(57)【要約】【課題】入力光レベルが所定値を下回っている場合ても運転をできるだけ継続させ、また、寿命が短くなるのを防止する。【解決手段】定出力制御部２８は、入力光レベルが所定値以上のときに、出力光レベルが略一定値になるようにポンプレーザー１６にドライブ電流を出力するＡＬＣ制御を行う。抑制制御部３０は、入力光レベルが所定値よりも低いときに、励起光の最大出力時における出力光レベルよりも低い値になるようにポンプレーザー１６にドライブ電流を出力するＡＧＣ制御を行う。ＡＧＣ制御では、ゲイン一定制御が実行される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　励起光を出力するポンピング手段と、
　入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、
　上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器であって、
　上記出力制御手段は、
　　上記入力光レベルが所定値以上のときに、出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御部と、
　　上記入力光レベルが上記所定値よりも低いときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御部とを備えている
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
　励起光を出力するポンピング手段と、
　入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、
　上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器であって、
　上記出力制御手段は、
　　上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率よりも小さいときに、出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御部と、
　　上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御部とを備えている
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
　抑制制御部は、入力光レベルに対する出力光レベルの比を略一定値に制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光増幅器。
【請求項４】
　入力光レベルに対する出力光レベルの比を表す増幅率が設定可能に構成されており、
　抑制制御部は、入力光レベルに上記設定された増幅率を乗じて得られた結果に基づいて制御を行う構成とされている
ことを特徴とする請求項３に記載の光増幅器。
【請求項５】
　抑制制御部は、ポンピング手段へ入力される電流値を入力光レベルに比例する電流値に制御する構成とされている
ことを特徴とする請求項３に記載の光増幅器。
【請求項６】
　所定値よりも低いレベルの入力光が検出されたときには、抑制制御部による抑制制御を実行し、入力光レベルが所定値以上に上昇すると、定出力制御部による定出力制御を実行する構成とされている
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光増幅器。
【請求項７】
　抑制制御部は、入力光レベルが所定値よりも低下したときに、抑制制御を行う構成とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項８】
　　抑制制御部は、入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率以上に増大したときに、抑制制御を行う構成とされている
ことを特徴とする請求項２に記載の光増幅器。
【請求項９】
　抑制制御部は、抑制制御における出力光レベルが所定値よりも低下したときに、出力光の出力を低下又は停止させる構成とされている
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光増幅器。
【請求項１０】
　抑制制御部は、抑制制御における出力光レベルと、抑制制御を開始したときの出力光レベルとの比が所定値を越えたときに、出力光の出力を低下又は停止させる構成とされている
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光増幅器。
【請求項１１】
　励起光を出力するポンピング手段と、
　入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、
　上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器であって、
　上記出力制御手段は、上記入力光レベル及び上記出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数が予め設定されていて、該関数に基づいてポンピング手段を制御する構成とされており、
　上記関数は、上記入力光レベルの上昇に応じて、出力光レベルが、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下で上昇し、上記設定出力レベルに漸近する構成とされている
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項１２】
　入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する光増幅制御方法であって、
　上記入力光レベルが所定値以上のときに、上記出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御ステップと、
　上記入力光レベルが上記所定値よりも低いときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御ステップとを備えている
ことを特徴とする光増幅制御方法。
【請求項１３】
　入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する光増幅制御方法であって、
　上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率よりも小さいときに、上記出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御ステップと、
　上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御ステップとを備えている
ことを特徴とする光増幅制御方法。
【請求項１４】
　　抑制制御ステップでは、入力光レベルに対する出力光レベルの比を略一定値に制御する抑制制御を行う
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光増幅制御方法。
【請求項１５】
　入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを、上記入力光レベル及び出力光の設定出力レベルに基づいて制御する光増幅制御方法であって、
　上記入力光レベル及び設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いて、入力光レベルの上昇に応じて、出力光レベルが、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下で上昇し、設定出力レベルに漸近する制御を行う
ことを特徴とする光増幅制御方法。
【請求項１６】
　請求項１２から１５の何れか１項記載の光増幅制御方法をコンピュータを用いて行うための手順を備えている
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、光増幅器、光増幅制御方法及びプログラムに関し、特に、入力光レベルの低下時においても安定して運転を継続する一方、寿命を延ばす対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
　従来より、希土類元素をドープした光ファイバを利用して入力された光信号を増幅し、一定の出力値を有する光信号を出力するようにした光増幅器が一般によく知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この種の光増幅器は、例えば図１２に示すように、希土類元素がドープされた増幅用光ファイバ１０１と、該増幅用光ファイバ１０１からの出力光レベルを検出する出力光検出器１０２と、上記増幅用光ファイバ１０１に対して励起光を出力するポンプレーザー１０３と、上記出力光検出器１０２が検出した出力光レベルに基づいて、上記ポンプレーザー１０３に出力されるドライブ電流の電流値を調整するレーザーダイオードドライバ１０４とを備えている。尚、図中１０５は光合波カプラであり、また１０６は光分岐カプラである。そして、この光増幅器では、出力光検出器１０２が増幅用光ファイバ１０１からの出力光レベルを検出し、レーザーダイオードドライバ１０４はこの検出値に基づいて調整されたドライブ電流を出力し、ポンプレーザー１０３はこのドライブ電流に応じた励起光を増幅用光ファイバ１０１に出力する。これにより、増幅用光ファイバ１０１から一定の出力光レベルを有する光信号が出力されて、例えば図外の光受信器へ送信されるようになっている。つまり、この光増幅器では、増幅用光ファイバ１０１からの出力光レベルを検出し、出力光レベルを一定値に維持するフィードバック制御（ＡＬＣ(Automatic Level Control)制御）が行なわれるようになっている。
【特許文献１】特開平６−２６０７０９号公報
【特許文献２】特開平８−９７４９０号公報
【特許文献３】特許第２９２５３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　ところで、この種の光増幅器では、光信号の入力レベルが低下することがあるが、このような場合には、所定の出力光レベルまで増幅しようとする結果、レーザーダイオードの能力限界で運転が行われることとなる。このように励起光が最大で出力され続けると、図１３に示すように、出力レベルが不規則に変動し、不安定な状態となる。このように励起光が最大で出力される状態で運転を継続すると、レーザーダイオードの寿命を著しく損なうばかりでなく、出力レベルが不安定な状態にあることで、出力側に配設される光受信器等にも悪影響を及ぼすという問題が発生する。
【０００４】
　また、従来の光増幅器では入力光レベルが作動閾値を越えると運転を開始するようになっているが、このとき、ＡＬＣ制御では入力光レベルを目標値まで急激に増幅しようとする結果、いきなりレーザーダイオードに大きな電流が流れ、図１３に示すように出入力立ち上がり時に過渡的に出力レベルが許容限度を超えるサージが発生し易い。これにより、レーザーダイオードにダメージを与えることがあり、寿命を短くしてしまうという問題が生ずる。
【０００５】
　さらに、光増幅器を光通信網の幹線系における光通信用に用いる場合には、この光通信網の入力側経路の経年劣化により、あるいは入力側経路でのメンテナンス等により入力光レベルが低下することが起こり得るが、このような場合でも運転を停止させることは好ましいことではない。したがって、このような場合に入力レベルが低下したときにもできるだけ安定した出力を維持する必要がある。
【０００６】
　そこで、本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入力光レベルが規定値を下回っている場合でも運転をできるだけ継続させ、また、寿命が短くなるのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　上記の目的を達成するため、本発明は、入力光レベルが所定値以上のとき又は入力光レベルに対する出力光レベルの比が所定値よりも小さいときには、出力光レベルを略一定値に制御する一方、入力光レベルが所定値よりも低いとき又は入力光レベルに対する出力光レベルの比が所定値以上のときには、出力光レベルが上記略一定値よりも低い値になるようにしたものである。
【０００８】
　具体的に、請求項１の発明は、励起光を出力するポンピング手段と、入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器を前提として、上記出力制御手段は、上記入力光レベルが所定値以上のときに、出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御部と、上記入力光レベルが上記所定値よりも低いときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御部とを備えている。
【０００９】
　また、請求項２の発明は、励起光を出力するポンピング手段と、入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器を前提として、上記出力制御手段は、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率よりも小さいときに、出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御部と、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御部とを備えている。
【００１０】
　また、請求項３の発明は、請求項１又は２の光増幅器において、抑制制御部は、入力光レベルに対する出力光レベルの比を略一定値に制御する構成とされている。
【００１１】
　また、請求項４の発明は、請求項３に記載の光増幅器において、入力光レベルに対する出力光レベルの比を表す増幅率が設定可能に構成されており、抑制制御部は、入力光レベルに上記設定された増幅率を乗じて得られた結果に基づいて制御を行う構成とされている。
【００１２】
　また、請求項５の発明は、請求項３に記載の光増幅器において、抑制制御部は、ポンピング手段へ入力される電流値を入力光レベルに比例する電流値に制御する構成とされている。
【００１３】
　また、請求項６の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の光増幅器において、所定値よりも低い入力光が検出されたときには、抑制制御部による抑制制御を実行し、入力レベルが所定値以上に上昇すると、定出力制御部による定出力制御を実行する構成とされている。
【００１４】
　また、請求項７の発明は、請求項１に記載の光増幅器において、抑制制御部は、入力光レベルが所定値よりも低下したときに、抑制制御を行う構成とされている。
【００１５】
　また、請求項８の発明は、請求項２に記載の光増幅器において、抑制制御部は、入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率以上に増大したときに、抑制制御を行う構成とされている。
【００１６】
　また、請求項９の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の光増幅器において、抑制制御部は、抑制制御における出力光レベルが所定値よりも低下したときに、出力光の出力を低下又は停止させる構成とされている。
【００１７】
　また、請求項１０の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の光増幅器において、抑制制御部は、抑制制御における出力光レベルと、抑制制御を開始したときの出力光レベルとの比が所定値を越えたときに、出力光の出力を低下又は停止させる構成とされている。
【００１８】
　また、請求項１１の発明は、励起光を出力するポンピング手段と、入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力され、出力光を出力する増幅用光ファイバと、上記ポンピング手段を制御する出力制御手段とを備える光増幅器を前提として、上記出力制御手段は、上記入力光レベル及び上記出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数が予め設定されていて、該関数に基づいてポンピング手段を制御する構成とされており、上記関数は、上記入力光レベルの上昇に応じて、出力光レベルが、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下で上昇し、上記設定出力レベルに漸近する構成とされている。
【００１９】
　また、請求項１２の発明は、入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する光増幅制御方法を前提として、上記入力光レベルが所定値以上のときに、上記出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御ステップと、上記入力光レベルが上記所定値よりも低いときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御ステップとを備えている。
【００２０】
　また、請求項１３の発明は、入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する光増幅制御方法を前提として、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率よりも小さいときに、上記出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う定出力制御ステップと、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときに、上記出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行う抑制制御ステップとを備えている。
【００２１】
　また、請求項１４の発明は、請求項１２又は１３に記載の光増幅制御方法において、抑制制御ステップでは、入力光レベルに対する出力光レベルの比を略一定値に制御する抑制制御を行う。
【００２２】
　また、請求項１５の発明は、入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを、上記入力光レベル及び出力光の設定出力レベルに基づいて制御する光増幅制御方法を前提として、上記入力光レベル及び設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いて、入力光レベルの上昇に応じて、出力光レベルが、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下で上昇し、設定出力レベルに漸近する制御を行う。
【００２３】
　また、請求項１６の発明は、請求項１２から１５の何れか１項記載の光増幅制御方法をコンピュータを用いて行うための手順を備えていることを特徴とするプログラムとしている。
【００２４】
　すなわち、請求項１の発明では、出力制御手段がポンピング手段を制御し、増幅用光ファイバには入力光とポンピング手段が出力した励起光とが入力される。そして、上記入力光レベルが所定値以上のときには、出力制御手段の定出力制御部が定出力制御を行う。この定出力制御では、増幅用光ファイバからの出力光レベルが略一定値になるようにポンピング手段が制御される。一方、上記入力光レベルが上記所定値よりも低いときには、出力制御手段の抑制制御部が抑制制御を行う。この抑制制御では、増幅用光ファイバから出力の出力光レベルが、上記略一定値よりも低い値になるようにポンピング手段が制御される。
【００２５】
　したがって、入力光レベルが所定値よりも低いときには出力が抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転、即ち例えばレーザーダイオードの能力の限界での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、例えば光通信網における入力側経路でのメンテナンスが終了したとき等のように所定値よりも低いレベルの入力光が突然検出されたときに、出力レベルが過渡的に許容限度を超えるサージを未然に防止することが可能となる。即ち、従来の光増幅器のように作動閾値が設けられるものでは、例えばメンテナンス終了時等のように作動閾値以上で且つ低レベルの入力光が突然検出されたときには、入力光を設定出力レベルまで急激に増幅しようとするために、サージが発生し易く、例えばレーザーダイオードにダメージを与えることがある。そこで、本発明に係る光増幅器では、入力光レベルが所定値よりも低いときに出力光レベルが上記略一定値よりも低くなる抑制制御を行うようにしたので、作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。
【００２６】
　また、光増幅器を例えば光通信網で使用する場合において、この光通信網における入力側経路の経年劣化により、あるいは入力側経路でのメンテナンス等により光増幅器への入力光レベルが低下したときにおいても、抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等のように運転を中止するのが好ましくない状況で使用されるときに特に有効となる。
【００２７】
　また、請求項２の発明では、出力制御手段がポンピング手段を制御し、増幅用光ファイバには入力光と上記ポンピング手段が出力した励起光とが入力される。そして、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比（増幅率）が設定比率よりも小さいときには、出力制御手段の定出力制御部が定出力制御を行う。この定出力制御では、増幅用光ファイバからの出力光レベルが略一定値になるようにポンピング手段が制御される。一方、上記入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときには、出力制御手段の抑制制御部が抑制制御を行う。この抑制制御では、出力光レベルが上記略一定値よりも低くなるようにポンピング手段が制御される。
【００２８】
　したがって、入力光レベルに対する出力光レベルの比が所定値以上のときには出力が抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、例えばレーザーダイオードの寿命、即ち光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、入力光レベルが低く、上記比が設定比率以上となったときに抑制制御を行うので、作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００２９】
　また、入力光レベルが低下するような場合においても、抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００３０】
　また、請求項３の発明では、抑制制御において、入力光レベルに対する出力光レベルの比（増幅率）を略一定値にするようにしたために、入力光レベルが低下したときには出力光レベルが低下するものの、入力レベルが低い状態で安定しているときには安定した出力が得られるので、例えば出力側に配設される光受信器に安定した光信号を送信することが可能となる。そして、安定した光通信を入力光レベルの限界まで可及的に継続することが可能となる。
【００３１】
　また、請求項４の発明では、入力光レベルに対する出力光レベルの比を表す増幅率が設定可能となっていて、抑制制御において、入力光レベルにこの設定された増幅率を乗じて得られた結果に基づいた制御が行われる。したがって、ポンピング手段から出力される励起光を確実に入力光レベルに比例させることができ、入力光レベルが低い状態で安定しているときには、出力光レベルを確実に安定させることができる。
【００３２】
　また、請求項５の発明では、抑制制御において、ポンピング手段へ入力される電流の電流値を入力光レベルに比例させるようにしたために、該ポンピング手段から出力される励起光を概ね入力レベルに比例させることができ、また、入力光レベルが低い状態で安定しているときには、出力光レベルを概ね安定させることができる。さらに、ポンピング手段への入力電流を入力光レベルに比例させるようにしたので、例えばアナログ乗算器等を使用する必要がなくなり、光増幅器を廉価なものに構成することができる。
【００３３】
　また、請求項６の発明では、所定値よりも低いレベルの入力光が検出されたときに抑制制御が実行され、その後、入力光レベルが所定値以上に上昇すると、定出力制御が実行される。つまり、従来の光増幅器のように作動閾値が設けられるものでは、例えばメンテナンス終了時等のように作動閾値以上で且つ所定値よりも低いレベルの入力光が突然検出されると、低レベルの入力光を急激に増幅しようとするために出力レベルが過渡的に許容限度を超えるサージが発生し易い。しかし、本発明による光増幅器では、所定値よりも低いレベルの入力光が検出されたときに抑制制御を実行するために、作動閾値を設ける必要がなく、このために、入力光を設定出力レベルまで急激に増幅させるのを防止することができ、サージが発生するのを有効に防止することができる。そして、入力光レベルが所定値以上に上昇したときに定出力制御を行うために、安定した出力を得ることができる。
【００３４】
　また、請求項７の発明では、入力光レベルが所定値よりも低下したときに抑制制御が行われる。即ち、例えば、光通信網における入力側経路の経年劣化により、あるいは入力側経路でのメンテナンス等により入力光レベルが低下したようなときには、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続することが起こり得る。そこで、このようなときに抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００３５】
　また、請求項８の発明では、入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率以上に増大したときに抑制制御が行われる。即ち、例えば、光通信網における入力側経路の経年劣化により、あるいは入力側経路でのメンテナンス等により入力光レベルが低下したことにより上記比が所定値以上に上昇したようなときには、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続することが起こり得る。そこで、このようなときに抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００３６】
　また、請求項９の発明では、抑制制御が実行された後、出力光レベルが所定値よりも低くなると、出力をさらに低下させるか、出力を停止する。つまり、入力光レベルの異常時には所定の低レベルの出力光を出力させるようにすることにより、光増幅器自体の異常ではなく入力光レベルの異常であることを報知することができる。この結果、異常な入力光が入力されたときの処置を迅速に行うことが可能となる。一方、出力を停止するようにしたときには、雑音になり得る所定レベル未満の出力光を出力しないようにすることができる。この結果、光増幅器としての性能を保証できる出力光を出力することができ、光増幅器の信頼を向上することができる。
【００３７】
　また、請求項１０の発明では、抑制制御が実行された後、この抑制制御における出力光レベルと、抑制制御を開始したときの出力光レベルとの比が所定値を越えると、出力をさらに低下させるか、出力を停止する。つまり、入力光レベルの異常時には所定の低レベルの出力光を出力させるようにすることにより、光増幅器自体の異常ではなく入力光レベルの異常であることを報知することができる。この結果、異常な入力光が入力されたときの処置を迅速に行うことが可能となる。一方、出力を停止するようにしたときには、雑音になり得る所定レベル未満の出力光を出力しないようにすることができる。この結果、光増幅器としての性能を保証できる出力光を出力することができ、光増幅器の信頼を向上することができる。
【００３８】
　また、請求項１１の発明では、入力光レベル及び出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数が予め設定されていて、この関数を用いてポンピング手段を制御することにより、入力光レベルが高いほど、出力光レベルは、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下の範囲内で高く、且つ上記設定出力レベルに漸近する。これにより、入力光レベルが所定値よりも低いときには出力が抑制されて、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、上記関数を用いた制御を行うようにしたので作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００３９】
　また、入力光レベルが低下したような場合においても、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができるために、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等のように運転を中止するのが好ましくない状況で使用されるときに特に有効となる。
【００４０】
　また、入力光レベル及び出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いるようにしたので、例えば出力光レベルを設定出力レベルに略一致させる制御から入力光レベルにおよそ比例した強さの出力光を出力させる制御へスムーズに移行させることができる。
【００４１】
　また、請求項１２の発明では、入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する。このとき、入力光レベルが所定値以上のときには、増幅用光ファイバから出力される出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う（定出力制御ステップ）。また、入力光レベルが上記所定値よりも低いときには、出力光レベルが上記略一定値よりも低い値になるように制御する抑制制御を行う（抑制制御ステップ）。
【００４２】
　したがって、入力光レベルが所定値よりも低いときには出力光レベルが抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転、即ち例えばレーザーダイオードの能力の限界での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、入力光レベルが所定値よりも低いときに抑制制御を行うので作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００４３】
　また、入力光レベルが低下するような場合においても、抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力値が不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００４４】
　また、請求項１３の発明では、入力光及び励起光が入力される増幅用光ファイバから出力される出力光レベルを制御する。このとき、入力光レベルに対する出力光レベルの比が設定比率よりも小さいときには、増幅用光ファイバから出力される出力光レベルが略一定値になる定出力制御を行う（定出力制御ステップ）。また、入力光レベルに対する出力光レベルの比が上記設定比率以上のときには、出力光レベルが上記略一定値よりも低い値になるように抑制制御を行う（抑制制御ステップ）。
【００４５】
　したがって、上記比が設定比率以上のときには出力が抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転、即ち例えばレーザーダイオードの能力の限界での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、上記比が設定比率以上のときに抑制制御を行うので作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００４６】
　また、入力光レベルが低下して上記比が設定比率以上になるような場合においても抑制制御を実行することにより、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００４７】
　また、請求項１４の発明では、抑制制御において、入力光レベルに対する出力光レベルの比が略一定値になるようにしたために、入力光レベルが低下したときには出力光レベルが低下するものの、入力光レベルが低い状態で安定しているときには安定した出力が得られるために、例えば出力側に配設される光受信器に安定した光信号を送信することが可能となる。そして、安定した光通信を入力光レベルの限界まで可及的に継続することが可能となる。
【００４８】
　また、請求項１５の発明では、入力光レベル及び設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いて、出力光レベルを制御する。このとき、入力光レベルが高いほど、出力光レベルは、入力光レベルに設定比率を乗じて得られた値以下の範囲内で高く、且つ上記設定出力レベルに漸近する。これにより、入力光レベルが所定値よりも低いときには出力が抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、上記関数を用いた制御を行うので作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００４９】
　また、入力光レベルが低下したような場合においても、出力光レベルが抑えられて例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができるために、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００５０】
　また、入力光レベル及び出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いるようにしたので、例えば出力光レベルを設定出力レベルに略一致させる制御から入力光レベルにおよそ比例した出力光レベルを出力させる制御へスムーズに移行させることができる。
【００５１】
　また、請求項１６の発明では、請求項１２から１５の何れか１項記載の光増幅制御方法をコンピュータにより実行させることができ、請求項１２から１５の作用効果を有効に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００５２】
　以上説明したように、請求項１及び１２の発明によれば、入力レベルが上記所定値よりも低いときに抑制制御を行うようにしたために、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができ、例えばレーザーダイオードの寿命、即ち光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、入力光レベルが所定値よりも低いときに抑制制御を行うようにしたので、作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。
【００５３】
　また、入力光レベルが低下したときにおいても、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等のように運転を中止するのが好ましくない状況で使用されるときに特に有効となる。
【００５４】
　また、請求項２及び１３の発明によれば、入力光レベルに対する出力光レベルの比が所定値以上のときに抑制制御を行うようにしたために、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができ、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。また、入力光レベルが低く上記比が所定値以上のときに抑制制御を行うようにしたので作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、光増幅器の寿命が短くなるのを防止することができる。
【００５５】
　また、入力光レベルが低下して上記比が所定値以上となるような場合においても、レーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等のように運転を中止するのが好ましくない状況で使用されるときに特に有効となる。
【００５６】
　また、請求項３の発明によれば、抑制制御において、入力光レベルに対する出力光レベルの比を略一定値にするようにしたために、入力光レベルが低下したときには出力光レベルが低下するものの、入力レベルが低い状態で安定しているときには安定した出力が得られるために、例えば出力側に配設される光受信器に安定した光信号を送信することが可能となる。そして、安定した光通信を入力光レベルの限界まで可及的に継続することが可能となる。
【００５７】
　また、請求項４の発明によれば、増幅率が設定可能となっていて、抑制制御において、入力光レベルにこの増幅率を乗じて得られた結果に基づいて制御するようにしたので、ポンピング手段から出力される励起光を確実に入力光レベルに比例させることができ、入力光レベルが低い状態で安定しているときには、出力光レベルを確実に安定させることができる。
【００５８】
　また、請求項５の発明によれば、抑制制御において、ポンピング手段へ入力される電流の電流値を入力光レベルに比例させるようにしたために、該ポンピング手段から出力される励起光を概ね入力光レベルに比例させることができ、入力光レベルが低い状態で安定しているときには、出力光レベルを概ね安定させることができる。さらに、ポンピング手段へ入力される電流の電流値を入力光レベルに比例させるようにしたために、例えばアナログ乗算器等を使用する必要がなくなり、光増幅器を廉価なものに構成することができる。
【００５９】
　また、請求項６の発明によれば、所定値よりも低いレベルの入力光が検出されたときに抑制制御を実行するために、作動閾値を設ける必要がなく、このために、入力光を設定出力レベルまで急激に増幅させるのを防止することができ、サージが発生するのを有効に防止することができる。そして、入力光レベルが所定値以上に上昇したときに定出力制御を行うために、安定した出力を得ることができる。
【００６０】
　また、請求項７の発明によれば、例えば、光通信網における入力側経路の経年劣化、あるいは入力側経路でのメンテナンス等により入力光レベルが所定値よりも低下したときに抑制制御を行うようにしたので、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００６１】
　また、請求項８の発明によれば、入力光レベルに対する出力光レベルの比が所定値以上に上昇したときに抑制制御を行うようにしたので、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００６２】
　また、請求項９及び１０の発明によれば、出力光レベルが低下したときに出力をさらに低下させることにより、光増幅器自体の異常ではなく入力光レベルの異常であることを報知することができ、これにより、異常な入力光が入力されたときの処置を迅速に行うことが可能となる。また、出力光レベルが低下したときに出力を停止するようにすることより、雑音になり得る所定レベル未満の出力光を出力しないようにできる。この結果、雑音になり得るレベルの出力光が出力されるのを回避でき、光増幅器の信頼を向上することができる。
【００６３】
　また、請求項１１及び１５の発明によれば、入力光レベル及び出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を予め設定しておき、この関数を用いて制御を行うようにしたために、励起光の出力が最大となった状態での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、レーザーダイオード等の寿命が短くなるのを防止することができる。また、上記関数を用いた制御を行うようにしたので、作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができるためレーザーダイオード等を傷めるのを防止することができ、寿命が短くなるのを防止することができる。
【００６４】
　また、入力光レベルが低下するような場合においても、例えばレーザーダイオードの能力の限界で運転を継続するのを回避することができるために、出力レベルが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等に特に有効となる。
【００６５】
　また、入力光レベル及び出力光の設定出力レベルから出力光レベルを導出する関数を用いるようにしたので、例えば出力光レベルを設定出力レベルに略一致させる制御から入力光レベルにおよそ比例して出力を行う制御へスムーズに移行させることができる。
【００６６】
　また、請求項１４の発明によれば、抑制制御において、入力光レベルに対する出力光レベルの比が略一定値になるようにしたために、入力光レベルが低下したときには出力光レベルが低下するものの、入力光レベルが低い状態で安定しているときには安定した出力が得られるために、例えば出力側に配設される光受信器に安定した光信号を送信することが可能となる。そして、安定した光通信を入力光レベルの限界まで可及的に継続することが可能となる。
【００６７】
　また、請求項１６の発明によれば、請求項１２から１５の何れか１項記載の光増幅制御方法をコンピュータにより実行させることができ、請求項１２から１５の作用効果を有効に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６９】
　《発明の実施形態１》
　図１に示すように、本発明の実施形態１に係る光増幅器１０は、エルビウム等の希土類元素をドープした増幅用光ファイバ１２と、出力光検出器１４と、ポンピング手段としてのポンプレーザー１６と、出力制御手段１８とを備えている。そして、上記光増幅器１０の入力端４１は例えば光通信網（図示省略）の幹線系に設けられた図外の光送信器に接続され、また出力端４２は上記光通信網の幹線系に設けられた図外の光受信器に接続されていて、この光増幅器１０は入力された光信号を増幅することで所定の出力レベルを有する光信号を出力するようになっている。
【００７０】
　上記増幅用光ファイバ１２は、光分岐用カプラ４３，４４及び光合波用カプラ４５を介して入力端４１及び出力端４２に接続されている。
【００７１】
　上記出力光検出器１４は、フォトダイオード(以下、ＰＤという)４７を備えるとともに、光分岐用カプラ４４を介して増幅用光ファイバ１２の出力端に接続され、該増幅用光ファイバ１２から出力される出力光レベルPoutを検出するように構成されている。
【００７２】
　上記出力制御手段１８は、入力光検出手段としての入力光検出器２０と、ＡＧＣ計算回路２２と、判定制御手段としての判定回路２４と、レーザーダイオードドライバ（以下、ＬＤドライバという）２６とを備えている。
【００７３】
　上記入力光検出器２０は、ＰＤ４８を備えるとともに、光分岐用カプラ４３を介して入力端４１に接続されており、入力光レベルPinを検出して、該入力光レベルPinに対応した電気信号を出力するように構成されている。
【００７４】
　上記ＡＧＣ計算回路２２は、上記入力光検出器２０に接続されるとともに、ゲインGが設定可能な構成とされている。この設定比率としてのゲインGは、入力光レベルPinに対する出力光レベルPoutの比（増幅率）についての設定値である。このゲインGは、ポンプレーザー１６（レーザーダイオード(以下、ＬＤという)４９）が発揮し得る増幅能力（増幅限界）よりも低い値に設定される。そして、上記ＡＧＣ計算回路２２は、上記入力光検出器２０が出力した電気信号が入力されると、入力光レベルPinとゲインGとを乗ずる演算を行い、この乗算結果Pin×Gを出力するように構成されている。
【００７５】
　上記判定回路２４は、上記ＡＧＣ計算回路２２により出力された乗算結果Pin×Gと、後述するＬＤドライバ２６の設定出力レベルPoとの比較を行うように構成されている。そして、上記判定回路２４は、乗算結果Pin×Gが設定出力レベルPoよりも小さいとき（Pin×G＜Po）には、ＡＧＣフィードバック信号を出力するようになっている。つまり、上記判定回路２４は、入力光レベルPinが所定値よりも低いときには、ＡＧＣフィードバック信号を出力するようになっている。この所定値とは、上記ゲインGにこの所定値にある入力光レベルPinを乗ずると設定出力レベルPoと一致する場合における入力光レベルPinの値である。言い換えると、この所定値は、設定出力レベルPoをゲインGで除して得られた値となる。
【００７６】
　上記判定回路２４は、出力光検出器１４とも接続されていて出力光レベルPoutを検出可能となっており、入力光レベルPinに対する実際の出力光レベルPoutの比、即ち実際の増幅率をも監視可能とされている。
【００７７】
　上記ＬＤドライバ２６は、上記出力光検出器１４及び判定回路２４に接続される一方、出力光の設定出力レベルPoが設定可能とされている。そして、ＬＤドライバ２６は、出力光レベルPoutが一定値になるようにポンプレーザー１６を制御する定出力制御としてのＡＬＣ(Automatic Level Control)制御を実行する定出力制御部２８と、増幅率を上記ゲインGで制御する抑制制御としてのＡＧＣ(Automatic Gain Control)制御を実行する抑制制御部３０とを備えている。上記設定出力レベルPo及びゲインGは、運転状況、運転条件等に合わせて変更可能とされている。
【００７８】
　上記定出力制御部２８は、出力光検出器１４により検出された出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに一致するように、上記ポンプレーザー１６に出力されるドライブ電流を制御するように構成されている。
【００７９】
　上記抑制制御部３０は、上記判定回路２４が出力したＡＧＣフィードバック信号が入力されると、上記定出力制御部２８によるＡＬＣ制御に優先してＡＧＣ制御を実行するように構成されている。このＡＧＣ制御では、上記ＡＧＣ計算回路２２による乗算結果Pin×Gに基づいて設定された電流値のドライブ電流が出力される。このとき、出力光レベルPoutが上記設定出力レベルPoよりも低い値になるようにドライブ電流が制御されるようになっている。
【００８０】
　上記ポンプレーザー１６は、上記ＬＤドライバ２６に接続される一方、ＬＤ４９を備えており、このＬＤ４９に上記ドライブ電流を流すことで、励起光を発生させるように構成されている。この励起光は、ポンプレーザー１６に供給されたドライブ電流の電流値に応じた強さで出力され、光合波用カプラ４５において入力光と合波されて増幅用光ファイバ１２に入力されるようになっている。
【００８１】
　　　−光増幅制御方法−
　次に、本実施形態１に係る光増幅器１０による制御動作について、図２及び図３を参照しながら説明する。ステップＳＴ１において入力光検出器２０により入力光レベルPinが検出されると、ステップＳＴ２に移り、このステップＳＴ２において、乗算結果Pin×Gが設定出力レベルPoよりも低いか否かを判定する。つまり、ゲインG及び設定出力レベルPoは設定された値であるので、入力光レベルPinが所定値よりも低いか又は所定値以上であるかを判定している。
【００８２】
　そして、入力光レベルPinが所定値よりも低いときには、ステップＳＴ２の判定がＹＥＳとなってステップＳＴ３に移り、このステップＳＴ３において、設定されたゲインGに基づいて制御を行うＡＧＣ制御を実行する。つまり、このステップＳＴ３により抑制制御ステップが構成されている。このＡＧＣ制御では、出力光レベルPoutが入力光レベルPin及びゲインの積Pin×Gと同じ値になるようにドライブ電流を制御する。即ち、入力光レベルPinが低レベルのときには設定されたゲインGに基づくＡＧＣ制御を行うことにより、増幅率が過大になるのを抑制して出力を抑制するようになっている。これにより、ＬＤ４９の能力の限界で運転が行われるのを回避することができるようになっている。
【００８３】
　そして、ステップＳＴ４に移り、ドライブ電流が入力されたポンプレーザー１６から励起光が出力され、この励起光が増幅用光ファイバ１２に入力されることで、入力光が増幅される。これにより、出力光レベルPoutが入力光レベルPin及びゲインの積Pin×Gとなって出力端４２から出力される。
【００８４】
　一方、入力光レベルPinが所定値以上になると、ステップＳＴ２の判定がＮＯとなってステップＳＴ５に移り、ＡＬＣ制御が実行される。このＡＬＣ制御では出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに一致するようにポンプレーザー１６に入力されるドライブ電流が制御される。つまり、このステップＳＴ５により定出力制御ステップが構成されている。そして、ステップＳＴ４に移り、ポンプレーザー１６から励起光が出力され、この励起光が増幅用光ファイバ１２に入力されることで、入力光が増幅される。これにより、出力光レベルPoutが設定出力レベルPoとなって出力端４２より出力される。
【００８５】
　さらに、例えば経年変化等により入力光レベルPinが、上記所定値よりも大きな値から該所定値以下に低下すると、ステップＳＴ２の判定がＹＥＳとなって、ステップＳＴ３に移り、ＡＬＣ制御に優先して再びＡＧＣ制御が実行される。これにより、増幅率が過大になるのを抑制した制御が行われる。
【００８６】
　したがって、本実施形態１に係る光増幅器１０によれば、入力光レベルPinが所定値よりも低いときには出力が抑制されるために、励起光の出力が最大となった状態での運転、即ちＬＤ４９の能力の限界での運転を継続するという事態を回避することができる。この結果、ＬＤ４９の寿命、即ち光増幅器１０の寿命が短くなるのを防止することができる。
【００８７】
　また、例えば光通信網における入力側経路でのメンテナンスが終了したとき等のように所定値よりも低い入力光レベルPinが突然検出されたときにＡＧＣ制御を実行するために、出力光レベルPoutが過渡的に許容限度を超えるサージを未然に防止することが可能となる。即ち、従来の光増幅器のように作動閾値が設けられるものでは、この作動閾値未満では出力が停止される一方、メンテナンス終了時等のように作動閾値以上で且つ所定値よりも低い入力光レベルPinが突然検出されたときには、入力光を設定出力レベルPoまで急激に増幅しようとするために、サージが発生し易く、ＬＤ４９にダメージを与えることがある。しかし、本実施形態１に係る光増幅器１０では、入力光レベルPinが所定値よりも低いときにＡＧＣ制御を継続して行うようにしているので、作動閾値を設ける必要がなく、このために、サージが発生するのを未然に防止することができてＬＤ４９を傷めるのを防止することができ、光増幅器１０の寿命が短くなるのを防止することができる。そして、入力光を設定出力レベルPoまで増幅するときの増幅率が増幅限界を越えるような場合には、特に有効となる。
【００８８】
　また、光増幅器１０を光通信網で使用する場合において、この光通信網における入力側経路の経年劣化等により、光増幅器１０への入力光レベルPinが低下したときにおいても、ＡＧＣ制御を実行することにより、ＬＤ４９の能力の限界で運転を継続するのを回避することができる。この結果、出力光レベルPoutが不安定な状態で運転が行われるのを未然に防止することができる。また、入力光レベルが低下したときにも運転を中止する必要がなくなるので、入力光レベルの限界までは光通信を継続することが可能となり、このため例えば光通信網の幹線系に使用される場合等のように運転を中止するのが好ましくない状況で使用されるときに特に有効となる。
【００８９】
　また、ＡＧＣ制御において、入力光レベルPinに対する出力光レベルPoutの比を略一定値にするようにしたために、入力光レベルPinが低下したときには出力光レベルPoutが低下するものの、入力光レベルPinが低い状態で安定しているときには安定した出力が得られるので、例えば出力側に配設される光受信器に安定した光信号を送信することが可能となる。そして、安定した光通信を入力光レベルPinの限界まで可及的に継続することが可能となる。
【００９０】
　また、入力光レベルPinに対する出力光レベルPoutの比であるゲインGが設定可能となっていて、ＡＧＣ制御では、入力光レベルPinにこのゲインGを乗じて得られた結果に基づいて制御を行うようにしたので、ポンプレーザー１６から出力される励起光を確実に入力光レベルPinに比例させることができ、入力光レベルPinが低い状態で安定しているときには、出力光レベルPoutを確実に安定させることができる。
【００９１】
　《発明の実施形態２》
　図４に示すように、本発明の実施形態２に係る光増幅器１０は、ドライブ電流の電流値Idを入力光レベルPinに比例する電流値に制御するようになっている。尚、ここでは、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
　即ち、出力制御手段１８は、入力光検出手段としての入力光検出器２０と、判定手段としての判定回路２４と、ＬＤドライバ２６とを備えている。尚、判定回路２４は、実施形態１と異なり、出力光検出器１４に接続される配線が省略されている。
【００９３】
　上記入力光検出器２０は、ＰＤ４８を備えるとともに、光分岐用カプラ４３を介して入力端４１に接続されており、入力光レベルPinを検出し、該入力光レベルPinに対応した電気信号を出力するように構成されている。
【００９４】
　上記ＬＤドライバ２６は、出力光の設定出力レベルPoが設定可能とされていて、出力光レベルPoutが一定値になるようにポンプレーザー１６を制御する定出力制御としてのＡＬＣ(Automatic Level Control)制御を実行する定出力制御部２８と、出力光レベルPoutが上記一定値よりも低くなる抑制制御としてのＡＣＣ(Automatic Current Control)制御を実行する抑制制御部３０とを備えている。上記設定出力レベルPoは、運転状況、運転条件等に合わせて変更可能とされている。
【００９５】
　上記定出力制御部２８はＡＬＣ制御を行うように構成されている。つまり、定出力制御部２８は、出力光検出器１４により検出された出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに一致するように、上記ポンプレーザー１６に出力されるドライブ電流を制御する。
【００９６】
　上記抑制制御部３０は、上記判定回路２４が出力したＡＧＣフィードバック信号が入力されると、上記定出力制御部２８によるＡＬＣ制御に優先してＡＣＣ制御を実行するように構成されている。また、この抑制制御部３０は、上記入力光検出器２０から出力された電気信号に基づき、入力光レベルPinに比例した電流値のドライブ電流を出力するように構成されている。
【００９７】
　即ち、ポンプレーザー１６における増幅効率ａ、ドライブ電流の電流値Idとすると、出力光レベルPoutは増幅効率ａとドライブ電流の電流値Idとの積で近似することができる。つまり、
【数１】
2004146797.tif 000003
とすることができる。また、
【数２】
2004146797.tif 000004
が成立するためには、この式（２）に式（１）を代入して得られる、
【数３】
2004146797.tif 000005
を充足することが必要である。そして、この式（３）を変形すると、
【数４】
2004146797.tif 000006
が得られる。
【００９８】
　したがって、増幅効率ａは定数であることから、ゲインGを一定値として制御するためには、式（４）に示すようにドライブ電流の電流値Idが入力光レベルPinに比例するように抑制制御部３０を構成すればよいこととなる。このようにすることで上記式（２）が成立し、増幅率が略一定値となるように制御することができる。
【００９９】
　　　−光増幅制御方法−
　次に、本実施形態２に係る光増幅器１０による制御動作について、図５を参照しながら説明する。ステップＳＴ１１において入力光検出器２０により入力光レベルPinが検出されると、ステップＳＴ１２に移り、乗算結果Pin×Gが設定出力レベルPoよりも低いか否かを判定する。
【０１００】
　そして、乗算結果Pin×Gが設定出力レベルPoよりも低いときにはステップＳＴ１３に移り、ゲインGを概ね一定値とするＡＣＣ制御を実行する。つまり、このステップＳＴ１３により抑制制御ステップが構成されていて、上記ＡＣＣ制御では、ドライブ電流が、入力光検出器２０から出力された電気信号に基づく入力光レベルPinに比例する電流値Idに制御される。そして、ステップＳＴ１４に移り、ドライブ電流が入力されたポンプレーザー１６から励起光が出力され、この励起光が増幅用光ファイバ１２に入力されることで、入力光が増幅される。これにより、出力光レベルPoutが入力光レベルPinに概ね比例した値となって出力端４２から出力される。
【０１０１】
　一方、入力光レベルPinが所定値以上になるとステップＳＴ１２からステップＳＴ１５に移り、ＡＬＣ制御が実行される。このＡＬＣ制御では出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに一致するようにドライブ電流が制御される。つまり、このステップＳＴ１５により定出力制御ステップが構成されている。そして、ステップＳＴ１４に移り、ポンプレーザー１６により励起光を出力し、この励起光が増幅用光ファイバ１２に入力されることで入力光が増幅され、設定出力レベルPoの出力光が出力される。
【０１０２】
　さらに、例えば経年変化等により入力光レベルPinが、上記所定値よりも大きな値から該所定値以下に低下すると、ステップＳＴ１２からステップＳＴ１３に移り、ＡＬＣ制御に優先して再びＡＣＣ制御が実行される。
【０１０３】
　したがって、本実施形態２に係る光増幅器１０によれば、ＡＣＣ制御において、ポンプレーザー１６へ入力されるドライブ電流の電流値Idを入力光レベルPinに比例させるようにしたために、ポンプレーザー１６から出力される励起光を概ね入力レベルPinに比例させることができ、また、入力光レベルPinが低い状態で安定しているときには、出力光レベルPoutを概ね安定させることができる。さらに、ポンプレーザー１６へ入力されるドライブ電流の電流値Idを入力光レベルPinに比例させるようにしたために、例えばアナログ乗算器等を使用する必要がなくなり、光増幅器１０を廉価なものに構成することができる。
【０１０４】
　その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１０５】
　《発明の実施形態３》
　上記実施形態１及び２では、ＬＤドライバ２６がＡＬＣ制御を実行する定出力制御部２８と、ＡＧＣ（ＡＣＣ）制御を実行する抑制制御部３０とからなる構成としたが、本実施形態３では、これと異なり、ＬＤドライバ２６は上記２つの制御部からからなるのではなく、このＬＤドライバ２６には入力光レベルPin及び設定出力レベルPoから設定出力レベルPoを導出する所定の関数ｆ(Pin,Po)が設定されていて、この関数ｆ(Pin,Po)に基づいて出力光レベルPoutを制御するようになっている。尚、ここでは、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０６】
　即ち、上記ＬＤドライバ２６に設定されている関数ｆ(Pin,Po)は、図６に示すように、入力光レベルPinが高いほど、出力光レベルPoutが高くなり且つ設定出力レベルPoに漸近するように構成されている。また、上記関数ｆ(Pin,Po)では、通常運転時に想定される入力光レベルPinに対しては、出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに略一致し、また入力光レベルPinがこれよりも低いときには出力光レベルPoutが、上記設定出力レベルPoよりも次第に低い値となり、されらに入力光レベルPinが低くなると、入力光レベルPinに設定比率としてのゲインGを乗じて得られた値に略一致するように構成されている。言い換えると、上記関数ｆ(Pin,Po)は、入力光レベルPinの上昇に応じて、出力光レベルPoutが、入力光レベルPinに設定比率を乗じて得られた値以下で上昇し、設定出力レベルPoに漸近するように構成されている。
【０１０７】
　　　−光増幅制御方法−
　次に、本実施形態３に係る光増幅器１０による制御動作について、図７を参照しながら説明する。ステップＳＴ２１において入力光検出器２０により入力光レベルPinが検出されると、ステップＳＴ２２に移り、ＬＤドライバ２６が関数ｆ(Pin,Po)を用いて出力光レベルPoutを導出し、ドライブ電流を出力する。つまり、このとき、入力光レベルPin及び設定出力レベルPoから出力光レベルPoutを導出する関数ｆ(Pin,Po)が用いられ、入力光レベルPinが低いときには、出力光レベルPoutが入力光レベルPinにゲインGを乗じて得られた値に略一致するように制御され、また、通常の入力光レベルPinでは出力光レベルPoutが設定出力レベルPoに略一致するように制御される。
【０１０８】
　そして、ステップＳＴ２３に移り、ポンプレーザー１６により励起光が出力され、この励起光が増幅用光ファイバ１２に入力されることで、入力光が増幅されて、出力光レベルPout＝ｆ(Pin,Po)の出力光が出力される。
【０１０９】
　したがって、本実施形態３によれば、入力光レベルPin及び出力光の設定出力レベルPoから出力光レベルPoutを導出する関数ｆ(Pin,Po)を用いるようにしたので、例えば出力光レベルPoutを設定出力レベルPoに略一致させる制御から入力光レベルPinにおよそ比例した出力光レベルPoutを出力させる制御へスムーズに移行させることができる。
【０１１０】
　その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【０１１１】
　《発明の実施形態４》
　図９及び図１０は本発明の実施形態４を示す。ここでは、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。この実施形態４は、抑制制御部３０がＡＧＣ制御を実行した後、出力光レベルPoutが所定値よりも低下したときに、出力を停止するようにしたものである。
【０１１２】
　図９に示すように、本実施形態４に係る光増幅器１０では、ステップＳＴ３１において入力光レベルPinが検出されると、ステップＳＴ３２において、ＡＧＣ計算回路２２により出力された乗算結果Pin×Gが、設定出力レベルPoよりも低いか否かを判定する。そして、入力光レベルPinが所定値よりも低下したときには、判定がＹＥＳとなってステップＳＴ３３に移り、ＡＧＣ制御を実行する。そして、ステップＳＴ３４において、出力光レベルPoutが予め設定された所定値Po'よりも低いか否かを判定する。ここで、この所定値Po'は、設定出力レベルPoよりも低い値に設定されている。そして、出力光レベルPoutが所定値Po'以上であれば、ステップＳＴ３５に移ってポンプレーザー１６による励起光の出力が行われる。その後、出力光レベルPoutが所定値Po'よりも低くなると、ステップＳＴ３４における判定がＹＥＳとなり、ステップＳＴ３６に移る。そして、ステップＳＴ３６において、抑制制御部３０は、出力光の出力を停止させる制御を実行する。つまり、出力光レベルPoutの低下は、入力光レベルPinの低下によるものと判断されるために、ＡＧＣ制御において出力光レベルPoutが低下したときには出力を停止することとしている。
【０１１３】
　したがって、本実施形態によれば、出力光レベルPoutが所定値Po'よりも低下したときに出力を停止するようにしているので、光増幅器１０としての性能を保証できるレベルの出力光のみを出力することができる。つまり、レベルの低い出力光は雑音となり得るために、所定レベル未満の出力光を出力しないようにすることにより、光増幅器１０としての性能を保証できるレベルの出力光のみを出力することができ、これにより、光増幅器１０の信頼を向上することができる。
【０１１４】
　その他の構成、作用及び効果は上記実施形態１と同様である。
【０１１５】
　《発明の実施形態５》
　図１１は本発明の実施形態５を示す。ここでは、実施形態４と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。上記実施形態４では、出力光レベルPoutの絶対値で出力を停止するか否かを判定しているのに対し、本実施形態５では、抑制制御部３０がＡＧＣ制御を実行した後、ＡＧＣ制御の実行開始時の出力光レベルPout'に対する出力光レベルPoutの比により、出力を停止するか否かを判定するようにしている。
【０１１６】
　具体的には、抑制制御部３０は、ＡＧＣフィードバック信号が入力され、ＡＧＣ制御を実行を開始したときに、このときの出力光レベルPout'を記憶するように構成されている。そして、上記ＡＧＣ制御開始時の出力光レベルPout'に対する出力光レベルPoutの比が所定値を越えたとき、抑制制御部３０は、出力光の出力を停止する制御を実行するように構成されている。例えば、出力光レベルPoutが、上記出力光レベルPout'に定数ｋを乗算して得られた値ｋPout'よりも低下したときに出力を停止するようにしている。
【０１１７】
　本実施形態５に係る光増幅器１０では、ステップＳＴ４１において入力光レベルPinが検出されると、ステップＳＴ４２において乗算結果Pin×Gが設定出力レベルPoよりも低いか否かを判定する。そして、入力光レベルPinが所定値よりも低下したときには、ステップＳＴ４３に移り、ＡＧＣ制御を実行開始する。抑制制御部３０は、このときの出力光レベルPout'を記憶する。そして、ステップＳＴ４４において、出力光レベルPoutが、乗算値ｋPout'よりも低いか否かを判定し、出力光レベルPoutが乗算値ｋPout'以上であれば、ステップＳＴ４５に移ってポンプレーザー１６による励起光の出力が行われる。その後、出力光レベルPoutが乗算値ｋPout'よりも低下すると、ステップＳＴ４４における判定がＹＥＳとなり、ステップＳＴ４６に移る。ステップＳＴ４６において、抑制制御部３０は、出力を停止させる制御を実行する。つまり、出力光レベルPoutの低下は、入力光レベルPinの低下によるものと判断されるために、ＡＧＣ制御において出力光レベルPoutが低下したときには、出力を停止するようにしている。
【０１１８】
　したがって、本実施形態５によれば、出力光レベルPoutが低下したときに出力光の出力を停止するようにしているので、光増幅器１０としての性能を保証できるレベルの出力光のみを出力することができる。つまり、レベルの低い出力光は雑音となり得るために、所定レベル未満の出力光を出力しないようにすることにより、光増幅器１０としての性能を保証できるレベルの出力光のみを出力することができ、これにより、光増幅器１０の信頼を向上することができる。
【０１１９】
　その他の構成、作用及び効果は上記実施形態４と同様である。
【０１２０】
　《その他の実施形態》
　上記各実施形態では、アナログ回路による構成を示したが、これに代え、ソフトウェア制御による構成としてもよい。この場合には、図２、図５、図７、図９又は図１１に示すフロー図に従ってコンピュータプログラムを構成することができる。
【０１２１】
　また、上記実施形態１、２、４及び５のＡＧＣ制御（ＡＣＣ制御）では、ゲインGを設定してこのゲインGに基づく増幅率一定制御としたが、これに限られるものではなく、要は、出力光レベルPoutが設定出力レベルPoの値よりも低い値になるように制御する抑制制御を行う構成であればよい。
【０１２２】
　また、上記実施形態１、２、４及び５では、入力光レベルPinが所定値以上か、又は所定値よりも低いかの判定を、Pin×Gの値と設定出力レベルPoとを比較することによって行うようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、増幅率がポンプレーザー１６の増幅能力以上か、又は増幅能力未満かを判定する構成としてもよい。
【０１２３】
　また、上記実施形態１、２、４及び５と異なり、入力光レベルPinに対する出力光レベルPoutの比が設定比率よりも小さいか、あるいはこの設定比率以上であるかを判定する構成としてもよい。そして、上記比が設定比率よりも小さいときにはＡＬＣ制御を実行し、上記比が設定比率以上のときにはＡＧＣ（ＡＣＣ）制御、即ち抑制制御を実行する構成とすればよい。上記設定比率は、光増幅器１０に予め設定しておいてもよく、あるいは運転条件等により変更可能としておいてもよい。
【０１２４】
　また、上記実施形態４及び５では、ＡＧＣ制御（抑制制御）において出力光レベルPoutが低下したときに出力を停止する構成としたが、これに代え、ＡＧＣ制御において出力光レベルPoutが低下したときに、この出力光レベルPoutよりもさらに出力を低下させる構成としてもよい。この構成では、入力光レベルPinの異常時に所定の低レベルの出力光を出力させるようにすることにより、光増幅器１０自体の異常ではなく入力光レベルPinの異常であることを報知することができる。この結果、異常な入力光が入力されたときの処置を迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る光増幅器の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る光増幅器の制御動作を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る光増幅器における出力光レベルPoutの変化を示す特性図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る光増幅器の全体構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る光増幅器の制御動作を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態３における入力光レベルPin及び設定出力レベルPoから出力光レベルPoutを導出する関数を示す特性図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る光増幅器の制御動作を示すフロー図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る光増幅器における出力光レベルPoutの変化を示す特性図である。
【図９】本発明の実施形態４に係る光増幅器の制御動作を示すフロー図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る光増幅器における出力光レベルPoutの変化を示す特性図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係る光増幅器の制御動作を示すフロー図である。
【図１２】従来の光増幅器の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の光増幅器における出力光レベルPoutの変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１２　　増幅用光ファイバ
１６　　ポンプレーザー（ポンピング手段）
１８　　出力制御手段
２８　　定出力制御部
３０　　抑制制御部
ＳＴ４、ＳＴ１４　抑制制御ステップ
ＳＴ６、ＳＴ１６　定出力制御ステップ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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