WO2020234922A1 - 光増幅装置及び光ノード装置 - Google Patents

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WO2020234922A1
WO2020234922A1 PCT/JP2019/019674 JP2019019674W WO2020234922A1 WO 2020234922 A1 WO2020234922 A1 WO 2020234922A1 JP 2019019674 W JP2019019674 W JP 2019019674W WO 2020234922 A1 WO2020234922 A1 WO 2020234922A1
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optical
excitation light
optical amplifier
wavelength
group
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PCT/JP2019/019674
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峻 近森
由比多 野口
克憲 今西
巨生 鈴木
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三菱電機株式会社
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical amplifier device and an optical node device.
  • a so-called "multi-way" optical transmission communication system that is, a multi-way optical transmission system has been developed. More specifically, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) system, a ROADM (Reconfigurable Optical Add Multiplexer) system, an OXC (Optical Cross Connect) system, and the like have been developed.
  • WDM Widelength Division Multiplexing
  • ROADM Reconfigurable Optical Add Multiplexer
  • OXC Optical Cross Connect
  • the multi-way optical transmission system includes a plurality of optical node devices. Signal light loss occurs inside each optical node device. From the viewpoint of compensating for such loss, an optical amplifier device is provided in each optical node device.
  • the optical amplifier has a plurality of optical amplifiers. Further, the optical amplifier has one or more excitation light sources. That is, the signal light is amplified by inputting the excitation light output by the excitation light source to the optical amplifier.
  • the number of optical amplifiers in the optical amplifier device corresponds to the number of roads connected to the optical node device having the optical amplifier device.
  • the number of roads connected to individual optical node devices has increased. Therefore, the number of optical amplifiers in the optical amplifier device is increasing. Therefore, a technique for suppressing an increase in the number of excitation light sources with respect to an increase in the number of optical amplifiers has been developed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • an excitation light distribution circuit (51) is provided between the excitation light source (excitation light source 34) and the optical amplifier (optical amplifier 31) (see FIG. 1 of Patent Document 1 and the like). ).
  • a variable branch portion (102) is provided between the excitation light source (excitation laser light source unit 101) and the optical amplifier (gain block units 103-1 to 103-n) (Patent). See FIG. 1 etc. in Document 2).
  • the number of excitation light sources is reduced as compared with the number of optical amplifiers.
  • the optical amplification device described in Patent Document 1 may change the distribution ratio in the excitation light distribution circuit (51) in controlling the gain in each optical amplifier (optical amplifier 31). Further, the optical amplification device described in Patent Document 2 may change the branch ratio in the variable branch section (102) when controlling the gain in each optical amplifier (gain block section 103-1 to 103-n). ..
  • the distribution ratio, branching ratio, etc. are collectively referred to as “branching ratio, etc.”.
  • the excitation light distribution circuit (51) in the optical amplifier described in Patent Document 1 has a variable distribution ratio.
  • the variable branch portion (102) in the optical amplifier device described in Patent Document 2 has a variable branch ratio.
  • the manufacturing cost of the device increases due to these variable structures.
  • the reliability of the device is lowered due to these variable structures.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the need for a variable structure such as a branch ratio in an optical amplifier.
  • the optical amplification device of the present invention is an optical amplification device for a multi-way optical transmission system, and includes an optical amplifier group composed of a plurality of optical amplifiers, a single excitation light source, or a plurality of excitation light sources.
  • a plurality of optical amplifiers are provided with an optical coupler group provided between the optical amplifier group and one excitation light source or a plurality of excitation light sources and composed of a plurality of optical couplers.
  • a linear region is used for amplification in each, and each of the plurality of optical couplers has a fixed branch ratio.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows the main part of the optical node apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the main part of the optical amplifier apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is a characteristic diagram which shows the excitation photocurrent value with respect to the input level. It is explanatory drawing which shows the main part of the optical amplifier device for comparison with respect to the optical amplifier device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the main part of another optical node apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the main part of another optical amplifier device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the main part of the optical node apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 shows the main part of the optical node apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of the optical node device according to the first embodiment.
  • the optical node device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, focusing on the optical node device for transmission.
  • the optical node device 200 has N transponders (“TPND” in the figure) 1.
  • the value of N is an integer of 2 or more.
  • a transponder group (“TPND group” in the figure) is composed of N transponders 1. The transponder group outputs signal light.
  • a multicast switch (“MCS” in the figure) 2 is provided on the output side for the transponder group.
  • the multicast switch 2 is composed of, for example, N optical switches (“optical SW” in the figure) 3 and M optical couplers (“optical CPL”) 4 in the figure.
  • the value of M is an integer of 2 or more.
  • the multicast switch 2 switches the direction of the signal light output by the transponder group and performs wavelength merging.
  • An optical amplifier 100 is provided on the output side of the multicast switch 2.
  • the optical amplification device 100 amplifies the signal light after the combined wave by the multicast switch 2.
  • the optical amplifier 100 will be described later with reference to FIG.
  • a wavelength selection switch group (“WSS group” in the figure) is provided on the output side of the optical amplifier 100.
  • the wavelength selection switch group is composed of M wavelength selection switches (“WSS” in the figure) 5.
  • the M wavelength selection switches 5 have a one-to-one correspondence with the M directions 6 connected to the optical node device 200.
  • the value of M corresponds to the number of roads connected to the optical node device 200.
  • the value of M is set to, for example, 4.
  • the value of N may be set to a value larger than M, may be set to a value equivalent to M, or may be set to a value smaller than M. It may be set to.
  • the signal light after the combined wave by the multicast switch 2 is a multiplexing of a plurality of wavelength components different from each other. Therefore, the signal light after amplification by the optical amplifier 100 includes a plurality of wavelength components different from each other. Further, the output light (that is, signal light) produced by the wavelength selection switch group also contains a plurality of wavelength components different from each other.
  • the optical channel monitor (“OCM” in the figure) 7 monitors the power of each wavelength component included in the output light by the wavelength selection switch group. That is, the optical channel monitor 7 monitors the power of each wavelength component included in the signal light after amplification by the optical amplifier 100.
  • the wavelength deviation correction circuit 8 uses a wavelength selection switch group to correct the wavelength deviation in the signal light after amplification by the optical amplification device 100 based on the monitoring result by the optical channel monitor 7 (hereinafter, “wavelength deviation correction control””. It is to execute.).
  • the wavelength deviation correction circuit 8 is composed of, for example, a dedicated processing circuit.
  • the wavelength deviation correction circuit 8 detects a wavelength component having a higher power than other wavelength components among a plurality of wavelength components contained in the signal light after amplification by the optical amplifier 100. To do.
  • the wavelength deviation correction circuit 8 sets the loss value in each wavelength selection switch 5 so that the loss of the detected wavelength component in the wavelength selection switch group is larger than the loss of other wavelength components. As a result, the wavelength deviation is corrected.
  • the main part of the optical node device 200 is composed of a transponder group, a multicast switch 2, an optical amplification device 100, a wavelength selection switch group, an optical channel monitor 7, and a wavelength deviation correction circuit 8.
  • the optical node device 200 is used in a multi-way optical transmission system. Specifically, for example, the optical node device 200 is used in an OXC system.
  • optical amplifier 100 will be described with reference to FIG.
  • the optical amplifier 100 has an excitation light source 11.
  • the excitation light source 11 outputs excitation light.
  • optical coupler group (“optical CPL group” in the figure) is provided on the output side with respect to the excitation light source 11.
  • the optical coupler group is composed of a plurality of optical couplers 12.
  • Each optical coupler 12 is composed of an optical coupler having a fixed branch ratio.
  • the optical coupler group divides the excitation light output by the excitation light source 11.
  • the optical coupler group supplies the divided excitation light to the optical amplifier group (“optical AMP group” in the figure). That is, the number of divisions of the excitation light in the optical coupler group differs depending on the value of M. Therefore, the number of optical couplers 12 in the optical coupler group also differs depending on the value of M.
  • the optical amplifier group is composed of M optical amplifiers (“optical AMP” in the figure) 13.
  • the M optical amplifiers 13 are provided between the M optical couplers 4 and the M wavelength selection switches 5, respectively.
  • Each optical amplifier 13 has an optical coupler 21.
  • the optical coupler 21 synthesizes the signal light input to the corresponding optical amplifier 13 and the excitation light input to the corresponding optical amplifier 13.
  • Each optical amplifier 13 has a linear erbium-added optical fiber (hereinafter referred to as "linear EDF") 22. That is, the linear EDF 22 is composed of an erbium-added optical fiber (hereinafter referred to as "EDF").
  • the linear EDF 22 amplifies the signal light after excitation photosynthesis by the optical coupler 21.
  • the amplification of the signal light by the linear EDF 22 uses a so-called “linear region”.
  • the gain of amplification by the linear EDF 22 is constant.
  • the photodiode (“PD” in the figure) 14 outputs a current corresponding to the power of the output light from the excitation light source 11.
  • the power of the output light from the excitation light source 11 is referred to as "output excitation light power”.
  • the constant current control circuit 15 uses a photodiode 14 to detect a current value corresponding to the output excitation light power.
  • the constant current control circuit 15 controls the current supplied to the excitation light source 11 (hereinafter referred to as “excitation current”) to make the value detected by the photodiode 14 constant or substantially constant (hereinafter, “constant current control”). ".) Is executed. That is, the constant current control is a control that makes the output excitation light power constant or substantially constant.
  • the constant current control circuit 15 is composed of, for example, a dedicated processing circuit.
  • the main part of the optical amplification device 100 is composed of the excitation light source 11, the optical coupler group, the optical amplifier group, the photodiode 14, and the constant current control circuit 15.
  • the amplification of the signal light by the linear EDF 22 uses a linear region.
  • the amplification of the signal light in the individual optical amplifiers 13 uses a linear region.
  • the power of the excitation light hereinafter referred to as “input excitation light power”
  • the gain g (Pi) in the individual optical amplifiers 13 becomes constant.
  • the output excitation light power becomes constant when the constant current control circuit 15 executes the constant current control. Since the branching ratio of each optical coupler 12 is fixed, the output excitation light power becomes constant, so that the input excitation light power Pp also becomes constant. As a result, the gain g (Pi) also becomes constant.
  • the gain g (Pi) is the power of the signal light input to the individual optical amplifiers 13 (hereinafter referred to as “input signal light power”) Pi. It fluctuates according to. As the input signal optical power Pi increases, the gain g (Pi) saturates. At this time, the gain g (Pi) is expressed by the following equation (1).
  • the saturated excitation light power Ps is represented by the following equation (2).
  • G 0 in the formula (1) indicates an unsaturated gain.
  • F in the formula (2) indicates the frequency of the signal light.
  • ⁇ in the formula (2) indicates the absorption cross section of the signal light.
  • ⁇ in the formula (2) indicates the lifetime of the ion in the reference order.
  • the input excitation light power Pp required to realize amplification in the linear region has a different value depending on the wavelength.
  • nm 1550 nanometer
  • an input excitation light power Pp that is 20 times or more the input signal light power Pi is required.
  • an input excitation light power Pp of 500 times or more is required with respect to the input signal light power Pi.
  • a gain deviation of about several decibels (hereinafter referred to as “dB”) occurs with respect to the gain g (pi) required for each optical amplifier 13.
  • the wavelength deviation correction control by the wavelength deviation correction circuit 8 is executed to compensate for such a gain deviation.
  • the gain g (Pi) is set to a value corresponding to, for example, the amount of signal light loss in the multicast switch 2.
  • the optical amplifier 100 amplifies the signal light to compensate for the loss of the signal light generated inside the multicast switch 2.
  • the gain g (Pi) is set to a value of about 15 dB.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing a current value (hereinafter referred to as “excitation photocurrent value”) corresponding to the input excitation photopower Pp with respect to the level of the input signal photopower Pi (hereinafter referred to as “input level”).
  • the characteristic line I in FIG. 3 shows the simulation result in the range of the input signal optical power Pi capable of achieving a gain g (Pi) of 15 dB in the 1600 nm band.
  • the input signal photopower Pi is in the range up to -5 dBm (hereinafter referred to as “dBm”).
  • dBm dBm
  • a gain g (pi) of 15 dB can be realized.
  • an excitation light source that operates stably with an excitation current of 1300 mA has been provided at low cost.
  • one excitation light source 11 can be used to realize a gain g (Pi) of 15 dB in each of the four optical amplifiers 13.
  • the optical amplifier 100' has an excitation light source 11', a plurality of optical couplers 12', M optical amplifiers 13', and a photodiode 14'.
  • Each optical amplifier 13' has an optical coupler 21'and an EDF 22'. Since these members are the same as the corresponding members in the optical amplifier 100, the description thereof will be omitted.
  • each optical coupler 12' is composed of an optical coupler having a variable branch ratio.
  • the EDF 22' is composed of a normal EDF.
  • the amplification of the signal light by the EDF 22' uses the so-called "saturation region".
  • the amplification of the signal light in the individual optical amplifiers 13' uses the saturation region. Therefore, in order to make the gain g (Pi) in each optical amplifier 13'constant, the input excitation light power Pp for each optical amplifier 13'is set according to the input signal light power Pi for each optical amplifier 13'. It is required to adjust.
  • a photodiode 23' is provided at the signal light input portion of each optical amplifier 13'.
  • a photodiode 24' is provided at the output unit of the signal light in each optical amplifier 13'.
  • a photodiode 31 is provided on the output side of each optical coupler 12'.
  • the feedback control circuit 32 uses the photodiode 23'to detect the power of the signal light in the input section of each optical amplifier 13'.
  • the feedback control circuit 32 detects the power of the signal light in the output section of each optical amplifier 13'using the photodiode 24'.
  • the feedback control circuit 32 uses these detected values to detect the gain g (Pi) in each optical amplifier 13'.
  • the feedback control circuit 32 detects the output excitation light power by the excitation light source 11'using the photodiode 14'.
  • the feedback control circuit 32 uses a photodiode 31 to detect the power of the output light from the individual optical couplers 12'.
  • the feedback control circuit 32 uses these detected values to control the branch ratio in each optical coupler 12'and also controls the excitation current with respect to the excitation light source 11', so that the gain g in each optical amplifier 13' Control to keep (Pi) constant (hereinafter referred to as “constant gain control”) is executed. That is, the constant gain control is based on so-called “feedback control”.
  • each optical coupler 12' is composed of an optical coupler having a variable branch ratio. As a result, there is a problem that the manufacturing cost of the optical amplifier 100'is increased. In addition, there is a problem that the reliability of the optical amplifier 100'is lowered.
  • each optical coupler 12 is composed of an optical coupler having a fixed branch ratio. As a result, the manufacturing cost of the optical amplifier 100 can be reduced as compared with the optical amplifier 100'. Further, the reliability of the optical amplifier 100 can be improved as compared with the optical amplifier 100'.
  • the optical node device 200 may have L transponder groups, L multicast switches 2, and L optical amplification devices 100.
  • the value of L is an integer of 2 or more.
  • each optical amplifier 13 may have a photodiode 23 similar to the photodiode 23'. As a result, the power of the signal light input to each optical amplifier 13 may be detected.
  • each optical amplifier 13 may have a photodiode 24 similar to the photodiode 24'. As a result, the power of the signal light output by each optical amplifier 13 may be detected.
  • the photodiode 31 can be eliminated. Further, it is possible to eliminate the need for a variable structure such as a branch ratio in the optical coupler group. As a result, the manufacturing cost of the optical amplifier 100 can be reduced as compared with the optical amplifier 100'. Further, the reliability of the optical amplifier 100 can be improved as compared with the optical amplifier 100'.
  • the optical amplification device 100 is an optical amplification device 100 for a multi-way optical transmission system, and includes an optical amplifier group composed of a plurality of optical amplifiers 13, an excitation light source 11, and one excitation light source 11.
  • An optical coupler group provided between the optical amplifier group and one excitation light source 11 and composed of a plurality of optical couplers 12 is provided, and amplification in each of the plurality of optical amplifiers 13 is provided.
  • a linear region is used for the optical coupler 12, and each of the plurality of optical couplers 12 has a fixed branch ratio. By using the linear region, it is possible to eliminate the need for a variable structure such as a branch ratio in the optical coupler group. As a result, the manufacturing cost of the optical amplifier 100 can be reduced. Moreover, the reliability of the optical amplifier 100 can be improved.
  • the optical amplifier 100 includes a constant current control circuit 15 that executes control to make the current value corresponding to the power of the output light by one excitation light source 11 constant, and by controlling the current value to be constant.
  • the gain in each of the plurality of optical amplifiers 13 is controlled to be constant.
  • the gain g (pi) can be made constant by the constant current control.
  • the constant current control circuit 15 detects the current value using the photodiode 14. Thereby, constant current control can be realized.
  • each of the plurality of optical amplifiers 13 has an EDF (linear EDF 22) for amplification, and a linear region is used for amplification by the EDF (linear EDF 22).
  • EDF linear EDF 22
  • a linear region is used for amplification by the EDF (linear EDF 22).
  • the optical node device 200 includes an optical amplifier device 100 and a wavelength deviation correction circuit 8 that executes control for correcting the wavelength deviation in the output light by the optical amplifier group, and the light is corrected by correcting the wavelength deviation.
  • the gain deviation in the amplifier group is compensated.
  • the gain deviation in the optical amplifier group can be compensated by the wavelength deviation correction control.
  • the optical node device 200 includes a wavelength selection switch group provided on the output side with respect to the optical amplifier group, and the wavelength deviation correction circuit 8 executes control for correcting the wavelength deviation by using the wavelength selection switch group. .. Thereby, the wavelength deviation correction control can be realized.
  • the wavelength selection switch group is composed of a plurality of wavelength selection switches 5, and the wavelength deviation correction circuit 8 corrects the wavelength deviation by setting a loss value in each of the plurality of wavelength selection switches 5. Perform control. Thereby, the wavelength deviation correction control can be realized.
  • the output light produced by the optical amplifier group contains a plurality of wavelength components different from each other
  • the optical node device 200 includes an optical channel monitor 7 for monitoring the power of each of the plurality of wavelength components
  • the wavelength deviation correction circuit 8 includes an optical channel monitor 7. Control to correct the wavelength deviation is executed based on the monitoring result by the optical channel monitor 7. Thereby, the wavelength deviation correction control can be realized.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a main part of the optical node device according to the second embodiment.
  • the optical node device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7, focusing on the optical node device for transmission.
  • the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the optical node device 200a has an optical amplifier device 100a.
  • the main part of the optical node device 200a is composed of a transponder group, a multicast switch 2, an optical amplification device 100a, a wavelength selection switch group, an optical channel monitor 7, and a wavelength deviation correction circuit 8.
  • the optical amplifier 100a will be described with reference to FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the optical amplifier 100a has a plurality of excitation light sources 11.
  • the number of excitation light sources 11 in the optical amplifier 100a is smaller than the number of optical amplifiers 13 in the optical amplifier 100a.
  • the optical amplifier 100a has two excitation light sources 11_1 and 11_2.
  • a group of excitation light sources is composed of a plurality of excitation light sources 11.
  • the excitation light source group outputs excitation light.
  • the optical coupler 16 synthesizes the excitation light output by the plurality of excitation light sources 11.
  • the optical coupler 16 is composed of an optical coupler having a fixed branch ratio.
  • the plurality of optical couplers 12 divide the excitation light after synthesis by the optical coupler 16.
  • the plurality of optical couplers 12 supply the divided excitation light to the optical amplifier group.
  • These optical couplers 12 and 16 constitute an optical coupler group.
  • the photodiode 14a outputs a current corresponding to the power of the output light from the optical coupler 16. That is, the photodiode 14a outputs a current corresponding to the output excitation light power of the excitation light source group.
  • the constant current control circuit 15a uses the photodiode 14a to execute constant current control similar to the constant current control by the constant current control circuit 15. However, the constant current control circuit 15a controls so that the excitation currents for the plurality of excitation light sources 11 are equal to each other. Specifically, for example, the constant current control circuit 15a controls so that the excitation currents for the two excitation light sources 11_1 and 11_2 are equal to each other.
  • the output excitation light power of each excitation light source 11 is a value corresponding to the excitation current. Therefore, when the excitation current is constant, the output excitation light power is also constant. However, due to aged deterioration of the individual excitation light sources 11, a decrease in the output excitation light power with respect to the excitation current may occur in some of the excitation light sources 11 among the plurality of excitation light sources 11. At this time, the decrease in the output excitation light power can be easily compensated by using the residual excitation light source 11 of the plurality of excitation light sources 11.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing the output excitation light power with respect to time.
  • the characteristic line II in FIG. 9 shows the output excitation light power by one of the two excitation light sources 11_1 and 11_2, the excitation light source 11_1.
  • the characteristic line III shows the output excitation light power by the other excitation light source 11_2 of the two excitation light sources 11_1 and 11_2.
  • the characteristic line IV shows the output excitation light power by the excitation light source group including the two excitation light sources 11_1 and 11_2. That is, the characteristic line IV corresponds to the power of the output light from the optical coupler 16.
  • the power of the output light by the optical coupler 16 is the output excitation light power by the excitation light source 11_1 (II in the figure) and the output excitation light power by the excitation light source 11_2 (III in the figure). It becomes the total value. It is assumed that the output excitation light power (II in the figure) of the excitation light source 11_1 is reduced due to the failure of the excitation light source 11_1 at time T1. As a result, the power of the output light produced by the optical coupler 16 (IV in the figure) is also reduced.
  • the constant current control circuit 15a increases the excitation current for each of the two excitation light sources 11_1 and 11_2 to the same extent.
  • the output excitation light power by the excitation light source 11_1 (II in the figure) and the output excitation light power by the excitation light source 11_2 (III in the figure) are increased to the same extent.
  • the power of the output light by the optical coupler 16 (IV in the figure) increases.
  • the power of the output light by the optical coupler 16 (IV in the figure) becomes a value equivalent to the value before time T1. In this way, the decrease in the output excitation light power (II in the figure) due to the excitation light source 11_1 is compensated.
  • the constant current control circuit 15a increases the excitation current for the excitation light source 11_1 by 50 mA and the excitation current for the excitation light source 11_2 by 50 mA.
  • the output excitation light power by the excitation light source 11_1 increases by 50 mA
  • the output excitation light power by the excitation light source 11_2 increases by 50 mA.
  • the output excitation light power (IV in the figure) by the excitation light source group increases by 100 mA, and the power of the output light by the optical coupler 16 also increases by 100 mA.
  • the decrease in the output excitation light power (II in the figure) due to the excitation light source 11_1 is compensated.
  • the optical node device 200a can employ various modifications similar to those described in the first embodiment.
  • the optical node device 200a may have L transponder groups, L multicast switches 2, and L optical amplifier devices 100a.
  • the individual optical amplifier 13 may have photodiodes 23 and 24.
  • the optical amplification device 100a is an optical amplification device 100a for a multi-way optical transmission system, and includes an optical amplifier group composed of a plurality of optical amplifiers 13, a plurality of excitation light sources 11, and a plurality of excitation light sources 11.
  • Each of the plurality of optical amplifiers 13 is provided with an optical coupler group provided between the optical amplifier group and the plurality of excitation light sources 11 and composed of the plurality of optical couplers 12 and 16.
  • a linear region is used for amplification in the above, and each of the plurality of optical couplers 12 and 16 has a fixed branch ratio.
  • the manufacturing cost of the optical amplifier 100a can be reduced.
  • the reliability of the optical amplifier 100a can be improved.
  • the reliability of the optical amplifier 100a can be further improved.
  • the optical amplifier 100a includes a constant current control circuit 15a that executes control to make the current value corresponding to the power of the output light by the plurality of excitation light sources 11 constant, and the current value is controlled to be constant.
  • the gain in each of the plurality of optical amplifiers 13 is controlled to be constant.
  • the gain g (Pi) can be made constant by the constant current control.
  • the constant current control circuit 15a detects the current value using the photodiode 14a. Thereby, constant current control can be realized.
  • the optical amplification device 100a includes a plurality of excitation light sources 11, and the number of the plurality of excitation light sources 11 is smaller than the number of the plurality of optical amplifiers 13. By reducing the number of excitation light sources 11, the manufacturing cost of the optical amplifier 100a can be further reduced.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a main part of the optical node device according to the third embodiment.
  • the optical node device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 10, focusing on the optical node device for transmission.
  • FIG. 10 the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the optical node device 200b has a wavelength deviation correction circuit 8a.
  • the wavelength deviation correction circuit 8a is composed of, for example, a dedicated processing circuit.
  • the main part of the optical node device 200b is composed of the transponder group, the multicast switch 2, the optical amplification device 100, the wavelength selection switch group, and the wavelength deviation correction circuit 8a.
  • the wavelength deviation correction circuit 8a acquires information for control in the multicast switch 2 (hereinafter referred to as "control information").
  • the wavelength deviation correction circuit 8a executes the same wavelength deviation correction control as the wavelength deviation correction control by the wavelength deviation correction circuit 8 by using the acquired control information.
  • the control information in the multicast switch 2 indicates a state of road switching by N optical switches 3 and a state of wavelength merging by M optical couplers 4.
  • the wavelength deviation correction circuit 8a determines the wavelength component included in the signal light input to each optical amplifier 13 by using the control information.
  • the wavelength component in the signal light input to the individual optical amplifier 13 is the wavelength component in the signal light output from the individual optical amplifier 13, that is, the wavelength component in the signal light after amplification by the individual optical amplifier 13. It corresponds.
  • the wavelength deviation correction circuit 8a the correspondence between the wavelength component contained in the signal light input to each optical amplifier 13 and the correction amount in the wavelength deviation correction control, that is, the loss value in each wavelength selection switch 5.
  • the table showing is stored in advance.
  • the wavelength deviation correction circuit 8a sets the loss value in each wavelength selection switch 5 by the same setting method as the setting method by the wavelength deviation correction circuit 8 based on the result of the above determination using the stored table. To do. As a result, the wavelength deviation is corrected.
  • the optical channel monitor 7 can be eliminated.
  • the manufacturing cost of the optical node device 200b can be further reduced.
  • the optical node device 200b may have an optical amplifier device 100a instead of the optical amplifier device 100.
  • the optical node device 200b may have L transponder groups, L multicast switches 2, and L optical amplification devices 100.
  • the optical node device 200b may have L transponder groups, L multicast switches 2, and L optical amplifier devices 100a.
  • optical amplifier 100 various modifications similar to those described in the first embodiment can be adopted.
  • optical amplifier 100a various modifications similar to those described in the first embodiment can be adopted.
  • the individual optical amplifier 13 may have photodiodes 23 and 24.
  • the optical node device 200b includes a multicast switch 2 provided on the input side with respect to the optical amplifier group, and the wavelength deviation correction circuit 8a corrects the wavelength deviation by using the control information in the multicast switch 2. Take control. By using the control information in the multicast switch 2, the optical channel monitor 7 can be eliminated. As a result, the manufacturing cost of the optical node device 200b can be further reduced.
  • optical amplification device and the optical node device of the present invention can be used in a multi-way optical transmission system.

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Abstract

光増幅装置（１００）は、多方路光伝送システム用の光増幅装置（１００）であって、複数個の光増幅器（１３）により構成されている光増幅器群と、１個の励起光源（１１）と、光増幅器群と１個の励起光源（１１）との間に設けられており、かつ、複数個の光カプラ（１２）により構成されている光カプラ群と、を備え、複数個の光増幅器（１３）の各々における増幅に線形領域が使用されるものであり、かつ、複数個の光カプラ（１２）の各々が分岐比固定型である。

Description

光増幅装置及び光ノード装置
　本発明は、光増幅装置及び光ノード装置に関する。
　従来、いわゆる「多方路」の光伝送による通信システム、すなわち多方路光伝送システムが開発されている。より具体的には、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システム、ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｄｄ　Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）システム及びＯＸＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｒｏｓｓ　Ｃｏｎｎｅｃｔ）システムなどが開発されている。
　多方路光伝送システムは、複数個の光ノード装置を含むものである。個々の光ノード装置の内部にて、信号光の損失が発生する。かかる損失を補償する観点から、個々の光ノード装置に光増幅装置が設けられている。光増幅装置は、複数個の光増幅器を有している。また、光増幅装置は、１個以上の励起光源を有している。すなわち、励起光源により出力された励起光が光増幅器に入力されることにより、信号光が増幅される。
　通常、光増幅装置内の光増幅器の個数は、当該光増幅装置を有する光ノード装置に接続される方路数に対応している。近年、多方路光伝送システムにおける方路数の増加により、個々の光ノード装置に接続される方路数が増加している。このため、光増幅装置内の光増幅器の個数が増加している。そこで、光増幅器の個数の増加に対して、励起光源の個数の増加を抑制する技術が開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
　特許文献１記載の光増幅装置においては、励起光源（励起光源３４）と光増幅器（光増幅器３１）間に励起光分配回路（５１）が設けられている（特許文献１の図１等参照。）。特許文献２記載の光増幅装置においては、励起光源（励起レーザ光源部１０１）と光増幅器（ゲインブロック部１０３－１～１０３－ｎ）間に可変分岐部（１０２）が設けられている（特許文献２の図１等参照。）。これにより、光増幅器の個数に比して励起光源の個数が低減されている。
特開２０１３－１２３２０５号公報 国際公開第２０１２／０５３３２０号
　特許文献１記載の光増幅装置は、個々の光増幅器（光増幅器３１）における利得を制御するにあたり、励起光分配回路（５１）における分配比を変化させることがある。また、特許文献２記載の光増幅装置は、個々の光増幅器（ゲインブロック部１０３－１～１０３－ｎ）における利得を制御するにあたり、可変分岐部（１０２）における分岐比を変化させることがある。以下、分配比及び分岐比などを総称して「分岐比等」という。
　すなわち、特許文献１記載の光増幅装置における励起光分配回路（５１）は、その分配比が可変なものである。また、特許文献２記載の光増幅装置における可変分岐部（１０２）は、その分岐比が可変なものである。従来の光増幅装置においては、これらの可変構造により、当該装置の製造コストが増加する問題があった。また、従来の光増幅装置においては、これらの可変構造により、当該装置の信頼性が低下する問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光増幅装置における分岐比等の可変構造を不要とすることを目的とする。
　本発明の光増幅装置は、多方路光伝送システム用の光増幅装置であって、複数個の光増幅器により構成されている光増幅器群と、１個の励起光源又は複数個の励起光源と、光増幅器群と１個の励起光源又は複数個の励起光源との間に設けられており、かつ、複数個の光カプラにより構成されている光カプラ群と、を備え、複数個の光増幅器の各々における増幅に線形領域が使用されるものであり、かつ、複数個の光カプラの各々が分岐比固定型である。
　本発明によれば、上記のように構成したので、光増幅装置における分岐比等の可変構造を不要とすることができる。
実施の形態１に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。 実施の形態１に係る光増幅装置の要部を示す説明図である。 インプットレベルに対する励起光電流値を示す特性図である。 実施の形態１に係る光増幅装置に対する比較用の光増幅装置の要部を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の光ノード装置の要部を示す説明図である。 実施の形態１に係る他の光増幅装置の要部を示す説明図である。 実施の形態２に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。 実施の形態２に係る光増幅装置の要部を示す説明図である。 時間に対する出力励起光パワーを示す特性図である。 実施の形態３に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。 実施の形態３に係る他の光ノード装置の要部を示す説明図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。図１を参照して、実施の形態１に係る光ノード装置について、送信用の光ノード装置を中心に説明する。
　図１に示す如く、光ノード装置２００は、Ｎ個のトランスポンダ（図中「ＴＰＮＤ」）１を有している。Ｎの値は、２以上の整数である。Ｎ個のトランスポンダ１により、トランスポンダ群（図中「ＴＰＮＤ群」）が構成されている。トランスポンダ群は、信号光を出力するものである。
　トランスポンダ群に対する出力側に、マルチキャストスイッチ（図中「ＭＣＳ」）２が設けられている。マルチキャストスイッチ２は、例えば、Ｎ個の光スイッチ（図中「光ＳＷ」）３及びＭ個の光カプラ（図中「光ＣＰＬ」）４により構成されている。Ｍの値は、２以上の整数である。マルチキャストスイッチ２は、トランスポンダ群により出力された信号光に対して、方路切替えをするとともに、波長合波をするものである。
　マルチキャストスイッチ２に対する出力側に、光増幅装置１００が設けられている。光増幅装置１００は、マルチキャストスイッチ２による合波後の信号光を増幅するものである。光増幅装置１００については、図２を参照して後述する。
　光増幅装置１００に対する出力側に、波長選択スイッチ群（図中「ＷＳＳ群」）が設けられている。波長選択スイッチ群は、Ｍ個の波長選択スイッチ（図中「ＷＳＳ」）５により構成されている。Ｍ個の波長選択スイッチ５は、光ノード装置２００に接続されているＭ本の方路６と一対一に対応するものである。
　すなわち、Ｍの値は、光ノード装置２００に接続される方路数に対応している。Ｍの値は、例えば、４に設定されている。これに対して、Ｎの値は、Ｍよりも大きい値に設定されているものであっても良く、Ｍと同等の値に設定されているものであっても良く、又はＭよりも小さい値に設定されているものであっても良い。
　マルチキャストスイッチ２による合波後の信号光は、互いに異なる複数の波長成分が多重化されたものである。したがって、光増幅装置１００による増幅後の信号光は、互いに異なる複数の波長成分を含むものである。また、波長選択スイッチ群による出力光（すなわち信号光）も、互いに異なる複数の波長成分を含むものである。
　光チャネルモニタ（図中「ＯＣＭ」）７は、波長選択スイッチ群による出力光に含まれる各波長成分のパワーを監視するものである。すなわち、光チャネルモニタ７は、光増幅装置１００による増幅後の信号光に含まれる各波長成分のパワーを監視するものである。
　波長偏差補正回路８は、光チャネルモニタ７による監視結果に基づき、波長選択スイッチ群を用いて、光増幅装置１００による増幅後の信号光における波長偏差を補正する制御（以下「波長偏差補正制御」という。）を実行するものである。波長偏差補正回路８は、例えば、専用の処理回路により構成されている。
　具体的には、例えば、波長偏差補正回路８は、光増幅装置１００による増幅後の信号光に含まれる複数の波長成分のうち、他の波長成分に比して高いパワーを有する波長成分を検出する。波長偏差補正回路８は、波長選択スイッチ群における当該検出された波長成分の損失が他の波長成分の損失に比して大きくなるように、個々の波長選択スイッチ５における損失値を設定する。これにより、波長偏差が補正される。
　トランスポンダ群、マルチキャストスイッチ２、光増幅装置１００、波長選択スイッチ群、光チャネルモニタ７及び波長偏差補正回路８により、光ノード装置２００の要部が構成されている。光ノード装置２００は、多方路光伝送システムに用いられるものである。具体的には、例えば、光ノード装置２００は、ＯＸＣシステムに用いられるものである。
　次に、図２を参照して、光増幅装置１００について説明する。
　図２に示す如く、光増幅装置１００は、励起光源１１を有している。励起光源１１は、励起光を出力するものである。
　励起光源１１に対する出力側に、光カプラ群（図中「光ＣＰＬ群」）が設けられている。光カプラ群は、複数個の光カプラ１２により構成されている。個々の光カプラ１２は、分岐比固定型の光カプラにより構成されている。光カプラ群は、励起光源１１により出力された励起光を分割するものである。光カプラ群は、当該分割された励起光を光増幅器群（図中「光ＡＭＰ群」）に供給するものである。すなわち、光カプラ群における励起光の分割数は、Ｍの値に応じて異なるものである。したがって、光カプラ群における光カプラ１２の個数も、Ｍの値に応じて異なるものである。
　光増幅器群は、Ｍ個の光増幅器（図中「光ＡＭＰ」）１３により構成されている。Ｍ個の光増幅器１３は、Ｍ個の光カプラ４とＭ個の波長選択スイッチ５との間にそれぞれ設けられている。
　個々の光増幅器１３は、光カプラ２１を有している。光カプラ２１は、対応する光増幅器１３に入力された信号光と、対応する光増幅器１３に入力された励起光とを合成するものである。
　個々の光増幅器１３は、線形エルビウム添加光ファイバ（以下「線形ＥＤＦ」と記載する。）２２を有している。すなわち、線形ＥＤＦ２２は、エルビウム添加光ファイバ（以下「ＥＤＦ」と記載する。）により構成されている。線形ＥＤＦ２２は、光カプラ２１による励起光合成後の信号光を増幅するものである。ここで、線形ＥＤＦ２２による信号光の増幅は、いわゆる「線形領域」を使用するものである。これにより、線形ＥＤＦ２２に入力される励起光のパワーが一定であるとき、線形ＥＤＦ２２による増幅の利得が一定となるものである。
　フォトダイオード（図中「ＰＤ」）１４は、励起光源１１による出力光のパワーに対応する電流を出力するものである。以下、励起光源１１による出力光のパワーを「出力励起光パワー」という。
　定電流制御回路１５は、フォトダイオード１４を用いて、出力励起光パワーに対応する電流値を検出するものである。定電流制御回路１５は、励起光源１１に供給される電流（以下「励起電流」という。）を制御することにより、フォトダイオード１４による検出値を一定又は略一定にする制御（以下「定電流制御」という。）を実行するものである。すなわち、定電流制御は、出力励起光パワーを一定又は略一定にする制御である。定電流制御回路１５は、例えば、専用の処理回路により構成されている。
　以下、一定及び略一定を総称して単に「一定」という。すなわち、本願の請求の範囲に記載された「一定」の用語の意義は、完全に一定な状態はもちろんのこと、略一定な状態も包含するものである。
　励起光源１１、光カプラ群、光増幅器群、フォトダイオード１４及び定電流制御回路１５により、光増幅装置１００の要部が構成されている。
　ここで、上記のとおり、線形ＥＤＦ２２による信号光の増幅は、線形領域を使用するものである。換言すれば、個々の光増幅器１３における信号光の増幅は、線形領域を使用するものである。これにより、個々の光増幅器１３に入力される励起光のパワー（以下「入力励起光パワー」という。）Ｐｐが一定であるとき、個々の光増幅器１３における利得ｇ（Ｐｉ）が一定となる。
　上記のとおり、定電流制御回路１５が定電流制御を実行することにより、出力励起光パワーが一定となる。個々の光カプラ１２における分岐比が固定されているため、出力励起光パワーが一定となることにより、入力励起光パワーＰｐも一定となる。この結果、利得ｇ（Ｐｉ）も一定となる。
　以下、線形領域における増幅の実現方法について説明する。仮に、線形ＥＤＦ２２に代えて通常のＥＤＦが設けられている場合、利得ｇ（Ｐｉ）は、個々の光増幅器１３に入力される信号光のパワー（以下「入力信号光パワー」という。）Ｐｉに応じて変動する。入力信号光パワーＰｉが大きくなることにより、利得ｇ（Ｐｉ）が飽和する。このとき、利得ｇ（Ｐｉ）は、以下の式（１）により表される。また、飽和励起光パワーＰｓは、以下の式（２）により表される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　式（１）におけるｇ０は、未飽和利得を示している。式（２）におけるｆは、信号光の周波数を示している。式（２）におけるσは、信号光の吸収断面積を示している。式（２）におけるτは、基準順位におけるイオンの寿命時間を示している。
　式（１）及び式（２）に示す如く、入力信号光パワーＰｉに対して飽和励起光パワーＰｓを十分に大きくすることにより、以下の式（３）に示す条件を満たす領域における増幅を実現することができる。すなわち、入力信号光パワーＰｉに対して入力励起光パワーＰｐを十分に大きくすることにより、線形領域における増幅を実現することができる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　ただし、線形領域における増幅を実現するために要求される入力励起光パワーＰｐは、波長に応じて異なる値となる。例えば、１５５０ナノメートル（以下「ｎｍ」と記載する。）帯域においては、入力信号光パワーＰｉに対して２０倍以上の入力励起光パワーＰｐが要求される。また、例えば、１６００ｎｍ帯域においては、入力信号光パワーＰｉに対して５００倍以上の入力励起光パワーＰｐが要求される。
　このため、光増幅器群においては、個々の光増幅器１３に要求される利得ｇ（ｐｉ）に対して、数デシベル（以下「ｄＢ」と記載する。）程度の利得偏差が発生する。波長偏差補正回路８による波長偏差補正制御は、かかる利得偏差を補償するために実行されるものである。
　利得ｇ（Ｐｉ）は、例えば、マルチキャストスイッチ２における信号光の損失量に応じた値に設定される。この場合、光増幅装置１００が信号光を増幅することにより、マルチキャストスイッチ２の内部にて発生した信号光の損失が補償される。
　例えば、マルチキャストスイッチ２が１６波長の合波をするものである場合、マルチキャストスイッチ２の内部にて１３ｄＢ程度の損失が発生する。また、この場合、波長偏差補正制御にて２ｄＢ程度の損失値が用いられる。このため、利得ｇ（Ｐｉ）は、１５ｄＢ程度の値に設定される。
　図３は、入力信号光パワーＰｉのレベル（以下「インプットレベル」という。）に対する、入力励起光パワーＰｐに対応する電流値（以下「励起光電流値」という。）を示す特性図である。図３における特性線Ｉは、１６００ｎｍ帯域にて１５ｄＢの利得ｇ（Ｐｉ）を実現可能な入力信号光パワーＰｉの範囲のシミュレーション結果を示している。
　図３に示す如く、励起光電流値が３００ミリアンペア（以下「ｍＡ」と記載する。）である場合、入力信号光パワーＰｉが－５デシベルミリワット（以下「ｄＢｍ」と記載する。）までの範囲にて、１５ｄＢの利得ｇ（ｐｉ）を実現することができる。
　近年、１３００ｍＡの励起電流により安定的に動作する励起光源が安価に提供されている。かかる励起光源を用いることにより、例えば、１個の励起光源１１を用いて、４個の光増幅器１３の各々における１５ｄＢの利得ｇ（Ｐｉ）を実現することができる。
　次に、図４を参照して、光増幅装置１００に対する比較用の光増幅装置１００’について説明する。
　図４に示す如く、光増幅装置１００’は、励起光源１１’、複数個の光カプラ１２’、Ｍ個の光増幅器１３’、及びフォトダイオード１４’を有している。個々の光増幅器１３’は、光カプラ２１’及びＥＤＦ２２’を有している。これらの部材は、光増幅装置１００における対応する部材と同様であるため、説明を省略する。ただし、個々の光カプラ１２’は、分岐比可変型の光カプラにより構成されている。また、ＥＤＦ２２’は、通常のＥＤＦにより構成されている。
　ここで、ＥＤＦ２２’による信号光の増幅は、いわゆる「飽和領域」を使用するものである。換言すれば、個々の光増幅器１３’における信号光の増幅は、飽和領域を使用するものである。したがって、個々の光増幅器１３’における利得ｇ（Ｐｉ）を一定にするために、個々の光増幅器１３’に対する入力信号光パワーＰｉに応じて、個々の光増幅器１３’に対する入力励起光パワーＰｐを調整することが求められる。
　そこで、個々の光増幅器１３’における信号光の入力部に、フォトダイオード２３’が設けられている。個々の光増幅器１３’における信号光の出力部に、フォトダイオード２４’が設けられている。個々の光カプラ１２’に対する出力側に、フォトダイオード３１が設けられている。
　フィードバック制御回路３２は、フォトダイオード２３’を用いて、個々の光増幅器１３’の入力部における信号光のパワーを検出する。フィードバック制御回路３２は、フォトダイオード２４’を用いて、個々の光増幅器１３’の出力部における信号光のパワーを検出する。フィードバック制御回路３２は、これらの検出値を用いて、個々の光増幅器１３’における利得ｇ（Ｐｉ）を検出する。
　また、フィードバック制御回路３２は、フォトダイオード１４’を用いて、励起光源１１’による出力励起光パワーを検出する。フィードバック制御回路３２は、フォトダイオード３１を用いて、個々の光カプラ１２’による出力光のパワーを検出する。
　フィードバック制御回路３２は、これらの検出値を用いて、個々の光カプラ１２’における分岐比を制御するとともに、励起光源１１’に対する励起電流を制御することにより、個々の光増幅器１３’における利得ｇ（Ｐｉ）を一定にする制御（以下「定利得制御」という。）を実行する。すなわち、定利得制御は、いわゆる「フィードバック制御」によるものである。
　このように、光増幅装置１００’においては、フィードバック制御用のフォトダイオード２３’，２４’，３１が設けられている。また、光増幅装置１００’においては、個々の光カプラ１２’が分岐比可変型の光カプラにより構成されている。これにより、光増幅装置１００’の製造コストが増加する問題があった。また、光増幅装置１００’の信頼性が低下する問題があった。
　これに対して、光増幅装置１００においては、フィードバック制御用のフォトダイオード２３’，　２４’，３１が不要である。また、光増幅装置１００においては、個々の光カプラ１２が分岐比固定型の光カプラにより構成されている。これにより、光増幅装置１００’に比して、光増幅装置１００の製造コストを低減することができる。また、光増幅装置１００’に比して、光増幅装置１００の信頼性を向上することができる。
　次に、図５を参照して、光ノード装置２００の変形例について説明する。
　図５に示す如く、光ノード装置２００は、Ｌ個のトランスポンダ群、Ｌ個のマルチキャストスイッチ２、及びＬ個の光増幅装置１００を有するものであっても良い。Ｌの値は、２以上の整数である。
　次に、図６を参照して、光増幅装置１００の変形例について説明する。
　図６に示す如く、個々の光増幅器１３は、フォトダイオード２３’と同様のフォトダイオード２３を有するものであっても良い。これにより、個々の光増幅器１３に入力された信号光のパワーが検出されるものであっても良い。
　また、個々の光増幅器１３は、フォトダイオード２４’と同様のフォトダイオード２４を有するものであっても良い。これにより、個々の光増幅器１３により出力される信号光のパワーが検出されるものであっても良い。
　このような場合であっても、フォトダイオード３１を不要とすることができる。また、光カプラ群における分岐比等の可変構造を不要とすることができる。この結果、光増幅装置１００’に比して、光増幅装置１００の製造コストを低減することができる。また、光増幅装置１００’に比して、光増幅装置１００の信頼性を向上することができる。
　以上のように、光増幅装置１００は、多方路光伝送システム用の光増幅装置１００であって、複数個の光増幅器１３により構成されている光増幅器群と、１個の励起光源１１と、光増幅器群と１個の励起光源１１との間に設けられており、かつ、複数個の光カプラ１２により構成されている光カプラ群と、を備え、複数個の光増幅器１３の各々における増幅に線形領域が使用されるものであり、かつ、複数個の光カプラ１２の各々が分岐比固定型である。線形領域を使用することにより、光カプラ群における分岐比等の可変構造を不要とすることができる。この結果、光増幅装置１００の製造コストを低減することができる。また、光増幅装置１００の信頼性を向上することができる。
　また、光増幅装置１００は、１個の励起光源１１による出力光のパワーに対応する電流値を一定にする制御を実行する定電流制御回路１５を備え、電流値が一定に制御されることにより、複数個の光増幅器１３の各々における利得が一定に制御されるものである。定電流制御により、利得ｇ（ｐｉ）を一定にすることができる。
　また、定電流制御回路１５は、フォトダイオード１４を用いて電流値を検出する。これにより、定電流制御を実現することができる。
　また、複数個の光増幅器１３の各々は、増幅用のＥＤＦ（線形ＥＤＦ２２）を有し、ＥＤＦ（線形ＥＤＦ２２）による増幅に線形領域が使用されるものである。ＥＤＦを用いることにより、広帯域に亘り高利得かつ低雑音な増幅を容易に実現することができる。また、偏波無依存の増幅を容易に実現することができる。
　また、光ノード装置２００は、光増幅装置１００と、光増幅器群による出力光における波長偏差を補正する制御を実行する波長偏差補正回路８と、を備え、波長偏差が補正されることにより、光増幅器群における利得偏差が補償されるものである。波長偏差補正制御により、光増幅器群における利得偏差を補償することができる。
　また、光ノード装置２００は、光増幅器群に対する出力側に設けられている波長選択スイッチ群を備え、波長偏差補正回路８は、波長選択スイッチ群を用いて、波長偏差を補正する制御を実行する。これにより、波長偏差補正制御を実現することができる。
　また、波長選択スイッチ群は、複数個の波長選択スイッチ５により構成されており、波長偏差補正回路８は、複数個の波長選択スイッチ５の各々における損失値を設定することにより、波長偏差を補正する制御を実行する。これにより、波長偏差補正制御を実現することができる。
　また、光増幅器群による出力光は、互いに異なる複数の波長成分を含み、光ノード装置２００は、複数の波長成分の各々のパワーを監視する光チャネルモニタ７を備え、波長偏差補正回路８は、光チャネルモニタ７による監視結果に基づき、波長偏差を補正する制御を実行する。これにより、波長偏差補正制御を実現することができる。
実施の形態２．
　図７は、実施の形態２に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。図７を参照して、実施の形態２に係る光ノード装置について、送信用の光ノード装置を中心に説明する。なお、図７において、図１に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
　図７に示す如く、光ノード装置２００ａは、光増幅装置１００ａを有している。トランスポンダ群、マルチキャストスイッチ２、光増幅装置１００ａ、波長選択スイッチ群、光チャネルモニタ７及び波長偏差補正回路８により、光ノード装置２００ａの要部が構成されている。
　次に、図８を参照して、光増幅装置１００ａについて説明する。なお、図８において、図２に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
　図８に示す如く、光増幅装置１００ａは、複数個の励起光源１１を有している。光増幅装置１００ａにおける励起光源１１の個数は、光増幅装置１００ａにおける光増幅器１３の個数よりも少ない。具体的には、例えば、光増幅装置１００ａは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２を有している。複数個の励起光源１１により、励起光源群が構成されている。励起光源群は、励起光を出力するものである。
　光カプラ１６は、複数個の励起光源１１により出力された励起光を合成するものである。光カプラ１６は、分岐比固定型の光カプラにより構成されている。複数個の光カプラ１２は、光カプラ１６による合成後の励起光を分割するものである。複数個の光カプラ１２は、当該分割された励起光を光増幅器群に供給するものである。これらの光カプラ１２，１６により、光カプラ群が構成されている。
　フォトダイオード１４ａは、光カプラ１６による出力光のパワーに対応する電流を出力するものである。すなわち、フォトダイオード１４ａは、励起光源群による出力励起光パワーに対応する電流を出力するものである。
　定電流制御回路１５ａは、フォトダイオード１４ａを用いて、定電流制御回路１５による定電流制御と同様の定電流制御を実行するものである。ただし、定電流制御回路１５ａは、複数個の励起光源１１に対する励起電流が互いに同等となるように制御する。具体的には、例えば、定電流制御回路１５ａは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２に対する励起電流が互いに同等となるように制御する。
　通常、個々の励起光源１１による出力励起光パワーは、励起電流に応じた値となる。このため、励起電流が一定である場合、出力励起光パワーも一定となる。しかしながら、個々の励起光源１１の経年劣化などにより、複数個の励起光源１１のうちの一部の励起光源１１にて、励起電流に対する出力励起光パワーの低下が発生することがある。このとき、複数個の励起光源１１のうちの残余の励起光源１１を用いて、出力励起光パワーの低下を容易に補償することができる。
　図９は、時間に対する出力励起光パワーを示す特性図である。図９における特性線ＩＩは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２のうちの一方の励起光源１１＿１による出力励起光パワーを示している。また、特性線ＩＩＩは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２のうちの他方の励起光源１１＿２による出力励起光パワーを示している。また、特性線ＩＶは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２を含む励起光源群による出力励起光パワーを示している。すなわち、特性線ＩＶは、光カプラ１６による出力光のパワーに対応している。
　図９に示す如く、光カプラ１６による出力光のパワー（図中ＩＶ）は、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）と励起光源１１＿２による出力励起光パワー（図中ＩＩＩ）との合計値となる。時刻Ｔ１にて、励起光源１１＿１の故障が発生することにより、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）が低下したものとする。これにより、光カプラ１６による出力光のパワー（図中ＩＶ）も低下する。
　そこで、定電流制御回路１５ａは、２個の励起光源１１＿１，１１＿２の各々に対する励起電流を同程度増加させる。これにより、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）及び励起光源１１＿２による出力励起光パワー（図中ＩＩＩ）の各々が同程度上昇する。この結果、光カプラ１６による出力光のパワー（図中ＩＶ）が増加する。
　時刻Ｔ２にて、光カプラ１６による出力光のパワー（図中ＩＶ）が時刻Ｔ１以前の値と同等の値となる。このようにして、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）の低下が補償される。
　例えば、時刻Ｔ１にて、フォトダイオード１４ａを用いて、１００ｍＡ分の出力励起光パワーの低下が検出されたものとする。この場合、定電流制御回路１５ａは、励起光源１１＿１に対する励起電流を５０ｍＡ増加させるとともに、励起光源１１＿２に対する励起電流を５０ｍＡ増加させる。これにより、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）が５０ｍＡ分増加するとともに、励起光源１１＿２による出力励起光パワー（図中ＩＩＩ）が５０ｍＡ分増加する。この結果、励起光源群による出力励起光パワー（図中ＩＶ）が１００ｍＡ分増加して、光カプラ１６による出力光のパワーも１００ｍＡ分増加する。これにより、励起光源１１＿１による出力励起光パワー（図中ＩＩ）の低下が補償される。
　なお、光ノード装置２００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。例えば、光ノード装置２００ａは、Ｌ個のトランスポンダ群、Ｌ個のマルチキャストスイッチ２、及びＬ個の光増幅装置１００ａを有するものであっても良い。
　また、光増幅装置１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。例えば、個々の光増幅器１３は、フォトダイオード２３，２４を有するものであっても良い。
　以上のように、光増幅装置１００ａは、多方路光伝送システム用の光増幅装置１００ａであって、複数個の光増幅器１３により構成されている光増幅器群と、複数個の励起光源１１と、光増幅器群と複数個の励起光源１１との間に設けられており、かつ、複数個の光カプラ１２，１６により構成されている光カプラ群と、を備え、複数個の光増幅器１３の各々における増幅に線形領域が使用されるものであり、かつ、複数個の光カプラ１２，１６の各々が分岐比固定型である。線形領域を使用することにより、光カプラ群における分岐比等の可変構造を不要とすることができる。この結果、光増幅装置１００ａの製造コストを低減することができる。また、光増幅装置１００ａの信頼性を向上することができる。また、複数個の励起光源１１を用いることにより、光増幅装置１００ａの信頼性を更に向上することができる。
　また、光増幅装置１００ａは、複数個の励起光源１１による出力光のパワーに対応する電流値を一定にする制御を実行する定電流制御回路１５ａを備え、電流値が一定に制御されることにより、複数個の光増幅器１３の各々における利得が一定に制御されるものである。定電流制御により、利得ｇ（Ｐｉ）を一定にすることができる。
　また、定電流制御回路１５ａは、フォトダイオード１４ａを用いて電流値を検出する。これにより、定電流制御を実現することができる。
　また、光増幅装置１００ａは、複数個の励起光源１１を備え、複数個の励起光源１１の個数は、複数個の光増幅器１３の個数よりも少ない。励起光源１１の個数を低減することにより、光増幅装置１００ａの製造コストを更に低減することができる。
実施の形態３．
　図１０は、実施の形態３に係る光ノード装置の要部を示す説明図である。図１０を参照して、実施の形態３に係る光ノード装置について、送信用の光ノード装置を中心に説明する。なお、図１０において、図１に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
　図１０に示す如く、光ノード装置２００ｂは、波長偏差補正回路８ａを有している。波長偏差補正回路８ａは、例えば、専用の処理回路により構成されている。トランスポンダ群、マルチキャストスイッチ２、光増幅装置１００、波長選択スイッチ群及び波長偏差補正回路８ａにより、光ノード装置２００ｂの要部が構成されている。
　波長偏差補正回路８ａは、マルチキャストスイッチ２における制御用の情報（以下「制御情報」という。）を取得するものである。波長偏差補正回路８ａは、当該取得された制御情報を用いて、波長偏差補正回路８による波長偏差補正制御と同様の波長偏差補正制御を実行するものである。
　すなわち、マルチキャストスイッチ２における制御情報は、Ｎ個の光スイッチ３による方路切替えの状態、及びＭ個の光カプラ４による波長合波の状態などを示すものである。波長偏差補正回路８ａは、制御情報を用いて、個々の光増幅器１３に入力される信号光に含まれる波長成分を判定する。ここで、個々の光増幅器１３に入力される信号光における波長成分は、個々の光増幅器１３より出力される信号光における波長成分、すなわち個々の光増幅器１３による増幅後の信号光における波長成分に対応している。
　そこで、波長偏差補正回路８ａには、個々の光増幅器１３に入力される信号光に含まれる波長成分と、波長偏差補正制御における補正量、すなわち個々の波長選択スイッチ５における損失値との対応関係を示すテーブルが予め記憶されている。波長偏差補正回路８ａは、当該記憶されているテーブルを用いて、上記判定の結果に基づき、波長偏差補正回路８による設定方法と同様の設定方法により、個々の波長選択スイッチ５における損失値を設定する。これにより、波長偏差が補正される。
　このように、マルチキャストスイッチ２における制御情報を用いることにより、光チャネルモニタ７を不要とすることができる。これにより、光ノード装置２００ｂの製造コストを更に低減することができる。
　なお、図１１に示す如く、光ノード装置２００ｂは、光増幅装置１００に代えて光増幅装置１００ａを有するものであっても良い。
　また、光ノード装置２００ｂは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。例えば、光ノード装置２００ｂは、Ｌ個のトランスポンダ群、Ｌ個のマルチキャストスイッチ２、及びＬ個の光増幅装置１００を有するものであっても良い。または、例えば、光ノード装置２００ｂは、Ｌ個のトランスポンダ群、Ｌ個のマルチキャストスイッチ２、及びＬ個の光増幅装置１００ａを有するものであっても良い。
　また、光増幅装置１００は、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。また、光増幅装置１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。例えば、個々の光増幅器１３は、フォトダイオード２３，２４を有するものであっても良い。
　以上のように、光ノード装置２００ｂは、光増幅器群に対する入力側に設けられているマルチキャストスイッチ２を備え、波長偏差補正回路８ａは、マルチキャストスイッチ２における制御情報を用いて、波長偏差を補正する制御を実行する。マルチキャストスイッチ２における制御情報を用いることにより、光チャネルモニタ７を不要とすることができる。この結果、光ノード装置２００ｂの製造コストを更に低減することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明の光増幅装置及び光ノード装置は、多方路光伝送システムに用いることができる。
　１　トランスポンダ、２　マルチキャストスイッチ、３　光スイッチ、４　光カプラ、５　波長選択スイッチ、６　方路、７　光チャネルモニタ、８，８ａ　波長偏差補正回路、１１　励起光源、１２　光カプラ、１３　光増幅器、１４，１４ａ　フォトダイオード、１５，１５ａ　定電流制御回路、１６　光カプラ、２１　光カプラ、２２　線形エルビウム添加光ファイバ（線形ＥＤＦ）、２３　フォトダイオード、２４　フォトダイオード、１００，１００ａ　光増幅装置、２００，２００ａ，２００ｂ　光ノード装置。

Claims (10)

  1. 　多方路光伝送システム用の光増幅装置であって、
    　複数個の光増幅器により構成されている光増幅器群と、
    　１個の励起光源又は複数個の励起光源と、
    　前記光増幅器群と前記１個の励起光源又は前記複数個の励起光源との間に設けられており、かつ、複数個の光カプラにより構成されている光カプラ群と、を備え、
    　前記複数個の光増幅器の各々における増幅に線形領域が使用されるものであり、かつ、前記複数個の光カプラの各々が分岐比固定型である
    　ことを特徴とする光増幅装置。
  2. 　前記１個の励起光源又は前記複数個の励起光源による出力光のパワーに対応する電流値を一定にする制御を実行する定電流制御回路を備え、
    　前記電流値が一定に制御されることにより、前記複数個の光増幅器の各々における利得が一定に制御されるものである
    　ことを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
  3. 　前記定電流制御回路は、フォトダイオードを用いて前記電流値を検出することを特徴とする請求項２記載の光増幅装置。
  4. 　前記複数個の光増幅器の各々は、増幅用のエルビウム添加光ファイバを有し、
    　前記エルビウム添加光ファイバによる増幅に前記線形領域が使用されるものである
    　ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の光増幅装置。
  5. 　前記複数個の励起光源を備え、
    　前記複数個の励起光源の個数は、前記複数個の光増幅器の個数よりも少ない
    　ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の光増幅装置。
  6. 　請求項１記載の光増幅装置と、
    　前記光増幅器群による出力光における波長偏差を補正する制御を実行する波長偏差補正回路と、を備え、
    　前記波長偏差が補正されることにより、前記光増幅器群における利得偏差が補償されるものである
    　ことを特徴とする光ノード装置。
  7. 　前記光増幅器群に対する出力側に設けられている波長選択スイッチ群を備え、
    　前記波長偏差補正回路は、前記波長選択スイッチ群を用いて、前記波長偏差を補正する制御を実行する
    　ことを特徴とする請求項６記載の光ノード装置。
  8. 　前記波長選択スイッチ群は、複数個の波長選択スイッチにより構成されており、
    　前記波長偏差補正回路は、前記複数個の波長選択スイッチの各々における損失値を設定することにより、前記波長偏差を補正する制御を実行する
    　ことを特徴とする請求項７記載の光ノード装置。
  9. 　前記光増幅器群による出力光は、互いに異なる複数の波長成分を含み、
    　前記複数の波長成分の各々のパワーを監視する光チャネルモニタを備え、
    　前記波長偏差補正回路は、前記光チャネルモニタによる監視結果に基づき、前記波長偏差を補正する制御を実行する
    　ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１項記載の光ノード装置。
  10. 　前記光増幅器群に対する入力側に設けられているマルチキャストスイッチを備え、
    　前記波長偏差補正回路は、前記マルチキャストスイッチにおける制御情報を用いて、前記波長偏差を補正する制御を実行する
    　ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１項記載の光ノード装置。
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