JP2023180636A - 光通信装置、光通信システム、及び光パワー制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＷＤＭ光通信でチャネル間の光パワー偏差を抑制し、かつ、各チャネルの帯域内の光パワー偏差を低減する。【解決手段】光通信装置は、複数のチャネルの信号が多重されたＷＤＭ信号をモニタする光モニタと、前記光モニタで検出されたパワースペクトルに基づき、前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、前記ＷＤＭ信号の光パワーを制御する制御値を計算するプロセッサと、前記制御値に基づいて、前記ＷＤＭ信号の前記光パワーを前記チャネル帯域幅よりも狭い前記周波数単位で調整する光パワー調整回路と、を備える。【選択図】図５

Description

本開示は、光通信装置、通信システム、及び光パワー制御方法に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式の光通信システムでは、１５５０ｎｍ帯のＣバンドと、１５９０ｎｍ帯のＬバンドのそれぞれで、９６チャネルの信号伝送が実用化されている。ＣバンドとＬバンドのバンド幅は４．８ＴＨｚ（約４０ｎｍ）であり、９６チャネルでは、チャネル間隔、チャネル帯域幅ともに５０ＧＨｚ（約０．４ｎｍ）になる。５０ＧＨｚのチャネル間隔及びチャネル帯域幅で、ビットレート１００Ｇｂｐｓ、ボーレート３２ＧＢａｕｄの信号伝送が行われている。チャネル間に光パワー偏差が生じないように、上流側の光通信装置であらかじめ各チャネルの光パワーが制御される。光パワーの低いチャネルで光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal-to-Noise Ratio）が低下し、信号品質が劣化するからである。

パワー制御された複数チャネルの信号を含むＷＤＭ信号は、ポストアンプ、伝送路、中継（インライン）アンプ、プレアンプ等を経由して下流の光通信装置で受信される。伝送路の波長依存損失や誘導ラマン散乱、各アンプの利得の波長（周波数）特性により、受信されたＷＤＭ信号にチャネル間の光パワー偏差が生じる。受信側の光通信装置で、チャネルごとに目標の光パワーとなるように光パワーを制御して、チャネル間の光パワー偏差を低減する。

近年、１チャネル当たりのビットレートを上げるために、信号のボーレートが増大している。たとえば、１．２Ｔｂｐｓの信号伝送では１３０ＧＢａｕｄとなり、チャネル間隔及びチャネル帯域幅を１５０ＧＨｚで使用することが検討されている。

特開２０１２－６５０６０号 特開２０１５－１２６４８７号

チャネル間隔及びチャネル帯域幅が５０ＧＨｚの光伝送で、送信側と受信側でチャネルごとに光パワーを制御しても、各チャネルの帯域内に光パワー偏差が残り得る。チャネル間隔及びチャネル帯域幅が１５０ＧＨｚになると、帯域幅が広い分、帯域内の光パワー偏差が大きくなる。帯域内光パワー偏差の増大は、受信時の伝送ペナルティとなり、伝送距離拡張の妨げとなる。一つの側面で、本発明は、ＷＤＭ光通信でチャネル間の光パワー偏差を抑制し、かつ、各チャネルの帯域内の光パワー偏差を低減することを目的とする。

実施形態において、光通信装置は、
複数のチャネルの信号が多重されたＷＤＭ信号をモニタする光モニタと、
前記光モニタで検出されたパワースペクトルに基づき、前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、前記ＷＤＭ信号の光パワーを制御する制御値を計算するプロセッサと、
前記制御値に基づいて、前記ＷＤＭ信号の前記光パワーを前記周波数単位で調整する光パワー調整回路と、
を備える。

ＷＤＭ光通信でチャネル間の光パワー偏差が抑制され、かつ、各チャネルの帯域内の光パワー偏差が低減される。

第１実施形態の光通信システムの模式図である。 ＷＤＭ伝送におけるチャネル間隔と帯域幅の例を示す図である。 ＷＤＭ信号の伝送後のスペクトルを示す図である。 伝送後の光パワー制御の例を示すスペクトル図である。 第１実施形態の光通信装置のプロセッサの機能ブロック図である。 第１実施形態の光パワー制御方法のフローチャートである。 光モニタに入力される光パワースペクトルと、光モニタで検出されるチャネルごとの光パワースペクトルを示す図である。 光モニタで検出されたパワースペクトルの補正を示す図である。 補正後のパワースペクトルに基づく周波数方向へのチャネル帯域幅の分割例を示す図である。 分割されたサブチャネルごとの光パワーと目標の光パワーとの差分計算を示す図である。 アッテネーション値の更新を示す図である。 第１実施形態における光パワー制御後のスペクトルを示す図である。 第２実施形態の光通信装置を用いた光通信システムの模式図である。 第２実施形態の光通信方法のフローチャートである。 第３実施形態の光通信装置を用いた光通信システムの模式図である。 図１５の上流側の光通信装置でのワースペクトルの処理を示す図である。 図１５の下流側の光通信装置でのパワースペクトルの処理を示す図である。 図１５の下流側の光通信装置での光パワー制御を示す図である。 第４実施形態の光通信装置を用いた光通信システムの模式図である。 第４実施形態のフローチャートである。

実施形態では、ＷＤＭ光通信でチャネル間の光パワー偏差を抑制し、かつ、各チャネルの帯域内光パワー偏差を低減する。これを実現するために、ＷＤＭ光通信システムで用いられているチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御する。光パワーの制御に、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）のアッテネーション機能、ダイナミックゲインイコライザの可変アッテネーション機能、可変帯域幅で光出力制御が可能な波長ブロッカの出力調整機能などを利用する。

従来は、光伝送路やエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）で発生するチャネル間のパワー偏差を下流の光通信装置でモニタし、モニタ値がフラットになるように、上流側の光通信装置のＷＳＳのアッテネーション量を制御していた。しかし、たとえば１３０ＧＢａｕｄのボーレートでは、チャネルの帯域幅が１５０ＧＨｚまで拡大される。このような広い波長域の信号を増幅するためにラマンアンプを用いると、励起光波長に応じたリップルが発生し、帯域内のスペクトルのチルトが無視できない量になる。また、従来の５０ＧＨｚ帯域幅においても、伝送路の状態によっては、チャネル帯域内のチルトの影響が大きくなる場合がある。

そこで、ＷＤＭ光通信システムで用いられているチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御する。より具体的には、光通信装置で、複数のチャネルの信号が多重されたＷＤＭ信号のパワースペクトルを検出し、検出したパワースペクトルに基づいて、ＷＤＭ信号のパワーレベルを調整する制御値を、このＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で計算する。この制御値に基づいて、前記ＷＤＭ信号のパワーレベルをチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で調整する。以下の説明では、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位を、便宜上「サブチャネル」と呼ぶ場合があるが、サブチャネルは光伝送の単位ではなく、あくまでも光パワー制御の単位であることに留意されたい。たとえば、５０ＧＨｚのチャネル帯域幅のＷＤＭ信号で、２５ＧＨｚ、１２．５ＧＨｚなどの周波数単位で各チャネルの光パワーレベルを制御する。１５０ＧＨｚのチャネル帯域幅の場合、５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、１２．５ＧＨｚなどの周波数単位で、各チャネルの光パワーレベルを制御する。以下で、同じ構成要素には同じ符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の光通信システム１の模式図である。光通信システム１は、第１の光通信装置１０－１と、第２の光通信装置１０－２と、光通信装置１０－１と１０－２の間を接続する光伝送路６を含む。光伝送路６に中継アンプ５が挿入されている。光通信装置１０－１と１０－２は、たとえば、リコンフィギャラブル光アド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）であり、図中でそれぞれ「ＲＯＡＤＭ装置１」、「ＲＯＡＤＭ装置２」と表記されている。図示の便宜上、光通信装置１０－１は送信側の構成だけを示しているが、光通信装置１０－１と１０－２は同じ構成を有する。

第１実施形態では、受信側の光通信装置１０－２で受信ＷＳＳの出力をモニタし、モニタ結果に基づいて、チャネルの帯域幅よりも狭い周波数単位で各チャネルの光パワーを制御する。光通信装置１０－２は、プリアンプ１０１と、受信ＷＳＳ１１と、光スプリッタ（図中で「ＳＰＬ」と表記）１２と、光モニタ１３と、プロセッサ１５を有する。光モニタ１３は、たとえば光パワーと波長をリアルタイムでモニタできる光チャネルモニタであり、図中で「ＯＣＭ」と表記されている。光通信装置１０－２はまた、送信ＷＳＳ１６と、光スプリッタ１７と、光モニタ１８と、ポストアンプ１０２を有する。光通信装置１０－１も、その送信側の構成として、送信ＷＳＳ１６と、光スプリッタ１７と、光モニタ１８と、ポストアンプ１０２を有する。

光通信装置１０－１に、異なる波長λ１、λ２、…、λｎの信号を扱うトランシーバ１０５－１、１０５－２、…、１０５－ｎの送信側回路（図中でそれぞれ「Transceiver Tx λ1」、「Transceiver Tx λ2」、「Transceiver Tx λn」と表記）が接続されている。各トランシーバ１０５－１、１０５－２、…、１０５－ｎから出力された光信号は、合波器１０４で合波される。合波された光信号は、送信ＷＳＳ１６に入力され、方路Ｂからの光信号とともに、方路Ａからの光信号に合波される。

送信ＷＳＳ１６から出力されたＷＤＭ信号は、光スプリッタ１７で分岐され、ポストアンプ１０２と光モニタ１８に入力される。光モニタ１８は、チャネル（すなわち波長）ごとに光パワーをモニタし、モニタ結果を送信ＷＳＳ１６にフィードバックする。図中で、実線の矢印は光信号線を示し、点線の矢印は電気信号線を示す。送信ＷＳＳ１６はアッテネーション機能を有し、モニタ結果に基づいて、各チャネルの光パワーが目標値になるように各チャネルの光パワーを制御する。

ポストアンプ１０２は、パワー調整されたＷＤＭ信号を増幅し、光伝送路６に送信する。中継アンプ５は、光伝送路６で減衰したＷＤＭ信号を増幅する。光伝送路６を伝搬したＷＤＭ信号は、光通信装置１０－２で受信される。

下流側の光通信装置１０－２のプリアンプ１０１は、光伝送路６で減衰したＷＤＭ信号を増幅する。ポストアンプ１０２、プリアンプ１０１、及び中継アンプ５はラマンアンプであってもよいし、ＥＤＦＡであってもよい。プリアンプ１０１の出力は、受信ＷＳＳ１１に入力される。受信ＷＳＳ１１で、ＷＤＭ信号の一部は方路Ｃへ出力され、ＷＤＭ信号の他の一部は分波器１０３で複数のトランシーバ受信器１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（図中でそれぞれ「Transceiver Rx λa」、「Transceiver Rx λb」、「Transceiver Rx λc」と表記）に振り分けられる。ＷＤＭ信号の残りの部分は、光スプリッタ１２に入射する。

光スプリッタ１２の出力は、光モニタ１３の入力と、送信ＷＳＳ１６の入力にそれぞれ接続される。光モニタ１３では、チャネル（波長）ごとに光パワーがモニタされる。モニタ結果はプロセッサ１５に入力される。プロセッサ１５は、モニタ結果に基づいて、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、各チャネルの光パワーの制御値を決定する。制御値はプロセッサ１５から受信ＷＳＳ１１に送られる。制御値は、たとえば受信ＷＳＳ１１のアッテネーション量であってもよいし、光ロス補償量であってもよいし、受信ＷＳＳ１１の出力レベル制御値であってもよい。受信ＷＳＳ１１は、制御値に基づいて、入力されたＷＤＭ信号の光パワーレベルを、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で調整して、入力されたＷＤＭ信号の光パワーを目標値に近づける。

受信ＷＳＳ１１によりチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーが制御されたＷＤＭ信号は、方路Ｃ、分波器１０３、送信ＷＳＳ１６など、それぞれの方向に送られる。送信ＷＳＳ１６に入力されたＷＤＭ信号は、他の波長の送信信号と合波され、下流側の光伝送路６に出力される。光通信装置１０－２の送信側の動作と構成は、光通信装置１０－１の送信側の動作及び構成と同じであり、上述したとおりである。受信ＷＳＳ１１と送信ＷＳＳ１６のアッテネーション機能は、ＷＳＳ内に設けられたマイクロプロセッサと電圧生成回路で実現される。

図２は、ＷＤＭ伝送におけるチャネル間隔とチャネル帯域幅の例を示す。図２の（Ａ）は、チャネル間隔とチャネル帯域幅が５０ＧＨｚの信号スペクトルである。図２の（Ｂ）は、チャネル間隔とチャネル帯域幅が１５０ＧＨｚの信号スペクトルである。チャネル帯域幅５０ＧＨｚと１５０ＧＨｚの双方で、信号スペクトルは完全な矩形波にはならず、台形のスペクトル形状を有する。１５０ＧＨｚの帯域幅を、周波数方向にたとえば３つに分割すると、中央のサブチャネルは矩形波形となり、両端のサブチャネルよりもスペクトル密度が高くなる。5０ＧＨｚの信号伝送と比べて、スペクトル密度が向上する。図２の（Ａ）の５０ＧＨｚのチャネル帯域幅を複数の周波数領域に分割してもよい。たとえば、４つの周波数領域に分割して、１２．５ＧＨｚの周波数単位で光パワーを制御してもよい。

図３は、ＷＤＭ信号の伝送後のスペクトルを示す。図３の（Ａ）はチャネル帯域幅が５０ＧＨｚの信号の伝送後のスペクトル、（Ｂ）はチャネル帯域幅が１５０ＧＨｚの信号の伝送後のスペクトルである。光伝送路の波長依存損失、誘導ラマン散乱、アンプ利得の周波数特性などの影響により、５０ＧＨｚと１５０ＧＨｚの双方で、チャネル間に光パワー偏差が生じている。さらに、各チャネルで、帯域内光パワー偏差が生じる。帯域内光パワー偏差は、そのチャネル帯域内の最小パワーレベルと最大パワーレベルの差、あるいは基準値からのずれの大きさを表す。

１５０ＧＨｚでは、帯域幅が広い分、帯域内光パワー偏差が大きくなる。この帯域内光パワー偏差を低減するために、実施形態では、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、その狭い周波数領域ごとに光パワーを制御する。一つの例として、受信ＷＳＳ１１のアッテネーション機能を利用して、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御する。

図４は、伝送後の光パワー制御の例を示すスペクトル図である。実施形態の光パワー制御の理解を容易にするために、まず、チャネル帯域幅を分割しない状態での光パワー制御を説明する。すなわち、チャネル帯域幅と光パワー制御の周波数単位が同じ場合である。図４の（Ａ）は、光通信装置１０－２のプリアンプ１０１から出力されるＷＤＭ信号の光パワースペクトルである。上述のように、光伝送路６の影響により、チャネル間で光パワー偏差が生じるとともに、各チャネルで帯域内光パワー偏差が生じている。この光パワースペクトルは、受信ＷＳＳ１１に入力される。

図４の（Ｂ）は、受信ＷＳＳ１１に設定されるアッテネーション値を示す。アッテネーション値は、光モニタ１３によるチャネルごとの光パワーモニタ結果に基づいて、プロセッサ１５により決定される。光伝送路６の波長依存損失やアンプ利得の周波数特性の影響で、チャネルごとにアッテネーション量が異なる。図４の（Ａ）のパワースペクトルに、図４の（Ｂ）のアッテネーションを適用することで、図４の（Ｃ）のパワースペクトルが得られる。このパワースペクトルは、チャネル間の光パワー偏差が抑制され、目標の光パワーに近いスペクトル形状が得られるが、チャネルごとに帯域内光パワー偏差が残っている。この帯域内偏差は、チャネル帯域幅が広いほど顕著になる。以下で、帯域内光パワー偏差を低減する具体的な構成と手法を説明する。

図５は、光通信装置１０のプロセッサ１５の機能ブロック図である。光通信装置１０は図１の光通信装置１０－１、１０－２の双方に適用される。プロセッサ１５は、その機能ブロックとして、光パワー読込み部１５１、光パワー補正部１５２、差分計算部１５３、差分判定部１５４、アッテネーション（図中「ＡＴＴ」と表記）設定値計算部１５５、アッテネーション読込み部１５６、及びアッテネーション設定部１５７を有する。差分計算部１５３と差分判定部１５４における「差分」は、光パワー制御対象の周波数単位（これを便宜上「サブチャネル」と呼ぶ）の光パワーと目標の光パワーとの差分であり、ΔＰ（λ）で表される。

受信ＷＳＳ１１の入力ポートに、伝送後のＷＤＭ信号が入力される。受信ＷＳＳ１１はチャネル帯域幅よりも狭い周波数間隔のアッテネーション機能を有する。たとえば、チャネル帯域幅が１５０ＧＨｚの場合、１５０ＧＨｚよりも狭い５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、１２．５ＧＨｚ、６．２５ＧＨｚなどの間隔でアッテネーション可能である。この例では、受信ＷＳＳ１１のアッテネーション機能を利用して光パワー制御するが、ＷＳＳに替えて、可変の周波数単位でパワー制御が可能な他のデバイス、たとえば、ダイナミックゲインイコライザや波長ブロッカを使用してもよい。

受信ＷＳＳ１１の出力の一部は、光スプリッタ１２により分岐され、光モニタ１３に入力される。受信ＷＳＳ１１の出力の他の部分は出力ポートに送られる。光モニタ１３は、チャネル（波長）ごとに光パワーを検出する。

プロセッサ１５の光パワー読込み部１５１は、光モニタ１３からチャネルごとの光パワーを読み込む。光パワー読込み部１５１によって読み込まれる光パワーは、光モニタ１３に入射したＷＤＭ信号の光パワースペクトルと同一ではなく、光モニタ１３によって検出された各チャネルの平均光パワーを表す。光パワー補正部１５２は、読み込まれたパワースペクトルを補正して、光モニタ１３に入力された光パワースペクトルを推定または復元する。このスペクトル補正の詳細は後述する。

差分計算部１５３は、補正後のパワースペクトルに基づいて、チャネル帯域幅よりも狭い制御単位であるサブチャネルごとに、受信されたＷＤＭ信号のパワーレベルと、目標の光パワーとの差分を計算する。目標の光パワーは、光伝送路６の事前の測定結果に基づいて決定されており、たとえば、図４の（Ｃ）の「目標光パワー」で示されるようにチャネル帯域内でフラット、かつチャネル間でフラットになるように設定されている。

差分判定部１５４は、所定の周波数単位ごとに計算された差分が、許容範囲内にあるか否かを判断する。光パワーの差分が許容範囲内にあるということは、そのサブチャネルで目標の光パワーからのずれが許容範囲内であり、受信ＷＳＳ１１の対応する周波数帯に設定されているアッテネーション値が適正であることを意味する。

差分が許容範囲を超えているときは、現在のアッテネーション値を更新するために、アッテネーション読込み部１５６は、受信ＷＳＳ１１から制御対象のサブチャネルの現在のアッテネーション値を読み出す。読み出されたアッテネーション値は、アッテネーション設定値計算部１５５に供給される。アッテネーション設定値計算部１５５は、制御対象のサブチャネルの現在のアッテネーション値と、差分計算部１５３で計算された差分ΔＰ（λ）とに基づいて、新たなアッテネーション設定値を計算する。計算されたアッテネーション設定値は、アッテネーション設定部１５７によって、受信ＷＳＳ１１の対応するサブチャネルに設定される。これにより、受信ＷＳＳ１１のアッテネーション値は、チャネル帯域幅よりも細かい分解能で、適正な値に更新される。

図６は、プロセッサ１５によって実行される第１実施形態の光パワー制御方法のフローチャートである。プロセッサ１５は、光モニタ１３からチャネルごとの光パワーを読み込む（Ｓ１１）。図７は、光モニタ１３に入力される光パワースペクトルと、光モニタ１３で検出される光パワースペクトルを示す。ここでは、チャネル帯域幅が１５０ＧＨｚのＷＤＭ伝送を想定している。図７の（Ａ）で、光モニタ１３に入力される光パワースペクトルには、チャネル間に光パワー偏差が生じていると同時に、各チャネルに帯域内光パワー偏差が生じている。図７の（Ｂ）で、光モニタ１３により検出された各チャネルの光パワーには、チャネル間の光パワー偏差は検出されているが、チャネルごとの帯域内光パワー偏差は検出されていない。光モニタ１３は、チャネルごとの光パワーをそのチャネルの平均光パワーとして検出するからである。

図６に戻って、プロセッサ１５は、光モニタ１３によって検出されたパワースペクトルを補正する（Ｓ１２）。この補正によって、光モニタ１３に入力されたときの光パワースペクトルが推定される。図８は、パワースペクトルの補正の例を示す。この例では、光モニタ１３から取得したパワースペクトルを、直線補間により周波数方向に補正し、光モニタ１３に入力された光パワースペクトルを推定している。補正後のパワーレベルをＬitrpで示す。直線補間は、波長λ１とλ３のパワーレベルをそれぞれＰ（λ１）、Ｐ（λ２）とすると、たとえば式（１）で表される。

光モニタ１３で検出された光パワースペクトルの補正は、上述した直線補間に限定されない。光パワーの波長依存性に整合するように、曲線補間によりパワースペクトルを補正してもよい。

図６に戻って、プロセッサ１５は、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、補正後の光パワーと目標の光パワーとの差分ΔＰ（λ）を計算する（Ｓ１３）。目標の光パワーとは、上述したようにチャネル帯域内でフラット、かつチャネル間でフラットなパワーレベルである。図９は、補正後のパワースペクトルに基づく周波数方向へのチャネル帯域幅の分割例を示す。チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位への分割は、差分計算部１５３による差分計算に先立って行われてもよいし、差分計算と同時に行われてもよい。

図９の例では、各チャネルの１５０ＧＨｚ帯域幅は、周波数方向に３つに分割される。各チャネルが、帯域幅５０ＧＨｚの３つのサブチャネルに分割され、分割されたサブチャネルごとに光パワーＰdivが得られる。λ１のチャネルの３つのサブチャネルの中心波長は、それぞれλ１－Δλ、λ１、λ１＋Δλである。λ２のチャネルの３つのサブチャネルの中心波長は、それぞれλ２－Δλ、λ２、λ２＋Δλである。λ３のチャネルも同様に周波数（波長）方向に分割される。Δλはサブチャネルの間隔５０ＧＨｚに対応し、１５５０ｎｍ帯では波長間隔約０．４ｎｍに相当する。

チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、補正後の光パワーと目標の光パワーとの差分ΔＰ（λ）が計算されるので、図８のパワースペクトルは、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で補正されたのと同じ効果を奏する。

図１０は、サブチャネルごとの光パワーと目標の光パワーＰtrgとの差分計算を示す。上述したように、目標の光パワーＰtrgは、伝送路の測定に基づいてあらかじめ決定されている。また、光モニタ１３の検出結果から、光モニタ１３に入力された光パワースペクトルが推定され、補正後のパワースペクトルに基づいて、サブチャネルごとの光パワーＰdivが推定されている。これにより、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、光パワーＰdivと目標の光パワーＰtrgとの差分ΔＰ（λｉ）が算出される。ここで「ｉ」はサブチャネルの番号を示す。ＷＤＭシステムのチャネル数をＮとすると、図１０の例で、ｉは１から３×Ｎまでの整数である。サブチャネル番号ｉを省略すると、各サブチャネル、すなわちチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で計算される差分ΔＰ（λ）は、式（２）で表される。

図６に戻って、プロセッサ１５は、サブチャネルごとに、そのサブチャネルの差分ΔＰ（λ）が許容範囲内か否かを判断する（Ｓ１４）。差分ΔＰ（λ）が許容範囲内にない場合（Ｓ１４でＮＯ）、そのサブチャネルに現在設定されているアッテネーション値が適切でないので、アッテネーション値を更新する。具体的には、受信ＷＳＳ１１に設定されている制御対象のサブチャネルのアッテネーション値ＡＴＴ（λ）をプロセッサ１５に読み込んで（Ｓ１５）、そのサブチャネルに設定すべき新たなアッテネーション設定値ＡＴＴset(λ)を計算する（Ｓ１６）。計算されたアッテネーション値ＡＴＴset(λ)を、受信ＷＳＳ１１の対応のサブチャネルに設定する（Ｓ１７）。

制御対象のサブチャネルのアッテネーションが更新されると、プロセッサ１５は他のサブチャネルがあるか否かを判断する（Ｓ１８）。次のサブチャネルがあるときは（Ｓ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１３に戻ってＳ１３からＳ１７を繰り返す。ステップＳ１４で、制御対象のサブチャネルの差分ΔＰ（λ）が許容範囲内の場合は（Ｓ１４でＹＥＳ）、アッテネーション値を更新せずに、ステップＳ１８で他に制御対象のサブチャネルがあるか否かを判断する。他にサブチャネルがないときは（Ｓ１８でＮＯ）、処理を終了する。サブチャネルを順次制御する替わりに、一度に並列で制御してもよい。図６の制御フローはサービス中に定期的、または不定期に行われ得る。

図１１は、アッテネーション値の更新を示す。図１１の（Ａ）は現在の設定値を示す。図１１の（Ｂ）は、更新後の設定値を示す。図１１の（Ａ）の例では、すべてのサブチャネルに同程度のアッテネーション値が設定されているが、光通信装置１０のサービス開始時にあらかじめ伝送路の状態を測定して異なるアッテネーション値が設定されていてもよい。図１１の（Ｂ）で、各サブチャネルにおいて、現在のアッテネーション値に、分割されたサブチャネルの光パワーと目標の光パワーの差分ΔＰ（λｉ）が加算され、新たなアッテネーション値が設定される。

サブチャネル番号ｉを省略すると、更新後のアッテネーション設定値ＡＴＴset(λ)は式（３）で表される。

ここでＡＴＴ（λ）は制御対象のサブチャネルの現在のアッテネーション値、ΔＰ（λ）はそのサブチャネルの光パワーと目標の光パワーとの差分である。上記の制御フローでは式（１）、（２）、（３）を波長λの関数として記述しているが、光速をｃ、周波数をｆとして、ｃ＝λ×ｆの関係から周波数ｆの関数として計算してもよい。

図１２は、第１実施形態における光パワー制御後のスペクトルを示す。図１２の（Ａ）はチャネル帯域幅が１５０ＧＨｚのときに、各チャネルを周波数方向に３分割したときの光パワー制御後のスペクトル、図１２の（Ｂ）は、各チャネルを周波数方向に６分割したときのスペクトルである。

図１２の（Ａ）を参照すると、図３の（Ｂ）で１５０ＧＨｚのチャネル帯域幅を周波数方向に分割しないときと比較して、帯域内光パワー偏差が大幅に改善されている。それだけではなく、図３の（Ａ）で５０ＧＨｚのチャネル帯域幅を周波数方向に分割しないときと比較しても、帯域内光パワー偏差が低減されている。図１２の（Ｂ）を参照すると、光パワー制御の周波数単位を２５ＧＨｚにすることで、帯域内光パワー偏差がさらに低減される。これにより、ＷＤＭ伝送でチャネル間の光パワー偏差と、チャネル帯域内の光パワー偏差の双方が低減され、信号品質の劣化の少ない光通信が実現される。

＜第２実施形態＞
図１３は、第２実施形態の光通信装置２０－１、２０－２を用いた光通信システム２の模式図である。第２実施形態では、受信側のプリアンプ１０１の出力パワーの波長特性がフラットになるように、送信側でチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御する。光通信装置２０－１、及び２０－２の一例として、ＲＯＡＤＭ装置を用いる。

光通信システム２は、第１の光通信装置２０－１と、第２の光通信装置２０－２と、光通信装置２０－１と２０－２の間を接続する光伝送路６を含む。光伝送路６に中継（インライン）アンプが挿入されていてもよい。光通信装置２０－１と２０－２は、たとえばＲＯＡＤＭ装置である。図１と同様に、実線の矢印は光信号線を示し、点線の矢印は電気信号線を示す。

光通信装置２０－１は、送信部の構成として、送信ＷＳＳ２６、ポストアンプ１０２、光監視チャネル（ＯＳＣ：Optical Supervisory Channel）処理部２３、ＯＳＣフィルタ２１、及びプロセッサ２５－１を有する。光通信装置２０－２は、受信部の構成として、ＯＳＣフィルタ２２、ＯＳＣ処理部２４、プリアンプ１０１、光スプリッタ２９、光モニタ１３、及びプロセッサ２５－２を有する。

図示の便宜上、光通信装置２０－１の受信部の構成として、光通信装置２０－２の受信部の構成の一部だけが描かれ、光通信装置２０－２の送信部の構成として、光通信装置２０－１の送信部の構成の一部だけが描かれている。実際は、光通信装置２０－１と２０－２は同じ構成を有し、光通信装置２０－１は、その受信部の構成として光通信装置２０－２の受信部を同じ構成を有し、光通信装置２０－２は、その送信部の構成として光通信装置２０－１の送信部を同じ構成を有する。プロセッサ２５－１、２５－２は、送信部と受信部で共用されてもよい。

光通信装置２０－１から光伝送路６に送信されたＷＤＭ信号は、光通信装置２０－２で受信される。ＯＳＣフィルタ２２を通過し、プリアンプ１０１で増幅されたＷＤＭ信号の一部は、光スプリッタ２９で分岐され、光モニタ１３でチャネルごとに光パワーが検出される。プリアンプ１０１から出力される光パワースペクトルは、図７の（Ａ）に示すように、チャネル間の光パワー偏差とともに、帯域内光パワー偏差が生じている。一方、光モニタ１３でチャネルごとに検出される光パワーは、図７の（Ｂ）に示したように、帯域内光パワー偏差は失われている。光モニタ１３で検出された各チャネルのパワー情報はプロセッサ２５－２に入力される。

プロセッサ２５－２は、受信光パワー読込み部２６１と、受信パワー転送部２６２を有する。受信光パワー読込み部２６１は、光モニタ１３で検出された各チャネルの光パワーを読み込む。受信パワー転送部２６２は、読み出された各チャネルの光パワーを、上流方向への送信部のＯＳＣ処理部２３に転送する。ＯＳＣ処理部２３は、転送された光パワー情報を監視情報に含める。監視情報は光信号に変換され、ＯＳＣフィルタ２１を介して光伝送路８に送信される。光通信装置２０－１は、光伝送路８からＯＳＣを受信すると、ＯＳＣフィルタ２２でＯＳＣを取り出し、ＯＳＣ処理部２４で電気信号に変換し復調する。復調されたＯＳＣ信号は、プロセッサ２５－１に入力される。

プロセッサ２５－１は、その機能ブロックとして、光パワー補正部２５２、差分計算部２５３、差分判定部２５４、アッテネーション（図中「ＡＴＴ」と表記）設定値計算部２５５、アッテネーション読込み部２５６、アッテネーション設定部２５７、及び受信パワー取得部２５８を有する。

受信光パワー取得部２５８は、入力されたＯＳＣ信号から、光通信装置２０－１の受信光パワー、具体的には、プレアンプ１０１の出力段での光パワーを取得する。光パワー補正部２５２は、第１実施形態と同様の方法で、光通信装置２０－２でモニタされた受信光のパワースペクトルを補正して、光モニタ１３に入力された光パワースペクトルを推定または復元する。

差分計算部２５３は、補正後のパワースペクトルに基づいて、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位（サブチャネル）で、光通信装置２０－２での受信光のパワーレベルと、目標の光パワーとの差分を計算する。目標の光パワーは、チャネル帯域内でフラット、かつチャネル間でフラットになるように、あらかじめ設定されているパワーレベルである。差分判定部２５４は、所定の周波数単位ごとに計算された差分が、許容範囲内にあるか否かを判断する。光パワーの差分が許容範囲内にあるということは、そのサブチャネルで目標の光パワーからのずれが許容範囲内であり、送信ＷＳＳ２６の対応する周波数帯に設定されているアッテネーション値が適正であることを意味する。

差分が許容範囲を超えているときは、現在のアッテネーション値を更新するために、アッテネーション読込み部２５６は、送信ＷＳＳ２６から制御対象のサブチャネルの現在のアッテネーション値を読み出す。読み出されたアッテネーション値は、アッテネーション設定値計算部２５５に供給される。アッテネーション設定値計算部２５５は、制御対象のサブチャネルの現在のアッテネーション値と、差分計算部１５３で計算された差分ΔＰ（λ）とに基づいて、新たなアッテネーション設定値を計算する。計算されたアッテネーション設定値は、アッテネーション設定部２５７によって、送信ＷＳＳ２６の対応するサブチャネルに設定される。これにより、送信ＷＳＳ２６のアッテネーション値は、チャネル帯域幅よりも細かい分解能で、適正な値に更新される。

光通信装置２０－１の送信ＷＳＳ２６により、あらかじめスペクトル整形されたＷＤＭ信号が光伝送路６に送信される。光通信装置２０－２で受信され、プリアンプ１０１で増幅されたＷＤＭ信号は、チャネル帯域内でフラットな波長特性を有し、チャネル間の偏差が低減されている。プリアンプ１０１の出力パワーの波長特性をフラットにすることで、end-to-endのＯＳＮＲが改善される。また、光通信装置２０－２でドロップされた光信号の復調エラーが低減される。

図１４は、第２実施形態の光パワー制御方法のフローチャートである。「ＲＯＡＤＭ－１」と表記された箇所の制御フロー（Ｓ２１からＳ２８）は、光通信装置２０－１のプロセッサ２５－１により実行される。「ＲＯＡＤＭ－２」と表記された箇所の処理フロー（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３）は、光通信装置２０－２によって実行される。

光通信装置２０－２のプロセッサ２５－２は、プリアンプ１０１から出力され、光モニタ１３で検出された受信光パワースペクトルを読み込み（Ｓ３１）、各チャネルの光パワーをＯＳＣ処理部２３に転送する（Ｓ３２）。光通信装置２０－２は、ＯＳＣを用いて各チャネルの光パワースを送信元の光通信装置２０－１に送信する（Ｓ３３）。

光通信装置２０－１のプロセッサ２５－１は、ＯＳＣで受け取った受信側ＷＤＭ信号の光パワー情報を取得する（Ｓ２１）。この受信側光パワー情報は、光通信装置２０－２のプリアンプ１０１から出力され光モニタ１３で検出された各チャネルの光パワーを表す。プロセッサ２５－１は、光パワーを波長（周波数）に対して補正する（Ｓ２２）。光パワーの補正は、第１実施形態で説明した直線補間であってもよいし、曲線補間であってもよい。プロセッサ２５－１は、補正後の光パワースペクトルに基づき、チャネル帯域幅（またはチャネル間隔）よりも狭い周波数単位で、目標の光パワーとの差分ΔＰ（λ）を計算する（Ｓ２３）。目標の光パワーは、チャネル帯域内のパワーの波長特性をフラットにし、かつチャネル間の偏差を抑制するように設定された光パワーである。

プロセッサ２５－１は、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位（サブチャネル）ごとに、差分ΔＰ（λ）が許容範囲内か否かを判断する（Ｓ２４）。差分ΔＰ（λ）が許容範囲内にない場合（Ｓ２４でＮＯ）、そのサブチャネルに対応する周波数に設定されているアッテネーション値が適切でないので、アッテネーション値を更新する。具体的には、送信ＷＳＳ２６に設定されている制御対象のサブチャネルのアッテネーション値ＡＴＴ（λ）をプロセッサ１５に読み込み（Ｓ２５）、そのサブチャネルに設定すべき新たなアッテネーション設定値ＡＴＴset(λ)を計算して（Ｓ２６）、新たなアッテネーション値ＡＴＴset(λ)を設定する（Ｓ２７）。

制御対象のサブチャネルのアッテネーション値が更新されると、プロセッサ２５－１は他のサブチャネルに対して同様の制御を行う。すべてのサブチャネルの光パワー制御が終わると、今回の制御処理を終了する。サブチャネルを順次制御する替わりに、一度に並列で制御してもよい。図１４の制御フローはサービス中に定期的、または不定期に行われ得る。

＜第３実施形態＞
図１５は、第３実施形態の光通信装置３０－１、３０－２を用いた光通信システム３の模式図である。光通信装置３０－１及び３０－２の一例としてＲＯＡＤＭ装置を用いる。第３実施形態では、光伝送路６やアンプの影響をまだ受けていない上流側の信号スペクトルと、下流側で光伝送路６から受信された信号光のパワースペクトルとを用いて光パワーを制御する。第１実施形態、及び第２実施形態と同様に、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、受信ＷＤＭ信号の光パワーを制御する。

光伝送路６の影響を未だ受けていない上流側のＷＤＭ信号のパワースペクトルと、光伝送路６を経て受信された下流側のＷＤＭ信号のパワースペクトルの双方を、ＷＳＳのアッテネーションの分解能よりも十分に狭い周波数間隔で、高分解能で検出する。光伝送路６の影響を未だ受けていないＷＤＭ信号とは、光通信装置３０－１の内部でアドされ、未だ光伝送路６を通過していないＷＤＭ信号である。ＷＳＳのアッテネーションの分解能は、５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚ、１２．５ＧＨｚ、６．２５ＧＨｚ等であり、それよりも高い分解能でパワースペクトルを検出する。高分解能で検出された上流側のパワースペクトルは、ＷＳＳの制御間隔に整合するように周波波数方向に積算され、ＯＳＣで下流側の光通信装置に送られる。同様に、高分解能で検出された下流側のパワースペクトルは、ＷＳＳの制御間隔に整合するように周波波数方向に積算される。積算された上流側の信号スペクトルと下流側のパワースペクトルに基づいて、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、光パワーが制御される。

光通信装置３０－１と３０－２は、光伝送路６により接続されている。光伝送路６には中継アンプ５が挿入されている。上流側の光通信装置３０－１は、プロセッサ３５－１、送信ＷＳＳ３６、光スプリッタ３７、光モニタ３８、合波器１０４、ポストアンプ１０２、及びＯＳＣ処理部１０７を有する。

光通信装置３０－１に、異なる波長の信号を扱うトランシーバ１０５－１、１０５－２、１０５－３（これらをまとめて「トランシーバ１０５ｕｐ」と呼ぶ）が接続されている。図１５では、光通信装置３０－１の送信側の構成として、各トランシーバ１０５－１、１０５－２、１０５－３の送信側回路Ｔｘが接続されている。トランシーバ１０５ｕｐから出力された光信号は、合波器１０４で合波される。合波された光信号は、送信ＷＳＳ１６に入力され、方路Ａ、及び方路Ｂからの光信号に合波される。

送信ＷＳＳ３６の出力の一部は、光スプリッタ３７で分岐されて光モニタ３８に入力される。光モニタ３８は、入力されたＷＳＳ信号のうち、光伝送路６やアンプ利得の周波数特性の影響を受けていないチャネルのパワースペクトルを、送信ＷＳＳ３６のアッテネーション間隔よりも十分に狭い周波数間隔で検出する。方路Ａと方路Ｂからの信号はすでに光伝送路６等の影響を受けているが、トランシーバ１０５ｕｐから出力され、合波器１０４で合波されたＷＤＭ信号は、光伝送路６やアンプの影響を受けていない未伝送の信号である。

送信ＷＳＳ３６のアッテネーション機能の分解能が２５ＧＨｚである場合、光モニタ３８は、合波器１０４で合波された未伝送のチャネルの光パワーを、２５ＧＨｚよりもさらに細かい周波数間隔で高分解能に検出する。アッテネーション機能の分解能よりも高い分解能でパワー検出することで、光モニタ３８で検出されるパワースペクトルを補正するのと同じ効果が得られる。検出されたパワースペクトルは、プロセッサ３５－１に入力される。

プロセッサ３５－１のデータ処理部３５１は、光モニタ３８により検出されたパワースペクトルを、ＷＳＳの制御間隔（たとえば、アッテネーションの周波数間隔）に合うように、周波数方向に積算する。周波数方向に積算された信号スペクトルは、ＯＳＣ処理部１０７により光信号に変換されて、光伝送路６に送信される。

光通信装置３０－２は、受信ＷＳＳ３１、光スプリッタ３２、光モニタ３３、プロセッサ３５－２、ＯＳＣ処理部１０６を有する。光通信装置３０－２はまた、その送信側の構成として、送信ＷＳＳ３６、光スプリッタ３７、光モニタ３８、合波器１０４、ポストアンプ１０２、及びＯＳＣ処理部１０７を有する。これらの構成と機能は光通信装置３０－１の送信側の構成及び機能と同じである。プロセッサ３５－２のデータ処理部３５１は、プロセッサ３５－１のデータ処理部３５１の機能を兼ね備えてもよい。

光通信装置３０－２で受信されたＯＳＣ信号は、ＯＳＣ処理部１０６で電気信号に変換され、プロセッサ３５－２のデータ処理部３５１に入力される。光通信装置３０－２で受信されたＷＤＭ信号は、プリアンプ１０１で増幅され、受信ＷＳＳ３１に入力される。受信ＷＳＳ３１で、ＷＤＭ信号の一部は方路Ｃへ出力され、ＷＤＭ信号の他の一部は分波器１０３で複数のトランシーバ受信器１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに振り分けられる。ＷＤＭ信号の残りの部分は、光スプリッタ３２に入力される。

光スプリッタ３２の出力は、光モニタ３３の入力と、送信ＷＳＳ３６の入力にそれぞれ接続される。光モニタ３３は、受信ＷＳＳ３１のアッテネーションの周波数間隔よりも狭い周波数間隔で、入力された光パワースペクトルを検出する。検出結果はプロセッサ３５－２のデータ処理部３５１に入力される。データ処理部３５１は、光モニタ３３から取得した高分解能のパワースペクトルを、受信ＷＳＳ３１のアッテネーションの周波数間隔に合うように、周波数方向に積算する。これにより、ＯＳＣ１０６から取得された上流側の信号スペクトルの周波数間隔と、光モニタ３３で検出されたパワースペクトルの周波数間隔が一致する。

データ処理部３５１は、光通信装置３０－１からＯＳＣで送られてきた送信信号パワースペクトルと、光通信装置３０－２でモニタされた受信信号パワースペクトルを比較し、比較結果を受信ＷＳＳ３１の制御量として、制御処理部３５２に供給する。制御処理部３５２は、制御量にしたがって受信ＷＳ３１のアッテネーション値を制御する。制御量またはアッテネーション値は、受信信号パワースペクトルが送信信号パワースペクトルに近づくように決定される。また、制御量またはアッテネーション値は、受信信号パワースペクトルのチャネル間の偏差が最小になるように決定される。（

上流側の光通信装置３０－１におけるチャネル（波長λｉ）ごとの光パワーをＰλｉ、受信側の光通信装置３０－２でモニタされた波長λｉごとの光パワーをＰ'λｉ、チャネル帯域幅を分割したサブチャネルの番号ｊを１，２とすると、各波長におけるサブチャネルごとのアッテネーション値Ａｊλｉは、たとえば、次のように表される。
Ａ１λ１＝Ｐ'１λ１－Ｐ１λ１
Ａ２λ１＝Ｐ'２λ１－Ｐ２λ１
・・・
Ａ１λ２＝Ｐ'１λ２－Ｐ１λ２
Ａ２λ２＝Ｐ'２λ２－Ｐ２λ２
・・・
Ａ１λ３＝Ｐ'１λ３－Ｐ１λ３
Ａ２λ３＝Ｐ'２λ３－Ｐ２λ３。

伝送路等の影響を受けていないＷＤＭ信号、すなわち光通信装置３０－１の内部でアドされ、未だ光伝送路６を通過していないＷＤＭ信号のパワースペクトルを基準とし、光伝送路６の影響を補償するようにチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御する。これにより、より高精度のパワー制御が実現し、チャネル間の光パワー偏差と、チャネル帯域内の光パワー偏差の両方が十分に低減される。

図１６は、光通信装置３０－１におけるパワースペクトルの処理を示す。図１６の（Ａ）は、光モニタ３８に入力される信号光のうち、光伝送路６の影響を受けていない信号光のパワースペクトルである。換言すると、合波器１０４で合波された光信号のパワースペクトルである。

図１６の（Ｂ）は、光モニタ３８によって検出される各チャネルの光パワーである。光モニタ３８は、送信ＷＳＳ３６のアッテネーション制御間隔よりも十分に細かい周波数間隔で、入力された光パワーを検出する。ただし、周波数間隔ごとにその平均パワーが検出される。この状態では、ＷＳＳの制御間隔と一致していない。

図１６の（Ｃ）は、データ処理部３５１により周波数方向に積算されたパワースペクトルを示す。周波数方向への積算は、下流側の光通信装置３０－２の光パワー制御間隔、たとえば、受信ＷＳＳ３１のアッテネーション制御間隔と整合させる処理である。図１６（Ｃ）の信号スペクトルは、ＯＳＣを利用して光通信装置３０－２に送られる。

図１７は、光通信装置３０－２でのパワースペクトルの処理を示す。図１７の（Ａ）は、光モニタ３３に入力されるＷＤＭ信号のパワースペクトルである。光伝送路６の波長依存損失や誘導ラマン散乱、アンプ利得の波長特性などの影響により、チャネル間にパワー偏差が生じ、チャネル帯域内にもパワー偏差が生じている。

図１７の（Ｂ）は、光モニタ３３によって検出される各チャネルの光パワーである。光モニタ３３は、受信ＷＳＳ３１のアッテネーション制御間隔よりも十分に細かい周波数間隔で、入力されたＷＤＭ信号の光パワーを検出する。ただし、周波数間隔ごとにその平均パワーが検出される。この状態では、受信ＷＳＳ３１の制御間隔と一致していない。

図１７の（Ｃ）は、データ処理部３５１により周波数方向に積算されたパワースペクトルを示す。周波数方向への積算は、光モニタ３３の検出結果を、受信ＷＳＳ３１のアッテネーション制御間隔と整合させる処理である。

図１８は、光通信装置３０－２での光パワー制御を示す。図１８の（Ａ）は、下流側、すなわち光通信装置３０－２で周波数方向に積算されたパワースペクトルである。このパワースペクトルは、図１７の（Ｃ）に示すパワースペクトルである。受信ＷＳＳ３１の制御間隔に合わせて、各チャネルは、たとえば８つの周波数帯域ｊに分けられている（ｊは１から８の整数）。この例で、受信ＷＳＳ３１のアッテネーション制御間隔は１８．７６ＧＨｚである。各チャネルの周波数帯域ｊの積算パワーを、Ｐ'jλnで表す。ｎはチャネル番号である。

図１８の（Ｂ）は、上流側、すなわち光通信装置３０－１から送られてきた信号スペクトルである。この信号スペクトルは、図１６の（Ｃ）のパワースペクトルに相当する。この信号スペクトルも、各チャネルが８つの周波数帯域ｊに分けられている。各チャネルの周波数帯域ｊの積算パワーをＰjλnで表す。

図１８の（Ｃ）は、図１８の（Ａ）と（Ｂ）の比較結果（差分、パワー比等）である。比較結果は、受信ＷＳＳ３１の制御値（たとえばアッテネーション値）となる。制御値をＡjλnで表す。比較結果として差分を用いる場合、制御値は、
Ａjλn＝Ｐ'jλn － Ｐ'jλn
で計算される。比較結果としてパワー比を用いる場合、制御値は、
Ａjλn＝Ｐ'jλn／Ｐ'jλn
で表される。差分やパワー比以外に制御値を算出する適切な関数を用いてもよい。

この構成と手法により、チャネル帯域幅よりも狭い制御間隔で光パワーが制御され、チャネル間の光パワー偏差と、チャネル帯域内の光パワー偏差の両方を低減することができる。

＜第４実施形態＞
図１９は、第４実施形態の光通信装置４０－１、４０－２を用いた光通信システム４の模式図である。第４実施形態では、受信側での光パワースペクトルのモニタ結果を送信元の光通信装置にフィードバックし、送信側でチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーを制御して、受信側での帯域内光パワー偏差を低減する。送信側の光通信装置は、所定の周波数単位ごとに波長依存性を決定し、受信側での帯域内光パワー偏差に基づいて光パワーを制御する。

光通信システム４は、第１の光通信装置４０－１と、第２の光通信装置４０－２と、光通信装置４０－１と４０－２の間を接続する光伝送路６、及び８を含む。光伝送路６、及び８に中継（インライン）アンプが挿入されていてもよい。光通信装置４０－１と４０－２は、たとえばＲＯＡＤＭ装置である。図１、図１３、及び図１５と同様に、実線の矢印は光信号線を示し、点線の矢印は電気信号線を示す。

光通信装置４０－１は、送信部の構成として、送信ＷＳＳ４６、光スプリッタ４７、光モニタ４８、ポストアンプ１０２、ＯＳＣ処理部４３、ＯＳＣフィルタ４１、及びプロセッサ４５－１を有する。光通信装置４０－２は、受信部の構成として、ＯＳＣフィルタ４２、ＯＳＣ処理部４４、プリアンプ１０１、光スプリッタ４９、光モニタ４３、及びプロセッサ４５－２を有する。

図示の便宜上、光通信装置４０－１の受信部の構成として、光通信装置４０－２の受信部の構成の一部だけが描かれ、光通信装置４０－２の送信部の構成として、光通信装置４０－１の送信部の構成の一部だけが描かれている。実際は、光通信装置４０－１と４０－２は同じ構成を有し、光通信装置４０－１は、その受信部の構成として光通信装置４０－２の受信部を同じ構成を有する。光通信装置４０－２は、その送信部の構成として光通信装置４０－１の送信部を同じ構成を有する。プロセッサ４５－１、４５－２は、送信部と受信部で共用されてもよい。

光通信装置４０－１から光伝送路６に送信されたＷＤＭ信号とＯＳＣ信号は、光通信装置４０－２で受信される。ＯＳＣフィルタ４２によってＯＳＣ信号が取り出され、ＯＳＣ処理部４４で処理される。ＷＤＭ信号はプリアンプ１０１で増幅され、光スプリッタ４９に入射する。光スプリッタ４９でＷＤＭ信号の一部が分岐され、光モニタ４３でチャネルごとに光パワーが検出される。光モニタ４３に入力される光パワースペクトルは、図７の（Ａ）に示すようにチャネル間の光パワー偏差とともに、帯域内光パワー偏差が生じているが、光モニタ１３で検出されるパワースペクトルでは、図７の（Ｂ）に示したように、帯域内光パワー偏差は失われている。

プロセッサ４５－２は、受信光パワー読込み部４６１と、受信パワー転送部４６２を有する。受信光パワー読込み部４６１は、光モニタ４３で検出されたパワースペクトルを読み込む。受信パワー転送部４６２は、読み出されたパワースペクトルを、パワースペクトル情報として、上流方向への送信部のＯＳＣ処理部４３に転送する。ＯＳＣ処理部４３は、転送されたパワースペクトル情報を監視情報に含める。監視情報は光信号に変換され、ＯＳＣフィルタ４１を介して光伝送路８に送信される。光通信装置４０－１は、光伝送路８からＯＳＣを受信すると、ＯＳＣフィルタ４２でＯＳＣを取り出し、ＯＳＣ処理部４４で電気信号に変換する。

プロセッサ４５－１は、その機能ブロックとして、送信光パワー読込み部４５１、波長依存性計算部４５２、波長依存性補正部４５３、波長依存性判定部４５４、アッテネーション設定値計算部４５５、アッテネーション読込み部４５６、アッテネーション設定部４５７、及び受信光パワー取得部４５８を有する。

送信光パワー読込み部４５１は、光モニタ４８で検出された送信ＷＤＭ信号のパワースペクトルを読み込む。光モニタ４８で検出された送信ＷＤＭ信号のパワースペクトルは、図７の（Ｂ）の状態である。このパワースペクトルを、送信光パワーＰtransmit(λｎ)とする。ｎはチャネル番号である。波長依存性計算部４５２は、送信光パワー読込み部４５１から送信光パワーＰtransmit(λｎ)を受け取る。一方、受信光パワー取得部４５８は、受信光パワーＰreceive(λｎ)をＯＳＣ処理部４４から取得して、波長依存性計算部４５２に入力する。

波長依存性計算部４５２は、送信光パワーＰtransmit(λｎ)と受信光パワーＰreceive(λn)に基づき、式（４）により波長依存性ＷＤＬ（λｎ）を計算する。

ここで、ＷＤＬaverageは、チャネルごとに生じる送信光パワーＰtransmit(λｋ)と受信光パワーＰreceive(λｋ)の差分の、全チャネル平均値である。波長依存性ＷＤＬ（λｎ）は、各チャネルの送信光パワーＰtransmit(λｎ)と受信光パワーＰreceive(λｎ)の差分の平均値からのズレで表される。

波長依存性計算部４５２で計算された波長依存性は、チャネル単位で取得され、チャネル帯域内の偏差を反映していない。そこで、波長依存性補正部４５３は、波長依存性ＷＤＬ（λｎ）を周波数方向に補正する。図８のパワー補正のように直線補間により波長依存性ＷＤＬ（Ｌｎ）を補正する場合、補正後の波長依存性ＷＤＬ（Ｌｎ）は、式（５）で表される。
ＷＤＬ（λ）＝ａλ＋ｂ （５）
ここで、ａ、ｂは定数であり、ａは波長依存性の傾きを示す。

波長依存性判定部４５４は、補正後の波長依存性に基づき、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、波長依存性が許容範囲内か否かを判定する。チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で補正後の波長依存性の許容性が判定されるので、波長依存性補正部４５３による補正は、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で補正されたのと同じ効果を奏する。

波長依存性が許容範囲内にないときは、そのサブチャネルに設定されているアッテネーション値が不適切なので、アッテネーション設定値計算部４５５は、現在のアッテネーション設定値ＡＴＴset(λ)を更新する。具体的には、アッテネーション読込み部４５６により、送信ＷＳＳ４６の対応のサブチャネルに現在設定されているアッテネーション値ＡＴＴ（λｉ）を読み込み、式（６）により新たなアッテネーション設定値ＡＴＴＴset(λｉ)を計算する。
ＡＴＴset(λｉ)＝ＡＴＴ（λｉ）－ＷＤＬ（λｉ） （６）
ここで、ｉはサブチャネルの番号でる。ＷＤＭ信号がｎチャネルの信号を含み、かつ各チャネルでチャネル帯域幅が周波数方向にｍ個に分割される場合、ｉは１からｍ×ｎまでの整数である。

新たに計算されたアッテネーション設定値ＡＴＴＴset(λｉ)は、アッテネーション設定部４５７により、送信ＷＳＳ４６の対応の周波数領域に設定される。上記では、式（４）、（５）、（６）を波長の関数で表現しているが、光速をｃ、周波数をｆとしてｃ＝λ×ｆの関係から周波数ｆの関数として記述してもよい。

図２０は、第４実施形態の光パワー制御方法のフローチャートである。この制御フローの主要部は、光通信装置４０－１のプロセッサ４５－１により実行される。プロセッサ４５－１は、各チャネルの送信光パワーを光モニタ４８から読み込む（Ｓ４１）。一方、光通信装置２０－２のプロセッサ４５－２は、光モニタ４３で検出された受信光パワースペクトルを読み込み（Ｓ５１）、受信光パワースペクトルをＯＳＣ処理部４３に転送する（Ｓ５２）。光通信装置４０－２は、ＯＳＣを用いて受信光パワースペクトル情報を送信元の光通信装置４０－１に通知する。

光通信装置４０－１のプロセッサ４５－１は、ＯＳＣ処理部４４から、受信光パワースペクトル情報を取得し（Ｓ４２）、送信光パワーと受信パワーからチャネルごとに波長依存性を計算する（Ｓ４３）。計算された波長依存性は、チャネル帯域内の状態を反映していないため、波長依存性を補正する（Ｓ４４）。この補正によりチャネル帯域内のチルトが推定され、チャネル帯域幅よりも狭い周波数間隔で波長依存性が補正されたのと同じ効果を奏する。

プロセッサ４５－１は、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、波長依存性ＷＤＬ（λ）が許容範囲内か否かを判断する（Ｓ４５）。制御対象の周波数単位、すなわちサブチャネルの波長依存性ＷＤＬ（λ）が許容範囲内にない場合（Ｓ４５でＮＯ）、送信ＷＳＳ４６の対応するアッテネーション値ＡＴＴ（λｉ）を読込み（Ｓ４６）、新たなアッテネーション設定値ＡＴＴset(λ)を計算する（Ｓ４７）。新たなアッテネーション設定値ＡＴＴ、set(λｉ)は送信ＷＳＳ４６の対応する周波数帯に設定される（Ｓ４８）。送信ＷＳＳ４５のすべてのサブチャネルに適切なアッテネーション値が設定されると、処理を終了する。この制御フローは、サービス中に定期的、または不定期に行われ得る。

チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で波長依存性が補正され、補正後の波長依存性に基づいてアッテネーション設定値が制御されるので、チャネル間の光パワー偏差が抑制されるとともに、チャネル帯域内の光パワー偏差が低減される。すなわち、図１２に示した効果が得られる。送信ＷＳＳ４６のアッテネーション機能に替えて、パワー調整機能を有する他のデバイス、たとえば、ダイナミックゲインイコライザ、波長ブロッカなどを用いて光パワー制御してもよいことは上述したとおりである。また、１５０ＧＨｚチャネル帯域幅を周波数方向に４以上に分割して、より高い分解能で光パワー制御してもよい。

以上、特定の構成例に基づいて実施形態を説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されない。実施形態のパワー制御方法は、５０ＧＨｚ帯域幅のチャネル内、またはチャネル間のパワー偏差の制御にも適用可能である。実施形態では、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で光パワーレベルを調整する光パワー調整回路として、ＷＳＳのアッテネーション機能を利用したが、ＷＳＳの機能に替えて、ダイナミックゲインイコライザや波長ブロッカ等の他のパワー調整回路を用いてもよい。第３実施形態で、光通信装置３０－２で光パワーを制御する替わりに、光通信装置３０－１で光パワーを制御してもよい。この場合、光通信装置３０－２で高解像モニタされた光パワーの積算を光通信装置３０－２で行ってもよいし、光通信装置３０－１で行ってもよい。ＯＳＣ情報量を減らす観点からは光通信装置３０－２で積算されたパワースペクトル情報を光通信装置３０－１に送ってもよい。第４実施形態で、光通信装置４０－１で光パワーを制御する替わりに、光通信装置４０－２で光パワーを制御してもよい。この場合、光通信装置４０－１は送信パワースペクトル情報を、ＯＳＣにより光通信装置４０－２に通知すればよい。第１、第２、第４実施形態で、光モニタで検出されたパワースペクトルを補正する代わりに、第３実施形態のように高分解能で光モニタに入力されたパワースペクトルを検出して周波数方向に積算してもよい。制御値の計算式は上記の各実施形態で例示した計算に限定されず、適切な関数を用いてもよい。いずれの場合も、チャネル帯域幅よりも狭い周波数単位でＷＤＭ信号のパワー制御が行われるので、チャネル間の光パワー偏差と、チャネル帯域内の光パワー偏差の両方を低減することができる。

１、２、３、４ 光通信システム
６、８ 光伝送路
１０－１、１０－２、２０－１、２０－２、３０－１、３０－２、４０－１、４０－２ 光通信装置
１１、３１ 受信ＷＳＳ（光パワー調整回路）
１３、１８、２８、３３、３８、４３、４８ 光モニタ
１５、２５－１、２５－２、３５－１、３５－２、４５－１、４５－２ プロセッサ
１６、２６、３６、４６ 送信ＷＳＳ（光パワー調整回路）
２３、２４、４３、４４、１０６、１０７ ＯＳＣ処理部
１０１ プリアンプ
１０２ ポストアンプ
１０３ 分波器
１０４ 合波器

Claims (16)

1. 複数のチャネルの信号が多重されたＷＤＭ信号をモニタする光モニタと、
   前記光モニタで検出されたパワースペクトルに基づき、前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で、前記ＷＤＭ信号の光パワーを制御する制御値を計算するプロセッサと、
   前記制御値に基づいて、前記ＷＤＭ信号の前記光パワーを前記周波数単位で調整する光パワー調整回路と、
   を備える光通信装置。
2. 前記プロセッサは、チャネル帯域内の光パワー偏差を低減するよう光パワーを制御する制御値を計算する、
   請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記プロセッサは、前記ＷＤＭ信号のチャネル間の光パワー偏差及び各チャネルの帯域内の光パワー偏差を低減するよう光パワーを制御する制御値を計算する、
   請求項１に記載の光通信装置。
4. 前記プロセッサは、前記光モニタで検出された前記パワースペクトルを補正し、補正後のパワースペクトルに基づいて、前記チャネル帯域幅よりも狭い前記周波数単位で前記制御値を計算する、
   請求項１に記載の光通信装置。
5. 前記プロセッサは、補正後の前記パワースペクトルに基づいて、前記チャネル帯域幅よりも狭い前記周波数単位で前記パワースペクトルの光パワーレベルと目標の光パワーレベルを比較し、比較結果に基づいて前記制御値を計算する、
   請求項４に記載の光通信装置。
6. 前記光通信装置は、下流の光通信装置から受信パワースペクトル情報を受信し、
   前記プロセッサは、前記光モニタで検出された前記パワースペクトルと、前記受信パワースペクトル情報とに基づいて前記ＷＤＭ信号の波長依存性を計算し、前記波長依存性に基づいて前記周波数単位で前記制御値を計算する、
   請求項１に記載の光通信装置。
7. 前記プロセッサは、前記波長依存性を周波数方向に補正し、補正後の波長依存性に基づいて前記制御値を計算する、
   請求項６に記載の光通信装置。
8. 前記光通信装置は、上流の光通信装置から、前記上流の光通信装置でアドされて光伝送路を未だ通過していない未伝送のＷＤＭ信号のパワースペクトル情報を取得し、
   前記プロセッサは、前記光モニタで検出された前記パワースペクトルと、前記上流の光通信装置から受信した前記パワースペクトル情報とに基づいて、前記チャネル帯域幅よりも狭い前記周波数単位で前記制御値を計算する、
   請求項１に記載の光通信装置。
9. 前記光モニタは、チャネル帯域幅よりも狭い周波数間隔で、前記パワースペクトルを検出する、
   請求項８に記載の光通信装置。
10. 前記光モニタは、前記光パワー調整回路の制御間隔である前記周波数単位よりも狭い前記周波数間隔で前記ＷＤＭ信号の第１パワースペクトルを検出し、
    前記プロセッサは、前記第１パワースペクトルを周波数方向に積算して、前記周波数単位に整合した第２パワースペクトルを生成する、
    請求項９に記載の光通信装置。
11. 前記プロセッサは、前記光モニタで検出された前記パワースペクトルが前記未伝送のＷＤＭ信号のパワースペクトル情報に近づくように光パワーを制御する制御値を計算する、
    請求項８に記載の光通信装置。
12. 前記プロセッサは、受信したＷＤＭ信号のチャネル間の光パワー偏差が最小になるように光パワーを制御する前記制御値を計算する、
    請求項１１に記載の光通信装置。
13. 第１の光通信装置と、
    第２の光通信装置と、
    前記第１の光通信装置と前記第２の光通信装置を接続する光伝送路と、
    を備え、
    前記第１の光通信装置または前記第２の光通信装置は、前記第１の光通信装置から前記光伝送路を介して前記第２の光通信装置で受信されたＷＤＭ信号のパワースペクトルを、前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で補正し、補正後のパワースペクトルに基づいて、前記周波数単位で前記ＷＤＭ信号の光パワーレベルを制御する、
    光通信システム。
14. 第１の光通信装置と、
    第２の光通信装置と、
    前記第１の光通信装置と前記第２の光通信装置を接続する光伝送路と、
    を備え、
    前記第１の光通信装置または前記第２の光通信装置は、前記光伝送路に送信されるＷＤＭ信号の送信パワースペクトルと、前記光伝送路から受信された前記ＷＤＭ信号の受信パワースペクトルとに基づいて前記ＷＤＭ信号の波長依存性を計算し、前記波長依存性を前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で周波数方向に補正し、補正後の前記波長依存性に基づいて前記周波数単位で前記ＷＤＭ信号の光パワーレベルを調整する、
    光通信システム。
15. 第１の光通信装置と、
    第２の光通信装置と、
    前記第１の光通信装置と前記第２の光通信装置を接続する光伝送路と、
    を備え、
    前記第１の光通信装置または前記第２の光通信装置は、前記第１の光通信装置でアドされ未だ前記光伝送路を通過していないＷＤＭ信号の第１パワースペクトルと、前記光伝送路を通過して前記第２の光通信装置で受信された前記ＷＤＭ信号の第２パワースペクトルとに基づいて、前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数間隔で前記ＷＤＭ信号の光パワーレベルを調整する、
    光通信システム。
16. 光通信装置で、複数のチャネルの信号が多重されたＷＤＭ信号のパワースペクトルを取得し、
    前記パワースペクトルに基づいて、前記ＷＤＭ信号のパワーレベルを調整する制御値を前記ＷＤＭ信号のチャネル帯域幅よりも狭い周波数単位で計算し、
    前記制御値に基づいて、前記ＷＤＭ信号のパワーレベルを前記周波数単位で調整する、
    光パワー制御方法。

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