(57)【要約】【課題】たとえば波長に揺らぎのある光信号の場合には、安定した状態で波長の代表値を測定できる光信号測定装置を実現すること。【解決手段】被測定光の干渉縞をＦＦＴすることにより得られる複数の波形データに基づき前記被測定光の波長およびパワーを求めるように構成された光信号測定装置において、  前記複数の波形データから所望の波形データを選択する波形データ選択手段と、  この波形データ選択手段で選択された波形データを用いて所望の統計演算を行う統計演算手段、を設けたことを特徴とするもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光の干渉縞をＦＦＴすることにより得られる複数の波形データに基づき前記被測定光の波長およびパワーを求めるように構成された光信号測定装置において、
前記複数の波形データから所望の波形データを選択する波形データ選択手段と、
この波形データ選択手段で選択された波形データを用いて所望の統計演算を行う統計演算手段、
を設けたことを特徴とする光信号測定装置。
【請求項２】
前記所望の統計演算は、前記被測定光の平均波長、平均パワー、最大波長、最小波長、最大パワー、最小パワー、波長の標準偏差、パワーの標準偏差の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の光信号測定装置。
【請求項３】
前記被測定光は、多重化された光信号であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光信号測定装置。
【請求項４】
前記波形データ選択手段で選択される波形データは、ｍ−１回目の波形データとｍ回目の測定結果で波長の最も近いチャンネルであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光信号測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号測定装置に関し、詳しくは、ＷＤＭなどにおける多重化された光信号の特性測定に用いられる測定装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信における飛躍的な情報伝送量の増加に伴い、高速大容量の伝送を実現する手段として、光ファイバを伝送路とするＷＤＭ（波長分割多重：Wavelength Division Multiplexing）技術が注目されている
【０００３】
ＷＤＭは、波長の異なる光は互いに干渉しないという性質を利用し、波長の異なる複数の光信号を同時に送信することにより、１本の光ファイバーを多重に利用する方式のことである。ＷＤＭを用いた伝送方式によれば、たとえば１０Ｇｂｐｓの光信号を１２８波多重することにより、テラビット毎秒レベルの伝送容量を実現できる。
【０００４】
このようなＷＤＭ伝送にあたり、たとえば多重化された各光信号の波長が仕様範囲を越えて変動すると、受信部での信号品質が著しく劣化してしまう。
【０００５】
そこで、多重化された各光信号に異常が発生したか否かを監視するために、たとえば特許文献１に記載されているような構成の波長計が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、機器の雑音を低減させて各光信号間の雑音パワーレベルをより正確に測定するために、平均化が容易に行える波長計の技術が記載されている。
【０００７】
図３は、特許文献１に記載されている波長計の構成例を示すブロック図である。図３において、測定光入力部１は、光ファイバーケーブルを介してＷＤＭ伝送された波長の異なる複数の光信号が多重化されている被測定光を干渉計３に出力する。
【０００８】
基準光源２は、ヘリウムネオン(HeNe)レーザなどで構成されたもので、被測定光の光周波数、光波長およびパワーを測定するための所定波長の基準光を発生する光源であり、発生した基準光を干渉計３に出力する。
【０００９】
干渉計３は、測定光入力部１から入力される被測定光あるいは基準光源２から入力される基準光を、光周波数に比例した電気信号に変換して出力する装置であり、干渉波形を作成するためのプリズムレンズや反射ミラー、干渉波形を電気信号に変換するためのＰＤ（Photo Diode）などで構成されている。
【００１０】
干渉計３は、まず、測定光入力部１から入力される被測定光、あるいは基準光源２から入力される基準光をプリズムレンズや反射ミラーなどにより増幅・干渉させて、干渉波形を作成する。そして、ＰＤがこの干渉波形の光量等を検出して光周波数（光波長）に比例した周波数の電気信号に変換し、変換した電気信号を演算部４に出力する。
【００１１】
演算部４は、干渉計３から入力される電気信号を各周波数成分に分解して、ＣＰＵ５に出力する。
【００１２】
ＣＰＵ５は、各周波数成分に分解された基準光に対する電気信号と被測定光に対する電気信号とに基づいて、被測定光の光周波数、光波長およびパワーを計算（測定）し、これらの測定結果を表示部７に表示させる。この光周波数および光波長の測定原理は次式（１）および（２）から導き出される。
被測定光の光周波数＝（光速／基準光の干渉波形の周波数）×基準光の光周波数（１）
被測定光の光波長＝光速／被測定光の光周波数（２）
【００１３】
また、ＣＰＵ５は、これら被測定光の光周波数などの算出（測定）を行うとともに、被測定光の監視処理を行う。
【００１４】
まず、測定光入力部１に監視用の基準波となるＷＤＭの光信号が入力されると、各部が被測定光の測定と同様の動作を行って、最終的に電気信号がＣＰＵ５に入力される。そして、ＣＰＵ５は、監視用基準波となる光信号の各周波数成分におけるパワー（電力量）や波長などを測定し、測定した値を図示しない記憶部に記憶する。
【００１５】
次に、監視用基準波の各値が設定された後、ＷＤＭ伝送中の被測定光が測定光入力部１に入力されると、ＣＰＵ５は、この被測定光のパワーおよび波長を測定し、設定済みの監視用基準波のパワーおよび波長と比較することによって、被測定光の監視を行う。
【００１６】
このとき、被測定光のパワーおよび波長が監視用基準波のパワーおよび波長と異なっていて、その変動量（ズレ）が所定の閾値以上であった場合には、ＣＰＵ５は、ＷＤＭ伝送に異常が発生したと判定して、その旨の表示を表示部７に出力する。
【００１７】
図４は、ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号のパワー変動量の説明図である。図４において、横軸はたとえばｎｍ（ナノメートル）を単位とする波長で、縦軸はたとえばｄＢｍを単位とするパワーである。また、実線は測定中の被測定光の波形であり、破線は監視用基準波の波形である。
【００１８】
図４において、３つのピーク１〜３は、３つの異なる波長の光信号が被測定光に含まれている３つの光信号が多重化されたＷＤＭ伝送であることを示している。これらのピーク１〜３を山とした場合の谷の部分、たとえばピーク１とピーク２の間やピーク２とピーク３の間には、雑信号（ノイズ）が伝送・伝播されている。
【００１９】
これら３つのピーク１〜３における被測定光の波形と監視用基準波の波形のパワーの差異、すなわち図４における変動１〜３が、ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号のパワーの変動量である。
【００２０】
図５は、ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号の波長変動量の説明図である。図４と同様に、３つのピーク４〜６が含まれており、実線が測定中の被測定光の波形、破線が監視用基準波の波形である。３つのピーク４〜６における被測定光の波形と監視用基準波の波形の波長の差異、すなわち図５における変動４〜６が、ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号の波長の変動量である。図４におけるパワーの変動量と、この図５における波長の変動量がＣＰＵ５によって監視される。
【００２１】
図６は、ＣＰＵ５による監視処理の動作を示すフローチャートである。図６において、入力部から監視する被測定光の変動量の閾値、すなわち変動の許容範囲が入力されると（ステップＳ１）、ＣＰＵ５はこの許容範囲を記憶部に記憶する。
【００２２】
測定光入力部１に監視用基準波となるＷＤＭの光信号が入力されると、この監視用基準波の干渉波形が干渉計３により作成され、電気信号に変換された後、この電気信号が演算部５によって各周波数成分毎に分解される。
【００２３】
ＣＰＵ５は、各周波数成分毎の電気信号から周波数（波長）およびパワーを算出（測定）し、これら波長およびパワーを監視用基準波の所定の基準値として記憶部に記憶・設定する（ステップＳ２）。
【００２４】
監視用基準波が設定された後、測定光入力部２から被測定光が入力されると、監視用基準波の測定と同様、干渉計３などを介して電気信号がＣＰＵ５に入力される。そして、ＣＰＵ５は、被測定光の測定を行い、表示部６に測定結果を表示する（ステップＳ３）。
【００２５】
さらにＣＰＵ５は、被測定光において多重化されている各光信号を表すピークを検出して、監視用基準波のピークにおける波長およびパワーと比較する。そして、監視用基準波のピークにおける波長およびパワーと、被測定光のピークにおける波長およびパワーの値の差異が、ステップＳ１において設定された許容範囲を越えているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００２６】
ＣＰＵ５は、許容範囲内であった場合にはステップＳ３に移行して被測定光の測定を継続し、許容範囲を越えた場合には許容範囲を越えた旨を示すアラームメッセージを表示部６に表示して（ステップＳ５）被測定光の測定を停止（ステップＳ６）し、監視処理を終了する。
【００２７】
図７は、特許文献２に記載されているマイケルソン干渉計を用いた波長計の構成例を示すブロック図である。図７において、解析対象となる光信号１２はビームスプリッタ１３に入力され、固定反射鏡１４で反射される第１の光束と可動反射鏡１５で反射される第２の光束とに分解される。
【００２８】
第１および第２の光束はビームスプリッタ１３において再び結合され相互に干渉して受光素子１８に与えられる光信号を発生する。入力光信号が単一波長信号から成るときは、アクチュエータ１６が一定速度で反射鏡１５を移動させるのにつれて受光素子１８が検出する光信号が正弦波的に変化する。
【００２９】
この信号は、サンプリング回路１７によってサンプリングされる。信号がサンプリングされる点は、通常Ｈｅ−Ｎｅレーザなどの高精度光源から出力される基準光束１１に基づき発生する第２の信号によって定められる。基準光束１１は、ビームスプリッタ１３によって２本の光束に分割される。これらの光束は、固定および可動反射鏡１４，１５によってそれぞれ反射されてビームスプリッタ１３により再び結合される。
【００３０】
結合された光束は受光素子１９に入力される。受光素子１９の出力は正弦波的に変化する基準信号振幅であって、可動反射鏡１５が基準信号の半波長に等しい距離移動する度に１サイクル変化する。サンプリング回路１７は、この基準信号振幅の固定点を使って検出器１８からの信号のサンプリングをトリガする。
【００３１】
基準信号１１は反射鏡の位置の変化を非常に精密に指示するが、反射鏡の絶対位置に関するいかなる情報も与えない。検出器１８からのサンプリングされた信号を平均化するために、このサンプリングされた信号は、反射鏡の逐次掃引における反射鏡行程の同じ点で始まらなければならない。原理的には、反射鏡アクチュエータが、アクチュエータ機構の絶対位置を与え、結果として決定されるべき反射鏡の位置を与える信号を発生するエンコーダを含むことができる。
【００３２】
ところが、アクチュエータには基準光束の波長の数分の１にもなる大きなバックラッシュがあるために、エンコーダは反射鏡の絶対位置決定に必要な精度を与えられない。
【００３３】
図７の構成では、反射鏡が所定の方向への移動中に固定点を通過するときを決定するための位置検出器を設けることでこの問題を解決している。
【００３４】
すなわち、反射鏡がこの位置を通過する毎に、コントローラ２０が新たな一連の測定を開始する。得られた一連の測定結果は、次いで平均化された一連の測定結果にＦＦＴを施す前に平均化される。そこで、反射鏡１５を保持しているステージ上で基底マーク２２を検出するための基底マーク検出部２３を用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００１−６６２２０
【特許文献２】特開２００２−３３３３７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかし、これら特許文献１や特許文献２に記載されている波長計は、任意の測定時における波長を計算するだけであるため、たとえば中長期的に波長の揺らぎのある光信号について、それらの代表値を測定することは困難である。
【００３７】
本発明は、このような課題を解決するものであって、その目的は、たとえば波長に揺らぎのある光信号の場合には、安定した状態で波長の代表値を測定できる光信号測定装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
被測定光の干渉縞をＦＦＴすることにより得られる複数の波形データに基づき前記被測定光の波長およびパワーを求めるように構成された光信号測定装置において、
前記複数の波形データから所望の波形データを選択する波形データ選択手段と、
この波形データ選択手段で選択された波形データを用いて所望の統計演算を行う統計演算手段、
を設けたことを特徴とする。
【００３９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光信号測定装置において、
前記所望の統計演算は、前記被測定光の平均波長、平均パワー、最大波長、最小波長、最大パワー、最小パワー、波長の標準偏差、パワーの標準偏差の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００４０】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光信号測定装置において、
前記被測定光は、多重化された光信号であることを特徴とする。
【００４１】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光信号測定装置において、
前記波形データ選択手段で選択される波形データは、ｍ−１回目の波形データとｍ回目の測定結果で波長の最も近いチャンネルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
このような構成によれば、たとえば波長に揺らぎのある光信号の中心波長を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の統計演算の対象となる波形データ例図である。
【図３】従来の波長計の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号のパワー変動量の説明図である。
【図５】ＷＤＭ伝送における多重化された各光信号の波長変動量の説明図である。
【図６】図３のＣＰＵ５による監視処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】マイケルソン干渉計を用いた従来の波長計の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図３と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、ＦＦＴ演算部２４は、光学部３から検出出力される干渉縞を高速フーリエ変換（以下ＦＦＴという）することにより、被測定光源１から出力される光の波長およびパワーを算出する。波形データ格納部２５には、ＦＦＴ演算部２４で算出された被測定光源１から出力される光の波長データやパワーデータなどの波形データが、測定時刻データや測定チャンネルデータなどの測定対象の属性データとともに、逐次格納される。
【００４５】
統計演算対象選択部２６は、後段の統計演算部２７でたとえば平均化演算などの統計演算を行う複数回分の波形データの対象として、波形データ格納部２５に格納されている多数の波形データの中からどのような測定チャンネルの波形データを選択するのかを決定する。
【００４６】
ＦＦＴ演算部２４で算出される波形データは、単一チャンネルの測定結果に限るのではなく、複数チャンネルの測定結果の場合もある。これらの統計演算にあたっては、たとえば図２（Ａ）に示すようなｍ−１回目の測定におけるどのチャンネルの波形データと、図２（Ｂ）に示すようなｍ回目の測定におけるどのチャンネルの波形データを統計演算するかを決定する必要がある。統計演算対象選択部２６は、これらの平均化対象を選択決定する機能を有するものである。
【００４７】
たとえば平均化演算にあたっては、基本的には、ｍ−１回目の波形データとｍ回目の測定結果で波長の最も近いチャンネルを平均化対象とする。この計算方法としては、たとえば特開２００２−２９０３４６などに記載されているＷＤＭチャンネルの同一性を判定する方法を応用することができる。
【００４８】
統計演算部２７におけるチャンネルｊのｍ回の平均波長λave(j，m)の演算には、以下の式を用いる。なお、λ(j,ｍ)はチャンネルjのｍ回目の測定結果である波長とする。
【００４９】
2014060598.tif 000003
【００５０】
なお、通常の平均計算と同様に、以下の式を用いてもよい。
【００５１】
2014060598.tif 000004
【００５２】
そして、平均化したパワーPave(j,m)の計算にあたっては、以下の式を用いる。
【００５３】
2014060598.tif 000005
【００５４】
または、以下の式を用いてもよい。
【００５５】
2014060598.tif 000006
【００５６】
これらの式に基づいて統計演算部２７で演算された平均波長λave(j，m)および平均パワーPave(j,m)の演算結果は、表示部６の表示画面上に可視化表示される。
【００５７】
これにより、波長に揺らぎのある光の平均波長および平均パワーを測定することができる。
【００５８】
なお、上記実施例では、統計演算部２７で平均波長と平均パワーを演算する例について説明したが、これらに限るものではなく、最大波長、最小波長、最大パワー、最小パワー、波長の標準偏差、パワーの標準偏差などを演算することによっても、チャンネルの安定度を知ることができる。
【００５９】
このような光信号測定装置を用いることにより、たとえばＷＤＭなどの多重化された光信号において異常が発生したか否かの監視を効率よく行うことができる。
【００６０】
また、本発明に基づく光信号測定装置は、多重化された光信号の異常発生監視に限るものではなく、単一光信号の特性変化測定にも有効である。
【００６１】
以上説明したように、本発明によれば、たとえば波長に揺らぎのある光信号の場合であっても、安定した状態で波長の代表値を測定できる光信号測定装置が実現できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  被測定光源
３  光学部（干渉計）
６  表示部
２４  ＦＦＴ演算部
２５  波形データ格納部
２６  統計演算対象選択部
２７  統計演算部
【図１】
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【図２】
2014060598.tif 000008
【図３】
2014060598.tif 000009
【図４】
2014060598.tif 000010
【図５】
2014060598.tif 000011
【図６】
2014060598.tif 000012
【図７】
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