光ラマンアンプを導入した光中継システム及び光中継方法
【課題】
ラマンアンプを導入した光中継システムにおいて、波長断発生時に制御監視信号の入出力レベルから算出する実効的なスパンロスに基づいた光増幅器の出力一定制御を行い、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つ光中継システムを提供する。
【解決手段】
光ファイバ伝送路の一端における監視制御光の光レベルである出力レベルから光ファイバ伝送路の他端における監視制御光の光レベルである出力レベルを差し引いた監視制御号光の実効的な伝送路損失と、ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される主信号光の実効的な伝送路損失に基づいて光増幅器の出力制御を行う制御部を有することを特徴とする光中継システム。
ラマンアンプを導入した光中継システムにおいて、波長断発生時に制御監視信号の入出力レベルから算出する実効的なスパンロスに基づいた光増幅器の出力一定制御を行い、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つ光中継システムを提供する。
【解決手段】
光ファイバ伝送路の一端における監視制御光の光レベルである出力レベルから光ファイバ伝送路の他端における監視制御光の光レベルである出力レベルを差し引いた監視制御号光の実効的な伝送路損失と、ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される主信号光の実効的な伝送路損失に基づいて光増幅器の出力制御を行う制御部を有することを特徴とする光中継システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ラマンアンプを導入した光中継システムにおける、光増幅器の出力制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の発明と市場への投入により、信号対雑音比に対する要求は大幅に緩和され、１波長の伝送容量が１０−Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速光伝送システムが実用化されて、全世界的に導入されている。さらに、上記光増幅器の広帯域性を利用して、ある波長帯を一括増幅できる線形中継器が導入され、さらなる低コスト化が図られている。その中でも注目されているのは、光ラマンアンプ（分布ラマンアンプ、光ラマン増幅器）である。光ラマンアンプは、１００ｎｍ近い波長帯域を持ち広帯域の光信号を低雑音で増幅できる光増幅器であり、増幅方法としては、増幅媒体としての光ファイバ伝送路に対して受信側から励起光を入射し、該励起光を信号光の伝播方向とは逆方向に伝播させることで、当該光ファイバ伝送路を伝播する信号光を誘導ラマン散乱の効果により増幅するものである。
【０００３】
図１（ａ）（ｂ）には、光増幅にＥＤＦＡ１０２−１、１０２−２を使用した場合の光中継伝送の構成と伝送距離に対する光パワーの推移を示し、図１（ｃ）（ｄ）には、光増幅にＥＤＦＡ１０２−３、１０２−４と光ラマンアンプモジュールを使用した場合の構成と伝送距離に対する光パワーの推移を示す。両者で最も異なる点は、光ファイバ伝送路１０１−１、１０１−２の下流に設置してある中継器１００−２、１００−４に入力する光パワーである。図１（ｃ）（ｄ）では、光ラマンアンプモジュール１０４−２内の励起光源１０３−２から出力された励起光による光ラマン増幅を行うことで、光ファイバ伝送路１０１−２の途中から光パワーが上昇し始め、中継器１００−４に備えたＥＤＦＡ１０２−４への入力パワーが、図１（ａ）（ｂ）における中継器１００−２に備えたＥＤＦＡ１０２−２への入力パワーに比べて大となり、信号対雑音比の劣化が軽減でき、長距離光伝送が可能となる。
【０００４】
ところで、光ファイバ伝送、もしくは、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光信号を一定区間ごとに光増幅器（ＥＤＦＡ）で増幅しながら伝送する光中継システムにおいて、その光増幅器の制御方式は、利得を常に一定にする利得一定制御方式（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）か、光信号の出力レベルを常に一定にする出力一定制御方式（ＡＬＣ：Ａｕｔｏ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）などが用いられる。利得一定制御は、装置立上げ時に伝送路損失に応じた利得を設定し、その後、設定された利得を保持する制御方式である。また、出力一定制御方式は、装置立上げ時に伝送路損失に応じた利得を設定し、その後、伝送している光信号の波長数情報などに基づいて、光増幅器のトータル出力パワーが一定となるように、利得を可変制御する方式である。
【０００５】
しかし、上記の利得一定制御については、伝送路損失の変化により光増幅器の出力光信号レベルが変動してしまうという問題がある。例えば、伝送路ファイバの伝送路損失は温度により変化する。また、何らかの理由で伝送路ファイバに曲げ等の応力が加わり、伝送路損失が変化する可能性もある。そのような条件下において利得一定制御を行うと、伝送路損失の変化に応じて光増幅器の出力光レベルが変動するようになり、信号受信感度面で最適な信号レベルから逸脱してしまう可能性がある。
【０００６】
また、上記の出力一定制御については、ＷＤＭ光信号の波長数情報を得るのに時間を要する事が原因で、信号レベル変動を引き起こしてしまうという問題点がある。出力一定制御を実現するためには、光増幅器が現在増幅しているＷＤＭ光信号の波長数の情報が必要である。なぜならば、出力一定制御は、１波長あたりの信号レベルに波長数を掛け合わせた総信号レベルを目標値として、光増幅器の利得を可変制御するためである。波長の異なる複数の光信号が束ねられたＷＤＭ光信号の波長数を検出するためには、１波長毎のレベルを測定して光信号の有無を検出する検出部が必要となる。ＷＤＭ光伝送システム上の光増幅器に与えられるＷＤＭ信号光の波長数は、当該光増幅器よりも上流側に合分波器などを備えた光伝送装置、例えばＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が適用されることにより、通信サービスの運用中もＷＤＭ信号光の波長数が任意に変化する。したがって、ＷＤＭ光伝送用の光増幅器では、ＷＤＭ信号光の波長数の変化に対応するために、通常、高速の利得一定制御が行われる。
【０００７】
この高速の利得一定制御のみが行われるものが、前述した「利得一定制御」に該当しており、「出力一定制御」は、この高速の利得一定制御に加えて、波長数情報を使用して出力一定制御を実施するものである。しかし、波長数情報を検出するための検出デバイスの制約により、検出時間の高速化が困難になる場合もある。この問題点を鑑み、波長数検出の高速化が不要な出力一定制御の制御方法として、波長数情報を検出するための波長数検出部を具備するだけでなく、直前の中継器との間の伝送区間における損失（スパンロス）を常にモニタするスパンロスモニタも具備し、その波長数情報とスパンロスのモニタ結果に応じて光増幅器の出力信号レベルを一定に制御する方式が特許文献１で提案されている。
【０００８】
図２は従来技術の光中継システムを示す略図である。このような一定制御を用いた光中継システムでは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器２００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット２０１と、前記第１増幅ユニットで増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路２０２と、前記光ファイバ伝送路の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット２０３と、を含んだ光中継システムにおいて、前記第１光増幅ユニット２０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部２０４を備える。
【０００９】
また、前記第１光増幅ユニット２０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器２０５と、前記第１光増幅器２０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ２０６と、前記波長数検出部２０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ２０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光（監視制御光、ＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号光）を送信する制御監視光送信器２０７と、前記第１信号出力モニタ２０６で生成された第１信号出力レベル情報を前記制御監視光送信器２０７に伝達する制御回路２０８と、前記第１光増幅器２０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器２０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路の一端に与える合波器２０９と、制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視光出力モニタ２１０と、を有している。
【００１０】
さらに、前記第２光増幅ユニット２０３は、前記光ファイバ伝送路２０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光に分波する分波器２１１と、前記分波器２１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器２１２と、前記第２光増幅器２１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号入力レベル情報を生成する第２信号入力モニタ２１３と、前記第２光増幅器２１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ２１４と、前記分波器２１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器２１５と、前記制御監視光受信器２１５で取得された第１信号出力レベル情報および前記第２信号入力モニタ２１３で生成された第２信号入力レベル情報を用いて前記光ファイバ伝送路２０２におけるスパンロスを算出し、当該スパンロスに基づいて前記第２光増幅器２１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器２１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器２１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ２１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、当該補正した利得に従って前記第２光増幅器２１２を制御する制御回路２１６と、制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視光入力モニタ２１７と、を有している。
【００１１】
上記のような従来技術の光中継システムでは、上流側の第１光増幅ユニット２０１から光ファイバ伝送路２０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット２０３に伝えられる。第２光増幅ユニット２０３では、制御回路２１６において、図５のように、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ２１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いて光ファイバ伝送路２０２の損失（スパンロス）が算出され、当該スパンロスに基づいて第２光増幅器２１２に設定する利得が算出される。
【００１２】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報を用いて第２光増幅器２１２の目標信号出力レベルが算出され、その目標信号出力レベルと第２信号出力モニタ２１４で検出された第２信号出力レベルとの差分が算出される。スパンロスを基に算出した利得はスパンロスの測定誤差を含んでいるので、当該誤差の補正が波長数情報を用いて算出した第２信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器の制御が行われる。上記の制御における波長数情報を用いた補正は、あくまで誤差を補正するために行われ、その実施周期は、当該誤差の要因によるが、主に温度や経年変動が要因と考えると、秒オーダーの長周期とすることが可能である。
【００１３】
従来技術の中継システムによれば、スパンロスの測定誤差によって生じる利得の設定誤差が波長数情報を用いて算出した補正値により補償されるようにしたことで、光ファイバ伝送路のスパンロスやＷＤＭ信号光の波長数が変動しても、システム上下流側に設置する光増幅器の制御を高速かつ高精度に行うことができ、光中継システムにおける信号受信感度の向上を図ることが可能になる。また、波長数情報を用いた補正を実施するが、当該制御速度（実施周期）は前述の通り遅くすることが可能である。従来の波長数情報を用いた信号出力レベル一定制御では、スパンロスが高速に変動した時のレベル変動を抑圧するために、制御速度を極力速くする必要があったので、波長数の検出時間との関係でレベル変動が発生していた。しかし、スパンロスモニタによる出力一定制御の誤差の補正用として波長数情報を適用する場合には、従来のようなレベル変動も解消される。
【００１４】
また、制御監視出力モニタ２１０を光ファイバ伝送路２０２の上流に設置した第１光増幅ユニット２０１の合波器２０９の後段に具備し、制御監視入力モニタ２１７を光ファイバ伝送路２０２の下流に設置した第２光増幅ユニット２０３の分波器２１１の後段に具備することで、制御監視出力モニタ２１０は第１光増幅ユニット２０１から光ファイバ伝送路２０２に送出される制御監視光の出力レベルをモニタし、当該モニタ結果を制御監視送信器２０７に伝達し、制御監視送信器２０７では波長数情報および信号出力レベル情報とともに制御監視信号の出力レベル情報を含んだ制御監視光が生成され、当該制御監視光は光ファイバ伝送路２０２に送出される。伝送路下流の制御監視入力モニタ２１７で、光ファイバ伝送路２０２を伝搬してきた制御監視光の入力レベルはモニタされ、そのモニタ結果は制御回路２１６に伝達される。このとき制御監視光の伝搬によって伝達された制御監視光の出力レベル情報と制御監視入力モニタ２１７でモニタされた制御監視光の入力レベル情報は、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断発生時（ＷＤＭ信号光の波長数ゼロのとき）におけるスパンロス算出に用いられる。一般的に、波長断発生時においても、制御監視光は疎通している場合が多いので、波長断発生後から波長断が復旧するまでの間は、上流側の第１光増幅ユニット２０１での制御監視出力レベル情報と、下流側の第２光増幅ユニット２０３の制御監視入力レベル情報とからスパンロスの変動量をモニタすることで、波長断の復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つことが可能となる。
【００１５】
図３は、ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムを示す略図である。ここで、図３に示すように伝送路下流の第２光増幅ユニット３０３内に光ラマンアンプモジュール３１８を備えて、光ラマンアンプモジュール３１８内に具備した励起光源３１９から励起光をＷＤＭ信号光の進行方向とは逆向きに光ファイバ伝送路３０２に送出して、光ファイバ伝送路３０２で減衰したＷＤＭ信号光をラマン増幅する場合について言及する。
【００１６】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、ラマンアンプモジュール３１８未導入時と同様に、伝送路上流の第１光増幅ユニット３０１内に備えた信号出力モニタ３０６で第１光増幅器３０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出及び生成した第１信号出力レベル情報と、波長数検出部３０４で検出及び生成した波長数情報を含んだ制御監視光を光ファイバ伝送路３０２に送出し、伝送路下流の第２光増幅ユニット３０３内に備えた第２信号入力モニタ３１３で第２光増幅器３１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出及び生成した第２信号入力レベル情報と、制御監視項受信器３１５で分波器３１１で分岐された制御監視光を受信することで取得した波長数情報及び信号出力レベル情報とを用いて、第１信号出力レベル情報と第２信号入力レベル情報からスパンロス（実際にはラマン利得が含まれているため、以降では「実効的なスパンロス」と記述する）の算出を行い、また算出した実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器３１２に設定する利得の算出を行い、さらに波長数情報から目標信号出力レベルを算出し、伝送路下流に備えた信号出力モニタ３１４で生成された出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って、制御回路３１６は光増幅器３１２を制御することで出力一定制御は可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−８５７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムである図３において、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、ラマンアンプモジュール３１８未導入時と同じ方法で、すなわち制御監視信号の出力レベル情報と制御監視信号の入力レベル情報から実効的なスパンロスを算出し、当該実効的なスパンロスを基に第２光増幅器３１２の出力一定制御を行うと、次のような問題が生じる。
【００１９】
図４は、ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルである。一般的に図４に示すように主信号であるＷＤＭ信号光の波長帯のラマン利得は制御監視信号の波長帯のラマン利得に比べて数ｄＢ程度大きいため、制御監視信号の出力レベル情報と制御監視信号の入力レベル情報を基に算出した制御監視光の実効的なスパンロス（実際のスパンロスから制御監視光波長帯のラマン利得を差し引いた値）と主信号光の出力レベル情報と入力レベル情報を基に算出した主信号光の実効的なスパンロス（実際のスパンロスから主信号光波長帯のラマン利得を差し引いた値）にも数ｄＢ程度の差が生じてしまう。すなわち波長断発生時に、制御監視光の入出力レベル情報を基に算出した実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器３１２の信号出力レベルを制御する出力一定制御方式をラマンアンプが搭載された光中継システムに適用すると、第２光増幅器３１２から出力される信号レベルが数ｄＢ程度過剰な値に設定されてしまい、第２光増幅ユニット３０３内の装置内レベルダイヤが狂うことで、波長断からの復旧が大幅に遅れ、最悪の場合、後段に設置する別の光増幅器の故障に波及する可能性がある。
【００２０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ラマンアンプを導入した光中継システムにおいて、波長断発生時に制御監視信号の入出力レベルから算出する実効的なスパンロスに基づく出力一定制御を行うことにより、第２光増幅器から出力される信号レベルを適切に設定し、第２光増幅ユニット内の装置内レベルダイヤを正常にし、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つ光中継システム及び光増幅装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニットと、前記第１増幅ユニットで増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニットと、を含んだ光中継システムにおいて、前記第１光増幅ユニットに入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部を備え、前記第１光増幅ユニットは、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器と、前記第１光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタと、前記波長数検出部で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタで生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器と、前記第１光増幅器で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路の一端に与える合分波器と、前記制御監視光送信器から送信された前記制御監視光の一部を前記合分波器で分波して前記制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視出力モニタと、を有している。
【００２２】
さらに、前記第２光増幅ユニットは、前記光ファイバ伝送路の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器と、前記分波器で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器と、前記第２光増幅器に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する第２信号入力モニタと、前記第２光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタと、前記分波器で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器と、前記分派器で分波された一部の前記制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視信号入力モニタと、前記光ファイバ伝送路における主信号の実効的なスパンロスを算出し、当該実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタで生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路と、前記光ファイバ伝送路で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュールを有している。
【００２３】
さらに、前記ラマンアンプモジュールは、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路に送出する励起光源と、前記光ファイバ伝送路から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器と、前記励起光源から出力される前記励起光の出力パワーを検出する励起光パワー検出部と、制御監視信号の出力レベル情報と入力レベル情報とから算出される制御監視信号の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部で検出した励起光の出力パワー情報と前記光ファイバ伝送路のファイバ種別情報に基づいて主信号波長帯のラマン利得を算出し、当該主信号波長帯のラマン利得を用いて主信号の実効的なスパンロスを算出するために参照する参照テーブルと、を有している。
【００２４】
上記のような本発明の光中継システムにおいて、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、前記第１光増幅ユニットから光ファイバ伝送路に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用し前記第２光増幅ユニットに伝えられる。前記第２光増幅ユニットの制御回路は、制御監視光の出力レベル情報に示される制御監視光の出力レベルと、制御監視信号入力モニタで検出された制御監視信号の入力レベル情報を用いて制御監視光の実効的なスパンロスを算出し、前記制御監視光の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部で検出した励起光の出力パワー情報と前記伝送路のファイバ種別情報に基に前記参照テーブルを参照して主信号光の実効的なスパンロスを算出し、前記主信号の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器に設定する利得を算出する。算出された差分を用いて前記実行的なスパンロスに基づいて算出した利得を補正し、補正後の利得に従って第２光増幅器の制御を行う。
【００２５】
また制御監視光の実効的なスパンロスにラマン利得差を加えることで、主信号光の実効的なスパンロスが算出できる。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルが計算され、その目標信号出力レベルと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルとの差分が計算される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて計算した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行われる。
【００２６】
上記のような本発明の光中継システムにおいて、前記参照テーブルは、励起光の出力パワーとファイバ種別に対応して、主信号のラマン利得と、制御監視光のラマン利得の差（ラマン利得差）が格納されている。ラマン利得の波長方向のプロファイルは、励起光の出力パワーとファイバ種別でそのプロファイルは一意に決定される。そのため、例えば、あるファイバ種別の伝送路において、励起光の出力パワーを変化させた時の主信号光の波長帯のラマン利得と制御監視光の波長帯のラマン利得の値を実測しておき、それらの実測値の差を求めることで、あるファイバ種別と励起光の出力パワーに対応したラマン利得差（主信号光の波長帯のラマン利得−制御監視光の波長帯のラマン利得）のテーブルが作成できる。さらにファイバ種別を変更して、同様の作業を行うことで参照作成できる。参照テーブルは、ラマン利得の実測値ではなく、計算で求めたラマン利得プロファイルから作成しても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合においても、第２光増幅器から出力される信号レベルを適切に設定し、第２光増幅ユニット内の装置内レベルダイヤを正常にし、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光中継伝送における光増幅の方法を示す略図である。(a)光増幅にＥＤＦＡを使用した場合の構成図(b)(a)の場合の伝送距離に対する光パワーを示す。(c)光増幅にＥＤＦＡと光ラマンアンプを使用した場合の構成図(d)(c)の場合の伝送距離に対する光パワーを示す。
【図２】従来技術の光中継システムを示す略図である。
【図３】ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムを示す略図である。
【図４】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルである。
【図５】ラマンアンプ未導入時におけるＷＤＭ信号光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図６−ａ】ラマンアンプ導入時における制御監視光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図６−ｂ】ラマンアンプ導入時における雑音光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図１０−ａ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と制御監視光の光スペクトルで、制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がある場合の略図である。
【図１０−ｂ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルで、光フィルタを用いて制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がないようにした場合の略図である。
【図１０−ｃ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルで、励起光の波長数を増やして、制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がないようにした場合の略図である。
【図１１】第１の実施の形態で用いる参照用テーブルの一例を示している略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図７は、本発明の第１実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図７において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器７００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット７０１と、前記第１増幅ユニット７０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路７０２と、前記光ファイバ伝送路７０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット７０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット７０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部７０４を備える。
【００３２】
また、前記第１光増幅ユニット７０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器７０５と、前記第１光増幅器７０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ７０６と、前記波長数検出部７０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ７０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器７０７と、前記第１光増幅器７０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器７０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路７０２の一端に与える合分波器７０９と、前記制御監視光送信器７０７から送信された前記制御監視光の一部を前記合分波器７０９で分波して前記制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視出力モニタ７１０と、を有している。
【００３３】
前記波長数検出部７０４で検出された波長数情報および前記第１信号出力モニタ７０６で検出された第１信号出力レベル情報は、図７中に細い矢印線で示した制御線を介して、前記制御監視光送信器７０７に伝達され、制御監視信号に含ませる。
【００３４】
さらに、前記第２光増幅ユニット７０３は、前記光ファイバ伝送路７０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器７１１と、前記分波器７１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器７１２と、前記第２光増幅器７１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ７１３と、前記第２光増幅器７１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ７１４と、前記分波器７１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器７１５と、前記分派器７１１で分波された一部の前記制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視信号入力モニタ７１７と、前記光ファイバ伝送路７０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器７１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器７１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ７１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路７１６と、前記光ファイバ伝送路７０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール７１８を有している。
【００３５】
前記ラマンアンプモジュール７１８は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路７１２に送出する励起光源７１９と、前記光ファイバ伝送路７０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器７２０と、前記励起光源７１９から出力される前記励起光の出力パワーを検出する励起光パワー検出部７２１と、制御監視信号の出力レベル情報と入力レベル情報とから算出される制御監視信号の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部７２１で検出した励起光の出力パワー情報と前記伝送路７０２のファイバ種別情報に基づいて主信号波長帯のラマン利得を算出して、当該主信号波長帯のラマン利得を用いて主信号の実効的なスパンロスを算出するために参照する参照テーブル７２２と、を有している。
【００３６】
ここで、前記伝送路のファイバ種別情報について説明する。ファイバ種別情報は、ファイバケーブルを伝送路に敷設したときのデータもしくは資料などから決定する方法ないしは、サービスインの直前にファイバ伝送路の波長分散や損失などの伝送路情報を測定し、その情報に基づいて決定する方法によって明らかになる。後者の方法の例として、各ファイバは例えばファイバの波長分散に違いがあるため、波長分散が１６〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度だった場合はＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ）、３〜５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度だった場合はＤＳＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔ ｆｉｂｅｒ）などと決定することができる。
【００３７】
図１１に参照テーブル７２２の一例を示す。参照テーブルには、励起光の出力パワー（ＰＰump1、Ｐpump2・・・）とファイバ種別（ＳＭＦ、ＤＳＦ・・・）に対応して、主信号のラマン利得と、制御監視光のラマン利得の差（ラマン利得差）が格納されている。ここで、テーブルの作成アルゴリズムについて説明する。ラマン利得の波長方向のプロファイルは、図４に示したような形状をしており、励起光の出力パワーとファイバ種別でそのプロファイルは一意に決定される。そのため、例えば、あるファイバ種別の伝送路において、励起光の出力パワーを変化させた時の主信号光の波長帯のラマン利得と制御監視光の波長帯のラマン利得の値を実測しておき、それらの実測値の差を求めることで、あるファイバ種別と励起光の出力パワーに対応したラマン利得差（主信号光の波長帯のラマン利得−制御監視光の波長帯のラマン利得）のテーブルが作成できる。さらにファイバ種別を変更して、同様の作業を行うことで図１１に示したような参照テーブル７２２が作成できる。参照テーブルは、ラマン利得の実測値ではなく、計算で求めたラマン利得プロファイルから作成しても良い。
【００３８】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット７０１から光ファイバ伝送路７０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット７０３に伝えられる。第２光増幅ユニット７０３では、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ７１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器７１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。
【００３９】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤
差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行なわれる。
【００４０】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット７０１から光ファイバ伝送路７０２に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット７０３に伝えられる。第２光増幅ユニット７０３では、制御回路７１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、図６−ａのように、制御監視光の出力レベル情報に示される上流側での制御監視光の出力レベルＰ制御監視-OUT[ｄＢｍ]と、制御監視信号入力モニタ７１７で検出された制御監視信号の入力レベルＰ制御監視-IN[ｄＢｍ]を用いて制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFF[ｄＢ]＝Ｐ制御監視-OUT−Ｐ制御監視-INが算出され、前記制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFF[ｄＢ]と前記励起光パワー検出部７２１で検出した励起光の出力パワー情報ＰPump-OUT[ｄＢｍ]と前記伝送路７０２のファイバ種別情報を基に前記参照テーブル７２２を参照して主信号波長帯のラマン利得ＧRaman―Signal[ｄＢ]と制御監視信号波長帯のラマン利得ＧRaman―制御監視[ｄＢ]の差ΔＧRaman[ｄＢ]を算出して、当該ラマン利得差ΔＧRamanと前記制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFFを用いて主信号の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]＝Ｌ制御監視-EFF＋ΔＧRamanを算出し、前記主信号の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器７１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。
【００４１】
なお前記参照テーブルは、図１１のようなテーブル形式に限らず、ファイバ種別ごとにテーブルを保有することでも、光中継システムの上位レイヤのＯｐＳ（オペレーションシステム）などから光ファイバ種別ごとのテーブルをインプットしてもよい。
【００４２】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行われる。
【００４３】
なお、図１０−ａに示したように制御監視光は、製造ばらつきや、温度特性によって波長方向にばらつく場合がある。制御監視光の波長帯のラマン利得は波長依存性が顕著のため、上述の主信号波長帯のラマン利得ＧRaman―Signal[ｄＢ]と制御監視信号波長帯のラマン利得ＧRaman―制御監視[ｄＢ]の差ΔＧRaman[ｄＢ]にもばらつきが生じ、前記第２光増幅器７１２の出力制御に誤差が生じる可能性が考えられる。そこで、制御監視光入力モニタ７１７の直前に光等化器もしくは光フィルタなどを備えて、図１０−ｂに示すように制御監視光の波長帯にラマン利得の波長依存性が現れないようにしたり、ラマンアンプモジュール７１８に具備した励起光源７１９の波長数を増やし、図１０−ｃに示すようにラマン利得の広域化を行うことでラマン利得の波長依存性が現れないようにしたり、制御監視光入力モニタ７１７で複数回モニタした制御監視光の入力レベルの値を平均化することで波長ばらつきを軽減することで、ラマン利得の差ΔＧRamanのばらつきが抑えられ、前記第２ひかり増幅器７１２の出力制御は正常に行われる。ただし、本発明では、前記波長数検出部７０４で取得した波長数情報に基づいて、前記第２光増幅器７１２の出力制御の補正を行うため、大きな誤差は生じないと考えられる。
【実施例２】
【００４４】
図８は、本発明の第２実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。図８において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器８００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット８０１と、前記第１増幅ユニット８０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路８０２と、前記光ファイバ伝送路８０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット８０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット８０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部８０４を備える。
【００４５】
また、前記第１光増幅ユニット８０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器８０５と、前記第１光増幅器８０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ８０６と、前記波長数検出部８０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ８０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器８０７と、前記第１光増幅器８０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器８０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路８０２の一端に与える合分波器８０９と、前記第１光増幅器８０５から出力される前記雑音光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｃａｔｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の一部を分岐して前記雑音光の出力レベルをモニタする雑音光出力モニタ８１０と、を有している。
【００４６】
さらに、前記第２光増幅ユニット８０３は、前記光ファイバ伝送路８０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器８１１と、前記分波器８１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器８１２と、前記第２光増幅器８１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ８１３と、前記第２光増幅器８１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ８１４と、前記分波器８１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器８１５と、前記第１増幅器から出力された前記雑音光の前記第２増幅ユニットへの入力レベルをモニタする雑音光入力モニタ８１７と、前記光ファイバ伝送路８０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器８１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器８１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ８１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路８１６と、前記光ファイバ伝送路８０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール８１８を有している。
【００４７】
前記ラマンアンプモジュール８１８は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路８１２に送出する励起光源８１９と、前記光ファイバ伝送路８０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器８２０と、を有している。
【００４８】
上記のような構成の光中継システムでは、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット８０１から光ファイバ伝送路８０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット８０３に伝えられる。第２光増幅ユニット８０３では、制御回路８１６において、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ８１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器８１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ８１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器８１２の制御が行われる。
【００４９】
また主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット８０１から光ファイバ伝送路８０２に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット８０３に伝えられる。第２光増幅ユニット８０３では、制御回路８１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、図６−ｂのように、前記第１増幅器から出力された雑音光の出力レベル情報ＰASE-OUT[ｄＢｍ]と、雑音光入力モニタ８１７で検出された前記雑音光の入力レベルＰASE-IN[ｄＢｍ]を用いて前記雑音光の実効的なスパンロスＬASE-EFF[ｄＢ]＝ＰASE-OUT−ＰASE-INが算出され、前記雑音光の実効的なスパンロスＬASE-EFF[ｄＢ]に基づいて、第２光増幅器８１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬASE-EFFが算出される。
【００５０】
例えば、第１光増幅器８０５のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｏｇｕｒｅ）を５[ｄＢ]、実際のスパンロスを３０［ｄＢ］、ラマン利得を１５[ｄＢ]とすると、出力レベルＰASE-OUT＝−２８[ｄＢｍ]＝−５３（ＮＦ５[ｄＢ]、光増幅器０[ｄＢｍ]入力の場合の０．１ｎｍあたりの光雑音量）＋２５（主信号波長帯域３０ｎｍ）、前記雑音光の入力レベルＰASE-IN＝−４３[ｄＢｍ]＝−２８（出力レベル）−３０（実際のスパンロス）＋１５（ラマン利得）となり、実現可能な光レベルである。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ８１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器８１２の制御が行われる。
【実施例３】
【００５１】
図９は、本発明の第３実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。
【００５２】
図９において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器９００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット９０１と、前記第１増幅ユニット９０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路９０２と、前記光ファイバ伝送路９０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット９０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット９０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部９０４を備える。
【００５３】
また、前記第１光増幅ユニット９０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器９０５と、前記第１光増幅器９０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ９０６と、前記波長数検出部９０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ９０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器９０７と、前記第１光増幅器９０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器９０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路９０２の一端に与える合分波器９０９と、前記第１光増幅器が増幅するＷＤＭ信号光の波長数がゼロになった場合に主信号の代わりにダミー光を前記光ファイバ伝送路９０２に送出するダミー光源９１０と、を有している。
【００５４】
さらに、前記第２光増幅ユニット９０３は、前記光ファイバ伝送路９０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器９１１と、前記分波器９１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器９１２と、前記第２光増幅器９１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ９１３と、前記第２光増幅器９１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ９１４と、前記分波器９１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器９１５と、前記光ファイバ伝送路９０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器９１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器９１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器９１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ９１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路９１６と、前記光ファイバ伝送路９０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール９１７を有している。
【００５５】
前記ラマンアンプモジュール９１７は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路９１２に送出する励起光源９１８と、前記光ファイバ伝送路９０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光および前記制御監視光と、前記励起光とを逆進方向に合波する合波器９１９と、を有している。
【００５６】
上記のような構成の光中継システムでは、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット９０１から光ファイバ伝送路９０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット９０３に伝えられる。第２光増幅ユニット９０３では、制御回路９１６において、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ９１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器９１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器９１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ９１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器９１２の制御が行われる。
【００５７】
また主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット９０１から光ファイバ伝送路９０２に出力される前記ダミー光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット９０３に伝えられる。第２光増幅ユニット９０３では、制御回路９１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、前記ダミー光の出力レベル情報ＰDummy-OUT[ｄＢｍ]と、第１信号入力モニタ９１３で検出された前記ダミー光の入力レベルＰDummy-IN[ｄＢｍ]を用いて前記ダミー光の実効的なスパンロスＬDummy-EFF[ｄＢ]＝ＰDummy-OUT−ＰDummy-INが算出され、前記ダミー光の実効的なスパンロスＬDummy-EFF[ｄＢ]に基づいて、第２光増幅器９１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬDummy-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ９１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器９１２の制御が行われる。
【符号の説明】
【００５８】
１００−１,１００−２,１００−３,１００−４ 中継器
１０１−１,１０１−２ 光ファイバ伝送路
１０２−１, １０２−２, １０２−３, １０２−４ ＥＤＦＡ
１０３−１, １０３−２ 励起光源
１０４−１, １０４−２ 光ラマンアンプモジュール
２００，３００，７００，８００，９００ 合分波器
２０１，３０１，７０１，８０１，９０１ 第１光増幅ユニット
２０２，３０２，７０２，８０２，９０２ 光ファイバ伝送路
２０３，３０３，７０３，８０３，９０３ 第２光増幅ユニット
２０４，３０４，７０４，８０４，９０４ 波長数検出部
２０５，３０５，７０５，８０５，９０５ 第１光増幅器
２０６，３０６，７０６，８０６，９０６ 第１信号出力モニタ
２０７，３０７，７０７，８０７，９０７ 制御監視光送信器
２０８，３０８，７０８，８０８，９０８ 制御回路
２０９，３０９，７０９，８０９，９０９ 合分波器
２１０，３１０，７１０ 制御監視光出力モニタ
２１１，３１１，７１１，８１１，９１１ 分波器
２１２，３１２，７１２，８１２，９１２ 第２光増幅器
２１３，３１３，７１３，８１３，９１３ 第２信号入力モニタ
２１４，３１４，７１４，８１４，９１４ 第２信号出力モニタ
２１５, ３１５, ７１５, ８１５, ９１５ 制御監視光受信器
２１６，３１６，７１６，８１６，９１６ 制御回路
２１７，３１７，７１７ 制御監視光入力モニタ
３１８，７１８，８１８，９１７ 光ラマンアンプモジュール
３１９，７１９，８１９，９１８ 励起光源
３２０，７２０，８２０，９１９ 合波器
７２１ 励起光パワー検出部
７２２ 参照用テーブル
８１０ 雑音光出力モニタ
８１７ 雑音光入力モニタ
９１０ ダミー光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ラマンアンプを導入した光中継システムにおける、光増幅器の出力制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の発明と市場への投入により、信号対雑音比に対する要求は大幅に緩和され、１波長の伝送容量が１０−Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速光伝送システムが実用化されて、全世界的に導入されている。さらに、上記光増幅器の広帯域性を利用して、ある波長帯を一括増幅できる線形中継器が導入され、さらなる低コスト化が図られている。その中でも注目されているのは、光ラマンアンプ（分布ラマンアンプ、光ラマン増幅器）である。光ラマンアンプは、１００ｎｍ近い波長帯域を持ち広帯域の光信号を低雑音で増幅できる光増幅器であり、増幅方法としては、増幅媒体としての光ファイバ伝送路に対して受信側から励起光を入射し、該励起光を信号光の伝播方向とは逆方向に伝播させることで、当該光ファイバ伝送路を伝播する信号光を誘導ラマン散乱の効果により増幅するものである。
【０００３】
図１（ａ）（ｂ）には、光増幅にＥＤＦＡ１０２−１、１０２−２を使用した場合の光中継伝送の構成と伝送距離に対する光パワーの推移を示し、図１（ｃ）（ｄ）には、光増幅にＥＤＦＡ１０２−３、１０２−４と光ラマンアンプモジュールを使用した場合の構成と伝送距離に対する光パワーの推移を示す。両者で最も異なる点は、光ファイバ伝送路１０１−１、１０１−２の下流に設置してある中継器１００−２、１００−４に入力する光パワーである。図１（ｃ）（ｄ）では、光ラマンアンプモジュール１０４−２内の励起光源１０３−２から出力された励起光による光ラマン増幅を行うことで、光ファイバ伝送路１０１−２の途中から光パワーが上昇し始め、中継器１００−４に備えたＥＤＦＡ１０２−４への入力パワーが、図１（ａ）（ｂ）における中継器１００−２に備えたＥＤＦＡ１０２−２への入力パワーに比べて大となり、信号対雑音比の劣化が軽減でき、長距離光伝送が可能となる。
【０００４】
ところで、光ファイバ伝送、もしくは、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光信号を一定区間ごとに光増幅器（ＥＤＦＡ）で増幅しながら伝送する光中継システムにおいて、その光増幅器の制御方式は、利得を常に一定にする利得一定制御方式（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）か、光信号の出力レベルを常に一定にする出力一定制御方式（ＡＬＣ：Ａｕｔｏ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）などが用いられる。利得一定制御は、装置立上げ時に伝送路損失に応じた利得を設定し、その後、設定された利得を保持する制御方式である。また、出力一定制御方式は、装置立上げ時に伝送路損失に応じた利得を設定し、その後、伝送している光信号の波長数情報などに基づいて、光増幅器のトータル出力パワーが一定となるように、利得を可変制御する方式である。
【０００５】
しかし、上記の利得一定制御については、伝送路損失の変化により光増幅器の出力光信号レベルが変動してしまうという問題がある。例えば、伝送路ファイバの伝送路損失は温度により変化する。また、何らかの理由で伝送路ファイバに曲げ等の応力が加わり、伝送路損失が変化する可能性もある。そのような条件下において利得一定制御を行うと、伝送路損失の変化に応じて光増幅器の出力光レベルが変動するようになり、信号受信感度面で最適な信号レベルから逸脱してしまう可能性がある。
【０００６】
また、上記の出力一定制御については、ＷＤＭ光信号の波長数情報を得るのに時間を要する事が原因で、信号レベル変動を引き起こしてしまうという問題点がある。出力一定制御を実現するためには、光増幅器が現在増幅しているＷＤＭ光信号の波長数の情報が必要である。なぜならば、出力一定制御は、１波長あたりの信号レベルに波長数を掛け合わせた総信号レベルを目標値として、光増幅器の利得を可変制御するためである。波長の異なる複数の光信号が束ねられたＷＤＭ光信号の波長数を検出するためには、１波長毎のレベルを測定して光信号の有無を検出する検出部が必要となる。ＷＤＭ光伝送システム上の光増幅器に与えられるＷＤＭ信号光の波長数は、当該光増幅器よりも上流側に合分波器などを備えた光伝送装置、例えばＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が適用されることにより、通信サービスの運用中もＷＤＭ信号光の波長数が任意に変化する。したがって、ＷＤＭ光伝送用の光増幅器では、ＷＤＭ信号光の波長数の変化に対応するために、通常、高速の利得一定制御が行われる。
【０００７】
この高速の利得一定制御のみが行われるものが、前述した「利得一定制御」に該当しており、「出力一定制御」は、この高速の利得一定制御に加えて、波長数情報を使用して出力一定制御を実施するものである。しかし、波長数情報を検出するための検出デバイスの制約により、検出時間の高速化が困難になる場合もある。この問題点を鑑み、波長数検出の高速化が不要な出力一定制御の制御方法として、波長数情報を検出するための波長数検出部を具備するだけでなく、直前の中継器との間の伝送区間における損失（スパンロス）を常にモニタするスパンロスモニタも具備し、その波長数情報とスパンロスのモニタ結果に応じて光増幅器の出力信号レベルを一定に制御する方式が特許文献１で提案されている。
【０００８】
図２は従来技術の光中継システムを示す略図である。このような一定制御を用いた光中継システムでは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器２００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット２０１と、前記第１増幅ユニットで増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路２０２と、前記光ファイバ伝送路の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット２０３と、を含んだ光中継システムにおいて、前記第１光増幅ユニット２０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部２０４を備える。
【０００９】
また、前記第１光増幅ユニット２０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器２０５と、前記第１光増幅器２０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ２０６と、前記波長数検出部２０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ２０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光（監視制御光、ＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号光）を送信する制御監視光送信器２０７と、前記第１信号出力モニタ２０６で生成された第１信号出力レベル情報を前記制御監視光送信器２０７に伝達する制御回路２０８と、前記第１光増幅器２０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器２０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路の一端に与える合波器２０９と、制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視光出力モニタ２１０と、を有している。
【００１０】
さらに、前記第２光増幅ユニット２０３は、前記光ファイバ伝送路２０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光に分波する分波器２１１と、前記分波器２１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器２１２と、前記第２光増幅器２１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号入力レベル情報を生成する第２信号入力モニタ２１３と、前記第２光増幅器２１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ２１４と、前記分波器２１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器２１５と、前記制御監視光受信器２１５で取得された第１信号出力レベル情報および前記第２信号入力モニタ２１３で生成された第２信号入力レベル情報を用いて前記光ファイバ伝送路２０２におけるスパンロスを算出し、当該スパンロスに基づいて前記第２光増幅器２１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器２１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器２１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ２１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、当該補正した利得に従って前記第２光増幅器２１２を制御する制御回路２１６と、制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視光入力モニタ２１７と、を有している。
【００１１】
上記のような従来技術の光中継システムでは、上流側の第１光増幅ユニット２０１から光ファイバ伝送路２０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット２０３に伝えられる。第２光増幅ユニット２０３では、制御回路２１６において、図５のように、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ２１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いて光ファイバ伝送路２０２の損失（スパンロス）が算出され、当該スパンロスに基づいて第２光増幅器２１２に設定する利得が算出される。
【００１２】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報を用いて第２光増幅器２１２の目標信号出力レベルが算出され、その目標信号出力レベルと第２信号出力モニタ２１４で検出された第２信号出力レベルとの差分が算出される。スパンロスを基に算出した利得はスパンロスの測定誤差を含んでいるので、当該誤差の補正が波長数情報を用いて算出した第２信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器の制御が行われる。上記の制御における波長数情報を用いた補正は、あくまで誤差を補正するために行われ、その実施周期は、当該誤差の要因によるが、主に温度や経年変動が要因と考えると、秒オーダーの長周期とすることが可能である。
【００１３】
従来技術の中継システムによれば、スパンロスの測定誤差によって生じる利得の設定誤差が波長数情報を用いて算出した補正値により補償されるようにしたことで、光ファイバ伝送路のスパンロスやＷＤＭ信号光の波長数が変動しても、システム上下流側に設置する光増幅器の制御を高速かつ高精度に行うことができ、光中継システムにおける信号受信感度の向上を図ることが可能になる。また、波長数情報を用いた補正を実施するが、当該制御速度（実施周期）は前述の通り遅くすることが可能である。従来の波長数情報を用いた信号出力レベル一定制御では、スパンロスが高速に変動した時のレベル変動を抑圧するために、制御速度を極力速くする必要があったので、波長数の検出時間との関係でレベル変動が発生していた。しかし、スパンロスモニタによる出力一定制御の誤差の補正用として波長数情報を適用する場合には、従来のようなレベル変動も解消される。
【００１４】
また、制御監視出力モニタ２１０を光ファイバ伝送路２０２の上流に設置した第１光増幅ユニット２０１の合波器２０９の後段に具備し、制御監視入力モニタ２１７を光ファイバ伝送路２０２の下流に設置した第２光増幅ユニット２０３の分波器２１１の後段に具備することで、制御監視出力モニタ２１０は第１光増幅ユニット２０１から光ファイバ伝送路２０２に送出される制御監視光の出力レベルをモニタし、当該モニタ結果を制御監視送信器２０７に伝達し、制御監視送信器２０７では波長数情報および信号出力レベル情報とともに制御監視信号の出力レベル情報を含んだ制御監視光が生成され、当該制御監視光は光ファイバ伝送路２０２に送出される。伝送路下流の制御監視入力モニタ２１７で、光ファイバ伝送路２０２を伝搬してきた制御監視光の入力レベルはモニタされ、そのモニタ結果は制御回路２１６に伝達される。このとき制御監視光の伝搬によって伝達された制御監視光の出力レベル情報と制御監視入力モニタ２１７でモニタされた制御監視光の入力レベル情報は、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断発生時（ＷＤＭ信号光の波長数ゼロのとき）におけるスパンロス算出に用いられる。一般的に、波長断発生時においても、制御監視光は疎通している場合が多いので、波長断発生後から波長断が復旧するまでの間は、上流側の第１光増幅ユニット２０１での制御監視出力レベル情報と、下流側の第２光増幅ユニット２０３の制御監視入力レベル情報とからスパンロスの変動量をモニタすることで、波長断の復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つことが可能となる。
【００１５】
図３は、ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムを示す略図である。ここで、図３に示すように伝送路下流の第２光増幅ユニット３０３内に光ラマンアンプモジュール３１８を備えて、光ラマンアンプモジュール３１８内に具備した励起光源３１９から励起光をＷＤＭ信号光の進行方向とは逆向きに光ファイバ伝送路３０２に送出して、光ファイバ伝送路３０２で減衰したＷＤＭ信号光をラマン増幅する場合について言及する。
【００１６】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、ラマンアンプモジュール３１８未導入時と同様に、伝送路上流の第１光増幅ユニット３０１内に備えた信号出力モニタ３０６で第１光増幅器３０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出及び生成した第１信号出力レベル情報と、波長数検出部３０４で検出及び生成した波長数情報を含んだ制御監視光を光ファイバ伝送路３０２に送出し、伝送路下流の第２光増幅ユニット３０３内に備えた第２信号入力モニタ３１３で第２光増幅器３１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出及び生成した第２信号入力レベル情報と、制御監視項受信器３１５で分波器３１１で分岐された制御監視光を受信することで取得した波長数情報及び信号出力レベル情報とを用いて、第１信号出力レベル情報と第２信号入力レベル情報からスパンロス（実際にはラマン利得が含まれているため、以降では「実効的なスパンロス」と記述する）の算出を行い、また算出した実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器３１２に設定する利得の算出を行い、さらに波長数情報から目標信号出力レベルを算出し、伝送路下流に備えた信号出力モニタ３１４で生成された出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って、制御回路３１６は光増幅器３１２を制御することで出力一定制御は可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−８５７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムである図３において、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、ラマンアンプモジュール３１８未導入時と同じ方法で、すなわち制御監視信号の出力レベル情報と制御監視信号の入力レベル情報から実効的なスパンロスを算出し、当該実効的なスパンロスを基に第２光増幅器３１２の出力一定制御を行うと、次のような問題が生じる。
【００１９】
図４は、ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルである。一般的に図４に示すように主信号であるＷＤＭ信号光の波長帯のラマン利得は制御監視信号の波長帯のラマン利得に比べて数ｄＢ程度大きいため、制御監視信号の出力レベル情報と制御監視信号の入力レベル情報を基に算出した制御監視光の実効的なスパンロス（実際のスパンロスから制御監視光波長帯のラマン利得を差し引いた値）と主信号光の出力レベル情報と入力レベル情報を基に算出した主信号光の実効的なスパンロス（実際のスパンロスから主信号光波長帯のラマン利得を差し引いた値）にも数ｄＢ程度の差が生じてしまう。すなわち波長断発生時に、制御監視光の入出力レベル情報を基に算出した実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器３１２の信号出力レベルを制御する出力一定制御方式をラマンアンプが搭載された光中継システムに適用すると、第２光増幅器３１２から出力される信号レベルが数ｄＢ程度過剰な値に設定されてしまい、第２光増幅ユニット３０３内の装置内レベルダイヤが狂うことで、波長断からの復旧が大幅に遅れ、最悪の場合、後段に設置する別の光増幅器の故障に波及する可能性がある。
【００２０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ラマンアンプを導入した光中継システムにおいて、波長断発生時に制御監視信号の入出力レベルから算出する実効的なスパンロスに基づく出力一定制御を行うことにより、第２光増幅器から出力される信号レベルを適切に設定し、第２光増幅ユニット内の装置内レベルダイヤを正常にし、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つ光中継システム及び光増幅装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニットと、前記第１増幅ユニットで増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニットと、を含んだ光中継システムにおいて、前記第１光増幅ユニットに入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部を備え、前記第１光増幅ユニットは、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器と、前記第１光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタと、前記波長数検出部で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタで生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器と、前記第１光増幅器で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路の一端に与える合分波器と、前記制御監視光送信器から送信された前記制御監視光の一部を前記合分波器で分波して前記制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視出力モニタと、を有している。
【００２２】
さらに、前記第２光増幅ユニットは、前記光ファイバ伝送路の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器と、前記分波器で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器と、前記第２光増幅器に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する第２信号入力モニタと、前記第２光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタと、前記分波器で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器と、前記分派器で分波された一部の前記制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視信号入力モニタと、前記光ファイバ伝送路における主信号の実効的なスパンロスを算出し、当該実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタで生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路と、前記光ファイバ伝送路で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュールを有している。
【００２３】
さらに、前記ラマンアンプモジュールは、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路に送出する励起光源と、前記光ファイバ伝送路から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器と、前記励起光源から出力される前記励起光の出力パワーを検出する励起光パワー検出部と、制御監視信号の出力レベル情報と入力レベル情報とから算出される制御監視信号の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部で検出した励起光の出力パワー情報と前記光ファイバ伝送路のファイバ種別情報に基づいて主信号波長帯のラマン利得を算出し、当該主信号波長帯のラマン利得を用いて主信号の実効的なスパンロスを算出するために参照する参照テーブルと、を有している。
【００２４】
上記のような本発明の光中継システムにおいて、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、前記第１光増幅ユニットから光ファイバ伝送路に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用し前記第２光増幅ユニットに伝えられる。前記第２光増幅ユニットの制御回路は、制御監視光の出力レベル情報に示される制御監視光の出力レベルと、制御監視信号入力モニタで検出された制御監視信号の入力レベル情報を用いて制御監視光の実効的なスパンロスを算出し、前記制御監視光の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部で検出した励起光の出力パワー情報と前記伝送路のファイバ種別情報に基に前記参照テーブルを参照して主信号光の実効的なスパンロスを算出し、前記主信号の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器に設定する利得を算出する。算出された差分を用いて前記実行的なスパンロスに基づいて算出した利得を補正し、補正後の利得に従って第２光増幅器の制御を行う。
【００２５】
また制御監視光の実効的なスパンロスにラマン利得差を加えることで、主信号光の実効的なスパンロスが算出できる。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルが計算され、その目標信号出力レベルと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルとの差分が計算される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて計算した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行われる。
【００２６】
上記のような本発明の光中継システムにおいて、前記参照テーブルは、励起光の出力パワーとファイバ種別に対応して、主信号のラマン利得と、制御監視光のラマン利得の差（ラマン利得差）が格納されている。ラマン利得の波長方向のプロファイルは、励起光の出力パワーとファイバ種別でそのプロファイルは一意に決定される。そのため、例えば、あるファイバ種別の伝送路において、励起光の出力パワーを変化させた時の主信号光の波長帯のラマン利得と制御監視光の波長帯のラマン利得の値を実測しておき、それらの実測値の差を求めることで、あるファイバ種別と励起光の出力パワーに対応したラマン利得差（主信号光の波長帯のラマン利得−制御監視光の波長帯のラマン利得）のテーブルが作成できる。さらにファイバ種別を変更して、同様の作業を行うことで参照作成できる。参照テーブルは、ラマン利得の実測値ではなく、計算で求めたラマン利得プロファイルから作成しても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合においても、第２光増幅器から出力される信号レベルを適切に設定し、第２光増幅ユニット内の装置内レベルダイヤを正常にし、波長断からの復旧時間の低減および復旧時のＷＤＭ信号光の伝送品質を良好に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光中継伝送における光増幅の方法を示す略図である。(a)光増幅にＥＤＦＡを使用した場合の構成図(b)(a)の場合の伝送距離に対する光パワーを示す。(c)光増幅にＥＤＦＡと光ラマンアンプを使用した場合の構成図(d)(c)の場合の伝送距離に対する光パワーを示す。
【図２】従来技術の光中継システムを示す略図である。
【図３】ラマンアンプモジュールを備えた従来技術の光中継システムを示す略図である。
【図４】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルである。
【図５】ラマンアンプ未導入時におけるＷＤＭ信号光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図６−ａ】ラマンアンプ導入時における制御監視光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図６−ｂ】ラマンアンプ導入時における雑音光の伝送距離に対する光レベルを示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の光伝送システムの構成図である。
【図１０−ａ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と制御監視光の光スペクトルで、制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がある場合の略図である。
【図１０−ｂ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルで、光フィルタを用いて制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がないようにした場合の略図である。
【図１０−ｃ】ラマンアンプ導入時の伝送路下流における制ＷＤＭ信号光と御監視光の光スペクトルで、励起光の波長数を増やして、制御監視光の波長帯においてラマン利得の波長依存性の影響がないようにした場合の略図である。
【図１１】第１の実施の形態で用いる参照用テーブルの一例を示している略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図７は、本発明の第１実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図７において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器７００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット７０１と、前記第１増幅ユニット７０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路７０２と、前記光ファイバ伝送路７０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット７０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット７０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部７０４を備える。
【００３２】
また、前記第１光増幅ユニット７０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器７０５と、前記第１光増幅器７０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ７０６と、前記波長数検出部７０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ７０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器７０７と、前記第１光増幅器７０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器７０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路７０２の一端に与える合分波器７０９と、前記制御監視光送信器７０７から送信された前記制御監視光の一部を前記合分波器７０９で分波して前記制御監視光の出力レベルをモニタする制御監視出力モニタ７１０と、を有している。
【００３３】
前記波長数検出部７０４で検出された波長数情報および前記第１信号出力モニタ７０６で検出された第１信号出力レベル情報は、図７中に細い矢印線で示した制御線を介して、前記制御監視光送信器７０７に伝達され、制御監視信号に含ませる。
【００３４】
さらに、前記第２光増幅ユニット７０３は、前記光ファイバ伝送路７０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器７１１と、前記分波器７１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器７１２と、前記第２光増幅器７１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ７１３と、前記第２光増幅器７１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ７１４と、前記分波器７１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器７１５と、前記分派器７１１で分波された一部の前記制御監視光の入力レベルをモニタする制御監視信号入力モニタ７１７と、前記光ファイバ伝送路７０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器７１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器７１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ７１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路７１６と、前記光ファイバ伝送路７０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール７１８を有している。
【００３５】
前記ラマンアンプモジュール７１８は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路７１２に送出する励起光源７１９と、前記光ファイバ伝送路７０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器７２０と、前記励起光源７１９から出力される前記励起光の出力パワーを検出する励起光パワー検出部７２１と、制御監視信号の出力レベル情報と入力レベル情報とから算出される制御監視信号の実効的なスパンロスと前記励起光パワー検出部７２１で検出した励起光の出力パワー情報と前記伝送路７０２のファイバ種別情報に基づいて主信号波長帯のラマン利得を算出して、当該主信号波長帯のラマン利得を用いて主信号の実効的なスパンロスを算出するために参照する参照テーブル７２２と、を有している。
【００３６】
ここで、前記伝送路のファイバ種別情報について説明する。ファイバ種別情報は、ファイバケーブルを伝送路に敷設したときのデータもしくは資料などから決定する方法ないしは、サービスインの直前にファイバ伝送路の波長分散や損失などの伝送路情報を測定し、その情報に基づいて決定する方法によって明らかになる。後者の方法の例として、各ファイバは例えばファイバの波長分散に違いがあるため、波長分散が１６〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度だった場合はＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ）、３〜５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度だった場合はＤＳＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔ ｆｉｂｅｒ）などと決定することができる。
【００３７】
図１１に参照テーブル７２２の一例を示す。参照テーブルには、励起光の出力パワー（ＰＰump1、Ｐpump2・・・）とファイバ種別（ＳＭＦ、ＤＳＦ・・・）に対応して、主信号のラマン利得と、制御監視光のラマン利得の差（ラマン利得差）が格納されている。ここで、テーブルの作成アルゴリズムについて説明する。ラマン利得の波長方向のプロファイルは、図４に示したような形状をしており、励起光の出力パワーとファイバ種別でそのプロファイルは一意に決定される。そのため、例えば、あるファイバ種別の伝送路において、励起光の出力パワーを変化させた時の主信号光の波長帯のラマン利得と制御監視光の波長帯のラマン利得の値を実測しておき、それらの実測値の差を求めることで、あるファイバ種別と励起光の出力パワーに対応したラマン利得差（主信号光の波長帯のラマン利得−制御監視光の波長帯のラマン利得）のテーブルが作成できる。さらにファイバ種別を変更して、同様の作業を行うことで図１１に示したような参照テーブル７２２が作成できる。参照テーブルは、ラマン利得の実測値ではなく、計算で求めたラマン利得プロファイルから作成しても良い。
【００３８】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット７０１から光ファイバ伝送路７０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット７０３に伝えられる。第２光増幅ユニット７０３では、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ７１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器７１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。
【００３９】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤
差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行なわれる。
【００４０】
主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット７０１から光ファイバ伝送路７０２に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット７０３に伝えられる。第２光増幅ユニット７０３では、制御回路７１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、図６−ａのように、制御監視光の出力レベル情報に示される上流側での制御監視光の出力レベルＰ制御監視-OUT[ｄＢｍ]と、制御監視信号入力モニタ７１７で検出された制御監視信号の入力レベルＰ制御監視-IN[ｄＢｍ]を用いて制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFF[ｄＢ]＝Ｐ制御監視-OUT−Ｐ制御監視-INが算出され、前記制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFF[ｄＢ]と前記励起光パワー検出部７２１で検出した励起光の出力パワー情報ＰPump-OUT[ｄＢｍ]と前記伝送路７０２のファイバ種別情報を基に前記参照テーブル７２２を参照して主信号波長帯のラマン利得ＧRaman―Signal[ｄＢ]と制御監視信号波長帯のラマン利得ＧRaman―制御監視[ｄＢ]の差ΔＧRaman[ｄＢ]を算出して、当該ラマン利得差ΔＧRamanと前記制御監視光の実効的なスパンロスＬ制御監視-EFFを用いて主信号の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]＝Ｌ制御監視-EFF＋ΔＧRamanを算出し、前記主信号の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器７１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。
【００４１】
なお前記参照テーブルは、図１１のようなテーブル形式に限らず、ファイバ種別ごとにテーブルを保有することでも、光中継システムの上位レイヤのＯｐＳ（オペレーションシステム）などから光ファイバ種別ごとのテーブルをインプットしてもよい。
【００４２】
また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器７１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ７１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器７１２の制御が行われる。
【００４３】
なお、図１０−ａに示したように制御監視光は、製造ばらつきや、温度特性によって波長方向にばらつく場合がある。制御監視光の波長帯のラマン利得は波長依存性が顕著のため、上述の主信号波長帯のラマン利得ＧRaman―Signal[ｄＢ]と制御監視信号波長帯のラマン利得ＧRaman―制御監視[ｄＢ]の差ΔＧRaman[ｄＢ]にもばらつきが生じ、前記第２光増幅器７１２の出力制御に誤差が生じる可能性が考えられる。そこで、制御監視光入力モニタ７１７の直前に光等化器もしくは光フィルタなどを備えて、図１０−ｂに示すように制御監視光の波長帯にラマン利得の波長依存性が現れないようにしたり、ラマンアンプモジュール７１８に具備した励起光源７１９の波長数を増やし、図１０−ｃに示すようにラマン利得の広域化を行うことでラマン利得の波長依存性が現れないようにしたり、制御監視光入力モニタ７１７で複数回モニタした制御監視光の入力レベルの値を平均化することで波長ばらつきを軽減することで、ラマン利得の差ΔＧRamanのばらつきが抑えられ、前記第２ひかり増幅器７１２の出力制御は正常に行われる。ただし、本発明では、前記波長数検出部７０４で取得した波長数情報に基づいて、前記第２光増幅器７１２の出力制御の補正を行うため、大きな誤差は生じないと考えられる。
【実施例２】
【００４４】
図８は、本発明の第２実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。図８において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器８００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット８０１と、前記第１増幅ユニット８０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路８０２と、前記光ファイバ伝送路８０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット８０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット８０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部８０４を備える。
【００４５】
また、前記第１光増幅ユニット８０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器８０５と、前記第１光増幅器８０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ８０６と、前記波長数検出部８０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ８０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器８０７と、前記第１光増幅器８０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器８０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路８０２の一端に与える合分波器８０９と、前記第１光増幅器８０５から出力される前記雑音光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｃａｔｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の一部を分岐して前記雑音光の出力レベルをモニタする雑音光出力モニタ８１０と、を有している。
【００４６】
さらに、前記第２光増幅ユニット８０３は、前記光ファイバ伝送路８０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器８１１と、前記分波器８１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器８１２と、前記第２光増幅器８１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ８１３と、前記第２光増幅器８１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ８１４と、前記分波器８１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器８１５と、前記第１増幅器から出力された前記雑音光の前記第２増幅ユニットへの入力レベルをモニタする雑音光入力モニタ８１７と、前記光ファイバ伝送路８０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器８１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器８１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ８１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路８１６と、前記光ファイバ伝送路８０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール８１８を有している。
【００４７】
前記ラマンアンプモジュール８１８は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路８１２に送出する励起光源８１９と、前記光ファイバ伝送路８０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光と前記制御監視光と前記励起光を逆進方向に合波する合波器８２０と、を有している。
【００４８】
上記のような構成の光中継システムでは、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット８０１から光ファイバ伝送路８０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット８０３に伝えられる。第２光増幅ユニット８０３では、制御回路８１６において、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ８１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器８１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ８１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器８１２の制御が行われる。
【００４９】
また主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット８０１から光ファイバ伝送路８０２に出力される制御監視光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット８０３に伝えられる。第２光増幅ユニット８０３では、制御回路８１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、図６−ｂのように、前記第１増幅器から出力された雑音光の出力レベル情報ＰASE-OUT[ｄＢｍ]と、雑音光入力モニタ８１７で検出された前記雑音光の入力レベルＰASE-IN[ｄＢｍ]を用いて前記雑音光の実効的なスパンロスＬASE-EFF[ｄＢ]＝ＰASE-OUT−ＰASE-INが算出され、前記雑音光の実効的なスパンロスＬASE-EFF[ｄＢ]に基づいて、第２光増幅器８１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬASE-EFFが算出される。
【００５０】
例えば、第１光増幅器８０５のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｏｇｕｒｅ）を５[ｄＢ]、実際のスパンロスを３０［ｄＢ］、ラマン利得を１５[ｄＢ]とすると、出力レベルＰASE-OUT＝−２８[ｄＢｍ]＝−５３（ＮＦ５[ｄＢ]、光増幅器０[ｄＢｍ]入力の場合の０．１ｎｍあたりの光雑音量）＋２５（主信号波長帯域３０ｎｍ）、前記雑音光の入力レベルＰASE-IN＝−４３[ｄＢｍ]＝−２８（出力レベル）−３０（実際のスパンロス）＋１５（ラマン利得）となり、実現可能な光レベルである。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ８１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器８１２の制御が行われる。
【実施例３】
【００５１】
図９は、本発明の第３実施形態によるラマンアンプが導入された光中継システムの主要部の構成を示すブロック図である。
【００５２】
図９において、本実施形態の光中継システムは、波長の異なる複数の光信号が合波されたＷＤＭ信号光に対して所望の波長の光信号を合分波する合分波器９００と、ＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅ユニット９０１と、前記第１増幅ユニット９０１で増幅されたＷＤＭ信号光が一端に入力される光ファイバ伝送路９０２と、前記光ファイバ伝送路９０２の他端から出力されるＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅ユニット９０３と、から構成されており、前記第１光増幅ユニット９０１に入力されるＷＤＭ信号光の波長数を検出して波長数情報を生成する波長数検出部９０４を備える。
【００５３】
また、前記第１光増幅ユニット９０１は、入力されるＷＤＭ信号光を増幅する第１光増幅器９０５と、前記第１光増幅器９０５から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第１信号出力レベル情報を生成する第１信号出力モニタ９０６と、前記波長数検出部９０４で生成された波長数情報および前記第１信号出力モニタ９０６で生成された第１信号出力レベル情報を含んだ制御監視光を送信する制御監視光送信器９０７と、前記第１光増幅器９０５で増幅されたＷＤＭ信号光および前記制御監視光送信器９０７から送信された制御監視光を合波して前記光ファイバ伝送路９０２の一端に与える合分波器９０９と、前記第１光増幅器が増幅するＷＤＭ信号光の波長数がゼロになった場合に主信号の代わりにダミー光を前記光ファイバ伝送路９０２に送出するダミー光源９１０と、を有している。
【００５４】
さらに、前記第２光増幅ユニット９０３は、前記光ファイバ伝送路９０２の他端から出力される光をＷＤＭ信号光および制御監視光および制御監視光の一部に分波する分波器９１１と、前記分波器９１１で分波されたＷＤＭ信号光を増幅する第２光増幅器９１２と、前記第２光増幅器９１２に入力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して信号入力レベル情報を生成する信号入力モニタ９１３と、前記第２光増幅器９１２から出力されるＷＤＭ信号光の総パワーを検出して第２信号出力レベル情報を生成する第２信号出力モニタ９１４と、前記分波器９１１で分波された制御監視光を受信して前記波長数情報および前記第１信号出力レベル情報を取得する制御監視光受信器９１５と、前記光ファイバ伝送路９０２における主信号の実効的なスパンロス（実際のスパンロスからラマン利得を差し引いた値）を算出し、その実効的なスパンロスに基づいて前記第２光増幅器９１２に設定する利得を算出すると共に、前記制御監視光受信器９１５で取得された波長数情報を用いて前記第２光増幅器９１２の目標信号出力レベルを算出し、その目標信号出力レベルと前記第２信号出力モニタ９１４で生成された第２信号出力レベル情報との差分を補正値として前記算出した利得の補正を行い、その補正した利得に従って前記第２光増幅器を制御する制御回路９１６と、前記光ファイバ伝送路９０２で減衰したＷＤＭ信号光を増幅するラマンアンプモジュール９１７を有している。
【００５５】
前記ラマンアンプモジュール９１７は、前記ＷＤＭ信号光をラマン増幅するための励起光を前記光ファイバ伝送路９１２に送出する励起光源９１８と、前記光ファイバ伝送路９０２の上流から伝搬されてくる前記ＷＤＭ信号光および前記制御監視光と、前記励起光とを逆進方向に合波する合波器９１９と、を有している。
【００５６】
上記のような構成の光中継システムでは、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生していない場合、上流側の第１光増幅ユニット９０１から光ファイバ伝送路９０２に出力されるＷＤＭ信号光についての波長数情報および第１信号出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット９０３に伝えられる。第２光増幅ユニット９０３では、制御回路９１６において、第１信号出力レベル情報に示される上流側でのＷＤＭ信号光の総出力パワーと、信号入力モニタ９１３で検出された下流側でのＷＤＭ信号光の総入力パワーを用いてＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスＬSignal-EFF[ｄＢ]が算出され、当該ＷＤＭ信号光の実効的なスパンロスに基づいて第２光増幅器９１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬSignal-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波] と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器９１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ９１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器９１２の制御が行われる。
【００５７】
また主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生した場合、上流側の第１光増幅ユニット９０１から光ファイバ伝送路９０２に出力される前記ダミー光の出力レベル情報が制御監視光を利用して下流側の第２光増幅ユニット９０３に伝えられる。第２光増幅ユニット９０３では、制御回路９１６において、前記制御監視光受信機７１５で取得した前記波長数情報から、ＷＤＭ信号光の波長数がゼロであり、主信号であるＷＤＭ信号光の波長断が発生したと判断される場合、前記ダミー光の出力レベル情報ＰDummy-OUT[ｄＢｍ]と、第１信号入力モニタ９１３で検出された前記ダミー光の入力レベルＰDummy-IN[ｄＢｍ]を用いて前記ダミー光の実効的なスパンロスＬDummy-EFF[ｄＢ]＝ＰDummy-OUT−ＰDummy-INが算出され、前記ダミー光の実効的なスパンロスＬDummy-EFF[ｄＢ]に基づいて、第２光増幅器９１２に設定する利得ＧEDFA[ｄＢ]＝ＬDummy-EFFが算出される。また、ＷＤＭ信号光の波長数情報Ｎ[波]と１波長あたりの出力パワーＰOUTperλ[ｄＢｍ]を用いて第２光増幅器８１２の目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signal[ｄＢｍ]＝ＰOUTperλ・１０・Ｌｏｇ（Ｎ）が算出され、その目標信号出力レベルＰOUTtarget-Signalと第２信号出力モニタ９１４で検出された信号出力レベルＰOUTExp-Signalとの差分が算出される。前記主信号の実効的なスパンロスを基に算出した利得は実効的なスパンロスの測定誤差を含んでいるので、その誤差の補正が波長数情報を用いて算出した信号出力レベルの目標値と実測値との差分により行われ、補正後の利得に従って第２光増幅器９１２の制御が行われる。
【符号の説明】
【００５８】
１００−１,１００−２,１００−３,１００−４ 中継器
１０１−１,１０１−２ 光ファイバ伝送路
１０２−１, １０２−２, １０２−３, １０２−４ ＥＤＦＡ
１０３−１, １０３−２ 励起光源
１０４−１, １０４−２ 光ラマンアンプモジュール
２００，３００，７００，８００，９００ 合分波器
２０１，３０１，７０１，８０１，９０１ 第１光増幅ユニット
２０２，３０２，７０２，８０２，９０２ 光ファイバ伝送路
２０３，３０３，７０３，８０３，９０３ 第２光増幅ユニット
２０４，３０４，７０４，８０４，９０４ 波長数検出部
２０５，３０５，７０５，８０５，９０５ 第１光増幅器
２０６，３０６，７０６，８０６，９０６ 第１信号出力モニタ
２０７，３０７，７０７，８０７，９０７ 制御監視光送信器
２０８，３０８，７０８，８０８，９０８ 制御回路
２０９，３０９，７０９，８０９，９０９ 合分波器
２１０，３１０，７１０ 制御監視光出力モニタ
２１１，３１１，７１１，８１１，９１１ 分波器
２１２，３１２，７１２，８１２，９１２ 第２光増幅器
２１３，３１３，７１３，８１３，９１３ 第２信号入力モニタ
２１４，３１４，７１４，８１４，９１４ 第２信号出力モニタ
２１５, ３１５, ７１５, ８１５, ９１５ 制御監視光受信器
２１６，３１６，７１６，８１６，９１６ 制御回路
２１７，３１７，７１７ 制御監視光入力モニタ
３１８，７１８，８１８，９１７ 光ラマンアンプモジュール
３１９，７１９，８１９，９１８ 励起光源
３２０，７２０，８２０，９１９ 合波器
７２１ 励起光パワー検出部
７２２ 参照用テーブル
８１０ 雑音光出力モニタ
８１７ 雑音光入力モニタ
９１０ ダミー光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号光と第２の信号光を含む光信号を光ファイバ伝送路に送出する光送信器と、前記光信号が伝搬する光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路で伝搬してきた光信号を受信する光受信器と、一定区間の光ファイバ伝送路で減衰した少なくとも前記第1の信号光を含む前記光信号を増幅して後段に続く光ファイバに送出する光増幅器と、前記光ファイバ伝送路に前記光信号の進行方向とは逆向きに励起光を送出して前記光信号を前記光ファイバ伝送路上で分布ラマン増幅するラマンアンプモジュールをそれぞれ１つ以上含む光増幅ユニットと、前記光ファイバ伝送路の一端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルから前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルを差し引いた前記第２の信号光の伝送路損失と、前記ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、前記光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される前記第1の信号光の伝送路損失に基づいて前記光増幅器の出力制御を行う制御部を有することを特徴とする光中継システム。
【請求項２】
前記第２の信号光は、線路監視、波長数情報の伝達、前記光信号の前記光ファイバ伝送路への入力レベル情報の伝達、前記信号光の前記光ファイバ伝送路への入力レベル情報の伝達などを目的にした制御監視光であって、
前記制御監視光の波長帯が主信号である前記第1の信号光の波長帯とは異なることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項３】
前記第２の信号光は主信号である前記第１の信号光と同じ波長帯であって、前記光送信器から出力される雑音光であることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項４】
前記第２の信号光は主信号である前記第1の信号光と同じ波長帯であって、前記光ファイバ伝送路を伝搬している前記第１の信号光が１波長も伝搬していない波長断状態であるときに伝搬するダミー光であることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項５】
前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである前記出力レベルは、前記光増幅ユニット内に具備してある前記第２の信号光用の出力レベルモニタによってモニタされ、前記出力レベルモニタには、光フィルタを設置してラマン利得の波長依存性の影響を回避する機構を具備した請求項１に記載の光中継システム
【請求項６】
前記ラマンアンプモジュールは、前記励起光を前記光ファイバ伝送路に送出する１つ以上の励起光源を具備し、前記励起光源は、主信号である前記第１の信号光の波長帯と前記第２の信号光の波長帯でラマン利得に波長依存性がでないように前記励起光の波長配置を実現することを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項７】
前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである前記出力レベルは、前記出力レベルモニタによってモニタされた値の２回以上の測定結果の平均値として、ラマン利得の波長依存性の影響を回避する機構を具備した請求項１に記載の光中継システム
【請求項８】
請求項１に記載の光中継システムであって、前記光中継システムは前記光ファイバ伝送路を伝搬する前記光信号の波長数を検出する波長数検出部を具備し、前記波長数検出部は前記光信号の波長数に変更があった場合に、前記波長数情報を前記制御監視光を介して前記光増幅ユニット内に設置された前記光増幅器の制御回路に伝達し、前記制御回路は前記波長数情報に基づいて前記光増幅器から出力される光パワーの補正を行うことを特徴とする。
【請求項９】
第１の信号光と第２の信号光を含む光信号を光ファイバ伝送路に光送信器より送出し、前記光ファイバ伝送路で伝搬してきた光信号を光受信器で受信し、一定区間の光ファイバ伝送路で減衰した少なくとも前記第1の信号光を含む前記光信号を光増幅器により増幅して後段に続く光ファイバに送出し、前記光ファイバ伝送路に前記光信号の進行方向とは逆向きに励起光を送出して前記光信号を前記光ファイバ伝送路上で分布ラマン増幅し、前記光ファイバ伝送路の一端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルから前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルを差し引いた前記第２の信号光の伝送路損失と、前記ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、前記光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される前記第1の信号光の伝送路損失に基づいて前記光増幅器の出力制御を行うこと特徴とする光中継方法。
【請求項１】
第１の信号光と第２の信号光を含む光信号を光ファイバ伝送路に送出する光送信器と、前記光信号が伝搬する光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路で伝搬してきた光信号を受信する光受信器と、一定区間の光ファイバ伝送路で減衰した少なくとも前記第1の信号光を含む前記光信号を増幅して後段に続く光ファイバに送出する光増幅器と、前記光ファイバ伝送路に前記光信号の進行方向とは逆向きに励起光を送出して前記光信号を前記光ファイバ伝送路上で分布ラマン増幅するラマンアンプモジュールをそれぞれ１つ以上含む光増幅ユニットと、前記光ファイバ伝送路の一端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルから前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルを差し引いた前記第２の信号光の伝送路損失と、前記ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、前記光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される前記第1の信号光の伝送路損失に基づいて前記光増幅器の出力制御を行う制御部を有することを特徴とする光中継システム。
【請求項２】
前記第２の信号光は、線路監視、波長数情報の伝達、前記光信号の前記光ファイバ伝送路への入力レベル情報の伝達、前記信号光の前記光ファイバ伝送路への入力レベル情報の伝達などを目的にした制御監視光であって、
前記制御監視光の波長帯が主信号である前記第1の信号光の波長帯とは異なることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項３】
前記第２の信号光は主信号である前記第１の信号光と同じ波長帯であって、前記光送信器から出力される雑音光であることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項４】
前記第２の信号光は主信号である前記第1の信号光と同じ波長帯であって、前記光ファイバ伝送路を伝搬している前記第１の信号光が１波長も伝搬していない波長断状態であるときに伝搬するダミー光であることを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項５】
前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである前記出力レベルは、前記光増幅ユニット内に具備してある前記第２の信号光用の出力レベルモニタによってモニタされ、前記出力レベルモニタには、光フィルタを設置してラマン利得の波長依存性の影響を回避する機構を具備した請求項１に記載の光中継システム
【請求項６】
前記ラマンアンプモジュールは、前記励起光を前記光ファイバ伝送路に送出する１つ以上の励起光源を具備し、前記励起光源は、主信号である前記第１の信号光の波長帯と前記第２の信号光の波長帯でラマン利得に波長依存性がでないように前記励起光の波長配置を実現することを特徴とする請求項１に記載の光中継システム
【請求項７】
前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである前記出力レベルは、前記出力レベルモニタによってモニタされた値の２回以上の測定結果の平均値として、ラマン利得の波長依存性の影響を回避する機構を具備した請求項１に記載の光中継システム
【請求項８】
請求項１に記載の光中継システムであって、前記光中継システムは前記光ファイバ伝送路を伝搬する前記光信号の波長数を検出する波長数検出部を具備し、前記波長数検出部は前記光信号の波長数に変更があった場合に、前記波長数情報を前記制御監視光を介して前記光増幅ユニット内に設置された前記光増幅器の制御回路に伝達し、前記制御回路は前記波長数情報に基づいて前記光増幅器から出力される光パワーの補正を行うことを特徴とする。
【請求項９】
第１の信号光と第２の信号光を含む光信号を光ファイバ伝送路に光送信器より送出し、前記光ファイバ伝送路で伝搬してきた光信号を光受信器で受信し、一定区間の光ファイバ伝送路で減衰した少なくとも前記第1の信号光を含む前記光信号を光増幅器により増幅して後段に続く光ファイバに送出し、前記光ファイバ伝送路に前記光信号の進行方向とは逆向きに励起光を送出して前記光信号を前記光ファイバ伝送路上で分布ラマン増幅し、前記光ファイバ伝送路の一端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルから前記光ファイバ伝送路の他端における前記第２の信号光の光レベルである出力レベルを差し引いた前記第２の信号光の伝送路損失と、前記ラマンアンプモジュールから出力される励起光の前記光ファイバ伝送路への入力パワーと、前記光ファイバ伝送路のファイバ種別から算出される前記第1の信号光の伝送路損失に基づいて前記光増幅器の出力制御を行うこと特徴とする光中継方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−ａ】
【図６−ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０−ａ】
【図１０−ｂ】
【図１０−ｃ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−ａ】
【図６−ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０−ａ】
【図１０−ｂ】
【図１０−ｃ】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７４４５６（Ｐ２０１３−７４４５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１８７５（Ｐ２０１１−２１１８７５）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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