WO2004040719A1

WO2004040719A1 - 光増幅器の制御装置及び制御方法

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Publication number: WO2004040719A1
Application number: PCT/JP2002/011447
Authority: WO
Inventors: Masato Oota; Nobukazu Koizumi; Yohei Koganei
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-05-13
Also published as: JPWO2004040719A1; US20070070492A1; EP1557916A4; US7158290B2; US7388711B2; EP1557916A1; JP4603361B2; US20050116147A1

Abstract

光増幅器の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて光増幅器の利得を制御する制御手段（１１）と、上記の入力光パワー及び出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて制御手段（１１）による光増幅器の利得制御量を変化させる利得制御量可変手段（１２）とをそなえるように構成する。これにより、光増幅器の入力パワー変動に、発振現象，光増幅器の大型化，消費電力及び発熱の増大化を生じさせることなく、高速に追従することができ、安定した光通信を実現できる。

Description

光増幅器の制御装置及び制御方法技術分野

本発明は、波長多重光伝送システム等の光通信システムにおいて使用される光増幅器の制御装置及び制御方法に関する。背景技術明

光通信システムでは、良く知られているように、所定間隔ごとに光増幅器を設けることにより長距離伝送が実現されている。例えば、太平洋を横断する光伝送書

路上には、数 1 0個〜数 1 0 0個の光増幅器が設けられている。この光増幅器には、エルビウム（Er) ゃプラセォジゥム（Pr)、ツリウム（Tm) 等の希土類ィォンを添加した光ファイバを増幅媒体として用いるものがあり、中でも、他に比べて高出力，高利得，広帯域が得られる、エルビウムイオンをドープした光フアイノ (EDF： Erbium Doped Fiber) が良く用いられている。

一方、近年のインターネットの普及などに伴って、ネットワークを介して伝送される情報量が急激に増カ卩してきており、伝送システムのさらなる大容量化が求められている。そして、伝送システムの大容量化を実現する技術の 1つとして、波長多重 (WDM： Wavelength Division Multiplex)伝送方式が既に実用化されている。

この WDM伝送システムでは、互いに波長の異なる複数の信号光（チャネル）が多重化されて 1本の光伝送路（光ファイバ）を介して伝送される。したがって、 WDM伝送システムにおいて使用される光増幅器は、複数の信号光を一括して増幅できることが要求される。

また、近年、より柔軟なネットワーク構成を実現するのに、各信号光（チヤネル）を個別に増減設できる OADM (Optical Add-Drop Multiplex) 装置も実用化されており、光伝送路を伝送される信号光パワーは一定にならない。このように、チャネル数の変化（この変化は一部のチャネルに障害が生じた場合にも当然生じる）により信号光パワーが大きく変動すると、他チャネルの信号光が正常に受信'復調できなつてしまう。

そこで、従来の光通信システムでは、 WDM信号の信号波長数が変化した場合でも、光増幅器において増幅利得を一定に制御することで、各信号波長の出力パヮ一が一定になるように制御することが行なわれる。かかる制御方式を A G C (Automatic Gam Control)といつ。

具体的には、光増幅器の出力光パワーをモニタし、そのモニタ値に基づいて光増幅器の出力光パワーが一定となるように光増幅器の増幅利得（実際には例えば励起光パワー）を制御することが行なわれる。

しかしながら、このような従来の制御方式（AG C) では、入力光パワーが変化してから、その影響を適切に制御するまでに数 1 0 m s程度の時間を要するため、信号光波長の増減設に制約が生じている。また、事故による断線等が生じた場合には、長時間にわたって他波長の信号レベルへの影響が生じてしまう。

このため、光増幅器の AG Cには、入力光パワーの変化に高速に追従して短時間で出力光パワーを一定制御できることが望まれる。しかし、 AG Cの応答速度を無制限に高速ィ匕してしまうと、発振現象が生じてしまうおそれがある。

そこで、 AG Cの高速化手法として、従来は、例えば、特開平 9-200145号公報（以下、特許文献 1という）ゃ特開平 7-221737号公報（以下、特許文献 2という）で提案されているような技術がある。

即ち、まず、特許文献 1に記載の技術では、増幅すべき光信号を所定の遅延時間を有する光ファイバを介して光増幅器 (E D F) に入力する構成とし、その光フアイパの入力端に信号光が到達したことを検知したときからその信号光が E D Fに到達するまでの間に励起光の供給を開始することが行なわれる（例えば、特許文献 1の段落〔0 0 3 4；] 〜〔0 0 3 9〕参照)。これにより、励起光制御に要する時間に上記遅延時間分だけ余裕をもたせることが可能となり、その結果、光サージの発生を抑制しながら、 AG Cの応答速度も向上することが可能になる。一方、特許文献 2に記載の技術では、入力信号光の変化を相殺するための調節光を光増幅器に信号光の伝送方向とは逆方向から入力し、その調節光に応答して光増幅器の励起光を制御することにより光増幅器の出力一定制御が行なわれる。この手法によれば、制御すべき光増幅器の入力光パワーの範囲を狭くすることができるので、容易に AG Cの応答速度を向上することが可能である（例えば、特許文献 2の段落〔0 0 1 6〕〜〔0 0 2 7〕参照)。

しかしながら、特許文献 1に記載の技術では、光増幅器へ入力する信每光を遅延させるための光ファイバを余分に設けているため、その光ファイバによる特性 . 劣ィ匕と、光増幅器の大型ィ匕を招く結果となる。また、特許文献 2に記載の技術では、調節光の高速制御が必要となり、また、当該調節光出力による光増幅器の消費電力及び発熱の増大を招く結果となる。

本発明は、以上のような課題に鑑み創案されたもので、信号光の入力パワー変動に、発振現象，光増幅器の大型化，消費電力及ぴ発熱の増大ィ匕を生じさせることなく、高速に追従することのできる、光増幅器の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。発明の開示

上記の目的を達成するために、本発明の光増幅器の制御装置及び制御方法は、以下の各手段をそなえていることを特徴としている。

(1)光増幅器の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器の利得を制御する第 1の制御手段

(2)該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて該第 1の制御手段による該光増幅器の利得制御量を変化させる利得制御量可変手段ここで、上記の第 1の制御手段は、該入力光パワーと該出力光パワーとに基づいて該光増幅器の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該利得制御量を求める利得制御量演算器をそなえるとともに、上記の利得制御量可変手段は、該差分に対する係数を該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させる係数制御器をそなえて構成してもよい。

また、上記の第 1の制御手段は、該入力光パワーと該出力光パワーとに基づいて該光増幅器の目標利得からの差分を求め、その差分と当該差分の積分値とに基づいて該利得制御量を求める利得制御量演算器をそなえるとともに、上記の利得制御量可変手段は、該差分に対する係数を該入力光パワー及び該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させる係数制御器をそなえて構成してもよい。

さらに、上記の第 1の制御手段は、該入力光パワーと該出力光パワーとに基づいて該光増幅器の目標利得からの差分を求め、その差分と当該差分の積分値とに基づいて該利得制御量を求める利得制御量演算器をそなえるとともに、上記の利得制御量可変手段は、該差分に対する係数と該積分値に対する係数とをそれぞれ該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させる係数制御器をそなえて構成してもよい。

また、本光増幅器の制御装置は、該入力光パワーに基づいて該光増幅器の利得をフィードフォヮ一ド制御する第 2の制御手段をさらにそなえ、上記の第 1の制御手段と第 2の制御手段との組み合わせで光増幅器の利得を制御するように構成してもよい。

さらに、上記の光増幅器が、第 1の励起光源と第 2の励起光源とを有する場合に、上記の第 1の制御手段は、該第 1の励起光源に期待する出力光パワーが得られないときに、該第 2の励起光源で不足分を補うための利得制御量を求める不足分決定部と、この不足分決定部で求められた該利得制御量に対して、該第 1の励起光源に期待する出力光パワーが足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施す変換部とをそなえていてもよい。また、本発明の光増幅器の制御装置は、第 1の励起光源と第 2の励起光源とを有する光増幅器の制御装置であって、該光増幅器の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該光増幅器の利得を制御する制御手段をそなえ、この制御手段が、該第 1の励起光源に期待する励起光パワーが得られないときに、該第 2の励起光源で不足分を補うための利得制御量を求める不足分決定部と、この不足分決定部で求められた該利得制御量に対して、該第 1の励起光源に期待する励起光パワーが足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施す変換部とをそなえたことを特徴としている。

さらに、本発明の光増幅器の制御方法は、（1)光増幅器の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器の利得を制御する際の利得制御量を求め、（2)求めた該利得制御量を該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させることを特徴としている。 .

また、本発明の光増幅器の制御方法は、第 1の励起光源と第 2の励起光源とを有する光増幅器の制御方法であって、該光増幅器の入力光パヮ一と出力光パワーとに基づいて該光増幅器の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該光増幅器の利得を制御するにあたって、（1)該第 1の励起光源に期待する励起光パヮ一が得られないときに、該第 2の励起光源で不足分を補うための利得制御量を求め、（2)当該利得制御量に対して、該第 1の励起光源に期待する励起光パワーが足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施すことを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態に係る光増幅器の要部の構成を示すプロック図である。

図 2は図 1に示す制御部の構成を示すプロック図である。

図 3は本実施形態に係る入力光パワーに対する必要なフィードパック係数と収束限界との関係を示す図である。

図 4は図 2に示すフィ一ドバック制御部及ぴフィ一ドパック係数制御部の構成を示すブロック図である。 ■

図 5は図 4に示すフィ一ドバック制御部及ぴフィ一ドパック係数制御部の第 1 変形例を示すプロック図である。

図 6は図 4に示すフィ一ドパック制御部及ぴフィ一ドパック係数制御部の第 2 変形例を示すプロック図である。

図 7は本発明の第 2実施形態に係る光増幅器の制御部の構成を示すプロック図である。

図 8は図 7に示すフィ一ドパック制御部，フィードパック係数制御部及ぴフィードフォヮード制御部の構成を示すプロック図である。

図 9は図 8に示すフィ一ドパック制御部，フィードパック係数制御部及ぴフィードフォヮード制御部の第 1変形例を示すプロック図である。図 1 0は図 8に示すフィ一ドパック制御部，フィードパック係数制御部及ぴフイードフォヮ一ド制御部の第 2変形例を示すプロック図である。

図 1 1は本発明の第 3実施形態に係る光増幅器の要部の構成を示すプロック図である。

図 1 2は図 1 1に示す制御部の構成を示すプロック図である。

図 1 3は図 1 3に示す制御部の変形例を示すプロック図である。

図 1 4は励起光パワー制御（補正なし）を説明すべく励起光制御値と励起光パヮ一との関係を示す図である。

図 1 5は図 1 2に示す制御部による励起光パワー制御（補正あり）を説明すベく励起光制御値と励起光パヮ一との関係を示す図である。発明を実施するための最良の形態

〔A〕第 1実施形態の説明

図 1は本発明の第 1実施形態に係る光増幅器の要部の構成を示すプロック図で、この図 1に示す光増幅器 1は、光分波器 2， 3， 6 , エルビウム添加光ファイバ (E D F) 4 , ゲインイコライザ 5，光センサ 7， 9 , 励起光源 8及び制御部（制御装置） 1 0をそなえて構成されている。

ここで、光分波器 2は、光伝送路 2 0から受信される WDM信号光（主信号光）の一部を分岐して一方を E D F 4側へ出力するとともに他方をパヮーモニタのためのモユタ光として光センサ 7へ出力するものであり、光分波器 3は、光分波器 2からの主信号光に励起光源 8から供給される励起光（ポンプ光）を結合するためのものである。

また、 E D F 4は、光合波器 3からの主信号を上記励起光により増幅するものであり、ゲインイコライザ 5は、この E D F 4の増幅出力の利得（ゲイン）を主信号光の各波長の利得を等化（平坦化）するためのものであり、光分波器 6は、このゲインイコライザ 5の等化出力の一部を分岐して、一方を出力側の光伝送路 3 0へ出力するとともに他方をパワーモニタのためのモニタ光として光センサ 9 へ出力するものである。

一方、光センサ 7は、光分波器 2で分岐されてくるモニタ光を受光してその受光量（パワー）に応じた電気信号を生成するものであり、光センサ 9は、同様に、光分波器 6で分岐されてくるモニタ光を受光してその受光量（パワー）に応じた電気信号を生成するもので、いずれも、例えば、フォトダイオード（PD) により構成される。つまり、上記の光センサ 7は、光増幅器として機能する EDF 4 の入力光パワーを測定する入力光測定手段、光センサ 9は、 EDF4の出力光パヮーを測定する出力光測定手段としてそれぞれ機能するのである。

また、励起光源 8は、 EDF 4のための励起光を生成するためのもので、例えば、レーザダイオード（LD) により構成される。

そして、制御部 1 0は、上記の各光センサ 7 , 9によるパワー測定結果（入力光パワー及ぴ出力光パワー）に基づいて励起光源 8の励起光パワーを制御して、 EDF 4の利得を一定制御（ A G C： Automatic Gain Control) するためのものであるが、本実施形態では、入力光パワーの急激な変動に対しても十分追従できるよう、従来よりも AG C制御の応答速度を向上するための工夫がなされている。具体的に、本実施形態の制御部 1 0は、例えば図 2に示すように、フィードパック制御部 1 1及ぴフィードパック係数制御部 1 2をそなえて構成される。

ここで、フィードパック制御部（第 1の制御手段） 1 1は、光センサ 7， 9でそれぞれモニタされた入力光パヮ一及び出力光パヮ一に基づいて E DF 4の利得

(即ち、励起光パワー）をフィードパック制御する際の制御量を求めるもので、具体的には、例えば、以下の計算式（1) で制御量を求めるようになつている。

LD_0Ul =ax(P_inxG-P_0Ul)-(l)

LD_0Ut：励起光パワー

：入力光パワー

P_out出力光パワー

G:目標利得

このため、フィードパック制御部 1 1は、例えば図 4に示すように、入力光パヮー P_inと目標利得 Gとを乗算する乗算器 1 1—3と、その乗算結果から出力光パワー P。_utを減算して差分を求める減算器 1 1—2と、得られた差分にフィードバック係数 aを乗算して励起光制御値を求める乗算器 1 1一 3とをそなえて構成される。つまり、これらの乗算器 1 1— 1，減算器 11—2及び乗算器 11—3は、光増幅器 1の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて光増幅器 1の目標利得 Gからの差分（入力光パワー P_inX目標利得 G—出力光パワー P。_ut) を求め、その差分に基づいて利得制御量を求める利得制御量演算器としての機能を果たすのである。

ここで、反応の早いフィードパック制御を行なうためには、上記の式（1) における係数（フィードパック係数） aを大きくすれば良いが、この係数 aを無制限に大きくすると、 EDF 4の出力が発振してしまい収束しなくなる。特に、光増幅器としてよく用いられている E DF では、その特性のために発振を起こしやすく、入力光パワーの急激な変動に対しても十分追従できるほどフィードバック係数 aを大きくとることができない。

しかしながら、励起光パワーの変化に対する EDF 4の過渡現象を考慮し、入出力光パワーに応じたフィードパック係数 aにすることで、発振しない状態のまま、より高速な制御を実現できる。例えば、 EDF4では、入力光パワーと発振状態となる係数（収束限界） a及び十分な性能（高速応答性能）を確保できる係数 aとの関係は図 3に示すようになる。この図 3に示すように、係数 aを大きくする必要のあるところでは発振しにくい特性をもつことが分かる。

そこで、本実施形態では、フィードパック係数制御部（利得制御量可変手段） 12により、フィードパック係数 aを光センサ 7でモニタされた入力光パワー P _inに応じて制御（可変）する。具体的には、図 4に示すように、図 3中に示す必要なフィードパック係数 aの関数 f i (関数演算器 12—1) により制御する。ここで、図 3中に示す必要なフィードバック係数 aの関数 f iは、例えば、以下の式（2) で表すことができる。

f

X収束限界 … (2)

この式（2) において、「b」は 0以上 1未満の定数であるが、これはどの程度の高速応答性能が必要かで決まる。また、「収束限界」は、例えば EDF4に 20dB 程度の利得をもたせる場合、以下の式（3) で表すことができる。

' 収束限界ニ。/!^ ··· (3)

したがって、関数 f iは、 f != b C Pin … （4 )

と表すことができる。ただし、上記の式（3 )，（4 ) における「Ρ_ώ」は入力光パワー、「c」は E D F特性や利得によって決まる定数をそれぞれ表す。なお、入力光パワーが小さい場合、この式（4 ) をそのまま用いるとフィードパック係数 aが大きくなり、応答が高速すぎたり演算回路が複雑になるので、入力光パワーの小さいところではフィードパック係数 aを一定にしたり、「 b」の値を変化させたりした方が良いこともある。

また、小さな論理回路等で上記の各制御部 1 1及び 1 2を実装する場合には、上記関数 f iの除算を実現が困難となるが、例えば、関数 f iをテーブル形式のデータとして RAM等の所要メモリにもたせて実装することにより実現可能である。上述の構成により、本実施形態の光増幅器 1では、光増幅器 1 (E D F 4 ) の入力光パワー P inと出力光パワー P_outとがそれぞれ光センサ 7， 9において測定され、フィードパック制御部 1 1において、測定された入力光パヮー P _inと出力光パワー P _inとに基づいて目標利得 Gからの差分（入力光パヮー P _in X目標利得 G 一出力光パワー P。_ut) が減算器 1 1—2により求められ、得られた差分にフィードパック係数 aが乗算器 1 1 _ 3にて乗じられて、励起光制御値が求められる。そして、この際、上記フィードパック係数 aが、フィードパック係数制御部 1 2 (関数により入力光パワー P_inに応じて可変されて、「収束限界」以下で必要十分な値となり、発振現象を生じさせることなく、 E D F 4のAG Cを高速化することができる。特に、本例では、フィードフォワード制御部 1 3によるフイードフォヮ一ド制御も併せて行なうので、より高速な A G Cを実現できる。したがって、 WDM伝送システムにおいて使用される光増幅器 1に対する信号光の入力パワー変動に、発振現象，光増幅器の大型化，消費電力及び発熱の増大化を生じさせることなく、高速に追従することができ、光増幅器 1の出力パワー変動を抑制することができる。具体的には、信号光として使用されている波長（チヤンネル）の数が変動したときに、各信号光の出力パワー変動を小さくすることができる。その結果、従来よりも安定した WDM光通信を実現することができる。

(A 1 ) 第 1変形例の説明

図 5は上述した制御部 1 0 (フィードパック制御部 1 1及ぴフィ一ドパック係数制御部 1 3 ) の第 1変形例を示すプロック図で、この図 5では、図 4に示す構成に比して、フィードパック制御部 1 1が、上述した乗算器 1 1— 1， 1 1一 3，減算器 1 1—2に加えて、積分器 1 1— 4，乗算器 1 1—5及び加算器 1 1一 6 をさらにそなえている点が異なる。なお、その他の構成要素（既述の符号と同一符号を付したもの）はそれぞれ特に断らない限り既述のものと同一もしくは同様のものであり、以降の変形例においても同様である。

ここで、積分器 1 1—4は、減算器 1 1—2で得られた差分を積分するものであり、乗算器 1 1一 5は、この積分器 1 1—4で得られた上記差分についての積分値に所定の係数を乗算するものであり、加算器 1 1—6は、この乗算器 1 5での乗算結果と乗算器 1 1 - 3の乗算結果とを加算して、励起光制御値を求めるものである。

つまり、本例のフィードパック制御部 1 1の各構成要素 1 1一 1〜 1 1一 6は、光増幅器 1の入力光パワー P _inと出力光パワー P _outとに基づいて目標利得 Gからの差分（入力光パワー P _inX目標利得 G—出力光パワー P。_ut) を求め、その差分と当該差分の積分値とに基づいて光増幅器 1の利得制御量を求める利得制御量演算器として機能するのである。

このような構成によっても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、上述した実施形態に比して、より安定した AG Cを実現できる。

(A 2 ) 第 2変形例の説明

図 6は上述した制御部 1 0 (フィードパック制御部 1 1及ぴフィ一ドパック係数制御部 1 3 ) の第 2変形例を示すブロック図で、この図 6では、図 5に示した構成に比して、フィードパック係数制御部 1 2力前記の関数（関数演算器 1 2 - 1 ) に加えて関数 f ₂(関数演算器 1 2— 2)をそなえるとともに、その関数 f ₂の出力がフィードパック制御部 1 1の乗算器 1 1—5にて積分器 1 1一 4の出力と乗算される構成になっている点が異なる。

ここで、上記の関数 f ₂は、上述した関数における「C」の値が異なるだけの関数である（E D F特性や利得，アンプ構成等によって異なる）。つまり、本例では、フィードパック制御部 1 1において、減算器 1 1—2により得られた差分のみならず、積分器 1 1一 4で得られたその差分の積分値についても乗じる係数をも関数 f 2により入力光パワー Pinに応じて可変するようになっているのである。

したがって、この場合も、上述した実施形態及び第 1変形例と同様の作用効果が得られるとともに、図 5に示すものに比して、より高速且つ安定した AG Cを実現できる。

〔B〕第 2実施形態の説明

図 7は本発明の第 2実施形態に係る光増幅器の制御部の構成を示すプロック図で、この図 7に示す制御部 1 0は、図 2に示すものに比して、フィードフォヮ一ド制御部 1 3及び加算器 1 4をさらにそなえている点が異なる。

ここで、フィードフォヮ一ド制御部（第 2の制御手段） 1 3は、光センサ 7でモニタされた入力光パワー P inに応じて励起光パヮーをフィードフォヮ一ド制御する際の制御量（励起光制御値）を求めるものであり、力 U算器 1 4は、各制御部 1 1及び 1 3で求められた励起光制御値を加算して励起光制御信号として励起光源 8に供給するものである。

具体的に、この場合は、例えば図 8に示すように、フィードパック制御部 1 1 が既述のものと同様の乗算器 1 1— 1， 1 1一 3及ぴ減算器 1 1一 2をそなえて構成され、フィードパック係数制御部 1 2が既述のものと同様の関数 £ （関数演算器 1 2— 1 ) をそなえて構成され、さらに、フィードフォワード制御部 1 3がフィードフォヮ一ド関数 f ₃ (関数演算器 1 3 - 1 )をそなえて構成される。なお、フィードフォヮ一ド関数 f 3は公知のフィードフォヮード制御に用いる関数でよい。

つまり、本実施形態の制御部 1 0は、フィードパック制御部 1 1とフィードフォヮード制御部 1 3との組み合わせで光増幅器 1の利得を制御するように構成されているのである。これにより、第 1実施形態に比して、さらに光増幅器 1の A G Cを、発振現象を生じさせることなく、高速化することが可能となる。

なお、このようにフィードフォワード制御部 1 3を用いる場合も、図 5，図 6 により前述した構成と同様に、例えば図 9，図 1 0にそれぞれ示すように、フィードパック制御部 1 1を、減算器 1 1一 2により得られる差分の積分値をフィードパック制御に用いる構成としてもよいし、力かる構成において積分値に乗じる係数をも関数 f₂により可変にする構成としてもよい。いずれの場合も、光増幅器 1の AGCをより安定して高速に実施することが可能になる。

〔C〕第 3実施形態の説明

図 11は本発明の第 3実施形態に係る光増幅器の要部の構成を示すプロック図で、この図 11に示す光増幅器 1は、図 1に示すものに比して、複数（ここでは、 2つ）の励起光源 8— 1， 8— 2が設けられるとともに、励起光源 8— 2で生成された励起光を E D F 4の後方から E D F 4に入力するための光合波器 3 ' が E DF 4とゲインイコライザ 5との間に設けられている点が異なる。

そして、この場合の制御部 10も、図 2に示すものと同様のフィードパック制御部 11とフィードパック係数制御部 12とをそなえているが、この場合は、フィ一ドパック制御部 11として、例えば図 12に示すように、関数 f 4 (電流値演算器 11 A— 7), 関数 f ₅ (電流値演算器 11 B— 7)，関数 f c (変換演算器 1 1 B— 8)，リミッタ 11A— 8, 11 B— 9をそなえて構成されている。なお、乗算器 11— 1，減算器 11— 2，乗算器 11一 3，関数はそれぞれ既述のものと同一もしくは同様のものである。

ここで、上記の関数 f ₄ (電流値演算器 11 A-7) は、前述したように乗算器 11一 3により求められた励起光制御値から一方（第 1) の励起光源 8—1を駆動するための電流値を求めるものであり、リミッタ 11 A— 8は、この関数 f ₄ で求められた電流値が励起光源 8の許容範囲を超えている場合に当該許容範囲内 (最大値以下）に抑えるためのものである。

ただし、このリミッタ 11 A— 8は、本実施形態では、関数 f 4で求められた電流値が許容範囲を超えている場合には、本来出力すべき電流値から上記最大値を差し引いた電流値が一方の励起光源 8— 1による励起光パワーの不足分に対応する電流値（以下、不足電流値という）として関数 f c (変換演算器 11 B-8) に供給されるようになっている。つまり、このリミッタ 11 A—8は、励起光源 8—1に、期待する励起光パワーが得られないときに、他の励起光源 8— 2でその不足分を補うための利得制御量を求める不足分決定部としての機能を果たすのである。

次に、上記の関数 f ₅ (電流値演算器 11B— 7) は、関数 f ₄と同様に、上記励起光制御値から他方の励起光源 8— 2を駆動するための電流値を求めるためのものであり、関数 f c 〔変換演算器（変換部） 1 1 B— 8〕は、この関数 f ₄で得られた電流値とリミッタ 11一 8から供給される上記不足電流値とにより、一方の励起光源 8— 1による励起光パワーの不足分を他方の励起光源 8— 2の励起光パワーで補おうとする際に、上記不足電流値を両励起光源 8— 1， 8— 2についてのフィードパック係数 aが変わらないような補正（変換）を施すためのものである。

具体的に、この関数 f c (変換演算器 1 1 B— 8) の出力（電流値） 1₃は、関数 f ₅の出力を I ₁ 不足分電流値を 1₂とすると、例えば以下の式（5) で表される。

f c = I ₃= I i + dX I ₂ … （5)

この式（5) は、不足電流値が無い場合は関数 f ₅で求められた電流値がそのまま励起光源 8— 2の駆動電流値となり、それ以外の場合は関数 f 5で求められた電流値に、フィードパック係数 aが変わらないように補正した不足電流値を加算したものが励起光原 8— 2の駆動電流値となることを意味している。なお、この式（5) における「d」は図 14及び図 15中に示す「状態 1」と「状態 2」とでフィードパック係数 aが同じとなるように選定する（実測により簡単に求めることができる）。このようにすると、「状態 1」と「状態 2」とで、発振限界を同じにすることができる。

なお、図 14は、励起光源 8— 1と励起光源 8— 2の最大出力が同じであり、且つ、励起光源 8—1と励起光源 8— 2の出力パワー（励起光パワー）が 2 ： 1 になるように制御する場合に、上記関数 f cによる補正を行なわないときの励起光制御値（駆動電流値）と励起光源 8— 1， 8— 2の各励起光パワーとの関係を示しており、図 15は、上記関数 f cによる補正を行なったときの励起光制御値 (駆動電流値）と励起光源 8— 1， 8— 2の各励起光パワーとの関係を示している。

即ち、上記関数 ί cによる補正を行なわない場合は、図 14に示すように、「状態 1」では実線 20， 21で表す各励起光パワーとも励起光制御値の増大に伴つて線形に増加してゆくが、「状態 2」では、実線 20で示す一方の励起光源 8-1 の励起光パワー（駆動電流値）がリミッタ 1 1 A— 8により最大値に維持され、実線 2 1で示す他方の励起光源 8— 2の励起光パワーは最大値に達するまで「状態 1」と同じ傾きで線形に増加してゆくことがわかる。

これに対し、上記関数 f cによる補正を行なった場合は、図 1 5中に実線 2 1 で示すように、「状態 2」において、「状態 1」での傾きよりも大きな傾きで励起光源 8 _ 2の励起光パワーが増加して、励起光源 8— 1の励起光パワーの不足分が励起光源 8 - 2の励起光パワーで補われることがわかる。

なお、図 1 2に示すリミッタ 1 1 B— 9は、上記のリミッタ 1 1 A— 8と同様に、この関数 f cの出力（電流値）が励起光源 8— 2の許容範囲を超えている場合に当該許容範囲内（最大値以下）に抑えるためのものである。

以上のような構成により、本実施形態の制御部 1 0 (フィードパック制御部 1 1 ) では、励起光源 8—1の励起光パワーが最大値に達するまで（図 1 5に示す「状態 1」の間）は、両励起光源 8— 1， 8— 2の励起光パワーが、図 1 5中に実線 2 0 , 2 1で示すように、それぞれ関数により入力光パワーに応じて可変されたフィードパック係数 aを用いて求められた励起光制御値（乗算器 1 1一 3の出力）を基に制御される。

これに対し、励起光源 8— 1の励起光パワーが最大値に達した後（図 1 5に示す「状態 2」の間）は、励起光源 8— 1の励起光パワーは最大値に維持され、これによる不足分（リミッタ 1 1 A— 8で求められる不足電流値）が関数 f cで補正されるとともに関数 f ₅で求められた電流値に加えられることにより、励起光源 8— 2の励起光パワーが、図 1 5中の実線 2 1で示すように、「状態 1」と「状態 2」とで同じフィードパック係数 aで、且つ、励起光源 8—1による不足分を補うように増加する。

このように、本実施形態によれば、光増幅器 1に複数の励起光源 8— 1， 8 - 2が用いられ、一方の励起光源 8— 1の励起光パワーが不足した場合に他の励起光源 8— 2の励起光パワーでその不足分を補う場合においても、発振限界の異なる状態を見かけ上なくして、発振現象を生じさせることなく、安定した AG Cを実施することができる。

また、この場合は、各励起光源 8— 1， 8— 2に共通の制御部 1 0 (フィードパック制御部 1 1 ) によって、フィードパック係数 aを入力光パワーに応じて可変にするので、励起光源 8 _ 1 , 8— 2毎に個別の制御部を設ける必要がなく、低コストで高速な AG Cを実現することができる。

なお、上述した励起光パワー不足分の補正機能は、例えば図 1 3に示すように、フィードパック係数 aが固定の（関数 f iをもたない）既存のフィードパック制御部 1 1に適用しても.よレ、。また、第 2実施形態において前述したフィードフォヮード制御部 1 3をそなえた制御部 1 0に適用することも可能である。

さらに、上述した例では、励起光?原 8— 1の励起光パワーが不足する場合に励起光 8— 2の励起光パワーでその不足分を補う場合であるが、勿論、逆に励起光源 8— 2の励起光パワーが不足する場合に励起光源 8— 1の励起光パワーでその不足分を補う場合も同様である。

また、上述した例では、励起光源 8— 1 , 8— 2が E D F 4を挟む形で E D F の入出力側に配置されているが、入力側及ぴ出力側のいずれか一方にのみ配置されていてもよい。さらに、励起光源の数も 2つに限られず、 3つ以上配置される場合もある。

CD) その他

なお、本発明は、上述した各実施形態及びその変形例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、上述した例では、フィードバック制御部 1 1において、差分又は差分とその積分値を用いた制御を行なう場合について説明したが、これらと差分の微分値との組み合わせを用いた制御を実施するようにすることもできる。

また、上述した例では、フィードバック制御部 1 1におけるフィードパック係数 aを光増幅器 1の入力光パワーに応じて可変にする構成について説明したが、例えば、出力光パワー又は入力光パワーと出力光パワーの双方に応じて可変にするようにしてもよい。産業上の利用可能性

以上のように、本発明によれば、光増幅器の利得を制御する際に、光増幅器の入力光パワー及ぴ出力光パワーの少なくとも一方に応じて、その利得制御量を可変にするので、信号光の入力パワー変動に、発振現象，光増幅器の大型化，消費電力及び発熱の増大化を生じさせることなく、高速に追従することができ、安定した光通信を実現できる。したがって、光通信分野においてその有用性は極めて高いものと考えられる。

Claims

請求の範囲

1. 光増幅器 ( 1 )の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器 ( 1 ) の利得を制御する第 1の制御手段（1 1) と、

該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて該第 1 の制御手段（1 1) による該光増幅器 (1) の利得制御量を変化させる利得制御量可変手段（1 2) とをそなえたことを特徴とする、光増幅器の制御装置。

2. 該第 1の制御手段（1 1) 、

該入カ光パワーと該出力光パワーとに基づいて該光増幅器 (1) の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該利得制御量を求める利得制御量演算器をそなえるとともに、

該利得制御量可変手段（1 2) 力

該差分に対する係数を該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させる係数制御器をそなえて構成されたことを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の光増幅器の制御装置。

3. 該第 1の制御手段（1 1) 力

該入力光パワーと該出力光パワーとに基づいて該光増幅器 (1) の目標利得からの差分を求め、その差分と当該差分の積分値とに基づいて該利得制御量を求める利得制御量演算器をそなえるとともに、

該利得制御量可変手段（1 2) 力

4. 該第 1の制御手段（1 1) 1)

該利得制御量可変手段（12) 力

該差分に対する係数と該積分値に対する係数とをそれぞれ該入力光パヮ一及び該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させる係数制御器をそなえて構成されたことを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の光増幅器の制御装置。

5. 該入力光パワーに基づいて該光増幅器 (1) の利得をフィードフォワード制御する第 2の制御手段（13) をさらにそなえ、

該第 1の制御手段（11) と該第 2の制御手段（13) との組み合わせで該光増幅器 (1) の利得を制御するように構成されたことを特徴とする、請求の範囲第 1〜 4項のいずれか 1項に記載の光増幅器の制御装置。

6. 該光増幅器 (1) 力第 1の励起光溽 (8-1) と第 2の励起光源 (8- 2) とを有する場合に、

該第 1の制御手段（11) 力

該第 1の励起光源 (8-1) に期待する励起光パワーが得られないときに、該第 2の励起光源（8— 2) で不足分を補うための利得制御量を求める不足分決定部（11 A— 8) と、

該不足分決定部 (11 A-8) で求められた該利得制御量に対して、該第 1の励起光源（8— 1) に期待する励起光パワーが足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施す変換部（11 B-8) とをそなえたことを特徴とする、請求の範囲第 1〜 5項のいずれか 1項に記載の光増幅器の制御装置。

7. 第 1の励起光源（8— 1) と第 2の励起光源（8— 2) とを有する光増幅器（1) の制御装置であって、

該光増幅器 (1) の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器 (1) の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該光増幅器 (1) の利得を制御する制御手段（11) をそなえ、

該制御手段（11) ヽ

該第 1の励起光源（8— 1) に期待する励起光パワーが得られないときに、該第 2の励起光源（8_2) で不足分を補うための利得制御量を求める不足分決定部（11 A— 8) と、

該不足分決定部（11 A— 8) で求められた該利得制御量に対レて、該第 1の励起光源（8— 1) に期待する励起光パワーが足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施す変換部（ 11 B— 9 ) とをそなえたことを特徴とする、光増幅器の制御装置。

8. 光増幅器 ( 1 )の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器 ( 1 ) の利得を制御する際の利得制御量を求め、

求めた該利得制御量を該入力光パワー及ぴ該出力光パワーの少なくともいずれか一方に応じて変化させることを特徴とする、光増幅器の制御方法。

9. 第 1の励起光源 (8-1) と第 2の励起光源 (8-2) とを有する光増幅器（1) の制御方法であって、

該光増幅器 (1) の入力光パワーと出力光パワーとに基づいて該光増幅器 (1) の目標利得からの差分を求め、その差分に基づいて該光増幅器 (1) の利得を制御するにあたって、

該第 1の励起光源 (8-1) に期待する励起光パワーが得られないときに、該第 2の励起光源（8— 2) で不足分を補うための利得制御量を求め、

当該利得制御量に対して、該第 1の励起光源（8— 1) に期待する励起光パヮ一が足りているときと足りていないときとで、該差分に対する係数が変わらないような変換を施すことを特徴とする、光増幅器の制御方法。