JP2024065242A - 光増幅器及び光増幅方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光増幅器の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させる。【解決手段】波長多重光信号を増幅する光増幅器は、第１の希土類添加ファイバと、第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバと、第１の希土類添加ファイバのコア及び第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、第１の希土類添加ファイバのクラッドにコア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合部と、第１の希土類添加ファイバと第２の希土類添加ファイバとの間に配され、波長多重光信号及びコア励起光を透過しクラッド励起光を阻止する光フィルタと、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は光増幅器及び光増幅方法に関する。

光ファイバ伝送システムにおいて、コアに希土類元素を添加した希土類添加ファイバを用いた光増幅器が実用化されている。特に、エルビウム添加光ファイバ増幅器（Er-Doped Optical Fiber Amplifier、ＥＤＦＡ）が広く用いられている。ＥＤＦＡは希土類元素であるエルビウム（Ｅｒ）をコアに添加した光ファイバ（Er-Doped Optical Fiber、ＥＤＦ）を増幅媒体として用いる。ＥＤＦのコアに励起光を入力することでＥｒイオンが励起され、ＥＤＦのコアを伝搬する光信号が誘導放出によって増幅される。ＥＤＦを励起するための構成として、ＥＤＦのコアに励起光を直接入力する構成（以下、「コア励起」という。）と、ＥＤＦのクラッドに励起光を入力する構成（以下、「クラッド励起」という。）と、が知られている。クラッド励起では、クラッドに入力された励起光がコアを横断する際に、コアに添加されたＥｒイオンが励起される。

一方、光ファイバ伝送システムの伝送容量拡大のために、１本の光ファイバに複数のコアが格納されたマルチコアファイバ（Multi-Core Fiber、ＭＣＦ）を用いる検討が進められている。ＭＣＦは、空間分割多重（Space Division Multiplexing、ＳＤＭ）により、光ファイバの伝送容量を拡大するための手法の一つである。そして、マルチコアＥＤＦ（Multi-Core－ＥＤＦ、ＭＣ－ＥＤＦ）を増幅媒体として用いた、マルチコアＥＤＦＡ（Multi-Core－ＥＤＦＡ、ＭＣ－ＥＤＦＡ）も知られている。ＭＣ－ＥＤＦＡにおいても、「コア励起」と「クラッド励起」とのいずれの構成も適用可能である。

本発明に関連して、特許文献１には、マルチコア光ファイバ増幅器において、信号利得の波長依存性を低減するための構成が記載されている。

国際公開第２０２２／０９１１８７号公報

ＥＤＦＡの増幅特性には波長依存性があり、ＥＤＦの長さなどのパラメータによって利得スペクトル、利得及び出力光パワーが変化する。これらの特性が適切なものとなるように、光伝送システムの設計時に、好適な励起光強度やＥＤＦ長が定められる。波長多重光信号を伝送する長距離光伝送システムでは、ＥＤＦＡには、利得及び出力光パワーが高いことに加えて、利得スペクトルが平坦であることが特に求められる。波長多重光信号は複数の光キャリアが波長多重された光信号であり、以下では波長多重光信号を「ＷＤＭ信号」と記載する。ＷＤＭは、Wavelength Division Multiplexingの略である。

ＥＤＦＡの利得スペクトルの平坦性が良好でない場合には、ＥＤＦＡに入力されるＷＤＭ信号のスペクトルが平坦であっても、増幅されたＷＤＭ信号のスペクトルが平坦でなくなることになる。ＷＤＭ信号のパワーが波長によって異なると、ＷＤＭ信号の到達性も波長により異なるものとなる。このような問題を回避するために、波長フィルタを用いて、ＥＤＦＡの利得スペクトルの補償（利得等化）が行われていた。ここで用いられる波長フィルタは、ＥＤＦＡの利得スペクトルの平坦性の変化を打ち消す波長特性を持つ。

しかし、一般的な波長フィルタは、ＷＤＭ信号の特定の波長帯域の光を減衰させる。このため、波長フィルタを用いて光増幅器の利得等化を行うためには、パワーが最小である波長のパワーと等しくなるように他の波長帯域のパワーを減衰させることによって、ＷＤＭ信号のスペクトルの平坦性を向上させる必要がある。しかし、波長フィルタによって減衰される光強度が大きいことは、ＥＤＦＡの励起光のエネルギーが有効に利用されることなく消費されることを意味する。すなわち、ＷＤＭ信号の帯域内におけるＥＤＦＡの利得スペクトルの平坦性が良好でないと、波長フィルタで除去されるＷＤＭ信号のパワーが増加することにより、ＥＤＦＡの利得及び出力光パワーの低下の原因となる。

（発明の目的）
本発明は、光増幅器の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させるための技術を提供することを目的とする。

本発明の光増幅器は、波長多重光信号を増幅する光増幅器であって、
第１の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
を備える。

本発明の光増幅方法は、
第１の希土類添加ファイバと前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバとを備え、波長多重光信号を増幅する光増幅器に用いられる増幅方法であって、
前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、
前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力し、
前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間において、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する、
手順を備える。

本発明は、光増幅器の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることを可能とする。

第１の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 ＥＤＦの利得スペクトルの例を示す図である。 第１の実施形態の光増幅器の変形例を示す図である。 第２の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 光増幅器へ励起光を供給する構成の例を示す図である。 光増幅器の変形例を示す図である。 第３の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光増幅器の変形例を示す図である。 第４の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 第４の実施形態の光増幅器の変形例を示す図である。 第５の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 第６の実施形態の光増幅器の構成例を示す図である。 光モニタの構成例を示す図である。 制御部の状態遷移の例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。図中に示された矢印は信号等の向きを例示するものであり、これらの限定を意図しない。また、矢印の長さ及び幅は、対応する信号等の大きさを示すものではない。実施形態及び図面では既出の要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光増幅器１００の構成例を示す図である。光増幅器１００はエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。光増幅器１００は、第１のＥＤＦ(Er-Doped Fiber、エルビウム添加ファイバ)１１０及び第２のＥＤＦ１２０を増幅媒体として、光増幅器１００に入力された波長多重光信号（ＷＤＭ信号）を増幅する。光増幅器１００は、第１のＥＤＦ１１０と、第１のＥＤＦと直列に接続された第２のＥＤＦ１２０と、励起光結合部（Combiner、ＣＭＢ）１３０と、光フィルタ１４０（Filter、ＦＩＬ）と、を備える。エルビウム添加ファイバは、希土類添加ファイバの一例である。

コア励起光及びクラッド励起光は、光増幅器１００の外部から励起光結合部１３０に入力される。励起光結合部１３０は、ＷＤＭ信号及びコア励起光を第１のＥＤＦ１１０のコアに入力し、コア励起光とは異なる波長を持つクラッド励起光を第１のＥＤＦ１１０のクラッドに入力する。コア励起光は第１のＥＤＦ１１０及び第２のＥＤＦ１２０のコア励起のために用いられる。クラッド励起光は、第１のＥＤＦ１１０のクラッド励起のために用いられる。光フィルタ１４０は、第１のＥＤＦ１１０と第２のＥＤＦ１２０との間に配される。光フィルタ１４０は、第１のＥＤＦ１１０から第２のＥＤＦ１２０へ伝搬する光のうち、ＷＤＭ信号及びコア励起光を透過し、クラッド励起光を阻止する波長特性を持つ。光フィルタ１４０は、好適には誘電体多層膜フィルタであるが、これには限定されない。光フィルタ１４０は上述の波長特性を備えていればよく、光フィルタ１４０の具体的な構成は任意である。

コア励起には、一般に、増幅の効率が高いという利点がある。一方、クラッド励起には、励起光源の出力をマルチモードファイバによってＥＤＦと結合させることができるため、高出力の励起光源を用いることができるという利点がある。本実施形態の光増幅器１００では、コア励起とクラッド励起とが併用される。

このような構成を備える光増幅器１００は、光増幅器１００の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。その理由は以下の通りである。

クラッド励起とコア励起では、利得及び出力光パワーに関して好適な特性を得るためのＥＤＦ長が異なる。そして、一般に、利得及び出力光パワーに関して好適な特性を得るためには、クラッド励起よりもコア励起の方が長いＥＤＦを必要とすることが知られている。例えば、ある条件において、所望の利得及び出力光パワーを得るためのクラッド励起ＥＤＦの長さは約８ｍであり、コア励起ＥＤＦの長さは約３０ｍである。このため、比較的短い１本のＥＤＦを用いたＥＤＦＡにおいてクラッド励起とコア励起とを併用すると、コア励起のためにはＥＤＦ長が充分でない場合がある。

一方、一般に、比較的短いＥＤＦの利得スペクトルは短波長側で比較的高く、長波長側で低下する。これに対して、比較的長いＥＤＦの利得スペクトルは長波長側で比較的高く、短波長側で低下することも知られている。

図２は、ＥＤＦの利得スペクトルの例を示す図である。図２の横軸は波長（Wavelength）であり、縦軸は利得（Gain）である。図２では、８ｍから５０ｍのいくつかの長さにおけるＥＤＦの特性例が示される。図２は、２０ｍ以下のＥＤＦでは１５６０ｎｍ以下の短波長側ではおおむね利得が平坦であるが、長波長側では利得が低下することを示す。また、図２では、３０ｍ以上のＥＤＦでは長波長側の利得は比較的平坦であるものの、短波長側の利得はＥＤＦ長の増大と共に急激に低下することも示される。

図１に示した光増幅器１００は、第１のＥＤＦ１１０をクラッド励起及びコア励起で動作させる。第１のＥＤＦはクラッド励起の増幅媒体として好適な長さ（例えば８ｍ）を持つ。一方、第２のＥＤＦ１２０は比較的長くてもよく（例えば約２０ｍ）、光フィルタ１４０を透過したコア励起光のみによって励起される。そして、直列に接続された第１のＥＤＦ１１０及び第２のＥＤＦ１２０は、第１のＥＤＦ１１０のみと比較して、コア励起のためのＥＤＦとして好適な長さを持つ。このような構成により、光増幅器１００は、ＥＤＦ長が第１のＥＤＦ１１０（例えば８ｍ）のクラッド励起ＥＤＦＡとして動作する。さらに、光増幅器１００は、ＥＤＦ長が第１のＥＤＦ１１０と第２のＥＤＦ１２０との和（例えば、８ｍ＋２０ｍ＝２８ｍ）のコア励起ＥＤＦＡとしても動作する。その結果、光増幅器１００は、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーに関して好適な特性を備えるものとなる。

第１のＥＤＦ１１０は比較的短いため、クラッド励起で動作する第１のＥＤＦ１１０の利得は短波長側で高く長波長側で低い。一方、コア励起で動作する第１のＥＤＦ１１０及び第２のＥＤＦ１２０のＥＤＦ長の和は第１のＥＤＦ１１０のＥＤＦ長よりも大きい。このため、コア励起で動作する第１のＥＤＦ１１０及び第２のＥＤＦ１２０の利得スペクトルは長波長側で高く短波長側で低い。従って、光増幅器１００では、コア励起によって長いＥＤＦを励起し、クラッド励起によって短いＥＤＦを励起する構成を備えることとなり、その結果、これらの間の利得スペクトルの違いが緩和される。さらに、光増幅器１００では、利得スペクトルの等化のためにＷＤＭ信号のスペクトルを成形する光フィルタを用いる必要がない。その結果、光増幅器１００は、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。

光増幅器１００では、ＷＤＭ信号は、第１のＥＤＦ１１０の、ＷＤＭ信号の入力側（すなわち、光フィルタ１４０が接続されていない側）から入力される。図１のように、ＷＤＭ信号の進行方向と同方向に励起光を入力する形態を、前方励起と呼ぶことがある。前方励起は、後述する後方励起と比較して、一般に雑音指数が小さい（すなわち、雑音特性がよい）という特徴がある。

（第１の実施形態の変形例）
図３は、第１の実施形態の変形例である光増幅器１００Ａの構成例を示す図である。光増幅器１００Ａは、光増幅器１００と同様に、第１のＥＤＦ１１０と、第２のＥＤＦ１２０と、励起光結合部１３０と、光フィルタ１４０と、を備える。ただし、光増幅器１００Ａにおいては、ＷＤＭ信号の入力側には第２のＥＤＦ１２０が配置される。第１のＥＤＦ１１０は、光フィルタ１４０を介して、第２のＥＤＦ１２０の後段に配置される。また、コア励起光及びクラッド励起光は、第１のＥＤＦの、ＷＤＭ信号の出力側から供給される。そして、第１のＥＤＦ１１０はコア励起及びクラッド励起によって動作し、第２のＥＤＦ１２０は、光フィルタ１４０を透過したコア励起光によって動作する。このように、ＷＤＭ信号の進行方向とは逆方向に励起光を入力する構成を、後方励起と呼ぶことがある。後方励起には、前方励起と比べて高い利得が得られやすいという特徴がある。

光増幅器１００Ａにおいては、入力されたＷＤＭ信号は、まず第２のＥＤＦ１２０で増幅される。第２のＥＤＦ１２０で増幅されたＷＤＭ信号は、光フィルタ１４０を透過して第１のＥＤＦ１１０によってさらに増幅される。

このような構成を備える光増幅器１００Ａも、光増幅器１００Ａの利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。すなわち、光増幅器１００と同様に、光増幅器１００Ａにおいても、第１のＥＤＦ１１０には、励起光結合部１３０からコア励起光及びクラッド励起光が供給される。そして、光増幅器１００と同様に、第１のＥＤＦ１１０で消費されなかったコア励起光が、光フィルタ１４０を介して第２のＥＤＦ１２０に供給される。従って、光増幅器１００Ａにおいても、光フィルタ１４０及び第２のＥＤＦ１２０は、コア励起で動作するＥＤＦの長さを延長する効果がある。このため、光増幅器１００Ａは、光増幅器１００と同様に、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。また、光増幅器１００Ａは後方励起で動作するため、高い利得が得られやすいという効果も奏する。

光増幅器１００及び１００Ａを構成する各要素はシングルコアファイバ（Single-Core Fiber、ＳＣＦ）でもよく、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）でもよい。すなわち、光増幅器１００及び１００Ａの構成は、シングルコア・エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＳＣ－ＥＤＦＡ）のみならずマルチコア・エルビウム添加光増幅器（ＭＣ－ＥＤＦＡ）にも適用できる。ＭＣ－ＥＤＦＡは、複数のコアを伝搬する互いに異なるＷＤＭ信号を、１本のマルチコアＥＤＦ（ＭＣ－ＥＤＦ）を用いて増幅する。ＭＣ－ＥＤＦＡでは、コア励起光は、コア励起光が入力されたコアを個別に励起する。また、クラッド励起光は、複数のコアのそれぞれに添加されたＥｒイオンを励起する。従って、光増幅器１００及び１００Ａの構成は、ＳＣ－ＥＤＦＡのみならず、ＭＣ－ＥＤＦＡにおいても同様の効果を奏する。なお、マルチコアＥＤＦは、マルチコア希土類添加ファイバの一例である。

以上で説明した光増幅器１００及び１００Ａの構成は以下の光増幅器としても記載できる。そして、以下の構成の光増幅器も、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。

すなわち、図１及び図３に示された光増幅器（１００、１００Ａ）は、波長多重光信号（ＷＤＭ信号）を増幅する光増幅器である。光増幅器（１００及び１００Ａ）は、第１の希土類添加ファイバ（１１０）と、第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバ（１２０）と、励起光結合手段（１３０）と、光フィルタ（１４０）と、を備える。

図１及び図３に記載された励起光結合部１３０は、励起光結合手段の一例である。すなわち、励起光結合手段（１３０）は、第１の希土類添加ファイバ（１１０）のコア及び第２の希土類添加ファイバ（１２０）のコアのいずれかにコア励起光を入力する。また、励起光結合手段（１３０）は、第１の希土類添加ファイバ（１１０）のクラッドに、コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する。光フィルタ（１４０）は、第１の希土類添加ファイバ（１１０）と第２の希土類添加ファイバ（１２０）との間に配され、ＷＤＭ信号及びコア励起光を透過しクラッド励起光を阻止する。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の光増幅器２００の構成例を示す図である。光増幅器２００は、ＷＤＭ信号が伝搬する光ファイバがＭＣＦで構成された、ＭＣ－ＥＤＦＡである。光増幅器２００は、ＭＣ－ＥＤＦ２１０、ＭＣ－ＥＤＦ２２０、励起光結合部２３０、光フィルタ２４０、コア励起光源２５０、クラッド励起光源２６０を備える。

ＭＣ－ＥＤＦ２１０とＭＣ－ＥＤＦ２２０はマルチコアＥＤＦであり、直列に接続される。ＭＣ－ＥＤＦ２１０はＷＤＭ信号の入力側に配置される。光フィルタ２４０はＭＣ－ＥＤＦ２１０とＭＣ－ＥＤＦ２２０との間に配置される光学的な波長フィルタである。光フィルタ２４０は、コア励起光の波長の光及びＭＣ－ＥＤＦ２１０において増幅されたＷＤＭ信号の波長の光を透過し、クラッド励起光の波長の光を阻止する。

励起光結合部２３０は、ＷＤＭ信号、コア励起光及びクラッド励起光をＭＣ－ＥＤＦ２１０に入力する。ＷＤＭ信号は、光伝送路（ＭＣＦ２０１）から励起光結合部２３０に入力される。励起光結合部２３０は、ＭＣＦ２０１の各コアから入力されたＷＤＭ信号、及び、コア励起光源２５０から入力されたコア励起光を、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアと結合させる。また、励起光結合部２３０は、クラッド励起光源２６０から入力されたクラッド励起光をＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドと結合させる。光増幅器２００は、前方励起で動作する。

コア励起光源２５０はコア励起光を出力する。コア励起光はＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０のコアを励起する励起光であり、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアに入力される。クラッド励起光源２６０はクラッド励起光を出力する。クラッド励起光は、励起光結合部２３０を介してＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドに入力される。クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドを介してＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアを励起する。コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０は、例えばレーザダイオード（Laser Diode、ＬＤ）で構成される。コア励起光源２５０又はクラッド励起光源２６０で用いられるＬＤは、励起レーザダイオード（励起ＬＤ）と呼ばれる場合がある。

コア励起光の波長λ１とクラッド励起光の波長λ２は互いに異なる。また、λ１及びλ２は、光増幅器２００が増幅するＷＤＭ信号の波長帯域とも重複しない。λ１とλ２との好適な組み合わせとして、例えば「λ１＝０．９８μｍ、λ２＝１．４８μｍ」や「λ１＝０．９７８μｍ、λ２＝０．９７６μｍ」等が知られている。しかし、励起ＬＤにはこれら以外の波長が用いられてもよい。

このような構成を備える光増幅器２００は、光増幅器２００の利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。すなわち、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドには励起光結合部２３０からクラッド励起光が供給され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアには励起光結合部２３０からコア励起光が供給される。そして、ＭＣ－ＥＤＦ２２０のコアには、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったコア励起光が、光フィルタ２４０を介して供給される。一方、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったクラッド励起光は光フィルタ２４０によって阻止されるため、クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２２０には入力されない。

その結果、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は、コア励起のみで動作する。すなわち、光フィルタ２４０及びＭＣ－ＥＤＦ２２０は、光増幅器２００において、コア励起で動作するＥＤＦの長さを延長する効果がある。従って、光増幅器２００は、コア励起で動作するＥＤＦの長さをクラッド励起で動作するＥＤＦの長さよりも長くできるため、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。

図５は、光増幅器２００へ励起光を供給する構成の例を示す図である。コア励起光源２５０が出力するコア励起光、及び、クラッド励起光源２６０が出力するクラッド励起光は、励起光結合部２３０によってＭＣ－ＥＤＦ２１０に入力される。本実施形態では、励起光結合部２３０は、励起光結合部２３１及び励起光結合部２３２を備える。コア励起光及びクラッド励起光をＭＣ－ＥＤＦに接続する励起光結合部２３０の一般的な構成は知られているため、以下では例を用いてその概要を説明する。

コア励起光源２５０は複数の励起ＬＤ２５１及び１個のＦＩＦＯ２５２を備える。励起ＬＤ２５１の波長はいずれもλ１である。励起ＬＤ２５１はそれぞれシングルコアファイバ（Single-Core Fiber、ＳＣＦ）を介してコア励起光を出力する。ＦＩＦＯ（Fan-In/Fan-Out）２５２は公知のデバイスであり、複数のＳＣＦのコアのそれぞれをＭＣＦ２５３の各コアと結合させる。クラッド励起光源２６０は波長λ２の励起ＬＤ２６１を備える。クラッド励起光源２６０はマルチモードファイバ（Multi-Mode Fiber、ＭＭＦ）２６２によってクラッド励起光を出力する。

励起光結合部２３０は、励起光結合部２３１及び２３２を備える。ＭＣＦ２３３は、励起光結合部２３１と励起光結合部２３２とを接続する。ＭＣＦ２５３から出力されるコア励起光は、励起光結合部２３１によって、ＭＣＦ２３３のコアに入力される。ＭＭＦ２６２から出力されるクラッド励起光は、励起光結合部２３１によって、ＭＣＦ２３３のクラッドに入力される。励起光結合部２３２は、ＭＣＦ２３３のコアを、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアに接続する。励起光結合部２３２は、さらに、ＭＣＦ２３３のクラッドを、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドに接続する。ＷＤＭ信号は、光増幅器２００の入力側に配置されたＭＣＦであるＭＣＦ２０１の各コアを伝搬して、励起光結合部２３２に入力される。ＷＤＭ信号は、励起光結合部２３２においてコア励起光と混合されてＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアに入力される。このように、図４で説明した励起光結合部２３０の機能は、図５に示す励起光結合部２３１及び２３２によって実現されてもよい。

このような構成により、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドにはクラッド励起光が入力され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアにはＷＤＭ信号とコア励起光とが入力される。

（第２の実施形態の変形例）
図６は、図４に示した光増幅器２００の変形例である光増幅器２００Ａの構成例を示す図である。光増幅器２００Ａでは、ＭＣ－ＥＤＦ２２０がＷＤＭ信号の入力側に配され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０はＭＣ－ＥＤＦ２２０の後段（すなわち、増幅されたＷＤＭ信号の出力側）に配される。光フィルタ２４０はＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０の間に配される。コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０には、図５の構成が適用できる。

励起光結合部２３０の内部の構成は光増幅器２００と同様であってもよい。ただし、光増幅器２００Ａにおいては、励起光結合部２３０はＭＣ－ＥＤＦ２１０の出力側から、ＭＣ－ＥＤＦ２１０に励起光を供給するように接続されている。増幅されたＷＤＭ信号は、励起光結合部２３０を介して光伝送路（ＭＣＦ２０２）へ出力される。

図４に示した光増幅器２００の構成は、ＷＤＭ信号の入力側からコア励起光及びクラッド励起光が入力される前方励起であった。これに対して、光増幅器２００ＡはＷＤＭ信号の出力側からコア励起光及びクラッド励起光が入力される後方励起である。このため、光増幅器２００Ａは、光増幅器２００と比べて高出力が得られやすいという特徴がある。

このような構成を備える光増幅器２００Ａは、光増幅器２００と同様に、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。すなわち、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドには励起光結合部２３０からクラッド励起光が供給され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアには励起光結合部２３０からコア励起光が供給される。そして、ＭＣ－ＥＤＦ２２０のコアには、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったコア励起光が、光フィルタ２４０を介して供給される。ここで、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったクラッド励起光は光フィルタ２４０によって阻止されるため、クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２２０には入力されない。

その結果、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は、コア励起のみで動作する。すなわち、光フィルタ２４０及びＭＣ－ＥＤＦ２２０は、光増幅器２００Ａにおいて、コア励起で動作するＥＤＦの長さを延長する効果がある。従って、光増幅器２００Ａは、コア励起で動作するＥＤＦの長さをクラッド励起で動作するＥＤＦの長さよりも長くできるため、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。また、光増幅器２００Ａは、後方励起によってＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０を励起するため、光増幅器２００と比較して高出力を得られるという効果も奏する。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の光増幅器３００の構成例を示す図である。光増幅器３００は、ＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０、光フィルタ２４０、励起光結合部３４１及び３４２、コア励起光源２５０、クラッド励起光源２６０を備える。ＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０、光フィルタ２４０の構成は光増幅器２００と同様である。コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０には、図５の構成が適用できる。

励起光結合部３４１は、コア励起光源２５０の出力に接続されたＭＣＦ２５３の各コアを、光増幅器３００のＷＤＭ信号の入力側においてＭＣＦ２０１の各コアと結合させる。励起光結合部３４２は、クラッド励起光源２６０の出力のＭＭＦ２６２を、光増幅器３００のＷＤＭ信号の入力側においてＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドと結合させる。ＷＤＭ信号及びコア励起光は、励起光結合部３４１及び３４２を介してＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアに入力される。また、クラッド励起光は、励起光結合部３４２を介して、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドに入力される。このように、励起光結合部２３０の機能は、図７では励起光結合部３４１及び３４２によって実現される。そして、光増幅器３００においても、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアにはＷＤＭ信号及びコア励起光が入力され、クラッドにはクラッド励起光が入力される。従って、光増幅器３００は光増幅器２００と同様の動作により、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。なお、励起光結合部３４１及び３４２の位置は入れ替わっていてもよい。また、励起光結合部３４１と励起光結合部３４２との間は通常のＭＣＦで接続されてもよい。

図５に例示した励起光結合部２３１及び２３２には、コア励起光とクラッド励起光との両方が通過する。このため、励起光結合部２３０にはこれらの励起光のパワーの合計に対する耐力が必要となる。これに対して、光増幅器３００では、コア励起光及びクラッド励起光が、それぞれ、励起光結合部３４１又は３４２によって、別々にＭＣ－ＥＤＦ２１０と結合される。このため、励起光結合部３４１にはコア励起光のパワーに対する耐力があればよい。すなわち、光増幅器３００は、励起光結合部３４１の光パワーに対する耐力を緩和できるため、励起光結合部２３０の設計の自由度の拡大やコストダウンが可能という効果も奏する。

（第３の実施形態の変形例）
図８は、第３の実施形態の光増幅器３００の変形例である光増幅器３００Ａの構成例を示す図である。図８の光増幅器３００Ａでは、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は前段に配置され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０は後段に配置される。そして、励起光結合部３４１及び３４２は、ＭＣ－ＥＤＦ２１０の出力側からＭＣ－ＥＤＦ２１０に励起光を供給するように接続される。すなわち、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドには励起光結合部３４２からクラッド励起光が供給され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアには励起光結合部３４１からコア励起光が供給される。すなわち、光増幅器３００Ａにおいても、励起光結合部２３０の機能は、励起光結合部３４１及び３４２によって実現される。そして、ＭＣ－ＥＤＦ２２０のコアには、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったコア励起光が、光フィルタ２４０を介して供給される。また、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で消費されなかったクラッド励起光は光フィルタ２４０によって阻止されるため、クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２２０には入力されない。

その結果、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は、コア励起のみで動作する。すなわち、光フィルタ２４０及びＭＣ－ＥＤＦ２２０は、光増幅器３００Ａにおいても、コア励起で動作するＥＤＦの長さを延長する効果がある。従って、光増幅器３００Ａは、コア励起で動作するＥＤＦの長さをクラッド励起で動作するＥＤＦの長さよりも長くできるため、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。また、コア励起光とクラッド励起光とはそれぞれ励起光結合部３４１及び３４２によってＭＣ－ＥＤＦ２１０に入力されるため、光増幅器３００Ａは、光増幅器３００と同様に、励起光結合部３４１の光パワーに対する耐力を緩和できる。

また、図７で説明した光増幅器３００の構成が前方励起であったのに対して、本変形例の光増幅器３００Ａの構成は後方励起である。このため、光増幅器３００Ａは、前方励起の構成を持つ光増幅器３００と比べて、容易に高出力が得られるという効果がある。

（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の光増幅器４００の構成例を示す図である。光増幅器４００は、ＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０、光フィルタ２４０、励起光結合部３４１及び３４２、コア励起光源２５０、クラッド励起光源２６０を備える。ＭＣ－ＥＤＦ２１０は前段に配置され、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は後段に配置される。

励起光結合部３４１は、コア励起光源２５０と接続されたＭＣＦ２５３の各コアを、光増幅器４００の出力側においてＭＣ－ＥＤＦ２２０の各コアと結合させる。励起光結合部３４２は、クラッド励起光源２６０と接続されたＭＭＦ２６２を、光増幅器４００の入力側においてＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドと結合させる。また、励起光結合部３４２は、ＭＣＦ２０１から入力されたＷＤＭ信号を、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアと結合させる。増幅されたＷＤＭ信号は、励起光結合部３４１を介してＭＣＦ２０２へ出力される。

このようにして、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドにはクラッド励起光が入力され、ＭＣ－ＥＤＦ２１０のコアにはＷＤＭ信号が入力される。また、ＭＣ－ＥＤＦ２２０のコアにはコア励起光が入力される。ＭＣ－ＥＤＦ２２０において消費されなかったコア励起光は、光フィルタ２４０を介してＭＣ－ＥＤＦ２１０に入力される。一方、ＭＣ－ＥＤＦ２１０において消費されなかったクラッド励起光は光フィルタ２４０で阻止されるため、クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２２０には入力されない。

従って、光増幅器４００において、ＭＣ－ＥＤＦ２１０はクラッド励起及びコア励起によってＷＤＭ信号を増幅し、ＭＣ－ＥＤＦ２２０は、ＭＣ－ＥＤＦ２１０で増幅されたＷＤＭ信号をコア励起によって増幅する。すなわち、光増幅器４００のＭＣ－ＥＤＦ２２０は、第１乃至第３の実施形態の光増幅器と同様に、コア励起で動作するＥＤＦの長さを延長する。その結果、光増幅器４００は利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。

また、光増幅器４００では、コア励起光は励起光結合部３４１によってＭＣ－ＥＤＦ２２０の各コアに入力され、クラッド励起光は励起光結合部３４２によってＭＣ－ＥＤＦ２１０のクラッドに入力される。このため、光増幅器４００は、励起光結合部３４１及び３４２の光パワーに対する耐力を緩和できる。

加えて、光増幅器４００は、クラッド励起光によってＭＣ－ＥＤＦ２１０を前方励起で動作させ、コア励起光によってＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０を後方励起で動作させる。このように、前方励起と後方励起とを併用することで、光増幅器４００は、前方励起による低雑音特性と後方励起による高出力特性との両立を図ることができる。

（第４の実施形態の変形例）
図１０は、第４の実施形態の光増幅器４００の変形例である光増幅器４００Ａの構成例を示す図である。光増幅器４００Ａは、光増幅器４００と比較して、コア励起光とクラッド励起光との、ＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０への入力位置及び励起方向が逆になっている。すなわち、光増幅器４００Ａでは、コア励起光はＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０を前方励起で動作させ、クラッド励起光はＭＣ－ＥＤＦ２１０を後方励起で動作させる。このような構成を備える光増幅器４００Ａも、光増幅器４００と同様に、利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させることができる。そして、光増幅器４００Ａも、励起光結合部３４１及び３４２の光パワーに対する耐力を緩和できるとともに、低雑音特性と高出力特性との両立を図ることができる。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態の光増幅器５００の構成例を示す図である。光増幅器５００は、図４及び図５で説明した光増幅器２００において、コア励起光源２５０に代えてコア励起光源５５０を備える点で相違する。

コア励起光源５５０は、ＬＤ５５１、ＦＩＦＯ５５２及び光カプラ（ＣＰＬ）５５４を備える。ＬＤ５５１は複数の励起ＬＤを含み、励起ＬＤの数はＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０のコア数未満である。すなわち、ＬＤ５５１が備える励起ＬＤの数をｎ、ＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０のコア数をｍとすると、ｎ＜ｍである。なお、ｍ及びｎは自然数であり、図１１はｎ＝２かつｍ≧３の場合を例示する。

光カプラ５５４はｎ×ｍ光カプラであり、ＬＤ５５１から出力されたｎ個の励起光を結合し、ｍ本のＳＣＦに分配する。励起光が分配されたｍ本のＳＣＦは、ＦＩＦＯ５５２によってｍコアのＭＣＦ５５３のそれぞれのコアと結合される。図１１では、コア励起光が伝搬するＭＣＦ５５３は、クラッド励起光が伝搬するＭＭＦ２６２とともに励起光結合部２３１に入力される。そして、励起光結合部２３１の出力は、ＭＣＦ２３３及び励起光結合部２３２を介してＭＣ－ＥＤＦ２１０に入力される。コア励起光源５５０は、他の実施形態に記載されたコア励起光源２５０に代えて用いることができる。

コア励起光源５５０を備える光増幅器５００は、より少ない励起ＬＤによってＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０のコアを励起できるため、光増幅器５００のコストを低減できる。また、ＬＤ５５１は、光カプラ５５４及びＦＩＦＯ５５２を介してＭＣＦ５３３の各コアと接続されている。このため、複数の励起ＬＤ５５１のうちいずれかが故障した場合でも、残余の励起ＬＤによってＭＣ－ＥＤＦ２１０及び２２０の各コアへのコア励起光の供給を維持できる。すなわち、コア励起光源５５０は、光増幅器５００の信頼性を向上させることができる。

なお、ｎ個の励起ＬＤと、励起ＬＤの出力を結合するｎ×１光カプラを用いて、クラッド励起光源２６０を構成してもよい。このような構成はクラッド励起光源２６０の励起ＬＤを冗長化するものであり、クラッド励起光源の信頼性を向上させることができる。

（第６の実施形態）
上述したように、クラッド励起とコア励起とでは増幅に適するＥＤＦ長が異なることが知られている。本実施形態では、クラッド励起の励起パワーとコア励起の励起パワーとを、増幅されたＷＤＭ信号に応じて調整することで、ＥＤＦＡの利得スペクトルの平坦性、利得及び出力光パワーの特性を向上させる手順の例を説明する。

図１２は、本発明の第６の実施形態の光増幅器６００の構成例を示す図である。光増幅器６００では、光増幅器６００から出力されるＷＤＭ信号のスペクトル形状の平坦性を高めるように、コア励起光のパワーとクラッド励起光のパワーとが調整される。

光増幅器６００は、図４に示した光増幅器２００の構成に、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０を制御するための構成を加えたものである。コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０の励起光のパワーは、光増幅器２００から出力されるＷＤＭ信号のスペクトルの情報に基づいて制御される。

光増幅器６００は、光増幅器２００と比較して、光分岐部（ＳＰＬ）６１０、光モニタ（ＭＯＮ）６２０、及び制御部（ＣＯＮＴ）６３０を備える点で相違する。制御部６３０は、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０が出力する励起光のパワーを制御する。このため、本実施形態において、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０は、制御部６３０から制御信号を受信して励起ＬＤを制御するための制御部６３１及び６３２をそれぞれ備える。

光分岐部６１０は、ＭＣ－ＥＤＦ２２０から出力されるＷＤＭ信号を分岐する。光分岐部６１０として光方向性結合器が用いられてもよい。光分岐部６１０で分岐されたＷＤＭ信号の一方は、光伝送路（ＭＣＦ２０２）を介してＷＤＭ信号の送信先へ伝送される。分岐されたＷＤＭ信号の他方は、光モニタ６２０に入力される。光モニタ６２０は、入力されたＷＤＭ信号の所定の波長のパワーを測定し、測定されたパワーと測定波長とを対応付けた情報（以下、「スペクトル情報」という。）を制御部６３０に出力する。制御部６３０は、光モニタ６２０から入力されたスペクトル情報に基づいて、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０を制御する制御信号を出力する。

図１３は、光モニタ６２０の構成例を示す図である。光モニタ６２０は、光分岐部（ＳＰＬ）６２１、光バンドパスフィルタ６２２（ＢＰＦ１）及び６２３（ＢＰＦ２）、光電気変換部６２４（Ｏ／Ｅ１）及び６２５（Ｏ／Ｅ２）を備える。光分岐部６２１は、分岐比が１：１の光カプラである。分岐されたＷＤＭ信号は、光バンドパスフィルタ６２２及び６２３に入力される。光バンドパスフィルタ６２２及び６２３は、入力されたＷＤＭ信号の波長帯域のうち一部の波長のみを透過する。光バンドパスフィルタ６２２は波長λ３の光を透過し、光バンドパスフィルタ６２３は波長λ４の光を透過する。λ３及びλ４はＷＤＭ信号の帯域内の波長であり、互いに異なる波長である。例えば、λ３はＷＤＭ信号の最も短波長側の波長であり、λ４はＷＤＭ信号の最も長波長側の波長である。光電気変換部６２４及び６２５は、それぞれ、光バンドパスフィルタ６２２及び６２３を透過した波長λ３の光及び波長λ４の光を、電気信号に変換する。すなわち、光電気変換部６２４及び６２５は、入力された光について、それぞれのパワーに比例した振幅を持つ電圧Ｖ１及びＶ２を出力する。電圧Ｖ１及びＶ２は、同一の光パワーにおいて同一の電圧となるように調整される。光モニタ６２０は、電圧Ｖ１及びＶ２を波長λ３及びλ４と対応させた情報を、スペクトル情報として制御部６３０へ出力する。

すなわち、光モニタ６２０は、増幅されたＷＤＭ信号の第１の波長（λ３）及び第２の波長（λ４）におけるそれぞれの光パワーを示す第１の電圧（Ｖ１）及び第２の電圧（Ｖ２）を、制御部６３０へ出力する。

制御部６３０は、光モニタ６２０から入力されたスペクトル情報に基づいて、コア励起光源２５０が出力する励起光のパワー、及び、クラッド励起光源２６０が出力する励起光のパワーを制御する。このために、制御部６３０は、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０に、制御信号を出力する。コア励起光源２５０の制御部６３１及びクラッド励起光源２６０の制御部６３２は、制御部６３０からの制御信号に応じて、それぞれが備える励起ＬＤの駆動電流を制御する。制御部６３０は、制御手段の一例である。

ＥＤＦＡでは、一般に、１５４０ｎｍ付近に利得の谷があり、１５６０ｎｍ付近において利得が最大でありこの波長において出力が飽和する。従って、光モニタ６２０は増幅されたＷＤＭ信号の１５４０ｎｍのパワーと１５６０ｎｍのパワーとを検出し、制御部６３０はこれらのパワーに対応する電圧の差が最小となるように制御信号を出力してもよい。このような制御によって、両波長の間の利得差を小さくすることができる。すなわち、制御部６３０は、コア励起光のパワー及びクラッド励起光のパワーを、光増幅器６００の利得スペクトルがより平坦となるように制御する。

図１４は、制御部６３０がコア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０を制御する際の状態遷移の例を示す図である。

状態Ｓ１（ＩＮＴ）は、初期状態である。制御部６３０は、Ｖｔｈ、ΔＰ１、ΔＰ２、Ｐ１ｍｉｎ、Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍｉｎ、Ｐ２ｍａｘの値を読み込む。Ｖｔｈはコア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０に対する制御の要否の判定に用いられる閾値である。ΔＰ１はコア励起光のパワーの変化量であり、ΔＰ２はクラッド励起光のパワーの変化量である。ΔＰ１及びΔＰ２は正の値である。Ｐ１ｍｉｎ及びＰ１ｍａｘは、それぞれ、コア励起光源２５０が出力する励起光のパワーの下限値及び上限値である。Ｐ２ｍｉｎ及びＰ２ｍａｘは、それぞれ、クラッド励起光源２６０が出力するクラッド励起光のパワーの下限値及び上限値である。これらの値は光増幅器６００が使用されるシステムの規定値である。これらの規定値は制御部６３０の不揮発性メモリに予め書き込まれていてもよい。

状態Ｓ２（ＳＥＴ）では、コア励起光源２５０の現在のパワーＰ１（ｉ）がＰ１に設定され、クラッド励起光源２６０の現在のパワーＰ２（ｉ）がＰ２に設定される。ｉは整数であり、初期状態（状態Ｓ１）から遷移した直後はｉ＝１である。制御部６３０は、Ｐ１（１）及びＰ２（１）の値を、それぞれ、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０から取得してもよい。Ｐ１（ｉ）及びＰ２（ｉ）の設定後、状態Ｓ２は状態Ｓ３（ＭＯＮ）に遷移する。

状態Ｓ３においては、光モニタ６２０から入力されたスペクトル情報に含まれる２つの波長の光のパワーの差と、所定の閾値とが比較される。具体的には、まず、波長λ３における現在のＷＤＭ信号のパワーＶ１（ｉ）がＶ１に設定され、波長λ４における現在のＷＤＭ信号のパワーＶ２（ｉ）がＶ２に設定される。そして、Ｖ１とＶ２との差の絶対値ΔＶが求められる。すなわち、ΔＶ＝｜Ｖ１－Ｖ２｜であり、ΔＶは、ＷＤＭ信号の異なる２つの波長間のレベル差を示す。そして、ΔＶが閾値Ｖｔｈ未満（ΔＶ＜Ｖｔｈ）であれば、Ｐ１（ｉ）とＰ２（ｉ）とがそれぞれＰ１（ｉ＋１）とＰ２（ｉ＋１）にインクリメントされる。すなわち、Ｐ１（ｉ＋１）＝Ｐ１（ｉ）、Ｐ２（ｉ＋１）＝Ｐ２（ｉ）である。状態Ｓ３においては、ΔＶがＶｔｈ未満（すなわち、波長λ３における光のパワーと波長λ４における光のパワーとの差がＶｔｈ未満）であれば、状態Ｓ３は状態Ｓ４に遷移しない。すなわち。パワー差が閾値未満なであれば、励起光源のパワーは調整されない。

一方、ΔＶが閾値Ｖｔｈ以上（ΔＶ≧Ｖｔｈ）であれば、状態Ｓ３は状態Ｓ４（ＡＤＪ）に遷移する。状態Ｓ４では、コア励起光源２５０の現在のパワーＰ１（ｉ）及びクラッド励起光源２６０の現在のパワーＰ２（ｉ）を、それぞれΔＰ１及びΔＰ２だけ増加または減少させる。

ここで、Ｐ１（ｉ）は、状態Ｓ１で読み込まれたＰ１ｍｉｎ以上、Ｐ１ｍａｘ以下の範囲において調整される。ΔＰ１による増減によりＰ１（ｉ）がＰ１ｍｉｎ未満の値となる場合、又は、Ｐ１ｍａｘを超える値となる場合には、Ｐ１（ｉ）は調整されない。同様に、Ｐ２（ｉ）は、状態Ｓ１で読み込まれたＰ２ｍｉｎ以上、Ｐ２ｍａｘ以下の範囲において調整される。ΔＰ２による増減によりＰ２（ｉ）がＰ２ｍｉｎ未満の値となる場合、又は、Ｐ２ｍａｘを超える値となる場合には、Ｐ２（ｉ）は調整されない。

励起光のパワーが調整された場合も調整されなかった場合も、状態Ｓ４で処理されたＰ１及びＰ２が、状態Ｓ２に入力される。この際、ｉの値はｉ＋１にインクリメントされる。以降、状態Ｓ２においてＰ１及びＰ２の値が更新され、状態Ｓ３においてＶ１及びＶ２の値が更新される。

ΔＰ１及びΔＰ２の値、並びに、Ｐ１及びＰ２（状態Ｓ４における値）をそれぞれ増加させるか減少させるかは、事前に光増幅器６００の動作を評価することによって定められてもよい。状態Ｓ３から状態Ｓ４への遷移、状態Ｓ４から状態Ｓ２への遷移、状態Ｓ２から状態Ｓ３への遷移は、いずれも、状態Ｓ３においてΔＶ＜Ｖｔｈが満たされるまで繰り返されてもよい。すなわち、コア励起光源２５０のパワーの調整及びクラッド励起光源２６０のパワーの調整は、ＷＤＭ信号の２つの波長間のレベル差が閾値Ｖｔｈに対応する値未満となるように行われる。従って、本実施形態の光増幅器６００は、コア励起光源２５０及びクラッド励起光源２６０のパワーを調整することで、光増幅器６００の利得特性をより平坦化することができる。

制御部６３０で実行される手順は、制御部６３０が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）が制御プログラムを実行することにより実現されてもよい。制御プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体は、例えば半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置であるが、これらには限定されない。ＣＰＵは例えば制御部６３０に備えられるコンピュータである。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、実施形態に記載された光増幅器は、光増幅方法、光伝送方法及び光送信方法の実施形態をも開示している。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

（付記１）
波長多重光信号を増幅する光増幅器であって、
第１の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
を備える光増幅器。

（付記２）
前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバは、いずれもエルビウム添加ファイバである、付記１に記載された光増幅器。

（付記３）
前記励起光結合手段は、前方励起又は後方励起によって前記コア励起光及び前記クラッド励起光を前記第１の希土類添加ファイバに入力する、付記１又は２に記載された光増幅器。

（付記４）
前記励起光結合手段は、前方励起及び後方励起の一方によって前記クラッド励起光を前記第１の希土類添加ファイバに入力し、前方励起及び後方励起の他方によって前記コア励起光を前記第２の希土類添加ファイバに入力する、付記１又は２に記載された光増幅器。

（付記５）
前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備える、付記１乃至４のいずれか１項に記載された光増幅器。

（付記６）
前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバは、ｍを２以上の整数としてｍ本のコアを備えるマルチコア希土類添加ファイバであり、前記励起光結合手段は、前記第１の希土類添加ファイバ又は前記第２の希土類添加ファイバのｍ本のコアに前記コア励起光を入力する、付記１乃至５のいずれか１項に記載された光増幅器。

（付記７）
前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備え、
前記コア励起光源は、ｍ個未満であるｎ個の励起レーザダイオードと、前記ｎ個のレーザダイオードの出力をｍ分配するｎ×ｍ光カプラと、
を備える付記６に記載された光増幅器。

（付記８）
増幅された前記波長多重光信号の第１の波長及び第２の波長におけるそれぞれの光パワーを示す第１の電圧及び第２の電圧を出力する光モニタと、
前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が所定の閾値以上である場合には前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備える付記１乃至７のいずれか１項に記載された光増幅器。

（付記９）
前記制御手段は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が小さくなるように前記制御信号を出力する、付記８に記載された光増幅器。

（付記１０）
前記制御手段は、前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光のパワーがそれぞれ所定の範囲内にある場合に前記制御信号を出力する、付記８又は９に記載された光増幅器。

（付記１１）
第１の希土類添加ファイバと前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバとを備え、波長多重光信号を増幅する光増幅器に用いられる増幅方法であって、
前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、
前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力し、
前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間において、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する、
光増幅方法。

（付記１２）
前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバは、いずれもエルビウム添加ファイバである、付記１１に記載された光増幅方法。

（付記１３）
増幅された前記波長多重光信号の第１の波長及び第２の波長におけるそれぞれの光パワーを示す第１の電圧及び第２の電圧を出力し、
前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が所定の閾値以上である場合には前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する、
付記１１又は１２に記載された光増幅方法。

（付記１４）
前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が小さくなるように前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する、付記１３に記載された光増幅方法。

（付記１５）
波長多重光信号を増幅する光増幅器で用いられる制御プログラムであって、
前記光増幅器は、
第１の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバと、
前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
増幅された前記波長多重光信号の第１の波長及び第２の波長におけるそれぞれの光パワーを示す第１の電圧及び第２の電圧を出力する光モニタと、
を備え、
前記制御プログラムは、前記光増幅器のコンピュータに、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が所定の閾値以上である場合には前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する制御信号を出力する手順を実行させる、
制御プログラム。

（付記１６）
前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバはいずれもエルビウム添加ファイバである、付記１５に記載された制御プログラム。

（付記１７）
前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が小さくなるように前記制御信号を出力する手順を前記光増幅器のコンピュータに実行させる、付記１５又は１６に記載された制御プログラム。

１００、１００Ａ、２００、２００Ａ、３００、３００Ａ 光増幅器
１１０ 第１のＥＤＦ
１２０ 第２のＥＤＦ
１３０、２３０、２３１、２３２、３４１、３４２ 励起光結合部
１４０、２４０ 光フィルタ
２０１、２３３、２５３、５５３、５３３ ＭＣＦ
２１０、２２０ ＥＤＦ
２５０、５５０ コア励起光源
２６０ クラッド励起光源
２６２ マルチモードファイバ
４００、４００Ａ、５００、６００ 光増幅器
５５４ 光カプラ
６１０ 光分岐部
６２０ 光モニタ
６２１ 光分岐部
６２２、６２３ 光バンドパスフィルタ
６２４、６２５ 光電気変換部
６３０、６３１、６３２ 制御部

Claims (10)

1. 波長多重光信号を増幅する光増幅器であって、
   第１の希土類添加ファイバと、
   前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバと、
   前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力する励起光結合手段と、
   前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間に配され、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する光フィルタと、
   を備える光増幅器。
2. 前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバは、いずれもエルビウム添加ファイバである、請求項１に記載された光増幅器。
3. 前記励起光結合手段は、前方励起又は後方励起によって前記コア励起光及び前記クラッド励起光を前記第１の希土類添加ファイバに入力する、請求項１又は２に記載された光増幅器。
4. 前記励起光結合手段は、前方励起及び後方励起の一方によって前記クラッド励起光を前記第１の希土類添加ファイバに入力し、前方励起及び後方励起の他方によって前記コア励起光を前記第２の希土類添加ファイバに入力する、請求項１又は２に記載された光増幅器。
5. 前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備える、請求項１又は２に記載された光増幅器。
6. 前記第１の希土類添加ファイバ及び前記第２の希土類添加ファイバは、ｍを２以上の整数としてｍ本のコアを備えるマルチコア希土類添加ファイバであり、前記励起光結合手段は、前記第１の希土類添加ファイバ又は前記第２の希土類添加ファイバのｍ本のコアに前記コア励起光を入力する、請求項１又は２に記載された光増幅器。
7. 前記コア励起光を前記励起光結合手段に供給するコア励起光源及び前記クラッド励起光を前記励起光結合手段に供給するクラッド励起光源をさらに備え、
   前記コア励起光源は、ｍ個未満であるｎ個の励起レーザダイオードと、前記ｎ個のレーザダイオードの出力をｍ分配するｎ×ｍ光カプラと、
   を備える請求項６に記載された光増幅器。
8. 増幅された前記波長多重光信号の第１の波長及び第２の波長におけるそれぞれの光パワーを示す第１の電圧及び第２の電圧を出力する光モニタと、
   前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が所定の閾値以上である場合には前記コア励起光のパワー及び前記クラッド励起光の少なくとも一方を制御する制御信号を出力する制御手段と、
   を備える請求項１又は２に記載された光増幅器。
9. 前記制御手段は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の差の絶対値が小さくなるように前記制御信号を出力する、請求項８に記載された光増幅器。
10. 第１の希土類添加ファイバと前記第１の希土類添加ファイバと直列に接続された第２の希土類添加ファイバとを備え、波長多重光信号を増幅する光増幅器に用いられる増幅方法であって、
    前記第１の希土類添加ファイバのコア及び前記第２の希土類添加ファイバのコアのいずれかにコア励起光を入力し、
    前記第１の希土類添加ファイバのクラッドに前記コア励起光と異なる波長を持つクラッド励起光を入力し、
    前記第１の希土類添加ファイバと前記第２の希土類添加ファイバとの間において、前記波長多重光信号及び前記コア励起光を透過し前記クラッド励起光を阻止する、
    光増幅方法。

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