(57)【要約】【課題】送受信端が異なる場所にあっても受信端で反射させることなく波長分散を精度よく測定する波長分散測定装置及びその方法を提供する。【解決手段】光伝送路の送信端側で波長の異なる２つの光信号を生成する工程、前記光伝送路の送信端側から前記２つの光信号を合波して送信する工程、送信端側から受信端側に前記光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記２つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する工程、前記光伝送路の受信端側で、前記光伝送路を介して送信されてきた前記２つの光信号を分波してそれぞれ電気信号に変換する工程、前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める工程、を備えた。【選択図】図１
2010025913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路での波長分散を測定する波長分散測定装置であって、
前記光伝送路の送信端側に、
波長の異なる２つの光信号をフレーム化して生成する光信号生成手段と、
前記２つの光信号を合波して送信する合波部と、を設け、
送信端側から受信端側に、前記光信号生成手段での光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記２つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する測定制御手段を設け、
前記光伝送路の受信端側に、
前記光伝送路を介して送信されてきた前記２つの光信号を分波する分波部と、
分波した前記２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する光電変換部と、
前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、この測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める波長分散測定手段と、
を備えたことを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項２】
送信端側の前記光信号生成手段が、
２つの光信号の波長分散測定用のそれぞれのフレームを生成するフレーム生成部と、
生成されたフレームの信号を光強度変調して前記２つの光信号を生成する光信号生成部と、
を含み、
受信端側の前記波長分散測定手段が、
前記光電変換部で光信号のフレーム信号を電気信号に変換した波長の異なる２つの前記電気信号からクロックを再生し前記クロックに基づきフレーム同期を行いフレームパルスを生成するフレーム同期部と、
位相同期回路により発生させた前記フレームパルスを所定の倍数で逓倍したクロックをそれぞれ異なる位相量ずらした複数のクロックを使用して波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、この測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める波長分散測定部と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の波長分散測定装置。
【請求項３】
前記光伝送路の受信端側に、
前記光伝送路からの前記２つの光信号の一方の光信号を２つの光信号に分離する偏波ビームスプリッタを備え、
前記波長分散測定手段が、
前記偏波ビームスプリッタで分離された２つ光信号の前記光電変換部で変換された電気信号に基づきこれらの相互相関を求めることで１次の偏波モード分散である微分群遅延時間差を得る相互相関演算部をさらに含み、前記微分群遅延時間差に基づき位相差を決定することを特徴とする請求項１に記載の波長分散測定装置。
【請求項４】
送信側又は受信側の光伝送路上に２主軸への分離を起こさせる偏波回転器を設けたことを特徴とする請求項３に記載の波長分散測定装置。
【請求項５】
光伝送路での波長分散を測定する波長分散測定装置であって、
前記光伝送路の送信端側に、
波長の異なる３つの光信号をフレーム化して生成する光信号生成手段と、
前記３つの光信号を合波して送信する合波部と、を設け、
送信端側から受信端側に、前記光信号生成手段での光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記３つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する測定制御手段を設け、
前記光伝送路の受信端側に、
前記光伝送路を介して送信されてきた前記３つの光信号を分波する分波部と、
分波した前記３つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する光電変換部と、
前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる３つの前記電気信号の位相差を測定し、この測定された位相差と前記波長分散測定情報の３つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での複数の波長分散値を求め、さらに求められた複数の波長分散値から分散スロープ係数を求める波長分散測定手段と、
を備えたことを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項６】
波長分散測定手段が、予め分散スロープ係数を記憶しており、光伝送路の距離を求めることを特徴とする請求項５に記載の波長分散測定装置。
【請求項７】
測定制御手段が、波長分散測定情報をネットワーク又フレーム化された光信号のオーバヘッドを用いて送受信する請求項１から６までのいずれか１項に記載の波長分散測定装置。
【請求項８】
波長分散測定のための光伝送に前記光伝送路での通常の伝送と同じフレームを用いることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の波長分散測定装置。
【請求項９】
フレームフォーマとしてＳＤＨフレーム又はＯＴＮフレームを用いることを特徴とする請求項８に記載の波長分散測定装置。
【請求項１０】
光伝送路での波長分散を測定する波長分散測定方法であって、
前記光伝送路の送信端側で波長の異なる２つの光信号をフレーム化して生成する工程と、
前記光伝送路の送信端側から前記２つの光信号を合波して送信する工程と、
送信端側から受信端側に前記光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記２つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する工程と、
前記光伝送路の受信端側で、前記光伝送路を介して送信されてきた前記２つの光信号を分波してそれぞれ電気信号に変換する工程と、
前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める工程と、
を備えたことを特徴とする波長分散測定方法。
【請求項１１】
光信号を生成する工程が、
２つの光信号の波長分散測定用のそれぞれのフレームを生成する工程と、
生成されたフレームの信号を光強度変調して前記２つの光信号を生成する工程と、
を含み、
分波して電気信号に変換する工程で、送信されてきた前記２つの光信号のフレーム信号を分波しさらにこれらを電気信号に変換し、
波長分散を求める工程が、
波長の異なる２つの前記電気信号からクロックを再生し前記クロックに基づきフレーム同期を行いフレームパルスを生成する工程と、
位相同期回路により発生させた前記フレームパルスを所定の倍数で逓倍したクロックをそれぞれ異なる位相量ずらした複数のクロックを使用して波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、この測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の波長分散測定方法。
【請求項１２】
前記光伝送路の受信端側で、偏波ビームスプリッタで前記光伝送路からの前記２つの光信号の一方の光信号を２つの光信号に分離する工程をさらに備え、
前記波長分散を求める工程において、前記偏波ビームスプリッタで分離された２つ光信号の前記光電変換部で変換された電気信号に基づきこれらの相互相関を求めることで１次の偏波モード分散である微分群遅延時間差を得て、前記微分群遅延時間差に基づき位相差を決定することを特徴とする請求項１０に記載の波長分散測定方法。
【請求項１３】
送信側又は受信側の光伝送路上で偏波回転器により２主軸への分離を起こさせる工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の波長分散測定方法。
【請求項１４】
光伝送路での波長分散を測定する波長分散測定方法であって、
前記光伝送路の送信端側で波長の異なる３つの光信号をフレーム化して生成する工程と、
前記光伝送路の送信端側から前記３つの光信号を合波して送信する工程と、
送信端側から受信端側に前記光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記２つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する工程と、
前記光伝送路の受信端側で、前記光伝送路を介して送信されてきた前記３つの光信号を分波してそれぞれ電気信号に変換する工程と、
前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる３つの前記電気信号の位相差を測定し、測定された位相差と前記波長分散測定情報の３つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での複数の波長分散を求め、さらに求められた複数の波長分散値から分散スロープ係数を求める工程と、
を備えたことを特徴とする波長分散測定方法。
【請求項１５】
分散スロープ係数を求める工程において、予め分散スロープ係数を記憶しており、光伝送路の距離を求めることを特徴とする請求項１４に記載の波長分散測定方法。
【請求項１６】
波長分散測定情報を送信する工程において、波長分散測定情報をネットワーク又フレーム化された光信号のオーバヘッドを用いて送受信する請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の波長分散測定方法。
【請求項１７】
波長分散測定のための光伝送に前記光伝送路での通常の伝送と同じフレームを用いることを特徴とする請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の波長分散測定方法。
【請求項１８】
フレームフォーマとしてＳＤＨフレーム又はＯＴＮフレームを用いることを特徴とする請求項１７に記載の波長分散測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長分散測定、特に長距離光ファイバ伝送路等のように入力部と出力部が離れた場所にある光通信装置のための波長分散測定装置及び波長分散測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送速度高速化および距離延伸化が進む光ファイバ通信システムにおいては、波長分散補償技術は必須要素となっている。特に４０ギガビット以上のビットレートでは、数十ｋｍ程度の伝送距離のシステムでも波長分散による光信号の波形歪が発生することから、波長分散補償は不可欠な技術である。従って、伝送路となる光ファイバでの波長分散を精度よく測定し、波長分散によって生じる波形歪を補償する技術が必要である。さらに光ファイバ通信システムでは伝送路の両端は離れた場所にあり、光ファイバの波長分散は外部環境に応じて変化するため、波長分散の測定およびその補償は送信部と受信部が離れた場所にあっても行える必要がある。
【０００３】
従来の波長分散測定装置では、フィールド上の既設ファイバのような被測定光ファイバの入出力端が同じ場所でない場合、終端器やサーキュレータを設け、受信端側で光信号を反射させ、送信端で戻り光を受信することによって離れた２地点間での光ファイバの波長分散を測定していた(例えば、特許文献１)。また、受信端で光／電気変換した信号の強度、平均光電流、パルス形状及び光源周波数の情報から被測定光ファイバの波長分散を測定する方法も提案されていた(例えば、特許文献２)。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２９６５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の波長分散測定装置では、フィールド上の既設ファイバのような被測定光ファイバの入出力端が同じ場所でない場合は、終端器やサーキュレータを設けることで反射させなければ測定することができなかった。しかし、サーキュレータを用いた方法では受信端で光信号を折り返す必要があり、波長分散測定中は、システム運用ができないという問題点があった。また、上記特許文献２の場合においても、システム運用中には被測定光ファイバの波長分散を測定することはできなかった。
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、送受信端が異なる場所にある場合でも受信端で反射させることなく波長分散を精度よく測定する波長分散測定装置及び波長分散測定方法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】
この発明は、光伝送路での波長分散を測定する波長分散測定装置であって、前記光伝送路の送信端側に、波長の異なる２つの光信号を生成する光信号生成手段と、前記２つの光信号を合波して送信する合波部と、を設け、送信端側から受信端側に、前記光信号生成手段での光信号の生成に基づく測定開始信号及び前記２つの光信号の波長を含む波長分散測定情報を送信する伝送路を含む測定制御手段を設け、前記光伝送路の受信端側に、前記光伝送路を介して送信されてきた前記２つの光信号を分波する分波部と、分波した前記２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換する光電変換部と、前記送信端側からの波長分散測定情報の測定開始信号に従い、変換された波長の異なる２つの前記電気信号の位相差を測定し、この測定された位相差と前記波長分散測定情報の２つの信号の波長の波長差とから前記光伝送路での波長分散を求める波長分散測定手段と、を備えたことを特徴とする波長分散測定装置およびその方法にある。
【０００８】
さらに、偏波ビームスプリッタを具備することで、１次の偏波モード分散である微分群遅延時間差(ＤＧＤ：Differential Group Delay)を測定したり、また光信号を３波以上具備することで、分散スロープ係数や、分散スロープ係数が既知である場合は被測定光ファイバの距離も測定する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、送受信端が異なる場所にある場合でも受信端で反射させることなく波長分散を精度よく測定する波長分散測定装置及びその方法を提供することができる。また、測定には２つの異なる波長の送信信号のフレームパルスの遅延差を利用するため、システム運用中であっても主信号に影響することなく波長分散を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による波長分散測定装置の構成図を示す。この発明の波長分散測定装置は、光伝送路となる(被測定)光ファイバＦ１，Ｆ２が有する波長分散を測定する送信端側と受信端側にそれぞれ設けられた、Ｈ／Ｗ(ハードウェア)で構成された測定部１０ａ，１０ｂと、これらの測定部１０ａ，１０ｂを制御するＳ／Ｗ(ソフトウェア)に従って動作するコンピュータを含み、さらにネットワークＮＷ(上記光伝送路とは別の伝送路)を介して互いに通信を行う通信機能を備えた測定制御部２０ａ，２０ｂから構成される。測定部１０ａ，１０ｂはそれぞれ、送信側にＳＤＨフレーム生成部１１、光信号生成部１２、合波部１３、受信側に分波部１４、光電変換部(Ｏ／Ｅ)１５、ＳＤＨフレーム同期部１６、波長分散測定部１７を備え、一方の測定部が送信ノード、他方が受信ノードに設置され、光伝送路である光ファイバＦ１，Ｆ２の波長分散を測定することができる。
【００１１】
なお、ＳＤＨフレーム生成部１１と光信号生成部１２が光信号生成手段を構成し、ＳＤＨフレーム同期部１６と波長分散測定部１７が波長分散測定手段を構成し、測定制御部２０ａ，２０ｂとネットワークＮＷが測定制御手段を構成する。また、図１では、測定部１０ａ側から測定部１０ｂ側とその逆方向の、光ファイバＦ１，Ｆ２のそれぞれの波長分散測定機能が示されている。
【００１２】
以下、光ファイバＦ１の波長分散測定を例に挙げて説明すると、波長分散測定に際し、光ファイバＦ１の送信端側の測定制御部２０ａからネットワークＮＷを介して受信端側の測定制御部２０ｂへ、測定開始信号及び測定のために送信される波長の異なる２つの光信号の波長λ１、λ２を含む波長分散測定情報が送られる。
【００１３】
送信側のＳＤＨフレーム生成部１１では、波長λ１、λ２用のそれぞれのＳＤＨフレームを生成する。光信号生成部１２では、ＳＤＨフレーム生成部１１で生成されたＳＤＨ信号(ＳＤＨフレーム信号)を光強度変調し、合波部１３で合波する。変調信号は光ファイバＦ１，Ｆ２の伝送路を伝播する際に、光ファイバの持つ波長分散の影響を受け、波長に依存した群遅延を生じる。
【００１４】
受信側では、波長分散測定情報を受けると、まず分波部１４で受信された合波されている光信号を上述の異なる２つの波長に分離、分波した後、それぞれの光信号を光電変換部１５で電気信号に変換する。そして波長の異なる２つの電気信号についてＳＤＨフレーム同期部１６でフレーム同期が行われ、フレーム同期により生成したフレームパルスは波長分散測定部１７に入力される。
【００１５】
波長分散測定部１７では、受信したフレームパルスにより両者の信号の遅延差を測定する。もし光伝送路、例えば光ファイバＦ１に波長分散がなければ、両者の信号のタイミングは全く同一となるが、実際は光ファイバＦ１の持つ波長分散のために、光ファイバ長や波長差に応じて、両者のタイミングにずれが生じる。推定した群遅延時間から波長分散を求めるには次式を用いる。
【００１６】
Ｄλ＝ｎｔ(λ２−λ１)
【００１７】
ここで、Ｄλは波長分散、λ１、λ２は波長の異なる２つの電気信号の中心波長、ｔはビット間隔、ｎ(ｎ＝１、２、３・・・)はビットシフト数である。すなわちｎｔは群遅延時間差(波長の異なる２つの電気信号の位相差)となる。なお、波長λ１、λ２は波長分散測定情報から得ることができる。
【００１８】
この方式では、ＳＤＨのフレーム同期後に、群遅延時間を測定するための回路(ハードウェア)をＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)で構成し、このＦＰＧＡ回路にＰＬＬ回路を用いることで、測定する群遅延時間の測定精度を向上させることができる。
【００１９】
図２は図１の波長分散測定装置の受信側でのハードウェア構成のより詳細な図である。カプラ１４ａにより二分岐された光信号はバンドパスフィルタ(ＢＰＦ)１４ｂ，１４ｃによりそれぞれλ１、λ２の波長が抽出される。抽出された光信号は光電変換部(Ｏ／Ｅ)１５で光／電気変換され、さらにそれぞれ二分岐される。一方の電気信号(波)はクロック抽出部(ＣＤＲ)１６１ａ，１６１ｂでクロック再生が行われ、フレーム同期器１６２ａ，１６２ｂにて、ＳＤＨフレームの同期が行われフレームパルスを生成する。生成されたフレームパルスは波長分散測定部１７に入力される。他方の電気信号(波)はクロック抽出部、フレーム同期器を通らず、そのまま波長分散測定部１７に入力される。
【００２０】
波長分散測定部１７は、低精度測定部１７ａと高精度測定部１７ｂを含む。低精度測定部１７ａでは、フレーム同期により生成されるフレームパルスの入力遅延差を測定して波長分散を測定する。すなわち、２つのフレームパルスのうち先に到着したフレームパルス(図２の場合λ１の方)から内部カウンタ(図示省略)を動作させ、後の他方のフレームパルス(図２の場合λ２の方)が到着するまでのカウンタ値より遅延時間を求める。このときの波長分散測定の精度は、ビットレートの逆数に相当する。例えば１５５．５２Ｍｂｐｓの信号であれば、約６．４ｎｓの精度で波長分散が測定される。
【００２１】
一方、光電変換部(Ｏ／Ｅ)１５で光／電気変換された信号のうちフレーム同期器を通らない信号は、高精度測定部１７ｂにおける高精度波長分散測定のために用いられる。図３は波長分散測定部１７の高精度測定部１７ｂのハードウェア部分の回路構成の一例を示す図、図４は図３の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。回路には、フレームパルスすなわち１５５．５２ＭＨｚのクロック(ＣＬＫ)を所定の倍数で逓倍したクロックをさらにそれぞれに異なる位相量ずらした複数のクロックを発生する位相同期回路(ＰＬＬ)１７１を含むクロック入力部、波長λ１、λ２の電気信号のデータを入力するそれぞれ第１、第２のデータ入力部から構成される。第２のデータ入力部の入力側には、低精度測定部１７ａで測定された入力遅延差により遅延の調整を行う調整部１７２を含む。
【００２２】
入力データは、入力クロックはＰＬＬ１７１によりｘ倍に逓倍され、ＣＬＫｎ(ｎ＝０，１，２，３，・・・，ｋ−１)のクロックを出力する。ＣＬＫｎはそれぞれＣＬＫ０を基準として３６０×(ｎ／ｋ)°ずつ位相をずらしたクロックである。図３はｘ＝４、ｋ＝４の時の回路を示している。なお、図４に示すようにＣＬＫ０〜３は６２２．０８ＭＨｚ(１５５．５２ＭＨｚ×４)、それぞれの位相差は９０°である。
【００２３】
波長λ１、λ２の電気信号である入力データ(Ｄａｔａ)はそれぞれ４分岐され、それぞれ１段目のＴ−ＦＦ(Ｔ型フリップフロップ)に入力される。ここで、波長λ２のデータは、先に測定したＳＤＨフレームによる測定結果を元に遅延分のビットを相殺するように調整される。すなわち波長λ１、λ２の入力データは、ＳＤＨ信号１ビット以下の遅延差に調整され、Ｔ−ＦＦに入力されることになる。
【００２４】
それぞれのＴ−ＦＦには上記のＣＬＫ０〜３が入力されており、動作タイミングがそれぞれ９０°ずつシフトされている。２段目のＴ−ＦＦにはＣＬＫ０が入力される。ただし、ＣＬＫ３については、ＣＬＫ０との位相差が９０°しかないため、ＦＰＧＡ内部での配置配線状況によってはタイミングが取れない可能性があり、ＣＬＫ０との逆位相であるＣＬＫ２を用いる。これにより位相差を２７０°取ることができ、配置配線に余裕ができる。このままでは、全てのＴ−ＦＦにＣＬＫ０をゲート信号として入力する(入力データを叩く)ことができないため、３段目のＴ−ＦＦを追加し、ここでは全てＣＬＫ０をゲート信号として入力する(入力データを叩く)。ＣＬＫ２とＣＬＫ０の位相差は１８０°あることから、タイミングマージンは十分である。３段目のＴ−ＦＦを通過後、タイミング比較部１７３により、高精度の波長分散値を測定する。
【００２５】
図４に示す図３の回路のタイミングチャートにおいて、Ｄ００、Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０３は４分岐されて１段目のＴ−ＦＦを通過後の入力データ、Ｄ００−１ｄ、Ｄ０１−１ｄ、Ｄ０２−１ｄ、Ｄ０３−１ｄは２段目のＴ−ＦＦの出力データ、Ｄ００−２ｄ、Ｄ０１−２ｄ、Ｄ０２−２ｄ、Ｄ０３−２ｄは３段目のＴ−ＦＦの出力データである。ＣＬＫ３とＣＬＫ０の位相差が９０°しかないことから、一度ＣＬＫ２でＤ０３−１ｄのデータを生成することで、Ｄ０３−１ｄからＤ０３−２ｄの位相差を１８０°設けることができる。最終段のＴ−ＦＦにおいてＣＬＫ０でデータを生成することで、４分岐したデータが００００から１１１１へ変化する２クロック間のちょうど真ん中の１クロック目のタイミングが測定する位相遅延となり、ＣＬＫ０との位相差は００００のとき０°、０００１のとき９０°、００１１のとき１８０°、０１１１のとき２７０°となる。
【００２６】
すなわち、低精度測定部１７ａでは１５５ＭＨｚの何クロック分という精度しか遅延差を測定できない。そこで高精度測定部１７ｂでは、クロック(１５５ＭＨｚ  ＣＬＫ)を位相同期回路(ＰＬＬ)１７１により逓倍させ、さらに(０°、９０°、１８０°、２７０°)と１／４クロックずつ位相差を設けることにより測定精度を高める。図４では、位相差を設けた４つのクロックを表している。その下にフレームパルス(λ１、λ２)が描かれているが、ここではフレームパルス(λ１)のみに注目する。
【００２７】
第１段階では、フレームパルスをＣＬＫ０〜３に同期させる(クロック乗せ換え)。
Ｄ００はＣＬＫ０に同期して動作するのでフレームパルスλ１が到着してから、最初にＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するところで、Ｄ００が(Ｌ→Ｈ)に遷移する。同様にＤ０１はその１／４クロック後に(Ｌ→Ｈ)に遷移する。Ｄ０２は、フレームパルスλ１が到着してから、最初にＣＬＫ２が(Ｌ→Ｈ)と変化するところで遷移するので、Ｄ０１より３／４クロック分戻った位置となる。同様にＤ０３はＤ０２の１／４クロック後に(Ｌ→Ｈ)に遷移する。
【００２８】
第２段階では、ＣＬＫ０〜３に同期したデータをＣＬＫ０に乗せ換え直す。注目するのはＣＬＫ０とＤ００である。Ｄ００が(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するところで、Ｄ００−１ｄが(Ｌ→Ｈ)に遷移する。同様に、Ｄ０１が(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するところで、Ｄ０１−１ｄが(Ｌ→Ｈ)に遷移する。さらに、Ｄ０２が(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するところで、Ｄ０２−１ｄが(Ｌ→Ｈ)に遷移する。最後も同様に、Ｄ０３−１ｄも考えたいが、ここで少し問題がある。Ｄ０３が(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するまでには、わずかに１／４クロックのマージンしかない。これでは、タイミングが非常に難しく、ＦＰＧＡやＬＳＩでの回路設計が容易ではないため、一旦、ＣＬＫ２で同期を取ることにする。Ｄ０３が(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ２が(Ｌ→Ｈ)と変化するまでには、３／４クロックあるため、十分なタイミングマージンが取れる。
【００２９】
これで、Ｄ０３−１ｄ以外の全ての信号がＣＬＫ０に同期したが、Ｄ０３−１ｄはＣＬＫ２に同期しているため、第３段階として、再度ＣＬＫ０で同期を行う。これまでと同様の動作を行うと、Ｄ０３−２ｄについてもＤ０３−１ｄが(Ｌ→Ｈ)と遷移してから、ＣＬＫ０が(Ｌ→Ｈ)と変化するまで１／２クロック分のタイミングマージンが取れるため、十分な回路設計が可能となる。フレームパルスλ２も同様の動作を行い、全てのデータがＣＬＫ０で同期が取れたら、以下の方法でタイミング判定を行い、遅延差を測定する。
【００３０】
即ち、６２２．０８ＭＨｚ  ＣＬＫ０の立ち上がり(Ｌ→Ｈ)に注目し、図４では「００００」→「００００」→「００１１」→「１１１１」と変化する。即ち、「００００」から「１１１１」に遷移する間の「００１１」が測定タイミングとなる。
【００３１】
タイミング比較器１７３では、波長λ１、λ２のデータから「００００」、「０００１」、「００１１」、「０１１１」がそれぞれ求められる。例えば、波長λ１が「０００１」で波長λ２が「００１１」の場合、波長λ１が９０度で波長λ２が１８０°となるので、その位相差(１８０°−９０°＝９０°、すなわち６２２．０８ＭＨｚの１／４)が遅延差となる。
【００３２】
この方式によれば、低精度測定部１７ａと比較してｘ×ｋ倍の精度で波長分散を測定することができる。たとえば、信号ビットレート１５５．５２Ｍｂｐｓでｘ＝４、ｋ＝４の場合、測定精度は約６．４ｎｓ／(４×４)＝約４００ｐｓとなる。
【００３３】
以上の高精度測定部１７ｂによる高精度波長分散方式は、データ入力において４分岐の入力系列に限定されるものではなく、多分岐の入力系列に対しても広く適用可能である。また、ＦＰＧＡの内部ＰＬＬの逓倍についても同様に４倍に限定されるものではない。
【００３４】
この発明では、測定開始信号や、送信波長などの情報をネットワークを通じて通信することで、送受信端が異なる場所にある場合でも受信端で反射させることなく波長分散を精度よく測定することができる。
【００３５】
また、受信端側に備えた位相同期回路(ＰＬＬ)により入力クロックを逓倍させかつ数十度ずつ位相をずらした複数のクロックを発生させ、これらのクロックを使用して２つの異なる波長の信号の位相差の測定することで、測定精度を向上させることができる。
【００３６】
また、波長分散の測定に該光導波路の通常の通信に使用されるＳＤＨ(Synchronous Digital Hierarchy)のフレームパルスを用いることで、システム運用中であっても通常の通信の号に影響を与えることなく波長分散を測定することができる。なお、ＳＤＨ(同期デジタル・ハイアラーキ)は、アジアやヨーロッパで広く使われている光通信の国際電気通信連合(ＩＴＵ−Ｔ)の標準規格である。
【００３７】
実施の形態２．
図５はこの発明の別の実施の形態による波長分散測定装置の構成図を示す。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。なお図５では測定部１０ａから測定部１０ｂへの光ファイバＦ１側についてのみ図示して以下で説明するが、光ファイバＦ２側では送受信の向きは反対であるが同様な構成が設けられ同様な動作が行われる。
【００３８】
図５の波長分散測定装置は、受信側に偏波ビームスプリッタ(ＰＢＳ)２２を具備した装置であり、１次の偏波モード分散である微分群遅延時間差(ＤＧＤ：Differential Group Delay)を測定することができる。また、送信又は受信側に偏波回転器(ＳＴＭ１)２１を置き、より短時間で最大ＤＧＤを精度よく測ることができるようにした。
【００３９】
図５の波長分散測定装置では、光ファイバＦ１により送られてきた、例えば光信号生成部１２の出力である波長λ２の光強度変調信号を偏波ビームスプリッタ２２で２つの光信号に分離し、得られた２つ光信号をそれぞれ光電変換部１５で電気信号に変換する。そしてこれらの電気信号はＳＤＨフレーム同期部１６を介して波長分散測定部１７に入力される。
【００４０】
波長分散測定部１７は低精度測定部１７ａ及び高精度測定部１７ｂ(図２参照)に加えてさらに相互相関(Cross Correlation)演算部１７ｃを設けており、この相互相関演算部１７ｃは、偏波ビームスプリッタ２２で分離された２つ光信号の電気信号に基づきこれらの相互相関を求めることにより１次の偏波モード分散である微分群遅延時間差(ＤＧＤ)を得る。波長分散測定部１７の低精度測定部１７ａ及び高精度測定部１７ｂはこの微分群遅延時間差(ＤＧＤ)に基づき上述の群遅延時間差ｎｔ(位相差)を求め、以下同様にして波長分散を求める。
【００４１】
また、送信又は受信側の光伝送路上に偏波回転器２１を具備し(図５では受信側)、意図的に２主軸への分離を起こさせるようにすることで、より短時間で最大微分群遅延時間差(ＤＧＤ)を精度よく測ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
図６はこの発明のさらに別の実施の形態による波長分散測定装置の構成図を示す。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。図６の波長分散測定装置は、３波以上(図６ではλ１，λ２，λ３の３波を示す)の光信号を用いて、分散スロープ係数を求めるようにしている。
【００４３】
国際電気通信連合のＧ．６５２で規定されているシングルモードファイバの分散スロープには、その最大値が０．０９３ｐｓ／ｎｍ＾２／ｋｍと規定されており、２波長の光信号を用いた測定方法の場合は、この値を期待値として、さらに２信号の波長間隔と被測定光ファイバ(光ファイバＦ１，Ｆ２)の距離を用いることが必要であった。
【００４４】
しかし、この分散スロープの期待値から求めた波長分散値は被測定光ファイバの距離に応じて誤差が大きくなるという問題があった。
【００４５】
そこで３波以上の光信号を用いることで、被測定光ファイバの距離情報が不要となる。さらに、分散スロープ係数が既知の場合、被測定光ファイバの距離を求めることが可能となる。
【００４６】
図７は上記のこの発明の特徴を説明するための図であり、(ａ)は２波長の光信号を用いた測定の場合、(ｂ)は例えば３波長の光信号を用いた測定の場合、のそれぞれ左側が波長に対する群遅延時間、右側が波長に対する波長分散を示す。すなわち、２波長の光信号を用いた測定の場合、図７の(ａ)に示すように群遅延時間は２点しか得られず、分散スロープを求めることができなかった。そこで図７の(ｂ)に示すように、３波長以上の光信号を用いることで、２点以上の波長分散値を求め、得られた複数の波長分散値から分散スロープ係数を求めることで、被測定光ファイバの距離情報を必要とせずに、波長分散を精度よく求めるようにする。
【００４７】
図６において、送信側のＳＤＨフレーム生成部１１から受信側のＳＤＨフレーム生成部１６間の動作は光信号の数が異なるだけで動作は基本的に上記実施の形態と同じである。従って、図示は省略するが、図６の分波部１４〜ＳＤＨフレーム生成部１６までの構成は、図２のバンドパスフィルタ(ＢＰＦ)１４〜フレーム同期器１６２までの構成が３組あることになる。波長分散測定部１７は、上述の低精度測定部１７ａ、高精度測定部１７ｂに加えて、得られた複数の波長分散値から波長分散を求め、さらに被測定光ファイバの距離を求める光伝送路長演算部１７ｄをさらに含む。
【００４８】
そして光伝送路長演算部１７ｄは、図７の(ｂ)に示すように、低精度測定部１７ａ、高精度測定部１７ｂで求められた複数の波長分散値から分散スロープ係数を求めることで、被測定光ファイバの距離を必要とせずに波長分散を精度よく求め、さらに予め分散スロープ係数を記憶している場合には、被測定光ファイバの距離を求める。
【００４９】
なお、上記各実施の形態の説明では、光信号の波長及び測定開始信号等からなる波長分散測定情報はネットワークＮＷ(伝送路)を通じて送受信するように説明されているが、光信号自身のフレームのオーバヘッドを用いて送受信することも可能である。
【００５０】
また、フレームフォーマットとして、ＳＤＨフレームの他、国際電気通信連合(ＩＴＵ−Ｔ)のＧ．７０９に定めるOptical Transport Network(ＯＴＮ)フレームを含む任意の形式を用いることも可能である。
【００５１】
なお、この発明はこれらの各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の個々と特徴の可能な組合せも含むことは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の一実施の形態による波長分散測定装置の構成図である。
【図２】図１の波長分散測定装置の受信側でのハードウェア構成のより詳細な図である。
【図３】図２の波長分散測定部の高精度測定部のハードウェア部分の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図４は図３の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】この発明の別の実施の形態による波長分散測定装置の構成図である。
【図６】この発明のさらに別の実施の形態による波長分散測定装置の構成図である。
【図７】図６の波長分散測定装置に関する３波以上の光信号を用いた分散スロープ係数測定方式を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ａ，１０ｂ  測定部、１１  ＳＤＨフレーム生成部、１２  光信号生成部、１３  合波部、１４  分波部、１４ａ  カプラ、１４ｂ，１４ｃ  バンドパスフィルタ(ＢＰＦ)、１５  光電変換部(Ｏ／Ｅ)、１６  ＳＤＨフレーム同期部、１７  波長分散測定部、１７ａ  低精度測定部、１７ｂ  高精度測定部、１７ｃ  相互相関(Cross Correlation)演算部、１７ｄ  光伝送路長演算部、２０ａ，２０ｂ  測定制御部、２１  偏波回転器、２２  偏波ビームスプリッタ(ＰＢＳ)、１６１ａ，１６１ｂ  クロック抽出部(ＣＤＲ)、１６２ａ，１６２ｂ  フレーム同期器、１７１  位相同期回路(ＰＬＬ)、１７２  調整部、１７３  タイミング比較器、Ｆ１，Ｆ２  光ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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