WO2014034073A1 - 光増幅器の励起用光源およびその制御方法 - Google Patents

光増幅器の励起用光源およびその制御方法 Download PDF

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    • H01S5/4018—Lasers electrically in series

Definitions

  • the present invention relates to an excitation light source for an optical amplifier and a control method thereof, and more particularly to an excitation light source for an optical amplifier and a control method thereof that require long-term reliability.
  • an optical amplifier In an optical communication system, an optical amplifier is used to amplify an optical signal that has been attenuated by propagating through an optical fiber.
  • Such an optical amplifier is used in, for example, an optical repeater installed on the seabed in an optical submarine cable system, and therefore requires high reliability over a long period of time.
  • an optical fiber type optical amplifier is widely used as an optical amplifier, in which a rare earth element such as erbium (Er) is added to an optical fiber and pumped by a pumping light source.
  • a rare earth element such as erbium (Er)
  • erbium (Er) is added to an optical fiber and pumped by a pumping light source.
  • high reliability over a long period is also required for the excitation light source.
  • Patent Document 1 An example of an optical amplifier using such a pumping light source is described in Patent Document 1.
  • the related optical amplifier described in Patent Document 1 includes a pumping light source 5a driven by a driving circuit 4a, a pumping light source 5b driven separately by a driving circuit 4b, a photoelectric converter 11a, a photoelectric converter 11b, and voltage synthesis.
  • the photoelectric converter 11a photoelectrically converts a part of the excitation light generated by the excitation light source 5a
  • the photoelectric converter 11b photoelectrically converts a part of the excitation light generated by the excitation light source 5b. Convert.
  • the voltage synthesizer 12 synthesizes the voltage signals photoelectrically converted by the photoelectric converters 11a and 11b.
  • the comparator 13 compares the voltage signal output from the voltage synthesizer 12 with the reference voltage from the reference voltage generator 9, and outputs a variable control signal that makes the reference voltage constant to the drive circuit 4b. To do.
  • the excitation light source 5a is driven with a constant drive current regardless of the excitation light output.
  • the pumping light source 5a deteriorates and the pumping light output decreases, the combined light that has been optically combined decreases, and as a result, the voltage signal from the voltage synthesizer 12 decreases.
  • the drive circuit 4b increases the excitation light output of the excitation light source 5b until the voltage signal becomes a predetermined constant value. In this way, even if the pumping light source 5a is deteriorated, the pumping light supplied to the rare earth-doped optical fiber 1 is kept constant, and stable light amplification characteristics can be obtained.
  • Patent Document 2 describes an optical amplifier having a plurality of excitation light sources, output level detection means, output level control means, excitation light level detection means, excitation light level control means, and optical multiplexing means.
  • the output level detection means detects the level of the output optical signal of the optical amplifier.
  • the output level control means controls one excitation light source among the plurality of excitation light sources so that the output light level is stabilized based on the detected output light level signal.
  • the excitation light level detection means detects the level of excitation light output from an excitation light source other than one excitation light source.
  • the pumping light level control means controls each pumping light source so that each pumping light level is stabilized based on each detected pumping light level signal.
  • the optical multiplexing means generates excitation light for multiplexing and amplifying the excitation light output from all the excitation light sources.
  • JP 2006-128382 A paragraphs “0015” to “0019”, FIG. 2
  • Japanese Patent Laid-Open No. 7-253602 paragraphs “0008” to “0020”, FIG. 1
  • the related optical amplifier employs a redundant configuration using a plurality of pumping light sources in order to increase the reliability of the optical amplifier.
  • the plurality of excitation light sources are individually controlled, there is a problem that the configuration of the excitation light source becomes complicated if the redundancy is increased.
  • the related optical amplifier has a problem that the configuration of the pumping light source becomes complicated if the reliability of the optical amplifier is increased.
  • the object of the present invention is the above-described problem, and in the related optical amplifier, the pumping light source of the optical amplifier and the control thereof solve the problem that the configuration of the pumping light source becomes complicated if the reliability of the optical amplifier is increased. It is to provide a method.
  • the pumping light source of the optical amplifier of the present invention has a plurality of light emitting units connected in series, a current control unit that controls a drive current flowing through the plurality of light emitting units, and a control unit that controls the current control unit.
  • the light emitting unit includes an optical output monitor unit, and the control unit controls the current control unit based on each output of the optical output monitor unit.
  • the pumping light source of the optical amplifier of the present invention includes a plurality of first light emitting units each including a first light output monitoring unit, and a first light source unit in which a first current control unit is connected in series.
  • a plurality of second light emitting units each having a second light output monitor unit, a second light source unit in which a second current control unit is connected in series, an output of the first light output monitor unit, and a second light output unit
  • the first current control unit is connected to control the first drive current flowing through the first light emitting unit, and the second current control unit controls the second drive current flowing through the second light emitting unit. .
  • a driving current is supplied in series to a plurality of light emitting units, and a part of the light output of each of the plurality of light emitting units is detected. Control the current.
  • a first driving current is supplied in series to a plurality of first light emitting units, and a second driving current is connected in series to a plurality of second light emitting units. And detecting a part of the light output of each of the plurality of first light emitting units to acquire a first photocurrent, and detecting a part of the light output of the plurality of second light emitting units to detect the first light current.
  • the second photocurrent is acquired, and the first drive current and the second drive current are controlled so that the sum of the first photocurrent and the second photocurrent is constant.
  • an optical amplifier excitation light source having a simple configuration that achieves high reliability of the optical amplifier can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an excitation light source 100 of an optical amplifier according to the first embodiment of the present invention.
  • the excitation light source 100 of the optical amplifier includes a plurality of light emitting units 110 connected in series, a current control unit 120 that controls a drive current flowing through the plurality of light emitting units 110, and a control unit 130 that controls the current control unit 120.
  • the light emitting unit 110 includes a light output monitoring unit.
  • the control unit 130 controls the current control unit 120 based on each output of the light output monitoring unit.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration in which three or more light emitting units are connected in series may be employed. . Even in this case, only one current control unit 120 may be provided.
  • the light emitting unit 110 may include a semiconductor laser (Laser Diode: LD), and the light output monitor unit may include a photodiode (Photodiode: PD).
  • the photodiode outputs photocurrents PC1 and PC2 corresponding to the optical output of the semiconductor laser to the control unit 130, respectively.
  • the control unit 130 determines a drive current set value that is a value of the drive current so that the sum of the photocurrents PC1 and PC2 is constant, and the current is set so that the drive current is substantially the same as the drive current set value.
  • the control unit 120 may be configured to be controlled.
  • the pumping light source 100 of the optical amplifier has a configuration in which a plurality of typically semiconductor lasers (LDs) are connected in series as a light emitting unit (for example, two in the case shown in FIG. 1). ).
  • LDs typically semiconductor lasers
  • the emission efficiencies (electro-optical conversion efficiencies) of the respective semiconductor lasers are substantially equal.
  • the currents flowing through the plurality of semiconductor lasers are controlled so that the sum of the currents of the photodiodes (PDs) built in the semiconductor lasers for monitoring the rear light output of the semiconductor lasers is constant.
  • the total sum of the optical outputs of the excitation light source 100 of the optical amplifier can be kept constant.
  • the output of the optical amplifier can be kept constant over a long period of time.
  • a method for controlling the excitation light source of the optical amplifier according to the present embodiment will be described.
  • a drive current is supplied in series to a plurality of light emitting units. Then, a part of the light output of each of the plurality of light emitting units is detected, and the drive current of the light emitting unit is controlled based on the detected result.
  • it is possible to obtain a photocurrent by detecting a part of the light outputs of the plurality of light emitting units, and to control the drive current so that the total sum of the photocurrents at this time is constant.
  • the pumping light source of the optical amplifier of the present embodiment the pumping light output as the pumping light source is ensured over a long period of time even when the optical output is reduced in some of the plurality of semiconductor lasers. It is possible. Therefore, the output of the optical amplifier can be maintained for a long time.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an excitation light source 2000 for an optical amplifier according to the second embodiment of the present invention.
  • the pumping light source 2000 of the optical amplifier includes a first light source unit 2100, a second light source unit 2200 connected in parallel with the first light source unit 2100, and a control unit 2300.
  • the first light source unit 2100 has a configuration in which a plurality of first light emitting units 2110 and first current control units 2120 each having a first light output monitor unit are connected in series.
  • the second light source unit 2200 has a configuration in which a plurality of second light emitting units 2210 and second current control units 2220 each having a second light output monitor unit are connected in series.
  • the first current control unit 2120 controls the first drive current I1 flowing through the first light emitting unit 2110
  • the second current control unit 2220 performs the second drive current flowing through the second light emitting unit 2210. I2 is controlled.
  • the control unit 2300 controls the first current control unit 2120 and the second current control unit 2220 based on the output of the first light output monitor unit and the output of the second light output monitor unit.
  • FIG. 2 shows a case where the first light source unit 2100 and the second light source unit 2200 include two first light emitting units 2111, 2112, and second light emitting units 2211, 2122, respectively.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration in which three or more light emitting units are connected in series may be employed. Even in this case, each of the first light source unit 2100 and the second light source unit 2200 may include one first current control unit 2120 and one second current control unit 2220.
  • the pumping light source 2000 of the optical amplifier of the present embodiment the number of current control units can be reduced as compared with the number of light emitting units.
  • an excitation light source for an optical amplifier having a simple configuration can be obtained.
  • the first light source unit 2100 and the second light source unit 2200 are connected in parallel, when one of the light emitting units fails and the circuit of one of the light source units is disconnected. Even if it exists, light output can be maintained by the other light source part. Therefore, according to the excitation light source 2000 of the optical amplifier of this embodiment, it is possible to realize further high reliability of the optical amplifier.
  • each of the first light emitting unit 2110 and the second light emitting unit 2210 can be configured to include a semiconductor laser (LD1, LD2, LD3, and LD4 in FIG. 2).
  • LD1, LD2, LD3, and LD4 in FIG. 2
  • each of the first light output monitor unit and the second light output monitor unit may include a photodiode. These photodiodes respectively output photocurrents (PC1, PC2, PC3, PC4) corresponding to the optical output of the semiconductor laser.
  • the control unit 2300 can be configured to control the first current control unit 2120 and the second current control unit 2220 so that the total sum of photocurrents (PC1 + PC2 + PC3 + PC4) is constant.
  • the control unit 2300 can include a first drive current control unit 2310, a second drive current control unit 2320, and a drive current setting unit 2330.
  • the drive current setting unit 2330 uses a first drive current set value that is the value of the first drive current and a value of the second drive current so that the total of the photocurrents (PC1 + PC2 + PC3 + PC4) is constant. A certain second drive current set value is determined.
  • the first drive current control unit 2310 controls the first current control unit 2120 so that the first drive current I1 is substantially the same as the first drive current setting value.
  • the second drive current control unit 2320 controls the second current control unit 2220 so that the second drive current I2 is substantially the same as the second drive current setting value.
  • the drive current setting unit 2330 acquires photocurrents (PC1, PC2, PC3, PC4) corresponding to the optical output of each semiconductor laser from the photodiode as the optical output monitor unit of each semiconductor laser. Based on this photocurrent, it is determined whether the operating state of each semiconductor laser is a normal operation or a failure operation.
  • the drive current setting unit 2330 increases at least one of the first drive current set value and the second drive current set value described above.
  • the first drive current control unit 2310 (or the second drive current control unit 2320) determines the drive current set value after the first drive current I1 (or the second drive current I2) has increased.
  • the first current control unit 2120 (or the second current control unit 2220) is controlled so as to be substantially the same.
  • the total of the photocurrents (PC1 + PC2 + PC3 + PC4) corresponding to the optical output of each semiconductor laser (LD) is constant. Can be kept in. As a result, the excitation light output as the excitation light source can be kept constant.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of control logic when a semiconductor laser (LD) serving as a light emitting unit fails, and shows a case where four semiconductor lasers (LD) are used.
  • the vertical row in FIG. 3 is a classification based on the number (p) of semiconductor lasers in a failure operation state.
  • Each horizontal column indicates the optical output of each semiconductor laser (LD), specifically, the classification for each photocurrent (PC) of each photodiode, and the drive currents I1 and I2 of each semiconductor laser (LD).
  • the symbol “ ⁇ ” indicates the case where the operating state of the semiconductor laser is a normal operation
  • the symbol “X” indicates the case where the operating state of the semiconductor laser is a failure operation.
  • the control unit 2300 controls the drive currents (I1 and I2) flowing through each semiconductor laser (LD) based on a logical operation corresponding to the operating state of each semiconductor laser (LD). Thus, feedback control is performed so that the pumping light output, which is the sum of the light outputs of the respective semiconductor lasers, is constant.
  • the drive current I1 flows through the semiconductor lasers LD1 and LD2, and the semiconductor lasers LD3 and LD4 flow.
  • Each of the drive currents I2 is increased to 4/3 times.
  • the light output from the semiconductor laser LD4 cannot be obtained, but the semiconductor lasers LD1 and LD2 and LD3 can obtain light outputs proportional to “(4/3) I”, respectively. Therefore, a value proportional to “4I” is obtained as the pumping light output that is the sum of the light outputs of the respective semiconductor lasers. That is, it becomes possible to ensure the same pumping light output as when three semiconductor lasers use four semiconductor lasers.
  • the present invention is not limited to this, and only two of the four semiconductor lasers are used during the initial operation, and the remaining two semiconductors are used.
  • the laser may be deactivated and used as a standby system.
  • the drive current I1 flowing through the semiconductor lasers LD1 and LD2 can be set to zero, and the drive current I2 flowing through the semiconductor lasers LD3 and LD4 can be rated.
  • the pumping light output can be made constant, it is possible to always ensure the output of the optical amplifier.
  • a method for controlling the excitation light source of the optical amplifier according to the present embodiment will be described.
  • a first drive current is supplied in series to the plurality of first light emitting units, and the second driving unit is connected in series to the plurality of second light emitting units.
  • Supply drive current At this time, a part of the light output of the plurality of first light emitting units is detected to acquire the first photocurrent, and a part of the light output of the plurality of second light emitting units is detected to detect the second. Get the photocurrent.
  • the first drive current and the second drive current are controlled so that the sum of the first photocurrent and the second photocurrent is constant.
  • each operation state of the first light emitting unit and the second light emitting unit is a normal operation or a failure operation. If it is determined that a failure operation is included, at least one of the first drive current and the second drive current may be increased.
  • one current control unit is provided for each light source unit even in a redundant configuration in which a plurality of light source units including a plurality of light emitting units are connected in parallel. It can be configured. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain an excitation light source for an optical amplifier having a simple configuration that realizes high reliability of the optical amplifier.

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Description

光増幅器の励起用光源およびその制御方法
　本発明は、光増幅器の励起用光源およびその制御方法に関し、特に、長期信頼性が要求される光増幅器の励起用光源およびその制御方法に関する。
　光通信システムにおいては、光ファイバ中を伝播して減衰した光信号を増幅するために光増幅器が用いられる。このような光増幅器は、例えば光海底ケーブルシステムにおいては海底に設置された光中継器等で使用されるため、長期間にわたる高信頼性が要求される。
　光通信システムでは光増幅器として、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素を光ファイバに添加し励起用光源によって励起する光ファイバ型の光増幅器が広く用いられている。この場合、光増幅器の長期信頼性を確保するためには、励起用光源に対しても長期間にわたる高信頼性が要求される。
　このような励起用光源を用いた光増幅器の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された関連する光増幅器は、駆動回路４ａにより駆動される励起光源５ａ、駆動回路４ｂにより別途駆動される励起光源５ｂ、光電気変換器１１ａ、光電気変換器１１ｂ、電圧合成器１２、比較器１３、および基準電圧発生器９を有する。ここで、光電気変換器１１ａは、励起光源５ａにより発生された励起光の一部を光電気変換し、光電気変換器１１ｂは、励起光源５ｂにより発生された励起光の一部を光電気変換する。電圧合成器１２は、光電気変換器１１ａ、１１ｂにより光電気変換された電圧信号を合成する。比較器１３は、電圧合成器１２から出力された電圧信号と基準電圧発生器９からの基準電圧とを比較し、その電圧信号が基準電圧一定となるような可変制御信号を駆動回路４ｂに出力する。
　ここで、励起光源５ａはその励起光出力にかかわらず、一定の駆動電流で駆動される。この励起光源５ａが劣化してその励起光出力が低下すると、光合波された合波光が低下し、その結果、電圧合成器１２からの電圧信号が低下する。すると、駆動回路４ｂは、電圧信号が予め設定された一定値になるまで励起光源５ｂの励起光出力を上げる。このようにして、励起光源５ａが劣化しても希土類添加光ファイバ１に供給される励起光は一定に保たれ、安定した光増幅特性が得られる、としている。
　また、特許文献２には、複数の励起光源、出力レベル検出手段、出力レベル制御手段、励起光レベル検出手段、励起光レベル制御手段、および光合波手段を有する光増幅器が記載されている。ここで、出力レベル検出手段は、光増幅器の出力光信号のレベルを検出する。出力レベル制御手段は、検出された出力光レベル信号に基づいて出力光レベルが安定化するように複数の励起光源のうちの一励起光源を制御する。励起光レベル検出手段は、一励起光源以外の励起光源が出力する励起光のレベルをそれぞれ検出する。励起光レベル制御手段は、検出された各励起光レベル信号に基づいて各励起光レベルが安定化するように各励起光源を制御する。光合波手段は、全ての励起光源が出力する励起光を合波して光増幅するための励起光を生成する。
　このような構成とすることにより、特許文献２に記載された関連する光増幅器によれば、励起光源を複数有していても、簡単な構成で出力レベル制御を実現できる、としている。
特開２００６－１２８３８２号公報（段落「００１５」～「００１９」、図２） 特開平７－２５３６０２号公報（段落「０００８」～「００２０」、図１）
　上述したように、関連する光増幅器においては、光増幅器の信頼性を高めるために、複数の励起光源を用いた冗長構成を採用している。しかしながら、複数の励起光源を個別に制御することとしているので、冗長度を高めると、励起光源の構成が複雑になるという問題があった。
　このように、関連する光増幅器においては、光増幅器の信頼性を高めると励起光源の構成が複雑になる、という問題があった。
　本発明の目的は、上述した課題である、関連する光増幅器においては、光増幅器の信頼性を高めると励起光源の構成が複雑になる、という課題を解決する光増幅器の励起用光源およびその制御方法を提供することにある。
　本発明の光増幅器の励起用光源は、直列に接続された複数の発光部と、複数の発光部を流れる駆動電流を制御する電流制御部と、電流制御部を制御する制御部、とを有し、発光部は光出力モニタ部をそれぞれ備え、制御部は、光出力モニタ部の各出力に基づいて電流制御部を制御する。
　また、本発明の光増幅器の励起用光源は、第１の光出力モニタ部をそれぞれ備えた複数の第１の発光部と第１の電流制御部が直列に接続された第１の光源部と、第２の光出力モニタ部をそれぞれ備えた複数の第２の発光部と第２の電流制御部が直列に接続された第２の光源部と、第１の光出力モニタ部の出力と第２の光出力モニタ部の出力に基づいて、第１の電流制御部と第２の電流制御部を制御する制御部、とを有し、第１の光源部と第２の光源部は並列に接続され、第１の電流制御部は、第１の発光部を流れる第１の駆動電流を制御し、第２の電流制御部は、第２の発光部を流れる第２の駆動電流を制御する。
　本発明の光増幅器の励起用光源の制御方法は、複数の発光部に直列に駆動電流を供給し、複数の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知し、検知した結果に基づいて、駆動電流を制御する。
　また、本発明の光増幅器の励起用光源の制御方法は、複数の第１の発光部に直列に第１の駆動電流を供給し、複数の第２の発光部に直列に第２の駆動電流を供給し、複数の第１の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知して第１の光電流を取得し、複数の第２の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知して第２の光電流を取得し、第１の光電流と第２の光電流の総和が一定となるように、第１の駆動電流と第２の駆動電流を制御する。
　本発明の光増幅器の励起用光源およびその制御方法によれば、光増幅器の高信頼性を実現する簡易な構成の光増幅器の励起用光源が得られる。
本発明の第１の実施形態に係る光増幅器の励起用光源の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の励起用光源の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の励起用光源の制御部の動作を説明するための図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
　〔第１の実施形態〕
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る光増幅器の励起用光源１００の構成を示すブロック図である。光増幅器の励起用光源１００は、直列に接続された複数の発光部１１０、これらの複数の発光部１１０を流れる駆動電流を制御する電流制御部１２０、および電流制御部１２０を制御する制御部１３０を有する。ここで、発光部１１０は光出力モニタ部をそれぞれ備える。制御部１３０は、光出力モニタ部の各出力に基づいて電流制御部１２０を制御する。図１では、光増幅器の励起用光源１００が２個の発光部１１１、１１２を備えた場合について示したが、これに限らず、３個以上の発光部が直列に接続された構成としてもよい。この場合でも電流制御部１２０は１個だけ備えればよい。
　ここで、発光部１１０は半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）を備え、光出力モニタ部はフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）を備えた構成とすることができる。フォトダイオードは半導体レーザの光出力に応じた光電流ＰＣ１、ＰＣ２をそれぞれ制御部１３０に出力する。そして制御部１３０は、光電流ＰＣ１とＰＣ２の総和が一定となるように、駆動電流の値である駆動電流設定値を決定し、駆動電流がこの駆動電流設定値と略同一となるように電流制御部１２０を制御する構成とすることができる。
　このように、本実施形態による光増幅器の励起用光源１００は、発光部として複数の典型的には半導体レーザ（ＬＤ）を直列に接続した構成である（例えば、図1に示す場合は２個）。ここで、各半導体レーザの発光効率（電気－光変換効率）は略等しいことが望ましい。そして、半導体レーザの後方光出力モニタ用として半導体レーザに内蔵したフォトダイオード（ＰＤ）の電流の総和が一定となるように、複数の半導体レーザに流れる電流を制御する。これにより、個々の半導体レーザに何らかの障害が発生した場合であっても、光増幅器の励起用光源１００の光出力の総和を一定に保つことができる。その結果、光増幅器の出力も長期間にわたり一定に維持することが可能となる。
　次に、本実施形態による光増幅器の励起用光源の制御方法について説明する。本実施形態による光増幅器の励起用光源の制御方法においては、まず、複数の発光部に直列に駆動電流を供給する。そして、これらの複数の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知し、検知した結果に基づいて、発光部の駆動電流を制御する。ここで、複数の発光部の光出力の一部を検知して光電流をそれぞれ取得し、このときの光電流の総和が一定となるように駆動電流を制御する構成とすることができる。
　上述したように本実施形態によれば、複数の発光部１１０を有する冗長構成とした場合であっても、１個の電流制御部を備えた構成とすることができる。そのため、本実施形態によれば、光増幅器の高信頼性を実現する簡易な構成の光増幅器の励起用光源１００が得られる。
　また一般に、光増幅器の安定な出力を長期間にわたって維持するためには、励起用光源の光出力も長期間にわたって安定に保つことが必要である。しかし、励起用光源の発光部に用いられる半導体レーザ等は光学部品であるため、部品固有の障害モードにより、その光出力が低下する可能性がある。しかしながら本実施形態の光増幅器の励起用光源によれば、複数の半導体レーザの一部で光出力の低下が発生した場合であっても、励起用光源としての励起光出力を長期間にわたって確保することが可能である。そのため、光増幅器の出力を長期間にわたって維持することができる。
　〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の励起用光源２０００の構成を示すブロック図である。光増幅器の励起用光源２０００は、第１の光源部２１００、第１の光源部２１００と並列に接続された第２の光源部２２００、および制御部２３００を有する。
　第１の光源部２１００は、第１の光出力モニタ部をそれぞれ備えた複数の第１の発光部２１１０と第１の電流制御部２１２０が直列に接続された構成である。また、第２の光源部２２００は、第２の光出力モニタ部をそれぞれ備えた複数の第２の発光部２２１０と第２の電流制御部２２２０が直列に接続された構成である。ここで、第１の電流制御部２１２０は第１の発光部２１１０を流れる第１の駆動電流Ｉ１を制御し、第２の電流制御部２２２０は第２の発光部２２１０を流れる第２の駆動電流Ｉ２を制御する。
　制御部２３００は、第１の光出力モニタ部の出力と第２の光出力モニタ部の出力に基づいて、第１の電流制御部２１２０と第２の電流制御部２２２０を制御する。
　図２では、第１の光源部２１００および第２の光源部２２００は、それぞれ２個の第１の発光部２１１１、２１１２および第２の発光部２２１１、２２１２を備えた場合について示す。しかし、これに限らず、それぞれ３個以上の発光部が直列に接続された構成としてもよい。この場合であっても、第１の光源部２１００および第２の光源部２２００には、第１の電流制御部２１２０および第２の電流制御部２２２０をそれぞれ一個ずつ備えればよい。
　このような構成としたことにより、本実施形態の光増幅器の励起用光源２０００によれば、発光部の個数に比べて電流制御部の個数を削減することができるので、光増幅器の高信頼性を実現する簡易な構成の光増幅器の励起用光源が得られる。さらに、第１の光源部２１００と第２の光源部２２００が並列に接続された構成としているので、いずれかの発光部が故障して、一方の光源部の回路が切断状態となった場合であっても、他方の光源部により光出力を維持することができる。そのため本実施形態の光増幅器の励起用光源２０００によれば、光増幅器のさらなる高信頼性を実現することができる。
　ここで、第１の発光部２１１０および第２の発光部２２１０はそれぞれ半導体レーザ（図２中のＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４）を備えた構成とすることができる。ここで、各半導体レーザの発光効率（電気－光変換効率）は略等しいことが望ましい。また、第１の光出力モニタ部および第２の光出力モニタ部はそれぞれフォトダイオードを備えた構成とすることができる。これらのフォトダイオードは半導体レーザの光出力に応じた光電流（ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４）をそれぞれ出力する。そして制御部２３００は光電流の総和（ＰＣ１＋ＰＣ２＋ＰＣ３＋ＰＣ４）が一定となるように、第１の電流制御部２１２０と第２の電流制御部２２２０を制御する構成とすることができる。
　次に、制御部２３００の構成について、さらに詳細に説明する。制御部２３００は、第１の駆動電流制御部２３１０、第２の駆動電流制御部２３２０、および駆動電流設定部２３３０を備えた構成とすることができる。
　ここで、駆動電流設定部２３３０は、光電流の総和（ＰＣ１＋ＰＣ２＋ＰＣ３＋ＰＣ４）が一定となるように、第１の駆動電流の値である第１の駆動電流設定値と、第２の駆動電流の値である第２の駆動電流設定値を決定する。
　そして、第１の駆動電流制御部２３１０は、第１の駆動電流Ｉ１が第１の駆動電流設定値と略同一となるように第１の電流制御部２１２０を制御する。また、第２の駆動電流制御部２３２０は、第２の駆動電流Ｉ２が第２の駆動電流設定値と略同一となるように第２の電流制御部２２２０を制御する。
　このような構成とすることにより、複数の半導体レーザ（ＬＤ）の一部で光出力の低下が発生した場合であっても、各半導体レーザ（ＬＤ）の光出力に応じた光電流の総和（ＰＣ１＋ＰＣ２＋ＰＣ３＋ＰＣ４）は一定に保たれる。そのため、このような場合であっても、励起用光源としての励起光出力を一定に保持することが可能である。その結果、光増幅器の出力を長期間にわたって維持することができる。
　次に、本実施形態による光増幅器の励起用光源２０００の動作について説明する。駆動電流設定部２３３０は、各半導体レーザの光出力モニタ部としてのフォトダイオードから、各半導体レーザの光出力に応じた光電流（ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４）を取得する。そして、この光電流に基づいて各半導体レーザの動作状態が正常動作であるか故障動作であるかを判別する。
　その結果、故障動作状態にある半導体レーザが存在すると判断した場合、駆動電流設定部２３３０は上述した第１の駆動電流設定値および第２の駆動電流設定値の少なくとも一方を増大する。このとき、第１の駆動電流制御部２３１０（または第２の駆動電流制御部２３２０）は、第１の駆動電流Ｉ１（または第２の駆動電流Ｉ２）が、増大した後の駆動電流設定値と略同一となるように第１の電流制御部２１２０（または第２の電流制御部２２２０）を制御する。
　これにより、複数の半導体レーザ（ＬＤ）の一部が故障状態となり、光出力が低下した場合であっても、各半導体レーザ（ＬＤ）の光出力に応じた光電流の総和（ＰＣ１＋ＰＣ２＋ＰＣ３＋ＰＣ４）を一定に保つことができる。その結果、励起用光源としての励起光出力を一定に保持することが可能となる。
　続いて、本実施形態による光増幅器の励起用光源２０００の動作について、図３を用いて具体的に説明する。
　図３は、発光部としての半導体レーザ（ＬＤ）の故障時における制御論理の一例を示す図であり、４個の半導体レーザ（ＬＤ）を使用した場合について示す。図３の縦の行は、故障動作状態にある半導体レーザの個数（ｐ）による分類である。また、横の各列は各半導体レーザ（ＬＤ）の光出力、具体的には各フォトダイオードの光電流（ＰＣ）毎の分類、および各半導体レーザ（ＬＤ）の駆動電流Ｉ１、Ｉ２を示す。同図中、記号「○」は半導体レーザの動作状態が正常動作である場合を、記号「×」は半導体レーザの動作状態が故障動作である場合をそれぞれ示す。
　制御部２３００は、それぞれの半導体レーザ（ＬＤ）の動作状態に応じた論理演算に基づいて、各半導体レーザ（ＬＤ）に流れる駆動電流（Ｉ１およびＩ２）を制御する。これにより、各半導体レーザの光出力の総和である励起光出力が一定となるようにフィードバック制御を行う。
　４個の半導体レーザがいずれも正常動作している場合（図３の１行目）、駆動電流Ｉ１およびＩ２をそれぞれ「Ｉ」とすると、各半導体レーザの光出力の総和である励起光出力は「４Ｉ」に比例する値となる。
　４個の半導体レーザのうち、例えば、半導体レーザＬＤ４（ＰＣ４）のみが故障した場合（図３中の２行目）、半導体レーザＬＤ１とＬＤ２に流れる駆動電流Ｉ１、および半導体レーザＬＤ３とＬＤ４に流れる駆動電流Ｉ２をそれぞれ４／３倍にする。このとき、半導体レーザＬＤ４からの光出力は得られないが、半導体レーザＬＤ１とＬＤ２、およびＬＤ３からは「（４／３）Ｉ」に比例する光出力がそれぞれ得られる。したがって、各半導体レーザの光出力の総和である励起光出力としては、「４Ｉ」に比例する値が得られる。すなわち、３個の半導体レーザで４個の半導体レーザを用いたときと同じ励起光出力を確保することが可能となる。
　なお、上述の説明では、４個の半導体レーザを同時に使用することとしたが、これに限らず、初期動作時は４個の半導体レーザのうち２個だけを使用し、残りの２個の半導体レーザは非動作とし、予備系として用いることとしてもよい。例えば、半導体レーザＬＤ１が故障した場合には、半導体レーザＬＤ１およびＬＤ２を流れる駆動電流Ｉ１をゼロとし、半導体レーザＬＤ３およびＬＤ４に流れる駆動電流Ｉ２を定格動作させることができる。この場合にも、励起光出力を一定とすることができるので、光増幅器の出力を常に確保することが可能となる。
　次に、本実施形態による光増幅器の励起用光源の制御方法について説明する。本実施形態による光増幅器の励起用光源の制御方法においては、まず、複数の第１の発光部に直列に第１の駆動電流を供給し、複数の第２の発光部に直列に第２の駆動電流を供給する。このとき、複数の第１の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知して第１の光電流を取得し、複数の第２の発光部の光出力の一部をそれぞれ検知して第２の光電流を取得する。そして、第１の光電流と第２の光電流の総和が一定となるように、第１の駆動電流と第２の駆動電流を制御する。
　また、第１の光電流と第２の光電流に基づいて、第１の発光部および第２の発光部のそれぞれの動作状態が正常動作であるか故障動作であるかを判別する。そして、故障動作が含まれると判断した場合は、第１の駆動電流および第２の駆動電流の少なくとも一方を増大させることとしてもよい。
　上述したように本実施形態によれば、複数の発光部を備えた光源部を並列に複数個接続した冗長構成とした場合であっても、光源部ごとに１個の電流制御部を備えた構成とすることができる。そのため、本実施形態によれば、光増幅器の高信頼性を実現する簡易な構成の光増幅器の励起用光源が得られる。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
　この出願は、２０１２年８月２８日に出願された日本出願特願２０１２－１８７５９０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００、２０００　　光増幅器の励起用光源
　１１０　　発光部
　１２０　　電流制御部
　１３０　　制御部
　２１００　　第１の光源部
　２１１０　　第１の発光部
　２１２０　　第１の電流制御部
　２２００　　第２の光源部
　２２１０　　第２の発光部
　２２２０　　第２の電流制御部
　２３００　　制御部
　２３１０　　第１の駆動電流制御部
　２３２０　　第２の駆動電流制御部
　２３３０　　駆動電流設定部

Claims (10)

  1. 直列に接続された複数の発光手段と、
    　前記複数の発光手段を流れる駆動電流を制御する電流制御手段と、
    　前記電流制御手段を制御する制御手段、とを有し、
    　前記発光手段は光出力モニタ手段をそれぞれ備え、
    　前記制御手段は、前記光出力モニタ手段の各出力に基づいて前記電流制御手段を制御する
    　光増幅器の励起用光源。
  2. 請求項１に記載した光増幅器の励起用光源において、
    　前記発光手段は半導体レーザを備え、
    　前記光出力モニタ手段はフォトダイオードを備え、
    　前記フォトダイオードは前記半導体レーザの光出力に応じた光電流をそれぞれ出力し、
    　前記制御手段は、前記光電流の総和が一定となるように、前記駆動電流の値である駆動電流設定値を決定し、前記駆動電流が前記駆動電流設定値と略同一となるように前記電流制御手段を制御する
    　光増幅器の励起用光源。
  3. 第１の光出力モニタ手段をそれぞれ備えた複数の第１の発光手段と第１の電流制御手段が直列に接続された第１の光源手段と、
    　第２の光出力モニタ手段をそれぞれ備えた複数の第２の発光手段と第２の電流制御手段が直列に接続された第２の光源手段と、
    　前記第１の光出力モニタ手段の出力と前記第２の光出力モニタ手段の出力に基づいて、前記第１の電流制御手段と前記第２の電流制御手段を制御する制御手段、とを有し、
    　前記第１の光源手段と前記第２の光源手段は並列に接続され、
    　前記第１の電流制御手段は、前記第１の発光手段を流れる第１の駆動電流を制御し、
    　前記第２の電流制御手段は、前記第２の発光手段を流れる第２の駆動電流を制御する
    　光増幅器の励起用光源。
  4. 請求項３に記載した光増幅器の励起用光源において、
    　前記第１の発光手段および第２の発光手段はそれぞれ半導体レーザを備え、
    　前記第１の光出力モニタ手段および前記第２の光出力モニタ手段はそれぞれフォトダイオードを備え、前記フォトダイオードは前記半導体レーザの光出力に応じた光電流をそれぞれ出力し、
    　前記制御手段は、前記光電流の総和が一定となるように、前記第１の電流制御手段と前記第２の電流制御手段を制御する
    　光増幅器の励起用光源。
  5. 請求項４に記載した光増幅器の励起用光源において、
    　前記制御手段は、駆動電流設定手段と、第１の駆動電流制御手段と、第２の駆動電流制御手段とを備え、
    　前記駆動電流設定手段は、前記光電流の総和が一定となるように、前記第１の駆動電流の値である第１の駆動電流設定値と、前記第２の駆動電流の値である第２の駆動電流設定値を決定し、
    　前記第１の駆動電流制御手段は、前記第１の駆動電流が前記第１の駆動電流設定値と略同一となるように前記第１の電流制御手段を制御し、
    　前記第２の駆動電流制御手段は、前記第２の駆動電流が前記第２の駆動電流設定値と略同一となるように前記第２の電流制御手段を制御する
    　光増幅器の励起用光源。
  6. 請求項５に記載した光増幅器の励起用光源において、
    　前記駆動電流設定手段は、前記光電流に基づいて各半導体レーザの動作状態が正常動作であるか故障動作であるかを判別し、
    　故障動作状態にある半導体レーザが存在すると判断した場合は、前記第１の駆動電流設定値および前記第２の駆動電流設定値の少なくとも一方を増大する
    　光増幅器の励起用光源。
  7. 複数の発光手段に直列に駆動電流を供給し、
    　前記複数の発光手段の光出力の一部をそれぞれ検知し、
    　前記検知した結果に基づいて、前記駆動電流を制御する
    　光増幅器の励起用光源の制御方法。
  8. 請求項７に記載した光増幅器の励起用光源の制御方法において、
    　前記複数の発光手段の光出力の一部を検知して光電流をそれぞれ取得し、
    　前記光電流の総和が一定となるように前記駆動電流を制御する
    　光増幅器の励起用光源の制御方法。
  9. 複数の第１の発光手段に直列に第１の駆動電流を供給し、
    　複数の第２の発光手段に直列に第２の駆動電流を供給し、
    　前記複数の第１の発光手段の光出力の一部をそれぞれ検知して第１の光電流を取得し、
    　前記複数の第２の発光手段の光出力の一部をそれぞれ検知して第２の光電流を取得し、
    　前記第１の光電流と前記第２の光電流の総和が一定となるように、前記第１の駆動電流と前記第２の駆動電流を制御する
    　光増幅器の励起用光源の制御方法。
  10. 請求項９に記載した光増幅器の励起用光源の制御方法において、
    　前記第１の光電流と前記第２の光電流に基づいて、前記第１の発光手段および前記第２の発光手段のそれぞれの動作状態が正常動作であるか故障動作であるかを判別し、
    　故障動作が含まれると判断した場合は、前記第１の駆動電流および前記第２の駆動電流の少なくとも一方を増大させる
    　光増幅器の励起用光源の制御方法。
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