特許 7160680 光増幅器、光ネットワーク、及び増幅方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】光増幅器、光ネットワーク、及び増幅方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/10 20060101AFI20221018BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20221018BHJP

   H04B 10/075 20130101ALI20221018BHJP

   H04B 10/27 20130101ALI20221018BHJP

   H04B 10/291 20130101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

H01S3/10 D

H01S3/067

H04B10/075

H04B10/27

H04B10/291

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018549362

(86)(22)【出願日】2016-04-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-05-23

(86)【国際出願番号】 JP2016002132

(87)【国際公開番号】W WO2017183061

(87)【国際公開日】2017-10-26

【審査請求日】2018-09-19

【審判番号】

【審判請求日】2021-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】ル タヤンディエ ドゥ ガボリ エマニュエル

(72)【発明者】

【氏名】中村 滋

【合議体】

【審判長】瀬川 勝久

【審判官】山村 浩

【審判官】吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６７１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５７９４２３７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５４１６２８６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１４－９９４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－３８９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２２５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３６２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01S 3/00-3/30

H04B 9/00

G02B 6/02-6/10

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間的に分割された複数の空間チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、前記複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質と、
前記利得媒質に入力される前記複数の空間チャンネルを監視し、監視結果を生成する監視手段と、
前記クラッド領域に入力され、前記複数のコアを励起する第１の光線を発するように構成された第１の光源と、
前記複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発するように構成された第２の光源と、
前記監視結果に基づいて、前記複数のコアそれぞれに前記複数の空間チャンネルのうちの１つが伝搬しているかどうかについての決定を行い、前記決定に基づいて前記第１の光源と前記第２の光源とを制御する制御手段と、
を備え、
前記第１の光線が入力される前記クラッド領域と、前記複数の第２の光線により励起される前記複数のコアとが同一の前記利得媒質に含まれ、
前記制御手段は、
前記空間チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より大きくなると前記第１の光線の光パワーを増加させ、
前記空間チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より小さくなると前記第１の光線の光パワーを減少させる、
光増幅器。

【請求項2】

前記制御手段は、前記複数の第２の光線の光パワーが減少すると前記第１の光線の光パワーを増加させ、前記複数の第２の光線の光パワーが増加すると前記第１の光線の光パワーを減少させる、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項3】

前記制御手段は、前記空間チャンネルが伝送されていない前記コアに対応する前記第２の光線の光パワーをオフにし、前記空間チャンネルが伝送されている前記コアに対応する前記第２の光線の光パワーをオンにする、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項4】

前記制御手段は、
前記空間チャンネルを伝送する前記コアの数が前記予め定められた数より大きくなった場合には、前記空間チャンネルを伝送する前記コアに対応する前記第２の光線の光パワーを減少させ、
前記空間チャンネルを伝送する前記コアの数が前記予め定められた数より小さくなった場合には、前記空間チャンネルを伝送する前記コアに対応する前記第２の光線の光パワーを増加させる、請求項１に記載の光増幅器。

【請求項5】

前記制御手段が、前記第１の光線の光パワーを複数のプリセット値のうちの１つに設定し、前記第２の光線の光パワーを複数のプリセット値のうちの１つに設定する、請求項１から４の何れか１項に記載の光増幅器。

【請求項6】

光増幅器とネットワーク制御手段とを備える光ネットワークであって、
前記光増幅器が、
空間的に分割された複数の空間チャンネルを複数の波長で分割した空間及び波長チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、前記複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質と、
前記利得媒質に入力される前記複数の空間及び波長チャンネルを監視し、監視結果を生成する監視手段と、
前記クラッド領域に入力され、前記複数のコアを励起する第１の光線を発するように構成された第１の光源と、
前記複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発するように構成された第２の光源と、
前記監視結果に基づいて、前記複数のコアそれぞれに前記複数の空間及び波長チャンネルのうちの１つが伝搬しているかどうかについての決定を行い、前記決定に基づいて前記第１の光源と前記第２の光源とを制御する制御手段と、を含み、
前記第１の光線が入力される前記クラッド領域と、前記複数の第２の光線により励起される前記複数のコアとが同一の前記利得媒質に含まれ、
前記制御手段が、
前記空間及び波長チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より大きくなると前記第１の光線の光パワーを増加させ、
前記空間及び波長チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より小さくなると前記第１の光線の光パワーを減少させ、
前記ネットワーク制御手段が、
前記複数の空間チャンネルのうちの第１の空間チャンネルに前記複数の波長の何れも割り当てできない場合、前記第１の空間チャンネルと異なる第２の空間チャンネルに前記複数の波長のいずれかの波長を割り当てる、光ネットワーク。

【請求項7】

光信号の増幅方法であって、
空間的に分割された複数の空間チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、前記複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質に入力される前記複数の空間チャンネルを監視し、
監視結果を生成し、
前記クラッド領域に入力され、前記複数のコアを励起する第１の光線を生成し、
前記複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を生成し、
前記監視結果に基づいて、前記複数のコアそれぞれに前記複数の空間チャンネルのうちの１つが伝搬しているかどうかについての決定を行い、
前記決定に基づいて前記第１の光線と前記複数の第２の光線の光パワーを制御する、ことを含み、
前記第１の光線が入力される前記クラッド領域と、前記複数の第２の光線により励起される前記複数のコアとが同一の前記利得媒質に含まれ、
前記複数の空間チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より大きくなると前記第１の光線の光パワーを増加させ、
前記複数の空間チャンネルを伝送する前記コアの数が予め定められた数より小さくなると前記第１の光線の光パワーを減少させる、
増幅方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光増幅器、光増幅器を含む光ネットワーク、及び光増幅器の制御方法に関し、特に、光増幅器、光増幅器を含む光ネットワーク、及び光ファイバを用いた光信号の増幅方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバリンクへの投資を最適化するためには、光ファイバリンクの容量を増加させることが望ましい。これは、光ファイバリンクを通して伝送される信号の周波数利用効率（ＳＥ；spectral efficiency）を増加させることにより達成される。

【0003】

SEの増加を達成する一般的な方法は、伝送される情報に対してより効率的な変調フォーマットを用いることである。これは、波長分割多重（ＷＤＭ；wavelength division multiplexing）システムと併せて用いることが可能である。

【0004】

さらに、長距離伝送の可能性を維持する単一ファイバを通して伝送される容量を増加させるために、空間分割多重（ＳＤＭ；space division multiplexing）システムが用いられる。

【0005】

ＳＤＭシステムは、マルチコアファイバ（ＭＣＦ；multi-core fiber）と、マルチコア（ＭＣ；multicore）エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；erbium doped fiber amplifier）とによって実現することができる。ＭＣＦは、光信号を伝える数本のコアを同じファイバ内に含む。ＭＣ－ＥＤＦＡは、利得媒質としてのＭＣＦ（例えば、特許文献１を参照）を有するファイバ増幅器である。ＭＣ－ＥＤＦＡは、直接コア励起構成により個別の励起用レーザーを用いて1つのＭＣＦ利得媒質のコアを個別に励起する。ＭＣ－ＥＤＦＡシステムは、ＭＣＦのコア数倍にシステム容量を増加させる可能性を実証している。ＭＣＦを用いることによって、それぞれのコアのＷＤＭに加えて、信号を空間的に多重化するためにコアの多重度を利用すること、及び、伝送距離を犠牲にすることなく、ファイバを通して伝送される容量を増加させることが可能となる。

【0006】

ＳＤＭのもう一つの効果は、伝送回線とそのノードの電力消費に対してＳＤＭ増幅器によってもたらされる利益である。ＥＤＦＡは、電力消費において直接コア励起ＭＣ－ＥＤＦＡの導入からの利益をもたらすＭＣ－ＥＤＦＡと統合することができる。増幅器の電力消費の低減は、非常に大きな容量へ拡張可能なシステムにとって、また、消費される電力の低減を通じた運用支出（ＯＰＥＸ）の低減にとって最も重要である。

【0007】

ＳＤＭシステムのもう一つの例は特許文献１（ＰTL１）に記載されている。特許文献１に記載のマルチコアファイバ増幅器は、低電力のためのクラッド励起と、ＳＤＭチャンネルの個別の性能制御のための直接コア励起とを結合させたハイブリッドＭＣ－ＥＤＦＡ構成である。

【0008】

特許文献１に記載のマルチコアファイバ増幅器は、直列に配置された少なくとも２つのマルチコアファイバ増幅ユニットを有する。それぞれのマルチコアファイバ増幅ユニットは、増幅のためのマルチコアファイバと励起光源とを有する。マルチコファイバはコアに添加された希土類イオンを含む。励起光源は希土類イオンを励起する励起光を発する。

【0009】

マルチコアファイバ増幅ユニットのうちの少なくとも１つの増幅用のマルチコアファイバは、マルチコアファイバ増幅ユニットに入力された信号光が伝搬するコアと、励起光が伝搬するクラッドとを有する。マルチコアファイバ増幅ユニットのうちの他の増幅用のマルチコアファイバは、信号光と励起光とを多重化し、多重化された光を増幅のための他のマルチコアファイバのそれぞれのコアに入力する多重化手段を有する。他のマルチコアファイバの励起光の励起光パワーは、マルチコアファイバ増幅器に入力された信号光の信号光パワーとマルチコアファイバ増幅器により増幅され出力された信号光の信号光パワーとの計算結果に基づいて調整される。

【0010】

特許文献１に記載のマルチコアファイバ増幅器において、クラッド励起の励起パワーは一定に保たれ、直接コア励起の励起パワーは、個々のコアの利得を制御するように調整される。これが、ＷＤＭ信号に含まれる波長の数が変化しても、全ての信号波長にわたって殆ど一定の利得を得ることを可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２０１５－１６７１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

ＭＣ－ＥＤＦＡとともに増幅器にＳＤＭ技術を用いる、或いは、ＭＣＦとともに伝送にＳＤＭ技術を用いる光ネットワークシステムは、現場に導入されたときには、最大容量までは負荷を掛けられていない。通常、増大する伝送量の需要に適応するために、ネットワークの存続期間の経過につれて、使用される容量は増加していく。ネットワークは、運用される時点の伝送量ではなく、予測される将来の伝送量の需要に合わせてその大きさが決められる。従って、システム導入時とシステムがフル容量に達した時との間には長い時間があり、その間は、システムは中間の容量で用いられることになる。さらに、伝送経路の回復のために、或いは、光信号切り替えによる容量変動に適応するために、容量のある部分を残しておくこともできる。

【0013】

このように、システムのＳＤＭチャンネルには使用できないものがあり、それがＭＣ－ＥＤＦＡの信号のないコアの要因となる。現場で使用されないファイバをダークファイバと呼ぶのと同様に、これらの使用されないコアをダークコアと呼ぶことができる。対照的に、使用されているコアをライトコアと呼ぶことができる。

【0014】

直接コア励起ＭＣ－ＥＤＦＡの場合には、容量が十分低くダークコアが存在する間は、個別励起は電力消費を節減可能である。しかしながら、全てのコアがライトコアのときには、クラッド励起ＥＤＦＡと比較して直接コア励起は最適ではない。個別のＳＤＭチャンネルで用いられる独立したシングルコアＥＤＦＡについても、同じ議論が通用する。

【0015】

他方、システムがフル容量で用いられているときは、クラッド励起ＭＣ－ＥＤＦＡは顕著な電力節減に繋がる。しかし、全てのコアがひとまとめに励起されるため、より容量が低く幾つかのコアがダークコアである期間には、クラッド励起ＭＣ－ＥＤＦＡは効率的ではない。

【0016】

同様に、特許文献１に記載のハイブリッドＭＣ－ＥＤＦＡは、幾つかのコアがダークコアのままである期間には効率的ではない。

【0017】

上記のとおり、使用される容量が変化するネットワークの存続期間にわたって、光増幅器の電力消費が最適化されていないという問題があった。

【0018】

本発明の典型的な目的は、光増幅器、光増幅器を含む光ネットワーク、及び光信号の増幅方法を提供することであり、それらは、使用される容量が変化するネットワークの存続期間にわたって、光増幅器の電力消費が最適化されていないという上記の問題を解決する。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の１つの典型的な見地による光増幅器は、複数の光チャンネルの増幅のための利得媒質であって、複数の光チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質と、利得媒質に入力される複数の光チャンネルを監視し、監視結果を生成する監視手段と、クラッド領域を励起する第１の光線を発するように構成された第１の光源と、複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発するように構成された第２の光源と、監視結果に基づいて、複数のコアそれぞれが複数の光チャンネルのうちの１つを伝送しているかどうかについての決定を行い、その決定に基づいて第１の光源と第２の光源とを制御する制御手段と、を含む。

【0020】

本発明の１つの典型的な見地による光ネットワークは、光増幅器とネットワーク制御手段とを含む。光増幅器は、複数の光チャンネルの増幅のための利得媒質であって、複数の光チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質と、利得媒質に入力される複数の光チャンネルを監視し、監視結果を生成する監視手段と、クラッド領域を励起する第１の光線を発するように構成された第１の光源と、複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発するように構成された第２の光源と、監視結果に基づいて、複数のコアそれぞれが複数の光チャンネルのうちの１つを伝送しているかどうかについての決定を行い、その決定に基づいて第１の光源と第２の光源とを制御する制御手段とを含む。ここでネットワーク制御手段は、光チャンネルを伝送するのに用いられる波長と空間チャンネルとを制御し、ネットワーク制御手段は、空間チャンネルのうちの第１の空間チャンネルに波長を割り当て、もし第１の空間チャンネルに何れの波長も割り当てできなければ、空間チャンネルのうちの第２の空間チャンネルに他の波長を割り当てる。

【0021】

本発明の１つの典型的な見地による光信号増幅方法は、複数の光チャンネルの増幅のための利得媒質であって、複数の光チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む利得媒質を準備することと、利得媒質に入力される複数の光チャンネルを監視し、監視結果を生成することと、クラッド領域を励起する第１の光線を発生させることと、複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発生させることと、監視結果に基づいて、複数のコアそれぞれが複数の光チャンネルのうちの１つを伝送しているかどうかについての決定を行うことと、その決定に基づいて第１の光線と複数の第２の光線の光パワーを制御することと、を含む。

【発明の効果】

【0022】

本発明による典型的な利点は、光増幅器が用いられるネットワークの存続期間にわたって、光増幅器の消費電力が低減することである。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態の光増幅器の構成を説明するブロック図である。

【図2】図２は、本発明の第２の実施形態の光増幅器の構成を説明する概略図である。

【図3】図３は、本発明の第３の実施形態の光増幅器の構成を説明するブロック図である。

【図4】図４は、本発明の第４の実施形態の光増幅器の構成を説明するブロック図である。

【図5】図５は、本発明の第５の実施形態の光増幅装置の構成を説明するブロック図である。

【図6A】図６Ａは、本発明の第２の実施形態の光増幅器の、電力消費のシミュレーション結果を説明する図表である。

【図6B】図６Ｂは、本発明の第３の実施形態の光増幅器の、電力消費のシミュレーション結果を説明する図である。

【図7】図７は、本発明の第７の実施形態のネットワークの構成を説明するブロック図である。

【図8A】図８Ａは、本発明の第７の実施形態のネットワーク中の、伝送量と使用されるファイバコアの数のシミュレーション結果を説明する図表である。

【図8B】図８Ｂは、本発明の第７の実施形態のネットワーク中の光増幅器の、電力消費のシミュレーション結果を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

下記の図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図面の矢印の向きは、向きの一例を表示するものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
＜第１の実施形態＞

【0025】

図１は、本発明の第１の実施形態の光増幅器の構成を説明するブロック図である。光増幅器１０は、利得媒質２０、監視ユニット（監視手段）３０、第１の光源４０、第２の光源５０、及び制御器（制御手段）６０を含む。

【0026】

利得媒質２０は、複数の光チャンネルを増幅する。利得媒質２０は、複数の光チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む。監視ユニット３０は、利得媒質２０に入力される複数の光チャンネルを監視し、監視結果を生成する。

【0027】

第１の光源４０は、クラッド領域を励起する第１の光線を発するように構成される。第２の光源５０は、複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線を発するように構成される。

【0028】

制御器６０は、監視結果に基づいて、複数のコアそれぞれが複数の光チャンネルのうちの１つを伝送しているかどうかについての決定を行う。そして、制御器６０は、その決定に基づいて第１の光源と第２の光源とを制御する。

【0029】

上記の構成が、光増幅器が用いられるネットワークの存続期間にわたって、光増幅器の消費電力を低減させることを可能とする。

【0030】

次に、本実施形態に従った光増幅器の動作について説明する。

【0031】

制御器６０は、光チャンネルを伝送するコアの数が予め定められた数より大きくなった場合には、第１の光線の光パワーを増加させてもよい。そして、制御器６０は、光チャンネルを伝送するコアの数が予め定められた数より小さくなった場合には、第１の光線の光パワーを減少させてもよい。

【0032】

制御器６０は、複数の第２の光線の光パワーが減少した場合には、第１の光線の光パワーを増加させてもよい。そして、制御器６０は、複数の第２の光線の光パワーが増加した場合には、第１の光線の光パワーを減少させてもよい。

【0033】

制御器６０は、複数の第２の光線のうちの１つの光線の光パワーを、対応するコアが光チャンネルを伝送していなければ、オフにしてもよい。そして、制御器６０は、対応するコアが光チャンネルを伝送していれば、複数の第２の光線のうちの１つの光線の光パワーをオンにしてもよい。

【0034】

制御器６０は、光チャンネルを伝送するコアの数が予め定められた数より大きくなり、あるコアが光チャンネルを伝送していれば、複数の第２の光線のうちの当該コアに対応する光線の光パワーを減少させてもよい。そして、制御器６０は、光チャンネルを伝送するコアの数が予め定められた数より小さくなり、あるコアが光チャンネルを伝送していれば、複数の第２の光線のうちの当該コアに対応する光線の光パワーを増加させてもよい。

【0035】

制御器６０は、第１の光線の光パワーを複数のプリセット値のうちの１つに設定してもよい。そして、制御器６０は、第２の光線の光パワーを複数のプリセット値のうちの１つに設定してもよい。

【0036】

次に、本実施形態に従った光信号増幅方法について説明する。

【0037】

本光信号増幅方法において、複数の光チャンネルの増幅のための利得媒質が準備される。ここで、利得媒質は、複数の光チャンネルが内部をそれぞれ伝搬する複数のコアと、複数のコアを取り囲むクラッド領域とを含む。利得媒質に入力される複数の光チャンネルは監視され、監視結果が生成される。

【0038】

加えて、クラッド領域を励起する第１の光線が発生される。複数のコアそれぞれを個別に励起する複数の第２の光線も発生される。監視結果に基づいて、複数のコアそれぞれが複数の光チャンネルのうちの１つを伝送しているかどうかについての決定が行われる。その決定に基づいて第１の光線と複数の第２の光線の光パワーが制御される。
＜第２の実施形態＞

【0039】

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

【0040】

図２は、本発明の第２の実施形態の光増幅器１００の概略図である。

【0041】

光増幅器１００は、７入力ＳＤＭ（空間分割多重）チャンネル１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、及び１０７を受信し、それらを光学的に増幅し、７出力ＳＤＭチャンネル１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、及び１９７にそれぞれ出力する。それぞれのＳＤＭチャンネルは、１つ又はいくつかの多重化されたＷＤＭ（波長分割多重）光信号から構成されていてもよい。それぞれのＳＤＭチャンネルは光信号を含まなくてもよい。

【0042】

光増幅器１００は、７コアの構成を用いる。それぞれのコアは、入力信号と出力信号との両方に用いられる。入力信号は、７コアＭＣＦ（マルチコアファイバ）を通して光増幅器１００に与えられてもよい。同様に、出力信号は、光増幅器１００によって７コアＭＣＦに与えられてもよい。入力７コアＭＣＦと出力７コアＭＣＦとは、コネクターによって光増幅器１００に接続されてもよい。或いは、入力７コアＭＣＦと出力７コアＭＣＦとは、光増幅器１００に接合されてもよい。

【0043】

光増幅器１００は、パワー取出要素１８０、第１のカプラー１８１、利得媒質１８２、励起光除去器１８３、第２のカプラー１８４、及びアイソレーター１８５を含む。１８０から１８５の数字が表示された要素は、７つのＳＤＭチャンネルを収容することができる。

【0044】

パワー取出要素１８０は、７つのＳＤＭチャンネルのアイソレーターを含んでも良い。パワー取出要素１８０は、Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６、及びＣ０７が表示されたＳＤＭチャンネルのそれぞれの入力パワーの一部を取り出し、それぞれのパワー監視器１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、及び１２７に送る。１２１から１２７の数字が表示されたパワー監視器は統合されてもよい。パワー監視器は光から電気への（Ｏ／Ｅ）変換手段に存する。光から電気への変換手段は、入力光信号のうちの取り出された部分に比例する出力電圧をそれぞれが出力する低速フォトダイオードを備えてもよい。

【0045】

パワー取出要素１８０の出力は、第１のカプラー１８１に与えられる。第１のカプラー１８１は、７入力ＳＤＭチャンネルを、第１の励起用レーザー（第１の光源）１４０によって生成された励起光と結合させる。第１の励起用レーザー１４０は、クラッド励起方式で動作する。第１の励起用レーザー１４０は、波長９８０ｎｍの高出力マルチモード半導体レーザーであってもよい。

【0046】

第１のカプラー１８１の出力は、利得媒質１８２に与えられる。利得媒質１８２は、エルビウムイオンを添加した７コアＭＣＦであってもよい。ＭＣＦの７つのコアには、Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６、及びＣ０７の数字が表示されている。

【0047】

増幅された信号は、励起光除去器１８３を通過するが、この励起光除去器１８３は、第１の励起用レーザー１４０によって生成された励起光の残りを取り除く。励起光除去器１８３の出力は、第２のカプラー１８４に与えられる。第２のカプラー１８４は、信号を、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、及び１４７と表示された７つの第２の励起用レーザ（第２の光源）の出力と結合させる。７つの第２の励起用レーザーのそれぞれは、利得媒質１８２に含まれるＭＣＦのそれぞれのコアＣ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ０５、Ｃ０６、及びＣ０７を直接励起する。第２の励起用レーザー１４１から１４７は、波長１４８０ｎｍのシングルモードレーザーであってもよい。

【0048】

第２のカプラー１８４の出力は、アイソレーター１８５を通過する。１９１から１９７と表示された出力信号は、第１の励起用レーザー１４０によるクラッド励起と、第２の励起用レーザー１４１から１４７による直接コア励起とによって、利得媒質１８２に含まれるＭＣＦを通して増幅されている。

【0049】

パワー監視器１２１から１２７の出力は、ダークコア検出器１３１に与えられる。ダークコア検出器１３１は、それぞれのコアがダークコアであるかどうかを決定するため、それぞれの与えられた信号を予め定められた閾値電圧と比較する。もし対応するＳＤＭチャンネルに光信号が無ければ、電圧が閾値よりも低くなり、コアはダークコアであると見なされる。もし対応するＳＤＭチャンネルに光信号があれば、電圧が閾値を越え、コアはライトコアであると見なされる。

【0050】

ダークコア検出器１３１は、ライトコアとダークコアとを示す電気信号を制御回路１３２に出力する。制御回路１３２は、ダークコア検出器１３１から与えられた信号に従って、クラッド励起のための第１の励起用レーザー１４０と、直接コア励起のための第２の励起用レーザー１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、及び１４７のそれぞれの光出力を制御する。制御回路１３２は、それぞれの動作強度の調整を通して、第１の励起用レーザーと第２の励起用レーザーの出力を制御する。

【0051】

制御回路１３２の制御によって、使用されているＳＤＭチャンネル間の出力レベルの差異は減少し、光増幅器１００の電力消費は、ダークコアの数に独立に、効果的に減少する。従って、本実施形態の光増幅器１００によって、光増幅器の電力消費は、光増幅器が用いられるネットワークの存続期間にわたって減少する。
＜第３の実施形態＞

【0052】

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態による光増幅器２００の構成を説明するブロック図である。

【0053】

光増幅器２００は、１０入力ＳＤＭチャンネル２０１から２１０を受信し、それらを光学的に増幅し、１０出力ＳＤＭチャンネル２９０から２９９にそれぞれ出力する。入力チャンネル２０（ｋ）は、増幅されて対応する出力チャンネル２０（ｋ-1）に出力される。ここでｋは自然数である。入力ＳＤＭチャンネル２０１から２１０は、入力ＳＤＭチャンネル１０１から１０７と同一である。入力信号は、１０コアＭＣＦを通して光増幅器２００に与えられてもよい。全く同様に、出力信号は、光増幅器２００によって１０コアＭＣＦに与えられてもよい。入力１０コアＭＣＦと出力１０コアＭＣＦとは、コネクターによって光増幅器２００に接続されてもよい。或いは、入力１０コアＭＣＦと出力１０コアＭＣＦとは、光増幅器２００に接合されてもよい。

【0054】

光増幅器２００は、パワー取出要素２８０、第１のカプラー２８１、利得媒質２８２、励起光除去器２８３、第２のカプラー２８４、及びアイソレーター２８５を含む。これらの機能は、それぞれの対応する要素１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、及び１８５の機能と同一である。２８０から２８５の要素は、１０のＳＤＭチャンネルを収容することができる。

【0055】

パワー取出要素２８０は、ＳＤＭチャンネルの入力パワーの一部を取り出し、１０個のパワー監視器２２１から２３０のそれぞれに送る。ｋ番目のチャンネルはパワー監視器２２（ｋ）によって監視される。２２１から２３０までのパワー監視器は、１２１から１２７までのパワー監視器と同一である。パワー取出要素２８０の出力は、第１のカプラー２８１に与えられる。第１のカプラー２８１は、１０入力ＳＤＭチャンネルを、第１の励起用レーザー２４０によって生成された励起光と結合させる。第１の励起用レーザー２４０は、第１の励起用レーザー１４０と同一であり、クラッド励起方式で動作する。

【0056】

第１のカプラー２８１の出力は、利得媒質２８２に与えられるが、この利得媒質２８２はエルビウムイオンを添加した１０コアＭＣＦを含む。利得媒質２８２は、利得媒質１８２と同じ方法で用いられる。増幅された信号は第２のカプラー２８４に与えられる。第２のカプラー２８４は、増幅された信号を、スプリッター２５１、２５２、２５３、２５４、及び２５５の１０の出力と結合させる。

【0057】

スプリッターは、第２の励起用レーザーの出力（第２の光線）を複数の光線に分割するように構成される。複数の光線それぞれは、複数のコアそれぞれを個別に励起する。スプリッターは３ｄＢカプラーによって実現されてもよい。或いは、スプリッターのカップリング比が調整されてもよい。スプリッターは、第２の励起用レーザー２４１、２４２、２４３、２４４、及び２４５の出力を分割するが、これら第２の励起用レーザー２４１から２４５は第２の励起用レーザー１４１から１４７と同一である。第２の励起用レーザー２４１から２４５のそれぞれは、利得媒質２８２に含まれる１０コアＭＣＦのうちの２つのコアを直接励起する。

【0058】

第２のカプラー２８４の出力は、励起光除去器２８３を通過する。励起光除去器２８３は第１の励起用レーザー２４０によって生成された励起光の残りを取り除く。励起光除去器２８３の出力は、アイソレーター２８５を通過する。２９０から２９９と表示された出力信号は、第１の励起用レーザー２４０によるクラッド励起と、第２の励起用レーザー２４１から２４５による直接コア励起とによって、ＭＣＦ（利得媒質２８２）を通して増幅されている。

【0059】

パワー監視器２２１から２３０の出力は、ダークコア検出器２３１に与えられるが、このダークコア検出器２３１はダークコア検出器１３１と同一である。ダークコア検出器２３１は、光増幅器２００の１０個のＳＤＭチャンネルのそれぞれが使用されていないものであるかどうかを決定する。ダークコア検出器２３１は、ライトコアとダークコアとを示す電気信号を制御回路２３２に出力する。制御回路２３２は制御回路１３２と同一である。制御回路２３２は、ダークコア検出器２３１から与えられた信号に従って、クラッド励起のための第１の励起用レーザー２４０と、直接コア励起のための第２の励起用レーザー２４１から２４５のそれぞれの光出力を制御する。

【0060】

制御回路２３２の制御によって、使用されているＳＤＭチャンネル間の出力レベルの差異は減少し、光増幅器２００の電力消費は、ダークコアの数に独立に、効果的に減少する。従って、本実施形態の光増幅器２００によって、光増幅器の電力消費は、光増幅器が用いられるネットワークの存続期間にわたって減少する。

【0061】

別の実装においては、出力パワーの精度とコア間の差異の低減を改善するために、２５１から２５５のスプリッターそれぞれが可変の分岐比を有する。分岐比は制御回路２３２によって調整してもよい。これが、光増幅器２００を用いる伝送回線の品質を改善する。

【0062】

上記の別の実装においては、スプリッター２５１から２５５は、新たなコアがライトコアになったときにコア間で分岐比を変えるために調整されてもよい。例えば、スプリッター２５１の出力が、利得媒質２８２に含まれるＭＣＦのコアＣ０１及びＣ０２を励起するものとする。最初は、コアＣ０１のみがライトコアであり、コアＣ０２はダークコアである。コアＣ０２がライトコアになったときに、第２の励起用レーザー２４１の出力をコアＣ０１とＣ０２とで分配するために、スプリッター２５１の分岐比が制御回路２３２によって調整される。これが、ライトコアの数が変化したときに電力消費の低減に貢献する。
＜第４の実施形態＞

【0063】

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態による光増幅器３００の構成を説明するブロック図である。

【0064】

光増幅器３００は、ｎ入力ＳＤＭチャンネル３０１から３０（ｎ）を受信し、それらを光学的に増幅し、ｎ出力ＳＤＭチャンネル３９１から３９（ｎ）にそれぞれ出力する。入力ＳＤＭチャンネル３０１から３０（ｎ）は、入力ＳＤＭチャンネル１０１から１０７と同一である。入力信号は、ｎコアＭＣＦを通して光増幅器３００に与えられてもよい。全く同様に、出力信号は、光増幅器３００によってｎコアＭＣＦに与えられてもよい。或いは、ｎ個のＭＣＦチャンネルは、それぞれがｎよりも少ない数のコアを有するいくつかのＭＣＦに与えられても良い。入力ｎコアＭＣＦと出力ｎコアＭＣＦとは、コネクターによって光増幅器３００に接続されてもよい。或いは、入力ｎコアＭＣＦと出力ｎコアＭＣＦとは、光増幅器３００に接合されてもよい。

【0065】

光増幅器３００は、パワー取出要素３８０、第１のカプラー３８１、第１の利得媒質３８２、第２の利得媒質３８６、第２のカプラー３８４、及びアイソレーター３８５を含む。これらの機能は、それぞれの対応する要素１８０、１８１、１８２、１８２、１８４、及び１８５の機能と同一である。励起光除去器が、第１の利得媒質３８２か第２の利得媒質３８６かに統合されてもよい。３８０から３８６の数字が表示された要素は、ｎ個のＳＤＭチャンネルを収容することができる。

【0066】

パワー取出要素３８０は、ＳＤＭチャンネルのそれぞれの入力パワーの一部を取り出し、ｎ個のパワー監視器３２１から３２（ｎ）のそれぞれに送る。パワー監視器３２１から３２（ｎ）は、パワー監視器１２１から１２７と同一である。パワー取出要素３８０の出力は、第１のカプラー３８１に与えられる。第１のカプラー３８１は、ｎ入力ＳＤＭチャンネルを、第１の励起用レーザー３４０によって生成された励起光と結合させる。第１の励起用レーザー３４０は第１の励起用レーザー１４０と同一であり、クラッド励起方式で動作する。或いは、第１の励起用レーザー３４０は、出力が結合された複数の半導体レーザーを含んでも良く、同様にクラッド励起方式で動作する。

【0067】

第１のカプラー３８１の出力は、第１の利得媒質３８２に与えられるが、この第１の利得媒質３８２はエルビウムイオンを添加したｎコアＭＣＦを含む。第１の利得媒質３８２は、第１の励起用レーザー３４０によってクラッド励起方式で励起される。第１の利得媒質３８２の出力は、第２の利得媒質３８６に与えられるが、この第２の利得媒質３８６はエルビウムイオンを添加したｎコアＭＣＦを含む。第２の利得媒質３８６は、ｎ個の第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）によって直接コア励起方式によって励起される。

【0068】

増幅された信号は、第２のカプラー３８４に与えられる。第２のカプラー３８４は、増幅された信号を、第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）の７つの出力と結合させるが、これら第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）は第２の励起用レーザー１４１から１４７と同一である。第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）のそれぞれは、第２の利得媒質３８６に含まれるＭＣＦのｎ本のコアのうちの１つを直接励起する。

【0069】

第２のカプラー３８４の出力は、アイソレーター３８５を通過する。３９１から３９（ｎ）と表示された出力ＳＤＭチャンネルは、第１の利得媒質３８２に含まれるＭＣＦを通して、第１の励起用レーザー３４０によるクラッド励起によって、及び、第２の利得媒質３８６に含まれるＭＣＦを通して、第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）による直接コア励起によって、増幅されている。

【0070】

パワー監視器３２１から３２（ｎ）の出力は、ダークコア検出器３３１に与えられるが、このダークコア検出器３３１はダークコア検出器１３１と同一である。ダークコア検出器３３１は、光増幅器３００のｎ個のＳＤＭチャンネルのそれぞれが使用されていないものであるかどうかを決定する。ダークコア検出器３３１は、ライトコアとダークコアとを示す電気信号を、制御回路３３２に出力するが、この制御回路３３２は制御回路１３２と同一である。

【0071】

制御回路３３２は、ダークコア検出器３３１から与えられた信号に従って、クラッド励起のための第１の励起用レーザー３４０と、直接コア励起のための第２の励起用レーザー３４１から３４（ｎ）のそれぞれの光出力を制御する。

【0072】

制御回路３３２の制御によって、使用されているＳＤＭチャンネル間の出力レベルの差異は減少し、光増幅器３００の電力消費は、ダークコアの数に独立に、効果的に減少する。従って、本実施形態の光増幅器３００によって、光増幅器の電力消費は、光増幅器が用いられるネットワークの存続期間にわたって減少する。
＜第５の実施形態＞

【0073】

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図５は、本発明の第５の実施形態による光増幅装置４００の構成を説明するブロック図である。

【0074】

光増幅装置４００は、ファンイン４２１、ＳＤＭ増幅器４３０、及びファンアウト４２２を含む。ファンイン４２１はＳＤＭ多重化装置として用いられる。ファンイン４２１は、１０本のシングルコアファイバ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８、４０９、及び４１０の出力を多重化し、１０個のＳＤＭチャンネルに導入する。１０個のＳＤＭチャンネルは、ＳＤＭ増幅器４３０によって増幅されるが、このＳＤＭ増幅器４３０は、１０個のＳＤＭチャンネルを含む光増幅器１００、２００、又は３００と類似のものであってもよい。

【0075】

ＳＤＭ増幅器４３０の出力は、ファンアウト４２２によって多重分離され、１０本のシングルコアファイバ４８１、４８２、４８３、４８４、４８５、４８６、４８７、４８８、４８９、及び４９０に導入される。４０１から４１０及び４８１から４９０の数字が表示されたシングルコアファイバは、標準のシングルモードファイバであってもよい。

【0076】

光増幅装置４００によって、使用されているＳＤＭチャンネル間の出力レベルの差異は減少し、光増幅装置４００の電力消費は、ダークコアとしてのシングルコアファイバの数に独立に、効果的に減少する。従って、本実施形態の光増幅装置４００によって、光増幅装置の電力消費は、光増幅装置が用いられるネットワークの存続期間にわたって減少する。
＜第６の実施形態＞

【0077】

次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態において、第２の実施形態及び第３の実施形態による光増幅器のシミュレーション結果が示される。

【0078】

図６Ａは、図２に説明された光増幅器１００の電力消費を示す。電力消費は、ライトコアの数、すなわち、内部を光信号が伝搬するコアの数に対してプロットされている。

【0079】

曲線５１３は、以下に詳細に説明される第１の制御方策に従う、光増幅器１００の電力消費のシミュレーション結果を示す。曲線５１４は、以下に詳細に説明される第２の制御方策に従う、光増幅器１００の電力消費のシミュレーション結果を示す。

【0080】

本発明の典型的な利益を例証するために、曲線５１１が、特許文献１に開示された直接コア励起を用いる光増幅器の、曲線５１３と同じ条件での電力消費のシミュレーション結果を示す。全く同様に、曲線５１２が、特許文献１に開示された複合励起を用いる光増幅器の、曲線５１３と同じ条件での電力消費のシミュレーション結果を示す。

【0081】

図６Ｂは、図３に説明された光増幅器２００の電力消費を示す。電力消費は、ライトコアの数、すなわち、内部を光信号が伝搬するコアの数に対してプロットされている。

【0082】

曲線５２３は、第１の制御方策に従う、光増幅器２００の電力消費のシミュレーション結果を示す。曲線５２４は、第２の制御方策に従う光増幅器２００の電力消費のシミュレーション結果を示す。

【0083】

本発明の典型的な利益を例証するために、曲線５２１が、特許文献１に開示された直接コア励起を用いる光増幅器の、曲線５２３と同じ条件での電力消費のシミュレーション結果を示す。全く同様に、曲線５２２が、特許文献１に開示された複合励起を用いる光増幅器の、曲線５２３と同じ条件での電力消費のシミュレーション結果を示す。

【0084】

さて、図２で説明されている光増幅器１００の動作の事例が与えられ、この動作の典型的な利益が図６Ａに例証される。第１の制御方策を考慮すると、制御回路１３２は、励起用レーザー１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、及び１４７それぞれの動作強度に対する２つの可能な設定目標値を持つ。励起用レーザーの出力パワーは、動作強度を通して設定される。直接コア励起のための第２の励起用レーザー１４１から１４７において、第１の設定値は発振閾値よりも低く設定される。第２の動作目標値は、複合増幅モードにおける完全安定動作が得られるように設定される。例えば、第１の設定値はゼロに設定されてもよい。第１の励起用レーザー１４０の２つの値は、縮退値に設定される。

【0085】

ダークコア検出器１３１は、対応するコアがダークコア、すなわち、光信号が存在しないか、或いはライトコア、すなわち、少なくとも１つの光信号が存在するかどうかを決定するために、それぞれのＳＤＭチャンネルの光パワーを検出し、それをプリセット閾値と比較する。ダークコア検出器１３１は、それぞれのコアのコア状態についての情報を、制御回路１３２に渡す。

【0086】

制御回路１３２は、第１の励起用レーザー１４０を一定に保つ。さらに、ダークコアに対しては、制御回路１３２は、対応する直接コア励起レーザーを第１の設定値に設定する。ライトコアに対しては、制御回路１３２は、対応する直接コア励起レーザーを第２の設定値に設定する。結果として生じる電力消費が曲線５１３としてプロットされている。３コアまでは、単純な直接コア励起増幅器の曲線５１１のプロットが、最小の電力消費を示す。しかしながら、５コア以上では、曲線５１１のプロットは最高の電力消費を示す。このことが、最大システム容量においては、単純な直接コア励起増幅器を発展性のない解としている。これと比較して、複合構成の曲線５１２のプロットは、５コア以上の使用に対しては、プロット５１１と比べて電力低減を可能としている。

【0087】

他方、本実施形態による制御方策の曲線５１３のプロットは、７本のライトコアにおいて、曲線５１２の１つと同じ最大電力消費を示している。しかし、６本以下のライトコアについて、この制御方策は電力低減を可能とし、曲線５１２と比較して最大４３％の電力消費の低減を可能としている。さらに、７本以下のライトコアについて、曲線５１１と比較して最大３５％の電力消費の低減を可能としている。

【0088】

従って、本発明の実施形態により、使用されているＳＤＭチャンネルの数に独立に、効果的な電力低減が達成できる。さらに、コアを励起するレーザーを独立に制御するおかげで、使用されているＳＤＭチャンネルの間の出力の差異を低減することが可能である。

【0089】

さて、第２の制御方策が考察される。第２の制御方策では、制御回路１３２は、励起用レーザー１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、及び１４７それぞれの動作強度に対する複数の異なる可能な設定目標値を持つ。励起用レーザーの出力パワーは、動作強度を通して設定される。第２の励起用レーザー１４１から１４７のそれぞれに対して、３つの値が選択される。第１の設定値は発振閾値よりも低く設定される。第２及び第３の動作目標値は、発振閾値よりも高く設定され、厳密に異なる値に設定される。第２の値は、複合増幅モードにおける完全安定動作が得られるように設定される。

【0090】

例えば、第１の設定値はゼロに設定されてもよい。第１の励起用レーザー１４０に対しては、２つの異なる値が設定され、第２の値は、複合増幅モードにおける完全安定動作が得られるように設定される。直接コア励起に対する最高の設定値とクラッド励起に対する最低の設定値との組み合わせと、直接コア励起に対する中位の設定値とクラッド励起に対する最高の設定値との組み合わせとは、対応するコアに対して同じ光増幅利得を生成する。

【0091】

ダークコア検出器１３１は、対応するコアがダークコア、すなわち、光信号が存在しないか、或いはライトコア、すなわち、少なくとも１つの光信号が存在するかどうかを決定するために、それぞれのＳＤＭチャンネルの光パワーを検出し、それをプリセット閾値と比較する。ダークコア検出器１３１は、それぞれのコアのコア状態についての情報を、制御回路１３２に渡す。

【0092】

制御回路１３２は、プリセット値によって励起用レーザー１４０から１４７の動作値を制御する。

【0093】

１本のライトコア或いは２本のライトコアに対しては、第１の励起用レーザー１４０は最低のプリセット値に設定される。第２の励起用レーザー１４１から１４７は、対応するライトコアに対しては最高の値に設定され、ダークコアに対しては最低の値に設定される。

【0094】

３本以上のライトコアに対しては、第１の励起用レーザー１４０は最高のプリセット値に設定される。第２の励起用レーザー１４１から１４７は、対応するライトコアに対しては中位の値に設定され、ダークコアに対しては最低の値に設定される。

【0095】

結果として生じる電力消費が曲線５１４としてプロットされている。１本のライトコア及び２本のライトコアに対しては、第２の制御方策は、第１の制御方策と比較して、プリセット値と全ライトコア数に対する１つの追加の閾値を保存するための追加のメモリコストはあるものの、電力消費の更なる低減を提供する。

【0096】

従って、本発明の本実施形態により、使用されているＳＤＭチャンネルの数に独立に、効果的な電力低減が達成できる。さらに、コアを励起するレーザーを独立に制御することにより、使用されているＳＤＭチャンネルの間の出力の差異を低減することが可能である。

【0097】

別の実装においては、第２の励起用レーザー１４１から１４７のそれぞれに対する３つの値が設定される。増幅器利得は次のように考えられる。

ここで、

であり、G_cladding(i)は、コアｉに対する効率n_cladding(i)と第１の励起用レーザー１４０のパワーP_claddingとの積で表される、数字ｉが表示されたコアのクラッド励起の利得である。

【0098】

パワーP_claddingは次のように表される。

パワーP_claddingは、第１の励起用レーザー１４０の効率ρ_claddingと、レーザーの動作強度I_{op, cladding}と閾値強度I_{th, cladding}との差との積で表される。効率ρ_claddingは、レーザーの動作強度I_{op, cladding}に依存する。

【0099】

全く同様に、ｉと表示される直接コア励起のコアの利得G_direct(i)は、次のように表される。

ここで、n_direct(i)はコアｉの効率であり、P_direct(i)はコアｉの直接コア励起のパワーである。P_direct(i)は次のように表される。

P_direct(i)は、１４０＋ｉと等しい数字が表示される励起効率ρ_direct(i)と、レーザーの動作強度I_{op, direct}(i)と閾値強度I_{th, direct}(i)との差との積で表される。効率ρ_direct(i)は、レーザーの動作強度I_{op, direct}(i)に依存する。

【0100】

第２の励起用レーザー１４１から１４７の動作電流の第１の値は、I_{op, direct, 1}(i) = 0に設定される。動作電流の第２の値I_{op, direct, 2}(i)は、増幅器の最大負荷に対する複合モードの一定値に固定され、次のように表される。

G_{cladding, 2}は次のとおりに選択される。

【0101】

第２の励起用レーザー１４１から１４７の動作電流の第３の値は次のように設定される。

G_{cladding, 1}は指数i_{min, direct}について次のとおりに選択される。

ここで、I_{op, direct}(i_{min, direct})は最大許容動作電流に達している。その結果、第１の励起用レーザー１４０に対しては、２つのプリセット値は次のように選択される。

【0102】

別の実装においては、第２の励起用レーザー１４１から１４７の動作電流の第１の値はゼロに設定される。動作電流の第２の値は、増幅器の最大負荷に対する複合モードの一定値に固定される。動作電流の第３の値は、第２の値よりも高い値に選択され、全てのライトコアに対して利得を一定に保つように調整される。第１の励起用レーザー１４０の２つの値は、関連する第２の励起用レーザー１４１から１４７が第２の値か第３の値に設定されたときは、ライトコアに対して利得を一定に保つように選択される。

【0103】

別の実装においては、本発明の実施形態において、光増幅器１００に対して、自動パワー制御或いは自動利得制御も用いることができる。この方法では、半導体レーザーがプリセット値に設定され、最初の設定の後に付加的な制御モードが適用される。ここで、最初の設定値は、本発明の実施形態によって決定される。

【0104】

本実施形態による動作のもう一つの事例が、図３に説明された光増幅器２００に対して与えられる。その動作の典型的な利益が６Ｂに例証されている。図６Ａに説明された曲線５１３の制御方策と同一である、第１の制御方策が考察される。

【0105】

制御回路２３２は、第１の励起用レーザー２４０を一定に保つ。さらに、ダークコアに対しては、制御回路２３２は、直接コア励起のための対応する第２の励起用レーザー２４１から２４５を、第１の設定値に設定する。ライトコアに対しては、制御回路２３２は、直接コア励起のための対応する第２の励起用レーザー２４１から２４５を、第２の設定値に設定する。１つのレーザーで励起される２本のコアのうちの１本のみがライトコアであっても、レーザーはライトコアに対して設定される値に設定される。

【0106】

結果として生じる電力消費が曲線５２３としてプロットされている。３コアまでは、曲線５２１でプロットされる単純な直接コア励起増幅器は、最小の電力消費を示す。しかしながら、５コア以上では、曲線５２１のプロットは最高の電力消費を示す。このことが、最大システム容量において、単純な直接コア励起増幅器を発展性のない解としている。これと比較して、複合構成の曲線５２２のプロットは、５コアを超える使用に対しては、プロット５２１と比べて電力低減を可能としている。

【0107】

他方、本実施形態による制御方策の曲線５２３のプロットは、９本以上のライトコアにおいて、曲線５２２の１つと同じ最大電力消費を示している。しかし、８本以下のライトコアについて、制御方策は電力低減を可能とし、曲線５２２と比較して最大４５％の電力消費の低減を可能としている。さらに、１０本以下のライトコアについて、曲線５２１と比較して最大４９％の電力消費の低減を可能としている。

【0108】

従って、本発明の実施形態により、使用されているＳＤＭチャンネルの数に独立に、効果的な電力低減が達成できる。さらに、コアを励起するレーザーを独立に制御するおかげで、使用されているＳＤＭチャンネルの間の出力の差異を低減することが可能である。

【0109】

さて、図６Ａに例証された曲線５１４の制御方策と同一である、第２の制御方策が考察される。

【0110】

８本までのライトコアに対しては、第１の励起用レーザー２４０は最低のプリセット値に設定され、第２の励起用レーザー２４１から２４５は、対応するライトコアに対しては最高の値に設定され、ダークコアに対しては最低の値に設定される。対応するレーザーで直接励起される２本のコアのうちの１本のみがライトコアであっても、レーザーは最高のプリセット値に設定される。

【0111】

９本と１０本のコアに対しては、第１の励起用レーザー２４０は最高のプリセット値に設定され、第２の励起用レーザー２４１から２４５は、中央値に設定される。

【0112】

結果として生じる電力消費が曲線５２４としてプロットされている。８本までのライトコアに対しては、第２の制御方策は、第１の制御方策と比較して、プリセット値と全ライトコア数に対する１つの追加の閾値を保存するための追加のメモリコストはあるものの、電力消費の更なる低減を提供する。

【0113】

従って、本発明の実施形態により、使用されているＳＤＭチャンネルの数に独立に、効果的な電力低減が達成できる。さらに、コアを励起するレーザーを独立に制御することで、使用されているＳＤＭチャンネルの間の出力の差異を低減することが可能である。
＜第７の実施形態＞

【0114】

次に、本発明の第７の実施形態について説明する。

【0115】

図７は、本発明の第７の実施形態のネットワーク６００の略図である。

【0116】

６０１、６０２、及び６０３と表示されたノード機器は、波長分割及び空間分割の多重化を実行するトランスポンダを含む。６１１、６１２、６１３、及び６１４と表示された光スイッチは、波長分割及び空間分割によって光信号を切り替える。

【0117】

ノード機器６０１に含まれるトランスポンダは、シングルコアファイバで光スイッチ６１１に接続されてもよい。ノード機器６０２に含まれるトランスポンダは、シングルコアファイバで光スイッチ６１２に接続されてもよい。ノード機器６０３に含まれるトランスポンダは、シングルコアファイバで光スイッチ６１３に接続されてもよい。或いは、トランスポンダはＭＣＦによってスイッチに接続されてもよい。

【0118】

光スイッチ６１１及び光スイッチ６１４は、Ｎ３個の増幅器６３（ｋ）、ファイバスパン６４（ｋ）、及び増幅器６２４で構成される伝送回線を通して接続される。ここでｋは１とＮ３の間の数字である。光スイッチ６１２及び光スイッチ６１４は、Ｎ５個の増幅器６５（ｋ）、ファイバスパン６６（ｋ）、及び増幅器６２２で構成される伝送回線を通して接続される。ここでｋは１とＮ５の間の数字である。光スイッチ６１３及び光スイッチ６１４は、Ｎ７個の増幅器６７（ｋ）、ファイバスパン６８（ｋ）、及び増幅器６２３で構成される伝送回線を通して接続される。ここでｋは１とＮ７の間の数字である。

【0119】

本ネットワークのファイバスパンはシングルコアファイバであってもよい。或いは、ファイバスパンはＭＣＦであってもよい。本ネットワークの増幅器は、本発明の実施形態のＳＤＭ増幅器である。それぞれの増幅器は、図２に説明された光増幅器１００と同様であってもよい。或いは、増幅器は、図３に説明された光増幅器２００と同様であってもよい。或いは、増幅器は、図４に説明された光増幅器３００と同様であってもよい。或いは、増幅器は、図５に説明された光増幅装置４００と同様であってもよい。

【0120】

ネットワーク制御器６９９は、光スイッチ６１１、６１２、６１３、及び６１４と同様に、ノード機器６０１、６０２、６０３に含まれるトランスポンダを制御する。ネットワーク制御器６９９は、本発明の実施形態により、ネットワーク中の増幅器の電力消費を最適化するためにネットワーク要素を制御する。特に、ネットワーク制御器６９９は、ネットワーク中で使用されるＳＤＭ増幅器のコアの数を低減するために、トランスポンダの波長を設定しスイッチを設定する。これが、ネットワーク６００中の増幅器の電力消費の低減を可能とする。

【0121】

図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態による光ネットワークのシミュレーション結果を示す。

【0122】

図８Ａは、図７で説明されたネットワーク６００中の伝送量と使用されているファイバコアの数との変化を表す。

【0123】

曲線７１１は、ネットワークの使用期間に対してプロットされたネットワーク６００中の伝送量を表す。期間０はネットワークの使用開始を表す。伝送量は利用者からの伝送需要を包含し、ネットワークの制御、プロビジョニング、及び保護のために生成される。

【0124】

曲線７１２は、ネットワークの増大する伝送量を受け入れるために、ネットワーク中のＳＤＭ増幅器にて使用されているコアの数を表す。容量は９年目までは堅調に増大し、そこでネットワークの最大容量に達する。ライトコアの数はそれに応じて増加している。

【0125】

図８Ｂは、図７に説明された本実施形態によるネットワーク６００中の光増幅器の電力消費を示す。ネットワーク６００中のそれぞれの増幅器は、図３に説明された光増幅器２００と同一である。特に、曲線７２３は、図８Ａに示された条件のもとでの、図７に説明されたネットワーク６００中の増幅器の総電力消費を示す。ここで、ＳＤＭ増幅器は、図６Ｂに説明された曲線５２４に対応する制御方策に従って制御されている。曲線７２１及び７２２は、本実施形態の典型的な利益を例証するためにプロットされており、特許文献１にそれぞれ開示された直接励起及び複合励起と同じ増幅器の条件での電力消費を示している。

【0126】

さて、図７に説明されたネットワーク６００の動作の事例が与えられる。本実施形態の典型的な利益が、図８Ｂに曲線７２３として表示されている。

【0127】

ネットワーク伝送量が増大するにつれて、要求される容量を支えるために、より多くのＳＤＭチャンネル及びＷＤＭチャンネルが必要となる。ネットワーク制御器６９９は、ネットワーク６００中の増幅器の使用されるＳＤＭチャンネルの数を、そしてその結果として使用されるコアの数を最小化するために、光スイッチ６１１、６１２、６１３、及び６１４と同様に、ノード機器６０１、６０２、及び６０３に使用される波長を制御する。その結果として、チャンネルは最初にＷＤＭの次元において供給される。そして次に、ＳＤＭチャンネルの中で、全ての波長のチャンネルが満杯になったときに、ネットワーク制御器６９９は、次のＳＤＭチャンネルに波長を割り当て始める。

【0128】

換言すると、ネットワーク制御器６９９は、光チャンネルを伝送するのに用いられる波長と空間チャンネルとを制御する。そして、ネットワーク制御器６９９は、空間チャンネルのうちの第１の空間チャンネルに波長を割り当て、もし第１の空間チャンネルに何れの波長も割り当てできなければ、空間チャンネルのうちの第２の空間チャンネルに他の波長を割り当てる。

【0129】

もし直接コア励起レーザーがいくつかのコアで共有されるなら、割り当てられるＳＤＭチャンネルの順序は、同じ励起用レーザーを共有するコアが順序において連続するように設定される。図６Ｂで説明された曲線５２４、及び図８Ａで説明された曲線７１２に基づいて、結果として生じる電力消費が図８Ｂの曲線７２３としてプロットされている。

【0130】

曲線７２１で示された単純な直接コア励起と比較して、本実施形態により、半年後には電力消費を低減することが可能である。電力消費の最大の低減は４８％である。曲線７２２で示された複合励起と比較して、本実施形態により、７年以上の間にわたり電力消費を低減することが可能である。８年の経過の後には、電力消費は等しくなる。電力消費の最大の低減は、ネットワークの稼働の導入時点における７２％である。

【0131】

上記のとおり、本実施形態によって、ネットワーク中の伝送量に独立に、電力消費を効果的に減少することが可能となる。

【0132】

本発明は、それについての実施形態を参照して特に示され説明されたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に定義された本発明の精神や範囲から離れることなく、そこに様々な外形や詳細の変更をしてもよいことは当業者には理解される。

【符号の説明】

【0133】

１０、１００、２００、３００ 光増幅器
２０、１８２、２８２ 利得媒質
３０ 監視ユニット
４０ 第１の光源
５０ 第２の光源
６０ 制御器
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、２０１から２１０、３０１から３０（ｎ） 入力ＳＤＭチャンネル
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、２２１から２３０、３２１から３２（ｎ） パワー監視器
１３１、２３１、３３１ ダークコア検出器
１３２、２３２、３３２ 制御回路
１４０、２４０、３４０ 第1の励起用レーザー
１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４５、１４６、１４７、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、３４１から３４（ｎ） 第２の励起用レーザー
１８０、２８０、３８０ パワー取出要素
１８１、２８１、３８１ 第１のカプラー
１８３、２８３ 励起光除去器
１８４、２８４、３８４ 第２のカプラー
１８５、２８５、３８５ アイソレーター
１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、２９０から２９９、３９１から３９（ｎ） 出力ＳＤＭチャンネル
２５１、２５２、２５３、２５４、２５５ スプリッター
３８２ 第１の利得媒質
３８６ 第２の利得媒質
４００ 光増幅装置
４２１ ファンイン
４２２ ファンアウト
４３０ ＳＤＭ増幅器
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８、４０９、４１０、４８１、４８２、４８３、４８４、４８５、４８６、４８７、４８８、４８９、４９０ シングルコアファイバ
６００ ネットワーク
６０１、６０２、６０３ ノード機器
６１１、６１２、６１３、６１４ 光スイッチ
６３（ｋ）、６５（ｋ）、６７（ｋ）、６２２、６２３、６２４ 増幅器
６４（ｋ）、６６（ｋ）、６８（ｋ） ファイバスパン
６９９ ネットワーク制御器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】