JP6682766B2 - 海底中継器、海底中継器の制御方法、及び海底中継器の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、出力装置の出力を安定化する出力制御装置、出力制御システム、出力制御方法、及び出力制御プログラムに関する。

光海底中継器は、光海底ケーブル経路中に設置され、減衰した信号光を光アンプにより増幅し、再送出する機能を有する。光アンプを励起するために、０．９８ｕｍ帯などの半導体励起ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。光アンプ出力を安定させるため、励起ＬＤ光出力が常に一定となるように、ＬＤ光出力自動制御回路が用いられる。

図９は、ＬＤ光出力自動制御回路の例を示す回路図で、Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＰＣ）回路とよばれる。ＡＰＣ回路では、まず、励起ＬＤの光出力パワーの一部が、励起ＬＤと同一パッケージ内に実装されたモニターＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）により受光される。その際、モニターＰＤには、励起ＬＤ光出力パワーとほぼ比例した光電流が流れ、モニターＰＤ負荷抵抗での電圧降下により、図９のＶｍｏｎ＿ＡＰＣの電位は低下する。ここで、図９の差動アンプは、あらかじめ与えられた基準電位Ｖｒｅｆ＿ＡＰＣと、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣを比較し、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣが基準電位Ｖｒｅｆ＿ＡＰＣよりも電位が高い場合には、トランジスタのベース電位Ｖｂを上げ、低い場合にはＶｂを下げる。この動作により、図９の差動アンプは、励起ＬＤの電流を増減させ、励起ＬＤの光出力パワーを制御する。すなわち、ＡＰＣ回路は、モニターＰＤにより励起ＬＤの光出力パワーをモニターし、モニター結果の電圧をＬＤ電流に対してフィードバックをかけることにより励起ＬＤの光出力パワーを一定に保とうとする制御回路である。

次に、図１０は、ＬＤ光出力自動制御回路の別の例を示す回路図で、Ａｕｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＣＣ）回路とよばれる。ＡＣＣ回路では、励起ＬＤに直列にＬＤ電流モニター抵抗が挿入され、そのモニター電位であるＶｍｏｎ＿ＡＣＣと、あらかじめ与えられた基準電位であるＶｒｅｆ＿ＡＣＣとが差動アンプにより比較される。図１０の差動アンプは、Ｖｍｏｎ＿ＡＣＣが基準電位Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣよりも電位が高い場合には、トランジスタのベース電位Ｖｂを上げ、低い場合にはＶｂを下げる。この動作により、図１０の差動アンプは、励起ＬＤの電流を増減させ、励起ＬＤの光出力パワーを制御する。すなわち、ＡＣＣ回路は、ＬＤ電流モニター抵抗により励起ＬＤの電流をモニターし、モニター結果の電圧をＬＤ電流自身に対してフィードバックをかけることにより励起ＬＤの光出力パワーを一定に保とうとする制御回路である。

ＡＰＣ回路では、励起ＬＤの光出力パワーがモニターされ、フィードバックがかけられる。そのため、長期的な使用により励起ＬＤが徐々に劣化し、同じ電流に対して得られる励起ＬＤの光出力パワー、すなわちＬＤの効率が低下した場合にも、励起ＬＤ光出力パワーを一定に保つことができるという利点がある。しかしながら、ＡＰＣ回路では、モニターＰＤを介した複雑なフィードバックループが用いられるため、短い時間スケールでは、励起ＬＤ光出力パワーが安定しにくい場合があるという問題点がある。

一方、ＡＣＣ回路では、モニターＰＤが用いられず、シンプルなフィードバックループが構成されている。そのため、短い時間スケールでは、励起ＬＤ光出力パワーが安定しやすいという利点がある。しかしながら、ＡＣＣ回路では、ＬＤ光出力がモニターされないため、長期的な使用による励起ＬＤの効率低下に対するフィードバックがかからず、励起ＬＤ光出力パワーが一定に保たれないという問題点がある。

ＬＤの出力の安定性を向上させる技術の一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１のレーザ出力制御装置は、ＬＤと、ＰＤと、ＡＭＰ１と、ＡＭＰ２と、抵抗Ｒ２と、調整用抵抗Ｒ１と、ボリューム抵抗ＶＲと、コンデンサＣと、スイッチＳＷとを含む。ＰＤは、ＬＤの光出力を検出する。ＡＭＰ２は、モニター電圧Ｖｍとリファレンス電圧Ｖｒｅｆとを入力して比較結果を出力するオペアンプである。抵抗Ｒ２は、電圧Ｖｍを生成させる。調整用抵抗Ｒ１は、ＬＤの駆動電流Ｉｏｐを調整するともに、Ｉｏｐのモニター電圧を生成させる。ボリューム抵抗ＶＲは、電圧Ｖｒｅｆを生成させる。コンデンサＣは、電圧Ｖｒｅｆが電圧Ｖｍより小さい場合に充電され、大きい場合に放電される。スイッチＳＷは、コンデンサＣとＡＭＰ２の出力との間の電気的な接続を開閉させる。ＡＭＰ１は、コンデンサＣに保持された電圧に対して、Ｉｏｐのモニター電圧の負のフィードバックを行い、駆動電流Ｉｏｐを制御する。

特許文献１のレーザ出力制御装置は、以下のように動作する。特許文献１のレーザ出力制御装置は、レーザパワーの調整時にまず、スイッチＳＷを閉結させ、比較結果に基づいてコンデンサＣの充放電を行い、Ｖｒｅｆ＝Ｖｍになるように自動的にコンデンサＣの電圧を調整する。次に、特許文献１のレーザ出力制御装置は、Ｖｒｅｆ＝Ｖｍとなった後にスイッチＳＷを開放してコンデンサＣの電圧を保持させる。

上記の動作の結果、特許文献１のレーザ出力制御装置では、コンデンサＣはＬＤの目標レーザパワーを指示する電圧を保持し、ＡＭＰ１はＩｏｐの負のフィードバック制御を行う。これにより、特許文献１のレーザ出力制御装置は、ＬＤの出力の安定性を向上させる。

ＬＤの寿命を延長させる技術の一例が、特許文献２に開示されている。

特許文献２の光出力制御装置は、ＬＤと、駆動手段と、光出力検出手段と、駆動電流検出手段と、劣化判定手段と、光出力調整値発生手段と、光出力制御手段とを含む。駆動手段は、ＬＤを駆動する。光出力検出手段は、ＬＤの光出力を検出する。駆動電流検出手段は、ＬＤの駆動電流を検出する。劣化判定手段は、光出力と駆動電流とからＬＤの劣化を判定する。光出力調整値発生手段は、判定結果に基づいてＬＤの光出力調整値を生成する。光出力制御手段は、光出力目標値と光出力調整値と光出力により、ＬＤの光出力の大きさを制御する信号を駆動手段に出力する。

特許文献２の光出力制御装置は、以下のように動作する。光出力調整値発生手段は、劣化判定手段の判定結果に応じて、以下のように光出力調整値を出力する。
（ａ）ＬＤの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より大きいときには“０”の光出力調整値を出力する。
（ｂ）ＬＤの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より小さいときには、増加率と基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する。

上記の動作の結果、特許文献２の光出力制御装置は、経年変化による劣化のために増加率が小さくなった場合に、光出力目標値をすこしずつ下げて、ＬＤの駆動電流を下げる。これにより、特許文献２の光出力制御装置は、経年変化によるＬＤの光出力低下が発生した際に、ＬＤの寿命を延長させる。

特開２００１−２３０４８４ 特開２００９−２１２８７

ＬＤのような出力装置では、装置仕様毎に入出力特性の経時変化が異なる。そのため、入出力特性の経時変化が発生した際の出力制御方法は、装置仕様毎に設計できることが望ましい。

しかしながら、特許文献１の技術や特許文献２の技術の技術では、１つの目標レーザパワーを出力するようにＬＤの出力制御が行われる。従って、特許文献１の技術や特許文献２の技術では、出力装置の装置仕様毎に出力制御方法を予め設定することができないという問題がある。
（発明の目的）
本発明の主たる目的は、長期的な使用による出力装置の入出力特性の経時変化による出力変動時の動作を予め設定できる出力制御装置、出力制御システム、出力制御方法、および出力制御プログラムを提供することにある。

本発明の出力制御装置は、外部の出力装置の第１の出力値を監視する外部のセンサからの第１の信号に基づいて、出力装置の複数の目標入力値候補から１つの目標入力値候補を選択し、選択した目標入力値候補に対応する第２の信号を出力装置へ出力する装置入力切替手段を備えることを特徴とする。

本発明の出力制御システムは、出力装置と、出力装置の第１の出力値を監視するセンサと、センサからの第１の信号に基づいて、出力装置の複数の目標入力値候補から１つの目標入力値候補を選択し、選択した目標入力値候補に対応する第２の信号を出力装置へ出力する装置入力切替手段を含む出力制御装置とを備えることを特徴とする。

本発明の出力制御方法は、外部の出力装置の第１の出力値を監視する外部のセンサからの第１の信号に基づいて、出力装置の複数の目標入力値候補から１つの目標入力値候補を選択し、選択した目標入力値候補に対応する第２の信号を出力装置へ出力することを特徴とする。

本発明の出力制御プログラムは、外部の出力装置の第１の出力値を監視する外部のセンサからの第１の信号に基づいて、出力装置の複数の目標入力値候補から１つの目標入力値候補を選択し、選択した目標入力値候補に対応する第２の信号を出力装置へ出力する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、長期的な使用による出力装置の入出力特性の経時変化による出力変動時の動作を予め設定することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態の出力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の出力制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の出力制御装置の処理の具体例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の出力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態のＬＤ光出力自動制御回路の構成の一例を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態のＬＤ光出力自動制御回路の動作を説明するための図で、ある。 本発明の第３の実施形態のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路の構成の一例を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路の動作を説明するための図である。 ＬＤ光出力自動制御回路の例を示す回路図である。 ＬＤ光出力自動制御回路の別の例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態における構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における出力制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の出力制御装置１００は、外部のセンサ９００の出力を入力し、外部の出力装置８００の入力を出力する。センサ９００は、出力装置８００の出力をモニターし、出力装置８００のモニター信号を出力する。出力制御装置１００は、装置入力切替手段１１０を含む。

装置入力切替手段１１０は、入力に応じて、出力装置８００の複数の入力値候補から、１つの入力値候補を選択して、出力する。なお、装置入力切替手段１１０は、入力に関する特定の閾値において、特定の入力値候補から別の特定の入力値候補を出力するよう遷移するように予め設定される。また、装置入力切替手段１１０は、複数の閾値に対して、複数回の遷移を行ってもよい。複数回の遷移を行う場合には、装置入力切替手段１１０は、ヒステリシス特性を有する。すなわち、装置入力切替手段１１０は、ある閾値に関して遷移を行った後には、同じ閾値に関する遷移を行わない。

次に、本実施形態における動作について説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態における出力制御装置１００の動作を示すフローチャートである。具体的には、図２は、出力制御装置１００の装置入力切替手段１１０の動作を示すフローチャートである。なお、図２に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

装置入力切替手段１１０は、初期状態では、初期値として所定の入力値候補を選択して、出力装置８００の入力として出力する（ステップＳ１１０）。

装置入力切替手段１１０は、センサ９００からの入力を監視し、入力が第１段階の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。入力が第１段階の閾値を超えなければ（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、装置入力切替手段１１０は、ステップＳ１２０の処理を繰り返す。入力が第１段階の閾値を超えると（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、予め定められた第１段階の入力値候補を選択して、出力装置８００の入力として出力する（ステップＳ１３０）。

なお、装置入力切替手段１１０は、２回の遷移を行う場合には、ステップＳ１３０の処理に続いて、別の入力値候補である第２段階の閾値及び第２段階の入力値候補について、ステップＳ１２０およびステップＳ１３０と同様の処理を行う。装置入力切替手段１１０は、３回以上の遷移を行う場合には、別の閾値及び別の入力値候補について、更に、ステップＳ１２０およびステップＳ１３０と同様の処理を行う。

次に、本実施形態における処理の具体例について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態の出力制御装置１００の処理の具体例を説明するための図である。図３（ａ）は、横軸が出力装置８００の出力の大きさ、縦軸が時間であるグラフである。図３（ｂ）は、横軸がセンサ９００からの入力に対応する出力装置８００の出力の大きさ、縦軸が出力制御装置１００により出力される出力装置８００の入力であるグラフである。

初期状態において、出力制御装置１００の状態（以下、「動作点」という）は、（１）の位置にある。すなわち、装置入力の初期値は“初期入力”であり、装置出力の初期値は“初期出力”である。

次に、長期的な使用により、出力装置８００が徐々に劣化すると、動作点は（１）の位置から（２）の位置に向かって徐々に移動する。すなわち、出力装置８００が徐々に劣化すると、出力装置８００の出力の大きさは徐々に低下し、出力装置８００の出力の大きさの低下に伴い入力の大きさは徐々に減少する。一方、装置入力は、装置出力の変化によらず一定値“初期入力”に保たれる。

次に、出力装置８００の劣化がさらに進むと、装置出力の大きさは、“第１段階閾値”に達する（（２）の位置）。このとき、装置入力切替手段１１０は、装置入力を“初期入力”から、より大きい“第１段階入力”に切り替える。すなわち、動作点は（２）の位置から（３）の位置へ移動する。ここで、装置入力が、より大きい値に切り替わったため、出力装置８００の入力は増加する。それに伴い、出力装置８００の出力の大きさは増加する。なお、装置出力の大きさが“第１段階出力”にまで増加する理由は、出力装置８００の入出力特性の劣化特性に基づいて、装置出力の大きさが“第１段階出力”になるように、“第１段階閾値”と“第１段階出力”の値の組が予め選択されるためである。

以上説明したように、本実施形態の出力制御装置１００では、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値において、特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値から別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値を出力するよう遷移するように、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値と別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値との組が予め設定される。従って、本実施形態の出力制御装置１００では、長期的な使用による出力装置８００の入出力特性の経時変化による出力変動時の動作を予め設定することができる。

また、本実施形態の出力制御装置１００では、長期的な使用による出力装置８００の入出力特性の経時変化が発生しても、出力装置８００の出力は所定の範囲に制限される。従って、本実施形態の出力制御装置１００では、長期的な使用による出力装置の入出力特性の経時変化による出力変動が抑制される。
（第２の実施形態）
次に、上述した第１の実施形態を基本とする本発明の第２の実施形態の出力制御装置について説明する。本実施形態の出力制御装置は、出力の負のフィードバック制御を行う。以下の説明において、第１の実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における構成について説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態の出力制御装置２００の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の出力制御装置２００は、装置入力切替手段１００と、フィードバック制御手段１２０とを含む。

装置入力切替手段１００は、本発明の第１の実施形態における出力制御装置１００の装置入力切替手段１００と同じである。

フィードバック制御手段１２０は、出力装置８００に対する入力値をモニターし、フィードバックループ１３０を介して、モニターした値をフィードバック制御手段１２０の入力にフィードバックする。なお、フィードバックは負のフィードバックである。また、フィードバック制御については、当業者に広く知られているので、ここでは詳細に説明しない。

次に、本実施形態における動作について説明する。

フィードバック制御手段１２０は、入力に対する出力の負のフィードバックを行う。従って、装置入力切替手段２００では、装置入力切替手段１００に比べて、短い時間スケールでの出力の安定性が向上する。その結果、出力装置８００の短い時間スケールでの出力の安定性が向上する。

以上説明したように、本実施形態の出力制御装置２００は、本発明の第１の実施形態の装置入力切替手段１１０を含む。従って、本実施形態の出力制御装置２００は、本発明の第１の実施形態の出力制御装置１００と同じ効果を有する。

また、本実施形態の出力制御装置２００では、出力装置８００に対する入力がモニターされ、モニター値による負のフィードバック制御が行われる。従って、本実施形態の出力制御装置２００では、短い時間スケールでの出力装置の出力の安定性が向上する。
（第３の実施形態）
次に、上述した第２の実施形態を基本とする本発明の第３の実施形態の出力制御回路について説明する。本実施形態の出力制御回路は、ＬＤの光出力パワーを制御する。本実施形態の出力制御回路は、出力装置である励起ＬＤとセンサであるモニターＰＤを含む。以下の説明において、第２の実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における構成について説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００の構成の一例を示す回路図である。本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００は、装置入力切替手段であるＶｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０、励起ＬＤ３８０、ＬＤ電流モニター抵抗３６０、モニターＰＤ３９０、モニターＰＤ負荷抵抗３７０、及びフィードバック制御手段であるＬＤ電流制御回路３２０を含む。ＬＤ電流制御回路３２０は、差動アンプ３２１、及びトランジスタ３２２を含む。差動アンプ３２１は、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の出力と、励起ＬＤ３８０とＬＤ電流モニター抵抗３６０の接続点３３０の電位とを差動入力する。また、トランジスタ３２２は、ベースが差動アンプ３２１の出力に接続される。なお、「＋」、「−」はそれぞれ、正、負の定電圧源を示す。

差動アンプ３２１の基準電位を「Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ」、モニターＰＤ負荷抵抗３７０の定電圧側でない側の電位を「Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣ」、ＬＤ電流モニター抵抗３６０の定電圧側でない側の電位を「Ｖｍｏｎ＿ＡＣＣ」、トランジスタのベース電位を「Ｖｂ」で示す。

Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０は、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣに応じて、複数の電位候補（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、…）から、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣの値を選択して、出力する。なお、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０では、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、…）において、特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値（Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ０、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ１、…）から別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値（Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ１、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ２、…）を出力するよう遷移するように、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値と別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値との組が予め設定される。

励起ＬＤ３８０は、入力された電流に応じた光出力パワーで発光する。なお、同一の入力電流に対して出力される、励起ＬＤ３８０の光出力パワーは、長い時間スケールでは、時間の経過とともに減少するように劣化する。

ＬＤ電流モニター抵抗３６０は、一端が正の定電圧源に接続され、他端が励起ＬＤ３８０に直列に接続される。

モニターＰＤ３９０は、励起ＬＤ３８０の出力光の一部を入力するように設置される。モニターＰＤ３９０は、励起ＬＤ３８０の出力光のパワーに応じた出力電流を発生する。

モニターＰＤ負荷抵抗３７０は、一端が正の定電圧源に接続され、他端がモニターＰＤ３９０に直列に接続される。

ＬＤ電流制御回路３２０は、Ｖｍｏｎ＿ＡＣＣがＶｒｅｆ＿ＡＣＣに一致するように、励起ＬＤ３８０の入力電流を制御する。

差動アンプ３２１は、Ｖｍｏｎ＿ＡＣＣのＶｒｅｆ＿ＡＣＣに対する差に応じた電位Ｖｂを出力する。

トランジスタ３２２は、Ｖｂに応じた電流を励起ＬＤ３８０に流す。

次に、本実施形態における動作について説明する。

図６は、本発明の第３の実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００の動作を説明するための図である。図６（ａ）は、横軸が励起ＬＤ光出力パワー、縦軸が時間であるグラフである。図６（ｂ）は、横軸がＶｍｏｎ＿ＡＰＣ、縦軸がＶｒｅｆ＿ＡＣＣであるグラフである。

初期状態において、ＬＤ光出力自動制御回路３００の状態（以下、「動作点」という）は、（１）の位置にある。すなわち、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣの初期値はＶｒｅｆ＿ＡＣＣ０であり、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの初期値はＶ０である。

次に、長期的な使用により、励起ＬＤ３８０が徐々に劣化すると、動作点は（１）の位置から（２）の位置に向かって徐々に移動する。すなわち、励起ＬＤ３８０が徐々に劣化すると、光出力パワーは徐々に低下し、励起ＬＤ３８０の光出力パワーの低下に伴いＶｍｏｎ＿ＡＰＣは徐々に上昇する。一方、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣは、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの変化によらず一定値Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ０に保たれる。

次に、励起ＬＤ３８０の劣化がさらに進むと、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣは、Ｖｔｈ１に達する（（２）の位置）。このとき、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０は、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣをＶｒｅｆ＿ＡＣＣ０から、より低い電位であるＶｒｅｆ＿ＡＣＣ１に切り替える。すなわち、動作点は（２）の位置から（３）の位置へ移動する。ここで、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣが、より低い値に切り替わったため、励起ＬＤ３８０に流れる電流が増加する。それに伴い、励起ＬＤ３８０の光出力パワーは、増加し、劣化前の値に戻り（（３）の位置から（４）の位置へ）、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣはＶ０に戻る。なお、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０は、ヒステリシス特性を有する。すなわち、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣが低下してもＶｔｈ１’以下に達しないため、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣは、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ１に保たれる。また、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣがＶ０に戻る理由は、励起ＬＤ３８０の入出力特性の劣化特性に基づいて、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣがＶ０に戻るように、Ｖｔｈ１とＶｒｅｆ＿ＡＣＣ１の値の組が予め選択されるためである。

次に、励起ＬＤ３８０の劣化がさらに進むと、動作点は（４）の位置から（５）の位置に向かって移動し、（５）の位置に達する。すなわ、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣが、Ｖｔｈ２に達する。このとき、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０は、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣをＶｒｅｆ＿ＡＣＣ１から、より低い電位であるＶｒｅｆ＿ＡＣＣ２に切り替える。これにより、励起ＬＤ３８０の光出力パワーは増加し、劣化前の値に戻り（（５）の位置から（６）の位置を経て（７）の位置へ）、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣはＶ０に戻る。なお、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣがＶ０に戻る理由は、励起ＬＤ３８０の入出力特性の劣化特性に基づいて、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣがＶ０に戻るように、Ｖｔｈ２とＶｒｅｆ＿ＡＣＣ２の値の組が予め選択されるためである。

次に、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の詳細について説明する。まず、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の構成について説明する。

図７は、本発明の第３の実施形態のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の構成の一例を示す回路図である。Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０は、ヒステリシスコンパレータ３１１（ヒステリシスコンパレータＡ）、ヒステリシスコンパレータ３１２（ヒステリシスコンパレータＢ）、スイッチ３１３（スイッチＡ）、スイッチ３１４（スイッチＢ）、及び、電圧降下によりＶｒｅｆ＿ＡＣＣの電位を決めるための、抵抗３１５、抵抗３１６、抵抗３１７、抵抗３１８を含む。

スイッチＡ、スイッチＢはそれぞれ、ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢの出力に応じて、抵抗Ｂ、抵抗Ｃを短絡する。なお、スイッチＡ、スイッチＢは、機械的なスイッチに限らず、トランジスタなどで構成されるものであってもよい。

ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢにはそれぞれ、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路に入力されたＶｍｏｎ＿ＡＰＣが入力される。また、ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢにはそれぞれ、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路に入力されたＶｔｈ１、Ｖｔｈ２が入力される。ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢは、それぞれ、２つの入力の大小比較の結果に従って、スイッチＡ、スイッチＢの開閉を制御する。

抵抗Ａ、抵抗Ｂ、抵抗Ｃ、抵抗Ｄは、この順で直列に接続され、両端が正、負の定電圧源に接続される。抵抗Ａと抵抗Ｂとの間の電位が、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の出力として出力される。スイッチＡまたはスイッチＢが開閉された際に所定の出力電圧が出力されるように、抵抗Ａ、抵抗Ｂ、抵抗Ｃ、抵抗Ｄそれぞれの抵抗値が予め定められる。

次に、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の動作について説明する。

図８は、本発明の第３の実施形態のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の動作を説明するための図である。図８（ａ）は、ヒステリシスコンパレータＡの入出力特性を示す。図８（ｂ）は、ヒステリシスコンパレータＢの入出力特性を示す。

ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢは、入力電位に応じて、“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”の２つの電位を出力する。また、ヒステリシスコンパレータＡ、ヒステリシスコンパレータＢは、出力電位が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に切り替わる場合と、“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に切り替わる場合とで、入力電位の閾値が異なる、いわゆるヒステリシス特性を有する。ヒステリシスコンパレータＡの出力電位が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に切り替わる際の閾値には、Ｖｔｈ１が設定され、“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に切り替わる際の閾値には「Ｖｔｈ１’」が設定される。一方、ヒステリシスコンパレータＢの出力電位が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に切り替わる際の閾値にはＶｔｈ２が設定され、“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に切り替わる際の閾値には「Ｖｔｈ２’」が設定される。

図８の（１）から（７）の記号は、それぞれ図６の（１）から（７）の記号に対応する。

まず、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の状態（以下、「動作点」という）が初期状態の（１）の位置から移動して（２）の位置に達すると、ヒステリシスコンパレータＡの出力が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に切り替わる（（３）の位置）。Ｖｔｈ２は、Ｖｔｈ１より大きな値に設定されており、（３）の位置では、ヒステリシスコンパレータＢの出力は“Ｈｉｇｈ”のままである。スイッチＡは、ヒステリシスコンパレータＡの出力が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に切り替わったことにより、“ＯＰＥＮ”状態から“ＣＬＯＳＥ”状態へ変化する。スイッチＡが“ＣＬＯＳＥ”状態になることにより、抵抗Ｂが短絡され、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の出力電位（Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ）が低下する。なお、低下前の出力電位は、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ０、低下後の出力電位はＶｒｅｆ＿ＡＣＣ１となるように、抵抗Ａ、抵抗Ｂ、抵抗Ｃ、抵抗Ｄの抵抗値が予め設定されている。出力電位がＶｒｅｆ＿ＡＣＣ１に切り替わることにより、動作点は（４）の位置に移動する。Ｖｔｈ１’の値は、（４）の位置における入力電位よりも低い値に設定されており、スイッチＡは“ＣＬＯＳＥ”状態に保たれる。

次に動作点が（５）の位置に達すると、スイッチＢが“ＣＬＯＳＥ”状態になり（（６）の位置）、抵抗Ｃが短絡されることにより、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の出力電位（Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ）は、さらに低下し、Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ２になる。Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路３１０の出力電位がＶｒｅｆ＿ＡＣＣ２になることにより、動作点は（７）の位置に移動する。Ｖｔｈ２’の値は、（７）の位置における入力電位よりも低い値に設定されており、スイッチＢは“ＣＬＯＳＥ”状態に保たれる。Ｖｔｈ１’の値は、（７）の位置における入力電位よりも低い値に設定されており、スイッチＡは“ＣＬＯＳＥ”状態に保たれる。

以上説明したように、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値において、特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値から別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値を出力するよう遷移するように、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣの特定の閾値と別の特定のＶｒｅｆ＿ＡＣＣ出力値との組が予め設定される。すなわち、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、長期的な使用による励起ＬＤ３８０の入出力特性の経時変化が発生した際に、励起ＬＤ３８０の光出力パワーは所定の範囲に制限される。所定の範囲とは、Ｖｍｏｎ＿ＡＰＣがＶ０からＶｔｈ２までに対応する光出力パワーの範囲である。従って、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路では、長期的な使用による出力装置８００の入出力特性の経時変化による出力変動時の動作を予め設定することができる。

また、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、長期的な使用による励起ＬＤ３８０の入出力特性の経時変化が発生しても、励起ＬＤ３８０の光出力パワーは所定の範囲に制限される。従って、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、長期的な使用による出力装置の入出力特性の経時変化による出力変動が抑制される。

また、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、励起ＬＤ３８０に流れる電流がモニターされ、モニター値による負のフィードバック制御が行われる。従って、本実施形態のＬＤ光出力自動制御回路３００では、短い時間スケールでの出力装置の出力の安定性が向上する。

なお、上述した本発明の各実施形態の出力制御装置は、専用の装置によって実現してもよいが、コンピュータ（情報処理装置）によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、メモリ（不図示）に格納されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ＿Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＿Ｕｎｉｔ、不図示）に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵにおいて実行することにより、実行結果を、例えば、ユーザ・インタフェースに出力する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図１に示した出力制御装置１００又は図４に示した出力制御装置２００の各手段の機能を実現可能な記述がなされていればよい。ただし、出力制御装置１００もしくは出力制御装置２００の装置入力切替手段１１０、又は出力制御装置２００のフィードバック制御手段１２０には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム（コンピュータ・プログラム）は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。

以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲には限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。

本発明は、入出力特性の経時変化を有する出力装置において、出力を安定化する用途において利用できる。本発明は、光通信用の光海底中継器において励起ＬＤの出力を安定化する用途において利用できる。

１００ 出力制御装置
１１０ 装置入力切替手段
８００ 出力装置
９００ センサ
２００ 出力制御装置
１２０ フィードバック制御手段
１３０ フィードバックループ
３００ ＬＤ光出力自動制御回路
３１０ Ｖｒｅｆ＿ＡＣＣ選択回路
３２０ ＬＤ電流制御回路
３２１ 作動アンプ
３２２ トランジスタ
３６０ ＬＤ電流モニター抵抗
３７０ モニターＰＤ負荷抵抗
３８０ 励起ＬＤ
３９０ モニターＰＤ
３１１、３１２ ヒステリシスコンパレータ
３１３、３１４ スイッチ
３１５、３１６、３１７、３１８ 抵抗

Claims (7)

1. 励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光により励起され、光海底ケーブルを介して入力された信号光を増幅する光増幅器と、
   前記励起光の強度に応じた出力監視電位に基づいて、前記励起光源の出力を制御する出力制御部とを備え、
   前記出力制御部は、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のヒステリシスコンパレータ、及び第２のヒステリシスコンパレータを含み、
   前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗は、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗の順で直列に接続され、
   前記第１の抵抗は、正の定電圧源に接続され、
   前記第２の抵抗は、前記第１のスイッチに並列に接続され、
   前記第３の抵抗は、前記第２のスイッチに並列に接続され、
   前記第４の抵抗は、負の定電圧源に接続され、
   前記第１のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、第１の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第１の閾値より小さい第２の閾値を下回ったか否かに応じて前記第１のスイッチを開閉し、
   前記第２のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、前記第１の閾値より大きい第３の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第３の閾値より小さい第４の閾値を下回ったか否かに応じて前記第２のスイッチを開閉し、
   前記出力制御部は、前記励起光源の劣化特性に基づいて予め決められた複数の電位候補のうちの１つを前記励起光の強度に応じて選択し、選択した前記電位候補に応じた電流が前記励起光源に流れるように制御し、
   前記出力制御部は、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続点の電位を前記電位候補として出力する
   海底中継器。
2. 前記出力制御部は、前記出力監視電位が閾値を超えた場合に、前記電位候補を新たに選択する
   請求項１に記載の海底中継器。
3. 前記出力制御部は、前記電位候補を新たに選択することで、前記励起光の強度を一定に保つように前記励起光源の出力を制御する
   請求項２に記載の海底中継器。
4. 前記出力制御部から前記励起光源に向けて出力された前記電位候補と、前記励起光源に供給される電流に応じた入力監視電位との差を、前記励起光源に出力する差動アンプを更に備えた
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の海底中継器。
5. 前記励起光を光電変換することで前記励起光の強度に応じた前記出力監視電位を前記出力制御部に与えるフォトダイオードを更に備える
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の海底中継器。
6. 励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光により励起され、光海底ケーブルを介して入力された信号光を増幅する光増幅器と、
   前記励起光の強度に応じた出力監視電位に基づいて、前記励起光源の出力を制御する出力制御部とを備え、
   前記出力制御部は、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のヒステリシスコンパレータ、及び第２のヒステリシスコンパレータを含み、
   前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗は、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗の順で直列に接続され、
   前記第１の抵抗は、正の定電圧源に接続され、
   前記第２の抵抗は、前記第１のスイッチに並列に接続され、
   前記第３の抵抗は、前記第２のスイッチに並列に接続され、
   前記第４の抵抗は、負の定電圧源に接続され、
   前記第１のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、第１の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第１の閾値より小さい第２の閾値を下回ったか否かに応じて前記第１のスイッチを開閉し、
   前記第２のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、前記第１の閾値より大きい第３の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第３の閾値より小さい第４の閾値を下回ったか否かに応じて前記第２のスイッチを開閉する
   海底中継器において、
   前記出力制御部によって、前記励起光源の劣化特性に基づいて予め決められた複数の電位候補のうちの１つを前記励起光の強度に応じて選択し、選択した前記電位候補に応じた電流が前記励起光源に流れるように制御し、
   前記出力制御部によって、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続点の電位を前記電位候補として出力する
   海底中継器の制御方法。
7. 励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光により励起され、光海底ケーブルを介して入力された信号光を増幅する光増幅器と、
   前記励起光の強度に応じた出力監視電位に基づいて、前記励起光源の出力を制御させる出力制御部とを備え、
   前記出力制御部は、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のヒステリシスコンパレータ、及び第２のヒステリシスコンパレータを含み、
   前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗は、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗、前記第３の抵抗、前記第４の抵抗の順で直列に接続され、
   前記第１の抵抗は、正の定電圧源に接続され、
   前記第２の抵抗は、前記第１のスイッチに並列に接続され、
   前記第３の抵抗は、前記第２のスイッチに並列に接続され、
   前記第４の抵抗は、負の定電圧源に接続され、
   前記第１のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、第１の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第１の閾値より小さい第２の閾値を下回ったか否かに応じて前記第１のスイッチを開閉し、
   前記第２のヒステリシスコンパレータは、前記出力監視電位が、上昇時に、前記第１の閾値より大きい第３の閾値を上回ったか否か、及び下降時に、前記第３の閾値より小さい第４の閾値を下回ったか否かに応じて前記第２のスイッチを開閉する
   海底中継器において、
   前記出力制御部によって、前記励起光源の劣化特性に基づいて予め決められた複数の電位候補のうちの１つを前記励起光の強度に応じて選択し、選択した前記電位候補に応じた電流が前記励起光源に流れるように制御する処理と、
   前記出力制御部によって、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続点の電位を前記電位候補として出力する処理と
   をコンピュータに実行させる海底中継器の制御プログラム。

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