JP7492155B2 - 光増幅推定方法、光増幅推定装置、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光増幅推定方法、光増幅推定装置、およびコンピュータプログラムに関する。

光通信システムにはＰＯＮ（Passive Optical Network）方式が広く用いられている。図１２は、ＰＯＮ方式を採用した光通信システム９０の構成例を示す図である。
光通信システム９０は、局舎９１０に配置された送受信装置と複数の加入者それぞれの送受信装置とが、光分岐器９４０を介して、１本の光伝送路９５０で結合されたシステム構成である。例えば、局舎９１０に配置された送受信装置はＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線端局装置）９１１であり、加入者の送受信装置はＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線終端装置）９３０である。ＯＬＴ９１１およびＯＮＵ９３０は光伝送路９５０および光分岐器９４０を介して信号を送受信する。ＯＬＴ９１１からＯＮＵ９３０への信号は下り信号であり、ＯＮＵ９３０からＯＬＴ９１１への信号は上り信号である。

光通信システムにおいて、光伝送路を延伸することにより光伝送路損失が増加するという欠点がある。また、システムの保守をする作業者の確保が今後難しくなることから、局舎を新たに設置することなく光伝送路損失を補償する技術が求められている。

この問題を解決する１つの手法に、分布ラマン増幅を用いる手法がある（非特許文献１）。図１３は、分布ラマン増幅を用いた光通信システム９０の構成例を示す図である。図１３において、図１２に示す光通信システムと同一の部分には同一の符号を付している。
ＯＬＴ９１１およびＯＮＵ９３０は、波長合分波器９１３、ＯＬＴ光伝送路９５１、波長合分波器９６０、ＯＮＵ光伝送路９５２、光分岐器９４０を介して信号を送受信する。
局舎９１０には励起光出力部９１２が配置される。励起光出力部９１２から出力される励起光を波長合分波器９１３がＯＬＴ光伝送路９５１に入射する。これにより、ＯＬＴ光伝送路９５１において後方励起が生じ、上り信号が分布ラマン増幅される。
ＯＬＴ光伝送路９５１とＯＮＵ光伝送路９５２の間には波長合分波器９６０が配置される。波長合分波器９６０はＯＬＴ光伝送路９５１が伝送した励起光を取り除き、終端器９６１に出力する。
終端器９６１は取得した励起光を終端する。

R. Igarashi et al., "Raman Amplification Based 40 km Reach Raman Amplification Based 40 km Reach the Central Office Building", OECC2019, TuA3-3, 2019

分布ラマン増幅技術において、増幅に用いる伝送路の状態により利得が変化する場合がある。よってこの手法を導入する際には利得を監視する必要がある。
分布ラマン増幅技術における利得とは、励起光入射時および非入射時の光信号の強度の差で定義される。そのため、分布ラマン増幅技術における利得は光信号が送信されているときのみ計測することが可能であった。
よって、光信号が送信されていないときにはその利得を知ることができなかった。

本発明の目的は、光信号が送信されていない場合であってもラマン増幅による光信号の利得に関する値の取得を可能とする光増幅推定方法、光増幅推定装置、およびコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、第１光通信装置と第２光通信装置とが光信号を送受信するために使用する第２光伝送路と一部の光伝送路を共有する第１光伝送路におけるラマン増幅の利得を推定する光増幅推定方法であって、前記第１光伝送路の第１端に接続された励起光出力部が励起光を出力し、前記第１光伝送路に前記励起光を入射する励起光入射ステップと、前記第１光伝送路の第１端と同じ側に接続された監視部が、前記励起光と波長の異なる監視光を出力し、前記第１光伝送路に前記監視光を入射する監視光入射ステップと、前記励起光入射時および非入射時において前記監視部に入射される光の強度を、前記監視部が測定する散乱測定ステップと、前記散乱測定ステップにおいて測定した散乱光強度を基にして、前記第１光伝送路における光信号の増幅を推定する増幅推定ステップと、を有する光増幅推定方法である。

本発明の一態様は、第１光通信装置と第２光通信装置とが光信号を送受信するために使用する第２光伝送路と一部の光伝送路を共有する第１光伝送路におけるラマン増幅の利得を推定する光増幅推定装置であって、前記第１光伝送路の第１端に接続され、励起光を前記第１光伝送路に入射させる励起光入射部と、前記第１光伝送路の第１端と同じ側に接続され、前記励起光と波長の異なる監視光を前記第１光伝送路に入射させる監視光入射部と、前記励起光入射時および非入射時において前記監視部に入射される光の強度を測定する散乱光測定部と、前記散乱光の強度を基にして、前記光伝送路における光信号の増幅を推定する増幅推定部と、を備える光増幅推定装置である。

本発明の一態様は、上記の光増幅推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、光信号が送信されていない場合であってもラマン増幅による光信号の利得に関する値の取得が可能となる。

第１の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る監視光出力部の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る光制御部のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る利得の波長依存性の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る光通信システムにおける局舎の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る光通信システムの一部構成、およびその構成における光伝送路の損失を示した図である。 第２の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。 第３の実施形態に係る光制御部のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。 ＰＯＮ方式を採用した光通信システムの構成例を示す図である。 分布ラマン増幅を用いた光通信システムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

〈第１の実施形態〉
図１は、第１の実施形態に係る光通信システム１０の構成を示す図である。光通信システム１０は、局舎１１０、ＯＬＴ１１１、励起光出力部１１２、第一波長合分波器１１３、監視光出力部１１４、光制御部１１６、ＯＬＴ光伝送路１５１、第二波長合分波器１６０、終端器１６１、ＯＮＵ光伝送路１５２、光分岐器１４０、ＯＮＵ１３０を備える。

光通信システム１０は局舎１１０に配置されたＯＬＴ１１１と複数のＯＮＵ１３０がＯＬＴ光伝送路１５１およびＯＮＵ光伝送路１５２で結合されたシステム構成である。
励起光出力部１１２は励起光を第一波長合分波器１１３に出力する。

監視光出力部１１４は監視光を第一波長合分波器１１３に出力する。監視光は、励起光および光信号とは異なる波長の光である。また、監視光の一部は光伝送路内でレイリー散乱により散乱され、このとき生じる散乱光の一部は監視光の進行方向とは逆方向に伝送され監視光出力部１１４に入射する。監視光出力部１１４は入射される散乱光を検出する。また、監視光出力部１１４は検出する散乱光の強度を光制御部１１６に出力する。

第一波長合分波器１１３は、励起光出力部１１２から入力される励起光、監視光出力部１１４から入力される監視光、およびＯＬＴ１１１から入力される光信号を合波し、ＯＬＴ光伝送路１５１に出力する。また、第一波長合分波器１１３は、ＯＬＴ光伝送路１５１から入力される光を励起光波長帯、監視光波長帯、光信号波長帯の光に分波し、それぞれ励起光出力部１１２、監視光出力部１１４、ＯＬＴ１１１に出力する。

第二波長合分波器１６０は、終端器１６１から入力される光とＯＮＵ光伝送路１５２から伝送される光を合波してＯＬＴ光伝送路１５１に出力する。また、第二波長合分波器１６０はＯＬＴ光伝送路１５１から伝送された光を励起光波長帯、監視光波長帯、光信号波長帯の光に分波し、励起光波長帯、監視光波長帯の光を終端器１６１に、光信号波長帯の光をＯＮＵ光伝送路１５２に出力する。

図２は第１の実施形態に係る監視光出力部１１４の構成例を示す図である。
光源２０１は監視光を出力する。光源２０１の構成例としてはレーザダイオード、スイッチが挙げられる。光源２０１は光制御部１１６からの出力に基づいてスイッチのＯＮとＯＦＦを切り替え、レーザダイオードが監視光を出力するのを制御する。
アイソレータ２０２は、光源２０１が出力する監視光を通過させ、光源２０１に向かう光を遮断する。
入射光検出部２０３は入力された光を検出し、その強度を測定する。入射光検出部２０３の例としてはフォトダイオードが挙げられる。

光ファイバカプラ２０４は、アイソレータ２０２、入射光検出部２０３、および第一波長合分波器１１３に接続され、アイソレータ２０２から入力される監視光を第一波長合分波器１１３に入力し、第一波長合分波器１１３から入力される光を入射光検出部２０３に入力する。具体的には、光ファイバカプラ２０４は、第１端に２つのポートを有し、第２端に２つのポートを有する２×２カプラであって、第一波長合分波器１１３が第１端の２つのポートのうち１つに接続され、アイソレータ２０２および入射光検出部２０３が第２端に接続される。なお、光ファイバカプラ２０４のうち第１端のうち第一波長合分波器１１３が接続されないポートは、終端処理される。
他の実施形態においては、監視光出力部１１４は、光ファイバカプラ２０４に代えて、３ポートのサーキュレータを備えてもよい。当該サーキュレータは、光源２０１から入力される監視光を第一波長合分波器１１３に入力し、第一波長合分波器１１３から入力される光を入射光検出部２０３に入力するように、光源２０１、入射光検出部２０３及び第一波長合分波器１１３に接続される。

図３は、第１の実施形態に係る光制御部１１６のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
光制御部１１６は、監視光入切部３０１、散乱光測定値取得部３０２、励起光入切部３０３、光伝送路距離取得部３０４、比例定数算出部３０５、散乱光利得算出部３０６、監視光波長帯利得算出部３０７、利得比率取得部３０８、光信号利得算出部３０９、出力部３１０を備える。

監視光入切部３０１は、監視光出力部１１４が出力する監視光のＯＮとＯＦＦを切り替える。散乱光測定値取得部３０２は、監視光出力部１１４の入射光検出部２０３が検出する散乱光の強度値を取得する。励起光入切部３０３は、励起光出力部１１２が出力する励起光のＯＮとＯＦＦを切り替える。光伝送路距離取得部３０４は、例えば外部のデータベースから光伝送路の距離を取得する。比例定数算出部３０５は、光伝送路の距離を基にして、散乱光利得Ｇ１（以下Ｇ１）と監視光波長帯利得Ｇ２（以下Ｇ２）の関係式を算出する。

散乱光利得算出部３０６は、散乱光測定値取得部３０２が取得した散乱光の強度値に基づいて、Ｇ１を算出する。監視光波長帯利得算出部３０７は、散乱光利得算出部３０６が算出したＧ１、および比例定数算出部３０５が算出したＧ１とＧ２の関係式を基にして、Ｇ２を算出する。利得比率取得部３０８は、例えば外部のデータベースから監視光の利得と光信号の利得との比率を表す比率データを取得する。光信号利得算出部３０９は、監視光波長帯利得算出部３０７が算出したＧ２、および利得の波長依存性のデータを基にして、上り信号利得Ｇ３（以下Ｇ３）を算出する。出力部３１０は、算出されたＧ３を出力する。出力先としては例えば外部のデータベースやＧ３の値を表示する掲示装置がある。

〈計算方法〉
次に、第１の実施形態に係る利得Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の算出方法について具体的に説明する。
Ｇ１は散乱光の利得である。励起光出力時の散乱光の強度をＰ_ＯＮ、励起光非出力時の散乱光の強度をＰ_ＯＦＦとすると、Ｇ１は以下に示す式（１）で求めることができる。

Ｇ２は監視光が上り信号と同じ経路で伝送したときに受ける利得である。散乱光の発生場所は伝送路全体に分布しているが、上り信号はＯＮＵ側からＯＬＴ側に一方的に伝送し、散乱光のように伝送路のある地点から発生することはない。そのため、利得Ｇ１とＧ２は一致しない。Ｇ１とＧ２の関係は、以下に示す式（２）で表される。

式（２）におけるＫは光伝送路の距離により決定される定数である。この定数を用いることでＧ１からＧ２を算出することができる。

Ｇ３は上り信号光の利得である。光通信に使われる光信号と監視光、および励起光は波長が異なるものを使用する。
図４は、ラマン利得の波長依存性の一例を示す図である。励起光の波長よりも長い波長を持つ光は、励起光によりラマン増幅を受けるが、その利得は波長によって異なる。増幅を受ける光信号の波長が励起光の波長λ_ｅより長くなるにつれて、光信号の利得は増加する。光信号の利得は一定値に漸近し、波長λ_１以降、光信号の利得が略一定となる。一方で、光信号の波長がさらに長くなるにつれて、光信号の波長λ_２以降、光信号の利得は減少する。図４においては、利得が線形に変化しているが、これに限られない。光信号である上り信号が最大の利得を受けるように、励起光の波長λ_ｅが設定されている。

図４に示す例においては、監視光の波長λ_ｍを励起光の波長λ_ｅとλ_１の間に設定している。すなわち、監視光の波長λ_ｍは、励起光の波長λ_ｅより大きく、光信号の波長より小さい。事前に波長λ_ｍの光が励起光により受ける利得と、λ_１からλ_２の波長帯の光が励起光により受ける利得の比率を得る。例えば、波長λ_ｅの励起光により波長λ_ｍの光が受ける利得がＳ_ｍ、λ_１からλ_２の波長帯の光が受ける利得がＳ_１である場合、その比率はＳ_ｍ：Ｓ_１となる。このデータをデータベースなどに保存しておく。
Ｇ３は監視光の利得Ｇ２と、事前に得た比率データＳ_ｍ：Ｓ_１を用いて式（３）で算出することができる。

以上が利得Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３の算出方法である。

《システムの動作》
図５は第１の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。
上り信号がＯＬＴ光伝送路１５１を伝送していない任意のタイミングに、すなわちＯＬＴ１１１とＯＮＵ１３０との間で通信が確立していないときに、監視光入切部３０１が監視光出力部１１４に監視光の出力指示を出力する。監視光出力部１１４は、出力指示を取得し、第一波長合分波器１１３に監視光を出力する（ステップＳ１）。励起光入切部３０３が励起光出力部１１２に励起光の出力停止指示を出力する。励起光出力部１１２は、出力停止指示を取得し、第一波長合分波器１１３への励起光の出力を停止する（ステップＳ２）。

監視光がＯＬＴ光伝送路１５１に入射されると、ＯＬＴ光伝送路１５１全体で散乱され散乱光が生じる。散乱光のうち後方散乱したものは、監視光出力部１１４に入射される。この散乱光を監視光出力部１１４が検出し、その強度を測定する。その後、散乱光測定値取得部３０２がこの強度のデータを取得する（ステップＳ３）。散乱光強度のデータを取得後、励起光入切部３０３が励起光出力部１１２に励起光の出力指示を出力する。励起光出力部１１２は、出力指示を取得し、第一波長合分波器１１３に励起光を出力する（ステップＳ４）。このときも励起光非入射時と同様に、監視光が散乱され散乱光が生じる。この散乱光は、励起光によって増幅される。この散乱光を監視光出力部が検出し、その強度を測定する。その後、散乱光測定値取得部３０２がこの強度のデータを取得する（ステップＳ５）。

散乱光測定値取得部３０２が取得した散乱光強度のデータに基づき、散乱光利得算出部３０６がＧ１を算出する（ステップＳ６）。
光伝送路距離取得部３０４がＯＬＴ光伝送路１５１の距離のデータを取得する（ステップＳ７）。比例定数算出部３０５が光伝送路の距離に基づき、Ｇ２とＧ１の関係式を算出する（ステップＳ８）。監視光波長帯利得算出部３０７が、散乱光利得算出部３０６が算出したＧ１、および比例定数算出部３０５が算出したＧ２とＧ１の関係式に基づき、Ｇ２を算出する（ステップＳ９）。

利得比率取得部３０８が、波長と利得の依存性のデータを取得する（ステップＳ１０）。光信号利得算出部３０９が、Ｇ２、および波長と利得の依存性のデータに基づいて、Ｇ３を算出する（ステップＳ１１）。最後に出力部３１０が、Ｇ３の値を出力し（ステップＳ１２）、処理を終了する。

なお、図５に示すフローチャートにおけるステップＳ７およびステップＳ８の動作は、図５に示す一連の動作より前に行われていてもよい。すなわち、Ｇ２とＧ１の関係式は、図５に示す一連の動作より前に特定されていてもよい。

《作用・効果》
このように、第１の実施形態によれば、光通信システムは、光伝送路の第１端に接続された励起光出力部が励起光を出力し、その光伝送路に励起光を入射する。その光伝送路の第１端と同じ側に接続された監視部が、励起光と波長の異なる監視光を出力し、その光伝送路に監視光を入射する。励起光入射時および非入射時において監視部に入射される光の強度を測定し、その光強度に基づいて、その光伝送路における光信号の利得を推定する。つまり、第１の実施形態によれば、局舎１１０側から出力される監視光の後方散乱光を局舎１１０より測定することにより、光信号の利得を推定する。これにより、ＯＬＴ１１１とＯＮＵ１３０の間で通信が確立していないときであっても、ラマン増幅による光信号の利得を推定することができる。

〈第２の実施形態〉
図６は、第２の実施形態に係る光通信システム１０における局舎１１０の構成を示す図である。第２の実施形態に係る光通信システム１０は、第１の実施形態に係る光通信システム１０の構成に加え、局舎１１０が伝送距離測定部１１７および第三波長合分波器１１８をさらに備えるものである。
伝送距離測定部１１７は、励起光による増幅が生じるＯＬＴ光伝送路１５１の距離を測定する。伝送距離測定部１１７の例としてはＯＴＤＲ(Optical Time-Domain Reflectometer)が挙げられる。伝送距離測定部１１７がＯＴＤＲにより構成される場合、伝送距離測定部１１７は光パルスを第三波長合分波器１１８に出力する。光パルスの波長は、励起光、監視光、光信号の波長のいずれとも異なる。この光パルスの散乱光および反射光を伝送距離測定部１１７が取得し、光パルスの出力タイミングを起点とした受光強度の時系列を基にして、光伝送路の距離を測定する。

第三波長合分波器１１８は、励起光出力部１１２、監視光出力部１１４、伝送距離測定部１１７およびＯＬＴ１１１から取得した光を合波し、ＯＬＴ光伝送路１５１に出力する。また、第三波長合分波器１１８は、ＯＬＴ光伝送路１５１から取得した光を励起光波長帯、監視光波長帯、光信号波長帯、および伝送距離測定部が出力する光の波長帯の光に分波し、それぞれ励起光出力部１１２、監視光出力部１１４、ＯＬＴ１１１、および伝送距離測定部１１７に出力する。光制御部１１６の光伝送路距離取得部３０４は、伝送距離測定部１１７より光伝送路の距離を取得する。

図７は、第２の実施形態に係る光増幅推定装置の一部構成、およびその構成においてＯＴＤＲが出力する波長における光伝送路の損失であって、ＯＴＤＲが観測する損失を示した図である。ＯＴＤＲは光伝送路に光パルスを出力し、出力した光パルスの結果生じた戻り光の強度および戻ってくるまでの時間を基にして、光伝送路において反射などによる損失が生じている位置を検出することができる装置である。この損失を光伝送路の端点で生じさせることで光伝送路の距離を求めることができる。
ＯＴＤＲを用いてＯＬＴ光伝送路１５１の距離を求める場合、ＯＴＤＲが出力する波長が第二波長合分波器１６０により分波され、終端器１６１により終端されれば損失がＯＴＤＲで観測され、ＯＬＴ光伝送路１５１の距離を求めることができる。しかし、ＯＴＤＲが出力する波長によっては、第二波長合分波器１６０により分波された後に終端器に出力されず、光信号とともにＯＮＵ光伝送路１５２に出力される可能性がある。この場合、ＯＴＤＲで損失は観測されず、ＯＬＴ光伝送路１５１の距離を求めることはできない。そのため、第二波長合分波器１６０の近くでＯＴＤＲが出力する光の波長を分波し、終端させる装置を備えることが好ましい。

第四波長合分波器１６２は、ＯＬＴ光伝送路１５１が伝送する光をＯＴＤＲが出力する波長の光とそれ以外の波長の光である励起光、監視光、光信号に分波する。また、第四波長合分波器１６２は、ＯＴＤＲが出力する波長の光をＯＴＤＲ光終端器１６３に出力する。また、それ以外の波長の光は第二波長合分波器１６０に出力する。また、第四波長合分波器１６２はＯＬＴ光伝送路１５１の距離測定の目的で設置されるため、第二波長合分波器１６０の近くに設置される。ＯＴＤＲ光終端器１６３は入力される光を終端する。第四波長合分波器１６２およびＯＴＤＲ光終端器１６３により、ＯＬＴ光伝送路１５１を伝送する光からＯＴＤＲが出力した光が分離され、終端される。結果として、ＯＴＤＲの測定において利得が大きく下がる損失が検出される。伝送距離測定部１１７は、監視光の照射開始タイミングから損失が検出されるタイミングまでの時間に基づいて、ＯＬＴ光伝送路１５１の距離が測定される。
なお、図７において、第四波長合分波器１６２は第二波長合分波器１６０と局舎１１０の間に設置されているが、第四波長合分波器１６２は第二波長合分波器１６０の近くに設置されていればよく、第二波長合分波器１６０とＯＮＵ１３０の間に設置されていてもよい。この場合、第二波長合分波器１６０とＯＮＵ１３０の間に設置される第四波長合分波器は、第二波長合分波器１６０より出力される光を光信号とＯＴＤＲが出力する光に分波する。また、他の実施形態においては、光通信システム１０は、第四波長合分波器１６２に代えて光分岐器を備えてもよい。

図８は、第２の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。
上り信号がＯＬＴ光伝送路１５１を伝送していない任意のタイミングに、伝送距離測定部１１７は、光伝送路の距離を測定する（ステップＳ２０）。その後のステップＳ２１からステップＳ３１までの動作は、ステップＳ２７を除き図５に示すフローチャートのステップＳ１からステップＳ１２までの動作と同じである。
ステップＳ２７において、光伝送路距離取得部３０４は、伝送距離測定部１１７からステップＳ２０で測定された光伝送路の距離を取得する（ステップＳ２７）。

《作用・効果》
このように、第２の実施形態によれば、光通信システム１０は光伝送路の距離を測定する伝送距離測定部１１７を備え、光制御部１１６は伝送距離測定部１１７が測定する光伝送路の距離に基づいて光信号の利得を推定する。これにより、事前に光伝送路の距離が分からない場合でも光伝送路の距離を測定することによりラマン増幅による光信号の利得を推定することができる。

〈第３の実施形態〉
図９は、第３の実施形態に係る光通信システム１０の構成を示す図である。
第３の実施形態に係る光通信システム１０は、第１の実施形態に係る光通信システム１０の構成に加え、光反射器１６５および第五波長合分波器１６４をさらに備えるものである。第五波長合分波器１６４は、第二波長合分波器１６０および終端器１６１の間に設置され、光反射器１６５は第五波長合分波器１６４に接続される。
また、第３の実施形態に係る光制御部１１６のソフトウェア構成は、第１の実施形態に係る光制御部１１６のソフトウェア構成と異なる。具体的には、第３の実施形態に係る光制御部１１６は、散乱光測定値取得部３０２に代えて、反射光測定値取得部４０２を備え、光伝送路距離取得部３０４および比例定数算出部３０５を備えない。

光反射器１６５は入射される光を入射方向と反対の向きに反射する。第五波長合分波器１６４は、第二波長合分波器１６０から入力される光を励起光と監視光とに分波し、励起光の波長の光を終端器に、監視光の波長の光を光反射器１６５に出力する。また、第五波長合分波器１６４は、光反射器１６５および終端器１６１から入力される光を合波し、第二波長合分波器１６０に出力する。

図１０は、第３の実施形態に係る光制御部１１６のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
反射光測定値取得部４０２は、監視光出力部１１４が検出する反射光の強度値を取得する。
なお、監視光の反射光の強度は、監視光の散乱光の強度と比べて有意に大きい。そのため、監視光出力部１１４の入射光検出部２０３は、所定強度より強い光が検出されたときに、その光が反射光であると特定することができる。監視光波長帯利得算出部３０７は、反射光測定値取得部４０２が取得した反射光の強度値に基づいて、Ｇ２を算出する。
監視光入切部３０１、励起光入切部３０３、利得比率取得部３０８、光信号利得算出部３０９、出力部３１０は、それぞれ第１の実施形態に係る光制御部１１６の監視光入切部３０１、励起光入切部３０３、利得比率取得部３０８、光信号利得算出部３０９、出力部３１０と同様である。

〈計算方法〉
次に、第３の実施形態に係る利得Ｇ２、Ｇ３の算出方法について具体的に説明する。
光信号利得算出部３０９が算出すべき利得Ｇ２は、監視光が上り信号と同じ経路で伝送したときに受ける利得である。一方で、測定されるのは監視光が往復伝送した後の光の強度であり、励起光出力時の反射光の強度を励起光非出力時の反射光の強度で割ることで監視光が往復伝送したときに受ける利得が算出される。一般的に励起光による増幅の利得は、励起光の偏波状態と増幅を受ける光の偏波状態により変化する。光伝送路を伝送される光の偏波状態は伝送される方向により異なるため、監視光が往復伝送したときに受ける利得は往路と復路で異なる。
ここで、監視光が往復伝送したときに受ける利得を往路と復路で等しくすることで、監視光が上り信号と同じ経路で伝送したときに受ける利得を容易に推定することができる。例えば、励起光の偏波状態がランダム偏波状態であれば、往路と復路の利得を等しくすることができる。
監視光が往復伝送したときに受ける利得を、往路と復路で等しくした場合、励起光出力時の反射光の強度をＲ_ＯＮ、励起光非出力時の反射光の強度をＲ_ＯＦＦとすると、Ｇ２は以下に示す式（４）で求めることができる。

最終的に求める利得Ｇ３は、光信号がＯＬＴ光伝送路１５１を片道伝送したときに受ける利得である。監視光はＯＬＴ光伝送路１５１を往復し、片道伝送した場合と比べて２倍の利得を受ける。そのため、式（４）において、Ｇ２を算出する際にはＲ_ＯＮをＲ_ＯＦＦで割った値に２分の１をかける必要がある。Ｇ３の算出方法は第１の実施形態に係るＧ３の算出方法と同様である。

図１１は、第３の実施形態に係る光増幅推定装置の動作を示すフローチャートである。
初めに、監視光入切部３０１が監視光出力部１１４に監視光の出力指示を出力する。監視光出力部１１４は、出力指示を取得し、第一波長合分波器１１３に監視光を出力する（ステップＳ４１）。また、励起光入切部３０３が励起光出力部１１２に励起光の出力停止指示を出力する。励起光出力部１１２は、出力停止指示を取得し、第一波長合分波器１１３への励起光の出力を停止する（ステップＳ４２）。このとき、監視光が光反射器１６５により反射され、この反射光が監視光出力部１１４に入射する。この反射光を監視光出力部１１４が検出し、その強度を測定する。その後、反射光測定値取得部４０２がこの強度のデータを取得する（ステップＳ４３）。反射光強度のデータを取得後、励起光入切部３０３が励起光出力部１１２に励起光の出力指示を出力する。励起光出力部１１２は、出力指示を取得し、第一波長合分波器１１３に励起光を出力する（ステップＳ４４）。

このときも励起光非入射時と同様に、反射光が監視光出力部１１４に入射する。監視光およびその反射光は、励起光によって増幅される。この反射光を監視光出力部１１４が検出し、その強度を測定する。その後、反射光測定値取得部４０２がこの強度のデータを取得する（ステップＳ４５）。監視光波長帯利得算出部３０７が、反射光測定値取得部４０２が取得した反射光の強度値に基づいて、Ｇ２を算出する（ステップＳ４６)。波長依存性取得部４０８が、波長と利得の依存性のデータを取得する（ステップＳ４７）。光信号利得算出部３０９が、Ｇ２、および波長と利得の依存性のデータに基づいて、Ｇ３を算出する（ステップＳ４８）。最後に出力部３１０が、Ｇ３の値を出力し（ステップＳ４９）、処理を終了する。

《作用・効果》
このように、第３の実施形態によれば、光通信システム１０は光反射器１６５を備え、光反射器１６５が監視光出力部１１４から出力される監視光を反射する。その後、反射した光を監視光出力部が検出し、光制御部１１６が利得Ｇ２を算出し、さらに光制御部１１６がＧ２の値を基にして上り信号の利得Ｇ３を算出する。これにより、散乱光が弱く測定が難しい場合であってもラマン増幅による光信号の利得を推定することが可能となる。

光増幅推定装置は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって監視光入切部、散乱光測定値取得部、励起光入切部、光伝送路距離取得部、比例定数算出部、散乱光利得算出部、監視光波長帯利得算出部、利得比率取得部、光信号利得算出部、出力部を備える装置として機能する。なお、光増幅推定装置の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１０、９０ 光通信システム
１１０、９１０ 局舎
１１１、９１１ ＯＬＴ
１１２、９１２ 励起光出力部
１１３ 第一波長合分波器
１１４ 監視光出力部
１１６ 光制御部
１１７ 伝送距離測定部
１１８ 第三波長合分波器
１３０、９３０ ＯＮＵ
１４０、９４０ 光分岐器
１５１、９５１ ＯＬＴ光伝送路
１５２、９５２ ＯＮＵ光伝送路
１６０ 第二波長合分波器
１６１、９６１ 終端器
１６２ 第四波長合分波器
１６３ ＯＴＤＲ光終端器
１６４ 第五波長合分波器
１６５ 光反射器
２０１ 光源
２０２ アイソレータ
２０３ 入射光検出部
２０４ 光ファイバカプラ
３０１ 監視光入切部
３０２ 散乱光測定値取得部
３０３ 励起光入切部
３０４ 光伝送路距離取得部
３０５ 比例定数算出部
３０６ 散乱光利得算出部
３０７ 監視光波長帯利得算出部
３０８ 利得比率取得部
３０９ 光信号利得算出部
３１０ 出力部
４０２ 反射光測定値取得部
９１３、９６０ 波長合分波器

Claims (7)

1. 第１光伝送路の第１端に接続された励起光出力部が前記第１光伝送路に励起光を入射する励起光入射ステップと、
   前記第１光伝送路の第１端と同じ側に接続された監視部が、前記励起光と波長の異なる監視光を前記第１光伝送路に入射する監視光入射ステップと、
   前記励起光が入射されたときに前記監視部に入射される光の強度と、前記励起光が入射されていないときに前記監視部に入射される光の強度と、をそれぞれ前記監視部が測定する入射光測定ステップと、
   増幅推定部が、前記入射光測定ステップにおいて測定された光強度を基にして、前記第１光伝送路における光信号の利得を推定する増幅推定ステップと、
   を有し、
   前記第１光伝送路は、光加入者線終端装置と光加入者線端局装置とが光信号を送受信するために使用する第２光伝送路と一部を共有する光伝送路であり、
   前記入射光測定ステップにおいて、前記監視部は、前記励起光の入射時および非入射時における前記監視光の散乱光の強度を測定し、
   前記増幅推定ステップにおいて、増幅推定部は、前記入射光測定ステップにおいて測定された光強度および前記第１光伝送路の距離を基にして、前記監視光の波長における監視光利得を算出し、前記監視光利得を基にして、前記光信号の利得を推定する、
   光増幅推定方法。
2. 第１光伝送路の第１端に接続された励起光出力部が前記第１光伝送路に励起光を入射する励起光入射ステップと、
   前記第１光伝送路の第１端と同じ側に接続された監視部が、前記励起光と波長の異なる監視光を前記第１光伝送路に入射する監視光入射ステップと、
   前記励起光が入射されたときに前記監視部に入射される光の強度と、前記励起光が入射されていないときに前記監視部に入射される光の強度と、をそれぞれ前記監視部が測定する入射光測定ステップと、
   増幅推定部が、前記入射光測定ステップにおいて測定された光強度を基にして、前記第１光伝送路における光信号の利得を推定する増幅推定ステップと、
   を有し、
   前記第１光伝送路は、光加入者線終端装置と光加入者線端局装置とが光信号を送受信するために使用する第２光伝送路と一部を共有する光伝送路であり、
   前記第１光伝送路の第１端と反対側に設置された光反射部が、入射される前記監視光を反射する反射ステップと、
   前記第１光伝送路の第１端と反対側に設置された終端器が、入射される前記励起光を終端する終端ステップと、をさらに有する、
   光増幅推定方法。
3. 前記第１光伝送路の距離を測定する距離測定ステップをさらに有する、
   請求項１に記載の光増幅推定方法。
4. 前記第１光伝送路の距離を測定する距離測定ステップをさらに有する、
   請求項２に記載の光増幅推定方法。
5. 前記第１光伝送路の第１端と反対側に設置された終端器が、入射される前記励起光および前記監視光を終端する終端ステップをさらに有する、
   請求項１又は請求項３に記載の光増幅推定方法。
6. 第１光伝送路の第１端に接続され、前記第１光伝送路に励起光を出力する励起光出力部と、
   前記第１光伝送路の第１端と同じ側に接続され、前記励起光と波長の異なる監視光を前記第１光伝送路に出力し、前記励起光が出力されたときに入力される光の強度と、前記励起光が出力されていないときに入力される光の強度と、をそれぞれ測定する監視部と、
   前記監視部が測定した光の強度を基にして、前記第１光伝送路における光信号の利得を推定する増幅推定部と、
   を備え、
   前記第１光伝送路は、光加入者線終端装置と光加入者線端局装置とが光信号を送受信するために使用する第２光伝送路と一部を共有する光伝送路であり、
   前記増幅推定部は、距離測定部が測定する前記第１光伝送路の距離に基づいて光信号の利得を推定する、
   光増幅推定装置。
7. 請求項６に記載の光増幅推定装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

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