JP2018042104A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】１つの光源を光送信部と光受信部とに共用する構成の光伝送局どうしの光通信において、光伝送局のそれぞれが受信特性と消費電力とを適正化できるようにする。
【解決手段】光伝送局２Ａ及び２Ｂは、互いに通信することにより取得した、光受信部における受信特性と消費電力とに基づいて、それぞれ、光源１２の出力光を送信光とローカル光とに分岐する光分岐回路の駆動条件をしてよい。
【選択図】図１２

Description

本発明は、光通信システムに関する。

光通信システムの光伝送装置（「光伝送局」と称してもよい。）においては、１つの光源が光送信部と光受信部とに共用されることがある。例えば、光伝送装置に、光源の出力光を光送信部のための送信光と光受信部のためのローカル光とに分岐する光分岐回路が備えられることがある。

特開２０１５−１７０９１６号公報 特開２０１３−１４５９４２号公報 特開２０１５−１６７１７４号公報 特開２０１６−０８２５９０号公報 特開２０１４−２３６４２０号公報 特開２００４−０２９３４１号公報

光源の出力光を光分岐回路によって分岐すると、送信光及びローカル光に期待されるパワーが不足することがある。パワー不足が生じると、信号光の伝送距離が制限され得る。光源の出力光パワーを増加すれば、パワー不足を解消し得るが、光源の出力光パワーにも限界がある。

パワー不足を解消するために、分岐光を例えば光増幅器によって増幅することが検討される。しかし、例えば、光増幅器の駆動電流が増加して消費電力が増加し得る。

そのため、光源を光送信部と光受信部とに共用する構成の光伝送装置どうしが光通信を行なう場合に、互いが所定の受信特性を満たすように分岐光のパワーを増幅しても、消費電力の観点では適切とは云えないことがある。

１つの側面では、本発明の目的の１つは、１つの光源を光送信部と光受信部とに共用する構成の光伝送局どうしの光通信において、光伝送局間の受信特性と消費電力との適正化を図ることにある。

１つの側面において、光通信システムは、互いに双方向の光通信が可能な複数の光伝送局を備えてよい。前記光伝送局のそれぞれは、光源と、光送信部と、光受信部と、光分岐回路と、制御部と、を備えてよい。光分岐回路は、前記光源の出力光を、前記光送信部のための送信光と、前記光受信部によるコヒーレント受信のためのローカル光と、に分岐し、前記送信光のパワーと前記ローカル光のパワーとを独立して可変してよい。制御部は、前記光分岐回路の駆動条件を制御してよい。前記複数の光伝送局における前記制御部は、互いに通信することにより取得した、前記光受信部における受信特性と消費電力とに基づいて、それぞれ、前記光分岐回路の前記駆動条件を制御してよい。

１つの側面として、光伝送局間において受信特性と消費電力との適正化を図ることができる。

一実施形態に係る光トランシーバの構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係る光分岐回路の構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係る光分岐回路の構成例を示すブロック図である。 図２に例示した光アイソレータ（ＩＳＯ）の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）は球面レンズの模式的側面図であり、（Ｂ）は非球面レンズの模式的側面図である。 図２に例示した偏波保持光ファイバアレイの模式的断面図である。 図２及び図３に例示した半導体光増幅器（ＳＯＡ）の入力パワー対利得特性の一例を示す図である。 図２及び図３に例示した光分岐回路の変形例を示すブロック図である。 図２及び図３に例示した光分岐回路の変形例を示すブロック図である。 一実施形態に係る光通信システムの構成例を示すブロック図である。 図１０に例示した光伝送局における受信特性と送信光パワー及びローカル（ＬＯ）光パワーとの相関を示す図である。 図１０に例示した光伝送局の構成例を示すブロック図である。 図１０に例示した光通信システムの動作例（運用開始前）を示すフローチャートである。 （Ａ）は、図１０及び図１２に例示した一方の光伝送局が記憶する情報の一例を示す図であり、（Ｂ）は、図１０及び図１２に例示した他方の光伝送局が記憶する情報の一例を示す図である。 図１０及び図１２に例示した光伝送局での受信特性を満たす送信光パワー駆動電流及びＬＯ光駆動電流の組み合わせ選択の一例を示す模式図である。 図１０及び図１２に例示した光伝送局での受信特性、送信光パワー駆動電流、及び、ＬＯ光駆動電流の関係の一例を示す模式図である。 図１０に例示した光通信システムの動作例（運用開始後）を示すフローチャートである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１０に例示した光通信システムの動作例（運用開始後）を説明するための図である。

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下に説明する各種の例示的態様は、適宜に組み合わせて実施しても構わない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。

図１は、一実施形態に係る光トランシーバの構成例を示すブロック図である。図１に例示する光トランシーバ１０は、ＭＳＡ規格であるＣＦＰやＣＦＰ２、ＣＦＰ４等に準拠したデジタルコヒーレント光トランシーバであってよい。

「ＭＳＡ」は、「Multi-Source Agreement」の略称であり、光トランシーバ製品のパッケージサイズや、ピン配置、スペック等に関して複数のベンダ間で取り決められた共通規格である。「ＣＦＰ」は、「100G Form-factor Pluggable」の略称である。

図１に示すように、光トランシーバ１０は、例示的に、信号処理部１１、光源１２、光分岐回路１３、光変調器１４、ドライバアンプ１５、及び、光受信器２１を備えてよい。

信号処理部１１は、１以上の送信データ信号Ｔｘ＃１〜Ｔｘ＃ｍ（ｍは１以上の整数）の送信処理、及び、１以上の受信データ信号Ｒｘ＃１〜Ｒｘ＃ｎ（ｎは１以上の整数）の受信処理を行なってよい。なお、「ｍ」及び「ｎ」は、同じでもよいし異なっていてもよい。

例示的に、信号処理部１１は、digital signal processor（ＤＳＰ）１１１、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）１１２、及び、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１３を備えてよい。

ＤＳＰ１１１は、送信処理に着目すると、例示的に、送信データ信号に応じた、光変調器１３の駆動信号をデジタル信号処理によって生成してよい。また、ＤＳＰ１１１は、受信処理に着目すると、光伝送路を伝送された信号光の受信特性の劣化要因を、デジタル信号処理によって数値的に求めて補償してよい。

受信特性の劣化要因の一例としては、波長分散（ＣＤ）や、偏波モード分散（ＰＭＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）、非線形効果等が挙げられる。「受信特性」は、「伝送特性」あるいは「受信品質」と言い換えてもよい。「受信品質」の指標の一例としては、ＯＳＮＲや、誤り率、受信光パワー等が挙げられる。「ＯＳＮＲ」は、「optical signal to noise ratio」の略称である。

例示的に、受信デジタル信号処理には、分散補償、サンプリング位相同期、適応等化、周波数オフセット補償、搬送波位相復元、及び、誤り訂正復号のいずれか１つ以上の処理が含まれてよい。

なお、デジタル信号処理は、ＤＳＰ１１１に限らず、演算能力を備えた演算装置によって実現されてよい。演算装置は、「ハードウェアプロセッサ」、「プロセッサデバイス」あるいは「プロセッサ回路」と称してもよい。演算装置は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）や、大規模集積回路（ＬＳＩ）等を用いて実現されてもよい。

ＤＡＣ１１２は、例示的に、ＤＳＰ１１１でのデジタル信号処理によって生成されたデジタル駆動信号をアナログ駆動信号に変換する。アナログ駆動信号は、ドライバアンプ１５に入力されて増幅されてよい。

ＡＤＣ１１３は、例示的に、光受信器２１で受信された信号光のパワーに応じて得られるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換してＤＳＰ１１１に入力する。当該デジタル電気信号を基に既述の受信デジタル信号処理がＤＳＰ１１１にて実施されてよい。

光源１２は、或る波長の光を発光する。光源１２には、例示的に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）を適用してよい。ＬＤは、発光波長が固定のＬＤでもよいし、発光波長が可変のチューナブルＬＤであってもよい。

光分岐回路１３は、例示的に、光源１２の出力光を２分岐する。２つの分岐光の一方は、送信光として光変調器１４に入力され、２つの分岐光の他方は、ローカル（ＬＯ）光として光受信器２１に入力されてよい。ＬＯ光は、光受信器２１でのコヒーレント検波に用いられてよい。

別言すると、光源１２は、光トランシーバ１０の送受信処理に共用であり、送信光源及びローカル光源としての機能を兼用する。光源１２を送受信処理に共用することで、光トランシーバ１０の小型化や、低消費電力化、低コスト化を図ることができる。なお、光分岐回路１３の構成例については、図２により後述する。

光変調器１４は、例示的に、ドライバアンプ１５から入力される、送信データ信号に応じた信号波形を有する駆動信号によって駆動されることで、光分岐回路１３から入力される分岐光を送信データ信号によって変調する。

光変調器１４には、例示的に、マッハツェンダ（ＭＺ）光変調器が適用されてよい。光変調器１４による変調フォーマットには、多値（マルチレベル）ＰＳＫや、多値ＱＡＭ等が適用されてよい。「ＰＳＫ」は、「phase shift keying」の略称であり、「ＱＡＭ」は、「quadrature amplitude modulation」の略称である。

また、変調フォーマットには、１波長についての偏波多重や直交周波数多重（ＯＦＤＭ）等の多重化フォーマットが、適宜に、組み合わされてもよい。例えば、異なる偏波（例えば、Ｘ偏波及びＹ偏波）毎に送信データ信号をマッピングする偏波多重フォーマットが、光変調器１４に適用されてもよい。

偏波多重フォーマットでは、異なる２つの偏波毎に、同相（I-phase）成分及び直交（Q-phase）成分のそれぞれに送信データ信号をマッピングしてよいから、光変調器１４には、４系統の駆動信号が与えられてよい。

したがって、ドライバアンプ１５も、図１に例示するように、４系統（「レーン」と称してもよい。）備えられてよい。なお、「I-phase成分」を「Ｉ成分」、「Q-phase成分」を「Ｑ成分」とそれぞれ略記することがある。

光受信器２１は、受信フロントエンドとも称され、例示的に、コヒーレント検波回路２１１と、ＰＤ−ＴＩＡアレイ２１２と、を備えてよい。「ＰＤ」は、フォトダイオード又はフォトディテクタの略称である。「ＴＩＡ」は、「トランスインピーダンスアンプ」の略称である。

コヒーレント検波回路２１１は、例示的に、光分岐回路１３から入力される分岐光と、受信信号光とを、例えば９０度ハイブリッドミキサによって混合（ミキシング）することで、光干渉に応じたビート信号を検出する。ビート信号は、受信希望波長に相当する光の電界情報であり複素量によって表すことができる。受信希望波長は、分岐光の波長、別言すると、光源１２の発振波長に対応する。

受信信号光が偏波多重フォーマットの変調信号光の場合、コヒーレント検波回路２１１には、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＰＢＳによって分離された２つの偏波毎の９０度ハイブリッドミキサと、が備えられてよい。

１つの９０度ハイブリッドミキサによって、２つの異なる偏波の一方について２つの異なるＩ成分及びＱ成分の光信号が得られる。したがって、２つの９０度ハイブリッドミキサによって、Ｘ偏波のＩ成分（ＸＩ）、Ｘ偏波のＱ成分（ＸＱ）、Ｙ偏波のＩ成分（ＹＩ）、及び、Ｙ偏波のＱ成分（ＹＱ）の合計４系統の光信号が得られる。

２つの９０度ハイブリッドミキサで得られた４系統の光信号（ＸＩ，ＸＱ，ＹＩ，ＹＱ）のそれぞれは、ＰＤ−ＴＩＡアレイ２１２にて、受光パワーに応じた電圧信号に変換される。なお、ＰＤアレイ２１２を成す個々のＰＤは、「バランスドＰＤ」として構成されてもよい。

「バランスドＰＤ」は、１つあたりの９０度ハイブリッドから出力される正相及び逆相の光を受光する２つのＰＤを備え、各ＰＤの電流信号を差動出力する。別言すると、「バランスドＰＤ」は、光信号の位相情報を差動検出によって復調する。差動検出によって光信号の受信特性を改善することが可能である。なお、「バランスドＰＤ」は、「バランスドレシーバ」と称されることもある。

ＰＤ−ＴＩＡアレイ２１２にて得られた電圧信号は、ＡＤＣ１１３にてデジタル信号に変換されてＤＳＰ１１１に入力される。

ところで、デジタルコヒーレント光伝送において、伝送距離の拡大を図るために、送信光及びＬＯ光の高出力化が重要な検討事項の１つである。しかし、上述したように１つの光源１２の出力光を送信光とＬＯ光とに２分岐する構成では、出力光パワーに制限が生じてパワー不足が生じ得る。

パワー不足を補うために、光トランシーバ１０に、光源１２の出力光を分岐前に増幅する光増幅器（例えば、半導体光増幅器（ＳＯＡ））を備えることが検討される。

ＳＯＡを用いることで、光源１２の出力光パワーを＋１５ｄＢｍ程度増加できる。しかし、光源１２の出力光を２分岐するための光部品として例えば光分岐カプラを用いると、光分岐カプラの挿入損失（例えば、３ｄＢ程度）によって、分岐光のパワーは＋１２ｄＢｍ程度の増加に留まってしまう。

ここで、光源１２の出力光を光分岐カプラで２分岐し、２つの分岐光の一方をＳＯＡで増幅して送信光として光変調器１４に入力する構成において、ＳＯＡ利得が１５ｄＢｍ、光分岐カプラでの損失が最低でも３ｄＢ、光変調器１４での損失が例えば１５ｄＢであると仮定する。この場合、光トランシーバ１０の送信光パワーは、１５−３−１５＝−３ｄＢｍとなる。

送信光パワーは、伝送距離もさることながら、光伝送路へ入力される光パワーが高すぎると非線形効果が生じるため、最大値が制限される。当該最大値は、光伝送路の種類や変調方式によって異なるが、概ね０ｄＢｍ／ｃｈ（波長分割多重（ＷＤＭ）信号光の１波長チャネルあたり）である。

したがって、送信光パワーが上述のように「−３ｄＢｍ」であると、最良と考えられる伝送品質条件（例えば、０ｄＢｍ／ｃｈ）に対して、３ｄＢの光パワー不足となる。そのため、送信光パワーとしては、あと３ｄＢ増加（別言すると、２倍に）できることが好ましい。

また、以下に例示するような変動やバラツキの補償（別言すると、マージン）を考慮すると、送信光及びＬＯ光のパワーには、更なる増加が求められ得る。
・光変調器の製造バラツキによる損失変動や駆動信号の振幅バラツキ
・異なるベンダ製の光トランシーバ間で送受信を行なう場合の光トランシーバ間の光送受信特性差
・光受信器の受信帯域や雑音特性の個体バラツキ
・上り（アップストリーム）及び下り（ダウンストリーム）それぞれの伝送条件の変動（光伝送路の損失変動、長距離化、支障移転等）

更に、以上のような変動やバラツキは、光トランシーバ１０を構成する部品（光源１２、光変調器１４、ドライバアンプ１５、光受信器２１）の歩留りを低下させる要因になり得る。その結果、光トランシーバ１０の低コスト化や調達容易性が制限され得る。

そこで、本実施形態では、光分岐回路１３の構成を工夫することで、光源１２の出力光を送信光とＬＯ光とに２分岐して共用する構成であっても、送信光及びＬＯ光のパワー損失を抑えて、送信光及びＬＯ光に期待されるパワーを確保し易くする。

（光分岐回路１３の構成例）
以下、図１に例示した光分岐回路１３の構成例について説明する。

図２は、光分岐回路１３の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、光分岐回路１３は、例示的に、２分岐導波路３０、２つの半導体増幅器（ＳＯＡ）３１−１及び３１−２、入力レンズ３２、光アイソレータ（ＩＳＯ）３３、出力レンズ３４、及び、偏波保持光ファイバアレイ３５を備えてよい。

２分岐導波路３０は、光分岐部の一例であり、光源１２の出力光を２分岐して、２つの分岐光の一方をＳＯＡ３１−１に導波し、２つの分岐光の他方をＳＯＡ３１−２に導波する。

ＳＯＡ３１−１及び３１−２は、光増幅器の一例であり、それぞれ、２分岐導波路３０から入力された分岐光を増幅して入力レンズ３２へ出力する。別言すると、２分岐導波路３０にて２分岐された２つの分岐光は、ＳＯＡ３１−１及び３１−２によって個別に増幅される。

なお、図２の例では、ＳＯＡ３１−１で増幅された分岐光（点線矢印）がＬＯ光として光受信器２１に入力され、ＳＯＡ３１−２で増幅された分岐光（実線矢印）が送信光として光変調器１４に入力される。

光源１２、２分岐導波路３０、並びに、ＳＯＡ３１−１及び３１−２は、図３に例示するように、１つの半導体チップ５０に集積されてよい。集積化によって、光源１２、２分岐導波路３０、並びに、ＳＯＡ３１−１及び３１−２を含むブロックの小型化や、生産性向上による低コスト化等を図ることができる。結果として、光分岐回路１３の小型化や低コスト化を図ることが可能である。

入力レンズ３２は、例示的に、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の各出力光が入力レンズ３２の中心よりも径方向に離れた端部に入射する位置に配置され、入射光を光アイソレータ３３へ出力する。別言すると、ＳＯＡ３１−１及び３１−２から出力される光の各光軸と、入力レンズ３２の光軸と、は一致していなくてよい。

光アイソレータ３３は、入力レンズ３２から入射した送信光及びＬＯ光を出力レンズ３４へ透過し、逆方向に進む光を遮断する。別言すると、光アイソレータ３３は、送信光及びＬＯ光に共用の光部品である。

ただし、送信光及びＬＯ光は、図２に例示するように、互いに異なる入射位置で光アイソレータ３３に入射し、光アイソレータ３３内において互いに異なる光路を伝播して、互いに異なる出射位置から出射される。したがって、送信光及びＬＯ光の２つの光軸は、光アイソレータ３３の内部空間において交差してよい。

光アイソレータ３３には、偏光依存型光アイソレータを適用してよい。光アイソレータ３３が適用される位置での各分岐光の偏光状態は決まっているため、安価で構造が簡易な「偏光依存型」光アイソレータを光アイソレータ３３に適用することが可能である。ただし、「偏光無依存型」の光アイソレータが光アイソレータ３３に適用されても構わない。

図４に、偏光依存型光アイソレータ３３の構成例を示す。図４に示すように、偏光依存型光アイソレータ３３は、例示的に、ポラライザ３３１、ファラデー回転子３３２、及び、アナライザ３３３を備えてよい。

入力レンズ３２から入射した光は、ポラライザ３３１で直線偏光に変換されてファラデー回転子３３２に入射する。ファラデー回転子３３２は、ポラライザ３３１から入射した直線偏光の偏光面を４５度だけ回転してアナライザ３３３に入射する。

アナライザ３３３は、その光軸がポラライザ３１の光軸に対して４５度だけ傾いて配置されている。したがって、ファラデー回転子３３２から出力された直線偏光は、その偏光面がアナライザ３３３の光軸に一致するため、アナライザ３３３を透過して出力レンズ３４へ出射される。

一方、出力レンズ３４から入力レンズ３２に向かって伝播する光（戻り光）は、アナライザ３３３の光軸に一致する偏光面を有する直線偏光に限ってアナライザ３３３を透過してファラデー回転子３３２に入射する。

ファラデー回転子３３２は、戻り光については順方向に伝播する光とは逆方向に偏光面を４５度だけ回転させるため、往復で偏光面は９０度回転することになる。したがって、ファラデー回転子３３２からポラライザ３３１へ出力された戻り光は、ポラライザ３３１を透過できない。

このようにして、偏光依存型光アイソレータ３３は、入力レンズ３２から入射した光を出力レンズ３４へ透過し、逆方向に伝播して入力レンズ３２へ戻る光を遮断する。

ここで、既述のように入力レンズ３２の異なる位置に入射した送信光及びＬＯ光は、それぞれ、図２に実線及び点線で示すように、ポラライザ３３１、ファラデー回転子３３２及びアナライザ３３３を、異なる光路で通過する。

２つの異なる光路は、ファラデー回転子３３２において交差してよい。別言すると、送信光及びＬＯ光の２つの光路の交差点に相当する位置に、ファラデー回転子３３２が配置されてよい。

ファラデー回転子３３２を順方向に通過した送信光及びＬＯ光は、アナライザ３３３の入射面の異なる位置に入射し、アナライザ３３の出射面の異なる位置から出力レンズ３４の光軸から離れた異なる位置に入射する。

このように、本実施形態の光分岐回路１３では、分岐光である送信光及びＬＯ光のいずれも、入力レンズ３２及び出力レンズ３４の光軸を通らない。そのため、入力レンズ３２及び出力レンズ３４には、図５（Ｂ）に模式的に例示するように、非点収差が球面レンズよりも少ないレンズ（例えば、非球面レンズ）を適用してよい。

非点収差が球面レンズよりも少ないレンズを適用することで、例えば光アイソレータ３３に対する光結合効率の低下を抑えることができる。したがって、送信光及びＬＯ光のパワー損失を抑えることができる。なお、図５（Ａ）は、球面レンズに非点収差があることを模式的に示す図である。

出力レンズ３４の異なる位置から出射された送信光及びＬＯ光は、それぞれ、図２に例示した偏波保持光ファイバアレイ３５を成す異なる偏波保持（polarization-maintaining, PM）ファイバに入射、結合されてよい。

図６に、偏波保持光ファイバアレイ３５の模式的な断面図を示す。図６に例示するように、偏波保持光ファイバアレイ３５は、２つのＰＭファイバ３５１及び３５２を有し、一方に送信光が入射し、他方にＬＯ光が入射する。

例示的に、ＰＭファイバ３５１に一方の分岐光である送信光が入射し、ＰＭファイバ３５２に他方の分岐光であるＬＯ光が入射すると仮定すると、ＰＭファイバ３５１の出力は光変調器１４に接続され、ＰＭファイバ３５２の出力は光受信器２１に接続される。

なお、２つのＰＭファイバ３５１及び３５２のコア間隔Ａは、例えば図３の半導体チップ５０に集積された２つのＳＯＡ３１−１及び３１−２の出力光の光軸間隔Ａと一致してよい。

これにより、光分岐回路１３における、半導体チップ５０、レンズ３２及び３４、並びに、偏波保持光ファイバアレイ３５の光学的なアライメントが容易になり、光分岐回路１３の生産性を向上できる。したがって、光分岐回路１３ひいては光トランシーバ１０の低コスト化を図ることができる。

以上のような構成を有する光分岐回路１３では、光源１２とＳＯＡ３１−１及び３１−２との間に２分岐導波路３０が設けられるため、２分岐導波路３０にて光源１２の出力光に光損失（例えば３ｄＢ程度）が生じる。別言すると、２分岐導波路３０は、光損失媒体の一例である。

そのため、光源１２から各ＳＯＡ３１−１及び３１−２に入力される光パワーを３ｄＢ程度下げることができ、例えば伝送距離拡大等のために光源１２の出力光パワーが高出力化されても、ＳＯＡ３１−１及び３１−２を適切な動作領域で動作させ易くなる。

比較例として、光源１２の出力光を１つのＳＯＡにて増幅した後に２分岐する構成を想定してみる。当該構成において、光源１２から１つのＳＯＡに入力される光パワーがＰ_Ｂ［ｄＢｍ］であると仮定すると、本実施形態の光分岐回路１３では、各ＳＯＡ３１−１及び３１−２への入力光パワーをＰ_Ａ（＜Ｐ_Ｂ）［ｄＢｍ］に下げることができる。

ここで、ＳＯＡの入力光パワー対利得特性が図７に例示するような特性（ただし、ＳＯＡの駆動電流は一定）であった場合に、入力光パワーがＰ_Ｂであると、ＳＯＡは飽和領域で動作するため、利得効率が低下してしまう。

別言すると、光源１２の高出力化に伴って、ＳＯＡ３１−１及び３１−２への入力光パワーが強過ぎるために、ＳＯＡ３１−１及び３１−２が、適正な動作領域を超えた飽和領域で動作してしまい、利得効率が低下する。

これに対し、入力光パワーをＰ_ＢからＰ_Ａに下げると、ＳＯＡ３１−１及び３１−２は、いずれも利得が飽和しない適正な動作領域で動作するため、入力光パワーがＰ_Ｂである場合に比して、利得効率が向上する。仮に、２分岐導波路３０による光損失量が３ｄＢ程度であれば、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の利得効率として３ｄＢを超える向上が見込める。したがって、既述の送信光パワーの不足（３ｄＢ）を解消できる。

また、ＳＯＡ３１−１及び３１−２を適正な動作領域で動作させることができるから、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の駆動電流も、得られる利得効率に対して適正化することができ、光トランシーバ１０の低消費電力化に寄与する。

更に、図２に例示した構成を有する光分岐回路１３では、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の駆動電流を個別に（別言すると、互いに独立して）調整することで、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の利得を個別に調整できる。

したがって、送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に調整でき、また、送信光パワーとＬＯ光パワーとの比率を可変できる。また、送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別のＳＯＡ３１−１及び３１−２にて調整できるから、ＳＯＡによる増幅後に出力光を２分岐する構成に比して、光パワーの調整幅を拡大することができる。

送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に調整できるから、例えば、２つの光トランシーバ１０間で通信を行なう場合に、互いの受信特性と消費電力とに基づいて、互いの送信光パワーとＬＯ光パワーとを適正化する制御を行なうことも可能になる。当該制御の一例については後述する。

なお、送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に調整するために、光源１２の出力光の分岐比を可変できる可変光分岐器を適用することも考えられる。しかし、可変光分岐器の挿入損失によってＬＯ光パワー及び送信光パワーが制限される。また、可変光分岐器は、分岐比を可変するために可動部や温度調整部を備えることがあり、大型化し易くコストも高くなり易い。更に、可動部や温度調整部を有するために、偏波消光比や制御精度、信頼性等も低下し易い。

（光分岐回路１３の変形例）
なお、図２に例示した光分岐回路１３は、２分岐導波路３０の２つの出力の双方に、ＳＯＡ３１−１及び３１−２を備えた構成である。しかし、光分岐回路１３は、図８及び図９に例示するように、２分岐導波路３０の２つの出力の一方に限って、ＳＯＡ３１−１又は３１−２を備える構成であってもよい。

図８の構成例は、光受信器２１に入力されるＬＯ光が、ＳＯＡ３１−１によって増幅される構成であり、図９の構成例は、光変調器１４に入力される送信光が、ＳＯＡ３１−２によって増幅される構成である。

伝送距離拡大のために送信光パワーの高出力化が望まれる場合には、図８の構成例よりも図９の構成例の方が、ＳＯＡ３１−２の駆動電流を調整することで、送信光パワーを増加させ易い。

なお、図８の構成例において送信光パワーを調整する、あるいは、図９の構成例においてＬＯ光パワーを調整するには、光源１２の出力光パワーを調整すればよい。

図８及び図９の構成例のいずれにおいても、光源１２及びＳＯＡ３１−１又は３１−２の駆動状態を個別に制御することで、送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に調整できる。

したがって、図２の構成例と同様に、送信光パワーとＬＯ光パワーとのパワー比率を調整できる。ただし、パワー比率の可変幅については、図８及び図９の構成例よりも、図２の構成例の方が拡大し易い。

図８及び図９の構成例についても、図３に例示したように、光源１２、２分岐導波路３０、並びに、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の一方が、１つの半導体チップ５０に集積されてよい。

なお、図２、図８及び図９の構成例では、入力レンズ３２、アイソレータ３３、及び、出力レンズ３４が送信光とローカル光との２つの光路に共用であるが、一部又は全部が２つの光路に個別に備えられてもよい。

例えば、入力レンズ３２は、送信光とローカル光との２つの光路のそれぞれに備えられてもよい。また、アイソレータ３３も、送信光とローカル光との２つの光路のそれぞれに備えられてもよい。更に、出力レンズ３４も、送信光とローカル光との２つの光路のそれぞれに備えられてもよい。

また、後述するノード間送受光パワー制御が適用される場合、光分岐回路１３の構成は、図２〜図５や図８、図９に例示した構成に限定されなくてよい。例えば、光分岐回路１３に分岐比が可変の可変分岐器を適用することで、送信光パワーとローカル光パワーとを個別に制御できるようにしてもよい。ただし、光分岐回路１３に、可変分岐器を適用するよりも、図２〜図５や図８、図９に例示した構成を適用した方が、性能、回路規模及びコストの面で有利である。

（ノード間送受信光パワー制御）
次に、光トランシーバ１０が２つのノードのそれぞれに備えられ、当該ノード間で相互に送信光パワーとＬＯ光パワーとを適正化する制御する例について説明する。

図１０は、一実施形態に係る光通信システムの構成例を示すブロック図である。図１０に示す光通信システム１は、例示的に、光伝送装置２Ａと、光伝送装置２Ｂと、を備える。「光伝送装置」は「光伝送局」又は「ノード」と称されてもよい。以下、便宜的に、光伝送局２Ａを「Ａ局」、光伝送局２Ｂを「Ｂ局」と称する。

なお、光通信システム１は、光通信ネットワーク１と称してもよいし、光通信用光伝送装置１と称してもよい。光通信システム１は、非限定的な一例として、optical transport network（ＯＴＮ）であってよい。ＯＴＮフレームには、イーサネット（登録商標）フレームがマッピングされてもよい。「光伝送局」は、メッシュネットワークのエレメントであってもよいし、リングネットワークのエレメントであってもよい。また、「光伝送局」は、光アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）であってもよい。

図１０に例示するように、Ａ局とＢ局とは、光伝送路３Ａ及び３Ｂによって双方向に光通信可能に接続されてよい。例示的に、光伝送路３Ａは、Ａ局からＢ局へ信号光を伝送し、光伝送路３Ｂは、Ｂ局からＡ局へ信号光を伝送する。

Ａ局は、光源４１Ａ、光送信部４２Ａ、光受信部４３Ａ、及び、制御部４４Ａを備えてよい。Ｂ局も、Ａ局と同様に、光源４１Ｂ、光送信部４２Ｂ、光受信部４３Ｂ、及び、制御部４４Ｂを備えてよい。

なお、以下において、Ａ局及びＢ局を区別しない場合には、単に「局２」又は「ノード２」と称する。また、Ａ局及びＢ局のいずれのエレメントであるかを区別しない場合には、例えば、光源４１、光送信部４２、光受信部４３、及び、制御部４４のように、符号Ａ及びＢを省略して記載する。

光源４１、光送信部４２、及び、光受信部４３が、既述の光トランシーバ１０に含まれると捉えてよい。例えば、光源４１は、図１〜図３に例示した光源１２に相当し、光送信部４２は、図１〜図３に例示した光分岐回路１３、光変調器１４、及び、ドライバアンプ１５を含むブロックに相当すると捉えてよい。また、光受信部４３は、図１及び図２に例示した光受信器２１に相当すると捉えてよい。

制御部４４は、例示的に、ローカル（ＬＯ）光パワー調整部４２１及び送信光パワー調整部４２２を個別に制御することで、ＬＯ光パワーと送信光パワーとを個別に制御してよい。

ＬＯ光パワー調整部４２１は、例示的に、図２に例示した光分岐回路１３の一方のＳＯＡ３１−１に相当してよく、送信光パワー調整部４２２は、当該光分岐回路１３の他方のＳＯＡ３１−２に相当してよい。

制御部４４は、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の駆動電流を個別に制御することで、ＳＯＡ３１−１及び３１−２の利得を個別に制御してよい。ＳＯＡ３１−１及び３１−２の利得が個別に制御されることで、既述のとおり、送信光パワーとＬＯ光パワーとが互いに独立して制御される。

なお、光源４１及びＳＯＡ３１−１及び３１−２は、光を出力する光出力媒体の一例である。また、ＳＯＡ３１−１及び３１−２は、光出力パワーを制御又は調整することが可能な「光出力パワー制御媒体」又は「光出力パワー調整媒体」の一例でもある。

光出力パワー制御媒体には、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のような光ファイバ増幅器や、光減衰量が固定又は可変の光減衰器、分岐比が可変の光分岐器が含まれてよい。更に、光源４１の駆動電流を制御することで光出力パワーを制御することも可能であるから、光出力パワー制御媒体には、光源４１の出力側に備えられるＳＯＡや光ファイバ増幅器、光可変減衰器、光可変分岐器等に限らず、光源４１が含まれてもよい。

また、光出力パワーの制御には、光源４１と、光源４１の出力側に備えられた媒体（ＳＯＡや光ファイバ増幅器、光可変減衰器、及び、光可変分岐器等）と、の連動した制御が含まれてもよい。

また、以下の説明において、便宜的に、ＬＯ光パワー調整部４２１（例えば、ＳＯＡ３１−１）の駆動電流を「ＬＯ光パワー駆動電流」と称し、送信光パワー調整部４２２（例えば、ＳＯＡ３１−２）の駆動電流を「送信光パワー駆動電流」と称することがある。

ここで、図１１に模式的に例示するように、Ａ局での受信特性は、Ａ局のＬＯ光パワーと、相手ノードＢの送信光パワーと、に依存して変化する。同様に、Ｂ局での受信特性は、Ｂ局のＬＯ光パワーと、相手ノードＡの送信光パワーと、に依存して変化する。

別言すると、Ａ局（Ｂ局）での受信特性は、Ａ局（Ｂ局）のＬＯ光パワー及び通信相手であるＢ局（Ａ局）の送信光パワーと相関がある。したがって、Ａ局（Ｂ局）の送信光パワーが変化すると、Ｂ局（Ａ局）での受信特性が変化し得る。

また、Ａ局（Ｂ局）の送信光パワー及びＬＯ光パワーは、それぞれ、例えばＳＯＡ３１−１及び３１−２の駆動電流に応じて変化するから、Ａ局（Ｂ局）の送信光パワーが変化すると、当該Ａ局（Ｂ局）の消費電力も変化する。

制御部４４は、例示的に、Ａ局及びＢ局間の互いの受信特性に関する情報及び消費電力に関する情報（「パラメータ」と称してもよい。）を基に、自局であるＡ局又はＢ局における送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に制御してよい。

なお、「受信特性に関する情報」を「受信特性情報」、「消費電力に関する情報」を「消費電力情報」とそれぞれ略記することがある。「消費電力情報」は、ＳＯＡ３１−１及び３１−２それぞれの駆動電流（又は消費電流）と相関があるから、「駆動電力情報」又は「消費電流情報」に読み替えられてもよい。

受信特性情報及び消費電力情報は、例示的に、Ａ局及びＢ局間で互いに伝達されてよい。Ａ局及びＢ局間の情報伝達は、ＯＳＣを用いて実施されてもよいし、ＮＭＳやＯＰＳ等のネットワーク監視システムを介して実施されてもよい。

「ＯＳＣ」は、「optical supervisory channel」の略称である。「ＮＭＳ」は、「network management system」の略称であり、「ＯＰＳ」は、「operation system」の略称である。ただし、情報伝達にＯＳＣを用いれば、ネットワーク監視システムを介した情報伝達よりも、制御の高速化を図ることができる。

制御部４４Ａ及び４４Ｂは、伝達された情報を基に、Ａ局及びＢ局のそれぞれが所定の受信特性を満足しつつ適正な消費電力となるように、互いの送信光パワーとＬＯ光パワーとを個別に制御してよい。

そのため、図１２に例示するように、Ａ局の制御部４４Ａは、消費電力モニタ４４１Ａ、受信特性モニタ４４２Ａ及び記憶部４４３Ａを備えてよい。Ｂ局の制御部４４Ｂは、同様に、消費電力モニタ４４１Ｂ、受信特性モニタ４４２Ｂ及び記憶部４４３Ｂを備えてよい。

消費電力モニタ４４１は、例示的に、ＳＯＡ３１−１及び３１−２それぞれの駆動電流をモニタすることで、ＳＯＡ３１−１及び３１−２による消費電力をモニタしてよい。

受信特性モニタ４４２は、例示的に、光受信部４３での受信特性をモニタしてよい。モニタする受信特性は、例示的に、ＯＳＮＲや、誤り率、及び、受信光パワーのいずれか１つ以上であってよい。

ＯＳＮＲは、例示的に、ノード２内に備えられたＯＳＮＲモニタ（図示省略）のモニタ値であってもよいし、ＤＳＰ１１１（図１参照）にて計算された値でもよい。誤り率は、例示的に、ＤＳＰ１１１のエラーカウンタ（図示省略）のカウント値を基に計算された値（ビットエラーレート（ＢＥＲ等））であってよい。受信光パワーは、例示的に、ノード２内に備えられた光チャネルモニタ（ＯＣＭ；図示省略）のモニタ値であってよい。

記憶部４４３は、消費電力モニタ４４１のモニタ値及び受信特性モニタ４４２のモニタ値を記憶してよい。なお、記憶部４４３は、必ずしも制御部４４内に備えられていなくてもよく、ノード２内に備えられていればよい。

（動作例）
以下、上述した光通信システム１におけるＡ局及びＢ局間の送信光パワー及びＬＯ光パワーの制御例について説明する。

（システム運用開始前）
図１３は、光通信システム１の運用開始前に実施される、Ａ局及びＢ局間の送信光パワー及びＬＯ光パワーの制御例を示すフローチャートである。

図１３に例示するように、Ａ局及びＢ局が電源ＯＮされると（処理Ｐ１１）、例えばＢ局の制御部４４Ｂは、送信光パワー調整部４２２Ｂを制御してＢ局の送信光パワーを複数回にわたって変更してよい。そして、制御部４４Ｂは、送信光パワーの変更毎に消費電力モニタ４４１Ｂによってモニタされた消費電力情報を、例えばＯＳＣによってＡ局に伝達してよい（処理Ｐ１２）。

Ａ局では、Ｂ局での送信光パワーの変更に合わせて、例えば制御部４４Ａが、ＬＯ光パワー調整部４２１Ａを制御することで、ＬＯ光パワーを複数回にわたって変更してよい。制御部４４Ａは、ＬＯ光パワーの変更毎に、以下の情報Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ及びＺ_Ａを記憶部４４３Ａに記憶してよい（処理Ｐ１３）。

Ｘ_Ａ：Ｂ局の消費電力情報
Ｙ_Ａ：Ａ局の消費電力情報
Ｚ_Ａ：Ａ局の受信特性情報

なお、Ａ局が送信光パワーを変更する回数やタイミング、及び、Ｂ局がＬＯ光パワーを変更する回数やタイミングは、予めＡ局及びＢ局間で所定の情報（別言すると、既知の情報）として共有しておいてよい。あるいは、ＮＭＳやＯＰＳ等のネットワーク監視システムが、変更の回数やタイミングをＡ局及びＢ局に対して指示してもよい。

図１４（Ａ）に、Ａ局の記憶部４４３Ａに記憶された情報の一例を示す。図１４（Ａ）には、Ｂ局において送信光パワー駆動電流がＸ１〜Ｘ４［ｍＡ］に４回変更され、Ａ局においてＬＯ光パワー駆動電流がＹ１〜Ｙ４［ｍＡ］に４回変更された例が示されている。

なお、図１４（Ａ）において、Ｘ１〜Ｘ４［ｍＡ］の情報が、処理Ｐ１２でＢ局からＡ局に伝達される情報である。この場合、Ａ局の記憶部４４３Ａには、Ｚ１_Ａ〜Ｚ１６_Ａの１６通りの受信特性情報が記憶されることになる。「Ｚ１_Ａ〜Ｚ１６_Ａ」の「Ａ」は省略して「Ｚ１〜Ｚ１６」と表記することがある。

Ａ局の制御部４４Ａは、図１４（Ａ）に例示するような１６通りの情報を分析して、所定の受信特性を満たしつつ消費電力が可能な限り低くなる駆動電流の組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］を選択してよい（図１３の処理Ｐ１４）。

なお、「ｊ」及び「ｋ」はいずれも１〜４のいずれかの整数をとる。また、「消費電力が可能な限り低くなる」ことは、「消費電力の限界値に対するマージンが可能な限り大きくなる」ことと捉えてもよい。

例えば図１５に模式的に示すように、「Ｙ１」及び「Ｙ２」について「Ｘ１」，「Ｘ２」，「Ｘ３」及び「Ｘ４」の合計８通りの組み合わせ（受信特性情報Ｚ１〜Ｚ８）に着目してみる。

図１５の例では、Ａ局の受信特性が、図１６に例示するような最小値及び最大値で規定される所定のレンジに収まるのは、［Ｘ３，Ｙ１］の組み合わせでのＺ３、［Ｘ４，Ｙ１］の組み合わせでのＺ４、及び、［Ｘ２，Ｙ２］の組み合わせでのＺ６である。

なお、受信特性のレンジは、許容レンジであってよく、許容レンジ外の過小又は過大な受信特性は、通信品質及び消費電力の観点から不要である。したがって、制御部４４Ａは、許容レンジ外の受信特性（例えば、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ５，Ｚ７，Ｚ８）を、選択候補から除外してよい。

３つの候補（Ｚ３，Ｚ４，Ｚ６）の中で、消費電力が最小となるのは、Ｚ６が得られた［Ｘ２，Ｙ２］の組み合わせである。したがって、制御部４４Ａは、［Ｘ２，Ｙ２］の組み合わせを選択してよい。なお、ここでの「消費電力」には、限界値に対するマージンを加味した値であってもよい。

そして、制御部４４Ａは、選択した組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］における駆動電流「Ｙｋ」で、ＬＯ光パワー調整部４２１Ａを駆動、制御してよい（処理Ｐ１５）。また、制御部４４Ａは、選択した組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］における駆動電流「Ｘｋ」を示す情報をＢ局へ伝達、通知してよい（処理Ｐ１６）。

なお、処理Ｐ１５及びＰ１６の順序は、逆でもよい。また、処理Ｐ１５及びＰ１６は、並行して実施されてもよい。

Ｂ局の制御部４４Ｂは、Ａ局から通知された駆動電流「Ｘｋ」にて送信光パワー調整部４２２Ｂを制御してよい（処理Ｐ１７）。

その後、Ａ局の制御部４４Ａは、Ａ局における送信光パワー調整部４２２Ａを制御して送信光パワーを複数回にわたって変更してよい。そして、制御部４４Ａは、送信光パワーの変更毎に消費電力モニタ４４１Ａによってモニタされた消費電力情報を、例えばＯＳＣによって相手Ｂ局に伝達してよい（処理Ｐ１８）。

Ｂ局では、Ａ局での送信光パワーの変更に合わせて、例えば制御部４４Ｂが、ＬＯ光パワー調整部４２１Ｂを制御することで、ＬＯ光パワーを複数回にわたって変更してよい。制御部４４Ｂは、ＬＯ光パワーの変更毎に、以下の情報Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ及びＺ_Ｂを記憶部４４３Ａに記憶してよい（処理Ｐ１９）。

Ｘ_Ｂ：Ａ局の消費電力情報
Ｙ_Ｂ：Ｂ局の消費電力情報
Ｚ_Ｂ：Ｂ局の受信特性情報

図１４（Ｂ）に、Ｂ局の記憶部４４３Ｂに記憶された情報の一例を示す。図１４（Ｂ）には、図１４（Ａ）と同様の形式で、Ａ局において送信光パワー駆動電流がＸ１〜Ｘ４［ｍＡ］に４回変更され、Ｂ局においてＬＯ光パワー駆動電流がＹ１〜Ｙ４［ｍＡ］に４回変更された例が示されている。

なお、図１４（Ｂ）において、Ｘ１〜Ｘ４［ｍＡ］の情報が、処理Ｐ１８でＡ局からＢ局に伝達される情報である。この場合、Ｂ局の記憶部４４３Ｂには、Ｚ１_Ｂ〜Ｚ１６_Ｂの１６通りの受信特性情報が記憶されることになる。「Ｚ１_Ｂ〜Ｚ１６_Ｂ」の「Ｂ」は省略して「Ｚ１〜Ｚ１６」と表記することがある。

Ｂ局の制御部４４Ｂは、図１４（Ｂ）に例示するような１６通りの情報を分析して、１６通りの中から、所定の受信特性を満たしつつ消費電力が可能な限り低くなる駆動電流の組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］を選択してよい（図１３の処理Ｐ２０）。選択の基準は、例えばＡ局について図１５及び図１６にて説明した基準と同様でよい。

そして、制御部４４Ｂは、選択した組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］における駆動電流「Ｙｋ」で、ＬＯ光パワー調整部４２１Ｂを駆動、制御してよい（図１３の処理Ｐ２１）。また、制御部４４Ｂは、選択した組み合わせ［Ｘｊ，Ｙｋ］における駆動電流「Ｘｋ」を示す情報をＡ局へ伝達、通知してよい（処理Ｐ２２）。なお、処理Ｐ２１及びＰ２２の順序は、逆でもよい。また、処理Ｐ２１及びＰ２２は、並行して実施されてもよい。

Ａ局の制御部４４Ａは、Ｂ局から通知された駆動電流「Ｘｋ」にて送信光パワー調整部４２２Ａを制御してよい（処理Ｐ２３）。

なお、図１３に例示した動作例は、Ｂ局が先に送信光パワーを変更してＡ局が送信光パワーとＬＯ光パワーとの条件（別言すると、比率）を決定する例であるが、Ａ局が先に送信光パワーを変更してＢ局が送信光パワーとＬＯ光パワーとの条件を決定してもよい。

例えば、処理Ｐ１１においてＡ局及びＢ局が電源ＯＮされた後、図１３の処理Ｐ１８〜Ｐ２３を実施してから、処理Ｐ１２〜Ｐ１７を実施してもよい。

以上のように、Ａ局及びＢ局は、システム運用開始前に、互いの送信光パワー駆動電流及びＬＯ光パワー駆動電流を複数回変化させて、当該変化毎に、自局の受信特性、自局のＬＯ光パワー駆動電流、及び、相手局の送信光パワー駆動電流の情報を記録する。

そして、Ａ局及びＢ局は、記録した情報を基に、所定の受信特性を満足し、且つ、消費電力の限界値に対するマージンが大きくなるように、それぞれの送信光パワー及びＬＯ光パワーの駆動条件を決定し、決定した駆動条件で運用を開始する。

したがって、Ａ局及びＢ局のそれぞれは、所定の受信特性を満足し、且つ、Ａ局及びＢ局間のトータルの消費電力が適正化された状態で、互いの光通信を開始できる。

なお、送信光パワー及びＬＯ光パワーの駆動条件は、ＬＯ光パワー調整部４２１及び送信光パワー調整部４２２に用いられる「光出力パワー調整媒体」に応じて異なってよい。「光出力パワー調整媒体」がＳＯＡのような駆動電流に応じて光出力パワーを可変する媒体であれば、駆動電流が駆動条件に含まれてよい。「光出力パワー調整媒体」が温度に応じて光出力パワーを可変する媒体であれば、温度が駆動条件に含まれてよい。

また、図１０及び図１２に例示した構成において、光伝送路３Ａ及び３Ｂに、光増幅中継器が備えられていると、Ａ局又はＢ局が送信光パワーを変化しても、条件によっては光増幅中継器の光信号対雑音比（ＳＮ比）によって相手局であるＢ局又はＡ局の受信特性が決まる可能性があるため、相手局であるＢ局又はＡ局の受信特性には若干しか影響しないことがある。

別言すると、光伝送路３Ａ及び３Ｂに光増幅中継器が備えられていると、Ａ局及びＢ局の受信特性は、それぞれのローカル光パワーと相関し、相手局であるＢ局又はＡ局の送信光パワーとは相関が無いか乏しい。

そのため、送信光パワーを動的に調整することで、対向局の受信特性を制御可能な本実施形態は、Ａ局とＢ局との間に光増幅中継器が備えられないデータセンタインターコネクション（ＤＣＩ）（例えば１００ｋｍ以下の伝送距離）への適用に有用である。

光伝送路３Ａ及び３Ｂに光増幅中継器が備えられている場合には、図１３のフローチャートにおいて、Ｂ局又はＡ局が送信光パワーを複数回にわたって変化させる処理は省略されてもよい。

また、システム運用開始前の駆動条件の決定要領は、上述した例に限られない。例えば、上述した例は、複数の駆動条件をシステム運用開始前にトライして、その中から最適な駆動条件を選ぶ決定要領（便宜的に「第１の決定要領」と称してよい。）に相当する。

これに対し、第２の決定要領又は第３の決定要領が、システム運用開始前の駆動条件の決定要領に適用されてもよい。

第２の決定要領では、例示的に、第１の決定要領においてトライした複数の駆動条件間で演算処理を行なうことで、最適な駆動条件を求めてよい。演算処理の一例としては、トライする複数の駆動条件毎に対向局間での受信特性と消費電力との相関が分かるため、当該複数の駆動条件、別言すると、不連続なデータ間を補完する演算処理（例えば、線形近似）が挙げられる。これにより、第１の決定要領よりも詳細に最適な駆動条件を決定できる。

第３の決定要領では、トライする駆動条件は複数でなくてもよい。例えば、１つの駆動条件（例えば、Ｘ１及びＹ２の組み合わせ）をトライして、その時の受信特性Ｚ１の値を基に演算処理によって最適な駆動条件が決定されてもよい。

例えば、トライする駆動条件が１つであったとしても、対向局間での受信特性と消費電力との相関が予め分かっていて、当該相関を示す情報を例えばデータベースとしてＡ局及びＢ局に備えておけば、線形近似等の演算処理によって最適な駆動条件を決定できる。

（システム運用開始後）
次に、図１７を参照して、光通信システム１の運用開始後に実施される、Ａ局及びＢ局間の送信光パワー及びＬＯ光パワーの制御例について説明する。

図１７に例示するように、Ａ局の制御部４４Ａは、システム運用開始後、消費電力モニタ４４１Ａ及び受信特性モニタ４４２Ａによって、Ａ局の消費電力及び受信特性を定期的又は不定期にモニタしてよい（処理Ｐ３１）。

Ｂ局の制御部４４Ｂも、Ａ局の制御部４４Ｂと同様に、システム運用開始後、消費電力モニタ４４１Ｂ及び受信特性モニタ４４２Ｂによって、Ｂ局の消費電力及び受信特性を定期的又は不定期にモニタしてよい。Ｂ局は、消費電力及び受信特性の各モニタ値を、例えばＯＳＣによってＡ局に通知してよい。

Ａ局の制御部４４Ａは、Ｂ局の消費電力及び受信特性の各モニタ値をＢ局から受信すると（処理Ｐ３２）、Ａ局の消費電力のモニタ値とＢ局の消費電力のモニタ値とを比較して、設計値に対するマージンを算出してよい（処理Ｐ３３）。

なお、処理Ｐ３１及び処理Ｐ３２の順序は、逆であってもよい。あるいは、処理Ｐ３１及びＰ３２は、並行して実施されてもよい。

マージンの算出後、制御部４４Ａは、Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジ外であるか否かをチェックしてよい（処理Ｐ３４）。

Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジ外でなければ（処理Ｐ３４でＮＯ）、制御部４４Ａは、処理Ｐ３１以降の処理に戻ってよい。

Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジ外であれば（処理Ｐ３４でＹＥＳ）、制御部４４Ａは、Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジの下限を下回っているか否かを更にチェックしてよい（処理Ｐ３５）。

Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジの下限を下回っていれば（処理Ｐ３５でＹＥＳ）、制御部４４Ａは、処理Ｐ３３で算出した、消費電力についてのマージンがＡ局よりもＢ局の方が小さいか否かを更にチェックしてよい（処理Ｐ３６）。

マージンがＡ局よりもＢ局の方が小さければ（処理Ｐ３６でＹＥＳ）、制御部４４Ａは、Ａ局のＬＯ光パワー駆動電流を所定量だけ増加して（処理Ｐ３７）、処理Ｐ３１へ戻ってよい。

一方、処理Ｐ３６でＮＯであれば、制御部４４Ａは、Ｂ局の送信光パワー駆動電流を所定量だけ増加する指示を、例えばＯＳＣによってＢ局へ送信して（処理Ｐ３８）、処理Ｐ３１へ戻ってよい。Ｂ局の制御部４４Ｂは、当該増加指示を受信すると、Ｂ局の送信光パワー駆動電流を所定量だけ増加してよい。

処理Ｐ３５において、Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジの下限を下回っていなかった場合（ＮＯ）、Ａ局の制御部４４Ａは、Ａ局の受信特性のモニタ値が所定のレンジの上限を超えていると判定してよい。別言すると、制御部４４Ａは、Ａ局の受信特性が過剰に良好な状態にあると判定してよい。

当該判定に応じて、制御部４４Ａは、処理Ｐ３６と同様に、処理Ｐ３３で算出した、消費電力についてのマージンがＡ局よりもＢ局の方が小さいか否かを更にチェックしてよい（処理Ｐ３９）。

マージンがＡ局よりもＢ局の方が小さければ（処理Ｐ３９でＹＥＳ）、制御部４４Ａは、Ｂ局の送信光パワー駆動電流を所定量だけ減少する指示を、例えばＯＳＣによってＢ局へ送信して（処理Ｐ４０）、処理Ｐ３１へ戻ってよい。Ｂ局の制御部４４Ｂは、当該減少指示を受信すると、Ｂ局の送信光パワー駆動電流を所定量だけ減少してよい。

一方、処理Ｐ３９においてＮＯの場合、Ａ局の制御部４４Ａは、Ａ局のＬＯ光パワー駆動電流を所定量だけ減少して（処理Ｐ４１）、処理Ｐ３１へ戻ってよい。

なお、Ｂ局もＡ局と同様の処理Ｐ３１〜Ｐ４０を実施してよい。Ｂ局での処理Ｐ３１〜Ｐ４０は、例えば図１７において、「Ａ局」を「Ｂ局」に読み替え、「Ｂ局」を「Ａ局」に読み替えればよい。

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、図１７に例示したフローチャートの処理を視覚的にまとめた図である。図１８（Ａ）は、横軸にＡ局の受信特性をとり、縦軸にＢ局の受信特性とった図であり、「Ｘ」は、Ａ局及びＢ局の双方にとって所定のレンジ内に収まる目標受信特性を表す。目標受信特性Ｘを中心に、Ａ局及びＢ局の受信特性は１〜４の４つの領域に別けることができる。

Ａ局及びＢ局の受信特性を、目標受信特性Ｘに近づけるには、Ａ局及びＢ局は、モニタした受信特性が領域１〜４のいずれに属するかによって、送信光パワー（駆動電流）及びＬＯ光パワー（駆動電流）を図１８（Ｂ）のように制御すればよい。

以上のようにして、Ａ局（又はＢ局）は、システム運用開始後に、Ａ局（又はＢ局）の受信特性が所定のレンジの下限を下回ると、Ａ局及びＢ局のうち、消費電力についてのマージンが大きい方の送信光パワー駆動電流を増加する制御を行なう。

一方、Ａ局（又はＢ局）は、Ａ局（又はＢ局）の受信特性が所定のレンジの上限を超えており過剰に良好な場合、Ａ局及びＢ局のうち、消費電力についてのマージンが小さい方の送信光パワー駆動電流を減少させる制御を行なう。

このような制御によって、Ａ局及びＢ局に備えられる光部品の経年劣化や伝送路損失の変動によってＡ局及びＢ局の受信特性が変動する場合であっても、当該変動を補償して、Ａ局及びＢ局の受信特性を所定のレンジ内に維持することができる。

なお、システム運用開始後に、Ａ局の受信特性が所定のレンジの下限を下回った場合（例えば、図１７の処理Ｐ３５においてＹＥＳ）、制御部４４Ａは、Ａ局のＬＯ光パワー駆動電流を、Ａ局の受信特性が所定のレンジの下限以上になるまで増加してもよい。

別言すると、制御部４４Ａは、緊急事態の発生と判断して、図１７の処理Ｐ３７において、即時的に、Ａ局のＬＯ光パワー駆動電流を、所定量ではなく、Ａ局の受信特性が所定のレンジの下限以上になるまで増加してから、処理Ｐ３１へ戻ってよい。Ｂ局の受信特性が所定のレンジの下限を下回った場合についても制御部４４Ｂと同様に動作すればよい。

これにより、Ａ局及びＢ局の一方又は双方の受信特性が所定のレンジの下限を下回ることによって、通信が途絶する時間を最小限に抑えることが可能になる。

以上のように、上述したＡ局及びＢ局間の送信光パワー及びＬＯ光パワーの制御によれば、Ａ局及びＢ局が互いに送信光パワー及びＬＯ光パワーを独立して制御することで生じ得る、以下のような変動やバラツキを補償することができる。

・光変調器１４の製造バラツキによる損失変動や駆動信号の振幅バラツキ
・異なるベンダ製の光トランシーバ１０間で送受信を行なう場合の光トランシーバ１０間の光送受信特性差
・光受信器２１の受信帯域や雑音特性の個体バラツキ
・上り（アップストリーム）及び下り（ダウンストリーム）それぞれの伝送条件の変動（光伝送路の損失変動、長距離化、支障移転等）

したがって、Ａ局及びＢ局のキーデバイス（例えば、光変調器１４、ドライバアンプ１３、光源１２、光受信器２１等）に求められる仕様を緩和できる。仕様の緩和によって、キーデバイスの歩留り向上を見込むことができるから、キーデバイスの低コスト化やマルチベンダ化による調達容易性の向上を図ることができる。

（その他）
なお、既述のとおり、光トランシーバ１０の送信光パワーは、伝送距離もさることながら、光伝送路へ入力される光パワーが高すぎると非線形効果が生じるため、最大値が制限される。

別言すると、光伝送路への光入力レベルが最大値（例えば、０ｄＢｍ／ｃｈ）を超えると、いくらそれ以上の大きなパワーレベルの光を伝送路に入力したとしても、非線形効果の影響により、対向局の受信特性を直接的に向上することは難しい。つまり、せっかく大きなパワーレベルの光を光伝送路に入力しても対向局の受信特性は向上せず無駄になり易い。

そのため、上述した実施形態において、光トランシーバ１０の送信光パワーは、ＳＯＡの消費電力リミットに加えて、非線形効果に基づく送信光パワーのリミットに基づいて制御されてもよい。

例えば、送信光パワーとＬＯ光パワーとのうち、送信光パワーについては、ＳＯＡ消費電力リミットに到達する前に、非線形効果に基づくリミットが到来する可能性がある。別言すると、送信光パワーについては、ＳＯＡ消費電力リミットだけでなく、非線形効果に基づく光伝送路への入力光パワー制限がある。

そこで、例えば、Ａ局及びＢ局（例えば、制御部４４Ａ及び４４Ｂ）の一方は、これら２種類の制限のうちのいずれか一方を検出すると、他方の局（対向局）におけるＬＯ光パワーを増加することで、対向局での受信特性を向上させてよい。

そのために、Ａ局及びＢ局の制御部４４Ａ及び４４Ｂは、互いに情報の伝達（キャッチボール）を行なって、マージンが大きい方の局におけるＬＯ光パワーを増加することで効率的に受信局での受信特性を向上してよい。

したがって、Ａ局及びＢ局が互いに伝達する情報には、消費電力の情報に加えて、非線形効果に基づく光伝送路への入力光パワーの制限に関する情報が含まれてよい。

１ 光通信システム
２Ａ，２Ｂ 光伝送装置（光伝送局）
３Ａ，３Ｂ 光伝送路
１０ 光トランシーバ
１１ 信号処理部
１１１ ＤＳＰ
１１２ ＤＡＣ
１１３ ＡＤＣ
１２，４１ 光源
１３ 光分岐回路
３１−１，３１−２ ＳＯＡ
３２ 入力レンズ
３３ 光アイソレータ（ＩＳＯ）
３３１ ポラライザ
３３２ ファラデー回転子
３３３ アナライザ
３４ 出力レンズ
３５ 偏波保持光ファイバアレイ
３５１，３５２ 偏波保持（ＰＭ）ファイバ
１４ 光変調器
１５ ドライバアンプ
２１Ａ，２１Ｂ 光受信器
４２Ａ，４２Ｂ 光送信部
４２１Ａ，４２１Ｂ ローカル（ＬＯ）光パワー調整部
４２２Ａ，４２２Ｂ 送信光パワー調整部
４３Ａ，４３Ｂ 光受信部
４４Ａ，４４Ｂ 制御部
４４１Ａ，４４１Ｂ 消費電力モニタ
４４２Ａ，４４２Ｂ 受信特性モニタ
４４３Ａ，４４３Ｂ 記憶部
５０ 半導体チップ
２１１ コヒーレント検波回路
２１２ ＰＤ−ＴＩＡアレイ

Claims (12)

1. 互いに双方向の光通信が可能な複数の光伝送局を備え、
   前記光伝送局のそれぞれは、
   光源と、
   光送信部と、
   光受信部と、
   前記光源の出力光を、前記光送信部のための送信光と、前記光受信部によるコヒーレント受信のためのローカル光と、に分岐し、前記送信光のパワーと前記ローカル光のパワーとを独立して可変する光分岐回路と、
   前記光分岐回路の駆動条件を制御する制御部と、を備え、
   前記複数の光伝送局における前記制御部は、前記光伝送局間で互いに通信することにより取得した、前記光受信部における受信特性と消費電力とに基づいて、それぞれ、前記光分岐回路の前記駆動条件を制御する、光通信システム。
2. 前記複数の光伝送局における前記制御部は、
   前記光通信システムの運用開始前に、前記光分岐回路によって前記送信光のパワーと前記ローカル光のパワーとを独立して変更したときの複数の前記消費電力に関する情報を互いに伝達し、伝達された前記複数の消費電力に関する情報と、前記光分岐回路によって前記送信光のパワーと前記ローカル光のパワーとを独立して変更したときの複数の前記受信特性に関する情報と、を基に、前記光分岐回路の駆動条件を決定する、請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記駆動条件の決定は、前記消費電力の限界に対するマージンが大きくなるようになされる、請求項２に記載の光通信システム。
4. 前記複数の光伝送局における前記制御部は、
   前記光通信システムの運用開始後に、自局の前記受信特性が前記所定の受信特性を下回っていると、自局及び他局のうち前記消費電力の限界に対するマージンが大きい方の光分岐回路の駆動条件を前記送信光のパワーが増加するように制御する、請求項２又は３に記載の光通信システム。
5. 前記複数の光伝送局における前記制御部は、
   前記光通信システムの運用開始後に、自局の前記受信特性が前記所定の受信特性を超えていると、自局及び他局のうち前記消費電力の限界に対するマージンが小さい方の光分岐回路の駆動条件を前記送信光のパワーが減少するように制御する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の光通信システム。
6. 前記複数の光伝送局における前記制御部は、
   前記光通信システムの運用開始後に、自局の前記受信特性が前記所定の受信特性を下回っていると、自局の光分岐回路の駆動条件を前記送信光のパワーが増加するように制御し、その後に、自局の前記受信特性が前記所定の受信特性を下回っていると、自局及び他局のうち前記消費電力の限界に対するマージンが大きい方の光分岐回路の駆動条件を前記送信光のパワーが増加するように制御し、自局の前記受信特性が前記所定の受信特性を超えていると、自局及び他局のうち前記消費電力の限界に対するマージンが小さい方の光分岐回路の駆動条件を前記送信光のパワーが減少するように制御する、請求項２又は３に記載の光通信システム。
7. 前記光分岐回路は、
   前記光源の出力光を２分岐する光分岐部と、
   ２つの前記分岐光の光路の少なくとも一方に備えられた半導体光増幅器と、
   半導体光増幅器の出力側に設けられたアイソレータと、を備え、
   前記制御部は、
   前記半導体増幅器の駆動電流を制御することで前記光分岐回路の駆動条件を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光通信システム。
8. 前記光分岐回路は、
   前記光源の出力光を２分岐する光分岐部と、
   前記光分岐部で２分岐された２つの分岐光が入力される入力レンズと、
   前記光分岐部から前記入力レンズへ伝播する２つの前記分岐光の光路の少なくとも一方に備えられた半導体光増幅器と、
   前記入力レンズから出力された２つの前記分岐光が入力される偏光依存型の光アイソレータと、
   前記光アイソレータから出力された２つの前記分岐光が入力される出力レンズと、を備え、
   前記制御部は、
   前記半導体増幅器の駆動電流を制御することで前記光分岐回路の駆動条件を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光通信システム。
9. 前記入力レンズ及び前記出力レンズは、２つの前記分岐光がそれぞれのレンズ中心から外れた異なる位置に入射するように配置され、
   前記光アイソレータは、２つの前記分岐光が前記光アイソレータ内において交差する位置に配置された、請求項７又は８に記載の光通信システム。
10. 前記入力レンズ及び前記出力レンズは、非球面レンズである、請求項９に記載の光通信システム。
11. 前記光源、前記光送信部、前記光受信部、前記光分岐回路、及び、前記制御部は、光トランシーバに備えられ、
    前記光分岐回路は、
    前記光源の出力光を２分岐する光分岐部と、
    ２つの前記分岐光の光路の少なくとも一方に備えられた半導体光増幅器と、
    前記半導体光増幅器の出力側に設けられたアイソレータと、
    前記光アイソレータから出力された前記送信光及び前記ローカル光を、それぞれ、前記光送信部及び前記光受信部に入力する光ファイバアレイと、を備えた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光通信システム。
12. 前記制御部が前記光分岐回路の前記駆動条件を制御することは、それぞれの光伝送局における前記光受信部での前記受信特性が所定の受信特性を満たし、かつ、光伝送局間の前記光分岐回路の前記駆動条件に応じたトータルの前記消費電力が目標値に近づくように、それぞれの光伝送局における前記光分岐回路の前記駆動条件を制御することである、請求項１に記載の光通信システム。

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