JP5304378B2 - 光増幅器 - Google Patents

Description

この発明は、信号光を増幅する光増幅器に関する。

マルチメディアネットワークの進展に伴い、通信トラフィックの需要は飛躍的に増大している。マルチメデア社会における通信システムにおいては、ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ）を増幅媒体にしたＥＤＦＡ（ＥＤＦ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）や、信号光を波長多重するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）伝送システムが大きな役割を果たしている。

ＷＤＭ伝送システムにおいては、たとえばＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ：アレイ導波路格子）によって波長多重した信号光を伝送し、伝送路上のＥＤＦＡによって信号光を増幅する。ＥＤＦＡによって増幅された信号光には、信号成分の他にＥＤＦＡが発生させるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が全帯域に渡って含まれる。

一方、近年、コストやサイズが重視される都市内メトロコア網において、ＷＤＭ伝送システムが活発に導入されている。これに伴って、各局内にはＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：光挿入分岐）装置の導入が進んでいる。ＯＡＤＭは、受信したＷＤＭ信号光をＡＷＧにより波長多重分離し、分離した各信号光のアッド、スルーあるいは信号光のドロップを行う。

アッドまたはスルーされた信号光は、ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：光可変減衰器）によってパワー調整され、ＡＷＧにより波長多重される。波長多重されたＷＤＭ信号光はＥＤＦＡにより増幅された後、伝送路に送られる。ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送される信号光に波長多重された信号光の数（以下、単に「波長数」と称する）は、必要に応じて変化する（たとえば１から４０波）。

ＷＤＭ信号光の波長数が少ないときは、信号成分が含まれていないチャネルにおいてはＡＳＥのみが透過することになる。しかし、多スパン伝送後には、Ｓ／ＡＳＥ比の劣化が大きくなるため、各チャネルに信号成分が含まれているか否かの判定が困難になる。これに対して、信号成分が含まれていないチャネルに対応するＶＯＡの減衰量を最大とし、ＡＳＥを抑制する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

また、このようなＯＡＤＭにおいては、波長数がアッドやドロップによって頻繁に変化する。このため、ＥＤＦＡの特性としては、波長数変化に対しても、高速に励起光パワーを制御し、利得を一定にできることが好ましい。これを実現するＥＤＦＡの構成として、２つのＥＤＦの間にＧＥＱ（Ｇａｉｎ ＥＱｕａｌｉｚｅｒ：利得等化器）を挟む構成が知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。

この構成においては、入出力の各パワーのモニタ値より現在の利得誤差を計算し、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：レーザーダイオード）の励起光のパワーを、利得誤差が小さくなるように制御することで、波長数変化に対して高速に利得一定制御を行う。また、この構成においては、後段ＥＤＦの励起パワーに対する前段ＥＤＦの励起パワーの比率（励起比率）を保持しながら利得一定制御を行う。

特開２００３−１６３６４１号公報 特開２００５−１１６８８４号公報

しかしながら、上述した従来技術では、波長数が少ないときに、信号光の偏波状態が平均化されず、信号光の偏光度が高くなるという問題がある。信号光の偏光度が高くなると、ＥＤＦにおいて発生するＰＨＢ（Ｐｏｌａｒｉａｔｉｏｎ Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ）が大きくなり、信号光の品質（たとえばＯＳＮＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化する。

特に、たとえば上記特許文献１の技術のように、ＶＯＡ制御によってＡＳＥ（無偏光）を抑制する場合は、各チャネルの信号光の偏波状態がＡＳＥ（無偏光）によって平均化されないため、信号光の偏光度がさらに高くなる。なお、信号光の波長数が多いときは、各チャネルの信号光の偏波状態が平均化されるため信号光の偏光度は低くなる。

ＰＨＢは、パワーが高い信号光をＥＤＦに入れると、その信号光と平行な偏波の光の利得が減少する現象である。すなわち、信号光の利得と、信号光と平行な偏波のＡＳＥの利得が減少する。一方、信号と直交する偏波のＡＳＥはＰＨＢの影響を受けないため利得が減少しない。このため、信号と直交する偏波のＡＳＥが増加し、信号光のＯＳＮＲが劣化する。

開示の光増幅器は、上述した問題点を解消するものであり、ＰＨＢを抑制して信号光の品質を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光増幅器は、第１の励起光を出力する第１の励起光源と、第２の励起光を出力する第２の励起光源と、希土類元素が添加され、前記第１の励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバと、希土類元素が添加され、前記第２の励起光により励起され、前記第１の増幅用光ファイバの出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバと、を備え、前記第１の励起光の強度と、前記第２の励起光の強度の比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて制御されることを要件とする。

上記構成によれば、入力光に波長多重された信号光の数に応じて第１の励起光のパワーと第２の励起光のパワーとの比率を信号光の波長数に応じて変化させることで、波長数が少ない場合のＰＨＢを低減することができる。

開示の光増幅器によれば、ＰＨＢを抑制して信号光の品質を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。 図１に示した光増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。 励起比率の制御による信号パワーの変化を示す図である。 波長数と励起比率とを対応付けた対応情報の一例を示すグラフである。 図４に示した対応情報の決定方法の一例を示すフローチャートである。 励起比率とＮＦおよびＰＨＢとの関係を示すグラフである。 励起比率とＯＳＮＲ変化量との関係を示すグラフである。 １波長時の励起比率とＯＳＮＲの関係を示すグラフである。 波長数と各励起光のパワーとの関係を示すグラフである。 実施の形態２にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。 図１０に示した光増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。 励起比率の制御による信号パワーの変化を示す図である。 波長数と各励起光のパワーとの関係を示すグラフである。 各ＬＤの波長による信号パワーの変化を示すグラフである。 光増幅器を適用した通信システム（その１）を示すブロック図である。 図１６に示したＥＤＦＡが受信する信号光の波長特性を示すグラフである。 光増幅器を適用した通信システム（その２）を示すブロック図である。 図１８に示したＥＤＦＡが受信する信号光の波長特性を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、この光増幅器の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
（実施の形態１にかかる光増幅器の構成）
図１は、実施の形態１にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光増幅器１００は、光分岐部１１１と、光合成部１１２と、ＥＤＦ１１３と、ＧＥＱ１１４と、光合成部１１５と、ＥＤＦ１１６と、光分岐部１１７と、ＰＤ１２１（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、ＰＤ１２２と、利得誤差算出部１３１と、波長数取得部１３２と、対応情報記憶部１３３と、励起比率決定部１３４と、励起パワー制御部１３５と、第１ＬＤ１４１と、第２ＬＤ１４２と、を備えている。

光分岐部１１１には、光増幅器１００の前段から信号光が入力される。光分岐部１１１は、入力された信号光を分岐して、分岐した各信号光をそれぞれ光合成部１１２およびＰＤ１２１へ出力する。光合成部１１２は、光分岐部１１１および第１ＬＤ１４１からの各出力光を合成してＥＤＦ１１３へ出力する。具体的には、光合成部１１２は、光分岐部１１１から出力された信号光をＥＤＦ１１３へ出力する。また、光合成部１１２は、第１ＬＤ１４１から出力された励起光をＥＤＦ１１３へ出力する。

ＥＤＦ１１３は、希土類元素が添加され、第１ＬＤ１４１から出力される励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバである。具体的には、ＥＤＦ１１３は、光合成部１１２から出力された信号光および励起光を通過させてＧＥＱ１１４へ出力する。ＥＤＦ１１３を通過する信号光は、信号光と同時にＥＤＦ１１３を通過する励起光のパワーに応じて増幅される。ＧＥＱ１１４は、ＥＤＦ１１３から出力された信号光のパワーを所定量だけ減衰させ、信号光における各チャネルの利得を均一化する。ＧＥＱ１１４は、パワーを減衰させた信号光を光合成部１１５へ出力する。

光合成部１１５は、ＧＥＱ１１４および第２ＬＤ１４２からの各出力光を合成してＥＤＦ１１６へ出力する。具体的には、光合成部１１５は、ＧＥＱ１１４から出力された信号光をＥＤＦ１１６へ出力する。また、光合成部１１５は、第２ＬＤ１４２から出力された励起光をＥＤＦ１１６へ出力する。

ＥＤＦ１１６は、希土類元素が添加され、第２ＬＤ１４２から出力される励起光により励起され、ＥＤＦ１１３の出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバである。具体的には、ＥＤＦ１１６は、光合成部１１５から出力された信号光および励起光を通過させて光分岐部１１７へ出力する。ＥＤＦ１１６を通過する信号光は、信号光と同時にＥＤＦ１１６を通過する励起光のパワーに応じて増幅される。光分岐部１１７は、ＥＤＦ１１６から出力された信号光を分岐する。光分岐部１１７は、分岐した各信号光をそれぞれ光増幅器１００の後段およびＰＤ１２２へ出力する。

ＰＤ１２１は、光分岐部１１１から出力された信号光を受光し、受光した信号光のパワーを示す入力パワー信号を利得誤差算出部１３１へ出力する。ＰＤ１２１から出力される入力パワー信号は、光増幅器１００へ入力された信号光のパワーを示す。ＰＤ１２２は、光分岐部１１７から出力された信号光を受光し、受光した信号光のパワーを示す出力パワー信号を利得誤差算出部１３１へ出力する。ＰＤ１２２から出力される出力パワー信号は、光増幅器１００から出力される信号光のパワーを示す。

利得誤差算出部１３１は、ＰＤ１２１から出力された入力パワー信号と、ＰＤ１２２から出力された出力パワー信号と、の差分をとることによって光増幅器１００による信号光の利得を算出する。そして、利得誤差算出部１３１は、算出した利得と、あらかじめ設定された目標利得と、の差分をとることによって利得誤差を算出する。利得誤差算出部１３１は、算出した利得誤差を励起パワー制御部１３５へ通知する。

波長数取得部１３２は、光増幅器１００へ入力された信号光の波長数を取得する。たとえば、波長数取得部１３２は、光増幅器１００の前段の通信装置（たとえば、図１８のＯＡＤＭ１８１０）から制御チャネルを通じて波長数を取得する。または、波長数取得部１３２は、ＰＤ１２１から出力される入力パワー信号を取得し、取得した入力パワー信号に基づいて波長数を算出することにより波長数を取得してもよい。

具体的には、波長数と光増幅器１００の入力パワーとは比例関係にあるため、波長数取得部１３２は、入力パワー信号が示す入力パワーを１波長あたりのパワーで除算することにより波長数を算出することができる。波長数取得部１３２は、取得した波長数を励起比率決定部１３４へ通知する。

対応情報記憶部１３３は、波長数と励起比率とを対応付ける対応情報を記憶したメモリである。対応情報は、たとえば、波長数から励起比率を導く関数である。または、対応情報は、波長数と励起比率とを対応付けたテーブルであってもよい。対応情報は、たとえば、あらかじめ実験などによって決定されて対応情報記憶部１３３に記憶される。

励起比率決定部１３４は、対応情報記憶部１３３から対応情報を読み取る。また、励起比率決定部１３４は、読み取った対応情報と、波長数取得部１３２から通知された波長数と、に基づいて励起比率を算出する。励起比率決定部１３４は、算出した励起比率を励起パワー制御部１３５へ通知する。

励起パワー制御部１３５は、利得誤差算出部１３１から通知された利得誤差が少なくなるように、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーを決定する（利得一定制御）。また、励起パワー制御部１３５は、決定した合計パワーと、励起比率決定部１３４から通知された励起比率と、に基づいて第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光のパワーを決定する。

励起パワー制御部１３５は、決定した第１ＬＤ１４１の励起光のパワーに応じた駆動信号を第１ＬＤ１４１へ通知し、決定した第２ＬＤ１４２の励起光のパワーに応じた駆動信号を第２ＬＤ１４２へ通知する。利得誤差算出部１３１、波長数取得部１３２、励起比率決定部１３４および励起パワー制御部１３５は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算手段によって実現される。

第１ＬＤ１４１は、励起パワー制御部１３５から出力された駆動信号に応じたパワーの励起光（第１の励起光）を生成し、生成した励起光を光合成部１１２へ出力する第１の励起光源である。第２ＬＤ１４２は、励起パワー制御部１３５から出力された駆動信号に応じたパワーの励起光（第２の励起光）を生成し、生成した励起光を光合成部１１５へ出力する第２の励起光源である。第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２が生成する各励起光の波長には、たとえば０．９８［μｍ］または１．４８［μｍ］などを用いる。

以上の構成により、第１ＬＤ１４１から出力される励起光（第１の励起光）の強度と、第２ＬＤ１４２から出力される励起光（第２の励起光）の強度の比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）に応じて制御される。具体的には、第２ＬＤ１４２から出力される励起光（第２の励起光）の強度に対する、第１ＬＤ１４１から出力される励起光（第１の励起光）の強度の比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）が増加するに従って増加する。

（実施の形態１にかかる光増幅器の動作）
図２は、図１に示した光増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。まず、利得誤差算出部１３１が、ＰＤ１２１から出力された入力パワー信号と、ＰＤ１２２から出力された出力パワー信号と、を取得する（ステップＳ２０１）。つぎに、利得誤差算出部１３１が、ステップＳ２０１によって取得された入力パワー信号と出力パワー信号とに基づいて利得誤差を算出する（ステップＳ２０２）。

つぎに、励起パワー制御部１３５が、ステップＳ２０２によって算出された利得誤差が少なくなるように、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーを決定する（ステップＳ２０３）。つぎに、波長数取得部１３２が、光増幅器１００へ入力される信号光の波長数を取得する（ステップＳ２０４）。

つぎに、励起比率決定部１３４が、ステップＳ２０４によって取得された波長数に基づいて、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光のパワー比率を決定する（ステップＳ２０５）。つぎに、励起パワー制御部１３５が、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光のパワーを、ステップＳ２０３によって決定された合計パワーと、ステップＳ２０５によって決定されたパワー比率と、に基づいて決定する（ステップＳ２０６）。

つぎに、励起パワー制御部１３５が、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光のパワーを制御し（ステップＳ２０７）、一連の動作を終了する。ステップＳ２０７においては、励起パワー制御部１３５は、ステップＳ２０６によって決定された各励起光のパワーに応じた駆動信号を第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２へ出力する。以上のステップを繰り返し行うことで、信号光の波長数が変化しても利得を一定に制御するとともに、信号光の波長数に応じて励起比率を制御することができる。

（実施の形態１における励起比率の制御による信号パワーの変化）
図３は、励起比率の制御による信号パワーの変化を示す図である。図３において、構成図３０１は、図１に示した光増幅器１００の一部の構成を示している。グラフ３０２は、光増幅器１００を通過する信号光の信号パワー［ｄＢ／ｃｈ］の変化を示すグラフである。グラフ３０２において、横軸は、構成図３０１に対応する進行方向を示している。

進行方向の区間３１１は、信号光がＥＤＦ１１３を通過する区間である。進行方向の区間３１２は、信号光がＧＥＱ１１４を通過する区間である。進行方向の区間３１３は、信号光がＥＤＦ１１６を通過する区間である。パワー変化３２１は、信号光の波長数が多い（たとえば４０波長）場合に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。パワー変化３２２は、パワー変化３２２の場合よりも波長数が少ない場合（たとえば１０波長）に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。

パワー変化３２１およびパワー変化３２２に示すように、光増幅器１００を通過する信号光は、区間３１１においてはＥＤＦ１１３により増幅され、区間３１２においてはＧＥＱ１１４により減衰し、区間３１３においてはＥＤＦ１１６により増幅される。また、パワー変化３２１およびパワー変化３２２のいずれの場合にも、光増幅器１００から出力されるときの利得は一定になるように励起パワー制御部１３５が制御を行う。

また、上述したように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第２ＬＤ１４２の励起光のパワーに対する第１ＬＤ１４１の励起光のパワーの比率（励起比率）を低くする。たとえば、信号光の波長数が４０波長から１０波長へ変化すると、パワー変化３２１からパワー変化３２２のように変化する。

パワー変化３２２の場合は、パワー変化３２１の場合に比べて、ＥＤＦ１１３およびＥＤＦ１１６を通過する信号光のパワーが低くなる。一方、ＰＨＢは、ＥＤＦを通過する信号光のパワーが大きいほど顕著に発生するという特性を有する。このため、パワー変化３２２の場合は、パワー変化３２１の場合に比べてＰＨＢの発生を抑えることができる。

ただし、ＥＤＦ１１３およびＥＤＦ１１６を通過する信号光のパワーが低くなりすぎると、ＥＤＦ１１３およびＥＤＦ１１６において発生するＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ：雑音指数）が大きくなるため、ＮＦによる信号光のＯＳＮＲ劣化が顕著になる。また、信号光の波長数が多い場合は信号光の偏光度が低くなるためＰＨＢの影響は小さくなる。

このため、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が少ない場合は励起比率を低下させてＰＨＢの増加を抑えるとともに、信号光の波長数が多い場合は励起比率を増加させてＮＦの増加を抑える。これにより、信号光の波長数が多い場合の信号光の品質は維持しつつ、信号光の波長数が少ない場合の信号光の品質を向上させることができる。

図４は、波長数と励起比率とを対応付けた対応情報の一例を示すグラフである。図４において、横軸は信号光の波長数を示している。縦軸は、第２ＬＤ１４２の励起光のパワーに対する第１ＬＤ１４１の励起光のパワーの比率（励起比率）を示している。波長数と励起比率との対応情報は、たとえば波長数に対する励起比率の一次関数４１１である。

励起比率決定部１３４は、一次関数４１１と波長数とに基づいて励起比率を決定する。一次関数４１１は、波長数が増加すると励起比率が高くなる増加関数となっている。このため、励起比率決定部１３４は、波長数が減少するほど励起比率を低下させる。励起比率を低下させると各ＥＤＦを通過する信号光のパワーが低下するため（図３参照）、波長数が減少した場合のＰＨＢの増加を抑えることができる。したがって、波長数が減少するほど励起比率を低下させることで、信号光の品質を向上させることができる。

なお、図４に示したグラフにおいては、以下の条件を満たす通信システムを想定した。まず、光増幅器１００をＯＡＤＭの後段のＥＤＦＡに適用し（たとえば図１８参照）、ＥＤＦＡの前段のＯＡＤＭにおいては、信号成分を含まないチャネルのＡＳＥを抑制するＶＯＡ制御を行う条件とした。最大波長数を４０波長、使用帯域をＣバンドとした。

また、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の波長をそれぞれ０．９８［μｍ］および１．４８［μｍ］とした。また、最短波長を１５３１．９［ｎｍ］、最長波長を１５６３．０［ｎｍ］の１００［ＧＨｚ］間隔とし、各伝送路のロスを２８［ｄＢ］、伝送スパン数を２３ノード、ＥＤＦＡの入力を−２０［ｄＢｍ／ｃｈ］、出力を３［ｄＢｍ／ｃｈ］とした。以上の条件は、図６〜図９に示した各グラフにおいても同様である。

なお、関係４１２は、従来の光増幅器の一例における、信号光の波長数と各励起光の励起比率との関係を参考として示したものである。関係４１２に示すように、従来の光増幅器の一例においては、波長数が変化した場合に、各励起光の合計パワーを変化させても、各励起光の励起比率は一定であった。

（対応情報の決定方法）
図５は、図４に示した対応情報の決定方法の一例を示すフローチャートである。まず、ＰＨＢによる信号光のＯＳＮＲ劣化と励起比率との対応情報を取得する（ステップＳ５０１）。つぎに、ＮＦによる信号光のＯＳＮＲ劣化と励起比率との対応情報を取得する（ステップＳ５０２）。つぎに、ステップＳ５０２によって取得された対応情報に基づいて、４０波長時の励起比率を決定する（ステップＳ５０３）。

つぎに、ステップＳ５０１およびステップＳ５０２によって取得された各対応情報に基づいて、１波長時の励起比率を決定する（ステップＳ５０４）。つぎに、ステップＳ５０３およびステップＳ５０４によって決定された各励起比率に基づいて、波長数に対する励起比率の関数を決定し（ステップＳ５０５）、一連の処理を終了する。

図６は、励起比率とＮＦおよびＰＨＢとの関係を示すグラフである。図６において、横軸は、励起比率を示している。左側の縦軸は、ＥＤＦ１１３，１１６において信号光に発生するＰＨＢ［ｄＢ］を示している。右側の縦軸は、ＥＤＦ１１３，１１６において信号光に発生するＮＦ［ｄＢ］を示している。

関係６１０は、励起比率と信号光のＮＦとの関係を示している。関係６１０に示すように、励起比率が増加していくと、励起比率が０〜１の区間では信号光のＮＦが急激に低下する。また、励起比率が１〜２の区間では信号光のＮＦが緩やかに低下する。また、励起比率が２〜３の区間では信号光のＮＦがさらに緩やかに低下する。

関係６２０は、励起比率と信号光のＰＨＢとの関係を示している。関係６２０に示すように、励起比率が増加していくと、励起比率が０〜１の区間では信号光のＰＨＢが急激に増加する。また、励起比率が１〜２の区間では信号光のＰＨＢが緩やかに増加する。また、励起比率が２〜３の区間では信号光のＰＨＢがさらに緩やかに増加する。

信号が４０波長（多波長）である場合は、ＰＨＢがほとんど発生しないため、ＮＦが十分に低くなる励起比率とすることで信号光の品質を向上させることができる。たとえば、励起比率決定部１３４は、図５のステップＳ５０３において、関係６１０に基づいてＮＦが十分に低くなる励起比率「３」を４０波長時の励起比率として決定する。

図７は、励起比率とＯＳＮＲ変化量との関係を示すグラフである。図７において、横軸は、図６と同様の励起比率を示している。縦軸は、信号光のＯＳＮＲ変化量［ｄＢ］を示している。ＯＳＮＲ変化量は、ＮＦまたはＰＨＢの変化によるＯＳＮＲの変化量を示しており、ＯＳＮＲ変化量が大きいほど信号光の品質が高い。

関係７１０は、励起比率と、ＮＦの変化（図６参照）に起因するＯＳＮＲ変化量と、の関係を示している。関係７１０に示すように、励起比率が高くなると、励起比率が０〜１の区間ではＮＦの変化に起因するＯＳＮＲ変化量が急激に増加する。また、励起比率が１〜３の区間ではＮＦの変化に起因するＯＳＮＲ変化量が緩やかに増加する。

関係７２０は、励起比率と、ＰＨＢの変化（図６参照）に起因するＯＳＮＲ変化量と、の関係を示している。関係７２０に示すように、励起比率が高くなると、励起比率が０〜１の区間ではＰＨＢの変化に起因するＯＳＮＲ変化量が急激に減少する。また、励起比率が１〜３の区間ではＰＨＢの変化に起因するＯＳＮＲ変化量が緩やかに減少する。

このように、励起比率を増加させると、ＮＦの変化に起因するＯＳＮＲ変化量は増加し（関係７１０）、ＰＨＢの変化に起因するＯＳＮＲ変化量は減少する（関係７２０）。信号が１波長（少波長）である場合は、発生するＰＨＢが大きく無視できないため、ＮＦおよびＰＨＢの変化に起因する各ＯＳＮＲ変化量の合計が高くなる励起比率とすることで信号光の品質を向上させることができる。

図８は、１波長時の励起比率とＯＳＮＲの関係を示すグラフである。図８において、横軸は図７と同様の励起比率を示している。縦軸は、信号光の波長数が１波長である場合（１波長時）の信号光のＯＳＮＲ［ｄＢ］を示している。関係８１０は、図７に示した関係７１０および関係７２０の合計を示している。

関係８１０に示すように、１波長時には、励起比率が０〜０．２の区間ではＯＳＮＲが増加している。また、励起比率が０．２のときにＯＳＮＲが最高となっている。また、励起比率が０．２〜１の区間ではＯＳＮＲが急激に低下している。また、励起比率が１〜３の区間ではＯＳＮＲが緩やかに増加している。

この場合は、励起比率決定部１３４は、たとえば、ＯＳＮＲが最高となる励起比率０．２を１波長時の励起比率として決定する。これに対して、たとえば少波長時のＰＨＢを考慮せず、ＮＦが少なくなるように励起比率を決定する従来の方法においては、１波長時の励起比率も４０波長時の励起比率と同様に３に決定される。図８の符号８２０に示すように、１波長時において、励起比率が０．２のときのＯＳＮＲ８２１は、励起比率が３のときのＯＳＮＲ８２２に対して約３［ｄＢ］改善されていることが分かる。

励起比率決定部１３４は、決定した４０波長時の励起比率３と１波長時の励起比率０．２とに基づいて、図４に示した一次関数を決定する。たとえば、図４に示した一次関数をＹ＝ａＸ＋ｂ（Ｙは励起比率，Ｘは波長数）とする。励起比率決定部１３４は、Ｙ＝ａＸ＋ｂと、Ｘ＝４０かつＹ＝３と、Ｘ＝１かつＹ＝０．２と、に基づいてａおよびｂを算出し、図４に示した一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂを決定する。

（実施の形態１における波長数と各励起光のパワーとの関係）
図９は、波長数と各励起光のパワーとの関係を示すグラフである。図９において、横軸は、光増幅器１００へ入力される信号光の波長数を示している。縦軸は、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２から出力される各励起光のパワー［ｍＷ］を示している。関係９１０は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーと、の関係を示している。

関係９１１は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第１ＬＤ１４１の励起光のパワーと、の関係を示している。関係９１２は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第２ＬＤ１４２の励起光のパワーと、の関係を示している。関係９１０は、関係９１１と関係９１２との合計になっている。

関係９１０に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーを減少させることで利得を一定に制御する。また、関係９１０に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が増加すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーを増加させることで利得を一定に制御する。

一方で、関係９１１および関係９１２に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の励起比率を減少させることでＰＨＢによる信号劣化を回避する。また、関係９１１および関係９１２に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が増加すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の励起比率を増加させることでＮＦによる信号劣化を回避する。

このように、実施の形態１にかかる光増幅器１００によれば、信号光の波長数を取得し、第１の励起光のパワーと第２の励起光のパワーとの比率を信号光の波長数に応じて変化させることで、波長数が少ない場合のＰＨＢを低減することができる。このため、信号光の品質を向上させることができる。特に、前段の通信装置のＶＯＡなどによって未使用チャネルのＡＳＥが抑制されている場合はＰＨＢが発生しやすいため、光増幅器１００によってＰＨＢを低減することによって信号光の品質を大きく向上させることができる。

（実施の形態２）
（実施の形態２にかかる光増幅器の構成）
図１０は、実施の形態２にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。図１０において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、実施の形態２にかかる光増幅器１００は、図１に示した構成に加えて可変分岐部１０１０を備えている。実施の形態２にかかる光増幅器１００においては、図１に示した第２ＬＤ１４２を省いた構成にしてもよい。

励起パワー制御部１３５は、利得誤差算出部１３１から通知された利得誤差が少なくなるように、第１ＬＤ１４１の励起光のパワーを決定し、決定したパワーに応じた駆動信号を第１ＬＤ１４１へ出力する。また、励起パワー制御部１３５は、励起比率決定部１３４から通知された励起比率となるように可変分岐部１０１０の分岐比率を制御する。第１ＬＤ１４１は、励起パワー制御部１３５から出力された駆動信号に応じた合計パワーの励起光を生成する。第１ＬＤ１４１は、生成した励起光を可変分岐部１０１０へ出力する。

可変分岐部１０１０は、第１ＬＤ１４１から出力された励起光を、可変の分岐比率によって分岐する。また、可変分岐部１０１０は、励起パワー制御部１３５による制御によって分岐比率を変化させる。可変分岐部１０１０は、分岐した各励起光をそれぞれ光合成部１１２および光合成部１１５へ出力する。光合成部１１２は、可変分岐部１０１０から出力された励起光（第１の励起光）をＥＤＦ１１３へ出力する。光合成部１１５は、可変分岐部１０１０から出力された励起光（第２の励起光）をＥＤＦ１１３へ出力する。

たとえば、励起比率決定部１３４から励起パワー制御部１３５へ励起比率３が通知されたとする。この場合は、励起比率決定部１３４は励起比率決定部１３４の分岐比率を３に制御する。可変分岐部１０１０は、光合成部１１２へ出力する励起光と、光合成部１１５へ出力する励起光と、のパワー比率が３：１となるように励起光を分岐する。

以上の構成により、可変分岐部１０１０の分岐比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）に応じて制御される。具体的には、ＥＤＦ１１６へ出力される励起光（第２の励起光）の強度に対する、ＥＤＦ１１３へ出力される励起光（第１の励起光）の強度の比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）が増加するに従って増加する。

（実施の形態２にかかる光増幅器の動作）
図１１は、図１０に示した光増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。まず、利得誤差算出部１３１が、ＰＤ１２１から出力された入力パワー信号と、ＰＤ１２２から出力された出力パワー信号と、を取得する（ステップＳ１１０１）。つぎに、利得誤差算出部１３１が、ステップＳ１１０１によって取得された入力パワー信号と出力パワー信号とに基づいて利得誤差を算出する（ステップＳ１１０２）。

つぎに、励起パワー制御部１３５が、ステップＳ１１０２によって算出された利得誤差が少なくなるように、第１ＬＤ１４１の励起光のパワーを決定する（ステップＳ１１０３）。つぎに、励起パワー制御部１３５が、ステップＳ１１０３によって決定された励起光のパワーに応じた駆動信号を第１ＬＤ１４１へ出力することで、第１ＬＤ１４１の励起光のパワーを制御する（ステップＳ１１０４）。

つぎに、波長数取得部１３２が、信号光の波長数を取得する（ステップＳ１１０５）。つぎに、励起比率決定部１３４が、ステップＳ１１０４によって取得された波長数に基づいて励起比率を決定する（ステップＳ１１０６）。つぎに、励起パワー制御部１３５が、ステップＳ１１０３によって決定された励起比率となるように可変分岐部１０１０の分岐比率を制御し（ステップＳ１１０７）、一連の動作を終了する。

以上のステップを繰り返し行うことで、信号光の波長数が変化しても利得を一定に制御するとともに、信号光の波長数に応じて励起比率を制御することができる。なお、実施の形態２における励起比率の制御による信号パワーの変化については、実施の形態１（図３，図４参照）と同様であるため説明を省略する。また、実施の形態２における対応情報の決定方法については、実施の形態１（図５〜図８参照）と同様であるため説明を省略する。また、実施の形態２における波長数と各励起光のパワーとの関係については、実施の形態１（図９参照）と同様であるため説明を省略する。

このように、実施の形態２にかかる光増幅器１００によれば、信号光の波長数を取得し、可変分岐部１０１０の分岐比率を信号光の波長数に応じて変化させることで、第１の励起光のパワーと第２の励起光のパワーとの比率を制御することができる。このため、実施の形態１にかかる光増幅器１００と同様の効果を得ることができる。また、第２ＬＤ１４２（図１参照）を省いた構成にもできるため、装置の低コスト化を図ることができる。

（実施の形態３）
（実施の形態３にかかる光増幅器の構成）
図１２は、実施の形態３にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。図１２において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、実施の形態３にかかる光増幅器１００においては、図１に示したＥＤＦ１１６を省いた構成にしてもよい。

ＥＤＦ１１３は、希土類元素が添加され、第１ＬＤ１４１から出力される励起光で前方より励起されるとともに、第２ＬＤ１４２から出力される励起光で後方より励起され、入力光を増幅する増幅用光ファイバである。ＥＤＦ１１３は、光合成部１１２から出力された信号光および励起光を通過させて光合成部１１５へ出力する。

光合成部１１５は、ＥＤＦ１１３から出力された励起光をＧＥＱ１１４へ出力するとともに、第２ＬＤ１４２から出力された励起光をＥＤＦ１１３へ出力する。符号１２１０に示すように、光合成部１１５からＥＤＦ１１３へ出力された励起光は、光合成部１１２からＥＤＦ１１３へ出力された励起光とは反対方向にＥＤＦ１１３を通過する。

ＧＥＱ１１４は、光合成部１１５から出力された信号光のパワーを所定量だけ減衰させる。ＧＥＱ１１４は、パワーを減衰させた信号光を光分岐部１１７へ出力する。光分岐部１１７は、ＧＥＱ１１４から出力された信号光を分岐する。光分岐部１１７は、分岐した各信号光をそれぞれ光増幅器１００の後段およびＰＤ１２２へ出力する。

以上の構成により、第１ＬＤ１４１から出力される励起光（第１の励起光）の強度と、第２ＬＤ１４２から出力される励起光（第２の励起光）の強度の比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）に応じて制御される。具体的には、第２ＬＤ１４２から出力される励起光（第２の励起光）の強度に対する、第１ＬＤ１４１から出力される励起光（第１の励起光）の強度の比率は、光増幅器１００の入力光に波長多重された信号光の数（波長数）が増加するに従って増加する。

（実施の形態３における励起比率の制御による信号パワーの変化）
図１３は、励起比率の制御による信号パワーの変化を示す図である。図１３において、構成図１３０１は、図１２に示した光増幅器１００の一部の構成を示している。グラフ１３０２は、光増幅器１００を通過する信号光の信号パワー［ｄＢ／ｃｈ］の変化を示している。グラフ１３０２の横軸は、構成図１３０１に対応する進行方向を示している。

パワー変化１３１１は、信号光の波長数が多い（たとえば４０波長）場合に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。パワー変化１３１２は、パワー変化１３１１の場合よりも波長数が少ない場合（たとえば１０波長）に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。

上述したように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第２ＬＤ１４２の励起光のパワーに対する第１ＬＤ１４１の励起光のパワーの比率（励起比率）を低くする。信号光の波長数がたとえば４０波長から１０波長へ変化すると、パワー変化１３１１からパワー変化１３１２のように変化する。

パワー変化１３１２の場合は、パワー変化１３１１の場合に比べて、ＥＤＦ１１３を通過する信号光のパワーが低くなる。一方、ＰＨＢは、ＥＤＦを通過する信号光のパワーが大きいほど顕著に発生するという特性を有する。このため、パワー変化１３１２の場合は、パワー変化１３１１の場合に比べてＰＨＢの発生を抑えることができる。

このように、励起パワー制御部１３５は、実施の形態１の場合（図３参照）と同様に、信号光の波長数が少ない場合は励起比率を低下させるとともに、信号光の波長数が多い場合は励起比率を増加させる。これにより、信号光の波長数が多い場合はＮＦの増加を抑えつつ、信号光の波長数が少ない場合はＰＨＢの増加を抑えることができる。

なお、実施の形態３における光増幅器１００の動作については、実施の形態１（図２参照）と同様であるため説明を省略する。また、実施の形態３における励起比率の制御による信号パワーの変化については、実施の形態１（図３，図４参照）と同様であるため説明を省略する。また、実施の形態３における対応情報の決定方法については、実施の形態１（図５〜図８参照）と同様であるため説明を省略する。

（実施の形態３における波長数と各励起光のパワーとの関係）
図１４は、波長数と各励起光のパワーとの関係を示すグラフである。図１４において、横軸は光増幅器１００へ入力される信号光の波長数を示している。縦軸は、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２から出力される各励起光のパワーを示している。関係１４１０は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーと、の関係を示している。

関係１４１１は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第１ＬＤ１４１の励起光のパワーと、の関係を示している。関係１４１２は、信号光の波長数と、励起パワー制御部１３５によって制御される第２ＬＤ１４２の励起光のパワーと、の関係を示している。関係１４１０は関係１４１１と関係１４１２との合計になっている。

関係１４１０に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光の合計パワーを減少させることで利得を一定に制御する。一方で、関係１４１１および関係１４１２に示すように、励起パワー制御部１３５は、信号光の波長数が減少すると、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の励起比率を増加させることでＰＨＢによる信号劣化を回避する。

このように、実施の形態３にかかる光増幅器１００によれば、信号光の波長数を取得し、第１の励起光のパワーと第２の励起光のパワーとの比率を信号光の波長数に応じて変化させることで、波長数が少ない場合のＰＨＢを低減することができる。このため、ＥＤＦ１１３に対して第１の励起光により前方励起するとともに第２の励起光により後方励起する構成においても、信号光の品質を向上させることができる。また、ＥＤＦ１１６（図１参照）を省いた構成にもできるため、装置の低コスト化を図ることができる。

（各ＬＤの波長によるＰＨＢの抑制効果）
上述した実施の形態１〜３においては、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２が出力する各励起光の波長を特に限定しなかったが、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２が出力する各励起光の波長によってもＰＨＢの抑制効果が異なる。ＥＤＦＡにおいて使用される励起光の波長には代表的なものとして０．９８［μｍ］や１．４８［μｍ］などがある。

図１５は、各ＬＤの波長による信号パワーの変化を示すグラフである。ここでは、ＥＤＦ１１３と第１ＬＤ１４１における信号パワーの変化について説明するが、ＥＤＦ１１６と第２ＬＤ１４２における信号パワーの変化についても同様である。図１５において、横軸は、ＥＤＦ１１３を通過する信号光の進行方向を示している。

パワー変化１５１１は、第１ＬＤ１４１が出力する励起光の波長が０．９８［μｍ］である場合に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。パワー変化１５１２は、第１ＬＤ１４１が出力する励起光の波長が１．４８［μｍ］である場合に光増幅器１００を通過する信号光のパワーの変化を示している。

図１５に示すように、励起光の波長が１．４８［μｍ］である場合（パワー変化１５１２）は、励起光の波長が０．９８［μｍ］である場合（パワー変化１５１１）に比べて、ＥＤＦ１１３を通過する信号光のパワーが低くなる。一方、ＰＨＢは、ＥＤＦを通過する信号光のパワーが大きいほど顕著に発生する特性を有する。このため、パワー変化１５１２の場合は、パワー変化１５１１の場合に比べてＰＨＢの発生を抑えることができる。

したがって、上述した実施の形態１または実施の形態３において、第１ＬＤ１４１および第２ＬＤ１４２の各励起光のうちの少なくとも一方の波長を１．４８［μｍ］にすることにより、ＰＨＢの発生をさらに効果的に抑えることができる。また、上述した実施の形態２において、第１ＬＤ１４１の励起光の波長を１．４８［μｍ］にすることにより、ＰＨＢの発生をさらに効果的に抑えることができる。

（各実施の形態にかかる光増幅器の適用例）
図１６は、光増幅器を適用した通信システム（その１）を示すブロック図である。図１６に示すように、通信システム１６００は、送信装置１６１０と、伝送路１６２０と、ＥＤＦＡ１６３１〜１６３３と、受信装置１６４０と、を含んでいる。送信装置１６１０は、波長が異なる複数の信号光を波長多重するＡＷＧ１６１１を備えている。

ＡＷＧ１６１１によって波長多重された信号光は、伝送路１６２０を介して受信装置１６４０へ送信される。伝送路１６２０は、送信装置１６１０から送信された信号光を受信装置１６４０へ伝送する光ファイバである。ＥＤＦＡ１６３１〜１６３３は、それぞれ伝送路１６２０の途中に設けられている。

ＥＤＦＡ１６３１〜１６３３は、伝送路１６２０を通過する信号光を増幅する。実施の形態１〜３にかかる各光増幅器１００は、たとえば、ＥＤＦＡ１６３１〜１６３３の少なくともいずれかに適用することができる。受信装置１６４０は、送信装置１６１０から伝送路１６２０を介して受信した信号光を波長多重分離するＡＷＧ１６４１を備えている。

図１７は、図１６に示したＥＤＦＡが受信する信号光の波長特性を示すグラフである。ここでは、図１６に示したＥＤＦＡ１６３１に、図１に示した光増幅器１００を適用した場合について説明する。図１７において、横軸は波長を示し、横軸のＣＨ１〜ＣＨ６は信号光に含まれる各波長チャネルを示している。縦軸は光成分のパワーを示している。波長特性１７００は、ＥＤＦＡ１６３１が受信する信号光の波長特性を示している。

波長特性１７００に示すように、ＥＤＦＡ１６３１が受信する信号光には、信号成分１７１０とＡＳＥ１７２０とが含まれている。ここでは、ＣＨ２に信号成分１７１０が含まれており、ＣＨ１，ＣＨ３〜ＣＨ６には信号成分が含まれていないため、信号光の偏光度に対する、ＣＨ２における信号成分１７１０の影響が大きい。

このため、ＥＤＦＡ１６３１が受信する信号光の偏光度が高くなる。この場合は、信号光がＥＤＦＡ１６３１の各ＥＤＦを通過する際に大きなＰＨＢが発生しやすくなっている。これに対して、ＥＤＦＡ１６３１に適用された光増幅器１００によれば、信号光の波長数が少ない場合のＰＨＢの発生を抑制することができる。

これにより、ＥＤＦＡ１６３１を通過した信号光の品質を向上させることができる。このため、受信装置１６４０が受信する信号光の品質を向上させることができる。また、図１６に示したＥＤＦＡ１６３２やＥＤＦＡ１６３３にも光増幅器１００を適用すれば、受信装置１６４０が受信する信号光の品質をさらに向上させることができる。

図１８は、光増幅器を適用した通信システム（その２）を示すブロック図である。図１８に示すように、通信システム１８００は、ＯＡＤＭ１８１０と、伝送路１８２０と、ＥＤＦＡ１８３１，１８３２と、ＯＡＤＭ１８４０と、を含んでいる。ＯＡＤＭ１８１０は、ＡＷＧ１８１１と、光スイッチ１８１２ａ〜１８１２ｅと、ＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅと、ＡＷＧ１８１４と、を備えている。

ＡＷＧ１８１１は、ＯＡＤＭ１８１０の前段の通信装置から受信した信号光を波長多重分離する。ＡＷＧ１８１１は、波長多重分離した各信号光をそれぞれ光スイッチ１８１２ａ〜１８１２ｅへ出力する。光スイッチ１８１２ａ〜１８１２ｅのそれぞれは、ＡＷＧ１８１１から出力された各信号光のドロップまたはスルーや、信号光のアッドを行う。

光スイッチ１８１２ａ〜１８１２ｅは、スルーまたはアッドした信号光をそれぞれＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅへ出力する。ＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅのそれぞれは、光スイッチ１８１２ａ〜１８１２ｅから出力された信号光を可変の減衰量により減衰させる。また、ＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅのそれぞれは、入力された信号光に信号成分が含まれていない場合は、減衰量を大きくすることによってＡＳＥを抑制する。

ＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅのそれぞれは、減衰させた信号光をＡＷＧ１８１４へ出力する。ＡＷＧ１８１４は、ＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅから出力された各信号光を波長多重する。ＡＷＧ１８１４によって波長多重された信号光は、伝送路１８２０を介してＯＡＤＭ１８４０へ送信される。伝送路１８２０は、ＯＡＤＭ１８１０から送信された信号光をＯＡＤＭ１８４０へ伝送する光ファイバである。

ＥＤＦＡ１８３１およびＥＤＦＡ１８３２は、それぞれ伝送路１８２０の途中に設けられている。ＥＤＦＡ１８３１およびＥＤＦＡ１８３２は、伝送路１８２０を通過する信号光を増幅する。ＯＡＤＭ１８４０は、ＡＷＧ１８４１と、光スイッチ１８４２ａ〜１８４２ｅと、ＶＯＡ１８４３ａ〜１８４３ｅと、ＡＷＧ１８４４と、を備えている。

ＡＷＧ１８４１、光スイッチ１８４２ａ〜１８４２ｅ、ＶＯＡ１８４３ａ〜１８４３ｅおよびＡＷＧ１８４４については、ＯＡＤＭ１８１０の各構成と同様であるため説明を省略する。上述した実施の形態１〜３にかかる各光増幅器１００は、たとえば、ＥＤＦＡ１８３１およびＥＤＦＡ１８３２の少なくともいずれかに適用することができる。

図１９は、図１８に示したＥＤＦＡが受信する信号光の波長特性を示すグラフである。ここでは、図１８に示したＥＤＦＡ１８３１に、図１に示した光増幅器１００を適用した場合について説明する。図１９において、横軸は波長を示し、横軸のＣＨ１〜ＣＨ６は信号光に含まれる各波長チャネルを示している。縦軸は光成分のパワーを示している。

波長特性１９００は、ＥＤＦＡ１８３１が受信する信号光の波長特性を示している。波長特性１９００に示すように、ＥＤＦＡ１８３１が受信する信号光には、信号成分１９１０およびＡＳＥ１９２０が含まれている。ここでは、ＣＨ２に信号成分１９１０が含まれており、ＣＨ１，ＣＨ３〜ＣＨ６には信号成分が含まれていない。

このため、ＥＤＦＡ１８３１が受信する信号光の偏光度に対する、ＣＨ２における信号成分１９１０の影響が大きい。このため、ＥＤＦＡ１８３１が受信する信号光の偏光度が高くなる。この場合は、信号光がＥＤＦＡ１８３１の各ＥＤＦを通過する際に大きなＰＨＢが発生しやすくなっている。

また、ＥＤＦＡ１８３１が受信する信号光は、前段のＯＡＤＭ１８１０のＶＯＡ１８１３ａ〜１８１３ｅによってＡＳＥが抑制されている。このため、信号光の偏光度に対するＣＨ２における信号成分１９１０の影響がさらに大きく、信号光の偏光度がさらに高くなる。この場合は、信号光がＥＤＦＡ１８３１の各ＥＤＦを通過する際に大きなＰＨＢがさらに発生しやすくなっている。

これに対して、ＥＤＦＡ１８３１に適用された光増幅器１００によれば、このように波長数が少ない場合のＰＨＢの発生を抑制することができる。これにより、ＥＤＦＡ１８３１を通過した信号光の品質を向上させることができる。このため、ＯＡＤＭ１８４０が受信する信号光の品質を向上させることができる。

また、図１８に示したＥＤＦＡ１８３２にも光増幅器１００を適用すれば、ＯＡＤＭ１８４０が受信する信号光の品質をさらに向上させることができる。このように、光増幅器１００は、前段の通信装置のＶＯＡなどによって、未使用チャネルのＡＳＥが抑制されている信号光を増幅する場合に特に有効である。

以上説明したように、光増幅器によれば、信号光の波長数を取得し、第１の励起光のパワーと第２の励起光のパワーとの比率を信号光の波長数に応じて変化させることで、波長数が少ない場合のＰＨＢを低減することができる。このため、信号光の品質を向上させることができる。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）第１の励起光を出力する第１の励起光源と、
第２の励起光を出力する第２の励起光源と、
希土類元素が添加され、前記第１の励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバと、
希土類元素が添加され、前記第２の励起光により励起され、前記第１の増幅用光ファイバの出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバと、を備え、
前記第１の励起光の強度と、前記第２の励起光の強度の比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて制御されることを特徴とする光増幅器。

（付記２）付記１記載の光増幅器であって、前記第２の励起光の強度に対する前記第１の励起光の強度は、前記信号光の数が増加するに従って増加することを特徴とする光増幅器。

（付記３）付記１または２記載の光増幅器であって、前記第１の励起光および第２の励起光の少なくとも一方は、波長が１．４８μｍであることを特徴とする光増幅器。

（付記４）第１の励起光を出力する第１の励起光源と、
第２の励起光を出力する第２の励起光源と、
希土類元素が添加され、前記第１の励起光で前方より励起されるとともに、前記第２の励起光で後方より励起され、入力光を増幅する増幅用光ファイバと、を備え、
前記第１の励起光の強度と、前記第２の励起光の強度の比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて制御されることを特徴とする光増幅器。

（付記５）付記４記載の光増幅器であって、前記第２の励起光の強度に対する前記第１の励起光の強度は、前記信号光の数が増加するに従って増加することを特徴とする光増幅器。

（付記６）付記４または５記載の光増幅器であって、前記第１の励起光および第２の励起光の少なくとも一方は、波長が１．４８μｍであることを特徴とする光増幅器。

（付記７）励起光を出力する励起光源と、
前記励起光源によって出力された励起光を可変の分岐比率で分岐する分岐手段と、
希土類元素が添加され、前記分岐手段によって分岐された各励起光のうちの第１の励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバと、
希土類元素が添加され、前記分岐手段によって分岐された各励起光のうちの第２の励起光により励起され、前記第１の増幅用光ファイバの出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバと、を備え、
前記分岐手段の前記分岐比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて制御されることを特徴とする光増幅器。

（付記８）付記７記載の光増幅器であって、前記第２の励起光の強度に対する前記第１の励起光の強度は、前記信号光の数が増加するに従って増加することを特徴とする光増幅器。

（付記９）付記７または８記載の光増幅器であって、前記励起光源によって出力される励起光は波長が１．４８μｍであることを特徴とする光増幅器。

１１１，１１７ 光分岐部
１１２，１１５ 光合成部
１１３，１１６ ＥＤＦ
１１４ ＧＥＱ
１２１，１２２ ＰＤ
１４１ 第１ＬＤ
１４２ 第２ＬＤ
８２１，８２２ ＯＳＮＲ
１６００，１８００ 通信システム
１６１０ 送信装置
１６２０，１８２０ 伝送路
１６３１〜１６３３，１８３１，１８３２ ＥＤＦＡ
１６４０ 受信装置
１７００，１９００ 波長特性
１７１０，１９１０ 信号成分
１７２０，１９２０ ＡＳＥ
１８１０，１８４０ ＯＡＤＭ
１８１２ａ〜１８１２ｅ，１８４２ａ〜１８４２ｅ 光スイッチ
１８１３ａ〜１８１３ｅ，１８４３ａ〜１８４３ｅ ＶＯＡ

Claims (5)

1. 第１の励起光を出力する第１の励起光源と、
   第２の励起光を出力する第２の励起光源と、
   希土類元素が添加され、前記第１の励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバと、
   希土類元素が添加され、前記第２の励起光により励起され、前記第１の増幅用光ファイバの出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバと、を備え、
   前記第１の励起光の強度と、前記第２の励起光の強度の比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて、偏波ホールバーニングと前記信号光の数との関係および雑音指数と前記信号光の数との関係に基づいて制御されることを特徴とする光増幅器。
2. 請求項１記載の光増幅器であって、前記第２の励起光の強度に対する前記第１の励起光の強度は、前記信号光の数が増加するに従って増加することを特徴とする光増幅器。
3. 請求項１または２記載の光増幅器であって、前記第１の励起光および第２の励起光の少なくとも一方は、波長が１．４８μｍであることを特徴とする光増幅器。
4. 第１の励起光を出力する第１の励起光源と、
   第２の励起光を出力する第２の励起光源と、
   希土類元素が添加され、前記第１の励起光で前方より励起されるとともに、前記第２の励起光で後方より励起され、入力光を増幅する増幅用光ファイバと、を備え、
   前記第１の励起光の強度と、前記第２の励起光の強度の比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて、偏波ホールバーニングと前記信号光の数との関係および雑音指数と前記信号光の数との関係に基づいて制御されることを特徴とする光増幅器。
5. 励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光源によって出力された励起光を可変の分岐比率で分岐する分岐手段と、
   希土類元素が添加され、前記分岐手段によって分岐された各励起光のうちの第１の励起光により励起され、入力光を増幅する第１の増幅用光ファイバと、
   希土類元素が添加され、前記分岐手段によって分岐された各励起光のうちの第２の励起光により励起され、前記第１の増幅用光ファイバの出力光を増幅する第２の増幅用光ファイバと、を備え、
   前記分岐手段の前記分岐比率は、前記入力光に波長多重された信号光の数に応じて、偏波ホールバーニングと前記信号光の数との関係および雑音指数と前記信号光の数との関係に基づいて制御されることを特徴とする光増幅器。

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