JP5089723B2 - 波長多重励起ラマンアンプ、波長多重励起ラマンアンプの制御方法および制御プログラム - Google Patents
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Description
制御とは、入力信号の変化や線路状況の変化により信号出力が変化した場合、その出力を仕様によって要求される範囲に保つ、または、復帰させるように励起光パワーを変化させることを示す。
調整とは、出力が仕様値とずれている場合、出力を仕様値に近づけるべく、励起光パワーを変更することを示す。仕様値を変更する場合も、その変更する値に近づけるべく、励起光パワーを変更することを示す。
線形近似の考え方(2波)
最も単純なラマン増幅器の系として、前述と同様に図1の系を考える。レイリー散乱項、Amplified Spontaneous Emission (ASE) 項の影響を無視した伝搬方程式は以下のように書ける。
(13)式の両辺の左から、ある行列P-1をかける。但し、P-1FP = Bで、Bは対角行列である。
これまでの考え方は任意の光の数に拡張可能である。信号光がm波、励起光がn波とする。また励起光は前方も後方も含めてよいとする。そのときの構成図は第4図である。第4図は前方励起光、後方励起光の計n波構成のラマン増幅器によりWDM信号光m波を増幅するものである。ここで各励起光源は複数の励起LDから構成されており、各励起LDからの出射光は波長合波器によって合波される。また、各波長の励起LDは波長合波前もしくは後に、偏波合成やデポラライザによって利得の偏波依存性を解消するように構成されてもよい。図中のλは各波長を表しており、添字の一つ目のS、Pはそれぞれ信号光、励起光を示しており、添字の二つ目はそれぞれ信号光、励起光の番号を示している。必ずしもm = nである必要はなく、一般にWDM伝送ではm>nであることが多い。(15)式は以下のように拡張できる。
ここで、後方励起光で入力信号パワーが変わらないとして、出力信号パワーをある目標値まで変動させたい場合に、それに応じた励起光パワー変動量を求める場合を例として説明する。但し、信号光、励起光ともに一波として考える。(15)式を用いてη(L)を導き、励起光パワーをPP0(L)+η(L)と変換して非線形のパワー伝搬方程式を解けば、目標の信号出力が得られると仮定している。しかし実際は線形近似をおこなっていることから、目標の信号出力との誤差が生じる。(9)式から誤差の程度を推定すると、誤差は目標信号出力への変動量の二乗にほぼ比例することがわかる。よって誤差を小さくするためには出力信号変動量をある程度小さくする必要がある。すなわち出力信号を目標値に近づけるまでに仮目標値を設定し、段階的に目標値に近づける方法を用いることよって、線形近似による予測の精度を高めることができる。
そこで変動前の励起光、並びに信号光パワーの長手分布の更新方法として以下の三つをあげる。
即ち目標値との差が2dB以上であれば、目標値に2dB近づけた値を仮目標値と決定する。2dB以内であれば仮目標値を立てず、目標値になるように(15)式を解く。もちろん個々の状況に合わせて、目標値に近づける速さや安全性を考慮した上適正な数値を見出すことにより、2dB以外の値を設定してもよい。
なお、ここまでの手法は3波以上の場合についても、同様に適用することができる。
第10図に、ラマン増幅器1の構成について示す。信号光2は画面左側からラマン増幅器1の入射端3 (z = 0) よりラマン増幅器1に入射する。一方、励起光12は励起光源11から出力されたのちに光伝送用ファイバ4の後方から光合波器5を介して入力される。信号光2は増幅媒体として作用する光伝送用ファイバ4中にて励起光12が発生させる誘導ラマン散乱によって光増幅された後、出射端 (z = L) から出力される。第1図に示されるラマン増幅器の構成においては、出射端は光合波器5と同一である。増幅媒体は、本実施の形態のような分布型ラマン増幅器においては光伝送路自身であり、集中型ラマン増幅器においては分散補償ファイバ(DCF)など、非線形性の高いものが使用される。
また、波長分波器33は、AWGで構成してもよいし、ファイバ型カプラで構成してもよい。
ファイバ(前後段とも):DSF(Dispersion Shifted Fiber)、100km
励起光(前後段とも):後方10波
Net Gain:0dB
また、本実施の形態による制御時には、Max-Minは0.393dBとなり、この補間方法により、90ch全てをモニタ(0.398dB)するのと同様の精度の制御が可能であることが示され、制御時標準偏差も0.0415と、非常に良好な結果が得られた。この第一の方法によってモニタを行った場合、(31)式で仮定した近似以外の誤差は生じないため、上記の結果で示されたように高い精度での制御が可能である。
設計
ラマン増幅器の励起光パワーの設計を行う場合、設定必要なパラメータやそれに関連した状況、選択される具体的な方法等について以下のような分類ができる。但し、励起光の数と波長は既に決まっているものとする。
1.分布型
2.集中型
ii.励起方式および励起波長の組み合わせ
1.前方励起のみ
2.後方励起のみ
3.双方向励起において前方励起と後方励起が同じ波長が存在するもの
4.双方向励起において前方励起と後方励起が同じ波長が存在しないもの
iii.設計前の励起光パワーの設定
1.初期値が最適値に近い
2.励起光間のラマン効果を考慮せずゲインの重ね合わせの原理により目標のゲインが得られるように決定した各励起光パワーを初期値とする
3.各励起光パワーを全て同じにし、総励起光パワーを上記2にほぼあわせる。
4.各励起光パワーを全て同じにし、総励起光パワーをごく小さいものとする。
iv.行列Aの更新方法
1.前回のステップの線形近似手法によって求まったパワー変動量を元のパワーに足し合わせ更新する方法のみ用いる。
2.上記1に加え、状況によっては、前回のステップの線形近似手法によって求まった励起光パワーを用いて非線形伝搬方程式を解き正確なパワーを求め更新する手法をとりいれる。
v.目標値への近づけ方
1.目標値に近づけるまでに仮目標値を立てる。
2.目標値に近づけるのに仮目標値を立てない。
まず、励起光パワーの初期値が最適値に近く、前方励起のみの場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
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励起光:前方励起のみ8波
ファイバ:Single Mode Fiber (SMF), 50km
目標値:Net Gain 0dB
励起光パワーの初期値が最適値に近く、後方励起のみの場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
励起光:後方励起のみ8波
ファイバ:SMF, 50km
目標値:Net Gain 0dB
励起光パワーの初期値が最適値に近く、双方向励起の場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
ファイバ:SMF, 50km
目標値:Net Gain 0dB
励起光パワーの初期値が最適値に近く、実施例3と同様に双方向励起の場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
ファイバ:SMF, 50km
目標値:Net Gain 0dB
励起光間のラマン効果を考慮せずゲインの重ね合わせの原理により目標のゲインが得られるように決定した各励起光パワーを初期値とした場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
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励起光間のラマン効果を考慮せずゲインの重ね合わせの原理により目標のゲインが得られるように決定した総励起光パワーを各励起光に等しく配分したものを初期値とした場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
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各励起光パワーをごく小さくしたものを初期値とした場合について設計可能である例を示す。以下のような条件で、励起光パワーを決定する。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
ファイバ:SMF, 50km
目標値:Net Gain 0dB
励起光間のラマン効果を無視し、各励起波長から現れるラマンゲインスペクトルを重ね合わせの原理によって重ね、最適に平坦化されたプロファイルを考える。設計においてこれに近い値が得られればある複数の励起波長の組に対して、最適な励起光パワーが得られたと判断できる。
ここでは、実験値と逆問題を解いた結果得られた励起光パワーを比較し、その決定能力について述べる。そこで、実測されたラマンゲインを目標として励起光パワーを決定した。実験条件は、ファイバがTrue Wave(登録商標) RS Fiber (TW-RS) , (OFS社製Non-zero dispersion fiber (NZDF)) 77.8 km、励起光数は9、増幅帯域は1530〜1605 nmでASE光源を用いており、その帯域にわたってラマンゲイン約10dBになるように励起光の波長とパワーを設定している。設計条件はその帯域にわたって信号を100GHz間隔で立て、総入力信号光パワーを0dBmとした。実験の励起光パワーで非線形伝播方程式を解いてラマンゲインを求めたところ、実測値と最大0.2dBのずれが生じた。これはシミュレーションにおけるファイバパラメータのずれなどに起因すると考えられる。
線形近似を用いた励起光パワー決定法をラマン増幅器の制御に応用する例について述べる。制御とは、入力信号の変化や線路状況の変化により信号出力が変化した場合、その出力を仕様によって要求される範囲に保つ、または、復帰させるように励起光パワーを変化させることを示す。以下に本実施例で用いる制御手法について簡単に説明する。
制御対象はDSF 100km、信号光は1530〜1610 nm、97ch、100GHz間隔、入力信号光パワー0dBm/ch、励起光は後方10波、Net Gain 0dBを実現するように波長とパワーを設計した系を二段繋ぎ、それぞれを前段、後段とする。設計時の励起光波長とパワーを第44図に示す。上記システムの概略を示した図が第45図である。前段の励起光源が1つ故障し、その影響で後段の入力信号、および出力信号が設計値からずれた状態を考え、後段のラマンユニットの励起光パワーを制御装置によって制御して出力信号光パワーを設計値に戻す。まず出力信号をディテクターでモニターして入力信号変動量を推定し、次にその導かれた入力信号と設計時の出力信号を実現する励起光パワー変動量を導く。ここでは仮目標値を立てステップを踏んで目標値へ近づく手法を用い、制御においては高速におこなえる線形近似のみの手法が有効なので、行列Aを線形近似の結果によって計算して、励起光パワーの変動量を予測した。前段で短波長側から5番目の励起光源が故障したと仮定したときに制御した結果の信号出力パワー、故障前の信号出力パワーとの偏差をそれぞれ第46図、第47図に示す。故障時の後段における入力信号は2.5dB、出力信号は2.0dB以上パワーが下がっている。制御後ではステップなし、ステップ幅1dB、0.5dBとなるにつれ、設計値との誤差が小さくなる結果となった。最大値と最小値の差は設計時が0.499dB、ステップ幅0.5dBの制御時は0.535dBとなった。またそれぞれの励起光パワーを第48図に示している。以上より、線形近似のみの手法によって十分制御が可能であることが示された。
また、実施例では示さないが、この手法は入力信号が変動しても出力信号を一定に保つような操作にも応用できる。手法が上記手法二段階目と全く同じであることから、その有効性は実施例10で実証済である。
線形近似を用いた励起光パワー決定法をラマン増幅器の調整に応用する例について述べる。調整とは、出力が仕様値とずれている場合、出力を仕様値に近づけるべく、励起光パワーを変更することを示す。また、仕様値を変更する場合も、その変更する値に近づけるべく、励起光パワーを変更することも含む。
実施例11は、設計したラマン増幅器を設置した場合に、仕様の信号出力パワーが得られていないときに、そのパワーを元に戻す例である。
実際に設置してみると、仕様の信号出力パワーが得られない場合があるとする。この原因としては、ファイバの吸収係数・ラマンゲイン係数、ファイバ長、励起光の波長・パワーのずれなどが考えられる。本例では、いかなる原因にも関わらず励起光パワーによって信号出力パワーを調整する。調整には、信号入力パワーが変動と仮定した方法を用いる。つまり、制御で用いた手法と全く同じである。ここでは仮目標値を立てて段階を踏む方法を用いていない。
信号光:1530-1610nm, 0.1THz間隔, 97ch, 1mW/ch
励起光:後方励起のみ、8波
ファイバ:SMF, 50km
目標値:Net Gain 0dB
上記実施の形態と同様、信号光全90chを短波長側から9chずつ、計10個の波長域に分割する。この波長域数は励起光数と等しくする。各波長域に対し、その帯域に含まれる9ch全ての合計パワーをモニタするものとする。10箇所しかモニタしていないため、未知の出力変動量を10箇所のモニタ値から補間によって推定する必要がある。
上記実施の形態と同様、信号光全90chを短波長側から9chずつ、計10個の波長域に分割する。この波長域数は励起光数と等しくする。各波長域に対し、その波長帯の中で波長に関して中心の位置にあるチャネルの出力信号光パワーをモニタする。結局、10個の受光器を用いて、信号光10ch分のパワーをモニタすることになる。しかし10chしかモニタしていないため、残り80chのパワー変動量をモニタされた10chのパワー変動量の値から補間によって推定する必要がある。
実施例13と同様に10個の受光器を用いて、信号光10ch分のパワーをモニタする。補間方法としては、モニタした信号光パワーを直線で結び、残りのチャネルの信号光パワーを推定する方法を用いた(線形補間)。本実施例ではログスケールで線形補間をおこなったが、リニアスケールでおこなってもよい。最も短波長側の4ch、あるいは最も長波長側の4chは最も波長が近い2つのパワーを結んだ直線で外挿補間している。第55図に後段出力信号光パワーに関して、正常時の波長特性を実線、故障時の波長特性を点線、予測した故障時を三角、その制御時を黒丸としている。制御には、1dBずつ目標値に近づけるように仮目標値を設定する方法を用いた。
実施例13、14と同様、励起光数と同じ数、つまり10個の受光器を用いる。そして信号光全90chを短波長側から9chずつ、計10個の波長域に分割し、各波長域毎にそこに含まれる9chの信号光パワーの合計をモニタする。10個の値しかモニタしていないことから、その10個の値を用いて未知の数値を補間し、全90chのパワー変動量を推定する必要がある。
実施例15と同様、励起光数と同じ数、つまり10個の受光器を用いる。そして信号光全90chを短波長側から9chずつ、計10個の波長域に分割し、各波長域毎にそこに含まれる9chの信号光パワーの合計をモニタする。10個の値しかモニタしていないことから、その10個の値を用いて未知の数値を補間し、全90chのパワー変動量を推定する必要がある。
実施例13〜16のモニタ方法は信号帯域全体のパワー変動量の傾向は再現できるものの、分割した波長域内の局所的なパワー変動量の傾向は予測できない。本実施例では、これを予測する方法について説明する。
これまでに示したモニタ方法をまとめて比較・評価する。その評価パラメータとして、以下の三つを設定する。
○制御時標準偏差 [dB]:全チャネルに関して、制御時の出力信号光パワー[dBm]と正常時の出力信号光パワー[dBm]の差[dB]の二乗の和を全チャネル数で割り、平方根をとったもの
○故障時標準偏差 [dB]:全チャネルの故障時出力信号光パワーに関して、モニタから補間した予測値[dBm]と真値[dBm]の差[dB]の二乗の和を全チャネル数で割り、平方根をとったもの
同様のことが制御時標準偏差にもいえる。
実施例17までは、第17図のような構成で、前段において短波長側から5番目の励起光源(1451nm)が故障したケースでの制御について示した。本実施例においては、本発明による方法の適用能力を確認するために、前段において最も長波長側の励起光源(1501nm)が故障したケースに対して、故障時出力信号光パワーを予測した結果を示す。
第61図に、本発明による制御機能を有するラマン増幅器を使用した光伝送システム200を示す。光送信装置(Tx)で電気/光変換をしたのちに出力された光信号2は、光伝送用ファイバ4の伝送中に発生したロスをラマン増幅器100b1〜100bpで補償しながら、光受信装置(Rx)で受信され、電気信号に再生される。ラマン増幅器100b1〜100bpはそれぞれ、第17図に示されたラマン増幅器100bと同様の構成を持つ。そのため、これらのラマン増幅器100b1〜100bpは本発明の各実施形態で説明したように、その前段に接続されたラマン増幅器の励起光源を構成するレーザ素子の一部が故障などをした場合でも、故障した励起光波長を特定し、自らの励起光パワーを調節して所望の利得波長特性を維持する機能を有している。すなわち、光伝送システム200において、本発明によるラマン増幅器を縦列に接続すれば、ラマン増幅器100b1〜100bp のいずれが故障した場合においても、その後段のラマン増幅器が自動的に故障したレーザ素子による利得の変動を補償し、光伝送システム200からの信号光出力の変動を最小限に抑えることができる。
第62図に、本発明による制御機能を有するラマン増幅器を使用した、その他の光伝送システム201を示す。図示されたシステム201において、ラマン増幅器100a11〜100ap3が組み合わされているほかは、光伝送システム200と同一である。従って、重複する説明については割愛する。ラマン増幅器100b1〜100bpはそれぞれ実施例8と同様、本発明による制御機能を有したラマン増幅器である。一方、ラマン増幅器100a11〜100ap3はそれぞれ、利得の制御機能はもっていない。このような光伝送システム201において、ラマン増幅器100a11〜100ap3の励起光源を構成するいずれかのレーザ素子が故障した場合の動作について以下に説明する。
以上のようなシステム構成とすることにより、光伝送システム201を構成するラマン増幅器の全てが制御機能を有するラマン増幅器であるという必要はなくなり、制御機能を持ちつつもコストを抑えたシステムを実現することができる。
Claims (60)
- 波長多重信号光に対して任意の信号利得/出力特性を設定制御することができる波長多重励起ラマンアンプにおいて、
信号入力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第1変動量と、励起光入力端における現在の前記波長多重励起のための各励起光波長のパワーに対する励起光パワー変動量である第2変動量と、信号出力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第3変動量と、励起光出力端における現在の前記波長多重励起のための各励起光波長のパワーに対する励起光パワー変動量である第4変動量とを関係付ける関係式をもとに、第1、第3および第4変動量の任意の2つの変動量を予め決定しておくことによって他の2つの変動量を決定し前記関係式を満足する各励起光パワーを決定する制御を行う制御手段を備え、
前記関係式は、
パワーの変動量で記述された非線形伝搬方程式のレイリー散乱項、ASE項および2次の項を削除した線形近似式からなる連立一次方程式であり、
増幅媒体となる対象ファイバの一定長における現在得られている信号パワーおよび励起パワーを定数と仮定した区間内近似であるとともに、
前記連立一次方程式の係数行列は、その行列要素に前記対象ファイバのパラメータであるロスパラメータ、ラマンゲインパラメータ、および前記現在得られている信号パワーおよび励起パワーの長手方向の分布を含む
ことを特徴とする波長多重励起ラマンアンプ。 - 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、非線形伝播方程式を解くことによって得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項3に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、所定のテーブルにデータとしてあらかじめ保管されていることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記行列要素は、予め行われる測定によって得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記行列要素は、励起パワーを1つずつ順次変動させその影響によるゲイン変動量を順次測定し、その測定値から計算されるものであることを特徴とする請求項6に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記関係式に前記第1変動量および前記第3変動量を代入し、前記第2変動量および前記第4変動量を求めることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記関係式に前記第3変動量および前記第4変動量を代入し、前記第1変動量および前記第2変動量を求めることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記制御手段は、現在求められた値と最終的な目標値との間の値を仮目標値とし該仮目標を満足する前記他の2つの変動量を算出する前記関係式を用いた中間演算処理を行い、この中間演算処理によって算出された値を前記現在求められた値として前記中間演算処理を繰り返し行って、前記最終的な目標値を得ることを特徴とする請求項1に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記制御手段は、前記中間演算処理時に、前記対象ファイバの長手方向の信号光および励起光の分布に関する情報を更新し、該更新は、更新前の長手方向分布の値に、今回求まった前記他の2つの変動量の長手方向分布の値を加えることによって行われることを特徴とする請求項10に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記対象ファイバの長手方向の分布に関する情報の更新は、非線形伝播方程式を解くことによって行われることを特徴とする請求項11に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、前記対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項11に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項13に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得の対数値であることを特徴とする請求項11に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で0.5dB以下であることを特徴とする請求項15に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で1dB以下であることを特徴とする請求項15に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で2dB以下であることを特徴とする請求項15に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で3dB以下であることを特徴とする請求項15に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、該中間演算処理毎および/または信号チャネル毎に異ならせることを特徴とする請求項11に記載の波長多重励起ラマンアンプ。
- 波長多重信号光に対して任意の信号利得/出力特性を設定制御することができる波長多重励起ラマンアンプの制御方法において、
信号入力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第1変動量と、励起光入力端における現在の前記波長多重励起のための各励起光波長のパワーに対する励起光パワー変動量である第2変動量と、信号出力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第3変動量と、励起光出力端における現在の前記波長多重励起のための各励起光波長のパワーに対する励起光パワー変動量である第4変動量とを関係付ける関係式をもとに、第1、第3および第4変動量の任意の2つの変動量を予め決定しておくことによって他の2つの変動量を決定し前記関係式を満足する各励起光パワーを決定する制御を行い、
前記関係式は、
パワーの変動量で記述された非線形伝搬方程式のレイリー散乱項、ASE項および2次の項を削除した線形近似式からなる連立一次方程式であり、
増幅媒体となる対象ファイバの一定長における現在得られている信号パワーおよび励起パワーを定数と仮定した区間内近似であるとともに、
前記連立一次方程式の係数行列は、その行列要素に前記対象ファイバのパラメータであるロスパラメータ、ラマンゲインパラメータ、および前記現在得られている信号パワーおよび励起パワーの長手方向の分布を含む
ことを特徴とする波長多重励起ラマンアンプの制御方法。 - 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、非線形伝播方程式を解くことによって得られるものであることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項23に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、所定のテーブルにデータとしてあらかじめ保管されていることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記行列要素は、予め行われる測定によって得られるものであることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記行列要素は、励起パワーを1つずつ順次変動させその影響によるゲイン変動量を順次測定し、その測定値から計算されるものであることを特徴とする請求項26に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記関係式に前記第1変動量および前記第3変動量を代入し、前記第2変動量および前記第4変動量を求めることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記関係式に前記第3変動量および前記第4変動量を代入し、前記第1変動量および前記第2変動量を求めることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 現在求められた値と最終的な目標値との間の値を仮目標値とし該仮目標を満足する前記他の2つの変動量を算出する前記関係式を用いた中間演算処理を行い、この中間演算処理によって算出された値を前記現在求められた値として前記中間演算処理を繰り返し行って、前記最終的な目標値を得ることを特徴とする請求項21に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時に、前記対象ファイバの長手方向の信号光および励起光の分布に関する情報を更新し、該更新は、更新前の長手方向分布の値に、今回求まった前記他の2つの変動量の長手方向分布の値を加えることによって行われることを特徴とする請求項30に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記対象ファイバの長手方向の分布に関する情報の更新は、非線形伝播方程式を解くことによって行われることを特徴とする請求項31に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項31に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項33に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得の対数値であることを特徴とする請求項31に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で0.5dB以下であることを特徴とする請求項35に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で1dB以下であることを特徴とする請求項35に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で2dB以下であることを特徴とする請求項35に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で3dB以下であることを特徴とする請求項35に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、該中間演算処理毎および/または信号チャネル毎に異ならせることを特徴とする請求項31に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御方法。
- 波長多重信号光に対して任意の信号利得/出力特性を設定制御することができる波長多重励起ラマンアンプの制御プログラムにおいて、
信号入力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第1変動量と、励起光入力端における現在の前記波長多重励起のための各励起光波長のパワーに対する励起光パワー変動量である第2変動量と、信号出力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する信号光パワー変動量である第3変動量と、励起光出力端における現在の前記波長多重信号光の各波長の信号光パワーに対する励起光パワー変動量である第4変動量とを関係付ける関係式をもとに、第1、第3および第4変動量の任意の2つの変動量を予め決定しておくことによって他の2つの変動量を決定し、前記関係式を満足する各励起光パワーを決定する制御を行い、
前記関係式は、
パワーの変動量で記述された非線形伝搬方程式のレイリー散乱項、ASE項および2次の項を削除した線形近似式からなる連立一次方程式であり、
増幅媒体となる対象ファイバの一定長における現在得られている信号パワーおよび励起パワーを定数と仮定した区間内近似であるとともに、
前記連立一次方程式の係数行列は、その行列要素に前記対象ファイバのパラメータであるロスパラメータ、ラマンゲインパラメータ、および前記現在得られている信号パワーおよび励起パワーの長手方向の分布を含む
ことを特徴とする波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。 - 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、非線形伝播方程式を解くことによって得られるものであることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項43に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、所定のテーブルにデータとしてあらかじめ保管されていることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記行列要素は、予め行われる測定によって得られるものであることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記行列要素は、励起パワーを1つずつ順次変動させその影響によるゲイン変動量を順次測定し、その測定値から計算されるものであることを特徴とする請求項46に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記関係式に前記第1変動量および前記第3変動量を代入し、前記第2変動量および前記第4変動量を求めることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記関係式に前記第3変動量および前記第4変動量を代入し、前記第1変動量および前記第2変動量を求めることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 現在求められた値と最終的な目標値との間の値を仮目標値とし該仮目標を満足する前記他の2つの変動量を算出する前記関係式を用いた中間演算処理を行い、この中間演算処理によって算出された値を前記現在求められた値として前記中間演算処理を繰り返し行って、前記最終的な目標値を得ることを特徴とする請求項41に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時に、前記対象ファイバの長手方向の信号光および励起光の分布に関する情報を更新し、該更新は、更新前の長手方向分布の値に、今回求まった前記他の2つの変動量の長手方向分布の値を加えることによって行われることを特徴とする請求項50に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記対象ファイバの長手方向の分布に関する情報の更新は、非線形伝播方程式を解くことによって行われることを特徴とする請求項51に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 信号および/または励起パワーの長手方向の分布は、対象ファイバ内の各パワー分布の測定によって得られるものであることを特徴とする請求項51に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記測定は、OTDRによって行われることを特徴とする請求項53に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得の対数値であることを特徴とする請求項51に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で0.5dB以下であることを特徴とする請求項55に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で1dB以下であることを特徴とする請求項55に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で2dB以下であることを特徴とする請求項55に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、信号光利得で3dB以下であることを特徴とする請求項55に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
- 前記中間演算処理時の仮目標の刻み幅は、該中間演算処理毎および/または信号チャネル毎に異ならせることを特徴とする請求項51に記載の波長多重励起ラマンアンプの制御プログラム。
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