特許 6927785 光増幅装置の制御方法および光増幅装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6927785

(24)【登録日】2021年8月10日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】光増幅装置の制御方法および光増幅装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/50 20060101AFI20210823BHJP

   G02F 1/01 20060101ALI20210823BHJP

   H04B 10/291 20130101ALI20210823BHJP

   H04B 10/075 20130101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/50 610

   G02F1/01 B

   H04B10/291

   H04B10/075

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-139917(P2017-139917)

(22)【出願日】2017年7月19日

(65)【公開番号】特開2019-21802(P2019-21802A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2020年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】寺西 良太

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０７２８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Trevor K. Chan and Winston I. Way，112 Gb/s PAM4 transmission over 40km SSMF using 1.3 μm gain-clamped semiconductor optical amplifier，2015 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC)，IEEE，２０１５年

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、前記光減衰器から出力される前記光信号を増幅する光半導体増幅器とを備える光増幅装置を制御する方法であって、
前記光減衰器に前記光信号を入力する第１ステップと、
前記光減衰器に入力する前記光信号の強度によらず、前記光減衰器から出力される前記光信号の強度の最大値が、前記光半導体増幅器の増幅率が略一定となる入力光強度の範囲内となるように前記光減衰器の減衰率を制御する第２ステップと、
前記光半導体増幅器の増幅率を固定値に制御する第３ステップと、を含む、光増幅装置の制御方法。

【請求項2】

前記第２ステップにおいて、前記光減衰器から出力される前記光信号の強度を検知し、その検知結果に基づいて前記光減衰器の減衰率を制御する、請求項１に記載の光増幅装置の制御方法。

【請求項3】

前記第２ステップにおいて、前記光減衰器に入力される前記光信号の強度を検知し、その検知結果に基づいて前記光減衰器の減衰率を設定する、請求項１に記載の光増幅装置の制御方法。

【請求項4】

４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、
前記光減衰器から出力される前記光信号を増幅する光半導体増幅器と、
前記光減衰器に入力する前記光信号の強度によらず、前記光減衰器から出力される前記光信号の強度の最大値が、前記光半導体増幅器の増幅率が略一定となる入力光強度の範囲内となるように前記光減衰器の減衰率を制御し、前記光半導体増幅器の増幅率を固定値に制御する制御部と、
を備える、光増幅装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光増幅装置の制御方法および光増幅装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光伝送通信を行う機器間には、半導体光アンプ（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）等の光増幅器を含む光増幅装置を設けることがある。この光増幅装置では、光送信器からの出力光を検知手段で検知し、所望の光出力が得られるように光増幅器を制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control、自動出力制御）する。ここで、光増幅器に入力される光の強度は一定ではないので、所望の利得範囲に増幅された光出力を得るために一旦光を減衰することが行われる。

【0003】

例えば特許文献１には、光送信器からの出力光を減衰する光減衰器と、減衰された光を多重化する光カプラと、多重化された光を増幅する光増幅器とを有する光増幅装置が開示されている。この特許文献１に記載される光増幅装置では、光減衰器が出力光を所定のレベルまで一旦減衰した後に、減衰された光を光増幅器が所望の利得範囲に増幅している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２２４０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１の光増幅装置では、光増幅器の前段に設けられた光減衰器の減衰率が、光増幅器から出力された光の強度の検出結果に基づいて調整されている。しかしながら、光半導体増幅器の場合、入力光強度に対する増幅率が厳密には線形ではないという問題がある。すなわち、入力光強度が小さい領域では入力光強度が変化しても増幅率は略一定であるが、入力光強度が大きい領域では入力光強度が増大するほど増幅率が低下する。このことは、通常の２値変調（ＮＲＺ）の場合にはさほど問題とはならないが、例えばＰＡＭｎといった４値以上のパルス振幅変調の場合には大きな問題となる。２値変調（ＮＲＺ）の場合には、信号の大小だけで１、０を判定できるが、４値以上のパルス振幅変調の場合には、入力信号の光強度の大小だけではなく、大小とその中間値のそれぞれの間隔で０、１、２、４・・・ｎを判定する場合には、間隔の範囲が同じである必要がある。しかしながら、パルス振幅変調の場合、光半導体増幅器には光強度が異なる複数のレベルの光信号が入力される。従って、光強度のレベルの小さい光信号と比較して、レベルの大きい光信号の増幅率が小さくなり、光強度のレベルの大きい光信号を正確に受信することが難しくなる場合がある。

【0006】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、パルス振幅変調方式の光伝送システムにおいて、レベルの大きい光信号の増幅率の低下を抑えることができる光増幅装置の制御方法および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】

【0007】

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る光増幅装置の制御方法は、４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、光減衰器から出力される光信号を増幅する光半導体増幅器とを備える光増幅装置を制御する方法であって、光減衰器に光信号を入力する第１ステップと、光減衰器に入力する光信号の強度によらず、光減衰器から出力される光信号の強度の最大値が目標値より小さくなるように光減衰器の減衰率を制御する第２ステップと、光半導体増幅器の増幅率を固定に制御する第３ステップと、を含む。

【0008】

また、一実施形態に係る光増幅装置は、４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、光減衰器から出力される光信号を増幅する光半導体増幅器と、光減衰器に入力する光信号の強度によらず、光減衰器から出力される光信号の強度の最大値が目標値より小さくなるように光減衰器の減衰率を制御し、光半導体増幅器の増幅率を固定に制御する制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明による光増幅装置の制御方法および光増幅装置によれば、パルス振幅変調方式の光伝送システムにおいて、レベルの大きい光信号の増幅率の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の１実施形態に係る光増幅装置を備える光通信システムの概略的な構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、パルス振幅変調された信号の例として、ＰＡＭ４信号のアイパターンを概略的に示す図である。

【図3】図３は、光増幅装置の構成例を概略的に示す図である。

【図4】図４は、本実施形態の光増幅装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図5】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光信号の強度変化を概念的に示す図である。

【図6】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、従来の光増幅装置における光信号の強度変化を概念的に示す図である。

【図7】図７は、光半導体増幅器の入力光強度に対するゲイン特性を示すグラフである。

【図8】図８は、光半導体増幅器からの出力波形（アイパターン）を示す図である。

【図9】図９は、第１変形例に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【図10】図１０は、第１変形例に係る光増幅装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第２変形例に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、第２変形例に係る光増幅装置の制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光増幅装置の制御方法は、４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、光減衰器から出力される光信号を増幅する光半導体増幅器とを備える光増幅装置を制御する方法であって、光減衰器に光信号を入力する第１ステップと、光減衰器に入力する光信号の強度によらず、光減衰器から出力される光信号の強度の最大値が目標値より小さくなるように光減衰器の減衰率を制御する第２ステップと、光半導体増幅器の増幅率を固定に制御する第３ステップと、を含む。

【0012】

この制御方法では、まず、第１ステップにおいて、パルス振幅変調された光信号を光減衰器に入力したのち、第２ステップにおいて、光減衰器に入力する光信号の強度によらず、光減衰器から出力される光信号の強度の最大値が、目標値より小さくなるように光減衰器の減衰率を制御する。ここで、「目標値」とは、光減衰器に入力される光信号の強度にかかわらず一定の大きさの値を意味する。光減衰器は光強度を増幅することはできないので、出力光信号の強度の最大値を入力光信号の強度にかかわらず目標値より小さくするためには、目標値を、想定される最も小さい入力光信号の強度以下とする必要がある。すなわち、この制御方法では、光半導体増幅器に入力される光信号の強度は、必然的に、光減衰器に入力される光信号強度の最小値以下の出来る限り小さな値となる。このことは、パルス振幅変調された各レベルの光信号の増幅を、光半導体増幅器の増幅率が略一定である領域において行い得ることを意味する。従って、上記の制御方法によれば、レベルの大小にかかわらず光信号の増幅率を略一定に近づけることができ、レベルの大きい光信号の増幅率の低下を抑えることができる。

【0013】

上記の光増幅装置の制御方法では、第２ステップにおいて、光減衰器から出力される光信号の強度を検知し、その検知結果に基づいて光減衰器の減衰率を制御してもよい。このような方法により、光減衰器からの出力光信号の強度の最大値を精度良く、目標値より小さくすることができる。

【0014】

上記の光増幅装置の制御方法では、第２ステップにおいて、光減衰器に入力される光信号の強度を検知し、その検知結果に基づいて光減衰器の減衰率を設定してもよい。このような方法によっても、光減衰器からの出力光信号の強度の最大値を目標値より小さくすることができる。

【0015】

一実施形態に係る光増幅装置は、４値以上の値がパルス振幅変調された光信号を入力する光減衰器と、光減衰器から出力される光信号を増幅する光半導体増幅器と、光減衰器に入力する光信号の強度によらず、光減衰器から出力される光信号の強度の最大値が目標値より小さくなるように光減衰器の減衰率を制御し、光半導体増幅器の増幅率を固定に制御する制御部と、を備える。この光増幅装置によれば、前述した光増幅装置の制御方法と同様に、レベルの大小にかかわらず光信号の増幅率を略一定に近づけることができ、レベルの大きい光信号の増幅率の低下を抑えることができる。

【0016】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光増幅装置の制御方法および光増幅装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、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。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係る光増幅装置１０Ａを備える光通信システム１の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この光通信システム１は、光送信器３と、光受信器４と、光増幅装置１０Ａとを備えている。光送信器３と光増幅装置１０Ａとは例えば８０ｋｍといった長距離の第１光ファイバ５によって互いに、光学的に結合されている。光増幅装置１０Ａと光受信器４とは第２光ファイバ６によって互いに光学的に結合されているが、この第２光ファイバ６の長さは、第１光ファイバ５の長さよりも短い。光送信器３は、例えばＰＡＭ４といった、４値以上の値がパルス振幅変調された光信号Ｓ１を出力する。光増幅装置１０Ａは、第１光ファイバ５を介してこの光信号Ｓ１を受ける。光増幅装置１０Ａは、長距離を伝搬して減衰した光信号Ｓ１を増幅し、増幅後の光信号Ｓ２を出力する。光受信器４は、第２光ファイバ６を介して増幅後の光信号Ｓ２を受ける。

【0018】

光送信器３は、光源７と、光変調器８と、ドライバＩＣ９ａと、ギアボックスＩＣ９ｂとを有する。光源７は、例えば半導体レーザ素子であり、所定波長のレーザ光を連続波として出力する。光変調器８は、例えば半導体光変調器であり、光源７の光出射端と光学的に結合されている。光変調器８は、ドライバＩＣ９ａから提供されるパルス振幅変調された電気的な変調信号（半導体光変調器の場合、変調電圧）に応じて、光源７から出力されたレーザ光を変調する。光変調器８から出力された変調後のレーザ光は、パルス振幅変調された光信号Ｓ１として第１光ファイバ５に入力される。

【0019】

図２は、パルス振幅変調された信号の例として、ＰＡＭ４信号のアイパターンを概略的に示す図である。ＰＡＭ４信号は、４つの信号シンボルによって構成される。すなわち、図中のレベル０とレベル１との間において変化する信号シンボルＳ（０−１）、レベル１とレベル２との間において変化する信号シンボルＳ（１−２）、レベル２とレベル３との間において変化する信号シンボルＳ（２−３）、及び、レベル０とレベル３との間において変化する信号シンボルＳ（０−３）である。なお、ＰＡＭ４信号に限らず、ＰＡＭ８信号などＰＡＭｎ信号にも有益である。

【0020】

再び図１を参照する。ドライバＩＣ９ａは、光変調器８と電気的に接続されており、パルス振幅変調された電気的な変調信号を光変調器８に提供する。ドライバＩＣ９ａは、ギアボックスＩＣ９ｂを介して入力される入力信号に基づいて、パルス振幅変調された変調信号を生成する。また、ドライバＩＣ９ａは、生成した変調信号を、光源７に提供するために好適な強度をもった電気信号とする。ギアボックスＩＣ９ｂは、電気的な送信信号を、ドライバＩＣ９ａに適合する信号に変換するためのＩＣである。典型的な例として、ギアボックスＩＣ９ｂは、シリアル信号をパラレル信号に変換する機能を有する。なお、本実施形態では、パルス振幅変調された信号をドライバＩＣ９ａが生成するが、このような構成に代えて、入力信号をパルス振幅変調信号に変換するための変換ＩＣを、ドライバＩＣ９ａとギアボックスＩＣ９ｂとの間に介在させてもよい。

【0021】

光受信器４は、光送信器３から出力された光信号Ｓ１を、光増幅装置１０Ａを介して受信する。光受信器４は、光増幅装置１０Ａから出力された光信号Ｓ２を復調し、光信号Ｓ２に含まれる信号成分を電気的な受信信号に変換する。

【0022】

図３は、光増幅装置１０Ａの構成例を概略的に示す図である。図３に示されるように、本実施形態の光増幅装置１０Ａは、光減衰器（ＶＯＡ）１１と、光半導体増幅器（ＳＯＡ）１２と、光分岐素子１３と、光検出素子１４と、制御回路１５とを備えている。

【0023】

光減衰器１１の一端は、図示しない光コネクタを介して第１光ファイバ５の端部と光学的に結合されている。光半導体増幅器１２の一端は、光ファイバ１８を介して光減衰器１１の他端と光学的に結合されている。なお、光減衰器１１と光半導体増幅器１２との間に光コネクタが介在してもよい。また、光半導体増幅器１２の他端は、図示しない光コネクタを介して第２光ファイバ６の端部と光学的に結合されている。

【0024】

光減衰器１１は、パルス振幅変調された光信号Ｓ１を、第１光ファイバ５を介して入力する。光減衰器１１は、この光信号Ｓ１の光強度を減衰する。このときの減衰率は、制御回路１５から光減衰器１１に与えられる電気的な制御信号（例えば電圧信号）ＳＣ１によって制御される。光半導体増幅器１２は、光減衰器１１から出力された減衰後の光信号（本実施形態では、光分岐素子１３を通過後の光信号Ｓ１２）を、光ファイバ１８を介して入力する。光半導体増幅器１２は、この減衰後の光信号Ｓ１２を増幅して光信号Ｓ２を生成する。このときの増幅率は、制御回路１５から光半導体増幅器１２に与えられる電気的な制御信号（例えば電流信号）ＳＣ２によって制御される。

【0025】

光分岐素子１３は、光減衰器１１の他端と光半導体増幅器１２の一端との間に光結合されている。光分岐素子１３は、光減衰器１１から出力された減衰後の光信号Ｓ１０の一部である光信号Ｓ１１を分岐し、残部である光信号Ｓ１２を光ファイバ１８に向けて出力する。光信号Ｓ１１の光強度は、例えば光信号Ｓ１０の３％〜１０％である。光分岐素子１３は、分岐した光信号Ｓ１１を光検出素子１４に提供する。光検出素子１４は、光分岐素子１３と光結合され、光分岐素子１３から分岐された光信号Ｓ１１を受ける。光検出素子１４は、この光信号Ｓ１１の光強度を検知することにより、光信号Ｓ１０の強度を検知する。光検出素子１４は、光信号Ｓ１１の光強度に応じた（言い換えれば、光信号Ｓ１０の光強度に応じた）電気信号Ｓｄ１を出力する。この電気信号Ｓｄ１は制御回路１５に提供される。光検出素子１４は例えばフォトダイオードである。なお本実施形態では、光分岐素子１３および光検出素子１４は光減衰器１１とともに一の筐体２１内に収容されている。光半導体増幅器１２は、筐体２１とは別の筐体２２内に収容されている。

【0026】

制御回路１５は、本実施形態における制御部であり、光減衰器１１に制御信号ＳＣ１を提供する。制御回路１５は、光検出素子１４から受けた電気信号Ｓｄ１に基づいて、光減衰器１１に入力する光信号Ｓ１の強度によらず、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度の最大値が、目標値よりも小さくなるように光減衰器１１の減衰率を制御する。本実施形態の制御回路１５は、光検出素子１４から受けた光信号強度の検知結果に基づいて、光減衰器１１の減衰率を制御する。また、制御回路１５は、光半導体増幅器１２に制御信号ＳＣ２を提供する。制御回路１５は、光半導体増幅器１２の増幅率を固定値に制御する。本実施形態の制御回路１５は、一定の大きさの制御信号ＳＣ２を光半導体増幅器１２に提供する。なお、制御回路１５は、例えばＣＰＵ及びメモリを有するコンピュータによって好適に実現され得る。

【0027】

ここで、図４は、本実施形態の光増幅装置１０Ａの制御方法を示すフローチャートである。また、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光信号の強度変化を概念的に示す図である。以下、図４及び図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照しながら、光増幅装置１０Ａの動作（制御回路１５による制御方法）を説明する。

【0028】

まず、第１ステップＡ１として、光減衰器１１に光信号Ｓ１を入力する。図５（ａ）〜図５（ｃ）では、光信号Ｓ１の光強度が矢印の太さで示されている。すなわち、図５（ａ）は光信号Ｓ１の光強度が小さい場合を示し、図５（ｂ）は光信号Ｓ１の光強度が中程度である場合を示し、図５（ｃ）は光信号Ｓ１の光強度が大きい場合を示す。

【0029】

次に、第２ステップＡ２として、光減衰器１１に入力する光信号Ｓ１の強度によらず、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度の最大値が、目標値より小さくなるように光減衰器１１の減衰率を制御する。ここで、「目標値」とは、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の強度にかかわらず一定の大きさの値を意味する。すなわち、光信号Ｓ１の強度が小さい場合（図５（ａ））には、光減衰器１１の減衰率を最小に（言い換えれば透過率を最大に）する。また、光信号Ｓ１の強度が中程度である場合（図５（ｂ））には、光減衰器１１の減衰率を中程度にする。また、光信号Ｓ１の強度が大きい場合（図５（ｃ））には、光減衰器１１の減衰率を最大に（言い換えれば透過率を最小に）する。こうして、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の強度によらず、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度を一定にする。なお、光減衰器１１は光を増幅することはできないので、一定とされた出力光信号Ｓ１０の強度は、入力光信号Ｓ１の強度が最も小さい場合の出力光信号Ｓ１０の強度に揃えられる。また、ここでいう目標値とは、後段の光半導体増幅器１２が線形動作可能である範囲に含まれる値である。本実施形態では、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度を光検出素子１４において検知し（ステップＡ２１）、その検知結果の最大値が上記目標値よりも小さくなるように、光減衰器１１の減衰率をフィードバック制御する（ステップＡ２２）。

【0030】

続いて、第３ステップＡ３として、光信号Ｓ２の光強度が一定となるように、光半導体増幅器１２の増幅率を制御する。但し、本実施形態では光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度の最大値が目標値よりも小さく制御されているので、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の強度に関係なく、光半導体増幅器１２の増幅率の大きさは固定値とされる。つまり、光半導体増幅器１２には一定の制御信号（制御電流）ＳＣ２が供給される。そして、この増幅率の大きさは、上記目標値に対応して予め定められ得る。

【0031】

以上に説明した本実施形態の光増幅装置１０Ａ及びその制御方法によって得られる効果について、従来の光増幅装置が有する課題とともに説明する。

【0032】

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、従来の光増幅装置における光信号の強度変化を概念的に示す図である。図６（ａ）は、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の光強度が小さい場合を示し、図６（ｂ）は光強度が中程度である場合を示し、図６（ｃ）は光強度が大きい場合を示す。光信号Ｓ１の強度が小さい場合（図６（ａ））には、光減衰器１１の透過率を最大とし、且つ、光半導体増幅器１２の増幅率を最大とする。また、光信号Ｓ１の強度が中程度である場合（図６（ｂ））には、図６（ａ）の場合と比べて光半導体増幅器１２の増幅率を小さくする。また、光信号Ｓ１の強度が大きい場合（図６（ｃ））には、光減衰器１１において光信号Ｓ１の強度を光半導体増幅器１２の動作可能な範囲内まで減衰する。

【0033】

このような従来の光増幅装置の制御方法によって生じる問題点について説明する。図７は、光半導体増幅器１２の入力光強度に対するゲイン特性を示すグラフである。同図において、横軸は光半導体増幅器１２への入力光強度を示し、縦軸は光半導体増幅器１２の増幅率（ゲイン）を示す。この図に示されるように、一般的に光半導体増幅器１２においては、入力光強度が或る程度の大きさを超えると、入力光強度が大きくなるにつれて次第に増幅率が低下する傾向がある。このため、パルス振幅変調された入力光信号Ｓ１の変調範囲が、図中に示される範囲Ａ（入力光強度が比較的小さい範囲）に含まれる場合には、レベル０〜レベル３に対する光半導体増幅器１２の増幅率はほぼ等しくなる。しかし、入力光信号Ｓ１の変調範囲が、入力光強度が比較的大きい範囲Ｂに含まれる場合には、レベル０〜レベル３に対する光半導体増幅器１２の増幅率は等しくならず、レベルが高くなるにつれて次第に低下する。

【0034】

従って、例えば図２のアイパターンで示されるような光信号波形（レベル０〜レベル３のレベル間隔が等間隔である波形）が光半導体増幅器１２に入力されたとしても、光半導体増幅器１２から出力される光信号波形では、図８に示されるようにレベル０〜レベル３のレベル間隔が等間隔にならない。つまり、各シンボルＳ（０−１）、Ｓ（１−２）、及びＳ（２−３）の振幅が等しくならず、シンボルＳ（０−１）、Ｓ（１−２）の振幅に対して、シンボルＳ（２−３）の振幅が小さくなってしまう。このことは、光受信器４における正確な復調を妨げる原因となる。

【0035】

上記のような問題点に対し、本実施形態の制御方法では、まず、第１ステップＡ１において、パルス振幅変調された光信号Ｓ１を光減衰器１１に入力したのち、第２ステップＡ２において、光減衰器１１に入力する光信号Ｓ１の強度によらず、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度の最大値が、目標値より小さくなるように光減衰器１１の減衰率を制御する。光減衰器１１は光強度を増幅することはできないので、出力光信号Ｓ１０の強度の最大値を入力光信号Ｓ１の強度にかかわらず目標値より小さくするためには、目標値を、想定される最も小さい入力光信号Ｓ１の強度以下とする必要がある。すなわち、この制御方法では、光半導体増幅器１２に入力される光信号Ｓ１２の強度は、必然的に、光減衰器１１に入力される光信号強度の最小値以下の出来る限り小さな値となる。このことは、パルス振幅変調された各レベルの光信号Ｓ１２の増幅を、光半導体増幅器１２の増幅率が略一定である領域（例えば図７の範囲Ａ）において行い得ることを意味する。従って、本実施形態の制御方法及び光増幅装置１０Ａによれば、レベルの大小にかかわらず光信号の増幅率を略一定に近づけることができ、レベルの大きい光信号の増幅率の低下を抑えることができる。

【0036】

また、本実施形態のように、第２ステップＡ２において、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度を検知し、その検知結果に基づいて光減衰器１１の減衰率を制御してもよい。このような方法により、光減衰器１１からの出力光信号Ｓ１０の強度の最大値を精度良く、目標値より小さくすることができる。

【0037】

（第１変形例）
図９は、上記実施形態の第１変形例に係る光増幅装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。図９に示されるように、本変形例の光増幅装置１０Ｂは、上記実施形態の構成に加えて、光分岐素子１６および光検出素子１７を備えている。

【0038】

光分岐素子１６は、光半導体増幅器１２の他端と第２光ファイバ６との間に光結合されている。光分岐素子１６は、光半導体増幅器１２から出力された光信号Ｓ１３の一部である光信号Ｓ１４を分岐し、残部である光信号Ｓ２を第２光ファイバ６に向けて出力する。光信号Ｓ１４の光強度は、例えば光信号Ｓ１３の３％〜１０％である。光分岐素子１６は、分岐した光信号Ｓ１４を光検出素子に提供する。光検出素子１７は、光分岐素子１６と光結合され、光分岐素子１６から分岐された光信号Ｓ１４を受ける。光検出素子１７は、この光信号Ｓ１４の光強度を検知することにより、光信号Ｓ１３の強度を検知する。光検出素子１７は、光信号Ｓ１４の光強度に応じた（言い換えれば、光信号Ｓ１３の光強度に応じた）電気信号Ｓｄ２を出力する。この電気信号Ｓｄ２は制御回路１５に提供される。光検出素子１７は例えばフォトダイオードである。なお本実施形態では、光分岐素子１６および光検出素子１７は光半導体増幅器１２と共通の筐体２２内に収容されている。制御回路１５は、光検出素子１７から受けた電気信号Ｓｄ２に基づいて、光半導体増幅器１２から出力される光信号Ｓ２の強度が一定の大きさになるように、光半導体増幅器１２の増幅率を制御する。

【0039】

図１０は、本変形例に係る光増幅装置１０Ｂの動作及び制御方法を示すフローチャートである。なお、第１ステップＡ１及び第２ステップＡ２については、上記実施形態と同様なので説明を省略する。本変形例の第３ステップＡ４においても、光信号Ｓ２の光強度が一定となるように光半導体増幅器１２の増幅率を制御する。但し、本変形例の第３ステップＡ４では、光半導体増幅器１２から出力される光信号Ｓ２の強度を検知し（ステップＡ４１）、その検知結果が所望の光強度に近づくように制御回路１５が光半導体増幅器１２の増幅率のフィードバック制御を行う（ステップＡ４２）。このような方法により、光半導体増幅器１２からの出力光信号Ｓ２の強度を所望の光強度に更に精度良く近づけることができる。

【0040】

（第２変形例）
図１１は、上記実施形態の第２変形例に係る光増幅装置１０Ｃの構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、本変形例の光増幅装置１０Ｃと上記第１変形例とが異なる点は、光分岐素子１３が、光減衰器１１の他端ではなく光減衰器１１の一端と第１光ファイバ５との間に光結合されている点である。光分岐素子１３は、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の一部である光信号Ｓ１５を分岐し、残部である光信号Ｓ１６を光減衰器１１に向けて出力する。光分岐素子１３は、分岐した光信号Ｓ１５を光検出素子１４に提供する。光検出素子１４は、この光信号Ｓ１５の光強度を検知することにより、光信号Ｓ１の強度を検知する。光検出素子１４は、光信号Ｓ１５の光強度に応じた（言い換えれば、光信号Ｓ１の光強度に応じた）電気信号Ｓｄ３を出力する。この電気信号Ｓｄ３は制御回路１５に提供される。なお本変形例においても、光分岐素子１３および光検出素子１４は光減衰器１１とともに一の筐体２１内に収容されている。制御回路１５は、光検出素子１４から受けた電気信号Ｓｄ３に基づいて、光減衰器１１の減衰率を設定する。

【0041】

図１２は、本変形例に係る光増幅装置１０Ｃの制御方法を示すフローチャートである。なお、第１ステップＡ１及び第３ステップＡ３については、それぞれ上記実施形態及び第１変形例と同様なので説明を省略する。本変形例の第２ステップＡ５では、光減衰器１１に入力される光信号Ｓ１の強度を検知し（ステップＡ５１）、その検知結果に基づいて、光減衰器１１から出力される光信号Ｓ１０の強度の最大値が目標値より小さくなるように、制御回路１５が光減衰器１１の減衰率を設定する（ステップＡ５２）。このような方法（フィードフォワード制御）によっても、光減衰器１１からの出力光信号Ｓ１０の強度の最大値を目標値よりも小さくすることができる。

【0042】

本発明による光増幅装置の制御方法および光増幅装置は、上述した実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上記実施形態では１つの制御回路が光減衰器及び光半導体増幅器の双方を制御しているが、本発明の制御部では、光減衰器を制御する回路と光半導体増幅器を制御する回路とが個別に設けられてもよい。

【符号の説明】

【0043】

Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１０〜Ｓ１６…光信号、ＳＣ１，ＳＣ２…制御信号、Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３…電気信号、１…光通信システム、３…光送信器、４…光受信器、５…第１光ファイバ、６…第２光ファイバ、７…光源、８…光変調器、９ａ…ドライバＩＣ、９ｂ…ギアボックスＩＣ、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…光増幅装置、１１…光減衰器、１２…光半導体増幅器、１３…光分岐素子、１４…光検出素子、１５…制御回路、１６…光分岐素子、１７…光検出素子、１８…光ファイバ、２１，２２…筐体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】