(57)【要約】入力光信号の少なくとも２つの光学的特性を示す信号を生成する光モニタ（１０）である。このモニタは、信号入力ポート、混合信号入力部、第１の出力ポート（１７）、及び第２の出力ポート（１８）を有する偏光依存ビームスプリッタ（１２）を用いる。信号入力ポートは、第１及び第２の直交偏光成分を有する入力光信号を受信する。混合信号入力部は、入力光信号の第１及び第２の偏光成分にそれぞれ平行な第１及び第２の偏光成分を有する混合光信号を受信する。偏光依存ビームスプリッタ（１２）は、第１及び第２の出力ポート（１７，１８）にそれぞれ第１及び第２の出力信号を生成する。出力信号は、入力光信号と混合光信号の同じ偏光の成分の和である。
2005509137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光モニタ（１０）において、
信号入力ポート、混合信号入力部、第１の出力ポート（１７）、及び第２の出力ポート（１８）を有する偏光依存ビームスプリッタ（１２）であって、前記信号入力ポートは第１及び第２の直交偏光成分を有する入力光信号を受信するよう構成され、前記混合信号入力部は前記入力光信号の前記第１及び第２の偏光成分にそれぞれ平行な第１及び第２の偏光成分を有する混合光信号を受信するよう構成され、前記偏光依存ビームスプリッタ（１２）は前記第１及び第２の出力ポート（１７，１８）にそれぞれ第１及び第２の出力信号を生成し、前記第１の出力信号は前記入力光信号と前記混合光信号との前記第１の偏光成分の和から構成され、前記第２の出力信号は前記光信号と前記混合光信号との前記第２の偏光成分の和から構成されることからなる、偏光依存ビームスプリッタ（１２）と、
前記第１及び第２の出力光信号を受信し、その信号から電気信号を生成するための第１及び第２の光検出器（１５，１６）と、
前記混合光信号を生成し、該混合光信号を前記混合信号入力部に結合するための混合光信号の光源（１３，１９）と、
前記入力光信号の少なくとも２つの光学的特性を示す信号を生成するためのプロセッサ（１４）とを備える、光モニタ（１０）。
【請求項２】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の偏光からなる、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項３】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の相対位相からなる、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項４】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の振幅からなる、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項５】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の位相を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項６】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の振幅を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項７】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の波長を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項８】
複数の光帯域の光を有するＷＤＭ信号から所定の光帯域の光を選択することによって前記入力光信号を生成するための入力帯域通過フィルタ（１１）を更に含む、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項９】
前記入力光信号の利得を波長の関数として変化させるためのフィルタを更に含む、請求項１に記載の光モニタ（１０）。
【請求項１０】
モニタ（５７）を備える信号補償回路（５０）において、前記モニタ（５７）が、
信号入力ポート、混合信号入力部、第１の出力ポート（１７）及び、第２の出力ポート（１８）を有する偏光依存ビームスプリッタ（１２）であって、前記信号入力ポートは第１及び第２の直交偏光成分を有する入力光信号を受信するよう構成され、前記混合信号入力部は前記入力光信号の前記第１及び第２の偏光成分にそれぞれ平行な第１及び第２の偏光成分を有する混合光信号を受信するよう構成され、前記偏光依存ビームスプリッタ（１２）は前記第１及び第２の出力ポート（１７，１８）にそれぞれ第１及び第２の出力信号を生成し、前記第１の出力信号は前記入力光信号と前記光混合信号との前記第１の偏光成分の和から構成され、前記第２の出力信号は前記光信号と前記混合光信号との前記第２の偏光成分の和から構成されることからなる、偏光依存ビームスプリッタ（１２）と、
前記第１及び第２の出力光信号を受信し、その信号から電気信号を生成するための第１及び第２の光検出器（１５，１６）と、
前記混合光信号を生成し、該混合光信号を前記混合信号入力部に結合するための混合光信号の光源（１３，１９）と、前記入力光信号の位相を波長の関数として変化させるための位相補償器（５３）
とを備えることからなる、信号補償回路（５０）。
【請求項１１】
前記入力光信号の前記偏光成分のうちの１つを波長の関数として変化させるための偏波補償器（５４）を更に含む、請求項１０に記載の信号補償回路（５０）。
【請求項１２】
入力光信号を計測する方法において、
信号入力ポート、混合信号入力部、第１の出力ポート（１７）及び、第２の出力ポート（１８）を有する偏光依存ビームスプリッタ（１２）を提供するステップであって、前記信号入力ポートは第１及び第２の直交偏光成分を有する前記入力光信号を受信するよう構成され、前記混合信号入力部は前記入力光信号の前記第１及び第２の偏光成分にそれぞれ平行な第１及び第２の偏光成分を有する混合光信号を受信するよう構成され、前記偏光依存ビームスプリッタ（１２）は前記第１及び第２の出力ポート（１７，１８）にそれぞれ第１及び第２の出力信号を生成し、前記第１の出力信号は前記入力光信号と前記混合光信号との前記第１の偏光成分の和から構成され、前記第２の出力信号は前記入力光信号と前記混合光信号との前記第２の偏光成分の和から構成されることからなる、偏光依存ビームスプリッタ（１２）を提供するステップと、
前記第１及び第２の出力光信号を受信し、その信号から電気信号を生成するための第１及び第２の光検出器（１５，１６）を提供するステップと、
前記混合光信号を生成し、該混合光信号を前記混合信号入力部に結合するための混合光信号の光源（１３，１９）を提供するステップと、
前記入力光信号の少なくとも２つの光学的特性を示す信号を生成するステップ
を含む、方法。
【請求項１３】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の偏光からなる、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の相対位相からなる、請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記光学的特性のうちの１つは、波長の関数としての前記入力光信号の振幅からなる、請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の位相を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１２の方法。
【請求項１７】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の振幅を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１２の方法。
【請求項１８】
前記混合光信号の光源（１３，１９）は、レーザ光信号を生成するためのレーザ（１３）と、前記レーザ光信号の波長を変調するための光変調器（１９）とを含む、請求項１２の方法。
【請求項１９】
複数の光帯域の光を有するＷＤＭ信号から所定の光帯域の光を選択することによって前記入力光信号を生成するための入力帯域通過フィルタ（１１）を更に含む、請求項１２の方法。
【請求項２０】
前記入力光信号の利得を波長の関数として変化させるためのフィルタを更に含む、請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年４月１６日出願の米国仮特許出願第６０／２８４，３４０号の米国特許法３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９条（ｅ）項の権原に基づく恩典を請求するものである。本発明は、光通信システムに係り、より詳しくは光伝送における複数の信号特性を監視する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の考察を簡単にするため、本発明は光ファイバを介して信号をやりとりする光通信システムについて説明するものとする。しかしながら、本明細書で説明する監視システムは様々な光信号に適用することができる。
【０００３】
光ネットワークに課される絶えず拡大する帯域幅への要求により、ネットワーク速度が増し、波長分割多重化が行われるようになった。これらの改善が、帯域とファイバの間で様々な光信号を経路指定するのに用いるスイッチング機器に更なる要求を課している。この増大した複雑さが、光ネットワークを作り上げている様々な構成要素の故障の診断、又は、ファイバ及び増幅器及びスイッチング機器により導入される様々なばらつきを補正するネットワーク内の様々な補償装置の調整を更に困難なものにさせている。
【０００４】
例えば、光信号は信号の波長とともに変化する利得を有する成分にさらされることで歪を受けることがある。同様に、信号の偏光は２つの直線偏光成分のうちの一方を他方に対し遅延させるやり方で変化することもある。この種の歪を補正するには、信号強度、光学的な移相、及び信号の偏光を波長の関数として計測することのできる装置が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
概括的には、光回路網（光ネットワーク）内で複数のパラメータを計測する改善された光モニタシステムを提供することが本発明の目的である。
【０００６】
本発明のこれら及び他の目的は、以下の本発明の詳細な説明と添付図面から当業者には明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入力光信号の少なくとも２つの光学的特性を示す信号を生成する光モニタである。このモニタは、信号入力ポート、混合信号入力部、第１の出力ポート、及び第２の出力ポートを有する偏光依存ビームスプリッタを用いる。信号入力ポートは、第１及び第２の直交偏光成分を有する入力光信号を受信する。混合信号入力部は入力光信号の第１及び第２の偏光成分にそれぞれ平行な第１及び第２の偏光成分を有する混合光信号を受信する。偏光依存ビームスプリッタは、第１及び第２の出力ポートにそれぞれ第１及び第２の出力信号を生成する。第１の出力信号は入力光信号及び混合光信号の第１の偏光成分の和を含み、第２の出力信号は入力光信号及び混合光信号の第２の偏光成分の和を含む。第１及び第２の光検出器が第１及び第２の出力光信号を受信し、その信号から電気信号を生成する。その電気信号を用いて、プロセッサが２つの光学的特性を示す信号を生成する。混合光信号の光源は、混合光信号を生成する。混合光信号の光源は、好適には、レーザ及び、そのレーザの出力を変調するための光変調器から構成される。レーザ出力は、周波数、位相、及び／又は偏光に関して変調することができる。ＷＤＭ信号から１つのチャンネルを選択してモニタすべく、帯域通過フィルタを光入力ポートに含めることができる。入力光信号の利得、位相、又は偏光を波長の関数として調整する補償器を含めることで、本発明のモニタは光信号補償プロセッサとして用いることができる。
【実施例】
【０００８】
本発明は、光スペクトル、色分散、偏波モード分散、及び光信号中の非線形スペクトル障害のような他の信号障害の計測を可能にするモニタ装置である。本発明の動作態様は、本発明に従った光モニタ１０の概略図である図１を参照することでより簡単に理解することができる。
【０００９】
説明の便宜上、入力信号は波長分割多重（ＷＤＭ）光信号からなり、ＷＤＭチャンネルのうちの１つのチャネルに関連するパラメータの計測が行われるものと仮定する。ＷＤＭ信号は通常、１００ＧＨｚごとに仕切られた３０ＧＨｚ幅の帯域からなる。
【００１０】
モニタ１０は、その中心波長と帯域幅が信号処理ユニット１４からの制御信号により設定される光学帯域通過フィルタ１１を用いて非選択チャンネルを阻止することにより、所望チャンネルを選択する。フィルタ１１の出力は、対象とする光を直交偏光を有する信号へと分離する偏光依存ビームスプリッタ１２への入力の１つを形成する。これらの信号のうちの一方は経路１７を介してビームスプリッタ１２を離れ、他方は経路１８を介してビームスプリッタ１２を離れる。
【００１１】
ビームスプリッタ１２はまた、１３で示す「局部発振器レーザ（local oscillator laser）」から信号を受信する局部発振器入力を有する。レーザ１３の出力の波長と信号強度は、信号プロセッサ１４によって制御される。レーザ１３からの出力光はまた、ビームスプリッタ１２によりその偏光成分へ分割される。本発明の好適な実施例にあっては、レーザ１３の出力はビームスプリッタ１２が選択するものに対し４５度をなす直線偏光を有する。これ故に、各経路は等強度のＬＯ信号を受信する。
【００１２】
ビームスプリッタ１２によって分割される各ＬＯレーザ成分は、入力信号からの同様の偏光の信号と混合される。それ故、光検出器１５は第１の偏光の混合信号の強度を計測し、光検出器１６は直交する偏光の混合信号の強度を計測する。
【００１３】
所望のチャンネル内の入力光信号は、チャンネルの中心帯域周りの狭い光帯域の波長からなる。ＬＯレーザ出力がこの帯域内の最短波長に等しい波長に設定してある場合、検出器からの出力には光帯域の帯域幅に等しい帯域幅を有するＲＦ信号が含まれることになる。それ故、振幅を各検出器の出力の周波数の関数として計測することで、信号プロセッサ１４は各偏光の光帯域の形状を決定することができる。
【００１４】
この解析は、適切な信号フィルタを用いて狭帯域内において検出器出力の振幅を、ＬＯレーザ波長の関数として計測することにより行なうことができる。このフィルタの出力は、ＬＯレーザ波長を対象とする光帯域内の周波数範囲にわたって掃引する際に計測される。こうした方法で掃引することのできるＬＯレーザは当該技術分野において周知であり、したがって本明細書では詳しく説明しない。この種のレーザは、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、及びＦｏｃｕｓ，Ｉｎｃ．から入手することができる。
【００１５】
レーザ１３の出力強度は入力光信号が存在しない状態で光検出器の出力を計測することで確かめることができるため、分散蓄積、偏光変動、及びチャンネル単位のパワー（電力）のようなパラメータを計測することができる。
【００１６】
モニタ１０内にＬｉＮｂＯ３変調器などの光変調器１９を含めることで、信号処理をさらに向上させることができる。変調器１９は入力信号に同期させてＬＯレーザをパルス駆動するのに用いることができ、それ故、モニタ１０は入力信号の特定の時間領域部分における信号パラメータを計測することができる。
【００１７】
加えて、変調器１９は、ＬＯレーザ出力の位相、振幅、又は周波数を変調する構成とすることができる。周波数変調は、通信チャンネル帯域全体にわたってＬＯレーザ出力波長を掃引するための別の方法を提供する。
【００１８】
本発明によるモニタは、モニタによって計測される様々なパラメータを補正する信号補償回路内へ組み込むことができる。ここで図２を参照すると、図２は本発明に従った多機能モジュール光モニタ５７を用いた信号補償回路５０の概略図である。光モニタ５７は、出力信号中のスペクトル形状、色分散（波長分散）、及び偏波（偏光）分散を計測し、そのデータをフィードバックプロセッサ５８へ提供する。フィードバックプロセッサ５８は、光モニタ５７によって検出される様々な信号障害を補正するために使用される利得平坦化フィルタ（ゲインフラットニングフィルター：gain flattening filter）５２、色分散（波長分散）補償器５３、及び偏波（偏光）分散補償器５４を制御する。色分散補償器は、光信号の位相を波長の関数として変化させる。利得平坦化フィルタは光信号の振幅を波長の関数として変化させ、偏波モード分散補償器は光信号の成分偏光の相対遅延を波長の関数として変化させる。この種の補償器は当該技術分野において既知であるため、本明細書ではそれらをさらに詳しく説明はしない。Ｎｏｖｅｒａ−Ｏｐｔｉｃｓ、Ｙａｆｏ、及びＰｈａｅｔｈｏｎといった会社が、上記した種類の補償器を生産している。増幅器５１及び５５が、ファイバ、補償モジュール、及び光タップ５６により導入された信号の損失を補正する。
【００１９】
本発明に対する様々な改変は、以上の説明ならびに添付図面から当事者には明らかとなろう。従って、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従った光モニタ１０の概略図である。
【図２】本発明に従った多機能モジュール光モニタ５７を用いた信号補償回路５０の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2005509137.tif 000005
2005509137.tif 000006