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(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】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】光増幅器及び光増幅器の制御方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/291 20130101AFI20241126BHJP
H04J 14/02 20060101ALI20241126BHJP
H04B 10/079 20130101ALI20241126BHJP
【ＦＩ】
H04B10/291
H04J14/02
H04B10/079 170
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022558620
(86)(22)【出願日】2020-10-26
(86)【国際出願番号】 JP2020040136
(87)【国際公開番号】W WO2022091187
(87)【国際公開日】2022-05-05
【審査請求日】2023-04-06
【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）平成２８年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／空間多重フォトニックノード基盤技術の研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(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】松本 恵一
(72)【発明者】
【氏名】竹下 仁士
(72)【発明者】
【氏名】野口 栄実
(72)【発明者】
【氏名】ル タヤンディエ ドゥ ガボリ エマニュエル
【審査官】前田 典之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１７１１０３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０６６８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０３８０９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０１４１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】空間多重光通信技術を適用したスケーラブルフォトニックノードの研究，高度通信・放送研究開発委託研究 研究開発成果 令和元年度 成果概要図 [オンライン]，採択番号18801，日本，総務省，2020年01月，第1-5頁，[検索日2020.12.14],インターネット：＜URL:https://www2.nict.go.jp/commission/seika/r01/18801_gaiyo_g.pdf＞
【文献】柳町成行 他，光海底ケーブルにおけるマルチコア光増幅器省電力化の取り組み，電子情報通信学会２０２０年総合大会講演論文集 通信２，日本，一般社団法人電子情報通信学会，2020年03月03日，電子情報通信学会２０２０年総合大会講演論，pages.SS-64～SS-65
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／２９１
Ｈ０４Ｊ １４／０２
Ｈ０４Ｂ １０／０７９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコアを有する光増幅器であって、前記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯に分波し、前記２以上のコアに別々に導入する波長分波手段と、前記２以上のコアを伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段と、増幅されたＷＤＭ信号の特定波長帯の増幅率や特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて前記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を分波し、前記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように、前記波長分波手段及び波長合波手段の合分波比を制御する波長合分波制御手段と、を含み、
前記合分波比は、前記入射されるＷＤＭ信号の全波長帯に対する、前記波長分波手段において分波された各波長帯の帯域幅の比である、
光増幅器。
【請求項2】
コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるＮ個のシングルコア光増幅器である、ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
【請求項3】
コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
【請求項4】
コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＞１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
【請求項5】
前記波長合分波制御手段は前記光増幅効率と利得ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項6】
前記波長合分波制御手段は前記光増幅効率とＮＦ（Noise Figure）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項7】
前記波長合分波制御手段は前記光増幅効率とＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項8】
コア数Ｍの伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射される光増幅器の制御方法であって、前記光増幅器が増幅したＷＤＭ信号の特定の波長帯の光信号をモニターし、
前記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を、モニター結果に応じた合分波比で分波し、
前記合分波比を、前記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように制御し、
前記特定の波長帯の光信号と、前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを別々に増幅した後に、前記特定の波長帯の光信号と前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを前記合分波比によって合波して出力させ、
前記合分波比は、前記入射されるＷＤＭ信号の全波長帯に対する、分波された各波長帯の帯域幅の比である、
ことを特徴とする光増幅器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムに関し、特に光信号の信号強度を増幅する光ファイバ増幅器に関する。
【背景技術】
【0002】
光信号の信号強度を増幅する光ファイバ増幅器としては、光信号が入力される希土類添加ファイバに、励起光源から出力される励起光を入力することで、光信号の信号強度を増幅するものがある。例えば希土類元素の一例としてのエルビウム（Ｅｒ）がファイバのコア部分に添加された構造のものが知られている。
【0003】
光ファイバ通信において低損失波長帯域である１．５５μｍ帯に用いられる光ファイバ増幅器は、ファイバのコア部分にエルビウムを添加した構造を有し、０．９８μｍあるいは１．４８μｍ帯の励起光により光ファイバ中のエルビウムイオンを活性化し、エルビウムのもつ１．５５μｍ帯のレーザ遷移を利用するもので、半導体レーザダイオード励起により１．５５μｍ帯の信号光を充分に増幅するものである。
【0004】
光ファイバ増幅器は、高効率・高利得であり、利得がほぼ偏波無依存であることから光ファイバ通信システムの光信号中継用の増幅器として用いられている。光ファイバ通信システムにおいては、大容量通信を可能とすべく複数の波長を多重する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送技術が採用され、増幅器では全チャネルを一括して増幅する。しかし、波長多重信号光（以下、ＷＤＭ信号光と記載する）を伝送する光ファイバ伝送中継システムにおいては、光増幅器の利得が波長毎に異なるため、波長間で光信号の強度に差が生じてしまう。そのため、光信号の利得偏差を減少させる光利得等化用フィルタを組み込み、光中継器の出力に利得偏差が発生している場合には、この利得等化フィルタによって光増幅器で生じた利得偏差を等化し、良好な伝送品質が得られる状態に調整している。
【0005】
特許文献１では、光増幅器で生じた利得偏差を、利得等化フィルタによって等化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２０２０／１３７８２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
背景技術の光増幅器では、伝送用光ファイバから入射されるＷＤＭ信号の波長充填率が高くなると波長間での信号利得ばらつきが大きくなる。そして、背景技術の光増幅器の実運用では、信号利得が最も低い波長においても所望利得を上回って光増幅されるように光増幅器が設定され、過剰増幅された波長帯の信号光は後段の利得等化器で減衰される。
【0008】
図面を参照して説明すると、図７の（ｂ）に示すような、光伝送路に挿入された背景技術の光増幅器でＷＤＭ信号を増幅する場合には、図７の（ａ）に横線で示す所望利得を上回って光増幅されるように、また信号利得が最も低い波長においても所望利得を上回って光増幅されるように、光増幅器が設定される。こうして図７の（ｂ）の光増幅器で増幅されたＷＤＭ信号の、図７の（ｃ）の所望利得を上回っている部分は後段の利得等化器で減衰され、等化される。所望利得を上回っている部分を利得等化器で減衰させることは、エネルギー損失につながる。
【0009】
そのため、背景技術の光増幅器では、波長間ばらつきが大きく、過剰増幅される波長数が多い場合には、供給電力資源の利用が非効率になるという課題がある。光増幅効率に課題があるクラッド一括励起方式では、その影響は顕著である。
【0010】
したがって本発明の目的は、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減することができる、光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の光増幅器は、入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコアを有する光増幅器であって、
上記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯に分波し、上記２以上のコアに別々に導入する波長分波手段と、上記２以上のコアを伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段と、増幅されたＷＤＭ信号の特定波長帯の増幅率や特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて上記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を分波し、上記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように、上記波長分波手段による分波を制御する波長分波制御手段と、を含む。
上記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯に分波し、上記２以上のコアに別々に導入する波長分波手段と、上記２以上のコアを伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段と、増幅されたＷＤＭ信号の特定波長帯の増幅率や特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて上記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を分波し、上記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように、上記波長分波手段による分波を制御する波長分波制御手段と、を含む。
【0012】
本発明の光伝送システムは、端局間を結ぶ伝送用光ファイバと、上記伝送用光ファイバに挿入され、上記伝送用光ファイバから上記ＷＤＭ信号が入射される前記光増幅器と、を含む。
【0013】
本発明の光増幅器の制御方法は、コア数Ｍ（Ｍ≧１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射される光増幅器の制御方法であって、
上記光増幅器が増幅したＷＤＭ信号の特定の波長帯の光信号をモニターし、
モニター結果に応じて上記伝送用光ファイバから入射されるＷＤＭ信号から上記特定の波長帯の光信号を分波し、
上記特定の波長帯の光信号と、上記特定の波長帯の光信号が分波された上記ＷＤＭ信号とを別々に増幅した後に、上記特定の波長帯の光信号と上記特定の波長帯の光信号が分波された上記ＷＤＭ信号とを合波して出力させる、ことを特徴とする。
上記光増幅器が増幅したＷＤＭ信号の特定の波長帯の光信号をモニターし、
モニター結果に応じて上記伝送用光ファイバから入射されるＷＤＭ信号から上記特定の波長帯の光信号を分波し、
上記特定の波長帯の光信号と、上記特定の波長帯の光信号が分波された上記ＷＤＭ信号とを別々に増幅した後に、上記特定の波長帯の光信号と上記特定の波長帯の光信号が分波された上記ＷＤＭ信号とを合波して出力させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減することができる、光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1A】本発明の第１実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。
【図1C】本発明の第１実施形態の光増幅器の変形例を説明するための構成図である。
【図2A】本発明の第２実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。
【図2C】本発明の第２実施形態の光増幅器の変形例を説明するための構成図である。
【図3A】本発明の第３実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。
【図4A】本発明の実施形態による、増幅すべきＷＤＭ信号からの特定の波長帯の光信号の分波と、光増幅器による増幅と、増幅されたＷＤＭ信号の合波の考え方について、説明するための波形図である。
【図4B】本発明の実施形態による、増幅すべきＷＤＭ信号からの特定の波長帯の光信号の分波と、光増幅器による増幅と、増幅されたＷＤＭ信号の合波の考え方について、説明するための波形図である。
【図4C】特定波長帯の光信号のＮＦばらつきのモニターを説明するための、モニター手段１４ｎのブロック図、及び波長利得特性、波長ＮＦ特性を示すグラフである。
【図4D】特定波長帯の光信号のＧ－ＯＳＮＲばらつきのモニターを説明するためのブロック図、及び波長利得特性、波長Ｇ－ＯＳＮＲ特性を示すグラフである。
【図5】本発明の上位概念による実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。
【図6】本発明の実施形態の光伝送システムを説明するための構成図である。
【図7】（ａ）は背景技術のＷＤＭ信号の波長に対する光強度を示すグラフであり、（ｂ）は背景技術の光増幅器を説明するための構成図であり、（ａ）は背景技術の光増幅器で増幅されたＷＤＭ信号の波長に対する光強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
〔第１実施形態〕
初めに、本発明の第１実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。本実施形態は、光増幅器としてマルチコア光ファイバ増幅器を想定する。本実施形態は光増幅器として、コア数Ｍ（ただしＭ＝１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射されるコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。すなわち、コア数が１の伝送用光ファイバから、ＷＤＭ信号が入射されるマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。なお、以降に説明する実施形態から理解されるように、本発明が適用される光増幅器はこの実施形態の構成に限られない。
初めに、本発明の第１実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。本実施形態は、光増幅器としてマルチコア光ファイバ増幅器を想定する。本実施形態は光増幅器として、コア数Ｍ（ただしＭ＝１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射されるコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。すなわち、コア数が１の伝送用光ファイバから、ＷＤＭ信号が入射されるマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。なお、以降に説明する実施形態から理解されるように、本発明が適用される光増幅器はこの実施形態の構成に限られない。
【0018】
（実施形態の構成）
図１Ａの光増幅器１０は、図６に示される光伝送システムに用いられる。図６の光伝送システム１００は、端局１０１ａと端局１０１ｂとを結ぶ伝送用光ファイバ１０２と、この伝送用光ファイバ１０２に挿入される中継器１０３と、を含んで、構成される。この中継器１０３は、一つの伝送用光ファイバ１０２に複数挿入されることが一般的である。そして図１Ａの光増幅器１０は、図６の一つの中継器１０３に設けられ、伝送用光ファイバ１０２を伝播する光信号を増幅する。
図１Ａの光増幅器１０は、図６に示される光伝送システムに用いられる。図６の光伝送システム１００は、端局１０１ａと端局１０１ｂとを結ぶ伝送用光ファイバ１０２と、この伝送用光ファイバ１０２に挿入される中継器１０３と、を含んで、構成される。この中継器１０３は、一つの伝送用光ファイバ１０２に複数挿入されることが一般的である。そして図１Ａの光増幅器１０は、図６の一つの中継器１０３に設けられ、伝送用光ファイバ１０２を伝播する光信号を増幅する。
【0019】
図１Ａの光増幅器１０は、コア数Ｍ（ただしＭ＝１）の伝送用光ファイバ１８と、伝送用光ファイバ１８に挿入されたＭＣ－ＥＤＦＡ（Multi-Core Erbium Doped optical Fiber Amplifier）１１と、を含む。ＭＣ－ＥＤＦＡ１１は、増幅媒体がコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器であり、コア数Ｍの伝送用光ファイバ１８から入射されるＷＤＭ信号を増幅する。ＭＣ－ＥＤＦＡ１１は、一つのクラッドの中に、Ｎ本のコアが配置されて構成されている。
【0020】
さらに図１Ａの光増幅器１０は、伝送用光ファイバ１８から入射されるＷＤＭ信号の波長合分波手段を含む。このＷＤＭ信号の波長合分波手段は、制御信号に応じて分波する波長分波手段１２と、波長分波手段１２によって分波され、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１で別々に増幅された複数の光信号を制御信号に応じて合波する波長合波手段１３と、を含む。波長合波手段１３と波長分波手段１２とは、同じ部品から構成されており、光信号の向きが異なることのみ相違していることから、波長合波手段１３に与える制御信号は波長分波手段１２に与える制御信号と同じものとすることができる。波長合波手段１３を制御信号に応じて合波する構成とした場合、波長合波手段１３を受動的に合波する構成としたものと比べて、合波時の挿入損失の波長依存性を低減できることが期待される。
【0021】
波長分波手段１２や波長合波手段１３は、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）や波長選択スイッチ（ＷＳＳ）で構成することができる。ＷＳＳは、波長毎に異なる出力ポートに接続するポートスイッチ機能、波長毎に光強度レベルを調整するアッテネーション機能、波長多重機能、及び波長分離機能を含み、後述する合分波比を反映させてポートスイッチ機能やアッテネーション機能を制御することにより、実現することが考えられる。ＡＷＧは、１本の導波路を伝搬してきたＷＤＭ信号光を自由空間に放射、導波路長の異なる複数の導波路に伝搬させて位相差を生じさせた後に、干渉を利用してマルチプレクス或いはデマルチプレクスする光デバイスである。ＡＷＧでは、外部から熱、あるいは電界を印加して位相差を変化させることで、分岐比を可変にすることができ、この機能を適用することにより波長分波手段１２や波長合波手段１３を実現することが考えられる。
【0022】
なお、波長分波手段１２とＭＣ－ＥＤＦＡ１１との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ１９（ＳＭファイバ１９）で接続され、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１と波長合波手段１３との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ１９（ＳＭファイバ１９）で接続されている。さらに図１Ａの光増幅器１０は、波長合波手段１３で合波され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段１２及び波長合波手段１３に供給する波長合分波制御手段１４を含む。波長合分波制御手段１４は、モニター結果に応じた制御の一例として、上記モニター結果に応じて波長分波手段１２及び波長合波手段１３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更する。なおここで「合分波比」を、光増幅器に入射され増幅される、ＷＤＭ信号に含まれる全波長帯に対する、波長分波手段１２で分波された各波長帯の帯域幅の比として定義する。
【0023】
波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の増幅率をモニターする。或いは、波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及び利得ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＮＦ（Noise Figure）ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきをモニターする。Ｇ－ＯＳＮＲは、光雑音及び定量化した非線形干渉雑音を考慮した光通信システムの品質評価パラメータである。特定波長帯のＮＦばらつきのモニターや、特定波長帯のＧ－ＯＳＮＲばらつきのモニターについては、後述する〔その他の実施形態〕で改めて説明する。
【0024】
図１Ａの光増幅器１０の波長合分波制御手段１４は、図１Ｂに示すように、モニター手段１４ｍ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４ｃ、及び波長分波手段１２及び波長合波手段１３を制御するコントローラ１４ｄを含んで構成される。モニター手段１４ｍは、光増幅器１０で増幅され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４ａと、ＢＰＦ１４ａで抽出された特定の波長帯の光強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）１４ｂを含む。ＬＵＴ１４ｃには、後で図４Ｂを参照して説明する、光増幅器１０で増幅され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号のうち特定の波長帯と、この特定の波長帯における「光増幅効率」とが対応付けられて保持されている。光増幅効率は、光増幅器１０に固有の値である。コントローラ１４ｄは、モニター手段１４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ１４ｃに保持されＬＵＴ１４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを用いて、波長分波手段１２及び波長合波手段１３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更する。
【0025】
（実施形態の動作）
本発明の各実施形態では、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば伝送用光ファイバ１８から入射されるＷＤＭ信号のうち、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号とそれ以外の波長帯のＷＤＭ信号とを波長分波手段１２によって分波し、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号に対してはより大きい利得で増幅した後、波長合波手段１３で合波し再びＷＤＭ信号として伝送用光ファイバ１８に出射する。
本発明の各実施形態では、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば伝送用光ファイバ１８から入射されるＷＤＭ信号のうち、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号とそれ以外の波長帯のＷＤＭ信号とを波長分波手段１２によって分波し、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号に対してはより大きい利得で増幅した後、波長合波手段１３で合波し再びＷＤＭ信号として伝送用光ファイバ１８に出射する。
【0026】
ここで、伝送用光ファイバ１８から光増幅器１０へ入射される、増幅すべきＷＤＭ信号からの特定の波長帯の光信号の分波と、光増幅器１０による増幅と、増幅されたＷＤＭ信号の合波の考え方について、説明する。図４Ａの左側に、増幅すべきＷＤＭ信号の波長に対する光強度と、波長に対する光増幅器１０の利得偏差の一例を示す。増幅すべきＷＤＭ信号に波長に対する光強度のばらつきがなく光強度が一定である場合を想定しても、光増幅器１０で増幅された後のＷＤＭ信号には波長に対する光強度のばらつきが生じる。
【0027】
図４Ａでは点線の横線で、光増幅器１０に期待される所望利得を示す。光ファイバ増幅器では一般的に、波長に対して利得偏差があることが知られている。全体的な傾向としては、短波長帯の光信号に対しては利得が小さく、長波長帯の光信号に対しては利得が大きい傾向がある。本実施形態では、コントローラ１４ｄは光増幅器１０で増幅されるＷＤＭ信号を分波する合分波比を求める。この合分波比を求める際に、モニター手段１４ｍがモニターした光増幅器１０で増幅され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号のうち特定の波長帯の光信号とその光強度とのデータと、ＬＵＴ１４ｃに保持されＬＵＴ１４ｃから読み出した特定の波長帯とその光増幅効率とのデータとを参照する。さらにコントローラ１４ｄは上述した合分波比に応じて波長分波手段１２へ分波を指示し、増幅すべきＷＤＭ信号を波長分波手段１２は光増幅器１０の利得が大きい波長帯の光信号と光増幅器１０の利得が小さい波長帯の光信号とに分波する。
【0028】
そして、コア数ＮのＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア１とコア２とに上記利得が大きい波長帯の光信号と上記利得が小さい波長帯の光信号とを別々に供給して、別々に光増幅する。図４Ａでは、光増幅器１０の利得が小さい波長帯の光信号をＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア１に供給し、光増幅器１０の利得が大きい波長帯の光信号をＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア２に供給する場合を示している。ＭＣ－ＥＤＦＡ１１では、光増幅器１０の利得が小さい波長帯の光信号は所望利得を超えるように、光増幅器１０の利得が小さい波長帯以外の波長帯のＷＤＭ信号もまた所望利得を超えるように、別々のコアで増幅される。コア１では大きい増幅率が、コア２では比較的小さい増幅率が設定され、それぞれ光増幅する。
【0029】
さらにコア１、及びコア２で別々に増幅された光信号は、波長合波手段１３で合波されて、伝送用光ファイバ１８へ出射される。
【0030】
図４Ａでは、伝送用光ファイバ１８から光増幅器１０に入射され、光増幅器１０で増幅されるＷＤＭ信号を２つに分波した場合を示しているが、分波する数は２つに限られない。例えば、ＷＤＭ信号を３つや４つに分波してもよい。この分波の考え方について、さらに図４Ｂを参照して説明する。図４Ｂの右上に、光増幅器の波長に対して利得偏差の特性を示す。図４Ｂで、横軸は増幅すべきＷＤＭ信号の波長を示し、縦軸は波長に対する光強度を示す。点線の横線で、光増幅器に期待される所望利得を示す。利得特性と所望利得との間の、網掛けされた部分の面積に着目する。ここで、「光増幅効率」を
（ＥＤＦからの出力信号光量－ＥＤＦへの入力信号光量）／ＥＤＦへ入射される励起光量×１００
と定義する。光増幅器の光増幅効率と図示の網掛けされた部分の面積とを組み合わせた尺度として、（面積／光増幅効率）を想定する。この尺度が同じとなるＷＤＭ信号の波長帯で、ＷＤＭ信号を分波する。例えば、面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号と、面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号とに分波する。図４Ｂの図示の場合には、ＷＤＭ信号の短波長帯の光信号は面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号であり、ＷＤＭ信号の長波長帯の光信号は面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号である。面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号はＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア１へ供給され、面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号はＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア２へ供給されると共に、クラッド一括励起方式で増幅され、さらに波長合波手段１３で合波されて、伝送用光ファイバ１８へ出射される。
（ＥＤＦからの出力信号光量－ＥＤＦへの入力信号光量）／ＥＤＦへ入射される励起光量×１００
と定義する。光増幅器の光増幅効率と図示の網掛けされた部分の面積とを組み合わせた尺度として、（面積／光増幅効率）を想定する。この尺度が同じとなるＷＤＭ信号の波長帯で、ＷＤＭ信号を分波する。例えば、面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号と、面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号とに分波する。図４Ｂの図示の場合には、ＷＤＭ信号の短波長帯の光信号は面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号であり、ＷＤＭ信号の長波長帯の光信号は面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号である。面積が１かつ光増幅効率が１の波長帯の光信号はＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア１へ供給され、面積が２かつ光増幅効率が２の波長帯の光信号はＭＣ－ＥＤＦＡ１１のコア２へ供給されると共に、クラッド一括励起方式で増幅され、さらに波長合波手段１３で合波されて、伝送用光ファイバ１８へ出射される。
【0031】
コア１で増幅されるＷＤＭ信号の波長帯の光信号の利得ばらつき、コア２で増幅されるＷＤＭ信号の波長帯の光信号の利得ばらつきが許容範囲内であるかを、波長合分波制御手段１４は確認する。利得ばらつきが許容範囲内にはないときには、コア１で増幅されるＷＤＭ信号の波長帯の光信号をさらに分波して、例えばコア１と、コア１及びコア２とは別のコアであるコア３とに分波したり、コア２で増幅されるＷＤＭ信号の波長帯の光信号をさらに分波して、例えばコア２と、コア１乃至コア３とは別のコアであるコア４とに分波したりすることも考えられる。
【0032】
本実施形態のようなクラッド一括励起方式のマルチコア光増幅器の場合、ＷＤＭ信号の波長充填率が小さいほど、光増幅器の増幅率が大きくなり、ＷＤＭ信号の波長充填率が大きいほど、光増幅器の増幅率が小さくなる。なおここで、「波長充填率」とは、光増幅器で増幅される最も広い波長帯のＷＤＭ信号に対する、あるコアに入射され増幅されるＷＤＭ信号の波長帯の比率と定義する。図４Ａが示す分波では、このような光増幅器の特性も考慮して、光増幅器１０の利得が小さい波長帯としては狭い範囲を、光増幅器１０の利得が大きい波長帯から分波している。これにより、光増幅器１０の利得が小さい波長帯の光信号に対して、大きな増幅率が期待され、励起光の有効利用を図ることができる。
【0033】
（実施形態の効果）
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波した後に、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１の別々のコアで増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、マルチコア光ファイバ増幅器、マルチコア光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波した後に、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１の別々のコアで増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、マルチコア光ファイバ増幅器、マルチコア光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
【0034】
本実施形態では、波長合分波制御手段１４は、増幅されたＷＤＭ信号をモニター、特に特定波長帯の増幅率をモニターするなどとして説明したが、波長合分波制御手段１４がモニターする対象は特定波長帯の増幅率そのものには限られない。波長合分波制御手段１４が、特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて波長分波手段１２による分波及び波長合波手段１３による合波を制御するように、構成することができる。なおここで増幅率につながる尺度としては、後述するＮＦ（Noise Figure）、Ｇ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）などが考えられる。
【0035】
〔第１実施形態の変形例〕
上述した図１Ａの光増幅器１０の波長合分波制御手段１４は、波長合波手段１３で合波され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段１２及び上記波長合波手段１３に供給しているが、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１のクラッド一括励起用の励起光源に対しても上記モニター結果に応じた制御信号を供給するように構成することも考えられる。クラッド一括励起方式の光ファイバ増幅器では、単一の励起光源からの励起光をクラッド内に伝播させて、クラッド内の複数のコアの信号光を一括増幅する。
上述した図１Ａの光増幅器１０の波長合分波制御手段１４は、波長合波手段１３で合波され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段１２及び上記波長合波手段１３に供給しているが、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１のクラッド一括励起用の励起光源に対しても上記モニター結果に応じた制御信号を供給するように構成することも考えられる。クラッド一括励起方式の光ファイバ増幅器では、単一の励起光源からの励起光をクラッド内に伝播させて、クラッド内の複数のコアの信号光を一括増幅する。
【0036】
図１Ｃは、本発明の第１実施形態の光増幅器の変形例を説明するための構成図である。図１Ｃの光増幅器１０Ｂは、図１Ａの光増幅器１０の構成と比べて、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１がクラッド一括励起手段の一例として励起光源のレーザダイオード（ＬＤ）１５をさらに含み、波長合分波制御手段１４からＬＤ１５に対しても制御信号が供給される点が相違している。図１Ｃの光増幅器１０Ｂでは波長合分波制御手段１４が、波長合波手段１３で合波され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じて上記波長分波手段１２及び上記波長合波手段１３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更すると共に、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１のＬＤ１５の光量を設定、或いは変更するように制御する。
【0037】
図１Ｃの光増幅器の制御方法として、ＬＤ１５の出力の調整について説明する。図１Ｄは、光増幅器の制御方法を説明するためのフローチャートである。ＭＣ－ＥＤＦＡ１１に入射されるＷＤＭ信号の波長特性のうちで、最大利得が光増幅器１０Ｂに期待される所望利得となるように、まずＬＤ１５の出力を調整する（ステップＳ１）。次に、波長合分波制御手段１４が、利得が不足している波長をモニターする（ステップＳ２）。次に、図４Ｂに示す考え方で、「面積／該帯域での光増幅効率」が等しくなるような分離帯を、計算する（ステップＳ３）。なおここで「分離帯」とは、本実施形態の手法に沿って分波される複数の波長帯の境界の、波長、或いは数ｎｍの幅の波長帯を指すものとする。図４Ｂの図示では、「コア１」と「コア２」との間に点線で示されている、波長、或いは波長帯を指すものとする。次に、ステップＳ３での計算結果に応じて、波長分波手段１２が特定の波長帯の光信号を分波し、異なるコアに入射させる（ステップＳ４）。次に、最大利得が光増幅器１０Ｂに期待される所望利得となるように、ＬＤ１５の出力を調整する（ステップＳ５）。ステップＳ４の分波の結果、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１の波長帯ごとの利得が変化する可能性があるので、ステップＳ５でＬＤ１５の出力の調整（ＬＤ１５出力の再調整）を行っている。次に、利得ばらつきが許容範囲内かどうかを判断する（ステップＳ６）。利得ばらつきが許容範囲内のとき（ステップＳ６のｙｅｓ）は、波長特性のうち、最小利得が所望利得となるように、ＬＤ１５の出力を調整（ステップＳ７）して、調整を終了する。利得ばらつきが許容範囲内にないとき（ステップＳ６のｎｏ）は、ステップS２に戻って調整を続ける。
【0038】
なお図１Ｃの光増幅器１０Ｂの波長合分波制御手段１４は、図１Ｅに示すように、モニター手段１４ｍ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４ｃ、波長分波手段１２及び波長合波手段１３を制御するコントローラ１４ｄ、及びＬＤ１５を制御するコントローラ１４ｅを含んで構成される。モニター手段１４ｍは、光増幅器１０で増幅され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４ａと、ＢＰＦ１４ａで抽出された特定の波長帯の光強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）１４ｂを含む。ＢＰＦ１４ａとＰＤ１４ｂとの対は、光増幅器１０で増幅されるＷＤＭ信号のうちで特定の波長帯毎に利得をモニターするためのものであり、波長軸方向で複数個設けられるものとする。ＬＵＴ１４ｃには、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１の「光増幅効率」が保持されている。コントローラ１４ｄは、モニター手段１４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ１４ｃに保持されＬＵＴ１４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを用いて、波長分波手段１２及び波長合波手段１３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更する。コントローラ１４ｄは、モニター手段１４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ１４ｃに保持されＬＵＴ１４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを元に、ＬＤ１５の光量を制御する。
【0039】
図１Ｅに示す波長合分波制御手段１４による、ＬＤ１５の出力の調整について説明する。まずＭＣ－ＥＤＦＡ１１に入射されるＷＤＭ信号に含まれる全ての波長帯の光信号について、特定の波長帯の光信号の集まりとして波長に対する光強度を検出することにより、ＷＤＭ信号の全体の利得をモニターする。具体的には、定波長間隔ごとに上記ＢＰＦを用いてモニターする。次に、図１ＤのステップＳ１のように、波長特性のうちで、最大利得が光増幅器１０Ｂに期待される所望利得となるように、まずＬＤ１５の出力を調整する。次に、図１ＤのステップＳ２のように、利得が不足している波長をモニターする。ここでは、定波長間隔ごとに上記ＢＰＦを用いてモニターする。次に、図１ＤのステップＳ３のように、「面積／該帯域での光増幅効率」が等しくなるような分離帯を、計算する。ＭＣ－ＥＤＦＡ１１の光増幅効率は、ＥＤＦ長で決まり、事前に記憶している。次に、図１ＤのステップＳ４のように、ステップＳ３での計算結果に応じて、波長分波手段１２が特定の波長帯の光信号を分波し、異なるコアに入射させる。図１ＤのステップＳ５のように、最大利得が光増幅器１０Ｂに期待される所望利得となるように、ＬＤ１５の出力を調整する。次に、図１ＤのステップＳ６のように、利得ばらつきが許容範囲内かどうかを判断する。利得ばらつきが許容範囲内のときは、波長特性のうち、最小利得が所望利得となるように、ＬＤ１５の出力を調整して、調整を終了する。図１ＤのステップＳ６のｎｏのように、利得ばらつきが許容範囲内にないときは、図１ＤのステップＳ１のように戻って調整を続ける。
【0040】
図１Ｃに示される、本発明の第１実施形態の光増幅器の変形例によれば、波長合波手段１３で合波され伝送用光ファイバ１８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じて上記波長分波手段１２及び上記波長合波手段１３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更すると共に、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１のＬＤ１５の光量を設定、或いは変更するように制御している。これにより、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波して別々のコアで増幅し、その際に各コアへ至るＬＤ１５からの励起光による励起効果をＬＤ１５の光量で調整することができる。その結果、ＭＣ－ＥＤＦＡ１１による波長毎の利得偏差をより小さくしつつ、クラッド一括励起のための光量を最適化して消費電力をより一層低減することができる。
【0041】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。図２Ａは、本発明の第２実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。本実施形態は、光増幅器として第１実施形態と同様なマルチコア光ファイバ増幅器を想定する。ただし、第１実施形態ではコア数が１の伝送用光ファイバからＷＤＭ信号（Wavelength Division Multiplexing）が入射されるマルチコア光ファイバ増幅器を想定しているのに対し、本実施形態では光増幅器として、コア数Ｍ（ただしＭ＞１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。なお、以降に説明する実施形態から理解されるように、本発明が適用される光増幅器はこの実施形態の構成に限られない。
次に、本発明の第２実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。図２Ａは、本発明の第２実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。本実施形態は、光増幅器として第１実施形態と同様なマルチコア光ファイバ増幅器を想定する。ただし、第１実施形態ではコア数が１の伝送用光ファイバからＷＤＭ信号（Wavelength Division Multiplexing）が入射されるマルチコア光ファイバ増幅器を想定しているのに対し、本実施形態では光増幅器として、コア数Ｍ（ただしＭ＞１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。なお、以降に説明する実施形態から理解されるように、本発明が適用される光増幅器はこの実施形態の構成に限られない。
【0042】
（実施形態の構成）
図２Ａの光増幅器２０は、第１実施形態と同様に、図６に示される光伝送システムに用いられる。図６の光伝送システム１００は、端局１０１ａと端局１０１ｂとを結ぶ伝送用光ファイバ１０２と、この伝送用光ファイバ１０２に挿入される中継器１０３と、を含んで、構成される。この中継器１０３は、一つの伝送用光ファイバ１０２に複数挿入されることが一般的である。そして図２Ａの光増幅器２０は、図６の一つの中継器１０３に設けられ、伝送用光ファイバ１０２を伝播する光信号を増幅する。光伝送システムの伝送用光ファイバは、マルチコアで構成されることが一般的である。本実施形態は、このようなマルチコアの伝送用光ファイバに挿入される光増幅器を想定して説明する。
図２Ａの光増幅器２０は、第１実施形態と同様に、図６に示される光伝送システムに用いられる。図６の光伝送システム１００は、端局１０１ａと端局１０１ｂとを結ぶ伝送用光ファイバ１０２と、この伝送用光ファイバ１０２に挿入される中継器１０３と、を含んで、構成される。この中継器１０３は、一つの伝送用光ファイバ１０２に複数挿入されることが一般的である。そして図２Ａの光増幅器２０は、図６の一つの中継器１０３に設けられ、伝送用光ファイバ１０２を伝播する光信号を増幅する。光伝送システムの伝送用光ファイバは、マルチコアで構成されることが一般的である。本実施形態は、このようなマルチコアの伝送用光ファイバに挿入される光増幅器を想定して説明する。
【0043】
図２Ａの光増幅器２０は、コア数Ｍ（ただしＭ＞１）の伝送用光ファイバ２８と、伝送用光ファイバ２８に挿入されたＭＣ－ＥＤＦＡ（Multi-Core Erbium Doped optical Fiber Amplifier）２１と、を含む。ＭＣ－ＥＤＦＡ２１は第１実施形態と同様に、増幅媒体がコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器であり、コア数Ｍの伝送用光ファイバ２８から入射されるＷＤＭ信号を増幅する。ＭＣ－ＥＤＦＡ２１は、一つのクラッドの中に、Ｎ本のコアが配置されて構成されている。
【0044】
さらに図２Ａの光増幅器２０は、伝送用光ファイバ２８から入射されるＷＤＭ信号の合分波手段を含む。このＷＤＭ信号の合分波手段は、制御信号に応じて分波する波長分波手段２２と、波長分波手段２２によって分波され、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１で別々に増幅された複数の光信号を制御信号に応じて合波する波長合波手段２３と、を含む。波長分波手段２２や波長合波手段２３は、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）や波長選択スイッチ（ＷＳＳ）で構成することができる。
【0045】
なお、波長分波手段２２とＭＣ－ＥＤＦＡ２１との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ２９（ＳＭファイバ２９）で接続され、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１と波長合波手段２３との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ２９（ＳＭファイバ２９）で接続されている。さらに図２Ａの光増幅器２０は、波長合波手段２３で合波され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段２２及び波長合波手段２３に供給する波長合分波制御手段２４を含む。
【0046】
波長合分波制御手段２４は、特定波長帯の増幅率をモニターする。或いは、波長合分波制御手段２４は、特定波長帯の光増幅効率及び利得ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段２４は、特定波長帯の光増幅効率及びＮＦ（Noise Figure）ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段２４は、特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきをモニターする。
【0047】
図２Ａの光増幅器２０の波長合分波制御手段２４は、図２Ｂに示すように、モニター手段２４ｍ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４ｃ、及び波長分波手段２２及び波長合波手段２３を制御するコントローラ２４ｄを含んで構成される。モニター手段２４ｍは、光増幅器２０で増幅され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４ａと、ＢＰＦ２４ａで抽出された特定の波長帯の光強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）２４ｂを含む。ＬＵＴ２４ｃには、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１の「光増幅効率」が保持されている。コントローラ２４ｄは、モニター手段２４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ２４ｃに保持されＬＵＴ２４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを用いて、波長分波手段２２及び波長合波手段２３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更する。
【0048】
本発明の各実施形態では、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば伝送用光ファイバ２８から入射されるＷＤＭ信号のうち、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号とそれ以外の波長帯のＷＤＭ信号とを波長分波手段２２によって分波し、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号に対してはより大きい利得で増幅した後、波長合波手段２３で合波し再びＷＤＭ信号として伝送用光ファイバ２８に出射する。分波の考え方や、増幅の考え方は、上述した第１実施形態での説明と同様である。
【0049】
（実施形態の効果）
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波した後に、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１の別々のコアで増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、マルチコア光ファイバ増幅器、マルチコア光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波した後に、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１の別々のコアで増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、マルチコア光ファイバ増幅器、マルチコア光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
【0050】
本実施形態では、波長合分波制御手段２４は、増幅されたＷＤＭ信号をモニター、特に特定波長帯の増幅率をモニターするなどとして説明したが、波長合分波制御手段２４がモニターする対象は特定波長帯の増幅率そのものには限られない。波長合分波制御手段２４が、特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて波長分波手段２２による分波及び波長合波手段２３による合波を制御するように、構成することができる。
【0051】
〔第２実施形態の変形例〕
上述した図２Ａの光増幅器２０の波長合分波制御手段２４は、波長合波手段２３で合波され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段２２及び上記波長合波手段２３に供給しているが、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１のクラッド一括励起用の励起光源に対しても上記モニター結果に応じた制御信号を供給するように構成することも考えられる。クラッド一括励起方式の光ファイバ増幅器では、単一の励起光源からの励起光をクラッド内に伝播させて、クラッド内の複数のコアの信号光を一括増幅する。
上述した図２Ａの光増幅器２０の波長合分波制御手段２４は、波長合波手段２３で合波され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段２２及び上記波長合波手段２３に供給しているが、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１のクラッド一括励起用の励起光源に対しても上記モニター結果に応じた制御信号を供給するように構成することも考えられる。クラッド一括励起方式の光ファイバ増幅器では、単一の励起光源からの励起光をクラッド内に伝播させて、クラッド内の複数のコアの信号光を一括増幅する。
【0052】
図２Ｃは、本発明の第２実施形態の光増幅器の変形例を説明するための構成図である。図２Ｃの光増幅器２０Ｂは、図２Ａの光増幅器２０の構成と比べて、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１がクラッド一括励起手段の一例として励起光源のレーザダイオード（ＬＤ）２５をさらに含み、波長合分波制御手段２４からＬＤ２５に対しても制御信号が供給される点が相違している。図２Ｃの光増幅器２０Ｂでは波長合分波制御手段２４が、波長合波手段２３で合波され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じて上記波長分波手段２２及び上記波長合波手段２３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更すると共に、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１のＬＤ２５の光量を設定、或いは変更するように制御する。
【0053】
なお図２Ｃの光増幅器２０Ｂの波長合分波制御手段２４は、図２Ｄに示すように、モニター手段２４ｍ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４ｃ、波長分波手段２２及び波長合波手段２３を制御するコントローラ２４ｄ、及びＬＤ２５を制御するコントローラ２４ｅを含んで構成される。モニター手段２４ｍは、光増幅器２０で増幅され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４ａと、ＢＰＦ２４ａで抽出された特定の波長帯の光強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）２４ｂを含む。ＬＵＴ２４ｃには、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１の「光増幅効率」が保持されている。コントローラ２４ｄは、モニター手段２４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ２４ｃに保持されＬＵＴ２４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを用いて、波長分波手段２２及び波長合波手段２３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更する。コントローラ２４ｄは、モニター手段２４ｍが抽出した特定の波長帯の光信号の利得と、ＬＵＴ２４ｃに保持されＬＵＴ２４ｃから読み出した特定の波長帯の光増幅効率とを元に、ＬＤ２５の光量を制御する。
【0054】
図２Ｃに示される、本発明の第２実施形態の光増幅器の変形例によれば、波長合波手段２３で合波され伝送用光ファイバ２８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じて上記波長分波手段２２及び上記波長合波手段２３のＷＤＭ信号に対する合分波比を設定、或いは変更すると共に、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１のＬＤ２５の光量を設定、或いは変更するように制御している。これにより、ＭＣ－ＥＤＦＡ２１による波長毎の利得偏差をより小さくしつつ、クラッド一括励起のための光量を最適化して消費電力をより一層低減することができる。
【0055】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。上述した第１実施形態及び第２実施形態では、コア数Ｍの伝送用光ファイバに対して、増幅媒体がコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を用い、本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこの構成に限られない。例えば、マルチコア光ファイバ増幅器ではなく、シングルコア光ファイバ増幅器を用いて、本発明を実現することができる。
次に、本発明の第３実施形態による光増幅器、光増幅器の制御方法及び光伝送システムについて説明する。上述した第１実施形態及び第２実施形態では、コア数Ｍの伝送用光ファイバに対して、増幅媒体がコア数Ｎ（ただしＮ≧Ｍ＋１）のマルチコア光ファイバ増幅器を用い、本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこの構成に限られない。例えば、マルチコア光ファイバ増幅器ではなく、シングルコア光ファイバ増幅器を用いて、本発明を実現することができる。
【0056】
図３Ａは、本発明の第３実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。本実施形態は光増幅器として、コア数Ｍ（ただしＭ＝１）の伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射されるＮ個（ただしＮ≧Ｍ＋１）のシングルコア光ファイバ増幅器を想定して説明する。
【0057】
図３Ａの光増幅器３０は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、図６に示される光伝送システムに用いられる。図６の光伝送システム１００は、端局１０１ａと端局１０１ｂとを結ぶ伝送用光ファイバ１０２と、この伝送用光ファイバ１０２に挿入される中継器１０３と、を含んで、構成される。この中継器１０３は、一つの伝送用光ファイバ１０２に複数挿入されることが一般的である。そして図３Ａの光増幅器３０は、図６の一つの中継器１０３に設けられ、伝送用光ファイバ１０２を伝播する光信号を増幅する。
【0058】
図３Ａの光増幅器３０は、コア数Ｍ（ただしＭ＝１）の伝送用光ファイバ３８と、伝送用光ファイバ３８に挿入されたＮ個（ただしＮ≧Ｍ＋１）のシングルコアＥＤＦＡ（Erbium Doped optical Fiber Amplifier）３１と、を含む。本実施形態のシングルコアＥＤＦＡ３１はそれぞれが、増幅媒体がコア数１のシングルコア光ファイバ増幅器であり、コア数Ｍの伝送用光ファイバ３８から入射されるＷＤＭ信号または光信号を増幅する。シングルコアＥＤＦＡ３１は、一つのクラッドの中に、１本のコアが配置されて構成されている。
【0059】
さらに図３Ａの光増幅器３０は、伝送用光ファイバ３８から入射されるＷＤＭ信号の合分波手段を含む。このＷＤＭ信号の合分波手段は、制御信号に応じて分波する波長分波手段３２と、波長分波手段３２によって分波され、複数のシングルコアＥＤＦＡ３１で別々に増幅された複数の光信号を制御信号に応じて合波する波長合波手段３３と、を含む。波長分波手段３２や波長合波手段３３は、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）や波長選択スイッチ（ＷＳＳ）で構成することができる。
【0060】
なお、波長分波手段３２とＮ個のシングルコアＥＤＦＡ３１との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ３９（ＳＭファイバ３９）で接続され、Ｎ個のシングルコアＥＤＦＡ３１と波長合波手段３３との間は、Ｎ本のシングルモードファイバ３９（ＳＭファイバ３９）で接続されている。さらに図３Ａの光増幅器３０は、波長合波手段３３で合波され伝送用光ファイバ３８に出射されるＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じた制御信号を上記波長分波手段３２及び波長合波手段３３に供給する波長合分波制御手段３４を含む。
【0061】
波長合分波制御手段３４は、特定波長帯の増幅率をモニターする。或いは、波長合分波制御手段３４は、特定波長帯の光増幅効率及び利得ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段３４は、特定波長帯の光増幅効率及びＮＦ（Noise Figure）ばらつきをモニターする。また或いは、波長合分波制御手段３４は、特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきをモニターする。
【0062】
図３Ａの光増幅器３０の波長合分波制御手段３４は図３Ｂに示すように、第１実施形態の図１Ｂや、第２実施形態の図２Ｂと同様に、モニター手段３４ｍ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３４ｃ、及び波長分波手段３２及び波長合波手段３３を制御するコントローラ３４ｄを含んで構成することができる。モニター手段３４ｍは、第１実施形態の図１Ｂや、第２実施形態の図２Ｂと同様に、光増幅器３０で増幅され伝送用光ファイバ３８に出射されるＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４ａと、ＢＰＦ３４ａで抽出された特定の波長帯の光強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）３４ｂを含む。
【0063】
本発明の各実施形態では、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば伝送用光ファイバ３８から入射されるＷＤＭ信号のうち、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号とそれ以外の波長帯のＷＤＭ信号とを波長分波手段３２によって分波し、利得が低い波長帯のＷＤＭ信号または光信号に対してはより大きい利得で増幅した後、波長合波手段３３で合波し再びＷＤＭ信号として伝送用光ファイバ３８に出射する。分波の考え方や、増幅の考え方は、クラッド一括励起方式ではない点を除いて、上述した第１実施形態での説明と同様である。
【0064】
（実施形態の効果）
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波して別々のシングルコアＥＤＦＡ３１で増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
本実施形態によれば、利得が波長毎に異なる傾向にある光増幅器に対し、例えば光増幅効率が大きい波長帯の光信号と光増幅効率が小さい波長帯の光信号とに分波して別々のシングルコアＥＤＦＡ３１で増幅することにより、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することができる。これによって、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減した、光ファイバ増幅器、光ファイバ増幅器の制御方法及び光伝送システムを実現することができる。背景技術の光増幅器と比べて、光増幅器での消費電力を削減することができる。
【0065】
本実施形態では、波長合分波制御手段３４は、増幅されたＷＤＭ信号をモニター、特に特定波長帯の増幅率をモニターするなどとして説明したが、波長合分波制御手段３４がモニターする対象は特定波長帯の増幅率そのものには限られない。波長合分波制御手段３４が、特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて波長分波手段３２による分波及び波長合波手段３３による合波を制御するように、構成することができる。
【0066】
〔上位概念の実施形態〕
上述した第１実施形態乃至第３実施形態を上位概念化した、本発明の上位概念の実施形態による光増幅器を説明する。図５は、本発明の上位概念による実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。図５の光増幅器５０は、入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコア５５を有する光増幅器である。ここで増幅媒体は、エルビウムドープ光ファイバなどの不純物ドープ光ファイバである。この増幅媒体からなる２以上のコア５５を有する光増幅器は、上述した第１実施形態及び第２実施形態のようなマルチコア光増幅器で構成することもでき、また第３実施形態のような複数のシングルコア光増幅器で構成することもできる。
上述した第１実施形態乃至第３実施形態を上位概念化した、本発明の上位概念の実施形態による光増幅器を説明する。図５は、本発明の上位概念による実施形態の光増幅器を説明するための構成図である。図５の光増幅器５０は、入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコア５５を有する光増幅器である。ここで増幅媒体は、エルビウムドープ光ファイバなどの不純物ドープ光ファイバである。この増幅媒体からなる２以上のコア５５を有する光増幅器は、上述した第１実施形態及び第２実施形態のようなマルチコア光増幅器で構成することもでき、また第３実施形態のような複数のシングルコア光増幅器で構成することもできる。
【0067】
図５の光増幅器５０はさらに、上記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯の光信号に分波し、上記２以上のコア５５に別々に導入する波長分波手段５６と、上記２以上のコア５５を伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段５７と、を含む。図５の光増幅器５０はさらに、増幅されたＷＤＭ信号をモニターし、モニター結果に応じて上記波長分波手段５６を制御する波長分波制御手段５８を含む。
【0068】
本実施形態の光増幅器５０によれば、供給電力資源の利用効率性を向上させつつ、信号利得の波長依存性を低減することができる、光増幅器を提供することができる。その理由は、増幅されたＷＤＭ信号をモニターし、波長分波手段５６でＷＤＭ信号を複数の波長帯に分波した後に、別々のコア５５で増幅し、増幅された光信号同士を合波しているからである。増幅されたＷＤＭ信号のモニターの際には、特定波長帯の増幅率をモニターする、或いは特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターする。分波の際にはモニター結果に応じて、入射されるＷＤＭ信号から上記特定波長帯の光信号を分波する。例えば、光増幅効率が小さい波長帯の光信号とそれ以外の波長帯の光信号とのように、或いは光増幅効率が小さい波長帯の光信号と光増幅効率が大きい波長帯とのように、モニター結果に応じてＷＤＭ信号を複数の波長帯に分波している。また別々のコア５５で増幅する際に、光増幅効率が小さい波長帯の光信号については相対的により大きい増幅率で増幅している。このように、別々のコア５５で増幅することにより、光増幅器は、波長帯毎に大きすぎずまた小さすぎないように、適切な増幅率で増幅することが可能になるからである。
【0069】
〔その他の実施形態〕
第１実施形態で波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の増幅率をモニターする、或いは特定波長帯の光増幅効率及び利得ばらつきをモニターするとして説明したが、これに限られない。波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＮＦ（Noise Figure）ばらつきをモニターするように構成することも考えられる。或いは、波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきをモニターするように構成することも考えられる。
第１実施形態で波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の増幅率をモニターする、或いは特定波長帯の光増幅効率及び利得ばらつきをモニターするとして説明したが、これに限られない。波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＮＦ（Noise Figure）ばらつきをモニターするように構成することも考えられる。或いは、波長合分波制御手段１４は、特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきをモニターするように構成することも考えられる。
【0070】
図４Ｃは、特定波長帯のＮＦばらつきのモニターを説明するための、モニター手段１４ｎのブロック図、及び波長利得特性、波長ＮＦ特性を示すグラフである。特定波長帯の光増幅効率及びＮＦばらつきをモニターする場合、図１Ｂの波長合分波制御手段１４のモニター手段１４ｍに代えて、図４Ｃの上側に示すモニター手段１４ｎを用いる。このモニター手段１４ｎは、第１実施形態のモニター手段１４ｍと同様に、増幅されるＷＤＭ信号に含まれる波長帯を想定して、複数個設けられる。図４Ｃのモニター手段１４ｎは、増幅されたＷＤＭ信号から特定の波長帯の光信号を抽出するＢＰＦ１４ｇと、ＢＰＦ１４ｇが抽出した波長帯の光信号強度をモニターするＰＤ１４ｈと、偏光子１４ｉと、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）強度をモニターするＰＤ１４ｊと、を含む。ＡＳＥ強度を、光信号の偏波と直交する偏光子１４ｉで光信号を除去し、強度値を２倍することで測定する（偏波ヌリング法）。こうして、光増幅器の後段のＧ－ＯＳＮＲを求めることができる。
【0071】
ＮＦばらつきをモニターするためには、光増幅器の前段にも図４Ｃのモニター手段１４ｎを設ける。光増幅器の後段でのＧ－ＯＳＮＲと、光増幅器の前段でのＧ－ＯＳＮＲとの差から、光増幅器のＮＦを取得する。
【0072】
図４Ｃの下側に、光増幅器の波長利得特性と、波長ＮＦ特性とを示す。波長ＮＦ特性の波形は、点線で示すある利得水準を中心として波長利得特性のデータを反転させたような相関がある。利得が大きい波長帯の光信号ではＮＦは小さく、利得が小さい波長帯の光信号ではＮＦは大きい。この関係を考慮して、ＮＦが大きい波長帯の光信号と、ＮＦが小さい波長帯の光信号とに分波した後に、それぞれ別々のコアで増幅する。また、図４Ａ及び図４Ｂで説明したような尺度「面積／光増幅効率」を考慮して、「面積／光増幅効率」が等しくなる分離帯を計算し、分波した後に、それぞれ別々のコアで増幅するように構成する。
【0073】
図４Ｄは、特定波長帯のＧ－ＯＳＮＲばらつきのモニターを説明するためのブロック図、及び波長利得特性、波長Ｇ－ＯＳＮＲ特性を示すグラフである。
【0074】
特定波長帯の光増幅効率及びＧ－ＯＳＮＲばらつきをモニターする場合、図１Ｂの波長合分波制御手段１４のモニター手段１４ｍを設けるのに代えて、光伝送システムの受信側の端局の受信器でＧ－ＯＳＮＲをモニターする。端局間を結ぶ伝送用光ファイバに、複数の中継器が挿入されて構成された光伝送システムの場合、図４Ｄの上側に示すブロック図の受信側の端局の受信器５２から、各中継器の光増幅器１０にＧ－ＯＳＮＲのモニター結果が送信される。受信側の端局の受信器５２では、送信側の端局の送信器５１から送信され、直列接続された複数の光増幅器１０を伝搬したＷＤＭ信号がデマルチプレクスされた後、波長ごとに受信される。受信側の端局の受信器５２では、この受信信号のＳ／Ｎレベルを再度波長軸に沿って並べて、取得したモニター値として各光増幅器１０へと送る。
【0075】
図４Ｄの下側に、光増幅器の波長利得特性と、波長Ｇ－ＯＳＮＲ特性とを示す。波長Ｇ－ＯＳＮＲ特性の波形は、波長利得特性の波形と同様になる。Ｇ－ＯＳＮＲが大きい波長帯の光信号と、Ｇ－ＯＳＮＲが小さい波長帯の光信号とに分波した後に、それぞれ別々のコアで増幅する。また、図４Ａ及び図４Ｂで説明したような尺度「面積／光増幅効率」を考慮して、「面積／光増幅効率」が等しくなる分離帯を計算し、分波した後に、それぞれ別々のコアで増幅するように構成する。
【0076】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【0077】
例えば、本発明の各実施形態の波長分波手段及び上記波長合波手段のＷＤＭ信号に対する合分波比は、固定として設計してもよいし、可変できるように設計してもよい。光伝送システムで伝送用光ファイバを介して伝送されるＷＤＭ信号の波長帯が変更されない運用の場合には、合分波比を変更しなくてもよいため、上記合分波比は固定として設計してもよい。伝送用光ファイバに、本発明の実施形態の光増幅器が複数挿入されて運用される光伝送システムにおいては、各光増幅器の波長分波手段及び上記波長合波手段のＷＤＭ信号に対する合分波比がお互いに同じ値に設計することも考えられる。また伝送用光ファイバに、本発明の実施形態の光増幅器が複数挿入されて運用される光伝送システムにおいて、１つの光増幅器の波長分波手段及び上記波長合波手段のＷＤＭ信号に対する合分波比が他の光増幅器のうちの１つの光増幅器の波長分波手段及び上記波長合波手段のＷＤＭ信号に対する合分波比と異なるように設計することも考えられる。
【0078】
本発明の各実施形態の波長分波手段及び上記波長合波手段のＷＤＭ信号に対する合分波比の設定は、光伝送システムの運用を開始する前に１回だけ行うことも考えられ、また光伝送システムの運用開始後に定期的にまたは不定期的に行うことも考えられる。
【0079】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコアを有する光増幅器であって、
前記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯の光信号に分波し、前記２以上のコアに別々に導入する波長分波手段と、前記２以上のコアを伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段と、増幅されたＷＤＭ信号の特定波長帯の増幅率や特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて前記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を分波し、前記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように、前記波長分波手段による分波を制御する波長分波制御手段と、を含む光増幅器。
（付記２）前記波長分波制御手段は、前記モニター結果に応じて前記波長分波手段による分波及び前記波長合波手段による合波を制御する波長合分波制御手段である、ことを特徴とする付記１に記載の光増幅器。
（付記３）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるＮ個のシングルコア光増幅器である、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記４）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、
クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記５）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、
クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＞１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記６）前記波長合分波制御手段は光増幅効率と利得ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記７）前記波長合分波制御手段は光増幅効率とＮＦ（Noise Figure）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記８）前記波長合分波制御手段は光増幅効率とＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記９）前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比を固定値とする、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１０）伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバに挿入された複数の、付記６～９のいずれか一つに記載の光増幅器と、を含み、
前記複数の光増幅器の前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比がお互いに同じ値である、ことを特徴とする光伝送システム。
（付記１１）伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバに挿入された複数の、付記６～９のいずれか一つに記載の光増幅器と、を含み、
前記複数の光増幅器の前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比が１つ以上異なる、ことを特徴とする光伝送システム。
（付記１２）コア数Ｍの伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射される光増幅器の制御方法であって、
前記光増幅器が増幅したＷＤＭ信号の特定の波長帯の光信号をモニターし、
モニター結果に応じて前記伝送用光ファイバから入射されるＷＤＭ信号から前記特定の波長帯の光信号を分波し、
前記特定の波長帯の光信号と、前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを別々に増幅した後に、前記特定の波長帯の光信号と前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを合波して出力させる、ことを特徴とする光増幅器の制御方法。
（付記１）入射されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を増幅する、増幅媒体からなる２以上のコアを有する光増幅器であって、
前記入射されるＷＤＭ信号を２以上の波長帯の光信号に分波し、前記２以上のコアに別々に導入する波長分波手段と、前記２以上のコアを伝播して増幅された光信号同士を合波して出力する波長合波手段と、増幅されたＷＤＭ信号の特定波長帯の増幅率や特定波長帯の増幅率につながる尺度をモニターし、モニター結果に応じて前記入射されるＷＤＭ信号の中から光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号を分波し、前記光増幅効率が相対的に小さい波長帯の光信号に対しては相対的に大きい増幅率で増幅されるように、前記波長分波手段による分波を制御する波長分波制御手段と、を含む光増幅器。
（付記２）前記波長分波制御手段は、前記モニター結果に応じて前記波長分波手段による分波及び前記波長合波手段による合波を制御する波長合分波制御手段である、ことを特徴とする付記１に記載の光増幅器。
（付記３）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるＮ個のシングルコア光増幅器である、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記４）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、
クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＝１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記５）コア数Ｍの伝送用光ファイバから前記ＷＤＭ信号が入射されるコア数Ｎのマルチコア光増幅器であり、
クラッド一括励起手段を備える、ことを特徴とする付記２に記載の光増幅器（ただし、Ｍ＞１、Ｎ≧Ｍ＋１）。
（付記６）前記波長合分波制御手段は光増幅効率と利得ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記７）前記波長合分波制御手段は光増幅効率とＮＦ（Noise Figure）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記８）前記波長合分波制御手段は光増幅効率とＧ－ＯＳＮＲ（Generalized Optical Signal to Noise Ratio）ばらつきとをモニターし、入射される前記ＷＤＭ信号を複数の増幅器、または増幅器の複数のコアに合分波する、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記９）前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比を固定値とする、ことを特徴とする付記３～５のいずれか一つに記載の光増幅器。
（付記１０）伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバに挿入された複数の、付記６～９のいずれか一つに記載の光増幅器と、を含み、
前記複数の光増幅器の前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比がお互いに同じ値である、ことを特徴とする光伝送システム。
（付記１１）伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバに挿入された複数の、付記６～９のいずれか一つに記載の光増幅器と、を含み、
前記複数の光増幅器の前記波長分波手段及び前記波長合波手段の合分波比が１つ以上異なる、ことを特徴とする光伝送システム。
（付記１２）コア数Ｍの伝送用光ファイバからＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号が入射される光増幅器の制御方法であって、
前記光増幅器が増幅したＷＤＭ信号の特定の波長帯の光信号をモニターし、
モニター結果に応じて前記伝送用光ファイバから入射されるＷＤＭ信号から前記特定の波長帯の光信号を分波し、
前記特定の波長帯の光信号と、前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを別々に増幅した後に、前記特定の波長帯の光信号と前記特定の波長帯の光信号が分波された前記ＷＤＭ信号とを合波して出力させる、ことを特徴とする光増幅器の制御方法。
【符号の説明】
【0080】
１０、１０Ｂ、２０、２０Ｂ、３０ 光増幅器
１１、２１ ＭＣ－ＥＤＦＡ
１２、２２、３２ 波長分波手段
１３、２３、３３ 波長合波手段
１４、２４、３４ 波長合分波制御手段
１４ａ、２４ａ ＢＰＦ
１４ｂ、２４ｂ ＰＤ
１４ｃ、２４ｃ ＬＵＴ
１４ｄ、１４ｅ、２４ｄ、２４ｅ コントローラ
１４ｍ、２４ｍ、３４ｍ モニター手段
１５、２５ ＬＤ
１８、２８、３８ 伝送用光ファイバ
１９、２９、３９ ＳＭファイバ
３１ シングルコアＥＤＦＡ
１１、２１ ＭＣ－ＥＤＦＡ
１２、２２、３２ 波長分波手段
１３、２３、３３ 波長合波手段
１４、２４、３４ 波長合分波制御手段
１４ａ、２４ａ ＢＰＦ
１４ｂ、２４ｂ ＰＤ
１４ｃ、２４ｃ ＬＵＴ
１４ｄ、１４ｅ、２４ｄ、２４ｅ コントローラ
１４ｍ、２４ｍ、３４ｍ モニター手段
１５、２５ ＬＤ
１８、２８、３８ 伝送用光ファイバ
１９、２９、３９ ＳＭファイバ
３１ シングルコアＥＤＦＡ
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】