(57)【要約】【課題】光周波数分解ストークスベクトル測定を短時間に、かつ高精度に測定する。【解決手段】光周波数分解ストークスベクトル測定手段と、光周波数平均ストークスベクトル測定手段と、光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定結果から偏波状態変動の発生を判断する偏波状態変動判断手段と、偏波状態変動判断手段によって検知した偏波状態変動の発生に応じて、光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定結果の信頼性を判断する光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号変調帯域幅内の全域に渡って単位光周波数毎の光強度成分を抽出し、前記光強度成分それぞれについて所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出して、前記４種類の光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数分解ストークスベクトル測定手段と、
平均光強度から所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出し、前記４種類の平均光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数平均ストークスベクトル測定手段と、
前記光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定結果から偏波状態変動の発生を判断する偏波状態変動判断手段と、
前記偏波状態変動判断手段によって検知した前記偏波状態変動の発生に応じて、前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定結果の信頼性を判断する光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段と、を備えることを特徴とする光信号品質モニタ装置。
【請求項２】
前記偏波状態変動判断手段は、前記光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値の予め定めた基準値との差分を変動量として算出し、前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段が測定中に、前記変動量が予め設定された閾値を上回った場合に、前記偏波状態変動の発生を判断することを特徴とする請求項１記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項３】
前記基準値は、光周波数分解ストークスベクトル測定手段が測定開始した時点における前記光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値であることを特徴とする請求項２記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項４】
前記光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、前記偏波状態変動が発生したときの前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段の測定結果を無効とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項５】
前記光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、前記偏波状態変動が発生したときの前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段の測定結果を前回測定時の測定結果と置き換えることを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項６】
前記光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、前記偏波状態変動が発生したときに、前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項７】
前記光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、前記偏波状態変動が発生したときに、再度前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定をやり直すことを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項８】
多次元量である光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から一次元量であるＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を算出するＳＯＰ算出手段を備え、光周波数平均ストークスベクトルの代わりにＳＯＰを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項９】
多次元量である光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から一次元量であるＤＯＰ（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を算出するＤＯＰ算出手段を備え、光周波数平均ストークスベクトルの代わりにＳＯＰを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項１０】
前記光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定値から、ポアンカレ球上におけるストークスベクトルの軌跡の長さを算出し、前記軌跡の長さから変調信号光が伝送路において偏波分散によって受けた品質劣化量を推定する第1の品質劣化量推定手段を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか1項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項１１】
前記光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から変調信号光が伝送路において受けた一次偏波分散によって受けた品質劣化量を推定する第２の品質劣化量推定手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項１２】
前記所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出する手段としてポラリメータを用いることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項１３】
前記光周波数毎の光強度成分を抽出する手段として可変光周波数バンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光信号品質モニタ装置。
【請求項１４】
光信号変調帯域幅内の全域に渡って単位光周波数毎の光強度成分を抽出し、前記光強度成分それぞれについて所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出して、前記４種類の光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数分解ストークスベクトル測定ステップと、
平均光強度から所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出し、前記４種類の平均光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数平均ストークスベクトル測定ステップと、
前記光周波数平均ストークスベクトル測定ステップによる測定結果から偏波状態変動の発生を判断する偏波状態変動判断ステップと、
前記偏波状態変動判断ステップによって検知した前記偏波状態変動の発生に応じて、前記光周波数分解ストークスベクトル測定ステップによる測定結果の信頼性を判断する光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断ステップと、を備えることを特徴とする光信号品質モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波状態変動量をモニタすることにより、偏波状態変動を検出する光信号品質モニタ装置、及び光信号品質モニタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信容量拡大により、光信号チャネルあたりの伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ超級が実用化されており、１００Ｇｂ／ｓ超級の研究開発も活発になってきている。このような光通信システムにおいては、光伝送によるわずかな波形劣化であっても受信時における信号品質に及ぼす影響が大きくなる。
【０００３】
波形劣化を発生させる物理現象には、波長分散、偏波分散、非線形現象等がある。このうち、波長分散と非線形現象については、伝送路設計技術や信号補償技術によって回避可能になってきている。
【０００４】
しかしながら、偏波分散に関しては、決め手となる回避策がないのが現状である。そのため、偏波分散を精度良くモニタして、動的な波形ひずみ補償の制御信号に利用することや障害回復のトリガ信号に利用することが重要視されてきている。
【０００５】
光信号品質モニタ方式としては、例えば非特許文献１に記載されるように、光周波数分解ストークスベクトルを測定し、そのポアンカレ球上における軌跡長を尺度とする方式が提案されている（例えば、非特許文献１）。この方式は、偏波分散の高次成分まで考慮することができるため、偏波分散の大きな光伝送路や、シンボルレートが１００Ｇｂ／ｓを超える超高速光信号伝送への適用が有効である。
【０００６】
また、特許文献１には、ヘテロダイン偏光計を用いて光信号の偏光を測定し、測定された偏光パラメータから関連する偏光状態を判定し、該偏光状態からパラメータを計算して偏波モード分散障害を求める技術について開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、偏向スクランブル信号を光信号と混合して無線周波数成分を有するヘテロダイン信号を生成するカプラと、固定偏光成分を透過して無線周波数（ＲＦ）成分から偏光と周波数とを分解するアナライザとを備え、作業チャネルの偏波モード分散を迅速且つ正確に測定を行う技術について開示されている。
【０００８】
また、特許文献３では、光増幅部と光ファイバ伝送路との間に光信号の偏波状態をランダムに変化させる偏波スクランブラを備え、光送信装置から波長多重光信号の偏波状態をランダムに変化させて送信して、光受信装置で、偏波モード分散（ＰＭＤ）の時間変動によるビットエラーレート（ＢＥＲ）変動を平均化することで、ＰＭＤの影響を緩和して精度の高い波長分散制御を実現している。
【特許文献１】特開２００４−１３８６１５号公報
【特許文献２】特許２００５−３０４０４８号公報
【特許文献３】特許２００７−３２９５５８号公報
【特許文献４】特開平１１−２７１１４３号公報
【非特許文献１】K.E. Cornick, S.D. Dods, M. Boroditsky and P.M. Farrel, "All-Order PMD Penalty Prediction Using SOP String Lengths", LEOS 2005, WEE3, pp.702-703, Oct.2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に記載の技術に関しては、変調帯域内における光周波数分解ストークスベクトル測定の高速化が困難なため、測定中に偏波状態が変化してしまうと、ストークスベクトル測定値そのもの、およびそれから推定する偏波分散量が不正確になってしまう。
【００１０】
すなわち、光周波数分解ストークスベクトル測定を行うためには、測定対象の光信号の光スペクトルに関して、４つの異なる偏光成分を測定する必要がある。どのような４つの異なる偏光成分を測定するかについては、いくつかの組み合わせが存在するが、一例としては、光周波数毎に垂直直線偏光成分Ｉｖ、４５度直線偏光成分Ｉｑ、右回り円偏光成分Ｉｒ、そして透過光成分Ｉｔを測定する方法がある。
【００１１】
ストークスベクトルは、上記４種類の偏光成分測定値から算出されるが、測定中の偏波状態変動がないことが前提となっている。したがって、測定中に偏波状態変動が生じると、ストークスベクトル測定値が正しく求められないことになる。偏波分散量は、ストークスベクトル測定値から推定することができる。高次成分まで考慮する場合は、高い光周波数分解能で光周波数分解ストークスベクトル測定を行う必要があり、ストークスベクトル測定値が不正確であると、偏波分散量推定値も同様に不正確になってしまう。
【００１２】
偏波状態変動速度は、速い場合でｍｓｅｃオーダである。したがって、４種類の偏光成分測定は、それ以下の時間内に終わらなければならない。
【００１３】
ところで、４種類の偏光成分測定方法は２種類に大別される。一つは偏光制御装置等によって、偏光成分を４回変化させて測定する方法であり、もう一つは、光信号を４分岐してそれぞれ所望の偏光成分を同時に測定する方法である。
【００１４】
一見すると４種類の偏光成分を同時に測定することから、４分岐する方法の方が偏波状態変動に対して有利と思われるが、高い分解能で変調帯域内の光周波数掃引を行う必要があるため、高速測定は非常に困難なのが現状である。
【００１５】
偏光成分を４回変化させる方法に関して、分光器と受光素子アレイを用いる方法を組み合わせて、偏光成分毎に変調帯域内で光周波数一括測定することにより測定時間の高速化を行う方式もある。
【００１６】
しかし、例えばＩｎＧａＡｓ系の材料を用いた受光素子アレイにおいて、十分なＳ／Ｎ比を確保するために数ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃの蓄積時間が必要になるため、やはり光信号変調帯域に渡ってｍｓｅｃ以下で４種類の偏光成分を測定することは困難である。
【００１７】
また、受光素子アレイを利用した光周波数一括の場合、例えば、特許文献４に記載のあるように、受光素子を高密度に配置することが困難なために高い光周波数分解能を実現することが困難であるという問題点もある。
【００１８】
また、特許文献１から３に記載の技術に関しては、モニタを単体で用いて測定を行っているが、例えば、光周波数分解ストークスベクトル測定においては、高精度な測定を実現するが、1回の測定に時間がかかり、一方、光周波数平均ストークスベクトル測定では、高速であるが、精度が低いという問題がある。
【００１９】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、光周波数分解ストークスベクトル測定を短時間に、かつ高精度に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明における光信号品質モニタ装置は、光信号変調帯域幅内の全域に渡って単位光周波数毎の光強度成分を抽出し、光強度成分それぞれについて所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出して、４種類の光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数分解ストークスベクトル測定手段と、平均光強度から所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出し、４種類の平均光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数平均ストークスベクトル測定手段と、光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定結果から偏波状態変動の発生を判断する偏波状態変動判断手段と、偏波状態変動判断手段によって検知した偏波状態変動の発生に応じて、光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定結果の信頼性を判断する光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
偏波状態変動判断手段は、光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値の予め定めた基準値との差分を変動量として算出し、光周波数分解ストークスベクトル測定手段が測定中に、変動量が予め設定された閾値を上回った場合に、偏波状態変動の発生を判断することを特徴とする。
【００２２】
基準値は、光周波数分解ストークスベクトル測定手段が測定開始した時点における光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値であることを特徴とする。
【００２３】
光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、偏波状態変動が発生したときの光周波数分解ストークスベクトル測定手段の測定結果を無効とすることを特徴とする。
【００２４】
光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、偏波状態変動が発生したときの光周波数分解ストークスベクトル測定手段の測定結果を前回測定時の測定結果と置き換えることを特徴とする。
【００２５】
光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、偏波状態変動が発生したときに、光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定を停止することを特徴とする。
【００２６】
光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断手段は、偏波状態変動が発生したときに、再度光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定をやり直すことを特徴とする。
【００２７】
多次元量である光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から一次元量であるＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を算出するＳＯＰ算出手段を備え、光周波数平均ストークスベクトルの代わりにＳＯＰを用いることを特徴とする。
【００２８】
多次元量である光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から一次元量であるＤＯＰ（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を算出するＤＯＰ算出手段を備え、光周波数平均ストークスベクトルの代わりにＳＯＰを用いることを特徴とする。
【００２９】
光周波数分解ストークスベクトル測定手段による測定値から、ポアンカレ球上におけるストークスベクトルの軌跡の長さを算出し、前記軌跡の長さから変調信号光が伝送路において偏波分散によって受けた品質劣化量を推定する第1の品質劣化量推定手段を備えることを特徴とする。
【００３０】
光周波数平均ストークスベクトル測定手段による測定値から変調信号光が伝送路において受けた一次偏波分散によって受けた品質劣化量を推定する第２の品質劣化量推定手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出する手段としてポラリメータを用いることを特徴とする。
【００３２】
光周波数毎の光強度成分を抽出する手段として可変光周波数バンドパスフィルタを用いることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明における光信号品質モニタ方法は、光信号変調帯域幅内の全域に渡って単位光周波数毎の光強度成分を抽出し、光強度成分それぞれについて所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出して、４種類の光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数分解ストークスベクトル測定ステップと、平均光強度から所定の相異なる４種類の偏光成分を抽出し、４種類の平均光強度偏光成分を演算することによってストークスベクトルを測定する光周波数平均ストークスベクトル測定ステップと、光周波数平均ストークスベクトル測定ステップによる測定結果から偏波状態変動の発生を判断する偏波状態変動判断ステップと、偏波状態変動判断ステップによって検知した偏波状態変動の発生に応じて、光周波数分解ストークスベクトル測定ステップによる測定結果の信頼性を判断する光周波数分解ストークスベクトル信頼性判断ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、低速な光周波数分解ストークスベクトル測定中の偏波状態変動をモニタするとともに、光周波数平均ストークスベクトル測定のモニタにより、光周波数分解ストークスベクトルの値が信用できるかどうかを判定することにより、測定時間を減少させ、高精度に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施形態における光信号品質測定システムの構成図である。本光信号品質モニタ装置は、光送信機１００１と、光伝送路１００２と、光受信機１００３と、光分波器１００４と、光信号品質モニタ装置１１００と、を有して構成される。
【００３７】
光送信機１００１から光信号が出力され、光伝送路１００２を通過して、光受信機１００３にて受信される。光受信機１００３の直前には、光分波器１００４が備えられ、光信号の一部が光信号品質モニタ用に分岐され、モニタ用に分岐された光信号は、光信号品質モニタ装置１１００へと導かれる。
【００３８】
光信号品質モニタ装置１１００は、光分波器１００５と、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６と、光周波数平均ストークスベクトルモニタ１００７と、ＣＰＵ１００９と、を有して構成される。
【００３９】
光分波器１００４から導かれた光信号は、光分波器１００５にて２分岐され、一方は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６に入力され、他方は、光周波数平均ストークスベクトルモニタ１００７へと入力され、それぞれのモニタへの入力結果が、ＣＰＵ１００９に出力される。
【００４０】
ＣＰＵ１００９は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６、光周波数平均ストークスベクトルモニタ１００８のモニタ結果を受け取るとともに、動作制御も行う。
【００４１】
次に、光信号品質モニタ装置１１００の動作について図１を参照しながら詳細に説明する。
【００４２】
光送信機１００１から出力される変調速度Ｂｂｐｓの光信号は、光伝送路１００２を通過し、光受信機１００３で受信される。光信号は、光伝送路１００２通過中に偏波分散によって波形歪みが発生し、波形歪みが大きくなる、すなわち偏波分散が大きくなると、光受信機１００３における符号誤り率が増大する。
【００４３】
光受信機１００３の直前には、光分波器１００４が備えられ、伝送後の光信号の一部が光信号品質モニタ装置１１００に導かれる。光信号品質モニタ装置１１００へ入力された光信号は、装置内部の光分岐器１００５にて、光信号がさらに２分岐され、一方は光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６、他方は光周波数平均ストークスベクトルモニタ１００７に入力される。
【００４４】
光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６は、ＣＰＵ１００９によって制御されており、光信号の中心光周波数ｆｃ［Ｈｚ］のまわり±Ｂ［Ｈｚ］内において、光信号をｆｃ−Ｂ［Ｈｚ］からｆｃ＋Ｂ［Ｈｚ］までΔｆステップでＴｒｅｓ［ｓｅｃ］かけて光周波数毎にストークスベクトルを測定する。
【００４５】
光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６では、１回の測定でサンプル数２Ｂ／Δｆ［ｐｔｓ］のデータが得られることになり、得られた測定結果はＣＰＵ１００９に出力される。なお、入力光信号の変調帯域内において、光周波数分解ストークスベクトルを正しく測定するためには、Ｔｒｅｓの間、入力光信号の偏波状態に変化がないことが前提となる。
【００４６】
光周波数平均ストークスベクトルモニタ１００７では、光周波数分解しないために１回の測定にかかる時間Ｔａｖｇ［ｓｅｃ］は、Ｔｒｅｓよりも速い。光周波数平均ストークスベクトルモニタ装置１００８は、常時モニタ状態にあり、モニタ結果はＣＰＵ１００９に出力される。
【００４７】
ＣＰＵ１００９は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６の制御を行うので、光周波数掃引開始時刻Ｔｓと終了時刻Ｔｅがわかっている。ここで、
【００４８】
【数１】
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【００４９】
の関係が成り立っている。ＣＰＵ１００９は、時刻Ｔｓにおける光周波数平均ストークスベクトルＳｓ（ａｖｇ）を記憶する。
【００５０】
そして、ＣＰＵ１００９は、時刻ＴｓからＴｅまでの間のある時刻Ｔにおける光周波数平均ストークスベクトルＳｔ（ａｖｇ）とＳｓ（ａｖｇ）とを比較し、その変動量ΔＳｔ（ａｖｇ）を算出する。
【００５１】
ＣＰＵ１００９は、このΔＳｔ（ａｖｇ）と、予め設定されている変動量閾値ΔＳｔｈ（ａｖｇ）とを比較し、ΔＳｔ（ａｖｇ）がΔＳｔｈ（ａｖｇ）を超過した場合に偏波状態変動発生状態として認識する。このようにして、ＣＰＵ１００９は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６が１回の測定中に偏波状態変動が発生したかどうかを認識することができる。
【００５２】
偏波状態変動発生した場合、ＣＰＵ１００９にて偏波状態変動が認識された時刻Ｔａで光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６が１回の測定を開始した時刻Ｔｓと光信号品質モニタ装置１１００への入力偏波状態が変わってしまっているため、出力される光周波数分解ストークスベクトルは、ＴｓとＴａで異なる入力条件でモニタした結果となることになる。そのため、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６は、光周波数分解ストークスベクトルを正しく測定することができず、誤差の一因となり、光信号品質モニタ結果の信頼性を低下させることになる。
【００５３】
光信号品質モニタ結果の信頼性低下を防止するため、光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６が１回の測定中にＣＰＵ１００９にて偏波状態変動発生状態を認識した場合は、その測定終了時に得られる光周波数分解ストークスベクトルモニタを無効とする。これにより、ＣＰＵ１００９により有効と判断された光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果に限っては、モニタ中の入力光信号の偏波状態変動がなかったことが保証されるため、光周波数分解ストークスベクトルモニタが正しく測定されていることになる。
【００５４】
なお、無効とせず、代わりに前回の光周波数分解ストークスベクトル測定値を偏波状態変動発生時の測定値としても良いし、測定のやり直し、あるいは光周波数分解ストークスベクトルの測定自体を停止するよう構成しても良い。また、変動量ΔＳｔ（ａｖｇ）は、予め定められた基準値と光周波数平均ストークスベクトルＳｔ（ａｖｇ）との差としても良い。
【００５５】
以上の構成によって測定した光周波数分解ストークスベクトル測定値から、ポアンカレ球上におけるストークスベクトルの軌跡の長さを算出し、該軌跡長から変調信号光が伝送路において偏波分散によって受けた品質劣化量を算出することで信頼性を向上させることができる。なお、同時に光周波数平均ストークスベクトル測定値からの品質劣化量を算出するよう構成することでさらに信頼性を向上させることが可能となる。
【００５６】
上記のように構成された本実施形態によれば、変調帯域内において光周波数分解ストークスベクトル測定中に光周波数平均ストークスベクトルを測定し、偏波状態変動の有無をモニタする。偏波状態変動が予め定めた閾値を超過した場合に、測定中の光周波数分解ストークスベクトル測定値が無効であると判断する。光周波数分解ストークスベクトル測定はＮ種類の光周波数毎に光強度測定すると、Ｎ回の測定が必要であることに対し、光周波数平均ストークスベクトル測定は光周波数平均された光強度を１回測定することによって行われるため、１／Ｎ回の測定で済む。
【００５７】
そのため、光周波数平均ストークスベクトル測定は、光周波数分解ストークスベクトル測定よりも高速であり、光周波数分解ストークスベクトル測定中の高速な偏波状態変動を検知可能な測定速度であるといえる。
【００５８】
光周波数分解ストークスベクトル測定中において、光周波数平均ストークスベクトル測定値が予め定めた閾値以上の変動の有無によって偏波状態変動の有無を知ることができるため、どのタイミングの測定結果が信用できるか、信用できないかの判断を下すことができる。したがって、光周波数分解ストークスベクトル測定結果の信頼性を向上することが可能となり、測定結果から推定する偏波分散量の信頼性も同様に向上させることができる。
【００５９】
図２は、光周波数分解ストークスベクトルモニタとして、透過帯域幅Δｆの可変光バンドパスフィルタ（以下、可変光ＢＰＦ）２００６と、ポラリメータ２００７と、を組み合わせて用い、光周波数平均ストークスベクトルモニタとしてポラリメータ２００８を用いた例である。なお、その他の構成については、図１と同様なので説明は、省略する。
【００６０】
本構成によれば、ＣＰＵ２００９が、可変光ＢＰＦ２００６を制御することによって、入力光信号の変調帯域内において、Δｆ毎の光周波数分解ストークスベクトルの測定を行うことができる。
【００６１】
次に、光信号品質モニタ装置２１００の動作について図２を参照しながら詳細に説明する。
【００６２】
光送信機２００１、光伝送路２００２、光受信機２００３、光分岐器２００４における動作は図１と同様である。
【００６３】
光信号品質モニタ装置２２００内部の光分岐器２００５にて、２分岐された光信号は、一方は、可変光ＢＰＦ２００６を介してポラリメータ２００７、他方は、ポラリメータ２００８に入力される。
【００６４】
透過帯域幅がΔｆである可変光ＢＰＦ２００６は、図１における光周波数分解ストークスベクトルモニタ１００６と同様な光周波数掃引動作を行う。
【００６５】
ポラリメータ２００８では、光周波数掃引されない光信号が入力されるので、光周波数平均ストークスベクトルがモニタされる。
【００６６】
ポラリメータ２００８の１回のモニタに要する時間Ｔｓｔｏｋｅｓ［ｓｅｃ］は、ポラリメータ２００７が１回のモニタに要する時間ポラリメータＴｂｐｆ［ｓｅｃ］より短時間であり、２００７がＴｂｐｆ［ｓｅｃ］かけてｆｃ±Ｂ［Ｈｚ］内のストークスベクトルをモニタする間に、ポラリメータ２００８では２Ｂ／Δｆ回以上（２Ｂ／Δｆ倍速く）光周波数平均ストークスベクトルをモニタ可能である。なお、ポラリメータ２００８は、常時光周波数平均ストークスベクトルをモニタする状態にあり、モニタ結果はＣＰＵ２００９に出力される。
【００６７】
ＣＰＵ２００９は、光周波数掃引の制御を行う。ここで、
【００６８】
【数２】
2010096632.tif 000004
【００６９】
の関係が成り立っている。また、ＣＰＵ２００９は、時刻ＴｓとＴにおける偏波状態変動量ΔＳｔ（ａｖｇ）を算出する。
【００７０】
ストークスベクトル（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、４次元量と多変数なので、処理を簡単にするために、ＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を代わりに用いる。ＳＯＰは、下記式により算出される。
【００７１】
【数３】
2010096632.tif 000005
【００７２】
【数４】
2010096632.tif 000006
【００７３】
すなわち、Ｓｓ（ａｖｇ）として、時刻Ｔｓにおける光周波数平均ストークスベクトルから算出したＳＯＰ値を用いる。Ｓｔ（ａｖｇ）についても同様である。したがって、変動量ΔＳｔ（ａｖｇ）はＳＯＰ値の変動量となる。また、ΔＳｔｈ（ａｖｇ）もＳＯＰ値に変換して利用する。
【００７４】
ＣＰＵ２００９は、ΔＳｔ（ａｖｇ）と、予め設定されている変動量閾値ΔＳｔｈ（ａｖｇ）とを比較し、可変光ＢＰＦ２００６が光周波数掃引中に偏波状態変動が発生したかどうかを認識する。このとき、偏波状態変動発生した場合、光信号品質モニタ結果の信頼性を低下させることになることも図１と同様である。
【００７５】
そこで、光信号品質モニタ結果の信頼性低下を防止するため、可変光ＢＰＦ２００６の光周波数掃引中にＣＰＵ２００９にて偏波状態変動発生状態を認識した場合は、その掃引終了時に得られる光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果を無効とする。
【００７６】
また、他の一次元量としてＳＯＰの替わりにＤＯＰ（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を用いても良い。
【００７７】
続いて、光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果を無効とする際の動作について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、本実施形態における光信号品質モニタ装置のフローチャート図である。
【００７８】
光信号が光信号品質モニタ装置２１００に入力されると、ＣＰＵ２００９は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ開始命令を出し（ステップＳ３００１）、可変光ＢＰＦ２００６とポラリメータ２００７は、光周波数掃引測定動作開始準備を行う（ステップＳ３００２）。
【００７９】
ＣＰＵ２００９は、可変光ＢＰＦ２００６に、透過中心光周波数初期値ｆ（０）として、ｆｃ−Ｂを設定し、可変光ＢＰＦ２００６を動作させる（ステップＳ３００３）。それと同時に、ＣＰＵ２００９は、ポラリメータ２００８から、光周波数平均ストークスベクトルモニタ結果を読み取り（ステップＳ３００４）、光周波数掃引動作開始時の光周波数平均ストークスベクトルモニタ結果Ｓｓ（ａｖｇ）として保存する（ステップＳ３００５）。
【００８０】
そして、ＣＰＵ２００９は、ポラリメータ２００７から光周波数ｆ（０）におけるストークスベクトルを読み取る（ステップＳ３００６）。読み取りが完了した後、ＣＰＵ２００９は、可変光ＢＰＦ２００６に対して透過中心光周波数をｆ（ｉ＋１）＝ｆ（ｉ）＋Δｆ（ｉ＝０、１、２、．．．）に移動するように指令し、動作させ（ステップＳ３００７）、ｆ（ｉ＋１）が、光信号の変調帯域ｆｃ＋Ｂを超過するまで繰り返し行う（ステップＳ３００８）。超過した場合には、一通りの光周波数掃引動作が終了したと判断し、続いて次の光周波数掃引動作を開始する（ステップＳ３００２）。
【００８１】
ステップＳ３００８において、ｆ（ｉ＋１）が光信号の変調帯域内、ｆｃ＋Ｂ以下であった場合、ＣＰＵ２００９は、ポラリメータ２００８から光周波数平均ストークスベクトルモニタ結果を読み取り（ステップＳ３００９）、現在値Ｓｔ（ａｖｇ）として保存する（ステップＳ３０１０）。ここで、ＣＰＵ２００９は、Ｓｔ（ａｖｇ）とＳｓ（ａｖｇ）の差分ΔＳｔ（ａｖｇ）を算出し（ステップＳ３０１１）、ΔＳｔ（ａｖｇ）が予め定めた偏波状態変動閾値ΔＳｔｈ（ａｖｇ）を超過するか否かを判断する（ステップＳ３０１２）。
【００８２】
ＣＰＵ２００９が、ΔＳｔ（ａｖｇ）がΔＳｔｈ（ａｖｇ）以下であると判断した場合、ポラリメータ２００７から光周波数ｆ（ｉ＋１）におけるストークスベクトルを読み取り（ステップＳ３０１３）、可変光ＢＰＦの透過中心光周波数をさらにΔｆだけ移動させる（ステップＳ３００７）。
【００８３】
ステップＳ３０１２における判定で条件が満たされる限り、可変光ＢＰＦ２００６とポラリメータ２００７によって、Δｆ毎に光周波数分解ストークスベクトルがＣＰＵ２００９に読み込まれ、ステップＳ３００８における判定で条件が満たされた段階、すなわちｆ（ｉ＋１）＞ｆｃ＋Ｂが満たされると、一通りの光周波数掃引動作が完了する。
【００８４】
なお、上記一通りの光周波数掃引動作中において、ステップＳ３０１２の条件が満たされない場合には、ステップＳ３０１３で測定した光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果をすべて無効とし、光周波数掃引動作をやり直す（ステップＳ３００２）。
【００８５】
可変光ＢＰＦ２００６とポラリメータ２００７によって実現される光周波数分解ストークスベクトルモニタと、ポラリメータ２００８によって実現される光周波数平均ストークスベクトルモニタと、が同期して動作する場合について、光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果を有効・無効にする方法を、図４を用いて詳細に説明する。
【００８６】
ある時刻Ｔ１における光周波数分解ストークスベクトル測定値が、Ｐ１であったとする。時刻Ｔ１〜Ｔ２で、ポラリメータ２００８にて測定された光周波数平均ストークスベクトルから、ＣＰＵ２００９が偏波状態変動発生を検出する。
【００８７】
ＣＰＵ２００９は、偏波状態変動発生状態が解除される時刻Ｔ２まで、可変光ＢＰＦ２００６に光周波数掃引のやり直しを指示しつづける。すなわち、可変光ＢＰＦ２００６は、時刻Ｔ１〜Ｔ２間では光周波数ｆｃ−Ｂに固定されたままになっている。
【００８８】
時刻Ｔ２にて、ＣＰＵ２００９が偏波状態変動発生状態を解除すると、再度、可変光ＢＰＦが光周波数掃引をｆｃ−ＢからΔｆステップでやり直す。時刻Ｔ３（ただし、Ｔ３−Ｔ２＜Ｔｂｐｆ）にて、再び偏波状態変動発生が検出されると、ＣＰＵ２００９は、Ｔ３〜Ｔ４までの間、再度可変光ＢＰＦ２００６に光周波数掃引のやり直しを指示し続ける。
【００８９】
時刻Ｔ３では、時刻Ｔ２から始まった光周波数掃引が完了していないので、時刻Ｔ２〜Ｔ３までの間にΔｆステップで測定した光周波数分解ストークスベクトル測定値は、破棄される。
【００９０】
時刻Ｔ４にて、偏波状態変動発生が解除されると、光周波数掃引が再開される。時刻Ｔ４で再開された光周波数掃引は、時刻Ｔ５にて正常終了するので、光周波数分解ストークスベクトルモニタ値がＰ１からＰ３に更新される。
【００９１】
同様に、時刻Ｔ５〜Ｔ６でも正常な光周波数掃引が行われるので、時刻Ｔ６で光周波数分解ストークスベクトルモニタ値がＰ３からＰ２に更新される。以下、同様に、可変光ＢＰＦ２００６が入力光信号帯域内を光周波数掃引中に、ＣＰＵ２００９によって偏波状態変動発生が検出されない場合のみ光周波数分解ストークスベクトルモニタ値が更新される。
【００９２】
なお、可変光ＢＰＦ２００６とポラリメータ２００７によって実現される光周波数分解ストークスベクトルモニタと、ポラリメータ２００８によって実現される光周波数平均ストークスベクトルモニタとが、同期して動作する場合について説明したが、必ずしも同期動作である必要はなく、光周波数平均ストークスベクトルモニタを常時動作させておき、その後、ユーザの所望のタイミングで光周波数分解ストークスベクトルモニタを開始、停止させることも可能である。
【００９３】
上記実施形態によれば、ＣＰＵ２００９により有効と判断された光周波数分解ストークスベクトルモニタ結果に限っては、モニタ中の入力光信号の偏波状態変動がなかったことが保証されるため、光周波数分解ストークスベクトルモニタが正しく測定されていることになる。
【００９４】
以上より、光周波数分解ストークスベクトルと、それから得られる偏波分散量推定値の信頼性を向上させることが可能である。
【００９５】
図５は、本発明の他の実施形態における光信号品質モニタ装置４１００の構成図である。本実施形態では、光周波数分解ストークスベクトルモニタとして、偏波コントローラ４００６、分光器４００７、光検出器アレイ４０１０と、を組み合わせて用いる。また、光周波数平均ストークスベクトルモニタとして、ポラリメータ４００８を用いる。なお、その他の図１と同様な構成についての説明は省略する。
【００９６】
光信号品質モニタ装置４１００は、ＣＰＵ４００９が、偏波コントローラ４００６の制御を行い、入力光信号の偏波状態が切り替えられ、分光器４００７と光検出器アレイ４０１０によって偏波状態毎の光スペクトルが測定され、光周波数分解ストークスベクトルをモニタすることが可能である。
【００９７】
偏波コントローラ４００６では、入力光の垂直直線偏光成分Ｓｖ、４５度直線偏光成分Ｓｑ、右回り円偏光成分Ｓｒ、透過光成分Ｓｔを出力することができる。分光器４００７は、入力光の光周波数によって出力する光の進行方向を変えるので、光検出器アレイ４０１０における入力光位置と強度を測定することにより、分光器４００７の入力光の光スペクトル強度を測定することができる。したがって、Ｓｖ、Ｓｑ、Ｓｒ、Ｓｔに対応する光スペクトル強度Ｉｖ、Ｉｑ、Ｉｒ、Ｉｔを測定することにより、光周波数分解ストークスベクトルがモニタできる。
【００９８】
高い光周波数分解能で光スペクトル強度を測定するためには、光検出器アレイ４０１０にて最低数ｍｓｅｃ程度の光子蓄積時間が必要となる。しかしながら、該光子蓄積時間中に偏波変動が発生すると、測定結果が不正確となるため、蓄積時間中に入力光の偏波状態変動の有無をポラリメータ４００８でモニタし、測定結果が正確か否かを判断する。
【００９９】
測定中に偏波状態変動が発生して、測定結果が不正確であると判断した場合には、その測定結果を無効とすることにより、光周波数分解ストークスベクトルモニタから得られる有効な測定結果の信頼性が確認できるため、それから得られる偏波分散量推定値の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
本発明の実施形態における第１の効果は、高信頼を得られることである。その理由は、有効な光周波数分解ストークスベクトル測定値のみをモニタ結果として採用するためである。
【０１０１】
また、第２の効果は、高信頼化の実現が簡単なことである。その理由は、従来方式で高信頼化を実現するためには、高速かつ高精度な光周波数分解ストークスベクトルの実現が不可欠であるが、速度と精度がトレードオフの関係にあるため、双方を同時に実現することが困難であるのに対し、本実施形態では、実現容易な低速な光周波数分解ストークスベクトルモニタと、実現容易な高速な光周波数平均ストークスベクトルモニタを組み合わせることにより、全体として高信頼なモニタが実現可能であるためである。
【０１０２】
また、第３の効果は、汎用性が高いことである。その理由は、光周波数分解ストークスベクトルモニタ方式に関して、光周波数掃印してから偏光成分を取り出す方式、偏光成分切り替えを行ってから光周波数掃引する方式が適用可能であり、また、光周波数掃引の代わりに分光器と光検出器アレイを組み合わせた光周波数一括測定も可能であり、複数の光周波数分解ストークスベクトルモニタ方式が利用できるためである。
【０１０３】
また、第４の効果は、低コストなことである。その理由は、モニタ結果の高信頼化手段として、光周波数一括測定方式によって偏波状態変動よりも高速な光周波数分解ストークスベクトル測定を行う方式を採用した場合、実現できたとしても非常に高コストとなることが予測される。本実施形態では、たとえ、光周波数分解ストークスベクトルモニタが低速であっても、高速な光周波数平均ストークスベクトルモニタを補助とするだけでモニタ結果の高信頼化をはかることができるためである。
【０１０４】
また、第５の効果は、適用範囲が広いことである。その理由は、本発明が信号光速度や、信号中心光周波数に依存しないためである。
【０１０５】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態に係る光品質測定システムの構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る光品質測定システムの構成図である。
【図３】本発明の実施形態における光信号品質モニタ装置のフローチャート図である。
【図４】光周波数分解ストークスベクトルモニタの結果を有効・無効にする方法を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る光品質測定システムの構成図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００１    光送信機
１００２    光伝送路
１００３    光受信機
１００４    光分波器
１００５    光分波器
１００６    光周波数分解ストークスベクトルモニタ
１００７    光周波数平均ストークスベクトルモニタ
１００９    ＣＰＵ
１１００    光信号品質モニタ装置
２００１    光送信機
２００２    光伝送路
２００３    光受信機
２００４    光分波器
２００５    光分波器
２００６    可変光バンドバスフィルタ
２００７    ポラリメータ
２００８    ポラリメータ
２００９    ＣＰＵ
２１００    光信号品質モニタ装置
４００１    光送信機
４００２    光伝送路
４００３    光受信機
４００４    光分波器
４００５    光分波器
４００６    偏波コントローラ
４００７    分光器
４００８    ポラリメータ
４００９    ＣＰＵ
４０１０    光検出器アレイ
４１００    光信号品質モニタ装置
【図１】
2010096632.tif 000007
【図２】
2010096632.tif 000008
【図３】
2010096632.tif 000009
【図４】
2010096632.tif 000010
【図５】
2010096632.tif 000011