JP6324415B2 - 励起光源装置及び光伝送システム - Google Patents

Description

この発明は、信号光を増幅するラマン励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置、及び当該励起光源装置を備えた光伝送システムに関するものである。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）した光信号を長距離伝送する波長分割多重光伝送システムでは、ラマン増幅を利用して光信号を増幅する増幅装置が導入される。この増幅装置は、伝送路に特定波長のラマン励起光を出力することで信号光を増幅し、伝送に伴うレベル低下を補償することで、中継距離の延伸化を可能にするものである。なお、ここで言うレベル低下とは、信号光の強度が伝送距離に応じて低下することを指す。また、伝送路は、信号光を伝送するための光ファイバで実現されており、光コネクタ等による接続点を含む。伝送路に出力されるラマン増幅用の励起光は、典型的には数百ｍＷのレベルであり、伝送路に汚れや傷等の異常がある場合には、伝送路損傷が懸念されるレベルである。具体的には、光コネクタの端面に不純物が付着している場合、不純物が光コネクタを通過する光の吸収体となり、その光の吸収により光コネクタの温度が上昇して伝送路が破壊される場合等がある。伝送路に損傷が発生した場合、伝送路の交換や融着作業が必要となり、大きな労力を伴う。また、一般に伝送路と装置の保有者が同一であるとは限らず、伝送路側の光コネクタが損傷した場合には、光コネクタの交換が容易でないといった課題がある。

このような課題を解決するために、ＯＴＤＲ（Optical Time-Domain Reflectometer）装置という伝送路中の反射状態をモニタする測定機を用いる手法が推奨されている。この手法では、ＯＴＤＲ装置を用いて、装置接続前に予め光コネクタにおいて異常な反射が生じていないことを測定し、汚れが付着していないことを確認する。

しかしながら、一般にＯＴＤＲ装置は高価であるため、全ての励起光源装置に１台ずつ設置することはシステムのトータルコストの観点から事実上不可能であり、増幅器毎に順次測定する方法が現実的である。よって、ＯＴＤＲ装置は、常時接続でなく、光コネクタ接続点でラマン増幅器とＯＴＤＲ装置をつなぎ換えて接続する形態となる。そのような測定形態となるため、ＯＴＤＲ装置で異常反射の有無の測定をした後、ラマン増幅器につなぎ換える際に光コネクタにゴミが付着する恐れがある。

これらの課題に対する技術が、特許文献１に提示されている。特許文献１には、上述の伝送路障害を検出する方式を具備した光増幅器が記載されている。この光増幅器では、伝送路に対してラマン励起光の他に測定光を入射し、伝送路内で発生する当該測定光の反射光及び後方散乱光に基づいて接続損失を測定し、その接続損失に応じてラマン励起光の出力レベルを制御する。

特開２００４−２７９５５７号公報 特開２０１２−１８５２３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光増幅器では、伝送路の異常状態を検出するために、測定用光源を備える必要があり、光増幅器のサイズの大型化及び高コスト化を引き起こすという課題があった。また、測定用光源が故障したときに、伝送路の異常状態が測定できなくなるという課題があった。

一方、特許文献２には上述の伝送路の異常状態を、専用の光源等の追加を必要とせず、検出する方式を具備した光通信用モジュールが記載されている。この光通信用モジュールでは、自然放出光雑音強度の損失情報に基づいて、伝送路の異常状態を測定し、その測定結果に応じてラマン励起光の出力レベルを制御する。

しかしながら、特許文献２に記載の光通信用モジュールは、通常運用時における伝送路異常状態の検出のみを想定したものであり、異常判定は通常運用時の自然放出光雑音強度に対してなされる。そのため、伝送路の異常状態を検出するときには、ラマン励起光源が伝送路損傷を引き起こす出力レベルに達しており、既に伝送路の損傷が発生しているという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、追加機器を必要とせず、伝送路の異常状態を伝送路の損傷が発生する前に検出でき、伝送路の異常を検出した場合にはラマン励起光の強度を低下させることができる励起光源装置及び光伝送システムを提供することを目的としている。

この発明に係る励起光源装置は、ラマン励起光を生成する励起光源と、励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、励起光源により生成されたラマン励起光に伴い発生した自然放出光雑音の強度を測定する自然放出光雑音測定部と、光源制御部による制御状態及び自然放出光雑音測定部による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、光源制御部は、伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態では励起光源により生成されるラマン励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、伝送路異常解析部により異常が検出された場合には励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、伝送路異常解析部は、段階的なラマン励起光の強度毎に設定された閾値に基づいて、光源制御部により制御されたラマン励起光の強度に対応する閾値を、その際に自然放出光雑音測定部により測定された自然放出光雑音の強度が超えていない場合に、伝送路が異常であると判定するものである。

また、この発明に係る励起光源装置は、ラマン励起光を生成する励起光源と、励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、励起光源により生成されたラマン励起光に伴い信号光が受けるラマン利得を測定するラマン利得測定部と、光源制御部による制御状態及びラマン利得測定部による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、光源制御部は、伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態では励起光源により生成されるラマン励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、伝送路異常解析部により異常が検出された場合には励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、伝送路異常解析部は、段階的なラマン励起光の強度毎に設定された閾値に基づいて、光源制御部により制御されたラマン励起光の強度に対応する閾値を、その際にラマン利得測定部により測定されたラマン利得が超えていない場合に、伝送路が異常であると判定するものである。

また、この発明に係る励起光源装置は、ラマン励起光を生成する励起光源と、励起光源により生成されたラマン励起光に伴い信号光が受けるラマン利得を測定するラマン利得測定部と、ラマン利得測定部による測定結果に基づいて、励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、光源制御部による制御状態及びラマン利得測定部による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、光源制御部は、伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態ではラマン利得を設定値まで段階的に上げるよう励起光源により生成されるラマン励起光の強度を上げ、伝送路異常解析部により異常が検出された場合には励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、伝送路異常解析部は、段階的なラマン利得毎に設定された閾値に基づいて、ラマン利得測定部により測定されたラマン利得に対応する閾値を、その際に光源制御部により制御されたラマン励起光の強度が超えている場合に、伝送路が異常であると判定するものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、追加機器を必要とせず、伝送路の異常状態を伝送路の損傷が発生する前に検出でき、伝送路の異常を検出した場合にはラマン励起光の強度を低下させることができる。

この発明の実施の形態１に係る励起光源装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る励起光源装置で使用する参照用テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る励起光源装置の動作を示すフローチャートである。 光ファイバの種別毎の励起光強度と自然放出光雑音強度の関係を示す図である。 （ａ）は伝送路正常時及び異常時における励起光強度と自然放出光雑音強度の関係を示す図である。（ｂ）は自然放出光雑音強度と伝送路異常損失の関係を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る励起光源装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る励起光源装置で使用する参照用テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る励起光源装置の動作を示すフローチャートである。 励起光強度とラマン利得の関係を示す図である。 （ａ）は伝送路正常時及び異常時における励起光強度とラマン利得の関係を示す図である。（ｂ）はラマン利得と伝送路異常損失の関係を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る励起光源装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る励起光源装置で使用する参照用テーブルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る励起光源装置の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
実施の形態１では、ラマン励起光（以下、単に励起光と呼ぶ）の供給状態、及び励起光に伴い発生する自然放出光雑音の強度に基づいて、伝送路の異常を検出する方式について説明する。

図１はこの発明の実施の形態１に係る励起光源装置１の構成を示す図である。
励起光源装置１は、信号光を増幅する励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力するものである。この励起光源装置１は、図１に示すように、励起光源１１、光源制御部１２、合波器１３、分岐器１４、自然放出光雑音測定部１５及び伝送路異常解析部１６を備えている。
なお、伝送路は光ファイバで実現されている。そして、伝送路上を流れる信号光（主信号光）は励起光源装置１のポート１７から入力（受信）され、ポート１８から出力される。また、励起光源装置１は、生成した励起光をポート１７から伝送路に対して出力（送信）する。

なお図１では、伝送路と励起光源装置１からなる光伝送システムにおいて、当該励起光源装置１を伝送路の下流側に配置した場合を示している（後方励起方式）。しかしながら、これに限るものではなく、本発明の励起光源装置１を伝送路の上流側に配置し、励起光を下流側に向けて出力するようにしてもよい（前方励起方式）。また、本発明の励起光源装置１を伝送路の上流側と下流側の両方に配置するようにしてもよい（双方向励起方式）。

次に、励起光源装置１の各構成要素について説明する。
励起光源１１は、伝送路上の信号光を増幅する励起光を生成するものである。

光源制御部１２は、伝送路異常解析部１６による解析結果に基づいて、励起光源１１により生成される励起光の強度を制御するものである。ここで、光源制御部１２は、伝送路異常解析部１６により異常が検出されていない状態では励起光源１１により生成される励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、伝送路異常解析部１６により異常が検出された場合には励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減させる。この光源制御部１２は、例えばマイコンやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて実現可能である。

合波器１３は、２系統からの入力光を合波するものである。
分岐器１４は、入力光の一部を分岐させ、２系統へ出力するものである。

自然放出光雑音測定部１５は、励起光源１１により生成された励起光に伴い発生した自然放出光雑音の強度を測定するものである。ここで、自然放出光雑音測定部１５は、励起光源１１からの励起光によって伝送路中に発生する、当該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の強度を測定する。

伝送路異常解析部１６は、光源制御部１２による制御状態（励起光の供給状態）、及び自然放出光雑音測定部１５による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出するものである。この伝送路異常解析部１６は、伝送路の異常を検出するための参照用テーブル１６１を有している。参照用テーブル１６１は、図２に示すように、励起光の強度の設定値までの段階的な値［ｍＷ］と、伝送路として使用されている光ファイバの種別毎に、自然放出光雑音強度に対する伝送路異常判定閾値（以下、単に閾値と呼ぶ）［ｄＢｍ］を格納する記憶領域である。なお、伝送路異常解析部１６は、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

図２に示す参照用テーブル１６１では、行が励起光の強度の設定値Ｘ_nまでの各段階の値Ｘ_i（ｉ＝１〜ｎ）を示し、列が光ファイバの種別（ＳＭＦ（Single-Mode Fiber），ＤＳＦ（Dispersion Shifted Fiber））を示している。そして、それらに対応した閾値Ｙ_ij（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１，２）をそれぞれ示している。なお図２では、光ファイバが２種類の場合を示しているが、３種類以上であってもよい。
そして、伝送路異常解析部１６は、参照用テーブル１６１の行と列を参照し、使用されている光ファイバの種別と光源制御部１２により制御された励起光の強度に対応する閾値を、その際に自然放出光雑音測定部１５により測定された自然放出光雑音の強度が超えていない場合に、伝送路が異常であると判定する。なお、参照用テーブル１６１は図２に示すもの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内であればよく、各種の参照用テーブルを用い得る。

次に、上記のように構成された励起光源装置１による伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作について、図３を参照しながら説明する。なお、励起光源装置１は、図３に示す処理を常に実行する。また、伝送路異常解析部１６は、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

励起光源装置１による伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作では、図３に示すように、まず、光源制御部１２は、励起光源１１により生成される励起光の強度Ｘを指定された値だけ上げる（ステップＳＴ３１）。そして、光源制御部１２は、制御した励起光の強度Ｘを示す情報を伝送路異常解析部１６に伝達する。

次いで、自然放出光雑音測定部１５は、励起光源１１により生成された励起光に伴い発生した自然放出光雑音の強度Ｙを測定する（ステップＳＴ３２）。そして、自然放出光雑音測定部１５は、測定した自然放出光雑音の強度Ｙを示す情報を伝送路異常解析部１６に伝達する。

次いで、伝送路異常解析部１６は、参照用テーブル１６１を参照し、使用されている光ファイバの種別と光源制御部１２により制御された励起光の強度Ｘに対応する閾値Ｙ_ijを、その際に自然放出光雑音測定部１５により測定された自然放出光雑音の強度Ｙが超えているかを判定する（ステップＳＴ３３）。

このステップＳＴ３３において、伝送路異常解析部１６は、自然放出光雑音の強度Ｙが閾値Ｙ_ijを超えていると判定した場合には、伝送路に異常は無いと判定して、参照用テーブル１６１を参照し、光源制御部１２により制御された励起光の強度Ｘが、設定値Ｘ_nを超えているかを判定する（ステップＳＴ３４）。このステップＳＴ３４において、伝送路異常解析部１６が励起光の強度Ｘが設定値Ｘ_nを超えていると判定した場合には、シーケンスは終了する。

一方、ステップＳＴ３４において、伝送路異常解析部１６が励起光の強度Ｘが設定値Ｘ_nを超えていないと判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ３１に戻る。その後、ステップＳＴ３１〜３３までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ３３において、伝送路異常解析部１６が自然放出光雑音の強度Ｙが閾値Ｙ_ijを超えていないと判定した場合には、伝送路に異常が有ると判定して、光源制御部１２は、励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減する（ステップＳＴ３５）。その後、作業者は伝送路の清掃を実施し、伝送路の汚れが解消したら光通信の運用を再開する。
また、伝送路異常解析部１６は、伝送路の異常を検出した場合には、例えば警報を発出して、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伝送路の異常の発生を通知する。

なお図２に示す参照用テーブル１６１では、ファイバ種別毎に閾値を設定した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、光コネクタ接続による損失分を閾値の計算に入れ、光コネクタの接続数毎に閾値を設定するようにしてもよい。この場合、伝送路異常解析部１６は、伝送路における光コネクタの接続数に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

以下、自然放出光雑音の強度を監視することにより伝送路の異常が検出できる理由について、図４，５を参照しながら説明する。
図４に示すように、伝送路が正常な場合では、ラマン増幅により発生する自然放出光雑音の強度は、励起光の強度及び光ファイバの断面積により決定される。しかしながら、図５（ａ）に示すように、伝送路に光コネクタ端面汚れ等による損失が存在する場合（伝送路異常時）には、伝送路中の励起光の強度が減少し、それに伴い自然放出光雑音の強度も減少する。すなわち、図５（ｂ）に示すように、励起光の強度及び光ファイバの種別が事前情報として入力されている場合、自然放出光雑音の強度は伝送路の異常による損失に依存することがわかる。

実施の形態１では、この現象に着目し、伝送路の異常を検出する。例えば伝送路に光コネクタ汚れによる損失が存在する場合、その損失の大きさに応じて自然放出光雑音の強度は小さくなる。つまり、励起光の強度及び光ファイバの種別が事前情報として入力されている場合には、自然放出光雑音の強度を測定することで、伝送路の異常を検出することができる。

なお、本発明が対象とする光ラマン増幅器の増幅原理は、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ものである。すなわち、伝送路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。

以上のように、この実施の形態１によれば、励起光源１１により生成される励起光の強度を、伝送路異常が生じない低い値から段階的に上げ、その際に発生する自然放出光雑音の強度に基づいて伝送路に異常があるかどうかを判定し、異常を検出した場合には励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減するように構成したので、追加機器を必要とせず、伝送路の異常状態を伝送路の損傷が発生する前に検出でき、伝送路の異常を検出した場合には励起光の強度を低下させることができる。
その結果、励起光源装置１から伝送路異常検出用の光源を無くすことができる。このため、従来構成に対して、励起光源装置１の小型化と低コスト化を実現できる。また、励起光源装置１単体で伝送路異常を検出できるため、必要とされる制御の内容や調整の内容を従来構成に対して簡易化できる。

なお、励起光源装置１を前方励起方式又は双方向励起方式に適用する場合、伝送路の上流側に配置される励起光源装置１の自然放出光雑音測定部１５は、主信号光と同じ方向（順方向）に伝播する自然放出光雑音の損失を測定する。

実施の形態２．
実施の形態２では、励起光の供給状態、及び励起光に伴い信号光が受けるラマン利得に基づいて、伝送路の異常を検出する方式について説明する。
図６はこの発明の実施の形態２に係る励起光源装置１ｂの構成を示す図である。図６に示す実施の形態２に係る励起光源装置１ｂは、図１に示す実施の形態１に係る励起光源装置１の自然放出光雑音測定部１５を削除してラマン利得測定部１９を追加し、光源制御部１２及び伝送路異常解析部１６を光源制御部１２ｂ及び伝送路異常解析部１６ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

光源制御部１２ｂは、伝送路異常解析部１６ｂによる解析結果に基づいて、励起光源１１により生成される励起光の強度を制御するものである。ここで、光源制御部１２ｂは、伝送路異常解析部１６ｂにより異常が検出されていない状態では励起光源１１により生成される励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、伝送路異常解析部１６ｂにより異常が検出された場合には励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減させる。この光源制御部１２ｂは、例えばマイコンやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて実現可能である。

ラマン利得測定部１９は、励起光源１１により生成された励起光に伴い信号光が受けるラマン利得を測定するものである。ここで、ラマン利得測定部１９は、励起光源１１からの励起光によって伝送路中に発生するラマン増幅効果により、主信号光が受けるラマン利得を測定する。なお、ラマン利得は、入力光パワーと出力光パワーの比で表される一般的な利得ではなく、非励起時の出力光パワーと励起時の出力光パワーの比で表される。

伝送路異常解析部１６ｂは、光源制御部１２ｂによる制御状態（励起光の供給状態）、及びラマン利得測定部１９による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出するものである。この伝送路異常解析部１６ｂは、伝送路の異常を検出するための参照用テーブル１６１ｂを有している。参照用テーブル１６１ｂは、図７に示すように、励起光の強度の設定値までの段階的な値［ｍＷ］と光ファイバの種別毎に、ラマン利得に対する閾値［ｄＢ］を格納する記憶領域である。なお、伝送路異常解析部１６ｂは、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

図７に示す参照用テーブル１６１ｂでは、行が励起光の強度の設定値Ｘ_nまでの各段階の値Ｘ_i（ｉ＝１〜ｎ）を示し、列が光ファイバの種別（ＳＭＦ，ＤＳＦ）を示している。そして、それらに対応した閾値Ｚ_ij（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１，２）をそれぞれ示している。なお図７では、光ファイバが２種類の場合を示しているが、３種類以上であってもよい。
そして、伝送路異常解析部１６ｂは、参照用テーブル１６１ｂの行と列を参照し、使用されている光ファイバの種別と光源制御部１２ｂにより制御された励起光の強度に対応する閾値を、その際にラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得が超えていない場合に、伝送路が異常であると判定する。なお、参照用テーブル１６１ｂは図７に示すもの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内であればよく、各種の参照用テーブルを用い得る。

次に、上記のように構成された励起光源装置１ｂによる伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作について、図８を参照しながら説明する。なお、励起光源装置１ｂは、図８に示す処理を常に実行する。また、伝送路異常解析部１６ｂは、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

励起光源装置１ｂによる伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作では、図８に示すように、まず、光源制御部１２ｂは、励起光源１１により生成される励起光の強度Ｘを指定された値だけ上げる（ステップＳＴ８１）。そして、光源制御部１２ｂは、制御した励起光の強度Ｘを示す情報を伝送路異常解析部１６ｂに伝達する。

次いで、ラマン利得測定部１９は、励起光源１１により生成された励起光に伴い信号光が受けるラマン利得Ｚを測定する（ステップＳＴ８２）。そして、ラマン利得測定部１９は、測定したラマン利得Ｚを示す情報を伝送路異常解析部１６ｂに伝達する。

次いで、伝送路異常解析部１６ｂは、参照用テーブル１６１ｂを参照し、使用されている光ファイバの種別と光源制御部１２ｂにより制御された励起光の強度Ｘに対応する閾値Ｚ_ijを、その際にラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得Ｚが超えているかを判定する（ステップＳＴ８３）。

このステップＳＴ８３において、伝送路異常解析部１６ｂは、ラマン利得Ｚが閾値Ｚ_ijを超えていると判定した場合には、伝送路に異常は無いと判定して、参照用テーブル１６１ｂを参照し、光源制御部１２ｂにより制御された励起光の強度Ｘが、設定値Ｘ_nを超えているかを判定する（ステップＳＴ８４）。このステップＳＴ８４において、伝送路異常解析部１６ｂが励起光の強度Ｘが設定値Ｘ_nを超えていると判定した場合には、シーケンスは終了する。

一方、ステップＳＴ８４において、伝送路異常解析部１６ｂが励起光の強度Ｘが設定値Ｘ_nを超えていないと判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ８１に戻る。その後、ステップＳＴ８１〜８３までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ８３において、伝送路異常解析部１６ｂがラマン利得Ｚが閾値Ｚ_ijを超えていないと判定した場合には、伝送路に異常が有ると判定して、光源制御部１２ｂは、励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減する（ステップＳＴ８５）。その後、作業者は伝送路の清掃を実施し、伝送路の汚れが解消したら光通信の運用を再開する。
また、伝送路異常解析部１６ｂは、伝送路の異常を検出した場合には、例えば警報を発出して、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伝送路の異常の発生を通知する。

なお図７に示す参照用テーブル１６１ｂでは、光ファイバの種別毎に閾値を設定した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、光コネクタ接続による損失分を閾値の計算に入れ、光コネクタの接続数毎に閾値を設定するようにしてもよい。この場合、伝送路異常解析部１６ｂは、伝送路における光コネクタの接続数に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

以下、ラマン利得を監視することにより伝送路の異常が検出できる理由について、図９，１０を参照しながら説明する。
図９に示すように、伝送路が正常な場合では、ラマン増幅により発生するラマン利得は、励起光の強度及び光ファイバの断面積により決定される。しかしながら、図１０（ａ）に示すように、伝送路に光コネクタ端面汚れ等による損失が存在する場合（伝送路異常時）には、伝送路中の励起光の強度が減少し、それに伴いラマン利得も減少する。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、励起光の強度及び光ファイバの種別が事前情報として入力されている場合、ラマン利得は伝送路の異常による損失に依存することがわかる。

実施の形態２では、この現象に着目し、伝送路の異常を検出する。例えば伝送路に光コネクタ汚れによる損失が存在する場合、その損失の大きさに応じてラマン利得は小さくなる。つまり、励起光の強度及び光ファイバの種別が事前情報として入力されている場合には、ラマン利得を測定することで、伝送路の異常を検出することができる。

なお、ラマン利得測定部１９では、主信号光ではなく、監視制御用の光が受けるラマン利得を測定しても構わない。

以上のように、この実施の形態２によれば、励起光の供給状態、及び励起光に伴い信号光が受けるラマン利得に基づいて、伝送路の異常を検出するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、ラマン利得が目標値となるよう励起光の強度を制御し、その際の励起光の強度に基づいて伝送路の異常を検出する方式について説明する。
図１１はこの発明の実施の形態３に係る励起光源装置１ｃを示す構成図である。図１１に示す実施の形態３に係る励起光源装置１ｃは、図６に示す実施の形態２に係る励起光源装置１ｂの光源制御部１２ｂ及び伝送路異常解析部１６ｂを光源制御部１２ｃ及び伝送路異常解析部１６ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

光源制御部１２ｃは、ラマン利得測定部１９による測定結果及び伝送路異常解析部１６ｃによる解析結果に基づいて、励起光源１１により生成される励起光の強度を制御するものである。ここで、光源制御部１２ｃは、伝送路異常解析部１６ｃにより異常が検出されていない状態ではラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得を目標値まで段階的に上げるよう励起光源１１により生成される励起光の強度を上げ、伝送路異常解析部１６ｃにより異常が検出された場合には励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減させる。この光源制御部１２ｃは、例えばマイコンやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて実現可能である。

伝送路異常解析部１６ｃは、光源制御部１２ｃによる制御状態（励起光の供給状態）、及びラマン利得測定部１９による測定結果に基づいて、伝送路の異常を検出するものである。この伝送路異常解析部１６ｃは、伝送路の異常を検出するための参照用テーブル１６１ｃを有している。参照用テーブル１６１ｃは、図１２に示すように、ラマン利得の目標値までの段階的な値［ｄＢ］と光ファイバの種別毎に、励起光の強度に対する閾値［ｍＷ］を格納する記憶領域である。なお、伝送路異常解析部１６ｃは、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

図１２に示す参照用テーブル１６１ｃでは、行がラマン利得の目標値Ｚ_nまでの各段階の値Ｚ_i（ｉ＝１〜ｎ）を示し、列が光ファイバの種別（ＳＭＦ，ＤＳＦ）を示している。そして、それらに対応した閾値Ｘ_ij（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１，２）をそれぞれ示している。なお図１２では、光ファイバが２種類の場合を示しているが、３種類以上であってもよい。
そして、伝送路異常解析部１６ｃは、参照用テーブル１６１ｃの行と列を参照し、使用されている光ファイバの種別とラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得に対応する閾値を、その際に光源制御部１２ｃにより制御された励起光の強度が超えている場合に、伝送路が異常であると判定する。なお、参照用テーブル１６１ｃは図１２に示すもの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内であればよく、各種の参照用テーブルを用い得る。

ここで、光源制御部１２ｃによる励起光源１１の駆動電流を制御する方式としては、利得一定制御（ＡＧＣ：Auto Gain Control）方式を用いるのが好ましい。利得一定制御の場合における最も簡単な制御形態は、ラマン利得測定部１９で監視しているラマン利得が目標値となるように、励起光源１１出力の強度を変化させる方法である。

次に、上記のように構成された励起光源装置１ｃによる伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作について、図１３を参照しながら説明する。なお、励起光源装置１ｃは、図１３に示す処理を常に実行する。また、伝送路異常解析部１６ｃは、伝送路として使用されている光ファイバの種別に関する情報を、事前の管理通信等を通じて知っているものとする。

励起光源装置１ｃによる伝送路の異常検出及び励起光源１１の停止／低減動作では、図１３に示すように、まず、光源制御部１２ｃは、利得一定制御方式に従い、ラマン利得Ｚを指定した値だけ上げて目標値Ｚ_iとするよう励起光源１１により生成される励起光の強度Ｘを上げる（ステップＳＴ１３１）。

次いで、光源制御部１２ｃは、制御した励起光の強度Ｘを測定する（ステップＳＴ１３２）。そして、光源制御部１２ｃは、制御した励起光の強度Ｘを示す情報を伝送路異常解析部１６ｃに伝達する。

次いで、ラマン利得測定部１９は、励起光源１１により生成された励起光に伴い信号光が受けるラマン利得Ｚを測定する（ステップＳＴ１３３）。そして、ラマン利得測定部１９は、測定したラマン利得Ｚを示す情報を伝送路異常解析部１６ｃに伝達する。

次いで、伝送路異常解析部１６ｃは、参照用テーブル１６１ｃを参照し、使用されている光ファイバの種別とラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得Ｚに対応する閾値Ｘ_ijを、その際に光源制御部１２ｃにより制御された励起光の強度Ｘが超えているかを判定する（ステップＳＴ１３４）。

このステップＳＴ１３４において、伝送路異常解析部１６ｃは、励起光の強度Ｘが閾値Ｘ_ijを超えていないと判定した場合には、参照用テーブル１６１ｃを参照し、ラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得Ｚが、ステップＳＴ１３１で定めた目標値Ｚ_iに達しているかを判定する（ステップＳＴ１３５）。

このステップＳＴ１３５において、伝送路異常解析部１６ｃは、ラマン利得ＺがステップＳＴ１３１で定めた目標値Ｚ_iに達していると判定した場合には、参照用テーブル１６１ｃを参照し、ラマン利得測定部１９により測定されたラマン利得Ｚが、目標値（通常運用時の値）Ｚ_nを超えているかを判定する（ステップＳＴ１３６）。このステップＳＴ１３６において、伝送路異常解析部１６ｃがラマン利得Ｚが目標値Ｚ_nを超えていると判定した場合には、シーケンスは終了する。

一方、ステップＳＴ１３６において、伝送路異常解析部１６ｃがラマン利得Ｚが目標値Ｚ_nを超えていないと判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ１３１に戻る。
また、ステップＳＴ１３５において、伝送路異常解析部１６ｃがラマン利得Ｚが目標値Ｚ_iに達していないと判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ１３２，１３３に戻る。

また、ステップＳＴ１３４において、伝送路異常解析部１６ｃが励起光の強度Ｘが閾値Ｘ_ijを超えていると判定した場合には、伝送路に異常が有ると判定して、光源制御部１２ｃは、励起光源１１による励起光の生成を停止又は低減する（ステップＳＴ１３７）。 その後、作業者は伝送路の清掃を実施し、伝送路の汚れが解消したら光通信の運用を再開する。
また、伝送路異常解析部１６ｃは、伝送路の異常を検出した場合には、例えば警報を発出して、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伝送路の異常の発生を通知する。

以上のように、この実施の形態３によれば、ラマン利得が目標値となるよう励起光の強度を制御し、その際の励起光の強度に基づいて伝送路の異常を検出するように構成しても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る励起光源装置及び光伝送システムは、追加機器を必要とせず、伝送路の異常状態を伝送路の損傷が発生する前に検出でき、伝送路の異常を検出した場合にはラマン励起光の出力レベルを低下させることができ、信号光を増幅するラマン励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置、及び当該励起光源装置を備えた光伝送システム等に用いるのに適している。

１，１ｂ，１ｃ 励起光源装置、１１ 励起光源、１２，１２ｂ，１２ｃ 光源制御部、１３ 合波器、１４ 分岐器、１５ 自然放出光雑音測定部、１６，１６ｂ，１６ｃ 伝送路異常解析部、１７，１８ ポート、１９ ラマン利得測定部、１６１，１６１ｂ，１６１ｃ 参照用テーブル。

Claims (15)

1. 信号光を増幅するラマン励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置において、
   前記ラマン励起光を生成する励起光源と、
   前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
   前記励起光源により生成されたラマン励起光に伴い発生した自然放出光雑音の強度を測定する自然放出光雑音測定部と、
   前記光源制御部による制御状態及び前記自然放出光雑音測定部による測定結果に基づいて、前記伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、
   前記光源制御部は、前記伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態では前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、前記伝送路異常解析部により異常が検出された場合には前記励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、
   前記伝送路異常解析部は、前記段階的なラマン励起光の強度毎に設定された閾値に基づいて、前記光源制御部により制御されたラマン励起光の強度に対応する閾値を、その際に前記自然放出光雑音測定部により測定された自然放出光雑音の強度が超えていない場合に、前記伝送路が異常であると判定する
   ことを特徴とする励起光源装置。
2. 前記閾値は、前記伝送路を構成する光ファイバの種別毎に設定される
   ことを特徴とする請求項１記載の励起光源装置。
3. 前記閾値は、前記伝送路における光コネクタの接続数毎に設定される
   ことを特徴とする請求項１記載の励起光源装置。
4. 信号光を増幅するラマン励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置において、
   前記ラマン励起光を生成する励起光源と、
   前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
   前記励起光源により生成されたラマン励起光に伴い前記信号光が受けるラマン利得を測定するラマン利得測定部と、
   前記光源制御部による制御状態及び前記ラマン利得測定部による測定結果に基づいて、前記伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、
   前記光源制御部は、前記伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態では前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を設定値まで段階的に上げ、前記伝送路異常解析部により異常が検出された場合には前記励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、
   前記伝送路異常解析部は、前記段階的なラマン励起光の強度毎に設定された閾値に基づいて、前記光源制御部により制御されたラマン励起光の強度に対応する閾値を、その際に前記ラマン利得測定部により測定されたラマン利得が超えていない場合に、前記伝送路が異常であると判定する
   ことを特徴とする励起光源装置。
5. 前記閾値は、前記伝送路を構成する光ファイバの種別毎に設定される
   ことを特徴とする請求項４記載の励起光源装置。
6. 前記閾値は、前記伝送路における光コネクタの接続数毎に設定される
   ことを特徴とする請求項４記載の励起光源装置。
7. 信号光を増幅するラマン励起光を、当該信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置において、
   前記ラマン励起光を生成する励起光源と、
   前記励起光源により生成されたラマン励起光に伴い前記信号光が受けるラマン利得を測定するラマン利得測定部と、
   前記ラマン利得測定部による測定結果に基づいて、前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
   前記光源制御部による制御状態及び前記ラマン利得測定部による測定結果に基づいて、前記伝送路の異常を検出する伝送路異常解析部とを備え、
   前記光源制御部は、前記伝送路異常解析部により異常が検出されていない状態では前記ラマン利得を設定値まで段階的に上げるよう前記励起光源により生成されるラマン励起光の強度を上げ、前記伝送路異常解析部により異常が検出された場合には前記励起光源によるラマン励起光の生成を停止又は低減させ、
   前記伝送路異常解析部は、前記段階的なラマン利得毎に設定された閾値に基づいて、前記ラマン利得測定部により測定されたラマン利得に対応する閾値を、その際に前記光源制御部により制御されたラマン励起光の強度が超えている場合に、前記伝送路が異常であると判定する
   ことを特徴とする励起光源装置。
8. 前記光源制御部は、前記ラマン利得測定部により測定されたラマン利得に従い、利得一定制御方式で前記励起光源を制御する
   ことを特徴とする請求項７記載の励起光源装置。
9. 前記閾値は、前記伝送路を構成する光ファイバの種別毎に設定される
   ことを特徴とする請求項７記載の励起光源装置。
10. 前記閾値は、前記伝送路における光コネクタの接続数毎に設定される
    ことを特徴とする請求項７記載の励起光源装置。
11. 信号光が伝送される伝送路と、
    前記伝送路の上流側に配置された請求項１記載の励起光源装置と
    を備えた光伝送システム。
12. 信号光が伝送される伝送路と、
    前記伝送路の下流側に配置された請求項１記載の励起光源装置と
    を備えた光伝送システム。
13. 信号光が伝送される伝送路と、
    前記伝送路の上流側及び下流側に配置された請求項１記載の励起光源装置と
    を備えた光伝送システム。
14. 信号光が伝送される伝送路と、
    前記伝送路の下流側に配置された請求項４記載の励起光源装置と
    を備えた光伝送システム。
15. 信号光が伝送される伝送路と、
    前記伝送路の下流側に配置された請求項７記載の励起光源装置と
    を備えた光伝送システム。

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