(57)【要約】【課題】薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便であり、さらにメモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能な光出力制御装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】任意経路の目標光減衰量が設定された場合に、Ｓ３１で関係データテーブルを参照し、Ｓ３２で基準単一VOAに対する印加電圧：Vatt[基準]を抽出する。Ｓ３３で、上位装置で指定される経路情報に基づき、差分特性データテーブルを参照し、Ｓ３４で差分特性データテーブルから該当する経路の差分特性データ：d1[X-1]を抽出する。Ｓ３５で、Vatt[基準]とd1[X-1]を用いて、指定経路の単一VOAへ印加する電圧：Vatt[X-1]を算出する。算出したVatt[X-1]を該当する単一VOAの薄膜ヒータ１５に印加する。【選択図】図３
2008216755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置された複数の信号光経路の各々に、少なくとも一つの単一 VOAからなる光可変減衰器を備える光出力制御装置において、
任意の信号光経路に対する目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定する第１指示値決定手段と、
決定された前記第１の指示値から目標値が設定された前記任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２指示値決定手段と、を備え、   決定された前記第２の指示値に基づきVOA制御を行なうことを特徴とする光出力制御装置。
【請求項２】
任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光減衰量であることを特徴とする請求項１に記載の光出力制御装置。
【請求項３】
任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光出力レベルであることを特徴とする請求項１に記載の光出力制御装置。
【請求項４】
各信号光経路の光可変減衰器の実構成要素である実際の各単一VOAと前記基準単一VOAとの差分特性データが少なくとも1種類以上記憶されたメモリを備え、
前記第２指示値決定手段は、前記差分特性データを利用して、前記実際の各単一VOAに与える指示値を決定し、VOA制御を行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光出力制御装置。
【請求項５】
前記メモリに記憶された前記差分特性データには、前記各単一VOAの光減衰量が最小となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする請求項４に記載の光出力制御装置。
【請求項６】
前記メモリに記憶された前記差分特性データには、前記各単一VOAで所望な光減衰量となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする請求項４に記載の光出力制御装置。
【請求項７】
前記各単一VOA は、PLC技術で形成された光導波路に位相シフターを付加したPLC型マッハツェンダ干渉計を用いて形成され、前記各単一VOAの位相シフターへの指示値を調整することで光減衰量を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の光出力制御装置。
【請求項８】
前記位相シフターに熱光学効果を利用することを特徴とする請求項７に記載の光出力制御装置。
【請求項９】
各信号光経路の光可変減衰器が、PLC型マッハツェンダ干渉計で形成された単一VOAを複数個直列に接続して構成され、直列に接続した前記複数個の単一VOAが複数並列に配置されて、PLC型光可変減衰器アレイとして構成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の光出力制御装置。
【請求項１０】
並列に配置された複数の信号光経路の各々に、少なくとも一つの単一 VOAを備える光出力制御装置の制御方法において、
任意の信号光経路に対する目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定する第１段階と、
決定された前記第１の指示値から目標値が設定された前記任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２段階と、を備え、
決定された前記第２の指示値に基づきVOA制御を行なうことを特徴とする光出力制御装置の制御方法。
【請求項１１】
任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光減衰量であることを特徴とする請求項１０に記載の光出力制御装置の制御方法。
【請求項１２】
任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光出力レベルであることを特徴とする請求項１０に記載の光出力制御装置の制御方法。
【請求項１３】
各信号光経路の光可変減衰器の実構成要素である各単一VOAと前記基準単一VOAとの差分特性データが少なくとも1種類以上メモリに記憶されており、前記第２段階において、前記差分特性データを利用して、前記実際の各単一VOAに与える指示値を決定し、VOA制御を行なうことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の光出力制御装置の制御方法。
【請求項１４】
前記差分特性データには、各単一VOAの光減衰量が最小となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする請求項１３に記載の光出力制御装置の制御方法。
【請求項１５】
前記差分特性データには、各単一VOAで所望な光減衰量となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする請求項１３に記載の光出力制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野等に適用され、信号光レベルを調整するための複数の光可変減衰器を備えた光出力制御装置およびその制御方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信ネットワークにおいて、信号光レベルをダイナミックに変化させる光可変減衰器の役割はますます重要視されている。特に、熱光学効果を用いた平面光導波路型（PLC: Planar Lightwave Circuit）の光可変減衰器（VOA : Variable Optical Attenuator）は、可動部分がないため信頼性に優れていること、他の平面光導波回路との集積化が容易であること、複数のPLC-VOAを直列接続して広ダイナミックレンジを実現可能なこと、複数のPLC-VOAを並列に配置してアレイ化することが容易であること、などの特徴を有している。
【０００３】
図９に示す従来のPLC-VOA１００は、2つの3dBカプラ１０１、１０２と2本のアーム導波路１０３、１０４で構成されるマッハツェンダ干渉計（MZI : Mach-Zehnder Interferometer）回路であり、MZI回路のアーム導波路上部に設けた薄膜ヒータ１０５を位相シフターとして機能させた光可変減衰器である。この薄膜ヒータ１０５に外部から電力を印加することにより、アーム導波路１０４を加熱し、発熱量に応じた熱光学効果を介して、アーム導波路１０４の実効屈折率を変化させることができる。アーム導波路１０４の実効屈折率の変化は、伝播する信号光にとって光路長が変化することに対応する。
【０００４】
MZI回路の一方のアーム導波路１０４に薄膜ヒータを配置したMZI型VOAの場合、入力された信号光は1つ目の3dBカプラ１０１で分岐され、2本のアーム導波路１０３、１０４を独立に伝播した後、所望の光路長差をもって2つ目の3dBカプラ１０２で再結合される。このとき、PLC-VOA（VOA）１００の減衰率は、光路長差が０のとき最小となり、光路長差が信号光波長の2分の1に等しいとき最大となる。つまり、光路長差がゼロに設定された対称MZI型VOAの場合では、薄膜ヒータ１０５への印加電圧がゼロの場合に減衰率が最小となり、印加電圧の増加に伴い、信号光の減衰率が増加する光可変減衰器として動作させることができる（図１０参照）。
【０００５】
VOA１００で実現すべき目標光減衰量が上位装置から設定された場合には、不揮発性メモリ内に格納されている薄膜ヒータへの指示電圧（印加電圧）と目標光減衰量との関係データテーブル（図１１参照）にアクセスして、その目標光減衰量に対応する指示電圧値を決定する。そして、決定した指示電圧を薄膜ヒータに印加することにより、VOA１００を所望の光減衰量に調整することができる。これが光減衰量一定制御方式の概略動作原理である。
【０００６】
信号光経路で実現すべきVOA１００の目標光出力レベルが上位装置から設定された場合には、VOA出力側に配置されているフォトダイオード（PD）での受光レベルと目標光出力レベルとの乖離量に基づき、VOAの薄膜ヒータに対する指示電圧を決定・印加する。この一連のプロセスを繰り返し実行することにより、乖離量を０に近づけることができる。これが光出力レベル一定制御方式の概略動作原理である。
【０００７】
さらに、波長多重通信システムでは、AWG（Arrayed Waveguide Grating）に代表される他のPLC部品が活用されている（例えば、特許文献１参照）。このようなシステムでは、多重信号光をAWGに入力し、単一波長の信号光に分離した上で、VOAを用いて独立にレベル調整を施し、AWGで再結合するような光ノード用モジュールが利用される。この場合、単一波長数分のVOAを個別に用意することは、作業的にも経済的にも好ましくないため、PLC技術を用いて同一基板に複数のVOAを並列形成した光可変減衰器アレイ（VOAアレイ）が適用される（例えば、特許文献２乃至４参照）。
【０００８】
特許文献２乃至４等に記載された従来の光可変減衰器アレイにおいて光減衰量一定制御を実現するためには、単一波長信号光経路ごとに配置されたVOAに対応する光減衰量と指示電圧値との関係データテーブル（図１１参照）をVOAの数量分作成し、不揮発メモリに格納しておく。そして、上位装置より任意の信号光経路における目標光減衰量が設定された場合には、該当するVOAの関係データテーブルにアクセスして、薄膜ヒータへの指示電圧を決定・印加することで、所望の光減衰量を実現できる。
【０００９】
光出力レベル一定制御方式を実現するためには、単一波長信号光経路ごとに配置されたVOAに対応する光減衰量と指示電圧値との関係データテーブル（図１１参照）から生成される制御パラメータリストをVOAの数量分用意して、不揮発性メモリに格納しておく。そして、上位装置より任意の信号光経路の目標光出力レベルが設定された場合には、PD受光レベルと目標光出力レベルとの乖離量に基づき、制御パラメータを利用して、薄膜ヒータへの指示電圧を決定・印加するプロセスを繰り返すことで、所望の光出力レベルを実現できる。
【特許文献１】特開平10-276172号公報
【特許文献２】特開2000-332691号公報
【特許文献３】特開2005-241705号公報
【特許文献４】特開2006-030648号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の光可変減衰器では、PLC製造プロセスのばらつきに起因する以下のような問題が顕在化していた。
【００１１】
複数のMZI型VOAを並列配置したVOAアレイ（光可変減衰器アレイ）では、単一のMZI型VOAが同一設計であっても、製造ばらつきが存在していたために、その光減衰特性（図１０）が同一と見なせる単一のMZI型VOAを作製すること、つまり、VOAアレイに用いる複数のVOAを同一の光減衰特性を持つように作製することが困難であった。具体的には、光減衰量が最小となる薄膜ヒータへの印加電圧や、光減衰量が最大となる薄膜ヒータへの印加電圧は同一にならないことが多かった。そのため、VOAアレイで高精度な光減衰量一定制御を実現するためには、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係データテーブルをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して対応していた。例えば、アレイ数：Nの場合には、薄膜ヒータ印加電圧と光減衰量の関係データテーブル（図１１）をN個分用意して、不揮発メモリに格納しておき、信号光経路ごとに対応する関係データテーブルの検索処理やVOA制御処理を実施していた。
【００１２】
この対策では、VOAアレイを構成する単一MZI型VOAの数量に比例して関係データテーブル量が増加してしまうため、目標光減衰量が設定された後の検索処理や制御処理が煩雑になるだけでなく、テーブルデータを格納するためのメモリ資源に与える影響が無視できなくなっていた。
【００１３】
また、光出力一定レベル制御方式を実現するためには、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係データテーブル（図１１参照）から一意に生成される制御パラメータリストをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して対応していた。そのために、光減衰量一定制御方式と同様な検索処理や制御処理の煩雑さやメモリ資源に与える影響が無視できなかった。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便であり、さらにメモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能な光出力制御装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光出力制御装置は、並列に配置された複数の信号光経路の各々に、少なくとも一つの単一 VOAからなる光可変減衰器を備える光出力制御装置において、任意の信号光経路に対する目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定する第１指示値決定手段と、決定された前記第１の指示値から目標値が設定された前記任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２指示値決定手段と、を備え、 決定された前記第２の指示値に基づきVOA制御を行なうことを特徴とする。
【００１６】
この態様によれば、任意経路の目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を第１指示値決定手段により決定し、決定された第１の指示値から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を第２指示値決定手段により決定するようにしている。このため、上記従来技術のように、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係データテーブルをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して、不揮発メモリに格納しておき、信号光経路ごとに対応する関係データテーブルの検索処理やVOA制御処理を実施する必要がない。これにより、目標光減衰量が設定された後の検索処理や制御処理が軽減されると共に、メモリ資源に与える影響も軽減することができる。従って、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００１７】
なお、ここにいう「単一VOA」は、PLC技術で形成された光導波路に位相シフターを付加したPLC型マッハツェンダ干渉計(MZI)を用いて形成される個々の光可変減衰器を意味する。つまり、PLC技術を用いて同一基板に複数の光可変減衰器（VOA）を並列形成した光可変減衰器アレイ（VOAアレイ）における各光信号経路の光可変減衰器は、一つ或いは複数のMZI型 VOA等の単一VOAでそれぞれ構成される。
【００１８】
また、本明細書において、「基準単一VOA」は、設計値の特性（位相シフターへの印加電圧の変化に伴い、信号光の減衰量が変化する特性）を有する仮想の単一VOA、或いは、複数の信号光経路に配置される実際の単一VOAＮ個の各特性を平均した特性を有する仮想の単一VOA、或いは、任意信号経路に配置される実際の単一VOAの特性を便宜的に利用した仮想の単一VOAを意味する。 また、「VOA制御」は、薄膜ヒータ等の位相シフターに印加する電圧を設定された目標値に基づいて制御して、任意の信号光経路における信号光の減衰量を調節する制御をいう。
【００１９】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光減衰量であることを特徴とする。
【００２０】
この態様によれば、任意経路の目標光減衰量が設定されて光減衰量一定制御方式のVOA制御を行なう場合において、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００２１】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光出力レベルであることを特徴とする。
【００２２】
この態様によれば、任意経路の目標光出力レベルが設定されて光出力レベル一定制御方式のVOA制御を行なう場合において、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００２３】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、各信号光経路の光可変減衰器の実構成要素である実際の各単一VOAと前記基準単一VOAとの差分特性データが少なくとも1種類以上記憶されたメモリを備え、前記第２指示値決定手段は、前記差分特性データを利用して、前記実際の各単一VOAに与える指示値を決定し、VOA制御を行なうことを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、前記メモリに記憶された前記差分特性データには、前記各単一VOAの光減衰量が最小となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、前記メモリに記憶された前記差分特性データには、前記各単一VOAで所望な光減衰量となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、前記各単一VOA は、PLC技術で形成された光導波路に位相シフターを付加したPLC型マッハツェンダ干渉計を用いて形成され、前記各単一VOAの位相シフターへの指示値を調整することで光減衰量を制御することを特徴とする。
【００２７】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、前記位相シフターに熱光学効果を利用することを特徴とする。
【００２８】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置は、各信号光経路の光可変減衰器が、PLC型マッハツェンダ干渉計で形成された単一VOAを複数個直列に接続して構成され、直列に接続した前記複数個の単一VOAが複数並列に配置されて、PLC型光可変減衰器アレイとして構成されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第２の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、並列に配置された複数の信号光経路の各々に、少なくとも一つの単一 VOAを備える光出力制御装置の制御方法において、任意の信号光経路に対する目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定する第１段階と、決定された前記第１の指示値から目標値が設定された前記任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２段階と、を備え、決定された前記第２の指示値に基づきVOA制御を行なうことを特徴とする。
【００３０】
この態様によれば、第１段階で、任意経路の目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定し、第２段階で決定された第１の指示値から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を第２指示値決定手段により決定するようにしている。このため、上記従来技術のように、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係データテーブルをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して、不揮発メモリに格納しておき、信号光経路ごとに対応する関係データテーブルの検索処理やVOA制御処理を実施する必要がない。これにより、目標光減衰量が設定された後の検索処理や制御処理が軽減されると共に、メモリ資源に与える影響も軽減することができる。従って、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００３１】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光減衰量であることを特徴とする。
【００３２】
この態様によれば、任意経路の目標光減衰量が設定されて光減衰量一定制御方式のVOA制御を行なう場合において、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００３３】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、任意の信号光経路に対する前記目標値が光可変減衰器の光出力レベルであることを特徴とする。
【００３４】
この態様によれば、任意経路の目標光出力レベルが設定されて光出力レベル一定制御方式のVOA制御を行なう場合において、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００３５】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、各信号光経路の光可変減衰器の実構成要素である各単一VOAと前記基準単一VOAとの差分特性データが少なくとも1種類以上メモリに記憶されており、前記第２段階において、前記差分特性データを利用して、前記実際の各単一VOAに与える指示値を決定し、VOA制御を行なうことを特徴とする。
【００３６】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、前記差分特性データには、各単一VOAの光減衰量が最小となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする。
【００３７】
本発明の他の態様に係る光出力制御装置の制御方法は、前記差分特性データには、各単一VOAで所望な光減衰量となる指示値の差分量に基づいたデータが含まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便であり、さらにメモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能な光可変減衰器、およびその制御方法を提供することができる。
【００３９】
本発明では、光可変減衰器を構成する複数の単一VOAの個数が大きいほど、さらに具体的には直列に接続する単一VOAの個数や並列に配置する単一VOAの個数が大きいほど、本発明の効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を具体化した光出力制御装置およびその制御方法の実施形態を、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る光出力制御装置およびその制御方法を、図１乃至図７に基づいて説明する。
【００４１】
図１に示す光出力制御装置１は、同一の基板２（図２参照）上に形成されたN経路分のPLC型VOAを並列配置することで構成した光可変減衰器アレイ（VOAアレイ）を有している。この光出力制御装置１では、Ｎ個（複数）の光信号経路３１〜３Ｎ（経路＃１〜経路＃Ｎ）の各光可変減衰器は、MZI型 VOAである一つの単一VOA1-1〜N-1で構成されている。PLCに用いる基板２は、シリコンでも石英でもかまわない。
【００４２】
基板２上には、図１に示すように、Ｎ個（複数）の光信号経路３１〜３Ｎにそれぞれ対応する、Ｎ個の入射導波路４１〜４Ｎと、Ｎ個の出射導波路５１〜５Ｎとが形成されている。入射導波路４１〜４Ｎと出射導波路５１〜５Ｎとの間に、単一VOA1-1〜N-1がそれぞれ形成されている。
【００４３】
各光信号経路３１〜３Ｎの単一VOA1-1〜N-1は、２つのY分岐導波路１１、１２と、2本のアーム導波路１３、１４と、薄膜ヒータ１５とからそれぞれ構成されている。Y分岐導波路１１、１２は、50%の比率で分岐する目的の導波路(3dBカプラ)であるため、光方向性結合器であっても、多モード干渉（MMI：Multi-Mode Interferometer）導波路であっても問題ない。ここでは、各単一VOA1-1〜N-1 は、2つのY分岐導波路１１、１２を接続する2本のアーム導波路１３、１４の長さを同一とした対称型MZI回路で構成されているが、アーム導波路の長さを異ならせた非対称MZI回路であっても問題ない。また、薄膜ヒータ１５は一方のアーム導波路１４上に形成しているが、他方のアーム導波路１３上に形成しても、両方のアーム導波路１３、１４上に形成しても問題ない。
【００４４】
この薄膜ヒータ１５に外部から電力を印加することにより、アーム導波路１４を加熱し、発熱量に応じた熱光学効果を介して、アーム導波路１４の実効屈折率を変化させることができる。アーム導波路１４の実効屈折率の変化は、伝播する信号光にとって光路長が変化することに対応する。
【００４５】
この光出力制御装置１では、入力された信号光は1つ目のY分岐導波路１１で分岐され、2本のアーム導波路１３、１４を独立に伝播した後、所望の光路長差をもって2つ目のY分岐導波路１２で再結合される。このとき、各光信号経路３１〜３Ｎにおける単一VOA1-1〜N-1の減衰率は、光路長差が０のとき最小となり、光路長差が信号光波長の2分の1に等しいとき最大となる。つまり、光路長差がゼロに設定された対称MZI型VOAの場合では、薄膜ヒータ１５への印加電圧がゼロの場合に減衰率が最小となり、印加電圧の増加に伴い、信号光の減衰率が増加する光可変減衰器として動作させることができる（図４参照）。
【００４６】
また、図１に示す光出力制御装置１は、各光信号経路３１〜３Ｎにおける単一VOA1-1〜N-1の減衰量を制御するための制御部２０と、各光信号経路３１〜３Ｎの出射導波路５１〜５Ｎから出射される信号光を分岐する光カプラ６１〜６Ｎと、各光カプラを介して信号光が入射し、その光出力レベルを検出するフォトダイオード（PD）７１〜７Ｎとを備える。
【００４７】
制御部２０は、CPU２１と、フォトダイオード７１〜７Ｎからの出力信号が入力されるモニター回路２２と、各種制御処理を行なうためのプログラムが記憶されたROM２３と、各種のデータテーブル等が記憶されたメモリ２４と、CPUからの指示に従い各単一VOA1-1〜N-1へ指示電圧を印加する制御回路２５とを備えている。メモリ２４は、EEPROM等の不揮発性メモリである。
【００４８】
CPU２１には、上位装置３０から経路情報、目標値としての目標光減衰量等の各種データが入力回路（図示省略）を介して入力されるようになっている。また、モニター回路２２からCPU２１には、各フォトダイオード７１〜７Ｎで検出した各光信号経路３１〜３Ｎの光信号の光出力レベル（受光レベル）を表す電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号が入力されるようになっている。
【００４９】
そして、本実施形態の光出力制御装置１では、CPU２１は、上位装置３０とモニター回路２２からそれぞれ送られるデータに基づき、ROM２３に記憶されたプログラムに従い、制御回路２５を介して、各単一VOA1-1〜N-1へ印可する指示電圧を制御して、光信号経路３１〜３Ｎごとに所望の光減衰量を実現するVOA制御を行なうようになっている。
【００５０】
しかし、このような光出力制御装置１では、PLC製造プロセスのばらつきにより、同一設計の単一VOAであっても、必ずしもVOA特性は一致しない。そこで、まず各光信号経路３１〜３Ｎに配置されている各単一VOA1-1〜N-1の光減衰特性、すなわち薄膜ヒータ１５に印加する電圧と光減衰量の関係を測定し、「基準VOA特性」と比較する（図４参照）。図４に示すグラフにおいて、曲線４０は基準単一VOAの基準VOA特性を、曲線４１はVOA1-1の特性を、曲線４２はVOAＮ-１の特性をそれぞれ表している。
【００５１】
ここで、「基準VOA特性」は、上述したように、設計値の特性（位相シフタへの印加電圧の変化に伴い、信号光の減衰量が変化する特性）を有する仮想の「基準単一VOA」、或いは、複数の信号光経路に配置される実際の単一VOAＮ個の各特性を平均した特性を有する仮想の「基準単一VOA」、或いは、任意信号光経路に配置される実際の単一VOAの特性を便宜的に利用した仮想の「基準単一VOA」の光減衰特性である。
【００５２】
つまり、各単一VOA1-1〜N-1の光減衰特性の基準とする「基準VOA特性」を光減衰量と印加電圧との関係に注目して、テーブルデータ化する。このテーブルデータ化したのが図５に示す「関係データテーブル」であり、この「関係データテーブル」をメモリ２４に記憶しておく。基準VOA特性は、設計データであっても実測データであってもかまわない。
【００５３】
また、各単一VOA1-1〜N-1で最小光減衰量となる印加電圧（図４に示す最小ロス電圧）の値を基準VOA特性との差分特性データ１（d1[X-1]）として、テーブルデータ化する（図６参照）。ここで、Xは経路番号（X=1〜N）に対応する。このテーブルデータ化した図６に示す「差分特性データテーブル」もメモリ２４に記憶しておく。
【００５４】
この差分特性データテーブルにおいて、例えば、d1[１-1]は、経路番号X=1の光信号経路３１にある単一VOA1-1の最小ロス電圧（VOA1-1）と基準単一VOA の最小ロス電圧（基準VOA）との差をとった差分特性データである。d1[Ｎ-1]は、経路番号X=Ｎの光信号経路３Ｎにある単一VOAＮ-1の最小ロス電圧（VOAＮ-1）と基準単一VOA の最小ロス電圧（基準VOA）との差をとった差分特性データである。このような差分特性データ１（d1[X-1]）を、経路番号X=1〜Ｎの各光信号経路３１〜３Ｎにある単一VOA1-1〜N-1について作製したのが図６に示す差分特性データテーブルである。
【００５５】
次に、光出力制御装置１において、CPU２１がROM２３に記憶されたプログラムに従って実行する光減衰量一定制御方式のVOA制御を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５６】
まず、上位装置３０から光減衰量一定制御方式で動作中の光出力制御装置１に対して、任意経路：Xの目標光減衰量：ATTのデータが入力される（ステップＳ３０）。このデータがCPU２１に入力されることで、任意経路：Xの目標光減衰量：ATTが設定される。
【００５７】
この場合には、図５に示す関係データテーブルにアクセスし（ステップＳ３１）、基準単一VOAに対する印加電圧：Vatt[基準]を抽出する（ステップＳ３２）。関係データテーブルに設定された光減衰量と一致する光減衰量が存在しない場合には、2区間の関係データテーブルを補完することで導出する。
【００５８】
さらに、上位装置３０から出力される（上位装置３０で指定される）経路情報に基づき、図６に示す差分特性データテーブルにアクセスする（ステップＳ３３）。
【００５９】
この差分特性データテーブルから該当する経路：X（光信号経路３１〜３Ｎのうちの指定された経路）の差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]を抽出する（ステップＳ３４）。
【００６０】
この後、ステップＳ３２で抽出した基準単一VOAに対する印加電圧：Vatt[基準]と、ステップＳ３４で抽出した差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]とを用いて、指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vatt[X-1]を、次式(1)から算出する（ステップＳ３５）。
【００６１】
この算出した指示値（印加電圧：Vatt[X-1]）をCPU２１から制御回路２５を介して、該当する単一VOAの薄膜ヒータ１５に印加する（ステップＳ３６）。これにより、所望の目標光減衰量を実現することができる。
【００６２】
Vatt[X-1]  ＝  Vatt[基準]  ＋  B[X-1]                        ・・・(1)
このように、第１実施形態に係る光出力制御装置１では、任意経路：Xの目標光減衰量：ATTが設定された場合に、ステップＳ３１で図５に示す関係データテーブルにアクセスし、ステップＳ３２で基準単一VOAに対する印加電圧：Vatt[基準]を抽出する。従って、この光出力制御装置１において、任意の信号光経路に対する目標値（目標光減衰量）が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値（印加電圧：Vatt[基準]）を決定する第１指示値決定手段は、CPU21 が実行する図３に示すステップＳ３１及びステップＳ３２に相当する。
【００６３】
また、この光出力制御装置１では、ステップＳ３３で、上位装置３０で指定される経路情報に基づき、図６に示す差分特性データテーブルにアクセスし、ステップＳ３４で、この差分特性データテーブルから該当する経路：Xの差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]を抽出する。この後、ステップＳ３５で、基準単一VOAに対する印加電圧：Vatt[基準]と、差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]とを用いて、指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vatt[X-1]を、上式(1)から算出する。従って、この光出力制御装置１において、決定された第１の指示値から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値（指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vatt[X-1]）を決定する第２指示値決定手段は、CPU21 が実行する図３に示すステップＳ３３、ステップＳ３４及びステップＳ３５に相当する。
【００６４】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６５】
○光減衰量一定制御を以下の手順で行なう。
【００６６】
・任意の信号光経路に対する目標値（目標光減衰量）が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値（印加電圧：Vatt[基準]）を決定する（ステップＳ３１及びステップＳ３２を含む第１段階）。
【００６７】
・この後、決定された第１の指示値（印加電圧：Vatt[基準]）から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値（指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vatt[X-1]）を決定する（ステップＳ３１〜ステップＳ３５を含む第２段階）。
【００６８】
このため、上記従来技術のように、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係データテーブルをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して、不揮発メモリに格納しておき、信号光経路ごとに対応する関係データテーブルの検索処理を実施する必要がない。従って、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。これと共に、指示値の決定処理や制御処理が簡便になる。
【００６９】
○薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便で、かつ、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能な、光減衰量一定制御を実現することができる。
【００７０】
○具体的には、光減衰量一定制御を実現するために、以下の２つのデータテーブルをメモリ２４に記憶させればよい。
（１）各単一VOA1-1〜N-1の光減衰特性の基準とする「基準VOA特性」（図４の曲線４０で示される基準単一VOAの光減衰特性）を光減衰量と印加電圧との関係に注目して、テーブルデータ化した図５に示す「関係データテーブル」。
（２）各単一VOA1-1〜N-1で最小光減衰量となる印加電圧（図４に示す最小ロス電圧）の値を基準VOA特性との差分特性データ１（d1[X-1]）として、テーブルデータ化した図６に示す「差分特性データテーブル」。
【００７１】
○信号光経路数がNの場合には、上記従来技術であれば関係データテーブル、ならびに制御パラメータリストをそれぞれN個分用意する必要があったが、本実施形態では関係データテーブル1個と、差分特性データテーブル1個を用意するだけで従来技術と同等精度の光減衰量一定制御を実現することができる。
【００７２】
○メモリ２４に記憶しておくべきデータ数の削減効果だけでなく、指示値を決定する算出プロセス（式(1)）も各信号光経路の単一VOAで共通化・簡素化されているので、処理効率の向上を図ることができる。
【００７３】
○光出力制御装置１の光可変減衰器アレイを構成する複数の単一VOAの個数が大きいほど、具体的には、光信号経路３１〜３Ｎの数が増えて、並列に配置する単一VOA1-1〜N-1の個数Ｎが大きいほど、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。つまり、複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便になると共に、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００７４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る光出力制御装置１およびその制御方法を、図７および図８に基づいて説明する。
【００７５】
この光出力制御装置１の特徴は、図１に示す上記第１実施形態において、目標光減衰量を目標値とする光減衰量一定制御方式のVOA制御に代えて、目標光出力レベルを目標値とする光出力レベル一定制御方式のVOA制御を行なう点にある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態に係る光出力制御装置１のメモリ２４には、光出力レベル一定制御を実現するために、次の２つのデータテーブルを記憶しておく。
（１）各単一VOA1-1〜N-1の光減衰特性の基準とする「基準VOA特性」（図４の曲線４０で示される単一基準VOAの光減衰特性）を、単一基準VOAに対する印可電圧V0〜V20と、各印加電圧での曲線４０の変化率との関係に注目して、テーブルデータ化した図７に示す「制御パラメータテーブル」。
【００７７】
この制御パラメータテーブルにおいて、制御パラメータkp0〜kp20の各値は、おける印可電圧V0〜V20の各値に対応する制御パラメータkp0〜kp20の各値は、単一基準VOAに対する各印可電圧V0〜V20での曲線４０の変化率から一義的に求まる。
（２）各単一VOA1-1〜N-1で最小光減衰量となる印加電圧（図４に示す最小ロス電圧）の値を基準VOA特性との差分特性データ１（d1[X-1]）として、テーブルデータ化した図６に示す「差分特性データテーブル」。
【００７８】
次に、光出力制御装置１において、CPU２１がROM２３に記憶されたプログラムに従って実行する光出力レベル一定制御方式のVOA制御を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００７９】
まず、上位装置３０から光出力レベル一定制御方式で動作中の光出力制御装置１に対して、任意経路：Xの目標光出力レベル：POWのデータが入力される（ステップＳ４０）。このデータがCPU２１に入力されることで、任意経路：Xの目標光出力レベル：POWが設定される。
【００８０】
この場合には、その時点（現時点）のPD受光レベルと目標光出力レベルとの乖離量：Errを算出する（ステップＳ４１）。ここでのPD受光レベルは、フォトダイオード（PD）７１〜７Ｎのうち任意経路：Xにあるフォトダイオードでの受光レベルである。
【００８１】
次に、図７に示す制御パラメータリストにアクセスして（ステップＳ４２）、その時点の基準VOAへの印加電圧に対応する制御パラメータｋｐを抽出する（ステップＳ４３）。
【００８２】
次に、上記乖離量：Errと制御パラメータｋｐから、単一基準VOAに与えるべき次の印加電圧：Vpow[基準]を算出する（ステップＳ４４）。
【００８３】
次に、指定された経路情報に基づき、差分特性データテーブル（図６）にアクセスし（ステップＳ４５）、この差分特性データテーブルから該当する経路：Xの差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]を抽出する（ステップＳ４６）。
【００８４】
この後、ステップＳ４４で算出した単一基準VOAに与えるべき次の印加電圧：Vpow[基準]と、ステップＳ４６で抽出した差分特性データ１：B[X-1]＝d1[X-1]とを用いて、指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vpow[X-1]を、次式(２)から算出する（ステップＳ４７）。
【００８５】
この算出した指示値（印加電圧：Vpow[X-1]）をCPU２１から制御回路２５を介して、該当する単一VOAの薄膜ヒータ１５に印加する（ステップＳ４８）。
【００８６】
そして、一定時間経過した後にPD受光レベルをモニターして、上記プロセス（ステップＳ４０〜ステップＳ４８）を実行して指示値：Vpow[X-1]を更新していく。このプロセスを繰り返し継続することにより、所望の目標光受光レベルを実現することができる。
【００８７】
Vpow[X-1]  ＝  Vpow[基準]  ＋  B[X-1]                    ・・・(2)
このように、第２実施形態に係る光出力制御装置１では、任意の信号光経路に対する目標値（目標光出力レベル）が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値（印加電圧：Vpow [基準]）を決定する第１指示値決定手段は、CPU21 が実行する図８に示すステップＳ４１〜ステップＳ４４に相当する。
【００８８】
また、この光出力制御装置１では、決定された第１の指示値から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値（指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vpow[X-1]）を決定する第２指示値決定手段は、CPU21 が実行する図８に示すステップＳ４５〜ステップＳ４７に相当する。
【００８９】
以上のように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○光出力レベル一定制御を以下の手順で行なう。
【００９０】
・任意の信号光経路に対する目標値（目標光出力レベル）が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値（印加電圧：Vpow [基準]）を決定する（ステップＳ４１〜ステップＳ４４を含む第１段階）。
【００９１】
・この後、決定された第１の指示値（Vpow [基準]）から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値（指定経路：Xの単一VOAへ印加する電圧：Vpow[X-1]）を決定する（ステップＳ４５〜ステップＳ４７を含む第２段階）。
【００９２】
このため、上記従来技術のように、薄膜ヒータへの印加電圧と光減衰量との関係に基づく制御パラメータテーブルをMZI型VOAの数量分だけ独立に用意して、不揮発メモリに格納しておき、信号光経路ごとに対応する制御パラメータテーブルの検索処理を実施する必要がない。従って、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。これと共に、指示値の決定処理や制御処理が簡便になる。
【００９３】
○複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、指示値の決定処理や制御処理が簡便で、かつ、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能な、光減衰量一定制御を実現することができる。
【００９４】
○具体的には、光減出力レベル一定制御を実現するために、図７に示す「制御パラメータテーブル」と、図６に示す「差分特性データテーブル」の２つのデータテーブルをメモリ２４に記憶させればよい。このため、薄膜ヒータや光導波路の材質や構造に関係なく、かつ複数の単一VOAを高密で集積した場合にも、メモリに格納するテーブルデータの効率化も高めることが可能になる。
【００９５】
○メモリ２４に記憶しておくべきデータ数の削減効果だけでなく、指示値を決定する算出プロセス（式(２)）も各信号光経路の単一VOAで共通化・簡素化されているので、処理効率の向上を図ることができる。
【００９６】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
【００９７】
・上記第１実施形態では、光減衰量一定制御方式において、第1ステップで基準VOAに与える指示値：Vatt[基準]を決定した後に、第2ステップで差分特性データテーブルを利用して実際のVOAに与える指示値：Vatt [X-1]を決定することにより、VOA制御を実現している。また、上記第２実施形態では、光出力レベル一定制御において、第1ステップで基準VOAに与える指示値： Vpow[基準]を決定した後に、第2ステップで差分特性データテーブルを利用して実際のVOAに与える指示値：Vpow[X-1]を決定することにより、VOA制御を実現している。
【００９８】
しかし、本発明は、各実施形態で説明した構成の光出力制御装置に限定されない。本発明は、任意の信号光経路に対する目標値が設定された場合に、基準単一VOAに与える第１の指示値を決定する第１ステップと、決定された第１の指示値から目標値が設定された任意の信号光経路に配置されている実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２ステップと、を実行し、決定された第２の指示値に基づきVOA制御を行なう光出力制御装置に広く適用可能である。
【００９９】
・上記各実施形態では、Ｎ個（複数）の光信号経路３１〜３Ｎの各光可変減衰器は、MZI型 VOAである一つの単一VOA1-1〜N-1で構成されているが、各信号経路の光可変減衰器を、直列に接続した複数の単一VOAで構成される光可変減衰器を備えた光出力制御装置にも本発明は適用可能である。
【０１００】
・上記第１実施形態では、光可変減衰器としてPLC-VOAを例に挙げて説明したが、VOAへの指示値と光減衰量との関係がテーブルデータとして表現できる特性のものであれば、本発明の効果は単一VOAの構成方法には制限されない。
【０１０１】
・上記第１実施形態では、各単一VOA1-1〜N-1で最小光減衰量となる印加電圧（図４に示す最小ロス電圧）の値を基準VOA特性との差分特性データ１（d1[X-1]）として、テーブルデータ化（図６参照）しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、メモリ２４に記憶された差分特性データに、各単一VOAで所望な光減衰量となる指示値（印可電圧）の差分量に基づいたデータが含まれている光出力制御装置にも本発明は適用可能である。つまり、各単一VOA1-1〜N-1で所望な光減衰量となる印加電圧の値を基準VOA特性との差分特性データ２（d２[X-1]）として、テーブルデータ化し、この差分特性データテーブルをメモリ２４に記憶させるようにしても良い。
・或いは、図６に示す差分特性データ１（d１[X-1]）と差分特性データ２（d２[X-1]）の２種類の差分特性データをメモリ２４に記憶させ、実際の単一VOAに与える第２の指示値を決定する第２ステップで２つの差分特性データを利用するようにしても良い。
【０１０２】
・上記第１実施形態では、PLC-VOAの構成として対称型MZI回路を例に挙げて説明したが、非対称MZI型であっても、同等の効果を得ることができる。
・上記第１および第２実施形態では、光可変減衰器の制御方式として、光減衰量一定制御方式および光出力レベル一定制御方式をそれぞれ例に挙げて説明した。本発明は、両方の方式を組み込んで制御方式を切り替えられるようにした構成の光出力制御装置や、どちらか一方の制御方式のみ可能にした構成の光出力制御装置にも適用可能で、いずれの場合も上記各実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光出力制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】第１実施形態に係る光出力制御装置の動作を示すフローチャート。
【図４】基準VOAと実際のVOAの光減衰特性を示すグラフ。
【図５】関係データテーブルを示す説明図。
【図６】差分特性データテーブルを示す説明図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光出力制御装置で用いる制御パラメータテーブルを示す説明図。
【図８】第２実施形態に係る光出力制御装置の動作を示すフローチャート。
【図９】従来のPLC-VOAの構成図。
【図１０】従来のPLC-VOAへの指示電圧と光減衰量の関係を示すグラフ。
【図１１】従来例で用いる関係データテーブルを示す説明図。
【符号の説明】
【０１０４】
１…光出力制御装置、1-1〜N-1…単一VOA 、２…基板２、３１〜３Ｎ…光信号経路、
４１〜４Ｎ…入射導波路、５１〜５Ｎ…出射導波路、１５…薄膜ヒータ、
７１〜７Ｎ…フォトダイオード（PD）、２１…CPU、２４…メモリ、２５…制御回路。
【図１】
2008216755.tif 000003
【図２】
2008216755.tif 000004
【図３】
2008216755.tif 000005
【図４】
2008216755.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008216755.tif 000008
【図７】
2008216755.tif 000009
【図８】
2008216755.tif 000010
【図９】
2008216755.tif 000011
【図１０】
2008216755.tif 000012
【図１１】
2008216755.tif 000013