JP2012156285A - 光増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光増幅器の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にする。
【解決手段】光増幅器１は、光信号を設定された利得で増幅する。等化器２は、光増幅器１によって増幅された光信号の損失を波長ごとに可変する。制御部３は、設定される利得に応じて生じる光増幅器１の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように等化器２を制御する。
【選択図】図１

Description

本件は、光信号を増幅する光増幅装置に関する。

ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送システムの光増幅技術としては、ＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber）を用いたＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）が広く利用されている。ＥＤＦＡは、１５３０〜１５６５ｎｍ帯（C-Band）や１５７０〜１６０５ｎｍ帯（L-Band）の帯域を増幅することが可能である。ＥＤＦＡの広帯域を生かし、これらの帯域において、０．４ｎｍ間隔で波長を配置することで、８０波以上の信号を伝送できるＷＤＭ伝送システムが実用化されている。

光伝送システムでは、光増幅器は、伝送の損失を補償するために使用されている。送信機から送り出された信号光は、伝送路である光ファイバを伝搬して受信機に送信される。光増幅器の配置形態としては、送信機の出力段に配置されるポストアンプ、受信機の入力段に配置されるプリアンプ、または多段中継する場合に用いられるインラインアンプなどが挙げられる。

ＷＤＭ光増幅器には、例えば、利得可変光増幅器がある。利得可変光増幅器は、ＥＤＦの利得波長特性が変化しないようにＥＤＦの利得を一定に制御し、出力側のＶＯＡ（Variable Optical Amplifier）の損失を可変させて利得の制御を行う。この利得可変光増幅器では、ＥＤＦへの入力パワーが大きくなると、出力も大きくなり、非常に大きな励起光を要する。

ＥＤＦは、一般に各波長において利得が平坦となっていない。そのため、ＥＤＦの利得等化は、ＧＥＱ（Gain Equalizer）で行う。例えば、ＧＥＱは、ＥＤＦの出力利得が各波長において平坦となるような損失波長特性を有している。ＧＥＱは、誘電体多層膜を利用したものが広く使用されている。

なお、従来、ＥＤＦＡの利得−波長波形の傾斜に応じて、透過損失−波長波形の傾斜が変化し、前記利得−波長波形の傾斜を任意に制御する長周期ファイバグレーティングが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、より高度に利得傾斜の補償が可能な、光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、簡易な構成で、かつ、雑音特性を劣化させることなく、ＳＨＢ（Spectral Hole Burning）やＳＲＳ（Stimulated Raman Scattering）による信号レベルの過渡変動を高速に抑圧することで、光増幅器の更なる多段化を可能とし、ひいては、光分岐挿入装置を含む伝送システムの長距離化を図る光増幅器の制御装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−１０３６８２号公報 特開２００４−１０１９３５号公報 特開２００６−２９５１１３号公報

しかし、ＥＤＦは設定される利得に応じて利得チルトが生じ、ＧＥＱは損失波長特性が固定されているため、ＥＤＦの設定される利得によって、各波長における利得が平坦でなくなるという問題点があった。

本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、光増幅器の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦に制御することができる光増幅装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、光信号を増幅する光増幅装置が提供される。この光増幅装置は、前記光信号を設定された利得で増幅する光増幅器と、前記光増幅器によって増幅された前記光信号の損失を波長ごとに可変する等化器と、設定される利得に応じて生じる前記光増幅器の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように前記等化器を制御する制御部と、を有する。

開示の装置によれば、光増幅器の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にすることができる。

第１の実施の形態に係る光増幅装置の一例を示した図である。 第２の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。 光増幅装置のブロックの一例である。 ＥＤＦの利得波長特性の一例を示した図である。 ＧＥＱの損失波長特性の一例を示した図である。 ＥＤＦの利得チルトの一例を示した図である。 Ｇｓｅｔに対する損失波長特性の一例を示した図である。 ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその１である。 図８のＤＧＥＱの動作を説明する図である。 ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその２である。 図１０のＤＧＥＱの動作を説明する図である。 ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその３である。 図１２のＤＧＥＱの動作を説明する図である。 ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその４である。 図１４のＤＧＥＱの動作を説明する図である。 ＡＧＣ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。 ＤＧＥＱ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。 ＶＯＡで利得制御する光増幅装置のレベルダイヤの一例を示した図である。 第３の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。 第４の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。 第５の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。 ＤＧＥＱ制御部とＡＬＣ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。 ＤＧＥＱ制御部とＡＬＣ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。 利得偏差の一例を示した図である。 第６の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。 第７の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。

以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る光増幅装置の一例を示した図である。図１に示すように、光増幅装置は、光増幅器１、等化器２、および制御部３を有している。

光増幅器１には、光信号が入力される。光増幅器１は、入力された光信号を設定された利得で増幅する。光増幅器１は、例えば、ＥＤＦである。
等化器２は、光増幅器１によって増幅された光信号の損失を波長ごとに可変する等化器である。

制御部３は、設定される利得に応じて生じる光増幅器１の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように等化器２を制御する。制御部３は、例えば、プロセッサの電気回路によって形成される。

ここで、光信号は、各波長における利得が平坦でないと、例えば、伝送劣化を生じる。そのため、光増幅装置は、一般にＥＤＦの利得を一定に制御（利得が固定となるように制御）して、固定の損失波長特性を有したＧＥＱで各波長における利得を平坦化する。また、ＥＤＦなどの光増幅器は、設定される利得が変更されると、利得チルトが生じ、各波長における利得が平坦とならなくなる。そのため、ＥＤＦの利得を一定に制御する光増幅装置では、光増幅器の設定される利得は固定となる。

これに対し、図１の光増幅装置の制御部３は、設定される利得に応じて生じる光増幅器１の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように等化器２を制御する。例えば、制御部３の等化器２を制御する損失波長特性は、設定される利得に応じて生じる光増幅器１の利得チルトを打ち消す損失の波長特性である。この場合、例えば、利得の変更によって生じる利得チルトは、等化器２の損失波長特性によって打ち消される。すなわち、制御部３は、光増幅器１の設定される利得に応じて、光信号の利得波長特性が平坦となるように等化器２を制御する。

このように、光増幅装置は、光増幅器１によって増幅された光信号の損失を波長ごとに可変できる等化器２を備え、等化器２を光増幅器１の設定される利得に応じて生じる利得チルトに対応した損失波長特性を有するように制御するようにした。これにより、光増幅装置は、光増幅器１の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にすることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図２に示すように、光伝送システムは、例えば、ＷＤＭ光伝送システムであり、送信局１０、インラインアンプ２１〜２３、受信局３０、および伝送路３６を有している。送信局１０、インラインアンプ２１〜２３、および受信局３０は、例えば、光ファイバの伝送路３６を介して接続されている。

送信局１０は、光送信機１１ａ〜１１ｎ、合波器１２、およびポストアンプ１３を有している。光送信機１１ａ〜１１ｎはそれぞれ、異なる波長の光信号を出力する。
合波器１２は、光送信機１１ａ〜１１ｎから出力される光信号を合波し、ＷＤＭ信号としてポストアンプ１３に出力する。合波器１２は、例えば、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）である。

ポストアンプ１３は、合波器１２から出力された信号光を増幅し、伝送路３６へ出力する。
インラインアンプ２１〜２３は、伝送路３６中で減衰した光信号を増幅する。光信号の光パワーが小さすぎると、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）が悪化するからである。インラインアンプ２１〜２３は、通常、１０ｋｍ〜１００ｋｍ程度ごとに、伝送路３６に挿入され、光信号は、再び所定のレベルまで増幅される。

受信局３０は、プリアンプ３１、分波器３２、および光受信機３３ａ〜３３ｎを有している。プリアンプ３１は、伝送路３６から受信した光信号を増幅する。
分波器３２は、ＷＤＭ信号を各波長の光信号に分波する。分波器３２は、例えば、ＡＷＧである。

光受信機３３ａ〜３３ｎは、分波器３２で分波された各波長の光信号を受信し、例えば、送信局１０から送信された信号を再生する。
図２に示すような、光−電気変換、電気−光変換を行わずに光増幅器で中継する光伝送システムは、線形中継システムと呼ばれている。線形中継システムは、長距離大容量伝送システムに用いられ、例えば、１０００ｋｍ以上伝送可能な光伝送システムに適用されている。

図３は、光増幅装置のブロックの一例である。図３に示すように、光増幅装置は、アイソレータ４１，４７、ＢＳ（Beam Splitter）４２，４９，５２，５４、ＰＤ（Photo Diode）４３，５５、ＬＤ（Laser Diode）４４、カプラ４５、ＥＤＦ４６、ＧＥＱ４８、ＯＣＭ（Optical Channel Monitor）５０，５３、ＤＧＥＱ（Dynamic Gain Equalizer）５１、ＡＧＣ（Auto Gain Control）制御部５６、およびＤＧＥＱ制御部５７を有している。図３の光増幅装置は、例えば、図２に示したポストアンプ１３、インラインアンプ２１〜２３、およびプリアンプ３１に対応する。

アイソレータ４１には、増幅する光信号が入力される。アイソレータ４１は、光信号が入力側に逆流するのを防止する。
ＢＳ４２は、アイソレータ４１から出力される光信号を分岐して、ＰＤ４３とカプラ４５とに出力する。

ＰＤ４３は、ＢＳ４２から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部５６に出力される。ＡＧＣ制御部５６は、例えば、プロセッサの電気回路によって形成される。

ＬＤ４４は、ＡＧＣ制御部５６の制御に基づいて、励起光をカプラ４５に出力する。
カプラ４５は、ＢＳ４２から出力される光信号にＬＤ４４から出力される励起光を合波する。カプラ４５は、例えば、ＷＤＭカプラである。

ＥＤＦ４６は、カプラ４５から出力される光信号を増幅する。ＥＤＦ４６は、カプラ４５によって合波されたＬＤ４４の励起光によって、光信号を増幅する。
アイソレータ４７は、光信号がＥＤＦ４６側に逆流するのを防止する。

ＧＥＱ４８は、光信号の利得等化を行う。すなわち、ＧＥＱ４８は、ＥＤＦ４６の出力の利得が、各波長において平坦となるようにする。ＧＥＱ４８は、例えば、誘電体多層膜によって形成され、固定の損失波長特性を有している。

ここで、ＥＤＦ４６の利得波長特性、ＧＥＱ４８の損失波長特性、およびＥＤＦ４６の利得チルトについて説明する。
図４は、ＥＤＦの利得波長特性の一例を示した図である。図４の横軸は波長を示し、縦軸は利得を示す。図４に示す波形Ｗ１１は、ＥＤＦ４６の利得波長特性を示している。

図４に示す波長ａ１１〜ａ１２は、ＷＤＭ信号帯域を示している。ＥＤＦ４６の利得は、伝送信号の劣化を抑制するために、図４の点線Ａ１１に示すように、ＷＤＭ信号帯域の各波長において、平坦であることが望ましい。

図５は、ＧＥＱの損失波長特性の一例を示した図である。図５の横軸は波長を示し、縦軸は損失を示す。図５に示す波形Ｗ１２は、ＧＥＱ４８の損失波長特性を示している。
図４に示す波長ａ１１〜ａ１２は、図４と同様にＷＤＭ信号帯域を示している。波形Ｗ１２は、図４で示した波形Ｗ１１と同様の変化をする損失波長特性を有している。すなわち、波形Ｗ１２は、図４で示した波形Ｗ１１と反対の特性を有している。

ＥＤＦ４６は、図４の波形Ｗ１１に示したように、各波長において利得が平坦となっていない。ＧＥＱ４８は、図５の波形Ｗ１２に示すように、波形Ｗ１１の変化を打ち消すよう、損失波長特性を有している。従って、ＧＥＱ４８の出力の利得は、図４の点線Ａ１１に示すように、各波長において平坦となる。

図６は、ＥＤＦの利得チルトの一例を示した図である。図５の横軸は波長を示し、縦軸は利得を示している。波形Ｗ１３は、ＥＤＦ４６の利得を１ｄＢ減少させたときの利得チルトを示している。すなわち、ＥＤＦ４６は、１ｄＢ利得を下げると、波形Ｗ１３に示すように、波長に対して右肩上がりの利得チルトが生じる。

波形Ｗ１３の式は、次の式（１）で示される。
ｙ１＝Ｇｔｉｌｔ＿ｒｅｆ（λ） …（１）
式（１）のλに波長を代入すると、その波長に対応する利得チルトが求まる。

波形Ｗ１３は、上記したようにＥＤＦ４６の利得を１ｄＢ減少させたときの利得チルトを示している。従って、ＥＤＦ４６の利得をｎｄＢ減少させた場合、その利得チルトは、式（１）の右辺にｎを乗算すれば求まる。例えば、ＥＤＦ４６の利得をｎｄＢ減少した場合、ＥＤＦ４６の利得チルトは、次の式（２）で示される。

ｙ２＝Ｇｔｉｌｔ＿ｒｅｆ（λ）×ｎ …（２）
このように、ＥＤＦ４６は、利得を可変すると利得チルトが生じる。そのため、ＥＤＦ４６の設定される利得に応じて、ＧＥＱ４８の出力の利得は、各波長において平坦にならなくなる。

例えば、ＧＥＱ４８の出力は、ＥＤＦ４６の所定の設定利得において、各波長において平坦となるように損失波長特性を有しているとする。この所定の設定利得と異なる利得をＥＤＦ４６に設定すると、ＧＥＱ４８の出力の利得は、利得チルトによって各波長において平坦にならなくなる。そこで、以下で説明するＤＧＥＱ制御部５７は、ＥＤＦ４６に設定される利得に応じて、ＤＧＥＱ５１の出力での利得（光増幅装置の利得）が平坦となるようにＤＧＥＱ５１を制御する。ＤＧＥＱ制御部５７は、例えば、プロセッサの電気回路によって形成される。

図３の説明に戻る。ＢＳ４９は、ＧＥＱ４８から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ５０とＤＧＥＱ５１とに出力する。
ＯＣＭ５０は、ＢＳ４９から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部５７に出力される。信号のない波長は、例えば、ＥＤＦ４６で発生するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）をモニタしてもよい。

ＤＧＥＱ５１は、ＤＧＥＱ制御部５７の制御に基づいて、光信号の損失を波長ごとに可変することができる。ＤＧＥＱ５１については、以下で詳細に説明する。
ＢＳ５２は、ＤＧＥＱ５１から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ５３とＢＳ５４とに出力する。

ＯＣＭ５３は、ＢＳ５２から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部５７に出力される。
ＢＳ５４は、ＢＳ５２から出力される光信号を分岐し、ＰＤ５５と図示しない伝送路とに出力する。

ＰＤ５５は、ＢＳ５４から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部５６に出力される。
ＡＧＣ制御部５６は、ＰＤ４３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ５５によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて、ＥＤＦ４６の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ４４の励起光パワーを制御する。例えば、ＥＤＦ４６の利得は、ＰＤ４３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ５５によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて算出できる。ＡＧＣ制御部５６は、算出したＥＤＦ４６の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ４４の励起光パワーを制御する。

ＤＧＥＱ制御部５７は、設定される利得に応じて生じるＥＤＦ４６の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように、ＤＧＥＱ５１を制御する。損失波長特性は、ＥＤＦ４６の設定される利得に応じて生じる利得チルトを打ち消す損失の特性である。すなわち、損失波長特性は、ＥＤＦ４６に設定された利得において、ＤＧＥＱ５１から出力される光信号の利得が各波長において平坦となるような損失の特性である。

例えば、ＧＥＱ４８の損失波長特性は、ＥＤＦ４６の利得が所定の設定利得Ｇｍａｘのとき、ＧＥＱ４８の出力での利得が各波長において平坦となるように設定されているとする。Ｇｍａｘは、例えば、ＥＤＦ４６に設定される利得のうち、最も大きい利得である。すなわち、ＧＥＱ４８の出力利得は、ＥＤＦ４６の利得が最大利得のＧｍａｘに設定されたとき、各波長において平坦になるとする。

ここで、ＥＤＦ４６の利得をＧｓｅｔ（Ｇｓｅｔ＜Ｇｍａｘ）に設定（変更）するとする。この場合、ＥＤＦ４６は、利得を減少したことにより利得チルトが生じ、ＧＥＱ４８の出力の利得は、各波長において平坦でなくなる。この利得チルトによるＧＥＱ４８の出力利得の変化は、ＥＤＦ４６の利得を（Ｇｍａｘ−Ｇｓｅｔ）変化させたものであるから、上記の式（２）に基づき、次の式（３）で示される。

ｙ３＝Ｇｔｉｌｔ＿ｒｅｆ（λ）×（Ｇｍａｘ−Ｇｓｅｔ） …（３）
従って、ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１を、式（３）に示す利得に対応した損失を有するように制御すれば、ＤＧＥＱ５１の出力利得は、各波長において平坦となる。ＤＧＥＱ５１を制御する損失波長特性の式は、次の式（４）で示される。

Ｌｏｓｓ（λ，Ｇｓｅｔ）＝Ｇｔｉｌｔ＿ｒｅｆ（λ）×（Ｇｍａｘ−Ｇｓｅｔ） …（４）
すなわち、ＤＧＥＱ制御部５７は、ＥＤＦ４６の利得がＧｓｅｔに設定されたとき、各波長において、式（４）に示す損失を有するようにＤＧＥＱ５１を制御することにより、ＤＧＥＱ５１の出力の利得を各波長において平坦にすることができる。

なお、光増幅装置は、図３に示していないが、例えば、図６に示したＥＤＦ４６の１ｄＢあたりの利得チルトの情報をメモリに記憶している。ＤＧＥＱ制御部５７は、例えば、上記したＧｍａｘ（ＥＤＦ４６に設定される最大利得）と、ＥＤＦ４６に設定される利得とに基づき‘Ｇｍａｘ−Ｇｓｅｔ’を算出し、算出した値とメモリに記憶された単位あたりの利得チルトとに基づいて、式（４）によりＤＧＥＱ５１を制御する損失波長特性を算出する。

また、予めＧｓｅｔに対する利得チルトを算出し、メモリに記憶しておいてもよい。
図７は、Ｇｓｅｔに対する損失波長特性の一例を示した図である。図７の横軸は波長を示し、縦軸は利得を示している。図７に示す各波形は、ＥＤＦ４６の利得を３０ｄＢ，２８ｄＢ，…，１０ｄＢに設定したときのＤＧＥＱ５１を制御する損失波長特性を示している。

図７の損失波長特性は予め算出し、メモリに記憶しておく。例えば、ＥＤＦ４６の単位あたりの利得チルトと、Ｇｍａｘと、ＥＤＦ４６に設定される利得とに基づいて、ＥＤＦ４６に設定される利得に対応した損失波長特性を予め算出してメモリに記憶する。ＤＧＥＱ制御部５７は、ＥＤＦ４６に設定される利得に基づいてメモリを参照し、ＥＤＦ４６に設定された利得に対応する損失波長特性を取得する。例えば、ＤＧＥＱ制御部５７は、ＥＤＦ４６の利得に２２ｄＢが設定された場合、図７の‘Ｇｓｅｔ＝２２ｄＢ’の損失波長特性をメモリから取得する。

なお、図７の例では、ＧＥＱ４８の損失波長特性は、ＥＤＦ４６の利得が３０ｄＢのとき、その出力の利得が各波長において平坦となるように設定されている。すなわち、図７の例では、Ｇｍａｘ＝３０ｄＢである。従って、Ｇｓｅｔ＝３０ｄＢに対応する損失波長特性は、０ｄＢとなっている。

また、メモリに記憶されていない利得がＥＤＦ４６に設定された場合、ＤＧＥＱ制御部５７は、その設定された利得に近い損失波長特性をメモリから取得し、補完するようにしてもよい。例えば、ＤＧＥＱ制御部５７は、メモリに記憶されていない利得に近い２つの損失波長特性をメモリから取得し、その平均値を算出して、ＥＤＦ４６に設定された利得に対応する損失波長特性を算出するようにしてもよい。

次に、ＤＧＥＱ５１の例について説明する。
図８は、ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその１である。図８に示すように、ＤＧＥＱ５１は、コリメータ６１，６５、回折格子６２、レンズ６３、およびＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー６４を有している。

図９は、図８のＤＧＥＱの動作を説明する図である。図９において図８と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図９に示す矢印は、光の経路を示している。ＤＧＥＱ５１に入力された光は、コリメータ６１を介して回折格子６２に照射される。回折格子６２に照射された光は分光され、レンズ６３を介してＭＥＭＳミラー６４に照射される。

ＭＥＭＳミラー６４は、分光した光の波長に対応して（分光した光の波長方向に）多数配置されている。ＭＥＭＳミラー６４を反射した光は、レンズ６３を介して回折格子６２に照射され、コリメータ６５へ入力される。コリメータ６５に入力された光は、図３に示すＢＳ５２に出力される。

ＭＥＭＳミラー６４は、その角度を変えることで、コリメータ６５へ入力される光の結合効率を可変させることができる。すなわち、ＭＥＭＳミラー６４は、その角度を変えることによって各波長における損失を可変させることができる。ＭＥＭＳミラー６４の角度は、ＤＧＥＱ制御部５７によって制御される。

なお、ＭＥＭＳミラー６４の個数が多いほど、波長分解能の高いＤＧＥＱ５１が実現できる。
図１０は、ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその２である。図１０に示すように、ＤＧＥＱ５１は、コリメータ７１，７６、レンズ７２、ミラー７３、回折格子７４、およびＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）７５を有している。

図１１は、図１０のＤＧＥＱの動作を説明する図である。図１１において図１０と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１１に示す矢印は、光の経路を示している。ＤＧＥＱ５１に入力された光は、コリメータ７１、レンズ７２、およびミラー７３を介して回折格子７４に照射される。回折格子７４に照射された光は光分され、ミラー７３を介してＤＭＤ７５に照射される。

ＤＭＤ７５に照射された光は、ミラー７３、回折格子７４、ミラー７３、およびレンズ７２を介して、コリメータ７６へ入力される。コリメータ７６に入力された光は、図３に示すＢＳ５２に出力される。

ＤＭＤ７５のｘ軸方向は、光の波長方向に対応し、回折格子７４で分光された光は、波長ごとにｘ軸方向に分散してＤＭＤ７５に照射される。ｙ軸方向の全軸上には、ｘ軸方向における波長の光が照射される。従って、ＤＭＤ７５は、ｙ軸方向のミラーの個数によって、各波長（ｘ軸上）のコリメータ７６への光の結合率を変えることができる。ＤＭＤ７５のミラーの角度は、ＤＧＥＱ制御部５７によって制御される。

なお、ＤＭＤ７５は、ＤＬＰ（Digital Light Processing：登録商標）としてプロジェクタで一般に使用されているデバイスである。ＤＭＤ７５の画素数は、例えば、１２８０×７２０、１９２０×１０８０等のものが実用化されており、波長の分解能が高い。

図１２は、ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその３である。図１２に示すように、ＤＧＥＱ５１は、コリメータ８１，８７、偏波ダイバーシティデバイス８２、レンズ８３、ミラー８４、回折格子８５、およびＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）８６を有している。

図１３は、図１２のＤＧＥＱの動作を説明する図である。図１３において図１２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１３に示す矢印は、光の経路を示している。ＤＧＥＱ５１に入力された光は、コリメータ８１、偏波ダイバーシティデバイス８２、レンズ８３、およびミラー８４を介して回折格子８５に照射される。回折格子８５に照射された光は分光され、ミラー８４を介してＬＣＯＳ８６に照射される。

ＬＣＯＳ８６に照射された光は、ミラー８４、回折格子８５、ミラー８４、レンズ８３、および偏波ダイバーシティデバイス８２を介して、コリメータ８７へ入力される。コリメータ８７に入力された光は、図３に示すＢＳ５２に出力される。

ＬＣＯＳ８６のｘ軸方向は、光の波長方向に対応し、回折格子８５で分光された光は、波長ごとにｘ軸方向に分散してＬＣＯＳ８６に照射される。ｙ軸方向の全軸上には、ｘ軸方向における波長の光が照射される。従って、ＬＣＯＳ８６は、ｙ軸方向のＬＣＯＳで光に位相差を生じさせ、干渉を利用することで反射角を変え、コリメータ８７への結合率を変えることができる。ＬＣＯＳ８６による光の位相差は、ＤＧＥＱ制御部５７によって制御される。

なお、ＬＣＯＳ８６の画素数は、例えば、１９２０×１０８０のものが実用化されており、波長の分解能が高い。
図１４は、ＤＧＥＱのブロックの一例を示した図のその４である。図１４に示すように、ＤＧＥＱ５１は、コリメータ９１，９８、偏波ダイバーシティデバイス９２、レンズ９３、ミラー９４、回折格子９５、偏光子９６、およびＬＣＯＳ９７を有している。

図１５は、図１４のＤＧＥＱの動作を説明する図である。図１５において図１４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１５に示す矢印は、光の経路を示している。ＤＧＥＱ５１に入力された光は、コリメータ９１、偏波ダイバーシティデバイス９２、レンズ９３、およびミラー９４を介して回折格子９５に照射される。回折格子９５に照射された光は分光され、ミラー９４および偏光子９６を介してＬＣＯＳ９７に照射される。

ＬＣＯＳ９７に照射された光は、偏光子９６、ミラー９４、回折格子９５、ミラー９４、レンズ９３、および偏波ダイバーシティデバイス９２を介して、コリメータ９８へ入力される。コリメータ９８に入力された光は、図３に示すＢＳ５２に出力される。

ＬＣＯＳ９７のｘ軸方向は、光の波長方向に対応し、回折格子８５で分光された光は、波長ごとにｘ軸方向に分散してＬＣＯＳ９７に照射される。ｙ軸方向の全軸上には、ｘ軸方向における波長の光が照射される。従って、ＬＣＯＳ９７は、ｙ軸方向のＬＣＯＳで光の偏光角を変化させ、偏光子９６での光の透過率を変えることで、コリメータ９８への結合率を変えることができる。ＬＣＯＳ９７による偏光角の変化は、ＤＧＥＱ制御部５７によって制御される。

図１６は、ＡＧＣ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。
［Ｓ１］ＡＧＣ制御部５６は、ＥＤＦ４６の目標利得Ｇｓｅｔが設定される。
［Ｓ２］ＡＧＣ制御部５６は、ＡＧＣループか否か判断する。例えば、ＡＧＣ制御部５６は、ＡＧＣ制御をする期間か否か判断する。ＡＧＣ制御部５６は、ＡＧＣループである場合、Ｓ３に進む。ＡＧＣ制御部５６は、ＡＧＣループでない場合、処理を終了する。

［Ｓ３］ＡＧＣ制御部５６は、ＰＤ４３，５５からＥＤＦ４６の入出力パワーを取得する。
［Ｓ４］ＡＧＣ制御部５６は、Ｓ３で取得したＥＤＦ４６の入出力パワーからＥＤＦ４６の動作利得を計算する。動作利得は、例えば、次の式（５）によって算出することができる。

Ｇｍｏｎ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ …（５）
Ｐｏｕｔは、図３のＰＤ５５によってモニタされた光パワーである。Ｐｉｎは、図３のＰＤ４３によってモニタされた光パワーである。

なお、Ｐｏｕｔには、ＥＤＦ４６で発生するＡＳＥパワーも含んでモニタされるので、適切な利得を算出するために、ＡＳＥパワーを補正して利得を算出してもよい。この場合、動作利得は、次の式（６）によって算出することができる。

Ｇｍｏｎ＝（Ｐｏｕｔ−Ｐａｓｅ）／Ｐｉｎ …（６）
Ｐａｓｅは、ＥＤＦ４６で発生するＡＳＥパワーを示す。また、Ａ＝Ｐａｓｅ／Ｇｓｅｔとし、次の式（７）から動作利得を算出してもよい。

Ｇｍｏｎ＝Ｐｏｕｔ／（Ｐｉｎ＋Ａ） …（７）
［Ｓ５］ＡＧＣ制御部５６は、ＥＤＦ４６の動作利得が、目標利得Ｇｓｅｔになったか否か判断する。ＡＧＣ制御部５６は、ＥＤＦ４６の動作利得が、目標利得Ｇｓｅｔになった場合、Ｓ２へ進む。ＡＧＣ制御部５６は、ＥＤＦ４６の動作利得が、目標利得Ｇｓｅｔになっていない場合、Ｓ６へ進む。

［Ｓ６］ＡＧＣ制御部５６は、ＥＤＦ４６の動作利得が目標利得Ｇｓｅｔとなるように、ＬＤ４４の励起光パワーを可変する。
図１７は、ＤＧＥＱ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。

［Ｓ１１］ＤＧＥＱ制御部５７は、ＥＤＦ４６の目標利得Ｇｓｅｔに対応した損失波長特性を計算する。例えば、ＤＧＥＱ制御部５７は、式（４）により、損失波長特性を計算する。または、ＤＧＥＱ制御部５７は、図７で説明したＧｓｅｔに対する損失波長特性をメモリから取得する。

［Ｓ１２］ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１を制御するか否か判断する。例えば、ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１を制御する期間か否か判断する。ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１を制御する場合、Ｓ１３に進む。ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５７を制御しない場合、処理を終了する。

［Ｓ１３］ＤＧＥＱ制御部５７は、ＯＣＭ５０，５３から、ＤＧＥＱ５１の入出力における光パワーの波長特性を取得する。
［Ｓ１４］ＤＧＥＱ制御部５７は、Ｓ１３によって取得されたＤＧＥＱ５１の入出力における波長特性から、ＤＧＥＱ５１の損失波長特性を計算する。ＤＧＥＱ５１の入出力における損失波長特性は、例えば、次の式（８）によって算出することができる。

Ｌｏｓｓ＿ｍｏｎ（λ）＝ＯＣＭ２（λ）−ＯＣＭ１（λ） …（８）
ＯＣＭ２（λ）は、図３のＯＣＭ５３によってモニタされた光パワーの波長特性である。ＯＣＭ１（λ）は、図３のＯＣＭ５０によってモニタされた光パワーの波長特性である。

［Ｓ１５］ＤＧＥＱ制御部５７は、Ｓ１４で計算したＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ１１で計算または取得した損失波長特性となったか否か判断する。ＤＧＥＱ制御部５７は、Ｓ１４で計算したＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ１１で計算した損失波長特性となった場合、Ｓ１２へ進む。ＤＧＥＱ制御部５７は、Ｓ１４で計算したＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ１１で計算した損失波長特性となっていない場合、Ｓ１６へ進む。

なお、Ｓ１４で計算したＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ１１で計算した損失波長特性となったか否かの判断は、所定のマージンを設けてもよい。例えば、次の式（９）に示すようにマージンを設けてよい。

Ｌｏｓｓ＿ｍｏｎ（λ）−Ｌｏｓｓ（λ，Ｇｓｅｔ）＜±０．５［ｄＢ］ …（９）
［Ｓ１６］ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ１１で計算した損失波長特性となるようにＤＧＥＱ５１を制御する。

なお、図１６で説明したＡＧＣ制御と、図１７のＤＧＥＱ制御は、並列に制御される。通常は、ＤＧＥＱ制御より、ＡＧＣ制御の方が高速に制御される。ＯＣＭ５０，５３のモニタと、ＤＧＥＱ制御がＡＧＣ制御より高速にできるなら、ＡＧＣ制御よりＤＧＥＱ制御を高速にしてもよい。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ４６の設定される利得に応じて生じる利得チルトに対応した損失波長特性を有するようにＤＧＥＱ５１を制御するようにした。これにより、光増幅装置は、ＥＤＦ４６の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にすることができる。

また、光増幅装置は、ＥＤＦ４６の利得を設定することができるので、ＥＤＦ４６の出力の光レベルを抑制することができ、大きな励起光パワーを要しない。これにより、光増幅装置は、省電力化を図ることができる。

例えば、ＥＤＦの利得を一定に制御し、ＶＯＡで利得を可変する光増幅装置がある。この光増幅装置では、ＥＤＦへの入力パワーが大きくなると、ＥＤＦの出力パワーも大きくなり、大きな励起光パワーを要する。これに対し、図３に示した光増幅装置は、ＥＤＦ４６の利得を設定して出力光レベルを抑制することができるので、大きな励起光パワーを要しない。

図１８は、ＶＯＡで利得制御する光増幅装置のレベルダイヤの一例を示した図である。図１８の横軸は光増幅装置の光信号の出力ポイントを示し、縦軸は光レベルを示している。

ＥＤＦの利得は２０ｄＢで一定制御されているとする。この場合、図１８に示すように、ＥＤＦの入力（図１８のEDF In）の光レベルが−２０ｄＢｍ／ｃｈの場合、ＥＤＦの出力（図１８のEDF Out）の光レベルは０ｄＢｍ／ｃｈとなる。ＥＤＦの入力の光レベルが−１５ｄＢｍ／ｃｈの場合、ＥＤＦの出力の光レベルは５ｄＢｍ／ｃｈとなる。ＥＤＦの入力の光レベルが−１０ｄＢｍ／ｃｈの場合、ＥＤＦの出力の光レベルは１０ｄＢｍ／ｃｈとなる。ＶＯＡは、ＥＤＦの出力の光レベルを減衰し、光増幅装置の利得を制御する。

しかし、ＥＤＦの利得を一定に制御してＶＯＡで光レベルを減衰する場合、上記したようにＥＤＦへの入力パワーが大きくなると、ＥＤＦの出力パワーも大きくなり、非常に大きな励起光パワーを要する。例えば、図１８の−２０ｄＢｍ／ｃｈの光信号より、−１０ｄＢｍ／ｃｈの光信号の方が励起光パワーを要する。

これに対し、図３に示した光増幅装置では、ＥＤＦ４６の利得を設定できるので、ＥＤＦ４６の出力の光レベルを抑制することができる。すなわち、図３で示した光増幅装置は、省電力化を図ることができる。

また、光増幅装置は、ＤＧＥＱ５１が図１０〜図１５で説明したＤＭＤまたはＬＣＯＳを有するＤＧＥＱである場合、ＯＣＭ５０，５３が不要である。ＤＭＤまたはＬＣＯＳは、損失を設定する機能を有しているからである。例えば、ＬＣＯＳは、素子に何ボルトの電圧を印加すれば、何ｄＢの損失になるか波長ごとにプリセットされたパラメータを有しており、ＤＧＥＱ制御部５７は、ＤＧＥＱ５１に算出または取得した損失波長特性を設定できる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、２つのＥＤＦを備え、高利得の設定が可能な光増幅装置について説明する。

図１９は、第３の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図１９に示すように、光増幅装置は、アイソレータ１０１，１０７，１１４，１１８、ＢＳ１０２，１０９，１１２，１１９、ＰＤ１０３，１２０、ＬＤ１０４，１１５、カプラ１０５，１１６、ＥＤＦ１０６，１１７、ＧＥＱ１０８、ＯＣＭ１１０，１１３、ＤＧＥＱ１１１、ＡＧＣ制御部１２１、およびＤＧＥＱ制御部１２２を有している。図１９に示す光増幅装置は、例えば、図２に示したポストアンプ１３、インラインアンプ２１〜２３、およびプリアンプ３１に対応する。

アイソレータ１０１には、増幅する光信号が入力される。アイソレータ１０１は、光信号が入力側に逆流するのを防止する。
ＢＳ１０２は、アイソレータ１０１から出力される光信号を分岐し、ＰＤ１０３とカプラ１０５とに出力する。

ＰＤ１０３は、ＢＳ１０２から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部１２１に出力される。
ＬＤ１０４は、ＡＧＣ制御部１２１の制御に基づいて、励起光をカプラ１０５に出力する。

カプラ１０５は、ＢＳ１０２から出力される光信号にＬＤ１０４から出力される励起光を合波する。カプラ１０５は、例えば、ＷＤＭカプラである。
ＥＤＦ１０６は、カプラ１０５から出力される光信号を増幅する。ＥＤＦ１０６は、カプラ１０５によって合波されたＬＤ１０４の励起光によって、光信号を増幅する。

アイソレータ１０７は、光信号がＥＤＦ１０６側に逆流するのを防止する。
ＧＥＱ１０８は、光信号の利得等化を行う。すなわち、ＧＥＱ１０８は、当該光増幅装置の出力利得（ＢＳ１１９の出力での利得）が、各波長において平坦となるようにする。ＧＥＱ１０８は、例えば、誘電体多層膜によって形成され、損失波長特性は固定されている。

ＢＳ１０９は、ＧＥＱ１０８から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ１１０とＤＧＥＱ１１１とに出力する。
ＯＣＭ１１０は、ＢＳ１０９から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部１２２に出力される。信号のない波長は、例えば、ＥＤＦ１０６で発生するＡＳＥをモニタしてもよい。

ＤＧＥＱ１１１は、ＤＧＥＱ制御部１２２の制御に基づいて、光信号の各波長における損失を可変することができる。ＤＧＥＱ１１１は、図３、図８、図１０、図１２、および図１４で説明したＤＧＥＱ５１と同様である。

ＢＳ１１２は、ＤＧＥＱ１１１から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ１１３とアイソレータ１１４とに出力する。
ＯＣＭ１１３は、ＢＳ１１２から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部１２２に出力される。

アイソレータ１１４は、光信号がＥＤＦ１０６側に逆流するのを防止する。
ＬＤ１１５は、ＡＧＣ制御部１２１の制御に基づいて、励起光をカプラ１１６に出力する。

カプラ１１６は、アイソレータ１１４から出力される光信号にＬＤ１１５から出力される励起光を合波する。カプラ１１６は、例えば、ＷＤＭカプラである。
ＥＤＦ１１７は、カプラ１１６から出力される光信号を増幅する。ＥＤＦ１１７は、カプラ１１６によって合波されたＬＤ１１５の励起光によって、光信号を増幅する。

アイソレータ１１８は、光信号がＥＤＦ１１７側に逆流するのを防止する。
ＢＳ１１９は、アイソレータ１１８から出力される光信号を分岐し、ＰＤ１２０と図示しない伝送路とに出力する。

ＰＤ１２０は、ＢＳ１１９から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部１２１に出力される。
ＡＧＣ制御部１２１は、ＰＤ１０３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１２０によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて、ＥＤＦ１０６，１１７の利得（ＥＤＦ１０６の入力に対するＥＤＦ１１７の出力の利得）が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１０４，１１５の励起光パワーを制御する。例えば、ＥＤＦ１０６，１１７の利得は、ＰＤ１０３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１２０によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて算出できる。ＡＧＣ制御部１２１は、算出したＥＤＦ１０６，１１７の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１０４，１１５の励起光パワーを制御する。

ＤＧＥＱ制御部１２２は、設定される利得に応じて生じるＥＤＦ１０６，１１７の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように、ＤＧＥＱ１１１を制御する。損失波長特性は、ＥＤＦ１０６，１１７の設定される利得に応じて生じる利得チルトを打ち消す損失の特性である。すなわち、損失波長特性は、ＥＤＦ１０６，１１７に設定される利得において、当該光増幅装置の出力での利得が、各波長において平坦となる特性である。

なお、ＤＧＥＱ制御部１２２の制御は、第２の実施の形態で説明したＤＧＥＱ制御部５７の制御と同様である。また、図１９に示していないメモリには、例えば、ＥＤＦ１０６，１１７の両方における（ＥＤＦ１０６の入力とＥＤＦ１１７の出力とにおける）単位あたりの利得チルトが記憶されている。または、図１９に示していないメモリには、例えば、ＥＤＦ１０６，１１７の両方におけるＧｓｅｔに対する損失波長特性が予め算出され、記憶されている。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ１０６，１１７を２つ備えても、ＥＤＦ１０６，１１７の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にすることができる。
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、２つのＥＤＦを備え、その２つのＥＤＦをＡＧＣ制御するようにした。第４の実施の形態では、２つのＥＤＦのそれぞれを独立してＡＧＣ制御する場合について説明する。

図２０は、第４の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図２０に示すように、光増幅装置は、アイソレータ１３１，１３７，１４６，１５２、ＢＳ１３２，１３９，１４１，１４４，１４７，１５４、ＰＤ１３３，１４０，１４８，１５５、ＬＤ１３４，１４９、カプラ１３５，１５０、ＥＤＦ１３６，１５１、ＧＥＱ１３８，１５３、ＯＣＭ１４２，１４５、ＤＧＥＱ１４３、ＡＧＣ制御部１５６，１５７、およびＤＧＥＱ制御部１５８を有している。

アイソレータ１３１には、増幅する光信号が入力される。アイソレータ１３１は、光信号が入力側に逆流するのを防止する。
ＢＳ１３２は、アイソレータ１３１から出力される光信号を分岐し、ＰＤ１３３とカプラ１３５とに出力する。

ＰＤ１３３は、ＢＳ１３２から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部１５６に出力される。
ＬＤ１３４は、ＡＧＣ制御部１５６の制御に基づいて、励起光をカプラ１３５に出力する。

カプラ１３５は、ＢＳ１３２から出力される光信号にＬＤ１３４から出力される励起光を合波する。カプラ１３５は、例えば、ＷＤＭカプラである。
ＥＤＦ１３６は、カプラ１３５から出力される光信号を増幅する。ＥＤＦ１３６は、カプラ１３５によって合波されたＬＤ１３４の励起光によって、光信号を増幅する。

アイソレータ１３７は、光信号がＥＤＦ１３６側に逆流するのを防止する。
ＧＥＱ１３８は、光信号の利得等化を行う。すなわち、ＧＥＱ１３８は、ＢＳ１３９の出力での利得が、各波長において平坦となるようにする。ＧＥＱ１３８は、例えば、誘電体多層膜によって形成され、損失波長特性は固定されている。

ＢＳ１３９は、ＧＥＱ１３８から出力される光信号を分岐し、ＰＤ１４０とＢＳ１４１とに出力する。
ＰＤ１４０は、ＢＳ１３９から出力される光信号の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＧＣ制御部１５６に出力される。

ＢＳ１４１は、ＢＳ１３９から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ１４２とＤＧＥＱ１４３とに出力する。
ＯＣＭ１４２は、ＢＳ１４１から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部１５８に出力される。信号のない波長は、例えば、ＥＤＦ１３６で発生するＡＳＥをモニタしてもよい。

ＤＧＥＱ１４３は、ＤＧＥＱ制御部１５８の制御に基づいて、光信号の各波長における損失を可変することができる。ＤＧＥＱ１４３は、図３、図８、図１０、図１２、および図１４で説明したＤＧＥＱ５１と同様である。

ＢＳ１４４は、ＤＧＥＱ１４３から出力される光信号を分岐し、ＯＣＭ１４５とアイソレータ１４６とに出力する。
ＯＣＭ１４５は、ＢＳ１４４から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＤＧＥＱ制御部１５８に出力される。

アイソレータ１４６は、光信号がＤＧＥＱ１４３側に逆流するのを防止する。
ＢＳ１４７，１５４、ＰＤ１４８，１５５、ＬＤ１４９、カプラ１５０、ＥＤＦ１５１、アイソレータ１５２、およびＧＥＱ１５３は、ＢＳ１３２，１３９、ＰＤ１３３，１４０、ＬＤ１３４、カプラ１３５、ＥＤＦ１３６、アイソレータ１３７、およびＧＥＱ１３８と同様であり、その説明を省略する。

ＡＧＣ制御部１５６は、ＰＤ１３３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１４０によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて、ＥＤＦ１３６の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１３４の励起光パワーを制御する。例えば、ＥＤＦ１３６の利得は、ＰＤ１３３によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１４０によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて算出できる。ＡＧＣ制御部１５６は、算出したＥＤＦ１３６の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１３４の励起光パワーを制御する。

ＡＧＣ制御部１５７は、ＰＤ１４８によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１５５によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて、ＥＤＦ１５１の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１４９の励起光パワーを制御する。例えば、ＥＤＦ１５１の利得は、ＰＤ１４８によってモニタされた光信号の光パワーと、ＰＤ１５５によってモニタされた光信号の光パワーとに基づいて算出できる。ＡＧＣ制御部１５７は、算出したＥＤＦ１５１の利得が、設定された利得で一定となるようにＬＤ１４９の励起光パワーを制御する。

ＤＧＥＱ制御部１５８は、設定される利得に応じて生じるＥＤＦ１３６，１５１の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように、ＤＧＥＱ１４３を制御する。損失波長特性は、ＥＤＦ１３６，１５１の設定される利得に応じて生じる利得チルトを打ち消す損失の特性である。すなわち、ＤＧＥＱ制御部１５８は、ＥＤＦ１３６，１５１の利得が各波長において平坦となるようにＤＧＥＱ１４３を制御する。

ここで、損失波長特性は、上記で説明した式（４）で示され、式（４）のＧｓｅｔは、次の式（１０）で示される。
Ｇｓｅｔ＝Ｇｓｅｔ１＋Ｇｓｅｔ２ …（１０）
Ｇｓｅｔ１は、ＡＧＣ制御部１５６がＥＤＦ１３６に設定する利得を示し、Ｇｓｅｔ２は、ＡＧＣ制御部１５７がＥＤＦ１５１に設定する利得を示す。また、ＥＤＦ１３６，１５１の単位あたりの利得チルトは同様であり、図２０に示していないメモリには、例えば、ＥＤＦ１３６，１５１の一方の単位あたりの利得チルトが記憶されている。または、図２０に示していないメモリには、例えば、ＥＤＦ１３６，１５１の一方のＧｓｅｔに対する損失波長特性が予め算出され、記憶されている。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ１３６，１５１を２つ備え、それぞれを独立して利得を設定しても、各波長における利得を平坦にすることができる。
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第５の実施の形態では、ＡＧＣ制御およびＤＧＥＱ制御に加え、ＡＬＣ（Automatic Level Control）を行う。

図２１は、第５の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図２１において、図３と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図２１の光増幅装置は、ＡＬＣ制御部１６１を有している。

ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１から出力される光パワーの波長特性が、目標の波長特性を有するように、ＤＧＥＱ５１を制御する。ＡＬＣ制御部１６１は、例えば、プロセッサの電気回路によって形成される。例えば、ＯＣＭ５３でモニタされる光パワーの波長特性（以下、出力波長特性と呼ぶこともある）をＯＣＭ２（λ）とし、目標の出力波長特性（以下、目標出力波長特性と呼ぶこともある）をＰｏｕｔ＿ｓｅｔ（λ）とすると、ＤＧＥＱ５１から出力される光パワーの波長特性と、目標の波長特性との偏差（出力偏差ΔＰｏｕｔ）は、次の式（１１）で示される。

ΔＰｏｕｔ（λ）＝ＯＣＭ２（λ）−Ｐｏｕｔ＿ｓｅｔ（λ） …（１１）
ＡＬＣ制御部１６１は、式（１１）のΔＰｏｕｔ（λ）が小さくなるように、ＤＧＥＱ５１の損失波長特性を制御する。例えば、ＡＬＣ制御部１６１は、次の式（１２）により、損失波長特性を算出し、ＤＧＥＱ５１を制御する。

Ｌｏｓｓ（λ，Ｇｓｅｔ）＝Ｌｏｓｓ＿ｍｏｎ（λ）＋ΔＰｏｕｔ（λ） …（１２）
Ｌｏｓｓ＿ｍｏｎ（λ）は、式（８）で算出でき、また、式（４）で代用してもよい。
図２２、図２３は、ＤＧＥＱ制御部とＡＬＣ制御部の動作の一例を示したフローチャートである。

［Ｓ２１］Ｓ２１は、図１７で説明したＳ１１と同様の処理を行い、その説明を省略する。
［Ｓ２２］ＡＬＣ制御部１６１は、光増幅装置から出力される光パワーの目標出力波長特性を設定する。

［Ｓ２３〜Ｓ２７］Ｓ２３〜Ｓ２７は、図１７で説明したＳ１２〜Ｓ１６と同様の処理を行い、その説明を省略する。ただし、Ｓ２６では、損失波長特性がＬｏｓｓ（λ，Ｇｓｅｔ）となった場合、Ｓ２８へ進む。

［Ｓ２８］ＡＬＣ制御部１６１は、ＯＣＭ５３の出力波長特性を目標出力波長特性となるように制御するか否か判断する。例えば、ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を目標出力波長特性となるように制御するタイミングであるか否か判断する。ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を目標出力波長特性となるように制御すると判断した場合、図２３に示すＳ２９へ進む。ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を目標出力波長特性となるように制御しないと判断した場合、Ｓ２３へ進む。

［Ｓ２９］ＡＬＣ制御部１６１は、ＯＣＭ５３がモニタしている光信号の出力波長特性を取得する。
［Ｓ３０］ＡＬＣ制御部１６１は、Ｓ２９で取得した出力波長特性と、Ｓ２２で設定された目標出力波長特性との出力偏差ΔＰｏｕｔを算出する。例えば、式（１１）によって、出力偏差を算出する。

［Ｓ３１］ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を制御するか否か判断する。例えば、ＡＬＣ制御部１６１は、出力偏差の絶対値が所定値（０を含む）以上か否か判断する。ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を制御すると判断した場合、Ｓ３２へ進む。ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の出力波長特性を制御しないと判断した場合、図２２に示すＳ２３へ進む。

［Ｓ３２］ＡＬＣ制御部１６１は、出力偏差ΔＰｏｕｔが小さくなるように、ＤＧＥＱ５１の損失波長特性を算出する。例えば、ＡＬＣ制御部１６１は、式（１１）によって損失波長特性を算出する。

［Ｓ３３］ＡＬＣ制御部１６１は、ＤＧＥＱ５１の損失波長特性が、Ｓ３２で算出した損失波長特性となるように、ＤＧＥＱ５１を制御する。ＡＬＣ制御部１６１は、図２２に示すＳ２３へ進む。

なお、図２１に示す光増幅装置のＡＧＣ制御は、図１６で説明した動作と同様である。また、図１６で説明した処理と、図２２および図２３で説明した処理は、並列に動作される。通常は、ＤＧＥＱ制御部５７よりＡＧＣ制御部５６の方が高速に制御される。ＯＣＭ５０，５３のモニタと、ＤＧＥＱ制御がＡＧＣ制御より高速にできるなら、ＡＧＣ制御よりＤＧＥＱ制御を高速にしてもよい。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ４６の設定される利得に応じて各波長における利得を平坦にすることができるとともに、ＡＬＣ制御を行うこともできる。
また、ＡＬＣ制御を行うことによって、例えば、ＥＤＦ４６やＧＥＱ４８の製造誤差によって生じる利得偏差を補償することができる。

図２４は、利得偏差の一例を示した図である。図２４の横軸は波長を示し、縦軸はＥＤＦ４６およびＧＥＱ４８の両方または一方の利得偏差を示している。
図２４に示すように、ＥＤＦ４６やＧＥＱ４８の製造ばらつきによって、ＧＥＱ４８の出力では、例えば、１ｄＢ程度の利得偏差が生じる。この場合、光増幅装置の利得は、各波長において平坦とならず、例えば、インラインアンプを多段中継する長距離大容量伝送システムでは、このような利得偏差が累積して伝送品質に劣化が生じる。しかし、図２１に示した光増幅器は、ＡＬＣ制御部１６１によって、ＯＣＭ５３の出力波長特性が目標出力波長特性となるようにＡＬＣ制御を行うので、利得偏差を補償することができる。

また、光増幅装置は、ＡＬＣ制御部１６１によって、伝送路のＳＲＳによる波長特性やＷＤＭ伝送システムで使用される光デバイスの波長特性も補償することができる。
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第６の実施の形態では、第５の実施の形態において２つのＥＤＦを備え、高利得の設定が可能な光増幅装置について説明する。

図２５は、第６の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図２５において、図１９と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図２５の光増幅装置は、ＢＳ１７１、ＯＣＭ１７２、およびＡＬＣ制御部１７３を有している。

ＢＳ１７１は、ＢＳ１１９から出力される光信号の一部をＯＣＭ１７２に出力する。
ＯＣＭ１７２は、ＢＳ１７１から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＬＣ制御部１７３に出力される。

ＡＬＣ制御部１７３は、図２１で説明したＡＬＣ制御部１６１と同様の機能を有している。ＡＬＣ制御部１７３は、ＥＤＦ１１７の出力の光パワーが、設定された目標出力波長特性を有するように制御する。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ１０６，１１７を２つ備え、ＥＤＦ１０６，１１７の設定される利得に応じて、各波長における利得を平坦にすることができるとともに、ＡＬＣ制御を行うこともできる。

［第７の実施の形態］
次に、第７の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第６の実施の形態では、２つのＥＤＦを備え、その２つのＥＤＦをＡＧＣ制御するようにした。第７の実施の形態では、２つのＥＤＦのそれぞれを独立してＡＧＣ制御する場合について説明する。

図２６は、第７の実施の形態に係る光増幅装置を適用した光伝送システムの一例を示した図である。図２６において、図２０と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。図２６の光増幅装置は、ＢＳ１８１、ＯＣＭ１８２、およびＡＬＣ制御部１８３を有している。

ＢＳ１８１は、ＢＳ１５４から出力される光信号の一部をＯＣＭ１８２に出力する。
ＯＣＭ１８２は、ＢＳ１８１から出力される光信号の各波長の光パワーをモニタする。モニタされた光パワーは、ＡＬＣ制御部１８３に出力される。

ＡＬＣ制御部１８３は、図２１で説明したＡＬＣ制御部１６１と同様の機能を有している。ＡＬＣ制御部１８３は、ＥＤＦ１５１の出力の光パワーが、設定された目標出力波長特性を有するように制御する。

このように、光増幅装置は、ＥＤＦ１３６，１５１を２つ備え、それぞれを独立して利得の設定をしても、各波長における利得を平坦にすることができるとともに、ＡＬＣ制御も行うこともできる。

１ 光増幅器
２ 等化器
３ 制御部

Claims (8)

1. 光信号を増幅する光増幅装置において、
   前記光信号を設定された利得で増幅する光増幅器と、
   前記光増幅器によって増幅された前記光信号の損失を波長ごとに可変する等化器と、
   設定される利得に応じて生じる前記光増幅器の利得チルトに対応した損失波長特性を有するように前記等化器を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光増幅装置。
2. 前記損失波長特性は、設定される利得に応じて生じる前記光増幅器の利得チルトを打ち消す特性であることを特徴とする請求項１記載の光増幅装置。
3. 前記光増幅器の所定の設定利得において、前記光信号の各波長における利得が平坦となるように固定の損失を有し、前記光増幅器から出力される前記光信号を前記等化器に出力する固定等化器をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の光増幅装置。
4. 前記光増幅器の利得を所定単位あたりで可変したときの利得チルトの情報を記憶した記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記所定の設定利得、前記光増幅器に設定される利得、および前記記憶部に記憶された利得チルトに基づいて、前記損失波長特性を算出することを特徴とする請求項３記載の光増幅装置。
5. 前記所定の設定利得、前記光増幅器に設定される利得、および前記光増幅器の利得を所定単位あたりで可変したときの利得チルトに基づいて、前記損失波長特性を予め算出して記憶した記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記光増幅器に設定される利得に基づいて前記記憶部を参照し、前記損失波長特性を取得することを特徴とする請求項３記載の光増幅装置。
6. 前記等化器の出力の光パワーの波長特性をモニタするモニタ部と、
   前記モニタ部によってモニタされる光パワーの波長特性が目標の波長特性を有するように前記等化器を制御する波長特性制御部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅装置。
7. 前記等化器は、２つの前記光増幅器の間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅装置。
8. 前記等化器の後段の前記光増幅器の出力の光パワーの波長特性をモニタするモニタ部と、
   前記モニタ部によってモニタされる光パワーの波長特性が目標の波長特性を有するように前記等化器を制御する波長特性制御部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項７記載の光増幅装置。

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