JP5277878B2

JP5277878B2 - 光減衰装置、光減衰方法および光通信装置

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Publication number: JP5277878B2
Application number: JP2008286606A
Authority: JP
Inventors: 祐治秋山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-11-07
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Description

この発明は、互いに異なる波長をもつ信号光が多重化された波長多重信号光を減衰させるための光減衰装置、光減衰方法および光通信装置に関するものである。

従来、異なる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おいて、チャネル数の変更時も安定な伝送が可能となるように、チャネル数変更を通知する制御光信号に基づいて、チャネル数変更前後は増幅出力光信号がチャネル数に対応した一定のレベルになるように可変光減衰器の減衰量を制御し、チャネル数変更時は可変光減衰器の光透過率を一定に維持する制御を行う光増幅装置が知られている（特許文献１参照）。

特許第３３０６７００号公報

特許文献１に開示されている従来の光増幅装置の一部としての光減衰装置においては、チャネル数変更を通知する制御光信号に基づいて、可変光減衰器の減衰量を制御するので、光信号断状態のような障害などによる意図しないチャネル数変動に対してはチャネル数の情報が前もって得られず、チャネル当りの光パワーを所要の値に保てないという問題点があった。また、意図したチャネル数変動、すなわち、チャネル数変更に対しても、可変光減衰器の光透過率を一定に維持する制御を行うので、チャネル当りの光パワーを所要の値に保てない過渡的な時間が生じ、チャネル当りの光パワーの高速な一定化制御を行えないという問題点もあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、光減衰装置において、波長多重信号光の各波長に対応したチャネルである波長チャネルにおけるチャネル数変動に対して、チャネル当りの光パワーを所要の値に保つための高速な一定化制御を行うことを目的としている。

この発明に係る光減衰装置は、互いに異なる波長をもつ信号光が波長チャネルとして多重化された波長多重信号光を入力し、この入力した波長多重信号光を制御信号に応じた光減衰量で一括して減衰させて出力する可変光減衰器と、前記可変光減衰器で出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定する波長チャネル光パワー測定器と、前記波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求める波長チャネル光パワー偏差器と、前記光パワー偏差の時間変化が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が他の波長チャネルより小さくなるような制御係数を求める制御係数演算器と、前記制御係数に基づくフィードバック制御の演算により前記光パワー偏差を前記制御信号に変換して前記可変光減衰器に出力する制御器と、を備えたものである。

この発明は、光減衰装置において、波長多重信号光のチャネル数変動に対して、チャネル当りの光パワーの高速な一定化制御を行うことができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による光減衰装置は、可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定し、光パワーと所定の目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、光パワーが所定の判定閾値より小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０としてまず求めた上で、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０でない適切な値として求め、その他の波長チャネルに対する積分制御係数も０として求め、各光パワー偏差と各積分制御係数との積の時間積分値の全ての波長チャネルにわたる総和を可変光減衰器の操作量とするよう構成したものである。これにより、所定の判定閾値以上の光パワーがある導通波長チャネルのうち、信号光の追加、削除または障害がないことから光パワーの時間変化が最も小さい波長チャネルに対する光パワー偏差が小さくなるように減衰量を制御するので、波長チャネル数変動に対して、波長チャネル当りの光パワーレベルを所要の値に保つための高速な一定化制御を行うことができる。

図１は、この発明の実施の形態１による光減衰装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図１において、１１は可変光減衰器、１２は波長チャネル光パワー測定器、１３は波長チャネル光パワー偏差器、１４は制御係数演算器、１５は制御器である。なお、例えば光ファイバ伝送路、光合・分波器、光増幅器といった図示しない装置外の光機器と可変光減衰器１１と波長チャネル光パワー測定器１２との間は、例えば光ファイバケーブルにより光学的に接続され、波長チャネル光パワー測定器１２と波長チャネル光パワー偏差器１３と制御係数演算器１４と制御器１５と可変光減衰器１１との間は、電気的に接続されている。

また、図２は、図１に示した光減衰装置に対応する制御モデルを説明するための説明図である。図２において、１０１は偏差器、１０２は制御器（図中、Ｃで示す）、１０３は制御対象（図中、Ｐで示す）、１０４は加算器である。また、図２において、ｒｉ（ｔ）は波長チャネルｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対する制御目標値、ｅｉ（ｔ）は偏差、ｕ（ｔ）は操作量、ｄｉ（ｔ）は外乱、ｙｉ（ｔ）は制御量を意味する。また、−符号は減算、＋符号は加算を意味し、この符号の組み合わせにより、制御量ｙｉ（ｔ）に対して意図しない外乱ｄｉ（ｔ）が加算器１０４で含まれること、偏差器１０１が目標値ｒｉ（ｔ）から制御量ｙｉ（ｔ）を減ずることにより偏差ｅｉ（ｔ）を出力することを表す。

ここで図２の制御モデルと図１の実体としての光減衰装置との対応について説明する。図２における偏差器１０１は主に図１における波長チャネル光パワー偏差器１３に相当し、波長チャネル光パワー測定器１２も含まれる。図２における制御器１０２は主に図１における制御器１５に相当し、制御係数演算器１４も含まれる。図２における制御対象１０３は図１における可変光減衰器１１に相当する。また、図２における目標値ｒｉ（ｔ）は図１の実体としての光減衰装置においては、波長チャネルｉの光パワー目標値に相当し、偏差ｅｉ（ｔ）は波長チャネルｉの光パワー偏差、操作量ｕ（ｔ）は可変光減衰器１１に対する電圧や電流あるいは電界強度や磁界強度、温度、応力またはデジタル信号値などその可変光減衰器の特性に応じた制御信号、制御量ｙｉ（ｔ）は可変光減衰器１１からの波長チャネルｉの光出力パワーに相当する。一方、図２における外乱ｄｉ（ｔ）は図１に明示的には現れず、信号光を伝送する光ファイバの屈曲や断線、コネクタの抜去、光送信機の故障、図２における上記制御モデルのモデル化誤差など様々な要因が相当する。

次に動作について説明する。図１において、装置外の光機器からの波長多重信号光が可変光減衰器１１に入力する。なお、この波長多重信号光は、Ｌ帯と呼ばれる波長帯（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）で周波数間隔５０ＧＨｚの互いに異なる４つの波長（１５８９．９９ｎｍ、１５９０．４１ｎｍ、１５９０．８３ｎｍ、１５９１．２６ｎｍ）の光を各々波長チャネル１〜波長チャネル４の伝送信号光として光合波器により波長多重化したものである。ただし、波長チャネルにおける波長配置や波長数（チャネル数）は、これに限るものではなく、例えばＣ帯（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）やＯ帯（１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）といった波長帯で、周波数間隔は２５ＧＨｚや２００ＧＨｚあるいは不均等でも良く、例えば４０波を多重するなど、どのようなものでも良い。可変光減衰器１１は、入力した波長多重信号光の光パワーを一括して減衰させて、装置外の光機器に出力する。可変光減衰器１１から出力された波長多重信号光の一部は、例えば図示しない光カプラにより分岐され、波長チャネル光パワー測定器１２に入力する。

波長チャネル光パワー測定器１２は、入力した波長多重信号光を４つの信号光として例えば図示しないＡＷＧ（ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）により波長チャネル毎に波長分離し、各信号光の光パワーを波長チャネル毎に例えば図示しない複数のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）を用いた光パワー測定回路により測定し、各光パワーの測定値を示す波長チャネル光パワー情報を含む電気信号を波長チャネル光パワー偏差器１３に出力する。

波長チャネル光パワー偏差器１３は、波長チャネル光パワー測定器１２からの電気信号に含まれる波長チャネル光パワー情報が示す各光パワーの測定値と所定の目標値（例えば０ｄＢｍ）との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に計算して求め、各光パワー偏差を示す波長チャネル光パワー偏差情報を含む電気信号を制御係数演算器１４と制御器１５に出力する。

制御係数演算器１４は、波長チャネル光パワー偏差器１３からの電気信号に含まれる波長チャネル光パワー偏差情報が示す各光パワー偏差に対する時間微分の絶対値を計算し、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値の計算値が最も小さい波長チャネルに対する積分制御係数をＫＩｏとして求め、他の波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、各制御係数を示す制御係数情報が含まれた電気信号を制御器１５に出力する。このとき、制御係数を０として求めることで、その波長チャネルに対するフィードバック制御ループにおける偏差を抑圧する作用の強さの指標である開ループ利得が０となる波長チャネルには、波長チャネル光パワー測定器１２で測定した光パワーが所定の判定閾値（例えば−２０ｄＢｍ）より小さい非導通波長チャネルと、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値の計算値が最も大きい波長チャネル、すなわち、光パワーの時間変化が最も大きい波長チャネルとが少なくとも含まれる。

制御器１５は、波長チャネル光パワー偏差器１３からの電気信号に含まれる波長チャネル光パワー偏差情報が示す各光パワー偏差と、制御係数演算器１４からの電気信号に含まれる制御係数情報が示す各制御係数から、可変光減衰器１１の操作量として制御信号を求め、その制御信号を可変光減衰器１１に出力する。そして、可変光減衰器１１は、制御器１５からの制御信号により設定した光減衰量で、入力した波長多重信号光の光パワーを一括して減衰させて出力するのである。

次に光減衰量の制御に関する動作について詳細に説明する。図３〜図５は、この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図であり、４波の波長チャネル毎に、光パワー、光パワー偏差、および、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値のそれぞれについて、時系列推移例を示すものである。

図３において、縦軸のｙ１〜ｙ４は、波長チャネル１〜４それぞれの光パワーを単位ｄＢｍで表し、横軸のｔは、時間を単位ｍｓで表している。なお、光パワー制御の目標値（図中、Ｔａｒｇｅｔで示す）と、光パワー制御対象から外すか否かの判定閾値（図中、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄで示す）とを破線で表している。ここで、時間区間Ａにおいては、波長チャネル１〜３は正常に運用されており、波長チャネル４は光信号断状態となっている。時間区間Ｂおよび時間区間Ｃでは、波長チャネル３が光信号断状態に遷移しており、時間区間Ｂと時間区間Ｃの境界時点で、波長チャネル３は、光パワーが判定閾値を外れたため非導通波長チャネルとしてフィードバック制御対象から除外される。時間区間Ｄでは、波長チャネル３の光パワーが光雑音あるいは光パワー測定回路の雑音の影響を強く受ける領域まで低下した状態となっていることを表している。

図４において、縦軸のｅ１〜ｅ４は、波長チャネル１〜４それぞれの光パワーと目標値（Ｔａｒｇｅｔ）との差分値である光パワー偏差を単位ｄＢで表し、横軸のｔは、時間を単位ｍｓで表している。時間区間Ａおよび時間区間Ｂでは導通波長チャネルが波長チャネル１、２、３の３つのチャネルと判断され、時間区間Ｃおよび時間区間Ｄでは導通波長チャネルが波長チャネル１、２の２つのチャネルと判断される。

図５において、縦軸の｜ｄｅ１／ｄｔ｜〜｜ｄｅ４／ｄｔ｜は、波長チャネル１〜波長チャネル４それぞれの光パワー偏差の時間微分値の絶対値を単位ｄＢで表し、横軸のｔは、時間を単位ｍｓで表している。なお、時間微分値が破線となっている部分は、光パワーが小さいため光雑音あるいは光パワー測定回路の雑音の影響が大きいため、あるいは時間微分の作用により雑音の高周波成分が増幅される影響のために、有効な微分値が得られなくなっていることを表している。

図３〜図５で示される状態において、この発明の実施の形態１における制御係数演算器１４は、光パワー偏差の時間微分値の絶対値を常に計算しており、判定閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を満たしている導通波長チャネルのうち、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルの光パワー偏差のみを有効なフィードバック制御対象とするように積分制御係数を求める。ここで、時間区間Ａから時間区間Ｄにおいて、波長チャネル１の時間微分値の絶対値が導通波長チャネル中最も小さい場合、制御係数演算器１４は、この有効な波長チャネル１では積分制御係数ＫＩ１を０でない適切な値ＫＩｏとして求め、その他の波長チャネル２〜４では積分制御係数ＫＩ２、ＫＩ３、ＫＩ４を０として求め、制御器１５に各積分制御係数を与える。制御器１５が出力する操作量ｕ（ｔ）は、これらの積分制御係数ＫＩｉ（ｔ）、偏差ｅｉ（ｔ）を用いて、次の式（１）で表される。

つまり、波長チャネル１につき積分制御係数ＫＩ１と光パワー偏差ｅ１とを乗算した上で時間積分し、波長チャネル２〜４につき積分制御係数０と光パワー偏差ｅ２〜ｅ４とをそれぞれ乗算した上で時間積分し、これらの積分値の総和をとって求めた値を操作量として可変光減衰器１１に対して出力する。この場合、結果として、波長チャネル１に対して一般的な積分制御を行うことと同等である。同時に、この波長チャネル１に対して有効となっているフィードバックループによる可変光減衰器１１の光減衰量の制御は、信号光の追加、削除あるいは障害がない波長チャネル１と同様な平常状態にある他の導通波長チャネルに対しても適切に作用する。

次に積分制御係数ＫＩｏに対する０でない適切な値の決定方法について説明する。図２において、波長チャネル番号を表す添え字ｉが付加された各波長チャネル毎の目標値ｒｉ（ｔ）、偏差ｅｉ（ｔ）、外乱ｄｉ（ｔ）、制御量ｙｉ（ｔ）は、各波長チャネルに共通の操作量ｕ（ｔ）、制御器１０２、制御対象１０３を含む制御ループを波長チャネル毎に構成している。このため、任意の単一波長チャネルに対する制御ループが単独で、つまり具体的にはその波長チャネル以外の偏差ｅｉ（ｔ）が０となる状態で、その単一波長チャネルに対する制御ループが安定し、かつ一定の基準内に偏差が抑圧されるよう各制御係数を決めるようにし、同時に全ての波長チャネルで偏差が生じた場合にも全ての波長チャネルに対する制御ループが安定し、かつ一定の基準内に偏差が抑圧されるよう各制御係数を決めるようにする。

図６は波長チャネル１に対して有効となっているフィードバックループのボード線図の一例である。図６において、（ａ）は周波数ｆに対する開ループ利得Ａｏを描いた利得特性グラフであり、（ｂ）は同じ周波数ｆに対する開ループ位相Ｐｏを描いた位相特性グラフである。利得特性は、偏差器１０１、制御器１０２、および操作対象１０３の各利得特性の重乗により決定され、位相特性は、偏差器１０１、制御器１０２、および操作対象１０３の各利得特性や無駄時間に由来する各位相特性の総和により決定される。

図６において、Ｐｍは位相余裕（例えば４５度）を満たす位相を示しており、ｆｍはそのときの周波数を示している。位相余裕Ｐｍの値は主に急峻な外乱や目標値の変化に対するオーバーシュート量などの応答の設計上の許容度により決められる値であり、許容度がより小さいときは位相余裕をより大きくとることが望ましい。一方、積分制御の場合、積分制御係数ＫＩｉの値によって制御器１０２の利得特性を任意の倍率で調整することができ、そのことにより制御系全体の開ループ利得特性を任意の倍率で調整することができる。ここで、ｆｍ以上の周波数において、開ループ利得Ａｏが０ｄＢ以下ととなるよう式（１）に従って積分係数Ｋｌｉに対して代入する値Ｋｌｏを決める。

図７は、図６の開ループ特性を持つ制御系でフィードバック制御を行った場合の外乱に対するフィードバックループの閉ループ利得特性を表している。図７において、閉ループ利得Ａｃは周波数ｆの外乱に対する利得を表しており、周波数ｆがＰｍより大きい位相余裕条件を満たす領域では、閉ループ利得Ａｃは対数で負の値となっている。これは、周波数ｆがＰｍより大きい領域では、フィードバック制御が有効に働き、外乱の振幅が抑圧され小さくなることを示している。

以上に述べたように本実施例における制御系の設計は、偏差ｅｉ（ｔ）やフィードバックループが複数あるにも関わらず、単一のフィードバックループからなる積分制御の設計手順と同様に行うことができる。これは、複数の波長チャネルに対して、有効となっているフィードバックループが一つしかないため、単一のフィードバックループからなる一般的な積分制御と同様の設計を行えば良いからである。

なお、ここでは波長チャネル１の時間微分値の絶対値が着目している時間中常に最も小さい場合を考えたが、実際には信号光の追加、削除あるいは障害がない平常状態にある導通波長チャネルの偏差やその時間微分値の絶対値はいずれも同程度でかつ十分小さい値となっている場合がある。このとき、時間区間Ａから時間区間Ｄにおいても、例えばＫＩ１とＫＩ２の値の大小関係が時間よって入れ替わり、波長チャネル１と波長チャネル２の間で有効となるフィードバックループが切り替わる現象が発生する場合がある。しかし、この現象が発生しても平常状態にある導通波長チャネルの偏差は十分小さいため、自ずとその期間の偏差の差異も十分小さくなり全体として問題なく制御が行われる。

次に、図８および図９は、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、同相外乱が加えられた場合の、４波の波長チャネル毎の光パワーおよび光パワー偏差に対する時間微分の絶対値について、各々の時系列推移例を示すものである。ここで、同相外乱とは図８に示されるように、全ての導通波長チャネルに同じ位相で外乱が加わるもので、例えば、波長多重信号光を伝送している光ファイバにおいて屈曲により伝送損失の増大やその回復が生じる場合や、波長多重信号光を増幅する光アンプの故障によりその増幅度に変動が生じた場合などに生じる。このとき、通常これらの損失あるいは増幅度の変動は全ての導通波長チャネルに対して同様に作用するため、全ての導通波長チャネルに同相外乱として入力されることとなる。

図８および図９に示されるように、同相外乱が入力された場合、全ての導通波長チャネルである波長チャネル１〜３において同様に光パワー偏差に対する時間微分の絶対値が増大する。ここで、これまで述べたように導通波長チャネルのうち時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルに対するフィードバックループが有効となるため、例えば波長チャネル１に対してフィードバック制御が行われることとなり、これにより同様の同相外乱が入力している他の波長チャネル２、３に対しても適切な外乱抑圧効果を得ることができる。

このように、図３〜図９において、波長チャネル１〜４のうちの最も偏差変化量が小さく安定している波長チャネルとしての波長チャネル１の光パワー偏差ｅ１を小さくするよう可変減衰器１１が制御される。このため、例えば、波長チャネル数が事前通知なしに意図して落とされた場合や、波長チャネル光送信機の光ファイバコネクタを誤って抜去した場合でも、それら信号光の追加、削除または障害がある波長チャネルとしての波長チャネル３などの光パワーに影響されずに、フィードバック制御対象の導通波長チャネル１、２の光パワーを安定して目標値（Ｔａｒｇｅｔ）に一定制御することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１による光減衰装置においては、可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定し、光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、光パワーが判定閾値より小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０でない適切な値ＫＩｏとして求め、その他の波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、各々の波長チャネル毎の積分制御操作量の総計を最終的な操作量として、可変光減衰器の減衰量を制御するようにしている。これにより、判定閾値以上の光パワーがある導通波長チャネルのうち、信号光の追加、削除または障害がないことから光パワーの時間変化が最も小さい波長チャネルに対する光パワー偏差が小さくなるように減衰量を制御するので、波長チャネル数変動に対して、波長チャネル当りの光パワーを所要の値に保つための高速な一定化制御を安定して行うことができる。

なお、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、制御係数演算器１４は、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルと同程度の値をもつ複数の波長チャネルを有効なフィードバック制御対象とするように積分制御係数をＫＩｏの０倍以上１倍以下の値として求めるように構成しても良く、同様あるいは、より安定した制御特性を得ることができる。例えば、図３〜５における、時間区間Ａにおいて、式（１）のおける積分定数ＫＩ１、ＫＩ２、ＫＩ３の値をいずれもＫＩｏの３分の１倍とし、ＫＩ４を０とすれば、フィードバック制御対象となる３つの波長チャネルの偏差ｅ１（ｔ）、ｅ２（ｔ）、ｅ３（ｔ）の平均偏差に対して制御が行われ、時間区間Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、式（１）のおける積分定数ＫＩ１、ＫＩ２の値をいずれもＫＩｏの２分の１倍とし、ＫＩ３、ＫＩ４を０とすれば、フィードバック制御対象となる２つの波長チャネルの偏差ｅ１（ｔ）、ｅ２（ｔ）の平均偏差に対して制御が行われる。これにより、有効となるフィードバックループの切り替えの影響を軽減することができるとともに、単一ではなくより多くのフィードバック制御対象チャネルの誤差を小さくするよう制御が行われるため波長チャネル毎の特性バラツキの影響を軽減できる。

また、上述のように、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、制御係数演算器１４は、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、制御器１５は、積分制御としてのフィードバック制御の演算により、偏差が小さくなるような光減衰量に対応する操作量として制御信号を求めるように構成したが、これに限るものではなく、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネル、すなわち、前記光パワーの時間変化が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が他の波長チャネルより小さくなるような制御係数を求め、制御係数演算器１４は、この制御係数に基づくフィードバック制御の演算により制御信号を求めるように構成しても良く、同様あるいは、より安定した作用効果を奏する。

また、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、制御器１５は積分制御を行うものに限るものではなく、フィードバック制御はどのような演算によるものでも良い。例えば制御器１５がＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御器であるとき、制御係数演算器１４は、ＰＩＤ制御器における比例制御係数、積分制御係数、微分制御係数の絶対値が、光パワー偏差の時間微分の絶対値が小さいほど逆に大きくなるように求めるように構成しても良く、同様あるいは、より安定した、もしくは精度の高い制御特性を得ることができる。

また、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、可変光減衰器１１の後段に、例えば光増幅器、光合・分波器、波長分散補償器といった他の光機器を配置し、この光機器から出力された波長多重信号光の一部を分岐して波長チャネル光パワー測定器１２に入力するように構成しても良く、可変減衰器１１の後段に配置した光機器による光パワー変動や波長チャネル間偏差も含めて、光パワーの高速な一定化制御を行うことができ、同様の作用効果を奏するのである。

また、この発明の実施の形態１による光減衰装置において、可変光減衰器１１の前段に、例えばインタリーバ、ＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタといった他の光機器を配置し、この光機器から出力された複数の群の波長多重信号光を同数の可変光減衰器１１および波長チャネル光パワー測定器１２に入力するように構成しても良い。このとき、例えば、ある光減衰装置の波長チャネル光パワー測定器１２に入力された波長チャネルに有効なフィードバック制御対象チャネルがない場合には、他の有効なフィードバック制御対象チャネルが入力されている側の光減衰装置の制御器１５の操作量を、有効なフィードバック制御対象チャネルがない側の光減衰装置の制御器１５の操作量として用いるようにしても良く、インタリーバやＷＤＭフィルタといった経由する他の光機器の異なる波長チャネル群毎にその機器特性に応じて、光パワーの高速な一定化制御を行うことができ、同様の作用効果が得られる。さらに、有効なフィードバック制御対象チャネルが入力されている場合にも他の光減衰装置の偏差を制御に利用するようにしても良く、同様あるいは、より安定した制御特性を得ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による光減衰装置は、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の構成に加え、波長チャネルの運用状態を監視して未使用または故障中と判定した波長チャネルに対する積分制御係数を０として求めるように構成したものである。これにより、未使用または故障中と判定した波長チャネルに対してフィードバック制御対象外とすることができる。

図１０は、この発明の実施の形態２による光減衰装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図１０において、１６は波長チャネル監視部である。この波長チャネル監視部１６を追加するように構成した以外は、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の構成である。なお、波長チャネル監視部１６と制御係数演算器１４との間は、電気的に接続されている。

次に動作について説明する。各部の動作も、波長チャネル監視部１６に関連する動作以外は，この発明の実施の形態１による光減衰装置の動作と同様である。そこで、波長チャネル監視部１６に関連する動作について説明する。

図１０において、波長チャネル監視部１６は、例えば図示しない装置外の監視・制御システムによる監視・制御情報を利用して、波長チャネルの運用状態を監視する。そして、波長チャネル監視部１６は、波長チャネルの運用状態を示す波長チャネル情報を含む電気信号を制御係数演算器１４に出力する。

制御係数演算器１４は、波長チャネル光パワー偏差器１３からの電気信号に含まれる波長チャネル光パワー偏差情報が示す各光パワー偏差に対する時間微分の絶対値を計算し、光パワーが所定の判定閾値より小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０としてまず求めた上で、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値の計算値が最も小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０でない適切な値ＫＩｏとして求め、他の波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、各積分制御係数を示す制御係数情報が含まれた電気信号を制御器５に出力する。このとき、積分制御係数を０として求める波長チャネルには、波長チャネル監視部１６からの波長チャネル情報が不使用または故障中としての運用状態を示す波長チャネルと、波長チャネル光パワー測定器１２で測定した光パワーが所定の判定閾値より小さい波長チャネルと、光パワー偏差に対する時間微分の絶対値の計算値が最も大きい波長チャネルとが少なくとも含まれ、フィードバック制御対象から除外される。

制御器１５は、波長チャネル光パワー偏差器１３からの電気信号に含まれる波長チャネル光パワー偏差情報が示す各光パワー偏差と、制御係数演算器１４からの電気信号に含まれる制御係数情報が示す各積分制御係数との積より各波長チャネル毎の積分制御操作量を計算し、その波長チャネル毎の積分制御操作量の総計を最終的な操作量である制御信号として求め、この求めた制御信号を可変光減衰器１１に出力する。そして、可変光減衰器１１は、制御器１５からの制御信号により設定した光減衰量で、入力した波長多重信号光の光パワーを一括して減衰させて出力するのである。

このように、波長チャネル監視部１６は、波長チャネルの運用状態を監視するので、例えば光パワーが判定閾値を１度下回ると以後故障中と判定するようにしておけば、光パワーが判定閾値近傍でふらつくような不安定な波長チャネルや急速に偏差の絶対値が増大した後光パワーが判定閾値を満たした状態で安定してしまったような異常な波長チャネルをフィードバック制御対象外とすることができる。

以上のように、この発明の実施の形態２による光減衰装置においては、可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定し、光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、波長チャネルの運用状態を監視して未使用または故障中と判定された波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワーが判定閾値より小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルに対する積分制御係数を０でない適切な値ＫＩｏとして求め、その他の波長チャネルに対する積分制御係数を０として求め、各光パワー偏差と各積分制御係数との積より波長チャネル毎の積分制御操作量を計算し、その波長チャネル毎の積分制御操作量の総計を最終的な操作量として、可変光減衰器の光減衰量を積分制御するようにしている。これにより、未使用または故障中と自律的に判定した波長チャネルに対してフィードバック制御対象外とすることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による光減衰装置は、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の構成に加え、可変光減衰器から出力された波長多重信号光を波長チャネル単位可変光減衰器に入力し、波長チャネル単位可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定し、この測定した光パワーと所定の目標値との差分値である第二光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、各第二光パワー偏差が小さくなるように波長チャネル単位可変光減衰器の光減衰量を波長チャネル毎に制御するように構成したものである。これにより、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の作用効果に加え、可変光減衰器から出力された波長多重信号光における光パワーレベルの波長チャネル間ばらつきをさらに減少させるための一定化制御を行うことができる。

図１１は、この発明の実施の形態３による光減衰装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図１１において、１７は波長チャネル単位可変光減衰器、１８は第二波長チャネル光パワー測定器、１９は第二波長チャネル光パワー偏差器、２０は第二制御器であり、この追加した構成以外は、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の構成である。なお、例えば光ファイバ伝送路、光合・分波器、光増幅器といった図示しない装置外の光機器と可変光減衰器１１と波長チャネル単位可変光減衰器１７と第二波長チャネル光パワー測定器１８との間は、例えば光ファイバケーブルにより光学的に接続され、第二波長チャネル光パワー測定器１８と第二波長チャネル光パワー偏差器１９と第二制御器２０と波長チャネル単位可変光減衰器１７との間は、電気的に接続されている。

次に動作について説明する。各部の動作も、追加した構成に関連する動作以外は，この発明の実施の形態１による光減衰装置の動作と同様としても同じ作用効果が得られるが、後述するように、制御器１５の構成をさらに工夫することにより、同等以上の制御特性を得ることができる。ここではまず、追加した構成に関連する動作について説明する。

図１１において、可変光減衰器１１からの波長多重信号光が波長チャネル単位可変光減衰器１７に入力する。波長チャネル単位可変光減衰器１７は、入力した波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎にそれぞれ減衰させて、波長多重信号光として装置外の光機器に出力する。波長チャネル単位可変光減衰器１７から出力された波長多重信号光の一部は、例えば図示しない光カプラにより分岐され、第二波長チャネル光パワー測定器１８に入力する。

第二波長チャネル光パワー測定器１８は、入力した波長多重信号光を４つの信号光として例えば図示しないＡＷＧにより波長チャネル毎に波長分離し、各信号光の光パワーを波長チャネル毎に例えば図示しない複数のＰＤを用いた光パワー測定回路により測定し、各光パワーの測定値を示す第二波長チャネル光パワー情報を含む電気信号を第二波長チャネル光パワー偏差器１９に出力する。

第二波長チャネル光パワー偏差器１９は、第二波長チャネル光パワー測定器１８からの電気信号に含まれる第二波長チャネル光パワー情報が示す各光パワーの測定値と所定の目標値との差分値である第二光パワー偏差を波長チャネル毎に計算して求め、各第二光パワー偏差を示す第二波長チャネル光パワー偏差情報を含む電気信号を第二制御器２０に出力する。

第二制御器２０は、積分制御としてのフィードバック制御の演算により、第二波長チャネル光パワー偏差器１９からの電気信号に含まれる第二波長チャネル光パワー偏差情報が示す各第二光パワー偏差がそれぞれ小さくなるような波長チャネル単位可変光減衰器１７の各光減衰量に対応する第二制御信号を求める変換を行い、求めた第二制御信号を波長チャネル単位可変光減衰器１７に出力する。そして、波長チャネル単位可変光減衰器１７は、第二制御器２０からの第二制御信号により波長チャネル毎に設定した光減衰量で、入力した波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に減衰させて、波長多重信号光として出力する。

このように、波長チャネル単位可変光減衰器１７は、波長チャネル毎に各光パワーレベルを目標値に一致するように調整可能なので、例えば目標値を同一の値に設定しておけば、波長多重信号光における光パワーレベルの波長チャネル間ばらつきを減少させて出力させることができるのである。

次に本実施例で、制御器１５の構成を工夫することにより、単に波長チャネル単位可変光減衰器１７を全く独立に付加した場合と比較して、制御特性の改善、波長多重信号光の可変光減衰器１１に対する設計条件の緩和、波長チャネル単位可変光減衰器１７に対する設計条件の緩和のいずれか、あるいは、すべてが可能たり得ることを説明する。

図１２は、この発明の実施の形態３における可変光減衰器１１および波長チャネル単位可変光減衰器１７の開ループ利得特性の一例を示すグラフである。図１２において、実線は可変光減衰器１１に対する開ループ利得特性、破線は波長チャネル単位可変光減衰器１７に対する開ループ利得特性を表し、ｆｍは可変光減衰器１１に対する位相余裕条件を満たさない周波数の最小値、ｆｍ’は波長チャネル単位可変光減衰器１７に対する位相余裕条件を満たさない周波数の最小値、ｆｘは可変光減衰器１１に対する開ループ利得と波長チャネル単位可変光減衰器１７に対する開ループ利得が逆転するクロスオーバ周波数を表している。

なお、図１２において実線で表されているような可変光減衰器１１に対する開ループ利得特性を得るためには、例えば、ループ整形法として一般に知られているように、制御器１５への入力である偏差ｅｉ（ｔ）に対して積分演算、微分演算、および、それら各々に対応する制御係数を適当に組み合わせた演算により、出力である操作量ｕ（ｔ）を求めるよう制御器１５を構成すればよい。これにより、可変光減衰器１１に対する低周波側の開ループ利得特性やクロスオーバ周波数ｆｘを相応の自由度をもって設定できる。

一方、この発明の実施の形態３における光減衰器装置は、単一の可変光減衰器１１に対して、複数（例えば４０個）の可変光減衰器を内蔵する波長チャネル単位可変光減衰器１７を必要とする。このため、波長チャネル単位可変光減衰器１７に対しては、可変光減衰器１１より不利な設計条件が課されることが多い。つまり、１つしかない可変光減衰器１１には、機構的に嵩張る大型のデバイスや、消費電力の大きいデバイスや駆動回路、単価の高いデバイスを使用可能であり、例えば１００ＧＨｚといった非常に高い周波数でも応答可能なデバイスさえ存在するが、波長チャネル単位可変光減衰器１７には、例えば、多チャンネルの集積化により小型化され消費電力の少ない構成のデバイスや駆動回路が適用され、結果として、挿入損失が大きく、動作速度が遅く、挿入損失の設定範囲が狭く、操作量に対する線形性などの応答特性が悪くなるなどの点で不利なデバイスの適用が求められることが多い。また、必ずしも不利でなくとも、こういった設計条件の違いから結果として特性の異なるデバイスが使用されることが多い。

図１２において、前述の実装上の制約により、波長チャネル単位可変光減衰器１７に対する開ループ利得特性が高周波領域で十分な開ループ利得が得られない場合、クロスオーバ周波数ｆｘより高周波領域においては、十分な開ループ利得が得られる可変光減衰器１１に対する開ループ利得を優位とすることにより、波長チャネル単位可変光減衰器１７の高周波領域での制御特性不足を補えることを表している。一方低周波領域では、開ループ利得を小さくし、０型の制御系と呼ばれる開ループ利得が周波数によらず低周波領域で一定とすることにより、次に述べる特性を得ている。

可変光減衰器１１に対する開ループ利得を低周波領域で小さくし、０型の制御系とすることで、時間による変動のない一定した外乱に対して抑圧されずに常に残留する定常偏差が大きくなる反面、可変光減衰器１１に対する操作量が定常的には小さくなり、操作量が適切に設定された初期値により近い値で安定するため、例えば、時間により変動する外乱が入力されたときに操作量の設定範囲がより広く確保できることや、定常状態での可変光減衰器１１の減衰量をより小さい値にして待機させることができるといった設計自由度を得ることができ、この定常偏差および定常状態への状態の移行の程度も低周波領域での開ループ利得により任意に設計することができる。

さらに、可変光減衰器１１に対する開ループ利得を低周波領域で小さくし、０型の制御系とすることで、図１３に例示するような、非常に低速で変化する外乱に対する安定性に対する設計自由度を得ることができる。図１３において、ｙ３で表される波長チャネル３のように、非常に低速で偏差が大きくなり、かつ波長チャネルの導通判定閾知を満たした状態で推移した場合、波長チャネル３と他の導通波長チャネル１や２との間の偏差の時間微分値の絶対値はともに０に近くなり、ノイズに埋もれてしまうため、最も微分値の絶対値が大きい波長チャネルを判別することが困難となる一方、波長チャネルは導通状態として判定されたままとなる。図１４にその場合の偏差の時間微分値の絶対値の時系列推移の例を模式的に示す。この発明の実施の形態３における光減衰器装置は、このような非常に低速な波長チャネル単位の外乱に対して、可変光減衰器１１に対する低周波側開ループ利得を小さくできるため、不必要に応答しないようにすることができ、その上で、低速な外乱に対しては、波長チャネル単位可変光減衰器１７が応答することで、あらゆる外乱に対して適切な応答をするように構成することができる。

なお、単に波長チャネル単位可変光減衰器１７を全く独立に付加あるいは、低周波領域においても可変光減衰器１１に対する開ループ利得を優位としても、この発明の実施の形態１のような基本的な作用効果は同様に得られる。これらを総合的に考慮すると、各可変光減衰器を独立して設計する場合に比較して、波長チャネル単位可変光減衰器１７を組み合わせて配置することで、どちらの可変光減衰器に対しても設計自由度が増すこととなり、例えば、外乱抑圧特性を優先する場合は各可変光減衰器に対する開ループ利得を最大限にとる設計を選択することもできる。

以上のように、この発明の実施の形態３による光減衰装置においては、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の構成に加え、可変光減衰器１１から出力された波長多重信号光を波長チャネル単位可変光減衰器１７に入力し、波長チャネル単位可変光減衰器１７から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定し、この測定した光パワーと所定の目標値との差分値である第二光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、各第二光パワー偏差が小さくなるように波長チャネル単位可変光減衰器１７の減衰量を波長チャネル毎に制御するように構成にしている。これにより、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様の作用効果に加え、波長多重信号光における光パワーレベルの波長チャネル間ばらつきをさらに減少させ、また、可変光減衰器１１と波長チャネル単位可変光減衰器１７の間で適切なフィードバック制御応答特性を組み合わせることで、より優れた光レベル一定化制御を行うことができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４による光減衰装置は、この発明の実施の形態３による光減衰装置の構成を一部変更し、波長チャネル光パワー測定器を省略して第二波長チャネル光パワー測定器と共通化し、波長チャネル単位減衰量推定器と波長チャネル光パワー推定器を追加したものである。可変光減衰器から出力された波長多重信号光を波長チャネル単位可変光減衰器に入力し、波長チャネル単位可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に第二波長チャネル単位光パワー測定値として測定し、波長チャネル単位可変光減衰器の操作量から波長チャネル単位光減衰量を推定し、この波長チャネル単位減衰量推定値と第二波長チャネル単位光パワー測定値から可変光減衰器の出力における波長チャネル単位光パワーを推定し、この推定した光パワーと所定の目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、この発明の実施の形態３による光減衰装置と同様に、可変光減衰器の減衰量を制御するとともに、波長チャネル単位可変光減衰器の減衰量を波長チャネル毎に制御するように構成したものである。これにより、この発明の実施の形態３による光減衰装置と同様の作用効果を得ることができる。

図１５は、この発明の実施の形態４による光減衰装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図１５において、２１は波長チャネル単位減衰量推定器、２２は波長チャネル光パワー推定器であり、波長チャネル光パワー測定器１２に代えて波長チャネル単位減衰量推定器２１および波長チャネル光パワー推定器２２を追加し、波長チャネル光パワー推定器２２の後段に波長チャネル光パワー偏差器１３を配置するようにした以外は、この発明の実施の形態３による光減衰装置と同様の構成である。なお、例えば光伝送路、光合・分波器、光増幅器といった図示しない装置外の光機器と可変光減衰器１１と波長チャネル単位可変光減衰器１７との間は、例えば光ファイバケーブルにより光学的に接続され、波長チャネル光パワー偏差器１３と波長チャネル単位可変光減衰器１７と第二波長チャネル光パワー測定器１８と第二制御器２０と波長チャネル単位減衰量推定器２１と波長チャネル光パワー推定器２２との間は、電気的に接続されている。

次に動作について説明する。各部の動作も、追加および変更した構成に関連する動作以外は，この発明の実施の形態３による光減衰装置の動作と同様である。そこで、追加および変更した構成に関連する動作について説明する。

図１５において、第二制御器２０の操作量情報が波長チャネル単位減衰量推定器２１に入力する。波長チャネル単位減衰量推定器２１は、入力した操作量情報から波長チャネル単位可変光減衰器１７の光減衰量を波長チャネル毎に推定し、各光減衰量の推定値を示す波長チャネル単位減衰量推定値情報を含む電気信号を波長チャネル光パワー推定器２２に出力する。波長チャネル光パワー推定器２２は、入力した波長チャネル単位減衰量推定値と第二波長チャネル光パワー測定器１８からの第二波長チャネル光パワー測定値により、可変光減衰器１１からの光パワーを波長チャネル毎に推定し、各光パワーの推定値を示す波長チャネル光パワー推定値情報を含む電気信号を波長チャネル光パワー偏差器１３に出力する。

以上のように、この波長チャネル光パワー推定値が十分な精度をもつように構成しているので、この発明の実施の形態４による光減衰装置は、実施の形態３による光減衰装置と同様の作用効果が得られる上に、ＡＷＧや複数のＰＤを内蔵する波長チャネル光パワー測定器１２と光カプラを省略することができ、これにより、波長多重信号光に対する挿入損失を低減し、装置サイズやコストを削減することができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５による光減衰装置は、この発明の実施の形態４による光減衰装置の構成を一部変更し、波長チャネル単位減衰量推定器を波長多重信号光減衰量推定器に代え、第一および第二波長多重信号光パワー測定器を追加したものである。可変光減衰器から出力された波長多重信号光を波長チャネル単位可変光減衰器に入力し、波長チャネル単位可変光減衰器から出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に第二波長チャネル単位光パワー測定値として測定し、第一および第二波長多重信号光パワー測定器からの光パワー測定値の差分から可変光減衰器における波長多重信号光減衰量を推定し、この波長多重信号光減衰量推定値と第二波長チャネル単位光パワー測定値から可変光減衰器の出力における波長チャネル単位光パワーを推定し、この推定した光パワーと所定の目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求め、この発明の実施の形態３による光減衰装置と同様に、可変光減衰器の光減衰量を制御するとともに、波長チャネル単位可変光減衰器の光減衰量を波長チャネル毎に制御するように構成したものである。これにより、この発明の実施の形態４による光減衰装置と同様の作用効果を得ることができる。

図１６は、この発明の実施の形態５による光減衰装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図１６において、２３は第一波長多重信号光パワー測定器、２４は第二波長多重信号光パワー測定器、２５は波長多重信号光減衰量推定器であり、波長チャネル単位減衰量推定器２１を波長多重信号光減衰量推定器２５に代え、第一波長多重信号光パワー測定器２３と第二波長多重信号光パワー測定器２４とを追加した以外は、この発明の実施の形態４による光減衰装置と同様の構成である。なお、例えば光伝送路、光合・分波器、光増幅器といった図示しない装置外の光機器と可変光減衰器１１と波長チャネル単位可変光減衰器１７と第二波長チャネル光パワー測定器１８と第一波長多重信号光パワー測定器２３と第二波長多重信号光パワー測定器２４との間は、例えば光ファイバケーブルにより光学的に接続され、波長チャネル光パワー推定器２２と第一波長多重信号光パワー測定器２３と第二波長多重信号光パワー測定器２４と波長多重信号光減衰量推定器２５との間は、電気的に接続されている。

次に動作について説明する。各部の動作も、追加および変更した構成に関連する動作以外は，この発明の実施の形態４による光減衰装置の動作と同様である。そこで、追加および変更した構成に関連する動作について説明する。

図１６において、可変光減衰器１１に入力される波長多重信号光の一部は、例えば図示しない光カプラにより分岐され、第一波長多重信号光パワー測定器２３に入力され、同時に、可変光減衰器１１から出力された波長多重信号光の一部は、例えば図示しない光カプラにより分岐され、第二波長多重信号光パワー測定器２４に入力する。第一波長多重信号光パワー測定器２３は、入力した波長多重信号光のトータルとしての光パワーを測定し、この光パワー測定値を示す情報を含む電気信号を波長多重信号光減衰量推定器２５に出力し、同時に、第二波長多重信号光パワー測定器２４は、入力した波長多重信号光のトータルとしての光パワーを測定し、この光パワー測定値を示す情報を含む電気信号を波長多重信号光減衰量推定器２５に出力する。

波長多重信号光減衰量推定器２５は、入力した電気信号が示す各光パワー測定値の差分から波長多重信号光減衰量を推定し、この波長多重信号光減衰量推定値を示す情報を含む電気信号を波長チャネル光パワー推定器２２に出力する。波長チャネル光パワー推定器２２は、入力した波長多重信号光減衰量推定値と第二波長チャネル光パワー測定器１８からの第二波長チャネル光パワー測定値により、可変光減衰器１１からの光パワーを波長チャネル毎に推定し、各光パワーの推定値を示す波長チャネル光パワー推定値情報を含む電気信号を波長チャネル光パワー偏差器１３に出力する。

以上のように、この波長チャネル光パワー推定値が十分な精度をもつよう構成しているので、この発明の実施の形態５による光減衰装置は、実施の形態４による光減衰装置と同様の作用効果が得られる。

なお、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様に、この発明の実施の形態２〜５による光減衰装置において、制御係数演算器１４は、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルと同程度の値をもつ複数の波長チャネルを有効な制御対象とするように制御係数を求めるように構成しても良く、同様あるいは、より安定した制御特性を得ることができる。

また、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様に、上述のように、この発明の実施の形態２〜５による光減衰装置において、制御係数演算器１４は、積分制御やＰＩＤ制御、ループ整形法に基づいた制御等にその制御方式を限定されるものではなく、光パワー偏差の時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対する開ループ利得が時間微分の絶対値が最も小さい波長チャネルに対する開ループ利得より小さくなるよう制御係数を求め、制御器１５はフィードバック制御の演算により、操作量として光減衰量に対応する制御信号を求めるように構成すれば、同様の作用効果を奏する。

また、この発明の実施の形態１による光減衰装置と同様に、この発明の実施の形態２〜５による光減衰装置において、可変光減衰器１１または波長チャネル単位可変光減衰器１７の後段に、例えば光増幅器、光合・分波器、波長分散補償器といった他の光機器を配置し、この光機器から出力された波長多重信号光の一部を分岐して波長チャネル光パワー測定器１２または第二波長チャネル光パワー測定器１８に入力するように構成しても良く、可変光減衰器１１または波長チャネル単位可変光減衰器１７の後段に配置した光機器による光パワー変動や波長チャネル間偏差も含めて、光パワーの高速な一定化制御を行うことができ、同様の作用効果を奏するのである。

また、この発明の実施の形態２による光減衰装置と同様に、この発明の実施の形態３〜５による光減衰装置において、波長チャネル監視部１６を追加し、波長チャネル監視部１６が制御係数演算器１４に電気的に接続されるように構成しても良く、この発明の実施の形態２による光減衰装置と同様の作用効果を奏する。

また、この発明の実施の形態１〜５による光減衰装置に対応する光減衰方法は、波長チャネル光パワー偏差器１３、制御係数演算器１４、制御器１５、波長チャネル監視部１６、第二波長チャネル光パワー偏差器１９、第二制御器２０、波長チャネル単位減衰量推定器２１、波長チャネル光パワー推定器２２、波長多重信号光減衰量推定器２５に対応するマイクロコンピュータやＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等に実行させるプログラムを用いてソフトウエア処理により実現するようにしても良い。あるいは、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）やＰＬＤ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）等に実装された論理回路、もしくは、オペアンプ、抵抗、コンデンサ、インダクタ等からなるアナログ回路、さらには、これらの回路とソフトウェア処理を組み合わせて実現するようにしても良い。

また、この発明の実施の形態１〜５による光減衰装置を、波長多重光伝送システムを構成する光送信装置、光中継装置、光受信装置といった光通信装置の一部として配置し、この光減衰装置で減衰された波長多重信号光の送信、中継、受信を行うように構成しても良い。例えば、複数の光ファイバ伝送路と複数の光中継装置とが多段に縦続接続された波長多重光伝送システムにおいて、複数の光中継装置の各光入力部に光減衰装置を配置し、光ファイバ伝送路毎の波長多重信号光に対する伝送損失のばらつきを補償することに用いることができる。これにより、伝送損失の高速な変動に対しても光パワーの一定化制御で補償を行うことができるという効果を奏するのである。

この発明の実施の形態１による光減衰装置を示す構成図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態１による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態２による光減衰装置を示す構成図この発明の実施の形態３による光減衰装置を示す構成図この発明の実施の形態３による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態３による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態３による光減衰装置を説明するための説明図この発明の実施の形態４による光減衰装置を示す構成図この発明の実施の形態５による光減衰装置を示す構成図

符号の説明

１１可変光減衰器
１２波長チャネル光パワー測定器
１３波長チャネル光パワー偏差器
１４制御係数演算器
１５制御器
１６波長チャネル監視部
１７波長チャネル単位可変光減衰器
１８第二波長チャネル光パワー測定器
１９第二波長チャネル光パワー偏差器
２０第二制御器
２１波長チャネル単位減衰量推定器
２２波長チャネル光パワー推定器
２３第一波長多重信号光パワー測定器
２４第二波長多重信号光パワー測定器
２５波長多重信号光減衰量推定器

Claims

互いに異なる波長をもつ信号光が波長チャネルとして多重化された波長多重信号光を入力し、この入力した波長多重信号光を制御信号に応じた光減衰量で一括して減衰させて出力する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器で出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定する波長チャネル光パワー測定器と、
前記波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求める波長チャネル光パワー偏差器と、
前記光パワー偏差の時間変化が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が他の波長チャネルより小さくなるような制御係数を求める制御係数演算器と、
前記制御係数に基づくフィードバック制御の演算により前記光パワー偏差を前記制御信号に変換して前記可変光減衰器に出力する制御器と、
を備えたことを特徴とする光減衰装置。
前記可変光減衰器で出力された波長多重信号光を入力し、この入力した波長多重信号光を第二制御信号に応じた光減衰量で波長チャネル毎に減衰させて出力する波長チャネル単位可変光減衰器と、
前記波長チャネル単位可変光減衰器で出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定する第二波長チャネル光パワー測定器と、
前記第二波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーと目標値との差分値である第二光パワー偏差を波長チャネル毎に求める第二波長チャネル光パワー偏差器と、
フィードバック制御の演算により前記第二光パワー偏差を前記第二制御信号に変換して前記波長チャネル単位可変光減衰器に出力する第二制御器と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光減衰装置。
互いに異なる波長をもつ信号光が波長チャネルとして多重化された波長多重信号光を入力し、この入力した波長多重信号光を制御信号に応じた光減衰量で一括して減衰させて出力する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器から出力された波長多重信号光を入力し、この入力した波長多重信号光を第二制御信号に応じた光減衰量で波長チャネル毎に減衰させて出力する波長チャネル単位可変光減衰器と、
前記波長チャネル単位可変光減衰器で出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定する波長チャネル光パワー測定器と、
前記波長チャネル単位可変光減衰器の光減衰量を波長チャネル毎に推定する波長チャネル単位減衰量推定器、または、前記可変光減衰器の光減衰量を推定する波長多重信号光減衰量推定器と、
前記波長チャネル単位減衰量推定器または波長多重信号光減衰量推定器による推定値と前記波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーとに基づいて、前記可変光減衰器で出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に推定する波長チャネル光パワー推定器と、
前記波長チャネル光パワー推定器で推定した光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求める波長チャネル光パワー偏差器と、
前記光パワー偏差の時間変化が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が他の波長チャネルより小さくなるような制御係数を求める制御係数演算器と、
前記制御係数に基づくフィードバック制御の演算により前記光パワー偏差を前記制御信号に変換して前記可変光減衰器に出力する制御器と、
前記波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーと目標値との差分値である第二光パワー偏差を波長チャネル毎に求める第二波長チャネル光パワー偏差器と、
フィードバック制御の演算により前記第二光パワー偏差を前記第二制御信号に変換して前記波長チャネル単位可変光減衰器に出力する第二制御器と、
を備えたことを特徴とする光減衰装置。
前記制御係数演算器は、前記波長チャネル光パワー測定器で測定した光パワーが所定の判定閾値より小さい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が０となるともに、前記光パワー偏差に対する時間微分の絶対値が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が前記他の波長チャネルの一部の０でない値より小さい０となるような制御係数を求めることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光減衰装置。
波長チャネルの運用状態を監視する波長チャネル監視部と、を備え、
前記制御係数演算器は、前記波長チャネル監視部が不使用または故障中と判定した波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が０となるような制御係数を求めることを特徴とする請求項４に記載の光減衰装置。
互いに異なる波長をもつ信号光が波長チャネルとして多重化された波長多重信号光を可変光減衰器に入力し、この入力した波長多重信号光を制御信号に応じた光減衰量で一括して減衰させて前記可変光減衰器から出力する光減衰ステップと、
前記光減衰ステップで出力された波長多重信号光の光パワーを波長チャネル毎に測定する波長チャネル光パワー測定ステップと、
前記波長チャネル光パワー測定ステップで測定した光パワーと目標値との差分値である光パワー偏差を波長チャネル毎に求める波長チャネル光パワー偏差演算ステップと、
前記光パワー偏差の時間変化が最も大きい波長チャネルに対するフィードバック制御の開ループ利得が他の波長チャネルより小さくなるような制御係数を求める制御係数演算ステップと、
前記制御係数に基づくフィードバック制御の演算により前記光パワー偏差を前記制御信号に変換して前記可変光減衰器に出力する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする光減衰方法。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光減衰装置を備え、この光減衰装置で減衰された波長多重信号光の送信、中継、または、受信を行うことを特徴とする光通信装置。