特開 2024-58536 前方ラマン増幅器、双方向ラマン増幅システムおよび前方ラマン増幅システム

(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】P2024058536

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】前方ラマン増幅器、双方向ラマン増幅システムおよび前方ラマン増幅システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/291 20130101AFI20240418BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20240418BHJP

   H01S 3/30 20060101ALI20240418BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20240418BHJP

   G02F 1/35 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

H04B10/291

H04J14/02

H01S3/30

H01S3/10 D

G02F1/35 501

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003406

(22)【出願日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】P 2022165898

(32)【優先日】2022-10-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】100104190

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 昭徳

(72)【発明者】

【氏名】中元 洋

(72)【発明者】

【氏名】中川 剛二

(72)【発明者】

【氏名】川西 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】大井 寛己

(72)【発明者】

【氏名】山内 智裕

(72)【発明者】

【氏名】寺原 隆文

(72)【発明者】

【氏名】大波多 哲平

【テーマコード（参考）】

2K102

5F172

5K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA15

2K102BA13

2K102BB01

2K102BC01

2K102BD02

2K102CA00

2K102DA06

2K102DC07

2K102EA21

2K102EB20

5F172AG03

5F172AM08

5F172BB04

5F172BB18

5F172BB65

5K102AA01

5K102AD01

5K102KA09

5K102KA42

5K102LA33

5K102LA52

5K102MA03

5K102MB05

5K102MC00

5K102MD01

5K102MD04

5K102MH02

5K102MH03

5K102MH13

5K102MH14

5K102MH22

5K102MH32

5K102PA02

5K102PB01

5K102PB11

5K102PC11

5K102PD01

5K102PH13

5K102PH14

5K102PH22

5K102PH47

5K102PH48

5K102PH49

5K102PH50

5K102RD28

(57)【要約】

【課題】光伝送路のファイバ種別に適合して信号光のＸＰＭ劣化を抑えること。
【解決手段】光伝送装置１１０は、前方励起部１４０と、前方励起制御部１５０とを含む。前方励起部１４０は、波長の異なる複数の励起光源を持つ。光伝送路１２０は、ＳＭＦやＤＳＦ等の各種別のファイバが用いられる。前方励起制御部１５０は、ファイバ種別に応じて、前方励起部１４０の発光させる励起光源の数を変化させる。例えば、前方励起制御部１５０は、ファイバ種別がＤＳＦの場合、前方励起部１４０の複数の波長の１次励起光ＰＦ１のうち、信号光Ｓに対しＸＰＭ劣化を招く一部の長波長側に位置する１次励起光ＰＦ１ｘに対応する励起光源のパワーを消光させることで、信号光Ｓの信号劣化を防ぐ。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、発光させる励起光源の数を変化させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項2】

波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項3】

波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、利得の波長特性を変化させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項4】

ファイバの零分散波長に応じて、前記発光させる励起光源の数を変化させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項5】

ファイバの零分散波長に応じて、前記波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項6】

ファイバの零分散波長に応じて、前記利得の波長特性を変化させることを特徴とする請求項３に記載の前方ラマン増幅器。

【請求項7】

波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、その波長の励起光源のパワーをオフすることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項8】

波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、その波長の励起光パワー比率を、励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在しない波長の励起光パワー比率より、下げることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項9】

請求項１～６のいずれか一つに記載の前方ラマン増幅器と、
前記前方ラマン増幅器が発生させる利得の波長特性を補償するように、逆向きの利得の波長特性を発生させる後方ラマン増幅器と、
を有することを特徴とする双方向ラマン増幅システム。

【請求項10】

波長軸上で信号光の波長帯域をファイバの零分散波長に対して折り返した波長帯域に該当しない波長の励起光源を搭載した前方ラマン増幅器。

【請求項11】

請求項８において、さらに、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在するような励起光源が複数存在する場合、零分散波長に最も近い励起光源は、消光することを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項12】

請求項８において、さらに、励起光として、非コヒーレント励起光とコヒーレント光を用い、
さらに、コヒーレント励起光源と、非コヒーレント励起光源の両方について、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、そのコヒーレント励起光源は消光し、当該非コヒーレント励起光源の中で、零分散波長に最も近い励起光源は消光させることを特徴とする前方ラマン増幅器。

【請求項13】

複数の励起波長の励起光源を有する前方ラマン増幅器と、ＡＳＥ光源と、ＡＳＥ光源を整形するデバイスを有する上流の局と、
前記上流の局に光伝送路を介して接続され、ＯＳＮＲを測定するデバイスを有する下流の局と、
統括制御部と、
を含む前方ラマン増幅システムにおいて、
前記上流の局は、ＡＳＥ光を信号光のスペクトル形状に整形した複数波長のダミー光を送出し、
前記下流の局は、前方ラマン増幅器の励起光をすべて消灯させた状態で、前記ダミー光の第１のＯＳＮＲ波長特性を測定し、
さらに、前方ラマン増幅器の中の複数の励起波長のうち、第１の励起波長の励起光源だけを光らせた状態での、前記ダミー光の第２のＯＳＮＲ波長特性を測定し、
第１のＯＳＮＲ波長特性と第２のＯＳＮＲ波長特性に基づき、第１の励起波長の励起光源のパワー、もしくは、励起光パワー比率を決定することを特徴とする前方ラマン増幅システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、前方ラマン増幅器、双方向ラマン増幅システムおよび前方ラマン増幅システムに関する。

【背景技術】

【0002】

波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）による光伝送により、大容量の信号を伝送でき、ラマン増幅により信号光を光増幅し、長距離伝送できる。光伝送路には、例えば、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）や、分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ）が用いられる。

【0003】

先行技術としては、例えば、システムの立ち上げ時にラマン増幅された信号光のＯＳＮＲの測定結果に基づいて前方励起光および後方励起光パワーの最適化を行うことで、双方向励起された伝送路で信号光を安定してラマン増幅する技術がある。また、波長λｐ０で前方励起し、波長λｐ１～λｐＮのＮチャネルで後方励起し、各信号チャネルの出力パワーレベルが所定値になるよう、前方励起光を制御することで、信号チャネルの増減設に依存することなく過渡応答特性を改善する技術がある（例えば、下記特許文献１，２参照。）。また、非コヒーレント励起光を用いた励起ラマン増幅の技術が開示されている（例えば、下記非特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－３０３０７０号公報

【特許文献2】特開２００４－２５８６２２号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】”Ｃｏ－Ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ Ｄｕａｌ－Ｏｒｄｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｕｍｐ”、森本他、ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．２９，ＮＯ．７，ＡＰＲＩＬ １，２０１７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

発明者等は、前方励起ラマンは、ＳＭＦにおいては信号品質の改善に効果を有するが、例えば、ＤＳＦでＬバンド伝送する場合に、信号品質が劣化することを実測およびシミュレーションで発見した。例えば、ＤＳＦではＷＤＭ信号と前方励起光とがファイバの零分散波長（１５５０ｎｍ付近）を挟んで配置されている。この場合、前方励起光に対し遅延が等しくなる信号光の一部が相互位相変調（ＸＰＭ：ｃｒｏｓｓ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の影響を受けて信号品質を劣化させる（詳細は後述する）。

【0007】

一つの側面では、本発明は、光伝送路のファイバ種別に適合して信号光のＸＰＭ劣化を抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一側面によれば、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、発光させる励起光源の数を変化させることを要件とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、光伝送路のファイバ種別に適合して信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは、実施の形態にかかる前方ラマン増幅器の概要を示す説明図である。（その１）

【図1B】図１Ｂは、実施の形態にかかる前方ラマン増幅器の概要を示す説明図である。（その２）

【図1C】図１Ｃは、実施の形態にかかる前方ラマン増幅器の概要を示す説明図である。（その３）

【図1D】図１Ｄは、実施の形態にかかる前方ラマン増幅器の概要を示す説明図である。（その４）

【図1E】図１Ｅは、実施の形態にかかる双方向ラマン増幅システムの概要を示す説明図である。

【図1F】図１Ｆは、実施の形態にかかる励起光制御例を示すフローチャートである。

【図2】図２は、前方励起ラマン増幅によるパワープロファイルを示す図表である。

【図3】図３は、信号光および励起光の波長関係を示す図表である。

【図4】図４は、非コヒーレント励起光によるラマン増幅を示す図である。

【図5】図５は、ファイバ種別毎の波長分散特性を示す図表である。

【図6】図６は、ＤＳＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。

【図7A】図７Ａは、ＸＰＭによるＱ値とラマン利得の劣化を示す図表である。（ＳＭＦ）

【図7B】図７Ｂは、ＸＰＭによるＱ値とラマン利得の劣化を示す図表である。（ＤＳＦ）

【図7C】図７Ｃは、ＸＰＭによるＱ値とラマン利得の劣化を示す図表である。（実施の形態）

【図8】図８は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例１を示す図である。

【図9】図９は、情報テーブルの一例を示す図表である。

【図10】図１０は、励起光パワー比率テーブルの一例を示す図表である。

【図11】図１１は、光伝送装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。

【図12】図１２は、構成例１による励起光制御例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例２を示す図である。

【図14】図１４は、構成例２による励起光制御例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例３を示す図である。

【図16】図１６は、ＸＰＭ劣化の信号光と励起光の抽出を説明する図である。

【図17】図１７は、構成例３にかかる情報テーブルの一例を示す図表である。

【図18A】図１８Ａは、構成例３にかかる送信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。（その１）

【図18B】図１８Ｂは、構成例３にかかる送信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。（その２）

【図18C】図１８Ｃは、構成例３にかかる送信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。（その３）

【図19】図１９は、構成例３にかかる受信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。

【図20A】図２０Ａは、構成例３による励起光制御例を示すフローチャートである。（その１）

【図20B】図２０Ｂは、構成例３による励起光制御例を示すフローチャートである。（その２）

【図21】図２１は、ＴＷＲＳとＥＬＥＡＦの波長分散特性を示す図表である。

【図22A】図２２Ａは、ＴＷＲＳに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その１）

【図22B】図２２Ｂは、ＴＷＲＳに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その２）

【図22C】図２２Ｃは、ＴＷＲＳに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その３）

【図23】図２３は、ＸＰＭによるＱ値の劣化を示す図表である。

【図24A】図２４Ａは、ＥＬＥＡＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その１）

【図24B】図２４Ｂは、ＥＬＥＡＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その２）

【図24C】図２４Ｃは、ＥＬＥＡＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。（その３）

【図25】図２５は、ＸＰＭによるＱ値の劣化を示す図表である。

【図26】図２６は、ＴＷＲＳに対する励起制御例を示す説明図である。

【図27】図２７は、ＸＰＭ対策前後のラマン利得を示す図表である。

【図28】図２８は、ＸＰＭ対策前後のＱ値を示す図表である。

【図29】図２９は、ＥＬＥＡＦに対する励起制御例を示す説明図である。

【図30】図３０は、ＸＰＭ対策前後のラマン利得を示す図表である。

【図31】図３１は、ＸＰＭ対策前後のＱ値を示す図表である。

【図32】図３２は、実施の形態にかかる各種ファイバに対応した励起光制御例を示すフローチャートである。

【図33】図３３は、ＸＰＭ発生前後のスペクトルを示す波形図である。

【図34】図３４は、ＯＳＮＲモニタによりＸＰＭ対策を行う光伝送システムの構成例を示す図である。

【図35】図３５は、ＯＳＮＲモニタによりＸＰＭ劣化の波長を検出する処理例のフローチャートである。

【図36】図３６は、ＸＰＭ劣化の波長に対する励起制御例のフローチャートである。

【図37】図３７は、ＸＰＭを起こす１次励起光のパワー低減量の決定を説明する一例の図表である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（ＤＳＦに対する励起制御例）
以下に図面を参照して、開示の前方ラマン増幅器、双方向ラマン増幅システムおよび前方ラマン増幅システムの実施の形態を詳細に説明する。実施の形態では、光伝送路に用いるファイバ種別が異なる場合に対応して、いずれのファイバ種別であっても信号光の信号品質を維持できるようにする。例えば、光伝送路にはＳＭＦの他にＤＳＦおよび分散シフトファイバが用いられることがある。実施の形態では、ＤＳＦおよび分散シフトファイバの場合に生じる、信号光に対するＸＰＭの劣化の影響を抑え、信号品質の劣化を抑える。このため、実施の形態では、例えば、ＤＳＦの場合、ＤＳＦに固有の光伝送特性（プロファイル）に基づき、前方励起光の出力、あるいは前方励起光と後方励起光からなる双方向励起光の出力を最適化する制御を行う。

【0012】

（実施の形態の励起制御の概要）
図１Ａ～図１Ｄは、実施の形態にかかる前方ラマン増幅器の概要を示す説明図である。

【0013】

（制御例１）
はじめに、図１Ａを用いて前方励起の制御例１を説明する。図１Ａ（ａ）には、光伝送装置１１０による前方ラマン増幅の構成を示す。光伝送装置１１０は、光伝送路１２０により信号光Ｓを伝送する。

【0014】

図１Ａ（ａ）では内部構成を簡略化して記載しているが、光伝送装置１１０は、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等の光増幅器１３０と、前方励起部１４０と、前方励起制御部１５０とを含む。前方励起部１４０は、励起光源１４２の複数の波長の励起光を、合波器１４１を介して光伝送路１２０に出力し、ＷＤＭの信号光Ｓを前方励起する。前方励起制御部１５０は、前方励起の励起光の出力を制御する。

【0015】

次に、図１Ａ（ｂ）、（ｃ）を用いて前方励起の制御例１を説明する。制御例１では、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、発光させる励起光源の数を変化させることで、ＸＰＭ劣化を抑制する。図１Ａ（ｂ）、（ｃ）の横軸は波長、縦軸は励起パワーである。

【0016】

図１Ａ（ｂ）は、光伝送路１２０がＳＭＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＳＭＦである場合、前方励起部１４０に対し、１次励起光ＰＦ１と、１次励起光ＰＦ１よりも短波長側の２次励起光ＰＦ２とを含む前方励起光ＰＦによる前方励起を制御する。

【0017】

図１Ａ（ｃ）は、光伝送路１２０がＤＳＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＤＳＦである場合、前方励起部１４０の励起光源１４２に対し、複数の１次励起光ＰＦ１のうち発光させる励起光源の数を変化させる。

【0018】

例えば、前方励起制御部１５０は、１次励起光ＰＦ１の複数の励起波長のうち一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘのパワーをオフ（消光）し、この１次励起光ＰＦ１ｘ以外の波長の１次励起光ＰＦ１による前方励起を行う。図１Ａ（ｃ）の例では、前方励起制御部１５０は、１次励起光ＰＦ１の複数の励起波長のうち最も長波長側に位置する１次励起光ＰＦ１ｘを消光している。

【0019】

前方励起制御部１５０は、図１Ａ（ｂ）に示したように、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＳＭＦの場合には、１次励起光ＰＦについて全ての波長の励起光源１４２による前方励起を行う。これに対し、前方励起制御部１５０は、図１Ａ（ｃ）に示したように、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＤＳＦの場合には、１次励起光ＰＦのうち一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘを除く波長による前方励起を行う。

【0020】

ここで、光伝送路１２０にＤＳＦを用いた場合、一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘは、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を招く波長である。例えば、前方励起制御部１５０は、ファイバ種別がＤＳＦである情報を取得した場合、１次励起光ＰＦついて一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘを除く波長による前方励起を行うことで、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制し、信号光Ｓの信号劣化を防ぐ。光伝送路１２０にＤＳＦを用いた場合に生じるＸＰＭ劣化の詳細については後述する。

【0021】

また、制御例１に関連し、光伝送装置１１０は、前方励起を行う波長軸上で信号光の波長帯域をファイバの零分散波長に対して折り返した波長帯域に該当しない波長の励起光源を搭載することとしてもよい。例えば、前方励起部１４０は、複数の１次励起光源のうち、信号光Ｓに対しＸＰＭ劣化を招く波長の１次励起光ＰＦ１ｘに相当する励起光源を除く励起光源を搭載することとしてもよい。

【0022】

（制御例２）
次に、図１Ｂを用いて前方励起の制御例２を説明する。図１Ｂの制御例２においても、光伝送装置１１０は、図１Ａ（ａ）同様の構成を有して前方ラマン増幅を制御する。制御例２では、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させることで、ＸＰＭ劣化を抑制する。図１Ｂの横軸は波長、縦軸は励起パワーである。

【0023】

図１Ｂ（ａ）は、光伝送路１２０がＳＭＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＳＭＦである場合、図１Ａ（ｂ）同様に、前方励起部１４０に対し、１次励起光ＰＦ１と、１次励起光ＰＦ１よりも短波長側の２次励起光ＰＦ２とを含む前方励起光ＰＦによる前方励起を制御する。

【0024】

図１Ｂ（ｂ）は、光伝送路１２０がＤＳＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＤＳＦである場合、前方励起部１４０の励起光源１４２に対し、波長の異なる複数の１励起光源ＰＦ１間のパワー比率を変化させる。

【0025】

例えば、前方励起制御部１５０は、１次励起光ＰＦ１の複数の励起波長のうち一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘのパワーを他の波長に比べて低減させる前方励起を行う。図１Ｂ（ｂ）の例では、前方励起制御部１５０は、１次励起光ＰＦ１の複数の励起波長のうち最も長波長側に位置する１次励起光ＰＦ１ｘのパワーを他の波長の１次励起光ＰＦのパワーよりも低くしている。

【0026】

ここで、前方励起制御部１５０は、図１Ｂ（ａ）に示したように、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＳＭＦの場合には、例えば、励起光源１４２に対し、１次励起光ＰＦの全ての波長のパワー比率を一定にした前方励起を行う。これに対し、前方励起制御部１５０は、図１Ｂ（ｂ）に示したように、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＤＳＦの場合には、１次励起光ＰＦのうち一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘのパワーを低減させた前方励起を行う。

【0027】

ここで、光伝送路１２０にＤＳＦを用いた場合、一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘは、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を招く波長である。このため、前方励起制御部１５０は、ファイバ種別がＤＳＦに設定された場合、１次励起光ＰＦついて一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘのパワーを低減させた前方励起を行うことで、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制し、信号光Ｓの信号劣化を防ぐ。

【0028】

（制御例３）
次に、図１Ｃを用いて前方励起の制御例３を説明する。図１Ｃの制御例３においても、光伝送装置１１０は、図１Ａ（ａ）同様の構成を有して前方ラマン増幅を制御する。制御例３では、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、利得の波長特性、例えば、利得の波長に対する傾斜を変化させることで、ＸＰＭ劣化を抑制する。図１Ｃの横軸はＬバンド帯の信号光Ｓの波長、縦軸はラマン利得である。

【0029】

図１Ｃ（ａ）は、光伝送路１２０がＳＭＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＳＭＦである場合、前方励起部１４０に対し、信号光Ｓの波長帯全域に対し、一定なラマン利得となるよう前方励起を制御する。前方励起部１４０は、図１Ａ（ａ）同様に、１次励起光と２次励起光とを含む前方励起を行う。

【0030】

図１Ｃ（ｂ）は、光伝送路１２０がＤＳＦの場合の前方励起光の励起制御状態を示す。前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０のファイバ種別がＤＳＦである場合、前方励起部１４０の励起光源１４２に対し、利得の波長に対する傾斜を変化させる。

【0031】

図１Ｃ（ｂ）の例では、前方励起制御部１５０は、短波長側の利得が最も高く、長波長側にしたがい次第に利得を低減させることで、利得の波長に対する傾斜を変化させる。この利得の傾斜は、例えば、図１Ａ（ｃ）で説明した１次励起光ＰＦ１の複数の励起波長のうち短波長側の１次励起光のパワーを最も高くし、長波長側にしたがい１次励起光のパワーを次第に低減させることで得られる。

【0032】

ここで、前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＳＭＦの場合には、例えば、励起光源１４２に対し、１次励起光ＰＦの全ての波長のパワー比率を一定にした前方励起を行うことで、図１Ｃ（ａ）に示した利得特性を得る。これに対し、前方励起制御部１５０は、光伝送路１２０に用いるファイバ種別がＤＳＦの場合には、１次励起光ＰＦ１の励起波長のうち短波長側の１次励起光のパワーを最も高くし、長波長側にしたがい１次励起光ＰＦ１のパワーを次第に低減させる前方励起を行う。これにより、図１Ｃ（ｂ）に示した利得特性を得る。

【0033】

ここで、光伝送路１２０にＤＳＦを用いた場合、１次励起光ＰＦ１のうち長波長ＰＦ１ｘは、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を招く波長である。このため、前方励起制御部１５０は、ファイバ種別がＤＳＦに設定された場合、図１Ｃ（ｂ）に示す利得特性とすることで、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制し、信号光Ｓの信号劣化を防ぐ。

【0034】

以上説明した制御例１～制御例３は、ファイバの零分散波長に応じた励起制御を行ってもよい。例えば、制御例１では、ファイバの零分散波長に応じて、発光させる励起光源の数を変化させてもよい。ファイバ種別がＤＳＦの場合、零分散波長は、１５５０ｎｍ付近である。そして、ファイバの零分散波長に応じて、信号光Ｓの一部にＸＰＭ劣化が生じる場合、例えば、劣化に対応する１次励起光ＰＦ１の一部の波長ＰＦ１ｘを消光することで発光させる励起光源の数を変化させ、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制する。

【0035】

同様に、制御例２では、ファイバの零分散波長に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させてもよいし、制御例３では、ファイバの零分散波長に応じて、利得の波長に対する傾斜を変化させてもよい。

【0036】

（制御例４）
次に、図１Ｄを用いて前方励起の制御例４を説明する。図１Ｄの制御例４においても、光伝送装置１１０は、図１Ａ（ａ）同様の構成により前方ラマン増幅を制御する。制御例４では、制御例１～制御例３で説明した前方励起パワーを変化させる量について、光伝送装置１１０は、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在するか否かによって決めることで、ＸＰＭ劣化を抑制する。図１Ｄの横軸は波長、縦軸はパワーである。

【0037】

図１Ｄ（ａ）は、ＸＰＭ劣化の信号光と励起光の波長を示す図である。図１Ｄ（ａ）には、光伝送路１２０がＤＳＦの場合の信号光Ｓの信号帯域（Ｌバンド）と、励起光の配置を示し、横軸は波長、縦軸は光パワーである。便宜上、２次励起光の短波長側から長波長側に波長（λ）別の番号λ１～λ５、１次励起光の短波長側から長波長側に番号λ６～λ８を付している。図１Ｄ（ａ）には、ＤＳＦの零分散波長λ０（１５５０ｎｍ）を記載してある。なお、ＳＭＦの零分散波長は、１３０ｎｍ付近である。

【0038】

図１Ｄ（ｂ）は、光伝送路１２０がＤＳＦの場合、図１Ｄ（ａ）に示した信号光Ｓの信号帯域（Ｌバンド）と、励起光とを、波長軸上で零分散波長からの距離に配置し直したものである。横軸は、左端が波長０とした零分散波長からの距離（波長）を示す。

【0039】

図１Ｄ（ｂ）に示すように、各波長の信号を零分散波長λ０で折り返した場合、信号光Ｓのうち長波長側のＬバンドの波長が１次励起光ＰＦ１のうち、長波長側のλ８の１次励起光に重なっていることが示されている。

【0040】

なお、図１Ｄ（ｃ）は、光伝送路１２０がＳＭＦの場合の励起光波長、信号帯域と零分散波長の波長軸上の位置を示すものである。また、図１Ｄ（ｃ）は、光伝送路１２０がＳＭＦであり、信号光Ｓの信号帯域（Ｌバンド）と、励起光とを、波長軸上で零分散波長からの距離に配置し直したものである。ＳＭＦの場合、どの励起光ＰＦも信号光Ｓには重なりが生じていない。

【0041】

このように、光伝送路１２０がＤＳＦの場合、制御例１～制御例３で説明した前方励起パワーを変化させる量は、図１Ｄ（ｂ）に示した波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在するか否かによって決めることができる。例えば、前方励起制御部１５０は、波長軸上で励起光ＰＦ１の波長を零分散波長λ０に対して折り返した波長帯域内に信号光Ｓが存在する場合に、信号光Ｓに重なる１次励起光λ８の前方励起パワーを変化させることで、信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制する。

【0042】

例えば、制御例１への適用例では、波長軸上で励起光波長を零分散波長λ０に対して折り返した波長帯域内に信号光Ｓが存在する場合、図１Ａ（ｃ）のように、その波長ＰＦ１ｘの励起光源のパワーをオフする。また、制御例２への適用例では、波長軸上で励起光波長を零分散波長λ０に対して折り返した波長帯域内に信号光Ｓが存在する場合、図１Ｂ（ｂ）のように、存在する波長ＰＦ１ｘの励起光パワー比率を、存在しない波長の励起光パワー比率より下げる。また、制御例３への適用例では、波長軸上で励起光波長を零分散波長λ０に対して折り返した波長帯域内に信号光Ｓが存在する場合、図１Ｃ（ｂ）のように、その信号波長の利得が小さくなるように利得を傾斜させる。

【0043】

制御例４において、ＤＳＦで励起光を零分散波長λ０で折り返した場合、信号光Ｓの帯域、および複数の励起光ＰＦの各波長λ１～λ８の帯域により、信号光Ｓの帯域と重なり合うパターンは、複数パターンが考えられる。信号光Ｓと励起光ＰＦの波長の重なりの複数のパターンについては後述する。

【0044】

（制御例５）
図１Ｅは、実施の形態にかかる双方向ラマン増幅システムの概要を示す説明図である。図１Ｅを用いて前方励起および後方励起による双方向ラマン増幅システムの制御例５を説明する。

【0045】

制御例５では、上述した各制御例１～４で説明した前方ラマン励起で発生させる利得の波長に対する傾きを補償するように、逆向きの利得の波長に対する傾きを発生させる後方ラマン励起を行う。

【0046】

図１Ｅ（ａ）は、実施の形態の双方向ラマン増幅システムによる光伝送システムの構成例を示す。図１Ｅの例では、励起光制御の対象となる光伝送路１２０の区間が１スパン分である、一対の光伝送装置１１０Ａ，１１０Ｂの例を示している。上流の第１の光伝送装置１１０Ａは、ＤＳＦ１２０の一端に接続され、ＤＳＦ１２０の他端に下流の第２の光伝送装置１１０Ｂが接続されている。

【0047】

第１の光伝送装置１１０Ａでは、上述した図１Ａ（ａ）の構成同様に、光増幅器１３０Ａの後段に前方励起部１４０Ａが配置される。前方励起部１４０Ａは、励起光源１４２Ａの励起光を、合波器１４１Ａを介してＤＳＦ１２０に出力し、ＷＤＭの信号光Ｓを前方励起する。前方励起制御部１５０Ａは、前方励起の励起光の出力を制御する。

【0048】

また、第２の光伝送装置１１０Ｂでは、光増幅器１３０Ｂの前段に後方励起部１４０Ｂの合波器１４１Ｂが配置され、励起光源１４２Ｂの励起光が合波器１４１Ｂを介してＤＳＦ１２０に供給され信号光を後方励起する。後方励起制御部１５０Ｂは、後方励起の励起光の出力を制御する。

【0049】

第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａと、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂとは互いにネットワークを介して電気的に接続されている。例えば、前方励起制御部１５０Ａは、励起光源１４２Ａで出力する励起光の波長等の制御情報を後方励起制御部１５０Ｂに通知する。ネットワークは、光伝送路を含んでもよい。

【0050】

また、図１Ｅには、不図示であるが、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂの制御を統括する統括制御部を別途配置してもよい（詳細は後述する）。この場合、統括制御部は、前方励起部１４０Ａの励起光源１４２Ａ、および後方励起部１４０Ｂの励起光源１４２Ｂ、の励起光の波長等の制御情報を統括管理する。

【0051】

ここで、図１Ｅ（ｂ）、（ｃ）を用いてＸＰＭ劣化の抑制にかかる制御例を説明する。図１Ｅ（ｂ）は、前方励起部１４０Ａの励起光制御の概要を示す図である。図中横軸は波長、縦軸は光パワーである。第１の光伝送装置１１０Ａでは、ＤＳＦ１２０の零分散波長（例えば、１５５０ｎｍ付近）λ０を中心として零分散波長λ０よりも短波側に前方励起光ＰＦの波長が配置され、零分散波長よりも長波長側にＬバンドの信号光Ｓの波長が配置される。前方励起部１４０Ａは、前方励起光ＰＦとして、零分散波長に近い波長側の１次励起光ＰＦ１と、零分散波長λ０から離れた波長側の２次励起光ＰＦ２とを含む。

【0052】

図１Ｅ（ｂ）に示す波長配置の場合、前方励起光ＰＦ、特に１次励起光ＰＦ１と、信号光Ｓの遅延が等しくなる。前方励起光ＰＦのうち、零分散波長λ０に近い長波長側の一部（１５００ｎｍ）の前方励起光ＰＦｘによる励起の場合、信号光Ｓのうち長波長側ＳｘがＸＰＭの影響を受けて信号品質が劣化する。

【0053】

零分散波長λ０からの波長間隔が等しい光は同じ遅延量となるため、信号光Ｓのうち長波長側Ｓｘは、１次励起光ＰＦ１ｘと零分散波長λ０からの波長間隔が等しくなり、ＸＰＭの影響を受けるようになる。ＤＳＦ１２０に固有の光伝送特性（プロファイル）、例えば、零分散波長特性に基づく、１次励起光ＰＦ１と、信号光Ｓの互いの遅延の関係は、後ほど詳述する。

【0054】

第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａは、励起光源１４２Ａによる前方励起を制御する。前方励起制御部１５０Ａは、１次励起光ＰＦ１のうち、零分散波長に近い長波長側の一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘの光パワーを制御させる。例えば、図１Ｅ（ｂ）の例では、制御例１で説明したように、１次励起光ＰＦ１ｘの光パワーをオフ（消光）させる。前方励起制御部１５０Ａは、ＤＳＦ１２０に対する前方励起の制御により、信号光Ｓ（Ｓｘ）に対するＸＰＭ劣化を抑制する。

【0055】

図１Ｅ（ｃ）は、後方励起部１４０Ｂの励起光制御の概要を示す図である。図中横軸は波長、縦軸は光パワーである。第２の光伝送装置１１０Ｂでは、例えば、前方励起の１次励起光ＰＦと同様の波長帯域を有する後方励起光ＰＢを出力する。

【0056】

第１の光伝送装置１１０Ａにより前方励起光ＰＦのうち一部の波長の前方励起光ＰＦ１ｘの消光によりラマン利得が不足する。このため、実施の形態では、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂは、後方励起光ＰＢのうち、消光させた前方励起光ＰＦ１ｘの波長に対応する後方励起光ＰＢｘの利得を大きくすることで１スパンでのラマン利得を補償する。

【0057】

これにより、光伝送路１２０に例えば、ＤＳＦを用いた場合でも、前方励起に対する制御により信号光Ｓに対するＸＰＭ劣化を抑制する。また、後方励起に対する制御により信号光Ｓを所定のパワーレベルに回復させることができ、伝送する信号品質を確保できるようになる。

【0058】

図１Ｅでは、制御例１に相当して第１の光伝送装置１１０Ａにより前方励起光ＰＦのうち一部の波長の前方励起光ＰＦ１ｘを消光させている。そして第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂは、後方励起光ＰＢのうち、消光させた前方励起光ＰＦ１ｘの波長に対応する後方励起光ＰＢｘの利得を大きくすることで１スパンでのラマン利得を補償する。

【0059】

さらに、図１Ｅに示す双方向励起ラマン増幅システムは、制御例２に相当して前方励起光ＰＦでファイバ種別に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させる構成に対応し、パワー比率を低くした前方励起光ＰＦ１ｘの波長に対応する後方励起光ＰＢｘの利得を大きくすることとしてもよい。また、制御例２に相当して前方励起光ＰＦでファイバ種別に応じて、利得の波長に対する傾斜を変化させてもよい。例えば、１次励起光ＰＦ１ｘの波長で利得を低下させるよう傾斜させた構成に対応し、後方励起光ＰＢｘのうち１次励起光ＰＦ１ｘの波長に対応する波長の利得を大きくするよう傾斜させて補償することとしてもよい。

【0060】

図１Ｆは、実施の形態にかかる励起光制御例を示すフローチャートである。実施の形態では、制御例１～制御例４で説明したように、ファイバ種別に応じて前方励起の制御内容を変更する。

【0061】

図１Ｆには、制御例５で説明した双方向励起制御システムにおいて、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａと、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂとが連携して行うそれぞれの制御内容を示す。

【0062】

はじめに、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれファイバ種別情報を受け取る（ステップＳ１０１）。ファイバ種別情報は、保守者等により手動入力されるほか、ネットワークを介して管理サーバ等から情報入力されることとしてもよい。

【0063】

次に、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれ入力されたファイバ種別を判別する（ステップＳ１０２）。ここでは、光伝送路１２０のファイバ種別として上述したＳＭＦまたはＤＳＦが入力されるとする。

【0064】

入力されたファイバ種別がＳＭＦの場合には（ステップＳ１０２：ＳＭＦ）、前方励起制御部１５０Ａは、ＳＭＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ１０３）。同様に、後方励起制御部１５０Ｂは、ＳＭＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う。例えば、前方励起制御部１５０Ａの前方励起、および後方励起制御部１５０Ｂの後方励起の制御では、予めＳＭＦ用励起パワー比率をテーブル化したものを用いる。ＳＭＦ用励起パワー比率テーブルは、前方励起および後方励起ともに、波長に対し平坦な利得特性を有する（図１Ｅ（ｂ）参照）。

【0065】

一方、入力されたファイバ種別がＤＳＦの場合には（ステップＳ１０２：ＤＳＦ）、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれＤＳＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ１０４）。例えば、前方励起制御部１５０Ａの前方励起、および後方励起制御部１５０Ｂの後方励起の制御では、予めＤＳＦ用励起パワー比率をテーブル化したもの参照して励起制御する。

【0066】

例えば、１．ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、前方励起について長波長側励起光源の消光（制御例１相当）、またはパワー低減（制御例２相当）が設定され、前方励起制御部１５０Ａが参照して前方励起を制御する。対応して後方励起については、ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、長波長側励起光源のパワー増加が設定され、後方励起制御部１５０Ｂが参照して後方励起を制御する。

【0067】

このほか、２．ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、前方励起について長波長側で利得の下がる利得波長特性が設定され、前方励起制御部１５０Ａが参照して前方励起を制御する。対応して後方励起については、ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、長波長側で利得の上がる利得波長特性が設定され、後方励起制御部１５０Ｂが参照して後方励起を制御する（制御例５（図１Ｅ（ｃ）参照）。

【0068】

前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、ステップＳ１０３あるいはステップＳ１０４の制御により、ファイバ種別に対応した双方向励起制御を終了する。なお、図１Ｆの制御は、光伝送路１２０のファイバ種別に基づく双方向励起パワーの設定変更を意味し、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、光伝送路１２０の運用中は、設定変更した双方向励起パワーに基づく励起制御を継続して実行する。

【0069】

（前方励起によるＸＰＭ劣化について）
ここで、従来のＸＰＭ劣化について説明しておく。はじめに、ラマン増幅について説明する。ＷＤＭ伝送において、１スパンのファイバ（例えば、１００ｋｍ程度）を伝送した信号光のパワー増加のため、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）への入力を増加させる後方励起ラマン増幅の手法が用いられている。また、送信側に信号光と同方向に励起光を伝送させてラマン増幅を行う前方励起ラマン増幅の手法も用いられている。

【0070】

図２は、前方励起ラマン増幅による信号光のパワープロファイルを示す図表である。横軸は伝送距離（ｋｍ）、縦軸は光パワー（ｄＢｍ）である。図中実線は、前方励起ラマン増幅を行わない場合の伝送特性、図中点線は、前方励起ラマン増幅を行った場合の伝送特性を示す。前方励起ラマン増幅を行うことで、ファイバ入力パワーを抑え、光学非線形による信号劣化を抑えながら光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を確保できるという利点がある。

【0071】

図３は、信号光および励起光の波長関係を示す図表である。横軸は波長、縦軸は光パワーである。ラマン増幅は、信号光Ｓの波長に対して約１００ｎｍ（１３ＴＨｚ）、短波側に励起光を配置する必要がある。ＷＤＭ信号の場合は、複数の波長の信号光に対応して複数の励起光が必要になる。励起光のパワーが小さい場合には、励起光（１次励起光ＰＦ１）をラマン増幅する２次励起光ＰＦ２を、１次励起光ＰＦ１の１００ｎｍ短波側に配置する。

【0072】

ラマン励起光には雑音（ＲＩＮ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｎｏｉｓｅ）がある。前方励起ラマン増幅では、励起光と信号光波長とが同方向に光伝送路１２０のファイバを伝送する。このため、励起光から信号光に対して、ラマン増幅を通じて、信号光に雑音が載ってしまい、利得を十分とろうとすると、信号品質が劣化する問題が生じた。

【0073】

この問題については、例えば、ＲＩＮが小さく、スペクトルがなだらかに広がっている非コヒーレント励起光（Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｕｍｐ光）を用いる技術が開示されている（例えば、上記非特許文献１参照。）。

【0074】

図４は、非コヒーレント励起光によるラマン増幅を示す図である。図４に示す非コヒーレント励起光ＰＦ１は、なだらかに広がった波長特性を有しているため、異なった波長の部分からラマン増幅を受けることで、雑音が平均化されて、信号光Ｓに載る雑音を小さくできる。例えば、非コヒーレント光ＰＦ１の異なる波長Δλ１，Δλ２，Δλ３から信号光Ｓへラマン増幅がされるが、これらの波長Δλ１，Δλ２，Δλ３にそれぞれ載っている雑音が異なる。これにより、非コヒーレント励起光によるラマン増幅では雑音が平均化され、線スペクトルの励起光を用いたラマン増幅に比べて、雑音は１／１０以下にできる。実施の形態で用いる前方励起光は、非コヒーレント励起光とコヒーレント光とを組み合わせてもよい。

【0075】

上述した前方励起ラマン増幅は、ＳＭＦでは信号品質の改善に効果を有するが、発明者等は、ＤＳＦ等の分散シフトファイバで信号光を伝送した場合、Ｌバンドの信号光の信号品質が劣化するという問題を実測とシミュレーションで発見した。

【0076】

図５は、ファイバ種別毎の波長分散特性を示す図表である。図中実線で示すＳＭＦは、波長１３１０ｎｍ付近で分散が零になり、伝搬損失が最も小さい１５５０ｎｍ帯では、例えば、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を有する。これに対し、ＤＳＦは、１５５０ｎｍ帯で分散を小さくするようにしたものである。次に、波長分散特性をシフトさせたＤＳＦ等のファイバを用いた場合の問題点について説明する。

【0077】

図６は、ＤＳＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。図６には、ＤＳＦの場合の零分散波長と、ＷＤＭの信号光の波長（Ｌ－ｂａｎｄ）と、励起波長の関係を示す。

【0078】

図６（ａ）には、ＤＳＦの波長対遅延量を示す。光ファイバを伝搬する光波の速さは波長によって異なる（波長分散に相当）。波長対波長分散の式を波長について積分すると、波長対遅延量の関係式になり、図６（ａ）に示すように、波長対遅延量の特性線は、ほぼ２次関数になる。この波長対遅延量は、零分散波長（１５５０ｎｍ）λ０を中心として、波長間隔が等しい短波側および長波長側の光は、同じ遅延量となる。

【0079】

図６（ｂ）は、ＤＳＦを用いた場合の信号光に対するＸＰＭの影響を示す図表である。上述したように、効率よくラマン増幅を行うためには、信号光Ｓと励起光（１次励起光ＰＦ１）とは、互いに１００ｎｍ程度、波長間隔（配置）を離している。そして、図６（ｂ）に示すように、信号光Ｓと、１次励起光ＰＦ１とが零分散波長λ０を挟んで配置されている。１次励起光ＰＦ１のうち、零分散波長λ０に近い長波長側の一部の波長の１次励起光ＰＦ１ｘと、Ｌバンドの信号光Ｓのうち長波長側Ｓｘとは、互いに零分散波長λ０からの距離（波長間隔）が等しくなる。

【0080】

上述したように、零分散波長λ０からの波長間隔が等しい光は同じ遅延量となるため、信号光Ｓのうち長波長側Ｓｘは、１次励起光ＰＦ１の長波長側ＰＦ１ｘによりＸＰＭの影響を受けるようになる。長波長側の１次励起光ＰＦ１ｘは、信号光Ｓの長波長側Ｓｘを増幅する役割があるが、長波長側の１次励起光ＰＦ１ｘは、信号光Ｓの長波長側Ｓｘの帯域と遅延が等しくなる。例えば、波長１５００ｎｍのＰＦ１ｘと、波長１６００ｎｍの信号光Ｓｘは遅延が等しい。これにより、信号光Ｓのうち長波長側の信号光ＳｘがＸＰＭの影響を受け、信号劣化を起こす。

【0081】

ＸＰＭは、隣接する二つの信号光間で生じていることが知られているが、励起光ＰＦは信号光Ｓの数倍のパワー密度であるため、信号光Ｓに対してＸＰＭを大きく与えることとなり、信号光Ｓの波形を歪ませて信号品質を劣化させる。

【0082】

これに対し、実施の形態では、図１で説明したように、ＤＳＦ等の分散シフトファイバで信号光を伝送する場合、零分散波長を中心としてＬバンドの信号帯域と同じ距離（波長間隔）となる前方励起光の配置を避ける。例えば、１次励起光ＰＦ１の長波長側ＰＦ１ｘのパワーを消光等で低減させることで、ＸＰＭによる信号劣化を避ける。

【0083】

前方励起による増幅利得は、長波長側ＰＦ１ｘの励起光パワーが低減、もしくは、なくなることで、信号光Ｓの長波長側Ｓｘの利得が低下する。例えば、信号光Ｓに長波長側Ｓｘの利得が小さくなるようなチルトが発生する。長波長側Ｓｘは、短波長側の励起光の利得を受けてはいるが、所要量より減少するため、受信アンプの入力レベルが低下し、ＯＳＮＲの不足により、このままでは信号品質が劣化する。このため、実施の形態では、後方励起の長波長ＰＢｘ側の利得を大きくすることによって、信号光Ｓの長波長側Ｓｘのパワーレベルを回復させる。このようにして、実施の形態では、前方励起光のＸＰＭによる信号劣化を避け、かつ、信号品質を確保する。この際、後方励起により、信号光Ｓの長波長側Ｓｘの利得が大きくなるようなチルトを発生させる。

【0084】

図７Ａ～図７Ｃは、ＸＰＭによるＱ値とラマン利得の劣化を示す図表である。図７Ａ～図７Ｃの各図表の横軸は波長である。図７Ａ～図７Ｃの（ａ）の縦軸はＱ値、（ｂ）の縦軸は利得である。

【0085】

図７Ａ（ａ）はＳＭＦ伝送時のＱ値のチャネル依存性を示す。ＳＭＦ伝送の場合、励起光によるＸＰＭは発生せず、Ｑ値にチャネル依存性は生じていないことが示されている。図７Ａ（ｂ）はＳＭＦ伝送時のラマン利得のチャネル依存性を示す。ＳＭＦ伝送の場合、前方励起のみ、後方励起のみ、前方励起＋後方励起、のいずれにおいても、波長帯全体の利得が平坦であり、ラマン利得にチャネル依存性は生じていないことが示されている。

【0086】

図７Ｂ（ａ）はＤＳＦ伝送時のＱ値のチャネル依存性を示す。ＤＳＦ伝送の場合、励起光によるＸＰＭが発生し、長波長側にしたがい次第にＱ値が劣化していき、１６００ｎｍ以上の波長では－ΔＱ分の劣化が生じていることが示されている。図７Ｂ（ｂ）はＤＳＦ伝送時のラマン利得のチャネル依存性を示す。ＤＳＦ伝送において、前方励起のみ、後方励起のみ、前方励起＋後方励起、のいずれにおいても、波長帯全体の利得が平坦であり、ラマン利得にチャネル依存性は生じていないことが示されている。

【0087】

図７Ｃは、実施の形態のラマン増幅制御に対応する特性であり、図７Ｃ（ａ）はＤＳＦ伝送時のＱ値のチャネル依存性を示す。図７Ｂ（ａ）に示したＱ値の劣化に対応するために、ＸＰＭを起こしている前方励起光ＰＦ１の長波長側ＰＦ１ｘを消光することで、Ｑ値の劣化がなくなり、平坦化されることが示されている。図７Ｃ（ｂ）はＤＳＦ伝送時のラマン利得のチャネル依存性を示す。前方励起光ＰＦ１の長波長側ＰＦ１ｘを消光することで、前方励起光ＰＦ１のうち長波長側にしたがい次第にラマン利得が低下するチルトが生じている。図７Ｃ（ｂ）の場合、１６００ｎｍ以上の長波長側ＰＦ１ｘでは－ΔＤだけラマン利得が低下している。

【0088】

これに対応して、実施の形態では、後方励起光ＰＢの長波長側ＰＢｘのラマン利得を＋ΔＤだけ増加させる。後方励起光ＰＢの長波長側ＰＢｘにしたがい次第にラマン利得を増加するチルトを生じさせる。これにより、前方励起と後方励起によるラマン利得（図中実線）は、平坦性を確保でき、かつＱ値の劣化をなくすことができる。

【0089】

（実施の形態の構成例）
次に、実施の形態にかかる双方向ラマン増幅システムの各構成例について説明する。下記の各構成例１．～構成例３．では、いずれも分散シフトファイバとしてＤＳＦ１２０を用いている。

【0090】

構成例１．汎用の前方励起ラマン増幅を用いてＤＳＦに対応する構成。
構成例２．ＤＳＦに対応した前方励起ラマン増幅の構成（ＤＳＦで生じるＸＰＭの影響を考慮して、長波長側のレーザモジュールを実装しない前方励起ラマンの構成例）。
構成例３．汎用の前方励起ラマン増幅を用い、零分散波長の情報を含め、光伝送路全体での多スパンにおける各種情報に基づき、多スパンに対する励起制御を行う構成。

【0091】

（構成例１）
構成例１は、汎用の前方励起ラマン増幅を用いてＤＳＦに対応する励起制御を行う。この構成例１では、ＤＳＦ１２０に固有の光伝送特性（プロファイル）に基づき、ＸＰＭの影響を抑える励起制御を行う。

【0092】

図８は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例１を示す図である。図８に示す構成例１の光伝送システム８００では、光伝送路１２０上の１スパン分の一対の光伝送装置１１０Ａ，１１０Ｂを有する例を示す。上流の第１の光伝送装置１１０Ａは、ＤＳＦ１２０の一端に接続され、ＤＳＦ１２０の他端に下流の第２の光伝送装置１１０Ｂが接続されている。信号光Ｓは、Ｌバンドの帯域を有する。

【0093】

第１の光伝送装置１１０Ａは、前方励起部１４０Ａを有する。第２の光伝送装置１１０Ｂは、後方励起部１４０Ｂと、統括制御部８１０と、を有する。

【0094】

第１の光伝送装置１１０Ａ側の構成を説明する。第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起部１４０Ａは、信号光Ｓの帯域幅に応じた複数の波長の１次励起光を出射する１次励起光源８４２ａと、１次励起光の直交偏波を合成する偏波カプラ８４４ａと、複数の１次励起光を合波する合波フィルタ８４５ａを含む。

【0095】

また、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起部１４０Ａは、１次励起光の帯域幅に応じた複数の２次励起光を出射する２次励起光源８４２ｂと、１次励起光の直交偏波を合成する偏波カプラ８４４ｂとを含む。また、前方励起部１４０Ａは、複数の２次励起光を合波する合波フィルタ８４５ｂ，８４５ｃを含む。

【0096】

１次励起光と２次励起光は、合波フィルタ８４５ｄにより合波され、合波器８４１Ａを介してＤＳＦ１２０上の信号光Ｓに対する前方励起光として合波される。

【0097】

また、合波フィルタ８４５ｄの出力は、分波フィルタ８４６ａにより励起光モニタ８４７ａに分波出力される。励起光モニタ８４７ａは、前方励起光の出力レベルを検出し、励起光制御部８４８ａに出力する。

【0098】

励起光制御部８４８ａは、励起光モニタ８４７ａが検出する出力レベルに基づき、前方励起光である１次励起光源８４２ａと、２次励起光源８４２ｂの出力レベルを制御する。

【0099】

前方励起制御部１５０Ａは、励起光制御部８４８ａを制御し、前方励起部１４０Ａによる前方励起光の出力レベルを可変制御する。前方励起制御部１５０Ａは、例えば、図７Ｃ（ｂ）に示した前方励起光ＰＦ１の長波長側ＰＦ１ｘの利得を減少させる制御を行う。

【0100】

第２の光伝送装置１１０Ｂ側の構成を説明する。第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起部１４０Ｂは、信号光Ｓの帯域幅に応じた複数の波長の励起光を出射する励起光源８４２ｃと、励起光を偏波合成する偏波カプラ８４４ｃと、励起光を合波する合波フィルタ８４５ｃを含む。

【0101】

複数の励起光は、合波フィルタ８４５ｆにより合波され、合波器８４１Ｂを介してＤＳＦ１２０上の信号光Ｓに対する後方励起光として合波される。

【0102】

また、合波フィルタ８４５ｆの出力は、分波フィルタ８４６ｃにより励起光モニタ８４７ｃに分波出力される。励起光モニタ８４７ｃは、後方励起光の出力レベルを検出し、励起光制御部８４８ｂに出力する。

【0103】

励起光制御部８４８ｂは、励起光モニタ８４７ｃが検出する出力レベルに基づき、励起光源８４２ｃの出力レベルを制御する。

【0104】

後方励起制御部１５０Ｂは、励起光制御部８４８ｂを制御し、後方励起部１４０Ｂによる後方励起光の出力レベルを可変制御する。後方励起制御部１５０Ｂは、例えば、図７Ｃ（ｂ）に示した後方励起光ＰＢの長波長側ＰＢｘの利得を増加させる制御を行う。

【0105】

前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、統括制御部８１０に接続されている。統括制御部８１０は、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａ、および第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂそれぞれが行うラマン利得の可変制御を統括する。例えば、統括制御部８１０は１スパン毎、あるいは数スパン毎に端局に配置する。

【0106】

統括制御部８１０は、図８の例では、第２の光伝送装置１１０Ｂの中に配置した。これに限らず、統括制御部８１０は、第１の光伝送装置１１０Ａの中に配置してもよいし、第１の光伝送装置１１０Ａの中と、第２の光伝送装置１１０Ｂの中の両方に機能を分割して搭載してもよい。

【0107】

図８の構成例では、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａと、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂは、ＤＳＦ１２０以外のネットワークを介して、統括制御部８１０に電気的に接続されている。これに限らず、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、制御情報を監視信号（ＯＳＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）光に含ませ、光伝送路１２０上の信号光Ｓに重畳して光伝送することもできる。この場合、前方励起制御部１５０Ａと後方励起制御部１５０Ｂは、光伝送路１２０上の合波器／分波器（不図示）によりＯＳＣ光を分岐／挿入することで、ＯＳＣ情報を送受信する。

【0108】

統括制御部８１０は、第１の光伝送装置１１０Ａに対しては、送信側の信号光Ｓのパワーをモニタする。図１の例では第１の光伝送装置１１０Ａ側の前方励起光の合波位置前段（上流）に配置した分波器８６１Ａの分波出力の出力レベルを送信側信号光モニタ８６２Ａでモニタする。

【0109】

また、統括制御部８１０は、第２の光伝送装置１１０Ｂに対しては、受信側の信号光Ｓのパワーをモニタする。図１の例では第２の光伝送装置１１０Ｂ側の後方励起光の合波位置後段（下流）に配置した分波器８６１Ｂの分波出力の出力レベルを受信側信号光モニタ８６２Ｂでモニタする。

【0110】

統括制御部８１０には、送信側信号光モニタ８６２Ａと、受信側信号光モニタ８６２Ｂのモニタ出力、およびＤＳＦ１２０に固有の伝送特性（プロファイル）、等の情報が入力される。また、制御対象となるスパン区間、ファイバ種別、零分散波長、信号光帯域、設計上のラマン利得の情報を受ける。

【0111】

統括制御部８１０は、入出力パワー波長特性監視、利得波長特性計算、利得計算、の各機能を有する。

【0112】

統括制御部８１０は、これらの計算結果に基づき、前方励起制御部１５０Ａに対する前方励起のパワー、および後方励起制御部１５０Ｂに対する後方励起のパワーをそれぞれ制御する。

【0113】

統括制御部８１０は、第１の光伝送装置１１０Ａ側の前方励起制御部１５０Ａ、および第２の光伝送装置１１０Ｂ側の後方励起制御部１５０Ｂに対し、ファイバ種別、利得波長特性、利得変更指示等の制御情報を出力する。具体的にはファイバ種別により前方励起光源に異なる励起比率を設定するように、励起比率テーブルを設定する。

【0114】

図９は、情報テーブルの一例を示す図表である。統括制御部８１０は、情報テーブル９００として、１スパンのスパン番号、信号光Ｓの信号帯域、ラマン利得、前方励起ラマン利得、後方励起ラマン利得、ファイバ零分散波長、前方励起波長、前方励起波長広がり、の項目毎に、条件、値、単位等の情報を保持する。

【0115】

この情報テーブル９００は、統括制御部８１０の記憶部に格納される。図９の例に示す信号帯域～後方励起ラマン利得は、信号光ＳのＣバンドとＬバンドに対応した所定の値が設定される。また、図９の例では、１次励起光の前方励起波長は、λ１～λ８の８波長であり、各波長λ１～λ８は、それぞれ前方励起波長広がりΔλ１～Δλ８であることが示されている。

【0116】

また、統括制御部８１０は、送信側信号光モニタ８６２Ａと、受信側信号光モニタ８６２Ｂのモニタ出力に基づき、スパンロス、前方励起ラマン利得、後方励起ラマン利得、トータルラマン利得（ラマン利得）を算出する。統括制御部８１０は、算出した値を情報テーブル９００の該当するレコードに設定する。

【0117】

統括制御部８１０は、例えば、スパンロスと、ラマン利得とを下記により算出する。ここで、送信側信号光モニタ８６２Ａは、送信信号光レベル（ＴＸ＿ｍｏｎ）をモニタ出力し、受信側信号光モニタ８６２Ｂは、受信信号光レベル（Ｒｘ＿ｍｏｎ）をモニタ出力する。

【0118】

統括制御部８１０は、スパンロスを、前方励起部１４０Ａ、および後方励起部１４０Ｂを立ち上げる前の受信信号光レベル（Ｒｘ＿ｍｏｎ）－送信信号光レベル（ＴＸ＿ｍｏｎ）から求める。

【0119】

統括制御部８１０は、後方励起ラマン利得を、後方励起部１４０Ｂのみを立ち上げたときの受信信号光レベル（Ｒｘ＿ｍｏｎ）－送信信号光レベル（ＴＸ＿ｍｏｎ）から、スパンロスを差し引いて求める。

【0120】

統括制御部８１０は、前方励起ラマン利得を、前方励起部１４０Ａ、および後方励起部１４０Ｂを立ち上げた後の、受信信号光レベル（Ｒｘ＿ｍｏｎ）－送信信号光レベル（ＴＸ＿ｍｏｎ）から後方励起ラマン利得と、スパンロスとを差し引いて求める。

【0121】

統括制御部８１０は、トータルラマン利得を、前方励起部１４０Ａ、および後方励起部１４０Ｂを立ち上げた後の、受信信号光レベル（Ｒｘ＿ｍｏｎ）－送信信号光レベル（ＴＸ＿ｍｏｎ）からスパンロスを差し引いて求める。統括制御部８１０は、ＸＰＭを起こす励起光（前方励起部１４０Ａ）を消光または低いパワー比率を適用した後、トータルラマン利得を算出する。

【0122】

統括制御部８１０は、上記の励起制御にかかる情報の算出後、前方励起部１４０Ａ、および後方励起部１４０Ｂに対し、それぞれ制御情報を出力する。制御情報は、例えば、ファイバ種別の他、算出したスパンロス、前方励起ラマン利得、後方励起ラマン利得、採用する励起比率テーブルの指示を含む。

【0123】

統括制御部８１０は、前方励起部１４０Ａに対し、前方ラマンの励起光のうち一部（Ｌバンド）の励起光パワーを下げる（消光）利得変更指示を出力する。また、統括制御部８１０は、制御情報の出力後、トータルラマン利得が、所要の大きさ、および偏差になるまで、後方励起部１４０Ｂに対する後方ラマンの励起光のパワーを上げていく利得変更指示を出力する。

【0124】

前方励起励起ラマンの励起の一部の励起パワーを下げること、また後方励起ラマンの一部の励起光パワーを上げることは、個別に励起レーザの設定を変更することでも可能である。これに限らず、予め設計した各励起レーザの出力パワーの比率を設定する励起光パワー比率テーブルを適用することでも行うことができる。

【0125】

第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａは、短波長側（Ｃバンド）と長波長側（Ｌバンド）の励起パワーの比率を設定する励起光パワー比率テーブルを有する。前方励起制御部１５０Ａは、統括制御部８１０による制御情報の出力時、励起光パワー比率テーブルを参照して、短波長側と長波長側の励起比率および利得を決定し、励起光制御部８４８ａを制御する。

【0126】

同様に、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂは、短波長側（Ｃバンド）と長波長側（Ｌバンド）の励起パワーの比率を設定する励起光パワー比率テーブルを有する。前方励起ラマン後方励起制御部１５０Ｂは、統括制御部８１０による制御情報の出力時、励起光パワー比率テーブルを参照して、短波長側と長波長側の励起比率および利得を決定し、励起光制御部８４８ｂを制御する。

【0127】

図１０は、励起光パワー比率テーブルの一例を示す図表である。図１０に示す励起光パワー比率テーブル１０００は、予め、統括制御部８１０が保持する。これに限らず、励起光パワー比率テーブル１０００は、第１の光伝送装置１１０Ａ側の前方励起制御部１５０Ａ、および第２の光伝送装置１１０Ｂ側の後方励起制御部１５０Ｂの記憶部がそれぞれ保持してもよい。

【0128】

励起光パワー比率テーブル１０００は、スパン番号毎に、テーブル番号、ファイバ種別、スパンロス、ファイバ入力信号パワー、ラマン利得、ファイバ零分散波長、前方励起パワー比率、後方励起パワー比率等の情報を含む。

【0129】

上述したように、ＤＳＦ１２０の場合は、前方励起は、長波長側の励起光はパワーを消光するまたは励起パワー比率を小さく設定し、後方励起は、前方励起の利得不足を補うために、長波側の励起パワー比率を大きく設定する。前方励起パワー比率および後方励起パワー比率は、帯域内の複数の波長λ１～λ８それぞれについて設定されている。

【0130】

また、ＤＳＦ１２０のように前方ラマン利得と、後方ラマン利得が平坦でない場合が生じることに対応し、前方励起ラマン利得は、帯域内の平坦な部分を指定する前方励起ラマン利得規定波長を含み設定されている。後方励起ラマン利得は、帯域内の平坦な部分を指定する後方励起ラマン利得規定波長を含み設定されている。

【0131】

統括制御部８１０は、励起光パワー比率テーブル１０００を参照し、前方励起制御部１５０Ａに対し、テーブル番号毎に各波長λ１～λ８の前方励起パワー比率に対応して長波長側の利得を次第に低下させる利得制御指示を出力する。

【0132】

また、統括制御部８１０は、励起光パワー比率テーブル１０００を参照し、後方励起制御部１５０Ｂに対し、テーブル番号毎に各波長λ１～λ８の後方励起パワー比率に対応して長波長側の利得を次第に増加させる利得制御指示を出力する。

【0133】

（光伝送装置の制御部のハードウェア構成例）
図１１は、光伝送装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。例えば、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａ、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂ、および統括制御部８１０は、それぞれ図１１に示すハードウェアにより構成できる。

【0134】

例えば、前方励起制御部１５０Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ１１０１と、メモリ１１０２と、ネットワークＩＦ１１０３と、記録媒体ＩＦ１１０４と、記録媒体１１０５とを有する。また、各構成部は、バス１１００によってそれぞれ接続される。

【0135】

ここで、プロセッサ１１０１は、前方励起制御部１５０Ａ全体の制御を司る制御部である。プロセッサ１１０１は、複数のコアを有していてもよい。メモリ１１０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびフラッシュＲＯＭなどを有する。具体的には、例えば、フラッシュＲＯＭが制御プログラムを記憶し、ＲＯＭがアプリケーションプログラムを記憶し、ＲＡＭがプロセッサ１１０１のワークエリアとして使用される。メモリ１１０２に記憶されるプログラムは、プロセッサ１１０１にロードされることで、コーディングされている処理をプロセッサ１１０１に実行させる。

【0136】

ネットワークＩＦ１１０３は、ネットワークＮＷと装置内部とのインタフェースを司り、他の後方励起制御部１５０Ｂおよび統括制御部８１０との間で情報の入出力を制御する。

【0137】

記録媒体ＩＦ１１０４は、プロセッサ１１０１の制御にしたがって記録媒体１１０５に対するデータのリード／ライトを制御する。記録媒体１１０５は、記録媒体ＩＦ１１０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。

【0138】

なお、前方励起制御部１５０Ａは、上述した構成部のほかに、例えば、入力装置、ディスプレイなどを、ＩＦを介して接続可能としてもよい。

【0139】

図１１に記載のプロセッサ１１０１は、プログラム実行により、図８等に示した前方励起制御部１５０Ａの機能を実現できる。

【0140】

また、図１１に記載のネットワークＩＦ１１０３は、電気信号による通信のほか、光伝送路を含んでもよい。図８に示した前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、統括制御部８１０との間の制御情報の送受信の一部に光伝送路１２０を含んでもよい。例えば、統括制御部８１０が出力する制御情報をＯＳＣに含ませ、前方励起制御部１５０Ａ、および後方励起制御部１５０Ｂ側へ向かう光伝送路１２０上の合波器でＯＳＣを信号光Ｓに合波して伝送することもできる。

【0141】

また、図８に示した例のように、対象区間の光伝送路１２０が一つのスパンの場合、例えば、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂに統括制御部８１０の機能を統合してもよい。この場合、第２の光伝送装置１１０Ｂ側の制御部が第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａを制御する。さらには、対象区間の光伝送路１２０が複数のスパンの場合、例えば、最終段（最下流）の光伝送装置１１０の後方励起制御部１５０Ｂに統括制御部８１０の機能を統合してもよい。

【0142】

（構成例１の励起光制御例）
図１２は、構成例１による励起光制御例を示すフローチャートである。図１２には、主に統括制御部８１０が行う統括制御を示す。統括制御部８１０の統括制御により、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂが連携して励起光パワーの制御を実施する。

【0143】

統括制御部８１０は、事前準備として、ファイバ種別毎の励起光パワー比率テーブル１０００を作成する（ステップＳ１２０１）。励起光パワー比率テーブル１０００は、図１０に示したように、ＤＳＦ１２０の場合、前方励ラマンの長波長側のパワーを低減させる前方励起パワー比率と、前方励起ラマンの長波長を低減させた利得波長特性を補償する後方励起パワー比率と、を含む。

【0144】

そして、統括制御部８１０は、対象の１スパン（図８参照）に対する励起光制御の基本情報を設定する（ステップＳ１２０２）。統括制御部８１０は、統括制御部８１０に入力される入力情報に基づき、基本情報を設定する。入力情報は、ファイバ種別、ファイバ零分散波長、信号光帯域等である。統括制御部８１０は、入力情報に基づき、図９の情報テーブル９００にスパン番号、信号帯域、ラマン利得、前方励起ラマン利得、後方励起ラマン利得、ファイバ零分散波長、前方励起波長、後方励起波長を設定する。統括制御部８１０は、例えば、ラマン利得は、上述のように測定に基づく算出値を設定する。

【0145】

次に、統括制御部８１０は、ファイバ種別、スパンロスから前方ラマンの利得と、後方ラマンの利得と、励起パワー比率を算出する。そして、統括制御部８１０は、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂにそれぞれ励起光の制御情報を出力する（ステップＳ１２０３）。

【0146】

次に、統括制御部８１０は、送信側（第１の光伝送装置１１０Ａ）の光増幅器１３０Ａを立ち上げる制御を行う（ステップＳ１２０４）。次に、統括制御部８１０は、前方励起部１４０Ａを立ち上げる制御を行う（ステップＳ１２０５）。この際、前方励起制御部１５０Ａは、励起パワー比率を適用した前方励起を行う。

【0147】

次に、統括制御部８１０は、後方励起部１４０Ｂを立ち上げる制御を行う（ステップＳ１２０６）。この際、後方励起制御部１５０Ｂは、励起パワー比率を適用した後方励起を行う。

【0148】

次に、統括制御部８１０は、受信側（第２の光伝送装置１１０Ｂ）の光増幅器１３０Ｂを立ち上げる制御を行い（ステップＳ１２０７）、以上により１スパンの立ち上げ処理を終了する。

【0149】

構成例１によれば、汎用の前方励起ラマン増幅を用いつつ、光伝送路がＤＳＦ１２０の場合のＸＰＭの影響を回避でき、信号光Ｓの信号品質の劣化を防ぐことができる。

【0150】

（構成例２）
図１３は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例２を示す図である。構成例２の光伝送システム１３００において、図８に示した構成例１と同じ構成部には同じ符号を付して説明を省略する。構成例２では、ＤＳＦ１２０で生じるＸＰＭの影響を考慮して、前方励起部１４０Ａの長波長側のレーザモジュールを実装しない点が構成例１と異なる。図１３に示すように、構成例２では、前方励起部１４０Ａの１次励起光源８４２ａは、帯域のうち短波長側（λ１～λ４）の４つのみ設けており、長波長側（λ５～λ８）の４つの１次励起光源８４２ａは設けていない。構成例１で説明したように、１次励起光源８４２ａのうち長波長側は消光制御するため、構成例２では、長波長側の１次励起光源８４２ａを設けないこととしている。

【0151】

なお、前方励起部１４０Ａの１次励起光源８４２ａの２次励起光源８４２ｂと、後方励起部１４０Ｂの励起光源８４２ｃの光源数はいずれも８である（構成例１と同じ）。

【0152】

構成例２においても、統括制御部８１０は、第２の光伝送装置１１０Ｂの中に配置してもよいし、第１の光伝送装置１１０Ａの中に配置してもよいし、第１の光伝送装置１１０Ａの中と、第２の光伝送装置１１０Ｂの中の両方に機能を分割して搭載してもよい。

【0153】

（構成例２の励起光制御例）
図１４は、構成例２による励起光制御例を示すフローチャートである。図１４に示す処理は構成例１とほぼ同様であり、構成例２（図１４）のステップＳ１４０２～ステップＳ１４０７は、構成例１（図１２）のステップＳ１２０２～ステップＳ１２０７と同様である。

【0154】

構成例２では、ステップＳ１４０１の処理が構成例１と異なる。統括制御部８１０は、ステップＳ１４０１の事前準備として、ファイバ種別毎の励起光パワー比率テーブル１０００を作成する。図１０に示す励起光パワー比率テーブル１０００は、ファイバ種別がＤＳＦ１２０の場合、前方励起ラマンの長波長側のパワーを低減させる前方励起パワー比率と、前方励起ラマンの長波長を低減させた利得波長特性を補償する後方励起パワー比率と、を含む。

【0155】

構成例２では、長波長側の１次励起光源８４２ａを設けていない。このため、統括制御部８１０は、励起光パワー比率テーブル１０００のうち、図１０に示した前方励起ラマンの短波長側（λ１～λ４）の前方励起比率パワーのみに対し、前方励起パワー比率を適用した前方励起を行う。

【0156】

構成例２によれば、光伝送路がＤＳＦ１２０の場合のＸＰＭの影響を回避でき、信号光Ｓの信号品質の劣化を防ぐことができる。また、構成例２では、ＤＳＦ１２０で生じるＸＰＭの影響を考慮して、長波長側の１次励起光源８４２ａを設けない構成としたので、構成例１に比べて前方励起のうち１次励起光源数を削減できる。

【0157】

（構成例３）
上記の構成例１，２は、典型的な光伝送路１２０が有するファイバパラメータ、およびラマン励起構成の事前設定値に用い、励起光比率を適用して励起制御する構成であった。これに対し、構成例３では、実際に零分散波長情報等から制御する波長を決定し、各種パラメータばらつきに対応して、励起制御する構成である。

【0158】

構成例３では、励起光比率が最適かどうかを判断するために、主信号（信号光Ｓ）の誤り率を測定し、光伝送路１２０上に配置される最上流の送信器～最下流の受信機を含めた多スパンのシステム構成である。

【0159】

図１５は、実施の形態にかかる光伝送システムの構成例３を示す図である。図１５に示す光伝送システム１５００は、構成例１（図８）等で示したスパンが複数のスパンであり、便宜上、スパン毎に前方励起部１４０Ａ（第１の光伝送装置１１０Ａ）と、後方励起部１４０Ｂ（第２の光伝送装置１１０Ｂ）が配置されている例を示す。また、図１５では、構成例１（図８）と同様の構成部には同様の符号を付し、スパン２～ｎ－１の構成部分を省略している。

【0160】

構成例３では、スパン１の第２の光伝送装置１１０Ｂの中と、スパンｎの第２の光伝送装置１１０Ｂの中にＮＭＳ（ネットワークマネジメントシステム）のネットワーク統括制御部８１０Ｃを配置している。

【0161】

図１５には、光伝送路１２０の最上流、すなわち、スパン１の前段（上流）には、複数の送信機１５０１と、複数の送信機１５０１が出力する異なる波長の信号光を合波し、信号光Ｓとして光伝送路１２０に出力する合波器１５０２が配置されている。

【0162】

また、光伝送路１２０の最下流、すなわち、スパンｎの後段（下流）には、光伝送路１２０を波長別に分波する分波器１５０３と、分波された各波長の信号光を受信する受信機１５０４が配置されている。また、複数の受信機１５０４それぞれが信号受信時の信号誤り率を測定する誤り率測定部１５０５が設けられ、誤り率測定部１５０５の信号の誤り率の情報は、統括制御部８１０に出力される。誤り率測定部１５０５は、各受信機１５０４が有してもよい。

【0163】

統括制御部８１０には、構成例１で示したスパンの送信側信号光モニタ８６２Ａと、受信側信号光モニタ８６２Ｂのモニタ出力が、複数スパン分、入力される。統括制御部８１０は、構成例１同様の入力情報と、スパン毎の送信側信号光モニタ８６２Ａおよび受信側信号光モニタ８６２Ｂのモニタ情報と、信号誤り率等の情報に基づき、上流側のスパン１～下流側のスパンｎに対して順次、励起光制御を実施する。

【0164】

統括制御部８１０は、構成例３におけるラマン増幅方法では、概要として、下記処理１．～処理４．の各処理を実施する。

【0165】

１．各スパンの励起光パワー比率テーブルの作成
２．各スパンのＸＰＭ劣化を引き起こす励起光の抽出
３．各スパンへの励起光パワー比率テーブルの適用と調整
４．信号誤り率を用いた評価および最適化（改善が不足する場合の新たな励起光比率テーブルの適用）

【0166】

以下、各処理について説明する。
（１．各スパンの励起光パワー比率テーブルの作成）
統括制御部８１０は、構成例３では、スパン毎に複数の励起光パワー比率テーブル１０００を作成する。

【0167】

（２．各スパンのＸＰＭ劣化を引き起こす励起光の抽出）
図１６は、ＸＰＭ劣化の信号光と励起光の抽出を説明する図である。図１６（ａ）は、信号光Ｓの信号帯域（Ｌバンド）と、励起光の配置を示し、横軸は波長、縦軸は光パワーである。便宜上、２次励起光の短波長側から長波長側に波長（λ）別の番号λ１～λ５、１次励起光の短波長側から長波長側に番号λ６～λ８を付している。

【0168】

また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示した信号光Ｓの信号帯域（Ｌバンド）と、励起光とを、零分散波長からの距離に配置し直したものである。横軸は、左端が波長０とした零分散波長からの距離（波長）を示す。

【0169】

図１６（ｂ）に示すように、図１６（ａ）の各波長の信号が零分散波長λ０で折り返した形になっている。図１６（ｂ）の例では、信号光Ｓのうち長波長側のＬバンドの波長が１次励起光ＰＦ１のうち、長波長側のλ８の１次励起光に重なっていることが示されている。

【0170】

図１６（ｃ）は、信号光Ｓと１次励起光ＰＦ１との重なり状態別の各パターン１～４を示す図である。１次励起光（λ８）が信号光Ｓの帯域と重なっており、ＸＰＭを起こす波長であることが示されている。１次励起光ＰＦ１を零分散波長λ０で折り返した場合、信号光Ｓの帯域と重なり合うパターンは以下の４パターンが考えられる。これらは信号光Ｓの帯域と、１次励起光ＰＦ１のスペクトル広がりを比較することで、重なり状態を判別できる。

【0171】

信号光Ｓの帯域の下限、上限を零分散波長λ０からの距離により、ｓｉｇ＿Ｌ，ｓｉｇ＿Ｈとし、１次励起光ＰＦ１（λ８）のスペクトルの下限、上限を零分散波長λ０からの距離で、ｐｕｍｐ＿Ｌ，ｐｕｍｐ＿Ｈとする。この場合、下記パターン１～４のいずれかの重なり状態が生じる。

【0172】

パターン１は、信号光Ｓの短波長側に１次励起光ＰＦ１が重なった状態である。重なり状態は、１次励起光ＰＦ１（λ８）の下限（ｐｕｍｐ＿Ｌ）＜信号光Ｓの下限（ｓｉｇ＿Ｌ）に位置し、１次励起光ＰＦ１（λ８）の上限（ｐｕｍｐ＿Ｈ）＞信号光Ｓの下限（ｓｉｇ＿Ｌ）に位置している。さらに、１次励起光ＰＦ１（λ８）の上限（ｐｕｍｐ＿Ｈ）＜信号光Ｓの上限（ｓｉｇ＿Ｈ）に位置している。

【0173】

パターン２は、信号光Ｓの長波長側に１次励起光ＰＦ１が重なった状態である。重なり状態は、１次励起光ＰＦ１（λ８）の下限（ｐｕｍｐ＿Ｌ）＞信号光Ｓの下限（ｓｉｇ＿Ｌ）が位置し、１次励起光ＰＦ１（λ８）の下限（ｐｕｍｐ＿Ｌ）＜信号光Ｓの上限（ｓｉｇ＿Ｈ）に位置している。さらに、１次励起光ＰＦ１（λ８）の上限（ｐｕｍｐ＿Ｈ）＞信号光Ｓの上限（ｓｉｇ＿Ｈ）に位置している。

【0174】

パターン３は、信号光Ｓの帯域よりも１次励起光ＰＦ１の帯域が広く、１次励起光ＰＦ１が信号光Ｓの帯域を覆う状態である。重なり状態は、１次励起光ＰＦ１（λ８）の下限（ｐｕｍｐ＿Ｌ）＜信号光Ｓの下限（ｓｉｇ＿Ｌ）であり、１次励起光ＰＦ１（λ８）の上限（ｐｕｍｐ＿Ｈ）＞信号光Ｓの上限（ｓｉｇ＿Ｈ）に位置している。

【0175】

パターン４は、信号光Ｓの帯域よりも１次励起光ＰＦ１の帯域が狭い状態である。重なり状態は、１次励起光ＰＦ１（λ８）の下限（ｐｕｍｐ＿Ｌ）＞信号光Ｓの下限（ｓｉｇ＿Ｌ）であり、１次励起光ＰＦ１（λ８）の上限（ｐｕｍｐ＿Ｈ）＜信号光Ｓの上限（ｓｉｇ＿Ｈ）に位置している。

【0176】

これらパターン１～４に示すように、信号光Ｓと１次励起光ＰＦ１（λ８）は、それぞれ中心波長、および１次励起光ＰＦ１のスペクトル広がり状態により、異なる重なり状態が生じる。

【0177】

統括制御部８１０は、パターン１～４の状態を計算することで、ＸＰＭを起こす１次励起光ＰＦ１を見つけることができる。現実的にみて、信号光Ｓの帯域と、１次励起光ＰＦ１のスペクトルの広がりでは、上記パターン１，２がほとんどのケースに当てはまる。

【0178】

図１７は、構成例３にかかる情報テーブルの一例を示す図表である。構成例３では、統括制御部８１０は、情報テーブル１７００として、構成例１（図９）同様の情報を、スパン番号毎に保持する。例えば、情報テーブル１７００は、スパン番号、信号光Ｓの信号帯域、ラマン利得、前方励起ラマン利得、後方励起ラマン利得、ファイバ零分散波長、前方励起波長、前方励起波長広がり、の項目毎に、条件、値、単位等の情報を保持する。

【0179】

ここで、統括制御部８１０は、上述したような条件、例えば、
１．信号光Ｓの帯域の下限、上限を零分散波長λ０からの距離：ｓｉｇ＿Ｌ，ｓｉｇ＿Ｈ、
２、１次励起光ＰＦ１のスペクトルの下限、上限を零分散波長からの距離：ｐｕｍｐ＿Ｌ，ｐｉｍｐ＿Ｈ、である場合、図１７に示す情報テーブル１７００について、信号光Ｓの信号帯域は、帯域がｃバンドの場合、
ｃ－ｂａｎｄ＿ｓｉｇ＿Ｌ＝ｂａｎｄ１＿ｌｏｗ－λ＿０、
ｃ－ｂａｎｄ＿ｓｉｇ＿Ｈ＝ｂａｎｄ１＿ｈｉｇｈ－λ＿０として設定する。

【0180】

また、前方励起の１次励起光ＰＦ１の各前方励起波長について、例えば、波長λ１については、
λ１＿ｐｕｍｐ＿Ｌ＝λ＿１－Δλ＿１－λ＿０、
λ１＿ｐｕｍｐ＿Ｈ＝λ＿１＋Δλ＿１－λ＿０として設定する。

【0181】

（３．各スパンへの励起光パワー比率テーブルの適用と調整）
図１８Ａ～図１８Ｃは、構成例３にかかる送信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。図１８Ａの送信側励起光パワー比率テーブル１８００ａには、信号光Ｓの帯域に対してＸＰＭを起こす前方励起の１次励起光が一つのみ検出された場合の例を示す。送信側励起光パワー比率テーブル１８００ａは、記号（前方励起光パワー比率）、値、備考（コヒーレント光／非コヒーレント光の情報）、ＸＰＭを起こす励起光の有無（〇：ＸＰＭを起こす励起光）の情報を含む。図１８Ａには、参考として、零分散波長λ０からの距離を示している。

【0182】

図１８Ａに示すように、信号光Ｓの帯域に対してＸＰＭを起こす１次励起光が一つ（λ８）の場合、統括制御部８１０は、１次励起光のパワー比率を示す値が最も小さい（設計可能な最小の値）の波長λ８（ＦＷＲ＿ＰＲ＿λ８）を選択する。

【0183】

図１８Ｂの送信側励起光パワー比率テーブル１８００ｂには、信号光Ｓの帯域に対してＸＰＭを起こす１次励起光が二つ（λ７，λ８）検出された場合の例を示す。１次励起光が複数検出された場合は、統括制御部８１０は、例えば、零分散波長λ０に一番近い１次励起光（λ７）のパワー比率を５０％（値を８０→４０）に変更する。

【0184】

統括制御部８１０は、図１８Ｂの設定後、後述するＸＰＭによる劣化の改善状態に基づいて再度パワー比率を決定してもよい。例えば、図１８Ｂの設定では、ＸＰＭによる劣化が改善されなかったとする。この場合、統括制御部８１０は、図１８Ｃの送信側励起光比率パワーテーブル１８００ｃに示すように、二つ（λ７，λ８）の１次励起光について、零分散波長λ０に一番近い１次励起光（λ７）のパワー比率を５０％から２５％に変化させる。例えば、値を４０→２０に変更する。

【0185】

零分散波長λ０に近い１次励起光ほどＸＰＭ劣化を大きく起こす可能性がある。このため、統括制御部８１０は、零分散波長λ０に近い波長による１次励起光の影響は極力下げるが、２番目に効いてくる１次励起光については利得の減少を考慮して、５０％→２５％と、変化させて改善状態を判断する。この場合、図１８Ａ～図１８Ｃに示した複数の励起光パワー比率テーブル１８００ａ～１８００ｃには、１次励起光のパワー比率別のテーブル番号をつけて区別する。統括制御部８１０は、該当する１次励起光のパワー比率に対応するテーブル番号の励起光パワー比率テーブル１８００を選択する。

【0186】

図１９は、構成例３にかかる受信側励起光パワー比率テーブルを示す図表である。図１９の受信側励起光パワー比率テーブル１９００は、予め、図１８に示した送信側励起光パワー比率テーブル１８００に対応して、利得波長特性を補償するものとして作成しておく。統括制御部８１０は、選択した送信側励起光パワー比率テーブル１８００に対応する受信側励起光パワー比率テーブル１９００を選択する。

【0187】

図１９に示す受信側励起光パワー比率テーブル１９００の例では、ＸＰＭを起こす前方励起の１次励起光が一つ（λ８）の場合に対応して、波長λ８に対応する後方励起の波長λ５，λ６のパワー比率が大きく設定されている。

【0188】

（４．信号誤り率を用いた評価および最適化）
１次励起光の調整には、信号誤り率特性の改善を確認したい要望がある。しかし、多スパンに前方励起ラマンと、後方励起ラマンが適用されている場合は、上記の励起光パワー比率テーブル１８００，１９００（図１８Ａ～図１９）を用いた評価を適用しないと誤り率が悪すぎて測定できない可能性がある。このため、構成例３では、統括制御部８１０は、全スパンの前方・後方励起ラマンに対し、励起光パワー比率テーブルを用いた評価を行ったのち、励起光比率の最適化を行う余地がある場合に信号誤り率を用いた評価および最適化を実施する。

【0189】

具体的には、統括制御部８１０は、ＸＰＭを起こす１次励起波長が二つある場合に、送信側励起光パワー比率テーブル１８００で、ＸＰＭを起こす１次励起波長のうち、零分散波長λ０に近い１次励起波長は消光させる（パワー比率を十分小さくする）。しかし、統括制御部８１０は、二番目に零分散波長に近い１次励起波長は、パワー比率５０％→２５％と、変化させて信号誤り率の最適化を行う。

【0190】

（構成例３の励起光制御例）
図２０Ａ，図２０Ｂは、構成例３による励起光制御例を示すフローチャートである。図２０Ａ，図２０Ｂには、主に統括制御部８１０が行う統括制御例を示す。統括制御部８１０は、複数のスパン１～ｎの昇順でスパン１の前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂに対する励起光パワーの制御を実施する。この後、統括制御部８１０は、スパン２以降に対する励起光パワーの制御を実施し、最後にスパンｎに対する励起光パワーの制御を実施する。

【0191】

統括制御部８１０は、事前準備として、ファイバ種別毎の励起光パワー比率テーブルを作成しておく（ステップＳ２００１）。この際、統括制御部８１０は、ファイバ種別とスパン１～ｎ毎の励起光パワー比率テーブルを作成する。励起光パワー比率テーブルは、図１８Ａ等に示す送信側励起光パワー比率テーブル１８００と、図１９に示す受信側励起光パワー比率テーブル１９００からなる。

【0192】

次に、統括制御部８１０は、対象のスパンの信号帯域でＸＰＭを起こす励起光を算出する（ステップＳ２００２）。統括制御部８１０は、図１６で説明した処理により、対象のスパンの信号帯域でＸＰＭを起こす励起光を算出する。

【0193】

次に、統括制御部８１０は、各スパンの励起パワー比率テーブルを作成する（ステップＳ２００３）。ここで、統括制御部８１０は、図１８Ａに示した送信側励起光パワー比率テーブル１８００と、図１９に示した受信側励起光パワー比率テーブル１９００を作成する。

【0194】

ステップＳ２００３において、統括制御部８１０は、１．ＸＰＭを起こす励起波長が１波の場合と、２．ＸＰＭを起こす励起波長が２波の場合と、に対応した各スパンの励起パワー比率テーブルを作成する。

【0195】

１．ＸＰＭを起こす励起波長が１波の場合
統括制御部８１０は、前方励起ラマンについては、当該波長の励起波長比率を十分に小さくしたパワー比率テーブルを作成する。統括制御部８１０は、後方励起ラマンについては、前方励起の利得波長特性を補償するパワー比率テーブルを作成する。

【0196】

２．ＸＰＭを起こす励起波長が２波の場合
統括制御部８１０は、前方励起ラマンについては、零分散波長に近い波長は、励起波長比率を十分に小さくし、２番目に零分散に近い波長のパワー比率は、例えば、５０％、２５％、１０％に設定する。ここで、統括制御部８１０は、パワー比率が５０％のものをテーブル番号１、パワー比率が２５％のものをテーブル番号２などと別テーブルに設定する。また、統括制御部８１０は、後方励起ラマンについては、前方励起の利得波長特性を補償するパワー比率テーブルを作成する。

【0197】

次に、統括制御部８１０は、対象スパンの対象スパンの励起パワー比率と、テーブルの初期値を選択する（ステップＳ２００４）。例えば、統括制御部８１０は、処理開始時は、スパン番号を初期化し、対応して情報テーブル１７００、送信側励起光パワー比率テーブル１８００、受信側励起光パワー比率テーブル１９００のテーブル番号を＃１を選択する。統括制御部８１０は、以後、再度のスパン選択時にはスパン番号をインクリメントする。

【0198】

次に、統括制御部８１０は、送信側光増幅器１３０Ａを立ち上げる（ステップＳ２００５）。次に、統括制御部８１０は、該当スパンが前方励起ラマンを含むか否かを判断する（ステップＳ２００６）。該当スパンが前方励起ラマンを含む場合には（ステップＳ２００６：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２００７の処理に移行し、該当スパンが前方励起ラマンを含まない場合には（ステップＳ２００６：Ｎｏ）、ステップＳ２００８の処理に移行する。

【0199】

ステップＳ２００７では、統括制御部８１０は、該当スパンの前方励起部１４０Ａを立ち上げる制御を行う（ステップＳ２００７）。この際、前方励起制御部１５０Ａは、励起パワー比率を適用した前方励起を行う。

【0200】

この後、ステップＳ２００８では、統括制御部８１０は、該当スパンが後方励起ラマンを含むか否かを判断する（ステップＳ２００８）。該当スパンが後方励起ラマンを含む場合には（ステップＳ２００８：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２００９の処理に移行し、該当スパンが後方励起ラマンを含まない場合には（ステップＳ２００８：Ｎｏ）、ステップＳ２０１０の処理に移行する。

【0201】

ステップＳ２００９では、統括制御部８１０は、後方励起部１４０Ｂを立ち上げる制御を行う（ステップＳ２００９）。この際、後方励起制御部１５０Ｂは、励起パワー比率を適用した後方励起を行う。この後、ステップＳ２０１０では、統括制御部８１０は、受信側光増幅器１３０Ｂを立ち上げる（ステップＳ２０１０）。

【0202】

次に、統括制御部８１０は、スパン番号が全スパン数に達したか否かを判断する（ステップＳ２０１１）。スパン番号が全スパン数に達していなければ（ステップＳ２０１１：Ｎｏ）、統括制御部８１０は、スパン番号をインクリメントし(ステップＳ２０１２)、ステップＳ２００５の処理に戻る。一方、スパン番号が全スパン数に達していれば（ステップＳ２０１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１３の処理に移行する。

【0203】

図２０Ｂに示すステップＳ２０１３以下の処理では、受信信号の誤り率に基づく、励起パワーの最適化制御を行う。まず、統括制御部８１０は、誤り率測定部１５０５による受信信号の誤り率特性を測定する（ステップＳ２０１３）。

【0204】

そして、統括制御部８１０は、誤り率特性が所定の許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２０１４）。誤り率特性が所定の許容範囲内でなければ（ステップＳ２０１４：Ｎｏ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２０１５以下の処理に移行する。一方、誤り率特性が所定の許容範囲内であれば（ステップＳ２０１４：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０は、以上の処理を終了する。

【0205】

ステップＳ２０１５では、統括制御部８１０は、スパン番号を初期化する（ステップＳ２０１５）、そして、統括制御部８１０は、該当スパンが前方励起ラマンを含むか否かを判断する（ステップＳ２０１６）。該当スパンが前方励起ラマンを含む場合には（ステップＳ２０１６：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２０１７の処理に移行し、該当スパンが前方励起ラマンを含まない場合には（ステップＳ２０１６：Ｎｏ）、ステップＳ２０２２の処理に移行する。

【0206】

ステップＳ２０１７では、統括制御部８１０は、テーブル番号が最大テーブル番号未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０１７）。テーブル番号は、送信側励起光パワー比率テーブル１８００および受信側励起光パワー比率テーブル１９００について、励起光パワーを可変するために前方励起および後方励起パワーが異なる数分、複数用意されている。以下の制御では、例えば、統括制御部８１０は、誤り率の許容範囲内でテーブル番号のインクリメント毎に、励起パワーを低くしていく制御を行う。

【0207】

統括制御部８１０は、現在のテーブル番号が最大テーブル番号未満でなければ（ステップＳ２０１７：Ｎｏ）、ステップＳ２０２２の処理に移行する。一方、テーブル番号が最大テーブル番号未満であれば（ステップＳ２０１７：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２０１８の処理に移行する。

【0208】

ステップＳ２０１８では、統括制御部８１０は、該当スパン励起比率テーブルを変更するためにテーブル番号をインクリメントする（ステップＳ２０１８）。そして、統括制御部８１０は、再度、誤り率特性を測定し（ステップＳ２０１９）、誤り率が改善したか判断する（ステップＳ２０２０）。統括制御部８１０は、誤り率が改善していれば（ステップＳ２０２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２１の処理に移行する。一方、誤り率が改善していなければ（ステップＳ２０２０：Ｎｏ）、統括制御部８１０は、ステップＳ２０１７の処理に戻る。

【0209】

ステップＳ２０２１では、統括制御部８１０は、該当スパン励起比率テーブルを変更するためにテーブル番号をデクリメントする（ステップＳ２０２１）。次に、統括制御部８１０は、スパン番号が全スパン数に達したか否かを判断する（ステップＳ２０２２）。スパン番号が全スパン数に達していなければ（ステップＳ２０２２：Ｎｏ）、統括制御部８１０は、スパン番号をインクリメントし(ステップＳ２０２３)、ステップＳ２０１６の処理に戻る。一方、スパン番号が全スパン数に達していれば（ステップＳ２０２２：Ｙｅｓ）、以上の処理を終了する。

【0210】

構成例３によれば、スパン毎にＸＰＭ劣化を起こす励起光を実測により抽出し、前方励起および後方励起パワーの測定により、所定の励起制御時のスパンロスおよびパワー波長特性を判断している。加えて、受信信号の誤り率に基づき、テーブル番号に対応して励起光パワーを可変させる制御を行う。これにより、スパン毎に異なる伝送特性に対応し、光伝送路がＤＳＦ１２０の場合のＸＰＭの影響を回避でき、受信信号の誤り率を向上させ、信号品質の劣化を防ぐことができる。

【0211】

（他の分散シフトファイバに対する励起制御例）
上述した実施の形態では、ＤＳＦに対する励起制御について説明した。以下の説明では、ＮＺ－ＤＳＦであるＴＷＲＳと、ＥＬＥＡＦに対するＸＰＭ劣化を抑制する励起制御について説明する。ＴＷＲＳは、Ｔｒｕｅ Ｗａｖｅ ＲＳ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｌｏｐｅ）の略であり、ＥＬＥＡＦは、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｌａｒｇｅ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ａｒｅａ Ｆｉｂｅｒの略である。

【0212】

（ＴＷＲＳとＥＬＥＡＦの波長分散特性）
図２１は、ＴＷＲＳとＥＬＥＡＦの波長分散特性を示す図表である。図２１には、参考として波長１３１０ｎｍ付近で分散が零になるＳＭＦと、波長１５５０ｎｍ付近で分散が零になるＤＳＦの波長分散特性についても示してある。ＴＷＲＳは、波長１４５２ｎｍ付近で分散が零になる波長分散特性を有し、ＥＬＥＡＦは、波長１４９９ｎｍ付近で分散が零になる波長分散特性を有している。これらＮＺ－ＤＳＦは、広く敷設されているファイバで、信号帯域としてＣバンドとＬバンドが用いられている。次に、これらＴＷＲＳとＥＬＥＡＦを光伝送路１２０に用いた場合の問題点について説明する。

【0213】

（ＴＷＲＳの前方励起で生じるＸＰＭ劣化について）
図２２Ａ～図２２Ｃは、ＴＷＲＳに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。図２２Ａには、ＴＷＲＳの場合の零分散波長と、ＷＤＭの信号帯域（Ｃ－Ｂａｎｄ，Ｌ－ｂａｎｄ）と、励起波長の関係を示す。横軸は波長、縦軸は励起パワーである。便宜上、２次励起光ＰＦ２の短波長側から長波長側に波長（λ）別の番号１～５、１次励起光ＰＦ１の短波長側から長波長側に番号１～３を付している。

【0214】

図２２Ｂには、ＴＷＲＳの場合の零分散波長と、ＷＤＭの信号光の波長（Ｃ－ｂａｎｄ，Ｌ－ｂａｎｄ）と、励起波長の関係を示す。図２２Ｂ（ａ）に示すように、ＴＷＲＳは、零分散（波長１４５２ｎｍ）を挟んで２次関数の遅延特性がある。この遅延特性を信号帯域と励起光の波長軸での配置の上に重ねると、図２２Ｂ（ｂ）のようになる。図２２Ｂ（ｂ）に示すように、Ｃ－ｂａｎｄのほぼ全帯域とＬ－ｂａｎｄの帯域の一部が２次励起光ＰＦ２の波長１，２，３，４と同じ遅延量になり、同じ速さでファイバを伝送することになる。ＴＷＲＳのファイバ内で起きるＸＰＭは、同じ速さで伝送する光の間で強く発生するため、信号光は２次励起光ＰＦ２から大きなＸＰＭの影響を受ける。

【0215】

図２２Ｃは、信号と励起光の零分散からの距離をわかりやすくするために、図２２Ｂ（ｂ）を零分散からの距離に配置し直したものである。横軸は、左端が波長０とした零分散波長からの距離（波長）を示す。

【0216】

図２２Ｃに示すように、図２２Ｂ（ｂ）の各波長の信号が零分散波長λ０で折り返した形になっている。図２２Ｃの例では、Ｃバンドの信号帯域全体と、Ｌバンドの短波長側が２次励起光ＰＦ１の波長１，２，３，４に重なっており、ＸＰＭを起こす波長であることが示されている。

【0217】

図２３は、ＸＰＭによるＱ値の劣化を示す図表である。図２３には、図２２Ｃに示した励起光の波長配置の場合のＱ値の波長特性を示す。縦軸はＱ値、横軸は波長である。図２３に示すように、２次励起光ＰＦ２（波長１，２，３，４）と遅延量が同じになる信号帯域でＱ値にｄｉｐが生じて大きく劣化する。２次励起光ＰＦ２は、パワー密度が大きいため、ＸＰＭの影響が非常に大きくなり、信号光Ｓの信号品質を大きく劣化させてしまうという問題がある。

【0218】

（ＥＬＥＡＦの前方励起で生じるＸＰＭ劣化について）
図２４Ａ～図２４Ｃは、ＥＬＥＡＦに対する前方励起ラマン増幅で生じる問題を説明する図表である。図２４Ａには、ＥＬＥＡＦの場合の零分散波長と、ＷＤＭの信号帯域（Ｃ－Ｂａｎｄ，Ｌ－ｂａｎｄ）と、励起波長の関係を示す。横軸は波長、縦軸は励起パワーである。便宜上、２次励起光ＰＦ２の短波長側から長波長側に波長（λ）別の番号１～５、１次励起光ＰＦ１の短波長側から長波長側に番号１～３を付している。

【0219】

図２４Ｂには、ＥＬＥＡＦの場合の零分散波長と、ＷＤＭの信号光の波長（Ｃ－ｂａｎｄ，Ｌ－ｂａｎｄ）と、励起波長の関係を示す。図２４Ｂ（ａ）に示すように、ＴＷＲＳは、零分散（波長１４９９ｎｍ）を挟んで２次関数の遅延特性がある。この遅延特性を信号帯域と励起光の波長軸での配置の上に重ねると、図２４Ｂ（ｂ）のようになる。図２４Ｂ（ｂ）に示すように、Ｃ－ｂａｎｄの帯域の一部とＬ－ｂａｎｄの帯域の一部が１次励起光１，２と、２次励起光ＰＦ２の波長５と同じ遅延量になり、同じ速さでファイバを伝送することになる。ＴＷＲＳのファイバ内で起きるＸＰＭは、同じ速さで伝送する光の間で強く発生するため、信号光はこれら１次励起光ＰＦ１と２次励起光ＰＦ２から大きなＸＰＭの影響を受ける。

【0220】

図２４Ｃは、信号と励起光の零分散からの距離をわかりやすくするために、図２４Ｂ（ｂ）を零分散からの距離に配置し直したものである。横軸は、左端が波長０とした零分散波長からの距離（波長）を示す。

【0221】

図２４Ｃに示すように、図２４Ｂ（ｂ）の各波長の信号が零分散波長λ０で折り返した形になっている。図２４Ｃの例では、Ｃバンドの長波長側が１次励起光ＰＦ１の波長２に重なり、Ｃバンドの短波長側が１次励起光ＰＦ１の波長１に重なっている。また、Ｌバンドの長波長側が１次励起光の波長１に重なり、Ｌバンドの短波長側が２次励起光の波長５に重なっており、ＸＰＭを起こす波長であることが示されている。

【0222】

図２５は、ＸＰＭによるＱ値の劣化を示す図表である。図２５には、図２４Ｃに示した励起光の波長配置の場合のＱ値の波長特性を示す。縦軸はＱ値、横軸は波長である。図２５に示すように、１次励起光ＰＦ１の波長１，２と、２次励起光ＰＦ２の波長５と遅延量が同じになる信号帯域でＱ値にｄｉｐが生じて大きく劣化する。特に２次励起光ＰＦ２は、１次励起光に比べてパワー密度が大きいため、ＸＰＭの影響が非常に大きくなり、信号光Ｓの信号品質を大きく劣化させてしまうという問題がある。

【0223】

上記のように、ＮＺ－ＤＳＦのＴＷＲＳと、ＥＬＥＡＦにおいても、ＸＰＭを起こす励起光によって信号光Ｓの信号品質が劣化する。特に、２次励起光は１次励起光に比べ、パワー密度が大きいため、信号品質を大きく劣化させる。このため、実施の形態では、ＸＰＭを起こす励起光について、消光または光パワーの低減を行って、劣化を起こさないようにする。また、前方励起ラマン利得をある程度確保し、前方励起ラマンによる伝送特性の改善が期待できるようにする。

【0224】

例えば、実施の形態では、前方励起の２次励起光ＰＦ２がＸＰＭを起こす場合、劣化量が非常に大きいので該当する波長の光を消光させる。また、１次励起光ＰＦ１がＸＰＭを起こす場合、該当する波長の励起光が１波である場合は消光させ、複数ある場合は、零分散に近いほうの波長は消光させ、零分散から遠いものはパワーを所定量、例えば５０％以下に低減させる。

【0225】

前方励起における適切なパワー低減量については事前に計算で求めることができるが、実測データに基づき予測することとしてもよい。そして、前方励起の励起パワーを低減させたことによる利得の低下は、前方励起光源間の利得調整と後方ラマンの利得波長特性を調整することで補償する。例えば、前方励起光源間の利得調整とは、２次励起光ＰＦ２の消光に伴う利得の不足を、対応する１次励起光ＰＦ１のパワーの上昇で補うことを含む。

【0226】

（ＴＷＲＳに対する励起制御例）
図２６は、ＴＷＲＳに対する励起制御例を示す説明図である。横軸は波長、縦軸は光パワーである。図２６（ａ）は、ＸＰＭ対策を施す前の励起光と信号帯域の関係を示す図表、図２６（ｂ）は、ＸＰＭ対策を施した後の励起光と信号帯域の関係を示す図表である。

【0227】

図２６（ａ）に示すように、ＴＷＲＳでは、２次励起光ＰＦ２の波長１，２，３，４が、信号帯域（Ｃバンドの帯域全体とＬバンドの一部の帯域）ＸＰＭを起こす。このため、光伝送装置１１０は、図２６（ｂ）に示すように、２次励起光ＰＦ２の波長１，２，３，４を消光制御して信号劣化を抑える。また、この２次励起光ＰＦ２の波長１，２，３，４の消光に伴うラマン利得の低下を補うために、光伝送装置１１０は、１次励起光ＰＦ１（波長１，２，３）のパワーを上昇させる制御を行う。

【0228】

なお、図２６（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図２６（ａ），（ｂ）に示した信号光Ｓの信号帯域と、励起光とを、波長軸上で零分散波長からの距離に配置し直したものである。横軸は零分散波長からの距離（波長）、縦軸は光パワーである。図２６（ｃ）は、ＸＰＭ対策を施す前の励起光と信号帯域の関係を示し、図２６（ｄ）は、ＸＰＭ対策を施した後の励起光と信号帯域の関係を示す図表である。

【0229】

図２７は、ＸＰＭ対策前後のラマン利得を示す図表である。横軸は波長、縦軸は利得である。図２７（ａ）は、ＸＰＭ対策前のラマン利得のチャネル依存性を示し、図２７（ｂ）は、ＸＰＭ対策後のラマン利得のチャネル依存性を示す。

【0230】

図２７（ａ）に示すＸＰＭ対策前においては、ＴＷＲＳ伝送において、前方励起のみ、後方励起のみ、前方励起＋後方励起、のいずれにおいても、波長帯全体の利得が平坦であり、ラマン利得にチャネル依存性は生じていないことが示されている。図２７（ａ）に対し、図２７（ｂ）に示すＸＰＭ対策後には、ラマンの利得の波長依存性が変化している。

【0231】

実施の形態の光伝送装置１１０は、図２７（ｂ）に示すように、２次励起光ＰＦ２の消光に伴う利得の不足が生じるため、１次励起光ＰＦ１のパワーを大きくして補償する。ここで、図２７（ａ）に示す２次励起光ＰＦ２がある場合に比べ、図２７（ｂ）では、短波長側につれて次第に利得が不足し（－ΔＤ）、長波長側の利得も若干不足が生じているため、この不足分（－ΔＤ）に対応して後方ラマンＰＢで利得を補償（＋ΔＤ）する。これにより、ＸＰＭ対策後の励起制御（前方励起と後方励起）によるラマン利得（図中実線）の平坦性を確保できるようになる。

【0232】

図２８は、ＸＰＭ対策前後のＱ値を示す図表である。横軸は波長、縦軸はＱ値である。図２８（ａ）は、ＸＰＭ対策前のＱ値の波長依存性を示し、図２８（ｂ）は、ＸＰＭ対策後のＱ値の波長依存性を示す。

【0233】

図２８（ａ）に示すＸＰＭ対策前においては、ＴＷＲＳ伝送において、２次励起光ＰＦ２（波長１，２，３，４）と遅延量が同じになる信号帯域でＱ値にｄｉｐが生じて大きく劣化する。これに対し、実施の形態の光伝送装置１１０は、図２８（ｂ）に示すように、大きなＱ値の劣化を抑えることができている。

【0234】

（ＥＬＥＡＦに対する励起制御例）
図２９は、ＥＬＥＡＦに対する励起制御例を示す説明図である。横軸は波長、縦軸は光パワーである。図２９（ａ）は、ＸＰＭ対策を施す前の励起光と信号帯域の関係を示す図表、図２９（ｂ）は、ＸＰＭ対策を施した後の励起光と信号帯域の関係を示す図表である。

【0235】

図２９（ａ）に示すように、ＥＬＥＡＦでは、１次励起光ＰＦ１の波１，２と、２次励起光ＰＦ２の波長５が、ＣバンドとＬバンドの信号帯域にＸＰＭを起こす。このため、光伝送装置１１０は、図２９（ｂ）に示すように、２次励起光ＰＦ２の波長５は消光制御する。また、光伝送装置１１０は、１次励起光ＰＦ１のうち零分散に近い１次励起光ＯＦ１の波長２は消光し、１次励起光ＰＦ１の波長１はパワーを所定量、例えば、５０％以下に低下させる制御を行う。また、２次励起光ＰＦ２の波長５の消光に伴うラマン利得の低下を補うために、光伝送装置１１０は、１次励起光ＰＦ１の波長３のパワーを上昇させる制御を行う。

【0236】

なお、図２９（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図２９（ａ），（ｂ）に示した信号光Ｓの信号帯域と、励起光とを、波長軸上で零分散波長からの距離に配置し直したものである。横軸は零分散波長からの距離（波長）、縦軸は光パワーである。図２９（ｃ）は、ＸＰＭ対策を施す前の励起光と信号帯域の関係を示し、図２９（ｄ）は、ＸＰＭ対策を施した後の励起光と信号帯域の関係を示す図表である。

【0237】

図３０は、ＸＰＭ対策前後のラマン利得を示す図表である。横軸は波長、縦軸は利得である。図３０（ａ）は、ＸＰＭ対策前のラマン利得のチャネル依存性を示し、図３０（ｂ）は、ＸＰＭ対策後のラマン利得のチャネル依存性を示す。

【0238】

図３０（ａ）に示すＸＰＭ対策前においては、ＥＬＥＡＦ伝送において、前方励起のみ、後方励起のみ、前方励起＋後方励起、のいずれにおいても、波長帯全体の利得が平坦であり、ラマン利得にチャネル依存性は生じていないことが示されている。図３０（ａ）に対し、図３０（ｂ）に示すＸＰＭ対策後には、ラマンの利得の波長依存性が変化している。

【0239】

実施の形態の光伝送装置１１０は、図３０（ｂ）に示すように、２次励起光ＰＦ２の波長２の消光に伴い信号帯域の中央部での利得の不足（－ΔＤ）に対応して、後方ラマンＰＢで利得を補償（＋ΔＤ）する。これにより、ＸＰＭ対策後の励起制御（前方励起と後方励起）によるラマン利得（図中実線）の平坦性を確保できるようになる。

【0240】

図３１は、ＸＰＭ対策前後のＱ値を示す図表である。横軸は波長、縦軸はＱ値である。図３１（ａ）は、ＸＰＭ対策前のＱ値の波長依存性を示し、図３１（ｂ）は、ＸＰＭ対策後のＱ値の波長依存性を示す。

【0241】

図３１（ａ）に示すＸＰＭ対策前においては、ＥＬＥＡＦ伝送において、１次励起光ＰＦ１の波長１，２と、２次励起光ＰＦ２の波長５と遅延量が同じになる信号帯域でＱ値にｄｉｐが生じて大きく劣化している。これに対し、実施の形態の光伝送装置１１０は、図３１（ｂ）に示すように、信号帯域中央部で前方励起ラマンの利得の不足の影響によりＱ値に若干劣化があるが、大きなＱ値の劣化は抑えることができている。

【0242】

（各種ファイバに対応した励起制御例）
図３２は、実施の形態にかかる各種ファイバに対応した励起光制御例を示すフローチャートである。図３２には、上述したＤＳＦに対する制御例（図１Ｆ参照）を含めて記載してある。実施の形態では、ＤＳＦ、ＴＷＲＳ、ＥＬＥＡＦのファイバ種別に応じて励起制御を変更する。

【0243】

図３２の処理は、図１Ｆ（制御例５）で説明した双方向励起制御システム１００の第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起制御部１５０Ａと、第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起制御部１５０Ｂとの連携により行うことができる。

【0244】

はじめに、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれファイバ種別情報を受け取る（ステップＳ３２０１）。ファイバ種別情報は、保守者等により手動入力されるほか、ネットワークを介して管理サーバ等から情報入力されることとしてもよい。

【0245】

次に、前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれ入力されたファイバ種別を判別する（ステップＳ３２０２）。ここでは、光伝送路１２０のファイバ種別がＳＭＦであるか否かを判定している。

【0246】

入力されたファイバ種別がＳＭＦの場合には（ステップＳ３２０２：Ｙｅｓ）、前方励起制御部１５０Ａは、ＳＭＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ３２０３）。同様に、後方励起制御部１５０Ｂは、ＳＭＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う。例えば、前方励起制御部１５０Ａの前方励起、および後方励起制御部１５０Ｂの後方励起の制御では、予めＳＭＦ用励起パワー比率をテーブル化したものを用いる。ＳＭＦ用励起パワー比率テーブルは、前方励起および後方励起ともに、波長に対し平坦な利得特性を有する（例えば、図１Ｅ（ｂ）参照）。

【0247】

一方、入力されたファイバ種別がＳＭＦ以外の場合には（ステップＳ３２０２：Ｎｏ）、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂは、それぞれ入力されたファイバ種別を判定する（ステップＳ３２０４）。

【0248】

ステップＳ３０２４において、入力されたファイバ種別がＤＳＦの場合には（ステップＳ３２０４：ＤＳＦ）、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂは、ＤＳＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ３２０５）。ステップＳ３２０５の処理は、図１ＦのステップＳ１０４と同じ処理である。例えば、前方励起制御部１５０Ａの前方励起、および後方励起制御部１５０Ｂの後方励起の制御では、予めＤＳＦ用励起パワー比率をテーブル化したもの参照して励起制御する。

【0249】

例えば、１．ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、前方励起について長波長側励起光源の消光（制御例１相当）、またはパワー低減（制御例２相当）が設定され、前方励起制御部１５０Ａが参照して前方励起を制御する。対応して後方励起については、ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、長波長側励起光源のパワー増加が設定され、後方励起制御部１５０Ｂが参照して後方励起を制御する。

【0250】

このほか、２．ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、前方励起について長波長側で利得の下がる利得波長特性が設定され、前方励起制御部１５０Ａが参照して前方励起を制御する。対応して後方励起については、ＤＳＦ用励起パワー比率テーブルには、長波長側で利得の上がる利得波長特性が設定され、後方励起制御部１５０Ｂが参照して後方励起を制御する（制御例５（図１Ｅ（ｃ）参照）。

【0251】

また、ステップＳ３０２４において、入力されたファイバ種別がＴＷＲＳの場合には（ステップＳ３２０４：ＴＷＲＳ）、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂは、ＴＷＲＳ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ３２０６）。

【0252】

例えば、前方励起制御部１５０Ａは、２次励起光ＰＦ２の波長１～４を消光制御する。また、前方励起制御部１５０Ａは、２次励起光ＰＦ２の消光に伴うラマン利得の低下を補うために、１次励起光ＰＦ１のパワーを上昇させる制御を行う（図２６参照）。また、後方励起制御部１５０Ｂは、前方励起の利得波長特性を補償する利得波長特性（図２７参照）に基づき、後方励起ＰＢで利得補償する制御を行う。

【0253】

また、ステップＳ３０２４において、入力されたファイバ種別がＥＬＥＡＦの場合には（ステップＳ３２０４：ＥＬＥＡＦ）、前方励起制御部１５０Ａおよび後方励起制御部１５０Ｂは、ＥＬＥＡＦ用励起パワー比率を適用した前方励起を行う（ステップＳ３２０７）。

【0254】

例えば、前方励起制御部１５０Ａは、２次励起光ＰＦ２の波長５を消光制御する。また、前方励起制御部１５０Ａは、１次励起光ＰＦ１のうち零分散に近い１次励起光ＰＦ１の波長２を消光制御し、１次励起光ＰＦ１の波長１はパワーを所定量、例えば、５０％以下に低下させる制御を行う。また、前方励起制御部１５０Ａは、２次励起光ＰＦ２の消光に伴うラマン利得の低下を補うために、１次励起光ＰＦ１の波長３のパワーを上昇させる制御を行う（図２９参照）。また、後方励起制御部１５０Ｂは、前方励起の利得波長特性を補償する利得波長特性（図３０参照）に基づき、後方励起ＰＢで利得補償する制御を行う。

【0255】

前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、ステップＳ３２０３、あるいはステップＳ３２０５～３２０７の制御により、ファイバ種別に対応した双方向励起制御を終了する。前方励起制御部１５０Ａと、後方励起制御部１５０Ｂは、光伝送路１２０の運用中は、設定変更した双方向励起パワーに基づく励起制御を継続して実行する。

【0256】

ＸＰＭを起こす励起光波長は零分散波長に依存し、ＮＺ－ＤＳＦはファイバ種別によって零分散波長が異なり、ＸＰＭを起こす励起光が異なる。実際の光伝送システムでは製造時期の近いファイバが敷設されており、ファイバ種別情報から、零分散波長はほぼ特定されるので、図３２に示した処理によって、ＸＰＭによる劣化を回避することができる。

【0257】

（零分散波長のばらつきに対応した励起制御例）
一方、製造時期がばらついているファイバ、または製造初期のファイバでは、零分散波長がばらついている可能性がある。以下の説明では、零分散波長がばらついているファイバでＸＰＭを起こす励起光波長を特定し、ＸＰＭによる劣化を回避する励起制御例について説明する。

【0258】

ＸＰＭを起こす励起光波長は零分散波長に依存し、伝送路ファイバの零分散波長がばらついている可能性がある。以下に説明する実施の形態では、ＸＰＭを起こす励起光波長を特定した後、上述同様の励起光制御を行うことで、ＸＰＭによる劣化を回避する。

【0259】

図３３は、ＸＰＭ発生前後のスペクトルを示す波形図である。横軸は波長、縦軸は光パワーである。図３３（ａ）はＸＰＭを受ける前の信号光Ｓの波形図、図３３（ｂ）はＸＰＭを受けた後の信号光Ｓの波形図である。励起光による信号光ＳへのＸＰＭが起きた場合、図３３（ｂ）に示すように、信号光Ｓの信号品質（Ｑ値）の劣化が起きると同時に、雑音レベルＮの劣化も生じる。特に、ＸＰＭを受けた信号光Ｓの波長λｘでは、帯域幅（信号スペクトル）Ｗが広がり、雑音レベルＮが大きくなりＯＳＮＲが劣化している。

【0260】

図３４は、ＯＳＮＲモニタによりＸＰＭ対策を行う光伝送システムの構成例を示す図である。図３４に示す光伝送システム３４００において、上述した構成（図８参照）と同じ構成部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0261】

光伝送システム３４００は、例えば、図８で説明したように、信号光Ｓに対する前方励起を行う第１の光伝送装置１１０Ａと、後方励起を行う第２の光伝送装置１１０Ｂとを有する。また、統括制御部８１を第２の光伝送装置１１０Ｂに配置する。

【0262】

図３４において、図８の構成と異なる点は、第１の光伝送装置１１０Ａには、信号光Ｓの入力段にＷＳＳ３４０１と、ＡＳＥ光源３４０２とを配置し、ＷＳＳ３４０１の出力を光増幅器１３０Ａに入力させている。また、第２の光伝送装置１１０Ｂ側には、光信号の出力段（光増幅器１３０Ｂの前段）に分波器３４０３を配置し、分波器３４０３を介してＯＣＭ３４０４で光信号Ｓを検出している。ＷＳＳ３４０１に代えて、ＤＧＥＱを配置してもよい。

【0263】

ＷＳＳ３４０１、ＡＳＥ光源３４０２、ＯＣＭ３４０４は、統括制御部８１０に接続されている。統括制御部８１０は、例えば、光信号Ｓの非運用時（非伝送時）に、第１の光伝送装置１１０Ａ側のＷＳＳ３４０１とＡＳＥ光源３４０２を制御し、ＡＳＥ光を用いてＷＳＳ３４０１により櫛形のダミー光（図３３（ａ）相当の波形）を生成し、送出する。

【0264】

そして、統括制御部８１０は、第２の光伝送装置１１０Ｂ側のＯＣＭ３４０４でダミー光を受信した際のＯＳＮＲを測定する。統括制御部８１０は、ＯＳＮＲのモニタにより、図３３（ｂ）相当の波形を取得できる。前方ラマン励起光の一波を発光させ、図３３の（ｂ）のようなスペクトルに変化が生じ、ＯＳＮＲの劣化が観測された場合、その励起光によってＸＰＭが生じていることが分かる。第１の伝送装置１１０Ａでの前方励起および第２の光伝送装置１１０Ｂでの後方励起、について励起光制御を行うことで、ＸＰＭ劣化を解消させる。

【0265】

図３５は、ＯＳＮＲモニタによりＸＰＭ劣化の波長を検出する処理例のフローチャートである。図３５に示す処理は、統括制御部８１０の制御部の処理内容であり、統括制御部８１０は、例えば、信号光Ｓの非運用時に、第１の伝送装置１１０Ａおよび第２の光伝送装置１１０Ｂの各部に対する制御を行う。

【0266】

なお、図３５では説明を簡単にするために、前方励起について、２次励起光ＰＦ２の波長（番号）を１，２，３，４，５とし、１次励起光ＰＦ１の波長（番号）を６，７，８とし、これらを励起光＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３，…，８，Ｎｍａｘ＝８）と表記している。

【0267】

はじめに、統括制御部８１０は、ＡＳＥ光源３４０２とＷＳＳ３４０１を制御し、例えば、５０ＧＨｚグリッドのＣバンド、Ｌバンド帯のダミー光を生成し光伝送路に送出させる（ステップＳ３５０１）。次に、統括制御部８１０は、ＯＣＭ３４０３で全ダミー光のＯＳＮＲを測定した結果を記録する（ステップＳ３５０２）。

【0268】

次に、統括制御部８１０は、波長の検出数Ｎを初期値０に設定する（ステップＳ３５０３）。そして、統括制御部８１０は、第１の光伝送装置１１０Ａの前方励起の励起光＃Ｎ＋１を選択し発光させる（ステップＳ３５０４）。

【0269】

次に、統括制御部８１０は、ＯＣＭ３４０４で全ダミー光のＯＳＮＲを測定した結果を記録する（ステップＳ３５０５）。次に、統括制御部８１０は、励起光がない場合とステップＳ３５０３の結果とのＯＳＮＲを比較し、劣化がある場合は該当する励起光の波長（番号＃）にフラグを立てる（ステップＳ３５０６）。

【0270】

そして、統括制御部８１０はＮ＝Ｎｍａｘであるかを判断する（ステップＳ３５０７）。ＮがＮｍａｘに達していなければ（ステップＳ３５０７：Ｎｏ）、統括制御部８１０はステップＳ３５０４の処理に戻る。一方、ＮがＮｍａｘに達すれば（ステップＳ３５０７：Ｙｅｓ）、統括制御部８１０はＡＳＥ光源３４０２とＷＳＳ３４０１によるダミー光の送出を停止させ（ステップＳ３５０８）、以上の処理を終了する。

【0271】

図３６は、ＸＰＭ劣化の波長に対する励起制御例のフローチャートである。図３５で説明したＸＰＭ劣化を生じる波長の情報に基づき、統括制御部８１０が第１の伝送装置１１０Ａの前方励起部１４０Ａおよび第２の光伝送装置１１０Ｂの後方励起部１４０Ｂに対して行う制御例を説明する。

【0272】

はじめに、統括制御部８１０は、図３５で検出したＸＰＭ劣化を生じる励起光の波長の情報を取得する（ステップＳ３６０１）。次に、統括制御部８１０は、ステップＳ３６０１で取得した情報に基づき、前方励起について、ＸＰＭを起こす２次励起光ＰＦ２（番号＃）の２次励起光源８４２ｂを消光制御する。また、統括制御部８１０は、ＸＰＭを起こす１次励起光ＰＦ１（番号＃）については、零分散に最も近い波長（番号＃）の１次励起光源８４２ａは消光制御する。また消光以外の１次励起光源８４２ａは所定量、例えば５０％～１００％）パワー低減の制御を行う（ステップＳ３６０２）。

【0273】

次に、統括制御部８１０は、前方励起について、ＸＰＭを起こさない励起光（番号＃）について、ステップＳ３６０３で２次励起光ＰＦ２（番号＃）を消光した場合、この消光した２次励起光ＰＦ２（番号＃）に相当する１次励起光ＰＦ１（番号＃）のパワーを上昇させて、利得が平坦にする制御を行う（ステップＳ３６０３）。

【0274】

さらに、統括制御部８１０は、ステップＳ３６０３で行った前方励起ラマンの利得を補償するように後方励起部１４０Ｂに対する利得を制御し（ステップＳ３６０４）、以上の制御を終了する。

【0275】

図３７は、ＸＰＭを起こす１次励起光のパワー低減量の決定を説明する一例の図表である。図３７の横軸は１次励起光のパワー低減量、縦軸はＯＳＮＲ劣化量である。ラマン利得を得るために設定した励起光パワーではＸＰＭによって１．２ｄＢのＯＳＮＲ劣化が生じるが、励起光パワーを１００％低下させることでこのＯＳＮＲ劣化はなくなる。

【0276】

図３６等で説明したように、実施の形態では、ＸＰＭを起こす１次励起光ＰＦ１については、零分散波長に一番近いものは消光制御している。また、それ以外の励起光については、ＸＰＭの影響が比較的小さいので、ＸＰＭの影響を抑えつつ、ラマン利得を確保するために所定量、例えば、５０％～１００％程度のパワー低減の制御を行っている。パワー低減の目安は、例えば、ＸＰＭによるＯＳＮＲ低下０．３ｄＢである。ＯＳＮＲ低下０．３ｄＢとなるパワー低減は、ＯＳＮＲをモニタしながら調整することができるが、実測したＯＳＮＲ劣化量をもとに、ＯＳＮＲ低下０．３ｄＢにするためのパワー低減量を予め予測できる。

【0277】

図３７に示す実測のＯＳＮＲ劣化量に対する１次励起光ＰＦ１のパワー低減量の関係は、設定テーブル３７００として予め統括制御部８１０のメモリ１１０２等に記憶しておく、そして、統括制御部８１０は、設定テーブル３７００を参照し、実測したＯＳＮＲ劣化量に対応する１次励起光ＰＦ１のパワー低減量を決定する。

【0278】

以上説明した実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、発光させる励起光源の数を変化させる。これにより、光伝送路に用いるファイバ種別に対応し、ＤＳＦおよび分散シフトファイバを用いた場合、ＸＰＭ劣化させる波長の励起光源を消光する等により励起光源の数を減らし、信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。なお、光伝送路にＳＭＦを用いた場合には、ＸＰＭ劣化が生じないため、発光させる励起光源の数は変化させない。

【0279】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させる。これにより、光伝送路に用いるファイバ種別に対応し、光伝送路にＤＳＦおよび分散シフトファイバを用いた場合、ＸＰＭ劣化させる波長の励起光源のパワー比率を低下させる等により信号光のＸＰＭ劣化を抑え、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0280】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長の異なる複数の励起光源を持つ、前方ラマン増幅器において、ファイバ種別に応じて、利得の波長特性を変化させる。これにより、光伝送路に用いるファイバ種別に対応し、光伝送路にＤＳＦおよび分散シフトファイバを用いた場合、ＸＰＭ劣化させる励起光源の波長部分の利得を低くする特性を持たせる等により信号光のＸＰＭ劣化を抑え、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0281】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、ファイバの零分散波長に応じて、発光させる励起光源の数を変化させる。例えば、光伝送路にＤＳＦおよび分散シフトファイバを用いた場合、ＸＰＭ劣化させる波長の励起光源を消光する等により励起光源の数を減らす。この他、予めＤＳＦの場合にＸＰＭ劣化させる波長の励起光源を設置しないこととしてもよい。これにより、光伝送路に用いるファイバ種別に対応し、信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0282】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、ファイバの零分散波長に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させる。ＳＭＦとＤＳＦとでは零分散波長が異なり、光伝送路がＤＳＦの場合、零分散波長に応じて信号光の一部にＸＰＭ劣化が生じる。したがって、ＤＳＦのファイバの零分散波長に応じて、波長の異なる複数の励起光源間のパワー比率を変化させる。例えば、ＸＰＭ劣化させる波長の励起光源のパワー比率を低下させる等により信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0283】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、ファイバの零分散波長に応じて、利得の波長特性を変化させる。ＳＭＦとＤＳＦとでは零分散波長が異なり、光伝送路がＤＳＦの場合、零分散波長に応じて信号光の一部にＸＰＭ劣化が生じる。したがって、ＤＳＦのファイバの零分散波長に応じて、利得の波長に対する傾斜を変化させる。例えば、ＸＰＭ劣化させる波長の利得を低下させる等により信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0284】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、その波長の励起光源のパワーをオフすることとしてもよい。この折り返しにより、信号光の帯域に重なる波長の励起光を消光することで、簡単に信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0285】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、その波長の励起光パワー比率を、励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在しない波長の励起光パワー比率より、下げることとしてもよい。この折り返しにより、信号光の帯域に重なる波長の励起光パワー比率を、信号光に重ならない波長の励起光パワー比率より、下げることで、簡単に信号光のＸＰＭ劣化を抑えることができ、信号光の信号品質を維持できるようになる。

【0286】

また、実施の形態の双方向ラマンシステムは、上述した前方ラマン増幅器と、前方ラマン増幅器が発生させる利得の波長特性を補償するように、逆向きの利得の波長特性を発生させる後方ラマン増幅器とを含み構成してもよい。これにより、前方ラマン励起によるＸＰＭ劣化を抑えつつ。前方ラマンで低下した信号光の利得を後方ラマン励起により補償でき、信号品質を維持できるようになる。

【0287】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、波長軸上で信号光の波長帯域をファイバの零分散波長に対して折り返した波長帯域に該当しない波長の励起光源を搭載する。この折り返しにより、励起光波長が重ならない波長の励起光源のみを搭載することで、簡単にＸＰＭ劣化を防ぐことができる。この場合、励起光源を設けない分、コスト削減できるようになる。

【0288】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、さらに、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在するような励起光源が複数存在する場合、零分散波長に近い励起光源ほど、パワー比率を小さくすることとしてもよい。これにより、ＸＰＭの影響を抑えつつ、ラマン利得を確保することができるようになる。

【0289】

また、実施の形態の前方ラマン増幅器は、さらに、励起光として、非コヒーレント励起光とコヒーレント光を用いた構成であって、さらに、コヒーレント励起光源と、非コヒーレント励起光源の両方について、波長軸上で励起光波長を零分散波長に対して折り返した波長帯域内に信号光が存在する場合、コヒーレント励起光源はオフし、非コヒーレント励起光源は、零分散波長に近い励起光源ほど、パワー比率を小さくすることとしてもよい。これにより、励起光として、非コヒーレント励起光とコヒーレント光を用いつつ、ＸＰＭの影響を抑えつつ、ラマン利得を確保することができるようになる。

【0290】

また、実施の形態の前方ラマン増幅システムは、前方ラマン増幅器を有する上流の局と、上流の局に光伝送路を介して接続され、後方ラマン増幅器を有する下流の局と、統括制御部と、を含む双方向ラマン増幅システムにおいて、上流の局は、ＡＳＥ光を信号光のスペクトル形状に整形したダミー光を送出し、下流の局は、ダミー光のＯＳＮＲを測定し、測定結果に基づき、光伝送路の零分散波長を特定することとしてもよい。光伝送路に用いるファイバは製造時期別に零分散波長のばらついている可能性があるが、このばらつきがあっても光伝送路の種別毎の零分散波長を簡単に実測でき、種別に適合したラマン増幅を行うことができるようになる。

【0291】

また、実施の形態では、制御部を、複数の光伝送装置のいずれかに配置してもよい。制御部は、光伝送装置の外部に配置してもよいが、複数の光伝送装置のいずれかに配置することで、コスト削減を図ることができる。

【符号の説明】

【0292】

１００，８００，１３００，１５００，３４００ 光伝送システム
１１０ 光伝送装置
１２０ 光伝送路
１３０ 光増幅器
１４０ 励起部
１４０Ａ 前方励起部
１４０Ｂ 後方励起部
１４１Ａ，１４１Ｂ 合波器
１４２Ａ，１４２Ｂ 励起光源
１５０Ａ 前方励起制御部
１５０Ｂ 後方励起制御部
８１０ 統括制御部
８４１Ａ，８４１Ｂ 合波器
８４２ａ １次励起光源
８４２ｂ ２次励起光源
８４２ｃ 励起光源
８４４ａ～８４４ｃ 偏波カプラ
８４５ａ～８４５ｆ 合波フィルタ
８４６ａ，８４６ｃ 分波フィルタ
８４７ａ，８４７ｃ 励起光モニタ
８４８ａ，８４８ｂ 励起光制御部
８６１Ａ，８６１Ｂ 分波器
８６２Ａ 送信側信号光モニタ
８６２Ｂ 受信側信号光モニタ
９００，１７００ 情報テーブル
１０００ 励起光パワー比率テーブル
１１００ バス
１１０１ ＣＰＵ
１１０２ メモリ
１１０３ ネットワークＩＦ
１１０５ 記録媒体
１５０１ 送信機
１５０２ 合波器
１５０３ 分波器
１５０４ 受信機
１５０５ 誤り率測定部
１８００ 送信側励起光パワー比率テーブル
１９００ 受信側励起光パワー比率テーブル
３４０１ ＷＳＳ
３４０２ ＡＳＥ光源
３４０４ ＯＣＭ
λ０ 零分散波長
ＮＷ ネットワーク
ＰＢ 後方励起光
ＰＦ 前方励起光
Ｓ 信号光

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図22C】

【図23】

【図24A】

【図24B】

【図24C】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】