JP5595307B2 - 光通信用モジュール及び光ファイバ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ通信システム及び当該システムを構成する光通信用モジュールに関する。本発明は、望ましくは光ファイバの異常検出技術に関し、更に望ましくは光ファイバの曲げ検出技術に関する。

近年における光増幅器（EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier）の発明と市場への投入により、信号対雑音比に対する要求は大幅に緩和されている。これに伴い、１波長の伝送容量が10Gbit/sを超える超高速光伝送システムが実用化され、全世界的に導入されている。さらに、光増幅器の広帯域性の利用により（すなわち、ある波長帯を一括増幅できる線形中継器の導入により）、さらなる低コスト化が図られている。

その中でも、光ラマンアンプ（「分布ラマンアンプ」又は「光ラマン増幅器」ともいう。）が注目されている。光ラマンアンプは、 100nm近い波長帯域を有し、広帯域の光信号を低雑音で増幅することができる光増幅器である。光ラマンアンプは、増幅媒体としての光伝送路に対して信号光の受信側に配置され、信号光の伝播方向とは逆方向に励起光を入射する。この励起光の入射によって誘導ラマン散乱効果が生じ、信号光が増幅される。

図１−１の（ａ）及び（ｂ）は、光増幅にＥＤＦＡ１０２−１及びＥＤＦＡ１０２−２を使用する光伝送システムの構成と、伝送距離に対する光パワーの推移を示す。図１−２の（ａ）及び（ｂ）は、光増幅にＥＤＦＡ１０２−３及びＥＤＦＡ１０２−４と、光ラマンアンプモジュール１０４を使用する光伝送システムの構成と、伝送距離に対する光パワーの推移を示す。

両システムが異なる点は、光ファイバ伝送路１０１−１及び１０１−２の下流側に設置された中継器１００−２及び１００−４に入力する信号光のパワー（利得）である。図１−２に示すシステムの場合、励起光源１０３から出力される励起光により、光ファイバ伝送路１０１−２内で光ラマン増幅（ラマン利得）が発生する。このため、光ファイバ伝送路１０１−２の途中から信号光のパワーに上昇が認められる。この結果、中継器１００−４（図１−２）のＥＤＦＡ１０２−４に入力する信号光のパワーは、中継器１００−２（図１−１）のＥＤＦＡ１０２−２に入力する信号光のパワーに比して大きくなる。かくして、図１−２に示す光伝送システムは、信号対雑音比の劣化を軽減でき、長距離光伝送が可能となる。

前述したメリットの一方、光伝送システムへの光ラマンアンプの導入は、自動的に、光ファイバに入力する光パワーの増大を招く。このため、単一波長励起の場合には、最大23〜25dBm（200〜300mW)程度、波長多重励起の場合には、簡単にその整数倍の光パワーがファイバに入力される。

レーザの安全基準の観点からは、光が光ファイバ内に閉じ込められていれば、本質的に安全であるとされる。しかし、ひとたびコネクタの着脱やファイバ断等により、光ファイバから光が漏れると、エネルギーの消費と共に周囲に悪影響を及ぼすとされる。そのため、光ラマンアンプには、次の４つの問題が挙げられる。

一つ目の問題は、コネクタ端面の損傷である。コネクタ端面に異物が付着していると、高出力光により端面が損傷を受ける。特に、従来のＦＣコネクタ で使用されていたリン青銅には問題があることが知られており、最近ではリン青銅を使用しないＦＣコネクタが主流になっている。

二つ目の問題は、ファイバヒューズと呼ばれる現象である。すなわち、高出力の光により光ファイバのコアが部分的に溶融する現象の存在である。この溶融部は、可視光を発しながら光源に向かって伝達することが知られている。このため、溶融部が伝達した後の光ファイバには、コア領域の長手方向に空洞の列が形成される。当該伝達現象は、光源の出力を停止するか、閾値まで光パワーを低下させるまで続く。

三つ目の問題は、光伝送路の遮断時やコネクタ切り離し時におけるレーザ光照射の人体への安全性（JIS C 6802で規定）である。現在、シャッタ機能付きコネクタの採用や反射光の検出により光源の出力を自動的に停止させる方法等が考えられている。

四つ目の問題は、ファイバ被覆の損傷である。光ラマンアンプの導入により光伝送ファイバがハイパワー環境にある場合、作業中のアクシデントにより光ファイバ２０２が折れたり曲がったりすると、ファイバ被覆に破損が発生する可能性がある。例えば図２に示すように、局舎２００内において、装置間などを結ぶ光ファイバ２０２が、かなり小さい曲率半径に変形される場合、当該問題が発生する可能性がある。この場合、光ファイバから漏れた光が被覆材に吸収されて発熱し、最悪の場合は発火することもある。

従って、光通信システムの安全な運用には、これらの問題解決が非常に重要である。このため、例えばITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication）によりガイドラインの作成が行われている。

上述した問題のうち四つ目の問題に対する従来技術には、下記特許文献１の請求項３に対応する仕組みが提案されている。図３に、当該仕組みに対応するシステム例を示す。図３において、送信側モジュール３０１と受信側モジュール３０２は、光ファイバ伝送路３００により接続されている。

送信側モジュール３０１は、ファイバ曲げ検出用光源３０３と、光ファイバ３０４と、カプラ３０５を備えている。カプラ３０５は、ファイバ曲げ検出用光源３０３から出力された検出光と、光ファイバ３０４中の主信号との合波に用いられる。

受信側モジュール３０２は、励起光を出力する励起光源３０６と、励起光を光ファイバ伝送路３００に合波するための合波器３０７と、光ファイバ伝送路３００を伝播してきた検出光を分岐するためのカプラ３０８と、光フィルタ３０９と、ファイバ曲げ検出用受光器３１０と、ファイバ曲げ検出用受光器で測定した結果をもとに励起光源を制御する励起光源制御部３１１を備える。なお、励起光源制御部３１１と励起光源３０６は、制御線３１２で接続されている。

ここで、ファイバ曲げ検出用光源３０３の波長には、曲げによる損失が大きい主に1625〜1675nmの波長帯を用いる。受信側モジュール３０２内のファイバ曲げ検出用受光器３１０は、ファイバ曲げ検出用光源３０３から出力された光信号を受光し、光信号に重畳されたデータを解析する。データが受信できない場合又は光強度が所定値未満の場合、ファイバ曲げ検出用受光器３１０は、ファイバ曲げの発生を検出する。この検出により、励起光源制御部３１１は、励起光源３０６の出力光強度を低減制御又は停止制御する。

特開２００３−２６４５０９号公報

しかし、送信側モジュール３０１にファイバ曲げ検出用光源３０３を設ける従来システムの場合、ファイバ曲げを検出する構成が送信側モジュール３０１と受信側モジュール３０２に分かれてしまう。このため、従来システムでは、光ラマンアンプモジュール（受信側モジュール３０２）単独では、ファイバ曲げを検出することができない。また、従来システムにおいては、受信側モジュール３０２に具備した励起光源３０６は、ファイバ曲げ検出用光源３０３から遠距離にある。このため、励起光の光強度は減衰し、特に危険ではない箇所のファイバ曲げ又は光ファイバ伝送路３００全体の曲げ損失の累積がファイバ曲げとして検出される可能性がある。結果的に、従来システムは、本来必要のない原因で、励起光源３０６の発光を停止制御してしまう。このように、従来システムは、光ラマンアンプモジュールにおける励起光源の停止方法としては精度が低いという問題がある。さらに、従来システムは、送信側モジュールに本来の光通信には不要な検出専用の光源を別に用意する必要がある。すなわち、送信側装置の大型化やコストの増大を招く問題がある。

本発明は、以上の問題に着目し、光ファイバ伝送路の上流側又は下流側の光通信用モジュール単体で光ファイバの異常状態（例えば、ファイバー曲げ）を検出可能とする技術の実現を目的とする。例えば作業頻度が高い場所であり、かつ、高出力の励起光パワーによる発熱が生じ易い建物内における光ファイバの異常状態を単体で検出できる光通信用モジュールの提供を目的とする。

本発明においては、少なくとも１つの光源で発生する連続光を光ファイバ伝送路に出力する光通信用モジュールに、（１）ラマン増幅過程で発生する光雑音の損失を測定する損失測定部と、（２）損失測定部で測定される光雑音の損失情報に基づいて、光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、（３）ファイバ異常解析部の検出に基づいて、光源による連続光の供給状態を制御する光源制御部とを設ける。

本発明によれば、光ファイバ伝送路の上流側又は下流側に配置される光通信用モジュール単体により、光ファイバ伝送路の異常状態を精度よく検出し、光源による連続光の供給状態を制御できる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

光伝送システムにおける光増幅を説明する図である。（ａ）は光増幅にＥＤＦＡのみを使用する場合のシステム構成を説明する図である。（ｂ）は伝送距離に対する光パワーの変化を説明する図である。 光伝送システムにおける光増幅を説明する図である。（ａ）は光増幅にＥＤＦＡと光ラマンアンプを使用する場合のシステム構成を説明する図である。（ｂ）は伝送距離に対する光パワーの変化を説明する図である。 局舎内における光ファイバの曲げ発生を説明する図である。 従来システムを説明する図である。 第１の実施の形態に係る光ラマンモジュールの構成図である。 ファイバ曲げによる損失の波長依存性を説明する図である。（ａ）は同じ曲率半径の光ファイバ曲げ時の光損失の波長依存性を示す図である。（ｂ）は光ファイバ曲げが発生していない場合の主信号と光ラマンアンプの雑音光の関係を示す図である。（ｃ）は光ファイバ曲げが発生している場合の主信号と光ラマンアンプの雑音光の関係を示す図である。 第２の実施の形態に係る光ラマンモジュールの構成図である。 第２、第６及び第７の実施の形態で使用するフローチャートを示す図である。 第３の実施の形態に係る光伝送システムの構成図である。 第３の実施の形態で使用するフローチャートを示す図である。 第４の実施の形態に係る光伝送システムの構成図である。 第４の実施の形態で使用するフローチャートを示す図である。 第５の実施の形態に係る光伝送システムの構成図である。 第５の実施の形態で使用するフローチャートを示す図である。 第６の実施の形態に係る光伝送システムの構成図である。 第２、第６及び第７の実施の形態で使用する 参照用テーブルの一例を示す図である。 第３、第４及び第５の実施の形態で使用する参照用テーブルの一例を示す図である。 第７の実施の形態に係る光伝送システムの構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。

１．第１の実施の形態
図４に、本実施の形態に係る光通信用モジュール４００の概略構成を示す。光通信用モジュール４００は、合波器４０２、カプラ４０３、損失測定部４０４、ファイバ異常解析部４０５、光源制御部４０６、励起光源４０７で構成される。

このうち、損失測定部４０４は、励起光源４０７から出力される励起光によって光ファイバ伝送路４０１中に発生する、励起光の進行方向とは逆方向に伝播する自然放出光雑音（ASE: Amplified Spontaneous Emission）の損失を監視する。損失測定部４０４は、例えば光ファイバの曲げによって発生する光強度の減衰を監視対象とする。

ファイバ異常解析部４０５は、損失測定部４０４で測定される自然放出光雑音の損失情報に基づいて、光ファイバ伝送路４０１の異常状態の有無を検出する。

光源制御部４０６は、ファイバ異常解析部４０５の検出結果に基づいて、励起光源４０７による連続光の供給状態を制御する。例えば光ファイバ伝送路４０１の異常が検出された場合、光源制御部４０６は、励起光源４０７による励起光の供給状態を停止又は低下させるように制御する。

以下、自然放出光雑音の損失情報の監視により、光ファイバの曲がりを監視できることを説明する。図５に原理図を示す。図５（ａ）に示すように、同じ曲率半径のファイバ曲げに対し、概して短波長側の光の損失に比べて長波長側の光の損失が大きいことが分かる。すなわち、長距離光伝送用の主信号としてC-band（1530-1565nm）を使用する場合、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、光ラマンアンプの自然放出光雑音の短波長側（1480-1530nm）が被るファイバ曲げによる損失に比べ、自然放出光雑音（大体1560-1640nm）の長波長側が被るファイバ曲げによる損失の方が大きくなることが分かる。

本実施の形態では、この現象に着目し、光ファイバ伝送路４０１の異常（例えばファイバ曲げ）を検出する。例えばファイバ曲げが起きた場合、波長の短い励起光（1420-1460nm）が被る損失は小さい。つまり、短波長側の利得の変化は小さい。一方、長波長側（例えば1625nm）の自然放出光雑音の損失は大きい。つまり、長波長側の利得の変化は、短波長側の利得の変化に比べて大きくなる。ファイバ異常解析部４０５は、この損失又は利得の変化の違いに着目し、光ファイバ伝送路４０１に発生した異常を検出する。

ここで、損失測定部４０４が監視する自然放出光雑音の波長は、1625nmでなくても良い。しかし、主信号の波長帯域（1530-1560nm）よりも長波長側であることが好ましい。また、主信号の波長帯域がL-band（1565-1625nm）であるときも、損失測定部４０４が監視する自然放出光雑音は、主信号よりも長波長側であることが好ましい。

なお、ファイバ曲げ以外の要因で、励起光の光強度が低下した場合（例えば経年劣化など）、短波長側の利得の減少と長波長側の自然放出光雑音の損失はほぼ同程度の割合で発生する。従って、損失測定部４０４に加え、ラマン利得情報を取得する利得測定部（不図示）を光通信用モジュール４００に搭載すれば、光強度の減衰が、ファイバ曲げに起因するものか、別の要因によるものかを判別することができる。

もっとも、ラマン利得の変化は、ファイバ曲げによる損失の小さい短波長側（例えば1490nm）の自然放出光雑音（誘導ラマン散乱光）の光強度の変化又は損失の変化と利得の変化の関係から検出しても良い。もしくは、ラマン利得の変化は、光通信用の主信号の波長帯域の光の損失を測定することによって取得されるオンオフ利得を通じて取得しても良い。

また、利得一定制御方式又は出力一定制御方式を適用した励起光源を用いる場合、励起光源を駆動する電流である駆動電流を測定し、かかる駆動電流の変化と利得の変化の関係からラマン利得の変化を検出しても良い。

また、励起光の出力光強度を測定し、当該強度の変化と利得の変化の関係からラマン利得の変化を検出しても良い。また、光ファイバ中で起きるレイリー散乱による後方散乱光の光強度を測定し、当該光強度の変化と利得の変化の関係からラマン利得の変化を検出しても良い。また、他の方法で利得の変化を検出しても構わない。

光通信の運用が開始するサービスイン直前には、OTDR（Optical Time-Domain Reflectometer ）によるファイバ曲げやコネクタ損などの障害要因を排除することが望まれる。なお、前述した損失測定部４０４と利得測定部により、ある一定以下の曲率半径にファイバが曲がったことが検出された場合、励起光源制御部４０６により、励起光源４０７による励起光の供給状態を停止又は低減する。その後は、ファイバ曲げの箇所を特定し、ファイバ曲げを解消してから光通信を再開する。

なお、本発明が対象とする光ラマンアンプの増幅原理は、光ファイバの非線形光学効果である誘導ラマン散乱を利用する。すなわち、光ファイバを通過する光信号のトータルパワーが特定の閾値を超えると、光信号から100nm程度長波長側に誘導ラマン散乱光（自然放出光雑音）が発生する現象を利用する。

例えば高速光アクセスシステムであるPON（Passive Optical Network）システムのように、光信号を光カプラなどで数〜数百の光ファイバ経路に分岐する場合、分岐による損失を考慮して、高い光強度で局内装置のOLT（Optical Line Terminal）から宅内装置のONU（Optical Network Unit）に出力される。

このため、OLTの付近で誘導ラマン散乱が発生する可能性が考えられる。従って、前述した光ファイバの曲げ検出機能と励起光源の制御機能をPONシステムのOLT内に設けても良い。以下、これら実施の形態の具体例について詳述する。

２．第２の実施の形態
本実施の形態では、主信号の伝送路である光ファイバに現われる長波長側雑音光と短波長側雑音光の損失差に基づいて、ファイバ曲げの発生を検出する方式について説明する。

図６に、第２の実施形態に係る光ラマンアンプモジュール５００のブロック構成を示す。図６の場合、光ラマンアンプモジュール５００は、光ファイバ通信システムを構成する光ファイバ伝送路５０１の下流側に配置されている（後方励起方式）。しかし、光ラマンアンプモジュール５００は、光ファイバ伝送路５０１の上流側に配置し、励起光を下流側に向けて入力しても良い（前方励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール５００は、光ファイバ伝送路５０１の上流側と下流側の両方に配置しても良い（双方向励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール５００と光ファイバ伝送路５０１は、光伝送システムに内包されていても構わない。

光ラマンアンプモジュール５００は、その内部に、励起光源５０２と、合波器５０３と、光ファイバ５０４と、カプラ５０５及び５０６と、光フィルタ５０７及び５０８と、受光器５０９及び５１０と、損失差算出部５１１と、参照用テーブル５１２と、ファイバ曲げ解析部５１３と、励起光源制御部５１４と、制御線５１５とを有している。

ここでの励起光源５０２は、光ファイバ伝送路５０１を伝播する主信号光を増幅する励起光を発生し、光ファイバ伝送路５０１の上流側に向けて出力する。合波器５０３は、情報通信用の主信号が伝播される光ファイバ伝送路５０１に、励起光源５０２から出力された励起光を合波する光学素子である。光ファイバ５０４は、光ファイバ伝送路５０１に接続され、主信号と自然放出光雑音が伝播される。カプラ５０５は、光ファイバの曲げを検出するために、測定対象である自然放出光雑音の一部を、光ファイバ５０４から分岐する光学素子である。カプラ５０６は、光ファイバ５０４から分岐された自然放出光雑音を２経路に分岐する光学素子である。

光フィルタ５０７は、自然放出光雑音の長波長側の損失を検出するために、長波長側雑音光のみを透過させる光学素子である。光フィルタ５０８は、自然放出光雑音の短波長側の損失を検出するために、短波長側雑音光のみを透過させる光学素子である。受光器５０９は、長波長側雑音光の損失を測定するための光電変換素子である。受光器５１０は、短波長側雑音光の損失を測定するための光電変換素子である。

損失差算出部５１１は、長波長側雑音光と短波長側雑音光の損失差を算出する機能部又は回路である。参照用テーブル５１２は、長波長側雑音光と短波長側雑音光の損失差の大きさと、ファイバ曲げの度合い（ファイバの曲率半径）の関係を格納する記憶領域である。ファイバ曲げ解析部５１３は、参照用テーブル５１２を参照し、測定された損失差の大きさに対応するファイバ曲げの度合いを解析する機能部又は回路である。なお、ファイバ曲げ解析部５１３は、光ラマンアンプモジュール５００との接続に使用されている光ファイバの種類の情報を、事前の管理通信等を通じて知っている。

励起光源制御部５１４は、ファイバ曲げ解析部１１３で解析されたファイバ曲げの度合いに応じ、励起光源５０２が発生する励起光の出力光強度を制御する制御部又は回路である。因みに、出力光強度の制御信号は、制御線５１５を通じて励起光源制御部５１４から励起光源５０２に出力される。

以下では、図７のフローチャートを用い、光ラマンアンプモジュール５００（図６）によるファイバ曲げの検出及び励起電源の停止又は低減制御について説明する。なお、フローチャートの主語は、光ラマンアンプモジュール５００である。光ラマンアンプモジュール５００は、図７の処理を常に実行する。

ここでは、光ファイバが曲がり、長波長帯域の光が損失を受けたものとする。この場合、ステップＳ６１において、長波長側の雑音光の損失が測定される。同時に、ステップＳ６２では、短波長側雑音光の損失が測定される。

ステップＳ６３において、光ラマンアンプモジュール５００（損失差算出部５１１）は、ステップＳ６１及びＳ６２で測定した損失の差を算出する。同ステップにおいて、算出された損失差の情報は、ファイバ曲げ解析部５１３に伝達される。

ステップＳ６４において、ファイバ曲げ解析部５１３は、参照用テーブル５１２を参照し、損失差に対応する光ファイバの曲率半径を決定する。ファイバ曲げの曲率半径が予め設定しておいた閾値を超えた場合、光ラマンアンプモジュール５００（ファイバ曲げ解析部５１３）はステップＳ６５に進む。ファイバ曲げの曲率半径が閾値を超えない場合、光ラマンアンプモジュール５００（ファイバ曲げ解析部５１３）は、フローチャートの開始に戻り、ステップＳ６１〜ステップＳ６４までを繰り返す。

ステップＳ６５において、光ラマンアンプモジュール５００（励起光源制御部５１４）は、制御線５１５を介して励起光源５０２による励起光の出力光強度を制御し、励起光の停止又は低減を行う。

その後、作業者は、ファイバの曲げ箇所を特定し、曲げが解消したら、光通信の運用を再開する。

図１５に、参照用テーブル５１２の一例を示す。図１５の行は損失差Δを示し、列は光ファイバの種類を示す。ファイバ曲げ解析部５１３は、参照用テーブル５１２の行と列を参照し、該当する曲率半径φを決定する。この後、ファイバ曲げ解析部５１３は、決定された曲率半径φに基づいて、制御を必要とするファイバ曲げの有無を判定する。

ファイバ曲げが検出された場合、ファイバ曲げ解析部５１３は、例えば（１）制御用のパソコン等の画面に警報を表示し、（２）光ラマンアンプモジュール５００のフロントパネルに配置された警報表示用のＬＥＤを点灯し、（３）NMS（Network Management System）への通知を通じ、光伝送システム全体のネットワーク機器やネットワーク管理者に光ファイバに異常が発生していることを通知する。ここで、NMSは、ネットワークを常に監視し、ネットワークに接続されたサーバーや各種機器の死活監視、トラフィックの障害などを管理する。

なお、参照用テーブル５１２は図１５に示す参照用テーブルに限られるものではなく、参照用テーブルとしての機能を逸脱しない範囲で、各種の参照用テーブルを用い得る。

なお、損失差算出部５１１は、損失差（長波長側雑音光と短波長側雑音光の損失差）に代えて光強度の差を算出しても良い。また、この実施例の場合、光ファイバの異常状態がファイバ曲げの場合を想定するが、光ラマンアンプモジュール５００の光コネクタ開放や光ファイバ伝送路５０１のファイバ断でも構わない。例えば受光器５０９及び５１０に入力する長波長側雑音光と短波長側雑音光の光強度の両者が消失（光強度ゼロ）したとき、ファイバ曲げ解析部５１３は、光コネクタ開放やファイバヒューズによるファイバ断が発生したと判定し、励起光の出力を停止する。励起光の出力を停止することにより、空中に高い光強度の散乱光が照射され、人体などに影響する事態に事前に回避できる。

また、光ファイバ曲げが発生しても、瞬時に、光ファイバ曲げが解消した場合には、励起光源５０２から出力される励起光の停止又は低減が実施されない機能をファイバ曲げ解析部５１３に設けても良い。例えばファイバ曲げ解析部５１３内で、ファイバ曲げの曲率半径を数秒に亘り平均化し、瞬時に又は短時間に復旧する光ファイバ曲げを検出しない構成としても構わない。

本実施の形態によれば、受信側モジュール単体（すなわち、光ラマンアンプモジュール単体）でファイバ曲げを検出し、励起光源の停止や光量の低減制御を実現することができる。この結果、送信側モジュールからファイバ曲げ検出用の光源を無くすことができる。このため、送信側モジュールの小型化と低コスト化を実現できる。

また、受信側モジュール単体（すなわち、光ラマンアンプモジュール単体）でファイバ曲げを検出できるため、必要とされる制御の内容や調整の内容を従来システムに比して簡易化できる。

なお、光ラマンアンプモジュール５００を前方励起方式又は双方励起方式に適用する場合、光ファイバ伝送路の上流側に配置される光通信用モジュールは、主信号と逆方向に伝播する自然放出光雑音の損失を測定する。後述する他の実施の形態についても同様である。

３．第３の実施の形態
本実施の形態では、主信号の伝送路である光ファイバに現われる長波長側雑音光の損失情報と励起光源の制御情報とに基づいて、ファイバ曲げの発生を検出する方式について説明する。

図８は、第３の実施形態に係る光ラマンアンプモジュール７００の構成を示すブロック図である。図８の場合、光ラマンアンプモジュール７００は、光ファイバ通信システムにおける光ファイバ伝送路７０１の下流側に配置されている（後方励起方式）。しかし、光ラマンアンプモジュール７００を光ファイバ伝送路７０１の上流側に配置し、励起光を下流側に向けて入力しても良い（前方励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール７００を光ファイバ伝送路７０１の上流側と下流側の両方に配置しても良い（双方向励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール７００と光ファイバ伝送路７０１は、光伝送システムに内包されても構わない。

光ラマンアンプモジュール７００は、その内部に、励起光源７０２と、合波器７０３と、光ファイバ７０４と、カプラ７０５及び７０６と、光フィルタ７０７と、受光器７０８と、損失算出部７０９と、光検出部７１０と、駆動電流制御部７１１と、電流変化算出部７１２と、ファイバ曲げ解析部７１３と、励起光源制御部７１４と、制御線７１５と、参照用テーブル７１６とを有している。

ここでの励起光源７０２は、光ファイバ伝送路７０１を伝播する主信号光を増幅する励起光を発生し、光ファイバ伝送路７０１の上流側に向けて出力する。合波器７０３は、情報通信用の主信号が伝播される光ファイバ伝送路７０１に励起光源７０２から出力された励起光を合波する光学素子である。

光ファイバ７０４は、光ファイバ伝送路７０１に接続され、主信号と自然放出光雑音を伝播する。カプラ７０５は、光ファイバ７０４から一部の光を分岐する光学素子である。カプラ７０６は、自然放出光雑音を分岐するための光学素子である。光フィルタ７０７は、自然放出光雑音の長波長側の損失を検出するために、長波長側雑音光のみを透過させる光学素子である。受光器７０８は、長波長側雑音光の損失を測定するための光電変換素子である。

損失算出部７０９は、長波長側雑音光の損失を算出する機能部又は回路である。光検出部７１０は、ある制御方式に従って励起光源７０２を駆動するために、カプラ７０５で光ファイバ７０４から分岐された光を電気信号に変換する光電変換素子である。

駆動電流制御部７１１は、光検出部７１０の電気信号（光量情報）に基づいて、励起光源７０２の駆動電流を制御する制御部又は回路である。電流変化算出部７１２は、駆動電流制御部７１１で設定している電流値を監視し、電流値の変化を算出する機能部又は回路である。

ファイバ曲げ解析部７１３は、参照用テーブル７１６を参照し、損失算出部７０９と電流変化算出部７１２で取得した情報に対応する ファイバ曲げの度合いを解析する機能部又は回路である。

励起光源制御部７１４は、ファイバ曲げ解析部７１３で解析されたファイバ曲げの度合いに応じ、励起光源による励起光の出力光強度を制御する制御部又は回路である。因みに、出力光強度の制御信号は、制御線７１５を通じてファイバ曲げ解析部７１３から励起光源７０２に出力される。なお、参照用テーブル７１６には、図１６に示すデータ構造のテーブルを使用する。

ここで、励起光源７０２の駆動電流を制御する方式には、利得一定制御（AGC: Auto Gain Control）方式か出力一定制御（ALC: Auto Level Control）方式を用いることが好ましい。利得一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部７１０でラマン利得を監視し、ラマン利得の低下又は上昇が検出された場合に、駆動電流制御部７１１が、ラマン利得が予め設定した値となるように駆動電流の値を変化させることである。

一方、出力一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部７１０で例えば主信号の光強度を観測し、駆動電流制御部７１１が、予め設定した光強度となるように駆動電流の値を変化させることである。

第３の実施形態では、励起光源７０２の駆動電流の変化を監視することにより、ラマン利得の情報を取得している。この制御は、ファイバ曲げによる光損失が発生した場合に、前述した制御方式（ＡＧＣ，ＡＬＣ）に従って、ファイバ曲げによる光損失を解消するために駆動電流値が増加される点を利用している。この光損失の検出と同時に、長波長側雑音光の光損失がある閾値（閾値Ｉとする）以上に発生した場合はファイバの曲げであると検出し、光損失が閾値Ｉ以下である場合は励起光源７０２の経年劣化など別の要因によるラマン利得の減少であると決定する。

以下では、図９のフローチャートを用い、光ラマンアンプモジュール７００（図８）によるファイバ曲げの検出及び励起電源の停止又は低減制御について説明する。なお、フローチャートの主語は、光ラマンアンプモジュール７００である。光ラマンアンプモジュール７００は、図９の処理を常に実行する。

光ファイバが曲がり、長波長帯の光が損失を受けている場合、ステップＳ８１において、長波長側の雑音光の損失が測定される。同時に、ステップＳ８２では、駆動電流制御部７１１が励起光源の駆動電流値を監視する。続く、ステップＳ８３において、光ラマンアンプモジュール７００（損失算出部７０９）は、長波長側雑音光の損失を算出する。同時に、ステップＳ８４において、光ラマンアンプモジュール７００（電流変化算出部７１２）は、ステップＳ８２にて監視した駆動電流値の変化を算出する。

その後、損失の情報（Ｓ８３）と駆動電流の変化量（Ｓ８４）は、ファイバ曲げ解析部７１３に伝達される。ステップＳ８５ において、光ラマンアンプモジュール７００（ファイバ曲げ解析部７１３）は、参照用テーブル７１６（図１６）を参照し、損失の情報と駆動電流の変化量に対応する曲率半径を決定する。図１６の行は、駆動電流の変化量δを示し、列は損失Ｙを示す。

ここで、ファイバ曲げ解析部７１３は、 例えば損失が予め設定されている閾値Ｉを超え、かつ、駆動電流の変化量が０から閾値IIまでの値である場合（図１６で太線で囲む範囲）、光ファイバの曲げの曲率半径が予め設定しておいた閾値を超えたと判断し、そのときはステップＳ８６に進む。これに対し、ファイバ曲げ解析部７１３は、例えば損失が予め設定されている閾値Ｉを超えない場合、フローチャートの開始に戻り、ステップＳ８１〜ステップＳ８５までを繰り返す。

なお、駆動電流の変化量が閾値IIを超えた場合、長波長帯の光の損失は、ファイバ曲げによる損失以外の原因で発生していると考えられる。閾値IIを設けたのは、光ファイバの曲げによる長波長側の光損失に比べて、短波長側帯域又は主信号帯域の光損失は大きくないためである。なお、閾値IIを超えた場合、ファイバ曲げとは別要因によるものであり、例えばコネクタ開放やファイバ断などが考えられ、それに対応した処理が必要となる。

ステップＳ８６において、励起光源制御部７１４は、制御線７１５を介して励起光源７０２による励起光の出力光強度を制御し、励起光の出力を停止又は低減させる。この実施形態では、長波長側の損失情報と励起光源の駆動電流の変化量と、光ファイバの曲率半径の関係を図１６の参照用テーブル に基づいて検出したが、別の参照用テーブルを使用しても構わない。

以上の通り、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果を実現することができる。

４．第４の実施の形態
本実施の形態では、主信号の伝送路である光ファイバに現われる長波長側雑音光の損失情報と当該光ファイバに供給される励起光の光強度情報とに基づいて、ファイバ曲げの発生を検出する方式について説明する。

図１０に、第４の実施形態に係る光ラマンアンプモジュール９００のブロック構成を示す。本図において、光ラマンアンプモジュール９００は、光ファイバ通信システムにおける光ファイバ伝送路９０１の下流側に配置されている（後方励起方式）。しかし、光ラマンアンプモジュール９００は、光ファイバ伝送路９０１の上流側に配置し、励起光を下流側に向けて入力しても良い（前方励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール９００は、光ファイバ伝送路９０１の上流側と下流側の両方に配置しても良い（双方向励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール９００と光ファイバ伝送路９０１は、光伝送システムに内包されても構わない。

光ラマンアンプモジュール９００は、その内部に、励起光源９０２と、合波器９０３と、光ファイバ９０４と、カプラ９０５及び９０６と、光フィルタ９０７と、受光器９０８と、損失算出部９０９と、光検出部９１０と、駆動電流制御部９１１と、カプラ９１２と、光検出部９１３と、励起パワー変化算出部９１４と、ファイバ曲げ解析部９１５と、励起光源制御部９１６と、制御線９１７と、参照用テーブル９１８とを有している。

ここでの励起光源９０２は、光ファイバ伝送路９０１を伝播する主信号光を増幅する励起光を発生し、光ファイバ伝送路９０１の上流側に向けて出力する。合波器９０３は、情報通信用の主信号が伝播される光ファイバ伝送路９０１に励起光源９０２から出力された励起光を合波する光学素子である。

光ファイバ９０４は、光ファイバ伝送路９０１に接続され、主信号と自然放出光雑音を伝播する。カプラ９０５は、光ファイバ９０４から一部の光を分岐する光学素子である。カプラ９０６は、自然放出光雑音を分岐するための光学素子である。光フィルタ９０７は、自然放出光雑音の長波長側の損失を検出するために、長波長側雑音光のみを透過させる光学素子である。受光器９０８は、長波長側雑音光の光強度を測定するために使用する光電変換素子である。

損失算出部９０９は、長波長側雑音光の損失を算出する機能部又は回路である。光検出部９１０は、励起光源９０２のフィードバック制御用に、光ファイバ９０４を伝播する光を電気信号に変換する光電変換素子である。駆動電流制御部９１１は、光検出部９１０から出力される電気信号（光強度）に基づいて、励起光源９０２の駆動電流をある所定の制御方式に従って増減制御する制御部又は回路である。

カプラ９１２は、励起光源９０２から出力された直後の励起光の強度を検出するために、励起光の一部を分岐する光学素子である。光検出部９１３は、励起光の光強度（ラマン利得）を検出する光電変換素子である。励起パワー変化算出部９１４は、励起光強度の変化量を算出する機能部又は回路である。

ファイバ曲げ解析部９１５は、参照用テーブル９１８を参照し、損失算出部９０９と励起パワー変化算出部９１４で取得した情報に対応する ファイバ曲げの度合いを解析する機能部又は回路である。

励起光源制御部９１６は、ファイバ曲げ解析部９１５で解析されたファイバ曲げの度合いに応じ、励起光源による励起光強度を制御する制御部又は回路である。因みに、励起光の強度を制御する信号は、制御線９１７を通じ、ファイバ曲げ解析部９１５から励起光源９０２に出力される。なお、参照用テーブル９１８には、図１６に示すデータ構造のテーブルを使用する。この例の場合、図１６の行は励起パワーである。

ここで、励起光源９０２の駆動電流を制御する方式には、利得一定制御（AGC: Auto Gain Control）方式又は出力一定制御（ALC: Auto Level Control）方式が好ましい。利得一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部９１０で監視しているラマン利得が設定値となるように、励起光源９０２の駆動電流値を変化させる方法である。

一方、出力一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部９１０で観測している主信号等の光強度が設定値となるように、励起光源９０２の駆動電流値を変化させる方法である。

以下では、図１１のフローチャートを用い、光ラマンアンプモジュール９００（図１０）によるファイバ曲げの検出及び励起電源の停止又は低減制御について説明する。なお、フローチャートの主語は、光ラマンアンプモジュール９００である。光ラマンアンプモジュール９００は、図１１の処理を常に実行する。

本実施の形態の場合、ラマン利得の情報は、励起光源９０２から出力される励起光パワーの変化として直接監視する。すなわち、光ファイバ伝送路９０１に合波する前段階の励起光パワーの変化を光検出部９１３と励起パワー変化算出部９１４を用いて監視する。前述した制御方式（ＡＧＣ，ＡＬＣ）の場合、ファイバ曲げにより光損失が発生すると、当該光損失を解消するように励起光源９０２の駆動電流値が増加制御される。そこで、本実施の形態では、励起光源９０２から出力される励起光のパワーの増大を監視対象とする。

ただし、励起光パワーの増大を伴う制御の原因には、ファイバ曲げによる場合と経年劣化等の他の要因による場合とがある。そこで、ファイバ曲げ解析部９１５は、励起パワーの監視と同時に、長波長側雑音光の光損失の大きさを監視する。ここで、励起光パワーの増大が検出された場合にあって、長波長側雑音光の光損失の大きさがある閾値（閾値Ｉとする）以上のとき、ファイバ曲げ解析部９１５は、ファイバ曲げの発生であると決定する。これに対し、励起光パワーの増大が検出された場合にあっても、光損失が閾値Ｉ以下のときには、ファイバ曲げ解析部９１５は、励起光源９０２の経年劣化など別の要因によるラマン利得の減少であると決定する。

そこで、光ラマンアンプモジュール９００（ファイバ曲げ解析部９１５）は、ステップＳ１０１において長波長側の雑音光の損失を測定し、同時に、ステップＳ１０２において、励起光源９０２から出力される励起光の光強度を監視する。

続くステップＳ１０３において、光ラマンアンプモジュール９００は、損失算出部９０９により長波長側雑音光の損失を算出する。同時に、ステップＳ１０４において、光ラマンアンプモジュール９００は、ステップＳ１０２で監視した励起光強度の変化量を、励起パワー変化算出部９１４を用いて算出する。

この後、損失の情報（Ｓ１０３）と励起光強度の変化量（Ｓ１０４）は、ファイバ曲げ解析部９１５に伝達される。ステップＳ１０５において、ファイバ曲げ解析部９１５は、参照用テーブル９１８（図１６）を参照し、損失の情報と励起パワーの変化量に対応する曲率半径を決定する。図１６の行は励起パワーの変化量δを表し、列は損失Ｙを表す。

ここで、損失が予め設定されている閾値Ｉを超え、かつ、励起光強度の変化量が０から閾値IIまでの値である場合、ファイバ曲げ解析部９１５は、光ファイバの曲率半径が予め設定した閾値を超えたと判断する。この場合、ファイバ曲げ解析部９１５は、ステップＳ１０６の処理に進む。いずれか一方の値でも閾値を超えていない場合、ファイバ曲げ解析部９１５は、フローチャートの開始に戻り、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５までの処理を繰り返す。なお、励起光強度の変化量が閾値IIを超えた場合には、ファイバ曲げによる損失以外の原因が発生していると考えられる。

ステップＳ１０６において、励起光源制御部９１６は、制御線９１７を介して励起光源９０２を制御し、励起光の発生を停止又は光強度を低減制御する。この実施形態では、長波長側の損失情報と励起光源の励起パワーの変化量と、光ファイバの曲率半径の関係を図１６の参照用テーブルに基づいて検出したが、別の参照用テーブルを使用して、励起光源の停止又は低減を行っても構わない。

以上の通り、本実施の形態によっても、第２の実施の形態と同様の効果を実現することができる。

５．第５の実施の形態
本実施の形態では、主信号の伝送路である光ファイバに現われる長波長側雑音光の損失情報と当該光ファイバ上に現われるレイリー散乱光の光強度情報とに基づいて、ファイバ曲げの発生を検出する方式について説明する。

図１２は、第５の実施形態に係る光ラマンアンプモジュール１１００の構成を示すブロック図である。図１２の場合、光ラマンアンプモジュール１１００は、光ファイバ通信システムにおける光ファイバ伝送路１１０１の下流側に配置されている（後方励起方式）。しかし、光ラマンアンプモジュール１１００は、光ファイバ伝送路１１０１の上流側に配置し、励起光を下流に向けて入力しても良い（前方励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール１１００は、光ファイバ伝送路１１０１の上流側と下流側の両方に配置しても良い（双方向励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール１１００と前記光ファイバ伝送路１１０１は、光伝送システムに内包されても構わない。

光ラマンアンプモジュール１１００は、その内部に、励起光源１１０２と、合波器１１０３と、光ファイバ１１０４と、カプラ１１０５及び１１０６と、光フィルタ１１０７と、受光器１１０８と、損失算出部１１０９と、光検出部１１１０と、駆動電流制御部１１１１と、カプラ１１１２と、光検出部１１１３と、レイリー光パワー変化算出部１１１４と、ファイバ曲げ解析部１１１５と、励起光源制御部１１１６と、制御線１１１７と、参照用テーブル１１１８とを有している。

ここでの励起光源１１０２は、光ファイバ伝送路１１０１を伝播する主信号光を増幅する励起光を発生し、光ファイバ伝送路１１０１の上流側に向けて出力する。合波器１１０３は、情報通信用の主信号が伝播される光ファイバ伝送路１１０１に励起光源１１０２から出力された励起光を合波する光学素子である。

光ファイバ１１０４は、光ファイバ伝送路１１０１に接続され、主信号と自然放出光雑音を伝播する。カプラ１１０５は、光ファイバ１１０４から一部の光を分岐する光学素子である。カプラ１１０６は、光ファイバ１１０４から自然放出光雑音を分岐する光学素子である。光フィルタ１１０７は、自然放出光雑音の長波長側の損失を検出するために、長波長側雑音光のみを透過させる光学素子である。受光器１１０８は、長波長側雑音光の損失を測定するための光電変換素子である。

損失算出部１１０９は、長波長側雑音光の損失を算出する機能部又は回路である。光検出部１１１０は、励起光源１１０２のフィードバック制御用に、光ファイバ１１０４を伝播する光を電気信号に変換する光電変換素子である。駆動電流制御部１１１１は、光検出部１１１０から出力される電気信号（光強度）に基づいて、励起光源１１０２の駆動電流を制御する制御部又は回路である。

カプラ１１１２は、励起光のレイリー散乱による後方散乱光の光強度を検出するために、光ファイバ１１０４から一部のレイリー散乱光を分岐する光学素子である。光検出部１１１３は、レイリー散乱光を電気信号（光強度）に変換する光電変換素子である。レイリー光パワー変化算出部１１１４は、レイリー散乱光の出力光強度の変化量を算出する機能部又は回路である。

ファイバ曲げ解析部１１１５は、参照用テーブル１１１８を参照し、損失算出部１１０９とレイリー光パワー変化算出部１１１４で取得した情報に対応するファイバ曲げの度合いを解析する機能部又は回路である。

励起光源制御部１１１６は、ファイバ曲げ解析部１１１５で解析されたファイバ曲げの度合いに応じ、励起光源による励起光強度を制御する制御部又は回路である。因みに、励起光強度の制御信号は、制御線１１１７を通じ、ファイバ曲げ解析部１１１５から励起光源１１０２に出力される。なお、参照用テーブル１１１８には、図１６に示すデータ構造のテーブルを使用する。この例の場合、図１６の行はレイリー光パワーである。

ここで、励起光源１１０２の駆動電流を制御する方式には、利得一定制御（AGC: Auto Gain Control）方式又は出力一定制御（ALC: Auto Level Control）方式が好ましい。利得一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部１１１０で監視するラマン利得が設定値となるように、励起光源１１０２の駆動電流値を変化させることである。

一方、出力一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、光検出部１１１０で観測する主信号等の光強度が設定値となるように、励起光源１１０２の駆動電流値を変化させることである。

以下では、図１３のフローチャートを用い、光ラマンアンプモジュール１１００（図１２）のファイバ曲げの検出及び励起電源の停止又は低減制御について説明する。なお、フローチャートの主語は、光ラマンアンプモジュール１１００である。光ラマンアンプモジュール１１００は、図１３の処理を常に実行する。

本実施の形態の場合、ラマン利得の情報は、励起光がレイリー散乱することにより発生する後方散乱光の変化として監視する。監視には、光検出部１１１３とレイリー光パワー変化算出部１１１４を使用する。前述した制御方式（ＡＧＣ，ＡＬＣ）を用いる場合、ファイバ曲げにより光損失が発生すると、当該光損失を解消するように励起光源１１０２の駆動電流値が増加制御される。駆動電流値が増加して励起パワーが増大すると、それに伴い、レイリー光のパワーも増加する。そこで、レイリー光のパワーの変化（後方散乱光の光強度）を通じてラマン利得の情報を取得する。

ただし、励起光パワーを増大させる制御の原因には、ファイバ曲げによる場合と経年劣化等の他の要因による場合とがある。そこで、ファイバ曲げ解析部１１１５は、レイリー光のパワーの変化の監視と同時に、長波長側雑音光の光損失の大きさを監視する。ここで、レイリー光のパワーの増大が検出された場合にあって、長波長側雑音光の光損失の大きさがある閾値（閾値Ｉとする）以上のとき、ファイバ曲げ解析部１１１５は、ファイバ曲げの発生であると決定する。これに対し、レイリー光のパワーの増大が検出された場合にあっても、光損失が閾値Ｉ以下のときは、ファイバ曲げ解析部１１１５は、励起光源１１０２の経年劣化など別の要因によるラマン利得の減少であると決定する。

そこで、光ラマンアンプモジュール１１００（ファイバ曲げ解析部１１１５）は、ステップＳ１２１において長波長側の雑音光の損失を測定し、同時に、ステップＳ１２２において、励起光のレイリー散乱光強度を監視する。

続くステップＳ１２３において、光ラマンアンプモジュール１１００は、損失算出部１１０９により長波長側雑音光の損失を算出する。同時に、ステップＳ１２４において、光ラマンアンプモジュール１１００は、ステップＳ１２２で監視したレイリー散乱光強度の変化量を、レイリー光パワー変化算出部１１１４を用いて算出する。

この後、損失の情報（Ｓ１２３）とレイリー光パワーの変化量（Ｓ１２４）は、ファイバ曲げ解析部１１１５に伝達される。ステップＳ１２５において、ファイバ曲げ解析部１１１５は、参照用テーブル１１１８（図１６）を参照し、損失の情報とレイリー光パワーの変化量に対応する曲率半径を決定する。図１６の行はレイリー光パワーの変化量δを示し、列は損失Ｙを示す。

ここで、ファイバ曲げ解析部１１１５は、例えば損失が予め設定されている閾値Ｉを超え、かつ、レイリー光パワーの変化量が０から閾値IIまでの値である場合（図１６で太線で囲む範囲）、光ファイバの曲率半径が予め設定しておいた閾値を超えたと判断し、そのときはステップＳ１２６に進む。これに対し、ファイバ曲げ解析部１１１５は、例えば損失が予め設定されている閾値Ｉを超えない場合、フローチャートの開始に戻り、ステップＳ１２１〜ステップＳ１２５までを繰り返す。

なお、レイリー光パワーの変化量が閾値IIを超えた場合、長波長帯の光の損失は、ファイバ曲げによる損失以外の原因で発生していると考えられる。ステップＳ１２６において、励起光源制御部１１１６は、制御線１１１７を介して励起光源１１０２による励起光の出力光強度を制御し、励起光の出力を停止又は低減させる。この実施形態では、長波長側の損失情報とレイリー光パワーの変化量と、光ファイバの曲率半径の関係を図１６の参照用テーブルに基づいて検出したが、別の参照用テーブルを使用して、励起光源の停止又は低減を行っても構わない。

以上の通り、本実施の形態によっても、第２の実施の形態と同様の効果を実現することができる。

６．第６の実施の形態
本実施の形態では、主信号の伝送路である光ファイバに現われる長波長側雑音光と短波長側雑音光を同期検波し、その損失差に基づいて、ファイバ曲げの発生を検出する方式について説明する。因みに、前述した第２の実施形態（図６）は、同雑音光を非同期検波する場合のシステム例である。

図１４に、第６の実施形態に係る光ラマンアンプモジュール１３００のブロック構成を示す。なお、図１４においては、図６と対応する部分に同一符号を付して示す。図１４の場合、光ラマンアンプモジュール１３００は、光ファイバ通信システムを構成する光ファイバ伝送路５０１の下流側に配置されている（後方励起方式）。しかし、光ラマンアンプモジュール１３００は、光ファイバ伝送路５０１の上流側に配置し、励起光を下流側に向けて入力しても良い（前方励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール１３００は、光ファイバ伝送路５０１の上流側と下流側の両方に配置しても良い（双方向励起方式）。また、光ラマンアンプモジュール１３００と光ファイバ伝送路５０１は、光伝送システムに内包されていても構わない。

光ラマンアンプモジュール１３００は、その内部に、励起光源５０２と、合波器５０３と、光ファイバ５０４と、カプラ５０５及び５０６と、光フィルタ５０７及び５０８と、受光器５０９及び５１０と、ローパスフィルタ１３０１及び１３０２と、損失差算出部５１１と、参照用テーブル５１２と、周波数発生器１３０３と、ファイバ曲げ解析部５１３と、励起光源制御部５１４と、制御線５１５と、乗算器１３０４及び１３０５とを有している。

このうち、同期検波方式を採用する光ラマンアンプモジュール１３００に特有の構成部分は、ローパスフィルタ１３０１及び１３０２、周波数発生器１３０３、乗算器１３０４及び１３０５の５つである。

同期検波方式では、一定の周波数を有する変調信号を周波数発生器１３０３で発生し、当該変調信号を用いて駆動電流を周波数変調する。周波数変調後の駆動電流は、励起光源５０２の駆動信号として用いられる。この結果、光ラマン雑音光に周波数変調成分が重畳される。一方、周波数発生器１３０３は、前述した変調信号を同期検波のための参照信号として、受光器５０９及び５１０の出力に接続される乗算器１３０４及び１３０５に与える。

図１４に示すように、乗算器１３０４は受光器５０９に対応し、乗算器１３０５は受光器５１０に対応する。従って、乗算器１３０４は、長波長側雑音光に対応する電気信号と参照信号をミキシングした（すなわち、同期検波した）信号をローパスフィルタ１３０１に出力する。一方、乗算器１３０５は、短波長側雑音光に対応する電気信号と参照信号をミキシングした（すなわち、同期検波した）信号をローパスフィルタ１３０２に出力する。

ローパスフィルタ１３０１及び１３０２により、同期検波時に発生する不必要な高周波成分（周波数変調波と同じ周波数成分と２倍の周波数成分）が乗算出力から取り除かれる。このとき、ローパスフィルタ１３０１及び１３０２を通過した後の信号強度は、ｍ×Ａ×Ｂで表される。なお、ｍは周波数の変調度、Ａは受光器５０９又は５１０におけるラマン雑音光の受信強度、Ｂは参照信号の振幅である。

当該関係式から分かるように、参照信号の振幅Ｂを大きくすることで、損失差算出部５１１に入力される信号振幅を大きくでき、測定感度を高めることができる。なお、同期検波方式は、図１４に示した形態に限らず、別の同期検波方式でも構わない。光ラマンアンプモジュール１３００の処理動作は、第２の実施形態に係るフローチャート（図７）に従う。

本実施の形態の場合、第２の実施の形態と同様の効果を、より高い精度で実現することができる。

７．第７の実施の形態
本実施の形態では、カプラを用いることにより、複数の光ネットワークユニット（ONU: Optical Network Unit）装置を収容する光回線終端（OLT: Optical Line Terminal）装置に、ファイバ曲げの発生を検出する機能を搭載する例を説明する。なお、以下の説明では、複数の光ネットワークユニット装置を、受動型の素子を用いて光回線終端装置に収容するシステムをＰＯＮ（Passive Optical Network）システムという。

図１７に、 第７の実施形態に係るＰＯＮシステムのブロック構成を示す。図１７に示すＰＯＮシステムは、１台のＯＬＴ装置１５００に対して、３台のＯＮＵ装置１５０１−１〜１５０１−３を接続している。勿論、収容台数は任意で良い。また、ＯＬＴ装置１５００の台数も任意で良い。

ＯＬＴ装置１５００は、送信器１５０３と、受信器１５０４と、光ファイバ１５０５と、合分波器１５０６と、カプラ１５０７及び１５０８と、光フィルタ１５０９及び１５１０と、受光器１５１１及び１５１２と、損失差算出部１５１３と、参照用テーブル１５１４と、ファイバ曲げ解析部１５１５と、送信器制御部１５１６と、制御線１５１７とを有している。

ここでの送信器１５０３は、ＯＮＵ装置１５０１−１〜１５０１−３に対する下り信号を送信するデバイスである。受信器１５０４は、ＯＮＵ装置１５０１−１〜１５０１−３から出力される上り信号を受信するデバイスである。光ファイバ１５０５は、ＯＬＴ装置１５００内の光信号の伝播に用いられる。

合分波器１５０６は、送信器１５０３から出力される下り信号光を光ファイバ伝送路１５０２に合波する一方で、当該下り信号光とＯＮＵ装置１５０１−１〜１５０１−３からの上り信号光とによって発生した誘導ラマン散乱光（自然放出光雑音）とを光ファイバ伝送路１５０２から分波するデバイスである。この形態例の場合、送信器１５０３内の光源が励起光源として機能する。

カプラ１５０７は、光ファイバ１５０５から誘導ラマン散乱光を分岐する光学素子である。カプラ１５０８は、カプラ１５０７で分岐された光を、長波長側の誘導ラマン散乱光と短波長側の誘導ラマン散乱光に分岐する光学素子である。光フィルタ１５０９は、長波長側の誘導ラマン散乱光のみを通過させる光学素子である。光フィルタ１５１０は、短波長側の誘導ラマン散乱光のみを通過させる光学素子である。

受光器１５１１は、長波長側の誘導ラマン散乱光の光強度又は損失を測定するために使用する光電変換素子である。受光器１５１２は、短波長側の誘導ラマン散乱光の光強度又は損失を測定するために使用する光電変換素子である。

損失差算出部１５１３は、長波長側雑音光と短波長側雑音光の光強度差又は損失差を算出する機能部又は回路である。参照用テーブル１５１４は、光ファイバの種類別に光強度差又は損失差と曲率半径との関係を格納する記憶領域である。例えば図１５に示すデータ構造のテーブルを使用する。

ファイバ曲げ解析部１５１５は、算出された光強度差や損失差を用いて参照用テーブル１５１４を参照し、現在の測定結果に対応する光ファイバの曲率半径を決定する。送信器制御部１５１６は、決定された曲率半径に基づいて送信器１５０３から出力される下り信号光の出力を制御する。具体的には、送信器１５０３を構成する光源（不図示）の光出力を停止又は低減させるように制御する。

ＯＬＴ装置１５００の処理動作は、基本的に、第２の実施形態に係るフローチャート（図７）に従う。ただし、制御対象としての光源は励起光源ではなく、送信器１５０３内の光源である。

なお、送信器１５０３は、波長多重信号を送信しても良い。また、図１７のシステム構成においては、第２の実施形態と同様の手法（長波長側に現われる誘導ラマン散乱光と短波長側に現れる誘導ラマン散乱光の光強度差又は損失差）によりラマン利得の情報を取得しているが、これに限るものではない。例えば第３、４及び５の実施形態と同じように送信器１５０３から出力される下り信号光を監視しても良いし、送信器１５０３を駆動する電流値を監視しても良いし、下り信号光のレイリー散乱による後方散乱光を監視しても良い。また、第６の実施形態のように、同期検波方式を適用しても良い。

本実施の形態により、多数のＯＮＵ装置を収容するＯＬＴ装置１５００においても、光ファイバの曲がりの発生を自立的に検出し、検出結果に基づいて送信用光源による光信号の出力の停止又は低減を実現することができる。

８．他の実施の形態
以上、各実施の形態においては、本発明の実施の形態例を説明したが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲における様々な変形例も含んでいる。例えば、上述の実施の形態では、本発明を分かり易く説明するために、具体的な構成に言及しているが、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はない。

また、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。

また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１００−１、１００−２、１００−３、１００−４…中継器
１０１−１、１０１−２、３００、４０１、５０１、７０１、９０１、１１０１、１５０２…光ファイバ伝送路
１０２−１、１０２−２、１０２−３、１０２−４…ＥＤＦＡ
１０３、３０６、４０７、５０２、７０２、９０２、１１０２…励起光源
１０４、５００、７００、９００、１１００、１３００…光ラマンアンプモジュール
２００…局舎
２０１…土管
２０２、３０４、５０４、７０４、９０４、１１０４、１５０５…光ファイバ
３０１…送信側モジュール
３０２…受信側モジュール
３０３…ファイバ曲げ検出用光源
３０５、３０８、４０３、５０５、５０６、７０５、７０６、９０５、９０６、９１２、１１０５、１１０６、１１１２、１５０７、１５０８、１５１７…カプラ
３０７、４０２、５０３、７０３、９０３、１１０３…合波器
３０９、５０７、５０８、７０７、９０７、１１０７、１５０９、１５１０…光フィルタ
３１０…ファイバ曲げ検出用受光器
３１１、５１４、７１４、９１６、１１１６…励起光源制御部
３１２、５１５、７１５、９１７、１１１７、１５１７…制御線
４００…光通信用モジュール
４０４…損失測定部
４０５…ファイバ異常解析部
４０６…光源制御部
５０９、５１０、７０８、９０８、１１０８、１５１１、１５１２…受光器
５１１、１５１３…損失差算出部
７０９、９０９、１１０９…損失算出部
５１２、７１６、９１８、１１１８、１５１４ …参照用テーブル
５１３、７１３、９１５、１１１５、１５１５…ファイバ曲げ解析部
７１０、９１０、９１３、１１１０、１１１３…光検出部
７１１、９１１、１１１１…駆動電流制御部
７１２…電流変化算出部
９１４…励起パワー変化算出部
１１１４…レイリー光パワー変化算出部
１３０１、１３０２…ローパスフィルタ
１３０３…周波数発生器
１３０４、１３０５…乗算器
１５００…ＯＬＴ装置
１５０１−１、１５０１−２、１５０１−３…ＯＮＵ装置
１５０３…送信器
１５０４…受信器
１５０６…合分波器
１５１６…送信器制御部

Claims (15)

1. 少なくとも１つの光源で発生する連続光を光ファイバ伝送路に出力する光通信用モジュールにおいて、
   前記光源から出力される連続光が前記光ファイバ伝送路中で引き起こすラマン増幅過程で発生し、前記光ファイバ伝送路内において前記連続光とは逆方向に伝播する光雑音の損失を測定する損失測定部と、
   前記損失測定部で測定される前記光雑音の損失情報に基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、
   前記ファイバ異常解析部の検出に基づいて、前記光源による連続光の供給状態を制御する光源制御部と
   を有することを特徴とする光通信用モジュール。
2. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
   ラマン利得情報を取得する利得測定部を有し、
   前記ファイバ異常解析部は、前記損失情報と前記ラマン利得情報とに基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出する
   ことを特徴とする光通信用モジュール 。
3. 請求項２に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記利得測定部は、前記損失測定部において測定する前記光雑音の波長帯域よりも短波長側の光雑音の損失により前記ラマン利得情報を取得する
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
4. 請求項２に記載の光通信用モジュールは、
   前記光源を利得一定制御方式又は出力一定制御方式に従って制御する光源駆動制御部と、
   前記光源を駆動する駆動電流、前記光源で発生される連続光の光強度、又は、前記光源で発生させる連続光が前記光ファイバ伝送路中でレイリー散乱することにより発生する後方散乱光の光強度を検出する光源情報検出部とを有し、
   前記利得測定部は、前記光源情報検出部が検出した情報により前記ラマン利得情報を取得する
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
5. 請求項４に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記光源駆動制御部は、利得一定制御方式に従って前記光源を制御する
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
6. 請求項４に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記光源駆動制御部は、出力一定制御方式に従って前記光源を制御する
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
7. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記光通信用モジュールは、光通信における主信号の増幅を目的とした光ラマンアンプモジュールであり、
   前記光源から出力される連続光は、誘導ラマン散乱を引き起こすことを目的とした励起光である
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
8. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記光通信用モジュールは、ＰＯＮシステムのＯＬＴ光伝送モジュールであり、
   前記光源から出力される連続光が情報通信用の主信号である
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
9. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
   前記光ファイバ伝送路の異常状態は、光ファイバの曲げである
   ことを特徴とする光通信用モジュール。
10. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
    前記光ファイバ伝送路の異常状態は、光ファイバのコネクタ開放である
    ことを特徴とする光通信用モジュール。
11. 請求項１に記載の光通信用モジュールにおいて、
    前記光ファイバ伝送路の異常状態は、光ファイバ断である
    ことを特徴とする光通信用モジュール。
12. 請求項１に記載の光通信用モジュールは、
    所定の周波数成分を有する周波数信号を発生させる周波数発生器と、
    前記周波数発生器で発生した前記周波数信号を前記光源の駆動電流に重畳させる周波数信号重畳手段とを有し、
    前記損失測定部は、前記周波数発生器で発生した前記周波数信号を参照信号として前記光雑音を同期検波することにより前記損失情報を取得する
    ことを特徴とする光通信用モジュール。
13. 光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路に対して上流側に配置される光通信用モジュールと、前記光ファイバ伝送路に対して下流側に配置される光通信用モジュールとを有する光ファイバ通信システムにおいて、
    前記下流側に配置される光通信用モジュールは、
    少なくとも１つの光源から出力される連続光が前記光ファイバ伝送路中で引き起こすラマン増幅過程で発生し、前記光ファイバ伝送路内において前記連続光とは逆方向に伝播する光雑音の損失を測定する損失測定部と、
    前記損失測定部で測定される前記光雑音の損失情報に基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、
    前記ファイバ異常解析部の検出に基づいて、前記光源による連続光の供給状態を制御する光源制御手段と
    を有することを特徴とする光ファイバ通信システム。
14. 光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路に対して上流側に配置される光通信用モジュールと、前記光ファイバ伝送路に対して下流側に配置される光通信用モジュールとを有する光ファイバ通信システムにおいて、
    前記上流側に配置される光通信用モジュールは、
    少なくとも１つの光源から出力される連続光が前記光ファイバ伝送路中で引き起こすラマン増幅過程で発生し、前記光ファイバ伝送路内において前記連続光とは逆方向に伝播する光雑音の損失を測定する損失測定部と、
    前記損失測定部で測定される前記光雑音の損失情報に基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、
    前記ファイバ異常解析部の検出に基づいて、前記光源による連続光の供給状態を制御する光源制御手段と
    を有することを特徴とする光ファイバ通信システム。
15. 光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路に対して上流側に配置される光通信用モジュールと、前記光ファイバ伝送路に対して下流側に配置される光通信用モジュールとを有する光ファイバ通信システムにおいて、
    前記下流側に配置される光通信用モジュールは、
    少なくとも１つの光源から出力される連続光が前記光ファイバ伝送路中で引き起こすラマン増幅過程で発生し、前記光ファイバ伝送路内において前記連続光とは逆方向に伝播する光雑音の損失を測定する損失測定部と、
    前記損失測定部で測定される前記光雑音の損失情報に基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、
    前記ファイバ異常解析部の検出に基づいて、前記光源による連続光の供給状態を制御する光源制御部とを有し、
    前記上流側に配置される光通信用モジュールは、
    少なくとも１つの光源から出力される連続光が前記光ファイバ伝送路中で引き起こすラマン増幅過程で発生し、前記光ファイバ伝送路内において前記連続光とは逆方向に伝播する光雑音の損失を測定する損失測定部と、
    前記損失測定部で測定される前記光雑音の損失情報に基づいて、前記光ファイバ伝送路の異常状態を検出するファイバ異常解析部と、
    前記ファイバ異常解析部の検出に基づいて、前記光源による連続光の供給状態を制御する光源制御部とを有する
    ことを特徴とする光ファイバ通信システム。

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