(57)【要約】【課題】コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる光パワー制御回路を得る。【解決手段】制御デバイス１１は、制御電圧Ｖａ〜Ｖｄ（制御パラメータ）に応じて光信号の光パワーを制御する。光電気変換回路１２は、制御デバイス１１の光出力信号を電気信号に変換する。ログ特性を持つ増幅器１３は、光電気変換回路１２の出力信号を増幅する。偏微分回路１４ａ〜１４ｄは、増幅器１３の出力信号を制御電圧Ｖａ〜Ｖｄでそれぞれ偏微分する。パラメータ生成回路１５ａ〜１５ｄは、偏微分回路１４ａ〜１４ｄの出力信号をそれぞれ演算処理して制御電圧Ｖａ〜Ｖｄをそれぞれ生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの制御パラメータに応じて光信号の光パワーを制御する制御デバイスと、
前記制御デバイスの光出力信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、
前記光電気変換回路の出力信号を増幅するログ特性を持つ増幅器と、
前記増幅器の出力信号を前記少なくとも１つの制御パラメータでそれぞれ偏微分する少なくとも１つの偏微分回路と、
前記少なくとも１つの偏微分回路の出力信号をそれぞれ演算処理して前記少なくとも１つの制御パラメータをそれぞれ生成する少なくとも１つのパラメータ生成回路とを備えることを特徴とする光パワー制御回路。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパラメータ生成回路は、前記少なくとも１つの偏微分回路の出力信号がそれぞれ０に近付くように、前記少なくとも１つの制御パラメータをそれぞれ増減させることを特徴とする請求項１に記載の光パワー制御回路。
【請求項３】
前記少なくとも１つのパラメータ生成回路は、前記少なくとも１つの偏微分回路の出力信号をそれぞれ比例、積分又は微分処理するＰＩＤ制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光パワー制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力信号の光パワーが最大値となるように制御する光パワー制御回路に関し、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる光パワー制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光出力信号の光パワーが最大値となるように制御する光パワー制御回路が用いられている。しかし、光入力信号の光パワーに変動がある場合、光出力信号の光パワーも影響を受けるため、正しく最大値を検出できない。そこで、第１の従来技術では、光入力信号の光パワーをモニタし、光出力信号の光パワーを光入力信号の光パワーで正規化した数値が最大値をとるように制御を行っていた。また、第２の従来技術では、小振幅変調信号を重畳して、その位相検出により制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２６４２４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、第１の従来技術では、光入力信号の光パワーをモニタするために、光分岐と光電気変換を行う素子が更に必要となる。また、第２の従来技術では、変調信号を復調するアナログ回路が更に必要となる。このように、高価な光部品の追加が必要であり、コストが増加するという問題があった。また、光信号にノイズが混入するという問題があった。また、光パワーを制御する制御パラメータが複数ある場合、制御パラメータを一つずつ変化させてピークサーチする必要があり、制御時間が制御パラメータの数だけ増加していた。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる光パワー制御回路を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光パワー制御回路は、少なくとも１つの制御パラメータに応じて光信号の光パワーを制御する制御デバイスと、制御デバイスの光出力信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、光電気変換回路の出力信号を増幅するログ特性を持つ増幅器と、増幅器の出力信号を少なくとも１つの制御パラメータでそれぞれ偏微分する少なくとも１つの偏微分回路と、少なくとも１つの偏微分回路の出力信号をそれぞれ演算処理して少なくとも１つの制御パラメータをそれぞれ生成する少なくとも１つのパラメータ生成回路とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態に係る光パワー制御回路を示すブロック図である。制御デバイス１１は、光入力信号を入力し、制御電圧Ｖａ〜Ｖｄ（制御パラメータ）に応じて光信号の光パワーを制御する。光電気変換回路１２は、制御デバイス１１の光出力信号を電気信号に変換する。
【０００９】
ログ特性を持つ増幅器１３は、光電気変換回路１２の出力信号を増幅する。偏微分回路１４ａ〜１４ｄは、増幅器１３の出力信号を制御電圧Ｖａ〜Ｖｄでそれぞれ偏微分する。パラメータ生成回路１５ａ〜１５ｄは、偏微分回路１４ａ〜１４ｄの出力信号をそれぞれ演算処理して制御電圧Ｖａ〜Ｖｄを生成し、制御デバイス１１の端子１６ａ〜１６ｄにそれぞれ入力させる。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態に係る制御デバイスを示す概略図である。制御デバイス１１はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスやＬＮ（Lithium Niobate）変調器などにより構成することができるが、ここではＭＥＭＳデバイスにより構成された場合について説明する。ＭＥＭＳミラー１７の周りに電極１８ａ〜１８ｄが配置されている。そして、光ファイバ１９から導入された光入力信号はＭＥＭＳミラー１７で反射して光ファイバ２０に入力され、光出力信号として出力される。ここで、端子１６ａ〜１６ｄから入力された制御電圧Ｖａ〜Ｖｄが電極１８ａ〜１８ｄにそれぞれ印加されると、静電力によってＭＥＭＳミラー１７の角度が変化する。これにより、光ファイバ２０への集光状態が変化するため、光出力信号の光パワーを調整することができる。
【００１１】
ここで、光入力信号は時間ｔの関数IN(t)で表される。そして、制御デバイス１１の特性は制御電圧Ｖａ〜Ｖｄの関数D(Va, Vb, Vc, Vd)で表される。従って、光出力信号は時間と制御電圧の関数OUT(t, Va, Vb, Vc, Vd)で表される。この光出力信号のそれぞれの制御パラメータは互いに関連しているため、制御デバイス１１の光出力信号は、OUT(t, Va, Vb, Vc, Vd) = OUTA(t) × OUTA(Va) × OUTA(Vb) × OUTA(Vc) × OUTA(Vd)と表される。従って、ログ特性を持つ増幅器１３の出力信号は、OUTL = log(OUTA(t)) + log(OUTA(Va)) + log(OUTA(Vb)) + log(OUTA(Vc)) + log(OUTA(Vd))となる。
【００１２】
このように、増幅器１３の出力信号はパラメータごとの関数の加算となるため、この増幅器１３の出力信号を偏微分することで、光入力信号の光パワーの変動分を除去することができる。よって、高価な光部品の追加が必要でないため、コストの増加を防ぐことができる。そして、ノイズの混入を防ぐことができる。
【００１３】
また、ＭＥＭＳデバイスのように複数の制御パラメータが存在する場合でも、ログ特性を持つ増幅器１３の出力信号をそれぞれの制御パラメータで同時に偏微分することで、それぞれの制御パラメータによる光パワーの変化分を抽出することができる。よって、制御パラメータが複数ある場合でも、制御時間の増加を防ぐことができる。
【００１４】
図３は、光出力信号の光パワーの特性を示す図である。光出力信号の光パワーは、制御電圧に対して１点の極を有する。従って、光出力信号の光パワーを偏微分したものが０になるように、制御電圧を制御すれば、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。例えば、Yを光出力信号の光パワー、Xを制御電圧として、光出力信号の光パワーの特性がY = aX2 + bX + cで表される場合を考える。Yを偏微分するとdY/dX = 2aX + bとなる。従って、dY/dX = 0となるようにXを制御すれば、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。そこで、パラメータ生成回路１５ａ〜１５ｄは、偏微分回路１４ａ〜１４ｄの出力信号がそれぞれ０に近付くように、制御電圧Ｖａ〜Ｖｄを自動的に増減させる。偏微分回路１４ａ〜１４ｄの出力信号が０になったところで制御は収束する。これにより、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。
【００１５】
また、パラメータ生成回路１５ａ〜１５ｄは、偏微分回路１４ａ〜１４ｄの出力信号をそれぞれ比例、積分又は微分処理するＰＩＤ制御を行う。ここで、ＰＩＤ制御はフィードバック制御の一種である。フィードバック制御とは、光出力信号の光パワーをモニタして、光出力信号の光パワーと所望の目標値とに差分が生じていたら、期待通りの光出力信号の光パワーになるように制御パラメータを自動的に増減させるような制御方法である。例えば、Ｐ（比例）処理の場合、目標値とモニタ値の差分をそのまま制御パラメータに加算する。ただし、Ｐ処理では目標値とモニタ値の差分がゼロにならないため、Ｉ（積分）処理と組み合わせて使う。また、高速応答性を改善するために、Ｄ（微分）処理を組み合わせることもある。一般に、制御対象にあわせて、比例、積分、微分処理のどれを選択するかを決める。
【００１６】
なお、本実施の形態では、制御パラメータの個数、偏微分回路の個数及びパラメータ生成回路の個数がそれぞれ４つの場合について説明した。しかし、これに限らず、本発明は、制御パラメータの個数、偏微分回路の個数及びパラメータ生成回路の個数がそれぞれ少なくとも１つの場合に適用することができる。
【００１７】
また、偏微分回路１４ａ〜１４ｄ及びパラメータ生成回路１５ａ〜１５ｄは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る光パワー制御回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御デバイスを示す概略図である。
【図３】光出力信号の光パワーの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１１  制御デバイス
１２  光電気変換回路
１３  増幅器
１４ａ〜１４ｄ  偏微分回路
１５ａ〜１５ｄ  パラメータ生成回路
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ  制御電圧（制御パラメータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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