JP4689015B2 - 光増幅装置および光増幅方法ならびに光通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムなどに使用される光増幅装置に関し、光通信システムの光中継局で波長多重光信号から所定の光信号が除去された場合でも、所定の光レベルで光を増幅することができる光増幅装置および光増幅方法に関する。そして、この光増幅装置に利用した光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の光通信システムの構成を示す図である。
図１６において、光通信システムは、互いに波長の異なる複数ｍ個の光信号を波長多重するＷＤＭ光信号を生成する光送信局５０１と、光送信局５０１から出力されたＷＤＭ光信号を伝送する光伝送路５０２と、伝送されたＷＤＭ光信号が入力されＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信局５０３とを備えて構成される。さらに、光通信システムには、光伝送路５０２間において、光中継局５０４が接続される。光中継局５０４は、光伝送路５０２間に必要に応じて複数個が設けられ、光中継局５０４は、光伝送路５０２中で生じる伝送損失を補償するためにＷＤＭ光信号を所定の光レベルまで増幅する光増幅器５３１を備える場合と、ＷＤＭ光信号から所定のチャンネル（以下、「ｃｈ．」と略記する。）に対応する光信号を分岐・挿入するために光分岐・挿入装置（以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）５３２を備える場合とがある。
【０００３】
光送信局５０１は、例えば、ＷＤＭ光信号の各チャンネルの光信号を生成する複数ｍ個の光送信器（以下、「ＯＳ」と略記する。）５１１-1〜５１１-mと、これらＯＳ５１１-1〜５１１-mからの光信号を波長多重する光マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）５１２と、ＭＵＸ５１２から出力されるＷＤＭ光信号を増幅する光増幅器５１３とを備えて構成される。
【０００４】
光受信局５０３は、例えば、光増幅器５２１と光デマルチプレクサ（以下、「ＤＥＭＵＸ」と略記する。）５２２と光受信器（以下、「ＯＲ」と略記する。）５２３-1〜５２３-mとを備えて構成される。光伝送路５０２から光増幅器５２１に入力されたＷＤＭ光信号は、増幅された後にＤＥＭＵＸ５２２へ出力され、ＤＥＭＵＸ５２２で各チャンネルに対応する各光信号に波長分離される。分離された各チャンネルの光信号は、ホトダイオードや復調器などを備えて構成されるＯＲ５２３-1〜５２３-mにそれぞれ入力され、受信・処理される。
【０００５】
光中継局５０４の光増幅装置５３１は、希土類元素を添加した第１光ファイバ増幅器と光減衰器と希土類元素を添加した第２光ファイバ増幅器を備えて構成される。希土類元素は、増幅波長帯域に併せて適宜選択され、例えば、１５５０ｎｍ帯を増幅する場合ではエルビウム元素（元素記号：Ｅｒ）が使用される。そして、光ファイバ増幅器は、利得偏差が０となるようにするため、所定の波長多重数で適正利得となるように設計され、利得が一定となるように制御される（利得一定制御）。そして、光増幅装置５３１の出力一定制御は、光減衰器によって制御される。
【０００６】
光中継局５０４のＯＡＤＭ５３２は、例えば、光分岐結合器と光フィルタと光合分波器とを備えて構成される。入力されたＷＤＭ光信号は、光分岐結合器で２つに分岐され、一方は、光フィルタに入力され、他方は、このＯＡＤＭで分岐すべきチャンネルに対応する所定の光信号を受信・処理するために利用される。光フィルタは、入力されたＷＤＭ光信号からこの所定の光信号を濾波することによって除去（reject）する。光合分波器は、所定の光信号を除去されたＷＤＭ光信号とこの光中継局５０４で新たに挿入される光信号とを波長多重する。
【０００７】
このような光通信システムでＷＤＭ光信号が伝送される場合について説明すると、例えば、ｍが４の場合では、すなわち、４波のＷＤＭ光信号は、光送信局５０１で生成され、光中継局５０４-1で中継増幅され、光中継局５０４-2で例えば、ｃｈ．３に対応する光信号が分岐・挿入され、光中継局５０４-3で中継増幅される。このように順次に光中継局５０４で中継増幅および分岐・挿入され、光受信局５０３に受信される。この場合、ＯＡＤＭ５３２-1の光フィルタは、ｃｈ．３を濾波するように遮断波長が設定される。
【０００８】
図１７は、４波の波長分割多重光信号が増幅された様子を示す図である。
図１７Ａは、４波のＷＤＭ光信号が光中継局５０４-1で増幅された後の様子を示し、図１７Ｂは、ｃｈ．３に対応する光信号が光中継局５０４-2で分岐した後に新たに挿入された様子を示し、図１７Ｃは、ｃｈ．３が分岐・挿入されたＷＤＭ光信号が光中継局５０４-3で増幅された後の様子を示す。図１７の各図の横軸は、波長（ｃｈ．）を示し、縦軸は、光レベルを示す。
【０００９】
図１７Ｂに示すように、ＷＤＭ光信号から所定の光信号（図１７Ｂでは、ｃｈ．３）を分岐・挿入する場合では、ＯＡＤＭ５３２の光フィルタは、所定の光信号をＡＳＥも含めて除去する。このため、図１７Ｃに示すように、所定の光信号を分岐・挿入後のＷＤＭ光信号は、光中継局５０４で増幅されると各光信号間において、ＡＳＥの光レベルが異なる。
【００１０】
例えば、４波のＷＤＭ光信号が、光中継局１で増幅され、光中継局２でｃｈ．３を分岐・挿入され、そして、光中継局３で増幅される場合では、光中継局３の出力では、図１７Ｃに示すように、ｃｈ．１、ｃｈ．２およびｃｈ．４のＡＳＥは、光中継局２個で生じた雑音レベルであるが、ｃｈ．３のＡＳＥは、光中継局１個で生じた雑音レベルである。伝送中にｃｈ．３が分岐・挿入されるとｃｈ．１、ｃｈ．２およびｃｈ．４とｃｈ．３との間において、ＡＳＥの光レベルが異なる。
【００１１】
ここで、光送信局５０１、光中継局５０４および光受信局５０３に備えられる光増幅装置５１３、５３１、５２１は、通常、光増幅装置の出力が一定になるように制御される（出力一定制御）。これは、自己位相変調（ＳＰＭ）や相互位相変調（ＸＰＭ）などの非線形光学効果が光伝送路５０２中で発生することを抑制するために、光伝送路５０２の入力光レベルが制限されるためである。
【００１２】
図１７Ａで示すように、一般に自然放出光（ＡＳＥ、amplified spontaneous emission）が光増幅装置で発生するため、ＡＳＥが光増幅装置の出力に加算される。１波当たりの出力がＰ0 となるように出力一定制御されているとすると、
となる。なお、ｍは波長多重光信号の多重数（波長数、チャンネル数）、ＰToutは光増幅装置の総出力、ＰTin は光増幅装置の総入力、ｎspは光増幅装置の自然放出係数、Ｇは光増幅装置の利得、ｈνは光子（フォトン、photon ）のエネルギ、△ｆは光増幅装置の帯域幅である。
【００１３】
出力一定制御では、総出力パワーを一定に制御するため、式１に示すように式１の第２項が誤差成分となるので、１波当たり（１チャンネル当たり）の光信号の光レベルが所定の光レベルＰ0 より△Ｐ0 だけ減少することになる。
このため、従来は、光増幅装置５１３、５３１、５２１は、この△Ｐ0 分を補正して、光増幅装置５１３、５３１、５２１の各光信号の光レベルがＰ0 となるように出力一定制御している。
【００１４】
このように△Ｐ0 を補正することによって、多段中継後の光信号対雑音比（以下、「光ＳＮＲ」と略記する。）が改善される。
ここで、光ＳＮＲは、
1/光SNR＝1/光SNR(1)＋1/光SNR(2)＋・・・＋1/光SNR(n) ・・・ （式３）
光SNR(j)＝Ｐinj／（２ｎspjｈν△ｆ） ・・・ （式４）
で表される。なお、光ＳＮＲはｎ番目光増幅装置を通過後の光ＳＮＲ、光ＳＮＲ（ｊ）はｊ番目の光増幅装置を単独で使用した場合における光ＳＮＲ、Ｐinj はｊ番目の光増幅装置における入力光の光パワー、ｎspj はｊ番目の光増幅装置におけるＡＳＥである。
【００１５】
図１８は、出力補正の有無による光ＳＮＲとレベルダイヤとを示す図である。
図１８Ａは、出力補正の有無による光ＳＮＲの相違を示す図であり、■が出力補正を行った場合であり、◆が出力補正を行わない場合である。横軸は、光中継局数（光増幅装置数）を示し、縦軸は、ｄＢ単位で表す光ＳＮＲである。図１８Ｂは、出力補正の有無によるレベルダイヤの相違を示す図であり、▲が出力補正を行った場合の光信号の光レベルであり、×が出力補正を行った場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルであり、◆が出力補正を行わない場合の光信号の光レベルであり、●が出力補正を行わない場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルである。横軸は、光中継局数（光増幅装置数）を示し、縦軸は、ｄＢｍ／ｃｈ．単位で表すチャンネル平均光パワーレベルである。
【００１６】
シミュレーション条件は、光増幅装置５１３、５３１、５２１の利得偏差や光伝送路５０２の偏差などは０とし、出力補正を行わない場合の光増幅装置５１３、５３１、５２１の出力光レベルは０ｄＢｍ／ｃｈ．であり、光伝送路５０２の伝送損失は２５ｄＢであり、雑音指数（以下、「ＳＮ」と略記する。）は７ｄＢであり、増幅帯域幅は３０ｎｍである。そして、光中継局４０４は、ＯＡＤＭ５３２を備えないとしている。
【００１７】
図１８に示すように、ＡＳＥを補償する出力補正をすることによって、伝送特性は、出力補正しない場合よりも改善されるが、出力補正は、ＷＤＭ光信号における各光信号に一律にＡＳＥが加算されるとしているため、チャンネル平均光パワーレベルが、光中継局を経るに従い増加する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにＯＡＤＭ中の光フィルタは、所定の光信号をＡＳＥも含めて除去するため、所定の光信号を分岐・挿入後のＷＤＭ光信号は、光中継局中の光増幅装置で増幅されると各光信号間において、一律ではなくＡＳＥの光レベルが異なる。そのため、従来の出力補正では、適切に出力補正を行うことができないという問題がある。
【００１９】
そして、従来の光増幅装置における光ファイバ増幅器では、所定の波長多重数で適正利得となるように設計され、利得が一定となるように制御されるので、ＯＡＤＭで多重数が変動すると適正利得とならないため、利得偏差を生じるという問題がある。
そこで、本発明では、各光信号ごとにＡＳＥの光レベルを考慮しながら出力を補正する光増幅装置および光増幅方法を提供することを目的とする。
【００２０】
そして、本発明では、この光増幅装置を利用した光通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えて構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
【００２２】
本発明の第２の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えて構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、チャンネルごとの入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第３の手段では、第１の手段または第２の手段の光増幅装置において、入力光を増幅する第１光増幅手段と、第１光増幅手段の出力光を減衰させる光減衰手段と、光減衰手段の出力光を増幅する第２光増幅手段と、所定の一定値となるように光減衰手段の減衰量を調整する制御手段とを備え、補正手段は、第１光増幅手段の利得および第２光増幅手段の利得のいずれか一方または両方を調整することで補正量を得ることで構成される。
【００２３】
本発明の第４の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正することで構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
本発明の第５の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正することで構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、チャンネルごとの入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第６の手段では、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、光送信局から出力される波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路で伝送された波長分割多重光信号を受信する光受信局と、光伝送路の間に設けられ波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、光中継局は、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えることで構成される。
さらに、補正量は、波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
【００２４】
本発明の第７の手段では、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、光送信局から出力される波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路で伝送された波長分割多重光信号を受信する光受信局と、光伝送路の間に設けられ波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、光中継局は、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えることで構成される。
さらに、補正量は、チャンネルごとの波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第８の手段では、第６の手段または第７の手段の光通信システムにおいて、所定の一定値を補正するために、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量を算出した後に、光中継局に補正量を通知するシステム管理手段をさらに備えて構成される。
本発明にかかる補正量について説明する。
【００２５】
光増幅装置における出力補正前の出力は、
【数１】
（式５）
である。そして、光増幅装置における出力補正後の出力は、
【数２】
（式６）
である。なお、Ｐout は光増幅装置における出力補正前の出力光パワー（Ｗ）（ＡＳＥを加算された光信号の光パワー）、ＰoutAは光増幅装置における出力補正後の出力光パワー（Ｗ）（ＡＳＥを加算された光信号の光パワー）、△Ｐout は補正量、Ｐ0 は１波当たりの出力光パワー（Ｗ）、Ｐinj はｊ番目の光増幅装置における入力光の光パワー（Ｗ）、ｍj はｊ番目の光増幅装置に入力されるＷＤＭ光信号の多重数、Ｇj はｊ番目の光増幅装置における出力補正前の利得、ＧAjはｊ番目の光増幅装置における出力補正後の利得、ｎspj はｊ番目の光増幅装置における自然放出係数、ｈνは光子のエネルギ（Ｊ）、△ｆは光増幅装置の帯域（Ｈｚ）である。
【００２６】
１波当たりの出力光パワーがＰ0 となるようにするためには、
【数３】
（式７）
となるように、出力補正前の出力値に補正量△Ｐout を足せばよいから、
【数４】
（式８）
となる。ここで、式７および式８を用いて、出力補正前の出力光パワーＰout に対する補正量△Ｐout の比（出力増加率△1 ）を求めると、
【数５】
（式９）
となる。ここで、光増幅装置の利得は１に対して充分大きいのでＧA1＝ＧA1−１と近似した。
【００２７】
また、２段目の光増幅装置では、前段の光増幅装置の補正量分だけ出力を増加させる必要があり、さらに２段目の光増幅装置自身で生じるＡＳＥが加わる。このため、２段目における出力補正前の出力光パワーＰout に対する補正量△Ｐout の比（出力増加率△2 ）を求めると、
【数６】
（式１０）
となる。したがって、一般に、ｋ段目の光増幅装置では、出力増加率△k は、
【数７】
（式１１）
である。ただし、ｃk 、ｄk は、それぞれ式１２および式１３である。
【数８】
（式１２）
【数９】
（式１３）
一方、ｊ番目の光増幅装置における自然放出係数ｎspj は、
【数１０】
（式１４）
で与えられ、ｊ番目の光増幅装置における入力光の光パワーＰinj は、
【数１１】
（式１５）
で与えられる。
【００２８】
なお、Ｌｏｇは底（base）を１０とする対数、δk-1 は入力光パワーを測定した場合における前段の光増幅装置の出力補正量（実際に実施された値）、δAk-1はｋ段目の光増幅装置の入力光信号数（多重数、チャネル数、波長数）を用いた場合における前段の光増幅装置の出力補正量、ＮＦk はｋ段目の光増幅装置における雑音指数（ｄＢ）、ＰTinkはｋ段目の光増幅装置における総入力パワーである。これら式１４および式１５を用いると、式１１は、
【数１２】
（式１６）
と計算される。ただし、ｍk≠ｍk-1の場合は、δk-1 はδAk-1となる。
【００２９】
ここで、△ｆは、光増幅装置の全体の帯域であるため、光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅を△ｆch.（例えば、△ｆch.３を図１７に示す。）、除去されるチャンネル数（波長数）をｎとすると、式１６は、
【数１３】
（式１７）
となる。ただし、ｍk≠ｍk-1の場合は、δk-1 はδAk-1となる。
【００３０】
よって、△Ｐout ＝△k ×Ｐout であるから式１７より、ＷＤＭ光信号の光信号ごと（チャンネルごとに）にＡＳＥのレベルを考慮した場合における△Ｐout が求められる。
したがって、ｋ段目の光増幅装置は、式１７に基づいて計算される△Ｐout で出力補正を行えばよい。
【００３１】
また、ｃｈ．ｊを分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅を△ｆch.(j)、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、除去されることのないＡＳＥの帯域幅を△ｆch.(other)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)とすると、式１１は、
【数１４】
（式１８）
となる。この式１８を利用すると、ＡＳＥの累積状況は、チャンネルごとに管理され、出力補正量もチャンネルごとに算出される。この場合において、ｋ−１段目の光増幅装置で或るチャンネルを分岐・挿入した場合では、当該チャンネルのＡＳＥ光レベルは、０となるのでδk-1 ＝０とする。ここで、ｄk (j)△ｆch. (j)がチャンネルごとの入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅk (j)に相当し、ｄch. (other)△ｆch. (other)が波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅk(other)に相当する。
【００３２】
さらに、出力補正量の算出において、雑音指数ＮＦは、１波長当たり（１チャンネル当たり）の平均入力パワーに対する入力雑音指数を用いてもよいが、雑音指数ＮＦが波長依存性を有するので、各波長ごと（各チャンネルごと）の雑音指数ＮＦ(j)を用いることが好ましい。この場合では、式１８のｄk(j)は、
【数１５】
（式１９）
となる。
【００３３】
このように本発明は、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮した補正量で出力が一定に増幅されるので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
第１の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
【００３５】
図１は、第１の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
図２は、第１の実施形態の光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
図３は、第１の実施形態の光通信システムにおける光中継局を示す図である。
図４は、第１の実施形態の光中継局における分岐光信号受信回路の構成を示す図である。
【００３６】
図５は、第１の実施形態の光中継局における挿入光信号送信回路の構成を示す図である。
図６は、第１の実施形態の光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
図１において、光通信システムは、複数ｍ波のＷＤＭ光信号を生成する光送信局１０１と、光送信局１０１から出力されたＷＤＭ光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ光信号が入力され、ＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信局１０３とを備えて構成される。さらに、光通信システムには、光伝送路１０２間において、光中継局１０４が接続される。光中継局１０４は、光伝送路１０２間に必要に応じて複数個が設けられ、光中継局１０４は、光伝送路１０２中で生じる伝送損失を補償するためにＷＤＭ光信号を所定の光レベルまで増幅する光増幅機能と、さらにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入するＯＡＤＭ機能とを備える。
【００３７】
光伝送路１０２は、例えば、光ファイバであり、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバを利用することができる。
次に、光送信局１０１の構成について説明する。
図２において、光送信局１０１は、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号をそれぞれ生成する複数ｍ個のＯＳ１２１-1〜１２１-mと、これらＯＳ１２１-1〜１２１-mから出力された各光信号を波長多重するＭＵＸ１２２と、ＭＵＸ１２２から出力されるＷＤＭ光信号を増幅する光増幅部１３０と、監視情報の光信号を生成するＯＳ１２４と、この監視情報の光信号を光増幅部１３０から出力されたＷＤＭ光信号に波長多重するＷＤＭカプラ（以下、「Ｗ−ＣＰＬ」と略記する。）１２３を備えて構成される。
【００３８】
ＯＳ１２１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、レーザ光を送信すべき情報で変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とを備えて構成することができる。半導体レーザの発振波長は、各チャンネルに合わせて設定される。ＯＳ１２１の個数は、ＷＤＭ光信号のチャンネル数に合わせた個数である。後述の光受信器１９４の個数についても、同様である。
【００３９】
ＭＵＸ１２２は、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
ＯＳ１２１-1〜１２１-mで生成された各光信号は、ＭＵＸ１２２で波長多重され、ＷＤＭ光信号として、光増幅部１３０内の光カプラ（以下、「ＣＰＬ」と略記する。）１３１に入力される。
【００４０】
次に、光増幅部１３０の構成について説明する。
光増幅部１３０に入射されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３１で２つに分配される。ＣＰＬ１３１は、入射した光を２つに分配して射出する光部品であり、後述する他のＣＰＬも同様である。ＣＰＬは、例えば、ハーフミラーなどの微少光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバの光ファイバ形光分岐結合器や光導波路形光分岐結合器などを利用することができる。
【００４１】
ＣＰＬ１３１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４０に入力され、他方は、ＣＰＬ１３２に入力される。
ＰＤ１４０は、受光した光の光パワーに従う電流を発生する光電変換器であり、後述する他のＰＤも同様である。ＰＤ１４０の出力は、アナログ入力をディジタル出力に変換するアナログ−ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略記する。）１４６に入力される。Ａ／Ｄ１４６の出力は、演算を行うマイクロプロセッサなどの中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」と略記する。）１５０に入力される。
【００４２】
一方、ＣＰＬ１３２には、エルビウム元素添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と略記する。）１３３の励起光として、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略記する。）１４１から出力されるレーザ光も入力される。ＬＤ１４１は、例えば、ファブリペロ型レーザ、分布帰還型レーザ、分布ブラッグ反射型レーザなど各種半導体レーザを利用することができる。後述する他のＬＤも同様である。
【００４３】
これらＣＰＬ１３１から出力されたＷＤＭ光信号とＬＤ１４１から出力されたレーザ光は、ＣＰＬ１３２で合波された後に、ＥＤＦ１３３に入力される。エルビウム元素は、ランタノイドの希土類元素の１つで、元素記号Ｅｒ、原子番号６８である。ランタノイドに属する元素は、互いに性質が類似している。
なお、本実施形態では、光ファイバ増幅器として、エルビウム元素を添加した光ファイバ増幅器を使用したが、光増幅部１３０の増幅帯域に応じて希土類元素が選択される。他の帯域を増幅する希土類元素として、例えば、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジウム（Ｐｒ）およびツリウム（Ｔｍ）などが知られている。
【００４４】
そして、ＥＤＦ１３３の他方の端には、ＣＰＬ１３４を介して、ＬＤ１４２から出力されるレーザ光も入力される。
ＥＤＦ１３３は、ＬＤ１４１およびＬＤ１４２から出力されるレーザ光を吸収することによってＥＤＦ１３３内のエルビウムイオンが励起され、反転分布を形成する。ＷＤＭ光信号が反転分布を形成した状態でＥＤＦ１３３に入力されると、ＥＤＦ１３３は、ＷＤＭ光信号によって誘導放射が誘起され、ＷＤＭ光信号を増幅する。このようにＬＤ１４１、１４２は、ＥＤＦ１３３の励起光源であるから、これら発振波長は、ＥＤＦ１３３の励起波長、例えば、１４８０ｎｍや９８０ｎｍなどに設定される。
【００４５】
また、ＬＤ駆動回路１４７は、制御信号をＬＤ１４１およびＬＤ１４２にそれぞれ出力する。ＬＤ駆動回路１４７は、ＬＤ１４１、１４２の素子温度を調整することによってレーザ光の発振波長を安定させ、さらに、ＬＤ１４１、１４２の駆動電流を調整することによってレーザ光の光パワーを制御する。
これらＥＤＦ１３３、ＣＰＬ１３２、１３４、ＬＤ１４１、１４２およびＬＤ駆動回路１４７を備えて第１段目の光ファイバ増幅器が構成される。第１段目の光ファイバ増幅器の利得は、ＬＤ１４１、１４２のレーザ光の光パワーを調整することによって所定の値に制御される。
【００４６】
ＥＤＦ１４０で増幅されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３４を介して、可変光減衰器（以下、「ＶＡＴ」と略記する。）１３５に入力される。
ＶＡＴ１３５は、入力された光を減衰して出力するとともにその減衰量を変更することができる光部品である。ＶＡＴ１３５は、例えば、入力光と出力光との間に減衰円板を挿入し、減衰円板の表面には回転方向に厚さが連続的に変えてある金属減衰膜を蒸着して、この減衰円板を回転させることにより減衰量を調節する光可変減衰器や、入力光と出力光との間に磁気光学結晶およびこの磁気光学結晶の出力側に偏光子を挿入し、磁気光学結晶に磁界を印加してこの磁界の強さを変えることにより減衰量を調整する光可変減衰器などを利用することができる。
【００４７】
ＶＡＴ１３５は、光増幅部１３０が光通信システムに設置される際に設定された所定の出力（出力補正される前の基準となる出力値）となるようにＣＰＵ１５０によって減衰量が設定される。
ＶＡＴ１３５で所定の光パワーに調整されたＷＤＭ光信号は、第２段目の光ファイバ増幅器のＣＰＬ１３６に入力され、増幅された後に、ＣＰＬ１３８から出力される。
【００４８】
第２段目の光ファイバ増幅器は、ＥＤＦ１３７、ＣＰＬ１３６、１３８、ＬＤ１４３、１４４およびＬＤ駆動回路１４８を備え、第１段目の光ファイバ増幅器と同様の構成であるので、その構成の説明を省略する。第２段目の光ファイバ増幅器と第１段目の光ファイバ増幅器との各光部品の対応関係は、ＣＰＬ１３６がＣＬＰ１３２に対応し、ＥＤＦ１３７がＥＤＦ１３３に対応し、ＣＰＬ１３８がＣＬＰ１３４に対応し、ＬＤ１４３がＬＤ１４１に対応し、ＬＤ１４４がＬＤ１４２に対応し、そして、ＬＤ駆動回路１４８がＬＤ駆動回路１４７に対応する。第２段目の光ファイバ増幅器の利得は、ＬＤ１４３、１４４のレーザ光の光パワーを調整することによって所定の値に制御される。
【００４９】
ＣＬＰ１３８から出力されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３９に入力される。ＣＰＬ１３９で分配された一方のＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１２３に入力され、他方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４５に入力される。
ＰＤ１４５は、受光した光の光パワーに従う出力をＡ／Ｄ１４９に入力させる。Ａ／Ｄ１４９の出力は、ＣＰＵ１５０に入力される。
【００５０】
一方、ＯＳ１２４は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、監視情報によって変調された光信号（以下、「ＯＳＣ」と略記する。）を生成する。監視情報は、この光通信システムを運用する上で必要な保守情報、状態情報などの情報である。ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最小チャンネルであるｃｈ．１より短波長側に設定される。なお、ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最大チャンネルであるｃｈ．ｍより長波長側に設定してもよい。
【００５１】
ＯＳ１２４で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１２３は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光送信局１０１の出力として、光伝送路１０２-1に送出され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。
メモリ１５１は、半導体メモリなどの記憶回路であり、光増幅部１３０を制御する制御プログラム、制御プログラム実行中の各種データ、この光増幅部１３０の増幅帯域△ｆ、１個のチャンネルの光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.j、この光増幅部１３０がｋ段目の光増幅部とする場合におけるｋ段目の光増幅部の雑音指数ＮＦk 、この光増幅部の自然放出係数ｎspk などを格納する。
【００５２】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６、１４９、ＬＤ駆動回路１４７、１４８、メモリ１５１およびＯＳ１２４と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。
なお、光増幅部１３０のＣＰＬ１３１からＣＰＬ１３９までのいずれかの箇所に光アイソレータを設けてもよい。例えば、ＥＤＦ１３３とＣＰＬ１３４との間やＥＤＦ１３７とＣＰＬ１３８との間に設ける。光アイソレータは、一方向にのみ光を透過する光部品であり、例えば、４５度ずれた状態の２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置することによって構成することができる。光アイソレータは、光増幅部１３０内における各光部品の接続部などで生じる反射光が何処までも伝播することを防止する役割を果たす。特に、反射光が半導体レーザに戻ってくると、半導体レーザは、位相や振幅のまちまちな反射光に誘導されて、発振モードが変化したり、雑音が発生したりする。光アイソレータは、この悪影響を防止することができる。
【００５３】
次に、光中継局１０４の構成について説明する。
図３において、光中継局１０４は、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、信号除去部の制御回路１６４、Ｗ−ＣＰＬ１６３、１６７、１７０、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、光増幅部１３０、ＯＲ１６８およびＯＳ１６９を備えて構成される。
【００５４】
ＣＰＬ１６１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、光信号除去部１６２に入力され、他方は、分岐光信号受信回路１６５に入力される。
光信号除去部１６２は、この光中継局１０４で分岐したチャンネルに対応する光信号をＷＤＭ光信号から除去するための光部品である。光信号除去部１６２は、分岐するチャンネル数に合わせた個数の光フィルタ、例えば、ファイバーグレーティングフィルタ（以下、「ＦＢＧ」と略記する。）１６２が縦続に接続されて構成される。ＦＢＧ１６２-1〜１６２-3の通過波長帯域は、それぞれ分岐するチャンネルの波長に合わせられる。このため、ＷＤＭ光信号から分岐するチャンネルに対応する光信号が除去される。例えば、３２波のＷＤＭ光信号のうちのｃｈ．４〜ｃｈ．６が分岐される場合では、ＦＢＧ１６２-1の通過波長帯域がｃｈ．４の波長に合わせられ、ＦＢＧ１６２-2の通過波長帯域がｃｈ．５の波長に合わせられ、そして、ＦＢＧ１６２-3の通過波長帯域がｃｈ．６の波長に合わせられる。
【００５５】
このＦＢＧ１６２が濾波する帯域幅が、前述のＡＳＥの帯域幅△ｆch. に相当する。
信号除去部の制御回路１６４は、光信号除去部１６２で除去されるチャンネルの情報を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に通知する。例えば、上述の例では、ｃｈ．４〜ｃｈ．６が除去され、そして、挿入されたことを示す情報が、ＣＰＵ１５０に通知される。
【００５６】
なお、光信号除去部１６２は、光フィルタを縦続に接続することで構成したが、音響光学チューナブルフィルタ（以下、「ＡＯＴＦ」と略記する。）を使用しても良い。ＡＯＴＦは、音響光学効果によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させることで分離・選択する光部品である。例えば、ＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板に２本の光導波路が形成される。これら光導波路は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分に偏光ビームスプリッタが設けられる。そして、２つの交叉する部分の間において２本の光導波路上に弾性表面波を発生する電極が２本の光導波路上に形成される。弾性表面波は、ＲＦ周波数を電極に供給することによって発生し、これら２本の光導波路の屈折率を変化させる。分離・選択する波長は、ＲＦ周波数を制御することにより決められ、複数の波長を分離・選択する場合は、これに応じて複数のＲＦ周波数が電極に供給される。
【００５７】
図３に戻って、光信号除去部１６２でＡＳＥとともに分岐したチャンネルに対応する光信号が除去されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１６３に入力され、Ｗ−ＣＰＬ１６３で挿入光信号送信回路１６６で生成された光信号と波長多重されることによって新たに光信号が挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に入力される。
【００５８】
Ｗ−ＣＰＬ１６７は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。すなわち、Ｗ−ＣＰＬ１６７の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷＤＭ光信号の波長帯域との間に設定される。ＯＲ１６８は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００５９】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらに信号除去部の制御回路１６４の出力、挿入光信号送信回路１６６の出力およびＯＲ１６８の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。
【００６０】
また、ＯＳ１６９は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、光中継局１０４の処理内容で変更された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１６９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１７０は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０４-1の出力として光伝送路１０２-２に送出され、次段の光中継局１０４-2に伝送される。そして、光中継局１０４-2は、光中継局１０４-1と同様な構成であり、所定のチャンネルに対応する光信号がＷＤＭ光信号に分岐および挿入され、光伝送路１０２-3に送出され、次段の光中継局１０４-3に伝送される。
【００６１】
このように、第１の実施形態の光通信システムでは、ＷＤＭ光信号は、光送信局１０１から順次に複数個の光中継局１０４で中継されて、光受信局１０３で受信される。
【００６２】
分岐光信号受信回路１６５は、ＣＰＬ１６１で分配されたＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を受信・処理する。この受信・処理は、所定のチャンネルに対応する光信号を復調して情報を取り出したり、この光中継局１０４が他のネットワークに接続している場合には、この光信号をそのネットワークに送出する。
【００６３】
ここで、分岐光信号受信回路１６５の１例を図４に基づいて説明する。
図４において、ＣＰＬ１６１から出力されたＷＤＭ光信号は、光増幅器４０１で増幅され、ＣＰＬ４０２で３つに分配される。分配された各ＷＤＭ光信号は、それぞれＦＢＧ４０３-1〜４０３-3および光増幅器４０４-1〜４０４-3を介して、ＯＲ４０５-1〜４０５-3に入力される。ＦＢＧ４０３-1〜４０３-3の通過波長帯域をそれぞれ分岐すべきチャンネルの波長に合わせることで、各ＯＲ４０５-1〜４０５-3は、所定のチャンネルに対応する光信号を受信することができる。例えば、３２波のＷＤＭ光信号のうちのｃｈ．４〜ｃｈ．６が分岐される場合では、ＦＢＧ４０３-1の通過波長帯域がｃｈ．４の波長に合わせられ、ＦＢＧ４０３-2の通過波長帯域がｃｈ．５の波長に合わせられ、そして、ＦＢＧ４０３-3の通過波長帯域がｃｈ．６の波長に合わせられる。
【００６４】
一方、挿入光信号送信回路１６６は、光中継局１０４で挿入すべきチャンネルに対応する光信号を生成する。ここで、生成されるチャンネルは、分岐光信号送信回路１６５で受信・処理されるチャンネルと同じチャンネルである必要はあるが、分岐したチャンネル数と同数である必要はなく、同数以下でよい。挿入光信号送信回路１６６は、挿入したチャンネル数をＣＰＵ１５０に通知する。
【００６５】
ここで、挿入光信号送信回路１６６の１例を図５に基づいて説明する。
図５において、ＬＤ４１１-1〜４１１-3は、挿入すべきチャンネルに対応する波長のレーザ光をそれぞれ発振する。レーザ光は、光増幅器４１２-1〜４１２-3およびＦＢＧ４１３-1〜４１３-3をそれぞれ介して、光変調器（以下、「ＭＯＤ」と略記する。）４１４-1〜４１４-3にそれぞれ入力される。ＦＢＧ４１３-1〜４１３-3の通過波長帯域は、それぞれ挿入すべきチャンネルの波長に合わられる。各レーザ光は、ＭＯＤ４１４-1〜４１４-3で送出すべき情報で変調され、光増幅器４１５-1〜４１５-3をそれぞれ介して、Ｗ−ＣＰＬ４１６で波長多重され、Ｗ−ＣＰＬ１６３へ出力される。ＭＯＤ４１４は、例えば、マッハツェンダ型光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの外部変調型の変調器を利用することができる。このような構成の挿入光信号送信回路１６６において、ＭＯＤ４１４-1〜４１３-3の動作状態を監視する監視制御回路を設け、監視制御回路が挿入されるチャンネル数を計数し、計数結果を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に通知する。
【００６６】
なお、分岐すべきチャンネル数および挿入すべきチャンネル数は、任意にすることができる。この場合において、上述のＰＣＬ４０２、ＦＢＧ４０３-1〜４０３-3、光増幅器４０４-1〜４０４-3およびＯＲ４０５-1から成るユニットが分岐すべきチャンネル数に合わせて増設され、光増幅器４０１から出力されるＷＤＭ光信号を各ユニットに分配するＣＰＬが設けられる。そして、これに合わせて、上述のＬＤ４１１-1〜４１１-3、光増幅器４１２-1〜４１２-3、ＦＢＧ４１３-1〜４１３-3、ＭＯＤ４１４-1〜４１４-3、光増幅器４１５-1〜４１５-3およびＷ−ＣＰＬ４１６から成るユニットが増設され、各ユニットの出力は、さらに波長多重するＷ−ＣＰＬを介して、Ｗ−ＣＰＬ１６３に入力される。
【００６７】
次に、光受信局１０３の構成について説明する。
図６において、光受信局１０３は、Ｗ−ＣＰＬ１９１、ＯＲ１９２、光増幅部１３０、ＤＥＭＵＸ１９３およびＯＲ１９４-1〜１９４-mを備えて構成される。
光伝送路１０２から光受信局１０３に伝送されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１９１に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１９１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１９２に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００６８】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらにＯＲ１９２の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３に入力される。ＤＥＭＵＸ１９３は、ＷＤＭ光信号を各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離する。分離された各チャンネルの光信号は、ＯＲ１９４-1〜１９４-mにそれぞれ入力され、受信・処理される。ＯＲ１９４は、例えば、ホトダイオードなどの受光部、受光部の出力を等化する等化増幅器、等化増幅器の出力からタイミングを抽出するタイミング回路、タイミング回路のタイミングで等化増幅器の出力から信号を取り出す識別回路などを備えて構成される。
【００６９】
（第１の実施形態の動作・効果）
第１の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 および累積ＡＳＥ情報ｄ0 を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。なお、光送信局１０１の光増幅部１３０を０段目の光増幅部とした。
【００７０】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０４で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０３に伝送されるが、各光中継局１０４の動作は、同様なので、そのうちの一つであるｋ段目の光中継局１０４-kにおける動作について以下に説明する。
【００７１】
光中継局１０４-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０に出力する。
【００７２】
次に、光増幅部１３０の制御について説明する。
ここで、以下の説明において、各記号を次にように定義する。
ｄk は、ｋ段目の光増幅部までに累積されたＡＳＥの光パワー（累積ＡＳＥ情報）である。
ｍk は、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）である。
【００７３】
ｎは、ｋ−１段目の光増幅部とｋ段目の光増幅部との間で分岐したチャンネル数（分岐チャンネル数）である。
ｓは、ｋ−１段目の光増幅部とｋ段目の光増幅部との間で挿入されたチャンネル数（挿入チャンネル数）である。
ＰTinkは、ｋ段目の光増幅部に入力される光の総入力パワーである。
【００７４】
Ｐoutkは、ｋ段目の光増幅部から出力される光の総出力パワーである。
Ｐink は、ｋ段目の光増幅部における１チャンネル当たりの入力光パワーである。
ＮＦk は、ｋ段目の光増幅部の雑音指数である。
△ｆは、光増幅部の増幅帯域である。
【００７５】
△ｆch. は、１個のチャンネルの除去にともない除去されるＡＳＥの帯域幅（ＡＳＥ除去帯域）である。
ｃk は、ｋ段目の光増幅部で発生するＡＳＥ（ＡＳＥ情報）である。
△ｋは、ｋ段目の光増幅部の出力補正量である。
図７は、第１の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【００７６】
光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、ＯＲ１６８の出力から累積ＡＳＥ情報ｄk-1 および入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ１）。
ＣＰＵ１５０は、信号除去部の制御回路１６４の出力から分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ２）。
【００７７】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ３）。
ＣＰＵ１５０は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ４）。
【００７８】
ＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ５）。
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ６）。
【００７９】
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ７）。
ＣＰＵ１５０は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk を自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１３より算出する（Ｓ８）。なお、本実施形態では、各局の光増幅部における自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink は各局で同一であるとした。
【００８０】
ここで、自然放出係数ｎspk の代わりにＳ６で取り込んだ雑音指数ＮＦk を用いても、式１４の関係でｃk およびｄk を算出することができる。また、ｄk は、式１２および式１３の関係から、Ｓ１でＯＲ１６８の出力から取り込んでいるｄk-1 とｃk とからも算出することができる。
ＣＰＵ１５０は、以上のステップにおいて算出された各値から式１７を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ９）。
【００８１】
ＣＰＵ１５０は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ１０）。なお、利得の調整は、例えば、一方の利得を或る一定値に固定して他方を微調整することによって行えばよい。また、ＥＤＦ１３３の利得は、ＬＤ駆動回路１４７を介してＬＤ１４１、１４２の出力を調整することによって変更され、ＥＤＦ１３７の利得、ＬＤ駆動回路１４８を介してＬＤ１４３、１４４の出力を調整することによって変更される。
【００８２】
ＣＰＵ１５０は、この光中継局１０４-kの累積ＡＳＥ情報ｄk および入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ１１）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【００８３】
このように光中継局１０４-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０３に入力され、光受信局１０３内の光増幅部１３０で、光中継局１０４-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【００８４】
図８は、第１の実施形態の光通信システムのシミュレーション結果を示す図である。
シミュレーションは、光通信システムが３２波のＷＤＭ光信号を伝送することができるとし、光中継局１０４が５個であり、各局でＷＤＭ光信号が次のように分岐・挿入されるとした。光送信局１０１は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８およびｃｈ．３２のＷＤＭ光信号を生成し、光中継局１０４-1に伝送する。光中継局１０４-1は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８を分岐するとともにｃｈ．９ないしｃｈ．１６を挿入し、光中継局１０４-2に伝送する。光中継局１０４-2は、ｃｈ．９ないしｃｈ．１６を分岐するとともにｃｈ．１７ないしｃｈ．２４を挿入し、光中継局１０４-3に伝送する。光中継局１０４-3は、ｃｈ．１７ないしｃｈ．２４を分岐するとともにｃｈ．１およびｃｈ．２５ないしｃｈ．３１を挿入し、光中継局１０４-4に伝送する。光中継局１０４-4は、ｃｈ．２５ないしｃｈ．３２を分岐するとともにｃｈ．２ないしｃｈ．８およびｃｈ．３２を挿入し、光中継局１０４-5に伝送する。光中継局１０４-5は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８を分岐し、光受信局１０３に伝送する。光伝送路の損失は、各局間において２５ｄＢであり、各局の出力レベルは、０ｄＢｍ／ｃｈ．である。
【００８５】
図８Ａは、光送信局１０１、各光中継局１０４および光受信局１０３における光増幅部１３０の出力補正値を示す図である。図８Ａの横軸は、光中継局の数を示し、縦軸は、ｄＢ単位で示す出力補正量である。実線は、本発明に基づきＡＳＥの除去分を考慮した場合の出力補正量であり、破線は、従来のＡＳＥの除去分を考慮しない場合の出力補正量である。
【００８６】
通常、光中継局は、非線形光学効果が生じない限界のレベルで光伝送路にＷＤＭ光信号を送出するため、従来では補正誤差が最大で１．６ｄＢに達するので、ＷＤＭ光信号に非線形光学効果が生じる蓋然性が高いが、本発明によれば、この点が改善されるので、非線形光学効果が生じない。
そして、図８Ｂは、光通信システムのレベルダイヤを示す図である。
【００８７】
図８Ｂの横軸は、光中継局の数を示し、縦軸は、ｄＢｍ／ｃｈ単位で表すチャンネル平均光パワーレベルを示す。◆が出力補正を行った場合の光信号の光レベルであり、▲が出力補正を行った場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルであり、■が出力補正を行わない場合の光信号の光レベルであり、×が出力補正を行わない場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルである。
【００８８】
図８Ｂと図１８Ｂとを比較すると分かるように、本発明に基づきＡＳＥの除去分を考慮すると、多中継の際に生じるチャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【００８９】
なお、第１の実施形態では、光中継局１０４は、光増幅機能とＯＡＤＭ機能とを併せ持つ光中継局を使用したが、光増幅機能のみの光中継局１０５またはＯＡＤＭ機能のみを持つ光中継局１０６の場合もある。
次に、光増幅機能のみの光中継局１０５の構成について説明する。
図９は、光通信システムにおける光中継局（光増幅機能のみ）を示す図である。
【００９０】
図９において、光中継局１０５は、Ｗ−ＣＰＬ１８１、光増幅部１３０、ＯＲ１８２、ＯＳ１８３およびＷ−ＣＰＬ１８４を備えて構成される。
光伝送路１０２を伝播したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１８１に入力される。
Ｗ−ＣＰＬ１８１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１８２に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００９１】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらにＯＲ１８２の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１８４に入力される。
【００９２】
また、ＯＳ１８３は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、光中継局１０５の処理内容で更新された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１８３で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１８４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１８４は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０５の出力として光伝送路１０２に送出される。
【００９３】
次に、ＯＡＤＭ機能のみの光中継局１０６の構成について説明する。
図１０は、光通信システムにおける光中継局（ＯＡＤＭ機能のみ）の構成を示す図である。
図１０において、光中継局１０６は、Ｗ−ＣＰＬ２０１、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、信号除去部の制御回路１６４、ＣＰＵ２０５、ＯＲ２０２およびＯＳ２０３およびＷ−ＣＰＬ２０４を備えて構成される。
【００９４】
光伝送路１０２を伝播したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２０１に入力される。
Ｗ−ＣＰＬ２０１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２０２に出力し、ＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ２０５に通知する。
【００９５】
ＣＰＬ１６１は、ＷＤＭ光信号を分岐光信号受信回路１６５および光信号除去部１６２に分配する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１６３で挿入光信号送信回路１６６からの挿入すべき光信号と波長多重され、Ｗ−ＣＰＬ２０４に入力される。
【００９６】
ＣＰＵ２０５は、ＯＲ２０２で取り出された監視情報を、信号除去部の制御回路１６４から受信した除去したチャンネルに関する情報で更新し、更新された監視情報をＯＳ２０３に出力する。
ＯＳ２０３は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、この更新された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ２０３で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ２０４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２０４は、Ｗ−ＣＰＬ１６３から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０６の出力として光伝送路１０２に送出される。
【００９７】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第２の実施形態では、ＷＤＭ光信号のチャンネルを監視する機能を備える光増幅部２２０が使用される。すなわち、第２の実施形態の光増幅部２２０は、第１の実施形態における光増幅部１３０に対し、ＣＰＬ１３１とＣＰＬ１３２との間にＣＰＬ２２１を備え、ＣＰＬ２２１で分岐したＷＤＭ光信号のスペクトルを解析する光スペクトルアナライザ（以下、「ＯＳＡ」と略記する。）２２２およびＯＳＡ２２２を制御するＯＳＡ制御回路２２３を備える点で相違する。
【００９８】
第２の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１とＷＤＭ光信号を受信および処理する光受信局１０７とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイント（point-to-point）の光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅機能とＯＡＤＭ機能とを持つ、必要な個数の光中継局１０８が縦続に接続される。
【００９９】
まず、第２の実施形態の光中継局１０８の構成について説明する。
図１１は、第２の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【０１００】
図１１において、光中継局１０８は、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３、１６７、１７０、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、光増幅部２２０、ＯＲ１６８およびＯＳ１６９を備えて構成される。
ＷＤＭ光信号は、光伝送路１０２から光中継局１０８内のＣＰＬ１６１に入力される。ＣＰＬ１６１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、分岐光信号受信回路１６５に入力され、他方は、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３およびＷ−ＣＰＬ１６７を介して光増幅部２２０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１６３では、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号も入力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７では、Ｗ−ＣＰＬ１６３の出力からＯＳＣが波長分離され、ＯＳＣがＯＲ１６８に出力される。ＯＲ１６８の出力は、光増幅部２２０内のＣＰＵ２２４に入力される。
【０１０１】
次に、光増幅部２２０の構成について説明する。
光増幅部２２０に入射されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３１を介してＣＰＬ２２１に入力される。ＣＰＬ１３１では、ＷＤＭ光信号の一部をＰＤ１４０に入力させ、ＰＤ１４０の出力は、Ａ／Ｄ１４６を介して、演算回路であるＣＰＵ２２４に入力される。ＣＰＬ２２１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、入射された光の波長と当該波長に対する光パワーとを測定するＯＳＡ２２２に入力される。ＯＳＡ制御回路２２３は、ＯＳＡ２２２が測定する波長範囲などの動作を制御するとともにＯＳＡ２２２の出力（スペクトル）をＣＰＵ２２４に入力する。
【０１０２】
ＣＰＬ２２１で分配された他方のＷＤＭ光信号は、ＥＤＦ１３３、ＣＰＬ１３２、１３４、ＬＤ１４１、１４２およびＬＤ駆動回路１４７を備えて構成される第１段目の光ファイバ増幅器に入力される。ＷＤＭ光信号は、第１段目の光ファイバ増幅器で増幅された後に、ＶＡＴ１３５に入力される。ＷＤＭ光信号は、ＶＡＴ１３５で減衰された後に、ＥＤＦ１３７、ＣＰＬ１３６、１３８、ＬＤ１４３、１４４およびＬＤ駆動回路１４８を備えて構成される第２段目の光ファイバ増幅器に入力される。ＷＤＭ光信号は、第２段目の光ファイバ増幅器で増幅された後に、ＣＰＬ１３９に入力される。ＣＰＬ３９で分配された一方のＷＤＭ光信号は、光増幅部２２０の増幅出力としてＷ−ＣＰＬ１２３に入力される。他方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４５で受光され、ＰＤ１４５の出力は、Ａ／Ｄ１４９を介してＣＰＵ２２４に入力される。
【０１０３】
一方、ＯＳ１６９は、ＣＰＵ２２４で更新された監視情報に基づいて変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１６９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１２３は、光増幅部２２０内のＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とＯＳ１６９で生成されたＯＳＣとを波長多重した後に、光中継局１０８の出力として、光伝送路１０２に送出される。
【０１０４】
メモリ２２５は、半導体メモリなどの記憶回路であり、光増幅部２２０を制御する制御プログラム、制御プログラム実行中の各種データ、この光増幅部２２０の増幅帯域△ｆ、１個のチャンネルの光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.j、この光増幅部２２０がｋ段目の光増幅部とする場合におけるｋ段目の光増幅部の雑音指数ＮＦk 、この光増幅部の自然放出係数ｎspk などを格納する。
【０１０５】
ＣＰＵ２２４は、挿入光信号送信回路１６６、Ａ／Ｄ１４６、１４９、ＬＤ駆動回路１４７、１４８、ＯＳＡ制御回路２２３、メモリ２２５およびＯＳ１２４と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。
第２の実施形態の光受信局１０７は、Ｗ−ＣＰＬ１９１、ＯＲ１９２、光増幅部２２０、ＤＥＭＵＸ１９３およびＯＲ１９４-1〜１９４-mを備えて構成される。光受信局１０７は、図６に示す光受信局１０３において光増幅部１３０の代わりに上述の光増幅部２２０を用いるだけで、光受信局１０３と同様な構成であるため、光受信局１０７の構成の説明を省略する。ここで、光受信局１０７の光増幅部２２０は、光受信局１０７には挿入光信号送信回路１６６が無いのでＣＰＵ２２４とこの回路との接続が無い点で、光中継局１０８の光増幅部２２０と異なる。
【０１０６】
（第２の実施形態の動作・効果）
第２の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍ0 および累積ＡＳＥ情報ｄ0 を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０８-1に伝送される。
【０１０７】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０８で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０７に伝送されるが、各光中継局１０８の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０８-kにおける動作について以下に説明する。
【０１０８】
光中継局１０８-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部２２０に出力する。
【０１０９】
次に、光増幅部２２０の制御について説明する。
図１２は、第２の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
光増幅部２２０のＣＰＵ２２４は、ＯＲ１６８の出力から累積ＡＳＥ情報ｄk-1 および入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ２１）。
【０１１０】
ＣＰＵ２２４は、ＯＳＡ制御回路２２３を介してＯＳＡ２２２で測定されたスペクトルからこの光中継局１０８-kの入力チャンネル数ｍk を取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ２２）。
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 、入力チャンネル数ｍk および挿入チャンネル数ｓから分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを算出する（Ｓ２３）。
【０１１１】
ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ２４）。
ＣＰＵ２２４は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ２５）。
【０１１２】
ＣＰＵ２２４は、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ２６）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ２７）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ２８）。
【０１１３】
ＣＰＵ２２４は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０８-kの光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk を自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１３より算出する（Ｓ２９）。なお、本実施形態では、各局の光増幅部における自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink は各局で同一であるとした。
【０１１４】
ＣＰＵ２２４は、以上のステップにおいて算出された各値から式１７を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ３０）。
ＣＰＵ２２４は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ３１）。
【０１１５】
ＣＰＵ２２４は、この光中継局１０８-kの累積ＡＳＥ情報ｄk および入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ３２）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１１６】
このように光中継局１０８-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０７に入力され、光受信局１０７内の光増幅部２２０で、光中継局１０８-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１１７】
このように第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、多中継伝送中にＷＤＭ光信号から所定の光信号が分岐される際に生じるＡＳＥの除去を考慮するので、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
【０１１８】
第３の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１と光受信局１０３とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において必要な個数の光中継局１０４が縦続に接続される。
【０１１９】
第３の実施形態の光通信システムでは、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）ｍk を含む監視情報を収容するＯＳＣを用い、ｃｈ．ｊの光信号が分岐されたために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.(j)、および、除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch.(other)を光増幅部１３０のメモリにさらに格納することを除き、図１ないし図６に示す構成と同様であるので各局の構成の説明を省略する。
【０１２０】
（第３の実施形態の動作・効果）
第３の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。
【０１２１】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０４で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０３に伝送されるが、各光中継局１０４の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０４-kにおける動作について以下に説明する。
【０１２２】
光中継局１０４-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０に出力する。
【０１２３】
次に、光増幅部１３０の制御について説明する。
図１３は、第３の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、ＯＲ１６８の出力から、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(other)、および、入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ４１）。
【０１２４】
ＣＰＵ１５０は、信号除去部の制御回路１６４の出力から分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ４２）。
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ４３）。
【０１２５】
ＣＰＵ１５０は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ４４）。
ＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ４５）。
【０１２６】
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ４６）。
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ４７）。
ここで、自然放出係数ｎspk の代わりにＳ４６で取り込んだ雑音指数ＮＦk を用いても、式１４の関係でｃk を算出することができる。
【０１２７】
ＣＰＵ１５０は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までのｄk(j)、および、ｄk(other)を算出する（Ｓ４８）。
ＣＰＵ１５０は、以上のステップにおいて算出された各値から式１８を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ４９）。
ＣＰＵ１５０は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ５０）。
【０１２８】
ＣＰＵ１５０は、この光中継局１０４-kのｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ５１）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１２９】
このように光中継局１０４-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０３に入力され、光受信局１０３内の光増幅部１３０で、光中継局１０４-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１３０】
このように第３の実施形態では、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮するので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動がより抑制される。このため、第３の実施形態の光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差をより抑圧することができ、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化をより回避することができる。
【０１３１】
次に、別の実施形態について説明する。
（第４の実施形態の構成）
第４の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第４の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１と光受信局１０７とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において、必要な個数の光中継局１０８が縦続に接続される。
【０１３２】
第４の実施形態の光通信システムでは、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）ｍk を含む監視情報を収容するＯＳＣを用い、ｃｈ．ｊの光信号が分岐されたために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.(j)、および、除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch.(other)を光増幅部１３０のメモリにさらに格納することを除き、第２の実施形態における各局の構成と同様であるので各局の構成の説明を省略する。
【０１３３】
（第４の実施形態の動作・効果）
第４の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０８-1に伝送される。
【０１３４】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０８で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０７に伝送されるが、各光中継局１０８の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０８-kにおける動作について以下に説明する。
【０１３５】
光中継局１０８-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部２２０に出力する。
【０１３６】
次に、光増幅部２２０の制御について説明する。
図１４は、第４の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【０１３７】
光増幅部２２０のＣＰＵ２２４は、ＯＲ１６８の出力から、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(other)、および、入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ６１）。
【０１３８】
ＣＰＵ２２４は、ＯＳＡ制御回路２２３を介してＯＳＡ２２２で測定されたスペクトルからこの光中継局１０８-kの入力チャンネル数ｍk を取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ６２）。
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 、入力チャンネル数ｍk および挿入チャンネル数ｓから分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを算出する（Ｓ６３）。
【０１３９】
ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ６４）。
ＣＰＵ２２４は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ６５）。
【０１４０】
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ６６）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ６７）。
【０１４１】
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ６８）。
ＣＰＵ２２４は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までのｄk(j)、および、ｄk(other)を算出する（Ｓ６９）。
ＣＰＵ２２４は、以上のステップにおいて算出された各値から式１８を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ７０）。
【０１４２】
ＣＰＵ２２４は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ７１）。
ＣＰＵ２２４は、この光中継局１０８-kのｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ７２）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１４３】
このように光中継局１０８-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０７に入力され、光受信局１０７内の光増幅部２２０で、光中継局１０８-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１４４】
このように第４の実施形態では、第３の実施形態と同様にＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮するので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動がより抑制される。
次に、別の実施形態について説明する。
【０１４５】
（第５の実施形態の構成）
第５の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第５の実施形態の光通信システムは、光送信局３０１と光受信局３０３とこれらを結ぶ光伝送路３０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路３０２間において、光増幅機能とＯＡＤＭ機能をを持つ光中継局３０４が必要個数で縦続に接続される。さらに、光通信システムは、各局を管理するシステム管理回路３６１を備える。
【０１４６】
第５の実施形態の光通信システムにおける各局は、図１ないし図６に示す構成に対し、光増幅部１３０のＣＰＵ１５０から、ｄk 、ｍk 、ＰTink、ｎ、ＮＦk 、△ｆおよび△ｆch. が通知されこれら情報をシステム管理回路３６１に転送するとともにシステム管理回路３６１から信号を受信する監視回路３５１を備える点で異なるだけで、各局の構成は、図１ないし図６に示す構成と同様であるのでその説明を省略する。
【０１４７】
（第５の実施形態の動作・効果）
第１ないし第４の実施形態の光通信システムでは、出力補正量△は、光送信局１０１（上流側）から光受信局１０３、１０７（下流側）に向かって、順次に光中継局１０４〜１０６、１０８が計算したが、第５の実施形態では、システム管理回路３６１が各局から出力補正量△に必要なデータを収集し、計算し、計算結果の出力補正量△を各局へ通知する。
【０１４８】
第５の実施形態の光通信システムでは、光送信局３０１、各光中継局３０４および光受信局３０３の各監視回路３５１-0〜３５１-wは、自局の、累積ＡＳＥ情報ｄk 、入力チャンネル数ｍk 、総入力パワーＰTink、分岐チャンネル数ｎ、雑音指数ＮＦk 、増幅帯域△ｆおよびＡＳＥ除去帯域△ｆch. の情報を収容する信号をそれぞれシステム管理回路３６１に送信する。
【０１４９】
システム管理回路３６１は、受信した信号からこれら情報を抽出し、式１２、式１３および式１７を用いて、出力補正量△0 〜△w を演算する。システム管理回路３６１は、演算結果の各出力補正量△0 〜△w をそれぞれ収容する各信号を生成する。システム管理回路３６１は、生成された各信号を対応する各局へそれぞれ送信する。
【０１５０】
各局の各監視回路３５１-0〜３５１-wは、システム管理回路３６１から送信された信号から当該局の出力補正量△をそれぞれ抽出する。各監視回路３５１-0〜３５６１-wは、それぞれ、出力補正量△を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に出力する。各局において、光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、第１ないし第４の実施形態と同様に、ＥＤＦ１３３、１３７の利得を調整することによって自局の出力を出力補正量△で補正する。
【０１５１】
このように第５の実施形態では、システム管理回路３５１によって出力補正量△を集中的に管理することができる。
以上、本明細書で開示された主要な発明を以下に纏める。
［付記１］ 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備えること
を特徴とする光増幅装置。
［付記２］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５２】
［付記３］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄk と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍk と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰTinkと、前記波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆch. と、雑音指数ＮＦk と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出されること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５３】
［付記４］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、チャンネルごとの前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅk (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅk(other)と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍk と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰTinkと、チャンネルごとの雑音指数ＮＦk (j)とに基づいて算出されること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５４】
［付記５］ 前記入力光を増幅する第１光増幅手段と、
前記第１光増幅手段の出力光を減衰させる光減衰手段と、
前記光減衰手段の出力光を増幅する第２光増幅手段と、
前記所定の一定値となるように前記光減衰手段の減衰量を調整する制御手段とを備え、
前記補正手段は、前記第１光増幅手段の利得および前記第２光増幅手段の利得のいずれか一方または両方を調整することで前記補正量を得ること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
［付記６］ 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正すること
を特徴とする光増幅方法。
［付記７］ 互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、前記光送信局から出力される前記波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路で伝送された前記波長分割多重光信号を受信する光受信局と、前記光伝送路の間に設けられ前記波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、
前記光中継局は、
前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備えること
を特徴とする光通信システム。
［付記８］ 前記所定の一定値を補正するために、前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量を算出した後に、前記光中継局に前記補正量を通知するシステム管理手段をさらに備えること
を特徴とする付記７に記載の光通信システム。
【０１５５】
【発明の効果】
本発明では、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮した補正量で出力が一定に増幅されるので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光中継局における分岐光信号受信回路の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光中継局における挿入光信号送信回路の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図８】第１の実施形態の光通信システムのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】光通信システムにおける光中継局（光増幅機能のみ）の構成を示す図である。
【図１０】光通信システムにおける光中継局（ＯＡＤＭ機能のみ）の構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１３】第３の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１４】第４の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１５】第５の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図１６】従来の光通信システムの構成を示す図である。
【図１７】４波の波長分割多重光信号が増幅された様子を示す図である。
【図１８】出力補正の有無による光ＳＮＲとレベルダイヤとを示す図である。
【符号の説明】
１０１、３０１ 光送信局
１０２、３０２ 光伝送路
１０３、１０７、３０３ 光受信局
１０４、１０５、１０６、１０８、３０４ 光中継局
１３０、２２０ 光増幅部
１５０、２２４ 中央処理装置
１５１、２２５ メモリ
１６８、１８２、１９２、２０２ 光受信器
１２４、１６９、１８３、２０３ 光送信器
２２２ 光スペクトルアナライザ
３５１ 監視回路
３６１ システム管理回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムなどに使用される光増幅装置に関し、光通信システムの光中継局で波長多重光信号から所定の光信号が除去された場合でも、所定の光レベルで光を増幅することができる光増幅装置および光増幅方法に関する。そして、この光増幅装置に利用した光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の光通信システムの構成を示す図である。
図１６において、光通信システムは、互いに波長の異なる複数ｍ個の光信号を波長多重するＷＤＭ光信号を生成する光送信局５０１と、光送信局５０１から出力されたＷＤＭ光信号を伝送する光伝送路５０２と、伝送されたＷＤＭ光信号が入力されＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信局５０３とを備えて構成される。さらに、光通信システムには、光伝送路５０２間において、光中継局５０４が接続される。光中継局５０４は、光伝送路５０２間に必要に応じて複数個が設けられ、光中継局５０４は、光伝送路５０２中で生じる伝送損失を補償するためにＷＤＭ光信号を所定の光レベルまで増幅する光増幅器５３１を備える場合と、ＷＤＭ光信号から所定のチャンネル（以下、「ｃｈ．」と略記する。）に対応する光信号を分岐・挿入するために光分岐・挿入装置（以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）５３２を備える場合とがある。
【０００３】
光送信局５０１は、例えば、ＷＤＭ光信号の各チャンネルの光信号を生成する複数ｍ個の光送信器（以下、「ＯＳ」と略記する。）５１１-1〜５１１-mと、これらＯＳ５１１-1〜５１１-mからの光信号を波長多重する光マルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」と略記する。）５１２と、ＭＵＸ５１２から出力されるＷＤＭ光信号を増幅する光増幅器５１３とを備えて構成される。
【０００４】
光受信局５０３は、例えば、光増幅器５２１と光デマルチプレクサ（以下、「ＤＥＭＵＸ」と略記する。）５２２と光受信器（以下、「ＯＲ」と略記する。）５２３-1〜５２３-mとを備えて構成される。光伝送路５０２から光増幅器５２１に入力されたＷＤＭ光信号は、増幅された後にＤＥＭＵＸ５２２へ出力され、ＤＥＭＵＸ５２２で各チャンネルに対応する各光信号に波長分離される。分離された各チャンネルの光信号は、ホトダイオードや復調器などを備えて構成されるＯＲ５２３-1〜５２３-mにそれぞれ入力され、受信・処理される。
【０００５】
光中継局５０４の光増幅装置５３１は、希土類元素を添加した第１光ファイバ増幅器と光減衰器と希土類元素を添加した第２光ファイバ増幅器を備えて構成される。希土類元素は、増幅波長帯域に併せて適宜選択され、例えば、１５５０ｎｍ帯を増幅する場合ではエルビウム元素（元素記号：Ｅｒ）が使用される。そして、光ファイバ増幅器は、利得偏差が０となるようにするため、所定の波長多重数で適正利得となるように設計され、利得が一定となるように制御される（利得一定制御）。そして、光増幅装置５３１の出力一定制御は、光減衰器によって制御される。
【０００６】
光中継局５０４のＯＡＤＭ５３２は、例えば、光分岐結合器と光フィルタと光合分波器とを備えて構成される。入力されたＷＤＭ光信号は、光分岐結合器で２つに分岐され、一方は、光フィルタに入力され、他方は、このＯＡＤＭで分岐すべきチャンネルに対応する所定の光信号を受信・処理するために利用される。光フィルタは、入力されたＷＤＭ光信号からこの所定の光信号を濾波することによって除去（reject）する。光合分波器は、所定の光信号を除去されたＷＤＭ光信号とこの光中継局５０４で新たに挿入される光信号とを波長多重する。
【０００７】
このような光通信システムでＷＤＭ光信号が伝送される場合について説明すると、例えば、ｍが４の場合では、すなわち、４波のＷＤＭ光信号は、光送信局５０１で生成され、光中継局５０４-1で中継増幅され、光中継局５０４-2で例えば、ｃｈ．３に対応する光信号が分岐・挿入され、光中継局５０４-3で中継増幅される。このように順次に光中継局５０４で中継増幅および分岐・挿入され、光受信局５０３に受信される。この場合、ＯＡＤＭ５３２-1の光フィルタは、ｃｈ．３を濾波するように遮断波長が設定される。
【０００８】
図１７は、４波の波長分割多重光信号が増幅された様子を示す図である。
図１７Ａは、４波のＷＤＭ光信号が光中継局５０４-1で増幅された後の様子を示し、図１７Ｂは、ｃｈ．３に対応する光信号が光中継局５０４-2で分岐した後に新たに挿入された様子を示し、図１７Ｃは、ｃｈ．３が分岐・挿入されたＷＤＭ光信号が光中継局５０４-3で増幅された後の様子を示す。図１７の各図の横軸は、波長（ｃｈ．）を示し、縦軸は、光レベルを示す。
【０００９】
図１７Ｂに示すように、ＷＤＭ光信号から所定の光信号（図１７Ｂでは、ｃｈ．３）を分岐・挿入する場合では、ＯＡＤＭ５３２の光フィルタは、所定の光信号をＡＳＥも含めて除去する。このため、図１７Ｃに示すように、所定の光信号を分岐・挿入後のＷＤＭ光信号は、光中継局５０４で増幅されると各光信号間において、ＡＳＥの光レベルが異なる。
【００１０】
例えば、４波のＷＤＭ光信号が、光中継局１で増幅され、光中継局２でｃｈ．３を分岐・挿入され、そして、光中継局３で増幅される場合では、光中継局３の出力では、図１７Ｃに示すように、ｃｈ．１、ｃｈ．２およびｃｈ．４のＡＳＥは、光中継局２個で生じた雑音レベルであるが、ｃｈ．３のＡＳＥは、光中継局１個で生じた雑音レベルである。伝送中にｃｈ．３が分岐・挿入されるとｃｈ．１、ｃｈ．２およびｃｈ．４とｃｈ．３との間において、ＡＳＥの光レベルが異なる。
【００１１】
ここで、光送信局５０１、光中継局５０４および光受信局５０３に備えられる光増幅装置５１３、５３１、５２１は、通常、光増幅装置の出力が一定になるように制御される（出力一定制御）。これは、自己位相変調（ＳＰＭ）や相互位相変調（ＸＰＭ）などの非線形光学効果が光伝送路５０２中で発生することを抑制するために、光伝送路５０２の入力光レベルが制限されるためである。
【００１２】
図１７Ａで示すように、一般に自然放出光（ＡＳＥ、amplified spontaneous emission）が光増幅装置で発生するため、ＡＳＥが光増幅装置の出力に加算される。１波当たりの出力がＰ0 となるように出力一定制御されているとすると、
【００１３】
出力一定制御では、総出力パワーを一定に制御するため、式１に示すように式１の第２項が誤差成分となるので、１波当たり（１チャンネル当たり）の光信号の光レベルが所定の光レベルＰ0 より△Ｐ0 だけ減少することになる。
このため、従来は、光増幅装置５１３、５３１、５２１は、この△Ｐ0 分を補正して、光増幅装置５１３、５３１、５２１の各光信号の光レベルがＰ0 となるように出力一定制御している。
【００１４】
このように△Ｐ0 を補正することによって、多段中継後の光信号対雑音比（以下、「光ＳＮＲ」と略記する。）が改善される。
ここで、光ＳＮＲは、
1/光SNR＝1/光SNR(1)＋1/光SNR(2)＋・・・＋1/光SNR(n) ・・・ （式３）
光SNR(j)＝Ｐinj／（２ｎspjｈν△ｆ） ・・・ （式４）
で表される。なお、光ＳＮＲはｎ番目光増幅装置を通過後の光ＳＮＲ、光ＳＮＲ（ｊ）はｊ番目の光増幅装置を単独で使用した場合における光ＳＮＲ、Ｐinj はｊ番目の光増幅装置における入力光の光パワー、ｎspj はｊ番目の光増幅装置におけるＡＳＥである。
【００１５】
図１８は、出力補正の有無による光ＳＮＲとレベルダイヤとを示す図である。
図１８Ａは、出力補正の有無による光ＳＮＲの相違を示す図であり、■が出力補正を行った場合であり、◆が出力補正を行わない場合である。横軸は、光中継局数（光増幅装置数）を示し、縦軸は、ｄＢ単位で表す光ＳＮＲである。図１８Ｂは、出力補正の有無によるレベルダイヤの相違を示す図であり、▲が出力補正を行った場合の光信号の光レベルであり、×が出力補正を行った場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルであり、◆が出力補正を行わない場合の光信号の光レベルであり、●が出力補正を行わない場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルである。横軸は、光中継局数（光増幅装置数）を示し、縦軸は、ｄＢｍ／ｃｈ．単位で表すチャンネル平均光パワーレベルである。
【００１６】
シミュレーション条件は、光増幅装置５１３、５３１、５２１の利得偏差や光伝送路５０２の偏差などは０とし、出力補正を行わない場合の光増幅装置５１３、５３１、５２１の出力光レベルは０ｄＢｍ／ｃｈ．であり、光伝送路５０２の伝送損失は２５ｄＢであり、雑音指数（以下、「ＳＮ」と略記する。）は７ｄＢであり、増幅帯域幅は３０ｎｍである。そして、光中継局４０４は、ＯＡＤＭ５３２を備えないとしている。
【００１７】
図１８に示すように、ＡＳＥを補償する出力補正をすることによって、伝送特性は、出力補正しない場合よりも改善されるが、出力補正は、ＷＤＭ光信号における各光信号に一律にＡＳＥが加算されるとしているため、チャンネル平均光パワーレベルが、光中継局を経るに従い増加する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにＯＡＤＭ中の光フィルタは、所定の光信号をＡＳＥも含めて除去するため、所定の光信号を分岐・挿入後のＷＤＭ光信号は、光中継局中の光増幅装置で増幅されると各光信号間において、一律ではなくＡＳＥの光レベルが異なる。そのため、従来の出力補正では、適切に出力補正を行うことができないという問題がある。
【００１９】
そして、従来の光増幅装置における光ファイバ増幅器では、所定の波長多重数で適正利得となるように設計され、利得が一定となるように制御されるので、ＯＡＤＭで多重数が変動すると適正利得とならないため、利得偏差を生じるという問題がある。
そこで、本発明では、各光信号ごとにＡＳＥの光レベルを考慮しながら出力を補正する光増幅装置および光増幅方法を提供することを目的とする。
【００２０】
そして、本発明では、この光増幅装置を利用した光通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えて構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
【００２２】
本発明の第２の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えて構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、チャンネルごとの入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第３の手段では、第１の手段または第２の手段の光増幅装置において、入力光を増幅する第１光増幅手段と、第１光増幅手段の出力光を減衰させる光減衰手段と、光減衰手段の出力光を増幅する第２光増幅手段と、所定の一定値となるように光減衰手段の減衰量を調整する制御手段とを備え、補正手段は、第１光増幅手段の利得および第２光増幅手段の利得のいずれか一方または両方を調整することで補正量を得ることで構成される。
【００２３】
本発明の第４の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正することで構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
本発明の第５の手段では、出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正することで構成される。
さらに、入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、補正量は、チャンネルごとの入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第６の手段では、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、光送信局から出力される波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路で伝送された波長分割多重光信号を受信する光受信局と、光伝送路の間に設けられ波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、光中継局は、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えることで構成される。
さらに、補正量は、波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出される。
【００２４】
本発明の第７の手段では、互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、光送信局から出力される波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路で伝送された波長分割多重光信号を受信する光受信局と、光伝送路の間に設けられ波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、光中継局は、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で所定の一定値を補正する補正手段を備えることで構成される。
さらに、補正量は、チャンネルごとの波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出される。
本発明の第８の手段では、第６の手段または第７の手段の光通信システムにおいて、所定の一定値を補正するために、複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量を算出した後に、光中継局に補正量を通知するシステム管理手段をさらに備えて構成される。
本発明にかかる補正量について説明する。
【００２５】
光増幅装置における出力補正前の出力は、
【数１】
（式５）
【数２】
（式６）
【００２６】
１波当たりの出力光パワーがＰ0 となるようにするためには、
【数３】
（式７）
【数４】
（式８）
【数５】
（式９）
【００２７】
また、２段目の光増幅装置では、前段の光増幅装置の補正量分だけ出力を増加させる必要があり、さらに２段目の光増幅装置自身で生じるＡＳＥが加わる。このため、２段目における出力補正前の出力光パワーＰout に対する補正量△Ｐout の比（出力増加率△2 ）を求めると、
【数６】
（式１０）
【数７】
（式１１）
【数８】
（式１２）
（式１３）
【数１０】
（式１４）
【数１１】
（式１５）
【００２８】
なお、Ｌｏｇは底（base）を１０とする対数、δk-1 は入力光パワーを測定した場合における前段の光増幅装置の出力補正量（実際に実施された値）、δAk-1はｋ段目の光増幅装置の入力光信号数（多重数、チャネル数、波長数）を用いた場合における前段の光増幅装置の出力補正量、ＮＦk はｋ段目の光増幅装置における雑音指数（ｄＢ）、ＰTinkはｋ段目の光増幅装置における総入力パワーである。これら式１４および式１５を用いると、式１１は、
【数１２】
（式１６）
【００２９】
ここで、△ｆは、光増幅装置の全体の帯域であるため、光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅を△ｆch.（例えば、△ｆch.３を図１７に示す。）、除去されるチャンネル数（波長数）をｎとすると、式１６は、
【数１３】
（式１７）
【００３０】
よって、△Ｐout ＝△k ×Ｐout であるから式１７より、ＷＤＭ光信号の光信号ごと（チャンネルごとに）にＡＳＥのレベルを考慮した場合における△Ｐout が求められる。
したがって、ｋ段目の光増幅装置は、式１７に基づいて計算される△Ｐout で出力補正を行えばよい。
【００３１】
また、ｃｈ．ｊを分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅を△ｆch.(j)、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、除去されることのないＡＳＥの帯域幅を△ｆch.(other)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)とすると、式１１は、
【数１４】
（式１８）
【００３２】
さらに、出力補正量の算出において、雑音指数ＮＦは、１波長当たり（１チャンネル当たり）の平均入力パワーに対する入力雑音指数を用いてもよいが、雑音指数ＮＦが波長依存性を有するので、各波長ごと（各チャンネルごと）の雑音指数ＮＦ(j)を用いることが好ましい。この場合では、式１８のｄk(j)は、
【数１５】
（式１９）
【００３３】
このように本発明は、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮した補正量で出力が一定に増幅されるので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
第１の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
【００３５】
図１は、第１の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
図２は、第１の実施形態の光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
図３は、第１の実施形態の光通信システムにおける光中継局を示す図である。
図４は、第１の実施形態の光中継局における分岐光信号受信回路の構成を示す図である。
【００３６】
図５は、第１の実施形態の光中継局における挿入光信号送信回路の構成を示す図である。
図６は、第１の実施形態の光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
図１において、光通信システムは、複数ｍ波のＷＤＭ光信号を生成する光送信局１０１と、光送信局１０１から出力されたＷＤＭ光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ光信号が入力され、ＷＤＭ光信号を受信・処理する光受信局１０３とを備えて構成される。さらに、光通信システムには、光伝送路１０２間において、光中継局１０４が接続される。光中継局１０４は、光伝送路１０２間に必要に応じて複数個が設けられ、光中継局１０４は、光伝送路１０２中で生じる伝送損失を補償するためにＷＤＭ光信号を所定の光レベルまで増幅する光増幅機能と、さらにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入するＯＡＤＭ機能とを備える。
【００３７】
光伝送路１０２は、例えば、光ファイバであり、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバを利用することができる。
次に、光送信局１０１の構成について説明する。
図２において、光送信局１０１は、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号をそれぞれ生成する複数ｍ個のＯＳ１２１-1〜１２１-mと、これらＯＳ１２１-1〜１２１-mから出力された各光信号を波長多重するＭＵＸ１２２と、ＭＵＸ１２２から出力されるＷＤＭ光信号を増幅する光増幅部１３０と、監視情報の光信号を生成するＯＳ１２４と、この監視情報の光信号を光増幅部１３０から出力されたＷＤＭ光信号に波長多重するＷＤＭカプラ（以下、「Ｗ−ＣＰＬ」と略記する。）１２３を備えて構成される。
【００３８】
ＯＳ１２１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、レーザ光を送信すべき情報で変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とを備えて構成することができる。半導体レーザの発振波長は、各チャンネルに合わせて設定される。ＯＳ１２１の個数は、ＷＤＭ光信号のチャンネル数に合わせた個数である。後述の光受信器１９４の個数についても、同様である。
【００３９】
ＭＵＸ１２２は、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
ＯＳ１２１-1〜１２１-mで生成された各光信号は、ＭＵＸ１２２で波長多重され、ＷＤＭ光信号として、光増幅部１３０内の光カプラ（以下、「ＣＰＬ」と略記する。）１３１に入力される。
【００４０】
次に、光増幅部１３０の構成について説明する。
光増幅部１３０に入射されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３１で２つに分配される。ＣＰＬ１３１は、入射した光を２つに分配して射出する光部品であり、後述する他のＣＰＬも同様である。ＣＰＬは、例えば、ハーフミラーなどの微少光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバの光ファイバ形光分岐結合器や光導波路形光分岐結合器などを利用することができる。
【００４１】
ＣＰＬ１３１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４０に入力され、他方は、ＣＰＬ１３２に入力される。
ＰＤ１４０は、受光した光の光パワーに従う電流を発生する光電変換器であり、後述する他のＰＤも同様である。ＰＤ１４０の出力は、アナログ入力をディジタル出力に変換するアナログ−ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略記する。）１４６に入力される。Ａ／Ｄ１４６の出力は、演算を行うマイクロプロセッサなどの中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」と略記する。）１５０に入力される。
【００４２】
一方、ＣＰＬ１３２には、エルビウム元素添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と略記する。）１３３の励起光として、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略記する。）１４１から出力されるレーザ光も入力される。ＬＤ１４１は、例えば、ファブリペロ型レーザ、分布帰還型レーザ、分布ブラッグ反射型レーザなど各種半導体レーザを利用することができる。後述する他のＬＤも同様である。
【００４３】
これらＣＰＬ１３１から出力されたＷＤＭ光信号とＬＤ１４１から出力されたレーザ光は、ＣＰＬ１３２で合波された後に、ＥＤＦ１３３に入力される。エルビウム元素は、ランタノイドの希土類元素の１つで、元素記号Ｅｒ、原子番号６８である。ランタノイドに属する元素は、互いに性質が類似している。
なお、本実施形態では、光ファイバ増幅器として、エルビウム元素を添加した光ファイバ増幅器を使用したが、光増幅部１３０の増幅帯域に応じて希土類元素が選択される。他の帯域を増幅する希土類元素として、例えば、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジウム（Ｐｒ）およびツリウム（Ｔｍ）などが知られている。
【００４４】
そして、ＥＤＦ１３３の他方の端には、ＣＰＬ１３４を介して、ＬＤ１４２から出力されるレーザ光も入力される。
ＥＤＦ１３３は、ＬＤ１４１およびＬＤ１４２から出力されるレーザ光を吸収することによってＥＤＦ１３３内のエルビウムイオンが励起され、反転分布を形成する。ＷＤＭ光信号が反転分布を形成した状態でＥＤＦ１３３に入力されると、ＥＤＦ１３３は、ＷＤＭ光信号によって誘導放射が誘起され、ＷＤＭ光信号を増幅する。このようにＬＤ１４１、１４２は、ＥＤＦ１３３の励起光源であるから、これら発振波長は、ＥＤＦ１３３の励起波長、例えば、１４８０ｎｍや９８０ｎｍなどに設定される。
【００４５】
また、ＬＤ駆動回路１４７は、制御信号をＬＤ１４１およびＬＤ１４２にそれぞれ出力する。ＬＤ駆動回路１４７は、ＬＤ１４１、１４２の素子温度を調整することによってレーザ光の発振波長を安定させ、さらに、ＬＤ１４１、１４２の駆動電流を調整することによってレーザ光の光パワーを制御する。
これらＥＤＦ１３３、ＣＰＬ１３２、１３４、ＬＤ１４１、１４２およびＬＤ駆動回路１４７を備えて第１段目の光ファイバ増幅器が構成される。第１段目の光ファイバ増幅器の利得は、ＬＤ１４１、１４２のレーザ光の光パワーを調整することによって所定の値に制御される。
【００４６】
ＥＤＦ１４０で増幅されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３４を介して、可変光減衰器（以下、「ＶＡＴ」と略記する。）１３５に入力される。
ＶＡＴ１３５は、入力された光を減衰して出力するとともにその減衰量を変更することができる光部品である。ＶＡＴ１３５は、例えば、入力光と出力光との間に減衰円板を挿入し、減衰円板の表面には回転方向に厚さが連続的に変えてある金属減衰膜を蒸着して、この減衰円板を回転させることにより減衰量を調節する光可変減衰器や、入力光と出力光との間に磁気光学結晶およびこの磁気光学結晶の出力側に偏光子を挿入し、磁気光学結晶に磁界を印加してこの磁界の強さを変えることにより減衰量を調整する光可変減衰器などを利用することができる。
【００４７】
ＶＡＴ１３５は、光増幅部１３０が光通信システムに設置される際に設定された所定の出力（出力補正される前の基準となる出力値）となるようにＣＰＵ１５０によって減衰量が設定される。
ＶＡＴ１３５で所定の光パワーに調整されたＷＤＭ光信号は、第２段目の光ファイバ増幅器のＣＰＬ１３６に入力され、増幅された後に、ＣＰＬ１３８から出力される。
【００４８】
第２段目の光ファイバ増幅器は、ＥＤＦ１３７、ＣＰＬ１３６、１３８、ＬＤ１４３、１４４およびＬＤ駆動回路１４８を備え、第１段目の光ファイバ増幅器と同様の構成であるので、その構成の説明を省略する。第２段目の光ファイバ増幅器と第１段目の光ファイバ増幅器との各光部品の対応関係は、ＣＰＬ１３６がＣＬＰ１３２に対応し、ＥＤＦ１３７がＥＤＦ１３３に対応し、ＣＰＬ１３８がＣＬＰ１３４に対応し、ＬＤ１４３がＬＤ１４１に対応し、ＬＤ１４４がＬＤ１４２に対応し、そして、ＬＤ駆動回路１４８がＬＤ駆動回路１４７に対応する。第２段目の光ファイバ増幅器の利得は、ＬＤ１４３、１４４のレーザ光の光パワーを調整することによって所定の値に制御される。
【００４９】
ＣＬＰ１３８から出力されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３９に入力される。ＣＰＬ１３９で分配された一方のＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１２３に入力され、他方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４５に入力される。
ＰＤ１４５は、受光した光の光パワーに従う出力をＡ／Ｄ１４９に入力させる。Ａ／Ｄ１４９の出力は、ＣＰＵ１５０に入力される。
【００５０】
一方、ＯＳ１２４は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、監視情報によって変調された光信号（以下、「ＯＳＣ」と略記する。）を生成する。監視情報は、この光通信システムを運用する上で必要な保守情報、状態情報などの情報である。ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最小チャンネルであるｃｈ．１より短波長側に設定される。なお、ＯＳＣは、ＷＤＭ光信号の最大チャンネルであるｃｈ．ｍより長波長側に設定してもよい。
【００５１】
ＯＳ１２４で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１２３は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光送信局１０１の出力として、光伝送路１０２-1に送出され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。
メモリ１５１は、半導体メモリなどの記憶回路であり、光増幅部１３０を制御する制御プログラム、制御プログラム実行中の各種データ、この光増幅部１３０の増幅帯域△ｆ、１個のチャンネルの光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.j、この光増幅部１３０がｋ段目の光増幅部とする場合におけるｋ段目の光増幅部の雑音指数ＮＦk 、この光増幅部の自然放出係数ｎspk などを格納する。
【００５２】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６、１４９、ＬＤ駆動回路１４７、１４８、メモリ１５１およびＯＳ１２４と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。
なお、光増幅部１３０のＣＰＬ１３１からＣＰＬ１３９までのいずれかの箇所に光アイソレータを設けてもよい。例えば、ＥＤＦ１３３とＣＰＬ１３４との間やＥＤＦ１３７とＣＰＬ１３８との間に設ける。光アイソレータは、一方向にのみ光を透過する光部品であり、例えば、４５度ずれた状態の２つの偏光子の間にファラデー回転子を配置することによって構成することができる。光アイソレータは、光増幅部１３０内における各光部品の接続部などで生じる反射光が何処までも伝播することを防止する役割を果たす。特に、反射光が半導体レーザに戻ってくると、半導体レーザは、位相や振幅のまちまちな反射光に誘導されて、発振モードが変化したり、雑音が発生したりする。光アイソレータは、この悪影響を防止することができる。
【００５３】
次に、光中継局１０４の構成について説明する。
図３において、光中継局１０４は、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、信号除去部の制御回路１６４、Ｗ−ＣＰＬ１６３、１６７、１７０、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、光増幅部１３０、ＯＲ１６８およびＯＳ１６９を備えて構成される。
【００５４】
ＣＰＬ１６１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、光信号除去部１６２に入力され、他方は、分岐光信号受信回路１６５に入力される。
光信号除去部１６２は、この光中継局１０４で分岐したチャンネルに対応する光信号をＷＤＭ光信号から除去するための光部品である。光信号除去部１６２は、分岐するチャンネル数に合わせた個数の光フィルタ、例えば、ファイバーグレーティングフィルタ（以下、「ＦＢＧ」と略記する。）１６２が縦続に接続されて構成される。ＦＢＧ１６２-1〜１６２-3の通過波長帯域は、それぞれ分岐するチャンネルの波長に合わせられる。このため、ＷＤＭ光信号から分岐するチャンネルに対応する光信号が除去される。例えば、３２波のＷＤＭ光信号のうちのｃｈ．４〜ｃｈ．６が分岐される場合では、ＦＢＧ１６２-1の通過波長帯域がｃｈ．４の波長に合わせられ、ＦＢＧ１６２-2の通過波長帯域がｃｈ．５の波長に合わせられ、そして、ＦＢＧ１６２-3の通過波長帯域がｃｈ．６の波長に合わせられる。
【００５５】
このＦＢＧ１６２が濾波する帯域幅が、前述のＡＳＥの帯域幅△ｆch. に相当する。
信号除去部の制御回路１６４は、光信号除去部１６２で除去されるチャンネルの情報を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に通知する。例えば、上述の例では、ｃｈ．４〜ｃｈ．６が除去され、そして、挿入されたことを示す情報が、ＣＰＵ１５０に通知される。
【００５６】
なお、光信号除去部１６２は、光フィルタを縦続に接続することで構成したが、音響光学チューナブルフィルタ（以下、「ＡＯＴＦ」と略記する。）を使用しても良い。ＡＯＴＦは、音響光学効果によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させることで分離・選択する光部品である。例えば、ＡＯＴＦは、圧電性結晶である基板に２本の光導波路が形成される。これら光導波路は、互いに２箇所で交叉し、これら交叉する部分に偏光ビームスプリッタが設けられる。そして、２つの交叉する部分の間において２本の光導波路上に弾性表面波を発生する電極が２本の光導波路上に形成される。弾性表面波は、ＲＦ周波数を電極に供給することによって発生し、これら２本の光導波路の屈折率を変化させる。分離・選択する波長は、ＲＦ周波数を制御することにより決められ、複数の波長を分離・選択する場合は、これに応じて複数のＲＦ周波数が電極に供給される。
【００５７】
図３に戻って、光信号除去部１６２でＡＳＥとともに分岐したチャンネルに対応する光信号が除去されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１６３に入力され、Ｗ−ＣＰＬ１６３で挿入光信号送信回路１６６で生成された光信号と波長多重されることによって新たに光信号が挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に入力される。
【００５８】
Ｗ−ＣＰＬ１６７は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とを波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。すなわち、Ｗ−ＣＰＬ１６７の遮断波長は、ＯＳＣの波長とＷＤＭ光信号の波長帯域との間に設定される。ＯＲ１６８は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００５９】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらに信号除去部の制御回路１６４の出力、挿入光信号送信回路１６６の出力およびＯＲ１６８の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。
【００６０】
また、ＯＳ１６９は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、光中継局１０４の処理内容で変更された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１６９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１７０は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０４-1の出力として光伝送路１０２-２に送出され、次段の光中継局１０４-2に伝送される。そして、光中継局１０４-2は、光中継局１０４-1と同様な構成であり、所定のチャンネルに対応する光信号がＷＤＭ光信号に分岐および挿入され、光伝送路１０２-3に送出され、次段の光中継局１０４-3に伝送される。
【００６１】
このように、第１の実施形態の光通信システムでは、ＷＤＭ光信号は、光送信局１０１から順次に複数個の光中継局１０４で中継されて、光受信局１０３で受信される。
【００６２】
分岐光信号受信回路１６５は、ＣＰＬ１６１で分配されたＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を受信・処理する。この受信・処理は、所定のチャンネルに対応する光信号を復調して情報を取り出したり、この光中継局１０４が他のネットワークに接続している場合には、この光信号をそのネットワークに送出する。
【００６３】
ここで、分岐光信号受信回路１６５の１例を図４に基づいて説明する。
図４において、ＣＰＬ１６１から出力されたＷＤＭ光信号は、光増幅器４０１で増幅され、ＣＰＬ４０２で３つに分配される。分配された各ＷＤＭ光信号は、それぞれＦＢＧ４０３-1〜４０３-3および光増幅器４０４-1〜４０４-3を介して、ＯＲ４０５-1〜４０５-3に入力される。ＦＢＧ４０３-1〜４０３-3の通過波長帯域をそれぞれ分岐すべきチャンネルの波長に合わせることで、各ＯＲ４０５-1〜４０５-3は、所定のチャンネルに対応する光信号を受信することができる。例えば、３２波のＷＤＭ光信号のうちのｃｈ．４〜ｃｈ．６が分岐される場合では、ＦＢＧ４０３-1の通過波長帯域がｃｈ．４の波長に合わせられ、ＦＢＧ４０３-2の通過波長帯域がｃｈ．５の波長に合わせられ、そして、ＦＢＧ４０３-3の通過波長帯域がｃｈ．６の波長に合わせられる。
【００６４】
一方、挿入光信号送信回路１６６は、光中継局１０４で挿入すべきチャンネルに対応する光信号を生成する。ここで、生成されるチャンネルは、分岐光信号送信回路１６５で受信・処理されるチャンネルと同じチャンネルである必要はあるが、分岐したチャンネル数と同数である必要はなく、同数以下でよい。挿入光信号送信回路１６６は、挿入したチャンネル数をＣＰＵ１５０に通知する。
【００６５】
ここで、挿入光信号送信回路１６６の１例を図５に基づいて説明する。
図５において、ＬＤ４１１-1〜４１１-3は、挿入すべきチャンネルに対応する波長のレーザ光をそれぞれ発振する。レーザ光は、光増幅器４１２-1〜４１２-3およびＦＢＧ４１３-1〜４１３-3をそれぞれ介して、光変調器（以下、「ＭＯＤ」と略記する。）４１４-1〜４１４-3にそれぞれ入力される。ＦＢＧ４１３-1〜４１３-3の通過波長帯域は、それぞれ挿入すべきチャンネルの波長に合わられる。各レーザ光は、ＭＯＤ４１４-1〜４１４-3で送出すべき情報で変調され、光増幅器４１５-1〜４１５-3をそれぞれ介して、Ｗ−ＣＰＬ４１６で波長多重され、Ｗ−ＣＰＬ１６３へ出力される。ＭＯＤ４１４は、例えば、マッハツェンダ型光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの外部変調型の変調器を利用することができる。このような構成の挿入光信号送信回路１６６において、ＭＯＤ４１４-1〜４１３-3の動作状態を監視する監視制御回路を設け、監視制御回路が挿入されるチャンネル数を計数し、計数結果を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に通知する。
【００６６】
なお、分岐すべきチャンネル数および挿入すべきチャンネル数は、任意にすることができる。この場合において、上述のＰＣＬ４０２、ＦＢＧ４０３-1〜４０３-3、光増幅器４０４-1〜４０４-3およびＯＲ４０５-1から成るユニットが分岐すべきチャンネル数に合わせて増設され、光増幅器４０１から出力されるＷＤＭ光信号を各ユニットに分配するＣＰＬが設けられる。そして、これに合わせて、上述のＬＤ４１１-1〜４１１-3、光増幅器４１２-1〜４１２-3、ＦＢＧ４１３-1〜４１３-3、ＭＯＤ４１４-1〜４１４-3、光増幅器４１５-1〜４１５-3およびＷ−ＣＰＬ４１６から成るユニットが増設され、各ユニットの出力は、さらに波長多重するＷ−ＣＰＬを介して、Ｗ−ＣＰＬ１６３に入力される。
【００６７】
次に、光受信局１０３の構成について説明する。
図６において、光受信局１０３は、Ｗ−ＣＰＬ１９１、ＯＲ１９２、光増幅部１３０、ＤＥＭＵＸ１９３およびＯＲ１９４-1〜１９４-mを備えて構成される。
光伝送路１０２から光受信局１０３に伝送されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１９１に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１９１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１９２に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００６８】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらにＯＲ１９２の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３に入力される。ＤＥＭＵＸ１９３は、ＷＤＭ光信号を各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離する。分離された各チャンネルの光信号は、ＯＲ１９４-1〜１９４-mにそれぞれ入力され、受信・処理される。ＯＲ１９４は、例えば、ホトダイオードなどの受光部、受光部の出力を等化する等化増幅器、等化増幅器の出力からタイミングを抽出するタイミング回路、タイミング回路のタイミングで等化増幅器の出力から信号を取り出す識別回路などを備えて構成される。
【００６９】
（第１の実施形態の動作・効果）
第１の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 および累積ＡＳＥ情報ｄ0 を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。なお、光送信局１０１の光増幅部１３０を０段目の光増幅部とした。
【００７０】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０４で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０３に伝送されるが、各光中継局１０４の動作は、同様なので、そのうちの一つであるｋ段目の光中継局１０４-kにおける動作について以下に説明する。
【００７１】
光中継局１０４-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０に出力する。
【００７２】
次に、光増幅部１３０の制御について説明する。
ここで、以下の説明において、各記号を次にように定義する。
ｄk は、ｋ段目の光増幅部までに累積されたＡＳＥの光パワー（累積ＡＳＥ情報）である。
ｍk は、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）である。
【００７３】
ｎは、ｋ−１段目の光増幅部とｋ段目の光増幅部との間で分岐したチャンネル数（分岐チャンネル数）である。
ｓは、ｋ−１段目の光増幅部とｋ段目の光増幅部との間で挿入されたチャンネル数（挿入チャンネル数）である。
ＰTinkは、ｋ段目の光増幅部に入力される光の総入力パワーである。
【００７４】
Ｐoutkは、ｋ段目の光増幅部から出力される光の総出力パワーである。
Ｐink は、ｋ段目の光増幅部における１チャンネル当たりの入力光パワーである。
ＮＦk は、ｋ段目の光増幅部の雑音指数である。
△ｆは、光増幅部の増幅帯域である。
【００７５】
△ｆch. は、１個のチャンネルの除去にともない除去されるＡＳＥの帯域幅（ＡＳＥ除去帯域）である。
ｃk は、ｋ段目の光増幅部で発生するＡＳＥ（ＡＳＥ情報）である。
△ｋは、ｋ段目の光増幅部の出力補正量である。
図７は、第１の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【００７６】
光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、ＯＲ１６８の出力から累積ＡＳＥ情報ｄk-1 および入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ１）。
ＣＰＵ１５０は、信号除去部の制御回路１６４の出力から分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ２）。
【００７７】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ３）。
ＣＰＵ１５０は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ４）。
【００７８】
ＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ５）。
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ６）。
【００７９】
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ７）。
ＣＰＵ１５０は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk を自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１３より算出する（Ｓ８）。なお、本実施形態では、各局の光増幅部における自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink は各局で同一であるとした。
【００８０】
ここで、自然放出係数ｎspk の代わりにＳ６で取り込んだ雑音指数ＮＦk を用いても、式１４の関係でｃk およびｄk を算出することができる。また、ｄk は、式１２および式１３の関係から、Ｓ１でＯＲ１６８の出力から取り込んでいるｄk-1 とｃk とからも算出することができる。
ＣＰＵ１５０は、以上のステップにおいて算出された各値から式１７を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ９）。
【００８１】
ＣＰＵ１５０は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ１０）。なお、利得の調整は、例えば、一方の利得を或る一定値に固定して他方を微調整することによって行えばよい。また、ＥＤＦ１３３の利得は、ＬＤ駆動回路１４７を介してＬＤ１４１、１４２の出力を調整することによって変更され、ＥＤＦ１３７の利得、ＬＤ駆動回路１４８を介してＬＤ１４３、１４４の出力を調整することによって変更される。
【００８２】
ＣＰＵ１５０は、この光中継局１０４-kの累積ＡＳＥ情報ｄk および入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ１１）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【００８３】
このように光中継局１０４-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０３に入力され、光受信局１０３内の光増幅部１３０で、光中継局１０４-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【００８４】
図８は、第１の実施形態の光通信システムのシミュレーション結果を示す図である。
シミュレーションは、光通信システムが３２波のＷＤＭ光信号を伝送することができるとし、光中継局１０４が５個であり、各局でＷＤＭ光信号が次のように分岐・挿入されるとした。光送信局１０１は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８およびｃｈ．３２のＷＤＭ光信号を生成し、光中継局１０４-1に伝送する。光中継局１０４-1は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８を分岐するとともにｃｈ．９ないしｃｈ．１６を挿入し、光中継局１０４-2に伝送する。光中継局１０４-2は、ｃｈ．９ないしｃｈ．１６を分岐するとともにｃｈ．１７ないしｃｈ．２４を挿入し、光中継局１０４-3に伝送する。光中継局１０４-3は、ｃｈ．１７ないしｃｈ．２４を分岐するとともにｃｈ．１およびｃｈ．２５ないしｃｈ．３１を挿入し、光中継局１０４-4に伝送する。光中継局１０４-4は、ｃｈ．２５ないしｃｈ．３２を分岐するとともにｃｈ．２ないしｃｈ．８およびｃｈ．３２を挿入し、光中継局１０４-5に伝送する。光中継局１０４-5は、ｃｈ．１ないしｃｈ．８を分岐し、光受信局１０３に伝送する。光伝送路の損失は、各局間において２５ｄＢであり、各局の出力レベルは、０ｄＢｍ／ｃｈ．である。
【００８５】
図８Ａは、光送信局１０１、各光中継局１０４および光受信局１０３における光増幅部１３０の出力補正値を示す図である。図８Ａの横軸は、光中継局の数を示し、縦軸は、ｄＢ単位で示す出力補正量である。実線は、本発明に基づきＡＳＥの除去分を考慮した場合の出力補正量であり、破線は、従来のＡＳＥの除去分を考慮しない場合の出力補正量である。
【００８６】
通常、光中継局は、非線形光学効果が生じない限界のレベルで光伝送路にＷＤＭ光信号を送出するため、従来では補正誤差が最大で１．６ｄＢに達するので、ＷＤＭ光信号に非線形光学効果が生じる蓋然性が高いが、本発明によれば、この点が改善されるので、非線形光学効果が生じない。
そして、図８Ｂは、光通信システムのレベルダイヤを示す図である。
【００８７】
図８Ｂの横軸は、光中継局の数を示し、縦軸は、ｄＢｍ／ｃｈ単位で表すチャンネル平均光パワーレベルを示す。◆が出力補正を行った場合の光信号の光レベルであり、▲が出力補正を行った場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルであり、■が出力補正を行わない場合の光信号の光レベルであり、×が出力補正を行わない場合のＡＳＥを加算した光信号の光レベルである。
【００８８】
図８Ｂと図１８Ｂとを比較すると分かるように、本発明に基づきＡＳＥの除去分を考慮すると、多中継の際に生じるチャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【００８９】
なお、第１の実施形態では、光中継局１０４は、光増幅機能とＯＡＤＭ機能とを併せ持つ光中継局を使用したが、光増幅機能のみの光中継局１０５またはＯＡＤＭ機能のみを持つ光中継局１０６の場合もある。
次に、光増幅機能のみの光中継局１０５の構成について説明する。
図９は、光通信システムにおける光中継局（光増幅機能のみ）を示す図である。
【００９０】
図９において、光中継局１０５は、Ｗ−ＣＰＬ１８１、光増幅部１３０、ＯＲ１８２、ＯＳ１８３およびＷ−ＣＰＬ１８４を備えて構成される。
光伝送路１０２を伝播したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１８１に入力される。
Ｗ−ＣＰＬ１８１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ１８２に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０のＣＰＬ１３１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ１５０に通知する。
【００９１】
光増幅部１３０の構成は、ＣＰＵ１５０がさらにＯＲ１８２の出力を受信することを除き、光送信局１０１の光増幅部１３０と同様な構成なのでその説明を省略する。
光増幅部１３０で所定のレベルに増幅されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１８４に入力される。
【００９２】
また、ＯＳ１８３は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、光中継局１０５の処理内容で更新された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１８３で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１８４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１８４は、ＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０５の出力として光伝送路１０２に送出される。
【００９３】
次に、ＯＡＤＭ機能のみの光中継局１０６の構成について説明する。
図１０は、光通信システムにおける光中継局（ＯＡＤＭ機能のみ）の構成を示す図である。
図１０において、光中継局１０６は、Ｗ−ＣＰＬ２０１、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、信号除去部の制御回路１６４、ＣＰＵ２０５、ＯＲ２０２およびＯＳ２０３およびＷ−ＣＰＬ２０４を備えて構成される。
【００９４】
光伝送路１０２を伝播したＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ２０１に入力される。
Ｗ−ＣＰＬ２０１は、ＯＳＣとＷＤＭ光信号とに波長分離し、ＯＳＣをＯＲ２０２に出力し、ＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１に出力する。ＯＲ１８２は、ＯＳＣを受信および処理して、監視情報をＯＳＣから取り出し、監視情報をＣＰＵ２０５に通知する。
【００９５】
ＣＰＬ１６１は、ＷＤＭ光信号を分岐光信号受信回路１６５および光信号除去部１６２に分配する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、Ｗ−ＣＰＬ１６３で挿入光信号送信回路１６６からの挿入すべき光信号と波長多重され、Ｗ−ＣＰＬ２０４に入力される。
【００９６】
ＣＰＵ２０５は、ＯＲ２０２で取り出された監視情報を、信号除去部の制御回路１６４から受信した除去したチャンネルに関する情報で更新し、更新された監視情報をＯＳ２０３に出力する。
ＯＳ２０３は、ＯＳ１２１と同様な構成であり、この更新された監視情報によって変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ２０３で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ２０４に入力される。Ｗ−ＣＰＬ２０４は、Ｗ−ＣＰＬ１６３から出力されたＷＤＭ光信号とこのＯＳＣとに波長多重する。ＯＳＣを波長多重されたＷＤＭ光信号は、光中継局１０６の出力として光伝送路１０２に送出される。
【００９７】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第２の実施形態では、ＷＤＭ光信号のチャンネルを監視する機能を備える光増幅部２２０が使用される。すなわち、第２の実施形態の光増幅部２２０は、第１の実施形態における光増幅部１３０に対し、ＣＰＬ１３１とＣＰＬ１３２との間にＣＰＬ２２１を備え、ＣＰＬ２２１で分岐したＷＤＭ光信号のスペクトルを解析する光スペクトルアナライザ（以下、「ＯＳＡ」と略記する。）２２２およびＯＳＡ２２２を制御するＯＳＡ制御回路２２３を備える点で相違する。
【００９８】
第２の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１とＷＤＭ光信号を受信および処理する光受信局１０７とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイント（point-to-point）の光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅機能とＯＡＤＭ機能とを持つ、必要な個数の光中継局１０８が縦続に接続される。
【００９９】
まず、第２の実施形態の光中継局１０８の構成について説明する。
図１１は、第２の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【０１００】
図１１において、光中継局１０８は、ＣＰＬ１６１、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３、１６７、１７０、分岐光信号受信回路１６５、挿入光信号送信回路１６６、光増幅部２２０、ＯＲ１６８およびＯＳ１６９を備えて構成される。
ＷＤＭ光信号は、光伝送路１０２から光中継局１０８内のＣＰＬ１６１に入力される。ＣＰＬ１６１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、分岐光信号受信回路１６５に入力され、他方は、光信号除去部１６２、Ｗ−ＣＰＬ１６３およびＷ−ＣＰＬ１６７を介して光増幅部２２０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１６３では、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号も入力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７では、Ｗ−ＣＰＬ１６３の出力からＯＳＣが波長分離され、ＯＳＣがＯＲ１６８に出力される。ＯＲ１６８の出力は、光増幅部２２０内のＣＰＵ２２４に入力される。
【０１０１】
次に、光増幅部２２０の構成について説明する。
光増幅部２２０に入射されたＷＤＭ光信号は、ＣＰＬ１３１を介してＣＰＬ２２１に入力される。ＣＰＬ１３１では、ＷＤＭ光信号の一部をＰＤ１４０に入力させ、ＰＤ１４０の出力は、Ａ／Ｄ１４６を介して、演算回路であるＣＰＵ２２４に入力される。ＣＰＬ２２１で分配された一方のＷＤＭ光信号は、入射された光の波長と当該波長に対する光パワーとを測定するＯＳＡ２２２に入力される。ＯＳＡ制御回路２２３は、ＯＳＡ２２２が測定する波長範囲などの動作を制御するとともにＯＳＡ２２２の出力（スペクトル）をＣＰＵ２２４に入力する。
【０１０２】
ＣＰＬ２２１で分配された他方のＷＤＭ光信号は、ＥＤＦ１３３、ＣＰＬ１３２、１３４、ＬＤ１４１、１４２およびＬＤ駆動回路１４７を備えて構成される第１段目の光ファイバ増幅器に入力される。ＷＤＭ光信号は、第１段目の光ファイバ増幅器で増幅された後に、ＶＡＴ１３５に入力される。ＷＤＭ光信号は、ＶＡＴ１３５で減衰された後に、ＥＤＦ１３７、ＣＰＬ１３６、１３８、ＬＤ１４３、１４４およびＬＤ駆動回路１４８を備えて構成される第２段目の光ファイバ増幅器に入力される。ＷＤＭ光信号は、第２段目の光ファイバ増幅器で増幅された後に、ＣＰＬ１３９に入力される。ＣＰＬ３９で分配された一方のＷＤＭ光信号は、光増幅部２２０の増幅出力としてＷ−ＣＰＬ１２３に入力される。他方のＷＤＭ光信号は、ＰＤ１４５で受光され、ＰＤ１４５の出力は、Ａ／Ｄ１４９を介してＣＰＵ２２４に入力される。
【０１０３】
一方、ＯＳ１６９は、ＣＰＵ２２４で更新された監視情報に基づいて変調されたＯＳＣを生成する。ＯＳ１６９で生成されたＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１７０に入力される。Ｗ−ＣＰＬ１２３は、光増幅部２２０内のＣＰＬ１３９から出力されたＷＤＭ光信号とＯＳ１６９で生成されたＯＳＣとを波長多重した後に、光中継局１０８の出力として、光伝送路１０２に送出される。
【０１０４】
メモリ２２５は、半導体メモリなどの記憶回路であり、光増幅部２２０を制御する制御プログラム、制御プログラム実行中の各種データ、この光増幅部２２０の増幅帯域△ｆ、１個のチャンネルの光信号を分岐するために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.j、この光増幅部２２０がｋ段目の光増幅部とする場合におけるｋ段目の光増幅部の雑音指数ＮＦk 、この光増幅部の自然放出係数ｎspk などを格納する。
【０１０５】
ＣＰＵ２２４は、挿入光信号送信回路１６６、Ａ／Ｄ１４６、１４９、ＬＤ駆動回路１４７、１４８、ＯＳＡ制御回路２２３、メモリ２２５およびＯＳ１２４と接続され、これら各回路と信号をやり取りする。
第２の実施形態の光受信局１０７は、Ｗ−ＣＰＬ１９１、ＯＲ１９２、光増幅部２２０、ＤＥＭＵＸ１９３およびＯＲ１９４-1〜１９４-mを備えて構成される。光受信局１０７は、図６に示す光受信局１０３において光増幅部１３０の代わりに上述の光増幅部２２０を用いるだけで、光受信局１０３と同様な構成であるため、光受信局１０７の構成の説明を省略する。ここで、光受信局１０７の光増幅部２２０は、光受信局１０７には挿入光信号送信回路１６６が無いのでＣＰＵ２２４とこの回路との接続が無い点で、光中継局１０８の光増幅部２２０と異なる。
【０１０６】
（第２の実施形態の動作・効果）
第２の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍ0 および累積ＡＳＥ情報ｄ0 を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０８-1に伝送される。
【０１０７】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０８で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０７に伝送されるが、各光中継局１０８の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０８-kにおける動作について以下に説明する。
【０１０８】
光中継局１０８-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部２２０に出力する。
【０１０９】
次に、光増幅部２２０の制御について説明する。
図１２は、第２の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
光増幅部２２０のＣＰＵ２２４は、ＯＲ１６８の出力から累積ＡＳＥ情報ｄk-1 および入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ２１）。
【０１１０】
ＣＰＵ２２４は、ＯＳＡ制御回路２２３を介してＯＳＡ２２２で測定されたスペクトルからこの光中継局１０８-kの入力チャンネル数ｍk を取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ２２）。
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 、入力チャンネル数ｍk および挿入チャンネル数ｓから分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを算出する（Ｓ２３）。
【０１１１】
ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ２４）。
ＣＰＵ２２４は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ２５）。
【０１１２】
ＣＰＵ２２４は、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ２６）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ２７）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ２８）。
【０１１３】
ＣＰＵ２２４は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０８-kの光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk を自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１３より算出する（Ｓ２９）。なお、本実施形態では、各局の光増幅部における自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink は各局で同一であるとした。
【０１１４】
ＣＰＵ２２４は、以上のステップにおいて算出された各値から式１７を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ３０）。
ＣＰＵ２２４は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ３１）。
【０１１５】
ＣＰＵ２２４は、この光中継局１０８-kの累積ＡＳＥ情報ｄk および入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ３２）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１１６】
このように光中継局１０８-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０７に入力され、光受信局１０７内の光増幅部２２０で、光中継局１０８-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１１７】
このように第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、多中継伝送中にＷＤＭ光信号から所定の光信号が分岐される際に生じるＡＳＥの除去を考慮するので、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
【０１１８】
第３の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１と光受信局１０３とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において必要な個数の光中継局１０４が縦続に接続される。
【０１１９】
第３の実施形態の光通信システムでは、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）ｍk を含む監視情報を収容するＯＳＣを用い、ｃｈ．ｊの光信号が分岐されたために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.(j)、および、除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch.(other)を光増幅部１３０のメモリにさらに格納することを除き、図１ないし図６に示す構成と同様であるので各局の構成の説明を省略する。
【０１２０】
（第３の実施形態の動作・効果）
第３の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵＸ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０４-1に伝送される。
【０１２１】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０４で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０３に伝送されるが、各光中継局１０４の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０４-kにおける動作について以下に説明する。
【０１２２】
光中継局１０４-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部１３０に出力する。
【０１２３】
次に、光増幅部１３０の制御について説明する。
図１３は、第３の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、ＯＲ１６８の出力から、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(other)、および、入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ４１）。
【０１２４】
ＣＰＵ１５０は、信号除去部の制御回路１６４の出力から分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ４２）。
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ４３）。
【０１２５】
ＣＰＵ１５０は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ４４）。
ＣＰＵ１５０は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ４５）。
【０１２６】
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ４６）。
ＣＰＵ１５０は、メモリ１５１に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ４７）。
ここで、自然放出係数ｎspk の代わりにＳ４６で取り込んだ雑音指数ＮＦk を用いても、式１４の関係でｃk を算出することができる。
【０１２７】
ＣＰＵ１５０は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までのｄk(j)、および、ｄk(other)を算出する（Ｓ４８）。
ＣＰＵ１５０は、以上のステップにおいて算出された各値から式１８を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ４９）。
ＣＰＵ１５０は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ５０）。
【０１２８】
ＣＰＵ１５０は、この光中継局１０４-kのｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ５１）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１２９】
このように光中継局１０４-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０３に入力され、光受信局１０３内の光増幅部１３０で、光中継局１０４-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１３０】
このように第３の実施形態では、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮するので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動がより抑制される。このため、第３の実施形態の光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差をより抑圧することができ、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化をより回避することができる。
【０１３１】
次に、別の実施形態について説明する。
（第４の実施形態の構成）
第４の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第４の実施形態の光通信システムは、光送信局１０１と光受信局１０７とこれらを結ぶ光伝送路１０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路１０２間において、必要な個数の光中継局１０８が縦続に接続される。
【０１３２】
第４の実施形態の光通信システムでは、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、ｋ段目の光増幅部に入力されるＷＤＭ光信号のチャンネル数（入力チャンネル数）ｍk を含む監視情報を収容するＯＳＣを用い、ｃｈ．ｊの光信号が分岐されたために除去されるＡＳＥの帯域幅△ｆch.(j)、および、除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch.(other)を光増幅部１３０のメモリにさらに格納することを除き、第２の実施形態における各局の構成と同様であるので各局の構成の説明を省略する。
【０１３３】
（第４の実施形態の動作・効果）
第４の実施形態の光送信局１０１は、ＯＳ１２１-1〜１２１-mおよびＭＵ１２２によって所定のチャンネル数のＷＤＭ光信号を生成する。光送信局１０１のＣＰＵ１５０は、ＷＤＭ光信号の多重数ｍ0 、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)を含む監視情報を収容するＯＳＣをＯＳ１２４に生成させる。生成したＯＳＣは、Ｗ−ＣＰＬ１２３でＷＤＭ光信号と波長多重され、次段の光中継局１０８-1に伝送される。
【０１３４】
ＷＤＭ光信号は、多段に縦続に接続された光中継局１０８で順次に所定のチャンネルに対応する光信号を分岐・挿入されるとともに増幅されることによって中継され、光受信局１０７に伝送されるが、各光中継局１０８の動作は、同様なので、その１つであるｋ段目の光中継局１０８-kにおける動作について以下に説明する。
【０１３５】
光中継局１０８-kは、光伝送路１０２から入力されたＷＤＭ光信号をＣＰＬ１６１で分岐するとともにＷＤＭ光信号から所定のチャンネルに対応する光信号を光信号除去部１６２で除去する。光信号除去部１６２から出力されたＷＤＭ光信号は、挿入光信号送信回路１６６から出力された光信号が新たに挿入され、Ｗ−ＣＰＬ１６７に出力される。Ｗ−ＣＰＬ１６７は、波長分離することによってＯＳＣをＯＲ１６８に出力し、ＷＤＭ光信号を光増幅部２２０に出力する。
【０１３６】
次に、光増幅部２２０の制御について説明する。
図１４は、第４の実施形態の光中継局における光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【０１３７】
光増幅部２２０のＣＰＵ２２４は、ＯＲ１６８の出力から、ｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(j)、および、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ−１段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk-1(other)、および、入力チャンネル数ｍk-1 を取り込む（Ｓ６１）。
【０１３８】
ＣＰＵ２２４は、ＯＳＡ制御回路２２３を介してＯＳＡ２２２で測定されたスペクトルからこの光中継局１０８-kの入力チャンネル数ｍk を取り込み、挿入光信号送信回路１６６から挿入チャンネル数ｓを取り込む（Ｓ６２）。
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 、入力チャンネル数ｍk および挿入チャンネル数ｓから分岐チャンネル数（除去チャンネル数）ｎを算出する（Ｓ６３）。
【０１３９】
ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４６を介して入力されるＰＤ１４０の出力から総入力パワーＰTinkを取り込む（Ｓ６４）。
ＣＰＵ２２４は、前段であるｋ−１段目の光増幅部の出力補正量δAk-1をｋ−１段目の光増幅部にチャンネル数ｍk のＷＤＭ光信号が入力されると仮定して算出する（Ｓ６５）。
【０１４０】
ＣＰＵ２２４は、入力チャンネル数ｍk-1 分岐チャンネル数ｎおよび挿入チャンネル数ｓからｋ段目の光増幅部の入力チャンネル数ｍk を算出し、総入力パワーＰTinkおよび入力チャンネル数ｍk から１チャンネル当たりの入力光パワーＰink を算出する（Ｓ６６）。
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５を参照することによって、入力光パワーＰink に対応する雑音指数ＮＦk を取り込む（Ｓ６７）。
【０１４１】
ＣＰＵ２２４は、メモリ２２５に格納されている自然放出係数ｎspk および入力光パワーＰink から式１２を用いて、ＡＳＥ情報ｃkを算出する（Ｓ６８）。
ＣＰＵ２２４は、光送信局１０１の光増幅部からこのｋ段目の光中継局１０４-kの光増幅部までのｄk(j)、および、ｄk(other)を算出する（Ｓ６９）。
ＣＰＵ２２４は、以上のステップにおいて算出された各値から式１８を用いて出力補正量△k を算出する（Ｓ７０）。
【０１４２】
ＣＰＵ２２４は、ＶＡＴ１３５の減衰量を調整し設定された減衰量に制御する。ＣＰＵ２２４は、Ａ／Ｄ１４９を介して入力されるＰＤ１４５の出力をモニタしながら出力補正量△k となるように、ＥＤＦ１３３の利得およびＥＤＦ１３７の利得を調整する（Ｓ７１）。
ＣＰＵ２２４は、この光中継局１０８-kのｃｈ．ｊの帯域における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(j)、光増幅部の帯域△ｆのうち除去されることのないＡＳＥの帯域幅△ｆch(other )における、光送信局の光増幅部からｋ段目の光中継局の光増幅部までの累積ＡＳＥ情報ｄk(other)、および、入力チャンネル数ｍk で監視情報を更新し、ＯＳ１６９に更新された監視情報に基づくＯＳＣを生成させる（Ｓ７２）。生成されたＯＳＣは、出力補正量△k で補正されたレベルで増幅されたＷＤＭ光信号とＷ−ＣＰＬ１７０で波長多重され、光伝送路１０２に送出される。
【０１４３】
このように光中継局１０８-kは、除去されるＡＳＥのパワーを考慮した出力補正量で出力を補正する。
順次に中継されたＷＤＭ光信号は、光受信局１０７に入力され、光受信局１０７内の光増幅部２２０で、光中継局１０８-kと同様に出力補正量で補正されたレベルで増幅される。増幅されたＷＤＭ光信号は、ＤＥＭＵＸ１９３で各チャンネルに対応する光信号ごとに波長分離され、各光信号は、それぞれＯＲ１９４-1〜１９４-mで受信・処理される。
【０１４４】
このように第４の実施形態では、第３の実施形態と同様にＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮するので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動がより抑制される。
次に、別の実施形態について説明する。
【０１４５】
（第５の実施形態の構成）
第５の実施形態は、本発明にかかる光通信システムの実施形態である。
第５の実施形態の光通信システムは、光送信局３０１と光受信局３０３とこれらを結ぶ光伝送路３０２とを備えるポイント・ツゥ・ポイントの光通信システムであって、光通信システムには、光伝送路３０２間において、光増幅機能とＯＡＤＭ機能をを持つ光中継局３０４が必要個数で縦続に接続される。さらに、光通信システムは、各局を管理するシステム管理回路３６１を備える。
【０１４６】
第５の実施形態の光通信システムにおける各局は、図１ないし図６に示す構成に対し、光増幅部１３０のＣＰＵ１５０から、ｄk 、ｍk 、ＰTink、ｎ、ＮＦk 、△ｆおよび△ｆch. が通知されこれら情報をシステム管理回路３６１に転送するとともにシステム管理回路３６１から信号を受信する監視回路３５１を備える点で異なるだけで、各局の構成は、図１ないし図６に示す構成と同様であるのでその説明を省略する。
【０１４７】
（第５の実施形態の動作・効果）
第１ないし第４の実施形態の光通信システムでは、出力補正量△は、光送信局１０１（上流側）から光受信局１０３、１０７（下流側）に向かって、順次に光中継局１０４〜１０６、１０８が計算したが、第５の実施形態では、システム管理回路３６１が各局から出力補正量△に必要なデータを収集し、計算し、計算結果の出力補正量△を各局へ通知する。
【０１４８】
第５の実施形態の光通信システムでは、光送信局３０１、各光中継局３０４および光受信局３０３の各監視回路３５１-0〜３５１-wは、自局の、累積ＡＳＥ情報ｄk 、入力チャンネル数ｍk 、総入力パワーＰTink、分岐チャンネル数ｎ、雑音指数ＮＦk 、増幅帯域△ｆおよびＡＳＥ除去帯域△ｆch. の情報を収容する信号をそれぞれシステム管理回路３６１に送信する。
【０１４９】
システム管理回路３６１は、受信した信号からこれら情報を抽出し、式１２、式１３および式１７を用いて、出力補正量△0 〜△w を演算する。システム管理回路３６１は、演算結果の各出力補正量△0 〜△w をそれぞれ収容する各信号を生成する。システム管理回路３６１は、生成された各信号を対応する各局へそれぞれ送信する。
【０１５０】
各局の各監視回路３５１-0〜３５１-wは、システム管理回路３６１から送信された信号から当該局の出力補正量△をそれぞれ抽出する。各監視回路３５１-0〜３５６１-wは、それぞれ、出力補正量△を光増幅部１３０のＣＰＵ１５０に出力する。各局において、光増幅部１３０のＣＰＵ１５０は、第１ないし第４の実施形態と同様に、ＥＤＦ１３３、１３７の利得を調整することによって自局の出力を出力補正量△で補正する。
【０１５１】
このように第５の実施形態では、システム管理回路３５１によって出力補正量△を集中的に管理することができる。
以上、本明細書で開示された主要な発明を以下に纏める。
［付記１］ 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備えること
を特徴とする光増幅装置。
［付記２］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５２】
［付記３］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄk と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍk と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰTinkと、前記波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆch. と、雑音指数ＮＦk と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出されること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５３】
［付記４］ 前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、チャンネルごとの前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅk (j)と、波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅk(other)と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍk と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰTinkと、チャンネルごとの雑音指数ＮＦk (j)とに基づいて算出されること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【０１５４】
［付記５］ 前記入力光を増幅する第１光増幅手段と、
前記第１光増幅手段の出力光を減衰させる光減衰手段と、
前記光減衰手段の出力光を増幅する第２光増幅手段と、
前記所定の一定値となるように前記光減衰手段の減衰量を調整する制御手段とを備え、
前記補正手段は、前記第１光増幅手段の利得および前記第２光増幅手段の利得のいずれか一方または両方を調整することで前記補正量を得ること
を特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
［付記６］ 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正すること
を特徴とする光増幅方法。
［付記７］ 互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、前記光送信局から出力される前記波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路で伝送された前記波長分割多重光信号を受信する光受信局と、前記光伝送路の間に設けられ前記波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、
前記光中継局は、
前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備えること
を特徴とする光通信システム。
［付記８］ 前記所定の一定値を補正するために、前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量を算出した後に、前記光中継局に前記補正量を通知するシステム管理手段をさらに備えること
を特徴とする付記７に記載の光通信システム。
【０１５５】
【発明の効果】
本発明では、ＷＤＭ光信号を光増幅する際にチャンネルごとにＡＳＥのレベルを考慮した補正量で出力が一定に増幅されるので、多中継伝送中に光信号が分岐・挿入されたとしても、チャンネル平均光パワーレベルの変動が抑制される。このため、本発明にかかる光通信システムは、ＷＤＭ光信号の各チャンネルに対応する光信号間の利得偏差を抑圧することができる。本発明にかかる光通信システムは、少数の波長多重数の場合でもチャンネル数の減少による光ＳＮＲの劣化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の光通信システムにおける光送信局の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光中継局における分岐光信号受信回路の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光中継局における挿入光信号送信回路の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光通信システムにおける光受信局の構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図８】第１の実施形態の光通信システムのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】光通信システムにおける光中継局（光増幅機能のみ）の構成を示す図である。
【図１０】光通信システムにおける光中継局（ＯＡＤＭ機能のみ）の構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の光通信システムにおける光中継局の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１３】第３の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１４】第４の実施形態の光増幅部における制御のフローチャートを示す図である。
【図１５】第５の実施形態の光通信システムの構成を示す図である。
【図１６】従来の光通信システムの構成を示す図である。
【図１７】４波の波長分割多重光信号が増幅された様子を示す図である。
【図１８】出力補正の有無による光ＳＮＲとレベルダイヤとを示す図である。
【符号の説明】
１０１、３０１ 光送信局
１０２、３０２ 光伝送路
１０３、１０７、３０３ 光受信局
１０４、１０５、１０６、１０８、３０４ 光中継局
１３０、２２０ 光増幅部
１５０、２２４ 中央処理装置
１５１、２２５ メモリ
１６８、１８２、１９２、２０２ 光受信器
１２４、１６９、１８３、２０３ 光送信器
２２２ 光スペクトルアナライザ
３５１ 監視回路
３６１ システム管理回路
Claims (8)
- 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備え、
前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、前記波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出されること
を特徴とする光増幅装置。 - 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅装置において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備え、
前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、チャンネルごとの前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、前記波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出されること
を特徴とする光増幅装置。 - 前記入力光を増幅する第１光増幅手段と、
前記第１光増幅手段の出力光を減衰させる光減衰手段と、
前記光減衰手段の出力光を増幅する第２光増幅手段と、
前記所定の一定値となるように前記光減衰手段の減衰量を調整する制御手段とを備え、
前記補正手段は、前記第１光増幅手段の利得および前記第２光増幅手段の利得のいずれか一方または両方を調整することで前記補正量を得ること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光増幅装置。 - 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正し、
前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、前記波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出されること
を特徴とする光増幅方法。 - 出力光の光パワーが所定の一定値になるように入力光を増幅する光増幅方法において、
前記入力光に含まれる自然放出光の光パワーが波長帯域ごとに異なり、
前記自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正し、
前記入力光は、光を増幅する光増幅器で増幅されながら中継伝送され、中継伝送中に所定のチャンネルに対応する光信号が分岐および挿入された波長分割多重光信号であって、
前記補正量は、チャンネルごとの前記入力光に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、前記波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、前記入力光の波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記入力光の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出されること
を特徴とする光増幅方法。 - 互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、前記光送信局から出力される前記波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路で伝送された前記波長分割多重光信号を受信する光受信局と、前記光伝送路の間に設けられ前記波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、
前記光中継局は、
前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備え、
前記補正量は、前記波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｄ ｋ と、前記波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、前記波長分割多重光信号が伝送中で分岐されるチャンネルの数である分岐チャンネル数ｎと、１個のチャンネルの分岐にともない除去される自然放出光の帯域幅であるＡＳＥ除去帯域△ｆ ｃｈ． と、雑音指数ＮＦ ｋ と、増幅帯域△ｆとに基づいて算出されること
を特徴とする光通信システム。 - 互いに波長の異なる複数の光信号を波長多重する波長分割多重光信号を生成する光送信局と、前記光送信局から出力される前記波長分割多重光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路で伝送された前記波長分割多重光信号を受信する光受信局と、前記光伝送路の間に設けられ前記波長分割多重光信号を出力光の光パワーが所定の一定値になるように増幅するとともに所定の光信号を除去する光中継局とを備える光通信システムにおいて、
前記光中継局は、
前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量で前記所定の一定値を補正する補正手段を備え、
前記補正量は、チャンネルごとの前記波長分割多重光信号に累積された自然放出光の光パワーである累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (j)と、前記波長分割多重光信号の波長帯域外の光に累積された自然放出光の光パワーである帯域外累積ＡＳＥ情報ｅ ｋ (other)と、前記波長分割多重光信号のチャンネル数である入力チャンネル数ｍ ｋ と、前記波長分割多重光信号の総光パワーである総入力パワーＰ Ｔｉｎｋ と、チャンネルごとの雑音指数ＮＦ ｋ (j)とに基づいて算出されること
を特徴とする光通信システム。 - 前記所定の一定値を補正するために、前記複数の光信号ごとにおける自然放出光の光パワーに基づく補正量を算出した後に、前記光中継局に前記補正量を通知するシステム管理手段をさらに備えること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載の光通信システム。
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