WO2010038262A1 - 光増幅制御装置、半導体光増幅器の制御方法、及び光伝送装置 - Google Patents

光増幅制御装置、半導体光増幅器の制御方法、及び光伝送装置 Download PDF

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    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

Definitions

  • FIG. 21 is a view of a cross section taken along line BB in FIG. 20 as viewed from the direction of the arrow.
  • 10 is an example of a look-up table recorded in an optical gain control unit according to the fifth embodiment.
  • 20 is another example of a look-up table recorded in the optical gain control unit according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining an example of a control procedure of a semiconductor optical amplifier in the optical amplification control device according to the fifth embodiment (No. 1).
  • FIG. 20 is a flowchart for explaining an example of a control procedure of the semiconductor optical amplifier in the optical amplification control device according to the fifth embodiment (No. 2).
  • 10 is a plan view illustrating a configuration of a cooling heater according to a fifth embodiment.
  • FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 20 as viewed from the direction of the arrow.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission device (transce
  • the optical gain control unit 30 commands the SOA drive unit 28 to supply the drive current J to the SOA 2 and supply the drive current J to the SOA 2 (step 5).
  • the optical gain control unit 30 detects the output of the output-side light detection 26, and detects the light intensity I out (average value) of the amplified light output from the SOA 2 based on the output.
  • FIG. 4 is a diagram showing the change of the saturation light output (value of saturation light output when DC light is input) of the SOA whose amplification characteristics are shown in FIG. 3 with respect to the drive current.
  • the measurement conditions are the same as those used when measuring FIG.
  • a curve indicated by a solid line in FIG. 4 indicates a change in saturated light output.
  • a curve indicated by a broken line indicates a level 5 dB lower than the saturated light output (solid line).
  • the present optical amplification control device 32 includes an optical gain control unit 34 that controls the optical gain of the SOA 2 by adjusting the operation of the cooling heater 36.
  • the optical gain control unit 34 changes the optical gain of the SOA 2 by executing the following control.
  • the optical gain is the ratio between the light intensity and the light intensity before amplification.
  • the optical gain control unit 34 executes a first control for specifying a target value (g tg ) of optical gain to be generated in the SOA 2 (first control).
  • the lookup table 35 is recorded on a recording medium (not shown) included in the optical gain control unit 34.
  • the SOA 2 is mounted on the thermoelectric cooling element 6, and the temperature sensor 8 (for example, an NTC thermistor; negative temperature coefficiebt thermistor) is attached.
  • the temperature sensor 8 for example, an NTC thermistor; negative temperature coefficiebt thermistor
  • a temperature sensor a platinum sensor, a thermocouple, etc. can also be used.
  • step S1 for specifying the target value (g tg ) of the optical gain is realized (step S20).
  • One of the branched amplified lights is led to the output side photodetector 26 and the other is led to the output terminal 18. Here, most of the amplified light is guided to the output terminal 18 and becomes the output light 16.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a change in saturated light output with respect to the element temperature of the SOA2.
  • the saturated light output characteristics shown in FIG. 10 are the same as the conditions for measuring the amplification characteristics of the SOA shown in FIGS. 3 and 7 except that the drive current is 300 mA and the element temperature is 25 to 60 ° C. Measured.
  • the optical gain is changed by adjusting the temperature of the SOA2. Therefore, unlike the drive current control type optical amplification control device in which the optical gain changes in the order of several ns, the carrier density does not change suddenly and the gain does not overshoot.
  • the optical gain of the SOA using the quantum dots as the active layer hardly depends on the element temperature.
  • this is a characteristic in a specific wavelength range and a specific temperature range. Except these wavelength range and temperature range, the optical gain of the SOA using quantum dots as the active layer gradually decreases as the device temperature rises. Therefore, in the wavelength range and temperature range excluding these wavelength range and temperature range, even if the SOA2 active layer is formed of quantum dots as the active layer, the SOA2 control executed by this optical amplification control device is effective. (The same applies to the following embodiments.)
  • the target optical gain is the target optical gain described in the first row of the lookup table 44.
  • the target output light intensity is the target light output described in the first column of the lookup table 44.
  • the combination of the drive current of the SOA 2 and the operating point (temperature) of the cooling heater 36 is a combination of the set current and the set temperature recorded in the lookup table 44.
  • FIG. 12 shows changes in optical gain when the element temperature (T) of the SOA 2 is changed while changing the drive current (J) so that the saturated light output becomes a constant value of 15.5 dBm. ing.
  • the SOA used for the measurement is the same as the SOA used for the measurement in FIG. 3 (and FIG. 4).
  • the measurement conditions are the same as the conditions used for the measurements in FIGS. 3 and 4 except that the drive current (J) is changed.
  • step S180 feedback control
  • the pattern effect does not appear.
  • the optical gain fluctuates by about 1 dB the saturated light output of the SOA hardly changes (see FIGS. 7 and 10).
  • the target value (g tg ) of the optical gain is, for example, 12 dB.
  • Step S20 The above step S1 is realized by this step and the following step S20.
  • Step S60 By this step, step S3 described above is realized.
  • the optical gain of the SOA 2 depends on the polarization direction of the input light (amplified light)
  • the optical gain of the SOA 2 also varies due to the variation of the polarization direction of the input light.
  • the control added to the first control is that the product of the optical gain target value (g tg ) and the light intensity (I in ) of the input light incident on the SOA 2 is output to the SOA 2.
  • the target value (I tg ) is determined.
  • the target light output is decreased by 1 dBm.
  • the temperature control unit 10 fixes the temperature of the thermoelectric cooling element 6 to a constant value (for example, 10 ° C.) using the output of the temperature sensor 8 as a feedback signal according to the command of the optical gain control unit 66.
  • FIG. 25 shows another example of lookup table 66 recorded in the optical gain control unit according to the fifth embodiment.
  • both ends of the heater 60 may be formed, for example, 100 ⁇ m apart from the incident end 96 and the emission end 98 of the SOA (see FIG. 21). .

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Abstract

　半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の温度を調整する温度調整ユニットと、前記温度調整ユニットを制御して、前記半導体光増幅器の温度を調整し、前記半導体光増幅器の光利得を変化させる光利得制御ユニットとによって光増幅制御装置を形成し、出力光強度（増幅光強度）が大きくなっても、パターン効果の抑制を可能にする。

Description

光増幅制御装置、半導体光増幅器の制御方法、及び光伝送装置
　本発明は、光増幅制御装置、半導体光増幅器の制御方法、及び光伝送装置に関する。
　大容量且つ高速性を特徴とする光通信技術は、従来から幹線系ネットワークの構築に広く用いられてきた。
　近年、通信需要の飛躍的な増大に伴い、都市域内のアクセス系ネットワークすなわちメトロアクセス系ネットワークの構築にも、光通信技術が用いられるようになっている。
　更に、同一室内に配置された情報処理装置（例えば、サーバ）間のデータ伝送（所謂、データコム）へも、光通信技術の適用が始まっている。
　これらメトロアクセス系ネットワークやデータコムでは、ネットワークの構築に多数の光素子（半導体レーザ、受光器、光増幅器等）が使用される。このためメトロアクセス系ネットワーク及びデータコムの進展には、これらの光素子を搭載したモジュールの小型化及び低価格化が重要である。
　光増幅器は、光ネットワークの構築に必須の光素子である。光増幅器としては、光ファイバ増幅器が実用化され、幹線系ネットワークで使用されている。しかし、光ファイバ増幅器とその制御装置を一体化した光ファイバ増幅器モジュールは構成が複雑であり、小型化及び低価格化が困難である。
　一方、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifer;以下、SOAと略す）とその制御装置を一体化した半導体光増幅器モジュールは、小型化及び低価格化が容易である。
　このため、半導体光増幅器モジュールを用いて、次期アクセス系ネットワークやデータコムを構築することが検討されている。
　光通信に於ける光増幅器の使われ方としては、出力一定制御（Auto Power Control;APC）と利得一定制御（Auto Gain Control;AGC）の二通りがある。
　出力一定制御は、入力光の強度変動に拘わらず常に一定の強度の増幅光を出力させる光増幅器の制御方法である。入力光の強度が変動する要因としては、光源に於ける出力変動や波長切り替え等がある。
　利得一定制御は、入力光の偏波方向や波長の変化に拘わらず、常に一定の利得で入力光を増幅する光増幅器の制御方法である。入力光の偏波方向が変化する要因としては、光ファイバー伝送路の状態変化がある。また、入力光の波長が変動する要因としては、光源に於ける波長切り替え等がある。
　何れの制御形態に於いても、入力光の変化に合わせて半導体光増幅器の利得を調整することによって、所望の制御（ＡＰＣ又はＡＧＣ）が実現される。
　半導体光増幅器の利得は、半導体光増幅器に供給される電流（駆動電流）の大きさによって変化する。駆動電流が大きくなれば光利得は大きくなり、駆動電流が小さくなれば光利得は小さくなる。この性質を利用して半導体光増幅器の利得を調整し、ＡＰＣ等の制御が実現されている。
　尚、半導体光増幅器や半導体レーザ等の半導体光素子を動作させるためには、素子温度を制御することが必要である。このような温度制御は、半導体光素子を搭載した熱電冷却素子（ペルチェ素子）や半導体光素子に装着されたヒータによって行われる。
特開２０００－２４４４５８号公報 特開２０００－２３２２５１号公報 特開２００２－２３７７８４号公報 特開２００３－２３２０８号公報
　しかし、駆動電流が変化すると、光利得の変化と同時に、半導体光増幅器の飽和光出力も変化する。
　駆動電流が一定の状態で光を増幅すると、入力光の光強度が小さい間は光利得の大きさは一定である。しかし、入力光の光強度が大きくなると、光利得は漸次減少する。その結果、出力光の光強度は飽和する。この時の値が、飽和光出力である。
　半導体光増幅器の飽和光出力は、光利得と同様、駆動電流が増加すると増加し、駆動電流が減少すると減少する。
　ところで、半導体光増幅器の光出力が増大し飽和光出力に近づくと、半導体光増幅器は、高速で変化する入力光（例えば、１ＧＨｚ以上）に追随できなくなる。その結果、半導体光増幅器の出力光（以下、増幅光と呼ぶ）の波形が変形する所謂パターン効果が発現する。光信号の波形を変化させるパターン効果は、半導体光増幅器にとって回避しなければならない重要事項である。
　パターン効果を回避するためには、半導体光増幅器を飽和光出力値より十分小さい出力レベルで動作させることが有効である。
　しかし、上述したように、光利得を変化させようとして半導体光増幅器の駆動電流を変化させると、飽和光出力も同時に変化する。このため、パターン効果の発現を防止するためには、変化する飽和光出力値の最小値より、十分小さな出力レベルで半導体光増幅器を動作させなければならない。
　このため、高速光信号（例えば、1GHz以上）を半導体光増幅器によって増幅しようとすると、出力レベルは小さくならざるを得なかった。
　そこで、本光増幅制御装置の目的は、高速光信号（例えば、1GHz以上）に対して、パターン効果を抑制（又は、回避）すると同時に、出力光強度（増幅光強度）を大きくすることができる光増幅制御装置を提供することである。
　上記の目的を達成するために、本増幅制御装置は、
半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の温度を調整する温度調整ユニットと、前記温度調整ユニットを制御して、前記半導体光増幅器の温度を調整し、前記半導体光増幅器の光利得を変化させる光利得制御ユニットとを具備する。
　本増幅制御装置によれば、高速光信号（例えば、1GHz以上）を増幅しても、パターン効果を抑制（又は、回避）すると同時に、出力光強度（増幅光強度）を大きくすることができる。
半導体光増幅器の利得を駆動電流の変化によって調整する光増幅制御装置の構成を説明するブロック図である（関連技術）。 半導体光増幅器（ＳＯＡ）が熱電冷却素子（ペルチェ素子）に搭載された状態を説明する図である。 駆動電流に対するＳＯＡの光利得の変化を説明する図である。 駆動電流に対するＳＯＡの飽和光出力の変化を説明する図である。 実施の形態１に従う光増幅制御装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に従う光利得制御ユニットに記録されるルックアップテーブルの一例である。 実施の形態１で使用されるＳＯＡの、素子温度に対する光利得の変化を説明する図である。 実施の形態１に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順の概要を説明するフロー図である 実施の形態１に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である。 実施の形態１で使用されるＳＯＡの、素子温度に対する飽和光出力の変化を説明する図である。 飽和光出力が一定値（１５．５ｄＢｍ）になるように駆動電流（Ｊ）を変更しながら、ＳＯＡ２の素子温度を変化させた場合の飽和光出力の素子温度依存性を説明する図である。 飽和光出力が一定値（１５．５ｄＢｍ）になるように駆動電流を変更しながら、ＳＯＡ２の素子温度を変化させた場合の光利得の素子温度依存性を説明する図である。 実施の形態２に従う光利得制御ユニットに記録されているルックアップテーブルの一例である。 実施の形態２に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である（その１）。 実施の形態２に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である（その２）。 実施の形態３に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である。 実施の形態４に従う光利得制御ユニットに記録されているルックアップテーブルの一例である。 実施の形態４に従う光増幅制御装置で実行される半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である（その１）。 実施の形態４に従う光増幅制御装置で実行される半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である（その２）。 実施の形態５に従う光増幅制御装置の構成を説明する図である。 実施の形態５に従う冷却加熱器の構成を説明する平面図である。 図２０のＡ－Ａ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。 図２０のＢ－Ｂ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。 実施の形態５に従う光利得制御ユニットに記録されるルックアップテーブルの一例である。 実施の形態５に従う光利得制御ユニットに記録されるルックアップテーブルの他の例である。 実施の形態５に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順の一例を説明するフロー図である（その１）。 実施の形態５に従う光増幅制御装置における半導体光増幅器の制御手順の一例を説明するフロー図である（その２）。 実施の形態５に従う冷却加熱器の構成を説明する平面図である。 図２０のＡ－Ａ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。 実施の形態７に従う光伝送装置（トランシーバ）の構成を説明するブロック図である。
符号の説明
２・・・半導体光増幅器　　　４・・・光増幅制御装置（駆動電流制御型）
６・・・熱電冷却素子　　　８・・・温度センサ
１０・・・温度制御ユニット　　　１２・・・入力光
１４・・・入力端子　　　１６・・・出力光
１８・・・出力端子　　　２０・・・入力側光分岐器
２２・・・出力側光分岐器　　　２４・・・入力側光検出器
２６・・・出力側光検出器　　　２８・・・ＳＯＡ駆動ユニット
３０・・・光利得制御ユニット　　　
３１・・・ルックアップテーブル
３２・・・光増幅制御装置（実施の形態１）　　　３３・・・活性層
３４・・・光利得制御ユニット（実施の形態１）
３５・・・ルックアップテーブル（実施の形態１）　　　３６・・・冷却加熱器
３８・・・外部制御信号　　　４０・・・光増幅制御装置（実施の形態２）
４２・・・光利得制御ユニット（実施の形態２）
４４・・・ルックアップテーブル（実施の形態２）
４６・・・光増幅制御装置（実施の形態３）
４８・・・光利得制御ユニット（実施の形態３）
５０・・・ルックアップテーブル（実施の形態３）
５２・・・光増幅制御装置（実施の形態４）
５４・・・光利得制御ユニット（実施の形態４）
５６・・・ルックアップテーブル（実施の形態４）
５８・・・光増幅制御装置（実施の形態５）
６０・・・ヒータ　　　６２・・・冷却加熱器（実施の形態５）
６４・・・ヒータ駆動ユニット
６６・・・光利得制御ユニット（実施の形態５）
６８・・・ルックアップテーブル（実施の形態５）
７０・・・第１の電極　　　７２・・・ｎ型のＩｎＰ基板
７４・・・上部クラッド層　　　７６・・・電極層
７８・・・第２の電極　　８０・・・反射防止膜
８２・・・第１のｐ型ＩｎＰ層　　　８４・・・ｎ型ＩｎＰ層
８６・・・第２のｐ型ＩｎＰ層　　　８８・・・ｐ－ｎ－ｐ電流ブロック層
９０・・・絶縁膜　　　９２・・・ヒータ本体
９４・・・ヒータ電極　　　９６・・・光の入射端
９８・・・光の出射端　　　１００・・・ヒータ(分割ヒータ)
１０２・・・光入力端側ヒータ　　　１０４・・・内側ヒータ
１０６・・・光出力端側ヒータ　　　１０８・・・光伝送装置
１１０・・・出力される光信号　　　１１２・・・光送信装置
１１４・・・入射した光信号　　　１１６・・・光受信装置
１１８・・・第１の光増幅制御装置　　　１２０・・・第２の光増幅制御装置
１２２・・・送信データ信号（電気信号）　　　１２４・・・受信データ信号（電気信号）
１２６・・・制御ユニット　　　１２８・・・外部制御信号
１３０・・・光波長フィルタ
　以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
  （駆動電流制御型の光増幅制御装置）
　まず、駆動電流を変化させて半導体光増幅器の利得を制御する光増幅制御装置（以下、駆動電流制御型の光増幅制御装置と呼ぶ）について説明する。
  （１）装置構成
　図１は、半導体光増幅器（semiconductor optical amplifer;ＳＯＡ）２の利得を駆動電流の変化によって調整する光増幅制御装置（光増幅器モジュール）４の構成を説明するブロック図である。図２は、ＳＯＡ２が熱電冷却素子６（ペルチェ素子）に搭載された状態を説明する図である。尚、図面が異なっても対応する部分には同一の符号を付し、以後、その説明は省略される。
　図１に示すように、光増幅制御装置４は、ＳＯＡ２と、ＳＯＡ２を搭載する熱電冷却素子（ペルチェ素子）６と、熱電冷却素子６に取り付けられた温度センサ８を具備している。また、光増幅制御装置４は、温度センサ８の出力を帰還信号としてＳＯＡ２の温度をフィードバック制御（帰還制御）する温度制御ユニット１０と、ＳＯＡ２を駆動するＳＯＡ駆動ユニット２８（電源）を具備している。
　また、光増幅制御装置４は、入力光１２が入射する入力端子１４と、出力光１６が出力される出力端子１８を具備している。また、光増幅制御装置４は、入力光１２の一部を分岐する入力側光分岐器２０と、ＳＯＡ２の増幅光の一部を分岐する出力側光分岐器２２を具備している。
　また、光増幅制御装置４は、入力側光分岐器２０によって分岐された入力光１２を受光して入力光の強度を監視する入力側光検出器２４と、出力側光分岐器２２によって分岐された増幅光を受光して増幅光の強度を監視する出力側光検出器２６を具備している。
　また、光増幅制御装置４は、入力側光検出器２４及び出力側光検出器２６の出力を受信して、その結果に基づいてＳＯＡ駆動ユニット２８を制御する光利得制御ユニット３０を具備している。
　この光利得制御ユニット３０は、ＳＯＡ２を目標とする光利得で動作させるために、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流値を特定しているルックアップテーブル３１を具備している。
　ここで、図２に示すように、ＳＯＡ２は熱電冷却素子６に搭載され、ＳＯＡ２の直近に温度センサ８が搭載されている。従って、温度センサ８によって検出される温度は、ＳＯＡ２の温度とみなすことができる。
　ところで半導体光増幅器（ＳＯＡ）には、通常、変調された信号光が入射する。従って、特に断らない限り、半導体光増幅器への入力光（被増幅光）及び出力光（増幅光）は、ＯＮとＯＦＦが繰り返される変調光であるものとする。また、半導体光増幅器の入力光（又は出力光）の光強度に言及した場合、特に断らない限り、光強度とは、変調周期より十分長い時間（例えば、１ｍｓ～１ｓ）に亘る瞬時光強度の平均値を意味するものとする。
  （２）動　作
　次に、光増幅制御装置４の動作を、半導体光増幅器（ＳＯＡ２）の制御方法に従って説明する。ここでは、ＳＯＡ２をＡＰＣ制御する場合について説明する。
　まず、温度制御ユニット１０は、温度センサ８の出力を検知し、その出力を帰還信号として熱電冷却素子６をフィードバック制御する。上述したように温度センサ８の検出する温度は、ＳＯＡ２の温度とみなすことができる。従って、温度制御ユニット１０のフィードバック制御により、ＳＯＡ２の温度は一定値（例えば、２５℃）に保持される（ステップ１）。
　次に、光利得制御ユニット３０が、外部制御信号から、ＳＯＡ２が出力すべき増幅光の出力光強度の目標値Ｉｔｇ（平均値）を読み込む。
　また、光利得制御ユニット３０が、入力側光検出器２４の出力を検知し、その出力に基づいてＳＯＡ２に入射している被増幅光の光強度Ｉｉｎ（平均値）を検出する（ステップ２）。
　次に、光利得制御ユニット３０が、上記増幅光の出力光強度の目標値Ｉｔｇと被増幅光の光強度Ｉｉｎの比（＝Ｉｔｇ/Ｉｉｎ）から、ＳＯＡ２に形成すべき光利得の目標値ｇｔｇを決定する（ステップ３）。
　次に、光利得制御ユニット３０が、ルックアップテーブル３１を参照して、上記光利得の目標値ｇｔｇに対応する（ＳＯＡ２に供給すべき）駆動電流Ｊを決定する（ステップ４）。
　次に、光利得制御ユニット３０は、ＳＯＡ駆動ユニット２８に命令して、ＳＯＡ２に上記駆動電流Ｊを供給し、ＳＯＡ２に上記駆動電流Ｊを供給する（ステップ５）。
　以上の手順によって、ＳＯＡ２から、光強度が目標値Ｉｔｇに概ね一致する増幅光が出力される。
　次に、光利得制御ユニット３０は、出力側光検出２６の出力を検知し、その出力に基づいてＳＯＡ２が出力している増幅光の光強度Ｉｏｕｔ（平均値）を検出する。
　光利得制御ユニット３０は、この増幅光の光強度Ｉｏｕｔを帰還信号として、増幅光の光強度Ｉｏｕｔが目標値Ｉｔｇに一致するようにＳＯＡ２の駆動電流をフィードバック制御する。この時も、ＳＯＡ２の駆動電流は、ＳＯＡ駆動ユニット２８によって供給される。このフィードバック制御は、外部制御信号によって停止命令が光利得制御ユニット３０に下されるまで継続される（ステップ６）。
　このフィードバック制御によって、ステップ５によって目標値Ｉｔｇに概ね近い値になった増幅光の強度が、目標値Ｉｔｇに略一致する。更に、入力光１２の強度が変動しても、増幅光の光強度は目標値Ｉｔｇに保たれる。
　次に、ＳＯＡ２の増幅特性等を参照して、駆動電流制御型の光増幅制御装置の動作を説明する。
　図３は、駆動電流に対するＳＯＡ２の光利得（入力光と出力光の強度比）の変化を説明する図である。横軸は駆動電流であり、縦軸は光利得である。横軸の単位はｍＡであり、縦軸の単位はｄＢである。
　測定に用いたＳＯＡは、InP基板上に形成されたInGaAsP製の多重量子井戸を活性層とする進行波型の半導体光増幅器である。利得のピーク波長は、１４８０ｎｍ近傍にある。測定温度は２５℃である。駆動電流は、５０ｍＡ～３００ｍＡの間で変化する。尚、駆動電流の最高値３００ｍＡは、電流密度に換算すると１５～２０ｋＡ/ｃｍ２になる。
　利得の測定に用いた入力光の波長は１５５０ｎｍであり、偏波方向はＴＥ（Transverse Electric）方向である。また、入力光（被増幅光）は直流光である。光利得の測定は、被測定対象のＳＯＡが利得飽和を起こさない、低光強度の入力光を用いて行われた。尚、ＳＯＡの増幅特性は、入力光が直流光でも変調光でも、基本的には変わらない。
　縦軸が対数表示されているので、図３からは直ちには分からないが、光利得は駆動電流が小さい間はスーパーリニアに増加し、駆動電流が大きくなると飽和する。
　このように光利得は、駆動電流が増加すれば増加し、駆動電流が減少すれば減少する。この性質を利用し、光利得制御ユニット３０は、ＳＯＡ２の光利得をフィードバック制御している。
　すなわち、光利得制御ユニット３０は、増幅光の強度が目標値Ｉｔｇより小さい場合には駆動電流を増やして光利得を増加させる。一方、増幅光の強度が目標値Ｉｔｇより大きい場合には、光利得制御ユニット３０は、駆動電流を減らして光利得を減少させる。この操作が繰り返されることによって、増幅光の強度は目標値Ｉｔｇに近づく。
　尚、フィードバック制御は、増幅光の光強度の平均値を帰還信号として実施される。また、入力光１２のマーク率は、通常一定に保たれる。故に、平均値だけではなく、増幅光強度のピーク値も一定に保たれる。
  （３）問題点
　次に、駆動電流制御型の光増幅制御装置の問題点を説明する。ここでは、光増幅制御装置が、出力光の強度を一定に保つＡＰＣ制御を実行する場合の問題を説明する。しかし、光増幅制御装置がＡＧＣ制御を実行する場合にも、同様の問題が存在する。
　ＳＯＡに入射する光の強度が大きくなると、ＳＯＡの活性層に反転分布を形成しているキャリアの密度が誘導放出（光増幅）によって減少し、増幅光の強度が飽和する。このため、増幅光が飽和している状態又はそれに近い状態では、ＳＯＡの活性層のキャリア密度は非飽和時に比べ減少している。
　このような状態で、一旦光が遮断されると、キャリア密度は増加し始める。その後、光が再度ＳＯＡに入射すると、増加したキャリア密度が誘導放出によって再度減少し始める。このようなキャリア密度の変動は、ＳＯＡの光利得を変動させる。その結果、増幅光の波形が変形する。このような増幅光の波形変形（所謂、パターン効果）は、光信号の周期が、キャリアの時定数τｓに近づくと顕著になる。
　キャリアの時定数τｓは、通常サブｎｓ～数ｎｓである。このためパターン効果は、１ＧＨｚ以上で顕著となる。
　従って、ビットレートが１ＧＨｚ以上の光信号を取り扱う高速光通信では、パターン効果の抑制は回避することのできない技術的課題となっている。
　パターン効果を回避するためには、増幅光の強度を抑制して活性層のキャリア密度の減少を抑制することが有効である。
　例えば、図３に増幅特性を示したＳＯＡでは、マーク率５０％の変調光を入力した場合、増幅光の強度（平均強度）を飽和光出力（直流光を入力した場合の飽和光出力の直流値）より５ｄＢ低くするとパターン効果が実用上問題ないレベルに抑制される。以下、特に言及しない限り、変調光のマーク率は５０％とする。
　ここで、図３に示す増幅特性を示したＳＯＡを例として、パターン効果を回避する方法を具体的に説明する。
　今、光利得制御ユニット３０が、ルックアップテーブル３１を参照して、ＳＯＡ２の利得を８ｄＢから１２．５ｄＢの間で変化させる場合を考える。
　光利得制御ユニット３０が、ルックアップテーブル３１を参照してＳＯＡ２に８ｄＢの光利得を発生させようとする時には、ＳＯＡ駆動ユニット２８に命令して、ＳＯＡ２に１００ｍＡの駆動電流を注入する（図３参照）。一方、ＳＯＡ２に１２．５ｄＢの光利得を発生させるようとする時には、光利得制御ユニット３０は、ＳＯＡ駆動ユニット２８に命令して、ＳＯＡ２に３００ｍＡの駆動電流を注入する（図３参照）。すなわち、ＳＯＡ２に注入される駆動電流は、１００ｍＡ～３００ｍＡの間で変動する。
　図４は、図３に増幅特性を示したＳＯＡの飽和光出力（直流光を入力した場合の飽和光出力の値）の駆動電流に対する変化を示した図である。測定条件は、図３を測定した時に用いた条件と同じである。図４中の実線で示した曲線は、飽和光出力の変化を示す。破線で示した曲線は、飽和光出力（実線）より５ｄＢ低いレベルを示している。
　図４の横軸は駆動電流であり、縦軸は飽和光出力である。ここで、横軸の単位はｍＡであり、縦軸の単位はｄＢｍである。縦軸が対数表示されている図４からは直ちには明らかではないが、飽和光出力は、駆動電流に対して略線形に変化する。
　上述したように、ＳＯＡ２に注入される駆動電流は、１００ｍＡ～３００ｍＡの間で変動する。この時ＳＯＡ２の飽和光出力は、駆動電流に比例して、図４に示すように１０ｄＢｍ～１５ｄＢｍの間で変動する。
　光信号の波形変形を回避するためには、ＳＯＡがどのような光利得で動作している場合であっても、パターン効果は抑制されなければならない。
　従って、ＳＯＡの増幅光の光強度は、上記飽和光出力の最小値１０ｄＢｍより５ｄＢ低い値、すなわち５ｄＢｍ（＝１０ｄＢｍ－５ｄＢ）以下に抑制されなければならない。すなわち、ＡＰＣ制御において一定値に保持されるべき出力光の光強度（出力光強度の目標値）は、５ｄＢｍ以下に設定されなければならない。
　しかし、光利得が１２．５ｄＢ（この時の飽和光出力は１５ｄＢｍである）場合は、入力光が増幅されて１０ｄＢｍ（＝１５ｄＢｍ－５ｄＢ）になったとしても、パターン効果が発現することはない。それにも拘わらず、光利得が８ｄＢの場合に合わせて、増幅出力光強度の目標値は５ｄＢｍ以下に設定されなければならない。
　このように駆動電流によって光利得を調整する方法には、ＳＯＡの出力光（増幅光）の強度を過度に抑制せざるを得ないという問題がある。この問題は、図３に増幅特性を示したInGaAsP多重量子井戸を活性層とするＳＯＡに限らず、ＳＯＡ一般に共通する問題である。
  （実施の形態１）
　本実施の形態は、駆動電流を変化させるのではなく、ＳＯＡを冷却又は加熱することによって、ＳＯＡの光利得を制御する光増幅制御装置に関する。尚、本光増幅制御装置は、ＡＰＣ制御を実行するものである。
  （１）構　成
　図５は、本実施の形態に従う光増幅制御装置（光増幅器モジュール）３２の構成を説明するブロック図である。
　図５に示すように、本実施の形態に従う光増幅制御装置３２は、駆動電流が注入された活性層３３によって入射した光を増幅して出力する、半導体光増幅器（ＳＯＡ）２を具備している。
　本実施の形態で使用されるＳＯＡ２は、図３に増幅特性を示した半導体光増幅器（InGaAsP多重量子井戸を活性層３３とする進行波型ＳＯＡ）と同じものである。但し、ＳＯＡ２は、各種の半導体光増幅器（例えば、バルク半導体や量子ドットを活性層とする進行波型ＳＯＡ、ファブリペロー型ＳＯＡ）であってもよい。
　また、本実施の形態に従う光増幅制御装置３２は、半導体光増幅器２に対する冷却及び加熱の何れか一方又は双方を行う冷却加熱器３６を具備している。尚、冷却加熱器３６は、半導体光増幅器２の温度を調整する温度調整ユニットの一種である。
　本光増幅制御装置３２が具備する冷却加熱器３６は、ＳＯＡ２を搭載する熱電冷却素子（ペルチェ素子）によって形成されている。ＳＯＡ２が熱電冷却素子６に搭載された状態は、駆動電流制御型の光増幅制御装置に於いてＳＯＡ２が熱電冷却素子６に搭載された状態と同じである（図２参照）。
　また、本光増幅制御装置３２は、冷却加熱器３６の動作を調節することにより、ＳＯＡ２の光利得を制御する光利得制御ユニット３４を具備している。光利得制御ユニット３４は、以下の制御を実行することによって、ＳＯＡ２の光利得を変化させる。尚、光利得とは、光強度と増幅前の光の光強度との比のことである。
　まず、光利得制御ユニット３４は、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（ｇｔｇ）を特定する第１の制御を実行する（第１の制御）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４は、ＳＯＡ２に出力させようとする出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）とＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）の比（＝Ｉｔｇ/Ｉｉｎ）を、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（ｇｔｇ）として決定する。
　次に、光利得制御ユニット３４は、冷却加熱器３６の動作を制御することにより、ＳＯＡ２の光利得が上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致するように、ＳＯＡ２の光利得を変化させる（第２の制御）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４は、ＳＯＡ２を非出力飽和状態で動作させ、且つＳＯＡ２の光利得を上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致させる、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）及び冷却加熱器３６の動作点の組合せで、ＳＯＡ２及び冷却加熱器３６を動作させる。ここで冷却加熱器３６の動作点は、冷却加熱器３６の温度（Ｔ）である。
　ここで、非出力飽和状態とは、増幅光の光強度が飽和光出力より小さい状態をいう。パターン効果を抑制するためには、増幅光の光強度が飽和光出力よりなるべく小さい非飽和状態が好ましい。
　パターン効果を抑制するためには、例えば、増幅光の光強度（ＯＮ状態の瞬時光強度）が飽和光出力より１ｄＢ以上小さい非飽和状態が好ましく、３ｄＢ以上小さい非飽和状態が更に好ましく、５ｄＢ以上小さい非飽和状態が更に最も好ましい（以下に説明する例でも同じ。）。
　従って、マーク率が５０％の変調光に対しては、増幅光の平均光強度が飽和光出力より、４ｄＢ以上小さい非飽和状態が好ましく、６ｄＢ以上小さい非飽和状態が更に好ましく、８ｄＢ以上小さい非飽和状態が更に最も好ましい。
　次に、光利得制御ユニット３４は、冷却加熱器３６の動作を、ＳＯＡ２の駆動電流を固定したまま、ＳＯＡ２の動作状態（具体的には、出力光強度）を帰還信号としてフィードバック制御（帰還制御）する（第３の制御）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４は、ＳＯＡ２の駆動電流を固定したまま、ＳＯＡ２が出力している出力光の強度（Ｉｏｕｔ）が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に一致するように、冷却加熱器３６の動作をフィードバック制御する。この時、ＳＯＡ２が出力している出力光の強度（Ｉｏｕｔ）が、帰還信号として使用される。
　上記第２の制御を実行するため、光利得制御ユニット３４は、ルックアップテーブル３５を具備している。
　図６は、光利得制御ユニット３４に記録されるルックアップテーブル３５の一例である。
　ルックアップテーブル３５には、図６に示すように、出力飽和状態で、ＳＯＡ２を目標とする光利得（目標光利得）で動作させるために、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流（設定電流）及びＳＯＡ２を保持すべき温度（設定温度）の組合せが記録されている。
　このルックアップテーブル３５は、光利得制御ユニット３４の具備する記録媒体（図示せず）に記録されている。
　図６には、複数の目標光利得毎に対応する設定電流と設定温度が記録されている。但し、目標利得に拘わらず、駆動電流は一定（３００ｍＡ）である。
　図７は、上記ＳＯＡ２の素子温度に対する光利得の変化を説明する図である。図７に示す特性を測定した条件は、駆動電流が３００ｍＡである点及び素子温度が２５～６０℃である点を除き、図３に示す光増幅特性の測定に用いた測定条件と同じである。
　ルックアップテーブル３５は、図７に示す光利得の素子温度依存性と後述する飽和光出力の素子温度依存性（後記図１０参照）に基づいて作成されている。
　図７に示すように、素子温度が上昇するとＳＯＡ２の光利得は減少する。ルックアップテーブル３５は、この特性に基づいて作成されている。すなわち、高い目標光利得には低い設定温度が対応し、低い目標光利得には高い設定温度が対応している。
　尚、ＳＯＡの光利得及び飽和光出力は、入射光の偏波方向に依存する。このため、ルックアップテーブル３５は、光利得及び飽和光出力の偏波依存性も考慮して作成される。具体的には、光利得を同じにした場合に、飽和光出力がより小さくなる偏波方向の光をＳＯＡに入射した場合の特性（光利得及び飽和光出力の素子温度依存性）に基づいて、ルックアップテーブル３５が作成される。すなわち、パターン効果が発現しやすい偏波方向（ワーストケース）に対して、ルックアップテーブル３５が作成されている（下記実施の形態１乃至７でも、ルックアップテーブルは、ワーストケースに基づいて作成される。）。
　また、本光増幅制御装置３２は、ＳＯＡ２の温度を監視する温度センサ８を具備している。
　冷却加熱器３６が熱電冷却素子（ペルチェ素子）である場合、図２を参照して説明したように、熱電冷却素子６にＳＯＡ２が搭載され、ＳＯＡ２の直近に温度センサ８（例えば、ＮＴＣサーミスタ；negative temperature coefficiebt thermistor）が取り付けられる。尚、温度センサとしては、白金センサや熱電対等を使用することもできる。
　また、本光増幅制御装置３２は、温度センサ８の出力を帰還信号としてＳＯＡ２の温度をフィードバック制御する温度制御ユニット１０と、ＳＯＡ２を駆動するＳＯＡ駆動ユニット２８（電源）を具備している。
　また、本光増幅制御装置３２は、入力光１２が入射する入力端子１４（例えば、光コネクタ製）と、出力光１６が出射される出力端子１８（光コネクタ）を具備している。また、本光増幅制御装置３２は、入力光１２の一部を分岐する入力側光分岐器２０（例えば、石英製のビームスプリッタ）と、ＳＯＡ２の出力（増幅光）の一部を分岐する出力側光分岐器２２（例えば、石英製のビームスプリッタ）を具備している。
　また、本光増幅制御装置３２は、入力側光分岐器２０によって分岐された入力光１２を受光して入力光の強度を監視する入力側光検出器２４（例えば、InGaAs pinフォトダイオード）と、出力側光分岐器２２によって分岐された増幅光を受光して増幅光の強度を監視する出力側光検出器２６（例えば、InGaAs
pinフォトダイオード）を具備している。
　尚、ＳＯＡ２、入力側光分岐器２０及び出力側光分岐器２２、入力側光検出器２４及び出力側光検出器２６、並びに光入力端子１４及び光出力端子１６は、光ファイバによって光学的に接続されている。
  （２）動　作
　次に、本光増幅制御装置３２の動作が、本光増幅制御装置３２で実行されるＳＯＡ２の制御方法に従って説明される。
　最初に、本光増幅制御装置３２の動作の要部を説明する。
　図８は、本実施の形態に従う光増幅制御装置３２で実行される半導体光増幅器（ＳＯＡ２）の制御手順の概要を説明するフロー図である。
　ここで、下記ステップＳ１～Ｓ３は、夫々、上述した光利得制御ユニット３４の第１～第３の制御に対応する。
　まず、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（ｇｔｇ）を決定する（ステップＳ１）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２に出力させようとする出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）とＳＯＡ２に入射している入力光の光強度（Ｉｉｎ）の比（＝Ｉｔｇ/Ｉｉｎ）を、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（ｇｔｇ）として決定する。
　次に、光利得制御ユニット３４が、冷却加熱器３６の動作を制御することにより、ＳＯＡ２の光利得が上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致するように、ＳＯＡ２の光利得を変化させる（ステップＳ２）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２が非出力飽和状態で動作し、且つＳＯＡ２の光利得を上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致させる、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）及び冷却加熱器３６の動作点の組合せで、ＳＯＡ２及び冷却加熱器３６を動作させる。ここで冷却加熱器３６の動作点は、冷却加熱器３６の温度（Ｔ）である。
　次に、冷却加熱器３６の動作を、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）を固定したまま、ＳＯＡ２の動作状態を帰還信号としてフィードバック制御する（ステップＳ３）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）を固定したまま、ＳＯＡ２が出力している出力光の強度が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に一致するように、冷却加熱器３６の動作を、ＳＯＡ２が出力している出力光の強度を帰還信号として帰還制御する。
　次に、本光増幅制御装置３２の動作の詳細を説明する。
　図９は、本実施の形態に従う光増幅制御装置３２における半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である。
　まず、光利得制御ユニット３４が、動作開始を命令する外部制御信号３８を受信し、光増幅制御装置３２を起動する（ステップＳ１０）。
　本ステップと下記ステップＳ２０によって、光利得の目標値（ｇｔｇ）を特定する上記ステップＳ１が実現される（ステップＳ２０）。
　次に、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２に出力させようとする出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）を読み込み、更にＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）を特定する（ステップＳ２０）。
　出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）は、外部制御信号３８によって光増幅制御装置３２に提示される。出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）は、例えば９ｄＢｍである。このように、高い目標光強度が設定可能な理由については下記「（３）原　理」で説明する。
　この時、本光増幅制御装置３２には入力光１２（例えば、マーク率５０％の光信号）が、光ファイバー（図示せず）によって導かれて、入力端子１４に入力している。入力光１２は、入力側光分岐器２０に導かれて分岐される。分岐された入力光の一方は入力側光検出器２４に導かれ、他方はＳＯＡ２に導かれる。但し、入力光の大部分は、ＳＯＡ２側に分岐され、ＳＯＡ２の入力光（被増幅光）となる。
　入力側光検出器２４に導かれた増幅光は、入力側光検出器２４によって光電変換される。入力側光検出器２４は、光電変換した信号の時間平均値を光利得制御ユニット３４に送信する。
　光利得制御ユニット３４は、入力側光検出２４から受信した信号に基づいて、ＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）を特定する。
　ＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）は、例えば－２ｄＢｍである。
　次に、光利得制御ユニット３４が、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）とＳＯＡに入射している入力項（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）の比（Ｉｔｇ/Ｉｉｎ）を、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（gｔｇ）として決定する。
　例えば、光利得制御ユニット３４は、光利得の目標値（gｔｇ）を１１ｄＢ（＝９ｄＢｍ－（－２ｄＢｍ））と特定する。
　次に、光利得制御ユニット３４が、ルックアップテーブル３５を参照して、上記光利得の目標値（ｇｔｇ＝１１ｄＢ）に対応する、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流（設定電流）及びＳＯＡ２を保持すべき温度（設定温度）を特定する（ステップＳ４０）。
　例えば、駆動電流（Ｊ）は３００ｍＡであり、設定温度（Ｔ）は４０℃である。
　但し、光利得の目標値（gｔｇ）がルックアップテーブル３５に記録された目標光利得の何れにも一致しない場合には、光利得の目標値（gｔｇ）に最も近い目標光利得に対応する駆動電流（Ｊ）及び設定温度（Ｔ）が選択される。
　次に、光利得制御ユニット３４は、ＳＯＡ２に特定した上記設定電流（３００ｍＡ）を供給し、ＳＯＡ２の温度を特定した上記設定温度（４０℃）にする（ステップＳ５０）。
　具体的には、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ駆動ユニット２８に電流供給命令を出す。この命令に従って、ＳＯＡ駆動ユニット２８は、３００ｍＡの駆動電流をＳＯＡ２に供給する。この駆動電流（３００ｍＡ）の供給は、下記ステップＳ６０の間継続される。
　また、光利得制御ユニット３４は、温度制御ユニット１０に温度設定命令を出す。この命令に従って、温度制御ユニット１０は、ＳＯＡ２の温度が設定温度（４０℃）になるように冷却加熱器３６（熱電冷却素子）を制御する。ここで温度制御ユニット１０は、温度センサ８の出力を検知して、その信号を帰還信号として熱電冷却素子６の動作をフィードバック制御する。
　上述したように、温度センサ８の検知する温度を、ＳＯＡ２の温度とみなすことができる。
　本ステップによって、ＳＯＡ２が出力する出力光（増幅光）の強度は、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ＝９ｄＢｍ）に近い値に増幅される。
　次に、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２に供給される駆動電流（Ｊ＝３００ｍＡ）を固定したまま、ＳＯＡ２が出力している出力光（増幅光）の強度（Ｉｏｕｔ）が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ＝９ｄＢｍ）に一致するように、冷却加熱器３６の動作を帰還制御する。この時、上記強度（Ｉｏｕｔ）が帰還信号となる（ステップＳ６０）。
　本ステップにおけるフィードバック動作の詳細は以下の通りである。
　ステップＳ４０によって動作を開始したＳＯＡ２が出力する出力光（増幅光）は、出力側光分岐器２２によって二方向に分岐される。
　分岐された増幅光の一方は出力側光検出器２６に導かれ、他方は出力端子１８に導かれる。ここで、増幅光の大部分は出力端子１８に導かれ、出力光１６になる。
　出力側光検出器２６に導かれた増幅光は、出力側光検出器２６によって光電変換される。出力側光検出器２６は、光電変換した信号の時間平均値を光利得制御ユニット３４に送信する。
　光利得制御ユニット３４は、出力側光検出２６から受信した信号に基づいて、ＳＯＡ２が出力している出力光（被増幅光）の光強度（Ｉｏｕｔ）を特定する。
　光利得制御ユニット３４は、上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ＝９ｄＢｍ）と特定した出力光の光強度（Ｉｏｕｔ）を比較する。
　光利得制御ユニット３４は、出力光の光強度（Ｉｏｕｔ）が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ＝９ｄＢｍ）より小さい場合には、温度制御ユニット１０にＳＯＡ２の温度を下げるように命令を出す。
　ＳＯＡ２の温度（ＳＯＡ素子温度）が下がると、ＳＯＡ２の光利得が上昇する（図７参照）。このため、出力光の光強度（Ｉｏｕｔ）は増加し、目標値（Ｉｔｇ）に近づく。
　一方、出力光の光強度（Ｉｏｕｔ）が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ＝９ｄＢｍ）より大きい場合には、光利得制御ユニット３４は、温度制御ユニット１０にＳＯＡ２の温度を上げるように命令を出す。
　ＳＯＡ２の温度（ＳＯＡ素子温度）が上昇すると、ＳＯＡ２の光利得が低下する（図７参照）。このため、出力光の光強度（Ｉｏｕｔ）は減少し、目標値（Ｉｔｇ）に近づく。
　光利得制御ユニット３４は、動作停止命令を受けるまで、上記光利得の調整動作を繰り返す（下記ステップ７０参照）。
　その結果、ＳＯＡ２の出力光（増幅光）の光強度（Ｉｏｕｔ）は、漸次、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に接近し、最終的には出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に略一致する。
　また、本ステップによれば、光増幅制御装置３２に入射する入力光１２の強度が変動しても、光増幅制御装置３２の出力光１６の強度は一定値に保たれる。
　光利得制御ユニット３４は、動作の停止を命令する外部制御信号３８を受信すると、光増幅制御装置３２の動作を停止する（ステップＳ７０）。
　以上の手順から明らかなように、本光増幅制御装置３２では、駆動電流だけではなく素子温度によって増幅光の光強度が制御される。この制御方法によれば、下記「（３）原理」で説明するように、パターン効果を抑制するために、ＳＯＡ２の増幅光の強度を過度に抑制する必要がなくなり、増幅光の強度を大きくすることが可能になる。
  （３）原　理
　次に、本光増幅制御装置３２が、パターン効果を回避しながら、ＳＯＡ２の出力光（増幅光）を大きくできる原理を説明する。
　図１０は、上記ＳＯＡ２の素子温度に対する飽和光出力の変化を説明する図である。図１０に示す飽和光出力特性は、駆動電流が３００ｍＡである点及び素子温度が２５～６０℃である点を除き、図３及び図７に示すＳＯＡの増幅特性を測定した条件と同じ条件で測定された。
　以下、図７と図１０を参照して、上記原理を説明する。
　今、上記「駆動電流駆動型の光増幅制御装置」で説明したＳＯＡと同様に、本実施の形態に従うＳＯＡの光利得も、８．０ｄＢ～１２．５ｄＢの間で変化するものとする。
　光利得１２．５ｄＢで動作している時のＳＯＡ２の温度は、２５℃である（図７参照）。この時のＳＯＡ２の飽和光出力は、１５.２ｄＢｍである（図１０参照）。一方、光利得８．０ｄＢで動作している時のＳＯＡ２の温度は、６０℃である（図７参照）。この時のＳＯＡ２の飽和光出力は、１４．０ｄＢｍである（図１０参照）。
　すなわち、本光増幅制御装置３２では、ＳＯＡ２の光利得が８．０ｄＢ～１２．５ｄＢの間で変化しても、その飽和光出力は１４．０ｄＢｍ～１５.２ｄＢｍの間でしか変化しない。
　このため、本光増幅制御装置３２は、増幅光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）を９．０ｄＢｍ（＝１４.０ｄＢｍ－５．０ｄＢ）という高い値に設定することができる（但し、パターン効果は、増幅光の強度が飽和光出力より５．０ｄＢ以上低い場合に十分抑制されるものとする。）。
　この値は、上述した駆動電流制御型の光増幅制御装置４の出力光強度の目標値５ｄＢｍより４ｄＢも高い（上記「駆動電流による光利得の調整」参照）。
　このよう高い出力光強度の目標値の設定が可能な理由は、ＳＯＡの光利得が素子温度の上昇に伴って漸次減少するにも拘わらず（図７参照）、飽和光出力は素子温度が上昇しても殆ど減少しないためである（図１０参照）。
　このように、本光増幅制御装置３２によれば、ＳＯＡ２の出力光（増幅光）の強度を大きくしても、パターン効果を抑制することができる。
　ところで、本光増幅制御装置３２では、ＳＯＡ２の温度を調整することによって光利得が変更される。従って、数ｎｓのオーダで光利得が変化する、駆動電流制御型の光増幅制御装置のように、キャリア密度が急激に変化して利得がオーバーシュートすることはない。
　最後に、ＳＯＡの飽和光出力が素子温度の変化に対して鈍感な理由を説明する。
　ＳＯＡの飽和光出力Psは、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｈはプランク定数である。ωは光の角周波数である。ｄはＳＯＡの活性層の厚さである。ＷはＳＯＡ活性層の幅である。ΓはＳＯＡの活性層の光閉じ込め係数である。τｓは活性層内のキャリア寿命である。ｄｇ／ｄＮは微分利得係数である。ｇは活性層の光利得である。Ｎは活性層のキャリア密度である。
　注入電流を一定に保ったままＳＯＡの温度を上げると、キャリアが活性層内からオーバーフローする。その結果、キャリア密度が下がり、τｓは増大する。式（１）に従えば、τｓの増大は、飽和光出力Psの減少をもたらす。
　しかし、ＳＯＡの温度上昇は、微分利得係数ｄｇ／ｄＮの減少ももたらす。従って、ＳＯＡの温度が上昇してキャリア密度が低下しても、飽和光出力Psの減少は僅かである。
　一方、光利得は略キャリア密度に比例するので、ＳＯＡの温度が上昇してτｓが減少すると漸次減少する（キャリア密度は、τｓと駆動電流の積である。）。
　従って、図７及び図１０に示すように、ＳＯＡの温度が上昇すると光利得は漸次減少するが、飽和光出力は殆ど減少しない。
　以上が、ＳＯＡの飽和光出力が素子温度の変化に対して鈍感な理由である。
　ところで、量子ドットを活性層とするＳＯＡの光利得は、素子温度に殆ど依存しないことが知られている。しかし、これは特定の波長範囲及び特定の温度範囲に於ける特性である。これらの波長範囲及び温度範囲を除けば、量子ドットを活性層とするＳＯＡも、素子温度が上昇すると光利得は漸次減少する。従って、これらの波長範囲及び温度範囲を除く波長範囲及び温度範囲では、ＳＯＡ２の活性層が量子ドットを活性層で形成されていても、本光増幅制御装置で実行されるＳＯＡ２の制御は有効である（以下の実施の形態においても、同じである。）。
  （実施の形態２）
　本実施の形態は、ＳＯＡを冷却又は加熱するだけでなく、光利得の目標値（ｇｔｇ）に応じて異なった駆動電流（Ｊ）をＳＯＡに供する光増幅制御装置（光増幅器モジュール）に関する。尚、本光増幅制御装置は、ＡＰＣ制御を実行するものである。
  （１）構　成
　本実施の形態に従う光増幅制御装置４０の構成は、光利得制御ユニット４２が実行する第２の制御及びルックアップテーブルが高度化されている点を除き、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２の構成と略同じである。
　従って、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２と共通する部分に関する説明は省略し、実施の形態１の光増幅制御装置３２と相違する部分を説明する。尚、本実施の形態に従う光増幅制御装置４０の構成図は、実施の形態１で参照した図５と同じである。
  （ｉ）実施の形態１との相違点
　本光利得制御ユニット４２の第２の制御は、実施の形態１に従う光利得制御ユニット３４が実行する第２の制御より高度化されている。
　図１３は、本光利得制御ユニット４２が、第２の制御を実行するために参照するルックアップテーブル４４の一例である。
　具体的には、本光利得制御ユニット４２の第２の制御は次のような制御である。
　ルックアップテーブル４４には、ＳＯＡ２の光利得を複数の目標とする光利得の何れかに一致させ、且つＳＯＡ２の出力光強度を複数の目標とする出力光強度の何れかに一致させるＳＯＡ２の駆動電流及び冷却加熱器３６の動作点（温度）の組合せが記録されている。
　ここで、目標とする光利得とは、ルックアップテーブル４４の第１行目に記載されている目標光利得のことである。また、目標とする出力光強度とは、ルックアップテーブル４４の第１列目に記載された目標光出力のことである。また、ＳＯＡ２の駆動電流及び冷却加熱器３６の動作点（温度）の組合せとは、ルックアップテーブル４４に記録された設定電流及び設定温度の組合せことである。
　この組合せは、ＳＯＡ２の飽和光出力と上記目標とする出力光強度（目標光出力）の差を一定に保つ組合せでもある。
　そして、本光利得制御ユニット４２は、目標とする光利得（目標光利得）が上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に最も近く、且つ上記目標とする出力光強度（目標光出力）が上記出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に最も近い設定電流と設定温度の組合せで、ＳＯＡ２を駆動し同時に冷却加熱器を動作させる。
　簡潔に説明するならば、本光利得制御ユニット４２の第２の制御は、ＳＯＡ２を冷却又は加熱するだけでなく、光利得の目標値（ｇｔｇ）に応じて異なった駆動電流（Ｊ）をＳＯＡに供する制御である。
　図１１は、飽和光出力が一定値１６ｄＢｍになるように駆動電流（Ｊ）を変更しながら、ＳＯＡ２の素子温度（Ｔ）を変化させた場合の、飽和光出力（Ｐｓ）の素子温度依存性を説明する図である。測定に用いたＳＯＡは、実施の形態１で参照した図４の測定に用いたＳＯＡと同じである。また、測定条件も、駆動電流（Ｊ）を変更する点を除き、図４の測定に用いた条件と同じである。
　図１１の横軸は、ＳＯＡの素子温度（Ｔ）であり、縦軸はＳＯＡの飽和光出力である。図１１には、素子温度毎に、ＳＯＡに供給した駆動電流（Ｊ）と、その時にＳＯＡに発生した光利得が図示されている。
　実施の形態１に従う光増幅制御装置３２のように、ＳＯＡの駆動電流（Ｊ）を変更せずに素子温度（すなわち、冷却加熱器３６の温度Ｔ）だけを変更すると、僅かではあるが飽和光出力も変化する（図１０参照）。しかし、図１１に示すように、素子温度の上昇に合わせて駆動電流（Ｊ）を増加させると、ＳＯＡの飽和光出力を一定に保つことができる。
　従って、目標とする光利得（目標光利得）に拘わらず、ＳＯＡ２の飽和光出力（例えば、１５．５ｄＢｍ）と目標とする出力光強度（目標光出力；例えば、１０ｄＢｍ）の差（例えば、５.５ｄＢ＝１５．５ｄＢｍ－１０ｄＢｍ）を一定に保つことができる。
　ルックアップテーブル４４は、このようなＳＯＡの特性に基づくものである。
　尚、図１２には、飽和光出力が一定値１５．５ｄＢｍになるように駆動電流（Ｊ）を変更しながら、ＳＯＡ２の素子温度（Ｔ）を変化させた場合の光利得の変化が示されている。測定に用いたＳＯＡは、図３（及び図４）の測定に用いたＳＯＡと同じである。また、測定条件も、駆動電流（Ｊ）を変更する点を除き、図３及び図４の測定に用いた条件と同じである。
　図１２の横軸は、ＳＯＡの素子温度（Ｔ）であり、縦軸はＳＯＡの光利得である。図１２には、素子温度毎に、ＳＯＡに供給した駆動電流（Ｊ）が記載されている。
　図１２に示すように、素子温度（Ｔ）と共に駆動電流（Ｊ）を変えても、光利得を広範囲（８ｄＢ～１３ｄＢ）に亘って変化させることができる。
　一方、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）を一定に保つ実施の形態１の制御方法では、素子温度を２５℃から６０℃に上げた場合、飽和光出力は１５．５ｄＢｍから１４ｄＢｍに減少する。このため、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）は、９ｄＢｍ（＝１４ｄＢｍ－５ｄＢ）以下でなければならない。
　一方、上述したように、本実施の形態に従えば、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）は、１０ｄＢｍ（＜１５．５ｄＢｍ－５ｄＢ）になる。
　すなわち、本実施の形態に従えば、パターン効果を回避しながら、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）を、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２より高くすることができる。
  （ｉｉ）ルックアップテーブル
　上述したように、図１３は、光利得制御ユニット４２に記録されているルックアップテーブル４４の一例である。
　ルックアップテーブル４４には、ＳＯＡ２を目標とする光利得（目標光利得）及び出力光強度の目標値（目標光出力）で動作させるために、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流（設定電流）及びＳＯＡ２を保持すべき温度（設定温度）の組合せが記録されている。
　また、本実施の形態に従うルックアップテーブル４４は、ＳＯＡ２に入射する光（被増幅光）の波長が変わっても対応できるように、複数の波長（１５５０ｎｍ、１５４０ｎｍ、及び１５３０ｎｍ）に対して用意されている。
  （２）動　作
　次に、光増幅制御装置４０の動作が、光増幅制御装置４０で実行されるＳＯＡ２の制御方法に従って説明される。
　最初に、光増幅制御装置４０の動作の要部を説明する。
　本光増幅制御装置４６の動作の要部は、３つのステップ（ステップＳ１～Ｓ３）に分けることができる。ステップＳ１乃至Ｓ３は、夫々、上記第１乃至第３の制御に従って、光利得制御ユニット４８が実行する動作である（例えば、ステップＳ１は制御１に対応する。）。これらの動作は、既に上記「（１）構　成」で既に説明した。従って、本光増幅制御装置４６の動作の要部を説明するステップＳ１～Ｓ３の説明は省略する。
　次に、光増幅制御装置４０の動作の詳細を説明する。
　本光増幅制御装置４０で実行されるＳＯＡの制御手順は、図９を参照して説明した実施の形態１のステップＳ２０に於いて、増幅光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）だけでなく、ＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長も外部から読み込むようにしている。
　また、本制御手順は、実施の形態１のステップＳ４０に於いて、図６ではなく図１３を参照して説明したルックアップテーブル４４を参照して、設定電流（Ｊ）と設定温度（Ｔ）を特定する点で、実施の形態１に従う光増幅制御装置の３２の制御手順と相違する。
　図１４及び図１５は、本実施の形態に従う光増幅制御装置４０におけるＳＯＡの制御手順を説明するフロー図である。尚、図９を参照して実施の形態１で説明した制御手順と共通する部分については、説明を省略する。
  （ｉ）ステップＳ１１０
　光増幅制御装置４０を起動する本ステップは、実施の形態１で説明したステップＳ１０と同じである。
  （ｉｉ）ステップＳ１２０
　本ステップは、実施の形態１で説明したステップＳ２０に対応する。
　本ステップでは、光利得制御ユニット４２が、ＳＯＡ２の出力光（増幅光）の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）とＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λを読み込み、更にＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）を特定する。
　ＳＯＡ２に入射する入力光（被増幅光）の波長λは、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）と同様に、光増幅制御装置３２に外部制御信号３８によって通知される。
  （ｉｉｉ）ステップＳ１３０
　本ステップは、実施の形態１で説明したステップＳ３０と同じステップである（図９参照）。
  （ｉｖ）ステップＳ１４０
　本ステップでは、出力光の出力光強度の目標値（Ｉｔg）及び光利得の目標値（ｇｔｇ）が、想定した仕様範囲内（例えば、ＳＯＡの動作可能範囲内）にあるか否かが判定される。
　具体的には、図１３に示すルックアップテーブル４４に記録された、目標光出力及び目標光利得の範囲内（６ｄＢｍ～１２ｄＢｍ；８ｄＢ～１４ｄＢ）の範囲内に、出力光の出力光強度の目標値（Ｉｔg）及び光利得の目標値（ｇｔｇ）があるか否かが判定される。
　出力光の出力光強度の目標値（Ｉｔg）及び光利得の目標値（ｇｔｇ）が、仕様範囲内にない場合には、光利得制御ユニット４２は、アラームを発出し、ＳＯＡ２に供給する駆動電流を遮断する。
  （ｖ）ステップＳ１５０
　本ステップは、実施の形態１で説明したステップＳ４０に対応する。
　本ステップでは、光利得制御ユニット４２が、ルックアップテーブル４４を参照して、入力光の波長（λ）及び光利得の目標値に対応する、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流Ｊ（設定電流）及びＳＯＡ２を保持すべき温度Ｔ（設定温度）を特定する。すなわち、光利得制御ユニット４２が、ルックアップテーブル４４から設定電流（Ｊ）及び設定温度（Ｔ）を読み出す。
　入力光の波長（λ）及び光利得の目標値（ｇｔｇ）は、例えば、１５５０ｎｍ及び１２ｄＢである。また、設定電流（Ｊ）及び設定温度（Ｔ）は、例えば、３００ｍＡ及び２５℃である。
  （ｖｉ）ステップＳ１６０
　本ステップ及び下記ステップ１７０によって実行されるステップは、実施の形態１で説明したステップＳ５０に対応する（図９参照）。
　本ステップ及び下記ステップＳ１７０は、光増幅制御装置４０の動作中に、増幅光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）等が変更された場合にも対応できる手順である。
　本ステップでは、ステップＳ１５０で特定した、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流Ｊ（設定電流；例えば、３００ｍＡ）と本ステップの実行前にＳＯＡ２に供給されていた駆動電流Ｊｐ（例えば、２８０ｍＡ）を、光利得制御ユニット４２が比較する。
　比較の結果、両者が一致した場合には、光利得制御ユニット４２は、ＳＯＡ２に供給されている駆動電流（例えば、２８０ｍＡ）を維持する。
　一方、両者が一致しない場合には、光利得制御ユニット４２は、ステップＳ１５０で特定した、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流Ｊ（例えば、３００ｍＡ）をＳＯＡ２に供給する。
　尚、光増幅制御装置４０が起動した直後の設定電流は０ｍＡである。従って、最初に本ステップＳ１６０が実行される場合、Ｊｐ＝０ｍＡである。
  （ｖｉｉ）ステップＳ１７０
　本ステップでは、ステップＳ１５０で特定した、ＳＯＡ２を保持すべき温度Ｔ（設定温度）と本ステップの実行前にＳＯＡ２が保持されていた温度Ｔｐ（例えば、１０℃）を、光利得制御ユニット４２が比較する。
　比較の結果、両者が一致した場合には、光利得制御ユニット４２は、ＳＯＡ２を保持している温度（例えば、１０℃）を維持する。
　一方、両者が一致しない場合には、光利得制御ユニット４２は、ステップＳ１５０で特定した、ＳＯＡ２を保持すべき温度Ｔ（例えば、２５℃）にＳＯＡ２を保持する。
　尚、光増幅制御装置４０が起動した直後の設定温度は２５℃である。従って、最初に本ステップＳ１７０が実行される場合、Ｔｐ＝２５℃である。
  （ｖｉｉｉ）ステップＳ１８０
　本ステップＳ１８０は、実施の形態１で説明したステップＳ６０と略同じステップである（図９参照）。
　但し、ＳＯＡ２の出力光の強度（Ｉｏｕｔ）を帰還信号として、冷却加熱器３６の温度（すなわちＳＯＡ２の温度Ｔ）を調整する動作を所定の回数（例えば、１００回）繰り返した後、本ステップは終了する。
　その後、下記ステップＳ１９０が開始する。
  （ｉｘ）ステップＳ１９０
　本ステップは、光増幅制御装置４０の動作中に、増幅光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）が変更された場合等に対応するための手順である。
　本ステップでは、ステップＳ１２０で読み込んだ、増幅光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）及びＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λが変更されていないか、光利得制御ユニット４２が外部制御信号３８を参照して確認する。
　また、光利得制御ユニット４２は、ＳＯＡ２が出力している出力光（増幅光）の光強度（Ｉｏｕｔ）とＳＯＡ２が入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）の比から動作中ＳＯＡ２の光利得を特定し、ステップ１３０で特定した光利得の目標値ｇｔｇとこの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）の差が所定値、例えば１ｄＢ(目標光利得の間隔の１/２)以上になっていないか確認する。
　確認の結果、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）が変更されていた場合、ＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λが変更されていた場合、及び動作中ＳＯＡ２の現実の光利得と光利得の目標値ｇｔｇとの差が例えば１ｄＢ以上離れていた場合の何れか一つにでも該当する時には、上記ステップ１２０に戻って、新たな手順が再開される。
　従って、光増幅制御装置４０の動作中に、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）又は入力光（被増幅光）の波長λが変更されても、光増幅制御装置４０は、変更された動作条件に対応することができる。
　また、ＳＯＡ２の光利得（ｇ）と光利得の目標値（ｇｔｇ）との差が例えば１ｄＢ以上開いた場合には、新たな駆動電流（Ｊ）とＳＯＡ２を保持すべき温度（Ｔ）が特定され、新たに特定された駆動電流（Ｊ）及び温度（Ｔ）によってＳＯＡ２の動作が制御される。
　従って、ＳＯＡ２の飽和光出力強度とＳＯＡ２の出力（Ｉｏｕｔ）の差が、ステップＳ１８０（フィードバック制御）の実行中に狭まって、パターン効果が発現してしまうといことはない。尚、光利得が１ｄＢ程度変動しても、ＳＯＡの飽和光出力は殆ど変わらない（図７及び図１０参照）。
  （ｘ）ステップＳ２００
　本ステップでは、光増幅制御装置４０に対して動作停止の命令が出されていないか、光利得制御ユニット４２が、外部制御信号３８を参照して確認する。
　動作停止の命令が出されている場合には、ステップ２１０に進む。
　動作停止の命令が出されていない場合には、ステップ１８０に戻る。
  （ｘｉ）ステップＳ２１０
　本ステップでは、光利得制御ユニット４２が、光増幅制御装置４０の動作を停止する。
　以上説明した通り、本実施の形態に従う光増幅制御装置４０では、目標とする光利得が異なっても出力光の強度（Ｉｏｕｔ）と飽和光出力の差を一定に保つ設定電流及び設定温度の組合せに基づいて、ＳＯＡ２の動作が制御される。従って、本光増幅制御装置４０は、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２よりも更に、ＳＯＡ２の出力光（増幅光）の光強度を大きくすることができる。
  （実施の形態３）
　本実施の形態は、ＳＯＡを冷却又は加熱することによって、ＳＯＡの光利得が一定になるように半導体光増幅器の動作を制御する光増幅制御装置（光増幅器モジュール）に関する。すなわち、本光増幅制御装置は、ＡＧＣ制御を実行するものである。
  （１）構　成
　本実施の形態に従う光増幅制御装置の構成は、基本的には、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２の構成と同じである。但し、光利得制御ユニット４８が実行する制御に、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２の制御と異なる点がある。
　最初に、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２との相違点すなわち光利得制御ユニット４８が実行する制御を説明する。次に、光増幅制御装置４６が具備するルックアップテーブル５０を簡単に説明する。その他の構成についての説明は省略する。尚、本実施の形態に従う光増幅制御装置４６の構成図は、実施の形態１に従う光増幅制御装置３２の構成図（図５）と同じである。
　光利得制御ユニット４８は、ＳＯＡ２に発生させようとする光利得の目標値（ｇｔｇ）を特定する第１の制御を実行する。
　具体的には、光利得制御ユニット４８が、外部制御信号３８によって通知された光利得の目標値を、ＳＯＡ２を制御するためのパラメータの一つである光利得の目標値（ｇｔｇ）として決定する。
　光利得の目標値（ｇｔｇ）は、例えば１２ｄＢである。
　次に、光利得制御ユニット４８が、冷却加熱器３６の動作を制御することにより、ＳＯＡ２の光利得が上記光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致するように、ＳＯＡ２の光利得を変化させる第２の制御を実行する。
　具体的には、光利得制御ユニット４８が、ＳＯＡ２を非出力飽和状態で動作させ、且つＳＯＡ２の光利得を上記利得の目標値（ｇｔｇ）に一致させる、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）及び冷却加熱器３６の動作点の組合せで、ＳＯＡ２及び冷却加熱器３６を動作させる。ここで、冷却加熱器３６の動作点とは、冷却加熱器３６の温度（Ｔ）のことである。
　次に、光利得制御ユニット４８は、冷却加熱器の動作３６を、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）を固定したまま、ＳＯＡ２の動作状態を帰還信号としてフィードバック制御する第３の制御を実行する。
　具体的には、光利得制御ユニット４８が、ＳＯＡ２が出力している出力光の強度（Ｉｏｕｔ）とＳＯＡ２に入射している入力光の光強度（Ｉｉｎ）の比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が光利得の目標値（ｇｔｇ）に一致するように、冷却加熱器８の動作を、上記比を帰還信号として帰還制御する。この時、駆動電流（Ｊ）は、固定されたままである。
　光利得制御ユニット４８は、ルックアップテーブル５０を参照して上記第２の制御を実行する。ルックアップテーブル５０は、例えば、実施の形態１で図６を参照して説明したルックアップテーブル３５と同じものである。このルックアップテーブル５０は、例えば、光利得制御ユニット４８が具備する記録媒体（図示せず）に記録されている。
  （２）動　作
　次に光増幅制御装置４６の動作を、光増幅制御装置４６において実行されるＳＯＡ２の制御方法に従って説明する。
　最初に、本光増幅制御装置４６の動作の要部を説明する。
　本光増幅制御装置４６の動作の要部は、３つのステップ（ステップＳ１～Ｓ３）に分けることができる。ステップＳ１乃至Ｓ３は、夫々、上記第１乃至第３の制御に従って、光利得制御ユニット４８が実行する動作である（例えば、ステップＳ１は制御１に対応する。）。これらの動作は、既に上記「（１）構　成」で既に説明した。従って、本光増幅制御装置４６の動作の要部を説明するステップＳ１～Ｓ３の説明は省略する。
　次に、光増幅制御装置４６の動作の詳細を、ＳＯＡ２の制御手順に従って説明する。
　図１６は、本実施の形態に従う光増幅制御装置４６におけるＳＯＡ２の制御手順を説明するフロー図である。
  （ｉ）ステップＳ１０
　まず、光利得制御ユニット４８が、動作開始を命令する外部制御信号３８を受信し、光増幅制御装置３２を起動する。
  （ｉｉ）ステップＳ２０
　本ステップと下記ステップＳ２０によって、上記ステップＳ１が実現される。
　まず、光利得制御ユニット３４が、ＳＯＡ２の光利得の目標値を読み込み、更にＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）を特定する。
　光利得の目標値（ｇｔｇ）は、光増幅制御装置４６に外部制御信号３８として通知される。
　光利得制御ユニット４８は、読み込んだ光利得の目標値を、ＳＯＡ２を制御するためのパラメータの一つである光利得の目標値（ｇｔｇ）として決定する。
　光利得の目標値（ｇｔｇ）は、例えば１２ｄＢである。入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）は、例えば－４ｄＢｍである。
  （ｉｉｉ）ステップＳ３０
　本ステップでは、光利得制御ユニット４８が、光利得の目標値（ｇｔｇ）と入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）の積（ｇｔｇ・Ｉｉｎ）を、ＳＯＡ２の出力光の強度の目標値（Ｉｔｇ）として決定する。
　例えば、光利得制御ユニット４８は、光出力の目標値（Ｉｔｇ）を８ｄＢｍ（＝10・log((gtg・Iin)/1mW）)＝10・log(gtg)+10・log(Iin/1mW）＝１２ｄＢ－４ｄＢｍ）と特定する。
  （ｉｖ）ステップＳ４０
　本ステップと下記ステップＳ５０によって、上記ステップＳ２が実現される。
　本ステップでは、光利得制御ユニット４８が、ルックアップテーブル５０（図６参照）を参照して、上記光利得の目標値（ｇｔｇ＝１２ｄＢ）に対応する、ＳＯＡ２に供給すべき駆動電流（設定電流）及びＳＯＡ２を保持すべき温度（設定温度）を特定する。
　例えば、駆動電流（Ｊ）は３００ｍＡであり、設定温度（Ｔ）は２５℃である。
   （ｖ）ステップＳ５０
　本ステップは、図９を参照して説明した、実施の形態１の光利得制御装置３２で実行されるステップ４０と同じである。
　本ステップでは、光利得制御ユニット４８が、供給すべき駆動電流（Ｊ＝３００ｍＡ）をＳＯＡ２に供給し、ＳＯＡ２の温度を保持すべき温度（Ｔ＝２５℃）にする。
　本ステップによって、ＳＯＡ２の光利得は、光利得の目標値（ｇｔｇ＝１２ｄＢ）に近い値になる。
　ステップは、図９を参照して説明した、実施の形態１の光利得制御装置３２で実行されるステップ５０と同じである。
  （ｖｉ）ステップＳ６０
　本ステップによって、上記ステップＳ３が実現される。
　本ステップでは、光利得制御ユニット４８が、入力側光検出器２４及び出力側光検出器２６の出力を受信して、ＳＯＡ２に入射する入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）及びＳＯＡ２が出力する出力光（増幅光）の強度（Ｉｏｕｔ）を特定する。
　次に、光利得制御ユニット４８は、このＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が光利得の目標値（１２ｄＢ）に一致するように、冷却加熱器８の動作を、上記比を帰還信号として帰還制御する。ここで、ＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）は、動作中のＳＯＡの光利得である。
　具体的には、ＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が、光利得の目標値（ｇｔｇ）より小さい場合には、光利得制御ユニット４８が、冷却加熱器８の温度は下げる。一方、ＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が、光利得の目標値（ｇｔｇ）より大きい場合には、光利得制御ユニット４８が、冷却加熱器８の温度は上げる。
　この帰還制御が繰り返されることによって、ＳＯＡ２の光利得（ｇ＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）は、漸次、光利得の目標値（ｇｔｇ）に接近し、最終的には光利得の目標値（ｇｔｇ）に略一致する。
　ところで、上記帰還制御が収束し、光利得が光利得の目標値（ｇｔｇ）に略一致した状態では、入力光１２の状態（光強度等）が変動しても、本来はＳＯＡ２の光利得は変動しないはずである。
　しかし、ＳＯＡ２の光利得が入力光（被増幅光）の偏波方向に依存する場合には、入力光の偏波方向の変動によって、ＳＯＡ２の光利得も変動する。
　このような場合に、ＳＯＡ２の光利得は上記帰還制御によって一定に保たれる。
  （ｖｉｉ）ステップＳ７０
　光利得制御ユニット４８は、動作の停止を命令する外部制御信号３８を受信すると、光増幅制御装置４６の動作を停止する。
　図３及び図４に特性を示したＳＯＡによって光利得制御装置を形成した場合、本実施の形態に従えば、ＳＯＡ２の出力光の強度（Ｉｏｕｔ）が、９ｄＢｍ（＝１４ｄＢｍ－５ｄＢ）に増幅されてもパターン効果は起きない。但し、パターン効果を抑制するためには、飽和光出力より５ｄＢ、出力光（増幅光）の強度が小さければよいとした。
　一方、図１を参照して説明した、駆動電流制御型の光増幅制御装置４では、出力光の強度（Ｉｏｕｔ）が、５ｄＢｍ（＝１０ｄＢｍ－５ｄＢ）より大きくなるとパターン効果が発現してしまう。
　このように、本実施の形態に従えば、ＳＯＡをＡＧＣ制御にした場合にも、パターン効果を抑制しながら、出力光の強度（Ｉｏｕｔ）を大きくすることができる。
  （実施の形態４）
　本実施の形態は、ＳＯＡを冷却又は加熱するだけでなく、出力光の出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）に応じて異なった駆動電流（Ｊ）をＳＯＡに供給して、光利得が一定になるように半導体光増幅器の動作を制御（ＡＧＣ制御）する光増幅制御装置（光増幅器モジュール）に関する。
  （１）構　成
　本実施の形態に従う光増幅制御装置５２の構成は、基本的には、実施の形態３に従う光増幅制御装置４６の構成と同じである。但し、光利得制御ユニット５４が実行する制御及びルックアップテーブルに、実施の形態３に従う光増幅制御装置４６と異なる点がある。
　従って、光利得制御ユニット５４が実行する制御及びルックアップテーブルについて説明し、その他の構成に関する説明は省略する。尚、本実施の形態に従う光増幅制御装置５２の構成図は、実施の形態１で参照した図５と同じでものある。
　本光利得制御ユニット５４は、実施の形態３に従う光利得制御ユニット４８が具備する第１乃至第３の制御を具備している。但し、第１の制御に、新たな制御が追加されている。また、第２の制御が高度化されている。
　第１の制御に追加された制御は、光利得の目標値（ｇｔｇ）とＳＯＡ２に入射している入力光の光強度（Ｉｉｎ）の積を、ＳＯＡ２に出力させようとする出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）として決定することである。
　第２の制御は、実施の形態２に従う光利得制御ユニット４２が実行する第２の制御と同じである。但し、本制御に使用されるルックアップテーブルは、実施の形態２に従うルックアップテーブルとは異なる。
　図１７は、光利得制御ユニット５４に記録されているルックアップテーブル５６の一例である。
　本実施の形態に従うルックアップテーブル５６は、目標光出力が１ｄＢｍずつ小さくしている。
　目標光出力を１ｄＢｍずつ小さくした理由は、ＳＯＡ２に入射する入力光の光強度が変動しても、直ちにＳＯＡ２の光出力の強度（Ｉｏｕｔ）が、パターン効果の回避が可能な範囲（１０ｄＢｍ以下）を超えないようにするためである。従って、図１７のルックアップテーブルに従えば、１ｄＢ以内の入力光の光強度の変動は許容される。
　第３の制御は、実施の形３に従う光利得制御ユニット４２が実行する第３の制御と同じである。
  （２）動　作
　次に、本光増幅制御装置５２の動作を、本光増幅制御装置で実行されるＳＯＡ２の制御方法に従って説明する。
　最初に、光増幅制御装置５２の動作の概要を、ＳＯＡの制御手順に従って説明する。
　本光増幅制御装置５２の制御手順の概要は、実施の形態３で説明したステップＳ１～ステップＳ３と略同じである。
　但し、上記第２の制御に対応するステップＳ２に異なる点がある。従って、ステップＳ２について説明し、それ以外のステップの説明は省略する。
　最初に、本光増幅制御装置４６の動作の要部を説明する。
　本光増幅制御装置４６の動作の要部は、３つのステップ（ステップＳ１～Ｓ３）に分けることができる。ステップＳ１乃至Ｓ３は、夫々、上記第１乃至第３の制御に従って、光利得制御ユニット４８が実行する動作である（例えば、ステップＳ１は制御１に対応する。）。これらの動作は、既に上記「（１）構　成」で既に説明した。従って、本光増幅制御装置４６の動作の要部を説明するステップＳ１～Ｓ３の説明は省略する。
　次に、光増幅制御装置４６の動作の詳細を、ＳＯＡ２の制御手順に従って説明する。
　図１８及び図１９は、本実施の形態に従う光増幅制御装置５２で実行される半導体光増幅器の制御手順を説明するフロー図である。
　本光増幅制御装置５２の動作の詳細は、実施の形態２に従う光増幅制御装置４０の動作と共通点が多い。
　従って、ここでは実施の形態３ではなく、実施の形態２に従う光増幅制御装置４０の動作との相違点を中心に説明する。尚、図１４及び図１５を参照して説明した実施の形態２の動作と共通するステップについての説明は省略する。
  （ｉ）ステップ１２０
　本ステップでは、光利得制御ユニット５４が、ＳＯＡ２の光利得の目標値を読み込み、読み込んだ光利得の目標値を、ＳＯＡ２を制御するためのパラメータの一つである光利得の目標値（ｇｔｇ）として決定する。
　また、光利得制御ユニット５４は、ＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λを読み込む。更に、光利得制御ユニット５４は、ＳＯＡ２に入射している入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）を決定する。
　光利得の目標値（ｇｔｇ）及び入力光（被増幅光）の波長λは、外部制御信号３８によって光利得制御ユニット５４に通知される。入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）は、光利得制御ユニット５４が、入力側光検出器２４の出力信号を受信して検知する。
　ここで、光利得の目標値（ｇｔｇ）は、例えば１２ｄＢである。入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）は、例えば－３ｄＢｍである。また、入力光の波長λは、例えば１５５０ｎｍである。
  （ｉｉ）ステップ１３０
　本ステップでは、光利得制御ユニット５４が、光利得の目標値（ｇｔｇ）と入力光（被増幅光）の光強度（Ｉｉｎ）の積（ｇｔｇ・Ｉｉｎ）を、ＳＯＡ２の出力光の強度の目標値（Ｉｔｇ）として決定する。
　例えば、光利得制御ユニット４８は、出力光の目標値（Ｉｔｇ）を９ｄＢｍ（＝－３ｄＢｍ＋１２ｄＢ）と決定する。
  （ｉｉｉ）ステップＳ１５０
　本ステップは、実施の形態２のステップＳ１５０と殆ど同じである。但し、図１７に示したテーブルが、ルックアップテーブルとして参照される点が実施の形態２のステップＳ１５０と相違する。
　駆動電流（Ｊ）及び設定温度（Ｔ）は、例えば、３００ｍＡ及び２５℃である（図１７参照）。
  （ｉｖ）ステップＳ１８０
　本ステップでは、光利得制御ユニット５４が、入力側光検出器２４及び出力側光検出器２６の出力を受信して、ＳＯＡ２に入射する入力光の光強度（Ｉｉｎ）及びＳＯＡ２が出力する出力光の強度（Ｉｏｕｔ）を検知する。
　次に、光利得制御ユニット５４は、このＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が光利得の目標値（１２ｄＢ）に一致するように、冷却加熱器８の動作を制御する。
　具体的には、ＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が光利得の目標値（１２ｄＢ）より小さい場合には、冷却加熱器８の温度Ｔを低くする。一方、ＩｏｕｔとＩｉｎの比（＝Ｉｏｕｔ/Ｉｉｎ）が光利得の目標値（１２ｄＢ）より大きい場合には、冷却加熱器８の温度Ｔを高くする。この時、ＳＯＡ２に供給される駆動電流は、ステップＳ１６０でＳＯＡ２に供給される設定電流（Ｊ；例えば、３００ｍＡ）に固定されている。
　以上の手順が所定の回数繰り返され、その後、下記ステップＳ１９０が開始する。
  （ｖ）ステップＳ１９０
　本ステップでは、ステップＳ１２０で読み込んだ、光利得の目標値及びＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λが変更されていないか、光利得制御ユニット５４が現時点での外部制御信号３８を参照して確認する。
　また、光利得制御ユニット５４は、ＳＯＡ２が出力している増幅光の光強度（Ｉｏｕｔ）が、ステップ１３０で決定した光出力の目標値（Ｉｔｇ）から所定値、例えば１ｄＢ以上解離していないか確認する。
　光利得制御ユニット５４による確認の結果、光利得の目標値が変更されていた場合、ＳＯＡに入射する入力光（被増幅光）の波長λが変更されていた場合、及び動作中のＳＯＡ２の光出力の強度が光出力の目標値（Ｉｔｇ）から１ｄＢ以上解離していた場合の何れか一つにでも該当する時には、上記ステップ１２０に戻る。
　従って、光増幅制御装置４０の動作中に、光利得の目標値又は入力光（被増幅光）の波長λが変更されても、光増幅制御装置４０は、変更された動作条件に対応することができる。
　また、動作中のＳＯＡ２の光出力の強度が、出力光強度の目標値（Ｉｔｇ）から１ｄＢ以上解離した場合には、新たな駆動電流（Ｊ）とＳＯＡ２を保持すべき温度（Ｔ）が設定される。
　従って、ＳＯＡ２の飽和光出力強度（Ｐｓ）とＳＯＡ２の出力（Ｉｏｕｔ）の差が、ステップＳ１８０の中に狭まっても、当該差は直ちに回復される。故に、パターン効果が発現することはない。
　本実施の形態に従う光増幅制御装置５２によれば、図１７に示すように、８ｄＢの光利得の目標値（ｇｔｇ）に対して、９ｄＢｍの目標光出力を設定することができる（但し、許容する出力光強度（Ｉｏｕｔ）の変動が１ｄＢの場合。）。
　一方、設定電流が固定されている、実施の形態３に従う光増幅制御装置では、８ｄＢの光利得の目標値（ｇｔｇ）に対して設定できる目標光出力は、８ｄＢｍ（＝９ｄＢｍ－１ｄＢ）以下である。
　このように、本光増幅制御装置５２によれば、設定電流を変更しない実施の形態３に従う光増幅制御装置より、目標光出力を高く設定することができる。
  （実施の形態５）
　本実施の形態は、ＳＯＡに設けられたヒータとＳＯＡを搭載する熱電冷却素子によって、冷却加熱器が形成された光増幅制御装置（光増幅器モジュール）に関する。
  （１）構　成
　図２０は、本実施の形態に従う光増幅制御装置５８の構成を説明する図である。
　実施の形態１乃至４では、冷却加熱器３６が、ＳＯＡ２を搭載する熱電冷却素子６のみによって形成されている。
　この冷却加熱器３６に代えて、本光増幅制御装置５８は、ＳＯＡ２に設けられたヒータ６０と、ＳＯＡ２を搭載する熱電冷却素子６とによって形成される冷却加熱器６２を具備している。
　また、本光増幅制御装置５８は、このヒータ６０に駆動電流を供給するヒータ駆動ユニット６４を具備する。
　本光増幅制御装置５８は、実施の形態１乃至４に従う光増幅制御装置３２,４０,４６,５２と同様、冷却加熱器６２の動作を調整することにより、ＳＯＡ２の光利得を変化させる光利得制御ユニット６６を具備する。但し、本光増幅制御装置５８が実行する利得制御ユニット６６の制御は、実施の形態１乃至４に従う利得制御ユニット３４,４２,４８,５４の制御と一部相違する。
　また、本利得制御ユニット６６が具備するルックアップテーブル６８も、実施の形態１乃至４のルックアップテーブル３５,４４,５０,５６と一部相違する。
  （ｉ）冷却加熱器の構成及び動作
　まず、冷却加熱器６２の構成及び動作を説明する。
　図２１は、冷却加熱器６２の構成を説明する平面図である。図２２は、図２１のＡ－Ａ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。図２３は、図２１のＢ－Ｂ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。
　図２１乃至図２３には、ＳＯＡ２を搭載した状態の冷却加熱器６２が図示されている。
　上述したように冷却加熱器６２は、ＳＯＡ２に設けられたヒータ６０と、ＳＯＡ２を搭載する熱電冷却素子６を具備している。尚、冷却加熱器６２は、半導体光増幅器２の温度を調整する温度調整ユニットの一種である。
　ここで、ＳＯＡ２は、実施の形態１乃至４に従う光増幅制御装置を形成するＳＯＡと同じものである。
　具体的には、ＳＯＡ２は、厚さ１００μｍのｎ型のＩｎＰ基板７２と、ｎ型のＩｎＰ基板７２の裏面に形成された第１の電極７０と、ｎ型のＩｎＰ基板７０の上方に形成されたInGaAsP製の多重量子井戸の活性層３３を具備している（図２３参照）。ここで、活性層３３の利得のピークは、１４８０ｎｍ近傍にある。
　また、ＳＯＡ２は、活性層３３の上方に形成されたｐ型ＩｎＰ製の上部クラッド層７４と、ｐ型InGaAsP製の電極層７６、電極層７６の上に形成された第２の電極７８を具備している。
　また、ＳＯＡ２の光の入射端面及び出射端面には、夫々反射防止膜８０が設けられている。
　また、活性層３３乃至電極層７６はリッジ状に加工され、その両脇が、第１のｐ型ＩｎＰ層８２、ｎ型ＩｎＰ層８４、及び第２のｐ型ＩｎＰ層８６が順次積層されたｐ－ｎ－ｐ電流ブロック層８８によって覆われている。ここで、ＳＯＡ２の光の導波方向に沿った長さは８００μｍである。
　ＳＯＡ２の第１及び第２の電極７０,７８は、ＳＯＡ駆動ユニット２８に接続されている。
　そして、ＳＯＡ２の表面は、第２の電極７８の形成された領域を除き、例えばＳｉＯ２製の絶縁膜９０によって覆われている（図２１参照）。
　この絶縁膜９０の上に、ヒータ６０が形成されている。ヒータ６０は、活性層３３に沿って形成されている。ヒータ６０と活性層３３の間隔は数μｍである。
　ヒータ６０は、例えばＴｉ製のヒータ本体９２と、ヒータ本体９２の両端に設けられたヒータ電極９４によって形成されている。このヒータ電極９４は、ヒータ駆動ユニット６４に接続されている。
　熱電冷却素子６には、熱電冷却素子６の温度を検出する温度センサ８が搭載されている。そして、熱電冷却素子６及び温度センサ８は、温度制御ユニット１０に接続されている。
　温度制御ユニット１０は、光利得制御ユニット６６の命令に従って、温度センサ８の出力を帰還信号として、熱電冷却素子６の温度を一定値（例えば、１０℃）に固定する。
　従って、熱電冷却素子６に接するＳＯＡ２の裏面（第１の電極７０）の温度も、この一定値（例えば、１０℃）に固定される。
　一方、活性層３３は、直近に設けられたヒータ６０によって加熱される。このため、ヒータ６０に供する電力を調整することによって、活性層３３の温度を所望の値に設定することが可能になる。
　この時の活性層３３の温度変化は速く、数μ秒で所望の温度に活性層３３の温度を到達させること可能である。ＳＯＡ２の光利得及び飽和光出力は、活性層３３の温度に依存する。従って、本実施の形態に従う光増幅制御装置６２によれば、光利得をμ秒オーダの高速で変化させることが可能になる。
  （ｉｉ）光利得制御ユニットの制御
　光利得制御ユニット６６が実行する制御は、基本的には、実施の形態１乃至４に従う光利得制御ユニット３５,４４,５０,５６が実行する制御と同じである。
　但し、冷却加熱器６２を動作させる動作点が、冷却加熱器６２の温度（Ｔ）ではなく、ヒータ６０に供給される電流値（Ｊｈ）である点で、本光利得制御ユニット６６の制御は、実施の形態１乃至４に従う光利得制御ユニット３５,４４,５０,５６の制御と相違する。
　すなわち、本光利得制御ユニット６６が第２の制御に従って冷却加熱器６２を制御する動作点は、冷却加熱器６２の温度（Ｔ）ではなく、ヒータ６０に供給される電流（Ｊｈ）である。
　また、本光利得制御ユニット６６が、第３の制御に従って冷却加熱器６２の動作を帰還制御する物理量が、ヒータ６０に供給される電流である点でも、本光利得制御ユニット６６が実行する制御は、実施の形態１乃至４に従う光利得制御ユニットが実行する制御と相違する。
　尚、ヒータ６０に電流を供給するヒータ駆動ユニット６４の動作は、光利得制御ユニット６６によって制御される。
　なお、光利得制御ユニット６６は、ＳＯＡ２をＡＰＣ制御するものでも、或いはＡＧＣ制御するものであってもよい。また、光利得制御ユニット６６は、ＳＯＡ２に供給する駆動電流（Ｊ）は一定に保って、冷却加熱器６２の動作点を変化させる制御装置（実施の形態１又は３参照）であってもよい。或いは、光利得制御ユニット６６は、ＳＯＡ２の設定電流（Ｊ）も変化させる制御装置（実施の形態２又は４参照）であってもよい。
  （ｉｉｉ）ルックアップテーブル
　図２４は、実施の形態５に従う光利得制御ユニットに記録されるルックアップテーブル６８の一例である。ルックアップテーブル６８は、冷却加熱器６２の温度が２５℃の保たれた状態で使用するためのものである。
　図２４に示すように、ルックアップテーブル６８には、ＳＯＡ２を非出力飽和状態で動作させ且つＳＯＡ２の光利得を目標とする光利得(目標光利得)に一致させる、ＳＯＡ２の駆動電流（Ｊ）及び冷却加熱器６２の動作点の組合せが記録されている。ここで、冷却加熱器６２の動作点は、冷却加熱器６２の温度（Ｔ）ではなく、ヒータ６０に供給される電流（設定ヒータ電流）である。
　図２５は、実施の形態５に従う光利得制御ユニットに記録されるルックアップテーブル６６の他の例である。
　このルックアップテーブルには、ＳＯＡ２の光利得を目標とする光利得（目標光利得）に一致させ、且つＳＯＡ２の出力光強度を目標とする出力光強度（目標光出力）に一致させるための、ＳＯＡ２の駆動電流及びヒータに供給する電流が記録されている。
　ここで、設定電流及び設定ヒータ電流とは、ＳＯＡ２の駆動電流及びヒータに供給する電流のことである。
　図２５に示すルックアップテーブルを使用する場合、冷却加熱器６２の温度は、１０℃に保たれる必要がある。
  （２）動　作
　次に、本光増幅制御装置５８で実行されるＳＯＡ２の制御方法に従って、光増幅制御装置５８の動作を説明する。
　光増幅制御装置５８で実行されるＳＯＡ２の制御方法は、実施の形態１乃至４で実行されるＳＯＡ２の制御方法の何れと同種であってもよい。しかし、全ての制御方法について説明することは煩雑なので、実施の形態２で実行される制御方法（ＡＰＣ制御）についてだけ説明する。
　図２６及び図２７は、本光増幅制御装置５８で実行される上記制御方法の手順を説明するフロー図である。
　本制御方法の手順は、実施の形態２に於いて図１４及び図１５を参照して説明した制御手順と、ステップＳ１５０、ステップＳ１７０、及びステップＳ１８０が相違し、他のステップは略同じである。但し、温度制御ユニット１０が、常に、熱電素子６の温度を一定値（例えば、１０℃）に保持する点で、本制御手順は、実施の形態２で実施される制御手順と相違する。
　従って、これらのステップについて説明し、他のステップの説明は省略する。
  （ｉ）ステップＳ１５０
　本ステップでは、光利得制御ユニット６６が、ルックアップテーブル６８から設定電流（Ｊ）及び設定ヒータ電流（Ｊｈ）を読み出す。その他の点では、本ステップは、実施の形態２のステップＳ１５０と略同じである。
  （ｉｉ）ステップＳ１７０
　本ステップでは、ステップＳ１５０で特定した、ヒータ６０に供給すべき電流（設定ヒータ電流Ｊｈ）と本ステップの実行前にヒータ６０に供給されていた電流（例えば、０ｍＡ）を、光利得制御ユニット４２が比較する。
　比較の結果、両者が一致した場合には、光利得制御ユニット４２は、ヒータ６０に供給すべき電流（例えば、０ｍＡ）を維持する。
　一方、両者が一致しない場合には、光利得制御ユニット４２は、ステップＳ１５０で特定した、ヒータ６０に供給すべき電流（例えば、１５０ｍＡ）にヒータ６０を保持する。
  （ｉｉｉ）ステップＳ１８０
　本ステップで実行される冷却加熱器６２のフィードバック制御は、フィードバック制御する物理量が、ＳＯＡ２の温度（冷却加熱器６２）の温度ではなく、ヒータ６０に供給する電流である。
　その他の点では、本ステップは、実施の形態２のステップＳ１８０と略同じである。
　上述したように、ヒータ６０に供給する電流を調整することによって、ＳＯＡ２の光利得（及び飽和光出力）をμ秒のオーダで変化することができる。
　従って、本光増幅制御装置５８によれば、ＳＯＡを高速で制御することが可能になる。
  （実施の形態６）
　本実施の形態は、実施の形態５に於いて冷却加熱器がＳＯＡ２の中央部をより高温に加熱する光増幅制御装置（光増幅器モジュール）に関する。
　ＳＯＡの飽和光出力は、ＳＯＡ内を伝播する増幅光の強度が大きくなる光の出射端近傍９８における活性層３３の状態によって決まる。すなわち、光の出射端近傍９８の温度が低い方が、飽和光出力は大きくなる。
　一方、ＳＯＡ２のノイズは、増幅された自然放出光（Amprifyied Spontaneous Emission;ASE）の主たる発生場所である、光の入射端近傍９６における活性層３３の状態によって決まる。すなわち、光の入射端近傍９６の温度が低い方が、ＳＯＡのノイズは小さくなる。
　本実施の形態に従う光増幅制御装置のヒータは、ＳＯＡの光の入射端９６及び出射端９８より内側を、入射端及び出射端より高温に加熱できるように形成されている。従って、本実施の形態に従う光増幅制御装置によれば、増幅光の光強度を大きくすることが可能であり、且つ増幅光のノイズを小さくすることが可能になる。
　入射端９６の近傍及び出射端９８の近傍より内側を高温にするためには、ヒータ６０の両端をＳＯＡの入射端９６及び出射端９８から、例えば１００μｍ離して形成すればよい（図２１参照）。
　或いは、ＳＯＡ２に設けられるヒータが、ＳＯＡ２の光の入射端側、内側、及び光の出射端側に配置された３つの部分に分割されていてもよい。
　図２８は、このようなヒータ(分割ヒータ)１００がＳＯＡ２に設けられた状態を説明する平面図である。図２９は、図２８のＡ－Ａ線に於ける断面を矢印の方向から見た図である。
　図２８及び図２９に示すように、上記ヒータ１００は、光入力端側ヒータ１０２、内側ヒータ１０４、及び光出力端側ヒータ１０６によって形成されている。ここで、光入力端側ヒータ１０２及び光出力端側ヒータ１０６の長さは、例えば１００μｍである。一方、内側ヒータ１０４の長さは、５００μｍである。
　本実施の形態に従う光増幅制御装置の構成は、冷却加熱器を形成するヒータ６２が上述したヒータによって形成される点を除き、実施の形態５従う光増幅制御装置の構成と略同じである。但し、分割ヒータ１００によって冷却加熱器３６が形成される場合、光入力端側ヒータ１０２及び光出力端側ヒータ１０６を駆動するためのヒータ駆動ユニットが、内側ヒータ１０４を駆動するためのヒータ駆動ユニット６４とは別に設けられる。
　本実施の形態に従う光増幅制御装置の動作（及び、ＳＯＡの制御方法）は、実施の形態５に従う光増幅制御装置の動作（及び、ＳＯＡの制御方法）と略同じである。
　但し、図２８及び図２９を参照して説明したヒータ１００によって形成される冷却加熱器を使用する場合には、ヒータ駆動ユニット６４は内側ヒータ１０４を駆動する。一方、光入力端側ヒータ１０２及び光出力端側ヒータ１０６には、他のヒータ駆動ユニット（図示せず）から、内側ヒータ１０４に供給される電流より少ない電流が供給される。
（実施の形態７）
　本実施の形態は、上記実施の形態の何れかに記載の光増幅制御装置を具備する光伝送装置に関する。
  （１）構　成
　図３０は、本実施の形態に従う光伝送装置（トランシーバ）の構成の一例を説明するブロック図である。
　本実施の形態に従う光伝送装置（トランシーバ）１０８は、例えば、入射した光信号１１４を増幅する第１の光増幅制御装置１１８と、出力される光信号１１０を増幅する第２の光増幅制御装置１２０を具備している。
　また、本実施の形態に従う光伝送装置（トランシーバ）１０８は、出力される光信号１１０を生成し出射する光送信装置１１２と入射した光信号１１４を受信し複合する光受信装置１１６を備えている。
　ここで、光送信装置１１２は、例えば変調器集積型半導体レーザであり、送信データ（電気信号）１２２を光信号に光電変換する。また、光受信装置１１６は、入射した光信号１１４を光電変換する光検出器と、この光検出器の出力を複合する符号判定回路を具備している。この符号判定回路は、複合した受信データ信号（電気信号）１２４を出力する。
　そして、本実施の形態に従う光伝送装置１０８（トランシーバ）は、光送信装置１１２が生成し出射した光信号を、第１の光増幅制御装置１２０によって増幅してから出力する。
　また、本光伝送装置（トランシーバ）１０８では、入射した光信号１１４を、第２の光増幅制御装置１１８によって増幅してから、光受信装置１１６で受信及び復号する。
　ここで、第１及び第２の光増幅制御装置１１８及び１２０はＡＰＣ制御される。
　また、本光伝送装置（トランシーバ）１０８は、光送信装置１１２、光受信装置１１６、並びに第１及び第２の光増幅制御装置１１８,１２０の動作を、外部制御信号１２８の命令に従って制御する制御ユニット１２６を具備している。
　また、本光伝送装置（トランシーバ）１０８は、第１の光増幅制御装置１１８で発生した、増幅された自然放出光（ASE）を除去する光波長フィルタ１３０を具備している。
　尚、本光伝送装置（トランシーバ）１０８内おける信号光の伝播経路は、光ファイバによって形成されている。
  （２）動　作
　次に、本光伝送装置（トランシーバ）１０８の動作が説明される。
　本実施光伝送装置（トランシーバ）１０８に入射した光信号１１４は、制御ユニット１２６の命令に従う第１の光増幅制御装置１１８によって所定の光強度に増幅される。
　第１の光増幅制御装置１１８によって増幅された光信号１１４は、光波長フィルタ１３０によって、増幅された自然放出光（ＡＳＥ）が除去され、光受信装置１１６によって受信される。
　その後、光受信装置１１６が、制御ユニット１２６の命令に従って、受信した光信号１１４を光電変換し、更に復号してから、受信データ信号（電気信号）１２４として出力する。
　一方、光送信装置１１２は、制御ユニット１２６の命令に従い、外部から供給される送信データ信号（電気信号）１２２を、光信号１１０に変換し出力する。第２の光増幅制御装置１２０は、制御ユニット１２６の命令に従って、光送信装置１１２が出射した光信号を所定の光強度に増幅し出力する。
　本実施の形態に従う光伝送装置は、実施の形態１乃至６に従う光増幅制御装置によって信号光を増幅するので、信号光の光強度を大きくすることができる。従って、本実施の形態に従う光伝送装置は出力（送信光の強度）が大きく、しかも入力光（受信光の強度）に対する感度が高い。
　なお、上記例は、光信号の送信と受信の双方を行う光伝送装置（所謂、トランシーバ）に関するものである。しかし、実施の形態１乃至６に従う光増幅制御装置は、光信号の送信だけを行う光伝送装置（所謂、トランスミッタ）や光信号の受信だけを行う光伝送装置（所謂、レシーバ）に適用されてもよい。
　また、実施の形態２又は４に従う光増幅制御装置は、インライン用の光増幅装置すなわち光中継器（トランスポンダ）に適用されてもよい。
　上述した各光伝送装置によってメトロアクセス系ネットワークやデータコムを構築すると、システムを小型で低価格なものにすることができる。
　尚、パターン効果の抑制効果を増大させるため、上記実施の形態１乃至６を形成するＳＯＡ２に信号光とは波長の異なる光を注入してもよい。

Claims (20)

  1. 　半導体光増幅器と、
    　前記半導体光増幅器の温度を調整する温度調整ユニットと、
      前記温度調整ユニットを制御して、前記半導体光増幅器の温度を調整し、前記半導体光増幅器の光利得を変化させる光利得制御ユニットとを、
    　具備する光増幅制御装置。
  2. 　請求項１に記載の光増幅制御装置において、
    　前記半導体光増幅器に駆動電流を印加する駆動ユニットを更に有し、
    　前記光利得制御ユニットは、前記駆動ユニットと前記温度調整ユニットとを制御して、前記半導体光増幅器の光利得を変化させることを特徴とする光増幅制御装置。
  3. 　請求項２に記載の光増幅制御装置において、
    　前記光利得制御ユニットは、
    　前記半導体光増幅器に発生させようとする光利得の目標値に基づいて、前記駆動電流と前記温度を決定し、前記決定した駆動電流及び前記温度に基づいて、前記駆動ユニットと前記温度調整ユニットを制御することを特徴とする光増幅制御装置。
  4. 　請求項３に記載の光増幅制御装置において、
    　前記光利得制御ユニットは、前記駆動ユニットと前記温度調整ユニットを制御して、前記光利得を変化させた後、前記半導体光増幅器の出力に基づいて、前記温度調整ユニットの温度を再設定し、前記駆動電流及び前記再設定した温度に基づいて、前記駆動ユニットと前記温度調整ユニットを再制御して、前記前記半導体光増幅器の光利得を再度変化させることを特徴とする光増幅制御装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の光増幅制御装置において、
    　前記光利得の目標値は、前記半導体光増幅器に出力させようとする出力光強度と前記半導体光増幅器に入射している入力光の光強度の比であることを特徴とする光増幅制御装置。
  6. 　請求項３乃至５のいずれか１項に記載の光増幅制御装置において、
    　前記光利得制御ユニットは、
    　前記光利得の値ごとに、前記駆動電流情報及び前記温度情報を記憶する記憶部を有し、
    　前記記憶部を参照して、前記光利得の目標値に対応する前記駆動電流情報及び前記温度情報に基づき、前記駆動電流及び前記温度を決定することを特徴とする光増幅制御装置。
  7. 　請求項６に記載の光増幅制御装置において、
    　前記記憶部は、前記半導体光増幅器に入射する入力光の波長帯それぞれについて、前記光利得の値ごとに、前記駆動電流情報及び前記温度情報を記憶していることを特徴とする光増幅制御装置。
  8. 　請求項６又は７に記載の光増幅制御装置において、
    　前記記憶部は、前記光利得の値ごとに異なる温度情報を記憶していることを特徴とする光増幅制御装置。
  9. 　請求項８に記載の光増幅制御装置において、
    　前記記憶部は、前記光利得の値ごとに同じ駆動電流情報を記憶していることを特徴とする光増幅制御装置。
  10. 　請求項８に記載の光増幅制御装置において、
    　前記記憶部は、前記光利得の値ごとに異なる駆動電流情報を記憶していることを特徴とする光増幅制御装置。
  11. 　請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光増幅制御装置において、
    　前記温度調整ユニットは、前記半導体光増幅器を搭載する熱電冷却素子であることを
    　特徴とする光増幅制御装置。
  12. 　請求項１及び１０の何れか１項に記載された光増幅制御装置において、
    　前記温度調整ユニットは、前記半導体光増幅器に設けられたヒータと、前記半導体光増幅器を搭載する熱電冷却素子であることを
    　特徴とする光増幅制御装置。
  13. 　請求項１２に記載の光増幅制御装置において、
    　前記ヒータは、前記半導体光増幅器の光の入射端及び出射端より内側を、前記入射端及び前記出射端より高温に加熱できるように形成されていることを
    　特徴とする光増幅制御装置。
  14. 　半導体光増幅器と、
    　前記半導体光増幅器の温度を調整する温度調整ユニットと、
    　前記温度調整ユニットを制御して、前記半導体光増幅器の温度を調整し、前記半導体光増幅器の光利得を変化させる光利得制御ユニットとを有する光増幅制御装置を具備し、
    　前記光増幅制御装置による、入射した光信号の増幅及び出力される光信号の増幅の何れか一方又は双方を実行する、
    　光伝送装置。
  15. 　請求項１４に記載の光伝送装置において、
    　前記光増幅制御装置を複数備え、
    　光信号を生成し出射する光送信装置と光信号を受信し複合する光受信装置を備え、
    　前記光送信装置が出射した光信号を、一の前記光増幅制御装置によって増幅してから出力し、
    　前記入射した光信号を、他の前記光増幅制御装置によって増幅してから、前記受信装置で受信することを、
    　特徴とする光伝送装置。
  16. 　半導体光増幅器の温度を変化させ、前記半導体光増幅器の光利得を調整する光利得制御ステップを具備する、
    　半導体光増幅器の制御方法。
  17. 　請求項１６に記載の半導体光増幅器の制御方法において、
    　前記光利得制御ステップは、
    　前記半導体光増幅器に駆動電流を印加しながら、前記温度を変化させることを特徴とする半導体光増幅器の制御方法。
  18. 　請求項１７に記載の半導体光増幅器の制御方法において、
    　前記光利得制御ステップは、前記半導体光増幅器に発生させようとする光利得の目標値に基づいて、前記駆動電流と前記温度を決定し、前記決定した駆動電流を前記半導体光増幅器に印加しながら前記半導体光増幅器を前記決定した温度に調整することを特徴とする光増幅器の制御方法。
  19. 　請求項１８に記載の半導体光増幅器の制御方法において、
    　前記半導体光増幅器の光利得を調整した後、更に、前記半導体光増幅器の出力に基づいて、前記半導体光増幅器の温度を再調整し、前記前記半導体光増幅器の光利得を再調整することを特徴とする光増幅器の制御方法。
  20. 　請求項１８又は１９に記載の半導体光増幅器の制御方法において、
    　前記光利得の値ごとに、駆動電流情報及び温度情報を記憶する記憶部を参照して、前記光利得の目標値に対応する前記駆動電流情報及び前記温度情報に基づき、前記駆動電流及び前記温度を決定することを特徴とする光増幅器の制御方法。
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