(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
前記入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、
前記出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、
前記入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、前記出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
前記入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、
前記出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、
前記入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、前記出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）と入力光パワーＰinとの比（Ｅr／Ｐin）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。
【請求項３】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
前記入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、
前記出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、
前記入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、前記出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。
【請求項４】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
前記入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、
前記出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、
前記入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、前記出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）と入力光パワー予測値Ｐin'との比（Ｅr／Ｐin'）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光増幅装置。
【請求項５】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
を備える光増幅装置を制御する方法であって、
前記入力端に入力する入力光パワーＰinと前記出力端から出力される出力光パワーＰoutとをモニタし、前記入力光パワーＰin、前記出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する、
ことを特徴とする光増幅装置制御方法。
【請求項６】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
を備える光増幅装置を制御する方法であって、
前記入力端に入力する入力光パワーＰinと前記出力端から出力される出力光パワーＰoutとをモニタし、前記入力光パワーＰin、前記出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）と入力光パワーＰinとの比（Ｅr／Ｐin）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する、
ことを特徴とする光増幅装置制御方法。
【請求項７】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
を備える光増幅装置を制御する方法であって、
前記入力端に入力する入力光パワーＰinと前記出力端から出力される出力光パワーＰoutとをモニタし、前記入力光パワーＰin、前記出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する、
ことを特徴とする光増幅装置制御方法。
【請求項８】
入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、
励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を前記光増幅部に供給する励起光源部と、
を備える光増幅装置を制御する方法であって、
前記入力端に入力する入力光パワーＰinと前記出力端から出力される出力光パワーＰoutとをモニタし、前記入力光パワーＰin、前記出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）と入力光パワー予測値Ｐin'との比（Ｅr／Ｐin'）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、前記励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御する、
ことを特徴とする光増幅装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光増幅装置は、光通信システムにおいて信号光を光増幅するものであり、特に光ＡＤＭや光ＸＣを含む光ネットワークにおいては重要な光デバイスである。光ネットワークにおいては、光ＡＤＭや光ＸＣの作用により信号光の波数やレベルが変動することから、光増幅装置は、入力信号光の波数やレベルに関わりなく、増幅率を所定値とすることが要求される。
【０００３】
ところで、光ネットワークでは、信号光の切り替え等により、光増幅装置に入力する信号光のパワーが変動する場合が少なくない。一般に、光増幅装置は、入力光パワーが変動すると増幅率も変動する特性を有している。したがって、信号光の切り替え等により、光増幅装置に入力する信号光のパワーが変動すると、光ネットワークの伝送特性に悪影響が生じる場合がある。そこで、光増幅装置では、入力光パワーが変動したときに増幅率を直ちに所定値に戻すという高速制御が求められている。
【０００４】
図１は、増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。ここで、レーザダイオードは、光増幅部へ供給されるべき励起光を出力するものであり、レーザダイオードに供給される駆動電流Ｉは、光増幅部における増幅率が所定値となるように制御される。この図に示されるように、入力光パワーＰinが変動すると、増幅率も変動する。この変動に対して直ちにレーザダイオード駆動電流Ｉを変更することで、増幅率は元の所定値に復帰することができる。このとき、入力光パワーＰinの変動に因り生じる増幅率の変動は小さいことが望まれ、その為の高速制御が求められている。
【０００５】
図２は、増幅率を所定値に維持する際のレーザダイオード駆動電流Ｉと入力光パワーＰinとの関係を示す図である。この図から判るように、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流Ｉは、下記(1)式に基づいて調整され得る。ここで、ａ，ｂそれぞれは定数である。入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動したときに増幅率変動を抑制するには、レーザダイオード駆動電流は「ａ・Ｐin1＋ｂ」から「ａ・Ｐin2＋ｂ」へ直ちに切り替えられる必要がある。
【数１】
0004715364.tif 000002
【０００６】
特許文献１，２には高速制御を意図した発明が開示されている。特許文献１に開示された光増幅装置は、入力光パワーおよび出力光パワーに基づいてフィードフォワード制御およびフィードバック制御を併用して行って、フィードフォワード制御による高速化およびフィードバック制御による安定化の両立を図ろうとしている。また、特許文献２に開示された光増幅装置は、入力端と光増幅部との間に遅延部が挿入されて、入力光パワーに基づくフィードフォワード制御による高速化を図ろうとしている。
【特許文献１】特開２００２−０７６４８６号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された光増幅装置では、フィードフォワード制御による高速化を図ろうとしているが、その際に、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流Ｉは入力光パワーＰinに基づいて上記(1)式に従って設定される。ところが、上記(1)式中の定数ａ，ｂは、レーザダイオードの各個体および光増幅装置の構成に応じて個々に実測により求めるべき定数であるので、その定数値の設定が容易ではない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、容易かつ高速に増幅率一定制御を行うことができる光増幅装置およびその制御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】
【０００９】
第１の発明に係る光増幅装置は、(1) 入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、(2) 励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を光増幅部に供給する励起光源部と、(3) 入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、(4) 出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、を備える。また、第１の発明に係る光増幅装置制御方法は、このような光増幅装置を制御する方法である。そして、第１の発明に係る光増幅装置に含まれる制御部（第１の発明に係る光増幅装置制御方法）は、入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明に係る光増幅装置は、(1) 入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、(2) 励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を光増幅部に供給する励起光源部と、(3) 入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、(4) 出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、を備える。また、第２の発明に係る光増幅装置制御方法は、このような光増幅装置を制御する方法である。そして、第２の発明に係る光増幅装置に含まれる制御部（第２の発明に係る光増幅装置制御方法）は、入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）と入力光パワーＰinとの比（Ｅr／Ｐin）の積分値を求め、この積分値と入力光パワーＰinとの積に基づいて、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明に係る光増幅装置は、(1) 入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、(2) 励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を光増幅部に供給する励起光源部と、(3) 入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、(4) 出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、を備える。また、第３の発明に係る光増幅装置制御方法は、このような光増幅装置を制御する方法である。そして、第３の発明に係る光増幅装置に含まれる制御部（第３の発明に係る光増幅装置制御方法）は、入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御することを特徴とする。
【００１３】
第４の発明に係る光増幅装置は、(1) 入力端に入力した光を光増幅して出力端から出力する光増幅部と、(2) 励起光を出力するレーザダイオードを含み、この励起光を光増幅部に供給する励起光源部と、(3) 入力端に入力する光のパワーをモニタする入力光モニタ部と、(4) 出力端から出力される光のパワーをモニタする出力光モニタ部と、を備える。また、第４の発明に係る光増幅装置制御方法は、このような光増幅装置を制御する方法である。そして、第４の発明に係る光増幅装置に含まれる制御部（第４の発明に係る光増幅装置制御方法）は、入力光モニタ部によるモニタにより得られた入力光パワーＰin、出力光モニタ部によるモニタにより得られた出力光パワーＰout、および、目標増幅率Ｇを用いて、入力光パワーモニタ時から一定時間経過後の入力光パワーＰin'を予測し、出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin'−Ｐout）と入力光パワー予測値Ｐin'との比（Ｅr／Ｐin'）の積分値を求め、この積分値と入力光パワー予測値Ｐin'との積に基づいて、励起光源部に含まれるレーザダイオードに供給される駆動電流を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容易かつ高速に増幅率一定制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、対比すべき比較例とともに、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１比較例）
【００１７】
先ず、第１比較例の光増幅装置１Ａについて説明する。図３は、第１比較例の光増幅装置１Ａの構成図である。この図に示される光増幅装置１Ａは、入力光パワー，出力光パワーおよび目標増幅率Ｇに基づいてフィードバック制御を行うものである。
【００１８】
この光増幅装置１Ａは、入力端１ａに入力した光を増幅して出力端１ｂから出力するものであって、入力端１ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端１ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端１ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５１Ａを備える。
【００１９】
光増幅部１１は、希土類元素が光導波領域に添加された光ファイバであるのが好適であり、また、この添加される希土類元素がＥｒ元素であるのが好適である。レーザダイオード２２から出力された励起光は、光カプラ２１を経て光増幅部１１に供給される。入力端１ａに入力した被増幅光は、光カプラ３１および光カプラ２１を経て光増幅部１１に入力し、この光増幅部１１において光増幅される。この光増幅された光は、光カプラ４１を経て、出力端１ｂから出力される。入力端１ａに入力した被増幅光の一部は、光カプラ３１により分岐されて取り出され、フォトダイオード３２により受光されて、これにより入力光パワーＰinがモニタされる。出力端１ｂから出力される光の一部は、光カプラ４１により分岐されて取り出され、フォトダイオード４２により受光されて、これにより出力光パワーＰoutがモニタされる。そして、制御部５１Ａにより、入力光パワーＰinおよび出力パワーＰoutに基づいて、励起光源２２に供給される駆動電流が制御される。
【００２０】
制御部５１Ａは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７および加算器６８を含む。
【００２１】
乗算器６１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinに目標増幅率Ｇを乗算して、その乗算値（Ｇ・Ｐin）を出力する。減算器６２は、乗算器６１により得られた乗算値（Ｇ・Ｐin）から、フォトダイオード４２により得られた出力光パワーＰoutを減算して、その減算値である出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）を出力する。
【００２２】
積分器６３は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrを時間積分して、その積分値を出力する。乗算器６４は、積分器６３により得られた積分値に定数Ｋiを乗算して、その乗算値を出力する。
【００２３】
微分器６５は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrを時間微分して、その微分値を出力する。乗算器６６は、微分器６５により得られた微分値に定数Ｋdを乗算して、その乗算値を出力する。
【００２４】
乗算器６７は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrに定数Ｋpを乗算して、その乗算値を出力する。そして、加算器６８は、乗算器６４、乗算器６６および乗算器６７それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値を駆動電流Ｉとしてレーザダイオード２２へ出力する。
【００２５】
すなわち、この第１比較例の光増幅装置１Ａでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５１Ａにより下記(2)式に従ってＰＩＤ制御が行われる。この式に従ってＰＩＤ制御が行われる場合には、定数Ｋp，Ｋi，Ｋdそれぞれの値が適切に設定されることで、出力光パワー誤差Ｅrが０でない限り駆動電流Ｉが増減して、やがて、出力光パワー誤差Ｅrが０に収束する。ここで、入力光パワーＰin、出力光パワーＰoutは、対数スケール単位（ｄＢｍ）ではなくリニアスケール単位（ｍＷ）での値であり、電流Iの単位は（ｍＡ）である。また目標増幅率Ｇはリニアスケールでの比率である。
【数２】
0004715364.tif 000003
【００２６】
このようなＰＩＤ制御において入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した場合を考えると、以下のとおりである。図４は、第１比較例の光増幅装置１Ａにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【００２７】
この図に示されるように、入力光パワーがＰin1で安定していて且つ増幅率が目標値に偏差なく制御されている期間（図中で(i)で示した期間）では、出力光パワー誤差Ｅrは０であるので、このときの駆動電流Ｉ1は下記(3)式で表される。
【数３】
0004715364.tif 000004
【００２８】
入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した瞬間の後の一定期間（図中で(ii)で示した期間）では、増幅率の変動が小さいので、出力光パワー誤差Ｅrも小さい。したがって、上記(2b)式の右辺において比例項（第１項）および微分項（第３項）の値は小さいので、この期間における駆動電流は、上記駆動電流Ｉ1と略同じ値となる。
【００２９】
入力光パワーがＰin2で一定となった期間（図中で(iii)で示した期間）では、駆動電流Ｉ1に維持したままでは、増幅率に偏差が生じ始めるので、出力光パワー誤差Ｅrが大きくなる。それ故、駆動電流Ｉは、出力光パワー誤差Ｅrが０に収束するように上記(2)式に従って増減し、やがて、駆動電流Ｉ2に収束する。
【００３０】
（第２比較例）
【００３１】
次に、第２比較例の光増幅装置１Ｂについて説明する。図５は、第２比較例の光増幅装置１Ｂの構成図である。この図に示される光増幅装置１Ｂは、入力光パワーに基づいてフィードフォワード制御を行うものである。
【００３２】
この光増幅装置１Ｂは、入力端１ａに入力した光を増幅して出力端１ｂから出力するものであって、入力端１ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端１ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、ならびに、入力光パワーＰinに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５１Ｂを備える。
【００３３】
制御部５１Ｂは、乗算器７１、定数発生器７２および加算器７３を含む。乗算器７１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinに定数ａを乗算して、その乗算値（ａ・Ｐin）を出力する。定数発生器７２は、定数値ｂを出力する。そして、加算器７３は、乗算器７１および定数発生器７２それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値を駆動電流Ｉとしてレーザダイオード２２へ出力する。
【００３４】
すなわち、この第２比較例の光増幅装置１Ｂでは、入力光パワーＰinに基づいて、制御部５１Ｂにより上記(1)式に従ってフィードフォワード制御が行われる。このようなフィードフォワード制御では、入力光パワーＰinに基づいて直ちに駆動電流Ｉが調整されるので、高速制御が可能である。
【００３５】
このようなフィードフォワード制御において入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した場合を考えると、以下のとおりである。図６は、第２比較例の光増幅装置１Ｂにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【００３６】
この図に示されるように、入力光パワーがＰin1で安定している期間（図中で(i)で示した期間）では、駆動電流Ｉ1は下記(4)式で表される。増幅率は、或る値で一定となるが、外乱（例えば、温度変動、波長変動、等）により所望値から外れる場合がある。
【数４】
0004715364.tif 000005
【００３７】
入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した瞬間の後の一定期間（図中で(ii)で示した期間）では、駆動電流Ｉ2は下記(5)式で表される。
【数５】
0004715364.tif 000006
【００３８】
入力光パワーがＰin2で一定となった期間（図中で(iii)で示した期間）では、駆動電流は、Ｉ2に維持されたままである。増幅率は、或る値で一定となるが、外乱（例えば、温度変動、波長変動、等）により所望値から外れる場合がある。
【００３９】
（第３比較例）
【００４０】
次に、第３比較例の光増幅装置１Ｃについて説明する。図７は、第３比較例の光増幅装置１Ｃの構成図である。この図に示される光増幅装置１Ｃは、入力光パワー，出力光パワーおよび目標増幅率に基づいてフィードフォワード制御およびフィードバック制御を併用するものである。
【００４１】
この光増幅装置１Ｃは、入力端１ａに入力した光を増幅して出力端１ｂから出力するものであって、入力端１ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端１ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端１ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５１Ｃを備える。
【００４２】
制御部５１Ｃは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７、加算器６８、乗算器７１、定数発生器７２、加算器７３および加算器７４を含む。これらのうち、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７および加算器６８は、第１比較例において制御部５１Ａに含まれるものと同様のものである。また、乗算器７１、定数発生器７２および加算器７３は、第２比較例において制御部５１Ｂに含まれるものと同様のものである。加算器７４は、加算器６８および加算器７３それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値を駆動電流Ｉとしてレーザダイオード２２へ出力する。
【００４３】
すなわち、この第３比較例の光増幅装置１Ｃでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５１Ｃにより下記(6)式に従って制御が行われる。この式に従って制御が行われる場合には、フィードフォワード制御による高速化およびフィードバック制御による安定化の両立を図ることができる。
【数６】
0004715364.tif 000007
【００４４】
この式に従って制御が行われる場合には、出力光パワー誤差Ｅrが０であっても、入力光パワーＰinが変動したときに、上記(6b)式の右辺中のフィードフォワード項（第１項および第２項）が変化するので、駆動電流Ｉは増減する。また、上記(6b)式の右辺中の第３項，第４項および第５項によっても、出力光パワー誤差Ｅrが０でない限り駆動電流Ｉが増減して、やがて、出力光パワー誤差Ｅrが０に収束する。
【００４５】
このようなフィードフォワード制御およびフィードバック制御を併用する場合において、入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した場合を考えると、以下のとおりである。図８は、第３比較例の光増幅装置１Ｃにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【００４６】
この図に示されるように、入力光パワーがＰin1で安定していて且つ増幅率が目標値に偏差なく制御されている期間（図中で(i)で示した期間）では、出力光パワー誤差Ｅrは０であるので、このときの駆動電流Ｉ1は下記(7)式で表される。この(7)式の右辺において、フィードフォワード項（第１項および第２項）は適切な駆動電流に近い値をとるので、積分項（第３項）は微小であると考えられる。
【数７】
0004715364.tif 000008
【００４７】
入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した瞬間の後の一定期間（図中で(ii)で示した期間）では、増幅率の変動が小さいので、出力光パワー誤差Ｅrも小さい。したがって、上記(6b)式の右辺において比例項（第３項）および微分項（第５項）の値は小さいので、この期間における駆動電流Ｉ2は下記(8)式で表される。出力光パワー誤差Ｅrが小さいので、この(8)式の右辺中の積分項は、上記(7)式の右辺中の積分項と略同じ値となる。
【数８】
0004715364.tif 000009
【００４８】
入力光パワーがＰin2で一定となった期間（図中で(iii)で示した期間）では、駆動電流Ｉ2に維持したままでは、増幅率に偏差が生じ始めるので、出力光パワー誤差Ｅrが大きくなる。それ故、この期間における駆動電流Ｉは下記(9)式で表される。駆動電流Ｉは、出力光パワー誤差Ｅrが０に収束するように下記(9)式に従って増減し、やがて収束する。
【数９】
0004715364.tif 000010
【００４９】
（第４比較例）
【００５０】
次に、第４比較例の光増幅装置１Ｄについて説明する。図９は、第４比較例の光増幅装置１Ｄの構成図である。この図に示される光増幅装置１Ｄは、入力光パワーに基づいてフィードフォワード制御を行うものである。
【００５１】
この光増幅装置１Ｄは、入力端１ａに入力した光を増幅して出力端１ｂから出力するものであって、入力端１ａに入力した光に遅延を与える遅延部１２、遅延部１２から出力された光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端１ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端１ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰinおよび出力光パワーＰoutに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５１Ｄを備える。
【００５２】
遅延部１２は、光カプラ３１と光カプラ２１との間に設けられ、入力端１ａに入力した光に遅延を与えた後に光増幅部１１へ該光を出力する。この遅延部１２として、適当な長さの光ファイバが用いられる。
【００５３】
制御部５１Ｄは、レーザダイオード２２に供給されるべき駆動電流を入力光パワーおよび出力光パワーに基づいて算出し、その駆動電流をレーザダイオード２２に供給する。その算出には或る時間を要するが、遅延部１２が挿入されていることにより、入力光パワーを前もって得ることができるので、駆動電流を素早く操作することができる。
【００５４】
（第１〜第４の比較例の光増幅装置の問題点）
【００５５】
これまでに説明した第１〜第４の比較例の光増幅装置は、以下のような問題点を有している。第１比較例の光増幅装置１Ａのようにフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行う場合には、出力光パワー誤差Ｅrが０であると駆動電流Ｉが変更されないので、駆動電流Ｉの操作タイミングが遅れ、これにより、増幅率変動が大きくなる。第２および第３の比較例の光増幅装置１Ｂ，１Ｃのようにフィードフォワード制御を行う場合には、増幅率変動を抑えることができるものの、レーザダイオードの各個体および光増幅装置の構成に応じて個々に定数ａ，ｂを実測により求める必要があるので、その定数値の設定が容易ではない。第４比較例の光増幅装置１Ｄのように遅延部１２を挿入して制御を行う場合には、光遅延部１２を収納するスペースが必要となるので、光増幅装置が大型化する。これに対して、以下に説明する第１〜第５の実施形態に係る光増幅装置は、上記の問題点を解決することができるものである。
【００５６】
（第１実施形態）
【００５７】
次に、本発明に係る光増幅装置およびその制御方法の第１実施形態について説明する。図１０は、第１実施形態に係る光増幅装置２Ａの構成図である。
【００５８】
この図に示される光増幅装置２Ａは、入力端２ａに入力した光を増幅して出力端２ｂから出力するものであって、入力端２ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端２ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端２ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５２Ａを備える。
【００５９】
光増幅部１１は、希土類元素が光導波領域に添加された光ファイバであるのが好適であり、また、この添加される希土類元素がＥｒ元素であるのが好適である。レーザダイオード２２から出力された励起光は、光カプラ２１を経て光増幅部１１に供給される。入力端２ａに入力した被増幅光は、光カプラ３１および光カプラ２１を経て光増幅部１１に入力し、この光増幅部１１において光増幅される。この光増幅された光は、光カプラ４１を経て、出力端１ｂから出力される。入力端２ａに入力した被増幅光の一部は、光カプラ３１により分岐されて取り出され、フォトダイオード３２により受光されて、これにより入力光パワーＰinがモニタされる。出力端１ｂから出力される光の一部は、光カプラ４１により分岐されて取り出され、フォトダイオード４２により受光されて、これにより出力光パワーＰoutがモニタされる。そして、制御部５１Ａにより、入力光パワーＰinおよび出力パワーＰoutに基づいて、励起光源２２に供給される駆動電流が制御される。
【００６０】
制御部５２Ａは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７、加算器６８、定数発生器７２、加算器７４および乗算器８１を含む。
【００６１】
乗算器６１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinに目標増幅率Ｇを乗算して、その乗算値（Ｇ・Ｐin）を出力する。減算器６２は、乗算器６１により得られた乗算値（Ｇ・Ｐin）から、フォトダイオード４２により得られた出力光パワーＰoutを減算して、その減算値である出力光パワー誤差Ｅr（＝Ｇ・Ｐin−Ｐout）を出力する。
【００６２】
積分器６３は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrを時間積分して、その積分値を出力する。乗算器６４は、積分器６３により得られた積分値に定数Ｋiを乗算して、その乗算値を出力する。乗算器８１は、乗算器６４により得られた積分値に入力光パワーＰinを乗算し、その乗算値を出力する。
【００６３】
微分器６５は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrを時間微分して、その微分値を出力する。乗算器６６は、微分器６５により得られた微分値に定数Ｋdを乗算して、その乗算値を出力する。
【００６４】
乗算器６７は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrに定数Ｋpを乗算して、その乗算値を出力する。加算器６８は、乗算器８１、乗算器６６および乗算器６７それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値を駆動電流Ｉとしてレーザダイオード２２へ出力する。
【００６５】
定数発生器７２は、定数値ｂを出力する。そして、加算器７４は、加算器６８および定数発生器７２それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値を駆動電流Ｉとしてレーザダイオード２２へ出力する。
【００６６】
すなわち、この第１実施形態に係る光増幅装置２Ａでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５２Ａにより下記(10)式に従って制御が行われる。第１比較例における上記(2b)式と比較すると、この(10b)式は、積分項（第２項）に入力光パワーＰinを乗じている点、および、定数項（第４項）を有している点、で相違している。
【数１０】
0004715364.tif 000011
【００６７】
このような制御において、入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した場合を考えると、以下のとおりである。図１１は、第１実施形態に係る光増幅装置２Ａにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【００６８】
この図に示されるように、入力光パワーがＰin1で安定していて且つ増幅率が目標値に偏差なく制御されている期間（図中で(i)で示した期間）では、出力光パワー誤差Ｅrは０であるので、このときの駆動電流Ｉ1は下記(11)式で表される。また、上記(1)式と比較すると、駆動電流Ｉ1は下記(12)式で近似される。
【数１１】
0004715364.tif 000012
【数１２】
0004715364.tif 000013
【００６９】
入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した瞬間の後の一定期間（図中で(ii)で示した期間）では、増幅率の変動が小さいので、出力光パワー誤差Ｅrも小さい。したがって、上記(10b)式の右辺において比例項（第１項）および微分項（第３項）の値は小さいので、この期間における駆動電流Ｉ2は下記(13)式で表される。また、上記(1)式と比較すると、駆動電流Ｉ2は下記(14)式で近似される。
【数１３】
0004715364.tif 000014
【数１４】
0004715364.tif 000015
【００７０】
入力光パワーがＰin2で一定となった期間（図中で(iii)で示した期間）では、駆動電流Ｉは、出力光パワー誤差Ｅrが０に収束するように上記(10)式に従って増減し、やがて収束する。
【００７１】
このように、第１実施形態に係る光増幅装置２Ａに含まれる制御部５２Ａによる制御によれば、入力光パワーがＰin1からＰin2に急激に変動した瞬間に出力光パワー誤差Ｅrが小さい場合でも、レーザダイオード駆動電流は「ａ・Ｐin1＋ｂ」から「ａ・Ｐin2＋ｂ」へ直ちに切り替えられ、その後、出力光パワー誤差Ｅrが０となる状態に収束する。この第１実施形態における制御は、フィードバック制御のアルゴリズムに類似しているが、上記(1)式中の定数ａを予め求めておく必要が無く、高速な制御が可能である。
【００７２】
（第２実施形態）
【００７３】
次に、本発明に係る光増幅装置およびその制御方法の第２実施形態について説明する。図１２は、第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂの構成図である。
【００７４】
この図に示される光増幅装置２Ｂは、入力端２ａに入力した光を増幅して出力端２ｂから出力するものであって、入力端２ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端２ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端２ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５２Ｂを備える。
【００７５】
図１０に示された第１実施形態に係る光増幅装置２Ａの構成と比較すると、この図１２に示される第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂは、制御部５２Ａに替えて制御部５２Ｂを備える点で相違する。制御部５２Ｂは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７、加算器６８、定数発生器７２、加算器７４、乗算器８１、逆数変換器８２および乗算器８３を含む。第１実施形態に係る光増幅装置２Ａに含まれる制御部５２Ａの構成と比較すると、この第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂに含まれる制御部５２Ｂは、逆数変換器８２および乗算器８３を更に含む点で相違する。
【００７６】
逆数変換器８２は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinの逆数値を出力する。乗算器８３は、減算器６２により得られた出力光パワー誤差Ｅrと、逆数変換器８２により得られた入力光パワーＰinの逆数値とを入力し、これらを乗算して、その乗算値（Ｅr／Ｐin）を出力する。そして、積分器６３は、乗算器８３により得られた乗算値を時間積分して、その積分値を出力する。
【００７７】
すなわち、この第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５２Ｂにより下記(15)式に従って制御が行われる。第１実施形態における上記(10b)式と比較すると、この(15b)式は、積分項（第２項）における被積分関数が出力光パワー誤差Ｅrと入力光パワーＰinとの比（Ｅr／Ｐin）となっている点で相違している。
【数１５】
0004715364.tif 000016
【００７８】
第１実施形態に係る光増幅装置２Ａにおける制御部５１Ａによる制御では、上記(10b)式の積分項に入力光パワーＰinが乗じられていることから、入力光パワーＰinが大きいときには出力光パワー誤差Ｅrに対してレーザダイオード駆動電流Ｉを大きく操作し、また、入力光パワーＰinが小さいときには出力光パワー誤差Ｅrに対してレーザダイオード駆動電流Ｉを小さく操作することになる。これに対して、第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂにおける制御部５１Ｂによる制御では、上記(15b)式の積分項における被積分関数が出力光パワー誤差Ｅrと入力光パワーＰinとの比（Ｅr／Ｐin）となっていることから、出力光パワー誤差Ｅrに対してレーザダイオード駆動電流Ｉの操作量が入力光パワーＰinによらず一定となり、より安定した制御が可能となる。
【００７９】
（第３実施形態）
【００８０】
次に、本発明に係る光増幅装置およびその制御方法の第３実施形態について説明する。図１３は、第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃの構成図である。
【００８１】
この図に示される光増幅装置２Ｃは、入力端２ａに入力した光を増幅して出力端２ｂから出力するものであって、入力端２ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端２ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端２ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５２Ｃを備える。
【００８２】
図１０に示された第１実施形態に係る光増幅装置２Ａの構成と比較すると、この図１３に示される第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃは、制御部５２Ａに替えて制御部５２Ｃを備える点で相違する。制御部５２Ｃは、微分器９１、乗算器９２、加算器９３および演算器９４を含む。微分器９１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinを時間微分して、その微分値を出力する。乗算器９２は、微分器９１により得られた微分値に定数Δｔを乗算して、その乗算値を出力する。加算器９３は、微分器９１および乗算器９２それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値Ｐin'を出力する。演算器９４は、加算器９３から出力された値Ｐin'に基づいて演算を行って、レーザダイオード２２に供給されるべき駆動電流Ｉを算出する。
【００８３】
すなわち、この第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃでは、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinに基づくというより、寧ろ、下記(16)式で表されるＰin'に基づいて、制御が行われる。この式で表されるＰin'は、フォトダイオード３２による入力光パワーＰinのモニタ時から一定時間Δｔだけ経過した後の入力光パワーの予測値を表している。このような制御を行うことにより、第４比較例の光増幅装置１Ｄで必要であった遅延部１２は、本実施形態では不要となる。
【数１６】
0004715364.tif 000017
【００８４】
本実施形態では、入力光パワー予測値Ｐin'を用いて制御を行うことから、入力光パワーの変動から駆動電流の切り替えまでに要する時間が短縮され、その結果、増幅率のオーバーシュートが抑制される。また、第４比較例の光増幅装置１Ｄで必要であった遅延部１２が不要となるので、本実施形態に係る光増幅装置２Ｃは小型化可能である。
【００８５】
なお、この第３実施形態における制御部５２Ｃに含まれる演算器９４は、フィードフォワード制御に基づく演算を行ってもよいし、また、フィードバック制御に基づく演算を行ってもよい。また、この演算器９４としては、第１比較例における制御部５１Ａ、第２比較例における制御部５１Ｂ、第３比較例における制御部５１Ｃ、第１実施形態における制御部５２Ａ、および、第２実施形態における制御部５２Ｂ、の何れであってもよい。
【００８６】
以下では、第３実施形態における制御部５２Ｃに含まれる演算器９４として第１実施形態における制御部５２Ａを用いたものを第４実施形態として説明する。また、第３実施形態における制御部５２Ｃに含まれる演算器９４として第２実施形態における制御部５２Ｂを用いたものを第５実施形態として説明する。
【００８７】
（第４実施形態）
【００８８】
次に、本発明に係る光増幅装置およびその制御方法の第４実施形態について説明する。図１４は、第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄの構成図である。この第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄにおける制御アルゴリズムは、第１実施形態に係る光増幅装置２Ａおよび第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃそれぞれの制御アルゴリズムを併用したものである。
【００８９】
この図に示される光増幅装置２Ｄは、入力端２ａに入力した光を増幅して出力端２ｂから出力するものであって、入力端２ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端２ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端２ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５２Ｄを備える。
【００９０】
図１０に示された第１実施形態に係る光増幅装置２Ａの構成と比較すると、この図１４に示される第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄは、制御部５２Ａに替えて制御部５２Ｄを備える点で相違する。制御部５２Ｄは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７、加算器６８、定数発生器７２、加算器７４、乗算器８１、微分器９１、乗算器９２および加算器９３を含む。第１実施形態に係る光増幅装置２Ａに含まれる制御部５２Ａの構成と比較すると、この第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄに含まれる制御部５２Ｄは、微分器９１、乗算器９２および加算器９３を含む点で相違する。
【００９１】
微分器９１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinを時間微分して、その微分値を出力する。乗算器９２は、微分器９１により得られた微分値に定数Δｔを乗算して、その乗算値を出力する。加算器９３は、微分器９１および乗算器９２それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値Ｐin'を出力する。乗算器６１は、加算器９３により得られた入力光パワー予測値Ｐin'に目標増幅率Ｇを乗算して、その乗算値（Ｇ・Ｐin'）を出力する。乗算器８１は、乗算器６４により得られた積分値に入力光パワー予測費Ｐin'を乗算し、その乗算値を出力する。
【００９２】
すなわち、この第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５２Ｄにより下記(17)式に従って制御が行われる。第１実施形態における上記(10b)式と比較すると、この(17c)式は、入力光パワーＰinに替えて入力光パワー予測値Ｐin'を用いている点で相違している。
【数１７】
0004715364.tif 000018
【００９３】
（第５実施形態）
【００９４】
次に、本発明に係る光増幅装置およびその制御方法の第５実施形態について説明する。図１５は、第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅの構成図である。この第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅにおける制御アルゴリズムは、第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂおよび第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃそれぞれの制御アルゴリズムを併用したものである。
【００９５】
この図に示される光増幅装置２Ｅは、入力端２ａに入力した光を増幅して出力端２ｂから出力するものであって、入力端２ａに入力した光を増幅する光増幅部１１、励起光を光増幅部１１に供給する励起光源部としての光カプラ２１およびレーザダイオード２２、入力端２ａに入力する光のパワーＰinをモニタする入力光モニタ部としての光カプラ３１およびフォトダイオード３２、出力端２ｂから出力される光のパワーＰoutをモニタする出力光モニタ部としての光カプラ４１およびフォトダイオード４２、ならびに、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいてレーザダイオード２２に供給される駆動電流Ｉを制御する制御部５２Ｅを備える。
【００９６】
図１２に示された第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂの構成と比較すると、この図１５に示される第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅは、制御部５２Ｂに替えて制御部５２Ｅを備える点で相違する。制御部５２Ｅは、乗算器６１、減算器６２、積分器６３、乗算器６４、微分器６５、乗算器６６、乗算器６７、加算器６８、定数発生器７２、加算器７４、乗算器８１、逆数変換器８２、乗算器８３、微分器９１、乗算器９２および加算器９３を含む。第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂに含まれる制御部５２Ｂの構成と比較すると、この第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅに含まれる制御部５２Ｅは、微分器９１、乗算器９２および加算器９３を含む点で相違する。
【００９７】
微分器９１は、フォトダイオード３２により得られた入力光パワーＰinを時間微分して、その微分値を出力する。乗算器９２は、微分器９１により得られた微分値に定数Δｔを乗算して、その乗算値を出力する。加算器９３は、微分器９１および乗算器９２それぞれから出力ざれた値を加算して、その加算値Ｐin'を出力する。乗算器６１は、加算器９３により得られた入力光パワー予測値Ｐin'に目標増幅率Ｇを乗算して、その乗算値（Ｇ・Ｐin'）を出力する。乗算器８１は、乗算器６４により得られた積分値に入力光パワー予測費Ｐin'を乗算し、その乗算値を出力する。
【００９８】
すなわち、この第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅでは、入力光パワーＰin，出力光パワーＰoutおよび目標増幅率Ｇに基づいて、制御部５２Ｅにより下記(18)式に従って制御が行われる。第２実施形態における上記(15b)式と比較すると、この(18c)式は、入力光パワーＰinに替えて入力光パワー予測値Ｐin'を用いている点で相違している。なお、上記説明では、励起光源部に含まれるレーザダイオードが１つの場合について記載したが、これに限られるものではなく、レーザダイオードが複数含まれていてもよい。この場合、各レーザダイオードの特性に応じて適切なＫp、Ｋd、Ｋi、ｂを適切な値を設定し、それぞれのレーザダイオードの駆動電流を上記に示したアルゴリズムで算出して設定すればよい。
【数１８】
0004715364.tif 000019
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】増幅率、入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【図２】増幅率を所定値に維持する際のレーザダイオード駆動電流Ｉと入力光パワーＰinとの関係を示す図である。
【図３】第１比較例の光増幅装置１Ａの構成図である。
【図４】第１比較例の光増幅装置１Ａにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【図５】第２比較例の光増幅装置１Ｂの構成図である。
【図６】第２比較例の光増幅装置１Ｂにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【図７】第３比較例の光増幅装置１Ｃの構成図である。
【図８】第３比較例の光増幅装置１Ｃにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【図９】第４比較例の光増幅装置１Ｄの構成図である。
【図１０】第１実施形態に係る光増幅装置２Ａの構成図である。
【図１１】第１実施形態に係る光増幅装置２Ａにおける増幅率，入力光パワーＰinおよびレーザダイオード駆動電流Ｉそれぞれの時間変化を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る光増幅装置２Ｂの構成図である。
【図１３】第３実施形態に係る光増幅装置２Ｃの構成図である。
【図１４】第４実施形態に係る光増幅装置２Ｄの構成図である。
【図１５】第５実施形態に係る光増幅装置２Ｅの構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１Ａ〜１Ｄ，２Ａ〜２Ｅ…光増幅装置、１１…光増幅部、１２…遅延部、２１…光カプラ、２２…レーザダイオード、３１…光カプラ、３２…フォトダイオード、４１…光カプラ、４２…フォトダイオード、５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｅ…制御部、６１…乗算器、６２…減算器、６３…積分器、６４…乗算器、６５…微分器、６６…乗算器、６７…乗算器、６８…加算器、７１…乗算器、７２…定数発生器、７３…加算器、７４…加算器、８１…乗算器、８２…逆数変換器、８３…乗算器、９１…微分器、９２…乗算器、９３…加算器、９４…演算器。
【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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【図１４】
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【図１５】
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