(57)【要約】【課題】連続波発振動作時及び変調動作時のいずれであっても、簡単に光増幅装置における出力光パワーの低下を判定することができる方法を提供する。【解決手段】励起光源２０に供給される電流Ｉiを検出し、これを所定の時定数で時間平均して時間平均電流Ｉavを算出する。増幅用光ファイバ１２から出力される出力光パワーＰiを検出し、これを所定の時定数で時間平均して時間平均出力光パワーＰavを算出する。基準出力光パワーＰrと基準出力光パワーＰrファイバレーザ装置１から出力されるときに励起光源２０に供給される基準電流Ｉrとを用いて出力光パワー期待値Ｐex＝Ｉav×Ｐr／Ｉrを算出し、時間平均出力光パワーＰavと出力光パワー期待値Ｐexとを比較して、該比較結果に基づいてファイバレーザ装置１の出力光パワーの低下を判定する。【選択図】図１
2014187279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源からの励起光を用いて高パワーの光を出力する光増幅装置における出力光パワーの低下を判定する方法であって、
使用する最大の出力光パワー以上の所定の基準出力光パワーＰrが前記光増幅装置から出力されるときに前記励起光源に供給される基準電流Ｉrを取得し、
前記光増幅装置の動作時に前記励起光源に供給される電流Ｉiを検出し、
前記検出された電流Ｉiを所定の時定数で時間平均して時間平均電流Ｉavを算出し、
前記光増幅装置の動作時に前記光増幅装置から出力される出力光パワーＰiを検出し、
前記検出された出力光パワーＰiを前記所定の時定数で時間平均して時間平均出力光パワーＰavを算出し、
前記時間平均電流Ｉavと前記基準出力光パワーＰrと前記基準電流ＩrとからＰex＝Ｉav×Ｐr／Ｉrで表される出力光パワー期待値Ｐexを算出し、
前記時間平均出力光パワーＰavと前記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する、
ことを特徴とする光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項２】
前記時間平均出力光パワーＰavと前記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する際に、前記出力光パワー期待値Ｐexと前記時間平均出力光パワーＰavとの差（Ｐex−Ｐav）を算出し、当該差が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項３】
前記光増幅装置の連続波発振動作時における閾値電流をＩ1とすると、前記所定の閾値はＩ1×Ｐr／Ｉrで表されることを特徴とする請求項２に記載の光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項４】
前記時間平均出力光パワーＰavと前記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する際に、前記出力光パワー期待値Ｐexに対する前記時間平均出力光パワーＰavの比（Ｐav／Ｐex）を算出し、当該比が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項５】
前記光増幅装置の変調動作時における閾値電流をＩ2とすると、Ｐex'＝（Ｉav−Ｉ2）×Ｐr／（Ｉr−Ｉ2）で表される修正出力光パワー期待値Ｐex'を算出し、
前記出力光パワー期待値Ｐexに代えて該修正出力光パワー期待値Ｐex'を用いて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項６】
前記検出された電流Ｉiに応じて前記所定の閾値を変化させる、ことを特徴とする請求項１、２、４、又は５に記載の光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法。
【請求項７】
励起光源からの励起光を用いて高パワーの光を出力する光増幅装置と、
前記光増幅装置において使用する最大の出力光パワー以上の所定の基準出力光パワーＰrと、該基準出力光パワーＰrが出力されるときに前記励起光源に供給される基準電流Ｉrとを格納した記憶装置と、
前記励起光源に供給される電流Ｉiを検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出された電流Ｉiを所定の時定数で時間平均して時間平均電流Ｉavを算出する時間平均電流算出部と、
前記光増幅装置から出力される出力光パワーＰiを検出する出力光パワー検出器と、
前記出力光パワー検出部により検出された出力光パワーＰiを前記所定の時定数で時間平均して時間平均出力光パワーＰavを算出する時間平均出力光パワー算出部と、
前記時間平均電流算出部により算出された時間平均電流Ｉavと前記記憶装置に格納された基準出力光パワーＰr及び基準電流ＩrとからＰex＝Ｉav×Ｐr／Ｉrで表される出力光パワー期待値Ｐexを算出し、前記時間平均出力光パワー算出部により算出された時間平均出力光パワーＰavと前記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする光増幅システム。
【請求項８】
前記判定部は、前記出力光パワー期待値Ｐexと前記時間平均出力光パワーＰavとの差（Ｐex−Ｐav）を算出し、当該差が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定することを特徴とする請求項７に記載の光増幅システム。
【請求項９】
前記光増幅装置の連続波発振動作時における閾値電流をＩ1とすると、前記所定の閾値はＩ1×Ｐr／Ｉrで表されることを特徴とする請求項８に記載の光増幅システム。
【請求項１０】
前記判定部は、前記出力光パワー期待値Ｐexに対する前記時間平均出力光パワーＰavの比（Ｐav／Ｐex）を算出し、当該比が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定することを特徴とする請求項７に記載の光増幅システム。
【請求項１１】
前記判定部は、前記光増幅装置の変調動作時における閾値電流をＩ2とすると、Ｐex'＝（Ｉav−Ｉ2）×Ｐr／（Ｉr−Ｉ2）で表される修正出力光パワー期待値Ｐex'を算出し、前記出力光パワー期待値Ｐexに代えて該修正出力光パワー期待値Ｐex'を用いて前記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定することを特徴とする請求項７に記載の光増幅システム。
【請求項１２】
前記判定部は、前記所定の閾値を前記電流検出器により検出された電流Ｉiに応じて変化させることを特徴とする請求項７、８、１０、又は１１に記載の光増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅装置における出力光パワー低下の判定方法に係り、特に光増幅器やファイバレーザなどの光増幅装置からの出力光パワーが低下したことを判定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光増幅器やファイバレーザにおいては、内部に設けられた励起光源の故障や劣化あるいはその他の理由によりその出力光パワーが低下することがある。このような出力光パワーの低下を検出する方法として従来からいくつかの方法が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１には、励起光源からの光出力と予め記憶された基準励起光出力との差から励起光源の劣化を判定する方法が開示されている。この方法においては、光増幅器からの光出力から算出された光信号出力と予め決められた光出力目標値との出力差を求め、光増幅器からの光出力が光出力目標値になるように上記出力差に応じて励起光源の駆動電流を増加している。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、光出力目標値が一定であるため、ファイバレーザのように光出力が一定ではない動作（光出力の強度が変調される場合）には適用することができない。
【０００４】
また、特許文献２には、励起光のパワーの変化量に対する光増幅器の出力光のパワーの変化量が所定の寿命基準値以下になったときに光増幅器が劣化したと判断する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、励起光のパワーの変化量と出力光のパワーの変化量に基づいて光増幅器の劣化を判断しているため、出力光のパワーが一定に制御される連続波発振（ＣＷ）動作時には劣化を判断することができない。
【０００５】
さらに、特許文献３には、故障が発生しやすい融着部から不具合発生時に漏れ出すレーザ光を撮像手段により検出する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、撮像手段を配置するにあたって監視対象となる故障又は劣化しやすい箇所を予め決めておかねばならず、そのような箇所が多数存在する場合には複数の撮像手段が必要となる。また、この方法では、撮像手段に対応する特定の箇所における故障又は劣化しか検出することができない。さらに、ファイバレーザ本体の周りに撮像手段を配置するスペースが必要となるため、この方法は高密度実装に対して不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６５２９８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６３３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、連続波発振動作時及び変調動作時のいずれにおいても簡単に光増幅装置における出力光パワーの低下を判定することができる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、連続波発振動作時及び変調動作時のいずれにおいても簡単に光増幅装置における出力光パワーの低下を判定することができる光増幅システム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】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、励起光源からの励起光を用いて高パワーの光を出力する光増幅装置における出力光パワーの低下を判定する方法が提供される。この方法では、使用する最大の出力光パワー以上の所定の基準出力光パワーＰrが上記光増幅装置から出力されるときに上記励起光源に供給される基準電流Ｉrが取得され、上記光増幅装置の動作時に上記励起光源に供給される電流Ｉiが検出される。上記検出された電流Ｉiが所定の時定数で時間平均され時間平均電流Ｉavが算出される。上記光増幅装置の動作時に上記光増幅装置から出力される出力光パワーＰiが検出される。上記検出された出力光パワーＰiが上記所定の時定数で時間平均され時間平均出力光パワーＰavが算出される。上記時間平均電流Ｉavと上記基準出力光パワーＰrと上記基準電流ＩrとからＰex＝Ｉav×Ｐr／Ｉrで表される出力光パワー期待値Ｐexが算出される。上記時間平均出力光パワーＰavと上記出力光パワー期待値Ｐexとが比較され、該比較結果に基づいて上記光増幅装置の出力光パワーの低下が判定される。
【００１０】
上記時間平均出力光パワーＰavと上記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する際に、上記出力光パワー期待値Ｐexと上記時間平均出力光パワーＰavとの差（Ｐex−Ｐav）を算出し、当該差が所定の閾値よりも大きくなった場合に、上記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定してもよい。この場合において、上記光増幅装置の連続波発振動作時における閾値電流をＩ1とすると、上記所定の閾値をＩ1×Ｐr／Ｉrに設定してもよい。
【００１１】
あるいは、上記時間平均出力光パワーＰavと上記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する際に、上記出力光パワー期待値Ｐexに対する上記時間平均出力光パワーＰavの比（Ｐav／Ｐex）を算出し、当該比が所定の閾値よりも小さくなった場合に、上記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定してもよい。
【００１２】
また、上記光増幅装置の変調動作時における閾値電流をＩ2とすると、Ｐex'＝（Ｉav−Ｉ2）×Ｐr／（Ｉr−Ｉ2）で表される修正出力光パワー期待値Ｐex'を算出し、上記出力光パワー期待値Ｐexに代えて該修正出力光パワー期待値Ｐex'を用いて上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定してもよい。
【００１３】
また、上記検出された電流Ｉiに応じて上記所定の閾値を変化させてもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、励起光源からの励起光を用いて高パワーの光を出力する光増幅装置を備えた光増幅システムが提供される。この光増幅システムは、上記光増幅装置において使用する最大の出力光パワー以上の所定の基準出力光パワーＰrと、該基準出力光パワーＰrが出力されるときに上記励起光源に供給される基準電流Ｉrとを格納した記憶装置と、上記励起光源に供給される電流Ｉiを検出する電流検出器と、上記電流検出器により検出された電流Ｉiを所定の時定数で時間平均して時間平均電流Ｉavを算出する時間平均電流算出部と、上記光増幅装置から出力される出力光パワーＰiを検出する出力光パワー検出器と、上記出力光パワー検出部により検出された出力光パワーＰiを上記所定の時定数で時間平均して時間平均出力光パワーＰavを算出する時間平均出力光パワー算出部とを備える。また、光増幅システムは、上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する判定部を備える。この判定部は、上記時間平均電流算出部により算出された時間平均電流Ｉavと上記記憶装置に格納された基準出力光パワーＰr及び基準電流ＩrとからＰex＝Ｉav×Ｐr／Ｉrで表される出力光パワー期待値Ｐexを算出し、上記時間平均出力光パワー算出部により算出された時間平均出力光パワーＰavと上記出力光パワー期待値Ｐexとを比較し、該比較結果に基づいて上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定する。
【００１５】
上記判定部は、上記出力光パワー期待値Ｐexと上記時間平均出力光パワーＰavとの差（Ｐex−Ｐav）を算出し、当該差が所定の閾値よりも大きくなった場合に、上記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定してもよい。この場合において、上記光増幅装置の連続波発振動作時における閾値電流をＩ1とすると、上記所定の閾値をＩ1×Ｐr／Ｉrに設定してもよい。
【００１６】
あるいは、上記判定部は、上記出力光パワー期待値Ｐexに対する上記時間平均出力光パワーＰavの比（Ｐav／Ｐex）を算出し、当該比が所定の閾値よりも小さくなった場合に、上記光増幅装置の出力光パワーが低下したと判定してもよい。
【００１７】
上記判定部は、上記光増幅装置の変調動作時における閾値電流をＩ2とすると、Ｐex'＝（Ｉav−Ｉ2）×Ｐr／（Ｉr−Ｉ2）で表される修正出力光パワー期待値Ｐex'を算出し、上記出力光パワー期待値Ｐexに代えて該修正出力光パワー期待値Ｐex'を用いて上記光増幅装置の出力光パワーの低下を判定してもよい。
【００１８】
また、上記判定部は、上記所定の閾値を上記電流検出器により検出された電流Ｉiに応じて変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、励起光源に供給される電流を時間平均したものと光増幅装置から出力される出力光パワーを時間平均したものとに基づいて出力光パワーの低下を判定しているので、連続波発振動作時及び変調動作時のいずれにおいても簡単に光増幅装置における出力光パワーの低下を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における光増幅システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＣＷ動作時に図１の光増幅システムの時間平均電流算出部に入力される励起光源電流Ｉiと、時間平均電流算出部から出力される時間平均電流Ｉavとを模式的に示す図である。
【図３】図３は、変調動作時に時間平均電流算出部に入力される励起光源電流Ｉiと、時間平均電流算出部から出力される時間平均電流Ｉavとを模式的に示す図である。
【図４】図１に示す光増幅システムのＣＷ動作時（６１）及び変調動作時（６３）における時間平均出力光パワーＰavと時間平均電流Ｉavとの関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す光増幅システムのＣＷ動作時における時間平均出力光パワーＰavと時間平均電流Ｉavとの関係を示すグラフであり、初期状態（６１）と劣化状態（６２）を示している。
【図６】図１に示す光増幅システムの変調動作時における時間平均出力光パワーＰavと時間平均電流Ｉavとの関係を示すグラフであり、初期状態（６３）と劣化状態（６４）を示している。
【図７】図７は、ＣＷ動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。
【図８】図８は、ＣＷ動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。
【図９】図９は、変調動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、変調動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図１から図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態における光増幅システムの構成を示す模式図である。本実施形態においては、一例としてファイバレーザ装置を光増幅システムとして使用する例について説明するが、これに限られるものではない。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１は、光共振器１０と、光共振器１０の一方から光共振器１０に励起光を導入する少なくとも１つの励起光源２０と、励起光源２０からの励起光を光共振器１０に導入するコンバイナ２２とを備えている。
【００２４】
光共振器１０は、増幅用光ファイバ１２と、増幅用光ファイバ１２の一端に接続された高反射ファイバブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating（ＦＢＧ））１４と、増幅用光ファイバ１２の他端に接続された低反射ＦＢＧ１６とから構成されている。高反射ＦＢＧ１４及び低反射ＦＢＧ１６は、所定の共振条件を満たすように配置されている。また、低反射ＦＢＧ１６から光共振器１０の外部に延びる光路３０の端部には、レーザ発振光を出射する光出射部３２が設けられている。
【００２５】
本実施形態では、高反射ＦＢＧ１４側にのみ励起光源２０とコンバイナ２２が設けられており、前方励起型のファイバレーザ装置となっているが、低反射ＦＢＧ１６側にのみ励起光源とコンバイナを設けて後方励起型のファイバレーザ装置としてもよく、また高反射ＦＢＧ１４側と低反射ＦＢＧ１６側の双方に励起光源とコンバイナを設けて双方向励起型のファイバレーザ装置としてもよい。
【００２６】
このような構成において、励起光源２０から励起光を光共振器１０の増幅用光ファイバ１２に導入すると、増幅用光ファイバ１２における励起と所定の共振条件を満たすように配置された高反射ＦＢＧ１４及び低反射ＦＢＧ１６により光共振器１０内でレーザ発振光が生成される。レーザ発振光は、その一部が低反射ＦＢＧ１６で反射して増幅用光ファイバ１２に戻るが、そのほとんどが低反射ＦＢＧ１６を透過して光出射部３２から出射される。
【００２７】
ここで、低反射ＦＢＧ１６から光共振器１０の外部に延びる光路３０上には、共振器１０から出射されるレーザ発振光の一部を反射する部分反射鏡３４が設けられている。ファイバレーザ装置１は、この部分反射鏡３４により反射されたレーザ発振光の出力光パワーＰiを検出する出力光パワー検出器４０と、この出力光パワー検出器４０により検出された出力光パワーＰiを時間平均して時間平均出力光パワーＰavを算出する時間平均出力光パワー算出部４２とを備えている。なお、本実施形態では部分反射鏡３４を用いてレーザ発振光を出力光パワー検出器４０に導いているが、これに限られるものではなく、例えば光カプラや分波器、あるいは漏れ光を放出させるための融着部を用いてレーザ発振光を出力光パワー検出器４０に導くこともできる。
【００２８】
ファイバレーザ装置１は、励起光源２０に供給されている電流Ｉi（以下、励起光源電流という。）を検出する電流検出器４４と、電流検出器４４により検出された励起光源電流Ｉiを時間平均して時間平均電流Ｉavを算出する時間平均電流算出部４６とを備えている。さらに、ファイバレーザ装置１は、後述するデータを記憶する記憶装置４８と、時間平均出力光パワー算出部４２及び時間平均電流算出部４６に接続された判定部５０とを備えている。この判定部５０には、時間平均電流算出部４６にて算出された時間平均電流Ｉavと時間平均出力光パワー算出部４２にて算出された時間平均出力光パワーＰavが入力されるようになっている。
【００２９】
図２は、ＣＷ動作時に時間平均電流算出部４６に入力される励起光源電流Ｉiと、時間平均電流算出部４６から出力される時間平均電流Ｉavとを模式的に示す図である。時間平均電流算出部４６は、入力された励起光源電流Ｉiを所定の時定数で時間平均して時間平均電流Ｉavを出力するが、ＣＷ動作時の励起光源電流Ｉiは一定であるため、図２に示すように、時間平均電流算出部４６から出力される時間平均電流Ｉavは励起光源電流Ｉiと等しくなり、一定値となる。また、同様に、時間平均出力光パワー算出部４２においても、出力光パワー検出器４０により検出された出力光パワーＰiが所定の時定数で時間平均されるが、ＣＷ動作時の出力光パワーＰiは一定であるため、時間平均出力光パワー算出部４２から出力される時間平均出力光パワーＰavは出力光パワーＰiと等しくなり、一定値となる。
【００３０】
図３は、変調動作時に時間平均電流算出部４６に入力される励起光源電流Ｉiと、時間平均電流算出部４６から出力される時間平均電流Ｉavとを模式的に示す図である。変調動作時において、励起光源電流Ｉiが時間とともに様々な周期、デューティで変化した場合であっても、時間平均電流算出部４６は、入力された励起光源電流Ｉiを所定の時定数で時間平均するので、励起光源電流Ｉiの変動を吸収した時間平均電流Ｉavを出力できる。例えば、図３に模式的に示されるように励起光源電流Ｉiが所定の周期で変化する場合には、時間平均電流算出部４６から出力される時間平均電流Ｉavは一定となる。なお、励起光源電流Ｉiの変調周期をＴとすると、時間平均電流算出部４６による時間平均の時定数として２Ｔ〜１０Ｔを用いることが好ましい。また、同様に、変調動作時において、出力光パワーＰiが時間とともに様々な周期、デューティで変化した場合であっても、時間平均出力光パワー算出部４２は、出力光パワー検出器４０により検出された出力光パワーＰiを所定の時定数で時間平均するので、出力光パワーＰiの変動を吸収した時間平均出力光パワーＰavを出力できる。この場合において、励起光源電流Ｉiの時間平均に用いる時定数と出力光パワーＰiの時間平均に用いる時定数とを同一にすることが好ましい。このように、励起光源電流Ｉiの時間平均に用いる時定数と出力光パワーＰiの時間平均に用いる時定数とを同一にすることで、励起光源電流Ｉiに対する出力光パワーＰiの検出精度を向上させることができる。
【００３１】
図４は、時間平均電流Ｉavと時間平均出力光パワーＰavの特性を示すグラフである。図４の直線６１は、ファイバレーザ装置１のＣＷ動作時の初期状態における時間平均電流Ｉavと時間平均出力光パワーＰavとの関係を示している。この直線６１で示すように、ＣＷ動作時には、時間平均電流Ｉav（＝励起光源電流Ｉi）が閾値（閾値電流）Ｉ1より小さい場合には光出射部３２からレーザ発振光が出射されないが、閾値電流Ｉ1より大きくなると一定の割合で時間平均出力光パワーＰavが増加する。
【００３２】
また、図４の直線６３は、ファイバレーザ装置１の変調動作時の初期状態における時間平均電流Ｉavと時間平均出力光パワーＰavとの関係を示している。この直線６３で示すように、ファイバレーザ装置１の変調動作時には、閾値（閾値電流）Ｉ2より小さい場合には光出射部３２からレーザ発振光が出射されないが、閾値電流Ｉ2より大きくなると一定の割合で時間平均出力光パワーＰavが増加する。この閾値電流Ｉ2は、ＣＷ動作時の閾値電流Ｉ1よりも低く、変調の条件によって異なる。
【００３３】
ここで、ファイバレーザ装置１の構成要素の故障や劣化が生じると、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが増加する割合が低くなる。すなわち、図５に示すように、ＣＷ動作時の初期状態では直線６１で表される特性を持っているが、ファイバレーザ装置１の構成要素の故障や劣化が生じると、直線６２で示されるようにその傾きが小さくなってしまう。同様に、図６に示すように、変調動作時の初期状態では直線６３で表される特性を持っているが、ファイバレーザ装置１の構成要素の故障や劣化が生じると、直線６４で示されるようにその傾きが小さくなってしまう。
【００３４】
本実施形態では、このような時間平均電流Ｉavと時間平均出力光パワーＰavの特性の変化を利用して出力光パワーの低下を判定している。より具体的には、ファイバレーザ装置１のＣＷ動作時の初期状態における基準出力光パワーＰrとそのときの時間平均電流Ｉav（＝励起光源電流Ｉi）を用いて出力光パワーの低下を判定している。以下、本実施形態に係る出力光パワーの低下の判定方法について説明する。
【００３５】
まず、使用する最大の出力光パワー以上の所定の基準出力光パワーＰrを定める。この基準出力光パワーＰrとして例えば定格出力光パワーを用いることができる。そして、ファイバレーザ装置１のＣＷ動作時の初期状態において、ＣＷ動作時に基準出力光パワーＰr（例えば１００Ｗ）が出力されるときの時間平均電流Ｉav（＝励起光源電流Ｉi）を基準電流Ｉrとして予め計測し取得する（図４参照）。この基準電流Ｉrを基準出力光パワーＰrとともに記憶装置４８に格納しておく。なお、この記憶装置４８としてはハードディスクやＲＡＭ、フラッシュメモリなど各種の記憶装置を用いることができる。
【００３６】
そして、図４に示される直線６５、すなわち原点を通り、傾きＰr／Ｉrの直線を時間平均電流Ｉavに対する時間平均出力光パワーＰavの期待値Ｐexとして定義する。この出力光パワー期待値Ｐexは以下の式（１）で定義される。
Ｐex＝Ｉav×Ｐr／Ｉr  ・・・（１）
【００３７】
上述したように、ＣＷ動作時には、図４の直線６１で示すように、時間平均電流Ｉavが閾値電流Ｉ1より大きくなると一定の割合で時間平均出力光パワーＰavが増加する。また、変調動作時には、図４の直線６３で示すように、時間平均電流Ｉavが閾値電流Ｉ2より大きくなると一定の割合で時間平均出力光パワーＰavが増加する。このとき、変調動作時の閾値電流Ｉ2はＣＷ動作時の閾値電流Ｉ1よりも小さく、変調のデューティが小さくなるほど閾値電流Ｉ2が原点に近づく。そして、変調動作時の基準電流Ｉrにおける時間平均出力光パワーＰavは、ＣＷ動作時の基準電流Ｉrにおける基準出力光パワーＰrと一致するため、閾値電流Ｉ2が原点に近づくにつれ、直線６３が直線６５に漸近する。したがって、上記式（１）で表される直線６５を出力光パワー期待値Ｐexとして定義すれば、この出力光パワー期待値Ｐexと実際の時間平均出力光パワーＰavとを比較することにより、ファイバレーザ装置１の出力光パワーの低下を判定することができる。
【００３８】
また、変調動作時の閾値電流Ｉ2が分かっている場合には、図４の直線６５ではなく直線６３を出力光パワー期待値として用いれば出力光パワーの低下の判定の精度を高めることができる。すなわち、上記式（１）で表される出力光パワー期待値Ｐexに代えて、以下の式（２）で定義される修正出力光パワー期待値Ｐex'を用いてファイバレーザ装置１の出力光パワーの低下を判定してもよい。
Ｐex'＝（Ｉav−Ｉ2）×Ｐr／（Ｉr−Ｉ2）  ・・・（２）
【００３９】
図１に示す判定部５０は、時間平均電流算出部４６から入力される時間平均電流Ｉavと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力される時間平均出力光パワーＰavと、上述した出力光パワー期待値Ｐexとを用いて出力光パワーの低下を判定する。具体的には、判定部５０は、時間平均電流算出部４６から入力された時間平均電流Ｉavと、記憶装置４８に格納された基準出力光パワーＰr及び基準電流Ｉrとから上記式（１）を用いて出力光パワー期待値Ｐexを算出する。そして、判定部５０は、算出した出力光パワー期待値Ｐexと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力された時間平均出力光パワーＰavとを比較し、この比較結果に基づいて出力光パワーの低下を判定する。この出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの比較は、出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を利用する方法と、出力光パワー期待値Ｐexに対する時間平均出力光パワーＰavの比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を利用する方法とが考えられるが、これらの方法についてＣＷ動作時と変調動作とに分けて説明する。
【００４０】
１．ＣＷ動作時に差Ｄを利用する場合
図７は、ＣＷ動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。図７において、横軸は時間平均電流Ｉavを、縦軸は差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を表している。なお、図７では、閾値ＤT＝Ｉ1×Ｐr／Ｉrとしている例を示しているが、閾値ＤTの値はこれに限られずＩ1×Ｐr／Ｉr以上であれば任意の値を指定することができる。
【００４１】
判定部５０は、算出された出力光パワー期待値Ｐexと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力された時間平均出力光パワーＰavから差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を算出する。時間平均電流ＩavがＣＷ動作時の閾値電流Ｉ1よりも小さい範囲では時間平均出力光パワーＰavはゼロであるので（図４参照）、図７に示すように、差ＤはＤTまで直線的に増加する。時間平均電流ＩavがＩ1よりも大きくなると、図４に示すように、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが一定の割合で増加する。構成要素の故障や劣化が生じていない場合には、図４に示すように時間平均出力光パワーＰavの増加の割合が出力光パワー期待値Ｐexの増加の割合よりも大きい（図４の直線６１の傾きが直線６５の傾きより大きい）ので、差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）は図７で直線７１に示すように次第に減少していく。一方、構成要素の故障や劣化が生じると、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが増加する割合が低下するので、差Ｄの値は図７の直線７１よりも大きくなっていく。
【００４２】
ここで、図７に示す例では、光出力パワーの低下を判定できない判定不能領域が０≦Ｉav≦Ｉ1の範囲で設定されており、判定部５０は、判定可能領域Ｉav＞Ｉ1において、算出された差Ｄが上記閾値ＤTよりも大きくなった場合に光出力パワーが低下したと判定する。すなわち、図７の判定可能領域Ｉav＞Ｉ1において差Ｄが閾値ＤTよりも上側の領域にある場合に光出力パワーが低下したと判定する。例えば、直線７２の場合には光出力パワーが低下したと判定される。
【００４３】
２．ＣＷ動作時に比Ｒを利用する場合
図８は、ＣＷ動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。図８において、横軸は時間平均電流Ｉavを、縦軸は比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を表している。なお、閾値ＲTの値は任意の値を指定することができ、例えば５０％や８０％の値を用いることができる。
【００４４】
判定部５０は、算出された出力光パワー期待値Ｐexと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力された時間平均出力光パワーＰavとから比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を算出する。時間平均電流ＩavがＣＷ動作時の閾値電流Ｉ1よりも小さい範囲では時間平均出力光パワーＰavはゼロであるので（図４参照）、図８に示すように、比Ｒはゼロである。時間平均電流ＩavがＩ1よりも大きくなると、図４に示すように、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが一定の割合で増加する。構成要素の故障や劣化が生じていない場合には、比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）は図８で曲線８１に示すようにＩ1から急激に立ち上がり次第に１に近づいていく。一方、構成要素の故障や劣化が生じると、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが増加する割合が低下するので、比Ｒは図８で曲線８２に示すように低くなっていく。
【００４５】
ここで、図８に示す例においては、初期状態の特性（曲線８１）において比Ｒが閾値ＲTになるときの時間平均電流ＩavをＩT1とすると、光出力パワーの低下を判定できない判定不能領域が０≦Ｉav≦ＩT1の範囲で設定されている。判定部５０は、判定可能領域Ｉav＞ＩT1において、算出された比Ｒが上記閾値ＲTよりも小さい場合に光出力パワーが低下したと判定する。すなわち、図８の判定可能領域Ｉav＞ＩT1において、算出された比Ｒが閾値ＲTよりも下側の領域にある場合に光出力パワーが低下したと判定する。例えば、曲線８２の場合にはＩav＞ＩT1の範囲において光出力パワーが低下したと判定される。
【００４６】
３．変調動作時に差Ｄを利用する場合
図９は、変調動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。図９において、横軸は時間平均電流Ｉavを、縦軸は差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を表している。図９では、図７における閾値ＤTと同じ値の閾値ＤTを用いる。
【００４７】
判定部５０は、算出された出力光パワー期待値Ｐexと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力された時間平均出力光パワーＰavから差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）を算出する。時間平均電流Ｉavが変調動作時の閾値電流Ｉ2よりも小さい範囲では時間平均出力光パワーＰavはゼロであるので（図４参照）、図９に示すように、差Ｄは直線的に増加する。時間平均電流ＩavがＩ2よりも大きくなると、図４に示すように、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが一定の割合で増加する。構成要素の故障や劣化が生じていない場合には、図４の直線６３に示すように時間平均出力光パワーＰavの増加の割合が出力光パワー期待値Ｐexの増加の割合よりも大きい（図４の直線６３の傾きが直線６５の傾きより大きい）ので、差Ｄ（＝Ｐex−Ｐav）は図９で直線９１に示すように次第に減少していく。一方、構成要素の故障や劣化が生じると、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが増加する割合が低下するので、差Ｄの値は図９の直線９１よりも大きくなっていく。
【００４８】
ここで、判定部５０は、上述した判定可能領域Ｉav＞Ｉ1において、算出された差Ｄが上記閾値ＤTよりも大きくなった場合に光出力パワーが低下したと判定する。すなわち、図９の判定可能領域Ｉav＞Ｉ1において、算出された差Ｄが閾値ＤTよりも上側の領域にある場合に光出力パワーが低下したと判定する。例えば、直線９２の場合にはＩav＞ＩT2の範囲において光出力パワーが低下したと判定される。
【００４９】
４．変調動作時に比Ｒを利用する場合
図１０は、変調動作時に出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を利用して光出力パワーの低下を判定する方法を説明するための図である。図１０において、横軸は時間平均電流Ｉavを、縦軸は比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を表している。図１０では、図８における閾値ＲTと同じ値の閾値ＲTを用いる。
【００５０】
判定部５０は、算出された出力光パワー期待値Ｐexと、時間平均出力光パワー算出部４２から入力された時間平均出力光パワーＰavとから比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）を算出する。時間平均電流ＩavがＣＷ動作時の閾値電流Ｉ2よりも小さい範囲では時間平均出力光パワーＰavはゼロであるので（図４参照）、図１０に示すように、比Ｒはゼロである。時間平均電流ＩavがＩ2よりも大きくなると、図４に示すように、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが一定の割合で増加する。構成要素の故障や劣化が生じていない場合には、比Ｒ（＝Ｐav／Ｐex）は図１０で曲線１０１に示すようにＩ2から急激に立ち上がり次第に１に近づいていく。一方、構成要素の故障や劣化が生じると、時間平均電流Ｉavに対して時間平均出力光パワーＰavが増加する割合が低下するので、比Ｒは図１０で曲線１０２に示すように低くなっていく。
【００５１】
ここで、判定部５０は、上述した判定可能領域Ｉav＞ＩT1において、算出された比Ｒが上記閾値ＲTよりも小さい場合に光出力パワーが低下したと判定する。すなわち、図１０の判定可能領域Ｉav＞ＩT1において、算出された比Ｒが閾値ＲTよりも下側の領域にある場合に光出力パワーが低下したと判定する。例えば、曲線１０２の場合にはＩav＞ＩT1の範囲において光出力パワーが低下したと判定される。
【００５２】
このようにして、出力光パワー期待値Ｐexと時間平均出力光パワーＰavとの差Ｄ又は出力光パワー期待値Ｐexに対する時間平均出力光パワーＰavの比Ｒを利用して出力光パワーの低下を判定することができる。すなわち、本実施形態によれば、励起光源２０に供給される電流Ｉiを時間平均した値Ｉavと増幅用光ファイバ１２から出力される出力光パワーＰiを時間平均した値Ｐavとに基づいて出力光パワーの低下を判定しているので、ＣＷ動作時及び変調動作時のいずれにおいても簡単に出力光パワーの低下を判定することができる。
【００５３】
ここで、ＣＷ動作時においては、差Ｄを利用する場合の時間平均電流Ｉavの判定不能領域は０からＩ1である（図７参照）。これに対して、比Ｒを利用する場合の時間平均電流Ｉavの判定不能領域は０からＩT1（＞Ｉ1）までの間である（図８参照）。したがって、ＣＷ動作時においては、差Ｄを利用する方が、より低い時間平均電流Ｉavに対しても出力光パワーの低下を判定することが可能である点で有利である。
【００５４】
また、比Ｒを利用する場合には、閾値ＲTを高くすることで、出力光パワーの低下を判定できる感度を高くすることができる。閾値ＲTを高くすることで、特に時間平均電流Ｉavが高い領域における感度を高めることができる。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、差Ｄに対する閾値ＤT及び比Ｒに対する閾値ＲTは動作中常に一定であるものとして説明したが、判定部５０がこれらの閾値を時間平均電流Ｉavの値に応じて適切な値に変化させることとしてもよい。
【００５６】
また、複数の励起光源２０が設けられる場合には、各励起光源２０に供給される電流を電流検出器４４により検出し、それらの電流を平均したものを時間平均電流算出部４６に出力してもよい。
【００５７】
ここで、上記説明において用いた「電流」という用語は、励起光源２０に実際に供給される電流を測定したものだけではなく、実際に供給される電流に対応して変化するあらゆる種類の物理量を含むものである。同様に、「出力光パワー」という用語は、増幅用光ファイバ１２から出力される実際の出力光パワーを測定したものだけではなく、実際の出力光パワーに対応して変化するあらゆる種類の物理量を含むものである。
【００５８】
上述した実施形態では、光増幅システムとしてファイバレーザ装置を用いた例を説明したが、本発明は、ファイバレーザ装置以外にも主発振器出力増幅器（ＭＯＰＡ）をはじめとする各種光増幅装置に適用できるものである。
【００５９】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１    ファイバレーザ装置
１０    光共振器
１２    増幅用光ファイバ
１４    高反射ＦＢＧ
１６    低反射ＦＢＧ
２０    励起光源
２２    コンバイナ
３２    光出射部
３４    部分反射鏡
４０    出力光パワー検出器
４２    時間平均出力光パワー算出部
４４    電流検出器
４６    時間平均電流算出部
４８    記憶装置
５０    判定部
【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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【図１０】
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