WO2019156218A1 - 光ノード装置 - Google Patents

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WO2019156218A1
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optical
output
core
light
power
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小野　浩孝
和則 妹尾
鈴木　賢哉
慶太 山口
光師 福徳
伸悟 河合
宮本　裕
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical node device.
  • a multi-core fiber amplifier is indispensable to amplify signal light whose intensity has decreased during transmission, as in a conventional optical transmission system using a single-core fiber as a transmission line.
  • clad pumped multi-core optical amplification using a double-clad rare earth doped fiber and one high-power multi-mode pump light source has been reported (for example, see Non-Patent Document 1).
  • the double clad rare earth-doped fiber has a plurality of cores doped with rare earth ions and a double clad structure (inner first clad, outer second clad), and the first clad material refractive index is core glass refraction. Smaller than the refractive index and larger than the refractive index of the second cladding material. Low power consumption is expected by the multi-core fiber amplifier having such a configuration.
  • a WDM system when an optical amplifier amplifies a WDM signal, gain control is always required to obtain a gain having a constant wavelength dependency with respect to increase / decrease in the number of WDM signal wavelengths.
  • the cladding pumped multi-core fiber amplifier can be amplified with a small number of pumping light sources, and if a high-power multimode semiconductor laser (LD) is used, only one pumping light source may be required.
  • LD high-power multimode semiconductor laser
  • the number of pumping light sources is smaller than the number of cores, there is a problem that it is difficult to independently control the gain and output light power of each core. For this reason, multi-core optical fiber amplifiers that combine core pumping and cladding pumping have been developed (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • the multi-core optical fiber amplifier shown in Non-Patent Document 2 has constant gain control. Therefore, the output signal light power per wavelength at the output of the multi-core optical fiber amplifier also changes according to the change in the input signal light power per wavelength. That is, for example, when the input signal light power per wavelength increases (decreases) by 5 dB, the output signal light power per wavelength also increases (decreases) by 5 dB.
  • an object of the present invention is to provide an optical node device capable of controlling the output signal light power per single wavelength to be constant even when the input signal light power per single wavelength is changed.
  • One aspect of the present invention includes a multi-core optical amplifying unit that includes a multi-core fiber and collectively amplifies light transmitted through each of a plurality of cores of the multi-core fiber, and transmits each of the plurality of cores of the multi-core fiber.
  • the light that is input to each of the plurality of input-side single core fibers, and the light input from the plurality of input-side single core fibers is individually attenuated by an optical attenuator and then separated by wavelength, and the separated light Each corresponds to an optical cross-connect switch that outputs to the output-side single-core fiber according to the output destination of the light among the plurality of output-side single-core fibers, and each of the plurality of output-side single-core fibers.
  • a plurality of single cores for amplifying the light transmitted through the output side single core fiber An amplification unit, an output unit that outputs the light transmitted through each of the plurality of output-side single core fibers to each of a plurality of cores of a transmission multi-core fiber, and an input signal that is optical power before amplification by the multi-core optical amplification unit
  • An optical node device comprising: an optical power; and a control unit that controls the optical attenuator and the single core optical amplification unit based on an output optical signal power that is an optical power amplified by the single core optical amplification unit. is there.
  • One aspect of the present invention is the above-described optical node device, wherein the control unit controls the optical attenuator using an attenuation amount calculated based on the input signal optical power and the number of wavelengths of the light. .
  • One aspect of the present invention is the optical node device described above, wherein the control unit uses the result obtained by performing gain tilt correction on the calculated attenuation amount based on the input signal optical power. Control the instrument.
  • One aspect of the present invention is the optical node device described above, wherein the control unit corrects the target gain determined based on the number of wavelengths of the light based on the input signal optical power, and corrects the target.
  • the single core optical amplifying unit is controlled based on a gain and a gain obtained based on the input signal light power and the output optical signal power.
  • One aspect of the present invention is the optical node device described above, wherein the control unit corrects the output optical signal power based on the input signal optical power, and corrects the input signal optical power and the corrected output optical signal.
  • the single core optical amplifier is controlled based on a gain calculated based on power and a target gain determined based on the number of wavelengths of the light.
  • One aspect of the present invention is the above-described optical node device, wherein the optical cross-connect switch corresponds to each of the plurality of input-side single core fibers, and receives the light input from the corresponding input-side single core fibers.
  • a plurality of input-side wavelength selective switches that output in response to the destination, and the light output corresponding to the output destinations from the plurality of input-side wavelength selective switches that correspond to each of the output destinations.
  • One aspect of the present invention is the above-described optical node device, wherein the wavelength of the light is greater than or equal to 1565 nm and less than or equal to 1625 nm, and the multi-core fiber included in the multi-core optical amplification unit has an inner cladding radius of 80 microns or more. It is a clad pumped erbium-doped fiber having a large core number of 18 or less.
  • the output signal light power per single wavelength can be controlled to be constant.
  • the present embodiment relates to an optical node device and optical power control used in optical fiber communication.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of optical node devices 101-1 to 101-M (M is an integer of 1 or more) according to an embodiment of the present invention.
  • the optical node devices 101-1 to 101-M have the same configuration, and the optical node devices 101-1 to 101-M are collectively referred to as “optical node device 101” when not specified either.
  • the optical node device 101-m (m is an integer of 1 to M) inputs light from the transmission multicore fiber 201-1m having N cores (N is an integer of 2 or more), and transmits the multicore fiber 201-2m. Output light to
  • the optical node device 101 includes a cross-connect switch 1, a cladding pumped multicore optical amplifier 2, core pumped single core optical amplifiers 3-1 to 3-N, fanouts 4-1 to 4-3, and an optical branching unit 5. -1, 5-21 to 5-2N, optical power detectors 6-11 to 6-1N, 6-21 to 6-2N, and a controller 7. Fan-outs 4-1 to 4-3 convert multi-core fibers and single-core fibers.
  • the optical branching unit 5-1 of the optical node device 101-m branches the power of the light input from the transmission multicore fiber 201-1m, and multicore fiber and fanout 4-3 between the cladding pumped multicore optical amplifier 2 and Output to multicore fiber between.
  • the clad pump multi-core optical amplifier 2 amplifies the light input from the optical splitter 5-1 and outputs it to the multi-core fiber between the fan-out 4-1.
  • the fan-out 4-1 outputs the light input from the N cores of the multi-core fiber to the optical splitter 5-1 to the N single-core fibers.
  • the cross-connect switch 1 inputs light output from the fan-out 4-1 from N single core fibers.
  • the cross-connect switch 1 individually attenuates light input from each single core fiber by an optical attenuator, and separates the attenuated light by wavelength.
  • the cross connect switch 1 outputs the separated light to a single core fiber corresponding to the output destination of the light among the single core fibers between the core pumping single core optical amplifiers 3-1 to 3-N.
  • Core-excited single-core optical amplifiers 3-1 to 3-N input light output from the cross-connect switch 1 from a single-core fiber.
  • the core-pumped single core optical amplifier 3-n outputs the amplified light to the optical branching device 5-2n.
  • the optical branching device 5-2n branches the power of the light input from the core pumping single core optical amplifier 3-n and outputs the branched light power to the fan-out 4-2 and the optical power detector 6-2n.
  • the fan-out 4-2 inputs the light output from the optical branching devices 5-21 to 5-2N through single core fibers.
  • the fan-out 4-2 of the optical node device 101-m inputs the light input from each of the N single core fibers to the N cores of the transmission multi-core fiber 201-2m.
  • the fan-out 4-3 inputs the light input from each of the N cores of the multi-core fiber to the optical splitter 5-1 to each of the N single-core fibers.
  • Each of the optical power detectors 6-11 to 6-1N inputs light output from the fanout 4-3 from a single core fiber.
  • the optical power detectors 6-11 to 6-1N output a signal representing the detection result of the input optical power to the controller 7.
  • the optical power detector 6-2n inputs the light output from the optical branching device 5-2n from the single core fiber.
  • the optical power detectors 6-21 to 6-2N output a signal indicating the detection result of the input optical power to the controller 7.
  • the controller 7 Based on the detection results of the optical power detectors 6-11 to 6-1N and 6-21 to 6-2N, the controller 7 connects the cross-connect switch 1 and the core-pumped single-core optical amplifiers 3-1 to 3-N. Control. Thereby, the controller 7 can control the transmission gain in the optical node device 101.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the cross-connect switch 1 shown in FIG.
  • the cross-connect switch 1 includes variable optical attenuators 11-1 to 11-N, wavelength selective switches 12-11 to 12-1N, and 12-21 to 12-2N.
  • the variable optical attenuators 11-1 to 11-N input the light output from the fanout 4-1 through a single core fiber.
  • the variable optical attenuator 11-n attenuates the input light according to the control of the controller 7, and outputs the attenuated light to the wavelength selective switch 12-1n.
  • the wavelength selective switch 12-1n receives light from the variable optical attenuator 11-n and separates it for each wavelength.
  • the wavelength selective switches 12-11 to 12-1N output the separated light to the wavelength selective switches 12-21 to 12-2N and the like according to the output destination of the light of each wavelength.
  • the wavelength selective switch 12-2n combines the lights input from the wavelength selective switches 12-11 to 12-1N, and outputs the multiplexed light to the core-pumped single-core optical amplifier 3-n.
  • FIG. 3 is a diagram in which a part of the route in the optical node device 101-1 shown in FIG. 1 is extracted.
  • This path includes a transmission multicore fiber 201-11, a cladding pumped multicore optical amplifier 2, a cross-connect switch 1, a core pumped single core optical amplifier 3-1, and a transmission multicore fiber 201-21.
  • the optical power control by the optical node device 101 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • a clad pump multi-core optical amplifier 2 shown in FIG. 1 multiplexes or separates a multi-core fiber 21 for amplification, a pump light source 22 for pumping active ions added to the multi-core fiber 21 for amplification, and pump light and signal light.
  • Wave multiplexers / demultiplexers 23-1 and 23-2 are provided.
  • the multi-core fiber 21 is a double clad 6-core erbium-doped fiber.
  • the excitation light source 22 is a multimode 980 nm band semiconductor laser (LD).
  • the optical isolator side fibers of the multiplexers / demultiplexers 23-1 and 23-2 are single-clad 6-core fibers, the amplification multi-core fiber side fibers are double-clad 6-core fibers, and the excitation light source side fiber is single-clad multimode. .
  • the multiplexers / demultiplexers 23-1 and 23-2 have a function of coupling the corresponding cores of both multi-core fibers in the lens optical system, and combining the excitation light and the signal light by the dichroic mirror and coupling them to the multi-core fiber. doing. Further, the multiplexer / demultiplexers 23-1 and 23-2 incorporate optical isolators.
  • the core-pumped single-core optical amplifier 3-1 shown in the figure includes a single-core fiber 31 for amplification, pumping light sources 32-1 and 32-2 that pump active ions added to the single-core fiber for amplification, It includes multiplexers / demultiplexers 33-1 and 33-2 for multiplexing or demultiplexing the excitation light and the signal light.
  • the single core fiber 31 is a single core erbium-doped fiber.
  • the excitation light sources 32-1 and 32-2 are single mode 980 nm band semiconductor lasers (LD).
  • the multiplexers / demultiplexers 33-1 and 33-2 use WDM fiber couplers, and optical isolators are fusion-connected.
  • a part of the optical power of the signal light input to the optical node device 101 and the signal light amplified and output are branched by the optical branching units 5-1 and 5-21, respectively.
  • the signal light power branched in the optical branching unit 5-1 is converted from the multi-core to the single core by the fan-out 4-3.
  • the optical signal power converted into a single core by the fan-out 4-3 and the signal light power branched by the optical branching device 5-21 are respectively corresponding to the optical power in the optical power detectors 6-11 and 6-21. It is converted into a signal (voltage value) and an electric signal is sent to the controller 7.
  • Each of these electric signals has a value corresponding to the input signal light power and the output signal light power at a ratio of 1: 1, and the controller 7 calculates the amplification gain or the output signal light power to a desired value by calculating these electric signals.
  • the attenuation of the variable optical attenuator 11-1 is adjusted so that the driving current of the single mode 980 nm band LD of the core pumping single core optical amplifier 3-1 is adjusted, and the pumping light power output from the 980 nm band LD is adjusted. Increase or decrease.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the operation of the controller 7.
  • the controller 7 separately acquires wavelength number information from a monitoring control channel (not shown).
  • the controller 7 calculates the signal light power per single wavelength based on the detection value and the wavelength number information in the optical power detector 6-11 (step S105).
  • the controller 7 determines preset attenuation setting values of the variable optical attenuators 11-1 to 11-N (step S110). For example, the controller 7 can determine the attenuation setting value by a lookup table in which the signal light power and the attenuation setting value are associated with each other and an interpolation calculation.
  • the controller 7 adjusts the attenuation amount of each of the variable optical attenuators 11-1 to 11-N according to the determined attenuation amount setting value.
  • the wavelength selective switches 12-11 and 12-21 include means for detecting the optical power of each signal wavelength, and the controller 7 adjusts the optical power of each signal wavelength based on the detection result.
  • the attenuation amount in the wavelength selective switches 12-11 and 12-21 is adjusted (step S115).
  • the controller 7 calculates a target gain based on the signal light power per single wavelength (step S120), and calculates a spontaneous emission amplified light (ASE) correction value based on the detection result of the optical power detector 6-11. Calculate (step S125). The controller 7 performs ASE correction on the target gain with the ASE correction value, and sets it as the target value for PID calculation (step S130). The controller 7 calculates the gain based on the detection results of the optical power detectors 6-11 and 6-21 (step S135), and from the result of the PID calculation based on the deviation between the gain calculation result and the target value of the PID calculation. (Step S140), an LD drive adjustment value is obtained (Step S145). The controller 7 adjusts the drive current of the single mode 980 nm band LD, which is the excitation light sources 32-1 and 32-2, based on the obtained LD drive adjustment value.
  • ASE spontaneous emission amplified light
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the operation of the controller 7.
  • the same operations as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the ASE correction value calculated in step S125 is used to correct the target gain, but as shown in FIG. 5, it is used to correct the output value obtained from the optical power detector 6-21. It is also possible (step S205).
  • the controller 7 calculates the gain based on the result of performing the ASE correction on the detection value of the optical power detector 6-21 and the detection value of the optical power detector 6-11 (step S210).
  • the controller 7 performs PID calculation using the deviation between the target gain calculated in step S120 and the gain calculated in step S210 (step S215), and obtains an LD drive adjustment value (step S145).
  • the controller 7 adjusts the drive current of the single mode 980 nm band LD by the LD drive adjustment value.
  • FIG. 6 is a diagram showing still another example of the operation of the controller 7.
  • the controller 7 calculates the gain tilt correction attenuation amount based on the detection result of the optical power detector 6-11 so as to correct the gain tilt (tilt with respect to the wavelength of the gain spectrum) (step S305).
  • the controller 7 adds (or subtracts) the gain tilt correction attenuation amount to the attenuation amount setting value of the VOA (variable optical attenuator) calculated in the same manner as in step S110 (step S310). Thereby, gain control can be performed with higher accuracy.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams illustrating examples of the transmission gain spectrum of the optical node device 101 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows a control result when the input signal light power per single wavelength of the WDM signal is changed from ⁇ 10 dBm to ⁇ 20 dBm.
  • the input signal light power per single wavelength is ⁇ 20 dBm for code A1 and code B1, ⁇ 17 dBm for code A2 and code B2, ⁇ 14 dBm for code A3 and code B3, and ⁇ 10 dBm for code A4 and code B4.
  • Reference signs A1, A2, A3, and A4 are cases where there is no gain tilt correction, and reference signs B1, B2, B3, and B4 are controls with gain tilt correction.
  • the optical node output signal light power per single wavelength can be controlled to -2 dBm, and gain tilt correction was performed. In this case, the gain can be controlled equally at all signal wavelengths.
  • FIG. 8 shows a transmission gain spectrum with respect to signal light inputs having different WDM signal wavelengths.
  • a black circle indicates a gain value at each wavelength when the number of wavelengths is 40, and a white circle indicates a gain value at each wavelength when the number of wavelengths is 1.
  • the gain value at each wavelength when the number of wavelengths is 1 is in the range of 0.2 dB or less with respect to the gain value when the number of wavelengths is 40. From this, it can be seen that the multi-core fiber optical amplifier of this embodiment can be controlled so as to obtain a substantially constant gain at each signal wavelength even if the number of wavelengths of the input WDM signal is different.
  • each of the optical node devices 101 of the present embodiment described above includes the core-pumped single-core optical amplifiers 3-1 to 3-N, but instead of the core-pumped single-core optical amplifiers 3-1 to 3-N.
  • the same effect can be obtained by using a single core-pumped multi-core optical amplifier in common with a plurality of optical node devices 101.
  • the optical node device 101 of this embodiment can be applied to both the C band (1530 to 1565 nm) and the L band (1565 to 1625 nm) as the WDM signal wavelength band.
  • the number of cores of the pump multi-core optical amplifier 2 and the radius of the inner cladding through which the pump light propagates in the multi-core fiber 21 for amplification are limitations.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams showing changes in the core gain of the cladding pumped multi-core optical amplifier 2 when the optical node device 101 of the present embodiment is applied to the C band. These figures show that when one core of the C-band clad pumped multi-core optical amplifier 2 is focused, when the number of WDM signal wavelengths input to the other cores is all changed to 40 to 1, The inner cladding radius dependence (FIG. 9) and the core number dependence (FIG. 10) of the gain change are shown.
  • FIGS. 11 and 12 show gain changes similar to those in FIGS. 9 and 10 for the cladding pumped multi-core optical amplifier 2 when the optical node device 101 of the present embodiment is applied to the L band.
  • FIG. 11 shows the inner cladding radius dependence of the gain change of the core of interest
  • FIG. 12 shows the core number dependence. From FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that in the C band, the gain change is less than 0.1 dB under any condition, and the effect of the change of the other cores can be ignored when focusing on the gain of a certain core.
  • the inner cladding radius and the number of cores of the multi-core fiber 21 for amplification are not particularly limited in the C band, but in the L band, the inner cladding radius is larger than 80 ⁇ m (microns) and the number of cores must be limited to 18 or less. I understand that.
  • the optical node device includes a multi-core optical amplification unit, a separation unit, an optical cross-connect switch, a plurality of single-core optical amplification units, an output unit, and a control unit.
  • the multi-core optical amplifying unit is a clad-pumped multi-core optical amplifier 2
  • the separating unit is a fan-out 4-1
  • the optical cross-connect switch is a cross-connect switch 1
  • the single-core optical amplifying unit is a core-pumped single-core light.
  • the amplifiers 3-1 to 3-N the output unit is the fan-out 4-2, and the control unit is the controller 7.
  • the multi-core optical amplifying unit includes a multi-core fiber, and amplifies the light transmitted through each of the plurality of cores of the multi-core fiber at once.
  • the multi-core fiber is, for example, a clad pumped erbium-doped fiber.
  • the separation unit transmits each of the plurality of cores of the multi-core fiber, and inputs the amplified light to each of the plurality of input-side single core fibers.
  • the optical cross-connect switch attenuates each light input from a plurality of input-side single core fibers individually by an optical attenuator and then separates them according to wavelength. Output to the output-side single core fiber according to the output destination.
  • Each of the plurality of single core optical amplifiers amplifies the light transmitted through each of the plurality of output side single core fibers.
  • the output unit transmits each of the plurality of output-side single core fibers and outputs the amplified light to each of the plurality of cores of the multicore fiber.
  • the control unit includes an optical attenuator and a single core based on the input signal light power that is the optical power before amplification by the multi-core optical amplification unit and the output optical signal power that is the optical power after amplification by the single core optical amplification unit. Control the optical amplifier.
  • the control unit controls the optical attenuator using the attenuation amount calculated based on the input signal light power and the number of wavelengths of light.
  • the control unit may control the optical attenuator using a result obtained by correcting the gain tilt based on the input signal light power for the calculated attenuation amount.
  • the control unit corrects the target gain determined based on the number of wavelengths based on the input signal light power, and based on the corrected target gain and the gain obtained based on the input signal light power and the output optical signal power. Control the single-core optical amplifier.
  • control unit corrects the output optical signal power based on the input signal optical power, calculates the gain calculated based on the input signal optical power and the corrected output optical signal power, and the target gain determined based on the number of wavelengths.
  • the single-core optical amplification unit may be controlled based on the above.
  • the optical cross-connect switch includes a plurality of optical attenuators corresponding to each input-side single core fiber, a plurality of input-side wavelength selective switches corresponding to each optical attenuator, and a plurality of output-side wavelength selective switches corresponding to output destinations. And may be provided.
  • the optical attenuators are variable optical attenuators 11-1 to 11-N
  • the input side wavelength selective switches are wavelength selective switches 12-11 to 12-1N
  • the output side wavelength selective switches are wavelength selective switches 12- 21 to 11-2N.
  • the optical attenuator attenuates light input from the corresponding input-side single core fiber.
  • the input-side wavelength selective switch separates each light attenuated by the corresponding optical attenuator according to the wavelength, and outputs the separated light to the output-side single core fiber corresponding to the output destination of the light.
  • the output side wavelength selective switch combines the light input from the plurality of input side wavelength selective switches, and outputs the multiplexed light to the output side single core fiber corresponding to the output destination.
  • the control unit adjusts the attenuation so that the optical power of each wavelength in the input-side wavelength selective switch and the output-side wavelength selective switch is made uniform.
  • the optical node device includes the clad pump optical amplifier, the core pump optical amplifier, and the optical cross-connect switch including the variable optical attenuator. These gains are controlled based on the detected value of optical power. Accordingly, even if there is a change in the input signal light power per single wavelength of the wavelength-multiplexed optical signal, there is an advantage that the output signal light power per single wavelength can be controlled to be constant.

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Abstract

マルチコアファイバを伝送する光を一括して増幅するマルチコア光増幅部と、増幅された各コアの光それぞれを、複数の入力側シングルコアファイバに入力する分離部と、複数の入力側シングルコアファイバから入力した光それぞれを光減衰器により減衰した後に波長分離し、出力先に応じた出力側シングルコアファイバに出力する光クロスコネクトスイッチと、複数の出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送する光を増幅する複数のシングルコア光増幅部と、複数の出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送した光をマルチコアファイバに出力する出力部とを備える。制御部は、入力信号光パワーと出力光信号パワーとに基づいて光減衰器及びシングルコア光増幅部を制御する。

Description

光ノード装置
　本発明は、光ノード装置に関する。
　光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大させるために、１本のファイバに複数コアを有するマルチコアファイバを伝送路に用いたマルチコア光伝送システムの開発が進められている。マルチコアファイバの各コアに、それぞれ異なる情報を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）信号を伝搬させることで、１本に１コアを有するファイバを伝送路として用いる従来の場合と比較して、飛躍的に伝送容量を増大させることができる。
　長距離のマルチコア光伝送システムでは、従来の単一コアファイバを伝送路とする光伝送システムと同様に、伝送中に強度が小さくなった信号光を増幅するため、マルチコアファイバ増幅器は必要不可欠である。マルチコアファイバ増幅器の構成として、ダブルクラッド希土類添加ファイバと、高出力マルチモード励起光源１台とを用いたクラッド励起マルチコア光増幅が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ダブルクラッド希土類添加ファイバは、希土類イオンを添加した複数のコアと、ダブルクラッド構造（内側の第１クラッド、外側の第２クラッド）とを有しており、第１クラッド材屈折率はコアガラス屈折率より小さく第２クラッド材屈折率より大きい。このような構成のマルチコアファイバ増幅器により、低消費電力化が期待されている。
　一般的にＷＤＭシステムにおいては、光増幅器がＷＤＭ信号を増幅する場合、ＷＤＭ信号波長数の増減に対して、常に一定の波長依存性をもった利得を得るために利得制御が必要となる。このことは、マルチコアファイバを用いたシステムにおいても同様である。クラッド励起マルチコアファイバ増幅器は少ない励起光源で増幅可能で、高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を使用すれば、励起光源は１台で済む場合もある。しかしながら、コア数より励起光源数が少ないことから、各コアの利得・出力光パワーを独立に制御することが困難であるという課題がある。そのため、コア励起とクラッド励起とを組み合わせたマルチコア光ファイバ増幅器が開発されている（例えば、非特許文献２参照）。
Y. Mimura，外６名，"Batch multicore amplification with cladding-pumped multicore EDF"，Proc. ECOC2012，paper Tu.4.F.1.，2012年 小野　浩孝，外５名，"クラッド励起及びコア直接励起のハイブリッド励起を用いたMC-EDFA利得制御の検討"，一般社団法人　電子情報通信学会，信学技報OCS2014-116，2015年，p.111-115
　非特許文献２において示されているマルチコア光ファイバ増幅器は、利得一定制御である。そのため、１波長あたりの入力信号光パワーの変化に応じて、マルチコア光ファイバ増幅器出力における１波長あたりの出力信号光パワーも変化する。すなわち、例えば１波長あたりの入力信号光パワーが５ｄＢ増加（減少）すると、１波長あたりの出力信号光パワーも５ｄＢ増加（減少）する。
　一方で、光ノードにおいて光ファイバ増幅器を適用する際には、１波長あたりの入力信号光パワーの変化があっても、１波長あたりの出力信号光パワーを一定に制御する利得制御が必要となる場合がある。しかしながら、これまで研究開発されているマルチコア光ファイバ増幅器は上述のように利得一定制御のみであり、このままでは光ノードへ適用することは困難であった。
　上記事情に鑑み、本発明は、単一波長あたりの入力信号光パワーの変化があっても、単一波長あたりの出力信号光パワーを一定に制御できる光ノード装置を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、マルチコアファイバを有し、前記マルチコアファイバの複数のコアそれぞれを伝送する光を一括して増幅するマルチコア光増幅部と、前記マルチコアファイバの複数の前記コアそれぞれを伝送した前記光を、複数の入力側シングルコアファイバそれぞれに入力する分離部と、複数の前記入力側シングルコアファイバから入力した光それぞれを光減衰器により個別に減衰した後に波長により分離し、分離した前記光それぞれを、複数の出力側シングルコアファイバのうち当該光の出力先に応じた前記出力側シングルコアファイバに出力する光クロスコネクトスイッチと、複数の前記出力側シングルコアファイバそれぞれに対応し、対応する前記出力側シングルコアファイバを伝送する前記光を増幅する複数のシングルコア光増幅部と、複数の前記出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送した前記光を、伝送マルチコアファイバの複数のコアそれぞれに出力する出力部と、前記マルチコア光増幅部による増幅前の光パワーである入力信号光パワーと、前記シングルコア光増幅部による増幅後の光パワーである出力光信号パワーとに基づいて前記光減衰器及び前記シングルコア光増幅部を制御する制御部と、を備える光ノード装置である。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記制御部は、前記入力信号光パワーと前記光の波長数とに基づいて算出した減衰量を用いて前記光減衰器を制御する。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記制御部は、算出した前記減衰量に、前記入力信号光パワーに基づいて利得チルトの補正を行った結果を用いて前記光減衰器を制御する。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記制御部は、前記光の波長数に基づいて決定した目標利得を、前記入力信号光パワーに基づいて補正し、補正した前記目標利得と前記入力信号光パワー及び前記出力光信号パワーに基づいて得られる利得とに基づいて前記シングルコア光増幅部を制御する。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記制御部は、前記出力光信号パワーを前記入力信号光パワーに基づいて補正し、前記入力信号光パワー及び補正した前記出力光信号パワーに基づいて算出した利得と、前記光の波長数に基づいて決定した目標利得とに基づいて前記シングルコア光増幅部を制御する。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記光クロスコネクトスイッチは、複数の前記入力側シングルコアファイバそれぞれに対応し、対応する前記入力側シングルコアファイバから入力した前記光を減衰させる複数の前記光減衰器と、複数の前記光減衰器それぞれに対応し、対応する前記光減衰器において減衰させた前記光それぞれを波長により分離し、分離した前記光それぞれを当該光の出力先に応じて出力する複数の入力側波長選択スイッチと、前記出力先それぞれに対応し、複数の前記入力側波長選択スイッチから対応する前記出力先に応じて出力された前記光を合波して、前記出力先に応じた前記出力側シングルコアファイバに出力する複数の出力側波長選択スイッチとを備え、前記制御部は、前記入力側波長選択スイッチ及び前記出力側波長選択スイッチにおける各波長の光パワーを揃えるように減衰量を調整する。
　本発明の一態様は、上述の光ノード装置であって、前記光の波長は、１５６５ｎｍ以上かつ１６２５ｎｍ以下であり、前記マルチコア光増幅部が有する前記マルチコアファイバは、内側クラッドの半径が８０ミクロンより大きくかつコア数が１８以下のクラッド励起エルビウム添加ファイバである。
　本発明により、光ノード装置における単一波長あたりの入力信号光パワーの変化があっても、単一波長あたりの出力信号光パワーを一定に制御することが可能となる。
本発明の一実施形態による光ノード装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態によるクロスコネクトスイッチの構成を示すブロック図である。 同実施形態による光ノード装置における一部の経路を抜き出した図である。 同実施形態による制御器の動作の一例を示す図である。 同実施形態による制御器の動作の一例を示す図である。 同実施形態による制御器の動作の一例を示す図である。 同実施形態による光ノード装置の透過利得スペクトル例を示す図である。 同実施形態による光ノード装置の透過利得スペクトル例を示す図である。 同実施形態による光ノード装置をＣ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器のコアの利得変化を示す図である。 同実施形態による光ノード装置をＣ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器のコアの利得変化を示す図である。 同実施形態による光ノード装置をＬ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器のコアの利得変化を示す図である。 同実施形態による光ノード装置をＬ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器のコアの利得変化を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、光ファイバ通信で使用される光ノード装置及び光パワー制御に関する。
　図１は、本発明の一実施形態による光ノード装置１０１－１～１０１－Ｍ（Ｍは１以上の整数）の構成を示すブロック図である。光ノード装置１０１－１～１０１－Ｍは同様の構成であり、光ノード装置１０１－１～１０１－Ｍを総称して、又は、いずれかを特定しないときには光ノード装置１０１と記載する。光ノード装置１０１－ｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）は、コア数がＮ個（Ｎは２以上の整数）の伝送マルチコアファイバ２０１－１ｍから光を入力し、伝送マルチコアファイバ２０１－２ｍへ光を出力する。
　光ノード装置１０１は、クロスコネクトスイッチ１と、クラッド励起マルチコア光増幅器２と、コア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎと、ファンアウト４－１～４－３と、光分岐器５－１、５－２１～５－２Ｎと、光パワー検出器６－１１～６－１Ｎ、６－２１～６－２Ｎと、制御器７とを備える。ファンアウト４－１～４－３は、マルチコアファイバとシングルコアファイバを変換する。
　光ノード装置１０１－ｍの光分岐器５－１は、伝送マルチコアファイバ２０１－１ｍから入力した光のパワーを分岐し、クラッド励起マルチコア光増幅器２との間のマルチコアファイバ及びファンアウト４－３との間のマルチコアファイバに出力する。クラッド励起マルチコア光増幅器２は、光分岐器５－１から入力した光を増幅し、ファンアウト４－１との間のマルチコアファイバに出力する。ファンアウト４－１は、光分岐器５－１との間のマルチコアファイバのＮ個の各コアにより入力した光をそれぞれ、Ｎ本のシングルコアファイバに出力する。クロスコネクトスイッチ１は、ファンアウト４－１が出力した光をＮ本のシングルコアファイバから入力する。クロスコネクトスイッチ１は、各シングルコアファイバから入力した光をそれぞれ光減衰器により個別に減衰し、減衰させた光をそれぞれ波長により分離する。クロスコネクトスイッチ１は、分離した光を、コア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎそれぞれとの間のシングルコアファイバのうち当該光の出力先に応じたシングルコアファイバに出力する。
　コア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎは、クロスコネクトスイッチ１が出力した光をシングルコアファイバから入力する。コア励起シングルコア光増幅器３－ｎは、増幅した光を光分岐器５－２ｎに出力する。光分岐器５－２ｎは、コア励起シングルコア光増幅器３－ｎから入力した光のパワーを分岐し、ファンアウト４－２及び光パワー検出器６－２ｎに出力する。ファンアウト４－２は、光分岐器５－２１～５－２Ｎが出力した光をそれぞれシングルコアファイバにより入力する。光ノード装置１０１－ｍのファンアウト４－２は、Ｎ本の各シングルコアファイバから入力した光をそれぞれ、伝送マルチコアファイバ２０１－２ｍのＮ個のコアに入力する。
　ファンアウト４－３は、光分岐器５－１との間のマルチコアファイバのＮ個の各コアにより入力した光をそれぞれ、Ｎ本のシングルコアファイバに入力する。光パワー検出器６－１１～６－１Ｎはそれぞれ、ファンアウト４－３が出力した光をシングルコアファイバから入力する。光パワー検出器６－１１～６－１Ｎは、入力した光パワーの検出結果を表す信号を制御器７に出力する。一方、光パワー検出器６－２ｎは、光分岐器５－２ｎが出力した光をシングルコアファイバから入力する。光パワー検出器６－２１～６－２Ｎは、入力した光パワーの検出結果を表す信号を制御器７に出力する。制御器７は、光パワー検出器６－１１～６－１Ｎ、６－２１～６－２Ｎにおける検出結果に基づいて、クロスコネクトスイッチ１とコア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎを制御する。これにより、制御器７は、光ノード装置１０１における透過利得を制御することができる。
　図２は、図１に示すクロスコネクトスイッチ１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、クロスコネクトスイッチ１は、可変光減衰器１１－１～１１－Ｎと、波長選択スイッチ１２－１１～１２－１Ｎ、１２－２１～１２－２Ｎとを有する。可変光減衰器１１－１～１１－Ｎは、ファンアウト４－１が出力した光をシングルコアファイバにより入力する。可変光減衰器１１－ｎは、入力した光を制御器７の制御に従って減衰し、波長選択スイッチ１２－１ｎに出力する。波長選択スイッチ１２－１ｎは、可変光減衰器１１－ｎから光を入力して波長ごとに分離する。波長選択スイッチ１２－１１～１２－１Ｎは、分離した光を、各波長の光の出力先に従って波長選択スイッチ１２－２１～１２－２Ｎ等に出力する。波長選択スイッチ１２－２ｎは、波長選択スイッチ１２－１１～１２－１Ｎから入力した光を合波し、コア励起シングルコア光増幅器３－ｎに出力する。
　図３は、図１に示す光ノード装置１０１－１における一部の経路を抜き出した図である。この経路は、伝送マルチコアファイバ２０１－１１、クラッド励起マルチコア光増幅器２、クロスコネクトスイッチ１、コア励起シングルコア光増幅器３－１、伝送マルチコアファイバ２０１－２１を含む。本図を用いて本実施形態の光ノード装置１０１による光パワー制御を説明する。
　同図に示すクラッド励起マルチコア光増幅器２は、増幅用のマルチコアファイバ２１と、増幅用のマルチコアファイバ２１に添加された活性イオンを励起する励起光源２２と、励起光と信号光を合波又は分波する合分波器２３－１、２３－２とを備える。マルチコアファイバ２１は、ダブルクラッド６コアエルビウム添加ファイバである。励起光源２２は、マルチモード９８０ｎｍ帯半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器２３－１、２３－２の光アイソレータ側のファイバはシングルクラッド６コアファイバ、増幅用マルチコアファイバ側のファイバはダブルクラッド６コアファイバ、励起光源側のファイバはシングルクラッドマルチモードである。合分波器２３－１、２３－２は、レンズ光学系で両マルチコアファイバの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより励起光と信号光を合波してマルチコアファイバへ結合させる機能を有している。また、合分波器２３－１、２３－２は、光アイソレータを内蔵している。
　同図に示すコア励起シングルコア光増幅器３－１は、増幅用のシングルコアファイバ３１と、増幅用のシングルコアファイバに添加された活性イオンを励起する励起光源３２－１、３２－２と、励起光と信号光を合波又は分波する合分波器３３－１、３３－２とを備える。本実施形態において、シングルコアファイバ３１は、シングルコアエルビウム添加ファイバである。励起光源３２－１、３２－２は、シングルモード９８０ｎｍ帯半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器３３－ｉ（ｉ＝１，２）は、励起光源３２－ｉからの励起光と信号光とを合波する。合分波器３３－１、３３－２は、ＷＤＭファイバカプラを用いており、光アイソレータが融着接続されている。合分波器３３－１、３３－２として誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型ＷＤＭカプラを用いる場合もある。
　光ノード装置１０１へ入力する信号光及び増幅され出力される信号光は、それぞれその光パワーの一部が光分岐器５－１及び５－２１で分岐される。光分岐器５－１において分岐された信号光パワーは、ファンアウト４－３でマルチコアからシングルコアへ変換される。ファンアウト４－３でシングルコアへ変換された光信号パワー及び光分岐器５－２１において分岐された信号光パワーはそれぞれ、光パワー検出器６－１１及び６－２１において光パワーに対応する電気信号（電圧値）に変換され、電気信号が制御器７へ送られる。これらの電気信号はそれぞれ、入力信号光パワー及び出力信号光パワーに１：１で対応した値であり、制御器７ではこれらの電気信号の演算により増幅利得又は出力信号光パワーが所望の値となるように可変光減衰器１１－１の減衰量を調整したり、コア励起シングルコア光増幅器３－１のシングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流を調整し、９８０ｎｍ帯ＬＤが出力する励起光パワーを増減させたりする。
　図４は、制御器７の動作の一例を示す図である。制御器７は、波長数情報を別途、監視制御チャネル（不図示）から取得する。制御器７は、光パワー検出器６－１１における検出値と波長数情報により、単一波長あたり信号光パワーを演算する（ステップＳ１０５）。制御器７は、この単一波長あたり信号光パワーに基づき、可変光減衰器１１－１～１１－Ｎの予め設定された減衰量設定値を決定する（ステップＳ１１０）。例えば、制御器７は、信号光パワーと減衰量設定値とが対応付けられたルックアップテーブルと補間演算により減衰量設定値を決定することができる。制御器７は、決定した減衰量設定値により、可変光減衰器１１－１～１１－Ｎそれぞれの減衰量を調整する。また、波長選択スイッチ１２－１１及び１２－２１は、各信号波長の光パワーを検出する手段を備えており、制御器７は、その検出結果に基づき各信号波長の光パワーを揃えるように、波長選択スイッチ１２－１１及び１２－２１における減衰量を調整する（ステップＳ１１５）。
　また、制御器７は、単一波長あたり信号光パワーに基づいて目標利得を算出し（ステップＳ１２０）、光パワー検出器６－１１の検出結果に基づいて自然放出増幅光（ＡＳＥ）補正値を算出する（ステップＳ１２５）。制御器７は、目標利得に対してＡＳＥ補正値によりＡＳＥ補正を行い、ＰＩＤ演算の目標値として設定する（ステップＳ１３０）。制御器７は、光パワー検出器６－１１及び６－２１の検出結果に基づき利得を演算し（ステップＳ１３５）、利得の演算結果とＰＩＤ演算の目標値との偏差に基づくＰＩＤ演算の結果から（ステップＳ１４０）、ＬＤ駆動調整値を得る（ステップＳ１４５）。制御器７は、得られたＬＤ駆動調整値により、励起光源３２－１、３２－２であるシングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流を調整する。
　図５は、制御器７の動作の他の例を示す図である。同図において、図４と同一の動作には同一の符号を付している。図４ではステップＳ１２５において演算したＡＳＥ補正値を目標利得の補正に用いているが、図５に示すように、光パワー検出器６－２１から得られる出力値に対して補正を行うために用いることも可能である（ステップＳ２０５）。制御器７は、光パワー検出器６－２１の検出値にＡＳＥ補正を行った結果と、光パワー検出器６－１１の検出値とに基づいて利得を算出する（ステップＳ２１０）。制御器７は、ステップＳ１２０において算出した目標利得と、ステップＳ２１０において算出した利得との偏差を用いてＰＩＤ演算を行い（ステップＳ２１５）、ＬＤ駆動調整値を得る（ステップＳ１４５）。制御器７は、ＬＤ駆動調整値により、シングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流を調整する。
　図６は、制御器７の動作のさらに他の例を示す図である。同図において、図４と同一の動作には同一の符号を付している。制御器７は、利得チルト（利得スペクトルの波長に対する傾斜）を補正するように、光パワー検出器６－１１の検出結果に基づいて利得チルト補正減衰量を算出する（ステップＳ３０５）。制御器７は、利得チルト補正減衰量を、ステップＳ１１０と同様に算出したＶＯＡ（可変光減衰器）の減衰量設定値に加算（又は減算）する（ステップＳ３１０）。これにより、より高精度に利得制御を行うことができる。
　図７及び図８は、本実施形態の光ノード装置１０１の透過利得スペクトル例を示す図である。図７は、ＷＤＭ信号の単一波長あたりの入力信号光パワーが－１０ｄＢｍから－２０ｄＢｍまで変化したときの制御結果を示している。単一波長あたりの入力信号光パワーは、符号Ａ１及び符号Ｂ１が－２０ｄＢｍ、符号Ａ２及び符号Ｂ２が－１７ｄＢｍ、符号Ａ３及び符号Ｂ３が－１４ｄＢｍ、符号Ａ４及び符号Ｂ４が－１０ｄＢｍである。また、符号Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４は、利得チルト補正がない場合であり、符号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４は、利得チルト補正を行った制御である。いずれの入力信号光パワーにおいても、利得チルト制御がない場合は若干の利得チルトが残るものの、単一波長あたりの光ノード出力信号光パワーは－２ｄＢｍに制御できており、利得チルト補正を行った場合は、全信号波長において利得が等しく制御できている。
　図８は、ＷＤＭ信号の波長数が異なる信号光入力に対する透過利得スペクトルを示している。黒丸は波長数４０のときの各波長の利得値を示し、白丸は波長数１のときのそれぞれの波長における利得値を示している。同図において、波長数１のときのそれぞれの波長における利得値は、波長数４０のときの利得値に対して０．２ｄＢ以下の範囲にあることがわかる。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ光増幅器では入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。
　なお、上述した本実施形態の各光ノード装置１０１はコア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎを有しているが、コア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎに代えて、複数の光ノード装置１０１で１台のコア励起マルチコア光増幅器を共用して用いることでも同じ効果が得られる。
　ところで、本実施形態の光ノード装置１０１は、ＷＤＭ信号波長帯としてＣ帯（１５３０～１５６５ｎｍ）及びＬ帯（１５６５～１６２５ｎｍ）の両方の波長帯に適用できるが、Ｌ帯に適用する場合はクラッド励起マルチコア光増幅器２のコア数及び増幅用のマルチコアファイバ２１において励起光が伝搬する内側クラッドの半径に制限がある。
　図９及び図１０は、本実施形態の光ノード装置１０１をＣ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器２のコアの利得変化を示す図である。これらの図は、Ｃ帯のクラッド励起マルチコア光増幅器２の一つのコアに着目したとき、他のコアへ入力するＷＤＭ信号波長数が全て４０～１へ変化した際に、着目しているコアの利得変化の内側クラッド半径依存性（図９）、及び、コア数依存性（図１０）を示している。
　図１１及び図１２は、本実施形態の光ノード装置１０１をＬ帯に適用したときのクラッド励起マルチコア光増幅器２について、図９及び図１０と同様の利得変化を示したものである。図１１は、着目しているコアの利得変化の内側クラッド半径依存性を、図１２は、コア数依存性を示している。図９及び図１０から、Ｃ帯では、いずれの条件においても利得変化が０．１ｄＢ未満であり、あるコアの利得に着目した場合に他コアの変化の影響は無視できることがわかる。一方で、図１１及び図１２に示すように、Ｌ帯の場合は内側クラッド半径が８０μｍ以下、コア数１８超の場合に利得変化が０．２ｄＢとなり、上述した制御に大きな誤差を生じることになる。したがって、増幅用のマルチコアファイバ２１の内側クラッド半径やコア数にＣ帯では特に制限はないものの、Ｌ帯では内側クラッド半径が８０μｍ（ミクロン）より大きく、コア数は１８以下の制限が必要となることがわかる。
　上述した実施形態によれば、光ノード装置は、マルチコア光増幅部と、分離部と、光クロスコネクトスイッチと、複数のシングルコア光増幅部と、出力部と、制御部とを備える。例えば、マルチコア光増幅部はクラッド励起マルチコア光増幅器２であり、分離部はファンアウト４－１であり、光クロスコネクトスイッチはクロスコネクトスイッチ１であり、シングルコア光増幅部はコア励起シングルコア光増幅器３－１～３－Ｎであり、出力部はファンアウト４－２であり、制御部は制御器７である。
　マルチコア光増幅部は、マルチコアファイバを有し、マルチコアファイバの複数のコアそれぞれを伝送する光を一括して増幅する。マルチコアファイバは、例えば、クラッド励起エルビウム添加ファイバである。分離部は、マルチコアファイバの複数のコアそれぞれを伝送し、増幅された光を、複数の入力側シングルコアファイバそれぞれに入力する。光クロスコネクトスイッチは、複数の入力側シングルコアファイバから入力した光それぞれを光減衰器により個別に減衰した後に波長により分離し、分離した光それぞれを、複数の出力側シングルコアファイバのうち当該光の出力先に応じた出力側シングルコアファイバに出力する。複数のシングルコア光増幅部それぞれは、複数の出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送する光を増幅する。出力部は、複数の出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送し、増幅された光を、マルチコアファイバの複数のコアそれぞれに出力する。
制御部は、マルチコア光増幅部による増幅前の光パワーである入力信号光パワーと、シングルコア光増幅部による増幅後の光パワーである出力光信号パワーとに基づいて、光減衰器及びシングルコア光増幅部を制御する。
　制御部は、入力信号光パワーと光の波長数とに基づいて算出した減衰量を用いて光減衰器を制御する。あるいは、制御部は、この算出した減衰量に、入力信号光パワーに基づいて利得チルトの補正を行った結果を用いて光減衰器を制御してもよい。また、制御部は、波長数に基づいて決定した目標利得を入力信号光パワーに基づいて補正し、補正した目標利得と入力信号光パワー及び出力光信号パワーに基づいて得られる利得とに基づいてシングルコア光増幅部を制御する。あるいは、制御部は、出力光信号パワーを入力信号光パワーに基づいて補正し、入力信号光パワー及び補正した出力光信号パワーに基づいて算出した利得と、波長数に基づいて決定した目標利得とに基づいてシングルコア光増幅部を制御してもよい。
　光クロスコネクトスイッチは、入力側シングルコアファイバそれぞれに対応した複数の光減衰器と、各光減衰器に対応した複数の入力側波長選択スイッチと、出力先に対応した複数の出力側波長選択スイッチとを備えてもよい。例えば、光減衰器は可変光減衰器１１－１～１１－Ｎであり、入力側波長選択スイッチは波長選択スイッチ１２－１１～１２－１Ｎであり、出力側波長選択スイッチは波長選択スイッチ１２－２１～１１－２Ｎである。光減衰器は、対応する入力側シングルコアファイバから入力した光を減衰させる。入力側波長選択スイッチは、対応する光減衰器において減衰させた光それぞれを波長により分離し、分離した光をそれぞれ当該光の出力先に応じた出力側シングルコアファイバに出力する。出力側波長選択スイッチは、複数の入力側波長選択スイッチから入力した光を合波して、出力先に応じた出力側シングルコアファイバに出力する。制御部は、入力側波長選択スイッチ及び出力側波長選択スイッチにおける各波長の光パワーを揃えるように減衰量を調整する。
　上記のように本実施形態の光ノード装置は、クラッド励起光増幅器と、コア励起光増幅器と、可変光減衰器を備えた光クロスコネクトスイッチとを備え、光ノード装置の入力信号光パワー及び出力光パワーの検出値に基づいてこれらの利得制御を行う。これにより、波長多重された光信号の単一波長あたりの入力信号光パワーの変化があっても、単一波長あたりの出力信号光パワーを一定に制御できる利点を有する。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１…クロスコネクトスイッチ
２…クラッド励起マルチコア光増幅器
３－１～３－Ｎ…コア励起シングルコア光増幅器
４－１～４－３…ファンアウト
５－１、５－２１～５－２Ｎ…光分岐器
６－１１～６－１Ｎ、６－２１～６－２Ｎ…光パワー検出器
７…制御器
１１－１～１１－Ｎ…可変光減衰器
１２－１１～１２－１Ｎ、１２－２１～１１－２Ｎ…波長選択スイッチ
２１…マルチコアファイバ
２２…励起光源
２３－１、２３－２…合分波器
３１…シングルコアファイバ
３２－１、３２－２…励起光源
３３－１、３３－２…合分波器
１０１－１～１０１－Ｍ…光ノード装置
２０１－１１～２０１－１Ｍ、２０１－２１～２０１－２Ｍ…伝送マルチコアファイバ

Claims (7)

  1. 　マルチコアファイバを有し、前記マルチコアファイバの複数のコアそれぞれを伝送する光を一括して増幅するマルチコア光増幅部と、
    　前記マルチコアファイバの複数の前記コアそれぞれを伝送した前記光を、複数の入力側シングルコアファイバそれぞれに入力する分離部と、
    　複数の前記入力側シングルコアファイバから入力した光それぞれを光減衰器により個別に減衰した後に波長により分離し、分離した前記光それぞれを、複数の出力側シングルコアファイバのうち当該光の出力先に応じた前記出力側シングルコアファイバに出力する光クロスコネクトスイッチと、
    　複数の前記出力側シングルコアファイバそれぞれに対応し、対応する前記出力側シングルコアファイバを伝送する前記光を増幅する複数のシングルコア光増幅部と、
    　複数の前記出力側シングルコアファイバそれぞれを伝送した前記光を、伝送マルチコアファイバの複数のコアそれぞれに出力する出力部と、
    　前記マルチコア光増幅部による増幅前の光パワーである入力信号光パワーと、前記シングルコア光増幅部による増幅後の光パワーである出力光信号パワーとに基づいて前記光減衰器及び前記シングルコア光増幅部を制御する制御部と、
    　を備える光ノード装置。
  2. 　前記制御部は、前記入力信号光パワーと前記光の波長数とに基づいて算出した減衰量を用いて前記光減衰器を制御する、
    　請求項１に記載の光ノード装置。
  3. 　前記制御部は、算出した前記減衰量に、前記入力信号光パワーに基づいて利得チルトの補正を行った結果を用いて前記光減衰器を制御する、
    　請求項２に記載の光ノード装置。
  4. 　前記制御部は、前記光の波長数に基づいて決定した目標利得を、前記入力信号光パワーに基づいて補正し、補正した前記目標利得と前記入力信号光パワー及び前記出力光信号パワーに基づいて得られる利得とに基づいて前記シングルコア光増幅部を制御する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ノード装置。
  5. 　前記制御部は、前記出力光信号パワーを前記入力信号光パワーに基づいて補正し、前記入力信号光パワー及び補正した前記出力光信号パワーに基づいて算出した利得と、前記光の波長数に基づいて決定した目標利得とに基づいて前記シングルコア光増幅部を制御する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ノード装置。
  6. 　前記光クロスコネクトスイッチは、
    　複数の前記入力側シングルコアファイバそれぞれに対応し、対応する前記入力側シングルコアファイバから入力した前記光を減衰させる複数の前記光減衰器と、
    　複数の前記光減衰器それぞれに対応し、対応する前記光減衰器において減衰させた前記光それぞれを波長により分離し、分離した前記光それぞれを当該光の出力先に応じて出力する複数の入力側波長選択スイッチと、
    　前記出力先それぞれに対応し、複数の前記入力側波長選択スイッチから対応する前記出力先に応じて出力された前記光を合波して、前記出力先に応じた前記出力側シングルコアファイバに出力する複数の出力側波長選択スイッチとを備え、
    　前記制御部は、前記入力側波長選択スイッチ及び前記出力側波長選択スイッチにおける各波長の光パワーを揃えるように減衰量を調整する、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ノード装置。
  7. 　前記光の波長は、１５６５ｎｍ以上かつ１６２５ｎｍ以下であり、
    　前記マルチコア光増幅部が有する前記マルチコアファイバは、内側クラッドの半径が８０ミクロンより大きくかつコア数が１８以下のクラッド励起エルビウム添加ファイバである、
    　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光ノード装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6985604B2 (ja) * 2018-02-07 2021-12-22 日本電信電話株式会社 光ノード装置
US11824320B2 (en) * 2019-02-22 2023-11-21 Nec Corporation Optical amplifier, and control method therefor
WO2021059442A1 (ja) * 2019-09-26 2021-04-01 日本電信電話株式会社 光増幅器
JP2021093659A (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 株式会社Ｋｄｄｉ総合研究所 光中継器
JP7431765B2 (ja) 2021-02-18 2024-02-15 Kddi株式会社 光増幅器
WO2023084707A1 (ja) 2021-11-11 2023-05-19 日本電気株式会社 光増幅装置および光増幅方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070291351A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-20 At&T Corp. Method, apparatus and system for cost effective optical transmission with fast raman tilt transient control

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449068B1 (en) * 2000-03-06 2002-09-10 Lightchip, Inc. Optical power managed network node for processing dense wavelength division multiplexed optical signals
US20030058497A1 (en) * 2001-09-27 2003-03-27 Nortel Networks Limited All-optical switching sites for an agile optical network
JP3976554B2 (ja) * 2001-11-28 2007-09-19 富士通株式会社 可変減衰器制御システム
US7366370B2 (en) * 2004-08-20 2008-04-29 Nortel Networks Limited Technique for photonic switching
JP4920489B2 (ja) * 2007-05-16 2012-04-18 株式会社日立製作所 光分岐挿入装置
JP5098807B2 (ja) * 2008-05-22 2012-12-12 富士通株式会社 光信号調整方法及び光信号調整装置
JP5321041B2 (ja) * 2008-12-24 2013-10-23 富士通株式会社 光分岐挿入装置およびｗｄｍ伝送方法
KR20140050674A (ko) * 2011-09-02 2014-04-29 알까뗄 루슨트 공간-분할 다중화 시스템들을 위한 방법 및 장치
US9007681B2 (en) * 2011-12-13 2015-04-14 Ofs Fitel, Llc Multi-core erbium-doped fiber amplifier
EP3446375B1 (en) * 2016-04-21 2021-07-21 Nec Corporation Optical amplifier, optical network including the same, and method for amplifying optical signal

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070291351A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-20 At&T Corp. Method, apparatus and system for cost effective optical transmission with fast raman tilt transient control

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. LE TAILLANDIER DE GABORY ET AL.: "Advances in Power -Efficient SDM Transmission Technologies", 2018 ASIA COMMUNICATIONS AND PHOTONICS CONFERENCE (ACP, 26 October 2018 (2018-10-26), XP033487078 *
NAKAJIMA ET AL.: "SDM-Compatible Dynamic Gain Equalizer Using Spatial and Planar Optical Circuit", 2017 OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS CONFERENCE AND EXHIBITION(OFC, 19 March 2017 (2017-03-19), XP033101164 *
ONO, HIROTAKA ET AL.: "Characteristics of dynamic gain control of hybrid pumping MC-EDFA", THE 2018 COMMUNICATION SOCIETY CONFERENCE OF IEICE, 11 September 2018 (2018-09-11) *
ONO, HIROTAKA ET AL.: "Study on inter-core gain modulation in cladding-pumping MC-EDFA", THE IEICE GENERAL CONF. 2018, 20 March 2018 (2018-03-20) *

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