JP7047338B2 - 光伝送装置、光伝送システム、及び励起光周波数の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長変換機能を有する光伝送装置、光伝送システム、及び励起光周波数の制御方法に関する。

通信回線の需要増大に対応するために、波長多重技術（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing)において波長多重数を増加させ、デジタルコヒーレント技術では１波長あたりの伝送速度を高速化している。波長帯域では、エルビウム添加光増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier）の増幅波長帯域に合致する１．５５μｍ帯（Ｃバンド）が、現在最も広く使用されている。ＥＤＦＡの増幅帯域を長波長側にシフトすることにより、１．５９μｍ帯（Ｌバンド）の信号を用いる技術も実用化されている。波長帯域をさらに拡大する方法として、いまだ実用化には至っていないが、１．４６～１．５３μｍ帯（Ｓバンド）を使用するための光増幅器などの研究・開発も行われている。

一方、光ファイバ中の四光波混合（ＦＷＭ：Four Wave Mixing）効果を用いることにより、信号光波長を変換する技術が２０年ほど前から研究・開発されている。ＦＷＭは、２以上の異なる波長の光を高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ：Highly Non-Linear Fiber）に入射したときに、入射波長のいずれとも一致しない新たな波長が生じる現象である。非線形光学結晶の位相共役とＦＷＭを利用した波長変換技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。非線形光学結晶やＨＮＬＦなどの非線形光学媒質には、波長分散がゼロとなる波長が存在する。励起光の波長がゼロ分散波長に一致するときに、広帯域な波長変換が可能となる。

特開２０００－７５３３０号公報

ＦＷＭや位相共役を用いた波長変換では、ＷＤＭ信号の一括変換が可能であるが、波長帯域を制限する要因がある。ゼロ分散波長と励起光波長が一致しない場合、励起光から離れた波長で主信号の変換効率が低下し、利得偏差またはチルトが発生する。以下の記載では「波長」という場合と「周波数」という場合が混在するが、波長と周波数は逆数の関係にあるので同じ意味である。

図１は、ゼロ分散周波数と励起光周波数が一致しないときに主信号光に発生するチルトを示す図である。図１（Ａ）は、ＨＮＬＦのゼロ分散周波数を励起光周波数よりもマイナス側にずらしたときの変換効率のシミュレーション、図１（Ｂ）は、ＨＮＬＦのゼロ分散周波数を励起光周波数よりもプラス側にずらしたときの変換効率のシミュレーションである。周波数ずれが０ＧＨｚのとき（実線）は、広い帯域にわたってフラットな変換特性が得られる。周波数ずれが大きくなると、励起光周波数から離れた信号光ほど変換効率が低下し、利得偏差またはチルトが発生する。図１（Ｃ）は、最外側チャネルの変換効率の劣化量を周波数ずれの関数として示す図である。周波数ずれが大きくなるとプラス側、マイナス側ともに、信号効率の劣化が顕著になる。

図２は、波長変換におけるチルト発生の影響を説明する図である。２回の波長変換を行う場合、たとえば、送信側でＣバンドをＬバンドに変換し、受信側でＬバンドからＣバンドに戻す場合、チルトは累積し、励起光から離れた信号波長ほど不利になる。非線形光学媒質を用いた波長変換器で、固定の励起光波長で波長変換を行うと、図２のように変換光にチルトが発生する。励起光波長をゼロ分散波長に合わせて制御すると、チルトの発生は抑止できるが、ＨＮＬＦの製造ばらつきにより、送信側の波長変換器のゼロ分散波長と受信側の波長変換器のゼロ分散波長が異なることがある。この場合、受信機に入る主信号の波長がＩＴＵグリッドからずれてしまい、受信できないという問題が起きる。

本発明は、ひとつの側面では、波長変換を受けた主信号光の利得偏差を最小にして、広帯域な波長変換を実現することを目的とする。

一つの態様では、光伝送装置は、
入力された信号光を、非線形光学媒質を用いて波長変換して出力する波長変換器と、
前記波長変換器の波長変換特性に関する第１情報を保持するメモリと、
隣接する光伝送装置の第２の波長変換特性に関する第２情報を受信する通信インタフェースと、
前記第２情報が受信されると、前記第１情報と前記第２情報を用いて、波長変換を受ける主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数を決定し、決定された前記励起光周波数を前記波長変換器に設定する制御部と、
を有する。

波長変換を受けた主信号光の利得偏差が最小化され、広帯域な波長変換を実現することができる。

ゼロ分散周波数と励起光周波数が一致しないときに主信号光に発生するチルトを示す図である。 波長変換におけるチルト発生の影響を説明する図である。 実施形態の光伝送システムの基本構成図である。 実施形態で用いられる波長変換器の一例を示す図である。 波長変換器によるＷＤＭ信号の一括変換を説明する図である。 実施形態の光伝送装置の動作の基本フローである。 第１実施形態の光伝送システムの概略図である。 励起光周波数の設定の効果を説明する図である。 第１実施形態の光伝送装置の動作のフローチャートである。 第２実施形態の光伝送システムの概略図である。 波長変換特性情報の測定を説明する図である。 励起光周波数をスイープしたときのチルト量の変化を説明する図である。 測定結果を示す図である。 励起光周波数の設定の効果を説明する図である。 第３実施形態の光伝送システムの概略図である。 ＨＮＬＦ特性テーブルの構成例を示す図である。 励起光周波数の算出方法を説明する図である。 励起光周波数の設定の効果を説明する図である。 第４実施形態の光伝送システムの概略図である。 第５実施形態での励起光周波数の設定を説明する図である。 周波数差が許容範囲内での励起光周波数の設定を説明する図である。 周波数差が許容範囲内での最適な励起光周波数の設定を説明する図である。 光伝送システムの変形例の概略図である。 光伝送システムの別の変形例の概略図である。

ＨＮＬＦに限らず、非線形光学媒質の波長分散には、材料に起因する分散と、構造に起因する分散がある。光ファイバの場合、断面の屈折率プロファイルを設計することによって構造に起因する分散を調整し、ゼロ分散波長を制御している。製造条件を制御することで、屈折率プロファイルが極力均一になるように製造されるが、ゼロ分散波長のばらつきをゼロにすることはできない。

実施形態では、光伝送装置において、自局の波長変換特性情報と対向局の波長変換特性情報を用いて、励起光波長を使用されている非線形光学媒質のゼロ分散波長に近づける制御を行う。たとえば、ＨＮＬＦなどの非線形光学媒質の波長変換特性（以下、適宜「ＨＮＬＦ特性」と呼ぶ）をあらかじめ測定し、メモリ等に保持しておく。１回目の波長変換部（送信側での波長変換部）と、２回目の波長変換部（受信側での波長変換部）の間に、自局のＨＮＬＦ特性を対向局に通知する手段を設ける。ＨＮＬＦ特性を受け取った光伝送装置は、自局のＨＮＦＬ特性と受信したＨＮＬＦ特性に基づいて最適な励起光周波数を算出し、算出された周波数または波長をポンプ光源に設定する。

最適な励起光周波数は、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差、すなわち１回目の波長変換器への入力光に対する２回目の波長変換器の出力光のパワー比または変換効率の劣化を最小にする周波数である。

＜基本構成＞
図３は、実施形態の光伝送システム１の基本構成図である。光伝送システム１は光伝送装置（Ａ局）１０Ａと、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂを含む。光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂは、非線形光学効果を利用した波長変換機能を有し、一例として、ＨＮＬＦを用いる。光伝送装置１０Ａと１０Ｂは光伝送路２及び３で接続されており、互いに双方向の通信が可能である。以下の説明では、２つの光伝送装置１０を区別するために、一方の光伝送装置１０とその構成要素の符号に「Ａ」を付け、他方の光伝送装置１０とその構成要素の符号に「Ｂ」を付けるが、構成自体は同じであり、適宜、アルファベットを省略して総称する。

光伝送装置１０Ａは、トランスポンダ１１Ａと、波長変換部１３Ａと、ＨＮＬＦ特性通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１４Ａ及び１５Ａを有する。波長変換部１３Ａは、波長変換器１３１Ａと波長変換器１３２Ａを有する。波長変換器１３１Ａと１３２Ａは、ＨＮＬＦを用いた波長変換器であり、それぞれポンプ光源１３３Ａと１３４Ａを用いて波長変換を行う。ポンプ光源１３３Ａ及び１３４Ａは、たとえばシングルモードの狭帯域な励起光を出力するＤＦＢ（Distributed Feedback：分布帰還型）レーザと、ＥＤＦＡを組み合わせた光源である。

光伝送装置１０Ａの波長変換器１３１ＡのＨＮＬＦを「ＨＮＬＦ１」と表記し、ポンプ光源１３３Ａの励起光周波数をνp1とする。波長変換器１３２ＡのＨＮＬＦを「ＨＮＬＦ４」と表記し、ポンプ光源１３４Ａの励起光周波数をνp4とする。

光伝送装置１０Ａの波長変換部１３Ａはまた、励起光周波数制御部１３５Ａと、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａを有する。ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａは、ＨＮＬＦ１の特性情報と、ＨＮＬＦ４の特性情報を保持している。励起光周波数制御部１３５Ａは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａに記憶されている情報と、対向する光伝送装置１０ＢのＨＮＬＦ特性情報とに基づいて、ポンプ光源１３３Ａ及び１３４Ａにそれぞれ設定すべき励起光周波数νp1とνp4を計算する。

光伝送装置１０Ｂの基本的な構成は、光伝送装置１０Ａと同じであり、トランスポンダ１１Ｂと、波長変換部１３Ｂと、ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４Ｂ及び１５Ｂを有する。光伝送装置１０Ｂの波長変換器１３２ＢのＨＮＬＦを「ＨＮＬＦ２」と表記し、ポンプ光源１３４の励起光周波数をνp2とする。光伝送装置１０Ｂのネットワークへの送信側の波長変換器１３１のＨＮＬＦを「ＨＮＬＦ３」と表記し、ポンプ光源１３３の励起光周波数をνp3とする。

光伝送装置１０Ｂの波長変換部１３ＢのＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂは、ＨＮＬＦ３の特性情報と、ＨＮＬＦ２の特性情報を保持している。光伝送装置１０Ｂの励起光周波数制御部１３５Ｂは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂに記憶されている情報と、対向する光伝送装置１０ＡのＨＮＬＦ特性情報とに基づいて、ポンプ光源１３３Ｂ及び１３４Ｂにそれぞれ設定すべき励起光周波数νp3とνp2を計算する。

光伝送装置１０Ａと１０Ｂの間で、励起光周波数νp1とνp2は、波長変換器１３１Ａによる波長変換（１回目の波長変換）と、波長変換器１３２Ｂによる波長変換（２回目の波長変換）を経た主信号光の利得偏差またはチルトが最小になる値に計算されている。

同様に、励起光周波数νp3とνp4は、波長変換器１３１Ｂによる波長変換（１回目の波長変換）と、波長変換器１３２Ａによる波長変換（２回目の波長変換）を経た主信号光の利得偏差またはチルトが最小になる値に設定されている。

光伝送装置１０は、ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４及び１５により、自局のＨＮＬＦ特性情報を対向局に通知し、共有する。ＮＨＬＦ特性保持メモリ１３６と励起光周波数制御部１３５は、必ずしも波長変換部１３の内部に配置されていなくてもよく、各装置の内部のメモリとプロセッサによって実現されてもよい。図示を簡単にするために、光伝送装置１０の中に単一のトランスポンダ１１が描かれているが、一般的に、各光伝送装置１０に複数のトランスポンダ１１が配置され、複数のクライアント信号がＷＤＭ方式で送受信されている。複数のトランスポンダ１１と波長変換器１３１の間にマルチプレクサ（ＭＵＸ）が挿入され、複数のトランスポンダ１１と波長変換器１３２の間にデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）が挿入される。

光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂで励起光周波数が設定された後の光伝送システム１の動作は以下のとおりである。光伝送装置１０Ａの波長変換器１３１Ａは、トランスポンダ１１Ａから入力される信号光ν１を、励起光νp1を用いて異なる波長の信号光ν２に変換する。信号光ν2は、光伝送路２で光伝送装置１０Ｂに送信され、光伝送装置１０Ｂの波長変換器１３２Ｂに入力される。波長変換器１３２Ｂは、励起光νp2を用いて、受信した信号光ν２を、もとの波長の信号光ν３に変換して、トランスポンダ１１Ｂに出力する。

逆方向の通信では、光伝送装置１０Ｂの波長変換器１３１Ｂは、トランスポンダ１１Ｂから入力される信号光ν４を、励起光νp3を用いて異なる波長の信号光ν５に変換する。信号光ν５は、光伝送路３で光伝送装置１０Ａに送信され、光伝送装置１０Ａの波長変換器１３２Ａに入力される。波長変換器１３２Ａは、励起光νp4を用いて、受信した信号光ν５を、もとの波長の信号光ν６に変換して、トランスポンダ１１Ａに出力する。

光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂのそれぞれが、自局の波長変換特性情報と、対向局の波長変換特性情報とを用いて、自局のポンプ光源１３３及び１３４に最適な励起光波長を自律的に設定する。これにより、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差またはチルトが最小にされ、広帯域の波長変換が実現される。光伝送路２及び３の周波数帯域が有効に利用され、高品質の光伝送システム１が提供される。

＜励起光周波数の算出または再計算の契機＞
対向する光伝送装置１０の間での波長変換効率の関係は、いずれかの光伝送装置１０が新たに光伝送システム１に導入されたとき（接続トポロジーが変化したとき）、または、いずれかの光伝送装置１０で波長変換器１３１または１３２が交換されたときに変化する。波長変換器１３１（または１３２）の交換時や、新装置の導入時など、波長変換器の特性（ゼロ分散周波数など）が変化し得るイベントの発生を契機として、ポンプ光源１３３と１３４の励起光周波数は再計算される。

いずれかの光伝送装置１０の修理・保全後の起動時に、励起光周波数を再計算してもよい。波長変換特性情報をＯＳＣ（Optical Supervisory Channel：光監視チャネル）を用いて送受信する場合は、光伝送路断からの回復時、ＯＳＣ信号の中断からの回復時、ＯＳＣモジュールの故障交換時などに、励起光周波数を再計算してもよい。中継局を介した光伝送の場合は、中継区間での光伝送路断からの回復時、ＯＳＣ信号断からの回復時に、励起光周波数は再計算される。

ＨＮＬＦ特性情報をネットワーク管理オペレーションシステム（ＮＥ－ＯＰＳ）で転送する場合は、波長変換を実施する光伝送装置１０、あるいは波長変換部１３がＮＥ－ＯＰＳから非監視となり、その後復旧した場合にも、励起光周波数は再計算される。

波長変換器の波長変換特性が変化し得るイベントが発生した場合、光伝送装置１０は、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に保存されたＨＮＬＦ特性情報を、繰り返し監視チャネルまたは監視パスに出力する。同時に、対向局からのＨＮＬＦ特性情報の受信を待つ。

対向する２つの光伝送装置１０の間でＨＮＬＦ特性情報が交換されると、光伝送装置１０は、自局のＨＮＬＦ特性情報と受信したＨＮＬＦ特性情報を用いて、自局で使用されている波長変換器１３１及び１３２のために最適な励起光周波数を決定する。励起光起光周波数の算出または再計算の契機は、後述する各実施例でも再度説明する。

図４は、光伝送装置１０Ａと１０Ｂで用いられる波長変換器１３１（または１３２）の構成例を示す。波長変換器１３１のポート１０２に入力された波長λsの信号光Ｅｓは、ＷＤＭカプラ１０６でポンプ光源１３３からの励起光Ｅｐと合波され、光サーキュレータ１０８のポート１０８ａに入力される。合波された信号は、光サーキュレータ１０８のポート１０８ｂから出力され、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１０のポート１１０ａに入力される。ＰＢＳ１１０で信号光はＴＥ偏波とＴＭ偏波に分割され、それぞれポート１１０Ｃと１１０Ｂに出力される。

ＰＢＳ１１０のポート１１０ｃと１１０ｂは、ＨＮＬＦ１１２に接続されている。ＨＮＬＦ１１２は二つの主軸を持っている。ＰＢＳ１１０のポート１１０Ｃは、ＴＥモードの偏波がＨＮＬＦ１１２の一方の端点で第１の主軸に合う角度で接続される。ＰＢＳ１１０のポート１１０ｂは、ＴＭモードの偏波がＨＮＬＦ１１２の他方の端点で第１の主軸に合う角度で接続されている。ＴＥモードの偏波とＴＭモードの偏波がＨＮＬＦ１１２の中でそれぞれＦＷＭによる波長変換を受け、波長変換光Ｅｃが生成される。ＰＢＳ１１０は偏波ビームコンバイナとしても働き、波長変換光Ｅｃは、ＰＢＳ１１０のポート１１０ａから、光サーキュレータ１０８のポート１０８ｂに入力される。この信号は、光サーキュレータ１０８のポート１０８ｃに出力され、光波長フィルタ１１４で励起光Ｅｐと入力光Ｅｓが除去され、波長λcの光信号Ｅｃが出力される。

図４の構成に替えて、入力信号光（たとえばＣバンド光）をＴＥ偏波（直交偏波）とＴＭ偏波（水平偏波）に分割した後に、それぞれの偏波成分に分岐された励起光を合波し、各合波を非線形光学媒質で波長変換してもよい。この場合、各偏波の波長変換光からそれぞれの残留励起光を除去してから偏波多重して、波長変換光（たとえばＬバンド光）を出力してもよい。

図５は、波長変換器１３１（または１３２）によるＷＤＭ信号の一括変換を示す図である。複数のトランスポンダ１１から入力される異なる波長の光信号を、波長変換器１３１で一括して波長変換してもよい。ＷＤＭ信号光は、異なる波長λ₁、λ₂、…、λ_Nを有するＮチャネルの光信号を波長分割多重することで得られる。ここで、λ₁が最短波長であり、λ_Nが最長波長である。励起光λpの波長は、波長λ₁よりも低く設定される。励起光を用いたＦＷＭによって、ＷＤＭ信号光は変換光に変換される。信号光は、異なる波長λ₁’、λ₂’、…、λ_N’を有するＮチャネルの変換光信号を含む。各チャネルで、入力信号比光と変換光の配置は、ポンプ光の波長λpに対して対称である。

光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂの間で、相互に波長変換特性（ＨＮＬＦ特性）の情報を交換し、自局の情報と対向局の情報から波長分散またはチルトを最小にする最適な励起光波長が決定されている。したがって、各チャネルの光信号でフラットな変換効率が得られ、チルトの影響を低減することができる。

図５では長波長帯から短波長帯への変換を示しているが、短波長帯から長波長帯への変換でも、同様に均等な変換効率が得られる。

図６は、光伝送装置１０Ｂの動作の基本フローである。光伝送装置１０Ｂが新たに導入された場合を想定する。光伝送装置１０Ｂは、電源が投入されると、対向局からのＨＮＬＦ特性情報の受信を待つ（Ｓ１１）。同時に、自局が有するＨＮＬＦ特性情報を繰り返し出力する。ＨＮＬＦ特性情報は、波長変換特性情報の一例である。光伝送装置１０Ｂは、システムに導入された時点ではどの装置が対向局であるかを認識しておらず、ポンプ光源１３３Ｂと１３４Ｂの励起波長は未調整のままである。

対向局からＨＮＬＦ特性情報を受信すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、受信したＨＮＬＦ特性情報と、自局のＨＮＬＦ特性情報から、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差またはチルトを最小にする励起光周波数を計算する（Ｓ１２）。算出された励起光周波数をポンプ光源１３３と１３４に設定して、励起光を出力する（Ｓ１３）。その後、入力される信号光を波長変換して出力する（Ｓ１４）。ネットワーク側から波長変換された信号光ν２を受信したときは、励起光を用いて信号光ν２を波長変換し、もとの波長の信号光ν３をトランスポンダ１１に出力する。トランスポンダ１１からネットワークに送信される信号光ν４が入力されたときは、信号光ν４を波長変換し、波長変換後の信号光ν５を光伝送路３に出力する。

同じ処理が、光伝送装置１０Ａでも行われる。図３において、光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂの双方が、自局のＨＮＬＦ特性情報を繰り返し出力しながら、対向局からのＨＮＬＦ特性情報の受信を待つ。対向局からのＨＮＬＦ特性情報が得られると、取得したＨＮＬＦ特性情報と自局のＨＮＬＦ特性情報を用いて、自局のポンプ光源１３３及び１３４の励起光周波数を最適な周波数に設定する。

＜第１実施形態＞
図７は、第１実施形態の光伝送システム１－１の概略図である。光伝送システム１－１は、光伝送装置（Ａ局）１０Ａ－１と、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂ－１を有する。光伝送システム１－１の基本構成は、図３の基本構成と同じであり、主として第１実施形態の特徴事項を説明する。

第１実施形態では、波長変換特性情報として、波長変換器１３１と１３２のゼロ分散周波数がＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に記憶される。光伝送装置１０Ａ－１のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａは、波長変換器１３１ＡのＨＮＬＦ１のゼロ分散周波数νz1と、波長変換器１３２ＡのＨＮＦＬ４のゼロ分散周波数νz4を保存する。光伝送装置１０Ｂ－１のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂは、波長変換器１３１ＢのＨＮＬＦ３のゼロ分散周波数νz3と、波長変換器１３２ＢのＨＮＦＬ２のゼロ分散周波数νz2を保存する。

ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４及び１５として、監視制御光送信部１４１と監視制御光受信部１４２を用いる。ＨＮＬＦ特性情報は、光監視チャネル（ＯＳＣ）で送受信される。ＷＤＭのひとつの波長がＯＳＣに割り当てられており、ＯＳＣは隣接するノード間を双方向で接続する。監視制御光送信部１４１と監視制御光受信部１４２は、一枚のＯＳＣカードまたはモジュールで実現されてもよい。

波長変換部１３のネットワークへの出力段に、光増幅器１６とＷＤＭカプラ１９が配置されている。監視制御光送信部１４１から出力されるゼロ分散周波数情報は、ＷＤＭカプラ１９により信号光と同じ出力ポートに出力され、光伝送路２に送出される。波長変換部１３のネットワークからの入力段に、光増幅器１７と、ＷＤＭカプラ２０が配置されている。光伝送路３から受信したゼロ分散周波数情報は、ＷＤＭカプラ２０により分波され、監視制御光受信部１４２に入力される。

光伝送装置１０Ｂ－１は、光伝送装置１０Ａ－１からゼロ分散周波数νz1とνz4を受信すると、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂから、自局のゼロ分散周波数νz2とνz3を読み出す。励起光周波数制御部１３５Ｂは、ゼロ分散周波数νz1、νz4、νz2、νz3を用いてポンプ光源１３３Ｂの励起光周波数νp3と、ポンプ光源１３４Ｂの励起光周波数νp2を計算し、設定する。

光伝送装置１０Ｂ－１の励起光周波数νp2とνp3は、（１）式により計算される。

νp2＝（νz1＋νz2）／２
νp3＝（νz3＋νz4）／２ （１）
ポンプ光源１３４Ｂの励起周波数νp2は、対向する光伝送装置１０Ａ－１の波長変換器１３１Ａのゼロ分散周波数νz1と、自局の波長変換器１３２Ｂのゼロ分散周波数νz2との平均値に設定される。

ポンプ光源１３３Ｂの励起周波数νp3は、自局の波長変換器１３１Ｂのゼロ分散周波数νz3と、対向する光伝送装置１０Ａ－１の波長変換器１３２Ａのゼロ分散周波数νz4との平均値に設定される。

光伝送装置１０Ａ－１は、光伝送装置１０Ｂ－１からゼロ分散周波数νz2とνz3を受信すると、受信したゼロ分散周波数νz2及びνz3と、自局のゼロ分散周波数νz1とνz4を用いて、ポンプ光源１３３Ａの励起光周波数νp1と、ポンプ光源１３４あの励起光周波数νp4を算出し、設定する。

光伝送装置１０Ａ－１の励起光周波数νp1とνp4は、（２）式により計算される。

νp1＝（νz1＋νz2）／２
νp4＝（νz3＋νz4）／２ （２）
ポンプ光源１３３Ａの励起周波数νp1は、自局の波長変換器１３１Ａのゼロ分散周波数νz1と、対向する光伝送装置１０Ｂ－１の波長変換器１３２Ｂのゼロ分散周波数νz2との平均値に設定される。

ポンプ光源１３４Ａの励起周波数νp4は、対向する光伝送装置１０Ｂ－１の波長変換器１３１Ｂのゼロ分散周波数νz3と、自局の波長変換器１３２Ａのゼロ分散周波数νz4との平均値に設定される。

（１）式と（２）式からわかるように、νp1＝νp2、νp4＝νp3である。光伝送装置１０Ａ－１と光伝送装置１０Ｂ－１の間で、２回変換後の主信号光の劣化を最小にする同じ励起光周波数が設定され、ＩＴＵグリッド内で劣化の少ない主信号光を受信することができる。

図８は、励起光周波数の設定の効果を説明する図である。横軸が励起光周波数、縦軸がチルト量である。光伝送装置１０Ａ－1のＨＮＬＦ１のチルト量は、ゼロ分散周波数νz1で最小になり、ゼロ分散周波数νz1から離れるにつれて増大する。光伝送装置１０Ｂ－1のＨＮＬＦ２のチルト特性は、ＨＮＦＬ１と同じではないが、チルト特性の傾向は同じである。チルト量はゼロ分散周波数νz2で最小であり、ゼロ分散周波数νz2から離れるにつれて増大する。

図８の実線は、ＨＮＬＦ１とＨＮＬＦ２の合計のチルト特性を示す。合計のチルト特性は、ゼロ分散周波数νz1とνz2の中点または平均で最小になる。図８のように、ＨＮＬＦ１の特性カーブとＨＮＬＦ２の特性カーブが、ほぼ左右対称で、かつ形状が近似しているが、ゼロ分散周波数が異なる。この場合、ゼロ分散周波数の平均値に励起光周波数νp2を設定することで、チルトを抑制して波長変換効率をフラットに維持することができる。

光伝送システム１－１では、波長変換器１３１または１３２の交換時、新たな光伝送装置１０の導入時に加えて、監視制御光送信部１４１または監視制御光受信部１４２の故障交換時にも励起光周波数が再計算される。また、ＯＳＣ信号の中断からの回復時や、光伝送路２または３の切断からの回復時にも励起光周波数が再計算される。励起光周波数が設定された後の光信号の波長変換と送受信の基本的な流れは、以下のとおりである。

光伝送装置１０Ａ－１において、複数のトランスポンダ１１Ａからのクライアント信号を光合分波器（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）１２Ａで波長分割多重したＷＤＭ信号ν１は、波長変換器１３１Ａで、信号光ν２に一括変換される。信号光ν２は光増幅器１６Ａで増幅され、ＷＤＭカプラ１９Ａを通過して光伝送路２に出力される。

光伝送装置１０Ｂ－１で、ＷＤＭカプラ２０Ｂを通過して受信された信号光ν２は、光増幅器１７Ｂで増幅され、波長変換部１３Ｂに入力される。信号光ν2は、波長変換器１３２Ｂで、信号光ν３に一括変換される。信号光ν３に含まれる各波長の成分は、送信されたＷＤＭ信号ν1に含まれる各波長の成分にほぼ等しい。信号光ν３は光合分波器１２Ｂで各波長の信号に分離され、対応するトランスポンダ１１Ｂに供給される。

逆方向の通信では、光伝送装置１０Ｂ－１の波長変換器１３１Ｂは、トランスポンダ１１Ｂから入力される信号光ν４を、異なる波長の信号光ν５に変換する。信号光ν５は光増幅器１６Ｂで増幅され、ＷＤＭカプラ１９Ｂを通過して、光伝送路３に出力される。光伝送装置１０Ａ－１で受信された信号光ν５は、ＷＤＭカプラ２０Ａを通過して光増幅器１７Ａで増幅され、波長変換器１３２Ａに入力される。波長変換器１３２Ａは、入力された信号光ν５を、もとの波長の信号光ν６に変換してトランスポンダ１１Ａに出力する。

いずれの方向の通信でも、ポンプ光源１３３、１３４の励起光周波数はチルト合計量を最小にする周波数に設定されているので、２回の波長変換を経た主信号光のチルトを抑制してフラットな波長変換効率が得られる。

図９は、第１実施形態の光伝送装置１０Ｂ－１の動作フローを示す。波長変換器１３１または１３２の交換、光伝送路断からの回復など、対向局との関係で波長変換特性が変化し得るイベントが発生すると、光伝送装置１０Ｂ－１はゼロ分散周波数の受信を待つ（Ｓ２１）。同時に、自局のゼロ分散周波数を繰り返し出力してもよい。対向局からゼロ分散周波数を受信すると（Ｓ２１でＹＥＳ）、受信したゼロ分散周波数（νz1，νz4）と、自局のゼロ分散周波数（νz2，νz3）を用いて、（１）式と（２）式から励起光周波数（νp2，νp3）を計算する（Ｓ２２）。

計算した励起光周波数をポンプ光源に設定して、励起光を出力し（Ｓ２３）、入力される信号光を、励起光を用いて波長変換して出力する（Ｓ２４）。

光伝送装置１０Ａ－１でも同じ動作フローが行われる。この方法により、対向する光伝送装置１０Ａ－１と光伝送装置１０Ｂ－１の双方で、最適な励起光周波数が設定され、２回の波長変換を経た主信号のチルトを最小にすることができる。

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態の光伝送システム１－２の概略図である。光伝送システム１－２は、光伝送装置（Ａ局）１０Ａ－２と、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂ－２を有する。光伝送システム１－２の基本構成は、第１実施形態の光伝送システム１－１の基本構成と同じであり、主として第２実施形態の特徴事項を説明する。

第２実施形態では、波長変換特性情報として、波長変換器１３１と１３２の各々の波長変換特性を近似式または関数で表した情報を保持する。波長変換特性の一例として、第１実施形態と同様にＨＮＬＦ特性を用いる。近似式または関数の情報として、二次関数の近似曲線の係数をＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に記憶する。

ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４及び１５として、第１実施形態と同様に、監視制御光送信部１４１と監視制御光受信部１４２を用いる。ＨＮＬＦ特性を表わす近似曲線の係数情報は、光伝送装置１０Ａ－２と光伝送装置１０Ｂ－２の間で、ＯＳＣで送受信される。

発生するチルト量ｙを励起光周波数ｘの二次関数として表す場合、チルト量は
ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （３）
で表される。波長変換器１３１と１３２の各々について、係数（ａ，ｂ，ｃ）の組をＨＮＬＦ特性情報として保持する。

光伝送装置１０Ａ－２のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａは、ＨＮＬＦ１の波長変換特性として係数（a1, b1, c1）を保持し、ＨＮＬＦ４の波長変換特性として係数（a4, b4, c4）を保持する。

光伝送装置１０Ｂ－２のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂは、ＨＮＬＦ２の波長変換特性として係数（a2, b2, c2）を保持し、ＨＮＬＦ３の波長変換特性として係数（a3, b3, c3）を保持する。

光伝送装置１０Ａ－２の監視制御光送信部１４１Ａから出力される係数情報は、ＷＤＭカプラ１９Ａにより信号光と同じ出力ポートに出力され、光伝送路２に送出される。光伝送装置１０Ａ－２からの係数情報（a1, b1, c1）と（a4, b4, c4）は、ＷＤＭカプラ２０Ｂにより、光伝送装置１０Ｂ－２の監視制御光受信部１４２Ｂで受信され、励起光周波数制御部１３５Ｂに供給される。励起光周波数制御部１３５Ｂは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂから自局の係数情報（a2, b2, c2）と（a3, b3, c3）を読み出す。励起光周波数制御部１３５Ｂは、係数情報（a1, b1, c1）、（a4, b4, c4）、（a2, b2, c2）、及び（a3, b3, c3）を用いて、ポンプ光源１３３Ｂの励起光周波数νp3と、ポンプ光源１３４Ｂの励起光周波数νp2を算出し、設定する。

同様に、光伝送装置１０Ｂ－２の監視制御光送信部１４１Ｂから出力される係数情報（a2, b2, c2）及び（a3, b3, c3）は、ＷＤＭカプラ１９Ｂから伝送路３に送出される。光伝送装置１０Ｂ－２の係数情報（a2, b2, c2）と（a3, b3, c3）は、ＷＤＭカプラ２０Ａにより、光伝送装置１０Ａ－２の監視制御光受信部１４２Ａで受信され、励起光周波数制御部１３５Ａに供給される。励起光周波数制御部１３５Ａは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａから自局の係数情報（a1, b1, c1）と（a4, b4, c4）を読み出す。励起光周波数制御部１３５Ａは、係数情報（a1, b1, c1）、（a4, b4, c4）、（a2, b2, c2）、及び（a3, b3, c3）を用いて、ポンプ光源１３３Ａの励起光周波数νp1と、ポンプ光源１３４Ａの励起光周波数νp4を算出し、設定する。

各光伝送装置１０－２の個々の波長変換器１３１及び１３２の係数情報は、製造時にあらかじめ測定され、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に記憶されている。

図１１は、波長変換特性情報の測定を説明する図である。波長変換部１３に試験用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を接続し、励起光周波数制御部１３５を介して、波長変換器１３１のポンプ光源１３３の励起光周波数をスイープする。波長変換器１３１に信号光νi1とνi2を入力し、励起光と合波して波長変換し、波長変換器１３１の出力νo1とνo2を光スペクトルアナライザでモニタする。モニタ結果は励起光周波数と対応付けて試験用ＰＣに記録される。波長変換器１３２についても同様の測定を行い、測定結果を試験用ＰＣに記録する。

図１２は、励起光周波数をスイープしたときのチルト量の変化を説明する図である。各チャートの横軸は周波数、縦軸はパワーである。図１２の上段は、励起光周波数がゼロ分散周波数よりも大きい場合の出力特性を示す。中央の破線の矢印が励起光を表わす。入力された信号光νi1とνi2に対して、出力される変換光νo1とνo2のパワーに差が生じている。励起光周波数から離れた周波数の変換光νo2のパワーが低下している。変換光νo1とνo2のパワーの差をチルト量とする。

図１２の中段は、励起光周波数とゼロ分散周波数が一致する場合の出力特性を示す。中央の実線の矢印がゼロ分散周波数かつ励起光周波数である。入力された信号光νi1とνi2に対して、同じパワーの変換光νo1とνo2が出力され、チルトは発生していない。

図１２の下段は、励起光周波数がゼロ分散周波数よりも小さい場合の出力特性を示す。中央の破線の矢印は励起光を表わす。入力された信号光νi1とνi2に対して、出力される変換光νo1とνo2のパワーに差が生じ、励起光から離れた周波数の変換光νo2のパワーが大きく低下している。観測されるチルト量を、励起光周波数の関数として記録する。

図１３は、測定結果を示す図である。波長変換器１３１の波長変換特性カーブが励起光周波数の関数として得られる。この曲線を、最小二乗法により、二次関数ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃに近似し、係数（ａ，ｂ，ｃ）をＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に保存する。

光伝送装置１０Ｂ－２において、励起光周波数νp2は（４）式のチルト量ｙ12を最小にするｘの値として算出され、励起光周波数νp3は（４）式のチルト量ｙ34を最小にするｘの値として算出される。

ｙ12＝ｙ1＋ｙ2＝a1ｘ²＋b1ｘ＋c1＋a2ｘ²＋b2ｘ＋c2
ｙ34＝ｙ3＋ｙ4＝a3ｘ²＋b3ｘ＋c3＋a4ｘ²＋b4ｘ＋c4 （４）
図１４は、励起光周波数の設定の効果を説明する図である。横軸が励起光周波数、縦軸がチルト量である。光伝送装置１０Ａ－２のＨＮＬＦ１のチルト特性の曲線と、光伝送装置１０Ｂ－２のＨＮＬＦ２のチルト特性の曲線は、チルト量が最小になるゼロ分散周波数に対して非対称であり放物線の開き具合（係数ａ）が異なるが。この場合、近似曲線の係数（ａ，ｂ，ｃ）を有することで、それぞれの波長変換特性を近似的に表現することができる。

図１４の実線は、ＨＮＬＦ１のチルト量ｙ1と、ＨＮＬＦ２のチルト量ｙ2の合計のチルト特性ｙ12を表わす。光伝送装置１０Ｂ－２において、光伝送装置１０Ａ－２との間で合計のチルト量を最小にする励起光周波数νp2が、波長変換器１３２Ｂにとって最適な励起光周波数である。この場合、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差が最小になる。

光伝送装置１０Ｂ－２の波長変換器１３１Ｂでは、ＨＮＬＦ３のチルト量ｙ3とＨＮＬＦ４のチルト量ｙ4の合計のチルト量ｙ34を最小にする励起光周波数νp3が、最適な励起光波数として決定される。

光伝送装置１０Ａ－２でも、光伝送装置１０Ｂ－２から受信した係数情報を用いて、同じ手順で波長変換器１３１Ａの励起光周波数νp1と、波長変換器１３２Ａの励起光周波数νp4が計算される。結果的に、νp1＝νp2、νp4＝νp3であり、励起光周波数νp1とνp4がポンプ光源１３３Ａと１３４Ａにそれぞれ設定される。

第２実施形態では、ＨＮＬＦ１とＨＮＬＦ２、あるいはＨＮＬＦ４とＨＮＬＦ３の特性カーブの形状または開き具合（係数ａ）が異なる場合でも、ゼロ分散周波数の差が小さく二次関数の近似が成り立つ範囲内であれば、チルト量を最小にする励起光波長を選択することができる。

第２実施形態の光伝送システム１－２では、波長変換器１３１または１３２の交換時、新たな光伝送装置１０の導入時に加えて、監視制御光送信部１４１または監視制御光受信部１４２の故障交換時にも励起光周波数が再計算される。また、ＯＳＣ信号の中断からの回復時や、光伝送路２または３の切断からの回復時にも励起光周波数が再計算される。励起光周波数が設定された後の光信号の波長変換と送受信の基本的な流れは、第１実施形態の光伝送システム１－１と同じである。

第２実施形態でも、光伝送装置１０Ａ－２と光伝送装置１０Ｂ－２の間で、同じ励起光周波数、かつ２回の波長変換を経た主信号光のチルトを最小にする励起光周波数が、自律的に設定される。これにより、ＩＴＵグリッド内で均一な波長変換効率で主信号光を受信することができる。

＜第３実施形態＞
図１５は、第３実施形態の光伝送システム１－３の概略図である。光伝送システム１－３は、光伝送装置（Ａ局）１０Ａ－３と、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂ－３を有する。光伝送システム１－３の基本構成は、第１実施形態の光伝送システム１－１及び第２実施形態の光伝送システム１－２の基本構成と同じであり、主として第３実施形態の特徴事項を説明する。

第３実施形態では、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に、自局の波長変換器１３１と１３２の波長変換特性を記述したＨＮＬＦ特性テーブル１３８を保存する。光伝送装置１０Ａ－３のＨＮＬＦ特性テーブル１３８Ａは、ＨＮＬＦ１の波長変換特性を記述したＨＮＬＦ１テーブルと、ＨＮＬＦ４の波長変換特性を記述したＨＮＬＦ４テーブルを含む。光伝送装置１０Ｂ－３のＨＮＬＦ特性テーブル１３８Ｂは、ＨＮＬＦ２の波長変換特性を記述したＨＮＬＦ２テーブルと、ＨＮＬＦ３の波長変換特性を記述したＨＮＬＦ３テーブルを含む。

ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４及び１５としては、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、監視制御光送信部１４１と監視制御光受信部１４２を用いる。ＨＮＬＦ特性テーブル１３８の情報は、光伝送装置１０Ａ－２と光伝送装置１０Ｂ－２の間で、光監視チャネル（ＯＳＣ）で送受信される。

図１６は光伝送装置１０Ａ－３が有するＨＮＬＦ特性テーブル１３８Ａの一例である。励起光周波数に対応付けて、ＨＮＬＦ１チルト量（dB）BとＨＮＦＬ４チルト量（dB）がそれぞれ記述されている。励起光周波数とＨＮＬＦ１チルト量でＨＮＬＦ１テーブルが形成され、励起光周波数とＨＮＬＦ４チルト量でＨＮＬＦ４テーブルが形成される。

光伝送装置１０Ｂ－３が有するＨＮＬＦ特性テーブル１３８Ｂは、励起光周波数に対応付けて、ＨＮＬＦ２チルト量とＨＮＦＬ３チルト量をそれぞれ記述している。ＨＮＬＦテーブル１３８Ａと１３８Ｂは、フィッティングによる近似カーブよりもさらに正確に、実際の波長変換特性を表している。テーブル情報は、第２実施形態と同様に、波長変換器１３１、１３２の製造時に、励起光周波数をスイープして個々の特性を測定することで得られる。

光伝送装置１０Ａ－３の監視制御光送信部１４１Ａから出力されるテーブル情報（ＨＮＬＦ１テーブル，ＨＮＦＬ４テーブル）は、ＷＤＭカプラ１９により信号光と同じ出力ポートに出力され、光伝送路２に送出される。光伝送装置１０Ａ－３のテーブル情報は、光伝送装置１０Ｂ－３の監視制御光受信部１４２Ｂで受信され、励起光周波数制御部１３５Ｂに供給される。励起光周波数制御部１３５Ｂは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂから自局のテーブル情報（ＨＮＬＦ２テーブル，ＨＮＬＦ３テーブル）を読み出す。励起光周波数制御部１３５Ｂは、これらのテーブル情報を用いてポンプ光源１３３Ｂの励起光周波数νp3と、ポンプ光源１３４Ｂの励起光周波数νp2を算出し設定する。

光伝送装置１０Ｂ－２の監視制御光送信部１４１Ｂから出力されるテーブル情報（ＨＮＬＦ２テーブル，ＨＮＬＦ３テーブル）は、ＷＤＭカプラ１９から光伝送路３に送出され、光伝送装置１０Ａ－２の監視制御光受信部１４２Ａで受信される。テーブル情報は励起光周波数制御部１３５Ａに供給される。励起光周波数制御部１３５Ａは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ａから自局のテーブル情報を読み出して、ポンプ光源１３３Ａの励起光周波数νp1と、ポンプ光源１３４Ａの励起光周波数νp4を算出し設定する。

図１７は、光伝送装置１０Ｂ－３で実施される励起光周波数の決定方法を説明する図である。光伝送装置１０Ｂ－３は、光伝送装置１０Ａ－３からテーブル情報を受け取ると、受信したＨＮＦＬ１テーブルと、自局のＨＮＦＬ２テーブルを用いて、励起周波数ごとに合計チルト量を計算する。合計チルト量が最小となる励起光周波数（191.300 THz）を、ポンプ光源１３４Ｂの励起光周波数νp2として選択する。この処理は、第２実施形態で（４）式のチルト量ｙ12を最小にする励起光周波数ｘの決定に相当する。

光伝送装置１０Ｂ－３はまた、受信したＨＮＦＬ４テーブルと、自局のＨＮＦＬ３テーブルを用いて、励起周波数ごとに合計チルト量を計算し、合計チルト量が最小となる励起光周波数を、ポンプ光源１３３Ｂの励起光周波数νp3として選択する。この処理は、（４）式のチルト量ｙ34を最小にする励起光周波数ｘの決定に相当する。

光伝送装置１０Ａ－３においても、光伝送装置１０Ｂ－３から受信したテーブル情報を用いて、同じ手順で波長変換器１３１Ａの励起光周波数νp1と、波長変換器１３２Ａの励起光周波数νp4が計算される。この場合、νp1＝νp2、νp4＝νp3の値が算出され、周波数νp1とνp4がポンプ光源１３３Ａと１３４Ａにそれぞれ設定される。

図１８は、励起光周波数の設定の効果を説明する図である。第３実施形態では、波長変換特性として、フィッティングを行わずに実際の測定値データを用いるので、ＨＮＬＦ１の特性カーブとＨＮＬＦ４の特性カーブは、歪んでいる。実線のカーブは、合計のチルト特性を示す。合計チルト量が最小となる周波数が、ポンプ光源１３４Ｂの励起光周波数νp2として選択される。波長変換器１３１Ｂでは、合計チルト量を最小する励起光周波数νp3が選択され設定される。光伝送装置１０Ａ－３でも同様の手順で、光伝送装置１０Ｂ－３と同じ励起光波長が設定される。

図１８の方法は、二次関数近似の誤差が大きい場合や、ＨＮＬＦ１とＨＮＬＦ２のゼロ分散周波数の差が大きい場合に、効果的に用いられる。この方法で、光伝送装置１０Ａ－３と光伝送装置１０Ｂ－３の間で、同じ励起光周波数、かつ２回の波長変換を経た主信号光のチルトを最小にする周波数が自律的に設定され、ＩＴＵグリッド内で均一な波長変換効率で主信号光を受信することができる。

第３実施形態の光伝送システム１－３では、波長変換器１３１または１３２の交換時、新たな光伝送装置１０の導入時に加えて、監視制御光送信部１４１または監視制御光受信部１４２の故障交換時にも励起光周波数が再計算される。また、ＯＳＣ信号の中断からの回復時や、光伝送路２または３の切断からの回復時にも励起光周波数が再計算される。励起光周波数が設定された後の光信号の波長変換と送受信の基本的な流れは、第１実施形態の光伝送システム１－１と同じである。

＜第４実施形態＞
図１９は、第４実施形態の光伝送システム１－４の概略図である。光伝送システム１－４は、光伝送装置（Ａ局）１０Ａ－４と、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂ－４を有する。光伝送システム１－４の基本構成は、第２実施形態の光伝送システム１－２の基本構成と同じであり、主として第４実施形態の特徴事項を説明する。

第４実施形態では、ＨＮＬＦ特性通信インタフェース１４及び１５として、監視制御ネットワーク４１及びＮＥ－ＯＰＳ（Network Element Operation System）４２に接続される監視制御部１４６を用いる。監視制御部１４６は、たとえば、ＣＰＵとネットワークインタフェースで実現される。光伝送装置１０Ａ－４と光伝送装置１０Ｂ－４の間で、波長変換特性の情報はＮＥ－ＯＰＳ４２により送受信される。

図１９の例では、光伝送装置１０Ａ－４と光伝送装置１０Ｂ－４は、波長変換特性として二次近似曲線の係数セット（ａ，ｂ，ｃ）を保持しているが、この例に限定されない。第１実施形態のように波長変換器１３１、１３２のゼロ分散周波数を保持していてもよいし、第３実施形態のようにＨＮＬＦテーブルを保持してもよい。

ＮＥ－ＯＰＳ４２は、監視制御ネットワーク４１を介して必要な波長変換特性値を読み出し、目的の光伝送装置１０－４に転送する。光伝送装置１０Ａ－４から光伝送装置１０Ｂ－４への波長変換特性情報の転送の手順は、以下のとおりである。
（１）ＮＥ－ＯＰＳ４２は、光伝送装置１０Ａ－４の監視制御部１４６Ａに、ＨＮＬＦ特性の読出し要求を送信する。
（２）監視制御部１４６Ａは、波長変換部１３Ａに、ＨＮＬＦ特性の読出し要求を転送する。
（３）波長変換部１３Ａは、ＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６ＡからＨＮＬＦ特性値を読み出し、読み出した値を監視制御部１４６Ａに供給する。
（４）光伝送装置１０Ａ－４の監視制御部１４６Ａは、ＨＮＬＦ特性値をＮＥ－ＯＰＳ４２に送信する。
（５）ＮＥ－ＯＰＳ４２は、光伝送装置１０Ａ－４から受け取ったＨＮＬＦ特性値を、光伝送装置１０Ｂ－４の監視制御部１４６Ｂに送信する。
（６）監視制御部１４６Ｂは、受信した光伝送装置１０Ａ－４のＨＮＬＦ特性値を、励起光周波数制御部１３５Ｂに供給する。
（７）励起光周波数制御部１３５Ｂは、光伝送装置１０Ａ－４のＨＮＬＦ特性値と、自局のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６Ｂに保存されているＨＮＬＦ特性値を用いて、対向する光伝送装置間で合計チルト量が最小になる励起光周波数νp2とνp3を算出し、設定する。

光伝送装置１０Ｂ－４から光伝送装置１０Ａ－４へのＨＮＬＦ特性値の転送と、光伝送装置１０Ａ－４での励起光周波数νp1及びνp4の算出も、同様にして行われる。ＨＮＬＦ特性情報として、ゼロ分散周波数またはテーブル情報が転送される場合は、実施形態１と実施形態３で説明した方法で、２回の波長変換を経た主信号光のチルトを最小にする励起光波長が計算される。

第４実施形態の光伝送システム１－４では、波長変換器１３１または１３２の交換時、新たな光伝送装置１０の導入時に加えて、波長変換を実施する光伝送装置１０が非監視となり、その後復旧した場合や、波長変換部１３が非監視となり、その後復旧した場合にも励起光周波数が再計算される。「非監視」になるとは、たとえば監視制御部１４６の故障により光伝送装置１０の制御動作がＮＥ－ＯＰＳ４２から見えなくなる、あるいは複数のトランスポンダの信号を波長多重するグループを切り替えて波長変換するときに一部のグループの制御動作がＮＥ－ＯＰＳ４２から見えなくなる場合などである。

光伝送路２または３の切断からの回復時にも励起光周波数が再計算される。励起光周波数が設定された後の光信号の波長変換と送受信の基本的な流れは、第１実施形態の光伝送システム１－１と同じである。

＜第５実施形態＞
図２０は、第５実施形態の最適な励起光周波数の設定方法を説明する図である。実施形態１～４では、光伝送装置１０Ａと受信側の光伝送装置１０Ｂの間で、励起光周波数が同じになるように設定されていた。

実際の通信では、送信側の励起光周波数と受信側の励起光周波数が完全に一致しなくても、周波数差が許容範囲内であれば分波時のロスが小さく、ＩＴＵグリッド内でＷＤＭ信号を受信することができる。

図２０の左図は、送信側と受信側で励起光周波数が一致する場合、図２０の右図は、送信側と受信側で励起光周波数が異なる場合の模式図である。

左図で、送信側（たとえば光伝送装置１０Ａ）の励起光周波数νp1と、受信側（たとえば光伝送装置１０Ｂ）の励起光周波数νp2が一致している。この場合、送信側での１回目の一括変換（たとえばＣバンドからＬバンドへの変換）の後に、受信側で２回目の一括変換（たとえばＬバンドからＣバンドへの変換）を行ったときに、変換前の波長とほぼ同じ波長に戻すことができる。受信側のＤＥＭＵＸフィルタで取出される各波長信号に、光ロスはほとんど生じない。

右図で、送信側の励起光周波数νp1と、受信側の励起光周波数νp2がずれていると、２回目の一括変換の後にＤＥＭＵＸフィルタで取出される各波長信号には、過剰なロスが生じている。この光ロスは、νp1とνp2の周波数ずれに起因する。

νp1とνp2の周波数ずれが許容範囲内にある場合は、２回変換後に取り出される波長信号のオリジナル信号からのオフセットは小さく、十分な光パワーを得ることができる。

図２１は、周波数差が許容範囲内での励起光波長の設定を説明する図である。横軸を送信側の励起光周波数、縦軸を受信側の励起光周波数とすると、原点から４５°の方向に延びる実線が、周波数差ゼロ、すなわち送信側と受信側の励起光周波数が一致するラインである。

実線の含むグレーの領域が、周波数差が許容範囲内にある領域である。グレーの領域内では、送信側と受信側で励起光周波数がわずかにずれていても光パワーのロスが少なく（許容範囲内であり）、受信した各波長信号を正しく復調することができる。そこで、グレーの領域内で、合計チルト量が最小となる励起光周波数を探索する。

図２２は、周波数差が許容範囲内での最適な励起光周波数の設定を説明する図である。第２実施形態（近似曲線の係数情報を取得）、または第３実施形態（テーブル情報を取得）の方法で、送信側と受信側のチルト量を取得し、各励起光周波数で合計チルト量を計算する。

図２２の最左欄が送信側の励起光周波数、上端が受信側の励起光周波数であり、２つの励起光周波数の交わるブロックが、その励起光周波数のときの合計チルト量である。参考として、右端の欄外に受信側で生じるチルト量を示し、下端の欄外に送信側で生じるチルト量を示す。表内の数字は、受信側のチルト量と送信側のチルト量を足し合わせたものである。

図２２で、網掛けがされていない白の領域が、周波数差が許容範囲内の領域である。この白の領域の中で、合計チルト量が最小になる組み合わせを選択する。図２２の例では、送信側の励起光周波数が191.32THz、受信側の励起光周波数が191.30THzのときに、合計チルト量が最小になる。

選択された励起光周波数は、送信側と受信側に設定される。図２２の演算は、送信側の光伝送装置１０Ａと受信側の光伝送装置１０Ｂの間で波長変換特性情報が交換された後、光伝送装置１０Ａと光伝送装置１０Ｂの各々で行われる。より具体的には、各光伝送装置１０の波長変換部１３の励起光周波数制御部１３３で演算される（図１０及び図１５参照）。各光伝送装置１０の波長変換部１３は、合計チルトを最小にする自局の励起光周波数を選択するとともに、対向局の励起光周波数も知ることができる。

さらに、周波数差の許容範囲を設定したことで、送信側と受信側で一致する励起光周波数を選択する場合と比較して、より少ないチルト量を実現できる。励起光周波数が一致するラインは、図２２の左上から右下への斜めのラインである。このライン上での最小チルト量は、送信側、受信側ともに励起光周波数が191.31THzのときの値「１」である。

これに対し、許容範囲内で選択される最小チルト量は「０．３」であり、より少ないチルト量で波長変換が実現される。第５実施形態では、送信側の受信側の励起光周波数差に所定の許容範囲を設定することで、合計チルト量を最小にする最適な励起光周波数の組み合わせを自律的に設定することができる。

＜変形例＞
図２３は、変形例の光伝送システム１－５の概略図である。実施形態の光伝送システム１は、光伝送装置１０が中継局を介して接続されている光ネットワークにも適用される。

光伝送システム１－５は、光伝送装置（Ａ局）１０Ａ－５、光伝送装置（Ｂ局）１０Ｂ－５、及びこれらの間を中継する中継局（Ｃ局）５０を含む。光伝送装置１０Ａ－５と中継局５０は、光伝送路２ａ及び３ｂで接続されている。中継局５０と光伝送装置１０Ｂ－５は、光伝送路２ｂ及び３ａで接続されている。

各光伝送装置１０のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に保存されているＨＮＬＦ特性情報は、ＨＮＬＦ特性通信インタフェースである監視制御光送信部１４１と監視制御光受信部１４２により、ＯＳＣで送受信される。

監視制御光でＨＮＬＦ特性を転送する場合、波長変換を行わない中継局５０は、次段の光伝送装置１０にＨＮＬＦ特性情報を転送する手段を持つ。

中継局５０は、監視制御光送信部５１及び５５と、監視制御光受信部５２及び５６を有する。光伝送装置１０Ａ－５から光伝送装置１０Ｂ－５へＨＮＬＦ特性情報が送信される場合は、中継局５０は、監視制御光受信部５２でＨＮＬＦ特性情報を受信し、監視制御光送信部５１でＨＮＬＦ特性情報を転送する。光伝送装置１０Ｂ－５から光伝送装置１０Ａ－５へＨＮＬＦ特性情報が送信される場合は、中継局５０は、監視制御光受信部５６でＨＮＬＦ特性情報を受信し、監視制御光送信部５５でＨＮＬＦ特性情報を転送する。

監視制御光送信部５１及び５５と、監視制御光受信部５２及び５６は、ひとつのＯＳＣカードまたはモジュールで実現されてもよい。

光伝送装置１０Ａ－５で、クライアント信号は信号光ν１から信号光ν２に波長信号されて、光伝送路２ａに出力される。信号光ν２は、中継局５０の光増幅器５３で増幅されて、光伝送装置１０Ｂ－５に転送される。光伝送装置１０Ｂ－５は、受信した信号光ν２をもとの波長の信号光ν３に波長変換して、トランスポンダ１１Ｂに出力する。

光伝送装置１０Ｂ－５で、クライアント信号は信号光ν４から信号光ν５に波長信号されて、光伝送路３ａに出力される。信号光ν５は、中継局５０の光増幅器５４で増幅されて、光伝送装置１０Ａ－５に転送される。光伝送装置１０Ａ－５は、受信した信号光ν５をもとの波長の信号光ν６に波長変換して、トランスポンダ１１Ａに出力する。

図２３の光伝送システム１－５では、波長変換器１３１または１３２の交換時、新たな光伝送装置１０の導入時に加えて、中継区間での光伝送路断からの回復時にも、励起光周波数が再計算される。また、監視制御光送信部１４１または監視制御光受信部１４２の故障交換時、ＯＳＣ信号の中断からの回復時にも、励起光周波数が再計算される。

図２３の構成は、特に長距離の光通信に有効に用いられる。

図２４は、別の変形例として、光伝送システム１－６を示す。光伝送システム１－６では、中継局６０を用いた主信号光の転送と、ＮＥ－ＯＰＳ４２によるＨＮＬＦ特性情報の転送を組み合わせている。この例では、中継局６０はＨＮＬＦ特性情報を転送する必要がなく、光増幅器６３と６４で主信号光を増幅して転送する。

光伝送装置１０Ａ－６と光伝送装置１０Ｂ－６の間のＨＮＬＦ特性情報の送受信は、第４実施形態で説明した手順で行われる。光伝送装置１０－６のＨＮＬＦ特性保持メモリ１３６に保持される情報は、波長変換器１３１及び１３２のゼロ分散波長、波長変換特性を表わす近似曲線の係数、励起周波数とチルト量を対応付けたテーブルのいずれであってもよい。

いずれの構成例でも、隣接する光伝送装置１０間で波長変換器の特性情報を交換し、自局の波長変換特性情報と対向局の波長変換特性情報を用いて、２回の波長変換後の主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数が算出される。

以上、特定の構成例を用いて本発明を説明したが、本発明は上述した例に限定されず、発明の主題を離れない範囲で多様な変形を含む。上述した実施形態のうち、２以上の実施形態を組み合わせてもよい。たとえば、第２実施形態で用いたＨＮＬＦ特性の取得方法を第１実施形態や第３実施形態で用いて、ゼロ分散周波数や、テーブル情報を取得してもよい。

実施形態の波長変換構成を、光中継ノードに適用することも可能である。たとえば、図２３の構成で、中継局５０に波長変換部１３を設け、光伝送装置１０Ａ－５との間、及び光伝送装置１０Ｂ－５との間で、ＨＮＬＦ特性情報を交換して、最適な励起光周波数を設定してもよい。光中継ノードで一括波長変換することで、波長の衝突を回避することができる。

波長変換器はＨＮＬＦを用いた波長変換器に限定されず、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）などの非線形光学結晶を用いた波長変換器であってもよい。この場合も非線形光学結晶の変換特性（屈折率特性または分散特性）をあらかじめ測定してメモリに保存し、対向局から受け取る変換特性情報と合わせて用いることで、励起光の周波数を最適な周波数に設定することができる。

以上の説明に対して、以下の付記を呈示する。
（付記１）
入力された信号光を、非線形光学媒質を用いて波長変換して出力する波長変換器と、
前記波長変換器の波長変換特性に関する第１情報を保持するメモリと、
隣接する光伝送装置の第２の波長変換特性に関する第２情報を受信する通信インタフェースと、
前記第２情報が受信されると、前記第１情報と前記第２情報を用いて、波長変換を受ける主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数を決定し、決定された前記励起光周波数を前記波長変換器に設定する制御部と、
を有することを特徴とする光伝送装置。
（付記２）
前記通信インタフェースは、前記第１情報を前記隣接する光伝送装置に通知することを特徴とする付記１に記載の光伝送装置。
（付記３）
前記メモリは、前記第１情報として前記非線形光学媒質の第１のゼロ分散周波数を保存し、
前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記隣接する光伝送装置で用いられる第２波長変換器の第２のゼロ分散周波数を受信し、
前記制御部は、前記第１のゼロ分散周波数と前記第２のゼロ分散周波数の平均値を前記励起光周波数として決定することを特徴とする付記１または２に記載の光伝送装置。
（付記４）
前記メモリは、前記第１情報として前記波長変換器の前記波長変換特性を励起周波数の関数として表した第１の近似曲線情報を保存し、
前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記第２の波長変換特性を励起周波数の関数として表した第２の近似曲線情報を受信し、
前記制御部は、前記第１の近似曲線情報と前記第２の近似曲線情報を加算して、加算近似曲線が最小になるときの周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする付記１または２に記載の光伝送装置。
（付記５）
前記近似曲線情報は、前記近似曲線を表わす二次関数の係数であることを特徴とする付記４に記載の光伝送装置。
（付記６）
前記メモリは、前記第１情報として、前記波長変換器の変換効率の劣化量を励起周波数と対応付けて記述した第１のテーブルを保存し、
前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記隣接する光伝送装置の第２波長変換器の変換効率の劣化量を励起周波数と対応付けて記述した第２のテーブルを受信し、
前記制御部は、前記励起周波数ごとに前記第１のテーブルの値と前記第２のテーブルの値を加算して、合計の劣化量が最小となる周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする付記１または２に記載の光伝送装置。
（付記７）
前記制御部は、前記励起光周波数に、前記主信号光の受信が可能である許容オフセット範囲を設定し、前記許容オフセット範囲の中で前記合計の劣化量が最小となる周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする付記６に記載の光伝送装置。
（付記８）
前記通信インタフェースは、光監視チャネルを利用した監視制御信号の送受信を行う光監視モジュールまたはカードであることを特徴とする付記１～７のいずれかに記載の光伝送装置。
（付記９）
前記通信インタフェースは、監視制御ネットワークに接続される監視制御モジュールであり、
前記光伝送装置は、前記監視制御ネットワークから前記第２情報を取得することを特徴とする付記１～７のいずれかに記載の光伝送装置。
（付記１０）
第１の光伝送装置と、第２の光伝送装置が光伝送路で接続される光伝送システムにおいて、
前記第１の光伝送装置は第１の波長変換器を有し、前記第２の光伝送装置は第２の波長変換器を有し、
前記第１の光伝送装置は、前記第１の波長変換器の波長変換特性についての第１情報を有し、前記第２の光伝送装置は、前記第２の波長変換器の波長変換特性についての第２情報を有し、
前記第１の光伝送装置は、前記第１情報を前記第２の光伝送装置に通知し、
前記第２の光伝送装置は、前記第１情報と前記第２情報に基づいて、前記第１の光伝送装置との間で主信号光の利得偏差を最小にする第２励起光周波数を、前記第２の波長変換器に設定することを特徴とする光伝送システム。
（付記１１）
前記第２の光伝送装置は、前記第２情報を前記第１の光伝送装置に通知し、
前記第１の光伝送装置は、前記第２情報と前記第１情報に基づいて、前記第２の光伝送装置との間で前記主信号光の前記利得偏差を最小にする第１励起光周波数を、前記第１の波長変換器に設定することを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
（付記１２）
前記第１励起光周波数と、前記第２励起光周波数は等しいことを特徴とする付記１１に記載の光伝送システム。
（付記１３）
前記第２の光伝送装置は、前記第１励起光周波数と前記第２励起光周波数の間に、受信合の受信が可能な範囲で許容される差分を設定し、
前記差分の範囲内で、前記第２励起光周波数を決定することを特徴とする付記１１に記載の光伝送システム。
（付記１４）
前記第１の光伝送装置と前記第２の光伝送装置の間で、光監視チャネルを用いて前記第１情報と前記第２情報が送受信されることを特徴とする付記１０～１３のいずれかに記載の光伝送システム。
（付記１５）
前記第１の光伝送装置と前記第２の光伝送装置は、監視制御ネットワークを介して、前記第１情報と前記第２情報を交換することを特徴とする付記１０～１４のいずかに記載の光伝送システム。
（付記１６）
非線形光学媒質を用いた波長変換器を有し、入力された信号光を波長変換して出力する光伝送装置において、
前記波長変換器の波長変換特性に関する第１情報をあらかじめメモリに保存し、
前記光伝送装置で、隣接する光伝送装置の第２の波長変換特性に関する第２情報が受信されたときに、前記第１情報と前記第２情報を用いて、波長変換を受ける主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数を決定し、
決定された前記励起光周波数を前記波長変換器に設定する、
ことを特徴とする励起光周波数の制御方法。

１、１－１～１－６ 光伝送システム
２、３ 光伝送路
１０、１０Ａ、１０Ｂ 光伝送装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ トランスポンダ
１３、１３Ａ、１３Ｂ 波長変換部
４１ 監視制御ネットワーク
４２ ＮＥ－ＯＰＳ
５０、６０ 中継局
１３１、１３２ 波長変換器
１３３、１３４ ポンプ光源
１３５ 励起光周波数制御部
１３６ ＨＮＬＦ特性保持メモリ
１３８、１３８Ａ、１３８Ｂ ＨＮＬＦ特性テーブル
１４、１５ ＨＮＬＦ特性通信インタフェース
１４１、１４１Ａ、１４１Ｂ 監視制御光送信部
１４２、１４２Ａ、１４２Ｂ 監視制御光受信部
１４６、１４６Ａ、１４６Ｂ 監視制御部

Claims (9)

1. 入力された信号光を、非線形光学媒質を用いて波長変換して出力する波長変換器と、
   前記波長変換器の波長変換特性に関する第１情報を保持するメモリと、
   隣接する光伝送装置において前記信号光の波長変換を行う第２波長変換器の第２の波長変換特性に関する第２情報を受信する通信インタフェースと、
   前記第２情報が受信されると、前記第１情報と前記第２情報を用いて、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数を決定し、決定された前記励起光周波数を前記波長変換器に設定する制御部と、
   を有することを特徴とする光伝送装置。
2. 前記通信インタフェースは、前記第１情報を前記隣接する光伝送装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記メモリは、前記第１情報として前記非線形光学媒質の第１のゼロ分散周波数を保存し、
   前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記隣接する光伝送装置で用いられる第２波長変換器の第２のゼロ分散周波数を受信し、
   前記制御部は、前記第１のゼロ分散周波数と前記第２のゼロ分散周波数の平均値を前記励起光周波数として決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送装置。
4. 前記メモリは、前記第１情報として前記波長変換器の前記波長変換特性を励起周波数の関数として表した第１の近似曲線情報を保存し、
   前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記第２の波長変換特性を励起周波数の関数として表した第２の近似曲線情報を受信し、
   前記制御部は、前記第１の近似曲線情報と前記第２の近似曲線情報を加算して、加算近似曲線が最小になるときの周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送装置。
5. 前記メモリは、前記第１情報として、前記波長変換器の変換効率の劣化量を励起周波数と対応付けて記述した第１のテーブルを保存し、
   前記通信インタフェースは、前記第２情報として、前記隣接する光伝送装置の第２波長変換器の変換効率の劣化量を励起周波数と対応付けて記述した第２のテーブルを受信し、
   前記制御部は、前記励起周波数ごとに前記第１のテーブルの値と前記第２のテーブルの値を加算して、合計の劣化量が最小となる周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送装置。
6. 前記制御部は、前記励起光周波数に、前記主信号光の受信が可能である許容オフセット範囲を設定し、前記許容オフセット範囲の中で前記合計の劣化量が最小となる周波数を前記励起光周波数として決定することを特徴とする請求項５に記載の光伝送装置。
7. 第１の光伝送装置と、第２の光伝送装置が光伝送路で接続される光伝送システムにおいて、
   前記第１の光伝送装置は第１の波長変換器で波長変換された信号光を出力し、前記第２の光伝送装置は前記光伝送路から受信した前記信号光を第２の波長変換器で波長変換し、
   前記第１の光伝送装置は、前記第１の波長変換器の波長変換特性についての第１情報を有し、前記第２の光伝送装置は、前記第２の波長変換器の波長変換特性についての第２情報を有し、
   前記第１の光伝送装置は、前記第１情報を前記第２の光伝送装置に通知し、
   前記第２の光伝送装置は、前記第１情報と前記第２情報に基づいて、前記第１の光伝送装置との間で２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差を最小にする第２励起光周波数を、前記第２の波長変換器に設定することを特徴とする光伝送システム。
8. 前記第２の光伝送装置は、前記第２情報を前記第１の光伝送装置に通知し、
   前記第１の光伝送装置は、前記第２情報と前記第１情報に基づいて、前記第２の光伝送装置との間で前記主信号光の前記利得偏差を最小にする第１励起光周波数を、前記第１の波長変換器に設定することを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。
9. 非線形光学媒質を用いた波長変換器を有し、入力された信号光を波長変換して出力する光伝送装置において、
   前記波長変換器の波長変換特性に関する第１情報をあらかじめメモリに保存し、
   前記光伝送装置で、隣接する光伝送装置において前記信号光の波長変換を行う第２波長変換器の第２の波長変換特性に関する第２情報が受信されたときに、前記第１情報と前記第２情報を用いて、２回の波長変換を経た主信号光の利得偏差を最小にする励起光周波数を決定し、
   決定された前記励起光周波数を前記波長変換器に設定する、
   ことを特徴とする励起光周波数の制御方法。

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