(57)【要約】【課題】制御対象を状況に応じた最適な動作状態で動作させることができる電流制御回路および光学装置を提供すること。【解決手段】制御対象に電流を供給する電流制御回路であって、前記制御対象の動作状態に影響を与える情報を検出する状態検出部と、前記制御対象に印加する印加電圧を出力する可変電圧出力部と、前記制御対象に供給される供給電流を制御する電流制御部と、前記供給電流に対応する電流指示値を前記電流制御部に出力するとともに、前記状態検出部が検出した情報に基づいて設定された前記印加電圧に対応する電圧指示値を前記可変電圧出力部に出力する演算部と、を備える電流制御回路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象に電流を供給する電流制御回路であって、
前記制御対象の動作状態に影響を与える情報を検出する状態検出部と、
前記制御対象に印加する印加電圧を出力する可変電圧出力部と、
前記制御対象に供給される供給電流を制御する電流制御部と、
前記供給電流に対応する電流指示値を前記電流制御部に出力するとともに、前記状態検出部が検出した情報に基づいて設定された前記印加電圧に対応する電圧指示値を前記可変電圧出力部に出力する演算部と、
を備えることを特徴とする電流制御回路。
【請求項２】
前記電流制御部は前記制御対象に流れる電流値を監視し、該監視した電流値に基づいて前記供給電流が所望値になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電流制御回路。
【請求項３】
前記電流値を監視した時刻から前記供給電流が所望値になるように制御される時刻までの期間は、前記演算部が、前記状態検出部が前記情報を検出した時刻から、前記情報に基づいて設定された前記印加電圧に対応する前記電圧指示値を前記可変電圧出力部に出力する時刻までの期間よりも短いことを特徴とする請求項２に記載の電流制御回路。
【請求項４】
前記可変電圧出力部は、前記制御対象に流れる電流値に依存した値の前記印加電圧を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項５】
前記可変電圧出力部は、前記状態検出部が、前記制御対象の動作状態が過渡動作状態になるべき情報を検出した場合に、前記制御対象が前記過渡動作状態において必要とする電流を供給することができる前記印加電圧を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項６】
前記状態検出部が前記過渡動作状態になるべき情報を検出してから、前記可変電圧出力部が前記印加電圧を出力するまでの時間が、前記演算部および前記電流制御部における制御遅延よりも短い時間であることを特徴とする請求項５に記載の電流制御回路。
【請求項７】
前記演算部は、前記制御対象に関わるパラメータと前記可変電圧出力部の出力する印加電圧との関係を記憶することが可能な記憶部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項８】
前記制御対象に関わるパラメータは、前記制御対象に供給する供給電流であることを特徴とする請求項７に記載の電流制御回路。
【請求項９】
前記状態検出部が検出する前記情報は、光強度に関する情報であり、
前記演算部は、前記状態検出部が前記光強度の所定の変動を検出したときに、前記制御対象の動作状態が過渡動作状態になるべきと判断し、前記過渡動作状態に応じた前記電圧指示値を出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項１０】
前記電圧指示値は、前記状態検出部が検出する前記光強度の変動が当該光強度の増加である場合と減少である場合とで異なることを特徴とする請求項９に記載の電流制御回路。
【請求項１１】
前記制御対象は、発光素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項１２】
前記可変電圧出力部は、前記発光素子から出力される光の強度に依存した値の前記印加電圧を出力することを特徴とする請求項１１に記載の電流制御回路。
【請求項１３】
前記発光素子は半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電流制御回路。
【請求項１４】
前記制御対象は、可変光減衰器であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の電流制御回路。
【請求項１５】
請求項１３に記載の半導体レーザ素子および電流制御回路を備え、
前記半導体レーザ素子は増幅用光ファイバを光励起する励起光源であることを特徴とする光学装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の可変光減衰器および電流制御回路を備えることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制御回路およびこれを用いた光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を駆動する回路として、たとえば特許文献１、２に記載の駆動回路が開示されている。特許文献１に記載の駆動回路は、半導体レーザに印加する駆動電圧を生成する電圧発生回路と、半導体レーザの光出力強度が所定の値となるように該半導体レーザの駆動電流を制御する制御信号を生成する光出力制御回路と、駆動電流を検知する電流検知回路とを備えている。ここで、電圧発生回路は、電流検知回路によって検知された駆動電流が、制御信号に対応する値となるように駆動電圧を制御するものである。このような構成の駆動回路によって、消費電力の低減が可能であるとされている。
【０００３】
特許文献２に記載の駆動回路は、比較的低電圧の第１電源と、比較的高電圧の第２電源と、比較的低電圧の第１電源からの電力によって発光素子を駆動する第１ドライブ回路と、比較的高電圧の第２電源からの電力によって発光素子を駆動する第２ドライブ回路と、第１ドライブ回路または第２ドライブ回路のいずれかを選択して動作させる切り替え回路と、を有するものである。このような構成の駆動回路によって、低消費電力と高速応答性が両立できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９９０９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、たとえば光通信に使用される素子、たとえば半導体レーザ素子などの発光素子や可変減衰器は、通常は一定の電流が供給されて定常的な動作を行う定常動作状態であることが多い。しかしながら、たとえばこれらの素子を用いた装置に、外部から予期せぬ過渡的な状態が与えられる場合がある。この場合は、素子も定常動作状態から、外部から与えられる過渡的状態に応じた過渡動作状態となる必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の駆動回路では、このような定常動作状態から過渡動作状態への変化に対応できるものではなかった。たとえば、特許文献１に記載の駆動回路では、低消費電力動作を行う。そのために、半導体レーザが駆動できる最低の駆動電圧の状態から過渡的な状態を検知したとしても、これに応答するために必要な駆動電流を流すことができず、過渡応答に追従できないものであった。また、特許文献２に記載の駆動回路では、低消費電力動作と高速応答動作とを選択的に切り替える構成のため、低消費電力動作状態を継続している最中に過渡的な状態変化が生じたときに、制御対象である発光素子に高速応答可能な電流を直ちに流すことはできないものであった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御対象を状況に応じた最適な動作状態で動作させることができる電流制御回路および光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電流制御回路は、制御対象に電流を供給する電流制御回路であって、前記制御対象の動作状態に影響を与える情報を検出する状態検出部と、前記制御対象に印加する印加電圧を出力する可変電圧出力部と、前記制御対象に供給される供給電流を制御する電流制御部と、前記供給電流に対応する電流指示値を前記電流制御部に出力するとともに、前記状態検出部が検出した情報に基づいて設定された前記印加電圧に対応する電圧指示値を前記可変電圧出力部に出力する演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記電流制御部は前記制御対象に流れる電流値を監視し、該監視した電流値に基づいて前記供給電流が所望値になるように制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記電流値を監視した時刻から前記供給電流が所望値になるように制御される時刻までの期間は、前記演算部が、前記状態検出部が前記情報を検出した時刻から、前記情報に基づいて設定された前記印加電圧に対応する前記電圧指示値を前記可変電圧出力部に出力する時刻までの期間よりも短いことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記可変電圧出力部は、前記制御対象に流れる電流値に依存した値の前記印加電圧を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記可変電圧出力部は、前記状態検出部が、前記制御対象の動作状態が過渡動作状態になるべき情報を検出した場合に、前記制御対象が前記過渡動作状態において必要とする電流を供給することができる前記印加電圧を出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記状態検出部が前記過渡動作状態になるべき情報を検出してから、前記可変電圧出力部が前記印加電圧を出力するまでの時間が、前記演算部および前記電流制御部における制御遅延よりも短い時間であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記演算部は、前記制御対象に関わるパラメータと前記可変電圧出力部の出力する印加電圧との関係を記憶することが可能な記憶部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記制御対象に関わるパラメータは、前記制御対象に供給する供給電流であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記状態検出部が検出する前記情報は、光強度に関する情報であり、前記演算部は、前記状態検出部が前記光強度の所定の変動を検出したときに、前記制御対象の動作状態が過渡動作状態になるべきと判断し、前記過渡動作状態に応じた前記電圧指示値を出力することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記電圧指示値は、前記状態検出部が検出する前記光強度の変動が当該光強度の増加である場合と減少である場合とで異なることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記制御対象は、発光素子であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記可変電圧出力部は、前記発光素子から出力される光の強度に依存した値の前記印加電圧を出力することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記発光素子は半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る電流制御回路は、上記発明において、前記制御対象は、可変光減衰器であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る光学装置は、上記発明の半導体レーザ素子および電流制御回路を備え、前記半導体レーザ素子は増幅用光ファイバを光励起する励起光源であることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る光学装置は、上記発明の可変光減衰器および電流制御回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、状況に応じた動作状態を実現できるように制御対象に電流を供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施の形態１に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態３に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態４に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態５に係る光学装置である光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、入力される光信号の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態６に係る光学装置である可変光減衰装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、過渡応答特性を示す図である。
【図９】図９は、定常動作状態時および過渡動作状態時における電流と消費電力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して本発明に係る電流制御回路および光学装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。この電流制御回路１０は、制御対象Ｏに電流を供給するものであって、状態検出部１と、可変電圧出力部２と、電流制御部３と、演算部４とを備えている。
【００２８】
制御対象Ｏは、たとえば発光素子である。制御対象Ｏは、必要に応じて一定の強度の光を出力する定常動作状態で動作したり、たとえば光出力強度を過渡的に変動させる等の過渡動作状態で動作したりする。
【００２９】
状態検出部１は、制御対象Ｏの動作状態に影響を与える情報を検出する。この情報とは、制御対象Ｏが、たとえば定常動作状態で動作すべきか、過渡動作状態で動作すべきかを決定する情報である。
【００３０】
可変電圧出力部２は、制御対象Ｏに印加する印加電圧を出力する。電流制御部３は、制御対象Ｏに供給される供給電流を制御する。制御対象Ｏは、可変電圧出力部２から電圧を印加され、電流制御部３から電流を供給されることによって、所望の動作を行う。
【００３１】
演算部４は、たとえば、演算処理を行うＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＣＰＵが演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納されるＲＯＭ（Read  Only  Memory）等の記憶部と、ＣＰＵが演算処理を行う際の作業スペース等として使用される記憶部とを含む。演算部４は、供給電流に対応する電流指示値Ｓ３を電流制御部３に出力するとともに、印加電圧に対応する電圧指示値Ｓ２を可変電圧出力部２に出力する。このように、演算部４は、電流制御部３および可変電圧出力部２に指示値を出力することで、電流制御部３および可変電圧出力部２を制御し、制御対象Ｏを所望の動作状態で動作させる。
【００３２】
ここで、演算部４は、状態検出部１が検出した情報Ｓ１を受け取り、この情報Ｓ１に基づいて設定された印加電圧に対応する電圧指示値Ｓ２を可変電圧出力部２に出力する。その結果、制御対象Ｏは、自己の動作状態に影響を与える情報に基づいて、状況に応じた最適な動作状態で動作することができる。
【００３３】
たとえば、可変電圧出力部２および電流制御部３が、演算部４からの指示値にもとづいて、制御対象Ｏが低消費電力で動作できるような印加電圧および供給電流を制御対象Ｏに与えているとする。制御対象Ｏは、定常動作状態においては、このような低消費電力で動作することが好ましい。このような動作状態では、印加電圧は、制御対象Ｏに流れる電流値に依存して、通常は比較的低めの値に設定されている。
【００３４】
ここで、制御対象Ｏが定常動作状態にあるときに、制御対象Ｏが過渡動作状態で動作すべき過渡的状況が発生した場合、定常動作状態時に制御対象Ｏに与えられる印加電圧では、過渡的状況に対応するために制御対象Ｏに必要な量の電流を流せない場合がある。
【００３５】
しかしながら、本発明の実施の形態１に係る電流制御回路１０では、演算部４は、状態検出部１が、過渡動作状態になるべき情報（過渡的状況であることの情報）を検出し、これに基づいて設定された印加電圧に対応する電圧指示値Ｓ２を可変電圧出力部２に出力することができる。その結果、制御対象Ｏは、定常動作状態時に与えられる印加電圧よりも高い、十分な印加電圧が印加されるので、過渡的状況に対応できる過渡動作状態で動作することができる。しかも、状態検出部１は、制御対象の動作状態に影響を与える情報を常時監視しているので、このような印加電圧の変更は速やかに行われる。そのため、予め電圧の切り換え動作などを行う必要なく、予期せぬ状況の変化に対応することができる。
【００３６】
なお、状態検出部１が過渡動作状態になるべき情報を検出してから、可変電圧出力部２が印加電圧を出力するまでの時間は、できるだけ短いことが好ましく、たとえば演算部４および電流制御部３における制御遅延よりも短い時間であることが好ましい。
【００３７】
また、電流制御部３は、制御対象Ｏに流れる電流値を監視し、該監視した電流値に基づいて供給電流が所望値になるように制御することが好ましい。これによって、演算部４が出力する電流指示値の誤差があった場合にも補正され、所望の供給電流が制御対象に供給される。
【００３８】
このとき、電流値を監視した時刻から供給電流が所望値になるように制御される時刻までの期間は、演算部４が、状態検出部１が情報を検出した時刻から、情報に基づいて設定された印加電圧に対応する電圧指示値Ｓ２を可変電圧出力部２に出力する時刻までの期間よりも短いことが好ましい。これによって、可変電圧出力部２が所望の印加電圧を出力した後、速やかに所望の電流が制御対象Ｏに供給される。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態１に係る電流制御回路１０は、制御対象Ｏを、状況に応じた最適な動作状態で動作させることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。この電流制御回路１０Ａは、図１に示す電流制御回路１０と同様に、制御対象Ｏに電流を供給するものであって、状態検出部１と、可変電圧出力部２と、電流制御部３と、演算部４とを備えている。
【００４１】
この電流制御回路１０Ａは、状態検出部１が、検出した情報Ｓ１を可変電圧出力部２にも出力する点で、電流制御回路１０とは異なる。この電流制御回路１０Ａは、状態検出部１が、検出した情報Ｓ１を可変電圧出力部２にも出力するので、可変電圧出力部２がより迅速に所望の印加電圧を出力することができる。よって、状態検出部１の変化を、より早く可変電圧出力部２に伝えることができるので、状態変化時に必要な印加電圧を確実に出力することができる。これにより、必要なＬＤ電流を流すことができるので、過渡応答特性を犠牲にすることをよりいっそう防止できる。
【００４２】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。この電流制御回路１０Ｂは、図１に示す電流制御回路１０の構成において、演算部４を演算部４Ｂに置き換えた構成を有する。
【００４３】
演算部４Ｂは、記憶部４Ｂａを備えている。記憶部４Ｂａは、制御対象Ｏに関わるパラメータと可変電圧出力部２の出力する印加電圧との関係を記憶することが可能に構成されている。制御対象Ｏに関わるパラメータとは、たとえば制御対象Ｏに供給する供給電流である。供給電流と印加電圧との関係はたとえばテーブルとして記憶部４Ｂａに格納されている。これによって、供給電流に応じた最適な印加電圧が制御対象Ｏに印加される。
【００４４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係る電流制御回路の構成を示すブロック図である。この電流制御回路１０Ｃは、制御対象ＯＣに電流を供給するものであって、状態検出部１Ｃと、可変電圧出力部２Ｃと、ＬＤ電流制御部３Ｃと、演算部４とを備えている。ここで、制御対象ＯＣは半導体レーザ素子（Laser  Diode：ＬＤ）である。このような電流制御回路１０Ｃは、たとえば制御対象ＯＣであるＬＤを光増幅器の励起光源として使用する場合に用いられる。
【００４５】
状態検出部１Ｃは、抵抗６を介して接地されたフォトダイオード（PhotoDiode：ＰＤ）等の光検出器５に接続している。状態検出部１Ｃは、光変動検出回路１Ｃａを含む。
【００４６】
可変電圧出力部２Ｃは、電圧出力切替回路２Ｃａと、可変電圧出力回路２Ｃｂとを含む。ＬＤ電流制御部３Ｃは、ＬＤ電流制御回路３Ｃａと、スイッチング素子であるＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）３Ｃｂと、ＬＤ電流モニタ回路３Ｃｃとを含む。
【００４７】
電流制御回路１０Ｃの動作を説明する。まず、状態検出部１Ｃは、光変動検出回路１Ｃａによって、ＰＤ５が受光する光Ｌ１の強度の変動を検出し、光Ｌ１の強度の変動に関する情報Ｓ１を演算部４に出力する。なお、状態検出部１Ｃは可変電圧出力部２Ｃの電圧出力切替回路２Ｃａにも情報Ｓ１を出力する。
【００４８】
演算部４は、情報Ｓ１に基づき、光Ｌ１の強度の変動が無い、または所定範囲以内の変動である場合は、制御対象ＯＣの動作状態が定常動作状態で動作すべきと判断し、定常動作状態に応じた電圧指示値Ｓ２および電流指示値Ｓ３を出力する。一方、状態検出部１Ｃが光Ｌ１の強度の所定範囲を超える変動を検出したときには、情報Ｓ１に基づき、制御対象ＯＣの動作状態が過渡動作状態になるべきと判断し、過渡動作状態に応じた電圧指示値Ｓ２および電流指示値Ｓ３を出力する。
【００４９】
可変電圧出力部２Ｃでは、電圧出力切替回路２Ｃａが、情報Ｓ１および電圧指示値Ｓ２に基づき電圧を切替え、可変電圧出力回路２Ｃｂを介して所定の印加電圧を制御対象ＯＣに出力する。一方、ＬＤ電流制御部３Ｃでは、ＬＤ電流制御回路３Ｃａが、電流指示値Ｓ３に基づき、ＦＥＴ３Ｃｂを動作させて、所望の供給電流を制御対象ＯＣに出力する。その結果、制御対象ＯＣはレーザ光Ｌ２を出力する。なお、制御対象ＯＣに流れる電流の値は、ＬＤ電流モニタ回路３Ｃｃによって監視されており、ＬＤ電流モニタ回路３Ｃｃは、監視した電流値Ｄ４を演算部４にフィードバックする。これによって供給電流は所望値になるように制御される。
【００５０】
ここで、制御対象ＯＣが定常動作状態で動作するときに、条件によってはＦＥＴ３Ｃｂが完全にＯＮにならない状態となり、電力損失が発生する。そこで、ＦＥＴ３Ｃｂを完全にＯＮ状態にすることでこの電力損失を減らすことができることから、完全にＯＮ状態になるように、可変電圧出力回路２Ｃｂは条件にあった印加電圧出力する。これによって、制御対象ＯＣは低消費電力状態で動作できる。
【００５１】
一方、光Ｌ１の強度が所定の変動をし、過渡的状況が発生している場合は、制御対象ＯＣが高速に応答するために過渡動作状態で動作する必要がある。このとき、可変電圧出力回路２Ｃｂは、瞬時に過渡応答に対応する電流を制御対象ＯＣに流すことができる印加電圧を出力する。なお、状態検出部１Ｃが過渡動作状態になるべき情報Ｓ１を検出してから、可変電圧出力部２Ｃが印加電圧を出力するまでの時間は、演算部４および電流制御部３Ｃにおける制御遅延よりも短い時間であることが好ましい。また、過渡的状況が終了したときには、演算部４は、情報Ｓ１に基づき、制御対象ＯＣの動作状態が定常動作状態で動作すべきと判断し、定常動作状態に応じた電圧指示値Ｓ２および電流指示値Ｓ３を再び出力する。
【００５２】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５に係る光学装置である光増幅装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、光増幅装置１００は、光カプラ１０１と、ＰＤモニタ部１０２と、制御対象であるＬＤ１０３と、ＷＤＭ（Wavelength  Division-Multiplexing）光カプラ１０４と、増幅用光ファイバ１０５と、光カプラ１０６と、ＰＤモニタ部１０７と、ＬＤ電流制御回路１０Ｄとを備えている。
【００５３】
ＰＤモニタ部１０２、１０７は、それぞれＰＤ１０２ａ、１０７ａを有している。ＬＤ電流制御回路１０Ｄは、状態検出部１Ｄと、可変電圧出力部２Ｄと、ＬＤ電流制御部３Ｄと、演算部４とを備えている。ＬＤ電流制御部３Ｄは、ＬＤ電流モニタ部３Ｄａを含む。状態検出部１Ｄ、可変電圧出力部２Ｄ、およびＬＤ電流制御部３Ｄの構成は、図４に示す電流制御回路１０Ｃを構成している対応する要素と同じ構成でもよい。
【００５４】
光増幅装置１００の動作を説明する。光増幅装置１００に光信号Ｌ３が入力されると、光カプラ１０１は、その光信号Ｌ３の一部をＰＤモニタ部１０２へモニタ光として分岐しつつＷＤＭ光カプラ１０４へ透過させる。ＬＤ１０３は、ＬＤ電流制御回路１０Ｄから駆動電流を供給されて、所定の強度の励起光Ｌ４をＷＤＭ光カプラ１０４へ出力する。ＷＤＭ光カプラ１０４は、光信号Ｌ３と励起光Ｌ４とを合波して増幅用光ファイバ１０５へ出力する。増幅用光ファイバ１０５は、たとえばＥＤＦ（Erbium-Doped  Optical  Fiber）等の希土類添加光ファイバ、またはラマン増幅用光ファイバであって、励起光Ｌ４によって光励起されるとともに光信号Ｌ３を光増幅して光カプラ１０６へ出力する。光カプラ１０６は、増幅された光信号の一部をＰＤモニタ部１０７へモニタ光として分岐しつつ、増幅光信号Ｌ５として外部に出力する。
【００５５】
ＰＤモニタ部１０７では、不図示の光変動検出回路によって、ＰＤ１０７ａが受光したモニタ光の強度を検出し、その光強度を示す電流信号を演算部４に出力する。これによって、演算部４は増幅光信号Ｌ５の光強度をモニタすることができる。同様に、ＰＤモニタ部１０２では、不図示の光変動検出回路によって、ＰＤ１０２ａが受光したモニタ光の強度を検出し、その光強度を示す電流信号を演算部４に出力する。これによって、演算部４は光信号Ｌ３の光強度をモニタすることができる。演算部４は、光信号Ｌ３および増幅光信号Ｌ５の光強度のモニタ結果を用いて、光増幅装置１００がゲイン一定動作または光出力強度一定動作するように、ＬＤ１０３から出力される励起光Ｌ４の強度を調整することができる。
【００５６】
このような光増幅装置１００は、たとえば長距離光伝送路の中継器として使用される装置であるが、光伝送路で減衰した光信号を直接増幅する。このとき、入力側で何かしらの原因で光信号Ｌ３の入力レベルが変動すると、増幅後の増幅光信号Ｌ５の強度が大きく変動してしまう。
【００５７】
図６は、入力される光信号の一例を示す図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸は光強度Ｐを示している。この光信号は、時刻ｔ１までの期間Ｔ１と、時刻ｔ２からの期間Ｔ３では、光強度Ｐは一定であるが、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ２では、光強度Ｐが大きく変動しており、過渡的な状態にある。
【００５８】
このような変動が短時間に生じるような現象としては、光伝送路の布設等のための工事などにおけるファイバハンドリングの影響や、波長多重伝送の場合は特定チャンネルのＡｄｄ／Ｄｒｏｐなどが考えられる。なお、多段増幅のシステムの場合、この現象が後段でも生じた場合、受信器のダイナミックレンジを超えることが考えられ、最悪の場合受信器が故障する可能がある。よって後段への影響をなるべく小さく抑えるために、光増幅装置では光入力の過渡変動に対して高速に応答する必要がある。
【００５９】
しかしながら、通常運用時にこのような過渡変動が起こる確率は、一般に１％にも満たないと言われており、大部分の時間は、光増幅装置は、システム設計されたある一定のゲインまたは出力光強度にて動作する定常動作状態となるように、ＬＤを駆動する。
【００６０】
ここで、通常の光増幅装置では、ＬＤ電流制御回路においては、予期しない過渡応答にも対応可能な電流をＬＤに流すことができるように、定常動作時でもできるだけ大きな電圧をＬＤに印加している場合がある。この場合、例えば電流ラインに挿入したＦＥＴなど、供給電流を調整するための素子において大きな損失が発生している。
【００６１】
これに対して、本実施の形態５に係る光増幅装置１００では、ＬＤ電流制御回路１０Ｄは、電流制御回路１０Ｃと同様に作用することによって、光増幅装置１００およびＬＤ１０３が定常動作状態で動作するときには、可変電圧出力部２Ｄは、低消費電力状態で動作できるような印加電圧を出力する。一方、光信号Ｌ３の強度がたとえば図６のような所定の変動をし、過渡的状況が発生している場合は、可変電圧出力部２Ｄは、瞬時に過渡応答に対応する電流をＬＤ１０３に流すことができる印加電圧を出力する。これによって、光増幅装置１００およびＬＤ１０３は適切な過渡動作状態で動作することができる。
【００６２】
なお、演算部４の記憶部に、光増幅装置１００への光信号Ｌ３の入力の状態と、供給電流または励起光Ｌ４の強度などの制御対象物（ＬＤ１０３）のパラメータと、それに対する印加電圧との関係を表すテーブルデータを格納しておいて、これを参照することによって、最適な印加電圧を出力することができる。
【００６３】
また、演算部４から出力される電圧指示値Ｓ２については、状態検出部１Ｄが検出する光強度の変動が、当該光強度の増加である場合と減少である場合とで異なることが好ましい。たとえば、光信号Ｌ３の光強度が増加するような変動である場合は、印加電圧が高くなるような電圧指示値Ｓ２とし、光強度が減少するような変動である場合は、印加電圧が低くなるような電圧指示値Ｓ２とすることが好ましい。これによって、過渡動作状態において、より最適な印加電圧が設定されて、ＬＤ１０３の消費電力を低減することができる。
【００６４】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６に係る光学装置である可変光減衰装置の構成を示すブロック図である。図７に示すように、可変光減衰装置２００は、光カプラ１０１と、ＰＤモニタ部１０２と、制御対象である可変光減衰器（Variable  Optical  Attenuator：ＶＯＡ）２０１と、光カプラ１０６と、ＰＤモニタ部１０７と、ＶＯＡ電流制御回路１０Ｅとを備えている。
【００６５】
ＶＯＡ電流制御回路１０Ｅは、状態検出部１Ｅと、可変電圧出力部２Ｅと、ＶＯＡ電流制御部３Ｅと、演算部４とを備えている。ＶＯＡ電流制御部３Ｅは、ＶＯＡ電流モニタ部３Ｅａを含む。状態検出部１Ｅ、可変電圧出力部２Ｅ、およびＶＯＡ電流制御部３Ｅの構成は、図４に示す電流制御回路１０Ｃを構成している対応する要素と同じ構成でもよい。
【００６６】
可変光減衰装置２００の動作について説明する。可変光減衰装置２００に光信号Ｌ６が入力されると、光カプラ１０１は、その光信号Ｌ６の一部をＰＤモニタ部１０２へモニタ光として分岐しつつＶＯＡ２０１へ透過させる。ＶＯＡ２０１は、ＶＯＡ電流制御回路１０Ｅから駆動電流を供給されて、光信号Ｌ６を所定の強度に減衰させて、光カプラ１０６へ出力する。光カプラ１０６は、減衰された光信号の一部をＰＤモニタ部１０７へモニタ光として分岐しつつ、減衰光信号Ｌ７として外部に出力する。
【００６７】
演算部４は、光信号Ｌ６および減衰光信号Ｌ７の光強度のモニタ結果を用いて、ＶＯＡ２０１による光信号Ｌ６の減衰量を所望の値に調整することができる。
【００６８】
本実施の形態６に係る可変光減衰装置２００では、ＶＯＡ電流制御回路１０Ｅは、電流制御回路１０Ｃと同様に作用することによって、可変光減衰装置２００およびＶＯＡ２０１が定常動作状態で動作するときには、可変電圧出力部２Ｅは、低消費電力状態で動作できるような印加電圧を出力する。一方、光信号Ｌ６の強度がたとえば図６のような所定の変動をし、過渡的状況が発生している場合は、可変電圧出力部２Ｅは、瞬時に過渡応答に対応する電流をＶＯＡ２０１に流すことができる印加電圧を出力する。これによって、可変光減衰装置２００およびＶＯＡ２０１は適切な過渡動作状態で動作することができる。
【００６９】
なお、演算部４の記憶部に、可変光減衰装置２００への光信号Ｌ６の入力の状態と、供給電流または減衰量などの制御対象物（ＶＯＡ２０１）のパラメータと、それに対する印加電圧との関係を表すテーブルデータを格納しておいて、これを参照することによって、最適な印加電圧を出力することができる。
【００７０】
ここで、本発明の実施例として、本実施の形態５に係る光増幅装置と同様の構成の光増幅装置を作製した。また、比較例１として、実施例とほぼ同様の構成であるが、ＬＤの印加電圧を、過渡動作状態に対応できる電圧とした光増幅装置を作製した。比較例２として、実施例とほぼ同様の構成であるが、ＬＤの印加電圧を、低消費電力動作に適した電圧とした光増幅装置を作製した。そして、これらの光増幅装置に関して、過渡応答特性を測定した。また、実施例の光増幅装置については、定常動作状態時と過渡動作状態時でのＬＤの駆動電流および消費電力を測定した。
【００７１】
過渡応答特性の実験は、入力する光信号のレベルを−１６ｄＢｍから０ｄＢｍに変動させるか、０ｄＢｍから−１６ｄＢｍに変動させた。これによって、光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐにおける入力する光信号のレベルの変動を模擬した。また、比較例１では、印加電圧（ＬＤのバイアス電圧）は＋５Ｖとした。比較例２では、印加電圧は＋２．１Ｖとした。実施例では、印加電圧は２．１Ｖ〜＋５Ｖであった。
【００７２】
図８は、過渡応答特性を示す図である。図８（ａ）は比較例１のＡｄｄ状態、図８（ｂ）は比較例１のＤｒｏｐ状態、図８（ｃ）は比較例２のＡｄｄ状態、図８（ｄ）は比較例２のＤｒｏｐ状態、図８（ｅ）は実施例のＡｄｄ状態、図８（ｆ）は実施例のＤｒｏｐ状態、をそれぞれ示している。また、各図の左側に示してある１、２、４の番号は波形の番号をしており、波形１は入力光信号レベル、波形２は状態検出部の出力レベル、波形４は光増幅装置から出力される光信号のレベルを示している。なお、各波形のレベルは相対値で示してある。
【００７３】
図８が示すように、比較例１の光増幅装置は、過渡応答特性は良好であったが、ＬＤに流れる電流値が最大値、最小値とも小さく、消費電力が大きかった。一方、比較例２の光増幅装置は、ＬＤに流れる電流値は最大値、最小値とも小さかったが、図８（ｃ）のＡｄｄ状態において、波形４に示すように出力光信号レベルが低下し、十分な過渡応答特性が得られなかった。
【００７４】
これに対して、実施例の光増幅装置は、ＬＤに流れる電流値の最大値が十分な大きさのため過渡応答特性が良好であり、かつ最小値は小さいため低消費電力であった。
【００７５】
図９は、実施例の光増幅装置の定常動作状態時および過渡動作状態時におけるＬＤの電流と消費電力との関係を示す図である。図９に示すように、いずれの駆動電流に対しても、定常動作状態時には、より低い消費電力となった。また、過渡動作状態時では、数十μｓの時間オーダーで強度が変動する光信号に対しても応答する光増幅特性が得られた。
【００７６】
なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  状態検出部
１Ｃａ  光変動検出回路
２、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ  可変電圧出力部
２Ｃａ  電圧出力切替回路
２Ｃｂ  可変電圧出力回路
３  電流制御部
３Ｃ、３Ｄ  ＬＤ電流制御部
３Ｃａ  ＬＤ電流制御回路
３Ｃｂ  ＦＥＴ
３Ｃｃ  ＬＤ電流モニタ回路
３Ｄａ  ＬＤ電流モニタ部
３Ｅ  ＶＯＡ電流制御部
３Ｅａ  ＶＯＡ電流モニタ部
４、４Ｂ  演算部
４Ｂａ  記憶部
５  光検出器
６  抵抗
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ  電流制御回路
１００  光増幅装置
１０１、１０６  光カプラ
１０２、１０７  ＰＤモニタ部
１０２ａ、１０７ａ  ＰＤ
１０３  ＬＤ
１０４  ＷＤＭ光カプラ
１０５  増幅用光ファイバ
２００  可変光減衰装置
２０１  ＶＯＡ
Ｌ１  光
Ｌ２  レーザ光
Ｌ３、Ｌ６  光信号
Ｌ４  励起光
Ｌ５  増幅光信号
Ｌ７  減衰光信号
Ｏ、ＯＣ  制御対象
Ｓ１  情報
Ｓ２  電圧指示値
Ｓ３  電流指示値
Ｓ４  電流値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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