JP6396848B2

JP6396848B2 - バースト制御回路、半導体光増幅中継装置及びバースト光送信装置

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Publication number: JP6396848B2
Application number: JP2015105235A
Authority: JP
Inventors: 勝久田口; 浅香　航太; 航太浅香
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: JP2016111320A

Description

本発明は、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器での光信号の増幅及び遮断を制御するバースト制御回路、並びにこれを備える半導体光増幅または反射型半導体光増幅器を用いた中継装置及びバースト光送信装置に関する。

半導体型光増幅器は光信号を進行方向に増幅する半導体光増幅器や、半導体光増幅器の片端に反射面を有する反射型光半導体などがあり、小型であり光源であるレーザなどの半導体デバイスとの集積化が容易な点、大量生産による経済化が見込める点、希土類添加ファイバ増幅器と比較して低消費電力動作が可能な点、半導体プロファイルによって増幅波長帯や出力特性を自由に設計できる点、などの利点を有し、これまでに高速光信号処理などへの適用が積極的に検討されてきた。特に、光信号の進行方向に増幅する半導体光増幅器は、ファイバ型光増幅器と並んで、伝送システムなどへの応用が検討されてきた。

また、近年では、高速バースト応答可能な点や、バースト光増幅による波形歪みが発生しない点などに着目し、ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）システムに代表される光アクセスシステムへの適用が積極的に検討されている。ＰＯＮシステムとは、光ファイバ伝送路中に設置された光スプリッタを介して、収容局に設置された１台の終端装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）に対して、複数の加入者宅に設置された宅内装置（ＯＮＵ：ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）を収容することを可能とし、光ファイバ伝送路、光スプリッタ、およびＯＬＴを複数の加入者間で共有することで、高い経済性を実現した光アクセスシステムである。

現在、世界各国で主に１Ｇｂ／ｓの伝送量を有するＧＥ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ）システムまたはＧ−ＰＯＮシステムの商用導入が進められている。また、これら光アクセスシステムの高速化、および高度化を目指し、次世代光アクセスシステムとして１０Ｇｂｉｔ／ｓ級ＰＯＮシステムやＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＴＤＭ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ＰＯＮシステムの標準化、および研究開発が進められている。

これら次世代ＰＯＮシステムでは、従来システムからの伝送速度高速化はもちろん、収容エリアを拡大するための広域化や、収容ユーザ数を拡大するための多分岐化が積極的に検討されている。ここで、半導体光増幅器や反射型半導体光増幅器によるシステムロスバジェットの抜本的な拡大が、システムの経済化に必須である。特に、光アクセスシステムでは給電を必要とする光中継器などを屋外に設置することが難しいため、光増幅器を光送信器出力に集積し高出力化を実現するブースタ光増幅方式が、ロスバジェット拡大の有効な手段として検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。これらブースタ光増幅方式は、＋１０ｄＢｍを超える出力パワーを簡単に得ることができ、なおかつ半導体光増幅器を用いることで、光源との集積実装が可能となる。これら、ブースタ光増幅方式においては、光信号の進行方向に増幅する半導体光増幅器が一般的に検討されている。

一方、ＰＯＮシステムにおいてユーザ宅内に設置するＯＮＵに実装される送信器には、信号送信時のみに発光し、信号非送信時は消光する、バースト送信機能を有する光バースト送信器が必要になる。特に次世代ＰＯＮシステムで検討されている多分岐化構成においては、バースト光送信器はバースト信号出力時の高出力化、およびバースト消光時のバーストオフパワー低減が求められる。

高出力化のために半導体光増幅器をブースタアンプとして実装した高出力光バースト送信器がある。この高出力光バースト送信器は、半導体光増幅器の駆動電流をバースト制御する。具体的には、高出力光バースト送信器は、バーストオン時には駆動電流を印加して入力光信号を光増幅して高出力光信号を出力し、バーストオフ時には駆動電流を０ｍＡとして半導体光増幅器自体を損失媒体として用い、入力光信号を減衰して出力することでバーストオフレベルの低減が可能である。このようにバースト制御半導体光増幅器をブースタアンプとして用いることで、６０ｄＢを超えるバースト消光比が実現されている。

しかし、現実的にはバーストオフ時に半導体光増幅器の駆動電流を０ｍＡにするのみでは、減衰しきれず半導体光増幅器を通過する光信号や、光ファイバから半導体光増幅器に集光する際に漏れた迷光などが存在するため、６０ｄＢ以上のバースト消光比を確保することが困難という課題があった。

さらに、次世代ＰＯＮであるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、２５６分岐以上の多分岐化を実現するため、バースト光送信器に６８ｄＢ以上のバースト消光比性能を有することが求められている。つまり、これまで検討されてきたバースト送信器ではＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが要求する性能を満たすことが困難という課題もあった。

Ｋ．Ｔａｇｕｃｈｉ，Ｋ．Ａｓａｋａ，Ｓ．Ｋｉｍｕｒａ，ａｎｄＮ．Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ， "ＨｉｇｈｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｂｕｒｓｔｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｒａｔｉｏＯＮＵｕｓｉｎｇａｓｉｍｐｌｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｂｏｏｓｔｅｒＳＯＡｗｉｔｈｇａｉｎｐｅａｋｄｅｔｕｎｉｎｇｆｏｒＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"，ＯＦＣ２０１４，Ｗ３Ｇ．７，ＳａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ，ＵＳＡ，Ｍａｒｃｈ，２０１４．

前記課題を解決するために、本発明では、多分岐化次世代光アクセスシステムに要求されるバースト消光比を実現できる、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器をバースト制御するバースト制御回路、半導体光増幅中継装置及びバースト光送信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るバースト制御回路は、バーストオフ時に制御対象の半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に逆方向にバイアスを印加し、半導体光増幅器を光吸収媒体として動作させることとした。

具体的には、本発明に係るバースト制御回路は、バースト制御信号に基づいて、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に入力される光信号を増幅する際には順方向電圧を前記半導体光増幅器に印加し、前記光信号を遮断する際には逆方向電圧を前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加する印加電圧制御機能を有する。

バーストオフ時に半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に逆方向電圧を印加することで、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器が光検出器と同じ光吸収媒体として機能し、入力された光信号や迷光を積極的に吸収する。このため、本発明に係るバースト制御回路は、バーストオフ時に半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器から出力する光のパワーを駆動電流を０ｍＡとする従来の手法より大幅に低減することができる。さらに、反射型半導体光増幅器を用いることで半導体光増幅器と比較して、光信号に作用する半導体作用長が２倍（光信号の往復分）となることで、光吸収効果が２倍働くことにより、更なるバーストオフレベルの低減が期待できる。

従って、本発明は、多分岐化次世代光アクセスシステムに要求されるバースト消光比を実現できる、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器をバースト制御するバースト制御回路を提供することができる。

本発明に係るバースト制御回路の具体的な回路構成は次の通りである。本発明に係るバースト制御回路の前記印加電圧制御機能は、
電圧を発生させる電圧源回路と、
前記バースト制御信号に基づく回路切り換えで、前記電圧源回路で発生した電圧を順方向電圧又は逆方向電圧として前記半導体光増幅器に印加する電気スイッチと、
を備えることを特徴とする。

前記電圧源回路は１つであり、
前記電圧源回路が発生する電圧を降下させる電圧降下部をさらに備え、
前記電気スイッチは、
順方向電圧印加時には前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子に前記電圧源回路が発生する電圧を印加し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のカソード端子を接地し、
逆方向電圧印加時には前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子に前記電圧降下部が出力する電圧を印加し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のカソード端子に前記電圧源回路が発生する電圧を印加するように、
電気回路を切り換えてもよい。

前記電圧降下部は、電圧の降下量を調整可能であることが好ましい。半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器での光吸収量を調整することが可能となる。

逆方向電圧印加時に、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加される駆動電流を遮断する電流遮断スイッチをさらに備えることが好ましい。半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のグランドに接続される端子に電気スイッチを追加することで、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のバースト制御を高速化することが可能となる。

本発明に係る半導体光増幅または反射型半導体光増幅中継装置は、
前記バースト制御回路と、
前記バースト制御回路からの印加電圧に応じて光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に入力される光信号の光強度を測定し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器から出力される光信号が所定強度となるように前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器へ印加する駆動電流を決定して前記バースト制御回路へ指示するフィードフォワード部と、
を備える。

本発明に係る半導体光増幅または反射型半導体光増幅中継装置は、前記バースト制御回路で半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を制御しているので、無信号時に半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器から放出される雑音を遮断することができ、バーストオフレベルパワーを低減することができる。従って、本発明は、多分岐化次世代光アクセスシステムに要求されるバースト消光比を実現できる半導体光増幅中継装置を提供することができる。

本発明に係るバースト光送信装置は、
前記バースト制御回路と、
入力される電気信号を光信号へ変換する光送信器と、
前記バースト制御回路からの印加電圧に応じて前記光送信器からの光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器と、
を備える。

本発明に係るバースト光送信装置は、前記バースト制御回路で半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を制御しているので、バーストオフ時に半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器から放出される雑音を遮断することができ、バーストオフレベルパワーを低減することができる。従って、本発明は、多分岐化次世代光アクセスシステムに要求されるバースト消光比を実現できるバースト光送信装置を提供することができる。

本発明は、多分岐化次世代光アクセスシステムに要求されるバースト消光比を実現できる、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器をバースト制御するバースト制御回路、半導体光増幅中継装置及びバースト光送信装置を提供することができる。

半導体光増幅器を順方向電圧一定で駆動する構成を示す図である。半導体光増幅器を順方向電圧一定で駆動電流を用いてバースト制御する構成を示す図である。半導体光増幅器を順方向電圧一定で駆動電流を用いてバースト制御する構成において、半導体光増幅器への入力光信号、駆動電流、出力光信号の関係を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成において、半導体光増幅器への入力光信号、駆動電流、出力光信号の関係を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で反射型半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で反射型半導体光増幅器をバースト制御する構成において、反射型半導体光増幅器への入力光信号、駆動電流、出力光信号の関係を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係るバースト制御回路で半導体光増幅器をバースト制御する構成を示す図である。本発明に係る半導体光増幅中継装置の構成を示す図である。本発明に係る反射型半導体光増幅中継装置の構成を示す図である。本発明に係る半導体光増幅器を用いたバースト光送信装置の構成を示す図である。本発明に係る反射型半導体光増幅器を用いたバースト光送信装置の構成を示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（関連形態１）
図１は、光増幅装置に半導体光増幅器（ＳＯＡ：ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｉｅｒ）を使用する場合の一般的な構成を説明する図である。半導体光増幅器２０を駆動させる場合、一般的には半導体光増幅器２０のアノード端子に半導体光増幅器駆動部１０から成る駆動回路、カソード端子にグランドを接続し、アノード端子からカソード端子に順方向電圧を印加し、半導体光増幅器２０を電流駆動する。半導体光増幅器の駆動電流量により利得が決まり、入力光信号が光増幅され、半導体光増幅器２０から出力される。

（関連形態２）
近年ではＰＯＮシステムや光パケットスイッチに代表される、バースト光信号を用いる伝送システムへの半導体光増幅器の適用を狙い、半導体光増幅器を信号フレーム毎にバースト制御する光増幅装置が報告されている。

図２は、半導体光増幅器をバースト制御する構成の一例である。本構成では、常に駆動電流を半導体光増幅器に印加していた図１の構成と比較して、バースト制御信号に応じて半導体光増幅器２０への駆動電流をオンまたはオフに制御するバースト制御回路１２が新たに搭載される。バースト制御回路１２は、半導体光増幅器２０へ印加する電圧は常に順方向である。

図３は、図２の構成における半導体光増幅器２０への印加電圧、入力光信号、駆動電流、及び半導体光増幅器２０からの出力光信号の関係を説明する図である。ＳＯＡに入力される連続光は、バースト出力状態の区間は変調信号で変調された信号が、バースト消光状態の区間はダミー信号で変調された信号で構成される。半導体光増幅器２０に連続光信号が入力されている状態において、バースト制御信号に応じて駆動電流がバースト制御回路１２によってオンまたはオフに制御される。この時、バースト信号オンの区間では、半導体光増幅器２０に駆動電流が印加されるため、半導体光増幅器２０を通過する変調信号光は光増幅されて出力される。一方、バースト信号オフの区間では、半導体光増幅器２０の駆動電流が遮断されるため、半導体光増幅器２０を通過するダミー信号光は半導体光増幅器２０から損失を受け、減衰して出力される。

このため、設定された電流値または０ｍＡの二つの状態によって制御された駆動電流により、半導体光増幅器２０への連続信号光は、バーストオン時には光増幅されて高出力光信号となり、一方、バーストオフ時には減衰された低出力光信号となる。そして、バーストオフ時にはこの低出力光信号とわずかに漏れる迷光がバーストオフレベル光パワーとして半導体光増幅器２０から出力される。

（実施形態１）
図４は、半導体光増幅器に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。バースト制御回路１２は、バースト制御信号に基づいて、半導体光増幅器２０に入力される光信号を増幅する際には順方向電圧を半導体光増幅器２０に印加し、前記光信号を遮断する際には逆方向電圧を前記半導体光増幅器２０に印加する印加電圧制御機能を有する。

バースト制御回路１２は、半導体光増幅器２０のアノード端子に接続される。一方、半導体光増幅器２０のカソード端子はグランドに接続される。バースト制御回路１２は、外部から入力されるバースト制御信号に応じて、バースト制御信号がオンの時には光増幅するため順方向電圧を、一方、バースト制御信号がオフの時には光信号を吸収するため逆方向電圧を半導体光増幅器２０に印加する。

図５は、バースト制御回路１２を用いて半導体光増幅器２０をバースト制御するときの、半導体光増幅器２０への印加電圧、入力光信号、駆動電流、半導体光増幅器２０からの出力光信号の関係を説明する図である。ＳＯＡに入力される連続光は、バースト出力状態の区間は変調信号で変調された信号が、バースト消光状態の区間はダミー信号で変調された信号で構成される。半導体光増幅器２０に連続光信号が入力されている状態において、バースト制御信号に応じて、バーストオンの時は順方向、バーストオフの時には逆方向に電圧が半導体光増幅器２０に印加される。同じように、駆動電流もバーストオン時にはある設定値の電流、バーストオフ時には０ｍＡが半導体光増幅器２０に印加されるように制御される。

すなわち、バーストオン時には順方向電圧を印加し半導体光増幅器２０を光増幅器として、バーストオフ時には逆方向電圧を印加し半導体光増幅器２０を光検出器と同じ吸収媒体として動作させることができる。本実施形態では、図２に示す関連技術と比較してバーストオフレベルパワーの更なる低減を実現する。

一般的に、図１に示すように、アノード端子に半導体光増幅器駆動部１２、カソード端子にグランドを接続し、半導体光増幅器（ＳＯＡ）２０を順方向電圧駆動して使用する。一方、本実施形態は、バースト制御回路１２を用いて半導体光増幅器（ＳＯＡ）２０を順方向電圧駆動も逆方向電圧駆動も可能とするという従来にはない動作をさせることを特徴としている。
このため、本実施形態のバースト制御回路は、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。

（実施形態２）
図６は、半導体光増幅器に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。前記印加電圧制御機能は、電圧を発生させる電圧源回路（３１，３２）と、前記バースト制御信号に基づく回路切り換えで、電圧源回路（３１、３２）で発生した電圧を順方向電圧又は逆方向電圧として半導体光増幅器２０に印加する電気スイッチ３３と、を備える。

バースト制御回路１２は、順方向電圧源回路３１、逆方向電圧源回路３２、およびそれらを接続する電気スイッチ３３を備える。電気スイッチ３３の出力は半導体光増幅器２０のアノード端子に接続される。一方、半導体光増幅器２０のカソード端子はグランドに接続される。

バースト制御回路１２は、外部から入力されるバースト制御信号に応じで接続先を切り換える電気スイッチ３３で、順方向電圧源回路３１と逆方向電圧源回路３２を切り換える。具体的には、バースト制御回路１２は、バースト制御信号がオンの時には光増幅するため順方向電圧源回路３１を、一方、バースト制御信号がオフの時には光信号を吸収するため逆方向電圧源回路３２を半導体光増幅器２０に印加する。

本実施形態のバースト制御回路は、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。

（実施形態３）
図７は、反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）２１に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。図６と図７との相違点は、図６の構成が半導体増幅器２０であることに対し、図７の構成が反射型半導体増幅器２１であることである。前記印加電圧制御機能は、図６に示す半導体光増幅器２０を用いた場合と同様に、電圧を発生させる電圧源回路（３１，３２）と、前記バースト制御信号に基づく回路切り換えで、電圧源回路（３１、３２）で発生した電圧を順方向電圧又は逆方向電圧として反射型半導体光増幅器２１に印加する電気スイッチ３３と、を備える。

バースト制御回路１２は、順方向電圧源回路３１、逆方向電圧源回路３２、およびそれらを接続する電気スイッチ３３を備える。電気スイッチ３３の出力は反射型半導体光増幅器２１のアノード端子に接続される。一方、反射型半導体光増幅器２１のカソード端子はグランドに接続される。

バースト制御回路１２は、外部から入力されるバースト制御信号に応じで接続先を切り換える電気スイッチ３３で、順方向電圧源回路３１と逆方向電圧源回路３２を切り換える。具体的には、バースト制御回路１２は、バースト制御信号がオンの時には光増幅するため順方向電圧源回路３１を、一方、バースト制御信号がオフの時には光信号を吸収するため逆方向電圧源回路３２を反射型半導体光増幅器２１に印加する。

反射型半導体光増幅器２１への入出力信号はサーキュレータ２２を介して入力され、増幅または吸収され反射された信号出力は、サーキュレータ２２によって分波されて出力される。

本実施形態のバースト制御回路は、バーストオン制御時に反射型半導体光増幅器２１から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に反射型半導体光増幅器２１から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。

図８は、バースト制御回路１２を用いて反射型半導体光増幅器２１をバースト制御するときの、反射型半導体光増幅器２１への印加電圧、入力光信号、駆動電流、反射型半導体光増幅器２１からの出力光信号の関係を説明する図である。反射型半導体光増幅器２１に入力される連続光は、バースト出力状態の区間は変調信号で変調された信号が、バースト消光状態の区間はダミー信号で変調された信号で構成される。反射型半導体光増幅器２０に連続光信号が入力されている状態において、バースト制御信号に応じて、バーストオンの時は順方向、バーストオフの時には逆方向に電圧が半導体光増幅器２０に印加される。同じように、駆動電流もバーストオン時にはある設定値の電流、バーストオフ時には０ｍＡが反射型半導体光増幅器２０に印加されるように制御される。

すなわち、バーストオン時には順方向電圧を印加し反射型半導体光増幅器２１を光増幅器として、バーストオフ時には逆方向電圧を印加し反射型半導体光増幅器２１を光検出器と同じ吸収媒体として動作させることができる。

反射型半導体光増幅器２１は半導体増幅素子の片方の端面に反射構造を有し、光信号は半導体素子に入力端面から入力されたのち、反射端面で反射されて、入力端面から出力される構造を有する。このため、半導体光増幅器２１をバースト駆動させる本構成は、増幅または吸収される光信号が通過する半導体素子作用長が、図４または５で示す半導体光増幅器をバースト駆動させる場合と比較して長くなるため、半導体素子から受ける光の吸収効果が大きくなる。

よって、本実施形態では、図４または６に示す関連技術と比較してバーストオフレベルパワーの更なる低減を実現する。

（実施形態４）
図９及び図１０は、半導体光増幅器に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。バースト制御回路は、前記電圧源回路が１つ（符号３１）であり、順方向電圧源回路３１が発生する電圧を降下させる電圧降下部４２をさらに備える。電気スイッチ４１は、順方向電圧印加時には半導体光増幅器２０のアノード端子に順方向電圧源回路３１が発生する電圧を印加し、半導体光増幅器２０のカソード端子を接地し、
逆方向電圧印加時には半導体光増幅器２０のアノード端子に電圧降下部４２が出力する電圧を印加し、半導体光増幅器２０のカソード端子に順方向電圧源回路３１が発生する電圧を印加するように、電気回路を切り換える。

バースト制御回路１２は、順方向電圧源回路３１、電圧降下部４２、およびそれらを接続する２台のスイッチを含む電気スイッチ４１を備える。半導体光増幅器２０のアノード端子およびカソード端子はそれぞれのスイッチに接続される。

バースト制御回路１２は、外部から入力されるバースト制御信号に応じて２台のスイッチで接続を切り換え、順方向電圧と逆方向電圧を生成する。図７は、バースト制御信号がオンの状態のスイッチ接続を示す図である。このとき、スイッチは、半導体光増幅器２０のアノード端子を順方向電圧源回路３１に、半導体光増幅器２０のカソード端子をグランドに接続する。このため、半導体光増幅器２０は順方向電圧が印加されて光増幅器として動作する。

図１０は、バースト制御信号がオフの状態のスイッチ接続を示す図である。このとき、スイッチは、半導体光増幅器２０のアノード端子を電圧降下部４２に、半導体光増幅器２０のカソード端子を順方向電圧源回路３１に接続する。このため、アノード端子には順方向電圧源回路３１の順方向電圧から電圧降下された電圧が印加され、カソード端子には順方向電圧源回路３１の順方向電圧が印加されるので、半導体光増幅器２０には電圧降下分の逆方向電圧が印加される。このため、半導体光増幅器２０は逆方向電圧が印加されて吸収媒体として動作する。

本実施形態のバースト制御回路は、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。さらに、本実施形態は、図６の構成と比較して、電圧源の個数を削減している点が特徴である。
また、本実施形態は半導体増幅器２０の代替として反射型半導体光増幅器２１を用いることで、更なるバーストオフレベルの低減が実現できる。

（実施形態５）
図１１は、半導体光増幅器に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。バースト制御回路１２は、順方向電圧源回路３１、電圧降下部４２、降下量調整部４３およびそれらを接続する２台のスイッチを含む電気スイッチ４１を備える。半導体光増幅器２０のアノード端子およびカソード端子はそれぞれのスイッチに接続される。

図９及び図１０で説明したように、バースト制御回路１２は、外部から入力されるバースト制御信号に応じて２台のスイッチで接続を切り換え、順方向電圧と逆方向電圧を生成する。

このため、本実施形態のバースト制御回路は、図９及び図１０で説明したように、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。さらに、本実施形態は、降下量調整部４３を備えており、印加する逆方向電圧を調整することができる。つまり、本実施形態は、図９及び図１０の構成と比較して、半導体光増幅器２０における光吸収量を調整することが可能となる点が特徴である。
また、本実施形態は半導体増幅器２０の代替として反射型半導体光増幅器２１を用いることで、更なるバーストオフレベルの低減が実現できる。

（実施形態６）
図１２は、半導体光増幅器に順方向電圧と逆方向電圧を切り替えて印加できる構成を説明する図である。バースト制御回路１２は、逆方向電圧印加時に、前記半導体光増幅器に印加される駆動電流を遮断する電流遮断スイッチをさらに備える。

バースト制御回路１２は、順方向電圧源回路３１、電圧降下部４２、降下量調整部４３、それらを接続する２台のスイッチを含む電気スイッチ４１、及び電気スイッチ４１の端子の１つとグランドとを接続する電流遮断スイッチ４４を備える。半導体光増幅器２０のアノード端子およびカソード端子は電気スイッチ４１のそれぞれのスイッチに接続される。

さらに本実施形態は、図１１の構成と比較して、カソード端子が接続される電気スイッチ４１のスイッチとグランドとの間に電気スイッチ４１と比較して高速動作する電流遮断スイッチ４４を追加している。電流遮断スイッチ４４は、バーストオン時にはカソード端子をグランドに接続し半導体光増幅器２０を順方向電圧動作させ、バーストオフ時にはカソード端子とグランドとの接続を開放し半導体光増幅器２０を逆電圧動作を行うように制御する。

これら電気スイッチによって、バーストオフ動作時においては、電気スイッチが順バイアス、グランド接続スイッチがオン（グランド接続）状態の順方向電圧が印加されている初期状態から、グランド接続スイッチが先行してオフ状態に切り替わり、半導体光増幅器２０のカソード端子のオープンになる。これより、半導体光増幅器２０に印可される電流が遮断され、信号光は半導体光増幅器２０で損失を受け、半導体光増幅器２０出力が低減する。さらに、アノード端子およびカソード端子に接続された電気スイッチが追従し逆バイアス電圧印加接続に切り替わることにより、半導体光増幅器２０が光吸収媒体として動作するため、前記の状態から更に半導体光増幅器２０の出力パワーが低減する。

以上より、バーストオフ時には接続を高速切替によって解放するため、逆電圧状態に高速に遷移することでき、これによりバーストオフ時に半導体光増幅器内のキャリアを高速に抜き取ることが可能となるため、バースト立下り時間の高速化を図ることができる。

本実施形態のバースト制御回路は、図９及び図１０で説明したように、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。さらに、本実施形態は、図１１の構成と比較して電流遮断スイッチ４４が追加されており、半導体光増幅器のバースト制御を高速化することが可能となる点が特徴である。
また、本実施形態は半導体増幅器２０の代替として反射型半導体光増幅器２１を用いることで、更なるバーストオフレベルの低減が実現できる。

（実施形態７）
図１３は、自動レベル制御機能付き半導体光増幅中継装置２０１を説明する図である。半導体光増幅中継装置２０１は、
実施形態１から６で説明したバースト制御回路１２と、
バースト制御回路１２からの印加電圧に応じて光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器２０と、
半導体光増幅器２０に入力される光信号の光強度を測定し、半導体光増幅器２０から出力される光信号が所定強度となるように半導体光増幅器２０へ印加する駆動電流を決定してバースト制御回路１２へ指示するフィードフォワード部５０と、
を備える。

自動レベル制御機能付き半導体光増幅中継装置２０１は、フィードフォワード部５０としてモニタ用カプラ部５１、モニタ信号受信部５２、及び自動レベル制御量判定部５３と、バースト制御回路１２と、半導体光増幅器２０を備える。

入力された光信号（バースト光信号）はモニタ用カプラ部５１にて半導体光増幅器２０に入力される主信号と、モニタ信号受信部５２に入力されるモニタ信号に分波される。そして、モニタ信号受信部５２がモニタ信号を受信し、バースト光信号の光強度を確認する。自動レベル制御量判定部５３は、モニタ信号受信部５２で判断したバースト光信号の光強度に応じて、半導体光増幅器２０からの出力光信号がある一定の光レベルになるように、半導体光増幅器２０に印加する駆動電流量を決定する。自動レベル制御量判定部５３は、前記駆動電流量をバースト信号フレーム毎に制御する。

また、バースト制御回路１２は、実施形態１〜５で説明したように、バーストオフ時に半導体光増幅器２０を逆電圧制御することで、バースト信号がオフ、すなわち無信号状態において半導体光増幅器２０から放出される雑音を遮断する。

本実施形態の半導体光増幅中継装置は、バーストオン制御時に半導体光増幅器から出力されるバースト光信号を高出力化し、バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力されるバーストオフレベル光パワーを低減することができる。
また、本実施形態は半導体光増幅器２０の代替として図１４に示すように反射型半導体光増幅器２１を用いることで、更なるバーストオフレベルの低減が実現できる。

（実施形態８）
図１５は、バースト制御機能付き高出力バースト光送信装置２０２を説明する図である。バースト光送信装置２０２は、
実施形態１から６で説明したバースト制御回路１２と、
入力される電気信号を光信号へ変換する光送信器５５と、
バースト制御回路１２からの印加電圧に応じて光送信器５５からの光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器２０と、
を備える。

光送信器５５からの連続光信号は半導体光増幅器２０に入力される。一方、送信信号のバースト状態を制御するバースト制御信号がバースト制御回路１２に入力される。そして、バースト制御回路１２は実施形態１から６で説明したように半導体光増幅器２０へ電圧と駆動電流を印加する。このため、半導体光増幅器２０はバーストオン時には順方向電圧が印加され光増幅器として、バーストオフ時には逆方向電圧が印加され吸収媒体として動作する。

よって、本実施形態は、バースト光信号の高出力化する一方バーストオフ光パワーが低減され、高バースト消光比特性を有したバースト光送信装置が実現できる。本実施形態において、光送信器５５に用いる光源を多波長光源や波長可変光源としても同様の効果が得られる。
また、本実施形態は半導体光増幅器２０の代替として図１６に示すように反射型半導体光増幅器２１を用いることで、更なるバーストオフレベルの低減が実現できる。

［付記］
本発明は、多分岐化次世代光アクセスシステムにおけるバースト光送信器に要求されるバーストオフレベルや、バースト対応自動レベル制御半導体光増幅器または半導体日増幅器におけるバースト消光比をさらに高めるため、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を逆方向電圧バースト制御駆動する制御回路を提案する。

（１）：
半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器におけるバースト制御駆動回路において、光信号を増幅する際には順方向、光信号を遮断する際には逆方向に電圧を半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加すること、を特徴とする半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のバースト制御駆動回路。

（２）：
上記（１）に記載のバースト制御駆動回路において、電気スイッチを組み合わせ、バースト信号に応じて電気スイッチを制御し、接続する電圧源回路を切り換えることで、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に順方向、または逆方向に電圧を印加すること、を特徴とする半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のバースト制御駆動回路。

（３）：
上記（２）に記載のバースト制御駆動回路において、順方向電圧印加時には半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子には半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を駆動する定電圧源、カソード端子にはグランドを接続し、逆方向電圧印加時には半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子には前記定電圧源よりも低い電圧を発生する電圧源を接続し、カソード端子には前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を駆動する定電圧源に接続されるように、電気スイッチを用いて電気回路を切り換えること、を特徴とするバースト制御駆動回路。

（４）：
上記（３）に記載のバースト制御駆動回路において、逆方向電圧駆動時の逆方向電圧量を調整できること、を特徴とする半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のバースト制御駆動回路。

（５）：
上記（３）または（４）に記載のバースト制御駆動回路において、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のカソード端子にバースト制御信号に同期して、電流をオンまたはオフに制御することでハイインピーダンス動作となる機能を実現する電気スイッチを備えること、を特徴とする半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のバースト制御駆動回路。

（６）：
上記（１）から（５）のいずれかに記載のバースト制御駆動回路を備える半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を備えることを特徴する、バースト対応自動レベル制御機能付き半導体光増幅または反射型半導体光増幅器中継装置。

（７）：
上記（１）から（５）のいずれかに記載のバースト制御駆動回路をブースタ用半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器を備えることを特徴とする、高出力バースト光送信器。

（効果）
バーストオフ制御時に半導体光増幅器から出力される光パワーを低減することができ、バースト消光比を高めることが可能となる。

１０：半導体光増幅器駆動部
１２：バースト制御回路
２０：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２１：反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）
２２：サーキュレータ
３１：順方向電圧源回路
３２：逆方向電圧源回路
３３：電気スイッチ
４１：電気スイッチ
４２：電圧降下部
４３：降下量調整部
４４：電流遮断スイッチ
５０：フィードフォワード部
５１：モニタ用カプラ部
５２：モニタ信号受信部
５３：自動レベル制御量判定部
５５：光送信器
２０１：半導体光増幅中継装置
２０２：バースト光送信装置

Claims

バースト制御信号に基づいて、半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に入力される光信号を増幅する際には順方向電圧を前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加し、前記光信号を遮断する際には逆方向電圧を前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加する印加電圧制御機能を有するバースト制御回路であって、
前記印加電圧制御機能は、
電圧を発生させる電圧源回路と、
前記バースト制御信号に基づく回路切り換えで、前記電圧源回路で発生した電圧を順方向電圧又は逆方向電圧として前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加する電気スイッチと、
を備えており、
前記電圧源回路は１つであり、
前記電圧源回路が発生する電圧を降下させる電圧降下部をさらに備え、
前記電気スイッチは、
順方向電圧印加時には前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子に前記電圧源回路が発生する電圧を印加し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のカソード端子を接地し、
逆方向電圧印加時には前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のアノード端子に前記電圧降下部が出力する電圧を印加し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器のカソード端子に前記電圧源回路が発生する電圧を印加するように、
電気回路を切り換えることを特徴とするバースト制御回路。
前記電圧降下部は、電圧の降下量を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のバースト制御回路。
逆方向電圧印加時に、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に印加される駆動電流を遮断する電流遮断スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバースト制御回路。
請求項１から３のいずれかに記載のバースト制御回路と、
前記バースト制御回路からの印加電圧に応じて光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器に入力される光信号の光強度を測定し、前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器から出力される光信号が所定強度となるように前記半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器へ印加する駆動電流を決定して前記バースト制御回路へ指示するフィードフォワード部と、
を備える半導体光増幅中継装置。
請求項１から３のいずれかに記載のバースト制御回路と、
入力される電気信号を光信号へ変換する光送信器と、
前記バースト制御回路からの印加電圧に応じて前記光送信器からの光信号の増幅又は遮断を行う半導体光増幅器または反射型半導体光増幅器と、
を備えるバースト光送信装置。