JP2019198048A - 光送信装置および光送信装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時間を短縮することができる光送信装置および光送信装置の制御方法を提供する。【解決手段】励起光源１４２を含む光増幅器１４と、光増幅器からの光信号の減衰量を調整するＶＯＡ１６と、ＶＯＡを駆動する第１駆動部１７と、励起光源を駆動する第２駆動部１８と、光増幅器から出力される光信号の一部を分岐し、分岐した光信号の光出力パワーを検出する第１受光素子１９と、起動時に第１駆動部に第１設定値を設定し、第１駆動部をＦＦ制御する第１ＦＦ制御部と、起動時に第２駆動部に第２設定値を設定し、第２駆動部をＦＦ制御する第２ＦＦ制御部と、第１受光素子で検出される光出力パワーが第１制御目標値となるように、第２駆動部を制御する第１制御部と、第２ＦＦ制御部によるＦＦ制御によって第２設定値に対応する光増幅器の光出力パワーに到達すると、第２ＦＦ制御部から第１制御部へと切り替える第１切替部５６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光送信装置および光送信装置の制御方法に関する。

高出力かつ高いＯＳＮＲ（Optical Signal-To-Noise Ratio）要求を満たすために、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）および可変光減衰器（Variable Optical Attenuator：以下、ＶＯＡという）を備える光送信装置が知られている。この光送信装置では、光出力パワーが目標値の時の光出力モニタ値を事前調整で求めておく。まず、ＶＯＡ制御にて、ＶＯＡ用ＤＡＣ（Digital-Analog Converter）に対して、目標の光出力となるようにフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御という）を実施する。その後、ＥＤＦＡ制御にて、ＥＤＦＡの励起用光源を駆動するＥＤＦＡ用ＤＡＣに対して、光出力モニタ値が目標値となるようにフィードバック制御（以下、ＦＢ制御という）を実施する。以上によって、光送信装置が起動される。

特開２００８−３００８１２号公報 特開平６−４５６８２号公報

しかしながら、従来の光送信装置では、ＶＯＡのＦＦ制御が収束した後に、ＥＤＦＡのＦＢ制御を実施する。ＦＢ制御では、光出力のオーバシュートが発生しないような利得が用いられるため、ＦＢ制御の収束まで時間を要してしまう。その結果、光送信装置の起動に時間がかかっていた。

１つの側面では、本発明は、起動時間を短縮することができる光送信装置および光送信装置の制御方法を提供することを目的とする。

一態様では、光送信装置は、励起光源と、光信号および前記励起光源からの励起光が導波される光増幅媒体と、を含む光増幅器と、前記光増幅器から出力される前記光信号の減衰量を調整するＶＯＡと、前記ＶＯＡを駆動する第１駆動部と、前記励起光源を駆動する第２駆動部と、前記光増幅器から出力される前記光信号の一部を分岐し、分岐した前記光信号の光出力パワーを検出する第１受光素子と、起動時に前記第１駆動部に第１設定値を設定し、前記第１駆動部をフィードフォワード（以下、ＦＦという）制御する第１ＦＦ制御部と、起動時に前記第２駆動部に第２設定値を設定し、前記第２駆動部をＦＦ制御する第２ＦＦ制御部と、前記第１受光素子で検出される前記光増幅器の前記光信号の光出力パワーが第１制御目標値となるように、前記第２駆動部を制御する第１制御部と、前記第２ＦＦ制御部によるＦＦ制御によって前記第２設定値に対応する前記光増幅器の光出力パワーに到達すると、前記第２ＦＦ制御部から前記第１制御部へと切り替える第１切替部と、を備えたことを特徴とする。

起動時間を短縮することが可能となる。

図１は、実施例にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、ＶＯＡ変換情報の一例を示す図である。 図３は、実施例にかかる光送信装置での制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施例にかかる光送信装置の制御処理の手順の一例を示すタイムチャートである。 図５は、比較例による光送信装置の構成を模式的に示す図である。 図６は、比較例による光送信装置の起動時の制御処理の手順を示すタイムチャートである。 図７は、変形例１にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図８は、変形例１にかかる光送信装置の制御処理の手順の一例を示すタイムチャートである。 図９は、変形例２にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図１０は、変形例３にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図１１は、実施例および変形例１〜３にかかる光送信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下に、本願の開示する光送信装置および光送信装置の制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施例にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。光送信装置１は、光送信部１０と、記憶部３０と、制御部５０と、を備える。

光送信部１０は、入力されたデータ信号を光信号に変換し、増幅して出力する。光送信部１０は、ドライバ１１、光源１２、変調器１３、光増幅器１４、波長可変光学フィルタ（Tunable Optical Filter：図中ではＴＯＦと表記）１５、ＶＯＡ１６、第１駆動部１７、第２駆動部１８、第１受光素子１９および第２受光素子２０を有する。

ドライバ１１は、データ信号に応じて変調器１３を駆動する回路である。例えば、ドライバ１１は、データ信号に対応する電流で変調器１３を駆動する。

光源１２は、或る波長の光を発光する。光源１２は、例えば半導体レーザダイオード（以下、ＬＤという）である。ＬＤは、発光波長が固定のＬＤでもよいし、発光波長が可変のチューナブルＬＤであってもよい。

変調器１３は、ドライバ１１から入力される、送信データ信号に応じた信号波形を有する駆動信号によって駆動されることで、光源１２から入力される光を送信データ信号によって変調する。送信データ信号によって変調された光を、以下では光信号という。

光増幅器１４は、光増幅媒体１４１と、励起光源１４２と、を有する。光増幅媒体１４１は、変調器１３からの光信号を、励起光源１４２からの励起光によって増幅する。光増幅媒体１４１は、例えば希土類の一例としてエルビウムを添加した光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。励起光源１４２は、光増幅媒体１４１に入力させる励起光を出力する。励起光源１４２は、例えば、光増幅媒体１４１としてＥＤＦＡが用いられる場合には、０．９８μｍまたは１．４８μｍのレーザ光を出力するＬＤである。

波長可変光学フィルタ１５は、光増幅器１４の出力側に配置され、所望の波長の光信号のみを透過させる光学フィルタである。

ＶＯＡ１６は、第１駆動部１７からの制御に応じて、波長可変光学フィルタ１５から入力される各波長の光信号の減衰量を調整して、出力光のパワーを調整する。

第１駆動部１７は、ＶＯＡ１６を駆動する。第１駆動部１７は、例えばＤＡＣである。第１駆動部１７は、制御部５０からの制御信号に応じて、ＶＯＡ１６の減衰量を適切な値に制御する。

第２駆動部１８は、光増幅器１４、この例の場合には励起光源１４２を駆動する。第２駆動部１８は、例えばＤＡＣである。第２駆動部１８は、制御部５０からの制御信号に応じて、励起光源１４２に流す電流を制御する。

第１受光素子１９は、光増幅器１４の出力側、図の例では、光増幅器１４および波長可変光学フィルタ１５の間に配置され、光増幅器１４（光増幅媒体１４１）から出力される光信号のうち所定の割合で分岐された光信号の各波長のパワーを検出し、その結果を制御部５０に出力する。第１受光素子１９には、例えば光増幅器１４から出力される光の１〜１０％程度の光が入力される。第１受光素子１９は、例えばＴａｐ型のフォトダイオードである。第１受光素子１９では、光増幅器１４から出力される光信号のパワーが検出される。

第２受光素子２０は、ＶＯＡ１６の出力側に配置され、ＶＯＡ１６から出力される光信号のうち所定の割合で分岐された光信号の各波長のパワー（以下、外部出力パワーという）を検出し、その結果を制御部５０に出力する。第２受光素子２０は、例えばＴａｐ型のフォトダイオードである。第２受光素子２０には、例えばＶＯＡ１６から出力される光の１〜１０％程度の光が入力される。

記憶部３０は、制御部５０による光送信部１０の制御に使用される情報を記憶する。記憶部３０には、ＦＦ制御用の設定値およびＦＢ制御用の目標値を算出する際に使用される基本情報３１と、制御用設定値３２と、制御用目標値３３と、が記憶される。

基本情報３１は、例えば、ＶＯＡ変換情報３１１、光出力パワー基準値３１２、ＶＯＡ基準値３１３、第２駆動部基準値３１４、第２駆動部用設定値算出情報３１５、第１受光素子基準値３１６および第２受光素子基準値３１７を含む。

ＶＯＡ変換情報３１１は、ＶＯＡ１６の各減衰量に相当する第１駆動部１７の設定値を示す情報であり、第１駆動部用設定値３２１の算出時に使用される情報である。ＶＯＡ変換情報３１１は、予め測定によって求められる。図２は、ＶＯＡ変換情報の一例を示す図である。この図に示されるように、ＶＯＡ変換情報３１１には、ＶＯＡ１６で求められる減衰量を実現するために、ＶＯＡ１６に印加される電圧、すなわち第１駆動部１７への設定される電圧値が対応付けられて記憶される。

光出力パワー基準値３１２は、光送信装置１に光出力パワー指定値が設定されない場合に外部へ出力される光出力パワー値である。以下の説明では、光出力パワー基準値３１２は０ｄＢｍであるものとする。

ＶＯＡ基準値３１３は、目的のＯＳＮＲ値を得るためのＶＯＡ１６の値である。以下の例では、光出力パワー基準値３１２（０ｄＢｍ）である時に、ＶＯＡ基準値３１３は１０ｄＢであるものとする。

第２駆動部基準値３１４は、ＶＯＡ減衰量が１０ｄＢ（ＶＯＡ基準値３１３）に設定された条件で外部出力パワーが０ｄＢｍの時の第２駆動部１８の測定値である。この第２駆動部基準値３１４は、第２駆動部用設定値３２２の算出に用いられる。

第２駆動部用設定値算出情報３１５は、第２駆動部用設定値３２２を算出する際に用いられる関数である。第２駆動部用設定値算出情報３１５は、例えばＩ−Ｌ特性近似式である。Ｉ−Ｌ特性近似式は、光増幅器１４の注入電流−光出力特性（以下、Ｉ−Ｌ特性という）について算出した一次近似式の係数値である。Ｉ−Ｌ特性は、光増幅器１４について予め測定することによって求められる。例えば、第２駆動部用設定値算出情報３１５は、光出力パワー指定値と光出力パワー基準値３１２と第２駆動部基準値３１４とから、第２駆動部用設定値３２２を算出する式である。

第１受光素子基準値３１６は、ＶＯＡ減衰量が１０ｄＢ（ＶＯＡ基準値３１３）に設定された条件で外部出力パワーが０ｄＢｍとなるときに測定された第１受光素子１９の光強度値である。第１受光素子基準値３１６は、第１受光素子目標値の算出に使用される。

第２受光素子基準値３１７は、光出力パワー基準値３１２（０ｄＢｍ）において測定した第２受光素子２０の光強度値である。第２受光素子基準値３１７は、第２受光素子目標値の算出時に使用される。

制御用設定値３２は、光送信装置１が起動された後に第１駆動部１７および第２駆動部１８をＦＦ制御する際の第１駆動部１７および第２駆動部１８への設定値である。制御用設定値３２は、第１駆動部用設定値３２１および第２駆動部用設定値３２２を含む。

制御用目標値３３は、第２駆動部１８によるＦＦ制御が終了した後の第２駆動部１８のＦＢ制御に用いられる第２受光素子２０または第１受光素子１９で検出される光出力パワーの目標値である。制御用目標値３３は、制御切替目標値３３１、第１制御目標値３３２および第２制御目標値３３３を含む。

制御切替目標値３３１は、第２駆動部１８がＦＦ制御からＦＢ制御へと切り替える際の光増幅器１４の光出力パワーである。すなわち、制御切替目標値３３１は、第２駆動部用設定値３２２が第２駆動部１８に設定されたときの光増幅器１４の光出力パワーである。

第１制御目標値３３２は、第２駆動部１８によるＦＢ制御で使用される第１受光素子１９で検出される光出力パワーの目標値である。第１制御目標値３３２は、第２駆動部１８がＦＢ制御へと切り替わった後に使用される。

第２制御目標値３３３は、第２駆動部１８によるＦＢ制御で使用される第２受光素子２０で検出される外部出力パワーの目標値である。第２制御目標値３３３は、第１受光素子１９で検出される光出力パワーが第１制御目標値３３２になった後に使用される。

制御部５０は、起動時に、目標の光出力パワーが出力されるように第１駆動部１７および第２駆動部１８を制御する。制御部５０は、目標値算出部５１と、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２と、光増幅器用ＦＦ制御部５３と、第１ＦＢ制御部５４と、第２ＦＢ制御部５５と、第１切替部５６と、を有する。

目標値算出部５１は、第１駆動部１７および第２駆動部１８におけるＦＦ制御用の設定値を算出し、記憶部３０に記憶する設定値算出機能と、第２駆動部１８におけるＦＢ制御用の目標値を算出し、記憶部３０に記憶する目標値算出機能と、を有する。

設定値算出機能では、制御が開始された後に、光出力パワー指定値に応じた第１駆動部１７および第２駆動部１８におけるＦＦ制御用の設定値が算出される。

第１駆動部１７に設定する電圧の値、すなわち第１駆動部用設定値３２１を算出する場合には、目標値算出部５１は、記憶部３０から読み出したＶＯＡ基準値３１３および光出力パワー基準値３１２と、予め設定された光出力パワー指定値と、を用いて、次式（１）からＶＯＡ１６への設定減衰量を算出する。
設定減衰量（ｄＢ）＝ＶＯＡ基準値（ｄＢ）＋（光出力パワー基準値（ｄＢｍ）−光出力パワー指定値（ｄＢｍ）） ・・・（１）

目標値算出部５１は、ＶＯＡ１６への設定減衰量を算出すると、ＶＯＡ変換情報３１１から設定減衰量に相当するＶＯＡ１６に印加する電圧値を取得する。取得した電圧値が、第１駆動部用設定値３２１となる。

第２駆動部１８に設定する電圧の値、すなわち第２駆動部用設定値３２２を算出する場合には、目標値算出部５１は、記憶部３０から読み出した第２駆動部基準値３１４および光出力パワー基準値３１２と、予め設定された光出力パワー指定値と、を用いて、次式（２）から第２駆動部用設定値３２２を算出する。
第２駆動部用設定値＝１０＾（（光出力パワー指定値（ｄＢｍ）−光出力パワー基準値（ｄＢｍ））÷１０）×第２駆動部基準値 ・・・（２）

目標値算出機能では、第２駆動部１８によってＦＦ制御が開始された後に、光出力パワー指定値に応じた制御切替目標値３３１、第１制御目標値３３２および第２制御目標値３３３が算出される。例えば、目標値算出部５１は、光出力パワー指定値に応じた第１受光素子１９および第２受光素子２０のそれぞれで検出される制御切替目標値３３１および第２制御目標値３３３を算出する。また、第１受光素子１９で検出される光出力パワーが制御切替目標値３３１となった後で、外部出力が第２制御目標値３３３となるまでの間、外部出力の時間に対する傾きが低下しないようにするための光増幅器１４の光出力パワーである第１制御目標値３３２を算出する。

ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、起動処理が開始される時に、記憶部３０から第１駆動部用設定値３２１を記憶部３０から読み出し、第１駆動部１７に設定する。すなわち、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、第１駆動部用設定値３２１にしたがって、第１駆動部１７をＦＦ制御する第１ＦＦ制御部である。

光増幅器用ＦＦ制御部５３は、起動処理が開始される時に、記憶部３０から第２駆動部用設定値３２２を読み出し、第２駆動部１８に設定する。すなわち、光増幅器用ＦＦ制御部５３は、第２駆動部用設定値３２２にしたがって、第２駆動部１８をＦＦ制御する第２ＦＦ制御部である。

第１ＦＢ制御部５４は、第１受光素子１９で検出される光増幅器１４の光出力パワーが制御切替目標値３３１に達すると、記憶部３０から第１制御目標値３３２を取得し、光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２となるように第２駆動部１８をＦＢ制御する。すなわち、第１ＦＢ制御部５４は、第１受光素子１９で検出される光出力パワー（以下、第１モニタ値ともいう）が第１制御目標値３３２となるように第２駆動部１８に設定する電圧値をＦＢ制御する第１制御部である。なお、光増幅器１４の光出力パワーが制御切替目標値３３１に達したか否かは、第１受光素子１９で制御切替目標値３３１が得られたか否かをモニタすることで判定する。

第２ＦＢ制御部５５は、第１受光素子１９で検出される光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２に達すると、記憶部３０から第２制御目標値３３３を取得し、ＶＯＡ１６の外部出力が第２制御目標値３３３となるように第２駆動部１８をＦＢ制御する。すなわち、第２ＦＢ制御部５５は、第２受光素子２０で検出される光出力パワー（以下、第２モニタ値ともいう）が第２制御目標値３３３となるように、第１駆動部１７に設定する電圧値をＦＢ制御するＦＢ制御部である。

第１切替部５６は、第２駆動部１８に対する制御を、光増幅器用ＦＦ制御部５３、第１ＦＢ制御部５４および第２ＦＢ制御部５５の間で切り替える。すなわち、起動時には、第２駆動部１８が光増幅器用ＦＦ制御部５３によって制御されるように切り替えられ、ＦＦ制御時には第１受光素子１９の光出力パワーが制御切替目標値３３１に達した場合に第２駆動部１８が第１ＦＢ制御部５４によって制御されるように切り替えられる。また、ＦＢ制御時には、第１受光素子１９の光出力パワーが第１制御目標値３３２に達した場合に第２駆動部１８が第２ＦＢ制御部５５によって制御されるように切り替えられる。

つぎに、このような構成の光送信装置１での処理について説明する。図３は、実施例にかかる光送信装置での制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。図４は、実施例にかかる光送信装置の制御処理の手順の一例を示すタイムチャートである。図４（ａ）はＶＯＡでの減衰量の時間変化を示す図であり、横軸は処理時間を示し、縦軸はＶＯＡの減衰量を示す。図４（ｂ）は光増幅器の光出力の時間変化を示す図であり、横軸は処理時間を示し、縦軸は第１受光素子でモニタされる光増幅器の出力値を示す。図４（ｃ）は光送信装置の光出力の時間変化を示す図である。横軸は処理時間であり、縦軸は第２受光素子でモニタされる光送信装置の出力値を示す。図４（ｄ）はＶＯＡでの制御方式を示す図であり、図４（ｅ）は光増幅器での制御方式を示す図である。

光送信装置１が起動されると、まず、制御部５０の目標値算出部５１は、設定された光出力パワー指定値に対応するＶＯＡ１６への設定減衰量を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、目標値算出部５１は、記憶部３０からＶＯＡ基準値３１３と光出力パワー基準値３１２とを読み出し、（１）式を用いて設定減衰量を算出する。ついで、目標値算出部５１は、設定減衰量から第１駆動部用設定値３２１を算出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ１２）。具体的には、目標値算出部５１は、記憶部３０のＶＯＡ変換情報３１１を参照して、設定減衰量に相当するＶＯＡ１６に印加する電圧値を取得し、取得した電圧値を第１駆動部用設定値３２１として記憶部３０に記憶する。

また、目標値算出部５１は、設定された光出力パワー指定値に対応する第２駆動部用設定値３２２を算出し、記憶部３０に記憶する（ステップＳ１３）。具体的には、目標値算出部５１は、記憶部３０から光出力パワー基準値３１２と第２駆動部基準値３１４とを読み出し、（２）式で示される第２駆動部用設定値算出情報３１５（一次のＩ−Ｌ特定近似式）を用いて、第２駆動部用設定値３２２を算出する。

ついで、第１切替部５６で、第２駆動部１８に光増幅器用ＦＦ制御部５３が接続されるように切り替えが行われる（ステップＳ１４）。その後、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、記憶部３０から第１駆動部用設定値３２１を取得し、第１駆動部１７に設定し（ステップＳ１５）、光増幅器用ＦＦ制御部５３は、記憶部３０から第２駆動部用設定値３２２を取得し、第２駆動部１８に設定する（ステップＳ１６）。これによって、第１駆動部１７は第１駆動部用設定値３２１で示される電圧をＶＯＡ１６に印加し、第２駆動部１８は、第２駆動部用設定値３２２で示される電圧を励起光源１４２に印加する。つまり、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２による第１駆動部１７のＦＦ制御と、光増幅器用ＦＦ制御部５３による第２駆動部１８のＦＦ制御と、が並行して開始される。

その後、光増幅器用ＦＦ制御部５３またはＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、第１駆動部用設定値３２１および第２駆動部用設定値３２２を設定した時刻、すなわちＦＦ制御を開始した時刻（ここでは、Ｔ０とする）を記憶部３０に保存する（ステップＳ１７）。

ＦＦ制御が開始されると、目標値算出部５１は、光増幅器１４をＦＢ制御するための目標値の算出処理を行う。ここでは、まず、目標値算出部５１は、光増幅器１４でＦＦ制御からＦＢ制御へと切り替える制御切替目標値３３１を算出する（ステップＳ１８）。制御切替目標値３３１は、第２駆動部用設定値３２２が励起光源１４２に印加された時に、第１受光素子１９で検出される光増幅器１４の光出力パワーである。目標値算出部５１は、記憶部３０から光出力パワー基準値３１２と第１受光素子基準値３１６とを取得し、例えば次式（３）を用いて制御切替目標値３３１を算出する。
制御切替目標値＝１０＾（（光出力パワー指定値（ｄＢｍ）−光出力パワー基準値（ｄＢｍ））÷１０）×第１受光素子基準値 ・・・（３）

また、目標値算出部５１は、設定された光出力パワー指定値の場合に、光送信装置１が最終的に出力する外部出力パワーである第２制御目標値３３３を算出する（ステップＳ１９）。具体的には、目標値算出部５１は、記憶部３０から光出力パワー基準値３１２と第２受光素子基準値３１７とを取得し、例えば次式（４）を用いて第２制御目標値３３３を算出する。
第２制御目標値＝１０＾（（光出力パワー指定値（ｄＢｍ）−光出力パワー基準値（ｄＢｍ））÷１０）×第２受光素子基準値 ・・・（４）

さらに、目標値算出部５１は、光増幅器１４のＦＦ制御後のＦＢ制御の第１制御目標値３３２を算出するタイミングである第１制御目標値算出強度を設定する（ステップＳ２０）。第１制御目標値算出強度は、制御切替目標値３３１よりも小さく設定される。第１制御目標値算出強度として、例えば制御切替目標値３３１の半分の値とすることができる。

その後、第１受光素子１９で検出される光出力パワー（第１モニタ値）と、第２受光素子２０で検出される光出力パワー（第２モニタ値）と、がモニタされる（ステップＳ２１）。そして、目標値算出部５１は、第１モニタ値が第１制御目標値算出強度未満であるかを判定する（ステップＳ２２）。第１モニタ値が第１制御目標値算出強度未満である場合（ステップＳ２２でＹｅｓの場合）には、ステップＳ２１へと戻る。

また、第１モニタ値が第１制御目標値算出強度以上である場合（ステップＳ２２でＮｏの場合）には、第１モニタ値が第１制御目標値算出強度以上となった時刻Ｔ１を保存する（ステップＳ２３）。その後、目標値算出部５１は、時間に対する光増幅器１４の光出力パワーを示すグラフが直線であると仮定して、その傾きを算出する（ステップＳ２４）。具体的には、ＦＦ制御を開始した時刻Ｔ０と、第１モニタ値が第１制御目標値算出強度となった時刻Ｔ１と、第１制御目標値算出強度（すなわち、時刻Ｔ１での第１モニタ値）と、から、光増幅器１４の光出力パワーの傾きを、次式（５）を用いて算出する。
光増幅器の光出力パワーの傾き＝第１モニタ値÷（Ｔ１−Ｔ０） ・・・（５）

同様に、目標値算出部５１は、時間に対する光送信装置１の外部出力を示すグラフが直線であると仮定して、その傾きを算出する（ステップＳ２５）。具体的には、ＦＦ制御を開始した時刻Ｔ０と、第１モニタ値が第１制御目標値算出強度となった時刻Ｔ１と、時刻Ｔ１での光送信装置１の外部出力（すなわち、時刻Ｔ１での第２モニタ値）と、から、光送信装置１の外部出力の傾きを、次式（６）を用いて算出する。
光送信装置の外部出力の傾き＝第２モニタ値÷（Ｔ１−Ｔ０） ・・・（６）

ついで、目標値算出部５１は、光送信装置１の外部出力が第２制御目標値３３３となる時刻Ｔ２を算出する（ステップＳ２６）。この時刻Ｔ２は、光増幅器１４のＦＢ制御の目標を光増幅器１４の光出力パワーから光送信装置１の外部出力に切り替える時刻である。ここでは、時間に対する光送信装置１の外部出力を示すグラフが直線であると仮定しているので、第２制御目標値３３３と、光送信装置１の外部出力の傾きと、を用いて、次式（７）によって時刻Ｔ２が算出される。
Ｔ２＝第２制御目標値÷光送信装置の出力直線の傾き ・・・（７）

さらに、目標値算出部５１は、光増幅器１４のＦＦ制御が終了した後にＦＢ制御を実行する際の第１制御目標値３３２を算出する（ステップＳ２７）。ここでも、時間に対する光増幅器１４の光出力パワーを示すグラフが直線であると仮定して、光増幅器１４の光出力パワーの傾きと時刻Ｔ２と時刻Ｔ０とを用いて、次式（８）によって第１制御目標値３３２が算出される。
第１制御目標値＝光増幅器の光出力パワーの傾き×（Ｔ２−Ｔ０） ・・・（８）

その後、第１ＦＢ制御部５４は、第１受光素子１９で検出される第１モニタ値をモニタし（ステップＳ２８）、第１モニタ値が制御切替目標値３３１未満であるかを判定する（ステップＳ２９）。すなわち、第１ＦＢ制御部５４は、第１モニタ値が制御切替目標値３３１に達したか否かによって、光増幅器用ＦＦ制御部５３によるＦＦ制御が終了したかを判定する。第１モニタ値が制御切替目標値３３１未満である場合（ステップＳ２９でＹｅｓの場合）には、処理がステップＳ２８へと戻る。

第１モニタ値が制御切替目標値３３１以上である場合（ステップＳ２９でＮｏの場合）、すなわち光増幅器用ＦＦ制御部５３による制御によって、第１モニタ値が切替制御目標値（図４（ｂ）のＥ点、時刻Ｔｅ）に到達した場合には、第１切替部５６は、第２駆動部１８が第１ＦＢ制御部５４と接続されるように切り替える（ステップＳ３０）。第１ＦＢ制御部５４は、制御目標値を記憶部３０から取得した第１制御目標値３３２に設定し（ステップＳ３１）、光増幅器１４に対するＦＢ制御を実施する（ステップＳ３２）。なお、一般的に、ＶＯＡ１６よりも光増幅器１４の方が応答特性が速い。例えば、ＶＯＡ１６の応答特性は数ｍｓｅｃオーダであるが、光増幅器１４の応答特性は、数十μｓｅｃオーダである。そのため、光増幅器１４のＦＦ制御の方がＶＯＡ１６のＦＦ制御よりも先に終了し、光増幅器１４ではＦＦ制御からＦＢ制御へと切り替えられる。

ここで、光増幅器１４のＦＦ制御が終了（光増幅器１４の光出力パワーが切替制御目標値に到達）した時点で、通常の目標値を維持するような光増幅器１４の制御を実施した場合には、Ｅ点以降では光送信装置１の外部出力を上げる動作としては、ＶＯＡ１６のＦＦ制御のみとなる。そのため、図４（ｃ）では、光増幅器１４のＦＦ制御の終了時刻Ｔｅ以降は、直線Ｅ２で示したような上昇グラフとなり、傾斜が緩くなる分、目標となる外部出力への到達までの時間が遅くなる。すなわち、ＶＯＡ１６が制御目標に到達する時に、光送信装置１の外部出力は目標（第２制御目標値３３３）に到達することになる。

そこで、本実施例では、Ｅ点以降の処理の高速化を図るために、ステップＳ３０〜Ｓ３２に示されるように、Ｅ点に到達時に光増幅器１４の制御がＦＦ制御からＦＢ制御へと切り替えられる。これによって、ＶＯＡ１６のＦＦ制御と並行して、継続して光増幅器１４の出力が上昇するため、光送信装置１の外部出力の傾き（出力勾配）を下げずに目標の外部出力まで短時間で到達させることができる。ただし、Ｅ地点では、光増幅器１４は既に切替制御目標値に到達しているため、この切替制御目標値で光増幅器１４のＦＢ制御を実施しても光増幅器１４の出力は上昇しない。そこで、ステップＳ３１で説明したように新たな第１制御目標値３３２を立て、第１受光素子１９で検出される光出力パワーが第１制御目標値３３２となるようにＦＢ制御が行われる。

また、図１に示されるように、第１受光素子１９は、ＶＯＡ１６の入力側に配置されているため、ＶＯＡ１６のＦＦ制御の動作中であってもＶＯＡ１６による影響は受けない。つまり、光増幅器１４のＦＢ制御はＶＯＡ１６のＦＦ制御と並行動作が可能である。

その後、第１ＦＢ制御部５４は、第１モニタ値が第１制御目標値３３２未満であるかを判定する（ステップＳ３３）。第１モニタ値が第１制御目標値３３２未満である場合（ステップＳ３３でＹｅｓの場合）には、ステップＳ３２へと戻る。

第１モニタ値が第１制御目標値３３２以上である場合（ステップＳ３３でＮｏの場合）には、第１切替部５６は、第２駆動部１８が第２ＦＢ制御部５５と接続されるように切り替える（ステップＳ３４）。第２ＦＢ制御部５５は、制御目標値を第２制御目標値３３３に設定し（ステップＳ３５）、第２受光素子２０での第２モニタ値をモニタしながら（ステップＳ３６）、光増幅器１４でのＦＢ制御が実施される（ステップＳ３７）。

なお、第１モニタ値が第１制御目標値３３２に到達する時刻Ｔ２は、光送信装置１の外部出力が第２制御目標値３３３に到達した時刻でもある。つまり、時刻Ｔ２以降では、目標となる外部出力が得られるので、光送信装置１の起動処理が終了したことになる。そのため、本実施例においては、Ｔ２−Ｔ０が起動時間ｔｓとなる。

ただし、時刻Ｔ２では、ＶＯＡ１６のＦＦ制御はまだ実施途中であるので、時刻Ｔ２以降では、光送信装置１の外部出力が第２制御目標値３３３よりも上昇することになる。これを回避するために、時刻Ｔ２で、光増幅器１４のＦＢ制御の制御目標が、光増幅器１４の光出力パワーに関する第１制御目標値３３２から、光送信装置１の外部出力に関する第２制御目標値３３３へと切り替えられる。この光増幅器１４のＦＢ制御の切り替えによって、外部出力は光出力パワー指定値である第２制御目標値３３３に留まることができる。

その後、ステップＳ３６へと戻り、第２制御目標値３３３を制御目標値としたＦＢ制御が、例えば光送信装置１の電源がオフにされるまで、継続して行われることになる。なお、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が終わるのは、時刻Ｔｖである。

ここで、比較例と比較した本実施例の効果について説明する。図５は、比較例による光送信装置の構成を模式的に示す図である。光送信装置１００は、光送信部１０と、記憶部３０と、制御部５０と、を備える。光送信部１０は、本実施例の図１とは異なり、光増幅器１４の出力側の第１受光素子１９が設けられておらず、ＶＯＡ１６の出力側にのみ受光素子２０ａが設けられている。

制御部５０は、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２と、光増幅器用ＦＢ制御部５７と、を有する。ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、光送信装置１の起動時に目標のＶＯＡ１６の減衰量となるようにＦＦ制御を行う。光増幅器用ＦＢ制御部５７は、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が終了した後に、受光素子２０ａで検出される光送信装置１００の外部出力が制御目標値となるようにＦＢ制御を行う。記憶部３０には、光増幅器１４のＦＢ制御用の制御目標値３４が記憶される。なお、実施例と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その説明を省略している。

図６は、比較例による光送信装置の起動時の制御処理の手順を示すタイムチャートである。図６（ａ）は、ＶＯＡでの減衰量の時間変化を示す図であり、横軸は処理時間を示し、縦軸はＶＯＡの減衰量を示す。図６（ｂ）は光送信装置の光出力の時間変化を示す図である。横軸は処理時間であり、縦軸は受光素子でモニタされる光送信装置の出力値を示す。図６（ｃ）はＶＯＡでの制御方式を示す図であり、図６（ｄ）は光増幅器での制御方式を示す図である。

比較例では、光送信装置１００の起動後、時刻Ｔ０で、制御部５０のＶＯＡ用ＦＦ制御部５２によって、第１駆動部１７に第１駆動部用設定値３２１が設定され、ＦＦ制御が開始される。この間、光増幅器１４は停止した状態にあり、光信号は外部に出力されない。

時刻ＴｖでＶＯＡ１６の減衰量が目標値に到達し、収束すると、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が停止され、光増幅器用ＦＢ制御部５７によって、受光素子２０ａで検出される光出力パワーが記憶部３０に記憶されている制御目標値３４となるように、光増幅器１４のＦＢ制御が開始される。受光素子２０ａで検出される外部出力であるモニタ値が、制御目標値３４に到達すると、光送信装置１００としての処理が開始される。このように、比較例では、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が終了した後に、光増幅器１４のＦＢ制御を実施していた。受光素子２０ａでのモニタ値が制御目標値３４に到達した時刻をＴ３とすると、比較例の光送信装置１００による起動時間ｔｓｃは、Ｔ３−Ｔ０となり、この値は、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が終了するまでに要する時間Ｔｖ−Ｔ０よりも大きい。

これに対して、本実施例では、起動時に、第１駆動部１７および第２駆動部１８を並行してそれぞれの目標値に到達するように制御する。そのため、図４（ｃ）に示されるように、本実施例による起動時間ｔｓは、ＶＯＡ１６のＦＦ制御が終了するまでに要する時間Ｔｖ−Ｔ０よりも短い。すなわち、本実施例の構成によって、光送信装置１の起動時間を比較例に比して短縮することができる。

また、光増幅器１４に関して、起動直後にＦＦ制御を行う光増幅器用ＦＦ制御部５３と、光増幅器１４の光出力パワーが制御切替目標値３３１に到達すると、光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２となるようにＦＢ制御する第１ＦＢ制御部５４と、光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２になると外部出力が第２制御目標値３３３となるようにＦＢ制御する第２ＦＢ制御部５５と、これらの制御部を切り替える第１切替部５６と、を設けた。これによって、ＦＦ制御が終了した後も、ＦＦ制御のときと同様に光増幅器１４の出力を急激に上げることができるので、起動時間をＶＯＡ１６のＦＦ制御に要する時間よりも短縮することができる。

さらに、ＶＯＡ１６の出力側に設けられる第２受光素子２０に加え、光増幅器１４とＶＯＡ１６との間に第１受光素子１９を設けたので、第１受光素子１９をモニタすることで、ＶＯＡ１６のＦＦ制御と並行して、光増幅器１４のＦＢ制御を実施することができる。

これまで、光送信装置１および光送信装置１の制御方法に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、変形例について説明する。

［変形例１］
図７は、変形例１にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。変形例１による光送信装置１ａでは、第１受光素子１９および第２受光素子２０の出力が、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２にも出力される。また、目標値算出部５１は、光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２に到達する時刻Ｔ２になると、新たな第１駆動部用設定値３２１を算出し、記憶部３０に記憶する。具体的には、目標値算出部５１は、時刻Ｔ２になると、第１受光素子１９および第２受光素子２０の出力値の差分をＶＯＡ１６での減衰量とし、この減衰量に対応する電圧値をＶＯＡ変換情報３１１から取得し、取得した電圧値を新たな第１駆動部用設定値３２１として記憶部３０に記憶する。なお、図７では、第１受光素子１９と第２受光素子２０との間には、波長可変光学フィルタ１５が設けられているので、第１受光素子１９および第２受光素子２０の出力値の差分を、波長可変光学フィルタ１５での減衰量で補正したものをＶＯＡ１６での減衰量としてもよい。また、正確なＶＯＡ１６での減衰量を求める場合には、第１受光素子１９を波長可変光学フィルタ１５とＶＯＡ１６との間に配置してもよい。

ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、時刻Ｔ２になると、それまでのＦＦ制御を停止し、記憶部３０から新たな第１駆動部用設定値３２１を取得し、新たな第１駆動部用設定値３２１で示される電圧を第１駆動部１７に印加する。なお、図７では、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８は、変形例１にかかる光送信装置の制御処理の手順の一例を示すタイムチャートである。図８（ａ）はＶＯＡでの減衰量の時間変化を示す図であり、横軸は処理時間を示し、縦軸はＶＯＡの減衰量を示す。図８（ｂ）は光増幅器の光出力の時間変化を示す図であり、横軸は処理時間を示し、縦軸は第１受光素子でモニタされる光増幅器の出力値を示す。図８（ｃ）は光送信装置の光出力の時間変化を示す図である。横軸は処理時間であり、縦軸は第２受光素子でモニタされる光送信装置の出力値を示す。図８（ｄ）はＶＯＡでの制御方式を示す図であり、図８（ｅ）は光増幅器での制御方式を示す図である。

図８では、時刻Ｔ２までは、実施例と同様の処理が行われる。しかし、時刻Ｔ２になると、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２は、ＶＯＡ１６のＦＦ制御を停止する。また、目標値算出部５１は、第１受光素子１９および第２受光素子２０の出力強度を用いてＶＯＡ１６での減衰量を算出し、算出した減衰量に対応する電圧値をＶＯＡ変換情報３１１から取得して新たな第１駆動部用設定値３２１とする。第１駆動部１７は、新たな第１駆動部用設定値３２１をＶＯＡ１６に印加する。なお、時刻Ｔ２以降では、実施例と同様の制御をしてもよいし、ＶＯＡ１６の減衰量は変化しないので、光増幅器１４の光出力パワーを一定としてもよい。これによって、光送信装置１ａの外部出力も一定とすることができる。

［変形例２］
図９は、変形例２にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。変形例２による光送信装置１ｂでは、制御部５０の構成が図１とは異なる。すなわち、制御部５０は、第２ＦＢ制御部５５を含まず、代わりにＶＯＡ用ＦＢ制御部５８と、第２切替部５９と、が設けられる。また、第１受光素子１９および第２受光素子２０は、検出結果をＶＯＡ用ＦＢ制御部５８へと出力する。

目標値算出部５１の目標値算出機能は、光増幅器１４の光出力パワーが第２目標値に到達する時刻Ｔ２以降のＶＯＡ１６をＦＢ制御する際に使用する第３制御目標値をさらに算出する。具体的には、目標値算出部５１は、時刻Ｔ２での第１受光素子１９および第２受光素子２０の出力からＶＯＡ１６での減衰量を算出し、この算出した減衰量をＶＯＡ１６に対するＦＢ制御での第３制御目標値３３４として、記憶部３０に記憶する。また、記憶部３０には、第３制御目標値３３４が記憶される。

ＶＯＡ用ＦＢ制御部５８は、時刻Ｔ２になると、記憶部３０から第３制御目標値３３４を取得し、第１駆動部１７に設定し、第１受光素子１９および第２受光素子２０で検出される出力強度を用いて、ＦＢ制御を開始する。

第２切替部５９は、時刻Ｔ２になると、あるいは光増幅器１４の光出力パワーが第１制御目標値３３２に到達したことを検知すると、第１駆動部１７がＶＯＡ用ＦＢ制御部５８と接続されるように切り替える。

実施例では、第１切替部５６は、光増幅器１４の出力強度が第１制御目標値３３２に到達した時刻Ｔ２で、第１ＦＢ制御部５４から第２ＦＢ制御部５５へと切り替えていた。しかし、変形例２では、第１ＦＢ制御部５４は、時刻Ｔｅ以降も光増幅器１４の出力強度が第１制御目標値３３２となるようにＦＢ制御を行う。このように、時刻Ｔｅ以降では、ＶＯＡ１６と光増幅器１４とがそれぞれ所定の目標値となるように、並行してＦＢ制御されるので、光送信装置１ｂの外部出力も光出力パワー指定値となる。

なお、図９では、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、変形例２における光送信装置１ｂの起動処理時におけるタイムチャートは、図８に示したものと同様となる。

［変形例３］
図１０は、変形例３にかかる光送信装置の構成の一例を模式的に示す図である。変形例３による光送信装置１ｃでは、制御部５０の構成が図１とは異なる。すなわち、制御部５０は、第１ＦＢ制御部５４を含まず、代わりに第２光増幅器用ＦＦ制御部６０が設けられる。また、図１の光増幅器用ＦＦ制御部５３を第１光増幅器用ＦＦ制御部５３としている。

第２光増幅器用ＦＦ制御部６０は、光増幅器１４の出力強度が新たな第２駆動部用設定値３２２となるようにＦＦ制御する。この場合、新たな第２駆動部用設定値３２２は、実施例で求めた第１制御目標値３３２の光出力パワーを光増幅器１４が出力したときに励起光源１４２に印加される電圧値である。第２光増幅器用ＦＦ制御部６０は、第１制御部に対応する。

また、目標値算出部５１は、第１制御目標値３３２を算出した後、第１制御目標値３３２に対応する励起光源１４２に印加する電圧値を算出し、新たな第２駆動部用設定値３２２として記憶部３０に記憶する。

なお、図１０では、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、変形例３における光送信装置１ｃの起動処理時におけるタイムチャートは、図４に示されるものと同様となる。

図１１は、実施例および変形例１〜３にかかる光送信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。光送信装置１，１ａ〜１ｃは、光送信回路２１０と、メモリ２２０と、プロセッサ２３０と、を含む。メモリ２２０とプロセッサ２３０とは例えばバス２４０によって接続され、プロセッサ２３０と光送信回路２１０とは、例えば信号線２５０を介して接続される。上記した実施例および変形例１〜３の光送信部１０は光送信回路２１０によって実現される。上記した実施例および変形例１〜３の記憶部３０はメモリ２２０によって実現される。また、上記した実施例および変形例１〜３の目標値算出部５１、ＶＯＡ用ＦＦ制御部５２、光増幅器用ＦＦ制御部５３、第１ＦＢ制御部５４、第２ＦＢ制御部５５、第１切替部５６、ＶＯＡ用ＦＢ制御部５８、第２切替部５９および第２光増幅器用ＦＦ制御部６０は、プロセッサ２３０によって実現される。

１，１ａ〜１ｃ 光送信装置
１０ 光送信部
１１ ドライバ
１２ 光源
１３ 変調器
１４ 光増幅器
１５ 波長可変光学フィルタ
１６ ＶＯＡ
１７ 第１駆動部
１８ 第２駆動部
１９ 第１受光素子
２０ 第２受光素子
３０ 記憶部
３１ 基本情報
３２ 制御用設定値
３３ 制御用目標値
５０ 制御部
５１ 目標値算出部
５２ ＶＯＡ用ＦＦ制御部
５３ 光増幅器用ＦＦ制御部
５４ 第１ＦＢ制御部
５５ 第２ＦＢ制御部
５６ 第１切替部
５８ ＶＯＡ用ＦＢ制御部
５９ 第２切替部
６０ 第２光増幅器用ＦＦ制御部
１４１ 光増幅媒体
１４２ 励起光源
２１０ 光送信回路
２２０ メモリ
２３０ プロセッサ
２４０ バス
２５０ 信号線

Claims (8)

1. 励起光源と、光信号および前記励起光源からの励起光が導波される光増幅媒体と、を含む光増幅器と、
   前記光増幅器から出力される前記光信号の減衰量を調整するＶＯＡと、
   前記ＶＯＡを駆動する第１駆動部と、
   前記励起光源を駆動する第２駆動部と、
   前記光増幅器から出力される前記光信号の一部を分岐し、分岐した前記光信号の光出力パワーを検出する第１受光素子と、
   起動時に前記第１駆動部に第１設定値を設定し、前記第１駆動部をフィードフォワード（以下、ＦＦという）制御する第１ＦＦ制御部と、
   起動時に前記第２駆動部に第２設定値を設定し、前記第２駆動部をＦＦ制御する第２ＦＦ制御部と、
   前記第１受光素子で検出される前記光増幅器の前記光信号の光出力パワーが第１制御目標値となるように、前記第２駆動部を制御する第１制御部と、
   前記第２ＦＦ制御部によるＦＦ制御によって前記第２設定値に対応する前記光増幅器の光出力パワーに到達すると、前記第２ＦＦ制御部から前記第１制御部へと切り替える第１切替部と、
   を備えたことを特徴とする光送信装置。
2. 前記第１制御部は、前記第１受光素子で検出される光出力パワーが前記第１制御目標値となるように、前記第２駆動部をフィードバック（以下、ＦＢという）制御することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
3. 前記第１制御部は、前記第１制御目標値に対応する前記励起光源への印加電圧値である第３設定値を前記第２駆動部に設定し、前記第２駆動部をＦＦ制御することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
4. 前記ＶＯＡから出力される前記光信号の一部を分岐し、分岐した前記光信号の光出力パワーを検出する第２受光素子と、
   前記第２受光素子で検出される前記ＶＯＡの前記光信号の外部出力が第２制御目標値となるように、前記第２駆動部をＦＢ制御するＦＢ制御部と、
   をさらに備え、
   前記第１切替部は、前記第１制御部によるＦＢ制御によって前記第１受光素子で検出される光出力パワーが前記第１制御目標値に到達すると、前記第１制御部から前記ＦＢ制御部へと切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
5. 前記第２受光素子は、前記ＶＯＡの直前に配置されることを特徴とする請求項４に記載の光送信装置。
6. 起動時に、光増幅器から出力される光信号の減衰量を調整するＶＯＡを駆動する第１駆動部に第１設定値を設定し、前記第１駆動部をフィードフォワード（以下、ＦＦという）制御する第１ＦＦ制御工程と、
   起動時に、前記光増幅器に含まれる励起光源を駆動する第２駆動部に第２設定値を設定し、前記第２駆動部をＦＦ制御する第２ＦＦ制御工程と、
   前記第２ＦＦ制御工程でのＦＦ制御によって第２設定値に対応する前記光増幅器の光出力パワーに到達すると、第１受光素子で検出される前記光増幅器の前記光信号の光出力パワーが第１制御目標値となるように前記第２駆動部を制御する第１制御へと切り替える第１切替工程と、
   を含むことを特徴とする光送信装置の制御方法。
7. 前記第１切替工程では、前記第１受光素子で検出される光出力パワーが前記第１制御目標値となるように、前記第２駆動部をＦＢ制御することを特徴とする請求項６に記載の光送信装置の制御方法。
8. 前記第１切替工程では、前記第１制御目標値に対応する前記励起光源への印加電圧値である第３設定値を前記第２駆動部に設定し、前記第２駆動部をＦＦ制御することを特徴とする請求項６に記載の光送信装置の制御方法。

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