(57)【要約】【課題】  光通信分野における低消費電力の要求と高速応答性の要求に応えるべく、電力効率の良いパルス幅変調（PWM）回路の長所を維持しつつ、高速応答が可能な広帯域パルス幅変調回路を実現する。【解決手段】  入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷６に電流を流すパルス幅変調回路２と、上記入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路３と、上記パルス幅変調回路２の電流Ｉ１と周波数帯域選択増幅回路３による増幅後の電流Ｉ２とを合成する合成回路５とをそなえるように構成する。【選択図】        図１
2005197590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、
該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、
該パルス幅変調回路の該電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴とする、広帯域パルス幅変調回路。
【請求項２】
入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、
該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、
該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、
該パルス幅変調回路の該電流と電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴とする、広帯域パルス幅変調回路。
【請求項３】
該合成回路が、直流信号を遮断するコンデンサにより構成されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の広帯域パルス幅変調回路。
【請求項４】
半導体レーザと、
該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、
該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、
該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【請求項５】
半導体レーザと、
該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、
該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、
該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光増幅器や光通信装置等で用いられているパルス幅変調技術を利用した定電流駆動源に用いて好適な広帯域パルス幅変調回路及びこれを用いた光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は既存の光増幅器の構成を示すブロック図で、この図８に示す光増幅器は、例えば、エルビウム添加光ファイバ（EDF）１００の入力光及び出力光の一部をそれぞれ光カプラ２００，４００によりモニタ光としてPINフォトダイオード等の受光素子５００，６００へ分岐して、EDF１００の入出力光レベルをモニタしてその入出力誤差を誤差増幅器７００により検出し、これに基づいて所定の増幅利得が得られるように、半導体レーザ等の励起光レーザ１０００の出力（励起光パワー）を比例・積分・微分（PID）制御器８００によりPID制御するようになっている。なお、励起光はEDF１００の入力側に設けられた光カプラ３００によりEDF１００へ導入される。
【０００３】
ここで、上記励起光レーザ１０００を駆動する場合には、一般に大電流（数百mA以上）を必要とするため、消費電力の低減が望まれる。そこで、消費電力を少なくする回路技術として電界効果トランジスタ（FET）やバイポーラトランジスタをスイッチング素子として構成したパルス幅変調回路（PWM回路）９００を用いることが考えられている。かかるPWM回路は、光通信装置において用いられる、半導体レーザや電子冷却素子や電熱ヒーター等の構成物のように大電流が必要とされる場合の消費電力低減のためにも利用される。
【０００４】
なお、PWM回路を用いた技術としては、例えば下記特許文献１及び２により提案されているものがある。
ここで、特許文献１に記載の技術（静止形無効電力補償装置）は、電気車両のような変動負荷がかかる電気系に設置され、系統電圧の変動抑制を目的とする静止形無効電力補償装置において、ＡＴフィーダの投入、電車の切替投入による瞬時電圧低下を、ＣＢ投入情報によりPWM高速応答制御に切り替え、インバータ運転時の総合運転損失の低減を図ることを目的としており、このために、インバータに対するPWMゲート制御回路にPWMキャリア周波数切替回路を付設し、PWMキャリア周波数を切り替えることができるようになっている。これにより、本技術では、定常時は矩形波出力としてスイッチングロスを低減し、過渡応答時（電車の切替投入等）の突入電流に伴う電圧変動のみを、PWM高速制御することにより瞬時電圧低下を抑制することができる。さらに、定常状態になれば、矩形波出力に戻すことにより、スイッチングロスを低減する。したがって、過渡的な電圧変動を抑制し、なおかつ総合運転損失を低減することで、インバータの運転の高効率化が可能となる。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の技術（光ディスク記録装置におけるレーザ書込み出力レベルを制御する方法）は、書込みデータ操作中に、ディスク上に焦点を合わせた書込みパルスを使ってレーザを自動的に較正する追記型光ディスク・データ記録装置を提供することを目的とするもので、データ記録のための書込みパルスの試験信号にPWM信号を用いることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−３３３９５３号公報
【特許文献２】特開平７−３２６０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図８により前述したごとくPWM回路９００を用いて光増幅器の励起光レーザ１０００を制御する場合、PWM出力パルスを平滑化する必要があり、平滑化用のコイル（L）とコンデンサ（C）が必要となるため、このLCの時定数により信号周波数帯域が制限されてしまうという短所がある。近年、光通信器、特に光増幅器においては高速応答性が要求されているが、このようにLCを有する平滑回路を必要とするPWM回路では信号周波数帯域が大幅に制限されるため、なかなか高速応答の要求を満たすことができないという課題がある。また、かかる課題は、上記特許文献１及び２に記載の技術のいずれを適用したとしても解決されない。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光通信分野における低消費電力の要求と高速応答性の要求に応えるべく、電力効率の良いPWM回路の長所を維持しつつ、所望の信号帯域特性を有し高速応答が可能な広帯域パルス幅変調回路及びこれを用いた光増幅器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】
上記の目的を達成するために、本発明の広帯域パルス幅変調回路（請求項１）は、入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該パルス幅変調回路の該電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の広帯域パルス幅変調回路（請求項２）は、入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、該パルス幅変調回路の該電流と電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１０】
なお、該合成回路は、直流信号を遮断するコンデンサにより構成するのが好ましい（請求項３）。
また、本発明の光増幅器（請求項４）は、半導体レーザと、該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明の光増幅器（請求項５）は、半導体レーザと、該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、パルス幅変調回路の低消費電流化の実現という長所も維持しつつ、信号周波数帯域の高域化を要望の帯域特性に合わせて容易に実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔Ａ〕一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態としての広帯域パルス幅変調（PWM）回路の構成を示すブロック図で、この図１に示す広帯域PWM回路１は、パルス幅変調（PWM）回路（定電流回路）２，周波数帯域選択増幅回路３，電流ブースタ回路（定電流回路）４及び加算部（合成回路）５をそなえて構成されている。なお、符号６はこの広帯域PWM回路１の出力電流を受けて駆動される負荷（例えば、半導体レーザ等）を示す。
【００１４】
ここで、パルス幅変調回路２は、入力信号をパルス幅変調し平滑化して負荷６に電流（Ｉ１）を流すもので、例えば、入力信号に応じてパルスの時比率（Duty比）を変化させるパルス幅変調部と、その時比率（Duty比）を有するパルス電圧により駆動されるスイッチング素子（FET等）（PWM駆動部）と、このスイッチング素子から得られた変調電流を平滑化するPWM平滑部（平滑フィルタ）としての機能をそなえて構成される。この平滑フィルタは、コイル（L）とコンデンサ（C）から構成される。このため、パルス幅変調回路２は、一般的に１次あるいは２次の低域通過フィルタ（LPF：Low Pass Filter）の伝達特性を有する。
【００１５】
周波数帯域選択増幅回路３は、入力電圧信号の特定周波数帯域、具体的には、PWM回路２自体がもつ伝達特性（周波数特性）を高域側に拡張するのに必要な周波数帯域だけを選択的に増幅するものであり、ここでは、例えば高域通過フィルタ（HPF：High Pass Filter）３１，増幅回路３２，LPF３３により構成され、回路３全体としては帯域通過フィルタ（BPF：Band Pass Filter）の伝達特性を有している。なお、上記HPF３１は、パルス幅変調回路２の帯域特性が劣化する周波数から高域の周波数を通過させるフィルタであり、上記LPF３３は、増幅回路３２の出力のうち上記特定周波数帯域を構成すべき周波数成分のみを通過させて、必要のない高域周波数あるいは制御ループ設計上、排除すべき高域周波数を除去するためのフィルタである。増幅回路３２については後述する。
【００１６】
電流ブースタ回路４は、この周波数帯域選択増幅回路３が、通常、オペアンプ等を用いて構成され小電流しか流せない場合が多いため、大電流を供給することを可能とするために電力増幅段としての機能を有する。
合成回路５は、PWM回路２からの電流（Ｉ１）と電流ブースタ回路４の出力電流（Ｉ２）とを加算（合成）するものである。
【００１７】
以上の回路構成により、パルス幅変調回路２の直流から低域までしかない伝達特性を高域の周波数領域まで拡張することができ、過渡変動に高速追従できるようになる。ここで、上述した回路構成の伝達特性（周波数対振幅特性）の一例を図２に示す。この図２において、PWM伝達特性としては次式（１）の２次の遅れ要素を描いている（実線５１参照）。これは実際のPWM回路２としてL=10μH、C=22μF、PWM動作周波数100ｋHzのPWM回路２の伝達特性を模擬している。
【００１８】
【数１】
2005197590.tif 000003
【００１９】
なお、この式（１）において、s=jω、K1=1,ω1=2πf1、f1=4kHz、Q1=0.5である。
また、周波数帯域選択増幅回路３のHPF３１およびLPF３３の伝達関数としては、それぞれ、下記の式（２）および式（３）を用いる。
【００２０】
【数２】
2005197590.tif 000004
【００２１】
【数３】
2005197590.tif 000005
【００２２】
ただし、式（２）において、K2=1,ω2=2πf2、f2=100Hz、Q2=0.5であり、式（３）において、K3=1,ω3=2πf3、f3=20kHz、Q3=0.5である。図２においては、実線５２がHPF３１の伝達特性、実線５３がHPF３１及びLPF３３の合成特性をそれぞれ表している。
なお、この周波数帯域選択増幅回路３の中段に位置する増幅回路３２および電流ブースタ回路４はLPF３３およびHPF３１に内包されるものとして記述していない。これより上述した回路構成（図１参照）によりPWM回路２の信号周波数帯域特性（総合特性：図２の実線５４参照）が実効的に高域（領域Ｃ）まで拡張されることが分かる。
【００２３】
次に、実際の電子回路構成例について説明する。
図３に示すように、パルス幅変調回路２は、前記パルス幅変調部として三角波発生器２１及びコンパレータ２２、前記PWM駆動部としてトランジスタ（FET）２３及びフリーホイールダイオード２４、前記PWM平滑部（平滑フィルタ）２５としてコイル（L）及びコンデンサ（C）をそなえて構成される。
【００２４】
ここで、三角波発生器２１は、コンパレータ２２での比較対象となる三角波を発生するものであり、コンパレータ２２は、当該三角波と入力信号電圧（Vin）とを比較することにより例えば図４に示すように入力信号電圧の大小に応じてパルス幅変調波を得るものである。なお、PWM動作における時比率(Duty比)の定義は次式（４）の通りとなる。
【００２５】
【数４】
2005197590.tif 000006
【００２６】
トランジスタ（スイッチング素子）２３は、このコンパレータ２２から出力されるパルス幅変調を受けたパルス電圧によりスイッチング動作するものであり、平滑フィルタ２５は、このトランジスタ２３から供給されるスイッチング電流を平滑化するものであり、フリーホイールダイオード２４は、環流電流経路を確保するためのものである。
以上の構成により、パルス幅変調回路２から負荷６に流れる電流ILは、負荷抵抗をRLとして、次式（５）で表される。
【００２７】
【数５】
2005197590.tif 000007
【００２８】
一方、周波数帯域選択増幅回路３は、コンデンサ及び抵抗から成るHPF３１と、オペアンプ３２１を用いた増幅回路３２と、抵抗及びコンデンサから成るLPF３３とにより構成される。
ここで、HPF３１は、図２に示したようにPWM回路２で減衰した高域の周波数成分（入力電圧信号の前記特定周波数帯域を構成する高周波数成分）のみを通過させるものであり、増幅回路３２は、PWM回路２からの電流と電流ブースタ回路４からの電流とを加算部５としてのコンデンサ５で合成した際に回路全体の通過帯域特性が可能な限り平坦になるようにスケール調整を行なう役割を担うものである。LPF３３は、この増幅回路３２の出力の不要な高域周波数成分を除去して前記特定周波数帯域を構成する低周波成分のみを通過させるもので、例えば本広帯域PWM回路１を光増幅器等における自動利得制御（AGC）回路に組み込んだ場合に制御ループの遅れ補償を行なう場合に必要となるものである。
【００２９】
次に、電流ブースタ回路４は、オペアンプ４０及びプッシュプル回路４１を用いて構成され、通常、周波数帯域選択増幅回路３がオペアンプ３２１のような数十mA（ミリアンペア）程度の小電流しか流せない構成の場合が多いので、それを補うために数A（アンペア）程度まで流すことができる電力増幅段の機能を実現する。もっとも、前段の周波数帯域選択増幅回路３において十分な電流（数A程度）が得られれば、本電流ブースタ回路４は不要になる。
【００３０】
ここで、電流ブースタ回路４と負荷６との接続はコンデンサ５を用いて直流信号を切断した構成にする。こうしないと、PWM回路２を通過した直流信号が電流ブースタ回路４に引きずられためである。つまり、直流から低周波までの領域（図２の領域Ａ）はPWM回路２のみを動作させたいので電流ブースタ回路４からの直流信号は遮断する。
また、抵抗４２はコンデンサ５による電荷の充放電を助長する役目を果たす。この抵抗４２がないと電流ブースタ回路４が負荷６から電流を吸い込む際にインピーダンスが高くなっているために、立ち上り時間が大きくなる。よって、抵抗４２を接続することによりコンデンサ５での変位電流の充放電を助長し負荷電流の立上り及び立下り時間を速くすることができる。
【００３１】
以上の構成により、負荷６には、低周波までの領域（図２の領域Ａ：光増幅器に適用する場合は数十kHz程度）ではPWM回路２からの電流が流れ、中域から高域までの領域（図２の領域Ｂ）ではPWM回路２および電流ブースタ回路４からの合成電流が流れ、高域（図２の領域Ｃ：１００〜２００kHz程度）では電流ブースタ回路４からの電流が流れることになる。
【００３２】
本広帯域PWM回路１の効果を確認するために、本願発明者は、電子回路シミュレータ（PSpice）によるシミュレーションを行なった。シミュレーションに用いた電子回路図および回路定数を図５に、過渡応答のシミュレーション結果を図６にそれぞれ示す。なお、実線６１が入力ステップ電圧波形、実線６２がこの入力ステップ電圧波形６１に対するPWM回路２のみの場合の過渡応答波形、実線６３が入力ステップ電圧波形６１に対する本実施形態の広帯域PWM回路１の過渡応答波形をそれぞれ示している。
【００３３】
このシミュレーション結果から明らかなようにステップ波形の立下りの部分で４〜５倍ほど立下り時間が速くなっている。なお、本回路１では、負荷６への信号経路が２経路あるため、過渡応答波形にオーバーシュートやアンダーシュート、リンギング等が現れないよう、フィルタ３１，３３の周波数特性や減衰特性及び経路利得を微調整し最適化する必要がある。
【００３４】
〔Ｂ〕適用例
図７は上述した広帯域PWM回路１を励起光レーザドライバとして適用した構成を示すブロック図で、図８により前述した誤差増幅器７００の出力と励起光レーザ１０００との間に、本実施形態の広帯域PWM回路１が介装されることにより、EDF１００の入力光モニタ信号及び出力光モニタ信号をそれぞれ受光する受光素子５００，６００の各出力を比較してEDF１００の入出力レベル誤差を検出し誤差検出信号を出力する誤差増幅器（誤差検出部）７００と、光AGC(自動利得制御)動作の制御ループの安定性と応答速度とを確保するPID(比例・積分・微分器)制御器８００としての機能を内包した本実施形態の広帯域PWM回路１とをそなえて成る制御部が構成されている。
【００３５】
即ち、この制御部は、誤差増幅器７００の出力（誤差検出信号）を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して励起光レーザ１０００に駆動電流を流すPWM回路２と、上記誤差検出信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路３と、その出力電流を増幅する電流ブースタ回路４と、PWM回路２の上記駆動電流と電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路５とをそなえて構成される。なお、他の既述の符号と同一符号を付した構成要素は、それぞれ、図８により前述したものと同一若しくは同様のものである。
【００３６】
これにより、この図７に示す光増幅器では、EDF１００の入出力側で信号光をPINフォトダイオード等の受光素子５００，６００によりモニタし、光電力利得が一定になるように励起光レーザ（半導体レーザ）１０００を制御する。この際、広帯域PWM回路１によって、EDF１００の入出力光レベルが大きく変動したとしても、当該変動に高速に応答して追従することが可能となる。
【００３７】
なお、本構成と従来構成（図８参照）とを比較すると、PID制御器８００が本構成では削除されていることが分かる。こうすることができる理由は、本回路１の回路構成では、周波数帯域選択増幅回路３による選択周波数帯域を調整する等してその帯域特性を調整することができるので、光AGC(自動利得制御)動作におけるPID(比例・積分・微分器)制御器８００としての機能を兼ねることが可能であるからである。また、本例においても、周波数帯域選択増幅回路３において十分な電流（数A程度）が得られれば、電流ブースタ回路４は不要になる。
【００３８】
さらに、本例では、増幅媒体としてEDF１００を用いた光増幅器の励起光レーザドライバとして本広帯域PWM回路１を適用した例を示したが、勿論、他の増幅媒体を用いた光増幅器のドライバとしても適用できることはいうまでもなく、さらに、光増幅器に限らず、他の光通信機器における電子冷却素子や電熱ヒーター等の構成物のように大電流が必要とされる場合の消費電力低減のためにも有用である。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、電力効率が良いPWM回路２の長所を維持しつつ、所望の信号帯域特性を有し高速応答が可能な回路が容易に実現できるので、特に近年、低消費電力化の要求と高速応答性の要求が強くなってきている光増幅器の分野において、これらの要求の両立を実現することが可能となる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
【００４０】
〔Ｃ〕付記
（付記１）
入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、
該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、
該パルス幅変調回路の該電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴とする、広帯域パルス幅変調回路。
【００４１】
（付記２）
入力電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して負荷に電流を流すパルス幅変調回路と、
該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、
該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、
該パルス幅変調回路の該電流と電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とをそなえて構成されたことを特徴とする、広帯域パルス幅変調回路。
【００４２】
（付記３）
該負荷が半導体レーザであることを特徴とする、付記１又は２に記載の広帯域パルス幅変調回路。
（付記４）
該合成回路が、直流信号を遮断するコンデンサにより構成されたことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の広帯域パルス幅変調回路。
【００４３】
（付記５）
該周波数帯域選択増幅回路が、
該パルス幅変調回路の周波数帯域特性が劣化する周波数から高域の周波数を通過させる高域通過フィルタと、
該高域通過フィルタの出力を増幅して該特定周波数帯域の通過帯域特性が平坦になるようスケール調整を行なう増幅器と、
該増幅器の出力のうち該特定周波数帯域を構成すべき周波数成分のみを通過させる低域通過フィルタとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の広帯域パルス幅変調回路。
【００４４】
（付記６）
半導体レーザと、
該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、
該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、
該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該周波数帯域選択増幅回路による増幅後の電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【００４５】
（付記７）
半導体レーザと、
該半導体レーザの出力を励起光として入力光信号の増幅を行なう光増幅媒体と、
該光増幅媒体の入出力レベル誤差を検出する誤差検出部と、
該誤差検出部による誤差検出信号を入力電圧信号としてその電圧信号に応じてパルス幅を変調し平滑化して該半導体レーザに駆動電流を流すパルス幅変調回路と、該入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅する周波数帯域選択増幅回路と、該周波数帯域選択増幅回路の出力電流を増幅する電流ブースタ回路と、該パルス幅変調回路の該駆動電流と該電流ブースタ回路の出力電流とを合成する合成回路とを有する広帯域パルス変調回路とをそなえたことを特徴とする、光増幅器。
【００４６】
（付記８）
該合成回路が、直流信号を遮断するコンデンサにより構成されたことを特徴とする、付記６又は７に記載の光増幅器。
（付記９）
該周波数帯域選択増幅回路が、
該入力電圧信号の該特定周波数帯域を構成する高周波数成分のみを通過させる高域通過フィルタと、
該高域通過フィルタの出力を増幅して該特定周波数帯域の通過帯域特性が平坦になるようスケール調整を行なう増幅器と、
該増幅器の出力の該特定周波数帯域を構成する低周波成分のみを通過させる低域通過フィルタとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記６〜８のいずれか１項に記載の光増幅器。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上詳述したように、本発明によれば、入力電圧信号の特定周波数帯域だけを選択的に増幅し、これをパルス幅変調回路の電流と合成するので、電力効率が良いパルス幅変調の長所を維持しつつ、高速応答が可能な回路が実現でき、特に近年、低消費電力化の要求と高速応答性の要求が強くなってきている光増幅器等光通信分野において極めて有用と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の本発明の一実施形態としての広帯域パルス幅変調（PWM）回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す広帯域パルス変調回路の周波数対振幅特性の一例を示す図である。
【図３】図１に示す広帯域パルス変調回路の具体例を示す電子回路図である。
【図４】図１に示すパルス幅変調回路によるパルス幅変調動作を示す図である。
【図５】図１に示す広帯域パルス変調回路のシミュレーションに用いた電子回路及び回路定数を示す図である。
【図６】図５に示す広帯域パルス変調回路のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本実施形態の広帯域パルス変調回路を光増幅器の励起光レーザドライバとして適用した場合の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来の光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  広帯域パルス幅変調（PWM）回路
２  パルス幅変調（PWM）回路（定電流回路）
２１  三角波発生器
２２  コンパレータ
２３  トランジスタ（FET）
２４  フリーホイールダイオード
２５  平滑回路（平滑フィルタ）
Ｌ  コイル
Ｃ  コンデンサ
３  周波数帯域選択増幅回路
３１  高域通過フィルタ（HPF）
３２  増幅回路
３２１  オペアンプ
３３  低域通過フィルタ（LPF）
４  電流ブースタ回路（定電流回路）
４０  オペアンプ
４１  プッシュプル回路
４２  抵抗
５  加算部（合成回路）
６  負荷（半導体レーザ）
１００  エルビウム添加光ファイバ（EDF）
２００，３００，４００  光カプラ
５００，６００  受光素子
７００  誤差増幅器
１０００  励起光レーザ（半導体レーザ）
【図１】
2005197590.tif 000008
【図２】
2005197590.tif 000009
【図３】
2005197590.tif 000010
【図４】
2005197590.tif 000011
【図５】
2005197590.tif 000012
【図６】
2005197590.tif 000013
【図７】
2005197590.tif 000014
【図８】
2005197590.tif 000015