JP4318938B2 - 接続損失検出機能を備えた光増幅器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路上に存在する接続点の損失を検出する機能を備えた光増幅器に関し、特に、パワーの大きな光の通過時に発生する光ファイバの破壊を招くような接続状態を検出して励起光の供給状態を制御する光増幅器およびそれを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器は光伝送システムの大容量化、長距離化に大きな役割を果たしており、様々な研究開発が行われている。光増幅器の実現手法としては、希土類ドープ光ファイバ増幅器や半導体光増幅器、ラマン増幅器に代表される非線形増幅器が挙げられる。このような光増幅器からは大きなパワーの光が出力されることになるため、例えば、光増幅器の出力端に位置する光コネクタの外れや、光出力端に接続される光路の切断等により、大きなパワーの光が外部の空間に放出されて人体に損傷を及ぼす可能性がある。
【０００３】
このような状況の発生を防ぐための従来技術として、例えば、光増幅器の出力側光コネクタおよびそれに接続される光路からの反射戻り光を測定し、その結果に基づいて光増幅器の出力光が外部空間に放出されていないかを検知する機能を光増幅器に付加することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、一般的なフィジカルコンタクト（Physical Contact；ＰＣ）接続方式の光コネクタは、フェルール端面に付着した不純物（例えば、塵、埃、油膜など）や傷によって接続特性が劣化する。この接続特性が劣化した状態の光コネクタに対して大きなパワーの光が透過すると、多重反射によるエネルギー集中によって、ファイバフューズ（Fiber Fuse；ＦＦ）現象と呼ばれる光ファイバの破壊が発生することが報告されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００５】
上記のＦＦ現象について簡単に説明すると、例えば図１７に示すように、光コネクタ１００のフェルール１０１端面に不純物や傷が存在する場合、光ファイバ１０２内を伝搬する光が不純物や傷によって乱反射される。このとき、乱反射される光のパワーが大きいと、光の吸収によってフェルール１０１と光ファイバ１０２を接着するエポキシ樹脂接着剤１０３の温度上昇が大きくなり、接着の状態が不安定になる。その結果、光コネクタ１００のＰＣ接続が不安定となってＦＦ現象を引き起こす一因となる。したがって、パワーの大きな光が通過する光コネクタについては、特に慎重な接続損失の管理が必要となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−６４４４６号公報
【非特許文献１】
D.P. Hand, et al.,“Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers: the fiber fuse”, Optics Letters, Vol.13, No.9, pp.767-769, Sep. 1988
【非特許文献２】
R.Kashyap, et al.,“OBSERVATION OF CATASTROPHIC SELF-PROPELLED SELF-FOCUSING IN OPTICAL FIBRES”, Electronics Letters, Vol.24, No.1, pp.47-49, January 1988
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の技術を適用した光増幅器では、出力される信号光の反射戻り光、すなわち、出力側の光コネクタが外れた場合にコネクタ端面で発生するフレネル反射光を測定することによって、光コネクタが外れているか否かが検知されるため、上記のような不十分な接続状態にある光コネクタで発生するＦＦ現象による光ファイバの破壊までを確実に検知することができないという問題点がある。
【０００８】
具体的に、光コネクタの端面に付着した不純物は、光コネクタを通過する光の吸収体となる場合があり、その光の吸収により光コネクタの温度が上昇して光ファイバが破壊される可能性がある。このような光コネクタの端面に付着した吸収体からは反射光が発生しないため、従来のような反射戻り光を利用した方式では、上記のような光ファイバの破壊を検知することができない。光ファイバの破壊が発生した光コネクタでは、接続損失が増大して所望の伝送特性が得られなくなり、さらに、光ファイバの破壊が進行して大きなパワーの光が外部空間に放出されるようになれば人体に損傷を及ぼす虞もある。
【０００９】
また、従来の光増幅器については、出力側における反射戻り光の測定結果を基にして出力側光コネクタの外れや光路の切断等を検知する構成であるため、入力側から大きなパワーの励起光が出力されるラマン増幅器への対応が困難であるという課題もある。
【００１０】
ラマン増幅器は、光伝送システムの長距離化に向けて欠かせない技術として近年注目されており、例えば図１８に示すように、励起ユニット１１０の励起光源１１１で発生する励起光ＬｐをＷＤＭカプラ１１２を介して増幅用ファイバ１１３に供給することで、非線形現象であるラマン効果を利用して増幅用ファイバ１１３を伝搬する光を増幅して出力する。このラマン効果は、励起光の周波数よりも１３．２ＴＨｚ低い周波数に利得ピークが発生する現象であり、１．５μｍ帯では励起光波長から約１００ｎｍ長波長側に離れた波長帯の光が増幅される。ラマン増幅器に適用される増幅用ファイバ１１３としては、例えばシングルモードファイバ等の伝送路ファイバや非線形係数の高いラマン増幅用ファイバなどが用いられる。
【００１１】
このようなラマン増幅器は、励起光波長の選択によって任意波長の利得が得られることが１つの特徴であり、複数の励起光を用い、各々の波長およびパワーを調整することによって任意の利得波長特性を得ることができる。一方、ラマン増幅器は、希土類ドープ光ファイバ増幅器と比較すると効率が小さく、所望の出力パワーを得るためには数１００ｍＷ〜数Ｗの大きなパワーを持つ励起光Ｌｐが必要となる。実際にラマン増幅器を運用する際には、大きなパワーの励起光Ｌｐが増幅用ファイバ１１３に出力されることになるため、図１８における入力側の光コネクタ１１４の接続状態を監視することが重要になる。そして、接続状態の劣化が認められた場合は、励起光を停止あるいは低下させる必要がある。
【００１２】
しかしながら、前述した従来の光増幅器では、その構成が入力側の光コネクタの外れについて対応しておらず、また、前述した出力側の光コネクタの場合と同様に、入力側の光コネクタで発生するＦＦ現象による光ファイバの破壊までを検知することも困難である。
【００１３】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光路上の接続点における接続状態の劣化を正確に検出して、当該接続点を通過する光のパワーを確実に制御できる光増幅器およびそれを用いた装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる接続損失検出機能を備えた光増幅器は、例えば図１の基本構成図に示すように、励起光源および該励起光源で発生する励起光Ｌｐを光増幅媒体Ｂに供給するためのＷＤＭカプラを有する励起ユニットＡを備え、光増幅媒体Ｂで信号光Ｌｓの増幅を行う光増幅器において、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路に対して、励起光源の駆動方式を通常運用時とは異なる駆動方式に切り替えることによって発生する励起光Ｌｐを測定光Ｌｍとして入射し、その光路内で発生する測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光に基づいて、光増幅媒体Ｂとの接続点を含む光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を、光時間領域反射法または光周波数領域反射法を利用して測定する接続損失測定部Ｃと、その接続損失測定部Ｃで測定される接続損失に応じて、励起ユニットＡによる励起光Ｌｐの供給状態を制御する制御部Ｄと、を備えて構成されるものである。
【００１５】
かかる構成の光増幅器では、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失が、通常運用時とは駆動方式が異なる励起光Ｌｐを用いた測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光に基づいて光時間領域反射法または光周波数領域反射法により測定され、その測定結果に応じて制御部Ｄにより励起光Ｌｐの供給状態が制御されるようになる。これにより、接続点での光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような接続状態の異常を正確に検出することができ、接続点を通過する励起光Ｌｐのパワーを確実に制御することが可能になる。また、測定光の光源として励起光源が利用されるようになるため、光増幅器の構成の簡略化および低コスト化を図ることが可能になる。
【００１６】
また、上記の光増幅器について、接続損失測定部Ｃの具体的な構成としては、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路の長手方向についての損失分布を測定するようにしてもよい。さらに、励起ユニットＡの具体的な構成としては、光増幅媒体Ｂを伝搬する信号光Ｌｓをラマン効果により増幅することが可能な励起光Ｌｐを生成して、その励起光Ｌｐを光増幅媒体Ｂに供給するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態による接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
図２において、本実施形態の光増幅器は、例えば、前述の図１に示した基本構成における励起ユニットＡとしての励起光源１０およびＷＤＭカプラ１１と、光増幅媒体Ｂとしての増幅用ファイバ２０と、接続損失測定部Ｃとしてのパルス光源３０、ＷＤＭカプラ３１、分岐カプラ３２、光フィルタ３３、受光素子（ＰＤ）３４、信号処理回路３５および擬似ファイバ３６と、制御部Ｄとしての制御回路４０と、を備える。
【００２０】
励起光源１０は、増幅用ファイバ２０を伝搬する信号光Ｌｓをラマン増幅することが可能な励起光Ｌｐを発生してＷＤＭカプラ１１に出力する。この励起光源１０の波長は、信号光Ｌｓの波長帯域に対応させて設定されている。具体的には、例えば１５５０ｎｍ帯の信号光Ｌｓに対して短波長側に約１００ｎｍシフトした１４５０ｎｍ帯の範囲内に励起光Ｌｐの中心波長が設定される。なお、本発明における信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの各波長は上記の一例に限定されるものではなく、公知のラマン増幅器における波長設定を適用することが可能である。
【００２１】
ＷＤＭカプラ１１は、励起光源１０から出力される励起光Ｌｐを増幅用ファイバ２０に向けて供給する。ここでは、ＷＤＭカプラ１１から擬似ファイバ３６を介して増幅用ファイバ２０に繋がる光路（以下、被測定光路とする）内を信号光Ｌｓの伝搬方向とは逆方向に励起光Ｌｐが伝搬することになる。また、ＷＤＭカプラ１１は、増幅用ファイバ２０から擬似ファイバ３６を介して送られてくる信号光Ｌｓを出力側のＷＤＭカプラ３１に伝達すると共に、ＷＤＭカプラ３１側から送られてくる測定光（光パルス信号）Ｌｍを増幅用ファイバ２０側に伝える。なお、ＷＤＭカプラ１１の３つのポートと各光路との間は融着接続されているものとする。
【００２２】
増幅用ファイバ２０は、その一端がＰＣ接続方式の光コネクタＣ１を介して擬似ファイバ３６の一端に接続され、信号光Ｌｓが他端から入力される。この増幅用ファイバ２０としては、例えば、シングルモードファイバ等の伝送路ファイバや非線形係数の高いラマン増幅用ファイバなどが用いられる。
【００２３】
パルス光源３０は、光時間領域反射法（Optical Time Domain Reflectometry；ＯＴＤＲ）を利用して被測定光路の長手方向についての損失分布を測定するための測定光Ｌｍを発生する光源であり、例えば図３に示すような光パルス信号を測定光Ｌｍとして出力する。なお、図３では光パルス信号のパルス幅を１０ｎｓ、パルス間隔を２００ｎｓに設定する一例を示したが、光パルス信号の設定はこれに限定されるものではなく、被測定光路の距離（上記の設定例では２０ｍを想定）に応じて適切な値を設定すればよい。また、光パルス信号の波長は、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐとの区別を可能にするために各々の波長帯とは異なる帯域に設定するのがよい。具体的には、例えば、前述したような信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの波長設定に対して、光パルス信号の波長を１４１０ｎｍ等に設定することが可能である。
【００２４】
ＷＤＭカプラ３１は、例えば図４に示すような各ポートｐ１〜ｐ３間の透過波長特性を有し、パルス光源３０から分岐カプラ３２を介してポートｐ３に送られてくる測定光ＬｍをＷＤＭカプラ１１側に繋がるポートｐ１に伝える。また、ＷＤＭカプラ３１は、被測定光路からＷＤＭカプラ１１を介して送られてくる信号光Ｌｓと、ポートｐ１から出力され被測定光路に向けて伝搬する測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光（以下、反射散乱光Ｌｒと表記する）とがポート１に入力され、信号光Ｌｓをポートｐ２に出力し、反射散乱光Ｌｒをポートｐ３に出力する。
【００２５】
分岐カプラ３２は、ＷＤＭカプラ３１のポートｐ３から出力される反射散乱光Ｌｒを分岐して光フィルタ３３に送る。光フィルタ３３は、反射散乱光Ｌｒの波長、すなわち、前述した光パルス信号の波長に対応する１４１０ｎｍ等に略一致した透過中心波長を有する狭帯域のバンドパスフィルタである。この光フィルタ３３では、分岐カプラ３２で分岐された光に含まれる反射散乱光Ｌｒ以外の雑音光が取り除かれる。受光素子３４は、光フィルタ３３を通過した反射散乱光Ｌｒを受光して光電変換し、反射散乱光Ｌｒのパワーに応じてレベルの変化する信号を信号処理回路３５に出力する。
【００２６】
信号処理回路３５は、受光素子３４からの出力信号に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布を求め、被測定光路上に存在する接続点における接続損失を検出して、その検出結果を示す信号を制御回路４０に出力する。
【００２７】
擬似ファイバ３６は、光時間領域反射法を利用した測定系において損失分布の測定が不能となる領域（デッドゾーン）を狭くするために設けられる所要の長さの光ファイバであって、ここではＷＤＭカプラ１１と増幅用ファイバ２０の間に配置される。なお、時間領域反射法とそのデッドゾーンについては後述する。
【００２８】
制御回路４０は、信号処理回路３５からの出力信号に応じて、接続点における接続損失が予め設定した閾値（例えば１．０ｄＢ等）以上であるか否かを判定し、閾値以上の場合には、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下となるように励起光源１０の駆動状態を制御する。
【００２９】
ここで、光時間領域反射法（ＯＴＤＲ）の概要について説明する。
ＯＴＤＲは、光ファイバの長手方向の損失分布を測定する１つの手法として広く利用されている。図５は、一般的なＯＴＤＲ測定系の一例である。このＯＴＤＲ測定系では、パルス光源で発生する光パルス信号が被測定デバイス（ＤＵＴ）中に入力され、その光パルス信号の反射散乱光（反射光および後方散乱光）が分岐カプラで分岐されて受光器で光電変換される。信号処理回路では、受光器からの出力信号に応じて被測定デバイス中で発生する反射量が検出されると共に、光パルス信号に対する反射散乱光の時間遅延から反射点の位置が検出され、その結果、被測定デバイス内の損失分布が測定される。
【００３０】
例えば、上述の図１８に示した一般的なラマン増幅器について上記のようなＯＴＤＲ測定系を適用して損失分布を測定した場合を考えると、図６（Ａ）に示す測定系の構成に対して、図６（Ｂ）に示すような測定結果が得られるようになる。ただし、ここでは励起ユニット１１０と増幅用ファイバ１１３の間が２つの光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂを介してＰＣ接続されているものとする。
【００３１】
具体的に、図６（Ｂ）の測定結果において、各ピークの高さは、ＯＴＤＲ測定系２００に接続する光ファイバの長手方向に沿って順に配置された、光コネクタ２００Ａ、ＷＤＭカプラ１１２および光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂにおける各々の反射量を示している。また、反射量の傾きは、被測定ファイバのレーリー散乱係数を表している。このような損失分布が得られると、図６（Ａ）中の点線で囲んだ測定ポイントに位置する光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂにおける接続損失は、図６（Ｂ）の対応する各ピーク前後の反射量の差から導出することが可能となる。詳しくは、ピーク前後の反射量の差が光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂの各接続損失の２倍に対応することになる。
【００３２】
ところで、上記のようなＯＴＤＲを利用した損失分布の測定では、被測定ファイバの入力端近傍に大きな反射があると電気系に飽和状態が起こる可能性があるため、このような範囲には損失分布の測定が不能となるデッドゾーンが生じる。このデッドゾーンの長さは、光パルス信号のパルス幅に応じて決まり、例えば、パルス幅を１０ｎｓ以下にすることによって、デッドゾーンの長さは数ｍ程度となる。このようなデッドゾーンの発生によって所望の測定ポイントにおける接続損失が測定不能となることを回避するために、第１実施形態の光増幅器では、ＷＤＭカプラ１１と増幅用ファイバ２０の間に擬似ファイバ３６を挿入している。
【００３３】
次に、第１実施形態による光増幅器の動作を図７のフローチャートを参照しながら説明する。
初期導入時や運用開始時などにおいて本光増幅器が起動されると、パルス光源３０において前述の図３に示したような波形の光パルス信号が発生して測定光Ｌｍとして出力される（図７中のＳ１１）。その測定光Ｌｍは、分岐カプラ３２を通過してＷＤＭカプラ３１に入力されて増幅用ファイバ２０に繋がる被測定光路に送られる（Ｓ１２）。測定光Ｌｍが被測定光路内を増幅用ファイバ２０に向けて伝搬することにより、その反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒが被測定光路内で発生する（Ｓ１３）。
【００３４】
この反射散乱光Ｌｒは、ＷＤＭカプラ３１および分岐カプラ３２により取り出されて光フィルタ３３に送られ、光フィルタ３３を通過した反射散乱光Ｌｒが受光素子３４で受光されてそのパワーが検出される（Ｓ１４）。受光素子３４での検出結果を示す信号は、信号処理回路３５に送られてＯＴＤＲに従った処理が施されることにより、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められ、被測定光路上に存在する接続点（図２の構成では、光コネクタＣ１）における接続損失が導出される（Ｓ１５）。
【００３５】
信号処理回路３５で導出された接続損失は、制御回路４０に伝えられて予め設定された閾値以上に達しているか否かが判定される（Ｓ１６）。接続損失が閾値よりも小さい場合には、光コネクタＣ１の良好な接続状態が実現されていると判断して、励起光源４０から増幅ファイバ２０への励起光Ｌｐの供給が通常運用時のパワーレベルで開始される。一方、接続損失が閾値以上に達している場合には、光コネクタＣ１がＦＦ現象による光ファイバの破壊等が生じ得る不十分な接続状態にあると判断して、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下とされると共に、光コネクタＣ１の接続状態が異常であること示す警告が出力される（Ｓ１７）。
【００３６】
上記のように第１実施形態の光増幅器によれば、励起ユニットおよび増幅用ファイバの間に存在する光コネクタＣ１の接続状態を、信号光Ｌｓとは異なる測定光Ｌｍを用いたＯＴＤＲ測定系により監視するようにしたことで、従来のような光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような光コネクタＣ１の接続状態の異常を正確に検出して、光コネクタＣ１を通過する励起光Ｌｐのパワーを確実に制御することが可能になる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態の接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図８において、本実施形態の光増幅器は、前述の図１に示した基本構成における接続損失測定部Ｃとして、光周波数領域反射法（Optical Frequency Domain Reflectometry；ＯＦＤＲ）を利用した構成を適用したものである。具体的には、周波数掃引光源５０、分岐カプラ５１、ＷＤＭカプラ５２、受光器５３、ＦＦＴ回路５４および信号処理回路５５からなる測定系によって接続損失の測定が行われる。なお、図１の基本構成における励起ユニットＡ、光増幅媒体Ｃおよび制御部Ｄにそれぞれ対応する構成は、前述した第１実施形態の場合と同様であるためここでの説明を省略する。
【００３９】
周波数掃引光源５０は、周波数を時間的に線形掃引した測定光Ｌｍを発生する光源である。この周波数掃引光源５０としては、例えば、３電極ＤＦＢレーザなどを使用することが可能である。３電極ＤＦＢレーザを使用する場合、中央の電極に対して変調された電圧を加えることによって、測定光Ｌｍの周波数を時間に対して線形に変化させることができる。周波数の掃引幅は、測定の空間分解能を決定するパラメータとなり、例えば、１０ｃｍの空間分解能を得るためには、周波数を１ＧＨｚで掃引する必要がある。この周波数掃引光源５０から出力される測定光Ｌｍの波長は、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐとの区別を可能にするために各々の波長帯とは異なる帯域に設定される。具体的には、例えば１５５０ｎｍ帯の信号光Ｌｓおよび１４５０ｎｍ帯の励起光Ｌｐに対して、出力光の波長を１４１０ｎｍ等に設定することが可能である。
【００４０】
分岐カプラ５１は、周波数掃引光源５０から出力される測定光Ｌｍを２つに分岐し、ＷＤＭカプラ５２に繋がるポートに測定光Ｌｍ’を出力し、参照ポート（開放ポート）に参照光Ｌrefを出力する。また、この分岐カプラ５１は、測定光Ｌｍ’の反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒと、参照光Ｌrefの反射光とを合波してビート信号光Ｌｂを生成し、そのビートＬｂ信号光を受光器５３に繋がるポートに出力する。
【００４１】
ＷＤＭカプラ５２は、前述の第１実施形態で用いたＷＤＭカプラ３１と同様の透過波長特性（図４参照）を有し、分岐カプラ５１から送られてくる測定光Ｌｍ’をＷＤＭカプラ１１側に伝えると共に、被測定光路を伝搬する測定光Ｌｍ’の反射散乱光Ｌｒを同方向に伝搬する信号光Ｌｓから分波して分岐カプラ５１側に出力する。
【００４２】
受光器５３は、分岐カプラ５１から送られてくるビート信号光Ｌｂを受光して光電変換した電気信号をＦＦＴ回路５４に出力する。なお、この受光器５３については、第１実施形態の場合と同様にして、ビート信号光Ｌｂ以外の雑音光を取り除く光フィルタを備えるようにしてもよい。
【００４３】
ＦＦＴ回路５４は、受光器５３からの出力信号を高速フーリエ変換し、その演算結果を信号処理回路５５に出力する回路である。信号処理回路５５は、ＦＦＴ回路５４からの出力信号に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布を求め、被測定光路上に存在する接続点における接続損失を検出して、その検出結果を示す信号を制御回路４０に出力する。
【００４４】
ここで、光周波数領域反射法（ＯＦＤＲ）の概要について説明する。
ＯＦＤＲは、第１実施形態において説明したＯＴＤＲと同様に、光ファイバの長手方向の損失分布を測定する１つの手法として知られている（例えば、文献：M.Wegmuller, et al.,“Distributed Gain Measurements in Er-Doped Fibers with High Resolution and Accuracy Using an Optical Frequency Domain Reflectometer”, Journal of Lightwave Technology, Vol.18, No.12, pp.2127-2132, December 2000や、文献：J.P.von der Weid, et al.,“On the Characterization of Optical Fiber Network Components with Optical Frequency Domain Reflectometry”, Journal of Lightwave Technology, Vol.15, No.17, pp.1131-1141, July 1997等参照）。
【００４５】
このＯＦＤＲは、前述したＯＴＤＲの場合のようなデッドゾーンの発生がなく、被測定ファイバの入力端近傍の損失分布を測定することが可能であり、また、広いダイナミックレンジと高い空間分解能が得られるという特徴がある。一方、ＯＦＤＲは、反射光のコヒーレンシーが保たれる必要があるため、最大数１００ｋｍ程度の測定が可能なＯＴＤＲと比べて、測定距離が数１０ｍ程度と短くなる。
【００４６】
図９は、公知のＯＦＤＲ測定系の一例である。このＯＴＤＲ測定系では、周波数掃引光源からの出力光が分岐カプラで測定光と参照光に分波され、測定光が被測定デバイス（ＤＵＴ）に入力されると共に参照光が参照ポートに与えられる。そして、測定光および参照光の各々の反射光が分岐カプラによって合波され、そのビート信号光が受光器で光電変換される。このとき、変換されたビート信号の周波数は、測定光および参照光の各反射点についての光路差に比例するため、受光器からの出力信号の強度をＦＦＴ回路で高速フーリエ変換することによって、被測定デバイス内の損失分布が測定される。
【００４７】
このＯＦＤＲ測定系を適用して、上述の図１８に示した一般的なラマン増幅器の損失分布を測定した場合、前述の図６に示した場合と同様の測定結果が得られることになり、その損失分布に基づいて、測定ポイントに位置する光コネクタにおける接続損失を導出することが可能になる。
【００４８】
次に、第２実施形態による光増幅器の動作を図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
初期導入時や運用開始時などにおいて本光増幅器が起動されると、周波数掃引光源５０において周波数掃引された測定光Ｌｍが発生し分岐カプラ５１に出力される（図１０中のＳ２１）。その測定光Ｌｍは、分岐カプラ５１において測定光Ｌｍ’と参照光Ｌrefに分岐され、測定光Ｌｍ’がＷＤＭカプラ５２を介して増幅用ファイバ２０に繋がる被測定光路に送られ、参照光Ｌrefが参照ポートに送られる（Ｓ２２）。そして、測定光Ｌｍ’が被測定光路内を増幅用ファイバ２０に向けて伝搬することにより、その反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒが被測定光路内で発生する（Ｓ２３）。また、これと同時に参照光Ｌrefは参照ポートの開放端で反射されて分岐カプラ５１に戻される。
【００４９】
上記測定光Ｌｍ’の反射散乱光Ｌｒと参照光Ｌrefの反射光とは、分岐カプラ５１において合波されてビート信号光Ｌｂが発生する（Ｓ２４）。このビート信号光Ｌｂは受光器５３に送られて光電変換され（Ｓ２５）、さらに、受光器５３の出力信号がＦＦＴ回路５４に送られて高速フーリエ変換される（Ｓ２６）。ＦＦＴ回路５４での演算結果を示す信号は、信号処理回路５５に送られて所要の処理が施され、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められることにより、被測定光路上に存在する光コネクタＣ１における接続損失が導出される（Ｓ２７）。
【００５０】
信号処理回路５５で導出された接続損失は、制御回路４０に伝えられて予め設定された閾値以上に達しているか否かが判定される（Ｓ２８）。接続損失が閾値よりも小さい場合には、通常運用時のパワーレベルによる励起光Ｌｐの供給が開始され、一方、接続損失が閾値以上に達している場合には、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下とされると共に、光コネクタＣ１の接続状態が異常であること示す警告が出力される（Ｓ２９）。
【００５１】
上記のように第２実施形態の光増幅器によれば、励起ユニットおよび増幅用ファイバの間に存在する光コネクタＣ１の接続状態をＯＦＤＲ測定系により監視するようにしても、前述した第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、上記の効果に加えて、ＯＴＦＤＲ測定系を適用した場合と比較すると、デッドゾーンが生じないため擬似ファイバを設ける必要がなくなると共に、広いダイナミックレンジと高い空間分解能が得られるため、接続損失をより高い精度で測定することができ、励起光源の確実な制御が可能になる。
【００５２】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、第３実施形態の接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１１において、本実施形態の光増幅器は、例えば、前述した第１実施形態の光増幅器について、測定光Ｌｍを発生するためのパルス光源としてラマン増幅用の励起光源を利用するようにした応用例である。具体的に、本光増幅器は、上述の図１に示した励起ユニットＡとして、複数台（ここでは、例えば４台）の励起光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、励起光源１０Ａ，１０Ｂおよび励起光源１０Ｃ，１０Ｄから出力される各励起光を合波する偏波ビーム合波器１２Ａおよび１２Ｂと、各偏波ビーム合波器１２Ａ，１２Ｂから光アイソレータ１３Ａ，１３Ｂを介して送られる各々の励起光をさらに合波するＷＤＭカプラ１４と、そのＷＤＭカプラ１４から分岐カプラ３２を介して送られる励起光Ｌｐを被測定光路に与えるＷＤＭカプラ１１とを有し、４台の励起光源１０Ａ〜１０Ｄのうちの１台（ここでは励起光源１０Ｄとする）をパルス駆動することで、前述の図３に示したようなパルス波形を有する測定光Ｌｍを発生して、ＯＴＤＲによる接続損失の測定を行うようにしたものである。
【００５４】
上記のように励起光源１０Ｄを利用して接続損失の測定を行うようにしたことで、測定光Ｌｍの波長は励起光波長と一致することになる。このため、測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒを抽出する分岐カプラ３２および光フィルタ３３は、励起光波長に対応した特性を持つものが使用される。なお、上記以外の他の部分の構成は、前述した第１実施形態の構成と同様であるためここでの説明を省略する。
【００５５】
上記のような構成の光増幅器では、初期導入時や運用開始時などにおいて、通常運用時には連続的に駆動（ＣＷ駆動）される各励起光源１０Ａ〜１０Ｄのうちの励起光源１０Ｄがパルス駆動され、他の励起光源１０Ａ〜１０Ｃは停止される。このとき励起光源１０Ｄから出力される測定光Ｌｍは、偏波ビーム合波器１２Ｂ、光アイソレータ１３Ｂ、ＷＤＭカプラ１４、分岐カプラ３２およびＷＤＭカプラ１１を順に通過して被測定光路に送られる。そして、被測定光路上で発生する測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒが、ＷＤＭカプラ１１、分岐カプラ３２および光フィルタ３３を介して受光素子３４で受光され、反射散乱光Ｌｒのパワーに応じて変化する電気信号が信号処理回路３５に送られる。
【００５６】
信号処理回路３５では、第１実施形態の場合と同様にして、受光素子３４からの出力光に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められ、被測定光路上に存在する光コネクタＣ１の接続損失が導出されて、その結果が制御回路４０に伝えられる。制御回路４０では、光コネクタＣ１の接続損失が閾値以上に達している場合、各励起光源１０Ａ〜１０Ｄを停止等させると共に、接続異常を知らせる警告が発せられる。一方、接続損失が閾値よりも小さい場合には、それまでパルス駆動していた励起光源１０ＤをＣＷ駆動に切り替えると同時に、他の励起光源１０Ａ〜１０ＣのＣＷ駆動を開始させる。これにより、ＣＷ駆動された各励起光源１０Ａ〜１０Ｄからの出力光が、偏波ビーム合成器１２Ａ，１２ＢおよびＷＤＭカプラ１４で合成され、通常運用時のパワーレベルに設定された励起光ＬｐがＷＤＭカプラ１１および擬似ファイバ３６を介して増幅用ファイバ２０に供給される。
【００５７】
このように第３実施形態の光増幅器によれば、初期導入時や運用開始時などにおける光コネクタＣ１の接続損失の測定を、ラマン増幅用の励起光源１０Ｄを利用して行うようにしたことで、第１実施形態の場合のようにＯＴＤＲ用のパルス光源を別途設ける必要がなくなるため、構成の簡略化および低コスト化を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、上記の第３実施形態では、４台の励起光源１０Ａ〜１０Ｄを用いる構成を一例として示したが、１台の励起光源のみで構成される場合においても、その駆動状態をＣＷ／パルス駆動に切り替えることによって、励起光源を利用した接続損失の測定を行うことが可能である。また、励起光源が２台、３台または５台以上で構成される場合についても適用できることは明らかである。さらに、ＯＴＤＲによる接続損失の測定を行う場合について説明したが、前述の第２実施形態のようにＯＦＤＲによる接続損失の測定を行う場合についても、励起光源として周波数掃引が可能な光源を使用することにより、上記の第３実施形態と同様にして応用することが可能である。
【００５９】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。ここでは、上述した各実施形態の光増幅器を用いた光中継ノード装置を説明する。
図１２は、本発明の第４実施形態による光中継ノード装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
図１２に示す光中継ノード装置は、上り回線を伝送されるＷＤＭ信号光Ｌｓをラマン増幅器７０およびエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）７１Ａ〜７１Ｃの組み合わせにより増幅すると共に、下り回線を伝送されるＷＤＭ信号光Ｌｓ’をラマン増幅器７０’およびＥＤＦＡ７１Ａ’〜７１Ｃ’の組み合わせにより増幅する公知の構成について、上述の第１、３実施形態に示したようなＯＴＤＲによる接続損失の測定系または第２実施形態に示したようなＯＦＤＲによる接続損失の測定系を適用した接続損失測定部６１と、光スイッチ６２とからなる接続損失監視ユニット６０を組み込んだものである。
【００６１】
上下回線の各ラマン増幅器７０，７０’は、励起光源７０Ａ，７０Ａ’から出力される励起光がＷＤＭカプラ７０Ｂ，７０Ｂ’を介して増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’に供給される構成である。各増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’は、本光中継ノード装置の信号光入力側に光コネクタＣ１，Ｃ１’を介してＰＣ接続されている。
【００６２】
上下回線の各ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’は、ラマン増幅器７０，７０’によりラマン増幅されたＷＤＭ信号光Ｌｓ，Ｌｓ’を分波器７２，７２’で互いに異なる３つの波長帯（例えば、Ｓ−バンド、Ｃ−バンドおよびＬ−バンドなど）に分波した信号光がそれぞれ入力され、所要のレベルまで増幅した各波長帯の信号光を光コネクタＣA〜ＣC，ＣA’〜ＣC’を介して合波器７３，７３’に出力する。合波器７３，７３’は、各ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’から出力される信号光を合波した後に、出力側の光コネクタＣ２，Ｃ２’を介して後段の光伝送路に出力する。
【００６３】
上記のような構成では、ラマン増幅用のパワーの大きな励起光が、ＷＤＭカプラ７０Ｂ，７０Ｂ’と増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’の間に存在する光コネクタＣ１，Ｃ１’を通過することになる。また、ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’でさらに増幅された大きなパワーの信号光が、合波器７３，７３’の入力側に存在する光コネクタＣA〜ＣC，ＣA’〜ＣC’と、合波器７３，７３’の出力側に存在する光コネクタＣ２，Ｃ２’とを通過することになる。そこで、本実施形態では、１系統の接続損失監視ユニット６０を設けることにより、上記のようなパワーの大きな光が通過することになる各光コネクタの接続状態が監視される。この接続損失監視ユニット６０は、接続損失測定部６１で発生する測定光Ｌｍの出力先（図１２中の２重線に対応）を光スイッチ６２により所要の時間で切り替えることにより、各々の光コネクタの接続損失を順番に測定する。なお、光スイッチ６２の切り替え時間は、測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒが接続損失測定部６１に到達するのに十分な時間に設定してある。
【００６４】
図１３は、例えばＯＴＤＲ測定系を適用した接続損失監視ユニット６０の構成を示したものである。この構成例では、パルス光源３０から出力される測定光Ｌｍが分岐カプラ３２を介して光スイッチ６２に与えられ、その光スイッチ６２の切り替え動作に応じて測定光Ｌｍが所要の測定ポイントに向けて送られる。また、ここでは、分岐カプラ３２と光スイッチ６２の間に擬似ファイバ３６を設けることで、ＯＴＤＲ測定時に生じるデッドゾーンを狭くしている。
【００６５】
このような接続損失監視ユニット６０による接続損失の測定結果は、制御回路４０に伝えられて予め設定した閾値との比較が行われる。そして、閾値以上の接続損失が検出された場合には、光コネクタが破壊される可能性があると判断して、対応するラマン増幅器またはＥＤＦＡの励起光の供給が停止されるか、または、当該光コネクタを通過する光のパワーが所定値以下に抑えられる。また、これと同時に接続異常を知らせる警報がその位置に関する情報と共に外部に発せられる。
【００６６】
このように第４実施形態の光中継ノード装置によれば、大きなパワーの光が通過することになる複数箇所の光コネクタの接続状態を、１系統の接続損失監視ユニット６０を用いた簡略な構成により監視して装置内の光増幅器の動作を制御することが可能になる。これにより、ラマン増幅器やＥＤＦＡを組み合わせた光中継ノード装置における接続損失検出機能を低コストで実現することが可能になる。
【００６７】
なお、上記の第４実施形態では、上りおよび下りの各回線について１台のラマン増幅器と３台のＥＤＦＡを組み合わせた光中継ノード装置の一例を示したが、光中継ノード装置に適用される光増幅器の種類および台数は上記の一例に限られるものではない。また、図１３にはＯＴＤＲによる測定系の構成例を示したが、接続損失監視ユニット６０についてＯＦＤＲによる測定系の構成を適用することも勿論可能である。
【００６８】
さらに、上述した第１〜４実施形態では、光増幅器の信号光入力側に接続される増幅用ファイバ（光増幅媒体）に対して、信号光とは逆方向に伝搬するラマン増幅用の励起光を供給する構成例を示したが、光増幅器の信号光出力側に接続される光増幅媒体に対して、信号光と同じ方向に伝搬する励起光を供給するような構成に対しても本発明は有効である。
【００６９】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。ここでは、光コネクタの良好な接続状態が容易に得られるようにした改良例を説明する。
図１４は、第５実施形態の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１４に示す光増幅器は、上述の図１に示した基本構成について、大きなパワーの光が通過することになる光コネクタＣ１に対して、乾燥気体を吹き付けて不純物の付着を防止する乾燥気体供給部としてのエアポンプ８０を設けるようにしたものである。
【００７１】
エアポンプ８０は、制御部Ｄから出力される制御信号に従って、光コネクＣ１の接続損失が閾値以上に達した場合に、送風チューブ８１介して乾燥気体を光コネクＣ１の接続面に吹き付けるものである。
【００７２】
図１５は、エアポンプ８０からの乾燥気体が吹き付けられる光コネクタＣ１の一例を示したものである。図１５（Ａ）に示すように、光コネクタＣ１には防塵カバー８３が設けられ、アダプタに挿入されていない保管時にはフェルール８４端面が外部に出ないように防塵カバー８３が位置し、アダプタに挿入された時には、アダプタ内部の突起によって防塵カバー８３が押し込まれてＰＣ接続を可能にする。上記のアダプタは、例えば図１５（Ｂ）に示すように、吸気孔８５と排気孔８６を持ち、送風チューブ８１から吹き込まれる乾燥気体が吸気孔８５から排気孔８６に向かって流れる。乾燥気体は、アダプタ内の割スリーブ８７を通過するため、光コネクタＣ１の接続時にはフェルール８４端面の塵や埃を吹き飛ばす。なお、エアポンプ８０から送風チューブ８１に送られる乾燥気体は、例えば空気や窒素等の気体を用いることが可能である。
【００７３】
上記のような構成の光増幅器では、初期導入時や運用開始時などにおいて、光コネクタのＰＣ接続が不十分な状態で行われていると、エアポンプ８０から送風チューブ８１を介して光コネクタＣ１に乾燥気体が吹き付けられるようになり、フェルール８４端面に塵や埃等の不純物が付着し難くなるため、良好なＰＣ接続を比較的容易に実現することが可能になる。
【００７４】
なお、上記の第５実施形態では、光コネクタの良好な接続状態を得るために、光コネクタの構造に改良を施して乾燥気体を吹き付けるようにした一例を挙げたが、これ以外にも、例えば光コネクタにおけるフェルールと光ファイバを接着する接着剤として、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの各波長帯域に光の吸収を持たない接着を使用し、ＦＦ現象による光ファイバの破壊が発生し難い光コネクタを適用することも有効である。
【００７５】
具体的には、例えば図１６に示すように、光コネクタのフェルール８４と光ファイバ８８の間の接着剤として低融点ガラス８９を用いることが好適である。低融点ガラス８９は、その融点が通常のガラスより低い（４００℃程度）ため、接着剤としての利用が可能である。また、低融点ガラス８９は、光コネクタの通過光に対して透明であり、かつ、通常使用されるエポキシ樹脂等の接着剤よりも融点が高い。したがって、低融点ガラスを接着剤として用いると、大きなパワーの光が通過した時の温度上昇が小さく、温度上昇しても接着面の軟化が発生し難くなり、大きなパワーの光に対する耐性が向上する。
【００７６】
ただし、通常の接着剤より高い温度で接着する必要があるため、接着時にフェルール８４や光ファイバ８８に損傷を与える可能性がある。そこで、接着剤として用いる低融点ガラス８９に、光コネクタを通過する光とは異なる波長を吸収する添加物を加えることで、上記のような接着時の損傷を防ぐことが可能になる。上記の添加物の具体例としては、１μｍ帯を吸収するイッテルビウム（Ｙｂ）などを挙げることができる。イッテルビウムを添加した低融点ガラス８９を使用する場合、フェルール８４と光ファイバ８８の接着時にはＹＡＧレーザ等の１μｍ帯高出力レーザを入射すると、接着剤の低融点ガラスが１μｍ帯の光を吸収して接着部のみ選択的に加熱することができる。上記のイッテルビウムは周知のラマン増幅器における信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐを吸収しないため、ラマン増幅に影響を及ぼすことなく、大きなパワーの光に対する接着部分の耐性を向上されることが可能である。
【００７７】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００７８】
（付記１）励起ユニットで発生する励起光を光増幅媒体に供給して信号光の増幅を行う光増幅器において、
前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路に対して信号光とは異なる測定光を入射し、前記光路内で発生する前記測定光の反射光および後方散乱光に基づいて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を測定する接続損失測定部と、
該接続損失測定部で測定される接続損失に応じて、前記励起ユニットによる励起光の供給状態を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする接続損失検出機能を備えた光増幅器。
【００７９】
（付記２）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、光時間領域反射法を利用して前記光路の長手方向についての損失分布を測定することを特徴とする光増幅器。
【００８０】
（付記３）付記２に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、予め設定したパルス幅およびパルス間隔を有する光パルス信号を発生するパルス光源と、該パルス光源からの光パルス信号を前記光路に入射させると共に、前記光パルス信号の反射光および後方散乱光を抽出する合分波器と、該合分波器で抽出された反射光および後方散乱光のパワーを検出する受光器と、該受光器の検出結果を示す信号に応じて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を光路の長手方向の位置に対応させて導出する信号処理回路と、を有することを特徴とする光増幅器。
【００８１】
（付記４）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、光周波数領域反射法を利用して前記光路の長手方向についての損失分布を測定することを特徴とする光増幅器。
【００８２】
（付記５）付記４に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、周波数を時間的に線形掃引した光信号を出力する周波数掃引光源と、該周波数掃引光源からの出力光を測定光および参照光に分岐して、測定光を前記光路に出力し、参照光を参照ポートに出力すると共に、前記測定光の反射光および後方散乱光と前記参照光の反射光とを合波してビート信号光を生成する光カプラと、該光カプラで生成されたビート信号光を検出する受光器と、該受光器の検出結果を示す信号を高速フーリエ変換する演算回路と、該演算回路の出力信号に応じて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を光路の長手方向の位置に対応させて導出する信号処理回路と、を有することを特徴とする光増幅器。
【００８３】
（付記６）付記１に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットは、前記光増幅媒体を伝搬する信号光をラマン効果により増幅することが可能な励起光を生成して、該励起光を前記光増幅媒体に供給することを特徴とする光増幅器。
【００８４】
（付記７）付記６に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットは、信号光入力側に接続された光増幅媒体に対して、信号光とは逆方向に伝搬する励起光を供給することを特徴とする光増幅器。
【００８５】
（付記８）付記１に記載の光増幅器であって、
前記制御部は、前記接続損失測定部で測定される接続損失が予め設定した閾値以上に達したとき、前記励起光の供給状態が停止または所定のパワーレベル以下となるように前記励起ユニットを制御すると共に、接続異常を知らせる警告を発することを特徴とする光増幅器。
【００８６】
（付記９）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、接続損失の測定時に、前記励起ユニットに含まれる励起光源の駆動方式を通常運用時とは異なる駆動方式に切り替えることによって発生する励起光を前記測定光として使用することを特徴とする光増幅器。
【００８７】
（付記１０）付記９に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、接続損失の測定時に、前記励起ユニットに含まれる複数の励起光源のうちのいずれか１つの励起光源の駆動方式を切り替えることを特徴とする光増幅器。
【００８８】
（付記１１）付記１に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点に用いられる光コネクタの接続端面に対して乾燥気体を吹き付ける乾燥気体供給部を備え、
前記制御部は、前記接続損失測定部で測定される接続損失が予め設定した閾値以上に達したとき、光コネクタの接続端面に乾燥気体が吹き付けられるように前記乾燥気体供給部を制御することを特徴とする光増幅器。
【００８９】
（付記１２）付記１に記載の光増幅器であって、
通過光に対して実質的に透明であり、かつ、軟化温度が樹脂性接着剤よりも高い接着剤を用いてフェルールおよび光ファイバの間が接着された光コネクタを、前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点に用いたことを特徴とする光増幅器。
【００９０】
（付記１３）付記１２に記載の光増幅器であって、
前記光コネクタの接着剤は、通過光とは波長帯域の異なる光を吸収する添加物を含んだガラス材料であることを特徴とする光増幅器。
【００９１】
（付記１４）付記１に記載の光増幅器を用いた装置であって、
前記接続損失測定部で発生する測定光を複数の光路に対して時間的に切り替えながら入射する光スイッチを有し、前記複数の光路上にそれぞれ存在する１つ以上の接続点における接続損失が順次に測定されることを特徴とする装置。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の接続損失検出機能を備えた光増幅器によれば、励起ユニットのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を、通常運用時とは駆動方式が異なる励起光を用いた測定光の反射光および後方散乱光に基づいて光時間領域反射法または光周波数領域反射法により測定し、その測定結果に応じて励起光の供給状態を制御するようにしたことで、上記接続点での光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような接続状態の異常を正確に検出することができるようになるため、接続点を通過する励起光のパワーを確実に制御することが可能になる。また、測定光の光源として励起光源を利用したことで、光増幅器の構成の簡略化および低コスト化を図ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる接続損失検出機能を備えた光増幅器の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】上記の第１実施形態における測定光の波形の一例を示す図である。
【図４】上記の第１実施形態において測定光の合波に用いられるＷＤＭカプラの透過波長特性の一例を示す図である。
【図５】一般的なＯＴＤＲ測定系の一例を示す図である。
【図６】図５のＯＴＤＲ測定系を適用して一般的なラマン増幅器の損失分布を測定した場合の一例を示す図である。
【図７】上記の第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図９】一般的なＯＦＤＲ測定系の一例を示す図である。
【図１０】上記の第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による光中継ノード装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】上記の第４実施形態においてＯＴＤＲ測定系を適用した接続損失監視ユニットの構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１５】上記の第５実施形態において用いられる光コネクタの一例を示す図である。
【図１６】上記の第５実施形態に関連した光コネクタの他の構造例を示す図である。
【図１７】ファイバフューズ（ＦＦ）現象を説明するための図である。
【図１８】従来のラマン増幅器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ 励起ユニット
Ｂ 光増幅媒体
Ｃ 接続損失測定部
Ｄ 制御部
Ｌｓ 信号光
Ｌｐ 励起光
Ｌｍ 測定光
Ｌｒ 反射散乱光
Ｃ１，Ｃ２，ＣA〜ＣC，Ｃ１’，Ｃ２’，ＣA〜ＣC 光コネクタ
１０，１０Ａ〜１０Ｄ 励起光源
１１，１４，３１，５２ ＷＤＭカプラ
１２Ａ，１２Ｂ 偏波ビーム合成器
１３Ａ，１３Ｂ 光アイソレータ
２０ 増幅用ファイバ
３０ パルス光源
３２，５１ 分岐カプラ
３３ 光フィルタ
３４ 受光素子（ＰＤ）
３５，５５ 信号処理回路
４０ 制御回路
５０ 周波数掃引光源
５３ 受光器
５４ ＦＦＴ回路
６０ 接続損失監視ユニット
６２ 光スイッチ
７０，７０’ ラマン増幅器
７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’ ＥＤＦＡ
８０ エアポンプ
８１ 送風チューブ
８９ 低融点ガラス
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路上に存在する接続点の損失を検出する機能を備えた光増幅器に関し、特に、パワーの大きな光の通過時に発生する光ファイバの破壊を招くような接続状態を検出して励起光の供給状態を制御する光増幅器およびそれを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器は光伝送システムの大容量化、長距離化に大きな役割を果たしており、様々な研究開発が行われている。光増幅器の実現手法としては、希土類ドープ光ファイバ増幅器や半導体光増幅器、ラマン増幅器に代表される非線形増幅器が挙げられる。このような光増幅器からは大きなパワーの光が出力されることになるため、例えば、光増幅器の出力端に位置する光コネクタの外れや、光出力端に接続される光路の切断等により、大きなパワーの光が外部の空間に放出されて人体に損傷を及ぼす可能性がある。
【０００３】
このような状況の発生を防ぐための従来技術として、例えば、光増幅器の出力側光コネクタおよびそれに接続される光路からの反射戻り光を測定し、その結果に基づいて光増幅器の出力光が外部空間に放出されていないかを検知する機能を光増幅器に付加することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、一般的なフィジカルコンタクト（Physical Contact；ＰＣ）接続方式の光コネクタは、フェルール端面に付着した不純物（例えば、塵、埃、油膜など）や傷によって接続特性が劣化する。この接続特性が劣化した状態の光コネクタに対して大きなパワーの光が透過すると、多重反射によるエネルギー集中によって、ファイバフューズ（Fiber Fuse；ＦＦ）現象と呼ばれる光ファイバの破壊が発生することが報告されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００５】
上記のＦＦ現象について簡単に説明すると、例えば図１７に示すように、光コネクタ１００のフェルール１０１端面に不純物や傷が存在する場合、光ファイバ１０２内を伝搬する光が不純物や傷によって乱反射される。このとき、乱反射される光のパワーが大きいと、光の吸収によってフェルール１０１と光ファイバ１０２を接着するエポキシ樹脂接着剤１０３の温度上昇が大きくなり、接着の状態が不安定になる。その結果、光コネクタ１００のＰＣ接続が不安定となってＦＦ現象を引き起こす一因となる。したがって、パワーの大きな光が通過する光コネクタについては、特に慎重な接続損失の管理が必要となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−６４４４６号公報
【非特許文献１】
D.P. Hand, et al.,“Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers: the fiber fuse”, Optics Letters, Vol.13, No.9, pp.767-769, Sep. 1988
【非特許文献２】
R.Kashyap, et al.,“OBSERVATION OF CATASTROPHIC SELF-PROPELLED SELF-FOCUSING IN OPTICAL FIBRES”, Electronics Letters, Vol.24, No.1, pp.47-49, January 1988
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の技術を適用した光増幅器では、出力される信号光の反射戻り光、すなわち、出力側の光コネクタが外れた場合にコネクタ端面で発生するフレネル反射光を測定することによって、光コネクタが外れているか否かが検知されるため、上記のような不十分な接続状態にある光コネクタで発生するＦＦ現象による光ファイバの破壊までを確実に検知することができないという問題点がある。
【０００８】
具体的に、光コネクタの端面に付着した不純物は、光コネクタを通過する光の吸収体となる場合があり、その光の吸収により光コネクタの温度が上昇して光ファイバが破壊される可能性がある。このような光コネクタの端面に付着した吸収体からは反射光が発生しないため、従来のような反射戻り光を利用した方式では、上記のような光ファイバの破壊を検知することができない。光ファイバの破壊が発生した光コネクタでは、接続損失が増大して所望の伝送特性が得られなくなり、さらに、光ファイバの破壊が進行して大きなパワーの光が外部空間に放出されるようになれば人体に損傷を及ぼす虞もある。
【０００９】
また、従来の光増幅器については、出力側における反射戻り光の測定結果を基にして出力側光コネクタの外れや光路の切断等を検知する構成であるため、入力側から大きなパワーの励起光が出力されるラマン増幅器への対応が困難であるという課題もある。
【００１０】
ラマン増幅器は、光伝送システムの長距離化に向けて欠かせない技術として近年注目されており、例えば図１８に示すように、励起ユニット１１０の励起光源１１１で発生する励起光ＬｐをＷＤＭカプラ１１２を介して増幅用ファイバ１１３に供給することで、非線形現象であるラマン効果を利用して増幅用ファイバ１１３を伝搬する光を増幅して出力する。このラマン効果は、励起光の周波数よりも１３．２ＴＨｚ低い周波数に利得ピークが発生する現象であり、１．５μｍ帯では励起光波長から約１００ｎｍ長波長側に離れた波長帯の光が増幅される。ラマン増幅器に適用される増幅用ファイバ１１３としては、例えばシングルモードファイバ等の伝送路ファイバや非線形係数の高いラマン増幅用ファイバなどが用いられる。
【００１１】
このようなラマン増幅器は、励起光波長の選択によって任意波長の利得が得られることが１つの特徴であり、複数の励起光を用い、各々の波長およびパワーを調整することによって任意の利得波長特性を得ることができる。一方、ラマン増幅器は、希土類ドープ光ファイバ増幅器と比較すると効率が小さく、所望の出力パワーを得るためには数１００ｍＷ〜数Ｗの大きなパワーを持つ励起光Ｌｐが必要となる。実際にラマン増幅器を運用する際には、大きなパワーの励起光Ｌｐが増幅用ファイバ１１３に出力されることになるため、図１８における入力側の光コネクタ１１４の接続状態を監視することが重要になる。そして、接続状態の劣化が認められた場合は、励起光を停止あるいは低下させる必要がある。
【００１２】
しかしながら、前述した従来の光増幅器では、その構成が入力側の光コネクタの外れについて対応しておらず、また、前述した出力側の光コネクタの場合と同様に、入力側の光コネクタで発生するＦＦ現象による光ファイバの破壊までを検知することも困難である。
【００１３】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光路上の接続点における接続状態の劣化を正確に検出して、当該接続点を通過する光のパワーを確実に制御できる光増幅器およびそれを用いた装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる接続損失検出機能を備えた光増幅器は、例えば図１の基本構成図に示すように、励起光源および該励起光源で発生する励起光Ｌｐを光増幅媒体Ｂに供給するためのＷＤＭカプラを有する励起ユニットＡを備え、光増幅媒体Ｂで信号光Ｌｓの増幅を行う光増幅器において、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路に対して、励起光源の駆動方式を通常運用時とは異なる駆動方式に切り替えることによって発生する励起光Ｌｐを測定光Ｌｍとして入射し、その光路内で発生する測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光に基づいて、光増幅媒体Ｂとの接続点を含む光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を、光時間領域反射法または光周波数領域反射法を利用して測定する接続損失測定部Ｃと、その接続損失測定部Ｃで測定される接続損失に応じて、励起ユニットＡによる励起光Ｌｐの供給状態を制御する制御部Ｄと、を備えて構成されるものである。
【００１５】
かかる構成の光増幅器では、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失が、通常運用時とは駆動方式が異なる励起光Ｌｐを用いた測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光に基づいて光時間領域反射法または光周波数領域反射法により測定され、その測定結果に応じて制御部Ｄにより励起光Ｌｐの供給状態が制御されるようになる。これにより、接続点での光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような接続状態の異常を正確に検出することができ、接続点を通過する励起光Ｌｐのパワーを確実に制御することが可能になる。また、測定光の光源として励起光源が利用されるようになるため、光増幅器の構成の簡略化および低コスト化を図ることが可能になる。
【００１６】
また、上記の光増幅器について、接続損失測定部Ｃの具体的な構成としては、励起ユニットＡのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体Ｂの間の光路の長手方向についての損失分布を測定するようにしてもよい。さらに、励起ユニットＡの具体的な構成としては、光増幅媒体Ｂを伝搬する信号光Ｌｓをラマン効果により増幅することが可能な励起光Ｌｐを生成して、その励起光Ｌｐを光増幅媒体Ｂに供給するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態による接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
図２において、本実施形態の光増幅器は、例えば、前述の図１に示した基本構成における励起ユニットＡとしての励起光源１０およびＷＤＭカプラ１１と、光増幅媒体Ｂとしての増幅用ファイバ２０と、接続損失測定部Ｃとしてのパルス光源３０、ＷＤＭカプラ３１、分岐カプラ３２、光フィルタ３３、受光素子（ＰＤ）３４、信号処理回路３５および擬似ファイバ３６と、制御部Ｄとしての制御回路４０と、を備える。
【００２０】
励起光源１０は、増幅用ファイバ２０を伝搬する信号光Ｌｓをラマン増幅することが可能な励起光Ｌｐを発生してＷＤＭカプラ１１に出力する。この励起光源１０の波長は、信号光Ｌｓの波長帯域に対応させて設定されている。具体的には、例えば１５５０ｎｍ帯の信号光Ｌｓに対して短波長側に約１００ｎｍシフトした１４５０ｎｍ帯の範囲内に励起光Ｌｐの中心波長が設定される。なお、本発明における信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの各波長は上記の一例に限定されるものではなく、公知のラマン増幅器における波長設定を適用することが可能である。
【００２１】
ＷＤＭカプラ１１は、励起光源１０から出力される励起光Ｌｐを増幅用ファイバ２０に向けて供給する。ここでは、ＷＤＭカプラ１１から擬似ファイバ３６を介して増幅用ファイバ２０に繋がる光路（以下、被測定光路とする）内を信号光Ｌｓの伝搬方向とは逆方向に励起光Ｌｐが伝搬することになる。また、ＷＤＭカプラ１１は、増幅用ファイバ２０から擬似ファイバ３６を介して送られてくる信号光Ｌｓを出力側のＷＤＭカプラ３１に伝達すると共に、ＷＤＭカプラ３１側から送られてくる測定光（光パルス信号）Ｌｍを増幅用ファイバ２０側に伝える。なお、ＷＤＭカプラ１１の３つのポートと各光路との間は融着接続されているものとする。
【００２２】
増幅用ファイバ２０は、その一端がＰＣ接続方式の光コネクタＣ１を介して擬似ファイバ３６の一端に接続され、信号光Ｌｓが他端から入力される。この増幅用ファイバ２０としては、例えば、シングルモードファイバ等の伝送路ファイバや非線形係数の高いラマン増幅用ファイバなどが用いられる。
【００２３】
パルス光源３０は、光時間領域反射法（Optical Time Domain Reflectometry；ＯＴＤＲ）を利用して被測定光路の長手方向についての損失分布を測定するための測定光Ｌｍを発生する光源であり、例えば図３に示すような光パルス信号を測定光Ｌｍとして出力する。なお、図３では光パルス信号のパルス幅を１０ｎｓ、パルス間隔を２００ｎｓに設定する一例を示したが、光パルス信号の設定はこれに限定されるものではなく、被測定光路の距離（上記の設定例では２０ｍを想定）に応じて適切な値を設定すればよい。また、光パルス信号の波長は、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐとの区別を可能にするために各々の波長帯とは異なる帯域に設定するのがよい。具体的には、例えば、前述したような信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの波長設定に対して、光パルス信号の波長を１４１０ｎｍ等に設定することが可能である。
【００２４】
ＷＤＭカプラ３１は、例えば図４に示すような各ポートｐ１〜ｐ３間の透過波長特性を有し、パルス光源３０から分岐カプラ３２を介してポートｐ３に送られてくる測定光ＬｍをＷＤＭカプラ１１側に繋がるポートｐ１に伝える。また、ＷＤＭカプラ３１は、被測定光路からＷＤＭカプラ１１を介して送られてくる信号光Ｌｓと、ポートｐ１から出力され被測定光路に向けて伝搬する測定光Ｌｍの反射光および後方散乱光（以下、反射散乱光Ｌｒと表記する）とがポート１に入力され、信号光Ｌｓをポートｐ２に出力し、反射散乱光Ｌｒをポートｐ３に出力する。
【００２５】
分岐カプラ３２は、ＷＤＭカプラ３１のポートｐ３から出力される反射散乱光Ｌｒを分岐して光フィルタ３３に送る。光フィルタ３３は、反射散乱光Ｌｒの波長、すなわち、前述した光パルス信号の波長に対応する１４１０ｎｍ等に略一致した透過中心波長を有する狭帯域のバンドパスフィルタである。この光フィルタ３３では、分岐カプラ３２で分岐された光に含まれる反射散乱光Ｌｒ以外の雑音光が取り除かれる。受光素子３４は、光フィルタ３３を通過した反射散乱光Ｌｒを受光して光電変換し、反射散乱光Ｌｒのパワーに応じてレベルの変化する信号を信号処理回路３５に出力する。
【００２６】
信号処理回路３５は、受光素子３４からの出力信号に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布を求め、被測定光路上に存在する接続点における接続損失を検出して、その検出結果を示す信号を制御回路４０に出力する。
【００２７】
擬似ファイバ３６は、光時間領域反射法を利用した測定系において損失分布の測定が不能となる領域（デッドゾーン）を狭くするために設けられる所要の長さの光ファイバであって、ここではＷＤＭカプラ１１と増幅用ファイバ２０の間に配置される。なお、時間領域反射法とそのデッドゾーンについては後述する。
【００２８】
制御回路４０は、信号処理回路３５からの出力信号に応じて、接続点における接続損失が予め設定した閾値（例えば１．０ｄＢ等）以上であるか否かを判定し、閾値以上の場合には、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下となるように励起光源１０の駆動状態を制御する。
【００２９】
ここで、光時間領域反射法（ＯＴＤＲ）の概要について説明する。
ＯＴＤＲは、光ファイバの長手方向の損失分布を測定する１つの手法として広く利用されている。図５は、一般的なＯＴＤＲ測定系の一例である。このＯＴＤＲ測定系では、パルス光源で発生する光パルス信号が被測定デバイス（ＤＵＴ）中に入力され、その光パルス信号の反射散乱光（反射光および後方散乱光）が分岐カプラで分岐されて受光器で光電変換される。信号処理回路では、受光器からの出力信号に応じて被測定デバイス中で発生する反射量が検出されると共に、光パルス信号に対する反射散乱光の時間遅延から反射点の位置が検出され、その結果、被測定デバイス内の損失分布が測定される。
【００３０】
例えば、上述の図１８に示した一般的なラマン増幅器について上記のようなＯＴＤＲ測定系を適用して損失分布を測定した場合を考えると、図６（Ａ）に示す測定系の構成に対して、図６（Ｂ）に示すような測定結果が得られるようになる。ただし、ここでは励起ユニット１１０と増幅用ファイバ１１３の間が２つの光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂを介してＰＣ接続されているものとする。
【００３１】
具体的に、図６（Ｂ）の測定結果において、各ピークの高さは、ＯＴＤＲ測定系２００に接続する光ファイバの長手方向に沿って順に配置された、光コネクタ２００Ａ、ＷＤＭカプラ１１２および光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂにおける各々の反射量を示している。また、反射量の傾きは、被測定ファイバのレーリー散乱係数を表している。このような損失分布が得られると、図６（Ａ）中の点線で囲んだ測定ポイントに位置する光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂにおける接続損失は、図６（Ｂ）の対応する各ピーク前後の反射量の差から導出することが可能となる。詳しくは、ピーク前後の反射量の差が光コネクタ１１４Ａ，１１４Ｂの各接続損失の２倍に対応することになる。
【００３２】
ところで、上記のようなＯＴＤＲを利用した損失分布の測定では、被測定ファイバの入力端近傍に大きな反射があると電気系に飽和状態が起こる可能性があるため、このような範囲には損失分布の測定が不能となるデッドゾーンが生じる。このデッドゾーンの長さは、光パルス信号のパルス幅に応じて決まり、例えば、パルス幅を１０ｎｓ以下にすることによって、デッドゾーンの長さは数ｍ程度となる。このようなデッドゾーンの発生によって所望の測定ポイントにおける接続損失が測定不能となることを回避するために、第１実施形態の光増幅器では、ＷＤＭカプラ１１と増幅用ファイバ２０の間に擬似ファイバ３６を挿入している。
【００３３】
次に、第１実施形態による光増幅器の動作を図７のフローチャートを参照しながら説明する。
初期導入時や運用開始時などにおいて本光増幅器が起動されると、パルス光源３０において前述の図３に示したような波形の光パルス信号が発生して測定光Ｌｍとして出力される（図７中のＳ１１）。その測定光Ｌｍは、分岐カプラ３２を通過してＷＤＭカプラ３１に入力されて増幅用ファイバ２０に繋がる被測定光路に送られる（Ｓ１２）。測定光Ｌｍが被測定光路内を増幅用ファイバ２０に向けて伝搬することにより、その反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒが被測定光路内で発生する（Ｓ１３）。
【００３４】
この反射散乱光Ｌｒは、ＷＤＭカプラ３１および分岐カプラ３２により取り出されて光フィルタ３３に送られ、光フィルタ３３を通過した反射散乱光Ｌｒが受光素子３４で受光されてそのパワーが検出される（Ｓ１４）。受光素子３４での検出結果を示す信号は、信号処理回路３５に送られてＯＴＤＲに従った処理が施されることにより、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められ、被測定光路上に存在する接続点（図２の構成では、光コネクタＣ１）における接続損失が導出される（Ｓ１５）。
【００３５】
信号処理回路３５で導出された接続損失は、制御回路４０に伝えられて予め設定された閾値以上に達しているか否かが判定される（Ｓ１６）。接続損失が閾値よりも小さい場合には、光コネクタＣ１の良好な接続状態が実現されていると判断して、励起光源４０から増幅ファイバ２０への励起光Ｌｐの供給が通常運用時のパワーレベルで開始される。一方、接続損失が閾値以上に達している場合には、光コネクタＣ１がＦＦ現象による光ファイバの破壊等が生じ得る不十分な接続状態にあると判断して、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下とされると共に、光コネクタＣ１の接続状態が異常であること示す警告が出力される（Ｓ１７）。
【００３６】
上記のように第１実施形態の光増幅器によれば、励起ユニットおよび増幅用ファイバの間に存在する光コネクタＣ１の接続状態を、信号光Ｌｓとは異なる測定光Ｌｍを用いたＯＴＤＲ測定系により監視するようにしたことで、従来のような光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような光コネクタＣ１の接続状態の異常を正確に検出して、光コネクタＣ１を通過する励起光Ｌｐのパワーを確実に制御することが可能になる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態の接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図８において、本実施形態の光増幅器は、前述の図１に示した基本構成における接続損失測定部Ｃとして、光周波数領域反射法（Optical Frequency Domain Reflectometry；ＯＦＤＲ）を利用した構成を適用したものである。具体的には、周波数掃引光源５０、分岐カプラ５１、ＷＤＭカプラ５２、受光器５３、ＦＦＴ回路５４および信号処理回路５５からなる測定系によって接続損失の測定が行われる。なお、図１の基本構成における励起ユニットＡ、光増幅媒体Ｃおよび制御部Ｄにそれぞれ対応する構成は、前述した第１実施形態の場合と同様であるためここでの説明を省略する。
【００３９】
周波数掃引光源５０は、周波数を時間的に線形掃引した測定光Ｌｍを発生する光源である。この周波数掃引光源５０としては、例えば、３電極ＤＦＢレーザなどを使用することが可能である。３電極ＤＦＢレーザを使用する場合、中央の電極に対して変調された電圧を加えることによって、測定光Ｌｍの周波数を時間に対して線形に変化させることができる。周波数の掃引幅は、測定の空間分解能を決定するパラメータとなり、例えば、１０ｃｍの空間分解能を得るためには、周波数を１ＧＨｚで掃引する必要がある。この周波数掃引光源５０から出力される測定光Ｌｍの波長は、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐとの区別を可能にするために各々の波長帯とは異なる帯域に設定される。具体的には、例えば１５５０ｎｍ帯の信号光Ｌｓおよび１４５０ｎｍ帯の励起光Ｌｐに対して、出力光の波長を１４１０ｎｍ等に設定することが可能である。
【００４０】
分岐カプラ５１は、周波数掃引光源５０から出力される測定光Ｌｍを２つに分岐し、ＷＤＭカプラ５２に繋がるポートに測定光Ｌｍ’を出力し、参照ポート（開放ポート）に参照光Ｌrefを出力する。また、この分岐カプラ５１は、測定光Ｌｍ’の反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒと、参照光Ｌrefの反射光とを合波してビート信号光Ｌｂを生成し、そのビートＬｂ信号光を受光器５３に繋がるポートに出力する。
【００４１】
ＷＤＭカプラ５２は、前述の第１実施形態で用いたＷＤＭカプラ３１と同様の透過波長特性（図４参照）を有し、分岐カプラ５１から送られてくる測定光Ｌｍ’をＷＤＭカプラ１１側に伝えると共に、被測定光路を伝搬する測定光Ｌｍ’の反射散乱光Ｌｒを同方向に伝搬する信号光Ｌｓから分波して分岐カプラ５１側に出力する。
【００４２】
受光器５３は、分岐カプラ５１から送られてくるビート信号光Ｌｂを受光して光電変換した電気信号をＦＦＴ回路５４に出力する。なお、この受光器５３については、第１実施形態の場合と同様にして、ビート信号光Ｌｂ以外の雑音光を取り除く光フィルタを備えるようにしてもよい。
【００４３】
ＦＦＴ回路５４は、受光器５３からの出力信号を高速フーリエ変換し、その演算結果を信号処理回路５５に出力する回路である。信号処理回路５５は、ＦＦＴ回路５４からの出力信号に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布を求め、被測定光路上に存在する接続点における接続損失を検出して、その検出結果を示す信号を制御回路４０に出力する。
【００４４】
ここで、光周波数領域反射法（ＯＦＤＲ）の概要について説明する。
ＯＦＤＲは、第１実施形態において説明したＯＴＤＲと同様に、光ファイバの長手方向の損失分布を測定する１つの手法として知られている（例えば、文献：M.Wegmuller, et al.,“Distributed Gain Measurements in Er-Doped Fibers with High Resolution and Accuracy Using an Optical Frequency Domain Reflectometer”, Journal of Lightwave Technology, Vol.18, No.12, pp.2127-2132, December 2000や、文献：J.P.von der Weid, et al.,“On the Characterization of Optical Fiber Network Components with Optical Frequency Domain Reflectometry”, Journal of Lightwave Technology, Vol.15, No.17, pp.1131-1141, July 1997等参照）。
【００４５】
このＯＦＤＲは、前述したＯＴＤＲの場合のようなデッドゾーンの発生がなく、被測定ファイバの入力端近傍の損失分布を測定することが可能であり、また、広いダイナミックレンジと高い空間分解能が得られるという特徴がある。一方、ＯＦＤＲは、反射光のコヒーレンシーが保たれる必要があるため、最大数１００ｋｍ程度の測定が可能なＯＴＤＲと比べて、測定距離が数１０ｍ程度と短くなる。
【００４６】
図９は、公知のＯＦＤＲ測定系の一例である。このＯＴＤＲ測定系では、周波数掃引光源からの出力光が分岐カプラで測定光と参照光に分波され、測定光が被測定デバイス（ＤＵＴ）に入力されると共に参照光が参照ポートに与えられる。そして、測定光および参照光の各々の反射光が分岐カプラによって合波され、そのビート信号光が受光器で光電変換される。このとき、変換されたビート信号の周波数は、測定光および参照光の各反射点についての光路差に比例するため、受光器からの出力信号の強度をＦＦＴ回路で高速フーリエ変換することによって、被測定デバイス内の損失分布が測定される。
【００４７】
このＯＦＤＲ測定系を適用して、上述の図１８に示した一般的なラマン増幅器の損失分布を測定した場合、前述の図６に示した場合と同様の測定結果が得られることになり、その損失分布に基づいて、測定ポイントに位置する光コネクタにおける接続損失を導出することが可能になる。
【００４８】
次に、第２実施形態による光増幅器の動作を図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
初期導入時や運用開始時などにおいて本光増幅器が起動されると、周波数掃引光源５０において周波数掃引された測定光Ｌｍが発生し分岐カプラ５１に出力される（図１０中のＳ２１）。その測定光Ｌｍは、分岐カプラ５１において測定光Ｌｍ’と参照光Ｌrefに分岐され、測定光Ｌｍ’がＷＤＭカプラ５２を介して増幅用ファイバ２０に繋がる被測定光路に送られ、参照光Ｌrefが参照ポートに送られる（Ｓ２２）。そして、測定光Ｌｍ’が被測定光路内を増幅用ファイバ２０に向けて伝搬することにより、その反射光および後方散乱光からなる反射散乱光Ｌｒが被測定光路内で発生する（Ｓ２３）。また、これと同時に参照光Ｌrefは参照ポートの開放端で反射されて分岐カプラ５１に戻される。
【００４９】
上記測定光Ｌｍ’の反射散乱光Ｌｒと参照光Ｌrefの反射光とは、分岐カプラ５１において合波されてビート信号光Ｌｂが発生する（Ｓ２４）。このビート信号光Ｌｂは受光器５３に送られて光電変換され（Ｓ２５）、さらに、受光器５３の出力信号がＦＦＴ回路５４に送られて高速フーリエ変換される（Ｓ２６）。ＦＦＴ回路５４での演算結果を示す信号は、信号処理回路５５に送られて所要の処理が施され、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められることにより、被測定光路上に存在する光コネクタＣ１における接続損失が導出される（Ｓ２７）。
【００５０】
信号処理回路５５で導出された接続損失は、制御回路４０に伝えられて予め設定された閾値以上に達しているか否かが判定される（Ｓ２８）。接続損失が閾値よりも小さい場合には、通常運用時のパワーレベルによる励起光Ｌｐの供給が開始され、一方、接続損失が閾値以上に達している場合には、励起光Ｌｐの供給状態が停止または所定のパワーレベル以下とされると共に、光コネクタＣ１の接続状態が異常であること示す警告が出力される（Ｓ２９）。
【００５１】
上記のように第２実施形態の光増幅器によれば、励起ユニットおよび増幅用ファイバの間に存在する光コネクタＣ１の接続状態をＯＦＤＲ測定系により監視するようにしても、前述した第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、上記の効果に加えて、ＯＴＦＤＲ測定系を適用した場合と比較すると、デッドゾーンが生じないため擬似ファイバを設ける必要がなくなると共に、広いダイナミックレンジと高い空間分解能が得られるため、接続損失をより高い精度で測定することができ、励起光源の確実な制御が可能になる。
【００５２】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、第３実施形態の接続損失検出機能を備えた光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１１において、本実施形態の光増幅器は、例えば、前述した第１実施形態の光増幅器について、測定光Ｌｍを発生するためのパルス光源としてラマン増幅用の励起光源を利用するようにした応用例である。具体的に、本光増幅器は、上述の図１に示した励起ユニットＡとして、複数台（ここでは、例えば４台）の励起光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、励起光源１０Ａ，１０Ｂおよび励起光源１０Ｃ，１０Ｄから出力される各励起光を合波する偏波ビーム合波器１２Ａおよび１２Ｂと、各偏波ビーム合波器１２Ａ，１２Ｂから光アイソレータ１３Ａ，１３Ｂを介して送られる各々の励起光をさらに合波するＷＤＭカプラ１４と、そのＷＤＭカプラ１４から分岐カプラ３２を介して送られる励起光Ｌｐを被測定光路に与えるＷＤＭカプラ１１とを有し、４台の励起光源１０Ａ〜１０Ｄのうちの１台（ここでは励起光源１０Ｄとする）をパルス駆動することで、前述の図３に示したようなパルス波形を有する測定光Ｌｍを発生して、ＯＴＤＲによる接続損失の測定を行うようにしたものである。
【００５４】
上記のように励起光源１０Ｄを利用して接続損失の測定を行うようにしたことで、測定光Ｌｍの波長は励起光波長と一致することになる。このため、測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒを抽出する分岐カプラ３２および光フィルタ３３は、励起光波長に対応した特性を持つものが使用される。なお、上記以外の他の部分の構成は、前述した第１実施形態の構成と同様であるためここでの説明を省略する。
【００５５】
上記のような構成の光増幅器では、初期導入時や運用開始時などにおいて、通常運用時には連続的に駆動（ＣＷ駆動）される各励起光源１０Ａ〜１０Ｄのうちの励起光源１０Ｄがパルス駆動され、他の励起光源１０Ａ〜１０Ｃは停止される。このとき励起光源１０Ｄから出力される測定光Ｌｍは、偏波ビーム合波器１２Ｂ、光アイソレータ１３Ｂ、ＷＤＭカプラ１４、分岐カプラ３２およびＷＤＭカプラ１１を順に通過して被測定光路に送られる。そして、被測定光路上で発生する測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒが、ＷＤＭカプラ１１、分岐カプラ３２および光フィルタ３３を介して受光素子３４で受光され、反射散乱光Ｌｒのパワーに応じて変化する電気信号が信号処理回路３５に送られる。
【００５６】
信号処理回路３５では、第１実施形態の場合と同様にして、受光素子３４からの出力光に基づいて、被測定光路の長手方向についての損失分布が求められ、被測定光路上に存在する光コネクタＣ１の接続損失が導出されて、その結果が制御回路４０に伝えられる。制御回路４０では、光コネクタＣ１の接続損失が閾値以上に達している場合、各励起光源１０Ａ〜１０Ｄを停止等させると共に、接続異常を知らせる警告が発せられる。一方、接続損失が閾値よりも小さい場合には、それまでパルス駆動していた励起光源１０ＤをＣＷ駆動に切り替えると同時に、他の励起光源１０Ａ〜１０ＣのＣＷ駆動を開始させる。これにより、ＣＷ駆動された各励起光源１０Ａ〜１０Ｄからの出力光が、偏波ビーム合成器１２Ａ，１２ＢおよびＷＤＭカプラ１４で合成され、通常運用時のパワーレベルに設定された励起光ＬｐがＷＤＭカプラ１１および擬似ファイバ３６を介して増幅用ファイバ２０に供給される。
【００５７】
このように第３実施形態の光増幅器によれば、初期導入時や運用開始時などにおける光コネクタＣ１の接続損失の測定を、ラマン増幅用の励起光源１０Ｄを利用して行うようにしたことで、第１実施形態の場合のようにＯＴＤＲ用のパルス光源を別途設ける必要がなくなるため、構成の簡略化および低コスト化を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、上記の第３実施形態では、４台の励起光源１０Ａ〜１０Ｄを用いる構成を一例として示したが、１台の励起光源のみで構成される場合においても、その駆動状態をＣＷ／パルス駆動に切り替えることによって、励起光源を利用した接続損失の測定を行うことが可能である。また、励起光源が２台、３台または５台以上で構成される場合についても適用できることは明らかである。さらに、ＯＴＤＲによる接続損失の測定を行う場合について説明したが、前述の第２実施形態のようにＯＦＤＲによる接続損失の測定を行う場合についても、励起光源として周波数掃引が可能な光源を使用することにより、上記の第３実施形態と同様にして応用することが可能である。
【００５９】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。ここでは、上述した各実施形態の光増幅器を用いた光中継ノード装置を説明する。
図１２は、本発明の第４実施形態による光中継ノード装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
図１２に示す光中継ノード装置は、上り回線を伝送されるＷＤＭ信号光Ｌｓをラマン増幅器７０およびエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）７１Ａ〜７１Ｃの組み合わせにより増幅すると共に、下り回線を伝送されるＷＤＭ信号光Ｌｓ’をラマン増幅器７０’およびＥＤＦＡ７１Ａ’〜７１Ｃ’の組み合わせにより増幅する公知の構成について、上述の第１、３実施形態に示したようなＯＴＤＲによる接続損失の測定系または第２実施形態に示したようなＯＦＤＲによる接続損失の測定系を適用した接続損失測定部６１と、光スイッチ６２とからなる接続損失監視ユニット６０を組み込んだものである。
【００６１】
上下回線の各ラマン増幅器７０，７０’は、励起光源７０Ａ，７０Ａ’から出力される励起光がＷＤＭカプラ７０Ｂ，７０Ｂ’を介して増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’に供給される構成である。各増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’は、本光中継ノード装置の信号光入力側に光コネクタＣ１，Ｃ１’を介してＰＣ接続されている。
【００６２】
上下回線の各ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’は、ラマン増幅器７０，７０’によりラマン増幅されたＷＤＭ信号光Ｌｓ，Ｌｓ’を分波器７２，７２’で互いに異なる３つの波長帯（例えば、Ｓ−バンド、Ｃ−バンドおよびＬ−バンドなど）に分波した信号光がそれぞれ入力され、所要のレベルまで増幅した各波長帯の信号光を光コネクタＣA〜ＣC，ＣA’〜ＣC’を介して合波器７３，７３’に出力する。合波器７３，７３’は、各ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’から出力される信号光を合波した後に、出力側の光コネクタＣ２，Ｃ２’を介して後段の光伝送路に出力する。
【００６３】
上記のような構成では、ラマン増幅用のパワーの大きな励起光が、ＷＤＭカプラ７０Ｂ，７０Ｂ’と増幅用ファイバ７０Ｃ，７０Ｃ’の間に存在する光コネクタＣ１，Ｃ１’を通過することになる。また、ＥＤＦＡ７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’でさらに増幅された大きなパワーの信号光が、合波器７３，７３’の入力側に存在する光コネクタＣA〜ＣC，ＣA’〜ＣC’と、合波器７３，７３’の出力側に存在する光コネクタＣ２，Ｃ２’とを通過することになる。そこで、本実施形態では、１系統の接続損失監視ユニット６０を設けることにより、上記のようなパワーの大きな光が通過することになる各光コネクタの接続状態が監視される。この接続損失監視ユニット６０は、接続損失測定部６１で発生する測定光Ｌｍの出力先（図１２中の２重線に対応）を光スイッチ６２により所要の時間で切り替えることにより、各々の光コネクタの接続損失を順番に測定する。なお、光スイッチ６２の切り替え時間は、測定光Ｌｍの反射散乱光Ｌｒが接続損失測定部６１に到達するのに十分な時間に設定してある。
【００６４】
図１３は、例えばＯＴＤＲ測定系を適用した接続損失監視ユニット６０の構成を示したものである。この構成例では、パルス光源３０から出力される測定光Ｌｍが分岐カプラ３２を介して光スイッチ６２に与えられ、その光スイッチ６２の切り替え動作に応じて測定光Ｌｍが所要の測定ポイントに向けて送られる。また、ここでは、分岐カプラ３２と光スイッチ６２の間に擬似ファイバ３６を設けることで、ＯＴＤＲ測定時に生じるデッドゾーンを狭くしている。
【００６５】
このような接続損失監視ユニット６０による接続損失の測定結果は、制御回路４０に伝えられて予め設定した閾値との比較が行われる。そして、閾値以上の接続損失が検出された場合には、光コネクタが破壊される可能性があると判断して、対応するラマン増幅器またはＥＤＦＡの励起光の供給が停止されるか、または、当該光コネクタを通過する光のパワーが所定値以下に抑えられる。また、これと同時に接続異常を知らせる警報がその位置に関する情報と共に外部に発せられる。
【００６６】
このように第４実施形態の光中継ノード装置によれば、大きなパワーの光が通過することになる複数箇所の光コネクタの接続状態を、１系統の接続損失監視ユニット６０を用いた簡略な構成により監視して装置内の光増幅器の動作を制御することが可能になる。これにより、ラマン増幅器やＥＤＦＡを組み合わせた光中継ノード装置における接続損失検出機能を低コストで実現することが可能になる。
【００６７】
なお、上記の第４実施形態では、上りおよび下りの各回線について１台のラマン増幅器と３台のＥＤＦＡを組み合わせた光中継ノード装置の一例を示したが、光中継ノード装置に適用される光増幅器の種類および台数は上記の一例に限られるものではない。また、図１３にはＯＴＤＲによる測定系の構成例を示したが、接続損失監視ユニット６０についてＯＦＤＲによる測定系の構成を適用することも勿論可能である。
【００６８】
さらに、上述した第１〜４実施形態では、光増幅器の信号光入力側に接続される増幅用ファイバ（光増幅媒体）に対して、信号光とは逆方向に伝搬するラマン増幅用の励起光を供給する構成例を示したが、光増幅器の信号光出力側に接続される光増幅媒体に対して、信号光と同じ方向に伝搬する励起光を供給するような構成に対しても本発明は有効である。
【００６９】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。ここでは、光コネクタの良好な接続状態が容易に得られるようにした改良例を説明する。
図１４は、第５実施形態の光増幅器の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図１４に示す光増幅器は、上述の図１に示した基本構成について、大きなパワーの光が通過することになる光コネクタＣ１に対して、乾燥気体を吹き付けて不純物の付着を防止する乾燥気体供給部としてのエアポンプ８０を設けるようにしたものである。
【００７１】
エアポンプ８０は、制御部Ｄから出力される制御信号に従って、光コネクＣ１の接続損失が閾値以上に達した場合に、送風チューブ８１介して乾燥気体を光コネクＣ１の接続面に吹き付けるものである。
【００７２】
図１５は、エアポンプ８０からの乾燥気体が吹き付けられる光コネクタＣ１の一例を示したものである。図１５（Ａ）に示すように、光コネクタＣ１には防塵カバー８３が設けられ、アダプタに挿入されていない保管時にはフェルール８４端面が外部に出ないように防塵カバー８３が位置し、アダプタに挿入された時には、アダプタ内部の突起によって防塵カバー８３が押し込まれてＰＣ接続を可能にする。上記のアダプタは、例えば図１５（Ｂ）に示すように、吸気孔８５と排気孔８６を持ち、送風チューブ８１から吹き込まれる乾燥気体が吸気孔８５から排気孔８６に向かって流れる。乾燥気体は、アダプタ内の割スリーブ８７を通過するため、光コネクタＣ１の接続時にはフェルール８４端面の塵や埃を吹き飛ばす。なお、エアポンプ８０から送風チューブ８１に送られる乾燥気体は、例えば空気や窒素等の気体を用いることが可能である。
【００７３】
上記のような構成の光増幅器では、初期導入時や運用開始時などにおいて、光コネクタのＰＣ接続が不十分な状態で行われていると、エアポンプ８０から送風チューブ８１を介して光コネクタＣ１に乾燥気体が吹き付けられるようになり、フェルール８４端面に塵や埃等の不純物が付着し難くなるため、良好なＰＣ接続を比較的容易に実現することが可能になる。
【００７４】
なお、上記の第５実施形態では、光コネクタの良好な接続状態を得るために、光コネクタの構造に改良を施して乾燥気体を吹き付けるようにした一例を挙げたが、これ以外にも、例えば光コネクタにおけるフェルールと光ファイバを接着する接着剤として、信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐの各波長帯域に光の吸収を持たない接着を使用し、ＦＦ現象による光ファイバの破壊が発生し難い光コネクタを適用することも有効である。
【００７５】
具体的には、例えば図１６に示すように、光コネクタのフェルール８４と光ファイバ８８の間の接着剤として低融点ガラス８９を用いることが好適である。低融点ガラス８９は、その融点が通常のガラスより低い（４００℃程度）ため、接着剤としての利用が可能である。また、低融点ガラス８９は、光コネクタの通過光に対して透明であり、かつ、通常使用されるエポキシ樹脂等の接着剤よりも融点が高い。したがって、低融点ガラスを接着剤として用いると、大きなパワーの光が通過した時の温度上昇が小さく、温度上昇しても接着面の軟化が発生し難くなり、大きなパワーの光に対する耐性が向上する。
【００７６】
ただし、通常の接着剤より高い温度で接着する必要があるため、接着時にフェルール８４や光ファイバ８８に損傷を与える可能性がある。そこで、接着剤として用いる低融点ガラス８９に、光コネクタを通過する光とは異なる波長を吸収する添加物を加えることで、上記のような接着時の損傷を防ぐことが可能になる。上記の添加物の具体例としては、１μｍ帯を吸収するイッテルビウム（Ｙｂ）などを挙げることができる。イッテルビウムを添加した低融点ガラス８９を使用する場合、フェルール８４と光ファイバ８８の接着時にはＹＡＧレーザ等の１μｍ帯高出力レーザを入射すると、接着剤の低融点ガラスが１μｍ帯の光を吸収して接着部のみ選択的に加熱することができる。上記のイッテルビウムは周知のラマン増幅器における信号光Ｌｓおよび励起光Ｌｐを吸収しないため、ラマン増幅に影響を及ぼすことなく、大きなパワーの光に対する接着部分の耐性を向上されることが可能である。
【００７７】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００７８】
（付記１）励起ユニットで発生する励起光を光増幅媒体に供給して信号光の増幅を行う光増幅器において、
前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路に対して信号光とは異なる測定光を入射し、前記光路内で発生する前記測定光の反射光および後方散乱光に基づいて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を測定する接続損失測定部と、
該接続損失測定部で測定される接続損失に応じて、前記励起ユニットによる励起光の供給状態を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする接続損失検出機能を備えた光増幅器。
【００７９】
（付記２）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、光時間領域反射法を利用して前記光路の長手方向についての損失分布を測定することを特徴とする光増幅器。
【００８０】
（付記３）付記２に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、予め設定したパルス幅およびパルス間隔を有する光パルス信号を発生するパルス光源と、該パルス光源からの光パルス信号を前記光路に入射させると共に、前記光パルス信号の反射光および後方散乱光を抽出する合分波器と、該合分波器で抽出された反射光および後方散乱光のパワーを検出する受光器と、該受光器の検出結果を示す信号に応じて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を光路の長手方向の位置に対応させて導出する信号処理回路と、を有することを特徴とする光増幅器。
【００８１】
（付記４）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、光周波数領域反射法を利用して前記光路の長手方向についての損失分布を測定することを特徴とする光増幅器。
【００８２】
（付記５）付記４に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、周波数を時間的に線形掃引した光信号を出力する周波数掃引光源と、該周波数掃引光源からの出力光を測定光および参照光に分岐して、測定光を前記光路に出力し、参照光を参照ポートに出力すると共に、前記測定光の反射光および後方散乱光と前記参照光の反射光とを合波してビート信号光を生成する光カプラと、該光カプラで生成されたビート信号光を検出する受光器と、該受光器の検出結果を示す信号を高速フーリエ変換する演算回路と、該演算回路の出力信号に応じて、前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を光路の長手方向の位置に対応させて導出する信号処理回路と、を有することを特徴とする光増幅器。
【００８３】
（付記６）付記１に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットは、前記光増幅媒体を伝搬する信号光をラマン効果により増幅することが可能な励起光を生成して、該励起光を前記光増幅媒体に供給することを特徴とする光増幅器。
【００８４】
（付記７）付記６に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットは、信号光入力側に接続された光増幅媒体に対して、信号光とは逆方向に伝搬する励起光を供給することを特徴とする光増幅器。
【００８５】
（付記８）付記１に記載の光増幅器であって、
前記制御部は、前記接続損失測定部で測定される接続損失が予め設定した閾値以上に達したとき、前記励起光の供給状態が停止または所定のパワーレベル以下となるように前記励起ユニットを制御すると共に、接続異常を知らせる警告を発することを特徴とする光増幅器。
【００８６】
（付記９）付記１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、接続損失の測定時に、前記励起ユニットに含まれる励起光源の駆動方式を通常運用時とは異なる駆動方式に切り替えることによって発生する励起光を前記測定光として使用することを特徴とする光増幅器。
【００８７】
（付記１０）付記９に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、接続損失の測定時に、前記励起ユニットに含まれる複数の励起光源のうちのいずれか１つの励起光源の駆動方式を切り替えることを特徴とする光増幅器。
【００８８】
（付記１１）付記１に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点に用いられる光コネクタの接続端面に対して乾燥気体を吹き付ける乾燥気体供給部を備え、
前記制御部は、前記接続損失測定部で測定される接続損失が予め設定した閾値以上に達したとき、光コネクタの接続端面に乾燥気体が吹き付けられるように前記乾燥気体供給部を制御することを特徴とする光増幅器。
【００８９】
（付記１２）付記１に記載の光増幅器であって、
通過光に対して実質的に透明であり、かつ、軟化温度が樹脂性接着剤よりも高い接着剤を用いてフェルールおよび光ファイバの間が接着された光コネクタを、前記励起ユニットおよび前記光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点に用いたことを特徴とする光増幅器。
【００９０】
（付記１３）付記１２に記載の光増幅器であって、
前記光コネクタの接着剤は、通過光とは波長帯域の異なる光を吸収する添加物を含んだガラス材料であることを特徴とする光増幅器。
【００９１】
（付記１４）付記１に記載の光増幅器を用いた装置であって、
前記接続損失測定部で発生する測定光を複数の光路に対して時間的に切り替えながら入射する光スイッチを有し、前記複数の光路上にそれぞれ存在する１つ以上の接続点における接続損失が順次に測定されることを特徴とする装置。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の接続損失検出機能を備えた光増幅器によれば、励起ユニットのＷＤＭカプラおよび光増幅媒体の間の光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を、通常運用時とは駆動方式が異なる励起光を用いた測定光の反射光および後方散乱光に基づいて光時間領域反射法または光周波数領域反射法により測定し、その測定結果に応じて励起光の供給状態を制御するようにしたことで、上記接続点での光コネクタ外れの検知だけでなく、ＦＦ現象による光ファイバの破壊を招くような接続状態の異常を正確に検出することができるようになるため、接続点を通過する励起光のパワーを確実に制御することが可能になる。また、測定光の光源として励起光源を利用したことで、光増幅器の構成の簡略化および低コスト化を図ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる接続損失検出機能を備えた光増幅器の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】上記の第１実施形態における測定光の波形の一例を示す図である。
【図４】上記の第１実施形態において測定光の合波に用いられるＷＤＭカプラの透過波長特性の一例を示す図である。
【図５】一般的なＯＴＤＲ測定系の一例を示す図である。
【図６】図５のＯＴＤＲ測定系を適用して一般的なラマン増幅器の損失分布を測定した場合の一例を示す図である。
【図７】上記の第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図９】一般的なＯＦＤＲ測定系の一例を示す図である。
【図１０】上記の第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による光中継ノード装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】上記の第４実施形態においてＯＴＤＲ測定系を適用した接続損失監視ユニットの構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施形態による光増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１５】上記の第５実施形態において用いられる光コネクタの一例を示す図である。
【図１６】上記の第５実施形態に関連した光コネクタの他の構造例を示す図である。
【図１７】ファイバフューズ（ＦＦ）現象を説明するための図である。
【図１８】従来のラマン増幅器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ 励起ユニット
Ｂ 光増幅媒体
Ｃ 接続損失測定部
Ｄ 制御部
Ｌｓ 信号光
Ｌｐ 励起光
Ｌｍ 測定光
Ｌｒ 反射散乱光
Ｃ１，Ｃ２，ＣA〜ＣC，Ｃ１’，Ｃ２’，ＣA〜ＣC 光コネクタ
１０，１０Ａ〜１０Ｄ 励起光源
１１，１４，３１，５２ ＷＤＭカプラ
１２Ａ，１２Ｂ 偏波ビーム合成器
１３Ａ，１３Ｂ 光アイソレータ
２０ 増幅用ファイバ
３０ パルス光源
３２，５１ 分岐カプラ
３３ 光フィルタ
３４ 受光素子（ＰＤ）
３５，５５ 信号処理回路
４０ 制御回路
５０ 周波数掃引光源
５３ 受光器
５４ ＦＦＴ回路
６０ 接続損失監視ユニット
６２ 光スイッチ
７０，７０’ ラマン増幅器
７１Ａ〜７１Ｃ，７１Ａ’〜７１Ｃ’ ＥＤＦＡ
８０ エアポンプ
８１ 送風チューブ
８９ 低融点ガラス
Claims (5)
- 励起光源および該励起光源で発生する励起光を光増幅媒体に供給するためのＷＤＭカプラを有する励起ユニットを備え、前記光増幅媒体で信号光の増幅を行う光増幅器において、
前記ＷＤＭカプラおよび前記光増幅媒体の間の光路に対して、前記励起光源の駆動方式を通常運用時とは異なる駆動方式に切り替えることによって発生する励起光を測定光として入射し、前記光路内で発生する前記測定光の反射光および後方散乱光に基づいて、前記光増幅媒体との接続点を含む前記光路上に存在する１つ以上の接続点における接続損失を、光時間領域反射法または光周波数領域反射法を利用して測定する接続損失測定部と、
該接続損失測定部で測定される接続損失に応じて、前記励起ユニットによる励起光の供給状態を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする接続損失検出機能を備えた光増幅器。 - 請求項１に記載の光増幅器であって、
前記接続損失測定部は、前記光路の長手方向についての損失分布を測定することを特徴とする光増幅器。 - 請求項１に記載の光増幅器であって、
前記励起ユニットは、前記光増幅媒体を伝搬する信号光をラマン効果により増幅することが可能な励起光を生成して、該励起光を前記光増幅媒体に供給することを特徴とする光増幅器。 - 請求項１に記載の光増幅器であって、
前記光増幅媒体との接続点を含む前記光路上に存在する１つ以上の接続点に用いられる光コネクタの接続端面に対して乾燥気体を吹き付ける乾燥気体供給部を備え、
前記制御部は、前記接続損失測定部で測定される接続損失が予め設定した閾値以上に達したとき、光コネクタの接続端面に乾燥気体が吹き付けられるように前記乾燥気体供給部を制御することを特徴とする光増幅器。 - 請求項１に記載の光増幅器であって、
通過光に対して実質的に透明であり、かつ、軟化温度が樹脂性接着剤よりも高い接着剤を用いてフェルールおよび光ファイバの間が接着された光コネクタを、前記光増幅媒体との接続点を含む前記光路上に存在する１つ以上の接続点に用いたことを特徴とする光増幅器。
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