JP2004072062A - 光増幅器及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動利得制御および自動レベル制御を実施する場合に、制御誤差が生じにくく、複雑な構成を必要とせず、且つ波長数の増減に容易に対応できる、波長分割多重に適用可能な光増幅器及び光増幅器の制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０と、第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０の間に光学的に接続された可変光減衰器１８と、第１の光増幅ユニット１６の入力及び第２の光増幅ユニット２０の出力に基き第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０の利得を制御する第１の制御ユニット３６と、第１の光増幅ユニット１６の入力及び出力並びに第２の光増幅ユニット２０の入力及び出力に基き可変光減衰器１８の減衰を制御する第２の制御ユニット３８とを備えることにより上記課題を解決する。
【選択図】 図３
【解決手段】第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０と、第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０の間に光学的に接続された可変光減衰器１８と、第１の光増幅ユニット１６の入力及び第２の光増幅ユニット２０の出力に基き第１及び第２の光増幅ユニット１６，２０の利得を制御する第１の制御ユニット３６と、第１の光増幅ユニット１６の入力及び出力並びに第２の光増幅ユニット２０の入力及び出力に基き可変光減衰器１８の減衰を制御する第２の制御ユニット３８とを備えることにより上記課題を解決する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅器及び光増幅器の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な石英系の光ファイバの製造技術及び使用技術が確立されたことに伴い、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。このような光通信システムでは、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、光信号又は信号光を増幅するための光増幅器が実用に供されている。
【０００３】
従来知られている光増幅器は、増幅されるべき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポンピング（励起）するポンピングユニットとから構成される。
【０００４】
例えば石英系ファイバで損失が小さい波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するための光増幅器の一例として、エルビウムドープファイバ増幅器（以下、ＥＤＦＡという）が開発されている。
【０００５】
ＥＤＦＡは、光増幅媒体としてエルビウムドープファイバ（以下、ＥＤＦという）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えている。ＥＤＦＡは、０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μｍを含む利得帯域が得られる。
【０００６】
また、光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（以下、ＷＤＭという）がある。ＷＤＭが適用される光通信システムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ＷＤＭが適用される光通信システムでは、各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用する光通信システムでは、光信号の多重数に応じて１本の光ファイバにおける伝送容量を増大させていた。
【０００８】
このように、ＷＤＭが適用される光通信システムでは光増幅器を線形中継器として用いることで、従来の再生中継器を用いる場合と比較して、中継器内における部品点数を削減し、信頼性を確保すると共に、コストダウンを行っていた。
【０００９】
【特許文献】
特開平１１−１２２１９２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＷＤＭが適用される光通信システムに光増幅器を組み入れる場合、利得の波長特性を一定に保つ必要性や、光ファイバ伝送路の非線形効果による波形劣化を防止するという要求から、光増幅器に関して種々の制御が必要になる。
【００１１】
例えばＥＤＦＡにおいては、ポンピング条件により決定される利得に従って利得の波長特性が変化するので、入力に対して一定の利得を与えて出力するようにＡＧＣ（自動利得制御）が行われる。この場合、一定利得の下で入力が変化すると、それに従って出力も変化する。
【００１２】
一方、光増幅器においては、Ｓ／Ｎの観点から信号出力が高ければ高いほど良いが、光ファイバ伝送路の非線形効果による波形劣化や受信端での入力ダイナミックレンジを考慮すると、一概にそうとも言えない。即ち、光増幅器の出力が予め定められた範囲で一定になるように、ＡＬＣ（自動レベル制御）を行う要求があるのである。
【００１３】
ＡＧＣ及びＡＬＣの両方を実施するのに最適な構成として、第１及び第２の光増幅ユニットと、これらの間に接続される可変光減衰器とを備えた光増幅器が提案されている。このような構成の光増幅器では、第１及び第２の光増幅ユニットの各々においてＡＧＣが実施され、可変光減衰器によりＡＬＣが実施される。
【００１４】
このような構成が提案された理由としては、第１に、光増幅器全体のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）を最適化する観点から、ＡＬＣのための可変光減衰器を前段に設けるのが不利であるということがある。第２に、光増幅器として所定の信号出力パワーを確保する観点から、ＡＬＣのための可変光減衰器を後段に設けると、その直前のＡＧＣのための光増幅ユニットにおいてより高い信号出力パワーを得る必要があり、ポンプ光源としてのレーザダイオードの低消費電力化の観点から不利になるという点がある。
【００１５】
ところで、前述したＡＧＣ及びＡＬＣの両方を実施するのに適した光増幅の構成においては、第１及び第２の光増幅ユニットの各々において独立してＡＧＣを行う必要上、光増幅器の構成が複雑になるという問題がある。
【００１６】
また、この光増幅器をＷＤＭが適用される光通信システムにおいて使用する場合、ＷＤＭのチャネル数が変化したときに、ＡＬＣのための可変光減衰器の制御が複雑であるという問題もある。より具体的に、光増幅器ではＷＤＭ信号光を増幅する際にＡＬＣを行う場合、可変光減衰器の出力のトータルパワーが一定になるように制御がなされるので、光通信システムの運用中にＷＤＭ信号光のチャネル数が変化したときに、可変光減衰器の制御の目標値が異なるものとなる。
【００１７】
可変光減衰器のこの制御の目標値は、一般的には上流側に設けられている監視制御装置から伝達されるので、光通信システムの波長数増減に際して煩雑な監視作業が必要になる。また、光増幅器では波長数増減に際して一時的に可変光減衰器の減衰が固定されるのであるが、ＡＬＣループを開放した状態で波長数変化に応じた制御の目標値に更新し、再びＡＬＣループを閉じるという動作が必要となるので、一連の動作中に可変光減衰器の減衰量が変動する危険がある。
【００１８】
ここで、第１及び第２の光増幅ユニットにおいてはＡＧＣが継続的に実施されているので、可変光減衰器の制御の目標値の切換えに際して１波長チャネルあたりの出力パワーが変動する危険性がある。
【００１９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、自動利得制御および自動レベル制御を実施する場合に、制御誤差が生じにくく、複雑な構成を必要とせず、且つ波長数の増減に容易に対応できる、波長分割多重に適用可能な光増幅器及び光増幅器の制御方法を提供することを目的とする。なお、本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１及び第２の光増幅ユニットと、第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器と、第１の光増幅ユニットの入力及び第２の光増幅ユニットの出力に基き第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器が提供される。
【００２１】
例えば、第１の制御ユニットは光増幅器の出力パワーが一定になるように第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するまた、第２の制御ユニットは第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように可変光減衰器の減衰を制御する。
【００２２】
この構成によると、従来技術のように可変光減衰器に関してＡＬＣを行うことなしに、ＡＧＣの適切な組み合わせに基き、光増幅器全体として実質的にＡＬＣが行われているのと同等になり、本発明の目的が達成される。
【００２３】
本発明の他の側面によると、第１及び第２の光増幅ユニットと、第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法が提供される。この方法は、第１の光増幅ユニットの入力及び第２の光増幅ユニットの出力に基き第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するステップと、第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き可変光減衰器の減衰を制御するステップとを備えている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣの両方を行うのに最適な構成を示すブロック図である。入力端２と出力端４との間にＡＧＣユニット６、ＡＬＣユニット８及びＡＧＣユニット１０がこの順で光学的に接続されている。例えばＡＧＣユニット６及び１０は、ＥＤＦＡによって提供される。また、ＡＬＣユニット８は可変光減衰器によって提供される。
【００２６】
前段のＡＧＣユニット６では、入力信号光のパワー変動が発生した場合においても、そのパワー変動込みでＡＧＣによる光増幅が行われる。ＡＬＣユニット８では、出力信号光パワーが一定になるような制御が行われているので、入力信号光のパワー変動が発生した場合においても、そのパワー変動を抑圧する方向で制御がかかる。従って、ＡＬＣユニット８における制御時定数よりも十分に遅い速度のパワー変動の場合には、ＡＬＣユニット８において入力信号光のパワー変動を完全に抑圧することができる。また、ＡＬＣユニット８においては、下記の値を制御目標値として設定することにより、間接的に出力端４における出力信号光パワーを所望の値に制御することができる。
【００２７】
ＰＡＬＣ［ｄＢｍ］＝ＰＳＩＧＯＵＴ−ＧＢ
ここで、ＰＳＩＧＯＵＴは出力端４における出力信号光の目標パワー［ｄＢｍ］である。また、ＧＢは後段のＡＧＣユニット１０での設定ゲイン［ｄＢ］である。後段のＡＧＣユニット１０では、ＡＬＣユニット８によってパワー変動が抑圧されているため、入力信号パワーが一定である。このため、ＡＧＣユニット１０の動作に従ってＡＧＣユニット１０の出力信号光パワーは一定となり、且つその出力信号光パワーの値が出力端４での目標パワーとなる。
【００２８】
図２は、光増幅器の動作の一例について説明するための模式図である。図２を参照すると、図１に示される光増幅器の構成における動作が模式的に示されている。
【００２９】
図２中、グラフＡは入力端２における信号光パワーの変化を表している。グラフＢは、ＡＬＣユニット８の入力における信号光パワーの変化を表している。グラフＣは、後段のＡＧＣユニット１０の入力における信号光パワーの変化を表している。グラフＤは、出力端４における信号光パワーの変化を表している。
【００３０】
入力端２における信号光パワーの変化は前段のＡＧＣユニット６の出力に反映される。入力端２における信号光パワーの変化は、ＡＬＣユニット８の動作に従って抑圧される。そして、変化が抑圧された信号光パワーは後段のＡＧＣユニット１０により、一定の利得に従って増幅される。
【００３１】
図１に示される光増幅器の構成においては、ＡＬＣユニット８が独立に設けられているので、ＷＤＭチャネル数の変更に容易に対応することができない等の問題があることは前述した通りである。本発明では、ＡＧＣユニットを匠に組み合わせることによって、実質的にＡＬＣの機能を持たせ、上述の問題に対応している。
【００３２】
図３は、本発明による光増幅器の第１実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端１２及び出力端１４の間に第１の光増幅ユニット１６、可変光減衰器（ＶＯＡ）１８及び第２の光増幅ユニット２０を光学的にカスケード接続するように構成されている。
【００３３】
入力端１２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット１６において、光カプラ２２及びＷＤＭカプラ２４をこの順に通ってＥＤＦ２６に供給される。レーザダイオード２８からのポンプ光はＷＤＭカプラ２４を通ってＥＤＦ２６に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ２６内において増幅された信号光は、光カプラ３０を通って第１の光増幅ユニット１６から出力される。
【００３４】
第１の光増幅ユニット１６の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ３２及び３４が設けられている。フォトディテクタ３２は光カプラ２２で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ３４は、光カプラ３０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ３２からの電気信号は、第１の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路３６に供給される。また、フォトディテクタ３２及び３４からの電気信号は第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路３８に供給される。
【００３５】
第１の光増幅ユニット１６により増幅された信号光は可変光減衰器１８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット２０に供給される。第２の光増幅ユニット２０に供給された信号光は、光カプラ４０及びＷＤＭカプラ４２をこの順に通ってＥＤＦ４４に供給される。レーザダイオード４６からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ４２を介してＥＤＦ４４に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ４４において増幅された信号光は、光カプラ４８及び出力端１４を通って出力される。
【００３６】
第２の光増幅ユニット２０の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ５０及び５２が設けられている。フォトディテクタ５０は光カプラ４０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ５２は、光カプラ４８で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ５２からの電気信号は、ＡＧＣ回路３６に供給される。また、フォトディテクタ５０及び５２からの電気信号はＡＧＣ回路３８に供給される。
【００３７】
ＡＧＣ回路３６からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード２８及びレーザダイオード４６に供給される。これにより、入力端１２から出力端１４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。また、ＡＧＣ回路３８は、第１の光増幅ユニット１６における利得と第２の光増幅ユニット２０における利得の和が一定になるように可変光減衰器１８の減衰を制御する。
【００３８】
ここで、ＡＧＣ回路３６の構成例について説明する。図４は、光増幅ユニット１６及び２０の利得を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。フォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ３２には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット１６の入力に応じた光電流がフォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１を流れる。
【００３９】
したがって、フォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１の接続点の電位を光増幅ユニット１６の入力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット１６の入力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ１には並列にキャパシタＣ１が接続されている。
【００４０】
同じように、フォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ５２には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット２０の出力に応じた光電流がフォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２を流れる。
【００４１】
したがって、フォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２の接続点の電位を光増幅ユニット２０の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット２０の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ２には並列にキャパシタＣ２が接続されている。
【００４２】
フォトディテクタ３２による電圧信号は、利得が電圧制御増幅器（以下、ＶＣＡという）５４により増幅されて差動増幅器６６の一方の入力ポートに供給される。また、フォトディテクタ５２による電圧信号は利得が固定されている増幅器５６により増幅されて差動増幅器６６の他方の入力ポートに供給される。
【００４３】
ＶＣＡ５４及び増幅器５６の出力は、それぞれアナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）５８及び６０によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ６４に供給される。また、ＣＰＵ６４内における演算によって得られたデジタル信号がデジタル／アナログ変換器（以下、ＤＡＣという）６２により電圧信号に変換され、その電圧信号に基づいてＶＣＡ５４の利得が調節される。
【００４４】
ポンプ光源としてのレーザダイオード２８を駆動するために、増幅器６８、トランジスタ７０および抵抗Ｒ３が設けられている。また、レーザダイオード４６を駆動するために、増幅器７２，トランジスタ７４および抵抗Ｒ４が設けられている。そして、レーザダイオード２８及び４６は差動増幅器６６の出力に基づいて駆動制御される。
【００４５】
増幅器５６及びＶＣＡ５４の出力レベルをそれぞれＶ＿ＡＭＰ１ＯＵＴおよびＶ＿ＶＣＡ１ＯＵＴとすると、次の関係が満足されるように抵抗Ｒ１及びＲ２の値並びにＶＣＡ５４及び増幅器５６の利得が設定される。
【００４６】
即ち、光増幅器の入力信号光パワー、出力信号光パワーおよび利得がそれぞれｘ［ｄＢ］、ｘ＋Ａ［ｄＢ］およびＡ［ｄＢ］のときに、Ｖ＿ＡＭＰ１ＯＵＴ及びＶ＿ＶＣＡ１ＯＵＴが同じｙ［Ｖ］で一致するようにされる。これは、フォトディテクタ３２および５２にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］に１０（ＡＭＰ＿Ｇ／１０）の比を持たせることを意味している。ここで、ＡＭＰ＿Ｇは光増幅器の利得である。
【００４７】
上記の関係ではＡが一定であるので、一波当たりの入力信号光パワーが変動した場合に、これに連動して出力信号光パワーも変動してしまう。そこで、出力信号光パワーが目標値で一定になるようにＣＰＵ６４において演算が実施され、その結果に応じてＶＣＡ５４の利得が調節されるのである。
【００４８】
このように、本実施例では光増幅ユニット１６および２０の利得を制御することにより、実質的にＡＬＣを行うこともできる。従って、従来のように可変光減衰器を用いてＡＬＣを行う場合と比較して、運用チャネル数の変更等に際して煩雑な切換え作業が不要になる。
【００４９】
ここで、ＡＧＣ回路３８の構成例について説明する。図５は、可変光減衰器１８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。第１の光増幅ユニット１６の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ３２及び３４による電圧信号は利得が固定されている増幅器５４または５６により増幅されて、それぞれＡＤＣ６２及び６４に供給される。ＡＤＣ６２及び６４は、フォトディテクタ３２及び３４による電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ７０に供給する。
【００５０】
第２の光増幅ユニット２０の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ５０及び５２による電圧信号は利得が固定されている増幅器５８または６０により増幅されて、それぞれＡＤＣ６６及び６８に供給される。ＡＤＣ６６及び６８は、フォトディテクタ５０及び５２による電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ７０に供給する。
【００５１】
ＣＰＵ７０では、第１の光増幅ユニット１６において生じる利得と第２の光増幅ユニット２０において生じる利得の和が一定になるようにする条件（具体的には可変光減衰器１８の減衰）が算出される。算出の結果は、ＤＡＣ７４により電圧信号に変換されて、増幅器７６、トランジスタ７８及び抵抗Ｒ７からなる可変光減衰器１８の駆動回路に供給される。
【００５２】
次に、可変光減衰器１８の制御について、より特定的な説明及びそれにより得られる技術的効果の説明を行う。
【００５３】
図４に示されるＡＧＣ回路３６による制御だけであると、ＷＤＭ信号光の波長帯域における利得の波長特性を一定に保つことができないので、利得偏差（ゲインチルト）の発生により伝送特性が劣化する可能性がある。複数の光増幅器がカスケード接続された構成において、利得の波長特性を一定に保つためには、各光増幅器の利得を一定に制御すれば良いが、それ以外にも、複数の光増幅器の利得の和が一定になるように制御しても良い。
【００５４】
第１の光増幅ユニット１６の実利得をＧ＿Ａ′［ｄＢ］、第２の光増幅ユニット２０の実利得をＧ＿Ｂ′［ｄＢ］、第１の光増幅ユニット１６の目標利得をＧ＿Ａ［ｄＢ］および第２の光増幅ユニットの目標利得をＧ＿Ｂ［ｄＢ］すると、基本制御は、Ｇ＿Ａ′＝Ｇ＿Ａ且つＧ＿Ｂ′＝Ｇ＿Ｂとすることである。
【００５５】
例えば第１の光増幅ユニット１６の利得がΔＧ［ｄＢ］低下したとき、従来技術では第２の光増幅ユニット２０の利得がΔＧ［ｄＢ］増えるように制御が行われていた。これにより、実質的にＧ＿Ａ′＋Ｇ＿Ｂ′＝Ｇ＿Ａ＋Ｇ＿Ｂが満たされ、光増幅器全体での利得の波長特性が一定に保たれる。
【００５６】
しかしながら、第１の光増幅ユニット１６および第２の光増幅ユニット２０のそれぞれにおいてＡＧＣ回路３６が必要になり、両光増幅ユニット１６，２０間でΔＧの受け渡しをする機能が必要となるため、高速なＡＧＣをかけることが困難となる。
【００５７】
本実施例では、利得の和が一定になるようにする制御を可変光減衰器１８により行うことで、この問題に対処している。まず、ＣＰＵ７０では、光増幅ユニット１６及び２０の利得和ＥＤＦ＿Ｇ′が次式に従って算出される。
【００５８】
なお、上記式のＩＮ１ＭＯＮ、ＯＵＴ１ＭＯＮ、ＩＮ２ＭＯＮ及びＯＵＴ２ＭＯＮは、それぞれフォトディテクタ３２，３４，５０及び５２による光パワーのモニタリング値である。
【００５９】
そして、ＥＤＦ＿Ｇ′とＥＤＦ＿Ｇ′の目標値であるＥＤＦ＿Ｇとの比較が行われ、ＥＤＦ＿Ｇ′とＥＤＦ＿Ｇとの差分が零になるように次式に従って可変光減衰器１８の減衰が制御される。
【００６０】
なお、上記式のＡＭＰ＿Ｇは光増幅器全体の利得である。また、ＶＯＡ＿Ｌは可変光減衰器１８の減衰である。したがって、ＶＯＡ＿Ｌ＝ＥＤＦ＿Ｇ′−ＡＭＰ＿Ｇにより求まる値となるように可変光減衰器１８の減衰を制御すれば、光増幅器全体での利得が一定に保たれるように、容易に制御できる。
【００６１】
図６は、本発明による光増幅器の第２実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端８２及び出力端８４の間に第１の光増幅ユニット８６、第１の可変光減衰器（ＶＯＡ）８８と、第２の光増幅ユニット９２とを光学的にカスケード接続するように構成されている。
【００６２】
入力端８２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット８６において、光カプラ９４及びＷＤＭカプラ９６をこの順に通ってＥＤＦ１００に供給される。レーザダイオード１０４からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ９６を通ってＥＤＦ１００に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ１００内において増幅された信号光は、光カプラ１０２を通って第１の光増幅ユニット８６から出力される。また、光カプラ９４で分岐された信号光は光カプラ９８を通って第１の光増幅ユニット８６から出力される。
【００６３】
第１の光増幅ユニット８６の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ１０６及び１０８が設けられている。フォトディテクタ１０６は光カプラ９８で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１０８は、光カプラ１０２で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１０６及び１０８からの電気信号は、第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路１１２に供給される。
【００６４】
第１の光増幅ユニット８６により増幅された信号光は第１の可変光減衰器８８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット９２に供給される。また、光カプラ９４で分岐された信号光は光カプラ９８を通って第２の可変光減衰器（ＶＯＡ）９０に供給され、減衰される。第２の可変光減衰器９０で減衰された信号光をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ１２４が設けられている。
【００６５】
フォトディテクタ１２４は第２の可変光減衰器９０で減衰された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２４からの電気信号は、ＡＧＣ回路１１０に供給される。
【００６６】
また、第２の光増幅ユニット９２に供給された信号光は、光カプラ１１４およびＷＤＭカプラ１１６をこの順に通ってＥＤＦ１１８に供給される。レーザダイオード１２２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ１１６を介してＥＤＦ１１８に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ１１８において増幅された信号光は、光カプラ１２０及び出力端８４を通って出力される。
【００６７】
第２の光増幅ユニット９２の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ１２６及び１２８が設けられている。フォトディテクタ１２６は光カプラ１１４で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２８は、光カプラ１２０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２６からの電気信号は、ＡＧＣ回路１１２に供給される。また、フォトディテクタ１２８からの電気信号はＡＧＣ回路１１０及び１１２に供給される。
【００６８】
ＡＧＣ回路１１０からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード１０４及びレーザダイオード１２２に供給される。これにより、入力端８２から出力端８４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。
【００６９】
また、ＡＧＣ回路１１２は第１の光増幅ユニット８６における利得と第２の光増幅ユニット９２における利得の和が一定になるように第１の可変光減衰器８８の減衰を制御する。なお、光増幅器は、ＡＧＣ回路１１０および１１２からなる制御回路部と、制御回路部以外の光回路部とに大別される。
【００７０】
図６の光増幅器では、フォトディテクタ１０６からの電気信号（以下、ＰＤ１モニタ値という）と，フォトディテクタ１０８からの電気信号（以下、ＰＤ２モニタ値という）と，フォトディテクタ１２４からの電気信号（以下、ＰＤ３モニタ値という）と，フォトディテクタ１２６からの電気信号（以下、ＰＤ４モニタ値という）と，フォトディテクタ１２８からの電気信号（以下、ＰＤ５モニタ値という）とを用いて、光増幅器全体利得（Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ），ＥＤＦ利得（ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ），ＶＯＡ１減衰量（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ），ＶＯＡ２減衰量（ＶＯＡ２＿Ｌｏｓｓ）の制御を行う。
【００７１】
なお、ＰＤ１モニタ値は入力光信号のモニタ値である。ＰＤ２モニタ値は、第１の光増幅ユニット８６により増幅された光信号のモニタ値である。ＰＤ３モニタ値は、第２の可変光減衰器９０により減衰された光信号のモニタ値である。ＰＤ４モニタ値は、第１の可変光減衰器８８により減衰された光信号のモニタ値である。ＰＤ５モニタ値は、第２の光増幅ユニット９２により増幅された光信号のモニタ値である。
【００７２】
光増幅器全体利得は、光増幅器全体の利得である。ＥＤＦ利得は、光増幅ユニット８６及び９２の利得和である。ＶＯＡ１減衰量は、第１の可変光減衰器８８の減衰である。ＶＯＡ２減衰量は、第２の可変光減衰器９０の減衰である。
【００７３】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ１減衰量，ＶＯＡ２減衰量は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ５モニタ値を用いて以下のように求めることができる。
【００７４】
上記の関係により、図６の光増幅器では通常動作（ＡＧＣ状態）においてＶＯＡ１減衰量および光増幅器全体利得を制御している。
【００７５】
次に、ＡＧＣ回路１１０の構成例について説明する。ＡＧＣ回路１１０は、光増幅器全体利得が所望の値となるようにレーザダイオード１０４および１２２を駆動するため、光増幅器全体利得一定制御を行う。
【００７６】
図７は、光増幅ユニット８６及び９２の利得を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。フォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ１２４には逆バイアスが与えられ、可変光減衰器９０の出力に応じた光電流がフォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３を流れる。
【００７７】
したがって、フォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３の接続点の電位を可変光減衰器９０の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして可変光減衰器９０の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ３には並列にキャパシタＣ３が接続されている。
【００７８】
同じように、フォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ１２８には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット９２の出力に応じた光電流がフォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５を流れる。
【００７９】
したがって、フォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５の接続点の電位を光増幅ユニット９２の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット９２の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ５には並列にキャパシタＣ５が接続されている。
【００８０】
フォトディテクタ１２４による電圧信号は、利得が固定されている増幅器１３０によりインピーダンス変換および増幅されて差動増幅器１３４の一方の入力ポートに供給される。また、フォトディテクタ１２８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１３２によりインピーダンス変換および増幅されて差動増幅器１３４の他方の入力ポートに供給される。
【００８１】
光増幅器は、ポンプ光源としてのレーザダイオード１０４を駆動するための増幅器１３６、トランジスタ１３８および抵抗Ｒ１が設けられている。また、光増幅器はレーザダイオード１２２を駆動するための増幅器１４０，トランジスタ１４２および抵抗Ｒ２が設けられている。そして、レーザダイオード１０４及び１２２は差動増幅器１３４の出力に基づいて駆動制御される。
【００８２】
増幅器１３０及び１３２の出力レベルをそれぞれＡｍｐ３＿ＯＵＴおよびＡｍｐ５＿ＯＵＴとすると、次の関係が満足されるように抵抗Ｒ３及びＲ５の値ならびに増幅器１３０および１３２の利得が設定される。
【００８３】
即ち、ＰＤ３モニタ値，ＰＤ５モニタ値がそれぞれｘ［ｄＢｍ］、ｘ＋Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ基準値［ｄＢｍ］のときに、Ａｍｐ３＿ＯＵＴおよびＡｍｐ５＿ＯＵＴが同じｙ［Ｖ］で一致するようにフォトディテクタ１２４および１２８にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］を設定する。これは、フォトディテクタ１２４および１２８にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］に１０（ＡＭＰ＿Ｇ／１０）の比を持たせることを意味している。ここで、ＡＭＰ＿Ｇは光増幅器全体の利得である。
【００８４】
そして、差動増幅器１３４の出力は入力ポートに供給される電圧の差分が０になるようにレーザダイオード１０４及び１２２が駆動制御される。したがって、図６の光増幅器では波長数変化時であっても光増幅器全体利得を一定に保持することができる。
【００８５】
しかし、上記の関係では光増幅器全体利得基準値（ＡＭＰ＿Ｇａｉｎ基準値）が一定であるので、一波当たりの入力信号光パワーが変動した場合に、これに連動して出力信号光パワーも変動してしまう。そこで、図６の光増幅器では出力信号光パワーが制御目標値で一定になるように、後述するＡＬＣを用いて入力信号光の変動を補償する制御を行う。
【００８６】
光増幅器では、伝送路損失のバラツキや光ファイバ伝送路の経年劣化などに起因した入力ダイナミックレンジを吸収する必要があり、この制御をＡＬＣにより実現している。ＡＬＣ状態では、光増幅器に対して上流側に設けられている監視制御装置から波長数情報が通知され、この波長数情報を用いることで光増幅器の出力目標値が決定される。
【００８７】
従来の光増幅器では、中段のＡＬＣユニット８の信号出力が制御目標値になるように可変光減衰器を駆動させ、ＶＯＡ減衰量の制御を実施していた。この制御目標値は、以下のように算出される。
【００８８】
ＡＬＣユニット制御目標値［ｄＢｍ］＝ＡＬＣユニット出力基準値［ｄＢｍ／ｃｈ］＋１０Ｌｏｇ（波長数）−Ｇｃ［ｄＢ］
なお、Ｇｃは前段のＡＧＣユニット６の不足利得であり、以下のように算出される。
【００８９】
Ｇｃ［ｄＢ］＝ＡＧＣユニット利得目標値［ｄＢ］−ＡＧＣユニット利得［ｄＢ］
したがって、後段のＡＧＣユニット１０の利得目標値はＧｃ［ｄＢ］だけ増加させる必要があった。なお、可変光減衰器は光増幅器全体におけるＮＦおよび励起効率の観点から光増幅器の中段に構成されている。
【００９０】
一方、本発明では一波当たりの入力信号の変動をＶＯＡ１減衰量の制御により行わない。前述したように光増幅器全体利得一定制御では入力信号が変動した分、出力信号を変化させるように制御し、後述するＡＧＣ回路１１２の制御でＶＯＡ１減衰量が一定値に保持されるためである。
【００９１】
また、１つのＡＧＣ回路１１０で光増幅ユニット８６及び９２の利得を制御する光増幅器では、一波当たりの入力信号の変動が発生すると出力信号も連動して変動してしまうために、一波当たりの入力信号の変動を補償する回路またはマイクロコントローラなどによる制御を設ける必要がある。この結果、入力信号変動を補償する回路またはマイクロコントローラなどの雑音および応答速度が制御回路部に影響を与え、光増幅器の特性を劣化させる可能性がある。
【００９２】
本願発明による光増幅器では、入力信号の変動を光回路部で補償するため、以下の処理方法１及び２に示すように、制御回路部での補償を必要としない構成である。
［処理方法１］
処理方法１では、ＰＤ１モニタ値から入力信号が入力ダイナミックレンジ内の何処にいるのかを認識する。その認識した情報に基づき、ＶＯＡ２減衰量が制御され、出力信号レベルが一定に制御される。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【００９３】
ＰＤ１モニタ値：ｚ１［ｄＢｍ］
ＰＤ３モニタ値：ｚ３［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
入力信号光ハ゜ワー：ｚ１−１０Ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの入力信号光ハ゜ワー上限値：ｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］
入力タ゛イナミックレンシ゛での位置付け：Ｌ０＝ｕ−｛ｚ１−１０Ｌｏｇ（Ｎ）｝
ＶＯＡ２減衰量：Ｌ＝ｚ１−ｚ３−Ｌｄ［ｄＢ］
なお、入力信号光パワー，入力ダイナミックレンジでの位置付け，ＶＯＡ２減衰量は、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの入力信号光パワー上限値は例えばＲＯＭに格納されている。
【００９４】
ここでＬｄは、一波当たりの入力信号光パワーがｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］のときのＶＯＡ２減衰量（デッドロス）である。本発明の光増幅器では、一波当たりの入力光信号の変動（Ｌ０に相当）を算出してＬ＝Ｌ０となる様にＶＯＡ２減衰量Ｌを制御する。この処理により、一波当たりの入力信号光パワーが変化した場合でも増幅器１３０の出力値は変化しない。
【００９５】
この結果、増幅器１３２の出力値もＡＧＣ回路１１０により変化しないように制御されているため、光増幅器からの出力信号光パワーが一定に制御されてＡＬＣ動作が実現できる。
［処理方法２］
処理方法２では、ＰＤ５モニタ値と出力信号基準値とを比較し、この差分が０となるようにＶＯＡ２減衰量を制御する。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から光増幅器に通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【００９６】
ＰＤ５モニタ値：ｚ５［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
一波当たりの出力基準値：Ａ０［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの出力信号光ハ゜ワー：Ａ［ｄＢｍ／ｃｈ］ ＝ｚ５−１０Ｌｏｇ（Ｎ）
なお、一波当たりの出力信号ハ゜ワーは、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの出力基準値は例えばＲＯＭに格納されている。本発明の光増幅器では、ＶＯＡ２減衰量Ｌにより、一波当たりの出力信号光パワーＡを制御できる。したがって、Ａ＝Ａ０となる様にＶＯＡ２減衰量Ｌを制御すればＡＬＣ動作が実現できる。なお、ＶＯＡ２減衰量Ｌは処理方法１と同様にＬ＝Ｌ０となる。
【００９７】
前述した光増幅器全体利得一定制御およびＡＬＣ動作のみでは、入力ダイナミックレンジを考慮すると、ＥＤＦ利得偏差の影響により信号光波長帯域における信号利得の特性を一定に保つことができない。このため、本発明の光増幅器では利得偏差の特性を一定に保つために、ＥＤＦ利得一定制御を行う。
【００９８】
図８は、可変光減衰器８８及び９０の減衰を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。第１の光増幅ユニット８６の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ１０６及び１０８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１５０または１５２により増幅されて、それぞれＡＤＣ１５８及び１６０に供給される。ＡＤＣ１５８及び１６０は、フォトディテクタ１０６及び１０８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ１６６に供給する。
【００９９】
第２の光増幅ユニット９２の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ１２６及び１２８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１５４または１５６により増幅されて、それぞれＡＤＣ１６２及び１６４に供給される。ＡＤＣ１６２及び１６４は、フォトディテクタ１２６及び１２８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ１６６に供給する。
【０１００】
マイクロコントローラ１６６では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ１減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ１減衰量が以下のようなＶＯＡ１減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器８８を駆動することで、マイクロコントローラ１６６はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１０１】
ＶＯＡ１減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ１６６はＶＯＡ１減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ１減衰量目標値となるように可変光減衰器８８を制御する。可変光減衰器８８を制御するためにマイクロコントローラ１６６から出力された制御信号は、ＤＡＣ１６８により電圧信号に変換されて、増幅器１７０、トランジスタ１７２及び抵抗Ｒ６からなる可変光減衰器８８の駆動回路に供給される。
【０１０２】
次に、図６の光増幅器の動作について図９を参照しつつ説明する。図９は、光増幅器の動作について説明するための模式図である。また、図１０は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１０３】
グラフ１８０は、入力上限時（入力上限以外でもよい）にＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値が同じ値を持つように初期値が設定された初期設定制御状態を表すものである。ＶＯＡ１減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１０４】
グラフ１８２は、入力信号に変動が発生した入力変動制御状態を表すものである。グラフ１８２は、グラフ１８０に比べて信号パワーが小さくなるように変動している。
【０１０５】
グラフ１８４は、入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ２減衰量を制御する変動補正制御状態を表すものである。ＶＯＡ２減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、グラフ１８６はＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ１減衰量が制御される。
【０１０６】
なお、図１０の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ１」は、ＶＯＡ１減衰量を表す。「Ｌ２」は、ＶＯＡ２減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１０７】
本実施例では、可変光減衰器８８及び９０を独立に制御しているが、一波当たりの入力レベルがＸ［ｄＢ］変動したとき、可変光減衰器８８及び９０の減衰量の変化が同じくＸ［ｄＢ］となる。そこで、２つの可変光減衰器を有する第２実施例の光増幅器と同様な処理を、１つの可変光減衰器を有する光増幅器で行う例について説明する。
【０１０８】
図１１は、本発明による光増幅器の第３実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端１９２及び出力端１９４の間に第１の光増幅ユニット１９６、可変光減衰器（ＶＯＡ）１９８および第２の光増幅ユニット２００を光学的にカスケード接続するように構成されている。
【０１０９】
入力端１９２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット１９６において、光カプラ２０２及びＷＤＭカプラ２０４をこの順に通ってＥＤＦ２０６に供給される。レーザダイオード２１２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ２０４を通ってＥＤＦ２０６に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ２０６内において増幅された信号光は、アイソレータ２０８及び光カプラ２１０をこの順に通って第１の光増幅ユニット１９６から出力される。また、光カプラ２０２で分岐された第１の分岐信号光は第１の光増幅ユニット１９６からそのまま出力される。
【０１１０】
第１の光増幅ユニット１９６により増幅された信号光は可変光減衰器１９８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット２００に供給される。第２の光増幅ユニット２００に供給された信号光は、光カプラ２２０，アイソレータ２２２およびＷＤＭカプラ２２４をこの順に通ってＥＤＦ２２６に供給される。レーザダイオード２３２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ２２４を介してＥＤＦ２２６に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ２２６において増幅された信号光は、光カプラ２２８及び出力端１９４を通って出力される。
【０１１１】
第１の光増幅ユニット１９６から出力された第１の分岐信号光は、第２の光増幅ユニット２００の光カプラ２２０に供給され、第２の分岐信号光および第３の分岐信号光に分岐される。また、第３の分岐信号光は可変光減衰器１９８によって減衰されたあと、光カプラ２１０に供給される。光カプラ２１０に供給された第３の分岐信号光は、第４の分岐信号光に分岐される。
【０１１２】
第１の光増幅ユニット１９６の入力をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２３０が設けられている。フォトディテクタ２３０は光カプラ２２０で分岐された第２の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１３】
第１の光増幅ユニット１９６の入力に可変光減衰器１９８の減衰を反映させた信号光をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２１４が設けられている。フォトディテクタ２１４は光カプラ２１０で分岐された第４の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１４】
また、第２の光増幅ユニット２００の出力をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２３４が設けられている。フォトディテクタ２３４は光カプラ２２８で分岐された第５の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１５】
フォトディテクタ２３０からの電気信号は、第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路２１８に供給される。また、フォトディテクタ２１４及び２３４からの電気信号はＡＧＣ回路２１８及び第１の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路２１６に供給される。
【０１１６】
ＡＧＣ回路２１６からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード２１２及びレーザダイオード２３２に供給される。これにより、入力端１９２から出力端１９４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。
【０１１７】
また、ＡＧＣ回路２１８は第１の光増幅ユニット１９６における利得と第２の光増幅ユニット２００における利得の和が一定になるように可変光減衰器１９８の減衰を制御する。なお、光増幅器は、ＡＧＣ回路２１６および２１８からなる制御回路部と、制御回路部以外の光回路部とに大別される。
【０１１８】
図１１の光増幅器では、フォトディテクタ２１４からの電気信号（以下、ＰＤ１モニタ値という）と，フォトディテクタ２３０からの電気信号（以下、ＰＤ２モニタ値という）と，フォトディテクタ２３４からの電気信号（以下、ＰＤ３モニタ値という）とを用いて、光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量の制御を行う。
【０１１９】
なお、アイソレータ２０８は第４の分岐信号光がＥＤＦ２０６に入るのを防いでいる。アイソレータ２２２はＥＤＦ２２６のＢａｃｋ＿ＡＳＥがフォトディテクタ２１４および２３０に入るのを防いでいる。
【０１２０】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値を用いて以下のように求めることができる。
【０１２１】
上記の関係により、図１１の光増幅器では通常動作（ＡＧＣ状態）において光増幅器全体利得およびＶＯＡ減衰量を制御している。
【０１２２】
次に、ＡＧＣ回路２１６の処理について説明する。ＡＧＣ２１６は、光増幅器全体利得が所望の値となるようにレーザダイオード２１２および２３２を駆動するため、光増幅器全体利得一定制御を行う。なお、ＡＧＣ回路２１６の構成は前述したＡＧＣ回路１１０の構成と同様でよい。
【０１２３】
光増幅器全体利得一定制御は、第２実施例と同様に、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値より算出される光増幅器全体利得が所定の値となるようにレーザダイオード２１２および２３２の出力を制御する。なお、実際の光増幅器全体利得一定制御はＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値において以下の設定条件が満足されるように実施される。
【０１２４】
即ち、ＰＤ１モニタ値，ＰＤ３モニタ値がそれぞれｘ［ｄＢｍ］、ｘ＋Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ基準値［ｄＢｍ］のときに、図７の増幅器１３０及び１３２の出力が同じｙ［Ｖ］で一致するようにフォトディテクタ２１４および２３４にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］を設定する。
【０１２５】
そして、差動増幅１３４の出力は入力ポートに供給される電圧の差分が０になるようにレーザダイオード２１２及び２３２が駆動制御される。したがって、図１１の光増幅器では波長数変化時であっても光増幅器全体利得を一定に保持することができる。
【０１２６】
また、図１１の光増幅器においても、一波当たりの入力信号光パワーの変動に対応するため、ＡＬＣを用いて入力信号光の変動を補償する制御を行う。ＡＬＣ状態では、光増幅器に対して上流側に設けられている監視制御装置から波長数情報が通知され、この波長数情報を用いることで光増幅器の出力目標値が第２実施例と同様に決定される。
［処理方法１］
処理方法１では、ＰＤ２モニタ値から入力信号が入力ダイナミックレンジ内の何処にいるのかを認識する。その認識した情報に基づき、ＶＯＡ減衰量が制御され、出力信号レベルが一定に制御される。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【０１２７】
ＰＤ１モニタ値：ｚ１［ｄＢｍ］
ＰＤ２モニタ値：ｚ２［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
入力信号光ハ゜ワー：ｚ２−１０Ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの入力信号光ハ゜ワー上限値：ｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］
入力タ゛イナミックレンシ゛での位置付け：Ｌ０＝ｕ−｛ｚ２−１０Ｌｏｇ（Ｎ）｝
ＶＯＡ減衰量：Ｌ＝ｚ２−ｚ１−Ｌｄ［ｄＢ］
なお、入力信号光パワー，入力ダイナミックレンジでの位置付け，ＶＯＡ減衰量は、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの入力信号光パワー上限値は例えばＲＯＭに格納されている。
【０１２８】
ここでＬｄは、一波当たりの入力信号光パワーがｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］のときのＶＯＡ減衰量（デッドロス）である。本発明の光増幅器では、第２実施例と同様に、一波当たりの入力光信号の変動（Ｌ０に相当）を算出してＬ＝Ｌ０となる様にＶＯＡ減衰量Ｌを制御する。この結果、一波当たりの入力信号光パワーが変化した場合であっても、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣ動作を行うことで、光増幅器の出力信号光パワーは目標値（ＰＤ１モニタ値＋光増幅器全体利得目標値）となる。
［処理方法２］
処理方法２では、ＰＤ３モニタ値と出力信号基準値とを比較し、この差分が０となるようにＶＯＡ減衰量を制御する。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から光増幅器に通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【０１２９】
ＰＤ３モニタ値：ｚ３［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
一波当たりの出力基準値：Ａ０［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの出力信号光ハ゜ワー：Ａ［ｄＢｍ／ｃｈ］ ＝ｚ３−１０Ｌｏｇ（Ｎ）
なお、一波当たりの出力信号ハ゜ワーは、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの出力基準値は例えばＲＯＭに格納されている。本発明の光増幅器では、ＶＯＡ減衰量Ｌにより、一波当たりの出力信号光パワーＡを制御できる。したがって、Ａ＝Ａ０となる様にＶＯＡ減衰量Ｌを制御すればＡＬＣ動作が実現できる。なお、ＶＯＡ減衰量Ｌは処理方法１と同様にＬ＝Ｌ０となる。
【０１３０】
前述したＡＬＣ動作は、処理方法１又は２の目標値を満足させるようにＶＯＡ減衰量を制御すればよい。なお、ＡＬＣ動作中のＶＯＡ減衰量が変化する速度とＰＤ１モニタ値が補正される速度とが同じになるため、ＥＤＦ利得はＡＬＣ動作中であっても常に一定値をとる。つまり、ＡＬＣ動作中は利得偏差が発生することがない。
【０１３１】
第２実施例のＥＤＦ利得一定制御で説明したように、光増幅器においてはＶＯＡ減衰量を目標値に制御することにより、ＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１３２】
図１２は、可変光減衰器１９８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第３実施例の構成図である。ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値は、利得が固定されている増幅器２４０，２４２又は２４４により増幅されて、それぞれＡＤＣ２４６，２４８又は２５０に供給される。ＡＤＣ２４６，２４８又は２５０は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ２５２に供給される。
【０１３３】
マイクロコントローラ２５２では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ減衰量が以下のようなＶＯＡ減衰量の目標値（ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器１９８を駆動することで、マイクロコントローラ２５２はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１３４】
ＶＯＡ減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ２５２はＶＯＡ減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ減衰量目標値となるように可変光減衰器１９８を制御する。可変光減衰器１９８を制御するためにマイクロコントローラ２５２から出力された制御信号は、ＤＡＣ２５４により電圧信号に変換されて、増幅器２５６、トランジスタ２５８及び抵抗Ｒ５からなる可変光減衰器１９８の駆動回路に供給される。なお、第３実施例においては、ＡＬＣ動作を行うと同時にＥＤＦ利得が目標値となるため、ＶＯＡ減衰量を一定値に制御させるだけでよい。
【０１３５】
次に、図１１の光増幅器の動作について図１３を参照しつつ説明する。図１３は、光増幅器の動作について説明するための模式図である。また、図１４は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１３６】
グラフ２６０は、入力上限時（入力上限以外でもよい）にＰＤ１モニタ値およびＰＤ２モニタ値が同じ値を持つように初期値が設定された初期設定制御状態を表すものである。ＶＯＡ減衰量は、光増幅器全体利得基準値からＥＤＦ利得目標値を減算した値となるように設定される。
【０１３７】
グラフ２６２は、入力信号に変動が発生した入力変動制御状態を表すものである。グラフ２６２は、グラフ２６０に比べて信号パワーが小さくなるように変動している。
【０１３８】
グラフ２６４は、変動補正制御状態および光増幅器全体利得一定制御状態を表すものである。光増幅器は入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ減衰量を制御する。ＡＬＣ動作によりＶＯＡ減衰量を制御すると、ＥＤＦ利得が目標値となる。ＶＯＡ減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われる。
【０１３９】
なお、図１４の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ」は、ＶＯＡ減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。第３実施例の光増幅器は、第２実施例の光増幅器に比べて制御シーケンスが簡略化されている。
【０１４０】
前述した第２及び第３実施例の光増幅器では、部品のバラツキおよび温度特性などにより「可変光減衰器の減衰量」対「駆動電流（又は電圧）」の関係が変化してしまうため、図１５のように各モニタ値により減衰量をモニタリングしながら可変光減衰器の制御を実施していた。図１５は、部品のバラツキおよび温度特性などにより可変光減衰器の減衰量対駆動電流（又は電圧）の関係が変化することを説明するための図である。
【０１４１】
しかしながら、可変光減衰器の特性を光増幅器内で持つようにすれば、可変光減衰器の駆動電流を制御することでＶＯＡ減衰量を制御できる。そこで、第２および第３実施例において可変光減衰器の減衰量と駆動電流（又は電圧）の関係が既知であるとき、光増幅器を図１６および図１９のような構成にすることで光回路部品を削減することができる。
【０１４２】
図１６は、本発明による光増幅器の第４実施例のブロック図である。図１６の光増幅器は、フォトディテクタ１０６，１０８及び１２６が削減されている点が図６の光増幅器の構成と異なっている。そこで、図１６では図６と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。なお、図１６の光増幅器は可変光減衰器の特性をテーブルまたは関数として持ち、例えばマイクロコントローラで処理した値で可変光減衰器を駆動する。
【０１４３】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ１減衰量，ＶＯＡ２減衰量は、ＰＤ３モニタ値，ＰＤ５モニタ値を用いて以下のように求めることができる。なお、ＰＤ３モニタ値とＶＯＡ２減衰量との加算値は入力信号パワーに相当する。
【０１４４】
Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＝ＰＤ５モニタ値−（ＰＤ３モニタ値＋ＶＯＡ２＿Ｌｏｓｓ）
ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ＝Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＋ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ
光増幅器全体利得一定制御は、ＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値により算出される光増幅器全体利得が、所望の値となる様にレーザダイオード１０４及び１２２を駆動する。なお、ＡＧＣ回路１１０の構成は図７と同様であるので説明を省略する。
【０１４５】
また、ＡＬＣ動作は第２実施例の光増幅器と同様に、入力信号または出力信号のモニタ値から一波当たりの入力信号の変動を算出し、算出した値を目標値として可変光減衰器８８および９０を駆動する。
【０１４６】
さらに、図１６の光増幅器は図１７のようなＡＧＣ回路１１２を用いてＥＤＦ利得一定制御を行う。図１７は、可変光減衰器８８及び９０の減衰を制御するＡＧＣ回路の第４実施例の構成図である。
【０１４７】
フォトディテクタ１２４及び１２８による電圧信号は、利得が固定されている増幅器２７０または２７２により増幅されて、それぞれＡＤＣ２７４及び２７６に供給される。ＡＤＣ２７４及び２７６は、フォトディテクタ１２４及び１２８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ２７８に供給する。
【０１４８】
マイクロコントローラ２７８では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ１減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ１減衰量が以下のようなＶＯＡ１減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器８８を駆動することで、マイクロコントローラ２７８はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１４９】
ＶＯＡ１減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ２７８はＶＯＡ１減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ１減衰量目標値となるように可変光減衰器８８を制御する。可変光減衰器８８を制御するためにマイクロコントローラ２７８から出力された制御信号は、ＤＡＣ２８０により電圧信号に変換されて、増幅器２８２、トランジスタ２８４及び抵抗Ｒ５からなる可変光減衰器８８の駆動回路に供給される。
【０１５０】
次に、図１６の光増幅器の動作について説明する。図１８は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１５１】
図１６の光増幅器は、入力上限時（入力上限以外でもよい）のＶＯＡ２減衰量およびＰＤ１モニタ値を設定する。なお、ＶＯＡ１減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１５２】
光増幅器は、入力信号に変動が発生しているとき、その入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ２減衰量を制御する。ＶＯＡ２減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ１減衰量が制御される。
【０１５３】
なお、図１８の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ１」は、ＶＯＡ１減衰量を表す。「Ｌ２」は、ＶＯＡ２減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１５４】
図１９は、本発明による光増幅器の第５実施例のブロック図である。図１９の光増幅器は、フォトディテクタ２３０が削減されている点が図１１の光増幅器の構成と異なっている。そこで、図１９では図１１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。なお、図１９の光増幅器は可変光減衰器の特性をテーブルまたは関数として持ち、例えばマイクロコントローラで処理した値で可変光減衰器を駆動する。
【０１５５】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量は、ＰＤ１モニタ値，ＰＤ３モニタ値を用いて以下のように求めることができる。なお、ＰＤ１モニタ値とＶＯＡ減衰量との加算値は入力信号パワーに相当する。
【０１５６】
Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＝ＰＤ３モニタ値−（ＰＤ１モニタ値＋ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ）
ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ＝Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＋ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ
光増幅器全体利得一定制御は、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値により算出される光増幅器全体利得が、所望の値となる様にレーザダイオード２１２及び２３２を駆動する。なお、ＡＧＣ回路２１６の構成は図７と同様であるので説明を省略する。
【０１５７】
また、ＡＬＣ動作は第２実施例の光増幅器と同様に、入力信号または出力信号のモニタ値から一波当たりの入力信号の変動を算出し、算出した値を目標値として可変光減衰器１９８を駆動する。
【０１５８】
さらに、図１９の光増幅器は前述したようなＡＧＣ回路２１８を用いてＥＤＦ利得一定制御を行う。フォトディテクタ２１４及び２３４による電圧信号は、利得が固定されている増幅器により増幅されて、それぞれＡＤＣ２７４に供給される。ＡＤＣは、フォトディテクタ２１４及び２３４による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラに供給する。
【０１５９】
マイクロコントローラでは、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ減衰量が以下のようなＶＯＡ減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器１９８を駆動することで、マイクロコントローラはＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１６０】
ＶＯＡ減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラはＶＯＡ減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ減衰量目標値となるように可変光減衰器１９８を制御する。可変光減衰器１９８を制御するためにマイクロコントローラから出力された制御信号は、ＤＡＣにより電圧信号に変換されて、増幅器、トランジスタ及び抵抗からなる可変光減衰器１９８の駆動回路に供給される。
【０１６１】
次に、図１９の光増幅器の動作について説明する。図２０は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１６２】
図１９の光増幅器は、入力上限時（入力上限以外でもよい）のＶＯＡ減衰量およびＰＤ１モニタ値を設定する。なお、ＶＯＡ減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１６３】
光増幅器は、入力信号に変動が発生しているとき、その入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ減衰量を制御する。ＶＯＡ減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ減衰量が制御される。
【０１６４】
なお、図２０の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ」は、ＶＯＡ減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１６５】
このように、本実施形態では、可変光減衰器の制御により光増幅器全体としての利得の波長特性が一定に保たれるようにしている。従って、従来のように複数の光増幅ユニットのそれぞれに関してＡＧＣを行って利得の波長特性を一定に保つ場合と比較して、光増幅器の制御構成を簡単にすることができるため高速ＡＧＣに対応が可能となる。
【０１６６】
また、光増幅器の制御構成を簡単にすることができるため、必要な部品点数を削減できる。この結果、本発明の光増幅器は大幅なコストの削減と部品点数の削減に伴う実装面積の縮小とを実現できる。
【０１６７】
本発明は、以下の付記を含むものである。
（付記１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記２） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第３及び第４のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第４のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１乃至第４のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記１記載の光増幅器。
（付記３） 前記第１の制御ユニットは、前記第１及び第４のフォトディテクタからの電気信号のレベル差が設定値に一致するように前記第１及び第２の光増幅ユニットを制御する手段を含む付記２記載の光増幅器。
（付記４） 前記第２の制御ユニットは、前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号のレベル差と前記第３及び第４のフォトディテクタからの電気信号のレベル差の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御する手段を含む付記２記載の光増幅器。
（付記５） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記６） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、前記第２の可変光減衰器の出力を電気信号に変換する第３のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第４及び第５のフォトディテクタとを更に備え、
前記第３及び第５のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１，２，４及び５のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記５記載の光増幅器。
（付記７） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記８） 前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第３のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第３のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１〜３のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記７記載の光増幅器。
（付記９） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記１０） 前記第２の可変光減衰器の出力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１及び２のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記９記載の光増幅器。
（付記１１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記１２） 前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１及び２のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記１１記載の光増幅器。
（付記１３） 前記第１の制御ユニットは前記光増幅器の出力パワーが一定になるように前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御し、
前記第２の制御ユニットは前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御する付記１乃至１２何れか一項記載の光増幅器。
（付記１４） 前記第１及び第２の光増幅ユニットの各々は、光増幅媒体と、前記光増幅媒体にポンプ光を供給するポンプ光源とを備えており、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの各利得は前記ポンプ光源から出力されるポンプ光のパワーにより制御される付記１乃至１３何れか一項記載の光増幅器。
（付記１５） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記１６） 前記第１のステップは前記光増幅器の出力パワーが一定になるように前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するステップを含み、
前記第２のステップは前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御するステップを含む付記１５記載の制御方法。
（付記１７） 前記第１及び第２の光増幅ユニットの各々は、光増幅媒体と、前記光増幅媒体にポンプ光を供給するポンプ光源とを備えており、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの各利得は前記ポンプ光源から出力されるポンプ光のパワーにより制御される付記１６記載の制御方法。
（付記１８） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ第１及び第２の電気信号に変換するステップと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ第２及び第３の電気信号に変換するステップとを更に備え、
前記第１のステップは前記第１及び第４の電気信号を供給されることを含み、前記第２のステップは前記第１乃至第４の電気信号を供給されることを含む付記１５記載の制御方法。
（付記１９） 前記第１のステップは、前記第１及び第４の電気信号のレベル差が設定値に一致するように前記第１及び第２の光増幅ユニットを制御するステップを含む付記１８記載の制御方法。
（付記２０） 前記第２のステップは、前記第１及び第２の電気信号のレベル差と前記第３及び第４の電気信号のレベル差の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御するステップを含む付記１８記載の制御方法。
（付記２１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２２） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２３） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２４）第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
【０１６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＷＤＭに適用可能な光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣを実施する場合に、制御誤差が生じにくく、複雑な構成を必要とせず、且つ、波長数増減に容易に対応可能な光増幅器及び光増幅器の制御方法を提供できる。
【０１６９】
【図面の簡単な説明】
【図１】光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣの両方を行うのに最適な構成を示すブロック図である。
【図２】光増幅器の動作の一例について説明するための模式図である。
【図３】本発明による光増幅器の第１実施例のブロック図である。
【図４】光増幅ユニットの利得を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。
【図５】可変光減衰器１８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。
【図６】本発明による光増幅器の第２実施例のブロック図である。
【図７】光増幅ユニットの利得を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。
【図８】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。
【図９】光増幅器の動作について説明するための模式図である。
【図１０】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１１】本発明による光増幅器の第３実施例のブロック図である。
【図１２】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第３実施例の構成図である。
【図１３】光増幅器の動作について説明するための模式図である。
【図１４】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１５】部品のバラツキおよび温度特性などにより可変光減衰器の減衰量対駆動電流の関係が変化することを説明するための図である。
【図１６】本発明による光増幅器の第４実施例のブロック図である。
【図１７】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第４実施例の構成図である。
【図１８】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１９】本発明による光増幅器の第５実施例のブロック図である。
【図２０】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【符号の説明】
１６，８６，１９６ 第１の光増幅ユニット
１８，１９８ 可変光減衰器
２０，９２，２００ 第２の光増幅ユニット
２６，４４，１００，１１８，２０６，２２６ ＥＤＦ
２８，４６，１０４，１２２，２１２，２３２ レーザダイオード
３２，３４，５０，５４，１０６，１０８，１２４，１２６，１２８，２１４，２３０，２３４ フォトディテクタ
３６，３８，１１０，１１２，２１６，２１８ ＡＧＣ回路
８８ 第１の可変光減衰器
９０ 第２の可変光減衰器
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅器及び光増幅器の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な石英系の光ファイバの製造技術及び使用技術が確立されたことに伴い、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。このような光通信システムでは、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、光信号又は信号光を増幅するための光増幅器が実用に供されている。
【０００３】
従来知られている光増幅器は、増幅されるべき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポンピング（励起）するポンピングユニットとから構成される。
【０００４】
例えば石英系ファイバで損失が小さい波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するための光増幅器の一例として、エルビウムドープファイバ増幅器（以下、ＥＤＦＡという）が開発されている。
【０００５】
ＥＤＦＡは、光増幅媒体としてエルビウムドープファイバ（以下、ＥＤＦという）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えている。ＥＤＦＡは、０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μｍを含む利得帯域が得られる。
【０００６】
また、光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（以下、ＷＤＭという）がある。ＷＤＭが適用される光通信システムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ＷＤＭが適用される光通信システムでは、各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用する光通信システムでは、光信号の多重数に応じて１本の光ファイバにおける伝送容量を増大させていた。
【０００８】
このように、ＷＤＭが適用される光通信システムでは光増幅器を線形中継器として用いることで、従来の再生中継器を用いる場合と比較して、中継器内における部品点数を削減し、信頼性を確保すると共に、コストダウンを行っていた。
【０００９】
【特許文献】
特開平１１−１２２１９２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＷＤＭが適用される光通信システムに光増幅器を組み入れる場合、利得の波長特性を一定に保つ必要性や、光ファイバ伝送路の非線形効果による波形劣化を防止するという要求から、光増幅器に関して種々の制御が必要になる。
【００１１】
例えばＥＤＦＡにおいては、ポンピング条件により決定される利得に従って利得の波長特性が変化するので、入力に対して一定の利得を与えて出力するようにＡＧＣ（自動利得制御）が行われる。この場合、一定利得の下で入力が変化すると、それに従って出力も変化する。
【００１２】
一方、光増幅器においては、Ｓ／Ｎの観点から信号出力が高ければ高いほど良いが、光ファイバ伝送路の非線形効果による波形劣化や受信端での入力ダイナミックレンジを考慮すると、一概にそうとも言えない。即ち、光増幅器の出力が予め定められた範囲で一定になるように、ＡＬＣ（自動レベル制御）を行う要求があるのである。
【００１３】
ＡＧＣ及びＡＬＣの両方を実施するのに最適な構成として、第１及び第２の光増幅ユニットと、これらの間に接続される可変光減衰器とを備えた光増幅器が提案されている。このような構成の光増幅器では、第１及び第２の光増幅ユニットの各々においてＡＧＣが実施され、可変光減衰器によりＡＬＣが実施される。
【００１４】
このような構成が提案された理由としては、第１に、光増幅器全体のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）を最適化する観点から、ＡＬＣのための可変光減衰器を前段に設けるのが不利であるということがある。第２に、光増幅器として所定の信号出力パワーを確保する観点から、ＡＬＣのための可変光減衰器を後段に設けると、その直前のＡＧＣのための光増幅ユニットにおいてより高い信号出力パワーを得る必要があり、ポンプ光源としてのレーザダイオードの低消費電力化の観点から不利になるという点がある。
【００１５】
ところで、前述したＡＧＣ及びＡＬＣの両方を実施するのに適した光増幅の構成においては、第１及び第２の光増幅ユニットの各々において独立してＡＧＣを行う必要上、光増幅器の構成が複雑になるという問題がある。
【００１６】
また、この光増幅器をＷＤＭが適用される光通信システムにおいて使用する場合、ＷＤＭのチャネル数が変化したときに、ＡＬＣのための可変光減衰器の制御が複雑であるという問題もある。より具体的に、光増幅器ではＷＤＭ信号光を増幅する際にＡＬＣを行う場合、可変光減衰器の出力のトータルパワーが一定になるように制御がなされるので、光通信システムの運用中にＷＤＭ信号光のチャネル数が変化したときに、可変光減衰器の制御の目標値が異なるものとなる。
【００１７】
可変光減衰器のこの制御の目標値は、一般的には上流側に設けられている監視制御装置から伝達されるので、光通信システムの波長数増減に際して煩雑な監視作業が必要になる。また、光増幅器では波長数増減に際して一時的に可変光減衰器の減衰が固定されるのであるが、ＡＬＣループを開放した状態で波長数変化に応じた制御の目標値に更新し、再びＡＬＣループを閉じるという動作が必要となるので、一連の動作中に可変光減衰器の減衰量が変動する危険がある。
【００１８】
ここで、第１及び第２の光増幅ユニットにおいてはＡＧＣが継続的に実施されているので、可変光減衰器の制御の目標値の切換えに際して１波長チャネルあたりの出力パワーが変動する危険性がある。
【００１９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、自動利得制御および自動レベル制御を実施する場合に、制御誤差が生じにくく、複雑な構成を必要とせず、且つ波長数の増減に容易に対応できる、波長分割多重に適用可能な光増幅器及び光増幅器の制御方法を提供することを目的とする。なお、本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１及び第２の光増幅ユニットと、第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器と、第１の光増幅ユニットの入力及び第２の光増幅ユニットの出力に基き第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器が提供される。
【００２１】
例えば、第１の制御ユニットは光増幅器の出力パワーが一定になるように第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するまた、第２の制御ユニットは第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように可変光減衰器の減衰を制御する。
【００２２】
この構成によると、従来技術のように可変光減衰器に関してＡＬＣを行うことなしに、ＡＧＣの適切な組み合わせに基き、光増幅器全体として実質的にＡＬＣが行われているのと同等になり、本発明の目的が達成される。
【００２３】
本発明の他の側面によると、第１及び第２の光増幅ユニットと、第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法が提供される。この方法は、第１の光増幅ユニットの入力及び第２の光増幅ユニットの出力に基き第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するステップと、第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き可変光減衰器の減衰を制御するステップとを備えている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣの両方を行うのに最適な構成を示すブロック図である。入力端２と出力端４との間にＡＧＣユニット６、ＡＬＣユニット８及びＡＧＣユニット１０がこの順で光学的に接続されている。例えばＡＧＣユニット６及び１０は、ＥＤＦＡによって提供される。また、ＡＬＣユニット８は可変光減衰器によって提供される。
【００２６】
前段のＡＧＣユニット６では、入力信号光のパワー変動が発生した場合においても、そのパワー変動込みでＡＧＣによる光増幅が行われる。ＡＬＣユニット８では、出力信号光パワーが一定になるような制御が行われているので、入力信号光のパワー変動が発生した場合においても、そのパワー変動を抑圧する方向で制御がかかる。従って、ＡＬＣユニット８における制御時定数よりも十分に遅い速度のパワー変動の場合には、ＡＬＣユニット８において入力信号光のパワー変動を完全に抑圧することができる。また、ＡＬＣユニット８においては、下記の値を制御目標値として設定することにより、間接的に出力端４における出力信号光パワーを所望の値に制御することができる。
【００２７】
ＰＡＬＣ［ｄＢｍ］＝ＰＳＩＧＯＵＴ−ＧＢ
ここで、ＰＳＩＧＯＵＴは出力端４における出力信号光の目標パワー［ｄＢｍ］である。また、ＧＢは後段のＡＧＣユニット１０での設定ゲイン［ｄＢ］である。後段のＡＧＣユニット１０では、ＡＬＣユニット８によってパワー変動が抑圧されているため、入力信号パワーが一定である。このため、ＡＧＣユニット１０の動作に従ってＡＧＣユニット１０の出力信号光パワーは一定となり、且つその出力信号光パワーの値が出力端４での目標パワーとなる。
【００２８】
図２は、光増幅器の動作の一例について説明するための模式図である。図２を参照すると、図１に示される光増幅器の構成における動作が模式的に示されている。
【００２９】
図２中、グラフＡは入力端２における信号光パワーの変化を表している。グラフＢは、ＡＬＣユニット８の入力における信号光パワーの変化を表している。グラフＣは、後段のＡＧＣユニット１０の入力における信号光パワーの変化を表している。グラフＤは、出力端４における信号光パワーの変化を表している。
【００３０】
入力端２における信号光パワーの変化は前段のＡＧＣユニット６の出力に反映される。入力端２における信号光パワーの変化は、ＡＬＣユニット８の動作に従って抑圧される。そして、変化が抑圧された信号光パワーは後段のＡＧＣユニット１０により、一定の利得に従って増幅される。
【００３１】
図１に示される光増幅器の構成においては、ＡＬＣユニット８が独立に設けられているので、ＷＤＭチャネル数の変更に容易に対応することができない等の問題があることは前述した通りである。本発明では、ＡＧＣユニットを匠に組み合わせることによって、実質的にＡＬＣの機能を持たせ、上述の問題に対応している。
【００３２】
図３は、本発明による光増幅器の第１実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端１２及び出力端１４の間に第１の光増幅ユニット１６、可変光減衰器（ＶＯＡ）１８及び第２の光増幅ユニット２０を光学的にカスケード接続するように構成されている。
【００３３】
入力端１２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット１６において、光カプラ２２及びＷＤＭカプラ２４をこの順に通ってＥＤＦ２６に供給される。レーザダイオード２８からのポンプ光はＷＤＭカプラ２４を通ってＥＤＦ２６に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ２６内において増幅された信号光は、光カプラ３０を通って第１の光増幅ユニット１６から出力される。
【００３４】
第１の光増幅ユニット１６の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ３２及び３４が設けられている。フォトディテクタ３２は光カプラ２２で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ３４は、光カプラ３０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ３２からの電気信号は、第１の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路３６に供給される。また、フォトディテクタ３２及び３４からの電気信号は第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路３８に供給される。
【００３５】
第１の光増幅ユニット１６により増幅された信号光は可変光減衰器１８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット２０に供給される。第２の光増幅ユニット２０に供給された信号光は、光カプラ４０及びＷＤＭカプラ４２をこの順に通ってＥＤＦ４４に供給される。レーザダイオード４６からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ４２を介してＥＤＦ４４に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ４４において増幅された信号光は、光カプラ４８及び出力端１４を通って出力される。
【００３６】
第２の光増幅ユニット２０の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ５０及び５２が設けられている。フォトディテクタ５０は光カプラ４０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ５２は、光カプラ４８で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ５２からの電気信号は、ＡＧＣ回路３６に供給される。また、フォトディテクタ５０及び５２からの電気信号はＡＧＣ回路３８に供給される。
【００３７】
ＡＧＣ回路３６からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード２８及びレーザダイオード４６に供給される。これにより、入力端１２から出力端１４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。また、ＡＧＣ回路３８は、第１の光増幅ユニット１６における利得と第２の光増幅ユニット２０における利得の和が一定になるように可変光減衰器１８の減衰を制御する。
【００３８】
ここで、ＡＧＣ回路３６の構成例について説明する。図４は、光増幅ユニット１６及び２０の利得を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。フォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ３２には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット１６の入力に応じた光電流がフォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１を流れる。
【００３９】
したがって、フォトディテクタ３２及び抵抗Ｒ１の接続点の電位を光増幅ユニット１６の入力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット１６の入力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ１には並列にキャパシタＣ１が接続されている。
【００４０】
同じように、フォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ５２には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット２０の出力に応じた光電流がフォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２を流れる。
【００４１】
したがって、フォトディテクタ５２及び抵抗Ｒ２の接続点の電位を光増幅ユニット２０の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット２０の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ２には並列にキャパシタＣ２が接続されている。
【００４２】
フォトディテクタ３２による電圧信号は、利得が電圧制御増幅器（以下、ＶＣＡという）５４により増幅されて差動増幅器６６の一方の入力ポートに供給される。また、フォトディテクタ５２による電圧信号は利得が固定されている増幅器５６により増幅されて差動増幅器６６の他方の入力ポートに供給される。
【００４３】
ＶＣＡ５４及び増幅器５６の出力は、それぞれアナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）５８及び６０によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ６４に供給される。また、ＣＰＵ６４内における演算によって得られたデジタル信号がデジタル／アナログ変換器（以下、ＤＡＣという）６２により電圧信号に変換され、その電圧信号に基づいてＶＣＡ５４の利得が調節される。
【００４４】
ポンプ光源としてのレーザダイオード２８を駆動するために、増幅器６８、トランジスタ７０および抵抗Ｒ３が設けられている。また、レーザダイオード４６を駆動するために、増幅器７２，トランジスタ７４および抵抗Ｒ４が設けられている。そして、レーザダイオード２８及び４６は差動増幅器６６の出力に基づいて駆動制御される。
【００４５】
増幅器５６及びＶＣＡ５４の出力レベルをそれぞれＶ＿ＡＭＰ１ＯＵＴおよびＶ＿ＶＣＡ１ＯＵＴとすると、次の関係が満足されるように抵抗Ｒ１及びＲ２の値並びにＶＣＡ５４及び増幅器５６の利得が設定される。
【００４６】
即ち、光増幅器の入力信号光パワー、出力信号光パワーおよび利得がそれぞれｘ［ｄＢ］、ｘ＋Ａ［ｄＢ］およびＡ［ｄＢ］のときに、Ｖ＿ＡＭＰ１ＯＵＴ及びＶ＿ＶＣＡ１ＯＵＴが同じｙ［Ｖ］で一致するようにされる。これは、フォトディテクタ３２および５２にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］に１０（ＡＭＰ＿Ｇ／１０）の比を持たせることを意味している。ここで、ＡＭＰ＿Ｇは光増幅器の利得である。
【００４７】
上記の関係ではＡが一定であるので、一波当たりの入力信号光パワーが変動した場合に、これに連動して出力信号光パワーも変動してしまう。そこで、出力信号光パワーが目標値で一定になるようにＣＰＵ６４において演算が実施され、その結果に応じてＶＣＡ５４の利得が調節されるのである。
【００４８】
このように、本実施例では光増幅ユニット１６および２０の利得を制御することにより、実質的にＡＬＣを行うこともできる。従って、従来のように可変光減衰器を用いてＡＬＣを行う場合と比較して、運用チャネル数の変更等に際して煩雑な切換え作業が不要になる。
【００４９】
ここで、ＡＧＣ回路３８の構成例について説明する。図５は、可変光減衰器１８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。第１の光増幅ユニット１６の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ３２及び３４による電圧信号は利得が固定されている増幅器５４または５６により増幅されて、それぞれＡＤＣ６２及び６４に供給される。ＡＤＣ６２及び６４は、フォトディテクタ３２及び３４による電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ７０に供給する。
【００５０】
第２の光増幅ユニット２０の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ５０及び５２による電圧信号は利得が固定されている増幅器５８または６０により増幅されて、それぞれＡＤＣ６６及び６８に供給される。ＡＤＣ６６及び６８は、フォトディテクタ５０及び５２による電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ７０に供給する。
【００５１】
ＣＰＵ７０では、第１の光増幅ユニット１６において生じる利得と第２の光増幅ユニット２０において生じる利得の和が一定になるようにする条件（具体的には可変光減衰器１８の減衰）が算出される。算出の結果は、ＤＡＣ７４により電圧信号に変換されて、増幅器７６、トランジスタ７８及び抵抗Ｒ７からなる可変光減衰器１８の駆動回路に供給される。
【００５２】
次に、可変光減衰器１８の制御について、より特定的な説明及びそれにより得られる技術的効果の説明を行う。
【００５３】
図４に示されるＡＧＣ回路３６による制御だけであると、ＷＤＭ信号光の波長帯域における利得の波長特性を一定に保つことができないので、利得偏差（ゲインチルト）の発生により伝送特性が劣化する可能性がある。複数の光増幅器がカスケード接続された構成において、利得の波長特性を一定に保つためには、各光増幅器の利得を一定に制御すれば良いが、それ以外にも、複数の光増幅器の利得の和が一定になるように制御しても良い。
【００５４】
第１の光増幅ユニット１６の実利得をＧ＿Ａ′［ｄＢ］、第２の光増幅ユニット２０の実利得をＧ＿Ｂ′［ｄＢ］、第１の光増幅ユニット１６の目標利得をＧ＿Ａ［ｄＢ］および第２の光増幅ユニットの目標利得をＧ＿Ｂ［ｄＢ］すると、基本制御は、Ｇ＿Ａ′＝Ｇ＿Ａ且つＧ＿Ｂ′＝Ｇ＿Ｂとすることである。
【００５５】
例えば第１の光増幅ユニット１６の利得がΔＧ［ｄＢ］低下したとき、従来技術では第２の光増幅ユニット２０の利得がΔＧ［ｄＢ］増えるように制御が行われていた。これにより、実質的にＧ＿Ａ′＋Ｇ＿Ｂ′＝Ｇ＿Ａ＋Ｇ＿Ｂが満たされ、光増幅器全体での利得の波長特性が一定に保たれる。
【００５６】
しかしながら、第１の光増幅ユニット１６および第２の光増幅ユニット２０のそれぞれにおいてＡＧＣ回路３６が必要になり、両光増幅ユニット１６，２０間でΔＧの受け渡しをする機能が必要となるため、高速なＡＧＣをかけることが困難となる。
【００５７】
本実施例では、利得の和が一定になるようにする制御を可変光減衰器１８により行うことで、この問題に対処している。まず、ＣＰＵ７０では、光増幅ユニット１６及び２０の利得和ＥＤＦ＿Ｇ′が次式に従って算出される。
【００５８】
【００５９】
そして、ＥＤＦ＿Ｇ′とＥＤＦ＿Ｇ′の目標値であるＥＤＦ＿Ｇとの比較が行われ、ＥＤＦ＿Ｇ′とＥＤＦ＿Ｇとの差分が零になるように次式に従って可変光減衰器１８の減衰が制御される。
【００６０】
【００６１】
図６は、本発明による光増幅器の第２実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端８２及び出力端８４の間に第１の光増幅ユニット８６、第１の可変光減衰器（ＶＯＡ）８８と、第２の光増幅ユニット９２とを光学的にカスケード接続するように構成されている。
【００６２】
入力端８２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット８６において、光カプラ９４及びＷＤＭカプラ９６をこの順に通ってＥＤＦ１００に供給される。レーザダイオード１０４からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ９６を通ってＥＤＦ１００に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ１００内において増幅された信号光は、光カプラ１０２を通って第１の光増幅ユニット８６から出力される。また、光カプラ９４で分岐された信号光は光カプラ９８を通って第１の光増幅ユニット８６から出力される。
【００６３】
第１の光増幅ユニット８６の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ１０６及び１０８が設けられている。フォトディテクタ１０６は光カプラ９８で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１０８は、光カプラ１０２で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１０６及び１０８からの電気信号は、第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路１１２に供給される。
【００６４】
第１の光増幅ユニット８６により増幅された信号光は第１の可変光減衰器８８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット９２に供給される。また、光カプラ９４で分岐された信号光は光カプラ９８を通って第２の可変光減衰器（ＶＯＡ）９０に供給され、減衰される。第２の可変光減衰器９０で減衰された信号光をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ１２４が設けられている。
【００６５】
フォトディテクタ１２４は第２の可変光減衰器９０で減衰された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２４からの電気信号は、ＡＧＣ回路１１０に供給される。
【００６６】
また、第２の光増幅ユニット９２に供給された信号光は、光カプラ１１４およびＷＤＭカプラ１１６をこの順に通ってＥＤＦ１１８に供給される。レーザダイオード１２２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ１１６を介してＥＤＦ１１８に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ１１８において増幅された信号光は、光カプラ１２０及び出力端８４を通って出力される。
【００６７】
第２の光増幅ユニット９２の入力及び出力をモニタリングするために、光増幅器は、それぞれフォトディテクタ１２６及び１２８が設けられている。フォトディテクタ１２６は光カプラ１１４で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２８は、光カプラ１２０で分岐された信号光を電気信号に変換する。フォトディテクタ１２６からの電気信号は、ＡＧＣ回路１１２に供給される。また、フォトディテクタ１２８からの電気信号はＡＧＣ回路１１０及び１１２に供給される。
【００６８】
ＡＧＣ回路１１０からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード１０４及びレーザダイオード１２２に供給される。これにより、入力端８２から出力端８４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。
【００６９】
また、ＡＧＣ回路１１２は第１の光増幅ユニット８６における利得と第２の光増幅ユニット９２における利得の和が一定になるように第１の可変光減衰器８８の減衰を制御する。なお、光増幅器は、ＡＧＣ回路１１０および１１２からなる制御回路部と、制御回路部以外の光回路部とに大別される。
【００７０】
図６の光増幅器では、フォトディテクタ１０６からの電気信号（以下、ＰＤ１モニタ値という）と，フォトディテクタ１０８からの電気信号（以下、ＰＤ２モニタ値という）と，フォトディテクタ１２４からの電気信号（以下、ＰＤ３モニタ値という）と，フォトディテクタ１２６からの電気信号（以下、ＰＤ４モニタ値という）と，フォトディテクタ１２８からの電気信号（以下、ＰＤ５モニタ値という）とを用いて、光増幅器全体利得（Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ），ＥＤＦ利得（ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ），ＶＯＡ１減衰量（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ），ＶＯＡ２減衰量（ＶＯＡ２＿Ｌｏｓｓ）の制御を行う。
【００７１】
なお、ＰＤ１モニタ値は入力光信号のモニタ値である。ＰＤ２モニタ値は、第１の光増幅ユニット８６により増幅された光信号のモニタ値である。ＰＤ３モニタ値は、第２の可変光減衰器９０により減衰された光信号のモニタ値である。ＰＤ４モニタ値は、第１の可変光減衰器８８により減衰された光信号のモニタ値である。ＰＤ５モニタ値は、第２の光増幅ユニット９２により増幅された光信号のモニタ値である。
【００７２】
光増幅器全体利得は、光増幅器全体の利得である。ＥＤＦ利得は、光増幅ユニット８６及び９２の利得和である。ＶＯＡ１減衰量は、第１の可変光減衰器８８の減衰である。ＶＯＡ２減衰量は、第２の可変光減衰器９０の減衰である。
【００７３】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ１減衰量，ＶＯＡ２減衰量は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ５モニタ値を用いて以下のように求めることができる。
【００７４】
【００７５】
次に、ＡＧＣ回路１１０の構成例について説明する。ＡＧＣ回路１１０は、光増幅器全体利得が所望の値となるようにレーザダイオード１０４および１２２を駆動するため、光増幅器全体利得一定制御を行う。
【００７６】
図７は、光増幅ユニット８６及び９２の利得を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。フォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ１２４には逆バイアスが与えられ、可変光減衰器９０の出力に応じた光電流がフォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３を流れる。
【００７７】
したがって、フォトディテクタ１２４及び抵抗Ｒ３の接続点の電位を可変光減衰器９０の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして可変光減衰器９０の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ３には並列にキャパシタＣ３が接続されている。
【００７８】
同じように、フォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５は、電源線Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。フォトディテクタ１２８には逆バイアスが与えられ、光増幅ユニット９２の出力に応じた光電流がフォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５を流れる。
【００７９】
したがって、フォトディテクタ１２８及び抵抗Ｒ５の接続点の電位を光増幅ユニット９２の出力に応じた電圧信号として取り出すことができる。信号成分をカットして光増幅ユニット９２の出力の平均レベルを得るために、抵抗Ｒ５には並列にキャパシタＣ５が接続されている。
【００８０】
フォトディテクタ１２４による電圧信号は、利得が固定されている増幅器１３０によりインピーダンス変換および増幅されて差動増幅器１３４の一方の入力ポートに供給される。また、フォトディテクタ１２８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１３２によりインピーダンス変換および増幅されて差動増幅器１３４の他方の入力ポートに供給される。
【００８１】
光増幅器は、ポンプ光源としてのレーザダイオード１０４を駆動するための増幅器１３６、トランジスタ１３８および抵抗Ｒ１が設けられている。また、光増幅器はレーザダイオード１２２を駆動するための増幅器１４０，トランジスタ１４２および抵抗Ｒ２が設けられている。そして、レーザダイオード１０４及び１２２は差動増幅器１３４の出力に基づいて駆動制御される。
【００８２】
増幅器１３０及び１３２の出力レベルをそれぞれＡｍｐ３＿ＯＵＴおよびＡｍｐ５＿ＯＵＴとすると、次の関係が満足されるように抵抗Ｒ３及びＲ５の値ならびに増幅器１３０および１３２の利得が設定される。
【００８３】
即ち、ＰＤ３モニタ値，ＰＤ５モニタ値がそれぞれｘ［ｄＢｍ］、ｘ＋Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ基準値［ｄＢｍ］のときに、Ａｍｐ３＿ＯＵＴおよびＡｍｐ５＿ＯＵＴが同じｙ［Ｖ］で一致するようにフォトディテクタ１２４および１２８にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］を設定する。これは、フォトディテクタ１２４および１２８にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］に１０（ＡＭＰ＿Ｇ／１０）の比を持たせることを意味している。ここで、ＡＭＰ＿Ｇは光増幅器全体の利得である。
【００８４】
そして、差動増幅器１３４の出力は入力ポートに供給される電圧の差分が０になるようにレーザダイオード１０４及び１２２が駆動制御される。したがって、図６の光増幅器では波長数変化時であっても光増幅器全体利得を一定に保持することができる。
【００８５】
しかし、上記の関係では光増幅器全体利得基準値（ＡＭＰ＿Ｇａｉｎ基準値）が一定であるので、一波当たりの入力信号光パワーが変動した場合に、これに連動して出力信号光パワーも変動してしまう。そこで、図６の光増幅器では出力信号光パワーが制御目標値で一定になるように、後述するＡＬＣを用いて入力信号光の変動を補償する制御を行う。
【００８６】
光増幅器では、伝送路損失のバラツキや光ファイバ伝送路の経年劣化などに起因した入力ダイナミックレンジを吸収する必要があり、この制御をＡＬＣにより実現している。ＡＬＣ状態では、光増幅器に対して上流側に設けられている監視制御装置から波長数情報が通知され、この波長数情報を用いることで光増幅器の出力目標値が決定される。
【００８７】
従来の光増幅器では、中段のＡＬＣユニット８の信号出力が制御目標値になるように可変光減衰器を駆動させ、ＶＯＡ減衰量の制御を実施していた。この制御目標値は、以下のように算出される。
【００８８】
ＡＬＣユニット制御目標値［ｄＢｍ］＝ＡＬＣユニット出力基準値［ｄＢｍ／ｃｈ］＋１０Ｌｏｇ（波長数）−Ｇｃ［ｄＢ］
なお、Ｇｃは前段のＡＧＣユニット６の不足利得であり、以下のように算出される。
【００８９】
Ｇｃ［ｄＢ］＝ＡＧＣユニット利得目標値［ｄＢ］−ＡＧＣユニット利得［ｄＢ］
したがって、後段のＡＧＣユニット１０の利得目標値はＧｃ［ｄＢ］だけ増加させる必要があった。なお、可変光減衰器は光増幅器全体におけるＮＦおよび励起効率の観点から光増幅器の中段に構成されている。
【００９０】
一方、本発明では一波当たりの入力信号の変動をＶＯＡ１減衰量の制御により行わない。前述したように光増幅器全体利得一定制御では入力信号が変動した分、出力信号を変化させるように制御し、後述するＡＧＣ回路１１２の制御でＶＯＡ１減衰量が一定値に保持されるためである。
【００９１】
また、１つのＡＧＣ回路１１０で光増幅ユニット８６及び９２の利得を制御する光増幅器では、一波当たりの入力信号の変動が発生すると出力信号も連動して変動してしまうために、一波当たりの入力信号の変動を補償する回路またはマイクロコントローラなどによる制御を設ける必要がある。この結果、入力信号変動を補償する回路またはマイクロコントローラなどの雑音および応答速度が制御回路部に影響を与え、光増幅器の特性を劣化させる可能性がある。
【００９２】
本願発明による光増幅器では、入力信号の変動を光回路部で補償するため、以下の処理方法１及び２に示すように、制御回路部での補償を必要としない構成である。
［処理方法１］
処理方法１では、ＰＤ１モニタ値から入力信号が入力ダイナミックレンジ内の何処にいるのかを認識する。その認識した情報に基づき、ＶＯＡ２減衰量が制御され、出力信号レベルが一定に制御される。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【００９３】
ＰＤ１モニタ値：ｚ１［ｄＢｍ］
ＰＤ３モニタ値：ｚ３［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
入力信号光ハ゜ワー：ｚ１−１０Ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの入力信号光ハ゜ワー上限値：ｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］
入力タ゛イナミックレンシ゛での位置付け：Ｌ０＝ｕ−｛ｚ１−１０Ｌｏｇ（Ｎ）｝
ＶＯＡ２減衰量：Ｌ＝ｚ１−ｚ３−Ｌｄ［ｄＢ］
なお、入力信号光パワー，入力ダイナミックレンジでの位置付け，ＶＯＡ２減衰量は、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの入力信号光パワー上限値は例えばＲＯＭに格納されている。
【００９４】
ここでＬｄは、一波当たりの入力信号光パワーがｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］のときのＶＯＡ２減衰量（デッドロス）である。本発明の光増幅器では、一波当たりの入力光信号の変動（Ｌ０に相当）を算出してＬ＝Ｌ０となる様にＶＯＡ２減衰量Ｌを制御する。この処理により、一波当たりの入力信号光パワーが変化した場合でも増幅器１３０の出力値は変化しない。
【００９５】
この結果、増幅器１３２の出力値もＡＧＣ回路１１０により変化しないように制御されているため、光増幅器からの出力信号光パワーが一定に制御されてＡＬＣ動作が実現できる。
［処理方法２］
処理方法２では、ＰＤ５モニタ値と出力信号基準値とを比較し、この差分が０となるようにＶＯＡ２減衰量を制御する。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から光増幅器に通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【００９６】
ＰＤ５モニタ値：ｚ５［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
一波当たりの出力基準値：Ａ０［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの出力信号光ハ゜ワー：Ａ［ｄＢｍ／ｃｈ］ ＝ｚ５−１０Ｌｏｇ（Ｎ）
なお、一波当たりの出力信号ハ゜ワーは、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの出力基準値は例えばＲＯＭに格納されている。本発明の光増幅器では、ＶＯＡ２減衰量Ｌにより、一波当たりの出力信号光パワーＡを制御できる。したがって、Ａ＝Ａ０となる様にＶＯＡ２減衰量Ｌを制御すればＡＬＣ動作が実現できる。なお、ＶＯＡ２減衰量Ｌは処理方法１と同様にＬ＝Ｌ０となる。
【００９７】
前述した光増幅器全体利得一定制御およびＡＬＣ動作のみでは、入力ダイナミックレンジを考慮すると、ＥＤＦ利得偏差の影響により信号光波長帯域における信号利得の特性を一定に保つことができない。このため、本発明の光増幅器では利得偏差の特性を一定に保つために、ＥＤＦ利得一定制御を行う。
【００９８】
図８は、可変光減衰器８８及び９０の減衰を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。第１の光増幅ユニット８６の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ１０６及び１０８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１５０または１５２により増幅されて、それぞれＡＤＣ１５８及び１６０に供給される。ＡＤＣ１５８及び１６０は、フォトディテクタ１０６及び１０８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ１６６に供給する。
【００９９】
第２の光増幅ユニット９２の入力および出力をモニタリングするために、フォトディテクタ１２６及び１２８による電圧信号は利得が固定されている増幅器１５４または１５６により増幅されて、それぞれＡＤＣ１６２及び１６４に供給される。ＡＤＣ１６２及び１６４は、フォトディテクタ１２６及び１２８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ１６６に供給する。
【０１００】
マイクロコントローラ１６６では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ１減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ１減衰量が以下のようなＶＯＡ１減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器８８を駆動することで、マイクロコントローラ１６６はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１０１】
ＶＯＡ１減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ１６６はＶＯＡ１減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ１減衰量目標値となるように可変光減衰器８８を制御する。可変光減衰器８８を制御するためにマイクロコントローラ１６６から出力された制御信号は、ＤＡＣ１６８により電圧信号に変換されて、増幅器１７０、トランジスタ１７２及び抵抗Ｒ６からなる可変光減衰器８８の駆動回路に供給される。
【０１０２】
次に、図６の光増幅器の動作について図９を参照しつつ説明する。図９は、光増幅器の動作について説明するための模式図である。また、図１０は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１０３】
グラフ１８０は、入力上限時（入力上限以外でもよい）にＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値が同じ値を持つように初期値が設定された初期設定制御状態を表すものである。ＶＯＡ１減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１０４】
グラフ１８２は、入力信号に変動が発生した入力変動制御状態を表すものである。グラフ１８２は、グラフ１８０に比べて信号パワーが小さくなるように変動している。
【０１０５】
グラフ１８４は、入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ２減衰量を制御する変動補正制御状態を表すものである。ＶＯＡ２減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、グラフ１８６はＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ１減衰量が制御される。
【０１０６】
なお、図１０の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ１」は、ＶＯＡ１減衰量を表す。「Ｌ２」は、ＶＯＡ２減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１０７】
本実施例では、可変光減衰器８８及び９０を独立に制御しているが、一波当たりの入力レベルがＸ［ｄＢ］変動したとき、可変光減衰器８８及び９０の減衰量の変化が同じくＸ［ｄＢ］となる。そこで、２つの可変光減衰器を有する第２実施例の光増幅器と同様な処理を、１つの可変光減衰器を有する光増幅器で行う例について説明する。
【０１０８】
図１１は、本発明による光増幅器の第３実施例のブロック図である。この光増幅器は、入力端１９２及び出力端１９４の間に第１の光増幅ユニット１９６、可変光減衰器（ＶＯＡ）１９８および第２の光増幅ユニット２００を光学的にカスケード接続するように構成されている。
【０１０９】
入力端１９２に供給された増幅されるべき信号光は、第１の光増幅ユニット１９６において、光カプラ２０２及びＷＤＭカプラ２０４をこの順に通ってＥＤＦ２０６に供給される。レーザダイオード２１２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ２０４を通ってＥＤＦ２０６に供給される。これにより、ポンプ光のパワーに応じた利得が得られるようになっている。ＥＤＦ２０６内において増幅された信号光は、アイソレータ２０８及び光カプラ２１０をこの順に通って第１の光増幅ユニット１９６から出力される。また、光カプラ２０２で分岐された第１の分岐信号光は第１の光増幅ユニット１９６からそのまま出力される。
【０１１０】
第１の光増幅ユニット１９６により増幅された信号光は可変光減衰器１９８によって減衰されたあと、第２の光増幅ユニット２００に供給される。第２の光増幅ユニット２００に供給された信号光は、光カプラ２２０，アイソレータ２２２およびＷＤＭカプラ２２４をこの順に通ってＥＤＦ２２６に供給される。レーザダイオード２３２からのポンプ光は、ＷＤＭカプラ２２４を介してＥＤＦ２２６に供給される。これによりポンプ光のパワーに応じた利得が得られている。ＥＤＦ２２６において増幅された信号光は、光カプラ２２８及び出力端１９４を通って出力される。
【０１１１】
第１の光増幅ユニット１９６から出力された第１の分岐信号光は、第２の光増幅ユニット２００の光カプラ２２０に供給され、第２の分岐信号光および第３の分岐信号光に分岐される。また、第３の分岐信号光は可変光減衰器１９８によって減衰されたあと、光カプラ２１０に供給される。光カプラ２１０に供給された第３の分岐信号光は、第４の分岐信号光に分岐される。
【０１１２】
第１の光増幅ユニット１９６の入力をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２３０が設けられている。フォトディテクタ２３０は光カプラ２２０で分岐された第２の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１３】
第１の光増幅ユニット１９６の入力に可変光減衰器１９８の減衰を反映させた信号光をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２１４が設けられている。フォトディテクタ２１４は光カプラ２１０で分岐された第４の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１４】
また、第２の光増幅ユニット２００の出力をモニタリングするために、光増幅器はフォトディテクタ２３４が設けられている。フォトディテクタ２３４は光カプラ２２８で分岐された第５の分岐信号光を電気信号に変換する。
【０１１５】
フォトディテクタ２３０からの電気信号は、第２の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路２１８に供給される。また、フォトディテクタ２１４及び２３４からの電気信号はＡＧＣ回路２１８及び第１の制御ユニットとしてのＡＧＣ回路２１６に供給される。
【０１１６】
ＡＧＣ回路２１６からの制御信号は、ポンプ光源としてのレーザダイオード２１２及びレーザダイオード２３２に供給される。これにより、入力端１９２から出力端１９４に至るトータル部分における総利得が目標値に制御される。
【０１１７】
また、ＡＧＣ回路２１８は第１の光増幅ユニット１９６における利得と第２の光増幅ユニット２００における利得の和が一定になるように可変光減衰器１９８の減衰を制御する。なお、光増幅器は、ＡＧＣ回路２１６および２１８からなる制御回路部と、制御回路部以外の光回路部とに大別される。
【０１１８】
図１１の光増幅器では、フォトディテクタ２１４からの電気信号（以下、ＰＤ１モニタ値という）と，フォトディテクタ２３０からの電気信号（以下、ＰＤ２モニタ値という）と，フォトディテクタ２３４からの電気信号（以下、ＰＤ３モニタ値という）とを用いて、光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量の制御を行う。
【０１１９】
なお、アイソレータ２０８は第４の分岐信号光がＥＤＦ２０６に入るのを防いでいる。アイソレータ２２２はＥＤＦ２２６のＢａｃｋ＿ＡＳＥがフォトディテクタ２１４および２３０に入るのを防いでいる。
【０１２０】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値を用いて以下のように求めることができる。
【０１２１】
【０１２２】
次に、ＡＧＣ回路２１６の処理について説明する。ＡＧＣ２１６は、光増幅器全体利得が所望の値となるようにレーザダイオード２１２および２３２を駆動するため、光増幅器全体利得一定制御を行う。なお、ＡＧＣ回路２１６の構成は前述したＡＧＣ回路１１０の構成と同様でよい。
【０１２３】
光増幅器全体利得一定制御は、第２実施例と同様に、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値より算出される光増幅器全体利得が所定の値となるようにレーザダイオード２１２および２３２の出力を制御する。なお、実際の光増幅器全体利得一定制御はＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値において以下の設定条件が満足されるように実施される。
【０１２４】
即ち、ＰＤ１モニタ値，ＰＤ３モニタ値がそれぞれｘ［ｄＢｍ］、ｘ＋Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ基準値［ｄＢｍ］のときに、図７の増幅器１３０及び１３２の出力が同じｙ［Ｖ］で一致するようにフォトディテクタ２１４および２３４にそれぞれ関連するモニタ回路の受光感度［Ｖ／Ｗ］を設定する。
【０１２５】
そして、差動増幅１３４の出力は入力ポートに供給される電圧の差分が０になるようにレーザダイオード２１２及び２３２が駆動制御される。したがって、図１１の光増幅器では波長数変化時であっても光増幅器全体利得を一定に保持することができる。
【０１２６】
また、図１１の光増幅器においても、一波当たりの入力信号光パワーの変動に対応するため、ＡＬＣを用いて入力信号光の変動を補償する制御を行う。ＡＬＣ状態では、光増幅器に対して上流側に設けられている監視制御装置から波長数情報が通知され、この波長数情報を用いることで光増幅器の出力目標値が第２実施例と同様に決定される。
［処理方法１］
処理方法１では、ＰＤ２モニタ値から入力信号が入力ダイナミックレンジ内の何処にいるのかを認識する。その認識した情報に基づき、ＶＯＡ減衰量が制御され、出力信号レベルが一定に制御される。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【０１２７】
ＰＤ１モニタ値：ｚ１［ｄＢｍ］
ＰＤ２モニタ値：ｚ２［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
入力信号光ハ゜ワー：ｚ２−１０Ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの入力信号光ハ゜ワー上限値：ｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］
入力タ゛イナミックレンシ゛での位置付け：Ｌ０＝ｕ−｛ｚ２−１０Ｌｏｇ（Ｎ）｝
ＶＯＡ減衰量：Ｌ＝ｚ２−ｚ１−Ｌｄ［ｄＢ］
なお、入力信号光パワー，入力ダイナミックレンジでの位置付け，ＶＯＡ減衰量は、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの入力信号光パワー上限値は例えばＲＯＭに格納されている。
【０１２８】
ここでＬｄは、一波当たりの入力信号光パワーがｕ［ｄＢｍ／ｃｈ］のときのＶＯＡ減衰量（デッドロス）である。本発明の光増幅器では、第２実施例と同様に、一波当たりの入力光信号の変動（Ｌ０に相当）を算出してＬ＝Ｌ０となる様にＶＯＡ減衰量Ｌを制御する。この結果、一波当たりの入力信号光パワーが変化した場合であっても、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣ動作を行うことで、光増幅器の出力信号光パワーは目標値（ＰＤ１モニタ値＋光増幅器全体利得目標値）となる。
［処理方法２］
処理方法２では、ＰＤ３モニタ値と出力信号基準値とを比較し、この差分が０となるようにＶＯＡ減衰量を制御する。なお、光増幅器は上流側に設けられている監視制御装置から光増幅器に通知される波長数情報を用いて、制御に必要な以下の値を算出する。
【０１２９】
ＰＤ３モニタ値：ｚ３［ｄＢｍ］
入力信号波長数情報：Ｎ
一波当たりの出力基準値：Ａ０［ｄＢｍ／ｃｈ］
一波当たりの出力信号光ハ゜ワー：Ａ［ｄＢｍ／ｃｈ］ ＝ｚ３−１０Ｌｏｇ（Ｎ）
なお、一波当たりの出力信号ハ゜ワーは、例えばマイクロコントローラなどで計算される。また、一波当たりの出力基準値は例えばＲＯＭに格納されている。本発明の光増幅器では、ＶＯＡ減衰量Ｌにより、一波当たりの出力信号光パワーＡを制御できる。したがって、Ａ＝Ａ０となる様にＶＯＡ減衰量Ｌを制御すればＡＬＣ動作が実現できる。なお、ＶＯＡ減衰量Ｌは処理方法１と同様にＬ＝Ｌ０となる。
【０１３０】
前述したＡＬＣ動作は、処理方法１又は２の目標値を満足させるようにＶＯＡ減衰量を制御すればよい。なお、ＡＬＣ動作中のＶＯＡ減衰量が変化する速度とＰＤ１モニタ値が補正される速度とが同じになるため、ＥＤＦ利得はＡＬＣ動作中であっても常に一定値をとる。つまり、ＡＬＣ動作中は利得偏差が発生することがない。
【０１３１】
第２実施例のＥＤＦ利得一定制御で説明したように、光増幅器においてはＶＯＡ減衰量を目標値に制御することにより、ＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１３２】
図１２は、可変光減衰器１９８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第３実施例の構成図である。ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値は、利得が固定されている増幅器２４０，２４２又は２４４により増幅されて、それぞれＡＤＣ２４６，２４８又は２５０に供給される。ＡＤＣ２４６，２４８又は２５０は、ＰＤ１モニタ値〜ＰＤ３モニタ値をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ２５２に供給される。
【０１３３】
マイクロコントローラ２５２では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ減衰量が以下のようなＶＯＡ減衰量の目標値（ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器１９８を駆動することで、マイクロコントローラ２５２はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１３４】
ＶＯＡ減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ２５２はＶＯＡ減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ減衰量目標値となるように可変光減衰器１９８を制御する。可変光減衰器１９８を制御するためにマイクロコントローラ２５２から出力された制御信号は、ＤＡＣ２５４により電圧信号に変換されて、増幅器２５６、トランジスタ２５８及び抵抗Ｒ５からなる可変光減衰器１９８の駆動回路に供給される。なお、第３実施例においては、ＡＬＣ動作を行うと同時にＥＤＦ利得が目標値となるため、ＶＯＡ減衰量を一定値に制御させるだけでよい。
【０１３５】
次に、図１１の光増幅器の動作について図１３を参照しつつ説明する。図１３は、光増幅器の動作について説明するための模式図である。また、図１４は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１３６】
グラフ２６０は、入力上限時（入力上限以外でもよい）にＰＤ１モニタ値およびＰＤ２モニタ値が同じ値を持つように初期値が設定された初期設定制御状態を表すものである。ＶＯＡ減衰量は、光増幅器全体利得基準値からＥＤＦ利得目標値を減算した値となるように設定される。
【０１３７】
グラフ２６２は、入力信号に変動が発生した入力変動制御状態を表すものである。グラフ２６２は、グラフ２６０に比べて信号パワーが小さくなるように変動している。
【０１３８】
グラフ２６４は、変動補正制御状態および光増幅器全体利得一定制御状態を表すものである。光増幅器は入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ減衰量を制御する。ＡＬＣ動作によりＶＯＡ減衰量を制御すると、ＥＤＦ利得が目標値となる。ＶＯＡ減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われる。
【０１３９】
なお、図１４の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ」は、ＶＯＡ減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。第３実施例の光増幅器は、第２実施例の光増幅器に比べて制御シーケンスが簡略化されている。
【０１４０】
前述した第２及び第３実施例の光増幅器では、部品のバラツキおよび温度特性などにより「可変光減衰器の減衰量」対「駆動電流（又は電圧）」の関係が変化してしまうため、図１５のように各モニタ値により減衰量をモニタリングしながら可変光減衰器の制御を実施していた。図１５は、部品のバラツキおよび温度特性などにより可変光減衰器の減衰量対駆動電流（又は電圧）の関係が変化することを説明するための図である。
【０１４１】
しかしながら、可変光減衰器の特性を光増幅器内で持つようにすれば、可変光減衰器の駆動電流を制御することでＶＯＡ減衰量を制御できる。そこで、第２および第３実施例において可変光減衰器の減衰量と駆動電流（又は電圧）の関係が既知であるとき、光増幅器を図１６および図１９のような構成にすることで光回路部品を削減することができる。
【０１４２】
図１６は、本発明による光増幅器の第４実施例のブロック図である。図１６の光増幅器は、フォトディテクタ１０６，１０８及び１２６が削減されている点が図６の光増幅器の構成と異なっている。そこで、図１６では図６と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。なお、図１６の光増幅器は可変光減衰器の特性をテーブルまたは関数として持ち、例えばマイクロコントローラで処理した値で可変光減衰器を駆動する。
【０１４３】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ１減衰量，ＶＯＡ２減衰量は、ＰＤ３モニタ値，ＰＤ５モニタ値を用いて以下のように求めることができる。なお、ＰＤ３モニタ値とＶＯＡ２減衰量との加算値は入力信号パワーに相当する。
【０１４４】
Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＝ＰＤ５モニタ値−（ＰＤ３モニタ値＋ＶＯＡ２＿Ｌｏｓｓ）
ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ＝Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＋ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ
光増幅器全体利得一定制御は、ＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値により算出される光増幅器全体利得が、所望の値となる様にレーザダイオード１０４及び１２２を駆動する。なお、ＡＧＣ回路１１０の構成は図７と同様であるので説明を省略する。
【０１４５】
また、ＡＬＣ動作は第２実施例の光増幅器と同様に、入力信号または出力信号のモニタ値から一波当たりの入力信号の変動を算出し、算出した値を目標値として可変光減衰器８８および９０を駆動する。
【０１４６】
さらに、図１６の光増幅器は図１７のようなＡＧＣ回路１１２を用いてＥＤＦ利得一定制御を行う。図１７は、可変光減衰器８８及び９０の減衰を制御するＡＧＣ回路の第４実施例の構成図である。
【０１４７】
フォトディテクタ１２４及び１２８による電圧信号は、利得が固定されている増幅器２７０または２７２により増幅されて、それぞれＡＤＣ２７４及び２７６に供給される。ＡＤＣ２７４及び２７６は、フォトディテクタ１２４及び１２８による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラ２７８に供給する。
【０１４８】
マイクロコントローラ２７８では、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ１減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ１減衰量が以下のようなＶＯＡ１減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器８８を駆動することで、マイクロコントローラ２７８はＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１４９】
ＶＯＡ１減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラ２７８はＶＯＡ１減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ１減衰量目標値となるように可変光減衰器８８を制御する。可変光減衰器８８を制御するためにマイクロコントローラ２７８から出力された制御信号は、ＤＡＣ２８０により電圧信号に変換されて、増幅器２８２、トランジスタ２８４及び抵抗Ｒ５からなる可変光減衰器８８の駆動回路に供給される。
【０１５０】
次に、図１６の光増幅器の動作について説明する。図１８は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１５１】
図１６の光増幅器は、入力上限時（入力上限以外でもよい）のＶＯＡ２減衰量およびＰＤ１モニタ値を設定する。なお、ＶＯＡ１減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１５２】
光増幅器は、入力信号に変動が発生しているとき、その入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ２減衰量を制御する。ＶＯＡ２減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ３モニタ値およびＰＤ５モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ１減衰量が制御される。
【０１５３】
なお、図１８の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ１」は、ＶＯＡ１減衰量を表す。「Ｌ２」は、ＶＯＡ２減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１５４】
図１９は、本発明による光増幅器の第５実施例のブロック図である。図１９の光増幅器は、フォトディテクタ２３０が削減されている点が図１１の光増幅器の構成と異なっている。そこで、図１９では図１１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。なお、図１９の光増幅器は可変光減衰器の特性をテーブルまたは関数として持ち、例えばマイクロコントローラで処理した値で可変光減衰器を駆動する。
【０１５５】
光増幅器全体利得，ＥＤＦ利得，ＶＯＡ減衰量は、ＰＤ１モニタ値，ＰＤ３モニタ値を用いて以下のように求めることができる。なお、ＰＤ１モニタ値とＶＯＡ減衰量との加算値は入力信号パワーに相当する。
【０１５６】
Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＝ＰＤ３モニタ値−（ＰＤ１モニタ値＋ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ）
ＥＤＦ＿ｔｏｔａｌ＿Ｇａｉｎ＝Ａｍｐ＿Ｇａｉｎ＋ＶＯＡ＿Ｌｏｓｓ
光増幅器全体利得一定制御は、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値により算出される光増幅器全体利得が、所望の値となる様にレーザダイオード２１２及び２３２を駆動する。なお、ＡＧＣ回路２１６の構成は図７と同様であるので説明を省略する。
【０１５７】
また、ＡＬＣ動作は第２実施例の光増幅器と同様に、入力信号または出力信号のモニタ値から一波当たりの入力信号の変動を算出し、算出した値を目標値として可変光減衰器１９８を駆動する。
【０１５８】
さらに、図１９の光増幅器は前述したようなＡＧＣ回路２１８を用いてＥＤＦ利得一定制御を行う。フォトディテクタ２１４及び２３４による電圧信号は、利得が固定されている増幅器により増幅されて、それぞれＡＤＣ２７４に供給される。ＡＤＣは、フォトディテクタ２１４及び２３４による電圧信号をデジタル信号に変換してマイクロコントローラに供給する。
【０１５９】
マイクロコントローラでは、前述したように、光増幅器全体利得とＶＯＡ減衰量とを加算してＥＤＦ利得を算出できる。そのため、ＶＯＡ減衰量が以下のようなＶＯＡ減衰量の目標値（ＶＯＡ１＿Ｌｏｓｓ目標値）となるように可変光減衰器１９８を駆動することで、マイクロコントローラはＥＤＦ利得一定制御を実現する。
【０１６０】
ＶＯＡ減衰量目標値＝光増幅器全体利得−ＥＤＦ利得目標値
マイクロコントローラはＶＯＡ減衰量目標値を算出し、そのＶＯＡ減衰量目標値となるように可変光減衰器１９８を制御する。可変光減衰器１９８を制御するためにマイクロコントローラから出力された制御信号は、ＤＡＣにより電圧信号に変換されて、増幅器、トランジスタ及び抵抗からなる可変光減衰器１９８の駆動回路に供給される。
【０１６１】
次に、図１９の光増幅器の動作について説明する。図２０は、光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【０１６２】
図１９の光増幅器は、入力上限時（入力上限以外でもよい）のＶＯＡ減衰量およびＰＤ１モニタ値を設定する。なお、ＶＯＡ減衰量は、例えばＲＯＭなどに格納されている初期値となっている。
【０１６３】
光増幅器は、入力信号に変動が発生しているとき、その入力信号の変動量を算出し、その変動量を補正するようにＶＯＡ減衰量を制御する。ＶＯＡ減衰量の制御により、一波当たりの入力信号の変動量が補正される。また、ＰＤ１モニタ値およびＰＤ３モニタ値を用いたＡＧＣにより光増幅器全体利得一定制御が行われ、ＥＤＦ利得目標値を保持するようにＶＯＡ減衰量が制御される。
【０１６４】
なお、図２０の表に含まれる「Ｘ」は、入力信号パワーを表す。「α」は、変動量を表す。「Ｌ」は、ＶＯＡ減衰量を表す。「Ａ」は、光増幅器全体利得を表す。
【０１６５】
このように、本実施形態では、可変光減衰器の制御により光増幅器全体としての利得の波長特性が一定に保たれるようにしている。従って、従来のように複数の光増幅ユニットのそれぞれに関してＡＧＣを行って利得の波長特性を一定に保つ場合と比較して、光増幅器の制御構成を簡単にすることができるため高速ＡＧＣに対応が可能となる。
【０１６６】
また、光増幅器の制御構成を簡単にすることができるため、必要な部品点数を削減できる。この結果、本発明の光増幅器は大幅なコストの削減と部品点数の削減に伴う実装面積の縮小とを実現できる。
【０１６７】
本発明は、以下の付記を含むものである。
（付記１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記２） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第３及び第４のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第４のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１乃至第４のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記１記載の光増幅器。
（付記３） 前記第１の制御ユニットは、前記第１及び第４のフォトディテクタからの電気信号のレベル差が設定値に一致するように前記第１及び第２の光増幅ユニットを制御する手段を含む付記２記載の光増幅器。
（付記４） 前記第２の制御ユニットは、前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号のレベル差と前記第３及び第４のフォトディテクタからの電気信号のレベル差の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御する手段を含む付記２記載の光増幅器。
（付記５） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記６） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、前記第２の可変光減衰器の出力を電気信号に変換する第３のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ電気信号に変換する第４及び第５のフォトディテクタとを更に備え、
前記第３及び第５のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１，２，４及び５のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記５記載の光増幅器。
（付記７） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記８） 前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第３のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第３のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１〜３のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記７記載の光増幅器。
（付記９） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記１０） 前記第２の可変光減衰器の出力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１及び２のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記９記載の光増幅器。
（付記１１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。
（付記１２） 前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力を電気信号に変換する第１のフォトディテクタと、前記第２の光増幅ユニットの出力を電気信号に変換する第２のフォトディテクタとを更に備え、
前記第１及び第２のフォトディテクタからの電気信号が前記第１の制御ユニットに供給され、
前記第１及び２のフォトディテクタからの電気信号が前記第２の制御ユニットに供給される付記１１記載の光増幅器。
（付記１３） 前記第１の制御ユニットは前記光増幅器の出力パワーが一定になるように前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御し、
前記第２の制御ユニットは前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御する付記１乃至１２何れか一項記載の光増幅器。
（付記１４） 前記第１及び第２の光増幅ユニットの各々は、光増幅媒体と、前記光増幅媒体にポンプ光を供給するポンプ光源とを備えており、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの各利得は前記ポンプ光源から出力されるポンプ光のパワーにより制御される付記１乃至１３何れか一項記載の光増幅器。
（付記１５） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記１６） 前記第１のステップは前記光増幅器の出力パワーが一定になるように前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御するステップを含み、
前記第２のステップは前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御するステップを含む付記１５記載の制御方法。
（付記１７） 前記第１及び第２の光増幅ユニットの各々は、光増幅媒体と、前記光増幅媒体にポンプ光を供給するポンプ光源とを備えており、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの各利得は前記ポンプ光源から出力されるポンプ光のパワーにより制御される付記１６記載の制御方法。
（付記１８） 前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ第１及び第２の電気信号に変換するステップと、前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力をそれぞれ第２及び第３の電気信号に変換するステップとを更に備え、
前記第１のステップは前記第１及び第４の電気信号を供給されることを含み、前記第２のステップは前記第１乃至第４の電気信号を供給されることを含む付記１５記載の制御方法。
（付記１９） 前記第１のステップは、前記第１及び第４の電気信号のレベル差が設定値に一致するように前記第１及び第２の光増幅ユニットを制御するステップを含む付記１８記載の制御方法。
（付記２０） 前記第２のステップは、前記第１及び第２の電気信号のレベル差と前記第３及び第４の電気信号のレベル差の和が一定になるように前記可変光減衰器の減衰を制御するステップを含む付記１８記載の制御方法。
（付記２１） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２２） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２３） 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
（付記２４）第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
【０１６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＷＤＭに適用可能な光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣを実施する場合に、制御誤差が生じにくく、複雑な構成を必要とせず、且つ、波長数増減に容易に対応可能な光増幅器及び光増幅器の制御方法を提供できる。
【０１６９】
【図面の簡単な説明】
【図１】光増幅器においてＡＧＣ及びＡＬＣの両方を行うのに最適な構成を示すブロック図である。
【図２】光増幅器の動作の一例について説明するための模式図である。
【図３】本発明による光増幅器の第１実施例のブロック図である。
【図４】光増幅ユニットの利得を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。
【図５】可変光減衰器１８の減衰を制御するＡＧＣ回路の第１実施例の構成図である。
【図６】本発明による光増幅器の第２実施例のブロック図である。
【図７】光増幅ユニットの利得を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。
【図８】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第２実施例の構成図である。
【図９】光増幅器の動作について説明するための模式図である。
【図１０】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１１】本発明による光増幅器の第３実施例のブロック図である。
【図１２】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第３実施例の構成図である。
【図１３】光増幅器の動作について説明するための模式図である。
【図１４】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１５】部品のバラツキおよび温度特性などにより可変光減衰器の減衰量対駆動電流の関係が変化することを説明するための図である。
【図１６】本発明による光増幅器の第４実施例のブロック図である。
【図１７】可変光減衰器の減衰を制御するＡＧＣ回路の第４実施例の構成図である。
【図１８】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【図１９】本発明による光増幅器の第５実施例のブロック図である。
【図２０】光増幅器の各モニタ値およびＶＯＡ減衰量の変化を示した表である。
【符号の説明】
１６，８６，１９６ 第１の光増幅ユニット
１８，１９８ 可変光減衰器
２０，９２，２００ 第２の光増幅ユニット
２６，４４，１００，１１８，２０６，２２６ ＥＤＦ
２８，４６，１０４，１２２，２１２，２３２ レーザダイオード
３２，３４，５０，５４，１０６，１０８，１２４，１２６，１２８，２１４，２３０，２３４ フォトディテクタ
３６，３８，１１０，１１２，２１６，２１８ ＡＧＣ回路
８８ 第１の可変光減衰器
９０ 第２の可変光減衰器
Claims (10)
- 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、
前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器と、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器と、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１の制御ユニットと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２の制御ユニットとを備えた光増幅器。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１及び第２の光増幅ユニットの間に光学的に接続された可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力並びに前記第２の光増幅ユニットの入力及び出力に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第１の光増幅ユニットの入力，前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの出力を減衰する第１の可変光減衰器と、前記第１の光増幅ユニットの入力を減衰する第２の可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記第２の可変光減衰器の出力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記第２の可変光減衰器の出力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記第１及び第２の可変光減衰器の特性に基き前記第１及び第２の可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。 - 第１及び第２の光増幅ユニットと、前記第１の光増幅ユニットの入力及び出力を減衰する可変光減衰器とを備えた光増幅器の制御方法であって、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力及び前記第２の光増幅ユニットの出力に基き前記第１及び第２の光増幅ユニットの利得を制御する第１のステップと、
前記可変光減衰器により減衰された前記第１の光増幅ユニットの入力，前記第２の光増幅ユニットの出力及び前記可変光減衰器の特性に基き前記可変光減衰器の減衰を制御する第２のステップとを備えた制御方法。
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