JP6083220B2 - 光増幅器および故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、光増幅器および光増幅器の故障を検出する方法に係わる。

近年、光通信システムが普及してきており、様々な通信機器の中に光増幅器が使用されている。例えば、光増幅器は、光送信機、光受信機、光中継機、光分岐挿入装置などの光伝送装置において使用される。

上述のような光伝送装置において使用される場合、光増幅器は、利得を一定に保持しながら光信号を増幅するモード（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）で動作することがある。ＡＧＣモードにおいては、例えば、光増幅媒体の入力光パワーおよび出力光パワーがモニタされ、入力光パワーと出力光パワーとの比（すなわち、利得）が一定に保持されるように、励起光が制御される。したがって、入力光パワーが低下すると、光増幅器の制御系は、利得が一定に保持されるように、励起光のパワーを低下させる。同様に、入力光パワーが高くなると、光増幅器の制御系は、利得が一定に保持されるように、励起光のパワーを増加させる。

光増幅器は、上述のような制御を行うために、多数の光部品を含んで構成される。そして、いずれかの光部品が故障すると、光増幅器は、所望の利得で光信号を増幅できなくなる。このため、光増幅器の故障を検出する方法が提案されている。

例えば、光増幅器の励起光を生成するレーザ光源が劣化したとき、一定の利得を保つためには、励起光のパワーを大きくするための制御信号がそのレーザ光源に与えられる。したがって、この構成においては、上述の制御信号をモニタすればレーザ光源の故障（或いは、レーザ光源の劣化）が検出される。この他にも、例えば、出力光パワーの変化または利得の変化に基づいて光増幅器の故障を検出する方法が知られている。

特表平１１−５０７１８９号公報 特開２００３−１７４４２０号公報

光増幅器の入力光パワーが変動すると、制御系は、利得を一定に保つために、その入力光パワーの変動に応じて励起光パワーを制御する。しかしながら、励起光または励起光を生成するための制御信号をモニタするだけでは、このような励起光の変化が、入力光パワーの変動に起因するのか、或いは光増幅器の故障に起因するのかを判定できないことがある。すなわち、従来技術では、光増幅器内で故障が発生しているのか否かを正しく判定できないことがある。

本発明の目的は、光増幅器の故障を適切に検出するための構成および方法を提供することである。

本発明の１つの態様の光増幅器は、光増幅媒体と、前記光増幅媒体に励起光を供給する励起光生成器と、前記励起光のパワーの変化量が第１の閾値を超えたときに、前記光増幅媒体の入力光パワーの過去の測定値に基づいて、当該光増幅器内で故障が発生しているか否かを判定するコントローラと、を有する。

上述の態様によれば、光増幅器の故障を適切に検出することができる。

本発明の実施形態に係る光伝送システムの一例を示す図である。 ＷＤＭ伝送装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態の光増幅器の一例を示す図である。 他の実施形態の光増幅器の構成を示す図である。 第１の実施例における光増幅器の動作を説明する図（その１）である。 第１の実施例における光増幅器の動作を説明する図（その２）である。 第１の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。 第２の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。 第３の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係る光伝送システムの一例を示す。この例では、光伝送システム１は、ＷＤＭ信号を伝送することができる。すなわち、光伝送システム１は、複数のＷＤＭ伝送装置２を有する。ＷＤＭ伝送装置２は、例えば、光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）である。この場合、ＷＤＭ伝送装置２は、ＷＤＭ信号から所望の信号を分岐して配下の装置へ導くことができ、また、配下の装置から受信する信号をＷＤＭ信号に挿入できる。なお、ＲＯＡＤＭは、ＷＤＭ信号を一括して増幅する機能も有している。ＷＤＭ伝送装置２は、光伝送路上に設けられる光中継機（ＩＬＡ：In-Line Amplifier）であってもよい。この場合、ＷＤＭ伝送装置２は、ＷＤＭ信号を一括して増幅する。

図２は、ＷＤＭ伝送装置２の構成の一例を示す。ＷＤＭ伝送装置２は、図２に示すように、複数の送信器（Ｔｘｐ）１１、多重化器（ＭＵＸ）１２、光増幅器（ＡＭＰ）１３、１４、逆多重化器（ＤＥＭＵＸ）１５、複数の受信器（Ｒｘｐ）１６を有する。

複数の送信器１１は、互いに異なる波長の光信号を生成する。複数の送信器１１の波長帯は、例えば、１５３１〜１５６３ｎｍである。多重化器１２は、複数の送信器１１により生成される複数の光信号を多重化してＷＤＭ信号を生成する。光増幅器１３は、多重化器１２により生成されるＷＤＭ信号を増幅する。光増幅器１４は、受信ＷＤＭ信号を増幅する。逆多重化器１５は、光増幅器１４により増幅されたＷＤＭ信号を波長ごとに分離する。複数の受信器１６は、対応する波長の光信号を受信する。

ＷＤＭ伝送装置２は、光中継機として使用されるときは、送信器１１、多重化器１２、逆多重化器１５、受信器１６を有していなくてもよい。この場合、ＷＤＭ伝送装置２は、ＷＤＭ信号を増幅する光増幅器１７を有する。なお、光伝送路上に光中継機を設ける間隔は、例えば、４０〜１００ｋｍ程度である。

図３は、本発明の実施形態の光増幅器の一例を示す。なお、光増幅器２０は、図２に示す例では、光増幅器１３、１４、または１７として使用される。
光増幅器２０は、入力コネクタ２１、エルビウム注入ファイバ（ＥＤＦ）２２、出力コネクタ２３を有する。入力コネクタ２１を介して入力されるＷＤＭ信号は、ＥＤＦ２２に導かれる。ＥＤＦ２２は、励起光が供給されると、光増幅媒体として作用する。ここで、ＥＤＦ２２は、光伝送システム１において伝送されるＷＤＭ信号を一括して増幅するように設計されている。したがって、ＥＤＦ２２は、入力ＷＤＭ信号を一括して増幅する。そして、ＥＤＦ２２において増幅されたＷＤＭ信号は、出力コネクタ２３を介して出力される。

光増幅器２０は、さらにＣＰＵ２４を有する。ＣＰＵ２４は、光増幅器２０の動作を制御するコントローラとして動作する。ＣＰＵ２４は、例えば、メモリ（ＲＯＭ）２５に格納されているプログラムを利用して光増幅器２０の動作を制御してもよい。なお、メモリ２５は、他のプログラム、データ、情報を格納してもよい。また、ＣＰＵ２４は、入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値をメモリ（ＲＡＭ）２６に格納する。更に、ＣＰＵ２４は、メモリ２６に格納されている入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値を読み出すことができる。なお、メモリ２６は、他のデータまたは情報を格納するために使用されてもよい。

光増幅器２０は、光増幅器２０の入力光パワー（或いは、ＥＤＦ２２の入力光パワー）を測定する入力パワー測定回路２７を有する。入力パワー測定回路２７は、光ビームスプリッタ２８、受光器（ＰＤ）２９、増幅器３０、Ａ／Ｄコンバータ３１を含む。光ビームスプリッタ２８は、入力ＷＤＭ信号を分岐して受光器２９に導く。受光器２９は、光ビームスプリッタ２８から導かれてくるＷＤＭ信号の光パワーを表す電流信号を生成する。増幅器３０は、受光器２９により生成される電流信号を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ３１は、増幅器３０により生成される電圧信号をデジタルデータに変換する。このデジタルデータは、入力ＷＤＭ信号の光パワーを表す。そして、ＣＰＵ２４は、入力パワー測定回路２７から、所定の時間間隔で、入力ＷＤＭ信号の光パワーを表すデジタルデータを取得する。

光増幅器２０は、光増幅器２０の出力光パワーを測定する出力パワー測定回路３２を有する。出力パワー測定回路３２は、光ビームスプリッタ３３、受光器（ＰＤ）３４、増幅器３５、Ａ／Ｄコンバータ３６を含む。光ビームスプリッタ３３は、ＥＤＦ２２によって増幅されたＷＤＭ信号を分岐して受光器３４に導く。受光器３４は、光ビームスプリッタ３３から導かれてくるＷＤＭ信号の光パワーを表す電流信号を生成する。増幅器３５は、受光器３４により生成される電流信号を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ３６は、増幅器３５により生成される電圧信号をデジタルデータに変換する。このデジタルデータは、ＥＤＦ２２により増幅されたＷＤＭ信号の光パワーを表す。そして、ＣＰＵ２４は、出力パワー測定回路３２から、所定の時間間隔で、増幅されたＷＤＭ信号の光パワーを表すデジタルデータを取得することができる。

ＣＰＵ２４は、入力パワー測定回路２７により測定される入力ＷＤＭ信号の光パワーおよび出力パワー測定回路３２により測定される出力ＷＤＭ信号の光パワーに基づいて、励起光を制御する。このとき、ＣＰＵ２４は、励起光を制御するための駆動電流を表す電流制御値を生成する。

光増幅器２０は、ＥＤＦ２２に励起光を供給する励起光生成器３７を有する。励起光生成器３７は、Ｄ／Ａコンバータ３８、増幅器３９、レーザ光源４０、ＷＤＭカプラ４１を含む。Ｄ／Ａコンバータ３８は、ＣＰＵ２４により生成される電流制御値をアナログ信号に変換する。増幅器３９は、Ｄ／Ａコンバータ３８から出力されるアナログ信号を電流信号に変換する。レーザ光源４０は、増幅器３９から供給される電流信号により駆動され、所定の波長の連続光（すなわち、励起光）を生成する。ＷＤＭカプラ４１は、レーザ光源４０により生成される励起光をＥＤＦ２２に導く。

光増幅器２０は、光ビームスプリッタ２８とＷＤＭカプラ４１との間に光アイソレータ４２を有していてもよい。また、光増幅器２０は、ＥＤＦ２２と光ビームスプリッタ３３との間に光アイソレータ４３を有していてもよい。さらに、光増幅器２０は、ＥＤＦ２２と光ビームスプリッタ３３との間に利得イコライザ（ＧＥＱ）４４を有していてもよい。

光増幅器２０は、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）モードでＷＤＭ信号を増幅する。この場合、ＣＰＵ２４は、ＥＤＦ２２における利得が一定に保持されるように励起光のパワーを制御する。なお、ＥＤＦ２２における利得は、入力ＷＤＭ信号の光パワーと出力ＷＤＭ信号の光パワーの比に基づいて計算される。

上記構成の光増幅器２０において、ＣＰＵ２４は、入力パワー測定回路２７により得られる入力光パワーの測定値をメモリ２６に格納する。よって、ＣＰＵ２４は、メモリ２６のアクセスすることで、過去の入力光パワーの測定値を参照することができる。また、入力パワー測定回路２７は、継続的に、入力光パワーを測定する。そして、ＣＰＵ２４は、入力パワー測定回路２７から入力光パワーの測定値を定期的に取得してメモリ２６に格納する。したがって、ＣＰＵ２４は、メモリ２６にアクセスすることによって、過去の入力光パワーの変化を知ることができる。

ＣＰＵ２４は、ＣＰＵ２４から励起光生成器３７に与えられる電流制御値をメモリ２６に格納する。ここで、励起光生成器３７は、電流制御値に対応するパワーで励起光を生成してＥＤＦ２２に供給する。すなわち、電流制御値は、実質的に励起光パワーを表す。また、ＣＰＵ２４は、電流制御値を定期的に生成して励起光生成器３７に与えると共に、生成した電流制御値をメモリ２６に格納する。したがって、ＣＰＵ２４は、メモリ２６にアクセスすることによって、過去の励起光パワーの変化を知ることができる。

ただし、メモリ２６に書き込まれたときから所定の時間が経過したデータ（入力光パワーの測定値および電流制御値）は、メモリ２６から削除されるようにしてもよい。すなわち、メモリ２６は、現在に対して直前の所定期間のデータのみを保持する構成であってもよい。

図４は、他の実施形態の光増幅器の構成を示す。図３に示す構成では、励起光パワーを表すデータとして電流制御値がメモリ２６に格納される。これに対して、図４に示す構成では、励起光パワーを表すデータとして、レーザ光源４０のバックパワーモニタ電流を表す値がメモリ２６に格納される。

図４において、レーザ光源４０は、バックパワーモニタ電流を出力する。バックパワーモニタ電流は、実質的に、レーザ光源４０により生成される励起光のパワーを表す。増幅器５１は、バックパワーモニタ電流を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ５２は、増幅器５１によって生成される電圧信号をデジタルデータに変換する。このデジタルデータは、バックパワーモニタ電流を表す。すなわち、このデジタルデータは、励起光パワーを表す。そして、ＣＰＵ２４は、励起光パワーを表すデータとして、バックパワーモニタ電流値をメモリ２６に格納する。

ＣＰＵ２４は、励起光生成器３７からバックパワーモニタ電流値を定期的に取得してメモリ２６に格納する。したがって、ＣＰＵ２４は、メモリ２６にアクセスすることによって、過去の励起光パワーの変化を知ることができる。なお、励起光パワーをモニタするための回路以外の構成は、図３および図４において実質的に互いに同じである。

このように、図３に示す構成では、励起光パワーは、レーザ光源４０の駆動電流を指示する電流制御値によって表される。また、図４に示す構成では、励起光パワーは、レーザ光源４０のバックパワーモニタ電流値によって表される。すなわち、電流制御値は、励起光パワーを表す値の一例であり、バックパワーモニタ電流値は、励起光パワーを表す値の他の例である。

図３または図４に示す光増幅器２０において、入力光パワーが変化すると、ＣＰＵ２４は、予め指定された利得を保持するように、励起光を制御する。例えば、入力光パワーが低下すると、ＣＰＵ２４は、予め指定された利得を保持するように、励起光パワーを低くする。反対に、入力光パワーが上昇すると、ＣＰＵ２４は、予め指定された利得を保持するように、励起光パワーを高くする。このように、光増幅器２０は、利得を一定に保持するＡＧＣモードで動作することができる。

上記構成の光増幅器２０は、励起光パワーおよび入力光パワーに基づいて、光増幅器２０の故障を検出する機能を有する。例えば、光増幅器２０の内部の故障によって光増幅器２０の利得が低下したものとする。この場合、ＣＰＵ２４は、利得を回復させるために、励起光パワーを高くする。したがって、励起光パワーの変化は、光増幅器２０の故障を検出するための１つのパラメータとして利用可能である。

ところが、ＡＧＣモードにおいては、光増幅器２０の入力光パワーが変化したときも、励起光パワーは変化する。例えば、ＷＤＭ信号の波長数が増加したときは、光増幅器２０の入力光パワーが大きくなるので、一定の利得を確保するために励起光パワーも大きくなる。したがって、実施形態の故障検出方法においては、励起光パワーの変化が、入力光パワーの変化に起因するのか、光増幅器の故障に起因するのかが判定される。そして、励起光パワーの変化が、入力光パワーの変化に起因していれば、光増幅器２０は故障していないと判定される。一方、励起光パワーの変化が、入力光パワーの変化に起因していないときは、光増幅器２０が故障していると判定される。

ただし、励起光パワーの変化が入力光パワーの変化に起因するときは、励起光パワーが変化する前に入力光パワーが変化している。すなわち、励起光パワーの変化が入力光パワーの変化に起因するか否かを判定するためには、過去の入力光パワーの測定値が使用される。そこで、実施形態の光増幅器２０は、過去の入力光パワーの測定値をメモリ２６に格納している。そして、励起光パワーが所定の閾値よりも大きく変化したときは、メモリ２６に格納されている過去の入力光パワーの測定値を使用して、光増幅器２０において故障が発生しているか否かが判定される。

＜第１の実施例＞
図５および図６は、第１の実施例における光増幅器２０の動作を説明する図である。なお、光増幅器２０は、利得を一定に保持するＡＧＣモードで動作するものとする。

光増幅器２０は、上述したように、入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値を定期的に取得してメモリ２６に格納する。励起光パワーを表す値は、図３に示す構成では電流制御値であり、図４に示す構成ではバックパワーモニタ電流値である。また、入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値は、例えば、１ｍ秒間隔でメモリ２６に格納されている。なお、以下の説明では、励起光パワーを表す値（電流制御値またはバックパワーモニタ電流値）を、単に「励起光パワー」と呼ぶことがある。

図５に示す例では、時刻Ｔ２において、入力光パワーがＰ_IN1からＰ_IN2に変化している。入力光パワーが変化すると、ＣＰＵ２４は、指定された利得を維持するように、励起光パワーを制御する。すなわち、ＡＧＣモードのフィードバック制御が実行される。これにより、時刻Ｔ３において、励起光パワーがＰ_P1からＰ_P2に変化する。なお、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間の時間は、フィードバック制御の遅延に相当する。

ＣＰＵ２４は、常時、励起光パワーの変化をモニタしている。例えば、ＣＰＵ２４は、１ｍ秒間隔で励起光パワーを検出することにより、励起光パワーの変化をモニタする。このとき、ＣＰＵ２４は、励起光パワーを検出する毎に、励起光パワーの変化量として、例えば、新たに検出した励起光パワーとその直前に検出した励起光パワーとの差分を算出する。或いは、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化量として、過去の励起光パワーと現在の励起光パワーとの差分を算出してもよい。「過去の励起光パワー」は、現在時刻から所定時間だけ過去に遡った時刻における励起光パワーを表す。そして、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化量が、予め指定された励起光変化閾値ＴＨ１を超えているか否かを判定する。励起光変化閾値ＴＨ１は、特に限定されるものではないが、例えば、現在の励起光パワーに基づいて決定される。一例としては、励起光変化閾値ＴＨ１は、現在の励起光パワーの５パーセント程度の値に設定される。或いは、励起光変化閾値ＴＨ１は、予め指定された固定値であってもよい。ただし、励起光変化閾値ＴＨ１は、例えば、温度変化等に起因する励起光パワーの最大変動幅よりも大きな値に設定されていることが好ましい。

図５に示す実施例では、ＣＰＵ２４は、時刻Ｔ３において、励起光変化閾値ＴＨ１よりも大きい変化量ΔＰ_Pを検出する。ΔＰ_Pは、励起光パワーＰ_P1と励起光パワーＰ_P2との差分を表す。なお、Ｐ_P2は、時刻Ｔ３において新たに検出され励起光パワーを表す。また、ＣＰＵ２４は、メモリ２６にアクセスすることにより、励起光パワーＰ_P1を取得することができる。

ＣＰＵ２４は、励起光変化閾値ＴＨ１よりも大きい励起光パワーの変化を検出すると、メモリ２６にアクセスして過去の入力光パワーの測定値を調べる。このとき、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１を超えたときから、所定時間ΔＴだけ過去に遡ったときまでの期間において、入力光パワーの変化量が、予め指定された入力パワー変化閾値ＴＨ２を超えているか否かを判定する。入力パワー変化閾値ＴＨ２は、特に限定されるものではないが、例えば、現在の入力光パワーに基づいて決定される。一例としては、入力パワー変化閾値ＴＨ２は、現在の入力光パワーの５パーセント程度の値に設定される。あるいは、入力パワー変化閾値ＴＨ２は、予め指定された固定値であってもよい。ただし、入力パワー変化閾値ＴＨ２は、ＷＤＭ信号の波長数の変化を検出可能な値に設定されていることが好ましい。

図５に示す例では、時刻Ｔ３において、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１を超えている。ここで、時刻Ｔ３から時間ΔＴだけ過去に遡った時刻は、Ｔ１である。そうすると、ＣＰＵ２４は、Ｔ１〜Ｔ３における入力光パワーの変化量を算出する。この結果、図５に示すように、ΔＰ_INが得られる。ΔＰ_INは、時刻Ｔ１において測定された入力光パワーＰ_IN1と時刻Ｔ３において測定された入力光パワーＰ_IN2との差分を表す。なお、ＣＰＵ２４は、メモリ２６にアクセスすることにより、時刻Ｔ１において測定された入力光パワーＰ_IN1を得ることができる。

ＣＰＵ２４は、Ｔ１〜Ｔ３における入力光パワーの変化に基づいて、光増幅器２０の内部で故障が発生しているか否かを判定する。図５に示す例では、Ｔ１〜Ｔ３における入力光パワーの変化量ΔＰ_INが入力パワー変化閾値ＴＨ２閾値よりも大きい。この場合、時刻Ｔ３における励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因すると考えられる。したがって、この場合、ＣＰＵ２４は、光増幅器２０の内部で故障は発生していないと判定する。

図６に示す実施例でも、時刻Ｔ３において、励起光変化閾値ＴＨ１よりも大きい励起光パワーの変化量が検出される。このため、ＣＰＵ２４は、Ｔ１〜Ｔ３における入力光パワーの変化量を算出する。

ところが、図６に示す例では、Ｔ１〜Ｔ３において、入力光パワーはほぼ一定である。すなわち、Ｔ１〜Ｔ３における入力光パワーの変化量は、上述した入力パワー変化閾値ＴＨ２よりも小さい。この場合、時刻Ｔ３における励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因していないと考えられる。換言すれば、時刻Ｔ３における励起光パワーの変化は、光増幅器２０の中に原因があると考えられる。したがって、図６に示すケースでは、ＣＰＵ２４は、光増幅器２０の内部で故障が発生していると判定する。

なお、上述の所定時間ΔＴは、例えば、光増幅器２０において利得を制御するためのフィードバック系の動作時間よりも長く決定される。一例として、入力光パワーおよび励起光パワーが１ｍ秒間隔でサンプリングされるときは、ΔＴは１０ｍ秒程度である。

図７は、第１の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ２４によって実行される。なお、ＣＰＵ２４は、図７に示す故障検出処理と並列に、定期的に入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値を取得してメモリ２６に格納する処理を実行する。

Ｓ１において、ＣＰＵ２４は、励起光パワーをモニタする。上述したように、図３に示す構成では、ＣＰＵ２４は、励起光パワーを表す値として、レーザ光源４０の駆動電流を指示する電流制御値を取得する。また、図４に示す構成では、ＣＰＵ２４は、励起光パワーを表す値として、バックパワーモニタ電流を検出する。

Ｓ２において、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化量と励起光変化閾値ＴＨ１とを比較する。そして、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１よりも大きければ、ＣＰＵ２４の処理はＳ３へ移行する。一方、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１以下であれば、ＣＰＵ２４の処理はＳ１へ戻る。すなわち、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１以下である期間は、Ｓ１〜Ｓ２が繰り返し実行される。

Ｓ３において、ＣＰＵ２４は、過去の入力光パワーの変化を参照する。過去の入力光パワーの変化を表すデータは、メモリ２６に格納されている。このとき、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化量が励起光変化閾値ＴＨ１を超えたときから、所定時間ΔＴだけ過去に遡った時刻までの期間において、入力光パワーの変化を参照する。

Ｓ４において、ＣＰＵ２４は、入力光パワーの変化量と入力パワー変化閾値ＴＨ２とを比較する。そして、入力光パワーの変化量が入力パワー変化閾値ＴＨ２よりも小さければ、ＣＰＵ２４の処理はＳ５へ移行する。この場合、ＣＰＵ２４は、Ｓ５において、光増幅器２０の内部で故障が発生していることを表す信号またはメッセージを出力する。

入力光パワーの変化量が入力パワー変化閾値ＴＨ２以上であったときは、Ｓ２で検出された励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因すると考えられる。この場合、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化は、光増幅器２０の故障に起因するものではないと判定する。したがって、この場合、ＣＰＵ２４の処理はＳ１に戻る。

このように、本発明の実施形態の構成によれば、励起光パワーの変化を利用して光増幅器の故障を検出する方法において、入力光パワーの変化に起因する影響が取り除かれる。すなわち、励起光パワーの変化が、入力光パワーの変化に起因するのか、光増幅器の故障に起因するのかを判別することが可能である。したがって、光増幅器の故障を適切に検出できる。

なお、ＷＤＭ伝送システムにおいては、ＷＤＭ信号の波長数の変化は、対応するノード装置に通知される。このため、ＷＤＭ信号の波長数の変化に応じて光増幅器の励起光パワーが変化したときは、ＣＰＵ２４は、上述の通知に基づいて、その励起光パワーの変化がＷＤＭ信号の波長数の変化に起因することを認識可能である。しかしながら、例えば、ＷＤＭ信号の波長数を通知するチャネルに障害が発生したときなどは、ＣＰＵ２４は、ＷＤＭ信号の波長数の変化を認識できないことがある。したがって、本発明の実施形態の検出方法は、ＷＤＭ信号の波長数が各ノード装置に通知される伝送システムにおいても、光増幅器の故障を検出する精度の向上に寄与する。

＜第２の実施例＞
第１の実施例では、光増幅器２０の励起光パワー（または、利得）が急激に変化するような故障が検出される。しかし、光増幅器においては、長い時間をかけてゆっくりと性能が劣化するような故障が発生することもある。例えば、１週間程度の時間をかけてレーザ光源の性能が徐々に劣化するような故障が起り得る。

そこで、第２の実施例においては、光増幅器２０は、入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値を、長期間に渡って保持する。一例として、光増幅器２０は、過去２００時間分の入力光パワーおよび励起光パワーを表すデータを保持する。

ただし、２００時間分のデータを格納しようとすると、メモリの容量が大きくなってしまう。このため、光増幅器２０は、以下の方法でメモリ容量を削減する。なお、以下の説明では、１ｍ秒間隔で入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値がサンプリングされ、メモリ２６に格納されるものとする。

メモリ２６に格納されたサンプリングデータは、１分間は、そのままメモリ２６内に保持される。すなわち、現在に対して直近の１分間分のサンプリングデータについては、１ｍ秒間隔でメモリ２６に格納されている。ここで、１つのサンプリングデータの情報量を２バイトとすると、直近の１分間分のデータを格納するためのメモリ容量は、以下の通りである。
６０×１０００×２＝１２０ｋバイト

一方、現在時刻に対して１分よりも遠い過去のサンプリングデータについては、１分間隔でメモリ２６に残される。この場合、２００時間分のデータを格納するためのメモリ容量は、以下の通りである。
２００×６０×２＝２４ｋバイト

図８は、第２の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ２４によって実行される。なお、ＣＰＵ２４は、図８に示す故障検出処理と並列に、定期的に入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値を取得してメモリ２６に格納する処理を実行する。この結果、メモリ２６には、上述のように、現在に対して過去２００時間分の入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値が格納される。

Ｓ１１において、ＣＰＵ２４は、基準励起光パワーｐ₀を算出する。この基準励起光パワーｐ₀は、例えば、異なる複数の時刻に検出された励起光パワーの平均を計算することにより得られる。

Ｓ１２において、ＣＰＵ２４は、基準入力光パワーｉ₀を算出する。この基準入力光パワーｉ₀は、例えば、異なる複数の時刻に検出された入力光パワーの平均を計算することにより得られる。なお、ＣＰＵ２４は、Ｓ１１およびＳ１２を並列に実行してもよい。

Ｓ１３において、ＣＰＵ２４は、ＷＤＭ信号の波長数が変化したか否かを判定する。ＷＤＭ信号の波長数は、例えば、ネットワーク管理システムまたは隣接ノードから通知される。或いは、ＣＰＵ２４は、入力ＷＤＭ信号の各波長チャネルのパワーをモニタすることによってＷＤＭ信号の波長数を検出してもよい。そして、ＷＤＭ信号の波長数が変化していなければ、ＣＰＵ２４の処理はＳ１４へ移行する。

Ｓ１４において、ＣＰＵ２４は、Ｓ１１およびＳ１２が実行されたときから２００時間が経過しているか否かを判定する。そして、Ｓ１１およびＳ１２が実行されたときから２００時間が経過していなければ、ＣＰＵ２４の処理はＳ１５へ移行する。

ＷＤＭ信号の波長数が変化していたとき、または、Ｓ１１およびＳ１２が実行されたときから２００時間が経過していたときは、ＣＰＵ２４の処理はＳ１１へ戻る。すなわち、ＷＤＭ信号の波長数が変化していたとき、または、Ｓ１１およびＳ１２が実行されたときから２００時間が経過していたときは、新たな基準励起光パワーｐ₀および新たな基準入力光パワーｉ₀が算出される。

Ｓ１５において、ＣＰＵ２４は、励起光パワーｐ_cを検出する。励起光パワーｐ_cは、新たに検出された励起光パワーを表す。なお、励起光パワーｐ_cは、最後に検出された励起光パワーであってもよい、この場合、ＣＰＵ２４は、励起光パワーｐ_cをメモリ２６から読み出すことができる。

Ｓ１６において、ＣＰＵ２４は、基準励起光パワーｐ₀と励起光パワーｐ_cとの差分が所定の閾値よりも大きいか判定する。この閾値は、第１の実施例の励起光変化閾値ＴＨ１と同じであってもよい。そして、基準励起光パワーｐ₀と励起光パワーｐ_cとの差分が閾値よりも大きいときは、ＣＰＵ２４の処理はＳ１７へ移行する。一方、この差分が閾値以下であれば、ＣＰＵ２４の処理はＳ１３に戻る。

Ｓ１７において、ＣＰＵ２４は、入力光パワーｉ_cを検出する。入力光パワーｉ_cは、新たに検出された入力光パワーを表す。なお、入力光パワーｉ_cは、最後に検出された入力光パワーであってもよい。この場合、ＣＰＵ２４は、入力光パワーｉ_cをメモリ２６から読み出すことができる。

Ｓ１８において、ＣＰＵ２４は、基準入力光パワーｉ₀と入力光パワーｉ_cとの差分が所定の閾値よりも小さいか判定する。この閾値は、第１の実施例の入力パワー変化閾値ＴＨ２と同じであってもよい。

基準入力光パワーｉ₀と入力光パワーｉ_cとの差分が閾値よりも小さいときは、Ｓ１６で検出された励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因していないと考えられる。この場合、ＣＰＵ２４は、Ｓ１９において、光増幅器２０の内部で故障が発生していることを表す信号またはメッセージを出力する。

基準入力光パワーｉ₀と入力光パワーｉ_cとの差分が閾値以上であれば、Ｓ１６で検出された励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因していると考えられる。この場合、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化は、光増幅器２０の故障に起因するものではないと判定する。したがって、この場合、ＣＰＵ２４の処理はＳ１３に戻る。

このように、本発明の実施形態の構成によれば、光増幅器内で長い時間をかけてゆっくりと性能が劣化するような故障も検出することができる。このとき、入力光パワーの変化に起因する影響が取り除かれるので、光増幅器の故障が適切に検出される。

なお、光増幅器２０は、第１の実施例の検出方法および第２の実施例の検出方法の双方を実行してもよい。この場合、光増幅器２０は、急激に性能が劣化する故障、及びゆっくりと性能が劣化する故障の双方を検出できる。

＜第３の実施例＞
図９は、第３の実施例における故障検出方法を示すフローチャートである。なお、第３の実施例の故障検出方法は、第２の実施例のバリエーションである。したがって、第２および第３の実施例に共通する処理については、説明を省略する。なお、第３の実施例の故障検出方法では、図８に示すＳ１２を実行する必要はない。

第３の実施例においては、基準励起光パワーｐ₀と励起光パワーｐ_cとの差分が閾値よりも大きいときは（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２４の処理はＳ２１へ移行する。Ｓ２１において、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化パターンを特定する。励起光パワーの変化パターンは、メモリ２６に格納されている過去の励起光パワーを表す値を読み出して時系列に並べることによって得られる。Ｓ２２において、ＣＰＵ２４は、入力光パワーの変化パターンを特定する。入力光パワーの変化パターンは、メモリ２６に格納されている過去の入力光パワーの測定値を読み出して時系列に並べることによって得られる。なお、メモリ２６には、上述したように、現在に対して過去２００時間分の入力光パワーの測定値および励起光パワーを表す値が格納されている。

Ｓ２３において、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化パターンと入力光パワーの変化パターンとの相関を計算する。例えば、励起光パワーが変化するタイミングおよび入力光パワーが変化するタイミングが互いに一致またはほぼ一致していれば、２つの変化パターンの相関は高いと判定される。

２つの変化パターンの相関が低いときは、励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因していないと考えられる。この場合、ＣＰＵ２４は、Ｓ１９において、光増幅器２０の内部で故障が発生していることを表す信号またはメッセージを出力する。

２つの変化パターンの相関が高いときは、励起光パワーの変化は、入力光パワーの変化に起因していると考えられる。この場合、ＣＰＵ２４は、励起光パワーの変化は、光増幅器２０の故障に起因するものではないと判定する。したがって、この場合、ＣＰＵ２４の処理はＳ１３に戻る。

このように、第３の実施例の故障検出方法によれば、励起光パワーの変化パターンと入力光パワーの変化パターンとの相関に基づいて、励起光パワーの変化が入力光パワーの変化に起因しているか否かが判定される。したがって、第３の実施例の方法によれば、第２の実施例の方法と比較して、光増幅器の故障を検出する精度が高くなる。

なお、光増幅器２０は、第１の実施例の検出方法および第３の実施例の検出方法の双方を実行してもよい。この場合、光増幅器２０は、急激に性能が劣化する故障、及びゆっくりと性能が劣化する故障の双方を検出できる。

２０ 光増幅器
２２ ＥＤＦ
２４ ＣＰＵ
２６ メモリ
２７ 入力パワー測定回路
３７ 励起光生成器
４０ レーザ光源

Claims (7)

1. 光増幅媒体と、
   前記光増幅媒体に励起光を供給する励起光生成器と、
   前記光増幅媒体における利得が一定に保持されるように前記励起光生成器から前記光増幅媒体へ供給される励起光のパワーをＡＧＣ（Automatic Gain Control）モードで制御すると共に、前記励起光のパワーおよび前記光増幅媒体の入力光パワーに基づいて、当該光増幅器内で故障が発生しているか否かを判定するコントローラと、を備え、
   前記励起光のパワーの変化量が第１の閾値を超えたときに、前記コントローラは、
   所定時間だけ過去に遡ったときまでの期間における前記入力光パワーの変化量が第２の閾値よりも大きく、且つ、前記入力光パワーの変化の方向が前記励起光のパワーの変化の方向と同じであれば、当該光増幅器内で故障が発生していないと判定し、
   前記所定時間だけ過去に遡ったときまでの期間における前記入力光パワーの変化量が所定の前記第２の閾値よりも小さければ、当該光増幅器内で故障が発生していると判定する
   ことを特徴とする光増幅器。
2. 前記光増幅媒体の入力光パワーを測定する測定回路と、
   複数の異なる時刻において前記測定回路によりそれぞれ測定された入力光パワーの測定値を格納する格納部と、をさらに有し、
   前記コントローラは、前記励起光のパワーの変化量が前記第１の閾値を超えたときに、前記格納部に格納されている入力光パワーの測定値に基づいて、前記光増幅器内で故障が発生しているか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
3. 前記励起光生成器は、駆動電流に対応するパワーの光を出力するレーザ光源を含み、
   前記コントローラは、前記レーザ光源の駆動電流に基づいて前記励起光のパワーの変化をモニタする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
4. 前記コントローラは、前記光増幅媒体の入力光パワーおよび出力光パワーに基づいて前記レーザ光源の駆動電流を表す電流制御値を算出し、
   前記励起光生成器は、前記電流制御値によって表される駆動電流に対応するパワーの励起光を生成し、
   前記コントローラは、前記電流制御値に基づいて前記励起光のパワーの変化をモニタする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光増幅器。
5. 前記励起光生成器は、バックパワーモニタ電流を出力するレーザ光源を含み、
   前記コントローラは、前記バックパワーモニタ電流に基づいて前記励起光のパワーの変化をモニタする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
6. 前記コントローラは、前記励起光のパワーの変化量が前記第１の閾値を超えたときに、前記励起光のパワーの変化パターンと前記入力光パワーの変化パターンとの相関に基づいて、前記光増幅器内で故障が発生しているか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
7. 光増幅媒体における利得が一定に保持されるように前記光増幅媒体へ供給される励起光のパワーがＡＧＣ（Automatic Gain Control）モードで制御される光増幅器において故障を検出する故障検出方法であって、
   前記光増幅媒体に供給される励起光のパワーの変化をモニタし、
   前記励起光のパワーの変化量が第１の閾値を超えたときに、
   所定時間だけ過去に遡ったときまでの期間における前記光増幅媒体の入力光パワーの変化量が第２の閾値よりも大きく、且つ、前記入力光パワーの変化の方向が前記励起光のパワーの変化の方向と同じであれば、前記光増幅器内で故障が発生していないと判定し、
   前記所定時間だけ過去に遡ったときまでの期間における前記入力光パワーの変化量が所定の前記第２の閾値よりも小さければ、前記光増幅器内で故障が発生していると判定する
   ことを特徴とする故障検出方法。

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