(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される駆動電流に応じたパワーの励起光を出力する半導体レーザと、
希土類元素が添加され、前記半導体レーザから出力された励起光によって入力光を増幅する増幅媒体と、
前記励起光のパワーに対する前記増幅媒体の利得の応答速度より高速な前記励起光のパワーの変動を検出する検出部と、を備え、
前記検出部で検出された変動に基づいて、前記半導体レーザを多モード発振させるように、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させることを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記検出部で検出された変動に基づいて、前記応答速度より高速に前記駆動電流を変動させることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記検出部で検出された変動に基づいて、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させる変動部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記増幅媒体によって増幅された光のパワーに基づいて前記駆動電流を制御する制御部を備え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光増幅装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記励起光のパワーと、変動させた駆動電流と、の差分における前記応答速度より高速な変動を検出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光増幅装置。
【請求項６】
前記半導体レーザへ供給される駆動電流の所定の周波数以上の変動を検出する変動検出部を備え、
前記変動検出部によって前記所定の周波数以上の変動が検出された場合に、前記所定の周波数以上の変動が検出されない場合よりも前記駆動電流の変動量を低下させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【請求項７】
供給される駆動電流に応じたパワーの励起光を出力する半導体レーザと、希土類元素が添加され、前記半導体レーザから出力された励起光によって入力光を増幅する増幅媒体と、を用いた光増幅方法において、
前記励起光のパワーに対する前記増幅媒体の利得の応答速度より高速な前記励起光のパワーの変動を検出し、
前記変動を検出した場合に、前記半導体レーザを多モード発振させるように、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させる、
ことを特徴とする光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を増幅する光増幅装置および光増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類元素をドープした増幅媒体を用いた光増幅器として、たとえばエルビウム（Ｅｒ）をドープしたＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）を用いた光増幅器が知られている。ＥＤＦは、０．９８［μｍ］帯や１．４８［μｍ］帯の励起光のレベルに応じた利得で入力光を増幅する。励起光源には、たとえばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：半導体レーザ）が用いられる。
【０００３】
ＬＤは、たとえば共振構造により発振することで発光する原理である。昨今では、ＬＤの出力ファイバに、所望の波長のみ反射をする外部反射器を接続する外部共振構造により発振波長を設定するものもある。ＬＤの出力光の波長および強度は、主に、外部から供給する電流に起因する利得や共振長に応じて決まる。
【０００４】
たとえば外部反射や偏光状態などによってＬＤの発振モードが変動すると、特にＬＤの駆動レベルが低い場合はＬＤの出力パワーが不安定になる場合がある。不安定時のＬＤの出力パワーの変動周期は、外部環境に大きく依存するため不定な周期である。また、ＥＤＦを用いた光増幅器においては、たとえば、光増幅器の出力モニタ値に基づいて励起光源のＬＤを制御するフィードバック制御が行われる。また、ＬＤの不安定性を改善するために高周波を重畳する構成（たとえば、下記特許文献１，２参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２１６２号公報
【特許文献２】特開平８−２０４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、ＬＤの出力パワーが増幅媒体の応答速度より速く変動すると、増幅媒体の出力値に基づくフィードバック制御によるＬＤの制御が間に合わず、増幅媒体の出力光のパワーが変動してしまう。このため、出力光のパワーを安定させることができないという問題がある。また、高周波を重畳する構成では、特に光増幅器を多段に接続した場合、重畳した高周波成分が累積し、伝送品質に影響を与えるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、出力光のパワーを安定させることができる光増幅装置および光増幅方法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、本発明の一側面によれば、供給される駆動電流に応じたパワーの励起光を出力する半導体レーザと、希土類元素が添加され、前記半導体レーザから出力された励起光によって入力光を増幅する増幅媒体と、を用いた光増幅において、前記励起光のパワーに対する前記増幅媒体の利得の応答速度より高速な前記励起光のパワーの変動を検出し、検出した変動に基づいて、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させる光増幅装置および光増幅方法が提案される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一側面によれば、出力光のパワーを安定させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる光増幅装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した光増幅装置の構成例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、駆動電流を変動させないと仮定した場合の各部の動作例を示す参考図である。
【図３−２】図３−２は、駆動電流を変動（減算）させた場合の各部の動作例を示す図である。
【図３−３】図３−３は、駆動電流を変動（加算）させた場合の各部の動作例を示す図である。
【図４−１】図４−１は、図２に示した光増幅装置の変形例１を示す図である。
【図４−２】図４−２は、図２に示した光増幅装置の変形例２を示す図である。
【図４−３】図４−３は、図２に示した光増幅装置の変形例３を示す図である。
【図４−４】図４−４は、図２に示した光増幅装置の変形例４を示す図である。
【図４−５】図４−５は、図２に示した光増幅装置の変形例５を示す図である。
【図５−１】図５−１は、図２に示した光増幅装置の変形例６を示す図である。
【図５−２】図５−２は、図２に示した光増幅装置の変形例７を示す図である。
【図５−３】図５−３は、図２に示した光増幅装置の変形例８を示す図である。
【図５−４】図５−４は、図２に示した光増幅装置の変形例９を示す図である。
【図６−１】図６−１は、実施の形態２にかかる光増幅装置の構成例を示す図である。
【図６−２】図６−２は、図６−１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。
【図７−１】図７−１は、実施の形態３にかかる光増幅装置の構成例を示す図である。
【図７−２】図７−２は、図７−１に示した変動成分検出部の構成例を示す図である。
【図７−３】図７−３は、図７−１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光増幅装置および光増幅方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光増幅装置の一例を示す図である。図１に示す光増幅装置１００は、入力光１０１を増幅して出力する光増幅装置である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光増幅装置１００は、ＬＤ１１０と、合波器１２０と、増幅媒体１３０と、供給部１５０と、検出部１６０と、変動部１７０と、を備えている。
【００１３】
ＬＤ１１０は、供給される駆動電流１７１に応じたパワーの励起光１１１，１１２をそれぞれ合波器１２０および検出部１６０へ出力する半導体レーザである。励起光１１１，１１２は、たとえば、ＬＤ１１０が出力した光を分岐カプラにより分岐した各光であってもよいし、励起光１１１が前方および後方にそれぞれ出力した各光であってもよい。
【００１４】
合波器１２０には、光増幅装置１００への入力光１０１と、ＬＤ１１０から出力された励起光１１１と、が入力される。合波器１２０は、入力された入力光１０１と励起光１１１とを合波して増幅媒体１３０へ出力する。
【００１５】
増幅媒体１３０は、希土類元素が添加された増幅媒体である。たとえば、増幅媒体１３０は、光ファイバのコアにエルビウムイオンを添加したＥＤＦである。増幅媒体１３０には、合波器１２０によって合波して出力された入力光１０１および励起光１１１が入力される。増幅媒体１３０は、入力された励起光１１１のパワーに応じて入力光１０１を増幅する。励起光１１１のパワーの変化に対する増幅媒体１３０の利得の応答速度（応答周波数）は、たとえば数百［Ｈｚ］〜数十［ｋＨｚ］程度である。増幅媒体１３０は、増幅した入力光１０１を出力光１３１として出力する。
【００１６】
供給部１５０はＬＤ１１０へ供給するための駆動電流１５１を出力する。供給部１５０が出力する駆動電流１５１は、たとえば、出力光１３１のパワーなどに基づいて制御されてもよい。また、供給部１５０が出力する駆動電流１５１は一定の電流であってもよい。供給部１５０から出力された駆動電流１５１は変動部１７０へ入力される。
【００１７】
検出部１６０は、ＬＤ１１０から出力された励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速の変動を検出する。たとえば、検出部１６０は、励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高い周波数の変動成分（微分成分）を検出する。または、検出部１６０は、励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高い周波数の変動の有無を検出してもよい。検出部１６０は、変動の検出結果を示す変動信号１６１を変動部１７０へ出力する。
【００１８】
変動部１７０は、供給部１５０から出力された駆動電流１５１を駆動電流１７１としてＬＤ１１０へ供給する。また、変動部１７０は、検出部１６０から出力された変動信号１６１に基づいて、励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速の変動が検出された場合に、ＬＤ１１０へ供給する駆動電流１７１を変動させる。
【００１９】
具体的には、変動部１７０は、ＬＤ１１０が、複数のモードでレーザ発振する多モード発振の状態となるように駆動電流１７１を急峻に変化させる。たとえば、変動部１７０は、増幅媒体１３０の応答速度より高い周波数で駆動電流１７１を変動させる。変動部１７０による駆動電流１７１の変動は、たとえば、増加、低下、または増加と低下を繰り返す変動などである。
【００２０】
外部反射などの影響によってＬＤ１１０の発振モードが変化し、励起光１１１，１１２のパワーが急峻に変動すると、励起光１１２の急峻な変動が検出部１６０によって検出され、変動部１７０によって駆動電流１７１が変動する。これにより、ＬＤ１１０が多モード発振の状態となる。
【００２１】
ＬＤ１１０が多モード発振の状態となると、ＬＤ１１０におけるコヒーレンスが低くなり、ＬＤ１１０が外部反射などによる影響を受けにくい状態となり、励起光１１１，１１２のパワーが短時間で安定する。そして、駆動電流１７１の変動が終了すると、ＬＤ１１０は定常時の発振状態に戻る。このように、駆動電流１７１を即時に変動させることで、変化したＬＤ１１０の発振状態を短時間で元に戻すことができる。
【００２２】
なお、ＬＤ１１０が多モード発振の状態となると出力光のパワーが安定することについては、たとえば非特許文献（沼居貴陽、「半導体レーザー工学の基礎」、１１８〜１３１頁，１５２〜１６３頁、平成８年７月３０日）に記載されている。
【００２３】
図２は、図１に示した光増幅装置の構成例を示す図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示す光増幅装置１００は、図１に示した構成に加えて、分岐器１４０と、光電変換部２１０と、比較部２２０と、を備えている。また、光増幅装置１００は、図１に示した供給部１５０として駆動部２３０を備えている。また、光増幅装置１００は、図１に示した検出部１６０として、光電変換部２４０と、ハイパスフィルタ２５０と、を備えている。また、光増幅装置１００は、図１に示した変動部１７０として演算部２６０を備えている。
【００２４】
分岐器１４０、光電変換部２１０および比較部２２０は、増幅媒体１３０の出力光１３１のパワーに基づいて駆動電流１７１を制御する制御部である。具体的には、分岐器１４０は、増幅媒体１３０から出力された出力光１３１の一部を分岐し、分岐した光をモニタ光１４１として光電変換部２１０へ出力する。光電変換部２１０は、分岐器１４０から出力されたモニタ光１４１を電気信号に変換する。光電変換部２１０は、変換した電気信号（電圧信号）を比較部２２０へ出力する。
【００２５】
比較部２２０には、光電変換部２１０から出力された電気信号と、モニタ光１４１の目標パワーを示す基準電圧と、が入力される。基準電圧は、出力光１３１の目標パワーに応じて設定される。比較部２２０は、入力された電気信号と基準電圧との差分を示す差分信号を駆動信号２２１として駆動部２３０へ出力する。
【００２６】
駆動部２３０は、比較部２２０から出力された駆動信号２２１（電圧信号）に応じた駆動電流１５１を演算部２６０へ出力する。たとえば、駆動部２３０は、比較部２２０から出力される駆動信号２２１が小さくなるように駆動電流１５１を変化させる。これにより、出力光１３１のパワーを一定に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動強度制御）を行うことができる。
【００２７】
光電変換部２４０は、ＬＤ１１０から出力された励起光１１２を電気信号に変換する。光電変換部２４０は、変換した電気信号をハイパスフィルタ２５０へ出力する。ハイパスフィルタ２５０は、光電変換部２４０から出力された電気信号における、増幅媒体１３０の応答速度より高い周波数の成分を抽出する。これにより、励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動成分を検出することができる。ハイパスフィルタ２５０は、検出した変動成分を変動信号１６１として演算部２６０へ出力する。
【００２８】
演算部２６０は、駆動部２３０から出力された駆動電流１５１と、ハイパスフィルタ２５０から出力された変動信号１６１と、の演算を行う。演算部２６０による演算は、加算、減算または乗算など、駆動電流１５１を変動信号１６１に応じて変動させるものであればよい。演算部２６０は、演算結果を駆動電流１７１としてＬＤ１１０へ供給する。
【００２９】
なお、光増幅装置１００の電気段の各構成は、アナログ回路によって実現してもよいし、デジタル回路によって実現してもよいし、アナログ回路とデジタル回路の組み合わせによって実現してもよい。たとえば、光電変換部２４０から出力された電気信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号の微分計算を行うことで、励起光１１２のパワーの変動成分を算出してもよい。
【００３０】
このように、ハイパスフィルタ２５０によって励起光１１２のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動成分を検出し、検出した変動成分によって駆動電流１７１を変動させる。これにより、駆動電流１７１を、簡単な構成によって増幅媒体１３０の応答速度より高速に変動させることができる。
【００３１】
図３−１は、駆動電流を変動させないと仮定した場合の各部の動作例を示す参考図である。図３−１は、検出部１６０によって励起光１１２の高速な変動が検出されても駆動電流１７１によって駆動電流１７１を変動させないと仮定した場合における各部の動作例を示している。図３−１においては、ＬＤ１１０から出力される励起光１１１，１１２のパワーと、増幅媒体１３０から出力される出力光１３１のパワーと、変動部１７０から出力される駆動電流１７１と、の時間変化の一例を示している。
【００３２】
時刻Ａまでの期間においては、励起光１１１，１１２のパワーが一定であるとする。これにより、時刻Ａまでの期間においては出力光１３１のパワーも一定になる。このため、出力光１３１のパワーが一定になるように駆動電流１５１，１７１を制御するＡＰＣによって、時刻Ａまでの期間においては駆動電流１７１も一定になる。
【００３３】
時刻Ａにおいて、ＬＤ１１０における外部反射などによって励起光１１１，１１２が急峻に増加したとする。この場合は、出力光１３１のパワーは、増幅媒体１３０の応答速度を上限として増加する。したがって、出力光１３１のパワーは、励起光１１１，１１２よりも緩やかに増加する。これに対して、出力光１３１のパワーが一定になるように駆動電流１５１，１７１を制御するＡＰＣによって、出力光１３１の増加を抑えるように駆動電流１７１が緩やかに低下する。
【００３４】
時刻Ａの後に、駆動電流１５１が増加したことによりＬＤ１１０の発振条件が変化し、時刻ＢにおいてＬＤ１１０が元の発振状態に戻ったとする。ここで、出力光１３１および駆動電流１７１は、時刻Ａからの励起光１１１，１１２の変動を抑える方向に変化している。このため、時刻ＢにおいてＬＤ１１０が元の発振状態に戻っても、出力光１３１のパワーと目標パワーとの間に差が生じている。
【００３５】
この後、出力光１３１のパワーと目標パワーとの間の差を縮小するように駆動電流１５１が変化し、定常時へ戻る動作となる。このように、駆動電流１５１を変動させないと仮定すると、励起光１１１，１１２の変動に起因して出力光１３１が変動してしまう。
【００３６】
図３−２は、駆動電流を変動（減算）させた場合の各部の動作例を示す図である。図３−２は、駆動電流１５１を変動信号１６１との減算により変動させた駆動電流１７１をＬＤ１１０へ供給する場合の各部の動作例を示している。図３−２においては、励起光１１１，１１２のパワーと、出力光１３１のパワーと、駆動電流１５１と、検出部１６０から出力される変動信号１６１と、変動部１７０から出力される駆動電流１７１と、の時間変化の一例を示している。
【００３７】
図３−１と同様に、時刻Ａまでの期間においては、励起光１１１，１１２のパワーが一定であるとする。したがって、時刻Ａまでの期間においては出力光１３１のパワーおよび駆動電流１５１も一定になる。また、励起光１１１，１１２の変動は生じていないため変動信号１６１も一定（たとえばゼロ）になる。
【００３８】
また、時刻Ａにおいて、励起光１１１，１１２のパワーが外部反射などによって急峻に増加したとする。この場合は、変動信号１６１が急峻に増加する。したがって、駆動電流１５１を変動信号１６１によって減算した駆動電流１７１は急峻に低下する。これにより、ＬＤ１１０が多モード発振の状態となり、励起光１１１，１１２のパワーは時刻Ａから短時間で元に戻って安定する。このため、励起光１１１，１１２のパワーが外部反射などによって変動したことによる出力光１３１のパワーの変動を抑えることができる。
【００３９】
また、駆動電流１７１の急峻な低下により励起光１１１，１１２のパワーが一時的に低下するが、駆動電流１７１の低下が増幅媒体１３０の応答速度より急峻であるため、励起光１１１，１１２のパワーの低下に出力光１３１のパワーは追従しない。このため、駆動電流１７１を変動させたことによる出力光１３１のパワーの変動を抑えることができる。
【００４０】
図３−３は、駆動電流を変動（加算）させた場合の各部の動作例を示す図である。図３−３において、図３−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−３は、駆動電流１５１を変動信号１６１との加算により変動させた駆動電流１７１をＬＤ１１０へ供給する場合の各部の動作例を示している。
【００４１】
図３−２と同様に、時刻Ａにおいて、励起光１１１，１１２のパワーが外部反射などによって急峻に増加したとする。この場合は、変動信号１６１が急峻に増加する。また、駆動電流１５１を変動信号１６１によって加算した駆動電流１７１は急峻に増加する。これにより、ＬＤ１１０が多モード発振の状態となり、励起光１１１のパワーは時刻Ａから短時間で元に戻って安定する。このため、励起光１１１，１１２のパワーが外部反射などによって変動したことによる出力光１３１のパワーの変動を抑えることができる。
【００４２】
また、駆動電流１７１の増加により励起光１１１のパワーが一時的にさらに増加するが、駆動電流１７１の増加が増幅媒体１３０の応答速度より急峻であるため、励起光１１１のパワーの増加に出力光１３１は追従しない。このため、駆動電流１７１を変動させたことによる出力光１３１のパワーの変動を抑えることができる。
【００４３】
図４−１は、図２に示した光増幅装置の変形例１を示す図である。図４−１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４−１に示すように、光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えて、分岐器４１１と、光電変換部４１３と、比較部４１４と、を備えていてもよい。
【００４４】
分岐器４１１は、合波器１２０へ入力される入力光１０１の一部を分岐し、分岐した光をモニタ光４１２として光電変換部４１３へ出力する。光電変換部４１３は、分岐器４１１から出力されたモニタ光４１２を電気信号に変換する。光電変換部４１３は、変換した電気信号を比較部４１４へ出力する。
【００４５】
比較部４１４には、光電変換部２１０および光電変換部４１３から出力された各電気信号が入力される。比較部４１４は、入力された各電気信号の差分を示す差分信号を比較部２２０へ出力する。したがって、比較部４１４が出力する差分信号は、入力光１０１に対する出力光１３１の利得を示す信号となる。
【００４６】
比較部２２０には、比較部４１４から出力された差分信号と、モニタ光１４１の目標利得を示す基準電圧と、が入力される。基準電圧は、出力光１３１の目標利得に応じて設定される。比較部２２０は、入力された差分信号と基準電圧との差分を示す差分信号を駆動信号２２１として駆動部２３０へ出力する。
【００４７】
駆動部２３０は、比較部２２０から出力された駆動信号２２１（電圧信号）に応じた駆動電流１５１を演算部２６０へ出力する。たとえば、駆動部２３０は、比較部２２０から出力される駆動信号２２１が小さくなるように駆動電流１５１を変化させる。これにより、出力光１３１の利得を一定に制御するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：利得一定制御）を行うことができる。
【００４８】
図４−２は、図２に示した光増幅装置の変形例２を示す図である。図４−２において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４−２に示すように、光増幅装置１００の駆動部２３０には、駆動信号２２１として一定の基準電圧が入力されてもよい。この場合は、図２に示した分岐器１４０、光電変換部２１０および比較部２２０は省いた構成にしてもよい。駆動部２３０は、入力された基準電圧に応じた一定の駆動電流１５１を演算部２６０へ出力する。
【００４９】
図４−３は、図２に示した光増幅装置の変形例３を示す図である。図４−３において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４−３に示すように、光増幅装置１００は、図２に示したハイパスフィルタ２５０に代えてバンドパスフィルタ４３１（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えていてもよい。バンドパスフィルタ４３１は、光電変換部２４０から出力された電気信号の所定の周波数帯域の変動成分を抽出する。
【００５０】
すなわち、バンドパスフィルタ４３１は、光電変換部２４０から出力された電気信号から、増幅媒体１３０の応答速度より高い周波数の成分と、一定の周波数以下の成分と、を除去する。バンドパスフィルタ４３１は、抽出した変動成分を変動信号１６１として演算部２６０へ出力する。このように、光電変換部２４０から出力された電気信号を除去することで、高周波雑音による不要な動作を抑制することができる。
【００５１】
図４−４は、図２に示した光増幅装置の変形例４を示す図である。図４−４において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４−４に示すように、光増幅装置１００の演算部２６０を比較部２２０と駆動部２３０との間に設け、駆動部２３０へ入力される駆動信号２２１を演算部２６０によって変動させることで、ＬＤ１１０へ供給される駆動電流１７１を間接的に変動させてもよい。
【００５２】
また、図示しないが、演算部２６０を光電変換部２１０と比較部２２０との間に設け、比較部２２０へ入力される電気信号を演算部２６０によって変動させることで、ＬＤ１１０へ供給される駆動電流１７１を間接的に変動させてもよい。または、演算部２６０を比較部２２０の前段に設け、比較部２２０へ入力される基準電圧を演算部２６０によって変動させることで、ＬＤ１１０へ供給される駆動電流１７１を間接的に変動させてもよい。
【００５３】
図４−５は、図２に示した光増幅装置の変形例５を示す図である。図４−５において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４−５に示すように、光増幅装置１００は、図１に示した検出部１６０として、光電変換部２４０と、ハイパスフィルタ２５０と、比較部４５１と、を備えていてもよい。
【００５４】
比較部４５１は、ハイパスフィルタ２５０から出力される変動成分としきい値を比較する。そして、比較部４５１は、ハイパスフィルタ２５０から出力される変動成分がしきい値を超えたか否かを示す信号を変動信号１６１として演算部２６０へ出力する。したがって、比較部４５１から出力される変動信号１６１は、励起光１１１，１１２のパワーにおいて増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動があったか否かを示す信号となる。
【００５５】
たとえば、比較部４５１は、変動成分がしきい値を超えていない場合は「０」の信号を変動信号１６１として出力し、変動成分がしきい値を超えた場合は「１」の信号を変動信号１６１として出力する。そして、演算部２６０は、駆動電流１５１と変動信号１６１との演算（たとえば加算や減算）を行う。これにより、変動成分がしきい値を超えた場合は駆動電流１７１を変動させ、変動成分がしきい値を超えていない場合は駆動電流１７１を変動させないようにすることができる。
【００５６】
図５−１は、図２に示した光増幅装置の変形例６を示す図である。図５−１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−１に示すように、光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えてリミッタ５１１を備えていてもよい。リミッタ５１１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１の一定以上のパワーを抑制する。これにより、演算部２６０は、駆動電流１７１を一定の変動量以下で変動させることができる。このため、ＬＤ１１０へ供給される駆動電流１７１が過大になりＬＤ１１０が損傷することを回避することができる。
【００５７】
図５−２は、図２に示した光増幅装置の変形例７を示す図である。図５−２において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−２に示すように、光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えて低レベル抑制部５２１を備えていてもよい。低レベル抑制部５２１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１の一定のレベル以下の成分を抑制する。
【００５８】
これにより、励起光１１２の変動が一定の変動量以下である場合は駆動電流１７１を変動させないようにすることができる。このため、たとえば雑音に起因する励起光１１１の小さな変動や、出力光１３１のパワー変動において問題とならない程度の励起光１１１の小さな変動などによって駆動電流１７１を変動させないようにすることができる。
【００５９】
また、低レベル抑制部５２１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１の一定のレベル以下の成分を低下させてもよい。これにより、励起光１１２の変動が一定の変動量以下である場合は駆動電流１７１の変動量を低下させることができる。このため、たとえば雑音に起因する励起光１１１の小さな変動や、出力光１３１のパワー変動において問題とならない程度の励起光１１１の小さな変動などによる駆動電流１７１を抑えることができる。
【００６０】
このように、励起光１１２の変動が一定の変動量以下である場合は駆動電流１７１の変動量を低下させる（変動量をゼロにする場合も含む）ことができる。このため、たとえば雑音に起因する励起光１１１の小さな変動や、出力光１３１のパワー変動において問題とならない程度の励起光１１１の小さな変動などによる駆動電流１７１を抑えることができる。したがって、動作を安定させることができる。
【００６１】
図５−３は、図２に示した光増幅装置の変形例８を示す図である。図５−３において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−３に示すように、光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えて補正部５３１を備えていてもよい。補正部５３１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１を、比較部２２０から出力される駆動信号２２１によって補正する。
【００６２】
駆動電流１５１のレベルは駆動信号２２１によって決まるため、変動信号１６１を駆動信号２２１によって補正することで、駆動電流１５１のレベルに応じて駆動電流１７１の変動量を補正することができる。これにより、ＬＤ１１０の駆動レベルに応じて駆動電流１７１の変動量を補正することができる。
【００６３】
たとえば、ＬＤ１１０が低出力のときにＬＤ１１０の動作が不安定になる場合には、補正部５３１は、駆動信号２２１が小さいほど変動信号１６１を大きくする。これにより、ＬＤ１１０の駆動レベルが低い時ほど駆動電流１７１の変動量を大きくすることができる。これにより、ＬＤ１１０の駆動レベルが低い場合にＬＤ１１０の利得を高くし、ＬＤ１１０の動作を安定させることができる。
【００６４】
また、図示しないが、補正部５３１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１を、光電変換部２１０から出力される電気信号によって補正してもよい。または、補正部５３１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１を、比較部２２０入力される基準電圧によって補正してもよい。駆動信号２２１は光電変換部２１０から出力される電気信号、または、比較部２２０へ入力される基準電圧によって決まるため、光電変換部２１０から出力される電気信号、または基準電圧によって変動信号１６１を補正することで、駆動電流１５１のレベルに応じて駆動電流１７１の変動量を補正することができる。
【００６５】
図５−４は、図２に示した光増幅装置の変形例９を示す図である。図５−４において、図５−３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−４に示すように、光増幅装置１００は、図５−３に示した構成に加えて平均化部５４１を備えていてもよい。
【００６６】
平均化部５４１は、光電変換部２４０から出力される電気信号を平均化して補正部５３１へ出力する。これにより、光電変換部２４０から出力される電気信号の高周波成分を除去することができる。平均化部５４１は、たとえばＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ローパスフィルタ）によって実現することができる。
【００６７】
補正部５３１は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１を、平均化部５４１から出力される電気信号によって補正してもよい。光電変換部２４０から出力される電気信号は駆動電流１５１のレベルによって決まるため、光電変換部２４０から出力される電気信号によって変動信号１６１を補正することで、駆動電流１５１のレベルに応じて駆動電流１７１の変動量を補正することができる。
【００６８】
また、光電変換部２４０から出力される電気信号の高周波成分を平均化部５４１によって除去することで、演算部２６０による駆動電流１７１の急峻な変動による駆動電流１５１のレベルの変化を無視することができる。図５−３，図５−４に示したように、変動対象の駆動電流１５１のレベルに応じた変動量によって駆動電流１７１を変動させることで、ＬＤ１１０や増幅媒体１３０の特性に応じて、出力光１３１の変動抑圧の効果を向上させることができる。
【００６９】
光増幅装置１００は、図４−１〜図４−５，図５−１〜図５−４に示した光増幅装置１００の各変形例を組み合わせた構成とすることもできる。たとえば、光増幅装置１００は、リミッタ５１１と、低レベル抑制部５２１と、補正部５３１と、平均化部５４１と、のうちの複数の構成を備えていてもよい。
【００７０】
このように、実施の形態１にかかる光増幅装置１００においては、ＬＤ１１０から増幅媒体１３０へ入力される励起光１１１のパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動を検出した場合にＬＤ１１０の駆動電流１７１を変動させる。これにより、ＬＤ１１０を多モード発振させて励起光１１１のパワーを短時間で安定させ、増幅媒体１３０の出力光１３１のパワーを安定させることができる。
【００７１】
また、励起光１１１のパワーの過渡的な変動が検出されない場合は出力光１３１の変動の抑制動作（たとえば駆動電流１７１の変動）を行わなくてもよいため、定常時の出力光１３１のパワーを安定させることができる。また、励起光１１１のパワーの過渡的な変動を検出した場合においても、変動周期は外部環境に大きく依存し、不定な周期である。これにより、たとえば高周波を重畳する構成（たとえば、上記特許文献１，２参照。）に比べて、ＬＤ１１０または光増幅器を多段に接続しても出力光１３１の高周波成分が累積せず、伝送品質を向上させることができる。
【００７２】
また、出力光１３１のパワーに基づく駆動電流１５１の制御を行う構成においては、制御された駆動電流１５１を変動させればよい。このため、たとえば励起光１１２のパワーを一定にするように駆動電流１５１の制御を別に行う２重のフィードバック構成に比べて駆動電流１５１の制御が単純になり、励起光１１１のパワーを安定させることができる。
【００７３】
（実施の形態２）
図６−１は、実施の形態２にかかる光増幅装置の構成例を示す図である。図６−１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図６−１に示すように、実施の形態２にかかる光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えて減算部７１０を備えている。
【００７４】
減算部７１０は、光電変換部２４０からハイパスフィルタ２５０へ出力される電気信号を、演算部２６０からＬＤ１１０へ出力される駆動電流１７１によって減算する。これにより、演算部２６０による駆動電流１７１の変動量によって励起光１１２のパワーを減算することができる。ハイパスフィルタ２５０は、減算部７１０によって減算された電気信号における高周波成分を抽出する。
【００７５】
これにより、励起光１１２のパワーを、演算部２６０による駆動電流１７１の変動量によって減算したパワーにおける増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動を検出することができる。これにより、駆動電流１７１の変動による励起光１１２のパワーの変動は検出しないようにすることができる。
【００７６】
このため、たとえば入力光１０１のパワーの急峻な変動にも追従させるように駆動電流１５１を意図的に変化させる場合は、演算部２６０によって駆動電流１７１を変動させないようにすることができる。したがって、駆動電流１５１の意図的な変化を抑圧してしまうことを回避することができる。
【００７７】
図６−２は、図６−１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。図６−２において、図４−４または図６−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図６−２に示すように、演算部２６０を比較部２２０と駆動部２３０との間に設ける構成について説明する。
【００７８】
減算部７１０は、光電変換部２４０からハイパスフィルタ２５０へ出力される電気信号を、演算部２６０から駆動部２３０へ出力される駆動信号２２１によって減算してもよい。この場合も、演算部２６０による駆動電流１７１の変動量によって励起光１１２のパワーを減算することができる。これにより、駆動電流１７１の変動による励起光１１２のパワーの変動は検出しないようにし、駆動電流１５１の意図的な変化を抑圧してしまうことを回避することができる。
【００７９】
このように、実施の形態２にかかる光増幅装置１００によれば、励起光１１２のパワーと、演算部２６０によって変動した駆動電流１７１と、の差分における増幅媒体１３０の応答速度より高速な変動を検出することができる。これにより、駆動電流１７１の変動による励起光１１２のパワーの変動は検出しないようにすることができる。このため、駆動電流１５１を意図的に変化させる場合は、演算部２６０によって駆動電流１７１を変動させないようにすることができる。したがって、駆動電流１５１の意図的な変化を抑圧してしまうことを回避することができる。
【００８０】
（実施の形態３）
図７−１は、実施の形態３にかかる光増幅装置の構成例を示す図である。図７−１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図７−１に示すように、光増幅装置１００は、図２に示した構成に加えて、変動成分検出部７１１（変動検出部）と、乗算部７１２と、を備えている。
【００８１】
変動成分検出部７１１は、駆動電流１５１の所定の周波数以上の変動成分を検出する。所定の周波数は、たとえば、駆動信号２２１（ＬＤ１１０の駆動レベル）を意図的に変化させる速度に相当する周波数である。変動成分検出部７１１は、検出結果を示す変動信号を乗算部７１２へ出力する。
【００８２】
乗算部７１２は、ハイパスフィルタ２５０から演算部２６０へ出力される変動信号１６１を、変動成分検出部７１１から出力された変動信号によって補正する。たとえば、乗算部７１２は、変動信号１６１を変動成分と乗算することによって補正する。具体的には、乗算部７１２は、駆動電流１５１の所定の周波数以上の変動が検出された場合に、周波数以上の変動が検出されない場合よりも変動信号１６１を低下させる。これにより、駆動電流１５１の所定の周波数以上の変動が検出された場合に、周波数以上の変動が検出されない場合よりも駆動電流１７１の変動量を低下させることができる。
【００８３】
図７−２は、図７−１に示した変動成分検出部の構成例を示す図である。図７−２に示すように、変動成分検出部７１１は、ハイパスフィルタ７２１（ＨＰＦ）と、レベル判定部７２２と、を備えている。ハイパスフィルタ７２１は、変動成分検出部７１１へ入力された信号のうちの、駆動信号２２１の速度、つまりＬＤ１１０の駆動レベルを意図的に変化させる速度以上の周波数の成分を変動成分として抽出する。ハイパスフィルタ７２１は、抽出した変動成分をレベル判定部７２２へ出力する。
【００８４】
レベル判定部７２２は、ハイパスフィルタ７２１から出力された変動成分を所定のしきい値と比較し、変動成分がしきい値以上の場合は変動信号１６１を小さくする信号（たとえば１未満の値）を乗算部７１２へ出力する。変動信号１６１を小さくする信号は、たとえば、変動信号１６１をゼロにする信号であってもよい。または、レベル判定部７２２は、変動成分がしきい値以上の場合に、変動信号１６１を所定時間マスクし続けるようにしてもよい。これにより、ＬＤ１１０の駆動レベルが意図的に変化された場合は、駆動電流１７１の変動を抑制することができる。
【００８５】
図７−３は、図７−１に示した光増幅装置の変形例を示す図である。図７−３において、図４−４または図７−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図７−３に示すように、演算部２６０を比較部２２０と駆動部２３０との間に設ける構成について説明する。変動成分検出部７１１は、比較部２２０から演算部２６０へ出力される駆動信号２２１における所定の周波数の変動成分を抽出してもよい。
【００８６】
このように、実施の形態３にかかる光増幅装置１００によれば、駆動電流１５１の所定の周波数以上の変動を検出する。そして、駆動電流１５１の所定の周波数以上の変動を検出した場合に、周波数以上の変動を検出しない場合よりも駆動電流１７１の変動量を低下させる。これにより、駆動電流１５１を意図的に変化させる場合は、演算部２６０による駆動電流１７１の変動を抑制することができる。このため、駆動電流１５１の意図的な変化を抑圧してしまうことを回避することができる。
【００８７】
以上説明したように、光増幅装置および光増幅方法によれば、出力光のパワーを安定させることができる。
【００８８】
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８９】
（付記１）供給される駆動電流に応じたパワーの励起光を出力する半導体レーザと、
希土類元素が添加され、前記半導体レーザから出力された励起光によって入力光を増幅する増幅媒体と、
前記励起光のパワーに対する前記増幅媒体の利得の応答速度より高速な前記励起光のパワーの変動を検出する検出部と、を備え、
前記検出部で検出された変動に基づいて、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させることを特徴とする光増幅装置。
【００９０】
（付記２）前記検出部で検出された変動に基づいて、前記半導体レーザを多モード発振させるように前記駆動電流を変動させることを特徴とする付記１に記載の光増幅装置。
【００９１】
（付記３）前記検出部で検出された変動に基づいて、前記応答速度より高速に前記駆動電流を変動させることを特徴とする付記１または２に記載の光増幅装置。
【００９２】
（付記４）前記検出部で検出された変動に基づいて、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させる変動部を更に備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９３】
（付記５）前記増幅媒体によって増幅された光のパワーに基づいて前記駆動電流を制御する制御部を備えることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９４】
（付記６）前記半導体レーザに一定の駆動電流を供給する供給部を備え、
前記供給部によって前記半導体レーザに供給される駆動電流を変動させることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９５】
（付記７）前記駆動電流を一定の変動量以下で変動させることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９６】
（付記８）前記励起光の変動量が一定の変動量以下である場合は、前記励起光の変動量が一定の変動量より高い場合より前記駆動電流の変動量を低下させることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９７】
（付記９）変動対象の前記駆動電流のレベルに応じた変動量によって前記駆動電流を変動させることを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９８】
（付記１０）前記検出部は、前記励起光のパワーと、変動させた駆動電流と、の差分における前記応答速度より高速な変動を検出することを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【００９９】
（付記１１）前記半導体レーザへ供給される駆動電流の所定の周波数以上の変動を検出する変動検出部を備え、
前記変動検出部によって前記所定の周波数以上の変動が検出された場合に、前記所定の周波数以上の変動が検出されない場合よりも前記駆動電流の変動量を低下させることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光増幅装置。
【０１００】
（付記１２）供給される駆動電流に応じたパワーの励起光を出力する半導体レーザと、希土類元素が添加され、前記半導体レーザから出力された励起光によって入力光を増幅する増幅媒体と、を用いた光増幅方法において、
前記励起光のパワーに対する前記増幅媒体の利得の応答速度より高速な前記励起光のパワーの変動を検出し、
前記変動を検出した場合に、前記半導体レーザへ供給される駆動電流を変動させる、
ことを特徴とする光増幅方法。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  光増幅装置
１０１  入力光
１１０  ＬＤ
１１１，１１２  励起光
１２０  合波器
１３０  増幅媒体
１３１  出力光
１４０，４１１  分岐器
１４１，４１２  モニタ光
１５０  供給部
１５１，１７１  駆動電流
１６０  検出部
１６１  変動信号
１７０  変動部
２１０，２４０，４１３  光電変換部
２２０，４１４，４５１  比較部
２２１  駆動信号
２３０  駆動部
２５０，７２１  ハイパスフィルタ
２６０  演算部
４３１  バンドパスフィルタ
５１１  リミッタ
５２１  低レベル抑制部
５３１  補正部
５４１  平均化部
７１０  減算部
７１１  変動成分検出部
７１２  乗算部
７２２  レベル判定部
【図１】
0005742329.tif 000002
【図２】
0005742329.tif 000003
【図３−１】
0005742329.tif 000004
【図３−２】
0005742329.tif 000005
【図３−３】
0005742329.tif 000006
【図４−１】
0005742329.tif 000007
【図４−２】
0005742329.tif 000008
【図４−３】
0005742329.tif 000009
【図４−４】
0005742329.tif 000010
【図４−５】
0005742329.tif 000011
【図５−１】
0005742329.tif 000012
【図５−２】
0005742329.tif 000013
【図５−３】
0005742329.tif 000014
【図５−４】
0005742329.tif 000015
【図６−１】
0005742329.tif 000016
【図６−２】
0005742329.tif 000017
【図７−１】
0005742329.tif 000018
【図７−２】
0005742329.tif 000019
【図７−３】
0005742329.tif 000020