(57)【要約】  多段光増幅器は、以下のステップを含む方法によって、増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償するように制御される。第１利得段に対する光入力信号および光出力信号が検出されて、第１利得段への駆動電流が、第１利得段への光入力信号に応じて制御される。最終利得段に対する光入力信号および光出力信号が検出されて、最終利得段への駆動電流が、最終利得段の出力がほぼ一定になるように制御される。第１利得段におけるＡＳＥの影響は、第１利得段のＡＳＥおよび第１利得段の出力に基づく補正係数を適用することによって、補償される。第１利得段に供給される駆動電流は、一般的形態の誤差信号：（Ｂにおける総出力−第１段のＡＳＥ）−（Ａ＋第１段の利得）を零にするように制御される。ここで、Ｂにおける総出力は、第１利得段からの出力信号の出力、Ａは、第１利得段の入力信号である。さらに、最終利得段に供給される駆動電流は、一般的形態の誤差信号：（Ｅにおける総出力−第２段のＡＳＥ）−（Ｄ＋第２段の利得）を零にするように制御される。ここで、Ｅにおける総出力は、最終利得段からの出力信号の出力、Ｄは最終利得段の入力信号である。この方法では、補正係数が、利得制御モードで較正され、その後、出力制御モードで適用される。したがって、これによって較正手順が簡略化される。
2008502162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
損失手段によって分離される複数の制御可能な利得段を有し、第１利得段および最終利得段を含む光増幅器であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御する利得制御手段と、
（ｉｉ）最終利得段の出力をほぼ一定に保持するため、最終利得段に供給される駆動電流を制御する出力制御手段と、
（ｉｉｉ）利得制御手段に、第１利得段の増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償させる補償手段であって、第１利得段によって出力されるＡＳＥおよび第１利得段の出力に基づいて補正係数を適用する補償手段とを備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
利得制御手段が、第１利得段への光入力信号を検出する第１入力検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
利得制御手段が、第１利得段からの光出力信号を検出する第１出力検出手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の光増幅器。
【請求項４】
出力制御手段が、最終利得段への光入力信号を検出する第２入力検出手段を含むことを特徴とする請求項１，２または３記載の光増幅器。
【請求項５】
出力制御手段が、最終利得段からの光出力信号を検出する第２出力検出手段を含むことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の光増幅器。
【請求項６】
各検出手段が、光信号の一部分を取出すタップオフカプラを組込むことを特徴とする請求項２，３，４または５記載の光増幅器。
【請求項７】
各検出手段が、検出光信号を示す電気検出信号を供給する光検出器を組込むことを特徴とする請求項２，３，４，５または６記載の光増幅器。
【請求項８】
要求総合利得を設定するために可変減衰手段が設けられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項９】
損失手段が、分散補償を組込むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１０】
利得段が、エルビウム添加ファイバのループを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１１】
利得段が、利得レーザダイオードを組込むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１２】
補償手段が、最終利得段の増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響に対する補正係数を出力制御手段に適用するように配設され、補償手段が、最終利得段に由来するＡＳＥおよび最終利得段の出力に基づいて、補正係数を適用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１３】
利得制御手段が、第１利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号：
（Ｂにおける総合利得−利得段１のＡＳＥ）−（Ａ＋利得段１の利得）
（ここで、Ｂにおける総合利得は、第１利得段からの出力信号の出力を表す信号、
利得段１のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される第１利得段によって出力されるＡＳＥを表す信号、
Ａは、第１利得段の入力信号を表す信号、
利得段１の利得は、第１利得段の利得を表す信号）
を零にするように制御するように配設されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１４】
出力制御手段が、最終利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号：
（Ｅにおける総合利得−利得段２のＡＳＥ）−（Ｄ＋利得段２の利得）
（ここで、Ｅにおける総合利得は、前記最終利得段からの出力信号の出力を表す信号、
利得段２のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される最終利得段によって出力されるＡＳＥを表す信号、
Ｄは、最終利得段の入力信号を表す信号、
利得段２の利得は、最終利得段の利得を表す信号）
を零にするように制御するように配設されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１５】
増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償するため、複数の利得段を有する光増幅器の制御方法であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｉｉ）第１利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｉｉｉ）第１利得段への該光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｉｖ）最終利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｖ）最終利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｖｉ）最終利得段の出力をほぼ一定に保持するため、最終利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｖｉｉ）第１利得段の該ＡＳＥおよび第１利得段の出力に基づいて、補正係数を適用することによって、第１利得段でのＡＳＥの影響を補償するステップとを含むことを特徴とする光増幅器の制御方法。
【請求項１６】
補正係数が、増幅器の利得制御モードで較正され、その後、補正係数が、増幅器の出力制御モードで適用される較正ステップが実施されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第１利得段に供給される駆動電流が、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御されることを特徴とする、請求項１５または１６記載の方法。
（Ｂにおける総合利得−利得段１のＡＳＥ）−（Ａ＋利得段１の利得）
（ここで、Ｂにおける総合利得は、第１利得段からの出力信号の出力を表す信号、
利得段１のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される第１利得段によって出力されるＡＳＥを表す信号、
Ａは、第１利得段の入力信号を表す信号、
利得段１の利得は、第１利得段の利得を表す信号）
【請求項１８】
最終利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御されることを特徴とする、請求項１５，１６または１７記載の方法。
（Ｅにおける総合利得−利得段２のＡＳＥ）−（要求信号出力）
（ここで、Ｅにおける総合利得は、最終利得段からの出力信号の出力を表す信号、
利得段２のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される前記最終利得段によって出力される前記ＡＳＥを表す信号）
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光増幅器に関し、特に、これに限定されないが、多段エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）に関する。
【０００２】
光増幅器の性能は、２つの主要な性能パラメータ、すなわち、雑音指数（ＮＦ）および利得リップル（ＧＲ）を特徴付けることができる。逆エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）において、信号は、自然放出の結果として生成される雑音成分とともに誘導放出によって増幅される。この自然放出は、増幅器によってさらに増幅される可能性があり、増幅自然放出光（ＡＳＥ）となる。このようにして、ＡＳＥは、増幅器の全帯域幅領域にわたって発生する。従来のＥＤＦＡでは、増幅器の利得および／または出力は、信号成分とＡＳＥ成分とを識別できない総出力モニタ法を用いて制御される。したがって、雑音指数および利得リップルは、ＡＳＥに対する制御方法およびその計算の有効性によって大きく影響される。
【０００３】
米国特許第６６０６１９１号明細書には、利得制御モードにおいてＡＳＥを補償するための、光増幅器性能の制御方法が開示されている。この方法では、入力電子回路直流オフセットの値および出力電子回路直流オフセットの値が得られ、設定点値が、出力設定点＝０．０、利得設定点＝目標利得に選択される。次に、信号入力値を代表するデジタル値が得られ、入力電子回路直流オフセットを引いて、調整入力値を求め、信号出力値を代表するデジタル値が得られ、出力電子回路直流オフセットを引いて、調整出力値を求める。調整入力値のＡＳＥ成分が、参照テーブルまたは式のいずれかを利用して得られ、ＡＳＥ成分を調整入力値から引いて、ＡＳＥ調整出力値を求める。利得設定点にＡＳＥ調整入力値を乗じて、ＡＳＥ調整出力値から引くか、あるいは、ＡＳＥ調整出力値を利得設定点で割り、その値から調整入力値を引いて、利得制御誤差信号を得る。次に、任意の数から利得制御誤差信号を引いて、制御装置入力信号を求め、その制御装置入力信号は、制御アルゴリズムによって少なくとも１つのポンプ制御信号のデジタル表現に変換される。このデジタル表現は、対応する少なくとも１つのアナログポンプ制御信号に変換され、この信号は、駆動回路を介して少なくとも１つのポンプに印加される。
【０００４】
このような構成において、入力は、そのＡＳＥ成分全体について調整されるけれども、動作中の利得段で発生するＡＳＥ成分を調整することについては言及されていない。その結果、ＡＳＥは、信号とともに、現在動作中の段からのＡＳＥを考慮に入れることなく増幅される。多段増幅器では、第１利得段以降のすべての段のＡＳＥ補償が、先行する段から生じるＡＳＥおよび現在の利得段から生じるＡＳＥの両方を説明する必要がある。したがって、増幅器を、利得制御モードにおける較正によって決定されたＡＳＥ係数を使用して出力制御モードに切り換えることはできず、この場合、出力制御モードに対して特定のＡＳＥ係数較正が要求される。
【０００５】
さらに、米国特許第６５２５８７３号明細書には、光利得媒体に連結される少なくとも１つの光ポンプ源と、第１の光検出器に連結される入力光信号タップと、第２の光検出器に連結される出力光信号タップと、検出器からの入力を受信して、光ポンプ源によって供給される光出力を制御する電子制御装置とを備える光ファイバ増幅器が開示されている。制御装置は、プログラム部と、ＡＳＥ雑音補償を含む利用可能な制御機能の中からユーザが選択できるユーザインタフェースとを含む。本特許文献には、ＡＳＥの較正がどのように実施されるかが明記されていないが、このようなＡＳＥ補償には、利得制御モードおよび出力制御モードにおいて個別の較正が必要と思われる。
本発明の目的は、ＡＳＥ補償を特に容易に実施可能な光増幅器を提供することである。
【０００６】
本発明に従えば、損失手段によって分離された複数の制御可能な利得段を有し、第１および最終利得段を含む光増幅器であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御する利得制御手段と、
（ｉｉ）最終利得段の出力をほぼ一定にするため、最終利得段に供給される駆動電流を制御する出力制御手段と、
（ｉｉｉ）利得制御手段に、第１利得段の増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償させる補償手段であって、第１利得段によって出力されるＡＳＥおよび第１利得段の出力に基づいて補正係数を適用する補償手段とを備えることを特徴とする光増幅器が提供される。
【０００７】
このような構成は、出力制御モード特定較正係数を考慮する必要なく、利得制御モードのみでの較正を含む単一のＡＳＥ較正プロセスを維持しながら、多段増幅器の出力制御モードにおけるＡＳＥ補償を提供するように適合される。最終段ＡＳＥ補償において先行する段のＡＳＥを考慮することによって、この構成によって、長々とした対数計算および指数計算を行うことなく、出力および利得のアラーム処理を、検出された測定値から直接動作させることができる。したがって、入力信号の広い範囲にわたり良好な雑音性能を達成することができ、単一の光増幅器を、異なる制御モードおよび用途で別途較正を行う必要なく使用することができる。一般に、光増幅器の製造者は、利得制御モードにおいて必要な較正を実施する。その後、ユーザは、通常の使用のために出力制御モードに切換え、利得制御モード用のＡＳＥ較正設定を使用する。
【０００８】
利得制御手段は、第１利得段への光入力信号を検出する入力検出手段と、第１利得段から出力される光出力信号を検出する出力検出段とを含むことが好ましい。いずれの場合も、該検出手段は、光信号の一部を取り出すタップオフカプラと、検出された光信号を示す電気検出信号を供給する光検出器とを組込んでもよい。
【０００９】
さらに、出力制御手段は、最終利得段への光入力信号を検出する入力検出手段と、最終利得段からの光出力信号を検出する出力検出手段とを含むことが好ましい。同様に、該検出手段は、タップオフカプラと、必要な電気検出信号を供給する光検出器とを組込んでもよい。
【００１０】
好都合には、可変減衰手段が、増幅器の要求総合内部利得を設定するために、第１利得段と第２利得段との間に設けられる。
【００１１】
好適な実施形態において、利得段は、エルビウム添加ファイバのループを含む。しかしながら、別の実施形態においては、各利得段は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）、イッテルビウムファイバ、または他の何らかの適切な要素によって構成される。
【００１２】
本発明は、増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償するため、複数の利得段を有する光増幅器の制御方法であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｉｉ）第１利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｉｉｉ）第１利得段への光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｉｖ）最終利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｖ）最終利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｖｉ）最終利得段の出力をほぼ一定に保持するため、最終利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｖｉｉ）第１利得段の該ＡＳＥおよび第１利得段の出力に基づいて、補正係数を適用することによって、第１利得段でのＡＳＥの影響を補償するステップとを含むことを特徴とする制御方法である。
【００１３】
本発明をさらによく理解できるようにするため、ここで、一例として、以下の添付図面を参照する。
【００１４】
図１は、可変光減衰器（ＶＯＡ）３および分散補償などを含む中段損失４によって分離された２つの利得段１，２を備えるエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）ループ増幅器を図式的に示す。ＶＯＡは、増幅器の総合利得および利得傾斜を設定し、さらに中段損失４の変化を補償するために使用される。中段損失４は、挿入／分岐波長チャンネル多重化にも使用可能である。利得段１，２はそれぞれ、電子制御回路（図示せず）の制御下にあるＥＤＦループおよびポンプレーザダイオードを含む。必要に応じて、２つ以上のレーザダイオードを、ＥＤＦループをポンピングするために設けてもよく、かつ／または１以上の追加ループおよび関連するポンプレーザダイオードを設けてもよい。一般に、利得段は、関連するタップオフカプラを介して光信号を検出し、（Ａ）第１利得段１への入力、（Ｂ）第１利得段１からの出力、（Ｃ）ＶＯＡ３からの出力、（Ｄ）第２利得段２への入力、（Ｅ）第２利得段２からの出力の各地点の光出力を示す電気信号を与えるフォトダイオード５，６，７，８，９からの電気検出信号を電気制御回路が受信することによって制御される。
【００１５】
制御回路は、アルゴリズムを利用して、検出された入力値およびポンプ段の要求出力値に応じて、利得段１，２の利得ループおよび設定点を設定する。このアルゴリズムは、利得制御モードにおいてＡＳＥ補償の較正を可能にする利得制御モードに基づく。さらに、このアルゴリズムは、第２利得段に対するＡＳＥ設定点の設定によって、第２利得段に送り込まれる第１利得段からのＡＳＥを考慮している。
【００１６】
このアルゴリズムは、図２のフローチャートに示される以下のステップを含む。
（ｉ）利得段１への入力信号を示すＡ点における検出信号が１０で読取られる。
【００１７】
（ｉｉ）１１における増幅器の要求総合利得は、要求出力信号からＡ点の入力信号を引いたものである。したがって、第１利得段１の利得が、制御回路による利得段１への適切な制御信号の供給によって、要求総合利得の関数として、１２において利得制御モードで設定される。
【００１８】
（ｉｉｉ）次に、第１利得段ＡＳＥハードウェア補償が、要求総合利得および利得傾斜の関数として１３で設定され、この値は、利得制御モードでの較正プロセス中に決定される。
【００１９】
（ｉｖ）制御回路は、以下の一般形態の誤差信号を零にするようにポンプ段を制御する。
（Ｅにおける総出力−利得段２のＡＳＥ）−（Ｄ＋利得段２の利得）
この式はさらに厳密には、以下のように表わされる。
１０×ｌｏｇ（Ｂにおける総出力（ｍＷ）−利得段１のＡＳＥ（ｍＷ））
−（Ａにおける入力（ｄＢｍ）＋利得段１の利得（ｄＢ））
【００２０】
（ｖ）ＶＯＡ３は、総合利得に、傾斜、製造用オフセットおよび中段損失に関するすべての補正を加えた関数として１４で設定される。Ｃは、ＢのハードウェアＡＳＥ補償に適合させるため、ＶＯＡ３に適用されるファームウェアＡＳＥ補正を有する。定常状態条件下で、ＶＯＡ３は、一定減衰で保持され、この状態で、ＢおよびＣにおけるＶＯＡ３の入力および出力を測定する必要がある。したがって、ＢおよびＣの出力は、ＶＯＡに印加される電圧、したがってその減衰量を設定する制御方法の入力として使用される。好適な実施形態では、入力はＢで測定されるが、ＶＯＡ３は利得段１のＡＳＥに対するハードウェア適用補正も受信する。これに対し、ＶＯＡの出力は、オフセットの適用なしでＣで測定される。ＶＯＡ電圧制御は、ファームウェアで実施される。ＶＯＡの減衰量が、ファームウェア制御方法で計算される場合、ＢおよびＣからの信号を比較することによって実施される。ＢにおけるＡＳＥ補正量は、ＢおよびＣの信号の比較において説明される必要がある。これは、以下のような式で表すことができる。
現在のＶＯＡ減衰量＝（ピンＢによって測定される出力（ｄＢｍ））
−（ピンＣによって測定される出力（ｄＢｍ））
ここで、ピンＢによって測定される出力（ｄＢｍ）＝１０×ｌｏｇ（ピンＢからの信号（ｍＷ）＋利得段１のＡＳＥ補正（ｍＷ））である。
【００２１】
（ｖｉ）利得制御モードでは、利得制御が、制御回路によって第２利得段２に供給される制御信号によって、要求総合利得および傾斜および製造オフセットに関するすべての要求される補正の関数として、１５において実施される。
【００２２】
（ｖｉｉ）利得段２ＡＳＥハードウェア補償が、以下の一般形態の誤差信号を零にしようとする制御を用いて、要求総合利得および傾斜の関数である較正に基づき、１６において確立される。
（Ｅにおける総出力−利得段２のＡＳＥ）−（Ｄ＋利得段２の利得）
この式は、さらに厳密には、以下のように表される。
１０×ｌｏｇ（Ｅにおける総出力（ｍＷ）−利得段２のＡＳＥ（ｍＷ））
−（Ｄにおける入力（ｄＢｍ）＋利得段２の利得（ｄＢ））
【００２３】
最初の較正ステップで、利得制御モードにおいて要求ＡＳＥ補償を設定した後、増幅器を、再度較正する必要なく、出力制御モードで引続き動作させることができる。この場合、要求総合利得は、増幅器の要求出力から、ファームウェアで連続的に読取られるＡにおける検出信号によって示される入力を引いた値である。
【００２４】
（ｉ）この制御モードでは、第１利得段１の利得は、利得制御モードの場合と同様に、要求総合利得の関数として設定される。
【００２５】
（ｉｉ）さらに、利得段１のＡＳＥハードウェア補償は、利得制御モードの場合と同様に、要求される総合利得および傾斜の関数として設定され、追加の較正を全く必要としない。
【００２６】
（ｉｉｉ）制御装置利得は、以下の誤差信号を零にするようにする。
１０×ｌｏｇ（Ｂにおける総出力（ｍＷ）−利得段１のＡＳＥ（ｍＷ））
−（Ａにおける入力（ｄＢｍ）＋利得段１の利得（ｄＢ））
【００２７】
（ｉｖ）ＶＯＡ３は、利得制御モードの場合と同様に、要求総合利得に、傾斜、製造用オフセットおよび中段損失に関するすべての補正を加えた関数として設定される。
【００２８】
（ｖ）しかしながら、出力制御モードでは、第２利得段２のハードウェアは、要求出力に従って制御される。ハードウェア設定点は、要求出力に設定される。
【００２９】
（ｖｉ）利得段２のＡＳＥ補償は、利得制御モードの利得段２のＡＳＥに、利得段１に送り込まれるＡＳＥを加えた関数として設定され、利得段１に送り込まれるＡＳＥは、Ｂに存在するＡＳＥの割合を調べ、その割合をＤにおける読みに適用し、次に、利得段２の利得を乗じることによって計算される。これは、以下のように表される。
【００３０】
Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿Ｃｏｍｐ＿ｖａｌｕｅ
＝（Ｓｔｇ２＿Ｔｏｔａｌ＿ｉｎｐｕｔ＿ｍＷ×１０（Ｓｔｇ２Ｇａｉｎ／１０）
×Ｓｔｇ１＿ＡＳＥ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷ／Ｓｔｇ１＿Ｔｏｔ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ
＿ｍＷ）＋Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿ｏｕｔｐｕｔ＿ｆｒｏｍ＿ｇａｉｎ＿ｍｏｄｅ
【００３１】
ここで、
Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿Ｃｏｍｐ＿ｖａｌｕｅは、ＡＳＥ補償を伴う利得段２の出力制御モードで設定されるＡＳＥ補償値（ｍＷ）、
Ｓｔｇ２＿Ｔｏｔａｌ＿ｉｎｐｕｔ＿ｍＷは、利得段２への入力から読み（ｍＷ）、
Ｓｔｇ２Ｇａｉｎは、ユニットが、利得制御モードで、以下の利得：
要求信号出力（ｄＢ）−測定利得段１入力（ｄＢ）
から計算される場合、利得段２に設定される利得（ｄＢ）、
Ｓｔｇ１＿ＡＳＥ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷは、ＶＯＡの手前におけるＡＳＥ補償（ｍＷ）、
Ｓｔｇ１＿Ｔｏｔ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷは、ＶＯＡの手前における総出力（ｍＷ）、
Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿ｏｕｔｐｕｔ＿ｆｒｏｍ＿ｇａｉｎ＿ｍｏｄｅは、装置が、利得制御モードで、以下の利得：
要求信号出力（ｄＢ）−測定利得段１入力（ｄＢ）
について計算された場合、設定されたＡＳＥ設定である。
【００３２】
より簡単で等価な実施は、以下のように、利得段２のＡＳＥ補償を、利得段１の利得制御モードでのＡＳＥ補償に、利得段２の要求出力にＢの利得段１のＡＳＥ補正を乗じてＢの利得段１の信号出力で割った値を加えた関数として設定することである。
【００３３】
Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿Ｃｏｍｐ＿ｖａｌｕｅ
＝（Ｓｔｇ２＿ＡＳＥ＿ｏｕｔｐｕｔ＿ｆｒｏｍ＿ｇａｉｎ＿ｍｏｄｅ）
＋（利得段２の要求信号出力（ｍＷ））×（Ｓｔｇ１＿ＡＳＥ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ
＿ｍＷ／（Ｓｔｇ１＿Ｔｏｔ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷ−Ｓｔｇ１＿ＡＳＥ＿ｐｒｅ
＿ＶＯＡ＿ｍＷ））
【００３４】
ＡＳＥ補償値および利得段１の利得値は、増幅器の利得段１への入力の変化に応じて常に更新される。
【００３５】
同様な補償手順は、一般的な場合のＮ段増幅器に適用することができ、この場合、利得段ＮのＡＳＥは、利得制御モードにおける利得段ＮからのＡＳＥに、利得段１から利得段（Ｎ−１）に送り込まれるＡＳＥを加えた値に設定される。利得段１から利得段（Ｎ−１）に送り込まれるＡＳＥは、利得段（Ｎ−１）のＢに存在するＡＳＥの割合を算定し、その割合をＤの読みに適用し、次に、利得段Ｎの利得を乗じることによって計算される。この計算は、以下のように表すことができる。
【００３６】
ＳｔｇＮ＿ＡＳＥ＿Ｃｏｍｐ＿ｖａｌｕｅ
＝（ＳｔｇＮ＿Ｔｏｔａｌ＿ｉｎｐｕｔ＿ｍＷ×１０（ＳｔｇＮＧａｉｎ／１０）
×Ｓｔｇ（Ｎ−１）＿ＡＳＥ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷ＿Ｓｔｇ（Ｎ−１）／Ｓｔｇ
（Ｎ−１）＿Ｔｏｔ＿ｐｒｅ＿ＶＯＡ＿ｍＷ＿Ｓｔｇ（Ｎ−１））＋Ｓｔｇ２＿
ＡＳＥ＿ｏｕｔｐｕｔ＿ｆｒｏｍ＿ｇａｉｎ＿ｍｏｄｅ
【００３７】
ハードウェアが零にしようとする誤差信号は、以下のようになる。
１０×ｌｏｇ（Ｅにおける総出力（ｍＷ）−利得段ＮのＡＳＥ（ｍＷ）
−利得段（Ｎ−１）の送り込まれるＡＳＥ（ｍＷ））−要求出力（ｄＢｍ））
なお、一般的な場合、Ｅは利得段Ｎの出力ピンを表す。
【００３８】
この手順の利点は、信号出力および信号利得を、２つの利得段の出力Ｂおよび出力Ｅから直接読取ることが可能なことであり、これによって、これらのパラメータが許容範囲外に動いた場合に、示すことが要求されるいずれのアラームをトリガすることを容易にする。この場合、アラームは、増幅器の信号出力をトリガするが、信号出力が許容範囲外となった直後にトリガする必要がある。出力モードで信号出力を検出する最も早い方法は、出力フォトダイオード９によって信号電力を直接測定させることである。これには、すべてのＡＳＥ補償が、第２利得段２の出力のＡＳＥ補正にロードされることが必要であり、第２利得段２で発生するＡＳＥのみが、第２利得段２の出力でそのまま補償され、先方に送り込まれるＡＳＥが、出力設定点に取込まれるような利得制御方法を反映させることではない。出力モードで、ＡＳＥ補償回路と増幅器の設定点との間の第２利得段２で発生するＡＳＥを配分する他の方法には、マイクロプロセッサによって実行され、実行に時間のかかる対数計算および指数計算が必要とされる。
【００３９】
この動作方法の別の利点は、入力過渡現象期間内に、利得設定点およびＡＳＥ補償が再計算される必要があることであり、出力モードの場合に出力設定点が再計算される必要がないため、再計算中、信号出力中のどのような誤差もＡＳＥ補償状態の誤差に制限されることである。過渡期間後の入力の変化が小さい場合は、この誤差は小さい。
【００４０】
図３は、増幅器の回路図をより詳細に示す。本図において、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４は、利得段１入力光コネクタ、利得段１出力光コネクタ、利得段２入力光コネクタ、および利得段２出力光コネクタをそれぞれ示す。さらに、ＡＳＥ１は利得段１ＡＳＥ補正信号を示し、ＡＳＥ＋１は、利得段１ＡＳＥ補正減算回路を示し、ＡＳＥ２は利得段２ＡＳＥ補正信号を示し、ＡＳＥ＋２は利得段２ＡＳＥ補正減算回路を示す。また、Ｇ１は利得段１利得／出力制御回路を示し、Ｇ２は利得段２利得／出力制御回路を示す。Ｓ１およびＳ２は、利得段１および利得段２の出力制御モードと利得制御モードとを切換えるためのスイッチをそれぞれ示す。ＣＰＵはマイクロプロセッサユニットを示し、ＡＤＣは、アナログ／デジタル変換器を示し、これに対して、ＤＡＣはデジタル／アナログ変換器を示す。
【００４１】
上述される回路の変型例では、構成要素Ｇ１およびＧ２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）によって置き換えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に従う２段光ファイバ増幅器の概略図である。
【図２】増幅器を制御する方法を示すフローチャートである。
【図３】増幅器の回路図である。
【図１】
2008502162.tif 000003
【図２】
2008502162.tif 000004
【図３】
2008502162.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月9日(2007.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
損失手段によって分離される複数の制御可能な利得段を有し、第１利得段および最終利得段を含む光増幅器であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御する利得制御手段と、
（ｉｉ）最終利得段の出力をほぼ一定に保持するため、最終利得段に供給される駆動電流を制御する出力制御手段と、
（ｉｉｉ）利得制御手段および出力制御手段に、第１利得段および最終利得段の増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償させる補償手段であって、第１利得段によって出力されるＡＳＥと、第１利得段の出力と、最終利得段に由来するＡＳＥと、最終利得段の出力とに基づいて補正係数を適用する補償手段とを備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
利得制御手段が、第１利得段への光入力信号を検出する第１入力検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
利得制御手段が、第１利得段からの光出力信号を検出する第１出力検出手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の光増幅器。
【請求項４】
出力制御手段が、最終利得段への光入力信号を検出する第２入力検出手段を含むことを特徴とする請求項１，２または３記載の光増幅器。
【請求項５】
出力制御手段が、最終利得段からの光出力信号を検出する第２出力検出手段を含むことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の光増幅器。
【請求項６】
各検出手段が、光信号の一部分を取出すタップオフカプラを組込むことを特徴とする請求項２，３，４または５記載の光増幅器。
【請求項７】
各検出手段が、検出光信号を示す電気検出信号を供給する光検出器を組込むことを特徴とする請求項２，３，４，５または６記載の光増幅器。
【請求項８】
要求総合利得を設定するために可変減衰手段が設けられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項９】
損失手段が、分散補償を組込むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１０】
利得段が、エルビウム添加ファイバのループを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１１】
利得段が、ポンプレーザダイオードを組込むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光増幅器。
【請求項１２】
利得制御手段が、第１利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御するように配設されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光増幅器。
（Ｂにおける総合利得−利得段１のＡＳＥ）−（Ａ＋利得段１の利得）
（ここで、Ｂにおける総合利得は、第１利得段の出力を表す信号、
利得段１のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される第１利得段によって出力されるＡＳＥを表す信号、
Ａは、第１利得段の入力信号を表す信号、
利得段１の利得は、第１利得段の利得を表す信号である。）
【請求項１３】
出力制御手段が、最終利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御するように配設されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光増幅器。
（Ｅにおける総合利得−利得段２のＡＳＥ）−（Ｄ＋利得段２の利得）
（ここで、Ｅにおける総合利得は、前記最終利得段の出力を表す信号、
利得段２のＡＳＥは、最終利得段によって出力される、
（最終利得段で生じるＡＳＥ）＋（最終段の要求信号出力）×（利得段１のＡＳＥ）／（第１利得段の信号出力）
に対応するＡＳＥを表す信号、
Ｄは、最終利得段の入力信号を表す信号、
利得段２の利得は、最終利得段の利得を表す信号であり、
最終利得段で生じるＡＳＥは、利得制御モードの較正によって求められる。）
【請求項１４】
増幅自然放出光（ＡＳＥ）の影響を補償するため、複数の利得段を有する光増幅器の制御方法であって、
（ｉ）第１利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｉｉ）第１利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｉｉｉ）第１利得段への該光入力信号に依存して、第１利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｉｖ）最終利得段への光入力信号を検出するステップと、
（ｖ）最終利得段からの光出力信号を検出するステップと、
（ｖｉ）最終利得段の出力をほぼ一定に保持するため、最終利得段に供給される駆動電流を制御するステップと、
（ｖｉｉ）第１利得段によって出力されるＡＳＥと、第１利得段の出力と、最終利得段に由来するＡＳＥと、最終利得段の出力とに基づいて、補正係数を適用することによって、第１利得段および最終利得段でのＡＳＥの影響を補償するステップとを含むことを特徴とする光増幅器の制御方法。
【請求項１５】
補正係数が、増幅器の利得制御モードで較正され、その後、補正係数が、増幅器の出力制御モードで適用される較正ステップが実施され、利得制御モードにおける各利得段に対するＡＳＥはその段に由来するＡＳＥを表すことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１利得段に供給される駆動電流が、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御されることを特徴とする、請求項１４または１５記載の方法。
（Ｂにおける総合利得−利得段１のＡＳＥ）−（Ａ＋利得段１の利得）
（ここで、Bにおける総合利得は、第１利得段の出力を表す信号、
利得段１のＡＳＥは、利得制御モードの較正ステップ中に決定される第１利得段によって出力されるＡＳＥを表す信号、
Ａは、第１利得段の入力信号を表す信号、
利得段１の利得は、第１利得段の利得を表す信号である。）
【請求項１７】
最終利得段に供給される駆動電流を、以下の一般形態の誤差信号を零にするように制御されることを特徴とする、請求項１４，１５または１６記載の方法。
（Ｅにおける総合利得−利得段２のＡＳＥ）−（要求信号出力）
（ここで、Ｅにおける総合利得は、最終利得段の出力を表す信号、
利得段２のＡＳＥは、最終利得段によって出力される、
（最終利得段で生じるＡＳＥ）＋（最終段の要求信号出力）×（利得段１のＡＳＥ）／（第１利得段の信号出力）
に対応するＡＳＥを表す信号である。）
【国際調査報告】
2008502162.tif 000006
2008502162.tif 000007