WO2005013518A1

WO2005013518A1 - ラマン光増幅器

Info

Publication number: WO2005013518A1
Application number: PCT/JP2003/009820
Authority: WO
Inventors: Maki Hiraizumi
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-02-10

Abstract

励起部１１は、励起光源３１ａ～３１ｃを備え、伝送路ファイバ２２ａに励起光を供給する。光モニタ部１２は、伝送路ファイバ２２ａにおいて増幅された波長多重光の光パワーをモニタする。励起パワー算出部１３は、波長多重光の光パワーおよび制御端末２７により設定される伝送路情報に従って励起光源３１ａ～３１ｃの励起パワーの比率を決定する。伝送路情報は、伝送路ファイバ２２ａの平均ファイバロス係数、局舎内損失値を含む。

Description

明細書ラマン光増幅器技術分野

本発明は、波長多重光を增幅するためのラマン光増幅器、ラマン光増幅器を具備した波長多重伝送装置、ラマン光増幅を利用した波長多重伝送システム、およびラマン光増幅器の調整方法に係わる。背景技術

インターネットの普及等に伴い、ネットワークを介して伝送される情報の量が増大している。このため、ネットワークの大容量化および長距離伝送を実現することは重要な課題である。

長距離伝送および大容量伝送のネットワークを構築するための中核技術の一つとしてラマン光増幅器（以下、単に、ラマン増幅器と呼ぶことがある）の実用化が進められている。ラマン増幅器は、伝送路光フアイバに励起光を与えることによりその光ファイバを増幅媒体として利用する増幅器である。

ラマン増幅においては、図 1に示すように、光ファイバにある波長の励起光を与えると、その励起光波長に対応する波長領域にラマン利得が発生する。ここで、励起光波長とラマン利得のピークが得られる波長との差は、 1 5 5 0 η m帯では、約 1 0 0 n mである。

広い波長帯域に渡って利得を得るためには、互いに波長の異なる複数の励起光が使用される。図 1に示す例では、互いに波長の異なる励起光 1〜励起光 3 が使用されている。ここで、光ファイバに複数の励起光が与えられると、各励起光によりそれぞれラマン利得が発生する。図 1に示す例では、励起光 1〜励起光 3により、ラマン利得 1〜ラマン利得 3が発生している。したがって、各励起光のパワーを適切に制御すれば、図 2に示すように、広い波長帯域に渡つて平坦な利得を得ることができる。

このため、ラマン増幅器は、通常、入力波長多重光の光パワーをモニタし、その光パワーが所定レベルに保持されるように各励起光のパワーを調整する機能を備えている。また、ラマン増幅においては、必然的に A S S (Amplified Spontaneous Scattering) 雑音が発生するので、ラマン増幅器は、通常、受光パワー値から A S S雑音成分を引き算する機能を備えている。そして、これにより、波長多重光の光パワーを検出できるようになっている。

しかし、従来のラマン増幅器には、以下の問題点があった。

1 . 伝送路の光特性が異なると、ラマン利得も異なる。このため、伝送路の光特性のばらつきにより、所望のラマン利得が得られなくなる。この結果、伝送路によっては、図 3に示すように、平坦な利得が得られないことがある。例えば、標準的な光特性を前提として平坦な利得が得られるように励起光を調整したとしても、新たに光伝送システムを構築する際にその伝送路の光特性が異なっていると、図 3に示すように、得られる利得は平坦でなくなってしまう。

2 . A S S雑音はラマン利得に比例するので、伝送路の光特性が異なると、 A S S雑音も異なる。このため、伝送路の光特性のばらつきにより、 A S S雑音を正しく見積もることは困難である。この結果、波長多重光自体の入力パヮ一を正確に検出できなくなる。例えば、図 4 Aおよび図 4 Bに示すように、受光パワー（波長多重光パワーと雑音成分の和）が同じであってとしても、伝送路の光特性が異なっていた場合には、波長多重光自体のパワー（すなわち、雑音成分を除いた信号光のパワー）は異なってくる。そして、波長多重光のパヮ一を正確に検出できないと、上流局の故障または伝送路の断線などに起因する「入力断」の検出精度も低下する。なお、「入力断」とは、波長多重光を受信できない状態をいうものとする。

また、上述の問題に付随して、下記の弊害も発生していた。

1. ラマン増幅器の設置時に、伝送路の光特性を実際に測定し、その特性に合わせて手作業で励起光源の出力を調整していた。このため、設置作業に大きな労力と多大な時間を要していた。

2. ラマン利得特性は、光ファイバの経年劣化や外気温度の変化により変動するので、ラマン増幅器は、その変動分を考慮したマージンを持たせて設計されていた。このため、ラマン増幅の効率が低かった。

3. ラマン増幅器の後段に EDF A (エルビウム添加ファイバ増幅器）が設けられた光増幅器においては、 AS S雑音量が誤差を含んだ状態で EDF Aの利得が制御されるので、伝送特性の品質が低下する。

なお、伝送路の光特性のばらつきは、主に、下記の原因による。

1. 光ファイバ同士 (例えば、伝送路ファイバと局舎内フアイバ) を接続するための光コネクタの接続部の汚れや、光ファイバの曲げ損失などによる光損失。これらの光損失は、条件の良い局舎では 0. 5 d B以下に抑えられている 1 条件の悪い局舎では 2 dB以上になることもある。

2. 伝送路ファイバ自体の特性の製造ばらつき（損失係数および有効断面積など)。特に、損失係数による影響は大きい。例えば、条件の良い光ファイバの損失係数は、 0. 21 d BZkm以下であるが、条件の悪い場合は、 0. 25 d B/km以上になることもある。このため、伝送路ファイバの長さを 50 k ' mとすると、 2 dB以上のばらつきが発生することになる。

3. 伝送路ファイバは、通常、複数本の光ファイバを数 kmごとに融着（スプライス）することにより実現されているが、融着点では、必ず、損失が発生する。そして、融着点における損失は、少ない場合は 0. 1 dB以下であるが、多い場合は 0. 5 dB以上になることもある。また、融着点の間隔や、局舎間に存在する融着点の数もネットワークによって異なつている。

4. 外気温度や光ファイバの経年劣化。

なお、一般に、光増幅器を製造するベンダと、伝送路ファイバを製造して敷設するベンダとは異なっている。このため、光増幅器を製造するベンダは、伝送路の光特性を直接的に管理することができず、上述した「伝送路の光特性のばらつき」を減らすことはできない。

これらの問題の解決しようとする技術が特許文献 1に記載されている。特許文献 1に記載の装置は、時間領域光反射（OTDR ： Optical lime Domain Reflectometry ) 測定機能を内蔵しており、その O T D R測定機能を利用して伝送路ファイバの光特性を測定し、さらにその光特性に基づいてラマン利得を算出ように構成されている。し力、し、光増幅器に OTDR測定機能を持たせると、光増幅器のサイズの大型化および高コスト化を引き起こしてしまう。

特許文献 1

特開 2002— 296145号公報（図 1、段落 0028〜 0040) 発明の開示

本発明は、伝送路の光特性が異なる光伝送システムに使用されても良好な利得特性が得られるラマン光増幅器を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、伝送路の光特性が異なる光伝送システムに使用されても信号光パヮーを正確に検出できるラマン光増幅器を提供することである。

本発明のラマン光増幅器は、伝送路フアイバを利用して波長多重光を増幅す" るラマン光増幅器であって、上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、上記波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、上記光モニタ手段により検出された光パワーおよび伝送路の光特性を表す伝送路情報に基づいて上記励起光を制御する制御手段を備える。上記伝送路情報は、上記伝送路ファィバの種別を表す情報、上記伝送路ファイバの長さを表す情報、上記伝送路フアイバの平均ファイバロス係数、局舎内損失値を含む。あるいは、上記伝送路情報は、上記伝送路ファイバの種別を表す情報、上記伝送路ファイバの損失値、局舎内損失値を含む。

ラマン増幅器を使用する光伝送システムの伝送路の光特性は、一般に、システムごとに異なっている。このため、伝送路の光特性の標準値を用いて励起光を制御すると、ラマン利得のチルトの問題が生じ、また、信号光の光パワーを正確に検出できないことがある。そこで、本発明では、伝送路ファイバの種別を表す情報、伝送路ファイバの長さを表す情報、伝送路ファイバの平均フアイパロス係数、局舎内損失値、伝送路ファイバの損失値などを考慮して励起光を制御する。この結果、本発明のラマン光増幅器は、伝送路の光特性が異なる光伝送システムにおいて使用されても、平坦なラマン利得を得ることができ、また、信号光の光パワーを正確に検出できる。

本発明の他の態様のラマン光増幅器は、伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、上記励起光のパヮ一を変化させながら上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を測定する測定手段と、上記光モニタ手段により検出された光パワーおよび上記測定手段により測定されたラマン利得に基づいて上記励起光のパワーを決定する決定手段を有する。

このラマン光増幅器においては、実際に測定されたラマン利得に基づいて励起光のパワーが決定される。このため、伝送路の光特性が異なる光伝送システムにおいて使用されても、平坦なラマン利得を得ることができ、また、信号光の光パワーを正確に検出できる。

本発明のさらに他の態様のラマン光増幅器は、伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、上記伝送路ファイバの上流局に設けられている光増幅器がその出力を停止している期間に A S S雑音量を測定する雑音測定手段と、上記測定された A S S雑音量に基づいて上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を導出する導出手段と、上記光モニタ手段により検出された光パワーおよび上記導出手段により導出されたラマン利得に基づいて上記励起光のパワーを決定する決定手段、を有する。このラマン光増幅器においては、実際に測定された A S S雑音量に基づいて伝送路ファイバにおけるラマン利得が導出される。このため、伝送路の光特性が異なる光伝送システムにおいて使用されても、平坦なラマン利得を得ることができ、また、信号光の光パワーを正確に検出できる。

本発明のさらに他の態様のラマン光増幅器は、伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、上記光モニタ手段により検出された光パワーに基づいて上記励起光を制御する制御手段を備える。そして、光モニタ手段は、 A S S雑音量を算出する A S S雑音計算手段と、上記伝送路ファィバからの受光パヮ一および上記波長多重光の各波長のピークパワーの総和に基づいて上記 A S S雑音量を補正する補正手段と、上記受光パヮ一から上記補正された A S S雑音量を差し引くことにより上記波長多重光の光パワーを求める演算手段、を有する。

波長多重光の光パワーは、総受光パワーから雑音成分を引き算することにより求められる。このため、雑音成分を正確に検出することは重要である。このラマン光増幅器においては、波長多重光の各波長のピークパワーの総和を求めておき、その値を利用して光モニタ手段の検出誤差が補正される。よって、雑音成分を正確に求めることができ、信号光の光パワーを正確に検出できる。本発明のさらに他の態様のラマン光増幅器は、伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、上記光モニタ手段により検出された光パワーに基づいて上記励起光を制御する制御手段と、入力光から所定の波長成分を抽出する波長フィルタと、上記波長フィルタにより抽出された波長成分から雑音成分を差し引く演算手段と、上記演算手段の出力に基づいて上流局または伝送路の障害を検出する検出手段を有する。このラマン光増幅器において、波長フィルタは、波長多重光に含まれる任意の 1波を選択すると共に、雑音成分の大部分を除去することができる。このため、抽出された波長成分に占める雑音成分の割合は小さい。したがって、伝送路の光特性が異なっても、上流局または伝送路の障害を検出するために伝送される光のパワーを正確に検出できる。すなわち、上流局または伝送路の障害を適格に検出できる。図面の簡単な説明

図 1は、ラマン利得について説明する図である。

図 2は、複数の励起光により得られるラマン利得を示す図である。

図 3は、従来のラマン増幅器の問題点を示す図（その 1 ) である。

図 4 Aおよび図 4 Bは、従来のラマン増幅器の問題点を示す図 (その 2 ) でめる。

図 5は、実施形態のラマン増幅器が使用される光伝送システムの一例の構成図である。

図 6は、実施形態の光伝送システムで使用される波長を説明する図である。図 7は、光中継器の構成を示すブロック図である。

図 8は、ラマン増幅器の構成を示す図である。

図 9は、雑音成分について説明する図である。

図 1 0は、信号帯域通過フィルタの特性を示す図である。

図 1 1は、第 1の実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤートである。図 1 2は、利得係数テーブルの例である。

図 1 3は、局舎内における光損失について説明する図である。

図 1 4は、励起比率テーブルの例である。

図 1 5は、第 2の実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤートである。

図 1 6は、第 2の実施例による効果を説明する図である。

図 1 7は、第 3実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤ一トである。

図 1 8 Aは、励起光 ZA S S雑音テーブルの例である。

図 1 8 Bは、平均ラマン利得導出テーブルの例である。

図 1 9は、第 4の実施例のラマン増幅器における光モニタ部の構成を示す図である。

図 2 0 Aおよび図 2 0 Bは、補正値を算出して設定する手順を説明する図である。

図 2 1は、第 5の実施例が適用されるシステム構成を示す図である。

図 2 2は、信号光およびプローブ光の配置を示す図である。

図 2 3は、第 5の実施例のラマン増幅器における光モニタ部の構成を示す図である。

図 2 4 A〜図 2 4 Cは、プローブ光分離フィルタの特性を示す図である。図 2 5 A及び図 2 5 Bは、第 5の実施例による効果を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態について説明する。

図 5は、実施形態のラマン増幅器が使用される光伝送システムの一例の構成図である。図 5に示す光伝送システムは、端局 1 Aと端局 1 Bとの間で波長多重光を伝送する WD M (Wavelength Division Multiplexing)伝送システムである。また、端局 1A、 1 B間を接続する伝送路上には、複数の光中継器 2A〜 2 Nが設けられている。ここで、各光中継器 2A〜2Nは、波長多重光を増幅する光増幅器として動作する。なお、以下では、各光中継器 2 A〜2Nを収容する施設のことを「局舎」と呼ぶことがある。

端局 1A、 1 B間で信号を伝送するための信号光は、図 6に示すように、 1 530〜 1 560 nm帯に配置されている。なお、信号光は、この波長領域内に、例えば 80波程度まで配置可能である。また、この波長領域は、一般的な EDFAの利得領域である。

実施形態の光伝送システムでは、光中継器 2 A-2N間で中継器間制御情報が送受信される。そして、各光中継器 2A〜2Nは、その中継器間制御情報を利用して、最適な条件で波長多重光を増幅するように励起光パワーの調整等を行う。なお、中継器間制御情報は、図 6に示すように、予め決められている波長の中継器間制御光を用いて伝送される。この例では、中継器間制御光は、 1 510 nmの OSC (Optical Service Channel ) 光である。

図 7は、光中継器の構成を示すプロック図である。なお、図 7では、図 5に示す光中継器 2 A〜 2 Nの中の任意の光中継器（以下、光中継器 100)、および光中継器 100の 1つ上流側に設けられている光中継器（以下、光中継器 2 00) が描かれている。ここで、各光中継器の構成および動作は、基本的に同じである。なお、光中継器 200は、その一部が省略して描かれている。

光中継器 100は、ラマン増幅器 10および EDFA 21を備える。ラマン増幅器 10は、励起部 1 1、光モニタ部 1 2、励起パワー算出部 1 3、立上げ調停処理部 14を備え、伝送路ファイバ 22 aに励起光を供給することにより波長多重光を増幅する。なお、励起光は、この実施形態では、波長多重光の伝搬方向と反対方向に伝搬されるように伝送路ファイバ 22 aに入力される。そして、 E D F A 2 1は、ラマン増幅器 1 0により增幅された波長多重光をさらに増幅する。

各光中継器は、それぞれ中継器間情報処理部を備える。ここでは、光中継器 1 0 0が中継器間情報処理部 2 3を備えており、光中継器 2 0 0が中継器間情報処理部 2 4を備えている。そして、中継器間情報処理部 2 3、 2 4は、中継器間制御情報を送受信する。例えば、光中継器 2 0 0の中継器間情報処理部 2 4は、光中継器 1 0 0に通知すべき情報を中継器間制御光に載せて出力する。この中継器間制御光は、合波デバイス 2 5により伝送路ファイバ 2 2 aに導かれ、信号光と共に光中継器 1 0 0に伝送される。そして、光中継器 1 0 0の波長分離デバイス 2 6は、伝送路ファイバ 2 2 aを介して受信した波長多重光から中継器間制御光を分離して中継器間情報処理部 2 3に導く。これにより、光中継器 2 0◦の中継器間情報処理部 2 4から光中継器 1 0 0の中継器間情報処理部 2 3へ情報が伝送される。なお、光中継器 1 0 0の中継器間情報処理部 2 3から光中継器 2 0 0の中継器間情報処理部 2 4へ情報を伝送する場合も基本的に同じである。ただし、この場合は、中継器間制御情報は伝送路ファイバ 2 2 bを介して伝送される。

さらに、各光中継器には、制御端末 2 7が接続される。制御端末 2 7は、対応するラマン増幅器 1 0に対して、伝送路の光特性に関する情報（以下、伝送路情報）を設定することができる。

図 8は、ラマン増幅器 1◦の構成を示す図である。なお、ラマン増幅器 1 0 は、上述したように、励起部 1 1、光モニタ部 1 2、励起パワー算出部 1 3、立上げ調停処理部 1 4を備えている。

励起部 1 1は、励起光源（L D) 3 1 a〜3 1 c、光力ブラ 3 2、合波デバイス 3 3、パワーモニタ部 3 4、電流駆動部 3 5を備える。励起光源 3 1 a〜 3 1 cは、例えば、それぞれレーザダイオードであって、互いに波長の異なる励起光を生成する。ここでは、励起光源 3 1 aにより生成される励起光の波長が最も短く、励起光源 3 1 cにより生成される励起光の波長が最も長いものとする。すなわち、励起光源 3 1 a、 3 1 b、 3 1 cは、図 1に示す励起光 1、励起光 2、励起光 3を生成する。光力ブラ 32は、励起光源 3 1 a〜3 1 cにより生成される励起光を合波する。合波デバイス 3 3は、伝送路ファイバ 2 2 aからの入力光を光モニタ部 1 2に導くとともに、光力ブラ 3 2により合波された励起光を伝送路ファイバ 22 aに導く。このように、ラマン増幅器 1◦は、広レ、波長帯域に渡って平坦な利得を得るために、互いに波長の異なる複数の励起光を使用する。

パワーモニタ部 34は、各励起光源 3 1 a〜3 1 cにより生成される励起光の光パワーをそれぞれ検出する。なお、パワーモニタ部 34は、例えば、光スプリッタとして作用する光力ブラとフォトダイオードにより構成される。電流駆動部 3 5は、励起パワー算出部 1 3からの指示に従って、励起光源 3 1 a〜 3 1 cを駆動する。

光モニタ部 1 2は、光力プラ 4 1、信号帯域通過フィルタ 4 2、フォトダイオード（PD) 4 3、減算機 44、 45、 AS S雑音計算部 46、光モニタ出力部 47、比較器 48を備える。

光力プラ 4 1は、ラマン増幅器 1 0からの出力光の大部分を EDFA 2 1に導くとともに、その一部を信号帯域通過フィルタ 42に導く。なお、ラマン增幅器 1 0からの出力光は、図 9に示すように、信号光だけでなく、雑音成分および上述した中継器間制御光も含んでいる。ここで、雑音成分は、主に、 AS S杂自音および A S E (Amplified Spontaneous Emission) 雑音である。 AS S 雑音は、ラマン増幅において必然的に発生する雑音であり、励起光パワーに依存する。一方、 AS E雑音は、 EDF Aにおいて発生する雑音である。

信号帯域通過フィルタ 4 2は、図 1 0に示すように、 1 5 30〜 1 5 6 0 n m帯以外の波長を阻止する。従って、信号帯域通過フィルタ 4 2は、信号光を通過させるとともに、中継器間制御光および励起光の反射光を除去できる。フォトダイオード 4 3は、信号帯域通過フィルタ 4 2を通過した光のパワーを検出する。したがって、フォトダイオード 4 3は、図 9に示すように、信号光だけでなく、 1 5 3 0〜 1 5 6 0 n m領域内に存在する雑音成分も検出してしま減算機 4 4は、フォトダイオード 4 3により検出された光パヮ一値から A S E雑音値を差し引く。ここで、 A S E雑音値は、上流側の光中継器に設けられている E D F Aに起因して発生する雑音量であり、各 E D F Aの製造時に検出可能である。そして、この光伝送システムでは、各光中継器の中継器間情報処理部間で、中継器間制御光を利用して、各 E D F Aの A S E雑音値が通知される。すなわち、中継器情報処理部 2 3は、上流側の光中継器における A S E雑音量を認識している。

減算機 4 5は、減算機 4 4の出力から A S S雑音値を差し引く。ここで、 A S S雑音値は、 A S S雑音計算部 4 6により算出される。 A S S雑音計算部 4 6は、伝送路ファイバにおけるラマン利得に基づいて、あるいはパワーモニタ部 3 4により検出される励起光パワーに基づいて、 A S S雑音値を計算する。なお、 A S S雑音を算出する方法については、後で説明をする。

光モニタ出力部 4 7は、減算部 4 5から出力される光パヮ一値を制御端末 2 7に通知する。また、比較器 4 8は、減算部 4 5から出力される光パワー値に基づいて「入力断」が発生しているか否かを判断する。ここで、「入力断」とは、信号光の入力パワーが所定の閾値よりも低いことを意味する。すなわち、比較器 4 8は、前段の光中継器から送出された信号光を受信しているか否かを判断する。なお、「入力断」は、前段の光中継器が故障したとき、あるいは伝送路フアイバが断線したときなどに発生する。このように、光モニタ部 1 2は、入力光から AS E雑音および AS S雑音を除去した後の光パワーを検出する。そして、ラマン増幅器 10は、後で説明するが、 AS S雑音を正確に算出できることを 1つの特徴としている。したがつて、光モニタ部 1 2は、信号光の光パワーを正確に検出できる。この結果、励起光パワーを適切に制御することができ、平坦な利得が得られる。また、「入力断」を正確に検出できる。

なお、 AS S雑音計算部 46により算出された AS S雑音値は、 EDFA2 1へも送られる。そして、 EDFA21は、その AS S雑音値を考慮して波長多重光を増幅する。これにより、 EDFA21においても、信号光に対して適切な増幅を行うことができる。また、この AS S雑音値は、下流側の光中継器に送られるようにしてもよい。

励起パワー算出部 1 3は、制御端末 27から与えられる伝送路情報、光モニタ部 1 2により検出された信号光パワー、パワーモニタ部 34により検出された励起光パワーに基づいて、 EDFA21への入力パワーが予め決められた目標値に保持されるように、励起パワーを決定する。なお、この目標値は、目標値保持部 5 1に保持されているものとする。また、伝送路情報は、伝送路ファィバ 22 aの種別を表す情報、伝送路ファイバ 22 aの長さを表す情報、伝送路ファイバ 22 aの平均ファイバロス係数、局舎内損失値を含む。ただし、伝送路ファイバ 22 aの長さを表す情報とその平均ファイバロス係数との組合せの代わりに、伝送路ファイバ 22 aの総損失を表す情報が与えられるようにしてもよい。

さらに、平坦なラマン利得を得るためには、励起光源 31 a〜31 cにより生成される励起光の光パワーの比率を適切に制御する必要がある。このため、励起パワー算出部 1 3は、平均ラマン利得を計算するための利得計算プロダラム 52、および平均ラマン利得に対応する励起パワー比率が登録された励起比率テーブル 5 3を備える。

立上げ調停処理部 1 4は、中継器間情報処理部 2 3と連携しながら、当該光伝送システムの初期設定時に励起パワー算出部 1 3の動作を制御する。具体的には、例えば、励起パワーを段階的に変化させる指示を励起パワー算出部 1 3 に与える。なお、ラマン利得の制御は、波長多重光の入力光パワーをフィードバック情報として使用するので、前段の光中継器の光出力が安定している必要がある。したがって、立上げ調停処理部 1 4は、前段の光中継器の E D F A出力が安定しているか否かの情報を授受する制御フローを実行する。

上記構成の光中継器の基本動作は、以下の通りである。すなわち、励起部 1 1は、伝送路ファイバ 2 2 aに励起光を供給する。これにより、伝送路フアイノ 2 2 aは、ラマン増幅媒体として作用する。また、光モニタ部 1 2は、伝送路ファイバ 2 2 aにおいて増幅された信号光のパワーをモニタする。そして、励起パワー算出部 1 3は、増幅された信号光のパワーが目標値に保持され且つ平坦なラマン利得が得られるように励起光を制御する。この後、 E D F A 2 1 は、ラマン増幅された波長多重光をさらに増幅して下流側の光中継器に送出する。

本発明のラマン増幅器は、光伝送システムの初期設定時に、以下のようにして励起パワー（または、励起光の光パワー）を決定する。第 1の実施例

図 1 1は、第 1の実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤートである。なお、このフローチャートの処理は、例えば、光伝送システムの構築時または復旧時に実行される。

ステップ S 1では、ラマン励起を停止する。すなわち、各励起光源 3 1 a〜 3 1 cの出力をゼロ（O mW) にする。なお、この指示は、例えば、立上げ調停処理部 1 4から励起部 1 1に与えられる。

ステップ S 2では、上流局の光中継器（図 7では、光中継器 2 0 0 ) から中継器間制御光を受信しているか否か調べる。ここで、中継器間制御光は、上述したように、図 7に示す波長分離デバイス 2 6により波長多重光から分離されて中,継器間情報処理部 2 3に導かれる。すなわち、ステップ S 2の判断は、中継器間情報処理部 2 3により行われる。

ステップ S 3では、当該光中継器から送出された中継器間制御光が上流局の光中継器により受信されたか否かを判断する。なお、上流局の光中継器は、当該光中継器から送出された中継器間制御光を受信すると、その旨を表示する中継器間情報を当該光中継器に返送する。ここで、この中継器間情報は、中継器間制御光に載せて伝送される。したがって、ステップ S 3の判断も、ステップ S 2と同様に、中継器間情報処理部 2 3により行われる。

ステップ S 4では、上流局の光中継器から立上げ処理終了通知を受信したか否かを調べる。なお、各光中継器は、自己が備える E D F Aが所定のパワーで光信号を送出する状態に安定すると、その旨を下流局の光中継器に通知するように構成されている。ここで、この情報も、中継器間制御光に載せて伝送される。したがって、ステップ S 4の判断も、ステップ S 2、 S 3と同様に、中継器間情報処理部 2 3により行われる。

そして、上流局の光中継器から中継器間制御光を受信しており、当該光中継器から送出された中継器間制御光が上流局の光中継器により受信されており、且つ上流局の光中継器から立上げ処理終了通知を受信すると（ステップ S 2〜 S 4 ： Y E S ) , ステップ S 5〜S 1 1の処理を実行する。

ステップ S 5では、励起光源 3 1 a〜3 1 cの励起パワーを所定量だけ增加させる。ここで、増加量は、例えば、 1 0 mWである。なお、ステップ S l〜 S 4が実行された直後に初めてステップ S 5が実行される際には、励起光源 3 l a、 3 1 b、 3 1 cの励起パワーが「1 : 1 : 1」になるように励起部 1 1 に指示が与えられる。すなわち、各励起光源 31 a〜31 cの励起パワーをそれぞれ「3. 3mW」に設定する。

なお、ステップ S 5〜S 9の処理は、主信号の光パワーが目標値に達するまで繰り返し実行される。そして、ステップ S 5の処理は、 2回目以降に実行される際には、最初に実行されるときと少し異なることになるが、これについては後で説明することにする。

ステップ S 6では、光モニタ部 12において受光パワーを測定する。なお、受光パワーは、フォトダイオード 43により検出される。ここで、この受光パヮ一は、主信号の光パワーだけでなく、雑音成分も含んでいる。

ステップ S 7では、平均ラマン利得を算出する。ここで、平均ラマン利得は下記の（1) 式で算出される。

平均ラマン利得 = A■ G 3！ _a + B ■ G 3！ _b + C ■ G 3 a _c - - ' (D ここで、「A」「B」「C」は、それぞれ励起光?原 3 l a、 31 b、 31 cに対して割り当てられる平均ラマン利得算出係数であり、実験又はシミュレーション等により予め求められた定数である。また、「G_{31 a}」「G_{31 b}」「G_31c」は、それぞれ、励起光?原 3 1 a、 31 b、 3 1 cから出力される励起光に起因するラマン利得であり、以下の (2) 〜 (4) 式で表される。

G_{31 a} = G 3_{31 a}■ (P_{31 a}— : L o s s ) ³

+G 2_31a■ (P_31a— L o s s) ²

+ G1_31a · (P_31a— L o s s) ■ ■ ■ (2) ここで、「G3_31a」「G2_31a」「Gl _31a」は、それぞれ、励起光源 3 l aから出力される励起光に起因するラマン利得を計算するための 3次係数、 2次係数、 1次係数である。また、「P_{31 a}」は、励起光源 31 aから出力される励起光の光パワーであり、パワーモニタ部 34により検出される。 G_{31 b} = G 3_{31 b} ■ (Psib-L o s s) ³

+ G 2_{31 b} ■ (P_{31 b}— L o s s) ²

+ G 1_31b ■ (P_{31 b}-L o s s) · ■ · (3) 同様に、「G 3_{31 b}」「G 2_{31 b}」「G l _{31 b}」は、それぞれ、励起光源 3 1 bから出力される励起光に起因するラマン利得を計算するための 3次係数、 2次係数、 1次係数である。また、「P_{31 b}」は、励起光源 3 1 bから出力される励起光の光パワーであり、パワーモニタ部 34により検出される。

G_{31 c} = G 3_{31 c} · (P_{31 c}— L o s s ) ³

+G 1_{31 c} - (P_{31 c}-L o s s ) · · ■ (4) さらに同様に、「G 3_{31 c}」「G 2₃₁J 「G l _{31 c}J は、それぞれ、励起光源 3 1 cから出力される励起光に起因するラマン利得を計算するための 3次係数、 2次係数、 1次係数である。また、「P_{31 c}」は、励起光源 3 1 cから出力される励起光の光パワーであり、パワーモニタ部 34により検出される。

なお、これらの係数「G 3₃₁J 〜「G l _{31 c}」は、伝送路ファイバとして使用されるファイバの種別、及びそのファイバの平均ファイバロス係数、に基づいて、最適なラマン利得特性が得られるように、あるいは正確な雑音計算ができるように、予め実験 (または、シミュレーション）等により決められている。「ファイバの種別」とは、そのファイバの製造者、そのファイバの仕様 (コア径、有効断面積、材質など）により識別される。また、「平均ファイバロス係数 (d B/km)j は、単位長さ当たりの平均損失のことであり、たとえば、実際に敷設されている伝送路ファイバについて O T D R測定装置を用いて測定される。

これらの係数「G 3_{31 a}」〜「G l _{31 c}」は、図 1 2に示す利得係数テーブルに格納されている。また、「ファイバの種別」および「平均ファイバロス係数」は、制御端末 27から励起パワー算出部 1 3に与えられる。そして、これらの係数は、上記（2) 〜（4) 式に代入される。

なお、上述の例では「ファイバの種別」および「平均ファイバロス係数」に基づいて利得係数が決められているが、「ファイバの種別」「平均ファイバロス係数」および「ファイバ長」に基づいて決めてもよい。ここで、「平均ファイバロス係数」および「ファイバ長」により伝送路ファイバの総損失が得られることになる。

一方、「L o s s」は、光中継器を備える局舎内における光損失を意味する。ここで、局舎内における光損失とは、例えば、図 1 3における伝送路ファイバの出力端からラマン増幅器 10の入力端までの間の光損失であって、伝送路フアイバと局舎内ファイバとを接続するためのコネクタにおけるコネクタ損失、局舎内ファイバを小さな曲率で曲げたときに発生する曲げ損失を含む。なお、局舎内における光損失は、例えば、 OTDR測定装置を用いて測定することができる。

「Lo s s」は、制御端末 27から励起パワー算出部 13に与えられ、上述の (2) 〜 (4) 式に与えられる。

このように、ステップ S 7では、制御端末 27から与えられる伝送路情報に基づいて平均ラマン利得が算出される。なお、この処理は、励起パワー算出部

13により実行される。

ステップ S 8では、 AS S雑音を算出する。 AS S雑音は、下記（5) 式で算出される。

AS S雑音 = AS S 3 · G_{31 a} ³ + AS S 2 · G_{31 a} ² + AS S 1 ■ G_31a

+ AS S 3 - G_31b ³ + AS S 2 - G_31b ² + AS S 1 - G_31b + AS S 3 - G_31c ³ + AS S 2 - G_31c ² + AS S 1 · G_31c ■ · ■ (5) ここで、「G_{31 a}」〜「G_{31 c}」は、それぞれ励起光源 3 l a〜 31 cから出力される励起光に起因するラマン利得であり、上述の（2) 〜（4) 式により算出される。また、「AS S 3」「AS S 2」「AS S 1」は、それぞれ AS S雑音を計算するための 3次係数、 2次係数、 1次係数であり、正確な AS S雑音が算出されるように、実験（または、シミュレーション）等により予め決められている、なお、これらの係数は、伝送路ファイバの種別ごとに用意されている。そし、 AS S雑音計算部 46は、制御端末 27から伝送路情報として与えられる「ファイバ種別」、および励起パワー算出部 1 3により算出される各励起光源 3 1 a〜31 cに起因するラマン利得に基づいて、上記（5) 式に従つて AS S雑音を算出する。

ステップ S 9では、主信号パワー成分を算出する。ここで、主信号パワー成分は、下式で求められる。

主信号パワー成分 = 「受光パワー」一「雑音成分」

= 「受光パワー」一「ASE雑音」一「AS S雑音」なお、「受光パワー」は、フォトダイオード 43により検出される。「ASE杂崔音」は、上流局の光中継器から通知される。「AS S雑音」は、 AS S雑音計算部 46により算出される。この結果、雑音成分が除去された信号光のみの光パヮ一が算出される。例えば、受光パワーが「一 24 d Bm」、 AS E雑音および AS S雑音がそれぞれ「一 30 dBm」であったものとする。この場合、雑音成分の合計値が「一 27 d Bm」となるので、主信号パワーは「― 27 d Bm」になる。

ステップ S 10では、ステップ S 9で得られた主信号パワーが目標値に達しているか調べる。ここで、目標値は、 EDFA21への最適入力パワーであり、予め励起パワー算出部 13の目標値保持部 51に保持されている。そして、主信号パワーが目標値に達していれば、ステップ S 1 1において、立上げ処理が完了した旨を下流局の光中継器に通知する。一方、主信号パワーが目標値に達していなければ、ステップ S 5に戻る。

ステップ S 5では、上述したように、励起光源 31 a〜3 1 cの励起パワーを決定する。ただし、ステップ S 5は、 2回目以降に実行される際には、以下の処理を行う。

すなわち、まず、励起光源 31 a〜3 1 cの励起パワーを所定量だけ増加させ、上述の（1) 式を用いて平均ラマン利得を算出する。続いて、励起比率テ一ブルを参照し、各励起光源 31 a〜3 1 cを駆動すべき励起パワーの比率を求める。ここで、励起比率テーブルは、図 14に示すように、ファイバ種別ごとに、平均ラマン利得に対応して決まる最適な励起パワーの比率を表す情報が登録されている。なお、この比率は、実験（または、シミュレーション）等により、平坦なラマン利得が得られるように決められている。

例えば、伝送路ファイバとして「ファイバ A」が使用されており、また、励起パワーが「100mW」であり、さらに、平均ラマン利得が「2 dB」であつたものとする。この場合、励起光源 3 1 a〜31 cの励起パワーの比率は、図 14に示す励起比率テーブルを参照し、「1 : 0. 9 : 1」になる。すなわち、励起光源 31 a、 31 b、 31 cの励起パワーは、それぞれ「34. 5 mW」「 3 1. OmW」「34. 5mW」になる。

このように、第 1の実施例のラマン増幅器においては、 EDFA21への入力パワーが目標値に達するまで、励起パワーを段階的に増加させていく。そして、各段階において、伝送路ファイバからの受光パワーから AS E雑音および AS S雑音を差し引くことにより主信号パワーが求められる。ここで、平坦なラマン利得を得るため、および信号光自体の光パヮーを正確に検出するためには、伝送路ファイバにおける平均ラマン利得および A S S雑音を正しく検出することが必要である。このため、第 1の実施形態のラマン増幅器では、平均ラマン利得および A S S雑音を算出するためのパラメータとして、「ファイバ種別」「平均ファイバ口ス係数（およびファイバ長)」「局舎内損失」が使用される。ここで、「平均ファイバロス係数」は、伝送路ファイバ上に存在する融着点の数、各融着点における損失、コネクタの数、各コネクタにおける損失などにより、光伝送システムごとに大きく異なっている。また、「局舎内損失」は、伝送路ファイバと局舎内ファイバとを接続するコネクタにおける損失、局舎内ファイバにおける曲げ損失などにより、光伝送システムごとに大きく異なっている。したがって、 A S S雑音を算出する際に、これらのパラメータを考慮することは重要である。すなわち、実際の光伝送システム上でこれらのパラメータを正確に検出し、その検出したパラメータを用いて A S S雑音等を算出すれば、平坦なラマン利得を得ることができ、且つ、信号光自体の光パワーを正確に検出できる。第 2の実施例

図 1 5は、第 2の実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤートである。なお、このフローチャートの処理は、例えば、光伝送システムの構築時または復旧時に実行される。

ステップ S 2 1〜S 2 4は、図 1 1に示した第 1の実施例におけるステップ S 1〜S 4と同じである。すなわち、上流局の光中継器が正常に動作していることを確認する。

ステップ S 2 5では、励起光を停止した状態で受光パワー（P a ) を検出する。このとき、フォトダイオード 4 3の出力が励起パワー算出部 1 3に記憶される。

ステップ S 2 6は、図 1 1に示した第 1の実施例におけるステップ S 5と同じである。すなわち、励起パワーを所定量だけ増加させる。そして、ステップ S 26〜S 32の処理シーケンスは、 EDFA21への入力光パワーが目標値に達するまで繰り返し実行される。したがって、この場合、ステップ S 26が繰り返し実行されることにより、励起光の光パワーが段階的に増加していくことになる。なお、ステップ S 26が最初に実行されるときは、励起光源 3 l a 〜 31 cの励起パワーの比率は、「1 : 1 : 1」である。一方、ステップ S 26 が 2回目以降に実行されるときは、その励起パワーの比率は、前回の処理シー

ステップ S 27では、ステップ S 26で決められた励起光が伝送路ファイバに供給されている状態で、受光パワー（P b) を検出する。このとき、フォトダイオード 43の出力が励起パワー算出部 13に記憶される。

ステップ S 28では、平均ラマン利得を算出する。具体的には、平均ラマン利得は、ステップ S 27で検出した受光パワー (P b) からステップ S 25で検出した受光パワー（P a) を引き算することにより求められる。このように、ステップ S 28では、平均ラマン利得が直接的に得られる。例えば、受光パヮ一 P aカ「一 27 d Bm」であり、受光パワー P bが「一 26. 9 dBm」であった場合には、「平均ラマン利得 =0. l dB」が得られる。

ステップ S 29では、平均ラマン利得に基づいて励起光源 3 1 a〜3 1 cの励起パヮ一の比率を決定する。ここで、平均ラマン利得は、ステップ S 28で得られた値を使用する。そして、伝送路ファイバの種別および平均ラマン利得を検索キーとして図 14に示す励起比率テーブルを参照することにより、励起パワーの比率を求める。なお、この比率は、ステップ S 32において「No」と判断された後にステップ S 26が新たに実行される際に使用される。

ステップ S 30では、 AS S雑音を算出する。なお、第 2の実施例では、 A S S雑音は、下記の式で算出される。

AS S雑音 = AS S 3 ■ G³ + AS S 2 · G² + AS S 1 · G 「G」は、ステップ S 28で求めた平均ラマン利得である。また、「AS S 3」「AS S 2」「AS S 1」は、それぞれ AS S雑音を計算するための 3次係数、 2次係数、 1次係数であり、正確な AS S雑音が算出されるように、実験（または、シミュレーション）等により予め決められている、なお、これらの係数は、伝送路ファイバの種別ごとに用意されている。

ステップ S 31は、第 1の実施例におけるステップ S 9と同様に、主信号パヮー成分を算出する。ここで、主信号パワー成分は、下式で求められる。

主信号パワー成分 = 「受光パワー」一「ASE雑音」一「AS S雑音」なお、「受光パワー」は、ステップ S 27で検出されている。「ASE雑音」は、上流局の光中 ,継器から通知される。「AS S杂象音」は、ステップ S 30で求められている。

ステップ S 32、 S 33は、第 1の実施例のステップ S 10、 1 1と同じである。すなわち、主信号パワーが目標値に達していなければステップ S 26に戻り、主信号パワーが目標値に達していれば、ステップ S 33において立上げ処理終了通知を下流局の中継器に送る。

このように、第 2の実施例のラマン増幅器においては、伝送路ファイバにおける平均ラマン利得が直接的に測定される。このため、平均ラマン利得に基づいて算出される AS S雑音量は正確である。また、信号光自体の光パワーは、受光パワーから雑音成分を差し引くことにより求める。したがって、 AS S雑音量が正確に求められれば、信号光自体の光パワーも正確に求められる。

図 16は、第 2の実施例による効果を説明する図である。なお、図 16Aは従来のラマン増幅器の特性を示し、図 1 6 Bは本発明の第 2の実施例のラマン増幅器の特性を示している。ここで、「従来のラマン増幅器」とは、第 1の実施例のラマン増幅器において、伝送路に係わるパラメータとして「平均ラマン利得係数」「局舎内損失」を考慮しない形態を言うものとする。また、ここでは、以下の条件の下で説明を行う。

励起光停止時の受光パワー（EDFA2 1への入力レベル）： _27 d Bm 主信号パワーの目標値：一 24 d Bm

ファイバロス係数の標準値： 0. 2 3 d Bm/km (@ 1 5 50 nm) ファイバ有効断面積の標準値： 8 5 μηχ²/ηιη (@ 1 5 50 nm)

伝送路ファイバの光特性が、標準値通りであれば、予め用意されている計算式に基づいて得られる AS S雑音量は、ほぼ正確な値になる。このため、受光パワーから雑音成分を差し引くことにより得られる信号光自体の光パワーも、ほぼ正確に検出できる。なお、図 1 6 Aおよび図 1 6 Bにおいては、励起パヮ一を 25 OmWとしたときに、信号光の光パワー（主信号パワー）が目標値に達している。

ところが、伝送路ファイバの光特性には製造ばらつきがある。また、伝送路ファイバの光特性は、融着点の数、融着点における損失、コネクタの個数、コネクタにおける損失などに依存する。すなわち、伝送路の光特性は、光伝送システムごとに異なっている。他方、 AS S雑音は、ラマン利得に依存し、そのラマン利得は伝送路フ了ィバの光特性に依存する。このため、伝送路ファイバの実際のラマン利得が考慮されなければ、 AS S雑音を正しく求めることができない。

そこで、本発明の第 2の実施例のラマン増幅器では、伝送路ファイバにおける平均ラマン利得を実際に測定し、その測定値に基づいて正確な AS S雑音量を得ている。したがって、信号光の光パワー（主信号成分）を正確に検出することができる。そして、図 1 6 Bに示す例では、伝送路ファイバの条件が劣悪であった場合に、励起パワーを 40 OmWにすることにより信号光の光パワーが目標値に達している。

—方、従来のラマン増幅器では、伝送路ファイバにおける実際のラマン利得は考慮されておらず、伝送路ファイバの光特性の標準値を用いて A S S雑音等が算出されていたので、伝送路ファイバの光特性が変わると、正確な A S S雑音量を得ることはできなかった。このため、信号光の光パワーも正確に検出できなかった。図 1 6 Aに示す例では、伝送路ファイバの条件が劣悪であった場合に、見かけ上、励起パワーを 5 0 O mWにすることにより信号光の光パワーが目標値に達している。

このように、従来のラマン増幅器では、伝送路ファイバの特性が変化すると、 A S S雑音を正確に検出できないので、本発明のラマン増幅器と比較して、必要以上に励起光のパワーを高めてしまうおそれがあった。第 3の実施例

第 3の実施例のラマン増幅器は、上流局から信号光を受信しない状態で A S S雑音を測定しておき、その後、測定した A S S雑音に基づいて励起パワーを調整する構成である。

図 1 7は、第 3の実施例におけるラマン増幅器の立上げ処理を示すフローチヤートである。ここで、このフローチヤ一トの処理は、例えば、光伝送システムの構築時または復旧時に実行される。なお、ステップ S 4 1〜S 4 7は、上流局の光中継器により実行される。また、ステップ S 5 1〜S 6 5は、当該光中継器により実行される。

上流局の光中継器は、ラマン増幅器の設定が終了すると、ステップ S 4 1において、その旨を下流局の光中継器に通知する。つづいて、ステップ S 4 2〜 S 4 4において、下流局の光中継器からシャットダウン指示の通知を待つ。そして、シャットダウン指示の通知を受け取ると、ステップ S 4 5において信号光の送出を停止する。このとき、中継器間制御光の送出は停止しなくてもよい。さらに、ステップ S 4 6においてシャットダウン解除指示を待つ。そして、下流局の光中継器からシャツトダウン解除指示を受け取ると、ステップ S 4 7において、信号光の送出を再開し、立上げ処理終了通知を返送する。

ステップ S 5 1〜S 5 4は、基本的に、図 1 1に示した第 1の実施例におけるステップ S 1〜S 4と同じである。すなわち、上流局の光中継器が正常に動作していることを確認する。

ステップ S 5 5では、上流局の光中継器に対して、信号光の送出の停止を指示するシャットダウン指示通知を送る。なお、上流局の光中継器は、この通知を受け取ると、信号光の送出を停止する。

ステップ S 5 6では、励起パワーを最大励起出力（例えば、 5 0 0 mW) まで 1 O mWずつ増加させながら、順次、受光パワーを測定する。なお、励起光源 3 1 a〜3 1 cの励起比率は、「1 : 1 : 1」とする。

このとき、上流局の光中継器は、信号光の送出を停止している。また、中継器間制御光が伝送されるとしても、この制御光は信号帯域通過フィルタ 4 2により十分に減衰する。従って、このステップ S 5 6において検出される受光パヮ一は、実質的に、励起光の光パワーに依存して決まる A S S雑音量と見なすことができる。そして、この受光パワー（すなわち、 A S S雑音量）は、フォトダイォード 4 3により検出され、図 1 8 Aに示す励起光 ZA S S雑音テープルに格納される。

ステップ S 5 7〜S 5 8では、励起光をいつたん停止し、上流局の光中継器に対して、信号光の送出の再開を指示するシャットダウン解除指示を送る。なお、上流局の光中継器は、この通知を受け取ると、信号光の送出を再開し、立上げ処理終了通知を返送する。そして、上流局の光中継器から立上げ処理終了通知を受け取ると、ステップ S 5 9以降の処理を実行する。

ステップ S 5 9〜S 6 3では、 E D F A 2 1への入力光パワーが目標値に達するまで励起パワーを 1 O mWずつ増加させていく。このとき、ステップ S 5 6で測定された A S S雑音量および図 1 8 Bに示す平均ラマン利得導出テープルに基づいて、励起光源 31 a〜3 1 cの励起比率が決定される（ステップ S 60)。ここで、平均ラマン利得導出テーブルは、実験（または、シミュレーシヨン）等に基づいて作成されている。なお、 AS S雑音量は、当業者によく知られているように、概ねラマン利得と比例する。

—例を示す。ただし、ここでは、伝送路ファイバが「ファイバ A」であるものとする。この場合、図 18Aに示す例では、励起パワーが「10mWj のときの AS S雑音量は「_ 35. 3 d Bm」である。そうすると、図 18 Bに示す平均ラマン利得導出テーブルを参照することにより、励起パワーが「10m W」のときの平均ラマン利得として「1. 5 dB」が得られる。

ステップ S 6 1〜S 62では、受光パワーを測定し、その受光パワー値から AS E雑音量および AS S雑音量を差し引くことにより、信号光パワーを求める。このとき、 ASE雑音量は、上流局の光中継器から通知される。また、 A S S雑音量は、ステップ S 56において測定されている。

そして、 EDFA21への入力光パワーが目標値に達すると、ステップ S 6 4において、ラマン増幅のための励起光の調整が終了した旨を表すラマン制御終了通知を、下流局の光中継器または端局へ送る。そして、下流局の装置（光中継器または端局) でラマン増幅が行われているときは、ステップ S 65において、ステップ S 41〜S 47と同様の処理を実行する。

このように、第 3の実施例のラマン増幅器においては、 AS S雑音は、他のパラメータから算出されるのではなく、実際に測定されるので、実質的に誤差がない。このため、伝送路ファイバの光特性のばらつきがあっても、正しい A S S雑音量が得られるので、各種誤差を抑えることができる。具体的には、信号光の光パワーを正確に検出できる。第 4の実施例

第 4の実施例のラマン増幅器は、 AS S雑音量の検出精度を高めるために、 AS S雑音計算部で算出した値を補正する機能を備えている。なお、 AS S雑音量の検出精度が高くなると、上述したように、信号光の光パワーを正確に制御できるようになり、また、「入力断」の検出精度も向上する。

図 1 9は、第 4の実施例のラマン増幅器における光モニタ部の構成を示す図である。なお、励起部 1 1、励起パワー算出部 1 3、立上げ調停処理部 14、中継器間情報処理部 23は、図 8を参照しながら説明した通りである。

第 4の実施例のラマン増幅器における光モニタ部 60は、図 8に示す光モニタ部 1 2に補正部 61を追加することにより実現される。捕正部 6 1は、 AS S雑音計算部 46により算出された AS S雑音量を、制御端末 27から与えられる補正値を用いて補正する。具体的には、 AS S雑音計算部 46により算出された AS S雑音量に、制御端末 27から与えられる補正値を乗算する。そして、減算機 45は、減算機 44の出力から、補正部 6 1により補正された AS S雑音量を差し引く。

図 2 OAおよび図 20Bは、補正値を算出して設定する手順を説明する図である。ここでは、上流局の中継器が波長多重光を送出しているものとする。手順 1 ：信号光モニタ値 P aを検出して保持する。ここで、信号光モニタ値 P aは、受光パワー値から、 ASE雑音量および AS S雑音量 P_{a s s}を差し引くことにより得られる。なお、受光パワー値は、フォトダイオード 43により検出される。また、 ASE雑音量は、上流局から通知される。さらに、 AS S雑音量 P_{a s s}は、この時点では、 AS S雑音計算部 46により算出された値がそのまま使用される。

手順 2 ：ラマン増幅器 10からの出力光が光スぺクトラムアナライザ 70に導かれるように、ラマン増幅器 10と EDFA 21との間の光ファイバを、ラマン増幅器 10と光スぺクトラムアナライザ 70とを接続するように繋ぎかえる（図 2 OA参照）。

手順 3 ：光スぺクトラムアナライザ 70を用いて、ラマン増幅器 10により増幅された全信号光のピークパワーを測定し、各ピークパヮ一の総和である総パワー P bを求める。

手順 4 ：下記の計算式により補正値を算出し、補正部 61に設定する。

補正値 = (P_{a s s} + (Pb-P a)) /P_{a s s}

手順 5 ：ラマン増幅器 10からの出力光が EDFA21に導かれるように、ラマン増幅器 10と EDFA21との間を光ファイバで接続する（図 2 OB参照)。

上記手順 1〜 5により、補正部 61に補正値が設定される。ここで、この補正値は、ラマン増幅器 10により計算されてもよいし、制御端末 27により計算されてもよい。そして、補正部 6 1は、以降、 AS S雑音計算部 46により算出された AS S雑音量にこの捕正値を乗算する補正を行う。

AS S雑音計算部 46により算出された AS S雑音量に上記補正値を乗算すると、結果として、「P_{a s s}+ (P b-P a)」が得られる。すなわち、フォトダィォード 43による検出誤差が、光スぺクトラムアナライザ 70による検出値を用いて補正されることになる。

なお、 AS S雑音は、伝送路の条件が同じであれば、多重化される波長数が変化しても殆ど変化することはない。したがって、光伝送システムの構築時に上記補正値をいつたん設定すれば、将来、波長を増設する場合であっても、基本的に、この補正値を変更する必要はない、

このように、第 4の実施例のラマン増幅器では、光スぺクトラムアナライザ 70を用いて信号光の光パワーを検出することにより、当該ラマン増幅器の光検出系の誤差が見積もられる。そして、ラマン増幅器の立上げ時に、その誤差を補正するための補正値が設定される。このため、 A S S雑音量をより正確に得ることができ、信号光自体の光パワーを正確に検出できる。第 5の実施例

第 5の実施例のラマン増幅器は、主信号に対して割り当てられる信号光とは別に専用光（以下、プローブ光）が伝送される光伝送システムにおいて使用されることを前提とし、そのプローブ光を利用して入力断検出を行う。

図 2 1は、第 5の実施例が適用されるシステム構成を示す図である。送信側の端局は、複数の信号光を生成する信号光源 8 1 a〜8 1 n、およびプローブ光を生成するプローブ光源 8 2を備える。ここで、信号光源 8 1 a〜8 1 nにより生成される信号光は、互いに波長が異なっている。また、プローブ光の波長は、図 2 2に示すように、いずれの信号光とも異なっている。なお、プロ一ブ光は、 E D F A 2 1の利得領域内に配置されてもよいし、 E D F A 2 1の利得領域外に配置されてもよい。

図 2 3は、第 5の実施例のラマン増幅器における光モニタ部の構成を示す図である。なお、励起部 1 1、励起パワー算出部 1 3、立上げ調停処理部 1 4、中継器間情報処理部 2 3は、図 8を参照しながら説明した通りである。

伝送路ファイバにおいて増幅された波長多重光は、光力ブラ 4 1により分岐されてプローブ光分離フィルタ 9 1に導かれる。ここで、この波長多重光は、上述したように、信号光おょぴプローブ光を含んでいる。

プローブ光分離フィルタ 9 1は、図 2 2に示すように、プローブ光の波長成分を透過させるフィルタを備える。そして、プローブ光分離フィルタ 9 1は、図 2 4 Aに示す波長多重光が入力されると、プローブ光を含む波長成分をフォトダイオード 9 2に導き（図 2 4 B参照）、他の波長成分を信号帯域通過フィルタ 4 2に導く（図 2 4 C参照）。フォトダイォード 9 2は、プローブ光分離フィルタ 9 1から導かれてくる波長成分の光パワーを検出する。このとき、この波長成分は、プローブ光だけでなく雑音成分も含んでいる。従って、プローブ光自体の光パワーを検出するためには、フォトダイオード 9 2の出力から杂鎮音成分を差し引く必要がある。掛算機 9 3は、 A S E雑音値に所定のフィルタ係数を乗算することにより、図 2 4 Bに示す雑音成分の中の A S E雑音分を求める。ここで、 A S E雑音値は上流局から通知されてくる。また、フィルタ係数は、「全 A S E雑音量」に対する「プローブ光分離フィルタ 9 1を通過してフォトダイオード 9 2に導かれる A S E雑音量」を表す値であり、例えば、「信号帯域通過フィルタ 4 2の通過帯域の幅」と「プローブ光分離フィルタ 9 1の通過帯域の幅」との比により決められる。そして、減算機 9 4は、フォトダイオード 9 2の出力から掛算機 9 3の出力を引き算する。

一方、掛算機 9 5は、 A S S雑音値に所定のフィルタ係数を乗算することにより、図 2 4 Bに示す雑音成分の中の A S S雑音分を求める。ここで、 A S S 雑音値は、 A S S雑音計算部 4 6により算出される。また、フィルタ係数は、「全 A S S雑音量」に対する「プローブ光分離フィルタ 9 1を通過してフォトダイオード 9 2に導かれる A S S雑音量」を表す値であり、掛算機 9 3と同様に、例えば、「信号帯域通過フィルタ 4 2の通過帯域の幅」と「プローブ光分離フィルタ 9 1の通過帯域の幅」との比により決められる。そして、減算機 9 6は、減算機 9 4の出力から掛算機 9 5の出力を引き算する。

この結果、減算機 9 6の出力は、図 2 4 Bに示す光成分から、 A S E雑音および A S S雑音を除去したものになる。すなわち、プローブ光自体の光パワーが検出される。

比較器 9 7は、減算機 9 6の出力と予め決められている閾値とを比較し、その結果を制御端末 2 7に通知する。ここで、この閾値は、当該光中継器への入力が断状態になっているか否かを判断する値である。

なお、信号帯域通過フィルタ 4 2、フォトダイオード 4 3、減算機 4 4、 4 5、光モニタ出力 4 7は、図 8を参照しながら説明した通りであり、信号光の光パワーを検出して制御端末 2 7に通知する。

図 2 5は、第 5の実施例の効果を説明する図である。ここで、図 2 5 Aは、信号光で入力断を検出する従来の技術を説明する図である。図 2 5 Bは、信号光とは別に設けたプローブ光を利用して入力断を検出する本発明の第 5の実施例を説明する図である。なお、本発明の効果は、多重化されている波長数が少ない場合に顕著になる。よって、ここでは、図 2 5 Aに示すように、信号光が 1波長だけであるものとする。

従来の技術において、信号光を利用して入力断を検出する場合、受光パワー値から雑音成分を差し引いた値（以下、モニタ値）が閾値と比較される。ここで、雑音成分の中の A S S雑音は、上述したように、伝送路の光特性により変化する。ところが、信号光の波長数が少ないときは、図 2 5 Aに示すように、総光パワーに占める信号光パワーの割合が小さく、雑音成分の割合が大きくなる。このため、伝送路の光特性がかわると、モニタ値の誤差が大きくなつてしまう。すなわち、入力断を正確に検出できないおそれがある。

—方、本発明の第 5の実施例では、プローブ光を利用して入力断を検出するときに、プローブ光分離フィルタ 9 1により分離された波長成分から雑音成分を差し引いた値（以下、モニタ値）が閾値と比較される。ここで、信号光が配置される信号帯域に対して、プローブ光分離フィルタ 9 1の通過帯域は十分に小さい。例えば、信号光が配置される帯域が「3 0〜4 0 n m」であるのに対し、プローブ光分離フィルタ 9 1の通過帯域は「l n m」程度である。

そうすると、図 2 5 Bに示すプローブ光の光パワーが図 2 5 Aに示す信号光の光パワーとほぼ同じであるのに対し、図 2 5 Bに示す雑音成分は、図 2 5 A に示す雑音成分に対して 3 0分の 1〜4 0分の 1になる。すなわち、図 2 5 A に示すように、フォトダイォード 9 2に入力される総光パワーに占めるプロ一ブ光パワーの割合が大きく、雑音成分の割合は小さくなる。このため、伝送路の光特性がかわっても、モニタ値の誤差は小さい。すなわち、入力断を正確に検出できる。

なお、プローブ光は、例えば、伝送帯域に 8 0チャネルを配置できるシステムにおいて、最も波長の短いチャネルである C H 1が使用される。この場合、他の 7 9チャネルが信号光と使用される。ただし、プローブ光分離フィルタ 9 1の通過帯域幅がチャネルの波長間隔よりも広い場合には、 C H 2を未使用とし、 C H 3〜C H 8 0に信号光を配置する。

また、上述の例では、主信号を伝送するために信号光とは別に用意されたプローブ光を利用して入力断を検出している力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、互いに波長の異なる複数の信号光の中の任意の 1波を利用して入力断を検出するようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パヮーを検出する光モニタ手段と、

上記光モニタ手段により検出された光パワー、および伝送路の光特性を表す伝送路情報に基づいて上記励起光を制御する制御手段を備え、

上記伝送路情報は、上記伝送路ファイバの種別を表す情報、上記伝送路ファィバの長さを表す情報、上記伝送路ファイバの平均ファイバロス係数、局舎内損失値を含むことを特徴とするラマン光増幅器。

2 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パヮーを検出する光モニタ手段と、

上記伝送路情報は、上記伝送路ファイバの種別を表す情報、上記伝送路ファィバの損失値、局舎内損失値を含むことを特徴とするラマン光増幅器。

3 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファィバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パヮーを検出する光モニタ手段と、

上記励起光のパワーを変化させながら上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を測定する測定手段と、上記光モニタ手段により検出された光パヮー、および上記測定手段により測定されたラマン利得に基づいて上記励起光のパヮーを決定する決定手段、を有するラマン光増幅器。

4 . 請求項 3に記載のラマン光増幅器であって、

上記励起手段は、互いに波長の異なる励起光を生成する複数の励起光源を含んでおり、

上記決定手段は、上記複数の励起光源の励起比率を決定する。

5 . 請求項 3に記載のラマン光増幅器であって、

上記光モ二タ手段は、上記伝送路ファイバからの出力の光パヮ一値から雑音成分を差し引いた値を上記波長多重光の光パワーとして検出する。

•

6 . 請求項 5に記載のラマン光増幅器であって、

上記雑音成分は、上記励起光の光パワーに基づいて算出される A S S雑音、および上記伝送路フアイバの上流局に設けられている光増幅器に対応する A S E雑音である。

7 . 請求項 3に記載のラマン光増幅器であって、

上記測定手段は、上記励起光のパヮーを第 1の値にしたときの受光パヮ一と上記励起光のパワーを第 2の値にしたときの受光パワーとの差分に基づいて上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を測定する。

8 . 請求項 7に記載のラマン光増幅器であって、

上記第 1の値は、上記励起光を停止した状態に対応する値である。

9 . 請求項 3に記載のラマン光増幅器であって、

上記測定手段は、上記波長多重光の光パワーが予め決められた所定値に達するまで、上記励起光のパワーを段階的に増加させながら、順次、ラマン利得を測定する。

1 0 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パヮーを検出する光モニタ手段と、

上記伝送路ファイバの上流局に設けられている光増幅器がその出力を停止している期間に A S S雑音量を測定する雑音測定手段と、

上記測定された A S S雑音量に基づいて上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を導出する導出手段と、

上記光モニタ手段により検出された光パワー、および上記導出手段により導出されたラマン利得に基づいて上記励起光のパワーを決定する決定手段、を有するラマン光増幅器。

1 1 . 請求項 1 0に記載のラマン光増幅器であって、

上記伝送路ファイバの上流局に設けられている光増幅器に対して出力の停止を要求する要求手段をさらに有する。

1 2 . 請求項 1 0に記載のラマン光増幅器であつて、

1 3 . 請求項 1 0に記載のラマン光増幅器であって、

上記光モユタ手段は、上記伝送路ファイバからの出力の光パヮ一値から雑音成分を差し引いた値を上記波長多重光の光パワーとして検出する。

1 4 . 請求項 1 3に記載のラマン光増幅器であって、

上記雑音成分は、上記雑音測定手段により測定された A S S雑音、および上記伝送路ファイバの上流局に設けられている光増幅器に対応する A S E雑音である。

1 5 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、

上記光モニタ手段により検出された光パワーに基づいて上記励起光を制御する制御手段を備え、

上記光モニタ手段は、

A S S雑音量を算出する A S S雑音計算手段と、

上記伝送路ファィバからの受光パワーおよび上記波長多重光の各波長のピークパヮ一の総和に基づいて上記 A S S雑音量を補正する補正手段と、

上記受光パワーから上記補正された A S S雑音量を差し引くことにより上記波長多重光の光パワーを求める演算手段、を有する

ことを特徴とするラマン光増幅器。

1 6 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器であつて、

上記伝送路ファイバに励起光を供給する励起手段と、

上記波長多重光の光パワーを検出する光モニタ手段と、

上記光モニタ手段により検出された光パワーに基づいて上記励起光を制御する制御手段と、

入力光から所定の波長成分を抽出する波長フィルタと、

上記波長フィルタにより抽出された波長成分から雑音成分を差し引く演算手段と、

上記演算手段の出力に基づいて上流局または伝送路の障害を検出する検出手段

を有するラマン光増幅器。

1 7 . 請求項 1 6に記載のラマン増幅器であって、上記抽出手段により抽出される波長成分の中に、上記波長多重光を構成する複数の光の中の 1つが含まれている。

1 8 . 請求項 1 6に記載のラマン増幅器であって、

上記抽出手段により抽出される波長成分の中に、主信号を伝送するための信号光とは別に用意されたプローブ光が含まれている。

1 9 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を増幅するラマン光増幅器の調整方法であって、

第 1の励起パワーの励起光を上記伝送路ファィバに供給したときの受光パヮ一を第 1の受光パワーとして検出し、

第 2の励起パヮ一の励起光を上記伝送路ファィバに供給したときの受光パヮ一を第 2の受光パワーとして検出し、

上記第 1の受光パワーおよび第 2の受光パワーに基づいて上記伝送路フアイバのラマン利得を算出し、

上記算出したラマン利得に基づいて A S S杂崔音量を算出し、

上記第 2の受光パワーおよび上記 A S S雑音量に基づいて上記波長多重光の光パワーを検出し、

上記検出された波長多重光の光パヮー、および上記算出されたラマン利得に基づいて上記励起光のパヮーを決定する

ラマン光増幅器の調整方法。

2 0 . 伝送路ファイバを利用して波長多重光を增幅するラマン光増幅器の調整方法であって、

上記伝送路フアイバの上流局に設けられている光増幅器がその出力を停止している期間に A S S雑音量を測定し、

上記測定された A S S雑音量に基づいて上記伝送路ファイバにおけるラマン利得を導出し、上記波長多重光の光パヮー、および上記導出されたラマン利得に基づいて上記励起光のパヮ一を決定する

ラマン光増幅器の調整方法。