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特開2024-144094波長変換増幅器、光通信装置、及び波長変換パワー制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024144094
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】波長変換増幅器、光通信装置、及び波長変換パワー制御方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/291 20130101AFI20241003BHJP
G02F 1/35 20060101ALI20241003BHJP
H04J 14/02 20060101ALN20241003BHJP
【ＦＩ】
H04B10/291
G02F1/35 501
H04J14/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023219757
(22)【出願日】2023-12-26
(31)【優先権主張番号】P 2023056765
(32)【優先日】2023-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人情報通信研究機構、「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ 超高速・大容量ネットワークを実現する帯域拡張光ノード技術の研究開発 研究開発項目２ 帯域拡張波長多重光ノード構成技術の研究開発 副題：光ネットワークのビットレート距離積拡張に向けた帯域拡張光ノード技術の研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】星田 剛司
(72)【発明者】
【氏名】岡田 峻
【テーマコード（参考）】
2K102
5K102
【Ｆターム（参考）】
2K102AA15
2K102BA13
2K102BA14
2K102BA18
2K102BB01
2K102BB02
2K102BC01
2K102BD02
2K102DA06
2K102DC07
2K102EA25
2K102EB20
2K102EB22
5K102AA01
5K102AD01
5K102KA06
5K102KA42
5K102PH13
5K102PH14
5K102PH42
(57)【要約】
【課題】ポストアンプでの非線形効果による波形歪みを抑制した波長変換増幅器と光通信装置を提供する。
【解決手段】波長変換増幅器は、第１波長帯の光信号を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】波長変換増幅器は、第１波長帯の光信号を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長帯の光信号を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、
前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、
前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、
を有する波長変換増幅器。
前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、
前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、
前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、
を有する波長変換増幅器。
【請求項2】
前記ラマン増幅器はラマン増幅用の光ファイバを有し
前記ラマン増幅用の光ファイバの前記第２波長帯における波長分散と、前記非線形ファイバの前記第１波長帯における波長分散は同じ符号をもつ、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
前記ラマン増幅用の光ファイバの前記第２波長帯における波長分散と、前記非線形ファイバの前記第１波長帯における波長分散は同じ符号をもつ、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
【請求項3】
前記非線形ファイバは前記ラマン増幅用の光ファイバよりも大きい非線形係数を有し、前記ラマン増幅用の光ファイバよりも短いファイバ長を有する、
請求項２に記載の波長変換増幅器。
請求項２に記載の波長変換増幅器。
【請求項4】
前記ラマン増幅器の前記出力光パワーと、前記出力光パワーのときに非線形雑音を最小にする前記非線形ファイバの前記入力光パワーとの関係を保持するメモリと、
前記ラマン増幅器の前記出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
を有し、
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、前記メモリに保持された前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーが前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
前記ラマン増幅器の前記出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
を有し、
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、前記メモリに保持された前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーが前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
【請求項5】
前記非線形ファイバの前段に設けられる第１増幅器または可変光減衰器、
を有し、前記制御器は、前記第１増幅器または前記可変光減衰器を制御することで、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
請求項４に記載の波長変換増幅器。
を有し、前記制御器は、前記第１増幅器または前記可変光減衰器を制御することで、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
請求項４に記載の波長変換増幅器。
【請求項6】
前記非線形ファイバの前段に設けられる第１非線形ファイバ、
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果に基づいて、前記第１非線形ファイバの出力光パワーを制御する、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果に基づいて、前記第１非線形ファイバの出力光パワーを制御する、
請求項１に記載の波長変換増幅器。
【請求項7】
前記第１非線形ファイバは、前記ラマン増幅器の出力側の伝送路で用いられる伝送路光ファイバと同じ符号の波長分散をもつ、
請求項６に記載の波長変換増幅器。
請求項６に記載の波長変換増幅器。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載の波長変換増幅器と、
前記波長変換増幅器から出力される前記第２波長帯の信号を、前記第２波長帯と異なる波長帯の信号と合波して伝送路に出力する合波器と、
を備える光通信装置。
前記波長変換増幅器から出力される前記第２波長帯の信号を、前記第２波長帯と異なる波長帯の信号と合波して伝送路に出力する合波器と、
を備える光通信装置。
【請求項9】
波長変換器で第１波長帯の光信号を第２波長帯の光信号に変換し、
前記波長変換器の前段に接続された非線形ファイバへの入力光パワーをモニタして第１モニタ値を取得し、
前記第２波長帯の光信号を前記波長変換器の後段に接続されたラマン増幅器で増幅し、
前記ラマン増幅器の出力光パワーをモニタして第２モニタ値を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値に基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーと、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーとが所定の比率で釣り合うように制御する、
波長変換パワー制御方法。
前記波長変換器の前段に接続された非線形ファイバへの入力光パワーをモニタして第１モニタ値を取得し、
前記第２波長帯の光信号を前記波長変換器の後段に接続されたラマン増幅器で増幅し、
前記ラマン増幅器の出力光パワーをモニタして第２モニタ値を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値に基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーと、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーとが所定の比率で釣り合うように制御する、
波長変換パワー制御方法。
【請求項10】
第１波長帯の光信号を伝送すると共に、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅ファイバと、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の光信号を前記第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器にて波長変換後の前記第２波長帯の光信号を伝送するループ用ファイバと、
前記第１波長帯の光信号と、前記ループ用ファイバからの前記第２波長帯の光信号とを合波する合波部と、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の信号光を前記波長変換器に分離出力すると共に、前記ラマン増幅ファイバからの前記第２波長帯の光信号を出力部に分離出力する分波部と、
前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第１波長帯の光信号のパワー及び、前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第２波長帯の光信号のパワーを制御する制御器と、
を有することを特徴とする波長変換増幅器。
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の光信号を前記第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器にて波長変換後の前記第２波長帯の光信号を伝送するループ用ファイバと、
前記第１波長帯の光信号と、前記ループ用ファイバからの前記第２波長帯の光信号とを合波する合波部と、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の信号光を前記波長変換器に分離出力すると共に、前記ラマン増幅ファイバからの前記第２波長帯の光信号を出力部に分離出力する分波部と、
前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第１波長帯の光信号のパワー及び、前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第２波長帯の光信号のパワーを制御する制御器と、
を有することを特徴とする波長変換増幅器。
【請求項11】
前記ラマン増幅ファイバは、
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが同一方向に流れることを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが同一方向に流れることを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
【請求項12】
前記ラマン増幅ファイバは、
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが逆方向に夫々流れることを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが逆方向に夫々流れることを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
【請求項13】
前記ラマン増幅ファイバは、
前記第２波長帯の光信号を増幅すると共に、前記第１波長帯の光信号を増幅することを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
前記第２波長帯の光信号を増幅すると共に、前記第１波長帯の光信号を増幅することを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
【請求項14】
前記ラマン増幅ファイバの分散絶対値が前記第２波長帯の光信号に比較して前記第１波長帯の光信号の方が大きい場合に、前記第２波長帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバを配置することを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
【請求項15】
前記ラマン増幅ファイバの分散絶対値が前記第１波長帯の光信号に比較して前記第２波長帯の光信号の方が大きい場合に、前記第１波長帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバを配置することを特徴とする請求項１０に記載の波長変換増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、波長変換増幅器、光通信装置、及び波長変換パワー制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光通信ネットワークの伝送容量を拡大するために、複数の波長帯域を用いたマルチバンド光伝送が有効である。現在、Ｃ帯とＬ帯に対応できるトランスポンダが実用化されているが、Ｃ帯よりも短波長のＳ帯、Ｅ帯、Ｏ帯や、Ｌ帯よりも長波長のＵ帯を用いることで、広帯域の光通信が実現される。マルチバンドの波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）システムで、Ｃ帯、Ｌ帯、及びＳ帯の光増幅にイオン添加ファイバ増幅器を用い、Ｅ帯とＵ帯で半導体光増幅器やラマン増幅器を用いることが検討されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ラマン増幅器に分散補償ファイバを用いる構成が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２００３１４号公報
【特許文献2】米国特許第７１７７０７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体光増幅器は、利得飽和や偏波依存性の観点から、高出力化や低コスト化に課題があると予想される。イオン添加ファイバ増幅器は、材料によって波長帯域が制限され、システム要件から導かれる所要帯域で求められる性能が得られるとは限らない。たとえば、エルビウム（Ｅｒ）添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、Ｃ帯やＬ帯の短波長側においては良好な特性を示し、広く実用化されているが、Ｓ帯やＬ帯の長波長側では特性が劣化する。また、Ｅ帯、Ｏ帯、Ｕ帯では信号を増幅するための利得を得ることが困難である。Ｓ帯、Ｅ帯、Ｏ帯の光増幅用に、ツリウム（Ｔｍ）やビスマス（Ｂｉ）を添加したイオン添加ファイバ増幅器が検討されているが、特性の波長依存性が大きく、性能と信頼性の観点から技術が成熟しているとは言えず、未だ実用レベルに達していない。一方、集中型ラマン増幅器は技術的に成熟した光部品を用いて構成することが可能であるとともに、同一の動作原理でＯ帯からＵ帯（１２６０ｎｍ～１６７５ｎｍ）の中の所望の波長帯域に広く対処することが考えられる。しかし、集中型ラマン増幅器で高出力化しようとすると、別の課題が生じる。
【0005】
集中型ラマン増幅器は、増幅効率を高めるために非線形性の高いファイバを利用する。集中型ラマン増幅器を、伝送路への出力側のポストアンプに適用する場合、高出力パワーに起因して信号が劣化するおそれがある。集中型ラマン増幅器を用いたポストアンプの高出力パワーにより、ポストアンプの内部でラマン増幅以外の非線形効果、たとえば、自己位相変調、相互位相変調、四光波混合などの光カー効果が顕著になり、信号波形が歪む。実施形態では、ポストアンプでの非線形効果による波形歪みを抑制した波長変換増幅器と光通信装置を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態において、波長変換増幅器は、第１波長帯の光信号を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
ポストアンプでの非線形効果による波形歪みを抑制した波長変換増幅器と光通信装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態の波長変換増幅器が適用される光通信装置と光通信システムの模式図である。
【図2A】本発明に至る過程で考えられる波長変換増幅器の構成を示す模式図である。
【図2B】波長変換増幅器で用いられる第１増幅器と波長変換器の模式図である。
【図3】実施形態の波長変換増幅器の模式図である。
【図4】第１実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図6】パワー関係を表す係数の事前設定のフローチャートである。
【図7】ラマン増幅器の出力パワー制御のフローチャートである。
【図8】非線形ファイバの入力パワー制御のフローチャートである。
【図9】第１実施例の波長変換増幅器のパラメータの設計例を示す図である。
【図10】波長変換増幅器内部の累積分散と非線形位相シフトの関係を示す図である。
【図11】第２実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図14】第２制御器のメモリに保持する係数の事前決定のフローチャートである。
【図15】第１非線形ファイバの出力パワー制御のフローチャートである。
【図16】第２実施例の波長変換増幅器のパラメータの設計例を示す図である。
【図17】第３実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図19】出力段光パワー制御のフローチャートである。
【図20】入力段光パワー制御のフローチャートである。
【図21】第４実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図23】出力段光パワー制御のフローチャートである。
【図24】入力段光パワー制御のフローチャートである。
【図25】第５実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図27】出力段光パワー制御のフローチャートである。
【図28】入力段光パワー制御のフローチャートである。
【図29】第６実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【図31】第７実施例の波長変換増幅器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下で、図面を参照して、実施形態の波長変換パワー制御の具体的な構成と手法を説明する。以下に示す形態は、本開示の技術思想を具現化するための一例であって、開示内容を限定するものではない。各図面に示される構成要素の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために、誇張して描かれている場合がある。同一の構成要素または機能に同一の名称または符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。
【0010】
＜光通信装置と光通信システム＞
図１は、実施形態の波長変換増幅器２０が適用される光通信装置１０と、光通信装置１０が用いられる光通信システム１の模式図である。光通信システム１は、複数の波長帯域で光信号を波長多重伝送するマルチバンドＷＤＭシステムである。光通信装置１０は、光ファイバの伝送路２及び３により、光通信システム１が提供するネットワークに接続されている。光通信装置１０は、たとえば、所定の波長帯に含まれる所望の波長の信号を選択的に追加、または分離する光アド・ドロップマルチプレクサ（ОＡＤＭ）ノードである。図１の例では、光ファイバ伝送路として入力方路と出力方路がそれぞれ１だけある場合を示しているが、より一般的な複数の入出力方路を有する多方路ＯＡＤＭノードであってもよい。
図１は、実施形態の波長変換増幅器２０が適用される光通信装置１０と、光通信装置１０が用いられる光通信システム１の模式図である。光通信システム１は、複数の波長帯域で光信号を波長多重伝送するマルチバンドＷＤＭシステムである。光通信装置１０は、光ファイバの伝送路２及び３により、光通信システム１が提供するネットワークに接続されている。光通信装置１０は、たとえば、所定の波長帯に含まれる所望の波長の信号を選択的に追加、または分離する光アド・ドロップマルチプレクサ（ОＡＤＭ）ノードである。図１の例では、光ファイバ伝送路として入力方路と出力方路がそれぞれ１だけある場合を示しているが、より一般的な複数の入出力方路を有する多方路ＯＡＤＭノードであってもよい。
【0011】
光通信装置１０は、伝送路２から受け取った光信号をＷＤＭフィルタ１１により、複数の波長帯の信号に分離する。図１の例では、光通信システム１でＣ帯（１５３０～１５６５ｎｍ）、Ｌ帯（１５６５～１６２５ｎｍ）、及びＵ帯（１６２５～１６７５ｎｍ）が用いられているが、Ｓ帯（１４６０～１５３０ｎｍ）、Ｅ帯（１３６０～１４６０ｎｍ）等、その他の波長帯が用いられてもよい。また、ＷＤＭフィルタによる波長帯の分離は、上記のＣ帯、Ｌ帯、Ｕ帯、Ｓ帯、Ｅ帯の名称や波長範囲の定義にとらわれることなく、その境界をまたいだり、その一部の波長帯域のみを用いるようにしたりしてもよい。光通信装置１０に、マルチキャストスイッチ（ＭＣＳ）１９を介して１以上のトランスポンダ３０が接続されている。各トランスポンダ３０は、送信器（ＴＸ）と受信器（ＲＸ）を有し、光送受信器とも呼ばれる。各トランスポンダ３０から送信された信号は光通信装置１０でアドされ、光通信装置１０でドロップされた信号を受信する。一般的なＯＡＤＭノードの構成として知られているように、マルチキャストスイッチ１９に代えて、多入力多出力の波長選択スイッチや、アレイ導波路格子（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）などの波長合分波素子で構成してもよい。
【0012】
トランスポンダ３０はＣ帯とＬ帯の信号を処理可能であるが、その他の帯域の信号を処理する機能を有していない。そのため、光通信装置１０で、Ｃ帯とＬ帯以外の波長帯の光信号を、トランスポンダ３０で処理可能な波長帯の信号に変換する。図１の例では、Ｕ帯とＬ帯の間で波長変換が行われるが、Ｕ帯とＣ帯の間で波長変換してもよいし、Ｓ帯を用いる場合はＳ帯とＣ帯の間、あるいはＳ帯とＬ帯の間で波長変換が行われてもよい。
【0013】
ＷＤＭフィルタ１１で分離されたＬ帯とＣ帯の信号は、それぞれＬ帯用のプリアンプ１２－１とＣ帯用のプリアンプ１２－２で増幅されて、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１３－２に入力される。Ｌ帯とＣ帯の信号は、宛先に応じて、光通信装置１０でドロップされ、または他の方路に送られ、または光通信装置１０をそのまま通過する。ＷＤＭフィルタ１１で分離されたＵ帯の信号は、波長変換プリアンプ１８でＬ帯に変換され増幅されて、Ｌ帯用のＷＳＳ１３－１に入力される。Ｌ帯に変換された信号も、宛先に応じて光通信装置１０でドロップされ、または他の方路に送られ、または光通信装置１０をそのまま通過する。
【0014】
光通信装置１０でアドされまたは通過するＣ帯とＬ帯の信号は、ＷＳＳ１４－２に入力され、Ｌ帯用のポストアンプ１６－１と、Ｃ帯用のポストアンプ１６－２で、それぞれ増幅される。光通信装置１０でアドされ、またはそのまま通過するＬ帯の信号の一部は、ＷＳＳ１４－１に入力され、波長変換増幅器２０でＵ帯の信号に変換されて増幅される。増幅されたＣ帯、Ｌ帯、及びＵ帯の信号は、ＷＤＭフィルタ１５で合波されて、伝送路３に出力される。
【0015】
伝送路３への出力側のポストアンプとして用いられる波長変換増幅器２０は、Ｕ帯に再変換された光信号を、非線形歪みを抑制しながら高出力パワーに増幅する。波長変換増幅器２０の構成として、波長変換、すなわちパラメトリック増幅のみで高出力パワーを得ることも理論上は可能である。たとえば、周期分極リチウムナイオベート（ＰＰＬＮ：periodically-poled lithium niobate）などの強誘電体に導波路を形成して、強誘電体導波路に発現する２次の非線形効果を利用することが波長変換増幅技術として有望である。しかし、通信波長よりも短波長（たとえば８００ｎｍ付近）の強い励起光を、強誘電体導波路に入射する必要があり、結晶損傷などのダメージや、長期信頼性に対するリスクが大きい。パラメトリック増幅のみでは、伝送路３に出力する再変換信号光のパワーを十分、かつ安定的に増幅できない可能性がある。そのため、比較的低い光パワーで波長変換動作を行わせ、変換光をラマン増幅器でブーストする構成が考えられる。
【0016】
図２Ａは、本発明に至る過程で考えられ得る波長変換増幅器の構成を示す。たとえば、Ｌ帯からＵ帯に変換する波長変換器２２の前段で、Ｌ帯の信号を第１増幅器２１で波長変換に適したパワーレベルに増幅し、波長変換器２２から出力されるＵ帯の信号を、ラマン増幅器２３で伝送路３への出力に適したパワーレベルに増幅する。ラマン増幅器２３は、ラマン増幅用の光ファイバ２３１と励起光源２３２を含み、伝送路３への出力段で局所的に、特定波長帯の光信号を増幅する集中型のラマン増幅器である。
【0017】
図２Ｂは、第１増幅器２１と波長変換器２２の構成例を示す。第１増幅器２１は、たとえば、コアにＥｒがドープされたＥｒドープファイバ２１１と、励起光源２１２と、Ｌ帯の信号光と励起光を合波する光カプラ２１３と、励起光（図中で「Ｐｕｍｐ」と表記）を除去する光フィルタ２１４とを有する。波長変換器２２は、非線形光学媒質２２１と、励起光源２２２と、励起光をＬ帯の信号光に合波する光カプラ２２３と、励起光及びＬ帯の信号光を除去する光フィルタ２２４を有する。励起光源２２２から出力される励起光は、非線形光学媒質２２１で非線形光学効果を生じさせる強度を有するが、伝送路３への出力レベルほどの高パワーは不要である。
【0018】
図２Ａと図２Ｂの構成では、波長変換器２２自体はそれほど高いパワーで駆動されないので、長期信頼性の観点では問題がない。しかし、後段のラマン増幅器２３で、伝送路３への出力に必要とされるパワーを実現しようとすると、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端の近傍で、カー効果などの非線形効果により波形歪みが発生してしまう。この非線形効果による波形歪みを抑制するために、実施形態では図３の構成を採用する。
【0019】
＜波長変換増幅器の基本構成＞
図３は、実施形態の波長変換増幅器２０の模式図である。波長変換増幅器２０は、波長変換器２２と、波長変換器２２の前段に設けられる非線形ファイバ２６と、波長変換器２２の後段に設けられるラマン増幅器２３と、非線形ファイバ２６への入力光パワーとラマン増幅器２３の出力光パワーとを制御する制御器２７と、を有する。非線形ファイバ２６の前段に、Ｌ帯の光信号を増幅する第１増幅器２１が設けられている。
図３は、実施形態の波長変換増幅器２０の模式図である。波長変換増幅器２０は、波長変換器２２と、波長変換器２２の前段に設けられる非線形ファイバ２６と、波長変換器２２の後段に設けられるラマン増幅器２３と、非線形ファイバ２６への入力光パワーとラマン増幅器２３の出力光パワーとを制御する制御器２７と、を有する。非線形ファイバ２６の前段に、Ｌ帯の光信号を増幅する第１増幅器２１が設けられている。
【0020】
波長変換器２２は、光通信装置１０に接続されるトランスポンダ３０で用いられるＬ帯やＣ帯の信号を、マルチバンド光伝送で用いられるその他の帯域の信号に変換する。波長変換器２２は、図２Ｂに示した構成を有し、たとえば、非線形光学効果を生じさせるのに必要とされる程度のパワーで駆動される。波長変換器２２は、Ｌ帯の信号をＵ帯の信号に変換するが、この例に限定されず、Ｃ帯からＵ帯、Ｃ帯からＳ帯、Ｌ帯からＳ帯など、他の波長帯の間での波長変換であってもよい。
【0021】
ラマン増幅器２３は、ラマン増幅用の光ファイバ２３１と、励起光源２３２と、励起光源２３２から出力された励起光を光ファイバ２３１に入射する光フィルタ２３４と、を有する。光ファイバ２３１は、Ｕ帯の信号をラマン増幅することに適したファイバである。励起光源２３２は、Ｕ帯の信号よりもラマンシフトに相当する波長分（１００ｎｍ程度）だけ短い波長の励起光を出力する。たとえば１６５０ｎｍの信号光に対して、１５２０～１５８０ｎｍの励起光を出力する。励起光の入射により、光ファイバ２３１の内部で誘導ラマン散乱が発生し、Ｕ帯の信号光が増幅される。この例では、波長依存性の光フィルタ２３４によって、励起光が信号光と逆方向に入射される後方励起方式が用いられている。後方励起により、励起光のパワー揺らぎ、すなわちノイズが平均化され、Ｕ帯内のパワースペクトルの変動が抑制される。
【0022】
第１増幅器２１は、図２Ｂに示した構成を有し、波長変換器２２に入射するＬ帯の信号を増幅する。第１増幅器２１と波長変換器２２の間に配置される非線形ファイバ２６は、ラマン増幅器２３で発生する非線形歪みを打ち消すために用いられる。換言すると、ラマン増幅器２３で発生するカー効果歪みなどの非線形歪みを、非線形ファイバ２６で発生するカー効果歪みによって予等化する。
【0023】
ラマン増幅器２３で発生するカー効果歪みを非線形ファイバ２６のカー効果歪みで打ち消すためには、ラマン増幅器２３で発生する非線形位相シフト量と、非線形ファイバ２６で発生する非線形位相シフト量とが釣り合っている必要がある。各ファイバで発生する非線形位相シフト量は、それぞれのファイバを伝搬する信号の光パワーに比例する。そのため、制御器２７は、非線形ファイバ２６への入力光パワーと、ラマン増幅器２３の出力光パワーを適切な比率に設定し、ラマン増幅器２３で発生するＵ帯での非線形位相シフト量を、非線形ファイバ２６で発生するＬ帯での非線形位相シフト量がおおむね釣り合うように制御する。たとえば、制御器２７は、ラマン増幅器２３の励起光源２３２と、第１増幅器２１の励起光源２１２（図２Ｂ参照）を制御することで、非線形ファイバ２６への入力光パワーとラマン増幅器２３の出力光パワーを調整する。第１増幅器２１に代えて、可変光減衰器を用いて非線形ファイバ２６への入力光パワーを制御してもよい。
【0024】
波長変換器２２は、ある波長帯（たとえばＬ帯）に含まれるＷＤＭ信号を、別の波長帯（たとえばＵ帯）のＷＤＭ信号に一括して変換する際に、位相共役作用をもたらす。位相共役とは、入射する信号光と、出力される変換光において、光の場の位相項の符号が正負反転させた関係にあることをいう。位相共役作用により、励起光源２２２（図２Ｂ参照）から出力される励起光の波長を中心として、波長変換前のＬ帯の信号のスペクトルと、波長変換後のＵ帯の信号のスペクトルが反転する。そのため、非線形ファイバ２６の波長分散は、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の波長分散と同じ符号（プラスまたはマイナス）をもつように設計される。
【0025】
波長変換器２２の入射側と出射側で同じ符号の非線形性を持たせ、かつ、ラマン増幅器２３の出力光パワーと非線形ファイバ２６への入力光パワーを釣り合わせることで、ラマン増幅器２３のカー効果歪みを、非線形ファイバ２６のカー効果歪みで予等化できる。
【0026】
予等化の効果は、非線形ファイバ２６の入力端の付近で損失を受けながら発生する非線形位相シフトと、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端付近で利得を受けながら発生する非線形位相シフトが、波長分散で正規化した距離で見て波長変換器２２の位置に対して対称になるときに最大となる。この効果については、図１０を参照してより詳しく説明する。もっとも、非線形ファイバ２６の分散係数が十分に小さいとき、すなわち分散値がゼロに近いときは、位置の対称性の要求に対するトレランス（許容）は大きくなる。
【0027】
非線形ファイバ２６の非線形係数γは、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の非線形係数よりも大きく、かつ非線形ファイバ２６のファイバ長はラマン増幅用の光ファイバ２３１よりも短いことが好ましい。これにより、非線形ファイバ２６で生じる光損失を低減し、かつ、非線形ファイバ２６とラマン増幅器２３の非線形性を釣り合わせる。以下で、波長変換増幅器２０の具体的な動作例を説明する。
【0028】
＜第１実施例＞
図４は、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａの模式図である。波長変換増幅器２０Ａは、波長変換器２２と、波長変換器２２の前段に設けられる非線形ファイバ２６と、波長変換器２２の後段に設けられるラマン増幅器２３と、制御器２７Ａと、を有する。非線形ファイバ２６の前段に第１増幅器２１を設けてもよい。第１増幅器２１と波長変換器２２の構成は、図２Ｂに示した構成と同様である。ラマン増幅器２３は、図３と同様に後方励起型のラマン増幅器であってもよい。制御器２７Ａは、プロセッサ２７１と、メモリ２７２と、パワーモニタ２７３を有する。
図４は、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａの模式図である。波長変換増幅器２０Ａは、波長変換器２２と、波長変換器２２の前段に設けられる非線形ファイバ２６と、波長変換器２２の後段に設けられるラマン増幅器２３と、制御器２７Ａと、を有する。非線形ファイバ２６の前段に第１増幅器２１を設けてもよい。第１増幅器２１と波長変換器２２の構成は、図２Ｂに示した構成と同様である。ラマン増幅器２３は、図３と同様に後方励起型のラマン増幅器であってもよい。制御器２７Ａは、プロセッサ２７１と、メモリ２７２と、パワーモニタ２７３を有する。
【0029】
非線形ファイバ２６の入射側で、非線形ファイバ２６への入力光の一部がパワースプリッタ２８で分岐され、非線形ファイバ２６への入力光パワーが制御器２７Ａのパワーモニタ２７３でモニタされる。ラマン増幅器２３の出射側で、ラマン増幅器２３の出力光の一部がパワースプリッタ２９で分岐され、ラマン増幅器２３の出力光パワーが制御器２７Ａのパワーモニタ２７３でモニタされる。
【0030】
メモリ２７２は、ラマン増幅器２３の出力光パワーと、その出力光パワーレベルのときに非線形雑音を最小にする非線形ファイバ２６の入力光パワーとの関係を保存している。ラマン増幅器２３の出力光パワーと、そのパワーレベルのときに非線形雑音を最小にする非線形ファイバ２６の入力光パワーとの関係は、テーブルの形式で記述されていてもよいし、関数その他の関係式の形で記述されていてもよい。あるいは、上記のパワー関係から求められる係数値をメモリ２７２に保存してもよい。係数値は、ラマン増幅器の出力光パワーと、非線形雑音を最小にする非線形ファイバ２６の入力光パワーの比、または差であってもよい。
【0031】
プロセッサ２７１は、パワーモニタ２７３で得られたモニタ結果と、メモリ２７２に保存された関係または係数値とに基づいて、非線形ファイバ２６の入力光パワーと、ラマン増幅器２３の出力光パワーを制御する。非線形ファイバ２６の入力光パワーは、第１増幅器２１の励起光源２１２を制御することで制御されてもよい。ラマン増幅器２３の出力光パワーの制御は、励起光源２３２を制御することで制御されてもよい。このパワー制御により、非線形ファイバ２６への入力光パワーと、ラマン増幅器２３の出力光パワーとを適切な比率で釣り合わせて、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端で生じるカー効果歪みの大部分を、非線形ファイバ２６の入力端で生じるカー効果歪で相殺する。
【0032】
図５は、制御器２７Ａの機能ブロック図である。制御器２７Ａは、第１パワーモニタ回路２７３１、第２パワーモニタ回路２７３２、第１制御回路２７１１、第２制御回路２７１２、目標値計算器２７１３、及び係数保持部２７２１を有する。第１制御回路２７１１と、第２制御回路２７１２と、目標値計算器２７１３は、プロセッサ２７１によって実現される。第１パワーモニタ回路２７３１と第２パワーモニタ回路２７３２は、パワーモニタ２７３によって実現される。係数保持部２７２１は、メモリ２７２により実現される。係数保持部２７２１は、ラマン増幅器２３の出力光パワーと、その出力光パワーのときに非線形雑音を最小にする非線形ファイバ２６の入力光パワーとの関係を表す係数を保持する。係数は、ラマン増幅器２３の出力光パワーと、その出力光パワーのときに非線形雑音を最小にする非線形ファイバ２６の入力光パワーとの比、差分などで求められる。
【0033】
ラマン増幅器２３の出力光の一部を分岐した光が、第２パワーモニタ回路２７３２に入力され、そのパワーがモニタされる。目標値計算器２７１３は、第２パワーモニタ回路２７３２のモニタ結果（Ｐ_２）と、係数保持部２７２１に保存されている係数とに基づいて、非線形ファイバ２６への入力光パワーの目標値を計算する。この目標値をＰ_target1とする。目標値Ｐ_target1は、第１制御回路２７１１に入力される。
【0034】
他方、非線形ファイバ２６への入力光の一部を分岐した光が、第１パワーモニタ回路２７３１に入力され、そのパワーがモニタされる。第１パワーモニタ回路２７３１のモニタ結果（Ｐ_１）は、第１制御回路２７１１に入力される。第１制御回路２７１１は、Ｐ_１とＰ_target1の差がゼロに近づくように、非線形ファイバ２６への入力光パワー制御信号を出力する。この入力光パワー制御信号は、第１増幅器２１に入力され、励起光源２１２（図２Ｂ参照）が制御される。
【0035】
第２パワーモニタ回路２７３２のモニタ結果（Ｐ_２）は、目標値計算器１７１３に入力されるとともに、第２制御回路２７１２に入力される。第２制御回路２７１２には、伝送路３への出力に必要なパワーＰ_target2が入力または設定されている。第２制御回路２７１２は、ラマン増幅器２３からの出力光のモニタ値であるＰ_２を、設定されたパワーＰ_target2に近づけるための出力光パワー制御信号をラマン増幅器２３に出力する。この出力光パワー制御信号により、ラマン増幅器２３の励起光源２３２が制御される。
【0036】
ラマン増幅器２３の励起光源２３２の制御は、
（ａ）励起光源２３２に注入される駆動電流を制御する、
（ｂ）励起光源２３２の後段に可変光減衰器（ＶＯＡ:variable optical attenuator）を設けてＶＯＡを制御する、
（ｃ）ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端に信号の光パワーを調整するＶＯＡを設けてＶＯＡを制御する、
（ｄ）上記の（ａ）～（ｃ）の２つ以上を組み合わせる、
等の方法がある。
（ａ）励起光源２３２に注入される駆動電流を制御する、
（ｂ）励起光源２３２の後段に可変光減衰器（ＶＯＡ:variable optical attenuator）を設けてＶＯＡを制御する、
（ｃ）ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端に信号の光パワーを調整するＶＯＡを設けてＶＯＡを制御する、
（ｄ）上記の（ａ）～（ｃ）の２つ以上を組み合わせる、
等の方法がある。
【0037】
制御器２７Ａの制御により、非線形ファイバ２６への入力光のパワーと、ラマン増幅器２３の出力光パワーを適切な比率で釣り合わせ、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端で生じるカー効果歪みを、非線形ファイバ２６の入力端のカー効果歪みで予等化する。
【0038】
図６は、係数保持部２７２１に保持する係数の事前設定のフローチャートである。ラマン増幅器２３の出力モニタ値（Ｐ_２）と、その出力モニタ値のときに非線形雑音（または歪み）を最小にする非線形ファイバ２６の入力モニタ値（Ｐ_１）との関係を、事前に測定する（Ｓ１１）。非線形雑音（または歪み）は、波長変換”増幅”の過程で発生する目的の周波数以外の周波数成分、および位相変動成分である。Ｐ_１とＰ_２の関係から、ラマン増幅器２３の出力光パワーＰ_２の値ごとにパワー関係を表す係数を求めて、メモリ２７２に保存する（Ｓ１２）。求めた係数をメモリ２７２で実現される係数保持部２７２１に保存することで、制御器２７Ａは、非線形ファイバ２６への入力光のパワーレベルの目標値Ｐ_target1を適切に設定できる。
【0039】
図７は、ラマン増幅器２３の出力パワー制御のフローチャートである。この制御フローは、光通信装置１０の運用中に繰り返し実施される。第２パワーモニタ回路２７３２で、ラマン増幅器２３の出力光のパワーをモニタして、モニタ結果のパワーＰ_２を取得する（Ｓ２１）。第２制御回路２７１２で、パワーＰ_２と目標パワーＰ_target2との差をゼロに近づける制御信号を生成し、出力する（Ｓ２２）。目標パワーＰ_target2は、あらかじめメモリ２７２に保存されてメモリ２７２から読み出されてもよいし、伝送路３の状況に応じてオペレータにより書き換えられてもよい。この制御により、光通信装置１０の運用中に、リアルタイムでラマン増幅器２３の出力光パワーを適切なレベルに維持できる。
【0040】
図８は、非線形ファイバ２６の入力パワー制御のフローチャートである。この制御フローも、光通信装置１０の運用中に繰り返し実施される。第１パワーモニタ回路２７３１で非線形ファイバ２６への入力光パワーをモニタして、パワーＰ_１を取得する（Ｓ３１）。第２パワーモニタ回路２７３２で、ラマン増幅器２３の出力光のパワーをモニタして、パワーＰ_２を取得する（Ｓ３２）。ステップＳ３１とＳ３２は同時に行われてもよい。
【0041】
目標値計算器２７１３で、パワーＰ_２と、係数保持部２７２１に保持されている係数とに基づいて、非線形ファイバ２６への入力光パワーの目標値Ｐ_target1を算出する（Ｓ３３）。第１制御回路２７１１で、Ｐ_１とＰ_target1の差がゼロに近づくように、非線形ファイバ２６の入力光パワーを制御する制御信号を生成し出力する（Ｓ３４）。この制御信号は、たとえば、第１増幅器２１の励起光源２１２の制御に用いられる。
【0042】
【0043】
図９は、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａのパラメータの設計例を示す。図９の（Ａ）から（Ｄ）で、横軸はデバイス内部のファイバ伝送距離、より具体的には、非線形ファイバ２６への入射端から、波長変換器２２を経て、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出射端までの伝送距離を示す。図９の（Ａ）の縦軸は、相対信号光パワーＰ［ｄＢ］、（Ｂ）の縦軸は非線形係数γ、（Ｃ）の縦軸は、波長変換増幅器２０Ａの各位置で発生する波長分散あたりの非線形位相シフト、（Ｄ）の縦軸は、累積分散である。（Ｃ）の非線形位相シフトは、相対信号光パワーＰに非線形係数γを乗算したものである。これを波長分散Ｄで割り算して、波長分散あたりの、すなわち波長分散で正規化された非線形位相シフトとしている。波長分散で正規化された非線形位相シフトの累積値は、カー効果歪みを表す。
【0044】
図９の（Ａ）と（Ｂ）で、実線（ｂ）は波長変換がロスレスの場合の特性値を示す。破線（ａ）は波長変換に正味利得がある場合の特性値、破線（ｃ）は波長変換が損失を伴う場合の特性値を示す。図９の（Ａ）を参照すると、非線形ファイバ２６に入射したＬ帯の信号光の相対パワーは、非線形ファイバ２６に沿った伝搬過程で徐々に低減する。波長変換器２２でＵ帯に変換された変換光は、ラマン増幅器２３で後方励起されて、パワーが徐々に増大する。ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端では、伝送路３への出力に適したレベルにまで増幅されている。
【0045】
図９の（Ｂ）を参照すると、非線形ファイバ２６の非線形係数は、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の非線形係数よりも大きく設定されている。一方、非線形ファイバ２６の長さ（伝送距離）は、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の長さよりも短い。非線形ファイバ２６の長さを短くすることで、非線形ファイバ２６での損失（図９の（Ａ）参照）を小さくする。長いラマン増幅用の光ファイバ２３１で発生する非線形歪みを、短い非線形ファイバ２６でキャンセルするために、非線形ファイバ２６の非線形係数をラマン増幅用の光ファイバ２３１の非線形係数よりも大きくする。
【0046】
図９の（Ｃ）を参照すると、波長分散あたりの非線形位相シフト、すなわちカー効果歪みは、非線形ファイバ２６の伝送にしたがって小さくなるが、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の伝送過程で徐々に大きくなる。波長変換前後の破線で示す領域は、局所分散係数で正規化した非線形位相シフトが変動し得る領域を示す。破線の領域では、非線形位相シフトの絶対値が小さいため、カー効果歪みの大きさが波長変換器を境にして互いにずれていてもカー効果歪みの相殺にはそれほど影響しない。波長分散あたりの非線形位相シフトは、非線形ファイバ２６の入力端付近と、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端付近とでほぼ等しくなっていればよい。
【0047】
図９の（Ｄ）を参照すると、非線形ファイバ２６（伝送距離ＬＨＮＬＦと表記）の累積分散（ＤＨＮＬＦＬＨＮＬＦ）と、ラマン増幅用の光ファイバ２３１（出射端での伝送距離はＬＨＮＬＦ＋ＬＲＦ）の累積分散の大きさは等しく、同じ符号（方向）で変化する。これは、非線形ファイバ２６とラマン増幅用の光ファイバ２３１で累積分散の大きさが釣り合っていることを意味する。なお、非線形ファイバ２６の累積分散は波長変換前の信号波長（たとえばＬ帯）での値、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の累積分散は波長変換後の信号波長（たとえばＵ帯）で測定される値である点に注意が必要である。波長変換器２２の位相共役作用により、非線形ファイバ２６の入力端からみたときに、累積分散はあたかも、破線で示すようにラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端に向かって減少しているようにみえる。波長変換の位相共役作用と、非線形ファイバの非線形性とを利用して、ラマン増幅用の光ファイバ２３１で発生するカー効果歪みを相殺することができる。
【0048】
図１０は、波長変換増幅器２０Ａの内部の累積分散と非線形位相シフトの関係を示す。非線形ファイバ２６の入力端から波長変換器２２に向かって信号光が伝搬するにつれて、累積分散は増大する一方、信号光のパワーは減衰するため、非線形ファイバ２６での当該箇所で発生する非線形位相シフト（γＰ）は低減する。波長変換器２２を超えてラマン増幅器２３の出力端に向かって信号光が伝搬するにつれて、累積分散と信号光のパワーがともに増大するため、ラマン増幅用の光ファイバ２３１での非線形位相シフト（γＰ）が増大する。
【0049】
波長変換に伴う位相共役作用を利用して、非線形ファイバ２６内のカー効果歪みとラマン増幅用の光ファイバ２３１内のカー効果歪みを相殺する。網掛けの領域Ｓは、非線形ファイバ２６でγＰと累積分散とが描く軌跡、ラマン増幅用の光ファイバ２３１でγＰと累積分散とが描く軌跡との対称性が重要な領域である。非線形位相シフトが小さい点線で示す領域では、非線形位相シフトの変化の対称性に対する要求は高くない。非線形ファイバ２６とラマン増幅用の光ファイバ２３１の分散の方向を合わせ、かつ、網掛けの領域Ｓで非線形性を釣り合わせることで、カー歪み効果を相殺することができる。
【0050】
＜第２実施例＞
図１１は、第２実施例の波長変換増幅器２０Ｂの模式図である。第２実施形態では、波長変換器２２の前段に、第１非線形ファイバ２６１と、第２非線形ファイバ２６２を配置する。第２非線形ファイバ２６２は、第１実施例の非線形ファイバ２６に相当する。第２非線形ファイバ２６２の前段に、第１非線形ファイバ２６１を配置する。波長変換器２２で波長変換され、ラマン増幅器２３で増幅された信号は、ＷＤＭフィルタ１５で他の波長帯の光信号と合波されて、伝送路３に出力される。第２非線形ファイバ２６２の前段に第１非線形ファイバ２６１を配置することで、伝送路３で発生するカー効果歪みを追加で補償する。
図１１は、第２実施例の波長変換増幅器２０Ｂの模式図である。第２実施形態では、波長変換器２２の前段に、第１非線形ファイバ２６１と、第２非線形ファイバ２６２を配置する。第２非線形ファイバ２６２は、第１実施例の非線形ファイバ２６に相当する。第２非線形ファイバ２６２の前段に、第１非線形ファイバ２６１を配置する。波長変換器２２で波長変換され、ラマン増幅器２３で増幅された信号は、ＷＤＭフィルタ１５で他の波長帯の光信号と合波されて、伝送路３に出力される。第２非線形ファイバ２６２の前段に第１非線形ファイバ２６１を配置することで、伝送路３で発生するカー効果歪みを追加で補償する。
【0051】
第１非線形ファイバ２６１は、励起光源３１により、光学フィルタ３２を介して、後方励起される。第１非線形ファイバ２６１は、伝送路３で発生するカー効果歪みの補償を実現するとともに、入力されたＬ帯の信号を増幅する。この増幅効果により、第１増幅器２１を省略してもよい。この場合、第１非線形ファイバ２６１と励起光源３１は、追加の歪み補償器として機能すると同時に、入力するＬ帯の信号を増幅する増幅器としても機能する。
【0052】
第１実施例と同じく、第２非線形ファイバ２６２への入力光の一部がパワースプリッタ２８で分岐されて制御器２７Ｂへ入力される。また、ラマン増幅器２３の出力光の一部がパワースプリッタ２９で分岐されて制御器２７Ｂに入力される。制御器２７Ｂは、プロセッサ２７１と、メモリ２７２と、パワーモニタ２７３を有し、第２非線形ファイバ２６２への入力光パワーと、ラマン増幅器２３の出力光パワーとを適切な比率で釣り合わせる。第２非線形ファイバ２６２への入力光パワーを制御するために、第２非線形ファイバ２６２の前段に設けられたＶＯＡ３４が制御されてもよい。なおＶＯＡ３４は、減衰器に代えて第１増幅器２１に類似する増幅器として構成されてもよい。
【0053】
第１非線形ファイバ２６１の出力光の一部がパワースプリッタ３３で分岐され、制御器２７Ｂに入力される。制御器２７Ｂは、パワースプリッタ３３で分岐されたＬ帯の信号光のパワーモニタ結果に基づいて、励起光源３１を制御する。
【0054】
図１２は、波長変換増幅器２０Ｂの入出力関係を示す模式図である。波長変換増幅器２０Ｂの制御器２７Ｂは、第１制御器２７－１と第２制御器２７－２を有する。第１制御器２７－１は、第１実施例の制御器２７Ａとほぼ同じ構成と機能を有する。第１実施例の制御器２７Ａが非線形ファイバ２６への入力パワーを制御するために第１増幅器２１を制御するのに対し、第２実施例の第１制御器２７－１は、第２非線形ファイバ２６２の入力光パワーを制御するためにＶＯＡ３４を制御する。その他の構成と機能は、制御器２７Ａと同じであり、重複する説明を省略する。
【0055】
第２制御器２７－２は、第１非線形ファイバ２６１の出力光のモニタ結果に基づいて、第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーを制御する。第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーは、後方励起用の励起光源３１を制御することで制御され得る。第２制御器２７－２は励起光源３１を制御するための機能構成を有する。
【0056】
図１３は、第２制御器２７－２の機能ブロック図である。第２制御器２７－２は、パワーモニタ回路２７３３と、目標値計算器２７１５と、制御信号生成器２７１６と、係数保持部２７２１－２を有する。目標値計算器２７１５と制御信号生成器２７１６は、プロセッサ２７１によって実現される。パワーモニタ回路２７３３は、パワーモニタ２７３によって実現される。係数保持部２７２１－２は、メモリ２７２により実現される。
【0057】
係数保持部２７２１－２は、ラマン増幅器２３の出力光パワーと、その出力光パワーのときに伝送路３で発生する非線形雑音を最小にする第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーとの関係を表す係数を保持する。係数は、ラマン増幅器２３の出力光パワーと、第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーとの比、差分などで求められる。この係数は、伝送路３のファイバの種類に応じて異なるため、使用されているＵ帯伝送路ファイバの種類に応じて係数が係数保持部２７２１－２に記録される。
【0058】
第１制御器２７－１で得られたラマン増幅器２３の出力光パワーのモニタ結果（Ｐ_２）と、係数保持部２７２１に保存されている第１非線形ファイバ２６１用の係数は、目標値計算器２７１５に入力される。目標値計算器２７１５は、モニタ結果Ｐ_２と、係数とに基づいて、第１非線形ファイバ２６１の出力パワーの目標値Ｐ_target0を算出する。
【0059】
パワースプリッタ３３で分岐された第１非線形ファイバ２６１の出力光の一部は、パワーモニタ回路２７３３でモニタされる。モニタ結果Ｐ_０と、目標値Ｐ_target0は、制御信号生成器２７１６に入力される。制御信号生成器２７１６は、第１非線形ファイバ２６１の出力パワーのモニタ結果Ｐ_０と、目標値Ｐ_target0との差分がゼロに近づくように、第１非線形ファイバ２６１の出力パワー制御信号を生成し出力する。この制御信号によって励起光源３１が制御されて、第１非線形ファイバ２６１の後方励起の強さが制御される。
【0060】
第２実施例の構成は、第２非線形ファイバ２６２によるラマン増幅器２３の出力端でのカー効果歪みの相殺に加えて、第１非線形ファイバ２６１を後方励起ラマン増幅することで、伝送路３でのカー効果歪みの影響を追加で相殺する。
【0061】
図１４は、第２制御器２７－２に保持する係数の事前設定のフローチャートである。伝送路３のファイバの種類ごとに、ラマン増幅器２３の出力モニタ値（Ｐ_２）と、そのパワーのときに非線形雑音を最小にする第１非線形ファイバ２６１の出力モニタ値（Ｐ_０）との関係を、事前に測定する（Ｓ４１）。Ｐ_０とＰ_２の関係から、第２制御器２７－２で用いられる係数を求めて、係数保持部２７２１－２に保存する（Ｓ４２）。伝送路３のファイバの種類ごとに係数を設定して、処理を終了する。
【0062】
図１５は、第１非線形ファイバ２６１の出力パワー制御のフローチャートである。この制御フローは、光通信装置１０の運用中に第２制御器２７－２によって実行される。まず、伝送路３のファイバの種類を選択し、設定する（Ｓ５１）。パワーモニタ回路２７３３で第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーをモニタして、パワーＰ_０を取得する（Ｓ５２）。第１制御器２７－１から、ラマン増幅器２３の出力光パワーのモニタ結果Ｐ_２を取得する（Ｓ５３）。
【0063】
目標値計算器２７１５は、伝送路３のファイバの種類に応じた係数を、係数保持部２７２１－２から読み出し、係数とモニタ結果Ｐ_２とから、第１非線形ファイバ２６１の入力パワーの目標値Ｐ_target0を算出する（Ｓ５４）。制御信号生成器２７１６は、第１非線形ファイバ２６１の出力パワーのモニタ結果Ｐ_０と、目標値Ｐ_target0との差分がゼロに近づくように第１非線形ファイバ２６１の出力光パワーの制御信号を生成し、更新する（Ｓ５５）。この制御信号は、励起光源３１を制御して第１非線形ファイバ２６１による補償量を制御するために用いられる。光通信装置１０の運用中に、図１５の処理は繰り返し行われる。
【0064】
図１６は、第２実施例の波長変換増幅器２０Ｂのパラメータの設計例を示す。図１６の（Ａ）から（Ｄ）で、横軸はデバイス内部のファイバ伝送距離、より具体的には、第１非線形ファイバ２６１の入力端から、第２非線形ファイバ２６２、波長変換器２２、及びマラン増幅用の光ファイバ２３１を経て、伝送路３の途中までの伝送距離を示す。
【0065】
図１６の（Ａ）の縦軸は、相対信号光パワーＰ［ｄＢ］、（Ｂ）の縦軸は非線形係数γ、（Ｃ）の縦軸は、波長変換増幅器２０Ａの各位置で発生する波長分散あたりの非線形位相シフト、（Ｄ）の縦軸は、累積分散である。（Ｃ）の非線形位相シフトは、相対信号光パワーＰに非線形係数γを乗算したものである。
【0066】
図１６の（Ａ）を参照すると、第１非線形ファイバ２６１に入射したＬ帯の信号光は、後方励起により増幅されるが、第２非線形ファイバ２６２内の伝搬により、徐々にパワーが減少する。波長変換器２２でＵ帯に変換された変換光は、ラマン増幅器２３で後方励起されて、パワーが徐々に増大する。ＷＤＭフィルタ１５での合波により損失が生じ、以降は伝送路３を伝搬することに伴って徐々に相対信号光パワーが減少する。
【0067】
図１６の（Ｂ）を参照すると、第１非線形ファイバ２６１と第２非線形ファイバ２６２の非線形係数γは、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の非線形係数よりも大きく設定されている。一方、第２非線形ファイバ１６２の長さは、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の長さよりも短い。第２非線形ファイバ２６２の長さを短くすることで、第２非線形ファイバ２６２での損失（図１６の（Ａ）参照）を小さくする。短い第１非線形ファイバ２６１と第２非線形ファイバ２６２で、長い伝送路３と長いラマン増幅用の光ファイバ２３１で発生する非線形性をそれぞれキャンセルするために、第１非線形ファイバ２６１と第２非線形ファイバ２６２の非線形係数を、ラマン増幅用の光ファイバ２３１や伝送路３の非線形係数よりも大きくする。
【0068】
図１６の（Ｃ）を参照すると、波長分散あたりの非線形位相シフト、すなわちカー効果歪みの発生は、第１非線形ファイバ２６１内を伝搬するとともに増加するが、第２非線形ファイバ２６２の伝搬に伴って小さくなる。カー効果歪みの発生量は、波長変換を経てラマン増幅用の光ファイバ２３１の伝送過程で徐々に大きくなる。波長変換前後の破線で示す領域で、第２非線形ファイバ２６２で生じるカー効果歪みとラマン増幅器２３で生じるカー効果歪みの大きさがずれていても、第２非線形ファイバ２６２の入力端付近と、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端付近でほぼ等しくなっていればよい。
【0069】
図１６の（Ｄ）を参照すると、第２非線形ファイバ２６２の累積分散と、ラマン増幅用の光ファイバ２３１の累積分散の大きさは等しく、同じ符号（方向）で変化する。また、第１非線形ファイバ２６１の累積分散と、伝送路３の一部での累積分散の大きさは等しく、同じ符号（方向）で変化する。第１非線形ファイバ２６１と伝送路３の一部での累積分散の大きさと、第２非線形ファイバ２６２とラマン増幅器２３の累積分散の大きさは等しくなっている。
【0070】
波長変換器２２の位相共役作用により、第２非線形ファイバ２６２の入力端からみたときに、累積分散は、あたかも破線のようにラマン増幅用の光ファイバ２３１の出力端に向かって減少しているようにみえる。また、伝送路３の分散は、あたかも破線のように、減少しているように見える。これにより、波長変換の位相共役作用と、第１非線形ファイバ、及び第２非線形ファイバ２６２の非線形性を利用して、ラマン増幅器２３の出力段で発生するカー効果歪みを相殺することができる。
【0071】
以上、特定の構成例に基づいて光通信装置１０で用いられる波長変換増幅器の構成と動作を述べてきたが、本開示は上述した構成または動作に限定されない。伝送路３への出力段のポストアンプとして、Ｌ帯からＵ帯への変換だけではなく、Ｃ帯からＵ帯、Ｃ帯からＳ帯、Ｌ帯からＳ帯などへの変化にも実施形態の構成と手法が適用される。ポストアンプとして伝送路３への出力に必要なパワーまで増幅する際に生じるカー効果歪みを、波長変換器２２の前段に設けた非線形ファイバの分散と、波長変換器２２の位相共役作用とによって、相殺する。これにより、ポストアンプで発生する光カー効果による信号劣化を抑制した波長変換増幅器と光通信装置が実現される。
【0072】
例えば、第１実施例の波長変換増幅器２０では、第１増幅器２１と、非線形ファイバ２６と、波長変換器２２と、ラマン増幅器２３とを有し、波長変換器２２の前後で逆相の同じ量の非線形位相雑音を発生させて相殺する場合を例示した。その結果、波長変換増幅器２０では、非線形効果による波形歪み、すなわち、非線形位相雑音の影響を抑制できる。
【0073】
しかしながら、波長変換増幅器２０では、波長変換器２２前段に配置された非線形ファイバ２６と、波長変換器２２後段に配置されたラマン増幅器２３を構成するラマン増幅用の光ファイバ２３１との２本の集中ラマン用の非線形ファイバが必要となる。その結果、部品コストが高くなることは勿論のこと、波長変換増幅器２０の製品サイズが大型化してしまう。
【0074】
そこで、非線形ファイバ２６を無くすことで部品コストの抑制及び製品サイズの小型化が図れる波長変換増幅器が求められている。そこで、その実施の形態につき、第３実施例として以下に説明する。
【0075】
＜第３実施例＞
図１７は、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃの模式図である。図１７に示す波長変換増幅器２０Ｃは、入力部２０１と、増幅器２１Ａと、ラマン増幅ファイバ４１と、減衰器４５と、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２と、第１カプラ４３と、第２カプラ４４と、出力部２０２と、制御器２７Ｃと、を有する。
図１７は、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃの模式図である。図１７に示す波長変換増幅器２０Ｃは、入力部２０１と、増幅器２１Ａと、ラマン増幅ファイバ４１と、減衰器４５と、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２と、第１カプラ４３と、第２カプラ４４と、出力部２０２と、制御器２７Ｃと、を有する。
【0076】
増幅器２１Ａは、入力部２０１と第１カプラ４３との間に接続し、入力部２０１から入力された第１波長帯、例えば、Ｌ帯の光信号を増幅する。ラマン増幅ファイバ４１は、第１カプラ４３と第２カプラ４４との間に接続し、増幅器２１Ａにて増幅後のＬ帯の光信号を透過すると共に、第２波長帯、例えば、Ｕ帯の光信号を増幅する。尚、ラマン増幅ファイバ４１に求められるＬ帯及びＵ帯の光信号に対する特性は、Ｌ帯に対してもＵ帯に対しても波長分散が同じ符号（＋又は－）とする。その結果、Ｌ帯とＵ帯に対するラマン増幅ファイバ４１の波長分散の符号が同じ場合、Ｌ帯の光信号に加わった波長分散歪みは波長変換後のＵ帯の光信号に対する波長分散歪みと相殺できる。その一方で、Ｌ帯及びＵ帯に対するラマン増幅ファイバ４１の波長分散の符号が異なる場合、Ｌ帯とＵ帯にそれぞれ加わる波長分散歪みが相殺できないため、伝送性能の劣化が避けられない。
【0077】
減衰器４５は、第２カプラ４４と波長変換器２２Ａとの間に接続し、第２カプラ４４からのＬ帯の光信号を減衰する。波長変換器２２Ａは、減衰器４５とループ用ファイバ４２との間に接続し、減衰器４５にて減衰後のＬ帯の光信号をＵ帯の光信号に変換する。ループ用ファイバ４２は、波長変換器２２Ａと第１カプラ４３との間を接続し、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を第１カプラ４３に伝送する。
【0078】
第１カプラ４３は、増幅器２１Ａと接続する第１入力ポートと、ループ用ファイバ４２と接続する第２入力ポートと、ラマン増幅ファイバ４１と接続する出力ポートとを有する合波部である。第１カプラ４３は、増幅器２１ＡからのＬ帯の光信号と、ループ用ファイバ４２からのＵ帯の光信号とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１に出力する。
【0079】
第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１と接続する入力ポートと、減衰器４５と接続する第１出力ポートと、出力部２０２と接続する第２出力ポートと、を有する分波部である。第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１からのＬ帯の信号光を減衰器４５に分離出力すると共に、ラマン増幅ファイバ４１からのＵ帯の光信号を出力部２０２に分離出力する。
【0080】
制御器２７Ｃは、ラマン増幅ファイバ４１を伝送するＬ帯の光信号のパワーを調整する増幅器２１Ａを制御すると共に、ラマン増幅ファイバ４１を伝送するＵ帯の光信号のパワーを調整するラマン増幅ファイバ４１の第１励起光源５１を制御する。
【0081】
波長変換増幅器２０Ｃは、第１スプリッタ６１と、第２スプリッタ６２と、第１励起光源５１と、第１フィルタ５２とを有する。第１スプリッタ６１は、増幅器２１Ａと第１カプラ４３との間に配置され、増幅器２１Ａにて増幅後のＬ帯の光信号の一部を分岐する。第２スプリッタ６２は、第２カプラ４４と出力部２０２との間に配置され、第２カプラ４４にて分波後のＵ帯の光信号の一部を分岐する。第１励起光源５１は、ラマン増幅ファイバ４１に入力するＵ帯の励起光を生成する。第１フィルタ５２は、ラマン増幅ファイバ４１に配置し、第１励起光源５１からのＵ帯の励起光をラマン増幅ファイバ４１に入力する。ラマン増幅ファイバ４１は、Ｕ帯の励起光に応じて第１カプラ４３からのＵ帯の光信号を増幅する。
【0082】
図１８は、図１７の波長変換増幅器２０Ｃの制御器２７Ｃの機能ブロック図である。図１８に示す制御器２７Ｃは、第３パワーモニタ回路２７３Ａと、第４パワーモニタ回路２７３Ｂと、係数保持部２７２Ａと、第１目標値計算器２７４Ａと、第３制御回路２７１Ａと、第４制御回路２７１Ｂと、を有する。
【0083】
第３パワーモニタ回路２７３Ａは、第１スプリッタ６１からのＬ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_１を取得する。第４パワーモニタ回路２７３Ｂは、第２スプリッタ６２からのＵ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_２を取得する。
【0084】
第１目標値計算器２７４Ａは、保持中の係数に応じて第２カプラ４４と出力部２０２との間を流れるＵ帯の光信号の非線形位相雑音の影響を抑制すべく、増幅器２１Ａの出力であるＬ帯の光信号のパワーの目標値、例えば２０ｄＢｍを算出する。
【0085】
第３制御回路２７１Ａは、増幅器２１Ａにて増幅するＬ帯の光信号のパワーが目標値となるように増幅器２１Ａを制御する第３パワー制御信号を生成する。第４制御回路２７１Ｂは、ラマン増幅ファイバ４１にて増幅するＵ帯の光信号のパワーが目標値となるように、第１励起光源５１を制御する第４パワー制御信号を生成する。
【0086】
次に第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃの動作について説明する。増幅器２１Ａは、例えば、入力部２０１から、例えば、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１を入力した場合、制御器２７Ｃからの第３パワー制御信号に応じてＬ帯の光信号Ｒ１を２０ｄＢｍに増幅する。更に、増幅器２１Ａは、増幅後の２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を、第１カプラ４３経由でラマン増幅ファイバ４１に出力する。
【0087】
第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１からの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を減衰器４５に分離出力する。減衰器４５は、第２カプラ４４から分離出力された２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を１０ｄＢｍに減衰し、減衰後の１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を波長変換器２２Ａに出力する。
【0088】
波長変換器２２Ａは、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４に波長変換し、波長変換後の１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４をループ用ファイバ４２に出力する。第１カプラ４３は、ループ用ファイバ４２からの１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４と、増幅器２１Ａからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１に出力する。
【0089】
ラマン増幅ファイバ４１は、第１励起光源５１のＵ帯の励起光に応じて、合波後の光信号の内、１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４を２０ｄＢｍに増幅し、増幅後の２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。制御器２７Ｃは、第２スプリッタ６２を通じてＵ帯の光信号の一部を抽出することでパワーモニタ値Ｐ_２を得る。制御器２７Ｃは、パワーモニタ値Ｐ_２に基づき、ラマン増幅ファイバ４１に出力するＵ帯の光信号Ｒ５が２０ｄＢｍになるようにＵ帯の励起光を生成する第４パワー制御信号を第１励起光源５１に出力する。第１励起光源５１は、第４パワー制御信号に応じてＵ帯の励起光を生成する。
【0090】
ラマン増幅ファイバ４１は、２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２及び２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１からの光信号の内、２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を出力部２０２に分離出力する。
【0091】
図１９は、出力段光パワー制御のフローチャートである。出力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｃの出力であるＵ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図１９において制御器２７Ｃ内の第４パワーモニタ回路２７３Ｂは、第２スプリッタ６２を通じて第２カプラ４４と出力部２０２との間のＵ帯の光信号の光パワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ６１）。制御器２７Ｃ内の第４制御回路２７１Ｂは、第４パワーモニタ回路２７３Ｂから取得したパワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるように第４パワー制御信号を生成して更新する（Ｓ６２）。そして、第４制御回路２７１Ｂは、更新した第４パワー制御信号を第１励起光源５１に設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるようにラマン増幅ファイバ４１から出力するＵ帯の光信号のパワーを調整する。
【0092】
図２０は、入力段光パワー制御のフローチャートである。入力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｃ内の増幅器２１Ａの出力であるＬ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図２０において制御器２７Ｃ内の第３パワーモニタ回路２７３Ａは、第１スプリッタ６１を通じて増幅器２１Ａと第１カプラ４３との間のＬ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_１を取得する（Ｓ７１）。制御器２７Ｃ内の第４パワーモニタ回路２７３Ｂは、第２スプリッタ６２を通じて第２カプラ４４と出力部２０２との間のＵ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ７２）。
【0093】
制御器２７Ｃ内の第１目標値計算器２７４Ａは、係数保持部２７２Ａに保持中の係数と、パワーモニタ値Ｐ_２とに基づき、増幅器２１Ａの出力であるＬ帯の光信号のパワーの目標値Ｐ_target1を算出する（Ｓ７３）。制御器２７Ｃ内の第３制御回路２７１Ａは、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差分が０になるように第３パワー制御信号を更新する（Ｓ７４）。そして、第３制御回路２７１Ａは、更新した第３パワー制御信号を増幅器２１Ａに設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差が０になるように増幅器２１Ａから出力するＬ帯の光信号のパワーを調整する。
【0094】
第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃは、ラマン増幅ファイバ４１を通じて、波長変換前のＬ帯の光信号を波長変換器２２Ａに出力すると共に、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を増幅する。そして、波長変換増幅器２０Ｃは、第２カプラ４４を通じてＵ帯の光信号を出力部２０２に出力する。その結果、波長変換増幅器２０Ｃは、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａに比較してラマン増幅ファイバ４１が１本で済むため、部品コストの大幅削減及び製品サイズの小型化に大きく貢献できる。
【0095】
尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃのラマン増幅ファイバ４１では、Ｌ帯の光信号とＵ帯の光信号とが同一方向に流れるため、ＳＲＳ（Stimulated Raman Scattering）が発生することも考えられる。そこで、ＳＲＳを抑制できる実施の形態につき、第４実施例として以下に説明する。
【0096】
＜第４実施例＞
図２１は、第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄとが異なるところは、ラマン増幅ファイバ４１Ａを用いてＬ帯の光信号とＵ帯の光信号とが逆方向に夫々流れる点にある。
図２１は、第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄとが異なるところは、ラマン増幅ファイバ４１Ａを用いてＬ帯の光信号とＵ帯の光信号とが逆方向に夫々流れる点にある。
【0097】
波長変換増幅器２０Ｄは、入力部２０１と、増幅器２１Ｂと、ラマン増幅ファイバ４１Ａと、第３カプラ４６と、第４カプラ４７と、減衰器４５Ａと、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２Ａと、出力部２０２と、制御器２７Ｄと、を有する。
【0098】
増幅器２１Ｂは、入力部２０１と第３カプラ４６との間に接続し、入力部２０１から入力されたＬ帯の光信号を増幅する。第３カプラ４６は、増幅器２１Ｂと接続する入力ポートと、ラマン増幅ファイバ４１Ａと接続する入出力ポートと、出力部２０２と接続する出力ポートと、を有する。第３カプラ４６は、増幅器２１ＢからのＬ帯の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ａに透過出力すると共に、ラマン増幅ファイバ４１ＡからのＵ帯の信号光を出力部２０２に分離出力する。
【0099】
ラマン増幅ファイバ４１Ａは、第３カプラ４６と第４カプラ４７との間に接続し、第３カプラ４６からの増幅後のＬ帯の光信号を第４カプラ４７に伝送すると共に、第４カプラ４７からのＵ帯の光信号を増幅し、増幅後の光信号を第３カプラ４６に出力する。尚、ラマン増幅ファイバ４１Ａに求められるＬ帯及びＵ帯の光信号に対する特性は、Ｌ帯に対してもＵ帯に対しても波長分散が同じ符号（＋又は－）とする。
【0100】
減衰器４５Ａは、第４カプラ４７と波長変換器２２Ａとの間に接続し、ラマン増幅ファイバ４１ＡからのＬ帯の光信号を減衰する。波長変換器２２Ａは、減衰器４５Ａとループ用ファイバ４２Ａとの間に接続し、減衰器４５Ａにて減衰後のＬ帯の光信号をＵ帯の光信号に波長変換する。ループ用ファイバ４２Ａは、波長変換器２２Ａと第４カプラ４７との間に接続し、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ａに伝送する。
【0101】
第４カプラ４７は、ラマン増幅ファイバ４１Ａと接続する入出力ポートと、減衰器４５Ａと接続する出力ポートと、ループ用ファイバ４２Ａと接続する入力ポートとを有する。第４カプラ４７は、ラマン増幅ファイバ４１ＡからのＬ帯の光信号を減衰器４５Ａに出力すると共に、ループ用ファイバ４２ＡからのＵ帯の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ａに出力する。
【0102】
制御器２７Ｄは、ラマン増幅ファイバ４１Ａを伝送するＬ帯の光信号のパワーを調整する増幅器２１Ｂを制御すると共に、ラマン増幅ファイバ４１Ａを伝送するＵ帯の光信号のパワーを調整するラマン増幅ファイバ４１Ａの第２励起光源５１Ａを制御する。
【0103】
更に、波長変換増幅器２０Ｄは、第３スプリッタ６１Ａと、第４スプリッタ６２Ａと、第２励起光源５１Ａと、第２フィルタ５２Ａと、を有する。第３スプリッタ６１Ａは、増幅器２１Ｂと第３カプラ４６との間に配置され、増幅器２１Ｂにて増幅後のＬ帯の光信号の一部を分岐する。第４スプリッタ６２Ａは、第３カプラ４６と出力部２０２との間に配置され、第３カプラ４６からのＵ帯の光信号の一部を分岐する。第２励起光源５１Ａは、ラマン増幅ファイバ４１Ａに入力するＵ帯の励起光を生成する。第２フィルタ５２Ａは、ラマン増幅ファイバ４１Ａに配置し、第２励起光源５１ＡからのＵ帯の励起光をラマン増幅ファイバ４１Ａに入力する。ラマン増幅ファイバ４１Ａは、Ｕ帯の励起光に応じて第４カプラ４７からのＵ帯の光信号を増幅する。
【0104】
図２２は、図２１の波長変換増幅器２０Ｄの制御器２７Ｄの機能ブロック図である。図２２に示す制御器２７Ｄは、第５パワーモニタ回路２７３Ｃと、第６パワーモニタ回路２７３Ｄと、係数保持部２７２Ａと、第２目標値計算器２７４Ｂと、第５制御回路２７１Ｃと、第６制御回路２７１Ｄと、を有する。
【0105】
第５パワーモニタ回路２７３Ｃは、第３スプリッタ６１ＡからのＬ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_１を取得する。第６パワーモニタ回路２７３Ｄは、第４スプリッタ６２ＡからのＵ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_２を取得する。
【0106】
第２目標値計算器２７４Ｂは、保持中の係数に応じて第３カプラ４６と出力部２０２との間を流れるＵ帯の光信号の非線形位相雑音の影響を抑制すべく、増幅器２１Ｂの出力であるＬ帯の光信号の光パワーの目標値、例えば２０ｄＢｍを算出する。
【0107】
第５制御回路２７１Ｃは、増幅器２１Ｂにて増幅するＬ帯の光信号のパワーが目標値となるように増幅器２１Ｂを制御する第５パワー制御信号を生成する。第６制御回路２７１Ｄは、ラマン増幅ファイバ４１Ａにて増幅するＵ帯の光信号のパワーが目標値となるように、第２励起光源５１Ａを制御する第６パワー制御信号を生成する。
【0108】
次に第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄの動作について説明する。増幅器２１Ｂは、例えば、入力部２０１から、例えば、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１１を入力した場合、制御器２７Ｄからの第５パワー制御信号に応じてＬ帯の光信号Ｒ１１を２０ｄＢｍに増幅する。そして、増幅器２１Ｂは、増幅後の２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１２を、第３カプラ４６経由でラマン増幅ファイバ４１Ａに出力する。
【0109】
第４カプラ４７は、ラマン増幅ファイバ４１Ａからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１２を減衰器４５Ａに透過出力する。減衰器４５Ａは、第４カプラ４７から透過出力された２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１２を１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１３に減衰し、減衰後の１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１３を波長変換器２２Ａに出力する。
【0110】
波長変換器２２Ａは、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１３を１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１４に波長変換し、波長変換後の１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１４をループ用ファイバ４２Ａに出力する。第４カプラ４７は、ループ用ファイバ４２Ａからの１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１４をラマン増幅ファイバ４１Ａに出力する。
【0111】
ラマン増幅ファイバ４１Ａは、第２励起光源５１ＡのＵ帯の励起光に応じて１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１４を２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１５に増幅する。制御器２７Ｄは、第４スプリッタ６２Ａを通じてＵ帯の光信号の一部を抽出することでパワーモニタ値Ｐ_２を得る。制御器２７Ｄは、パワーモニタ値Ｐ_２に基づき、ラマン増幅ファイバ４１Ａから出力するＵ帯の光信号Ｒ１５が２０ｄＢｍになるようにＵ帯の励起光を生成する第６パワー制御信号を第２励起光源５１Ａに出力する。第２励起光源５１Ａは、第６パワー制御信号に応じてＵ帯の励起光を生成する。
【0112】
ラマン増幅ファイバ４１Ａは、２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１５を第３カプラ４６に出力する。第３カプラ４６は、ラマン増幅ファイバ４１Ａからの２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ１５を出力部２０２に出力する。
【0113】
図２３は、出力段光パワー制御のフローチャートである。出力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｄの出力であるＵ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図２３において制御器２７Ｄ内の第６パワーモニタ回路２７３Ｄは、第４スプリッタ６２Ａを通じて第３カプラ４６と出力部２０２との間のＵ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ６１Ａ）。制御器２７Ｄ内の第６制御回路２７１Ｄは、第６パワーモニタ回路２７３Ｄから取得したパワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるように第６パワー制御信号を更新する（Ｓ６２Ａ）。そして、第６制御回路２７１Ｄは、更新した第６パワー制御信号を第２励起光源５１Ａに設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるようにラマン増幅ファイバ４１Ａから出力するＵ帯の光信号のパワーを調整する。
【0114】
図２４は、入力段光パワー制御のフローチャートである。入力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｄ内の増幅器２１Ｂの出力であるＬ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図２４において制御器２７Ｄ内の第５パワーモニタ回路２７３Ｃは、第３スプリッタ６１Ａを通じて増幅器２１Ｂと第３カプラ４６との間のＬ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_１を取得する（Ｓ７１Ａ）。制御器２７Ｄ内の第６パワーモニタ回路２７３Ｄは、第４スプリッタ６２Ａを通じて第３カプラ４６と出力部２０２との間のＵ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ７２Ａ）。
【0115】
制御器２７Ｄ内の第２目標値計算器２７４Ｂは、係数保持部２７２Ａに保持中の係数と、パワーモニタ値Ｐ_２とに基づき、増幅器２１Ｂの出力であるＬ帯の光信号のパワーの目標値Ｐ_target1を算出する（Ｓ７３Ａ）。制御器２７Ｄ内の第５制御回路２７１Ｃが、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差分が０になるように第５パワー制御信号を更新する（Ｓ７４Ａ）。そして、第５制御回路２７１Ｃは、更新した第５パワー制御信号を増幅器２１Ｂに設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差が０になるように増幅器２１Ｂから出力するＬ帯の光信号のパワーを調整する。
【0116】
第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄは、ラマン増幅ファイバ４１Ａを通じて波長変換前のＬ帯の光信号を順方向から入力すると共に、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を逆方向から入力し、Ｕ帯の光信号を増幅する。その結果、波長変換増幅器２０Ｄは、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａに比較してラマン増幅ファイバ４１Ａが１本で済むため、部品コストの大幅削減及び製品サイズの小型化に大きく貢献できる。
【0117】
しかも、波長変換増幅器２０Ｄは、ラマン増幅ファイバ４１Ａの順方向からＬ帯の光信号を入力すると共に、ラマン増幅ファイバ４１Ａの逆方向からＵ帯の光信号を入力して、Ｕ帯の光信号を増幅する。その結果、Ｌ帯の光信号とＵ帯の光信号とが異なる方向に夫々流れるため、ＳＲＳの影響を抑制できる。
【0118】
しかしながら、第４実施例の波長変換増幅器２０Ｄでは、ラマン増幅ファイバ４１Ａにて、第２励起光源５１ＡからのＵ帯の励起光がＬ帯の光信号と同一方向に流れる構成とした。その結果、Ｕ帯の励起光のＲＩＮ(Relative Intensity Noise)の影響が生じる。そこで、Ｕ帯の励起光のＲＩＮの影響を抑制できる実施の形態につき、第５実施例として以下に説明する。
【0119】
＜第５実施例＞
図２５は、第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅとが異なるところは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂを用いて、Ｕ帯の光信号は勿論のこと、Ｌ帯の光信号を増幅する点にある。
図２５は、第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅとが異なるところは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂを用いて、Ｕ帯の光信号は勿論のこと、Ｌ帯の光信号を増幅する点にある。
【0120】
図２５に示す波長変換増幅器２０Ｅは、入力部２０１と、第５カプラ４８と、ラマン増幅ファイバ４１Ｂと、第６カプラ４９と、減衰器４５Ｂと、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２Ｂと、出力部２０２と、制御器２７Ｅと、を有する。
【0121】
第５カプラ４８は、入力部２０１と接続する第１入力ポートと、ループ用ファイバ４２Ｂと接続する第２入力ポートと、ラマン増幅ファイバ４１Ｂと接続する出力ポートとを有する。第５カプラ４８は、入力部２０１からのＬ帯の光信号と、ループ用ファイバ４２ＢからのＵ帯の光信号とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ｂに出力する。
【0122】
ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、第５カプラ４８と第６カプラ４９との間に接続し、第５カプラ４８からのＬ帯の光信号及びＵ帯の光信号を夫々増幅する。尚、ラマン増幅ファイバ４１Ｂに求められるＬ帯及びＵ帯の光信号に対する特性は、Ｌ帯に対してもＵ帯に対しても波長分散が同じ符号（＋又は－）とする。
【0123】
減衰器４５Ｂは、第６カプラ４９と波長変換器２２Ａとの間に接続し、ラマン増幅ファイバ４１ＢからのＬ帯の光信号を減衰する。波長変換器２２Ａは、減衰器４５Ｂとループ用ファイバ４２Ｂとの間に接続し、減衰器４５Ｂにて減衰後のＬ帯の光信号をＵ帯の光信号に波長変換する。ループ用ファイバ４２Ｂは、波長変換器２２Ａと第５カプラ４８との間に接続し、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を第５カプラ４８に出力する。
【0124】
第６カプラ４９は、ラマン増幅ファイバ４１Ｂと接続する入力ポートと、減衰器４５Ｂと接続する第１出力ポートと、出力部２０２と接続する第２出力ポートとを有する。第６カプラ４９は、ラマン増幅ファイバ４１ＢからのＬ帯の光信号を減衰器４５Ｂに分離出力すると共に、ラマン増幅ファイバ４１ＢからのＵ帯の光信号を出力部２０２に分離出力する。
【0125】
制御器２７Ｅは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂを伝送するＬ帯の光信号のパワーを調整する第３励起光源５１Ｂを制御すると共に、ラマン増幅ファイバ４１Ｂを伝送するＵ帯の光信号のパワーを調整する第４励起光源５１Ｃを制御する。
【0126】
波長変換増幅器２０Ｅは、第５スプリッタ６１Ｃと、第６スプリッタ６２Ｃと、第３励起光源５１Ｂと、第３フィルタ５２Ｂと、第４励起光源５１Ｃと、第４フィルタ５２Ｃと、を有する。
【0127】
第５スプリッタ６１Ｃは、第６カプラ４９と減衰器４５Ｂとの間に配置され、第６カプラ４９にて分離出力されたＬ帯の光信号の一部を分岐する。第６スプリッタ６２Ｃは、第６カプラ４９と出力部２０２との間に配置され、第６カプラ４９にて分離出力されたＵ帯の光信号の一部を分岐する。
【0128】
第３励起光源５１Ｂは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂに入力するＬ帯の励起光を生成する。第３フィルタ５２Ｂは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂに配置し、第３励起光源５１ＢからのＬ帯の励起光をラマン増幅ファイバ４１Ｂに入力する。ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、図２５に示すように後方励起方式で、Ｌ帯の励起光に応じて第５カプラ４８からのＬ帯の光信号を増幅する。
【0129】
第４励起光源５１Ｃは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂに入力するＵ帯の励起光を生成する。第４フィルタ５２Ｃは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂに配置し、第４励起光源５１ＣからのＵ帯の励起光をラマン増幅ファイバ４１Ｂに入力する。ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、図２５に示すように後方励起方式で、Ｕ帯の励起光に応じて第５カプラ４８からのＵ帯の光信号を増幅する。
【0130】
図２６は、図２５の波長変換増幅器２０Ｅの制御器２７Ｅの機能ブロック図である。図２６に示す制御器２７Ｅは、第７パワーモニタ回路２７３Ｅと、第８パワーモニタ回路２７３Ｆと、係数保持部２７２Ａと、第３目標値計算器２７４Ｃと、第７制御回路２７１Ｅと、第８制御回路２７１Ｆと、を有する。
【0131】
第７パワーモニタ回路２７３Ｅは、第５スプリッタ６１ＣからのＬ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_１を取得する。第８パワーモニタ回路２７３Ｆは、第６スプリッタ６２ＣからのＵ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_２を取得する。
【0132】
第３目標値計算器２７４Ｃは、保持中の係数に応じて第６カプラ４９と出力部２０２との間を流れるＵ帯の光信号の非線形位相雑音の影響を抑制すべく、ラマン増幅ファイバ４１Ｂの出力であるＬ帯の光信号の光パワーの目標値、例えば２０ｄＢｍを算出する。
【0133】
第７制御回路２７１Ｅは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂにて増幅するＬ帯の光信号のパワーが目標値となるように第３励起光源５１Ｂを制御する第７パワー制御信号を生成する。第８制御回路２７１Ｆは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂにて増幅するＵ帯の光信号のパワーが目標値となるように、第４励起光源５１Ｃを制御する第８パワー制御信号を生成する。
【0134】
次に第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅの動作について説明する。第５カプラ４８は、例えば、入力部２０１から、例えば、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２１と、ループ用ファイバ４２Ｂから、例えば、１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２４とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ｂに出力する。
【0135】
ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、第３励起光源５１ＢのＬ帯の励起光に応じてＬ帯の光信号Ｒ２１を２０ｄＢｍに増幅し、増幅後の２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２２を第６カプラ４９に出力する。ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、第４励起光源５１ＣのＵ帯の励起光に応じてＵ帯の光信号Ｒ２４を２０ｄＢｍに増幅し、増幅後の２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２５を第６カプラ４９に出力する。
【0136】
第６カプラ４９は、ラマン増幅ファイバ４１Ｂからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２２を減衰器４５Ｃに分離出力する。減衰器４５Ｃは、第６カプラ４９から分離出力された２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２２を１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２３に減衰し、減衰後の１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２３を波長変換器２２Ａに出力する。
【0137】
波長変換器２２Ａは、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２３を１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２４に波長変換し、波長変換後の１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２４をループ用ファイバ４２Ｂに出力する。第５カプラ４８は、ループ用ファイバ４２Ｃからの１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２４と、入力部２０１からの１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２１とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ｂに出力する。
【0138】
ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、第４励起光源５１ＣのＵ帯の励起光に応じて合波後の光信号の内、１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２４を２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２５に増幅する。制御器２７Ｅは、第６スプリッタ６２Ｃを通じてＵ帯の光信号の一部を抽出することでパワーモニタ値Ｐ_２を得る。制御器２７Ｅは、パワーモニタ値Ｐ_２に基づき、ラマン増幅ファイバ４１Ｂから出力するＵ帯の光信号Ｒ２４が２０ｄＢｍになるようにＵ帯の励起光を生成する第８パワー制御信号を第４励起光源５１Ｃに出力する。第４励起光源５１Ｃは、第８パワー制御信号に応じてＵ帯の励起光を生成する。
【0139】
ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２２及び２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２５を第６カプラ４９に出力する。第６カプラ４９は、２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ２５を出力部２０２に分離出力する。
【0140】
図２７は、出力段光パワー制御のフローチャートである。出力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｅの出力であるＵ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図２７において制御器２７Ｅ内の第８パワーモニタ回路２７３Ｆは、第６スプリッタ６２Ｃを通じて第６カプラ４９と出力部２０２との間のＵ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ６１Ｂ）。制御器２７Ｅ内の第８制御回路２７１Ｆは、第８パワーモニタ回路２７３Ｆから取得したパワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるように第８パワー制御信号を更新する（Ｓ６２Ｂ）。そして、第８制御回路２７１Ｆは、更新した第８パワー制御信号を第４励起光源５１Ｃに設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_２と目標値Ｐ_target2との差が０になるようにラマン増幅ファイバ４１Ｂから出力するＵ帯の光信号のパワーを調整する。
【0141】
図２８は、入力段光パワー制御のフローチャートである。入力段光パワー制御は、波長変換増幅器２０Ｅ内のラマン増幅ファイバ４１Ｂの出力であるＬ帯の光信号のパワーを調整する処理である。図２８において制御器２７Ｅ内の第７パワーモニタ回路２７３Ｅは、第５スプリッタ６１Ｃを通じて第５カプラ４８と第６カプラ４９との間のＬ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_１を取得する（Ｓ７１Ｂ）。制御器２７Ｅ内の第８パワーモニタ回路２７３Ｆは、第６スプリッタ６２Ｃを通じて第６カプラ４９と出力部２０２との間のＵ帯の光信号のパワーをモニタしてパワーモニタ値Ｐ_２を取得する（Ｓ７２Ｂ）。
【0142】
制御器２７Ｅ内の第３目標値計算器２７４Ｃは、係数保持部２７２Ａに保持中の係数と、パワーモニタ値Ｐ_２とに基づき、ラマン増幅ファイバ４１Ｂの出力であるＬ帯の光信号の光パワーの目標値Ｐ_target1を算出する（Ｓ７３Ｂ）。制御器２７Ｅ内の第７制御回路２７１Ｅが、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差分が０になるように第７パワー制御信号を更新する（Ｓ７４Ｂ）。そして、第７制御回路２７１Ｅは、更新した第７パワー制御信号を第３励起光源５１Ｂに設定する。その結果、パワーモニタ値Ｐ_１と目標値Ｐ_target1との差が０になるようにラマン増幅ファイバ４１Ｂから出力するＬ帯の光信号のパワーを調整する。
【0143】
第５実施例の波長変換増幅器２０Ｅは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂを通じて波長変換前のＬ帯の光信号を増幅すると共に、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を増幅する。その結果、波長変換増幅器２０Ｅは、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａに比較してラマン増幅ファイバ４１Ｂが１本で済むため、部品コストの大幅削減及び製品サイズの小型化に大きく貢献できる。
【0144】
波長変換増幅器２０Ｅのラマン増幅ファイバ４１Ｂでは、Ｕ帯の光信号を増幅することは勿論のこと、Ｌ帯の光信号をＬ帯の励起光に応じて増幅するため、第３実施例のように増幅器２１Ａが不要となる。
【0145】
波長変換増幅器２０Ｅでは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂにて、第３励起光源５１ＢからのＬ帯の励起光がＵ帯の光信号と逆方向に流れる構成としたので、Ｌ帯の励起光のＲＩＮの影響を抑制できる。
【0146】
波長変換増幅器２０Ｅでは、ラマン増幅ファイバ４１Ｂにて、第４励起光源５１ＣからのＵ帯の励起光がＬ帯の光信号と同一方向に流れる構成としたので、Ｕ帯の励起光のＲＩＮの影響を抑制できる。
【0147】
ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、Ｌ帯の励起光に応じてＬ帯の光信号を増幅し、Ｌ帯の各波長の励起光を調整する。その結果、Ｌ帯の各波長の光信号のパワーを自由に調整できる。
【0148】
尚、ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、Ｌ帯の光信号を後方励起方式でラマン増幅する場合を例示したが、励起方式は前方励起や双方向励起でも良く、適宜変更可能である。また、ラマン増幅ファイバ４１Ｂは、Ｕ帯の光信号を後方励起方式でラマン増幅する場合を例示したが、励起方式は前方励起や双方向励起でも良く、適宜変更可能である。
【0149】
また、ラマン増幅では励起光源として、光信号の波長・位相を揃えたコヒーレントポンプを使用し、コヒーレントポンプを前方励起に用いた場合、励起光のＲＩＮ雑音、つまり励起光の強度ゆらぎが光信号に遷移する問題がある。従って、光信号と励起光とが対向する後方励起では励起光のゆらぎは平均化され抑制されるため、ラマン増幅には後方励起方式を使用する例を例示した。
【0150】
しかしながら、励起光源として、光信号の波長・位相が一定していないインコヒーレントポンプを使用しても良く、インコヒーレントポンプを使用した場合、後方励起は勿論のこと、前方励起や双方向励起にも使用できる。
【0151】
尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃでは、ラマン増幅ファイバ４１の分散の絶対値がＵ帯に比較してＬ帯の方が大きい場合、Ｌ帯の分散の絶対値とＵ帯の分散の絶対値との差が０になるように補償する必要がある。そこで、このような事態に対処する実施の形態につき、第６実施例として以下に説明する。
【0152】
＜第６実施例＞
図２９は、第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆとが異なるところは、Ｕ帯の光信号を伝送するループ用ファイバ４２Ｄに分散調整用ファイバ７１を配置した点にある。分散調整用ファイバ７１は、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなるように設定する分散補償用ファイバである。
図２９は、第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆとが異なるところは、Ｕ帯の光信号を伝送するループ用ファイバ４２Ｄに分散調整用ファイバ７１を配置した点にある。分散調整用ファイバ７１は、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなるように設定する分散補償用ファイバである。
【0153】
図２９に示す波長変換増幅器２０Ｆは、入力部２０１と、増幅器２１Ａと、ラマン増幅ファイバ４１Ｄと、減衰器４５と、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２と、第１カプラ４３と、第２カプラ４４と、出力部２０２と、制御器２７Ｆと、を有する。
【0154】
図３０は、図２９の波長変換増幅器２０Ｆの制御器２７Ｆの機能ブロック図である。第３パワーモニタ回路２７３Ａは、第１スプリッタ６１からのＬ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_１を取得する。第４パワーモニタ回路２７３Ｂは、第２スプリッタ６２からのＵ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_２を取得する。
【0155】
第１目標値計算器２７４Ａは、保持中の係数に応じて第２カプラ４４と出力部２０２との間を流れるＵ帯の光信号の非線形位相雑音の影響を抑制すべく、増幅器２１Ａの出力であるＬ帯の光信号のパワーの目標値、例えば２０ｄＢｍを算出する。
【0156】
第３制御回路２７１Ａは、増幅器２１Ａにて増幅するＬ帯の光信号のパワーが目標値となるように増幅器２１Ａを制御する第３パワー制御信号を生成する。第４制御回路２７１Ｂは、ラマン増幅ファイバ４１Ｄにて増幅するＵ帯の光信号のパワーが目標値となるように、第１励起光源５１を制御する第４パワー制御信号を生成する。
【0157】
次に第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆの動作について説明する。増幅器２１Ａは、例えば、入力部２０１から、例えば、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１を入力した場合、制御器２７Ｃからの第３パワー制御信号に応じてＬ帯の光信号Ｒ１を２０ｄＢｍに増幅する。増幅器２１Ａは、増幅後の２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を、第１カプラ４３経由でラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力する。
【0158】
第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１Ｄからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を減衰器４５に分離出力する。減衰器４５は、第２カプラ４４から分離出力された２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を１０ｄＢｍに減衰し、減衰後の１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を波長変換器２２Ａに出力する。
【0159】
波長変換器２２Ａは、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４に波長変換し、波長変換後の１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４をループ用ファイバ４２Ｄに出力する。第１カプラ４３は、ループ用ファイバ４２Ｄからの１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４と、増幅器２１Ａからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力する。
【0160】
ラマン増幅ファイバ４１Ｄは、第１励起光源５１のＵ帯の励起光に応じて、合波後の光信号の内、１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４を２０ｄＢｍに増幅し、増幅後の２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。制御器２７Ｃは、第２スプリッタ６２を通じてＵ帯の光信号の一部を抽出することでパワーモニタ値Ｐ_２を得る。制御器２７Ｃは、パワーモニタ値Ｐ_２に基づき、ラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力するＵ帯の光信号Ｒ５が２０ｄＢｍになるようにＵ帯の励起光を生成する第４パワー制御信号を第１励起光源５１に出力する。第１励起光源５１は、第４パワー制御信号に応じてＵ帯の励起光を生成する。
【0161】
ラマン増幅ファイバ４１Ｄは、２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２及び２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。第２カプラ４４は、２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を出力部２０２に分離出力する。
【0162】
第６実施例の波長変換増幅器２０Ｆは、ラマン増幅ファイバ４１Ｄを通じて、波長変換前のＬ帯の光信号を波長変換器２２Ａに出力すると共に、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を増幅する。そして、波長変換増幅器２０Ｆは、第２カプラ４４を通じてＵ帯の光信号を出力部２０２に出力する。その結果、波長変換増幅器２０Ｆは、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａに比較してラマン増幅ファイバ４１Ｄが１本で済むため、部品コストの大幅削減及び製品サイズの小型化に大きく貢献できる。
【0163】
波長変換増幅器２０Ｆは、第１カプラ４３の第２入力ポートと接続するループ用ファイバ４２Ｃに分散調整用ファイバ７１を配置したので、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなる。その結果、ラマン増幅ファイバ４１Ｄの分散の絶対値がＵ帯に比較してＬ帯の方が大きい場合でも、Ｌ帯の分散の絶対値とＵ帯の分散の絶対値との差を抑制できる。
【0164】
尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃでは、ラマン増幅ファイバ４１の分散の絶対値がＬ帯に比較してＵ帯の方が大きい場合、Ｌ帯の分散の絶対値とＵ帯の分散の絶対値との差が０になるように補償する必要がある。そこで、このような事態に対処する実施の形態につき、第７実施例として以下に説明する。
【0165】
＜第７実施例＞
図３１は、第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇとが異なるところは、第２カプラ４４と減衰器４５との間のＬ帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバ７１Ａを配置した点にある。分散調整用ファイバ７１Ａは、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなるように設定する分散補償用ファイバである。
図３１は、第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇの模式図である。尚、第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第３実施例の波長変換増幅器２０Ｃと第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇとが異なるところは、第２カプラ４４と減衰器４５との間のＬ帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバ７１Ａを配置した点にある。分散調整用ファイバ７１Ａは、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなるように設定する分散補償用ファイバである。
【0166】
図３１に示す波長変換増幅器２０Ｇは、入力部２０１と、増幅器２１Ａと、ラマン増幅ファイバ４１Ｄと、減衰器４５と、波長変換器２２Ａと、ループ用ファイバ４２と、第１カプラ４３と、第２カプラ４４と、出力部２０２と、制御器２７Ｆと、を有する。
【0167】
図３２は、図３１の波長変換増幅器２０Ｇの制御器２７Ｇの機能ブロック図である。第３パワーモニタ回路２７３Ａは、第１スプリッタ６１からのＬ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_１を取得する。第４パワーモニタ回路２７３Ｂは、第２スプリッタ６２からのＵ帯の光信号のパワーモニタ値Ｐ_２を取得する。
【0168】
第１目標値計算器２７４Ａは、保持中の係数に応じて第２カプラ４４と出力部２０２との間を流れるＵ帯の光信号の非線形位相雑音の影響を抑制すべく、増幅器２１Ａの出力であるＬ帯の光信号のパワーの目標値、例えば２０ｄＢｍを算出する。
【0169】
第３制御回路２７１Ａは、増幅器２１Ａにて増幅するＬ帯の光信号のパワーが目標値となるように増幅器２１Ａを制御する第３パワー制御信号を生成する。第４制御回路２７１Ｂは、ラマン増幅ファイバ４１Ｄにて増幅するＵ帯の光信号のパワーが目標値となるように、第１励起光源５１を制御する第４パワー制御信号を生成する。
【0170】
次に第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇの動作について説明する。増幅器２１Ａは、例えば、入力部２０１から、例えば、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ１を入力した場合、制御器２７Ｃからの第３パワー制御信号に応じてＬ帯の光信号Ｒ１を２０ｄＢｍに増幅する。増幅器２１Ａは、増幅後の２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を、第１カプラ４３経由でラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力する。
【0171】
第２カプラ４４は、ラマン増幅ファイバ４１Ｄからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を減衰器４５に分離出力する。減衰器４５は、第２カプラ４４から分離出力された２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２を１０ｄＢｍに減衰し、減衰後の１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を波長変換器２２Ａに出力する。
【0172】
波長変換器２２Ａは、１０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ３を１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４に波長変換し、波長変換後の１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４をループ用ファイバ４２Ｄに出力する。第１カプラ４３は、ループ用ファイバ４２Ｄからの１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４と、増幅器２１Ａからの２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２とを合波し、合波後の光信号をラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力する。
【0173】
ラマン増幅ファイバ４１Ｄは、第１励起光源５１のＵ帯の励起光に応じて、合波後の光信号の内、１０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ４を２０ｄＢｍに増幅し、増幅後の２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。制御器２７Ｃは、第２スプリッタ６２を通じてＵ帯の光信号の一部を抽出することでパワーモニタ値Ｐ_２を得る。制御器２７Ｃは、パワーモニタ値Ｐ_２に基づき、ラマン増幅ファイバ４１Ｄに出力するＵ帯の光信号Ｒ５が２０ｄＢｍになるようにＵ帯の励起光を生成する第４パワー制御信号を第１励起光源５１に出力する。第１励起光源５１は、第４パワー制御信号に応じてＵ帯の励起光を生成する。
【0174】
ラマン増幅ファイバ４１Ｄは、２０ｄＢｍのＬ帯の光信号Ｒ２及び２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を第２カプラ４４に出力する。第２カプラ４４は、２０ｄＢｍのＵ帯の光信号Ｒ５を出力部２０２に分離出力する。
【0175】
第７実施例の波長変換増幅器２０Ｇは、ラマン増幅ファイバ４１Ｄを通じて、波長変換前のＬ帯の光信号を波長変換器２２Ａに出力すると共に、波長変換器２２Ａにて波長変換後のＵ帯の光信号を増幅する。そして、波長変換増幅器２０Ｇは、第２カプラ４４を通じてＵ帯の光信号を出力部２０２に出力する。その結果、波長変換増幅器２０Ｇは、第１実施例の波長変換増幅器２０Ａに比較してラマン増幅ファイバ４１Ｄが１本で済むため、部品コストの大幅削減及び製品サイズの小型化に大きく貢献できる。
【0176】
波長変換増幅器２０Ｇは、第２カプラ４４と減衰器４５との間のＬ帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバ７１Ａを配置したので、Ｌ帯の分散による歪と、Ｕ帯の分散による歪とが等しくなる。その結果、ラマン増幅ファイバ４１Ｄの分散の絶対値がＬ帯に比較してＵ帯の方が大きい場合でも、Ｌ帯の分散の絶対値とＵ帯の分散の絶対値との差を抑制できる。
【0177】
尚、本実施例では、第１波長帯としてＬ帯、第２波長帯としてＵ帯とし、Ｌ帯からＵ帯への波長変換を例示したが、例えば、Ｃ帯からＵ帯、Ｃ帯からＳ帯、Ｌ帯からＳ帯等の波長変換でも良く、適宜変更可能である。
【0178】
以上の開示に対し、以下の付記を提示する。
【0179】
（付記１）第１波長帯の光信号を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、
前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、
前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、
を有する波長変換増幅器。
前記波長変換器の後段に設けられ前記第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅器と、
前記波長変換器の前段に設けられる非線形ファイバと、
前記非線形ファイバへの入力光パワーと、前記ラマン増幅器の出力光パワーとを制御する制御器と、
を有する波長変換増幅器。
【0180】
（付記２）前記ラマン増幅器はラマン増幅用の光ファイバを有し、
前記ラマン増幅用の光ファイバの前記第２波長帯における波長分散と、前記非線形ファイバの前記第１波長帯における波長分散は同じ符号をもつ、
付記１に記載の波長変換増幅器。
前記ラマン増幅用の光ファイバの前記第２波長帯における波長分散と、前記非線形ファイバの前記第１波長帯における波長分散は同じ符号をもつ、
付記１に記載の波長変換増幅器。
【0181】
（付記３）前記非線形ファイバは前記ラマン増幅用の光ファイバよりも大きい非線形係数を有し、前記ラマン増幅用の光ファイバよりも短いファイバ長を有する、
付記２に記載の波長変換増幅器。
付記２に記載の波長変換増幅器。
【0182】
（付記４）前記ラマン増幅器の前記出力光パワーと、前記出力光パワーのときに非線形雑音を最小にする前記非線形ファイバの前記入力光パワーとの関係を保持するメモリと、
前記ラマン増幅器の前記出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
を有し、
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、前記メモリに保持された前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーが前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記１に記載の波長変換増幅器。
前記ラマン増幅器の前記出力光パワーをモニタするパワーモニタと、
を有し、
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、前記メモリに保持された前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーが前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記１に記載の波長変換増幅器。
【0183】
（付記５）前記非線形ファイバの前段に設けられる第１増幅器または可変光減衰器、
を有し、前記制御器は、前記第１増幅器または前記可変光減衰器を制御することで、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記４に記載の波長変換増幅器。
を有し、前記制御器は、前記第１増幅器または前記可変光減衰器を制御することで、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記４に記載の波長変換増幅器。
【0184】
（付記６）前記パワーモニタは、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーをモニタし、
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、あらかじめ設定された目標出力光パワーとに基づいて、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーが前記目標出力光パワーに近づくように前記ラマン増幅器を制御する、
付記４に記載の波長変換増幅器。
前記制御器は、前記パワーモニタによる前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果と、あらかじめ設定された目標出力光パワーとに基づいて、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーが前記目標出力光パワーに近づくように前記ラマン増幅器を制御する、
付記４に記載の波長変換増幅器。
【0185】
（付記７）前記非線形ファイバの前段に設けられる第１非線形ファイバ、
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果に基づいて、前記第１非線形ファイバの出力光パワーを制御する、
付記１に記載の波長変換増幅器。
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーのモニタ結果に基づいて、前記第１非線形ファイバの出力光パワーを制御する、
付記１に記載の波長変換増幅器。
【0186】
（付記８）前記第１非線形ファイバは、前記ラマン増幅器の出力側の伝送路で用いられる伝送路光ファイバと同じ符号の波長分散をもつ、
付記７に記載の波長変換増幅器。
付記７に記載の波長変換増幅器。
【0187】
（付記９）前記第１非線形ファイバを後方励起する励起光源、
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーの前記モニタ結果に基づいて、前記励起光源を制御する、
付記７に記載の波長変換増幅器。
を有し、
前記制御器は、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーの前記モニタ結果に基づいて、前記励起光源を制御する、
付記７に記載の波長変換増幅器。
【0188】
（付記１０）付記１から９のいずれかに記載の波長変換増幅器と、
前記波長変換増幅器から出力される前記第２波長帯の信号を、前記第２波長帯と異なる波長帯の信号と合波して伝送路に出力する合波器と、
を備える光通信装置。
前記波長変換増幅器から出力される前記第２波長帯の信号を、前記第２波長帯と異なる波長帯の信号と合波して伝送路に出力する合波器と、
を備える光通信装置。
【0189】
（付記１１）波長変換器で第１波長帯の光信号を第２波長帯の光信号に変換し、
前記波長変換器の前段に接続された非線形ファイバへの入力光パワーをモニタして第１モニタ値を取得し、
前記第２波長帯の光信号を前記波長変換器の後段に接続されたラマン増幅器で増幅し、
前記ラマン増幅器の出力光パワーをモニタして第２モニタ値を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値に基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーと、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーとが所定の比率で釣り合うように制御する、
波長変換パワー制御方法。
前記波長変換器の前段に接続された非線形ファイバへの入力光パワーをモニタして第１モニタ値を取得し、
前記第２波長帯の光信号を前記波長変換器の後段に接続されたラマン増幅器で増幅し、
前記ラマン増幅器の出力光パワーをモニタして第２モニタ値を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値に基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーと、前記ラマン増幅器の前記出力光パワーとが所定の比率で釣り合うように制御する、
波長変換パワー制御方法。
【0190】
（付記１２）前記非線形ファイバの前記第１波長帯における波長分散が、前記ラマン増幅器で用いられるラマン増幅用の光ファイバの前記第２波長帯における波長分散と同じ符号を持つように前記非線形ファイバを選択する、
付記１１に記載の波長変換パワー制御方法。
付記１１に記載の波長変換パワー制御方法。
【0191】
（付記１３）前記非線形ファイバが、前記ラマン増幅器で用いられるラマン増幅用の光ファイバよりも大きい非線形係数を持ち、かつ、前記ラマン増幅用の光ファイバよりも短いファイバ長を持つように、前記非線形ファイバを選択する、
付記１２に記載の波長変換パワー制御方法。
付記１２に記載の波長変換パワー制御方法。
【0192】
（付記１４）前記ラマン増幅器の前記出力光パワーと、前記出力光パワーのときに非線形雑音を最小にする前記非線形ファイバの前記入力光パワーとの関係を予め取得し、
前記第２モニタ値と前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、
前記第１モニタ値が前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記１１に記載の波長変換パワー制御方法。
前記第２モニタ値と前記関係とに基づいて、前記非線形ファイバへの前記入力光パワーの目標値を設定し、
前記第１モニタ値が前記目標値に近づくように前記非線形ファイバへの前記入力光パワーを制御する、
付記１１に記載の波長変換パワー制御方法。
【0193】
（付記１５）第１波長帯の光信号を伝送すると共に、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光信号を増幅するラマン増幅ファイバと、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の光信号を前記第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器にて波長変換後の前記第２波長帯の光信号を伝送するループ用ファイバと、
前記第１波長帯の光信号と、前記ループ用ファイバからの前記第２波長帯の光信号とを合波する合波部と、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の信号光を前記波長変換器に分離出力すると共に、前記ラマン増幅ファイバからの前記第２波長帯の光信号を出力部に分離出力する分波部と、
前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第１波長帯の光信号のパワー及び、前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第２波長帯の光信号のパワーを制御する制御器と、
を有することを特徴とする波長変換増幅器。
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の光信号を前記第２波長帯の光信号に変換する波長変換器と、
前記波長変換器にて波長変換後の前記第２波長帯の光信号を伝送するループ用ファイバと、
前記第１波長帯の光信号と、前記ループ用ファイバからの前記第２波長帯の光信号とを合波する合波部と、
前記ラマン増幅ファイバからの前記第１波長帯の信号光を前記波長変換器に分離出力すると共に、前記ラマン増幅ファイバからの前記第２波長帯の光信号を出力部に分離出力する分波部と、
前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第１波長帯の光信号のパワー及び、前記ラマン増幅ファイバを伝送する前記第２波長帯の光信号のパワーを制御する制御器と、
を有することを特徴とする波長変換増幅器。
【0194】
（付記１６）前記ラマン増幅ファイバは、
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが同一方向に流れることを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが同一方向に流れることを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
【0195】
（付記１７）前記ラマン増幅ファイバは、
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが逆方向に夫々流れることを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
前記第１波長帯の光信号と前記第２波長帯の光信号とが逆方向に夫々流れることを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
【0196】
（付記１８）前記ラマン増幅ファイバは、
前記第２波長帯の光信号を増幅すると共に、前記第１波長帯の光信号を増幅することを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
前記第２波長帯の光信号を増幅すると共に、前記第１波長帯の光信号を増幅することを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
【0197】
（付記１９）前記ラマン増幅ファイバの分散絶対値が前記第２波長帯の光信号に比較して前記第１波長帯の光信号の方が大きい場合に、前記第２波長帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバを配置することを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
【0198】
（付記２０）前記ラマン増幅ファイバの分散絶対値が前記第１波長帯の光信号に比較して前記第２波長帯の光信号の方が大きい場合に、前記第１波長帯の光信号を伝送する伝送路に分散調整用ファイバを配置することを特徴とする付記１５に記載の波長変換増幅器。
【符号の説明】
【0199】
１ 光通信システム
２、３ 伝送路
１０ 光通信装置
１１ ＷＤＭフィルタ
１２－１、１２－２ プリアンプ
１３－１、１３－２、１４－１、１４－２ ＷＳＳ
１５ ＷＤＭフィルタ（合波器）
１６－１、１６－２ ポストアンプ
１８ 波長変換プリアンプ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 波長変換増幅器
２１ 第１増幅器
２１１ イオン添加ファイバ
２１２ 励起光源（第１励起光源）
２２ 波長変換器
２２１ 非線形光学媒質
２２２ 励起光源
２３ ラマン増幅器
２３１ ラマン増幅用の光ファイバ
２３２ 励起光源
２３４ 光フィルタ
２６ 非線形ファイバ
２６１ 第１非線形ファイバ
２６２ 第２非線形ファイバ
２７、２７Ａ 制御器
２７－１ 第１制御器
２７－２ 第２制御器
２７１ プロセッサ
２７１１ 第１制御回路
２７１２ 第２制御回路
２７１３、２７１５ 目標値計算器
２７１６ 制御信号生成器
２７２ メモリ
２７２１、２７２１－２ 係数保持部
２７３ パワーモニタ
２７３１ 第１パワーモニタ回路
２７３２ 第２パワーモニタ回路
２７３３ パワーモニタ回路
２、３ 伝送路
１０ 光通信装置
１１ ＷＤＭフィルタ
１２－１、１２－２ プリアンプ
１３－１、１３－２、１４－１、１４－２ ＷＳＳ
１５ ＷＤＭフィルタ（合波器）
１６－１、１６－２ ポストアンプ
１８ 波長変換プリアンプ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 波長変換増幅器
２１ 第１増幅器
２１１ イオン添加ファイバ
２１２ 励起光源（第１励起光源）
２２ 波長変換器
２２１ 非線形光学媒質
２２２ 励起光源
２３ ラマン増幅器
２３１ ラマン増幅用の光ファイバ
２３２ 励起光源
２３４ 光フィルタ
２６ 非線形ファイバ
２６１ 第１非線形ファイバ
２６２ 第２非線形ファイバ
２７、２７Ａ 制御器
２７－１ 第１制御器
２７－２ 第２制御器
２７１ プロセッサ
２７１１ 第１制御回路
２７１２ 第２制御回路
２７１３、２７１５ 目標値計算器
２７１６ 制御信号生成器
２７２ メモリ
２７２１、２７２１－２ 係数保持部
２７３ パワーモニタ
２７３１ 第１パワーモニタ回路
２７３２ 第２パワーモニタ回路
２７３３ パワーモニタ回路
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】