JP5493752B2 - 光増幅器、制御回路、および、光増幅器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光増幅器、制御回路、および、光増幅器の制御方法に関する。

光通信ネットワークでは、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）が用いられている。この半導体光増幅器のＡＬＣ（Automatic Level Control）は、半導体光増幅器によって出力された光パワーをモニタし、半導体光増幅器の駆動電流をフィードバック制御することによって実現される。

従来、平均値検出によるフィードバック構成において、増幅された自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）を含む出力信号を検出して駆動電流を制御する信号光強度制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−４６１８６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、駆動電流とＡＳＥとの関係に着目して駆動電流を制御しようとした場合に、駆動電流とＡＳＥとの関係が変化した場合に入力信号を切断して駆動電流とＡＳＥとの関係を校正する必要が生じてしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係が変化しても半導体光増幅器への入力信号を切断せずに駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正することが可能な光増幅器、制御回路、および、光増幅器の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、明細書開示の光増幅器は、半導体光増幅器と、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて、駆動電流をフィードバック制御する駆動手段と、半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段と、雑音光パワー検出手段によって検出された検出雑音光パワーに基づいて半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する補正手段と、を備え、駆動手段は、補正手段が半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際に、フィードバック制御を停止するものである。

上記課題を解決するために、明細書開示の制御回路は、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて駆動電流をフィードバック制御し、半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段によって検出された検出雑音光パワーに基づいて半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正し、駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際にフィードバック制御を停止するものである。

上記課題を解決するために、明細書開示の光増幅器の制御方法は、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて駆動電流をフィードバック制御するステップと、半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出ステップと、雑音光パワー検出ステップにおいて検出された検出雑音光パワーに基づいて半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する補正ステップと、を含み、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際にフィードバック制御を停止するものである。

明細書開示の光増幅器、制御回路、および、光増幅器の制御方法によれば、半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係が変化しても半導体光増幅器への入力信号を切断せずに駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正することができる。

実施例１に係る光増幅器の全体構成を説明するためのブロック図である。 各機器の透過特性および各機器を経由する光信号の成分を説明するための図である。 データベースに記憶されているテーブルを説明するための図である。 更新回路の作動時に実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。 更新回路の非作動時に実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。 （ａ）は、信号帯域よりも短波長側の一部の帯域成分を第２ポートから出力する光バンドパスフィルタを説明するための図であり、（ｂ）は、信号帯域よりも長波長の一部の帯域成分を第２ポートから出力する光バンドパスフィルタを説明するための図である。 （ａ）は、光ローパスフィルタを用いる場合の説明図であり、（ｂ）は、光ハイパスフィルタを用いる場合の説明図である 光バンドパスフィルタの配置箇所の他の例を説明するための図である。 光カプラを光バンドパスフィルタよりも前段に配置する例を説明するための図である。 実施例２に係る光増幅器の全体構成を説明するためのブロック図である。 制御回路によって実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。 実施例３に係る光増幅器の全体構成を説明するためのブロック図である。 制御回路によって実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る光増幅器１００の全体構成を説明するためのブロック図である。図１を参照して、光増幅器１００は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０、光バンドパスフィルタ２０、光カプラ３０、第１光パワーモニタ４０、第２光パワーモニタ５０、および制御回路６０を含む。

半導体光増幅器１０は、所定のゲインで入力光信号を増幅して出力する半導体デバイスである。半導体光増幅器１０は、入力光の波長に応じて異なる雑音光パワーを発する。また、半導体光増幅器１０は、駆動電流に応じて異なる雑音光パワーを発する。雑音光パワーは、例えば、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）パワーである。

光バンドパスフィルタ２０は、入力された光信号の所定の帯域成分を透過するフィルタである。光カプラ３０は、入力された光信号を分岐する。第１光パワーモニタ４０は、フォトダイオード４１および積分器４２を含む。第２光パワーモニタ５０は、フォトダイオード５１を含む。制御回路６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。

次に、図１および図２を参照しつつ、光増幅器１００の動作の概要について説明する。図２は、各機器の透過特性および各機器を経由する光信号の成分を説明するための図である。図２において、透過特性のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は透過光パワー（ｄＢ）を表す。また、各信号光成分のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は光パワー（ｄＢ）を表す。

図２を参照して、光増幅器１００の入力ポートに入力される光信号は、信号帯域内の所定の波長光である。ここで、信号帯域とは、光増幅器１００に入力される信号の波長可変範囲のことである。したがって、信号帯域は、光増幅器の種類、使い方等に応じて異なるものである。例えば、信号帯域として、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等を用いることができる。

光増幅器１００の入力ポートに入力された光信号は、半導体光増幅器１０に入力される。半導体光増幅器１０は、制御回路６０から入力される駆動電流に応じて入力光を増幅して出力する。半導体光増幅器１０の出力光には、ＡＳＥ成分が含まれる。光バンドパスフィルタ２０は、半導体光増幅器１０の出力光の信号帯域内成分を第１ポートから出力して光カプラ３０に入力するとともに、信号帯域外成分を第２ポートから出力して第２光パワーモニタ５０に入力する。本実施例においては、第１ポートが透過ポートであり、第２ポートが排出ポートである。

光カプラ３０は、光バンドパスフィルタ２０の第１ポートから出力された信号帯域内成分の一部を第１光パワーモニタ４０に入力するとともに、残りを、光増幅器１００の出力ポートを経由して出力する。制御回路６０は、第１光パワーモニタ４０および第２光パワーモニタ５０の検出結果に基づいて、半導体光増幅器１０からのトータル出力光パワーが所望値に近づくように、半導体光増幅器１０の駆動電流を制御する。なお、光カプラ３０の光分岐比率は固定されているので、第１光パワーモニタ４０の検出結果から、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーを算出することができる。

積分器４２は、電気的なローパスフィルタである。光増幅器１００に入力される光信号は強度変調されているため、信号帯域内成分を検出する第１光パワーモニタ４０には、強度変調成分を時間平均するために積分器４２が設けられている。第２光パワーモニタ５０は、信号帯域外成分を検出しているため、積分器を備えていない。ただし、光増幅器１００に入力される光信号の強度変調成分に起因して信号帯域外成分のＡＳＥパワーの計測に支障が出る場合には、第２光パワーモニタ５０に積分器が設けられていてもよい。また、フォトダイオード４１，５１は、全波長帯域にわたる光強度を検出する。

続いて、制御回路６０の詳細について説明する。図１を参照して、制御回路６０は、駆動回路６１、リレー６２、目標トータル出力光パワー取得部６３、比較器６４、タイマー６５、および更新回路６６を含む。更新回路６６は、除算器７１、第１ＡＳＥパワー取得部７２、乗算器７３、第２ＡＳＥパワー取得部７４、カウンタ７５、および加算器７６を含む。

次に、図１を参照しつつ、制御回路６０の動作の詳細について説明する。駆動回路６１は、半導体光増幅器１０への駆動電流情報Ｉ_ｋを目標トータル出力光パワー取得部６３に入力する。なお、「ｋ」は１〜ｎのいずれかの整数であり、「ｎ」は数表の最終行を表す正数である。駆動電流情報Ｉ_ｋとは、駆動回路６１から半導体光増幅器１０に入力されている駆動電流値である。

目標トータル出力光パワー取得部６３は、駆動電流情報Ｉ_ｋに対応する目標トータル出力光パワーＤ_ｋをデータベース８２から読み込み、比較器６４に入力する。なお、目標トータル出力光パワーとは、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーの目標値である。一方、第１光パワーモニタ４０において、積分器４２は、フォトダイオード４１の光電変換によって得られる電気信号を積分して、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーＴを検出する。トータル出力光パワーＴは、比較器６４に入力される。

比較器６４は、トータル出力光パワーＴと目標トータル出力光パワーＤ_ｋとを比較する。駆動回路６１は、目標トータル出力光パワーＤ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも大きい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を増加させる。駆動回路６１は、目標トータル出力光パワーＤ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも小さい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を低下させる。駆動回路６１は、目標トータル出力光パワーＤ_ｋがトータル出力光パワーＴと等しい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を維持する。以上の駆動電流制御により、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーが所望値に維持されるため、信号出力光パワーは目標信号出力パワーに維持される。

以上の制御は、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの関係が不変であれば、半導体光増幅器１０の信号出力光パワーを、ユーザに要求されている目標信号出力光パワーＳに維持することができる。しかしながら、半導体光増幅器１０の劣化等に起因して駆動電流とＡＳＥパワーとの関係が変化することがある。そこで、本実施例においては、半導体光増幅器１０への信号の入力を切断することなく、駆動電流とＡＳＥパワーとの関係を補正する。

タイマー６５は、所定の周期で更新回路６６に更新開始信号を入力する。更新回路６６は、更新開始信号の入力をトリガーとして作動する。具体的には、第１ＡＳＥパワー取得部７２は、駆動回路６１から駆動電流情報Ｉ_ｋ´を取得する。駆動電流情報Ｉ_ｋ´は、更新回路６６の作動開始時点において駆動回路６１から半導体光増幅器１０に入力されている駆動電流値である。

第１ＡＳＥパワー取得部７２は、駆動電流情報Ｉ_ｋ´に対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´を取得し、除算器７１に入力する。工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´とは、半導体光増幅器１０の工場出荷時において、半導体光増幅器１０の駆動電流がＩ_ｋ´であった場合の信号帯域外ＡＳＥパワーのことである。一方、第２光パワーモニタ５０は、フォトダイオード５１を用いて信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する。

半導体光増幅器１０に劣化等の変化が生じていなければ、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´と第２光パワーモニタ５０が検出する信号帯域外ＡＳＥパワーＱとは等しくなる。しかしながら、半導体光増幅器１０に劣化等の変化が生じた場合、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´と第２光パワーモニタ５０が検出する信号帯域外ＡＳＥパワーＱとの間にずれが生じる。ここで、信号帯域外でＡＳＥパワーがα倍になっていれば、信号帯域内のＡＳＥパワーもα倍になっていると仮定される。さらに、駆動電流Ｉ_ｋ´でＡＳＥパワーがα倍になっていれば、他の駆動電流でもＡＳＥパワーがα倍になっていると仮定される。

そこで、除算器７１は、信号帯域外ＡＳＥパワーＱと工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´との比Ｑ／Ｑ_ｋ´を補正係数として取得し、乗算器７３に入力する。カウンタ７５は、変数「ｊ」に「１」から「ｎ」まで順に代入して第２ＡＳＥパワー取得部７４に入力する。第２ＡＳＥパワー取得部７４は、カウンタ７５によって入力される変数ｊに対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｊを取得し、乗算器７３に入力する。工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｊとは、半導体光増幅器１０の工場出荷時において、半導体光増幅器１０の駆動電流がＩ_ｊであった場合の信号帯域内ＡＳＥパワーのことである。乗算器７３は、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｊにＱ／Ｑ_ｋ´を掛け合わせた値Ｐ_ｊ×Ｑ／Ｑ_ｋ´を加算器７６に入力する。

加算器７６には、ユーザから目標信号出力光パワーＳが入力される。目標信号出力光パワーＳとは、ユーザ要求による設定値であり、半導体光増幅器１０の目標トータル出力光パワーからＡＳＥパワーを引いた残りのことである。加算器７６は、目標信号出力光パワーＳに乗算器７３によって入力された値Ｐ_ｊ×Ｑ／Ｑ_ｋ´を足し合わせる。加算器７６の演算結果は、各駆動電流に対応させて、データベース８２に記憶される。以上の動作により、所定期間ごとに、データベース８２のテーブルの内容が更新される。

なお、更新回路６６の作動中においては、リレー６２がオフになる。この場合、比較器６４への目標トータル出力光パワーＤ_ｋの送信が停止する。それにより、半導体光増幅器１０の出力光パワーのフィードバック制御は停止する。更新回路６６の動作が終了すれば、リレー６２が再度オンになる。したがって、更新回路６６の動作が終了すれば、半導体光増幅器１０の出力光パワーのフィードバック制御は再開される。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、データベース８１，８２に記憶されているテーブルを説明するための図である。図３（ａ）を参照して、データベース８１は、半導体光増幅器１０への駆動電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎと工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_１〜Ｑ_ｎとの関係のテーブルを含む。図３（ｂ）を参照して、データベース８１は、半導体光増幅器１０への駆動電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎと工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_１〜Ｐ_ｎとの関係のテーブルを含む。図３（ａ）および図３（ｂ）のテーブルは、更新されない。データベース８１は、例えば、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ等に記憶される

図３（ｃ）を参照して、データベース８２は、更新回路６６の差動時の駆動電流Ｉ_ｋ´を用いて更新された駆動電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎと目標トータル出力光パワーＤ_１〜Ｄ_ｎとの関係のテーブルを含む。図３（ｃ）のテーブルは、更新回路６６の作動ごとに更新される。データベース８２は、例えば、ＲＡＭ等の書換え可能なメモリに記憶される。

図４および図５は、更新回路６６の作動時に実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。図４は、更新回路６６の作動時に実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。図５は、更新回路６６の非作動時に実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。

図４を参照して、タイマー６５は、テーブル更新時期を知らせるタイマーが満了したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、「Ｎｏ」と判定された場合、タイマー６５は、ステップＳ１を繰り返す。ステップＳ１において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、更新回路６６が作動する。まず、更新回路６６は、第２光パワーモニタ５０から、現在の信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する（ステップＳ２）。

次に、第１ＡＳＥパワー取得部７２は、更新回路６６の作動時点での駆動電流Ｉ_ｋ´を検索キーとして、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´を取得する（ステップＳ３）。工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋ´は、データベース８１に記憶されている工場出荷時における駆動電流と信号帯域外ＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルから検索される。

次に、更新回路６６は、ユーザからの要求による目標信号出力光パワーＳを取得する（ステップＳ４）。カウンタ７５は、ｊ＝１とする（ステップＳ５）。次いで、第２ＡＳＥパワー取得部７４は、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｊを取得する（ステップＳ６）。この工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｊは、データベース８１に記憶されている工場出荷時における駆動電流と信号帯域内ＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルから検索される。

次に、除算器７１、乗算器７３および加算器７６は、Ｄ_ｊ＝Ｓ＋Ｐ_ｊ×Ｑ／Ｑ_ｋ´を算出する（ステップＳ７）。この算出結果は、データベース８２に記憶される。次に、カウンタ７５は、「ｊ」に「１」を加える（ステップＳ８）。次に、カウンタ７５は、「ｊ」が「ｎ」を上回ったか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ６が実行される。ステップＳ９において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ１が実行される。以上のフローチャートの実行によって、データベース８２に記憶されている駆動電流と目標トータル出力光パワーとの対応関係のテーブルが更新される。

図５を参照して、目標トータル出力光パワー取得部６３は、更新回路６６が作動中であるか否かの情報を取得する（ステップＳ１１）。次に、目標トータル出力光パワー取得部６３は、更新回路６６が作動中であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ１１が実行される。ステップＳ１２において「Ｎｏ」と判定された場合、目標トータル出力光パワー取得部６３は、現時点での駆動電流Ｉ_ｋを検索キーとして、データベース８１から目標トータル出力光パワーＤ_ｋを取得する（ステップＳ１３）。

次に、制御回路６０は、第１光パワーモニタ４０からトータル出力光パワーＴを取得する（ステップＳ１４）。次に、比較器６４は、目標トータル出力光パワーＤ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路６１は、駆動電流を低下させる（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の実行後およびステップＳ１５において「Ｎｏ」と判定された場合、比較器６４は、目標トータル出力光パワーＤ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路６１は、駆動電流を増加させる（ステップ１Ｓ８）。ステップＳ１８の実行後およびステップＳ１７において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ１１が実行される。以上のフローチャートの実行によって、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーが所望値に維持されるため、信号出力光パワーは目標信号出力パワーに維持される。

本実施例においては、信号帯域外のＡＳＥパワーをモニタすることによって、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正することができる。それにより、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正時に、入力信号を切断しなくてもよくなる。また、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正周期を任意に設定することができる。この補正周期を短くすることによって、半導体光増幅器１０のＡＳＥの急激な変化に対応することができる。さらに、光バンドパスフィルタ２０が第１光パワーモニタ４０よりも前段に配置されているため、第１光パワーモニタ４０に入力されるＡＳＥパワーが信号帯域外ＡＳＥパワーの分だけ少なくなる。それにより、光増幅器１００の出力に含まれるＡＳＥパワーが少なくなるとともに、半導体光増幅器１０のより誤差の少ない制御が可能となる。

なお、本実施例においては、更新回路６６が、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正する補正手段として機能する。また、光バンドパスフィルタ２０および第２光パワーモニタ５０が、半導体光増幅器１０の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段として機能する。さらに、第１光パワーモニタ４０が、半導体光増幅器１０の出力光のトータル出力光パワーを検出する光パワー検出手段として機能する。また、駆動回路６１が、半導体光増幅器１０への駆動電流を制御する駆動手段として機能する。さらに、データベース８２が、駆動電流と目標トータル出力光パワーとの対応関係をテーブルとして記憶する記憶手段として機能する。

（変形例１）
光バンドパスフィルタ２０の代わりに、信号帯域以外の所定の帯域を透過せずに排出する光バンドパスフィルタ２０を用いてもよい。図６（ａ）は、信号帯域よりも短波長側の一部の帯域成分を第２ポートから出力し、それ以外の帯域の成分を第１ポートから出力する光バンドパスフィルタ２０を説明するための図である。図６（ｂ）は、信号帯域よりも長波長の一部の帯域成分を第２ポートから出力し、それ以外の帯域の成分を第１ポートから出力する光バンドパスフィルタ２０を説明するための図である。このように、第２光パワーモニタ５０は、信号帯域外の成分の一部を検出してもよい。

（変形例２）
光バンドパスフィルタ２０の代わりに、光ローパスフィルタ２０ａまたは光ハイパスフィルタ２０ｂを用いてもよい。図７（ａ）は、光ローパスフィルタ２０ａを用いる場合の説明図である。図７（ａ）を参照して、光ローパスフィルタ２０ａは、半導体光増幅器１０の出力光の信号帯域とそれ以上の帯域成分を第１ポートから出力して光カプラ３０に入力するとともに、信号帯域未満の帯域成分を第２ポートから出力して第２光パワーモニタ５０に入力する。

図７（ｂ）は、光ハイパスフィルタ２０ｂを用いる場合の説明図である。図７（ｂ）を参照して、光ハイパスフィルタ２０ｂは、半導体光増幅器１０の出力光の信号帯域とそれ以下の成分を第１ポートから出力して光カプラ３０に入力するとともに、信号帯域を上回る成分を第２ポートから出力して第２光パワーモニタ５０に入力する。

このように、第２光パワーモニタ５０は、信号帯域外の短波長側または長波長側の成分を検出してもよい。なお、光ローパスフィルタは、低周波数成分を透過するため、図７（ａ）では長波長側の成分を透過している。同様に、光ハイパスフィルタは、高周波数成分を透過するため、図７（ｂ）では短波長側の成分を透過している。

（変形例３）
光バンドパスフィルタ２０の配置箇所は、図１に限られない。例えば、図８を参照して、光バンドパスフィルタ２０は、光カプラ３０と第２光パワーモニタ５０との間に配置されていてもよい。この場合、光バンドパスフィルタ２０は、信号帯域成分を第１ポートから第１光パワーモニタ４０に出力し、信号帯域外成分を第２ポートから第２光パワーモニタ５０に出力する。

（変形例４）
光バンドパスフィルタ２０と光カプラ３０との位置関係を逆にしてもよい。例えば、図９を参照して、光カプラ３０を光バンドパスフィルタよりも前段に配置してもよい。

実施例１においては駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルを補正していたが、それに限られない。実施例２においては、駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルの補正を行わない例について説明する。図１０は、実施例２に係る光増幅器１００ａの全体構成を説明するためのブロック図である。図１０を参照して、光増幅器１００ａが図１の光増幅器１００と異なる点は、制御回路６０の代わりに制御回路９０を備えている点である。制御回路９０は、駆動回路９１、第１ＡＳＥパワー取得部９２、除算器９３、第２ＡＳＥパワー取得部９４、乗算器９５、加算器９６、および比較器９７を含む。

次に、図１０を参照しつつ、制御回路９０の動作の詳細について説明する。第１ＡＳＥパワー取得部９２は、駆動回路６１から駆動電流情報Ｉ_ｋを取得する。駆動電流情報Ｉ_ｋは、現時点での駆動回路６１から半導体光増幅器１０に入力されている駆動電流値である。第１ＡＳＥパワー取得部９２は、駆動電流情報Ｉ_ｋに対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋを取得し、除算器７１に入力する。一方、第２光パワーモニタ５０は、フォトダイオード５１を用いて信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する。

除算器９３は、信号帯域外ＡＳＥパワーＱと工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋとの比Ｑ／Ｑ_ｋを補正係数として取得し、乗算器９５に入力する。第２ＡＳＥパワー取得部９４は、現時点での駆動電流Ｉ_ｋに対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋを取得し、乗算器９５に入力する。乗算器９５は、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋにＱ／Ｑ_ｋを掛け合わせた値Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを加算器９６に入力する。

加算器９６には、ユーザから目標信号出力光パワーＳが入力される。加算器９６は、目標信号出力光パワーＳに乗算器９５によって入力された値Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを足し合わせた値Ｄ_ｋ＝Ｓ＋Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを算出する。加算器９６は、演算結果を比較器９７に入力する。第１光パワーモニタ４０は、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーＴを検出し、比較器９７に入力する。

比較器９７は、トータル出力光パワーＴと演算結果Ｄ_ｋとを比較する。駆動回路９１は、演算結果Ｄｋがトータル出力光パワーＴよりも大きい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を増加させる。駆動回路９１は、演算結果Ｄｋがトータル出力光パワーＴよりも小さい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を低下させる。駆動回路９１は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴと等しい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を維持する。以上の駆動電流制御により、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーが所望値に維持されるため、信号出力光パワーは目標信号出力パワーに維持される。

図１１は、制御回路９０によって実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。図１１を参照して、制御回路９０は、第２光パワーモニタ５０から、現在の信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する（ステップＳ２１）。次に、第１ＡＳＥパワー取得部９２は、現在の駆動電流Ｉ_ｋを検索キーとして、データベース８１から、工場出荷時の信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋを取得する（ステップＳ２２）。

次に、制御回路９０は、ユーザからの要求による目標信号出力光パワーＳを取得する（ステップＳ２３）。次いで、第２ＡＳＥパワー取得部９４は、データベース８１から、現在の駆動電流Ｉ_ｋを検索キーとして、工場出荷時の信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋを取得する（ステップＳ２４）。次に、除算器９３、乗算器９５および加算器９６は、演算結果Ｄ_ｋ＝Ｓ＋Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを算出する（ステップＳ２５）。

次に、制御回路９０は、第１光パワーモニタ４０からトータル出力光パワーＴを取得する（ステップＳ２６）。次に、比較器９７は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路９１は、駆動電流を低下させる（ステップＳ２８）。

ステップＳ２８の実行後およびステップＳ２７において「Ｎｏ」と判定された場合、比較器９７は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路９１は、駆動電流を増加させる（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の実行後およびステップＳ２９において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ２１が実行される。

本実施例においては、信号帯域外のＡＳＥパワーをモニタすることによって、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正することができる。それにより、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正時に、入力信号を切断しなくてもよくなる。また、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正を連続的に随時行うことができる。それにより、半導体光増幅器１０のＡＳＥの急激な変化に対応することができる。さらに、駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルを補正する必要がないため、処理が簡略化される。また、信号帯域外ＡＳＥパワーＱと工場出荷時の信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋとの比Ｑ／Ｑ_ｋが駆動電流に応じて異なる場合においても、ＡＳＥパワーを適正に補正することができる。

なお、本実施例においては、制御回路９０が、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正する補正手段として機能している。また、光バンドパスフィルタ２０および第２光パワーモニタ５０が、半導体光増幅器１０の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段として機能する。さらに、第１光パワーモニタ４０が、半導体光増幅器１０の出力光のトータル出力光パワーを検出する光パワー検出手段として機能する。また、駆動回路９１が、半導体光増幅器１０への駆動電流を制御する駆動手段として機能する。

上記各実施例ではユーザから入力される目標信号出力光パワーＳを用いたが、それに限られない。実施例３では、ユーザから入力される目標ゲインＧを用いた例について説明する。なお、ゲインとは出力信号光パワーを入力信号光パワーで割った値のことであり、目標ゲインＧとは、ユーザによって要求されている半導体光増幅器１０の目標ゲイン値のことである。

図１２は、実施例３に係る光増幅器１００ｂの全体構成を説明するためのブロック図である。図１２を参照して、光増幅器１００ｂが図１０の光増幅器１００ａと異なる点は、制御回路９０の代わりに制御回路９０ａを備えている点、および、光カプラ４５および第３光パワーモニタ５５を備える点である。制御回路９０ａが制御回路９０と異なる点は、乗算器９８をさらに含む点である。光カプラ４５は、半導体光増幅器１０の前段に配置されている。光カプラ４５は、入力ポートに入力される光信号を半導体光増幅器１０に入力するとともに、入力ポートに入力される光信号の一部を第３光パワーモニタ５５に入力する。第３光パワーモニタ５５は、フォトダイオード５６および積分器５７を含む。

次に、図１２を参照しつつ、制御回路９０ａの動作の詳細について説明する。第１ＡＳＥパワー取得部９２は、駆動回路９１から駆動電流情報Ｉ_ｋを取得する。駆動電流情報Ｉ_ｋは、現時点での駆動回路９１から半導体光増幅器１０に入力されている駆動電流値である。第１ＡＳＥパワー取得部９２は、駆動電流情報Ｉ_ｋに対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋを取得し、除算器７１に入力する。一方、第２光パワーモニタ５０は、フォトダイオード５１を用いて信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する。

除算器９３は、信号帯域外ＡＳＥパワーＱと工場出荷時における信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋとの比Ｑ／Ｑ_ｋを補正係数として取得し、乗算器７３に入力する。第２ＡＳＥパワー取得部９４は、現時点での駆動電流Ｉ_ｋに対応して、データベース８１から、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋを取得し、乗算器９５に入力する。乗算器９５は、工場出荷時における信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋにＱ／Ｑ_ｋを掛け合わせた値Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを加算器９６に入力する。

第３光パワーモニタ５５において、積分器５７は、フォトダイオード５６の光電変換によって得られる電気信号を積分して、半導体光増幅器１０への信号入力光パワーＵを検出する。信号入力光パワーＵは、乗算器９８に入力される。また、乗算器９８には、ユーザから目標ゲインＧが入力される。乗算器９８は、信号入力光パワーＵに目標ゲインＧを掛け合わせた値を加算器９６に入力する。加算器９６は、乗算器９５の演算結果と乗算器９８の演算結果とを足し合わせた値Ｄ_ｋ＝Ｕ×Ｇ＋Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを算出する。加算器９６は、演算結果を比較器９７に入力する。第１光パワーモニタ４０は、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーＴを検出し、比較器９７に入力する。

比較器９７は、トータル出力光パワーＴと演算結果Ｄ_ｋとを比較する。駆動回路９１は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも大きい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を増加させる。駆動回路９１は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも小さい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を低下させる。駆動回路９１は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴと等しい場合には、半導体光増幅器１０への駆動電流を維持する。以上の駆動電流制御により、半導体光増幅器１０のトータル出力光パワーが所望値に維持されるため、ゲインは目標ゲインに維持される。

図１３は、制御回路９０ａによって実行されるフローチャートの一例を説明するための図である。図１３を参照して、制御回路９０ａは、第２光パワーモニタ５０から、現在の信号帯域外ＡＳＥパワーＱを取得する（ステップＳ３１）。次に、第１ＡＳＥパワー取得部９２は、現在の駆動電流Ｉ_ｋを検索キーとして、データベース８１から、工場出荷時の信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋを取得する（ステップＳ３２）。

次に、制御回路９０ａは、第３光パワーモニタ５５から信号入力光パワーＵを取得する（ステップＳ３３）。次いで、制御回路９０ａは、ユーザからの目標ゲインＧを取得する（ステップＳ３４）。次に、第２ＡＳＥパワー取得部９４は、データベース８１から、現在の駆動電流Ｉ_ｋを検索キーとして、工場出荷時の信号帯域内ＡＳＥパワーＰ_ｋを取得する（ステップＳ３５）。

次に、除算器９３、乗算器９５、加算器９６、および乗算器９８は、演算結果Ｄ_ｋ＝Ｕ×Ｇ＋Ｐ_ｋ×Ｑ／Ｑ_ｋを算出する（ステップＳ３６）。次いで、制御回路９０ａは、第１光パワーモニタ４０からトータル出力光パワーＴを取得する（ステップＳ３７）。次に、比較器９７は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３８）。ステップＳ３８において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路９１は、駆動電流を低下させる（ステップＳ３９）。

ステップＳ３９の実行後およびステップＳ３８において「Ｎｏ」と判定された場合、比較器９７は、演算結果Ｄ_ｋがトータル出力光パワーＴよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において「Ｙｅｓ」と判定された場合、駆動回路９１は、駆動電流を増加させる（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の実行後およびステップＳ４０において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３１が実行される。

本実施例においては、信号帯域外のＡＳＥパワーをモニタすることによって、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正することができる。それにより、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正時に、入力信号を切断しなくてもよくなる。また、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係の補正を連続的に随時行うことができる。それにより、半導体光増幅器１０のＡＳＥの急激な変化に対応することができる。さらに、駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルを補正する必要がないため、処理が簡略化される。また、信号帯域外ＡＳＥパワーＱと工場出荷時の信号帯域外ＡＳＥパワーＱ_ｋとの比Ｑ／Ｑ_ｋが駆動電流に応じて異なる場合においても、ＡＳＥパワーを適正に補正することができる。

なお、本実施例においては、駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブルの補正を行っていないが、実施例１と同様に駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係のテーブル全体を補正してもよい。本実施例においては、制御回路９０ａが、半導体光増幅器１０の駆動電流とＡＳＥパワーとの対応関係を補正する補正手段として機能している。また、光バンドパスフィルタ２０および第２光パワーモニタ５０が、半導体光増幅器１０の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段として機能する。さらに、第１光パワーモニタ４０が、半導体光増幅器１０の出力光のトータル出力光パワーを検出する光パワー検出手段として機能する。また、駆動回路９１が、半導体光増幅器１０への駆動電流を制御する駆動手段として機能する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 半導体光増幅器
２０ 光バンドパスフィルタ
３０ 光カプラ
４０ 第１光パワーモニタ
５０ 第２光パワーモニタ
６０ 制御回路
６１ 駆動回路
６３ 目標トータル出力光パワー取得部
６４ 比較器
６６ 更新回路
７２ 第１ＡＳＥパワー取得部
７４ 第２ＡＳＥパワー取得部
８１，８２ データベース
１００ 光増幅器

Claims (11)

1. 半導体光増幅器と、
   前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて、前記駆動電流をフィードバック制御する駆動手段と、
   前記半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段と、
   前記雑音光パワー検出手段によって検出された検出雑音光パワーに基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する補正手段と、を備え、
   前記駆動手段は、前記補正手段が前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際に、前記フィードバック制御を停止することを特徴とする光増幅器。
2. 前記補正手段は、前記検出雑音光パワーと前記半導体光増幅器の信号帯域外の基準雑音光パワーとの比を補正係数として用いることによって、前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
3. 前記補正手段は、前記補正係数を用いて、前記駆動電流に対応する前記雑音光パワーに目標の信号出力光パワーを加えたパワーである目標トータル出力光パワーを補正することを特徴とする請求項２記載の光増幅器。
4. 前記半導体光増幅器の出力光のトータル出力光パワーを検出する光パワー検出手段を備え、
   前記駆動手段は、前記補正手段によって補正された前記目標トータル出力光パワーと前記光パワー検出手段によって検出された前記トータル出力光パワーとの比較結果に基づいて、前記駆動電流を制御することを特徴とする請求項３記載の光増幅器。
5. 前記補正手段によって補正された前記駆動電流と前記目標トータル出力光パワーとの対応関係をテーブルとして記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項３記載の光増幅器。
6. 前記半導体光増幅器の出力光のトータル出力光パワーを検出する光パワー検出手段を備え、
   前記駆動手段は、現在出力されている前記駆動電流に対応する前記目標トータル出力光パワーを前記テーブルから取得して前記光パワー検出手段によって検出された前記トータル出力光パワーと比較し、比較結果に基づいて前記駆動電流を制御することを特徴とする請求項５記載の光増幅器。
7. 前記目標の信号出力光パワーは、前記半導体光増幅器に入力される光パワーと前記半導体光増幅器の目標ゲインとの積であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の光増幅器。
8. 前記基準雑音光パワーは、前記光増幅器の出荷時の、前記半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーであることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の光増幅器。
9. 前記雑音光パワー検出手段は、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、およびバンドパスフィルタのいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光増幅器。
10. 半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて前記駆動電流をフィードバック制御し、前記半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出手段によって検出された検出雑音光パワーに基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正し、前記駆動電流と前記雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際に、前記フィードバック制御を停止することを特徴とする制御回路。
11. 半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係に基づいて、前記駆動電流をフィードバック制御するステップと、
    半導体光増幅器の信号帯域外の雑音光パワーを検出する雑音光パワー検出ステップと、
    雑音光パワー検出ステップにおいて検出された検出雑音光パワーに基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する補正ステップと、を含み、
    前記半導体光増幅器の駆動電流と雑音光パワーとの関係を補正する処理を行う際に、前記フィードバック制御を停止することを特徴とする光増幅器の制御方法。

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