WO2006085370A1 - 光増幅器，光増幅中継器および励起光供給制御方法 - Google Patents

光増幅器，光増幅中継器および励起光供給制御方法 Download PDF

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Shinichirou Muro
Yasushi Sugaya
Etsuko Hayashi
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    • H04J14/0221—Power control, e.g. to keep the total optical power constant

Definitions

  • the present invention relates to an optical amplifier, an optical amplifying repeater, and a pumping light supply control method that are suitable for use in an optical transmission system.
  • An optical amplifier directly amplifies a signal to compensate for a loss when an optical signal propagates through an optical fiber transmission line in an optical transmission system or a loss of an optical component 'optical module.
  • an optical fiber medium for supplying pumping light The pumping light having a predetermined wavelength is supplied to the optical fiber medium for optical amplification by the means for supplying the pumping light, and the optical fiber medium is activated.
  • the signal light is optically amplified and output.
  • rare earth-doped optical fiber amplifiers doped with rare earth ions such as erbium and Raman amplifiers utilizing Raman stimulated scattering characteristics of optical fibers are applied as optical fiber amplification media.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • Raman amplification technology has been attracting attention for the purpose of improving performance.
  • EDF A Erbium Doped Fiber Amplifier
  • Optical repeaters are often configured in combination with rare earth-doped optical fiber amplifiers such as optical fiber amplifiers.
  • Raman amplification has a peak at about 13.2 THz low frequency from the excitation light frequency (about lOOnm long wavelength when the excitation wavelength is 1.4um band) when silica-based optical fiber is used as the amplification medium. In many cases, it has an asymmetric optical amplification band. In addition, it is possible to superimpose the optical amplification bands by injecting pumping light with a plurality of different wavelengths into the optical fiber, to ensure flatness of the output light level according to the wavelength, and to expect wideband signal light amplification.
  • the mainstream configuration of the Raman amplifier is to mount a large number of excitation wavelengths in order to widen the wavelength band that is an amplification band.
  • the optical amplification repeater adds a Raman pumping light source to the EDFA pumping light source, which increases power consumption for the pumping light source and tends to increase the mounting area due to the heat sink for heat dissipation. is there.
  • the optical amplifier is required to reduce the power consumption of the excitation light source.
  • the transmission distance and transmission path loss of a land-based optical transmission system vary, and the signal level input to the optical amplifying repeater differs for each transmission span.
  • designing an optical amplifier designing an optical amplifier that maintains the flatness of the output wavelength according to the range of the signal input level results in a large amount of optical amplifier menus, management costs, This is not desirable because problems such as an increase in inventory occur. For this reason, optical amplifiers are often required to have a wide signal input power dynamic range while maintaining the flatness of the output wavelength.
  • the tilt characteristic changes greatly depending on the wavelength arrangement of the input optical signal due to the Raman effect between the optical signals, so that the Raman amplification that applies the excitation light of a plurality of wavelengths as described above is performed. In doing so, it is necessary to supply pumping light having a plurality of wavelengths at a power ratio that maintains the flatness of the output signal light wavelength according to the wavelength arrangement of the input optical signal.
  • a rare earth doped fiber amplifier is provided after the Raman amplification medium, it is necessary to consider the tilt characteristics of the output of the rare earth doped fiber amplifier.
  • the branching ratio and pumping intensity of this pumping light are controlled while supplying one system of pumping light to the fiber amplifier and the Raman amplifier. And there is something that controls the Raman gain (special (See Permissible Literature 2).
  • Patent Document 1 JP 2000-98433 A
  • Patent Document 2 JP 2003-283019
  • Patent Document 3 Japanese Translation of Special Publication 2004-511004
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 11-84440
  • the Raman amplifier does not individually change the branching ratio of the excitation light having a plurality of wavelengths, so that the input signal light as described above is used.
  • the flatness of the output signal light cannot be ensured according to the wavelength arrangement.
  • none of the techniques described in Patent Documents 3 and 4 can ensure the flatness of the output signal light according to the wavelength arrangement of the input signal light, as in the case described above.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to ensure flatness of output signal light according to the wavelength arrangement of input signal light.
  • Another object is to increase the efficiency of use of excitation light.
  • an optical amplifier includes a Raman amplifying medium for inputting wavelength multiplexed signal light, a rare earth-doped fiber provided in a subsequent stage of the Raman amplifier, the Raman amplifying medium, and A first pumping light output unit capable of outputting pumping light having a plurality of wavelengths including a wavelength capable of causing an amplification action on the wavelength multiplexed signal light in both of the rare earth-doped fibers, and the first pumping light output unit.
  • a variable distribution element capable of distributing the output excitation light of a plurality of wavelengths to the Raman amplification medium and the rare earth-doped fiber at a variable distribution ratio for each wavelength, and each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength multiplexed signal light
  • a control unit for individually controlling the distribution ratio for each wavelength in the variable distribution element and the power of the pumping light of the plurality of wavelengths from the first pumping light output unit according to the wavelength arrangement of Configured It is characterized in that was.
  • the Raman amplification medium can be used as a dispersion compensating fiber to perform lumped Raman amplification, or the Raman amplification medium can be used as a transmission line fiber to perform distributed constant Raman amplification. .
  • a second pumping light output unit for pumping the rare earth-doped fiber may be provided.
  • control unit controls a distribution ratio in the variable distribution element
  • a pumping control unit controls the pumping light power output from the first pumping light output unit.
  • the distribution ratio control unit and the excitation control unit may be controlled according to the wavelength of each signal light multiplexed in wavelength with the wavelength multiplexed signal light.
  • the optical amplification repeater of the present invention is an optical amplification repeater that is connected to the input side optical transmission line and the output side optical transmission line and relays wavelength multiplexed light, and includes a rare earth doped fiber and the input side optical transmission line.
  • a first pumping light output unit capable of outputting pumping light having a plurality of wavelengths, including a wavelength capable of causing an amplification action on the wavelength-multiplexed signal light in both of the rare earth-doped fiber and the pumping light.
  • variable distribution element that can be distributed to the input-side optical transmission line and the rare earth-doped fiber with a variable distribution ratio, and the variable distribution element according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength-division multiplexed signal light
  • control unit that individually controls the distribution ratio of the pumping light of the plurality of wavelengths and the power of the pumping light of the plurality of wavelengths from the first pumping light output unit. Speak.
  • the pumping light supply control method of the present invention includes a Raman amplification medium for inputting a wavelength multiplexed optical signal, a rare earth-doped fiber provided in a subsequent stage of the Raman amplifier, the Raman amplification medium, and the rare earth-doped fiber.
  • a first pumping light output unit capable of outputting pumping light of a plurality of wavelengths, including wavelengths that can cause an amplification action on the wavelength-multiplexed signal light on both sides, and a plurality of wavelengths output from the first pumping light output unit Of the pumping light separately from the first pumping light output unit, and a variable distribution element capable of distributing the pumping light to the Raman amplification medium and the rare earth doped fiber at a variable distribution ratio for each wavelength.
  • a pumping light supply control method for an optical amplifier comprising: a pumping light output unit; and At the time of raising, the pumping light of the first pumping light output unit force is concentratedly supplied to the Raman amplification medium according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength-multiplexed signal light. After setting the distribution ratio in the variable distribution element, the output from the Raman amplification medium can be obtained at the level of the Raman amplification output that is the control target, and the excitation light spectrum is unstable.
  • the distribution ratio of the variable distribution element is controlled together with the pumping light power at the first pumping light output unit so as to be equal to or higher than the lower limit value set as an indicator that the The pumping light of the second pumping light output unit force is supplied to the rare earth doped fiber so that the level of the output signal light becomes the target output level of the entire optical amplifier, and the first pumping light output unit
  • the variable distribution element together with the pumping light power at As control means controls the distribution ratio, Ru.
  • the level of the output signal light of the optical amplifier power is changed to the target output level to be changed.
  • the pumping light power at the first pumping light output unit is controlled to be changed, and the Raman amplification output in the Raman amplifying medium is changed by changing the pumping light power at the first pumping light output unit.
  • the present invention in order to perform respective optical amplification in the Raman amplifying medium and the rare earth-doped fiber by the first pumping light output unit and the variable distribution element, by appropriately adjusting the distribution ratio of the variable distribution element while using the pumping light in common, the flatness of the output signal light is ensured according to the wavelength arrangement of the input signal light, and the optical characteristics are improved while improving the noise characteristics.
  • the power consumption required for pumping light output can be made more efficient.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical amplifier that works according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable distribution element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow chart for explaining the start-up operation of the optical amplifier that is effective in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the pumping light supply operation in the case of (a) 1 (d) m, where the deviation is a relatively small Raman amplification gain).
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation when changing the level of output signal light as a control target in the optical amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 7 (a) and (d) are diagrams for explaining the operation when the level of the output signal light as a control target in the optical amplifier is changed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical amplifier according to a second embodiment of the present invention.
  • Distribution ratio control circuit (Distribution ratio controller)
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical amplifier 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • a dispersion compensating fiber (DCF) 2 as a Raman amplifying medium and an erbium doped optical fiber (EDF) 3 as a rare earth doped fiber are cascaded in this order from the signal input side.
  • Amplifier output setting circuit 9 branching force bra 10a-10c, multiplexer 11a-11c, optical isolators 12a-12d, and wavelength filter 13 are configured!
  • the optical amplifier 1 according to the first embodiment can be applied as an optical amplifying repeater in a WDM optical transmission system, and outputs pumping light having a plurality of pumping wavelength forces to the first pumping light output.
  • the output light from the unit 41 is supplied to the DCF 2 so that the input signal light is Raman-amplified, and a part of the pump light output from the first pump light output unit 41 is also used as the excitation light of the EDF 3. It has a configuration.
  • the optical amplifier 1 can set a power distribution ratio for each pump wavelength from the first pump light output unit 41 that allocates a part of the pump light power to the DCF 2 for pumping the EDF 3.
  • the variable distribution element 5 is provided.
  • the DCF 2 compensates for the dispersion by the wavelength-division multiplexed signal light as the input signal light, and transmits the pump light from the first pump light output unit 41 through the variable distribution element 5 and the multiplexer 11a described later.
  • the supplied signal light functions as a Raman amplification medium capable of performing Raman amplification (in a lumped constant manner).
  • the EDF 3 supplies a part of the pump light output from the first pump light output unit 41 as backward pump light through the variable distribution element 5 and the multiplexer 11c, and forms the second pump light output unit.
  • Light from LD (Laser Diode) 4—2 is supplied as forward pumping light through a multiplexer 1 lb to amplify Raman-amplified signal light by DCF2.
  • the first pumping light output unit 41 can output pumping light having a plurality of wavelengths including a wavelength capable of causing an amplification effect on the input wavelength multiplexed signal light to both the DCF2 and the EDF3.
  • the excitation light sources 4a and 4b having plural (for example, two) LD forces having different oscillation wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are provided. It has a level monitor 4c that monitors the light level output by the excitation light sources 4a and 4b.
  • the excitation light wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 output from the excitation light sources 4a and 4b are used for both the DCF2 Raman amplification and the EDF3 excitation.
  • the wavelength can be as short as about lOOnm from the long band (ie 1.45 m band and 1.48 m band).
  • the variable distribution element 5 distributes the excitation light output from the two excitation light sources 4a and 4b at a power distribution ratio set for each excitation wavelength.
  • the distributed pumping light can be supplied to DCF2 through the multiplexer 11a and supplied as back pumping light to EDF3 through the multiplexer 1 lb. Further, the variable distribution element 5 has a configuration as shown in FIG. 2 to be described later, for example.
  • the pumping light output from the first pumping light output unit 41 is used as pumping light to DCF2 and EDF3. Thus, distribution can be performed with a variable distribution ratio.
  • the PD 6a monitors the level of the signal light input to the optical amplifier 1 based on the light branched by the branch coupler 10a.
  • the PD 6b The level of the output signal light that is also output by 1 force is monitored based on the light branched by the branching force bra 10c.
  • the excitation control circuit 7 controls the power of the excitation lights ⁇ 1, 1, ⁇ 2 output from the excitation light sources 4a and 4b by driving and controlling the excitation light sources 4a and 4b.
  • a tilt characteristic that can also be obtained as a result of monitoring from the PDs 6a and 6b is determined according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength multiplexed signal light. So that the gain of the optical amplifier 1 can be controlled so as to be a gain set by the amplifier output setting circuit 9 described later or a Raman amplification output level (first level) so as to be a control target. 4a, 4b can now be controlled.
  • the PDs 6c and 6d monitor the signal light level Raman-amplified by the DCF 2 for each wavelength band.
  • PD6c monitors the signal light level on the short wavelength side when the signal light wavelength band is divided into two, and monitors the signal light level on the long wavelength side when the PD6d signal light wavelength band is divided into two.
  • the branching coupler 10b branches a part of the signal light Raman-amplified by DCF2, and the wavelength filter 13 branches the branched light from the branching force bra 10b into two signal lights divided into two by the signal light wavelength band. Supply to PD6c and 6d, respectively.
  • the distribution ratio control circuit 8 uses the wavelength gain set by the amplifier output setting circuit 9 based on the channel arrangement of the wavelength multiplexed optical signal based on the monitoring result in the PDs 6c and 6d.
  • the above distribution ratio in the variable distribution element 5 is variably controlled so that the characteristic (tilt information) and the target output signal level (first level) can be obtained by Raman amplification.
  • the circuit 9 functions as a control target providing unit that gives control targets in the distribution ratio control circuit 8 and the excitation control circuit 7 according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the input wavelength multiplexed signal light. is there. That is, the distribution ratio control circuit 8 and the excitation control circuit 7 are controlled according to the wavelength of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength multiplexed signal light.
  • the amplifier output setting circuit 9 includes a Raman output signal level (first level) that is a control target in the above-described excitation control circuit 7 and distribution ratio control circuit 8, and a control target as an optical amplifier output.
  • first level a Raman output signal level
  • second level a control target in the above-described excitation control circuit 7 and distribution ratio control circuit 8
  • This wavelength gain characteristic can be determined based on, for example, wavelength arrangement information that also provides management signal power in the WDM optical transmission system described above. That is, based on this wavelength arrangement information, the wavelength gain characteristic to be controlled and the distribution ratio in the variable distribution element 5 are also determined.
  • variable distribution element 5 uses the excitation control circuit 7, the distribution ratio control circuit 8 and the amplifier output setting circuit 9 described above according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength multiplexed signal light.
  • 2 wavelength pumping light ⁇ ⁇ 1, ⁇ ⁇ 2 distribution ratio and first pumping light output unit 41 Control unit to control power of 2 wavelengths pumping light ⁇ 1, ⁇ 2 individually Make up 40.
  • FIG. 2 is a diagram showing the variable distribution element 5.
  • the variable distribution element 5 in the first embodiment includes power distribution ratio variable couplers 5a and 5b and WDM couplers 5c and 5d.
  • the power distribution ratio variable power bra 5a distributes the pumping light P ⁇ 1 from the LD4a in two directions with a variable distribution ratio
  • the power distribution ratio variable power bra 5b has the pumping light of LD4b power ⁇ ⁇ 2 Is distributed in two ways with a variable distribution ratio.
  • the distribution ratio variable force bra 5a receives the control from the distribution ratio control circuit 8 and supplies the excitation light P ⁇ 2 from the LD 4b! /, And the distribution ratio b (0 ⁇ b ⁇ 1) and at the distribution ratio (1-b) for EDF3 excitation.
  • the WDM coupler 5c combines the pumping light distributed for pumping the DCF2 by the power distribution ratio variable couplers 5a and 5b, and supplies the pumping light aP ⁇ 1 + bP ⁇ 2 to the multiplexer 1 la. Output.
  • the WDM coupler 5d combines the pump lights distributed for pumping the EDF3 by the power distribution ratio variable couplers 5a and 5b, and the pump light (1 a) P ⁇ 1 + (1 ⁇ b) P ⁇ 2 Is output to the multiplexer 11c.
  • variable distribution element 5 branches the pumping light power, which is also input with the LD 4a and 4b forces, into the ratio set by the control of the distribution ratio control circuit 8 in the power distribution ratio variable couplers 5a and 5b.
  • the input signal light is Raman-amplified by the DCF 2 and then amplified by the EDF 3 and output as output signal light.
  • the distribution ratio control circuit 8 controls the variable distribution element 5 based on the monitoring results from the PDs 6c and 6d, so that the signal light output from the DCF2 is set by the amplifier output setting circuit 9. It has a light level for each wavelength.
  • the distribution ratio control circuit 8 sets the pumping light power of the wavelength ⁇ 2 together with the pumping light power of the wavelength ⁇ 1 that forms the pumping light to be supplied to the DCF 2 by controlling the distribution ratio for the variable distribution element 5.
  • the light level (tilt information) for each wavelength can be controlled to have, for example, a substantially flat characteristic according to the wavelength arrangement of the input signal. is there.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (d) are diagrams for explaining the pumping light supply operation when the Raman amplification gain is relatively large.
  • Fig. 4 (a) is a time chart of pumping light power Pp for DCF2, Fig.
  • FIG. 4 (b) is a time chart of pumping light power Pp for EDF3
  • Fig. 4 (c) is the first and second pumping light output units 41, 42 is a time chart of the pumping light power Pp output at 2
  • FIG. 4D is a time chart showing a change in distribution ratio by the variable distribution element 5.
  • Fig. 4 (a)-Fig. 4 (d) when the Raman amplification gain of DCF2 is set to be relatively large, for example, when the loss as DCF2 is relatively large, There are cases where the level is relatively small.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (d) are diagrams for explaining the pumping light supply operation in the case where the Raman amplification gain is made relatively small.
  • Fig. 5 (a) is a timing chart of pumping light power Pp for DCF2
  • Fig. 5 (b) is a time chart of pumping light power Pp for EDF3
  • Fig. 5 (c) is the first and second pumping light output units 41
  • 42 is a time chart of the pumping light power Pp output at 42
  • FIG. 5 (d) is a time chart showing a change in distribution ratio by the variable distribution element 5.
  • FIG. 5 (a)-Fig. 5 (d) when the Raman amplification gain of DCF2 is set to be relatively small, for example, when the loss as DCF2 is relatively small, The level is relatively small!
  • the output from the DCF 2 can obtain the level (first level) of the Raman amplification output that is the control target, and the excitation light spectrum is unstable.
  • the distribution ratio of the variable distribution element 5 is controlled together with the pumping light power at the first pumping light output unit 41 so as to be equal to or higher than the lower limit value set as an index of not performing the keying (step A1 to A5).
  • the excitation power distribution ratios a and b to the DCF 2 by the power distribution ratio variable couplers 5a and 5b of the variable distribution element 5 are both set to “1” as initial values.
  • the distribution ratio is set so that the power of the excitation light ⁇ ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ 2 output from the excitation light sources 4a and 4b is concentrated and supplied to the DCF 2 as an initial value! Step A1).
  • the pumping light power from the pumping light sources 4 a and 4 b is raised by the pumping control circuit 7. This allows variable distribution in DCF2.
  • the input signal light is Raman-amplified by the element 5 and the supplied pumping light power (step A2).
  • the power distribution ratio variable couplers 5a and 5b by the distribution ratio control circuit 8 The distribution ratio control and the drive control for the excitation light sources 4a and 4b by the excitation control circuit 7 are performed in cooperation.
  • a technique for flattening the signal power characteristic of the Raman amplifier output with respect to the wavelength described in JP-A-2002-72262 can be used.
  • the excitation control circuit 7 drives and controls the excitation light sources 4a and 4b so that the Raman-amplified optical signal becomes the target level at the first level set by the amplifier output setting circuit 9.
  • the pumping light sources 4a and 4b are driven so that both have the same power output (see time tO-tl in FIG. 4 (c) or FIG. 5 (c)).
  • the first level is the target output signal level to be obtained by Raman amplification in DCF2.
  • the power distribution ratio variable power brazing is performed so that the signal power wavelength characteristic is flattened by Raman amplification by the DCF2.
  • the distribution ratio in 5a and 5b can be controlled (see step A3, time tO-tl in FIG. 4 (d) or FIG. 5 (d)).
  • the excitation light level output from the excitation light sources 4 a and 4 b has an unstable waveform. Whether or not the value is equal to or greater than the lower limit value set by using the not functioning as an index is determined based on the value from the level monitor 4c provided in the first excitation light output unit 41 (step A4).
  • the distribution ratio control circuit 8 changes the distribution ratio in the power distribution ratio variable force bras 5a and 5b and distributes the excitation power to the EDF 3. In other words, by reducing the values of the distribution ratios a and b, the excitation power distributed to the DCF 2 is reduced (from the No route in step A4 to step A5). In the excitation control circuit 7, the excitation power in the excitation light sources 4a and 4b is further increased and controlled so that the first output signal level can be maintained by the Raman amplification by DC F2 even by changing the distribution ratio (from step A5). (Step A3)
  • step A5 after changing the distribution ratios a and b low (in this case, the same change amount for both a and b), the excitation light sources 4a, 4a, Increase the pump light power from 4b.
  • the Raman amplifier can adjust the power of the multi-wave excitation light incident on the amplification medium to change the average output level while maintaining the flatness of the signal output wavelength characteristic.
  • the excitation wavelength may become unstable near the optical power threshold value of the pumping light output by, which leads to instability of Raman amplification characteristics.
  • Step A1 In step A5, by controlling the distribution ratio of the power distribution ratio variable force bras 5a and 5b in cooperation with the pump light power control, the wavelength is higher than the lower limit where the wavelength does not become unstable.
  • the Raman amplification output at the target level can be obtained while outputting the pumping light, so that the restriction by the lower limit value on the pumping light power as described above can be eliminated.
  • the target Raman amplification output is obtained while the outputs from the excitation light sources 4a and 4b are in a stable output state (Yes route in step A4), the output signal from the optical amplifier 1 is then output.
  • the pumping light from the second pumping light output unit 42 is supplied to the EDF 3 so that the light level becomes the target output level (second level) of the optical amplifier 1 as a whole, and the first pumping light output
  • the distribution ratio of the variable distribution element 5 is controlled together with the pumping light power in the unit 41 (step A6—step A10).
  • the pumping control circuit 7 drives and controls the second pumping light output unit 42 to start up the forward pumping light for the EDF 3 (step A6) and output the second pumping light output. Increase the optical level until the pumping light level output from part 4-2 reaches the upper pumping power limit (from the Yes route of Step A8 to Step A6, Figure 4 (b) or Figure 5 (b) Point tl 1 t2).
  • the pumping light power output from the first pumping light output unit 4-1 and the distribution ratio setting in the variable distribution element 5 are constant [FIG. 4 (a). -See Fig. 4 (d) or Fig. 5 (a)-Fig. 5 (d) at time t1 t2.
  • the branching ratio control circuit 8 increases the light supplied to the EDF 3 as backward pumping light by changing the distribution ratio of the power distribution ratio variable force bras 5a and 5b to (almost) the same ratio [step No route of A7, No route of step A8 to step A6, see Fig. 4 (a)-Fig. 4 (d) or Fig. 5 (a)-Fig. 5 (d), point t2-3]
  • the distribution ratio is changed so that the excitation light to be supplied to the DCF 2 is reduced.
  • the excitation control circuit 7 causes the Raman amplification by the DCF 2 to be performed. So that the first output signal level can be maintained by the excitation light sources 4a and 4b.
  • the excitation power is further increased and controlled (step A9).
  • the distribution ratio is changed at a constant rate that allows the control to keep the Raman amplification output constant, so that the Raman amplification output is set to the first level, and the level of the optical amplifier 1 output is changed. Until the target level is reached to the second level, the distribution ratio is sequentially changed to increase the pumping light power supplied to EDF3 (from No route of step A9 to step A10).
  • FIGS. 7A to 7D are diagrams for explaining the excitation light supply control when the output signal light level that is the control target is changed.
  • the first pumping light output unit 4 When changing the target output level of the optical amplifier 1 as a whole, first, the first pumping light output unit 4 so that the level of the output signal light from the optical amplifier 1 becomes the changed target output level.
  • the pump light power at 1 is changed and controlled (Step B1—Step B3).
  • step Bl the control target gain as the optical amplifier 1 is changed so as to obtain a desired output optical signal level
  • the gain for Raman amplification of DCF2 (DCFRA gain)! / Is the setting at the completion of startup even when the control target gain as the optical amplifier 1 is changed.
  • DCFRA gain the gain to amplify the signal light with EDF3 as EDFA This corresponds to the change of the output signal light level of the control target.
  • the pump control circuit 7 controls the change of the pump light power from the pump light sources 4a and 4b, and the output signal light level becomes P2. Like that.
  • the pump control circuit 7 in this case, the gain of the optical amplifier 1 becomes the changed control target gain
  • the pump light source 4a Change (decrease) the pump light power from 4b (control loop consisting of No route of steps B2 and B3).
  • the Raman amplification output in DCF 2 that changes according to the change in the excitation light power at the first excitation light output unit 41 is switched to the Raman amplification output (first level) that is the control target.
  • Distribution in the variable distribution element 5 The ratio is changed and controlled (No route of step B4, control loop consisting of step B5 and step B6).
  • step B3 when the pumping light power is changed, the distribution ratio in the variable distribution element 5 is not subjected to change control, so as shown in FIG.
  • the level of the Raman amplification output has also changed (decreased) from the initial setting level P3 to P4.
  • the output signal light level is maintained at P2, while the distribution ratio control circuit 8 controls the distribution ratio in the variable distribution element 5 so that the Raman amplification gain (or DCF2 output) in DCF2 becomes the original setting level P3 [Step B4-B6, Fig. 7 (c) reference ⁇ .
  • the Raman amplification gain in the DCF 2 is changed, the gain in the EDF 3 is also reduced by changing the branching ratio so that the gain of the optical amplifier 1 as a whole is kept constant.
  • the branching ratio control circuit 8 repeatedly repeats a predetermined unit amount until the Raman amplification gain (or DCF2 output) in DCF2 reaches the original set level P3. b will be increased. Therefore, the pumping at the first pumping light output unit 41 should flatten the slope of the output signal light power wavelength characteristic due to the gain change of the EDF3 by changing and controlling the distribution ratio in the variable distribution element 5.
  • the distribution ratio of the variable distribution element 5 is controlled together with the optical power (Step B7—Step B10).
  • the slope of the output signal light power wavelength characteristic due to the gain change of EDF3 is calculated from the relational expression between the signal output power and the tilt generated by EDFA, which is obtained in advance as the characteristic of EDF3.
  • the pumping light power from the pumping light sources 4a and 4b is changed and controlled by the pumping control circuit 7. Control is performed so that the level of the output signal light from is kept at a constant level P2 (step B9). Thereafter, the first pumping light output unit 41 keeps the slope of the output signal light power wavelength characteristic due to the gain change of EDF3 flat and the gain of the optical amplifier 1 as a whole is kept at a constant level P2.
  • the distribution ratio of the variable distribution element 5 is controlled together with the excitation light power (control loop consisting of step B7, No route, step B8, and step B9).
  • the pump control circuit 7 and the distribution ratio control circuit 8 cooperate.
  • the Raman amplification output level at DCF2 is controlled to follow the first level while maintaining the changed output signal light level, and the output signal light power wavelength characteristics are flattened. (From step B7 Yes route to step B10).
  • the first pumping light output unit 41 and the variable distribution element 5 perform the respective optical amplification in the DCF 2 and the EDF 3.
  • control unit 40 appropriately adjusts the distribution ratio of the variable distribution element 5 according to the channel arrangement of the wavelength multiplexed signal light while using the pump light from the first pump light output unit 41 in common.
  • the optical amplifier output level or the optical amplifier gain can be controlled while improving the noise characteristics.
  • the power ratio of the required excitation wavelength varies greatly depending on the number of channels of the input signal light and the channel arrangement, but each pump can be adapted to accommodate any number of channels.
  • the wavelength provides a margin of power, and this margin is shared as the pump light for EDFA, so that the power consumption required for pump light output can be reduced according to the number of input signal light channels and the channel arrangement.
  • power consumption can be reduced as a whole by efficiently using the optical amplifier.
  • the input dynamic range is absorbed by VO A included in the EDFA.
  • the excitation control circuit 7 and the distribution ratio control circuit 8 perform gain control of the EDF A itself and excitation power adjustment for Raman amplification, thereby ensuring the gain flatness and the above-described input dynamics.
  • the range can be absorbed (that is, it can cope with fluctuations in the input signal light level), and the VOA that was necessary to absorb the input dynamic range is no longer required.
  • the characteristics can be improved. For example, as shown in FIG. 8, the noise figure (NF) with respect to the output power per channel can be greatly reduced as compared with the conventional configuration.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical amplifying repeater 20 that works according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical amplifying repeater 20 shown in FIG. 9 is connected to the transmission line fiber 22 that is the input side transmission line and the transmission line fiber 34 that is the output side transmission line, and relays the wavelength multiplexed light.
  • EDF23, first and second pumping light output units 24-1, 24- which correspond to the components indicated by reference numerals 3-9, 10a-10c, 11a-11c, and 13 in the optical amplifier 1 in the first embodiment.
  • the optical transmission line fiber 21 to be Raman amplified and the optical amplification repeater 20 constitute an optical amplifier 35.
  • excitation control circuit 27, the distribution ratio control circuit 28, and the amplifier output setting circuit 29 described above constitute the same control unit 40 as in the first embodiment.
  • the signal light is input from the left end of the transmission line, and distributed Raman amplification is performed in a distributed constant manner using the transmission line fiber 22 as an amplifying medium, and EDF3 is optically amplified as an EDFA, and is transmitted to the output side transmission line fiber 34. By outputting, the optical signal can be relayed.
  • the pumping light for Raman amplification in the transmission line fiber 22 is obtained by the first pumping light output unit 24-1.
  • the pumping light for amplification by EDF23, and the control unit 40 uses the first pumping light output unit 24-1 according to the wavelength arrangement of each signal light wavelength-multiplexed with the wavelength multiplexed signal light. Since the output pumping light can be supplied and controlled to the transmission line fiber 22 and the EDF 23, the same advantage as in the case of the first embodiment can be obtained.

Abstract

　ラマン増幅媒体（２）と、該ラマン増幅器の後段にそなえられた希土類添加ファイバ（３）と、波長多重信号光に対する増幅作用を、該ラマン増幅媒体（２），該希土類添加ファイバ（３）双方において生じさせうる複数波長の励起光を出力しうる第１励起光出力部（４−１）と、該第１励起光出力部（４−１）にて出力された複数波長の励起光を、該ラマン増幅媒体（２）および該希土類添加ファイバ（３）への励起光として、波長毎に可変の分配比率で分配しうる可変分配素子（５）と、該波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、該可変分配素子（５）での該複数波長の励起光の分配比率および該第１励起光出力部（４−１）からの該複数波長の励起光のパワーを、それぞれ個別に制御する制御部（３０）と、を備えるように構成する。

Description

明 細 書
光増幅器，光増幅中継器および励起光供給制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、光伝送システムにおいて用いて好適の、光増幅器，光増幅中継器およ び励起光供給制御方法に関するものである。
背景技術
[0002] 光増幅器は、光伝送システムにおいて光信号が光ファイバ伝送路を伝播する際の 損失や光部品'光モジュールの損失を補償するために信号を直接光増幅するもので あり、光増幅のための光ファイバ媒体および励起光を供給する手段を備えている。こ の励起光を供給する手段によって光増幅用光ファイバ媒体に所定の波長の励起光 を供給し、光ファイバ媒体を活性状態にする。この活性状態の光ファイバ媒体に信号 を入力すると、信号光は光増幅されて出力されるようになる。
[0003] 近年の光増幅中継伝送システムにおいては、光ファイバ増幅媒体としてエルビウム などの希土類元素イオンを添加した希土類添加光ファイバ増幅器と、光ファイバのラ マン誘導散乱特性を利用したラマン増幅器が適用されている。特に、波長多重（ Wavelength Division Multiplexing; WDM)伝送技術を適用した長距離大容量伝送 システムにおいては、性能改善を目的としたラマン増幅技術が注目されており、 EDF A (Erbium Doped Fiber Amplifier:エルビウム添カ卩光ファイバ増幅器）に代表される希 土類添加光ファイバ増幅器との組み合わせで光中継器が構成されることが多い。
[0004] 光増幅中継伝送システムにおける伝送路にあたる光ファイバや分散を補償する分 散補償ファイバは、従来は単なる損失媒体であつたが、数百 mWのシングルモード出 力可能な励起光源が実現されてきたことにより、 OSNR特性の改善が期待されるラマ ン増幅器の導入が進められてきている。即ち、このラマン増幅器の増幅媒体には従 来は損失媒体であった伝送路光ファイバや分散補償ファイバが用いられているので 、伝送路における OSNRを実効的に改善することが期待できるのである。
[0005] ラマン増幅は、石英系の光ファイバを増幅媒体として用いた場合、励起光周波数か ら約 13.2THZ低周波 (励起波長が 1.4um帯の場合は約 lOOnm長波長）をピークとし、 多くの場合非対称な光増幅帯域を有する。そして、異なる複数の波長の励起光を光 ファイバに入射することにより光増幅帯域を重ね合わせ、波長に応じた出力光レベル の平坦性を確保して広帯域の信号光増幅も期待できる。
[0006] 実際の光増幅中 «伝送システムにおける光増幅中 «器では、伝送路を増幅媒体と し、励起波長数を 2— 3波入射することでおよそ 30應の EDFAと同じ帯域幅を実現し た Distributed RamanAmplifier (DRA)と EDFAとを組み合わせる増幅中継器の構成 や、分散補償ファイバをラマン増幅する DispersionCompensation Fiber Raman Amplifier (DCFRA)などの構成が報告されて ヽる（特許文献 1参照)。
[0007] このように、ラマン増幅器は増幅帯域となる波長帯域の広帯域化のために多数の励 起波長を実装する構成が主流となっている。このため光増幅中継器は EDFAの励起 光源にさらにラマン用の励起光源を加えることになり、励起光源のための消費電力が 増大し、また熱放出のためのヒートシンクにより実装面積が増大する傾向にある。この ため、光増幅器としては、励起光源の低消費電力化が求められる。
[0008] また、陸上の光伝送システムの伝送距離や伝送路損失はばらつきがあり、光増幅 中継器に入力される信号レベルは伝送スパン毎に異なる。光増幅器の設計にあたり 、このような信号入力レベルの範囲に応じて出力波長の平坦性を保つような光増幅 器を設計することは、大量の光増幅器メニューが発生することになり、管理コスト、在 庫増大などの問題が生じるため好ましくない。このため、光増幅器は、出力波長の平 坦性を保ちながら、広い信号入力パワーダイナミックレンジを要求されることが多い。
[0009] 特に、ラマン増幅器においては、光信号間のラマン効果により入力光信号の波長 配置に依存してチルト特性が大きく変化するので、上述のように複数波長の励起光 を適用するラマン増幅を行なうにあたっては、入力光信号の波長配置に応じて出力 信号光波長の平坦性を保つようなパワー比で複数波長の励起光を供給する必要が ある。ラマン増幅媒体の後段に希土類添加ファイバ増幅器が設ける場合には当該希 土類添加ファイバ増幅器の出力のチルト特性についても考慮する必要がある。
[0010] 従来の光増幅器においては、上述の信号入力パワーダイナミックレンジを確保する ために、一系統の励起光をファイバ増幅器およびラマン増幅器に供給しつつ、この 励起光の分岐比および励起強度を制御して、ラマン利得を制御するものがある（特 許文献 2参照)。
その他、本願発明に関連する公知技術として、特許文献 3, 4に記載されたものもあ る。
特許文献 1：特開 2000— 98433号公報
特許文献 2 :特開 2003— 283019号公報
特許文献 3：特表 2004-511004号公報
特許文献 4：特開平 11-84440号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] し力しながら、上述の特許文献 2に記載されたものにおいては、ラマン増幅器として は複数波長の励起光の分岐比を個別に可変するものではないため、上述のごとき入 力信号光の波長配置に応じて出力信号光の平坦性を確保することができない。 また、特許文献 3, 4に記載された技術のいずれも、上述の場合と同様に、入力信 号光の波長配置に応じて出力信号光の平坦性を確保することができない。
[0012] 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、入力信号光の波長配置に応じ て出力信号光の平坦性を確保することを目的とする。
また、励起光利用の効率化を図ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0013] 上記の目的を達成するために、本発明の光増幅器は、波長多重信号光を入力する ラマン増幅媒体と、該ラマン増幅器の後段にそなえられた希土類添加ファイバと、該 ラマン増幅媒体および該希土類添加ファイバの双方において該波長多重信号光に 対する増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力しうる第 1励起 光出力部と、該第 1励起光出力部にて出力された複数波長の励起光を、該ラマン増 幅媒体および該希土類添加ファイバへ波長毎に可変の分配比率で分配しうる可変 分配素子と、該波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、 該可変分配素子での該波長毎の分配比率および該第 1励起光出力部からの該複数 波長の励起光のパワーを、それぞれ個別に制御する制御部と、をそなえて構成され たことを特徴としている。 [0014] また、上述の光増幅器においては、好ましくは、該ラマン増幅媒体および希土類添 加ファイバがこの順番で接続される。
[0015] さらに、該ラマン増幅媒体を分散補償ファイバとして、集中定数型のラマン増幅を行 なったり、該ラマン増幅媒体を伝送路ファイバとして、分布定数型のラマン増幅を行 なったりすることができる。
また、該第 1励起光出力部とは別に該希土類添加ファイバを励起するための第 2励 起光出力部をそなえることとしてもょ 、。
[0016] さらに、好ましくは、該制御部が、該可変分配素子における分配比を制御する分配 比制御部と、該第 1励起光出力部力 出力される励起光パワーを制御する励起制御 部とを備え、該分配比制御部および該励起制御部は、該波長多重信号光に波長多 重された各信号光の波長に応じて制御されることとしてもょ ヽ。
また、本発明の光増幅中継器は、入力側光伝送路および出力側光伝送路に接続 され波長多重光を中継する光増幅中継器であって、希土類添加ファイバと、該入力 側光伝送路および該希土類添加ファイバの双方において該波長多重信号光に対す る増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力しうる第 1励起光出 力部と、該励起光を、該入力側光伝送路および該希土類添加ファイバへ、可変の分 配比で分配しうる可変分配素子と、該波長多重信号光に波長多重された各信号光 の波長配置に応じて、該可変分配素子での該複数波長の励起光の分配比率および 該第 1励起光出力部からの該複数波長の励起光のパワーを、それぞれ個別に制御 する制御部と、をそなえて構成されたことを特徴として ヽる。
[0017] さらに、本発明の励起光供給制御方法は、波長多重光信号を入力するラマン増幅 媒体と、該ラマン増幅器の後段にそなえられた希土類添加ファイバと、該ラマン増幅 媒体および該希土類添加ファイバ双方において該波長多重信号光に対する増幅作 用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力しうる第 1励起光出力部と、 該第 1励起光出力部にて出力された複数波長の励起光を、該ラマン増幅媒体および 該希土類添加ファイバへ波長毎に可変の分配比率で分配しうる可変分配素子と、該 第 1励起光出力部とは別に該希土類添加ファイバを励起する第 2励起光出力部と、 をそなえてなる光増幅器における励起光供給制御方法であって、該光増幅器の立ち 上げ時においては、該波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応 じて、該第 1励起光出力部力 の励起光を該ラマン増幅媒体に集中して供給するよう に、該可変分配素子での分配比を設定したのち、該ラマン増幅媒体からの出力を、 制御目標となるラマン増幅出力のレベルを得ることができるように、かつ励起光スぺク トルが不安定ィ匕しないことを指標として設定された下限値以上となるように、該第 1励 起光出力部での励起光パワーとともに該可変分配素子の分配比を制御し、該光増 幅器からの出力信号光のレベルが、当該光増幅器全体としての目標出力レベルとな るように、該第 2励起光出力部力 の励起光を該希土類ドープファイバに供給すると ともに、該第 1励起光出力部での励起光パワーとともに該可変分配素子の分配比を 制御することを特徴として 、る。
[0018] さらに、上述の励起光供給制御方法においては、該光増幅器全体としての目標出 カレベルを変更する際には、該光増幅器力もの出力信号光のレベルが、該変更され る目標出力レベルとなるように該第 1励起光出力部での励起光パワーを変更制御し、 該第 1励起光出力部での励起光パワーの変更によって変化する、該ラマン増幅媒体 におけるラマン増幅出力を該制御目標となるラマン増幅出力とすべぐ該可変分配 素子での分配比を変更制御し、該可変分配素子での分配比を変更制御することによ る該希土類ドープファイバ増幅器の利得変化に起因した、出力信号光パワー波長特 性の傾斜を平坦化すべぐ該第 1励起光出力部での励起光パワーとともに該可変分 配素子の分配比を制御することもできる。
発明の効果
[0019] このように、本発明によれば、第 1励起光出力部および可変分配素子により、ラマン 増幅媒体および希土類添加ファイバにおけるそれぞれの光増幅を行なうために、第 1励起光出力部からの励起光を共用に用いながら、可変分配素子の分配比率を適 切に調整することにより、入力信号光の波長配置に応じて出力信号光の平坦性を確 保し、雑音特性を改善させながら光増幅器出力レベルな 、し光増幅器利得を制御 することができる利点があるほか、励起光出力のために要する消費電力の効率化を 図ることができる利点がある。
図面の簡単な説明 [0020] [図 1]本発明の第 1実施形態に力かる光増幅器を示す図である。
[図 2]本発明の第 1実施形態における可変分配素子の構成を示す図である。
[図 3]第 1実施形態に力かる光増幅器の立ち上げ動作を説明するためのフローチヤ ートである。
圆 4] (a)一 (d) m、ずれも、ラマン増幅利得を比較的大きくする場合の励起光供給 動作を説明するための図である。
[図 5] (a)一 (d) m、ずれも、ラマン増幅利得を比較的小さくする場合)の励起光供給 動作を説明するための図である。
[図 6]第 1実施形態に力かる光増幅器において制御目標とする出力信号光のレベル を変更する場合の動作を説明するためのフローチャートである。
[図 7] (a)一 (d)はいずれも、光増幅器において制御目標とする出力信号光のレベル を変更する場合の動作を説明するための図である。
[図 8]本発明の作用効果について説明する図である。
[図 9]本発明の第 2実施形態にカゝかる光増幅器を示す図である。
符号の説明
[0021] 1 光増幅器
2 分散補償ファイバ (ラマン増幅媒体）
3 エルビウムドープ光ファイバ（希土類添加ファイバ）
4-1, 4-2 第 1,第 2励起光出力部
4a, 4b LD
5 可変分配素子
5a, 5b パワー分配比率可変カプラ
5c, 5d および WDMカプラ
6a— 6d PD
7 励起制御回路 (励起制御部）
8 分配比制御回路 (分配比制御部）
9 アンプ出力設定回路
10a— 10c 分岐カプラ 11a— l ie 合波器
12a— 12d 光アイソレータ
13 波長フィルタ
20 光増幅中継器
22 伝送路ファイバ
23 EDF
24-1, 24-2 第 1,第 2励起光出力部
25 可変分配素子
26a— 26d PD
27 励起制御回路 (励起制御部）
28 分配比制御回路 (分配比制御部）
29 アンプ出力設定回路
30a— 30c 分岐カプラ
31a— 31c 合波器
32a— 32c 光アイソレータ
33 波長フィルタ
34 伝送路ファイバ
35 光増幅器
40 制御部
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の 形態は以下に示す実施例の形態に限るものではない。又、上述の本願発明の目的 のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果につ いても、以下の実施の形態による開示によって明ら力となるものである。
(a)第 1実施形態の説明
図 1は本発明の第 1実施形態にカゝかる光増幅器 1を示す図である。この光増幅器 1 は、ラマン増幅媒体としての分散補償ファイバ (DCF) 2および希土類添加ファイバで あるエルビウムドープ光ファイバ (EDF) 3が信号入力側カゝらこの順番で縦続接続さ れるとともに、第 1,第 2励起光出力部 4 1, 4-2,可変分配素子 5, PD (Photo Diode) 6a-6d,励起制御回路 (励起制御部） 7,分配比制御回路 (分配比制御部） 8 ,アンプ出力設定回路 9,分岐力ブラ 10a— 10c,合波器 11a— 11c,光アイソレータ 12a— 12dおよび波長フィルタ 13をそなえて構成されて!、る。
[0023] ここで、第 1実施形態に力かる光増幅器 1は、 WDM光伝送システムにおける光増 幅中継器として適用しうるものであり、複数の励起波長力 なる励起光を第 1励起光 出力部 4 1で出力し DCF2に供給することにより、入力信号光についてラマン増幅 するとともに、この第 1励起光出力部 4 1で出力された励起光の一部を、 EDF3の励 起光としても用いる構成を持つものである。
[0024] すなわち、光増幅器 1は、 DCF2への励起光パワーの一部を EDF3の励起のため に割り当てるベぐ第 1励起光出力部 4 1からの各励起波長毎にパワー分配比率を 設定可能である可変分配素子 5をそなえて 、る。
ここで、 DCF2は入力信号光としての波長多重信号光にっ 、ての分散を補償する とともに、第 1励起光出力部 4 1からの励起光を後述の可変分配素子 5および合波 器 11aを通じて供給されて、入力される信号光を (集中定数的に)ラマン増幅しうるラ マン増幅媒体として機能する。又、 EDF3は、第 1励起光出力部 4 1から出力された 励起光の一部を可変分配素子 5および合波器 11cを通じて後方励起光として供給さ れるとともに、第 2励起光出力部をなす LD (Laser Diode) 4— 2からの光を前方励起光 として合波器 1 lbを通じて供給されて、 DCF2でラマン増幅された信号光を増幅する
[0025] また、第 1励起光出力部 4 1は、 DCF2および EDF3の双方に対して、入力波長 多重信号光に対する増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力 しうるものであって、第 1実施形態においては、ラマン増幅の出力平坦性を保っため 、発振波長 λ 1, λ 2の異なる複数 (例えば 2つ）の LD力もなる励起光源 4a, 4bをそ なえるとともに、励起光源 4a, 4bで出力する光レベルをモニタするレベルモニタ 4cを そなえて構成されている。
[0026] なお、励起光源 4a, 4bから出力される励起光波長 λ 1, λ 2は DCF2のラマン増幅 と EDF3の励起の両方に用いるため、例えば 1.55 m帯および 1.58 m帯の信号波 長帯域から約 lOOnm程短波長側（即ち、 1.45 m帯および 1.48 m帯）の波長とする ことができる。
そして、可変分配素子 5は、この 2つの励起光源 4a, 4bから出力された励起光を、 各励起波長毎に設定されたパワー分配比率で分配するものであり、これにより、各励 起波長について分配された励起光を、合波器 11aを通じ DCF2に供給するとともに 合波器 1 lbを通じ EDF3への後方励起光として供給することができるようになって ヽ る。更に、この可変分配素子 5は、例えば後述の図 2に示すような構成を有しており、 第 1励起光出力部 4 1にて出力された励起光を、 DCF2および EDF3への励起光と して、可変の分配比で分配することができる。
[0027] なお、図 1に示す光増幅器 1において、 PD6aは光増幅器 1への入力信号光のレべ ルを分岐カプラ 10aで分岐された光をもとにモニタするもので、 PD6bは光増幅器 1 力も出力される出力信号光のレベルを分岐力ブラ 10cで分岐された光をもとにモニタ するものである。
励起制御回路 7は、励起光源 4a, 4bを駆動制御することにより、この励起光源 4a, 4bから出力される励起光 Ρ λ 1, Ρ λ 2のパワーを制御するためのものである。第 1実 施形態に力かる励起制御回路 7においては、 PD6a, 6bからのモニタ結果力も得られ るチルト特性が、波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて 定められた制御目標となるように、光増幅器 1としての利得を、後述のアンプ出力設 定回路 9で設定される利得又はラマン増幅出力レベル (第 1レベル）となるように一定 に制御すべく励起光源 4a, 4bを制御することができるようになって 、る。
[0028] また、 PD6c, 6dは、 DCF2でラマン増幅された信号光レベルを波長帯毎にモニタ するものである。例えば、 PD6cは信号光波長帯を 2分した場合の短波長側の信号 光レベルをモニタするとともに、 PD6d信号光波長帯を 2分した場合の長波長側の信 号光レベルをモニタする。尚、分岐カプラ 10bは DCF2でラマン増幅された信号光の 一部を分岐し、波長フィルタ 13は分岐力ブラ 10bからの分岐光について信号光波長 帯を 2分した 2つの信号光に分岐し、それぞれ PD6c, 6dに供給する。
[0029] そして、分配比制御回路 8は、上述の PD6c, 6dにおけるモニタ結果をもとに、波長 多重光信号のチャネル配置に基づきアンプ出力設定回路 9で設定された波長利得 特性 (チルト情報)および目標となる出力信号レベル (第 1レベル)をラマン増幅によ つて得られるように、可変分配素子 5での上述の分配比率を可変制御するものである なお、アンプ出力設定回路 9は、入力される波長多重信号光に波長多重された各 信号光の波長配置に応じて分配比制御回路 8および励起制御回路 7での制御目標 を与える制御目標付与部として機能するものである。即ち、分配比制御回路 8および 励起制御回路 7は、波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長に応じて制 御されるのである。
[0030] 具体的には、アンプ出力設定回路 9は、上述の励起制御回路 7および分配比制御 回路 8での制御目標となるラマン出力信号レベル (第 1レベル)および光増幅器出力 としての制御目標レベル (第 2レベル)を設定するとともに、上述の波長利得特性を設 定する。この波長利得特性は、例えば上述の WDM光伝送システムにおける管理信 号力も得られる波長配置情報を元に決定することができる。即ち、この波長配置情報 をもとに制御目標となる波長利得特性および可変分配素子 5での分配比率も定まる ことになる。
[0031] したがって、上述の励起制御回路 7,分配比制御回路 8およびアンプ出力設定回 路 9により、波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、可変 分配素子 5での 2波長の励起光 Ρ λ 1, Ρ λ 2の分配比率および第 1励起光出力部 4 1からの 2波長の励起光 Ρ λ 1, Ρ λ 2のパワーを、それぞれ個別に制御する制御部 40を構成する。
図 2は可変分配素子 5を示す図である。第 1実施形態における可変分配素子 5は、 この図 2に示すように、パワー分配比率可変カプラ 5a, 5bおよび WDMカプラ 5c, 5d をそなえて構成されている。パワー分配比率可変力ブラ 5aは、 LD4aからの励起光 P λ 1を可変分配比率で 2方路にパワー分配するものであり、パワー分配比率可変力 ブラ 5bは、 LD4b力もの励起光 Ρ λ 2を可変分配比率で 2方路にパワー分配するもの である。
[0032] たとえば、パワー分配比率可変力ブラ 5aにおいては、分配比制御回路 8からの制 御を受けて、 LD4aからの励起光 Ρ λ 1について DCF2のラマン励起用に分配比率 a ( 0≤a≤l)で分配するとともに、 EDF3の励起用に分配比率（1 a)で分配する。又、 パワー分配比率可変力ブラ 5bにおいては、分配比制御回路 8からの制御を受けて、 LD4bからの励起光 P λ 2につ!/、て、 DCF2のラマン励起用に分配比率 b (0≤ b≤ 1) で分配するとともに、 EDF3の励起用に分配比率（1 - b)で分配する。
[0033] さらに、 WDMカプラ 5cは、パワー分配比率可変カプラ 5a, 5bで DCF2の励起用 に分配された励起光を合波し、励起光 aP λ 1 +bP λ 2として合波器 1 laに出力する ものである。同様に、 WDMカプラ 5dは、パワー分配比率可変カプラ 5a, 5bで EDF3 の励起用に分配された励起光を合波し、励起光（ 1 a) P λ 1 + ( 1— b) P λ 2として合 波器 11cに出力するものである。
[0034] これにより、可変分配素子 5は、パワー分配比率可変カプラ 5a, 5bにおいて、 LD 4a,4b力も入力される各励起光パワーを分配比制御回路 8の制御によって設定された 比率に分岐し、 WDM力ブラ 5c, 5dで異なる励起波長の光を合成することにより、 D CF2および EDF3に供給する励起光を供給する機能を実現して!/、る。
上述の構成により、本発明の第 1実施形態にカゝかる光増幅器 1では、入力された信 号光は DCF2でラマン増幅された後に EDF3において増幅され、出力信号光として 出力される。このとき、分配比制御回路 8では、 PD6c, 6dからのモニタ結果をもとに して可変分配素子 5を制御することにより、 DCF2から出力された信号光が、アンプ 出力設定回路 9で設定される波長毎の光レベルを有するようにして 、る。
[0035] すなわち、分配比制御回路 8では、 DCF2に供給すべき励起光をなす波長 λ 1の 励起光パワーとともに波長 λ 2の励起光パワーを、可変分配素子 5に対する分配比 の制御を通じて設定することができるようになっており、これにより、入力される信号の 波長配置に応じて、波長毎の光レベル (チルト情報)を、例えばほぼ平坦な特性とな るように制御することができるのである。
[0036] ここで、 WDM光伝送システムにおける光増幅中継器として、第 1実施形態にかか る光増幅器 1の立ち上げを開始するにあたっては、図 3に示すフローチャートに示す ように DCF2および EDF3に対して供給する励起光が設定される。これにより、上述 の光増幅器 1としての信号光出力の平坦性を保ちつつ、光増幅器 1としての雑音指 数をできるだけ低く抑えながら、光増幅中継器に求められる増幅機能を実現している [0037] また、図 4 (a)—図 4 (d)は、ラマン増幅利得を比較的大きくする場合の励起光供給 動作を説明するための図である。図 4 (a)は DCF2に対する励起光パワー Ppのタイム チャート、図 4 (b)は EDF3に対する励起光パワー Ppのタイムチャート、図 4 (c)は第 1 ,第 2励起光出力部 4 1, 4 2において出力する励起光パワー Ppのタイムチャート、 図 4 (d)は可変分配素子 5による分配比率変化を示すタイムチャートである。この図 4 (a)—図 4 (d)の場合のように、 DCF2のラマン増幅利得を比較的大きく設定する場 合としては、例えば DCF2としての損失が比較的大きい場合や、入力信号光のレべ ルが比較的小さ 、場合などが考えられる。
[0038] さらに、図 5 (a)—図 5 (d)は、ラマン増幅利得を比較的小さくする場合)の励起光供 給動作を説明するための図である。図 5 (a)は DCF2に対する励起光パワー Ppのタ ィムチャート、図 5 (b)は EDF3に対する励起光パワー Ppのタイムチャート、図 5 (c)は 第 1,第 2励起光出力部 4 1, 4 2において出力する励起光パワー Ppのタイムチヤ ート、図 5 (d)は可変分配素子 5による分配比率変化を示すタイムチャートである。こ の図 5 (a)—図 5 (d)の場合のように、 DCF2のラマン増幅利得を比較的小さく設定す る場合としては、例えば DCF2としての損失が比較的小さい場合や、入力信号光の レベルが比較的小さ!、場合などが考えられる。
[0039] まず、光増幅器 1を立ち上げる際には、 DCF2からの出力を、制御目標となるラマン 増幅出力のレベル (第 1レベル）を得ることができるように、かつ励起光スペクトルが不 安定ィ匕しないことを指標として設定された下限値以上となるように、第 1励起光出力 部 4 1での励起光パワーとともに可変分配素子 5の分配比を制御する (ステップ A1 一 A5)。
[0040] すなわち、可変分配素子 5のパワー分配比率可変カプラ 5a, 5bによる DCF2への 励起パワー分配比率 a, bを、初期値としてともに「1」と設定しておく。即ち、初期値と しては励起光源 4a, 4bから出力される励起光 Ρ λ ΐ, Ρ λ 2のパワーが集中して DCF 2に供給されるように分配比が設定されて!、る (ステップ A1)。
そして、信号光が光増幅器 1に入力されている状態で、励起制御回路 7によって励 起光源 4a, 4bからの励起光パワーを立ち上げる。これにより、 DCF2では可変分配 素子 5および供給される励起光パワーによって入力信号光がラマン増幅される (ステ ップ A2)。
[0041] そして、目標となる第 1レベルのラマン増幅出力とともに、波長に対して平坦化され た光パワー特性が得られるように、分配比制御回路 8によるパワー分配比率可変カブ ラ 5a, 5bにおける分配比制御と、励起制御回路 7による励起光源 4a, 4bに対する駆 動制御とが協働して行なわれる。尚、この波長に対する信号パワー特性の平坦化に は、特開 2002-72262号公報に記載されている、波長に対するラマン増幅器出力 の信号パワー特性の平坦ィ匕技術を用いることができる。
[0042] このとき、励起制御回路 7では、ラマン増幅された光信号が、アンプ出力設定回路 9 で設定された第 1レベルを目標レベルとなるように励起光源 4a, 4bを駆動制御して ヽ る。尚、励起光源 4a, 4bはともに同一パワーの光出力となるように駆動させる〔図 4 (c )又は図 5 (c)の時点 tO— tl参照〕。又、第 1レベルは、 DCF2でのラマン増幅によつ て得るべき目標となる出力信号レベルである。
[0043] そして、分配比制御回路 8においては、併せて PD6c, 6dからのモニタ結果をもとに 、 DCF2によるラマン増幅によって信号パワー波長特性が平坦ィ匕するように、パワー 分配比率可変力ブラ 5a, 5bにおける分配比率を制御することができる〔ステップ A3, 図 4 (d)又は図 5 (d)の時点 tO— tl参照〕。
これにより、図 4 (c)又は図 5 (c)の時点 tO— tlに示すような励起光パワーが第 1励 起光出力部 4 1から出力される場合においても、可変分配素子 5による励起光の分 配によって、 DCF2には図 4 (a)又は図 5 (a)の時点 tO— tlに示すパワーの励起光が 供給され、 EDF3には図 4 (b)又は図 5 (b)の時点 tO— tlに示すパワーの励起光が 供給される。
[0044] そして、分配比制御回路 8では、このようにラマン増幅によって得るべき出力信号レ ベルが得られた状態において、励起光源 4a, 4bから出力されている励起光レベルが 、波形が不安定ィ匕しないことを指標として設定された下限値以上の値力否かを、第 1 励起光出力部 4 1に設けられて 、るレベルモニタ 4cからの値で判定する（ステップ A 4)。
このとき、励起光源 4a, 4bから出力されている励起光レベル下限値以下の値であ る場合には、分配比制御回路 8では、パワー分配比率可変力ブラ 5a, 5bでの分配比 を変更制御して、 EDF3に励起パワーを配分する。換言すれば、分配比率 a, bの値 を小さくすることにより、 DCF2へ分配される励起パワーを小さくする (ステップ A4の N oルートからステップ A5)。励起制御回路 7では、この分配比率の変更によっても DC F2によるラマン増幅によって第 1出力信号レベルを維持することができるように、励起 光源 4a, 4bにおける励起パワーを更に増大制御する（ステップ A5からステップ A3)
[0045] このようにして、励起光源 4a, 4bから出力される励起光パワーを上述の下限値より も大きくなるまで、ステップ A5, A3での制御を繰り返す〔図 5 (c)の時点 tO— tl参照〕 。これにより、励起光源 4a, 4bから出力される励起光パワーを上述の下限値以上の 安定出力レベルとしながら、目標とするラマン増幅出力を得ることができようになる〔ス テツプ A4の Yesルート、図 5 (c)の時点 tl参照）。
[0046] すなわち、この図 5 (a)—図 5 (d)の場合のように、目標の光出力パワーを得るのに 必要なラマン増幅利得が比較的低くなる場合にぉ 、て、 DCF2への励起光の分配 比率が比較的高いと、目標光出力パワー力ステップ A3で得られたとしても、励起光 源 4a, 4bからの励起光パワー自体が下限値を下回る場合もある。従って、ステップ A 5のように、分配比率 a, bを低く変更 (この場合には a, bとも同様の変更量)してから、 再度目標のラマン増幅出力が得られるように励起光源 4a, 4bからの励起光パワーを 増大させるようにする。
[0047] 前述したように、ラマン増幅器は増幅媒体に入射する多波の励起光パワーを調整 して信号出力波長特性の平坦性を保ちながら平均出力レベルを変えることが可能で あるが、励起光源が出力する励起光の光パワーの閾値付近では、励起波長が不安 定となることがあり、それに伴いラマン増幅特性の不安定性を招く。
ステップ A1—ステップ A5において、励起光パワー制御と協働してパワー分配比可 変力ブラ 5a, 5bの分配比を制御することにより、波長が不安定ィヒしない下限値よりも 高パワーの領域で励起光を出力しながら、目標レベルのラマン増幅出力を得ることが できるので、前述のごとき励起光パワーに対する下限値による制限をなくすことがで きるのである。 [0048] 上述のごとく励起光源 4a, 4bからの出力を安定出力状態としながら、 目標とするラ マン増幅出力が得られると (ステップ A4の Yesルート）、次いで、光増幅器 1からの出 力信号光のレベルが、当該光増幅器 1全体としての目標出力レベル (第 2レベル）と なるように、第 2励起光出力部 4 2からの励起光を EDF3に供給するとともに、第 1励 起光出力部 4 1での励起光パワーとともに可変分配素子 5の分配比を制御する (ス テツプ A6—ステップ A10)。
[0049] 具体的には、励起制御回路 7によって、第 2励起光出力部 4 2を駆動制御すること により、 EDF3に対する前方励起光を立ち上げて (ステップ A6)、当該第 2励起光出 力部 4-2から出力される励起光レベルが上限の励起パワーリミットとなるまで光レべ ルを増大させる〔ステップ A8の Yesルートからステップ A6、図 4 (b)又は図 5 (b)の時 点 tl一 t2参照〕。尚、この前方励起光の立ち上げ時においては、第 1励起光出力部 4 - 1から出力する励起光パワーや、可変分配素子 5での分配比率の設定は一定で ある〔図 4 (a)—図 4 (d)又は図 5 (a)—図 5 (d)の時点 tl一 t2参照〕。
[0050] このとき、第 2励起光出力部 4 2での励起光の出力レベルが上限に到達する前に 、 EDF3からの出力光信号レベルが目標値となる第 2レベルとなった場合には、光増 幅中継器としての立ち上げを完了する (ステップ A7の Yesルート)。これにより、以後 はパワー分配比率可変力ブラ 5a, 5bでの分配比率および励起光源 4a, 4bでの出力 レベル並びに第 2励起光出力部 4 2での励起光出力レベルが固定され、安定的に 第 2レベルの出力光信号を出力することができるようになる。
[0051] 一方、第 2励起光出力部 4 2での励起光の出力レベルが上限レベルとなった場合 においても、 EDF3からの出力光信号レベルが目標値となる第 2レベルとならなかつ た場合には、分岐比制御回路 8により、パワー分配比率可変力ブラ 5a, 5bでの分配 比率を (ほぼ）同一比率で変更することにより、 EDF3に後方励起光として供給される 光を増加させる〔ステップ A7の Noルート，ステップ A8の Noルートからステップ A6、 図 4 (a)—図 4 (d)又は図 5 (a)—図 5 (d)の時点 t2— 3参照〕。
[0052] なお、この場合にお 、ても、 DCF2へ供給すべき励起光が少なくなるような分配比 率の変更が行なわれたことになるが、励起制御回路 7により、 DCF2によるラマン増 幅によって第 1出力信号レベルを維持することができるように、励起光源 4a, 4bにお ける励起パワーを更に増大制御して 、る (ステップ A9)。
なお、上述の分配比率の変更は、ラマン増幅出力を一定とする制御が十分追従で きるような一定割合で変更することとし、このラマン増幅出力を第 1レベルとしながら、 光増幅器 1出力のレベルを目標値となる第 2レベルとなるまで、順次分配比率を変更 して、 EDF3に供給する励起光パワーを増大させる（ステップ A9の Noルートからステ ップ A 10)。
[0053] このようにして、 EDF3からの出力光信号レベルが目標値となる第 2レベルとなった 場合には、光増幅中継器としての立ち上げを完了する〔ステップ A10の Yesルート、 図 4 (a)—図 4 (d)又は図 5 (a)—図 5 (d)の時点 t3参照〕。これにより、以後はパワー 分配比率可変カプラ 5a, 5bでの分配比率および励起光源 4a, 4bでの出力レベル 並びに第 2励起光出力部 4 2での励起光出力レベルが固定され、安定的に第 2レべ ルの出力光信号を出力することができるようになる。
[0054] また、上述のごとく安定的な第 2レベルの出力信号光を出力するように光増幅器 1 が動作している状態において、制御目標とする出力信号光のレベル、即ち第 2レべ ルの値を変更する場合には、光増幅器 1においては図 6のフローチャートに示すよう に励起光の供給が制御される。尚、図 7 (a)—図 7 (d)は、この制御目標とする出力信 号光レベルを変更した場合の励起光供給制御を説明するための図である。
[0055] 光増幅器 1全体としての目標出力レベルを変更する際には、まず、光増幅器 1から の出力信号光のレベルが、変更される目標出力レベルとなるように第 1励起光出力 部 4 1での励起光パワーを変更制御する (ステップ B1—ステップ B3)。
すなわち、アンプ出力設定回路 9で設定される、上述の制御目標とする出力信号 光のレベルを変更する。この場合においては、光増幅器 1としての制御目標利得を 所望の出力光信号レベルが得られるように変更する (ステップ Bl)。即ち、出力光信 号レベルを増大させるのであれば利得を増加させ、減少させるのであれば利得を低 減させる。
[0056] なお、 DCF2をラマン増幅する利得（DCFRAの利得）につ!/、ては、上述の光増幅 器 1としての制御目標利得が変更された場合においても、立ち上げ完了時の設定か ら変更しな 、ようにし、 EDFAとして EDF3で信号光を増幅する利得の増減によって 、制御目標の出力信号光レベルの変更に対応する。
具体的には、光増幅器 1に入力された光信号のレベルダイヤグラムが、 DCF2およ ひ¾0 3を通じて図7 (&)に示すようになつている場合においては、制御目標となる 出力信号光レベルは図 7 (a)における PIである。この P1の値を減少させ、例えば P2 とする場合には、第 1に、励起制御回路 7による励起光源 4a, 4bからの励起光パワー の変更制御を行なって、出力信号光レベルが P2となるようにする。
[0057] すなわち、励起制御回路 7により、出力信号レベルが P2となるまで (この場合にお いては光増幅器 1利得が、変更された制御目標利得となるまで)、所定単位量ずつ 励起光源 4a, 4bからの励起光パワーを変更 (減少）させる (ステップ B2および B3の Noルートからなる制御ループ）。
ついで、第 1励起光出力部 4 1での励起光パワーの変更によって変化する、 DCF 2におけるラマン増幅出力を制御目標となるラマン増幅出力（第 1レベル)とすべぐ 可変分配素子 5での分配比を変更制御する（ステップ B4の Noルート，ステップ B5お よびステップ B6からなる制御ループ)。
[0058] すなわち、ステップ B3にお 、て励起光パワーを変更した時点では、可変分配素子 5での分配比については変更制御を受けていないので、図 7 (b)に示すように、一時 的にラマン増幅出力のレベルについても、当初の設定レベル P3から P4に変ィ匕（低 減)している。
励起制御回路 7による制御によって励起光源 4a, 4bでの励起光パワーが減少して 、光増幅器 1の出力信号レベルが上述の P2となると、次いで、出力信号光レベルは P2のまま維持させながら、 DCF2におけるラマン増幅利得 (又は DCF2出力）がもと の設定レベル P3となるように、分配比制御回路 8において可変分配素子 5での分配 比を制御する〔ステップ B4— B6、図 7 (c)参照〕。このとき、 DCF2におけるラマン増 幅利得を変更して 、るのに伴って、光増幅器 1全体としての利得が一定に保たれるよ うに、 EDF3での利得も分岐比率の変更により低減される。
[0059] なお、この場合においても、分岐比制御回路 8においては、 DCF2におけるラマン 増幅利得 (又は DCF2出力）がもとの設定レベル P3となるまで、所定単位量ずつ繰り 返して分岐比 a, bを増加制御させることになる。 っ 、で、可変分配素子 5での分配比を変更制御することによる EDF3の利得変化 に起因した、出力信号光パワー波長特性の傾斜を平坦化すべぐ第 1励起光出力部 4 1での励起光パワーとともに可変分配素子 5の分配比を制御する (ステップ B7— ステップ B 10)。
[0060] すなわち、光増幅器 1全体としての利得が変更制御され、 DCF2としてのラマン増 幅利得が変更前の状態となると、次いで、 EDF3の利得が変わったことになるので、 図 7 (d)に点線で例示するように、光増幅器 1の出力信号光パワー波長特性 (波長毎 の出力信号光パワーの特性）に傾斜が生じる。この傾斜を補償するために、分岐比 制御回路 8において分岐比 a, b (即ち li, 1 b)を調整することにより、図 7 (d)に実 線で示すように、波長毎の出力信号光パワーを平坦にする。即ち、 DCFRA(DCF2 )としてのチルト特性力 EDFA (EDF3)のチルト特性を相殺する〔DCFRA出力チ ルト = EDFAチルト〕ようにする（ステップ B8)。
[0061] なお、この EDF3の利得変化に起因した出力信号光パワー波長特性の傾斜は、 E DF3の特性として予め求められている、信号出力パワーと EDFAで生じるチルトとの 関係式から算出することとする。
このとき、上述の分岐比の調整によって、光増幅器 1全体としての利得が変化した 場合には、励起光源 4a, 4bからの励起光パワーを励起制御回路 7で変更制御する ことにより、光増幅器 1からの出力信号光レベルを一定レベル P2に保つように制御す る (ステップ B9)。以後、 EDF3の利得変化に起因した、出力信号光パワー波長特性 の傾斜が平坦化し、かつ光増幅器 1全体としての利得が一定レベル P2に保たれるま で、第 1励起光出力部 4 1での励起光パワーとともに可変分配素子 5の分配比を制 御する（ステップ B7の Noルート，ステップ B8,ステップ B9からなる制御ループ）。
[0062] これにより、アンプ出力設定回路 9において、目標とする光増幅器 1として利得 (又 は出力信号光レベル)を変更した場合においても、励起制御回路 7および分配比制 御回路 8における協働した制御によって、変更された出力信号光レベルとしながら、 DCF2でのラマン増幅出力レベルを第 1レベルに追従するように制御し、かつ出力信 号光パワー波長特性にっ 、ても平坦となるようにすることができる (ステップ B7の Yes ルートからステップ B10)。 [0063] このように、本発明の第 1実施形態に力かる光増幅器 1によれば、第 1励起光出力 部 4 1および可変分配素子 5により、 DCF2および EDF3におけるそれぞれの光増 幅を行なうために、第 1励起光出力部 4 1からの励起光を共用に用いながら、制御 部 40により、波長多重信号光のチャネル配置に応じて、可変分配素子 5の分配比率 を適切に調整することにより、雑音特性を改善させながら光増幅器出力レベルないし 光増幅器利得を制御することができる利点がある。
[0064] また、 DCF2によるラマン増幅においては、入力される信号光のチャネル数及びチ ャネル配置により、必要となる励起波長のパワー比が大きく異なるが、あらゆるチヤネ ル数に対応できるように各励起波長がパワーに余裕をもたせるとともに、この余裕分 を EDFAのための励起光として共用することにより、入力される信号光のチャネル数 及びチャネル配置に応じて、励起光出力のために要する消費電力を効率的に利用 して、光増幅器全体として消費電力を低減させることができる利点もある。
[0065] さらに、従来技術では、入力ダイナミックレンジを EDFAに内包している VO Aで吸 収していた。本発明によれば、励起制御回路 7および分配比制御回路 8により、 EDF A自体の利得制御とラマン増幅のための励起パワー調整を行なうことによって、利得 平坦性を確保しながら、上述の入力ダイナミックレンジを吸収することができ (即ち入 力信号光レベルの変動に対応することができ）、入力ダイナミックレンジを吸収するた めに必要であった VOAが不要になることから、従来構成に比べ雑音特性を改善させ ることができる。例えば、図 8に示すように、チャネルあたりの出力パワーに対する雑 音指数 (NF)を、従来構成の場合に比して大幅に低減させることができる。
[0066] また、 VOAを内包する従来構成で出力平坦性を保ったまま EDFAの信号出力パ ヮーを調整する（下げる）には、 VOAに損失余裕を持たせる必要があり、雑音特性を 劣化させる要因となっていた。本発明では EDFA自体の利得を変化させるとともに、 ラマン増幅器で出力平坦性を補償することができるので、雑音特性の劣化を生じるこ となく信号出力を変化させることが可能である。
[0067] 特に、 1450nm以上の波長をラマン励起光波長とする L-bandシステムでは利得効率 の面において高効率でラマン増幅器と EDFAの励起光共用が可能であり、低消費電 力化および低雑音化に一層資する。 (b)第 2実施形態の説明
図 9は本発明の第 2実施形態に力かる光増幅中継器 20を示す図である。この図 9 に示す光増幅中継器 20は、入力側伝送路である伝送路ファイバ 22および出力側伝 送路である伝送路ファイバ 34に接続され波長多重光を中継するものであって、前述 の第 1実施形態における光増幅器 1における符号 3— 9, 10a— 10c, 11a— 11c, 1 3で示した構成要素に相当する、 EDF23,第 1,第 2励起光出力部 24— 1, 24-2, L D24a, 24b,レベルモニタ 24c,可変分配素子 25, PD26a— 26d,励起制御回路（ 励起制御部） 27,分配比制御回路 (分配比制御部） 28,アンプ出力設定回路 29,分 岐カプラ 30a— 30c,合波器 31a— 31cおよび波長フィルタ 33をそなえるとともに、光 アイソレータ 32a— 32cをそなえて構成されている。換言すれば、ラマン増幅される光 伝送路ファイバ 21と、光増幅中継器 20と、により光増幅器 35を構成することとなる。
[0068] また、上述の励起制御回路 27,分配比制御回路 28およびアンプ出力設定回路 29 により、第 1実施形態の場合と同様の制御部 40を構成する。
これにより、信号光は伝送路の左端から入力され、分布定数的に伝送路ファイバ 2 2を増幅媒体として分布ラマン増幅するとともに、 EDF3を EDFAとして光増幅して、 出力側の伝送路ファイバ 34に出力することで光信号を中継することができるようにな つている。
[0069] このように構成された光増幅器 30においても、前述の第 1実施形態の場合と同様 に、第 1励起光出力部 24— 1により、伝送路ファイバ 22でのラマン増幅用の励起光と EDF23による増幅のための励起光とを共用するとともに、制御部 40により、波長多 重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、第 1励起光出力部 24 - 1から出力される励起光を伝送路ファイバ 22および EDF23に対して供給制御するこ とができるので、前述の第 1実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
[0070] (c)その他
なお、上述した実施形態に関わらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形 して実施することができる。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、当業者によって本発明にかかる 装置を製造することが可能である。
S6T00/S00Zdf/X3d IZ 0.CS80/900Z OAV

Claims

請求の範囲
[1] 波長多重信号光を入力するラマン増幅媒体と、
該ラマン増幅器の後段にそなえられた希土類添加ファイバと、
該ラマン増幅媒体および該希土類添加ファイバの双方において該波長多重信号 光に対する増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力しうる第 1 励起光出力部と、
該第 1励起光出力部にて出力された複数波長の励起光を、該ラマン増幅媒体およ び該希土類添加ファイバへ波長毎に可変の分配比率で分配しうる可変分配素子と、 該波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、該可変分配 素子での該波長毎の分配比率および該第 1励起光出力部からの該複数波長の励起 光のパワーを、それぞれ個別に制御する制御部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光増幅器。
[2] 該ラマン増幅媒体および希土類添加ファイバがこの順番で接続されたことを特徴と する、請求項 1記載の光増幅器。
[3] 該ラマン増幅媒体を分散補償ファイバとして、集中定数型のラマン増幅を行なうよう に構成されたことを特徴とする、請求項 1記載の光増幅器。
[4] 該ラマン増幅媒体を伝送路ファイバとして、分布定数型のラマン増幅を行なうように 構成されたことを特徴とする、請求項 1記載の光増幅器。
[5] 該第 1励起光出力部とは別に該希土類添加ファイバを励起するための第 2励起光 出力部をそなえたことを特徴とする、請求項 1記載の光増幅器。
[6] 該制御部が、該可変分配素子における分配比を制御する分配比制御部と、該第 1 励起光出力部から出力される励起光パワーを制御する励起制御部とを備え、 該分配比制御部および該励起制御部は、該波長多重信号光に波長多重された各 信号光の波長に応じて制御されることを特徴とする、請求項 1一 5のいずれか 1項記 載の光増幅器。
[7] 入力側光伝送路および出力側光伝送路に接続され波長多重光を中継する光増幅 中継器であって、
希土類添加ファイバと、 該入力側光伝送路および該希土類添加ファイバの双方において該波長多重信号 光に対する増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の励起光を出力しうる第 1 励起光出力部と、
該励起光を、該入力側光伝送路および該希土類添加ファイバへ、可変の分配比で 分配しうる可変分配素子と、
該波長多重信号光に波長多重された各信号光の波長配置に応じて、該可変分配 素子での該複数波長の励起光の分配比率および該第 1励起光出力部からの該複数 波長の励起光のパワーを、それぞれ個別に制御する制御部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光増幅中継器。
波長多重光信号を入力するラマン増幅媒体と、該ラマン増幅器の後段にそなえら れた希土類添加ファイバと、該ラマン増幅媒体および該希土類添加ファイバ双方に おいて該波長多重信号光に対する増幅作用を生じさせうる波長を含む、複数波長の 励起光を出力しうる第 1励起光出力部と、該第 1励起光出力部にて出力された複数 波長の励起光を、該ラマン増幅媒体および該希土類添加ファイバへ波長毎に可変 の分配比率で分配しうる可変分配素子と、該第 1励起光出力部とは別に該希土類添 加ファイバを励起する第 2励起光出力部と、をそなえてなる光増幅器における励起光 供給制御方法であって、
該光増幅器の立ち上げ時においては、該波長多重信号光に波長多重された各信 号光の波長配置に応じて、該第 1励起光出力部力 の励起光を該ラマン増幅媒体に 集中して供給するように、該可変分配素子での分配比を設定したのち、
該ラマン増幅媒体力もの出力を、制御目標となるラマン増幅出力のレベルを得るこ とができるように、かつ励起光スペクトルが不安定ィ匕しな 、ことを指標として設定され た下限値以上となるように、該第 1励起光出力部での励起光パワーとともに該可変分 配素子の分配比を制御し、
該光増幅器力もの出力信号光のレベルが、当該光増幅器全体としての目標出カレ ベルとなるように、該第 2励起光出力部力 の励起光を該希土類ドープファイバに供 給するとともに、該第 1励起光出力部での励起光パワーとともに該可変分配素子の分 配比を制御することを特徴とする、励起光供給制御方法。 該光増幅器全体としての目標出力レベルを変更する際には、該光増幅器からの出 力信号光のレベルが、該変更される目標出力レベルとなるように該第 1励起光出力 部での励起光パワーを変更制御し、
該第 1励起光出力部での励起光パワーの変更によって変化する、該ラマン増幅媒 体におけるラマン増幅出力を該制御目標となるラマン増幅出力とすべぐ該可変分 配素子での分配比を変更制御し、
該可変分配素子での分配比を変更制御することによる該希土類ドープファイバ増 幅器の利得変化に起因した、出力信号光パワー波長特性の傾斜を平坦化すべぐ 該第 1励起光出力部での励起光パワーとともに該可変分配素子の分配比を制御す ることを特徴とする、請求項 8記載の励起光供給制御方法。
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