WO2021172068A1

WO2021172068A1 - モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システム

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Publication number: WO2021172068A1
Application number: PCT/JP2021/005509
Authority: WO
Inventors: 恵一松本; 栄実野口
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-02-15
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP7294518B2; JPWO2021172068A1; US20230047836A1

Abstract

マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムを提供する。モニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、上記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、上記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、上記モニタ手段のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む。

Description

モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システム

　本発明は、モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムに関し、特にマルチコア光ファイバ伝送路のクロストークモニタに関する。

　光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば、希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。

　光ファイバ通信において低損失波長域である１．５５μｍ帯に用いられる光ファイバ増幅器は、ファイバのコア部分にエルビウムを添加した構造を有し、０．９８μｍあるいは１．４８μｍ帯の励起光により光ファイバ中のエルビウムイオンを活性化し、エルビウムのもつ１．５５μｍ帯のレーザ遷移を利用するもので、半導体レーザダイオード励起により１．５５μｍ帯の信号光を充分に増幅するものである。

　光ファイバ増幅器は、高効率・高利得であり、利得がほぼ偏波無依存であることから光ファイバ通信システムの光信号中継用の増幅器として用いられている。光ファイバ通信システムにおいては、大容量通信を可能とすべく複数の波長を多重する波長多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）伝送技術が採用され、増幅器では全チャネルを一括して増幅する。

　また、近年では更なる大容量通信を可能とするべく空間多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）伝送技術が検討され、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた伝送が研究されている。ＳＤＭ伝送技術においては、マルチコア光ファイバの各コア内を伝播する信号光は、各コアごとに励起光が供給されるコア個別励起方式や、コアの周囲のクラッドに励起光を入射し、全コア一括して励起光を供給するクラッド一括励起方式によって増幅することが、検討されている。

　１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた伝送においては、マルチコア光ファイバ内の他のコアから漏れ出す光によるクロストークへの対策が必要となる。このクロストークは、更なる大容量通信を目指して、マルチコア光ファイバ内のコアの本数を増加させた設計としたり、マルチコア光ファイバ内のコア間のピッチを縮小させた設計としたりするほど、顕著になる。

　特願２０１９－３０３４２（出願日：２０１９年２月２２日）として特許出願され、後に国際公開された特許文献１では、マルチコア光ファイバを用いた光伝送システムのコア間クロストークへの対策として、各コアごとに光パワーモニタを設けることが提案されている。特許文献１では、各コアごとの光パワーモニタが光パワーをそれぞれ監視することが提案され、またモニタ結果に応じてクロストーク対策を施すことが提案されている。

国際公開第２０２０／１７１１０３号

　しかしながら、上述した背景技術の、マルチコア光ファイバを用いた光伝送システムのコア間クロストークへの対策には、以下のような課題がある。

　背景技術のように、マルチコア光ファイバの各コアごとに光パワーモニタを設けて出力光強度をモニタし、モニタ結果に応じてコア内を伝播する信号出力強度を調整する構成を採用した場合、コア数に比例してモニタ部品などの点数が増加する。更なる大容量通信を目指して、マルチコア光ファイバのコア数を増加させるほど、部品点数増加の課題が顕著となる。

　例えばマルチコア光ファイバを用いた光伝送システムを光海底ケーブルシステムに用いた場合、上記モニタ部品は海底の中継器に配置される。光海底ケーブルシステムの中継器には省スペース化が求められるため、背景技術のようにマルチコア光ファイバの各コアごとに光パワーモニタを設ける場合には海底の中継器に必須である省スペース化の要件が妨げられる。

　したがって本発明の目的は、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムを提供することにある。

　前記目的を達成するため、本発明に係るモニタ装置は、
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
　上記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
　上記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
　上記モニタ手段のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む。

　本発明に係る光増幅器は、
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路に挿入され、上記複数の使用コアを伝搬する光信号を増幅する光増幅手段と、
　上記モニタ装置と、を含む。

　本発明に係る光伝送システムは、
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
　上記光増幅器と、を含む。

　本発明に係るモニタ方法は、
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
　上記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
　上記不使用コアのパワーをモニタし、
　上記モニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

　本発明によれば、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態によるモニタ装置を説明するためのブロック図である。本発明の第２実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図２のマルチコア光ファイバ伝送路のマルチコア光ファイバの構成を説明するための断面図である。モニタ結果から、クロストーク量を算出する手法を説明するための行列式である。ディザ印加と、クロストーク量の算出との関係を説明するための行列式である。より具体的なディザ印加の一例と、そのときの行列式の一例との関係を説明するための概念図である。本発明の第３実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。本発明の第３実施形態の変形例によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図８のモニタ装置の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の第４実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。複数の使用コアに異なる周波数の一定強度のディザを与えたときの信号光の時間と強度との関係、ディザ成分の周波数とディザ成分の振幅に対応する強度との関係を示すグラフである。本発明の第５実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。使用コア１～使用コア４に対して印加されたディザ情報を説明するための波形図である。各コアが六方最密配置された場合の、マルチコア光ファイバ伝送路とその中のモニタ専用コアの配置の一例を説明するための断面図である。各コアが六方最密配置された場合の、マルチコア光ファイバ伝送路とその中のモニタ専用コアの配置の他の一例を説明するための断面図である。マルチコア光ファイバ伝送路とその中のモニタ専用コアの配置のさらに他の一例を説明するための断面図である。

　本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

　この明細書で説明に使用する「未使用コア」とは、１本のクラッド内に複数のコアが形成されたマルチコア光ファイバに存在しているコアのうち、マルチコア光ファイバ伝送路による光信号の伝搬に現在は使用されていないコアを指すものとする。また未使用コアは、マルチコア光ファイバ伝送路による光信号の伝搬に使用されている使用コアとは排他的な意味で、「不使用コア」と呼ぶことができる。

　〔第１実施形態〕
　初めに、本発明の第１実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法について説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるモニタ装置を説明するためのブロック図である。

　第１実施形態のモニタ装置は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。図１のモニタ装置は、複数の使用コアと少なくとも１つ以上の未使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路１０１のモニタ装置である。さらに図１のモニタ装置は、上記使用コアにディザを印加する印加手段１０２と、上記未使用コアのパワーをモニタするモニタ手段１０３と、このモニタ手段１０３のモニタ結果を、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段１０４と、を含む。

　印加手段１０２は、マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、ディザ情報を印加する。このディザ情報は、分離手段１０４によるパワー成分の分離に利用される。モニタ手段１０３は、印加手段１０２より下流の、マルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアのパワーをモニタする。分離手段１０４は、モニタ手段１０３のモニタ結果を、上記印加されたディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

　１本のクラッド内のコアを伝搬する光信号がコアの外に洩れている成分は、他のコアを伝搬する光信号に対するクロストークの原因となる。マルチコア光ファイバには結合型と非結合型という分類があるが、結合型か非結合型かの分類に関係なく、コア間クロストークの対策が望まれる。本実施形態では、マルチコア光ファイバの未使用コアのパワーをモニタする。モニタした未使用コアのパワーには、１本のクラッド内の各コアを伝搬する光信号が各コアの外に洩れている成分が反映されている。マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、印加したディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離し、１本のクラッド内の複数の使用コアのパワーに関する情報を得る。

　本実施形態によれば、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。その理由は、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるからである。

　〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態のモニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムについて説明する。図２は、本発明の第２実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図３は、図２のマルチコア光ファイバ伝送路のマルチコア光ファイバの構成を説明するための断面図である。

　本実施形態は、上述した第１実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法をより具体化したモニタ装置、及びモニタ方法と、これを適用した光増幅器、及び光伝送システムに関するものである。

　第２実施形態のモニタ装置は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。図２に含まれるモニタ装置は、複数の使用コアを有するマルチコア光ファイバ伝送路１１_１、１１_２、１１_３を経由して伝搬する光信号のためのモニタ装置である。

　なお本実施形態では一例として、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数は４、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数は４として説明するが、本発明が適用可能なマルチコア光ファイバ伝送路のコア数はこれには限られない。図２のＡ点、Ｂ点及びＣ点でのマルチコア光ファイバ伝送路１１_１、１１_２、１１_３の断面図を、図３に示す。マルチコア光ファイバ伝送路１１_１ではクラッド５０内に４本のコア５１が正方配置され、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２ではクラッド５０内に４本のコア５１が正方配置されると共にこれらの中心に配置された未使用コアをモニタ専用コア５２として利用するもので、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３ではクラッド５０内に４本のコア５１が正方配置されている。図３は、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバ伝送路の代表的なコアの配置を示すものであるが、コア同士の配置はこれに限られない。

　さらに図２に含まれるモニタ装置は、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１の使用コアにディザを印加するディザ印加機能１３と、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６と、このパワーモニタ１６のモニタ結果を、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離ブロック１７と、を含む。

　本実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアにディザを印加するための具体的な構成、またマルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアをモニタ専用コアとして利用（未使用コアのパワーをモニタ）するための具体的な構成として、ファンイン／ファンアウトデバイス（ＦＩＦＯデバイス）を用いる。マルチコア光ファイバ伝送路１１_１とマルチコア光ファイバ伝送路１１_２との間にはＦＩＦＯデバイス１４が挿入され、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２とマルチコア光ファイバ伝送路１１_３との間にはＦＩＦＯデバイス１５が挿入されている。

　ＦＩＦＯデバイス１４は、４本のシングルモードファイバ１２と、シングルモードファイバ１２の使用コアにディザを印加するディザ印加機能１３と、を含む。ＦＩＦＯデバイス１４は、コア数が４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_１を４本のシングルモードファイバに分岐させると共に、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１の使用コアを伝搬した光信号に対してシングルモードファイバ１２ごとにディザ印加機能１３がディザを印加できるようにし、さらに４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の４本のコアに接続させる。

　ＦＩＦＯデバイス１５は、４本のシングルモードファイバ１２を、含む。ＦＩＦＯデバイス１５は、モニタ専用コアを含んでコア数が５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２を５本のシングルモードファイバ１２に分岐させると共に、光信号の伝搬に利用される４本のシングルモードファイバ１２をマルチコア光ファイバ伝送路１１_３の４本のコアに接続させる。ＦＩＦＯデバイス１５から分岐した５本のシングルモードファイバ１２のうち、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアであり本実施形態でモニタ専用コアに対応するシングルモードファイバのパワーは、パワーモニタ１６へ与えられる。

　ＦＩＦＯデバイス１４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部はＮ－Ｋ：１　ＦＩＦＯ（Ｋ＜Ｎ）、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部は１：Ｎ　ＦＩＦＯ（１＜Ｎ）、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_３への結合部はＮ－Ｋ：１　ＦＩＦＯ（Ｋ＜Ｎ）として機能するように、設計すればよい。ここで、Ｎはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコアの数であり、Ｎ－Ｋはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の使用コアの数であり、Ｋはマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアの数である。

　図２のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２は、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器を含むことができる。光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。光ファイバ増幅器を含むマルチコア光ファイバ伝送路は、マルチコア光ファイバを伝搬する光信号のための光増幅器となる。

　（動作）
　以下、本実施形態によるモニタ装置の動作、及びモニタ方法について、説明する。ディザ印加機能１３は、マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、ディザ情報を印加する。このディザ情報は、分離ブロック１７によるパワー成分の分離に利用される。パワーモニタ１６は、ディザ印加機能１３より下流のマルチコア光ファイバ伝送路、図２ではマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーをモニタする。なおパワーモニタ１６の前段には、未使用コアからの光信号を電気信号へ変換する、図示しない光電変換手段が設けられるものとするが、その説明は省略する。分離ブロック１７は、パワーモニタ１６のモニタ結果を、ディザ印加機能１３によって印加された上記ディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。次に、ディザ情報を利用した、上記複数の使用コアからのパワー成分への分離方法について説明する。なおここでもマルチコア光ファイバの使用コアの数が４の場合で説明するが、本発明はこの数に限られずに適用することができる。

　使用コアの数がＮのマルチコア光ファイバの場合、本実施形態のパワーモニタ１６がモニタする、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎは、Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋Ｐ_３Ｘ_３＋・・・＋Ｐ_ＮＸ_Ｎ＝Ｐ_ｍｏｎと表すことができる。ここでＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、・・・、Ｐ_Ｎは使用コア（使用コア１、使用コア２、使用コア３、・・・、使用コアＮ）から洩れ出した光の強度を示し、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_Ｎは伝搬する光信号の強度に対して使用コア（使用コア１、使用コア２、使用コア３、・・・、使用コアＮ）と未使用コアとの間のピッチなどマルチコア光ファイバの設計仕様で決まる固有の係数を反映させたものとする。

　図２のようなマルチコア光ファイバの使用コアの数が４の構成の場合では、パワーモニタ１６がモニタする、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎは、Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋Ｐ_３Ｘ_３＋Ｐ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎと表すことができる。ここでＰ_１～Ｐ_４は使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度を示し、Ｘ_１～Ｘ_４は伝搬する光信号の強度に対して使用コア（使用コア１～使用コア４）と未使用コアとの間のピッチなどマルチコア光ファイバの設計仕様で決まる固有の係数を反映させたものとする。

　マルチコア光ファイバの使用コアの数が４の構成の場合、パワーモニタ１６のモニタ結果から、複数の使用コアごとのパワー成分に分離するために、時刻１の未使用コアのパワーをＰ_ｍｏｎ１、時刻２の未使用コアのパワーをＰ_ｍｏｎ２、時刻３の未使用コアのパワーをＰ_ｍｏｎ３、時刻４の未使用コアのパワーをＰ_ｍｏｎ４とすると、時刻１～時刻４の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎ４は係数ａ～ｐをさらに用いて次のように記載することができる。
時刻１：　ａＰ_１Ｘ_１＋ｂＰ_２Ｘ_２＋ｃＰ_３Ｘ_３＋ｄＰ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎ１
時刻２：　ｅＰ_１Ｘ_１＋ｆＰ_２Ｘ_２＋ｇＰ_３Ｘ_３＋ｈＰ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎ２
時刻３：　ｉＰ_１Ｘ_１＋ｊＰ_２Ｘ_２＋ｋＰ_３Ｘ_３＋ｌＰ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎ３
時刻４：　ｍＰ_１Ｘ_１＋ｎＰ_２Ｘ_２＋ｏＰ_３Ｘ_３＋ｐＰ_４Ｘ_４＝Ｐ_ｍｏｎ４
　この時刻１～時刻４の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎ４に関する４つの式を行列式の形態にまとめて記載すると、図４のようになる。複数の使用コアのパワー成分への分離は、図４の行列式を、使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度Ｐ_１～Ｐ_４について解くことと等価である。ディザ情報を利用した、上記複数の使用コアからのパワー成分への分離方法について説明する。

　ディザ印加機能１３は例えば、使用コア１～使用コア４のうち一つの使用コアに対して、他とは相違する値を印加する。例えば、時刻１では使用コア１～３に対しては１、使用コア４に対しては０．９５といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させ、このとき（時刻１）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１をモニタする。さらに時刻２では使用コア１、２、４に対しては１、使用コア３に対しては０．９５といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させ、このとき（時刻２）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２をモニタする。さらに時刻３では使用コア１、３、４に対しては１、使用コア２に対しては０．９５といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させ、このとき（時刻３）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３をモニタする。さらに時刻４では使用コア２～４に対しては１、使用コア１に対しては０．９５といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させ、このとき（時刻４）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４をモニタする。こうしてモニタされた既知の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎ４や、伝搬する光信号の強度などで決まるＸ_１～Ｘ_４などから、複数の使用コアからのパワー成分へ分離し、使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度Ｐ_１～Ｐ_４を把握する。

　図５は、ディザ印加機能１３によるディザ印加と、クロストーク量の算出との関係を説明するための行列式である。図６は、より具体的なディザ印加の一例と、そのときの行列式の一例との関係を説明するための概念図である。複数の使用コアからのパワー成分への分離については、上述した数値の関係に限定されるものではなく、例えば図６のように時刻１では使用コア１に対しては１．０５、使用コア２～４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻１）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１をモニタし、時刻２では使用コア２に対しては１．０５、使用コア１、３、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻２）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２をモニタし、時刻３では使用コア３に対しては１．０５、使用コア１、２、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻３）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３をモニタし、時刻４では使用コア４に対しては１．０５、使用コア１～３に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻４）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４をモニタし、複数の使用コアからのパワー成分へ分離し、使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度Ｐ_１～Ｐ_４を把握することとしてもよい。

　（実施形態の効果）
　本実施形態によれば第１実施形態と同様に、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。その理由は、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるからである。

　分離ブロック１７が、パワーモニタ１６のモニタ結果を、ディザ印加機能１３によって印加された上記ディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離することができる。単一のパワーモニタ１６のモニタ結果から、マルチコア光ファイバ伝送路の複数の使用コアからのパワー成分に分離して、複数の使用コアごとの光強度を把握することができる。なお、こうして把握できた複数の使用コアごとの光強度の情報は、必要に応じて、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２に含まれる光ファイバ増幅器の利得制御など、に利用することができる。

　本実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法を適用した光増幅器、及び光伝送システムでは、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるので、省スペース化を実現することができる。

　〔第３実施形態〕
　次に、本発明の第３実施形態のモニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムについて説明する。図７は、本発明の第３実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。

　本実施形態は、上述した第１実施形態及び第２実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法をより具体化したモニタ装置、及びモニタ方法に関するものであり、パワーモニタ１６によるマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーのモニタ、分離ブロック１７による複数の使用コアからのパワー成分への分離と、ディザ印加機能１３によるディザの印加とを関連付けた構成に関するものである。

　本実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアの数を４、マルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアの数を１として説明する。

　第３実施形態のモニタ装置は第１実施形態や第２実施形態と同様に、１本のクラッド内に複数のコアを持つマルチコア光ファイバを用いた、マルチコア光ファイバ伝送路のためのモニタ装置である。図７に含まれるモニタ装置は、複数の使用コアを有するマルチコア光ファイバ伝送路１１_１、１１_２、１１_３を経由して伝搬する光信号のためのモニタ装置である。

　なお本実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数は４、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数は４である。

　さらに図７に含まれるモニタ装置は第２実施形態と同様に、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６と、このパワーモニタ１６のモニタ結果を、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離ブロック１７と、を含む。

　本実施形態でも第２実施形態と同様に、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアにディザを印加するための具体的な構成、またマルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアをモニタ専用コアとして利用（未使用コアのパワーをモニタ）するための具体的な構成として、ファンイン／ファンアウトデバイス（ＦＩＦＯデバイス）を用いる。マルチコア光ファイバ伝送路１１_１とマルチコア光ファイバ伝送路１１_２との間にはＦＩＦＯデバイス１４が挿入され、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２とマルチコア光ファイバ伝送路１１_３との間にはＦＩＦＯデバイス１５が挿入されている。

　ＦＩＦＯデバイス１４は、４本のシングルモードファイバと、シングルモードファイバの使用コアにディザを印加するための光カプラ２１と、を含む。ＦＩＦＯデバイス１４は、コア数が４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_１を４本のシングルモードファイバに分岐させると共に、マルチコア光ファイバ伝送路の使用コアを伝搬した光信号に対してシングルモードファイバごとに光カプラ２１からディザを印加できるようにし、さらに４本のシングルモードファイバをマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の４本のコアに接続させる。

　ＦＩＦＯデバイス１５は、４本のシングルモードファイバを、含む。ＦＩＦＯデバイス１５は、モニタ専用コアを含んでコア数が５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２を５本のシングルモードファイバに分岐させると共に、光信号の伝搬に利用される４本のシングルモードファイバをマルチコア光ファイバ伝送路１１_３の４本のコアに接続させる。ＦＩＦＯデバイス１５から分岐した５本のシングルモードファイバのうち、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアであり本実施形態でモニタ専用コアに対応するシングルモードファイバのパワーはパワーモニタ１６へ与えられる。

　本実施形態のＦＩＦＯデバイス１４のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部は４：１　ＦＩＦＯ、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２への結合部は１：５　ＦＩＦＯ、ＦＩＦＯデバイス１５のマルチコア光ファイバ伝送路１１_３への結合部は４：１　ＦＩＦＯとして機能するよう設計されている。

　図７に含まれるモニタ装置は、光カプラ２１へ励起光を与えるレーザダイオード２０（ＬＤ２０）と、ＬＤ２０を駆動するドライバ１９と、ドライバ１９を制御するコントローラ１８とを、さらに含む。

　図７のマルチコア光ファイバ伝送路１１_２は第２実施形態と同様に、光信号の信号強度を増幅させる光ファイバ増幅器を含むことができる。光ファイバ増幅器を含むマルチコア光ファイバ伝送路は、マルチコア光ファイバを伝搬する光信号のための光増幅器となる。

　（動作）
　以下、本実施形態によるモニタ装置の動作、及びモニタ方法について、説明する。コントローラ１８、ドライバ１９、ＬＤ２０、光カプラ２１によって、マルチコア光ファイバのコアを伝搬する光信号に対して、ディザ情報を印加する。このディザ情報は、分離ブロック１７によるパワー成分の分離に利用される。パワーモニタ１６は、ディザ印加機能を構成する光カプラ２１より下流の、マルチコア光ファイバ伝送路、図７ではマルチコア光ファイバ伝送路１１_２の未使用コアのパワーをモニタする。分離ブロック１７は、パワーモニタ１６のモニタ結果を、ディザ印加機能を構成する光カプラ２１によって印加された上記ディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離する。

　ディザ情報を利用した、上記複数の使用コアからのパワー成分への分離方法については、第２実施形態の手法と同様である。例えば図６のような、時刻１では使用コア１に対しては１．０５、使用コア２～４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻１）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１をモニタし、時刻２では使用コア２に対しては１．０５、使用コア１、３、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻２）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２をモニタし、時刻３では使用コア３に対しては１．０５、使用コア１、２、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻３）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３をモニタし、時刻４では使用コア４に対しては１．０５、使用コア１～３に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻４）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４をモニタする。これらのモニタ結果から、複数の使用コアからのパワー成分へ分離し、使用コア（使用コア１～使用コア４）から洩れ出した光の強度Ｐ_１～Ｐ_４を把握することができる。

　第２実施形態の手法を、図７に示される本実施形態の構成においてどのように実現するかを具体的に説明する。

　まずコントローラ１８は、上述した時刻１における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１の式の係数ａ～ｄを調整する。この調整の程度は、信号出力の＋数％程度での調整が想定される。この調整結果を反映させて、ドライバ１９はＬＤ２０を駆動して、ＬＤ２０からの励起光は光カプラ２１を経由してマルチコア光ファイバ伝送路の使用コアを伝搬した光信号に加えられる。そしてこの時刻１における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１のモニタ値を記録する。続いて時刻２における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２の式の係数ｅ～ｈを調整し、この時刻２における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２のモニタ値を記録する。続いて時刻３における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３の式の係数ｉ～ｌを調整し、この時刻３における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３のモニタ値を記録する。続いて時刻４における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４の式の係数ｍ～ｐを調整し、この時刻４における未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４のモニタ値を記録する。第２実施形態と同様に、マルチコア光ファイバ内の使用コアの数Ｎだけ、時刻Ｎが異なる観測状態を作り出して各時刻Ｎにおける未使用コアのパワーのモニタ値を記録する。これらの結果から、こうしてモニタされた既知の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎ４や、伝搬する光信号の強度などで決まるＸ_１～Ｘ_４などから、複数の使用コアからのパワー成分へ分離して、複数の使用コアの信号出力値を算出する。

　必要に応じて、各使用コアの信号出力値が所望の値になっているか否か、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まっているか否かを確認する。各使用コアの信号出力値が所望の値からはずれているときや、許容範囲内に収まっていないときには、必要に応じて過不足値を記録し、この過不足値を考慮した上で係数ａ～ｐの調整、未使用コアのパワーのモニタ値の記録、及び複数の使用コアの信号出力値の算出を繰り返す。

　（実施形態の効果）
　本実施形態によれば第１実施形態や第２実施形態と同様に、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。その理由は、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるからである。

　第２実施形態と同様に分離ブロック１７は、パワーモニタ１６のモニタ結果を、印加された上記ディザ情報を利用して、上記複数の使用コアからのパワー成分に分離することができる。単一のパワーモニタ１６のモニタ結果から、マルチコア光ファイバ伝送路の複数の使用コアからのパワー成分に分離して、複数の使用コアごとの光強度を把握することができる。なお、こうして把握できた複数の使用コアごとの光強度の情報は、必要に応じて、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２に含まれる光ファイバ増幅器の利得制御など、に利用することができる。

　さらに本実施形態では、複数の使用コアごとの光強度を把握することができるので、各使用コアの信号出力値が所望の値になっているか否か、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まっているか否かを確認することができる。各使用コアの信号出力値が所望の値になっていないとき、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まっていないときには、アラームを上げることができる。光増幅器の運用者や、光伝送システムの運用者に対して、各使用コアの信号出力値が所望の値になっていないとき、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まっていないことを通知することができる。光増幅器の運用者や、光伝送システムの運用者は必要に応じて、各使用コアの信号出力値が所望の値になるように、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まるように調整することができる。

　本実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法を適用した光増幅器、及び光伝送システムでは第１実施形態や第２実施形態と同様に、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるので、省スペース化を実現することができる。

　〔第３実施形態の変形例〕
　次に、本発明の第３実施形態の変形例のモニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムについて説明する。図８は、本発明の第３実施形態の変形例によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図９は、図８のモニタ装置の動作を説明するためのフローチャートである。

　本実施形態は、上述した第３実施形態のモニタ装置に対して、ルックアップテーブル２２（ＬＵＴ２２）をさらに含む。このＬＵＴ２２は、ＬＤ２０の電流値と信号出力値とを対にして保持している。図８のモニタ装置では、図６に示すような、時刻Ｎ（時刻１～時刻４）のディザ情報を含む行列の関係をこのＬＵＴ２２から読み込んで、ＬＤ電流制御とコア数分の信号出力の組合せを再現する。そして各時刻のモニタされた既知の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎ４や、伝搬する光信号の強度などで決まるＸ_１～Ｘ_４などから、複数の使用コアからのパワー成分へ分離して、複数の使用コアの信号出力値を算出することができる。

　図９を参照して、図８のモニタ装置の動作を説明する。まずＬＤ２０の電流値と信号出力値とを対にして保持しているＬＵＴ２２から表を読み込む（Ｓ１）。次に、読み込んだ表に基づいて、信号出力が所望の値となるようＬＤ２０を駆動する（Ｓ２）。ディザ情報に対応するように、ＬＤ２０の出力を数％の範囲で増減する（Ｓ３）。このときの未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎのモニタ値を記憶する（Ｓ４）。使用コアの数Ｎだけ繰り返して、未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１～Ｐ_ｍｏｎＮを記憶する。逆行列計算で各コアの信号出力値を算出する（Ｓ６）。次に、各使用コアの信号出力値が所望の値になっているか否か、或いは各使用コアの信号出力値が許容範囲内に収まっているか否かを確認する（Ｓ７）。各使用コアの信号出力値が所望の値からはずれているときや、許容範囲内に収まっていないときには、電流値と信号出力値とを対にして保持しているＬＵＴ２２に過不足値を記憶する（Ｓ８）。この過不足値を反映させて、ＬＵＴ２２が保持している電流値と信号出力値との関係を更新する（Ｓ９）。

　この第３実施形態の変形例によれば、上述した第３実施形態と同様な効果を得ることができる。さらにＬＤ２０の電流値と信号出力値とを対にして保持するＬＵＴ２２を用いることにより、各使用コアの信号出力値の調整にかかる労力を軽減することができる。

　〔第４実施形態〕
　次に、本発明の第４実施形態のモニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムについて説明する。

　図１０は、本発明の第４実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。本実施形態は、上述した第３実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法の改良に関する。第２実施形態及び第３実施形態では、マルチコア光ファイバ伝送路の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎを示す式（Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋Ｐ_３Ｘ_３＋・・・＋Ｐ_ＮＸ_Ｎ＝Ｐ_ｍｏｎ）を前提として、時刻１の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１、時刻２の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２、時刻３の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３、時刻４の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４を示す式を説明した。これらの式のうち、係数ａ～ｄ、係数ｅ～ｈ、係数ｉ～ｌ、係数ｍ～ｐは第３実施形態の説明から理解されるように、モニタ装置を制御するための制御値であり既知である。これに対してＸ_１～Ｘ_４は、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する可能性がある。本実施形態では第２実施形態や第３実施形態の構成に加えて、クロストークもモニタするものである。

　本実施形態では、図７に示される第３実施形態の構成に加えて、信号クロストーク元コア判定部２５を、さらに含む。ここで信号クロストーク元コア判定部２５は、電気信号から特定の周波数の成分だけを通過させて抽出する電気フィルタを含む。本実施形態の信号クロストーク元コア判定部２５の電気フィルタは、強度が一定で複数の使用コアの光信号に与えられている、異なる周波数の成分を抽出するものである。マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のモニタ専用コアとして利用される未使用コアからの光信号を電気信号に変換した後、本実施形態の信号クロストーク元コア判定部２５の電気フィルタは強度が一定で複数の使用コアの光信号に与えられている、異なる周波数の成分を抽出する。

　本実施形態では、マルチコア光ファイバの複数の使用コアに入射する信号光に一定強度のディザを与える。この一定強度のディザとは、複数の使用コアごとに異なる周波数で１ｋＨｚ程度のものであり、振幅はお互いに同一なものとする。なお本実施形態のモニタ装置が、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅させるような光ファイバ増幅器に用いられるときには、上記ディザの周波数は増幅媒体が応答できる程度に遅く設定する。

　図１１は、使用コア１～使用コア４に異なる周波数の一定強度のディザを与えたときの信号光の時間と強度との関係、ディザ成分の周波数とディザ成分の振幅に対応する強度との関係を示すグラフである。複数の使用コアごとに与えた、異なる周波数のディザは複数の使用コアを識別する識別情報となる。

　図１１では説明の便宜上、使用コア１に関する情報は二点鎖線、使用コア２に関する情報は一点鎖線、使用コア３に関する情報は点線、使用コア４に関する情報は実線で図示する。例えば、使用コア１に与えるディザは１ｋＨｚの正弦波、使用コア２に与えるディザは２ｋＨｚの正弦波、使用コア３に与えるディザは３ｋＨｚの正弦波、使用コア４に与えるディザは４ｋＨｚの正弦波であり、これらの振幅Ｐはお互いに同一であるものとする。

　図１１の、周波数に対する光強度を示すグラフでは、強度が一定のディザ情報を与えているので、各使用コアの光信号に与えた、お互いに異なる周波数に光強度が現れる。コア間クロストークが存在しないときには、これらを同じ大きさのピークとして観測される。上述したような、使用コア１に与えるディザは１ｋＨｚの正弦波、使用コア２に与えるディザは２ｋＨｚの正弦波、使用コア３に与えるディザは３ｋＨｚの正弦波、使用コア４に与えるディザは４ｋＨｚの正弦波としたときには、周波数が１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、３ｋＨｚ、４ｋＨｚのところに、使用コア１に関するピーク、使用コア２に関するピーク、使用コア３に関するピーク、使用コア４に関するピークが現れる。コア間クロストークが存在しないときには、これらのピークの大きさは同一になるので、同一でないときにはその差分からクロストークの影響を把握することができる。

　なお複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、異なる周波数のディザは、光増幅器との組合せを考慮して光増幅器の増幅媒体の応答周波数よりも低い周波数が選ばれる。このような周波数の選定により、光増幅器の増幅媒体を通過した光信号に識別情報が残存して、複数の使用コアを識別することができる。

　（実施形態の効果）
　本実施形態によれば、上述した第１実施形態などと同様に、マルチコア光ファイバ伝送路のコア数増加へ対応でき、クロストークモニタに適した、モニタ装置、及びモニタ方法を実現できる。

　本実施形態では、マルチコア光ファイバの複数の使用コアに入射する信号光に、一定強度のディザを与える。未使用コアのパワーをモニタするパワーモニタ１６では、ディザ振幅が観測される。複数の使用コアごとに与えた、異なる周波数のディザの振幅Ｐを一定としているので、クロストークに時間的な変動がないときには、周波数と光強度との関係は一定である。周波数と光強度との関係の変化は、クロストークの時間的な変動を表しており、こうしてクロストーク量を知ることができる。

　本実施形態では、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する場合にも、クロストークをモニタすることができる。

　さらに本実施形態のモニタ装置、及びモニタ方法を適用した光増幅器、及び光伝送システムでは、上述した第２実施形態などと同様に、背景技術のようにマルチコア光ファイバの使用コアごとにモニタ部品を配置しなくても、複数の使用コアのパワーに関する情報を得ることができるので、省スペース化を実現することができる。

　〔第５実施形態〕
　次に、本発明の第５実施形態のモニタ装置、モニタ方法、光増幅器、及び光伝送システムについて説明する。本実施形態は、第４実施形態の構成をより具体化した上で、第２実施形態や第３実施形態の構成と組み合わせた構成に関するものである。上述した第２実施形態、第３実施形態や第４実施形態と同様な要素には同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略することとする。図１２は、本発明の第５実施形態によるモニタ装置、光増幅器、及び光伝送システムを説明するためのブロック図である。図１３は、使用コア１～使用コア４に対して印加されたディザ情報を説明するための波形図である。

　図１２に含まれるモニタ装置は、図７に含まれるモニタ装置のコントローラ１８に代えてコントローラ２９を含む。さらに図１２に含まれるモニタ装置は、図７に含まれるモニタ装置に加えて、光カプラ２６、電気フィルタ２７、及びパワーモニタ２８を含む。光カプラ２６はＦＩＦＯデバイス１５の各シングルモードファイバから信号光を分岐させる。電気フィルタ２７は、複数の使用コアを伝搬する信号光に重畳されたお互いに周波数が異なるディザ情報を抽出する。パワーモニタ２８は、電気フィルタ２７が抽出した複数の使用コアを伝搬する信号光に重畳されたお互いに周波数が異なるディザ情報の信号強度をモニタする。

　第４実施形態の説明で参照した図１１のように、複数の使用コアを伝搬する信号光に重畳された、周波数がお互いに異なるディザ情報を抽出できるように電気フィルタ２７は設定されている。第４実施形態で上述したような、使用コア１に与えるディザは１ｋＨｚの正弦波、使用コア２に与えるディザは２ｋＨｚの正弦波、使用コア３に与えるディザは３ｋＨｚの正弦波、使用コア４に与えるディザは４ｋＨｚの正弦波としたときには、周波数が１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、３ｋＨｚ、４ｋＨｚのところに、使用コア１に関するピーク、使用コア２に関するピーク、使用コア３に関するピーク、使用コア４に関するピークが現れる。コア間クロストークが存在しないときには、これらのピークの大きさは同一になるので、同一でないときにはその差分からクロストークの影響を把握することができる。

　さらに本実施形態では、上述した第２実施形態によるディザ印加及びこの印加結果のモニタも併用している。上述した説明で参照した図６のように、時刻１では使用コア１に対しては１．０５、使用コア２～４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻１）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ１をモニタする。時刻２では使用コア２に対しては１．０５、使用コア１、３、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻２）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ２をモニタする。時刻３では使用コア３に対しては１．０５、使用コア１、２、４に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻３）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ３をモニタする。時刻４では使用コア４に対しては１．０５、使用コア１～３に対しては１といった使用コアのうち一つのみ他の使用コアとは異なる値を印加させて、このとき（時刻４）の未使用コアのパワーＰ_ｍｏｎ４をモニタする。図１３は、モニタされる複数の使用コアごと、具体的には使用コア１、コア２、使用コア３、及び使用コア４ごとに、時間と印加する値が変化するディザ情報が印加された信号光の強度の一例を示す。図１３では細部の図示を省略しているが、使用コア１、使用コア２、使用コア３、及び使用コア４の各波形には、図１１に示すお互いに周波数が異なるディザ情報も重畳されている。

　このようなディザ情報の重畳を実現するため、図１３が図示しているモニタされる複数の使用コアを伝搬する光信号に印加されたディザの周波数は、複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、異なる周波数のディザの周波数よりも、十分に低いものとする。言い換えると、複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、異なる周波数のディザの周波数は、図１３が図示しているモニタされる複数の使用コアを伝搬する光信号に印加されたディザの周波数よりも十分に高いものが選ばれる。

　また複数の使用コアを識別する識別情報として与えられる、異なる周波数のディザは、光増幅器との組合せを考慮して光増幅器の増幅媒体の応答周波数よりも低い周波数が選ばれる。このような周波数の選定により、光増幅器の増幅媒体を通過した光信号に識別情報が残存して、複数の使用コアを識別することができる。

　また本実施形態では第４実施形態と同様に、モニタされるマルチコア光ファイバ伝送路が運用される環境の変化、例えば温度変化、応力変化によって時間変動する場合にも、クロストークをモニタすることができる。

　〔その他の実施形態〕
　以上、本発明の好ましい実施形態やその変形例などについて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

　例えば、上述した第２実施形態などでは図２を参照して、マルチコア光ファイバ伝送路１１_１のコア数は４、マルチコア光ファイバ伝送路１１_２のコア数はモニタ専用コアを含んで５、マルチコア光ファイバ伝送路１１_３のコア数は４として説明したが、本発明が適用可能なマルチコア光ファイバ伝送路のコア数はこれには限られない。また図３のような１本のクラッド５０内に４本の使用コア５１が正方配置された形態に限られない。例えば図１４Ａのように、１本のクラッド６０内に７本のコアを含み、６本のコア６１が六方最密配置されたようなマルチコア光ファイバ伝送路にも本発明は適用することができる。図１４Ａでは、６本のコア６１の中心に位置するコアをモニタ専用コア６２ａとしている。また図１４Ｂのように、１本のクラッド６０内に７本のコアを含み、６本のコアが六方最密配置されたようなマルチコア光ファイバ伝送路にも本発明は適用することができる。図１４Ｂでは、６本のコアのうち１本のコアをモニタ専用コア６２ｂとしている。図１４Ｂのような使用コアとモニタ専用コアとの配置の場合には、上述した第２実施形態のようなディザ情報を利用した、複数の使用コアからのパワー成分の分離方法において、さらに使用コアとモニタ専用コアとの間の異なるピッチの大小をさらに反映させて算出を行えばよい。

　１本のクラッド内により多数の使用コア、例えば１０本以上、が含まれるマルチコア光ファイバ伝送路に対しても、本発明によるモニタ装置やモニタ方法は適用可能である。このような１本のクラッド内により多数の使用コアが含まれるマルチコア光ファイバ伝送路に対して本発明によるモニタ手法を適用する場合、例えば図１４Ａの中央の図面のような６本の使用コアが六方最密配置され６本の使用コアの中心に位置するコアをモニタ専用コアとするような配置を一単位と把握する。この一単位が１本のクラッド内でハニカム状に繰り返したものとなるように、図１４Ｃのような他の６本の使用コア６１に対してその中心に位置するコアをモニタ専用コア６２Ｃとするように設計すればよい。また１本のクラッド内でハニカム状に繰り返す一単位は、六方最密配置による構造に限られず、図３のような正方配置による構造として把握してもよい。

　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
前記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段のモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む
モニタ装置。
（付記２）複数の使用コアの数をＮ本（但し、Ｎは２以上の整数）としたときに、
前記印加手段は、お互いに異なる時点Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）のうち、第１時点では前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、前記第１時点とは異なる第２時点（但し、Ｎは２以上の整数）では前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、
前記モニタ手段は、前記第１時点で前記第１の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、前記第２時点で前記第２の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、
これらのモニタ結果を利用して、前記分離手段は、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１に記載のモニタ装置。
（付記３）前記印加手段は、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
前記分離手段は、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１に記載のモニタ装置。
（付記４）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
付記３に記載のモニタ装置。
（付記５）前記分離手段は、前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記４に記載のモニタ装置。
（付記６）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路に挿入され、前記複数の使用コアを伝搬する光信号を増幅する光増幅手段と、
付記１又は付記２に記載のモニタ装置と、を含む、
光増幅器。
（付記７）前記モニタ装置の印加手段は、前記光増幅手段のための励起光源と、前記励起光源からの励起光を前記複数の使用コアを伝搬する信号光に結合させる光カプラと、を含む、
付記６に記載の光増幅器。
（付記８）前記励起光源は複数の励起光源を含み、前記ディザに対応して、個別に前記複数の励起光源の強度が制御される、
付記７に記載の光増幅器。
（付記９）前記励起光源の駆動電流と、前記光増幅手段が増幅した光信号の信号出力とを対にして保持するルックアップテーブルをさらに含む、
付記７又は付記８に記載の光増幅器。
（付記１０）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路に挿入され、前記複数の使用コアを伝搬する光信号を増幅する光増幅手段と、
付記３乃至付記５のいずれか一項に記載のモニタ装置と、を含む、
光増幅器。
（付記１１）前記モニタ装置の印加手段は、前記光増幅手段のための励起光源と、前記励起光源からの励起光を前記複数の使用コアを伝搬する信号光に結合させる光カプラと、を含む、
付記１０に記載の光増幅器。
（付記１２）前記励起光源は複数の励起光源を含み、前記ディザに対応して、個別に前記複数の励起光源の強度が制御される、
付記１１に記載の光増幅器。
（付記１３）前記励起光源の駆動電流と、前記光増幅手段が増幅した光信号の信号出力とを対にして保持するルックアップテーブルをさらに含む、
付記１１又は付記１２に記載の光増幅器。
（付記１４）前記使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記識別情報を利用して、前記モニタ手段のモニタ結果から、前記複数の使用コアのうちの一つの使用コアのクロストークを判定する信号クロストーク元判定手段をさらに含む、
付記１０乃至１３のいずれか一項に記載の光増幅器。
（付記１５）前記第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数のディザと、前記第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される数とは周波数が異なる前記第２の周波数のディザとは実質的に振幅が同一であり、
信号クロストーク元判定手段は、
前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された前記第１の周波数のディザと、前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された前記第２の周波数のディザとを抽出する電気フィルタと、
前記電気フィルタが抽出した前記第１の周波数のディザと、前記第２の周波数のディザとからクロストーク量を得るクロストークモニタと、を含む、
付記１４に記載の光増幅器。
（付記１６）前記使用コアを伝搬する信号光に印加されるディザの周波数は、前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された第１の周波数のディザや、第２の周波数のディザの周波数より高く、
前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された第１の周波数のディザや、第２の周波数のディザの周波数は、前記光増幅手段の応答周波数より低い、
付記１５に記載の光増幅器。
（付記１７）複数の使用コアは、正方配置又は六方最密配置され、パワーがモニタされる前記不使用コアは前記複数の使用コアの中心に配置される、
付記６乃至１６のいずれか一項に記載の光増幅器。
（付記１８）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
付記７乃至９、１１乃至１７のいずれか一項に記載の光増幅器と、を含む、
光伝送システム。
（付記１９）複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
前記不使用コアのパワーをモニタし、
前記モニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
モニタ方法。
（付記２０）複数の使用コアの数をＮ本（但し、Ｎは２以上の整数）としたときに、
お互いに異なる時点Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）のうち、第１時点では前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、前記第１時点とは異なる第２時点（但し、Ｎは２以上の整数）では前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、
前記第１時点で前記第１の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、前記第２時点で前記第２の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、
これらのモニタ結果を利用して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１９に記載のモニタ方法。
（付記２１）前記ディザの印加では、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
前記モニタ結果の分離では、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記１９に記載のモニタ方法。
（付記２２）前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
付記２１に記載のモニタ方法。
（付記２３）前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
付記２２に記載のモニタ方法。

　この出願は、２０２０年２月２７日に出願された日本出願特願２０２０－３１２７９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　１１_１、１１_２、１１_３　　マルチコア光ファイバ伝送路
　１２　　シングルモードファイバ
　１３　　ディザ印加機能
　１４、１５　　ＦＩＦＯデバイス
　１６　　パワーモニタ
　１７　　分離ブロック
　１８　　コントローラ
　１９　　ドライバ
　２０　　ＬＤ
　２１　　光カプラ
　２２　　ＬＵＴ
　２５　　信号クロストーク元コア判定部
　１０１　　マルチコア光ファイバ伝送路
　１０２　　印加手段
　１０３　　モニタ手段
　１０４　　分離手段

Claims

　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ装置であって、
　前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加する印加手段と、
　前記不使用コアのパワーをモニタするモニタ手段と、
　前記モニタ手段のモニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する分離手段と、を含む
モニタ装置。
　複数の使用コアの数をＮ本（但し、Ｎは２以上の整数）としたときに、
　前記印加手段は、お互いに異なる時点Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）のうち、第１時点では前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、前記第１時点とは異なる第２時点（但し、Ｎは２以上の整数）では前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、
　前記モニタ手段は、前記第１時点で前記第１の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、前記第２時点で前記第２の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、
　これらのモニタ結果を利用して、前記分離手段は、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項１に記載のモニタ装置。
　前記印加手段は、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
　前記分離手段は、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項１に記載のモニタ装置。
　前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
請求項３に記載のモニタ装置。
　前記分離手段は、前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項４に記載のモニタ装置。
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路に挿入され、前記複数の使用コアを伝搬する光信号を増幅する光増幅手段と、
　請求項１又は請求項２に記載のモニタ装置と、を含む、
光増幅器。
　前記モニタ装置の印加手段は、前記光増幅手段のための励起光源と、前記励起光源からの励起光を前記複数の使用コアを伝搬する信号光に結合させる光カプラと、を含む、
請求項６に記載の光増幅器。
　前記励起光源は複数の励起光源を含み、前記ディザに対応して、個別に前記複数の励起光源の強度が制御される、
請求項７に記載の光増幅器。
　前記励起光源の駆動電流と、前記光増幅手段が増幅した光信号の信号出力とを対にして保持するルックアップテーブルをさらに含む、
請求項７又は請求項８に記載の光増幅器。
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路に挿入され、前記複数の使用コアを伝搬する光信号を増幅する光増幅手段と、
　請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載のモニタ装置と、を含む、
光増幅器。
　前記モニタ装置の印加手段は、前記光増幅手段のための励起光源と、前記励起光源からの励起光を前記複数の使用コアを伝搬する信号光に結合させる光カプラと、を含む、
請求項１０に記載の光増幅器。
　前記励起光源は複数の励起光源を含み、前記ディザに対応して、個別に前記複数の励起光源の強度が制御される、
請求項１１に記載の光増幅器。
　前記励起光源の駆動電流と、前記光増幅手段が増幅した光信号の信号出力とを対にして保持するルックアップテーブルをさらに含む、
請求項１１又は請求項１２に記載の光増幅器。
　前記使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記識別情報を利用して、前記モニタ手段のモニタ結果から、前記複数の使用コアのうちの一つの使用コアのクロストークを判定する信号クロストーク元判定手段をさらに含む、
請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の光増幅器。
　前記第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数のディザと、前記第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される数とは周波数が異なる前記第２の周波数のディザとは実質的に振幅が同一であり、
　信号クロストーク元判定手段は、
　前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された前記第１の周波数のディザと、前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された前記第２の周波数のディザとを抽出する電気フィルタと、
　前記電気フィルタが抽出した前記第１の周波数のディザと、前記第２の周波数のディザとからクロストーク量を得るクロストークモニタと、を含む、
請求項１４に記載の光増幅器。
　前記使用コアを伝搬する信号光に印加されるディザの周波数は、前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された第１の周波数のディザや、第２の周波数のディザの周波数より高く、
　前記使用コアを伝搬する信号光に重畳された第１の周波数のディザや、第２の周波数のディザの周波数は、前記光増幅手段の応答周波数より低い、
請求項１５に記載の光増幅器。
　複数の使用コアは、正方配置又は六方最密配置され、パワーがモニタされる前記不使用コアは前記複数の使用コアの中心に配置される、
請求項６乃至１６のいずれか一項に記載の光増幅器。
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路と、
　請求項７乃至９、１１乃至１７のいずれか一項に記載の光増幅器と、を含む、
光伝送システム。
　複数の使用コアと少なくとも１つ以上の不使用コアとを有するマルチコア光ファイバ伝送路のモニタ方法であって、
　前記使用コアを伝搬する信号光にディザを印加し、
　前記不使用コアのパワーをモニタし、
　前記モニタ結果を、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
モニタ方法。
　複数の使用コアの数をＮ本（但し、Ｎは２以上の整数）としたときに、
　お互いに異なる時点Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）のうち、第１時点では前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、前記第１時点とは異なる第２時点（但し、Ｎは２以上の整数）では前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に前記複数の使用コアのうち他の使用コアを伝搬する信号光とは異なる強度のディザを重畳させ、
　前記第１時点で前記第１の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、前記第２時点で前記第２の使用コアを伝搬する信号光に前記ディザが重畳させた光信号の強度をモニタし、
　これらのモニタ結果を利用して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項１９に記載のモニタ方法。
　前記ディザの印加では、前記複数の使用コアを伝搬する信号光に識別情報を重畳させ、
　前記モニタ結果の分離では、前記信号光に重畳された識別情報を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項１９に記載のモニタ方法。
　前記識別情報は、前記複数の使用コアのうち第１の使用コアを伝搬する信号光に重畳される第１の周波数のディザと、前記複数の使用コアのうち第２の使用コアを伝搬する信号光に重畳される前記第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数のディザと、を含む、
請求項２１に記載のモニタ方法。
　前記第１の周波数及び前記第２の周波数の周波数の相違を参照して、前記複数の使用コアからのパワー成分に分離する、
請求項２２に記載のモニタ方法。