JP5029409B2 - ラマン増幅を用いた光伝送システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送路を伝播する主信号光をラマン増幅しながら伝送する光伝送システムに関し、特に、光伝送路の接続状態を確認してラマン励起光の出力制御を行う光伝送システムおよびその制御方法に関する。

近年、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）信号光の長距離伝送を実現するシステムとして、ラマンアンプを用いた長距離光伝送システムが実用化されている。このラマンアンプは、増幅媒体としての光伝送路に対して受信側から励起光を入射し、該励起光を信号光の伝播方向とは逆方向に伝播させることで、当該光伝送路を伝播する信号光を誘導ラマン散乱の効果により増幅するものである。

上記のラマンアンプを用いた光伝送システムにおいて重要な機能の１つとして、ラマンアンプの光出力制御機能がある。すなわち、ラマンアンプは、光伝送路においてラマン利得を得るために、極めて高い光出力パワーを有する励起光を光伝送路に入射させる必要がある。このため、ラマンアンプから光伝送路に出力される励起光の安全対策が重要となる。この安全対策は、具体的には、通常の運用時にラマンアンプから光伝送路に出力される励起光のパワーが人体に危険を及ぼす可能性のある高いレベルとなるため、システムの異常状態（例えば、ラマンアンプの出力端子が解放された場合など）を確実に検出し、ラマンアンプからの励起光の出力を停止させるか、または、励起光の出力パワーを安全なレベルまで低下させることが要求される。

ラマンアンプの出力端子と光伝送路が確実に接続されているかどうかを確認するための従来技術としては、例えば下記の特許文献１において、システム上の光伝送装置間で送受信される監視信号光（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）の疎通を確認することにより、ラマンアンプの出力端子の接続状態を判別する方法が開示されている。

また、例えば下記の特許文献２においては、ラマン励起光を変調して光伝送路に送り、ラマンアンプの出力端子で反射された光に含まれる変調成分を検出することにより、外乱光に影響されずにラマンアンプの出力端子の接続状態を確認して、ラマン励起光の出力制御を行う技術が提案されている。
特開２００２−２５２５９５号公報 特開２００２−２２１７４３号公報

しかしながら、上記のＯＳＣを利用した従来技術については、一中継区間の光伝送路長が長くなると、ＯＳＣの疎通による接続確認が困難になるという課題がある。
この課題について詳しく説明すると、一般に、ラマンアンプの用途としては、ロングスパンラマンとロングホールラマンとが知られている。ロングスパンラマンは、１つの中継区間の伝送距離を長くすることを目的として、光伝送路を伝播して下流の光伝送装置に入力される信号光のレベルが、当該装置内に備えられたエルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）等の入力レベル範囲の下限値を上回るように、光伝送路でのラマン増幅により信号利得を与えるようにした利用方法である。一方、ロングホールラマンは、多段中継システムにおいて中継数（スパン数）を増やすことを目的として、各中継ノードのＥＤＦＡ等における光ＳＮ比（Optical Signal-to-Noise Ratio：ＯＳＮＲ）の劣化が抑制されるように、光伝送路でのラマン増幅によりＥＤＦＡ等への信号光の入力レベルを上昇させるようにした利用方法である。このロングホールラマンの場合、ラマン励起光のパワーは、ラマンアンプおよびＥＤＦＡ等のトータルの光増幅におけるＯＳＮＲ劣化が最小になるように最適化される。

上記のようなラマンアンプの用途のうちで、前者のロングスパンラマンに対応したシステムでは、１つの中継区間の伝送距離が長くなると、伝送路損失が増加してＯＳＣを受信することが困難になってくる。このため、信号光だけでなくＯＳＣについても光伝送路でラマン増幅させるなどの措置が必要になる。このような場合、光伝送路へのラマン励起光の供給がなければＯＳＣの疎通が確認されないため、ＯＳＣを利用してラマンアンプの出力端子と光伝送路の接続状態を判別することができなくなる。ラマン増幅によらずにＯＳＣを疎通させるには、ラマンアンプ以外の光増幅手段により、ＯＳＣの送信パワーを上げるか若しくは受信側でＯＳＣを増幅する必要がある。しかし、通常の運用時においてラマンアンプが起動した状態では、上記のようなＯＳＣの受信パワーを増加させる手段は必要がなくなるため、当該コストは余剰ものとなってしまうという欠点がある。

さらに、ＯＳＣを利用したラマンアンプの光出力制御においては、ラマンアンプを用いていない既存の光伝送システムを、ラマンアンプを適用したシステムにアップグレードする際に、既存システムのＯＳＣユニットと増設するラマンアンプユニットとの間で通信を行うことが必要になる。このため、既存システムの初期設計がラマンアンプを適用したシステムへの拡張を前提にして行われていなければならないという開発上の問題も存在する。

また、前述したラマン励起光に変調を施して出力端子の接続確認を行う従来技術については、例えば、光伝送路が受信端（ラマンアンプの出力端）より遠い場所で切断されている場合に、ラマンアンプから高レベルの励起光が出力されてしまう可能性があり問題となる。すなわち、この従来技術では、基本的に、光伝送路の接続が開放された場合に該開放端で反射されてラマンアンプに戻ってくる反射光の変調成分を検出することで、光伝送路の接続状態を確認してラマンアンプの光出力制御を行う構成となっている。このような構成では、光伝送路が受信端より遠い場所で切断されている場合、その切断面における反射光は受信端に戻ってくるまでの間に伝送路損失により減衰されてしまうため、当該反射光を受信端で検出することが困難になる。具体的に、切断面でのフレネル反射光のパワーは当該切断面への入射光パワーの−１４ｄＢ程度となる。切断面から受信端までの距離をＬ［ｋｍ］、変調された励起光の出力パワーをＰ［ｄＢｍ］、光伝送路の損失係数をα［ｄＢ／ｋｍ］とすると、切断面から受信端に戻ってくる反射光のパワーは、Ｐ−１４−２×Ｌ×α［ｄＢｍ］となる。仮に、上記のような反射光が受信端で検出可能になるように、ラマン励起光の出力パワーを高く設定したとすると、当該パワーは受信端において既に安全なレベルを超えてしまうため、そのような励起光を光伝送路の接続確認に利用すること自体に問題点が生じる。

切断面からの反射光を受信端で検出できなかった場合、光伝送路の接続状態は正常であると判断されるため、ラマンアンプから高レベルの励起光が出力されることになる。このときの励起光の出力パワーをＰｘとすると、遠方の切断面から外部に出力される励起光のパワーはＰｘ−Ｌ×αとなる。励起光の出力パワーＰｘは、所望のラマン利得を得るために非常に高いレベルに設定されるため、遠方でもそのパワーは安全なレベルを超えてしまう。

なお、上記の引用文献２には、変調を施した後方ラマン励起光を上流側の装置で観測して変調成分のレベルを検出することにより、下流側のコネクタの接続状態を確認して、上流側からの信号光および前方ラマン励起光の出力制御を行うようにした構成が示されている。しかし、この構成では、上流側で後方ラマン励起光の変調成分が検出されたことが下流側で確認されてはおらず、下流側のラマンアンプの出力制御は基本的に後方ラマン励起光の反射光検出により行われている。このため、上記の場合と同様に光伝送路が受信端の遠方で切断されたときには、下流側のラマンアンプから高レベルの後方ラマン励起光が出力されてしまうことになる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、ラマン増幅を用いた光伝送システムについて、ノード間の伝送距離が長くなってもラマン励起光の出力制御を安全に行うことのできる制御技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は、主信号光を伝送する光伝送システムを提供する。この光伝送システムの一態様は、後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する励起光生成部と、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、前記励起光生成部から出力される後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する励起光変調部と、自ノードが送信する主信号光と対向した方向に伝播した後方ラマン励起光を受光し、該受光した後方ラマン励起光に、前記励起光変調部から送信したパイロット信号が対向ノードで受信されたことを示すレスポンス信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する変調成分検出部と、前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する励起光制御部と、を含むものである。

また、上記光伝送システムの他の態様は、後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する第１励起光生成部と、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光とは異なる波長を有する前方ラマン励起光を生成し、該生成した前方ラマン励起光を、自ノードが送信する主信号光と同一方向に出力する第２励起光生成部と、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、前記第１励起光生成部から出力される後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する第１励起光変調部と、自ノードが送信する主信号光と対向した方向に伝播した後方ラマン励起光を受光し、該受光した後方ラマン励起光に、対向ノードから送信されたパイロット信号に対応する変調成分が含まれているか否かを検出する第１変調成分検出部と、前記第１変調成分検出部でパイロット信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第２励起光生成部で生成される前方ラマン励起光を変調することにより、対向ノードに対して、パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する第２励起光変調部と、対向ノードから送信される主信号光と同一方向に伝播した前方ラマン励起光を受光し、該受光した前方ラマン励起光に、対向ノードから送信されたレスポンス信号に対応する変調成分が含まれているか否かを検出する第２変調成分検出部と、前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する励起光制御部と、を含むものである。

上記のように本光伝送システムによれば、隣り合うノード間の伝送距離が長くなり、従来のようなＯＳＣの疎通による光伝送路の接続確認が困難な場合でも、後方ラマン励起光の変調により、または、後方ラマン励起光および前方ラマン励起光の双方の変調により、自ノードおよび対向ノードの間でパイロット信号およびレスポンス信号を送受信するようにしたので、光伝送路の接続確認を確実に行うことができ、ラマン励起光の出力制御を安全に行うことが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。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。
図１は、本発明による光伝送システムの第１実施形態における主要部分の構成を示すブロック図である。

図１において、本光伝送システムは、上り回線および下り回線に対応した第１および第２光伝送路１，１’上にノードＡ，Ｂを備え、上り回線側の光伝送路１に対してノードＡから送信される主信号光ＳＩＧを、ノードＢのラマンアンプ２Ｂから出力される後方ラマン励起光ＰＵＭＰによりラマン増幅して伝送すると共に、下り回線側の光伝送路１’に対してノードＢから送信される主信号光ＳＩＧ’を、ノードＡのラマンアンプ２Ａから出力される後方ラマン励起光ＰＵＭＰ’によりラマン増幅して伝送する。このとき、各ラマンアンプ２Ｂ，２Ａから出力されるラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’に所要の変調を施すことにより、光伝送路１，１’の接続確認を行うためのパイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’を各回線の下流側から上流側に送信する。そして、上記パイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’を上流側で受信すると、対向回線のラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰに所要の変調を施すことにより、レスポンス信号ＲＥＳ’，ＲＥＳを対向回線の下流側から上流側に送信し、該レスポンス信号ＲＥＳ’，ＲＥＳを対向回線の上流側で受信することにより、光伝送路１，１’の正常接続を判断して、ラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’の出力パワーを通常の運用状態に制御する。

具体的に、ノードＡのラマンアンプ２Ａは、例えば、下り回線側の後方ラマン励起光ＰＵＭＰ’を生成する励起光源部１０およびその励起光駆動制御回路１１と、パイロット信号ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ’にそれぞれ対応する変調信号を生成する変調信号生成回路１２と、励起光駆動制御回路１１からの駆動信号に変調信号生成回路１２からの変調信号を重畳する重畳回路１３と、励起光源部１０で生成されたラマン励起光ＰＵＭＰ’を下り回線側の光伝送路１’上に与える合波器１４と、光伝送路１’を伝送されてきた主信号光ＳＩＧ’のレベルをモニタするための分岐カプラ１５および光検出器１６と、上り回線側の光伝送路１を主信号光ＳＩＧとは逆方向に伝播してきたラマン励起光ＰＵＭＰをモニタするための分波器１７および光検出器１８と、該光検出器１８の出力信号より変調成分を検出する変調成分検出回路１９と、を備える。

また、ノードＢのラマンアンプ２Ｂは、上り回線側の後方ラマン励起光ＰＵＭＰを生成する励起光源部３０およびその励起光駆動制御回路３１と、パイロット信号ＰＩＬおよびレスポンス信号ＲＥＳにそれぞれ対応する変調信号を生成する変調信号生成回路３２と、励起光駆動制御回路３１からの駆動信号に変調信号生成回路３２からの変調信号を重畳する重畳回路３３と、励起光源部３０で生成されたラマン励起光ＰＵＭＰを上り回線側の光伝送路１上に与える合波器３４と、光伝送路１を伝送されてきた主信号光ＳＩＧのレベルをモニタするための分岐カプラ３５および光検出器３６と、下り回線側の光伝送路１’を主信号光ＳＩＧ’とは逆方向に伝播してきたラマン励起光ＰＵＭＰ’をモニタするための分波器３７および光検出器３８と、該光検出器３８の出力信号より変調成分を検出する変調成分検出回路３９と、を備える。

ここでは、励起光源部１０，３０、励起光駆動制御回路１１，３１および合波器１４，３４が励起光生成部として機能する。また、励起光駆動制御回路１１，３１は、励起光制御部としての機能も備える。さらに、変調信号生成回路１２，３２および重畳回路１３，３３が励起光変調部として機能する。加えて、分波器１７，３７、光検出器１８，３８および変調成分検出回路１９，３９は、変調成分検出部として機能する。

励起光源部１０，３０は、それぞれ、少なくとも１つの励起光源を有し、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’の波長帯域を含んだラマン利得帯域が得られるように上記励起光源の波長および個数が予め設定されている。励起光駆動制御回路１１，３１は、励起光源部１０，３０の駆動信号を生成すると共に、通常運用時において、光検出器１６，３６で検出される主信号光ＳＩＧ’，ＳＩＧのレベルが、後述する外部設定情報ＩＮＦＯに示される所定の範囲内となるように、上記駆動信号を制御（Automatic Level Control：ＡＬＣ）する。また、光伝送路の接続確認時には、変調成分検出回路１９，３９での検出結果に応じて励起光源部１０，３０の駆動状態を変化させてラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰの安全制御を行う機能を持つ。

なお、ここでは励起光駆動制御回路１１，３１における通常運用時の制御をＡＬＣとしたが、主信号光ＳＩＧ’，ＳＩＧのラマン利得が所要の目標値となるように制御を行うＡＧＣ（Automatic Gain Control）を適用することも可能である。

変調信号生成回路１２，３２は、光伝送路の接続確認時に、ラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰを予め設定した周波数ｆ１で強度変調してパイロット信号ＰＩＬ’，ＰＩＬを下流側に送信するための第１変調信号を生成する。また、変調信号生成回路１２，３２は、変調成分検出回路１９，３９で上記第１変調信号に対応した変調成分が検出され、対向回線側でのパイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’の受信が確認されると、上記周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２でラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰを強度変調してレスポンス信号ＲＥＳ’，ＲＥＳを下流側に送信するための第２変調信号を生成する。

重畳回路１３，３３は、励起光駆動制御回路１１，３１から励起光源部１０，３０に出力される駆動信号に、変調信号生成回路１２，３２から出力される第１または第２変調信号を重畳する。合波器１４，３４は、励起光源部１０，３０から出力されるラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰを光伝送路１’，１上に送出すると共に、光伝送路１’，１を伝送されてきた主信号光ＳＩＧ’，ＳＩＧを透過して後段の分岐カプラ１５，３５に送る。なお、合波器１４，３４の主信号光出力ポートの後段には光アイソレータを適宜設けるようにしてもよい。

分岐カプラ１５，３５は、合波器１４，３４を通過した主信号光ＳＩＧ’，ＳＩＧの一部を分岐して光検出器１６，３６に与える。光検出器１６，３６は、分岐カプラ１５，３５からの分岐光を光電変換して励起光駆動制御回路１１，３１に出力する。励起光駆動制御回路１１，３１では、光検出器１６，３６から出力される電気信号を基に主信号光ＳＩＧ’，ＳＩＧの受信レベルが判断される。

分波器１７，３７は、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’を透過して光伝送路１，１’に送ると共に、光伝送路１，１’を主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’とは逆方向に伝播して上流側のノードに到達したラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’を取り出して光検出器１８，３８に与える。なお、分波器１７，３７の主信号光入力ポートの前段には光アイソレータを適宜設けるようにしてもよい。光検出器１８，３８は、分岐器１７，３７で取り出されたラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’を光電変換して変調成分検出回路１９，３９に出力する。変調成分検出回路１９，３９は、光検出器１８，３８から出力される電気信号に周波数ｆ１またはｆ２の変調成分が含まれているか否かを検出し、その検出結果を変調信号生成回路１２，３２および励起光駆動制御回路１１，３１にそれぞれに伝える。

次に、第１実施形態における光伝送路１，１’の接続確認およびラマン励起光の出力制御の各動作について説明する。
上記のような構成を有する光伝送システムでは、各ノードＡ，Ｂのラマンアンプ２Ａ，２Ｂを安全に起動させるための光伝送路１’，１の接続確認、すなわち、ラマンアンプ２Ａ，２Ｂの出力端子と光伝送路１’，１が正しく接続されているか、および光伝送路１’，１が途中で切断されていないかなどの接続状態の確認が、ラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’の強度変調により各ノードＡ，Ｂ間で送受信されるパイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ，ＲＥＳ’の受信状態に応じて行われる。

図２は、ノードＡ，Ｂ間における上記接続確認の具体的な手順の一例を示したフローチャートである。この図２の例では、まず、システム立ち上げ時などの、ノードＡ，Ｂ間の接続状態が確認されておらず主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’の運用が開始される前の状態において、各ラマンアンプ２Ａ，２Ｂの励起光出力状態が、人体に危険を及ぼすことのない安全レベルを満たし、かつ、上流側の光検出器３８，１８で検出可能なレベルとなるように、励起光源部１０，３０の駆動状態が初期設定される。また、これと同時に、変調信号生成回路１２，３２で周波数ｆ１の変調信号が生成され、該変調信号に従ってラマン励起光ＰＵＭＰ’，ＰＵＭＰが強度変調されることで、パイロット信号ＰＩＬ’，ＰＩＬが光伝送路１’，１に送信される（図２中のＳ１０１，Ｓ２０１）。

そして、ノードＡ，Ｂ間における下り回線側の光伝送路１’が接続されると、ラマンアンプ２Ａから出力され光伝送路１’を伝播したラマン励起光ＰＵＭＰ’が、ラマンアンプ２Ｂ内の分波器３７を介して光検出器３８で受光される。光検出器３８の出力信号は変調成分検出回路３９に与えられ、該電気信号に周波数ｆ１の変調成分が含まれていることが検出され、その検出結果が変調信号生成回路３２に伝えられる。変調信号生成回路３２では、変調成分検出回路３９で周波数ｆ１の変調成分が検出されたことにより、ノードＡ側からのパイロット信号ＰＩＬ’の受信を確認して、周波数ｆ１の変調信号に加えて、周波数ｆ２の変調信号が生成される。これにより、ラマン励起光ＰＵＭＰが周波数ｆ１，ｆ２で強度変調されることで、パイロット信号ＰＩＬおよびレスポンス信号ＲＥＳが光伝送路１に送信される（図２中のＳ２０２）。

次に、ノードＡ，Ｂ間における上り回線側の光伝送路１が接続されると、ラマンアンプ２Ｂから出力され光伝送路１を伝播したラマン励起光ＰＵＭＰが、ラマンアンプ２Ａ内の分波器１７を介して光検出器１８で受光される。光検出器１８の出力信号は変調成分検出回路１９に与えられ、該電気信号に周波数ｆ１，ｆ２の変調成分が含まれていることが検出され、その検出結果が変調信号生成回路１２および励起光駆動制御回路１１に伝えられる。変調信号生成回路１２では、変調成分検出回路１９で周波数ｆ１の変調成分が検出されたことにより、ノードＢ側からのパイロット信号ＰＩＬの受信を確認して、周波数ｆ１の変調信号に加えて、周波数ｆ２の変調信号が生成される。また、励起光駆動制御回路１１では、変調成分検出回路１９で周波数ｆ２の変調成分が検出されたことにより、ノードＢ側からのレスポンス信号ＲＥＳの受信を確認して、励起光源部１０の駆動状態を通常運用時の高出力状態に切り替える。これにより、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された高出力状態にある第１レベルのラマン励起光ＰＵＭＰ’が励起光源部１０で生成されることで、パイロット信号ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ’が光伝送路１’に送信される（図２中のＳ１０２）。

周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された高出力状態のラマン励起光ＰＵＭＰ’が、光伝送路１’を伝播してラマンアンプ２Ｂ内の光検出器３８で受光されると、該光検出器３８の出力信号に周波数ｆ１，ｆ２の変調成分が含まれていることが変調成分検出回路３９で検出され、その検出結果が変調信号生成回路３２および励起光駆動制御回路３１に伝えられる。変調信号生成回路３２では、変調成分検出回路３９での検出結果を受けて、周波数ｆ１，ｆ２の変調信号が継続して生成される。また、励起光駆動制御回路３１では、変調成分検出回路３９で周波数ｆ２の変調成分が検出されたことにより、ノードＡ側からのレスポンス信号ＲＥＳ’の受信を確認して、励起光源部３０の駆動状態を通常運用時の高出力状態に切り替える。これにより、周波数ｆ１，ｆ２で強度変調された高出力状態にある第１レベルのラマン励起光ＰＵＭＰが励起光源部３０で生成されて光伝送路１に与えられるようになる（図２中のＳ２０３）。これ以降、各ノードＡ，Ｂでパイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’の受信状態を監視しながら主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’の通常運用が行われ、パイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’のいずれかが受信されなくなった場合には、ラマン励起光が低出力状態にある第２レベルにされて安全が確保される。

なお、本実施形態では、ラマン励起光を低出力状態から高出力状態に切り替えた後も、該ラマン励起光を周波数ｆ１，ｆ２で強度変調してパイロット信号およびレスポンス信号の送信を継続するようにしているので、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’に対するラマン利得が周波数ｆ１，ｆ２に従って変化し、主信号光強度が変動して伝送特性を劣化させてしまう可能性がある。これを回避するためには、ラマン励起光の変調周波数ｆ１，ｆ２を十分に高くするのが望ましい。

ここで、ラマン励起光の望ましい変調周波数に関して詳しく説明する。ラマン利得は、ラマン励起光のパワーと主信号光のパワーとの積に比例する。ラマン励起光が光伝送路の下流側から供給される後方励起の場合、ラマン励起光パワーは光伝送路を伝播するに従って減衰すると同時に、主信号光に与えるエネルギー相当分のパワー低下も生じる。このため、後方ラマン励起光によって得られる、主信号光に対するラマン利得は、例えば図３に示すように、ラマン励起光ＰＵＭＰが上流側に向けて光伝送路１を進行するに従い急速に減少する。よって、ラマン利得が実効的に得られるのは、光伝送路の受信端（ラマン励起光の入力端）から距離Ｌの範囲となる。このとき、ラマン励起光の伝播速度をＶｇとすると、ある瞬間に光伝送路に入力されたラマン励起光が主信号光の増幅に寄与している時間はＬ／Ｖｇとなる。したがって、ラマン励起光をＶｇ／Ｌよりも十分に早い周期で変調することで、主信号光はラマン励起光に対して逆方向に進行しているため、主信号光に対するラマン利得が距離Ｌの範囲内の任意の場所で平均化されるようになり、主信号光強度の変動を抑えることが可能になる。

上記の図２に示したような一連の手順によって、本光伝送システムは、ノードＡ，Ｂ間の中継距離が長くなり、従来のようなＯＳＣの疎通による光伝送路の接続確認が困難な場合でも、ラマン励起光の強度変調によりノードＡ，Ｂ間でパイロット信号およびレスポンス信号を送受信することで、ラマンアンプ２Ａ，２Ｂの出力端子と光伝送路１’，１の接続確認を確実に行うことができ、かつ、光伝送路１，１’の任意の場所での切断等による接続状態の異常も確実に検出することができる。よって、ラマンアンプ２Ａ，２Ｂを安全に起動することが可能である。

なお、上記の第１実施形態では、ラマン励起光を特定の周波数ｆ１，ｆ２で強度変調することにより、パイロット信号およびレスポンス信号を送信する一例について説明したが、本発明におけるラマン励起光の変調方式は上記の一例に限定されるものではなく、例えば、特定の符号を利用してラマン励起光に変調を施すことにより、パイロット信号およびレスポンス信号を送信することも可能である。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上記の第１実施形態では、光伝送路の接続確認が完了してラマン励起光が高出力状態に切り替えられた後も、ラマン励起光の変調によるパイロット信号の送信を継続してその受信状態を監視するようにした。これに対して第２実施形態では、ラマン励起光が高出力状態に切り替えられた後においてはＯＳＣの疎通が可能になるので、それを利用して光伝送路の接続状態を監視するようにした応用例を示す。

図４は、本発明による光伝送システムの第２実施形態における主要部分の構成を示すブロック図である。
図４において、本光伝送システムは、ノードＡ，Ｂのそれぞれについて、第１実施形態と同様のラマンアンプ２Ａ，２Ｂの他に、光伝送路１，１’に対して主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’と同方向に伝播するＯＳＣを送受信するためのＯＳＣ送受信器（ＯＳＣ３Ａ，３Ｂが備えてられている。ノードＡのＯＳＣ送受信器３Ａは、主信号光ＳＩＧとは波長の異なるＯＳＣを生成し、該ＯＳＣを主信号用光アンプ４Ａおよびラマンアンプ２Ａの間の光路上で主信号光ＳＩＧと合波して、上り回線側の光伝送路１に送信する。また、ＯＳＣ送受信器３Ａは、下り回線側の光伝送路１’を伝送されたＯＳＣ’を主信号用光アンプ４Ａ’の前段より取り出して受信処理すると共に、該ＯＳＣ’の受信を示す信号ＯＳＣＬＩＮＫ’をラマンアンプ２Ａに出力する。

ノードＢのＯＳＣ送受信器３Ｂは、主信号光ＳＩＧ’とは波長の異なるＯＳＣ’を生成し、該ＯＳＣ’を主信号用光アンプ４Ｂ’およびラマンアンプ２Ｂの間の光路上で主信号光ＳＩＧ’と合波して、下り回線側の光伝送路１’に送信する。また、ＯＳＣ送受信器３Ｂは、上り回線側の光伝送路１を伝送されたＯＳＣを主信号用光アンプ４Ｂの前段より取り出して受信処理すると共に、該ＯＳＣの受信を通知する信号ＯＳＣＬＩＮＫをラマンアンプ２Ｂに出力する。

なお、本実施形態においては、ラマンアンプ２Ｂ，２Ａから光伝送路１，１’に与えられるラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’によって、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’だけでなくＯＳＣ，ＯＳＣ’もラマン増幅されるように、ラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’の波長設定が行われているものとする。また、各主信号用光アンプ４Ａ，４Ａ’，４Ｂ，４Ｂ’には、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’の波長分散を補償するための分散補償モジュール（ＤＣＭ）５Ａ，５Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’がそれぞれ接続されている。

上記のような構成の光伝送システムでは、例えば図５のフローチャートに示すように、ノードＡ，Ｂ間の接続確認を行う際に、前述の図２に示した第１実施形態の場合と同様のＳ１０１，Ｓ１０２およびＳ２０１〜２０３の処理が行われ、光伝送路１’，１の接続確認が完了してラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’が高出力状態に切り替えられると共に、パイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ，ＲＥＳ’の送信が継続されている状態において、例えば、ノードＢから光伝送路１’に送信されたＯＳＣ’が、ラマンアンプ２Ａからのラマン励起光ＰＵＭＰ’によってラマン増幅されることにより、ノードＡ内のＯＳＣ送受信器３Ａで受信可能になる。これにより、下り回線側のＯＳＣ’の受信を示す信号ＯＳＣＬＩＮＫ’がＯＳＣ送受信器３Ａからラマンアンプ２Ａに出力される。ラマンアンプ２Ａでは、ＯＳＣ’の受信を受けて、変調信号生成回路１２が周波数ｆ１，ｆ２とは異なる周波数ｆ３の変調信号を生成し、ラマン励起光ＰＵＭＰ’が周波数ｆ３で強度変調されることにより、ＯＳＣ疎通通知信号ＲＥＳｏｓｃ’が光伝送路１’に送信される（図５中のＳ１０３）。

また、ノードＡから光伝送路１に送信されたＯＳＣが、ラマンアンプ２Ｂからのラマン励起光ＰＵＭＰによってラマン増幅されることにより、ノードＢ内のＯＳＣ送受信器３Ｂで受信可能になる。これにより、上り回線側のＯＳＣの受信を示す信号ＯＳＣＬＩＮＫがＯＳＣ送受信器３Ｂからラマンアンプ２Ｂに出力される。ラマンアンプ２Ｂでは、ＯＳＣの受信を受けて、変調信号生成回路３２が周波数ｆ１，ｆ２とは異なる周波数ｆ３の変調信号を生成し、ラマン励起光ＰＵＭＰが周波数ｆ３で強度変調されることにより、ＯＳＣ疎通通知信号ＲＥＳｏｓｃが光伝送路１に送信される（図５中のＳ２０４）。

そして、周波数ｆ１〜ｆ３で強度変調されたラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’が、光伝送路１，１’を伝播してラマンアンプ２Ａ，２Ｂの光検出器１８，３８でそれぞれ受光されると、該光検出器１８，３８の出力信号に周波数ｆ３の変調成分が含まれていることが変調成分検出回路１９，３９で検出され、その検出結果が変調信号生成回路１２，３２に伝えられる。変調信号生成回路１２，３２では、変調成分検出回路１９，３９での検出結果を受けて、周波数ｆ１〜ｆ３の変調信号の出力がそれぞれ停止される（図５中のＳ１０４，Ｓ２０５）。これ以降、各ノードＡ，ＢでＯＳＣ，ＯＳＣ’の受信状態を監視しながら主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’の通常運用が行われ、ＯＳＣ，ＯＳＣ’のいずれかが受信されなくなった場合には、ラマン励起光ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ’が低出力状態にされると共に周波数ｆ１で強度変調されてパイロット信号ＰＩＬ，ＰＩＬ’が送信され、光伝送路１，１’の接続確認が再び行われる。

上記のような光伝送システムによれば、通常の運用状態ではＯＳＣ，ＯＳＣ’を利用してノードＡ，Ｂ間の接続状態の監視が行われるため、ラマン励起光の変調周波数ｆ１〜ｆ３が低く設定されていても、主信号光ＳＩＧ，ＳＩＧ’を安定してラマン増幅することが可能になる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
ラマンアンプは、例えば図６に示すように、１波長の励起光によって得られるラマン利得の周波数（波長）に対する依存性が著しい。このため、波長の異なる複数のラマン励起光を組み合わせることで、図７に示すように主信号光帯域におけるラマン利得の波長依存性が平坦化されるように設計が行われることがよくある。そこで、第３実施形態では、複数のラマン励起光のうちの波長が隣り合うラマン励起光を選択的に変調してパイロット信号およびレスポンス信号の送信を行うようにすることで、ラマン励起光の変調による主信号光強度の変動を抑えるようにした応用例を示す。

図８は、本発明による光伝送システムの第３実施形態におけるラマンアンプの構成を示すブロック図である。
図８において、本光伝送システムは、上述した第１実施形態におけるノードＡのラマンアンプ２Ａの具体的な構成として、励起光源部１０が、複数個（ここでは、例えば４個とする）の励起光源１０１−１，１０１−２，１０１−３，１０１−４、合波器（ＭＵＸ）１０２、係数設定回路１０３および乗算回路１０４−１，１０４−２，１０４−３，１０４−４を有しており、また、重畳回路１３が、反転回路１３１、乗算回路１３２−１，１３２−２および加算回路１３３−１，１３３−２を有している。なお、ラマンアンプ２Ａの上記以外の他の部分の構成は基本的に第１実施形態の場合と同様である。また、本光伝送システムの他のノードのラマンアンプも、上記ノードＡのラマンアンプ２Ａと同様の構成を有しているものとする。

励起光源１０１−１〜１０１−４は、互いに異なる波長λ１〜λ４を有する励起光を発生する。励起波長λ１〜λ４は、主信号光帯域に応じて設定されており、ここでは短波長側から順にλ１，λ２，λ３，λ４が割り当てられているものとする。合波器１０２は、各励起光源１０１−１〜１０１−４から出力される励起光を合波して出力する。この合波器１０２の出力光は、第１実施形態におけるラマン励起光ＰＵＭＰ’に相当しており、合波器１４を介して下り回線側の光伝送路１’に送られる。

係数設定回路１０３は、主信号光帯域におけるラマン利得の波長依存性が低減されるように、励起光源１０１−１〜１０１−４から出力される各励起光のパワーの比率を最適化するための回路であり、当該比率に従った係数信号を各励起光源１０１−１〜１０１−４に対してそれぞれ出力する。乗算回路１０４−１〜１０４−４は、それぞれ、励起光駆動制御回路１１から各励起光源１０１−１〜１０１−４に与えられる駆動信号に対して、係数設定回路１０３からの係数信号を掛け合わせることにより、上記の励起光パワー比率に対応した駆動信号を生成する。なお、励起光源１０１−１〜１０１−４から出力される各励起光のトータルパワーは、励起光駆動制御回路１１におけるＡＬＣに従って調整されている。

反転回路１３１は、変調信号生成回路１２から出力される変調信号の位相を反転させた信号を生成し、それを乗算回路１３２−１に出力する。乗算回路１３２−１は、反転回路１３１の出力信号に対して、係数設定回路１０３から出力される励起光源１０１−１に対応した係数信号を掛け合わせる。乗算回路１３２−２は、変調信号生成回路１２から出力される変調信号（反転回路１３１で位相反転されていない変調信号）に対して、係数設定回路１０３から出力される励起光源１０１−２に対応した係数信号を掛け合わせる。上記の反転回路１３１および乗算回路１３２−１，１３２−２の組み合わせにより、相補の関係を有し上記の励起光パワー比率に対応した重み付けが施された変調信号が生成される。加算回路１３３−１，１３３−２は、励起光駆動制御回路１１から各励起光源１０１−１，１０１−２に与えられる駆動信号に、乗算回路１３２−１，１３２−２から出力される変調信号をそれぞれ重畳する。各加算回路１３３−１，１３３−２で変調信号が重畳された駆動信号は、上記の乗算回路１０４−１，１０４−２に与えられる。

上記のような構成のラマンアンプ２Ａでは、波長の異なる４つのラマン励起光のうち、波長が隣り合う２つが選択され、該各ラマン励起光に対して相補的に強度変調が施されることにより、光伝送路の接続確認のためのパイロット信号ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ’が光伝送路１’に送信される。具体的に、ここでは短波長側にある２つの励起光源１０１−１，１０１−２が変調の対象として選択され、図９に示すような変調パターンに従って駆動される。すなわち、短波長側で波長の近接する１組のラマン励起光について各々のパワーが交互に増減するよう変調が施される。

これにより、パイロット信号ＰＩＬ’またはレスポンス信号ＲＥＳ’を送信する際の周波数ｆ１，ｆ２の強度変調に起因した、主信号光ＳＩＧ’に対するラマン利得の変動が抑制されるようになる。特に、短波長側のラマン励起光を変調対象として選択することにより、ラマン励起光の変調が及ぼす主信号光強度への影響を効果的に低減することが可能になる。すなわち、波長λ１〜λ４の励起光によって得られるラマン利得帯域は、前述の図７に示したような形状となり、比較的平坦なラマン利得が実現される範囲に、主信号光（波長多重信号光）の各波長チャネルが略均等に配置されることになるので、長波長側のラマン励起光に変調を施す場合に比べて、短波長側のラマン励起光に変調を施す場合の方が、変調の影響を受ける主信号光の波長チャネル数を少なくすることができる。

したがって、上記のようなラマンアンプ２Ａを各ノードに設けた本光伝送システムによれば、各ノード間の光伝送路の接続確認が完了しラマン励起光を高出力状態として主信号光の運用を開始した後においても、主信号光のラマン増幅に実質的な影響を及ぼすことなく、ラマン励起光の変調によるパイロット信号を利用して光伝送路の接続状態を監視することが可能になる。

なお、上記の第３実施形態では、ラマン励起光の波長数が４つの場合の構成例を示したが、例えば波長の異なる２つのラマン励起光が用いられる場合に、各ラマン励起光を相補的に変調することで、主信号光強度への変調の影響を低減することが可能であり、また、３つ若しくは５つ以上のラマン励起光が用いられる場合についても、第３実施形態と同様の構成は有効である。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、上記の第３実施形態について、前方ラマン励起光を併用するようにした応用例を示す。

図１０において、本光伝送システムは、上述した第３実施形態におけるノードＡのラマンアンプ２Ａについて、上り回線側の光伝送路１に前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆを与えるための構成として、励起光源部４０、励起光駆動制御回路４１、変調信号生成部４２、重畳回路４３および合波器４４を備える。また、下り回線側の光伝送路１’を伝播してノードＡに到達した前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆ’より変調成分を検出するための構成として、分波器５１および光検出器５２も備える。

励起光源部４０は、複数個（ここでは、例えば４個とする）の励起光源４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４、合波器（ＭＵＸ）４０２および乗算回路４０４−１，４０４−２，４０４−３，４０４−４を有している。各励起光源４０１−１〜４０１−４の波長は、図１１に例示するように、後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂの波長λ１〜λ４に対して長波長側（若しくは短波長側でもよい）にずらして設定されており、ここでは、前方ラマン励起光の波長を短波長側から順にλａ，λｂ，λｃ，λｄとする。合波器４０２は、各励起光源４０１−１〜４０１−４からの出力光を合波して出力する。この合波器４０２で合波された前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆは、ここでは分波器１７を介して合波器４４に入力されて上り回線側の光伝送路１に与えられ、該光伝送路１を主信号光ＳＩＧと同方向に伝播する。乗算回路４０４−１〜４０４−４は、それぞれ、励起光駆動制御回路４１から各励起光源４０１−１〜４０１−４に与えられる駆動信号に対して、後方ラマン励起光と共通化された係数設定回路１０３から出力される係数信号を掛け合わせることにより、所要の励起光パワー比率に対応した駆動信号を生成する。

励起光駆動制御回路４１は、通常運用時には前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆのトータルパワーが一定となるように励起光源４０１−１〜４０１−４を制御（Automatic Power Control：ＡＰＣ）すると共に、光伝送路の接続確認時には変調成分検出回路１９での検出結果に応じて前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆの出力安全制御を行う。

変調信号生成回路４２は、光伝送路の接続確認時に、前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆを所定の周波数で強度変調してレスポンス信号ＲＥＳを下流側に送信するための変調信号を生成する。上記のレスポンス信号ＲＥＳは、対向回線側のパイロット信号ＰＩＬ’ではなく、同じ回線側のパイロット信号ＰＩＬの受信に応答して送信される。後述するように本光伝送システムでは、上り回線側でのパイロット信号ＰＩＬおよびレスポンス信号ＲＥＳの送受信と、下り回線側でのパイロット信号ＰＩＬ’およびレスポンス信号ＲＥＳ’の送受信とがそれぞれ独立して行われる。また、後方ラマン励起光の変調によりパイロット信号が送信され、該後方ラマン励起光とは波長の異なる前方ラマン励起光の変調によりレスポンス信号が送信される。このため、パイロット信号に対応した変調信号と、レスポンス信号に対応した変調信号とは、周波数が同じであっても異なっていても構わない。

重畳回路４３は、反転回路４３１、乗算回路４３２−３，４３２−４および加算回路４３３−３，４３３−４を有している。反転回路４３１は、変調信号生成回路４２から出力される変調信号の位相を反転させた信号を生成し、それをここでは長波長側の励起光源４０１−４に対応した乗算回路４３２−４に出力する。乗算回路４３２−４は、反転回路４３１の出力信号に対して、係数設定回路１０３から出力される励起光源４０１−４に対応した係数信号を掛け合わせる。乗算回路４３２−３は、変調信号生成回路４２から出力される変調信号（反転回路４３１で位相反転されていない変調信号）に対して、係数設定回路１０３から出力される励起光源４０１−３に対応した係数信号を掛け合わせる。上記の反転回路４３１および乗算回路４３２−３，４３２−４の組み合わせにより、相補の関係を有し上記の励起光パワー比率に対応した重み付けが施された変調信号が生成される。加算回路４３３−３，４３３−４は、励起光駆動制御回路４１から各励起光源４０１−３，４０１−４に与えられる駆動信号に、乗算回路４３２−３，４３２−４から出力される変調信号をそれぞれ重畳する。各加算回路４３３−３，４３３−４で変調信号が重畳された駆動信号は、上記の乗算回路４０４−３，４０４−４に与えられる。

分波器５１は、下り回線側の光伝送路１’を上流側から伝播してきた前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆ’を取り出すためのものであり、ここでは、前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆ’より波長λｄを分離することが可能な波長分離フィルタが、合波器１４，１０２間の光路上に挿入されている。光検出器５２は、分波器５１で分離された波長λｄの光を光電変換して変調成分検出回路１９に出力する。変調成分検出回路１９では、光検出器５２から出力される電気信号を受けて、該電気信号に変調成分が含まれているか否かが検出される。

なお、前方ラマン励起光に対応する合波器４４，４０２間に配置されている分波器１７は、光伝送路１を下流側から伝播してきた後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂを取り出すためのものであり、ここでは、後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂより波長λ１を分離することが可能な波長分離フィルタが用いられている。上記の合波器１４，３４および分波器１７，５１の各フィルタ特性を図１１の下側に示しておく。

上記のような構成のラマンアンプ２Ａでは、光伝送路の接続確認時において、第３実施形態の場合と同様に、後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂ’について短波長側の波長λ１，λ２に対し相補的に強度変調が施されることにより、下り回線側の光伝送路１’の接続確認のためのパイロット信号ＰＩＬ’が送信される。また、前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆについては長波長側の波長λｃ，λｄに対し相補的に強度変調が施されることにより、上り回線側の光伝送路１の接続確認のためのレスポンス信号ＲＥＳが送信される。

ここで、上り回線側の光伝送路１の接続確認動作について説明する。なお、下り回線側の光伝送路１’の接続確認動作は上り回線側と同様であるので説明を省略する。
まず、ノードＡの下流側にあるノードのラマンアンプより、第３実施形態の場合と同様にして波長λ１，λ２に対し相補的に強度変調を施した後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂが低出力状態で光伝送路１に送信され、該後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂが光伝送路１を伝播して上流側のノードＡに到達すると、ラマンアンプ２Ａの合波器４４で後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂが分波器１７側に取り出される。分波器１７では、後方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｂより波長λ１の光が分離されて光検出器１８に出力され、光検出器１８で光電変換された電気信号が変調成分検出回路１９に送られる。変調成分検出回路１９では、光検出器１８からの出力信号に変調成分が含まれているか否かが検出され、その検出結果が前方ラマン励起光側の励起光駆動制御回路４１および変調信号生成回路４２に伝えられる。変調信号生成回路４２では、変調成分検出回路１９で変調成分が検出されることで下流側からのパイロット信号ＰＩＬの受信を確認して、所要の周波数の変調信号が生成される。また、励起光駆動制御回路４１でも、変調成分検出回路１９で変調成分が検出されることで下流側からのパイロット信号ＰＩＬの受信を確認して、励起光源部４０をＡＰＣ動作させるための駆動信号が生成される。これにより、波長λｃ，λｄに対し相補的に強度変調を施した前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆが励起光源部４０で生成されることで、レスポンス信号ＲＥＳが光伝送路１に送信される。

なお、前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆに変調を施す場合、主信号光への変調の影響が後方ラマン励起光の場合よりも顕著になる。すなわち、前述したようにラマン利得は主信号光のパワーとラマン励起光のパワーとの積で決まるため、主信号光がハイレベルのときとローレベルのときでラマン利得が変化する。前方励起により主信号光（ＷＤＭ信号光）をラマン増幅する場合、各波長チャネルのハイレベルとローレベルがランダムに重なり合うので、主信号光レベルの変化および前方ラマン励起光の変調の双方の影響を受けてラマン利得は変化する。一方、後方励起の場合は、主信号光とラマン励起光が逆方向に進行するため、主信号光レベルの変化および後方ラマン励起光の変調による影響が平均化される。よって、前方励起でラマン増幅された主信号光の強度は、後方励起でラマン増幅された主信号光の強度よりも変動し易い。このため、前方ラマン励起光を併用する場合には、波長の隣り合う１組の前方ラマン励起光を選択して相補的に変調を施すことが特に重要である。

前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆの変調によるレスポンス信号ＲＥＳが光伝送路１を伝播して下流側のノードに到達すると、該前方ラマン励起光ＰＵＭＰ−Ｆより波長λｄの光が分離されて変調成分の検出が行われ、上流側からのレスポンス信号ＲＥＳの受信が確認されることにより、後方ラマン励起光が通常運用時の高出力状態に切り替えられる。

上記のように前方ラマン励起光を併用した光伝送システムによれば、各ノード間を接続する一対の光伝送路１，１’の接続確認をそれぞれ独立して行うことが可能になる。
なお、上記の第４実施形態では、前方ラマン励起光に変調を施してレスポンス信号を送信する一例を説明したが、前方ラマン励起光を併用する場合であっても、上述した第３実施形態と同様にして、後方ラマン励起光を周波数ｆ１，ｆ２で変調することによりパイロット信号およびレスポンス信号を送信するようにしてもよい。この場合のラマンアンプ２Ａの構成例を図１２に示しておく。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。

（付記１） 上り回線および下り回線に対応した第１および第２光伝送路上に複数のノードを備え、該各ノードが第１および第２光伝送路を伝送される各主信号光をラマン増幅するためのラマン増幅手段を具備する光伝送システムであって、
前記ラマン増幅手段は、
第１光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための後方ラマン励起光を生成し、該後方ラマン励起光を第１光伝送路に与える励起光生成部と、
前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、第１光伝送路の上流側に位置する対向ノードに対して、第１光伝送路の接続状態を確認するためのパイロット信号を送信する励起光変調部と、
第２光伝送路を伝播した後方ラマン励起光を受光し、自ノードから送信した前記パイロット信号が対向ノードで受信されたことを示すレスポンス信号に対応した変調成分が前記受光した後方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する変調成分検出部と、
前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを通常運用レベルに制御し、前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを安全レベルに制御する励起光制御部と、
を含むことを特徴とする光伝送システム。

（付記２） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して第１伝送路の後方より与え、
前記励起光変調部は、前記各励起光源から出力される励起光のうちで波長の隣り合う２つの励起光を選択して各々を相補の関係で変調することを特徴とする光伝送システム。

（付記３） 付記２に記載の光伝送システムであって、
前記励起光変調部は、前記複数の励起光源から出力される励起光のうちで短波長側の隣り合う２つの励起光を選択することを特徴とする光伝送システム。

（付記４） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記励起光変調部は、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を、第１周波数を有する変調信号に従って強度変調することにより対向ノードに対してパイロット信号を送信し、
前記変調成分検出部は、レスポンス信号に対応した変調成分として、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する変調成分を検出することを特徴とする光伝送システム。

（付記５） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記励起光変調部は、前記励起光生成部で生成される励起光を、第１符号に従って変調することにより対向ノードに対してパイロット信号を送信し、
前記変調成分検出部は、レスポンス信号に対応した変調成分として、前記第１符号とは異なる第２符号に従う変調成分を検出することを特徴とする光伝送システム。

（付記６） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記ラマン増幅手段は、第１光伝送路を伝播してラマン増幅された主信号光のパワーを検出する主信号光検出部を含み、
前記励起光制御部は、通常運用時において、前記主信号光検出部で検出された主信号光パワーが予め定めた範囲内となるように、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを制御することを特徴とする光伝送システム。

（付記７） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記ラマン増幅手段は、第１光伝送路を伝播してラマン増幅された主信号光のパワーを検出する主信号光検出部を含み、
前記励起光制御部は、通常運用時において、前記主信号光検出部で検出された主信号光パワーを基に求められるラマン利得が一定となるように、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを制御することを特徴とする光伝送システム。

（付記８） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記複数のノードは、それぞれ、第１および第２光伝送路を介して監視信号光を送受信する監視信号光送受信手段を有し、
前記励起光生成部は、第１光伝送路を伝送される主信号光および監視信号光をラマン増幅可能な後方ラマン励起光を生成し、
前記励起光制御部は、対向ノードから第１光伝送路を介して自ノードに送信された監視信号光の受信が確認されたとき、前記励起光変調部による後方ラマン励起光の変調を停止させることを特徴とする光伝送システム。

（付記９） 上り回線および下り回線に対応した第１および第２光伝送路上に複数のノードを備え、該各ノードが第１および第２光伝送路を伝送される各主信号光をラマン増幅するためのラマン増幅手段を具備する光伝送システムであって、
前記ラマン増幅手段は、
第１光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための後方ラマン励起光を生成し、該後方ラマン励起光を第１光伝送路に与える第１励起光生成部と、
前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光とは異なる波長を有し、第２光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための前方ラマン励起光を生成し、該前方ラマン励起光を第２光伝送路に与える第２励起光生成部と、
前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、第１光伝送路の上流側に位置する対向ノードに対して、第１光伝送路の接続状態を確認するためのパイロット信号を送信する第１励起光変調部と、
第２光伝送路を伝播した後方ラマン励起光を受光し、対向ノードから送信されたパイロット信号に対応する変調成分が前記受光した後方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する第１変調成分検出部と、
前記第１変調成分検出部でパイロット信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第２励起光生成部で生成される前方ラマン励起光を変調することにより、対向ノードに対して、パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する第２励起光変調部と、
第１光伝送路を伝播した前方ラマン励起光を受光し、対向ノードから送信されたレスポンス信号に対応する変調成分が前記受光した前方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する第２変調成分検出部と、
前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを通常運用レベルに制御し、前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを安全レベルに制御する励起光制御部と、
を含むことを特徴とする光伝送システム。

（付記１０） 付記９に記載の光伝送システムであって、
前記第１励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して第１光伝送路に与え、
前記第２励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して第２光伝送路に与え、
前記第１および第２励起光変調部は、それぞれ、前記複数の励起光源から出力される励起光のうちで波長の隣り合う２つの励起光を選択して各々を相補の関係で変調することを特徴とする光伝送システム。

（付記１１） 付記１０に記載の光伝送システムであって、
前記第１励起光変調部は、前記複数の励起光源から出力される励起光のうちで短波長側の隣り合う２つの励起光を選択し、
前記第２励起光変調部は、前記複数の励起光源から出力される励起光のうちで長波長側の隣り合う２つの励起光を選択することを特徴とする光伝送システム。

（付記１２） 上り回線および下り回線に対応した第１および第２光伝送路上に複数のノードを備え、第１および第２光伝送路を伝播する各主信号光をラマン増幅しながら各ノード間で伝送する光伝送システムの制御方法であって、
第１光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための後方ラマン励起光を変調することにより、第１光伝送路の上流側に位置する対向ノードに対して、第１光伝送路の接続状態を確認するためのパイロット信号を送信する過程と、
第１光伝送路を伝播した後方ラマン励起光を対向ノードで受光し、前記パイロット信号に対応した変調成分が前記受光した後方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する過程と、
前記パイロット信号に対応した変調成分が検出されたとき、第２光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための後方ラマン励起光を対向ノードで変調することにより、第２光伝送路の上流側に位置する自ノードに対して、前記パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する過程と、
第２光伝送路を伝播した後方ラマン励起光を自ノードで受光し、前記レスポンス信号に対応した変調成分が前記受光した後方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する過程と、
前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、自ノードから第１光伝送路に与える後方ラマン励起光のパワーを通常運用レベルに制御し、前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、自ノードから第１光伝送路に与える後方ラマン励起光のパワーを安全レベルに制御する過程と、
を含むことを特徴とする光伝送システムの制御方法。

（付記１３） 上り回線および下り回線に対応した第１および第２光伝送路上に複数のノードを備え、第１および第２光伝送路を伝播する各主信号光をラマン増幅しながら各ノード間で伝送する光伝送システムの制御方法であって、
第１および第２光伝送路のうちの一方の光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための後方ラマン励起光を変調することにより、一方の光伝送路の上流側に位置する対向ノードに対して、一方の光伝送路の接続状態を確認するためのパイロット信号を送信する過程と、
一方の光伝送路を伝播した後方ラマン励起光を対向ノードで受光し、前記パイロット信号に対応した変調成分が前記受光した後方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する過程と、
前記パイロット信号に対応した変調成分が検出されたとき、一方の光伝送路を伝送される主信号光をラマン増幅するための前方ラマン励起光を対向ノードで変調することにより、一方の光伝送路の下流側に位置する自ノードに対して、前記パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する過程と、
一方の光伝送路を伝播した前方ラマン励起光を自ノードで受光し、前記レスポンス信号に対応した変調成分が前記受光した前方ラマン励起光に含まれているか否かを検出する過程と、
前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、自ノードから一方の光伝送路に与える後方ラマン励起光のパワーを通常運用レベルに制御し、前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、自ノードから一方の光伝送路に与える後方ラマン励起光のパワーを安全レベルに制御する過程と、
を含むことを特徴とする光伝送システムの制御方法。

本発明の第１実施形態における主要部分の構成を示すブロック図である。 上記第１実施形態における接続確認手順の一例を示すフローチャートである。 上記第１実施形態におけるラマン励起光の変調周波数を説明する図である。 本発明の第２実施形態における主要部分の構成を示すブロック図である。 上記第２実施形態における接続確認手順の一例を示すフローチャートである。 ラマン利得の周波数（波長）依存性を示す図である。 複数のラマン励起光を組み合わせによりラマン利得の波長依存性を平坦化した図である。 本発明の第３実施形態におけるラマンアンプの構成を示すブロック図である。 上記第３実施形態における２つの励起光源の変調パターンを示す図である。 本発明の第４実施形態におけるラマンアンプの構成を示すブロック図である。 上記第４実施形態における後方ラマン励起光および前方ラマン励起光の波長配置等を説明する図である。 上記第４実施形態に関連したラマンアンプの他の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１’…光伝送路
２Ａ，２Ｂ…ラマンアンプ
３Ａ，３Ｂ…ＯＳＣ送受信器
４Ａ，４Ａ’，４Ｂ，４Ｂ’…主信号用光アンプ
５Ａ，５Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’…分散補償モジュール
１０，３０…励起光源部
１１，３１…励起光駆動制御回路
１２，３２…変調信号生成回路
１３，３３…重畳回路
１４，３４，４４，１０２，４０２…合波器
１５，３５…分岐カプラ
１６，１８，３６，３８，５２…光検出器
１７，３７，５１…分波器
１９，３９…変調成分検出回路
１０１，４０１…励起光源
１０３…係数設定回路
１０４，１３２，４０４，４３２…乗算回路
１３３，４３３…加算回路
１３１，４３１…反転回路
ＯＳＣ…監視信号光
ＰＵＭＰ，ＰＵＭＰ−Ｂ…後方ラマン励起光
ＰＵＭＰ−Ｆ…前方ラマン励起光
ＰＩＬ…パイロット信号
ＲＥＳ…レスポンス信号
ＳＩＧ…主信号光

Claims (6)

1. 主信号光を伝送する光伝送システムであって、
   後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する励起光生成部と、
   前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、前記励起光生成部から出力される後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する励起光変調部と、
   自ノードが送信する主信号光と対向した方向に伝播した後方ラマン励起光を受光し、該受光した後方ラマン励起光に、前記励起光変調部から送信したパイロット信号が対向ノードで受信されたことを示すレスポンス信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する変調成分検出部と、
   前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する励起光制御部と、
   を含むことを特徴とする光伝送システム。
2. 請求項１に記載の光伝送システムであって、
   前記励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して前記後方ラマン励起光を生成し、
   前記励起光変調部は、前記各励起光源から出力される励起光のうちで波長の隣り合う２つの励起光を選択して各々を相補の関係で変調することを特徴とする光伝送システム。
3. 主信号光を伝送する光伝送システムであって、
   後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する第１励起光生成部と、
   前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光とは異なる波長を有する前方ラマン励起光を生成し、該生成した前方ラマン励起光を、自ノードが送信する主信号光と同一方向に出力する第２励起光生成部と、
   前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光を変調することにより、前記第１励起光生成部から出力される後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する第１励起光変調部と、
   自ノードが送信する主信号光と対向した方向に伝播した後方ラマン励起光を受光し、該受光した後方ラマン励起光に、対向ノードから送信されたパイロット信号に対応する変調成分が含まれているか否かを検出する第１変調成分検出部と、
   前記第１変調成分検出部でパイロット信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第２励起光生成部で生成される前方ラマン励起光を変調することにより、対向ノードに対して、パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する第２励起光変調部と、
   対向ノードから送信される主信号光と同一方向に伝播した前方ラマン励起光を受光し、該受光した前方ラマン励起光に、対向ノードから送信されたレスポンス信号に対応する変調成分が含まれているか否かを検出する第２変調成分検出部と、
   前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記第２変調成分検出部でレスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、前記第１励起光生成部で生成される後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する励起光制御部と、
   を含むことを特徴とする光伝送システム。
4. 請求項３に記載の光伝送システムであって、
   前記第１励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して前記後方ラマン励起光を生成し、
   前記第２励起光生成部は、波長の異なる複数の励起光源を有し、該各励起光源から出力される励起光を合波して前記前方ラマン励起光を生成し、
   前記第１および第２励起光変調部は、それぞれ、前記複数の励起光源から出力される励起光のうちで波長の隣り合う２つの励起光を選択して各々を相補の関係で変調することを特徴とする光伝送システム。
5. 主信号光を伝送する光伝送システムの制御方法であって、
   後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する過程と、
   前記後方ラマン励起光を変調することにより、該後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する過程と、
   前記後方ラマン励起光を対向ノードで受光し、該受光した後方ラマン励起光に、前記パイロット信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する過程と、
   前記パイロット信号に対応した変調成分が検出されたとき、対向ノードで生成されて自ノードが送信する主信号光と対向した方向に出力される後方ラマン励起光を対向ノードで変調することにより、前記パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する過程と、
   自ノードが送信する主信号光と対向した方向に伝播した後方ラマン励起光を自ノードで受光し、該受光した後方ラマン励起光に、前記レスポンス信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する過程と、
   前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、自ノードが生成する後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、自ノードが生成する後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する過程と、
   を含むことを特徴とする光伝送システムの制御方法。
6. 主信号光を伝送する光伝送システムの制御方法であって、
   後方ラマン励起光を生成し、該生成した後方ラマン励起光を、対向ノードから送信される主信号光と対向した方向に出力する過程と、
   前記後方ラマン励起光を変調することにより、該後方ラマン励起光と同一方向にパイロット信号を送信する過程と、
   前記後方ラマン励起光を対向ノードで受光し、該受光した後方ラマン励起光に、前記パイロット信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する過程と、
   前記パイロット信号に対応した変調成分が検出されたとき、対向ノードから送信される主信号光と同一方向に出力される前方ラマン励起光を対向ノードで変調することにより、前記パイロット信号の受信を示すレスポンス信号を送信する過程と、
   対向ノードから送信される主信号光と同一方向に伝播した前方ラマン励起光を自ノードで受光し、該受光した前方ラマン励起光に、前記レスポンス信号に対応した変調成分が含まれているか否かを検出する過程と、
   前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されたとき、自ノードが生成する後方ラマン励起光のパワーを第１レベルに制御し、前記レスポンス信号に対応する変調成分が検出されていないとき、自ノードが生成する後方ラマン励起光のパワーを前記第１レベルより低い第２レベルに制御する過程と、
   を含むことを特徴とする光伝送システムの制御方法。

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