(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の波長の信号光を出力する際に通信品質を高めた光トランシーバを提供する。【解決手段】光トランシーバは、既定の波長で光を出力する波長可変光源、光変調器、光受信器、及びファイバ増幅器６０Ａを備える。ファイバ増幅器６０Ａは、エルビウムドープファイバ６１と、エルビウムドープファイバ６１に波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源６２と、エルビウムドープファイバ６１の出力側に設けられ、エルビウムドープファイバ６１によって増幅される光を透過し、エルビウムドープファイバ６１によって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタ６９と、ＡＳＥフィルタ６９の出力側に設けられ、ＡＳＥフィルタ６９を介してエルビウムドープファイバ６１から受けた光を減衰することによって、出力パワーを既定のパワーに設定する可変光減衰器６８と、を有する。【選択図】図５
2017130933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既定の波長の光を出力する波長可変光源と、エルビウムドープファイバ、調整可能な通過波長域を有し、前記通過波長域以外のＡＳＥノイズを除去するＡＳＥフィルタ、可変光減衰器、前記ＡＳＥフィルタの出力を検出する第１のフォトダイオード、及び前記可変光減衰器の出力を検出する第２のフォトダイオード、を含むファイバ増幅器と、を有する光トランシーバを制御する方法であって、
前記第１のフォトダイオードを用いて前記ＡＳＥフィルタの出力を検出することによって、前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域を前記波長可変光源の前記既定の波長にチューニングするステップと、
前記第２のフォトダイオードを用いて前記可変光減衰器の出力を検出することによって、前記ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整するステップとを備え、
前記ファイバ増幅器が前記既定の波長及び前記既定のパワーで光を出力するように、前記通過波長域をチューニングするステップ、及び前記ファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップとを繰り返す、
光トランシーバの制御方法。
【請求項２】
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップでは、
前記第１のフォトダイオードによって前記ＡＳＥフィルタの出力を検出し、
前記第１のフォトダイオードによって検出された前記ＡＳＥフィルタの出力が最大になるように前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングする、
請求項１記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項３】
前記ＡＳＥフィルタは、エタロンフィルタであり、
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップでは、前記エタロンフィルタの温度を調整する、
請求項１又は２記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項４】
前記ＡＳＥフィルタは、ＭＺ変調器であり、
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップでは、前記ＭＺ変調器をバイアスする、
請求項１又は２記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項５】
前記ファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップでは、
前記可変光減衰器の出力を検出し、
前記第２のフォトダイオードの出力が前記ファイバ増幅器の前記既定のパワーに対応する値になるように、前記可変光減衰器の減衰量を調整する、
請求項１又は２記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項６】
前記ファイバ増幅器はコントローラをさらに含み、
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップは、前記第１のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記ＡＳＥフィルタによって形成される閉ループ制御によって実行され、
前記ファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップは、前記第２のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記可変光減衰器によって形成される他の閉ループ制御によって実行される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項７】
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップの前に、前記波長可変光源を、前記ファイバ増幅器に向けて前記既定の波長の光を出力するようにチューニングするステップをさらに備える、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項８】
前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域をチューニングするステップは、前記可変光減衰器の減衰量を最大に設定するステップを含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光トランシーバの制御方法。
【請求項９】
ホスト装置と通信する光トランシーバであって、
ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及び
エルビウムドープファイバと、
前記エルビウムドープファイバに前記波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、
前記エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、前記エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、前記エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、
前記ＡＳＥフィルタの出力側に設けられ、前記ＡＳＥフィルタを介して前記エルビウムドープファイバから受けた前記光を減衰することによって、出力パワーを既定のパワーに設定する可変光減衰器と、
を有するファイバ増幅器、
を備える光トランシーバ。
【請求項１０】
前記ファイバ増幅器は、コントローラと、前記ＡＳＥフィルタから出力された前記光を検出する第１のフォトダイオードとをさらに備え、
前記第１のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記ＡＳＥフィルタは、前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域を前記波長可変光源の前記光の前記既定の波長にチューニングする帰還ループを構成する、
請求項９記載の光トランシーバ。
【請求項１１】
前記ファイバ増幅器は、コントローラと、前記可変光減衰器の出力を検出する第２のフォトダイオードとをさらに備え、
前記第２のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記可変光減衰器は、前記ファイバ増幅器の前記出力パワーを前記既定のパワーに調整する帰還ループを構成する、
請求項９又は１０に記載の光トランシーバ。
【請求項１２】
前記ファイバ増幅器は、コントローラと、前記可変光減衰器を介して前記ＡＳＥフィルタの出力を検出する第３のフォトダイオードとをさらに備え、
前記第３のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記ＡＳＥフィルタは、前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域を前記波長可変光源の前記光の前記既定の波長にチューニングする帰還ループを構成し、
前記第３のフォトダイオード、前記コントローラ、及び前記可変光減衰器は、前記ファイバ増幅器の前記出力パワーを前記既定のパワーに調整する他の帰還ループを構成する、
請求項９記載の光トランシーバ。
【請求項１３】
ホスト装置と通信する光トランシーバであって、
ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及び
エルビウムドープファイバと、
前記エルビウムドープファイバに前記波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、
前記エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、前記エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、前記エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、
出力パワーを検出するフォトダイオードと、
コントローラと、
を有するファイバ増幅器を備え、
前記フォトダイオード、前記励起光源、及び前記コントローラは、前記ファイバ増幅器の前記出力パワーを既定のパワーに調整する帰還ループを構成し、前記フォトダイオード、前記ＡＳＥフィルタ、及び前記コントローラは、前記ＡＳＥフィルタの前記通過波長域を前記波長可変光源の前記光の前記既定の波長にチューニングする他の帰還ループを構成する、
光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エルビウムドープファイバ増幅器を備えた光トランシーバおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信の分野では、急激な伝送情報量の増加に伴い、１０ＧＨｚを超え１００ＧＨｚにも達する高い伝送速度で動作可能な光トランシーバが要求されてきている。光トランシーバの中には、高い伝送速度に対応する機能に加えて、光信号の位相を変調するコヒーレント変調の機能を備えるものもある。このような光トランシーバあるいは光を位相変調する光通信システムは、コヒーレント光トランシーバあるいはコヒーレント光システムと呼ばれる。
【０００３】
コヒーレント光トランシーバにおいては、いわゆるマッハツェンダ（ＭＺ：  Mach-Zehnder）変調器型の光変調器が、光を位相変調するためには不可欠となっている。ＭＺ変調器は、誘電材料の電気的特性及び光学的特性に関する結合効率が高いことから、一般的には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を代表とする誘電材料によって構成されている。しかしながら、誘電材料によって構成されるＭＺ変調器は、十分な相互作用を発揮するためには大きなサイズが必要であり、その結果、ＭＺ変調器を外形寸法の限られた光トランシーバに内蔵することが困難な場合があった。
【０００４】
一方で、半導体材料によって構成される異なるタイプのＭＺ変調器が開発されている。誘電材料に比較して半導体材料は高い屈折率を有するので、半導体材料によって構成されるＭＺ変調器は、サイズがより小さく、小さいサイズの光トランシーバに内蔵することができる。しかしながら、小さいサイズの代償として、半導体材料のＭＺ変調器は、不可避的にあるいは本質的に、大きな光学的ロスを生ずる。従って、ＭＺ変調器から出力される光信号あるいはＭＺ変調器に入力される光信号を増幅する手段、すなわち、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ：Erbium-doped  Fiber）増幅器（ファイバ増幅器）型の光増幅器を、光トランシーバに内蔵することが必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の光トランシーバは、例えば、コヒーレント波長分割多重（ＷＤＭ：  Wavelength  Division  Multiplexing）システム等に用いられ、複数のチャネル（波長）に対応して、指定されたチャネルの信号光を変調することが求められる。しかしながら、上述したファイバ増幅器を内蔵する光トランシーバでは、ファイバ増幅器の利得が長波長域の光に対して小さいという性質を有する。そのため、信号光の出力パワーを複数の波長において安定化させる場合には、ファイバ増幅器の出力におけるＡＳＥ（Amplified  Stimulated  Emission）ノイズが長波長の信号光において大きくなってしまう傾向にある。その結果、複数の波長に対応して信号光を出力する光トランシーバにおいて通信品質が低下する場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数の波長に対応して信号光を出力する際に通信品質を高めることが可能な光トランシーバ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一側面にかかる光トランシーバの制御方法は、既定の波長の光を出力する波長可変光源と、エルビウムドープファイバ、調整可能な通過波長域を有し、通過波長域以外のＡＳＥノイズを除去するＡＳＥフィルタ、可変光減衰器、ＡＳＥフィルタの出力を検出する第１のフォトダイオード、及び可変光減衰器の出力を検出する第２のフォトダイオード、を含むファイバ増幅器と、を有する光トランシーバを制御する方法であって、第１のフォトダイオードを用いてＡＳＥフィルタの出力を検出することによって、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の既定の波長にチューニングするステップと、第２のフォトダイオードを用いて可変光減衰器の出力を検出することによって、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整するステップとを備え、ファイバ増幅器が既定の波長及び既定のパワーで光を出力するように、通過波長域をチューニングするステップ、及びファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップとを繰り返す。
【０００８】
或いは、本発明の他の側面にかかる光トランシーバは、ホスト装置と通信する光トランシーバであって、ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及びエルビウムドープファイバと、エルビウムドープファイバに波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、ＡＳＥフィルタの出力側に設けられ、ＡＳＥフィルタを介してエルビウムドープファイバから受けた光を減衰することによって、出力パワーを既定のパワーに設定する可変光減衰器と、を有するファイバ増幅器、を備える。
【０００９】
或いは、本発明の他の側面にかかる光トランシーバは、ホスト装置と通信する光トランシーバであって、ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及びエルビウムドープファイバと、エルビウムドープファイバに波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、出力パワーを検出するフォトダイオードと、コントローラと、を有するファイバ増幅器を備え、フォトダイオード、励起光源、及びコントローラは、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整する帰還ループを構成し、フォトダイオード、ＡＳＥフィルタ、及びコントローラは、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の光の既定の波長にチューニングする他の帰還ループを構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、複数の波長に対応して信号光を出力する際に通信品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好適な一実施形態にかかる光トランシーバの外観を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１の光トランシーバに内蔵される光部品のブロック図であり、（ｂ）は、図１の光トランシーバにおけるファイバ増幅器のブロック図である。
【図３】ファイバ増幅器から出力される光信号のスペクトル分布を示す図である。
【図４】ファイバ増幅器から出力される光信号のスペクトル分布を示すとともに、ファイバ増幅器に備えられたＡＳＥフィルタの通過波長域の中心波長を光信号のピーク波長に整合させる手法を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるファイバ増幅器のブロック図である。
【図６】初期化ルーチンで図５のファイバ増幅器を制御するための手順を示すフローチャートである。
【図７】通常ルーチンで図５のファイバ増幅器を制御するための手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるファイバ増幅器のブロック図である。
【図９】（ａ）は、初期化ルーチンで図８のファイバ増幅器を制御するための手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は、通常ルーチンで図８のファイバ増幅器を制御するための手順を示すフローチャートである。
【図１０】図６に示された手順の変形例であるファイバ増幅器を制御するための他の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図８の第２実施形態の変形例にかかるファイバ増幅器のブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかるファイバ増幅器のブロック図である。
【図１３】図１１の本発明の第２実施形態の変形例にかかるファイバ増幅器の出力パワーの典型的振る舞い、及びＡＳＥフィルタの通過波長域の中心とファイバ増幅器の出力パワーとを設定するための初期化ルーチンにおけるモニタ用フォトダイオードの出力の典型的振る舞いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一側面にかかる光トランシーバの制御方法は、既定の波長の光を出力する波長可変光源と、エルビウムドープファイバ、調整可能な通過波長域を有し、通過波長域以外のＡＳＥノイズを除去するＡＳＥフィルタ、可変光減衰器、ＡＳＥフィルタの出力を検出する第１のフォトダイオード、及び可変光減衰器の出力を検出する第２のフォトダイオード、を含むファイバ増幅器と、を有する光トランシーバを制御する方法であって、第１のフォトダイオードを用いてＡＳＥフィルタの出力を検出することによって、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の既定の波長にチューニングするステップと、第２のフォトダイオードを用いて可変光減衰器の出力を検出することによって、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整するステップとを備え、ファイバ増幅器が既定の波長及び既定のパワーで光を出力するように、通過波長域をチューニングするステップ、及びファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップとを繰り返す。
【００１３】
或いは、本発明の他の側面にかかる光トランシーバは、ホスト装置と通信する光トランシーバであって、ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及びエルビウムドープファイバと、エルビウムドープファイバに波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、ＡＳＥフィルタの出力側に設けられ、ＡＳＥフィルタを介してエルビウムドープファイバから受けた光を減衰することによって、出力パワーを既定のパワーに設定する可変光減衰器と、を有するファイバ増幅器、を備える。
【００１４】
或いは、本発明の他の側面にかかる光トランシーバは、ホスト装置と通信する光トランシーバであって、ホスト装置から入力されたコマンドによって設定された既定の波長で光を出力する波長可変光源、及びエルビウムドープファイバと、エルビウムドープファイバに波長可変光源から受けた光を増幅させるための励起ビームを供給する励起光源と、エルビウムドープファイバの出力側に設けられ、エルビウムドープファイバによって増幅される光を透過し、エルビウムドープファイバによって生じたＡＳＥノイズを除去するような調整可能な通過波長域を有するＡＳＥフィルタと、出力パワーを検出するフォトダイオードと、コントローラと、を有するファイバ増幅器を備え、フォトダイオード、励起光源、及びコントローラは、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整する帰還ループを構成し、フォトダイオード、ＡＳＥフィルタ、及びコントローラは、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の光の既定の波長にチューニングする他の帰還ループを構成する。
【００１５】
上記制御方法においては、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップでは、第１のフォトダイオードによってＡＳＥフィルタの出力を検出し、第１のフォトダイオードによって検出されたＡＳＥフィルタの出力が最大になるようにＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングする、ことが好適である。
【００１６】
また、ＡＳＥフィルタは、エタロンフィルタであり、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップでは、エタロンフィルタの温度を調整する、ことも好適である。
【００１７】
また、ＡＳＥフィルタは、ＭＺ変調器であり、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップでは、ＭＺ変調器をバイアスする、ことも好適である。
【００１８】
さらに、ファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップでは、可変光減衰器の出力を検出し、第２のフォトダイオードの出力がファイバ増幅器の既定のパワーに対応する値になるように、可変光減衰器の減衰量を調整する、ことも好適である。
【００１９】
また、ファイバ増幅器はコントローラをさらに含み、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップは、第１のフォトダイオード、コントローラ、及びＡＳＥフィルタによって形成される閉ループ制御によって実行され、ファイバ増幅器の出力パワーを調整するステップは、第２のフォトダイオード、コントローラ、及び可変光減衰器によって形成される他の閉ループ制御によって実行される、ことも好適である。
【００２０】
さらに、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップの前に、波長可変光源を、ファイバ増幅器に向けて既定の波長の光を出力するようにチューニングするステップをさらに備える、ことも好適である。
【００２１】
また、ＡＳＥフィルタの通過波長域をチューニングするステップは、可変光減衰器の減衰量を最大に設定するステップを含む、ことも好適である。
【００２２】
上記光トランシーバにおいては、ファイバ増幅器は、コントローラと、ＡＳＥフィルタから出力された光を検出する第１のフォトダイオードとをさらに備え、第１のフォトダイオード、コントローラ、及びＡＳＥフィルタは、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の光の既定の波長にチューニングする帰還ループを構成する、ことも好適である。
【００２３】
また、ファイバ増幅器は、コントローラと、可変光減衰器の出力を検出する第２のフォトダイオードとをさらに備え、第２のフォトダイオード、コントローラ、及び可変光減衰器は、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整する帰還ループを構成する、ことも好適である。
【００２４】
さらに、ファイバ増幅器は、コントローラと、可変光減衰器を介してＡＳＥフィルタの出力を検出する第３のフォトダイオードとをさらに備え、第３のフォトダイオード、コントローラ、及びＡＳＥフィルタは、ＡＳＥフィルタの通過波長域を波長可変光源の光の既定の波長にチューニングする帰還ループを構成し、第３のフォトダイオード、コントローラ、及び可変光減衰器は、ファイバ増幅器の出力パワーを既定のパワーに調整する他の帰還ループを構成する、ことも好適である。
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一側面にかかる光トランシーバの実施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。
【００２６】
図１は、光トランシーバの外観を示している。この光トランシーバ１は、光通信の分野で広く使用される光トランシーバの電気的／光学的使用および物理的寸法を定義するマルチソースアグリーメント（ＭＳＡ：Multi-source  Agreement）の１つであるＣＦＰ２（Centum  Form  Factor  Pluggable  2）の規格に従っている。光トランシーバ１は、その寸法がＣＦＰ２規格に従ったハウジング１０を有し、ハウジング１０は、長さが91.5mm、幅が41.5mm、高さが12.4mmの寸法を有する。図１に示すように、本実施形態のハウジング１０は、天板ハウジング１２又は天板カバーと、枠１４と、底板ハウジング１６又は底板カバーによって構成されている。天板ハウジング１２と底板ハウジング１６とで枠１４を挟み込むことにより、それらの中に光学部品および電気部品を取り囲む内部空間を形成する。枠１４の前側壁部１４ａには、ＬＣ（Lucent  Connector）レセプタクル型の光レセプタクル１８を備える。光レセプタクル１８は、２つの光ポートを備え、１つは光送信用であり、他は光受信用である。従って、光トランシーバ１は、全二重光通信において動作可能となる。さらに、上述したように、光トランシーバ１は、光トランシーバ１に入力される光信号が多重度４、つまり、位相での多重度が２で偏波での多重度が２である、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual  Polarization  Quadrature  Phase  Shift  Keying）アルゴリズムを用いた変調方式において動作可能となる。
【００２７】
前側壁部１４ａの両側のそれぞれには、ベイル１８ａとベイル１８ａの回転とともに前後にスライドするスライダー１８ｂとを含む機構が備えられる。その結果、光トランシーバ１は、ホスト装置との接続を着脱可能とされる。図１には明確に示されていないが、光トランシーバ１はそれらの後側端部に電気プラグを備える。電気プラグは、ホスト装置に備えられる電気コネクタと結合可能とされ、これによりホスト装置との電気的接続が確立される。本明細書では、「前」及び／又は「前方」という用語は、光レセプタクル１８が設けられる方向を意味するものとする。他方、「後」及び／又は「後方」という用語は、電気プラグが設けられる方向であって、反対側の方向を意味するものとする。ただし、これらの表記は本発明の範囲に影響を与えるものではない。
【００２８】
図２（ａ）は、図１の光トランシーバの光結合系（光信号系）を模式的に示している。光トランシーバ１は、図１のハウジング１０によって形成される内部空間内に、波長可変光源２０、光変調器４０、光受信器５０、及びファイバ増幅器６０を備える。波長可変光源２０は、連続（ＣＷ：Continuous  Wave）光をローカル光として出力する波長可変ダイオード（t-LD）であってよい。ローカル光は、偏波保持スプリッタ（ＰＭＳ：Polarization  Maintaining  Splitter）によって２つのビームに分割され、１つは光変調器４０に向けて変調されるＣＷ光として提供され、他方は光トランシーバ１に入力される光信号と干渉されるローカル光として光受信器５０に提供される。ＰＭＳ３０は、第１の偏波保持コネクタ（ＰＭＣ：Polarization  Maintaining  Connector）７０ａを間に挟む偏波保持ファイバ（ＰＭＦ：Polarization  Maintaining  Fiber）２０ａ，３０ａによってｔ−ＬＤ２０と光結合される。ＰＭＳ３０は、第２のＰＭＣ７０ｂを間に挟むＰＭＦ３０ｂ，４０ａによって光変調器４０と光結合され、第３のＰＭＣ７０ｃを間に挟むＰＭＦ３０ｃ，５０ａによって光受信器５０と光結合される。その結果、ｔ−ＬＤ２０から出力された光信号の偏波は光変調器４０及び光受信器５０に向けて維持されうる。
【００２９】
光受信器５０は、第３のＰＭＣ７０ｃを間に挟むＰＭＦ３０ｃ，５０ａによってＰＭＳ３０と光結合される。光受信器５０は、位相および偏波に依存して抽出可能な複数の光信号を含む入力光信号を、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を介して光トランシーバ１の入力ポートＩＮから受信する。
【００３０】
光変調器４０は、２つのＰＭＣ７０ｂ，７０ｄの間に配置される。ＰＭＣ７０ｂは、ＰＭＦ４０ａを介して光変調器４０と結合され、ＰＭＣ７０ｄは、ＳＭＦ４０ｂによって光
変調器４０と結合される。図２（ａ）において、太線はＳＭＦを示し、細線はＰＭＦを示す。光変調器４０の出力はＳＭＦ６０ｂを介して取り出されるので、コネクタ７０ｄはＰＭＣ型である必要はない。しかしながら、本実施形態の光トランシーバ１は、単純化のために、ＳＭＦ４０ｂ，６０ａを結合するのにＰＭＣ７０ｄを用いる。光変調器４０の出力は、上述したように、ＳＭＦ６０ａを経由してファイバ増幅器６０に与えられる。
【００３１】
図２（ｂ）は、光トランシーバ１のファイバ増幅器６０の機能ブロック図を模式的に示している。ファイバ増幅器６０は、ＳＭＦ４０ｂ，６０ａ、及び光変調器４０への戻り光を防止するための光アイソレータ６３Ａを経由して光変調器４０から光信号を受ける。光変調器４０から出力された光信号は励起光源６２によって生成された起光ビームと波長選択光カプラ（ＷＳＣ：Wavelength  Selective  Coupler）６３を経由して合成される。励起ビームと合成された光信号は、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ：Erbium-doped  Fiber）６１に入力されてそれによって光学的に増幅される。増幅された光信号は、利得透過フィルタ（ＧＦＦ：Gain  Flattening  Filter）６４に与えられる。ファイバ増幅器６０は、さらに、ＥＤＦ６１の出力側に設けられ、増幅した光信号がＥＤＦ６１にとって光ノイズとなる戻り光としてＥＤＦ６１に向けて戻ることを防止する他の光アイソレータ６３Ｂが設けられてもよい。ＥＤＦ６１は光信号の波長に大きく依存する光利得を有するので、ＧＦＦ６４はＥＤＦ６１の利得スペクトルを平坦化する（換言すると、異なる波長を持つ個々の光信号のパワーを所定の値に等化する）。増幅および平坦化（等化）された光信号は可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable  Optical  Attenuator）６５に与えられる。ＶＯＡ６５は、適切なパワーレベルまで増幅された光信号を可変減衰量によって減衰する。光タップを有するモニタ用フォトダイオード（ｍＰＤ）６６は、ＶＯＡ６５の出力側に設けられる。ｍＰＤ６６は、ＶＯＡ６５から出力された光ビームのパワーを検出し、そのパワーをＭＳＡの規格によって定められた目標レベルに保持するために使用される。このようにして増幅され、平坦化（等化）され、目標レベルに可変減衰された光信号は、ＳＭＦ６０ｂを介して出力ポートＯＵＴから出力される。出力においてファイバ増幅器６０を伴う光トランシーバ１においては、光信号の増幅された出力パワーは、ｍＰＤ６６と、コントローラ１００と、ＶＯＡ６５又は励起光源６２とを含む帰還ループによって維持することができ、この帰還ループは、しばしばＡＰＣ（Automatic  Power  Control）制御と呼ばれる。また、励起光源６２は励起光源６２から出力される光パワーを検出する他のｍＰＤ６２ａを伴う。すなわち、ｍＰＤ６２ａ、コントローラ１００、及び励起光源６２を含む他のＡＰＣループが、励起光源６２の光パワーを既定パワーに維持する。
【００３２】
図１及び図２に示される光トランシーバ１の典型的応用例は、光トランシーバが光信号を受信し、受信した光信号と同じ波長を有する他の光信号を出力するコヒーレント光システムである。受信する光信号及び送信する光信号は、２以上の位相、２以上の信号振幅、及び２以上の偏波を多重化する１つの特定の波長を有することができる。しかしながら、前者の２つの手法、つまり、位相多重、及び振幅多重は、電気回路の動作速度のために現在は多重度が２に制限されている。最近の高性能の高周波回路でさえ光の速度あるいは光の周波数に追随することはできない。従って、伝送信号の多重度を高める他の代替手法が提案されてきている。すなわち、それぞれが互いに異なる特定波長の光信号を生成する光トランシーバが、それぞれの光出力が例えば光カプラによって受動的に結合される。受動的に結合された光信号は、波長多重信号として１つのファイバ上を伝送される。このようなシステムに実装される光トランシーバは、ＷＤＭ信号を受信し、ＷＤＭ信号を個々の波長の光信号に分離することなく、光トランシーバが送信している送信信号の波長にマッチする波長を有する複数の光信号のうちの１つに含まれるデータを抽出および復元する。コヒーレントシステムに応用可能な光トランシーバはしばしば光ハイブリッドと呼ばれる光位相比較器を備えるので、光トランシーバ１のｔ−ＬＤ２０が出力している波長とマッチする波長を有する光信号に含まれるデータを復元する。
【００３３】
このようなコヒーレントＷＤＭシステムに応用されるファイバ増幅器を備える光トランシーバは、伝送波長のみでなくＷＤＭシステムで定められる全体の波長のノイズを低減することが必要である。図３は、コヒーレントＷＤＭシステムでノイズ低減がキーファクタとなる理由を説明するための図である。
【００３４】
上述したように、光トランシーバの出力段に設けられたファイバ増幅器６０は、それらの光出力を、ｍＰＤ６６と、コントローラ１００と、励起光源６２又はＶＯＡ６５とによって構成されるＡＰＣループを用いて既定パワーに維持する。しかしながら、ＥＤＦによる信号増幅は、不可避的にいわゆるＡＳＥ（Amplified  Stimulated  Emission）を伴う。図３は、光トランシーバ１におけるファイバ増幅器６０の様々な出力スペクトルを示している。図３においては、１５２０ｎｍから１５７５ｎｍまでの波長範囲における−６０ｄＢ付近のフロアノイズまたはテラスノイズがＡＳＥと呼ばれる。さらに、ＡＳＥの大きさは波長に依存する。具体的には、ＥＤＦ６１は、波長依存性の光利得を有する。すなわち、ＥＤＦ６１の利得は長波長側で減少する。従って、ファイバ増幅器６０が既定振幅の光信号を受信するときでさえ、ＥＤＦ６１は、入力光信号の波長に依存した励起パワーを供給されることが必要である。特に、入力光信号が比較的長い波長（例えば、１５６０〜１５７５ｎｍ）であるときは、光出力パワーを既定値に維持するために、励起パワーが大きくなり、特にＡＳＥは増加する。その際に、ＥＤＦ６１の利得特性のために、より短い波長におけるＡＳＥがより長い波長におけるＡＳＥに比較して大きくなる。
【００３５】
本実施形態のように１つの光トランシーバから出力される光信号が、コヒーレントＷＤＭシステムを実現するために、他の光トランシーバからの出力と波長多重される場合、それぞれのＡＳＥは互いに重畳されることが避けられない。特に、図３に示す出力信号の波長で出力信号をそれぞれ生成し、それぞれが本実施形態のように−６０ｄＢ付近のＡＳＥを伴うファイバ増幅器を備える４つの光トランシーバを実装するシステムの場合、それらの４つの光信号が受動的に重畳された後のＡＳＥはトータルで−５４ｄＢまで増加し、波長に依存した振幅を有する。図３に示すようにＡＳＥは短波長において大きくなるとき、トータルのＡＳＥはさらに大きくなり、他のチャネル（波長）の光信号のＳＮ比を劣化させる。
【００３６】
受動的に重畳された光信号を受信する光トランシーバは、ＳＮ比が劣化した入力光信号から１つの光信号を抽出する必要があり、復元の精度が低下するだけでなく、時折復元自体が不可能となる。その結果、出力段にファイバ増幅器を実装する本実施形態のような光トランシーバではＡＳＥを減少させることが不可欠である。しかしながら、光トランシーバ１の出力光信号の波長は選択的であり、つまり、入力光信号の波長に依存するものであり、単純なバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-passing  Filter）を出力側に伴うＥＤＦ６１の構成では上述した課題は解決できない。図３に点線で示したように通過波長域が可変である、すなわち、選択可能な任意の通過波長域を有するＢＰＦが必要となる。ＢＰＦの中心波長は、図４に示すように、図中の矢印の方向にスキャンさせて出力光信号のピーク波長に合致させることが必要である。
（第１実施形態）
【００３７】
図５は、コヒーレントＷＤＭシステムに適用可能な光トランシーバに実装されるファイバ増幅器６０Ａの機能ブロック図を示す。図５に示すファイバ増幅器６０Ａは、ＧＦＦ６４の出力側に設けられたＡＳＥフィルタ６９で示される波長可変フィルタと、ＡＳＥフィルタ６９の出力を検出する第１のｍＰＤ６６Ｂとを備える。第１のｍＰＤ６６Ｂ、コントローラ１００、及びＡＳＥフィルタ６９は、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域を光信号のピーク波長に合致させる帰還ループを構成する。すなわち、ＡＳＥフィルタ６９の出力パワーを第１のｍＰＤ６６Ｂによって検出するときに、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域をスキャンし、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域を第１のｍＰＤ６６Ｂの出力が最大になる波長に決定することができる。これは、例えば、ＡＳＥフィルタ６９が、図４に示すように、ある波長（中心波長）で光の透過率が最大となるような特性を持つ場合に、光信号のピーク波長にＡＳＥフィルタの中心波長を一致させるように行われても良い。第２のｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及びＶＯＡ６８によって構成される他の帰還ループは、ファイバ増幅器６０Ａから出力される光信号の出力パワーを目標パワーに維持する。また、ＰＤ６２ａ、コントローラ１００、及び励起光源６２によって構成される第３の帰還ループは、ＥＤＦ６１の励起パワーを維持する。しかしながら、励起光源６２の出力パワーは第１及び第２のｍＰＤ６６Ｂ，６６Ａの出力を基に制御可能であるため、第３の帰還ループは取り除かれてもよい。図５のファイバ増幅器６０Ａにおいては、ＡＳＥフィルタ６９はＥＤＦ６１の出力に設けられているので、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域外に波長を有するＡＳＥに起因するノイズが効率的に除去される。
【００３８】
狭通過帯域を有する様々なタイプのＡＳＥフィルタ６９、すなわち、波長可変フィルタがこの分野で知られている。例えば、それぞれの長さが互いに異なる導波路アームを有するマッハツェンダ（ＭＺ：Mach-Zehnder）干渉計が、可変フィルタの機能を持つ。導波路アームの１つに供給されるバイアスを調整することにより、その通過域をチューニングすることができる。導波路アームの長さは異なっているので、通過波長域外の波長の光信号はＭＺ干渉計の出力において消失する。また、回折格子が、狭通過域を有する波長可変フィルタの例として知られている。回折格子への光信号の入射角を調整することにより、その通過域を変更できる。回折格子の出力側に適切に設けられた物理マスク等により、２次または高次回折によって生じる光信号を効果的に低減できる。さらに、波長可変フィルタの他の例として、エタロンフィルタが知られている。エタロンフィルタは、本質的に、最大の透過率が温度に依存して変化する周期的な透過スペクトルを持つ。従って、温度を調節することにより、最大の透過率をｔ−ＬＤ２０のピーク波長に合致させることができる。
【００３９】
図６は、初期化ルーチンにおいてＡＳＥフィルタ６９及びＶＯＡ６８を制御する手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、ある波長を有する光信号がファイバ増幅器６０Ａに提供される。その光信号は光トランシーバのｔ−ＬＤ２０から出力される。次に、ステップＳ１２において、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域が走査初期値に設定される。後述するように、中心波長が後続のステップで走査されるため、走査初期値は、コヒーレントＷＤＭシステムで使用される波長範囲における最短の波長又は最長の波長に設定されることが好適である。従って、最短の波長又は最長の波長を走査初期値とすることでこの走査を単純化できる。その後、ステップＳ１３では、励起光源６２の励起パワーを、ＥＤＦ６１が実用的な光利得を示し、過剰なＡＳＥノイズを生じないように選択された任意の既定パワーに設定する。そして、ステップＳ１４〜Ｓ１６において、ＡＳＥフィルタ６９の出力パワーを検出しながら、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の走査が開始される。この走査は、検出されたパワーが減少し始めるまで繰り返される。ステップＳ１６で検出されたパワーが減少すると、ステップＳ１７において、ＡＳＥフィルタ６９の通過波長域が、直前の１サイクル前に設定された波長に決定されうる。なお、ステップＳ１４の走査における波長のステップ幅は、少なくとも設定する通過波長域の精度や設定に要する時間に応じて決めても良い。
【００４０】
次に、ファイバ増幅器６０Ａの出力パワーが目標パワーに調整される。ステップＳ１７でＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が設定された後、ｍＰＤ６６Ａによって検出された出力パワーが目標パワーと比較される（ステップＳ１８）。検出されたパワーが目標パワーより小さいときは（ステップＳ１８；Ｎｏ）、コントローラ１００がファイバ増幅器６０Ａの出力パワーが目標パワーになるようにＶＯＡ６８の減衰量を調整する（ステップＳ１９）。ＶＯＡ６８の減衰量がゼロに設定されても出力パワーが目標パワーより小さいときは、コントローラ１００は、励起パワーをある量だけ増加させてからステップＳ１４からの初期化ルーチンを再開させる。これは、励起パワーの変更はＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域に影響を与えるため、可変の通過波長域の走査をいったん決定された波長から再開するためである。なお、ステップＳ１９のＶＯＡの調整における減衰量のステップ幅は、設定する目標パワーの精度や設定に要する時間に応じて決めても良い。
【００４１】
図７は、ファイバ増幅器６０Ａの定常状態の間、ファイバ増幅器６０Ａの出力パワーをＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域とともに制御する手順を示すフローチャートである。まず、ファイバ増幅器６０Ａが、ステップＳ２１でｍＰＤ６６Ａによって出力パワーを検出する。出力パワーが目標パワーから逸脱しているとき、ステップＳ２２，Ｓ２３において、コントローラ１００が、検出されたパワーと目標値との差から、その差と減衰量とを関連付けるルックアップテーブルを参照することによって導出される新しい減衰量をＶＯＡ６８に設定する。続いて、コントローラ１００は、制御モードが中心波長を調整するモードである場合に（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域を調整する。コントローラ１００の動作が、出力パワーを調整するモードにあるときは（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ステップＳ２１での出力パワーの検出からステップ２３での新しい減衰量の設定が繰り返される。
【００４２】
中心波長を調整するモードにおいては、コントローラ１００は、ステップＳ２５において、現在設定された中心波長のＡＳＥフィルタ６９の出力パワーｐ１を一時的に取得し、ステップＳ２６において、中心波長をステップ幅δｗだけ変更してから、ステップＳ２７において、再びＡＳＥフィルタ６９の出力パワーｐ２を検出する。その後、ステップＳ２８において、前者の出力パワーｐ１が後者の出力パワーｐ２と比較され、後者の出力パワーｐ２が前者の出力パワーｐ１を超えたとき（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、すなわち、ＡＳＥフィルタ６９の現在の可変の通過波長域が光信号のピーク波長により近くなったとき、制御はスタートに戻される。他方、後者の出力パワーｐ２が前者の出力パワーｐ１より小さくなったとき（ステップＳ２８；Ｎｏ）、すなわち、ＡＳＥフィルタ６９の現在の可変の通過波長域が光信号のピーク波長から逸脱するようになったとき、コントローラ１００は、ステップＳ２９において中心波長を−２δｗだけ変更（シフト）する。すなわち、コントローラ１００は、以前の方向とは反対方向にδｗだけ中心波長を戻した後、制御はステップＳ２１から再開される。このように、図７に示された手順は、中心波長を光信号のピーク波長に一致させるとともに出力パワーを目標パワーに一致させる。ここで述べた手順では、中心波長の調整と出力パワーの修正との２つのモードが繰り返される。すなわち、コントローラ１００は、出力パワーを修正するためのモードのみを安定して継続して繰り返し、間欠的に中心波長を調整するためのモードを実行する。
【００４３】
出力パワーの制御と中心波長の調整とを連続的に実行するのは、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域又はｍＰＤ６６Ｂの出力が最大となる波長が、いったん設定された波長から温度等の変化に依存して逸脱するためである。従って、ＡＳＥフィルタ６９の状態がその可変の通過波長域が光信号のピーク波長に一致しているかどうかにかかわらず、ステップＳ２６，Ｓ２９においてＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が変更された後に出力パワーの修正の処理が実行される。
【００４４】
図１０は、図６に示した手順から変更された、調整された波長においてファイバ増幅器６０Ａの出力パワーを制御する他の手順を示すフローチャートである。ＷＤＭシステムにおける光トランシーバ１の実用的用途においては、出力波長を調整するための上述した手順では、ＡＳＥフィルタ６９の調整の間には相当なパワーで光信号が出力される。すなわち、図６に示すフローチャートでは、最初に励起光源６２が起動されてから、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が調整される。このとき、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が光変調器４０からの光信号の波長に整合していないときでも、ファイバ増幅器６０Ａの出力ポートＯＵＴにおいて励起光がリークする場合がある。このような事態は、伝送波長がＡＳＥフィルタ６９の通過域に一致している他の光トランシーバにとって、光ノイズを減少させる観点から避けられるべきである。
【００４５】
図１０に示す修正されたフローチャートは、ファイバ増幅器６０ＡにおいてＡＳＥフィルタ６９のチューニングの間に光信号が出力ポートＯＵＴからリークすることが防止できるダークチューニングを実現する手順を示している。詳細には、ファイバ増幅器６０ＡがステップＳ３１で光源２０の波長、すなわち、光変調器４０から出力される光信号の波長を変更するコマンドを受信したとき、ステップＳ３２において、ファイバ増幅器６０Ａから光信号が出力されることを防止するために、最初に、励起パワーが完全にオフされるとともに、ＶＯＡ６８の減衰量も最大値に設定される。そして、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が、変更された波長に対応する初期値、又は、コヒーレントＷＤＭシステムで使用される最短あるいは最長の波長に設定される（ステップＳ３３）。その後、励起パワーが、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域のチューニングが可能な最大パワーに設定される（ステップＳ３４）。ＶＯＡ６８は最大の減衰量に設定されているので、たとえＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が光源２０の波長に一致したとしても、励起光がファイバ増幅器６０Ａから出力されることはない。
【００４６】
その後、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の走査が、ｍＰＤ６６ＢによってＡＳＥフィルタ６９の出力を検出することにより開始される。検出されたパワーが規定範囲から外れているときは、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の走査が継続される。他方、検出されたｍＰＤ６６Ｂのパワーが規定範囲に収まっているときは、ステップＳ３５，Ｓ３６におけるＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の粗調整が終了され、手順は次のステップＳ３７に続く。
【００４７】
ステップＳ３７では、励起パワーが粗調整時に設定された励起パワーよりも常に大きい既定のパワーに設定される。このとき、ＶＯＡ６８は最大減衰量に設定されているので、ファイバ増幅器６０Ａはまだ実質的に光信号を出力しない。次に、ステップＳ３８，Ｓ３９では、ｍＰＤ６６Ｂ、コントローラ１００、及びＡＳＥフィルタ６９によって構成される帰還ループにより、ｍＰＤ６６Ｂによって検出されたパワーが最大になるように、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の微調整が開始される。最後に、図１０に示されるように、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及びＶＯＡ６８によって構成されるＡＰＣループにより、ファイバ増幅器６０Ａの出力パワーが設定される（ステップＳ４０）。上記の微調整の詳細手順は、実質的には図７に示したフローチャートの手順と同じである。
（第２実施形態）
【００４８】
図８は、本発明の第２実施形態にかかる他のファイバ増幅器６０Ｂの機能ブロック図である。図８に示すファイバ増幅器６０Ｂでは、ファイバ増幅器６０Ａに備えられていたＶＯＡ６８が取り除かれている。その代わりに、ファイバ増幅器６０Ｂは、その出力パワーを励起光源６２の励起パワーを変化させることによって調整する。すなわち、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及び励起光源６２は、ＡＰＣループである第１の帰還ループを構成し、これにより出力パワーが目標パワーに維持される。また、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及びＡＳＥフィルタ６９は、第２の帰還ループを構成し、これによってＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が調整される。ファイバ増幅器６０ＢはＶＯＡ６８を備えていないため、ファイバ増幅器６０Ｂの小型化が可能となる。図１にファイバ増幅器を内蔵する光トランシーバの外観を示すように、光トランシーバ１では内部空間が極めて制限されている。従って、電気部品及び／または光部品の削減は極めて有利となる。図８に示すＶＯＡ６８が省略されたファイバ増幅器６０Ｂは、光トランシーバの内部に配置される。
【００４９】
ＶＯＡ６８は、ファイバ増幅器６０Ｂから取り除かれているため、図６および図７に示す手順に対して修正された手順によって出力パワーの修正が行われる。図９の（ａ）及び（ｂ）には、励起光源６２を制御する手順の部分を示す。図９（ａ）に示す初期化ルーチンにおいては、ステップＳ１２，Ｓ１３において、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域を決定するために励起パワーが規定値にいったん設定される。ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域が光信号のピーク波長に合わされた後に、励起光源６２に設定された励起パワーがファイバ増幅器６０Ｂの出力パワーが目標パワーになるように調整される。すなわち、ステップＳ１８において、ファイバ増幅器６０Ｂの現在の出力パワーが目標パワーと比較され、ステップ１９ａにおいて、コントローラ１００が、現在の出力パワーが目標パワーと異なっている場合は、次回に励起光源６２に与えられる変更後の励起パワーを計算する。そして、コントローラ１００は、修正した励起パワーを励起光源６２に設定してから、２つのパワーを再度比較すべくステップＳ１８の処理を再度実行する。２つのパワーが実質的に等しくなるまで、ステップＳ１８からステップＳ１９ｂまでの処理が繰り返される。
【００５０】
他方、ファイバ増幅器６０Ｂの通常動作では、コントローラ１００は、まず、ステップＳ２１において、ｍＰＤ６６Ａによって現在の出力パワーを検出する。それから、コントローラ１００は、ステップ２２ａにおいて、検出された出力パワーと目標パワーとの差分から、励起光源６２に対して次回与えられる修正後の励起パワーを計算する。このとき、コントローラは、２つのパワーの差分と励起パワーとを互いに関連付けるテーブルを参照することにより、励起光源６２における修正後の励起パワーを設定することができる。他の通常動作の手順は図７に示された手順と同じである。このように、図８に示す構成は、ＶＯＡ６８が削減されていても、図５に示す構成において実現されている機能と同じ機能を実現できる。
【００５１】
さらに、図８の構成は、励起光源６２の出力を検出するＰＤ６２ａを削減することができる。ファイバ増幅器６０Ｂの励起光源６２は、ＰＤ６２ａではなくファイバ増幅器６０Ｂの出力を基に制御される。従って、ファイバ増幅器６０ＢはＰＤ６２ａを削減できる。ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の調整を含むためにｍＰＤ６６Ａを介した制御が時間を要する場合には、ＰＤ６２ａは励起光源６２のための局所的ＡＰＣループを実現するためには効果的となる。
（第２実施形態の変形例）
【００５２】
図１１は、第２実施形態のファイバ増幅器６０Ｂの変形例にかかるファイバ増幅器６０Ｃの構成を概念的に示す。図１１に示すファイバ増幅器６０Ｃは、チューニングを可能にするためＡＳＥフィルタの出力側にＶＯＡ６８を備えている。図１１に示すファイバ増幅器６０Ｃのチューニングは、本実施形態のファイバ増幅器６０ＣはＡＳＥフィルタ６９から直接出力される光出力を検出するｍＰＤ６６Ｂが省かれているため、図５に示すファイバ増幅器６０Ａにおいて実行されるチューニングに比較して複雑となる。上述したように、ＡＳＥフィルタ６９の中心波長のチューニングは、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及びＡＳＥフィルタ６９によって構成される帰還ループによって実行されうる。
【００５３】
従って、光トランシーバ１が光源２０の波長を変更するときのファイバ増幅器６０Ｃのチューニングは、チューニング動作の間に励起光源を最小のパワーに設定することによって実行される。図１０に示すフローチャートを参照して、粗調整時の励起パワーは、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の調整が可能な最小パワーに設定される。すなわち、最小の励起パワーは、中心波長の調整を可能にするだけの最小パワーである。しかしながら、第１実施形態のファイバ増幅器６０Ａは、ＶＯＡ６８及びＡＳＥフィルタ６９を備え、このＶＯＡ６８は効果的かつ十分にＡＳＥフィルタ６９の出力を減衰するため、微調整の間に励起パワーを最小値より大きい規定パワーに増加させる。
【００５４】
本実施形態のファイバ増幅器６０Ｃは、ｍＰＤ６６Ｂを備えないため、微調整の間も励起パワーを最小値に維持する。微調整の後、ファイバ増幅器６０Ｃの出力パワーは、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及び励起光源６２によって構成されるＡＰＣループにより制御される。ＡＰＣ制御はＥＤＦ６１から出力された光信号の中心波長を変化させることがあるため、中心波長の微調整は、ＡＰＣ制御の後に実行されることが好ましい。
【００５５】
ファイバ増幅器６０Ｃにおける中心波長の調整の手順についてさらに説明する。まず、励起光源がオフされるとともに、ＶＯＡ６８が最大減衰量に設定されてから、ＡＳＥフィルタ６９が規定の条件で駆動される。例えば、ＡＳＥフィルタ６９がヒータを備えるエタロンフィルタ型である場合は、ＡＳＥフィルタ６９には、ファイバ増幅器６０Ｃから出力される波長に対応する既定の電力が供給される。ＡＳＥフィルタ６９の初期化とともに、ｔ−ＬＤ２０がこの波長で出力するように設定される。
【００５６】
ｔ−ＬＤ２０から出力される光の波長（ピーク波長）が安定化し、ＡＳＥフィルタ６９もｔ−ＬＤ２０からの光を通過させるように動作が安定化した後、励起光源６２が規定のバイアスを供給することにより起動される。この規定のバイアスは、ＶＯＡ６８の減衰量が２０ｄＢにおけるファイバ増幅器６０Ｃの出力パワー＋５ｄＢｍを基に決定できる。ここで、減衰量（ｄＢ）は０以上の値であり、値が大きくなるほど光信号の減衰は大きくなる。すなわち、例えば、２０ｄＢの減衰量をもつ光減衰器は、０ｄＢｍのパワーの入力光から−２０ｄＢｍのパワーの出力光を生じさせる。ＶＯＡ６８、ｍＰＤ６６Ａ、及びコントローラ１００によって構成される帰還ループのループ利得を最大にして、ＡＳＥフィルタの通過域が、通過域を走査しながらファイバ増幅器６０Ｃの出力をｍＰＤ６６Ａで検出することにより微調整される。ＡＳＥフィルタ６９の通過域がｔ−ＬＤ２０の照射波長に対応する波長に微調整された後、帰還ループの閉ループ利得が小さくされて通常利得に設定される。さらに、ＶＯＡ６８、ｍＰＤ６６Ａ、及びコントローラ１００によって構成される閉ループにより、ファイバ増幅器６０Ｃの出力パワーが規定値に調整されうる。このようにして、ファイバ増幅器６０Ｃの光出力が、波長及びパワーの両方において調整される。
【００５７】
図１３には、ファイバ増幅器６０Ｃの初期化（または起動）時におけるファイバ増幅器６０Ｃの光出力を右側の軸を規準にして示し、ファイバ増幅器６０Ｃの初期化時におけるｍＰＤ６６Ａの出力の時間変化を左側の軸を規準にして示している。ＡＳＥフィルタ６９の粗調整の間には、ＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域の設定のための最大の閉ループ利得のもとで、ＶＯＡ６８の出力パワーは−２０ｄＢｍあたりに維持されている。粗調整の後に、ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及びＶＯＡ６８によって構成されるＡＰＣループの閉ループ利得が通常利得に設定されて、ＡＰＣループの開始時にディップが観察される。最後に、通常の閉ループ利得のもとで、ファイバ増幅器６０Ｃの出力パワーが図１３に示す実施形態では０ｄＢｍである規定値に調整される。
（第３実施形態）
【００５８】
図１２は、本発明の第３実施形態にかかるファイバ増幅器６０Ｄの構成を模式的に示している。本実施形態のファイバ増幅器６０Ｄは、上述した実施形態に比較して、ｍＰＤ６６ＢがＡＳＥフィルタ６９の出力側に設けられ、その出力側あるいはＶＯＡ６８の出力に設けられたｍＰＤ６６Ａが省かれている。本実施形態のファイバ増幅器６０Ｄでは、ｍＰＤ６６Ｂを備えているので、図１０のフローチャートに示されたＡＳＥフィルタ６９の可変の通過波長域のダークチューニングが実行可能とされるが、ファイバ増幅器６０Ｄはその出力にｍＰＤを備えないので、ファイバ増幅器６０Ｄの出力パワーを目標パワーに設定するＡＰＣループが困難となる。
【００５９】
ファイバ増幅器６０Ｄは、ｍＰＤを用いたＡＰＣループの代わりに、出力パワーを調整するためのフィードフォワード制御を実行する。すなわち、ＡＳＥフィルタ６９の出力に設けられたｍＰＤ６６ＢがＡＳＥフィルタ６９の出力パワーを検出でき、この出力パワーはＶＯＡ６８の入力光パワーとなっている。従って、検出したＡＳＥフィルタ６９の出力パワー、すなわち、ＶＯＡ６８の入力パワーを目標パワーと比較することにより、コントローラ１００は、ＶＯＡ６８の減衰量を設定することができる。このとき、コントローラ１００等に記憶された、ＶＯＡ６８の入力と出力との差分とＶＯＡ６８に設定される減衰量とを関連付けるテーブルを参照することにより、減衰量を設定できる。このようにして、ファイバ増幅器６０Ｄは、その出力パワーを目標パワーに維持することができる。
【００６０】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００６１】
例えば、図８に示したファイバ増幅器６０Ｂは、ＥＤＦ６１とＧＦＦ６４との間、ＧＦＦ６４とＡＳＥフィルタ６９との間、及びｍＰＤ６６Ａの出力側に、ＧＦＦ６４及びＡＳＥフィルタ６９に加えて減衰器がさらに設けられてもよい。ファイバ増幅器６０Ｂから出力される光信号のＯＳＮＲ（Optical  Signal  to  Noise  Ratio）を高めるため、励起光源６２には、相対的に大きな電流が供給されることが望ましい。ＥＤＦでは、励起電流が増加すればＯＳＮＲが増加することが知られている。このような場合、光変調器４０から出力される入力光信号が十分な強度を有するときは、ＥＤＦ６１の出力、ＧＦＦ６４の出力、及びＡＳＥフィルタ６９の出力が時折許容範囲を超えることがある。固定減衰量を有する減衰器は、それぞれの段階における光パワーを十分に減少させることができる。ｍＰＤ６６Ａ、コントローラ１００、及び励起光源６２によって構成されるＡＰＣ制御は、ファイバ増幅器６０Ｂの出力パワーの微調整を実行することができる。
【００６２】
また、ダークチューニングにおいては、ＶＯＡ６８がまず実質的に出力が停止される条件に設定され、その後、ＡＳＥフィルタ６９の調整が、ｍＰＤの出力を基に実行される。
【符号の説明】
【００６３】
１…光トランシーバ、２０…波長可変光源、４０…光変調器、５０…光受信器、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ…ファイバ増幅器、６１…エルビウムドープファイバ、６２…励起光源、６８…可変光減衰器、６９…ＡＳＥフィルタ、１００…コントローラ。
【図１】
2017130933.tif 000003
【図２】
2017130933.tif 000004
【図３】
2017130933.tif 000005
【図４】
2017130933.tif 000006
【図５】
2017130933.tif 000007
【図６】
2017130933.tif 000008
【図７】
2017130933.tif 000009
【図８】
2017130933.tif 000010
【図９】
2017130933.tif 000011
【図１０】
2017130933.tif 000012
【図１１】
2017130933.tif 000013
【図１２】
2017130933.tif 000014
【図１３】
2017130933.tif 000015