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JP2001102666A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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Publication number
JP2001102666A
JP2001102666A JP27501299A JP27501299A JP2001102666A JP 2001102666 A JP2001102666 A JP 2001102666A JP 27501299 A JP27501299 A JP 27501299A JP 27501299 A JP27501299 A JP 27501299A JP 2001102666 A JP2001102666 A JP 2001102666A
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JP
Japan
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optical
band
optical amplifier
wavelength
signal
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Pending
Application number
JP27501299A
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English (en)
Inventor
Naomasa Shimojo
直政 下條
Takao Naito
崇男 内藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US09/634,912 priority patent/US6882466B1/en
Priority to DE60031347T priority patent/DE60031347T2/de
Priority to EP00116297A priority patent/EP1091509B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】２つの波長帯域の光信号の増幅を行う光増幅器
について、一方の波長帯域に対する光ＳＮ比の劣化を低
減し、また、実装スペースや消費電力等の制約にも対応
できる簡略な構成の光増幅器を提供する。 【解決手段】本光増幅器は、ＣバンドおよびＬバンドの
各光信号を増幅するＣ／Ｌバンド光増幅部５と、該Ｃ／
Ｌバンド光増幅部５の出力光をＣバンドとＬバンドに分
波する分波器１と、該分波器１で分波されたＬバンドの
光信号を増幅するＬバンド光増幅部３と、分波器１で分
波されたＣバンドの光信号およびＬバンド光増幅部３で
増幅されたＬバンドの光信号を合波する合波器４とを有
し、Ｃ／Ｌバンド光増幅部５で用いられる１４８０ｎｍ
帯の励起光の一部を入力端子ＩＮを介して伝送路Ｌのラ
マン増幅発生媒体に供給して、ラマン増幅されたＬバン
ドの光信号がＣ／Ｌバンド光増幅部５に入力されるよう
にした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重信号光を
増幅する光増幅器に関し、特に、２つの波長帯域の光信
号を含んだ波長多重信号光を一括して増幅する光増幅器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、長距離の光伝送システムでは、光
信号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、
波形等化(reshaping)および識別再生(regenerating)を
行う光再生中継器を用いて伝送を行ってきた。しかし、
現在では光増幅器の実用化が進み、光増幅器を線形中継
器として用いる光増幅中継伝送方式が検討されている。
光再生中継器を光増幅中継器に置き換えることにより、
中継器内の部品点数が大幅に削減され、信頼性が確保さ
れるとともに大幅なコストダウンが見込まれる。
【０００３】また、光伝送システムの大容量化を実現す
る方法のひとつとして、１本の光伝送路に２以上の異な
る波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤ
Ｍ）光伝送方式が注目されている。上記の光増幅中継伝
送方式とＷＤＭ光伝送方式とを組み合わせたＷＤＭ光増
幅中継伝送方式においては、光増幅器を用いてＷＤＭ信
号光を一括して増幅することが可能であり、簡素な構成
（経済的）で、大容量かつ長距離伝送が実現可能であ
る。
【０００４】上記のような従来の光伝送システムに用い
られるＷＤＭ信号光の波長帯域としては、１５５０ｎｍ
帯のいわゆるＣバンドに加えて、最近は１５８０ｎｍ帯
のいわゆるＬバンドが検討されており、両者を１つの伝
送路で伝送させるＷＤＭ光増幅中継伝送システム（Ｃ／
ＬバンドＷＤＭ光増幅中継伝送システム）が検討されて
いる。
【０００５】ＣバンドとＬバンドの両方に光増幅帯域を
有する光増幅器としては、例えば、山田他による、「光
ファイバ増幅器・広帯域化に関する最近の研究動向」、
信学技報：TECHNICAL REPORT OF IEICE. OCS97-42,ED97
-132 OPE97-87 LQE97-87(1997-11)等が知られている。
この光増幅器は、図２３のブロック図に示すように、入
力されるＷＤＭ信号光を分波器でＣバンドおよびＬバン
ドに分波し、Ｃバンド光増幅部およびＬバンド光増幅部
でそれぞれ増幅した後に合波器で合波して出力する簡略
な並列構成のものである。
【０００６】しかし、ＣバンドおよびＬバンドの各光増
幅部の入力側に合波器が設けられるため、その挿入損失
分だけ雑音指数が劣化するという問題もあった。これに
対処した技術としては、例えば、Lucent社がOptical Am
plifier and their Apprication '97のPostDeadline 2
で発表した光増幅器等が知られており、その概略構成は
図２４のブロック図に示すようなものである。図２４の
構成は、上記図２３の構成について、分波器の前段に、
ＣバンドおよびＬバンドの両方に増幅帯域を有するＣ／
Ｌバンド光増幅部を配置したものであって、少なくとも
分波器の挿入損失分以上の利得がＣ／Ｌバンド光増幅部
により確保され、雑音指数の改善が図られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＣ／Ｌバンド光増幅器では、Ｃバンド光増幅部の
雑音指数とＬバンド光増幅部の雑音指数とが異なる場合
が多く、一般的に、Ｌバンドの光信号についての光ＳＮ
比がＣバンドの光信号に比べて劣化してしまうという欠
点があった。具体的には、各バンドの光増幅部に希土類
元素ドープファイバを用いた光ファイバ増幅器を利用し
た場合、Ｌバンド光増幅部の雑音指数が１ｄＢ程度劣化
することが知られている。
【０００８】また、図２４に示したような構成の光増幅
器は、光ファイバ増幅部を３つ以上有しているため、励
起光源数も増大し、その結果、光増幅器全体の消費電力
が増大してしまう。特に、例えば海底中継器等として用
いられる光増幅器のように、実装スペースや消費電力な
どの観点から制約を受ける場合には、図２４に示したよ
うな構成の実現は困難である。
【０００９】さらに、ＣバンドおよびＬバンドの光パワ
ーのバランスを制御することも重要になる。すなわち、
各バンドに含まれる光信号の数（チャネル数）が異なる
ような設定の場合や、その設定が運用中に変化するよう
な場合などには、各バンドの光増幅部の動作をそれぞれ
適切に制御して所要の伝送特性を確保する必要がある。
【００１０】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、２つの波長帯域の光信号の増幅を行う光増幅器につ
いて、一方の波長帯域に対する相対的な光ＳＮ比の劣化
を低減した光増幅器を提供することを第１の目的とす
る。また、実装スペースや消費電力等の制約にも対応で
きる簡略な構成の光増幅器を提供することを第２の目的
とする。さらに、各波長帯域についての光パワーのバラ
ンス制御が可能な光増幅器を提供することを第３の目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による光増幅器の一つの態様は、第１波長帯
域（例えば、１５５０ｎｍ帯等）および第２波長帯域
（例えば、１５８０ｎｍ帯等）の各光信号を含んだ波長
多重信号光を増幅する光増幅器において、励起光が供給
された希土類元素ドープファイバを用いて波長多重信号
光を増幅する光増幅手段を備え、該光増幅手段で用いら
れる励起光が、第２波長帯域の光信号に対してラマン増
幅を発生させることが可能な波長を有し、光増幅手段の
前段側に配置される外部の伝送路の少なくとも一部を形
成するラマン増幅発生媒体に、光増幅手段で用いられる
励起光の一部を供給することで、ラマン増幅発生媒体で
ラマン増幅された第２波長帯域の光信号を含む波長多重
信号光が光増幅手段に入力される構成としたものであ
る。
【００１２】かかる構成によれば、光増幅手段で用いら
れる励起光の一部を利用して、第２波長帯域の光信号を
ラマン増幅することが可能となり、ラマン増幅された第
２波長帯域の光信号が光増幅手段で増幅されるようにな
る。これにより、第２波長帯域についての光ＳＮ比が改
善されて、各波長帯域で特性の揃った光信号が得られる
ようになる。
【００１３】上記光増幅器の具体的な構成の１つとして
は、波長多重信号光を第１波長帯域および第２波長帯域
の各光信号に分波する分波手段と、該分波手段で分波さ
れた第１波長帯域および第２波長帯域の各光信号を合波
する合波手段と、を備え、光増幅手段は、分波手段で分
波された第１波長帯域の光信号を増幅する第１光増幅部
と、分波手段で分波された第２波長帯域の光信号を増幅
する第２光増幅部と、を有し、第１増幅部で用いられる
励起光の一部を、ラマン増幅発生媒体に分波手段を介し
て供給することで、ラマン増幅発生媒体でラマン増幅さ
れた第２波長帯域の光信号が分波手段を介して第２光増
幅部に入力される構成としてもよい。
【００１４】また、上記光増幅器の他の具体的な構成と
しては、波長多重信号光を第１波長帯域および第２波長
帯域の各光信号に分波する分波手段と、該分波手段で分
波された第１波長帯域および第２波長帯域の各光信号を
合波する合波手段と、を備え、光増幅手段は、分波手段
に入力される波長多重信号光を一括して増幅する前段光
増幅部と、分波手段で分波された第２波長帯域の光信号
のみを増幅する第２光増幅部と、を有し、前段光増幅部
で用いられる励起光の一部を、ラマン増幅発生媒体に供
給することで、ラマン増幅発生媒体でラマン増幅された
第２波長帯域の光信号を含む波長多重信号光が前段光増
幅部に入力される構成としてもよい。
【００１５】本発明による光増幅器の他の態様は、第１
波長帯域（例えば、１５５０ｎｍ帯等）および第２波長
帯域（例えば、１５８０ｎｍ帯等）の各光信号を含んだ
波長多重信号光を増幅する光増幅器において、波長多重
信号光に対して、第１波長帯域および第２波長帯域の各
光信号を一括して増幅する前段光増幅手段と、該前段光
増幅手段で増幅された波長多重信号光を第１波長帯域の
光信号と第２波長帯域の光信号とに分波する分波手段
と、該分波手段で分波された第２波長帯域の光信号のみ
を増幅する後段光増幅手段と、分波手段で分波された第
１波長帯域の光信号と後段光増幅手段で増幅された第２
波長帯域の光信号とを合波する合波手段と、を備えて構
成されるものである。
【００１６】かかる構成によれば、入力段に設けた前段
光増幅手段において、第１波長帯域の光信号が十分なレ
ベルまで増幅され、第２波長帯域の光信号については、
不足する利得分が後段光増幅手段で増幅されるようにな
る。これにより従来の光増幅器に比べて構成の簡略化が
図られる。
【００１７】また、上記の光増幅器については、分波手
段で分波された第１波長帯域の光信号パワーをモニタす
る第１パワーモニタ手段と、後段光増幅手段で増幅され
た第２波長帯域の光信号パワーをモニタする第２パワー
モニタ手段と、第１および第２パワーモニタ手段の各モ
ニタ結果に応じて、第１および第２波長帯域についての
光パワー偏差が一定となるように、前段光増幅手段およ
び後段光増幅手段のうちの少なくとも一方の動作を制御
する光パワー偏差制御手段と、を備えて構成されるよう
にするのが好ましい。
【００１８】かかる構成によれば、第１波長帯域および
第２波長帯域の光パワーのバランス制御が行われるよう
になる。これにより、各波長帯域についての光増幅をよ
り安定に行うことができ、使用チャネルの変更等にも柔
軟に対応することができる。
【００１９】上述した本発明による光増幅器の２つの態
様を組み合わせた構成、すなわち、光増幅手段で用いら
れる励起光の一部を利用して第２波長帯域の光信号をラ
マン増幅するとともに、分波された第１波長帯域の光信
号を増幅する第１光増幅部を省略して構成の簡略化を図
り、さらには、各波長帯域についてのバランス制御を行
うようにした構成とすることも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、第１実施形態にかかる光増
幅器の基本構成を示すブロック図である。
【００２１】図１において、本光増幅器は、外部の伝送
路Ｌから端子ＩＮを介して入力されるＷＤＭ信号光をＣ
バンドの光信号とＬバンドの光信号とに分波する分波手
段としての分波器１と、該分波器１で分波されたＣバン
ドの光信号を増幅する第１光増幅部としてのＣバンド光
増幅部２と、分波器１で分波されたＬバンドの光信号を
増幅する第２光増幅部としてのＬバンド光増幅部３と、
Ｃバンド光増幅部２およびＬバンド光増幅部３でそれぞ
れ増幅された光信号を合波し端子ＯＵＴを介して外部に
出力する合波手段としての合波器４とを有する。
【００２２】ここでは、Ｃバンドが第１波長帯域に相当
し、具体的には、例えば１５２５〜１５６５ｎｍの波長
帯域（１５５０ｎｍ帯）を示すものとする。また、Ｌバ
ンドが第２波長帯域に相当し、具体的には、例えば１５
６５〜１６１０ｎｍの波長帯域（１５８０ｎｍ帯）を示
すものとする。なお、本発明が適用可能な第１、２波長
帯域は上記の範囲に限定されるものではない。
【００２３】Ｃバンド光増幅部２は、例えば、エルビウ
ムドープファイバ（以下、ＥＤＦとする）２Ａ、ＷＤＭ
カプラ２Ｂ、励起光源（ＬＤ）２Ｃおよび光アイソレー
タ２Ｄを含んで構成される。
【００２４】ＥＤＦ２Ａは、エルビウム（Ｅｒ）を光フ
ァイバにドープした公知の希土類元素ドープファイバで
あって、少なくともＣバンドに増幅帯域を持つようにそ
の長さ等が最適化されている。このＥＤＦ２Ａの具体的
な設定については後述する。ＷＤＭカプラ２Ｂは、励起
光源２Ｃで発生した励起光をＥＤＦ２Ａに後方側から供
給する光カプラである。励起光源２Ｃは、ＥＤＦ２Ａ内
のエルビウムを励起することが可能であり、かつ、Ｌバ
ンドの光信号に対して外部の伝送路Ｌ内でラマン増幅を
起こさせることが可能な波長帯（例えば、１４８０ｎｍ
帯等）の励起光を発生する一般的な光源である。光アイ
ソレータ２Ｄは、ＷＤＭカプラ２Ｂから合波器４に向か
う方向にのみ光を通過させる一般的な光部品である。
【００２５】Ｌバンド光増幅部３は、例えば、光アイソ
レータ３Ａ、ＷＤＭカプラ３Ｂ、ＥＤＦ３Ｃおよび励起
光源（ＬＤ）３Ｄを含んで構成される。光アイソレータ
３Ａは、分波器１からＷＤＭカプラ３Ｂに向かう方向に
のみ光を通過させるものである。ＷＤＭカプラ３Ｂは、
光アイソレータ３Ａを通過したＬバンドの光信号と励起
光源３Ｄで発生した励起光とを合波してＥＤＦ３Ｃに供
給する光カプラである。ＥＤＦ３Ｃは、エルビウムを光
ファイバにドープした公知の希土類元素ドープファイバ
であって、Ｌバンドに限って増幅帯域を持つようにその
長さ等が最適化されている。このＥＤＦ３Ｃの具体的な
設定についても後述する。励起光源３Ｄは、ＥＤＦ３Ｃ
内のエルビウムを励起することが可能な波長帯（例え
ば、９８０ｎｍ帯や１４８０ｎｍ帯等）の励起光を発生
する一般的な光源である。
【００２６】なお、ＥＤＦを用いてＬバンドの光増幅を
行う場合、自然放出（ＡＳＥ）光の発生などの影響を考
慮して、前方励起型の構成とすることが一般的である。
ただし、ＥＤＦの後方側からも励起光を供給し、すなわ
ち、双方向励起型として励起効率の向上を図る場合もあ
る。
【００２７】また、本光増幅器に接続される外部の伝送
路Ｌは、光伝送路として一般に用いられている１．３μ
ｍ零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）に比べて非
線形実効断面積を小さくして、ラマン増幅が発生し易く
なるように設計された光ファイバが、少なくとも光増幅
器の端子ＩＮに接続する側に使用されているものとす
る。
【００２８】具体的には、例えば図２に示すように、信
号光波長帯域について正の波長分散値と正の分散スロー
プを持ち非線形実効断面積が相対的に大きな正分散ファ
イバ（例えば１．３μｍ零分散ＳＭＦなど）を中継区間
の前半（光増幅器の出力側）に用い、負の波長分散値と
負の分散スロープを持ち非線形実効断面積が相対的に小
さな負分散ファイバＲＤＦを中継区間の後半（光増幅器
の入力側）に用いた混成伝送路を使用するのが好適であ
る。この混成伝送路を適用することで、光増幅器の入力
端から漏れ出る１４８０ｎｍの励起光がＲＤＦに供給さ
れるようになり、Ｌバンドの光信号に対して効果的にラ
マン増幅が発生するようになる。また、これと同時に、
前半の１．３μｍ零分散ＳＭＦで発生する波長分散およ
び分散スロープが、後半のＲＤＦによって補償されるよ
うにもなる。このような混成伝送路を用いてＷＤＭ信号
光を伝送する技術は、本出願人が先に提案しているもの
である（特願平１１−５８４９９号および特願平１１−
１０４１５８号等を参照）。
【００２９】なお、本発明による光増幅器に接続される
伝送路Ｌは、上記のような混成伝送路に限られるもので
はなく、１．３μｍ零分散ＳＭＦよりも非線形実効断面
積の小さい光ファイバを中継区間の全域に使用したもの
であってもよい。また、非線形実効断面積の小さな光フ
ァイバとしては、上記ＲＤＦ以外にも、例えば分散シフ
トファイバ（ＤＳＦ）などを用いても構わない。
【００３０】ここで、前述したＣバンドまたはＬバンド
に増幅帯域を有するＥＤＦの設定条件について説明す
る。図３は、一般的なＥＤＦの単位長さあたりの利得に
関する波長特性を各反転分布率（０．０〜１．０）につ
いて示した図である。
【００３１】図３に示すように、Ｃバンド（１５５０ｎ
ｍ帯）については、反転分布率が約０．５５以上のとき
に正の利得を持つようになる。Ｌバンド（１５８０ｎｍ
帯）については、反転分布率が約０．４以上のときに正
の利得を持つようになるが、反転分布率が大きくなると
利得の波長依存性が大きくなる。Ｌバンドについて比較
的平坦な利得波長特性が得られる反転分布率はおよそ
０．４５〜０．５５の範囲になる。
【００３２】したがって、Ｃバンドの光増幅では、ＥＤ
Ｆ２Ａの長手方向の平均の反転分布率が０．５５以上と
なるように、ＥＤＦ２Ａの長さや励起光パワーを設定す
ることで、Ｃバンドの光信号を所要のレベルまで増幅す
ることができるようになる。なお、この設定の場合に
は、Ｌバンドの光信号も増幅可能であるが、その利得は
Ｃバンドの利得に比べて小さく、波長に対する利得偏差
も大きいという特徴がある。一方、Ｌバンドの光増幅で
は、ＥＤＦ３Ｃの長手方向の平均の反転分布率が０．４
５〜０．５５の範囲となるように、ＥＤＦ３Ｃの長さや
励起光パワー等を設定することで、Ｌバンドの光信号の
みを平坦な利得波長特性で増幅することができる。この
ような低い反転分布率によるＬバンドの光増幅は、具体
的には、Ｃバンドの光増幅に用いられる一般的なＥＤＦ
を長尺化して反転分布率を低くするなどの方法により実
現可能である。
【００３３】ここで、前述したラマン増幅について簡単
に説明する。ラマン増幅は、ラマン増幅発生媒体に所要
の励起光を供給することによって、該ラマン増幅発生媒
体内を伝搬する光信号が増幅される現象である。ラマン
増幅が発生する波長帯は、ラマン励起光の波長帯に応じ
て変化することが知られている。具体的に光通信で利用
される波長帯域では、ラマン励起光波長から１００ｎｍ
程度長波長側にシフトした波長帯でラマン増幅が発生す
るものと考えることができる。また、ラマン増幅は、非
線形実効断面積の小さな光ファイバ内において発生し易
いという特性を有する。したがって、図１に示した構成
では、Ｃバンド光増幅部２において、励起光源２Ｃから
出力される波長１４８０ｎｍ帯の励起光が供給された伝
送路Ｌの非線形実効断面積の小さなＲＤＦ内で、Ｌバン
ド（１５８０ｎｍ帯）の光信号に対してラマン増幅が発
生することになる。
【００３４】次に、第１実施形態の光増幅器の動作につ
いて説明する。本光増幅器では、Ｃバンド光増幅部２か
ら分波器１および端子ＩＮを介して伝送路Ｌに漏れ出た
１４８０ｎｍ帯の励起光によって、Ｌバンドの光信号に
対し伝送路Ｌ内でラマン増幅が発生し、そのラマン増幅
されたＬバンドの光信号を含んだＷＤＭ信号光が、端子
ＩＮを介して分波器１に入力される。
【００３５】分波器１では、入力されたＷＤＭ信号光が
各バンドごとに分波され、Ｃバンドの光信号はＣバンド
光増幅部２に送られ、Ｌバンドの光信号はＬバンド光増
幅部３に送られる。Ｃバンド光増幅部２では、分波器１
からの光信号がＥＤＦ２Ａに送られる。このＥＤＦ２Ａ
には、励起光源２Ｃからの励起光がＷＤＭカプラ２Ｂを
介して供給されていて励起状態となっている。そして、
Ｃバンドの光信号がＥＤＦ２Ａ内を伝搬することで誘導
放出により所要のレベルまで増幅される。増幅されたＣ
バンドの光信号は、ＷＤＭカプラ２Ｂおよび光アイソレ
ータ２Ｄを介して合波器４に送られる。
【００３６】Ｌバンド光増幅部３では、分波器１から送
られてくるラマン増幅されたＬバンドの光信号が、光ア
イソレータ３ＡおよびＷＤＭカプラ３Ｂを介してＥＤＦ
３Ｃに送られる。ＥＤＦ３Ｃには、励起光源３Ｄからの
波長１４８０ｎｍ帯の励起光がＷＤＭカプラ３Ｂを介し
て供給されていて励起状態となっている。そして、Ｌバ
ンドの光信号がＥＤＦ３Ｃ内を伝搬することで誘導放出
により所要のレベルまで増幅される。
【００３７】Ｃバンド光増幅部２およびＬバンド光増幅
部３でそれぞれ増幅された各バンドの光信号は、合波器
４に送られて合波された後に、端子ＯＵＴを介して本光
増幅器の外部に出力される。
【００３８】上記のように第１実施形態では、Ｃバンド
光増幅部２においてＥＤＦ２Ａに供給される１４８０ｎ
ｍ帯の励起光が合波器１および端子ＩＮを介して外部の
伝送路Ｌに漏れ出る構成として、ＥＤＦ２Ａへの励起光
の一部を利用し伝送路Ｌでラマン増幅を発生さるように
したことで、本光増幅器に入力されるＷＤＭ信号光に含
まれるＬバンドの光信号レベルが増大するため、Ｌバン
ド光増幅部３から出力されるＬバンドの光信号の光ＳＮ
比を改善することができる。これにより、従来、Ｃバン
ドに比べてＬバンドのほうが劣化していた光ＳＮ比を、
ラマン増幅を利用してほぼ同等の特性となるようにする
ことが可能になる。
【００３９】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図４は、第２実施形態にかかる光増幅器の基本構
成を示す図である。ただし、第１実施形態の構成と同じ
部分には同一の符号が付してあり、以下同様とする。
【００４０】図４において、本光増幅器は、外部の伝送
路Ｌから端子ＩＮを介して入力されるＷＤＭ信号光を増
幅する前段光増幅部としてのＣ／Ｌバンド光増幅部５
と、該Ｃ／Ｌバンド光増幅部５で増幅された光信号をＣ
バンドの光信号とＬバンドの光信号とに分波する分波器
１と、該分波器１で分波されたＬバンドの光信号を増幅
するＬバンド光増幅部３と、分波器１で分波されたＣバ
ンドの光信号とＬバンド光増幅部３で増幅されたＬバン
ドの光信号を合波し、端子ＯＵＴを介して外部の伝送路
Ｌに出力する合波器４とを有する。
【００４１】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５は、例えば、ＥＤ
Ｆ５Ａ、ＷＤＭカプラ５Ｂ、励起光源（ＬＤ）５Ｃおよ
び光アイソレータ５Ｄを含んで構成される。ＥＤＦ５Ａ
は、一端が端子ＩＮに接続され、他端がＷＤＭカプラ５
Ｂに接続されており、励起光源５Ｃで発生する励起光が
ＷＤＭカプラ５Ｂを介して後方側から供給される。この
ＥＤＦ５Ａは、ＣバンドおよびＬバンドの両方に増幅帯
域を持つようにその長さ等が最適化されている。具体的
には、前述の図３を用いて説明したＣバンドの光増幅の
場合と同様にして、ＥＤＦ５Ａの長手方向の平均の反転
分布率が０．５５以上となるように長さ等を設定するこ
とで、ＣバンドおよびＬバンドの各光信号が増幅される
ようになる。だだし、Ｌバンドの光増幅については、そ
の利得がＣバンドの利得に比べて非常に小さく、かつ、
利得波長特性も比較的大きな傾きを持った特性となる。
励起光源５Ｃは、ＥＤＦ５Ａ内のエルビウムを励起する
ことが可能であり、かつ、Ｌバンドの光信号に対して外
部の伝送路Ｌ内でラマン増幅を起こさせることが可能な
波長帯（例えば、１４８０ｎｍ帯等）の励起光を発生す
る一般的な光源である。光アイソレータ５Ｄは、ＷＤＭ
カプラ５Ｂから分波器１に向かう方向にのみ光を通過さ
せるものである。
【００４２】分波器１、Ｌバンド光増幅部３および合波
器４は、第１実施形態で用いたものと同様であるためこ
こでの説明を省略する。また、本光増幅器に接続される
外部の伝送路Ｌについても、第１実施形態の場合と同様
にして、一般的な１．３μｍ零分散ＳＭＦに比べて非線
形実効断面積が小さくラマン増幅を生じやすい光ファイ
バが、少なくとも光増幅器の端子ＩＮに接続する側に使
用されているものとし、図２に示したように、２種類の
光ファイバを接続した混成伝送路等を用いるのが好まし
い。
【００４３】次に、第２実施形態の光増幅器の動作につ
いて説明する。本光増幅器では、Ｃ／Ｌバンド光増幅部
５から端子ＩＮを介して伝送路Ｌに漏れ出た１４８０ｎ
ｍ帯の励起光によって、Ｌバンドの光信号に対し伝送路
Ｌ内でラマン増幅が発生し、そのラマン増幅されたＬバ
ンドの光信号を含んだＷＤＭ信号光が、端子ＩＮを介し
てＣ／Ｌバンド光増幅部５に入力される。
【００４４】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５に入力されたＷＤ
Ｍ信号光は、ＣバンドおよびＬバンドの各光信号が一括
して増幅される。このＣ／Ｌバンド光増幅部５の増幅作
用により、少なくとも後段の分波器１における挿入損失
が補償されるようになる。
【００４５】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５から出力されたＷ
ＤＭ信号光は、分波器１で各バンドごとに分波され、Ｌ
バンドの光信号はＬバンド光増幅部３に送られる。Ｌバ
ンド光増幅部３では、第１実施形態の場合と同様にし
て、Ｌバンドの光信号が誘導放出により所要のレベルま
で増幅される。そして、分波器１で分波されたＣバンド
の光信号とＬバンド光増幅部３で増幅されたＬバンドの
光信号とは、合波器４に送られて合波された後に、端子
ＯＵＴを介して伝送路Ｌに出力される。
【００４６】上記のように第２実施形態では、端子ＩＮ
と分波器１の間にＣ／Ｌバンド光増幅部５を設け、か
つ、そのＣ／Ｌバンド光増幅部５においてＥＤＦ５Ａに
供給される１４８０ｎｍ帯の励起光が端子ＩＮを介して
外部の伝送路Ｌに漏れ出る構成として、Ｌバンドの光信
号に対し伝送路Ｌでラマン増幅を発生させるようにした
ことで、本光増幅器に入力されるＬバンドの光信号の入
力レベルが増大するため、光増幅器全体におけるＬバン
ドの光信号の光ＳＮ比を改善することができる。これに
より、従来、Ｃバンドに比べてＬバンドのほうが劣化し
ていた光ＳＮ比を、ラマン増幅を利用してほぼ同等の特
性となるようにすることが可能になる。もちろん、従来
の場合と同様に、Ｃ／Ｌバンド光増幅部５によって分波
器１の挿入損失も補償されるため、分波器１の挿入によ
る雑音指数の劣化を抑える効果もある。
【００４７】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。第３実施形態では、例えば前述した第２実施形態
について、波長分散および分散スロープの補償や利得波
長特性の補償等を光増幅器内で実施できるようにした場
合について考える。
【００４８】図５は、第３実施形態にかかる光増幅器の
構成例を示す図である。図５において、本光増幅器は、
分波器１と合波器４の間の各バンドに対応した光通路上
に、補償用光デバイス６Ｃ，６Ｌをそれぞれ設けた構成
である。ここでは、Ｃバンドに対応した補償用光デバイ
ス６Ｃが、分波器１と合波器４の間に挿入され、Ｌバン
ドに対応した補償用光デバイス６Ｌが、Ｌバンド光増幅
部３と合波器４の間に挿入されている。なお、各補償用
光デバイス６Ｌの挿入位置は、図示しないが分波器１と
Ｌバンド光増幅部３の間であっても構わない。
【００４９】各々の補償用光デバイス６Ｃ，６Ｌとして
は、例えば、本光増幅器に接続される伝送路Ｌで発生し
累積する波長分散および分散スロープを補償するために
用いられる分散補償ファイバ（ＤＣＦ）や、ファイバグ
レーティングなどの一般的な光パッシブ部品とすること
ができる。あるいは、Ｃ／Ｌバンド光増幅部５またはＬ
バンド光増幅部３の利得波長特性に対応した損失波長特
性を有する公知の利得等化器とすることもできる。分散
補償および利得波長特性の補償を同時に行う場合には、
各バンドごとにＤＣＦ等と利得等化器を縦続接続すれば
よい。
【００５０】上記のような構成とすることによって、第
２実施形態の場合の作用効果に加えて、波長分散および
分散スロープや各波長間の利得偏差が光増幅器内で補償
されるようになり、ＷＤＭ信号光の伝送特性を向上させ
ることが可能になる。
【００５１】なお、上記の第３実施形態では、各バンド
ごとに補償用光デバイスを設ける構成としたが、例えば
図６に示すように、ＣバンドおよびＬバンドについての
補償をまとめて行うことが可能な補償用光デバイス６Ｃ
Ｌを、合波器４と端子ＯＵＴの間にも設けるようにして
も構わない。
【００５２】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。第４実施形態では、例えば前述した第２実施形態
について、光増幅器の出力を一定に制御する自動レベル
制御（ＡＬＣ）および光増幅器における利得を一定に制
御する自動利得制御（ＡＧＣ）を実施する場合について
考える。
【００５３】図７は、第４実施形態にかかる光増幅器の
構成例を示す図である。図７において、本光増幅器は、
Ｌバンド光増幅部３に対してＡＧＣ回路３０を設け、Ｃ
／Ｌバンド光増幅部５に対してＡＬＣ回路５０を設けた
構成である。
【００５４】ＡＧＣ回路３０は、Ｌバンド光増幅部３に
入力されるＬバンドの光信号の一部を光カプラ３０Ａで
分岐し受光器３０Ｂで光電変換した信号と、Ｌバンド光
増幅部３から出力される光信号の一部を光カプラ３０Ｃ
で分岐し受光器３０Ｄで光電変換した信号とを用いて、
Ｌバンド光増幅部３における利得を演算し、該利得が一
定となるように増幅動作を制御する制御信号をＬバンド
光増幅部３に出力する。ＡＧＣ回路３０からの制御信号
を受けたＬバンド光増幅部３では、例えば励起光源３Ｄ
の注入電流等が制御信号に従って調整される。
【００５５】ＡＬＣ回路５０は、合波器４から出力され
るＷＤＭ信号光の一部を光カプラ５０Ａで分岐し受光器
５０Ｂで光電変換した信号と、予め設定した基準信号と
を比較して、本光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光レ
ベルが一定となるように増幅動作を制御する制御信号を
Ｃ／Ｌバンド光増幅部５に出力する。ＡＬＣ回路５０か
らの制御信号を受けたＣ／Ｌバンド光増幅部５では、例
えば励起光源５Ｃの注入電流等が制御信号に従って調整
される。
【００５６】上記のように第４実施形態によれば、第２
実施形態の場合の効果に加えて、Ｌバンド光増幅部３を
ＡＧＣ動作させることで、Ｌバンドの入力光レベルが変
化した場合でも利得波長特性の変動が抑えられ、安定し
た光増幅を行うことができる。また、出力光レベルをモ
ニタしてＣ／Ｌバンド光増幅部５をＡＬＣ動作させるこ
とで、本光増幅器への入力光レベルが変化した場合で
も、一定のレベルのＷＤＭ信号光を出力することがで
き、ＷＤＭ信号光の安定した増幅中継伝送が可能にな
る。
【００５７】なお、上記第４実施形態では、ＡＧＣとＡ
ＬＣを同時に実施する場合を示したが、一方の制御だけ
を適用するようにしてもよい。また、第１、第３実施形
態についても同様にして、ＡＧＣ、ＡＬＣを実施するこ
とが可能である。第１実施形態に対してＡＬＣを適用す
る場合には、ＡＬＣ回路の制御信号に従ってＣバンド光
増幅部２およびＬバンド光増幅部３の各増幅動作を調整
するようにすればよい。
【００５８】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。上述してきた第１〜第４実施形態は、ＥＤＦに供
給する１４８０ｎｍ帯の励起光の一部を利用してＬバン
ドの光信号に対しラマン増幅を発生させることによっ
て、Ｌバンドについての光ＳＮ比の改善を図るものであ
った。第５実施形態では、ＣバンドおよびＬバンドの光
信号を一括して増幅する従来の光増幅器について、構成
の簡略化という観点から改良を加えた技術を説明する。
【００５９】図８は、第５実施形態にかかる光増幅器の
基本構成を示すブロック図である。図８において、本光
増幅器は、上述の図２４に示した従来の構成について、
Ｃバンド光増幅部を省略し、その機能を前段のＣ／Ｌバ
ンド光増幅部５’に備えさせると共に、Ｃバンドの光信
号パワーとＬバンドの光信号パワーとのバランスを制御
する光パワー偏差制御手段としてのＣ／Ｌ比制御部７を
備えた構成である。Ｃ／Ｌバンド光増幅部５’から出力
されるＷＤＭ信号光をＣバンドとＬバンドに分波する分
波器１、後段光増幅手段に相当するＬバンド光増幅部
３、分波されたＣバンドの光信号およびＬバンド光増幅
部３で増幅されたＬバンドの光信号を合波する合波器４
は、上述の第１実施形態等で用いたものと同様である。
【００６０】前段光増幅手段に相当するＣ／Ｌバンド光
増幅部５’は、例えば、光アイソレータ５Ｅ、ＷＤＭカ
プラ５Ｆ、ＥＤＦ５Ｇおよび励起光源（ＬＤ）５Ｈを含
んで構成される。
【００６１】光アイソレータ５Ｅは、端子ＩＮからＷＤ
Ｍカプラ５Ｆに向かう方向にのみ光を通過させるもので
ある。ＷＤＭカプラ５Ｆは、光アイソレータ５Ｅを通過
したＷＤＭ信号光を、励起光源５Ｈからの励起光と合波
してＥＤＦ５Ｇに前方側から供給する。ＥＤＦ５Ｇは、
上述の第2実施形態（図４）で用いたＥＤＦ５Ａと同様
にして、ＣバンドおよびＬバンドの両方に増幅帯域を持
つようにその長さ等が最適化されている。励起光源５Ｈ
は、ＥＤＦ５Ｇ内のエルビウムを励起することが可能な
波長帯（例えば、９８０ｎｍ帯や１４８０ｎｍ帯等）の
励起光を発生する一般的な光源である。なお、ここでは
前方励起型の構成としたが、後方励起型または双方向励
起型の構成としてもよい。
【００６２】Ｃ／Ｌ比制御部７は、分波器１から出力さ
れるＣバンドの光信号の一部を光カプラ７Ａで分岐し受
光器（ＰＤ）７Ｂで光電変換した信号と、Ｌバンド光増
幅部３から出力される光信号の一部を光カプラ７Ｃで分
岐し受光器７Ｄで光電変換した信号とに基づいて、Ｌバ
ンド光増幅部３の増幅動作を制御する制御信号を出力す
る。ここでは、光カプラ７Ａおよび受光器７Ｂが第１パ
ワーモニタ手段に相当し、光カプラ７Ｃおよび受光器７
Ｄが第２パワーモニタ手段に相当する。
【００６３】上記のような構成の光増幅器では、端子Ｉ
Ｎを介して入力されたＷＤＭ信号光は、Ｃ／Ｌバンド光
増幅部５’に送られて、ＣバンドおよびＬバンドの各光
信号が一括して増幅される。このＣ／Ｌバンド光増幅部
５’の増幅作用により、Ｃバンドの光信号は所要の出力
レベル以上に増幅される。また、Ｌバンドの光信号につ
いては、少なくとも後段の分波器１における挿入損失が
補償される。
【００６４】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５’から出力された
ＷＤＭ信号光は、分波器１で各バンドごとに分波され、
Ｌバンドの光信号はＬバンド光増幅部３に送られる。Ｌ
バンド光増幅部３では、Ｌバンドの光信号が誘導放出に
より所要のレベルまで増幅される。
【００６５】そして、分波器１で分波されたＣバンドの
光信号と、Ｌバンド光増幅部３から出力されるＬバンド
の光信号とは、それぞれ光カプラ７Ａ，７Ｃを通過して
合波器４で合波され端子ＯＵＴから出力されると共に、
それらの光信号の一部が、光カプラ７Ａ，７Ｃで分岐さ
れた後に受光器７Ｂ，７Ｄを介してＣ／Ｌ比制御部７に
送られる。Ｃ／Ｌ比制御部７では、各受光器７Ｂ，７Ｄ
からの信号に基づいて、Ｃバンドの光信号パワーとＬバ
ンドの光信号パワーとが予め設定された比率となるよう
に、Ｌバンド光増幅部３の増幅動作を制御する制御信号
を出力する。具体的には、例えば、Ｃバンドについて３
２チャネルの光信号が使用され、Ｌバンドについては１
６チャネルの光信号が使用されるような状況の場合（各
チャネルの光パワーは等しいものとする）には、Ｃバン
ドの光信号パワーとＬバンドの光信号パワーとの比が
２：１で一定となるように、Ｌバンド光増幅部３の増幅
動作を制御する制御信号が生成される。Ｃ／Ｌ比制御部
７からの制御信号を受けたＬバンド光増幅部３では、例
えば励起光源３Ｄの注入電流等が制御信号に従って調整
される。
【００６６】上記のように第５実施形態によれば、入力
段に設けたＣ／Ｌバンド光増幅部５’において、Ｃバン
ドの光信号を十分なレベルまで増幅し、Ｌバンドの光信
号について不足する利得分に限って後段のＬバンド光増
幅部３で増幅するような構成としたことで、従来の光増
幅器に比べて構成の簡略化を図ることができる。これ
は、例えば本光増幅器が海底中継器として用いられる場
合など、実装スペースや消費電力に制約のあるときに
は、励起光源等の部品点数を削減できるため、特に有用
である。ただし、本発明による光増幅器は上記の用途に
限定されるものではない。また、ＣバンドおよびＬバン
ドの光パワーのバランスを制御可能としたことで、各バ
ンドの光増幅をより安定に行うことができると共に、例
えば各バンドにおける使用チャネルの変更等にも柔軟に
対応することが可能である。
【００６７】なお、上記の第５実施形態では、Ｃバンド
およびＬバンドの光パワーについてバランス制御を行う
構成としたが、そのような制御の必要性がないシステム
構成では、Ｃ／Ｌ比制御部７並びに光カプラ７Ａ，７Ｃ
および受光器７Ｂ，７Ｄを省略してもよい。
【００６８】次に、本発明の第６実施形態について説明
する。第６実施形態では、上記の第５実施形態につい
て、波長分散および分散スロープの補償や利得波長特性
の補償を光増幅器内で実施できるようにした場合につい
て考える。
【００６９】図９は、第６実施形態にかかる光増幅器の
構成例を示す図である。図９において、本光増幅器は、
前述した第３実施形態の場合と同様にして、分波器１と
合波器４の間の各バンドに対応した光通路上に、補償用
光デバイス６Ｃ，６Ｌをそれぞれ設けた構成である。こ
こでは、Ｃバンドに対応した補償用光デバイス６Ｃが、
分波器１と光カプラ７Ａの間に挿入され、Ｌバンドに対
応した補償用光デバイス６Ｌが、Ｌバンド光増幅部３と
光カプラ７Ｃの間に挿入されている。各々の補償用光デ
バイス６Ｃ，６Ｌとしては、例えば、分散補償ファイバ
（ＤＣＦ）、ファイバグレーティングなどの一般的な光
パッシブ部品、あるいは、公知の利得等化器等とするこ
とができる。なお、各補償用光デバイス６Ｃ，６Ｌの挿
入場所は、上記の位置に限られるものではなく、分波器
１と合波器４の間の各光通路上の任意の位置とすること
が可能である。
【００７０】このように第６実施形態によれば、第５実
施形態の場合の作用効果に加えて、波長分散および分散
スロープや各波長間の利得偏差が光増幅器内で補償され
るようになり、ＷＤＭ信号光の伝送特性を向上させるこ
とが可能になる。
【００７１】なお、上記の第６実施形態では、各バンド
ごとに補償用光デバイスを設ける構成としたが、例えば
図１０に示すように、ＣバンドおよびＬバンドについて
の補償をまとめて行うことが可能な補償用光デバイス６
ＣＬを、合波器４と端子ＯＵＴの間にも設けるようにし
ても構わない。
【００７２】次に、本発明の第７実施形態について説明
する。第７実施形態では、前述した第５実施形態につい
て、光増幅器の出力を一定に制御する自動レベル制御
（ＡＬＣ）および光増幅器における利得を一定に制御す
る自動利得制御（ＡＧＣ）を実施する場合について考え
る。
【００７３】図１１は、第７実施形態にかかる光増幅器
の構成例を示す図である。図１１において、本光増幅器
は、Ｃ／Ｌバンド光増幅部５’に対してＡＬＣ回路５０
およびＡＧＣ回路５１を設けた構成である。ＡＬＣ回路
５０は、第４実施形態の場合と同様に、合波器４から出
力されるＷＤＭ信号光の一部を光カプラ５０Ａで分岐し
受光器５０Ｂで光電変換した信号と予め設定した基準信
号とを比較して、光増幅器から出力されるＷＤＭ信号光
レベルが一定となるように増幅動作を制御する制御信号
をＣ／Ｌバンド光増幅部５’に出力する。
【００７４】ＡＧＣ回路５１は、Ｃ／Ｌバンド光増幅部
５’に入力されるＷＤＭ信号光の一部を光カプラ５１Ａ
で分岐し受光器５１Ｂで光電変換した信号と、上記ＡＬ
Ｃで用いた出力光のモニタ信号（光カプラ５０Ａおよび
受光器５０Ｂを介した信号）とを用いて、光増幅器全体
における利得を演算し、該利得が一定となるように増幅
動作を制御する制御信号をＣ／Ｌバンド光増幅部５’に
出力する。
【００７５】ＡＬＣ回路５０およびＡＧＣ回路３０から
の各制御信号を受けたＣ／Ｌバンド光増幅部５’では、
例えば励起光源５Ｃの駆動状態等が各々の制御信号に従
って調整される。
【００７６】上記のように第７実施形態によれば、第５
実施形態の場合の作用効果に加えて、ＡＬＣおよびＡＧ
Ｃの制御下で、Ｃ／Ｌバンド光増幅部５’を動作させる
ことによって、入力光レベルが変化した場合でも、一定
のレベルのＷＤＭ信号光を出力することができると共
に、利得波長特性の変動を抑えることができ、ＷＤＭ信
号光の増幅を安定して行うことが可能になる。
【００７７】なお、上記の第７実施形態では、ＡＧＣと
ＡＬＣを同時に実施する場合を示したが、一方の制御だ
けを適用するようにしてもよい。また、Ｃ／Ｌバンド光
増幅部５’をＡＧＣ動作させる構成としたが、Ｌバンド
光増幅部３をＡＧＣ動作させるようにしてもよい。具体
的には、図１２に示すように、Ｌバンド光増幅部３に対
してＡＧＣ回路３０を設け、Ｌバンド光増幅部３に入力
されるＬバンドの光信号の一部を光カプラ３０Ａで分岐
し受光器３０Ｂで光電変換した信号と、Ｃ／Ｌ比制御で
用いたＬバンドのモニタ信号（光カプラ７Ｃおよび受光
器７Ｄを介した信号）とを用いて、Ｌバンド光増幅部３
における利得を演算し、該利得が一定となるように増幅
動作を制御する制御信号をＡＧＣ回路３０からＬバンド
光増幅部３に送るようにする。さらに、上記の図１１若
しくは図１２の構成は、第６実施形態についても適用可
能である。
【００７８】次に、本発明の第８実施形態について説明
する。第８実施形態では、ラマン増幅を利用した第１〜
第４実施形態と、構成の簡略化および各バンドのバラン
ス制御を可能した第５〜第７実施形態とを組み合わせた
場合について説明する。
【００７９】図１３は、第８実施形態にかかる光増幅器
の基本構成を示すブロック図である。図１３に示すよう
に、本光増幅器は、上述の図４に示した第２実施形態の
構成について、Ｃバンド光増幅部２を省略し、その機能
を前段のＣ／Ｌバンド光増幅部５に備えさせると共に、
第５実施形態の場合と同様にして、Ｃ／Ｌ比制御部７、
光カプラ７Ａ，７Ｃおよび受光器７Ｂ，７Ｄを設け、Ｃ
バンドおよびＬバンドの光パワーについてバランス制御
を行うようにしたものである。
【００８０】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５の構成は、第２実
施形態の場合と同様であって、ＥＤＦ５Ａに後方側から
供給される１４８０ｎｍ帯の励起光の一部が端子ＩＮを
介して伝送路Ｌに漏れ出る構成である。光増幅器に接続
される伝送路Ｌは、１．３μｍ零分散ＳＭＦに比べて非
線形実効断面積が小さくラマン増幅を生じやすい光ファ
イバが、少なくとも光増幅器の端子ＩＮに接続する側に
使用されているものとする。
【００８１】上記のような構成の光増幅器では、Ｃ／Ｌ
バンド光増幅部５から伝送路Ｌに漏れ出た１４８０ｎｍ
帯の励起光によって、Ｌバンドの光信号に対し伝送路Ｌ
内でラマン増幅が発生し、そのラマン増幅されたＬバン
ドの光信号を含んだＷＤＭ信号光が、端子ＩＮを介して
Ｃ／Ｌバンド光増幅部５に入力されて、Ｃバンドおよび
Ｌバンドの各光信号が誘導放出により一括して増幅され
る。
【００８２】Ｃ／Ｌバンド光増幅部５から出力されたＷ
ＤＭ信号光は、分波器１で各バンドごとに分波され、Ｌ
バンドの光信号はＬバンド光増幅部３に送られて誘導放
出により所要のレベルまで増幅される。そして、分波器
１で分波されたＣバンドの光信号およびＬバンド光増幅
部３から出力されたＬバンドの光信号は、合波器４で合
波され端子ＯＵＴを介して伝送路Ｌに出力されるととも
に、それらの光信号の一部が、光カプラ７Ａ，７Ｃおよ
び受光器７Ｂ，７Ｄをそれぞれ介してＣ／Ｌ比制御部７
に送られ、ＣバンドおよびＬバンドのバランス制御が実
施される。
【００８３】このように第８実施形態によれば、１４８
０ｎｍ帯の励起光が伝送路Ｌに漏れ出る構成のＣ／Ｌバ
ンド光増幅部５を用い、該Ｃ／Ｌバンド光増幅部５にお
いてＣバンドの光信号を十分なレベルまで増幅し、Ｌバ
ンドの光信号について不足する利得分に限って後段のＬ
バンド光増幅部３で増幅するような構成としたことで、
伝送路Ｌでのラマン増幅によってＬバンドの光信号につ
いての光ＳＮ比の改善を図った光増幅器を簡略な構成に
より実現することができる。これにより、広帯域のＷＤ
Ｍ信号光を優れた特性で一括して増幅できる低消費電力
の光増幅器が提供可能になる。また、ＣバンドおよびＬ
バンドのバランス制御を可能としたことで、各バンドの
光増幅をより安定に行うことができ、使用チャネルの変
更等にも柔軟に対応することが可能になる。
【００８４】なお、第６実施形態の場合と同様にして、
図示しないが各バンドに対応した補償用光デバイスをそ
れぞれ設けて、波長分散および分散スロープの補償や利
得波長特性の補償を光増幅器内で実施するようにしても
よい。
【００８５】さらに、第７実施形態の場合のように、Ａ
ＬＣおよびＡＧＣを実施するときには、上述の図１２に
示したような構成とすればよい。なお、図１１に示した
ようにＣ／Ｌバンド光増幅部をＡＧＣ動作させる構成
は、入力レベルをモニタするためにＣ／Ｌバンド光増幅
部の前段に光カプラを挿入する必要があり、該光カプラ
によってＣ／Ｌバンド光増幅部から伝送路に向かう励起
光が減衰されてしまうため、第８実施形態への適用は困
難な場合がある。
【００８６】次に、上記の第８実施形態について、上り
回線および下り回線に対応した更に具体的な構成例を以
下に列挙する。なお、上り回線に対応する下り回線の構
成要素には同一の符号が付してある。
【００８７】図１４に示す光増幅器の構成例（１）は、
前述の図１４に示した基本構成について、各バンドに対
応した補償用光デバイス（ここでは、例えば利得等化器
とする）６Ｃ，６Ｌを設けると共に、Ｃ／Ｌバンド光増
幅部５をＡＬＣ動作させる構成とし、それらを上り回線
および下り回線に各々対応させたものである。なお、Ｌ
バンド光増幅部３の励起波長は、９８０ｎｍ帯および１
４８０ｎｍ帯のいずれかを選択でき、９８０ｎｍ帯とし
た場合には低雑音化および低消費電力化を図ることが可
能となり、１４８０ｎｍ帯とした場合には高出力化を図
ることが可能となる。
【００８８】上記のような構成では、上下回線で４台と
いう少ない励起光源でＣバンドおよびＬバンドの光増幅
を実現でき、ラマン増幅によるＬバンドの光ＳＮ比の改
善効果も得られる。また、ＡＬＣ動作により一定のレベ
ルのＷＤＭ信号光を出力することができ、Ｃバンドおよ
びＬバンドの光パワーのバランス制御も可能である。さ
らに、上りおよび下り回線が独立して個別に制御可能で
あるという利点も有する。
【００８９】図１５に示す光増幅器の構成例（２）は、
Ｌバンド光増幅部を双方向励起型の構成として励起効率
の向上を図ったものである。ここでは、上下回線それぞ
れについて、励起光源３Ｄから出力される９８０ｎｍ帯
の励起光を光カプラ３Ｂを介してＥＤＦ３Ｃに前方側か
ら供給し、また、上下回線で共用化した励起光源３Ｈか
ら出力される１４８０ｎｍ帯の励起光を光カプラ３Ｇ，
３Ｆを介してＥＤＦ３Ｃに後方側から供給するものとす
る。
【００９０】上記のような構成では、上記の図１４に示
した構成例（１）に対して１４８０ｎｍ帯の励起光源を
１台追加することで、上りおよび下りの各回線につい
て、励起効率の優れたＬバンドの光増幅が実現可能とな
る。その他の作用効果は、構成例（１）の場合と同様で
ある。
【００９１】なお、上記の例では、Ｌバンド光増幅部の
後方励起光源を上下回線で共用化する構成としたが、こ
れ以外にも、例えば図１６に示すように、上り回線およ
び下り回線ごとに、Ｃ／Ｌバンド光増幅部とＬバンド光
増幅部との間で１４８０ｎｍ帯の励起光源５Ｃを共用化
することも可能である。
【００９２】図１７に示す光増幅器の構成例（３）は、
Ｃ／Ｌバンド光増幅部に前方励起光を供給して双方向励
起型の構成とすることで、雑音指数の改善を図ったもの
である。ここでは、上下回線それぞれについて、励起光
源３Ｄから出力される９８０ｎｍ帯の励起光を光カプラ
３Ｈで２分岐して、分岐された各励起光を光カプラ５Ｉ
および３Ｂを介してＥＤＦ５Ａおよび３Ｃに前方側から
供給するものとする。なお、光カプラ３Ｈの分岐比は、
Ｌバンド光増幅部に供給される励起光パワーがＣ／Ｌバ
ンド光増幅部に供給される励起光パワーよりも大きくな
るように設定されている。
【００９３】上記のような構成では、Ｌバンドの光増幅
に用いていた励起光の一部をＣ／Ｌバンドの光増幅の前
方励起光として利用するようにしたことで、励起光源の
数を増やすことなくＣ／Ｌバンド光増幅部の雑音指数を
改善させることが可能になる。その他の作用効果は、構
成例（１）の場合と同様である。
【００９４】なお、Ｌバンドの光増幅に１４８０ｎｍ帯
の励起光を用いる場合には、例えば図１８に示すよう
に、Ｃ／Ｌバンド光増幅部の前方励起用として別個に９
８０nm帯の励起光源５Ｊを設けるようにしても構わな
い。
【００９５】図１９に示す光増幅器の構成例（４）は、
上記の図１５に示した構成例（２）と、図１７に示した
構成例（３）とを組み合わせたものである。このような
構成により、Ｌバンド光増幅部の励起効率の向上および
Ｃ／Ｌバンド光増幅部の雑音指数の改善を図ることがで
きる。
【００９６】図２０に示す光増幅器の構成例（５）は、
例えば、上記の図１８に示した構成例について、Ｃ／Ｌ
バンド光増幅部の前方励起光源を冗長構成としたもので
ある。ここでは、上りおよび下りの各Ｃ／Ｌバンド光増
幅部で用いられる前方励起光が、通常運用時、９８０ｎ
ｍ帯の常用励起光源５Ｊから光カプラ５Ｋを介して供給
され、常用励起光源５Ｊに異常が発生した場合には、９
８０ｎｍ帯の待機用励起光源５Ｊ’に切り替わるものと
する。
【００９７】上記のような構成では、Ｃ／Ｌバンド光増
幅部の励起光源の１つが上りおよび下り回線で冗長され
るので、フェールセーフな光増幅器の構成を実現するこ
とが可能である。その他の作用効果は、構成例（３）の
場合と同様である。
【００９８】図２１に示す光増幅器の構成例（６）は、
上記の図１６に示した構成例と、図２０に示した構成例
とを組み合わせ、さらに、励起光源数の削減を図ったも
のである。具体的には、上下回線ごとに、Ｃ／Ｌバンド
光増幅部の後方励起光源とＬバンド光増幅部の後方励起
光源とを共用化すると共に、上下回線で共用化した冗長
構成の励起光源５Ｊ，５Ｊ’から出力される９８０ｎｍ
帯の励起光を、光カプラ５Ｋ，５Ｌを介してＣ／Ｌバン
ド光増幅部およびＬバンド光増幅部にそれぞれ前方側か
ら供給するようにした構成である。
【００９９】上記のような構成では、上下回線について
４台という少ない励起光源により、Ｃ／Ｌバンド光増幅
部およびＬバンド光増幅部をそれぞれ双方向励起とする
ことが可能になり、また、各々の前方励起光源が上下回
線で冗長されるので、フェールセーフな光増幅器の構成
を実現することが可能である。
【０１００】なお、図２１には、ＣバンドおよびＬバン
ドの光パワーのバランスを制御するＣ／Ｌ比制御部７等
の構成が省略されているが、バランス制御の必要性に応
じて適宜にＣ／Ｌ比制御部７等を設けても構わない。
【０１０１】また、上述した各構成例（１）〜（６）
は、第８実施形態についての具体的な構成の一例である
が、本発明はこれらの構成例に限定されるものではな
い。さらに、各構成例ではＡＧＣが実施されていない
が、上下回線の各Ｌバンド光増幅部をＡＧＣ動作させる
構成としても構わない。加えて、第８実施形態以外の他
の実施形態についての具体的な構成例は、上述した各構
成例（１）〜（６）等に基づいて容易に実現することが
可能であるので、ここでの説明を省略する。
【０１０２】ここで、光送信端局などから中継局に監視
制御信号が伝達されるようなＷＤＭ光中継伝送システム
について、上述した第１〜第８実施形態に示したような
各光増幅器が適用される場合の構成について説明する。
【０１０３】図２２は、監視制御信号の処理機能を備え
た光増幅器の概略構成を示すブロック図である。図２２
に示すように、監視制御信号の処理機能は、例えば、Ｃ
／Ｌバンド光増幅部５と分波器１の間に設けられた光カ
プラ８Ａと、該光カプラ８Ａで分岐れた信号光を電気信
号に変換する受光器（ＰＤ）８Ｂと、該受光器８Ｂから
の信号を基に、光送信端局側から中継局（光増幅器）へ
送られる監視信号（ＳＶコマンド信号）を検波し、か
つ、中継局から光受信端局側に送る応答信号（ＳＶレス
ポンス信号）に対応した変調信号を励起光源５Ｃに送る
監視制御処理部８とによって実現される。ここでの監視
信号および応答信号は、ＷＤＭ信号光が低周波で重畳変
調されることにより伝達されるものとする。
【０１０４】監視制御処理部８は、検波した監視信号を
基にＷＤＭ信号光の伝送状況に関する情報（例えば使用
チャネルの番号やチャネル数等）を識別して光増幅器内
の各部に伝達する。また、識別した情報や自局の動作状
況などを示す応答信号に応じた変調信号を生成する。こ
の変調信号に従って励起光源５Ｃが変調されることで、
応答信号がＷＤＭ信号光に重畳されるようになる。
【０１０５】このように、光増幅器が監視制御信号を処
理する機能を備えることで、ＷＤＭ信号光の伝送状況に
応じた光増幅を行うことが可能になる。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
の１つの態様によれば、光増幅手段で用いられる励起光
の一部を利用して、第２波長帯域の光信号をラマン増幅
することによって、光増幅手段に入力される第２波長帯
域の光信号のレベルが増大するため、第２波長帯域につ
いての光ＳＮ比が改善されて、各波長帯域間の相対光Ｓ
Ｎ比偏差が小さい光信号を得ることができる。
【０１０７】また、本発明の光増幅器の他の態様によれ
ば、前段光増幅部手段および後段光増幅手段を設け、前
段光増幅部手段において第１波長帯域の光信号を十分な
レベルまで増幅し、第２波長帯域の光信号について不足
する利得分に限って後段光増幅手段で増幅する構成とし
たことで、従来の光増幅器に比べて簡略化な構成とな
り、実装スペースの削減および低消費電力化を実現する
ことができる。また、第１および第２波長帯域の光パワ
ーのバランス制御を行うようにしたことで、各波長帯域
の光増幅をより安定に行うことができ、使用チャネルの
変更等にも柔軟に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光増幅器の基本
構成を示すブロック図である。
【図２】一般的なＥＤＦの単位長さあたりの利得に関す
る波長特性を各反転分布率について示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる光増幅器の基本
構成を示すブロック図である。
【図４】同上第２実施形態で適用される伝送路の一例を
示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる光増幅器の構成
を示すブロック図である。
【図６】同上第３実施形態に関連する他の構成例を示す
図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる光増幅器の構成
を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５実施形態にかかる光増幅器の基本
構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第６実施形態にかかる光増幅器の構成
を示すブロック図である。
【図１０】同上第６実施形態に関連する他の構成例を示
す図である。
【図１１】本発明の第７実施形態にかかる光増幅器の構
成を示すブロック図である。
【図１２】同上第７実施形態に関連する他の構成例を示
す図である。
【図１３】本発明の第８実施形態にかかる光増幅器の基
本構成を示すブロック図である。
【図１４】同上第８実施形態の具体的な構成例（１）を
示す図である。
【図１５】同上第８実施形態の具体的な構成例（２）を
示す図である。
【図１６】同上第８実施形態の構成例（２）に関連する
変形例を示す図である。
【図１７】同上第８実施形態の具体的な構成例（３）を
示す図である。
【図１８】同上第８実施形態の構成例（３）に関連する
変形例を示す図である。
【図１９】同上第８実施形態の具体的な構成例（４）を
示す図である。
【図２０】同上第８実施形態の具体的な構成例（５）を
示す図である。
【図２１】同上第８実施形態の具体的な構成例（６）を
示す図である。
【図２２】本発明の各実施形態において監視制御信号の
処理機能を具備した概略構成を示すブロック図である。
【図２３】従来のＣ／Ｌバンド光増幅器の構成を示すブ
ロック図である。
【図２４】分波器の挿入損失を従来のＣ／Ｌバンド光増
幅器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…分波器 ２…Ｃバンド光増幅部 ３…Ｌバンド光増幅部 ４…合波器 ５…Ｃ／Ｌバンド光増幅部 ２Ａ，３Ｃ，５Ａ，５Ｇ…エルビウムドープファイバ
（ＥＤＦ） ２Ｂ，３Ｂ，５Ｂ，５Ｆ…ＷＤＭカプラ ２Ｃ，３Ｄ，５Ｃ，５Ｈ…励起光源（ＬＤ） ２Ｄ，３Ａ，５Ｄ，５Ｅ…光アイソレータ ６Ｃ，６Ｌ，６ＣＬ…補償用光デバイス ７…Ｃ／Ｌ比制御部 ８…監視制御処理部 ３０，５１…ＡＧＣ回路 ５０…ＡＬＣ回路 Ｌ…伝送路 ＩＮ，ＯＵＴ…端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/16 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB27 BA01 CA15 DA10 GA10 HA23 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK15 PP07 5K002 AA06 BA02 BA04 BA05 BA13 CA09 CA10 CA13 DA02 EA05 FA01 FA02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１波長帯域および第２波長帯域の各光信
    号を含んだ波長多重信号光を増幅する光増幅器におい
    て、 励起光が供給された希土類元素ドープファイバを用いて
    前記波長多重信号光を増幅する光増幅手段を備え、 該光増幅手段で用いられる励起光が、前記第２波長帯域
    の光信号に対してラマン増幅を発生させることが可能な
    波長を有し、 前記光増幅手段の前段側に配置される外部の伝送路の少
    なくとも一部を形成するラマン増幅発生媒体に、前記光
    増幅手段で用いられる前記励起光の一部を供給すること
    で、前記ラマン増幅発生媒体でラマン増幅された第２波
    長帯域の光信号を含む波長多重信号光が前記光増幅手段
    に入力される構成としたことを特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記波長多重信号光を第１波長帯域および第２波長帯域
    の各光信号に分波する分波手段と、該分波手段で分波さ
    れた第１波長帯域および第２波長帯域の各光信号を合波
    する合波手段と、を備え、 前記光増幅手段は、前記分波手段で分波された第１波長
    帯域の光信号を増幅する第１光増幅部と、前記分波手段
    で分波された第２波長帯域の光信号を増幅する第２光増
    幅部と、を有し、 前記第１増幅部で用いられる前記励起光の一部を、前記
    ラマン増幅発生媒体に前記分波手段を介して供給するこ
    とで、前記ラマン増幅発生媒体でラマン増幅された第２
    波長帯域の光信号が前記分波手段を介して前記第２光増
    幅部に入力される構成としたことを特徴とする光増幅
    器。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の光増幅器であって、 前記第１波長帯域が１５５０ｎｍ帯であり、前記第２波
    長帯域が１５８０ｎｍ帯であるとき、前記第１光増幅部
    で用いられる励起光の波長は、１４８０ｎｍ帯を含むこ
    とを特徴とする光増幅器。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の光増幅器であって、 前記第１光増幅部は、エルビウムドープファイバと、１
    ４８０ｎｍ帯の励起光を発生する少なくとも１つの励起
    光源と、該励起光源で発生した励起光を前記エルビウム
    ドープファイバに後方側から供給する光カプラと、を備
    え、前記励起光の一部が前記エルビウムドープファイバ
    および前記分波手段を通過して前記ラマン増幅発生媒体
    に供給されることを特徴とする光増幅器。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記波長多重信号光を第１波長帯域および第２波長帯域
    の各光信号に分波する分波手段と、該分波手段で分波さ
    れた第１波長帯域および第２波長帯域の各光信号を合波
    する合波手段と、を備え、 前記光増幅手段は、前記分波手段に入力される前記波長
    多重信号光を一括して増幅する前段光増幅部と、前記分
    波手段で分波された第２波長帯域の光信号のみを増幅す
    る第２光増幅部と、を有し、 前記前段光増幅部で用いられる前記励起光の一部を、前
    記ラマン増幅発生媒体に供給することで、前記ラマン増
    幅発生媒体でラマン増幅された第２波長帯域の光信号を
    含む波長多重信号光が前記前段光増幅部に入力される構
    成としたことを特徴とする光増幅器。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の光増幅器であって、 前記第１波長帯域が１５５０ｎｍ帯であり、前記第２波
    長帯域が１５８０ｎｍ帯であるとき、前記前段光増幅部
    で用いられる励起光の波長は、１４８０ｎｍ帯を含むこ
    とを特徴とする光増幅器。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の光増幅器であって、 前記前段光増幅部は、エルビウムドープファイバと、１
    ４８０ｎｍ帯の励起光を発生する少なくとも１つの励起
    光源と、該励起光源で発生した励起光を前記エルビウム
    ドープファイバに後方側から供給する光カプラと、を備
    え、前記励起光の一部が前記エルビウムドープファイバ
    を通過して前記ラマン増幅発生媒体に供給されることを
    特徴とする光増幅器。
  8. 【請求項８】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記ラマン増幅発生媒体は、１．３μｍ零分散シングル
    モードファイバに比べて非線形実効断面積が小さくなる
    ように設計された光ファイバであることを特徴とする光
    増幅器。
  9. 【請求項９】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記外部の伝送路が、信号光波長帯域について正の波長
    分散値と正の分散スロープを持つ正分散ファイバと、信
    号光波長帯域について負の波長分散値と負の分散スロー
    プを持つ負分散ファイバとを接続して形成した混成伝送
    路であり、負分散ファイバ側の一端が前記光増幅手段の
    入力側に配置されて、前記ラマン増幅発生媒体として機
    能することを特徴とする光増幅器。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記波長多重信号光の出力パワーをモニタして、該出力
    パワーが一定となるように前記光増幅手段の励起光駆動
    状態を制御する光パワー一定制御手段を備えて構成され
    たことを特徴とする光増幅器。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記光増幅手段における利得をモニタして、該利得が一
    定となるように前記光増幅手段の励起光駆動状態を制御
    する利得一定制御手段を備えて構成されたことを特徴と
    する光増幅器。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載の光増幅器であって、 前記波長多重信号光と伴に伝達される監視制御信号を処
    理する監視制御手段を備えて構成されたことを特徴とす
    る光増幅器。
  13. 【請求項１３】第１波長帯域および第２波長帯域の各光
    信号を含んだ波長多重信号光を増幅する光増幅器におい
    て、 前記波長多重信号光に対して、前記第１波長帯域および
    第２波長帯域の各光信号を一括して増幅する前段光増幅
    手段と、 該前段光増幅手段で増幅された波長多重信号光を第１波
    長帯域の光信号と第２波長帯域の光信号とに分波する分
    波手段と、 該分波手段で分波された第２波長帯域の光信号のみを増
    幅する後段光増幅手段と、 前記分波手段で分波された第１波長帯域の光信号と前記
    後段光増幅手段で増幅された第２波長帯域の光信号とを
    合波する合波手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする光増幅器。
  14. 【請求項１４】請求項１３に記載の光増幅器であって、 前記分波手段で分波された第１波長帯域の光信号パワー
    をモニタする第１パワーモニタ手段と、 前記後段光増幅手段で増幅された第２波長帯域の光信号
    パワーをモニタする第２パワーモニタ手段と、 前記第１および第２パワーモニタ手段の各モニタ結果に
    応じて、第１および第２波長帯域についての光パワー偏
    差が一定となるように、前記前段光増幅手段および前記
    後段光増幅手段のうちの少なくとも一方の動作を制御す
    る光パワー偏差制御手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする光増幅器。
  15. 【請求項１５】請求項１３に記載の光増幅器であって、 前記第１波長帯域が１５５０ｎｍ帯であり、前記第２波
    長帯域が１５８０ｎｍ帯であることを特徴とする光増幅
    器。
  16. 【請求項１６】請求項１３に記載の光増幅器であって、 前記合波手段から出力される波長多重信号光パワーをモ
    ニタして、該出力パワーが一定となるように、前記前段
    光増幅手段および後段光増幅手段の少なくとも一方の動
    作を制御する光パワー一定制御手段を備えて構成された
    ことを特徴とする光増幅器。
  17. 【請求項１７】請求項１３に記載の光増幅器であって、 前記前段光増幅手段および前記後段光増幅手段における
    利得をモニタして、該利得が一定となるように、前記前
    段光増幅手段および後段光増幅手段の少なくとも一方の
    動作を制御する利得一定制御手段を備えて構成されたこ
    とを特徴とする光増幅器。
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