JP6097698B2 - 光増幅器および光増幅器の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ＡＳＥ（自然放出）光パワーをもとに現在の増幅信号帯域内の利得を初期設定する光増幅器および光増幅器の制御方法に関するものである。

従来から、光ファイバを媒体として光信号を増幅する光増幅器では、利得とＡＳＥ光との間には、ある相関関係がある。すなわち、ＡＳＥ光パワーＰaseは、利得Ｇに対して、Ｐase＝Ｋ×Ｇ の関係を有する。ここで、ＫはＡＳＥ光パワーと利得との比例定数である。このため、ＡＳＥ光パワーをモニタして利得を算出し、設定した利得となるように、励起光パワーやＡＳＥ光パワーを制御するものがある（特許文献１参照）。

たとえば、ラマン増幅器の場合、ラマン利得は、励起光オフ時の信号光パワーに対する励起光オン時の信号光パワーの比で表される。しかし、ラマン利得は、増幅動作中では励起光をオフにすることができないため、モニタすることができない。そこで、上述した比例関係を用い、ＡＳＥ光をモニタすることによって、ラマン利得を間接的に求め、ラマン利得が設定値になるように励起光パワーを制御することで、ラマン増幅器の利得制御を行うことができる。

なお、ラマン増幅器では、光ファイバに励起光を入力すると、励起光より約１００ｎｍ長波長側にシフトした位置に利得が得られる。また、励起光パワーを制御することで、ラマン利得や、ラマン利得の波長依存性であるチルトを制御するようにしている（特許文献２参照）。

特開平６−２１５８２号公報 米国公開特許２０１１０１４１５５２号公報

ところで、ＡＳＥ光を用いて利得制御を行う場合、ＡＳＥ光パワーを高精度にモニタする必要がある。しかし、光ファイバ通信の伝送路には、上流側にＥＤＦＡやラマン増幅器などの他の光増幅器が存在する。ここで、自局増幅器のＡＳＥ光パワーをモニタする場合、上流側の外部の光増幅器からのＡＳＥ光と自局増幅器のＡＳＥ光とが混在した状態で検出される。また、ＡＳＥ光パワーのみをモニタする波長は、増幅信号帯域外に設定される。

そして、自局光増幅器のＡＳＥ光のみを分離してモニタしようとする場合、上流側の外部の光増幅器の増幅信号帯域以外をカットするフィルタを設けて、自局光増幅器のＡＳＥ光帯域に外部の光増幅器のＡＳＥ光が混在しないようにする必要がある。

また、自局光増幅器のＡＳＥ光のみを分離してモニタしようとする場合、上流側の外部の光増幅器のＡＳＥ光帯域と、自局光増幅器のＡＳＥ光帯域とで異なる波長帯域を選択し、フィルタを用いて、自局光増幅器のＡＳＥ光パワーのみ、あるいは上流側の外部の光増幅器のＡＳＥ光パワーのみをモニタすることが考えられるが、モニタ光学系が複雑なものとなる。

一方、利得に応じて発生するＡＳＥ光パワーは、信号光パワーに比べて小さいため、自局光増幅器のみのＡＳＥ光パワーをモニタするだけでは、誤差が大きくなる。たとえば、光パワーモニタには、ＰＤが用いられるが、ＰＤにはバックグランドノイズがあるため、モニタする光パワーが小さいと、このバックグランドノイズに埋もれてしまい、精度の高いＡＳＥ光パワーをモニタできなくなる場合がある。すなわち、自局光増幅器のみのＡＳＥ光パワーをモニタする場合には、利得制御の精度が悪くなる場合があった。

また、特許文献２には、ＡＳＥ光パワーと励起光パワーとの関係を用いて、ラマン増幅器の利得の自動制御を行うことが記載されているが、例えば、上流側の他の光増幅器からのＡＳＥ光パワー（外部ＡＳＥ光パワー）が何らかの要因で変動すると、その影響で利得が変化してしまい、ノイズ特性やチルト変動などが発生するという問題が生じる。また、外部ＡＳＥ光パワーはシステムにより異なるため、ＡＳＥ光パワーと励起光パワーとの関係のみで光増幅器の利得制御を行うと、外部ＡＳＥ光パワーの実際の値が設計値と異なる場合など、システム特性が設計値と合致しないという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＡＳＥ光パワーの簡易なモニタ検出系を用いて精度の高い利得の初期設定を行うことができる光増幅器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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる光増幅器は、増幅媒体である光ファイバに励起光を供給する励起光源と、上流側からの流入する外部ＡＳＥ光パワーを含むＡＳＥ光パワーを増幅信号帯域外で検出するＡＳＥ光パワー検出部と、前記ＡＳＥ光パワー検出部によって検出された前記増幅信号帯域外のＡＳＥ光パワーを用いて増幅信号帯域内の利得を設定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正して、前記励起光源を制御し、前記増幅信号帯域内の利得の初期設定を行うことを特徴とする。

前記制御部は、前記外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正するに際し、前記増幅信号帯域外の外部ＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内の外部ＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係、および励起光供給時の前記増幅信号帯域外のＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内のＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係を用いることを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記制御部は、前記所定の比例関係を用いて、前記増幅信号帯域内の利得を推定し、この推定した利得が目標利得となるように励起光出力を制御することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記制御部は、前記所定の比例関係を用いて、目標利得に対応するＡＳＥ光パワーを推定し、前記ＡＳＥ光パワー検出部が検出したＡＳＥ光パワーが、この推定したＡＳＥ光パワーとなるように励起光出力を制御することを特徴とすることを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記制御部は、前記所定の比例関係をキャリブレーションする機能を有することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、異なる波長の複数の励起光を出力する複数の励起光源を備え、前記ＡＳＥ光パワー検出部は、前記複数の励起光に対応して複数設け、各ＡＳＥ光パワー検出部は、増幅信号帯域外で、複数の励起光に対応して互いに重複しないＡＳＥ光をそれぞれ検出し、前記制御部は、各ＡＳＥ光パワー検出部が検出した各ＡＳＥ光パワーと増幅信号帯域内の利得との複数の所定の比例関係を用い、各ＡＳＥ光パワー検出部で検出した各ＡＳＥ光パワーをもとに現在の前記増幅信号帯域内の利得を初期設定することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記制御部は、前記増幅信号帯域内の利得とともに利得チルトを初期設定することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、異なる波長の複数の励起光を出力する複数の励起光源を備え、前記ＡＳＥ光パワー検出部は、前記複数の励起光のうちの１つの励起光に対するＡＳＥ光パワーを検出し、前記所定の比例関係は、前記ＡＳＥ光パワー検出部が検出したＡＳＥ光パワーと増幅信号帯域内の利得との関係であり、前記制御部は、前記所定の比例関係を用い、前記１つの励起光に対するＡＳＥ光パワーをもとに該１つの励起光に対応する現在の前記増幅信号帯域内の利得を初期設定するとともに、他の励起光に対応する現在の前記増幅帯域信号内の利得は、前記１つの励起光パワーに従属する所定の励起光パワー関係に従って前記他の励起光パワーを初期設定することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器は、上記の発明において、前記制御部は、前記所定の励起光パワー関係に利得チルトをもたせた状態で前記増幅信号帯域内の利得および利得チルトを初期設定することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器の制御方法は、上流側から流入する外部ＡＳＥ光パワーを含むＡＳＥ光パワーを増幅信号帯域外で検出するＡＳＥ光パワー検出ステップと、前記ＡＳＥ光パワー検出ステップによって検出した外部ＡＳＥパワーの影響を補正して、ＡＳＥ光パワーに基づいた前記増幅信号帯域内の利得の初期設定を行う制御ステップと、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器の制御方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記所定の比例関係を用いて、前記増幅信号帯域内の利得を推定し、この推定した利得が目標利得となるように励起光出力を制御することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器の制御方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記所定の比例関係を用いて、目標利得に対応するＡＳＥ光パワーを推定し、前記ＡＳＥ光パワー検出部が検出したＡＳＥ光パワーが、この推定したＡＳＥ光パワーとなるように励起光出力を制御することを特徴とする。

また、この発明にかかる光増幅器の制御方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記所定の比例関係をキャリブレーションするキャリブレーションステップを含むことを特徴とする。

この発明によれば、上流側から流入する外部ＡＳＥ光パワーを含むＡＳＥ光パワーを増幅信号帯域外で検出し、この検出したＡＳＥ光パワーと増幅信号帯域内の利得との間に成立する所定の比例関係を用い、この検出したＡＳＥ光パワーをもとに、外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正して現在の前記増幅信号帯域内の利得を初期設定するようにしているので、簡易なモニタ検出系を用いて精度の高い利得の初期設定を行うことができる。

図１は、この発明の実施の形態１にかかる光増幅器の構成を示すブロック図である。 図２は、増幅信号光をもつ信号帯域と信号帯域外のＡＳＥ光帯域との関係を示す図である。 図３は、励起光オフ時のパワースペクトルを示す図である。 図４は、励起光オン時のパワースペクトルを示す図である。 図５は、ラマン増幅器における利得とＡＳＥ光パワーとの関係を示す図である。 図６は、所定の比例関係のキャリブレーション処理手順を示すフローチャートである。 図７は、キャリブレーション結果としてＸが保持されている場合に、ＡＳＥ光パワーモニタ値から利得を推定し、推定された利得を目標利得に近づけて利得を初期設定する制御を説明するための説明図である。 図８は、キャリブレーション結果としてＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が保持されている場合に、ＡＳＥ光パワーモニタ値から利得を推定し、推定された利得を目標利得に近づけて利得を初期設定する制御を説明するための説明図である。 図９は、キャリブレーション結果としてＸが保持されている場合に、設定される目標利得からＡＳＥ光パワーモニタ値を推定し、実ＡＳＥ光パワーモニタ値をこの推定したＡＳＥ光パワーモニタ値に近づけることにより利得を初期設定する制御を説明するための説明図である。 図１０は、キャリブレーション結果としてＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が保持されている場合に、設定される目標利得からＡＳＥ光パワーモニタ値を推定し、実ＡＳＥ光パワーモニタ値をこの推定したＡＳＥ光パワーモニタ値に近づけることにより利得を初期設定する制御を説明するための説明図である。 図１１は、この発明の実施の形態２にかかる光増幅器内の光増幅制御部の構成を示すブロック図である。 図１２は、増幅信号光をもつ信号帯域と信号帯域外の２つのＡＳＥ光帯域との関係を示す図である。 図１３は、この発明の実施の形態２の制御部によるキャリブレーション時の励起光オフ時のパワースペクトルを示す図である。 図１４は、この発明の実施の形態２の制御部によるキャリブレーション時の励起光オン時のパワースペクトルおよび利得を初期設定する制御を示す図である。 図１５は、この発明の実施の形態３による利得およびチルトを初期設定する制御を説明するパワースペクトル図である。 図１６は、この発明の実施の形態４による利得およびチルトを初期設定する制御を説明するパワースペクトル図である。 図１７は、この発明の実施の形態４による利得を初期設定する制御における１つの励起光パワーと他の励起光パワーとの関係の一例を示す図である。 図１８は、この発明の実施の形態４によるチルトを初期設定する制御における１つの励起光パワーと他の励起光パワーとの関係の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる光増幅器１の構成を示すブロック図である。この光増幅器１は、ラマン増幅器である。光増幅器１は、増幅媒体である光伝送ファイバ２と、光伝送ファイバ２の後段に接続され入力端子Ｔ１に接続されて出力端子Ｔ２から増幅光を出力する光増幅制御部３とを有する。光増幅制御部３は、光伝送ファイバ２側から光合波器１１、光分岐器１２、光分波器１３が順次接続され、光分波器１３は出力端子Ｔ２に接続される。

光合波器１１には、分岐器２２を介して励起ＬＤ２１が接続され、励起ＬＤ２１から光合波器１１に励起光が入力されると、光合波器１１は、励起光帯域の光のみを光伝送ファイバ２側に出力して後方励起する。光伝送ファイバ２は、励起光が入力されると増幅光を光合波器１１側に出力し、光合波器１１は増幅光帯域の光を出力端子Ｔ２側に出力する。光分岐器２２によって一部が分岐された励起光は、励起光パワーモニタＰＤ２３によってモニタされる。

光分岐器１２は、増幅光の一部を分岐し、分岐された増幅光は信号光パワーモニタＰＤ３１によって増幅帯域の全体の光パワーをモニタする。光分波器１３は、信号波長帯域を含む範囲の増幅光を出力端子Ｔ２側に出力するとともに、ＡＳＥ光のみを分波し、この分波されたＡＳＥ光は、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１によってモニタされる。なお、光分波器１３は、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１側に、図２に示すように、増幅光をもつ信号波長帯域Δλ以外のＡＳＥ光波長λaseを分波する。図２の台形で示したＡＳＥ光には、上流側から流入する外部ＡＳＥ光（例えば、上流側のＥＤＦＡが出力したＡＳＥ光など）も含まれ、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１は、上流側から流入する外部ＡＳＥ光と自光増幅器１が生成するＡＳＥ光とを含めて、ＡＳＥ光波長λaseにおけるＡＳＥ光をモニタする。

制御部Ｃは、励起光パワーモニタＰＤ２３、信号光パワーモニタＰＤ３１、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がそれぞれ検出したモニタ結果をもとに励起ＬＤ２１の励起光パワーを制御して増幅信号帯域の利得設定を行う。特に、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１によって検出したＡＳＥ光パワーが増幅信号帯域内の利得に対して有する所定の比例関係を用い、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１で検出したＡＳＥ光パワーをもとに、外部ＡＳＥパワーの影響を補正して、現在の増幅信号帯域内の利得を初期設定する。さらに詳しくは、前記増幅信号帯域外の外部ＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内の外部ＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係、および励起光供給時の前記増幅信号帯域外のＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内のＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係を用いて、外部ＡＳＥパワーの影響を補正する。
なお、利得の初期設定後の制御部による光増幅器１の定常時の制御に関しては、励起ＬＤ２１の励起光パワーを一定にする制御、光増幅器１の出力が一定となる制御、光増幅器１の利得が一定となる制御等、様々な制御方法を用いることができる。すなわち、本実施形態により、光増幅器の利得制御の精度を向上させることができる。

＜所定の比例関係のキャリブレーション処理１＞
制御部Ｃは、１つのＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１が、上流側から流入する外部ＡＳＥ光パワーと自光増幅器１が生成するＡＳＥ光パワーとを含めてモニタするＡＳＥ光パワーのみを用いて利得の初期設定を行うが、上述した所定の比例関係は、光増幅器１に固有なものであるため、予めキャリブレーション処理を行って求めておく。なお、キャリブレーション処理は、光増幅器１が初めて設置された場合（初期設定の場合）も行う。

まず、光増幅器１に外部から信号光が入力されている状態で、励起ＬＤ２１からの励起光の出力をオフにする。励起光の出力がオフの場合、光増幅器１には、上流からの信号光および上流側の光増幅器からのＡＳＥ光（外部ＡＳＥ光）が入力されている。この励起光オフのとき、図３に示すように、全帯域の光パワーをモニタする信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタした値をＰＤ_off［ｍＷ］とし、信号帯域外の波長λaseのＡＳＥ光パワーをモニタするＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした値をＡＳＥ_off［ｍＷ］とすると、全帯域のＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off［ｍＷ］は、
ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off＝ｆ_off（ＡＳＥ_off）
として求められる。ここで、ｆ_offは、励起光オフの際に、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした信号帯域外ＡＳＥ光パワーモニタ値を、全帯域ＡＳＥ光パワーに換算する既知の関数である。この関数は、例えば本実施形態の光増幅器１が、基準となるＥＤＦＡと光伝送ファイバが接続された系において、励起光オフの際の信号帯域外の波長λaseのＡＳＥ光パワーと、全帯域ＡＳＥ光パワーを、それぞれ光スペクトラムアナライザ等の測定器で測定した結果から求めることが可能である。もちろん、他の方法で求めてもよいことは言うまでもない。

一方、信号光パワーＳＩＧ_off［ｍＷ］は、全帯域光パワーモニタＰＤ_offから、全帯域ＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_offを減算することで得られる。すなわち、
ＳＩＧ_off＝（ＰＤ_off）−（ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off）

つぎに、励起光の出力をオンにする。この励起光の出力がオンの場合、光増幅器１には、図４に示すように、増幅された信号光、増幅された上流の光増幅器からのＡＳＥ光、および自光増幅器１のＡＳＥ光が入力されている。この励起光オンのとき、図４に示すように、信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタした値をＰＤ_on［ｍＷ］とし、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした値をＡＳＥ_on［ｍＷ］とすると、全帯域のＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on［ｍＷ］は、
ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on＝ｆ_on（ＡＳＥ_on）
として求められる。ここで、ｆ_onは、励起光オンのときに、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした信号帯域外ＡＳＥ光パワーモニタ値を、全帯域ＡＳＥ光パワーに換算する既知の関数である。この関数は、例えば本実施形態の光増幅器１が、基準となるＥＤＦＡと光伝送ファイバが接続された系において、励起光オンで所定出力とした際の信号帯域外の波長λaseのＡＳＥ光パワーと、全帯域ＡＳＥ光パワーを、それぞれ光スペクトラムアナライザ等の測定器で測定した結果から求めることが可能である。励起光オンにした際の出力は、適宜変化させて複数の関係を求め、励起光パワーに応じた関数にすることも可能である。もちろん、他の方法で求めてもよいことは言うまでもない。

一方、信号光パワーＳＩＧ_on［ｍＷ］は、全帯域光パワーモニタＰＤ_onから、全帯域ＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_onを減算することで得られる。すなわち、
ＳＩＧ_on＝（ＰＤ_on）−（ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on）

この結果、モニタ利得ＧＡＩＮ_0［ｄＢ］は、対数変換した励起光オフ時の信号光パワーに対する励起光オン時の信号光パワーの比で、次のように表される。
ＧＡＩＮ_0＝１０（log（ＳＩＧ_on）−log（ＳＩＧ_off））
なお、励起光オン時の信号帯域外ＡＳＥ光パワーＡＳＥ_onの対数変換によるｄＢ表示した値ＡＳＥ_0は、次のようになる。
ＡＳＥ_0＝１０log（ＡＳＥ_on）

ここで、ラマン増幅器における利得とＡＳＥ光パワーとの関係は、図５に示すように、比例関係にある。自ラマン増幅器によるＡＳＥ光パワーをＰase_raman［ｍＷ］、信号帯域外ＡＳＥ光パワーのモニタ波長をλase［ｎｍ］、波長λaseにおけるラマン利得をＧ（λase）［ｍＷ／ｍＷ］とすると、
Ｐase_raman＝Ｋ×Ｇ（λase）
となる。ここで、Ｋはラマン増幅器による信号帯域外ＡＳＥ光パワーと利得との比例定数である。一方、上流側光増幅器によるＡＳＥ光パワーをＰase_edfa［ｍＷ］とすると、上流側光増幅器のＡＳＥ光パワーは、波長λaseにおいてラマン利得Ｇ（λase）で増幅される。したがって、ラマン増幅器でモニタされる、信号帯域外の波長にあるＡＳＥ光パワーＰase［ｍＷ］は、
Ｐase＝Ｐase_edfa×Ｇ（λase）＋Ｋ×Ｇ（λase）
となる。この式を変形すると、
Ｐase＝（Ｐase_edfa＋Ｋ）×Ｇ（λase）
となり、さらに対数変換すると、
log（Ｐase）＝log（（Ｐase_edfa＋Ｋ））＋log（Ｇ（λase））［dBm］ …（１）
となる。

一方、信号光波長λ0における利得Ｇ（λ0）［ｍＷ／ｍＷ］と、ＡＳＥ光パワーのモニタ波長λaseにおける利得Ｇ（λase）［ｍＷ／ｍＷ］との間には、次のような関係を有する。
log（Ｇ（λase））＝log（Ｇ（λ0））×ＣＯＮＶ［ｄＢ］ …（２）
ここで、式（２）を式（１）に代入すると、
log（Ｐase）＝log（Ｐ_edfa＋Ｋ）＋log（Ｇ（λ0））×ＣＯＮＶ［ｄＢｍ］
となる。ここで、
log（Ｐase）＝ＡＳＥ_0［ｄＢｍ］
log（Ｐ_edfa＋Ｋ）＝Ｘ［ｄBm］
log（Ｇ（λ0））＝ＧＡＩＮ_0［ｄＢ］
と置き換えると、
ＡＳＥ_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ＋Ｘ …（３）
が得られる。すなわち、式（３）に示す所定の比例関係が得られる。この式（３）におけるＸは、外部ＡＳＥ光の影響を示す値であり、単にＡＳＥ_0とＧＡＩＮ_0との関係のみで利得を制御すると、外部ＡＳＥ光の影響により、実際の利得が目標値からずれることを意味している。よって、この式（３）の関係を用いて利得の初期設定を行うことで、従来実現できなかった高い精度での利得設定が可能となる。

この式（３）の関係を予め補正しておくキャリブレーション処理は、上述した概念をもとに、図６に示したフローチャートに示す手順で行われる。すなわち、まず、制御部Ｃは、上流側の増幅器から信号光が入力されている状態で、励起ＬＤ２１からの励起光の出力をオフにする（ステップＳ１０１）。その後、信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタしたＰＤ_offおよびＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタしたＡＳＥ_offを取得する（ステップＳ１０２）。そして、ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off＝ｆ_off（ＡＳＥ_off）からＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_offを求め、このＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_offに対するＰＤ_offの比から励起光オフ時の利得ＳＩＧ_offを算出する（ステップＳ１０３）。

その後、励起光をオンにし（ステップＳ１０４）、信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタしたＰＤ_onおよびＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタしたＡＳＥ_onを取得する（ステップＳ１０５）。そして、ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on＝ｆ_on（ＡＳＥ_on）からＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_onを求め、このＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_onに対するＰＤ_onの比から励起光オン時の利得ＳＩＧ_onを算出する（ステップＳ１０６）。

その後、ＧＡＩＮ_0＝１０（log（ＳＩＧ_on）−log（ＳＩＧ_off））およびＡＳＥ_0＝１０log（ＡＳＥ_on）から、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0を算出する（ステップＳ１０７）。

その後、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が求められ、式（３）のＣＯＮＶは既知の値であるので、式（３）のＸが決定され、最終的に式（３）である、ＡＳＥ_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ＋Ｘの関係が決定する（ステップＳ１０８）。なお、定数ＣＯＮＶは既知の値であるため、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0を変数として式（３）のＸを求め、このＸをキャリブレーション結果として保持するようにしてもよいし、式（３）のＸを求めず、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0の双方の値（一対の値）をキャリブレーション結果として保持するようにしてもよい。要は、比例係数ＣＯＮＶが既知の式（２）で定義された、式（３）の関係が特定されればよく、この式（３）の関係を用いて、高い精度で利得を初期設定することができる。
なお、利得の初期設定後の制御部による光増幅器の定常時の制御に関しては、前述のとおり、励起ＬＤの励起光パワーを一定にする制御、光増幅器の出力が一定となる制御、光増幅器の利得が一定となる制御等、様々な制御方法を用いることができる。

＜利得の初期設定１＞
制御部Ｃは、特定された式（３）を用いて利得の初期設定を行う。図７に示すように、キャリブレーション結果としてＸが保持されている場合、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が変数となり、このＸが、Ｘ１の場合には直線Ｌ１が特定され、Ｘ２の場合には直線Ｌ２が特定される。ここで、直線Ｌ２が特定され、設定された目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴである場合を考える。そして、ある利得で制御されているときの、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のモニタ値がＡＳＥ_ＭＯＮである場合、直線Ｌ２を用いて、変数ＡＳＥ_0にＡＳＥ_ＭＯＮを代入し、利得ＧＡＩＮ_ＭＯＮを推定し、この推定利得ＧＡＩＮ_ＭＯＮが、設定される目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴに近づくように、励起光の出力を制御して、利得を初期設定する。

＜利得の初期設定２＞
キャリブレーション結果として、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が保持されている場合、制御部Ｃは、次のように制御する。すなわち、上述した式（３）は、
ＡＳＥ_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ＋Ｘ
である。そして、ある利得で制御されているときの、モニタされる利得ＧＡＩＮ_ＭＯＮと、このときのＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のモニタ値ＡＳＥ_ＭＯＮとの関係は、
ＡＳＥ_ＭＯＮ＝ＧＡＩＮ_ＭＯＮ×ＣＯＮＶ＋Ｘ …（４）
となる。
これら２つの式（３），（４）から、モニタされる利得ＧＡＩＮ_ＭＯＮは、
ＧＡＩＮ_ＭＯＮ＝ＧＡＩＮ_0＋（ＡＳＥ_ＭＯＮ−ＡＳＥ_0）／ＣＯＮＶ
として表すことができる。この式では、ＧＡＩＮ_0、ＡＳＥ_0、ＣＯＮＶは既知の値であり、ＡＳＥ_ＭＯＮは、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のモニタ値である。したがって、設定した目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴであるとき、図８に示すように、利得ＧＡＩＮ_ＭＯＮが目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴに近づくように、励起光の出力をフィードバック制御することによって、モニタ値ＡＳＥ_ＭＯＮを変化させ、設定した目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴに利得を初期設定することができる。

＜利得の初期設定３＞
上述した利得の初期設定１，２では、ＧＡＩＮ_ＭＯＮをＧＡＩＮ_ＳＥＴに近づける利得制御であったが、図９に示すように、目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴが設定される場合に、式（４）からＡＳＥ_ＳＥＴが推定される。そして、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のモニタ値であるＡＳＥ_ＭＯＮが、この推定利得ＡＳＥ_ＳＥＴに近づくようにすることによって利得を初期設定することができる。図９では、キャリブレーション結果として、Ｘ＝Ｘ２が保持されて直線Ｌ２が特定されている場合を示している。

＜利得の初期設定４＞
また、図１０に示すように、上述した利得の初期設定２と同様に、キャリブレーション結果として、ＧＡＩＮ_0およびＡＳＥ_0が保持されている場合でも、利得を初期設定することができる。すなわち、設定される目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴである場合、このときの推定モニタ値ＡＳＥ_ＳＥＴは、式（５）で表すことができる。
ＡＳＥ_ＳＥＴ＝ＧＡＩＮ_ＳＥＴ×ＣＯＮＶ＋Ｘ …（５）
したがって、式（３），（５）から、推定モニタ値ＡＳＥ_ＳＥＴは、
ＡＳＥ_ＳＥＴ＝ＡＳＥ_0＋（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ
として表すことができる。この式では、ＧＡＩＮ_0、ＡＳＥ_0、ＣＯＮＶは既知の値であり、ＧＡＩＮ_ＳＥＴが設定されるため、このときのＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１の推定モニタ値がＡＳＥ_ＳＥＴであると推定できる。したがって、設定した目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴであるとき、図１０に示すように、実モニタ値ＡＳＥ_ＭＯＮが、推定モニタ値ＡＳＥ_ＳＥＴに近づくように、励起光をフィードバック制御することで、利得を初期設定することができる。

この実施の形態１では、式（３）で示される、比例係数が同じである所定の比例関係をキャリブレーションによって特定できるようにしておき、このキャリブレーション結果をもとに、上流側からの他のＡＳＥ光を含むＡＳＥ光のパワーをモニタするのみで、このモニタ値から利得を推定し、この推定利得が目標利得になるように励起光を制御することで利得の初期設定を行うことができる。また、キャリブレーション結果をもとに、目標利得に対応するＡＳＥ光パワーのモニタ値を推定し、実モニタ値がこの推定モニタ値となるように励起光を制御することで利得の初期設定を行うことができる。このようにして、外部ＡＳＥパワーの影響が補正され、精度の高い利得の初期設定を行うことができる。

特に、この実施の形態１では、自ＡＳＥ光パワーを、上流側からの他のＡＳＥ光パワーから分離することなく、自ＡＳＥ光パワーと他のＡＳＥ光パワーとが混在した状態で、１つのＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のみで検出しているため、簡易なモニタ検出系で利得の初期設定を行うことができるとともに、自ＡＳＥ光パワーと他のＡＳＥ光パワーとが混在した大きな光パワーを検出することができるため、小さな自ＡＳＥ光パワーのみを検出する場合に比して、検出されるＡＳＥ光パワーがＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のバックグランドノイズに埋もれる状態を回避することができるので、精度の高い利得の初期設定を行うことができる。

（実施の形態２）
上述した実施の形態１では、１つの励起光を用いる場合について説明したが、この実施の形態２では、利得平坦性の向上等のために、複数の励起光を用いて利得を初期設定する場合について説明する。なお、利得の初期設定後の制御部による光増幅器の定常時の制御に関しては、前述のとおり、励起ＬＤの励起光パワーを一定にする制御、光増幅器の出力が一定となる制御、光増幅器の利得が一定となる制御等、様々な制御方法を用いることができる。

図１１は、この発明の実施の形態２にかかる光増幅制御部の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、この光増幅制御部１０３は、実施の形態１の構成に、光合波器１１，光分波器１３にそれぞれ対応する光合波器１１１，光分波器１１３を追加配置する。そして、光合波器１１に接続された光分岐器２２，励起ＬＤ２１，励起パワーモニタＰＤ２３にそれぞれ対応する光分岐器１２２，励起ＬＤ１２１，励起パワーモニタＰＤ１２３が追加配置され、光合波器１１１に接続される。さらに、光分波器１３に接続されたＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１に対応するＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１が追加配置され、光分波器１１３に接続される。また、制御部Ｃに対応する制御部Ｃ１００は、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１，１４１が検出したＡＳＥ光パワーをもとに、励起ＬＤ２１，１２１の励起光パワーを制御することによって利得の初期設定を行う。なお、励起ＬＤ２１と励起ＬＤ１２１とが発する励起光の波長は異なる。このため、光合波器１１，１１１も、分波する波長が異なる。さらに、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１とＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１とが検出するＡＳＥ光の波長は異なる。このため、光分波器１３，１１３も、分波する波長が異なる。また、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１とＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１とが検出するＡＳＥ光は、実質的に重複しない波長域で検出される。

＜所定の比例関係のキャリブレーション処理２＞
この実施の形態２でも式（３）に対応するキャリブレーションデータを生成する。まず、光増幅器１に外部から信号光が入力されている状態で、励起ＬＤ２１，１２１からの励起光の出力のすべてをオフにする。この励起光オフのとき、図１２に示すように、全帯域の光パワーをモニタする信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタした値をＰＤ_off［ｍＷ］とし、信号帯域外の波長λase１のＡＳＥ光パワーをモニタするＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした値をＡＳＥ１_off［ｍＷ］とし、信号帯域外の波長λase２のＡＳＥ光パワーをモニタするＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１がモニタした値をＡＳＥ２_off［ｍＷ］とすると、全帯域のＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off［ｍＷ］は、
ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off＝ｆ１_off（ＡＳＥ１_off）＋ｆ２_off（ＡＳＥ２_off）
として求められる。ここで、ｆ１_offおよびｆ２_offは、励起光オフのときに、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１がモニタした信号帯域外ＡＳＥ光パワーモニタ値を、全帯域ＡＳＥ光パワーに換算する既知の関数である。この関数は、実施の形態１のｆ_offと同様に求めることができる。

一方、実施の形態１と同様に、信号光パワーＳＩＧ_off［ｍＷ］は、全帯域光パワーモニタＰＤ_offから、全帯域ＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_offを減算することで得られる。すなわち、
ＳＩＧ_off＝（ＰＤ_off）−（ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_off）

つぎに、励起光の出力のすべてをオンにする。この励起光の出力がオンの場合、光増幅器１には、図１３に示すように、増幅された信号光、増幅された上流の光増幅器からのＡＳＥ光、および自光増幅器１のＡＳＥ光が入力されている。この励起光オンのとき、図１３に示すように、信号光パワーモニタＰＤ３１がモニタした値をＰＤ_on［ｍＷ］とし、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１がモニタした値をＡＳＥ１_on［ｍＷ］とし、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１がモニタした値をＡＳＥ２_on［ｍＷ］とすると、全帯域のＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on［ｍＷ］は、
ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on＝ｆ１_on（ＡＳＥ１_on）＋ｆ２_on（ＡＳＥ２_on）
として求められる。ここで、ｆ１_onおよびｆ２_onは、励起光オンのときに、ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ１４１がモニタした信号帯域外ＡＳＥ光パワーモニタ値を、全帯域ＡＳＥ光パワーに換算する既知の関数である。この関数は、実施の形態１のｆ_onと同様に求めることができる。

一方、信号光パワーＳＩＧ_on［ｍＷ］は、全帯域光パワーモニタＰＤ_onから、全帯域ＡＳＥ光パワーＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_onを減算することで得られる。すなわち、
ＳＩＧ_on＝（ＰＤ_on）−（ＴＯＴＡＬ_ＡＳＥ_on）

この結果、実施の形態１と同様に、モニタ利得ＧＡＩＮ_0［ｄＢ］は、対数変換した励起光オフ時の信号光パワーに対する励起光オン時の信号光パワーの比で、次のように表される。
ＧＡＩＮ_0＝１０（log（ＳＩＧ_on）−log（ＳＩＧ_off））
なお、励起光オン時の信号帯域外ＡＳＥ光パワーＡＳＥ１_onおよびＡＳＥ２_onの対数変換によるｄB表示した値ＡＳＥ１_0およびＡＳＥ２_0は、次のようになる。
ＡＳＥ１_0＝１０log（ＡＳＥ１_on）
ＡＳＥ２_0＝１０log（ＡＳＥ２_on）
となる。結果的に、
ＡＳＥ１_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ１＋Ｘ
ＡＳＥ２_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ２＋Ｘ
の２つの比例関係を得ることができる。また、励起光が３つ以上のｎ個である場合には、ｎ個の比例関係を得ることができ、一般化すると、
ＡＳＥｎ_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶｎ＋Ｘ
となる式を得ることができる。なお、ＣＯＮＶｎは、上記式（２）と同様の関係式によって得られる既知の数値であり、各ＡＳＥ光パワーモニタ波長帯域における利得と、信号帯域利得値との比を表す数値である。

＜利得の初期設定５＞
ここで、複数の励起光を出力する場合でも、図１４に示すように、キャリブレーション結果をもとに、利得の初期設定を行うことができる。ここでは、利得の初期設定４と同様な利得の初期設定について説明するが、他の利得の初期設定も同様に行うことができる。

なお、図１４では、２つの励起光を出力する場合について示しているが、ここでは複数（ｎ個）の励起光を出力する場合について説明する。まず、キャリブレーションデータは、上述したように、各ＡＳＥ光パワーと複数励起光による利得との比例関係は、
ＡＳＥｎ_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶｎ＋Ｘ
である。ここで、目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴである場合、複数励起光による利得と各ＡＳＥ光パワーとの関係は、この式を用いて、あるＡＳＥ光パワーのモニタ値ＡＳＥｎ_ＳＥＴは、
ＡＳＥｎ_ＳＥＴ＝ＧＡＩＮ_ＳＥＴ×ＣＯＮＶｎ＋Ｘ
として表すことができる。したがって、推定モニタ値ＡＳＥｎ_ＳＥＴは、
ＡＳＥｎ_ＳＥＴ＝ＡＳＥｎ_0＋（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶｎ
として表すことができる。この式では、ＧＡＩＮ_0、ＡＳＥｎ_0、ＣＯＮＶｎは既知の値であり、ＧＡＩＮｎ_ＳＥＴが設定されるため、このときの、あるＡＳＥ光パワーの推定モニタ値がＡＳＥｎ_ＳＥＴであると推定できる。したがって、設定した目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴであるとき、実モニタ値ＡＳＥｎ_ＭＯＮが、推定モニタ値ＡＳＥｎ_ＳＥＴに近づくように、励起光をフィードバック制御することで、利得の初期設定を行うことができる。たとえば、図１４に示すように、２つの励起光である場合、各実モニタ値ＡＳＥ１_ＭＯＮ，ＡＳＥ２_ＭＯＮが、各推定モニタ値ＡＳＥ１_ＳＥＴ，ＡＳＥ２_ＳＥＴに近づくように、各励起光をフィードバック制御することで、利得の初期設定を行うことができる。

この実施の形態２では、複数の励起光によって増幅する場合でも、実施の形態１と同様にキャリブレーションデータを取得し、このキャリブレーションデータをもとに、利得を初期設定できる。また、自ＡＳＥ光パワーを、上流側からの他のＡＳＥ光パワーから分離することなく、自ＡＳＥ光パワーと他のＡＳＥ光パワーとが混在した状態で、各励起光に対応するＡＳＥ光パワーモニタＰＤをそれぞれ設けて各ＡＳＥ光パワーを検出しているため、簡易なモニタ検出系で利得の初期設定を行うことができるとともに、自ＡＳＥ光パワーと他のＡＳＥ光パワーとが混在した大きな光パワーを検出することができるため、小さな自ＡＳＥ光パワーのみを検出する場合に比して、検出されるＡＳＥ光パワーがＡＳＥ光パワーモニタＰＤ４１のバックグランドノイズに埋もれる状態を回避することができるので、精度の高い利得の初期設定を行うことができる。

（実施の形態３）
この実施の形態３では、上述した実施の形態１，２と同様に利得の初期設定を行うが、さらに短波長側と長波長側との利得差であるチルトをも制御できるようにしている。この場合、複数の励起光で利得の初期設定が行われ、実施の形態２と同様に、複数の励起光を用いたキャリブレーションを行う。この場合、励起光オンのときの励起光出力パワーとして、チルトが０［ｄＢ］となるように、励起光パワーを設定しておく。そして、利得と、各ＡＳＥ光パワーとの比例関係を求める。この結果、たとえば、励起光が２つの場合、実施の形態２と同様に、次式が求まる。
ＡＳＥ１_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ１＋Ｘ
ＡＳＥ２_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ２＋Ｘ

この場合、目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴが設定された場合の各ＡＳＥパワーの変化分は、
（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ１
（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ２
となる。また、目標チルトがＴＩＬＴ_ＳＥＴで設定された場合の各ＡＳＥパワーの変化分は、
Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ
Ｆ２（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ
となる。ここで、Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ），Ｆ２（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）は、各ＡＳＥモニタ波長帯域におけるチルト変化分とＡＳＥパワー変化分とを変換する、利得に依存する既知の関数である。この関数は、実施の形態１のｆ_off、ｆ_onと同様に、測定などによって求めることができる。

したがって、図１５に示すように、各ＡＳＥ光パワーをそれぞれ次式に示すＡＳＥ１_ＳＥＴ，ＡＳＥ２_ＳＥＴの値に制御することによって、目標チルトおよび目標利得に初期設定することができる。
ＡＳＥ１_ＳＥＴ＝ＡＳＥ_0＋（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ１
＋Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ
ＡＳＥ２_ＳＥＴ＝ＡＳＥ_0＋（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ２
＋Ｆ２（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ
そして、ＡＳＥの実モニタ値ＡＳＥ１_ＭＯＮ，ＡＳＥ２_ＭＯＮをそれぞれ推定ＡＳＥ値ＡＳＥ１_ＳＥＴ，ＡＳＥ２_ＳＥＴに近づくように、各励起光をフィードバック制御することで、利得およびチルトの初期設定を行うことができる。

なお、励起光がｎ個以上の場合には、各ＡＳＥ光の波長の間隔比によって、各ＡＳＥ光パワーの比を変えて制御することにより、一層精度のよいチルトの初期設定を行うことができる。

（実施の形態４）
上述した実施の形態３では、各励起光を独立して制御して利得およびチルトの初期設定を行うようにしていたが、この実施の形態４では、１つのキャリブレーションデータを用いて残りの励起光を制御するようにしている。

まず、実施の形態３と同様に、複数の励起光を用いたキャリブレーションを行う。このとき、励起光オンのときの励起光出力パワーとして、チルトが０［ｄＢ］となるように、励起光パワーを設定しておく。そして、１つの励起光の利得と、ＡＳＥ光パワーとの比例関係を求める。
ＡＳＥ１_0＝ＧＡＩＮ_0×ＣＯＮＶ１＋Ｘ

この１つの励起光に対する目標利得がＧＡＩＮ_ＳＥＴで設定された場合のＡＳＥパワーの変化分は、
（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ１
である。また、目標チルトがＴＩＬＴ_ＳＥＴで設定された場合の各ＡＳＥパワーの変化分は、
Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ
となる。ここで、Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）は、１つのＡＳＥモニタ波長帯域におけるチルト変化分とＡＳＥパワー変化分とを変換する、利得に依存する既知の関数である。この関数は、実施の形態１のｆ_off、ｆ_onと同様に、測定などによって求めることができる。

したがって、図１６に示すように、１つのＡＳＥ光パワーを次式に示すＡＳＥ１_ＳＥＴの値に制御することによって、目標チルトおよび目標利得に初期設定することができる。
ＡＳＥ１_ＳＥＴ＝ＡＳＥ_0＋（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ−ＧＡＩＮ_0）×ＣＯＮＶ１
＋Ｆ１（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ）×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ

一方、残りの励起光は、１つの励起光のパワーに追従させることで、利得およびチルトの初期設定を行う。２つの励起光を例にあげると、１つの励起光による励起光パワーをｐ１とし、他の励起光による励起光パワーをｐ２とすると、設定した目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴに応じたｐ１とｐ２との関係である
ｐ２＝ｆ_gain（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ，ｐ１）
を、シミュレーションあるいは実験で、テーブル化あるいは数式化して、予め求めておく。この式によるｐ１とｐ２との関係は、例えば、図１７に示すような関係となる。この図１７の関係を数式で示すと、ｐ２＝−０．００１６×ｐ１＾２＋−１．２８６×ｐ１＋３０．９０７となる２次式で表される。

同様に、設定した目標チルトＴＩＬＴ_ＳＥＴに応じたｐ１とｐ２との関係である
ｐ２＝ｆ_tilt（ＴＩＬＴ_ＳＥＴ，ｐ１）
をテーブル化あるいは数式化して、予め求めておく。この式によるｐ１とｐ２との関係は、たとえば、図１８に示すような関係となる。図１８では、ｐ１とｐ２との関係は、ｐ２−ｐ１＝ａ×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ＋ｂで表すことができ、数式では、ｐ２＝ａ×ＴＩＬＴ_ＳＥＴ＋ｂ＋ｐ１となる。なお、ａ＝−４９．３９８，ｂ＝−５０．８０７である。

ここで、設定された目標利得ＧＡＩＮ_ＳＥＴ、設定された目標チルトＴＩＬＴ_ＳＥＴで、ＡＳＥ光パワーを制御しているときの１つの励起光による励起光パワーモニタ値がｐ１［ｍＷ］であるときに、他の励起光のパワー目標値ｐ２［ｍＷ］は、
ｐ２＝ｆ_gain（ＧＡＩＮ_ＳＥＴ，ｐ１）＋ｆ_tilt（ＴＩＬＴ_ＳＥＴ，ｐ１）
によって求めることができる。すなわち、上述したｐ１，ｐ２となるように各励起光パワーをフィードバック制御することによって、利得およびチルトの初期設定を行うことができる。

なお、励起光がｎ個以上の場合には、各ＡＳＥ光の波長の間隔比によって、各ＡＳＥ光パワーの比を変えて制御することにより、一層精度のよいチルトの初期設定を行うことができる。

また、実施の形態１では、ラマン増幅器に限らず、ＥＤＦＡにも適用することが可能である。なお、この場合にも、利得の初期設定後の制御部による光増幅器の定常時の制御に関しては、前述のとおり、励起ＬＤの励起光パワーを一定にする制御、光増幅器の出力が一定となる制御、光増幅器の利得が一定となる制御等、様々な制御方法を用いることができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

以上のように、本発明に係る光増幅器および光増幅器の制御方法は、主に光通信の用途に利用して好適なものである。

１ 光増幅器
２ 光伝送ファイバ
３，１０３ 光増幅制御部
１１，１１１ 光合波器
１３，１１３ 光分波器
１２，２２，１２２ 光分岐器
２１，１２１ 励起ＬＤ
２３，１２３ 励起パワーモニタＰＤ
３１ 信号光パワーモニタＰＤ
４１，１４１ ＡＳＥ光パワーモニタＰＤ
Ｃ，Ｃ１００ 制御部
Ｔ１ 入力端子
Ｔ２ 出力端子

Claims (10)

1. 増幅媒体である光ファイバに励起光を供給する励起光源と、上流側からの流入する外部ＡＳＥ光パワーを含むＡＳＥ光パワーを増幅信号帯域外で検出するＡＳＥ光パワー検出部と、前記ＡＳＥ光パワー検出部によって検出された前記増幅信号帯域外のＡＳＥ光パワーを用いて増幅信号帯域内の利得を設定する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記増幅信号帯域内の利得と前記増幅信号帯域外のＡＳＥ光パワーとの関係の測定結果によって求められる前記外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正して、前記励起光源を制御し、前記増幅信号帯域内の利得の初期設定を行い、
   前記制御部は、前記外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正するに際し、前記増幅信号帯域外の外部ＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内の外部ＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係、および励起光供給時の前記増幅信号帯域外のＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内のＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係を用いるとともに、前記所定の比例関係を用いて、前記増幅信号帯域内の利得を推定し、この推定した利得が目標利得となるように励起光出力を制御する
   ことを特徴とする光増幅器。
2. 前記制御部は、前記所定の比例関係を用いて、目標利得に対応するＡＳＥ光パワーを推定し、前記ＡＳＥ光パワー検出部が検出したＡＳＥ光パワーが、この推定したＡＳＥ光パワーとなるように励起光出力を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
3. 前記制御部は、前記所定の比例関係をキャリブレーションする機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅器。
4. 異なる波長の複数の励起光を出力する複数の励起光源を備え、
   前記ＡＳＥ光パワー検出部は、前記複数の励起光に対応して複数設け、各ＡＳＥ光パワー検出部は、増幅信号帯域外で、複数の励起光に対応して互いに重複しないＡＳＥ光をそれぞれ検出し、
   前記制御部は、各ＡＳＥ光パワー検出部が検出した各ＡＳＥ光パワーと増幅信号帯域内の利得との複数の所定の比例関係を用い、各ＡＳＥ光パワー検出部で検出した各ＡＳＥ光パワーをもとに現在の前記増幅信号帯域内の利得を初期設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光増幅器。
5. 前記制御部は、前記増幅信号帯域内の利得とともに利得チルトを初期設定することを特徴とする請求項４に記載の光増幅器。
6. 異なる波長の複数の励起光を出力する複数の励起光源を備え、
   前記ＡＳＥ光パワー検出部は、前記複数の励起光のうちの１つの励起光に対するＡＳＥ光パワーを検出し、
   前記ＡＳＥ光パワー検出部が検出したＡＳＥ光パワーと増幅信号帯域内の利得とは比例関係にあり、
   前記制御部は、前記比例関係を用い、前記１つの励起光に対するＡＳＥ光パワーをもとに該１つの励起光に対応する現在の前記増幅信号帯域内の利得を初期設定するとともに、他の励起光に対応する現在の前記増幅帯域信号内の利得は、前記１つの励起光の励起光パワーに従属する所定の励起光パワー関係に従って前記他の励起光の励起光パワーを初期設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光増幅器。
7. 前記制御部は、前記所定の励起光パワー関係に利得チルトをもたせた状態で前記増幅信号帯域内の利得および利得チルトを初期設定することを特徴とする請求項６に記載の光増幅器。
8. 上流側から流入する外部ＡＳＥ光パワーを含むＡＳＥ光パワーを増幅信号帯域外で検出するＡＳＥ光パワー検出ステップと、
   前記増幅信号帯域内の利得と、前記ＡＳＥ光パワー検出ステップによって検出した前記増幅信号帯域外のＡＳＥ光パワーと、の関係の測定結果によって求められる前記外部ＡＳＥパワーの影響を考慮して、ＡＳＥ光パワーに基づいた前記増幅信号帯域内の利得の初期設定を行う制御ステップと、
   を含み、
   前記制御ステップにおいて、前記外部ＡＳＥ光パワーの影響を補正するに際し、前記増幅信号帯域外の外部ＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内の外部ＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係、および励起光供給時の前記増幅信号帯域外のＡＳＥパワーと前記増幅信号帯域内のＡＳＥパワーとの間に成立する所定の比例関係を用いるとともに、前記所定の比例関係を用いて、前記増幅信号帯域内の利得を推定し、この推定した利得が目標利得となるように励起光出力を制御することを特徴とする光増幅器の制御方法。
9. 前記制御ステップは、前記所定の比例関係を用いて、目標利得に対応するＡＳＥ光パワーを推定し、前記ＡＳＥ光パワー検出ステップで検出したＡＳＥ光パワーが、この推定したＡＳＥ光パワーとなるように励起光出力を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の光増幅器の制御方法。
10. 前記制御ステップは、前記所定の比例関係をキャリブレーションするキャリブレーションステップを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の光増幅器の制御方法。

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