具有激射光控制功能的光放大器和使用该光放大器的光传输系统
阅读：792发布：2022-11-03
专利汇可以提供具有激射光控制功能的光放大器和使用该光放大器的光传输系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在一种根据本 发明 一个方面的光传输系统中，使用一种喇曼 放大器 从发送站向接收站发送WDM光，该喇曼放大器包括：光放大介质；产生具有彼此不同的 波长 的多个激射光的激射 光源 ；将所述多个激射光引入所述光放大介质的光学器件；控制所述激射光源的控制装置，所述发送站发送出多个参考光，所述多个参考光具有使由所述多个激射光获得的各个喇曼增益达到峰值的波长，或者接近于所述波长的波长，所述控制装置基于所述多个参考光的光功率控制所述多个激射光。因此，可以精确地管理所述WDM光的光功率平衡和所述整个WDM光的光功率。，下面是具有激射光控制功能的光放大器和使用该光放大器的光传输系统专利的具体信息内容。
1.一种光放大器，用于向光放大介质提供激射光以放大信号光，
其中向包括所述光放大介质的光通路中提供不同于所述信号光的 光，并基于该光的状态或者基于由该光在所述光通路中产生的另一个光 的状态，来控制向所述光放大介质提供激射光的提供状态。
2.一种光传输系统，用于使用权利要求1所述的光放大器从发送站 向接收站发送WDM光，
其中所述光放大器是喇曼放大器，其包括：
光放大介质；
激射光源，用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光；
光学器件，用于将所述多个激射光引入所述光放大介质；以及
控制装置，用于控制所述激射光源，
所述发送站发送出多个参考光，该多个参考光具有使由所述多个激 射光所获得的各个喇曼增益达到峰值的波长，或者接近于所述波长的波 长，并且
所述控制装置基于所述多个参考光的光功率控制所述多个激射光。
3.一种光传输系统，用于使用权利要求1所述的光放大器从发送站 向接收站发送WDM光，
其中所述光放大器是喇曼放大器，其包括：
光放大介质；
激射光源，用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光；
光学器件，用于将所述多个激射光引入所述光放大介质；以及
控制装置，用于控制所述激射光源，
所述发送站发送出对应于所述多个激射光的多个参考光，该多个参 考光的频率是位移了一个喇曼频移的频率，或接近于所述频率的频率， 并且
所述控制装置基于所述多个参考光的光功率控制所述多个激射光。
4.根据权利要求2或3所述的光传输系统，其中所述发送站利用所 述多个参考光的至少一部分向所述接收站发送信息。
5.根据权利要求2所述的光传输系统，其中在将所述WDM信号光设 置在定义了预先确定的频率间隔的频率栅格上的情况下，将所述多个参 考光设置在最接近与基于所述激射光确定的波长相对应的频率的栅格 上。
6.根据权利要求3所述的光传输系统，其中在将所述WDM信号光设 置在定义了预先确定的频率间隔的频率栅格上的情况下，将所述多个参 考光设置在最接近基于所述激射光确定的频率的栅格上。
7.根据权利要求2或3所述的光传输系统，还包括：
检测装置，用于检测所述WDM光中所包含的所述多个参考光的光功 率，
其中所述控制装置控制所述多个激射光的光功率，以使由所述检测 装置检测的所述多个参考光的光功率均衡。
8.根据权利要求7所述的光传输系统，其中所述检测装置是光谱分 析仪。
9.权利要求7所述的光传输系统，其中所述检测装置包括：选择性 地反射所述多个参考光的反射装置；以及将由所述反射装置反射的所述 参考光转换为电信号的光接收装置。
10.根据权利要求2或3所述的光传输系统，其中所述控制装置基于 所述多个参考光的各个光功率的平均值控制所述多个激射光。
11.根据权利要求2或3所述的光传输系统，其中所述控制装置基于 所述多个参考光的各个光功率的平均值控制所述WDM光的输出功率。
12.一种光传输系统，用于使用权利要求1所述的光放大器通过中继 站从发送站向接收站发送WDM光，
其中所述中继站包括喇曼放大器，该喇曼放大器包括：
激射光源，用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光；
光学器件，用于将所述多个激射光引入光放大介质；以及
控制装置，用于控制所述激射光源，
所述发送站包括：
用于产生多个参考光的参考光产生装置，所述多个参考光具有使由 所述多个激射光所获得的各喇曼增益达到峰值的波长，或者接近于所述 波长的波长，
所述中继站还包括：
分立式光放大器，用于放大所述WDM光；以及
辅助光提供装置，用于将一辅助光与所述WDM光多路复用，该辅助 光具有与所述多个参考光中位于所述分立式光放大器的增益带宽外部的 参考光相同的波长，并且
所述控制装置基于所述多个参考光的各个光功率控制所述多个激射 光。
13.根据权利要求12所述的光传输系统，其中所述中继站包括：
辅助光提供装置，用于将监测信息叠加在所述多个参考光中位于所 述分立式光放大器的增益带宽外部的参考光上，在该中继站将该参考光 转换为电信号，并将该电信号转换为光信号，以将该光信号与所述WDM 光多路复用，并且
所述控制装置基于包括位于该增益带宽外部的该参考光在内的所述 多个参考光的各个光功率控制所述多个激射光，还使用位于该增益带宽 外部的该参考光远程控制该中继站，以重复发送监测信息。
14.一种光传输系统，用于使用权利要求1所述的光放大器通过中继 站从发送站向接收站发送WDM光，
其中所述中继站包括喇曼放大器，该喇曼放大器包括：
激射光源，用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光；
光学器件，用于将所述多个激射光引入光放大介质；以及
控制装置，用于控制所述激射光源；
所述发送站包括：
用于产生多个参考光的参考光产生装置，所述多个参考光具有使由 所述多个激射光获得的各喇曼增益达到峰值的波长，或者接近于所述波 长的波长，并且
所述控制装置基于所述多个参考光的各个光功率控制所述多个激射 光。
15.根据权利要求1所述的光放大器，其中，在用于从发送站向接收 站发送包括多个信号光和多个参考光的WDM光的光传输系统中，使用喇 曼放大器放大所述WDM光，
所述喇曼放大器包括：
光放大介质；
激射光源，用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光；
光学器件，用于将所述多个激射光引入所述光放大介质；以及
控制装置，用于基于所述多个参考光的各个光功率控制所述多个激 射光，并且
将所述多个参考光设置在使由所述多个激射光获得的各个喇曼增益 达到峰值的波长，或者接近于所述波长的波长。
16.一种光传输方法，用于利用使用具有彼此不同的波长的多个激射 光的喇曼放大器从发送站向接收站发送WDM光，
其中所述发送站发送出多个参考光作为所述WDM光的一部分，所述 多个参考光具有使由所述多个激射光获得的各个喇曼增益达到峰值的波 长，或者接近于所述波长的波长，并且
所述喇曼放大器基于所述多个参考光的各个光功率控制所述多个激射 光。
17.根据权利要求1所述的光放大器，
其中使用了喇曼放大器，该喇曼放大器由于所述光放大介质中发生 的喇曼效应而放大信号光，
所述喇曼放大器包括：
激射光提供部分，用于向所述光放大介质提供激射光；
输出光监测部分，用于测量通过所述光放大介质传播并输出的光的 功率；
放大的自发喇曼散射光处理部分，用于在开始操作之前的准备状态 下向在操作时间中实际使用的所述光放大介质提供所述激射光，以测量 在所述光放大介质中产生的放大的自发喇曼散射光功率，并且基于所测 量的放大的自发喇曼散射光功率，获得用于在开始操作之后计算所述放 大的自发喇曼散射光功率的建模公式的系数；
存储部分，用于存储由所述放大的自发喇曼散射光处理部分获得的 系数；
放大的自发喇曼散射光计算部分，用于根据从所述激射光提供部分 向所述光放大介质提供的所述激射光的功率，按照应用了存储在所述存 储部分中的所述系数的所述建模公式，计算在开始操作之后产生的所述 放大的自发喇曼散射光的功率；以及
激射光控制部分，用于使用由所述放大的自发喇曼散射光计算部分 计算的所述放大的自发喇曼散射光功率，校正由所述输出光监测部分测 量的输出光功率，以基于所述校正的输出光功率控制所述激射光提供部 分的操作。
18.根据权利要求17所述的光放大器，
其中所述激射光提供部分包括具有彼此不同的波长的多个激射光源，并 且
所述放大的自发喇曼散射光处理部分使用在单独驱动所述多个激射 光源时由所述输出光监测部分测量的所述放大的自发喇曼散射光功率， 以及在驱动所述多个激射光源中的相互组合的两个时由所述输出光监测 部分测量的所述放大的自发喇曼散射光功率，获得所述建模公式的所述 系数。
19.根据权利要求18所述的光放大器，
其中所述放大的自发喇曼散射光处理部分使用在驱动全部所述多个 激射光源时由所述输出光监测部分测量的所述放大的自发喇曼散射光， 验证所述建模公式的所述系数。
20.根据权利要求17所述的光放大器，
其中所述光放大介质是一种传输光纤，其具有反向激射构造，在该 反向激射构造中将所述激射光提供部分设置在所述传输光纤的信号光输 出端。
21.根据权利要求17所述的光放大器，
其中所述激射光控制部分反馈控制所述激射光提供部分，以使所述 校正的输出光功率固定为预先设置的电平。
22.根据权利要求17所述的光放大器，
其中当所述校正的输出光功率减小为预先设置的阈值或者更低时， 所述激射光控制部分停止激射光的提供，或者执行用于将所述激射光功 率抑制到预定电平或更低的停止控制。
23.根据权利要求17所述的光放大器，
其中所述输出光监测部分将通过所述光放大介质传播并输出的光分 为多个波长区间，以测量对应于每个波长区间的输出光功率，并且
所述激射光控制部分使用由所述放大的自发喇曼散射光计算部分计 算的所述放大的自发喇曼散射光，校正由所述输出光监测部分测量的对 应于每个波长区间的输出光功率，并基于每个波长区间的所述校正的输 出光功率，控制所述激射光的提供状态，以使所述喇曼放大的信号光的 波长特性接近目标波长特性。
24.一种光放大系统，该光放大系统包括权利要求17所述的喇曼放 大器和与所述喇曼放大器级联的掺杂了稀土元素的光纤放大器。
25.根据权利要求24所述的光放大系统，
其中提供了一电路，该电路包括：所述放大的自发喇曼散射光处理 部分和所述放大的自发喇曼散射光计算部分的相应功能；以及执行用于 控制所述掺杂稀土元素的光纤放大器的操作的信号处理的功能，以集中 管理所述喇曼放大器和所述掺杂稀土元素的光纤放大器的操作。
26.一种光传输系统，该光传输系统用于从信号光发送装置反复向光 传输通路发送信号光，同时通过设置在所述光传输通路上的光中继器放 大所述信号光，
其中所述光中继器包括权利要求17所述的喇曼放大器。
27.根据权利要求26所述的光放大系统，
其中在所述光传输通路上设置多个所述光中继器，
在所述各个光中继器之间提供辅助信号光发送部分，该辅助信号光 发送部分发送用于控制所述每个光中继器的辅助信号光，
在所述每个光中继器中，将用于使所述放大的自发喇曼散射光处理 部分执行获得所述建模公式的所述系数的处理的定时、以及用于使所述 激射光控制部分执行所述激射光提供部分的控制的定时通过所述辅助信 号光通知给所述每个光中继器。
28.根据权利要求26所述的光传输系统，
其中所述光中继器包括与所述喇曼放大器级联的掺杂稀土元素的光 纤放大器。
29.根据权利要求1所述的光放大器，其包括：
激射单元，用于向所述光放大介质提供激射光；
连接损失测量部分，用于将不同于所述信号光的测量光输入所述激 射单元和所述光放大介质之间的光通路，并基于在所述光通路中产生的 所述测量光的反射光和后向散射光，测量存在于所述光通路上的一个或 者更多个连接点处的连接损失；以及
控制部分，该控制部分根据由所述连接损失测量部分测量的连接损 失，控制由所述激射单元提供所述激射光的提供状态。
30.根据权利要求29所述的光放大器，
其中所述连接损失测量部分利用光时域反射法测量所述光通路的纵 向方向的损失分布。
31.根据权利要求30所述的光放大器，
其中所述连接损失测量部分包括：
脉冲光源，用于产生具有预先设置的脉宽和脉冲间隔的脉冲信号；
多路复用器/多路分解器，用于从所述脉冲光源向所述光通路输入光 脉冲信号，并提取所述光脉冲信号的反射光和后向散射光；
光接收器，用于检测由所述多路复用器/多路分解器提取的反射光和 后向散射光的功率；
信号处理电路，用于根据表示所述光接收器的检测结果的信号，导 出存在于所述光通路上的一个或更多个连接点处的连接损失，以对应于 所述光通路的纵向位置。
32.根据权利要求29所述的光放大器， 其中所述连接损失测量部分利用光频域反射法，测量所述光通路的纵向 方向的损失分布。
33.根据权利要求32所述的光放大器，
其中所述连接损失测量部分包括：
频率扫描光源，用于输出其频率在时间上成线性扫描的光信号；
光耦合器，用于将来自所述频率扫描光源的输出光分支为测量光和 参考光，以将该测量光输出到所述光通路，并将该参考光输出到参考端 口，并且还将所述测量光的反射光和后向散射光与所述参考光的反射光 多路复用，以产生差拍信号光；
光接收器，用于检测由所述光耦合器产生的所述差拍信号光；
计算电路，用于对表示所述光接收器的检测结果的信号进行快速傅 立叶变换；以及
信号处理电路，用于导出存在于所述光通路上的一个或者更多个连 接点处的连接损失，以对应于所述光通路的纵向位置。
34.根据权利要求29所述的光放大器，
其中所述激射单元产生能够由于喇曼效应而放大通过所述光放大介 质传播的所述信号光的激射光，以将所述激射光提供给所述光放大介质。
35.根据权利要求34所述的光放大器，
其中所述激射单元将以与所述信号光的传播方向相反的方向传播的 激射光提供给与信号光输入端相连的所述光放大介质。
36.根据权利要求29所述的光放大器，
其中当由所述连接损失测量部分测量的连接损失达到或者超过预先 设置的阈值时，所述控制部分控制所述激射单元，以停止所述激射光的 提供或者将其减小到预定的功率电平或者更低，并且还输出通知连接异 常的警告。
37.根据权利要求29所述的光放大器，
其中当测量所述连接损失时，所述连接损失测量部分使用通过将包 括在所述激射单元中的激射光源的驱动系统切换为不同于正常操作时间 的驱动系统而产生的激射光作为所述测量光。
38.根据权利要求37所述的光放大器，
其中当测量所述连接损失时，所述连接损失测量部分切换包括在所 述激射单元中的多个激射光源中的任何一个的驱动系统。
39.根据权利要求29所述的光放大器，还包括：
干燥气体提供部分，用于向光连接器的连接端面喷射干燥气体，该 光连接器在存在于所述激射单元与所述光放大介质之间的光通路上的一 个或者更多个连接点处使用，
其中当由所述连接损失测量部分测量的所述连接损失达到或者超过 预先设置的阈值时，所述控制部分控制所述干燥气体提供部分，以将干 燥气体喷射到所述光连接器的连接端面上。
40.根据权利要求29所述的光放大器，
其中在存在于所述激射单元和所述光放大介质之间的光通路上的一 个或更多个连接点处使用光连接器，使用粘合剂将该光连接器在其套环 处与光纤粘接，该粘合剂对于通过该光连接器的光来说是透明的，并且 其软化温度高于树脂粘合剂的软化温度。
41.根据权利要求40所述的光放大器，
其中所述光连接器的所述粘合剂是一种玻璃材料，该玻璃材料包含 一种添加剂，该添加剂吸收与通过所述光连接器的光不同的波长段的光。
42.一种使用权利要求29所述的光放大器的装置，其包括：
光开关，当在按时间切换的同时，该光开关将由所述连接损失测量 部分产生的所述测量光输入到多个光通路中，
其中循序地测量存在于所述多个光通路上的一个或者更多个连接点 处的所述连接损失。
技术领域
本发明涉及一种将激射光(pumping light)提供给光放大介质以放 大信号光的光放大器，以及一种使用该光放大器的光传输系统，尤其涉 及一种用于控制该光放大器中的激射光的提供状态的技术。
背景技术
近来，已经引入了一种波分复用(WDM)技术用于实现中继光传输系 统中的大容量和高速度。此外，作为WDM传输技术的核心技术，光放大 技术已经在实际中得到了使用，例如掺杂稀土元素的光纤放大器、喇曼 放大器等。
图38是一种使用典型的光放大器的光传输系统的方框图。在这个系 统中，在发送站(Tx)1101与接收站(Rx)1102之间设置多个中继站， 通过这些中继站传输WDM光。在每个中继站中进行喇曼放大。此外，每 个中继站具有分立式光放大器，例如，掺铒光纤放大器(EDFA)。
传输路径光纤1001是一种通过其传播WDM光的光传输介质，还通过 向其提供激射光而起到光放大介质的作用。激射光源(LD)1002产生用 于放大WDM光的激射光，通过由多路复用器等对例如从一个激光器二极 管或者多个激光器二极管发出的光进行多路复用来形成该激射光源(LD) 1002。这里，激射光源1002中产生的激射光包括具有彼此不同的波长的 多种光。WDM耦合器1003将激射光源1002中产生的激射光引入传输路径 光纤1001。
在以上光传输系统中，将从发送站1101发出的WDM光传输到接收站 1102，同时通过各传输通路光纤1001放大。这时，在每个中继站中，管 理整个WDM光的输出功率，还管理包含在WDM光中的多个信号光的光功 率的平衡。就是说，控制激射光源1002，使得例如在每个中继站中将整 个WDM光的输出功率保持为预先设置的预定值，并使包含在WDM光中的 多个信号光的光功率均衡(参照日本专利特开No.2002-72262(图3，第 3至5页)、日本专利特开No.2000-98433(图1，第0070至0072段)、 日本专利特开No.2002-76482(图10，第0162至0177段))。此外，除了 如上所述的输出恒定控制和增益的波长依赖性的控制，还通过监测WDM 光的输出功率来进行信号光中断的停止控制。注意，通常在光放大器中 提供停止控制，当高功率的激射光由于因电涌而导致的系统崩溃、光纤 切断等而泄漏到外部时，停止控制起到避免激射光辐射人体的作用。
然而，在上述的现有光传输系统中，存在一个问题，即很难精确地 监测包含在WDM光中多个信号光的输出功率的平衡(光功率倾斜(optical power tilt))。例如，在上述日本专利特开No.2002-72262中，将信号光 带宽划分为多个区间，使用对每个区间所检测的光功率来进行光功率倾 斜控制。然而，在这种情况下，当信号光在每个区间中设置得不相等时， 因为不能精确地检测光功率倾斜，所以不可能使WDM光均衡。注意，这 种问题不仅会在上述日本专利特开No.2002-72262中所描述的系统中产 生，而且在其中信号光在信号光带宽中的特定波长区域上设置得不均匀 的情况下也会产生，即使分别检测包含在WDM光中的多个信号光的光功 率。
此外，在使用光电二极管等检测整个WDM光的输出功率的情况中， 光电二极管接收宽带宽的光。因此，当包含在WDM光中的信号光数量小 时，由ASE(放大的自发辐射)或类似原因引起的噪声光占优势(就是说， 噪声光功率对总的光功率的比率相对高)。因此，还有一个问题是，不能 精确地检测主信号光(即，传输信号的WDM光)的光功率。
这里，将详细地描述如上所述用于控制激射光的信号光的监测数值。
通常，在如上述图38所示的使用喇曼放大器的光传输系统中，例如， 如图39所示，由于因喇曼放大引起的噪声光产生在作为光放大介质的传 输路径光纤中的信号光放大带宽内，所以输出信号光监测器同时接收包 含在前一级之前的中继间隔中所累积的噪声分量内的信号光、和由于喇 曼放大而导致的噪声光。上述由于喇曼放大而导致的噪声光在只将激射 光输入处于没有输入信号光的状态的光放大介质的情况下也会产生。在 本说明书中，相对于在掺杂稀土元素的光纤放大器(例如EDFA等)中产 生的ASE光，将喇曼放大器中产生的噪声光称为放大的自发喇曼散射 (ASS)光。
作为一种监测喇曼放大器的信号光输出功率的传统技术，例如，如 图40所示，已知一种基于提供给光放大介质的激射光功率来计算喇曼放 大器中产生的ASS光功率的方法，通过从实际接收的输出光的监测值中 减去ASS光功率来进行校正(参考国际公布号为No.02/21204的文献册)。 此外，作为一种从ASS光功率中分离信号光功率的装置，已知一种使用 简化的光谱分析仪的方法。然而，该简化的光谱分析仪的缺点在于监测 精度更低，并且需要昂贵的监测系统。
以下的问题也存在于上述的传统技术中。例如，在管理光放大介质 的光放大器(例如掺杂稀土元素的光纤放大器或者集中式喇曼放大器) 中，可以通过上述已知方法精确地计算噪声光功率。然而，在其中传输 路径光纤是光放大介质的分布式喇曼放大器中，因为传输路径光纤的光 纤参数在很多情况下是未知的，所以可以想到，预测的光纤参数值与实 际值会相差很大，或者存在不希望出现的损失，导致在ASS光的计算值 中可能存在很大误差。
具体地，在估计ASS光功率大于实际值的情况下，在上述停止控制 中，由于虽然能够进行信号光的传输但也停止提供激射光，所以信号光 的传输也被中止。此外，在上述输出恒定控制中，由于信号光以高于所 需功率的功率电平输出，所以导致由于非线性效应的增加而引起的信号 波形失真等，因此可能降低系统性能。在另一方面，在估计ASS光功率 低于实际值的情况下，在停止控制中，尽管信号光处于中断状态，但是 输出激射，并且在由于光纤切断等而导致信号中断的情况下，高功率的 激射光可能辐射到外部，对人体造成有害的影响。在输出恒定控制中， 由于信号光以低于所需功率的功率电平输出，所以导致OSNR失真。
此外，考虑在如上所述控制增益的波长依赖性的情况下，例如在日 本专利特开No.2002-72262中提出的系统中，通过一行列式来表示激射 光功率与信号光输出功率之间的关系，并使用该行列式的逆矩阵进行激 射光功率的设置，以使得可以在每个波长中获得所需的信号光输出功率。 然而，如上述计算ASS光的情况，由于作为光放大介质的光纤的光纤参 数在很多情况下都是未知的，所以在激射光功率的设置值中可能存在很 大误差。另外，在用于控制的行列式与实际铺设的光纤不符的情况下， 需要花费时间直到控制收敛，或者控制变得发散，而导致激射光功率不 固定的问题。
使用传统光放大器的光传输系统除了具有与信号光输出功率的监测 有关的上述问题之外，还具有以下的问题。也就是，如在停止控制的描 述中所示，由于从光放大器(例如掺杂稀土元素的光纤放大器或者喇曼 放大器)中输出高功率光，所以可能会由于例如位于光放大器输出端的 光连接器脱离、连接到光输出端的光通路切断等，而导致高功率光幅射 到外部空气中伤害人体。
作为一种防止出现这种情况的传统技术，已知一种技术，该技术为 光放大器添加例如这样一种功能：测量从该光放大器的输出端光连接器 以及与其相连的光通路反射回来的光，并且基于该测量结果，检测来自 光放大器的输出光是否辐射到外部空气中(参考日本专利特开 No.9-64446)。
一种典型的物理接触(PC)连接系统的光连接器的连接性能会由于 附着在套环端面的杂质(例如，灰尘、油膜等)或者套环端面的划痕而 恶化。已经记载过，如果高功率光通过连接性能恶化的光连接器传输， 则由于多次反射导致能量集中，将发生称之为光纤熔断(FF)现象的光 纤损坏(参考以下文献：D.P.Hand等，“Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers：the fiber fuse(孤热冲击波 和光纤中的光学损伤：光纤熔合)”，Optics Letters(光学通 报)，Vol.13，No.9，PP.767-679，1988年9月；或者R.Kashyap等， “Observation of Catastrophic Self-propelled Self-focusing in Optical Fibers(光纤中的自动推进的自聚焦故障的研究)”，Electronics Letters(电子通报)，Vol.24，No.1，PP47-49，1988年1月)。
下面简单描述以上FF现象。例如，如图41所示，在光连接器2000 的套环2001的端面存在杂质或者划痕的情况下，通过光纤2002传播的 光由于杂质或者划痕而被散射性地反射。此时，如果所散射性反射的光 的功率很高，则由于光吸收，使粘接套环2001和光纤2002的环氧树脂 粘合剂2003的温升变得较高，导致不稳定的粘接状态。结果，光连接器 2000的PC连接变得不稳定，这是导致FF现象的一个因素。因此，对于 通过高功率光的光连接器来说，必须特别仔细地控制连接损失。
然而，在日本专利特开No.9-64446中公开的传统光放大器中，由于 测量输出信号光的反射回的光，即，当输出端上的光连接器脱离时在连 接器端面产生的菲涅耳反射光，以检测该光连接器是否脱离，所以存在 一个问题，即不可能可靠地检测到由于FF现象而导致的光纤损坏，该FF 现象是在处于如上所述的不充分连接状态中的光连接器中出现的。
具体地说，附着在光连接器端面的杂质往往会成为通过该光连接器 的光的吸收体。因此，光连接器的温度可能会由于光吸收而升高，导致 光纤损坏。由于这种附着在光连接器端面的吸收体不产生反射光，所以 在利用反射回来的光的传统系统中，不能检测到如上所述的光纤损坏。 在光连接器中，当发生光纤损坏时，由于连接损失增加，所以不能得到 所希望的传输特性。此外，如果光纤损坏进一步严重，使得高功率光辐 射到外部空气中，则可能会伤害人体。
此外，基于输出端上的反射回来的光的测量结果构造以上传统光放 大器，以检测输出端光连接器的脱离、光通路切断等。因此，存在一个 问题，即很难处理其中从输入端入射高功率的激射光的喇曼放大器。就 是说，例如，在图42所示结构的喇曼放大器2010中，为了获得所希望 的输出功率，通过WDM耦合器2012将具有几百mW至几W的高功率的激 射光从激射光源2011输出到传输路径光纤2013。因此，监测输入端光连 接器2014的连接状态就变得很重要。如果发现连接状态恶化，就必须停 止或者减少激射光的供应。
然而，在上述的传统光放大器中，其构造不能处理输入端光连接器 的脱离问题，以及上述的输出端光连接器的情况，很难检测到由于在输 入端光连接器中发生FF现象而导致的光纤损坏。
图38是一种使用典型的光放大器的光传输系统的方框图。在这个系 统中，在发送站(Tx)1101与接收站(Rx)1102之间设置多个中继站， 通过这些中继站传输WDM光。在每个中继站中进行喇曼放大。此外，每 个中继站具有分立式光放大器，例如，掺铒光纤放大器(EDFA)。
传输路径光纤1001是一种通过其传播WDM光的光传输介质，还通过 向其提供激射光而起到光放大介质的作用。激射光源(LD)1002产生用 于放大WDM光的激射光，通过由多路复用器等对例如从一个激光器二极 管或者多个激光器二极管发出的光进行多路复用来形成该激射光源(LD) 1002。这里，激射光源1002中产生的激射光包括具有彼此不同的波长的 多种光。WDM耦合器1003将激射光源1002中产生的激射光引入传输路径 光纤1001。
在以上光传输系统中，将从发送站1101发出的WDM光传输到接收站 1102，同时通过各传输通路光纤1001放大。这时，在每个中继站中，管 理整个WDM光的输出功率，还管理包含在WDM光中的多个信号光的光功 率的平衡。就是说，控制激射光源1002，使得例如在每个中继站中将整 个WDM光的输出功率保持为预先设置的预定值，并使包含在WDM光中的 多个信号光的光功率均衡(参照日本专利特开No.2002-72262(图3，第 3至5页)、日本专利特开No.2000-98433(图1，第0070至0072段)、 日本专利特开No.2002-76482(图10，第0162至0177段))。此外，除了 如上所述的输出恒定控制和增益的波长依赖性的控制，还通过监测WDM 光的输出功率来进行信号光中断的停止控制。注意，通常在光放大器中 提供停止控制，当高功率的激射光由于因电涌而导致的系统崩溃、光纤 切断等而泄漏到外部时，停止控制起到避免激射光辐射人体的作用。
然而，在上述的现有光传输系统中，存在一个问题，即很难精确地 监测包含在WDM光中多个信号光的输出功率的平衡(光功率倾斜(optical power tilt))。例如，在上述日本专利特开No.2002-72262中，将信号光 带宽划分为多个区间，使用对每个区间所检测的光功率来进行光功率倾 斜控制。然而，在这种情况下，当信号光在每个区间中设置得不相等时， 因为不能精确地检测光功率倾斜，所以不可能使WDM光均衡。注意，这 种问题不仅会在上述日本专利特开No.2002-72262中所描述的系统中产 生，而且在其中信号光在信号光带宽中的特定波长区域上设置得不均匀 的情况下也会产生，即使分别检测包含在WDM光中的多个信号光的光功 率。
此外，在使用光电二极管等检测整个WDM光的输出功率的情况中， 光电二极管接收宽带宽的光。因此，当包含在WDM光中的信号光数量小 时，由ASE(放大的自发辐射)或类似原因引起的噪声光占优势(就是说， 噪声光功率对总的光功率的比率相对高)。因此，还有一个问题是，不能 精确地检测主信号光(即，传输信号的WDM光)的光功率。
这里，将详细地描述如上所述用于控制激射光的信号光的监测数值。
通常，在如上述图38所示的使用喇曼放大器的光传输系统中，例如， 如图39所示，由于因喇曼放大引起的噪声光产生在作为光放大介质的传 输路径光纤中的信号光放大带宽内，所以输出信号光监测器同时接收包 含在前一级之前的中继间隔中所累积的噪声分量内的信号光、和由于喇 曼放大而导致的噪声光。上述由于喇曼放大而导致的噪声光在只将激射 光输入处于没有输入信号光的状态的光放大介质的情况下也会产生。在 本说明书中，相对于在掺杂稀土元素的光纤放大器(例如EDFA等)中产 生的ASE光，将喇曼放大器中产生的噪声光称为放大的自发喇曼散射 (ASS)光。
作为一种监测喇曼放大器的信号光输出功率的传统技术，例如，如 图40所示，已知一种基于提供给光放大介质的激射光功率来计算喇曼放 大器中产生的ASS光功率的方法，通过从实际接收的输出光的监测值中 减去ASS光功率来进行校正(参考国际公布号为No.02/21204的文献册)。 此外，作为一种从ASS光功率中分离信号光功率的装置，已知一种使用 简化的光谱分析仪的方法。然而，该简化的光谱分析仪的缺点在于监测 精度更低，并且需要昂贵的监测系统。
以下的问题也存在于上述的传统技术中。例如，在管理光放大介质 的光放大器(例如掺杂稀土元素的光纤放大器或者集中式喇曼放大器) 中，可以通过上述已知方法精确地计算噪声光功率。然而，在其中传输 路径光纤是光放大介质的分布式喇曼放大器中，因为传输路径光纤的光 纤参数在很多情况下是未知的，所以可以想到，预测的光纤参数值与实 际值会相差很大，或者存在不希望出现的损失，导致在ASS光的计算值 中可能存在很大误差。
具体地，在估计ASS光功率大于实际值的情况下，在上述停止控制 中，由于虽然能够进行信号光的传输但也停止提供激射光，所以信号光 的传输也被中止。此外，在上述输出恒定控制中，由于信号光以高于所 需功率的功率电平输出，所以导致由于非线性效应的增加而引起的信号 波形失真等，因此可能降低系统性能。在另一方面，在估计ASS光功率 低于实际值的情况下，在停止控制中，尽管信号光处于中断状态，但是 输出激射，并且在由于光纤切断等而导致信号中断的情况下，高功率的 激射光可能辐射到外部，对人体造成有害的影响。在输出恒定控制中， 由于信号光以低于所需功率的功率电平输出，所以导致OSNR失真。
此外，考虑在如上所述控制增益的波长依赖性的情况下，例如在日 本专利特开No.2002-72262中提出的系统中，通过一行列式来表示激射 光功率与信号光输出功率之间的关系，并使用该行列式的逆矩阵进行激 射光功率的设置，以使得可以在每个波长中获得所需的信号光输出功率。 然而，如上述计算ASS光的情况，由于作为光放大介质的光纤的光纤参 数在很多情况下都是未知的，所以在激射光功率的设置值中可能存在很 大误差。另外，在用于控制的行列式与实际铺设的光纤不符的情况下， 需要花费时间直到控制收敛，或者控制变得发散，而导致激射光功率不 固定的问题。
使用传统光放大器的光传输系统除了具有与信号光输出功率的监测 有关的上述问题之外，还具有以下的问题。也就是，如在停止控制的描 述中所示，由于从光放大器(例如掺杂稀土元素的光纤放大器或者喇曼 放大器)中输出高功率光，所以可能会由于例如位于光放大器输出端的 光连接器脱离、连接到光输出端的光通路切断等，而导致高功率光幅射 到外部空气中伤害人体。
作为一种防止出现这种情况的传统技术，已知一种技术，该技术为 光放大器添加例如这样一种功能：测量从该光放大器的输出端光连接器 以及与其相连的光通路反射回来的光，并且基于该测量结果，检测来自 光放大器的输出光是否辐射到外部空气中(参考日本专利特开 No.9-64446)。
一种典型的物理接触(PC)连接系统的光连接器的连接性能会由于 附着在套环端面的杂质(例如，灰尘、油膜等)或者套环端面的划痕而 恶化。已经记载过，如果高功率光通过连接性能恶化的光连接器传输， 则由于多次反射导致能量集中，将发生称之为光纤熔断(FF)现象的光 纤损坏(参考以下文献：D.P.Hand等，“Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers：the fiber fuse(孤热冲击波 和光纤中的光学损伤：光纤熔合)”，Optics Letters(光学通 报)，Vol.13，No.9，PP.767-679，1988年9月；或者R.Kashyap等， “Observation of Catastrophic Self-propelled Self-focusing in Optical Fibers(光纤中的自动推进的自聚焦故障的研究)”，Electronics Letters(电子通报)，Vol.24，No.1，PP47-49，1988年1月)。
下面简单描述以上FF现象。例如，如图41所示，在光连接器2000 的套环2001的端面存在杂质或者划痕的情况下，通过光纤2002传播的 光由于杂质或者划痕而被散射性地反射。此时，如果所散射性反射的光 的功率很高，则由于光吸收，使粘接套环2001和光纤2002的环氧树脂 粘合剂2003的温升变得较高，导致不稳定的粘接状态。结果，光连接器 2000的PC连接变得不稳定，这是导致FF现象的一个因素。因此，对于 通过高功率光的光连接器来说，必须特别仔细地控制连接损失。
然而，在日本专利特开No.9-64446中公开的传统光放大器中，由于 测量输出信号光的反射回的光，即，当输出端上的光连接器脱离时在连 接器端面产生的菲涅耳反射光，以检测该光连接器是否脱离，所以存在 一个问题，即不可能可靠地检测到由于FF现象而导致的光纤损坏，该FF 现象是在处于如上所述的不充分连接状态中的光连接器中出现的。
具体地说，附着在光连接器端面的杂质往往会成为通过该光连接器 的光的吸收体。因此，光连接器的温度可能会由于光吸收而升高，导致 光纤损坏。由于这种附着在光连接器端面的吸收体不产生反射光，所以 在利用反射回来的光的传统系统中，不能检测到如上所述的光纤损坏。 在光连接器中，当发生光纤损坏时，由于连接损失增加，所以不能得到 所希望的传输特性。此外，如果光纤损坏进一步严重，使得高功率光辐 射到外部空气中，则可能会伤害人体。
此外，基于输出端上的反射回来的光的测量结果构造以上传统光放 大器，以检测输出端光连接器的脱离、光通路切断等。因此，存在一个 问题，即很难处理其中从输入端入射高功率的激射光的喇曼放大器。就 是说，例如，在图42所示结构的喇曼放大器2010中，为了获得所希望 的输出功率，通过WDM耦合器2012将具有几百mW至几W的高功率的激 射光从激射光源2011输出到传输路径光纤2013。因此，监测输入端光连 接器2014的连接状态就变得很重要。如果发现连接状态恶化，就必须停 止或者减少激射光的供应。
然而，在上述的传统光放大器中，其构造不能处理输入端光连接器 的脱离问题，以及上述的输出端光连接器的情况，很难检测到由于在输 入端光连接器中发生FF现象而导致的光纤损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决上述传统技术中的各个问题的 光放大器，以及一种使用该光放大器的系统。具体地说，本发明的一个 目的是在使用喇曼放大器的系统中精确地管理WDM光的光功率平衡以及 整个WDM光的光功率。本发明的另一个目的是高精度地计算放大的自发 喇曼散射光的功率，以校正输出信号光的监测值，并可靠地控制激射光 的提供状态。本发明另一个目的在于，在具有连接损失检测功能的光放 大器中，精确地检测光通路上的连接点处的连接状态的恶化，以可靠地 控制通过该连接点的光的功率。
为了实现以上目的，根据本发明，提供了一种用于将激射光提供给 光放大介质以放大信号光的光放大器，其中在包括光放大介质的光通路 中提供不同于信号光的光，并基于该光的状态或者由该光在光通路中产 生的另一光的状态，控制到光放大介质的激射光的提供状态。
作为本发明一个方面的一种光传输系统利用上述光放大器将WDM光 从发送站传输到接收站。在该系统中，光放大器是喇曼放大器，其包括： 光放大介质；用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光的激射光源； 用于将该多个激射光引入该光放大介质的光学器件；以及用于控制该激 射光源的控制装置。发送站发出多个参考光，这些参考光具有通过该多 个激射光所得到的相应喇曼增益达到峰值时的波长，或者是接近上述波 长的波长。然后，控制装置基于该多个参考光的光功率控制该多个激射 光。
在上述光传输系统中，由于基于参考光来控制激射光，所以可以始 终适当地控制激射光的光功率，而不依赖于包含在WDM光中的信号光的 数量或设置。因此，很容易管理喇曼增益的倾斜或者输出功率。
在上述光传输系统中，发送站可以使用至少一部分参考光向接收站 发送信息。在这种情况下，由于使用参考光传输信息，所以有效地利用 了通信资源(尤其是，波长或者带宽)。
此外，在上述光传输系统中，其配置中还可以提供检测装置，用于 检测包含在WDM光中的多个参考光的光功率，并且控制装置控制多个激 射光的光功率，以使由该检测装置检测的多个参考光的光功率均衡。这 里，该检测装置可以包括选择性地反射多个参考光的反射装置、以及将 由该反射装置反射的参考光转换为电信号的光接收装置。
此外，在上述光传输系统中，该控制装置可以基于多个参考光中的 各个光功率的平均值控制多个激射光。在这种情况下，由于消除了噪声 光的影响，所以可以精确地监测WDM光的光功率。
此外，在该光传输系统具有放大WDM光的分立式光放大器，并且参 考光(多个参考光中的一部分)位于该分立式光放大器的增益带宽之外 的情况下，可以使用一辅助光与WDM光多路复用，其中该辅助光的波长 与位于该分立式光放大器的增益带宽之外的参考光的波长相同。在这种 配置中，没有被分立式光放大器放大的参考光的光功率变得比被分立式 光放大器放大的参考光的光功率弱。因此，通过提供该辅助光，可以对 位于该分立式光放大器的增益带宽之外的参考光的光功率进行补偿。
作为本发明另一方面的一种光放大器是喇曼放大器，其通过发生在 光放大介质中的喇曼效应而放大信号。该喇曼放大器包括激射光提供部 分、输出光监测部分，放大的自发喇曼散射光处理部分、存储部分、放 大的自发喇曼散射光计算部分和激射光控制部分。该激射光提供部分向 光放大介质提供激射光。该输出光监测部分测量通过光放大介质传播以 输出的光的功率。该放大的自发喇曼散射光处理部分在开始操作之前的 准备状态中，向在操作时间中实际使用的光放大介质提供激射光，以测 量在光放大介质中产生的放大的自发喇曼散射光的功率，并基于所测量 的放大的自发喇曼散射光的功率，获得用于在开始操作之后计算放大的 自发喇曼散射光的功率的建模公式的系数。该存储部分存储由放大的自 发喇曼散射光处理部分获得的系数。该放大的自发喇曼散射光计算部分 根据从该激射光提供部分向光放大介质提供的激射光的功率，按照应用 存储在该存储装置的系数的建模公式，计算在操作开始之后产生的放大 的自发喇曼散射光的功率。该激射光控制部分使用由放大的自发喇曼散 射光计算部分计算的放大的自发喇曼散射光的功率，校正由该输出光监 测部分测量的输出光功率，以基于所校正的输出光功率控制该激射光提 供部分的操作。
在这种配置的喇曼放大器中，作为在开始操作之前的准备阶段中的 现场试验等处理，使用要在操作时间实际应用的光放大介质测量放大的 自发喇曼散射光，并基于该测量结果，获得用于计算放大的自发喇曼散 射光功率的建模公式的系数，并把该系数存储在该存储部分中。然后， 在开始操作之后，根据提供给光放大介质的激射光的功率，按照应用上 述系数的建模公式，通过计算获得放大的自发喇曼散射光功率，并使用 计算结果将放大的自发喇曼散射光功率校正为由该输出光监测部分测量 的输出光功率，以基于所校正的功率执行该激射光提供部分的操作控制。 因此，可以根据实际操作情况校正放大的自发喇曼散射光。因此，可以 对喇曼放大器可靠地进行各种控制，例如，输出恒定控制、停止控制、 波长特性偏移控制等。
作为本发明另一个方面的一种光放大器包括：激射单元，用于向光 放大介质提供激射光；连接损失测量部分，该连接损失测量部分向激射 单元与光放大介质之间的光通路输入不同于信号光的测量光，并基于在 该光通路中产生的测量光的反射光和后向散射光，测量存在于该光通路 上的一个或者多个连接点处的连接损失；控制部分，该控制部分根据由 该连接损失测量部分测量的连接损失，控制该激射单元的激射光提供状 态。
在这种配置的光放大器中，基于该反射光和后向散射光测量存在于 该激射单元与光放大介质之间的一个或者多个连接点处的连接损失，并 根据不同于信号光的该测量结果，由该控制部分控制激射光的提供状态。 结果，不仅可以精确地检测连接点处的光连接器的脱离，而且可以检测 由于导致光纤损坏的FF现象而引起的连接状态的异常，因此可以可靠地 控制通过这些连接点的激射光的功率。
此外，在上述光放大器中，该连接损失测量部分的一个具体配置可 以为：利用光时域反射法或者光频域反射法，测量该激射单元与光放大 介质之间的光通路的纵向方向的损失分布。此外，该激射单元的一个具 体配置可以为：产生能够因喇曼效应放大通过光放大介质传播的信号光 的激射光，并将其提供给光放大介质。
此外，在上述光放大器的连接损失测量部分中，使用通过将包括在 该激射单元中的激射光源驱动系统切换为不同于正常操作时间的驱动系 统所产生的激射光用作为测量光源。在这种构造中，由于将激射光源用 作为测量光源，所以可以实现光放大器构造的简化，并降低成本。
本发明其它的目的、特征和优点将根据以下结合附图进行的实施例 的描述变得更加清楚。
为了实现以上目的，根据本发明，提供了一种用于将激射光提供给 光放大介质以放大信号光的光放大器，其中在包括光放大介质的光通路 中提供不同于信号光的光，并基于该光的状态或者由该光在光通路中产 生的另一光的状态，控制到光放大介质的激射光的提供状态。
作为本发明一个方面的一种光传输系统利用上述光放大器将WDM光 从发送站传输到接收站。在该系统中，光放大器是喇曼放大器，其包括： 光放大介质；用于产生具有彼此不同的波长的多个激射光的激射光源； 用于将该多个激射光引入该光放大介质的光学器件；以及用于控制该激 射光源的控制装置。发送站发出多个参考光，这些参考光具有通过该多 个激射光所得到的相应喇曼增益达到峰值时的波长，或者是接近上述波 长的波长。然后，控制装置基于该多个参考光的光功率控制该多个激射 光。
在上述光传输系统中，由于基于参考光来控制激射光，所以可以始 终适当地控制激射光的光功率，而不依赖于包含在WDM光中的信号光的 数量或设置。因此，很容易管理喇曼增益的倾斜或者输出功率。
在上述光传输系统中，发送站可以使用至少一部分参考光向接收站 发送信息。在这种情况下，由于使用参考光传输信息，所以有效地利用 了通信资源(尤其是，波长或者带宽)。
此外，在上述光传输系统中，其配置中还可以提供检测装置，用于 检测包含在WDM光中的多个参考光的光功率，并且控制装置控制多个激 射光的光功率，以使由该检测装置检测的多个参考光的光功率均衡。这 里，该检测装置可以包括选择性地反射多个参考光的反射装置、以及将 由该反射装置反射的参考光转换为电信号的光接收装置。
此外，在上述光传输系统中，该控制装置可以基于多个参考光中的 各个光功率的平均值控制多个激射光。在这种情况下，由于消除了噪声 光的影响，所以可以精确地监测WDM光的光功率。
此外，在该光传输系统具有放大WDM光的分立式光放大器，并且参 考光(多个参考光中的一部分)位于该分立式光放大器的增益带宽之外 的情况下，可以使用一辅助光与WDM光多路复用，其中该辅助光的波长 与位于该分立式光放大器的增益带宽之外的参考光的波长相同。在这种 配置中，没有被分立式光放大器放大的参考光的光功率变得比被分立式 光放大器放大的参考光的光功率弱。因此，通过提供该辅助光，可以对 位于该分立式光放大器的增益带宽之外的参考光的光功率进行补偿。
作为本发明另一方面的一种光放大器是喇曼放大器，其通过发生在 光放大介质中的喇曼效应而放大信号。该喇曼放大器包括激射光提供部 分、输出光监测部分，放大的自发喇曼散射光处理部分、存储部分、放 大的自发喇曼散射光计算部分和激射光控制部分。该激射光提供部分向 光放大介质提供激射光。该输出光监测部分测量通过光放大介质传播以 输出的光的功率。该放大的自发喇曼散射光处理部分在开始操作之前的 准备状态中，向在操作时间中实际使用的光放大介质提供激射光，以测 量在光放大介质中产生的放大的自发喇曼散射光的功率，并基于所测量 的放大的自发喇曼散射光的功率，获得用于在开始操作之后计算放大的 自发喇曼散射光的功率的建模公式的系数。该存储部分存储由放大的自 发喇曼散射光处理部分获得的系数。该放大的自发喇曼散射光计算部分 根据从该激射光提供部分向光放大介质提供的激射光的功率，按照应用 存储在该存储装置的系数的建模公式，计算在操作开始之后产生的放大 的自发喇曼散射光的功率。该激射光控制部分使用由放大的自发喇曼散 射光计算部分计算的放大的自发喇曼散射光的功率，校正由该输出光监 测部分测量的输出光功率，以基于所校正的输出光功率控制该激射光提 供部分的操作。
在这种配置的喇曼放大器中，作为在开始操作之前的准备阶段中的 现场试验等处理，使用要在操作时间实际应用的光放大介质测量放大的 自发喇曼散射光，并基于该测量结果，获得用于计算放大的自发喇曼散 射光功率的建模公式的系数，并把该系数存储在该存储部分中。然后， 在开始操作之后，根据提供给光放大介质的激射光的功率，按照应用上 述系数的建模公式，通过计算获得放大的自发喇曼散射光功率，并使用 计算结果将放大的自发喇曼散射光功率校正为由该输出光监测部分测量 的输出光功率，以基于所校正的功率执行该激射光提供部分的操作控制。 因此，可以根据实际操作情况校正放大的自发喇曼散射光。因此，可以 对喇曼放大器可靠地进行各种控制，例如，输出恒定控制、停止控制、 波长特性偏移控制等。
作为本发明另一个方面的一种光放大器包括：激射单元，用于向光 放大介质提供激射光；连接损失测量部分，该连接损失测量部分向激射 单元与光放大介质之间的光通路输入不同于信号光的测量光，并基于在 该光通路中产生的测量光的反射光和后向散射光，测量存在于该光通路 上的一个或者多个连接点处的连接损失；控制部分，该控制部分根据由 该连接损失测量部分测量的连接损失，控制该激射单元的激射光提供状 态。
在这种配置的光放大器中，基于该反射光和后向散射光测量存在于 该激射单元与光放大介质之间的一个或者多个连接点处的连接损失，并 根据不同于信号光的该测量结果，由该控制部分控制激射光的提供状态。 结果，不仅可以精确地检测连接点处的光连接器的脱离，而且可以检测 由于导致光纤损坏的FF现象而引起的连接状态的异常，因此可以可靠地 控制通过这些连接点的激射光的功率。
此外，在上述光放大器中，该连接损失测量部分的一个具体配置可 以为：利用光时域反射法或者光频域反射法，测量该激射单元与光放大 介质之间的光通路的纵向方向的损失分布。此外，该激射单元的一个具 体配置可以为：产生能够因喇曼效应放大通过光放大介质传播的信号光 的激射光，并将其提供给光放大介质。
此外，在上述光放大器的连接损失测量部分中，使用通过将包括在 该激射单元中的激射光源驱动系统切换为不同于正常操作时间的驱动系 统所产生的激射光用作为测量光源。在这种构造中，由于将激射光源用 作为测量光源，所以可以实现光放大器构造的简化，并降低成本。
本发明其它的目的、特征和优点将根据以下结合附图进行的实施例 的描述变得更加清楚。
附图说明
图1是根据本发明实施例1-1的光传输系统的方框图。
图2是一个曲线图，用于说明在实施例1-1中的参考光的设置方法。
图3是实施例1-1中的发送站的方框图。
图4是在利用实施例1-1中的参考光来发送数据的情况下的发送电 路的一个实例。
图5是在实施例1-1中的每个中继站中提供的控制电路的方框图。
图6是一个曲线图，用于说明实施例1-1的光传输系统的效果。
图7显示了基于实施例1-1中的WDM光的光功率进行操作的中继站 的实施例。
图8是用于说明光检测的曲线图，其中(a)显示了传统技术中的光 检测，(b)显示了实施例1-1中的光检测。
图9是实施例1-2的光传输系统的中继站的方框图。
图10是一个曲线图，用于说明实施例1-2中的喇曼放大器和掺铒 光纤放大器之间的关系。
图11是显示一种用于检测实施例1-1和1-2中的参考光的光功率 的装置的实施例简图。
图12是显示图11中的检测电路的改进实例的简图。
图13是显示根据本发明的实施例2-1的喇曼放大器的构造的方框 图。
图14是一个流程图，用于说明在开始操作之前的准备阶段中的操作。
图15是一个曲线图，显示了在图14的步骤201中的ASS光功率测 量的一个实例。
图16是显示根据本发明实施例2-2的光放大器的构造的方框图。
图17是显示根据本发明实施例2-3的喇曼放大器的构造的方框图。
图18是一个流程图，用于说明有关实施例2-3的一种激射光功率 设置方法。
图19是一个曲线图，显示了实施例2-3中的信号光的波长特性控 制的一个具体实例。
图20是显示与实施例2-3相关的另一个构造实例的方框图。
图21是显示根据实施例2-4的光传输系统的构造的简图。
图22是显示根据本发明实施例3的光放大器的基本构造的方框图。
图23是显示根据实施例3-1的光放大器的一个具体实例的方框图。
图24是一个曲线图，显示了实施例3-1中测量光的波形的一个实 例。
图25是一个曲线图，显示了用于将实施例3-1中的测量光多路复 用的WDM耦合器的波长传输特性的一个实例。
图26是显示典型的OTDR测量系统的一个实例的简图。
图27显示了在通过应用图26中的OTDR测量系统来测量典型的光放 大器的损失分布的情况下的一个实例。
图28是用于说明实施例3-1的操作的流程图。
图29是显示根据本发明实施例3-2的光放大器的构造的方框图。
图30是显示典型的OFDR测量系统的一个实例的简图。
图31是用于说明实施例3-2的操作的流程图。
图32是显示根据本发明实施例3-3的光放大器的构造的方框图。
图33是显示根据本发明实施例3-4的光中继节点装置的构造的方 框图。
图34显示了实施例3-4中应用OTDR测量系统的连接损失监测单元 的一个构造实例。
图35是显示根据本发明实施例3-5的光放大器的构造的方框图。
图36是显示在实施例3-5中使用的光连接器的一个实例的简图。
图37是显示与实施例3-5相关的光连接器的另一个结构实例的简 图。
图38是使用典型的喇曼放大器的一种光传输系统的方框图。
图39是一个曲线图，示例性地显示了典型的喇曼放大器的输出信号 光中所包含的噪声光。
图40是用于说明传统喇曼放大器中的信号光输出功率的监测系统的 一个实例的简图。
图41是用于说明光纤熔断(FF)现象的简图。
图42是显示传统喇曼放大器的一个构造实例的方框图。
图2是一个曲线图，用于说明在实施例1-1中的参考光的设置方法。
图3是实施例1-1中的发送站的方框图。
图4是在利用实施例1-1中的参考光来发送数据的情况下的发送电 路的一个实例。
图5是在实施例1-1中的每个中继站中提供的控制电路的方框图。
图6是一个曲线图，用于说明实施例1-1的光传输系统的效果。
图7显示了基于实施例1-1中的WDM光的光功率进行操作的中继站 的实施例。
图8是用于说明光检测的曲线图，其中(a)显示了传统技术中的光 检测，(b)显示了实施例1-1中的光检测。
图9是实施例1-2的光传输系统的中继站的方框图。
图10是一个曲线图，用于说明实施例1-2中的喇曼放大器和掺铒 光纤放大器之间的关系。
图11是显示一种用于检测实施例1-1和1-2中的参考光的光功率 的装置的实施例简图。
图12是显示图11中的检测电路的改进实例的简图。
图13是显示根据本发明的实施例2-1的喇曼放大器的构造的方框 图。
图14是一个流程图，用于说明在开始操作之前的准备阶段中的操作。
图15是一个曲线图，显示了在图14的步骤201中的ASS光功率测 量的一个实例。
图16是显示根据本发明实施例2-2的光放大器的构造的方框图。
图17是显示根据本发明实施例2-3的喇曼放大器的构造的方框图。
图18是一个流程图，用于说明有关实施例2-3的一种激射光功率 设置方法。
图19是一个曲线图，显示了实施例2-3中的信号光的波长特性控 制的一个具体实例。
图20是显示与实施例2-3相关的另一个构造实例的方框图。
图21是显示根据实施例2-4的光传输系统的构造的简图。
图22是显示根据本发明实施例3的光放大器的基本构造的方框图。
图23是显示根据实施例3-1的光放大器的一个具体实例的方框图。
图24是一个曲线图，显示了实施例3-1中测量光的波形的一个实 例。
图25是一个曲线图，显示了用于将实施例3-1中的测量光多路复 用的WDM耦合器的波长传输特性的一个实例。
图26是显示典型的OTDR测量系统的一个实例的简图。
图27显示了在通过应用图26中的OTDR测量系统来测量典型的光放 大器的损失分布的情况下的一个实例。
图28是用于说明实施例3-1的操作的流程图。
图29是显示根据本发明实施例3-2的光放大器的构造的方框图。
图30是显示典型的OFDR测量系统的一个实例的简图。
图31是用于说明实施例3-2的操作的流程图。
图32是显示根据本发明实施例3-3的光放大器的构造的方框图。
图33是显示根据本发明实施例3-4的光中继节点装置的构造的方 框图。
图34显示了实施例3-4中应用OTDR测量系统的连接损失监测单元 的一个构造实例。
图35是显示根据本发明实施例3-5的光放大器的构造的方框图。
图36是显示在实施例3-5中使用的光连接器的一个实例的简图。
图37是显示与实施例3-5相关的光连接器的另一个结构实例的简 图。
图38是使用典型的喇曼放大器的一种光传输系统的方框图。
图39是一个曲线图，示例性地显示了典型的喇曼放大器的输出信号 光中所包含的噪声光。
图40是用于说明传统喇曼放大器中的信号光输出功率的监测系统的 一个实例的简图。
图41是用于说明光纤熔断(FF)现象的简图。
图42是显示传统喇曼放大器的一个构造实例的方框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。在说明书中，相同 的标号在所有的附图中表示相同的或者相应的部分。
图1是根据本发明的实施例1-1的光传输系统的方框图。这里，在 该系统中，在发送站110与接收站120之间提供多个中继站130。通过这 些中继站130传输WDM光，此外，在每个中继站130中进行喇曼放大。
发送站110产生要发送的包含信号光和参考光在内的WDM光。这里， 该信号光由波长彼此不同的多个信号光fs1到fsn组成。此外，该参考 光由波长彼此不同的多个参考光fr1到fr3组成。注意，参考光fr1到 fr3的波长或者频率分别基于后面将要描述的激射光fp1到fp3的波长或 者频率来确定。
在发送站110和第一级中继站130之间、在各个中继站130之间， 以及最后一级中继站130和接收站120之间通过传输路径光纤101相连。 这里，每个传输路径光纤101是通过其传播WDM光的光传输介质，而且 通过接收激射光来用作为光放大介质。
每个中继站130包括激射光源(LD)102、WDM耦合器103、分支耦 合器131、光谱分析仪132和控制电路133。这里，激射光源102包括多 个激光器二极管，以产生波长彼此不同的多个激射光。在这里产生三个 激射光fp1到fp3。然后，WDM耦合器103将由激射光源102产生的激射 光fp1到fp3导入传输路径光纤101。结果，向传输路径光纤101提供了 激射光fp1到fp3，以将传输路径光纤101用作为用于喇曼放大的光学放 大介质。即，将传输路径光纤101、激射光源102和WDM耦合器103用作 为放大WDM光的喇曼放大器。
分支耦合器131分出已在传输路径光纤101中放大的WDM光的一部 分，以将它引导到光谱分析仪132。光谱分析仪132监测WDM光中所包含 的每个波长的光功率，然后检测WDM光中所包含的参考光fr1到fr3的 光功率。
控制电路133基于通过光谱分析仪132检测的参考光fr1到fr3的 光功率来驱动激射光源102。也就是说，控制电路133基于参考光fr1到 fr3的光功率来调整激射光fp1到fp3的光功率。具体来说，就是调整激 射光fp1到fp3的光功率，以使例如参考光fr1到fr3的平均光功率保 持为预定值，并且使参考光fr1到fr3的光功率均衡。
图2是一个曲线图，用于说明这些参考光的设置方法。参考光fr1 到fr3的频率(或者波长)基于相应的激射光fp1到fp3的频率(或者 波长)来确定。例如，将一个频率分配给参考光fr1，该频率从激射光 fp1位移了一个喇曼频移。这里，虽然不是主要的，但是“喇曼频移”意 味着“该给定激射光的频率和由激射光导致的所获喇曼增益达到峰值时 的频率之间的差值”。则在使用硅基光纤(silica-based optical fiber) 作为传输路径光纤101的情况下，该喇曼频移大约为13.2THz。此外，如 果将该喇曼频移转换为波长，则它对应于1.3到1.55μm波段内的大约 100nm。也就是说，将参考光fr1设置在一波长内，由激射光fp1导致的 喇曼增益在该波长处达到峰值。换句话说，将一频率分配给参考光fr1， 该频率比激射光fp1的频率低大约13.2THz。此外，反过来，将一波长分 配给参考光fr1，该波长比激射光fp1的波长长大约100nm。
类似地，将参考光fr2设置为一波长，由激射光fp2导致的喇曼增 益在该波长处达到峰值。此外，将参考光fr3设置为一个波长，由激射 光fp3导致的喇曼增益在该波长处达到峰值。
通过如上所述的方式，将参考光fr1到fr3设置为这些波长，由相 应的激射光fp1到fp3导致的喇曼增益分别在这些波长处达到峰值。然 而，不需要将参考光fr1到fr3精确地设置为这些波长(由相应的激射 光fp1到fp3导致的喇曼增益分别在这些波长处达到峰值)，可以将参考 光fr1到fr3设置为接近这些波长(由相应的激射光fp1到fp3导致的 喇曼增益分别在这些波长处达到峰值)的波长。
此外，在将信号光fs1到fsn设置在预先确定的要发送的频率栅格 上的情况下，也将参考光fr1到fr3设置在要发送的该频率栅格上。这 时，将参考光fr1到fr3设置在最接近使由激射光fp1到fp3导致的喇 曼增益达到峰值的频率的频率栅格上。在ITU-T中定义了这种频率栅格。 在ITU-T中的定义中，提出了参考频率(锚定频率)和频率间隔(50GHz， 100GHz)的推荐值。
图3是发送站110的方框图。在这里，只显示了用于产生WDM光的 所需功能。发送站110包括：用于产生信号光fs1到fsn的光源(LD) 111-1到111-n；用于产生参考光fr1到fr3的光源(LD)112-1到112 -3；和用于将信号光fs1到fsn和参考光fr1到fr3多路复用，以产生 WDM光的多路复用器113。如上所述确定参考光fr1到fr3的频率(或者 波长)。
当将数据(或者信息)发送到接收站120时，驱动光源111-1到111 -n。例如，当将由数据源114-1产生的数据发送到接收站120时，驱 动光源111-1。另一方面，基本上，光源112-1到112-3始终产生并 输出参考光fr1到fr3。这里，光源112-1到112-3可以输出连续波(CW) 光或者可以发送预定模式的信号。
注意，将信号光fs1到fs3用于发送数据(或者信息)，而将参考光 fr1到fr3主要用于控制每个中继站130中的喇曼放大操作。然而，在实 施例1-1的光传输系统中，可以将参考光fr1到fr3用于发送数据(或 者信息)。但是，由于将参考光fr1到fr3用于控制每个中继站130的喇 曼放大操作，所以基本上不允许停止参考光fr1到fr3。因此，在允许利 用参考光fr1到fr3进行数据(或者信息)传输的系统中，例如如图4 所示，使用选择器15提供选择“要发送的数据”或者“固定模式的数据” 的功能。虽然图4显示了通过LD直接调制的情况，但是如上所述，假定 可以在存在数据或者不存在数据时执行这种选择，并且还可以在无论是 否要执行该调制时执行这种选择，也可以在通过光调制器的外部调制的 情况下执行这种选择。然后，在这种情况下，当接收到要发送的数据时， 光源112(112-1到112-3)发送该数据，当没有接收到要发送的数据 时，光源112(112-1到112-3)发送固定模式的数据(或非调制数据)。
图5是在每个中继站130中提供的控制电路133的方框图。控制电 路133包括A/D转换器141、DSP 142、D/A转换器143、放大器144-1 到144-3和功率晶体管145-1到145-3。A/D转换器141将由光谱分析 仪132检测到的参考光fr1到fr3的光功率值转换成数字数据，且将它 发送给DSP 142。在光谱分析仪132具有数字输出接口的情况下，就不需 要A/D转换器141，而将由光谱分析仪132检测到的参考光fr1到fr3的 光功率值原样发送给DSP 142。
DSP 142根据前面确定的算法计算用于控制激射光源102所需的命令 值。这里，例如，如果使用三个激射光fp1到fp3和三个参考光fr1到 fr3形成一个控制环，则由DSP 142执行的算法遵循下面的关系式(1.1)。
在该关系式(1.1)中，“Pr1”到“Pr3”表示通过光谱分析仪132 检测到的参考光fr1到fr3的光功率值。此外，“Psref”表示作为目标的 输出电平(目标光功率)。注意，“Psref”是预先确定的固定值。矩阵A (A11到A33)中的每个元素是通过模拟法等预先计算的增益系数。 “ΔPp1”到“ΔPp3”分别表示激射光fp1到fp3的变化量。
DSP 142使用关系式(1.1)反馈式控制激射光fp1到fp3。然后， 当“Pr1”到“Pr3”分别相对于“Psref”在预定的误差范围之内时，认 为该控制循环收敛。
当根据关系式“1.1”获得变化量“ΔPp1”到“ΔPp3”时，DSP 142 使用这些变化量来计算用于设置激射光fp1到fp3的光功率的设置值。 也就是，DSP 142执行下面的计算。注意，“Pp1(n)”到“Pp3(n)”是 上次的设置值，而“Pp1(n+1)”到“Pp3(n+1)”是新的设置值。
Pp1(n+1)＝Pp1(n)+ΔPp1
Pp2(n+1)＝Pp2(n)+ΔPp2
Pp3(n+1)＝Pp3(n)+ΔPp3
D/A转换器143将通过DSP 142计算的这些设置值(设置值表示激射 光fp1到fp3的光功率)分别转换为模拟值，以将它们提供给相应的放 大器144-1到144-3。放大器144-1到144-3分别放大从DSP 142提 供的模拟值。然后，功率晶体管145-1到145-3分别产生对应于来自 放大器144-1到144-3的输出的电流。
使用由放大器144-1到144-3产生的电流驱动激射光源102。也就 是，使用由放大器144-1产生的电流驱动用于产生激射光fp1的激光器 二极管。类似地，分别使用由放大器144-2和144-3产生的电流驱动 用于产生激射光fp2和fp3的激光器二极管。
因而，控制电路133利用参考光fr1到fr3来控制激射光fp1到fp3 的光功率。这时，调整激射光fp1到fp3的光功率，以例如使参考光fr1 到fr3的光功率均衡。因此，在实施例1-1的光传输系统中，始终进行 适当的喇曼放大，而与信号光fs1到fsn的设置无关。
为了在光传输系统中利用喇曼放大有效地获得宽信号带宽，通常， 以适当的频率间隔或者适当的波长间隔来设置多个激射光fp1到fp3。因 此，如果将多个参考光fr1到fr3设置为使由激射光fp1到fp3导致的 喇曼增益达到峰值的波长，结果，如图6所示，基本上在WDM光的整个 信号带宽上以适当的频率间隔或者适当的波长间隔设置参考光fr1到 fr3。然后，在实施例1-1的光传输系统中，利用参考光fr1到fr3来 控制喇曼放大。因此，甚至在WDM光中所包含的信号光的数量较少(在 图6中，只使用了四个信号光fs1到fs4)的情况下，或者在WDM光中所 包含的信号光的设置有偏差(在图6中，只在信号带宽的较短波长区域 中设置了信号光)的情况下，也可以获得适当的喇曼放大。也就是，可 以在整个信号带宽上使增益均衡。
此外，在实施例1-1的系统中，由于将参考光fr1到fr3设置为使 由激射光fp1到fp3导致的喇曼增益达到峰值的波长，所以可以通过调 整激射光fp1到fp3相对容易地获得所期望的增益倾斜。
此外，在实施例1-1中，利用参考光fr1到fr3来执行用于使WDM 光的信号带宽中的增益均衡的控制。可以使用这些参考光来控制WDM光 的总输出功率。在这种情况下，如图7所示，控制电路133例如包括均 衡控制部分151和ALC(自动电平控制)部分152。这里，如上所述，均 衡控制部分151控制由激射光源102产生的激射光fp1到fp3。另一方面， ALC部分152计算由光谱分析仪132检测到的参考光fr1到fr3的各光功 率的平均值。
此外，ALC部分152还可以基于该平均值来校正均衡控制部分151 的计算结果。在这种情况下，控制电路133不仅控制参考光fr1到fr3 的各光功率，而且基于该平均值来控制激射光fp1到fp3。结果，在使喇 曼放大的增益均衡的同时，将WDM光的输出功率保持在所期望的电平。
ALC部分152可以控制光衰减器(ATT)153中的衰减，以例如使参 考光fr1到fr3的各光功率的平均值与预先确定的目标输出功率/信道一 致。
通过这种方式，根据本系统，其中从WDM光中只抽取了参考光fr1 到fr3，并且利用这些参考光来估测WDM光的总输出功率(或者WDM光中 所包含的每个信号光的光功率)，甚至在WDM光中所包含的信号光的数量 较少的情况下，也可以高精度地监测WDM光的光功率。
也就是说，如在传统的系统中，如果要使用单个光电二极管来检测 WDM光的光功率，则在整个带宽上不仅检测到信号光的光功率，而且检测 到由ASE噪声等导致的光功率。例如，在图8的(a)中所示的实例中， 由于甚至在只存在一个信号光的情况下，也会检测到斜线区域的所有光 功率。因此，不能正确地检测信号光的光功率。
与上面相反，在实施例1-1的系统中，由于检测到包括相应参考光 在内的窄带宽的光功率，所以该系统几乎不受噪声影响。也就是说，在 实施例1-1的系统中，只检测到图8(b)所示的斜线区域中的光功率， 因此，可以精确地检测参考光的光功率。这样，可以精确地检测到WDM 光(或者WDM光中所包含的每个信号光)的光功率。
接下来，将描述本发明的实施例1-2
图9是根据本发明的实施例1-2的光传输系统的中继站的方框图。 该中继站包括用于放大信号带宽的掺铒光纤放大器(EDFA)161。也就是 说，在该系统中，混合了喇曼放大器和掺铒光纤放大器。此外，在图10 中显示了喇曼放大器和掺铒光纤放大器之间的关系。
如图10中所示，设计掺铒光纤放大器161和喇曼放大器，以便放大 信号光。这里， 通过激射光fp1到fp3获得喇曼放大器的增益。此外， 如果要在整个信号带宽上获得平坦的喇曼增益，则使由多个激射光中的 某个激射光导致的喇曼增益达到峰值的频率往往位于信号带宽的外部。 在图10的实例中，使由激射光fp1导致的喇曼增益达到峰值的频率位于 信号带宽的外部。
然而，在实施例1-2的光传输系统中，将参考光fr1到fr3分别设 置为使由激射光fp1到fp3导致的喇曼增益分别达到峰值的频率。也就 是，在图10所示的实例中，由于参考光fr1位于信号带宽的外部，所以 该掺铒光纤放大器161没有产生放大或者放大量不足。因此，如果不做 任何处理，参考光fr1的光功率与其它参考光fr2和fr3相比要减少。 因此，在实施例1-2的系统中，在每个中继站(或者所有中继站中的一 些中继站)中提供用于产生与参考光fr1相同频率的辅助光的辅助光源 (LD)162和用于将由辅助光源162产生的辅助光与WDM光多路复用的 WDM耦合器163。然后，提供与参考光fr1相同频率的该辅助光，以调整 参考光fr1(其没有被掺铒光纤放大器161放大)的光功率，以使它具有 与其它参考光fr2和fr3的光功率相同的电平。
此外，在光谱分析仪132和光学分支耦合器131之间设置WDM耦合 器171。这样，选择信号带宽之外的参考光fr1的一部分功率，并导向光 电二极管172，当由监测信号中继器173重复放大时，它与辅助光源162 上的监测信号数据叠加并通过用于多路复用的WDM耦合器163。结果，也 可以在信号带宽之外的参考光上叠加监测信号光。
在图1或者图9中所示的实例中，作为用于检测参考光fr1到fr3 的光功率的电路(检测装置)，使用了光谱分析仪132。然而，本发明并 不限制于此。
图11显示了用于检测参考光的光功率的电路的一个实施例。这里， 提供了检测电路170，而不是图1或者图9中所示的光谱分析仪132。也 就是，检测电路170接收通过分支耦合器131分出的WDM光，并且检测 WDM光中所包含的参考光fr1到fr3的光功率，以将检测结果通知给控制 电路133。
检测电路170包括选择性地反射参考光fr1到fr3的反射器元件171 -1到171-3。例如，可以通过光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating) 来实现反射器元件171-1到171-3。反射器元件171-1只反射设置参 考光fr1处的频率的光。类似地，反射器元件171-2和171-3分别只 反射设置参考光fr2和fr3处的频率的光。检测电路170通过无反射终 端部分174来终止。
将由反射器元件171-1反射的光(就是参考光fr1)通过光学器件 172-1导向光电二极管173-1。例如，可以通过光分支耦合器、光学循 环器等来实现光学器件172-1。然后，通过光电二极管173-1来检测参 考光fr1的光功率。类似地，将由反射器元件171-2和171-3反射的 参考光fr2和fr3分别通过光学器件172-2和172-3导向光电二极管 173-2和173-3。然后，通过光电二极管173-2和173-3检测参考光 fr2和fr3的光功率。
通过这种方式，通过组合简单的光学器件来实现图11中所示的检测 电路。因此，与利用光谱分析仪132的构造相比，可以实现更低的成本。
图12是图11中所示的检测电路的改进实例。该检测电路包括用于 选择性地让预先确定的波长通过的波长分离滤波器175。在该实例中，波 长分离滤波器175只让参考光fr1到fr3通过。然后，将这些参考光fr1 到fr3分别导向相应的光电二极管173-1到173-3。
在图1到图12中所示的实施例中，通过三种波的激射光fp1到fp3 来实现喇曼放大。然而，本发明并不限制于此，还适用于利用波长彼此 不同的多个激射光的任何系统。
接下来，将描述本发明的实施例2-1。
图13是显示根据本发明的实施例2-1的喇曼放大器的构造的方框 图。
在图13中，实施例2-1的喇曼放大器例如包括喇曼放大单元201， 该喇曼放大单元201为作为光放大介质的光传输通路202供应用于喇曼 放大的激射光Lp。该喇曼放大单元201包括激射光提供部分210、输出 光监测部分220和控制部分230。
激射光提供部分210例如包括n个激射光源(LD)211-1到211-n、 合成器212和WDM耦合器213。各个激射光源211-1到211-n产生所要 求波长段的光(这些光能够将在光传输通路202上传输的信号光Ls进行 喇曼放大)，并将它们输出到合成器212。合成器212合成来自各个激射 光源211-1到211-n的输出光，以产生激射光Lp，并将激射光Lp输出 到WDM耦合器213。WDM耦合器213将从合成器212输出的激射光Lp输出 到光传输通路202，该光传输通路202与喇曼放大单元201的信号光输入 端相连，该WDM耦合器213也将从光传输通路202输入的信号光Ls发送 到后一级的输出光监测部分220。这样，本喇曼放大器具有反向激射构造， 其中激射光Lp的传播方向与信号光Ls的传播方向相反。
将从激射光源211-1到211-n输出的光的波长设置为对应于信号光 Ls的波长带。例如，在将硅基光纤用作为光传输通路202的情况下，将 各个激射光源211-1到211-n的输出波长分别设置在1450nm的波长带内， 其相对于1550nm的信号光向较短波长侧位移了大约100nm。注意，本发 明中的信号光Ls和各个激射光源211-1到211-n的输出波长不限于以上 实例。对于本发明可以应用已知喇曼放大器中的波长设置。
输出光监测部分220例如包括分支装置221、光滤波器222和光接收 元件(PD)223。分支装置221分出已通过光传输通路202传播并且随后 通过WDM耦合器213的光的一部分作为监测光Lm，并将监测光Lm发送到 光滤波器222。光滤波器222从自分支装置221发送的监测光Lm提取信 号光波长带中的光，并将所提取的光输出到光接收元件223，其中该光滤 波器222是具有对应于信号光Ls的波长带的传输带宽的带通滤波器。该 光接收元件接收通过光滤波器222的监测光Lm，并且产生电监测信号， 以将该电监测信号输出到控制部分230，其中该电监测信号的电平根据监 测光Lm的功率而改变。
控制部分230例如包括ASS光处理电路231、存储器232、ASS光计 算电路233、ALC电路234、停止电路235、激射光功率控制电路236和设 置值存储电路237。这里，ALC电路234、停止电路235和激射光功率控 制电路236用作为激射光提供部分。
ASS光处理电路231接收从输出光监测部分220的光接收元件223 输出的监测信号，并且在开始操作本喇曼放大器(如后面描述)之前的 准备阶段中，基于该监测信号，检测通过将激射光Lp提供给光传输通路 202而产生的ASS光的功率，并且随后使用所检测的ASS光功率，获得建 模公式的系数，以将所获得的系数存储在存储器232中，其中该建模公 式用于在开始操作该喇曼放大器之后计算ASS光功率。ASS光计算电路 233读出存储器232中的存储信息，根据建模公式，在开始操作之后计算 对应于激射光Lp提供状态的ASS光功率校正值。将ASS光计算电路233 中的计算结果传送给ALC电路234和停止电路235。
基于从输出光监测部分220的光接收元件223输出的监测信号和由 ASS光计算电路233计算的ASS光功率的校正值，ALC电路234产生用于 控制激射光Lp提供状态的信号，以使从本喇曼放大器输出的信号光Ls 的功率固定在所需的电平，并将该控制信号输出到激射光功率控制电路 236。基于来自光接收元件223的监测信号和由ASS光计算电路233计算 的ASS光功率的校正值，停止电路235判断要从光传输通路202输入到 喇曼激射单元201的信号光Ls是否中断，并且如果信号光Ls中断，则 停止激射光Lp的提供或产生用于将激射光Lp的功率抑制到安全电平(在 该安全电平，激射光对人体没有有害的影响)的控制信号，并将该控制 信号输出到激射光功率控制电路236。
激射光功率控制电路236用于调整各个激射光源211-1到211-n的 驱动状态，以控制要提供给光传输通路202的激射光Lp的功率。当开始 操作喇曼放大器时，该激射光功率控制电路236根据预先存储在设置值 存储电路237中的激射光功率的设置值，驱动各个激射光源211-1到 211-n，其后，根据分别从ALC电路234和停止电路235输出的控制信号 控制各个激射光源211-1到211-n。此外，激射光功率控制电路236具有 将表示本激射光功率的设置状态的信号输出给ASS光计算电路233的功 能。
接下来，将描述实施例2-1中的喇曼放大器的操作。
图14是用于说明在开始操作之前的准备阶段中的操作的流程图。
在本喇曼放大器中，作为开始操作之前的准备阶段中的处理(例如， 在装配该光传输系统时所执行的场调整等)，执行获得用于计算ASS光功 率的建模公式的系数的一系列处理。具体地，首先在图14的步骤201(在 图中的S201，在下面使用同样的规则)中，驱动n个激射光源211-1到 211-n中的一个，并且由输出光监测部分220测量在把从驱动激射源输出 的激射光Lp提供给光传输通路202时所产生的ASS光功率。通过逐步改 变激射光Lp的供给功率，例如图15中的黑圈所例举的50mW、100mW、 150mW、200mW、250mW等，来执行ASS光功率的测量。具体地说，当从喇 曼放大单元201向光传输通路202(在准备阶段不对其输入激射光Lp) 提供激射光Lp(对应于以上每个测量点对其供给功率进行设置)时，由 于激射光Lp的喇曼效应而产生ASS光；将以与激射光Lp的传播方向相 反的方向传播的该ASS光从光传输通路202输入到喇曼放大单元201；该 ASS光的一部分由分支装置221分出作为监测光Lm，然后经光滤波器222 由光接收元件223接收；并且将经过光电转换的监测信号输出到ASS光 处理电路231。在ASS光处理电路231中，基于来自光接收元件223的监 测信号检测ASS光功率，并将检测结果存储在存储器233中，以便符合 激射光Lp的供给功率。在n个激射光源211-1到211-n中的每一个上依 次执行如上所述通过驱动一个激射光源来进行的ASS光功率的测量，当 完成所有测量时，控制进行到步骤202。
在步骤202中，n个激射光源211-1到211-n中的任意两个激射光源 相互组合，以由相同的功率驱动，并且将通过组合的激射光源的合成输 出光所获得的激射光Lp提供给光传输通路202，以测量由激射光Lp产生 的ASS光功率。在驱动上述一个激射光源的情况下，对两个激射光源的 输出功率进行设置，以对应于该多个测量点中的至少一个或多个(例如， 100mW等)。类似于步骤201执行在两个激射光源相互组合时的ASS光功 率的测量，将由ASS光处理电路231所检测的ASS光功率存储在存储器 232中，以符合两个激射光源的组合和输出功率的设置值。对n个激射光 源211-1到211-n的所有组合依次执行通过组合两个激射光源所进行的 ASS光功率测量。当完成所有组合的测量时，控制进行到步骤203。
在步骤203中，测量在由相同的功率驱动所有n个激射光源211-1 到211-n时所产生的ASS光功率。在这种情况下所得到的测量数据作为 检验用于ASS光功率计算的建模公式的系数的数据，基于步骤201和202 的测量结果在后续的步骤中来确定该系数。注意，在不需要检验的情况 中，可以省略步骤203中的处理。
在步骤204中，由ASS光处理电路231读出存储器232中的存储数 据，并且使用在步骤201中实际测量的数据(参考图15中的实线)来制 定表示在驱动一个激射光源时所产生的ASS光功率的建模公式。这里， 采用在下面的公式(2.1)中所示的二次函数作为建模公式，该建模公式 表示ASS光功率PASS和激射光功率PP的关系，并且将从存储器232读出的 实际测量值代入该二次函数，以得到系数a、b和c，从而制定对应于各 个激射光源211-1到211-n的建模公式，并且将制定结果存储在存储器 232中。
在步骤205中，对在驱动两个激射光源时所产生的ASS光功率和在 驱动一个激射光源时所产生的ASS光功率进行比较。在驱动多个激射光 源时所产生的ASS光功率不等于在驱动一个激射光源时所产生的每个ASS 光功率的简单求和。这是因为由特定波长的激射光所产生的ASS光接收 了另一个波长的激射光的增益。
例如，考虑通过三个不同波长的激射光源来放大1550nm波段(C-波 段)的信号光的喇曼放大器。这里，假设从该三个激射光源中的每一个 输出的激射光功率都是100mW，由各个激射光产生的对应于C-波段的ASS 光功率是PA1，PA2和PA3并且由任意两个波激射光(two waves pumping light)的组合产生的ASS光功率是PA12，PA23和PA31。在这种情况下，由两 个波激射光产生的ASS光功率是这样的ASS光功率，即，由这些激射光 之一产生的ASS光功率接收由另一个激射光产生的增益，也就是，获得 受两个激射光影响的每个ASS光功率的总和。因此，通过公式(2.2)中 所示的关系式来表示由两种波的激射光产生的ASS光功率PA12、PA23和PA31。
G2PA1+G1PA2＝PA12
G3PA2+G2PA3＝PA23 …(2.2)
G1PA3+G3PA1＝PA31
G1，G2和G3是C-波段中的各个激射光的增益(尤其是，提供给ASS 光的增益)，以下将称为ASS增益。
基于公式(2.2)，ASS增益G1，G2和G3可以通过以下公式(2.3)来 表示。
如公式(2.3)所示，可以使用在驱动一个激射光源时的ASS光功率 的实际测量值PA1，PA2和PA3以及在驱动相互组合的两个激射光源时的ASS 光功率的实际测量值PA12，PA23和PA31来计算ASS增益G1，G2和G3。注意， 已经示例性地显示了设置三个激射光源的情况。但是，对于设置四个或 更多激射光源的情况，如果已经获得单独驱动每个激射光源时的实际测 量值和驱动相互组合的两个激射光源时的实际测量值，那么也可以得到 对应于每个激射光源的ASS增益。
假设以上ASS增益的分贝(dB)值遵循一个正函数，则可以计算ASS 增益的系数。具体地说，如果ASS增益系数是γ1，γ2和γ3，那么在例如每 个激射光功率是100mW的情况下，ASS增益系数γ1，γ2和γ3可以通过以下 公式(2.4)来表示。
将根据(2.4)式得到的ASS增益系数γ1，γ2和γ3存储在存储器232 中，作为用于计算ASS光功率的建模公式的系数。
在步骤206中，使用在步骤205中得到的ASS增益系数，计算在驱 动所有n个激射光源时所产生的ASS光功率。具体地，当驱动三个激射 光源时在C-波段中产生的ASS光的总功率PASS_total(mW)可以通过以下公式 (2.5)计算。
在上面的公式中，各个值PASS1、PASS2和PASS3是基于在步骤204中得到 的公式(2.1)的系数a、b和c以及对应于各PASS1，PASS2和PASS3的激射光 功率PP1、PP2、和PP3的设置值所计算的ASS光功率。
在步骤207中，得到考虑了在各个波长的激射光之间发生的喇曼效 应(激射间喇曼效应)的有效激射光功率，并且使用该有效激射光功率 计算ASS光总功率。具体来说，例如，如果由于激射间喇曼效应而产生 的能量迁移系数是r，并且从三个激射光源输出的激射光频率是f1、f2、 和f3，那么各个激射光功率的有效强度增加率Δ1、Δ2和Δ3可以通过以下 公式(2.6)来表示。
Δ1＝r{P2(f2-f1)+P3(f3-f1)}
Δ2＝r{P3(f3-f2)+P1(f1-f2)} …(2.6)
Δ3＝r{P1(f1-f3)+P2(f2-f3)}
因此，考虑了激射间喇曼效应的有效激射光功率可以根据以下公式 (2.7)表示。
PP1_eff＝PP1(1+Δ1)
PP2_eff＝PP2(1+Δ2) …(2.7)
PP3_eff＝PP3(1+Δ3)
因此，如果使用由公式(2.7)得到的有效激射光功率PP1_eff，PP2_eff和 PP3_eff来计算ASS光总功率，那么可以得到以下公式(2.8)。
在步骤208中，将根据(2.8)式计算的ASS光总功率与在步骤203 中通过驱动所有激射光源来测量的ASS光功率进行比较。在此，判断使 用建模公式的计算值和实际测量值之间的差值是否等于或大于一阈值 (例如，0.5dB等)。如果该差值达到或超过该阈值，则控制进行到步骤 209，在步骤209中重新检验步骤207中所使用的能量迁移系数r，并且 执行有效激射光功率的校正，其后，再次计算ASS光总功率。然后，重 复执行有效激射光功率的校正，直到计算值和实际测量值之间的差值变 得更小。
通过执行步骤201到209中所示的一系列处理，在开始操作之前的 准备阶段中，基于利用将实际使用的光传输通路202的测量，可以得到 用于在开始操作之后计算ASS光功率的建模公式的系数，并且将所得到 的系数存储在存储器232中。
当达到开始实际操作的阶段时，在本喇曼放大器中，激射光功率控 制电路236根据要发送的信号光Ls从设置值存储电路237中读出激射光 功率的初始设置值，以根据该初始设置值驱动各个激射光源211-1到 211-n。这样，将具有预定功率的激射光Lp从激射光提供部分210提供 给光传输通路202，并且对正通过光传输通路202传播的信号光Ls进行 喇曼放大。如上述的图40中所示，该喇曼放大信号光Ls包括由于喇曼 放大而产生的ASS光和所累积的ASE光。将通过光传输通路202传播的 该信号光Ls输入到喇曼激射单元21，并通过WDM耦合器213，然后该信 号光Ls的一部分由输出光监测部分220的分支装置221分出作为监测光 Lm。通过光滤波器222从监测光Lm中去除该信号光带宽以外的带宽内的 光分量，并将监测光Lm转换为电监测信号。将从光接收元件223输出的 该监测信号发送给ALC电路234和停止电路235。
在ALC电路234中，基于来自光接收元件223的监测信号判断信号 光输出功率，并且根据由从ASS光计算电路233输出的信号所表示的校 正值，如图40所示对信号光输出功率进行ASS光的校正。具体来说，在 ASS光计算电路233中，从存储器232中读出在准备阶段中得到的系数， 并且使用公式(2.8)计算对应于从激射光功率控制电路236发送的激射 光Lp的当前供给功率的ASS光功率。然后，将计算结果作为校正值传送 给ALC电路234。注意，还将该校正值输出到停止电路235。在向其传送 ASS光功率的校正值的ALC电路234中，得到信号光输出功率，其中通过 从基于来自光接收元件223的监测信号所判断的信号光输出功率中减去 ASS光功率的校正值，来校正ASS光分量。然后，从ALC电路234输出一 个信号到激射光功率控制电路236，该信号用于控制激射光的提供状态， 以使校正后的信号光输出功率固定为所要求的电平。这样，可以反馈式 控制各个激射光源211-1到211-n的驱动状态，以执行喇曼放大器的输 出恒定控制。
此外，在停止电路235中，以与ALC电路234中相同的方式得到其 中对ASS光分量进行了校正的信号光输出功率，并且判断校正后的信号 光输出功率是否等于或低于预先设定的阈值。如果校正后的信号光输出 功率等于或低于该阈值，则判断信号光Ls被中断，并且停止激射光Lp 的提供，或从停止电路235向激射光功率控制电路236输出用于将激射 光Lp的功率抑制到预定电平或更低电平的控制信号。这样，控制各个激 射光源211-1到211-n的驱动状态，以执行喇曼放大器的停止控制。对 于该停止控制的精确性，如在步骤208和209中的处理中所示的，由于 确定用于计算ASS光功率的建模公式的系数，以使得能够在0.5dB或更 低的误差内计算ASS光功率，所以即使信号光功率和ASS光功率的比值 大约是1/10，也可以检测信号光。这意味着，例如，在ASS光的产生量 是-20dBm的情况下，甚至在信号光功率变得更小到大约-30dBm(相当于 在传输通路功率中的一个波的信号光功率)的情况下，也可以检测信号 光功率。
根据在实施例2-1中的喇曼放大器，作为在开始操作之前的准备阶 段中的场调整处理，使用将在操作时间中实际使用的光传输通路202来 测量ASS光功率，并且基于该测量结果，确定用于计算ASS光功率的建 模公式的系数，以使得可以高精确度地执行在操作时间的ASS光功率的 校正。因此，可以可靠地执行喇曼放大器的输出恒定控制或停止控制。
接下来，将描述本发明的实施例2-2。
图16是显示根据本发明实施例2-2的光放大系统的构造的方框图。
在图16中，如下构成实施例2-2的光放大系统：在具有其中喇曼放 大器与掺铒光纤放大器(EDFA)级联的已知构造的该光放大系统中，采 用类似于图13所示的实施例2-1中的构造作为前级喇曼放大器，并且通 过共用的CPU 204和存储器205实现构成喇曼放大器单元201的控制部 分230的一部分功能和控制后级EDFA模块203的功能，使得能够集中管 理喇曼放大器和EDFA。
CPU 204根据从喇曼放大单元201的光接收元件223输出的监测信 号，执行对应于实施例2-1中的ASS光处理电路231的处理，并且得到 用于计算ASS光功率的建模公式的系数，并且将所得到的系数存储在存 储器205中。此外，CPU 204根据从激射光功率控制电路236输出的表示 激射光提供状态的信号，执行对应于实施例2-1中的ASS光计算电路233 的处理，并且计算在操作时间的ASS光功率的校正值，并将该计算结果 输出给喇曼放大单元201的ALC电路234和停止电路235。此外，CPU 204 还具有执行用于EDFA模块203的已知控制的信号处理的功能，因此，CPU 204能够利用在前级喇曼放大器中产生的ASS光功率的校正值执行EDFA 控制。
注意，在本实施例中，将与实施例2-1中已存储在设置值存储电路 237中的激射光功率的初始设置值相关的信息存储在存储器205中。除了 以上的部件和操作以外的其他部件和操作与实施例2-1中的相同，因此 省略对其的描述。
根据实施例2-2中的光放大系统，其中将喇曼放大器和EDFA相互组 合的装置构造也可以达到类似于实施例2-1中的效果，并且也提供了CPU 204和存储器205以执行相应的控制，其中CPU 204和存储器205对于喇 曼放大器和EDFA是共用的。因此，可以简化装置构造。
接下来，将描述本发明的实施例2-3。
图17是显示根据本发明实施例2-3的喇曼放大器的构造的方框图。
在图17中，如下构造实施例2-3中的喇曼放大器：在实施例2-1中 的喇曼放大器中提供控制激射光Lp的提供状态的功能，以使经喇曼放大 的信号光Ls具有期望的波长特性。具体来说，本喇曼放大器的构造与实 施例2-1的区别在于：在输出光监测部分220中，提供了多路分解器224 和m个光接收元件223-1到223-m，以使得可以将通过光滤波器221的监 测光Lm划分成要进行监测的m个波长区间，并且还提供激射光功率计算 电路238来替代实施例2-1中使用的ALC电路234和停止电路235。注意， 除了以上的部件以外的其他部件与实施例2-1中的相同，因此在此省略 对其的描述。
在输出光监测部分220中提供的多路分解器224在其一个输入端口 接收通过光滤波器221的监测光Lm，并且将该监测光Lm多路分解为m个 波长区间，并通过其相应的输出端口将这些波长区间的光输出到光接收 元件223-1到223-m。连接到多路复用器224的相应输出端口的各个光接 收元件223-1到223-m，每一个都将通过多路复用器224多路分解为各波 长段的监测光Lm转换为电监测信号，并将它输出。将从各个光接收元件 223-1到223-m中的每一个输出的监测信号发送到ASS光处理电路231和 激射光功率计算电路238。
激射光功率计算电路238接收对应于从各个光接收元件223-1到 223-m输出的各波长区间的监测信号，以及表示由ASS光计算电路233计 算的ASS光功率的校正值的信号，并且基于这些信号，计算能够获得具 有所期望的波长特性的输出信号光Ls的激射光功率的设置值，以将该计 算结果传送给激射光功率控制电路236。
在以上构造的喇曼放大器中，与实施例2-1类似，在开始操作之前 的准备阶段中，使用将实际应用的光传输通路202测量ASS光功率，并 且基于该测量结果，通过ASS光处理电路231得到用于计算ASS光功率 的建模公式的系数，并且将所得到的系数存储在存储器232中。然后， 利用由ASS光计算电路233使用在准备阶段所获得的系数计算的ASS光 功率的校正值，计算用于得到具有所期望的波长特性的输出信号光Ls的 激射光功率的设置值。
这里，将参照图18的流程图描述激射光功率的具体设置方法。在下 面的描述中，考虑将输出信号光Ls划分为三个波长区间以计算激射光功 率的设置值的情况。然而，所划分的波长区间数量并不局限于以上的实 例。
首先，在图18的步骤211中，将可以发送的最大数量波长的信号光 Ls以与实际操作时间相同的功率输入光传输通路202。
在步骤212中，在没有将激射光Lp提供给光传输通路202的状态中， 通过输出光监测部分220测量被划分为三个波长区间的输出信号光Ls的 各个功率。然后，使用步骤211中的信号光Ls的输入功率和所测量的信 号光平均输出功率，计算光传输通路202中对应于各个波长区间的平均 损失L1、L2和L3。
在步骤213中，为对应于每个波长段的每个组驱动激射光源211-1 到211-n，并且测量每个波长区间的信号光平均输出功率。这里，对应于 各个波长区间的激射光功率是PP1、PP2、和PP3。然后，通过ASS光计算电 路233计算对应于每个激射光功率PP1、PP2、和PP3的ASS光功率的校正值， 并且将计算结果发送到激射光功率计算电路238。在激射光功率计算电路 238中，根据由ASS光计算电路233计算的校正值，对由输出光监测部分 220测量的每个波长区间的信号光平均输出功率执行ASS光成分的校正。 这里，进行了ASS光校正的信号光平均输出功率是PS1、PS2、和PS3。使用 对应于各个波长区间的激射光功率PP1、PP2、和PP3和在步骤212中计算的 损失L1、L2和L3，可以通过以下公式(2.9)中所示的关系来表示这些信 号光平均输出功率PS1、PS2、和PS3。
因此，通过将由上述测量所得到的各个值代入公式(2.9)，可以得 到由对应于每个波长区间的比例系数Aij(i，j＝1，2，3)组成的矩阵。
在步骤214中，计算在步骤213得到的由比例系数Aij组成的矩阵的 逆矩阵，以导出用于计算实现所期望的信号光平均输出功率PS1、PS2、和 PS3所需的激射光功率PP1、PP2、和PP3的关系式，如以下公式(2.10)所示。
例如，如果在以上公式(2.10)中信号光平均输出功率PS1、PS2、和 PS3具有相同的值，那么可以得到对应于每个波长区间的激射光功率的设 置值，这是使喇曼放大信号光Ls的波长特性平坦化所必需的。
在步骤215中，对于公式(2.10)，可以得到考虑了激射间喇曼效应 的比例系数。也就是，比例系数Aij是每个波长区间的增益系数，但不包 括激射间喇曼效应。由于喇曼放大实际上是通过同时驱动对应于多个波 长区间的激射光源来执行的，所以必需得到考虑了激射间喇曼效应的增 益系数。因此，可以根据上面所示的公式(2.10)得到各个波长区间的 激射光功率PP1、PP2、和PP3，以将对应于上述功率设置中的所有波长区间 的激射光提供给光传输通路202。然后，将对应于所有波长区间的激射光 功率例如改变10mW，并测量相对于激射光功率的改变量的信号光平均输 出功率的改变量。通过该测量，如以下公式(2.11)所示，可以得到表 示信号光平均输出功率的改变量ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3与激射光功率的改变量 ΔPP1、ΔPP2、和ΔPP3的关系的比例系数Bij(i，j＝1，2，3)。
在步骤216中，计算由步骤215中得到的比例系数所组成的矩阵的 逆矩阵，导出如公式(2.12)所示的考虑了激射间喇曼效应的关系式。
具体来说，例如如图19所示，经喇曼放大的WDM信号光的波长特性 的偏移减小意味着对应于各个波长区间B1、B2和B3的信号光平均输出 功率PS1、PS2、和PS3接近所期望的目标功率电平PS0。如果信号光平均输出 功率PS1、PS2、和PS3与目标功率电平PS0之间的差值是ΔPS1、ΔPS2，和ΔPS3， 则用于补偿这些差值ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3所需要的激射光功率差值是ΔPP1、 ΔPP2、和ΔPP3。
在步骤217中，重复执行使用公式(2.12)计算的激射光功率的设 置值校正和信号光平均输出功率ΔPS1、ΔPS、和ΔPS3的测量，直到差值ΔPP1、 ΔPP2、和ΔPP3收敛。
通过执行步骤211到217中所示的一系列处理，基于使用要实际应 用的光传输通路202的测量结果，得到激射光功率的设置值，这些设置 值用于得到具有所期望的波长特性的输出信号光Ls。在开始本喇曼放大 器的操作之前，可以执行激射光功率的设置值的这种计算处理，以将计 算结果存储在存储器等中。此外，还可以在开始操作之后执行激射光功 率的设置值的该计算处理，并且随后循序地控制输出信号光Ls的波长特 性。
如上所述，根据该实施例2-3的喇曼放大器，在开始操作之前，根 据建模公式计算ASS光功率的校正值，其中使用将实际应用的光传输通 路202来确定该建模公式的系数，并且使用该校正值计算对应于每个波 长区间的激射光功率的设置值。这样，可以高精度地可靠执行输出信号 光Ls的波长特性的控制。
注意，在该实施例2-3中，显示了这种构造示例，其中，提供了激 射光功率计算电路238，而不是ALC电路234和停止电路235。但是，当 然也可以提供ALC电路234和停止电路235以及激射光功率计算电路238， 以同时执行相应的控制。此外，类似于图16中所示的实施例2-2，还可 以把实施例2-3的喇曼放大器应用到其中喇曼放大器和EDFA级联的光放 大系统中。在图20中显示了在该情况中的装置构造。
接下来，将描述本发明的实施例2-4。
图21是显示根据本发明实施例2-4的光传输系统的构造的方框图。
如下构造图21的光传输系统：在将WDM信号光从信号光发送装置 (OS)206发送到信号光接收装置(OR)207的系统中，将其中执行ASS 光功率的校正处理的上述喇曼放大器应用到多个光中继器208中，这些 光中继器208以所要求的中继间隔设置在连接信号光发送装置206和信 号光接收装置207的光传输通路202上。
这里，每个光中继器208包括如实施例2-2中的级联喇曼放大单元 201和EDFA模块203。此外，在后级EDFA 203中，由多路分解器241将 WDM信号光多路分解为所要求的波长带，并且通过分别对应于各个波长带 的EDFA 242A和242B放大经多路分解的信号光，以由多路复用器243多 路复用。此外，在对应于各个波长带的EDFA 242A和242B之前，设置多 路分解器244A和244B，多路分解器244A和244B中的每一个都提取与信 号光一起从前级光中继器208发送的辅助信号光(OSC)，并且在EDFA 242A 和242B之后设置多路复用器245A和245B，多路复用器245A和245B对 将要发送到后级光中继器208的辅助信号光进行多路复用。除了具有对 应于实施例2-2中的CPU 204和存储器205的功能之外，控制电路250 还具有从前级光中继器208接收辅助信号光(该辅助信号光由各多路分 解器244A和244B提取)的功能，以及产生要发送到后级光中继器208 的辅助信号光以输出到各多路复用器245A和245B的功能。
在如上所述的光传输系统中，利用与信号光一起发送的用于控制各 光中继器208的辅助信号光，将在开始操作之前的准备阶段中用于ASS 光校正计算的系数产生处理的定时，以及在以上实施例中所述的激射光 功率的设置处理的定时通知给各光中继器。
作为使用辅助信号光进行场调整的具体过程，例如，如果已经完成 了光传输系统的组装，并且已经接通整个系统的电源，则对辅助信号光 在各光中继器208之间的传输是否正常进行操作确认。然后，如果确认 了辅助信号光的操作，则在最接近信号光发送装置206的第一级光中继 器208中执行用于ASS光的校正计算的系数产生处理，当完成该系数产 生处理时，将用于通知完成系数产生处理的辅助信号光发送到后级(第 二级)光中继器208。在第二级光中继器208中，当确认接收到来自第一 级光中继器208的辅助信号光时，执行用于ASS光的校正计算的系数产 生处理。通过类似于上面的方式，在每个后续的光中继器208中，依次 执行系数产生处理。然后，当在所有光中继器208中都完成了系数产生 处理时，在信号光发送装置206中出现了所有波长的信号光，并且将通 过波分复用各个信号光所得到的WDM信号光发送到光传输通路202。
当通过辅助信号光将开始从信号光发送装置206发送WDM信号光到 光传输通路202这一情况通知给第一级光中继器208时，在第一光中继 器208中，执行各激射光功率的设置值的计算处理。然后，当计算激射 光功率设置值时，启动第一级光中继器208中的喇曼放大单元201以及 各个波长带的EDFA 242A和242B。当完成第一级光中继器208的启动时， 将通知启动完成的辅助信号光发送到后级(第二级)光中继器208。同样， 在接收到该辅助信号光的第二级光中继器208中，执行激射光功率设置 值的计算处理和光放大器的启动。通过类似于上面的方式，在每个后续 的光中继器208中，依次执行激射光功率设置值的计算处理和光放大器 的启动。然后，当在所有的光中继器208中完成激射光功率设置值的计 算处理时，结束开始操作之前的场调整。
如上所述，根据实施例2-4的光传输系统，利用辅助信号光，在多 个光中继器208之间通知开始操作之前的执行场调整处理的定时，该多 个光中继器208设置在信号光发送装置206和信号光接收装置207之间 的光传输通路202上。因此，可以在整个光传输系统中平稳地执行场调 整。
注意，在实施例2-4中，已显示了配备有喇曼放大器和EDFA的光中 继器的实例。但是，本发明并不限制于此，还可以应用到只通过喇曼放 大器来放大WDM信号的这样一种光中继器。此外，在上面的实例中，在 通过光中继器208中的EDFA模块203将WDM信号光多路分解为各个波长 带的情况下，执行从前级光中继器208接收辅助信号光以及向后级光中 继器208发送辅助信号光。但是，可以在光中继器208中的任意位置执 行辅助信号光的接收和发送。
接下来，将描述本发明的实施例3。
图22是显示根据本发明实施例3的具有连接损失检测功能的光放大 器的基本构造的方框图。
如在图22所示，根据实施例3的基本构造，该光放大器将在激射单 元A中产生的激射光Lp提供给光放大介质B以放大信号光Ls，该光放大 器包括：连接损失测量部分C，该连接损失测量部分C将不同于信号光 Ls的测量光Lm输入到激射单元A和光放大介质B之间的光通路，并且基 于在该光通路中所产生的测量光Lm的反射光和后向散射光来测量存在于 该光通路上的一个或多个连接点处的连接损失；以及控制部分D，该控制 部分D根据由该连接损失测量部分C所测量的连接损失通过激射光单元A 控制激射光Lp的提供状态。
图23是显示图22的基本构造的具体实例的方框图。在图23的具体 实例中，实施例3-1的光放大器包括：激射光源310和WDM耦合器，作 为图22的基本构造中的激射单元A；放大光纤320，作为在图22的基本 构造中的光放大介质B；脉冲光源330、WDM耦合器331、光滤波器333、 光接收元件(PD)334、信号处理电路335和伪光纤(pseudo fiber)336， 作为在图22的基本构造中的连接损失测量部分C；以及控制电路340， 作为在图22的基本构造中的控制部分D。
激射光源310产生能够对正通过放大光纤320传播的信号光Ls进行 喇曼放大的激射光Lp，以将它输出到WDM耦合器311。设置激射光源310 的波长以对应于信号光Ls的波长带。具体来说，例如，将激射光Lp的 中心波长设置在1450nm波段的范围内，相对于1550nm波段的信号光Ls 向较短波长侧位移大约100nm。注意，本发明中的信号光Ls和激射光Lp 的相应波长并不限于上面所提到的，可以应用在已知喇曼放大器中的波 长设置。
WDM耦合器311将从激射光源310输出激射光Lp提供给放大光纤 320。这里，以与信号光Ls的传播方向相反的方向，经由伪光纤336通 过从WDM耦合器311连接到放大光纤320的光通路(在下文中，称为要 测量的光通路)传播激射光Lp。此外，WDM耦合器311将通过伪光纤336 从放大光纤320发送的信号光Ls发送到输出端的WDM耦合器331，并且 将从WDM耦合器端发送的测量光(光脉冲信号)发送到放大光纤320端。 注意，将WDM耦合器311的三个端口与各个光通路熔接。
放大光纤320通过PC连接型光连接器C1在其一端与伪光纤336连 接，并且通过其另一端输入信号光Ls。作为放大光纤320，例如，可以 使用诸如单模光纤等的传输通路光纤、具有高非线性系数的喇曼放大光 纤等。
脉冲光源330用于利用光时域反射法(OTDR)产生测量光Lm(该测 量光Lm用于测量将要测量的光通路的纵向方向中的损失分布)，以输出 例如作为测量光Lm的如图24所示的光脉冲信号。注意，在图24中，显 示了其中将该光脉冲信号的脉宽设置为10ns，并且将其脉冲间隔设置为 200ns的实例。但是，光脉冲信号的设置并不限制于此，可以根据要测量 的光通路的距离(在上面的设置实例中，假定为20m)来设置合适的值。 此外，最好将光脉冲信号的波长设置在与信号光Ls和激射光Lp的波长 带不同的波段中，以便能够从信号光Ls和激射光Lp中区分该光脉冲信 号。具体地，例如，可以相对于信号光Ls和激射光Lp的波长设置将光 脉冲信号的波长设置为1410nm等。
例如，WDM耦合器331具有如图25所示的端口p1到p3之间的波长 传输特性，并且将通过分支耦合器332从脉冲光源330发送到端口p3的 测量光Lm发送给连接到WDM耦合器311端的端口p1。在端口p1，向WDM 耦合器331输入通过WDM耦合器从要测量的光通路发送的信号光Ls、以 及从端口p1输出的将向要测量的光通路传播的测量光Lm的反射光和后 向散射光(在下文中，称为反射散射光(reflected scattering light) Lr)，以将信号光Ls输出到端口p2，并将反射散射光Lr输出到端口p3。
分支耦合器332分出从WDM耦合器331的端口p3输出的反射散射光 Lr，以将所分出的光发送给光滤波器333。光滤波器333是具有一传输中 心波长的窄带带通滤波器，该传输中心波长大致与对应于反射散射光Lr 的波长(即，光脉冲信号的波长)的1410nm等一致。在该光滤波器333 中，消除了由分支耦合器332分出的光中所包含的反射散射光Lr之外的 噪声光。光接收元件334接收通过光滤波器334的反射散射光Lr，以对 它进行光电转换，并且将一信号输出给信号处理电路335，该信号的电平 根据反射散射光Lr的功率而改变。
信号处理电路335基于来自光接收元件334的输出信号，得到在要 测量的光通路的纵向方向的损失分布，并且检测存在于在要测量的光通 路上的连接点处的连接损失，以将检测结果输出给控制电路340。
这里，伪光纤336是具有所要求长度的光纤，该长度是为了缩小其 中不能利用光时域反射法在测量系统中测量损失分布的区域(盲区)而 设置的，并将伪光纤336设置在WDM耦合器311和放大光纤320之间。 注意，将在后面描述该光时域反射法和该盲区。
控制电路340根据来自信号处理电路335的输出信号判断连接点处 的连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(例如，1.0dB等)，并且如 果连接损失达到或超过该阈值，则控制激射光源310的驱动状态，以停 止提供激射光Lp或将激射光Lp的提供降低到预定的功率电平或更低。
这里，简要地描述光时域反射法(OTDR)。
OTDR作为一种用于测量光纤纵向方向的损失分布的方法被广泛应 用。图26显示了一种典型的OTDR测量系统的实例。在这种OTDR测量系 统中，将在脉冲光源中产生的光脉冲信号输入到要测量的设备(DUT)中， 并且通过分支耦合器分出光脉冲信号的反射散射光(反射光和后向散射 光)以进行光电转换。在信号处理电路中，根据来自光接收元件的输出 信号检测在该要测量的装置中产生的反射量，并且基于反射散射光针对 光脉冲信号的时延检测反射点位置。结果，可以测量在该要测量的设备 中的损失分布。
例如，考虑通过将上述OTDR测量系统应用到如图42所示的典型喇 曼放大器来测量损失分布的情况，根据图27的(A)中所示的测量系统 的构造可以得到如图27的(B)中所示的测量结果。注意，假定这里通 过两个光连接器414A和414B将激射单元410和放大光纤413进行PC连 接。
具体来说，在图27的(B)的测量结果中，各个峰值的高度表示在 光连接器500A、WDM耦合器412、以及光连接器414A和414B中的相应反 射量，其中所述的这些装置顺序地设置在与OTDR测量系统500相连的光 纤的纵向方向上。此外，反射量的斜度表示要测量的光纤的瑞利散射系 数。当得到这样的损失分布时，可以基于在图27的(B)中的相应峰值 前后的反射量之间的差值，导出位于图27的(A)中由虚线环绕的测量 点的光连接器414A和414B中的每一个的连接损失。详细地说，峰值前 后的反射量之间的差值相当于光连接器414A和414B中的每一个中的连 接损失的两倍。
在利用上述OTDR的损失分布测量中，如果在要测量的光纤的输入端 附近引起大的反射，那么有可能在电系统中出现饱和。因此，在这种区 域中就产生一个不能测量损失分布的盲区。该盲区的长度根据光脉冲信 号的脉宽确定。例如，如果将脉宽设置为10ns或更小，则盲区就具有大 约几米的长度。为了避免在所期望的测量点上由于产生这样的盲区而不 能测量损失分布，所以在实施例3-1的光放大器中，在WDM耦合器311 和放大光纤320之间插入伪光纤336。
接下来，将参照图28的流程描述根据实施例3-1的光放大器的操作。
当在初始安装时间或操作开始时间启动本光放大器时，在脉冲光源 330中会产生如图24所示波形的光脉冲信号，并将其作为测量光Lm输出 (在图28中的S311)。该测量光Lm通过分支耦合器332被输入到WDM耦 合器331，并且被发送到要测量的光通路，该光通路连接到放大光纤320 (S312)。该测量光Lm通过要测量的光通路向放大光纤320传播，从而 在要测量的光通路中产生由测量光Lm的反射光和后向散射光组成的反射 散射光Lr(S313)。
通过WDM耦合器331和分支耦合器332提取出反射散射光Lr，并将 其发送到光滤波器333。由光接收元件334接收通过光滤波器333的反射 散射光，并且检测其功率(S314)。将表示光接收元件334中的检测结果 的信号发送到信号处理电路335，以根据OTDR进行处理。这样，可以得 到在要测量的光通路的纵向上的损失分布，并且导出存在于要测量的光 通路上的连接点(在图23的构造中，是光连接器C1)中的连接损失(S315)。
将通过信号处理电路335导出的连接损失发送到控制电路340，在控 制电路340判断该连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(S316)。在 连接损失小于该阈值的情况下，判定为光连接器C1的连接状态良好，并 且以正常操作时间的功率电平开始从激射光源340向放大光纤320提供 大于激射光Lp。另一方面，在该连接损失达到或超过该阈值的情况下， 判定为光连接器C1连接状态不良，其中可能由于FF现象而出现光纤损 坏等，并停止提供泵浦激射光Lp或将激射光Lp降低的供给到预定的功 率电平或更低，并且输出表示光纤连接器C1的连接状态异常的警告 (S317)。
如上所述，根据实施例3-1的光放大器，使用不同于信号光Ls的测 量光Lm通过OTDR测量系统对激射单元和放大光纤之间的光连接器C1的 连接状态进行监测。这样，就可以既执行如传统技术中的光连接器的脱 离检测，又可以执行光连接器C1的连接状态中的异常的精确检测，该异 常会由于FF现象而导致光纤损坏，从而能够可靠地控制通过光连接器C1 的激射光Lp的功率。
接下来，将描述本发明的实施例3-2。
图29是显示具有实施例3-2的连接损失检测功能的光放大器的构造 的方框图。
在图29中，如下构造本实施例的光放大器：采用利用光频域反射法 (OFDR)的构造作为图22中所示的基本构造中的连接损失测量部分C。 具体来说，通过一测量系统测量连接损失，该测量系统包括频率扫描光 源350、分支耦合器351、WDM耦合器352、光接收器353、FFT电路354 和信号处理电路355。注意，对应于图22的基本构造中的激射单元A、 光放大介质C和控制部分D的该构造与实施例3-1中的相同，因此这里 省略对其的描述。
频率扫描光源350用于产生其频率在时间(in temporal)上为线性 扫描的测量光Lm。例如可以使用三电极DFB激光器作为频率扫描光源 350。在使用三电极DFB激光器的情况下，把一已调制电压施加给中心电 极，以使测量光Lm的频率可以随时间线性变化。频率的扫描宽度是用于 确定测量中的空间分辨率的参数，例如，为了得到10cm的空间分辨率， 就需要扫描1GHz的频率。将从频率扫描光源350输出的测量光Lm的波 长设置在与信号光Ls和激射光Lp的波长带不同的波段中，以便能够将 测量光Lm与信号光Ls和激射光Lp区分开。具体地说，例如，可以相对 于1550nm波段的信号光Ls和1450nm波段的激射光Lp，将输出的测量光 Lm的波长设置为1410nm波段等。
分支耦合器351将从频率扫描光源350输出的测量光Lm分支为两部 分，以将测量光Lm’输出到连接到WDM耦合器352的端口，并将参考光 Lref输出到参考端口(开端口)。此外，分支耦合器351对反射散射光 Lr(该反射散射光Lr由测量光Lm’的反射光和后向散射光组成)与参考 光Lref的反射光进行多路复用，产生一个差拍信号光(beat signal light)Lb，并且将差拍信号光Lb输出到连接到光接收器353的端口。
WDM耦合器352具有与实施3-1(参照图25)中所使用的WDM耦合器 331相同的波长传输特性，并且将从分支耦合器351发送的测量光Lm’ 发送到WDM耦合器311端，并且还从以相同方向传播的信号光Ls中对测 量光Lm’的反射散射光Lr进行多路分解，以将经多路分解的光输出到分 支耦合器351端，其中该测量光Lm’通过要测量的光通路传播。
光接收器353接收从分支耦合器351发送的差拍信号光Lb，以将经 光电转换的电信号输出到FFT电路354。注意，类似于实施例3-1，光接 收器353可以配备一光滤波器，该光滤波器可以消除除差拍信号光Lb之 外的噪声光。
FFT电路354用于对来自光接收器353的输出信号执行快速傅里叶变 换，以将计算结果输出到信号处理电路355。信号处理电路355基于来自 FFT电路354的输出信号得到要测量的光通路的纵向方向上的损失分布， 并且检测存在于要测量的光通路上的连接点处的连接损失，以将表示检 测结果的信号输出给控制电路340。
这里，将简要描述光频域反射法(OFDR)。
与实施例3-1中所述的OTDR一样，OFDR是一种用于测量光纤的纵向 方向上的损失分布的方法(参照M.Wegmuller等人，″Distributed Gain Measurements in Er-Doped Fibers with High Resolution and Accuracy Using an Optical Frequency Domain Reflectometer(使用光频域反射 计的高分辨率高精度的掺铒光纤中的分布增益测量)″，Journal of Lightwave Technology(光波技术杂志)，Vol.18，No.12， pp.2127-2132，2000年12月；J.P.von der Weid等人，″On the Characterization of Optical Fiber Network Components with Optical Frequency Domain Reflectometry(利用光频域反射法的光纤网络部件的 特性描述)″，Journal of Lightwave Technology(光波技术杂志)，Vol.15， No.17，pp1131-1141，1997年7月)。
在该OFDR中，与上述OTDR不同，不会产生盲区，因此，可以测量 要测量的光纤的输入端附近的损失分布。但是，在该OFDR中，由于必须 要保持反射光的相干性，所以与能够在最大几百公里上进行测量的OTDR 相比，它的测量距离短到大约几十米。
图30是一已知的OFDR测量系统的实例。在该OFDR测量系统中，通 过分支耦合器将来自频率扫描光源的输出光分支为测量光和参考光，并 且随后，将测量光输入到要测量的装置(DUT)，而将参考光提供给参考 端口。然后，通过分支耦合器对该测量光和参考光的相应反射光进行多 路复用，以产生差拍信号光，并且由光接收器对该差拍信号光进行光电 转换。这时，经转换的差拍信号光的频率与该测量光和参考光的相应反 射点中的光通路差成比例。因此，通过由FFT电路对来自光接收器的输 出信号的强度执行快速傅立叶变换，来测量要测量的装置中的损失分布。
在通过应用该OFDR测量系统测量图42中所示的典型喇曼放大器中 的损失分布的情况下，可以得到类似于图27所示的测量结果，并且基于 该损失分布，可以导出位于一测量点的光连接器中的连接损失。
接下来，将参照图31的流程图描述根据实施例3-2的光放大器的操 作。
当在初始安装时间或操作开始时间启动本光放大器时，产生测量光 Lm(在频率扫描光源350中扫描其频率)，以将其输出到分支耦合器351 (图31中的S321)。通过分支耦合器351将该测量光Lm分支为测量光 Lm’和参考光Lref，然后通过WDM耦合器352将测量光Lm’发送到要测 量的光通路(该光通路连接到放大光纤320)，并将参考光Lref发送到参 考端口(S322)。然后，测量光Lm’通过要测量的光通路向放大光纤320 传播，从而在要测量的光通路中产生由测量光Lm’的反射光和后向散射 光组成的反射散射光Lr(S323)。另外，在该过程的同时，通过参考端口 的开口端将参考光Lref反射回分支耦合器351。
在分支耦合器351中对测量光Lm’的反射散射光Lr和参考光Lref 的反射光进行多路复用，以产生差拍信号光Lb(S324)。将该差信号拍光 Lb发送到光接收器353，以进行光电转换(S325)，此外，将光接收器的 输出信号发送到FFT电路354，以进行快速傅立叶变换(S326)。将表示 FFT电路354中的计算结果的信号发送到信号处理电路355，以进行所要 求的处理，并得到要测量的光通路的纵向方向上的损失分布，从而导出 存在于要测量的光通路上的光连接器C1中的连接损失(S327)。
将通过信号处理电路355导出的连接损失发送到控制电路340，在控 制电路340判断该连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(S328)。如 果该连接损失小于该阈值，则开始以正常操作时的功率电平提供激射光 Lp。而如果该连接损失达到或超过该阈值，则停止提供激射光Lp或将激 射光Lp降低到预定的功率电平或更低，并且还输出表示光纤连接器C1 的连接状态异常的警告(S329)。
如上所述，根据实施例3-2的光放大器，甚至在通过OFDR测量系统 对存在于激射单元和放大光纤之间的光连接器C1的连接状态进行监测的 情况下，也可以得到类似于实施例3-1的效果。另外，除了上述效果外， 与应用OTDR测量系统的情况相比，由于不产生盲区，所以不再需要提供 伪光纤，并且还可以得到宽的动态范围和高的空间分辨率。因此，可以 以更高的精度测量连接损失，这样可以可靠地控制激射光源。
接下来，将描述本发明的实施例3-3。
图32是显示具有实施例3-3中的连接损失检测功能的光放大器的构 造的方框图。
在图32中，实施例3-3的光放大器是一个应用实例，其中，例如在 实施例3-1的光放大器中，利用喇曼放大激射光源作为产生测量光Lm的 脉冲光源。具体来说，本光放大器包括：作为在图22所示的激射单元A 的多个(这里，例如是四个)激射光源310A、310B、310C和310D；偏振 光束复用器312A，用于对从激射光源310A和310B输出的激射光进行多 路复用；和偏振光束复用器312B，用于对从激射光源310C和310D输出 的激射光进行多路复用；WDM耦合器314，用于进一步对通过光隔离器313A 和313B分别从偏振光束复用器312A和偏振光束复用器312B发送的各激 射光进行多路复用；以及WDM耦合器311，用于将从WDM耦合器314通过 分支耦合器332发送的激射光Lp发送到要测量的光通路。该光放大器脉 冲驱动四个激射光源310A到310D中的一个(这里，是激射光源310D)， 以产生如图24所示脉冲波形的测量光Lm，从而通过OTDR方法测量连接 损失。
通过利用如上所述的激射光源310D测量连接损失，测量光Lm的波 长与激射光的波长一致。因此，作为提取测量光Lm的反射散射光Lr的 分支耦合器332和光滤波器333，使用具有对应于激射光波长的特性的光。 注意，除了以上部件之外的部件都与实施例3-1的相似，因此在这里省 略对其的描述。
在以上构造的光放大器中，在初始安装时间或操作开始时间，对在 正常操作时间被连续驱动(CW驱动)的各激射光源310A到310D中的激 射光源310D进行脉冲驱动，并且停止其它的激射光源310A到310D。这 时，从激射光源310D输出的测量光Lm依次通过偏振光束复用器312B、 光隔离器313B、WDM耦合器314、分支耦合器332和WDM耦合器311，以 发送到要测量的光通路。然后，由光接收元件334通过WDM耦合器311、 分支耦合器332和光滤波器333接收在要测量的光通路中产生的测量光 Lm的反射散射光Lr，并将根据反射散射光Lr的功率变化的电信号发送 到信号处理电路335。
在信号处理电路335中，类似于实施例3-1，基于来自光接收元件 334的输出光，得到在要测量的光通路的纵向方向上的损失分布，导出存 在于要测量的光通路上的光连接器C1的连接损失，并将其结果发送到控 制电路340。在控制电路340中，如果光连接器C1的连接损失达到或超 过该阈值，则停止激射光源310A到310D等，并且还输出通知连接异常 的警告。另一方面，如果该连接损耗小于该阈值，则将脉冲驱动的激射 光源310D切换为CW驱动，同时，开始其它每个激射光源310A到310C 的CW驱动。这样，来自各个激射光源310A到310D的输出光被CW驱动， 并分别通过偏振光束复用器312A和312B进行多路复用，并且进一步由 WDM耦合器复用，以通过WDM耦合器311和伪光纤336向放大光纤320提 供设置为正常操作时间的功率电平的激射光Lp。
根据实施例3-3的光放大器，利用喇曼放大激射光源310D执行在初 始安装时间或操作开始时间的光连接器C1的连接损失测量。因此，与实 施例3-1不同，不需要为OTDR提供单独的脉冲光源，从而能够简化结构 和降低成本。
在以上实施例3-3中，作为一个实例，已显示了使用四个激射光源 310A到310D的构造。但是，甚至在只使用一个激射光源的情况下，通过 在CW驱动和脉冲驱动之间切换激射光源的驱动状态，也可以利用激射光 源执行连接损失的测量。此外，很显然，可以将实施例3-3的光放大器 应用于使用两个或三个激射光源、或者五个或更多激射光源的情况。此 外，已对通过OTDR执行连接损失测量的情况进行了描述。但是，类似于 实施例3-3，对于通过如实施例3-2中的OFDR执行连接损失测量的情况， 也可以通过使用能够扫描频率的光源作为激射光源来进行应用。
接下来，将描述本发明的实施例3-4。这里，对使用上述每个实施例 的光放大器的光中继器节点装置进行描述。
图33是显示根据本发明实施例3-4的光中继器节点装置的构造的方 框图。
如下构造图33中所示的光中继器节点装置：在已知的构造中，其中 通过喇曼放大器370和掺铒光纤放大器(EDFA)371A到371C的组合放大 在上行链路上传输的WDM信号光Ls，并且还通过喇曼放大器370’和EDFA 371A’到371C’的组合放大在下行链路上传输的WDM信号光Ls’，这里 组合了连接损失测量部分361和连接损失监测单元360，其中，该连接损 失测量部分361应用了如实施例3-1和3-3中所示的OTDR连接损失测量 系统或者如实施例3-2中所示的OFDR连接损失测量系统；该连接损失监 测单元360包括光开关362。
在上行链路和下行链路上的各个喇曼放大器370和370’中，将从激 射光源370A和370A’输出的激射光分别通过WDM耦合器370B和370B’ 提供给放大光纤370C和370C’。各个放大光纤370C和370C’通过光连 接器C1和C1’与本光中继器节点装置的信号光输入端PC连接。
分别向上行链路中的EDFA 371A到371C输入信号光，该信号光是通 过多路分解器372将由喇曼放大器370喇曼放大的WDM信号光Ls多路分 解为彼此不同的三个波长带(例如，S-波段、C-波段和L-波段等)而获 得的，并且通过光连接器CA到CC将已放大到所需电平的各个波长的信号 光输出给多路复用器373。分别向下行链路中的EDFA 371A’到371C’输 入信号光，该信号光是通过多路分解器372’将由喇曼放大器370’喇曼 放大的WDM信号光Ls’多路分解为彼此不同的三个波长段(例如，S-波 段、C-波段和L-波段等)，并且通过光连接器CA’到CC’将已放大到所需 电平的各个波长的信号光输出给多路复用器373’。多路复用器373对从 EDFA 371A到371C输出的信号光进行多路复用，然后通过输出端上的光 连接器C2将该多路复用的光输出到后级上的光传输通路。多路复用器 373’对从EDFA 371A’到371C’输出的信号光进行多路复用，然后通过 输出端上的光连接器C2’将该多路复用的光输出到后级上的光传输通 路。
根据上面的构造，高功率的喇曼放大激射光功率分别通过存在于WDM 耦合器370B和放大光纤370C之间的光连接器C1、以及存在于WDM耦合 器370B’和放大光纤370C’之间的光连接器C1’。另外，已由EDFA 371A 到371C进一步放大的高功率信号光通过存在于多路复用器373的输入端 上的光连接器CA到CC以及存在于多路复用器373的输出端上的光连接器 C2，并且已由EDFA 371A’到371C’进一步放大的高功率信号光通过存在 于多路复用器373’的输入端上的光连接器CA’到CC’以及存在于多路复 用器373’的输出端上的光连接器C2’。因此，在本实施例中，提供了 单个系统的连接损失监测单元360，以监测通过如上所述的高功率光的每 个光连接器的连接状态。连接损失监测单元360在需要时，通过光开关 362在连接损失测量部分361中所产生的测量光Lm的输出确定(对应于 图33中的双线)之间切换，以依次测量每个光连接器的连接损失。注意， 将光开关362的切换时间设置为以下时间，该时间对于测量光Lm的反射 散射光Lr到达连接损失测量部分361是足够的。
图34是显示例如在应用OTDR测量系统的连接损失监测单元360构 造的简图。在该构造实例中，通过分支耦合器332将从脉冲光源330输 出的测量光Lm提供给光开关362，并根据光开关362的切换操作将其向 一个要求的测量点发送。另外，这里，在分支耦合器332和光开关362 之间提供伪光纤336，以缩小在通过OTDR的测量时间中产生的盲区。
将由连接损失监测单元360获得的连接损失的测量结果发送到控制 电路340，以与预先设置的阈值进行比较。然后，如果检测到达到或超过 该阈值的连接损失，则判断该光连接器可能损坏，并且停止对相应的喇 曼放大器或相应的EDFA提供激射光Lp，或者把通过该光连接器的光的功 率抑制到预定值或更低。另外，与此同时，和与连接异常位置相关的信 息一起向外输出通知连接异常的警告。
根据实施例3-4的光中继器节点装置，可以使用利用单个系统的连 接损失监测单元360的简单构造，监测通过高功率光的多个光连接器的 连接状态，从而使得能够控制该装置中的光放大器的操作。这样，可以 低成本地实现在光中继器节点装置中的连接损失检测功能，在该光中继 器节点装置中喇曼放大器和EDFA相互组合。
注意，在实施例3-4中，已显示了光中继器节点装置的实例，在该 光中继器节点装置中，对于上行和下行链路中的每一个都组合了一个喇 曼放大器和三个EDFA。但是，在该光中继器节点装置中所应用的光放大 器的类型和数量并不限制于上面的实例。另外，在图34已显示了OTDR 测量系统的构造实例。但是，当然也可以将OFDR测量系统的构造应用于 连接损失监测单元360。
此外，在实施例3-1到3-4中，已显示了以下构造实例：其中将以 与信号光的传播方向相反的方向传播的喇曼放大激射光提供给放大光纤 (光放大介质)，该放大光纤连接到光放大器的信号输入端。但是，本发 明对于下面的构造也是有效的：其中将以与信号光的传播方向相同的方 向传播的激射光提供给光放大介质，该光放大介质连接到光放大器的信 号光输出端。
接下来，将描述本发明的实施例3-5。这里，对其中很容易获得光连 接器的良好连接状态的改进实例进行描述。
图35是显示实施例3-5中的光放大器的构造的方框图。
如下构造图35中所示的光放大器：在图22中所示的基本构造中， 提供气泵380作为干燥气体提供部分，该干燥气体提供部分在通过高功 率光的光连接器C1上喷射干燥气体，以防止杂质粘附在光连接器C1上。
当光连接器C1的连接损失达到或超过阈值时，气泵380根据从控制 部分D输出的控制信号，通过鼓风管381在光连接器C1的连接表面上喷 射干燥气体。
图36显示了光连接器C1的实例，其中从气泵380将干燥气体喷射 到该光连接器C1上。如图36的(A)所示，在光连接器C1上提供防尘 罩383。在光连接器C1还没有插入到适配器中的存储期间，设置防尘罩 383，以防止套环384的端面暴露在外部，而当将光连接器C1插入到适 配器中时，防尘罩383由适配器中的一个凸起滑落，以能够进行PC连接。 如图36的(B)所示，该适配器包括吸气口385和排气口386。从鼓风管 381吹出的干燥气体从吸气口35流向排气口386。当连接光连接器C1时， 干燥气体通过适配器中的分段套管387，吹走套环384的端面上的灰尘。 注意，由于从气泵380将干燥气体吹向鼓风管381，所以可以使用诸如空 气、氮气等的气体。
在以上构造的光放大器中，在初始安装时间或操作开始时间，如果 在不充分状态下执行光连接器的PC连接，则通过鼓风管383从气泵380 向光连接器C1上喷射干燥气体。结果，诸如灰尘的杂质很难粘附在套环 384的端面上，从而，可以相对容易地实现良好的PC连接。
注意，在实施例3-5中显示了以下的实例，其中，为了得到光连接 器的良好连接状态，对光连接器的结构进行了改进，并向光连接器上喷 射干燥气体。除此之外，以下的方法也是有效的，作为用于粘接光连接 器中的套环和光纤的粘合剂，例如，使用不会在信号光Ls和激射光Lp 的各个波长带吸收光的粘合剂，以采用这种光连接器，该光连接器很难 出现由于FF现象而导致的光纤损坏。
具体来说，例如，如图37所示，优选地，使用低熔点玻璃389作为 光连接器中的套环384和光纤388之间的粘合剂。低熔点玻璃389具有 低于正常玻璃的熔点(大约400℃)，因此它可以用作为粘合剂。此外， 低熔点玻璃389对于通过该光连接器的光是透明的，并且其熔点高于通 常使用的粘合剂(例如，环氧树脂)的熔点。因此，如果使用低熔点玻 璃作为粘合剂，则当高功率光通过光连接器时，温升很低，并且即使温 度升高，粘合剂表面很难软化，从而提高了对高功率光的耐用性。
但是，由于与普通粘合剂相比，低熔点玻璃需要在较高温度下粘接， 所以在粘接时间可能会损坏套环384和光纤388。因此，通过向用作为粘 合剂的低熔点玻璃389添加一种添加剂，可以防止在粘接时间出现这种 的损坏，该粘合剂可以吸收不同于通过该光连接器的光的波长的波长。 作为添加剂的具体实例，可以采用吸收1μm波段的镱(Yb)。在使用添加 了镱的低熔点玻璃389的情况下，当诸如YAG激光等的1μm波段的高功 率激光在套环384和光纤388进行粘接时入射，作为粘合剂的低熔点玻 璃就可以吸收1μm波段的光。这样，可以只选择性地加热粘接接合点。 由于镱不会吸收在已知喇曼放大器中的信号光Ls和激射光Lp，所以不会 对喇曼放大造成有害影响。这样，可以提高粘接接合点对于高功率光的 耐用性。
图1是根据本发明的实施例1-1的光传输系统的方框图。这里，在 该系统中，在发送站110与接收站120之间提供多个中继站130。通过这 些中继站130传输WDM光，此外，在每个中继站130中进行喇曼放大。
发送站110产生要发送的包含信号光和参考光在内的WDM光。这里， 该信号光由波长彼此不同的多个信号光fs1到fsn组成。此外，该参考 光由波长彼此不同的多个参考光fr1到fr3组成。注意，参考光fr1到 fr3的波长或者频率分别基于后面将要描述的激射光fp1到fp3的波长或 者频率来确定。
在发送站110和第一级中继站130之间、在各个中继站130之间， 以及最后一级中继站130和接收站120之间通过传输路径光纤101相连。 这里，每个传输路径光纤101是通过其传播WDM光的光传输介质，而且 通过接收激射光来用作为光放大介质。
每个中继站130包括激射光源(LD)102、WDM耦合器103、分支耦 合器131、光谱分析仪132和控制电路133。这里，激射光源102包括多 个激光器二极管，以产生波长彼此不同的多个激射光。在这里产生三个 激射光fp1到fp3。然后，WDM耦合器103将由激射光源102产生的激射 光fp1到fp3导入传输路径光纤101。结果，向传输路径光纤101提供了 激射光fp1到fp3，以将传输路径光纤101用作为用于喇曼放大的光学放 大介质。即，将传输路径光纤101、激射光源102和WDM耦合器103用作 为放大WDM光的喇曼放大器。
分支耦合器131分出已在传输路径光纤101中放大的WDM光的一部 分，以将它引导到光谱分析仪132。光谱分析仪132监测WDM光中所包含 的每个波长的光功率，然后检测WDM光中所包含的参考光fr1到fr3的 光功率。
控制电路133基于通过光谱分析仪132检测的参考光fr1到fr3的 光功率来驱动激射光源102。也就是说，控制电路133基于参考光fr1到 fr3的光功率来调整激射光fp1到fp3的光功率。具体来说，就是调整激 射光fp1到fp3的光功率，以使例如参考光fr1到fr3的平均光功率保 持为预定值，并且使参考光fr1到fr3的光功率均衡。
图2是一个曲线图，用于说明这些参考光的设置方法。参考光fr1 到fr3的频率(或者波长)基于相应的激射光fp1到fp3的频率(或者 波长)来确定。例如，将一个频率分配给参考光fr1，该频率从激射光 fp1位移了一个喇曼频移。这里，虽然不是主要的，但是“喇曼频移”意 味着“该给定激射光的频率和由激射光导致的所获喇曼增益达到峰值时 的频率之间的差值”。则在使用硅基光纤(silica-based optical fiber) 作为传输路径光纤101的情况下，该喇曼频移大约为13.2THz。此外，如 果将该喇曼频移转换为波长，则它对应于1.3到1.55μm波段内的大约 100nm。也就是说，将参考光fr1设置在一波长内，由激射光fp1导致的 喇曼增益在该波长处达到峰值。换句话说，将一频率分配给参考光fr1， 该频率比激射光fp1的频率低大约13.2THz。此外，反过来，将一波长分 配给参考光fr1，该波长比激射光fp1的波长长大约100nm。
类似地，将参考光fr2设置为一波长，由激射光fp2导致的喇曼增 益在该波长处达到峰值。此外，将参考光fr3设置为一个波长，由激射 光fp3导致的喇曼增益在该波长处达到峰值。
通过如上所述的方式，将参考光fr1到fr3设置为这些波长，由相 应的激射光fp1到fp3导致的喇曼增益分别在这些波长处达到峰值。然 而，不需要将参考光fr1到fr3精确地设置为这些波长(由相应的激射 光fp1到fp3导致的喇曼增益分别在这些波长处达到峰值)，可以将参考 光fr1到fr3设置为接近这些波长(由相应的激射光fp1到fp3导致的 喇曼增益分别在这些波长处达到峰值)的波长。
此外，在将信号光fs1到fsn设置在预先确定的要发送的频率栅格 上的情况下，也将参考光fr1到fr3设置在要发送的该频率栅格上。这 时，将参考光fr1到fr3设置在最接近使由激射光fp1到fp3导致的喇 曼增益达到峰值的频率的频率栅格上。在ITU-T中定义了这种频率栅格。 在ITU-T中的定义中，提出了参考频率(锚定频率)和频率间隔(50GHz， 100GHz)的推荐值。
图3是发送站110的方框图。在这里，只显示了用于产生WDM光的 所需功能。发送站110包括：用于产生信号光fs1到fsn的光源(LD) 111-1到111-n；用于产生参考光fr1到fr3的光源(LD)112-1到112 -3；和用于将信号光fs1到fsn和参考光fr1到fr3多路复用，以产生 WDM光的多路复用器113。如上所述确定参考光fr1到fr3的频率(或者 波长)。
当将数据(或者信息)发送到接收站120时，驱动光源111-1到111 -n。例如，当将由数据源114-1产生的数据发送到接收站120时，驱 动光源111-1。另一方面，基本上，光源112-1到112-3始终产生并 输出参考光fr1到fr3。这里，光源112-1到112-3可以输出连续波(CW) 光或者可以发送预定模式的信号。
注意，将信号光fs1到fs3用于发送数据(或者信息)，而将参考光 fr1到fr3主要用于控制每个中继站130中的喇曼放大操作。然而，在实 施例1-1的光传输系统中，可以将参考光fr1到fr3用于发送数据(或 者信息)。但是，由于将参考光fr1到fr3用于控制每个中继站130的喇 曼放大操作，所以基本上不允许停止参考光fr1到fr3。因此，在允许利 用参考光fr1到fr3进行数据(或者信息)传输的系统中，例如如图4 所示，使用选择器15提供选择“要发送的数据”或者“固定模式的数据” 的功能。虽然图4显示了通过LD直接调制的情况，但是如上所述，假定 可以在存在数据或者不存在数据时执行这种选择，并且还可以在无论是 否要执行该调制时执行这种选择，也可以在通过光调制器的外部调制的 情况下执行这种选择。然后，在这种情况下，当接收到要发送的数据时， 光源112(112-1到112-3)发送该数据，当没有接收到要发送的数据 时，光源112(112-1到112-3)发送固定模式的数据(或非调制数据)。
图5是在每个中继站130中提供的控制电路133的方框图。控制电 路133包括A/D转换器141、DSP 142、D/A转换器143、放大器144-1 到144-3和功率晶体管145-1到145-3。A/D转换器141将由光谱分析 仪132检测到的参考光fr1到fr3的光功率值转换成数字数据，且将它 发送给DSP 142。在光谱分析仪132具有数字输出接口的情况下，就不需 要A/D转换器141，而将由光谱分析仪132检测到的参考光fr1到fr3的 光功率值原样发送给DSP 142。
DSP 142根据前面确定的算法计算用于控制激射光源102所需的命令 值。这里，例如，如果使用三个激射光fp1到fp3和三个参考光fr1到 fr3形成一个控制环，则由DSP 142执行的算法遵循下面的关系式(1.1)。
在该关系式(1.1)中，“Pr1”到“Pr3”表示通过光谱分析仪132 检测到的参考光fr1到fr3的光功率值。此外，“Psref”表示作为目标的 输出电平(目标光功率)。注意，“Psref”是预先确定的固定值。矩阵A (A11到A33)中的每个元素是通过模拟法等预先计算的增益系数。 “ΔPp1”到“ΔPp3”分别表示激射光fp1到fp3的变化量。
DSP 142使用关系式(1.1)反馈式控制激射光fp1到fp3。然后， 当“Pr1”到“Pr3”分别相对于“Psref”在预定的误差范围之内时，认 为该控制循环收敛。
当根据关系式“1.1”获得变化量“ΔPp1”到“ΔPp3”时，DSP 142 使用这些变化量来计算用于设置激射光fp1到fp3的光功率的设置值。 也就是，DSP 142执行下面的计算。注意，“Pp1(n)”到“Pp3(n)”是 上次的设置值，而“Pp1(n+1)”到“Pp3(n+1)”是新的设置值。
Pp1(n+1)＝Pp1(n)+ΔPp1
Pp2(n+1)＝Pp2(n)+ΔPp2
Pp3(n+1)＝Pp3(n)+ΔPp3
D/A转换器143将通过DSP 142计算的这些设置值(设置值表示激射 光fp1到fp3的光功率)分别转换为模拟值，以将它们提供给相应的放 大器144-1到144-3。放大器144-1到144-3分别放大从DSP 142提 供的模拟值。然后，功率晶体管145-1到145-3分别产生对应于来自 放大器144-1到144-3的输出的电流。
使用由放大器144-1到144-3产生的电流驱动激射光源102。也就 是，使用由放大器144-1产生的电流驱动用于产生激射光fp1的激光器 二极管。类似地，分别使用由放大器144-2和144-3产生的电流驱动 用于产生激射光fp2和fp3的激光器二极管。
因而，控制电路133利用参考光fr1到fr3来控制激射光fp1到fp3 的光功率。这时，调整激射光fp1到fp3的光功率，以例如使参考光fr1 到fr3的光功率均衡。因此，在实施例1-1的光传输系统中，始终进行 适当的喇曼放大，而与信号光fs1到fsn的设置无关。
为了在光传输系统中利用喇曼放大有效地获得宽信号带宽，通常， 以适当的频率间隔或者适当的波长间隔来设置多个激射光fp1到fp3。因 此，如果将多个参考光fr1到fr3设置为使由激射光fp1到fp3导致的 喇曼增益达到峰值的波长，结果，如图6所示，基本上在WDM光的整个 信号带宽上以适当的频率间隔或者适当的波长间隔设置参考光fr1到 fr3。然后，在实施例1-1的光传输系统中，利用参考光fr1到fr3来 控制喇曼放大。因此，甚至在WDM光中所包含的信号光的数量较少(在 图6中，只使用了四个信号光fs1到fs4)的情况下，或者在WDM光中所 包含的信号光的设置有偏差(在图6中，只在信号带宽的较短波长区域 中设置了信号光)的情况下，也可以获得适当的喇曼放大。也就是，可 以在整个信号带宽上使增益均衡。
此外，在实施例1-1的系统中，由于将参考光fr1到fr3设置为使 由激射光fp1到fp3导致的喇曼增益达到峰值的波长，所以可以通过调 整激射光fp1到fp3相对容易地获得所期望的增益倾斜。
此外，在实施例1-1中，利用参考光fr1到fr3来执行用于使WDM 光的信号带宽中的增益均衡的控制。可以使用这些参考光来控制WDM光 的总输出功率。在这种情况下，如图7所示，控制电路133例如包括均 衡控制部分151和ALC(自动电平控制)部分152。这里，如上所述，均 衡控制部分151控制由激射光源102产生的激射光fp1到fp3。另一方面， ALC部分152计算由光谱分析仪132检测到的参考光fr1到fr3的各光功 率的平均值。
此外，ALC部分152还可以基于该平均值来校正均衡控制部分151 的计算结果。在这种情况下，控制电路133不仅控制参考光fr1到fr3 的各光功率，而且基于该平均值来控制激射光fp1到fp3。结果，在使喇 曼放大的增益均衡的同时，将WDM光的输出功率保持在所期望的电平。
ALC部分152可以控制光衰减器(ATT)153中的衰减，以例如使参 考光fr1到fr3的各光功率的平均值与预先确定的目标输出功率/信道一 致。
通过这种方式，根据本系统，其中从WDM光中只抽取了参考光fr1 到fr3，并且利用这些参考光来估测WDM光的总输出功率(或者WDM光中 所包含的每个信号光的光功率)，甚至在WDM光中所包含的信号光的数量 较少的情况下，也可以高精度地监测WDM光的光功率。
也就是说，如在传统的系统中，如果要使用单个光电二极管来检测 WDM光的光功率，则在整个带宽上不仅检测到信号光的光功率，而且检测 到由ASE噪声等导致的光功率。例如，在图8的(a)中所示的实例中， 由于甚至在只存在一个信号光的情况下，也会检测到斜线区域的所有光 功率。因此，不能正确地检测信号光的光功率。
与上面相反，在实施例1-1的系统中，由于检测到包括相应参考光 在内的窄带宽的光功率，所以该系统几乎不受噪声影响。也就是说，在 实施例1-1的系统中，只检测到图8(b)所示的斜线区域中的光功率， 因此，可以精确地检测参考光的光功率。这样，可以精确地检测到WDM 光(或者WDM光中所包含的每个信号光)的光功率。
接下来，将描述本发明的实施例1-2
图9是根据本发明的实施例1-2的光传输系统的中继站的方框图。 该中继站包括用于放大信号带宽的掺铒光纤放大器(EDFA)161。也就是 说，在该系统中，混合了喇曼放大器和掺铒光纤放大器。此外，在图10 中显示了喇曼放大器和掺铒光纤放大器之间的关系。
如图10中所示，设计掺铒光纤放大器161和喇曼放大器，以便放大 信号光。这里， 通过激射光fp1到fp3获得喇曼放大器的增益。此外， 如果要在整个信号带宽上获得平坦的喇曼增益，则使由多个激射光中的 某个激射光导致的喇曼增益达到峰值的频率往往位于信号带宽的外部。 在图10的实例中，使由激射光fp1导致的喇曼增益达到峰值的频率位于 信号带宽的外部。
然而，在实施例1-2的光传输系统中，将参考光fr1到fr3分别设 置为使由激射光fp1到fp3导致的喇曼增益分别达到峰值的频率。也就 是，在图10所示的实例中，由于参考光fr1位于信号带宽的外部，所以 该掺铒光纤放大器161没有产生放大或者放大量不足。因此，如果不做 任何处理，参考光fr1的光功率与其它参考光fr2和fr3相比要减少。 因此，在实施例1-2的系统中，在每个中继站(或者所有中继站中的一 些中继站)中提供用于产生与参考光fr1相同频率的辅助光的辅助光源 (LD)162和用于将由辅助光源162产生的辅助光与WDM光多路复用的 WDM耦合器163。然后，提供与参考光fr1相同频率的该辅助光，以调整 参考光fr1(其没有被掺铒光纤放大器161放大)的光功率，以使它具有 与其它参考光fr2和fr3的光功率相同的电平。
此外，在光谱分析仪132和光学分支耦合器131之间设置WDM耦合 器171。这样，选择信号带宽之外的参考光fr1的一部分功率，并导向光 电二极管172，当由监测信号中继器173重复放大时，它与辅助光源162 上的监测信号数据叠加并通过用于多路复用的WDM耦合器163。结果，也 可以在信号带宽之外的参考光上叠加监测信号光。
在图1或者图9中所示的实例中，作为用于检测参考光fr1到fr3 的光功率的电路(检测装置)，使用了光谱分析仪132。然而，本发明并 不限制于此。
图11显示了用于检测参考光的光功率的电路的一个实施例。这里， 提供了检测电路170，而不是图1或者图9中所示的光谱分析仪132。也 就是，检测电路170接收通过分支耦合器131分出的WDM光，并且检测 WDM光中所包含的参考光fr1到fr3的光功率，以将检测结果通知给控制 电路133。
检测电路170包括选择性地反射参考光fr1到fr3的反射器元件171 -1到171-3。例如，可以通过光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating) 来实现反射器元件171-1到171-3。反射器元件171-1只反射设置参 考光fr1处的频率的光。类似地，反射器元件171-2和171-3分别只 反射设置参考光fr2和fr3处的频率的光。检测电路170通过无反射终 端部分174来终止。
将由反射器元件171-1反射的光(就是参考光fr1)通过光学器件 172-1导向光电二极管173-1。例如，可以通过光分支耦合器、光学循 环器等来实现光学器件172-1。然后，通过光电二极管173-1来检测参 考光fr1的光功率。类似地，将由反射器元件171-2和171-3反射的 参考光fr2和fr3分别通过光学器件172-2和172-3导向光电二极管 173-2和173-3。然后，通过光电二极管173-2和173-3检测参考光 fr2和fr3的光功率。
通过这种方式，通过组合简单的光学器件来实现图11中所示的检测 电路。因此，与利用光谱分析仪132的构造相比，可以实现更低的成本。
图12是图11中所示的检测电路的改进实例。该检测电路包括用于 选择性地让预先确定的波长通过的波长分离滤波器175。在该实例中，波 长分离滤波器175只让参考光fr1到fr3通过。然后，将这些参考光fr1 到fr3分别导向相应的光电二极管173-1到173-3。
在图1到图12中所示的实施例中，通过三种波的激射光fp1到fp3 来实现喇曼放大。然而，本发明并不限制于此，还适用于利用波长彼此 不同的多个激射光的任何系统。
接下来，将描述本发明的实施例2-1。
图13是显示根据本发明的实施例2-1的喇曼放大器的构造的方框 图。
在图13中，实施例2-1的喇曼放大器例如包括喇曼放大单元201， 该喇曼放大单元201为作为光放大介质的光传输通路202供应用于喇曼 放大的激射光Lp。该喇曼放大单元201包括激射光提供部分210、输出 光监测部分220和控制部分230。
激射光提供部分210例如包括n个激射光源(LD)211-1到211-n、 合成器212和WDM耦合器213。各个激射光源211-1到211-n产生所要 求波长段的光(这些光能够将在光传输通路202上传输的信号光Ls进行 喇曼放大)，并将它们输出到合成器212。合成器212合成来自各个激射 光源211-1到211-n的输出光，以产生激射光Lp，并将激射光Lp输出 到WDM耦合器213。WDM耦合器213将从合成器212输出的激射光Lp输出 到光传输通路202，该光传输通路202与喇曼放大单元201的信号光输入 端相连，该WDM耦合器213也将从光传输通路202输入的信号光Ls发送 到后一级的输出光监测部分220。这样，本喇曼放大器具有反向激射构造， 其中激射光Lp的传播方向与信号光Ls的传播方向相反。
将从激射光源211-1到211-n输出的光的波长设置为对应于信号光 Ls的波长带。例如，在将硅基光纤用作为光传输通路202的情况下，将 各个激射光源211-1到211-n的输出波长分别设置在1450nm的波长带内， 其相对于1550nm的信号光向较短波长侧位移了大约100nm。注意，本发 明中的信号光Ls和各个激射光源211-1到211-n的输出波长不限于以上 实例。对于本发明可以应用已知喇曼放大器中的波长设置。
输出光监测部分220例如包括分支装置221、光滤波器222和光接收 元件(PD)223。分支装置221分出已通过光传输通路202传播并且随后 通过WDM耦合器213的光的一部分作为监测光Lm，并将监测光Lm发送到 光滤波器222。光滤波器222从自分支装置221发送的监测光Lm提取信 号光波长带中的光，并将所提取的光输出到光接收元件223，其中该光滤 波器222是具有对应于信号光Ls的波长带的传输带宽的带通滤波器。该 光接收元件接收通过光滤波器222的监测光Lm，并且产生电监测信号， 以将该电监测信号输出到控制部分230，其中该电监测信号的电平根据监 测光Lm的功率而改变。
控制部分230例如包括ASS光处理电路231、存储器232、ASS光计 算电路233、ALC电路234、停止电路235、激射光功率控制电路236和设 置值存储电路237。这里，ALC电路234、停止电路235和激射光功率控 制电路236用作为激射光提供部分。
ASS光处理电路231接收从输出光监测部分220的光接收元件223 输出的监测信号，并且在开始操作本喇曼放大器(如后面描述)之前的 准备阶段中，基于该监测信号，检测通过将激射光Lp提供给光传输通路 202而产生的ASS光的功率，并且随后使用所检测的ASS光功率，获得建 模公式的系数，以将所获得的系数存储在存储器232中，其中该建模公 式用于在开始操作该喇曼放大器之后计算ASS光功率。ASS光计算电路 233读出存储器232中的存储信息，根据建模公式，在开始操作之后计算 对应于激射光Lp提供状态的ASS光功率校正值。将ASS光计算电路233 中的计算结果传送给ALC电路234和停止电路235。
基于从输出光监测部分220的光接收元件223输出的监测信号和由 ASS光计算电路233计算的ASS光功率的校正值，ALC电路234产生用于 控制激射光Lp提供状态的信号，以使从本喇曼放大器输出的信号光Ls 的功率固定在所需的电平，并将该控制信号输出到激射光功率控制电路 236。基于来自光接收元件223的监测信号和由ASS光计算电路233计算 的ASS光功率的校正值，停止电路235判断要从光传输通路202输入到 喇曼激射单元201的信号光Ls是否中断，并且如果信号光Ls中断，则 停止激射光Lp的提供或产生用于将激射光Lp的功率抑制到安全电平(在 该安全电平，激射光对人体没有有害的影响)的控制信号，并将该控制 信号输出到激射光功率控制电路236。
激射光功率控制电路236用于调整各个激射光源211-1到211-n的 驱动状态，以控制要提供给光传输通路202的激射光Lp的功率。当开始 操作喇曼放大器时，该激射光功率控制电路236根据预先存储在设置值 存储电路237中的激射光功率的设置值，驱动各个激射光源211-1到 211-n，其后，根据分别从ALC电路234和停止电路235输出的控制信号 控制各个激射光源211-1到211-n。此外，激射光功率控制电路236具有 将表示本激射光功率的设置状态的信号输出给ASS光计算电路233的功 能。
接下来，将描述实施例2-1中的喇曼放大器的操作。
图14是用于说明在开始操作之前的准备阶段中的操作的流程图。
在本喇曼放大器中，作为开始操作之前的准备阶段中的处理(例如， 在装配该光传输系统时所执行的场调整等)，执行获得用于计算ASS光功 率的建模公式的系数的一系列处理。具体地，首先在图14的步骤201(在 图中的S201，在下面使用同样的规则)中，驱动n个激射光源211-1到 211-n中的一个，并且由输出光监测部分220测量在把从驱动激射源输出 的激射光Lp提供给光传输通路202时所产生的ASS光功率。通过逐步改 变激射光Lp的供给功率，例如图15中的黑圈所例举的50mW、100mW、 150mW、200mW、250mW等，来执行ASS光功率的测量。具体地说，当从喇 曼放大单元201向光传输通路202(在准备阶段不对其输入激射光Lp) 提供激射光Lp(对应于以上每个测量点对其供给功率进行设置)时，由 于激射光Lp的喇曼效应而产生ASS光；将以与激射光Lp的传播方向相 反的方向传播的该ASS光从光传输通路202输入到喇曼放大单元201；该 ASS光的一部分由分支装置221分出作为监测光Lm，然后经光滤波器222 由光接收元件223接收；并且将经过光电转换的监测信号输出到ASS光 处理电路231。在ASS光处理电路231中，基于来自光接收元件223的监 测信号检测ASS光功率，并将检测结果存储在存储器233中，以便符合 激射光Lp的供给功率。在n个激射光源211-1到211-n中的每一个上依 次执行如上所述通过驱动一个激射光源来进行的ASS光功率的测量，当 完成所有测量时，控制进行到步骤202。
在步骤202中，n个激射光源211-1到211-n中的任意两个激射光源 相互组合，以由相同的功率驱动，并且将通过组合的激射光源的合成输 出光所获得的激射光Lp提供给光传输通路202，以测量由激射光Lp产生 的ASS光功率。在驱动上述一个激射光源的情况下，对两个激射光源的 输出功率进行设置，以对应于该多个测量点中的至少一个或多个(例如， 100mW等)。类似于步骤201执行在两个激射光源相互组合时的ASS光功 率的测量，将由ASS光处理电路231所检测的ASS光功率存储在存储器 232中，以符合两个激射光源的组合和输出功率的设置值。对n个激射光 源211-1到211-n的所有组合依次执行通过组合两个激射光源所进行的 ASS光功率测量。当完成所有组合的测量时，控制进行到步骤203。
在步骤203中，测量在由相同的功率驱动所有n个激射光源211-1 到211-n时所产生的ASS光功率。在这种情况下所得到的测量数据作为 检验用于ASS光功率计算的建模公式的系数的数据，基于步骤201和202 的测量结果在后续的步骤中来确定该系数。注意，在不需要检验的情况 中，可以省略步骤203中的处理。
在步骤204中，由ASS光处理电路231读出存储器232中的存储数 据，并且使用在步骤201中实际测量的数据(参考图15中的实线)来制 定表示在驱动一个激射光源时所产生的ASS光功率的建模公式。这里， 采用在下面的公式(2.1)中所示的二次函数作为建模公式，该建模公式 表示ASS光功率PASS和激射光功率PP的关系，并且将从存储器232读出的 实际测量值代入该二次函数，以得到系数a、b和c，从而制定对应于各 个激射光源211-1到211-n的建模公式，并且将制定结果存储在存储器 232中。
在步骤205中，对在驱动两个激射光源时所产生的ASS光功率和在 驱动一个激射光源时所产生的ASS光功率进行比较。在驱动多个激射光 源时所产生的ASS光功率不等于在驱动一个激射光源时所产生的每个ASS 光功率的简单求和。这是因为由特定波长的激射光所产生的ASS光接收 了另一个波长的激射光的增益。
例如，考虑通过三个不同波长的激射光源来放大1550nm波段(C-波 段)的信号光的喇曼放大器。这里，假设从该三个激射光源中的每一个 输出的激射光功率都是100mW，由各个激射光产生的对应于C-波段的ASS 光功率是PA1，PA2和PA3并且由任意两个波激射光(two waves pumping light)的组合产生的ASS光功率是PA12，PA23和PA31。在这种情况下，由两 个波激射光产生的ASS光功率是这样的ASS光功率，即，由这些激射光 之一产生的ASS光功率接收由另一个激射光产生的增益，也就是，获得 受两个激射光影响的每个ASS光功率的总和。因此，通过公式(2.2)中 所示的关系式来表示由两种波的激射光产生的ASS光功率PA12、PA23和PA31。
G2PA1+G1PA2＝PA12
G3PA2+G2PA3＝PA23 …(2.2)
G1PA3+G3PA1＝PA31
G1，G2和G3是C-波段中的各个激射光的增益(尤其是，提供给ASS 光的增益)，以下将称为ASS增益。
基于公式(2.2)，ASS增益G1，G2和G3可以通过以下公式(2.3)来 表示。
如公式(2.3)所示，可以使用在驱动一个激射光源时的ASS光功率 的实际测量值PA1，PA2和PA3以及在驱动相互组合的两个激射光源时的ASS 光功率的实际测量值PA12，PA23和PA31来计算ASS增益G1，G2和G3。注意， 已经示例性地显示了设置三个激射光源的情况。但是，对于设置四个或 更多激射光源的情况，如果已经获得单独驱动每个激射光源时的实际测 量值和驱动相互组合的两个激射光源时的实际测量值，那么也可以得到 对应于每个激射光源的ASS增益。
假设以上ASS增益的分贝(dB)值遵循一个正函数，则可以计算ASS 增益的系数。具体地说，如果ASS增益系数是γ1，γ2和γ3，那么在例如每 个激射光功率是100mW的情况下，ASS增益系数γ1，γ2和γ3可以通过以下 公式(2.4)来表示。
将根据(2.4)式得到的ASS增益系数γ1，γ2和γ3存储在存储器232 中，作为用于计算ASS光功率的建模公式的系数。
在步骤206中，使用在步骤205中得到的ASS增益系数，计算在驱 动所有n个激射光源时所产生的ASS光功率。具体地，当驱动三个激射 光源时在C-波段中产生的ASS光的总功率PASS_total(mW)可以通过以下公式 (2.5)计算。
在上面的公式中，各个值PASS1、PASS2和PASS3是基于在步骤204中得到 的公式(2.1)的系数a、b和c以及对应于各PASS1，PASS2和PASS3的激射光 功率PP1、PP2、和PP3的设置值所计算的ASS光功率。
在步骤207中，得到考虑了在各个波长的激射光之间发生的喇曼效 应(激射间喇曼效应)的有效激射光功率，并且使用该有效激射光功率 计算ASS光总功率。具体来说，例如，如果由于激射间喇曼效应而产生 的能量迁移系数是r，并且从三个激射光源输出的激射光频率是f1、f2、 和f3，那么各个激射光功率的有效强度增加率Δ1、Δ2和Δ3可以通过以下 公式(2.6)来表示。
Δ1＝r{P2(f2-f1)+P3(f3-f1)}
Δ2＝r{P3(f3-f2)+P1(f1-f2)} …(2.6)
Δ3＝r{P1(f1-f3)+P2(f2-f3)}
因此，考虑了激射间喇曼效应的有效激射光功率可以根据以下公式 (2.7)表示。
PP1_eff＝PP1(1+Δ1)
PP2_eff＝PP2(1+Δ2) …(2.7)
PP3_eff＝PP3(1+Δ3)
因此，如果使用由公式(2.7)得到的有效激射光功率PP1_eff，PP2_eff和 PP3_eff来计算ASS光总功率，那么可以得到以下公式(2.8)。
在步骤208中，将根据(2.8)式计算的ASS光总功率与在步骤203 中通过驱动所有激射光源来测量的ASS光功率进行比较。在此，判断使 用建模公式的计算值和实际测量值之间的差值是否等于或大于一阈值 (例如，0.5dB等)。如果该差值达到或超过该阈值，则控制进行到步骤 209，在步骤209中重新检验步骤207中所使用的能量迁移系数r，并且 执行有效激射光功率的校正，其后，再次计算ASS光总功率。然后，重 复执行有效激射光功率的校正，直到计算值和实际测量值之间的差值变 得更小。
通过执行步骤201到209中所示的一系列处理，在开始操作之前的 准备阶段中，基于利用将实际使用的光传输通路202的测量，可以得到 用于在开始操作之后计算ASS光功率的建模公式的系数，并且将所得到 的系数存储在存储器232中。
当达到开始实际操作的阶段时，在本喇曼放大器中，激射光功率控 制电路236根据要发送的信号光Ls从设置值存储电路237中读出激射光 功率的初始设置值，以根据该初始设置值驱动各个激射光源211-1到 211-n。这样，将具有预定功率的激射光Lp从激射光提供部分210提供 给光传输通路202，并且对正通过光传输通路202传播的信号光Ls进行 喇曼放大。如上述的图40中所示，该喇曼放大信号光Ls包括由于喇曼 放大而产生的ASS光和所累积的ASE光。将通过光传输通路202传播的 该信号光Ls输入到喇曼激射单元21，并通过WDM耦合器213，然后该信 号光Ls的一部分由输出光监测部分220的分支装置221分出作为监测光 Lm。通过光滤波器222从监测光Lm中去除该信号光带宽以外的带宽内的 光分量，并将监测光Lm转换为电监测信号。将从光接收元件223输出的 该监测信号发送给ALC电路234和停止电路235。
在ALC电路234中，基于来自光接收元件223的监测信号判断信号 光输出功率，并且根据由从ASS光计算电路233输出的信号所表示的校 正值，如图40所示对信号光输出功率进行ASS光的校正。具体来说，在 ASS光计算电路233中，从存储器232中读出在准备阶段中得到的系数， 并且使用公式(2.8)计算对应于从激射光功率控制电路236发送的激射 光Lp的当前供给功率的ASS光功率。然后，将计算结果作为校正值传送 给ALC电路234。注意，还将该校正值输出到停止电路235。在向其传送 ASS光功率的校正值的ALC电路234中，得到信号光输出功率，其中通过 从基于来自光接收元件223的监测信号所判断的信号光输出功率中减去 ASS光功率的校正值，来校正ASS光分量。然后，从ALC电路234输出一 个信号到激射光功率控制电路236，该信号用于控制激射光的提供状态， 以使校正后的信号光输出功率固定为所要求的电平。这样，可以反馈式 控制各个激射光源211-1到211-n的驱动状态，以执行喇曼放大器的输 出恒定控制。
此外，在停止电路235中，以与ALC电路234中相同的方式得到其 中对ASS光分量进行了校正的信号光输出功率，并且判断校正后的信号 光输出功率是否等于或低于预先设定的阈值。如果校正后的信号光输出 功率等于或低于该阈值，则判断信号光Ls被中断，并且停止激射光Lp 的提供，或从停止电路235向激射光功率控制电路236输出用于将激射 光Lp的功率抑制到预定电平或更低电平的控制信号。这样，控制各个激 射光源211-1到211-n的驱动状态，以执行喇曼放大器的停止控制。对 于该停止控制的精确性，如在步骤208和209中的处理中所示的，由于 确定用于计算ASS光功率的建模公式的系数，以使得能够在0.5dB或更 低的误差内计算ASS光功率，所以即使信号光功率和ASS光功率的比值 大约是1/10，也可以检测信号光。这意味着，例如，在ASS光的产生量 是-20dBm的情况下，甚至在信号光功率变得更小到大约-30dBm(相当于 在传输通路功率中的一个波的信号光功率)的情况下，也可以检测信号 光功率。
根据在实施例2-1中的喇曼放大器，作为在开始操作之前的准备阶 段中的场调整处理，使用将在操作时间中实际使用的光传输通路202来 测量ASS光功率，并且基于该测量结果，确定用于计算ASS光功率的建 模公式的系数，以使得可以高精确度地执行在操作时间的ASS光功率的 校正。因此，可以可靠地执行喇曼放大器的输出恒定控制或停止控制。
接下来，将描述本发明的实施例2-2。
图16是显示根据本发明实施例2-2的光放大系统的构造的方框图。
在图16中，如下构成实施例2-2的光放大系统：在具有其中喇曼放 大器与掺铒光纤放大器(EDFA)级联的已知构造的该光放大系统中，采 用类似于图13所示的实施例2-1中的构造作为前级喇曼放大器，并且通 过共用的CPU 204和存储器205实现构成喇曼放大器单元201的控制部 分230的一部分功能和控制后级EDFA模块203的功能，使得能够集中管 理喇曼放大器和EDFA。
CPU 204根据从喇曼放大单元201的光接收元件223输出的监测信 号，执行对应于实施例2-1中的ASS光处理电路231的处理，并且得到 用于计算ASS光功率的建模公式的系数，并且将所得到的系数存储在存 储器205中。此外，CPU 204根据从激射光功率控制电路236输出的表示 激射光提供状态的信号，执行对应于实施例2-1中的ASS光计算电路233 的处理，并且计算在操作时间的ASS光功率的校正值，并将该计算结果 输出给喇曼放大单元201的ALC电路234和停止电路235。此外，CPU 204 还具有执行用于EDFA模块203的已知控制的信号处理的功能，因此，CPU 204能够利用在前级喇曼放大器中产生的ASS光功率的校正值执行EDFA 控制。
注意，在本实施例中，将与实施例2-1中已存储在设置值存储电路 237中的激射光功率的初始设置值相关的信息存储在存储器205中。除了 以上的部件和操作以外的其他部件和操作与实施例2-1中的相同，因此 省略对其的描述。
根据实施例2-2中的光放大系统，其中将喇曼放大器和EDFA相互组 合的装置构造也可以达到类似于实施例2-1中的效果，并且也提供了CPU 204和存储器205以执行相应的控制，其中CPU 204和存储器205对于喇 曼放大器和EDFA是共用的。因此，可以简化装置构造。
接下来，将描述本发明的实施例2-3。
图17是显示根据本发明实施例2-3的喇曼放大器的构造的方框图。
在图17中，如下构造实施例2-3中的喇曼放大器：在实施例2-1中 的喇曼放大器中提供控制激射光Lp的提供状态的功能，以使经喇曼放大 的信号光Ls具有期望的波长特性。具体来说，本喇曼放大器的构造与实 施例2-1的区别在于：在输出光监测部分220中，提供了多路分解器224 和m个光接收元件223-1到223-m，以使得可以将通过光滤波器221的监 测光Lm划分成要进行监测的m个波长区间，并且还提供激射光功率计算 电路238来替代实施例2-1中使用的ALC电路234和停止电路235。注意， 除了以上的部件以外的其他部件与实施例2-1中的相同，因此在此省略 对其的描述。
在输出光监测部分220中提供的多路分解器224在其一个输入端口 接收通过光滤波器221的监测光Lm，并且将该监测光Lm多路分解为m个 波长区间，并通过其相应的输出端口将这些波长区间的光输出到光接收 元件223-1到223-m。连接到多路复用器224的相应输出端口的各个光接 收元件223-1到223-m，每一个都将通过多路复用器224多路分解为各波 长段的监测光Lm转换为电监测信号，并将它输出。将从各个光接收元件 223-1到223-m中的每一个输出的监测信号发送到ASS光处理电路231和 激射光功率计算电路238。
激射光功率计算电路238接收对应于从各个光接收元件223-1到 223-m输出的各波长区间的监测信号，以及表示由ASS光计算电路233计 算的ASS光功率的校正值的信号，并且基于这些信号，计算能够获得具 有所期望的波长特性的输出信号光Ls的激射光功率的设置值，以将该计 算结果传送给激射光功率控制电路236。
在以上构造的喇曼放大器中，与实施例2-1类似，在开始操作之前 的准备阶段中，使用将实际应用的光传输通路202测量ASS光功率，并 且基于该测量结果，通过ASS光处理电路231得到用于计算ASS光功率 的建模公式的系数，并且将所得到的系数存储在存储器232中。然后， 利用由ASS光计算电路233使用在准备阶段所获得的系数计算的ASS光 功率的校正值，计算用于得到具有所期望的波长特性的输出信号光Ls的 激射光功率的设置值。
这里，将参照图18的流程图描述激射光功率的具体设置方法。在下 面的描述中，考虑将输出信号光Ls划分为三个波长区间以计算激射光功 率的设置值的情况。然而，所划分的波长区间数量并不局限于以上的实 例。
首先，在图18的步骤211中，将可以发送的最大数量波长的信号光 Ls以与实际操作时间相同的功率输入光传输通路202。
在步骤212中，在没有将激射光Lp提供给光传输通路202的状态中， 通过输出光监测部分220测量被划分为三个波长区间的输出信号光Ls的 各个功率。然后，使用步骤211中的信号光Ls的输入功率和所测量的信 号光平均输出功率，计算光传输通路202中对应于各个波长区间的平均 损失L1、L2和L3。
在步骤213中，为对应于每个波长段的每个组驱动激射光源211-1 到211-n，并且测量每个波长区间的信号光平均输出功率。这里，对应于 各个波长区间的激射光功率是PP1、PP2、和PP3。然后，通过ASS光计算电 路233计算对应于每个激射光功率PP1、PP2、和PP3的ASS光功率的校正值， 并且将计算结果发送到激射光功率计算电路238。在激射光功率计算电路 238中，根据由ASS光计算电路233计算的校正值，对由输出光监测部分 220测量的每个波长区间的信号光平均输出功率执行ASS光成分的校正。 这里，进行了ASS光校正的信号光平均输出功率是PS1、PS2、和PS3。使用 对应于各个波长区间的激射光功率PP1、PP2、和PP3和在步骤212中计算的 损失L1、L2和L3，可以通过以下公式(2.9)中所示的关系来表示这些信 号光平均输出功率PS1、PS2、和PS3。
因此，通过将由上述测量所得到的各个值代入公式(2.9)，可以得 到由对应于每个波长区间的比例系数Aij(i，j＝1，2，3)组成的矩阵。
在步骤214中，计算在步骤213得到的由比例系数Aij组成的矩阵的 逆矩阵，以导出用于计算实现所期望的信号光平均输出功率PS1、PS2、和 PS3所需的激射光功率PP1、PP2、和PP3的关系式，如以下公式(2.10)所示。
例如，如果在以上公式(2.10)中信号光平均输出功率PS1、PS2、和 PS3具有相同的值，那么可以得到对应于每个波长区间的激射光功率的设 置值，这是使喇曼放大信号光Ls的波长特性平坦化所必需的。
在步骤215中，对于公式(2.10)，可以得到考虑了激射间喇曼效应 的比例系数。也就是，比例系数Aij是每个波长区间的增益系数，但不包 括激射间喇曼效应。由于喇曼放大实际上是通过同时驱动对应于多个波 长区间的激射光源来执行的，所以必需得到考虑了激射间喇曼效应的增 益系数。因此，可以根据上面所示的公式(2.10)得到各个波长区间的 激射光功率PP1、PP2、和PP3，以将对应于上述功率设置中的所有波长区间 的激射光提供给光传输通路202。然后，将对应于所有波长区间的激射光 功率例如改变10mW，并测量相对于激射光功率的改变量的信号光平均输 出功率的改变量。通过该测量，如以下公式(2.11)所示，可以得到表 示信号光平均输出功率的改变量ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3与激射光功率的改变量 ΔPP1、ΔPP2、和ΔPP3的关系的比例系数Bij(i，j＝1，2，3)。
在步骤216中，计算由步骤215中得到的比例系数所组成的矩阵的 逆矩阵，导出如公式(2.12)所示的考虑了激射间喇曼效应的关系式。
具体来说，例如如图19所示，经喇曼放大的WDM信号光的波长特性 的偏移减小意味着对应于各个波长区间B1、B2和B3的信号光平均输出 功率PS1、PS2、和PS3接近所期望的目标功率电平PS0。如果信号光平均输出 功率PS1、PS2、和PS3与目标功率电平PS0之间的差值是ΔPS1、ΔPS2，和ΔPS3， 则用于补偿这些差值ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3所需要的激射光功率差值是ΔPP1、 ΔPP2、和ΔPP3。
在步骤217中，重复执行使用公式(2.12)计算的激射光功率的设 置值校正和信号光平均输出功率ΔPS1、ΔPS、和ΔPS3的测量，直到差值ΔPP1、 ΔPP2、和ΔPP3收敛。
通过执行步骤211到217中所示的一系列处理，基于使用要实际应 用的光传输通路202的测量结果，得到激射光功率的设置值，这些设置 值用于得到具有所期望的波长特性的输出信号光Ls。在开始本喇曼放大 器的操作之前，可以执行激射光功率的设置值的这种计算处理，以将计 算结果存储在存储器等中。此外，还可以在开始操作之后执行激射光功 率的设置值的该计算处理，并且随后循序地控制输出信号光Ls的波长特 性。
如上所述，根据该实施例2-3的喇曼放大器，在开始操作之前，根 据建模公式计算ASS光功率的校正值，其中使用将实际应用的光传输通 路202来确定该建模公式的系数，并且使用该校正值计算对应于每个波 长区间的激射光功率的设置值。这样，可以高精度地可靠执行输出信号 光Ls的波长特性的控制。
注意，在该实施例2-3中，显示了这种构造示例，其中，提供了激 射光功率计算电路238，而不是ALC电路234和停止电路235。但是，当 然也可以提供ALC电路234和停止电路235以及激射光功率计算电路238， 以同时执行相应的控制。此外，类似于图16中所示的实施例2-2，还可 以把实施例2-3的喇曼放大器应用到其中喇曼放大器和EDFA级联的光放 大系统中。在图20中显示了在该情况中的装置构造。
接下来，将描述本发明的实施例2-4。
图21是显示根据本发明实施例2-4的光传输系统的构造的方框图。
如下构造图21的光传输系统：在将WDM信号光从信号光发送装置 (OS)206发送到信号光接收装置(OR)207的系统中，将其中执行ASS 光功率的校正处理的上述喇曼放大器应用到多个光中继器208中，这些 光中继器208以所要求的中继间隔设置在连接信号光发送装置206和信 号光接收装置207的光传输通路202上。
这里，每个光中继器208包括如实施例2-2中的级联喇曼放大单元 201和EDFA模块203。此外，在后级EDFA 203中，由多路分解器241将 WDM信号光多路分解为所要求的波长带，并且通过分别对应于各个波长带 的EDFA 242A和242B放大经多路分解的信号光，以由多路复用器243多 路复用。此外，在对应于各个波长带的EDFA 242A和242B之前，设置多 路分解器244A和244B，多路分解器244A和244B中的每一个都提取与信 号光一起从前级光中继器208发送的辅助信号光(OSC)，并且在EDFA 242A 和242B之后设置多路复用器245A和245B，多路复用器245A和245B对 将要发送到后级光中继器208的辅助信号光进行多路复用。除了具有对 应于实施例2-2中的CPU 204和存储器205的功能之外，控制电路250 还具有从前级光中继器208接收辅助信号光(该辅助信号光由各多路分 解器244A和244B提取)的功能，以及产生要发送到后级光中继器208 的辅助信号光以输出到各多路复用器245A和245B的功能。
在如上所述的光传输系统中，利用与信号光一起发送的用于控制各 光中继器208的辅助信号光，将在开始操作之前的准备阶段中用于ASS 光校正计算的系数产生处理的定时，以及在以上实施例中所述的激射光 功率的设置处理的定时通知给各光中继器。
作为使用辅助信号光进行场调整的具体过程，例如，如果已经完成 了光传输系统的组装，并且已经接通整个系统的电源，则对辅助信号光 在各光中继器208之间的传输是否正常进行操作确认。然后，如果确认 了辅助信号光的操作，则在最接近信号光发送装置206的第一级光中继 器208中执行用于ASS光的校正计算的系数产生处理，当完成该系数产 生处理时，将用于通知完成系数产生处理的辅助信号光发送到后级(第 二级)光中继器208。在第二级光中继器208中，当确认接收到来自第一 级光中继器208的辅助信号光时，执行用于ASS光的校正计算的系数产 生处理。通过类似于上面的方式，在每个后续的光中继器208中，依次 执行系数产生处理。然后，当在所有光中继器208中都完成了系数产生 处理时，在信号光发送装置206中出现了所有波长的信号光，并且将通 过波分复用各个信号光所得到的WDM信号光发送到光传输通路202。
当通过辅助信号光将开始从信号光发送装置206发送WDM信号光到 光传输通路202这一情况通知给第一级光中继器208时，在第一光中继 器208中，执行各激射光功率的设置值的计算处理。然后，当计算激射 光功率设置值时，启动第一级光中继器208中的喇曼放大单元201以及 各个波长带的EDFA 242A和242B。当完成第一级光中继器208的启动时， 将通知启动完成的辅助信号光发送到后级(第二级)光中继器208。同样， 在接收到该辅助信号光的第二级光中继器208中，执行激射光功率设置 值的计算处理和光放大器的启动。通过类似于上面的方式，在每个后续 的光中继器208中，依次执行激射光功率设置值的计算处理和光放大器 的启动。然后，当在所有的光中继器208中完成激射光功率设置值的计 算处理时，结束开始操作之前的场调整。
如上所述，根据实施例2-4的光传输系统，利用辅助信号光，在多 个光中继器208之间通知开始操作之前的执行场调整处理的定时，该多 个光中继器208设置在信号光发送装置206和信号光接收装置207之间 的光传输通路202上。因此，可以在整个光传输系统中平稳地执行场调 整。
注意，在实施例2-4中，已显示了配备有喇曼放大器和EDFA的光中 继器的实例。但是，本发明并不限制于此，还可以应用到只通过喇曼放 大器来放大WDM信号的这样一种光中继器。此外，在上面的实例中，在 通过光中继器208中的EDFA模块203将WDM信号光多路分解为各个波长 带的情况下，执行从前级光中继器208接收辅助信号光以及向后级光中 继器208发送辅助信号光。但是，可以在光中继器208中的任意位置执 行辅助信号光的接收和发送。
接下来，将描述本发明的实施例3。
图22是显示根据本发明实施例3的具有连接损失检测功能的光放大 器的基本构造的方框图。
如在图22所示，根据实施例3的基本构造，该光放大器将在激射单 元A中产生的激射光Lp提供给光放大介质B以放大信号光Ls，该光放大 器包括：连接损失测量部分C，该连接损失测量部分C将不同于信号光 Ls的测量光Lm输入到激射单元A和光放大介质B之间的光通路，并且基 于在该光通路中所产生的测量光Lm的反射光和后向散射光来测量存在于 该光通路上的一个或多个连接点处的连接损失；以及控制部分D，该控制 部分D根据由该连接损失测量部分C所测量的连接损失通过激射光单元A 控制激射光Lp的提供状态。
图23是显示图22的基本构造的具体实例的方框图。在图23的具体 实例中，实施例3-1的光放大器包括：激射光源310和WDM耦合器，作 为图22的基本构造中的激射单元A；放大光纤320，作为在图22的基本 构造中的光放大介质B；脉冲光源330、WDM耦合器331、光滤波器333、 光接收元件(PD)334、信号处理电路335和伪光纤(pseudo fiber)336， 作为在图22的基本构造中的连接损失测量部分C；以及控制电路340， 作为在图22的基本构造中的控制部分D。
激射光源310产生能够对正通过放大光纤320传播的信号光Ls进行 喇曼放大的激射光Lp，以将它输出到WDM耦合器311。设置激射光源310 的波长以对应于信号光Ls的波长带。具体来说，例如，将激射光Lp的 中心波长设置在1450nm波段的范围内，相对于1550nm波段的信号光Ls 向较短波长侧位移大约100nm。注意，本发明中的信号光Ls和激射光Lp 的相应波长并不限于上面所提到的，可以应用在已知喇曼放大器中的波 长设置。
WDM耦合器311将从激射光源310输出激射光Lp提供给放大光纤 320。这里，以与信号光Ls的传播方向相反的方向，经由伪光纤336通 过从WDM耦合器311连接到放大光纤320的光通路(在下文中，称为要 测量的光通路)传播激射光Lp。此外，WDM耦合器311将通过伪光纤336 从放大光纤320发送的信号光Ls发送到输出端的WDM耦合器331，并且 将从WDM耦合器端发送的测量光(光脉冲信号)发送到放大光纤320端。 注意，将WDM耦合器311的三个端口与各个光通路熔接。
放大光纤320通过PC连接型光连接器C1在其一端与伪光纤336连 接，并且通过其另一端输入信号光Ls。作为放大光纤320，例如，可以 使用诸如单模光纤等的传输通路光纤、具有高非线性系数的喇曼放大光 纤等。
脉冲光源330用于利用光时域反射法(OTDR)产生测量光Lm(该测 量光Lm用于测量将要测量的光通路的纵向方向中的损失分布)，以输出 例如作为测量光Lm的如图24所示的光脉冲信号。注意，在图24中，显 示了其中将该光脉冲信号的脉宽设置为10ns，并且将其脉冲间隔设置为 200ns的实例。但是，光脉冲信号的设置并不限制于此，可以根据要测量 的光通路的距离(在上面的设置实例中，假定为20m)来设置合适的值。 此外，最好将光脉冲信号的波长设置在与信号光Ls和激射光Lp的波长 带不同的波段中，以便能够从信号光Ls和激射光Lp中区分该光脉冲信 号。具体地，例如，可以相对于信号光Ls和激射光Lp的波长设置将光 脉冲信号的波长设置为1410nm等。
例如，WDM耦合器331具有如图25所示的端口p1到p3之间的波长 传输特性，并且将通过分支耦合器332从脉冲光源330发送到端口p3的 测量光Lm发送给连接到WDM耦合器311端的端口p1。在端口p1，向WDM 耦合器331输入通过WDM耦合器从要测量的光通路发送的信号光Ls、以 及从端口p1输出的将向要测量的光通路传播的测量光Lm的反射光和后 向散射光(在下文中，称为反射散射光(reflected scattering light) Lr)，以将信号光Ls输出到端口p2，并将反射散射光Lr输出到端口p3。
分支耦合器332分出从WDM耦合器331的端口p3输出的反射散射光 Lr，以将所分出的光发送给光滤波器333。光滤波器333是具有一传输中 心波长的窄带带通滤波器，该传输中心波长大致与对应于反射散射光Lr 的波长(即，光脉冲信号的波长)的1410nm等一致。在该光滤波器333 中，消除了由分支耦合器332分出的光中所包含的反射散射光Lr之外的 噪声光。光接收元件334接收通过光滤波器334的反射散射光Lr，以对 它进行光电转换，并且将一信号输出给信号处理电路335，该信号的电平 根据反射散射光Lr的功率而改变。
信号处理电路335基于来自光接收元件334的输出信号，得到在要 测量的光通路的纵向方向的损失分布，并且检测存在于在要测量的光通 路上的连接点处的连接损失，以将检测结果输出给控制电路340。
这里，伪光纤336是具有所要求长度的光纤，该长度是为了缩小其 中不能利用光时域反射法在测量系统中测量损失分布的区域(盲区)而 设置的，并将伪光纤336设置在WDM耦合器311和放大光纤320之间。 注意，将在后面描述该光时域反射法和该盲区。
控制电路340根据来自信号处理电路335的输出信号判断连接点处 的连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(例如，1.0dB等)，并且如 果连接损失达到或超过该阈值，则控制激射光源310的驱动状态，以停 止提供激射光Lp或将激射光Lp的提供降低到预定的功率电平或更低。
这里，简要地描述光时域反射法(OTDR)。
OTDR作为一种用于测量光纤纵向方向的损失分布的方法被广泛应 用。图26显示了一种典型的OTDR测量系统的实例。在这种OTDR测量系 统中，将在脉冲光源中产生的光脉冲信号输入到要测量的设备(DUT)中， 并且通过分支耦合器分出光脉冲信号的反射散射光(反射光和后向散射 光)以进行光电转换。在信号处理电路中，根据来自光接收元件的输出 信号检测在该要测量的装置中产生的反射量，并且基于反射散射光针对 光脉冲信号的时延检测反射点位置。结果，可以测量在该要测量的设备 中的损失分布。
例如，考虑通过将上述OTDR测量系统应用到如图42所示的典型喇 曼放大器来测量损失分布的情况，根据图27的(A)中所示的测量系统 的构造可以得到如图27的(B)中所示的测量结果。注意，假定这里通 过两个光连接器414A和414B将激射单元410和放大光纤413进行PC连 接。
具体来说，在图27的(B)的测量结果中，各个峰值的高度表示在 光连接器500A、WDM耦合器412、以及光连接器414A和414B中的相应反 射量，其中所述的这些装置顺序地设置在与OTDR测量系统500相连的光 纤的纵向方向上。此外，反射量的斜度表示要测量的光纤的瑞利散射系 数。当得到这样的损失分布时，可以基于在图27的(B)中的相应峰值 前后的反射量之间的差值，导出位于图27的(A)中由虚线环绕的测量 点的光连接器414A和414B中的每一个的连接损失。详细地说，峰值前 后的反射量之间的差值相当于光连接器414A和414B中的每一个中的连 接损失的两倍。
在利用上述OTDR的损失分布测量中，如果在要测量的光纤的输入端 附近引起大的反射，那么有可能在电系统中出现饱和。因此，在这种区 域中就产生一个不能测量损失分布的盲区。该盲区的长度根据光脉冲信 号的脉宽确定。例如，如果将脉宽设置为10ns或更小，则盲区就具有大 约几米的长度。为了避免在所期望的测量点上由于产生这样的盲区而不 能测量损失分布，所以在实施例3-1的光放大器中，在WDM耦合器311 和放大光纤320之间插入伪光纤336。
接下来，将参照图28的流程描述根据实施例3-1的光放大器的操作。
当在初始安装时间或操作开始时间启动本光放大器时，在脉冲光源 330中会产生如图24所示波形的光脉冲信号，并将其作为测量光Lm输出 (在图28中的S311)。该测量光Lm通过分支耦合器332被输入到WDM耦 合器331，并且被发送到要测量的光通路，该光通路连接到放大光纤320 (S312)。该测量光Lm通过要测量的光通路向放大光纤320传播，从而 在要测量的光通路中产生由测量光Lm的反射光和后向散射光组成的反射 散射光Lr(S313)。
通过WDM耦合器331和分支耦合器332提取出反射散射光Lr，并将 其发送到光滤波器333。由光接收元件334接收通过光滤波器333的反射 散射光，并且检测其功率(S314)。将表示光接收元件334中的检测结果 的信号发送到信号处理电路335，以根据OTDR进行处理。这样，可以得 到在要测量的光通路的纵向上的损失分布，并且导出存在于要测量的光 通路上的连接点(在图23的构造中，是光连接器C1)中的连接损失(S315)。
将通过信号处理电路335导出的连接损失发送到控制电路340，在控 制电路340判断该连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(S316)。在 连接损失小于该阈值的情况下，判定为光连接器C1的连接状态良好，并 且以正常操作时间的功率电平开始从激射光源340向放大光纤320提供 大于激射光Lp。另一方面，在该连接损失达到或超过该阈值的情况下， 判定为光连接器C1连接状态不良，其中可能由于FF现象而出现光纤损 坏等，并停止提供泵浦激射光Lp或将激射光Lp降低的供给到预定的功 率电平或更低，并且输出表示光纤连接器C1的连接状态异常的警告 (S317)。
如上所述，根据实施例3-1的光放大器，使用不同于信号光Ls的测 量光Lm通过OTDR测量系统对激射单元和放大光纤之间的光连接器C1的 连接状态进行监测。这样，就可以既执行如传统技术中的光连接器的脱 离检测，又可以执行光连接器C1的连接状态中的异常的精确检测，该异 常会由于FF现象而导致光纤损坏，从而能够可靠地控制通过光连接器C1 的激射光Lp的功率。
接下来，将描述本发明的实施例3-2。
图29是显示具有实施例3-2的连接损失检测功能的光放大器的构造 的方框图。
在图29中，如下构造本实施例的光放大器：采用利用光频域反射法 (OFDR)的构造作为图22中所示的基本构造中的连接损失测量部分C。 具体来说，通过一测量系统测量连接损失，该测量系统包括频率扫描光 源350、分支耦合器351、WDM耦合器352、光接收器353、FFT电路354 和信号处理电路355。注意，对应于图22的基本构造中的激射单元A、 光放大介质C和控制部分D的该构造与实施例3-1中的相同，因此这里 省略对其的描述。
频率扫描光源350用于产生其频率在时间(in temporal)上为线性 扫描的测量光Lm。例如可以使用三电极DFB激光器作为频率扫描光源 350。在使用三电极DFB激光器的情况下，把一已调制电压施加给中心电 极，以使测量光Lm的频率可以随时间线性变化。频率的扫描宽度是用于 确定测量中的空间分辨率的参数，例如，为了得到10cm的空间分辨率， 就需要扫描1GHz的频率。将从频率扫描光源350输出的测量光Lm的波 长设置在与信号光Ls和激射光Lp的波长带不同的波段中，以便能够将 测量光Lm与信号光Ls和激射光Lp区分开。具体地说，例如，可以相对 于1550nm波段的信号光Ls和1450nm波段的激射光Lp，将输出的测量光 Lm的波长设置为1410nm波段等。
分支耦合器351将从频率扫描光源350输出的测量光Lm分支为两部 分，以将测量光Lm’输出到连接到WDM耦合器352的端口，并将参考光 Lref输出到参考端口(开端口)。此外，分支耦合器351对反射散射光 Lr(该反射散射光Lr由测量光Lm’的反射光和后向散射光组成)与参考 光Lref的反射光进行多路复用，产生一个差拍信号光(beat signal light)Lb，并且将差拍信号光Lb输出到连接到光接收器353的端口。
WDM耦合器352具有与实施3-1(参照图25)中所使用的WDM耦合器 331相同的波长传输特性，并且将从分支耦合器351发送的测量光Lm’ 发送到WDM耦合器311端，并且还从以相同方向传播的信号光Ls中对测 量光Lm’的反射散射光Lr进行多路分解，以将经多路分解的光输出到分 支耦合器351端，其中该测量光Lm’通过要测量的光通路传播。
光接收器353接收从分支耦合器351发送的差拍信号光Lb，以将经 光电转换的电信号输出到FFT电路354。注意，类似于实施例3-1，光接 收器353可以配备一光滤波器，该光滤波器可以消除除差拍信号光Lb之 外的噪声光。
FFT电路354用于对来自光接收器353的输出信号执行快速傅里叶变 换，以将计算结果输出到信号处理电路355。信号处理电路355基于来自 FFT电路354的输出信号得到要测量的光通路的纵向方向上的损失分布， 并且检测存在于要测量的光通路上的连接点处的连接损失，以将表示检 测结果的信号输出给控制电路340。
这里，将简要描述光频域反射法(OFDR)。
与实施例3-1中所述的OTDR一样，OFDR是一种用于测量光纤的纵向 方向上的损失分布的方法(参照M.Wegmuller等人，″Distributed Gain Measurements in Er-Doped Fibers with High Resolution and Accuracy Using an Optical Frequency Domain Reflectometer(使用光频域反射 计的高分辨率高精度的掺铒光纤中的分布增益测量)″，Journal of Lightwave Technology(光波技术杂志)，Vol.18，No.12， pp.2127-2132，2000年12月；J.P.von der Weid等人，″On the Characterization of Optical Fiber Network Components with Optical Frequency Domain Reflectometry(利用光频域反射法的光纤网络部件的 特性描述)″，Journal of Lightwave Technology(光波技术杂志)，Vol.15， No.17，pp1131-1141，1997年7月)。
在该OFDR中，与上述OTDR不同，不会产生盲区，因此，可以测量 要测量的光纤的输入端附近的损失分布。但是，在该OFDR中，由于必须 要保持反射光的相干性，所以与能够在最大几百公里上进行测量的OTDR 相比，它的测量距离短到大约几十米。
图30是一已知的OFDR测量系统的实例。在该OFDR测量系统中，通 过分支耦合器将来自频率扫描光源的输出光分支为测量光和参考光，并 且随后，将测量光输入到要测量的装置(DUT)，而将参考光提供给参考 端口。然后，通过分支耦合器对该测量光和参考光的相应反射光进行多 路复用，以产生差拍信号光，并且由光接收器对该差拍信号光进行光电 转换。这时，经转换的差拍信号光的频率与该测量光和参考光的相应反 射点中的光通路差成比例。因此，通过由FFT电路对来自光接收器的输 出信号的强度执行快速傅立叶变换，来测量要测量的装置中的损失分布。
在通过应用该OFDR测量系统测量图42中所示的典型喇曼放大器中 的损失分布的情况下，可以得到类似于图27所示的测量结果，并且基于 该损失分布，可以导出位于一测量点的光连接器中的连接损失。
接下来，将参照图31的流程图描述根据实施例3-2的光放大器的操 作。
当在初始安装时间或操作开始时间启动本光放大器时，产生测量光 Lm(在频率扫描光源350中扫描其频率)，以将其输出到分支耦合器351 (图31中的S321)。通过分支耦合器351将该测量光Lm分支为测量光 Lm’和参考光Lref，然后通过WDM耦合器352将测量光Lm’发送到要测 量的光通路(该光通路连接到放大光纤320)，并将参考光Lref发送到参 考端口(S322)。然后，测量光Lm’通过要测量的光通路向放大光纤320 传播，从而在要测量的光通路中产生由测量光Lm’的反射光和后向散射 光组成的反射散射光Lr(S323)。另外，在该过程的同时，通过参考端口 的开口端将参考光Lref反射回分支耦合器351。
在分支耦合器351中对测量光Lm’的反射散射光Lr和参考光Lref 的反射光进行多路复用，以产生差拍信号光Lb(S324)。将该差信号拍光 Lb发送到光接收器353，以进行光电转换(S325)，此外，将光接收器的 输出信号发送到FFT电路354，以进行快速傅立叶变换(S326)。将表示 FFT电路354中的计算结果的信号发送到信号处理电路355，以进行所要 求的处理，并得到要测量的光通路的纵向方向上的损失分布，从而导出 存在于要测量的光通路上的光连接器C1中的连接损失(S327)。
将通过信号处理电路355导出的连接损失发送到控制电路340，在控 制电路340判断该连接损失是否达到或超过预先设置的阈值(S328)。如 果该连接损失小于该阈值，则开始以正常操作时的功率电平提供激射光 Lp。而如果该连接损失达到或超过该阈值，则停止提供激射光Lp或将激 射光Lp降低到预定的功率电平或更低，并且还输出表示光纤连接器C1 的连接状态异常的警告(S329)。
如上所述，根据实施例3-2的光放大器，甚至在通过OFDR测量系统 对存在于激射单元和放大光纤之间的光连接器C1的连接状态进行监测的 情况下，也可以得到类似于实施例3-1的效果。另外，除了上述效果外， 与应用OTDR测量系统的情况相比，由于不产生盲区，所以不再需要提供 伪光纤，并且还可以得到宽的动态范围和高的空间分辨率。因此，可以 以更高的精度测量连接损失，这样可以可靠地控制激射光源。
接下来，将描述本发明的实施例3-3。
图32是显示具有实施例3-3中的连接损失检测功能的光放大器的构 造的方框图。
在图32中，实施例3-3的光放大器是一个应用实例，其中，例如在 实施例3-1的光放大器中，利用喇曼放大激射光源作为产生测量光Lm的 脉冲光源。具体来说，本光放大器包括：作为在图22所示的激射单元A 的多个(这里，例如是四个)激射光源310A、310B、310C和310D；偏振 光束复用器312A，用于对从激射光源310A和310B输出的激射光进行多 路复用；和偏振光束复用器312B，用于对从激射光源310C和310D输出 的激射光进行多路复用；WDM耦合器314，用于进一步对通过光隔离器313A 和313B分别从偏振光束复用器312A和偏振光束复用器312B发送的各激 射光进行多路复用；以及WDM耦合器311，用于将从WDM耦合器314通过 分支耦合器332发送的激射光Lp发送到要测量的光通路。该光放大器脉 冲驱动四个激射光源310A到310D中的一个(这里，是激射光源310D)， 以产生如图24所示脉冲波形的测量光Lm，从而通过OTDR方法测量连接 损失。
通过利用如上所述的激射光源310D测量连接损失，测量光Lm的波 长与激射光的波长一致。因此，作为提取测量光Lm的反射散射光Lr的 分支耦合器332和光滤波器333，使用具有对应于激射光波长的特性的光。 注意，除了以上部件之外的部件都与实施例3-1的相似，因此在这里省 略对其的描述。
在以上构造的光放大器中，在初始安装时间或操作开始时间，对在 正常操作时间被连续驱动(CW驱动)的各激射光源310A到310D中的激 射光源310D进行脉冲驱动，并且停止其它的激射光源310A到310D。这 时，从激射光源310D输出的测量光Lm依次通过偏振光束复用器312B、 光隔离器313B、WDM耦合器314、分支耦合器332和WDM耦合器311，以 发送到要测量的光通路。然后，由光接收元件334通过WDM耦合器311、 分支耦合器332和光滤波器333接收在要测量的光通路中产生的测量光 Lm的反射散射光Lr，并将根据反射散射光Lr的功率变化的电信号发送 到信号处理电路335。
在信号处理电路335中，类似于实施例3-1，基于来自光接收元件 334的输出光，得到在要测量的光通路的纵向方向上的损失分布，导出存 在于要测量的光通路上的光连接器C1的连接损失，并将其结果发送到控 制电路340。在控制电路340中，如果光连接器C1的连接损失达到或超 过该阈值，则停止激射光源310A到310D等，并且还输出通知连接异常 的警告。另一方面，如果该连接损耗小于该阈值，则将脉冲驱动的激射 光源310D切换为CW驱动，同时，开始其它每个激射光源310A到310C 的CW驱动。这样，来自各个激射光源310A到310D的输出光被CW驱动， 并分别通过偏振光束复用器312A和312B进行多路复用，并且进一步由 WDM耦合器复用，以通过WDM耦合器311和伪光纤336向放大光纤320提 供设置为正常操作时间的功率电平的激射光Lp。
根据实施例3-3的光放大器，利用喇曼放大激射光源310D执行在初 始安装时间或操作开始时间的光连接器C1的连接损失测量。因此，与实 施例3-1不同，不需要为OTDR提供单独的脉冲光源，从而能够简化结构 和降低成本。
在以上实施例3-3中，作为一个实例，已显示了使用四个激射光源 310A到310D的构造。但是，甚至在只使用一个激射光源的情况下，通过 在CW驱动和脉冲驱动之间切换激射光源的驱动状态，也可以利用激射光 源执行连接损失的测量。此外，很显然，可以将实施例3-3的光放大器 应用于使用两个或三个激射光源、或者五个或更多激射光源的情况。此 外，已对通过OTDR执行连接损失测量的情况进行了描述。但是，类似于 实施例3-3，对于通过如实施例3-2中的OFDR执行连接损失测量的情况， 也可以通过使用能够扫描频率的光源作为激射光源来进行应用。
接下来，将描述本发明的实施例3-4。这里，对使用上述每个实施例 的光放大器的光中继器节点装置进行描述。
图33是显示根据本发明实施例3-4的光中继器节点装置的构造的方 框图。
如下构造图33中所示的光中继器节点装置：在已知的构造中，其中 通过喇曼放大器370和掺铒光纤放大器(EDFA)371A到371C的组合放大 在上行链路上传输的WDM信号光Ls，并且还通过喇曼放大器370’和EDFA 371A’到371C’的组合放大在下行链路上传输的WDM信号光Ls’，这里 组合了连接损失测量部分361和连接损失监测单元360，其中，该连接损 失测量部分361应用了如实施例3-1和3-3中所示的OTDR连接损失测量 系统或者如实施例3-2中所示的OFDR连接损失测量系统；该连接损失监 测单元360包括光开关362。
在上行链路和下行链路上的各个喇曼放大器370和370’中，将从激 射光源370A和370A’输出的激射光分别通过WDM耦合器370B和370B’ 提供给放大光纤370C和370C’。各个放大光纤370C和370C’通过光连 接器C1和C1’与本光中继器节点装置的信号光输入端PC连接。
分别向上行链路中的EDFA 371A到371C输入信号光，该信号光是通 过多路分解器372将由喇曼放大器370喇曼放大的WDM信号光Ls多路分 解为彼此不同的三个波长带(例如，S-波段、C-波段和L-波段等)而获 得的，并且通过光连接器CA到CC将已放大到所需电平的各个波长的信号 光输出给多路复用器373。分别向下行链路中的EDFA 371A’到371C’输 入信号光，该信号光是通过多路分解器372’将由喇曼放大器370’喇曼 放大的WDM信号光Ls’多路分解为彼此不同的三个波长段(例如，S-波 段、C-波段和L-波段等)，并且通过光连接器CA’到CC’将已放大到所需 电平的各个波长的信号光输出给多路复用器373’。多路复用器373对从 EDFA 371A到371C输出的信号光进行多路复用，然后通过输出端上的光 连接器C2将该多路复用的光输出到后级上的光传输通路。多路复用器 373’对从EDFA 371A’到371C’输出的信号光进行多路复用，然后通过 输出端上的光连接器C2’将该多路复用的光输出到后级上的光传输通 路。
根据上面的构造，高功率的喇曼放大激射光功率分别通过存在于WDM 耦合器370B和放大光纤370C之间的光连接器C1、以及存在于WDM耦合 器370B’和放大光纤370C’之间的光连接器C1’。另外，已由EDFA 371A 到371C进一步放大的高功率信号光通过存在于多路复用器373的输入端 上的光连接器CA到CC以及存在于多路复用器373的输出端上的光连接器 C2，并且已由EDFA 371A’到371C’进一步放大的高功率信号光通过存在 于多路复用器373’的输入端上的光连接器CA’到CC’以及存在于多路复 用器373’的输出端上的光连接器C2’。因此，在本实施例中，提供了 单个系统的连接损失监测单元360，以监测通过如上所述的高功率光的每 个光连接器的连接状态。连接损失监测单元360在需要时，通过光开关 362在连接损失测量部分361中所产生的测量光Lm的输出确定(对应于 图33中的双线)之间切换，以依次测量每个光连接器的连接损失。注意， 将光开关362的切换时间设置为以下时间，该时间对于测量光Lm的反射 散射光Lr到达连接损失测量部分361是足够的。
图34是显示例如在应用OTDR测量系统的连接损失监测单元360构 造的简图。在该构造实例中，通过分支耦合器332将从脉冲光源330输 出的测量光Lm提供给光开关362，并根据光开关362的切换操作将其向 一个要求的测量点发送。另外，这里，在分支耦合器332和光开关362 之间提供伪光纤336，以缩小在通过OTDR的测量时间中产生的盲区。
将由连接损失监测单元360获得的连接损失的测量结果发送到控制 电路340，以与预先设置的阈值进行比较。然后，如果检测到达到或超过 该阈值的连接损失，则判断该光连接器可能损坏，并且停止对相应的喇 曼放大器或相应的EDFA提供激射光Lp，或者把通过该光连接器的光的功 率抑制到预定值或更低。另外，与此同时，和与连接异常位置相关的信 息一起向外输出通知连接异常的警告。
根据实施例3-4的光中继器节点装置，可以使用利用单个系统的连 接损失监测单元360的简单构造，监测通过高功率光的多个光连接器的 连接状态，从而使得能够控制该装置中的光放大器的操作。这样，可以 低成本地实现在光中继器节点装置中的连接损失检测功能，在该光中继 器节点装置中喇曼放大器和EDFA相互组合。
注意，在实施例3-4中，已显示了光中继器节点装置的实例，在该 光中继器节点装置中，对于上行和下行链路中的每一个都组合了一个喇 曼放大器和三个EDFA。但是，在该光中继器节点装置中所应用的光放大 器的类型和数量并不限制于上面的实例。另外，在图34已显示了OTDR 测量系统的构造实例。但是，当然也可以将OFDR测量系统的构造应用于 连接损失监测单元360。
此外，在实施例3-1到3-4中，已显示了以下构造实例：其中将以 与信号光的传播方向相反的方向传播的喇曼放大激射光提供给放大光纤 (光放大介质)，该放大光纤连接到光放大器的信号输入端。但是，本发 明对于下面的构造也是有效的：其中将以与信号光的传播方向相同的方 向传播的激射光提供给光放大介质，该光放大介质连接到光放大器的信 号光输出端。
接下来，将描述本发明的实施例3-5。这里，对其中很容易获得光连 接器的良好连接状态的改进实例进行描述。
图35是显示实施例3-5中的光放大器的构造的方框图。
如下构造图35中所示的光放大器：在图22中所示的基本构造中， 提供气泵380作为干燥气体提供部分，该干燥气体提供部分在通过高功 率光的光连接器C1上喷射干燥气体，以防止杂质粘附在光连接器C1上。
当光连接器C1的连接损失达到或超过阈值时，气泵380根据从控制 部分D输出的控制信号，通过鼓风管381在光连接器C1的连接表面上喷 射干燥气体。
图36显示了光连接器C1的实例，其中从气泵380将干燥气体喷射 到该光连接器C1上。如图36的(A)所示，在光连接器C1上提供防尘 罩383。在光连接器C1还没有插入到适配器中的存储期间，设置防尘罩 383，以防止套环384的端面暴露在外部，而当将光连接器C1插入到适 配器中时，防尘罩383由适配器中的一个凸起滑落，以能够进行PC连接。 如图36的(B)所示，该适配器包括吸气口385和排气口386。从鼓风管 381吹出的干燥气体从吸气口35流向排气口386。当连接光连接器C1时， 干燥气体通过适配器中的分段套管387，吹走套环384的端面上的灰尘。 注意，由于从气泵380将干燥气体吹向鼓风管381，所以可以使用诸如空 气、氮气等的气体。
在以上构造的光放大器中，在初始安装时间或操作开始时间，如果 在不充分状态下执行光连接器的PC连接，则通过鼓风管383从气泵380 向光连接器C1上喷射干燥气体。结果，诸如灰尘的杂质很难粘附在套环 384的端面上，从而，可以相对容易地实现良好的PC连接。
注意，在实施例3-5中显示了以下的实例，其中，为了得到光连接 器的良好连接状态，对光连接器的结构进行了改进，并向光连接器上喷 射干燥气体。除此之外，以下的方法也是有效的，作为用于粘接光连接 器中的套环和光纤的粘合剂，例如，使用不会在信号光Ls和激射光Lp 的各个波长带吸收光的粘合剂，以采用这种光连接器，该光连接器很难 出现由于FF现象而导致的光纤损坏。
具体来说，例如，如图37所示，优选地，使用低熔点玻璃389作为 光连接器中的套环384和光纤388之间的粘合剂。低熔点玻璃389具有 低于正常玻璃的熔点(大约400℃)，因此它可以用作为粘合剂。此外， 低熔点玻璃389对于通过该光连接器的光是透明的，并且其熔点高于通 常使用的粘合剂(例如，环氧树脂)的熔点。因此，如果使用低熔点玻 璃作为粘合剂，则当高功率光通过光连接器时，温升很低，并且即使温 度升高，粘合剂表面很难软化，从而提高了对高功率光的耐用性。
但是，由于与普通粘合剂相比，低熔点玻璃需要在较高温度下粘接， 所以在粘接时间可能会损坏套环384和光纤388。因此，通过向用作为粘 合剂的低熔点玻璃389添加一种添加剂，可以防止在粘接时间出现这种 的损坏，该粘合剂可以吸收不同于通过该光连接器的光的波长的波长。 作为添加剂的具体实例，可以采用吸收1μm波段的镱(Yb)。在使用添加 了镱的低熔点玻璃389的情况下，当诸如YAG激光等的1μm波段的高功 率激光在套环384和光纤388进行粘接时入射，作为粘合剂的低熔点玻 璃就可以吸收1μm波段的光。这样，可以只选择性地加热粘接接合点。 由于镱不会吸收在已知喇曼放大器中的信号光Ls和激射光Lp，所以不会 对喇曼放大造成有害影响。这样，可以提高粘接接合点对于高功率光的 耐用性。
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