JP2019532503A

JP2019532503A - 光増幅器及び光増幅器の制御方法

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Publication number: JP2019532503A
Application number: JP2019513867A
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Inventors: タヤンディエドゥガボリエマニュエルル; 中村　滋; 滋中村; 柳町　成行; 成行柳町; 恵一松本
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Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2019-11-07
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Abstract

光増幅器の電力消費が増幅器の使用期間中に最適化が行われない問題を解決するため、光増幅器は、複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと複数のコアを囲むクラッド領域とを含み複数の光チャネルを増幅する利得媒体と、光増幅器の温度を監視し監視結果を生成する監視装置と、クラッド領域を励起する第１の光線を発する第１の光源と、複数のコアを個別に励起する複数の第２の光線を発する第２の光源と、及び、生成された監視結果を基に前記第１の光源と前記第２の光源とを制御する制御部とを含む。

Description

本発明は、光増幅器、光増幅器の制御方法に関し、詳細には、光ファイバを用いた光信号の光増幅器及び増幅制御方法に関する。

光ファイバ回線への投資を最適化するには、光ファイバ回線の容量を増加させることが望ましい。これは、光ファイバ回線で伝送される信号のスペクトル効率（Spectral Efficiency、ＳＥ）を向上させることで達成できる。

スペクトル効率の向上には、一般的な方法として送信情報に対してより効率的な変調形式が用いられる。効率的な変調形式に併せて、波長多重（ＷＤＭ）が用いられることもある。さらに、長距離伝送の可能性を維持しながらファイバ一本の通信容量を増やすために、空間分割多重（ＳＤＭ）が用いられている。

非特許文献１では、マルチコアファイバ（Multi Core Fiber、ＭＣＦ）及びマルチコアエルビウム添加ファイバ増幅器（Multicore – Erbium Doped Fiber Amplifier、ＭＣ−ＥＤＦＡ）で実装されたＳＤＭ伝送システムを用いて、６，１６０ｋｍの７コアＭＣＦに４０波長の１２８Ｇｂ／ｓＰＭ−ＱＰＳＫ信号を送信している。ＭＣＦは、同一ファイバ中に光信号を伝える幾つかのコアを有する。ＭＣ−ＥＤＦＡは、ＭＣＦを利得媒体とするファイバ増幅器から成る。ＭＣ−ＥＤＦＡは、一つのＭＣＦ利得媒体中の複数のコアをコア直接励起方式によって個別に励起するためにある。このシステム実証では、ＭＣＦのコア数（非特許文献１では７コア）によってシステム容量を多重化させる可能性を示唆している。ＭＣＦを用いることで、各コア内のＷＤＭに加えて、多重化されたコアによって信号を空間多重化することができ、伝送距離を犠牲にすることなくファイバの通信容量が増加する。

ＳＤＭのその他の利点として、ＳＤＭ増幅器が伝送路やそのノードの電力消費に関して利益をもたらすことが挙げられる。非特許文献１に示されるように、ＥＤＦＡはＭＣ−ＥＤＦＡと一体化でき、コア直接励起ＭＣ−ＥＤＦＡを実施することで、電力消費上の利益が得られる。増幅器の電力消費削減は、消費電力を削減することでシステムを大容量に拡張し、システムの経常費（Operation Expenditure、ＯＰＥＸ）の削減を可能にするため、システムの最重要課題である。

さらに、非特許文献２は、一般的なクラッド励起方式による一括増幅に基づいた別の種類のＭＣ−ＥＤＦＡを開示しており、より強力なレーザーがクラッド入射によってＭＣＦ利得媒体のコア全てを同時に励起する。一般的なクラッド励起は、標準的なＥＤＦＡの並列化やコア直接励起ＭＣ−ＥＤＦＡに比べ、高出力増幅に著しい電力消費を可能にする。

クラッド励起ＥＤＦＡの実装の詳細と、そのような増幅方法による信号伝送及び増幅の実施結果が非特許文献３に提供されている。しかし、クラッド励起ＭＣ−ＥＤＦＡには、コア毎に制御が行われないという欠点がある。そこで、この方式でＭＣ−ＥＤＦＡの異なるＳＤＭチャネルの出力を調整するには別に等化が必要とされる。

非特許文献４を基にした特許文献１では、ＳＤＭチャネルに損失要因を導入するのではなく、エルビウム及びイッテルビウム添加増幅器を用いる場合に、低電力の利点のためのクラッド励起とＳＤＭチャネル毎の動作を独立して制御するためのコア直接励起とを組み合わせたハイブリッドＭＣ−ＥＤＦＡを提案している。非特許文献４では、クラッド励起用の励起パワーは一定に保たれ、コア直接励起用の励起パワーはコア毎に自動利得制御（ＡＧＣ）を行うよう調整される。これによって、システム性能が伝送特性のより低いチャネルによって限定されることなく、多重化された全てのチャネル間で同等な性能が実現される。

さらにまた、非特許文献５では、クラッド励起方式やコア直接励起方式と比べて増幅器の電力消費を削減するためにＭＣ−ＥＤＦＡにハイブリッド励起方式が用いられる。特許文献２は、利得プロファイルを制御できる光増幅器を開示している。しかしながら、特許文献２に記載された増幅器は、マルチコアファイバではなく単一コアファイバの利得媒体を用いた増幅器であり、クラッド励起とコア励起を同時には行わない。これによって、温度変化による利得形状変化に対応する対応することは可能になるが、増幅器の電力消費削減には繋がらない。特許文献３には、光ファイバの破断を検知するための温度検知器を有する光ファイバレーザー装置が開示される。特許文献３は、ファイバレーザーに関して論じているため、特許文献３の装置は、増幅後の入力信号の統一性や質を保証できない。特許文献３の装置は、マルチコア利得媒体の異なるコアにおける信号の増幅ができない。また、同装置は幾つかのレーザーを備えるが、それらは全てファイバレーザー用に同様に励起させるために用いられる。一方、本発明は、クラッド励起用の第１のレーザーと、コア励起用の第２のレーザーを特徴とする。結果として、特許文献３の装置はファイバレーザーの制御や製造をより高速にするが、光増幅器の電力消費削減には繋がらない。

特許第５９５０４２６号公報特開２００４−３６３６３１号公報特開２０１０−１７１３２２号公報

H. Takahashi et al., "First Demonstration of MC-EDFA-Repeatered SDM Transmission of 40 x 128-Gbit/s PDM-QPSK Signals per Core over 6,160-km 7-core MCF", ECOC 2012, paper Th.3.C.3. Y. Tsuchida et al., "Multicore erbium doped fiber amplifier for space division multiplexing", Photonics Society Summer Topical Meeting 2013, paper TuC3.1. K. Takeshima et al., "51.1-Tbit/s MCF Transmission over 2,520km Using Cladding Pumped 7-core EDFAs", OFC 2015, paper W3G.1. 小野、他「クラッド励起及びコア直接励起のハイブリッド励起を用いたMC-EDFA利得制御の検討」、電子情報通信学会信学技報 vol.114、No.451、OCS2014-116, OPE2014-222 (2015-02), pages 111 - 115. E. Le Taillandier de Gabory et al., "Investigations on Reduction of Power Consumption of Optical Amplification with Hybrid Pumping Scheme Multicore EDFA and Minimized Number of Lighten Cores", IEICE Society Conference 2016, paper B-10-48. K. S. Abedin et al., "Seven-core erbium-doped double-clad fiber amplifier pumped simultaneously by side-coupled multimode fiber", Optics Letters, Vol. 39, No. 4, pp 993 - 996.

それでも、ＭＣ−ＥＤＦＡの増幅器や、ＭＣＦで伝送を行うＳＤＭ技術によるシステムは、システムや増幅器の使用中に例えば０℃〜７５℃などの広い範囲で温度が変化する環境中で使用されている。外部温度が完全に制御されていない環境に増幅器が置かれた場合、環境温度は日中又は夜間気温、夏又は冬など外部気温に左右される。また、温度は電話通信に用いられるその他の設備から発生する熱にも左右される。

例えば、より多くのインターネットトラフィックを収容するために伝送システムが大容量に搭載される場合、より多くのコアとそれに併せてより多くのトランスポンダ、より多くの励起素子が用いられ、より多くの熱を発して温度を上げる。これに対し、より少ないインターネットトラフィックを収容するため容量が少ない場合、より少ないトランスポンダやより少ない励起素子が用いられ、より少ない熱を発して温度は低く維持される。つまり、温度の変化は、一日のパターン、季節パターン、又は、よりランダムなトラフィックパターンに影響されやすい。

一般的なクラッド励起とコア直接励起とを用いたハイブリッドＭＣ−ＥＤＦＡでは、ポンプ（励起）レーザーを含む動的機器の電力消費は、周囲温度又はパッケージのケース温度によって変化する。より具体的には、ハイブリッド励起方式では異なる励起方式が組み合わされ、それぞれが温度によって電力消費が異なるため、増幅器の使用期間中、増幅器の電力消費は温度により変化していることになる。

そこで、温度が変化する場合に、ネットワークの使用期間中における光増幅器の電力消費を減らす必要がある。

（発明の目的）
本発明の例示的目的は、光信号を増幅するための光増幅器及び方法を提供し、使用中に温度が変化する場合に、光増幅器の電力消費が増幅器の使用期間中に最適化されないという上述の問題を解決することにある。

本発明の一側面に係わる光増幅器は、複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと複数のコアを囲むクラッド領域とを含み複数の光チャネルを増幅する利得媒体と、
光増幅器の温度を監視し、監視結果を生成する監視部と、
クラッド領域を励起する第１の光線を発する第１の光源と、
複数のコアを個別に励起する複数の第２の光線を発する第２の光源と、
生成された監視結果を基に、第１の光源と第２の光源とを制御する制御部とを含む。

本発明の一側面に係わる光増幅器の光信号を増幅させる方法は、
複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと、複数のコアを囲むクラッド領域とを含む利得媒体によって複数の光チャネルを増幅すること、
光増幅器の温度を監視し、監視結果を生成すること、
第１の光源で利得媒体のクラッド領域を励起すること、
第２の光源で複数のコアを個別に励起すること、及び、
第１の光源と第２の光源とを生成された監視結果に基づいて制御すること、を含む。

本発明による例示的な利点は増幅器やネットワークの使用期間中に光増幅器の電力消費を削減することにあり、電力消費の削減は増幅器の温度が変化する場合に効果的である。

本発明の上記及びその他の利点及び特徴は、添付の図面と併せて以下の説明により明確になる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる光増幅器の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第２の実施形態に係わる光増幅器の構成を示す概略図である。図３は、本発明の第３の実施形態に係わる光増幅器の構成を示すブロック図である。図４は、本発明の第４の実施形態に係わる光増幅器の構成を示すブロック図である。図５は、本発明の第５の実施形態に係わる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図６は、本発明の第６の実施形態に係わる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図７は、本発明の実施形態に係わる温度と電力消費のシミュレーション結果を示す図である。図８は、本発明の実施形態に係わる温度と励起パワーのシミュレーション結果を示す図である。図９は、本発明の実施形態に係わる温度と電力消費のシミュレーション結果を示す図である。図１０は、本発明の実施形態に係わる温度と励起パワーのシミュレーション結果を示す図である。図１１は、本発明の実施形態に係わる温度と電力消費のシミュレーション結果を示す図である。図１２は、本発明の実施形態に係わる温度と励起パワーのシミュレーション結果を示す図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図面中の各矢印は対応する信号の典型的な方向を示すために付されるが各矢印は実施形態の信号の方向を制限するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる光増幅器の構成を示すブロック図である。光増幅器１００は、利得媒体１１０、温度監視部（監視手段）１４０、第１の光源１２１、第２の光源１２２、及び、制御部（制御手段）１３０を含む。

利得媒体１１０は複数の光チャネルを増幅する。利得媒体１１０は複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと、複数のコアを囲むクラッド領域とを含む。温度監視部１４０は、光増幅器１００の温度を監視し、監視結果を生成する。監視結果は温度を示す電気信号であってもよい。第１の光源１２１は、第１の光線を発して利得媒体１１０のクラッド領域を励起するよう構成される。第２の光源１２２は、複数の第２の光線を発して利得媒体の複数のコアを個別に励起する。

制御部１３０は電気回路でもよい。制御部１３０は、増幅と、第１の光源１２１が発する光パワーと第２の光源１２２が発する光パワーとの割合を制御するため、温度監視部１４０によって生成された監視結果に基づいて、第１の光源１２１及び第２の光源１２２を制御する。上記構成によって以下に記載する動作を実施することにより、光増幅器の使用期間中に光増幅器１００の電力消費を削減することが可能になる。

次に、本実施形態に係わる光増幅器１００の動作を説明する。制御部１３０は、監視された温度が所定値よりも高い場合、第１の光線の光パワーを強くしてもよい。また、制御部１３０は、監視された温度が所定値よりも低い場合、第１の光線の光パワーを弱くしてもよい。

制御部１３０は、複数の第２の光線の光パワーが弱くなった場合、第１の光線の光パワーを強くしてもよい。また、制御部１３０は、複数の第２の光線の光パワーが強くなった場合、第１の光線の光パワーを弱くしてもよい。

制御部１３０は、監視された温度が上昇した場合に、第１の光線の光パワーを強くしてもよい。制御部１３０は、温度が下降した場合に第１の光線の光パワーを弱くしてもよい。

制御部１３０は、第１の光線の光パワーを複数の設定値の一つに設定してもよい。また、制御部１３０は、第２の光線の光パワーを複数の設定値の一つに設定してもよい。

次に、所定の実施形態に係わる光信号を増幅させる方法を説明する。光信号の増幅方法において、複数の光チャネルを増幅する利得媒体が用意される。ここで、利得媒体は、複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと、複数のコアを囲んだクラッド領域とを含む。光増幅器の温度は監視され、監視結果が生成される。加えて、第１の光線はクラッド領域を励起するよう構成される。複数の第２の光線は複数のコアを個別に励起するよう構成される。第１の光線の光パワーと複数の第２の光線の光パワーとは、生成された監視結果に基づいて制御される。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係わる光増幅器２００の概略図である。光増幅器２００は、７つの入力ＳＤＭチャネル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７を受信する。光増幅器２００は、ＳＤＭチャネル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６及び２０７を光増幅し、それぞれ７つのＳＤＭチャネル２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６及び２９７に出力する。

各ＳＤＭチャネルは、一つ以上の多重化ＷＤＭ光信号によって構成されてもよい。各ＳＤＭチャネルは光信号を構成しなくともよい。光増幅器２００は７つのコアによって構成され、一つのコアは入力信号と出力信号のいずれにも用いられる。入力信号は、７コアＭＣＦを経由して光増幅器２００に供給されてもよい。同じく、出力信号は光増幅器２００から７コアＭＣＦに供給されてもよい。入力と出力の７コアＭＣＦはコネクタを介して光増幅器２００に接続されてもよい。あるいは、入力と出力の７コアＭＣＦは光増幅器２００にスプライスされてもよい。

光増幅器２００は、ＷＤＭカプラ２８０、利得媒体２８１、ポンプストリッパ２８２、ＷＤＭカプラ２８３及びアイソレータ２８４を含む。２８０〜２８４の番号で示される構成要素は、Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６及びＣ０７で示される７ＳＤＭチャネルを収容する。カプラ２８０は、７ＳＤＭチャネルアイソレータを含んでいてもよい。ＷＤＭカプラ２８０は、７つの入力ＳＤＭチャネルをポンプレーザー２４０によって生成された励起光と合波させる。

ポンプレーザー２４０はクラッド励起を行うように動作する。ポンプレーザー２４０は、波長９８０ｎｍの高出力マルチモードレーザーダイオードでもよい。

カプラ２８０の出力は利得媒体２８１に供給される。利得媒体２８１は、エルビウムイオンが添加された７コアＭＣＦである。利得媒体２８１の７つのコアも番号Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６及びＣ０７で示される。増幅された信号は、ポンプストリッパ２８２を通過し、ポンプレーザー２４０によって生成された励起光の残りが取り除かれる。ポンプストリッパ２８２の出力はＷＤＭカプラ２８３に供給される。カプラ２８３は、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４５、２４６及び２４７で示される７つのポンプレーザーからの出力を、利得媒体２８１のそれぞれのコアＣ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６及びＣ０７を個別に直接励起するため、ＭＣＦと合波させる。

ポンプレーザー２４１〜２４７は、波長１４８０ｎｍのシングルモードレーザーでもよい。カプラ２８３の出力はアイソレータ２８４を通過する。２９１〜２９７で示される出力信号は、利得媒体２８１を介して、ポンプレーザー２４０のクラッド励起及びポンプレーザー２４１〜２４７のコア直接励起によって増幅されている。

温度監視部２３０は、光増幅器２００の温度を監視する。これは、サーミスタ及び監視回路によって実現されてもよい。温度監視部２３０の出力は電気信号であってもよく、ポンプ制御回路２３１に供給される。ポンプ制御回路２３１は、温度監視部２３０に供給された信号に従って、クラッド励起用ポンプレーザー２４０の光出力と、コア直接励起用ポンプレーザー２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６及び２４７の光出力を個別に制御する。ポンプレーザーの出力は、ポンプ制御回路２３１がそれぞれの動作強度を調節することで制御できる。

温度監視部２３０は、光増幅器２００のパッケージに搭載されたサーミスタによって実現されてもよい。他の実装では、温度監視部２３０はポンプ制御回路２３１の表面に搭載されたサーミスタとその監視回路であってもよい。他の実装では、温度監視部２３０は、ポンプレーザー２４０〜２４７の一つに用いられるメタルヒートシンクに搭載されたサーミスタによって実現されてもよい。

次に、光増幅器２００の動作を説明する。ポンプレーザー２４０は高出力マルチモードレーザーであり、非冷却で動作する。ポンプレーザー２４１〜２４７は、それぞれのレーザーダイオードを一定温度に保つため一つ以上の熱電冷却器（thermoelectric cooler、ＴＥＣ）を含む。温度監視部２３０により監視された温度が２５℃のとき、光増幅器２００のコアＣ０１〜Ｃ０７により増幅された出力パワーが設定値になるように、ポンプレーザー２４０と各ポンプレーザー２４１〜２４７は、所定の動作電流値で動作する。

光増幅器２００の温度が上昇した場合、温度監視部２３０はこの上昇を反映する。ポンプ制御回路２３１は、光増幅器２００のコアＣ０１〜Ｃ０７により増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー２４０の動作電流を増加させ、それに伴いポンプレーザー２４１〜２４７の動作電流を減少させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の上昇に伴って増加するため、光増幅器２００の電力消費は減少する。

光増幅器２００の温度が下がると、温度監視部２３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路２３１は、光増幅器２００のコアＣ０１〜Ｃ０７により増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー２４０の動作電流を減少させ、それに伴いポンプレーザー２４１〜２４７の動作電流を増加させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の下降に伴って減少するため、光増幅器２００の電力消費は減少する。

ポンプ制御回路２３１の制御によって、どの動作温度でも光増幅器２００の電力消費は効率的に減少する。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係わる光増幅器３００の概略図である。図３〜５は、光増幅器の構造を簡素に表したものである。光増幅器３００は、入力されたｎ個のＳＤＭチャネル３０１〜３０（ｎ）を受け取り、これらを光増幅し、それぞれｎ個のＳＤＭチャネル３９１〜３９（ｎ）に出力する。ここで、ｎは１より大きい整数である。図３において、ｋはｎより小さい整数である。ＳＤＭチャネル３０１〜３０（ｎ）は、第２の実施形態及び図２に記載されるチャネル２０１〜２０７に対応する。入力信号は、ｎコアＭＣＦを経由して光増幅器３００に供給されてもよい。同じく、出力信号は光増幅器３００からｎコアＭＣＦに供給されてもよい。あるいは、ｎ未満のコアを持つ幾つかのＭＣＦによってｎＳＤＭチャネルが提供されてもよい。ＭＣＦの入力と出力は、コネクタを介して光増幅器３００に接続されてもよい。あるいは、入力と出力のＭＣＦは、光増幅器３００にスプライスされてもよい。

光増幅器３００は、ＷＤＭカプラ３８０、第１の利得媒体３８１及び第２の利得媒体３８５（ＭＣ−ＥＤＦＡ）、ＷＤＭカプラ３８３、及びアイソレータ３８４を含み、これらの機能は構成要素２８０、２８１、２８３及び２８４とそれぞれ同じである。利得媒体３８１及び３８５にはポンプストリッパが一体化されていてもよい。３８０〜３８５の番号で示される構成要素はｎ個のＳＤＭチャネルを収容する。ＷＤＭカプラ３８０は、ｎ個の入力ＳＤＭチャネル３０１〜３０（ｎ）を、ポンプレーザー３４０によって生成された励起光と合波させる。

ポンプレーザー３４０はポンプレーザー２４０と同じであり、クラッド励起を行うように動作する。あるいは、ポンプレーザー３４０は幾つかのレーザーダイオードを含んでもよく、その出力は合波され、同じくクラッド励起を行うように動作する。

ＷＤＭカプラ３８０の出力は、エルビウムイオンが添加されたｎコアＭＣＦからなる第１の利得媒体３８１に供給される。利得媒体３８１はポンプレーザー３４０によってクラッド励起を行うように励起される。第１の利得媒体３８１の出力はエルビウムイオンが添加されたｎコアＭＣＦからなる第２の利得媒体３８５に供給される。

利得媒体３８５は、ポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）によってコア直接励起を行うように励起される。ポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）は、ポンプレーザー２４１〜２４７に対応する。利得媒体３８５から出力された増幅された信号はＷＤＭカプラ３８３に供給され、ＷＤＭカプラ３８３は増幅された信号をポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）のｎ個の出力に合波させる。各ポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）は、利得媒体３８５のｎ個のコアの一つを直接励起する。

カプラ３８３の出力信号はアイソレータ３８４を通過する。３９１〜３９（ｎ）で示される出力信号は、ポンプレーザー３４０のクラッド励起によって利得媒体３８１を介して、さらに、ポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）のコア直接励起によって利得媒体３８５を介して増幅されている。

図２の温度監視部２３０と同じく、温度監視部３３０は、増幅器３００の温度を監視する。温度監視部３３０の出力はポンプ制御回路３３１に供給され、ポンプ制御回路３３１はポンプ制御回路２３１と同じく、ポンプレーザー３４０の光出力と、ポンプレーザー３４１〜３４（ｎ）の光出力を個別に制御する。

ポンプ制御回路３３１の制御によって、ＳＤＭチャネル間の出力レベルの差は減少し、どの動作温度でも増幅器３００の電力消費は効率的に減少する。光増幅器３００の動作による例示的利点は、図７及び図８のシミュレーション結果を用いて後述する。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係わる光増幅器４００の概略図である。光増幅器４００はｎ個の入力ＳＤＭチャネル４０１〜４０（ｎ）を受け取り、これらを光増幅し、それぞれｎ個のＳＤＭチャネル４９１〜４９（ｎ）に出力する。ＳＤＭチャネル４０１〜４０（ｎ）及び４９１〜４９（ｎ）は、それぞれチャネル３０１〜３０（ｎ）及び３９１〜３９（ｎ）と同じである。入力信号は、ｎコアＭＣＦを経由して光増幅器４００に供給されてもよい。同じく、出力信号は光増幅器４００からｎコアＭＣＦに供給されてもよい。あるいは、ｎ未満のコアを持つ幾つかのＭＣＦによってｎ個のＳＤＭチャネルが提供されてもよい。ＭＣＦの入力と出力は、コネクタを介して増幅器４００に接続されてもよい。あるいは、入力と出力のＭＣＦは増幅器４００にスプライスされてもよい。

増幅器４００は、ＷＤＭカプラ４８０、利得媒体４８１（ＭＣ−ＥＤＦＡ）、ＷＤＭカプラ４８３、及びアイソレータ４８４を備え、これらの機能は構成要素２８０、２８１、２８３及び２８４とそれぞれ同様である。利得媒体４８１にポンプストリッパが一体化されていてもよい。４８０〜４８４の番号で示される構成要素はｎ個のＳＤＭチャネルを収容する。

ＷＤＭカプラ４８３は、ｎ個の入力ＳＤＭチャネル４０１〜４０（ｎ）をポンプレーザー４４０によって生成された励起光と合波させる。ポンプレーザー４４０は、波長１４８０ｎｍの高出力マルチモードレーザーである。ポンプレーザー４４０はクラッド励起を行うよう動作する。あるいは、ポンプレーザー４４０は幾つかのレーザーダイオードを含んでもよく、その出力は合波され、同じくクラッド励起を行うように動作する。

利得媒体４８１はポンプレーザー４４０によってクラッド励起を行うよう励起される。利得媒体４８１は、エルビウムイオンが添加されたｎコアＭＣＦからなる。ＷＤＭカプラ４８０は、各信号４０１〜４０（ｎ）を、ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の光出力に合波させる。カプラ４８０の出力はエルビウムイオン添加ｎコアＭＣＦからなる利得媒体４８１に供給される。

利得媒体４８１はまた、出力光波長９８０ｎｍのｎ個のポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）によってコア直接励起を行うよう励起される。増幅された信号はＷＤＭカプラ４８３に供給され、ＷＤＭカプラ４８３は、増幅された信号をポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）のｎ個の出力に合波させる。各ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）は、利得媒体４８１のｎ個のコアの一つを直接励起する。ＷＤＭカプラ４８３の出力はアイソレータ４８４を通過する。４９１〜４９（ｎ）で示される出力信号は、ポンプレーザー４４０のクラッド励起と、ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）のコア直接励起とによって利得媒体４８１を介して増幅されている。

次に、増幅器４００の動作を説明する。ポンプレーザー４４０は高出力マルチモードレーザーであり、非冷却で動作する。ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）は、それぞれのレーザーダイオードを一定温度に保つためＴＥＣを備える。温度監視部４３０により監視された温度が２５℃のとき、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーが設定値になるように、クラッド励起用ポンプレーザー４４０と各コア直接励起用ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）は、所定の動作電流値で動作する。

増幅器４００の温度が上昇した場合、温度監視部４３０はこの上昇を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を増加させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を減少させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の上昇に伴って増加するため、増幅器４００の電力消費は減少する。

増幅器４００の温度が下がると、温度監視部４３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を減少させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を増加させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の下降に伴って減少するため、増幅器４００の電力消費は減少する。回路４３１の制御によって、いかなる動作温度でも増幅器４００の電力消費は効率的に減少する。

別の実装では、ポンプレーザー４４０はマルチモードレーザーであり、ＴＥＣで冷却される。ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）は低出力のレーザーであり、非冷却で動作する。温度監視部４３０により監視された温度が２５℃のとき、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーが設定値になるように、クラッド励起レーザー（ポンプレーザー４４０）及び各コア励起レーザー（ポンプレーザー４４１〜４４（ｎ））は、所定の動作電流値で動作する。

増幅器４００の温度が上昇した場合、温度監視部４３０はこの上昇を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を減少させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を増加させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の上昇に伴って増加するため、増幅器４００の電力消費は減少する。

増幅器４００の温度が下がると、温度監視部４３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を増加させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を減少させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の下降に伴って減少するため、増幅器４００の電力消費は減少する。回路４３１の制御によって、どの動作温度でも増幅器４００の電力消費は効率的に減少する。

（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係わる光増幅器５００の概略図である。光増幅器５００はｎ個の入力ＳＤＭチャネル５０１〜５０（ｎ）を受け取り、これらを光増幅し、それぞれｎ個のＳＤＭチャネル５９１〜５９（ｎ）に出力する。ＳＤＭチャネル５０１〜５０（ｎ）は、チャネル３０１〜３０（ｎ）と同じである。入力信号は、ｎコアＭＣＦを経由して増幅器５００に供給されてもよい。

増幅器５００は、ＷＤＭカプラ５８０、利得媒体５８１、ＷＤＭカプラ５８３、及びアイソレータ５８４を備え、これらの機能は構成要素２８０、２８１、２８３及び２８４とそれぞれ同様である。利得媒体５８１にポンプストリッパが一体化されていてもよい。５８０〜５８４の番号で示される構成要素はｎ個のＳＤＭチャネルを収容する。増幅器５００は、ポンプレーザー２４０と同様のポンプレーザー５４０によってクラッド励起方式で励起される。増幅器５００はまた、ポンプレーザー２４１〜２４７に対応するポンプレーザー５４１〜５４（ｎ）によってコア直接励起方式で励起される。

温度監視部２３０と同じく、温度監視部５３０も増幅器５００の温度を監視する。加えて、増幅器５００は、レーザー監視部５３２及び５３３（ＬＤ監視部）を含む。レーザー監視部５３２及び５３３は電気回路である。レーザー監視部５３２は、ポンプレーザー５４０のパッケージ内に搭載されたサーミスタの抵抗を監視することで、クラッド励起用ポンプレーザー５４０のパッケージ温度を測定する。レーザー監視部５３３は、ポンプレーザー５４１〜５４（ｎ）のパッケージ内に搭載されたサーミスタの抵抗を監視することで、コア励起用ポンプレーザー５４１〜５４（ｎ）のパッケージ温度を測定する。また、レーザー監視部５３３は、ポンプレーザー５４１〜５４（ｎ）のパッケージに含まれるレーザーダイオード及びＴＥＣがオンかオフかを監視する。

各監視装置５３０、５３２及び５３３の出力は、ポンプ制御回路５３１に供給され、ポンプ制御回路５３１は、ポンプ制御回路２３１と同じく、ポンプレーザー５４０及びポンプレーザー５４１〜５４（ｎ）の光出力を個別に制御する。

次に、ポンプ制御回路５３１の動作について説明する。この実施例では、数ｎ＝７に設定され、利得媒体５８１に７コアＭＣＦを用いる場合を想定する。第１のネットワーク構成では、トラフィックが少ないため、２及び４で示される２つのコアのみがトラフィックの収容に用いられる。そして、５０２及び５０４で示されるチャネルのみが増幅されてチャネル５９２及び５９４となる。その他のチャネル５０１、５０３、５０５、５０６及び５０７は光を含まない。

デフォルト設定に従って、ポンプレーザー５４０と、光５０２及び５０４に対応するコアを直接励起するポンプレーザー５４２及び５４４のみがオンにされ、ポンプレーザー５４１、５４３、５４５、５４６及び５４７はオフにされる。ポンプレーザー５４０は非冷却のため、レーザー監視部５３２はポンプレーザー５４０のケース温度を監視する。

同様に、ポンプレーザー５４１、５４３、５４５、５４６、及び５４７とこれらの温度制御回路はオフにされ、ケース温度を監視するレーザー監視部５３３がこれを検知する。一方、レーザー監視部５３３はポンプレーザー５４２及び５４４がオンであるのを検知し、ポンプレーザー５４２及び５４４は冷却レーザーのため、内部サーミスタはこれらの動作温度のみを反映し、レーザー監視部５３３はそれぞれの監視された温度は考慮しない。ポンプ制御回路５３１は、各監視装置５３０、５３２及び５３３の情報に基づいて、ポンプレーザー５４０、５４２及び５４４の出力光を制御する。

より正確さを期するため、別の実装では、ポンプ制御回路５３１は、オンにされたポンプレーザーの最も近くに搭載されたポンプレーザーの情報のみを選択する。つまり、ポンプレーザー５４２のためにポンプレーザー５４１及び５４３の温度が監視され、ポンプレーザー５４４のためにポンプレーザー５４３及び５４５の温度が監視される。ポンプ制御回路５３１は、ポンプレーザー５４１、５４３、及び５４５の平均温度に基づいて、ポンプレーザー５４０、５４２、及び５４４から発せられる光のパワーを制御してもよい。

次に、増幅器がトラフィックの多いネットワークで使用される場合、大容量が用いられる。つまり、７コアのうち１、２、３、４、５及び６で示される６コアがトラフィックの収容に用いられる。そこで、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５及び５０６で示されるチャネルが増幅されてチャネル５９１、５９２、５９３、５９４、５９５、及び５９６になる。残りのチャネル５０７は光を含まない。

デフォルト設定に従って、ポンプレーザー５４０と、光５０１、５０２、５０３、５０４、５０５及び５０６に対応するコアを直接励起するポンプレーザー５４１、５４２、５４３、５４４、５４５及び５４６はオンにされ、ポンプレーザー５４７はオフにされる。ポンプレーザー５４０は非冷却のため、レーザー監視部５３２はポンプレーザー５４０監視装置のケース温度を監視する。同様に、ポンプレーザー５４７はオフにされ、ケース温度を監視するレーザー監視部５３３がこれを検知する。一方、レーザー監視部５３３は、ポンプレーザー５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６がオンであることを検知するため、内部サーミスタは冷却レーザーであるポンプレーザー５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６の動作温度のみを反映する。監視回路５３１はそれぞれのポンプレーザーの監視された温度は考慮せず、ポンプレーザー５４７の温度のみ監視する。ポンプ制御回路５３１は、各監視装置５３０、５３２、及び５３３の情報に基づいて、ポンプレーザー５４０、５４１、５４２、５４３、５４４、５４５及び５４６の出力光を制御する。

次に、増幅器がトラフィックの非常に多いネットワークで使用される場合、大容量が用いられる。つまり、全てのコアがトラフィックの収容に用いられる。そこで、５０１〜５０７で示されるチャネルが増幅されてチャネル５９１〜５９７になる。

デフォルト設定に従って、ポンプレーザー５４０と、光５０１〜５０７に対応するコアを直接励起するポンプレーザー５４１〜５４７はオンにされる。ポンプレーザー５４０は非冷却のため、レーザー監視部５３２はポンプレーザー５４０のケース温度を監視する。一方、レーザー監視部５３３は、ポンプレーザー５４１〜５４７がオンであることを検知するため、内部サーミスタは冷却レーザーであるポンプレーザー５４１〜５４７の動作温度のみを反映する。監視回路５３１はそれぞれのポンプレーザーの監視された温度は考慮しない。ポンプ制御回路５３１は、各監視装置５３０、５３２及び５３３の情報に基づいて、ポンプレーザー５４０、５４１、５４２、５４３、５４４、５４５及び５４６の出力光を制御する。

レーザー監視部５３２の制御によって、どの動作温度でも増幅器５００の電力消費は効率的に減少する。光増幅器５００の動作による例示的利点は、図９〜図１２のシミュレーション結果を参照して後述する。

（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態に係わる光増幅器６００の概略図である。光増幅器６００はｎ個の入力ＳＤＭチャネル６０１〜６０（ｎ）を受け取り、これらを光増幅し、それぞれｎ個のＳＤＭチャネル６９１〜６９（ｎ）に出力する。ＳＤＭチャネル６０１〜６０（ｎ）は、チャネル２０１〜２０７に対応する。

入力信号は、ｎコアＭＣＦを経由して光増幅器６００に供給されてもよい。同じく、出力信号は光増幅器６００からｎコアＭＣＦに供給されてもよい。あるいは、ｎ未満のコアを持つ幾つかのＭＣＦによってｎ個のＳＤＭチャネルが提供されてもよい。ＭＣＦの入力と出力は、コネクタを介して増幅器６００に接続されてもよい。あるいは、入力と出力のＭＣＦは、増幅器６００にスプライスされてもよい。

増幅器６００は、第１の利得媒体６８１（ＭＣ−ＥＤＦＡ）、ＷＤＭカプラ６８３、及びアイソレータ６８４を含み、これらの機能は構成要素２８１、２８３及び２８４とそれぞれ同じである。利得媒体６８１にはポンプストリッパが一体化されていてもよい。６８１〜６８４で示される構成要素はｎ個のＳＤＭチャネル６０１〜６０（ｎ）を収容する。

ポンプレーザー６４０はポンプレーザー２４０と同じであり、クラッド励起を行うように動作する。あるいは、ポンプレーザー６４０は幾つかのレーザーダイオードを含んでもよく、その出力は合波され、同じくクラッド励起を行うように動作する。ポンプレーザー６４０による光出力は、非特許文献６に記載されたのと同様の方法で、側面励起方式によって利得媒体６８１のクラッドに合波される。信号６０１〜６０（ｎ）は、エルビウムイオンが添加されたｎコアＭＣＦからなる利得媒体６８１のコアに供給される。利得媒体６８１は、ポンプレーザー６４０によってクラッド励起を行うように励起される。

また、利得媒体６８１は、ｎ個のポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）によってコア直接励起を行うように励起される。増幅された信号はＷＤＭカプラ６８３に供給され、ＷＤＭカプラ６８３は増幅された信号をポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）のｎ個の出力に合波させる。各ポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）は、利得媒体６８１のｎ個のコアの一つを直接励起する。ポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）は、ポンプレーザー６４０と同じ波長で非冷却の低出力ポンプレーザーであってもよい。例えば、ポンプレーザー６４０〜６４（ｎ）の波長は９８０ｎｍでもよい。ＷＤＭカプラ６８３の出力はアイソレータ６８４を通過する。６９１〜６９（ｎ）で示される出力信号は、ポンプレーザー６４０のクラッド励起によって、さらに、ポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）のコア直接励起によって利得媒体６８１を介して増幅されている。

温度監視部２３０と同じく、温度監視部６３０は、光増幅器６００の温度を監視する。温度監視部６３０の出力はポンプ制御回路６３１に供給され、ポンプ制御回路６３１はポンプレーザー６４０の光出力と、ポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）の光出力をそれぞれ同じく制御する。

次に、増幅器６００の動作を説明する。ポンプレーザー６４０は高出力マルチモードレーザーであり、非冷却で動作する。ポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）は非冷却の低出力レーザーであり、温度変化の影響を受けにくい。温度監視部６３０により監視された温度が２５℃のとき、増幅器６００により増幅された出力パワーが設定値になるように、ポンプレーザー６４０とポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）は、所定の動作電流値で動作する。

光増幅器６００の温度が上昇した場合、温度監視部６３０はこの上昇を反映する。ポンプ制御回路６３１は、増幅器６００のコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー６４０の動作電流を減少させ、それに伴いポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）の動作電流を上昇させる。低出力ポンプレーザーの電力消費は、高出力ポンプレーザーの電力消費に比べて温度の影響を受けにくいため、増幅器６００の電力消費は減少する。

増幅器６００の温度が下がると、監視部６３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路６３１は、増幅器６００のコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー６４０の動作電流を増加させ、それに伴いポンプレーザー６４１〜６４（ｎ）の動作電流を減少させる。低出力ポンプレーザーの電力消費は温度の影響を受けにくいため、増幅器６００の電力消費は減少する。回路６３１の制御によって、どの動作温度でも光増幅器６００の電力消費は効率的に減少する。

（実施形態のシミュレーション結果）
以下に、図３に示す第３の実施形態に係わる増幅器３００の動作例を記載する。この動作の例示的利点は、シミュレーション結果のプロットと共に図７に描写される。数ｎには４が選択され、利得媒体３８１及び３８５は４つのコアを持つ。コア直接励起用の４つのレーザー（ポンプレーザー３４１〜３４４）は２５℃の動作温度に冷却される。

曲線７００（図７中「なし（７００）」と示される）は、参考までに、同等のハイブリッド増幅器の電力消費を表し、第３の実施形態を実装するものではない。つまり、クラッド励起３４１用ポンプレーザーの光とコア直接励起用のポンプレーザー（ポンプレーザー３４１〜３４４）の光は、増幅器の温度とは独立して一定に保たれる。そして、より厳密に本実施形態と比較すると、クラッド励起とコア直接励起の間の出力比は最大電力消費条件で最適化されることが想定される。増幅器３００の電力消費は温度によって変化するポンプレーザー３４１〜３４４の電力消費に左右される。

曲線７０１（図７中「あり（ｎ＝４）（７０１）」と示される）は、光増幅器３００の電力消費を表す。温度監視部３３０によって監視された温度によると、ポンプ制御回路３３１は、クラッド励起用レーザー（ポンプレーザー３４０）の光パワーと、コア励起用レーザー（ポンプレーザー３４１〜３４４）の光パワーとを制御する。光パワーはそれぞれのレーザーの動作電流によって制御され、パワーのシミュレーションが図８にプロットされる。図８で曲線７０２（図８中「クラッド励起パワー（７０２）」と示される）は、ポンプレーザー３４０の制御パワーを表し、曲線７０３（図８中「コア励起パワー（７０３）」と示される）は、ポンプレーザー３４１〜３４４の制御された光パワーを表す。温度が２５℃のとき、ポンプレーザー３４１〜３４４の電力消費はポンプレーザー３４０に必要な電力消費に比べて低いため、コア直接励起のみが使用される。

温度が２５℃から外れると、コア励起のパワーを減少させ、クラッド励起のパワーを増加させる。ポンプレーザー３４０のパワーを温度に合わせて制御するための動作電流値は、ポンプ制御回路３３１の非一時的メモリのルックアップテーブルに記憶されている。コア直接励起のパワーを制御する動作電流値は、信号３９１のパワーを一定に保つために調整される。あるいは、ルックアップテーブルは、信号３９１の出力パワーの取り得る設定値全てを記憶してもよく、ポンプレーザー３４０の出力パワーの値は温度監視部３３０によって監視された温度と信号３９１のパワーとして設定された目標値とに応じて選択される。ポンプレーザー３４１〜３４４を用いたコア直接励起のパワーは、信号３９１の光パワーを目標値に一定に保つよう選択される。あるいは、回路３３１に記憶されたルックアップテーブルは、ポンプレーザー３４１〜３４４の動作電流を含むことがあり、ポンプレーザー３４０のパワーは信号３９１のパワーを一定に維持するよう調整される。あるいは、ポンプレーザー３４０の動作電流（Ｉｏｐ（３４０））は、２５℃からの温度差の絶対値に影響される以下の計算式に従って線形補間によって求められる。

Ｉｏｐ（７５）とＩｏｐ（２５）は、それぞれ、監視された温度Ｔ７５℃と２５℃に対するポンプレーザー３４０の動作電流の補正値である。

図７より、曲線７０１は曲線７００よりも常に低いため、本発明によって、最大の電力削減が得られるのを２５℃としてどの温度でもＳＤＭ増幅器の電力消費を削減できることが明らかになる。

以下に、図５に示す増幅器５００の別の動作例を記載する。この動作の例示的利点は、シミュレーション結果のプロットと共に図９に描写される。数ｎには１９が選択され、利得媒体（ＭＣ−ＥＤＦＡ）５８１は１９個のコアを持つ。コア直接励起用の１９個のレーザー（ポンプレーザー５４１〜５５９）は２５℃の動作温度に冷却される。

曲線７０４（図９中「なし（７０４）」と示される）は、参考までに、同等のハイブリッド増幅器の電力消費を表し、第５の実施形態を実装するものではない。つまり、クラッド励起用レーザー（ポンプレーザー５４０）の光とコア直接励起用レーザー（ポンプレーザー５４１〜５５９）の光は、増幅器の温度とは独立して一定に保たれる。そして、より厳密に本発明と比較すると、クラッド励起とコア直接励起の間の出力比は最大電力消費条件で最適化されることが想定される。

増幅器５００の電力消費は温度によって変化するポンプレーザー５４１〜５５９の電力消費に左右される。曲線７０５（図９中「あり（７０５）」と示される）は、第５の実施形態による増幅器５００の電力消費を表す。各監視装置５３０、５３２、及び５３３によって監視された温度に基づいて、ポンプ制御回路５３１は、クラッド励起用レーザー（ポンプレーザー５４０）の光パワーと、クラッド励起レーザー（ポンプレーザー５４１〜５５９）の光パワーとを制御する。光パワーはそれぞれのレーザーの動作電流によって制御され、パワーのシミュレーションが図１０にプロットされる。図１０で曲線７０６は、ポンプレーザー５４０の制御パワーを表し、曲線７０７は、ポンプレーザー５４１〜５５９の制御された光パワーを表す。温度が２５℃のとき、ポンプレーザー５４１〜５５９の電力消費はポンプレーザー５４０に必要な電力消費に比べて低いため、クラッド励起は最小に設定される。

温度が２５℃から外れると、コア励起のパワーを減少させ、クラッド励起のパワーを増加させる。クラッド励起レーザー（ポンプレーザー５４０）のパワーを温度に合わせて制御するための動作電流値は、回路５３１の非一時的メモリに実装されたルックアップテーブルに記憶されている。あるいは、ポンプレーザー５４０の動作電流は、２５℃からの温度差の絶対値に影響され、監視された温度７５℃と２５℃に対するポンプレーザー５４０の動作電流の補正値を用いた計算式に従って線形補間によって求められる。

図９より、曲線７０５は曲線７０４よりも常に低いため、本発明によって、最大の電力削減が得られる温度を２５℃として他の温度でもＳＤＭ増幅器の電力消費を削減できることが明らかになる。

以下に、性能をより向上させて、図５に示す増幅器５００の別の動作例を記載する。この動作の例示的利点は、シミュレーション結果のプロットと共に図１１に描写される。数ｎには同じく１９が選択される。

曲線７０８は、参考までに、同等のハイブリッド増幅器の電力消費を表し、第５の実施形態を実装するものではない。つまり、クラッド励起用レーザー（ポンプレーザー５４０）の光とコア直接励起用レーザー（ポンプレーザー５４１〜５５９）の光は、増幅器の温度とは独立して一定に保たれる。そして、より厳密に本発明と比較すると、クラッド励起とコア直接励起の間の出力比は最大電力消費条件で最適化されることが想定される。

曲線７０９は、第５の実施形態による増幅器５００の電力消費を表す。光パワーはそれぞれのレーザーの動作電流によって制御され、パワーのシミュレーションが図１２にプロットされる。図１２で曲線７１０は、ポンプレーザー５４０の制御されたパワー（「クラッド励起パワー」）を表し、曲線７１１は、ポンプレーザー５４１〜５５９の制御された光パワー（「コア励起パワー」）を表す。クラッド励起レーザー（ポンプレーザー５４０）のパワーを温度に合わせて制御するための動作電流値は、回路５３１の非一時的メモリに実装されたルックアップテーブルに記憶されている。あるいは、ポンプレーザー５４０（Ｉｏｐ（５４０））の動作電流は、２５℃からの温度差の絶対値に影響され、以下の計算式に従って２次式によって求められる。

Ｉｏｐ（２５）は監視された温度Ｔ２５℃に対するポンプレーザー５４０の動作電流の補正値であり、係数Ａ及びＢは、２５℃とは異なる２つの温度を補正したもので、回路５３１に記憶される。

図１１より、曲線７０９は曲線７０８よりも常に低いため、本発明によって、最大の電力削減が得られるのを２５℃として他の温度でもＳＤＭ増幅器の電力消費を削減できることが明らかになる。

当然のことながら、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく修正、変更が可能である。

例えば、上述した制御部１３０、ポンプ制御回路２３１、３３１、４３１、５３１、６３１及びその周辺回路は、対応する光増幅器を制御する手段としてハードウェアのみで実装されてもよく、そのような制御機能は制御方法として何らかの実装手段によって実装されてもよく、または、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実装されてもよい。これら機能がハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実装される場合、光増幅器を制御する制御プログラムは、プログラム記憶装置であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）に読み込まれ、制御プログラムの動作に基づいて、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などのハードウェアを動作させて光増幅器の制御機能を実装する。制御部１３０及びポンプ制御回路２３１、３３１、４３１、５３１、６３１は、ＣＰＵ及びプログラム記憶装置を含むことがある。

上記コントロールプログラムは、各種コンピュータ読取可能な非一時的な媒体のいずれかに保存され、制御部１３０及びポンプ制御回路２３１、３３１、４３１、５３１、６３１であるコンピュータに提供されてもよい。コンピュータ読取可能な非一時的媒体は、各種有形の記憶媒体を含む。コンピュータ読取可能な非一時的媒体は、制御部１３０及びポンプ制御回路２３１、３３１、４３１、５３１、６３１に含まれてもよい。

プログラムは、コンピュータ読取可能な各種一時的媒体のいずれかを用いて、コンピュータに提供されてもよい。コンピュータ読取可能な一時的媒体の例として、電気信号、光信号、電磁波などがあげられる。コンピュータ読取可能な一時的媒体は、電気ケーブルや光ファイバなどの有線通信路によって、または無線通信路によってプログラムをコンピュータに提供できる。

本発明は、各種空間チャネルを持つ光通信システムに適用可能である。

１００、２００、３００、４００、５００、６００光増幅器
２８０、２８３、３８０、３８３、４８０、４８３、５８０、５８３、６８３ＷＤＭカプラ
１１０、２８１、３８１、３８５、４８１、５８１、６８１利得媒体
１２１第１の光源
１２２第２の光源
１３０制御部
１４０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０温度監視部
２３１、３３１、４３１、５３１、６３１ポンプ制御回路
２４０〜２４７、３４０〜３４（ｎ）、４４０〜４４（ｎ）、５４０〜５４（ｎ）、６４０〜６４（ｎ）ポンプレーザー
２８２ポンプストリッパ
２８４、３８４、４８４、５８４、６８４アイソレータ
５３２、５３３ＬＤ監視部

非特許文献１では、マルチコアファイバ（Multi Core Fiber、ＭＣＦ）及びマルチコア−エルビウム添加ファイバ増幅器（Multicore-Erbium Doped Fiber Amplifier、ＭＣ−ＥＤＦＡ）で実装されたＳＤＭ伝送システムを用いて、６，１６０ｋｍの７コアＭＣＦに４０波長の１２８Ｇｂ／ｓＰＭ−ＱＰＳＫ信号を送信している。ＭＣＦは、同一ファイバ中に光信号を伝える幾つかのコアを有する。ＭＣ−ＥＤＦＡは、ＭＣＦを利得媒体とするファイバ増幅器から成る。ＭＣ−ＥＤＦＡは、一つのＭＣＦ利得媒体中の複数のコアをコア直接励起方式によって個別に励起するためにある。このシステム実証では、ＭＣＦのコア数（非特許文献１では７コア）によってシステム容量を多重化させる可能性を示唆している。ＭＣＦを用いることで、各コア内のＷＤＭに加えて、多重化されたコアによって信号を空間多重化することができ、伝送距離を犠牲にすることなくファイバの通信容量が増加する。

増幅器４００の温度が下がると、監視装置４３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を減少させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を増加させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の下降に伴って減少するため、増幅器４００の電力消費は減少する。回路４３１の制御によって、いかなる動作温度でも増幅器４００の電力消費は効率的に減少する。

増幅器４００の温度が下がると、監視装置４３０はこの下降を反映する。ポンプ制御回路４３１は、ＭＣＦのコアにより増幅された出力パワーを設定値に維持するように、ポンプレーザー４４０の動作電流を増加させ、それに伴いポンプレーザー４４１〜４４（ｎ）の動作電流を減少させる。冷却されたレーザーダイオードの電力消費は温度の下降に伴って減少するため、増幅器４００の電力消費は減少する。回路４３１の制御によって、どの動作温度でも増幅器４００の電力消費は効率的に減少する。

Claims

複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと、前記複数のコアを囲むクラッド領域とを含み、複数の光チャネルを増幅する利得媒体と、
光増幅器の温度を監視し、監視結果を生成する監視手段と、
前記クラッド領域を励起する第１の光線を発するよう構成された第１の光源と、
前記複数のコアを個別に励起する複数の第２の光線を発するよう構成された第２の光源と、及び、
前記生成された監視結果を基に、前記第１の光源と前記第２の光源とを制御する制御手段とを備える、光増幅器。
前記利得媒体は第１の利得媒体及び第２の利得媒体を含み、
前記第１の利得媒体は前記第１の光線によって励起されるよう構成され、
前記第２の利得媒体は前記複数の第２の光線によって励起されるよう構成される、請求項１に記載の光増幅器。
前記第２の光源は、それぞれのパッケージにサーミスタを含む複数のレーザーからなり、
前記サーミスタに対応する前記レーザーが発光しない場合に、前記監視結果は前記サーミスタによって生成される、
請求項１又は２に記載の光増幅器。
動作中に前記第２の光源は冷却され、
前記生成された監視結果が基準温度の結果から外れる場合に、前記第２の光源の光パワーは減少され、
前記生成された監視結果が基準温度の結果から外れる場合に、前記第１の光源の光パワーは増加される、
請求項１から３のいずれか一つに記載の光増幅器。
動作中に前記第１の光源は冷却され、
前記生成された監視結果が基準温度の結果から外れる場合に、前記第１の光源の光パワーは減少され、
前記生成された監視結果が基準温度の結果から外れる場合に、前記第２の光源の光パワーは増加される、
請求項１から３のいずれか一つに記載の光増幅器。
動作中に前記第１の光源と前記第２の光源は冷却されない、
請求項１から３のいずれか一つに記載の光増幅器。
前記制御手段は、前記生成された監視結果に応じた光源の設定値からなるルックアップテーブルを含む、
請求項１から６のいずれか一つに記載の光増幅器。
前記生成された監視結果と基準温度に対する前記生成された監視結果との差の絶対値に応じて、前記制御手段は線形補間の計算結果を用いる、
請求項１から６のいずれか一つに記載の光増幅器。
前記生成された監視結果と基準温度に対する前記生成された監視結果との差の絶対値に応じて、前記制御手段は２次多項式の計算の計算結果を用いる、
請求項１から６のいずれか一つに記載の光増幅器。
複数の光チャネルがそれぞれ伝播する複数のコアと、前記複数のコアを囲むクラッド領域とを含む利得媒体によって複数の光チャネルを増幅することと、
前記利得媒体を含む光増幅器の温度を監視し、監視結果を生成することと、
第１の光源で前記利得媒体の前記クラッド領域を励起することと、
第２の光源で前記複数のコアを個別に励起することと、及び、
前記第１の光源と前記第２の光源とを前記生成された監視結果に基づいて制御することとを含む、
光増幅器の光信号の増幅制御方法。