JP2005109074A - 光増幅制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 増幅用光ファイバを励起する励起光源を有する複数の光増幅器により構成された光増幅装置の励起電流を制御する光増幅制御装置において、励起光源の光出力は、レーザーダイオードの経年条件や環境条件によって変化する。励起光源の最大光出力を発出する励起電流値を大きくする場合にも安定した光増幅制御の実現を可能とする。
【解決手段】 光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起電流を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起電流を増減するように切り替えて利得制御を行い、第一の励起光源に特性変化があったとき、特性変化に応じて所定の最大値を変化させるとともに、第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、希土類イオン等を添加した増幅用光ファイバを励起する励起光源を有する複数の光増幅器により構成された光増幅装置の励起電流を制御する光増幅装置に関する。

近年、インターネットの普及等によりネットワークを介して伝送される情報量が急激に増加しており、高速光通信システムでは波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）伝送方式によって光ファイバの情報伝送の大容量化を実現している。

ＷＤＭ伝送方式を用いた光通信システム（ＷＤＭ伝送システム）では互いに波長の異なる複数の搬送波を使って複数のデータを１本の光ファイバに多重して伝送する。よって、ＷＤＭ伝送システムにおいて使用される光増幅器は、複数の信号光を一括して増幅することが要求される。また、光ファイバによって伝送される信号光パワーは、信号光を個別に増減設できるＡＤＭ（add drop multiplexing）装置等によって光ファイバあたりの信号光の数を変更することができるため、一定ではない。そのため、ＷＤＭ伝送システムにおいて使用される光増幅器は、光ファイバあたりの信号光の数が変化した場合でも、増幅利得を一定にするＡＧＣ（automatic gain control）方式や、入力した信号を増幅した後の信号レベルを一定にするＡＬＣ（automatic level control）方式等が用いられる。

ＷＤＭ伝送システムに用いられる光増幅装置は、ダイナミックレンジの確保や、励起光源の最大光出力の制限や、Ｓ/Ｎ比、雑音指数（ＮＦ：noise figure）等による信号伝送品質の最適化のため、複数の励起光源を備えた複数の光増幅器を多段接続する手段が講じられる。複数の励起光源の制御として、１つの光増幅器の２つの励起光源を制御し必要な励起光出力を供給する場合、前方励起光源による励起光出力を固定とし、後方励起光源による励起光出力のみを制御する技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、２つの光増幅器のそれぞれの励起光源を制御し必要な励起光出力を供給する場合、入力信号光パワーが小さく初段の光増幅器のみでは信号光パワーのレベルを制御目標レベルまで増幅できない時は、初段の光増幅器の利得は最大値程度に一定制御され、制御目標レベルまでの利得を２段目の光増幅器によって得られるように制御する技術がある（例えば、特許文献２参照）。

光ファイバの情報伝送の大容量化を実現するＷＤＭ伝送システムの場合、波長多重信号光を一括して増幅する場合に課題となる利得の波長依存性（ゲインチルト）がないこと、そして入力光パワーの変化によって利得の波長依存性がないことを実現するために、２段の光増幅器の構成において、各励起光源を駆動する励起光出力の比率を特定の値にすることで波長特性の平坦化を実現する技術がある（例えば、特許文献３参照）。また、２つの光増幅器を縦続に接続した前段と後段の光増幅器において、それぞれ入力光パワーと出力光パワーをモニタしてそれぞれの励起光源に帰還をかけて各光増幅器の利得を一定にするＡＧＣ制御を行って、各光増幅器の利得の波長依存性が入力光パワーが変化しても一定になるようにする技術がある（例えば、特許文献４参照）。

図４は従来の技術を説明する図（１）である。１０，２０は光増幅器、１１，１２，２１，２２は信号光を分岐する光カプラ、１３，２３は信号光と励起光を合分波する光カプラ、１４，１５，２４，２５はフォトダイオード等の受光素子（ＰＤ）、１６，２６は励起光源（ＰＳ）、１７，２７はＡＧＣ回路（ＡＧＣ）、１８，２８は増幅用光ファイバ、３１は可変光減衰器（ＡＴＴ）、３２は光を分岐する光カプラ、３３はＰＤ、３４はＡＬＣ回路（ＡＬＣ）である。

図４において、光増幅器１０では光カプラ１１，１２で信号光の一部を分岐し、ＰＤ１４，１５で該信号光をモニタし、ＡＧＣ１７はＰＤ１４，１５で検出された光レベルの比である光利得を一定に保つようにＰＳ１６に帰還をかける。光増幅器２０でも光増幅器１０と同様に、光カプラ２１，２２で信号光の一部を分岐し、ＰＤ２４，２５で該信号光をモニタし、ＡＧＣ２７はＰＤ２４，２５で検出された光レベルの比である光利得を一定に保つようにＰＳ２６に帰還をかける。前記内容により、光増幅器１０，２０の利得波長特性を光入力に対して依存しないようにし、光増幅器１０と２０の利得波長特性は組み合わせられた状態で均一な利得が得られるように設定されている。

また、光増幅１０と２０の間に配置されたＡＴＴ３１の減衰量を、ＡＬＣ３４にて光カプラ３２とＰＤ３３によってモニタされる光増幅器２０の光出力のレベルに応じて制御することによって一定に保たれる。

図５は従来の技術を説明する図（２）であり、光増幅器の増幅用光ファイバを２つの励起光源で制御する光増幅器が３台縦続に接続された光増幅装置と、該励起光源を一括して制御する形態を示している。

図５において、４０，５０，６０は光増幅器であり、４１，５１，６１は信号光をモニタするために信号光の一部を分岐する光カプラ、４２，５２，６２は光カプラ４１，５１，６１にて分岐されたモニタ用信号光を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子（ＰＤ）、４３は可変光減衰器（ＡＴＴ）、７１は分散補償ファイバであり、４は以上により構成される光増幅装置である。また、１は光増幅制御装置、２は励起光制御部、３はＡＧＣ／ＡＬＣ制御部である。

図６は従来の技術を説明する図（３）であり、前記の光増幅器４０，５０，６０の構成を示している。

図６において、８７は希土類イオン等を添加した増幅用光ファイバ、８１，８６は光アイソレータ、８２，８４は信号光と励起光を合分波する光カプラ、８３は励起光を発生する前方の励起光源（ＰＳ）であり、８５は励起光を発生する後方の励起光源（ＰＳ）である。

図７は励起光制御部の動作を説明する図（１）であり、図５に示す３台の光増幅器４０，５０，６０の有する励起光源を、光増幅器４０，５０，６０に対するあらかじめ設定した利得の比率の元で制御する励起光制御部２の制御動作を示している。

図５にて、入力される信号光ＩＮは光カプラ４１を介して光増幅器４０で増幅され、ＡＴＴ４３にてレベルを調整し、光増幅器５０で増幅される。増幅された信号光は光カプラ５２を介し、分散補償ファイバ７１にて光パルスの広がりと波形の歪みによる分散を打ち消し、光増幅器６０で増幅され光カプラ６１を介して信号光ＯＵＴとして出力される。光カプラ４２，５２，６２では信号光をモニタするために信号光の一部を分岐している。分岐された信号光はＰＤ４２，５２，６２にて光電気変換されてＡＧＣ／ＡＬＣ制御部３に入力される。ＡＧＣ／ＡＬＣ制御部３は入力される電気信号のレベルから光カプラ４１，５１，６１での信号光レベルを監視し、光増幅器４０と光増幅器５０での利得、つまり光カプラ４１と光カプラ５１間での利得を一定に保つようにＡＧＣ制御する。ここでＡＴＴ４３への減衰制御に関する記載は省略している。そして、光カプラ６１での信号光レベルを一定に保つようにＡＬＣ制御する。

図６にて、光増幅器４０，５０，６０では、入力される信号光ｉｎは、光信号を一方向のみに通過させる光アイソレータ８１を介し、前方の励起光源（ＰＳ）８３にて発生する励起光と光カプラ８２にて結合され、増幅用光ファイバ８７にて該励起光によって増幅される。また、信号光は、後方の励起光源（ＰＳ）８５にて発生する励起光と光カプラ８４にて結合され、増幅用光ファイバ８７にて該励起光によって増幅される。増幅された信号光は光アイソレータ８６を介して出力される。前方の励起光源（ＰＳ）８３は励起光制御部２が発生する制御信号ｆによって制御され、後方の励起光源（ＰＳ）８５は励起光制御部２が発生する制御信号ｒによって制御される。

次に、図７を用いて、前記の光増幅器４０，５０，６０の増幅の制御に係る励起光源８３，８６を制御する光増幅制御装置１について、特に、励起光制御部２の制御動作について説明する。

図７の横軸は励起光制御部２の入力となる制御値である。つまり、ＡＧＣ／ＡＬＣ制御部３が、入力されるモニタ信号のレベルから光カプラ４１，５１，６１での信号光レベルを監視し、光増幅装置４０，５０での利得（光カプラ４１，５１間のレベル差）が一定に、そして光増幅器６０の光出力レベル（光カプラ６１のレベル）が一定になるように励起光制御部２に出力する制御値である。該制御値は、例えば制御電圧値であり、励起光源の励起電流は該制御値に応じて制御される。

光増幅器４０はグラフ（ア）（イ）、グラフ（キ）（ク）に示すように制御される。光増幅器５０はグラフ（ウ）（エ）、グラフ（ケ）（コ）に示すように制御される。光増幅器６０はグラフ（オ）（カ）、グラフ（サ）（シ）に示すように制御される。そして、光増幅器４０の前方の励起光源が該励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（縦軸）に対応する制御値（横軸）を閾値（ａ）、光増幅器６０の前方の励起光源が該励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（縦軸）に対応する制御値（横軸）を閾値（ｂ）、光増幅器５０の前方の励起光源が該励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（縦軸）に対応する制御値（横軸）を閾値（ｃ）、光増幅器４０，５０，６０の後方の励起光源が該励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（縦軸）に対応する制御値（横軸）を閾値（ｄ）とする。ここで、前記の光増幅器４０，５０，６０の後方の励起光源が該励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（縦軸）に対応する制御値（横軸）は同一とした。また、各閾値によって区分された領域をそれぞれ領域（Ａ）、領域（Ｂ）、領域（Ｃ）、領域（Ｄ）、領域（Ｅ）としている。ここで、縦軸は励起光制御部２の出力である励起光を示しているが、該励起光によって駆動される励起光源の光出力、および利得に等価となる。

領域（Ａ）では、光増幅器４０の前方の励起光源による増幅（グラフ（ア））と光増幅器６０の前方の励起光源による増幅（グラフ（オ））によって光増幅器４０，６０が制御され所定の利得を確保し、所定のレベルの信号光ＯＵＴを確保する。

領域（Ｂ）では、光増幅器４０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（イ））と光増幅器６０の前方の励起光源による増幅（グラフ（オ））と光増幅器５０の前方の励起光源による増幅（グラフ（ウ））によって光増幅器４０，５０，６０が制御され所定の利得を確保し、所定のレベルの信号光ＯＵＴを確保する。

領域（Ｃ）では、光増幅器４０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（イ））と光増幅器６０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（カ））と光増幅器５０の前方の励起光源による増幅（グラフ（ウ））と光増幅器６０の後方の励起光源による増幅（グラフ（サ））によって光増幅器４０，５０，６０が制御され所定の利得を確保し、所定のレベルの信号光ＯＵＴを確保する。

領域（Ｄ）では、光増幅器４０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（イ））と光増幅器５０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（エ））と光増幅器６０の前方の励起光源による利得の一定した増幅（グラフ（カ））と光増幅器４０の後方の励起光源による増幅（グラフ（キ））と光増幅器５０の後方の励起光源による増幅（グラフ（ケ））と光増幅器６０の後方の励起光源による増幅（グラフ（サ））によって光増幅器４０，５０，６０が制御され所定の利得を確保し、所定のレベルの信号光ＯＵＴを確保する。

領域（Ｅ）では、光増幅器４０，５０，６０の励起光源が最大光出力を発出する領域である。

前記のように、光増幅装置４に入力される信号光ＩＮのレベルが大きい場合（必要とする利得が小さい場合）には図７の左側の領域で制御し、信号光ＩＮのレベルが小さい場合（大きな利得を必要とする場合）には図７の右側の領域で制御することにより、信号光ＯＵＴを所定のレベルにするために、光増幅器４０，５０，６０の励起光源を一括して制御するものである。

このように、光増幅器を縦続に接続した光増幅装置を一括して制御することは、光増幅装置としての高速応答性能の向上、そして光増幅制御装置の数を減らすことによるコスト削減の効果が期待できる。

以降の説明を分かりやすくするために、２つの励起光源を有する光増幅装置の励起光制御について記載する。

図８は励起光制御部の動作を説明する図（２）であり、横軸、縦軸は図７と同じであるが、説明の都合上縦軸は励起光によって得られる利得とする。

図８では、該２つの励起光源による利得関係をグラフ（タ）で示しており、該利得関係を実現するために１つの励起光源による利得関係はグラフ（チ）（ツ）、他の１つの励起光源による利得関係はグラフ（テ）（ト）に設定されていることを示している。

該１つの励起光源は、横軸で示される励起光制御部２の入力となる制御値が閾値（ｅ）にて、該１つの励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（制限値Ｌ１）となる。閾値（ｅ）を基点として、該１つの励起光源はグラフ（チ）からグラフ（ツ）に、該他の１つの励起光源はグラフ（テ）からグラフ（ト）に変更されるように、励起光制御部２は励起電流を制御する制御係数を変更するように設定されている。
特開平５−１４５１６２号公報（第２頁） 特開平８−１０２７１８号公報（第５〜６頁） 特許第２７３４９６９号公報（第２〜３頁） 特許平８−２４８４５５号公報（第３〜５頁）

以上記載したように、光増幅器の利得制御に関与する励起光源として一般的に用いられているレーザーダイオードは励起電流が入力されることで光出力を得ており、該励起電流と該光出力は完全な比例関係にあるわけではなく、一定の励起電流を入力しても一定の光出力が得られない等の不安定性がある。一つの光増幅制御装置が一つのもしくはごく少数の励起光源を制御する場合には、ＡＧＣ、ＡＬＣ等のフィードバック制御によって安定化を図れるが、多数の励起光源を制御する場合には該励起光源のばらつきや不安定性が重畳して増大し、安定化を図ることは難しくなる。

また、前記の図８で説明したように、グラフ（チ）（ツ）やグラフ（テ）（ト）は閾値（ｅ）にて励起光の傾きを変更するために、励起光を制御するための制御係数を切り換える方式が採用されている。つまり、励起光制御部２の入力値である制御値と閾値の関係に応じて、励起光源を駆動する励起電流値を制御する回路の係数を切り替えている。

しかし、励起光源の最大光出力は経年条件や環境条件によって変化し、一般的に経年変化によって同じ励起電流から得られる励起光源の出力パワーは減少する。つまり、同じ制御値によって得られる励起光源の出力パワーは減少する。そのために、図８で説明したような光増幅装置を構成する一つの光増幅器には、ある制御値に対して割り当てられた利得を確保する必要がある。しかしながら、経年変化等によって減少した出力パワーを補うため励起光源の最大光出力を出力する励起電流（図８では制限値（Ｌ１）で示している。）を大きくする手法が用いられる。

図９は課題を説明する図であり、前記の制限値（Ｌ１）を大きくする場合の課題を示している。

制限値（Ｌ１）を制限値（Ｌ２）に変更する。つまり、励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（制限値（Ｌ１））を、経年劣化等によって同じ励起電流から得られる励起光出力が減少するため増加する、つまり励起電流を制限値（Ｌ２）にする。これによって、図８で説明した１つの励起光源による利得関係のグラフ（チ）（ツ）はグラフ（ヌ）（ネ）のように自動的に変わってしまう。そして図８で説明した他の１つの励起光源による利得関係のグラフ（ノ）（ハ）は図８と同じであるため、１つの励起光源と他の１つの励起光源による光増幅器の利得は、本来、図８のグラフ（タ）で示される利得を必要としていたが、閾値（ｅ）にて該１つの励起光源による利得（グラフ（ヌ））によりグラフ（ニ）で示すように必要とされる以上の利得が得られることになる。

よって、図９で説明した現象が図５に示した構成の光増幅装置に適用すると該光増幅装置の利得超過を生じさせ、発振現象を引き起こす場合がある。これは、光増幅装置として利得制御の高速化のために複数の光増幅器を一括してあらかじめ設定した利得配分のもとで制御することによるものである。

本発明は、上記のような光増幅装置の発振現象等の不安定動作を防止するために、希土類イオンを添加した増幅用光ファイバを励起する励起光源を有する複数の光増幅器により構成された光増幅装置の励起電流を制御する光増幅装置において、励起光源の最大光出力を発出する励起電流値を大きくする場合にも安定した光増幅装置の実現を可能とする光増幅制御装置の提供を目的とする。

本発明に係る光増幅制御装置は、増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバを励起する励起光源を複数個有する光増幅器に対し、増幅利得を制御するように前記励起光源の励起電流を制御する光増幅制御装置であって、前記光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起電流を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ該所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起電流を増減するように切り替えて利得制御を行い、前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを最も主要な特徴とする。

本発明に係る光増幅制御装置は、希土類イオンを添加した増幅用光ファイバを励起する励起光源を有する複数の光増幅器により構成された光増幅装置の励起電流を制御する光増幅装置において、経年劣化等により、励起光源の特性から決定される最大光出力を発出する励起電流（制限値）では該励起光源の最大光出力を発出することが難しくなる場合に、励起光源の最大光出力を発出する励起電流を大きくすると、該励起光源を含む光増幅装置の他の励起光源の利得が変わっていないために該光増幅装置としての利得が増加することになるので、閾値付近での制御出力値の不連続や急変を抑圧し制御系の安定動作を確保するために、該制限値に対応した閾値も自律的に変更することで安定した光増幅装置を実現する光増幅制御装置を提供することが可能となる。

以降、図面を用いて本発明の詳細を説明する。

図１は、本発明の概要を説明する図であり、図９で説明した課題を解決するものである。

図１にて、図９で説明したように制限値（Ｌ１）を変更して制限値（Ｌ２）にした場合に、図９のグラフ（ヌ）の制限値（Ｌ２）に対応する制御値、つまりグラフ（ヌ）とグラフ（ネ）の接続点に対応する制御値を新たな閾値（ｆ）として変更することにより、２つの励起光源による利得（グラフ（マ））を当初の利得（図８のグラフ（タ））と同じにする。つまり、光増幅器全体の利得の変動をないようにするものである。

本発明の特徴である、制限値の変更と共に閾値を併せて変更することで安定した光増幅制御の実現を可能とすることを、前記の図１にて説明した。以降、本発明の光増幅制御装置の構成について説明する。

図２は、本発明の一実施例に係る光増幅制御装置の構成を説明する図（１）であり、１０１，１０２はバッファ回路、１０３は光カプラ４１と光カプラ５１もしくは光カプラ６１のレベル差を検出するレベル差検出回路、２０１はレーザーダイオード電流駆動制御回路、２０２は減算器、２０３は乗算器、２０４は加算器、２０５は演算制御及びレジスタ回路、２０６はＳＷ回路、２０７は励起光源であるレーザーダイオードを電流駆動するトランジスタ、２０８はレーザーダイオードの駆動電流を検出する抵抗、３０１は励起光源であるレーザーダイオード、３０２はレーザーダイオードのバックモニタ、２０９はバッファ回路、２１０はレーザーダイオードのバックモニタのレベルを検出する検出回路であり、１００はＡＧＣ／ＡＬＣ制御部であり該１０１〜１０３により構成され、２００は励起光制御部であり該２０１〜２１０により構成され、３００は励起光源であり該３０１，３０２により構成されている。

バッファ１０１は光カプラ４１における信号光のレベル信号をバッファし、バッファ１０２は光カプラ５１もしくは光カプラ６１における信号光のレベル信号をバッファする。

レベル差検出回路１０３は該バッファ１０１，１０２からのレベル信号のレベル差を検出する。前記の場合がＡＧＣ制御における動作であり、ＡＬＣ制御の場合は、該バッファ１０１は基準となるレベルをバッファすることで該レベル差検出回路１０３はバッファ１０２からのレベル信号とバッファ１０１からの基準となるレベル信号のレベル差を検出する。

レーザーダイオード電流駆動制御回路２０１は該レベル差検出回路１０３からの検出値とレーザーダイオード３０１の駆動電流を比較し、比較した差分に応じたレーザーダイオード電流駆動を制御する。

減算器２０２は、減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４によって演算されたダイナミックレンジを制御することができ、該演算値を閾値に一致させるものであり、例えば図１のグラフ（モ）の始点を閾値（ｆ）に一致させる。

乗算器２０３は図１などで示したグラフの傾きを決めるものである。

加算器２０４はオフセットレベルを設定するものであり、例えば図１のグラフ（モ）の始点の利得（縦軸）のレベルを決める。

減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４に設定されている制御係数によって演算された演算値によって図１等の各グラフで示された励起電流の制御の動作が決定される。

演算制御及びレジスタ回路２０５は、該レベル差検出回路１０３の出力を監視し、該出力値より該当する制御値の領域をＳＷ回路２０６へ通知する。また、該レベル差検出回路１０３の出力を監視し、制限値を変更する場合に該減算器２０２に対する制御係数を変更する。また、励起電流をモニタし該励起電流に対する励起光源の出力（バッファ２０９の出力）の比の変化に応じて該減算器２０２に対する制御係数を変更する。また、励起光源３００の駆動電流をモニタし制限値になった場合に減算器２０２に対する制御係数を変更する。

ＳＷ回路２０６は演算制御及びレジスタ回路２０５からの指示される制御値の領域に対応したあらかじめ設定し準備された前記の制御係数の中から選択する。

トランジスタ２０７は励起光源であるレーザーダイオードを電流駆動し、抵抗２０８はレーザーダイオードの励起電流値を電圧値として検出する。

励起光源３０１は一般的にレーザーダイオードを用いており、トランジスタ２０７によって駆動される電流に応じた光出力を増幅用光ファイバへの励起光として発出する。

バックモニタ３０２は励起光源３０１の励起光をモニタし光電変換し、該光電変換された電気信号はバッファ２０９にてバッファされる。

検出回路２１０は前記の励起光源３０１の状態を監視するものであり、前記のモニタ値と前記の演算制御及びレジスタ回路２０５からの励起光源３０１の制限値を示すＶrefと比較し励起光源３０１が制限値になったことを検出する。

前記の励起光源３０１が制限値になり、該制限値を変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路４７はＶrefをあらかじめ設定されたレジスタの値にすることにより変更する。

本発明の動作について図２を用いて説明する。

制限値の変更と共に閾値も変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路２０５は検出回路２１０の検出値によって該制限値の変更を判断し、該当する減算器２０２の制御係数を変更するべく制御する。

制限値の変更と共に閾値と励起電流値を制御する制御係数も変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路２０５は検出回路２１０の検出値によって該制限値の変更を判断し、該当する減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４の制御係数を変更するべく制御する。

励起電流に対する励起光源の光出力の比の変化に応じて閾値を変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路２０５は抵抗２０８にて検出されたレーザーダイオードの励起電流値とバッファ２０９の励起光源の光出力から計算される比の変化を判断し、該当する減算器２０２の制御係数を変更するべく制御する。

励起電流値を制御する制御係数の変更に応じて閾値を変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路２０５は乗算器２０３、加算器２０４の制御係数を変更する時に共に該当する減算器２０２の制御係数を変更するべく制御する。

励起光源の光出力に応じて閾値を変更する場合には、演算制御及びレジスタ回路２０５は検出回路２１０の検出値によって該制限値の変更を判断し、該当する減算器２０２の値を変更するべく制御する。

前記にて説明した図２の演算制御及びレジスタ回路２０５、減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４、ＳＷ回路２０６は、以降説明する図３のテーブルを備えた構成によって実現することも可能である。

光増幅装置の光出力レベルを一定にするべく制御を行う場合には、前記にて説明したようにバッファ１０１は基準となるレベルをバッファすることでレベル差検出回路１０３はバッファ１０２からのレベル信号とバッファ１０３からの基準となるレベル信号のレベル差を検出することになり該出力一定制御を行うことが可能となり、該出力一定制御の場合においても、同様に、制限値の変更と共に閾値も変更する場合、演算制御及びレジスタ回路２０５は検出回路２１０の検出値によって該制限値の変更を判断し、該当する減算器２０２の制御係数を変更するべく制御する。

図３は、本発明の一実施例に係る光増幅制御装置の構成を説明する図（２）であり、４０１，４０２はバッファ回路、４０３は光カプラ４１と光カプラ５１もしくは光カプラ６１のレベル差を検出するレベル差検出回路、５０１はレーザーダイオード電流駆動制御回路、５０２は減算器、５０３は乗算器、５０４は加算器、５０５はテーブル回路、５０６は励起光源であるレーザーダイオードを電流駆動するトランジスタ、５０７はレーザーダイオードの駆動電流を検出する抵抗、６０１は励起光源であるレーザーダイオード、６０２はレーザーダイオードのバックモニタ、５０８はバッファ回路、５０９はレーザーダイオードのバックモニタのレベルを検出する検出回路であり、４０１〜４０３，５０１，５０６〜５０９，６０１〜６０２は図５の１０１〜１０３，２０１，２０７〜２１０，３０１〜３０２と同じ機能動作を有している。

テーブル回路５０５は、図５の複数の減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４による演算値を閾値、係数、オフセットとして格納するテーブルを備え、制御及びレジスタ回路によって選択された閾値、係数、オフセットを減算器５０２、乗算器５０３、加算器５０４に設定する。よって、図２の演算制御及びレジスタ回路２０５、減算器２０２、乗算器２０３、加算器２０４、ＳＷ回路２０６の機能動作と図３のテーブル回路５０５、減算器５０２、乗算器５０３、加算器５０４の機能動作は等価となり、前記で説明した本発明の実施は図３でも実施可能となる。

以上述べた本発明の実施の態様は、以下の付記の通りである。

（付記１） 増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバを励起する励起光源を複数個有する光増幅器に対し、増幅利得を制御するように前記励起光源の励起電流を制御する光増幅制御装置であって、
前記光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起電流を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ該所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起電流を増減するように切り替えて利得制御を行い、前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
（付記２） 付記1に記載した光増幅制御装置であって、
前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値と該励起光源の励起電流を設定する制御係数も変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
（付記３） 付記１または付記２に記載した光増幅制御装置であって、
前記第一の励起光源の励起電流に対する該励起光源の光出力の比を監視し、該監視結果に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値と該励起光源の励起電流を設定する制御係数も変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
（付記４） 付記１に記載した光増幅制御装置であって、
前記第一の励起光源の前記制御係数の変化に応じて、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
（付記５） 付記１に記載した光増幅制御装置であって、
前記光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起光出力を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ該所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起光出力を増減するように切り替えて利得制御を行い、
前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
（付記６） 付記１に記載した光増幅制御装置であって、
前記の増幅用光ファイバを励起する励起光源を複数個有する光増幅器の出力レベルを一定にする制御を行うことを特徴とする光増幅制御装置。

本発明の概要を説明する図 本発明の一実施例に係る光増幅制御装置の構成を説明する図（１） 本発明の一実施例に係る光増幅制御装置の構成を説明する図（２） 従来技術を説明する図（１） 従来技術を説明する図（２） 従来技術を説明する図（３） 励起光制御部の動作を説明する図（１） 励起光制御部の動作を説明する図（２） 課題を説明する図

符号の説明

１ 光増幅制御装置
２， 励起光制御部
３， ＡＧＣ／ＡＬＣ制御部
４ 光増幅装置
１０，２０，４０，５０，６０ 光増幅器
１１，１２，１３，２１，２２，２３，３２，４１，５１，６１，８２，８４ 光カプラ
１４，１５，２４，２５，３３，４２，５２，６２ 受光素子（ＰＤ）
１６，２６，８３，８５ 励起光源（ＰＳ）
１７，２７ ＡＧＣ回路（ＡＧＣ）
１８，２８，８７ 増幅用光ファイバ
３１，４３ 可変光減衰器（ＡＴＴ）
３４ ＡＬＣ回路（ＡＬＣ）
７１ 分散補償ファイバ
８１，８６ 光アイソレータ
１０１，１０２，２０９，４０１，４０２，５０８ バッファ回路
１０３，４０３ レベル差検出回路
２０１，５０１ レーザーダイオード電流駆動制御回路
２０２，５０２ 減算器
２０３，５０３ 乗算器
２０４，５０４ 加算器
２０５ 演算制御及びレジスタ回路
２０６ ＳＷ回路
２０７，５０６ トランジスタ
２０８，５０７ 抵抗
３０１，６０１ レーザーダイオード
３０２，６０２バックモニタ
２０９，５０８ 検出回路
５０５ テーブル回路

Claims (5)

1. 増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバを励起する励起光源を複数個有する光増幅器に対し、増幅利得を制御するように前記励起光源の励起電流を制御する光増幅制御装置であって、
   前記光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起電流を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ該所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起電流を増減するように切り替えて利得制御を行い、
   前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
2. 請求項１に記載した光増幅制御装置であって、
   前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値と該励起光源の励起電流を設定する制御係数も変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載した光増幅制御装置であって、
   前記第一の励起光源の励起電流に対する該励起光源の光出力の比を監視し、該監視結果に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値と該励起光源の励起電流を設定する制御係数も変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
4. 請求項１に記載した光増幅制御装置であって、
   前記第一の励起光源の前記制御係数の変化に応じて、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
5. 請求項１に記載した光増幅制御装置であって、
   前記光増幅器の増幅利得モニタ結果に応じて、第一の励起光源の励起光出力を、所定の最大値に達する範囲で増減させて利得制御を行い、かつ該所定の最大値に対応する増幅利得を超える増幅利得に対しては、第二の励起光源の励起光出力を増減するように切り替えて利得制御を行い、
   前記第一の励起光源に特性変化があったとき、該特性変化に応じて前記所定の最大値を変化させるとともに、前記第二の励起光源への制御切り替えの閾値を変化させるように制御するようにしたことを特徴とする光増幅制御装置。
   

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