(57)【要約】【課題】ＳＯＡのパターン効果を抑圧できる光増幅装置を提供することを目的とする。【解決手段】光増幅装置３０１は、信号光を増幅するＳＯＡ１０と、信号光のビット状態をモニタするモニタ部２０と、ＳＯＡ１０内のキャリア密度のレベル状態をモニタ部２０がモニタした信号光のビット状態に同期させるキャリア同期制御を行うキャリア密度制御部３０と、を備える。光増幅装置３０１は、ＳＯＡ内に蓄積されるキャリア密度を信号光のビット毎に制御することにより、強い光強度の光信号を増幅する際に発生するパターン効果を抑圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を増幅する半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、
前記ＳＯＡ内のキャリア密度のレベル状態を制御するキャリア密度制御部と、
を備える光増幅装置。
【請求項２】
前記キャリア密度制御部は、前記信号光の送信器に入力される電気データをもとに、
前記ＳＯＡ内のキャリア密度を制御することを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記信号光のビット状態をモニタするモニタ部をさらに備え、
前記キャリア密度制御部は、前記ＳＯＡ内のキャリア密度のレベル状態を前記モニタ部がモニタした前記信号光のビット状態に同期させるキャリア同期制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記キャリア密度制御部は、
前記キャリア同期制御を、電流量レベルが前記信号光のビット状態と同相である駆動電流を前記ＳＯＡへ注入することで実施することを特徴とする請求項３に記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記キャリア密度制御部は、
前記キャリア同期制御を、光強度レベルが前記信号光のビット状態と逆相であるクランプ光を前記信号光に合波して前記ＳＯＡに供給することで実施することを特徴とする請求項３に記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記キャリア密度制御部は、
前記駆動電流の電流量又は前記クランプ光の光強度についての基準値が設定されており、前記駆動電流の電流量レベル又は前記クランプ光の光強度レベルを前記設定値を中心として制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の光増幅装置。
【請求項７】
前記キャリア密度制御部は、
前記ＳＯＡへ注入する電流量又は前記クランプ光の光強度についての基準値が設定されており、前記駆動電流の電流量レベル又は前記クランプ光の光強度レベルを前記設定値を上限又は下限として制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の光増幅装置。
【請求項８】
前記ＳＯＡへ入力される前記信号光、前記駆動電流、及び前記信号光に合波する前の前記クランプ光、の少なくとも１つを遅延させる遅延手段をさらに備えることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の光増幅装置。
【請求項９】
前記信号光のビットレートを判別するビットレート判別部と、
前記ビットレート判別部で判定した前記信号光のビットレートに基づき、前記遅延手段での遅延量を決定する遅延制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光増幅装置。
【請求項１０】
前記信号光の光強度が設定値未満の場合には前記キャリア密度制御部に前記ＳＯＡ内のキャリア密度を一定に保つように制御させ、前記光信号の光強度が設定値以上の場合には前記キャリア密度制御部に前記キャリア同期制御させる光強度判別部をさらに備えることを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を増幅する光増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光増幅器として、長距離光伝送システムには希土類添加ファイバ増幅器や分布ファイバラマン増幅器が用いられている。これらは、低偏波依存性や低雑音を実現し、高い動作信頼性を確保しており、長距離伝送システムに適用されている。一方、レーザなどと同じ光半導体を増幅媒質として用いる光増幅器として、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が知られている。ＳＯＡは、構成する半導体に電流を印加することによりキャリアの反転分布を形成し、この作用により入力光に対する光増幅動作を可能とする。このような半導体を用いた光増幅器は、ファイバ増幅器などと比べて小型化が可能、半導体光回路への集積化が可能、半導体の組成を調節することにより増幅波長が自由に設定可能、低消費電力動作が可能、などの利点を有している。ＳＯＡの課題であった偏波依存性なども、近年の研究開発により改善しており、偏波依存性利得が１ｄＢ以下のデバイスを手に入れることが可能となっている、このため、光アクセスシステムや高速イーサネット（登録商標）などへの適用が検討され始めている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｒ．Ｐ．Ｄａｖｅｙ，  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌｏｎｇ−Ｒｅａｃｈ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．２７，  Ｎｏ．３，  ｐｐ．２７３−２９１，  ２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＳＯＡは、強い光強度の信号光が入力されるとパターン効果と呼ばれる波形歪みを生じるという課題がある。これらパターン効果は、光増幅器の誘導放出により光増幅器内のキャリア密度が変化する際に、ＳＯＡ内のキャリアが過渡応答的に変化することで発生する。例えば、光信号のビットがハイレベルの時にはＳＯＡ内に蓄積されるキャリアは減少し、光信号のビットがローレベルの時にはＳＯＡ内に蓄積されるキャリアは増大する。このため、ローレベルの時にＳＯＡ内に蓄積されたキャリアが、信号のビット状態がハイレベルに変化した瞬間に放出され、信号の先頭部分では高い増幅利得を受けることで、ビットの先頭部に波形歪みが発生する。
【０００５】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明は、ＳＯＡのパターン効果を抑圧できる光増幅装置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】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明は、ＳＯＡ内に蓄積されるキャリア密度を信号光のビット毎に制御することにより、強い光強度の光信号を増幅する際に発生するパターン効果を抑圧することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る光増幅装置は、信号光を増幅する半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、前記ＳＯＡ内のキャリア密度のレベル状態を制御するキャリア密度制御部と、を備える。
【０００８】
キャリア密度制御部がＳＯＡ内に蓄積されるキャリア密度を信号光のビット毎に制御し、強い光強度の光信号を増幅する際に発生するパターン効果を抑圧する。従って、本発明は、ＳＯＡのパターン効果を抑圧できる光増幅装置を提供することができる。
【０００９】
本発明に係る光増幅装置の前記キャリア密度制御部は、前記信号光の送信器に入力される電気データをもとに、前記ＳＯＡ内のキャリア密度を制御することを特徴とする。本光増幅装置は、送信側の電気データを直接使用することでＳＯＡ内に蓄積されるキャリア密度を信号光のビット毎に制御する。
【００１０】
本発明に係る光増幅装置は、前記信号光のビット状態をモニタするモニタ部をさらに備え、前記キャリア密度制御部は、前記ＳＯＡ内のキャリア密度のレベル状態を前記モニタ部がモニタした前記信号光のビット状態に同期させるキャリア同期制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
本光増幅装置は、キャリア密度制御部により信号光のビット状態がハイレベルの時にＳＯＡ内のキャリア密度を高くし、信号光のビット状態がローレベルの時にＳＯＡ内のキャリア密度を低くするようにキャリア同期制御している。信号光のビット状態がローレベルのときのＳＯＡ内のキャリア密度を低くすることで、信号光のビット状態がハイレベルに変化したときに放出されるキャリア数を抑えることができる。従って、本発明は、ＳＯＡのパターン効果を抑圧できる光増幅装置を提供することができる。
【００１２】
本発明に係る光増幅装置の前記キャリア密度制御部は、前記キャリア同期制御を、電流量レベルが前記信号光のビット状態と同相である駆動電流を前記ＳＯＡへ注入することで実施することを特徴とする。
【００１３】
本光増幅装置は、キャリア同期制御を駆動電流で行うことができる。キャリア密度制御部は、電流源を有し、信号光のビット状態がハイレベルの時はＳＯＡへ注入する駆動電流量を大きくし、ビット状態がローレベルの時はＳＯＡへ注入する駆動電流量を小さくしてキャリア密度制御を行う。
【００１４】
本発明に係る光増幅装置の前記キャリア密度制御部は、前記キャリア同期制御を、光強度レベルが前記信号光のビット状態と逆相であるクランプ光を前記信号光に合波して前記ＳＯＡに供給することで実施することを特徴とする。
【００１５】
本光増幅装置は、キャリア同期制御をクランプ光で行うことができる。キャリア密度制御部は、クランプ光源及び信号光とクランプ光を合波する合波部を有し、信号のビット状態がハイレベルの時はクランプ光の強度を弱くし、信号のビット状態がローレベルの時はクランプ光の強度を強くすることによりキャリア密度制御を行う。
【００１６】
他の形態としてキャリア密度制御部は、連続光を出力するクランプ光源、連続光をクランプ光へ変調する外部変調器、外部変調器から出力されるクランプ光、及び信号光を合波する合波部を有してもよい。
【００１７】
本発明に係る光増幅装置の前記キャリア密度制御部は、前記駆動電流の電流量又は前記クランプ光の光強度についての基準値が設定されており、前記駆動電流の電流量レベル又は前記クランプ光の光強度レベルを前記設定値の中心として制御することを特徴とする。
【００１８】
キャリア密度制御部は、駆動電流またはクランプ光の振幅を、ある基準点を中心として変調する。このように変調する電気信号を用いることで、光学素子とこれに接続する電子部品とをＡＣ結合することが可能となり、ＤＣドリフトを抑圧することができる。
【００１９】
本発明に係る光増幅装置の前記キャリア密度制御部は、前記ＳＯＡへ注入する電流量又は前記クランプ光の光強度についての基準値が設定されており、前記駆動電流の電流量レベル又は前記クランプ光の光強度レベルを前記設定値を上限又は下限として制御することを特徴とする。
【００２０】
キャリア密度制御部は、駆動電流またはクランプ光の振幅を、ある基準点に対して正または負の方向に変調する。このように変調する電気信号を用いることで、バースト光信号へ適用することが可能となる。
【００２１】
本発明に係る光増幅装置は、前記ＳＯＡへ入力される前記信号光、前記駆動電流、及び前記信号光に合波する前の前記クランプ光、の少なくとも１つを遅延させる遅延手段をさらに備える。遅延手段は、ＳＯＡ内のキャリア密度の状態と信号光のビット状態とのタイミングを合わせることができる。遅延手段により、信号光のビットレートに応じたキャリア同期制御が可能となる。
【００２２】
本発明に係る光増幅装置は、前記信号光のビットレートを判別するビットレート判別部と、前記ビットレート判別部で判定した前記信号光のビットレートに基づき、前記遅延手段での遅延量を決定する遅延制御部と、をさらに備える。本光増幅装置は、信号光のビットレートの変化に自動的に対応してＳＯＡ内のキャリアを制御することができる。
【００２３】
本発明に係る光増幅装置は、前記信号光の光強度が設定値未満の場合には前記キャリア密度制御部に前記ＳＯＡ内のキャリア密度を一定に保つように制御させ、前記光信号の光強度が設定値以上の場合には前記キャリア密度制御部に前記キャリア同期制御させる光強度判別部をさらに備えることを特徴とする。本光増幅装置は、弱信号に対してはキャリア同期制御を行わずにＳＯＡの利得を高め、強信号に対してはキャリア同期制御を行いパターン効果を低減する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、ＳＯＡのパターン効果を抑圧できる光増幅装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図２】本発明に係る光増幅装置のキャリア同期制御を説明する図である。
【図３】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図４】本発明に係る光増幅装置のキャリア同期制御を説明する図である。
【図５】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図６】本発明に係る光増幅装置のキャリア同期制御を説明する図である。
【図７】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図８】本発明に係る光増幅装置のモニタ部が出力する電気信号を説明する図である。
【図９】本発明に係る光増幅装置のモニタ部が出力する電気信号を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２７】
（実施形態１）
図１３は、本実施形態の光増幅装置３００を説明する図である。光増幅装置３００は、信号光を増幅する半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０と、ＳＯＡ１０内のキャリア密度のレベル状態を制御するキャリア密度制御部３０と、を備える。本実施形態では、キャリア密度制御部３０がゲインクランプ光を用いるタイプ（図１４の光増幅装置３００Ａ）とＳＯＡ１０の駆動電流を制御するタイプ（図１５の光増幅装置３００Ｂ）がある。
【００２８】
ゲインクランプ光によってＳＯＡのキャリア制御を行う場合、図１４のように光増幅装置３００Ａは、信号を増幅するＳＯＡ１０、信号光の電気データを論理反転した反転電気データによってゲインクランプ光を生成するゲインクランプ光送信部３２、合波部４１、および分波部２１から構成される。キャリア密度制御部３０はゲインクランプ光送信部３２と合波部４１を含む。
【００２９】
ゲインクランプ光送信部３２は、送信部２３に入力される電気データを論理反転した反転電気データによってゲインクランプ光を生成する。合波部４１は、信号光とゲインクランプ光とを同期された状態で合波し、信号光と論理反転されたゲインクランプ光をＳＯＡ１０に入力する。ＳＯＡ１０に入力された信号光とゲインクランプ光はＳＯＡ後段に挿入された分波部２１でゲインクランプ光が除かれる。例えば、信号光とゲインクランプ光の波長を異なるようにすることで分波部２１は信号光とゲインクランプ光とを分波できる。
【００３０】
また、ＳＯＡ１０の駆動電流を制御することでＳＯＡのキャリア制御を行う場合、図１５のように光増幅装置３００Ｂは、信号を増幅するＳＯＡ１０、及びＳＯＡ１０の駆動電流を制御するＳＯＡ制御部３０’から構成される。キャリア密度制御部３０はＳＯＡ制御部３０’を含む。
【００３１】
ＳＯＡ制御部３０’は、信号光と同じ電気データを用いてＳＯＡ１０の駆動電流を直接制御することで、ＳＯＡ１０のキャリア制御を行うことができる。
【００３２】
すなわち、本実施形態の光増幅装置３００は、駆動電流又はゲインクランプ光が信号光のビット状態を反映していること、及び駆動電流又はゲインクランプ光が信号光とのタイミングに合っていることで、信号光のビット状態に同期したＳＯＡ１０のキャリア密度制御が可能となる。
【００３３】
（実施形態２）
図１は、本実施形態の光増幅装置３０１を説明する図である。光増幅装置３０１は、信号光を増幅するＳＯＡ１０と、信号光のビット状態をモニタするモニタ部２０と、ＳＯＡ１０内のキャリア密度のレベル状態をモニタ部２０がモニタした信号光のビット状態に同期させるキャリア同期制御を行うキャリア密度制御部３０と、を備える。モニタ部２０は、信号光を主信号とモニタ信号に分波する分波部２１、及びモニタ信号を電気信号に変換する光電気変換部２２を有する。
【００３４】
光増幅装置３０１が行うＳＯＡ１０内のキャリア密度のキャリア同期制御について説明する。信号光は伝送路である光ファイバを介して分波部２１に入力され、ＳＯＡ１０で増幅される主信号と、光電気変換部２２に入力されるモニタ信号とに分波される。光電気変換部２２で、モニタ信号は光信号から電気信号に変換され、信号光のビット状態が反映された電気信号となる。信号光のビット状態が反映された電気信号はキャリア密度制御部３０に入力され、キャリア密度制御部３０は電気信号または光信号などによってＳＯＡ１０内に蓄積されるキャリア密度を制御する。一方、分波部２１で分波された主信号は光ファイバを介してＳＯＡ１０に入力される。
【００３５】
この時、主信号がＳＯＡ１０に入力されるまでに光ファイバで生ずる遅延量と、キャリア密度制御部３０からの電気信号又は光信号がＳＯＡ１０に入力されるまでに光電気変換部２２やキャリア密度制御部３０で生ずる遅延量と、を遅延手段（不図示）を用いて等しくすることにより、ＳＯＡ１０に入力される主信号と電気信号又は光信号のタイミングを取ることができる。すなわち、電気信号又は光信号が信号光のビット状態を反映していること、及び主信号と電気信号又は光信号とのタイミングが取れていることで、光増幅装置３０１は信号光のビット状態に同期したキャリア密度制御が可能となる。
【００３６】
ここで、ＳＯＡのパターン効果の原理について考える。一般的に、ＳＯＡのパターン効果は、信号光のビット状態がローレベルの時にＳＯＡに蓄積されたキャリアが、ビット状態がローレベルからハイレベルに変化すると同時に過渡応答として放出されることにより発生する。
【００３７】
光増幅装置３０１は、信号光のビット状態がローレベルの時に、キャリア密度制御部３０がＳＯＡ１０のキャリア密度を抑えることでパターン効果を抑えることができる。また、光増幅装置３０１は、信号光のビット状態がハイレベルの場合に、キャリア密度制御部３０がＳＯＡ１０内のキャリア密度を高くし、利得を高くする。キャリア密度制御部３０がキャリア同期制御を行ったときの、信号光（主信号）のビット状態とＳＯＡ１０のキャリア密度との関係を図２に示す。光増幅装置３０１は、図２に示すようなＳＯＡ１０のキャリア同期制御を行うことで、パターン効果を抑圧することができる。
【００３８】
図３は、実施形態１の第１例である光増幅装置３０２を示す図である。光増幅装置３０２のキャリア密度制御部３０は、キャリア同期制御を、電流量レベルが信号光のビット状態と同相である駆動電流をＳＯＡ１０へ注入することで実施する。
【００３９】
分波部２１は、例えば、光カプラ２１’である。光電気変換部２２は、例えば、Ｏ／Ｅ変換器２２’である。キャリア密度制御部３０は、例えば、ＳＯＡ制御部３０’である。光増幅装置３０２は、ＳＯＡ制御部３０’がＳＯＡ１０に注入する駆動電流を制御することで、キャリア密度をビット毎に制御することを特徴とする。光増幅装置３０２における、信号光（主信号）のビット状態と駆動電流の状態、およびＳＯＡ１０のキャリア密度の状態を図４に示す。ＳＯＡ制御部３０’は、主信号のビット状態がハイレベルの時にＳＯＡ１０内のキャリア密度を高くするため駆動電流をハイレベルにし、主信号のビット状態がローレベルの時にＳＯＡ１０内のキャリア密度を低くするため駆動電流をローレベルにするようにキャリア同期制御する。ＳＯＡ制御部３０’のキャリア同期制御により、光増幅装置３０２は、主信号がローレベル時のＳＯＡ１０のキャリア密度を低く抑えることができ、パターン効果による波形歪みを抑圧することができる。
【００４０】
図５は、実施形態１の第２例である光増幅装置３０３を示す図である。光増幅装置３０３のキャリア密度制御部３０は、キャリア同期制御を、光強度レベルが信号光のビット状態と逆相であるクランプ光を信号光に合波してＳＯＡ１０に供給することで実施する。
【００４１】
キャリア密度制御部３０は、ゲインクランプ光制御部３１とゲインクランプ光送信部３２を有する。さらに、光増幅装置３０３は、クランプ光と主信号とを合波する合波部４１とＳＯＡ１０が増幅した光信号からクランプ光を切り出す分波部４２を備える。図３の光増幅装置３０２はＳＯＡ１０に注入する駆動電流によってキャリア密度を制御したのに対して、光増幅装置３０３はＳＯＡ１０に入力するゲインクランプ光を制御することによってキャリア密度を制御する点が、光増幅装置３０２と異なる点である。光増幅装置３０３は、モニタ信号が反映された電気信号を元にゲインクランプ光制御部３１とゲインクランプ光送信部３２で直接変調されたゲインクランプ光によって、ＳＯＡ１０内のキャリア密度をビット毎に制御することを特徴とする。
【００４２】
光増幅装置３０３における、信号光（主信号）のビット状態とクランプ光のビット状態、およびＳＯＡ１０のキャリア密度の状態を図６に示す。一般的に、ＳＯＡ１０のキャリアはゲインクランプ光を増幅するために消費されるため、キャリア密度はゲインクランプ光の光強度が強いほど低くなる。このため、キャリア密度制御部３０は、主信号のビット状態がハイレベルの時はＳＯＡ１０内のキャリア密度を高くするため、ゲインクランプ光のビット状態をローレベルに制御する。一方、キャリア密度制御部３０は、主信号のビット状態がローレベルの時はキャリア密度を低くするため、ゲインクランプ光のビット状態をハイレベルになるように制御する。光増幅装置３０３は、キャリア密度制御部３０がゲインクランプ光をキャリア同期制御することにより、ＳＯＡ１０のキャリア密度を制御することができる。
【００４３】
また、本例では主信号に対してゲインクランプ光を同方向からＳＯＡ１０に入力する構成を示したが、合波部に光サーキュレータなどを用いて、主信号に対してゲインクランプ光を逆方向からＳＯＡ１０に入力する構成にしてもよい。
【００４４】
図７は、実施形態１の第３例である光増幅装置３０４を示す図である。光増幅装置３０４のキャリア密度制御部３０は、ゲインクランプ光制御部３１と、ゲインクランプ光源３３と、外部変調器３４を有する。光増幅装置３０４は、ゲインクランプ光源３３が出力する連続光を外部変調器３４で変調してゲインクランプ光を生成する点が図５の光増幅装置３０３と異なる点である。直接変調によってゲインクランプ光を生成する図５の光増幅装置３０３と比べて、外部変調器３４を用いる本構成は、より高速信号への対応が可能である。外部変調器３４としては、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）やＬＮ変調器（ＬＮＭ：  ＬｉＮｂＯ３  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）などを用いるのが望ましい。光増幅装置３０４のキャリア密度制御部３０は、光増幅装置３０３のキャリア密度制御部３０と同様のゲインクランプ光を利用してキャリア同期制御を行う。
【００４５】
（実施形態３）
キャリア密度制御部３０は、駆動電流の電流量又はクランプ光の光強度についての基準値が設定されており、駆動電流の電流量レベル又はクランプ光の光強度レベルを、設定値を中心として制御する。
【００４６】
図８は、光増幅装置３０１の光電気変換器２２又は光増幅装置（３０２〜３０４）のＯ／Ｅ変換器２２’が出力する電気信号波形を示した図である。光電気変換器２２又はＯ／Ｅ変換器２２’は、ＳＯＡ１０のキャリア密度を制御するための電気信号を、振幅の中心Ｉｏを基準として変調することを特徴とする。このような変調形態の電気信号を用いることによって、光電気変換器２２又はＯ／Ｅ変換器２２’に用いるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などの光学素子とこれらを接続する電子部品とをＡＣ結合することが可能となり、ＤＣドリフトを抑圧することができる。
【００４７】
キャリア密度制御部３０は、ＳＯＡ１０へ注入する電流量又はクランプ光の光強度についての基準値が設定されており、駆動電流の電流量レベル又はクランプ光の光強度レベルを設定値の上限又は下限として制御してもよい。
【００４８】
図９は、光増幅装置３０１の光電気変換器２２又は光増幅装置（３０２〜３０４）のＯ／Ｅ変換器２２’が出力する電気信号波形の他の例を示した図である。光電気変換器２２又はＯ／Ｅ変換器２２’は、ＳＯＡ１０のキャリア密度を制御するための電気信号を、振幅の０レベルＩｏを基準として変調することを特徴する。このような変調形態の電気信号を用いることによって、光電気変換器２２又はＯ／Ｅ変換器２２’に用いるＰＤなどの光学素子とこれらを接続する電子部品とをＡＣ結合することができなくなるが、一方でバースト光信号へ適用することが可能となる。
【００４９】
（実施形態４）
図１０は、実施形態３の光増幅装置３０５を示す図である。図１０は一例として、図３の光増幅装置３０２に対する実施例を示している。光増幅装置３０５は、図３の光増幅装置３０２に、ＳＯＡ１０へ入力される信号光、及び駆動電流の少なくとも１つを遅延させる遅延手段をさらに備える。なお、遅延手段は、図５の光増幅装置３０３及び図７の光増幅装置３０４にも備えることができる。この場合、遅延手段は、ＳＯＡ１０へ入力される信号光、及び信号光に合波する前のクランプ光、の少なくとも１つを遅延させることになる。
【００５０】
光増幅装置３０５は、図５の光増幅装置３０３に対して、ＳＯＡ制御部３０’とＳＯＡ１０の間に可変電気遅延部５１、光カプラ２１’とＳＯＡ１０の間に可変光遅延部５２を備える点が異なる。可変電気遅延部５１及び可変光遅延部５２が遅延手段に相当する。光増幅装置３０３は、ある特定のビットレートに対応したキャリア同期制御を行っている場合において、信号光のビットレートが変化すると、光信号である主信号、および電気信号に一旦変換するモニタ信号の遅延量に変化が生じる。このため、光信号である主信号と、電気信号である駆動電流がＳＯＡ１０に入力されるタイミングがずれることとなり、主信号とキャリア同期制御を行う電気信号がＳＯＡ１０に入力する時間が異なることになる。つまり、光増幅装置３０３はビットレートの変化に応じ、ＳＯＡ１０内のキャリア同期制御をすることが困難である。
【００５１】
光増幅装置３０５は、ビットレートの変化に対応するため、電気信号領域に可変電気遅延部５１、及び光信号領域に可変光遅延部５２を備えることにより、電気領域または光領域の遅延量を調節することを可能とする。これにより、任意のビットレートに対応した電気領域および光領域の遅延量を設定することが可能となり、ビットレートの変化に対応することが可能となる。なお、光増幅装置３０５は、可変電気遅延部５１と可変光遅延部５２のどちらか一方のみ備える構成でもよい。また、遅延量は、出力光信号のパターン効果を確認しつつオペレータが設定しても良く、ビットレートに対する遅延量が既知であれば、ビットレート変更時に可変電気遅延部５１や可変光遅延部５２に直接設定しても良い。
【００５２】
（実施形態５）
図１１は、実施形態４の光増幅装置３０６を示す図である。図１１は一例として、図３の光増幅装置３０２に対する実施例を示している。光増幅装置３０６は、図１０の光増幅装置３０５に、信号光のビットレートを判別するビットレート判別部５３と、ビットレート判別部５３で判定した信号光のビットレートに基づき、遅延手段での遅延量を決定する遅延制御部５４と、をさらに備える。なお、遅延手段が、図５の光増幅装置３０３及び図７の光増幅装置３０４にも備えることができることは実施形態３での説明の通りである。
【００５３】
光増幅装置３０６は、光増幅装置３０５に対して、モニタ信号のビットレートを判定するビットレート判別部５３と、可変電気遅延部５１または可変光遅延部５２の遅延量を制御する遅延制御部５４と、を備える点が異なる。光増幅装置３０６では、モニタ信号のビットレート判定をビットレート判別部５３で行う。ビットレート判別部５３は、モニタ信号のビットレートに対して可変電気遅延部５１と可変光遅延部５２で付加すべき遅延量データを予め記憶しておき、これら遅延量データを参照し、遅延制御部５４に入力する遅延量のデータを決定する。遅延制御部５４は、これら遅延量データを元に、可変電気遅延部５１または可変光遅延部５２の遅延量を制御する。光増幅装置３０６はビットレート判別部５３および遅延制御部５４を備えることにより、可変電気遅延部５１及び可変光遅延部５２の自動制御を可能とし、ビットレート可変動作を自動化することが可能である。なお、光増幅装置３０６は、可変電気遅延部５１と可変光遅延部５２のどちらか一方のみ備える構成でもよい。
【００５４】
（実施形態６）
図１２は、実施形態５の光増幅装置３０７を示す図である。図１２は一例として、図１１の光増幅装置３０６に対する実施例を示している。光増幅装置３０７は、光増幅装置３０６に、信号光の光強度が設定値未満の場合にはＳＯＡ制御部３０’にＳＯＡ１０内のキャリア密度を一定に保つように制御させ、光信号の光強度が設定値以上の場合にはＳＯＡ制御部３０’にキャリア同期制御させる光強度判別部６１をさらに備える。
【００５５】
光増幅装置３０７は、光増幅装置３０６に対して、光強度判別部６１を備える点が異なる。光増幅装置３０７は、光強度判別部６１でモニタ信号の強度を測定し、パターン効果による波形歪みが発生する光強度の信号光（主信号）がＳＯＡ１０に入力される場合にのみキャリア同期制御を行う。一方、光増幅装置３０７は、パターン効果を発生しない光強度の信号光（主信号）がＳＯＡ１０に入力する場合、キャリア同期制御を行わない。
【００５６】
入力パワーがＰｐａｔｔｅｒｎ以上の時にパターン効果が発生するＳＯＡ１０の制御を行う場合について説明する。光強度判別部６１には、ＳＯＡ１０のパターン効果が発生する入力パワーの閾値であるＰｐａｔｔｅｒｎが設定されており、Ｏ／Ｅ変換器２２’に入力された光信号の強度を判定する。この時、信号光（モニタ信号）の光強度がＰｐａｔｔｅｒｎ以上の場合は、パターン効果を抑圧するためにＳＯＡ制御部３０’にてＳＯＡ１０のキャリア密度制御を行う。一方、信号光（モニタ信号）の光強度がＰｐａｔｔｅｒｎ以下の場合には、パターン効果が発生しないため、キャリア密度制御は行わない。また、信号光（モニタ信号）の光強度が弱い場合（例えばＯ／Ｅ変換器の最小受光感度程度）である場合、電子回路の雑音によってＯ／Ｅ変換器で電気信号に変換されたモニタ信号のＳ／Ｎ比が劣化する。これら雑音により振幅に揺らぎを生じたモニタ信号によってＳＯＡを制御した場合、モニタ信号と主信号の同期が取れず、キャリア制御に支障をきたす。このため、通常の動作と同じようにＳＯＡ１０に一定の駆動電流を注入する。
【００５７】
（各光増幅装置の効果）
以上のように、光増幅装置（３００〜３０７）は、ＳＯＡ１０内のキャリア密度を制御することが可能であり、様々な光強度の光信号をパターン効果による波形歪みなく増幅することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２０：モニタ部
２１：分波部
２１’：光カプラ
２２：光電気変換部
２２’：Ｏ／Ｅ変換器
２３：送信器
３０：キャリア密度制御部
３０’：ＳＯＡ制御部
３１：ゲインクランプ光制御部
３２：ゲインクランプ光送信部
３３：ゲインクランプ光源
３４：外部変調器
４１：合波部
４２：分波部
５１：可変電気遅延部
５２：可変光遅延部
５３：ビットレート判別部
５４：遅延制御部
６１：光強度判別部
３００〜３０７、３００Ａ，３００Ｂ：光増幅装置
【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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