JP3684531B2 - 光受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムに適用できる光受信機に関する。
エルビウム（Ｅｒ）等の希土類をドープした光ファイバーを用いて、光信号を直接増幅する光ファイバー増幅器が知られている。又大容量伝送を行う為に、複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムも知られている。このような波長多重光伝送システムに於いて、希土類ドープ光ファイバー増幅器を適用する場合、光信号の波長が単一でないことによる問題点や、チャネル数（波長数）に対応して入力される光パワーが変動する問題点等を解決することが必要となる。
【０００２】
【従来の技術】
複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムに於ける送信装置，中継装置，受信装置に適用される光装置は、希土類をドープした光ファイバー増幅器を用いる場合が一般的であり、複数の波長の光信号を合波した波長多重光信号と励起レーザーダイオードからの励起光とを光ファイバー増幅器に入力し、その出力光の一部をホトダイオードにより検出して励起光パワーを制御し、増幅出力光が所定値となるように増幅利得を制御する光利得一定制御手段を設けた構成が知られている。
【０００３】
又この光ファイバー増幅器の出力波長多重光信号を光可変減衰器に入力し、その出力光を検出して光減衰量を制御し、波長多重光信号レベルを所定値の範囲とする光出力一定制御手段を設けることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバー増幅器は、波長依存性を有することから、波長多重光信号を増幅する場合、以下のような問題点がある。
▲１▼．チャネル数の変化。
▲２▼．分散補償光ファイバー等の挿入損失。
▲３▼．高出力レベルの光出力一定制御。
しかし、このような問題点▲１▼〜▲３▼については、前述の従来の光ファイバー増幅器に対しては何ら配慮されていないものである。
【０００５】
即ち、▲１▼のチャネル数の変化の問題点として、チャネル数は、波長対応のチャネル数の使用，未使用により増減するものであり、波長多重光信号の受信側に於ける所望のＳ／Ｎを確保する為に、波長対応に所定の増幅光出力パワーＰが必要である。例えば、チャネル数をｎとすると、光ファイバー増幅器の全光出力Ｐｃは、ｎ×Ｐになるように制御される。この場合、チャネル数ｎに、＋α又は−αの変動が生じると、即ち、チャネル数の増減があると、全光出力を、（ｎ±α）Ｐとなるように制御することになる。この切替過程に於いて波長対応の光パワーの変動が生じるから、非線形劣化やＳ／Ｎ劣化が生じる問題がある。
【０００６】
又▲２▼の分散補償光ファイバー等の挿入損失について、例えば、長距離大容量の光伝送システムに於いては、伝送光ファイバーの分散を補償する為に、光ファイバー増幅器と共に中継装置に分散補償光ファイバーを設けるものである。その場合、分散補償光ファイバーの挿入損失があり、その損失のばらつきが、光ファイバー増幅器を含む中継装置の光出力レベルのばらつきとなる問題がある。
【０００７】
又▲３▼の高出力レベルの光出力一定制御について、光ファイバー増幅器による増幅光出力レベルが所定範囲を超えるようなことがあっても、光可変減衰器により光出力を一定に維持するものであるが、この光可変減衰器による減衰量を予め考慮して光ファイバー増幅器により余分に増幅しておく必要がある。その場合、入力光信号のレベル変動に対して、光利得一定制御を行う為の励起用レーザーダイオードの出力パワーをほぼ指数関数的に制御する必要がある。そのために、比較的大容量の励起用レーザーダイオードを設けて、指数関数的な制御に対応できるように構成する必要があり、大容量のレーザーダイオードは高価であるから、経済的な問題がある。
本発明は、波長多重光信号を伝送路を介して伝送し、チャネル数が変化した場合、波長多重光信号の非線形特性の劣化やＳ／Ｎの劣化に対応できる光受信機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受信機は、波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを設けている。
【０００９】
又波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される可変光減衰器と、この可変光減衰器からの光信号を受信する受信手段とを設けるている。又波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と可変減衰器とからなる手段と、この手段からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。
【００１０】
又複数の異なる波長の光信号を多重化した光波長多重信号を増幅する光増幅手段と、この光増幅手段の利得を一定となるように制御する第１制御状態と、光増幅手段の光出力を一定となるように制御する第２制御状態とに於いて光増幅手段を制御可能であり、光波長多重信号を構成する光信号の波長数変化時に第１制御状態で制御し、波長数変化のない時は波長数に応じた光出力となるように第２制御状態で制御する手段とを有する光増幅装置を伝送路に設けた伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。又前記伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される可変減衰器と、この可変減衰器からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。又前記伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と可変減衰器とからなる手段と、この手段からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は波長多重光伝送システムの説明図であり、波長多重光伝送システムの送信側と受信側とを含む概要を示し、光ファイバーによる伝送路によって４チャネル分を多重化して送信する場合を示している。即ち、４個の送信ユニット２０ー１〜２０ー４により、波長λ１〜λ４の個々の光キャリアーは、伝送すべき情報により変調されて送信されるもので、波長λ１〜λ４は個々のチャネルを表している。
【００１２】
異なる波長λ１〜λ４の光信号は光多重化装置２２により多重化されて波長多重光信号になる。この波長多重光信号は、光ファイバー２４により光多重分離装置（光デマルチプレクサー）２６に伝送される。この光多重分離装置２６は波長多重光信号を分離して、波長λ１〜λ４をそれぞれ有する４個の光信号とし、それぞれの受信ユニット（光受信機）２８ー１〜２８ー４に入力され、受信増幅処理されて、送信ユニットからの情報を復元する受信手段を備えている。
【００１３】
上記の波長多重光伝送システムでは４個のキャリアーを多重化しているが、４個以上のキャリアーを多重化することも通常的に行われている。更に多くの異なるキャリアーを一度に多重化して受信ユニット（光受信機）側へ伝送することも出来る。この方法に於いては、相対的に大量のデータを光ファイバーを用いて送信することが出来る。
【００１４】
図２は波長多重光伝送システムの光増幅装置の説明図であり、第一の部分１０００（ここでは、「希土類をドープした光ファイバー増幅器部」と称する）及び第二の部分２０００（ここでは、「電気的に制御される光装置部」と称する）を含んでいる場合を示す。第一の部分１０００は、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）３４、光分岐カプラー３６1 ，３６2 、光アイソレーター３８1 ，３８2 、ホトダイオード（ＰＤ）４０1 ，４０2 、光波長多重化カプラー４２、励起レーザーダイオード（ＬＤ）４４及び自動光利得制御回路（ＡＧＣ）４６を含んでいる。
【００１５】
第二の部分２０００は、光分岐カプラー３６3 、電気的に制御される可変光減衰器（ＡＴＴ）４８、ホトダイオード（ＰＤ）４０3 、及び自動レベル制御回路（ＡＬＣ）５０を含んでいる。例えば、可変光減衰器４８は、光磁気材料により構成される。しかし、種々の異なるタイプの可変光減衰器が使用可能である。
【００１６】
波長多重光信号は光分岐カプラー３６1 、光アイソレーター３８及び光波長多重化カプラー４２を通して希土類をドープした光ファイバー３４に送られる。励起光ビームは光波長多重化カプラー４２を通じて励起レーザーダイオード４４から希土類をドープした光ファイバー３４に送出される。波長多重光信号は希土類をドープした光ファイバー３４により増幅されて、光アイソレーター３８2 及び光分岐カプラー３６2 を通して可変光減衰器４８に入力される。
【００１７】
光分岐カプラー３６1 により分岐された波長多重光信号は、ホトダイオード４０1 により電気信号に変換され、自動光利得制御回路４６に入力される。光分岐カプラー３６2 により分岐された増幅出力波長多重光信号の一部はホトダイオード４０2 により電気信号に変換されて、自動光利得制御回路４６に入力される。励起レーザーダイオード４４は入力波長多重光信号のレベルと増幅出力波長多重光信号のレベル間の比を所定のレベルに維持するように制御される。
【００１８】
更に詳しくは、光利得制御回路４６は、励起レーザーダイオード４４を制御して、ホトダイオード４０1 により電気信号に変換された入力波長多重光信号のレベルと、ホトダイオード４０2 により電気信号に変換された増幅出力波長多重光信号のレベル間の比を一定に維持する。このようにして、第一の部分１０００は光利得を一定に制御することにより波長依存性を維持している。光分岐カプラー３６3 により分岐された出力波長多重光信号の一部は自動レベル制御回路５０に入力される。可変光減衰器４８は波長多重光信号を所定のレベルに維持するよう制御される。
【００１９】
自動レベル制御回路５０は、ホトダイオード４０3 により波長多重光信号から得られる電気信号を用いて可変光減衰器４８を制御し、波長多重光信号の出力レベルを一定に維持する。
【００２０】
しかし、図２に示す光増幅装置を使用した場合には、波長多重光信号のチャネル数を変更するときに前述のような問題がある。例えば、受信機の好ましいＳ／Ｎ比を得るためには、一般的に、各波長（チャネル）に対して増幅器の光出力パワーを所定のものにする必要がある。全体でＮチャネルとすると、波長多重光信号を増幅するための希土類をドープした光ファイバー増幅器の全光出力ＰｃはＮ×Ｐに制御される。チャネル数Ｎに＋α又は−αの変更があった場合には、切替え制御により全光パワーは（Ｎ±α）Ｐとなる。個々の波長（チャネル）の光パワーは切替え制御により変化するので、直線性が劣化するか、又は信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が劣化することになる。
【００２１】
更に、第一の部分１０００による光出力は、第二の部分２０００により一定レベルに維持される。従って、第一の部分１０００の光出力が所定のレベルを超えると、第二の部分２０００は光出力を一定レベルに維持する。その結果、可変光減衰器４８を使用することにより、第一の部分１０００による増幅のために他の手段が必要になり、光利得を一定レベルに維持するための励起レーザーダイオード４４の出力パワーは、入力波長多重光信号のレベル変化に対して指数的に制御する必要がある。従って、比較的大容量の励起レーザーダイオード４４を用意する必要がある。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態による光増幅装置の説明図である。波長多重光伝送システムの光装置に適用される光増幅装置は、第一の部分１０００及び第二の部分２０００を含んでいる。第一の部分１０００は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 、光分岐カプラー５４1 ，５４2 、光アイソレーター５５1 ，５５2 、光波長多重化カプラー５６1 、ホトダイオード（ＰＤ）５８1 ，５８2 、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９1 、及び自動光利得制御回路（ＡＧＣ）６０1 を含んでいる。第一の部分１０００は波長依存性を維持したまま波長多重光信号を増幅する。
【００２３】
例として、波長多重光信号は多くの場合、１．５μｍ帯である。この帯域における光信号の増幅のためにはエルビウムをドープした光ファイバーが知られており、それが希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 として使用される。又エルビウムをドープした光ファイバーで、１．５μｍ帯域の波長多重光信号を増幅するためには、０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起帯域の励起光を使用することが知られている。従って、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９1 は、例えば、０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起光を出力する構成を採用することになる。
【００２４】
又図３は、順方向励起構成を示しており、励起レーザーダイオード５９1 により発生される励起光ビームは波長多重光信号と同方向で希土類をドープした光ファイバー５２1 内を伝送される。しかし、逆方向励起構成も同様に使用することが出来る。その場合、レーザーダイオードが励起光ビームを発生し、この励起光ビームは波長多重光信号と反対方向で希土類をドープした光ファイバー５２1 内を伝送される。更に、双方向励起構成も同様に使用することが出来、この場合は、二つのレーザーダイオードが励起光ビームを発生し、この励起光ビームは希土類をドープした光ファイバー５２1 の双方向に伝送される。このように、本発明は方向性励起について何れの形式も適用可能である。
【００２５】
又第二の部分２０００は、電気的に制御される可変光減衰器（ＡＴＴ）６４、自動レベル制御回路（ＡＬＣ）６６、光分岐カプラー５４3 及びホトダイオード（ＰＤ）５８3 を含んでいる。この第二の部分２０００は、波長依存性を維持することなく波長多重光信号の全光出力を一定レベルに制御している。更に詳しくは、自動レベル制御回路６６は、可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率を変化させることにより、第一の部分１０００の出力としての波長多重光信号のパワーを波長多重光信号のチャネル数に対応して一定に維持する。
【００２６】
又波長多重光信号のチャネル数が変更された場合は、監視信号処理回路７０により、可変光減衰器６４の光減衰量又は光透過率を一定に維持する。即ち、監視信号処理回路７０は、一時的に可変光減衰器６４の動作を「凍結」（停止）させる。チャネル数が変更された後は、監視信号処理回路７０により、可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率が制御されて、波長多重光信号のパワーは新しいチャネル数に応じた所定の一定レベルに維持される。
【００２７】
この場合、光増幅装置への波長多重光信号入力は光分岐カプラー６８1 により分岐され、この分岐された光信号はホトダイオード（ＰＤ）５８4 に与えられる。ホトダイオード（ＰＤ）５８4 は分岐された光信号を電気信号に変換して、この電気信号を監視信号処理回路７０に入力する。
【００２８】
波長多重化光伝送システムに於けるチャネル数の変更を通告する制御信号は、例えば、振幅変調処理により、好ましくは低速信号として波長多重光信号に重畳される。しかし、この制御信号は他の方法によって伝送することも出来る。監視信号処理回路７０は、この制御信号を抽出して識別する。そして、監視信号処理回路７０は、抽出した制御信号に応じて可変光減衰器６４又は自動レベル制御回路６６を制御する。振幅変調が行われている場合は、ホトダイオード５８4 により得られる電気信号を復調することによって、制御信号を比較的簡単に抽出することが出来る。
【００２９】
又制御信号を専用の制御チャネル（波長）を用いて監視信号処理回路７０に送出することも可能である。このような専用の制御チャネルを使用した場合は、光分岐フィルター（図示を省略）により、主光信号としての波長多重光信号に多重化された制御信号としての光信号を（例えば、光分岐カプラー６８1 により分岐するような構成により）抽出する。例えば、電気信号に変換するために、光分岐フィルターにより抽出された制御チャネルの光信号をホトダイオード５８4 に入力することにより、制御信号を抽出することが可能である。
【００３０】
従って、光分岐カプラー６８1 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８4 により電気信号に変換されて監視信号処理回路７０に加えられる。この監視信号処理回路７０に於いてチャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は、可変光減衰器６４の動作を「凍結」( 停止）させる。
【００３１】
減衰された波長多重光信号のパワーレベルを確実にチャネル数に一致させるために、監視信号処理回路７０はセット電圧（基準電圧）を選択させる。このセット電圧に対応して、パワーレベルはチャネル数に対応した一定レベルに制御される。この監視信号処理回路７０から可変光減衰器６４を制御する方法として次のような方法がある。その一つの方法は、図３で制御信号６９として示されているように、可変光減衰器６４が監視信号処理回路７０により直接制御される。もう一つの方法としては、図３の点線で示す制御ライン７１を介して、可変光減衰器６４が監視信号処理回路７０により間接的に制御される。
【００３２】
チャネル数の変更の通告の後で、チャネル数が実際に増減される。この例では、チャネル数変更の完了を示す制御信号は波長多重光信号に重畳されて伝送される。例えば、チャネル数変更通知の制御信号を第１の制御光信号とすると、チャネル数変更完了通知の制御信号を第２の制御光として送出することができる。監視信号処理回路７０はこの制御信号を抽出する。なお、制御信号は専用の制御チャネル（波長）によって監視信号処理回路７０に送出することも出来る。この制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は、可変光減衰器６４に再び制御動作を行わせて、波長多重光信号のパワーレベルを一定レベルに維持する。
【００３３】
又チャネル数変更の完了を示す制御信号により監視信号処理回路７０を動作させる代わりに、所定の時間の経過後に、チャネル数変更完了を推定することができる。詳しく言うと、チャネル数変更の通告されてから、所定の時間が経過した後でチャネル数が実際に増減される。この例では、チャネル数変更の通告をする制御信号が監視信号処理回路７０により抽出され、識別された後で、タイマー（図示を省略）が駆動される。このタイマーの設定時間が経過すると、可変光減衰器６４は再起動（「凍結」の解除）されて波長多重光信号のパワーレベルを一定レベルに維持する。
【００３４】
制御信号又は所定時間の経過の何れかによりチャネル数の変更完了を判定すると、パワーレベルを制御するセット電圧( 基準電圧）が加えられ、又はチャネル数に関する情報に応じて一つのレベルから他のレベルに切り替えられる。この情報はチャネル数変更を通告する制御信号に含まれているのが好ましい。従って、全光出力パワーを一定レベルに維持する制御を再開することにより、光出力はチャネル数に対応した一定レベルに維持される。
【００３５】
従って、チャネル数の変更に対応して、減衰量を一定のレベルに固定することにより可変光減衰器６４は光出力パワーの急激な変化を防ぐことが出来る。この時、第二の部分２０００は波長多重光信号のパワーを一定レベルに維持するための動作を行ってはいない。チャネル数が変更されると、可変光減衰器６４は再び制御されて波長多重光信号のパワーを一定レベルに維持する。可変光減衰器６４は徐々に駆動されるのでチャネル数に対応した全出力パワーが維持される。この構成により、光出力の変化を抑制することが可能となり、非線形特性の劣化、Ｓ／Ｎ比の劣化を避けることが出来る。
【００３６】
図４の（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態による光信号のチャネル数Ｎが変化した場合の光増幅装置の動作を示すグラフである。光信号のチャネル数Ｎが例えば４チャネルから８チャネルに変更される場合を示し、又可変光減衰器６４は自動レベル制御回路６６及び監視信号処理回路７０により制御される光透過率又は光減衰量を持っている。
【００３７】
又チャネル数変更の通告が受信される時刻ｔ１以前は、自動レベル制御回路６６により、電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を変化させて可変光減衰器６４の出力に実質的に一定の光信号を与えている。従って、時刻ｔ１以前は第二の部分２０００が自動レベル制御（ＡＬＣ）として動作している。
【００３８】
時刻ｔ１にチャネル数変更の通告が受信されると、自動レベル制御回路６６により電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を実質的に一定に維持する。この場合、可変光減衰器６４は、例えば、第一の部分１０００、又は、更に光信号を増幅する後段( 図示を省略）に与える一定の利得を有しているかのように見える。従って、時刻ｔ１後は、自動レベル制御（ＡＬＣ）ではなく、自動利得制御（ＡＧＣ）が行われる。
【００３９】
又次の時刻ｔ２に、図４の（Ａ）に示すように、チャネル数が増加したことによる光パワーが増加し、時刻ｔ３では、チャネル数の変更の後で、自動レベル制御回路６６は、電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を変化させて、可変光減衰器６４の出力に実質的に一定の光信号パワーを与えている。詳しくは、時刻ｔ３後、第二の部分２０００は再び自動レベル制御（ＡＬＣ）を行う。
【００４０】
図４の（Ａ），（Ｂ）から判るように、可変光減衰器６４は自動レベル制御（ＡＬＣ）を行う。しかし、チャネル数の変更時に、自動レベル制御（ＡＬＣ）を一旦停止する。それによって、チャネル数の変更時に、可変光減衰器６４は一定の光透過率又は減衰量を有することになる。可変光減衰器６４の動作は、チャネル数が図４の（Ａ），（Ｂ）のように時刻ｔ１及びｔ３の間で変化する場合は、「凍結」（停止）する。
【００４１】
上記のように、時刻ｔ１及びｔ３の間では、可変光減衰器６４の出力は、例えば、第一の部分１０００又は更に光信号を増幅する後段( 図示を省略）に対して一定利得を有している。又は、以下に詳細に述べられる本発明の他の実施の形態に開示されているように、第二の部分２０００は構成の変更が可能であり、チャネル数が変更された場合には、一定の利得（自動レベル制御の代わりとして）を与える事が出来る。この場合は、第二の部分２０００は利得の制御された増幅器を含み、時刻ｔ１及びｔ３の間で一定の利得を与えることが出来る。
【００４２】
従って、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、光増幅装置は、チャネル数を変更できる波長多重光信号を増幅する光増幅器（第一の部分１０００等）を含んでいる。この波長多重光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置（第二の部分２０００等）は、制御された光透過率で増幅出力波長多重光信号を通過させて、チャネル数に応じた増幅出力波長多重光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持するレベル制御手段が動作し、波長多重光信号のチャネル数を変更する時は、制御装置は、一定の光透過率に制御して、光信号を通過させるレベル制御手段が動作することになる。
【００４３】
図５は一定のレベルで光利得を制御するための自動利得制御回路６０1 の説明図である。図３と同一符号は同一部分を示し、自動利得制御回路６０1 は、分割器（ＤＶＩＤＥＲ）７２、演算増幅器７４、トランジスタ７６及び抵抗Ｒ１〜Ｒ６を含んでいる。Ｖccは電源電圧、Ｖref は基準電圧及びＧはアース又はグランド電位である。
【００４４】
図５に示すように、ホトダイオード（ＰＤ）５８1 により波長多重光信号の一部を電気信号に変換し、分割器７２に加える。ホトダイオード（ＰＤ）５８2 は、増幅された波長多重光信号の一部を電気信号に変換して分割器７２に加える。このようにして、分割器７２は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 の入力と出力との間の比を得ている。
【００４５】
演算増幅器７４は、基準電圧Ｖref と、分割器７２の入出力光信号レベル差を示す出力信号との差分に応じてトランジスタ７６を制御し、励起レーザーダイオード５９1 に供給する電流を制御し、励起レーザーダイオード５９1 から発生される励起光ビームにより、波長多重光信号の増幅利得を一定としている。図５の自動利得制御回路６０1 の構成は自動利得制御回路の多くの構成例の一つに過ぎない。
【００４６】
図６は一定レベルの光出力を制御するための自動レベル制御回路６６の説明図である。図３と同一符号は同一部分を示し、自動レベル制御回路６６は、抵抗Ｒ７〜Ｒ９、演算増幅器７８、トランジスタ８０、コンデンサ等による周波数特性を切替えるスイッチング回路（ＣＷＣ）８２及び基準電圧回路８４を含んでいる。Ｖccは電源電圧、Ｖref は基準電圧及びＧはアース又はグランド電位、ＣＳ１及びＣＳ２は監視信号処理回路７０より与えられる制御信号である。又制御要素８６は、可変光減衰器６４の透過率を制御する可変光減衰器６４の制御要素である。
【００４７】
例えば、可変光減衰器６４が光磁気効果により動作する場合は、制御要素８６はコイルで構成されて、トランジスタ８０を介して電流が供給されて磁界を発生する。又可変光減衰器６４が電気光学効果により動作する場合は、制御要素８６は電極として形成され、この電極にトランジスタ８０を介して印加される電圧が制御される。又半導体光増幅器が可変光減衰器６４の代わりに使用される場合は、半導体光増幅器の利得を制御するバイアス電圧を制御することが出来る。
【００４８】
可変光減衰器６４（図３を参照）からの光信号出力の一部は、光分岐カプラー５４3 により分岐され、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により電気信号に変換される。図６において、演算増幅器７８は電気信号を制御信号ＣＳ１に応じて基準電圧回路８４により供給される基準電圧（セット電圧）Ｖref と比較する。比較の結果得られる電圧差はトランジスタ８０の駆動に使用される。制御要素８６に供給される電流を制御することにより、可変光減衰器６４による減衰量が制御されて光出力は一定レベルに維持される。
【００４９】
図７はスイッチング回路８２の説明図である。図７を参照すると、スイッチング回路８２は制御信号ＣＳ２により制御されるスイッチＳＷと、これにより選択されるキャパシターＣ１及びＣ２を含んでいる。従って、スイッチング回路８２は自動レベル制御回路６６の周波数特性を制御する。さらには、スイッチング回路８２は、所定の周波数特性による出力波長多重光信号のレベルに従ってトランジスタ８０を制御することにより、可変光減衰器６４を制御する。監視信号処理回路７０からの制御信号ＣＳ２は、スイッチング回路８２のキャパシターＣ１及びＣ２を切替えることにより周波数特性を変化させる。なお、前述の制御信号ＣＳ１はチャネル数に応じて基準電圧のレベルを切替える。
【００５０】
スイッチング回路８２は、演算増幅器７８、抵抗Ｒ７，Ｒ９（図６参照）に接続されて、第一の低周波フィルターを形成する。この第一の低周波フィルターのカットオフ周波数ｆc は以下の式で与えられる。
ｆc ＝１／（２πＲ９・Ｃswc ）
ここで、Ｃswc は、スイッチＳＷにより選択されたキャパシターＣ１又はＣ２を示す。従って、Ｃswc の値を大きくすることにより、図６の制御回路は低周波特性で動作する。即ち、応答特性は低くなる。
【００５１】
このスイッチング回路８２の選択されたキャパシターＣ１又はＣ２の容量に応じて、高周波帯域のフィルターカットオフ周波数が変化する。例えば、好ましい構成は、通常のＡＬＣ動作で１０〜１００ｋＨｚのオーダーのカットオフ周波数は、可変光減衰器６４が制御されて一定の減衰量を与える場合には（例えば、チャネル数が変更されたときに一定の利得を与える場合には）、０．０１Ｈｚに切替えられる。理想的には、スイッチング回路８２の制御は徐々に行われるが、そのためにはスイッチング回路８２が簡単な二つのキャパシターの代わりに、多くのキャパシターを使用して構成することができる。
【００５２】
図６を参照すると、チャネル数の変更が通告される以前は、カットオフ周波数は高く、チャネル数の変更を通告する制御信号が受信されると、スイッチング回路８２が制御されてカットオフ周波数は低くなる。従って、可変光減衰器６４により与えられる減衰量は平均レベルに固定される。チャネル数の変更が完了すると、スイッチング回路８２が制御されてカットオフ周波数は再び高くなる。
【００５３】
例えば、監視信号処理回路７０において、チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出され、識別されると、制御信号ＣＳ２がスイッチング回路８２に供給されて、自動レベル制御回路６６の周波数特性は低周波域に切替えられる。その結果、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により検出される信号の変化に従って次の動作が遅くなる。即ち、光出力の一定レベル制御は一時的に凍結( 停止）される（例えば、可変光減衰器６４の光透過率は一定に維持される）。
【００５４】
又制御信号ＣＳ１は光信号に含まれるチャネル数に対応し、監視信号処理回路７０は制御信号ＣＳ１を基準電圧回路８４に供給する。この基準電圧回路８４はチャネル数に対応する基準電圧Ｖref を供給する。従って、全光出力は、チャネル数の変更後のチャネル数に対応したレベルになる。例えば、基準電圧Ｖref は変化するので、αチャネルが全て最初のＮチャネルに加えられると、最終的な全チャネルの光出力は（Ｎ＋α）×Ｐとなる。
【００５５】
図６及び図７を参照すると、キャパシタンスＣswc の値は可変光減衰器６４の動作を停止させるのに十分な値である。一般的には、この目的は、例えば、カットオフ周波数ｆc が１０ｋＨｚから０．０１Ｈｚに低下させる。これは、１０，０００から１００，０００の率でカットオフ周波数ｆc を低下させることを示すものである。
【００５６】
通常は、可変光減衰器６４により与えられる減衰量は瞬間，瞬間に変化してＡＬＣ動作を行って分極の変化を補償している。従って、可変光減衰器６４の減衰量を、急に（例えば、チャネル数が変更したときに）あるレベルに固定すると問題が発生する。そこで、減衰量を平均レベルに維持するのが好ましい。
【００５７】
図８及び図９は本発明のその他の実施の形態による自動レベル制御回路６６の説明図である。図８を参照すると、高周波（ｆc 〜１０ｋＨｚ）を遮断するキャパシターＣ及び抵抗Ｒで構成されるフィルター９０が、スイッチ９２とトランジスタ８０との間に設けられるので、自動レベル制御の応答速度は適切となる。又９４はラッチ回路、９５は演算増幅器であり、他の図６と同一符号は同一部分を示す。例えば、代表的な、サブ・ミリセコンドのオーダーの時定数は１０〜１００ミリセコンドのオーダーの時定数とすることができる。
【００５８】
カットオフ周波数ｆc が高周波帯域に切替えられると、フィルターの応答特性は速くなるので、分極の変化等の比較的に高速な変化は行われなくなり、可変光減衰器６４の出力は一定に維持される。
【００５９】
又図８においては、ローパスフィルター（ｆc 〜０．０１Ｈｚ）を有するラッチ回路９４が制御要素８６の電流の平均レベルに対応する電圧を保持し、演算増幅器９５の＋端子に入力している。ＡＬＣ( 自動レベル制御）動作中は、制御ループの切替えが行われて、一定レベルの駆動電流を制御する制御ループが駆動される。即ち、制御ループが切替えられると、電流の平均に対応する電圧がラッチ回路９４にラッチされて基準電圧となる。ホトダイオード（ＰＤ）５８3 に一定レベルで入力される光ビームのレベルを維持するために、バイアス電流が時間により変化するので「平均レベル」という言葉が使われている。更には、通常の制御ループの時定数により決まる時間幅で得られる電圧が、ラッチ回路９４にラッチされる。
【００６０】
又ラッチ回路９４は、可変光減衰器６４にトランジスタ８０を介して流れる電流を、Ａ／Ｄ変換器を介して読み取り、Ｄ／Ａ変換器を介して演算増幅器９５の＋端子に入力する構成とすることもできる。
【００６１】
図９は図６及び図８の組み合わの構成に相当し、９６は時定数回路（τ）である。図９を参照すると、キャパシタンスＣswc は、スイッチング回路８２により切替えられてカットオフ周波数ｆc を低周波帯域にシフトするので、フィルターの応答特性を遅らせることになる。ラッチ回路９４は、モニター値に基いて減衰量を平均値に制御する。
【００６２】
又図９において、制御ループの切替えは、図６に示す制御に応じて通常の制御ループの時定数が増加した後で行われるので、制御ループの切替えの結果のＡＬＣ特性の効果が減少される。
【００６３】
上記のように、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更の通告をする制御信号を受信した後にチャネル数変更の完了を通知する制御信号を受信する。あるいは、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更の通告をする制御信号を受信した後に、チャネル数変更の完了を通知する制御信号を受信しないシステムとした場合、チャネル数の変更を通告する制御信号を受信、識別した後に、タイマー（図示されない）が起動され、チャネル数変更完了予定時刻に、タイマーからタイムアウト野信号が出力される構成とし、チャネル数変更完了の通知の制御信号を受信した場合と同様の制御を行うことができる。
【００６４】
チャネル数変更の完了を通告する制御信号が受信された後、又は所定の時間が経過した後に、制御信号ＣＳ２はスイッチング回路８２を最初の周波数特性に戻す。これにより、一定の光出力制御が基準電圧回路８４によりセットされた新しい基準電圧Ｖref に応じて再開される。
【００６５】
従って、全光出力をチャネル数に対応する一定レベルに維持するための制御は徐々に再開される。例えば、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 の出力は時定数回路９６を通じて演算増幅器７８に入力され、 基準電圧Ｖref は徐々に変化してチャネル数に対応したレベルになる。
【００６６】
上記の構成により、スイッチング回路８２による制御の結果として確実に周波数特性は切替えられ、光出力の一定レベルの制御は停止されるので、 チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別された場合に、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により信号を受信保持することが可能となる。
【００６７】
この実施の形態では、保持された値は演算増幅器７８に入力され、光出力の一定レベル制御は停止される。なお、光出力の一定レベル制御を停止するためには、他の構成を採用することも可能である。又可変光減衰器６４を使用して電気的に制御可能な光デバイスを構成することが可能な場合には、可変光減衰器６４の代わりに半導体光増幅器を使用することが出来る。この半導体光増幅器の波長依存性は少ない。従って、半導体光増幅器を制御することにより、全光出力を一定レベルに制御することが可能である。
【００６８】
図１０は本発明の他の実施の形態の光増幅装置を示し、この光増幅装置は、第一の部分１０００、第二の部分２０００及び第三の部分３０００より構成されている。この第三の部分３０００は、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 、光分岐カプラー５４4 、光波長多重化カプラー５６2 、光アイソレーター５５3 ，５５4 、ホトダイオード（ＰＤ）５８5 、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９2 、及び自動利得制御回路（ＡＧＣ）６０2 を含んでいる。又この第三の部分３０００は、光分岐カプラー５４3 とホトダイオード（ＰＤ）５８3 とを第二の部分２０００とで共通に使用している。又図３と同一符号は同一部分を示す。
【００６９】
第一の部分１０００と共に第三の部分３０００は、光利得を一定レベルに維持している。更に、第二の部分２０００は、第三の部分３０００に入力する波長多重光信号のパワーレベルを一定に制御する。その結果、第三の部分３０００の光出力パワーレベルも同様に一定のパワーレベルに維持される。光信号レベルが第二の部分２０００の可変光減衰器６４により減衰された場合でも、第三の部分３０００の増幅作用により好ましいレベルの全光出力が得られる。
【００７０】
これにより、第一の部分の励起レーザーダイオード５９1 及び第三の部分３０００の励起レーザーダイオード５９2 の容量はそれぞれ小さくできるから、光増幅装置のコストを低減することが出来る。
【００７１】
この図１０では、第二の部分２０００と第三の部分３０００は光分岐カプラー５４3 とホトダイオード（ＰＤ）５８3 とを共通使用している。これらは、第二の部分２０００と第三の部分３０００でそれぞれ別個に光分岐カプラー及びホトダイオードを設けることも可能である。
【００７２】
又自動利得制御回路６０1 及び６０2 は同じ構成とすることが出来る。更に、第一の部分１０００及び第三の部分３０００の光利得を等しくすることも可能である。又は、利得を、第三の部分３０００で使用される伝送用光ファイバーの特性に応じて変化させることも可能である。
【００７３】
チャネル数が変更されると、可変光減衰器６４による光減衰機能は、監視信号処理回路７０又は自動レベル制御回路６６を制御している監視信号処理回路７０により直接停止される。図３に示す実施の形態と同様にして、チャネル数の変更に応じた光出力の変化は確実に制限されることにより、非線形特性及びＳ／Ｎ比の劣化が減少する。
【００７４】
図１１は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０と同一符号は同一部分を示す。図１１を参照すると、光増幅装置は、図１０に示されるように、第一の部分１０００、第二の部分２０００及び第三の部分３０００を含んでいる。しかし、図１１に示す光増幅装置は、第二の部分２０００の自動レベル制御回路６６を制御し、 補正するためのＡＬＣ補正回路９８を含んでいる。
【００７５】
更に詳しく説明すると、可変光減衰器６４を介して出力される波長多重光信号の一部は、光分岐カプラー５４3 により分岐されて、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により電気信号に変換され、自動レベル制御回路６６に入力される。自動レベル制御回路６６は可変光減衰器６４を制御して、波長多重光信号の全光出力パワーを一定レベルに維持する。しかし、第三の部分３０００の波長多重光信号の光出力パワーは、自動レベル制御回路６６には直接入力されない。
【００７６】
従って、第三の部分３０００の波長多重光信号の一部がホトダイオード（ＰＤ）５８5 により電気信号に変換され、自動利得制御回路６０2 と同様にＡＬＣ補正回路９８に入力される。ＡＬＣ補正回路９８は、全光出力パワーが所定の範囲に維持されているか否かを判定する。
【００７７】
若し、全光出力パワーが所定の範囲にない場合には、ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御し、それにより、可変光減衰器６４を制御して全光出力パワーを所定の範囲に維持している。可変光減衰器６４の代わりに半導体光増幅器が使用されている場合には、自動レベル制御回路６６が半導体光増幅器の利得を制御するので、第三の部分３０００の全光出力は所定の範囲に維持される。
【００７８】
図１２は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０及び図１１と同一符号は同一部分を示す。図１２の光増幅装置は、図１０及び図１１の光増幅装置を組み合わせたものである。図１２を参照すると、チャネル数が変化した場合は、監視信号処理回路７０は、光出力を一定レベルに制御する第二の部分２０００により行われる制御を一時的に停止させるので、光出力の変化が減少する。又ＡＬＣ補正回路９８は、自動レベル制御回路６６を制御することにより、第三の部分３０００の全光出力パワーを所定の範囲に維持する。
【００７９】
図１３は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０，図１１，図１２と同一符号は同一部分を示す。図１３の光増幅装置は、先に説明した実施の形態と同様に動作するが、光分岐カプラー５４5 、ホトダイオード（ＰＤ）５８6 、分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）１００、及び分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）損失補正回路１０２を含んでいる。光分岐カプラー５４5 及びホトダイオード（ＰＤ）５８6 は第三の部分３０００に含まれている。
【００８０】
この第一の部分１０００又は第１の部分１０００と第二の部分２０００とを含めて第１の入力端と第１の出力端とを有する第１の光増幅部、第三の部分３０００を第２の入力端と第２の出力端とを有する第２の光増幅部とすると、第１の光増幅部の第１の出力端と、第２の光増幅部の第２の入力端との間に、分散補償光ファイバー１００等の光デバイスが接続された構成となり、第１の光増幅部の第１の出力端からの第１の光信号を、光デバイスを介して第２の入力端から第２の光増幅部に入力し、第２の出力端から第２の光信号として出力することができる。
【００８１】
即ち、光デバイスとしての分散補償光ファイバー１００は、第二の部分２０００と第三の部分３０００との間に接続されている。ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル制御回路６６を制御する。長距離且つ大容量波長多重光伝送システムに於いて、伝送用光ファイバーの分散レベル及び波長多重光信号に関して分散補償が必要である。このため、分散補償光ファイバー１００が設けられている。
【００８２】
しかし、分散補償光ファイバーの挿入損失による問題が発生する。詳しく説明すると、分散補償光ファイバーによる損失が変化した場合、波長多重化光ファイバー増幅器を含む中継器（リピーター）の光出力が変化する。従って、分散補償光ファイバー１００による損失を測定し、損失を補償するように自動レベル制御回路６６をセットすることにより、可変光減衰器６４は一定の光出力を与えるように制御される。分散補償光ファイバー１００による損失は、分散補償レベルに大いに依存するように見える。従って、自動レベル制御回路６６による一定光出力制御によっても、第三の部分３０００への波長多重光信号入力のレベルが変更可能である。
【００８３】
分散補償光ファイバー１００から出力され、光分岐カプラー５４5 から分岐された波長多重光信号出力の一部は、ホトダイオード（ＰＤ）５８6 により電気信号に変換され、この電気信号は自動利得制御回路６０2 とＤＣＦ損失補正回路１０２とに入力される。ＤＣＦ損失補正回路１０２は、分散補償光ファイバー１００から出力される波長多重光信号のレベルが所定の範囲にあるか否かを判定する。レベルが所定範囲内でない場合は、ＤＣＦ損失補正回路１０２は補正信号を自動レベル制御回路６６に供給する。例えば、光出力の一定制御のための基準電圧（セット電圧）が補正されることにより光出力パワーが所定の範囲になる。これにより、分散補償光ファイバー１００を伝送用光ファイバーでの分散を補償するために必要とする場合、その挿入損失の変化が補正され、増幅された波長多重光信号の所定の出力レベルが得られる。
【００８４】
図１４は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１３と同一符号は同一部分を示す。監視信号処理回路７０がチャネル数の変更を通告する制御信号を抽出して識別すると、可変光減衰器６４の動作を停止させるので（即ち、光透過率又は光減衰量は一定に維持される）、光信号レベルの急激な変化が制限される。ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル制御回路６６を制御して、光デバイスとしての分散補償光ファイバー１００による分散補償のレベルに応じて変化する損失を補正する。こうして、第三の部分３０００に入力する波長多重光信号のレベルは所定の範囲内に維持される。
【００８５】
図１５は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１４と同一符号は同一部分を示す。光デバイスの一つとしての分散補償光ファイバー１００は、伝送用光ファイバーの分散を補償し、ＤＣＦ損失補正回路１０２は、分散補償光ファイバー１００による補償レベルに応じた損失の変化を補正し、ＡＬＣ補正回路９８は、自動レベル制御回路６６を制御して第三の部分３０００の出力波長多重光信号のレベルを所定の範囲に維持する。こうして、波長多重化光伝送システムの波長多重光信号が増幅される。
【００８６】
図１６は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１５と同一符号は同一部分を示す。監視信号処理回路７０は、チャネル数の変更を通告する制御信号を抽出し、識別すると、可変光減衰器６４又は自動レベル制御回路６６を制御して、光出力の一定レベル制御を中止する。この方法では、光出力のレベルは急激に変化することが制限されている。更に、ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル回路６６を制御して、分散補償光ファイバー１００による分散レベルに応じた損失変化を補正する。ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御して、第三の部分３０００の出力波長多重光信号を所定のレベルに維持する。
【００８７】
図１７は本発明の実施の形態による図１６の光増幅装置の変形例の説明図である。ホトダイオード（ＰＤ）５８2 の入力部における光アイソレーター５５2 の出力と光分岐カプラー５４2 の間に、光フィルターＡ１が設けられる。又光フィルターＡ２は、ホトダイオード（ＰＤ）５８5 の入力部における光アイソレーター５５4 の出力側と光分岐カプラー５４4 との間に設けられる。光フィルターＡ１及びＡ２は、例えば、米国特許出願Ｎｏ．０８／６５５，０２７に開示されており、本発明では、利得の波長依存性を補正するために参照されている。
【００８８】
図１８の（Ａ）は本発明の実施の形態による図１７の希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 の利得対波長特性を示すグラフ、（Ｂ）は図１７の光フィルターＡ２の透過率対波長特性を示すグラフ、（Ｃ）は図１７の希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 及び光フィルターＡ２の全体利得を示すグラフである。
【００８９】
例えば、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 は、図１８の（Ａ）に示すような波長依存性の利得特性を有しており、又ホトダイオード（ＰＤ）５８5 の入力の利得補正用の光フィルターＡ２が図１８の（Ｂ）に示す利得特性を有する。この光フィルターＡ２から光分岐カプラー５４4 により分岐された光信号の一部がホトダイオード５８5 により電気信号に変換されて、自動利得制御回路６０2 とＡＬＣ補正回路９８とに入力され、図１８の（Ｃ）に示す利得特性を得ることができる。又光フィルターＡ１及び／又はＡ２は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 及び５２2 の使用に応じて、使用したり、又は省くことが出来る。
【００９０】
図１９は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示す。図１９に於いては、第一の部分１０００と第二の部分２０００との位置が、前述の各実施の形態に対して入れ替わっている。従って、波長多重光信号は、前段の第二の部分２０００により一定のパワーレベルを持つように制御され、後段の第一の部分１０００により一定の利得を持つように制御される。
【００９１】
更に詳細に説明すると、入力波長多重光信号は可変光減衰器６４に送られる。この可変光減衰器６４からの波長多重光信号は、光アイソレーター５５1 及び光波長多重化カプラー５６1 を介して希土類をドープした光ファイバー５２1 に送られる。この光ファイバー５２1 により増幅された波長多重光信号は、光アイソレーター５５2 及び光分岐カプラー５４2 を介して出力される。
【００９２】
光分岐カプラー５４1 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８1 により電気信号に変換され、自動レベル制御回路６６及び自動利得制御回路６０1 に送られる。自動レベル制御回路６６は、可変光減衰器６４による光信号の減衰を制御しているので、波長多重光信号は所定の範囲に制御されたレベルに維持されて第一の部分１０００に送出される。
【００９３】
光分岐カプラー５４2 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８2 により電気信号に変換され、自動利得制御回路６０1 に送られる。この自動利得制御回路６０1 は、励起レーザーダイオード５９1 を制御しているので、希土類をドープした光ファイバー５２1 の入出力波長多重光信号のレベル間の比は一定に保たれる。
【００９４】
従って、光信号入力が伝送用光ファイバーにより大きく変化した場合でも、第二の部分２０００により波長多重光信号のレベルを一定にすることが可能である。その結果、一定のレベルの波長多重光信号を第一の部分１０００に入力することが出来る。従って、自動利得制御回路６０1 の制御範囲は小さくなり、構成は相対的に簡素化される。更に、希土類をドープした光ファイバー５２1 の光信号入力のパワーレベルは所定のレベルを超えることがないから、励起レーザーダイオード５９1 から供給される励起レーザービームのレベルを高くする必要はない。即ち、励起レーザーダイオード５９1 の容量は小さくてもよいことになる。
【００９５】
図２０は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１９と同一符号は同一部分を示す。図２０に示す光増幅装置は、図１９に示す光増幅装置と同様であるが、光分岐カプラー５４3 、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 、及び監視信号処理回路７０を含んでいる。伝送用光ファイバーを通じて供給される波長多重光信号は可変光減衰器６４に入力され、光分岐カプラー５４3 により分岐されたその一部はホトダイオード５８3 により電気信号に変換され、監視信号処理回路７０に入力される。
【００９６】
チャネル数の変更を通告する制御信号は、振幅変調により波長多重光信号に重畳されるか又は専用の制御チャネルにより多重化されて伝送される。チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は自動レベル制御回路６６を制御して、可変光減衰器６４による光信号の減衰量をその時点の値に維持するので（従って、可変光減衰器６４の動作を停止させるので）、光出力パワーは一定のレベルには維持されなくなる。
【００９７】
チャネル数の変更が完了すると、監視信号処理回路７０は可変光減衰器６４に制御を再開させて光出力パワーを一定レベルに維持する。この構成により、光信号のパワーレベルが急激に変化するのを少なくするか、避けることが出来る。
【００９８】
図２１は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図２０と同一符号は同一部分を示す。図２１の光増幅装置は図１９の光増幅装置と同様であるが、ＡＬＣ補正回路９８が含まれている。このＡＬＣ補正回路９８は出力波長多重光信号のパワーレベルが所定の範囲にあるか否かを判定する。パワーレベルが所定の範囲にない場合には、ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御して、可変光減衰器６４による光信号の減衰により、出力波長多重光信号が所定範囲のパワーレベルを持つようにする。
【００９９】
図２２は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図２１と同一符号は同一部分を示す。図２２に示す光増幅装置は、図２０及び図２１に示す光増幅装置を組み合わせたものである。図２２を参照すると、ＡＬＣ補正回路９８が自動レベル制御回路６６を制御することにより、出力波長多重光信号のパワーレベルが所定の範囲に維持される。チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出され、識別されると、監視信号処理回路７０は自動レベル制御機能を停止させるので、光出力パワーは一定レベルには維持されない。チャネル数の変更完了により、自動レベル制御機能を再開させるもので、光出力パワーは、変更されたチャネル数に対応して一定化される。
【０１００】
図２３は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示す。図２３を参照すると、チャネル数が変更された場合、一定の減衰量を与えるために可変光減衰器６４を制御する（停止させる）代わりに、光増幅器全体をＡＧＣモードに変更する。この変更は可変光減衰器６４への入力、 又は可変光減衰器６４からの出力間の比率を一定レベルに制御することにより達成出来る。この動作は、可変光減衰器６４の利得Ｇ（０＜Ｇ＜１）又は可変光減衰器６４の光透過率を一定に維持することと同じである。
【０１０１】
従って、図２３において、スイッチ１０４が監視信号処理回路７０に制御されて自動レベル制御回路６６による自動レベル制御と自動利得制御回路６０3 による自動利得制御動作を切替える。更に詳しくは、例えば、図４の（Ａ）に示されるように、監視信号処理回路７０は、スイッチ１０４に対してチャネル数が変更される前後で自動レベル制御回路６６を選択させる。チャネル数が変更されている間は、監視信号処理回路７０はスイッチ１０４を制御して自動利得制御回路６０3 を選択させる。
【０１０２】
図２３においても、監視信号処理回路７０に制御されて制御情報を下流側の光中継器等の光装置に、制御光信号として伝送するレーザーダイオード（ＬＤ）１０５を備えている。例えば、以下に詳細に説明されるように、このレーザーダイオード（ＬＤ）１０５は、監視信号処理回路７０により制御されて、制御情報（前述のチャネル数の変更を通知する第１の制御光信号やチャネル数の変更完了を通知する第２の制御光信号）を下流側の中継器等の光装置に光伝送路を介して送出する。この場合、チャネル数の増減の開始通知，完了通知のみでなく、チャネル数も含む制御情報とすることができる。
【０１０３】
図２４は図２３の光増幅装置の一部の詳細図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示し、６０−１，６０−２はＬＯＧ、６０−３〜６０−５は演算増幅器、Ｒｉ，Ｒｆは抵抗、６６−１，６６−２，ＯＰＡは演算増幅器を示す。図２４を参照すると、以下の動作が行われる。
（１）．通常は（即ち、チャネル数が変更されていないとき）、スイッチ１０４は自動レベル制御回路６６（ＡＬＣＰ側）を選択しているので、可変光減衰器６４からの光出力のパワーレベルは、ホトダイオード５８3 を介してモニターされて、基準電圧ＶALC に対応して一定レベルに維持される。
（２）．監視信号処理回路７０がチャネル数の変更を通告する制御信号を受信すると、自動利得制御回路６０3 の演算増幅器６０−３からの利得モニター信号（ＧＭ）１０７が読み込まれて１０〜１００ｍｓオーダーの時定数に従った平均利得（減衰量）が決定される。
【０１０４】
（３）．上記（２）で決定した平均利得に対応する基準電圧ＶAGC が監視信号処理回路７０から自動利得制御回路６０3 の演算増幅器６０−５に加えられる。
（４）．スイッチ１０４は自動利得制御回路６０3 （ＡＧＣＰ側）を選択する。
（５）．監視信号処理回路７０は波長多重光信号に含まれる新規のチャネル数を示す情報を受信する。
（６）．監視信号処理回路７０は新規のチャネル数に対応する基準電圧ＶALC を自動レベル制御回路６６の演算増幅器６６−２に加える。
（７）．監視信号処理回路７０はチャネル数の変更が完了したことを示す信号を受信する。または、チャネル数の変更を通告する信号を受信してから所定の時間が経過して、チャネル数変更完了を判定する。
（８）．スイッチ１０４は自動レベル制御回路６６（ＡＬＣＰ側）を選択する。
【０１０５】
可変光減衰器６４による減衰とトランジスタ８０による制御装置８６の駆動電流の関係は、動作温度等のパラメーターにより決まるが、それらは１対１の関係にある。従って、上記の項目（２）は、モニターされた駆動電流に基いて平均利得（減衰量）を決定するために、駆動電流を（１０〜１００ｍｓのオーダーの時定数に関して）モニターする処理（演算増幅器ＯＰＡからの電流モニター信号ＩＭ）と置き換えることが出来る。可変光減衰器６４の制御電流は制御されるので、その平均レベルは一定に維持される。
【０１０６】
図２５は本発明の実施の形態による光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。１０８は光送信機（Ｔｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）、Ｔｘ（ＳＶ）はチャネル数変更を通知する制御光信号を光伝送路に送出する制御信号送信機、１１０は光受信機（Ｒｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）、１１２は光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）、１１４は主信号制御部、１１６は監視信号処理部、Ｒｘ（ＳＶ）は制御光信号を受信する制御信号受信機である。
【０１０７】
光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）１１２は、主光信号（波長多重光信号）とそれに重畳された制御光信号とを増幅する。主信号制御部１１４及び監視信号処理部１１６は、光増幅器１１２を制御して、主光信号と制御光信号とを所望のレベルに増幅して受信側へ送出する。そして、受信側の光受信機１１０により主光信号を受信処理し、制御信号受信機Ｒｘ（ＳＶ）により制御光信号を受信処理する。即ち、光送信機１０８は、波長多重光信号を光ファイバー等の光伝送路に送出する光送信手段を構成し、又制御信号送信機Ｔｘ（ＳＶ）は、チャネル数変更通知等の制御光信号を波長多重光信号と共に光伝送路に送出する制御信号送信手段を構成している。
【０１０８】
図２６は、図２５の光増幅器１１２、主信号制御部１１４、及び監視信号処理部１１６を含む光増幅装置の構成を示す。図２６の光増幅装置は、図３と同様な構成であるが、監視用の制御光信号を、送信側から受信側に向かう下流側に送信するためのレーザーダイオード（ＬＤ）１０５を含んでいる。 更に詳しくは、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更等に伴う可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率が何時一定に維持されるか、又は「凍結」（動作停止）されるかを示す情報を、レーザーダイオード（ＬＤ）１０５により制御光信号に変換し、主光信号に多重化して伝送ラインに送出する。
【０１０９】
図２７は本発明の実施の形態による複数の光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムを示し、この波長多重光伝送システムは、光送信機（Ｔｘ）１２０、波長多重化光ファイバー増幅器／中継器（ＯＡＭＰ）１２２及び光受信機（Ｒｘ）１２４を含んでいる。 又ＳＶＴｘ，ＳＶＲｘは制御光信号の送信部及び受信部を示し、監視信号処理回路等の関連構成は図示を省略している。又矢印ＵＰＳは上流方向、ＤＮＳは下流方向を示す。チャネル数が変更されると、システム内の上流側（又は下流側）に沿ったＯＡＭＰ１２２は一定の光利得制御動作にセットされる。
【０１１０】
それにより、光送信手段内の波長多重光後置増幅器（図示されない）及び光受信手段内の波長多重光前置増幅器（図示されない）は、共に一定利得制御動作に制御される。前述の光増幅装置を備えた全てのＯＡＭＰ１２２が一定利得制御状態に制御された場合は、光受信機（Ｒｘ）１２４内の光受信装置に入力される光信号パワーは変化することがある。
【０１１１】
図２５から図２７に示される光増幅装置を有する波長多重光伝送システムに於いて、光伝送路に接続された光受信機（Ｒｘ）により管理される光伝送経路内の全ての光ファイバー増幅器がその減衰量を一定レベルに固定し、光利得を一定レベルに維持するか否かを決定する事が可能である。 全ての光ファイバー増幅器が一度その光利得を一定レベルに維持すると決められた場合には、それを示す情報が逆方向の光伝送路を通じて光送信機（Ｔｘ）に送られ、チャネル数の変更が開始される。
【０１１２】
以下は、チャネル数の変更処理のための図２５〜図２７に示す光増幅装置を有する波長多重光伝送システムの動作フローの一例である。
（１）．チャネル数の変更を通告する制御信号は上流側ＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）から送出される。
（２）．各ＯＡＭＰの監視信号処理回路７０はチャネル数の変更を通告する制御信号を受信する。
（３）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の「凍結」動作を開始する。
（４）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の「凍結」動作を完了して、モニター信号にその情報を乗せて伝送することにより（個々のＯＡＭＰを識別するための識別番号も同様にモニター信号に挿入される）、一定の光利得制御が開始されたことを示す情報を下流側に送出する。
【０１１３】
（５）．上流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを認識する。
（６）．下流側のＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを通知する。
（７）．下流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを認識する。
（８）．上流側の送信機（Ｔｘ）は実際にチャネル数を変更する。
（９）．上流側のＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）は、チャネル数の変更が完了したことを示す情報を発生する。
【０１１４】
（１０）．各ＯＡＭＰの監視信号処理回路７０はチャネル数の変更が完了したことを示す情報を受信する。
（１１）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の動作を凍結するための凍結動作を中止させ、光出力を一定に保つ制御を進める。
（１２）．各ＯＡＭＰは、モニター信号の形で、光出力を一定に保つ制御への移行が完了したことを示す情報を下流側に送出する（個々のＯＡＭＰを識別する識別信号も同様に送出される）。
（１３）．上流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全てのＯＡＭＰがチャネル数の変更処理を行ったことを示す情報を受信する。
（１４）．全てのＯＡＭＰがチャネル数の変更処理を行ったことを示す情報は送信機に送出される。
【０１１５】
図２８は上記の動作フローを示すタイミング図である。（ａ）はチャネル数２ｃｈ，４ｃｈ，８ｃｈ等のチャネル数変更を通告するチャネル数情報、（ｂ）は動作中のチャネル数情報、（ｃ）はＡＬＣ参照信号、（ｄ）はＡＬＣロック信号、（ｅ）は状態信号、（ｆ）はＡＬＣ補正動作のＯＮ，ＯＦＦ、（ｇ）は全光パワー、（ｈ）はチャネル対応の光パワーを示し、このチャネル対応の光パワーは、予め設定したレベル（ＰＲＥＳＥＴ ＬＥＶＥＬ）を維持する場合を示す。
【０１１６】
従って、チャネル数変更の処理においては、光増幅装置は一時的に自動レベル制御機能（ＡＬＣ）を実行するのを中止（ＦＲＥＥＺＥ）して、 代わりに一定利得機能を行うか、又は光増幅装置全体で一定利得機能を実行させる。しかし、波長多重光伝送システムにおいては、通常は光受信装置に供給される光信号のパワーを一定レベルに維持する必要がある。分極の変化による入力パワーの変化は従来の状況下で生ずるが、光増幅装置の光利得を一定レベルに維持するように制御すると、光受信装置に供給される光信号のパワーは変化する。
【０１１７】
この問題は、波長多重光信号を個々のチャネルに多重分離し、個々の多重分離したチャネル毎の光パワーレベルを前述の各構成を適用して制御することにより解決できる。図２９は本発明の実施の形態による波長多重光伝送システムの要部の説明図である。この図２９は光受信機の構成に相当し、多重分離装置（ＤＥＭＵＸ）１２５は、波長多重光信号を多重分離してそれぞれの受信機１２６（受信手段）に入力する。その時、光前置増幅器（光増幅器）１２７及び自動レベル制御ユニット１２８は、チャネル対応に設けられているので、チャネル対応の受信機１２６は一定のパワーレベルで光信号を受信できるように制御することができる。
【０１１８】
本発明の上記実施の形態によれば、可変光減衰器又は光増幅器は、波長多重光信号のチャネル数が変更される際に、一定の利得を得るように制御可能である。この場合、利得Ｇは０＜Ｇ＜１の範囲にある。このように、可変光減衰器の入力及び出力間の比を一定に維持することにより、一定の利得を与えるように可変光減衰器を制御することが出来る。
【０１１９】
又本発明の実施の形態によると、光増幅器内に希土類をドープした光ファイバーが用いられている。この場合、ドーパントはエルビウム（Ｅｒ）である。しかし、本発明はエルビウム（Ｅｒ）がドープされた光ファイバーに限定されるものではない。代わりに、波長に応じて、他の希土類をドープした光ファイバー、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）をドープした光ファイバー又はプラセオジウム（Ｐｄ）をドープした光ファイバー等を使用することが出来る。さらに、例えば、ここに開示された種々のホトダイオードは光トランジスタに代えることも出来る。
【０１２０】
上記の本発明の実施の形態によれば、自動利得制御回路及び自動レベル制御回路の特定の実施の形態が開示される。 しかし、本発明はここに開示されているこれらの回路又は他の回路の特定の回路構成に限定されるものではなく、他の多くの異なる回路構成を使用することも可能である。さらに、本発明の上記の実施の形態によれば、光減衰機能を用いて光信号に対する減衰量を可変としている。この可変光減衰器についても、既に知られている各種の構成の可変光減衰器を適用することが可能である。
【０１２１】
本発明の幾つかの実施の形態が示され、説明されているが、この分野の専門知識を有するものにとっては、特許請求の範囲に述べられている本発明の原理及び精神から逸脱することなく様々な変更が可能であることは明白である。
【０１２２】
以下前述の実施の形態をまとめて列記する。
（１）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数の変化に対応して増幅された光信号のパワーレベルを制御する制御装置とを含む光増幅装置。
（２）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させ、そのパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持させ、光信号のチャネル数が変更された場合は、制御装置は増幅した光信号を一定の光透過率で通過させて増幅した光信号のパワーレベルを制御する構成を有する光増幅装置。
（３）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、制御装置は増幅された光信号をほぼ一定の利得で増幅する光増幅装置。
【０１２３】
（４）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させ、そのパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持させ、光信号のチャネル数が変更された場合は、増幅した光信号を一定の光透過率で通過させる制御装置とを含む光増幅装置。
（５）光信号のチャネル数を変更する前は、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させて、そのパワーレベルをチャネル数を変更する前の光信号のチャネル数に応じたレベルに維持させ、光信号のチャネル数を変更した後は、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させて、そのパワーレベルをチャネル数を変更した後の光信号のチャネル数に応じたレベルに維持させる構成を有する光増幅装置。
（６）光増幅器は一定利得で光信号を増幅する希土類をドープした光ファイバー増幅器とした光増幅装置。
【０１２４】
（７）制御装置は、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器と、光信号のチャネル数を変更する前後において、光減衰器の光透過率を変化させて光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（８）制御装置は、変更又は一定に維持可能な光透過率を有する光減衰器を含む構成を有する光増幅装置。
（９）制御装置は、光信号のチャネル数が何時変更されるかを示す通告信号を受信し、その通告信号を受信すると、増幅した光信号を一定の光透過率で通過させはじめ、チャネル数の変更が完了するまでは、増幅した光信号を一定の光透過率で継続的に通過させる構成を有する光増幅装置。
【０１２５】
（１０）通告信号が光信号に含まれており、制御装置は光信号から通告信号を抽出する構成を有する光増幅装置。
（１１）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光の透過率を変化させて、増幅した光信号を通過させ、その増幅した光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持させる構成を有する光増幅装置。
（１２）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）を含み、制御装置は、分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）による損失変化を検出し、検出された損失変化を補償するために、増幅した光信号のパワーレベルを制御する構成を有する光増幅装置。
【０１２６】
（１３）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）、及び損失変化を検出し、光減衰器の光透過率を制御して検出した変化を補償するようにした損失補償回路を有する光増幅装置。
（１４）損失補償回路は、光減衰器の光透過率を制御して増幅した光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持する構成を有する光増幅装置。
（１５）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、一定の光透過率で増幅した光信号を所定の時間だけ通過させ、所定の時間が経過した後で変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめる構成を有する光増幅装置。
【０１２７】
（１６）制御装置は、光信号のチャネル数の変更が何時完了するかを示す完了信号を受信し、その完了信号を受信すると、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめ、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持する構成を有する光増幅装置。
（１７）光信号のチャネル数が変更された後に、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめた後で、制御装置は完了信号を下流方向に伝送させて、チャネル数の変更に応じて制御装置が制御動作を完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（１８）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示し、又何時増幅した光信号を一定の光透過率で通過させるかを示す通告信号を受信し、通告信号が下流側に送出されることにより下流側光増幅器の各々の出力を制御する構成を有する光増幅装置。
【０１２８】
（１９）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対しては識別信号を下流方向に送出して光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２０）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率によって、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（２１）各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出して光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
【０１２９】
（２２）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（２３）各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２４）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で、増幅出力光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で、増幅出力光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
【０１３０】
（２５）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で、増幅出力光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で、増幅出力光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（２６）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２７）制御装置を通過した後の光信号を個々の信号に多重分離するデマルチプレクサー（多重分離装置）、及びそれぞれ個々の信号のパワーレベルを制御して、制御装置が一定の光透過率で増幅した光信号を通過させた場合に、個々の信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを有する光増幅装置。
【０１３１】
（２８）制御装置を通過した後の光信号を光信号のチャネル数にそれぞれ対応する個々の信号に多重分離するデマルチプレクサーと、個々の信号にそれぞれ対応し対応する個々の信号を受信する受信器、及び対応する受信器に受信される前にそれぞれの信号のパワーレベルを制御して、制御装置が増幅した光信号を一定の光透過率で通過させた場合の個々の信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを有する光増幅装置。
（２９）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数の変更に対応して増幅された光信号を制御する制御装置と、制御され且つ増幅された光信号をチャネル対応の光信号に多重分離するデマルチプレクサーと、それぞれチャネル対応の光信号のパワーレベルを制御して、個々の光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットとを含む構成を有する光増幅装置。
（３０）光信号のパワーレベルをほぼ一定に保ち、対応する出力光信号を生成する自動レベル制御ユニットと、一定の利得で自動レベル制御ユニットの出力光信号を増幅する光ファイバー増幅器とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３２】
（３１）光信号のチャネル数が変更される前後では、変更した光透過率で、光ファイバーの増幅器の増幅された出力光信号を通過させて、光信号のチャネル数に対応して増幅された出力光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、一定の光透過率で光ファイバー増幅器の出力光信号を通過させる制御装置を含む光増幅装置。
（３２）光信号のチャネル数が変更される前後では、制御装置は光ファイバー増幅器の増幅された出力光信号を通過させて、増幅された出力光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持する構成を有する光増幅装置。
（３３）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示し、又何時増幅した光信号を一定の光透過率で通過させるかを示す通告信号を受信する構成を有する光増幅装置。
【０１３３】
（３４）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示す完了信号を受信し、この完了信号により何時増幅した出力光信号を、変更した光透過率で通過させるかを決めるもので、複数の下流側光増幅器を含み、完了信号を下流側に送出されることにより下流側光増幅器の各々の出力を制御する構成を有する光増幅装置。
（３５）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率で、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（３６）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率で、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
【０１３４】
（３７）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（３８）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（３９）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
【０１３５】
（４０）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（４１）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４２）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
【０１３６】
（４３）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４４）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４５）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅する制御装置とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３７】
（４６）制御装置は、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器、及び光信号のチャネル数を変更する前後において、光減衰器の光透過率を変化させて光信号のチャネル数に応じて、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（４７）光信号のチャネル数が変更された場合は、自動レベル制御ユニットは光減衰器の光透過率を一定に維持する構成を有する光増幅装置。
（４８）制御装置は、増幅した光信号をさらに増幅する光増幅器、及び光信号のチャネル数を変更する前後において、制御装置の光増幅器の利得を変化させて、光信号のチャネル数応じて、制御装置の光増幅器で増幅された光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３８】
（４９）制御装置は、光信号のチャネル数が何時変更されるかを示す通告信号を受信し、その通告信号を受信すると、増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅し始め、チャネル数の変更が完了するまで増幅した光信号をほぼ一定の利得で継続的に増幅する構成を有する光増幅装置。
（５０）通告信号が光信号に含まれており、制御装置は光信号から通告信号を抽出する構成を有する光増幅装置。
（５１）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）を含み、制御装置は分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）による損失変化を検出し、増幅した光信号のパワーレベルを制御して検出した変化を補償する構成を有する光増幅装置。
【０１３９】
（５２）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は増幅した光信号を所定の時間だけほぼ一定の利得で増幅し、所定の時間が経過した後で増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し始める構成を有する光増幅装置。
（５３）制御装置は、光信号のチャネル数の変更が何時完了するかを示す完了信号を受信する構成を有する光増幅装置。
（５４）光信号のチャネル数が変更された後に、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持しはじめた後で、制御装置は完了信号を下流方向に伝送させて、チャネル数の変更に応じて制御装置が制御動作を完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
【０１４０】
（５５）制御装置からの光信号を個々の信号に多重分離するデマルチプレクサー、及びチャネル対応の光信号のパワーレベルを制御して、制御装置が増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅した場合のチャネル対応の光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（５６）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器と、光信号のチャネル数が変更される前は、光減衰器の光透過率を変化させて、増幅した光信号のパワーレベルをチャネル数が変更される前の光信号のチャネル数に応じたほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、光減衰器の光透過率を一定に維持し、光信号のチャネル数が変更された後では、光減衰器の光透過率を変化させて、増幅した光信号のパワーレベルをチャネル数が変更された後の光信号のチャネル数に応じたほぼ一定のレベルに維持する制御装置とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１４１】
（５７）可変チャネル数を有し、光増幅器により増幅される光信号を制御するための方法であって、光信号のチャネル数を変更する前後においては、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させて、増幅した光信号のパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、一定の光透過率で増幅した光信号を通過させる過程を含む光増幅装置の制御方法。
（５８）可変チャネル数を有し、光増幅器により増幅される光信号を制御するための方法であって、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光信号のチャネル数に応じて、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定レベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、増幅された光信号をほぼ一定の利得で増幅する過程を含む光増幅装置の制御方法。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送する伝送システムに適用する光受信機に関するもので、波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置２６（図１参照）と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを備えた光受信機（受信ユニット２８−１〜２８−４（図１参照））であり、又光増幅器を可変光減衰器とすることも可能であり、又光増幅器と可変光減衰器とを設けた構成とすることも可能であって、チャネル数変更に伴う非直線性の劣化やＳ／Ｎの劣化に対しても安定な波長多重光信号の伝送を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２】波長多重光伝送システムの光増幅装置の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態による光信号のチャネル数Ｎが変化した場合の光増幅装置の動作を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態による自動利得制御回路の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態による自動レベル制御回路のスイッチング回路の説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１１】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１４】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１５】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１６】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態による図１６に示した光増幅装置の変更例の説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態による光増幅装置における希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）の利得−波長特性，光フィルターの光透過率及び光フィルターの総合利得の説明図である。
【図１９】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２０】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２１】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２２】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２３】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態による図２３に示す光増幅装置の一部の詳細図である。
【図２５】本発明の実施の形態による光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２６】本発明の実施の形態による図２５に示す光増幅装置を示す詳細図である。
【図２７】本発明の実施の形態による複数の光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２８】本発明の実施の形態による光増幅装置の動作を示すタイミング図である。
【図２９】本発明の実施の形態による波長多重光伝送システムの要部の説明図である。
【符号の説明】
２０−１〜２０−４ 送信ユニット
２２ 光多重化装置
２４ 光ファイバー
２６ 光多重分離装置
２８−１〜２８−４ 受信ユニット
１０００ 第一の部分
２０００ 第二の部分
５２1 希土類ドープ光ファイバー
５４1 〜５４3 光分岐カプラー
５５1 ，５５2 光アイソレーター
５６1 光波長多重化カプラー
５８1 〜５８4 ホトダイオード（ＰＤ）
５９1 励起レーザーダイオード（ＬＤ）
６０1 自動光利得制御回路（ＡＧＣ）
６４ 可変光減衰器（ＡＴＴ）
６６ 自動レベル制御回路（ＡＬＣ）
７０ 監視信号処理回路
１０８ 光送信機（Ｔｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）
１１０ 光受信機（Ｒｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）
１１２ 光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）
１１４ 主信号制御部
１１６ 間信号処理部
Ｔｘ（ＳＶ） 制御信号送信機
Ｒｘ（ＳＶ） 制御信号受信機
１２５ 多重分離装置（ＤＥＭＵＸ）
１２６ 受信機
１２７ 光前置増幅器
１２８ 自動レベル制御ユニット（ＡＬＣ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムに適用できる光受信機に関する。
エルビウム（Ｅｒ）等の希土類をドープした光ファイバーを用いて、光信号を直接増幅する光ファイバー増幅器が知られている。又大容量伝送を行う為に、複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムも知られている。このような波長多重光伝送システムに於いて、希土類ドープ光ファイバー増幅器を適用する場合、光信号の波長が単一でないことによる問題点や、チャネル数（波長数）に対応して入力される光パワーが変動する問題点等を解決することが必要となる。
【０００２】
【従来の技術】
複数の波長の光信号を多重化して伝送する波長多重光伝送システムに於ける送信装置，中継装置，受信装置に適用される光装置は、希土類をドープした光ファイバー増幅器を用いる場合が一般的であり、複数の波長の光信号を合波した波長多重光信号と励起レーザーダイオードからの励起光とを光ファイバー増幅器に入力し、その出力光の一部をホトダイオードにより検出して励起光パワーを制御し、増幅出力光が所定値となるように増幅利得を制御する光利得一定制御手段を設けた構成が知られている。
【０００３】
又この光ファイバー増幅器の出力波長多重光信号を光可変減衰器に入力し、その出力光を検出して光減衰量を制御し、波長多重光信号レベルを所定値の範囲とする光出力一定制御手段を設けることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバー増幅器は、波長依存性を有することから、波長多重光信号を増幅する場合、以下のような問題点がある。
▲１▼．チャネル数の変化。
▲２▼．分散補償光ファイバー等の挿入損失。
▲３▼．高出力レベルの光出力一定制御。
しかし、このような問題点▲１▼〜▲３▼については、前述の従来の光ファイバー増幅器に対しては何ら配慮されていないものである。
【０００５】
即ち、▲１▼のチャネル数の変化の問題点として、チャネル数は、波長対応のチャネル数の使用，未使用により増減するものであり、波長多重光信号の受信側に於ける所望のＳ／Ｎを確保する為に、波長対応に所定の増幅光出力パワーＰが必要である。例えば、チャネル数をｎとすると、光ファイバー増幅器の全光出力Ｐｃは、ｎ×Ｐになるように制御される。この場合、チャネル数ｎに、＋α又は−αの変動が生じると、即ち、チャネル数の増減があると、全光出力を、（ｎ±α）Ｐとなるように制御することになる。この切替過程に於いて波長対応の光パワーの変動が生じるから、非線形劣化やＳ／Ｎ劣化が生じる問題がある。
【０００６】
又▲２▼の分散補償光ファイバー等の挿入損失について、例えば、長距離大容量の光伝送システムに於いては、伝送光ファイバーの分散を補償する為に、光ファイバー増幅器と共に中継装置に分散補償光ファイバーを設けるものである。その場合、分散補償光ファイバーの挿入損失があり、その損失のばらつきが、光ファイバー増幅器を含む中継装置の光出力レベルのばらつきとなる問題がある。
【０００７】
又▲３▼の高出力レベルの光出力一定制御について、光ファイバー増幅器による増幅光出力レベルが所定範囲を超えるようなことがあっても、光可変減衰器により光出力を一定に維持するものであるが、この光可変減衰器による減衰量を予め考慮して光ファイバー増幅器により余分に増幅しておく必要がある。その場合、入力光信号のレベル変動に対して、光利得一定制御を行う為の励起用レーザーダイオードの出力パワーをほぼ指数関数的に制御する必要がある。そのために、比較的大容量の励起用レーザーダイオードを設けて、指数関数的な制御に対応できるように構成する必要があり、大容量のレーザーダイオードは高価であるから、経済的な問題がある。
本発明は、波長多重光信号を伝送路を介して伝送し、チャネル数が変化した場合、波長多重光信号の非線形特性の劣化やＳ／Ｎの劣化に対応できる光受信機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受信機は、波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを設けている。
【０００９】
又波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される可変光減衰器と、この可変光減衰器からの光信号を受信する受信手段とを設けるている。又波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と可変減衰器とからなる手段と、この手段からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。
【００１０】
又複数の異なる波長の光信号を多重化した光波長多重信号を増幅する光増幅手段と、この光増幅手段の利得を一定となるように制御する第１制御状態と、光増幅手段の光出力を一定となるように制御する第２制御状態とに於いて光増幅手段を制御可能であり、光波長多重信号を構成する光信号の波長数変化時に第１制御状態で制御し、波長数変化のない時は波長数に応じた光出力となるように第２制御状態で制御する手段とを有する光増幅装置を伝送路に設けた伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。又前記伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される可変減衰器と、この可変減衰器からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。又前記伝送システムに於いて、光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と可変減衰器とからなる手段と、この手段からの光信号を受信する受信手段とを設けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は波長多重光伝送システムの説明図であり、波長多重光伝送システムの送信側と受信側とを含む概要を示し、光ファイバーによる伝送路によって４チャネル分を多重化して送信する場合を示している。即ち、４個の送信ユニット２０ー１〜２０ー４により、波長λ１〜λ４の個々の光キャリアーは、伝送すべき情報により変調されて送信されるもので、波長λ１〜λ４は個々のチャネルを表している。
【００１２】
異なる波長λ１〜λ４の光信号は光多重化装置２２により多重化されて波長多重光信号になる。この波長多重光信号は、光ファイバー２４により光多重分離装置（光デマルチプレクサー）２６に伝送される。この光多重分離装置２６は波長多重光信号を分離して、波長λ１〜λ４をそれぞれ有する４個の光信号とし、それぞれの受信ユニット（光受信機）２８ー１〜２８ー４に入力され、受信増幅処理されて、送信ユニットからの情報を復元する受信手段を備えている。
【００１３】
上記の波長多重光伝送システムでは４個のキャリアーを多重化しているが、４個以上のキャリアーを多重化することも通常的に行われている。更に多くの異なるキャリアーを一度に多重化して受信ユニット（光受信機）側へ伝送することも出来る。この方法に於いては、相対的に大量のデータを光ファイバーを用いて送信することが出来る。
【００１４】
図２は波長多重光伝送システムの光増幅装置の説明図であり、第一の部分１０００（ここでは、「希土類をドープした光ファイバー増幅器部」と称する）及び第二の部分２０００（ここでは、「電気的に制御される光装置部」と称する）を含んでいる場合を示す。第一の部分１０００は、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）３４、光分岐カプラー３６1 ，３６2 、光アイソレーター３８1 ，３８2 、ホトダイオード（ＰＤ）４０1 ，４０2 、光波長多重化カプラー４２、励起レーザーダイオード（ＬＤ）４４及び自動光利得制御回路（ＡＧＣ）４６を含んでいる。
【００１５】
第二の部分２０００は、光分岐カプラー３６3 、電気的に制御される可変光減衰器（ＡＴＴ）４８、ホトダイオード（ＰＤ）４０3 、及び自動レベル制御回路（ＡＬＣ）５０を含んでいる。例えば、可変光減衰器４８は、光磁気材料により構成される。しかし、種々の異なるタイプの可変光減衰器が使用可能である。
【００１６】
波長多重光信号は光分岐カプラー３６1 、光アイソレーター３８及び光波長多重化カプラー４２を通して希土類をドープした光ファイバー３４に送られる。励起光ビームは光波長多重化カプラー４２を通じて励起レーザーダイオード４４から希土類をドープした光ファイバー３４に送出される。波長多重光信号は希土類をドープした光ファイバー３４により増幅されて、光アイソレーター３８2 及び光分岐カプラー３６2 を通して可変光減衰器４８に入力される。
【００１７】
光分岐カプラー３６1 により分岐された波長多重光信号は、ホトダイオード４０1 により電気信号に変換され、自動光利得制御回路４６に入力される。光分岐カプラー３６2 により分岐された増幅出力波長多重光信号の一部はホトダイオード４０2 により電気信号に変換されて、自動光利得制御回路４６に入力される。励起レーザーダイオード４４は入力波長多重光信号のレベルと増幅出力波長多重光信号のレベル間の比を所定のレベルに維持するように制御される。
【００１８】
更に詳しくは、光利得制御回路４６は、励起レーザーダイオード４４を制御して、ホトダイオード４０1 により電気信号に変換された入力波長多重光信号のレベルと、ホトダイオード４０2 により電気信号に変換された増幅出力波長多重光信号のレベル間の比を一定に維持する。このようにして、第一の部分１０００は光利得を一定に制御することにより波長依存性を維持している。光分岐カプラー３６3 により分岐された出力波長多重光信号の一部は自動レベル制御回路５０に入力される。可変光減衰器４８は波長多重光信号を所定のレベルに維持するよう制御される。
【００１９】
自動レベル制御回路５０は、ホトダイオード４０3 により波長多重光信号から得られる電気信号を用いて可変光減衰器４８を制御し、波長多重光信号の出力レベルを一定に維持する。
【００２０】
しかし、図２に示す光増幅装置を使用した場合には、波長多重光信号のチャネル数を変更するときに前述のような問題がある。例えば、受信機の好ましいＳ／Ｎ比を得るためには、一般的に、各波長（チャネル）に対して増幅器の光出力パワーを所定のものにする必要がある。全体でＮチャネルとすると、波長多重光信号を増幅するための希土類をドープした光ファイバー増幅器の全光出力ＰｃはＮ×Ｐに制御される。チャネル数Ｎに＋α又は−αの変更があった場合には、切替え制御により全光パワーは（Ｎ±α）Ｐとなる。個々の波長（チャネル）の光パワーは切替え制御により変化するので、直線性が劣化するか、又は信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が劣化することになる。
【００２１】
更に、第一の部分１０００による光出力は、第二の部分２０００により一定レベルに維持される。従って、第一の部分１０００の光出力が所定のレベルを超えると、第二の部分２０００は光出力を一定レベルに維持する。その結果、可変光減衰器４８を使用することにより、第一の部分１０００による増幅のために他の手段が必要になり、光利得を一定レベルに維持するための励起レーザーダイオード４４の出力パワーは、入力波長多重光信号のレベル変化に対して指数的に制御する必要がある。従って、比較的大容量の励起レーザーダイオード４４を用意する必要がある。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態による光増幅装置の説明図である。波長多重光伝送システムの光装置に適用される光増幅装置は、第一の部分１０００及び第二の部分２０００を含んでいる。第一の部分１０００は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 、光分岐カプラー５４1 ，５４2 、光アイソレーター５５1 ，５５2 、光波長多重化カプラー５６1 、ホトダイオード（ＰＤ）５８1 ，５８2 、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９1 、及び自動光利得制御回路（ＡＧＣ）６０1 を含んでいる。第一の部分１０００は波長依存性を維持したまま波長多重光信号を増幅する。
【００２３】
例として、波長多重光信号は多くの場合、１．５μｍ帯である。この帯域における光信号の増幅のためにはエルビウムをドープした光ファイバーが知られており、それが希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 として使用される。又エルビウムをドープした光ファイバーで、１．５μｍ帯域の波長多重光信号を増幅するためには、０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起帯域の励起光を使用することが知られている。従って、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９1 は、例えば、０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起光を出力する構成を採用することになる。
【００２４】
又図３は、順方向励起構成を示しており、励起レーザーダイオード５９1 により発生される励起光ビームは波長多重光信号と同方向で希土類をドープした光ファイバー５２1 内を伝送される。しかし、逆方向励起構成も同様に使用することが出来る。その場合、レーザーダイオードが励起光ビームを発生し、この励起光ビームは波長多重光信号と反対方向で希土類をドープした光ファイバー５２1 内を伝送される。更に、双方向励起構成も同様に使用することが出来、この場合は、二つのレーザーダイオードが励起光ビームを発生し、この励起光ビームは希土類をドープした光ファイバー５２1 の双方向に伝送される。このように、本発明は方向性励起について何れの形式も適用可能である。
【００２５】
又第二の部分２０００は、電気的に制御される可変光減衰器（ＡＴＴ）６４、自動レベル制御回路（ＡＬＣ）６６、光分岐カプラー５４3 及びホトダイオード（ＰＤ）５８3 を含んでいる。この第二の部分２０００は、波長依存性を維持することなく波長多重光信号の全光出力を一定レベルに制御している。更に詳しくは、自動レベル制御回路６６は、可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率を変化させることにより、第一の部分１０００の出力としての波長多重光信号のパワーを波長多重光信号のチャネル数に対応して一定に維持する。
【００２６】
又波長多重光信号のチャネル数が変更された場合は、監視信号処理回路７０により、可変光減衰器６４の光減衰量又は光透過率を一定に維持する。即ち、監視信号処理回路７０は、一時的に可変光減衰器６４の動作を「凍結」（停止）させる。チャネル数が変更された後は、監視信号処理回路７０により、可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率が制御されて、波長多重光信号のパワーは新しいチャネル数に応じた所定の一定レベルに維持される。
【００２７】
この場合、光増幅装置への波長多重光信号入力は光分岐カプラー６８1 により分岐され、この分岐された光信号はホトダイオード（ＰＤ）５８4 に与えられる。ホトダイオード（ＰＤ）５８4 は分岐された光信号を電気信号に変換して、この電気信号を監視信号処理回路７０に入力する。
【００２８】
波長多重化光伝送システムに於けるチャネル数の変更を通告する制御信号は、例えば、振幅変調処理により、好ましくは低速信号として波長多重光信号に重畳される。しかし、この制御信号は他の方法によって伝送することも出来る。監視信号処理回路７０は、この制御信号を抽出して識別する。そして、監視信号処理回路７０は、抽出した制御信号に応じて可変光減衰器６４又は自動レベル制御回路６６を制御する。振幅変調が行われている場合は、ホトダイオード５８4 により得られる電気信号を復調することによって、制御信号を比較的簡単に抽出することが出来る。
【００２９】
又制御信号を専用の制御チャネル（波長）を用いて監視信号処理回路７０に送出することも可能である。このような専用の制御チャネルを使用した場合は、光分岐フィルター（図示を省略）により、主光信号としての波長多重光信号に多重化された制御信号としての光信号を（例えば、光分岐カプラー６８1 により分岐するような構成により）抽出する。例えば、電気信号に変換するために、光分岐フィルターにより抽出された制御チャネルの光信号をホトダイオード５８4 に入力することにより、制御信号を抽出することが可能である。
【００３０】
従って、光分岐カプラー６８1 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８4 により電気信号に変換されて監視信号処理回路７０に加えられる。この監視信号処理回路７０に於いてチャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は、可変光減衰器６４の動作を「凍結」( 停止）させる。
【００３１】
減衰された波長多重光信号のパワーレベルを確実にチャネル数に一致させるために、監視信号処理回路７０はセット電圧（基準電圧）を選択させる。このセット電圧に対応して、パワーレベルはチャネル数に対応した一定レベルに制御される。この監視信号処理回路７０から可変光減衰器６４を制御する方法として次のような方法がある。その一つの方法は、図３で制御信号６９として示されているように、可変光減衰器６４が監視信号処理回路７０により直接制御される。もう一つの方法としては、図３の点線で示す制御ライン７１を介して、可変光減衰器６４が監視信号処理回路７０により間接的に制御される。
【００３２】
チャネル数の変更の通告の後で、チャネル数が実際に増減される。この例では、チャネル数変更の完了を示す制御信号は波長多重光信号に重畳されて伝送される。例えば、チャネル数変更通知の制御信号を第１の制御光信号とすると、チャネル数変更完了通知の制御信号を第２の制御光として送出することができる。監視信号処理回路７０はこの制御信号を抽出する。なお、制御信号は専用の制御チャネル（波長）によって監視信号処理回路７０に送出することも出来る。この制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は、可変光減衰器６４に再び制御動作を行わせて、波長多重光信号のパワーレベルを一定レベルに維持する。
【００３３】
又チャネル数変更の完了を示す制御信号により監視信号処理回路７０を動作させる代わりに、所定の時間の経過後に、チャネル数変更完了を推定することができる。詳しく言うと、チャネル数変更の通告されてから、所定の時間が経過した後でチャネル数が実際に増減される。この例では、チャネル数変更の通告をする制御信号が監視信号処理回路７０により抽出され、識別された後で、タイマー（図示を省略）が駆動される。このタイマーの設定時間が経過すると、可変光減衰器６４は再起動（「凍結」の解除）されて波長多重光信号のパワーレベルを一定レベルに維持する。
【００３４】
制御信号又は所定時間の経過の何れかによりチャネル数の変更完了を判定すると、パワーレベルを制御するセット電圧( 基準電圧）が加えられ、又はチャネル数に関する情報に応じて一つのレベルから他のレベルに切り替えられる。この情報はチャネル数変更を通告する制御信号に含まれているのが好ましい。従って、全光出力パワーを一定レベルに維持する制御を再開することにより、光出力はチャネル数に対応した一定レベルに維持される。
【００３５】
従って、チャネル数の変更に対応して、減衰量を一定のレベルに固定することにより可変光減衰器６４は光出力パワーの急激な変化を防ぐことが出来る。この時、第二の部分２０００は波長多重光信号のパワーを一定レベルに維持するための動作を行ってはいない。チャネル数が変更されると、可変光減衰器６４は再び制御されて波長多重光信号のパワーを一定レベルに維持する。可変光減衰器６４は徐々に駆動されるのでチャネル数に対応した全出力パワーが維持される。この構成により、光出力の変化を抑制することが可能となり、非線形特性の劣化、Ｓ／Ｎ比の劣化を避けることが出来る。
【００３６】
図４の（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態による光信号のチャネル数Ｎが変化した場合の光増幅装置の動作を示すグラフである。光信号のチャネル数Ｎが例えば４チャネルから８チャネルに変更される場合を示し、又可変光減衰器６４は自動レベル制御回路６６及び監視信号処理回路７０により制御される光透過率又は光減衰量を持っている。
【００３７】
又チャネル数変更の通告が受信される時刻ｔ１以前は、自動レベル制御回路６６により、電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を変化させて可変光減衰器６４の出力に実質的に一定の光信号を与えている。従って、時刻ｔ１以前は第二の部分２０００が自動レベル制御（ＡＬＣ）として動作している。
【００３８】
時刻ｔ１にチャネル数変更の通告が受信されると、自動レベル制御回路６６により電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を実質的に一定に維持する。この場合、可変光減衰器６４は、例えば、第一の部分１０００、又は、更に光信号を増幅する後段( 図示を省略）に与える一定の利得を有しているかのように見える。従って、時刻ｔ１後は、自動レベル制御（ＡＬＣ）ではなく、自動利得制御（ＡＧＣ）が行われる。
【００３９】
又次の時刻ｔ２に、図４の（Ａ）に示すように、チャネル数が増加したことによる光パワーが増加し、時刻ｔ３では、チャネル数の変更の後で、自動レベル制御回路６６は、電気的に制御される可変光減衰器６４の光透過率を変化させて、可変光減衰器６４の出力に実質的に一定の光信号パワーを与えている。詳しくは、時刻ｔ３後、第二の部分２０００は再び自動レベル制御（ＡＬＣ）を行う。
【００４０】
図４の（Ａ），（Ｂ）から判るように、可変光減衰器６４は自動レベル制御（ＡＬＣ）を行う。しかし、チャネル数の変更時に、自動レベル制御（ＡＬＣ）を一旦停止する。それによって、チャネル数の変更時に、可変光減衰器６４は一定の光透過率又は減衰量を有することになる。可変光減衰器６４の動作は、チャネル数が図４の（Ａ），（Ｂ）のように時刻ｔ１及びｔ３の間で変化する場合は、「凍結」（停止）する。
【００４１】
上記のように、時刻ｔ１及びｔ３の間では、可変光減衰器６４の出力は、例えば、第一の部分１０００又は更に光信号を増幅する後段( 図示を省略）に対して一定利得を有している。又は、以下に詳細に述べられる本発明の他の実施の形態に開示されているように、第二の部分２０００は構成の変更が可能であり、チャネル数が変更された場合には、一定の利得（自動レベル制御の代わりとして）を与える事が出来る。この場合は、第二の部分２０００は利得の制御された増幅器を含み、時刻ｔ１及びｔ３の間で一定の利得を与えることが出来る。
【００４２】
従って、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、光増幅装置は、チャネル数を変更できる波長多重光信号を増幅する光増幅器（第一の部分１０００等）を含んでいる。この波長多重光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置（第二の部分２０００等）は、制御された光透過率で増幅出力波長多重光信号を通過させて、チャネル数に応じた増幅出力波長多重光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持するレベル制御手段が動作し、波長多重光信号のチャネル数を変更する時は、制御装置は、一定の光透過率に制御して、光信号を通過させるレベル制御手段が動作することになる。
【００４３】
図５は一定のレベルで光利得を制御するための自動利得制御回路６０1 の説明図である。図３と同一符号は同一部分を示し、自動利得制御回路６０1 は、分割器（ＤＶＩＤＥＲ）７２、演算増幅器７４、トランジスタ７６及び抵抗Ｒ１〜Ｒ６を含んでいる。Ｖccは電源電圧、Ｖref は基準電圧及びＧはアース又はグランド電位である。
【００４４】
図５に示すように、ホトダイオード（ＰＤ）５８1 により波長多重光信号の一部を電気信号に変換し、分割器７２に加える。ホトダイオード（ＰＤ）５８2 は、増幅された波長多重光信号の一部を電気信号に変換して分割器７２に加える。このようにして、分割器７２は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 の入力と出力との間の比を得ている。
【００４５】
演算増幅器７４は、基準電圧Ｖref と、分割器７２の入出力光信号レベル差を示す出力信号との差分に応じてトランジスタ７６を制御し、励起レーザーダイオード５９1 に供給する電流を制御し、励起レーザーダイオード５９1 から発生される励起光ビームにより、波長多重光信号の増幅利得を一定としている。図５の自動利得制御回路６０1 の構成は自動利得制御回路の多くの構成例の一つに過ぎない。
【００４６】
図６は一定レベルの光出力を制御するための自動レベル制御回路６６の説明図である。図３と同一符号は同一部分を示し、自動レベル制御回路６６は、抵抗Ｒ７〜Ｒ９、演算増幅器７８、トランジスタ８０、コンデンサ等による周波数特性を切替えるスイッチング回路（ＣＷＣ）８２及び基準電圧回路８４を含んでいる。Ｖccは電源電圧、Ｖref は基準電圧及びＧはアース又はグランド電位、ＣＳ１及びＣＳ２は監視信号処理回路７０より与えられる制御信号である。又制御要素８６は、可変光減衰器６４の透過率を制御する可変光減衰器６４の制御要素である。
【００４７】
例えば、可変光減衰器６４が光磁気効果により動作する場合は、制御要素８６はコイルで構成されて、トランジスタ８０を介して電流が供給されて磁界を発生する。又可変光減衰器６４が電気光学効果により動作する場合は、制御要素８６は電極として形成され、この電極にトランジスタ８０を介して印加される電圧が制御される。又半導体光増幅器が可変光減衰器６４の代わりに使用される場合は、半導体光増幅器の利得を制御するバイアス電圧を制御することが出来る。
【００４８】
可変光減衰器６４（図３を参照）からの光信号出力の一部は、光分岐カプラー５４3 により分岐され、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により電気信号に変換される。図６において、演算増幅器７８は電気信号を制御信号ＣＳ１に応じて基準電圧回路８４により供給される基準電圧（セット電圧）Ｖref と比較する。比較の結果得られる電圧差はトランジスタ８０の駆動に使用される。制御要素８６に供給される電流を制御することにより、可変光減衰器６４による減衰量が制御されて光出力は一定レベルに維持される。
【００４９】
図７はスイッチング回路８２の説明図である。図７を参照すると、スイッチング回路８２は制御信号ＣＳ２により制御されるスイッチＳＷと、これにより選択されるキャパシターＣ１及びＣ２を含んでいる。従って、スイッチング回路８２は自動レベル制御回路６６の周波数特性を制御する。さらには、スイッチング回路８２は、所定の周波数特性による出力波長多重光信号のレベルに従ってトランジスタ８０を制御することにより、可変光減衰器６４を制御する。監視信号処理回路７０からの制御信号ＣＳ２は、スイッチング回路８２のキャパシターＣ１及びＣ２を切替えることにより周波数特性を変化させる。なお、前述の制御信号ＣＳ１はチャネル数に応じて基準電圧のレベルを切替える。
【００５０】
スイッチング回路８２は、演算増幅器７８、抵抗Ｒ７，Ｒ９（図６参照）に接続されて、第一の低周波フィルターを形成する。この第一の低周波フィルターのカットオフ周波数ｆc は以下の式で与えられる。
ｆc ＝１／（２πＲ９・Ｃswc ）
ここで、Ｃswc は、スイッチＳＷにより選択されたキャパシターＣ１又はＣ２を示す。従って、Ｃswc の値を大きくすることにより、図６の制御回路は低周波特性で動作する。即ち、応答特性は低くなる。
【００５１】
このスイッチング回路８２の選択されたキャパシターＣ１又はＣ２の容量に応じて、高周波帯域のフィルターカットオフ周波数が変化する。例えば、好ましい構成は、通常のＡＬＣ動作で１０〜１００ｋＨｚのオーダーのカットオフ周波数は、可変光減衰器６４が制御されて一定の減衰量を与える場合には（例えば、チャネル数が変更されたときに一定の利得を与える場合には）、０．０１Ｈｚに切替えられる。理想的には、スイッチング回路８２の制御は徐々に行われるが、そのためにはスイッチング回路８２が簡単な二つのキャパシターの代わりに、多くのキャパシターを使用して構成することができる。
【００５２】
図６を参照すると、チャネル数の変更が通告される以前は、カットオフ周波数は高く、チャネル数の変更を通告する制御信号が受信されると、スイッチング回路８２が制御されてカットオフ周波数は低くなる。従って、可変光減衰器６４により与えられる減衰量は平均レベルに固定される。チャネル数の変更が完了すると、スイッチング回路８２が制御されてカットオフ周波数は再び高くなる。
【００５３】
例えば、監視信号処理回路７０において、チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出され、識別されると、制御信号ＣＳ２がスイッチング回路８２に供給されて、自動レベル制御回路６６の周波数特性は低周波域に切替えられる。その結果、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により検出される信号の変化に従って次の動作が遅くなる。即ち、光出力の一定レベル制御は一時的に凍結( 停止）される（例えば、可変光減衰器６４の光透過率は一定に維持される）。
【００５４】
又制御信号ＣＳ１は光信号に含まれるチャネル数に対応し、監視信号処理回路７０は制御信号ＣＳ１を基準電圧回路８４に供給する。この基準電圧回路８４はチャネル数に対応する基準電圧Ｖref を供給する。従って、全光出力は、チャネル数の変更後のチャネル数に対応したレベルになる。例えば、基準電圧Ｖref は変化するので、αチャネルが全て最初のＮチャネルに加えられると、最終的な全チャネルの光出力は（Ｎ＋α）×Ｐとなる。
【００５５】
図６及び図７を参照すると、キャパシタンスＣswc の値は可変光減衰器６４の動作を停止させるのに十分な値である。一般的には、この目的は、例えば、カットオフ周波数ｆc が１０ｋＨｚから０．０１Ｈｚに低下させる。これは、１０，０００から１００，０００の率でカットオフ周波数ｆc を低下させることを示すものである。
【００５６】
通常は、可変光減衰器６４により与えられる減衰量は瞬間，瞬間に変化してＡＬＣ動作を行って分極の変化を補償している。従って、可変光減衰器６４の減衰量を、急に（例えば、チャネル数が変更したときに）あるレベルに固定すると問題が発生する。そこで、減衰量を平均レベルに維持するのが好ましい。
【００５７】
図８及び図９は本発明のその他の実施の形態による自動レベル制御回路６６の説明図である。図８を参照すると、高周波（ｆc 〜１０ｋＨｚ）を遮断するキャパシターＣ及び抵抗Ｒで構成されるフィルター９０が、スイッチ９２とトランジスタ８０との間に設けられるので、自動レベル制御の応答速度は適切となる。又９４はラッチ回路、９５は演算増幅器であり、他の図６と同一符号は同一部分を示す。例えば、代表的な、サブ・ミリセコンドのオーダーの時定数は１０〜１００ミリセコンドのオーダーの時定数とすることができる。
【００５８】
カットオフ周波数ｆc が高周波帯域に切替えられると、フィルターの応答特性は速くなるので、分極の変化等の比較的に高速な変化は行われなくなり、可変光減衰器６４の出力は一定に維持される。
【００５９】
又図８においては、ローパスフィルター（ｆc 〜０．０１Ｈｚ）を有するラッチ回路９４が制御要素８６の電流の平均レベルに対応する電圧を保持し、演算増幅器９５の＋端子に入力している。ＡＬＣ( 自動レベル制御）動作中は、制御ループの切替えが行われて、一定レベルの駆動電流を制御する制御ループが駆動される。即ち、制御ループが切替えられると、電流の平均に対応する電圧がラッチ回路９４にラッチされて基準電圧となる。ホトダイオード（ＰＤ）５８3 に一定レベルで入力される光ビームのレベルを維持するために、バイアス電流が時間により変化するので「平均レベル」という言葉が使われている。更には、通常の制御ループの時定数により決まる時間幅で得られる電圧が、ラッチ回路９４にラッチされる。
【００６０】
又ラッチ回路９４は、可変光減衰器６４にトランジスタ８０を介して流れる電流を、Ａ／Ｄ変換器を介して読み取り、Ｄ／Ａ変換器を介して演算増幅器９５の＋端子に入力する構成とすることもできる。
【００６１】
図９は図６及び図８の組み合わの構成に相当し、９６は時定数回路（τ）である。図９を参照すると、キャパシタンスＣswc は、スイッチング回路８２により切替えられてカットオフ周波数ｆc を低周波帯域にシフトするので、フィルターの応答特性を遅らせることになる。ラッチ回路９４は、モニター値に基いて減衰量を平均値に制御する。
【００６２】
又図９において、制御ループの切替えは、図６に示す制御に応じて通常の制御ループの時定数が増加した後で行われるので、制御ループの切替えの結果のＡＬＣ特性の効果が減少される。
【００６３】
上記のように、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更の通告をする制御信号を受信した後にチャネル数変更の完了を通知する制御信号を受信する。あるいは、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更の通告をする制御信号を受信した後に、チャネル数変更の完了を通知する制御信号を受信しないシステムとした場合、チャネル数の変更を通告する制御信号を受信、識別した後に、タイマー（図示されない）が起動され、チャネル数変更完了予定時刻に、タイマーからタイムアウト野信号が出力される構成とし、チャネル数変更完了の通知の制御信号を受信した場合と同様の制御を行うことができる。
【００６４】
チャネル数変更の完了を通告する制御信号が受信された後、又は所定の時間が経過した後に、制御信号ＣＳ２はスイッチング回路８２を最初の周波数特性に戻す。これにより、一定の光出力制御が基準電圧回路８４によりセットされた新しい基準電圧Ｖref に応じて再開される。
【００６５】
従って、全光出力をチャネル数に対応する一定レベルに維持するための制御は徐々に再開される。例えば、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 の出力は時定数回路９６を通じて演算増幅器７８に入力され、 基準電圧Ｖref は徐々に変化してチャネル数に対応したレベルになる。
【００６６】
上記の構成により、スイッチング回路８２による制御の結果として確実に周波数特性は切替えられ、光出力の一定レベルの制御は停止されるので、 チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別された場合に、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により信号を受信保持することが可能となる。
【００６７】
この実施の形態では、保持された値は演算増幅器７８に入力され、光出力の一定レベル制御は停止される。なお、光出力の一定レベル制御を停止するためには、他の構成を採用することも可能である。又可変光減衰器６４を使用して電気的に制御可能な光デバイスを構成することが可能な場合には、可変光減衰器６４の代わりに半導体光増幅器を使用することが出来る。この半導体光増幅器の波長依存性は少ない。従って、半導体光増幅器を制御することにより、全光出力を一定レベルに制御することが可能である。
【００６８】
図１０は本発明の他の実施の形態の光増幅装置を示し、この光増幅装置は、第一の部分１０００、第二の部分２０００及び第三の部分３０００より構成されている。この第三の部分３０００は、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 、光分岐カプラー５４4 、光波長多重化カプラー５６2 、光アイソレーター５５3 ，５５4 、ホトダイオード（ＰＤ）５８5 、励起レーザーダイオード（ＬＤ）５９2 、及び自動利得制御回路（ＡＧＣ）６０2 を含んでいる。又この第三の部分３０００は、光分岐カプラー５４3 とホトダイオード（ＰＤ）５８3 とを第二の部分２０００とで共通に使用している。又図３と同一符号は同一部分を示す。
【００６９】
第一の部分１０００と共に第三の部分３０００は、光利得を一定レベルに維持している。更に、第二の部分２０００は、第三の部分３０００に入力する波長多重光信号のパワーレベルを一定に制御する。その結果、第三の部分３０００の光出力パワーレベルも同様に一定のパワーレベルに維持される。光信号レベルが第二の部分２０００の可変光減衰器６４により減衰された場合でも、第三の部分３０００の増幅作用により好ましいレベルの全光出力が得られる。
【００７０】
これにより、第一の部分の励起レーザーダイオード５９1 及び第三の部分３０００の励起レーザーダイオード５９2 の容量はそれぞれ小さくできるから、光増幅装置のコストを低減することが出来る。
【００７１】
この図１０では、第二の部分２０００と第三の部分３０００は光分岐カプラー５４3 とホトダイオード（ＰＤ）５８3 とを共通使用している。これらは、第二の部分２０００と第三の部分３０００でそれぞれ別個に光分岐カプラー及びホトダイオードを設けることも可能である。
【００７２】
又自動利得制御回路６０1 及び６０2 は同じ構成とすることが出来る。更に、第一の部分１０００及び第三の部分３０００の光利得を等しくすることも可能である。又は、利得を、第三の部分３０００で使用される伝送用光ファイバーの特性に応じて変化させることも可能である。
【００７３】
チャネル数が変更されると、可変光減衰器６４による光減衰機能は、監視信号処理回路７０又は自動レベル制御回路６６を制御している監視信号処理回路７０により直接停止される。図３に示す実施の形態と同様にして、チャネル数の変更に応じた光出力の変化は確実に制限されることにより、非線形特性及びＳ／Ｎ比の劣化が減少する。
【００７４】
図１１は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０と同一符号は同一部分を示す。図１１を参照すると、光増幅装置は、図１０に示されるように、第一の部分１０００、第二の部分２０００及び第三の部分３０００を含んでいる。しかし、図１１に示す光増幅装置は、第二の部分２０００の自動レベル制御回路６６を制御し、 補正するためのＡＬＣ補正回路９８を含んでいる。
【００７５】
更に詳しく説明すると、可変光減衰器６４を介して出力される波長多重光信号の一部は、光分岐カプラー５４3 により分岐されて、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 により電気信号に変換され、自動レベル制御回路６６に入力される。自動レベル制御回路６６は可変光減衰器６４を制御して、波長多重光信号の全光出力パワーを一定レベルに維持する。しかし、第三の部分３０００の波長多重光信号の光出力パワーは、自動レベル制御回路６６には直接入力されない。
【００７６】
従って、第三の部分３０００の波長多重光信号の一部がホトダイオード（ＰＤ）５８5 により電気信号に変換され、自動利得制御回路６０2 と同様にＡＬＣ補正回路９８に入力される。ＡＬＣ補正回路９８は、全光出力パワーが所定の範囲に維持されているか否かを判定する。
【００７７】
若し、全光出力パワーが所定の範囲にない場合には、ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御し、それにより、可変光減衰器６４を制御して全光出力パワーを所定の範囲に維持している。可変光減衰器６４の代わりに半導体光増幅器が使用されている場合には、自動レベル制御回路６６が半導体光増幅器の利得を制御するので、第三の部分３０００の全光出力は所定の範囲に維持される。
【００７８】
図１２は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０及び図１１と同一符号は同一部分を示す。図１２の光増幅装置は、図１０及び図１１の光増幅装置を組み合わせたものである。図１２を参照すると、チャネル数が変化した場合は、監視信号処理回路７０は、光出力を一定レベルに制御する第二の部分２０００により行われる制御を一時的に停止させるので、光出力の変化が減少する。又ＡＬＣ補正回路９８は、自動レベル制御回路６６を制御することにより、第三の部分３０００の全光出力パワーを所定の範囲に維持する。
【００７９】
図１３は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１０，図１１，図１２と同一符号は同一部分を示す。図１３の光増幅装置は、先に説明した実施の形態と同様に動作するが、光分岐カプラー５４5 、ホトダイオード（ＰＤ）５８6 、分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）１００、及び分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）損失補正回路１０２を含んでいる。光分岐カプラー５４5 及びホトダイオード（ＰＤ）５８6 は第三の部分３０００に含まれている。
【００８０】
この第一の部分１０００又は第１の部分１０００と第二の部分２０００とを含めて第１の入力端と第１の出力端とを有する第１の光増幅部、第三の部分３０００を第２の入力端と第２の出力端とを有する第２の光増幅部とすると、第１の光増幅部の第１の出力端と、第２の光増幅部の第２の入力端との間に、分散補償光ファイバー１００等の光デバイスが接続された構成となり、第１の光増幅部の第１の出力端からの第１の光信号を、光デバイスを介して第２の入力端から第２の光増幅部に入力し、第２の出力端から第２の光信号として出力することができる。
【００８１】
即ち、光デバイスとしての分散補償光ファイバー１００は、第二の部分２０００と第三の部分３０００との間に接続されている。ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル制御回路６６を制御する。長距離且つ大容量波長多重光伝送システムに於いて、伝送用光ファイバーの分散レベル及び波長多重光信号に関して分散補償が必要である。このため、分散補償光ファイバー１００が設けられている。
【００８２】
しかし、分散補償光ファイバーの挿入損失による問題が発生する。詳しく説明すると、分散補償光ファイバーによる損失が変化した場合、波長多重化光ファイバー増幅器を含む中継器（リピーター）の光出力が変化する。従って、分散補償光ファイバー１００による損失を測定し、損失を補償するように自動レベル制御回路６６をセットすることにより、可変光減衰器６４は一定の光出力を与えるように制御される。分散補償光ファイバー１００による損失は、分散補償レベルに大いに依存するように見える。従って、自動レベル制御回路６６による一定光出力制御によっても、第三の部分３０００への波長多重光信号入力のレベルが変更可能である。
【００８３】
分散補償光ファイバー１００から出力され、光分岐カプラー５４5 から分岐された波長多重光信号出力の一部は、ホトダイオード（ＰＤ）５８6 により電気信号に変換され、この電気信号は自動利得制御回路６０2 とＤＣＦ損失補正回路１０２とに入力される。ＤＣＦ損失補正回路１０２は、分散補償光ファイバー１００から出力される波長多重光信号のレベルが所定の範囲にあるか否かを判定する。レベルが所定範囲内でない場合は、ＤＣＦ損失補正回路１０２は補正信号を自動レベル制御回路６６に供給する。例えば、光出力の一定制御のための基準電圧（セット電圧）が補正されることにより光出力パワーが所定の範囲になる。これにより、分散補償光ファイバー１００を伝送用光ファイバーでの分散を補償するために必要とする場合、その挿入損失の変化が補正され、増幅された波長多重光信号の所定の出力レベルが得られる。
【００８４】
図１４は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１３と同一符号は同一部分を示す。監視信号処理回路７０がチャネル数の変更を通告する制御信号を抽出して識別すると、可変光減衰器６４の動作を停止させるので（即ち、光透過率又は光減衰量は一定に維持される）、光信号レベルの急激な変化が制限される。ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル制御回路６６を制御して、光デバイスとしての分散補償光ファイバー１００による分散補償のレベルに応じて変化する損失を補正する。こうして、第三の部分３０００に入力する波長多重光信号のレベルは所定の範囲内に維持される。
【００８５】
図１５は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１４と同一符号は同一部分を示す。光デバイスの一つとしての分散補償光ファイバー１００は、伝送用光ファイバーの分散を補償し、ＤＣＦ損失補正回路１０２は、分散補償光ファイバー１００による補償レベルに応じた損失の変化を補正し、ＡＬＣ補正回路９８は、自動レベル制御回路６６を制御して第三の部分３０００の出力波長多重光信号のレベルを所定の範囲に維持する。こうして、波長多重化光伝送システムの波長多重光信号が増幅される。
【００８６】
図１６は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１５と同一符号は同一部分を示す。監視信号処理回路７０は、チャネル数の変更を通告する制御信号を抽出し、識別すると、可変光減衰器６４又は自動レベル制御回路６６を制御して、光出力の一定レベル制御を中止する。この方法では、光出力のレベルは急激に変化することが制限されている。更に、ＤＣＦ損失補正回路１０２は自動レベル回路６６を制御して、分散補償光ファイバー１００による分散レベルに応じた損失変化を補正する。ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御して、第三の部分３０００の出力波長多重光信号を所定のレベルに維持する。
【００８７】
図１７は本発明の実施の形態による図１６の光増幅装置の変形例の説明図である。ホトダイオード（ＰＤ）５８2 の入力部における光アイソレーター５５2 の出力と光分岐カプラー５４2 の間に、光フィルターＡ１が設けられる。又光フィルターＡ２は、ホトダイオード（ＰＤ）５８5 の入力部における光アイソレーター５５4 の出力側と光分岐カプラー５４4 との間に設けられる。光フィルターＡ１及びＡ２は、例えば、米国特許出願Ｎｏ．０８／６５５，０２７に開示されており、本発明では、利得の波長依存性を補正するために参照されている。
【００８８】
図１８の（Ａ）は本発明の実施の形態による図１７の希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 の利得対波長特性を示すグラフ、（Ｂ）は図１７の光フィルターＡ２の透過率対波長特性を示すグラフ、（Ｃ）は図１７の希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 及び光フィルターＡ２の全体利得を示すグラフである。
【００８９】
例えば、希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２2 は、図１８の（Ａ）に示すような波長依存性の利得特性を有しており、又ホトダイオード（ＰＤ）５８5 の入力の利得補正用の光フィルターＡ２が図１８の（Ｂ）に示す利得特性を有する。この光フィルターＡ２から光分岐カプラー５４4 により分岐された光信号の一部がホトダイオード５８5 により電気信号に変換されて、自動利得制御回路６０2 とＡＬＣ補正回路９８とに入力され、図１８の（Ｃ）に示す利得特性を得ることができる。又光フィルターＡ１及び／又はＡ２は希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）５２1 及び５２2 の使用に応じて、使用したり、又は省くことが出来る。
【００９０】
図１９は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示す。図１９に於いては、第一の部分１０００と第二の部分２０００との位置が、前述の各実施の形態に対して入れ替わっている。従って、波長多重光信号は、前段の第二の部分２０００により一定のパワーレベルを持つように制御され、後段の第一の部分１０００により一定の利得を持つように制御される。
【００９１】
更に詳細に説明すると、入力波長多重光信号は可変光減衰器６４に送られる。この可変光減衰器６４からの波長多重光信号は、光アイソレーター５５1 及び光波長多重化カプラー５６1 を介して希土類をドープした光ファイバー５２1 に送られる。この光ファイバー５２1 により増幅された波長多重光信号は、光アイソレーター５５2 及び光分岐カプラー５４2 を介して出力される。
【００９２】
光分岐カプラー５４1 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８1 により電気信号に変換され、自動レベル制御回路６６及び自動利得制御回路６０1 に送られる。自動レベル制御回路６６は、可変光減衰器６４による光信号の減衰を制御しているので、波長多重光信号は所定の範囲に制御されたレベルに維持されて第一の部分１０００に送出される。
【００９３】
光分岐カプラー５４2 により分岐された波長多重光信号の一部は、ホトダイオード５８2 により電気信号に変換され、自動利得制御回路６０1 に送られる。この自動利得制御回路６０1 は、励起レーザーダイオード５９1 を制御しているので、希土類をドープした光ファイバー５２1 の入出力波長多重光信号のレベル間の比は一定に保たれる。
【００９４】
従って、光信号入力が伝送用光ファイバーにより大きく変化した場合でも、第二の部分２０００により波長多重光信号のレベルを一定にすることが可能である。その結果、一定のレベルの波長多重光信号を第一の部分１０００に入力することが出来る。従って、自動利得制御回路６０1 の制御範囲は小さくなり、構成は相対的に簡素化される。更に、希土類をドープした光ファイバー５２1 の光信号入力のパワーレベルは所定のレベルを超えることがないから、励起レーザーダイオード５９1 から供給される励起レーザービームのレベルを高くする必要はない。即ち、励起レーザーダイオード５９1 の容量は小さくてもよいことになる。
【００９５】
図２０は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図１９と同一符号は同一部分を示す。図２０に示す光増幅装置は、図１９に示す光増幅装置と同様であるが、光分岐カプラー５４3 、ホトダイオード（ＰＤ）５８3 、及び監視信号処理回路７０を含んでいる。伝送用光ファイバーを通じて供給される波長多重光信号は可変光減衰器６４に入力され、光分岐カプラー５４3 により分岐されたその一部はホトダイオード５８3 により電気信号に変換され、監視信号処理回路７０に入力される。
【００９６】
チャネル数の変更を通告する制御信号は、振幅変調により波長多重光信号に重畳されるか又は専用の制御チャネルにより多重化されて伝送される。チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出されて識別されると、監視信号処理回路７０は自動レベル制御回路６６を制御して、可変光減衰器６４による光信号の減衰量をその時点の値に維持するので（従って、可変光減衰器６４の動作を停止させるので）、光出力パワーは一定のレベルには維持されなくなる。
【００９７】
チャネル数の変更が完了すると、監視信号処理回路７０は可変光減衰器６４に制御を再開させて光出力パワーを一定レベルに維持する。この構成により、光信号のパワーレベルが急激に変化するのを少なくするか、避けることが出来る。
【００９８】
図２１は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図２０と同一符号は同一部分を示す。図２１の光増幅装置は図１９の光増幅装置と同様であるが、ＡＬＣ補正回路９８が含まれている。このＡＬＣ補正回路９８は出力波長多重光信号のパワーレベルが所定の範囲にあるか否かを判定する。パワーレベルが所定の範囲にない場合には、ＡＬＣ補正回路９８は自動レベル制御回路６６を制御して、可変光減衰器６４による光信号の減衰により、出力波長多重光信号が所定範囲のパワーレベルを持つようにする。
【００９９】
図２２は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、図２１と同一符号は同一部分を示す。図２２に示す光増幅装置は、図２０及び図２１に示す光増幅装置を組み合わせたものである。図２２を参照すると、ＡＬＣ補正回路９８が自動レベル制御回路６６を制御することにより、出力波長多重光信号のパワーレベルが所定の範囲に維持される。チャネル数の変更を通告する制御信号が抽出され、識別されると、監視信号処理回路７０は自動レベル制御機能を停止させるので、光出力パワーは一定レベルには維持されない。チャネル数の変更完了により、自動レベル制御機能を再開させるもので、光出力パワーは、変更されたチャネル数に対応して一定化される。
【０１００】
図２３は本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示す。図２３を参照すると、チャネル数が変更された場合、一定の減衰量を与えるために可変光減衰器６４を制御する（停止させる）代わりに、光増幅器全体をＡＧＣモードに変更する。この変更は可変光減衰器６４への入力、 又は可変光減衰器６４からの出力間の比率を一定レベルに制御することにより達成出来る。この動作は、可変光減衰器６４の利得Ｇ（０＜Ｇ＜１）又は可変光減衰器６４の光透過率を一定に維持することと同じである。
【０１０１】
従って、図２３において、スイッチ１０４が監視信号処理回路７０に制御されて自動レベル制御回路６６による自動レベル制御と自動利得制御回路６０3 による自動利得制御動作を切替える。更に詳しくは、例えば、図４の（Ａ）に示されるように、監視信号処理回路７０は、スイッチ１０４に対してチャネル数が変更される前後で自動レベル制御回路６６を選択させる。チャネル数が変更されている間は、監視信号処理回路７０はスイッチ１０４を制御して自動利得制御回路６０3 を選択させる。
【０１０２】
図２３においても、監視信号処理回路７０に制御されて制御情報を下流側の光中継器等の光装置に、制御光信号として伝送するレーザーダイオード（ＬＤ）１０５を備えている。例えば、以下に詳細に説明されるように、このレーザーダイオード（ＬＤ）１０５は、監視信号処理回路７０により制御されて、制御情報（前述のチャネル数の変更を通知する第１の制御光信号やチャネル数の変更完了を通知する第２の制御光信号）を下流側の中継器等の光装置に光伝送路を介して送出する。この場合、チャネル数の増減の開始通知，完了通知のみでなく、チャネル数も含む制御情報とすることができる。
【０１０３】
図２４は図２３の光増幅装置の一部の詳細図であり、前述の各実施の形態と同一符号は同一部分を示し、６０−１，６０−２はＬＯＧ、６０−３〜６０−５は演算増幅器、Ｒｉ，Ｒｆは抵抗、６６−１，６６−２，ＯＰＡは演算増幅器を示す。図２４を参照すると、以下の動作が行われる。
（１）．通常は（即ち、チャネル数が変更されていないとき）、スイッチ１０４は自動レベル制御回路６６（ＡＬＣＰ側）を選択しているので、可変光減衰器６４からの光出力のパワーレベルは、ホトダイオード５８3 を介してモニターされて、基準電圧ＶALC に対応して一定レベルに維持される。
（２）．監視信号処理回路７０がチャネル数の変更を通告する制御信号を受信すると、自動利得制御回路６０3 の演算増幅器６０−３からの利得モニター信号（ＧＭ）１０７が読み込まれて１０〜１００ｍｓオーダーの時定数に従った平均利得（減衰量）が決定される。
【０１０４】
（３）．上記（２）で決定した平均利得に対応する基準電圧ＶAGC が監視信号処理回路７０から自動利得制御回路６０3 の演算増幅器６０−５に加えられる。
（４）．スイッチ１０４は自動利得制御回路６０3 （ＡＧＣＰ側）を選択する。
（５）．監視信号処理回路７０は波長多重光信号に含まれる新規のチャネル数を示す情報を受信する。
（６）．監視信号処理回路７０は新規のチャネル数に対応する基準電圧ＶALC を自動レベル制御回路６６の演算増幅器６６−２に加える。
（７）．監視信号処理回路７０はチャネル数の変更が完了したことを示す信号を受信する。または、チャネル数の変更を通告する信号を受信してから所定の時間が経過して、チャネル数変更完了を判定する。
（８）．スイッチ１０４は自動レベル制御回路６６（ＡＬＣＰ側）を選択する。
【０１０５】
可変光減衰器６４による減衰とトランジスタ８０による制御装置８６の駆動電流の関係は、動作温度等のパラメーターにより決まるが、それらは１対１の関係にある。従って、上記の項目（２）は、モニターされた駆動電流に基いて平均利得（減衰量）を決定するために、駆動電流を（１０〜１００ｍｓのオーダーの時定数に関して）モニターする処理（演算増幅器ＯＰＡからの電流モニター信号ＩＭ）と置き換えることが出来る。可変光減衰器６４の制御電流は制御されるので、その平均レベルは一定に維持される。
【０１０６】
図２５は本発明の実施の形態による光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。１０８は光送信機（Ｔｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）、Ｔｘ（ＳＶ）はチャネル数変更を通知する制御光信号を光伝送路に送出する制御信号送信機、１１０は光受信機（Ｒｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）、１１２は光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）、１１４は主信号制御部、１１６は監視信号処理部、Ｒｘ（ＳＶ）は制御光信号を受信する制御信号受信機である。
【０１０７】
光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）１１２は、主光信号（波長多重光信号）とそれに重畳された制御光信号とを増幅する。主信号制御部１１４及び監視信号処理部１１６は、光増幅器１１２を制御して、主光信号と制御光信号とを所望のレベルに増幅して受信側へ送出する。そして、受信側の光受信機１１０により主光信号を受信処理し、制御信号受信機Ｒｘ（ＳＶ）により制御光信号を受信処理する。即ち、光送信機１０８は、波長多重光信号を光ファイバー等の光伝送路に送出する光送信手段を構成し、又制御信号送信機Ｔｘ（ＳＶ）は、チャネル数変更通知等の制御光信号を波長多重光信号と共に光伝送路に送出する制御信号送信手段を構成している。
【０１０８】
図２６は、図２５の光増幅器１１２、主信号制御部１１４、及び監視信号処理部１１６を含む光増幅装置の構成を示す。図２６の光増幅装置は、図３と同様な構成であるが、監視用の制御光信号を、送信側から受信側に向かう下流側に送信するためのレーザーダイオード（ＬＤ）１０５を含んでいる。 更に詳しくは、監視信号処理回路７０は、チャネル数変更等に伴う可変光減衰器６４の減衰量又は光透過率が何時一定に維持されるか、又は「凍結」（動作停止）されるかを示す情報を、レーザーダイオード（ＬＤ）１０５により制御光信号に変換し、主光信号に多重化して伝送ラインに送出する。
【０１０９】
図２７は本発明の実施の形態による複数の光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムを示し、この波長多重光伝送システムは、光送信機（Ｔｘ）１２０、波長多重化光ファイバー増幅器／中継器（ＯＡＭＰ）１２２及び光受信機（Ｒｘ）１２４を含んでいる。 又ＳＶＴｘ，ＳＶＲｘは制御光信号の送信部及び受信部を示し、監視信号処理回路等の関連構成は図示を省略している。又矢印ＵＰＳは上流方向、ＤＮＳは下流方向を示す。チャネル数が変更されると、システム内の上流側（又は下流側）に沿ったＯＡＭＰ１２２は一定の光利得制御動作にセットされる。
【０１１０】
それにより、光送信手段内の波長多重光後置増幅器（図示されない）及び光受信手段内の波長多重光前置増幅器（図示されない）は、共に一定利得制御動作に制御される。前述の光増幅装置を備えた全てのＯＡＭＰ１２２が一定利得制御状態に制御された場合は、光受信機（Ｒｘ）１２４内の光受信装置に入力される光信号パワーは変化することがある。
【０１１１】
図２５から図２７に示される光増幅装置を有する波長多重光伝送システムに於いて、光伝送路に接続された光受信機（Ｒｘ）により管理される光伝送経路内の全ての光ファイバー増幅器がその減衰量を一定レベルに固定し、光利得を一定レベルに維持するか否かを決定する事が可能である。 全ての光ファイバー増幅器が一度その光利得を一定レベルに維持すると決められた場合には、それを示す情報が逆方向の光伝送路を通じて光送信機（Ｔｘ）に送られ、チャネル数の変更が開始される。
【０１１２】
以下は、チャネル数の変更処理のための図２５〜図２７に示す光増幅装置を有する波長多重光伝送システムの動作フローの一例である。
（１）．チャネル数の変更を通告する制御信号は上流側ＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）から送出される。
（２）．各ＯＡＭＰの監視信号処理回路７０はチャネル数の変更を通告する制御信号を受信する。
（３）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の「凍結」動作を開始する。
（４）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の「凍結」動作を完了して、モニター信号にその情報を乗せて伝送することにより（個々のＯＡＭＰを識別するための識別番号も同様にモニター信号に挿入される）、一定の光利得制御が開始されたことを示す情報を下流側に送出する。
【０１１３】
（５）．上流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを認識する。
（６）．下流側のＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを通知する。
（７）．下流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全ての上流側のＯＡＭＰは一定の光利得状態にあることを認識する。
（８）．上流側の送信機（Ｔｘ）は実際にチャネル数を変更する。
（９）．上流側のＳＶ送信部（ＳＶＴｘ）は、チャネル数の変更が完了したことを示す情報を発生する。
【０１１４】
（１０）．各ＯＡＭＰの監視信号処理回路７０はチャネル数の変更が完了したことを示す情報を受信する。
（１１）．各ＯＡＭＰは関連する可変光減衰器の動作を凍結するための凍結動作を中止させ、光出力を一定に保つ制御を進める。
（１２）．各ＯＡＭＰは、モニター信号の形で、光出力を一定に保つ制御への移行が完了したことを示す情報を下流側に送出する（個々のＯＡＭＰを識別する識別信号も同様に送出される）。
（１３）．上流側のＳＶ受信部（ＳＶＲｘ）は、全てのＯＡＭＰがチャネル数の変更処理を行ったことを示す情報を受信する。
（１４）．全てのＯＡＭＰがチャネル数の変更処理を行ったことを示す情報は送信機に送出される。
【０１１５】
図２８は上記の動作フローを示すタイミング図である。（ａ）はチャネル数２ｃｈ，４ｃｈ，８ｃｈ等のチャネル数変更を通告するチャネル数情報、（ｂ）は動作中のチャネル数情報、（ｃ）はＡＬＣ参照信号、（ｄ）はＡＬＣロック信号、（ｅ）は状態信号、（ｆ）はＡＬＣ補正動作のＯＮ，ＯＦＦ、（ｇ）は全光パワー、（ｈ）はチャネル対応の光パワーを示し、このチャネル対応の光パワーは、予め設定したレベル（ＰＲＥＳＥＴ ＬＥＶＥＬ）を維持する場合を示す。
【０１１６】
従って、チャネル数変更の処理においては、光増幅装置は一時的に自動レベル制御機能（ＡＬＣ）を実行するのを中止（ＦＲＥＥＺＥ）して、 代わりに一定利得機能を行うか、又は光増幅装置全体で一定利得機能を実行させる。しかし、波長多重光伝送システムにおいては、通常は光受信装置に供給される光信号のパワーを一定レベルに維持する必要がある。分極の変化による入力パワーの変化は従来の状況下で生ずるが、光増幅装置の光利得を一定レベルに維持するように制御すると、光受信装置に供給される光信号のパワーは変化する。
【０１１７】
この問題は、波長多重光信号を個々のチャネルに多重分離し、個々の多重分離したチャネル毎の光パワーレベルを前述の各構成を適用して制御することにより解決できる。図２９は本発明の実施の形態による波長多重光伝送システムの要部の説明図である。この図２９は光受信機の構成に相当し、多重分離装置（ＤＥＭＵＸ）１２５は、波長多重光信号を多重分離してそれぞれの受信機１２６（受信手段）に入力する。その時、光前置増幅器（光増幅器）１２７及び自動レベル制御ユニット１２８は、チャネル対応に設けられているので、チャネル対応の受信機１２６は一定のパワーレベルで光信号を受信できるように制御することができる。
【０１１８】
本発明の上記実施の形態によれば、可変光減衰器又は光増幅器は、波長多重光信号のチャネル数が変更される際に、一定の利得を得るように制御可能である。この場合、利得Ｇは０＜Ｇ＜１の範囲にある。このように、可変光減衰器の入力及び出力間の比を一定に維持することにより、一定の利得を与えるように可変光減衰器を制御することが出来る。
【０１１９】
又本発明の実施の形態によると、光増幅器内に希土類をドープした光ファイバーが用いられている。この場合、ドーパントはエルビウム（Ｅｒ）である。しかし、本発明はエルビウム（Ｅｒ）がドープされた光ファイバーに限定されるものではない。代わりに、波長に応じて、他の希土類をドープした光ファイバー、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）をドープした光ファイバー又はプラセオジウム（Ｐｄ）をドープした光ファイバー等を使用することが出来る。さらに、例えば、ここに開示された種々のホトダイオードは光トランジスタに代えることも出来る。
【０１２０】
上記の本発明の実施の形態によれば、自動利得制御回路及び自動レベル制御回路の特定の実施の形態が開示される。 しかし、本発明はここに開示されているこれらの回路又は他の回路の特定の回路構成に限定されるものではなく、他の多くの異なる回路構成を使用することも可能である。さらに、本発明の上記の実施の形態によれば、光減衰機能を用いて光信号に対する減衰量を可変としている。この可変光減衰器についても、既に知られている各種の構成の可変光減衰器を適用することが可能である。
【０１２１】
本発明の幾つかの実施の形態が示され、説明されているが、この分野の専門知識を有するものにとっては、特許請求の範囲に述べられている本発明の原理及び精神から逸脱することなく様々な変更が可能であることは明白である。
【０１２２】
以下前述の実施の形態をまとめて列記する。
（１）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数の変化に対応して増幅された光信号のパワーレベルを制御する制御装置とを含む光増幅装置。
（２）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させ、そのパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持させ、光信号のチャネル数が変更された場合は、制御装置は増幅した光信号を一定の光透過率で通過させて増幅した光信号のパワーレベルを制御する構成を有する光増幅装置。
（３）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、制御装置は増幅された光信号をほぼ一定の利得で増幅する光増幅装置。
【０１２３】
（４）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させ、そのパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持させ、光信号のチャネル数が変更された場合は、増幅した光信号を一定の光透過率で通過させる制御装置とを含む光増幅装置。
（５）光信号のチャネル数を変更する前は、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させて、そのパワーレベルをチャネル数を変更する前の光信号のチャネル数に応じたレベルに維持させ、光信号のチャネル数を変更した後は、制御装置は光透過率を変化させて増幅した光信号を通過させて、そのパワーレベルをチャネル数を変更した後の光信号のチャネル数に応じたレベルに維持させる構成を有する光増幅装置。
（６）光増幅器は一定利得で光信号を増幅する希土類をドープした光ファイバー増幅器とした光増幅装置。
【０１２４】
（７）制御装置は、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器と、光信号のチャネル数を変更する前後において、光減衰器の光透過率を変化させて光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（８）制御装置は、変更又は一定に維持可能な光透過率を有する光減衰器を含む構成を有する光増幅装置。
（９）制御装置は、光信号のチャネル数が何時変更されるかを示す通告信号を受信し、その通告信号を受信すると、増幅した光信号を一定の光透過率で通過させはじめ、チャネル数の変更が完了するまでは、増幅した光信号を一定の光透過率で継続的に通過させる構成を有する光増幅装置。
【０１２５】
（１０）通告信号が光信号に含まれており、制御装置は光信号から通告信号を抽出する構成を有する光増幅装置。
（１１）光信号のチャネル数を変更する前後においては、制御装置は光の透過率を変化させて、増幅した光信号を通過させ、その増幅した光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持させる構成を有する光増幅装置。
（１２）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）を含み、制御装置は、分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）による損失変化を検出し、検出された損失変化を補償するために、増幅した光信号のパワーレベルを制御する構成を有する光増幅装置。
【０１２６】
（１３）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）、及び損失変化を検出し、光減衰器の光透過率を制御して検出した変化を補償するようにした損失補償回路を有する光増幅装置。
（１４）損失補償回路は、光減衰器の光透過率を制御して増幅した光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持する構成を有する光増幅装置。
（１５）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、一定の光透過率で増幅した光信号を所定の時間だけ通過させ、所定の時間が経過した後で変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめる構成を有する光増幅装置。
【０１２７】
（１６）制御装置は、光信号のチャネル数の変更が何時完了するかを示す完了信号を受信し、その完了信号を受信すると、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめ、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持する構成を有する光増幅装置。
（１７）光信号のチャネル数が変更された後に、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させはじめた後で、制御装置は完了信号を下流方向に伝送させて、チャネル数の変更に応じて制御装置が制御動作を完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（１８）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示し、又何時増幅した光信号を一定の光透過率で通過させるかを示す通告信号を受信し、通告信号が下流側に送出されることにより下流側光増幅器の各々の出力を制御する構成を有する光増幅装置。
【０１２８】
（１９）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対しては識別信号を下流方向に送出して光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２０）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率によって、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（２１）各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出して光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
【０１２９】
（２２）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（２３）各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２４）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で、増幅出力光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で、増幅出力光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
【０１３０】
（２５）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は、所定の時間だけ一定の光透過率で、増幅出力光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で、増幅出力光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（２６）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（２７）制御装置を通過した後の光信号を個々の信号に多重分離するデマルチプレクサー（多重分離装置）、及びそれぞれ個々の信号のパワーレベルを制御して、制御装置が一定の光透過率で増幅した光信号を通過させた場合に、個々の信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを有する光増幅装置。
【０１３１】
（２８）制御装置を通過した後の光信号を光信号のチャネル数にそれぞれ対応する個々の信号に多重分離するデマルチプレクサーと、個々の信号にそれぞれ対応し対応する個々の信号を受信する受信器、及び対応する受信器に受信される前にそれぞれの信号のパワーレベルを制御して、制御装置が増幅した光信号を一定の光透過率で通過させた場合の個々の信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを有する光増幅装置。
（２９）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数の変更に対応して増幅された光信号を制御する制御装置と、制御され且つ増幅された光信号をチャネル対応の光信号に多重分離するデマルチプレクサーと、それぞれチャネル対応の光信号のパワーレベルを制御して、個々の光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットとを含む構成を有する光増幅装置。
（３０）光信号のパワーレベルをほぼ一定に保ち、対応する出力光信号を生成する自動レベル制御ユニットと、一定の利得で自動レベル制御ユニットの出力光信号を増幅する光ファイバー増幅器とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３２】
（３１）光信号のチャネル数が変更される前後では、変更した光透過率で、光ファイバーの増幅器の増幅された出力光信号を通過させて、光信号のチャネル数に対応して増幅された出力光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、一定の光透過率で光ファイバー増幅器の出力光信号を通過させる制御装置を含む光増幅装置。
（３２）光信号のチャネル数が変更される前後では、制御装置は光ファイバー増幅器の増幅された出力光信号を通過させて、増幅された出力光信号のパワーレベルを所定の範囲に維持する構成を有する光増幅装置。
（３３）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示し、又何時増幅した光信号を一定の光透過率で通過させるかを示す通告信号を受信する構成を有する光増幅装置。
【０１３３】
（３４）制御装置は、何時光信号のチャネル数が変更されるかを示す完了信号を受信し、この完了信号により何時増幅した出力光信号を、変更した光透過率で通過させるかを決めるもので、複数の下流側光増幅器を含み、完了信号を下流側に送出されることにより下流側光増幅器の各々の出力を制御する構成を有する光増幅装置。
（３５）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率で、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
（３６）制御装置は、光信号のチャネル数の変更の後の変更した光透過率で、増幅した光信号を通過させ始めた後に、完了信号を下流側に送信し、チャネル数の変更に対応して制御が完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
【０１３４】
（３７）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（３８）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（３９）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
【０１３５】
（４０）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は所定の時間だけ一定の光透過率で増幅した光信号を通過させ、所定の時間が経過した後は、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させ始める構成を有する光増幅装置。
（４１）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４２）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
【０１３６】
（４３）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４４）複数の光増幅器を含み、各光増幅器に対して、識別信号を下流側に送出してそれぞれの光増幅器を識別する構成を有する光増幅装置。
（４５）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光信号のチャネル数に応じて増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された場合は、増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅する制御装置とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３７】
（４６）制御装置は、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器、及び光信号のチャネル数を変更する前後において、光減衰器の光透過率を変化させて光信号のチャネル数に応じて、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（４７）光信号のチャネル数が変更された場合は、自動レベル制御ユニットは光減衰器の光透過率を一定に維持する構成を有する光増幅装置。
（４８）制御装置は、増幅した光信号をさらに増幅する光増幅器、及び光信号のチャネル数を変更する前後において、制御装置の光増幅器の利得を変化させて、光信号のチャネル数応じて、制御装置の光増幅器で増幅された光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
【０１３８】
（４９）制御装置は、光信号のチャネル数が何時変更されるかを示す通告信号を受信し、その通告信号を受信すると、増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅し始め、チャネル数の変更が完了するまで増幅した光信号をほぼ一定の利得で継続的に増幅する構成を有する光増幅装置。
（５０）通告信号が光信号に含まれており、制御装置は光信号から通告信号を抽出する構成を有する光増幅装置。
（５１）増幅した光信号を伝送する分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）を含み、制御装置は分散補償光ファイバー（ＤＣＦ）による損失変化を検出し、増幅した光信号のパワーレベルを制御して検出した変化を補償する構成を有する光増幅装置。
【０１３９】
（５２）光信号のチャネル数が変更された場合に、制御装置は増幅した光信号を所定の時間だけほぼ一定の利得で増幅し、所定の時間が経過した後で増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持し始める構成を有する光増幅装置。
（５３）制御装置は、光信号のチャネル数の変更が何時完了するかを示す完了信号を受信する構成を有する光増幅装置。
（５４）光信号のチャネル数が変更された後に、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定のレベルに維持しはじめた後で、制御装置は完了信号を下流方向に伝送させて、チャネル数の変更に応じて制御装置が制御動作を完了したことを示す構成を有する光増幅装置。
【０１４０】
（５５）制御装置からの光信号を個々の信号に多重分離するデマルチプレクサー、及びチャネル対応の光信号のパワーレベルを制御して、制御装置が増幅した光信号をほぼ一定の利得で増幅した場合のチャネル対応の光信号のパワーレベルをほぼ一定に維持する自動レベル制御ユニットを含む構成を有する光増幅装置。
（５６）可変チャネル数を有する光信号を増幅する光増幅器と、増幅した光信号を通過させ、可変光透過率を有する光減衰器と、光信号のチャネル数が変更される前は、光減衰器の光透過率を変化させて、増幅した光信号のパワーレベルをチャネル数が変更される前の光信号のチャネル数に応じたほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、光減衰器の光透過率を一定に維持し、光信号のチャネル数が変更された後では、光減衰器の光透過率を変化させて、増幅した光信号のパワーレベルをチャネル数が変更された後の光信号のチャネル数に応じたほぼ一定のレベルに維持する制御装置とを含む構成を有する光増幅装置。
【０１４１】
（５７）可変チャネル数を有し、光増幅器により増幅される光信号を制御するための方法であって、光信号のチャネル数を変更する前後においては、変更した光透過率で増幅した光信号を通過させて、増幅した光信号のパワーレベルを光信号のチャネル数に応じてほぼ一定のレベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、一定の光透過率で増幅した光信号を通過させる過程を含む光増幅装置の制御方法。
（５８）可変チャネル数を有し、光増幅器により増幅される光信号を制御するための方法であって、光信号のチャネル数を変更する前後においては、光信号のチャネル数に応じて、増幅した光信号のパワーレベルをほぼ一定レベルに維持し、光信号のチャネル数が変更された時は、増幅された光信号をほぼ一定の利得で増幅する過程を含む光増幅装置の制御方法。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数の異なる波長の光信号を多重化して伝送する伝送システムに適用する光受信機に関するもので、波長多重光信号を波長多重分離する多重分離装置２６（図１参照）と、この多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、この光増幅器からの光信号を受信する受信手段とを備えた光受信機（受信ユニット２８−１〜２８−４（図１参照））であり、又光増幅器を可変光減衰器とすることも可能であり、又光増幅器と可変光減衰器とを設けた構成とすることも可能であって、チャネル数変更に伴う非直線性の劣化やＳ／Ｎの劣化に対しても安定な波長多重光信号の伝送を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２】波長多重光伝送システムの光増幅装置の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態による光信号のチャネル数Ｎが変化した場合の光増幅装置の動作を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態による自動利得制御回路の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態による自動レベル制御回路のスイッチング回路の説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態による自動レベル制御回路の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１１】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１４】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１５】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１６】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態による図１６に示した光増幅装置の変更例の説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態による光増幅装置における希土類をドープした光ファイバー（ＥＤＦ）の利得−波長特性，光フィルターの光透過率及び光フィルターの総合利得の説明図である。
【図１９】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２０】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２１】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２２】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２３】本発明の更に他の実施の形態による光増幅装置の説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態による図２３に示す光増幅装置の一部の詳細図である。
【図２５】本発明の実施の形態による光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２６】本発明の実施の形態による図２５に示す光増幅装置を示す詳細図である。
【図２７】本発明の実施の形態による複数の光増幅装置を用いた波長多重光伝送システムの説明図である。
【図２８】本発明の実施の形態による光増幅装置の動作を示すタイミング図である。
【図２９】本発明の実施の形態による波長多重光伝送システムの要部の説明図である。
【符号の説明】
２０−１〜２０−４ 送信ユニット
２２ 光多重化装置
２４ 光ファイバー
２６ 光多重分離装置
２８−１〜２８−４ 受信ユニット
１０００ 第一の部分
２０００ 第二の部分
５２1 希土類ドープ光ファイバー
５４1 〜５４3 光分岐カプラー
５５1 ，５５2 光アイソレーター
５６1 光波長多重化カプラー
５８1 〜５８4 ホトダイオード（ＰＤ）
５９1 励起レーザーダイオード（ＬＤ）
６０1 自動光利得制御回路（ＡＧＣ）
６４ 可変光減衰器（ＡＴＴ）
６６ 自動レベル制御回路（ＡＬＣ）
７０ 監視信号処理回路
１０８ 光送信機（Ｔｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）
１１０ 光受信機（Ｒｘ ｏｒ ｎｏｄｅ）
１１２ 光増幅器（Ｏ−ＡＭＰ）
１１４ 主信号制御部
１１６ 間信号処理部
Ｔｘ（ＳＶ） 制御信号送信機
Ｒｘ（ＳＶ） 制御信号受信機
１２５ 多重分離装置（ＤＥＭＵＸ）
１２６ 受信機
１２７ 光前置増幅器
１２８ 自動レベル制御ユニット（ＡＬＣ）
Claims (3)
- 複数の異なる波長の光信号を多重化した光波長多重信号を増幅する光増幅手段と、該光増幅手段の利得を一定となるように制御する第１制御状態と、該光増幅手段の光出力を一定となるように制御する第２制御状態とで該光増幅手段を制御可能であり、前記光波長多重信号を構成する光信号の波長数変化時に第１制御状態で制御し、波長数変化のない時は波長数に応じた光出力となるように第２制御状態で制御する手段とを有する光増幅装置を伝送路に設けた伝送システムに於いて、
前記光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、
該多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と、
該光増幅器からの光信号を受信する受信手段と
を設けたことを特徴とする光受信機。 - 複数の異なる波長の光信号を多重化した光波長多重信号を増幅する光増幅手段と、該光増幅手段の利得を一定となるように制御する第１制御状態と、該光増幅手段の光出力を一定となるように制御する第２制御状態とで該光増幅手段を制御可能であり、前記光波長多重信号を構成する光信号の波長数変化時に第１制御状態で制御し、波長数変化のない時は波長数に応じた光出力となるように第２制御状態で制御する手段とを有する光増幅装置を伝送路に設けた伝送システムに於いて、
前記光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、
該多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される可変減衰器と、
該可変減衰器からの光信号を受信する受信手段と
を設けたことを特徴とする光受信機。 - 複数の異なる波長の光信号を多重化した光波長多重信号を増幅する光増幅手段と、該光増幅手段の利得を一定となるように制御する第１制御状態と、該光増幅手段の光出力を一定となるように制御する第２制御状態とで該光増幅手段を制御可能であり、前記光波長多重信号を構成する光信号の波長数変化時に第１制御状態で制御し、波長数変化のない時は波長数に応じた光出力となるように第２制御状態で制御する手段とを有する光増幅装置を伝送路に設けた伝送システムに於いて、
前記光波長多重信号を波長多重分離する多重分離装置と、
該多重分離装置からの光信号を一定のパワーレベルになるように制御される光増幅器と可変減衰器とからなる手段と、
該手段からの光信号を受信する受信手段と
を設けたことを特徴とする光受信機。
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