JP3860127B2 - Optical amplifier and optical communication system - Google Patents

Description

【００３６】
入力光のスペクトルが存在する帯域が与えられている場合、本発明では重心波長λ_cgは次のように定義される。
【００３７】
【数２】

【００３８】
幾何学的には、重心波長λ_cgは、与えられた帯域においてスペクトルＰ（λ）によって決定される面積を二等分する波長として定義される。
【００３９】
図１において検出された第１の値Ｓ₁及び第２の値Ｓ₂は（３）及び（４）式を満足する。
【００４０】
【数３】

【００４１】
（１）式を（４）式に代入して、（２）式を考慮しながらＳ₂／Ｓ₁を求めると、（５）式が得られる。
【００４２】
【数４】

【００４３】
特に、図１において、入力光の半分が第１の検出手段２へ供給され、残りの半分が重み付け手段４へ供給されており、且つ、重み付け手段４の損失を無視し得る場合、（５）式の左辺及び右辺は等しくなり、この場合、重心波長λ_cgは次式で与えられる。
【００４４】
【数５】

【００４５】
このように特定の重み付け関数或いはそれに近似される関数を用いることによって、第２及び第１の値の比Ｓ₂／Ｓ₁に基づいて容易に重心波長λ_cgを算出することができる。
【００４６】
尚、図２において破線で示されるのは、Ｒ（λ）＝１−Ｔ（λ）で定義される他の重み付け関数であり、このような重み付け関数によっても容易に重心波長λ_cgを得ることができる。重み付け関数Ｔ（λ）及びＲ（λ）の組み合わせの効果的な使用については後述する。
【００４７】
図３はＥＤＦＡにおけるゲインチルトの一例を説明するための図である。波長１５４８，１５５１，１５５４及び１５５７ｎｍの４チャネルのＷＤＭ信号光を同じ入力パワー（−３５ｄＢｍ／ｃｈ）で、ポンピングされているＥＤＦ（エルビウムドープファイバ）に入力したときの出力光のスペクトルが示されている。縦軸は出力パワー（ｄＢｍ）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。Ａで示されるスペクトルはポンプ光のパワーが比較的大きいときに対応しており、負のゲインチルトが生じている。即ち、ゲインの波長微分は負である（ｄＧ／ｄλ＜０）。
【００４８】
Ｃで示されるスペクトルはポンプ光のパワーが比較的小さいときに対応しており、正のゲインチルトが得られている（ｄＧ／ｄλ＞０）。
【００４９】
Ｂで示されるスペクトルは、ゲインチルトを生じさせないための最適なポンプ光パワーに対応しており、ゲインの波長微分は零である（ｄＧ／ｄλ＝０）。
【００５０】
何れのスペクトルも、ＡＳＥ光（増幅された自然放出光）のスペクトルに各チャネルの信号光に対応する４つの鋭いスペクトルが重畳された形状を有している。
【００５１】
ところで、光増幅器においては、ＡＳＥ光のスペクトルには小信号に対する利得特性が反映される。ここでは、ＡＳＥ光はＳＥ光（自然放出光）を含むものとする。従って、ある光増幅器が与えられたときに、与えられた帯域内におけるＡＳＥ光のスペクトルの重心波長をモニタすることによって、ゲインチルトを把握することができる。一方、図３に示されるような、ＡＳＥ光のスペクトルにＷＤＭ信号光のスペクトルが重畳されたスペクトルについても、その重心波長のモニタリングは光増幅器の特性について有用な情報を与える。具体的には次の通りである。
【００５２】
図４の（Ａ）を参照すると、与えられた帯域においてＡＳＥ光のスペクトルＰ（λ）がＰ（λ）＝ａλ＋ｂ （０＜ａ）で表される場合における重心波長のモニタリングが示されている。この場合、スペクトルは波長軸に対して右上がりになるので、重心波長λ_cgは与えられた帯域の中心波長λ_cよりも大きくなる。
【００５３】
図４の（Ｂ）を参照すると、与えられた帯域内において、ＡＳＥ光のスペクトルＰ（λ）が、Ｐ（λ）＝ｃλ＋ｄ （ｃ＜０）で表されるときの重心波長のモニタリングが示されている。この場合、スペクトルは波長軸に対して右下がりとなるので、重心波長λ_cgは中心波長λ_cよりも小さくなる。
【００５４】
図４の（Ｃ）を参照すると、与えられた帯域内においてＡＳＥ光のスペクトルが平坦である場合における重心波長のモニタリングが示されている。この場合、重心波長λ_cgは中心波長λ_cに一致する。
【００５５】
このように、与えられた帯域におけるスペクトルの傾斜の傾向は重心波長に反映されるので、重心波長のモニタリング値に基づいてポンプ光パワー等のゲインチルト特性が依存するパラメータを制御することによって、光増幅器の所要の特性を得ることができる。この種の制御の詳細については後述する。
【００５６】
次に、ＷＤＭ信号光における各信号光のスペクトルが線スペクトルで近似される場合、各チャネルの波長は離散的な値をとるので、重心波長λ_cgは次のように簡単に求めることができる。
【００５７】
【数６】

【００５８】
図５の（Ａ）は波長軸上に等間隔で並んだ３チャネルのＷＤＭ信号光の離散スペクトルを示す図である。第１，第２及び第３チャネルの波長はそれぞれλ₀，λ₀＋Δλ及びλ₀＋２Δλであり、スペクトルの大きさＰ（λ）はそれぞれＰ₀，２Ｐ₀及び３Ｐ₀である。この場合、（７）式に基づいて重心波長λ_cgを求めると、λ_cg＝λ₀＋４Δλ／３となる。
【００５９】
図５の（Ｂ）を参照すると、第１、第２及び第３チャネルのスペクトルの大きさＰ（λ）がそれぞれ３Ｐ₀，２Ｐ₀及びＰ₀の場合が示されている。この場合、重心波長λ_cgは、λ_cg＝λ₀＋２Δλ／３で与えられる。
【００６０】
図５の（Ｃ）を参照すると、各チャネルのスペクトルの大きさＰ（λ）がＰ₀で同じ場合が示されている。この場合、重心波長は第２チャネルの波長に一致する。即ち、λ_cg＝λ₀＋Δλである。
【００６１】
このように、離散スペクトルが与えられている場合にも、本発明のモニタリング技術により離散スペクトルの集合における重心波長を容易に求めることができる。これは、離散スペクトルの集合における重心波長は、スペクトル配置及び各スペクトルの大きさによって決定されるからである。
【００６２】
逆言すれば、各スペクトルの大きさ等が判明している場合、重心波長のモニタリング値に基づいて、欠落しているチャネル等に関する情報を得られることがわかる。
【００６３】
図６は本発明のモニタリング装置の第１実施形態を示すブロック図である。この装置は、入力光の帯域を制限する光帯域通過フィルタ１０を有している。フィルタ１０は、図２に示される波長λ₁及びλ₂にそれぞれ対応する通過帯域の最短波長及び最長波長を有している。
【００６４】
フィルタ１０を通過した光は、光カプラ１２により第１及び第２の分岐光に分岐される。第１の分岐光はフォトディテクタ１４へ供給され、フォトディテクタ１４は第１の値Ｓ₁に対応する電気信号を出力する。
【００６５】
第２の分岐光は重み付けエレメント１６を通ってフォトディテクタ１８へ供給される。フォトディテクタ１８は第２の値Ｓ₂に対応する電気信号を出力する。
【００６６】
重み付けエレメント１６の挿入損失を無視し得る場合には、第１及び第２の分岐光のパワーが等しくなるように光カプラ１２が設計される。即ち、この場合光カプラ１２は３ｄＢカプラである。
【００６７】
重み付けエレメント１６の挿入損失を無視し得ない場合には、その損失を補償するように光カプラ１２における分岐比が調整される。
【００６８】
また、フォトディテクタ１４及び１８の受光感度が異なる場合にも、光カプラ１２の分岐比の調整によりこれを補償することができる。分岐比の調整によらず、フォトディテクタ１４及び１８の出力電気信号の個々の調整によってバランスをとってもよい。
【００６９】
フォトディテクタ１４及び１８の出力信号は、重心波長の算出や得られた重心波長に基づく制御に供される演算ユニット２０へ供給される。演算ユニット２０は、フォトディテクタ１４及び１８の出力信号をアナログ／デジタル変換するためのＡ／Ｄコンバータ２１及び２３を有している。
【００７０】
演算手段２０は、更に、Ａ／Ｄコンバータ２１及び２３からのデジタルデータを取り込むためのＩ／Ｏポート２４と、予め定められたプログラムに従って演算を行うＣＰＵ２８と、演算のためのプログラムやデータテーブルが記憶されるＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３０と、計算結果を一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２とを有している。
【００７１】
Ｉ／Ｏポート２４、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ３０及びＲＡＭ３２はデータバス３４によって相互に接続されている。
【００７２】
符号３６はＩ／Ｏポート２４に接続される制御用入力端子を表している。この端子３６は、このモニタリング装置が光増幅器における制御に供される場合に、重心波長の目標値や監視情報を取り込むために使用される。
【００７３】
図７を参照すると、図６の装置の動作を示すフローチャートが示されている。ここでは、重み付けエレメント１６が図２に示される重み付け関数Ｔ（λ）を実質的に有しているものとする。
【００７４】
まず、フォトディテクタ１４及び１８からの信号に基づき、第１の値Ｓ₁と第２の値Ｓ₂とが読み込まれる（ステップ２０１）。
【００７５】
次いで、（６）式に基づいて、重心波長λ_cgが算出される。ここで、λ₁及びλ₂は図２に示されており、或いは光帯域通過フィルタ１０（図６参照）のカットオフ波長（通過帯域の最短波長及び最長波長）である。
【００７６】
そしてステップ２０３では、算出された重心波長λ_cgが読み出される。
【００７７】
尚、モニタリング値に基づく制御が行われる場合には、ステップ２０３に代えて制御のフローが行われる。
【００７８】
図６の装置へ供給される入力光のトータルパワーＰ_totはフォトディテクタ１４の出力信号に対応しているので、第１の値Ｓ₁に基づいてトータルパワーＰ_totのモニタリング値を読み出すこともできる。
【００７９】
図８は本発明のモニタリング装置の第２実施形態を示すブロック図である。ここでは、入力ポート３８Ａ並びに出力ポート３８Ｂ及び３８Ｃを有する重み付けエレメント３８が用いられている。
【００８０】
光帯域通過フィルタ１０を通過した光は、光カプラ１２により第１及び第２の分岐光に分岐される。第１の分岐光は、図６の装置と同様入力光のトータルパワーを検出するためのフォトディテクタ１４へ供給される。第２の分岐光は、重み付けエレメント３８の入力ポート３８Ａに供給される。
【００８１】
重み付けエレメント３８は、入力ポート３８Ａに供給された第２の分岐光を更に第１及び第２の重み付け分岐光に分岐する。第１及び第２の重み付け分岐光の分岐比は、重み付け関数Ｔ（λ）に従うパラメータａを用いてａ：（１−ａ）で与えられる。
【００８２】
即ち、入力ポート３８Ａと出力ポート３８Ｂは重み付け関数Ｔ（λ）により関係づけられており、一方、入力ポート３８Ａと出力ポート３８Ｃは１−Ｔ（λ）（＝Ｒ（λ））により関係づけられている。
【００８３】
第１及び第２の重み付け分岐光はそれぞれフォトディテクタ４０及び４２へ供給される。フォトディテクタ４０及び４２の出力信号は、それぞれＡ／Ｄコンバータ２２及び２６を介してＩ／Ｏポート２４へ供給される。
【００８４】
演算ユニット２０′のハードウェアは図６の第１実施形態とほぼ同様であるのでその説明は省略する。
【００８５】
図８の第２実施形態は、演算ユニット２０′がフォトディテクタ４０及び４２のうち出力レベルが大きい方のフォトディテクタを選択する機能を有している点で特徴づけられる。選択されたフォトディテクタ４０または４２の出力に基づき、第２の値Ｓ₂が求められる。これにより、第２及び第１の値の比Ｓ₂／Ｓ₁に基づいて算出される重心波長のモニタリング精度が向上する。
【００８６】
以下の説明では、フォトディテクタ４０及び４２のそれぞれの出力レベルが対応する第３の値Ｓ₃と第４の値Ｓ₄とが用いられる。
【００８７】
図９は図８の装置の動作を示すフローチャートである。まずステップ３０１では、フォトディテクタ１４，４０及び４２の出力信号に基づいて、第１の値Ｓ₁と第３の値Ｓ₃と第４の値Ｓ₄とが読み込まれる。
【００８８】
ステップ３０２では、値Ｓ₃及びＳ₄の大小関係が判断され、値Ｓ₃が値Ｓ₄に等しいかそれよりも大きい場合にはステップ３０３へ進み、値Ｓ₃が値Ｓ₄よりも小さい場合にはステップ３０４へ進む。
【００８９】
ステップ３０３では、より大きい第３の値Ｓ₃が（６）式の第２の値Ｓ₂として採用され、式
λ_cg＝（λ₂−λ₁）Ｓ₃／Ｓ₁＋λ₁
により重心波長λ_cgが算出される。
【００９０】
ステップ３０４では、より大きい第４の値Ｓ₄（重み付けエレメントの出力ポート３８Ｃに対応）が第２の値Ｓ₂として採用されるので、重み付け関数はＲ（λ）＝１−Ｔ（λ）となり、（６）式は変更される。そして、式
λ_cg＝（λ₁−λ₂）Ｓ₄／Ｓ₁＋λ₂
により重心波長λ_cgが算出される。
【００９１】
続いてステップ３０５では、ステップ３０３又は３０４で算出された重心波長λ_cgが読み出される。
【００９２】
図１０は本発明のモニタリング装置の第３実施形態を示すブロック図である。この装置は、図８の第２実施形態と対比して、光カプラ１２及びフォトディテクタ１４が省略され、これにより演算ユニット（２０′′）のＡ／Ｄコンバータ２１が省略されている点で特徴づけられる。
【００９３】
光帯域通過フィルタ１０の出力光は全て重み付けエレメント３８の入力ポート３８Ａに供給される。そして、演算ユニット２０′′が第３の値Ｓ₃と第４の値Ｓ₄とに基づき入力光のトータルパワーＰ_totを求めている。具体的には次の通りである。
【００９４】
図１１は図１０の装置の動作を示すフローチャートである。ステップ４０１では、フォトディテクタ４０及び４２の出力信号に基づいて、第３の値Ｓ₃と第４の値Ｓ₄とが読み込まれる。
【００９５】
ステップ４０２では、値Ｓ₃及び値Ｓ₄の大小関係が判断され、値Ｓ₃が値Ｓ₄に等しいかそれよりも大きい場合にはステップ４０３へ進む。
【００９６】
ステップ４０３では、値Ｓ₃に値Ｓ₄を加算してこれを第１の値Ｓ₁とし、また、より大きい第３の値Ｓ₃を第２の値Ｓ₂とする。続いてステップ４０４では、（６）式に基づいて重心波長λ_cgが算出される。
【００９７】
ステップ４０２で第３の値Ｓ₃が第４の値Ｓ₄よりも小さいと判断された場合にはステップ４０５へ進む。
【００９８】
ステップ４０５では値Ｓ₃にＳ₄を加算してこれを第１の値Ｓ₁とし、また、より大きい第４の値Ｓ₄を第２の値Ｓ₂とする。
【００９９】
続いてステップ４０６では、重み付け関数Ｒ（λ）に従って、式
λ_cg＝（λ₁−λ₂）Ｓ₂／Ｓ₁＋λ₂
により重心波長λ_cgが算出される。
【０１００】
ステップ４０４または４０６で求められた重心波長λ_cgはステップ４０７で読み出される。
【０１０１】
このように本実施形態によると、モニタリング精度が高く且つ簡単な構成のモニタリング装置の提供が可能になる。
【０１０２】
次に、図６の重み付けエレメント１６並びに図８及び図１０の重み付けエレメント３８として用いることができる光コンポーネントの具体例を説明する。エレメント１６の機能はエレメント３８の機能に包含されるので、エレメント３８の機能に基づいて具体例を説明する。
【０１０３】
図１２は重み付けエレメントの第１実施形態を示す図である。
【０１０４】
この重み付けエレメントは、透明基板４４と、透明基板４４上に形成された誘電体多層膜４６とを有している。多層膜４６は低屈折率層及び高屈折率層を交互に積層して作製される。
【０１０５】
低屈折率層及び高屈折率層は例えばそれぞれＳｉＯ₂及びＴｉＯ₂からなる。
入力ポート３８Ａからの光は予め定められた入射角で多層膜４６へ入射する。透過光路は出力ポート３８Ｂに対応し、反射光路は出力ポート３８Ｃに対応する。
【０１０６】
図１３は図１２の重み付けエレメントの特性の一例を示すグラフである。実線で示されるのは透過率の波長特性であり、破線で示されるのは反射率の波長特性である。
【０１０７】
ある特定の波長が与えられると、その波長における透過率及び反射率の和は、原理的には１００％となる。
【０１０８】
図１３から明らかなように、比較的リニアリティーが確保されているクロスポイントの近傍で重み付け関数を定義することによって、重心波長を求めることができる。
【０１０９】
これまでに説明したモニタリングの原理においては、与えられた帯域の最短波長及び最長波長のいずれかにおいて重み付け関数の値が０であり且つ他方において１であるとしたが、これは重心波長の算出の理解を簡単にするための配慮である。従って、このような条件が必ずしも満たされない図１３のような特性を用いた場合であっても、（６）式を改良することにより重心波長を求めることができる。
【０１１０】
あるいは、フォトディテクタにより変換された電気信号を処理する回路において、オフセット及び／またはゲインを調整することにより、等価的に、最短波長及び最長波長の何れかにおいて０であり且つ他方において１である重み付け関数を得ることができる。
【０１１１】
図１４は重み付けエレメントの第２実施形態を示す図である。このエレメントは、第１のファイバ４８と第２のファイバ５０とを側面融着し、融着部分を延伸することによって作製される。符号５２は融着／延伸部を示している。
【０１１２】
第１のファイバ４８の両端がそれぞれ入力ポート３８Ａ及び出力ポート３８Ｃに対応し、第２のファイバ５０の出力ポート３８Ｃの一端が出力ポート３８Ｂに対応している。第２のファイバ５０の他端は、不要な反射が生じないように無反射終端とされる。
【０１１３】
融着／延伸部５２においては、各ファイバのコアが極めて接近し且つ各コアの径が光パワーを閉じ込めておくには不十分な程度に小さくなっているのでエバネッセント波結合が生じ、これにより第１のファイバ４８を伝搬する光パワーは第２のファイバ５０へカップリングする。そしてそのカップリング比は、融着／延伸部５２の形状パラメータの適切な設定によって波長依存性を有するようになる。
【０１１４】
図１５は図１４の重み付けエレメントの特性の一例を示すグラフである。実線で示されているのは、出力ポート３８Ｂから出力される光のパワーの入力ポート３８Ａへ入力する光のパワーに対する比（カップリング比）の波長特性を示している。カップリング比が波長の増大に従って正弦波的に変化していることがわかる。
【０１１５】
破線で示されるのは、ポート３８Ｃから出力される光のパワーのポート３８Ａへ供給される光のパワーに対する比の波長特性を示している。特定の与えられた波長においては、両比の和は原理的には１００％である。
【０１１６】
従って、このようなファイバ融着型光カプラを用いることによっても、容易に重心波長を得ることができる。望ましくは、図１５における特性曲線のクロスポイントを与える波長が図２の中心波長λ_cに対応するように融着／延伸部５２の形状パラメータが設定される。
【０１１７】
重み付けエレメントとしてファブリ・ペロ光共振器を用いることもできる。ファブリ・ペロエタロンの厚み及び両端面反射率を適切に設定することにより、図１３の特性に似た特性を得ることができるので、良好なリニアリティーを与える領域において重み付けを行うのである。
【０１１８】
図１６は本発明の光増幅器の基本構成を示す図である。この光増幅器は、増幅すべき信号光が入力される入力ポート５４と、増幅された信号光が出力される出力ポート５６とを有している。入力ポート５４と出力ポート５６の間には主光路が設定されている。
【０１１９】
主光路上には、信号光を受ける光増幅媒体５８が設けられる。ポンピング手段６０は、光増幅媒体５８が信号光の波長を含む増幅帯域を有するように光増幅媒体５８をポンピングする。
【０１２０】
主光路上にはまたモニタリング手段６２が設けられており、モニタリング手段６２は例えば信号光を含む入力光のスペクトルの重心波長をモニタする。
【０１２１】
制御手段６４はモニタされた重心波長に基づき、光増幅媒体５８の増幅帯域におけるゲインチルト特性が依存するパラメータを制御する。
【０１２２】
光増幅媒体５８としては、ＥＤＦ等の希土類元素がドープされたドープファイバを用いることができる。ドープファイバの代表的な母材材質はシリカやフッ化物である。また、半導体材料からなる光増幅媒体５８を用いることもできる（半導体光増幅器）。この場合、ポンピング手段６０は、媒体へ電流を注入する手段を含む。具体的には、半導体光増幅器の電極対にポンピング電圧が印加される。
【０１２３】
光増幅媒体５８は、主光路上における信号光の伝搬方向のそれぞれ上流側及び下流側に対応する第１端及び第２端を有している。ドープファイバに適したポンピング手段６０は、ポンプ光を出力するポンプ光源と、光増幅媒体５８の第１端及び第２端の少なくともいずれか一方に動作的に接続されポンプ光を光増幅媒体５８へ供給する光結合手段とを含む。
【０１２４】
本明細書において、光学部品同士が動作的に接続されるというのは、ファイバ接続或いはコリメートビームを用いた空間接続により直接接続される場合を含み、更に光フィルタ等の他の光学部品を介して接続される場合を含む。
【０１２５】
このようにポンピング手段がポンプ光源を含む場合には、制御手段６４の制御対象となるパラメータとしては、ポンプ光パワーを採用することができる。この場合、出力ポート５６から出力される信号光のパワーを一定にするためのＡＬＣ（自動レベルコントロール）のフィードバックループにポンプ光源を含ませることができないので、ＡＬＣを行うためには、減衰率可変の光アッテネータを含むフィードバックループを構成するとよい。
【０１２６】
増幅帯域に含まれる波長を有するダミー光を光増幅媒体５８へ供給するダミー光源６６をこの光増幅器が有している場合には、制御手段６４の制御対象となるパラメータはダミー光のパワーであってもよい。この場合、ポンプ光源をＡＬＣのためのフィードバックループに含ませることができる。
【０１２７】
この光増幅器をＷＤＭシステムに適用する場合には、ＷＤＭ信号光が入力ポート５４へ供給される。この光増幅器においては、モニタされた重心波長に基づいて光増幅媒体５８の増幅帯域におけるゲインチルト特性を把握して、それに基づく制御を行っているので、所要の特性を得ることができる。
【０１２８】
図１７は本発明の光増幅器の第１実施形態を示すブロック図である。入力ポート５４と出力ポート５６の間の主光路上には、光カプラ６８、光アイソレータ７０、ＥＤＦ７２、ＷＤＭカプラ７４、光アイソレータ７６、光帯域通過フィルタ７８、光カプラ８０及び光アッテネータ８２が信号光伝搬方向に向かってこの順に設けられている。
【０１２９】
入力ポート５４へ供給された信号光は、光カプラ６８により２分岐され、その一方は光アイソレータ７０を通ってＥＤＦ７２の第１端へ供給される。光カプラ６８で分岐された他方の光は、信号光の波長が含まれる通過帯域を有する光帯域通過フィルタ８４を通ってフォトディテクタ８６へ供給される。フォトディテクタ８６は後述する監視情報をモニタするためのものである。
【０１３０】
フォトディテクタ８６の出力信号は、復調器８８へ供給され、その出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ９０によりデジタル信号に変換されてＩ／Ｏポート２４へ供給される。
【０１３１】
ポンプ光源としてのレーザダイオード９２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ７４を介してＥＤＦ７２の第２端へ供給される。レーザダイオード９２は駆動回路９４により駆動される。
【０１３２】
ＥＤＦ７２内において増幅された光は、ＷＤＭカプラ７４及び光アイソレータ７６をこの順に通って光帯域通過フィルタ７８へ供給される。光帯域通過フィルタ７８は、信号光の波長が含まれる通過帯域を有している。特にこの光増幅器がＷＤＭシステムに適応される場合には、通過帯域の最短波長は最短波長チャネルよりも僅かに短く設定され、通過帯域の最長波長は最長波長チャネルよりも僅かに長く設定される。
【０１３３】
ＷＤＭにおける最短波長チャネル及び最長波長チャネルにより信号帯域が定義される。信号帯域は光増幅媒体の増幅帯域に含まれるので、以下の説明では信号帯域が増幅帯域を意味することもある。
【０１３４】
光帯域通過フィルタ７８から出力された光は、光カプラ８０で２分岐され、その一方は減衰率が可変な光アッテネータ８２を通って出力ポート５６に到達する。
【０１３５】
光カプラ８０で分岐された他方の光は、本発明の重心波長モニタリング装置へ供給される。ここでは、図１０のモニタリング装置のハードウェアが採用されている。但し、重み付けエレメント３８への入力光は光帯域通過フィルタ７８を通ってきているので、図１０の光フィルタ１０は省略されている。
【０１３６】
この実施形態では、モニタされた重心波長が予め定められた値になるようにポンプ光のパワーが制御される。望ましくは、重心波長の目標値は、光帯域通過フィルタ７８の通過帯域の中心波長、即ち信号帯域の中心波長である。
【０１３７】
ポンプ光のパワーの制御を具体的に説明する。重心波長が中心波長よりも長い場合には、右上がりのゲインチルト（図３参照）が生じていると判断し、これを補正するためにポンプ光のパワーを増大させる。一方、重心波長が中心波長よりも短い場合には、右下がりのゲインチルトが生じていると判断し、ポンプ光のパワーを減少させる。このようなポンプ光のパワーの制御によって、重心波長を中心波長に一致させることができ、ゲインチルトを抑制することができる。
【０１３８】
重み付けエレメント３８へ供給される光は、ＡＳＥ成分と信号光成分とからなる。従って、この合成により、重心波長が中心波長に一致していることとゲインチルトがないこととが正確に対応しない場合には、中心波長に正または負のオフセット波長を加えた値を目標値としてもよい。
【０１３９】
また、図５の（Ａ）或いは図５の（Ｂ）に示されるようにＷＤＭ信号光が分布している場合にも、これを補正するために、オフセットされた目標値は有効である。
【０１４０】
光アッテネータ８２は、出力ポート５６から出力される光のパワーが一定になるようにフィードフォワード制御される。即ち、フォトディテクタ４０及び４２の出力信号に基づいて算出されるトータルパワーと減衰率とを関係づけるテーブルをＲＯＭ３０に記憶させておき、予め定められたプログラムに基づいて光アッテネータ８２の減衰率が制御されるのである。
【０１４１】
勿論、光アッテネータ８２の出力光パワーをモニタする手段を設け、そのモニター値が一定になるように減衰率をフィードバック制御してもよい。このようなフィードバックループによるＡＬＣの実施形態については後述する。
【０１４２】
図１８は本発明の光増幅器が適用される光通信システムのブロック図である。送信局９６はＷＤＭ信号光を送出する。受信局９８はＷＤＭ信号光を受ける。
【０１４３】
送信局９６及び受信局９８は光伝送路１００により結ばれている。光伝送路１００の途中には、複数の光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）が設けられている。ここでＮは全光中継器の数である。
【０１４４】
光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）は、それぞれ、光伝送路１００に動作的に接続される主光路を有しており、各主光路には本発明の光増幅器が設けられている。例えば図１７の光増幅器が採用可能である。
【０１４５】
一般に光増幅器においては、光増幅媒体において生じるＡＳＥ光のパワーは波長依存性を有している。従って、図１８の光通信システムにおいては、送信局９６から受信局９８に向かうに従って光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）における各重心波長の目標値をシフトさせていくのが望ましい。これを具体的に説明する。
【０１４６】
図１９によりプリエンファシスの概念が説明される。図１９においては、４つのチャネルは短波長側から長波長側に向かって＃１，＃２，＃３及び＃４で表されている。ＥＤＦＡにおいては、短波長になるのに従ってＡＳＥ光のパワーが大きくなるので、短波長側のチャネルにおいて所要のＳＮＲ（信号対雑音比）を確保するために、短波長側のチャネルの信号光出力が比較的大きく設定されることが望ましい。なぜならば、各チャネルの信号光のＳＮＲは、光中継器の段数が増えるに従って劣化し、その劣化の度合いは短波長側のチャネルの方が長波長側のチャネルよりも大きいからである。
【０１４７】
今、最短波長λ₁及び最長波長λ₂によって与えられる信号帯域内に４チャネルの信号光を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光を想定すると、送信局９６における重心波長は帯域の中心波長λ_cよりも僅かに短い波長λ₀に設定されるのである。これが送信局９６におけるプリエンファシスである。
【０１４８】
この場合、各光増幅器１０４の重心波長をプリエンファシスされた重心波長λ₀に制御することによって、短波長側チャネルの所要のＳＮＲを確保することができる。
【０１４９】
送信局９６においてプリエンファシスがなされていない場合には、光中継器の段数が増えるに従って、重心波長の目標値を短波長側にシフトさせるとよい。
【０１５０】
一区間における重心波長の目標値のシフト量をΔλとすると、光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）における重心波長の目標値は、それぞれ、（λ₀−Δλ），（λ₀−２Δλ），・・・，（λ₀−ＮΔλ）で与えられる。
【０１５１】
ここではλ₀は送信局９６における重心波長の目標値という意味でのみ用いられており、中心波長λｃよりも短いことに限定されない。例えば、目標波長λ₀を中心波長λ_cに一致させてもよい。
【０１５２】
このような重心波長の目標値のシフトにより、短波長側のチャネルにおいて所要のＳＮＲを得ることができる。勿論このようなシフトを送信局９６におけるプリエンファシスと併用してもよい。
【０１５３】
図１８の光通信システムは、望ましくは、ＷＤＭ信号光に関する監視情報を光中継へ送る手段を更に備えている。監視情報は、例えば、送信局９６から光伝送路１００を介して各光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）へ送られる。これによると各光中継器１０２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）においては、受けた監視情報及びモニタされた重心波長に基づき所望の特性が得られるような制御を行うことができる。
【０１５４】
例えば監視情報がＷＤＭ信号光の重心波長或いはその目標値を含む場合、各光中継器においてそれぞれ所望のゲインチルト特性が得られるような制御を行うことができる。
【０１５５】
監視情報がＷＤＭ信号光の各チャネルの波長及び運用されているチャネルを特定するためのデータを含む場合、前述した原理に従って各光中継器において容易に重心波長の目標値を算出することができる。
【０１５６】
図２０を参照すると、このような監視情報を伝送するための方法が示されている。ＷＤＭ信号光の１つに伝送データよりも十分低速なトーン成分１０８を重畳する。そしてこのトーン成分をサブキャリアとして監視情報に基づいた変調を行うのである。トーン成分の周波数は、各周波数成分が光増幅器で減衰しないように、例えば１ｋＨｚ乃至１ＭＨｚに設定される。
【０１５７】
トーン成分により監視情報を伝送するのではなく、特定チャネルの信号光を伝送データでは変調せずに、この信号光により監視情報を伝送するようにしてもよい。監視情報の再生は例えば次のようにしてなされる。
【０１５８】
図１７において、分岐されたＷＤＭ信号光は、光帯域通過フィルタ８４で信号帯域が抽出された後にフォトディテクタ８６により電気信号に変換され、その電気信号は復調器８８へ供給される。復調器８８はトーン成分を抽出する帯域通過フィルタと抽出されたトーン成分に基づき監視情報を復調する手段とを含む。
【０１５９】
これにより、例え全チャネルのＷＤＭ信号光がフォトディテクタ８６に供給されたとしても、監視情報の再生が可能になるのである。
【０１６０】
得られた監視情報はＡ／Ｄコンバータ９０を介してＩ／Ｏポート２４へ供給される。
【０１６１】
図２１は本発明の光通信システムを適用可能な他の光通信システムのブロック図である。このシステムでは、信号光の波長とは異なる波長λ_svを有する監視光を用いて、監視情報を伝送している。光伝送路１００の途中には複数の光中継器１０２が設けられている。
【０１６２】
各光中継器１０２は、監視光を受けて監視情報を再生するために、本発明が適用される光増幅器１０４の他に監視装置１１０を有している。
【０１６３】
光増幅器１０４の上流側でＷＤＭカプラ１１２により分岐された監視光は、監視装置１１０へ供給される。
【０１６４】
監視装置１１０は、監視光に基づいて復調した監視情報を光増幅器１０４へ送り、場合によっては光増幅器１０４からの監視情報の付加情報を受ける。監視情報の復調を行うために、監視装置１１０は光／電気変換器を有している。また、監視装置１１０は、復調により得られた監視情報或いは付加情報を付加した監視情報を後段へ送るために、電気／光変換器を有している。
【０１６５】
電気／光変換器からの新たな監視光は、光増幅器１０４の下流側でＷＤＭカプラ１１４によりＷＤＭ信号光に合流される。
【０１６６】
このシステムによると、各光中継器１０２においてモニタされた重心波長を下流側の光中継器または受信局９８に通知することができる。これにより、ある光中継器における重心波長が故障等の原因により変化したときに、当該光中継器を特定することができるようになる。
【０１６７】
図２１のシステムに双方向通信を適用して、監視光が受信局９８から送信局９６へ送られるようにしてもよい。
【０１６８】
図２２は本発明の光増幅器の第２実施形態を示すブロック図である。この光増幅器は、ＥＤＦ７２の第１端及び第２端にそれぞれ動作的に接続されるモニタユニット１１６及び１１８を有している点で特徴づけられる。
【０１６９】
モニタユニット１１６には光カプラ６８で分岐された光が入力され、モニタユニット１１８には光カプラ８０で分岐された光が入力される。
【０１７０】
モニタユニット１１８は、入力光のスペクトルの重心波長をモニタするために、図１７におけるのと同様に重み付けエレメント３８並びにフォトディテクタ４０及び４２を有している。
【０１７１】
モニタユニット１１６は、ユニット１１８の構成に加えて入力光の帯域を制限するための光帯域通過フィルタ１０を有している。
【０１７２】
このように２つのモニタユニットを用いることによって、入力ポート５４に入力される光に対応するスペクトルの第１の重心波長と、出力ポート５６から出力される光に対応するスペクトルの第２の重心波長とをそれぞれモニタすることができる。
【０１７３】
望ましくは、第１の重心波長が第２の重心波長に実質的に一致するように、レーザダイオード９２から出力されるポンプ光のパワーが制御される。
【０１７４】
前述したようなプリエンファシスに基づく重心波長のシフトを行う場合には、第１の重心波長が第２の重心波長に所定のオフセットを加えた値に一致するように、ポンプ光のパワーが制御される。
【０１７５】
ところで、重み付けエレメント３８における重み付け関数は環境温度に対して敏感であることが多い。例えば、図１２の誘電体多層膜４６や図１４の融着／延伸部５２の温度が変化すると、重み付け関数は波長軸方向にシフトする。よって、重心波長のモニタリング精度を向上するためには、重み付け関数のシフトが生じないように重み付けエレメント３８の温度を制御することが望ましい。
【０１７６】
このような温度制御に関して、図２２のモニタユニット１１６について説明する。モニタユニット１１６の重み付けエレメント３８には、温度コントローラ１２０が付加的に設けられている。その制御の態様は次の通りである。
【０１７７】
ＷＤＭ信号光の１つをパイロット光とし、その波長を厳密に制御しておく。このようなパイロット光が与えられると、パイロット光は線スペクトル或いは極めて狭い帯域の急峻なスペクトルを有しているので、重み付けエレメント３８からフォトディテクタ４０へ供給されるパイロット光のパワーは、例えば図２における重み付け関数Ｔ（λ）及びパイロット光の波長により決定され、重み付けエレメント３８からフォトディテクタ４２へ供給されるパイロット光のパワーは、重み付け関数Ｒ（λ）及びパイロット光の波長により決定される。もし、これらのパワーの比が一定に保たれているとすれば、重み付け関数も一定に保たれることになり、重み付け関数のシフトが防止されるのである。
【０１７８】
このようなパワーの比は、図２０により説明したトーン成分を用いて検出することができる。即ち、パイロット光を一定振幅のトーン成分で変調しておくのである。そして、重み付けエレメント３８の２つの分岐出力光からそれぞれ得られるトーン成分の振幅の比を求めれば、それが前述のパワーの比に対応するのである。
【０１７９】
そのために、図２２の実施形態では、フォトディテクタ４０及び４２の出力信号をそれぞれ帯域通過フィルタ１２２及び１２６へ供給している。フィルタ１２２及び１２６はトーン成分の周波数を含む通過帯域を有している。
【０１８０】
フィルタ１２２及び１２６をそれぞれ通過したトーン成分は、Ａ／Ｄコンバータ１２４及び１２８を介してＩ／Ｏポート２４に取り込まれる。
【０１８１】
そして、フォトディテクタ４０及び４２に基づいてそれぞれ得られるトーン成分の比が一定になるように、重み付けエレメント３８の温度が制御される。
【０１８２】
図示はしないが、モニタユニット１１８においても同様に重み付けエレメント３８の温度が制御されている。
【０１８３】
ここでは、パイロット光の波長が絶対波長に安定化されていることを前提に重み付けエレメントの温度制御を説明したが、この温度制御技術は、絶対波長の安定化がなされていないＷＤＭシステムにも適用可能である。
【０１８４】
例えば、各信号光の波長間隔のみが制御される場合がある。即ち、ＷＤＭ信号光の相対的な波長安定化である。この場合にも上述の温度制御によって、重み付け関数のシフトによる不都合がなくなる。
【０１８５】
図２３は本発明の光増幅器の第３実施形態を示すブロック図である。入力ポート５４と出力ポート５６の間に設定される主光路上には、それぞれ図１６に示される基本構成を有する第１の光増幅器１３０と第２の光増幅器１３２とが信号光伝搬方向にこの順に設けられている。
【０１８６】
第１の光増幅器１３０で増幅された光は、減衰率が可変な光アッテネータ１３４により減衰させられて分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１３６により第２の光増幅器１３２へ送られる。
【０１８７】
分散補償ファイバ１３６は、伝送路において信号光が受けた色分散（波長分散）を相殺するような分散値を有している。
【０１８８】
この実施形態において光増幅器を２段構成にしている第１の理由は、一般にＤＣＦの損失は大きく、ＤＣＦ１３６の上流側において信号光のレベルをある程度まで引き上げておく必要があるからである。
【０１８９】
第２の理由は、ＤＣＦ１３６の上流側における光増幅の利得をあまり大きくし過ぎて各信号光のパワーが大きくなると、ＤＣＦ１３６において非線形効果が生じ易くなるところにある。
【０１９０】
ＷＤＭが適用されているシステムにおいて、ＤＣＦ１３６で非線形効果の１つである４光波混合（ＦＷＭ）が生じると、チャネル間クロストークが悪くなる。また、自己位相変調（ＳＰＭ）も信号品質の劣化を招く。
【０１９１】
光増幅器１３０及び１３２においては、モニタされた重心波長に基づいてポンプ光のパワーが制御されている。そこで、ＡＬＣを行うために、第２の光増幅器１３２のモニタリング手段６２においてモニタされるトータルパワーが一定になるように光アッテネータ１３４における減衰率がフィードバック制御される。
【０１９２】
光増幅器１３０及び１３２における重心波長の制御は例えば次の通りである。前段の光増幅器１３０の重心波長は中心波長λ_cよりも短くなるように制御され、これにより左上がりのゲインチルトが得られるようにする。
【０１９３】
後段の光増幅器１３２の重心波長は中心波長λ_cよりも長くなるように制御され、これにより右上がりのゲインチルトが得られるようにする。そして、両光増幅器１３０及び１３２のトータルのゲインチルトが平坦になるようにされる。このような重心波長の制御によって、光増幅器の低雑音化及び高効率化が可能になる。
【０１９４】
ところで、図１６の本発明の光増幅器の基本構成を示す図においては、モニタリング手段６２は光増幅媒体５８の信号光伝搬方向下流側に位置するように示されているが、本発明はこれに限定されない。
【０１９５】
例えばモニタリング手段６２は光増幅媒体５８の上流側、即ち入力ポート５４と光増幅媒体５８の間に設けられていてもよい。この場合、モニタリング手段６２は、図２２のモニタユニット１１６のように入力光の重心波長をモニタリングする他、バックワードＡＳＥ光の重心波長をモニタリングすることもできる。
【０１９６】
光増幅媒体５８においては、信号光と同じ方向に伝搬するフォワードＡＳＥ光の他、信号光と逆向きに伝搬するバックワードＡＳＥ光が発生する。従って、このバックワードＡＳＥ光を主光路から抽出する手段を付加することによって、上述のようなモニタリングが可能になるのである。抽出する手段としては、例えば図２２のＥＤＦ７２の上流側に設けられる光カプラ６８を用いることができる。この場合、バックワードＡＳＥ光の伝搬の邪魔になる光アイソレータ７０は入力ポート５４と光カプラ６８との間に移され、光カプラ６８の１つ残っているポートからバックワードＡＳＥ光が抽出される。
【０１９７】
抽出されたバックワードＡＳＥ光は、モニタユニット１１６と同じように構成されるモニタリング手段に供給される。
【０１９８】
また、図１６において、モニタリング手段６２は、光増幅媒体５８に沿って設けられていてもよい。光増幅媒体５８がＥＤＦのように光導波路構造を有している場合には、自然放出光（ＳＥ光）が光増幅媒体５８の側方に漏れ出す。従って、この漏れ出したＳＥ光の重心波長をモニタリング手段６２がモニタリングするのである。具体的には、次の通りである。
【０１９９】
図２４は本発明の光増幅器の第４実施形態を示す主要部のブロック図である。光増幅媒体としてＥＤＦ７２が用いられており、これをポンピングする手段の図示は省略されている。
【０２００】
ＥＤＦ７２は外部から光が入らないように構成される積分球等のケース１３８に収容されている。ＥＤＦ７２の被覆は部分的に除去されており、そこからＳＥ光が側方に漏れ出す。
【０２０１】
ＳＥ光は光バンドパスフィルタ１４０に供給される。フィルタ１４０の通過帯域は例えば信号帯域に設定される。フィルタ１４０を通過したＳＥ光の一部は、重み付けエレメント１４２（例えば図１２の誘電体多層膜４６）を通ってフォトディテクタ１４４に入射する。フィルタ１４０を通過したＳＥ光の残りはフォトディテクタ１４６に入射する。
【０２０２】
フォトディテクタ１４４及び１４６がフォトダイオードを含む場合、その出力信号は電流信号として与えられるので、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換される。
【０２０３】
フォトディテクタ１４６の出力信号はＩ／Ｖコンバータ１４８に供給される。フォトディテクタ１４４の出力信号はＩ／Ｖコンバータ１５０に供給される。Ｉ／Ｖコンバータ１４８及び１５０の出力電圧はそれぞれ演算ユニット１５２に供給される。
【０２０４】
演算ユニット１５２は、例えば図２の原理に従った演算を行って、ＳＥ光の重心波長λ_cgを算出する。
【０２０５】
ＳＥ光のスペクトルには、ＥＤＦＡのゲインチルトが反映されるので、このＳＥ光の重心波長のλ_cgに基づいてこれまでに例示したような種々の制御を行うことができる。
【０２０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ゲインチルトの評価に代替可能なモニタリング方法及び装置の提供が可能になるという効果が生じる。
【０２０７】
また、このモニタリング方法及び装置の光増幅器及び光通信システムへの効果的な適用が可能になるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモニタリング装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】重心波長のモニタリングの原理説明図である。
【図３】ゲインチルトの説明図である。
【図４】ＡＳＥ光の重心波長のモニタ例を示す図である。
【図５】ＷＤＭ信号光の重心波長のモニタ例を示す図である。
【図６】本発明のモニタリング装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図７】図６の装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明のモニタリング装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のモニタリング装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１１】図１０の装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】重み付けエレメントの第１実施形態を示す図である。
【図１３】図１２における重み付け特性の一例を示すグラフである。
【図１４】重み付けエレメントの第２実施形態を示す図である。
【図１５】図１４における重み付け特性の一例を示すグラフである。
【図１６】本発明の光増幅器の基本構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の光増幅器の第１実施形態を示すブロック図である。
【図１８】本発明の光増幅器が適用される光通信システムのブロック図である。
【図１９】プリエンファシスの説明図である。
【図２０】トーン成分の説明図である。
【図２１】本発明の光増幅器が適用される他の光通信システムのブロック図である。
【図２２】本発明の光増幅器の第２実施形態を示すブロック図である。
【図２３】本発明の光増幅器の第３実施形態を示すブロック図である。
【図２４】本発明の光増幅器の第４実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 第１の検出手段
４ 重み付け手段
６ 第２の検出手段
８ 演算手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to measurement of optical spectrum and application of the measurement to optical amplification and optical communication, and more particularly, to an optical amplifier and optical communication using a method for monitoring the centroid wavelength of the spectrum of input light. About the system.
[0002]
In recent years, research and development relating to the application of optical amplifiers to optical communication systems have been vigorously advanced. For example, the importance of booster amplifiers, repeaters and preamplifiers with erbium-doped fiber optical amplifiers (EDFAs) has become apparent.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, an optical amplifier including an optical amplification medium that receives signal light and means for pumping the optical amplification medium so that the optical amplification medium has an amplification band including the wavelength of the signal light is known.
[0004]
When the optical amplifying medium is an erbium-doped fiber (EDF) having a first end and a second end, the pumping means includes a pump light source that outputs pump light of an appropriate wavelength, and the pump light is transmitted to the first end and the second end. And means for supplying the doped fiber from at least one of the above. Further, an optical amplification medium made of a semiconductor material is known. In this case, the pumping means includes means for injecting current into the medium.
[0005]
On the other hand, wavelength division multiplexing (WDM) systems have been proposed to dramatically increase transmission capacity. The WDM system receives a transmission station that sends out a WDM signal light obtained by wavelength division multiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths, an optical transmission line that transmits the sent WDM signal light, and a transmitted WDM signal light A receiving station. In order to increase the transmission distance in the WDM system, one or more repeaters having optical amplifiers are provided in the middle of the optical transmission line.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When applying an optical amplifier to a WDM system, a consideration is the gain tilt found in the optical amplifier. The gain tilt is based on the wavelength dependence of gain.
[0007]
For example, in EDFA, the gain tilt also changes with the change of the total input power due to the characteristic of homogenous spreading in the erbium-doped fiber.
[0008]
Therefore, it is important to know the gain tilt when designing or operating a WDM system or repeater.
[0009]
As a technique for grasping the gain tilt, there is a technique using an optical spectrum analyzer. However, it is not practical to incorporate an optical spectrum analyzer in all optical amplifiers that have a complicated configuration and require high reliability.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a novel monitoring method and apparatus that can be substituted for gain tilt evaluation. As an object to be monitored, the present invention proposes the barycentric wavelength of a given light spectrum.
[0011]
Another object of the present invention is to provide an optical amplifier to which this monitoring technique is applied.
[0012]
Still another object of the present invention is to provide an optical communication system to which this monitoring technique is applied.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  According to one aspect of the present invention,In a given wavelength bandOf the spectrum of the input lightWavelength position that bisects the area determined by each wavelength position and each optical power of multiple wavelengthsCentroid wavelengthAsAn apparatus for monitoring is provided. The first detection means detects a first value corresponding to the total power of the input light.
[0014]
All or part of the input light is supplied to the weighting means. The input and output of the weighting means are related by a weighting function T (λ) approximated by a linear function of wavelength λ.
[0015]
The second detection means detects a second value corresponding to the light power output from the weighting means.
[0016]
The computing means is operatively connected to the first and second detection means. The computing means is based on the first and second values and the centroid wavelength λ_cgIs calculated.
[0017]
When the spectrum of the input light is given by P (λ), the centroid wavelength λ_cgIs the formula
λ_cg= ∫λP (λ) dλ / ∫P (λ) dλ
Can be defined in
[0018]
Preferably, the calculation means includes means for dividing the second value by the first value. This makes it easy to calculate the center of gravity wavelength λ based on the above formula._cgCan be obtained.
[0019]
For example, the gain tilt of the optical amplifier can be evaluated based on the obtained barycentric wavelength.
[0020]
The present invention is not limited by the definition by wavelength. The change in wavelength is substantially proportional to the change in frequency within a limited range. That is, there is a relationship expressed by the following equation between the change in wavelength Δλ and the change in frequency Δν, and in a wavelength band of about 20 nm (for example, 1.54 to 1.56 μm), the wavelength change and the frequency change are good approximations. It can be said that there is a proportional relationship.
[0021]
Δλ = (λ²/ C) Δν
Here, λ is the corresponding wavelength, and c is the speed of light. In the specification of the present application, the definition by wavelength is adopted in accordance with the custom. From the above, the term “wavelength” can be replaced by “frequency”.
[0022]
According to another aspect of the present invention, an optical amplifying medium provided on the main optical path and receiving the signal light propagating on the main optical path, and the optical amplifying medium has an amplifying band including the wavelength of the signal light. Pumping means for pumping the optical amplification medium; monitoring means provided on the main optical path for monitoring the centroid wavelength of the spectrum of the input light including the signal light; and the amplification band based on the monitored centroid wavelength There is provided an optical amplifier comprising control means for controlling a parameter on which the gain tilt characteristic depends on.
[0023]
According to still another aspect of the present invention, an optical communication system is provided. The transmitting station transmits wavelength division multiplexed signal light. Received light receives wavelength division multiplexed signal light.
[0024]
The transmitting station and the receiving station are connected by an optical transmission path. An optical repeater is provided in the middle of the optical transmission line. The optical repeater has a main optical path operatively connected to the optical transmission path.
[0025]
The optical repeater includes an optical amplifier according to the present invention.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0027]
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the monitoring apparatus of the present invention. The monitoring device monitors the centroid wavelength of the spectrum when input light is given.
[0028]
The first detection means 2 has a first value S corresponding to the total power of the input light.₁Is detected.
[0029]
The input and output of the weighting means 4 are related by a weighting function T (λ) approximated by a linear function of the wavelength λ. The weighting means 4 is supplied with all or part of the input light.
[0030]
The second detection means 6 has a second value S corresponding to the power of the light output from the weighting means 4.₂Is detected.
[0031]
The calculation means 8 uses the first value S₁And the second value S₂The center of gravity wavelength λ is calculated based on these values._cgGet.
[0032]
FIG. 2 shows the center of gravity wavelength λ in the apparatus shown in FIG._cgIt is a principle explanatory view of monitoring.
[0033]
Now, it is assumed that the spectrum of input light is represented by P (λ) within a given band. λ₁And λ₂Are the shortest and longest wavelengths, respectively, in the given band, λ_cIs the center wavelength of the given band.
[0034]
In order to facilitate understanding of the principle of monitoring, the weighting function T (λ) is given as a linear function of the wavelength λ, and T (λ₁) = 0, T (λ₂) = 1. That is, the weighting function is given by the following equation.
[0035]
[Expression 1]

[0036]
In the present invention, when the band where the spectrum of the input light exists is given, the centroid wavelength λ_cgIs defined as:
[0037]
[Expression 2]

[0038]
Geometrically, the centroid wavelength λ_cgIs defined as the wavelength that bisects the area determined by the spectrum P (λ) in a given band.
[0039]
First value S detected in FIG.₁And the second value S₂Satisfies the expressions (3) and (4).
[0040]
[Equation 3]

[0041]
Substituting equation (1) into equation (4) and considering equation (2), S₂/ S₁Is obtained, equation (5) is obtained.
[0042]
[Expression 4]

[0043]
In particular, in FIG. 1, when half of the input light is supplied to the first detection means 2 and the other half is supplied to the weighting means 4, and the loss of the weighting means 4 can be ignored (5) The left and right sides of the equation are equal, in this case the centroid wavelength λ_cgIs given by:
[0044]
[Equation 5]

[0045]
Thus, by using a specific weighting function or a function approximate thereto, the ratio S between the second and first values is obtained.₂/ S₁Easily based on the center of gravity wavelength λ_cgCan be calculated.
[0046]
2 shows another weighting function defined by R (λ) = 1−T (λ), and the center of gravity wavelength λ can be easily determined by such a weighting function._cgCan be obtained. Effective use of the combination of the weighting functions T (λ) and R (λ) will be described later.
[0047]
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of gain tilt in the EDFA. The spectrum of the output light when four channels of WDM signal light of wavelengths 1548, 1551, 1554 and 1557 nm are input to the pumped EDF (erbium doped fiber) with the same input power (−35 dBm / ch) is shown. Yes. The vertical axis represents output power (dBm), and the horizontal axis represents wavelength (nm). The spectrum indicated by A corresponds to when the power of the pump light is relatively large, and a negative gain tilt occurs. That is, the wavelength differentiation of the gain is negative (dG / dλ <0).
[0048]
The spectrum indicated by C corresponds to when the power of the pump light is relatively small, and a positive gain tilt is obtained (dG / dλ> 0).
[0049]
The spectrum indicated by B corresponds to the optimum pump light power for preventing the gain tilt, and the wavelength differentiation of the gain is zero (dG / dλ = 0).
[0050]
Each spectrum has a shape in which four sharp spectra corresponding to the signal light of each channel are superimposed on the spectrum of ASE light (amplified spontaneous emission light).
[0051]
By the way, in the optical amplifier, the gain characteristic for a small signal is reflected in the spectrum of the ASE light. Here, the ASE light includes SE light (spontaneously emitted light). Therefore, when a certain optical amplifier is given, the gain tilt can be grasped by monitoring the centroid wavelength of the spectrum of the ASE light within the given band. On the other hand, for the spectrum in which the spectrum of the WDM signal light is superimposed on the spectrum of the ASE light as shown in FIG. 3, the monitoring of the centroid wavelength provides useful information on the characteristics of the optical amplifier. Specifically, it is as follows.
[0052]
Referring to FIG. 4A, monitoring of the centroid wavelength is shown when the spectrum P (λ) of the ASE light is represented by P (λ) = aλ + b (0 <a) in a given band. . In this case, the spectrum rises to the right with respect to the wavelength axis, so the centroid wavelength λ_cgIs the center wavelength λ of a given band_cBigger than.
[0053]
Referring to FIG. 4B, monitoring of the centroid wavelength when the spectrum P (λ) of the ASE light is expressed by P (λ) = cλ + d (c <0) within a given band is shown. Has been. In this case, since the spectrum falls to the right with respect to the wavelength axis, the center of gravity wavelength λ_cgIs the center wavelength λ_cSmaller than.
[0054]
Referring to FIG. 4C, centroid wavelength monitoring is shown when the spectrum of ASE light is flat within a given band. In this case, the center of gravity wavelength λ_cgIs the center wavelength λ_cMatches.
[0055]
In this way, since the tendency of the spectrum tilt in a given band is reflected in the centroid wavelength, the optical amplifier is controlled by controlling the parameter on which the gain tilt characteristic such as the pump light power depends on the monitoring value of the centroid wavelength. The required characteristics can be obtained. Details of this type of control will be described later.
[0056]
Next, when the spectrum of each signal light in the WDM signal light is approximated by a line spectrum, the wavelength of each channel takes a discrete value._cgCan be easily obtained as follows.
[0057]
[Formula 6]

[0058]
FIG. 5A is a diagram showing a discrete spectrum of three-channel WDM signal light arranged at equal intervals on the wavelength axis. The wavelengths of the first, second and third channels are each λ₀, Λ₀+ Δλ and λ₀+ 2Δλ, and the spectrum size P (λ) is P₀, 2P₀And 3P₀It is. In this case, the centroid wavelength λ based on the equation (7)_cgΛ_cg= Λ₀+ 4Δλ / 3.
[0059]
Referring to FIG. 5B, the spectrum size P (λ) of the first, second, and third channels is 3P.₀, 2P₀And P₀The case of is shown. In this case, the center of gravity wavelength λ_cgIs λ_cg= Λ₀It is given by + 2Δλ / 3.
[0060]
Referring to FIG. 5C, the spectrum size P (λ) of each channel is P₀Shows the same case. In this case, the barycentric wavelength matches the wavelength of the second channel. That is, λ_cg= Λ₀+ Δλ.
[0061]
Thus, even when a discrete spectrum is given, the barycentric wavelength in the set of discrete spectra can be easily obtained by the monitoring technique of the present invention. This is because the barycentric wavelength in the set of discrete spectra is determined by the spectral arrangement and the size of each spectrum.
[0062]
In other words, if the size of each spectrum is known, it can be seen that information on the missing channel and the like can be obtained based on the monitoring value of the barycentric wavelength.
[0063]
FIG. 6 is a block diagram showing a first embodiment of the monitoring apparatus of the present invention. This apparatus has an optical bandpass filter 10 that limits the band of input light. The filter 10 has a wavelength λ shown in FIG.₁And λ₂Each has the shortest wavelength and the longest wavelength of the passband.
[0064]
The light that has passed through the filter 10 is branched into first and second branched lights by the optical coupler 12. The first branched light is supplied to the photodetector 14, and the photodetector 14 has a first value S.₁The electrical signal corresponding to is output.
[0065]
The second branched light is supplied to the photodetector 18 through the weighting element 16. The photodetector 18 has a second value S₂The electrical signal corresponding to is output.
[0066]
When the insertion loss of the weighting element 16 can be ignored, the optical coupler 12 is designed so that the powers of the first and second branched lights are equal. That is, in this case, the optical coupler 12 is a 3 dB coupler.
[0067]
When the insertion loss of the weighting element 16 cannot be ignored, the branching ratio in the optical coupler 12 is adjusted to compensate for the loss.
[0068]
Further, even when the light receiving sensitivities of the photodetectors 14 and 18 are different, this can be compensated by adjusting the branching ratio of the optical coupler 12. A balance may be obtained by adjusting the output electrical signals of the photodetectors 14 and 18 independently of the adjustment of the branching ratio.
[0069]
The output signals of the photodetectors 14 and 18 are supplied to the arithmetic unit 20 used for calculation of the centroid wavelength and control based on the obtained centroid wavelength. The arithmetic unit 20 has A / D converters 21 and 23 for analog / digital conversion of the output signals of the photodetectors 14 and 18.
[0070]
The calculation means 20 further includes an I / O port 24 for taking in digital data from the A / D converters 21 and 23, a CPU 28 for performing calculations in accordance with a predetermined program, and programs and data tables for calculations. A ROM (Read Only Memory) 30 to be stored and a RAM (Random Access Memory) 32 for temporarily storing calculation results are provided.
[0071]
The I / O port 24, the CPU 28, the ROM 30 and the RAM 32 are connected to each other by a data bus 34.
[0072]
Reference numeral 36 represents a control input terminal connected to the I / O port 24. The terminal 36 is used to capture a target value of the center of gravity wavelength and monitoring information when the monitoring device is used for control in the optical amplifier.
[0073]
Referring to FIG. 7, a flowchart illustrating the operation of the apparatus of FIG. 6 is shown. Here, it is assumed that the weighting element 16 substantially has the weighting function T (λ) shown in FIG.
[0074]
First, based on the signals from the photodetectors 14 and 18, the first value S₁And the second value S₂Are read (step 201).
[0075]
Next, based on the equation (6), the gravity center wavelength λ_cgIs calculated. Where λ₁And λ₂Is the cutoff wavelength (shortest wavelength and longest wavelength of the passband) of the optical bandpass filter 10 (see FIG. 6).
[0076]
In step 203, the calculated center wavelength λ_cgIs read out.
[0077]
When control based on the monitoring value is performed, a control flow is performed instead of step 203.
[0078]
Total power P of input light supplied to the apparatus of FIG._totCorresponds to the output signal of the photodetector 14, so that the first value S₁Total power P based on_totThe monitoring value can also be read out.
[0079]
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the monitoring apparatus of the present invention. Here, a weighting element 38 having an input port 38A and output ports 38B and 38C is used.
[0080]
The light that has passed through the optical bandpass filter 10 is branched into first and second branched lights by the optical coupler 12. The first branched light is supplied to the photodetector 14 for detecting the total power of the input light as in the apparatus of FIG. The second branched light is supplied to the input port 38A of the weighting element 38.
[0081]
The weighting element 38 further branches the second branched light supplied to the input port 38A into first and second weighted branched lights. The branching ratio of the first and second weighted branched lights is given by a: (1-a) using the parameter a according to the weighting function T (λ).
[0082]
That is, the input port 38A and the output port 38B are related by a weighting function T (λ), while the input port 38A and the output port 38C are related by 1−T (λ) (= R (λ)). ing.
[0083]
The first and second weighted branched lights are supplied to the photodetectors 40 and 42, respectively. The output signals of the photodetectors 40 and 42 are supplied to the I / O port 24 via the A / D converters 22 and 26, respectively.
[0084]
Since the hardware of the arithmetic unit 20 'is almost the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0085]
The second embodiment of FIG. 8 is characterized in that the arithmetic unit 20 ′ has a function of selecting a photodetector having a higher output level from among the photodetectors 40 and 42. Based on the output of the selected photodetector 40 or 42, the second value S₂Is required. Thereby, the ratio S between the second and first values.₂/ S₁The accuracy of monitoring the center-of-gravity wavelength calculated based on this improves.
[0086]
In the following description, the third value S to which each output level of the photodetectors 40 and 42 corresponds._ThreeAnd the fourth value S_FourAnd are used.
[0087]
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the apparatus of FIG. First, at step 301, based on the output signals of the photodetectors 14, 40 and 42, the first value S₁And the third value S_ThreeAnd the fourth value S_FourAnd are read.
[0088]
In step 302, the value S_ThreeAnd S_FourAnd the value S_ThreeIs the value S_FourIf it is equal to or greater than step 303, the process proceeds to step 303 and the value S_ThreeIs the value S_FourIf it is smaller, the process proceeds to step 304.
[0089]
In step 303, a larger third value S_ThreeIs the second value S of equation (6)₂Adopted as the formula
λ_cg= (Λ₂−λ₁) S_Three/ S₁+ Λ₁
Centroid wavelength λ_cgIs calculated.
[0090]
In step 304, a larger fourth value S_Four(Corresponding to the output port 38C of the weighting element) is the second value S₂Therefore, the weighting function is R (λ) = 1−T (λ), and the expression (6) is changed. And the formula
λ_cg= (Λ₁−λ₂) S_Four/ S₁+ Λ₂
Centroid wavelength λ_cgIs calculated.
[0091]
Subsequently, at step 305, the gravity center wavelength λ calculated at step 303 or 304 is displayed._cgIs read out.
[0092]
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the monitoring apparatus of the present invention. In contrast to the second embodiment of FIG. 8, this apparatus is characterized in that the optical coupler 12 and the photodetector 14 are omitted, and the A / D converter 21 of the arithmetic unit (20 ″) is thereby omitted. It is done.
[0093]
All the output light of the optical bandpass filter 10 is supplied to the input port 38A of the weighting element 38. Then, the arithmetic unit 20 ″ has the third value S_ThreeAnd the fourth value S_FourTotal power P of input light based on_totSeeking. Specifically, it is as follows.
[0094]
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG. In step 401, based on the output signals of the photodetectors 40 and 42, the third value S_ThreeAnd the fourth value S_FourAnd are read.
[0095]
In step 402, the value S_ThreeAnd the value S_FourAnd the value S_ThreeIs the value S_FourIf it is equal to or greater than, go to step 403.
[0096]
In step 403, the value S_ThreeValue S_FourAnd add this to the first value S₁And a larger third value S_ThreeTo the second value S₂And Subsequently, at step 404, based on the equation (6), the center of gravity wavelength λ_cgIs calculated.
[0097]
In step 402, the third value S_ThreeIs the fourth value S_FourIf it is determined that the value is smaller, the process proceeds to step 405.
[0098]
In step 405, the value S_ThreeS_FourAnd add this to the first value S₁And a larger fourth value S_FourTo the second value S₂And
[0099]
Subsequently, at step 406, the equation is applied according to the weighting function R (λ).
λ_cg= (Λ₁−λ₂) S₂/ S₁+ Λ₂
Centroid wavelength λ_cgIs calculated.
[0100]
Centroid wavelength λ determined in step 404 or 406_cgAre read in step 407.
[0101]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a monitoring device having a high monitoring accuracy and a simple configuration.
[0102]
Next, specific examples of optical components that can be used as the weighting element 16 in FIG. 6 and the weighting element 38 in FIGS. 8 and 10 will be described. Since the function of the element 16 is included in the function of the element 38, a specific example will be described based on the function of the element 38.
[0103]
FIG. 12 is a diagram showing a first embodiment of the weighting element.
[0104]
This weighting element has a transparent substrate 44 and a dielectric multilayer film 46 formed on the transparent substrate 44. The multilayer film 46 is produced by alternately laminating low refractive index layers and high refractive index layers.
[0105]
For example, the low refractive index layer and the high refractive index layer are each made of SiO.₂And TiO₂Consists of.
The light from the input port 38A enters the multilayer film 46 at a predetermined incident angle. The transmitted optical path corresponds to the output port 38B, and the reflected optical path corresponds to the output port 38C.
[0106]
FIG. 13 is a graph showing an example of the characteristics of the weighting element of FIG. The solid line indicates the wavelength characteristic of the transmittance, and the broken line indicates the wavelength characteristic of the reflectance.
[0107]
Given a specific wavelength, the sum of transmittance and reflectance at that wavelength is in principle 100%.
[0108]
As is apparent from FIG. 13, the center-of-gravity wavelength can be obtained by defining a weighting function in the vicinity of the cross point where relatively linearity is ensured.
[0109]
In the monitoring principle described so far, the value of the weighting function is 0 at one of the shortest wavelength and the longest wavelength of a given band and 1 at the other. This is a consideration to simplify understanding. Therefore, even if the characteristic shown in FIG. 13 is used, which does not necessarily satisfy such a condition, the center-of-gravity wavelength can be obtained by improving the expression (6).
[0110]
Alternatively, in a circuit that processes the electrical signal converted by the photodetector, by adjusting the offset and / or gain, it is equivalently a weighting function that is 0 at either the shortest wavelength or the longest wavelength and 1 at the other Can be obtained.
[0111]
FIG. 14 is a diagram showing a second embodiment of the weighting element. This element is manufactured by fusing the first fiber 48 and the second fiber 50 side-by-side and extending the fused portion. Reference numeral 52 denotes a fusion / extension part.
[0112]
Both ends of the first fiber 48 correspond to the input port 38A and the output port 38C, respectively, and one end of the output port 38C of the second fiber 50 corresponds to the output port 38B. The other end of the second fiber 50 is a non-reflective terminal so that unnecessary reflection does not occur.
[0113]
In the fusion / extension section 52, the core of each fiber is very close and the diameter of each core is small enough to confine the optical power, so that evanescent wave coupling occurs. The optical power propagating through the first fiber 48 is coupled to the second fiber 50. The coupling ratio has a wavelength dependency by appropriately setting the shape parameter of the fusion / extension part 52.
[0114]
FIG. 15 is a graph showing an example of characteristics of the weighting element of FIG. The solid line indicates the wavelength characteristic of the ratio (coupling ratio) of the power of light output from the output port 38B to the power of light input to the input port 38A. It can be seen that the coupling ratio changes sinusoidally as the wavelength increases.
[0115]
A broken line indicates the wavelength characteristic of the ratio of the light power output from the port 38C to the light power supplied to the port 38A. For a given wavelength, the sum of both ratios is in principle 100%.
[0116]
Accordingly, the center-of-gravity wavelength can be easily obtained by using such a fiber fusion type optical coupler. Preferably, the wavelength that gives the cross point of the characteristic curve in FIG. 15 is the center wavelength λ in FIG._cThe shape parameter of the fusion / extension part 52 is set so as to correspond to the above.
[0117]
A Fabry-Perot optical resonator can also be used as the weighting element. By appropriately setting the thickness and reflectance of both end faces of the Fabry-Perot etalon, characteristics similar to those in FIG. 13 can be obtained, and weighting is performed in a region that gives good linearity.
[0118]
FIG. 16 is a diagram showing a basic configuration of an optical amplifier according to the present invention. This optical amplifier has an input port 54 to which signal light to be amplified is input and an output port 56 to which amplified signal light is output. A main optical path is set between the input port 54 and the output port 56.
[0119]
An optical amplification medium 58 that receives signal light is provided on the main optical path. The pumping means 60 pumps the optical amplifying medium 58 so that the optical amplifying medium 58 has an amplification band including the wavelength of the signal light.
[0120]
Monitoring means 62 is also provided on the main optical path, and the monitoring means 62 monitors the center-of-gravity wavelength of the spectrum of input light including signal light, for example.
[0121]
The control means 64 controls the parameter on which the gain tilt characteristic in the amplification band of the optical amplifying medium 58 depends on the monitored center-of-gravity wavelength.
[0122]
As the optical amplifying medium 58, a doped fiber doped with a rare earth element such as EDF can be used. Typical base material materials of the doped fiber are silica and fluoride. An optical amplification medium 58 made of a semiconductor material can also be used (semiconductor optical amplifier). In this case, the pumping means 60 includes means for injecting current into the medium. Specifically, a pumping voltage is applied to the electrode pair of the semiconductor optical amplifier.
[0123]
The optical amplifying medium 58 has a first end and a second end corresponding to the upstream side and the downstream side in the propagation direction of the signal light on the main optical path, respectively. The pumping means 60 suitable for the doped fiber is operatively connected to a pump light source that outputs pump light and at least one of the first end and the second end of the optical amplifying medium 58, and the pump light to the optical amplifying medium 58. Optical coupling means to be supplied.
[0124]
In this specification, optical components are operatively connected to each other including a case where they are directly connected by a fiber connection or a spatial connection using a collimated beam, and further via other optical components such as an optical filter. Including when connected.
[0125]
Thus, when the pumping means includes a pump light source, the pump light power can be adopted as a parameter to be controlled by the control means 64. In this case, the pump light source cannot be included in the feedback loop of ALC (automatic level control) for making the power of the signal light output from the output port 56 constant. A feedback loop including a plurality of optical attenuators may be configured.
[0126]
When this optical amplifier has a dummy light source 66 for supplying dummy light having a wavelength included in the amplification band to the optical amplification medium 58, the parameter to be controlled by the control means 64 is the power of the dummy light. May be. In this case, the pump light source can be included in the feedback loop for ALC.
[0127]
When this optical amplifier is applied to a WDM system, WDM signal light is supplied to the input port 54. In this optical amplifier, the gain tilt characteristic in the amplification band of the optical amplifying medium 58 is grasped based on the monitored center-of-gravity wavelength, and the control based on the gain tilt characteristic is performed, so that the required characteristic can be obtained.
[0128]
FIG. 17 is a block diagram showing a first embodiment of the optical amplifier of the present invention. On the main optical path between the input port 54 and the output port 56, an optical coupler 68, an optical isolator 70, an EDF 72, a WDM coupler 74, an optical isolator 76, an optical bandpass filter 78, an optical coupler 80, and an optical attenuator 82 are signal lights. They are provided in this order toward the propagation direction.
[0129]
The signal light supplied to the input port 54 is branched into two by the optical coupler 68, one of which is supplied to the first end of the EDF 72 through the optical isolator 70. The other light branched by the optical coupler 68 is supplied to the photodetector 86 through an optical bandpass filter 84 having a passband including the wavelength of the signal light. The photodetector 86 is for monitoring monitoring information described later.
[0130]
The output signal of the photodetector 86 is supplied to the demodulator 88, and the output signal is converted into a digital signal by the A / D converter 90 and supplied to the I / O port 24.
[0131]
Pump light from a laser diode 92 as a pump light source is supplied to the second end of the EDF 72 via a WDM coupler 74. The laser diode 92 is driven by a drive circuit 94.
[0132]
The light amplified in the EDF 72 is supplied to the optical bandpass filter 78 through the WDM coupler 74 and the optical isolator 76 in this order. The optical band pass filter 78 has a pass band including the wavelength of the signal light. In particular, when this optical amplifier is adapted to a WDM system, the shortest wavelength of the pass band is set slightly shorter than the shortest wavelength channel, and the longest wavelength of the pass band is set slightly longer than the longest wavelength channel.
[0133]
A signal band is defined by the shortest wavelength channel and the longest wavelength channel in WDM. Since the signal band is included in the amplification band of the optical amplification medium, the signal band may mean the amplification band in the following description.
[0134]
The light output from the optical bandpass filter 78 is branched into two by the optical coupler 80, one of which reaches the output port 56 through the optical attenuator 82 having a variable attenuation factor.
[0135]
The other light branched by the optical coupler 80 is supplied to the centroid wavelength monitoring apparatus of the present invention. Here, the hardware of the monitoring apparatus of FIG. 10 is employed. However, since the input light to the weighting element 38 passes through the optical bandpass filter 78, the optical filter 10 in FIG. 10 is omitted.
[0136]
In this embodiment, the power of the pump light is controlled so that the monitored center-of-gravity wavelength becomes a predetermined value. Desirably, the target value of the barycentric wavelength is the center wavelength of the pass band of the optical band pass filter 78, that is, the center wavelength of the signal band.
[0137]
The control of the power of the pump light will be specifically described. If the centroid wavelength is longer than the center wavelength, it is determined that a gain tilt (see FIG. 3) that rises to the right has occurred, and the power of the pump light is increased to correct this. On the other hand, when the center-of-gravity wavelength is shorter than the center wavelength, it is determined that a downward-rightward gain tilt has occurred, and the power of the pump light is reduced. By controlling the power of the pump light as described above, the center of gravity wavelength can be matched with the center wavelength, and the gain tilt can be suppressed.
[0138]
The light supplied to the weighting element 38 is composed of an ASE component and a signal light component. Therefore, if this combination does not accurately correspond to the fact that the center of gravity wavelength matches the center wavelength and that there is no gain tilt, the target value can be a value obtained by adding a positive or negative offset wavelength to the center wavelength. Good.
[0139]
Further, when the WDM signal light is distributed as shown in FIG. 5A or FIG. 5B, the offset target value is effective to correct this.
[0140]
The optical attenuator 82 is feedforward controlled so that the power of light output from the output port 56 is constant. That is, a table that associates the total power calculated based on the output signals of the photodetectors 40 and 42 with the attenuation rate is stored in the ROM 30, and the attenuation rate of the optical attenuator 82 is controlled based on a predetermined program. It is.
[0141]
Of course, a means for monitoring the output optical power of the optical attenuator 82 may be provided, and the attenuation rate may be feedback controlled so that the monitored value becomes constant. An embodiment of ALC using such a feedback loop will be described later.
[0142]
FIG. 18 is a block diagram of an optical communication system to which the optical amplifier of the present invention is applied. The transmission station 96 transmits WDM signal light. The receiving station 98 receives the WDM signal light.
[0143]
The transmitting station 96 and the receiving station 98 are connected by an optical transmission line 100. In the middle of the optical transmission line 100, a plurality of optical repeaters 102 (# 1, # 2,..., #N) are provided. Here, N is the number of all-optical repeaters.
[0144]
Each of the optical repeaters 102 (# 1, # 2,..., #N) has a main optical path that is operatively connected to the optical transmission path 100, and each main optical path has a light of the present invention. An amplifier is provided. For example, the optical amplifier of FIG. 17 can be employed.
[0145]
In general, in an optical amplifier, the power of ASE light generated in an optical amplifying medium has wavelength dependency. Therefore, in the optical communication system of FIG. 18, the target values of the center-of-gravity wavelengths in the optical repeaters 102 (# 1, # 2,..., #N) are shifted from the transmitting station 96 toward the receiving station 98. It is desirable to go. This will be specifically described.
[0146]
FIG. 19 explains the concept of pre-emphasis. In FIG. 19, the four channels are represented by # 1, # 2, # 3 and # 4 from the short wavelength side toward the long wavelength side. In the EDFA, the power of the ASE light increases as the wavelength becomes shorter. Therefore, in order to secure a required SNR (signal-to-noise ratio) in the short wavelength side channel, the signal light output of the short wavelength side channel is increased. It is desirable to set it relatively large. This is because the SNR of the signal light of each channel deteriorates as the number of stages of the optical repeater increases, and the degree of the deterioration is larger in the short wavelength side channel than in the long wavelength side channel.
[0147]
Now, the shortest wavelength λ₁And the longest wavelength λ₂Assuming a WDM signal light obtained by wavelength-division-multiplexing four channels of signal light within the signal band given by, the center-of-gravity wavelength at the transmitting station 96 is the center wavelength λ of the band._cSlightly shorter wavelength λ₀It is set to. This is pre-emphasis at the transmitting station 96.
[0148]
In this case, the center-of-gravity wavelength λ pre-emphasized for the center-of-gravity wavelength of each optical amplifier 104₀As a result, the required SNR of the short wavelength side channel can be secured.
[0149]
When pre-emphasis is not performed in the transmission station 96, the target value of the center of gravity wavelength may be shifted to the short wavelength side as the number of optical repeaters increases.
[0150]
When the shift amount of the target value of the center of gravity wavelength in one section is Δλ, the target values of the center of gravity wavelength in the optical repeaters 102 (# 1, # 2,..., #N) are (λ₀−Δλ), (λ₀-2Δλ), ..., (λ₀−NΔλ).
[0151]
Where λ₀Is used only in the sense of the target value of the center of gravity wavelength at the transmitting station 96, and is not limited to being shorter than the center wavelength λc. For example, target wavelength λ₀The center wavelength λ_cMay be matched.
[0152]
By such a shift of the target value of the center of gravity wavelength, a required SNR can be obtained in the channel on the short wavelength side. Of course, such a shift may be used in combination with pre-emphasis at the transmission station 96.
[0153]
The optical communication system of FIG. 18 preferably further includes means for sending monitoring information regarding the WDM signal light to the optical repeater. The monitoring information is sent from the transmitting station 96 to each optical repeater 102 (# 1, # 2,..., #N) via the optical transmission line 100, for example. According to this, in each optical repeater 102 (# 1, # 2,..., #N), it is possible to perform control so as to obtain a desired characteristic based on the received monitoring information and the monitored centroid wavelength. it can.
[0154]
For example, when the monitoring information includes the center-of-gravity wavelength of the WDM signal light or its target value, it is possible to perform control such that a desired gain tilt characteristic can be obtained in each optical repeater.
[0155]
When the monitoring information includes data for identifying the wavelength of each channel of WDM signal light and the channel being operated, the target value of the center of gravity wavelength can be easily calculated in each optical repeater according to the principle described above.
[0156]
Referring to FIG. 20, a method for transmitting such monitoring information is shown. A tone component 108 that is sufficiently slower than the transmission data is superimposed on one of the WDM signal lights. The tone component is used as a subcarrier to perform modulation based on the monitoring information. The frequency of the tone component is set to, for example, 1 kHz to 1 MHz so that each frequency component is not attenuated by the optical amplifier.
[0157]
Instead of transmitting the monitoring information by the tone component, the monitoring information may be transmitted by this signal light without modulating the signal light of the specific channel with the transmission data. The monitoring information is reproduced as follows, for example.
[0158]
In FIG. 17, the branched WDM signal light has its signal band extracted by the optical bandpass filter 84, converted to an electric signal by the photodetector 86, and the electric signal is supplied to the demodulator 88. The demodulator 88 includes a band pass filter for extracting tone components and means for demodulating monitoring information based on the extracted tone components.
[0159]
As a result, even if the WDM signal light of all channels is supplied to the photodetector 86, the monitoring information can be reproduced.
[0160]
The obtained monitoring information is supplied to the I / O port 24 via the A / D converter 90.
[0161]
FIG. 21 is a block diagram of another optical communication system to which the optical communication system of the present invention can be applied. In this system, the wavelength λ is different from the wavelength of the signal light._svMonitoring information is transmitted using monitoring light having A plurality of optical repeaters 102 are provided in the middle of the optical transmission line 100.
[0162]
Each optical repeater 102 has a monitoring device 110 in addition to the optical amplifier 104 to which the present invention is applied in order to receive monitoring light and regenerate monitoring information.
[0163]
The monitoring light branched by the WDM coupler 112 on the upstream side of the optical amplifier 104 is supplied to the monitoring device 110.
[0164]
The monitoring device 110 sends the monitoring information demodulated based on the monitoring light to the optical amplifier 104 and receives additional information of the monitoring information from the optical amplifier 104 in some cases. In order to demodulate the monitoring information, the monitoring device 110 has an optical / electrical converter. In addition, the monitoring device 110 includes an electrical / optical converter in order to send monitoring information obtained by demodulation or monitoring information with additional information added thereto.
[0165]
New monitoring light from the electrical / optical converter is combined with the WDM signal light by the WDM coupler 114 on the downstream side of the optical amplifier 104.
[0166]
According to this system, the center-of-gravity wavelength monitored in each optical repeater 102 can be notified to the downstream optical repeater or the receiving station 98. Thereby, when the gravity center wavelength in a certain optical repeater changes due to a failure or the like, the optical repeater can be specified.
[0167]
The monitoring light may be transmitted from the receiving station 98 to the transmitting station 96 by applying bidirectional communication to the system of FIG.
[0168]
FIG. 22 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention. This optical amplifier is characterized in that it has monitor units 116 and 118 operatively connected to a first end and a second end of EDF 72, respectively.
[0169]
The light branched by the optical coupler 68 is input to the monitor unit 116, and the light branched by the optical coupler 80 is input to the monitor unit 118.
[0170]
The monitor unit 118 has a weighting element 38 and photodetectors 40 and 42 as in FIG. 17 in order to monitor the center-of-gravity wavelength of the spectrum of the input light.
[0171]
In addition to the configuration of the unit 118, the monitor unit 116 has an optical bandpass filter 10 for limiting the band of input light.
[0172]
Thus, by using two monitor units, the first centroid wavelength of the spectrum corresponding to the light input to the input port 54 and the second centroid wavelength of the spectrum corresponding to the light output from the output port 56 are used. And can be monitored respectively.
[0173]
Desirably, the power of the pump light output from the laser diode 92 is controlled so that the first centroid wavelength substantially coincides with the second centroid wavelength.
[0174]
When shifting the centroid wavelength based on pre-emphasis as described above, the power of the pump light is controlled so that the first centroid wavelength matches the value obtained by adding a predetermined offset to the second centroid wavelength. The
[0175]
By the way, the weighting function in the weighting element 38 is often sensitive to the environmental temperature. For example, when the temperature of the dielectric multilayer film 46 in FIG. 12 or the fusion / extension part 52 in FIG. 14 changes, the weighting function shifts in the wavelength axis direction. Therefore, in order to improve the monitoring accuracy of the centroid wavelength, it is desirable to control the temperature of the weighting element 38 so that the weighting function does not shift.
[0176]
Regarding such temperature control, the monitor unit 116 of FIG. 22 will be described. A temperature controller 120 is additionally provided in the weighting element 38 of the monitor unit 116. The control mode is as follows.
[0177]
One of the WDM signal lights is used as pilot light, and its wavelength is strictly controlled. When such pilot light is given, the pilot light has a line spectrum or a steep spectrum of a very narrow band. Therefore, the power of the pilot light supplied from the weighting element 38 to the photodetector 40 is, for example, in FIG. The power of the pilot light determined by the weighting function T (λ) and the wavelength of the pilot light and supplied from the weighting element 38 to the photodetector 42 is determined by the weighting function R (λ) and the wavelength of the pilot light. If the ratio of these powers is kept constant, the weighting function is also kept constant, and the shifting of the weighting function is prevented.
[0178]
Such a power ratio can be detected using the tone component described with reference to FIG. That is, the pilot light is modulated with a tone component having a constant amplitude. Then, if the ratio of the amplitudes of the tone components respectively obtained from the two branched output lights of the weighting element 38 is obtained, it corresponds to the aforementioned power ratio.
[0179]
Therefore, in the embodiment of FIG. 22, the output signals of the photodetectors 40 and 42 are supplied to the band pass filters 122 and 126, respectively. The filters 122 and 126 have a pass band including the frequency of the tone component.
[0180]
The tone components that have passed through the filters 122 and 126 are taken into the I / O port 24 via the A / D converters 124 and 128, respectively.
[0181]
Then, the temperature of the weighting element 38 is controlled so that the ratio of the tone components obtained based on the photodetectors 40 and 42 is constant.
[0182]
Although not shown, the temperature of the weighting element 38 is similarly controlled in the monitor unit 118.
[0183]
Here, the temperature control of the weighting element has been explained on the assumption that the wavelength of the pilot light is stabilized to the absolute wavelength. However, this temperature control technique is also applied to a WDM system in which the absolute wavelength is not stabilized. Is possible.
[0184]
For example, only the wavelength interval of each signal light may be controlled. That is, relative wavelength stabilization of the WDM signal light. Also in this case, the above-described temperature control eliminates inconvenience due to shifting of the weighting function.
[0185]
FIG. 23 is a block diagram showing a third preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention. On the main optical path set between the input port 54 and the output port 56, the first optical amplifier 130 and the second optical amplifier 132 each having the basic configuration shown in FIG. It is provided in order.
[0186]
The light amplified by the first optical amplifier 130 is attenuated by an optical attenuator 134 having a variable attenuation rate, and is sent to the second optical amplifier 132 by a dispersion compensating fiber (DCF) 136.
[0187]
The dispersion compensating fiber 136 has a dispersion value that cancels chromatic dispersion (wavelength dispersion) received by the signal light in the transmission path.
[0188]
The first reason that the optical amplifier has a two-stage configuration in this embodiment is that the loss of DCF is generally large and the level of signal light needs to be raised to some extent upstream of the DCF 136.
[0189]
The second reason is that if the gain of optical amplification on the upstream side of the DCF 136 is too large and the power of each signal light is increased, a nonlinear effect is likely to occur in the DCF 136.
[0190]
In a system to which WDM is applied, if four-wave mixing (FWM), which is one of nonlinear effects, occurs in the DCF 136, the inter-channel crosstalk deteriorates. Self-phase modulation (SPM) also causes signal quality degradation.
[0191]
In the optical amplifiers 130 and 132, the power of the pump light is controlled based on the monitored barycentric wavelength. Therefore, in order to perform ALC, the attenuation rate in the optical attenuator 134 is feedback controlled so that the total power monitored by the monitoring means 62 of the second optical amplifier 132 is constant.
[0192]
The control of the center of gravity wavelength in the optical amplifiers 130 and 132 is as follows, for example. The center of gravity wavelength of the optical amplifier 130 in the previous stage is the center wavelength λ._cSo that the gain tilt is increased to the left.
[0193]
The center of gravity wavelength of the subsequent optical amplifier 132 is the center wavelength λ._cSo as to obtain a gain tilt that rises to the right. Then, the total gain tilt of both optical amplifiers 130 and 132 is made flat. Such control of the barycentric wavelength makes it possible to reduce the noise and increase the efficiency of the optical amplifier.
[0194]
By the way, in the figure showing the basic configuration of the optical amplifier of the present invention in FIG. 16, the monitoring means 62 is shown to be located downstream of the optical amplification medium 58 in the signal light propagation direction. It is not limited.
[0195]
For example, the monitoring unit 62 may be provided on the upstream side of the optical amplifying medium 58, that is, between the input port 54 and the optical amplifying medium 58. In this case, the monitoring unit 62 can monitor the barycentric wavelength of the backward ASE light as well as monitoring the barycentric wavelength of the input light as in the monitor unit 116 of FIG.
[0196]
In the optical amplifying medium 58, backward ASE light propagating in the opposite direction to the signal light is generated in addition to the forward ASE light propagating in the same direction as the signal light. Therefore, by adding means for extracting the backward ASE light from the main optical path, the monitoring as described above can be performed. As the extracting means, for example, an optical coupler 68 provided on the upstream side of the EDF 72 in FIG. 22 can be used. In this case, the optical isolator 70 that hinders the propagation of backward ASE light is moved between the input port 54 and the optical coupler 68, and backward ASE light is extracted from the remaining port of the optical coupler 68. .
[0197]
The extracted backward ASE light is supplied to monitoring means configured in the same manner as the monitor unit 116.
[0198]
In FIG. 16, the monitoring means 62 may be provided along the optical amplification medium 58. When the optical amplification medium 58 has an optical waveguide structure like EDF, spontaneous emission light (SE light) leaks to the side of the optical amplification medium 58. Therefore, the monitoring means 62 monitors the gravity center wavelength of the leaked SE light. Specifically, it is as follows.
[0199]
FIG. 24 is a block diagram of the main part showing a fourth embodiment of the optical amplifier of the present invention. An EDF 72 is used as the optical amplifying medium, and illustration of means for pumping this is omitted.
[0200]
The EDF 72 is accommodated in a case 138 such as an integrating sphere configured to prevent light from entering from the outside. The coating of EDF 72 has been partially removed, from which SE light leaks to the side.
[0201]
The SE light is supplied to the optical bandpass filter 140. The pass band of the filter 140 is set to a signal band, for example. Part of the SE light that has passed through the filter 140 enters the photodetector 144 through the weighting element 142 (for example, the dielectric multilayer film 46 in FIG. 12). The remainder of the SE light that has passed through the filter 140 is incident on the photodetector 146.
[0202]
When the photodetectors 144 and 146 include photodiodes, their output signals are supplied as current signals, so that they are subjected to current / voltage (I / V) conversion.
[0203]
The output signal of the photodetector 146 is supplied to the I / V converter 148. The output signal of the photodetector 144 is supplied to the I / V converter 150. The output voltages of the I / V converters 148 and 150 are supplied to the arithmetic unit 152, respectively.
[0204]
For example, the arithmetic unit 152 performs an arithmetic operation according to the principle of FIG._cgIs calculated.
[0205]
Since the gain tilt of the EDFA is reflected in the spectrum of the SE light, the centroid wavelength λ of the SE light is reflected._cgBased on the above, various controls as exemplified above can be performed.
[0206]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a monitoring method and apparatus that can be substituted for gain tilt evaluation.
[0207]
In addition, the monitoring method and apparatus can be effectively applied to an optical amplifier and an optical communication system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a monitoring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of monitoring of the barycentric wavelength.
FIG. 3 is an explanatory diagram of gain tilt.
FIG. 4 is a diagram illustrating a monitor example of a barycentric wavelength of ASE light.
FIG. 5 is a diagram illustrating a monitor example of a barycentric wavelength of WDM signal light.
FIG. 6 is a block diagram showing a first embodiment of the monitoring device of the present invention.
7 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the monitoring apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the monitoring apparatus of the present invention.
11 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a first embodiment of a weighting element.
13 is a graph showing an example of weighting characteristics in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a second embodiment of a weighting element.
15 is a graph showing an example of weighting characteristics in FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a basic configuration of an optical amplifier according to the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a first embodiment of an optical amplifier according to the present invention.
FIG. 18 is a block diagram of an optical communication system to which the optical amplifier of the present invention is applied.
FIG. 19 is an explanatory diagram of pre-emphasis.
FIG. 20 is an explanatory diagram of a tone component.
FIG. 21 is a block diagram of another optical communication system to which the optical amplifier of the present invention is applied.
FIG. 22 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention.
FIG. 23 is a block diagram showing a third preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention.
FIG. 24 is a block diagram showing a fourth preferred embodiment of the optical amplifier according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 First detection means
4 Weighting means
6 Second detection means
8 Calculation means

Claims (24)

An optical amplification medium provided on the main optical path and receiving the signal light propagating on the main optical path;
Pumping means for pumping the optical amplification medium so that the optical amplification medium has an amplification band including the wavelength of the signal light;
Monitoring means provided on the main optical path for monitoring, as a centroid wavelength, a wavelength position that bisects each wavelength position of a plurality of wavelengths of an input light spectrum and an area determined by each optical power in a given wavelength band ; ,
An optical amplifier comprising: control means for controlling a parameter on which the gain tilt characteristic in the amplification band depends on the monitored center-of-gravity wavelength. The optical amplification medium has a first end and a second end corresponding to the upstream side and the downstream side, respectively, in the propagation direction of the signal light on the main optical path,
The pumping means includes a pump light source that outputs pump light, and an optical coupling that is operatively connected to at least one of the first end and the second end of the optical amplifying medium and supplies the pump light to the optical amplifying medium. The optical amplifier according to claim 1, further comprising: means. The monitoring means includes a monitoring device operatively connected to the second end of the optical amplification medium;
The monitor device
First detecting means for detecting a first value corresponding to the total power of the input light;
Weighting means supplied with all or part of the input light, whose input and output are related by a weighting function T (λ) approximated by a linear function of wavelength λ;
Second detection means for detecting a second value corresponding to the power of light output from the weighting means;
Operatively connected to the first and second detection means, and calculating means for calculating the centroid wavelength λ _cg based on the first and second values,
3. The optical amplifier according to claim 2, wherein the control means controls the power of the pump light so that the center-of-gravity wavelength λ _cg monitored by the monitoring device becomes a predetermined value.   4. The optical amplifier according to claim 3, wherein the predetermined value is a center wavelength of the amplification band. The monitoring means includes first and second monitoring devices operatively connected to the first end and the second end of the optical amplification medium, respectively.
The first and second monitoring devices are respectively
First detecting means for detecting a first value corresponding to the total power of the input light;
Weighting means supplied with all or part of the input light, whose input and output are related by a weighting function T (λ) approximated by a linear function of wavelength λ;
Second detection means for detecting a second value corresponding to the power of light output from the weighting means;
The optical amplifier according to claim 2, further comprising: an arithmetic unit that is operatively connected to the first and second detection units and calculates a centroid wavelength λ _cg based on the first and second values.   The said control means controls the power of the said pump light so that the gravity center wavelength monitored by the said 2nd monitoring apparatus may correspond with the gravity center wavelength monitored by the said 1st monitoring apparatus substantially. 5. The optical amplifier according to 5.   The control means controls the power of the pump light so that the centroid wavelength monitored by the second monitor device matches a value obtained by adding a predetermined offset to the centroid wavelength monitored by the first monitor device. The optical amplifier according to claim 5, wherein the optical amplifier is controlled.   The optical amplifier according to claim 2, wherein the optical amplifying medium is a doped fiber doped with a rare earth element. The optical amplifier according to claim 2, wherein
An optical attenuator having a variable attenuation rate provided on the main optical path;
Means for controlling the attenuation factor of the optical attenuator so that the power of the light output from the optical amplifier is constant. Means for extracting amplified spontaneous emission light operatively connected to the first end of the optical amplification medium and propagating in the optical amplification medium in a direction opposite to the signal light;
The monitoring means includes a monitor device to which the amplified spontaneous emission light is supplied as the input light,
The monitoring device is supplied with first detection means for detecting a first value corresponding to the total power of the input light and all or part of the input light, and the input and output thereof are linear functions of wavelength λ. Weighting means related by a weighting function T (λ) approximated by: a second detection means for detecting a second value corresponding to the power of light output from the weighting means; 3. The optical amplifier according to claim 2, further comprising: an arithmetic unit that is operatively connected to the two detection units and calculates a centroid wavelength λ _cg based on the first and second values. The optical amplification medium has an optical waveguide structure, and spontaneously emitted light leaks from the optical waveguide structure toward its side,
The monitoring means includes a monitor device to which the spontaneous emission light is supplied as the input light,
The monitoring device is supplied with first detection means for detecting a first value corresponding to the total power of the input light and all or part of the input light, and the input and output thereof are linear functions of wavelength λ. Weighting means related by a weighting function T (λ) approximated by: a second detection means for detecting a second value corresponding to the power of light output from the weighting means; 2. The optical amplifier according to claim 1, further comprising a calculation unit that is operatively connected to the two detection units and calculates the centroid wavelength λ _cg based on the first and second values.   The optical amplifier according to claim 1, further comprising a dispersion compensating fiber provided on the main optical path, the dispersion value of which is set so as to cancel out the chromatic dispersion received by the signal light.   2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the signal light comprises a plurality of wavelength division multiplexed signal lights. A dummy light source for supplying dummy light having a wavelength included in the amplification band to the optical amplification medium;
The optical amplifier according to claim 1, wherein the parameter is a power of the dummy light. A transmitting station for transmitting wavelength division multiplexed signal light;
A receiving station receiving the wavelength division multiplexed signal light;
An optical transmission line connecting the transmitting station and the receiving station;
An optical repeater provided in the middle of the optical transmission path and having a main optical path operatively connected to the optical transmission path;
The optical repeater is
An optical amplification medium provided on the main optical path and receiving the wavelength division multiplexed signal light;
Pumping means for pumping the optical amplification medium so that the optical amplification medium has an amplification band including the wavelength of the signal light;
Monitoring means provided on the main optical path for monitoring, as a centroid wavelength, a wavelength position that bisects each wavelength position of a plurality of wavelengths of an input light spectrum and an area determined by each optical power in a given wavelength band ; ,
An optical communication system comprising: control means for controlling a parameter on which the gain tilt characteristic in the amplification band depends on the monitored center-of-gravity wavelength.   The optical communication system according to claim 15, wherein there are a plurality of the optical repeaters.   The optical communication system according to claim 16, wherein target values of the center-of-gravity wavelengths in the plurality of optical repeaters are shifted from the transmitting station toward the receiving station.   The optical communication system according to claim 17, wherein the direction of shift of the target value of the barycentric wavelength is a direction that decreases from the transmitting station toward the receiving station.   17. The optical communication system according to claim 16, wherein each of the optical repeaters further includes means for notifying the downstream optical repeater of the monitored center of gravity wavelength. Means for sending monitoring information relating to the wavelength division multiplexed signal light to the optical repeater;
16. The optical communication system according to claim 15, wherein the control unit controls the parameter based on the monitoring information and the monitored centroid wavelength.   The optical communication system according to claim 20, wherein the monitoring information includes a centroid wavelength of the wavelength division multiplexed signal light.   21. The optical communication system according to claim 20, wherein the monitoring information includes data for specifying a wavelength of each channel of the wavelength division multiplexed signal light and an operating channel. The wavelength division multiplexed signal light includes pilot light modulated with a tone component sufficiently slower than transmission data,
The monitoring means is
First detecting means for detecting a first value corresponding to the total power of the input light;
Weighting means supplied with said input light, whose input and output are related by a weighting function T (λ) approximated by a linear function of wavelength λ;
Second detection means for detecting a second value corresponding to the power of light output from the weighting means;
Operatively connected to the first and second detection means, and calculating means for calculating the centroid wavelength λ _cg based on the first and second values,
The weighting means has an input port and first and second output ports;
The input light is supplied to the input port, and the first and second output ports output first and second branched lights, respectively.
The branching ratio of the first and second branched lights is given by a: (1-a) using the parameter a according to the weighting function T (λ),
16. The optical communication system according to claim 15, wherein the optical repeater further includes means for controlling the weighting means so that a ratio of the tone components obtained from the first and second branched lights is constant. .   The optical communication system according to claim 23, wherein the temperature of the weighting means is controlled.

Images