JP6642583B2 - 光中継器及び光中継器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光中継器及び光中継器の制御方法に関し、特に、増幅される信号光の波長帯毎に異なる光増幅器を備える光中継器及び光中継器の制御方法に関する。

光海底ケーブルシステムで用いられる光中継器は、海底に敷設されるため、小型で低消費電力であることが要求される。一方、光海底ケーブルシステムの大容量化のために、広く用いられてきたＣ−ｂａｎｄの信号光に加えて、Ｌ−ｂａｎｄの信号光をも増幅可能な光中継器が検討されている。

図６は、本発明に関連する光中継器９００の構成例を示すブロック図である。光中継器９００は、光海底ケーブルシステムで用いられる。光中継器９００は、Ｃ−ｂａｎｄ光増幅器９１と、Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器９２とを備える。本明細書において、Ｃ−ｂａｎｄは、おおむね１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長帯を示し、Ｌ−ｂａｎｄは、おおむね１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍの波長帯を示す。

Ｃ−ｂａｎｄ光増幅器９１は、制御回路９１１、励起光源９１２、光増幅媒体９１３及び９２３を備える。光増幅媒体９１３及び９２３は、励起光源９１２が生成する励起光によって、Ｃ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。Ｃ−ｂａｎｄの信号光の増幅のために、励起光源９１２には波長９８０ｎｍ帯のレーザダイオード（laser diode、ＬＤ）が４個用いられる。

Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器９２は、制御回路９２１、励起光源９２２、光増幅媒体９１４及び９２４を備える。光増幅媒体９１４及び９２４は、励起光源９２２が生成する励起光によって、Ｌ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。Ｌ−ｂａｎｄの信号光の増幅のために、励起光源９２２には波長１４８０ｎｍ帯のレーザが４個用いられる。励起光源９１２及び９２２が備えるＬＤから出力された励起光は、カプラ及び合分波器を通じて光増幅媒体９１３及び９１４を励起する。

図６のＵＰ ＩＮ（上り入力）からは、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光が波長多重されて入力される。入力された信号光はＣ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄとに分離される。Ｃ−ｂａｎｄの信号光は光増幅媒体９１３で増幅され、Ｌ−ｂａｎｄの信号光は光増幅媒体９１４で増幅される。増幅されたＣ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光は、波長多重されてＵＰ ＯＵＴ（上り出力）から出力される。

図６のＤＯＷＮ ＩＮ（下り入力）から入力されたＣ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光は、同様に光増幅媒体９２３、９２４で増幅される。光増幅媒体９２３、９２４で増幅された信号光は、ＤＯＷＮ ＯＵＴ（下り出力）から出力される。

なお、本発明に関連して、特許文献１〜３には、複数の光増幅媒体を備える光増幅器が記載されている。

特開２００１−０２４５９４号公報 特開２００３−２８３０１９号公報 特開２００９−０８１４７３号公報

図６に示したように、光中継器９００は、Ｃ−ｂａｎｄ光増幅器９１及びＬ−ｂａｎｄ光増幅器９２を備える。Ｃ−ｂａｎｄ光増幅器９１の光増幅媒体９１３及び９２３とＬ−ｂａｎｄ光増幅器９２の光増幅媒体９１４及び９２４とは、異なる波長の励起光源を用いて励起される。したがって、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの増幅機能を持つ光中継器を、単純にＣ−ｂａｎｄ光増幅器９１とＬ−ｂａｎｄ光増幅器９２とを並列に配置するように設計すると、波長帯毎に独立した制御回路９１１、９２１及び励起光源９１２、９２２が必要となる。すなわち、Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器９２の追加によって、光増幅器の規模が、Ｃ−ｂａｎｄ専用の光中継器の２倍となる。その結果、光中継器９００の寸法及び消費電力が著しく増大するという課題が生じる。

特許文献１に記載された光増幅器は信号光の波長帯毎に異なる励起光源を用いる。このため、光中継器９００と同様に寸法及び消費電力が大きいという課題がある。特許文献２及び３には光増幅媒体が直列に接続された光増幅器の構成が記載されている。しかし、特許文献２及び３は、寸法及び消費電力の増加を抑えながら複数の波長帯を増幅するための構成について開示していない。
（発明の目的）
本発明は、小型で消費電力が低く、複数の波長帯を増幅可能な光中継器及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の光中継器は、単一の波長帯の励起光を生成する励起手段と、前記励起光により励起される、増幅帯域が第１の波長帯である第１の光増幅手段と、前記励起光により励起される、増幅帯域が前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯である第２の光増幅手段と、
を備える。

本発明の光中継器の制御方法は、単一の波長帯の励起光を生成し、前記励起光により、増幅帯域が第１の波長帯である第１の光増幅手段を励起し、前記励起光により、増幅帯域が前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯である第２の光増幅手段を励起する、ことを特徴とする。

本発明は、小型で消費電力が低く、複数の波長帯を増幅可能な光中継器を提供する。

第１の実施形態の光中継器１００の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態の光中継器１００Ａの構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態の光中継器１００Ｂの構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態の光中継器２００の構成例を示すブロック図である。 光中継器２００の動作手順の例を示すフローチャートである。 本発明に関連する光中継器９００の構成例を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光中継器１００の構成例を示すブロック図である。光中継器１００は、Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄの両方の波長帯を増幅する光海底ケーブルシステムで用いられる。図１の「ＵＰ ＩＮ」及び「ＵＰ ＯＵＴ」はそれぞれ、上り方向（図１の左から右）の信号光の入力及び出力を表す。図１の「ＤＯＷＮ ＩＮ」及び「ＤＯＷＮ ＯＵＴ」はそれぞれ、下り方向（図１の右から左）の信号光の入力及び出力を表す。

光中継器１００は、制御回路（Controller, CTL）１０１、励起光源１０２、カプラ１０３〜１０６、合分波器１１１〜１１４及び１２１〜１２４、光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６を備える。

制御回路１０１及び励起光源１０２は、Ｃ−ｂａｎｄの増幅とＬ−ｂａｎｄの増幅とで共用される。励起光源１０２は、光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６を励起するための励起光を生成する。励起光源１０２は、４個の９８０ｎｍ帯のレーザダイオードであるＬＤ（laser diode）１〜ＬＤ４を含む。制御回路１０１は、励起光源１０２を制御する。制御回路１０１は、ＬＤ１〜ＬＤ４の出力パワーが所定の値となるように、ＬＤ１〜ＬＤ４を個別に制御する機能を備えてもよい。ＬＤ１及びＬＤ２が出力する励起光はカプラ１０３で結合される。ＬＤ３及びＬＤ４が出力する励起光はカプラ１０４で結合される。

カプラ１０３は、ＬＤ１及びＬＤ２が出力する励起光をカプラ１０５及び１０６に分配する。カプラ１０４は、ＬＤ３及びＬＤ４が出力する励起光をカプラ１０５及び１０６に分配する。カプラ１０５は、カプラ１０３の一方の出力及び１０４の一方の出力から入力された励起光を結合し、結合された励起光を分岐して合分波器１１３及び１１４へ出力する。カプラ１０６は、カプラ１０３の他方の出力及び１０４の他方の出力から入力された励起光を結合し、結合された励起光を分岐して合分波器１２３及び１２４へ出力する。

合分波器１１３は、上り回線のＣ−ｂａｎｄの光増幅媒体１１５へ励起光を出力する。合分波器１１４は、上り回線のＬ−ｂａｎｄの光増幅媒体１１６へ励起光を出力する。合分波器１２３は、下り回線のＣ−ｂａｎｄの光増幅媒体１２５へ励起光を出力する。合分波器１２４は、下り回線のＬ−ｂａｎｄの光増幅媒体１２６へ励起光を出力する。

本実施形態において、カプラ１０３〜１０６は、分岐比が１：１の２×２光カプラである。合分波器１１１〜１１２及び１２１〜１２２は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光とＬ−ｂａｎｄの信号光とを分波あるいは合波する。合分波器１１３及び１２３は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光と励起光とを合波する。合分波器１１４及び１２４は、Ｌ−ｂａｎｄの信号光と励起光とを合波する。カプラ１０３〜１０６として、光ファイバ融着カプラ又は光導波路が用いられてもよい。合分波器１１１〜１１４及び１２１〜１２４として、誘電体多層膜フィルタを含む光合分波器が用いられてもよい。

光増幅媒体１１５及び１２５は、励起光源１０２が生成する励起光によってＣ−ｂａｎｄの信号光を増幅するための光ファイバである。光増幅媒体１１６及び１２６は、励起光源１０２が生成する励起光によってＬ−ｂａｎｄの信号光を増幅するための光ファイバである。光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６の仕様は、光中継器１００の出力パワーが所定の範囲内となるように定められてもよい。光増幅媒体の仕様には、例えばドーパント濃度が含まれる。

合分波器１１１は、ＵＰ ＩＮから入力された信号光をＣ−ｂａｎｄの信号光とＬ−ｂａｎｄの信号光とに分離する。合分波器１１３は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光とカプラ１０５の一方の出力から出力される励起光とを合波して、光増幅媒体１１５に入力する。光増幅媒体１１５は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。同様に、光増幅媒体１１６は、カプラ１０５の他方の出力から出力される励起光を用いてＬ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。合分波器１１２は、増幅されたＣ−ｂａｎｄの信号光及びＬ−ｂａｎｄの信号光を合波してＵＰ ＯＵＴから出力する。

光中継器１００は、下り方向の信号光も上り方向の信号光と同様に増幅する。すなわち、合分波器１２１は、ＤＯＷＮ ＩＮから入力された信号光をＣ−ｂａｎｄの信号光とＬ−ｂａｎｄの信号光とに分離する。合分波器１２３は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光とカプラ１０６の一方の出力から出力される励起光とを合波して、光増幅媒体１２５に入力する。光増幅媒体１２５は、Ｃ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。同様に、光増幅媒体１２６は、カプラ１０６の他方の出力から出力される励起光を用いてＬ−ｂａｎｄの信号光を増幅する。合分波器１２２は、増幅されたＣ−ｂａｎｄの信号光及びＬ−ｂａｎｄの信号光を合波してＤＯＷＮ ＯＵＴから出力する。

本実施形態のカプラ１０３〜１０６の分岐比はすべて１：１である。したがって、ＬＤ１〜ＬＤ４の励起光パワーをそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとし、カプラ１０３〜１０６及び合分波器１１３、１１４、１２３、１２４の過剰損失を無視すると、光増幅媒体１１５、１１６、１２５、１２６に入力される励起光パワーはいずれも（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４となる。

一般的なＣ−ｂａｎｄ用光増幅器では９８０ｎｍ帯の励起光源が用いられ、一般的なＬ−ｂａｎｄ用光増幅器では、波長１４８０ｎｍの励起光が用いられる。これに対して、第１の実施形態の光中継器１００では、Ｃ−ｂａｎｄ用の励起光源である９８０ｎｍ帯のＬＤを用いてＬ−ｂａｎｄ用の光増幅媒体１１６及び１２６をも励起する。その結果、光中継器１００はＣ−ｂａｎｄの信号光とＬ−ｂａｎｄの信号光とを、同一の励起光源を用いて同時に増幅できる。そして、励起光源をＣ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄとで共用することで、光中継器１００は、波長帯毎に制御回路及び励起光源を備える構成（例えば図６の光中継器９００）と比較して、制御回路１０１及び励起光源１０２を小型化しかつ低消費電力化できる。

このように、第１の実施形態の光中継器１００は、単一の波長帯の励起光を、増幅する波長帯域が異なる複数の光増幅媒体（例えば光増幅媒体１１５及び１１６）にカプラを用いて分配する。その結果、制御回路１０１及び励起光源１０２の規模が削減され、光中継器１００の小型化及び低消費電力化が可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、カプラの分岐比を変えることにより、所定の光パワーを得るために必要な励起光パワーが異なる光増幅媒体（例えば、Ｃ−ｂａｎｄ用光増幅媒体及びＬ−ｂａｎｄ用光増幅媒体）のそれぞれに異なるパワーの励起光を提供できる光中継器について説明する。

図２は、本発明の第２の実施形態の光中継器１００Ａの構成例を示すブロック図である。光中継器１００Ａは、第１の実施形態の光中継器１００と同様に、Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄの両方の波長帯を増幅する光海底ケーブルシステムで用いられる。

光中継器１００Ａは、第１の実施形態の光中継器１００と比較して、カプラ１０５及び１０６に代えてカプラ１０５Ａ及び１０６Ａを備える点で相違する。光中継器１００Ａの、カプラ１０５Ａ及び１０６Ａ以外の構成は光中継器１００と共通であるので、以降では既出の要素の説明は適宜省略する。

光中継器１００Ａは、制御回路１０１、励起光源１０２、カプラ１０３〜１０４、１０５Ａ〜１０６Ａ、合分波器１１１〜１１４及び１２１〜１２４、光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６を備える。

励起光源１０２の２個のＬＤ（ＬＤ１及びＬＤ２）の励起光はカプラ１０３で結合され、それぞれの出力がカプラ１０５Ａ及び１０６Ａへ分配される。ＬＤ３及びＬＤ４の励起光はカプラ１０４で結合され、それぞれの出力がカプラ１０５Ａ及び１０６Ａへ分配される。カプラ１０５Ａは、励起光を分岐して合分波器１１３及び１１４へ出力する。カプラ１０６Ａは、励起光を分岐して合分波器１２３及び１２４へ出力する。

カプラ１０５Ａ及び１０６Ａは、外部から分岐比を制御可能な可変分岐比カプラである。例えば、干渉計を応用した可変分岐比カプラが知られている。カプラ１０５Ａ及び１０６Ａの分岐比は、制御回路１０１から出力される電気信号により制御されてもよい。カプラ１０５Ａの分岐比を制御することにより、Ｃ−ｂａｎｄの光増幅媒体１１５とＬ−ｂａｎｄの光増幅媒体１１６とに対する励起光の分配比を制御できる。同様に、カプラ１０６Ａの分岐比を制御することにより、Ｃ−ｂａｎｄの光増幅媒体１２５とＬ−ｂａｎｄの光増幅媒体１２６とに対する励起光の分配比を制御できる。

Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄとでは増幅される信号光の波長帯が異なるため、光増幅媒体１１５と１１６とでは、所定の光出力を得るための励起光パワーが異なる場合がある。本実施形態の光中継器１００Ａは、カプラ１０５Ａの分岐比を制御することで、光増幅媒体１１５と１１６とにそれぞれ異なるパワーの励起光を供給できる。例えば、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの増幅された信号光のパワーが一致するようにカプラ１０５Ａの分岐比を制御することで、光増幅媒体１１５及び１１６の増幅特性の差異に基づく信号光のパワーの波長帯毎のばらつきを抑制できる。

増幅された、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光のパワーを検出するために、光増幅媒体１１５と１１６とのそれぞれの出力に、タップ及び受光素子が設けられてもよい。受光素子は、タップで分岐された信号光を受光し、光増幅媒体１１５と１１６とのそれぞれの出力パワーに対応する大きさの電流を出力する。この場合、制御回路１０１は、受光素子で検出されたＣ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光のパワーに基づいてカプラ１０５Ａの分岐比を制御してもよい。例えば、制御回路１０１は、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄの信号光のパワーが等しくなるようにカプラ１０５Ａの分岐比を制御する。

あるいは、制御回路１０１は、あらかじめ励起光源１０２の駆動状態及びカプラ１０５Ａの分岐比と光増幅媒体１１５及び１１６の出力パワーあるいは利得との関係を記憶しておいてもよい。制御回路１０１は、光増幅媒体１１５及び１１６がそれぞれ所定の出力パワー又は利得で動作するようにカプラ１０５の分岐比及び励起光源１０２の励起光パワーを制御してもよい。

下り回線についても、制御回路１０１がカプラ１０６Ａの分岐比及び励起光源１０２の励起光パワーを制御することで、光増幅媒体１２５及び１２６をそれぞれ所定の出力パワー又は利得で動作するように制御できる。また、カプラ１０５Ａ及び１０６Ａの分岐比は、光中継器１００Ａの、図示されない外部からの経路により指示を受けた制御回路１０１によって、光中継器１００Ｂの運用中に変更されてもよい。

以上説明したように、第２の実施形態の光中継器１００Ａでは、Ｃ−ｂａｎｄ用の励起光源である９８０ｎｍ帯のＬＤを用いてＬ−ｂａｎｄ用の光増幅媒体１１６及び１２６を励起する。このため、光中継器１００Ａは、第１の実施形態の光中継器１００と同様に、光中継器の小型化及び低消費電力化を可能としている。

さらに、本実施形態の光中継器１００Ａでは、分岐比が可変であるカプラ１０５Ａ及び１０６Ａが用いられる。このような構成により、波長帯の異なる光増幅媒体のそれぞれに、異なるパワーの励起光を供給できる。その結果、本実施形態の光中継器１００Ａは、光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６の増幅特性の差異に基づく出力パワー又は利得の変動を抑制できる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、カプラ１０５Ａ及び１０６Ａを用いて、Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄとで異なる励起光パワーで光増幅媒体を励起する構成について説明した。第３の実施形態では、カプラの分岐比を変えることにより、上り回線と下り回線とで異なるパワーの励起光を提供する構成について説明する。

図３は、本発明の第３の実施形態の光中継器１００Ｂの構成例を示すブロック図である。光中継器１００Ｂは、第１及び第２の実施形態と同様に、Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄの両方の波長帯を増幅する光海底ケーブルシステムで用いられる。

光中継器１００Ｂは、第１の実施形態の光中継器１００と比較して、カプラ１０３及び１０４に代えてカプラ１０３Ａ及び１０４Ａを備える点で相違する。光中継器１００Ｂの、カプラ１０３Ａ及び１０４Ａ以外の構成は光中継器１００と共通であるので、以降では既出の要素の説明は適宜省略する。

光中継器１００Ｂは、制御回路１０１、励起光源１０２、カプラ１０３Ａ〜１０４Ａ、１０５〜１０６、合分波器１１１〜１１４及び１２１〜１２４、光増幅媒体１１５〜１１６及び１２５〜１２６を備える。

励起光源１０２のＬＤ１及びＬＤ２の励起光は、カプラ１０３Ａで結合され、カプラ１０５及び１０６へ分配される。ＬＤ３及びＬＤ４の励起光は、カプラ１０４Ａで結合され、カプラ１０５及び１０６へ分配される。カプラ１０３Ａ及び１０４Ａは、第２の実施形態のカプラ１０５Ａ及び１０６Ａと同様の、外部から分岐比を制御可能な可変分岐比カプラである。カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比は、制御回路１０１から出力される電気信号により制御されてもよい。

カプラ１０５は、合分波器１１３及び１１４を介して上り回線の光増幅媒体１１５及び１１６に励起光を供給する。カプラ１０６は、合分波器１２３及び１２４を介して下り回線の光増幅媒体１２５及び１２６に励起光を供給する。

カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比を制御することで、励起光源１０２が出力する励起光のパワーを、上り回線と下り回線とで異なる比率で分配できる。例えば、上り回線の出力部（ＵＰ ＯＵＴ）から次の中継器までの距離が下り回線の出力部（ＤＯＷＮ ＯＵＴ）から次の中継器までの距離よりも大きい場合、上り回線の光増幅媒体１１５及び１１６には、下り回線よりも高い光パワー（又は利得）が要求される。本実施形態の光中継器１００Ｂは、このような場合に、カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比をカプラ１０５側が大きくなるように制御することで、励起光源１０２が出力する励起光パワーを上り回線側により大きく分配できる。なお、励起光パワーが上り回線側により大きく分配されるのであれば、カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比は独立に制御されてもよいし、同一となるように制御されてもよい。カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比は、光中継器１００Ｂの設置時に、実際の使用条件に基づいて設定されてもよい。実際の使用条件には、光中継器の出力パワー及び利得、隣接する中継器までの距離及び光伝送路の損失が含まれてもよい。また、カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比は、光中継器１００Ｂの、図示されない外部からの経路により指示を受けた制御回路１０１によって、光中継器１００Ｂの運用中に変更されてもよい。

このような構成を備える光中継器１００Ｂは、上り回線と下り回線とで異なる励起光パワーを、同一の波長帯の光増幅媒体に供給できる。その結果、光中継器１００Ｂは、第１の実施形態の光中継器１００の効果に加えて、さらに、同一の波長帯の光増幅媒体を、上り回線と下り回線とで異なる条件で励起できる。例えば、光中継器１００Ｂは、他の光中継器までの距離が上り回線と下り回線とで異なる場合でも、それぞれの方向に適した励起光パワーを供給できる。

（第３の実施形態の変形例）
カプラ１０３Ａ及び１０４Ａの分岐比が制御される第３の実施形態の構成は、カプラ１０５Ａ及び１０６Ａの分岐比が制御される第２の実施形態の構成と同時に用いられてもよい。カプラ１０３〜１０６に代えて分岐比が可変であるカプラ１０３Ａ〜１０６Ａを用いることで、Ｃ−ｂａｎｄの光増幅媒体とＬ−ｂａｎｄの光増幅媒体との間で励起光パワーの配分比率を調整できるとともに、上り回線と下り回線との間でも励起光パワーの配分比率を調整できる。すなわち、この構成により、第２の実施形態と第３の実施形態との双方の効果が得られる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態の光中継器２００の構成例を示すブロック図である。光中継器２００は、複数の異なる波長帯の信号光を増幅する。図４の「ＩＮ」及び「ＯＵＴ」は、それぞれ、信号光の入力及び出力を表す。光中継器２００は、励起光源２０１、カプラ２０２、合分波器２１１〜２１４、光増幅媒体２１５〜２１６を備える。

励起光源２０１は、光増幅媒体２１５〜２１６を励起する励起光を生成する。励起光源２０１は、異なる波長帯の増幅で共用される。励起光源２０１は、例えば、レーザダイオードを含む。励起光源２０１が出力する励起光の波長帯は単一であり、例えば９８０ｎｍ帯である。励起光は、カプラ２０２に入力される。カプラ２０２は、励起光を合分波器２１３及び２１４へ分配する。カプラ２０２は、例えば、１×２光カプラである。

合分波器２１１〜２１２は、第１の波長帯（例えばＣ−ｂａｎｄ）の信号光と第２の波長帯（例えばＬ−ｂａｎｄ）の信号光とを分波しあるいは合波する。合分波器２１３は、第１の波長帯の信号光と励起光とを合波する。合分波器２１４は、第２の波長帯の信号光と励起光とを合波する。

光増幅媒体２１５は、励起光によって第１の波長帯の信号光を増幅する。光増幅媒体２１６は、励起光によって第２の波長帯の信号光を増幅する。

図５は、光中継器２００の動作例を示すフローチャートである。以下、図５を参照して光中継器２００の動作を説明する。合分波器２１１は、入力された信号光を第１の波長帯と第２の波長帯とに分離する（図５のステップＳ０１）。励起光源２０１は、励起光を生成する（ステップＳ０２）。カプラ２０２は、励起光を分岐する（ステップＳ０３）。ステップＳ０１〜Ｓ０３の順序は上記に限定されない。

合分波器２１３は、第１の波長帯の信号光とカプラ２０２の一方の出力から出力される励起光とを合波して、光増幅媒体２１５に入力する。合分波器２１４は、第２の波長帯の信号光とカプラ２０２の他方の出力から出力される励起光とを合波して、光増幅媒体２１６に入力する。すなわち、合分波器２１３は第１の波長帯の信号光と励起光とを合波し、合分波器２１４は第２の波長帯の信号光と励起光とを合波する。そして、合波された光はそれぞれ異なる光増幅媒体に入力される（ステップＳ０４）。

光増幅媒体２１５は第１の波長帯の信号光を増幅し、光増幅媒体２１６は、第２の波長帯の信号光を増幅する（ステップＳ０５）。合分波器２１２は、増幅された第１の波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を合波して出力する（ステップＳ０６）。

第４の実施形態の光中継器２００では、第１の波長帯の増幅と第２の波長帯の増幅とで、同一の励起光源２０１が用いられる。例えば、光増幅媒体２１５の励起に用いられる励起光源２０１を用いて、通常は励起光源２０１とは異なる波長帯の励起光源が用いられる光増幅媒体２１６も励起される。その結果、光中継器２００は、第１の波長帯の信号光と第２の波長帯の信号光とを同時に増幅できるとともに、励起光源２０１を第１及び第２の波長帯で共用することで、波長帯毎に励起光源を用いる構成と比較して、光中継器を小型化しかつ低消費電力化できる。

（第４の実施形態の他の表現）
第４の実施形態の光中継器２００の効果は、以下の変形例によっても得られる。図４の対応する要素の参照符号を括弧内に示す。すなわち、光中継器２００の変形例は、励起光源（２０１）と、第１及び第２の光増幅媒体（２１５、２１６）とを備える。励起光源（２０１）は、単一の波長帯の励起光を生成する励起光源である。第１の光増幅媒体（２１５）は、励起光源（２０１）の励起光により励起される、増幅帯域が第１の波長帯である光増幅媒体である。第２の光増幅媒体（２１６）は、励起光源（２０１）の励起光により励起される、増幅帯域が第２の波長帯である光増幅媒体である。第２の光増幅媒体（２１６）の増幅帯域は、第１の光増幅媒体（２１５）の増幅帯域とは異なる。

このような構成を備える光中継器２００の変形例は、第１の波長帯の信号光と第２の波長帯の信号光とを同時に増幅できる。そして、励起光源（２０１）を第１及び第２の波長帯で共用することで、波長帯毎に励起光源を用いる構成と比較して、光中継器を小型化しかつ低消費電力化できる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

この出願は、２０１５年９月２９日に出願された日本出願特願２０１５−１９０５９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、２００、９００ 光中継器
９１ Ｃ−ｂａｎｄ光増幅器
９２ Ｌ−ｂａｎｄ光増幅器
１０１、９１１、９２１ 制御回路
１０２、２０１、９１２、９２２ 励起光源
１０３〜１０６、１０３Ａ〜１０６Ａ、２０２ カプラ
１１１〜１１４、１２１〜１２４、２１１〜２１４ 合分波器
１１５、１１６、１２５、１２６、２１５、２１６、９１３、９２３ 光増幅媒体

Claims (11)

1. 入力された第１の信号光を、第１の波長帯の第２の信号光と、前記第１の波長帯と異なる第２の波長帯の第３の信号光とに分波する第１の分波手段と、
   入力された第４の信号光を前記第１の波長帯の第５の信号光と前記第２の波長帯の第６の信号光とに分波する第２の分波手段と、
   増幅帯域が前記第１の波長帯であって、前記第２の信号光を増幅する第１の光増幅手段と、
   増幅帯域が前記第２の波長帯であって、前記第３の信号光を増幅する第２の光増幅手段と、
   増幅帯域が前記第１の波長帯であって、前記第５の信号光を増幅する第３の光増幅手段と、
   増幅帯域が前記第２の波長帯であって、前記第６の信号光を増幅する第４の光増幅手段と、
   前記第１の光増幅手段、前記第２の光増幅手段、前記第３の光増幅手段及び前記第４の光増幅手段を励起する単一の波長帯の励起光を出力する励起手段と、
   を備える光中継器。
2. さらに、
   前記励起光を第１の励起光と第２の励起光とに分岐する第１の分岐手段と、
   前記第２の信号光と前記第１の励起光とを合波して前記第１の光増幅手段へ出力する第１の合波手段と、
   前記第３の信号光と前記第２の励起光とを合波して前記第２の光増幅手段へ出力する第２の合波手段と、
   前記第１の光増幅手段で増幅された前記第２の信号光と、前記第２の光増幅手段で増幅された前記第３の信号光と、を合波する第３の合波手段と、
   前記励起手段を制御する制御手段と、
   を備える請求項１に記載された光中継器。
3. 前記励起手段は、複数の励起光源からの光を結合して前記励起光として出力する請求項２に記載された光中継器。
4. さらに、
   前記励起光を第３の励起光と第４の励起光とに分岐する第２の分岐手段と、
   前記励起手段から出力される前記励起光を分岐して前記第１及び第２の分岐手段へ出力する第３の分岐手段と、
   前記第５の信号光と前記第３の励起光とを合波して前記第３の光増幅手段へ出力する第４の合波手段と、
   前記第６の信号光と前記第４の励起光とを合波して前記第４の光増幅手段へ出力する第５の合波手段と、
   前記第３の光増幅手段で増幅された前記第５の信号光と、前記第４の光増幅手段で増幅された前記第６の信号光と、を合波する第６の合波手段と、
   を備える請求項２又は３に記載された光中継器。
5. 前記制御手段は前記第２の分岐手段の分岐比を制御する、請求項４に記載された光中継器。
6. 前記制御手段は前記第３の分岐手段の分岐比を制御する、請求項４又は５に記載された光中継器。
7. 前記第１及び第３の光増幅手段はＣ−ｂａｎｄの波長帯の信号光を増幅し、前記第２及び第４の光増幅手段はＬ−ｂａｎｄの信号光を増幅し、前記励起光の波長は９８０ｎｍ帯である、請求項４乃至６のいずれかに記載された光中継器。
8. 単一の波長帯の励起光を出力し、
   入力された第１の信号光を、第１の波長帯の第２の信号光と、前記第１の波長帯と異なる第２の波長帯の第３の信号光とに分波し、
   入力された第４の信号光を前記第１の波長帯の第５の信号光と前記第２の波長帯の第６の信号光とに分波し、
   増幅帯域が前記第１の波長帯であって前記励起光により励起される第１の光増幅手段により、前記第２の信号光を増幅し、
   増幅帯域が前記第２の波長帯であって前記励起光により励起される第２の光増幅手段により前記第３の信号光を増幅し、
   増幅帯域が前記第１の波長帯であって前記励起光により励起される第３の光増幅手段により前記第５の信号光を増幅し、
   増幅帯域が前記第２の波長帯であって前記励起光により励起される第４の光増幅手段により前記第６の信号光を増幅する、
   光中継器の制御方法。
9. さらに、
   前記励起光を第１の励起光と第２の励起光とに分岐し、
   前記第２の信号光と前記第１の励起光とを合波して前記第１の光増幅手段へ出力し、
   前記第３の信号光と前記第２の励起光とを合波して前記第２の光増幅手段へ出力し、
   前記第１の光増幅手段で増幅された前記第２の信号光と、前記第２の光増幅手段で増幅された前記第３の信号光と、を合波する、
   請求項８に記載された光中継器の制御方法。
10. 単一の波長帯の励起光を出力する励起手段と、
    前記励起光を分岐する分岐手段と、
    分岐された前記励起光により励起され、増幅帯域が第１の波長帯である第１の光増幅手段と、
    分岐された前記励起光により励起され、増幅帯域が前記第１の波長帯と異なる第２の波長帯である第２の光増幅手段と、を備え、
    前記分岐手段は、前記第１の光増幅手段により増幅された信号光の強度と前記第２の光増幅手段により増幅された信号光の強度とが等しくなるように、前記励起光の分岐比を制御する光中継器。
11. 単一の波長帯の励起光を出力する励起手段と、
    前記励起光を分岐する分岐手段と、
    分岐された前記励起光により励起され、増幅帯域が第１の波長帯である第１の光増幅手段と、
    分岐された前記励起光により励起され、増幅帯域が前記第１の波長帯と異なる第２の波長帯である第２の光増幅手段と、を備え、
    前記第１の光増幅手段の利得と前記第２の光増幅手段の利得とに基づいて、前記第１の光増幅手段及び前記第２の光増幅手段が所定の利得で動作するように、前記分岐手段は前記励起光の分岐比を制御し前記励起手段は前記励起光のパワーを制御する、
    光中継器。
    
    

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