光増幅装置３１の入力ポートと接続されている。
これにより、波長選択スイッチ２２は、ＭＵＸ部１４から入力された多重光信号を、他方路＃１〜＃Ｎの光スプリッタ２１から入力された多重光信号に多重して出力する。波長選択スイッチ２２から出力された多重光信号は、出力側光増幅装置３１を介して、対応する方路＃１〜＃Ｎに出力される。なお、波長選択スイッチ２２の波長の選択は、設定制御部１０からの設定に従って行われる。
ＤＥＭＵＸ部１３は、光信号の分岐のため、所定の方路＃１〜＃Ｎより入力された多重信号から各波長λin（ｉ）の光信号を分離する。ＤＥＭＵＸ部１３は、アレイ導波路格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を有する。
アレイ導波路格子は、光スプリッタ２１の出力ポートから入力された多重光信号から、出力ポートごとに所定波長の光信号を分離して、送受信器１５に出力する。なお、送受信器１５に出力された光信号は、外部の装置に出力される。
一方、ＭＵＸ部１４は、光信号の挿入のため、外部の装置から送受信器１５を介して入力された光信号を、波長選択スイッチ２２の入力ポートに出力する。ＭＵＸ部１４は、アレイ導波路格子を有する。アレイ導波路格子は、複数の送受信器１５から入力された光信号を多重化して、波長選択スイッチ２２の入力ポートに出力する。
設定制御部１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算処理回路であり、所定のプログラムに基づいてＲＯＡＤＭ装置１を制御する。設定制御部１０は、監視制御用ネットワークＮＷを介して、ネットワーク管理装置８と通信を行う。なお、設定制御部１０は、ソフトウェアにより機能するものに限定されることはなく、特定用途向け集積回路などのハードウェアにより機能するものであってもよい。
記憶部１１は、例えばメモリであり、光信号の波長に対するチャネルの割当設定が登録された設定テーブルを記憶する。設定制御部１０は、設定テーブルを参照して、波長選択スイッチ２２などに対して設定処理を行う。
監視部４０は、多重光信号に含まれるＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）の監視信号を処理する。監視部４０は、監視信号を生成して、合波部４１に出力する。合波部４１は、例えば光カプラであり、出力側光増幅装置３１から出力された多重光信号に、監視信号を多重化して、各方路＃１、＃２に出力する。
また、監視部４０は、各方路＃１、＃２から入力された多重光信号を、分波部４２を介して受信し、該多重光信号から監視信号を抽出する。分波部４２は、例えば光スプリッタであり、多重光信号を分波して、監視部４０及び入力側光増幅装置３２に出力する。
監視部４０は、設定制御部１０及びアンプユニット３ａ，３ｂと接続されている。監視部４０は、設定制御部１０及びアンプユニット３ａ，３ｂから各種の監視制御情報を取得し、監視制御情報を含む監視信号を生成する。また、監視部４０は、多重光信号から抽出した監視信号から各種の監視制御情報を取得し、設定制御部１０及びアンプユニット３ａ，３ｂに出力する。このように、監視信号は、各ノードに設けられたＲＯＡＤＭ装置１間における監視制御に用いられる。
設定制御部１０に対して入出力される監視制御情報としては、例えば、障害情報などが挙げられる。また、アンプユニット３ａ，３ｂに対して入出力される監視制御情報としては、例えば、出力側光増幅装置３１から出力される光のレベル情報が挙げられる。このレベル情報は、後述するように、隣接ノードとの間の伝送路の伝送損失の測定などに用いられる。
図３は、入力側光増幅装置３２の機能構成の一例を示す構成図である。入力側光増幅装置３２は、伝送路Ｄを介して、隣接ノードのＲＯＡＤＭ装置１内の出力側光増幅装置３１と接続されている。このように、入力側及び出力側光増幅装置３２，３１は、伝送路Ｄを介して光信号を送受信する伝送システムを構成する。入力側光増幅装置３２は、出力側光増幅装置３１から出力された光が、伝送路Ｄを介して入力される。
入力側光増幅装置３２は、入力側及び出力側光検出部３２０ａ，３２０ｂと、入力側及び出力側光源３２１ａ，３２１ｂと、分波部３２６ａ，３２６ｂと、合波部３２７ａ，３２７ｂと、入力レベル算出部３２８と、伝送損失測定部３２９とを有する。入力側光増幅装置３２は、さらに、可変光減衰器３２４と、減衰量制御部３２２と、利得制御部３２３と、入力側及び出力側ＥＤＦ（エルビウム添加光ファイバ）３２５ａ，３２５ｂと、モード選択部６２とを有する。
モード選択部６２は、設定制御部１０からの指示に従って、自装置３２の動作状態を、運用モード及び設定モードから選択する。設定モードは、ＲＯＡＤＭ装置１が信号光Ｌｓ（上記の多重光信号光）の伝送を開始するに先立ち、入力側光増幅装置３２の調整を行う動作状態である。設定モードにおいて、入力側光増幅装置３２は、出力側光増幅装置３１からＡＳＥ光Ｌｅが入力され、該ＡＳＥ光Ｌｅの入力レベルＰｉｎの検出結果に基づいて、伝送路Ｄの伝送損失ＬＯＳを測定する。伝送損失ＬＯＳは、信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎの算出に用いられる。
一方、運用モードは、ＲＯＡＤＭ装置１が信号光Ｌｓを伝送する動作状態である。運用モードにおいて、入力側光増幅装置３２は、出力側光増幅装置３１から信号光Ｌｓが入力され、この信号光Ｌｓの波長特性を平坦化し、一定のレベルに制御して後段のスイッチユニット２ａ，２ｂに出力する。信号光Ｌｓの制御において、出力側光増幅装置３１は、伝送損失ＬＯＳから算出した信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎを用いる。なお、信号光Ｌｓについて、例えば、帯域は、Ｃバンド（１５３０〜１５７０（ｎｍ））であり、波長間隔は、１００（ＧＨｚ）間隔であり、最大波長数は、４０波とする。
運用モードにおいて、伝送路Ｄから入力された信号光Ｌｓは、分波部３２６ａ及び合波部３２７ａを介して、入力側ＥＤＦ３２５ａに入力される。入力側ＥＤＦ３２５ａは、入力側光源３２１ａから入力された第１励起光Ｌ１により励起されることによって、入力された信号光Ｌｓを増幅する。可変光減衰器３２４は、入力側ＥＤＦ３２５ａから出力された信号光Ｌｓを減衰させる。出力側ＥＤＦ３２５ｂは、出力側光源３２１ｂから入力された第２励起光Ｌ２により励起されることによって、可変光減衰器３２４から合波部３２７ｂを介して出力された信号光Ｌｓを増幅する。出力側ＥＤＦ３２５ｂから出力された信号光Ｌｓは、分波部３２６ｂを介して後段のスイッチユニット２ａ，２ｂに入力される。信号光Ｌｓの増幅手段として、入力側及び出力側ＥＤＦ３２５ａ，３２５ｂに代えて、他の希土類添加光ファイバなどを用いてもよい。
入力側及び出力側光源３２１ａ，３２１ｂは、第１及び第２励起光Ｌ１，Ｌ２を、合波部３２７ａ，３２７ｂを介して入力側及び出力側ＥＤＦ３２５ａ，３２５ｂにそれぞれ出力する。なお、合波部３２７ａ，３２７ｂは、例えば光カプラである。
分波部３２６ａは、伝送路Ｄから入力されたＡＳＥ光Ｌｅまたは信号光Ｌｓを分波して、合波部３２７ａ及び入力側光検出部３２０ａに出力する。入力側光検出部３２０ａは、光増幅装置３２に入力されたＡＳＥ光Ｌｅ及び信号光Ｌｓの入力パワーＰｉｎを検出して、伝送損失測定部３２９及び利得制御部３２３にそれぞれ通知する。
一方、分波部３２６ｂは、出力側ＥＤＦ３２５ｂから入力された信号光Ｌｓを分波して、装置外及び出力側光検出部３２０ｂに出力する。出力側光検出部３２０ｂは、光増幅装置３２から出力される信号光Ｌｓの出力パワーＰｏｕｔを検出して、利得制御部３２３に通知する。なお、入力側及び出力側光検出部３２０ａ，３２０ｂは、例えばフォトダイオードであり、分波部３２６ａ，３２６ｂは、例えば光スプリッタである。
利得制御部３２３は、信号光Ｌｓの入力パワーＰｉｎ及び出力パワーＰｏｕｔに基づいて、入力側及び出力側光源３２１ａ，３２１ｂの第１及び第２励起光Ｌ１，Ｌ２を制御する。利得制御部３２３は、入力パワーＰｉｎ及び出力パワーＰｏｕｔの比、つまり利得が一定となるように、入力側及び出力側光源３２１ａ，３２１ｂの出力を制御する。利得制御部３２３は、利得の目標値を、信号光Ｌｓの所望の出力レベルと、入力レベル算出部３２８から取得される信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎの差分に応じて決定する。
減衰量制御部３２２は、可変光減衰器３２４に制御信号（電圧レベル）を出力することにより、減衰量を制御する。減衰量制御部３２２は、波長特性を平坦化するように、入力レベル算出部３２８から取得される信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎに基づいて可変光減衰器３２４の減衰量を制御する。減衰量制御部３２２は、入力レベルＬｉｎが基準値より大きい場合、基準値との差分に応じて減衰量を増加させ、信号光Ｌｓの波長の配置に応じて生じる波長ごとの利得のばらつき（利得偏差）を低減する。これにより、光増幅装置３２は、入力された信号光Ｌｓの波長特性を平坦化し、信号光Ｌｓを一定の出力レベルで出力する。なお、波長の配置に関する情報は、例えば、ＯＳＣの監視信号に含まれ、監視部４０から取得されてもよい。
また、モード選択部６２は、選択したモードを通知するモード通知信号Ｎを、伝送損失測定部３２９及び入力レベル算出部３２８に出力する。伝送損失測定部３２９は、設定モードにおいて、出力側光増幅装置３１から入力されたＡＳＥ光Ｌｅの出力レベルＶｏｕｔと入力レベルＰｉｎと基づいて伝送路Ｄの伝送損失ＬＯＳを測定する。伝送損失ＬＯＳは、ＡＳＥ光Ｌｅの出力レベルＶｏｕｔと入力レベルＰｉｎの差分として得られる。入力レベルＰｉｎは、入力側光検出部３２０ａにより検出されて、伝送損失測定部３２９に通知される。出力レベルＶｏｕｔは、監視部４０によりＯＳＣの監視信号から取得されて、伝送損失測定部３２９に通知される。
入力レベル算出部３２８は、運用モードにおいて、出力側光増幅装置３１の信号光Ｌｓの出力レベルの設計値Ｌｏｕｔと、伝送路Ｄの伝送損失ＬＯＳとに基づいて、入力側光増幅装置３２に入力される信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎを算出する。信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎは、出力レベルの設計値Ｌｏｕｔと伝送路損失ＬＯＳとの差として求められる。ここで、信号光Ｌｓの出力レベルの設計値Ｌｏｕｔを示す情報は、ＯＳＣの監視信号に含まれ、監視部４０から取得される。算出された入力レベルＬｉｎは、減衰量制御部３２２及び利得制御部３２３に通知される。
このように、入力側及び出力側光増幅装置３２，３１を有する伝送システムは、ＡＳＥ光Ｌｅを用いて伝送損失ＬＯＳを測定するから、測定時間が短縮され、設定モードから運用モードに速やかに移行することが可能となる。仮に、信号光Ｌｓを用いて測定を行った場合、監視部４０から波長数の情報を取得し、１波当たりの入力レベルに換算する処理に多くの時間がかかってしまう。
また、ＡＳＥ光Ｌｅは、信号光Ｌｓと共通の波長帯域を有するため、波長帯域が異なるＯＳＣの監視信号と比べると、伝送損失の測定を高精度に行うことが可能である。
次に、ＡＳＥ光Ｌｅを出力する出力側光増幅装置３１の構成を説明する。図４は、実施例に係る光増幅装置３１の機能構成を示す構成図である。出力側光増幅装置３１は、伝送路Ｄを介して入力側光増幅装置３２に光を出力する。
出力側光増幅装置３１は、入力側及び出力側光検出部３１０ａ，３１０ｂと、入力側及び出力側光源３１１ａ，３１１ｂと、分波部３１６ａ，３１６ｂと、合波部３１７ａ，３１７ｂと、入力側及び出力側ＥＤＦ（第１及び第２増幅部）３１５ａ，３１５ｂとを有する。出力側光増幅装置３１は、さらに、可変光減衰器３１４と、減衰量制御部３１２と、利得制御部３１３と、入力側及び出力側スイッチ部３１８ａ，３１８ｂと、入力側及び出力側出力制御部（第１及び第２出力制御部）３１９ａ，３１９ｂと、モード選択部６１とを有する。
モード選択部６１は、設定制御部１０からの指示に従って、自装置３１の動作状態を、運用モード（第１モード）及び設定モード（第２モード）から選択する。運用モード及び設定モードについては、上述した通りである。設定モードにおいて、出力側光増幅装置３１は、入力側光増幅装置３２にＡＳＥ光Ｌｅを出力する。一方、運用モードにおいて、出力側光増幅装置３１は、前段のスイッチユニット２ａ，２ｂから入力された信号光Ｌｓの波長特性を平坦化し、信号光Ｌｓを、一定の出力レベルに制御して入力側光増幅装置３２に出力する。モード選択部６１は、動作状態を切り替えるために、選択したモードを通知するモード通知信号Ｎｓを、減衰量制御部３１２と、入力側及び出力側スイッチ部３１８ａ，３１８ｂとに出力する。
出力側光増幅装置３１は、運用モードにおいて、入力側光増幅装置３２と同様に、信号光Ｌｓの出力レベルを制御する。入力側及び出力側光検出部３１０ａ，３１０ｂと入力側及び出力側光源３１１ａ，３１１ｂは、上述した入力側及び出力側光検出部３２０ａ，３２０ｂと入力側及び出力側光源３２１ａ，３２１ｂにそれぞれ対応する。分波部３１６ａ，３１６ｂと合波部３１７ａ，３１７ｂと入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂは、上述した分波部３２６ａ，３２６ｂと合波部３２７ａ，３２７ｂと入力側及び出力側ＥＤＦ３２５ａ，３２５ｂにそれぞれ対応する。可変光減衰器３１４と減衰量制御部３１２と利得制御部３１３は、上述した可変光減衰器３２４と減衰量制御部３２２と利得制御部３２３にそれぞれ対応する。
運用モードにおいて、前段のスイッチユニット２ａ，２ｂから出力された信号光Ｌｓは、分波部３１６ａ及び合波部３１７ａを介して、入力側ＥＤＦ３１５ａに入力される。入力側ＥＤＦ３１５ａは、入力側光源３１１ａから入力された第１励起光Ｌｄにより励起されることによって、入力された信号光Ｌｓを増幅する。可変光減衰器３１４は、入力側ＥＤＦ３１５ａから出力された信号光Ｌｓを減衰させる。出力側ＥＤＦ３１５ｂは、出力側光源３１１ｂから入力された第２励起光Ｌｆにより励起されることによって、可変光減衰器３１４から合波部３１７ｂを介して出力された信号光Ｌｓを増幅する。出力側ＥＤＦ３１５ｂから出力された信号光Ｌｓは、分波部３１６ｂを介して伝送路Ｄに出力される。信号光Ｌｓの増幅手段として、入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂに代えて、他の希土類添加光ファイバなどを用いてもよい。
なお、入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂの長さの合計は、波長の平均の利得を２２．５（ｄＢ）としたときに、波長特性が最も平坦になるように、例えば２５（ｍ）とする。入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂの各長さは、励起光Ｌｄ，Ｌｆの吸収効率の観点からすると、長い方が好ましいが、長さの合計が上記のように決定されるため、例えば、１１（ｍ）と１４（ｍ）とする。
減衰量制御部３１２及び利得制御部３１３は、前段のスイッチユニット２ａ，２ｂから入力される信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎ＿ｓを、設定制御部１０から取得する。減衰量制御部３１２は、動作状態が運用モードであるとき、可変光減衰器３１４の減衰量を、信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎ＿ｓに応じて制御する。
入力レベルＬｉｎ＿ｓの下限は、例えば−２０（ｄＢｍ／ｃｈ）であり、利得を２２．５（ｄＢ）とすると、出力レベルは、２．５（ｄＢｍ／ｃｈ）である。なお、設定制御部１０は、自装置がＲＯＡＤＭ装置ではない場合、つまり入力側及び出力側光増幅装置３１，３２が互いに直接的に接続され、スイッチユニット２ａ，２ｂがない場合、異なる値の入力レベルＬｉｎ＿ｓを減衰量制御部３１２及び利得制御部３１３に通知する。
入力側スイッチ部３１８ａは、入力側光源３１１ａの接続先を、利得制御部３１３及び入力側出力制御部３１９ａから選択して切り替える。接続先の選択は、モード通知信号Ｎｓに基づいて行われる。これにより、入力側光源３１１ａは、運用モードにおいて、利得制御部３１３と接続され、設定モードにおいて、入力側出力制御部３１９ａと接続される。
一方、出力側スイッチ部３１８ｂは、出力側光源３１１ｂの接続先を、利得制御部３１３及び出力側出力制御部３１９ｂから選択して切り替える。接続先の選択は、モード通知信号Ｎｓに基づいて行われる。これにより、出力側光源３１１ｂは、運用モードにおいて、利得制御部３１３と接続され、設定モードにおいて、出力側出力制御部３１９ｂと接続される。このように、光増幅装置３１は、モード通知信号Ｎｓにより、動作状態に応じて第１及び第２励起光Ｌｄ，Ｌｆを制御することができる。
運用モードにおいて、利得制御部３１３は、入力側及び出力側光検出部３１０ａ，３１０ｂがそれぞれ検出した入力パワーＰｉｎ＿ｓ及び出力パワーＰｏｕｔ＿ｓの比（利得）が一定となるように、入力側及び出力側光源３１１ａ，３１１ｂからそれぞれ出力される第１及び第２励起光Ｌｄ，Ｌｆの出力を制御する。一方、設定モードにおいて、入力側出力制御部３１９ａは、入力側光源３１１ａから入力側ＥＤＦ３２５ａに出力される第１励起光Ｌｄを制御し、出力側出力制御部３１９ｂは、出力側光源３１１ｂから出力側ＥＤＦ３１５ｂに出力される第２励起光Ｌｆを制御する。
出力側出力制御部３１９ｂは、動作状態が設定モードであるとき、出力側ＥＤＦ３１５ｂから装置外に一定レベルのＡＳＥ光（自然放出光）Ｌｅが出力されるように、出力側ＥＤＦ３１５ｂに出力される第２励起光Ｌｆを制御する。出力側出力制御部３１９ｂは、出力側光源３１１ｂの出力を制御して、出力側ＥＤＦ３１５ｂから伝送路ＤにＡＳＥ光Ｌｅを出力させる。このとき、出力側光検出部３１０ｂは、出力されたＡＳＥ光ＬｅのレベルＰｏｕｔ＿ｓを検出し、出力側出力制御部３１９ｂに通知する。
出力側出力制御部３１９ｂは、出力側ＥＤＦ３１５ｂから出力されたＡＳＥ光ＬｅのレベルＰｏｕｔ＿ｓの検出結果に基づいて、出力側ＥＤＦ３１５ｂに出力される第２励起光Ｌｆを制御する。このため、出力側出力制御部３１９ｂは、ＡＳＥ光Ｌｅの出力レベルが所望の値となるように、フィードバック制御を行うことができる。
出力側出力制御部３１９ｂは、出力側ＥＤＦ３１５ｂの励起状態のエネルギーが運用モードより高くなるように、ＡＳＥ光Ｌｅの出力レベルを制御する。ＡＳＥ光Ｌｅの出力レベルは、隣接ノードの光増幅装置３２に設けられた入力側光検出部３２０ａが暗電流の影響を受けないように高い値とするとよいが、出力側ＥＤＦ３１５ｂの励起状態のエネルギーが高くなりすぎると発振するため、例えば２．５（ｄＢｍ）とする。このときの励起光Ｌｆの出力パワーは、３３（ｍＷ）である。
ＡＳＥ光Ｌｅの出力時、出力側ＥＤＦ３１５ｂの利得は、例えば３０．３（ｄＢ）である。なお、出力側ＥＤＦ３１５ｂの両端の光部品の反射減衰量は、例えば５０（ｄＢ）であるから、ＥＤＦ３１５ｂの利得が３０．３（ｄＢ）の場合に発振が起きる可能性は極めて小さい。
ＡＳＥ光Ｌｅの出力時、出力側ＥＤＦ３１５ｂは、励起状態のエネルギーが運用モードより高くなるから、光増幅装置３１に信号光Ｌｓが入力されると、高パワーの光サージが発生し得る。信号光Ｌｓが入力される場合としては、例えば、設定モードにおいて、ＲＯＡＤＭ装置１に送受信器１５が追加された場合、及び他ノードのＲＯＡＤＭ装置１が信号光Ｌｓを出力した場合が挙げられる。
光サージが発生すると、定格値を超えるパワーのため、出力側光検出部３１０ｂ、または隣接ノードの出力側光増幅装置３２に設けられた入力側光検出部３２０ａが破壊される可能性がある。仮に、光サージが、破壊に十分なレベルではないとしても、入力側光増幅装置３２において入力レベルＰｉｎが瞬間的に変動するため、測定される伝送路Ｄの伝送損失ＬＯＳに誤差を生じ得る。
そこで、減衰量制御部３１２は、動作モードが設定モードであるとき、可変光減衰器３１４の減衰量を、運用モードにおける値より大きな所定値となるように制御することにより、入力される信号光Ｌｓのレベルを、光サージが発生しない程度に低減する。信号光Ｌｓのレベルを低減するためには、可変光減衰器３１４の減衰量が大きいほど望ましいので、減衰量制御部３１２は、設定モードにおいて減衰量を最大値（例えば２０（ｄＢ））にしてもよい。
また、入力側出力制御部３１９ａは、動作状態が設定モードであるとき、入力側ＥＤＦ３１５ａへの第１励起光Ｌｄの出力を停止する。つまり、入力側出力制御部３１９ａは、入力側光源３１１ａの出力を停止（シャットダウン）する。したがって、入力側ＥＤＦ３１５ａは、設定モードにおいて、第１励起光Ｌｄが入力されず、非励起状態となるから、信号光Ｌｓのレベルを低下させる損失媒体として機能する。
例えば、入力側ＥＤＦ３１５ａの長さを１１（ｍ）とすると、各波長の平均値として２２．７（ｄＢ）の損失を発生させることが可能である。したがって、可変光減衰器３１４の減衰量を２０（ｄＢ）とすれば、合計４２．７（ｄＢ）の損失を発生させることができる。
図５は、入力側ＥＤＦ３１５ａ及び可変光減衰器３１４の合計損失に対する光サージのパワーの変化を示すグラフである。このグラフは、入力される信号光Ｌｓが、０波の状態から８０波の状態に変化したと仮定して行ったシミュレーションの結果である。なお、出力側ＥＤＦ３１５ｂは、利得が３０．３（ｄＢ）となるように励起されているものとする。
可変光減衰器３１４の減衰量を約２０（ｄＢ）とすると、図５から理解されるように、可変光減衰器３１４による損失分のみを用いた場合の光サージのパワーは５（ｄＢ）である。一方、入力側ＥＤＦ３１５ａ及び可変光減衰器３１４の合計損失を、上記の４２．７（ｄＢ）とすると、両者の損失を用いた場合の光サージのパワーは０．１（ｄＢ）である。したがって、ＡＳＥ光Ｌｅの出力に先立ち、可変光減衰器３１４の減衰量の制御に加えて、入力側光源３１１ａの励起光Ｌｄの出力を停止することにより、光サージが、より効果的に抑制される。
本実施例において、可変光減衰器３１４の減衰量は、減衰量制御部３１２から入力される制御信号の電圧レベルに基づいて制御される。この電圧レベルに対する減衰量の変化特性は、温度変化などの環境変動や経年劣化などに起因して変化する。このため、減衰量制御部３１２は、可変光減衰器３１４に入力される光のレベル、及び可変光減衰器３１４から出力される光のレベルの検出結果に基づいて、減衰量を制御すると望ましい。
図６は、他の実施例に係る光増幅装置３２の機能構成を示す構成図である。図６において、図４と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
入力側出力制御部３１９ａは、入力側ＥＤＦ３１５ａへの第１励起光Ｌｄの出力を停止する前に、入力側ＥＤＦ３１５ａから一定レベルのＡＳＥ光（自然放出光）Ｌｔが出力されるように、入力側ＥＤＦ３１５ａに出力される第１励起光Ｌｄを制御する。そして、減衰量制御部３１２は、入力側ＥＤＦ３１５ａから出力されたＡＳＥ光Ｌｔの可変光減衰器３１４の入力側のレベルＰ１及び出力側のレベルＰ２に基づいて、可変光減衰器３１４の減衰量を所定値に調整する。このとき、出力側出力制御部３１９ｂは、入力側ＥＤＦ３１５ａから出力されたＡＳＥ光Ｌｔによりサージが発生しないように、ＡＳＥ光Ｌｔが出力される前に、出力側光源３１１ｂの第２励起光Ｌｆの出力を停止する。
光増幅装置３２は、図４に示された構成に加え、分波部５０ａ，５０ｂと、第１及び第２検出部５１ａ，５１ｂとを、さらに有する。分波部５０ａは、入力側ＥＤＦ３１５ａから出力されたＡＳＥ光Ｌｔを分波して、可変光減衰器３１４及び第１光検出部５１ａに出力する。第１光検出部５１ａは、可変光減衰器３１４に入力されるＡＳＥ光ＬｔのレベルＰ１を検出する。
一方、分波部５０ｂは、可変光減衰器３１４から出力されたＡＳＥ光Ｌｔを分波して、第２光検出部５１ｂに出力する。第２光検出部５１ｂは、可変光減衰器３１４から出力されたＡＳＥ光ＬｔのレベルＰ２を検出する。
減衰量制御部３１２は、動作状態が設定モードであるとき、第１及び第２光検出部５１ａ，５１ｂから取得したＡＳＥ光ＬｔのレベルＰ１，Ｐ２の検出結果に基づいて、減衰量を上記の所定値とするように制御する。このとき、減衰量は、第１及び第２光検出部５１ａ，５１ｂにより検出したレベルＰ１，Ｐ２の差分として得られる。したがって、減衰量制御部３１２は、可変光減衰器３１４の減衰量を監視しながら制御することができるので、上述した電圧に対する減衰量の特性の変化に関わらず、高精度に減衰量を制御することができる。
入力側出力制御部３１９ａは、減衰量が所定値になった後、入力側光源３１１ａの第１励起光Ｌｄの出力を停止させる。このとき、減衰量制御部３１２は、通知信号Ｎａを出力することにより、減衰量の調整が完了した旨を入力側出力制御部３１９ａに通知する。励起光Ｌｄの出力の停止により、既に述べたように、信号光Ｌｓのレベルが入力側ＥＤＦ３１５ａによって低減される。
図７は、本実施例に係る光増幅蔵置３１の動作を示すフローチャートである。光増幅装置３１の動作状態が設定モードである場合（ステップＳｔ１のＹＥＳ）、出力側光源３１１ｂは、出力側出力制御部３１９ｂの制御に従って、第２励起光Ｌｆの出力を停止する（ステップＳｔ２）。一方、光増幅蔵置３１の動作状態が設定モードではない場合、つまり運用モードである場合（ステップＳｔ１のＮＯ）、光増幅蔵置３１は、処理を終了する。
次に、入力側光源３１１ａは、入力側出力制御部３１９ａの制御に従って、第１励起光Ｌｄの出力を開始する（ステップＳｔ３）。次に、減衰量制御部３１２は、第１及び第２光検出部５１ａ，５１ｂから取得したＡＳＥ光ＬｔのレベルＰ１，Ｐ２の検出結果に基づいて、減衰量を所定値とする（ステップＳｔ４）。これにより、可変光減衰器３１４の減衰量が、運用モードより大きくなり、出力側ＥＤＦ３１５ｂに入力される信号光Ｌｓを減衰させる。
次に、入力側光源３１１ａは、入力側出力制御部３１９ａの制御に従って、第１励起光Ｌｄの出力を停止する（ステップＳｔ５）。これにより、入力側ＥＤＦ３１５ａは、損失媒体として機能し、出力側ＥＤＦ３１５ｂに入力される信号光Ｌｓを減衰させる。
次に、出力側光源３１１ｂは、出力側出力制御部３１９ｂの制御に従って、第２励起光Ｌｆの出力を開始する（ステップＳｔ６）。このとき、出力側出力制御部３１９ｂは、出力側ＥＤＦ３１５ｂから出力されるＡＳＥ光ＬｅのレベルＰｏｕｔ＿ｓの検出結果に基づいて、出力側光源３１１ｂの第２励起光Ｌｆの出力を制御する。なお、ＡＳＥ光ＬｅのレベルＰｏｕｔ＿ｓは、出力側光検出部３１０ｂから得られる。このようにして、光増幅装置３１は、動作モードが設定モードであるとき、入力側光増幅装置３２にＡＳＥ光Ｌｅを出力する。
これまで述べたように、実施例に係る光増幅装置３１は、入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂと、可変光減衰器３１４と、モード選択部６１と、利得制御部３１３と、入力側及び出力側出力制御部３１９ａ，３１９ｂと、減衰量制御部３１２とを有する。入力側ＥＤＦ３１５ａは、第１励起光Ｌｄにより励起されることによって、入力された信号光Ｌｓを増幅する。可変光減衰器３１４は、入力側ＥＤＦ３１５ａから出力された信号光Ｌｓを減衰させる。出力側ＥＤＦ３１５ｂは、第２励起光Ｌｆにより励起されることによって、可変光減衰器３１４から出力された信号光Ｌｓを増幅する。
モード選択部６１は、自装置３１の動作状態を、運用モード及び設定モードから選択する。利得制御部３１３は、動作状態が運用モードであるとき、入力側及び出力側ＥＤＦ３１５ａ，３１５ｂにそれぞれ出力される第１及び第２励起光Ｌｄ，Ｌｆを、信号光Ｌｓのパワーの利得が一定となるように制御する。入力側出力制御部３１９ａは、動作状態が設定モードであるとき、入力側ＥＤＦ３１５ａに出力される第１励起光Ｌｄを制御する。出力側出力制御部３１９ｂは、動作状態が設定モードであるとき、出力側ＥＤＦ３１５ｂから装置外に一定レベルのＡＳＥ光Ｌｅが出力されるように、出力側ＥＤＦ３１５ｂに出力される第２励起光Ｌｆを制御する。
減衰量制御部３１２は、動作状態が運用モードであるとき、可変光減衰器３１４の減衰量を、信号光Ｌｓの入力レベルＬｉｎ＿ｓに応じて制御し、動作状態が設定モードであるとき、減衰量を、運用モードにおける値より大きな所定値とするように制御する。
実施例に係る光増幅装置３１によると、設定モードにおいて、ＡＳＥ光Ｌｅを入力側光増幅装置３２に出力するとき、可変光減衰器３１４の減衰量を、運用モードより大きくする。したがって、出力側ＥＤＦ３１５ｂに入力される信号光Ｌｓのレベルが低減され、光サージが抑制される。よって、実施例に係る光増幅装置３１によると、上述した特許文献１の開示技術とは異なり、装置外にＷＤＭシャッターなどの光サージの防止手段を設けることなく、効果的に光サージを抑制できる。
また、実施例に係る伝送システムは、上記の光増幅装置３１と、出力側光増幅装置３１から出力されたＡＳＥ光Ｌｅが、伝送路Ｄを介して入力される入力側光増幅装置３２とを有する。入力側光増幅装置３２は、ＡＳＥ光Ｌｅの入力レベルの検出結果に基づいて、伝送路Ｄの伝送損失ＬＯＳを測定する。実施例に係る伝送システムは、上記の光増幅装置３１を含むため、同様の作用効果を奏する。
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
３１ 出力側光増幅装置（光増幅装置）
３２ 入力側光増幅装置
３１１ａ 入力側光源
３１１ｂ 出力側光源
３１２ 減衰量制御部
３１４ 可変光減衰器
３１５ａ 入力側ＥＤＦ（第１増幅部）
３１５ｂ 出力側ＥＤＦ（第２増幅部）
３１９ａ 入力側出力制御部（第１出力制御部）
３１９ｂ 出力側出力制御部（第２出力制御部）
６１ モード選択部
Ｌｅ，Ｌｔ ＡＳＥ光（自然放出光）
Ｌｄ 第１励起光
Ｌｆ 第２励起光
Ｌｓ 信号光
Ｄ 伝送路
ＬＯＳ 伝送損失
Ｌｉｎ、Ｌｉｎ＿ｓ 入力レベル
Ｐｉｎ＿ｓ 入力パワー
Ｐｏｕｔ＿ｓ 出力パワー

Claims (5)

  1. 第１励起光により励起されることによって、入力された信号光を増幅する第１増幅部と、
    前記第１増幅部から出力された信号光を減衰させる可変光減衰器と、
    第２励起光により励起されることによって、前記可変光減衰器から出力された信号光を増幅する第２増幅部と、
    自装置の動作状態を、第１モード及び第２モードから選択するモード選択部と、
    前記動作状態が前記第１モードであるとき、前記第１及び第２増幅部にそれぞれ出力される前記第１及び第２励起光を、前記信号光のパワーの利得が一定となるように制御する利得制御部と、
    前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第１増幅部に出力される前記第１励起光を制御する第１出力制御部と、
    前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第２増幅部から装置外に一定レベルの自然放出光が出力されるように、前記第２増幅部に出力される前記第２励起光を制御する第２出力制御部と、
    前記動作状態が前記第１モードであるとき、前記可変光減衰器の減衰量を、前記信号光の入力レベルに応じて制御し、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記減衰量を、前記第１モードにおける値より大きな所定値とするように制御する減衰量制御部とを有することを特徴とする光増幅装置。
  2. 第１出力制御部は、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第１増幅部への前記第１励起光の出力を停止することを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
  3. 前記第１出力制御部は、前記第１増幅部への前記第１励起光の出力を停止する前に、前記第１増幅部から一定レベルの自然放出光が出力されるように、前記第１増幅部に出力される前記第１励起光を制御し、
    前記減衰量制御部は、前記動作状態が前記第２モードであるとき、前記第１増幅部から前記可変光減衰器に入力される前記自然放出光のレベル、及び、前記可変光減衰器から出力された前記自然放出光のレベルの検出結果に基づいて、前記減衰量を前記所定値とするように制御することを特徴とする請求項２に記載の光増幅装置。
  4. 前記第２出力制御部は、前記第２増幅部から出力された前記自然放出光のレベルの検出結果に基づいて、前記第２増幅部に出力される前記第２励起光を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光増幅装置。
  5. 請求項１乃至４の何れかに記載の光増幅装置と、
    前記光増幅装置から出力された前記自然放出光が、伝送路を介して入力される入力側光増幅装置とを有し、
    前記入力側光増幅装置は、前記自然放出光の入力レベルの検出結果に基づいて、前記伝送路の伝送損失を測定することを特徴とする伝送システム。
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