(57)【要約】【課題】システムが想定する波長範囲のバースト信号入力をＳＯＡで増幅する際に出力信号のレベルを目標値となるように制御できる光増幅装置及びその制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、入力される光バースト信号の波長及び光強度を検知し、波長毎にＳＯＡの入力光強度と出力光強度と駆動電流の関係を記載したテーブルを参照してフィードフォワード制御を行う機能を備えることとした。また、本発明は、出力される光バースト信号の光強度を検知し、フィードバック制御を行う機能のみで制御してもよい。【選択図】図３
2016009897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、
前記入力バースト信号の光強度を検出する入力光強度検出回路と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記入力バースト信号の光強度と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記入力光強度検出回路が検出した前記入力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御回路と、
を備える光増幅装置。
【請求項２】
前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路をさらに備え、
前記制御回路は、
前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度を所望の光強度とする補正駆動電流の値を決定し、前記駆動回路に指示する前記駆動電流の値に前記補正駆動電流の値を重畳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】
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、
前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御回路と、
を備える光増幅装置。
【請求項４】
前記入力波長検出回路は、
前記入力バースト信号を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された前記入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器と、
波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される光フィルタと、
前記第２分岐器で分岐され、前記光フィルタを透過した一方の入力バースト信号の光強度と前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の光強度の比率から前記入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記第２分岐器は、
前記光フィルタでの最小の透過率の波長において、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の前記光フィルタ透過後の光強度と前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の光強度とが同じとなる分岐比であることを特徴とする請求項４に記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記入力波長検出回路は、
前記入力バースト信号を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された前記入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器と、
第１波長範囲で波長変化に対して透過率が一定であり、前記第１波長範囲より長波長側の第２波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される第１光フィルタと、
前記第１波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少し、前記第２波長範囲で波長変化に対して透過率が一定である透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の経路に配置される第２光フィルタと、
前記第２分岐器で分岐され、前記第１フィルタを透過した一方の入力バースト信号の光強度と前記第２分岐器で分岐され、前記第２フィルタを透過した他方の入力バースト信号の光強度の比率から前記入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光増幅装置。
【請求項７】
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
を備える光増幅装置の制御方法であって、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出手順と、
前記入力バースト信号の光強度を検出する入力光強度検出手順と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記入力バースト信号の光強度と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出手順で検出した前記入力バースト信号の波長と前記入力光強度検出手順で検出した前記入力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御手順と、
を行う制御方法。
【請求項８】
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
を備える光増幅装置の制御方法であって、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出手順と、  前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出手順と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御手順と、
を行う制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光増幅器を備える光増幅装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光加入者ネットワークでは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式が広く採用されている。ＩＥＥＥでは、すでに商用化されているＧ−ＥＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＯＮ）はもとより、次世代システムである１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準化を終えている。またＩＴＵ−Ｔでも、すでに商用化されているＢ−ＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ＰＯＮ）、およびＧ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ  ＰＯＮ）はもとより、次世代システムであるＸＧ−ＰＯＮの標準化を終えている。
【０００３】
これらＰＯＮは、収容局と複数の加入者が、所外に配置された光スプリッタを介して、一本の光ファイバで結合されるネットワーク構成であり、上り信号と下り信号が異なる波長により、同一光ファイバ上を双方向に伝送される。下り信号は、加入者ごとの信号が、時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いて多重された連続信号であり、加入者に配置される送受信装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）は、光スプリッタにおいて分岐された連続信号から、自身に必要なタイムスロットの信号を取り出す。また、上り信号は、ＯＮＵから間欠的に送信されるバースト信号であり、光スプリッタで結合されてＴＤＭ信号となり、収容局に送られる。本システムでは、収容局から光スプリッタまでの光ファイバ、および収容局に配置される送受信装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）を、複数の加入者で共用化できることから、ギガを超える高速の光アクセスサービスを、経済的に提供することができる。
【０００４】
ＧＥ−ＰＯＮ、Ｂ−ＰＯＮ、Ｇ−ＰＯＮは、商用システムであるが、システムに許容される伝送路損失の拡大が課題の一つとなっている。これが実現できれば、光スプリッタの分岐数を増やして収容する加入者の数を増したり、伝送距離を長延化して収容エリアを拡げたりして、数的ないしは面的に、収容効率を向上させることが期待できる。これを解決するために、光増幅装置を用いて、多分岐スプリッタや、長延化された伝送路の損失を補償する手法が提案されている。図１に、光増幅装置を用いたＰＯＮシステムの構成を示す。図に示される通り、光増幅装置は、収容局に配置される送受信装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と光スプリッタを結合する光ファイバ上に、中継器として配置される。図１のように、光増幅装置は、双方向の上り信号（波長λｕｐ）と、下り信号（波長λｄｏｗｎ）を、２つの合分波器を利用して個別の光増幅装置により双方向増幅する構成である。使用する光増幅装置として、希土類を添加した光ファイバ増幅器、集中増幅型の光ファイバラマン増幅器、半導体光増幅装置（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などを用いることができる。特にＳＯＡは、小型化、経済化、省電力化において、他の光増幅装置に比して利点を有し、コスト要件に厳しい光加入者ネットワークでは、期待の大きい光デバイスである。
【０００５】
光増幅装置を用いたＰＯＮシステムにおける大きな課題の一つが、上り信号を増幅する光増幅装置の実現である。上り信号は、加入者から光スプリッタまでの距離の違い、ＯＮＵ内の送信器出力の個体差などにより、光増幅装置に入力されるバースト信号の強度にばらつきが生じる。ここで問題となるのが、光強度の小さいバースト信号よりむしろ、光強度の大きいバースト信号である。光増幅装置に強バースト信号が入力されると、光増幅装置出力はそれに従って大きくなり、光増幅後の伝送距離がさほど長くない場合、ＯＬＴ内の受信器に受信感度の上限を超える上り信号が入力されて、信号が受信できなくなるという問題が生じる。また光増幅装置としてＳＯＡを用いた場合、増幅過程におけるＳＯＡの応答時間は、ギガクラスの信号のビット長と同程度であるため、入力バースト信号の光強度が大きく飽和領域で増幅される場合には、各ビットの立ち上がりにおいて過剰に光増幅され、パターン効果と呼ばれる信号波形劣化が生じるという問題がある。以上を言い換えれば、ＳＯＡをベースとした光増幅装置をＰＯＮに適用するためには、「（ａ）入力光強度に依らず、光増幅後の伝送可能距離を一定にする」、「（ｂ）強信号入力に対して、ＳＯＡのパターン効果の影響を低減する」、という２つの意味において、入力ダイナミックレンジを拡大することが求められる。
【０００６】
前記（ａ）については、光増幅装置出力における光強度を一定値に制御することにより解決することができる。目的は異なるが、バースト受信器の入力ダイナミックレンジに対する要求条件を緩和するために、出力値を一定に制御することのできるフィードフォワード制御光増幅装置が提案されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１）。図２に、非特許文献１による基本構成を示す。本光増幅装置は、分岐器、光電気変換器、制御回路、駆動回路、ＳＯＡから構成される。分岐器は、入力されたバースト光信号の一部を分岐する。光電気変換器は、分岐されたバースト光信号を電気信号に変換する。制御回路には、予め取得したＳＯＡの駆動電流変化に対する入力光強度と出力光強度（もしくは利得）のデータを基に算出した関係式が格納され、電気信号から読み取った入力光強度に対してＳＯＡから出力される光強度が目標値となる駆動電流を算出する。駆動回路は、算出された駆動信号電流を送出する。ＳＯＡは、駆動信号電流により駆動され、入力バースト信号の光強度に応じて利得が調整される。図示はしないが、入力光強度を検出された光信号がＳＯＡに入力されるタイミングと、ＳＯＡが駆動信号電流により駆動されるタイミングを一致させるために、特許文献１に記載のように、必要に応じて分岐器とＳＯＡの間に遅延線を配置する。以上、フィードフォワード制御方式を利用した構成により、入力バースト光信号の強度を、出力において一定の目標値となるよう制御することができる。特許文献１では、光増幅機能を有する光増幅装置と、光強度調節する光減衰器を分けた構成であるのに対し、非特許文献１に基づいた本構成では、両機能を単一のＳＯＡで実現していることから、用いる光部品の点数を削減することができる。
【０００７】
また、強バースト信号が入力された場合、ＳＯＡを駆動する電流を減少させるため、駆動電流を固定した場合に比べてＳＯＡが飽和しにくくなり、パターン効果の影響が緩和され、前記（ｂ）の意味において入力ダイナミックレンジが拡大される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２００９−９７４４６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｎ．  Ｃｈｅｎｇ，  Ｓ．−Ｈ．  Ｙｅｎ，  Ｊ．  Ｃｈｏ，  Ｚ．  Ｘｕ，  Ｔ．  Ｙａｎｇ，  Ｙ．  Ｔａｎｇ，  ａｎｄ  Ｌ．  Ｇ．  Ｋａｚｏｖｓｋｙ，  “Ｌｏｎｇ  Ｒｅａｃｈ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ｗｉｔｈ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，”  ＡＣＰ’２００９，  ＦＳ４，  ２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながらＳＯＡは、増幅特性の波長依存性が大きい。詳細には、駆動電流の増加に伴い増幅のピーク波長が短波側にシフトするバンドフィリング効果があるため、駆動電流変化に対する入力光強度と出力光強度（もしくは利得）の関係が波長により異なる。長波長側に対して出力光レベルが目標値になるように設定し、図２のように、異なる２波長（λ１＜λ２）のバースト信号を個別に入力する場合を考える。波長λ２のバースト信号入力に対して、目標とする光レベルの出力が得られるのは当然である。これに対し、波長λ１のバースト信号入力では、バンドフィリング効果により、波長λ２に対して設定された駆動電流では十分な利得を得られず、目標とする出力光レベルを達成することができない。少なくとも、システムが想定する波長範囲のバースト信号入力に対して、光増幅装置出力を目標とする一定値に制御することが課題である。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、システムが想定する波長範囲のバースト信号入力をＳＯＡで増幅する際に出力信号のレベルを目標値となるように制御できる光増幅装置及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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、入力される光バースト信号の波長及び光強度を検知し、波長毎にＳＯＡの入力光強度と出力光強度と駆動電流の関係を記載したテーブルを参照してフィードフォワード制御を行う機能を備えることとした。
【００１３】
具体的には、本発明に係る光増幅装置は、
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、
前記入力バースト信号の光強度を検出する入力光強度検出回路と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記入力バースト信号の光強度と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記入力光強度検出回路が検出した前記入力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御回路と、
を備える。
【００１４】
また、本発明に係る光増幅装置の制御方法は、入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
を備える光増幅装置の制御方法であって、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出手順と、
前記入力バースト信号の光強度を検出する入力光強度検出手順と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記入力バースト信号の光強度と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出手順で検出した前記入力バースト信号の波長と前記入力光強度検出手順で検出した前記入力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御手順と、
を行う。
【００１５】
本発明に係る光増幅装置は、入力される光バースト信号の波長及び光強度を検知し、当該波長で所望の出力光強度に増幅できるＳＯＡの駆動電流の値をテーブルから探し出し、これを駆動回路へ指示する。本発明は、このようにフィードフォワード制御を行うことで、システムが想定する波長範囲のバースト信号入力をＳＯＡで増幅する際に出力信号のレベルを目標値となるように制御できる光増幅装置及びその制御方法を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る光増幅装置は、前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路をさらに備え、
前記制御回路は、
前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度を所望の光強度とする補正駆動電流の値を決定し、前記駆動回路に指示する前記駆動電流の値に前記補正駆動電流の値を重畳することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光増幅装置は、フィードフォワード制御と同時にフィードバック制御を行い、フィードフォワード制御でＳＯＡの出力を目標値に近づけ、目標値との僅かな差分をフィードフォワード制御で補償することにより、長期的な出力光強度の安定化を図ることができる。
【００１８】
一方、上記目的を達成するために、本発明は、出力される光バースト信号の光強度を検知し、フィードバック制御を行う機能のみで制御してもよい。
【００１９】
具体的には、本発明に係る光増幅装置は、
入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、
前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御回路と、
を備える。
【００２０】
また、本発明に係る光増幅装置の制御方法は、入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、
前記ＳＯＡへ前記駆動電流を供給する駆動回路と、
を備える光増幅装置の制御方法であって、
前記入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出手順と、  前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出手順と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記入力バースト信号の光強度と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して前記駆動回路に指示する制御手順と、
を行う。
【００２１】
本願発明は、入力される光バースト信号の波長を検知し、出力光強度を検出して波長に応じたフィードバック制御を行う。本発明は、前述したフィードフォワード制御は行わないので、フィードフォワードに基づく駆動電流がない。そのため、入力光強度と目標値の差分が大きくなり、ＳＯＡの波長依存性を補償しないと、短波長側では駆動電流が不足しフィードバック回路が正常に動作する入力光強度範囲が狭くなる、長波長側では駆動電流が過大となりフィードバック回路が安定化しない等の問題が生じる。そのため、制御回路は、フィードバック制御をする際に入力波長検出回路が検出した波長と出力光強度検出回路が検出した出力光強度を前記対応関係に照らし合わせて駆動回路を決定する。本発明は、このようにフィードバック制御を行うことで、システムが想定する波長範囲のバースト信号入力をＳＯＡで増幅する際に出力信号のレベルを目標値となるように制御できる光増幅装置及びその制御方法を提供することができる。
【００２２】
入力バースト信号の波長を検出する第１の手法は次の通りである。本発明に係る光増幅装置の前記入力波長検出回路は、
前記入力バースト信号を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された前記入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器と、
波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される光フィルタと、
前記第２分岐器で分岐され、前記光フィルタを透過した一方の入力バースト信号の光強度と前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の光強度の比率から前記入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
を有することを特徴とする。
【００２３】
この場合、前記第２分岐器は、前記光フィルタでの最小の透過率の波長において、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の前記光フィルタ透過後の光強度と前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の光強度とが同じとなる分岐比であることが好ましい。第２分岐器が光フィルタの透過分を考慮して分岐することで入力バースト光の光波長の検出を容易化することができる。
【００２４】
入力バースト信号の波長を検出する第２の手法は次の通りである。本発明に係る光増幅装置の前記入力波長検出回路は、
前記入力バースト信号を分岐する第１分岐器と、
前記第１分岐器で分岐された前記入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器と、
第１波長範囲で波長変化に対して透過率が一定であり、前記第１波長範囲より長波長側の第２波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される第１光フィルタと、
前記第１波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少し、前記第２波長範囲で波長変化に対して透過率が一定である透過特性を有し、前記第２分岐器で分岐された他方の入力バースト信号の経路に配置される第２光フィルタと、
前記第２分岐器で分岐され、前記第１フィルタを透過した一方の入力バースト信号の光強度と前記第２分岐器で分岐され、前記第２フィルタを透過した他方の入力バースト信号の光強度の比率から前記入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
を有することを特徴とする。
本手法を採用することで、光増幅装置の動作波長範囲を拡大することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、システムが想定する波長範囲のバースト信号入力をＳＯＡで増幅する際に出力信号のレベルを目標値となるように制御できる光増幅装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】光増幅装置を用いたＰＯＮシステムの構成を説明する図である。
【図２】従来のＳＯＡを搭載する光増幅装置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における波長検出手法を説明する図である。
【図５】本発明に係る光増幅装置の好ましい構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る光増幅装置を説明する図である。
【図７】本発明に係る光増幅装置における波長検出手法を説明する図である。
【図８】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】
【００２７】
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形態であり、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。
【００２８】
（実施形態１）
図３は、本実施形態の光増幅装置３０１の構成を説明する図である。光増幅装置３０１は、  入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力するＳＯＡ１１と、
ＳＯＡ１１へ駆動電流を供給する駆動回路１２と、
入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、  入力バースト信号の光強度を検出する入力光強度検出回路と、
入力バースト信号の波長毎に駆動電流と入力バースト信号の光強度と出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、入力波長検出回路が検出した入力バースト信号の波長と入力光強度検出回路が検出した入力バースト信号の光強度に応じた、出力バースト信号が所望の光強度に増幅される駆動電流の値を対応関係に基づいて決定して駆動回路１２に指示する制御回路１３と、
を備える。
【００２９】
さらに、光増幅装置３０１は、第１分岐器１４、第２分岐器１５、光フィルタ１６、第１光電気変換器１７、及び第２光電気変換器１８を備える。
【００３０】
ここで、前記入力波長検出回路は、
入力バースト信号を分岐する第１分岐器１４と、
第１分岐器１４で分岐された入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器１５と、
波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、第２分岐器１５で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される光フィルタ１６と、
第２分岐器１５で分岐され、光フィルタ１６を透過した一方の入力バースト信号の光強度と第２分岐器１５で分岐された他方の入力バースト信号の光強度の比率から入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
で構成される。光フィルタ１６、第１光電気変換器１７、第２光電気変換器１８、及び制御回路１３が入力波長検出部の機能を担う。
【００３１】
また、前記入力光強度検出回路は、第１光電気変換器１７及び制御回路１３で構成される。
【００３２】
第１分岐器１４は、入力されたバースト光信号を分岐し、一方を主信号としてＳＯＡに、他方をモニタ光として第２分岐器１５に送る。第２分岐器１５は、モニタ光をさらに分岐し、一方を第１光電気変換器１７、他方を光フィルタ１６に送る。第１光電気変換器１７は、送られたモニタ光を電気信号＃１に変換する。光フィルタ１６は、波長変化に対して透過率が単調に増加、または減少する特性を有し、第２分岐器１５により分岐された他方のバースト信号を透過させ、第２光電気変換器１８に送る。光電気変換光は、送られたモニタ光を電気信号＃２に変換する。
【００３３】
制御回路１３は、電気信号＃１の振幅、および電気信号＃２の振幅を基に、それぞれ、入力バースト信号の光強度、および波長を検出する。図４に示されるように、図３の  （Ａ）点では、波長依存性のない第１分岐器１４、および第２分岐器１５を通過するため、モニタ光は、入力バースト信号の光強度に比例した光強度を有する。それに対し、図３の（Ｂ）点では、光フィルタ１６の透過率が波長に変化に対して単調に増加、または減少するため（図では、波長の増加に対して、透過率が単調に増加する場合を図示）、モニタ光は、波長に対応した光強度を有する。光電気変換された電気信号の振幅は、モニタ光の光強度に比例することから、電気信号＃１の振幅から入力バースト信号の光強度を検出でき、電気信号＃１と電気信号＃２の振幅の比から入力バースト信号の波長を検出することができる。制御回路１３がこれらの検出を行う。
【００３４】
さらに、制御回路１３は、入力波長ごとのＳＯＡの駆動電流、入力光強度、および出力光強度の対応関係についてのテーブルを格納している。制御回路１３は、検出した光強度、波長、およびテーブル情報を基に、ＳＯＡから出力される出力光強度が、予め設定した目標値となるフィードフォワード駆動電流を算出し、その情報を駆動回路１２に送る。駆動回路１２は、算出されたフィードフォワード駆動電流により、ＳＯＡ１１を駆動する。
【００３５】
ここで、制御回路１３が有するテーブルは、予め実験等で得られた結果を基に作成される。なお、当該テーブルは入力光波長毎のＳＯＡの駆動電流、入力光強度、および出力光強度の値そのものを記載するのではなく、入力光波長毎の入力光強度と利得の関係を記載していてもよい。 
【００３６】
（実施形態２）
図８は、本実施形態の光増幅装置３０２の構成を説明する図である。光増幅装置３０２と図３の光増幅装置３０１との違いは、光増幅装置３０２が前記出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路をさらに備え、制御回路１３が、前記出力光強度検出回路が検出した出力バースト信号の光強度を所望の光強度とする補正駆動電流の値を決定し、駆動回路１２に指示する駆動電流の値に前記補正駆動電流の値を重畳することである。ここで、前記出力光強度検出回路は、第３分岐器２１、第３光電気変換器２２及び制御回路１３で構成される。
【００３７】
光増幅装置３０２は、図３の光増幅装置３０１で説明したフィードフォワード制御と同時に出力光強度検出回路でフィードバック制御を行う。光増幅装置３０２は、フィードフォワード制御でＳＯＡ１１の出力を目標値に近づけ、目標値との僅かな差分をフィードバック制御により補償することにより、長期的な出力光強度の安定化を図ることができる。この場合、前記差分は小さいため、フィードバック駆動電流（補正駆動電流）の算出において、波長情報を用いる必要はない。
【００３８】
（実施形態３）
図８の光増幅装置３０２は、フィードバック制御のみで動作してもよい。すなわち、光増幅装置３０２は、入力される入力バースト信号を駆動電流に応じて増幅して出力バースト信号を出力するＳＯＡ１１と、
ＳＯＡ１１へ駆動電流を供給する駆動回路１２と、
入力バースト信号の波長を検出する入力波長検出回路と、  出力バースト信号の光強度を検出する出力光強度検出回路と、
前記入力バースト信号の波長毎に前記駆動電流と前記出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶し、前記入力波長検出回路が検出した前記入力バースト信号の波長と前記出力光強度検出回路が検出した前記出力バースト信号の光強度に応じた、前記出力バースト信号が所望の光強度に増幅される前記駆動電流の値を前記対応関係に基づいて決定して駆動回路１２に指示する制御回路１３と、
を備える。
【００３９】
制御回路１３は、波長毎に駆動電流と出力バースト信号の光強度の対応関係を記憶している。制御回路１３は、入力バースト光信号の波長と出力バースト光信号の光強度を検出する。そして、制御回路１３は、入力バースト信号の波長に応じた、出力バースト光信号の光強度が目標値となる駆動電流の値を前記対応関係から決定し、駆動回路１２に指示する。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態は、図３の光増幅装置３０１と図８の光増幅装置３０２の好ましい形態である。第２分岐器１５は、光フィルタ１６での最小の透過率の波長において、第２分岐器１５で分岐された一方の入力バースト信号の前記光フィルタ透過後の光強度と第２分岐器１５で分岐された他方の入力バースト信号の光強度とが同じとなる分岐比である。
【００４１】
例えば、第２分岐器１５の分岐比が１：１であるとすると、第２光電気変換器１８に入力されるモニタ光の光強度は、光フィルタ１６の透過率の分だけ、第１光電気変換器１７に入力されるモニタ光の光強度よりも小さくなり光強度の検出が困難になる。そこで、本実施形態の光増幅装置では、システムが想定する波長範囲内における、光フィルタ１６の最少の透過率（ｙ  ｄＢ）と、第２分岐器１５の分岐比（ｘ  ｄＢ）をほぼ同一とする。第２分岐器１５の分岐比をこのように設定することで、第１光電気変換器１７および第２光電気変換器１８へのモニタ光（システムが想定する波長範囲内で、光フィルタ１６の最少の透過率である波長）の入力光強度を等しくでき、光強度の検出を容易することができる。ここで、ｙおよびｘは、マイナスの値をとる。
【００４２】
（実施形態５）
図６は、本実施形態の光増幅装置３０３の構成を説明する図である。図３の光増幅装置３０１と図８の光増幅装置３０２の波長検出回路が次のような構成であってもよい。すなわち、前記入力波長検出回路は、
入力バースト信号を分岐する第１分岐器１４と、
第１分岐器１４で分岐された入力バースト信号をさらに分岐する第２分岐器１５と、
第１波長範囲で波長変化に対して透過率が一定であり、第１波長範囲より長波長側の第２波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少する透過特性を有し、第２分岐器１５で分岐された一方の入力バースト信号の経路に配置される第１光フィルタ１６−１と、
第１波長範囲で波長変化に対して透過率が単調に増加または減少し、第２波長範囲で波長変化に対して透過率が一定である透過特性を有し、第２分岐器１５で分岐された他方の入力バースト信号の経路に配置される第２光フィルタ１６−２と、
第２分岐器１５で分岐され、第１フィルタ１６−１を透過した一方の入力バースト信号の光強度と第２分岐器１５で分岐され、第２フィルタ１６−２を透過した他方の入力バースト信号の光強度の比率から入力バースト信号の波長を検出する波長検出部と、
で構成される。第１光フィルタ１６−１、第２光フィルタ１６−２、第１光電気変換器１７、第２光電気変換器１８、及び制御回路１３が波長検出部の機能を担う。また、第１光フィルタ１６−１、第２光フィルタ１６−２、第１光電気変換器１７、第２光電気変換器１８、及び制御回路１３が入力光強度検出回路の機能も担う。
【００４３】
光増幅装置３０３は、図３の光増幅装置３０１の構成とほぼ同じであるが、光フィルタ１６（光フィルタ１６−２）の他に、光フィルタ１６−１を配置する点が異なる。図７（Ａ）は光フィルタ１６−１の光透過特性であり、図７（Ｂ）は光フィルタ１６−２の光透過特性である。光フィルタ１６−１は、波長帯＃１において透過率が一定であり、それに続く波長帯＃２において透過率が単調に減少する特性を有する。一方、光フィルタ１６−２は、波長帯＃２において透過率が一定であり、それに続く波長帯＃１において透過率が単調に減少する特性を有する。
【００４４】
制御回路１３は、波長帯＃１のバースト信号が入力された場合は、電気信号＃１の振幅に対する電気信号＃２の振幅の比率を基に入力バースト信号の光強度と波長を検出し、波長帯＃２のバースト信号が入力された場合は、電気信号＃２の振幅に対する電気信号＃１の振幅の比率を基に入力バースト信号の波長と光強度を検出する。このような透過特性の異なる２つの光フィルタを備えることで、光増幅装置の動作波長範囲を拡大することができる。
【００４５】
なお、光増幅装置３０３が、図８で説明したフィードバック機能を有していてもよい。
【００４６】
［付記］
以下は、本発明に係る光増幅装置について補足したものである。
本発明は、波長や光強度が異なるバースト光信号をいずれも目標の光強度となるように増幅する光増幅装置を提供することを目的としている。
【００４７】
（１）：  第一の分岐器、第二の分岐器、第一の光電気変換器、第二の光電気変換器、光フィルタ１６、制御回路１３、駆動回路１２、ＳＯＡから構成され、入力バースト信号の光強度を出力において一定の目標値に制御する光増幅装置であって、
前記第一の分岐器は、入力されたバースト信号を分岐し、
前記第二の分岐器は、前記分岐されたバースト信号をさらに分岐し、
前記第一の光電気変換器は、前記第二の分岐器により分岐された一方のバースト信号を第一の電気信号に変換し、
前記光フィルタ１６は、波長変化に対して透過率が単調に増加、または減少する特性を有し、前記第二の分岐器により分岐された他方のバースト信号を透過させ、
前記第二の光電気変換器は、前記光フィルタ１６を透過したバースト信号を第二の電気信号に変換し、
前記制御回路１３は、前記第一の電気信号の振幅から入力バースト信号の光強度を検出し、また、前記第一の電気信号の振幅、および前記第二の電気信号の振幅の比から、入力バースト信号波長を検出し、さらに、入力波長ごとに、ＳＯＡの駆動電流、入力光強度、および出力光強度の対応関係についてのテーブルを格納し、前記検出した光強度、波長、および前記テーブルを基に、ＳＯＡから出力される光強度が、予め設定した目標値となるフィードフォワード駆動電流を算出し、
前記駆動回路１２は、前記算出されたフィードフォワード駆動電流に相当する駆動電流を送出し、
前記ＳＯＡは、前記フィードフォワード駆動電流により駆動される、
ことを特徴とする光増幅装置。
【００４８】
（２）：上記（１）に記載の光増幅装置において、さらに、第三の分岐器、および第三の光電気変換器を配置し、
前記第三の分岐器は、ＳＯＡから出力されたバースト信号を分岐し、
前記第三の光電気変換器は、前記第三の分岐器により分岐されたバースト信号を第三の電気信号に変換し、
前記制御回路１３は、前記第三の電気信号の振幅から出力バースト信号の光強度を検出し、前記検出した光強度を予め設定した目標値に近づけるフィードバック駆動電流を算出し、
前記駆動回路１２は、前記フィードフォワード駆動電流に、前記算出されたフィードバック駆動電流を重畳した駆動電流を送出し、
前記ＳＯＡは、前記フィードバック駆動電流により駆動される、
ことを特徴とする光増幅装置。
【００４９】
（３）：第一の分岐器、第二の分岐器、第三の分岐器、第一の光電気変換器、第二の光電気変換器、第三の光電気変換器、光フィルタ１６、制御回路１３、駆動回路１２、ＳＯＡから構成され、入力バースト信号の光強度を出力において一定の目標値に制御する光増幅装置であって、
前記第一の分岐器は、入力されたバースト信号を分岐し、
前記第二の分岐器は、前記分岐されたバースト信号をさらに分岐し、
前記第一の光電気変換器は、前記第二の分岐器により分岐された一方のバースト信号を第一の電気信号に変換し、
前記光フィルタ１６は、波長変化に対して透過率が単調に増加、または減少する特性を有し、前記第二の分岐器により分岐された他方のバースト信号を透過させ、
前記第二の光電気変換器は、前記光フィルタ１６を透過したバースト信号を第二の電気信号に変換し、
前記第三の分岐器は、ＳＯＡから出力されたバースト信号を分岐し、
前記第三の光電気変換器は、前記第三の分岐器により分岐されたバースト信号を第三の電気信号に変換し、
前記制御回路１３は、前記第一の電気信号の振幅から入力バースト信号の光強度を検出し、また、前記第一の電気信号の振幅、および前記第二の電気信号の振幅の比から、入力バースト信号波長を検出し、さらに、前記第三の電気信号の振幅から出力バースト信号の光強度を検出し、前記検出した波長に応じて、前記検出した光強度を予め設定した目標値に近づけるフィードバック駆動電流を算出し、
前記駆動回路１２は、前記算出されたフィードバック駆動電流に相当する駆動電流を送出し、
前記ＳＯＡは、前記フィードバック駆動電流により駆動される、
ことを特徴とする光増幅装置。
【００５０】
（４）：上記（１）ないし（３）に記載の光増幅装置において、
システムが想定する波長範囲内における、前記光フィルタ１６の最少の透過率と、前記第二の分岐器により分岐された他方のバースト信号に対するもう一方のバースト信号の分岐比を、ほぼ同一とする、
ことを特徴とする光増幅装置。
【００５１】
（５）：上記（１）ないし（３）に記載の光増幅装置は、前記光フィルタ１６（第一の光フィルタ１６）の他に、第二の光フィルタ１６を有し、
前記第一の光フィルタ１６は、第一の波長帯において透過率が一定であり、それに続く第二の波長帯において透過率が単調に減少する特性を有し、
前記第二の光フィルタ１６は、前記第二の波長帯において透過率が一定であり、それに続く第一の波長帯において透過率が単調に減少する特性を有し、前記第二の分岐器により分岐された一方のバースト信号を透過させ、
前記制御回路１３は、前記第一の波長帯のバースト信号が入力された場合は、前記第一の電気信号の振幅、および前記第二の電気信号の振幅を基に、それぞれ、入力バースト信号の光強度、および波長を検出し、前記第二の波長帯のバースト信号が入力された場合は、前記第一の電気信号の振幅、および前記第二の電気信号の振幅を基に、それぞれ、入力バースト信号の波長、および光強度を検出する、
ことを特徴とする光増幅装置。
【００５２】
本発明に係る光増幅装置は、強度の異なるバースト光信号入力に対して、ＳＯＡの駆動電流を変化させることにより、出力を一定値に制御するフィードフォワード制御光増幅装置であって、入力バースト光信号の波長に依存しない光増幅が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１１：半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
１２：駆動回路
１３：制御回路
１４：第１分岐器
１５：第２分岐器
１６：光フィルタ
１６−１：第１光フィルタ
１６−２：第２光フィルタ
１７：第１光電気変換器
１８：第２光電気変換器
２１：第３分岐器
２２：第３光電気変換器
３０１〜３０３：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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