JP2010232199A - 光増幅装置および光増幅方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光部品の挿入損失の個体差によらず光の強度を安定させること。
【解決手段】利得監視部１１０は、自装置の入力光に対する出力光の利得を監視する。増幅部１２１は、利得監視部１１０によって監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により入力光の強度を増幅する。可変減衰部１３０は、入力光を減衰させる。損失監視部１４０は、可変減衰部１３０による入力光の損失を監視する。取得部１５０は、増幅部１２１における自装置固有の利得偏差を取得する。補正部１６０は、損失監視部１４０によって監視された損失を、取得部１５０によって取得された利得偏差により補正する。設定部１７０は、補正部１６０によって補正された補正損失に基づいて、増幅部１２１における利得の変動量に対する増幅量の制御比率を設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光の強度を増幅する光増幅装置および光増幅方法に関する。

ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）方式は、波長が異なる複数の光信号を多重化することにより大容量の情報を伝送する方式である。ＷＤＭを用いる光伝送システムにおいては、たとえばシングルモードファイバなどの光伝送路を光信号が進行することにより減衰した光強度を増幅するように、光信号を光増幅器によって中継する構成が採用されている。

光伝送路上に光増幅器が中継配置される光伝送システムでは、光増幅器間の光伝送路における損失に応じて、光増幅器に入力される光信号の１波あたりの入力強度は異なる。これに対して、光信号の１波あたりの出力強度は、光伝送路における非線形光学現象により光信号の伝送品質を劣化させないよう、所要の値に制御する必要がある。

また、光増幅器の波長利得特性（波長成分ごとの利得特性）を目標特性に保つために、光増幅媒体における利得を所定の値に制御する必要がある。そのため、１波あたりの入力光の強度（入力強度）の大小に応じて、ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：光可変減衰器）による光の損失を所要の値に調整する必要がある。

たとえば１波あたりの入力強度が小さい場合には、ＶＯＡによる光の損失が小さくなるようにＶＯＡが制御される。また、１波あたりの入力強度が大きい場合には、ＶＯＡによる光の損失が大きくなるようにＶＯＡが制御される。このような制御の形態を、ＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：出力一定制御）という。

また、ＷＤＭを用いる光伝送システムは、光信号の増設（波長多重数増加）や減設（波長多重数減少）を行う機能を有する。波長多重数の変化により入力強度の合計量が変化する場合（図７参照）には、１波あたりの光増幅器の出力強度が変わらないように、ＡＬＣによるＶＯＡの制御を停止し、光増幅器の利得を一定に保つＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：利得一定制御）を行う。

ＡＧＣを行っている状態において、波長多重数の変化などによる入力強度の変動に対してＡＧＣ回路の追従動作が過度に遅い場合は、残った信号チャンネルの光増幅器の出力強度に過渡的な変動が発生する（図８参照）。この過渡的変動は、長距離ＷＤＭ伝送システムのように光増幅器が多段中継される光伝送システムにおいては光増幅器ごとに累積されるため、光信号の伝送品質を劣化させる要因となっている。

また、ＡＧＣを行っている状態において、波長多重数の変化などによる入力強度の変動に対してＡＧＣ回路の追従動作が過度に速い場合は、残った信号チャンネルの光増幅器の出力強度が発振する（図９参照）。光伝送システムにおいて、光増幅器の出力強度が発振すると、通信が不安定になり、光信号の伝送品質が劣化する。

過渡的変動を抑圧する構成として、モニタ利得と目標利得の利得誤差ΔＧａｍｐに比例倍率を乗算する比例回路と、利得誤差ΔＧａｍｐを積分する積分回路と、を備える構成がある（たとえば、下記特許文献１参照。）。この構成においては、第１もしくは第２の対数変換回路より出力される光強度情報に応じて、比例回路および積分回路の制御定数を、比例積分係数調整回路により調整している。

過渡的変動を抑圧する他の構成として、波長多重数の増減に応じて、比例回路および積分回路の制御定数を変化させる構成がある（たとえば、下記特許文献２参照。）。過渡的変動を抑圧するさらに他の構成として、入力強度とＶＯＡにおける光の損失に応じて比例回路および積分回路の制御定数を調整する構成がある。

特開２００４−２６６２５１号公報 特開２００７−１８０４０９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、同じ目標利得が設定された光増幅器の間でも、光増幅器に含まれる光部品の挿入損失の個体差によってＶＯＡにおける光の損失が変動する。たとえば、光増幅器に含まれる光部品の挿入損失が大きい場合は、ＶＯＡにおける光の損失はより小さくなるように制御される。また、光増幅器に含まれる光部品の挿入損失が小さい場合は、ＶＯＡにおける光の損失はより大きくなるように制御される。

したがって、ＶＯＡにおける光の損失に応じて制御定数を調整する構成では、入力強度が同じ場合でも、光部品の挿入損失の個体差によって制御定数がばらつく。これにより、光部品の挿入損失の個体差によっては、制御定数が最適な範囲から乖離する。このため、ＡＧＣ回路の動作が不安定になり、光信号の伝送品質が劣化する。

たとえば、制御定数が最適な範囲に対して過少になると、波長多重数の変化などによる入力強度の変動に対してＡＧＣ回路の追従動作が過度に遅くなり、残った信号チャンネルの光増幅器の出力強度に過渡的な変動が発生する。また、制御定数が最適な範囲に対して過多になると、波長多重数の変化などによる入力強度の変動に対してＡＧＣ回路の追従動作が過度に速くなり、残った信号チャンネルの光増幅器の出力強度が発振する。

開示の光増幅装置および光増幅方法は、上述した問題点を解消するものであり、光部品の挿入損失の個体差によらず光の強度を安定させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、光増幅装置および光増幅方法は、自装置の入力光に対する出力光の利得を監視し、監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により前記入力光の強度を増幅し、前記入力光を減衰させ、前記入力光の損失を監視し、自装置固有の利得偏差を取得し、監視された損失を取得された利得偏差により補正し、補正された補正損失に基づいて前記利得の変動量に対する前記増幅量の制御比率を設定することを要件とする。

上記構成によれば、監視した損失を自装置固有の利得偏差により補正することで、監視した損失に含まれる光部品の個体差を補償することができる。

開示の光増幅装置および光増幅方法によれば、光部品の挿入損失の個体差によらず光の強度を安定させることができるという効果を奏する。

光増幅装置の概要を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。 図２に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。 図２に示したＶＯＡの動作（入力強度小）を示す図である。 図２に示したＶＯＡの動作（入力強度大）を示す図である。 図２に示したＡＧＣ回路の動作の一例を示すフローチャートである。 光信号の波長多重数が変化した様子を示す図である。 図７に示した場合における光の強度変化（比例制御定数が過少）を示す図である。 図７に示した場合における光の強度変化（比例制御定数が過大）を示す図である。 ＶＯＡにおける損失に応じた最適な比例制御定数を示す図である。 図７に示した場合における出力光の強度変化を示す図である。 図７に示した場合における出力光の強度変化（挿入損失小）を示す図である。 図７に示した場合における出力光の強度変化（挿入損失大）を示す図である。 比例制御定数を決定するためのテーブルの一例を示す図である。 積分制御定数を決定するためのテーブルの一例を示す図である。 実施の形態２にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。 図１７に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。 図１７に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。 図１９に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。 実施の形態４にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。 図２１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。 図２１または図２２に示したＡＧＣ回路の動作の一例を示すフローチャートである。 図２に示した光増幅装置の変形例１を示すブロック図である。 図２に示した光増幅装置の変形例２を示すブロック図である。 図１７に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。 図１９に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、この光増幅装置および光増幅方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。この光増幅装置および光増幅方法は、監視したＶＯＡの損失を自装置固有の利得偏差により補正し、補正した補正損失に基づいて励起光の制御比率を設定する。これにより、光部品の挿入損失の個体差によりＶＯＡの損失がばらついてもＡＧＣの動作を安定させることができる。

（光増幅装置の概要）
図１は、光増幅装置の概要を示すブロック図である。図１に示す光増幅装置１００は、入力された光の強度（レベル）を増幅して出力する増幅装置である。光増幅装置１００は、利得監視部１１０と、増幅部１２１と、増幅制御部１２２と、可変減衰部１３０と、損失監視部１４０と、取得部１５０と、補正部１６０と、設定部１７０と、を備えている。

利得監視部１１０は、自装置の入力光に対する出力光の利得を監視する。具体的には、利得監視部１１０は、自装置へ入力された光の強度と、自装置から出力される光の強度と、を取得する。そして、利得監視部１１０は、取得した各強度の差分を出力光の利得として監視する。利得監視部１１０は、監視した利得を増幅制御部１２２へ出力する。

増幅部１２１および増幅制御部１２２は、利得監視部１１０から出力された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により入力光の強度を増幅する。具体的には、増幅部１２１は、自装置の入力光を可変の増幅量により増幅し、増幅した光を可変減衰部１３０へ出力する。増幅部１２１における光の増幅量は増幅制御部１２２によって制御される。

増幅制御部１２２は、利得監視部１１０から出力された利得が目標利得と一致するように増幅部１２１における増幅量を制御する。また、増幅制御部１２２は、設定部１７０によって設定された制御比率によって増幅部１２１における増幅量を制御する。制御比率とは、利得監視部１１０から増幅制御部１２２へ出力された利得の変動量に対する、増幅制御部１２２が増幅部１２１の増幅量を変化させる比率である。

可変減衰部１３０は、自装置の入力光を可変の減衰量により減衰させる。ここでは、可変減衰部１３０は、増幅部１２１の後段に設けられており、増幅部１２１から出力された光を減衰させる。可変減衰部１３０は、減衰させた光を外部へ出力する。たとえば、可変減衰部１３０は、自装置の出力光の強度が一定になるように減衰量を変化させる。

損失監視部１４０は、可変減衰部１３０による光の損失を監視する。損失監視部１４０は、監視した損失を補正部１６０へ出力する。取得部１５０は、増幅部１２１および増幅制御部１２２における自装置固有の利得偏差を取得する。自装置固有の利得偏差とは、出力光の波長利得特性が目標特性となるように光増幅装置１００固有にあらかじめ設定された利得と、増幅部１２１における標準的な利得と、の差である。取得部１５０は、取得した利得偏差を補正部１６０へ出力する。

補正部１６０は、損失監視部１４０から出力された損失を、取得部１５０から出力された利得偏差によって補正する。補正部１６０は、補正した損失を設定部１７０へ出力する。設定部１７０は、補正部１６０から出力された損失に基づいて増幅制御部１２２における増幅量の制御比率を設定する。たとえば、設定部１７０は、入力光および出力光の少なくともいずれかの強度を取得し、取得した強度と補正部１６０から出力された損失に基づいて増幅制御部１２２に設定する制御比率を決定する。

なお、ここでは可変減衰部１３０を増幅部１２１の後段に設ける構成について説明したが、このような構成に限られない。たとえば、可変減衰部１３０を増幅部１２１の前段に設ける構成としてもよい。また、増幅部１２１に複数段の増幅器が含まれている場合は、複数段の増幅器の間に可変減衰部１３０を設ける構成としてもよい。

（実施の形態１）
図２は、実施の形態１にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光増幅装置１００は、光分波器２１１，２１４，２１６，２１８と、光増幅媒体２１２，２１７と、利得等化器２１３と、ＶＯＡ２１５と、励起光源２２１と、波長多重カプラ２２２，２２３と、モニタ素子２３１〜２３４と、ＶＯＡ損失モニタ２４１と、ＶＯＡ制御回路２４２と、ＡＧＣ回路２５０と、を備えている。

光増幅装置１００の入力光は光分波器２１１へ入力される。光分波器２１１は、入力光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ光増幅媒体２１２およびモニタ素子２３１へ出力する。光増幅媒体２１２は、光分波器２１１から出力された光を通過させて利得等化器２１３へ出力する。光増幅媒体２１２は、光分波器２１１から出力された光とともに励起光が入力されると、光分波器２１１から出力された光を励起光の強度に応じて増幅する。

利得等化器２１３は、光増幅媒体２１２から出力された光の波長利得特性を補償する。利得等化器２１３は、波長利得特性を補償した光信号を光分波器２１４へ出力する。光分波器２１４は、利得等化器２１３から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれＶＯＡ２１５およびモニタ素子２３２へ出力する。

ＶＯＡ２１５およびＶＯＡ制御回路２４２は、図１に示した可変減衰部１３０に対応する構成である。ＶＯＡ２１５は、光分波器２１４から出力された光を可変の減衰量により減衰させることで光の損失を調整する。ＶＯＡ２１５は、ＶＯＡ制御回路２４２の制御に応じて光の損失を変化させる。ＶＯＡ２１５は、減衰させた光を光分波器２１６へ出力する。光分波器２１６は、ＶＯＡ２１５から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ光増幅媒体２１７およびモニタ素子２３３へ出力する。

光増幅媒体２１７は、光分波器２１６から出力された光を通過させて光分波器２１８へ出力する。光増幅媒体２１７は、光分波器２１６から出力された光とともに励起光が入力されると、光分波器２１６から出力された光を励起光の強度に応じて増幅する。光分波器２１８は、光増幅媒体２１７から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ光増幅装置１００の外部およびモニタ素子２３４へ出力する。

光増幅媒体２１２、光増幅媒体２１７、励起光源２２１および波長多重カプラ２２２，２２３は、図１に示した増幅部１２１に対応する構成である。励起光源２２１は、波長多重カプラ２２２および波長多重カプラ２２３のそれぞれへ励起光を出力する。また、励起光源２２１は、ＡＧＣ回路２５０からの駆動電流に応じて励起光の強度を変化させる。

波長多重カプラ２２２は、光分波器２１１と光増幅媒体２１２の間に設けられている。波長多重カプラ２２２は、励起光源２２１から出力された励起光を光増幅媒体２１２へ出力する。波長多重カプラ２２２から出力された励起光は、光分波器２１１から光増幅媒体２１２へ出力された光とともに光増幅媒体２１２を通過する。これにより、光分波器２１１から出力されて光増幅媒体２１２を通過する光が増幅される。

光増幅媒体２１２は、たとえば希土類添加光ファイバである。図示しないが、光分波器２１１と波長多重カプラ２２２の間には、光分波器２１１から光増幅媒体２１２へ向かう光のみを通過させるアイソレータを設けてもよい（図３参照）。これにより、光増幅装置１００内部の光部品により反射されて光が後方に進行することを回避することができる。

波長多重カプラ２２３は、光増幅媒体２１７と光分波器２１８の間に設けられている。波長多重カプラ２２３は、励起光源２２１から出力された励起光を光増幅媒体２１７へ出力する。波長多重カプラ２２３から出力された励起光は、光増幅媒体２１７から光分波器２１８へ出力される光とは反対方向に光増幅媒体２１７を通過する。

これにより、ＶＯＡ２１５から出力されて光増幅媒体２１７を通過する光が増幅される。図示しないが、光分波器２１６と光増幅媒体２１７の間には、光分波器２１６から光増幅媒体２１７へ向かう光のみを通過させるアイソレータを設けてもよい（図３参照）。これにより、光増幅装置１００内部の光部品により反射されて光が後方に進行することを回避することができる。

光増幅媒体２１７は、たとえば希土類添加光ファイバである。図示しないが、波長多重カプラ２２３と光分波器２１８の間には、光増幅媒体２１７から光分波器２１８へ向かう光のみを通過させるアイソレータを設けてもよい（図３参照）。これにより、光増幅媒体２１７より出力された光が、光増幅装置１００の出力端にて反射されて後方に進行することを回避することができる。

モニタ素子２３１は、光分波器２１１から出力された光を光電変換する。モニタ素子２３１は、光電変換した電流を、光増幅装置１００の入力強度を示す入力強度ＰｉｎとしてＡＧＣ回路２５０へ出力する。モニタ素子２３２は、光分波器２１４から出力された光を光電変換する。モニタ素子２３２は、光電変換した電流を、ＶＯＡ２１５の入力強度を示す強度ＰｖｏａＩｎとしてＶＯＡ損失モニタ２４１へ出力する。

モニタ素子２３３は、光分波器２１６から出力された光を光電変換する。モニタ素子２３３は、光電変換した電流を、ＶＯＡ２１５の出力強度を示す強度ＰｖｏａＯｕｔとしてＶＯＡ損失モニタ２４１へ出力する。モニタ素子２３４は、光分波器２１８から出力された光を光電変換する。モニタ素子２３４は、光電変換した電流を、光増幅装置１００の出力強度を示す出力強度ＰｏｕｔとしてＡＧＣ回路２５０へ出力する。

ＶＯＡ損失モニタ２４１は、図１に示した損失監視部１４０に対応する構成である。ＶＯＡ損失モニタ２４１は、モニタ素子２３２から出力された強度ＰｖｏａＩｎと、モニタ素子２３３から出力された強度ＰｖｏａＯｕｔと、に基づいて、ＶＯＡ２１５における光の損失Ｌｖｏａを監視する。ＶＯＡ損失モニタ２４１は、監視した損失ＬｖｏａをＶＯＡ制御回路２４２へ出力する。ＶＯＡ制御回路２４２は、ＶＯＡ損失モニタ２４１から出力された損失Ｌｖｏａに基づいてＶＯＡ２１５における損失を制御する。

ＡＧＣ回路２５０は、モニタ素子２３１およびモニタ素子２３４から出力された入力強度Ｐｉｎおよび出力強度Ｐｏｕｔに基づいて、光増幅装置１００における入力光に対する出力光の利得を監視する。そして、ＡＧＣ回路２５０は、監視した利得が目標利得と一致するように、励起光源２２１が出力する励起光の強度を制御する。

ＡＧＣ回路２５０は、利得算出回路２５１と、利得誤差算出回路２５２と、利得偏差算出回路２５３と、損失補正回路２５４と、制御定数算出回路２５６と、比例制御回路２５７と、積分制御回路２５８と、光源駆動回路２５９と、を備えている。利得算出回路２５１は、図１に示した利得監視部１１０に対応する構成である。

利得算出回路２５１は、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、の差分を算出する。利得算出回路２５１は、算出した差分を、光増幅装置１００における入力光に対する出力光のモニタ利得Ｇｍｏｎとして利得誤差算出回路２５２へ出力する。

利得誤差算出回路２５２には、あらかじめ設定された目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと、利得算出回路２５１から出力されたモニタ利得Ｇｍｏｎと、が入力される。目標利得Ｇｔａｒｇｅｔは、光増幅装置１００における入力光に対する出力光の利得の目標値である。利得誤差算出回路２５２は、目標利得Ｇｔａｒｇｅｔとモニタ利得Ｇｍｏｎの差分を算出し、算出した差分を利得誤差ΔＧａｍｐとして比例制御回路２５７および積分制御回路２５８のそれぞれへ出力する。利得誤差ΔＧａｍｐは下記（１）式によって示すことができる。

ΔＧａｍｐ＝Ｇｔａｒｇｅｔ−Ｇｍｏｎ
＝Ｇｔａｒｇｅｔ−（Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ） …（１）

利得偏差算出回路２５３は、図１に示した取得部１５０に対応する構成である。利得偏差算出回路２５３には、あらかじめ設定された設定利得Ｇｅｄｆと、あらかじめ設定された標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄと、が入力される。利得偏差算出回路２５３は、入力された設定利得Ｇｅｄｆと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄの差分を算出し、算出した差分を利得偏差ΔＧｅｄｆとして損失補正回路２５４へ出力する。

設定利得Ｇｅｄｆは、光増幅装置１００の個体ごとに設定される光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得である。具体的には、光増幅装置１００の製造時に、光増幅装置１００の出力光の波長利得特性を監視しながら光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得を変化させる。そして、監視した波長利得特性が目標特性となったときの合計利得を設定利得Ｇｅｄｆとして設定する。

標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄは、光増幅装置１００に設定される光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７を合計した標準的な利得であり、たとえば、光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得の個体差を平均化した値である。したがって、利得偏差算出回路２５３が算出する利得偏差ΔＧｅｄｆは、光増幅装置１００の個体における、光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得の標準値からのずれである。利得偏差算出回路２５３が出力する利得偏差ΔＧｅｄｆは下記（２）式によって示すことができる。

ΔＧｅｄｆ＝Ｇｅｄｆ−Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄ …（２）

損失補正回路２５４は、図１に示した補正部１６０に対応する構成である。損失補正回路２５４は、ＶＯＡ損失モニタ２４１から出力された損失Ｌｖｏａと、利得偏差算出回路２５３から出力された利得偏差ΔＧｅｄｆと、の差分を算出し、算出した差分を補正損失Ｌｖｏａ’として制御定数算出回路２５６へ出力する。補正損失Ｌｖｏａ’は、損失Ｌｖｏａを利得偏差ΔＧｅｄｆによって補正したものである。損失補正回路２５４が出力する補正損失Ｌｖｏａ’は下記（３）式によって示すことができる。

Ｌｖｏａ’＝Ｌｖｏａ−ΔＧｅｄｆ …（３）

制御定数算出回路２５６は、図１に示した設定部１７０に対応する構成である。制御定数算出回路２５６は、比例制御定数算出部２５６ａと積分制御定数算出部２５６ｂを備えている。比例制御定数算出部２５６ａには、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’と、が入力される。

比例制御定数算出部２５６ａは、入力強度Ｐｉｎと補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出し、算出した比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を比例制御回路２５７へ出力する。比例制御定数算出部２５６ａが出力する比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）は下記（４）式によって示すことができる。

上記（４）式における係数Ｃｐ１〜Ｃｐ５は、光増幅装置１００の設計時に行うシミュレーションの結果や評価結果に基づいてあらかじめ決定され、光増幅装置１００が備える図示しないメモリに記憶されている。比例制御定数算出部２５６ａは、図示しないメモリに記憶された係数Ｃｐ１〜Ｃｐ５を読み出して上記（４）式の演算を行う。

なお、上記（４）式は一例であり、比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する式は入力強度Ｐｉｎまたは補正損失Ｌｖｏａ’を用いた線形または非線形の関数であってもよい。このように、比例制御定数算出部２５６ａは、補正損失Ｌｖｏａ’が大きいほど大きな比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を出力し、補正損失Ｌｖｏａ’が小さいほど小さな比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を出力する。

積分制御定数算出部２５６ｂには、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’と、が入力される。積分制御定数算出部２５６ｂは、入力された入力強度Ｐｉｎと補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出し、算出した積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を積分制御回路２５８へ出力する。積分制御定数算出部２５６ｂが出力する積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）は下記（５）式によって示すことができる。

上記（５）式における係数Ｃｉ１〜Ｃｉ５は、光増幅装置１００の設計時に行うシミュレーションの結果や評価結果に基づいてあらかじめ決定され、光増幅装置１００が備える図示しないメモリに記憶されている。積分制御定数算出部２５６ｂは、図示しないメモリに記憶された係数Ｃｉ１〜Ｃｉ５を読み出して上記（５）式の演算を行う。

なお、上記（５）式は一例であり、積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する式は入力強度Ｐｉｎまたは補正損失Ｌｖｏａ’を用いた線形または非線形の関数であってもよい。このように、積分制御定数算出部２５６ｂは、補正損失Ｌｖｏａ’が大きいほど大きな積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を出力し、補正損失Ｌｖｏａ’が小さいほど小さな積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を出力する。

比例制御回路２５７、積分制御回路２５８および光源駆動回路２５９は、図１に示した増幅制御部１２２に対応する構成である。比例制御回路２５７は、利得誤差算出回路２５２から出力された利得誤差ΔＧａｍｐに対して、比例制御定数算出部２５６ａから出力された比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を用いた比例演算を行う。比例制御回路２５７は、比例演算によって求めた制御値Ｃ１を光源駆動回路２５９へ出力する。比例制御回路２５７が出力する制御値Ｃ１は下記（６）式によって示すことができる。

Ｃ１＝Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）×ΔＧａｍｐ …（６）

積分制御回路２５８は、利得誤差算出回路２５２から出力された利得誤差ΔＧａｍｐに対して、積分制御定数算出部２５６ｂから出力された積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を用いた積分演算を行う。積分制御回路２５８は、積分演算によって求めた制御値Ｃ２を光源駆動回路２５９へ出力する。比例制御回路２５７が出力する制御値Ｃ２は下記（７）式によって示すことができる。下記（７）式の∫ΔＧａｍｐ ｄｔは、利得誤差ΔＧａｍｐが時間経過にともなって累積された量である。

Ｃ２＝Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）×∫ΔＧａｍｐ ｄｔ …（７）

光源駆動回路２５９は、比例制御回路２５７および積分制御回路２５８から出力された制御値Ｃ１，Ｃ２に基づいて、次の時期に励起光源２２１へ供給する駆動電流の設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔを設定する。現在において励起光源２２１へ供給している駆動電流の設定値をＰｐｕｍｐ＿ｎｏｗとすると、次の時期に励起光源２２１へ供給する駆動電流の設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔは下記（８）式によって示すことができる。

Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔ＝Ｐｐｕｍｐ＿ｎｏｗ＋Ｃ１＋Ｃ２…（８）

光源駆動回路２５９は、上記（８）式に基づいて設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔを算出し、算出した設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔの駆動電流を次の時期に励起光源２２１へ供給する。これにより、モニタ利得Ｇｍｏｎと目標利得Ｇｔａｒｇｅｔが一致（ΔＧａｍｐ＝０）するように、励起光源２２１が出力する励起光の強度が制御される。

たとえば、モニタ利得Ｇｍｏｎが目標利得Ｇｔａｒｇｅｔに対して大きくなった場合は、励起光源２２１が出力する励起光の強度が小さくなるように制御される。また、モニタ利得Ｇｍｏｎが目標利得Ｇｔａｒｇｅｔに対して小さくなった場合は、励起光源２２１が出力する励起光の強度が大きくなるように制御される。

ＡＧＣ回路２５０は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実現することができる。この場合は、モニタ素子２３１からＡＧＣ回路２５０へ出力される入力強度Ｐｉｎをデジタル変換するデジタル変換器を設ける。また、モニタ素子２３４からＡＧＣ回路２５０へ出力される出力強度Ｐｏｕｔをデジタル変換するデジタル変換器を設ける。また、ＶＯＡ損失モニタ２４１からＡＧＣ回路２５０へ出力される損失Ｌｖｏａをデジタル変換するデジタル変換器を設ける。

図３は、図２に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。構成３１０は、図２に示した光増幅装置１００における構成の一部を示している。また、ここでは、光分波器２１１と波長多重カプラ２２２の間に設けられたアイソレータ３１１と、光分波器２１６と光増幅媒体２１７の間に設けられたアイソレータ３１２と、波長多重カプラ２２３と光分波器２１８の間に設けられたアイソレータ３１３と、を図示している。

グラフ３２０は、光増幅装置１００を通過する光の強度の変化を示している。グラフ３２０において、横軸は、光増幅装置１００を光が進行する経路の道のりを示している。縦軸は、光増幅装置１００を通過する光の強度（光強度）を示している。横軸の区間Ｔ１〜Ｔ１３は、光増幅装置１００の各部を光が通過する各区間を示している。

具体的には、区間Ｔ１は、光分波器２１１を光が通過する区間を示している。区間Ｔ２は、アイソレータ３１１を光が通過する区間を示している。区間Ｔ３は、波長多重カプラ２２２を光が通過する区間を示している。区間Ｔ４は、光増幅媒体２１２を光が通過する区間を示している。区間Ｔ５は、利得等化器２１３を光が通過する区間を示している。

区間Ｔ６は、光分波器２１４を光が通過する区間を示している。区間Ｔ７は、ＶＯＡ２１５を光が通過する区間を示している。区間Ｔ８は、光分波器２１６を光が通過する区間を示している。区間Ｔ９は、アイソレータ３１２を光が通過する区間を示している。区間Ｔ１０は、光増幅媒体２１７を光が通過する区間を示している。

区間Ｔ１１は、波長多重カプラ２２３を光が通過する区間を示している。区間Ｔ１２は、アイソレータ３１３を光が通過する区間を示している。区間Ｔ１３は、光分波器２１８を光が通過する区間を示している。区間Ｔ１〜Ｔ３，Ｔ５〜Ｔ９，Ｔ１１〜Ｔ１３においては、光増幅装置１００の各光部品の損失によって光が減衰している。

また、区間Ｔ４，Ｔ１０においては、それぞれ光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７によって光が増幅されている。区間Ｔ７におけるＶＯＡ２１５の損失Ｌｖｏａは、モニタ素子２３２によってモニタされる区間Ｔ６における光の強度と、モニタ素子２３３によってモニタされる区間Ｔ８における光の強度と、の差分によって示すことができる。

また、モニタ素子２３１によってモニタされる光の強度と、モニタ素子２３２によってモニタされる光の強度と、の差分である利得Ｇｅｄｆ１は、区間Ｔ４における光増幅媒体２１２の利得を示している。また、モニタ素子２３３によってモニタされる光の強度と、モニタ素子２３４によってモニタされる光の強度と、の差分である利得Ｇｅｄｆ２は、区間Ｔ１０における光増幅媒体２１７の利得を示している。

光増幅装置１００のＡＧＣ回路２５０は、光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７における合計利得が設定利得Ｇｅｄｆとなるように、励起光源２２１へ供給する駆動電流を制御する。具体的には、ＡＧＣ回路２５０は、下記（９）式を満たすように励起光源２２１へ供給する駆動電流を制御する。

Ｇｅｄｆ＝Ｇｅｄｆ１＋Ｇｅｄｆ２ …（９）

上記（９）式において、利得Ｇｅｄｆ１には、光増幅媒体２１２の実際の利得に加えて、光分波器２１１と光分波器２１４の間に設けられた光部品の挿入損失も含まれている。光分波器２１１と光分波器２１４の間に設けられた光部品とは、たとえばアイソレータ３１１、波長多重カプラ２２２、利得等化器２１３、ファイバ融着部などである。

また、上記（９）式において、利得Ｇｅｄｆ２には、光増幅媒体２１７の実際の利得に加えて、光分波器２１６と光分波器２１８の間に設けられた光部品の挿入損失も含まれている。光分波器２１６と光分波器２１８の間に設けられた光部品とは、たとえばアイソレータ３１２、波長多重カプラ２２３、アイソレータ３１３、ファイバ融着部などである。

したがって、光増幅媒体２１２の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ１’、光増幅媒体２１７の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ２’、各光部品の挿入損失の合計量を挿入損失Ｌｏｐｔとすると、上記（９）式は下記（１０）式のように置き換えられる。

Ｇｅｄｆ＝Ｇｅｄｆ１＋Ｇｅｄｆ２
＝Ｇｅｄｆ１’＋Ｇｅｄｆ２’＋Ｌｏｐｔ …（１０）

光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７における波長利得特性が目標特性となるときの光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の利得は一律の値である。このため、上記（１０）式においてＧｅｄｆ１’＋Ｇｅｄｆ２’は一定であるため、挿入損失Ｌｏｐｔの光増幅装置１００における個体差は、光増幅媒体２１２の設定利得Ｇｅｄｆに反映される。

光増幅装置１００に含まれる光部品の挿入損失が標準的な挿入損失である場合の標準的な挿入損失の合計量をＬｏｐｔ＿ｓｔｄとする。また、光増幅装置１００に含まれる光部品の挿入損失が標準的な挿入損失である場合の設定利得Ｇｅｄｆを標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄとすると、標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄは下記（１１）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄ＝Ｇｅｄｆ１’＋Ｇｅｄｆ２’＋Ｌｏｐｔ＿ｓｔｄ …（１１）

上記（１０）式および（１１）式により、設定利得Ｇｅｄｆと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄとの差である利得偏差ΔＧｅｄｆは、光増幅装置１００に含まれる光部品の挿入損失の合計量Ｌｏｐｔと、標準的な挿入損失の合計量Ｌｏｐｔ＿ｓｔｄとの差と一致する。したがって、利得偏差算出回路２５３が出力する利得偏差ΔＧｅｄｆは、光増幅装置１００に固有の挿入損失Ｌｏｐｔのばらつきを示している。

このため、損失補正回路２５４によって、損失Ｌｖｏａを利得偏差ΔＧｅｄｆにより補正することで、損失Ｌｖｏａに含まれる光増幅装置１００に固有の挿入損失Ｌｏｐｔのばらつきを補償することができる。したがって、損失補正回路２５４から制御定数算出回路２５６へ出力される補正損失Ｌｖｏａ’は、光増幅装置１００に固有の挿入損失Ｌｏｐｔのばらつきによって影響を受けない損失量を示すことになる。

図４は、図２に示したＶＯＡの動作（入力強度小）を示す図である。構成４１０は、図２に示した光増幅装置１００における構成の一部を示している。グラフ４２０は、光増幅装置１００の各部を通過する光の強度の変化を示している。グラフ４２０において、横軸は、光増幅装置１００の各部を光が進行する経路の道のりを示している。縦軸は、光増幅装置１００を通過する光の強度（光強度）を示している。横軸の区間Ｔ１〜Ｔ３は、光増幅装置１００の各部を光が通過する各区間を示している。

具体的には、区間Ｔ１は、光が光増幅装置１００へ入力されてＶＯＡ２１５へ出力されるまでの区間を示している。区間Ｔ２は、光がＶＯＡ２１５を通過する区間を示している。区間Ｔ３は、光がＶＯＡ２１５から外部へ出力されるまでの区間を示している。区間Ｔ１および区間Ｔ３においては、それぞれ光は光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７によって増幅される。区間Ｔ２においては、光はＶＯＡ２１５によって減衰する。

ＶＯＡ制御回路２４２は、光増幅装置１００の出力強度Ｐｏｕｔが一定になるように、ＶＯＡ２１５における損失を制御する。区間Ｔ１および区間Ｔ２における光の増幅量はＡＧＣ回路２５０によって一定に制御されているため、ＶＯＡ制御回路２４２は、光増幅装置１００の入力強度Ｐｉｎに応じてＶＯＡ２１５における損失を制御する。

図５は、図２に示したＶＯＡの動作（入力強度大）を示す図である。図５において、図４に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５は、図４に示した場合よりも、光増幅装置１００の入力強度Ｐｉｎが大きい場合を示している。この場合は、ＶＯＡ制御回路２４２は、ＶＯＡ２１５における損失を図４の場合よりも大きくすることで、光増幅装置１００の出力強度Ｐｏｕｔを一定に制御する。

図６は、図２に示したＡＧＣ回路の動作の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、利得算出回路２５１が、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、から光増幅装置１００の出力光のモニタ利得Ｇｍｏｎを算出する（ステップＳ６０１）。

つぎに、利得誤差算出回路２５２が、目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと、ステップＳ６０１によって算出されたモニタ利得Ｇｍｏｎと、から利得誤差ΔＧａｍｐを算出する（ステップＳ６０２）。つぎに、利得偏差算出回路２５３が、設定利得Ｇｅｄｆと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄから利得偏差ΔＧｅｄｆを算出する（ステップＳ６０３）。

つぎに、損失補正回路２５４が、ＶＯＡ損失モニタ２４１からの損失Ｌｖｏａと、利得偏差算出回路２５３からの利得偏差ΔＧｅｄｆと、から補正損失Ｌｖｏａ’を算出する（ステップＳ６０４）。つぎに、比例制御定数算出部２５６ａが、モニタ素子２３１からの入力強度Ｐｉｎと、ステップＳ６０４によって算出された補正損失Ｌｖｏａ’と、から比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する（ステップＳ６０５）。

つぎに、積分制御定数算出部２５６ｂが、モニタ素子２３１からの入力強度Ｐｉｎと、ステップＳ６０４によって算出された補正損失Ｌｖｏａ’と、から積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する（ステップＳ６０６）。つぎに、比例制御回路２５７が、ステップＳ６０２とステップＳ６０５によってそれぞれ算出された利得誤差ΔＧａｍｐと比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）から制御値Ｃ１を算出する（ステップＳ６０７）。

つぎに、積分制御回路２５８が、ステップＳ６０２とステップＳ６０６によってそれぞれ算出された利得誤差ΔＧａｍｐと積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）から制御値Ｃ２を算出する（ステップＳ６０８）。つぎに、光源駆動回路２５９が、ステップＳ６０７とステップＳ６０８によってそれぞれ算出された制御値Ｃ１と制御値Ｃ２から駆動電流の設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔを算出する（ステップＳ６０９）。

つぎに、光源駆動回路２５９が、ステップＳ６０９によって算出された設定値Ｐｐｕｍｐ＿ｎｅｘｔの駆動電流を励起光源２２１に供給し（ステップＳ６１０）、一連の処理を終了する。以上の処理を繰り返すことによって、モニタ利得Ｇｍｏｎと目標利得Ｇｔａｒｇｅｔが一致するように、励起光源２２１が出力する励起光の強度が制御される。

図７は、光信号の波長多重数が変化した様子を示す図である。符号７１０に示す入力光７１１および出力光７１２は、光増幅装置１００の入力光（光信号）の波長多重数が１０波である場合の入力光および出力光を波長スペクトルによって示している。符号７２０に示す入力光７２１および出力光７２２は、光増幅装置１００へ入力される光信号の波長多重数が１波に減少した場合の入力光および出力光を波長スペクトルによって示している。

図８は、図７に示した場合における光の強度変化（比例制御定数が過少）を示す図である。図８において、グラフ８１０は、光増幅装置１００の入力光の波長多重数が１０波から１波に減少した場合における入力強度の変化を示している。グラフ８１０の横軸は時間を示している。グラフ８１０の縦軸は光増幅装置１００の入力強度を示している。

時期ｔ１から時期ｔ２の間の区間において、光増幅装置１００の入力光の波長多重数が１０波から１波に減少したとする。これにともなって、グラフ８１０に示すように、光増幅装置１００の入力強度が、時期ｔ１から時期ｔ２の間においてＰｉｎ１からＰｉｎ２まで低下している。Ｐｉｎ２はＰｉｎ１の約１／１０の入力強度である。

グラフ８２０は、光増幅装置１００の入力光の波長多重数が１０波から１波に減少した場合における光増幅装置１００の出力強度の変化を示している。グラフ８２０の横軸は時間を示している（グラフ８１０と共通）。グラフ８２０の縦軸は光増幅装置１００より出力される、残った１波のみ抜き出した光の強度を示している。図８のグラフ８２０は、比例制御回路２５７によって算出される比例制御定数が最適な定数に対して過少な場合を示している。

比例制御回路２５７によって算出される比例制御定数が最適な定数に対して過少な場合は、時期ｔ１から時期ｔ２の間における入力強度の低下に対して、光源駆動回路２５９による励起光の強度の制御が遅延する。このため、時期ｔ１から時期ｔ２の間の区間において、光増幅装置１００から出力される残った１波の光の強度が過渡的に大きく変動する。

図９は、図７に示した場合における光の強度変化（比例制御定数が過大）を示す図である。図９において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。比例制御回路２５７によって算出される比例制御定数が最適な定数に対して過大な場合は、光源駆動回路２５９による励起光の強度の制御比率が大きくなる。

このため、監視した利得の変動量に対する励起光の強度の変化量が過剰に大きくなり、時期ｔ１から時期ｔ２の間の区間以降、光増幅装置１００の残った１波の出力強度が発振する。図８および図９においては、比例制御定数が最適な定数から乖離している場合について説明したが、積分制御定数が最適な定数から乖離している場合にも同様である。

すなわち、積分制御回路２５８によって算出される比例制御定数が最適な定数に対して過少な場合は、光信号の波長多重数の減少によって出力光の強度が過渡的に大きく変動する。また、積分制御回路２５８によって算出される積分制御定数が最適な定数に対して過大な場合は、光信号の波長多重数の減少によって出力光の強度が発振する。

このように、比例制御回路２５７によって算出される比例制御定数や積分制御回路２５８によって算出される比例制御定数が最適な定数から乖離している場合は、ＡＧＣ回路２５０の動作が不安定になる。このため、光増幅装置１００の出力強度が過渡的に大きく変動したり発振したりして、光信号の伝送品質が劣化する。

図１０は、ＶＯＡにおける損失に応じた最適な比例制御定数を示す図である。図１０において、グラフ１０１０は、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａと、比例制御回路２５７から出力される比例制御定数と、の関係を示している。グラフ１０１０の横軸はＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａを示し、縦軸は比例制御定数を示している。

グラフ１０１０の領域１０１１は、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａに対する最適な比例制御定数の範囲を示している。比例制御回路２５７が算出する比例制御定数が、領域１０１１よりも小さい領域１０１２である場合は、入力光における波長多重数の変動の際に出力強度が過渡的に大きく変動する（過渡的変動大。図８参照）。

一方、比例制御回路２５７が算出する比例制御定数が、領域１０１１よりも大きい領域１０１３である場合は、入力光における波長多重数の変動の際に出力強度が発振し、制御不安定となる（図９参照）。一般に、入力強度が大きいほど、所望の利得を得るために必要な励起光の強度が大きいため、最適な比例制御定数が大きくなる。

また、入力強度が大きいほど、所望の出力強度を得るために必要な損失Ｌｖｏａが大きくなる。したがって、領域１０１１に示すように、損失Ｌｖｏａに対して最適な比例制御定数は単調増加する関係となる。従来の光増幅装置の比例制御回路（比例制御回路２５７に対応）は、領域１０１１内の関数１０１４によって比例制御定数を算出していた。

グラフ１０２０は、入力強度が一定である場合における、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａと、比例制御回路２５７が算出する比例制御定数と、の関係を示している。入力強度が一定であるため、最適な比例制御定数の領域１０１１は、損失Ｌｖｏａによらずに一定になる。一方、入力強度が一定であっても、ＶＯＡ２１５における損失は光部品の挿入損失によってもばらつく。損失Ｌａは、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄである場合のＶＯＡ２１５における損失を示している。

光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄより大きい場合は、ＶＯＡ２１５における損失は損失Ｌａよりも小さな損失Ｌｂに制御される。ＶＯＡ２１５における損失が損失Ｌｂに制御されると、比例制御回路２５７から出力される比例制御定数が領域１０１１よりも小さくなり、光増幅装置１００の入力光における波長多重数の変動の際に出力強度が過渡的に大きく変動する（図８参照）。

たとえば、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄより３ｄＢ程度大きい場合は、ＶＯＡ２１５における損失は損失Ｌａよりも３ｄＢ程度小さな損失Ｌｂに制御される。この場合は、比例制御回路２５７から出力される比例制御定数は、ＶＯＡ２１５における損失が損失Ｌａの場合の０．５倍程度になる。

反対に、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄより小さい場合は、ＶＯＡ２１５における損失は損失Ｌａよりも大きな損失Ｌｃに制御される。ＶＯＡ２１５における損失が損失Ｌｃに制御されると、比例制御回路２５７から出力される比例制御定数が領域１０１１よりも大きくなり、光増幅装置１００の入力光における波長多重数の変動の際に出力光の強度が発振する（図９参照）。

たとえば、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄより３ｄＢ程度小さい場合は、ＶＯＡ２１５における損失は損失Ｌａよりも３ｄＢ程度大きい損失Ｌｂに制御される。この場合は、比例制御回路２５７から出力される比例制御定数は、ＶＯＡ２１５における損失が損失Ｌａの場合の２倍程度になる。

これに対して、光増幅装置１００においては、監視したＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａを装置固有の利得偏差ΔＧｅｄｆにより補正し、補正した利得偏差ΔＧｅｄｆに基づいて比例制御定数を算出する。これにより、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄに対してばらついても、比例制御定数を常に領域１０１１で算出し、ＡＧＣ回路２５０の制御を安定させることが可能になる。

ここでは比例制御定数について説明したが、積分制御定数についても同様である。光増幅装置１００においては、監視したＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａを装置固有の利得偏差ΔＧｅｄｆにより補正し、補正した利得偏差ΔＧｅｄｆに基づいて積分制御定数を算出する。これにより、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄに対してばらついても、積分制御定数を常に最適な範囲で算出し、ＡＧＣ回路２５０の制御を安定させることが可能になる。

図１１は、図７に示した場合における出力光の強度変化を示す図である。図１１の各グラフにおいて、横軸は時間［μｓ］、縦軸は出力強度を示している（図１２，図１３も同様）。グラフ１１１０は、光部品の挿入損失が標準的な従来の光増幅装置における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１１１０に示すように、この場合は出力強度が０．４２ｄＢ程度、過渡的に変動している。

グラフ１１２０は、光部品の挿入損失が標準的な光増幅装置１００における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１１２０に示すように、この場合は出力強度が０．４０ｄＢ程度、過渡的に変動している。このように、光部品の挿入損失が標準的である場合は出力強度の変動は小さく、大きな問題はない。

図１２は、図７に示した場合における出力光の強度変化（挿入損失小）を示す図である。図１２において、グラフ１２１０は、光部品の挿入損失が標準よりも小さな従来の光増幅装置における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１２１０に示すように、この場合は、出力強度が０．６２ｄＢ程度、過渡的に変動している。この場合のように、出力強度の大きな変動が累積することにより光信号の品質が劣化する。

グラフ１２２０は、光部品の挿入損失が標準よりも小さな光増幅装置１００における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１２１０に示すように、この場合は、出力強度の変動は０．４１ｄＢ程度に抑えられている。このように、光増幅装置１００によれば、光部品の挿入損失が標準よりも小さくても、出力強度の過渡的な変動を低減することができる。

図１３は、図７に示した場合における出力光の強度変化（挿入損失大）を示す図である。図１３において、グラフ１３１０は、光部品の挿入損失が標準よりも大きな従来の光増幅装置における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１３１０に示すように、この場合は出力強度が発振している。

グラフ１３２０は、光部品の挿入損失が標準よりも大きな光増幅装置１００における、波長多重数が変動したときの出力強度の変化を示している。グラフ１３２０に示すように、この場合は、出力強度の発振が回避されており、出力強度がほぼ一定に保たれている。このように、光増幅装置１００によれば、光部品の挿入損失が標準よりも大きくても、出力強度の発振を回避することができる。

図１４は、比例制御定数を決定するためのテーブルの一例を示す図である。図２の説明においては、比例制御定数算出部２５６ａは上記（４）式によって比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する構成について説明したが、このような構成に限られない。たとえば、比例制御定数算出部２５６ａは、図１４に示すようなテーブル１４００を用いて比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を決定する構成としてもよい。

テーブル１４００においては、複数の入力強度Ｐｉｎ［ｄＢｍ］と、複数の補正損失Ｌｖｏａ’［ｄＢ］と、の各組み合わせに対してそれぞれ比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）［ｍＷ／ｄＢ］が対応づけられている。比例制御定数算出部２５６ａは、入力された入力強度Ｐｉｎと補正損失Ｌｖｏａ’の組み合わせに対応づけられた比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）をテーブル１４００から選択する。

そして、比例制御定数算出部２５６ａは、テーブル１４００から選択した比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を比例制御回路２５７へ出力する。テーブル１４００の各比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）は、光増幅装置１００の設計時に行うシミュレーションの結果や評価結果に基づいてあらかじめ決定され、光増幅装置１００が備える図示しないメモリに記憶されている。比例制御定数算出部２５６ａは、図示しないメモリに記憶されたテーブル１４００を読み出して比例制御定数Ｐ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を選択する。

図１５は、積分制御定数を決定するためのテーブルの一例を示す図である。図２の説明においては、積分制御定数算出部２５６ｂは上記（５）式によって積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を算出する構成について説明したが、このような構成に限られない。たとえば、積分制御定数算出部２５６ｂは、図１５に示すようなテーブル１５００を用いて積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を決定する構成としてもよい。

テーブル１５００においては、複数の入力強度Ｐｉｎ［ｄＢｍ］と、複数の補正損失Ｌｖｏａ’［ｄＢ］と、の各組み合わせに対してそれぞれ積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）［ｍＷ／ｄＢ］が対応づけられている。積分制御定数算出部２５６ｂは、入力された入力強度Ｐｉｎと補正損失Ｌｖｏａ’の組み合わせに対応づけられた積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）をテーブル１５００から選択する。

そして、積分制御定数算出部２５６ｂは、テーブル１５００から選択した積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を積分制御回路２５８へ出力する。テーブル１５００の各積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）は、光増幅装置１００の設計時に行うシミュレーションの結果や評価結果に基づいてあらかじめ決定され、光増幅装置１００が備える図示しないメモリに記憶されている。積分制御定数算出部２５６ｂは、図示しないメモリに記憶されたテーブル１５００を読み出して積分制御定数Ｉ（Ｐｉｎ，Ｌｖｏａ’）を選択する。

このように、実施の形態１にかかる光増幅装置１００によれば、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａを監視し、監視した損失Ｌｖｏａを装置固有の利得偏差ΔＧｅｄｆにより補正する。これにより、監視した損失Ｌｖｏａに含まれる光部品の個体差を補償することができる。このため、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄに対してばらついても、比例制御定数および積分制御定数を常に最適な範囲で算出し、ＡＧＣ回路２５０の制御を安定させることが可能になる。

たとえば、光部品の挿入損失が標準よりも小さな場合でも、波長多重数が変動したときの出力強度の過渡的な変動を低減することができる。また、光部品の挿入損失が標準よりも大きな場合でも、波長多重数が変動したときの出力強度の発振を回避することができる。このため、出力光の強度を安定させ、高品質の伝送特性を実現することができる。

（実施の形態２）
図１６は、実施の形態２にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１６において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、実施の形態２にかかる光増幅装置１００は、図２に示した光増幅装置１００の構成に加えて、利得算出回路１６１１と、利得算出回路１６１２と、媒体利得モニタ回路１６１３と、を備えている。

モニタ素子２３１はＡＧＣ回路２５０と利得算出回路１６１１へそれぞれ入力強度Ｐｉｎを出力する。モニタ素子２３２はＶＯＡ損失モニタ２４１と利得算出回路１６１１へそれぞれ強度ＰｖｏａＩｎを出力する。モニタ素子２３３は利得算出回路１６１２とＶＯＡ損失モニタ２４１へそれぞれ強度ＰｖｏａＯｕｔを出力する。モニタ素子２３４はＡＧＣ回路２５０と利得算出回路１６１２へそれぞれ出力強度Ｐｏｕｔを出力する。

利得算出回路１６１１は、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、モニタ素子２３２から出力された強度ＰｖｏａＩｎと、の差分を算出し、算出した差分を光増幅媒体２１２の利得Ｇｅｄｆ１として媒体利得モニタ回路１６１３へ出力する。利得算出回路１６１２は、モニタ素子２３３から出力された強度ＰｖｏａＯｕｔと、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、の差分を算出し、算出した差分を光増幅媒体２１７の利得Ｇｅｄｆ２として媒体利得モニタ回路１６１３へ出力する。

媒体利得モニタ回路１６１３は、利得算出回路１６１１から出力された利得Ｇｅｄｆ１と、利得算出回路１６１２から出力された利得Ｇｅｄｆ２と、の合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを監視する。媒体利得モニタ回路１６１３は、監視した合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを利得偏差算出回路２５３へ出力する。媒体利得モニタ回路１６１３によってモニタされる合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎは下記（１２）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎ＝Ｇｅｄｆ１＋Ｇｅｄｆ２ …（１２）

利得偏差算出回路２５３は、入力された標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄと、媒体利得モニタ回路１６１３から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎと、の差分を算出し、算出した差分を利得偏差ΔＧｅｄｆとして損失補正回路２５４へ出力する。ここで、合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎは、光増幅装置１００を通過する光の波長利得特性が目標特性となる設定利得Ｇｅｄｆと一致するように制御される。したがって、この場合も、利得偏差算出回路２５３が出力する利得偏差ΔＧｅｄｆは上記（２）式によって示すことができる。

図１６に示したＡＧＣ回路２５０の動作例については、図６に示した各ステップと同様である。ただし、図１６に示したＡＧＣ回路２５０の場合は、図６のステップＳ６０３において、利得偏差算出回路２５３が、媒体利得モニタ回路１６１３から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄから利得偏差ΔＧｅｄｆを算出する。

このように、実施の形態２にかかる光増幅装置１００によれば、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａと、光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎと、を監視し、損失Ｌｖｏａを合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎにより補正する。そして、補正した利得偏差ΔＧｅｄｆに基づいて比例制御定数および積分制御定数を算出する。

これにより、実施の形態１にかかる光増幅装置１００と同様に、光増幅装置１００における光部品の挿入損失が標準的なＬｏｐｔ＿ｓｔｄに対してばらついても比例制御定数および積分制御定数を常に最適な範囲で算出することができる。このため、ＡＧＣ回路２５０の制御を安定させ、光通信を安定させることができる。

（実施の形態３）
図１７は、実施の形態３にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１７において、図１６に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１７に示すように、実施の形態３にかかる光増幅装置１００は、図１６に示した光増幅装置１００の構成に加えて減算回路１７１１および減算回路１７１２を備えている。

また、ここでは、図１６に示した光増幅装置１００の構成から光分波器２１６モニタ素子２３３およびＶＯＡ損失モニタ２４１を省いている。減算回路１７１１には、あらかじめ設定された目標利得Ｇｔａｒｇｅｔ（利得誤差算出回路２５２へ入力されるものと同じ）と、あらかじめ設定された設定利得Ｇｅｄｆと、が入力される。

減算回路１７１１は、入力された目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと設定利得Ｇｅｄｆとの差分を算出する。減算回路１７１１は、算出した差分を損失ＬｖｏａとしてＶＯＡ制御回路２４２、減算回路１７１２、および損失補正回路２５４へ出力する。減算回路１７１１が出力する損失Ｌｖｏａは下記（１３）式によって示すことができる。

Ｌｖｏａ＝Ｇｅｄｆ−Ｇｔａｒｇｅｔ …（１３）

ＶＯＡ制御回路２４２は、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａに基づいてＶＯＡ２１５における損失を制御する。損失補正回路２５４は、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、利得偏差算出回路２５３から出力された利得偏差ΔＧｅｄｆと、の差分を補正損失Ｌｖｏａ’として制御定数算出回路２５６へ出力する。

モニタ素子２３２は、利得算出回路１６１１と減算回路１７１２のそれぞれへ強度ＰｖｏａＩｎを出力する。減算回路１７１２は、モニタ素子２３２から出力された強度ＰｖｏａＩｎと、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、の差分を算出し、算出した差分を強度情報として利得算出回路１６１２へ出力する。減算回路１７１２が算出する強度情報は、ＶＯＡ２１５の出力光の強度ＰｖｏａＯｕｔを示す。

利得算出回路１６１２は、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、減算回路１７１２から出力された強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）と、の差分を光増幅媒体２１７の利得Ｇｅｄｆ２として算出する。利得算出回路１６１２によって算出される利得Ｇｅｄｆ２は、下記（１４）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ２＝Ｐｏｕｔ−（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ） …（１４）

このように、減算回路１７１２によって強度ＰｖｏａＩｎと損失Ｌｖｏａとの差分を算出することで、ＶＯＡ２１５の出力光の強度を監視することができる。また、利得算出回路１６１２によって出力強度Ｐｏｕｔと強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）の差分を算出することで、光増幅媒体２１７の利得Ｇｅｄｆ２を監視することができる。図１７に示した構成では、光分波器２１６およびモニタ素子２３３（図１６参照）を省くことが可能になるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

図１７に示したＡＧＣ回路２５０の動作例については、図６に示した各ステップと同様である。ただし、図１７に示したＡＧＣ回路２５０の場合は、図６のステップＳ６０３において、利得偏差算出回路２５３が、媒体利得モニタ回路１６１３から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄから利得偏差ΔＧｅｄｆを算出する。

図１８は、図１７に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。図１８において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。利得算出回路１６１２によって算出される利得Ｇｅｄｆ２には、光増幅媒体２１７の実際の利得に加えて、光分波器２１４と光分波器２１８の間の光部品による挿入損失も含まれている。光分波器２１４と光分波器２１８の間の光部品とは、たとえばアイソレータ３１２、波長多重カプラ２２３、アイソレータ３１３、ファイバ融着部などである。

したがって、光増幅媒体２１２の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ１’、光増幅媒体２１７の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ２’、各光部品の挿入損失の合計量を挿入損失Ｌｏｐｔとすると、上記（９）式は下記（１５）式のようになる。

Ｇｅｄｆ＝Ｇｅｄｆ１＋（Ｐｏｕｔ−（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ））
＝Ｇｅｄｆ１’＋Ｇｅｄｆ２’＋Ｌｏｐｔ …（１５）

図１９は、図１７に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。図１９において、図１６または図１７に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１９に示すように、実施の形態３にかかる光増幅装置１００は、図１６に示した光増幅装置１００の構成に加えて減算回路１７１１および加算回路１９１１を備えていてもよい。また、ここでは、図１６に示した光増幅装置１００の構成から光分波器２１４、モニタ素子２３２およびＶＯＡ損失モニタ２４１を省いている。

減算回路１７１１には、目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと、設定利得Ｇｅｄｆと、が入力される。減算回路１７１１は、入力された目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと設定利得Ｇｅｄｆとの差分を算出する。減算回路１７１１は、算出した差分を損失ＬｖｏａとしてＶＯＡ制御回路２４２、加算回路１９１１、および損失補正回路２５４へ出力する。

ＶＯＡ制御回路２４２は、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａに基づいてＶＯＡ２１５における損失を制御する。損失補正回路２５４は、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、利得偏差算出回路２５３から出力された利得偏差ΔＧｅｄｆと、の差分を補正損失Ｌｖｏａ’として制御定数算出回路２５６へ出力する。

モニタ素子２３３は、利得算出回路１６１２と加算回路１９１１のそれぞれへ強度ＰｖｏａＯｕｔを出力する。加算回路１９１１は、モニタ素子２３３から出力された強度ＰｖｏａＯｕｔと、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、の合計を算出する。加算回路１９１１は、算出した合計を強度情報として利得算出回路１６１１へ出力する。

加算回路１９１１が算出する強度情報（ＰｖｏａＯｕｔ−Ｌｖｏａ）は、ＶＯＡ２１５から出力された光の強度ＰｖｏａＯｕｔとＶＯＡ２１５の損失Ｌｖｏａの合計であるため、ＶＯＡ２１５の入力光の強度ＰｖｏａＩｎを示す。

利得算出回路１６１１は、加算回路１９１１から出力された強度情報（ＰｖｏａＯｕｔ−Ｌｖｏａ）と、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、の差分を光増幅媒体２１２の利得Ｇｅｄｆ１として算出する。利得算出回路１６１１によって算出される利得Ｇｅｄｆ１は、下記（１６）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ１＝（ＰｖｏａＯｕｔ−Ｌｖｏａ）−Ｐｉｎ …（１６）

このように、加算回路１９１１によって強度ＰｖｏａＯｕｔとＶＯＡ２１５の損失Ｌｖｏａの合計を算出することでＶＯＡ２１５の入力光の強度ＰｖｏａＩｎを監視することができる。また、利得算出回路１６１１によって強度情報（ＰｖｏａＯｕｔ−Ｌｖｏａ）と入力強度Ｐｉｎと、の差分を算出することで、光増幅媒体２１２の利得Ｇｅｄｆ１を監視することができる。図１９に示した構成では、光分波器２１４およびモニタ素子２３２（図１６参照）を省くことが可能になるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

図１９に示したＡＧＣ回路２５０の動作例については、図６に示した各ステップと同様である。ただし、図１９に示したＡＧＣ回路２５０の場合は、図６のステップＳ６０３において、利得偏差算出回路２５３が、媒体利得モニタ回路１６１３から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎと標準利得Ｇｅｄｆ＿ｓｔｄから利得偏差ΔＧｅｄｆを算出する。

図２０は、図１９に示した光増幅装置の各部における光の強度を示す図である。図２０において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。利得算出回路１６１１によって算出される利得Ｇｅｄｆ１には、光増幅媒体２１２の実際の利得に加えて、光分波器２１１と光分波器２１６の間の光部品による挿入損失も含まれている。光分波器２１１と光分波器２１６の間の光部品とは、たとえばアイソレータ３１１、波長多重カプラ２２２、利得等化器２１３、ファイバ融着部などである。

したがって、光増幅媒体２１２の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ１’、光増幅媒体２１７の実際の利得を利得Ｇｅｄｆ２’、各光部品の挿入損失の合計量を挿入損失Ｌｏｐｔとすると、上記（９）式は下記（１７）式のようになる。

Ｇｅｄｆ＝（ＰｖｏａＯｕｔ−Ｌｖｏａ）−Ｐｉｎ＋Ｇｅｄｆ２
＝Ｇｅｄｆ１’＋Ｇｅｄｆ２’＋Ｌｏｐｔ …（１７）

このように、実施の形態３にかかる光増幅装置１００によれば、減算回路１７１１によって目標利得Ｇｔａｒｇｅｔと設定利得Ｇｅｄｆとの差分を算出することで、ＶＯＡ２１５における損失Ｌｖｏａを求める。そして、損失Ｌｖｏａと利得偏差ΔＧｅｄｆとの差である補正損失Ｌｖｏａ’から制御定数を算出することにより、ＶＯＡ損失モニタ２４１を設けなくても実施の形態１にかかる光増幅装置１００と同様の効果を得ることができる。

また、減算回路１７１２によって強度ＰｖｏａＩｎと損失Ｌｖｏａとの差分を算出することでＶＯＡ２１５の出力強度を監視することができる（図１７参照）。この場合は、利得算出回路１６１２によって出力強度Ｐｏｕｔと強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）の差分を算出することで光増幅媒体２１７の利得Ｇｅｄｆ２を監視することができる。このため、光分波器２１６およびモニタ素子２３３（図１６参照）を省くことが可能になるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

または、加算回路１９１１によって強度ＰｖｏａＯｕｔと損失Ｌｖｏａの合計を算出することで、ＶＯＡ２１５の入力強度を監視することができる（図１９参照）。この場合は、利得算出回路１６１２によって出力強度Ｐｏｕｔと強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）の差分を算出することで光増幅媒体２１７の利得Ｇｅｄｆ２を監視することができる。このため、光分波器２１４およびモニタ素子２３２（図１６参照）を省くことが可能になるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

（実施の形態４）
図２１は、実施の形態４にかかる光増幅装置の構成を示すブロック図である。図２１において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態４においては、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔが、利得算出回路２５１と制御定数算出回路２５６のそれぞれに入力される。

比例制御定数算出部２５６ａは、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’と、に基づいて比例制御定数Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を算出する。比例制御定数算出部２５６ａが出力する比例制御定数Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）は下記（１８）式によって示すことができる。

積分制御定数算出部２５６ｂは、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’と、に基づいて積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を算出する。積分制御定数算出部２５６ｂが出力する積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）は下記（１９）式によって示すことができる。

比例制御回路２５７は、利得誤差算出回路２５２から出力された利得誤差ΔＧａｍｐに対して、比例制御定数算出部２５６ａから出力された比例制御定数Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を用いた比例演算を行う。比例制御回路２５７が出力する制御値Ｃ１は下記（２０）式によって示すことができる。

Ｃ１＝Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）×ΔＧａｍｐ …（２０）

積分制御回路２５８は、利得誤差算出回路２５２から出力された利得誤差ΔＧａｍｐに対して、積分制御定数算出部２５６ｂから出力された積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を用いた積分演算を行う。積分制御回路２５８が出力する制御値Ｃ２は下記（２１）式によって示すことができる。

Ｃ２＝Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）×∫ΔＧａｍｐ ｄｔ …（２１）

図２２は、図２１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。図２２において、図１６に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２２に示す光増幅装置１００は、図１６に示した光増幅装置１００の構成において、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔが、利得算出回路２５１と制御定数算出回路２５６のそれぞれに入力される構成（図２１と同様）としたものである。

比例制御定数算出部２５６ａ、積分制御定数算出部２５６ｂ、比例制御回路２５７および積分制御回路２５８の動作については、図２１に示した光増幅装置１００と同様であるため説明を省略する。また、積分制御定数算出部２５６ｂが出力する積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）、比例制御回路２５７が出力する制御値Ｃ１および積分制御回路２５８が出力する制御値Ｃ２は、それぞれ上記（１９）〜（２１）式に示した通りである。

図２３は、図２１または図２２に示したＡＧＣ回路の動作の一例を示すフローチャートである。図２３に示すステップＳ２３０１〜Ｓ２３０４のそれぞれは、図６に示したステップＳ６０１〜Ｓ６０４と同様であるため説明を省略する。ステップＳ２３０５において、比例制御定数算出部２５６ａが、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、ステップＳ２３０４によって算出された補正損失Ｌｖｏａ’と、から比例制御定数Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を算出する（ステップＳ２３０５）。

つぎに、積分制御定数算出部２５６ｂは、モニタ素子２３４から入力された出力強度Ｐｏｕｔと補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）を算出する（ステップＳ２３０６）。つぎに、比例制御回路２５７が、ステップＳ２３０２とステップＳ２３０５によってそれぞれ算出された利得誤差ΔＧａｍｐと比例制御定数Ｐ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）から制御値Ｃ１を算出する（ステップＳ２３０７）。

つぎに、積分制御回路２５８が、ステップＳ２３０２とステップＳ２３０６によってそれぞれ算出された利得誤差ΔＧａｍｐと積分制御定数Ｉ（Ｐｏｕｔ，Ｌｖｏａ’）から制御値Ｃ２を算出する（ステップＳ２３０８）。ステップＳ２３０９，Ｓ２３１０のそれぞれは、図６に示したステップＳ６０９，Ｓ６１０と同様であるため説明を省略する。

このように、実施の形態４にかかる光増幅装置１００によれば、制御定数算出回路２５６が、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて比例制御定数および積分制御定数を算出する。この場合も、実施の形態１にかかる光増幅装置１００と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した各実施の形態においては、ＶＯＡ２１５が光増幅媒体２１２と光増幅媒体２１７の間に設けられている構成について説明したが、このような構成に限られない。以下、ＶＯＡ２１５が光増幅媒体２１２と光増幅媒体２１７の間に設けられていない構成について、上述した各実施の形態にかかる光増幅装置１００の変形例を説明する。

（変形例）
図２４は、図２に示した光増幅装置の変形例１を示すブロック図である。図２４において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２４に示すように、図２に示した光増幅装置１００において、ＶＯＡ２１５を光増幅媒体２１２の前段に配置した構成にしてもよい。また、ここでは、光分波器２１４およびモニタ素子２３２（図２参照）を省いた構成にしている。

光分波器２１１は、分岐した各光をそれぞれモニタ素子２３１およびＶＯＡ２１５へ出力する。ＶＯＡ２１５は、光分波器２１１から出力された光を減衰させ、減衰させた光を光分波器２１６へ出力する。光分波器２１６は、ＶＯＡ２１５から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ光増幅媒体２１２およびモニタ素子２３３へ出力する。

光増幅媒体２１２は、光分波器２１６から出力された光を通過させて利得等化器２１３へ出力する。利得等化器２１３は、光増幅媒体２１２から出力された光の波長利得特性を補償し、波長利得特性を補償した光信号を光増幅媒体２１７へ出力する。光増幅媒体２１７は、利得等化器２１３から出力された光を通過させて光分波器２１８へ出力する。

波長多重カプラ２２２は、光分波器２１６と光増幅媒体２１２の間に設けられている。モニタ素子２３１は、光電変換した電流を入力強度ＰｉｎとしてＡＧＣ回路２５０およびＶＯＡ損失モニタ２４１のそれぞれへ出力する。

ＶＯＡ損失モニタ２４１は、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、モニタ素子２３３から出力された強度情報と、に基づいて、ＶＯＡ２１５における光の損失Ｌｖｏａを監視する。ＶＯＡ損失モニタ２４１は、監視した損失ＬｖｏａをＶＯＡ制御回路２４２および損失補正回路２５４のそれぞれへ出力する。

損失補正回路２５４は、ＶＯＡ損失モニタ２４１から出力された損失Ｌｖｏａと、利得偏差算出回路２５３から出力された利得偏差ΔＧｅｄｆと、の差分を補正損失Ｌｖｏａ’として制御定数算出回路２５６へ出力する。

図２５は、図２に示した光増幅装置の変形例２を示すブロック図である。図２５において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２５に示すように、図２に示した光増幅装置１００において、ＶＯＡ２１５を光増幅媒体２１７の後段に配置した構成にしてもよい。また、ここでは、光分波器２１６およびモニタ素子２３３（図２参照）を省いた構成にしている。

利得等化器２１３は、波長利得特性を補償した光信号を光増幅媒体２１７へ出力する。光増幅媒体２１７は、利得等化器２１３から出力された光を通過させて光分波器２１４へ出力する。光分波器２１４は、光増幅媒体２１７から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれＶＯＡ２１５およびモニタ素子２３２へ出力する。

ＶＯＡ２１５は、光分波器２１４から出力された光を減衰させ、減衰させた光を光分波器２１８へ出力する。光分波器２１８は、ＶＯＡ２１５から出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ外部およびモニタ素子２３４へ出力する。

図２６は、図１７に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。図２６において、図１７に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２６に示すように、図１７に示した光増幅装置１００において、ＶＯＡ２１５を光増幅媒体２１２の前段に配置した構成にしてもよい。また、ここでは、光分波器２１４およびモニタ素子２３２（図１７参照）を省いた構成にしている。

光分波器２１１は、分岐した各光をそれぞれモニタ素子２３１およびＶＯＡ２１５へ出力する。ＶＯＡ２１５は、光分波器２１１から出力された光を減衰させ、減衰させた光を光増幅媒体２１２へ出力する。光増幅媒体２１２は、ＶＯＡ２１５から出力された光を通過させて利得等化器２１３へ出力する。

利得等化器２１３は、光増幅媒体２１２から出力された光の波長利得特性を補償し、波長利得特性を補償した光信号を光増幅媒体２１７へ出力する。光増幅媒体２１７は、利得等化器２１３から出力された光を通過させて光分波器２１８へ出力する。波長多重カプラ２２２は、ＶＯＡ２１５と光増幅媒体２１２の間に設けられている。

モニタ素子２３１は、入力強度ＰｉｎをＡＧＣ回路２５０および減算回路１７１２のそれぞれへ出力する。減算回路１７１２は、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、の差分を算出する。減算回路１７１２は、算出した差分を強度情報として利得算出回路１６１２へ出力する。

減算回路１７１２が算出する強度情報は、ＶＯＡ２１５へ入力される光の強度ＰｖｏａＩｎとＶＯＡ２１５の損失Ｌｖｏａの差分であるため、ＶＯＡ２１５から出力された光の強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）を示す。

利得算出回路１６１２は、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、減算回路１７１２から出力された強度情報（ＰｖｏａＩｎ−Ｌｖｏａ）と、の差分を算出し、算出した差分を媒体利得モニタ回路１６１３へ出力する。光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎとして算出する。利得算出回路１６１２によって算出される合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎは、下記（２２）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎ＝Ｐｏｕｔ−（Ｐｉｎ−Ｌｖｏａ） …（２２）

媒体利得モニタ回路１６１３は、利得算出回路１６１２から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを監視する。このように、図２６に示す光増幅装置１００においては、利得算出回路１６１２によって光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の各利得をまとめて算出する。これにより、図１７に示した光増幅装置１００と同様に、媒体利得モニタ回路１６１３によって合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを監視することができる。

図２７は、図１９に示した光増幅装置の変形例を示すブロック図である。図２７において、図１９に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２７に示すように、図１９に示した光増幅装置１００において、ＶＯＡ２１５を光増幅媒体２１７の後段に配置した構成にしてもよい。また、ここでは、光分波器２１６およびモニタ素子２３３（図１９参照）を省いた構成にしている。

光分波器２１１は、分岐した各光をそれぞれモニタ素子２３１および光増幅媒体２１２へ出力する。光増幅媒体２１２は、光分波器２１１から出力された光を通過させて利得等化器２１３へ出力する。利得等化器２１３は、光増幅媒体２１２から出力された光の波長利得特性を補償し、波長利得特性を補償した光信号を光増幅媒体２１７へ出力する。

光増幅媒体２１７は、利得等化器２１３から出力された光を通過させてＶＯＡ２１５へ出力する。ＶＯＡ２１５は、光増幅媒体２１７から出力された光を減衰させ、減衰させた光を光分波器２１８へ出力する。波長多重カプラ２２３は、光増幅媒体２１７とＶＯＡ２１５の間に設けられている。

モニタ素子２３１は、入力強度ＰｉｎをＡＧＣ回路２５０および利得算出回路１６１２のそれぞれへ出力する。モニタ素子２３４は、出力強度ＰｏｕｔをＡＧＣ回路２５０および加算回路１９１１のそれぞれへ出力する。減算回路１７１１は、損失ＬｖｏａをＶＯＡ制御回路２４２、加算回路１９１１、および損失補正回路２５４へ出力する。

加算回路１９１１は、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、減算回路１７１１から出力された損失Ｌｖｏａと、の合計を算出する。加算回路１９１１は、算出した合計を強度情報として利得算出回路１６１２へ出力する。加算回路１９１１が算出する強度情報は、出力強度ＰｏｕｔとＶＯＡ２１５の損失Ｌｖｏａの合計であるため、ＶＯＡ２１５へ入力される光の強度情報（Ｐｏｕｔ＋Ｌｖｏａ）を示す。

利得算出回路１６１２は、加算回路１９１１から出力された強度情報（Ｐｏｕｔ＋Ｌｖｏａ）と、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、の差分を光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎとして算出する。合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎは下記（２３）式によって示すことができる。

Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎ＝（Ｐｏｕｔ＋Ｌｖｏａ）−Ｐｉｎ …（２３）

媒体利得モニタ回路１６１３は、利得算出回路１６１２から出力された合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを監視する。このように、図２７に示す光増幅装置１００においては、利得算出回路１６１２によって光増幅媒体２１２および光増幅媒体２１７の各利得をまとめて算出する。これにより、図１７に示した光増幅装置１００と同様に、媒体利得モニタ回路１６１３によって合計利得Ｇｅｄｆ＿ｍｏｎを監視することができる。

なお、図２４〜図２７においては、制御定数算出回路２５６が、モニタ素子２３１から出力された入力強度Ｐｉｎと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて比例制御定数および積分制御定数を算出する構成について説明した。このような構成に限らず、制御定数算出回路２５６が、モニタ素子２３４から出力された出力強度Ｐｏｕｔと、損失補正回路２５４から出力された補正損失Ｌｖｏａ’に基づいて比例制御定数および積分制御定数を算出する構成（図１７〜図２０参照）にしてもよい。

以上説明したように、開示の光増幅装置および光増幅方法によれば、監視したＶＯＡの損失を自装置固有の利得偏差により補正し、補正した補正損失に基づいて励起光の制御比率を設定する。これにより、光部品の挿入損失の個体差によりＶＯＡの損失がばらついてもＡＧＣの動作を安定させることができる。したがって、光増幅器を多段接続した光伝送システムにおいても、意図しない光信号の強度変動の累積を回避するとともに通信を安定させることができる。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）自装置の入力光に対する出力光の利得を監視する利得監視手段と、
前記利得監視手段によって監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により前記入力光の強度を増幅する増幅手段と、
前記入力光を減衰させる可変減衰手段と、
前記可変減衰手段による前記入力光の損失を監視する損失監視手段と、
前記増幅手段における自装置固有の利得偏差を取得する取得手段と、
前記損失監視手段によって監視された損失を、前記取得手段によって取得された利得偏差により補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された補正損失に基づいて、前記増幅手段における前記利得の変動量に対する前記増幅量の制御比率を設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。

（付記２）前記出力光の波長利得特性が目標特性となるように設定された前記増幅手段における設定利得を記憶した記憶手段を備え、
前記取得手段は、前記記憶手段によって記憶された設定利得に基づいて前記利得偏差を取得することを特徴とする付記１に記載の光増幅装置。

（付記３）前記増幅手段における利得を監視する利得監視手段を備え、
前記取得手段は、前記利得監視手段によって監視された利得に基づいて前記利得偏差を取得することを特徴とする付記１に記載の光増幅装置。

（付記４）前記設定手段は、前記入力光および前記出力光の少なくともいずれかの強度と前記補正損失に基づいて算出した比例制御定数を設定し、
前記増幅手段は、前記利得監視手段によって監視された利得に対して、前記設定手段によって設定された比例制御定数を用いた比例演算を行って得た制御値に基づいて前記増幅量を制御することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光増幅装置。

（付記５）前記設定手段は、前記補正損失が大きいほど大きな比例制御定数を設定することを特徴とする付記４に記載の光増幅装置。

（付記６）前記設定手段は、前記入力光および前記出力光の少なくともいずれかの強度と前記補正損失に基づいて算出した積分制御定数を設定し、
前記増幅手段は、前記利得監視手段によって監視された利得に対して、前記設定手段によって設定された積分制御定数を用いた積分演算を行って得た制御値に基づいて前記増幅量を制御することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光増幅装置。

（付記７）前記設定手段は、前記補正損失が大きいほど大きな積分制御定数を設定することを特徴とする付記６に記載の光増幅装置。

（付記８）光増幅装置の入力光に対する出力光の利得を監視する利得監視工程と、
前記利得監視工程によって監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により前記入力光の強度を増幅する増幅工程と、
前記入力光を減衰させる可変減衰工程と、
前記可変減衰工程による前記入力光の損失を監視する損失監視工程と、
前記増幅工程における光増幅装置固有の利得偏差を取得する取得工程と、
前記損失監視工程によって監視された損失を、前記取得工程によって取得された利得偏差により補正する補正工程と、
前記補正工程によって補正された補正損失に基づいて、前記増幅工程における前記利得の変動量に対する前記増幅量の制御比率を設定する設定工程と、
を含むことを特徴とする光増幅方法。

２１１，２１４，２１６，２１８ 光分波器
２１２，２１７ 光増幅媒体
２２２，２２３ 波長多重カプラ
２５１，１６１１，１６１２ 利得算出回路
２５２ 利得誤差算出回路
２５３ 利得偏差算出回路
２５４ 損失補正回路
３１１〜３１３ アイソレータ
７１１，７２１ 入力光
７１２，７２２ 出力光
１４００，１５００ テーブル
１７１１，１７１２ 減算回路
１９１１ 加算回路
Ｃ１，Ｃ２ 制御値
Ｇｅｄｆ１，Ｇｅｄｆ２ 利得

Claims (6)

1. 自装置の入力光に対する出力光の利得を監視する利得監視手段と、
   前記利得監視手段によって監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により前記入力光の強度を増幅する増幅手段と、
   前記入力光を減衰させる可変減衰手段と、
   前記可変減衰手段による前記入力光の損失を監視する損失監視手段と、
   前記増幅手段における自装置固有の利得偏差を取得する取得手段と、
   前記損失監視手段によって監視された損失を、前記取得手段によって取得された利得偏差により補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された補正損失に基づいて、前記増幅手段における前記利得の変動量に対する前記増幅量の制御比率を設定する設定手段と、
   を備えることを特徴とする光増幅装置。
2. 前記出力光の波長利得特性が目標特性となるように設定された前記増幅手段における設定利得を記憶した記憶手段を備え、
   前記取得手段は、前記記憶手段によって記憶された設定利得に基づいて前記利得偏差を取得することを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
3. 前記増幅手段における利得を監視する利得監視手段を備え、
   前記取得手段は、前記利得監視手段によって監視された利得に基づいて前記利得偏差を取得することを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
4. 前記設定手段は、前記入力光および前記出力光の少なくともいずれかの強度と前記補正損失に基づいて算出した比例制御定数を設定し、
   前記増幅手段は、前記利得監視手段によって監視された利得に対して、前記設定手段によって設定された比例制御定数を用いた比例演算を行って得た制御値に基づいて前記増幅量を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光増幅装置。
5. 前記設定手段は、前記補正損失が大きいほど大きな比例制御定数を設定することを特徴とする請求項４に記載の光増幅装置。
6. 光増幅装置の入力光に対する出力光の利得を監視する利得監視工程と、
   前記利得監視工程によって監視された利得が目標利得と一致するように可変の増幅量により前記入力光の強度を増幅する増幅工程と、
   前記入力光を減衰させる可変減衰工程と、
   前記可変減衰工程による前記入力光の損失を監視する損失監視工程と、
   前記増幅工程における光増幅装置固有の利得偏差を取得する取得工程と、
   前記損失監視工程によって監視された損失を、前記取得工程によって取得された利得偏差により補正する補正工程と、
   前記補正工程によって補正された補正損失に基づいて、前記増幅工程における前記利得の変動量に対する前記増幅量の制御比率を設定する設定工程と、
   を含むことを特徴とする光増幅方法。

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