JP6602404B2 - 励起光源装置及び光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、信号光を増幅させるラマン励起光を出力する励起光源装置及びこの励起光源装置を備えた光伝送システムに関する。

一般に、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）した光信号（信号光）を長距離伝送する波長分割多重光伝送システムでは、中継距離を延伸化するために、ラマン増幅を利用して光信号を増幅する増幅装置（光増幅器）が導入されている。この増幅装置は、伝送路に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。ここで言うレベル低下は、信号光の光レベル（信号光レベル）が伝送距離に応じて低下することである。

光伝送システムにおける光増幅器は、信号光を増幅させるだけでなく、信号光レベルの監視を行い、利得を一定に制御する利得一定制御方式、又は光レベルを一定に制御する光レベル一定制御方式などの制御方式による制御を行うことができる。波長分割多重光伝送システムにおいては、波長多重光に含まれる１波長当たりの光レベルを一定の値に制御する必要があるため、入力信号光の波長に依存せずに一定の利得を与えることが可能な利得一定制御方式が広く用いられる。

ラマン増幅器は、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とは異なり、利得の平坦性を損なうことがなく、ラマン励起光の強度を変えることによって増幅利得を変化させることができるという特徴があるため、任意の値に増幅利得を設定できる可変利得の光増幅器として用いられる。

信号光レベルの監視は、一般的に、分岐カプラとＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）を用いて、信号光のトータル光レベル（主信号光レベルと雑音光レベルとの合計）をモニタすることにより行われる。信号光レベルは、伝送路の損失、又は光増幅利得などによって、増幅前後の光レベルが１０００倍程度変化することがあり、非常に広範囲の信号光レベル値を取り得る。そのため、一般的にＰＤで検出された信号光レベル値は、ログアンプなどを用いて、例えば、［ｄＢｍ］を単位とする対数値に変換され、利得制御が行われる。

一方で、ＥＤＦＡ及びラマン増幅器のような光増幅器では、原理上、光増幅に伴い自然放出光雑音が発生する。光増幅制御を行う場合では、このような雑音光の発生量に関わらずに、信号光の内の主信号光の光レベルを精度よく検出し、かつその検出結果に基づいた光増幅を行うことが必要である。雑音光成分を含んだ信号光レベル（主信号光レベルと雑音光レベルとの合計）に基づいて光増幅制御を行うと、伝送エラーを生じ得る。

例えば、主信号光のレベルは低く、かつ雑音光レベルが高い場合、伝送すべき主信号光レベルが十分に増幅されているものとみなして、この信号光を下流局へ伝送すると、下流局では主信号を受信するために必要な光レベルが確保できず、伝送エラーの発生又は中継距離拡大化の妨げとなり得る。

このような課題を解決するために、光信号に含まれる雑音成分の光レベルを格納し、光信号のトータル光レベルから差し引くことで、光信号に含まれる主信号成分のみの光レベルを算出する希土類ドープ光ファイバ増幅器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、光レベルを対数値［ｄＢｍ］で扱う場合、雑音光補正を行うためには、トータル光レベル［ｄＢｍ］から、予め測定された雑音光レベル［ｄＢｍ］（または［ｍＷ］）を減算する必要がある。この場合、例えば、［ｄＢｍ］などを単位とする対数値を逆対数変換して、［ｍＷ］などを単位とする線形値を算出することにより、雑音光レベル分を減算し、［ｄＢｍ］などを単位とする値に再び対数変換する必要がある。このような処理を行うためには、対数変換などの演算が必要であるので、処理能力の高い高価な制御デバイスを必要とする。

対数変換などの演算を簡略化するために、入力光レベル（又は出力光レベル）に対応する雑音光レベルが格納された参照テーブルを用いて、トータル光レベルから雑音光レベルを減算する方法があるが、利得を任意の値に設定して運用するラマン増幅器では、利得の値によって発生する雑音光レベルが変化するため、入力光レベル（又は出力光レベル）とラマン利得とにそれぞれ対応する参照テーブルを用いる必要がある。この方法では、ラマン増幅器内に容量の大きいデータベースが必要である。さらに、このような容量の大きいデータベースを備えたラマン増幅器であっても、データベース（参照テーブル）の中から最適な値を選択する複雑なプロセスが必要となるという問題がある。

特許文献２には、上述の雑音光の影響が補正された利得制御を行う光増幅器が開示されている。この光増幅器では、光通信システムの運用前に、伝送路に信号光が伝送されていない状態でラマン励起光を伝送路に出力し、伝送路に出力された励起光の強度と雑音光レベルとの相関関係を測定する。光通信システムの運用時には、この光増幅器は、予め測定された励起光強度と雑音光レベルとの相関関係に基づいて運用時における雑音光レベルを取得し、雑音光の影響が補正された利得制御を行う。

しかしながら、特許文献２に記載の光増幅器では、伝送路に信号光が伝送されていない状態で伝送路にラマン励起光を出力する必要があるため、伝送路に信号光が伝送されているときには、強制的に信号光の受信を遮断する処理をしなければならず、光増幅器の立ち上げ処理が複雑であるという問題がある。さらに、特許文献２に記載の光増幅器では、励起光強度と雑音光発生量との相関関係を測定する必要があり、複雑な制御を必要とするという問題がある。さらに、光レベルを対数値［ｄＢｍ］で扱う場合、雑音光補正を行うためには、ラマン励起光によって増幅された光レベル［ｄＢｍ］から、予め測定された雑音光レベル［ｄＢｍ］を減算する必要があるので、対数変換などの演算を行うための処理能力の高い高価な制御デバイスを必要とする。

特許文献３には、光増幅器における複雑な立ち上げ処理、又は励起光強度と雑音光発生量との相関関係の測定処理などの複雑な処理を必要とせずに、雑音光の影響が補正された利得制御を行う光増幅器が開示されている。この光増幅器は、雑音光の一部を分離するための波長フィルタと、分離された光を測定するための測定部とを備え、測定された雑音光の一部の光レベルから、雑音光全体の光レベルを算出し、雑音光の影響を考慮した利得制御を行う。

特開平１１−１１２４３４号公報 特開２００４−２８７３０７号公報 国際公開第２０１３／０７７４３４号

しかしながら、特許文献３に記載の光増幅器では、専用の波長フィルタと測定部とが必要であり、光増幅器の大型化及び高コスト化を引き起こすという問題がある。さらに、波長フィルタ及び測定部によって検出される雑音光には、上流局から伝送された雑音光が含まれるため、上流局から伝送された信号光レベルに雑音光レベルが含まれる場合には、雑音光レベルの算出に誤差が生じ得るという問題がある。さらに、特許文献２と同様に、光レベルを対数値［ｄＢｍ］で扱う場合、雑音光補正を行うためには、ラマン励起光によって増幅された光レベル［ｄＢｍ］から、予め測定された雑音光レベル［ｄＢｍ］を減算する必要があるので、対数変換などの演算を行うための処理能力の高い高価な制御デバイスを必要とするという問題がある。

そこで、本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ラマン増幅に伴って発生する雑音光の影響を考慮した利得制御を簡易な構成によって行う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する。

本発明の一態様に係る励起光源装置は、信号光を増幅させるラマン励起光を、前記信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置であって、駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部とを備え、前記主制御部は、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第１の測定結果の前記対数値と、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第２の測定結果の前記対数値とを前記対数変換部から取得し、前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を決定し、前記第２の測定結果の前記対数値から前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第１の補正光レベル値を算出し、前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御することを特徴とする。
本発明の他の態様に係る励起光源装置は、信号光を増幅させるラマン励起光を、前記信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置であって、駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部とを備え、前記主制御部は、予め設定された利得制御目標値に前記補正値を加算することにより補正利得目標値を算出し、前記補正利得目標値を新たな利得制御目標値として設定し、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値と前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値との差分が、前記新たな利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御することを特徴とする。
本発明の他の態様に係る光伝送システムは、信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、前記励起光源装置は、駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部とを有し、前記主制御部は、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第１の測定結果の前記対数値と、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第２の測定結果の前記対数値とを前記対数変換部から取得し、前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を決定し、前記第２の測定結果の前記対数値から前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第１の補正光レベル値を算出し、前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御することを特徴とする。
本発明の他の態様に係る光伝送システムは、信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、前記励起光源装置は、駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部とを備え、前記主制御部は、予め設定された利得制御目標値に前記補正値を加算することにより補正利得目標値を算出し、前記補正利得目標値を新たな利得制御目標値として設定し、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値と前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値との差分が、前記新たな利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御することを特徴とする。
本発明の他の態様に係る光伝送システムは、信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、前記励起光源装置は、駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部とを有し、前記信号光の伝送方向における前記励起光源装置の上流側に備えられ、光監視信号を送信する光装置をさらに備え、前記励起光源装置は、前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の情報を受信する監視光受信部と、前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の光レベルを測定する監視光レベル測定部とを有し、前記主制御部は、前記対数変換部から取得した前記駆動状態における測定結果の対数値から前記補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出し、前記補正光レベル値と前記駆動状態における測定結果の対数値との差分が予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御し、前記主制御部は、前記監視光受信部又は前記監視光レベル測定部から取得した前記光監視信号の光レベルに変化が生じた場合、前記光監視信号の光レベルの変化量に応じて前記補正値を再設定することを特徴とする。

本発明によれば、ラマン増幅に伴って発生する雑音光の影響を考慮した利得制御を簡易な構成によって行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る励起光源装置を含む光伝送システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 参照テーブルの一例を示す図である。 励起光源装置による利得制御の一例を示すフローチャートである。 非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ）を一定の値に設定し、ラマン利得（Ｇａｉｎ）を変化させた場合の種々の実験データを示す図である。 図４に示されるラマン利得（Ｇａｉｎ）と、図４に示される補正値との関係を示す図である。 ラマン利得（Ｇａｉｎ）を一定の値に設定し、非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ）を変化させた場合の種々の実験データを示す図である。 図６に示される非励起状態における入力光レベルと図６における表の５行目の補正値との関係を示す図である。 実施の形態２に係る励起光源装置を含む光伝送システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 励起光源装置による利得制御の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る励起光源装置を含む光伝送システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 励起光源装置による利得制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る励起光源装置を含む光伝送システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 変形例に係る励起光源装置における主制御部の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る励起光源装置１を含む光伝送システム１００の構成例を概略的に示すブロック図である。光伝送システム１００は、励起光源装置１と、伝送路２０とを有する。

図１に示される励起光源装置１は、励起光源１１と、光源制御部１２と、光レベル測定部１３と、対数変換部１４と、主制御部１５と、合波器１８と、分岐器１９とを有する。本実施の形態では、励起光源装置１は、ラマン増幅器である。

合波器１８及び分岐器１９は、伝送路２０によって互いに接続されている。本実施の形態では、伝送路２０は、光ファイバである。ただし、光ファイバ以外の光伝送路であってもよい。

励起光源装置１は、ポート２１と、ポート２２とをさらに有する。伝送路２０上を流れる信号光は、励起光源装置１のポート２１から入力（受信）され、ポート２２から出力される。

励起光源装置１は、励起光源１１によって生成されたラマン励起光（“励起光”ともいう）を、信号光が伝送される伝送路２０に出力する。励起光源１１から出力された励起光は、ポート２１から励起光源装置１の外部（例えば、伝送路２０）に出力される。

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２０上の信号光を増幅させる励起光を生成する。励起光源１１は、励起光源１１の駆動状態（励起状態）において励起光を生成し、励起光源１１の停止状態（非励起状態）において励起光の生成を停止する。励起光によって増幅された信号光は、主信号光と雑音光とを含む。

光源制御部１２は、主制御部１５（例えば、利得制御部１７）の制御に基づいて、駆動状態における励起光源１１により生成される励起光の強度（励起光強度）を制御する。光源制御部１２は、例えば、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄーＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いて実現可能である。光源制御部１２は、励起光源１１に供給する電流を制御することにより励起光強度を制御し、励起光が生成される間、励起光強度が一定に維持されるように電流を制御する。

合波器１８は、２系統から入力される光（例えば、ラマン励起光及び信号光）を合波する。

分岐器１９は、励起光源装置１に入力された信号光（入力信号光）の一部を分岐させ、信号光を２系統へ出力する。

光レベル測定部１３は、励起光源装置１に入力された信号光の光レベル（“入力光レベル”ともいう）を測定する。励起光源１１の駆動状態において光レベル測定部１３によって測定される信号光は、主信号光と雑音光とを含む。

対数変換部１４は、光レベル測定部１３によって測定された光レベルなどの少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する。対数変換部１４によって生成された対数値は、主制御部１５（例えば、雑音補正部１６）に送信される。対数変換部１４は、光レベル測定部１３によって測定された複数の測定結果の各々を対数値に変換してもよい。

主制御部１５は、雑音補正部１６と、利得制御部１７とを有する。主制御部１５は、励起光源１１の停止状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果の対数値に基づく補正値（雑音補正値）を決定し、決定された補正値と予め設定された利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部１２を制御する。利得制御目標値Ｇ０は、極端に小さい範囲を含まない、かつ極端に広範囲でないことが望ましい。具体的には、４ｄＢ以上１６ｄＢ以下の範囲であることが望ましい。

本実施の形態において、励起光源１１の駆動状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果を、“駆動状態における測定結果”と称する。さらに、励起光源１１の停止状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果を、“停止状態における測定結果”と称する。

主制御部１５において、補正光レベル値を算出するための雑音光補正は、雑音補正部１６によって行われる。

図２は、参照テーブル１６１の一例を示す図である。
雑音補正部１６は、参照テーブル１６１を有する。参照テーブル１６１は、利得制御においてラマン増幅により発生する雑音光の影響を補正するための補正値（雑音補正値）を決定するためのテーブルである。具体的には、参照テーブル１６１には、励起光源１１の停止状態における測定結果の対数値に対応する補正値が格納されている。参照テーブル１６１は図２に示される例に限られるものではなく、参照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、各種の参照テーブルを用い得る。

参照テーブル１６１の１行目の欄は、対数値で表された非励起状態における入力光レベルを示すＰｉｎ（ｏｆｆ）（＝Ｐ_ｎ；ｎは１以上の整数）を示しており、その単位は［ｄＢｍ］である。参照テーブル１６１の２行目の欄は、Ｐｉｎ（ｏｆｆ）に対応する補正値（補正係数）Ａ_ｎ（ｎは１以上の整数）を示しており、その単位は［ｄＢ］である。

参照テーブル１６１に格納される補正値は、予め定められた値である。補正値は、後述するように、例えば、光パワーメータで測定された測定値と、光スペクトラムアナライザを用いて測定した測定値とを用いて算出することができる。

雑音補正部１６は、利得制御において、ラマン増幅により発生する雑音光の影響を補正する。具体的には、雑音補正部１６は、利得制御において、励起光源１１の駆動状態における測定結果の対数値から補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出する。

主制御部１５において、光源制御部１２に対する制御は、利得制御部１７によって行われる。

利得制御部１７は、停止状態における測定結果の対数値に基づく補正値と、利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部１２を制御する。具体的には、利得制御部１７は、駆動状態における測定結果の対数値から補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出する。さらに、利得制御部１７は、補正光レベル値と駆動状態における測定結果の対数値との差分が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御する。

補正光レベル値と停止状態における測定結果の対数値との差分は、励起光源装置１における現時点のラマン利得Ｇ１を示す。利得制御目標値Ｇ０は、励起光源１１の停止状態において励起光源装置１に入力された主信号光の光レベルと、励起光源１１の駆動状態において励起光源装置１に入力された主信号光の光レベルとの比によって示されるラマン利得の制御目標値である。本実施の形態では、任意の利得制御目標値Ｇ０が、励起光源装置１に予め設定されている。したがって、光源制御部１２は、ラマン利得Ｇ１が利得制御目標値Ｇ０に近づくように励起光を生成する。ただし、励起光源装置１の動作中に利得制御目標値Ｇ０を変更してもよい。

ラマン利得Ｇ１は、主制御部１５において、利得制御部１７によって算出される。本実施の形態では、ラマン利得Ｇ１は、入力光レベルと出力光レベルとの比で表される一般的な利得ではなく、非励起状態における入力光レベルと励起状態における入力光レベルとの比で表される。すなわち、本実施の形態において、ラマン利得Ｇ１は、伝送路２０中に発生するラマン増幅効果により、主信号光が受ける利得を表す。

次に、励起光源装置１による利得制御の動作について、図３を参照しながら説明する。
図３は、励起光源装置１による利得制御の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、励起光源装置１のポート２１から信号光を受信している間、図３に示される処理を常に実行する。ただし、任意のタイミングで図３に示される処理を停止してもよい。

ステップＳＴ１において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の停止状態（非励起状態）で、入力信号光の光レベルを測定する。

ステップＳＴ１において、測定された光レベルの情報（第１の測定結果）は、対数変換部１４によって対数値Ｐｉｎ（ｏｆｆ）（第１の測定結果の対数値）に変換され、変換された値Ｐｉｎ（ｏｆｆ）が、主制御部１５の雑音補正部１６及び利得制御部１７に伝達される。主制御部１５は、対数変換部１４からＰｉｎ（ｏｆｆ）を取得する。本実施の形態において、非励起状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果（入力信号光の光レベル）の対数値を“Ｐｉｎ（ｏｆｆ）”という。Ｐｉｎ（ｏｆｆ）は、極端に小さい範囲を含まないことが望ましい。具体的には、Ｐｉｎ（ｏｆｆ）は、−３５．００ｄＢｍ以上の範囲であることが望ましい。さらに、Ｐｉｎ（ｏｆｆ）は、−３１．００ｄＢｍ以上の範囲であることがより望ましい。

ステップＳＴ２において、主制御部１５の雑音補正部１６は、参照テーブル１６１を参照し、伝達されたＰｉｎ（ｏｆｆ）に基づいて補正値を決定する。具体的には、雑音補正部１６は、参照テーブル１６１に格納されている複数のＰｉｎ（ｏｆｆ）の内から、伝達されたＰｉｎ（ｏｆｆ）に対応する補正値を決定する。伝達されたＰｉｎ（ｏｆｆ）が参照テーブル１６１に格納されていない場合、参照テーブル１６１に格納されている複数のＰｉｎ（ｏｆｆ）の内から最も近い値に対応する補正値に決定してもよい。

ステップＳＴ３において、利得制御部１７は、励起光が生成されるように光源制御部１２を制御し、光源制御部１２は、励起光源１１の励起光強度を指定の値まで上げる。ただし、励起光源１１の駆動開始は、他の要素（例えば、主制御部１５）によって制御されてもよい。

ステップＳＴ４において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の駆動状態（励起状態）で、入力信号光の光レベルを測定する。

測定された励起状態における光レベルの情報（第２の測定結果）は、対数変換部１４によって対数値Ｐｉｎ（ｏｎ）（第２の測定結果の対数値）に変換され、変換された値Ｐｉｎ（ｏｎ）が、雑音補正部１６に伝達される。主制御部１５は、対数変換部１４からＰｉｎ（ｏｎ）を取得する。本実施の形態において、励起状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果（入力信号光の光レベル）の対数値を“Ｐｉｎ（ｏｎ）”という。

ステップＳＴ５において、雑音補正部１６は、ステップＳＴ４において伝達されたＰｉｎ（ｏｎ）からステップＳＴ２において決定された補正値を減算することにより、補正光レベル値Ｐｉｎ（ｏｎ）´（第１の補正光レベル値）を算出する。算出されたＰｉｎ（ｏｎ）´は利得制御部１７に伝達される。

ステップＳＴ６において、主制御部１５の利得制御部１７は、ステップＳＴ５で伝達されたＰｉｎ（ｏｎ）´と、ステップＳＴ１で伝達されたＰｉｎ（ｏｆｆ）との差分（Ｐｉｎ（ｏｎ）´−Ｐｉｎ（ｏｆｆ））によって、励起光源装置１における現時点のラマン利得Ｇ１を算出し、算出されたラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とを比較する。

このステップＳＴ６において、利得制御部１７が、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致しないと判定した場合（ステップＳＴ６において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ７に移行する。

ステップＳＴ７において、利得制御部１７は、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１との差分に応じて、光源制御部１２を制御し、励起光源１１の励起光強度を変化させる。励起光強度の変化量は、任意の値を指定できるが、利得制御部１７は、Ｐｉｎ（ｏｎ）´とＰｉｎ（ｏｆｆ）との差分（すなわち、ラマン利得Ｇ１）が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御することが望ましい。これにより、早期に利得制御を完了させることができる。

ステップＳＴ７の後、処理はステップＳＴ４に移行し、上述の処理が行われる。

一方、ステップＳＴ６において、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致すると判定された場合（ステップＳＴ６において“ＹＥＳ”）、図３に示される利得制御のフローは終了する。

上述のように、ステップＳＴ６では、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致するか否かを判定する。しかしながら、この判定方法に限られるものではなく、一致とみなす差分の範囲を判定条件として設定し、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１との差分がその判定条件の範囲内である場合、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致すると判定してもよい。

上述のように、ステップＳＴ６では、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１との差分を周期的に監視し、光源制御部１２が励起光強度を制御し続けてもよい。この場合、非励起状態における入力光レベルＰｉｎ（ｏｆｆ）が、波長の増減、伝送路２０の状態の変動などによって変化しないことが前提である。

上述のように、ステップＳＴ６では、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、利得制御の試行回数または試行時間の制限値を設定し、制限値を超えた場合は、利得制御が終了するようにしてもよい。

ステップＳＴ６において、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１とが一致すると判定された場合、利得制御部１７は、光源制御部１２の制御情報を記憶し、記憶された制御情報に従って光源制御部１２の制御を続けてもよい。ここで、利得制御部１７が記憶する制御情報及び利得制御部１７による制御対象は、励起光源１１の励起光強度または電流値のどちらでもよいが、励起光強度を制御対象とする方が望ましい。伝送路２０に曲げなどの損失変動が生じない限りは、伝送路２０に入力される励起光強度が一定であれば、入力信号の波長に関わらず、ラマン利得は一定の値となる（ただし、励起状態における入力光レベルが、励起光強度と同程度となる場合を除く）。

次に、励起光源装置１において、ラマン利得に依存せず、かつ非励起状態における入力光レベルにのみ依存する補正値（対数値で表される補正値）を用いることにより、簡易な構成で雑音光補正が可能であることを説明する。

ラマン増幅により発生する雑音光の光レベルを示す雑音光レベル（Ｐａｓｅ）は、ラマン利得（Ｇａｉｎ）に比例するため、定数（Ｋ）を用いて、以下の式（１）で表される。
Ｐａｓｅ［Ｗ］＝Ｇａｉｎ［Ｗ／Ｗ］×Ｋ［Ｗ］ （１）

一方、ラマン増幅により増幅された主信号光の光レベル（Ｐｓｉｇ）は、Ｇａｉｎと非励起状態における入力信号光の光レベル（Ｐｉｎ）に比例するため、以下の式（２）で表される。
Ｐｓｉｇ［Ｗ］＝Ｇａｉｎ［Ｗ／Ｗ］×Ｐｉｎ［Ｗ］ （２）
ここで、Ｐｓｉｇは、ラマン増幅により発生する雑音光成分の光レベルを含まないものとする。

励起状態において光レベル測定部１３によって測定される信号光の光レベルを示すトータル光レベル（Ｐｔｏｔａｌ）は、Ｐａｓｅと、Ｐｓｉｇとの合計であるため、以下の式（３）で表される。
Ｐｔｏｔａｌ［Ｗ］＝Ｐｓｉｇ［Ｗ］＋Ｐａｓｅ［Ｗ］
＝Ｇａｉｎ［Ｗ／Ｗ］（Ｐｉｎ［Ｗ］＋Ｋ［Ｗ］） （３）

式（３）を対数値に変換すると、以下の式（４）となる。
Ｐｔｏｔａｌ＿ｄＢｍ［ｄＢｍ］
＝１０ｌｏｇ｛Ｇａｉｎ［Ｗ／Ｗ］（Ｐｉｎ［Ｗ］＋Ｋ［Ｗ］）｝
＝１０ｌｏｇ（Ｇａｉｎ［Ｗ／Ｗ］）＋１０ｌｏｇ（Ｐｉｎ［Ｗ］＋Ｋ［Ｗ］）
＝Ｇａｉｎ＿ｄＢ［ｄＢ］＋Ｐｉｎ＿ｄＢｍ［ｄＢｍ］＋１０ｌｏｇ（１＋Ｋ［Ｗ］／Ｐｉｎ［Ｗ］）
＝Ｐｓｉｇ＿ｄＢｍ［ｄＢｍ］＋１０ｌｏｇ（１＋Ｋ［Ｗ］／Ｐｉｎ［Ｗ］） （４）

ここで、雑音光補正を行うための補正値Ａ_ｎは、Ｐｔｏｔａｌが対数値に変換されることにより表されるトータル光レベル（Ｐｔｏｔａｌ＿ｄＢｍ）と、Ｐｓｉｇが対数値に変換されることにより表される光レベル（Ｐｓｉｇ＿ｄＢｍ）との比率（差分）であり、式（４）より以下の式（５）で表される。
Ａ_ｎ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ（１＋Ｋ［Ｗ］／Ｐｉｎ［Ｗ］） （５）

式（５）より、雑音光補正を行うための補正値Ａ_ｎは、Ｐｉｎにのみ依存し、Ｇａｉｎには依存しない値であることがわかる。補正値Ａ_ｎは、対数値によって表された比率であるため、光レベルを、［ｄＢｍ］などを単位とする対数値で扱う場合は、主制御部１５において対数変換などの処理を必要とせず、主制御部１５は、減算などの簡単な演算によって雑音光補正を行うことができる。

実施の形態１では、この現象に着目し、非励起状態における入力光レベルにのみ依存し、かつラマン利得には依存しない補正値を用いて雑音光補正を行うので、精度の高い利得制御が可能である。例えば、利得制御目標値Ｇ０を、６ｄＢから１５ｄＢに変化させた場合においても、非励起状態における入力光レベルが一定であれば、同じ補正値を、励起状態における入力光レベルから減算することで、雑音光の影響を考慮した利得制御を行うことができる。

次に、補正値Ａ_ｎの具体的な取得方法について説明する。
上述のように、補正値Ａ_ｎは、Ｐｔｏｔａｌと、Ｐｓｉｇとの比率を示す値である。したがって、補正値Ａ_ｎは、ＰｔｏｔａｌとＰｓｉｇとを測定することで、取得することができる。

まず、Ｐｔｏｔａｌの測定方法について説明する。測定には、入力光源、任意の伝送路ファイバ（例えば、光ファイバ）、励起光源装置、分岐器、及び光パワーメータを用いる。

Ｐｔｏｔａｌの測定の構成について説明する。伝送路ファイバの一方の端部を入力光源に接続する。伝送路ファイバの他方の端部を、分岐器を介して、励起光源装置及び光パワーメータに接続する。分岐器の分岐比率は、ラマン励起光の減衰を避けるため、励起光源装置側の分岐比を大きくすることが望ましい。

次に、Ｐｔｏｔａｌの測定手順について説明する。
入力光源は、任意の波長及び光レベルの信号光を、伝送路ファイバに入力する。励起光源装置は、任意の強度のラマン励起光を、伝送路ファイバに入力し、ラマン増幅を発生させる。その状態で、光パワーメータに表示される光レベルを測定することで、Ｐｔｏｔａｌを取得することができる。なお、ラマン励起光を停止させた状態で、光パワーメータに表示される光レベルを測定することで、Ｐｉｎを取得することができる。

次に、Ｐｓｉｇの測定方法について説明する。
Ｐｓｉｇの測定方法と、Ｐｔｏｔａｌの測定方法との差分は、光レベルの測定に、光パワーメータの代わりに光スペクトラムアナライザを用いる点のみである。

Ｐｔｏｔａｌ測定と同様の構成及び手順に基づいて、入力光源を用いて伝送路ファイバに任意の波長及び光レベルの信号光を伝送路ファイバに入力し、励起光源装置を用いて任意の強度のラマン励起光を伝送路ファイバに入力することで、ラマン増幅を発生させる。その状態で、光スペクトラムアナライザに表示される信号光のピークパワーを取得することで、Ｐｓｉｇを取得することができる。

なお、Ｐｔｏｔａｌ及びＰｓｉｇの測定に用いる伝送路ファイバの種類は任意のものでよいが、伝送路ファイバの長さは励起光強度に対して十分な値（ラマン増幅の有効長以上）である必要がある。

また、測定時に伝送路ファイバに入力するラマン励起光の強度は、特に限定されないが、励起光源装置１の実運用で用いるラマン利得範囲の中心となるような、強度とすることが望ましい。また、より精度を上げるために、Ｐｔｏｔａｌ及びＰｓｉｇの測定は、ある一点のラマン励起光強度（ラマン利得）のみではなく、複数点での測定を行い、その平均値を取ることが望ましい。

次に、Ｐｉｎに対応する補正値Ａ_ｎを取得する方法について説明する。
上記式（５）より、定数値Ｋを算出することで、Ｐｉｎに対応する補正値Ａ_ｎを取得することができる。

定数値Ｋの算出方法について説明する。
式（５）を書き換えると、下記の式（６）となる。
Ｋ［Ｗ］＝Ｐｉｎ［Ｗ］（１０^{Ａｎ［ｄＢ］／１０}−１） （６）

伝送路ファイバ上のある一箇所において測定されたＰｉｎによって、補正値Ａ_ｎを算出することにより、式（６）から定数値Ｋの値を算出することができる。すなわち、実測によって得られたＰｉｎ及び補正値Ａ_ｎを式（６）に代入することにより、定数値Ｋの値を算出することができる。実測による補正値Ａ_ｎは、例えば、光パワーメータを用いて測定したＰｔｏｔａｌと、光スペクトラムアナライザを用いて測定したＰｓｉｇとの差分（Ｐｔｏｔａｌ−Ｐｓｉｇ）により算出することができる。

さらに、算出された定数値Ｋを式（５）に代入することで、任意のＰｉｎに対応する補正値Ａ_ｎを算出することができる。

次に、雑音補正が成立するラマン利得（Ｇａｉｎ）の範囲について、実測結果を用いて説明する。
図４は、非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ）を一定の値に設定し、ラマン利得（Ｇａｉｎ）を変化させた場合の種々の実験データ（対数値で表されたデータ）を示す図である。

図４における表の１行目に示される非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ［ｄＢｍ］）は、光パワーメータで測定された値に基づく。図４に示されるように、本測定は、非励起状態における入力光レベルを、−２８．４４ｄＢｍに固定することにより実施されている。

図４における表の２行目に示されるラマン利得（Ｇａｉｎ［ｄＢ］）は、１．１１ｄＢと１６．６９ｄＢとの間の範囲となるように設定されている。上述のように、Ｇａｉｎ［ｄＢ］は、ＰｉｎとＰｓｉｇとの比（差分）である。

図４における表の３行目に示されるトータル光レベル（Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］）は、光パワーメータで測定された値に基づく。上述のように、Ｐｔｏｔａｌは、Ｐａｓｅと、Ｐｓｉｇとの合計である。

図４における表の４行目に示されるＰｓｉｇ［ｄＢｍ］は、光スペクトラムアナライザで測定された値であり、ラマン増幅により増幅された主信号光の光レベルを示す。

図４における表の５行目に示される補正値［ｄＢ］は、測定値Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］と、測定値Ｐｓｉｇ［ｄＢｍ］との差分によって算出された値であり、Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］とＰｓｉｇ［ｄＢｍ］との比率を示す。

図４における表の６行目には、補正光レベル値（Ｐｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］）が示されている。具体的には、Ｐｔｏｔａｌ´は、測定値Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］から、図４の表の５行目に示される複数の補正値（Ｇａｉｎ［ｄＢ］＝１．１１，２．０４，２．９２，及び３．９２に対応する補正値を除く）の平均値Ａａｖｅ＝０．６７［ｄＢ］を減算することによって算出された値である。すなわち、算出されたＰｔｏｔａｌ´は、増幅された主信号光の光レベルの近似値を示す。

図４における７行目に示される誤差Ｅ［ｄＢ］は、Ｐｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］とＰｓｉｇ［ｄＢｍ］との差分によって算出された値である。図４に示されるように、３．９２ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦１６．６９ｄＢにおいて、−０．１３ｄＢ≦Ｅ≦０．０６ｄＢである。したがって、３．９２ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦１６．６９ｄＢにおいて、近似値Ｐｔｏｔａｌ´と測定値Ｐｓｉｇとの誤差が小さく、近似値Ｐｔｏｔａｌ´が、有効であることが示される。さらに、図４に示されるように、５．０９ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦１６．６９ｄＢにおいて、−０．１０ｄＢ≦Ｅ≦０．０６ｄＢである。したがって、５．０９ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦１６．６９ｄＢにおいて、誤差Ｅの範囲が±０．１０ｄＢの範囲に収まっており、近似値Ｐｔｏｔａｌ´と測定値Ｐｓｉｇとの誤差が非常に小さく、近似値Ｐｔｏｔａｌ´が、より有効であることが示される。

図５は、図４に示されるラマン利得（Ｇａｉｎ［ｄＢ］）と、図４に示される補正値［ｄＢ］との関係を示す図である。図５に示される破線Ｌ１は、図４に示される５．０９ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦１６．６９ｄＢにおける補正値の平均値Ａａｖｅ＝０．６７ｄＢを示す。

図５に示されるように、ラマン利得が小さい場合（例えば、１．１１ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦３．９２ｄＢ）を除き、補正値は、ラマン利得の大きさに依存しない。補正値は、後述するように、Ｐｉｎにのみ依存する。

図４及び図５に示されるように、ラマン利得が小さい場合（例えば、１．１１ｄＢ≦Ｇａｉｎ≦２．９２ｄＢ）を除き、−０．１３ｄＢ≦Ｅ≦０．０６ｄＢの誤差範囲で、近似値Ｐｔｏｔａｌ´を算出できる。すなわち、励起光源装置１は、３．９２ｄＢ≦Ｇａｉｎの範囲では、−０．１３ｄＢ≦Ｅ≦０．０６ｄＢの精度で、雑音光補正（近似値Ｐｔｏｔａｌ´の算出）が可能である。さらに、励起光源装置１は、５．０９ｄＢ≦Ｇａｉｎの範囲では、−０．１０ｄＢ≦Ｅ≦０．０６ｄＢの誤差範囲で、近似値Ｐｔｏｔａｌ´を算出できる。すなわち、励起光源装置１は、５．０９ｄＢ≦Ｇａｉｎの範囲では、±０．１０ｄＢの精度で、雑音光補正（近似値Ｐｔｏｔａｌ´の算出）が可能である。

本実施の形態に係る励起光源装置１において、ラマン利得が小さい場合を除き、高い精度で雑音光補正が可能な理由は、式（１）が伝送路２０の長手方向において分布的に増幅が行われるラマン増幅の利得についての近似的な式であるためである。具体的には、式（１）が、ラマン利得が小さい場合では厳密に成立せず、ラマン利得がある一定の値以上において成立するためである。

次に、雑音補正（増幅された主信号光の光レベルの近似）が成立するＰｉｎの範囲について、実測結果を用いて説明する。
図６は、ラマン利得（Ｇａｉｎ）を一定の値（約１０ｄＢ）に設定し、非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ）を変化させた場合の種々の実験データを示す図である。図６に示されるデータは、定数値Ｋを除き、対数値で表される。

図６における表の１行目に示される非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ［ｄＢｍ］）は、光パワーメータを用いて測定された値に基づく。図６に示されるように、本測定は、Ｐｉｎを、−１７ｄＢｍと−３９ｄＢｍとの間の範囲で変化させることにより実施されている。

図６における表の２行目に示されるラマン利得（Ｇａｉｎ［ｄＢ］）は、約１０ｄＢに設定されている。上述のように、ラマン利得（Ｇａｉｎ［ｄＢ］）は、Ｐｉｎとラマン増幅により増幅された主信号光の光レベル（Ｐｓｉｇ）との比（差分）である。

図６における表の４行目に示されるトータル光レベル（Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］）は、光パワーメータで測定された値に基づく。上述のように、Ｐｔｏｔａｌは、ラマン増幅により発生する雑音光の光レベルを示す雑音光レベル（Ｐａｓｅ）と、Ｐｓｉｇとの合計である。

図６における表の３行目に示されるＰｓｉｇ［ｄＢｍ］は、光スペクトラムアナライザで測定され、ラマン増幅により増幅された主信号光の光レベルを示す。

図６における表の５行目に示される補正値Ａ１［ｄＢ］は、測定値Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］と、測定値Ｐｓｉｇ［ｄＢｍ］との差分によって算出された値であり、Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］とＰｓｉｇ［ｄＢｍ］との比率を示す。図６に示されるように、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が小さくなる程、補正値Ａ１［ｄＢ］が大きくなる。

図６における表の６行目に示される定数値Ｋ［Ｗ］は、Ｐｉｎ［Ｗ］と補正値Ａ１［ｄＢ］とを式（６）に代入することにより算出された値である。図６に示されるように、定数値Ｋ［Ｗ］は、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が小さい場合（例えば、−３３．００ｄＢｍ≦Ｐｉｎ≦−３９．００ｄＢｍ）を除き、ほぼ一定の値である。

図６における表の７行目に示される補正値Ａ２［ｄＢ］は、式（５）から算出された値である。この計算に用いられる定数値Ｋ［Ｗ］は、表の６行目に示される複数の定数値Ｋ（Ｐｉｎ［ｄＢｍ］＝−３３．００，−３５．００，−３７．００，及び−３９．００に対応する定数値Ｋを除く）の平均値Ｋａｖｅ＝４．２２×１０^−４［Ｗ］である。

図６における表の８行目に示されるＰｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］は、測定値Ｐｔｏｔａｌ［ｄＢｍ］から、図６の表の７行目に示される補正値Ａ２［ｄＢ］を減算することによって算出された値である。すなわち、算出されたＰｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］は、増幅された主信号光の光レベルの近似値を示す。

図６における表の９行目に示される誤差Ｅ［ｄＢ］は、Ｐｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］とＰｓｉｇ［ｄＢｍ］との差分によって算出された値である。図６に示されるように、−３５．００ｄＢｍ≦Ｐｉｎにおいて、−０．７５ｄＢ≦Ｅ≦０．０１ｄＢである。したがって、−３５．００ｄＢｍ≦Ｐｉｎにおいて、近似値Ｐｔｏｔａｌ´と測定値Ｐｓｉｇとの誤差が小さく、近似値Ｐｔｏｔａｌ´が、有効であることが示される。さらに、図６に示されるように、−３１．００ｄＢｍ≦Ｐｉｎにおいて、−０．０７ｄＢ≦Ｅ≦０．０１ｄＢである。したがって、−３１．００ｄＢｍ≦Ｐｉｎにおいて、誤差Ｅの範囲が±０．１０ｄＢの範囲に収まっており、近似値Ｐｔｏｔａｌ´と測定値Ｐｓｉｇとの誤差が非常に小さく、近似値Ｐｔｏｔａｌ´が、より有効であることが示される。

図７は、図６に示される非励起状態における入力光レベル（Ｐｉｎ［ｄＢｍ］）と図６における表の５行目の補正値Ａ１［ｄＢ］との関係を示す図である。図７に示される破線Ｌ２は、図６における表の７行目に示される補正値Ａ２［ｄＢ］に基づく近似曲線を示す。

図７に示されるように、破線Ｌ２（すなわち、補正値Ａ２［ｄＢ］）は、−３５．００≦Ｐｉｎの範囲において、補正値Ａ１［ｄＢ］との差が小さい。したがって、−３５．００≦Ｐｉｎの範囲において、定数値Ｋの平均値Ｋａｖｅを用いた場合でも、高い精度で補正値Ａ２［ｄＢ］を算出可能であることが示される。さらに、補正値Ａ２［ｄＢ］は、−３１．００≦Ｐｉｎの範囲において、補正値Ａ１［ｄＢ］との差がさらに小さい。したがって、−３１．００≦Ｐｉｎの範囲において、定数値Ｋの平均値Ｋａｖｅを用いた場合でも、さらに高い精度で補正値Ａ２［ｄＢ］を算出可能であることが示される。

したがって、励起光源装置１は、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が非常に小さい場合（例えば、Ｐｉｎ≦−３７．００）を除き、高い精度で、雑音光補正（例えば、補正値Ａ２［ｄＢ］及びＰｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］の算出）が可能であることが示される。

さらに、励起光源装置１は、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が小さい場合（例えば、Ｐｉｎ≦−３３．００）を除き、非常に高い精度で、雑音光補正（例えば、補正値Ａ２［ｄＢ］及びＰｔｏｔａｌ´［ｄＢｍ］）が可能であることが示される。

本実施の形態に係る励起光源装置１において、高い精度で雑音光補正が可能な理由は、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］がある程度の大きさ（例えば、−３５．００≦Ｐｉｎ）であれば、補正値Ａ２［ｄＢ］の算出を高い精度で行うことができるからである。一方、Ｐｉｎ［ｄＢｍ］が小さい場合（例えば、Ｐｉｎ≦−３７．００）は、式（５）において用いられる値Ｐｉｎ［Ｗ］が非常に小さいため、光レベル測定部１３ｂによる僅かな測定誤差により、補正値Ａ２［ｄＢ］の算出結果が大きく変化し、誤差が大きくなる。

定数値Ｋは、式（１）に示されるように、ＧａｉｎとＰａｓｅとの相関関係から、算出することもできる。式（１）を用いて算出した定数値Ｋと式（５）とを用いて、非励起状態における入力光レベルに対応する補正値を取得してもよい。

補正値は、定数値Ｋを算出することなく、非励起状態における入力光レベルを、予め定められた範囲内で細かく変化させることにより、非励起状態における入力光レベルに対応する補正値を取得してもよい。

本実施の形態に係る励起光源装置１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用いて信号光の増幅を行う。具体的には、励起光源装置１は、伝送路を通過する信号光のトータルパワーが特定の閾値を超えると、信号光から１００ｎｍ程度長波長側に誘導ラマン散乱光（自然放出光雑音）が発生する現象を用いる。

以上のように、実施の形態１に係る励起光源装置１及びこの励起光源装置１を有する光伝送システム１００によれば、対数値によって表された補正値を用いて雑音補正（補正光レベル値の算出）を行うので、ラマン増幅に伴って発生する雑音光の影響を考慮した利得制御を簡易な構成によって行うことができる。例えば、励起光源装置１は、主制御部１５において対数変換などの処理を必要とせず、主制御部１５は、減算などの簡単な演算によって雑音光補正を行うことができる。

その結果、処理性能の高い高価な制御デバイスを必ずしも必要とせず、励起光源装置１の小型化及び低コスト化が可能である。

実施の形態２．
実施の形態２に係る励起光源装置２は、主制御部２１５が、雑音補正部１６を有していない点で実施の形態１に係る励起光源装置１と異なり、その他の点は互いに同じである。ただし、参照テーブル１６１は、主制御部２１５の利得制御部２１７に備えられている。

実施の形態２に係る励起光源装置２の構成及び動作について、実施の形態１に係る励起光源装置１の構成及び動作と異なる点を主に説明する。

図８は、実施の形態２に係る励起光源装置２を含む光伝送システム２００の構成例を概略的に示すブロック図である。光伝送システム２００は、励起光源装置２と、伝送路２０とを有する。

励起光源装置２は、励起光源１１と、光源制御部１２と、光レベル測定部１３と、対数変換部１４と、主制御部２１５と、合波器１８と、分岐器１９と、ポート２１と、ポート２２とを有する。

主制御部２１５は、利得制御部２１７を有する。利得制御部２１７は、参照テーブル１６１を有する。主制御部２１５の構成は、図８に示される例に限られない。例えば、主制御部２１５は、利得制御部２１７の外部に、参照テーブル１６１が格納される記憶部を有してもよい。

主制御部２１５は、励起光源１１の停止状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果の対数値に基づく補正値（雑音補正値）を決定し、決定された補正値と予め設定された利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部１２を制御する。ただし、本実施の形態では、後述するように、利得制御目標値が、利得制御目標値Ｇ０から補正利得目標値Ｇ２に変更される。

利得制御部２１７は、利得制御において、ラマン増幅により発生する雑音光の影響を補正する。具体的には、利得制御部２１７は、利得制御において、補正値を、予め設定された利得制御目標値Ｇ０に加算することにより補正利得目標値Ｇ２を算出し、この補正利得目標値Ｇ２を、新たな利得制御目標値として設定する。

利得制御部２１７は、後述するラマン利得Ｇ３が補正利得目標値Ｇ２に近づくように光源制御部１２を制御する。

次に、励起光源装置２による利得制御の動作について、図９を参照しながら説明する。
図９は、励起光源装置２による利得制御の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、励起光源装置２のポート２１から信号光を受信している間、図９に示される処理を常に実行する。ただし、任意のタイミングで図９に示される処理を停止してもよい。

ステップＳＴ１１において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の停止状態（非励起状態）で、入力光レベルを測定する。

ステップＳＴ１１において、測定された入力光レベルの情報は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ（ｏｆｆ））に変換され、変換された値が、主制御部２１５の利得制御部２１７に伝達される。

ステップＳＴ１２において、主制御部２１５の利得制御部２１７は、参照テーブル１６１を参照し、伝達された値に基づいて補正値を決定する。具体的には、利得制御部２１７は、参照テーブル１６１に格納されている複数の入力光レベル（Ｐｉｎ（ｏｆｆ））の内から、伝達された値と一致する入力光レベルに対応する補正値を決定する。伝達された値が参照テーブル１６１に格納されていない場合、参照テーブル１６１に格納されている複数の入力光レベルの内から最も近い値に対応する補正値に決定してもよい。

ステップＳＴ１３において、利得制御部２１７は、ステップＳＴ１２において決定された補正値を、予め設定された利得制御目標値Ｇ０に加算することにより補正利得目標値Ｇ２を算出し、この補正利得目標値Ｇ２を、新たな利得制御目標値として設定する。すなわち、利得制御部２１７は、励起光強度に対する制御目標値を、利得制御目標値Ｇ０から補正利得目標値Ｇ２に変更する。

ステップＳＴ１４において、利得制御部２１７は、励起光が生成されるように光源制御部１２を制御し、光源制御部１２は、励起光源１１の励起光強度を指定の値まで上げる。

ステップＳＴ１５において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の駆動状態（励起状態）で、入力信号光の光レベルを測定する。測定された励起状態における光レベルの情報は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ（ｏｎ））に変換され、変換された値が、利得制御部２１７に伝達される。主制御部２１５は、対数変換部１４からＰｉｎ（ｏｎ）を取得する。

ステップＳＴ１６において、主制御部２１５の利得制御部２１７は、ステップＳＴ１５で伝達されたＰｉｎ（ｏｎ）と、ステップＳＴ１１で伝達されたＰｉｎ（ｏｆｆ）との差分（Ｐｉｎ（ｏｎ）−Ｐｉｎ（ｏｆｆ））によって、励起光源装置２における現時点のラマン利得Ｇ３を算出し、算出されたラマン利得Ｇ３と補正利得目標値Ｇ２とを比較する。本実施の形態では、ラマン利得Ｇ３は、非励起状態における入力光レベルと励起状態における雑音光を含む信号光の入力光レベルとの比で表される。したがって、ラマン利得Ｇ３は、Ｐｉｎ（ｏｆｆ）とＰｉｎ（ｏｎ）´とによって算出されるラマン利得Ｇ１と異なる。

ステップＳＴ１６において、利得制御部２１７が、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致しないと判定した場合（ステップＳＴ１６において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ１７に移行する。

ステップＳＴ１７において、利得制御部２１７は、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３との差分に応じて、光源制御部１２を制御し、励起光源１１の励起光強度を変化させる。励起光強度の変化量は、任意の値を指定できるが、利得制御部２１７は、Ｐｉｎ（ｏｎ）とＰｉｎ（ｏｆｆ）との差分（すなわち、ラマン利得Ｇ３）が、補正利得目標値Ｇ２に近づくように光源制御部１２を制御することが望ましい。これにより、早期に利得制御を完了させることができる。

ステップＳＴ１７の後、処理はステップＳＴ１５に移行し、上述の処理が行われる。

一方、ステップＳＴ１６において、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致すると判定された場合（ステップＳＴ１６において“ＹＥＳ”）、図９に示される利得制御のフローは終了する。

上述のように、ステップＳＴ１６では、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致するか否かを判定する。しかしながら、この判定方法に限られるものではなく、一致とみなす差分の範囲を判定条件として設定し、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３との差分がその判定条件の範囲内である場合、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致すると判定してもよい。

上述のように、ステップＳＴ１６では、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、判定結果に関わらず、周期的に光レベルを測定し、光源制御部１２が励起光強度を制御し続けてもよい。この場合、非励起状態における入力光レベルが、波長の増減、伝送路２０の状態の変動などによって変化しないことが前提である。

上述のように、ステップＳＴ１６では、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、利得制御の試行回数または試行時間の制限値を設定し、制限値を超えた場合は、利得制御を終了するようにしてもよい。

ステップＳＴ１６において、補正利得目標値Ｇ２とラマン利得Ｇ３とが一致すると判定された場合、利得制御部２１７は、光源制御部１２の制御情報を記憶し、記憶された制御情報に従って光源制御部１２の制御を続けてもよい。ここで、利得制御部２１７が記憶する制御情報及び利得制御部２１７による制御対象は、励起光源１１の励起光強度または電流値のどちらでもよいが、励起光強度を制御対象とする方が望ましい。

以上のように、実施の形態２に係る励起光源装置２及びこの励起光源装置２を有する光伝送システム２００によれば、対数値によって表された補正値を用いて雑音補正（ラマン利得Ｇ３の算出）を行うので、ラマン増幅に伴って発生する雑音光の影響を考慮した利得制御を簡易な構成によって行うことができる。例えば、励起光源装置２は、主制御部２１５において対数変換などの処理を必要とせず、主制御部２１５は、加算などの簡単な演算によって雑音光補正を行うことができる。

その結果、処理性能の高い高価な制御デバイスを必ずしも必要とせず、励起光源装置２の小型化及び低コスト化が可能である。

実施の形態３．
実施の形態３に係る励起光源装置３は、実施の形態１に係る励起光源装置１の主制御部１５の代わりに主制御部３１５を有し、励起光源装置１の光源制御部１２の代わりに光源制御部３１２を有する点で実施の形態１に係る励起光源装置１と異なり、その他の点は互いに同じである。具体的には、主制御部３１５は、利得制御部３１７と、雑音補正部１６とを有する。

実施の形態３に係る励起光源装置３の構成及び動作について、実施の形態１に係る励起光源装置１の構成及び動作と異なる点を主に説明する。

図１０は、実施の形態３に係る励起光源装置３を含む光伝送システム３００の構成例を概略的に示すブロック図である。光伝送システム３００は、励起光源装置３と、伝送路２０とを有する。

励起光源装置３は、励起光源１１と、光源制御部３１２と、光レベル測定部１３と、対数変換部１４と、主制御部３１５と、合波器１８と、分岐器１９と、ポート２１と、ポート２２とを有する。

光源制御部３１２は、主制御部３１５（例えば、利得制御部３１７）の制御に基づいて、励起光源１１により生成される励起光強度を制御する。光源制御部３１２は、励起光強度を監視し、主制御部３１５（例えば、利得制御部３１７）に伝達する。光源制御部３１２は、例えば、ＦＰＧＡを用いて実現可能である。

主制御部３１５は、雑音補正部１６と、利得制御部３１７とを有する。主制御部３１５は、励起光源１１の停止状態において光レベル測定部１３によって測定された測定結果の対数値に基づく補正値（雑音補正値）を決定し、決定された補正値と予め設定された利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部３１２を制御する。

利得制御部３１７は、停止状態における測定結果の対数値に基づく補正値と、利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部３１２を制御する。具体的には、利得制御部３１７は、駆動状態における測定結果の対数値から補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出する。さらに、利得制御部３１７は、補正光レベル値と駆動状態における測定結果の対数値との差分が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部３１２を制御する。

次に、励起光源装置３による利得制御の動作について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、励起光源装置３による利得制御の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、励起光源装置３のポート２１から信号光を受信している間、図１１に示される処理を常に実行する。ただし、任意のタイミングで図１１に示される処理を停止してもよい。

ステップＳＴ２１において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の停止状態（非励起状態）で、入力光レベルを測定する。

ステップＳＴ２１において、測定された入力光レベルの情報（第１の測定結果）は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ１（ｏｆｆ））（第１の測定結果の対数値）に変換され、変換された値が、主制御部３１５の雑音補正部１６に伝達される。主制御部３１５は、対数変換部１４からＰｉｎ１（ｏｆｆ）を取得する。対数変換部１４は、主制御部３１５（例えば、雑音補正部１６）に伝達した情報を記憶する。

ステップＳＴ２２において、主制御部３１５の雑音補正部１６は、参照テーブル１６１を参照し、伝達された値に基づいて補正値を決定する。

ステップＳＴ２３において、利得制御部３１７は、励起光が生成されるように光源制御部３１２を制御し、光源制御部３１２は、励起光源１１の励起光強度を指定の値まで上げる。

ステップＳＴ２４において、光レベル測定部１３は、励起光源１１の駆動状態（励起状態）で、入力信号光の光レベルを測定する。測定された励起状態における光レベルの情報は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ１（ｏｎ））に変換され、変換された値が、雑音補正部１６に伝達される。主制御部３１５は、対数変換部１４からＰｉｎ１（ｏｎ）を取得する。

ステップＳＴ２５において、雑音補正部１６は、ステップＳＴ２４において伝達された値からステップＳＴ２２において決定した補正値を減算することにより、補正光レベル値Ｐｉｎ１（ｏｎ）´（第１の補正光レベル値）を算出する。算出されたＰｉｎ１（ｏｎ）´は利得制御部３１７に伝達される。

ステップＳＴ２６において、主制御部３１５の利得制御部３１７は、ステップＳＴ２５で伝達されたＰｉｎ１（ｏｎ）´と、ステップＳＴ２１で伝達されたＰｉｎ１（ｏｆｆ）との差分（Ｐｉｎ１（ｏｎ）´−Ｐｉｎ１（ｏｆｆ））によって、励起光源装置３における現時点のラマン利得Ｇ１を算出し、算出されたラマン利得Ｇ１と、予め設定された利得制御目標値Ｇ０とを比較する。

ステップＳＴ２６において、利得制御部３１７が、ラマン利得Ｇ１が利得制御目標値Ｇ０よりも小さいと利得制御部３１７が判定した場合（ステップＳＴ２６において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ２８に移行する。一方、ステップＳＴ２６において、ラマン利得Ｇ１が利得制御目標値Ｇ０以上であると利得制御部３１７が判定した場合（ステップＳＴ２６において“ＹＥＳ”）、処理はステップＳＴ２７に移行する。

ステップＳＴ２７において、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが等しいと利得制御部３１７が判定した場合（ステップＳＴ２７において“ＹＥＳ”）、図１１に示される利得制御のフローは終了する。一方、ステップＳＴ２７において、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが等しくないと利得制御部３１７が判定した場合（ステップＳＴ２７において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ３７に移行する。

ステップＳＴ３７において、利得制御部３１７は、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１との差分に応じて、光源制御部１２を制御し、励起光源１１の励起光強度を変化させる。励起光強度の変化量は、任意の値を指定できるが、利得制御部３１７は、Ｐｉｎ１（ｏｎ）´とＰｉｎ１（ｏｆｆ）との差分（すなわち、ラマン利得Ｇ１）が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御することが望ましい。これにより、早期に利得制御を完了させることができる。

ステップＳＴ３７の後、処理はステップＳＴ２４に移行し、上述の処理が行われる。

ステップＳＴ２８において、光源制御部３１２は、現時点での励起光強度Ｘと、予め設定された励起光強度の上限値Ｘｍａｘとを比較する。ステップＳＴ２８において、励起光強度Ｘが励起光強度の上限値Ｘｍａｘよりも小さいと光源制御部３１２が判定した場合（ステップＳＴ２８において“ＹＥＳ”）、処理はステップＳＴ２９に移行する。一方、ステップＳＴ２８において、現在の励起光強度Ｘが励起光強度上限値Ｘｍａｘ以上であると光源制御部３１２が判定した場合（ステップＳＴ２８において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ３０に移行する。

ステップＳＴ２９において、利得制御部３１７は、利得制御目標値Ｇ０とラマン利得Ｇ１との差分に応じて、光源制御部３１２を制御し、励起光源１１の励起光強度を変化させる。励起光強度の変化量は、任意の値を指定できるが、利得制御部３１７は、Ｐｉｎ１（ｏｎ）´とＰｉｎ１（ｏｆｆ）との差分（すなわち、ラマン利得Ｇ１）が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御することが望ましい。これにより、早期に利得制御を完了させることができる。

ステップＳＴ２９の後、処理はステップＳＴ２４に移行し、上述の処理が行われる。

ステップＳＴ３０において、利得制御部３１７は、励起光の生成が停止するように光源制御部３１２を制御し、光源制御部３１２は、励起光の生成を停止するように励起光源１１を制御する。

ステップＳＴ３１において、利得制御部３１７が、励起光の生成が停止するように光源制御部３１２を制御する間、光レベル測定部１３は、励起光源１１の停止状態における入力光レベルを測定する。ステップＳＴ３１において、測定された入力光レベルの情報（第３の測定結果）は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ２（ｏｆｆ））（第３の測定結果の対数値）に変換され、変換された対数値が、雑音補正部１６に伝達される。主制御部３１５は、対数変換部１４からＰｉｎ２（ｏｆｆ）を取得する。

ステップＳＴ３２において、対数変換部１４は、ステップＳＴ２１で測定されたＰｉｎ１（ｏｆｆ）と、ステップＳＴ３１で測定されたＰｉｎ２（ｏｆｆ）とを比較する。ステップＳＴ３２において、これらの値が互いに一致していると対数変換部１４が判定した場合（ステップＳＴ３２において“ＹＥＳ”）、処理はステップＳＴ３３に移行する。

一方、ステップＳＴ３２において、これらの値が互いに一致していないと対数変換部１４が判定した場合（ステップＳＴ３２において“ＮＯ”）、処理はステップＳＴ２２に移行し、上述の処理が行われる。

例えば、ステップＳＴ３２の後のステップＳＴ２２では、主制御部３１５の雑音補正部１６は、参照テーブル１６１を参照し、ステップＳＴ３１で測定されたＰｉｎ２（ｏｆｆ）に基づいて補正値を決定し、ステップＳＴ２３以降の処理が行われる。例えば、新たに算出されたＰｉｎ２（ｏｎ）（第４の測定結果の対数値）からＰｉｎ２（ｏｆｆ）に基づく補正値を減算することにより、補正光レベル値Ｐｉｎ２（ｏｎ）´（第２の補正光レベル値）を算出する。さらに、利得制御部３１７は、Ｐｉｎ２（ｏｎ）´とＰｉｎ２（ｏｆｆ）との差分（ラマン利得Ｇ４）に応じて、光源制御部１２を制御し、励起光源１１の励起光強度を変化させる。励起光強度の変化量は、任意の値を指定できるが、利得制御部３１７は、Ｐｉｎ２（ｏｎ）´とＰｉｎ２（ｏｆｆ）との差分（すなわち、ラマン利得Ｇ４）が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御することが望ましい。これにより、早期に利得制御を完了させることができる。

ステップＳＴ３３において、利得制御部３１７は、励起光強度が予め定められた上限値（励起光強度上限値Ｘｍａｘ）に変更されるように光源制御部３１２を制御し、光源制御部３１２は、励起光源１１の励起光強度Ｘが励起光強度上限値Ｘｍａｘとなるように、励起光源１１を制御する。

ステップＳＴ３４において、光レベル測定部１３は、励起光強度が予め定められた上限値に設定された励起状態における入力光レベルを測定する。ステップＳＴ３４において、測定された光レベルの情報（第３の測定結果）は、対数変換部１４によって対数値（Ｐｉｎ２（ｏｎ））（第３の測定結果の対数値）に変換され、変換された対数値が、雑音補正部１６に伝達される。主制御部３１５は、対数変換部１４からＰｉｎ２（ｏｎ）を取得する。

ステップＳＴ３５において、雑音補正部１６は、ステップＳＴ３４で伝達されたＰｉｎ２（ｏｎ）からステップＳＴ２２において決定された補正値を減算することにより、補正光レベル値Ｐｉｎ３（ｏｎ）´（第３の補正光レベル値）を算出する。算出されたＰｉｎ３（ｏｎ）´は、利得制御部３１７に伝達される。

ステップＳＴ３６において、利得制御部３１７は、ステップＳＴ２１で測定されたＰｉｎ１（ｏｆｆ）と、ステップＳＴ３５で算出されたＰｉｎ３（ｏｎ）´との差分（Ｐｉｎ３（ｏｎ）´−Ｐｉｎ１（ｏｆｆ））によって、励起光源装置３におけるラマン利得最大値（第１の測定結果の対数値と第３の補正光レベル値との比）を算出し、図１１に示される利得制御のフローを終了する。

上述のように、ステップＳＴ２６及びステップＳＴ２７では、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが一致するか否かを判定する。しかしながら、この判定方法に限られるものではなく、一致とみなす差分の範囲を判定条件として設定し、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０との差分がその判定条件の範囲内である場合、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが一致していると判定してもよい。

上述のように、ステップＳＴ２６及びステップＳＴ２７では、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、判定結果に関わらず、周期的に光レベルを測定し、光源制御部３１２が励起光強度を制御し続けてもよい。この場合、非励起状態における入力光レベルが、波長の増減、伝送路２０の状態の変動などによって変化しないことが前提である。

上述のように、ステップＳＴ２６及びステップＳＴ２７では、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが一致すると判定された場合、利得制御が終了する。しかしながら、この方法に限られるものではなく、利得制御の試行回数または試行時間の制限値を設定し、制限値を超えた場合は、利得制御が終了するようにしてもよい。

ステップＳＴ２７において、ラマン利得Ｇ１と利得制御目標値Ｇ０とが一致すると判定された場合、およびステップＳＴ３６においてラマン利得最大値を算出して利得制御が終了した場合、利得制御部３１７は、光源制御部３１２の制御情報を記憶し、記憶された制御情報に従って光源制御部３１２の制御を続けてもよい。ここで、利得制御部３１７が、記憶する制御情報及び利得制御部３１７による制御対象は、励起光源１１の励起光強度または電流値のどちらでもよいが、励起光強度を制御対象とする方が望ましい。

ステップＳＴ３６においてラマン利得最大値を算出して利得制御を終了した場合、例えば、励起光源装置３が警報を送信することにより、ラマン利得が利得制御目標値Ｇ０に達しないこと及び算出されたラマン利得最大値を、光伝送システム３００内のネットワーク機器又はネットワーク管理者に通知してもよい。

以上のように、実施の形態３に係る励起光源装置３によれば、実施の形態１に係る励起光源装置１と同様の効果を有する。

実施の形態３に係る励起光源装置３及びこの励起光源装置３を有する光伝送システム３００によれば、ラマン利得Ｇ１が利得制御目標値Ｇ０に達しない場合には、非励起状態における入力光レベルの変動を確認し（ステップＳＴ３２）、変動がある場合には補正値の再設定を行うので、より精度の高い利得制御を行うことができる。

実施の形態３に係る励起光源装置３によれば、ラマン利得Ｇ１が利得制御目標値Ｇ０に達しない場合には、非励起状態における入力光レベルの変動を確認し（ステップＳＴ３２）、非励起状態における入力光レベルの変動が無い場合、励起光強度を上限値（最大利得）に設定し、算出されたラマン利得最大値をネットワーク管理者に通知することができる。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る励起光源装置４を含む光伝送システム４００の構成例を概略的に示すブロック図である。
図１２に示される光伝送システム４００は、伝送路２０（伝送路ファイバ）と、受信局としての励起光源装置４と、ＯＳＣ光（光監視信号：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）を送信する、送信局としての光装置５とを有する。光装置５と励起光源装置４とは伝送路２０を介して接続されている。

次に、励起光源装置４の各構成要素について説明する。
図１２に示される励起光源装置４は、分波器４１と、分岐器４２と、光レベル測定部４３（監視光レベル測定部）と、ＯＳＣ光受信部４４（監視光受信部）とをさらに有する点で実施の形態１に係る励起光源装置１と異なり、その他の点は互いに同じである。

励起光源装置４は、励起光源１１と、光源制御部１２と、光レベル測定部１３（第１の光レベル測定部）と、対数変換部１４と、主制御部４１５と、合波器１８（第１の合波器）と、分岐器１９（第１の分岐器）と、ポート２１と、ポート２２と、分波器４１（第２の分波器）と、分岐器４２（第２の分岐器）と、光レベル測定部４３（第２の光レベル測定部）と、ＯＳＣ光受信部４４（監視光受信部）とを有する。

主制御部４１５は、利得制御部４１７と、雑音補正部４１６とを有する。主制御部４１５の利得制御部４１７は、光装置５から送信されたＯＳＣ光と、光レベル測定部４３の測定結果とに基づいて光源制御部１２を制御する。

雑音補正部４１６は、参照テーブル１６１を有する。雑音補正部４１６は、利得制御において、ラマン増幅により発生する雑音光の影響を補正する。雑音補正部４１６は、対数変換部１４から取得した非励起状態における測定結果の対数値、光レベル測定部４３による測定結果、又はＯＳＣ光受信部４４から受信した情報に基づいて、ラマン増幅により発生する雑音光の影響を補正する補正値を決定することができる。雑音補正部４１６は、利得制御において、励起光源１１の駆動状態における測定結果の対数値から補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出する。

利得制御部４１７は、雑音補正部４１６から補正値を取得する。利得制御部４１７は、補正値と、利得制御目標値Ｇ０とを用いて光源制御部１２を制御する。具体的には、利得制御部４１７は、駆動状態における測定結果の対数値から補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出する。さらに、利得制御部４１７は、補正光レベル値と駆動状態における測定結果の対数値との差分が、利得制御目標値Ｇ０に近づくように光源制御部１２を制御する。

分波器４１は、励起光源装置４に入力された光を２系統に分波する。特に、信号光に含まれるＯＳＣ光を分岐器４２側に分波する。

分岐器４２は、分波器４１によって分波されたＯＳＣ光の一部を分岐させ、２系統へ出力する。

光レベル測定部４３は、分波器４１によって分波されたＯＳＣ光レベル（光監視信号の光レベル）を測定し、測定結果を雑音補正部４１６に通知する。

ＯＳＣ光受信部４４は、光装置５から送信されたＯＳＣ光を受信し、ＯＳＣ光に含まれる情報を雑音補正部４１６に通知する。

次に、光装置５の各構成要素について説明する。
図１２に示される光装置５は、分岐器５１と、光レベル測定部５２と、合波器５３と、ＯＳＣ光送信部５４とを有する。光装置５は、信号光の伝送方向における励起光源装置４の上流側に備えられる。

分岐器５１は、光装置５に入力された光の一部を分岐させ、２系統へ出力する。

光レベル測定部５２は、光装置５の出力光レベルを測定し、測定結果をＯＳＣ光送信部５４に通知する。

合波器５３は、２系統からの入力光を合波する。

ＯＳＣ光送信部５４は、励起光源装置４にＯＳＣ光（光監視信号）を送信する。ＯＳＣ光は、光装置５から出力される信号光の光レベルを示す情報を含む。ＯＳＣ光の波長と主信号光の波長とは互いに異なる。ＯＳＣ光の波長（波長帯）は、ラマン増幅利得の影響を受けない波長（波長帯）に設定されていることが望ましい。したがって、ＯＳＣ光の波長帯については、主信号光の波長帯（ラマン利得帯域）及びラマン励起光帯域を除いた波長帯であることが望ましい。例えば、波長多重された主信号が１５５０ｎｍのＣ帯に配置されて、ラマン励起光が１４５０ｎｍ付近に配置される場合、ＯＳＣ光は、ラマン増幅を受けにくい１５１０ｎｍか、１６００ｎｍ付近のＬ帯か、Ｌ帯よりも長波の帯域か、又はラマン励起光よりも短波の１４００ｎｍ以下に配置することができる。

次に、光伝送システム４００における利得制御の動作について説明する。

光レベル測定部５２は、光レベルの監視（測定）を周期的に行い、測定結果をＯＳＣ光送信部５４に伝達する。

ＯＳＣ光送信部５４は、光レベル測定部５２から伝達された測定結果を、ＯＳＣ光によってＯＳＣ光受信部４４に通知する。

ＯＳＣ光受信部４４は、ＯＳＣ光送信部５４から伝達された光レベルの測定結果を、雑音補正部４１６に伝達する。

主制御部４１５の雑音補正部４１６は、ＯＳＣ光受信部４４から伝達された光レベル測定部５２によって測定された光レベルの測定結果を監視し、測定結果に変化が生じた場合は、その変化に応じて、雑音光補正のための補正値Ａ_ｎの再設定を行う。

本実施の形態では、非励起状態における光レベルの対数値Ｐｉｎ（ｏｆｆ）が、Ｐｉｎ１（ｏｆｆ）であり、Ｐｉｎ１（ｏｆｆ）に対応する補正値がＡ_ｎ＝Ａ（Ｐｉｎ１（ｏｆｆ））であり、初期状態における光レベル測定部５２の測定結果がＰｏｕｔ（１）＝Ｐｉｎ１（ｏｆｆ）である。

光レベル測定部５２での測定結果がＰｏｕｔ（１）からＰｏｕｔ（２）に変化したとき、Ｐｏｕｔ（２）が、ＯＳＣ光によって雑音補正部４１６に通知される。Ｐｏｕｔ（１）及びＰｏｕｔ（２）は、ＯＳＣ光受信部４４によって対数値に変換される。Ｐｏｕｔ（１）及びＰｏｕｔ（２）は、対数変換部１４によって対数値に変換されてもよい。

雑音補正部４１６は、光レベルの変化量（ΔＰｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ（２）−Ｐｏｕｔ（１））を算出する。雑音補正部４１６は、算出された変化量ΔＰｏｕｔをＰｉｎ１（ｏｆｆ）に加算することにより、新たなＰｉｎ（ｏｆｆ）として、Ｐｉｎ２（ｏｆｆ）を算出する。

雑音補正部４１６は、算出されたＰｉｎ２（ｏｆｆ）に基づき、新たな補正値Ａ（Ｐｉｎ２（ｏｆｆ））を決定する。雑音補正部４１６は、Ｐｉｎ２（ｏｆｆ）を、利得制御部４１７に伝達する。

新たな補正値Ａ（Ｐｉｎ２（ｏｆｆ））が決定された後の処理は、図３に示されるステップＳＴ３以降の処理と同様である。

また、光レベル測定部４３は、ＯＳＣ光の光レベルの監視を周期的に行い、測定結果を雑音補正部４１６および利得制御部４１７に伝達する。

雑音補正部４１６は、光レベル測定部４３から伝達された光レベルの測定結果を監視し、測定結果に変化があった場合は、光レベル測定部５２での測定結果に変化が合った場合と同様に、その変化量に応じて、非励起状態における光レベルＰｉｎ（ｏｆｆ）を新たに算出し、補正値の再設定を行う。

なお、光レベル測定部５２の測定結果の監視は、光装置５の出力光レベルの変化を監視することを目的としている。ここで、光装置５の出力レベル変化の要因としては、波長数の変化などが挙げられる。

なお、本実施の形態では、光レベル測定部５２にて、光装置５の出力光レベルを監視しているが、１波あたりの出力光レベルが一定である装置の場合は、波長数情報を監視して、光装置５の出力光レベルの変化を監視してもよい。

また、光レベル測定部４３の測定結果の監視は、励起光源装置４に入力するＯＳＣ光レベルの変化を監視することを目的としている。ここで、ＯＳＣ光レベル変化の要因としては、伝送路の損失変化などが挙げられる。

以上のように、実施の形態４に係る励起光源装置４及びこの励起光源装置４を有する光伝送システム４００によれば、実施の形態１に係る励起光源装置１及びこの励起光源装置１を有する光伝送システム１００と同様の効果を有する。

さらに、励起光源装置４及び光伝送システム４００によれば、光装置５から送信されるＯＳＣ光によって信号光の光レベルの情報が励起光源装置４に通知されることにより、精度の高い利得制御を行うことができる。

さらに、ＯＳＣ光の波長範囲をラマン増幅効果の影響を受けない波長域に設定することにより、励起光源１１の駆動状態であっても、伝送路の損失変化による非励起状態における光レベルの変化を検出することができ、その都度雑音光の補正を行うことができる。

変形例．
図１３は、変形例に係る励起光源装置における主制御部５１５の構成を示すブロック図である。制御部５１５は、実施の形態１から４に係る各励起光源装置における主制御部１５，２１５，３１５，及び４１５に適用可能である。

主制御部５１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ５１５ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１５ｂ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）５１５ｃを有する。ＲＯＭ５１５ｂには励起光源装置内の構成要素を制御するためのプログラム等が格納されている。ＲＡＭ５１５ｃは、ＲＯＭ５１５ｂに格納されたプログラム等をロードする記憶領域として用いられる。プロセッサ５１５ａは、例えば、ＲＡＭ５１５ｃにプログラムをロードしてプログラムを実行することにより、主制御部５１５の機能を実現する。例えば、実施の形態１で説明した利得制御部１７及び雑音補正部１６の各々の機能は、プロセッサ５１５ａがＲＯＭ５１５ｂに格納されたプログラムを実行することにより、実現される。主制御部５１５は、実施の形態１で説明した光源制御部１２の機能を実現してもよい。

以上に説明した各実施の形態における特徴及び変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

１，２，３，４ 励起光源装置、 ５ 光装置、 １１ 励起光源、 １２，３１２ 光源制御部、 １３，４３，５２ 光レベル測定部、 １４ 対数変換部、 １５，２１５，３１５，４１５ 主制御部、 １６，４１６ 雑音補正部、 １７，２１７，３１７，４１７ 利得制御部、 １８，５３ 合波器、 １９，４２，５１ 分岐器、 ２０ 伝送路、 ２１，２２ ポート、 ４１ 分波器、 ４４ ＯＳＣ光受信部、 ５４ ＯＳＣ光送信部、 １００，２００，３００，４００ 光伝送システム。

Claims (18)

1. 信号光を増幅させるラマン励起光を、前記信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置であって、
   駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、
   前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
   前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、
   前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、
   前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部と
   を備え、
   前記主制御部は、
   前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第１の測定結果の前記対数値と、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第２の測定結果の前記対数値とを前記対数変換部から取得し、
   前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を決定し、
   前記第２の測定結果の前記対数値から前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第１の補正光レベル値を算出し、
   前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御する
   ことを特徴とする励起光源装置。
2. 前記主制御部は、
   前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、前記予め設定された利得制御目標値よりも小さい場合、前記ラマン励起光の生成が停止するように前記光源制御部を制御することにより、前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第３の測定結果の前記対数値を前記対数変換部から取得し、
   前記第３の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を決定し、
   前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第４の測定結果の前記対数値から前記第３の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第２の補正光レベル値を算出し、
   前記第２の補正光レベル値と前記第３の測定結果の前記対数値との差分が、前記予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御することを特徴とする請求項１に記載の励起光源装置。
3. 前記主制御部は、前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、前記予め設定された利得制御目標値よりも小さい場合、前記ラマン励起光の強度が、予め定められた上限値に変更されるように前記光源制御部を制御することを特徴とする請求項１に記載の励起光源装置。
4. 前記主制御部は、
   前記ラマン励起光の強度が前記予め定められた上限値に設定された前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第３の測定結果の前記対数値を前記対数変換部から取得し、
   前記第３の測定結果の前記対数値から前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第３の補正光レベル値を算出し、
   前記第１の測定結果の前記対数値と前記第３の補正光レベル値との比によって示される利得を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の励起光源装置。
5. 信号光を増幅させるラマン励起光を、前記信号光が伝送される伝送路に出力する励起光源装置であって、
   駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、
   前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
   前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、
   前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、
   前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部と
   を備え、
   前記主制御部は、予め設定された利得制御目標値に前記補正値を加算することにより補正利得目標値を算出し、前記補正利得目標値を新たな利得制御目標値として設定し、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値と前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値との差分が、前記新たな利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御する
   ことを特徴とする励起光源装置。
6. 前記主制御部は、前記補正値が格納された参照テーブルを有する請求項１から５のいずれか１項に記載の励起光源装置。
7. 前記光源制御部は、
   前記励起光源に供給する電流を制御することにより前記ラマン励起光の強度を制御し、
   前記ラマン励起光が生成される間、前記ラマン励起光の強度が一定に維持されるように前記電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の励起光源装置。
8. 前記駆動状態において前記光レベル測定部によって測定される前記信号光は、主信号光と雑音光とを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の励起光源装置。
9. 前記予め設定された利得制御目標値は、前記停止状態において前記励起光源装置に入力された前記主信号光の光レベルと、前記駆動状態において前記励起光源装置に入力された前記主信号光の光レベルとの比であることを特徴とする請求項８に記載の励起光源装置。
10. 前記予め設定された利得制御目標値は、４ｄＢ以上１６ｄＢ以下の範囲であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の励起光源装置。
11. 前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値は、−３５．００ｄＢｍ以上の範囲であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の励起光源装置。
12. 信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、
    前記励起光源装置は、
    駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、
    前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
    前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、
    前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、
    前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部と
    を有し、
    前記主制御部は、
    前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第１の測定結果の前記対数値と、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の内の第２の測定結果の前記対数値とを前記対数変換部から取得し、
    前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を決定し、
    前記第２の測定結果の前記対数値から前記第１の測定結果の前記対数値に基づく前記補正値を減算することにより、第１の補正光レベル値を算出し、
    前記第１の補正光レベル値と前記第１の測定結果の前記対数値との差分が、予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御する
    ことを特徴とする光伝送システム。
13. 信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、
    前記励起光源装置は、
    駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、
    前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
    前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、
    前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、
    前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部と
    を備え、
    前記主制御部は、予め設定された利得制御目標値に前記補正値を加算することにより補正利得目標値を算出し、前記補正利得目標値を新たな利得制御目標値として設定し、前記駆動状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値と前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値との差分が、前記新たな利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御する
    ことを特徴とする光伝送システム。
14. 前記主制御部は、前記補正値が格納された参照テーブルを有する請求項１２又は１３に記載の光伝送システム。
15. 前記信号光の伝送方向における前記励起光源装置の上流側に備えられ、光監視信号を送信する光装置をさらに備え、
    前記励起光源装置は、
    前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の情報を受信する監視光受信部と、
    前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の光レベルを測定する監視光レベル測定部と
    を有することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の光伝送システム。
16. 前記光監視信号は、前記光装置から出力される前記信号光の光レベルを示す情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載の光伝送システム。
17. 信号光が伝送される伝送路と、前記信号光を増幅させるラマン励起光を、前記伝送路に出力する励起光源装置とを備える光伝送システムであって、
    前記励起光源装置は、
    駆動状態において前記ラマン励起光を生成し、停止状態において前記ラマン励起光の生成を停止する励起光源と、
    前記駆動状態における前記ラマン励起光の強度を制御する光源制御部と、
    前記励起光源装置に入力された前記信号光の光レベルを測定する光レベル測定部と、
    前記光レベル測定部によって測定された少なくとも１つの測定結果を対数値に変換する対数変換部と、
    前記停止状態における前記少なくとも１つの測定結果の前記対数値に基づく補正値を決定する主制御部と
    を有し、
    前記信号光の伝送方向における前記励起光源装置の上流側に備えられ、光監視信号を送信する光装置をさらに備え、
    前記励起光源装置は、
    前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の情報を受信する監視光受信部と、
    前記励起光源装置に入力された前記光監視信号の光レベルを測定する監視光レベル測定部と
    を有し、
    前記主制御部は、前記対数変換部から取得した前記駆動状態における測定結果の対数値から前記補正値を減算することにより、補正光レベル値を算出し、前記補正光レベル値と前記駆動状態における測定結果の対数値との差分が予め設定された利得制御目標値に近づくように前記光源制御部を制御し、
    前記主制御部は、前記監視光受信部又は前記監視光レベル測定部から取得した前記光監視信号の光レベルに変化が生じた場合、前記光監視信号の光レベルの変化量に応じて前記補正値を再設定する
    ことを特徴とする光伝送システム。
18. 前記駆動状態において前記光レベル測定部によって測定される前記信号光は、主信号光と雑音光とを含み、
    前記光監視信号の波長は、ラマン増幅利得を受けない波長に設定されている
    ことを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。

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