(57)【要約】【課題】過渡的な変動に対する光出力の変化の抑制と、出力光レベルの設定値の切り替え時における安定性とを回路を切り替えることなく同時に対応すること。【解決手段】制御回路付き光モジュールの光学装置１において、光カプラ１２、ＰＤモニタ部１４、誤差増幅部１６、ＬＤ駆動部１５、および光カプラ１３によって、光増幅部１１に対して時定数Ｔ1が比較的小さい高速フィードバックループを構成する。光カプラ１２、ＰＤモニタ部１４、ＬＤ電流設定部１７、誤差増幅部１６、ＬＤ駆動部１５、および光カプラ１３によって、光増幅部１１に対して時定数Ｔ2が時定数Ｔ1に比して大きい低速フィードバックループを構成する。一般的な光学装置の光増幅部や光減衰器に対して複数のフィードバックループを設け、これらのうちの２つのフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2において、Ｔ1＜Ｔ2が成立するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の応答時定数を有する光モジュールにおける光出力パワーを検知し、前記検知した光出力パワーに従って制御回路によって前記光モジュールの光出力をフィードバック制御する光モジュールの制御方法において、
前記制御回路が、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとを含む複数のフィードバックループを有し、前記第１のフィードバックループの時定数を、前記第２のフィードバックループの時定数未満にする
ことを特徴とする光モジュールの制御方法。
【請求項２】
前記第２のフィードバックループの時定数が、前記第１のフィードバックループの時定数の１０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの制御方法。
【請求項３】
前記第１のフィードバックループの時定数が、前記光モジュールに入力する入力光パワーの過渡変動に対する前記出力光パワーの変動を抑制可能な時定数に設定されているとともに、前記第２のフィードバックループの時定数が、前記出力光パワーの設定値切り替え時に前記出力光パワーを安定化可能な時定数に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュールの制御方法。
【請求項４】
前記第１のフィードバックループをアナログ制御回路により構成し、前記第２のフィードバックループをデジタル制御回路により構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュールの制御方法。
【請求項５】
前記光モジュールが光増幅器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光モジュールの制御方法。
【請求項６】
前記光モジュールが光可変減衰器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光モジュールの制御方法。
【請求項７】
所定の応答時定数を有する光モジュールと、前記光モジュールにおける光出力パワーを検知し、前記光出力パワーに従って前記光モジュールの光出力をフィードバック制御する制御回路とを有する光学装置において、
前記制御回路が、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとを含む複数のフィードバックループを有し、前記第１のフィードバックループの時定数が、前記第２のフィードバックループの時定数未満である
ことを特徴とする光学装置。
【請求項８】
前記第２のフィードバックループの時定数が、前記第１のフィードバックループの時定数の１０倍以上であることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記第１のフィードバックループがアナログ制御回路からなり、前記第２のフィードバックループがデジタル制御回路からなることを特徴とする請求項７または８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記光モジュールが光増幅器であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記光モジュールが光可変減衰器であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光モジュールの制御方法および光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光モジュールの制御方法については、特許文献１，２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、入力光モニタや出力光モニタなどの１つのモニタ対象について１つのループを構成して制御を行う、光増幅器の制御方法が記載されている。図１１Ａおよび図１１Ｂはいずれも、特許文献１に記載された光学装置における、アナログ制御回路およびデジタル制御回路を用いた基本的構成のブロック図である。
【０００４】
図１１Ａに示すように、従来技術によるアナログ制御回路を用いた光学装置１１０は、増幅光ファイバで構成される光増幅部１１１、光カプラ１１２，１１３、フォトディテクタ（ＰＤ）１１４ａを備えたＰＤモニタ部１１４、および励起光源であるポンプレーザダイオード（ポンプＬＤ）１１５ａを備えたＬＤ駆動部１１５と、アナログ制御回路であるＬＤ電流設定部１１６および誤差増幅部１１７とを有する。この光学装置１１０においては、光学装置１１０からの出力光の強度を一定レベルにするために、アナログ制御回路によってループが１つのフィードバック制御が行われる。
【０００５】
また、図１１Ｂに示すように、従来技術によるデジタル制御回路を用いた光学装置１２０は、光学装置１１０のＬＤ電流設定部１１６および誤差増幅部１１７の代わりに、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１２６ａ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１２６ｂ、メモリ１２６ｃ、およびＬＤ電流設定部１２６ｄを有するデジタル制御部１２６を備える。なお、光増幅部１２１、光カプラ１２２，１２３、ＰＤ１２４ａを備えたＰＤモニタ部１２４、およびポンプＬＤ１２５ａを備えたＬＤ駆動部１２５についてはそれぞれ、光学装置１１０の対応する要素と同様である。この光学装置１２０においては、光学装置１２０からの出力光の強度を一定レベルにするために、デジタル制御回路であるデジタル制御部１２６によって、ループが１つのフィードバック制御が行われる。
【０００６】
また、特許文献２には、２つのフィードバックループを有し、２つのモニタ対象のそれぞれについて１つのループでフィードバック制御を行う光学装置の構成が記載されている。これらの２つのフィードバックループにおけるモニタ対象はそれぞれ、光学装置からの出力光強度およびポンプＬＤの駆動電流値である。図１２は、特許文献２に記載された光学装置の基本的構成のブロック図である。
【０００７】
図１２に示すように、特許文献２に記載された光学装置１３０は、光増幅部１３１、光カプラ１３２，１３３、ＰＤ１３４ａを備えたＰＤモニタ部１３４、ポンプＬＤ１３５ａを備えたＬＤ駆動部１３５、およびＬＤ電流モニタ部１３６と、ＣＰＵ１３７ａ、メモリ１３７ｂ、およびＬＤ電流設定部１３７ｃを備えたデジタル制御部１３７とを有する。この光学装置１３０においては、モニタリングの対象となる一方が光学装置１３０からの出力光強度であり、他方がポンプＬＤ１３５ａの駆動電流値となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２８２１９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３５８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された制御方法においては、フィードバック制御のループが１つである。そのため、互いに時定数が異なる事象が発生した場合に安定したフィードバック制御を行うことが困難であった。例えば、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性を確保しつつ、入力光レベルの過渡変動に対する出力光レベルの変動を抑制するのは困難であった。
【００１０】
具体的に、特許文献１に記載の技術では、出力光レベルの設定値の切り替え時にオーバーシュートなどの不安定な状態の発生を抑制するために、フィードバックループの時定数を比較的大きくする調整を行う。ところが、この場合には、ファイバーハンドリングなどによる５ｄＢ／ｍｓ程度の入力光レベルの変動といった過渡的変動に対する出力光レベルの変化の抑制が困難になる。
【００１１】
反対に、フィードバックループの時定数を比較的小さくすれば、過渡的変動に対する出力光レベルの変化の抑制が可能になる。ところが、この場合には、出力光レベルの設定値の切り替え時にオーバーシュートが発生するなどの不安定な状態、さらには発振が発生する。このような不安定な状態が発生しうる光ファイバ増幅器で多段増幅の光増幅システムを構築した場合、出力光レベルの設定値の切り替え時のオーバーシュートによって後段の光ファイバ増幅器での出力光レベルが極めて大きくなり、受光部に悪影響を与える可能性がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載された制御方法においては、２つのフィードバックループの役割が互いに異なっている。そのため、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性と入力光レベルの過渡変動に対する出力光レベルの変動の抑制との両方に対応できるものではなかった。
【００１３】
具体的には、特許文献２に記載された２つのフィードバックループを備えた構成において、２つのフィードバックループのモニタの対象は、一方が光ファイバ増幅器の出力光強度、他方が励起光源の駆動電流値である。励起光源の駆動電流値に対するフィードバック制御は、励起光の強度を安定させるためなので、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性と入力光レベルの過渡変動に対する出力光レベルの変動の抑制とには寄与しない。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、入力光の過渡的な変動に対する光出力の変化の抑制と、出力光レベルの設定値の切り替え時における安定性の確保とを、回路を切り替えることなく同時に対応することができる光モジュールの制御方法および光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る光モジュールの制御方法は、所定の応答時定数を有する光モジュールにおける光出力パワーを検知し、検知した光出力パワーに従って制御回路によって光モジュールの光出力をフィードバック制御する光モジュールの制御方法において、制御回路が、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとを含む複数のフィードバックループを有し、第１のフィードバックループの時定数を、第２のフィードバックループの時定数未満にすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光モジュールの制御方法は、上記の発明において、第２のフィードバックループの時定数が、第１のフィードバックループの時定数の１０倍以上であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光モジュールの制御方法は、上記の発明において、第１のフィードバックループの時定数が、光モジュールに入力する入力光パワーの過渡変動に対する出力光パワーの変動を抑制可能な時定数に設定されているとともに、第２のフィードバックループの時定数が、出力光パワーの設定値切り替え時に出力光パワーを安定化可能な時定数に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光モジュールの制御方法は、上記の発明において、第１のフィードバックループをアナログ制御回路により構成し、第２のフィードバックループをデジタル制御回路により構成することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光モジュールの制御方法は、上記の発明において、光モジュールが光増幅器であることを特徴とする。また、本発明に係る光モジュールの制御方法は、上記の発明において、光モジュールが光可変減衰器であることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光学装置は、所定の応答時定数を有する光モジュールと、光モジュールにおける光出力パワーを検知し、光出力パワーに従って光モジュールの光出力をフィードバック制御する制御回路とを有する光学装置において、制御回路が、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとを含む複数のフィードバックループを有し、第１のフィードバックループの時定数が、第２のフィードバックループの時定数未満であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る光学装置は、上記の発明において、第２のフィードバックループの時定数が、第１のフィードバックループの時定数の１０倍以上であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る光学装置は、上記の発明において、第１のフィードバックループがアナログ制御回路からなり、第２のフィードバックループがデジタル制御回路からなることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る光学装置は、上記の発明において、光モジュールが光増幅器であることを特徴とする。また、本発明に係る光学装置は、上記の発明において、光モジュールが光可変減衰器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る光モジュールの制御方法および光学装置によれば、時定数の比較的小さいフィードバックループによって過渡的な変動に対する光出力の変化を抑制するとともに、このフィードバックループより時定数が大きい他のフィードバックループによって出力光レベルの設定値の切り替え時における安定性を確保することができるので、過渡的な変動に対する光出力の変化の抑制と出力光レベルの設定値の切り替え時における安定性とを、回路を切り替えずに同時に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による光学装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ファイバーハンドリング時の入力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態による光学装置を用いた場合のファイバーハンドリング時の出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施形態による光学装置を用いた場合のファイバーハンドリング時の出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図４Ａ】図４Ａは、ファイバーハンドリング時の入力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、従来技術による光学装置を用いた場合のファイバーハンドリング時の出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、ファイバーハンドリング時の入力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、従来技術による光学装置を用いた場合のファイバーハンドリング時の出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施形態による光学装置を用いた場合の出力光レベル設定値の切り替え時における出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、従来技術による光学装置を用いた場合の出力光レベル設定値の切り替え時における出力光パワーの計測波形の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態による光学装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態による光学装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態による光学装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施形態による光学装置の構成を示すブロック図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、従来技術によるアナログ制御回路を用いた１ループのフィードバック制御を行う光学装置を示すブロック図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、従来技術によるデジタル制御回路を用いた１ループのフィードバック制御を行う光学装置を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、従来技術による異なるモニタ対象の２ループのフィードバック制御を行う光学装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００２７】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態による光学装置について説明する。図１は、第１の実施形態による光学装置を示す。
【００２８】
図１に示すように、この第１の実施形態による光学装置１は、光増幅部１１、光カプラ１２，１３、ＰＤモニタ部１４、およびＬＤ駆動部１５と、アナログ制御回路である誤差増幅部１６およびＬＤ電流設定部１７とを有する。
【００２９】
光学装置１において、光増幅部１１を励起する励起光を出力するための半導体レーザからなるポンプＬＤ１５ａはＬＤ駆動部１５が駆動する。ＬＤ駆動部１５は、誤差増幅部１６から供給される電気信号に基づいて、ポンプＬＤ１５ａが出力する励起光の光出力パワーを制御する。ポンプＬＤ１５ａは出力した励起光を光カプラ１３に出力する。光カプラ１３は、ＬＤ駆動部１５が出力した励起光を光増幅部１１に合波させる。これにより、光増幅部１１は、入力された信号光を所望の利得で増幅するように励起される。
【００３０】
光増幅手段としての光増幅部１１は、例えばエルビウムのイオンを添加した増幅光ファイバから構成され、入力された信号光を光増幅して出力する。光増幅部１１の利得は、ＬＤ駆動部１５から入力される励起光の強度の変化に対して所定の応答時定数、具体的には、例えば数ｍｓ程度で応答する。また、光増幅部１１に入力される信号光の波長は、光増幅部１１の増幅帯域内の波長であり、例えば１５３０〜１６２０ｎｍである。光カプラ１２は、光増幅部１１から入力された信号光を所定の方向（図１中左側）に出力するとともに、入力された信号光の一部を１／１０〜１／１００程度の分岐比で分岐させて、ＰＤモニタ部１４に供給する。
【００３１】
ＰＤモニタ部１４は、光信号を電気信号に変換するＰＤ１４ａを備える。ＰＤ１４ａは、光カプラ１２が分岐した信号光の一部を受光すると電気信号に変換して増幅する。ＰＤモニタ部１４は、ＰＤ１４ａに入力された光カプラ１２からの信号光の強度の検出値に応じた、ＰＤモニタ信号を出力する。
【００３２】
ＰＤモニタ部１４が出力したＰＤモニタ信号は、誤差増幅部１６に供給されるとともにＬＤ電流設定部１７に供給される。ＬＤ電流設定部１７は、供給されたＰＤモニタ信号に応じてポンプＬＤ１５ａに供給するＬＤ電流値を設定して、ＬＤ電流値に対応したＬＤ電流設定信号を出力する。ＬＤ電流設定部１７は、出力したＬＤ電流設定信号を誤差増幅部１６に供給する。誤差増幅部１６は、ＰＤモニタ部１４から供給されたＰＤモニタ信号と、ＬＤ電流設定部１７から供給されたＬＤ電流設定信号とに基づいて、それらの差を増幅させて電気信号としてＬＤ駆動部１５に供給する。
【００３３】
そして、この第１の実施形態においては、ＰＤモニタ部１４、誤差増幅部１６、およびＬＤ電流設定部１７によって制御回路が構成される。また、光増幅部１１およびＬＤ駆動部１５によって、制御回路によって制御される光モジュールが構成される。
【００３４】
以上のように構成された制御回路付き光モジュールである光学装置１において、ＰＤモニタ部１４、誤差増幅部１６、およびＬＤ駆動部１５によって、光増幅部１１の応答時定数に対して時定数Ｔ1が比較的小さい第１のフィードバックループとしての高速フィードバックループが構成されている。また、光学装置１において、ＰＤモニタ部１４、ＬＤ電流設定部１７、誤差増幅部１６、およびＬＤ駆動部１５によって、時定数Ｔ1に比して大きい時定数Ｔ2の第２のフィードバックループとしての低速フィードバックループが構成されている。ここで、高速フィードバックループの時定数Ｔ1は、例えばファイバーハンドリングなどによる入力光変動に対応するものであり、この場合、その時定数Ｔ1は入力光変動の過渡時間（例えば１ｍｓ）に対して１／１０以下であることが望ましい。また、低速フィードバックループ時定数Ｔ2は、設定値を変化させるときの時定数である例えば数百ｍｓに対して１／１０以下の小さい値である数ｍｓ程度にすることが望ましい。
【００３５】
すなわち、この光学装置１においては、制御回路および光モジュールの組み合わせによって、複数のフィードバックループが構成され、具体的には２つのフィードバックループが構成されている。そして、第１のフィードバックループの時定数Ｔ1と第２のフィードバックループの時定数Ｔ2とにおいて、Ｔ1＜Ｔ2が成立するように構成されている。
【００３６】
本発明者は、以上のように構成された、１つのモニタリングの対象に対して時定数が異なる２つフィードバックループによる制御を行う光学装置１と、従来の、１つのモニタリングの対象に対して１つのフィードバックループによる制御を行う光学装置とを用いて、入力光パワーおよび出力光パワーの測定を行った。図２Ａは、ファイバーハンドリング時において入力される信号光の入力光パワーの計測波形の一例である。同様に、図４Ａ、図５Ａは、ファイバーハンドリング時に光学装置に入力される信号光の入力光パワーの計測波形の一例である。なお、ファイバーハンドリングとは、光学装置の入力側に接続された光ファイバをハンドリングすることを意味する。そして、このファイバーハンドリングによって光学装置に入力される信号光の入力光パワーは、図２Ａ、図４Ａ、および図５Ａに示すように変動することが想定される。
【００３７】
また、図２Ｂおよび図３はそれぞれ、図２Ａに示す入力光パワーの信号光が入力された場合において、第１の実施形態における低速フィードバックループの時定数Ｔ2を固定して高速フィードバックループの時定数Ｔ1を変えた場合の、光学装置１から出力される出力光パワーの計測波形である。また、図４Ｂ、図５Ｂはそれぞれ、図４Ａ、図５Ａに示すような入力変動が生じている信号光を従来の光学装置に入力した場合の出力光パワーの計測波形である。
【００３８】
図２Ａから、光学装置１に入力される信号光の入力光パワーは、例えば、ファイバーハンドリングによって５．５ｄＢ程度の変動が生じる。これに対し、図２Ｂから、光学装置１からの出力光パワーが−１．３ｄＢ〜０．７ｄＢの２．０ｄＢ程度の出力変動に抑制されることが分かる。この場合、２つのフィードバックループの時定数の比（Ｔ2／Ｔ1）は１０倍未満になる。さらに、図３から、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を図２Ｂの場合に比して小さくすると、光学装置１からの出力光パワーはほぼ０ｄＢに抑制され、ファイバーハンドリング時における光出力の変化がより一層抑制されていることが分かる。この場合、時定数の比（Ｔ2／Ｔ1）は１０倍以上になる。ここで、２つのフィードバックループの時定数の比（Ｔ2／Ｔ1）については、出力変動の抑制に直接的に影響しないが、この比が小さいと発振などの制御不安定性が懸念されるため、制御安定化のためには時定数の比は大きくすることが望ましい。
【００３９】
一方、比較例として、従来の光学装置に入力される信号光の入力光パワーが、例えばファイバーハンドリング時などにおいて図４Ａや図５Ａに示すように変動する場合について説明する。この場合、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性を確保するためにフィードバックループの時定数を大きくすると、出力光パワーはそれぞれ図４Ｂや図５Ｂに示すように、入力変動がほとんどそのまま出力変動に反映される。このように、従来の光学装置においては、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性を確保しようとすると、例えばファイバーハンドリングなどによる入力変動に対する出力変動がほとんど抑制されないことが分かる。すなわち、図４Ａと図４Ｂとの対比、および図５Ａと図５Ｂとの対比から、従来の１つのモニタ対象に対して１つのフィードバックループによる制御を行っている光学装置においては、光学装置からの出力光パワーの出力変動がほとんど抑制されないことが分かる。
【００４０】
また、本発明者は、出力光レベルの設定値の切り替え時における光学装置から出力される信号光パワーを確認した。図６Ａは、第１の実施形態による光学装置１の出力光パワーの計測波形であり、図６Ｂは、従来の光学装置において、例えばファイバーハンドリングによる入力変動に対する出力変動を抑制するためにフィードバックループの時定数を小さくした場合の出力光パワーの計測波形である。
【００４１】
図６Ａに示すように、時刻Ｔ０において、トリガ信号に基づいて、出力光パワーの設定値を例えば７ｄＢｍから１０ｄＢｍに増加させた場合、従来の光学装置を用いると、図６Ｂに示すように、出力光パワーが大きく変動する問題があることが分かる。これに対し、図６Ａから、第１の実施形態による光学装置１によれば、出力光パワーを大きく変動させることなくオーバーシュートを抑制して出力光パワーをなめらかに変更できることが分かる。
【００４２】
（実施例）
次に、以上のように構成された光学装置１を用いて、高速フィードバックループの時定数Ｔ1と低速フィードバックループの時定数Ｔ2との比を種々変えた実施例について説明する。
【００４３】
（第１の実施例）
まず、第１の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を２２μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓ（＝１．０ｍｓ）とする。このとき、高速フィードバックループと低速フィードバックループとにおける時定数の比（Ｔ2／Ｔ1）は、４５．５となる。この条件で本発明者が光学装置１における制御安定性および出力変動について確認したところ、出力光レベルの設定値の切り替え時における制御安定性を確保しつつ入力光の過渡的な変動に対する出力変動についても図３に示すように抑制できることが確認された。
【００４４】
（第２の実施例）
また、第２の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を２．２μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓとする。このとき、２つのフィードバックループの時定数の比は、Ｔ2／Ｔ1＝４５４．５となる。この条件で本発明者が制御安定性および出力変動について確認したところ、出力光レベルの設定値の切り替え時における制御安定性を確保しつつ入力光の過渡的な変動に対する出力変動についても図３に示すように抑制できることが確認された。
【００４５】
（第３の実施例）
また、第３の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を２２０μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓとする。このとき、２つのフィードバックループの時定数の比は、Ｔ2／Ｔ1＝４．５となる。この条件で本発明者が制御安定性および出力変動について確認したところ、制御安定性は第１および第２の実施例の場合よりやや悪化し若干のふらつきがあったが、発振する状況にはならず、問題ない程度であることが確認された。また、出力変動についても第１および第２の実施例と比較すると若干大きくなるが、従来技術に比して出力変動が小さくなることが確認された。
【００４６】
（第４の実施例）
また、第４の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を１２３．２μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓとする。このとき、２つのフィードバックループの時定数の比は、Ｔ2／Ｔ1＝８．１となる。この条件で本発明者が制御安定性および出力変動について確認したところ、制御安定性は第１および第２の実施例の場合よりやや悪化し若干のふらつきがあったが、発振する状況にはならず、問題ない程度であることが確認された。また、出力変動についても第１および第２の実施例と比較すると若干大きくなるが、従来技術に比して出力変動が小さくなることが確認された。
【００４７】
（第５の実施例）
また、第５の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を６６μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓとする。このとき、２つのフィードバックループの時定数の比は、Ｔ2／Ｔ1＝１５．２となる。この条件で本発明者が制御安定性および出力変動について確認したところ、制御安定性は第１および第２の実施例の場合よりやや悪化し若干のふらつきがあったが、発振する状況にはならず、問題ない程度であることが確認された。一方で、出力変動については、第１および第２の実施例と同様に抑制できることが確認された。
【００４８】
（第６の実施例）
また、第６の実施例として、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を４４μｓ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を１０００μｓとする。このとき、２つのフィードバックループの時定数の比は、Ｔ2／Ｔ1＝２２．７となる。この条件で本発明者が制御安定性および出力変動について確認したところ、制御安定性を確保しつつ出力変動についても第１および第２の実施例と同様に抑制できることが確認された。
【００４９】
本発明者は、以上の第１〜第６の実施例の結果に基づいてさらに検討を行った。その結果、出力変動については、時定数Ｔ2を１０００μｓ（１ｍｓ）とした場合、高速フィードバックループの時定数Ｔ1を小さくして、２つのフィードバックループの時定数の比Ｔ2／Ｔ1が１５．２以上になれば、出力変動が±１ｄＢ以内の範囲に収まることが確認された。本発明者の知見によれば、ファイバーハンドリング等の過渡現象による出力変動は、高速フィードバックループの時定数Ｔ1の適切な設定によって抑制できる。そして、本発明者が種々検討を行ったところ、低速フィードバックループの時定数Ｔ2を固定した場合に、時定数の比が小さいと発振などの制御不安定性が懸念されるため、制御安定化のために比を大きくすることが望ましく、結果として時定数の比Ｔ2／Ｔ1を、実施形態において設定した場合と同様に１０．０以上とすれば、発振などの制御不安定性が抑制されることが確認された。したがって、実施例からも低速フィードバックループの時定数Ｔ2は高速フィードバックループの時定数Ｔ1の１０倍以上にするのが好ましいことが確認された。
【００５０】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、入力光パワーおよび出力光パワーをモニタして励起光源を制御するフィードバック制御を行う制御回路を用いて、入力光レベルおよび出力光レベルの光学特性に従って複数のフィードバックループを制御し、それらの時定数において、複数のフィードバックループの少なくとも１つの第１のフィードバックループを比較的時定数が小さい高速のフィードバックループとし、他の少なくとも１つの第２のフィードバックループを高速のフィードバックループの時定数より大きい時定数の低速のフィードバックループにしていることにより、過渡応答による出力光レベルの変動を抑制することができるとともに、出力光レベルの設定値の切り替え時の安定性を確保することが可能となる。
【００５１】
（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７は、本発明の第２の実施形態による光学装置２を示すブロック図である。
【００５２】
図７に示すように、第２の実施形態による光学装置２は、光増幅部２１、光カプラ２２，２３、ＰＤ２４ａを備えたＰＤモニタ部２４、およびポンプＬＤ２５ａを備えたＬＤ駆動部２５と、ＣＰＵ２６ａ、メモリ２６ｂ、およびＬＤ電流設定部２６ｃを備えたデジタル制御回路からなるデジタル制御部２６とを有する。
【００５３】
この光学装置２は、第１の実施形態の光学装置１と異なり、制御回路としてアナログ制御回路の代わりにデジタル制御部２６を備える。デジタル制御部２６のＣＰＵ２６ａおよびメモリ２６ｂは、デジタル演算処理を行うための処理手段である。デジタル制御部２６においては、外部から供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２６ａが演算処理する。デジタル制御部２６において、ＬＤ電流設定部２６ｃは、第１の実施形態のＬＤ電流設定部１７と同様の処理を行って、ＬＤ電流設定値を演算して生成し、デジタル信号のＬＤ電流設定値をアナログ信号に変換してＬＤ駆動部２５に供給する。
【００５４】
また、デジタル制御部２６は、ＣＰＵ２６ａおよびメモリ２６ｂなどによって、光学装置２の構成部品の温度特性に依存して変化し得るモニタ値や制御値の差分をメモリ２６ｂに保存する。さらに、デジタル制御部２６は、ＣＰＵ２６ａおよびメモリ２６ｂによって、フィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2をプログラマブルに設定可能に構成されている。これにより、デジタル制御部２６は、光増幅部２１の応答時定数に対して時定数Ｔ1が比較的小さい高速フィードバックループと、時定数Ｔ1より大きい時定数Ｔ2の低速フィードバックループとを制御する。そして、デジタル制御部２６が、複数、具体的には２つのフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2において、Ｔ1＜Ｔ2が成立するように制御する。
【００５５】
また、その他の構成である、光増幅部２１、光カプラ２２，２３、ＰＤ２４ａ、ＰＤモニタ部２４、ポンプＬＤ２５ａ、およびＬＤ駆動部２５については、第１の実施形態の対応する要素と同様なので説明を省略する。そして、この第２の実施形態においては、光増幅部２１およびＬＤ駆動部２５によって光モジュールが構成され、ＰＤモニタ部２４およびデジタル制御部２６によって制御回路が構成されている。
【００５６】
以上説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、アナログ制御回路の代わりにデジタル制御回路を採用していることにより、第１の実施形態のようなアナログ制御回路の構成のみでは対応が困難な、温度補正を含めた出力光パワーの安定性を確保できる。また、デジタル制御部２６において、光学装置２の構成部品の温度特性に依存して変化し得るモニタ値や制御値の差分をメモリ２６ｂに保存していることにより、周囲温度に応じた補正を行うことが可能になる。さらに、複数のフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2についても、それぞれの時定数をプログラマブルに設定できるので、時定数を変更する場合にも部品を変更することなく容易に対応できる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態による光学装置３を示すブロック図である。
【００５８】
図８に示すように、第３の実施形態による光学装置３は、光増幅部３１、光カプラ３２，３３、ＰＤ３４ａを備えたＰＤモニタ部３４、およびポンプＬＤ３５ａを備えたＬＤ駆動部３５を有する。また、光学装置３は、デジタル制御回路としてのＣＰＵ３６ａ、メモリ３６ｂおよびＬＤ電流設定部３６ｃを備えたデジタル制御部３６と、アナログ制御回路としての誤差増幅部３７とを有する。
【００５９】
そして、光学装置３において、ＰＤモニタ部３４、誤差増幅部３７、およびＬＤ駆動部３５によって、光増幅部３１の応答時定数に対して時定数Ｔ1が比較的小さい高速フィードバックループが構成されている。また、光学装置３において、ＰＤモニタ部３４、デジタル制御部３６、誤差増幅部３７、およびＬＤ駆動部３５によって、時定数Ｔ1に比して大きい時定数Ｔ2の低速フィードバックループが構成されている。すなわち、この光学装置１においては、複数、具体的には２つのフィードバックループを有し、それらのフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2において、Ｔ1＜Ｔ2が成立するように構成されている。
【００６０】
また、光増幅部３１、光カプラ３２，３３、ＰＤ３４ａ、ＰＤモニタ部３４、ポンプＬＤ３５ａ、ＬＤ駆動部３５、および誤差増幅部３７については、第１の実施形態の対応する要素と同様なので、説明を省略する。デジタル制御部３６の構成については、第２の実施形態のデジタル制御部２６と同様の構成である。
【００６１】
また、一般的に、高速の制御にデジタル制御を用いると消費電力が高くなり電子部品に要するコストも高くなる点、および温度補正を含めた出力光パワーの安定性を確保するためには必ずしも高速制御は必要ない点から、高速の制御にはアナログ制御回路を採用するのが好ましい。そこで、この第３の実施形態による光学装置３は、第１の実施形態によるアナログ回路からなるＬＤ電流設定部１７のみを、ＬＤ電流設定部３６ｃを備えたデジタル制御部３６に換えた構成を採用する。その他の構成については、第１および第２の実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００６２】
以上説明した第３の実施形態によれば、光増幅部３１に対して２つのフィードバックループを備え、それらのフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2において、Ｔ1＜Ｔ2が成立するように構成していることにより、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この第３の実施形態においては、時定数Ｔ1が小さい高速フィードバックループをアナログ制御回路によって構成し、時定数Ｔ1より大きい時定数Ｔ2の低速フィードバックループをデジタル制御回路によって構成している。これにより、光学装置３において温度補正を含めた出力光パワーの安定性を確保できるとともに、比較的高速な制御を要する高速フィードバックループの制御を、ＦＰＧＡやＤＳＰを備えたデジタル制御回路で行う場合に比して、低コスト化および低消費電力化を実現できる。
【００６３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、本発明の第４の実施形態による光学装置４を示すブロック図である。
【００６４】
図９に示すように、第４の実施形態による光学装置４は、光信号を伝送する光ファイバ４１に挿入されたＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）４４ａを備えたＶＯＡ駆動部４４が設けられている。光学装置４はさらに、光カプラ４２、ＰＤ４５ａを備えたＰＤモニタ部４５、ＰＤ４６ａを備えたＰＤモニタ部４６、ＶＯＡ目標値設定部４７、および誤差増幅部４８を有する。
【００６５】
光学装置４において、ＶＯＡ駆動部４４は、入力された信号光に対して強度を減衰させて出力する。ＶＯＡ４４ａは、例えばマッハツェンダ型のものであり、内部に備えたヒータの温度を変化させて信号光の減衰量を変化させる。また、ＶＯＡ４４ａは、ヒータの駆動電圧の変化に対して、その減衰量が所定の応答時定数で応答する。また、ＶＯＡ４４ａに入力される信号光の波長は、例えば１５３０〜１６２０ｎｍである。
【００６６】
光カプラ４２、ＰＤ４５ａを備えたＰＤモニタ部４５、および誤差増幅部４８については、第１および第３の実施形態の対応する要素と同様なので、説明を省略する。 
【００６７】
ＰＤモニタ部４５が出力したＰＤモニタ信号は、誤差増幅部４８に供給されるとともにＶＯＡ目標値設定部４７に供給される。一方、光学装置４は、ＶＯＡ駆動部４４に対して信号光の入力側に光カプラ４３を備える。光カプラ４３は、入力される信号光を例えば１／１０〜１／１００の分岐比で分岐させて、ＰＤモニタ部４６のＰＤ４６ａに出力する。ＰＤモニタ部４６は、入力光パワーに応じたＰＤモニタ信号を出力して、ＶＯＡ目標値設定部４７に供給する。これにより、光学装置４は、入力光レベルおよび出力光レベルをモニタリングする。
【００６８】
そして、ＶＯＡ目標値設定部４７は、供給されたＰＤモニタ信号に応じて、その光損失が一定になる光損失一定制御を行うためのＶＯＡ目標値を設定して、ＶＯＡ目標値設定信号を出力する。ＶＯＡ目標値設定部４７が出力したＶＯＡ目標値設定信号は、誤差増幅部４８に供給される。誤差増幅部４８は、ＰＤモニタ部４５から供給されたＰＤモニタ信号と、ＶＯＡ目標値設定部４７から供給されたＶＯＡ目標値設定信号とに基づいて、それらの差を増幅させて電気信号として出力し、ＶＯＡ駆動部４４に供給する。ＶＯＡ駆動部４４は、誤差増幅部４８から供給される電気信号に基づいて、ＶＯＡ４４ａの減衰量を制御する。
【００６９】
また、この第４の実施形態においては、ＰＤモニタ部４５、ＶＯＡ目標値設定部４７、および誤差増幅部４８によって制御回路が構成され、光モジュールを構成するＶＯＡ駆動部４４を制御する。
【００７０】
そして、光学装置４において、ＰＤモニタ部４５、および誤差増幅部４８によって、ＶＯＡ４４ａの応答時定数に対して時定数Ｔ1が比較的小さい高速フィードバックループが構成されている。また、光学装置４において、ＰＤモニタ部４５、ＶＯＡ目標値設定部４７、および誤差増幅部４８によって、時定数Ｔ1に比して大きい時定数Ｔ2の低速フィードバックループが構成されている。すなわち、この光学装置４においては、ＶＯＡ４４ａに対して複数、具体的には２つのフィードバックループを有し、それらのフィードバックループの時定数Ｔ1，Ｔ2において、Ｔ1＜Ｔ2が成立している。
【００７１】
以上説明した第４の実施形態においては、第１の実施形態において光増幅器に適用した、時定数が互いに異なる複数のフィードバックループの制御をＶＯＡ４４ａに適用して、入力光レベルおよび出力光レベルをモニタリングしつつ、その光損失が一定になるように光損失一定制御を行い、過渡的な変動を抑制するための高速フィードバックループと、光損失を一定に制御するための低速フィードバックループとを備えているので、複数のフィードバックループを光増幅器の制御に適用した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第５の実施形態による光学装置２を示すブロック図である。
【００７３】
図１０に示すように、第５の実施形態による光学装置５は、光増幅部５１、光カプラ５２，５３，５４、ＰＤ５５ａを備えたＰＤモニタ部５５、ポンプＬＤ５６ａを備えたＬＤ駆動部５６、ＰＤ５７ａを備えたＰＤモニタ部５７と、アナログ回路である誤差増幅部５８およびＬＤ電流設定部５９とを有する。
【００７４】
この光学装置５は、第１の実施形態の光学装置１と異なり、入力する信号光を分岐する光カプラ５４と、ＰＤ５７ａを備えたＰＤモニタ部５７とをさらに備える。入力される信号光は、光カプラ５４によって例えば１／１０〜１／１００の分岐比で分岐してＰＤモニタ部５７のＰＤ５７ａに入力する。ＰＤモニタ部５７は、ＰＤ５７ａに入力した信号光の強度に応じたＰＤモニタ信号を出力して、ＬＤ電流設定部５９に供給する。
【００７５】
ＬＤ電流設定部５９には、ＰＤモニタ部５５からの出力の信号光に対応したＰＤモニタ信号と、ＰＤモニタ部５７からの入力の信号光に対応したＰＤモニタ信号とが供給される。ＬＤ電流設定部５９は、これらの２つのＰＤモニタ信号に応じて、光増幅部５１での増幅利得が一定になるように、ポンプＬＤ５６ａに供給する電流の電流値を設定して、ＬＤ電流設定信号を出力する。ＬＤ電流設定部５９は、出力したＬＤ電流設定信号を誤差増幅部５９に供給する。
【００７６】
また、その他の構成である、光増幅部５１、光カプラ５２，５３、ＰＤ５５ａ、ＰＤモニタ部５５、ポンプＬＤ５６ａ、ＬＤ駆動部５６、および誤差増幅部５８、並びに高速フィードバックループおよび低速フィードバックループについてはそれぞれ、第１の実施形態の対応する要素と同様なので、説明を省略する。そして、この第５の実施形態においては、光増幅部５１およびＬＤ駆動部５６によって光モジュールが構成されている。また、ＰＤモニタ部５５，５７、誤差増幅部５８、およびＬＤ電流設定部５９によって制御回路が構成されている。
【００７７】
以上説明した第５の実施形態によれば、入力する信号光のレベルと出力される信号光のレベルとをモニタリングして、その利得を一定にするような光利得一定制御を行っており、過渡的な変動を抑制するための時定数Ｔ1が比較的に小さい高速フィードバックループと、時定数Ｔ1より大きい時定数Ｔ2の低速フィードバックループとを備え、光学装置５が光学装置１と同様の構成を有していることにより、第１の実施形態における光出力一定制御と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００７９】
例えば上述の第４の実施形態において、光学装置４として、光カプラ４３およびＰＤ４６ａを備えたＰＤモニタ部４６を有しない構成を採用することも可能である。
【００８０】
また、例えば上述の実施形態においては、光学装置に、最も好ましい２つのフィードバックループを備えた構成を採用しているが、３つ以上のフィードバックループを備える構成を採用することも可能である。
【００８１】
また、モニタリングを行う対象を同一にすることなく、３つ以上のフィードバックループの構成にすることも可能である。この構成を例えば第１の実施形態に適用する場合、第１のフィードバックループは、ＡＣＣ回路などによって数１０（ｎｓ）の時定数で励起電流をモニタリングする。また、第２のフィードバックループを高速フィードバックループとして、アナログＡＬＣ回路などによって数１０（μｓ）の時定数で例えば光増幅部の出力をモニタリングする。さらに、第３のフィードバックループを低速フィードバックループとして、デジタルＡＬＣ回路などによって数１０（ｍｓ）の時定数で例えば光増幅部の出力をモニタリングする。
【符号の説明】
【００８２】
１，２，３，４，５  光学装置
１１，２１，３１，５１  光増幅部
１２，１３，２２，２３，３２，３３，４２，４３，５２，５３，５４  光カプラ
１４，２４，３４，４５，４６，５５，５７  ＰＤモニタ部
１４ａ，２４ａ，３４ａ，４５ａ，４６ａ，５５ａ，５７ａ  ＰＤ
１５，２５，３５，５６  ＬＤ駆動部
１５ａ，２５ａ，３５ａ，５６ａ  ポンプＬＤ
１６，３７，４８，５８  誤差増幅部
１７，２６ｃ，３６ｃ，５９  ＬＤ電流設定部
２６，３６  デジタル制御部
２６ａ，３６ａ  ＣＰＵ
２６ｂ，３６ｂ  メモリ
４１  光ファイバ
４４  ＶＯＡ駆動部
４７  ＶＯＡ目標値設定部
【図１】
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【図２Ａ】
2014053398.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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