(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ光を出力するプローブ用光源と、
前記プローブ用光源を駆動する入力光レベル制御回路と、
入力光と前記プローブ光とを合波する合波部と、
前記合波部で合波された合波光を増幅する光増幅器と、
前記光増幅器で増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光分波器と、
前記入力光レベル制御回路を介して得られる前記合波部で合波される前のプローブ光のレベルと前記光分波器で分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記光増幅器の利得を計算する利得計算回路と、
前記光分波器で分岐された合波光および前記利得計算回路を介して得られる分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算回路で計算された前記光増幅器の利得とに基づき前記合波部で合波される前の入力光のレベルを計算する入力光レベル計算回路と、
を含むことを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記入力光レベル計算回路は、前記光分波器で分岐された合波光のレベルから前記光分波器で分離されたプローブ光のレベルを減算し、その減算結果を前記利得計算回路で得られた前記光増幅器の利得に基づき逆算して前記合波部で合波される前の入力光のレベルを算出することを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記光分波器は前記光増幅器で増幅された合波光を分岐する第１分岐部と、
前記第１分岐部で分岐された分岐光の１つをさらに分岐する第２分岐部と、
前記第２分岐部で分岐された分岐光の１つからプローブ光を分離するフィルタと、
前記フィルタで分離されたプローブ光を電気変換する第１フォトダイオードと、
前記第２分岐部で分岐された分岐光の他の１つを電気変換する第２フォトダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記利得計算回路は利得を一定に制御する機能を含むことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記合波部にて合波されるプローブ光の一部を合波の前に分岐する第３分岐部と、前記第３分岐部で分岐された光のレベルを一定に制御する入力光レベル一定制御回路を含むことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記第２分岐部で分岐された他方の分岐光のレベルから自然放出光のレベルを算出する自然放出光算出回路を含み、前記入力光レベル計算回路は入力光レベル計算の際に前記自然放出光のレベルを参照することを特徴とする請求項３から５いずれかに記載の光増幅装置。
【請求項７】
入力光とプローブ光とを合波する合波ステップと、
前記合波ステップで合波された合波光を増幅する光増幅ステップと、
前記増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光分波ステップと、
前記合波ステップで合波される前のプローブ光のレベルと前記光分波ステップで分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記合波光の利得を計算する利得計算ステップと、
前記光分波ステップで分岐された合波光および分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算ステップで計算された利得とに基づき前記合波ステップで合波される前の入力光のレベルを算出する入力光レベル計算ステップと、
を含むことを特徴とする入力光レベル計算方法。
【請求項８】
前記入力光レベル計算ステップは、前記光分波ステップで分岐された合波光のレベルから前記光分波ステップで分離されたプローブ光のレベルを減算し、その減算結果を前記利得計算ステップで得られた利得に基づき逆算して前記合波ステップで合波される前の入力光のレベルを算出することを特徴とする請求項７記載の入力光レベル計算方法。
【請求項９】
前記光分波ステップは前記増幅された合波光を分岐する第１分岐ステップと、
前記第１分岐ステップで分岐された分岐光の１つをさらに分岐する第２分岐ステップと、
前記第２分岐ステップで分岐された分岐光の１つからプローブ光を分離するフィルタステップと、
前記フィルタステップで分離されたプローブ光を電気変換する第１電気変換ステップと、
前記第２分岐部で分岐された分岐光の他の１つを電気変換する第２電気変換ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または８記載の入力光レベル計算方法。
【請求項１０】
前記利得計算ステップは利得を一定に制御する機能を含むことを特徴とする請求項７から９いずれかに記載の入力光レベル計算方法。
【請求項１１】
前記合波ステップにて合波されるプローブ光の一部を合波の前に分岐する第３分岐ステップと、前記第３分岐ステップで分岐された光のレベルを一定に制御する入力光レベル一定制御ステップとを含むことを特徴とする請求項７から１０いずれかに記載の入力光レベル計算方法。
【請求項１２】
前記第２分岐ステップで分岐された他方の分岐光のレベルから自然放出光のレベルを算出する自然放出光算出ステップを含み、前記入力光レベル計算ステップは入力光レベル計算の際に前記自然放出光のレベルを参照することを特徴とする請求項９から１１いずれかに記載の入力光レベル計算方法。
【請求項１３】
プローブ光を出力するプローブ用光源と、
前記プローブ用光源を駆動する入力光レベル制御回路と、
入力光と前記プローブ光とを合波し光増幅器へ入力する増幅する合波部と、
前記光増幅器で増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光合波器と、
前記入力光レベル制御回路を介して得られる前記合波部で合波される前のプローブ光のレベルと前記光合波器で分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記光増幅器の利得を計算する利得計算回路と、
前記光合波器で分岐された合波光および前記利得計算回路を介して得られる分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算回路で計算された前記光増幅器の利得とに基づき前記合波部で合波される前の入力光のレベルを算出する入力光レベル計算回路と、
を含むことを特徴とする光増幅器制御装置。
【請求項１４】
前記入力光レベル計算回路は、前記光分波器で分岐された合波光のレベルから前記分波器で分離されたプローブ光のレベルを減算し、その減算結果を前記利得計算回路で得られた前記光増幅器の利得に基づき逆算して前記合波部で合波される前の入力光のレベルを算出することを特徴とする請求項１３記載の光増幅器制御装置。
【請求項１５】
前記光分波器は前記光増幅器で増幅された合波光を分岐する第１分岐部と、
前記第１分岐部で分岐された分岐光の１つをさらに分岐する第２分岐部と、
前記第２分岐部で分岐された分岐光の１つからプローブ光を分離するフィルタと、
前記フィルタで分離されたプローブ光を電気変換する第１フォトダイオードと、
前記第２分岐部で分岐された分岐光の他の１つを電気変換する第２フォトダイオードと、
を含むことを特徴とする請求項１３または１４記載の光増幅器制御装置。
【請求項１６】
前記利得計算回路は利得を一定に制御する機能を含むことを特徴とする請求項１３から１５いずれかに記載の光増幅器制御装置。
【請求項１７】
前記合波部にて合波されるプローブ光の一部を合波の前に分岐する第３分岐部と、前記第３分岐部で分岐された光のレベルを一定に制御する入力光レベル一定制御回路とを含むことを特徴とする請求項１３から１６いずれかに記載の光増幅器制御装置。
【請求項１８】
前記第２分岐部で分岐された他方の分岐光のレベルから自然放出光のレベルを算出する自然放出光算出回路を含み、前記入力光レベル計算回路は入力光レベル計算の際に前記自然放出光のレベルを参照することを特徴とする請求項１５から１７いずれかに記載の光増幅器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅装置および入力光レベル計算方法ならびに光増幅器制御装置に関し、特に光を直接増幅する光直接増幅器を備える光増幅装置および入力光レベル計算方法ならびに光増幅器制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年基幹系の光伝送においては、信号の高速化や波長多重方式等による大容量化とともに、長距離化の要請が高まっている。関連する光直接増幅器では、利得を一定に保つための制御を行うため、または入力光が低下した際に光サージ等を避けるためのシャットダウン動作を行うために入力光のレベルを監視する必要がある。
【０００３】
図８は関連する光増幅装置の一例の構成図である。同図を参照すると、関連する光増幅装置５は、分岐用カプラ１０１と、フォトダイオード１０２と、入力光レベル検出回路１０３と、光増幅器１５１と含んで構成される。
【０００４】
さらに、光増幅装置５は、分岐用カプラ１０８と、フォトダイオード１１１と、利得一定制御回路１１３とを含んで構成される。
【０００５】
また、光増幅器１５１はエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-doped Fiber）１０５と、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)カプラ１０６と、励起用光源１０７とを含んで構成される。なお、以下、エルビウム添加光ファイバを“ＥＤＦ”と表示する。
【０００６】
この光増幅装置５は光増幅器１５１の一例としてＥＤＦ１０５およびその励起用光源として励起用光源１０７を用いたエルビウム添加光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ：EDF Amplifier ）である。
【０００７】
同図の構成では、ＥＤＦ１０５の入力光の一部を分岐用カプラ１０１で分岐し、分岐した入力光の一部をフォトダイオード１０２で受光して光電気変換し、入力光レベル検出回路１０３により入力光レベルをモニタしている。
【０００８】
本構成では、光増幅器（ＥＤＦＡ）１５１に入力される入力光のレベルを直接モニタするため、精度の高いレベル監視が可能となる。
【０００９】
一方、出力レベルから入力レベルを推定する光増幅装置が特許文献１に開示されている。
【００１０】
また、増幅器の利得制御用に補助光を用いる光増幅装置が特許文献２に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特許第３５８８３９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８に示す関連する光増幅器の一例では、長距離伝送を行った場合、伝送路損失が増大して入力光が微弱となる。一方、入力信号を１０ｄＢ程度の分岐カプラで分離する必要があるため、フォトダイオード１０２に入力される光の一部は、−５０ｄＢｍ程度となる。これはフォトダイオード１０２の暗電流と同程度の電流値（数ｎＡ程度）である。
【００１３】
このため、入力光モニタのモニタ精度が劣化し、この誤差量はフォトダイオード１０２の個体差や周囲温度などの影響で変化することとなる。
【００１４】
一方、フォトダイオード１０２への入力信号のレベルを高くするために分岐用カプラ１０１の分岐比を１０ｄＢよりも下げてモニタ側への分岐量を増加させることが考えられる。しかしこの場合、ＥＤＦ１０５への入力信号レベルが低くなり、光増幅器（ＥＤＦＡ）１５１の雑音指数が劣化することとなる。
【００１５】
また、特許文献１記載の光増幅装置はプローブ光源を用いて入力レベルを推定する装置ではないため、本発明と構成が全く相違する。
【００１６】
また、特許文献２記載の光増幅装置の目的は監視制御光（本発明では監視制御光に相当するものは存在しない）の波長設定に関するものであり、本発明の目的と全く相違する。
【００１７】
また、特許文献２記載の光増幅装置には本発明のプローブ光に対応する補助光の記載がある。しかし、この補助光は利得制御にのみ用いられ、しかも補助光と主光のレベルを同一レベルに調整することが条件となっている。このように、特許文献２記載の光増幅装置は、その目的および構成が本発明と全く相違する。
【００１８】
そこで本発明の目的は、入力光が微弱な場合でも暗電流に影響されず正確な入力光レベルをモニタすることが可能な光増幅装置および入力光レベル計算方法ならびに光増幅器制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために本発明による光増幅装置は、プローブ光を出力するプローブ用光源と、前記プローブ用光源を駆動する入力光レベル制御回路と、入力光と前記プローブ光とを合波する合波部と、前記合波部で合波された合波光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器で増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光分波器と、前記入力光レベル制御回路を介して得られる前記合波部で合波される前のプローブ光のレベルと前記光分波器で分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記光増幅器の利得を計算する利得計算回路と、前記光分波器で分岐された合波光および前記利得計算回路を介して得られる分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算回路で計算された前記光増幅器の利得とに基づき前記合波部で合波される前の入力光のレベルを計算する入力光レベル計算回路とを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による入力光レベル計算方法は、入力光とプローブ光とを合波する合波ステップと、前記合波ステップで合波された合波光を増幅する光増幅ステップと、前記増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光分波ステップと、前記合波ステップで合波される前のプローブ光のレベルと前記光分波ステップで分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記合波光の利得を計算する利得計算ステップと、前記光分波ステップで分岐された合波光および分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算ステップで計算された利得とに基づき前記合波ステップで合波される前の入力光のレベルを算出する入力光レベル計算ステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による光増幅器制御装置は、プローブ光を出力するプローブ用光源と、前記プローブ用光源を駆動する入力光レベル制御回路と、入力光と前記プローブ光とを合波し光増幅器へ入力する増幅する合波部と、前記光増幅器で増幅された合波光を分岐し、かつ分岐された合波光の一部からプローブ光を分離する光合波器と、前記入力光レベル制御回路を介して得られる前記合波部で合波される前のプローブ光のレベルと前記光合波器で分離されたプローブ光のレベルとに基づき前記光増幅器の利得を計算する利得計算回路と、前記光合波器で分岐された合波光および前記利得計算回路を介して得られる分離されたプローブ光のレベルと、前記利得計算回路で計算された前記光増幅器の利得とに基づき前記合波部で合波される前の入力光のレベルを算出する入力光レベル計算回路とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、入力光が微弱な場合でも暗電流に影響されず正確な入力光レベルをモニタすることが可能な光増幅装置および入力光レベル計算方法ならびに光増幅器制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明に係る光増幅装置の第１の実施形態の構成図である。同図では光増幅器の一例として光直接増幅器を用いている。
【００２６】
なお、光を一旦電気に変換して増幅する光増幅器であっても、増幅後に光に再変換するものであれば本発明の適用が可能である。
【００２７】
同図を参照すると、光増幅装置１は入力光５１とプローブ光５２とを合波する合波部１１と、合波部１１で合波された合波光５３を増幅する光増幅器１２とを含んでいる。
【００２８】
さらに、光増幅装置１は光増幅器１２で増幅された合波光５４を分岐し、一方を合波光５９として、他方をさらに分岐し、分岐した一方を電気変換して合波電流５８として出力する。さらに分岐した他方からプローブ光を分離し、そのプローブ光を電気変換してプローブ電流５７として出力する光分波器２１を含んでいる。なお、光分波器２１は合波電流５８に含まれるプローブ電流がプローブ電流５７と等しくなるように制御する機能を有している。
【００２９】
さらに、光増幅装置１はプローブ光５２を出力するプローブ用光源２６と、プローブ用光源２６の駆動電流レベルを設定する入力光レベル制御回路２５と、利得計算回路１５とを含んでいる。また、入力光レベル制御回路２５での駆動電流の設定情報は利得計算回路１５へ入力される。
【００３０】
そして、利得計算回路１５はプローブ光５２の駆動電流レベルと、光分波器２１から出力されるプローブ電流５７のレベルとに基づき光増幅器１２の利得を計算する。
【００３１】
さらに、光増幅装置１は光分波器２１で分岐された合波電流５８および利得計算回路１５を介して得られるプローブ電流５７のレベルと、利得計算回路１５で計算された光増幅器１２の利得とに基づき合波部１１で合波される前の入力光５１のレベルを算出する入力光レベル計算回路１７を含んでいる。
【００３２】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。図２は本発明に係る光増幅装置の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
同図を参照すると、合波部１１は入力光５１とプローブ光５２とを合波する（ステップＳ１）。
【００３４】
次に、光増幅器１２は合波光５３を増幅する（ステップＳ２）。
【００３５】
次に、光分波器２１は増幅された合波光５４を分岐し、かつ分岐した合波光の一部からプローブ光を分離する（ステップＳ３）。
【００３６】
次に、利得計算回路１５は合波部１１で合波される前のプローブ光５２の駆動電流のレベルと光分波器２１で分離されたプローブ電流５７のレベルとに基づき光増幅器１２の利得を算出する（ステップＳ４）。
【００３７】
次に、入力光レベル計算回路１７は合波電流５８およびプローブ電流５７のレベルと、光増幅器１２の利得とに基づき合波部１１で合波される前の入力光５１のレベルを算出する（ステップＳ５）。ここに、合波電流５８は光分波器２１で分岐されさらに電気変換された電流である。また、プローブ電流５７は利得計算回路１５を介して光分波器２１から得られた電流である。また、光増幅器１２の利得は利得計算回路１５にて計算される。
【００３８】
以上説明したように本発明の第１の実施形態に示す光増幅装置１は合波電流５８と、プローブ電流５７と、光増幅器１２の利得とに基づき入力光５１のレベルを計算している。すなわち、本発明の第１の実施形態によれば、光増幅器１２の増幅後の光を電気変換した電流を基に入力光５１のレベルを計算しているため、入力光５１が微弱な場合でも暗電流に影響されず正確な入力光レベルをモニタすることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は本発明に係る光増幅装置の第２の実施形態の構成図である。なお、図１と同様の構成部分については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態は光分波器２１の構成の具体例に関する。図３を参照すると、光分波器２１は第１分岐部１３と、第２分岐部１４と、フィルタ１６と、フォトダイオード１８および１９とを含んで構成される。
【００４１】
第１分岐部１３は光増幅部１２で増幅された合波光５４を、合波光５５および５９に分岐する。
【００４２】
第２分岐部１４は第１分岐部１３で分岐された合波光５５をさらに合波光５６および７１に分岐する。
【００４３】
フィルタ１６は第２分岐部１４で分岐された合波光５６からプローブ光７２を分離する。
【００４４】
フォトダイオード１８はフィルタ１６からの出力プローブ光７２を電気変換し、プローブ電流５７として出力する。また、フォトダイオード１９は第２分岐部１４で分岐された合波光７１を電気変換し、合波電流５８として出力する。
【００４５】
また、合波電流５８に含まれるプローブ光出力に対応する電流がプローブ電流５７と等しくなるよう第２分岐部１４における合波光５５の分岐比率が予め設定されている。
【００４６】
利得計算回路１５は入力光レベル制御回路２５から得られる、合波部１１に合波される前のプローブ光５２の駆動電流のレベルと、フィルタ１６にて分離されフォトダイオード１８を介して得られるプローブ電流５７のレベルとに基づき光増幅器１２の利得を算出する。
【００４７】
入力光レベル計算回路１７は合波電流５８のレベルと、プローブ電流５７のレベルと、光増幅部１２の利得に基づき入力光５１のレベルを計算する。なお、合波電流５８は第２分岐部１４で分岐されフォトダイオード１９を介して得られる電流である。また、プローブ電流５７はフィルタ１６にて分離されフォトダイオード１８および利得計算回路１５を介して得られる電流である。また、光増幅部１２の利得は利得計算回路１５にて計算される。
【００４８】
次に、第２の実施形態の動作について説明する。図４は本発明に係る光増幅装置の第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
同図を参照すると、合波部１１は入力光５１とプローブ光５２とを合波する（ステップＳ１１）。
【００５０】
次に、光増幅器１２は合波された合波光５３を増幅する（ステップＳ１２）。
【００５１】
次に、第１分岐部１３は光増幅器１２で増幅された合波光５４を合波光５５および５９に分岐する（ステップＳ１３）。
【００５２】
次に、第２分岐部１４は分岐された一方の合波光５５をさらに合波光５６および７１に分岐する（ステップＳ１４）。また、第２分岐部１４で分岐された他方の合波光７１はフォトダイオード１９により電気変換され、合波電流５８として出力される。
【００５３】
次に、フィルタ１６は第２分岐部１４で分岐された合波光５６からプローブ光７２を分離し、さらにフォトダイオード１８はプローブ光７２を電気変換しプローブ電流５７を出力する（ステップＳ１５）。
【００５４】
次に、利得計算回路１５は合波部１１で合波される前のプローブ光５２の駆動電流のレベルと、フィルタ１６で分離されフォトダイオード１８で電気変換されたプローブ電流５７のレベルとに基づき光増幅器１２の利得を算出する（ステップＳ１６）。
【００５５】
次に、入力光レベル計算回路１７は合波電流５８のレベルと、プローブ電流５７のレベルと、光増幅部１２の利得に基づき入力光５１のレベルを計算する（ステップＳ１７）。なお、合波電流５８は第２分岐部１４で分岐されフォトダイオード１９を介して得られる電流である。また、プローブ電流５７はフィルタ１６にて分離されフォトダイオード１８および利得計算回路１５を介して得られる電流である。また、光増幅部１２の利得は利得計算回路１５にて計算される。
【００５６】
以上説明したように本発明の第２の実施形態によれば、光分波器２１を２つの分岐部１３および１４と、フィルタ１６と、フォトダイオード１８および１９とで構成することにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は光増幅器制御装置に関する。以下、光増幅器制御装置の構成の一例について図１を参照しながら説明する。
【００５８】
図１に示す光増幅装置１から光増幅器１２を除いた構成が光増幅器制御装置となる。すなわち、図１に示す光増幅装置１が光を増幅する装置であるのに対し、第３の実施形態の光増幅器制御装置は光増幅器１２を制御する装置である点で両者は構成が異なる。
【００５９】
同図を参照すると、光増幅器制御装置は入力光５１とプローブ光５２とを合波し外部の光増幅器１２へ入力する増幅する合波部１１と、光増幅器１２で増幅された合波光５４を合波光５９と、合波電流５８と、プローブ電流５７とに分波する光分波器２１とを含んでいる。
【００６０】
さらに、光増幅器制御装置は合波部１１で合波される前のプローブ光５２の駆動電流のレベルと光分波器２１で分波されたプローブ電流５７のレベルとに基づき光増幅器１２の利得を算出する利得計算回路１５を含んでいる。
【００６１】
さらに、光増幅器制御装置は光分波器２１で分波された合波電流５８および利得計算回路１５を介して得られるプローブ電流５７のレベルと、利得計算回路１５で計算された光増幅器１２の利得とに基づき合波部１１で合波される前の入力光５１のレベルを算出する入力光レベル計算回路１７を含んでいる。
【００６２】
すなわち、光増幅器制御装置は、入力光５１とプローブ光５２との合波光５３を光増幅器１２に入力し、光増幅器１２で増幅後の合波光５４を合波電流５８に分岐し、かつプローブ電流５７に分離している。そして、光増幅器制御装置は、これら合波電流５８と、プローブ電流５７と、光増幅器１２の利得とに基づき入力光５１のレベルを算出している。
【００６３】
以上説明したように本発明の第３の実施形態によれば、光増幅器制御装置内の合波電流５８、プローブ電流５７および光増幅器１２の利得を用いて光増幅器１２の入力光５１のレベルを算出することが可能となる。
【００６４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５は本発明に係る光増幅装置の第４の実施形態の構成図である。
【００６５】
同図を参照すると、光増幅装置２は合波カプラ２０１と、プローブ用光源２０２と、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１と、光分波器２５２とを含んで構成される。
【００６６】
さらに光増幅装置２は入力光レベル制御回路２０３と、利得計算回路２１３とを含んで構成される。
【００６７】
さらに光増幅装置２は入力光レベル計算回路２１４と、主制御回路２１５と、プログラム格納部２１６とを含んで構成される。
【００６８】
一方、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１はエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２０５と、ＷＤＭカプラ２０６と、励起用光源２０７とを含んで構成される。
【００６９】
また、光分波器２５２は分岐カプラ２０８と、分岐カプラ２０９と、プローブ光分離用フィルタ２１０と、フォトダイオード２１１および２１２とを含んで構成される。
【００７０】
また、光増幅装置２は入力側に入力端子２１７を、出力側に出力端子２１８を含んで構成される。
【００７１】
一方、図５のプログラム格納部２１６には、図２のステップＳ２，Ｓ４およびＳ５と、図４のステップＳ１２，Ｓ１６およびＳ１７をコンピュータに実行させるためのプログラムが格納されている。この「コンピュータ」に相当するのは図５の主制御回路２１５である。
【００７２】
主制御回路２１５はプログラム格納部２１６に格納されたプログラムにしたがって、ステップＳ２およびＳ１２では光増幅器２５１に合波光５３を増幅させる。また、主制御回路２１５はステップＳ４およびＳ１６では利得計算回路２１３に光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を算出させる。また主制御回路２１５はステップＳ５およびＳ１７では入力光レベル計算回路２１４に入力光５１のレベルを算出させる。
【００７３】
光増幅装置２は、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の入力側にＥＤＦ２０５の利得を測定するためのプローブ用光源２０２を含む。
【００７４】
入力光レベル制御回路２０３はプローブ用光源２０２の駆動電流のレベルを設定する。設定レベルは利得計算回路２１３へ通知される。
【００７５】
また、光増幅装置２は、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の出力側に合波光５４を分岐する分岐カプラ２０８と、分岐カプラ２０８で分岐された合波光の１つ（合波光５５）をさらに分岐する分岐カプラ２０９とを含んでいる。
【００７６】
そして、光増幅装置２は、分岐カプラ２０９で分岐された合波光の１つ（合波光５６）をプローブ光分離用フィルタ２１０に入力してプローブ光６１を分離する。そして、そのプローブ光６１はフォトダイオード２１２でプローブ電流５７に電気変換される。プローブ電流５７は利得計算回路２１３にてモニタされる。
【００７７】
光増幅装置２は、利得計算回路２１３にプローブ電流５７をモニタさせ光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を計算する。また、利得計算回路２１３は利得の計算のみならず、励起用光源２０７へ出力する電流を一定とし、光増幅器２５１（ＥＤＦＡ）の利得を一定とする制御も行う。
【００７８】
また、光増幅装置２は、分岐カプラ２０９で分岐された他方の合波光６２（光の全成分を含む）のレベルをフォトダイオード２１１にモニタさせる。すなわち、フォトダイオード２１１は合波光６２を電気変換し、合波電流５８を出力する。
【００７９】
また、合波電流５８に含まれるプローブ光出力に対応する電流がプローブ電流５７と等しくなるよう分岐カプラ２０９における合波光５５の分岐比率が予め設定されている。
【００８０】
この構成により、光の全成分のレベル（合波電流５８）と、利得計算回路２１３を介して得られるプローブ電流５７のレベルと、利得計算回路２１３から得られる光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得とに基づき、入力光レベル計算回路２１４にて入力光のレベルを算出することが可能となり、入力光が微弱な場合でも暗電流に影響されない正確な入力光レベルをモニタすることが可能となる。
【００８１】
次に、光増幅装置２の構成について詳細に説明する。光増幅装置２は光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１を含んでいる。また、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１はＥＤＦ２０５と、ＥＤＦ２０５を励起する励起用光源２０７と、ＷＤＭカプラ２０６とを含んでいる。
【００８２】
さらに光増幅装置２は、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を測定するためのプローブ用光源２０２と、プローブ用光源２０２のプローブ光５２を入力光５１に合波して合波光５３をＥＤＦ２０５に入力する合波カプラ２０１とを含んでいる。
【００８３】
さらに光増幅装置２は、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１で増幅された合波光５４を分岐する分岐カプラ２０８と、分岐カプラ２０８で分岐した合波光５５をさらに分岐する分岐カプラ２０９とを含んでいる。
【００８４】
さらに光増幅装置２は、分岐カプラ２０９で分岐された合波光６２を受光して光電気変換するフォトダイオード２１１を含んでいる。
【００８５】
さらに光増幅装置２は、分岐カプラ２０９で分岐された合波光５６からプローブ光６１の波長成分のみを透過させるプローブ光分離用フィルタ２１０と、分離されたプローブ光６１を電気変換し、プローブ電流５７として出力するフォトダイオード２１２とを含んでいる。
【００８６】
光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の励起用光源２０７は利得計算回路２１３からの入力電流を光変換してＷＤＭカプラ２０６へ出力する。
【００８７】
利得計算回路２１３は励起用光源２０７へ所定の駆動電流を入力する。利得計算回路２１３はフォトダイオード２１２で電気変換されたプローブ電流５７のレベルとＥＤＦ２０５に入力したプローブ光５２のレベルから光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を計算する。なお、上記「ＥＤＦ２０５に入力したプローブ光５２のレベルから」は正確には「入力光レベル制御回路２０３を介してプローブ用光源２０２から得られる駆動電流のレベルから」である。さらに利得計算回路２１３は光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得が一定となるように励起用光源２０７を制御する。
【００８８】
入力光レベル計算回路２１４は、フォトダイオード２１１で検出した合波電流５８のレベルからプローブ電流５７のレベルを減算し、その減算結果を利得計算回路２１３で得られた光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得に基づき逆算して合波カプラ２０１で合波される前の入力光５１のレベルを計算する。
【００８９】
次に、光増幅装置２の動作について説明する。光増幅装置２は光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を測定するためのプローブ用光源２０２を含んでいる。
【００９０】
プローブ用光源２０２のプローブ光５２を合波カプラ２０１で入力光５１に合波して合波光５３をＥＤＦ２０５に入力する。そして、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１で増幅された合波光５４の一部を分岐カプラ２０８で分岐し合波光５５を得る。さらに、合波光５５を分岐カプラ２０９で分岐し合波光５６を得る。そして、合波光５６をプローブ光分離用フィルタ２１０に入力し、プローブ光６１の波長成分を分離する。そして、プローブ光６１をフォトダイオード２１２で受光する。
【００９１】
利得計算回路２１３は、プローブ用光源２０２の駆動電流のレベルと、フォトダイオード２１２で電気変換したプローブ電流５７の出力レベルとの比に基づき、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を算出する。プローブ用光源２０２の駆動電流のレベルは入力光レベル制御回路２０３を介して得られる電流のレベル（すなわち、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１へ入力するプローブ光５２のレベル）である。また、フォトダイオード２１２で電気変換したプローブ電流５７の出力レベルは光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１から出力されるプローブ光のレベルである。さらに、利得計算回路２１３は光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得が一定となるように励起用光源２０７を制御する。
【００９２】
一方、分岐カプラ２０９で分岐された他方の合波光６２をフォトダイオード２１１で受光することにより、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１で増幅された合波電流５８を得ることが可能である。すなわち、合波電流５８のレベルはフォトダイオード２１１の暗電流のレベルよりも遥かに大きいため、暗電流の影響を受けることなく精度の高い入力光レベルの計算が可能となる。
【００９３】
すなわち、第４の実施形態ではフォトダイオード２１１および２１２への入力は光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１で増幅された合波光６２とプローブ光６１である。したがって、フォトダイオード２１１および２１２は暗電流よりも遥かに大きなレベル（一例として暗電流の１００倍以上）の光をモニタすることになる。このため、第４の実施形態では、図８に示す光増幅装置５のように入力光の一部をフォトダイオード１０２で直接モニタする方式に比べ、精度の高い入力光モニタが可能となる。
【００９４】
また、図８に示す光増幅装置５への入力光の一部を分岐させて入力光モニタを行う関連技術と異なり、第４の実施形態では入力光５１の全てを光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１へ入力させることができるため、入力低下により光増幅器の雑音指数が低下するという関連技術の欠点を克服することが可能となる。
【００９５】
以上説明したように本発明の第４の実施形態によれば、微弱な入力光を直接モニタするのではなく、プローブ光を用いて光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の利得を計算し、かつ増幅された出力側でのプローブ電流５７および合波電流５８を測定して、入力光レベルを換算している。
【００９６】
このため、第４の実施形態ではフォトダイオード２１１および２１２でモニタする電流は暗電流の１００倍以上となり、これにより暗電流の影響を受けずに精度の高い入力光の計算が可能となる。
【００９７】
また、第４の実施形態では入力部の合波カプラ２０１の信号ラインの損失が低く抑えられることから、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１の雑音指数を劣化させることなく精度の高い入力光モニタが可能となる。
【００９８】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図６は本発明に係る光増幅装置の第５の実施形態の構成図である。
【００９９】
同図を参照すると、光増幅装置３は合波カプラ３０１と、プローブ用光源３０２と、光増幅器（ＥＤＦＡ）３５１と、光分波器３５２とを含んで構成される。
【０１００】
さらに光増幅装置３は入力光レベル換算回路３０３と、入力光レベル一定制御回路３０４と、利得計算回路３１３とを含んで構成される。
【０１０１】
さらに光増幅装置３は入力光レベル計算回路３１４と、主制御回路３１７と、プログラム格納部３１８とを含んで構成される。
【０１０２】
一方、光増幅器（ＥＤＦＡ）３５１はエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）３０５と、ＷＤＭカプラ３０６と、励起用光源３０７とを含んで構成される。
【０１０３】
また、光分波器３５２は分岐カプラ３０８と、分岐カプラ３０９と、プローブ光分離用フィルタ３１０と、フォトダイオード３１１および３１２とを含んで構成される。
【０１０４】
また、光増幅装置３は入力側に入力端子３１９を、出力側に出力端子３２０を含んで構成される。
【０１０５】
さらに光増幅装置３は、図５に示す第４の実施形態に加えて、入力部に配置したプローブ用光源３０２の出力光の一部を分岐カプラ３１５で分岐し、フォトダイオード３１６で受光して入力光レベル換算回路３０３によりプローブ光の電流換算値をモニタする。
【０１０６】
また、そのプローブ光レベルが一定となるよう入力光レベル一定制御回路３０４がプローブ用光源３０２の駆動電流を制御する。また、入力光レベル換算回路３０３でモニタされた電流は利得計算回路３１３に入力される。
【０１０７】
プログラム格納部３１８には、前述した図５に示すプログラム格納部２１６と同様のプログラムが格納されている。主制御回路３１７はプログラム格納部３１８に格納されたプログラムにしたがって、光増幅器３５１、利得計算回路３１３および入力光レベル計算回路３１４を制御する。なお、主制御回路３１７の制御内容は前述の主制御回路２１５（図５参照）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１０８】
以上説明したように本発明の第５の実施形態では、プローブ用光源３０２の出力光の一部を分岐カプラ３１５で分岐し、その分岐したプローブ光をフォトダイオード３１６を介して電気変換する。そして、電気変換後のプローブ電流のレベルを入力光レベル換算回路３０３にてモニタする。さらに、モニタしたプローブ電流のレベルを入力光レベル一定制御回路３０４にて一定とする。このため、第５の実施形態によれば、出力プローブ光の一部をモニタし、モニタした出力プローブ光をもとに利得を計算しているため、プローブ光源への入力電流をもとに利得を計算する第４の実施形態（図５参照）に比べ精度の高い利得計算が可能となる。
【０１０９】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図７は本発明に係る光増幅装置の第６の実施形態の構成図である。
【０１１０】
同図を参照すると、光増幅装置４は合波カプラ４０１と、プローブ用光源４０２と、光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１と、光分波器４５２とを含んで構成される。
【０１１１】
さらに光増幅装置４は入力光レベル換算回路４０３と、入力光レベル一定制御回路４０４と、利得計算回路４１３とを含んで構成される。
【０１１２】
さらに光増幅装置４は入力光レベル計算回路４１４と、主制御回路４１８と、プログラム格納部４１９とを含んで構成される。
【０１１３】
一方、光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１はエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）４０５と、ＷＤＭカプラ４０６と、励起用光源４０７とを含んで構成される。
【０１１４】
また、光分波器４５２は分岐カプラ４０８と、分岐カプラ４０９と、プローブ光分離用フィルタ４１０と、フォトダイオード４１１および４１２とを含んで構成される。
【０１１５】
また、光増幅装置４は入力側に入力端子４２０を、出力側に出力端子４２１を含み、さらに、第５の実施形態と同様の分岐カプラ４１５と、フォトダイオード４１６と、入力光レベル換算回路４０３と、入力光レベル一定制御回路４０４とを含んで構成される。
【０１１６】
さらに、光増幅装置４は誤差要因となりえる自然放出光の影響を低減するため、光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１の利得とフォトダイオード４１１でモニタした総出力光レベルから自然放出光のレベルを算出する自然放出光算出回路４１７を含んでいる。
【０１１７】
入力光レベル計算回路４１４はフォトダイオード４１１で検出した増幅された入力電流から、フォトダイオード４１２から利得計算回路４１３を介して得られる増幅されたプローブ電流のレベルを減算する。そして、その減算結果を利得計算回路４１３で得られた光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１の利得に基づき逆算して合波カプラ４０１で合波される前の入力光のレベルを算出する。
【０１１８】
さらに、入力光レベル計算回路４１４は自然放出光算出回路４１７からの情報を参照して自然放出光のレベルを補正する。
【０１１９】
一例として、自然放出光算出回路４１７にはあらかじめ光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１の利得とフォトダイオード４１１でモニタした総出力光レベルと自然放出光レベルとの関係を測定したテーブルが備えられている。すなわち、自然放出光算出回路４１７はフォトダイオード４１１からの合波電流のレベルおよび光増幅器（ＥＤＦＡ）４５１の利得に対する自然放出光レベル（正確には自然放出電流レベル）を上記テーブルから選択し入力光レベル計算回路４１４へ出力する。
【０１２０】
また、自然放出光算出回路４１７はフォトダイオード４１１からの合波電流も入力光レベル計算回路４１４へ出力する。入力光レベル計算回路４１４は自然放出光算出回路４１７を介して得た合波電流から自然放出光算出回路４１７で得た自然放出光を減算する。
【０１２１】
プログラム格納部４１９には、前述した図５に示すプログラム格納部２１６と同様のプログラムが格納されている。主制御回路４１８はプログラム格納部４１９に格納されたプログラムにしたがって、光増幅器４５１、利得計算回路４１３および入力光レベル計算回路４１４を制御する。なお、主制御回路４１８の制御内容は前述の主制御回路２１５（図５参照）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１２２】
以上説明したように本発明の第６の実施形態によれば、自然放出光算出回路４１７で算出した自然放出光のレベルを考慮して入力光レベル計算回路４１４にて入力光の計算を行うことが可能となる。したがって、第６の実施形態によれば、自然放出光算出回路４１７を有しない第４および第５の実施形態よりも入力光のレベルをさらに精度よく算出することが可能となる。
【０１２３】
なお、本発明では、ＥＤＦ２０５，３０５，４０５の励起方式として後方励起を図示しているが、前方励起または双方向励起方式でも同様の効果が得られる。また、本発明では、光増幅器（ＥＤＦＡ）２５１，３５１、４５１が１段で構成される場合を示しているが、多段構成でも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明に係る光増幅装置の第１の実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係る光増幅装置の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る光増幅装置の第２の実施形態の構成図である。
【図４】本発明に係る光増幅装置の第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る光増幅装置の第４の実施形態の構成図である。
【図６】本発明に係る光増幅装置の第５の実施形態の構成図である。
【図７】本発明に係る光増幅装置の第６の実施形態の構成図である。
【図８】関連する光増幅装置の一例の構成図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１〜４  光増幅装置
１１  合波部
１２  光増幅器
２５１，３５１，４５１  光増幅器
１３  第１分岐部
１４  第２分岐部
１５  利得計算回路
１６  フィルタ
１７  入力光レベル計算回路
２１  光分波器
２５  入力光レベル制御回路
２６  プローブ用光源
２５２，３５２，４５２  光分波器
２０１，３０１，４０１  合波カプラ
２０２，３０２，４０２  プローブ用光源
２０３  入力光レベル制御回路
２０５，３０５，４０５  エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）
２０６，３０６，４０６  ＷＤＭカプラ
２０７，３０７，４０７  励起用光源
２０８，２０９，３０８  分岐カプラ
３０９，３１５，４０８  分岐カプラ
４０９，４１５  分岐カプラ
２１０，３１０，４１０  プローブ光分離用フィルタ
２１１，２１２，３１１  フォトダイオード
３１２，３１６，４１１  フォトダイオード
４１２，４１６  フォトダイオード
２１３，３１３，４１３  利得計算回路
２１４，３１４，４１４  入力光レベル計算回路
２１５，３１７，４１８  主制御回路
２１６，３１８，４１９  プログラム格納部
２１７，３１９，４２０  入力端子
２１８，３２０，４２１  出力端子
３０３  入力光レベル換算回路
３０４，４０４  入力光レベル一定制御回路
４０３  入力光レベル換算回路
４１７  自然放出光算出回路
【図１】
0005211796.tif 000002
【図２】
0005211796.tif 000003
【図３】
0005211796.tif 000004
【図４】
0005211796.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005211796.tif 000007
【図７】
0005211796.tif 000008
【図８】
0005211796.tif 000009