JP6919291B2

JP6919291B2 - 光受信器および光受信器の制御方法

Info

Publication number: JP6919291B2
Application number: JP2017078264A
Authority: JP
Inventors: 英輝大江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-04-11
Also published as: US10594405B2; JP2018182503A; US20180294889A1

Description

本発明は、光受信器および光受信器の制御方法に関する。

長距離伝送に対応した光トランシーバでは、近距離および長距離の双方の光伝送に対応すべく、光受信器のダイナミックレンジが比較的広く設定される。例えば、４０キロメートル伝送に対応した１００ギガビットイーサネット用の光トランシーバ（例えばＩＥＥＥ（米電気電子技術者協会）規格の１００ＧＢＡＳＥ−ＥＲ４）では、０〜４０キロメートルまでの伝送距離に対応すべく、光受信器の受信可能な光変調振幅（ＯＭＡ：Optical Modulation Amplitude）が−２１．４ｄＢｍ〜＋４．５ｄＢｍとされる。

上述した光受信器では、例えば、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor OpticalAmplifier）が光信号を増幅することによって、広いダイナミックレンジに対応している。ＳＯＡは、増幅後の光信号を、受信部であるＲＯＳＡ（Receiver Optical SubAssembly）に出力する。具体的には、ＳＯＡは、増幅後の光信号がＲＯＳＡによって誤りなく受信される光パワー範囲（ダイナミックレンジ）となるように光信号の増幅を行う。すなわち、ＳＯＡは、外部から光受信器が受信した光信号の光入力パワーが比較的小さい場合には高い増幅率により光信号を増幅し、受信した光信号の光入力パワーが比較的大きい場合には低い増幅率により光信号を増幅する。これにより、増幅後の光信号がＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とされる。例えば特許文献１および特許文献２には、ＳＯＡを駆動する電流（ＳＯＡ電流）を制御することによって、ＳＯＡの利得（ＳＯＡ利得）を調整し、ＲＯＳＡへの光入力をＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とする技術が開示されている。

特開２０１１−１７２２０２号公報特開２０１０−１３６１９５号公報

ＳＯＡの増幅率は、ＳＯＡ電流の大きさに応じて決まる。そのため、光受信器が受信した光信号の光入力パワーが比較的大きく、ＳＯＡの増幅率を抑えたい場合には、ＳＯＡ電流を小さくする必要がある。ここで、ＳＯＡへの光入力パワーが大きくなるとそれに伴いＳＯＡからの光出力パワーが大きくなる。しかし、ＳＯＡ電流の大きさを一定とした条件下においては、ＳＯＡからの光出力パワーが大きくなるほど（ＳＯＡへの光入力パワーが大きくなるほど）、ＳＯＡ利得は低下し易くなる。すなわち、ＳＯＡからの光出力パワーが大きくなるにつれて、光出力パワーは飽和するようになる。そして、ＳＯＡ利得が最も高い値から３ｄＢ低下した際のＳＯＡ出力を飽和光出力とすると、ＳＯＡ電流が小さいほど（低電流であるほど）、飽和光出力の値が小さくなる。飽和光出力を超えたＳＯＡ出力を用いた場合には、パターン効果による波形歪みが引き起こされ易くなり、受信誤り率が高くなるおそれがある。以上より、ＳＯＡ電流が小さくされることにより、受信誤り率が高くなるおそれがある。

また、光受信器では、互いに波長の異なる複数の光信号を多重化した波長多重信号が受信され、当該波長多重信号が各波長（チャネル）毎に分離され、分離された各光信号がＲＯＳＡに入力される。そしてＳＯＡ利得の波長依存特性は、ＳＯＡ電流の大きさに応じて変化する。より詳細には、ＳＯＡ利得の波長依存度合いは、ＳＯＡ電流が小さいほど大きくなる。このため、互いに波長の異なる複数（例えば４チャネル）の光信号を送受信する光トランシーバにおいては、ＳＯＡ電流が小さいほど、ＳＯＡ光出力パワーに含まれる各チャネル間の光入力パワーの違い（ばらつき）が大きくなる。そして、各チャネル間の光入力パワーの違いが大きくなることによって、全チャネルの光信号が含まれたＳＯＡ光出力パワーをＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とすることが難しくなる。以上より、ＳＯＡ電流が小さくされることにより、ＳＯＡ光出力パワーがＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲外となるおそれが高まる。

ここで、ＳＯＡの利得を調整する方法にかえて、ＳＯＡの前段（光入力側）に可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）を設け、ＳＯＡ光出力パワーが所定の範囲内に収まるようにＶＯＡの減衰量を制御する方法を採用することが考えられる。当該方法では、ＳＯＡ電流およびＳＯＡ利得は一定のままとされ、ＲＯＳＡへの光入力パワーがＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内となるように、ＶＯＡの減衰量が制御される。光受信器への光入力パワーが大きい場合にもＲＯＳＡへの光入力パワーがＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内になるようにするために、ＳＯＡへの光入力パワーは常に低い値に固定され、ＳＯＡによる利得も常に一定とされる。このため、光受信器への光入力パワーが大きい場合には、ＶＯＡにより大きく減衰された光信号がＳＯＡにより大きく増幅される構成となるので、消光比の低い光源又はストレスド波形等を受信した際に、ノイズの影響によって受信誤り率が高くなるおそれがある。

本発明の一態様は、受信誤り率の増加を抑制するとともに、ＳＯＡ光出力パワーをＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とすることができる、光受信器に関する。

本発明の一態様に係る光受信器は、光受信信号を受信する光受信器であって、第１の制御信号に応じて増減する減衰量によって光受信信号を減衰させた第1の光出力を出力する可変光減衰器と、第２の制御信号に応じて増減する利得によって第1の光出力を増幅した第２の光出力を出力する半導体光増幅器と、第２の光出力を電気信号に変換し、電気信号に応じたモニタ信号を出力する光受信部と、モニタ信号と出力設定信号とを比較し、当該比較の結果に応じて第１の制御信号を生成する比較回路と、第１の制御信号に応じて第２の制御信号および出力設定信号を生成する制御部と、を備え、比較回路は、モニタ信号が出力設定信号よりも大きいときは、モニタ信号と出力設定信号との差分が大きくなるほど第１の制御信号を大きくし、モニタ信号が出力設定信号よりも小さいときは、第１の制御信号として所定の範囲内の出力値を出力し、可変光減衰器は、第１の制御信号が大きいほど減衰量を大きくし、半導体光増幅器は、第２の制御信号が大きくなるほど利得を大きくし、制御部は、第１の制御信号が第１の閾値よりも小さいときは、第２の制御信号を第１の上限値より小さい範囲内で第１の増加値だけ増やすとともに出力設定信号を第１の上限値に応じて設定される第２の上限値より小さい範囲内で第１の増加値に応じて増やし、第１の制御信号が第１の閾値よりも大きい第２の閾値より大きいときは、第２の制御信号を第１の上限値よりも小さい第１の下限値より大きい範囲内で第１の減少値だけ減らすとともに出力設定信号を第１の下限値に応じて設定される第２の下限値より大きい範囲内で第１の減少値に応じて減らし、第１の制御信号が第１の閾値以上、かつ、第２の閾値以下の範囲内にあるときは、第２の制御信号及び出力設定信号を同じ値に維持する。

本発明の一態様によれば、受信誤り率の増加を抑制するとともに、ＳＯＡ光出力パワーをＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とすることができる。

本発明の一実施形態に係る光受信器を模式的に示す構成図である。（ａ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡとの関係を示す図、（ｂ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡとの関係を示す図、（ｃ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡとの関係を示す図である。図１の光受信器による光増幅処理の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施形態の変形例に係る光受信器を模式的に示す構成図である。本発明の一実施形態の別の変形例に係る光受信器を模式的に示す構成図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

この光受信器では、受信した光受信信号の光パワー値に応じたモニタ信号と出力設定信号とが比較され、モニタ信号が出力設定信号よりも大きいときには、これらの差分が大きいほど第１の制御信号が大きくされ、該第１の制御信号に応じて決定される第２の制御信号に応じて、半導体光増幅器における利得が決定される。そして、第１の制御信号が第１の閾値よりも小さいとき（例えば増幅領域において過渡的に第１の制御信号が小さな値となっている場合）には、第２の制御信号が第１の上限値よりも小さい範囲内で第１の増加値だけ増やされ、出力設定信号が第１の上限値に応じた第２の上限値よりも小さい範囲内で第１の増加値に応じて増やされる。これにより、増幅領域において半導体光増幅器の利得を増やす場合において、併せて出力設定信号が増加するので、第１の制御信号を小さい状態に維持することができる。また、第１の制御信号が第１の閾値よりも大きい第２の閾値より大きいとき（例えば利得増幅領域において過渡的に第１の制御信号が大きな値となっている場合）には、第２の制御信号が第１の上限値よりも小さい第１の下限値より大きい範囲内で第１の減少値だけ減らされ、出力設定信号が第１の下限値に応じた第２の下限値より大きい範囲内で第１の減少値に応じて減らされる。このように、第２の制御信号を減少させる場合に、出力設定信号を併せて減少させることにより、利得抑制領域において、可変光減衰器における減衰が行われない状態となることを抑制している。また、第２の制御信号を減少させながらも、所定の下限値よりは減少しないように制御することにより、受信誤り率が高くなること、および、半導体光増幅器の光出力パワーが光受信部のダイナミックレンジの範囲外となり易くなることを抑制できる。さらに、第１の制御信号が第１の閾値以上であって第２の閾値以下の範囲内にあるときには、第２の制御信号及び出力設定信号が同じ値に維持される。このように、第２の制御信号および出力設定信号を所定の下限値に固定することにより、光入力パワーが大きくなることにより、第２の光出力の出力値がわずかに増加することとなる。これにより、モニタ信号が増加し第１の制御信号が増加することとなるので、可変光減衰器において光受信信号が適切に減衰され、半導体光増幅器からの出力を抑制することができる。すなわち、半導体光増幅器の光出力パワーを光受信部のダイナミックレンジの上限の範囲内とすることができる。

本発明の一態様に係る光受信器において、光受信信号は、互いに異なる複数の光信号が多重化されて構成され、光受信部は、光受信信号を複数の光信号に分離する光分波器と、光分波器によって分離された複数の光信号のそれぞれに応じて電気信号を生成する複数の受光素子と、複数の受光素子によって生成された電気信号のうち、出力値が最大である電気信号の出力値をモニタ信号として出力するモニタ信号回路と、を有していてもよい。このように、出力値が最大である電気信号の出力値がモニタ信号とされることにより、半導体光増幅器の光出力パワーが光受信部のダイナミックレンジの上限値を超えることを、より効果的に抑制することができる。

本発明の一態様に係る光受信器において、制御部は、定常動作状態において、第１の制御信号が、第１の閾値以上、かつ、第２の閾値以下の範囲内にあるとき、光受信信号の光パワー値が第１の境界値に達するまでは第２の制御信号を第１の上限値に設定し、第１の境界値を超えて第１の境界値より大きい第２の境界値に達するまでは第２の制御信号を光受信信号の光パワー値の増加とともに減少させ、第１の制御信号が、第２の閾値より大きいとき、第２の制御信号を第１の下限値に設定してもよい。これにより、定常動作状態において、第１の制御信号が第２の閾値以下である場合において、光受信信号が第１の境界値に達するまで（例えば増幅領域である場合）は第２の制御信号が第１の上限値に設定される。このことで、光受信器に入力される光パワー値が小さい場合において、半導体光増幅器の増幅量を大きくすることができる。よって、第１の上限値を適切に設定しておくことにより、半導体光増幅器の光出力パワーを光受信部のダイナミックレンジの上限の範囲内とすることができる。また、光受信信号が第１の境界値を超えて第２の境界値に達するまで（例えば利得増幅領域）は第２の制御信号が光受信信号の光パワー値の増加と共に減少させられ、第１の制御信号が第２の閾値より大きいとき（例えば減衰領域）には、第２の制御信号が第１の下限値に設定される。第２の制御信号が過度に低電流となった場合には、受信誤り率が高くなること、および、半導体光増幅器の光出力パワーが光受信部のダイナミックレンジの範囲外となり易くなることが問題となる。この点、例えば当該問題が発生しない程度に大きい電流下限値を設けて、第２の制御信号を当該電流下限値よりも大きくすることにより、上述した問題が発生することを抑制することができる。

本発明の他の態様に係る光受信器の製造方法は、光受信信号を受信し、第１の制御信号を受け、第１の制御信号が大きいほど大きくなる減衰量によって光受信信号を減衰させた第1の光出力を出力する可変光減衰器と、第２の制御信号を受け、第２の制御信号が大きいほど大きくなる利得によって第1の光出力を増幅した第２の光出力を出力する半導体光増幅器と、第２の光出力を電気信号に変換し、電気信号に応じたモニタ信号を出力する光受信部と、モニタ信号と出力設定信号とを比較し、当該比較の結果に応じて第１の制御信号を生成する比較回路と、第１の制御信号に応じて第２の制御信号および出力設定信号を生成する制御部と、を備える光受信器の制御方法であって、モニタ信号が出力設定信号よりも大きいときは、モニタ信号と出力設定信号との差分が大きくなるほど第１の制御信号を大きくし、モニタ信号が出力設定信号よりも小さいときは、第１の制御信号として所定の範囲内の出力値を出力し、光受信信号の光パワー値が第１の境界値以下のときは、第２の制御信号を第１の上限値に近づけるとともに出力設定信号をモニタ信号に近づけ、光受信信号の光パワー値が第１の境界値より大きく、かつ、第１の境界地より大きい第２の境界値よりも小さいときは、光受信信号が大きくなるについて第２の制御信号を小さくするとともに出力設定信号を小さくし、光受信信号の光パワー値が第２の境界値以上のときは、第２の制御信号を第１の上限値より小さい第１の下限値に近づけるとともに出力設定信号を第１の下限値に応じて設定される第２の下限値に近づける。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光受信器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

図１は、本発明の一実施形態に係る光受信器を模式的に示す構成図である。光受信器１は、例えば、互いに波長の異なる４つの光信号を使用して２芯双方向で光信号を送受信する１００ギガビット光トランシーバに備えられている。より詳細には、光受信器１は、例えば４０キロメートルの長距離伝送に対応した１００ギガビットイーサネット用の光トランシーバ（例えばＩＥＥＥ規格による１００ＧＢＡＳＥ−ＥＲ４）に備えられている。なお、以下では、光受信器１が１００ＧＢＡＳＥ−ＥＲ４に備えられているとして説明するがこれに限定されず、光受信器１は、例えばＭＳＡ（Multi-Source Agreement）規格のＣＦＰ（100Gform-factorPluggable）２またはＣＦＰ４等によって規定される光トランシーバに備えられていてもよいし、４０ギガビット光トランシーバに備えられていてもよい。また、波長多重信号を長距離伝送するための上述した以外の光トランシーバに備えられていてもよい。

光受信器１は、互いに波長の異なる４つの光信号が多重化された波長多重信号（以下、光受信信号ともいう。）として１００Ｇｂｐｓの光信号を受信して、それを互いに波長の異なる４つの光信号に分波し、分波された各光信号をそれぞれ２５Ｇｂｐｓの電気信号に変換して出力する。光受信器１が出力した４つの２５Ｇｂｐｓの電気信号は、ホストシステム（上位レイヤ）に出力される。ここで、光受信器１では、光トランシーバの４０キロメートルまでの長距離伝送に対応すべく、ダイナミックレンジが比較的広く設定されている。例えば、光受信器１では、近距離から４０キロメートルまでの伝送距離に対応すべく、受信可能な光信号のＯＭＡが−２１．４ｄＢｍ〜＋４．５ｄＢｍとされている。光受信器１は、波長多重信号を増幅することにより広いダイナミックレンジに対応している。以下では、光受信器１による波長多重信号の光増幅処理に係る機能について詳細に説明する。なお、図１では、光受信器１の構成のうち光増幅処理に関連する構成を示しており、その他の機能に係る構成については図示を省略している。

図１に示されるように、光受信器１は、ＶＯＡ１１（可変光減衰器）と、ＳＯＡ１２（半導体光増幅器）と、光デマルチプレクサ（O-DeMux）１３（光分波器）と、ＲＯＳＡ１４（受光素子）と、最大値出力回路１５（モニタ信号回路）と、ＶＯＡ制御回路１６（比較回路）と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１７，２０と、ＡＤＣ（Analogto Digital Converter）１８と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１９と、ＳＯＡ駆動回路２１とを備える。なお、光デマルチプレクサ１３、ＲＯＳＡ１４、および最大値出力回路１５は、光受信部を構成する。また、ＤＡＣ１７，２０、ＡＤＣ１８、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１９、およびＳＯＡ駆動回路２１は、制御部を構成する。

ＶＯＡ１１は、光受信器１に入力された波長多重信号を減衰することが可能な減衰器である。ＶＯＡ１１は減衰後の波長多重信号をＳＯＡ１２に出力する。ＶＯＡ１１は、ＶＯＡ制御回路１６から出力されたＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡ（詳細は後述）が大きいほど減衰量が大きくなるように、入力された波長多重信号を減衰する。ＶＯＡの減衰量は、例えば、ＶＯＡ１１に入力されている光信号のパワーＰviに対するＶＯＡ１１から出力されている光信号のパワーＰvoの比Ｐvo／Ｐviによって定義することができる。ＶＯＡ１１によって出力された、出力値（光出力パワー）がＰ_ＶＯである波長多重信号（第１の光出力）は、光ファイバを介してＳＯＡ１２に入力される。

ＳＯＡ１２は、ＶＯＡ１１によって出力された波長多重信号を増幅する増幅器である。ＳＯＡ１２は増幅後の波長多重信号（第２の光出力）を光デマルチプレクサ１３に出力する。ＳＯＡ１２は、ＳＯＡ駆動回路２１から出力されたＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡ（詳細は後述）が大きいほど利得（ＳＯＡ利得）が大きくなるように、ＳＯＡ１２に入力された波長多重信号を増幅する。ＳＯＡ利得は、例えば、ＳＯＡ１２に入力されている光信号のパワーＰsiに対するＳＯＡ１２から出力されている光信号のパワーＰsoの比Ｐso／Ｐsiによって定義することができる。ＳＯＡ１２によって出力された、出力値（光出力パワー）がＰ_ＳＯであるＳＯＡ出力は、光ファイバを介して光デマルチプレクサ１３に入力される。

光デマルチプレクサ１３は、ＳＯＡ１２によって出力された波長多重信号であるＳＯＡ出力を互いに波長の異なる複数の光信号に分離する。光デマルチプレクサ１３は分離後の各光信号をそれぞれＲＯＳＡ１４に出力する。図１は、互いに異なる波長を持つ４つの光信号が多重化された波長多重信号が、光デマルチプレクサ１３によって独立した４つの光信号に分離され、それぞれＲＯＳＡ１４に出力される例を示している。

ＲＯＳＡ１４は、光デマルチプレクサ１３によって出力された光信号を２５Ｇｂｐｓの４本の電気信号に変換し、当該４本の電気信号を受信ＩＣ（Rx-IC）（図示せず）に出力する。受信ＩＣでは、例えば、４本の２５Ｇｂｐｓの電気信号が１０本の１０Ｇｂｐｓの電気信号に再度変換され、当該１０本の電気信号が、電気コネクタを介してホストシステムに送信される。ＲＯＳＡ１４は、単一の光信号を単一の電気信号に変換するＲＯＳＡを複数個、例えば、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄの４個を含んで構成されている。光デマルチプレクサ１３によって出力された各波長の光信号は、それぞれ対応するＲＯＳＡであるＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄに入力される。ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄは、光デマルチプレクサ１３によって出力された互いに独立した４つの光信号をそれぞれ互いに独立した４つの電気信号に変換して出力する。具体的には、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄは、それぞれ受光素子と電流電圧変換回路（トランスインピーダンス増幅器）とを備えている。そして、受光素子によって光信号が電流信号に変換され、電流電圧変換回路により電流信号が電圧信号（電気信号）に変換されて、当該電圧信号が出力される。ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄのダイナミックレンジ、すなわち、誤りなく光信号を受信できる光パワー範囲は、互いに共通である。

ここで、光受信器１では、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄによって出力された電気信号の出力値（出力パワー）が取得され、当該出力値からそれぞれのＲＯＳＡに入力された光信号の強度推定（光パワーモニタ）が行われる。具体的には、光受信器１では、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄによって出力された電気信号が最大値出力回路１５（モニタ信号回路）に入力され、最大値出力回路１５によって各電気信号の出力値が取得される。最大値出力回路１５は、取得した４つの電気信号の出力値のうち最大の出力値（モニタ信号最大値）を示す信号を、ＶＯＡ制御回路１６に出力する。当該モニタ信号最大値が、後述するフィードバック制御のモニタ値として用いられる。なお、強度推定の対象は、各光信号の平均光パワー（光パワーの時間平均値）であるため、最大値出力回路１５に入力される電気信号は、ＲＯＳＡ内部の受光素子が光信号から変換した電気信号（電流信号）そのものでなくても、その電気信号の信号強度と相関する信号強度を持つ他の電気信号を使用してもよい。例えば、光信号から変換された光電流をカレントミラー回路を使用して生成した電流信号を代わりに使用してもよい。

ＶＯＡ制御回路１６は、ＲＯＳＡ１４によって出力された電気信号（モニタ信号）の出力値を、所定の比較値であるＳＯＡ出力設定値と比較し、当該比較の結果に応じて、ＶＯＡ１１による減衰量を決定するＶＯＡ電圧（決定信号）を出力する回路である。ＶＯＡ制御回路１６は、ＲＯＳＡ１４によって出力された電気信号の出力値として、最大値出力回路１５によって出力されたモニタ信号最大値、すなわち、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄによって出力された電気信号のうち出力値が最大である電気信号の出力値を選択して、それに応じた信号を出力する。また、ＳＯＡ出力設定値とは、ＤＡＣ１７によって設定されたアナログ値である（詳細は後述）。ＤＡＣ１７は、ＣＰＵ１９によって出力されたディジタル信号であるＳＯＡ出力設定値を、ディジタル／アナログ（ＤＡ）変換し、変換後のアナログ値をＶＯＡ制御回路１６に出力する。

ＶＯＡ制御回路１６は、モニタ信号最大値とＳＯＡ出力設定値との比較を行い、ＳＯＡ出力設定値と比べてモニタ信号最大値が大きいほど（すなわち、モニタ信号最大値とＳＯＡ出力設定値との差分が大きいほど）、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが大きくなるように、ＶＯＡ電圧を出力する。なお、ＶＯＡ制御回路１６は、モニタ信号最大値がＳＯＡ出力設定値よりも小さいときは、所定の範囲内の出力値のＶＯＡ電圧を出力する。ＶＯＡ制御回路１６は、最大値出力回路１５から入力される信号（モニタ信号）とＤＡＣ１７から入力されるアナログ値とがほぼ等しいときにＶＯＡ電圧を現状の値に維持する。この状態において、ＳＯＡ１２から出力されている波長多重信号の平均光パワーの値がＳＯＡ出力設定値と等しくなるように、最大値出力回路１５およびＤＡＣ１７等が設定される。ＶＯＡ制御回路１６によって出力されたＶＯＡ電圧は、電気配線を介してＡＤＣ１８およびＶＯＡ１１に入力される。ＡＤＣ１８は、ＶＯＡ制御回路１６によって出力されたアナログ信号であるＶＯＡ電圧を、アナログ／ディジタル（ＡＤ）変換し、変換後のディジタル値であるＶＯＡ電圧モニタ値をＣＰＵ１９に出力する。

ＣＰＵ１９は、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡに応じて、ＳＯＡ１２を制御する制御値であるＳＯＡ電流設定値を決定する。当該ＳＯＡ電流設定値に応じてＳＯＡ駆動回路２１によりＳＯＡ電流が生成され、当該ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡに応じてＳＯＡ１２の利得が決まる。ＣＰＵ１９によるＳＯＡ電流設定値の決定の詳細については後述する。ＣＰＵ１９は、決定したＳＯＡ電流設定値をＤＡＣ２０に出力する。ＤＡＣ２０は、ＣＰＵ１９によって出力されたディジタル信号であるＳＯＡ電流設定値を、ＤＡ変換し、変換後のアナログ値をＳＯＡ駆動回路２１に出力する。

また、ＣＰＵ１９は、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡおよびＳＯＡ電流設定値に応じて、ＳＯＡ出力設定値を決定する。当該ＳＯＡ出力設定値に応じて、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが決まる。ＣＰＵ１９によるＳＯＡ出力設定値の決定の詳細については後述する。

ＳＯＡ駆動回路２１は、ＳＯＡ電流設定値に応じたＳＯＡ電流（制御電流）を生成し、当該ＳＯＡ電流をＳＯＡ１２に対して出力する回路である。ＳＯＡ電流とは、ＳＯＡ１２を駆動する電流である。ＳＯＡ１２の利得は、ＳＯＡ電流の出力値Ｉ_ＳＯＡが大きいほど大きくなる。すなわち、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが大きいほどＳＯＡ１２に入力される光信号のパワーに対するＳＯＡ１２から出力される光信号のパワーの比率が大きくなる。

次に、ＣＰＵ１９によるＳＯＡ出力設定値およびＳＯＡ電流設定値の決定の詳細について、図１および図２を参照しながら説明する。図２の（ａ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡとの関係を示す図、（ｂ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡとの関係を示す図、（ｃ）は図１の光受信器１への光入力パワーとＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡとの関係を示す図である。なお、以下では、光受信器１に、時間の経過とともに光入力パワーが徐々に大きくなるような光信号（波長多重信号）が入力されているとして説明する。

ＣＰＵ１９は、光受信器１に入力される光信号の光入力パワーの範囲に応じた３つの領域毎の方針に基づき、ＳＯＡ出力設定値およびＳＯＡ電流設定値を決定する。３つの領域とは、光入力パワーが小さい順に、増幅領域、利得抑制領域、および減衰領域である。

増幅領域とは、光受信器１への光入力パワーが比較的小さい領域（ＶＯＡの減衰量が所定の減衰量設定範囲（ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}に設定されたときの減衰量以上、かつ、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}に設定されたときの減衰量以下)内に設定されているときにＳＯＡからの光出力パワーが所定の上限値に達するまでの領域）であり、光入力パワーが大きくなるにつれてＳＯＡからの光出力パワーの出力値Ｐ_ＳＯＡが大きくなるように制御される領域である。なお、増幅領域では、過渡的に、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}以下となる場合がある。増幅領域では、ＣＰＵ１９は、ＶＯＡ１１による波長多重信号の減衰量を上述の減衰量設定範囲内に維持するとともに、ＳＯＡ１２による波長多重信号の利得を大きくするように制御する。より詳細には、この増幅領域では、ＳＯＡ１２の利得が予め決められた上限値（最大値）に設定されるようにＳＯＡ電流Ｉsoaは最大値Ｉsoa_maxに設定される。なお、上記のＳＯＡ出力Ｐ_ＳＯＡが所定の上限値（最大値）Ｐ_ＳＯＡ_maxに達したときに、ＳＯＡ電流の最大値Ｉsoa_maxによって設定されているＳＯＡ利得と上記の減衰量設定範囲内のＶＯＡ１１の減衰量とから、上限値Ｐ_ＳＯＡ_maxをそれに対応する光入力パワーの境界値Ｐina（光入力パワーの第１の境界値）に換算することができる。例えば、光入力パワーをPin (dBm)、ＶＯＡの減衰量をL(dB)、ＳＯＡの利得をG(dB)、ＳＯＡの光出力パワーをP_SOA(dBm)とすると、次の式が成り立つ。
P_SOA = Pin - L + G
この式より、Pinは
Pina = PSOA_max - Gmax + L
によって求めることが出来る。ここで、Gmaxは、SOA電流が最大値Ｉsoa_maxに設定されたときのSOA利得Gの最大値を表す。光入力パワーの第１の境界値Ｐinaは、増幅領域と後述する利得抑制領域との境界を示す。

ＣＰＵ１９は、増幅領域においてＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが所定の電圧設定範囲（第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}以上、かつ、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以下）に入るように制御する。増幅領域は、上述したようにＳＯＡ電流の電流値が最大値Ｉsoa_maxに設定され、ＳＯＡ１２の利得が予め決められた上限値（最大値）に設定される領域である。増幅領域において光入力パワーが比較的小さい間は、光受信器１はＶＯＡ１１の減衰量を上記の減衰量設定範囲内に設定するとともにＳＯＡ１２の利得を上限値に設定して、光入力パワーに対してＳＯＡ出力の大きさができるだけ大きくするように光増幅処理を行う。なお、第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}は、ＶＯＡ１１による波長多重信号の減衰量を最小減衰量よりも大きい値に設定するための電圧値Ｖ_ＶＯＡである。すなわち、増幅領域において、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも大きく、かつ、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも小さくなるように制御されることにより、ＶＯＡ１１による波長多重信号の減衰量を最小減衰量よりは大きいが、実用上許容できる程度に小さくすることができる。このように設定することによって、実際のＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡはＳＯＡ出力設定値よりもわずかに大きい値とされる。例えば、仮に、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}以下となるように制御することにすると、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡがＳＯＡ出力設定値よりも小さければその状態となってしまうので、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡを利用してＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡをＳＯＡ出力設定値に近づけることが困難となる。なお、第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}は、最小減衰量を与えるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡに対して、ＶＯＡ制御回路１６の出力であるＶＯＡ電圧の安定性およびノイズ耐性やＡＤＣ１８の精度を考慮して、所定のマージンを持たせた値としてもよい。

また、ＣＰＵ１９は、増幅領域においてＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが定常状態において最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}（電流上限値）となるように制御する。ここで、定常状態とは、光トランシーバに関する温度などの環境条件や電源電圧などの動作条件が一定のもとで、例えば、ＶＯＡに係る電圧値やＳＯＡに係る電流値などがほぼ一定値に保たれて数秒以上動作しているような状態である。ＳＯＡ電流の最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}とは、光入力パワーが上述の第１の境界値Pinaに等しいときに、ＳＯＡ出力を最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}とするための電流値Ｉ_ＳＯＡである。あるいは、ＳＯＡ利得を所定の上限値（最大値）とする電流値Ｉ_ＳＯＡである。ＳＯＡ電流の最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}は、最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}となったＳＯＡ出力の光でマルチプレクサ１３による分離後のパワー値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジ内におさまる値とされており、例えば１００〜１５０ｍＡである。増幅領域では、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが定常状態で最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に設定される。これにより、光入力パワーが大きくなるにつれてＳＯＡ出力のパワーも大きくなり。光入力パワーが第１の境界値Ｐinaに達すると、ＳＯＡ出力のパワーはほぼ最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に達する。このとき、ＳＯＡ出力の光デマルチプレクサ１３による分離後のパワーがＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの上限よりも小さくなるように調整されている。

ただし、例えば、電源投入後やリセット等の初期化による再起動時の初期状態として、ＶＯＡ１１の減衰量を最小減衰量に設定し、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを上限値（最大値）Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に設定すると、第１の境界値Ｐinaを超えるような大きな光入力パワーが入力されたときに、ＲＯＳＡ１４に過大な光パワーが入力される虞がある。従って、初期状態ではＳＯＡ電流設定値は、ＲＯＳＡ１４に過大な光パワーが入力されないように小さい値に設定しておき、光入力パワーの大きさに応じて徐々に増やして行くように処理を行う。具体的には、ＣＰＵ１９は、初期状態では光受信器１のオーバーロード規格の上限値となるような光入力パワーが入力されてもＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡがＲＯＳＡのオーバーロード規格の上限値を超えないようにＳＯＡ電流設定値を十分に小さい値（ゼロでも良い）に設定する。そして、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さい間は、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを所定のステップ幅ａ（第１の増加値）だけ増加させるようにＳＯＡ電流設定値をＤＡＣ２０に出力する。ここで、ＳＯＡ電流設定値を増加させるのと同時に、ＳＯＡ電流のステップ幅ａに応じてＳＯＡ出力設定値を増加させる。やがて、ステップ幅ａによる増加を繰り返すうちに、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に達し、ＳＯＡ出力は最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さい、光入力パワーに応じた大きさの値となる。このとき、実際のＳＯＡ出力の値ＳＯＡ出力設定値よりもわずかに大きいとＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}を超えるので、電圧値Ｖ_ＶＯＡが上述の電圧設定範囲内に入るようにＳＯＡ出力設定値を調整することで、ＳＯＡ出力設定値を実際のＳＯＡ出力の値と（わずかに大きいが）ほぼ等しくすることができる。より詳細には、ＳＯＡ出力設定値が実際のＳＯＡ出力の値よりも小さいと、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが増加するが、ＣＰＵ１９は、ＳＯＡ電流設定値の増加に伴うＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡの増加をキャンセルするように、ＳＯＡ出力設定値を設定する。すなわち、ＣＰＵ１９は、ＳＯＡ電流設定値を設定する際に、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡの増加分がキャンセルされるように、新たなＳＯＡ出力設定値（値を増加させたＳＯＡ出力設定値）をＤＡＣ１７に出力する。そして、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが上記の電圧設定範囲内に入ったときには、ＳＯＡ出力設定値は前の値を維持するようにする。これにより、増幅領域において、ＳＯＡ電流設定値を増加させた場合にも、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡを上記の電圧設定範囲内に維持することができる。このようにして、増幅領域において初期状態から時間が経過して定常状態に達すると、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡは上述の電圧設定範囲内に入り（図２（ａ）参照）、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡは最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に等しく（図２（ｂ）参照）、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡは光入力パワーがＶＯＡ１１の上記の減衰量設定範囲内の減衰量によって減衰されてＳＯＡ１２の最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に応じた最大利得（上限利得）によって増幅された値となる（図２（ｃ）参照）。ところで、光入力パワーが第１の境界値Ｐinaよりも大きい場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡがステップ幅によって増加して行って最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に達するよりも前に、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡは最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に達するため、後述する利得制御領域あるいは減衰領域として光増幅処理が行われる。

なお、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを上述の初期状態の設定値からステップ幅ａずつ増やして行く過渡状態において、ＣＰＵ１９は、所定のステップ幅ａだけ連続的に電流値Ｉ_ＳＯＡを増加させていくため、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡは徐々に最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に近づいていく。ステップ幅ａの値が過度に大きくされた場合には、ＳＯＡ電流の出力値Ｉ_ＳＯＡが増加することに応じて変化するＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡの変化量が大きくなってしまうので、ステップ幅ａの値はある程度小さい値にされることが好ましい。例えば、ＳＯＡ電流の出力値Ｉ_ＳＯＡは概ね数十〜数百ｍＡの値をとるので、ステップ幅ａは０．１〜０．５ｍＡ程度とされることが好ましい。なお、ステップ幅ａは、電圧値Ｖ_ＶＯＡの測定精度、および、電圧値Ｖ_ＶＯＡの収束値（すなわち、第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}）に到達するまでに要すると想定される時間等を考慮して決められてもよい。

次に、ＣＰＵ１９は、光入力パワーが第１の境界値Ｐinaよりも大きくなり、ＳＯＡ出力設定値が最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}を超えそうになった場合（あるいは次のステップで超える状態になった場合）には、増幅領域の終了点（利得抑制領域との境界点）であると判断し、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも大きくならないように、ＳＯＡ出力設定値を設定する。より具体的には、ＣＰＵ１９は、ＳＯＡ出力が最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}となった場合（あるいは、次のステップにおいて増やした電流値Ｉ_ＳＯＡに対してＳＯＡ出力が最大値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}を超える場合）のモニタ信号最大値がＶＯＡ制御回路１６に入力された際に、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも小さいＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡがＶＯＡ制御回路１６から出力されるように、ＳＯＡ電流の電流値とＳＯＡ出力設定値を設定する（前のステップにて設定されていた値よりも小さくする）。当該ＳＯＡ出力設定値が設定されると、ＣＰＵ１９に、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上のＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡ（モニタ値）が入力される状態になると、光増幅処理は、増幅領域から利得抑制領域に遷移する。つまり、ＣＰＵ１９は、(定常状態において)電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも大きく第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも小さい増幅領域においては、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}となるように、ＳＯＡ電流設定値を決定している。

利得抑制領域とは、光入力パワーが第１の境界値Ｐinaよりも大きく、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡを上記の電圧設定範囲内に収めるために光入力パワーが大きくなるにつれてＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが小さくなるように制御される領域である。利得抑制領域では、ＣＰＵ１９は、光入力パワーが大きくなるにつれてＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを減らして行き、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが小さくなるように制御する。このとき、ＣＰＵ１９は、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さくかつ最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きくなるように制御する。利得抑制領域において、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きくなるように制御される理由について以下に説明する。

光受信器１への光入力パワーが比較的大きいことから、ＳＯＡ１２のＳＯＡ利得を抑えたい場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを小さくする必要がある。ここで、ＳＯＡ１２への光入力パワーが大きくなるとそれに伴いＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが大きくなる。しかし、ＳＯＡ電流の大きさを一定とした条件下においては、ＳＯＡ１２への光入力パワーが大きくなるほど、ＳＯＡ１２への光入力パワーの増加量と比べてＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡの増加量が小さくなる。すなわち、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが大きくなるほど（ＳＯＡ１２への光入力パワーが大きくなるほど）、ＳＯＡ利得は低下し易くなる。そして、ＳＯＡ利得が最も高い値から３ｄＢ低下した際のＳＯＡ出力を飽和光出力とすると、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが小さいほど（低電流であるほど）、飽和光出力の値が小さくなる。飽和光出力を超えたＳＯＡ出力を用いた場合には、パターン効果による波形歪みが引き起こされ易くなり、受信誤り率が高くなるおそれがある。以上より、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが過度に小さくされることによって、受信誤り率が高くなるおそれがある。

また、光受信器１では、ＳＯＡ利得の波長依存特性は、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡの大きさに応じて変化する。より詳細には、ＳＯＡ利得の波長依存度合いは、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが小さいほど大きくなる。このため、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが小さいほど、光受信器１が受信したときの波長多重信号の各波長（チャネル）の光信号の光パワーが互いに等しい場合でも、ＲＯＳＡ１４における各光信号間の光入力パワーの違いが大きくなる。このようなＲＯＳＡ１４の光入力パワーの光信号間の差異がある場合、その差異も含めてＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの中に収める必要がある。従って、ＳＯＡ出力の分離後の出力値を、ＲＯＳＡ１４の各チャネルのダイナミックレンジの範囲内とすることが難しくなる。

ＳＯＡ電流の最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}を、上述した、受信誤り率が高くなることおよびＳＯＡ出力の光デマルチプレクサ１３による分離後の各光信号の出力パワー値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの範囲外となるおそれが高まることが問題とならない程度に大きい値とし、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが予め定めた最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きくなるように制御されることによって、受信誤り率が高くなることおよびＳＯＡ出力の分離後の出力値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの範囲外となるおそれが高まることを抑制することができる。なお、利得抑制領域において、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}とされた際のＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}である。また、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}のとき、ＳＯＡ電流が最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}のときのＳＯＡ利得およびＶＯＡ１１にＶＯＡ電圧によって設定されている減衰値を用いて、最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}をそれに対応する光入力パワーの境界値Ｐinb（光入力パワーの第２の境界値）に換算することができる。光入力パワーの第２の境界値Ｐinbは、利得抑制領域と後述する減衰領域との境界を示す。すなわち、光入力パワーが第２の境界値ＰinaとＰinbとの間のときに利得制御領域となり、光増幅処理として上述したＳＯＡ利得を抑制する制御が行われる。

ＣＰＵ１９は、具体的には、光入力パワーが境界値Pinaより大きく、かつ、境界値Pinbより小さいときに、入力されたＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが過渡的に第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上の大きさである場合には、以下に述べるステップ幅による制御を行うために、現状のＳＯＡ電流設定値を取得する。当該ＳＯＡ電流設定値によってＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きい値に設定される場合には、ＣＰＵ１９は、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを所定のステップ幅ｘ（第１の減少値）だけ減少させるようにＳＯＡ電流設定値をＤＡＣ２０に出力する。併せて、ＣＰＵ１９は、所定のステップ幅ｘに応じた所定値だけ値を小さくしたＳＯＡ出力設定値を、ＤＡＣ１７に出力する。つまり、利得抑制領域においては、ＳＯＡ電流設定値を減少させてＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを減少させる際には、併せて、ＳＯＡ出力設定値を減少させる。これは、図２（ｂ）および（ｃ）に示されるように、利得抑制領域において、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡの減少に伴って、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが減少するために行われる。このように、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡの減少に伴い電気信号（モニタ信号）最大値が減少する場合にＳＯＡ出力設定値を併せて減少させることにより、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡを第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも小さくしてＶＯＡ１１の減衰量が上記の減衰量設定領域を超える状態となることを抑制している。なお、利得抑制領域において、ＣＰＵ１９は、所定のステップ幅ｘだけ連続的に電流値Ｉ_ＳＯＡを減少させていくため、光入力パワーが大きくなるほどＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡは徐々に最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に近づいていく。なお、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡとＳＯＡ出力設定値とをそれぞれ減少させるときに、それぞれの値が最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}と最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}に達した場合には、それぞれの最小値を維持させる。

ＳＯＡ電流設定値およびＳＯＡ出力設定値を上述のステップ幅ずつ徐々に減少させることにより、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に達した際（あるいは、次のステップで電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}より小さくなる際）には、ＣＰＵ１９に、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上となるＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡ（モニタ値）が入力される。つまり、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}とは、定常状態にて光入力パワーが第２の境界値Ｐinbに等しくなり、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}となった際の電圧値Ｖ_ＶＯＡである。光入力パワーが境界値Pinaより大きく、ＣＰＵ１９に第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上となるＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡが過渡状態も含めて入力されると、利得抑制領域から減衰領域に遷移する。つまり、ＣＰＵ１９は、利得抑制領域においては、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さくかつ最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きくなるように、ＳＯＡ電流設定値を設定している。

減衰領域とは、光受信器１への光入力パワーが上述した利得抑制領域よりも大きい領域であり、ＳＯＡ出力の設定値が上述した最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}に設定され、主にＶＯＡ１１の減衰によって出力値Ｐ_ＳＯＡの増加が抑制される領域である。上述したように、利得抑制領域では、光受信器１への光入力パワーが大きくなるにつれてＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}まで小さくすることにより、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡを抑制している。しかし、利得抑制領域から更に光入力パワーが大きくなり電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上となった場合（減衰領域に遷移した場合）には、上述した飽和光出力の状態となることを避けるために、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも小さくすることができない。このため、減衰領域において、ＣＰＵ１９によりＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡは最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定される。

具体的には、ＣＰＵ１９は、入力されたＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上の大きさである場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}とするＳＯＡ電流設定値をＤＡＣ２０に出力する。つまり、ＣＰＵ１９は、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上の大きさである場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが常に最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定されるようにＳＯＡ電流設定値を決定する。また、ＣＰＵ１９は、入力されたＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上の大きさである場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}とするＳＯＡ電流設定値に対応したＳＯＡ出力設定値をＤＡＣ１７に出力する。つまり、ＣＰＵ１９は、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上の大きさである場合には、ＳＯＡ出力設定値を常にほぼ一定の値とする。

減衰領域において、ＳＯＡ電流設定値およびＳＯＡ出力設定値がともに固定値とされている状態において、光入力パワーが大きくなることにより、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡがわずかに増加することとなる。これにより、モニタ信号最大値がわずかに増加し、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが増加する。ＶＯＡ制御回路１６には積分回路が設けられているので、モニタ信号最大値の増加量がわずかであってもＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡを増加させることができる。このように電圧値Ｖ_ＶＯＡが増加したＶＯＡ電圧によって光受信器１に入力される多重化信号が減衰されるので、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡの増加を抑制することができる。なお、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが増加することによるＶＯＡ１１の減衰量の増加分よりも、光入力パワーの増加分が大きくなるので、わずかではあるが、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡは徐々に増加し、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡも徐々に増加する。このときのそれぞれ徐々に増加する量は、ＶＯＡ制御回路の利得が大きいほど小さく抑えられる。

次に、光受信器１（より詳細にはＣＰＵ１９）による光増幅処理について図３を用いて説明する。図３は、図１の光受信器１による光増幅処理の一例を示すフローチャートである。

まず、初期設定として、ＳＯＡ電流設定値を光受信器１のオーバーロード規格の上限値となるような光入力パワーが入力されてもＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡがＲＯＳＡのオーバーロード規格の上限値を超えないようにＳＯＡ電流設定値を十分に小さい値（ゼロでもよい）に設定し、ＳＯＡ出力設定値を十分に小さい値に設定する（ステップＳ０）。光受信器１に電源を供給して起動あるいは再起動させた後に、どのような光入力パワーの波長多重信号を受信するかは通常は予想できない。従って、上記のように初期値を設定しておくことにより、減衰領域にて処理すべき比較的大きい光入力パワーを受信した場合でもＲＯＳＡ１４に過大な光入力パワーが入力されないように保護することができる。

次に、ＡＤＣ１８によりアナログ／ディジタル（ＡＤ）変換が行われたＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが、ＣＰＵ１９によって取得される（ステップＳ１）。つづいて、ＣＰＵ１９によって、電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３）。Ｓ３において電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さいと判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ電流設定値が取得される（ステップＳ５）。そして、ＣＰＵ１９によって、当該ＳＯＡ電流設定値が、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}とする値であるか否かが判定される（ステップＳ７）。

Ｓ７において、ＳＯＡ電流設定値がＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さい値に設定していると判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを所定のステップ幅（増加値）ａだけ増加させるＳＯＡ電流設定値が設定される（ステップＳ９）。ＳＯＡ電流の出力値Ｉ_ＳＯＡが所定のステップ幅ａで増加することに応じて、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡも所定のステップ幅で増加するように設定する。すなわち、Ｓ９の処理を行った後に、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ電流設定値の増加に伴ってＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが増加することを抑制すべく、値を増加させたＳＯＡ出力設定値がＤＡＣ１７に出力される（ステップＳ１１）。なお、このときにＳＯＡ出力設定値は、上限値Ｐ_ＳＯＡ_maxを超えないように設定される。

一方で、Ｓ７において、ＳＯＡ電流設定値がＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に設定していると判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが所定の電圧設定範囲（第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}より大きく、かつ、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以下）内となるように、ＳＯＡ出力設定値が設定される（ステップＳ１３）。なお、このときにＳＯＡ出力設定値は、上限値Ｐ_ＳＯＡ_maxを超えないように設定される。当該ＳＯＡ出力設定値が設定されると、ＣＰＵ１９に、上述の電圧設定範囲内のＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡ（モニタ値）が入力される。

Ｓ３において、電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも大きいと判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが過渡状態も含めて第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも大きいか否か（すなわち、減衰領域であるか否か）が判定される（ステップＳ１７）。Ｓ１７において電圧値Ｖ_ＶＯＡが過渡的に第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも大きいと判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ電流設定値が取得される（ステップＳ１９）。そして、ＣＰＵ１９によって、当該ＳＯＡ電流設定値が、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}とする値であるか否かが判定される（ステップＳ２１）。Ｓ２１において、ＳＯＡ電流設定値がＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きい値に設定していると判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを所定のステップ幅ｘだけ減少させるＳＯＡ電流設定値が設定される（ステップＳ２５）。ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが所定のステップ幅ｘで減少することによって、ＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡも所定のステップ幅で減少する。Ｓ１９の処理を行った後に、ＣＰＵ１９によって、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さくなりＶＯＡ１１による減衰が行われない状態となることを抑制すべく、値を減少させたＳＯＡ出力設定値がＤＡＣ１７に出力される（ステップＳ２７）。なお、このときにＳＯＡ出力設定値は、減衰領域における最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}以上となるように設定される。

一方で、Ｓ１７において、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以下であると判定された場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡとＳＯＡ出力設定値が維持されて（ステップＳ２８）、次の処理に移る。Ｓ７において、ＳＯＡ電流設定値がＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}に設定していると判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが上記の電圧設定範囲（第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}以上かつ第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以下）内となるように、ＳＯＡ出力設定値が設定される（ステップＳ１３）。また、Ｓ２１において、ＳＯＡ電流設定値がＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に設定していると判定された場合には、ＣＰＵ１９によって、ＳＯＡ出力設定値が、最小値Ｐ_{ＳＯＡ＿ＳＡＴ}に設定される（ステップＳ２３）。

Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ２７、又はＳ２８の処理が完了すると、ＣＰＵ１９によって制御を継続するか否かが判定され（ステップＳ１５）、継続する場合には再度Ｓ１の処理が行われ、継続しない場合には処理が完了する。

次に、本実施形態に係る光受信器１の作用効果について説明する。

光受信器１では、ＲＯＳＡ１４によって出力された電気信号の出力値（モニタ信号最大値）とＳＯＡ出力設定値との差分が大きいほど、ＶＯＡ制御回路１６から電圧値Ｖ_ＶＯＡが大きいＶＯＡ電圧が出力される。そして、当該ＶＯＡ電圧に応じて、ＳＯＡ１２の増幅量を決定するＳＯＡ電流が生成されている。光受信器１に電源が供給されて起動したときに、光入力パワーに応じて決まる定常状態とその定常状態に至るまでの過渡状態において、電圧値Ｖ_ＶＯＡが、所定の電圧設定範囲（第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}以上かつ第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以下）内に設定される場合（定常状態において、増幅領域の値に該当する）にはＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}とされ、過渡的に第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}よりも大きくなる場合（定常状態において、利得抑制領域の値に該当する）にはＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さく最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きくされ、第２閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＨＩＧＨ}以上である場合（定常状態において、減衰領域の値に該当する）にはＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定される。

光入力パワーに応じてＶＯＡ電圧Ｖ_ＶＯＡがほぼ安定した定常状態にて、増幅領域では、ＳＯＡ１２に対して電流上限値である最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}の電流値Ｉ_ＳＯＡを有するＳＯＡ電流が供給されるので、ＳＯＡ１２の利得を最大限に大きくすることができる。よって、長距離を伝送されて比較的小さい光入力パワーになった波長多重信号を大きく増幅でき、また、最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}を適切な値としておくことにより、ＳＯＡ出力の光デマルチプレクサ１３によって分離後の各光信号の出力値をＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの上限以下とすることができる。

同様の定常状態にて、利得抑制領域では、ＳＯＡ１２に対して最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}よりも小さく最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きい電流値Ｉ_ＳＯＡを有するＳＯＡ電流が供給されている。ＳＯＡ電流が過度に低電流となった場合には、上述したように、受信誤り率が高くなること、および、ＳＯＡ出力の光デマルチプレクサ１３による分離後の各光信号の出力値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの範囲外となり易くなることが問題となる。この点、例えば当該問題が発生しない程度に大きい電流下限値を最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}として設定し、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを当該最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}よりも大きい値となるよう調整ことにより、上述した問題が発生することを抑制することができる。

また、定常状態にて、減衰領域においても、ＳＯＡ電流が利得制限領域および減衰領域における最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定されるので、上述した問題が発生することを抑制することができる。ＳＯＡ電流が最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定された減衰領域では、光受信器１への光入力パワーが更に増加した場合には、電圧値Ｖ_ＶＯＡが大きくなり、ＶＯＡ１１の減衰量が増加する。これにより、光受信器１への光入力パワーが増加する場合において、当該増加に対応するようにＶＯＡ１１の減衰量を増やすことができ、ＳＯＡ電流を最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}に固定している状態であってもＳＯＡ出力の光デマルチプレクサ１３による分離後の各光信号の出力値をＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの範囲内とすることができる。

なお、例えば、減衰領域だけでなく増幅領域および利得抑制領域においても、ＳＯＡ電流の電流値を固定とする場合には、ＳＯＡへの光入力パワーが光受信器に要求される波長多重信号のダイナミックレンジの下限値近くでもＳＯＡ出力の出力値をＲＯＳＡのダイナミックレンジの範囲内とすべく、ＳＯＡ電流の電流値が大きい値で固定される。この場合に、反対に、光受信器１への光入力パワーがダイナミックレンジの上限値近くになったとき、ＶＯＡにより大きく減衰された光信号がＳＯＡにより大きく増幅される構成となる。そのように一度ＶＯＡ１１によって減衰させた信号をＳＯＡ１２によって増幅させると、消光比の低い光源又はストレスド波形等を受信した際に、受信誤り率が高くなるおそれがある。この点、光受信器１では、減衰領域以外では、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが一定とされていないので、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡに応じてＳＯＡ１２の利得を決定することができ、ＶＯＡ１１による減衰量を必要最小限とすることができる。そして、減衰領域においてＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを固定値とする場合にも、当該ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを最小値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＩＮ}として極力小さくすることができるので、ＳＯＡ１２の利得を小さくし、ＶＯＡ１１による減衰量を必要最小限とすることができる。ＶＯＡ１１による減衰量を必要最小限にすることにより、消光比の低い光源又はストレスド波形等を受信した際に、受信誤り率が高くなることを抑制することができる。

また、光受信器１では、ＶＯＡ制御回路１６が、ＲＯＳＡ１４ａ、ＲＯＳＡ１４ｂ、ＲＯＳＡ１４ｃ、およびＲＯＳＡ１４ｄによって出力された電気信号のうち、出力値が最大である電気信号の出力値（モニタ信号最大値）を、ＳＯＡ出力設定値と比較する。これにより、ＶＯＡ制御回路１６からは、同一の出力値Ｐ_ＳＯＡのＳＯＡ出力に対して出力され得るＶＯＡ電圧のうち、電圧値Ｖ_ＶＯＡが最大のＶＯＡ電圧が出力されることになる。ここで、利得抑制領域では、電圧値Ｖ_ＶＯＡが大きいほど、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡおよびＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが小さくなるように制御される。例えば、利得抑制領域において、ＶＯＡ制御回路１６から、出力値が最大でない電気信号に基づくＶＯＡ電圧が出力された場合には、出力値がモニタ信号最大値である電気信号に基づくＶＯＡ電圧が出力された場合と比較して、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが大きくなる。利得抑制領域において、電流値Ｉ_ＳＯＡがモニタ信号最大値を考慮した値でない場合には、電流値Ｉ_ＳＯＡがモニタ信号最大値を考慮した値である場合と比較してＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡが大きくなるので、ＳＯＡ出力の分離後の出力値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの上限値を超えるおそれがある。この点、出力され得るＶＯＡ電圧のうち電圧値Ｖ_ＶＯＡが最大のＶＯＡ電圧に応じたＳＯＡ電流（電流値Ｉ_ＳＯＡがモニタ信号最大値を考慮した値であるＳＯＡ電流）を用いることにより、ＳＯＡ出力の分離後の出力値がＲＯＳＡ１４のダイナミックレンジの上限値を超えることを効果的に抑制することができる。

また、光受信器1では、ＣＰＵ１９が、ＶＯＡ電圧の電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さい場合であって、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡが所定の最大値Ｉ_{ＳＯＡ＿ＭＡＸ}（電流上限値）となっていない場合には、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを所定のステップ幅（増加値）ａだけ増加させる。この場合、電圧値Ｖ_ＶＯＡが第１閾値Ｖ_{ＶＯＡ＿ＬＯＷ}よりも小さい場合において、フィードバック制御を行いながら所定のステップ幅（増加値）で徐々にＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを増加させることができる。所定のステップ幅で徐々に増加させることにより、光受信器１への光入力が比較的大きい場合に、ＲＯＳＡ１４の受光素子に入力する光信号が急激に大きくなることを抑制することができる。これにより、大きな光信号によってＲＯＳＡ１４の受光素子の機能が劣化することを抑制できる。あるいは、初期設定の際に、ＳＯＡ電流の電流値Ｉ_ＳＯＡを光受信器１のオーバーロード規格の上限値となるような光入力パワーが入力されてもＳＯＡ出力の出力値Ｐ_ＳＯＡがＲＯＳＡのオーバーロード規格の上限値を超えないように十分に小さい値（ゼロでも良い）に設定し、ＳＯＡ出力設定値を十分に小さい値に設定することによって、起動後に比較的大きい光入力パワーの波長多重信号を受信した場合でもＲＯＳＡ１４に過大な光入力パワーが入力されないように保護することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば図４に示される光受信器１Ａのように、ＶＯＡ制御回路１６とは別に差動増幅回路３０が設けられ、当該差動増幅回路３０から出力される制御誤差信号に基づいて、ＳＯＡ電流の制御が行われてもよい。この場合、ＶＯＡ制御回路１６からはＶＯＡ１１に対してのみＶＯＡ電圧が出力される。差動増幅回路３０は、ＶＯＡ制御回路１６と同様に、ＲＯＳＡ１４によって出力された電気信号の出力値（モニタ信号最大値）を、ＳＯＡ出力設定値と比較し、当該比較の結果に応じて、ＳＯＡ電流設定値の決定に用いられる制御誤差信号（決定信号）を出力する。当該制御誤差信号の出力値はＡＤＣ１８によってアナログ／ディジタル（ＡＤ）変換され、制御誤差モニタ値としてＣＰＵ１９に出力される。ＣＰＵ１９は、制御誤差モニタ値に応じて、ＳＯＡ電流設定値を決定する。このようにＶＯＡ制御回路１６とは別に差動増幅回路３０を設けることにより、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧とは独立した別の信号である、制御誤差信号の出力値（制御誤差モニタ値）に応じてＳＯＡ電流を制御することができる。これにより、ＶＯＡ制御回路１６から出力されるＶＯＡ電圧の出力値が小さい状態（ＶＯＡ１１が動作を始める前の状態）においても、差動増幅回路３０から出力される制御誤差信号の利得や電圧範囲をＳＯＡ電流の制御に適した値に設定することができる。よって、ＳＯＡ電流のより正確な制御が可能となる。

また、例えば図５に示される光受信器１Ｂのように、ＳＯＡ駆動回路２１ＢからＡＤＣ１８Ｂに対してＳＯＡ電流の電流値が出力される構成（ＳＯＡ電流をモニタリングする構成）であってもよい。光トランシーバでは、図５に示されるＣＤＲ（Clock Data Recovery）４０又はGearbox IC等により、ＲＯＳＡ１４から出力された電気信号の各データビットの判別が行われる。この際、判別に用いられる所定の閾値の最適設定値は、ＳＯＡ利得に応じて変換する。そこで、光受信器１Ｂでは、ＳＯＡ電流がモニタリングされ、当該ＳＯＡ電流の電流値と所定の計算式又はルックアップテーブルとに基づき、判別に用いられる閾値の最適設定値を決定している。具体的には、ＣＰＵ１９Ｂは、ＲＯＳＡ１４の各レーン（各チャネル）から出力される電気信号を受信するＣＤＲ４０毎に、上述した閾値の初期設定値を設定している。当該初期設定値は、ＳＯＡ電流が電流上限値とされた場合の最適設定値とされている。ＳＯＡ駆動回路２１ＢからＳＯＡ電流の電流値（モニタ電流値）が出力されると、ＣＰＵ１９Ｂは、当該モニタ電流値と電流上限値との差分から補正値を算出する。そして、ＣＰＵ１９Ｂは、当該補正値により初期設定値を補正することにより、現状のＳＯＡ電流に応じた、最適設定値を各ＣＤＲ４０に設定する。これにより、特に光受信器１Ｂへの光入力パワーが大きい条件下において、光入力パワーが小さいい条件下に対して選択した設定値からより最適な設定値に補正（調整）することができ、十分な動作マージンを確保することができる。

また、光受信器は、互いに波長の異なる４つの光信号が多重化された多重化信号を受信するとして説明したがこれに限定されず、互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された多重化信号を受信する受信器であればよい。また、ＶＯＡ制御回路は、ＲＯＳＡによって出力された電気信号の出力値として、モニタ信号最大値を用いるとして説明したがこれに限定されず、例えば各電気信号の出力値の平均値等を用いてもよい。

また、４つのＲＯＳＡのダイナミックレンジは、互いに共通であるとして説明したがこれに限定されず、それぞれのダイナミックレンジが互いに異なっていてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…光受信器、１１…ＶＯＡ、１２…ＳＯＡ、１３…光デマルチプレクサ（光分波器）、１４…ＲＯＳＡ、１５…最大値出力回路（モニタ信号回路）１６…ＶＯＡ制御回路、１９…ＣＰＵ、２１，２１Ｂ…ＳＯＡ駆動回路。

Claims

光受信信号を受信する光受信器であって、
第１の制御信号に応じて増減する減衰量によって前記光受信信号を減衰させた第1の光出力を出力する可変光減衰器と、
第２の制御信号に応じて増減する利得によって前記第1の光出力を増幅した第２の光出力を出力する半導体光増幅器と、
前記第２の光出力を電気信号に変換し、前記電気信号に応じたモニタ信号を出力する光受信部と、
前記モニタ信号と出力設定信号とを比較し、当該比較の結果に応じて前記第１の制御信号を生成する比較回路と、
前記第１の制御信号に応じて前記第２の制御信号および前記出力設定信号を生成する制御部と、
を備え、
前記比較回路は、前記モニタ信号が前記出力設定信号よりも大きいときは、前記モニタ信号と前記出力設定信号との差分が大きくなるほど前記第１の制御信号を大きくし、前記モニタ信号が前記出力設定信号よりも小さいときは、前記第１の制御信号として所定の範囲内の出力値を出力し、
前記可変光減衰器は、前記第１の制御信号が大きいほど前記減衰量を大きくし、
前記半導体光増幅器は、前記第２の制御信号が大きくなるほど前記利得を大きくし、
前記制御部は、
前記第１の制御信号が第１の閾値よりも小さいときは、前記第２の制御信号を第１の上限値より小さい範囲内で第１の増加値だけ増やすとともに前記出力設定信号を前記第１の上限値に応じて設定される第２の上限値より小さい範囲内で前記第１の増加値に応じて増やし、
前記第１の制御信号が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値より大きいときは、前記第２の制御信号を前記第１の上限値よりも小さい第１の下限値より大きい範囲内で第１の減少値だけ減らすとともに前記出力設定信号を前記第１の下限値に応じて設定される第２の下限値より大きい範囲内で前記第１の減少値に応じて減らし、
前記第１の制御信号が前記第１の閾値以上、かつ、前記第２の閾値以下の範囲内にあるときは、前記第２の制御信号及び前記出力設定信号を同じ値に維持する、
光受信器。
前記光受信信号は、互いに異なる複数の光信号が多重化されて構成され、
前記光受信部は、前記光受信信号を前記複数の光信号に分離する光分波器と、前記光分波器によって分離された前記複数の光信号のそれぞれに応じて電気信号を生成する複数の受光素子と、前記複数の受光素子によって生成された前記電気信号のうち、出力値が最大である前記電気信号の出力値を前記モニタ信号として出力するモニタ信号回路と、を有する、請求項１に記載の光受信器。
前記制御部は、定常動作状態において、
前記第１の制御信号が、前記第１の閾値以上、かつ、前記第２の閾値以下の範囲内にあるとき、前記光受信信号の光パワー値が第１の境界値に達するまでは前記第２の制御信号を前記第１の上限値に設定し、前記第１の境界値を超えて前記第１の境界値より大きい第２の境界値に達するまでは前記第２の制御信号を前記光受信信号の光パワー値の増加とともに減少させ、前記第１の制御信号が、前記第２の閾値より大きいとき、前記第２の制御信号を前記第１の下限値に設定する、請求項１又は２に記載の光受信器。
光受信信号を受信し、
第１の制御信号を受け、前記第１の制御信号が大きいほど大きくなる減衰量によって前記光受信信号を減衰させた第1の光出力を出力する可変光減衰器と、
第２の制御信号を受け、前記第２の制御信号が大きいほど大きくなる利得によって前記第1の光出力を増幅した第２の光出力を出力する半導体光増幅器と、
前記第２の光出力を電気信号に変換し、前記電気信号に応じたモニタ信号を出力する光受信部と、
前記モニタ信号と出力設定信号とを比較し、当該比較の結果に応じて前記第１の制御信号を生成する比較回路と、
前記第１の制御信号に応じて前記第２の制御信号および前記出力設定信号を生成する制御部と、
を備える光受信器の制御方法であって、
前記モニタ信号が前記出力設定信号よりも大きいときは、前記モニタ信号と前記出力設定信号との差分が大きくなるほど前記第１の制御信号を大きくし、前記モニタ信号が前記出力設定信号よりも小さいときは、前記第１の制御信号として所定の範囲内の出力値を出力し、
前記光受信信号の光パワー値が第１の境界値以下のときは、前記第２の制御信号を第１の上限値に近づけるとともに前記出力設定信号を前記モニタ信号に近づけ、前記光受信信号の光パワー値が前記第１の境界値より大きく、かつ、前記第１の境界値より大きい第２の境界値よりも小さいときは、前記光受信信号が大きくなるについて前記第２の制御信号を小さくするとともに前記出力設定信号を小さくし、前記光受信信号の光パワー値が前記第２の境界値以上のときは、前記第２の制御信号を前記第１の上限値より小さい第１の下限値に近づけるとともに前記出力設定信号を前記第１の下限値に応じて設定される第２の下限値に近づける、
光受信器の制御方法。