(57)【要約】【課題】光信号の波長間隔が狭いＷＤＭ信号の光信号レベルを精度良く測定できるＷＤＭ信号モニタを実現することを目的にする。【解決手段】本発明は、ＷＤＭ信号のスペクトルを所望の波長幅でサンプリングして、光パワーのサンプリングデータを出力する分光器と、分光器の光信号の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、この応答特性データ格納部の応答特性データによって、分光器からのサンプリングデータを、所望の光信号のみの光パワーに補正し、光信号レベルを演算する演算部とを有することを特徴とするものである。【選択図】　　　　図１
2004056700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＤＭ信号のスペクトルを所望の波長幅でサンプリングして、光パワーのサンプリングデータを出力する分光器と、
この分光器の光信号の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、
この応答特性データ格納部の応答特性データによって、前記分光器からのサンプリングデータを、所望の光信号のみの光パワーに補正し、光信号レベルを演算する演算部と
を有することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
【請求項２】
演算部は、
光信号ごとのピーク波長とピークパワーを求める波長演算手段と、
この波長演算手段が求めたピーク波長、ピークパワーと応答特性データ格納部の応答特性データから、サンプリングデータに重畳している光信号の光パワーを求め、所望の光信号のみの光パワーに補正する補正手段と、
この補正手段の補正したサンプリングデータによって、所望の光信号の光信号レベルを演算するパワー演算手段と
を設けたことをことを特徴とする請求項１記載のＷＤＭ信号モニタ。
【請求項３】
演算部は、波長演算手段の求めたピーク波長の波長差、またはピークパワーのパワー差の少なくとも一方によって、補正手段にサンプリングデータの補正を指示する判断手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のＷＤＭ信号モニタ。
【請求項４】
分光器は、
ＷＤＭ信号を分光する波長分散素子と、
この分光された光を受ける複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイと
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＷＤＭ信号モニタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）信号の少なくとも光信号レベルの測定を行うＷＤＭ信号モニタに関し、詳しくは、光信号の波長間隔が狭いＷＤＭ信号の光信号レベルを精度良く測定できるＷＤＭ信号モニタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長の異なる複数の光信号からなるＷＤＭ信号を１本の光ファイバによって伝送するＷＤＭ通信は、伝送容量の拡大に伴って光信号の高密度な多重化が進んでいる。これにより、ＷＤＭ信号の品質を維持する上で、光信号ごとの光信号レベル、ピーク波長等のパラメータの測定、監視等が不可欠となっており、これらのパラメータの測定、監視等を行うものがＷＤＭ信号モニタである。
【０００３】
このＷＤＭ信号モニタは、波長分散素子を用いてＷＤＭ信号を波長ごとに分光し、所望の波長幅に存在する光パワーを求め、この求めた光パワーから、光信号ごとのパラメータ測定を行う装置である。また、ＷＤＭ信号モニタには、光通信システムの一部にインライン形式で組み込み常時監視できるように、例えば小型の分光器を用いて構成されるものがある。一方、ＷＤＭ信号それぞれの光信号は、例えば短波側から１チャネル、２チャネルと数えられることが多い。
【０００４】
図５は、このようなＷＤＭ信号を測定する従来のＷＤＭ信号モニタの構成例を示した図である。図５において、分光器１０はＷＤＭ信号である被測定光が入力され、この被測定光のスペクトルを測定して、所望の波長幅でサンプリングし、このサンプリングデータを測定データとして出力する。
【０００５】
演算部２０は、波長演算手段２１とパワー演算手段２２を有し、分光器１０から出力された測定データが入力され、この測定データによって、各チャネルの波長、光信号レベルを演算し、これらの演算結果を出力する。波長演算手段２１は、測定データから各チャネルのピークを検出し、検出したチャネルごとのピーク波長を演算する。パワー演算手段２２は、波長演算手段２１が検出した各チャネルごとの光信号レベルを、測定データから演算する。
【０００６】
図６は、分光器１０の具体例を示す構成図である。ここでは、分光器１０の方式として、小型化が容易なポリクロメータ方式をあげている。図６において、分光器１０は、光ファイバ１１、コリメーティングレンズ１２、波長分散素子である回折格子１３、フォーカシングレンズ１４、フォトダイオードアレイモジュール（以下ＰＤＭと略す）１５から構成される。
【０００７】
光ファイバ１１は、ＷＤＭ信号である被測定光１００を分光器１０に入射する伝送路である。コリメーティングレンズ１２は、光ファイバ１１の出射口に対向して設置され、光ファイバ１１から出射された被測定光１００を平行光にして出射する。
【０００８】
回折格子１３は、コリメーティングレンズ１２からの出射光を所望の角度に回折するため、コリメーティングレンズ１２に対して傾けて設置してある。また、回折格子１３は被測定光１００を波長ごと異なる角度に分光して出射する。フォーカシングレンズ１４は、回折格子１３からの出射光の光路上に設置され、出射光を収束させる。
【０００９】
ＰＤＭ１５は、被測定光１００が収束する位置に設置される。ＰＤＭ１５は、短冊状または点状の受光素子であるフォトダイオード（以下ＰＤと略す）が複数個配列されたＰＤアレイが設けられている。このＰＤは、入射した被測定光１００の光パワーに応じた電流（光電流）が生ずる。ＰＤＭ１５は、ＰＤの光電流を順番に、例えば短波長側のＰＤから出力する。
【００１０】
また、各ＰＤには、あらかじめ波長が割り付けられている。波長の割り付けは、被測定光１００が回折格子１３によって波長ごとに分光されて、ＰＤアレイにて収束する位置と対応している。
【００１１】
このような分光器１０の動作を説明する。被測定光１００は、例えば、波長λＡと波長λＢの異なる波長の光信号が多重されているとする。
【００１２】
光ファイバ１１から出射された被測定光１００は、コリメーティングレンズ１２で平行光となる。コリメーティングレンズ１２を透過した被測定光１００は、回折格子１３によって、波長λＡ、λＢごとに被測定光１００Ａ、１００Ｂに分光される。回折格子１３によって分光された被測定光１００Ａ、１００Ｂは、フォーカシングレンズ１４によってＰＤＭ１５のＰＤアレイに収束するが、収束する位置は被測定光１００Ａ、１００Ｂの波長λＡ、λＢに対応してずれる。
【００１３】
そして、各ＰＤで生じた光電流は、短波長側のＰＤから順に出力される。図示しない変換部は、ＰＤから出力された光電流を電圧に変換する。またこの電圧に変換された信号はアナログ信号なので、変換部はこのアナログ信号をデジタル信号に変換し、測定データとして演算部２０に出力する。このように、測定データはＰＤによって一定の波長幅でサンプリングされたサンプリングデータとなっている。
【００１４】
図５に示す装置において、分光器１０から出力された測定データから各チャネルの光信号レベル、ピーク波長を演算部２０が求める動作の具体例を図７を用いて説明する。図７は、ＰＤアレイの一部に、被測定光１００Ａ、１００Ｂが照射されているのを模式的に示した図である。
【００１５】
図７において、ＰＤ１５ａ〜１５ｊは短冊状の形をしており、回折格子１３によって被測定光１００が波長ごとに分光される方向に沿って配列される。また各ＰＤ１５ａ〜１５ｊには、それぞれλ１〜λ１０（λ１＜λ２＜・・・＜λ１０）の波長が割り付けられている。またＰＤ１５ａ〜１５ｊの片側または両側からは図示しない信号線によって光電流が順番に出力される。
【００１６】
被測定光１００Ａ、１００Ｂは、光パワーがガウシアン分布となる楕円状または円形状の光スポットを形成する。ここで被測定光１００Ａ、１００Ｂの中心はそれぞれＰＤ１５ｄ、１５ｊ近傍にあるとする。また線スペクトルが入力された場合、ＰＤ１５ａ〜１５ｊの配列方向に対する光スポットのビーム半径ωは、レンズ１２、１４の組み合わせによるが、例えばＰＤ１５ａ〜１５ｊの配列方向の幅の１〜１．５倍位に調整される。ビーム半径ωとは、光スポットにおいて最も強い点の光パワーに対して、１／ｅ２倍の光パワーとなるまでの距離である。また、ビーム半径ωで示された光スポットの外側にもわずかだが光パワーが存在していることはいうまでもない。
【００１７】
図８は、図７に示したＰＤ１５ａ〜１５ｊからの出力である測定データをグラフで表した図である。図８において、横軸は、ＰＤ１５ａ〜１５ｊに対応した波長であり、縦軸はＰＤ１５ａ〜１５ｊそれぞれの測定データである。各ＰＤ１５ａ〜１５ｊからの測定データは●点で示してある。測定データは、被測定光１００Ａ、１００Ｂ（これらは図８中において破線）が合成された出力（図８中において実線）となっている。また縦軸は相対値であり対数で表している。
【００１８】
図９のフローチャートを用いて、演算部２０が各ＰＤ１５ａ〜１５ｊの測定データから、被測定光１００Ａのピーク波長λＡ、および光信号レベルＬＡを求める動作を説明する。波長演算手段２１がピークとなる測定データ、つまりＰＤ１５ｄの測定データを検出し（Ｓ１０）、検出したピーク近傍のＰＤ１５ｃ〜１５ｅの測定データから、近似曲線（ガウス曲線または２次曲線）を作成する（Ｓ１１）。そして、波長演算手段２１が、求めた近似曲線のピーク（図８中において×点）値から、被測定光１００Ａのピーク波長λＡを求める（Ｓ１２）。続いて、パワー演算手段２２が、波長演算手段２１が検出したピーク近傍の、例えばＰＤ１５ｃ〜１５ｅの３点の測定データを加算し、光信号レベルＬＡを求める。ここで、３点加算した値を、所望の単位（例えば［ｍＷ］、［ｄＢｍ］等）となるように変換してもよい（Ｓ１３）。
【００１９】
また、演算部２０が、他のチャネルである被測定光１００Ｂの光信号レベルＬＢ、ピーク波長λＢを求める動作も同様なので説明を省略する。そして、演算部２０は、これらの演算結果を図示しない出力部に出力し、この出力部は、演算結果を、例えば表示部の画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、パワー演算手段２２が、チャネルごとにピーク近傍の複数の測定データを加算し、光信号レベルＬＡ、ＬＢを求める。しかし、図７、図８に示すように、分光器１０に入力された線スペクトルの被測定光１００Ａ、１００Ｂは、複数のＰＤ１５ａ〜１５ｊにまたがる。そのため、分光器１０の各ＰＤ１５ａ〜ＰＤ１５ｊからの測定データは、被測定光１００Ａ、１００Ｂそれぞれの光パワーが重畳した値となっている。例えば、図８において、光信号レベルＬＡの演算に用いるＰＤ１５ｅからの測定データは、被測定光１００Ａの光パワーと、僅かだが被測定光１００Ｂの光パワーが加算されたものとなっている。これにより、パワー演算手段２２が求めた光信号レベルＬＡは、実際の光信号レベルよりも大きな値となってしまう。
【００２１】
また、近年、伝送容量をより増加するために、ＷＤＭ信号の各チャネル間隔が非常に狭くなり、１つのＰＤ１５ａ〜１５ｊに複数のチャネルからの光パワーが重畳し、光信号レベルを正確に測定することが難しいという問題が生じている。
【００２２】
そこで本発明の目的は、光信号の波長間隔が狭いＷＤＭ信号の光信号レベルを精度良く測定できるＷＤＭ信号モニタを実現することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
ＷＤＭ信号のスペクトルを所望の波長幅でサンプリングして、光パワーのサンプリングデータを出力する分光器と、
この分光器の光信号の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、
この応答特性データ格納部の応答特性データによって、前記分光器からのサンプリングデータを、所望の光信号のみの光パワーに補正し、光信号レベルを演算する演算部と
を有することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
演算部は、
光信号ごとのピーク波長とピークパワーを求める波長演算手段と、
この波長演算手段が求めたピーク波長、ピークパワーと応答特性データ格納部の応答特性データから、サンプリングデータに重畳している光信号の光パワーを求め、所望の光信号のみの光パワーに補正する補正手段と、
この補正手段の補正したサンプリングデータによって、所望の光信号の光信号レベルを演算するパワー演算手段と
を設けたことをことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
演算部は、波長演算手段の求めたピーク波長の波長差、またはピークパワーのパワー差の少なくとも一方によって、補正手段にサンプリングデータの補正を指示する判断手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
分光器は、
ＷＤＭ信号を分光する波長分散素子と、
この分光された光を受ける複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイと
を有することを特徴とするを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例を示すブロック構成図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、応答特性データ格納部３０が新たに設けられ、線スペクトルに対する分光器１０の応答特性データが格納されている。
【００２８】
また、演算部２０の代わりに演算部４０が設けられ、波長演算手段４１、補正手段４２、パワー演算手段４３を有し、分光器１０からから出力された測定データから各チャネルの波長を求めると共に、応答特性データ３０の応答特性データによって測定データの補正を行い光信号レベルを演算し、これらの演算結果を出力する。波長演算手段２１は、測定データから各チャネルのピークを検出し、検出したチャネルごとのピーク波長とピークパワーを演算する。補正手段４２は、応答特性データ格納部３０の応答特性データを読み出し、波長演算手段２１が求めたピーク波長、ピークパワー、応答特性データから、測定データの補正を行う。パワー演算手段４３は、波長演算手段２２が検出した各チャネルごとに、補正手段４２が補正した測定データから光信号レベルを演算する。
【００２９】
図２は、図１における応答特性データ格納部３０に格納されている応答特性データの応答特性例を示す図である。図２において、分光器１０に線スペクトルが入力されると、この入力に対する応答特性は、ピーク近傍はガウシアン分布のような広がりをもつ応答スペクトルになる。この応答スペクトルを正規化したものが応答特性データであり、波長と光パワーの出力値で表される関数ｆ（Δλ）になる。ここで、Δλはピーク波長からの波長差を示し、波長差Δλ＝０のときのｆ（０）がこの関数の最大値となる。この応答特性データｆ（Δλ）は、オフラインにて求めておき、応答特性データ格納部３０に格納する。
【００３０】
このような装置の動作を説明する。演算部４０に、分光器１０から測定データが入力される。そして、波長演算手段４１が、図９に示すフロチャートのＳ１０〜Ｓ１２と同様に、分光器１０の測定データから、各チャネルのピークとなる測定データを検出し、検出したピーク近傍の測定データから、近似曲線（ガウス曲線または２次曲線）を作成する。そして、波長演算手段４１が、近似曲線のピーク値から被測定光１００Ａのピーク波長λＡを求めるが、近似曲線のピーク値から被測定光１００ＡのピークパワーＶＡも求める。また、被測定光１００Ｂのピーク波長λＢ、光ピークパワーＶＢを求める動作も同様なので省略する。
【００３１】
続いて、補正手段４２が、光信号レベルＬＡの演算に用いるＰＤ１５ｃ〜１５ｅの測定データを補正するが、例として、ＰＤ１５ｅの測定データを補正する動作を図３のフローチャートを用いて説明する。補正手段４２がピーク波長λＢとＰＤ１５ｅに割り付けられた波長λ５から、波長差Δλ＝（λ５−λＢ）を求める（Ｓ２０）。また、応答特性データを応答特性データ格納部２０から読み込む（Ｓ２１）。そして、応答特性データのピークパワーｆ（０）と、被測定光１００ＢのピークパワーＶＢの比（ＶＢ／ｆ（０））を求め（Ｓ２２）、ピーク波長から波長差Δλにおける応答特性データの出力値ｆ（Δλ）を求める（Ｓ２３）。そして、求めたピークパワーの比（ＶＢ／ｆ（０））と出力値ｆ（Δλ）の積を求める。これにより、ＰＤ１５ｅの出力値における被測定光１００Ｂの光パワーが求まる（Ｓ２４）。そして、ＰＤ１５ｅの測定データから、求めた被測定光１００Ｂの光パワーを引く補正を行い、被測定光１００Ａのみの光パワーを求める（Ｓ２５）。また、補正手段４２が、光信号レベルＬＡの演算に用いるＰＤ１５ｂ、１５ｃそれぞれからの測定データの補正を行う動作も同様なので省略する。
【００３２】
そして、パワー演算手段４３が、補正手段によって補正された測定データによって、被測定光１００Ａの光信号レベルＬＡを求める。また、補正手段４２が、他のチャネルである被測定光１００Ｂの光信号レベルの演算に用いる測定データの補正を行い、パワー演算手段４３が、補正した測定データから、被測定光１００Ｂの光信号レベルを求める動作も同様なので説明を省略する。
【００３３】
そして、演算部４０は、これらの演算結果を図示しない出力部に出力し、この出力部は、演算結果を、例えば表示部の画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
【００３４】
続いて、図１、図５に示す装置にて、実際に被測定光１００Ａ、１００Ｂを入力し、光信号レベルの測定を行った例を図４に挙げる。図４において、横軸はＰＤ１５ｂ〜１５ｆであり、縦軸は、各ＰＤ１５ｂ〜１５ｆに対応する測定データの出力値である。また、被測定光１００Ａは、波長λＡ＝１５５４．９９９［ｎｍ］、光信号レベルＬＡ−１５．７３［ｄＢｍ］であり、ピークがＰＤ１５ｃ近傍にある。そして、被測定光１００Ｂは、波長λＢ＝１５５５．３２４　［ｎｍ］、光信号レベルＬＢ＝−９．３９［ｄＢｍ］であり、ピークがＰＤ１５ｅ近傍にある。
【００３５】
●点は、被測定光１００Ａのみを入力した場合に、分光器１０から出力される測定データをプロットした結果である。×点は、被測定光１００Ａ、１００Ｂのそれぞれを入力した場合、分光器１０からの測定データをプロットした結果である。◇点は、図１に示す装置に被測定光被測定光１００Ａ、１００Ｂ共に入力し、補正手段４２によって補正を行った測定データをプロットした結果である。明かに補正手段４２によって補正された測定データは、単一光のみの測定データとほぼ同じ値となっている。
【００３６】
また、図４において、被測定光１００Ａ、１００Ｂを入力した際に、図１に示す装置によって求めた被測定光１００Ａの光信号レベルは、−１５．８７［ｄＢｍ］であり、図５に示す装置によって求めた被測定光１００Ａの光信号レベルは、−１３．９９［ｄＢｍ］となった。明かに、図１に示す装置は、チャネル間隔が狭くとも、光信号レベルＬＡを精度よく測定できていることが示されている。
【００３７】
このように、複数の被測定光１００Ａ、１００Ｂの光パワーが重畳した測定データから、補正手段が被測定光１００Ａ以外の光パワーの影響を応答特性データによって補正し、被測定光１００Ａのみの光パワーで光信号レベルＬＡを求める。これにより、光信号の波長間隔が狭いＷＤＭ信号の光信号レベルを精度良く測定できる。
【００３８】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。被測定光１００は、波長λＡ、λＢの２チャネルが多重化される例を示したが、多重化は何チャネルでもよい。そして、波長λＡの光信号レベルＬＡの演算に用いるＰＤ１５ｃ〜１５ｅに対して、被測定光１００Ｂ以外からの他チャネルの光パワーによる影響を補正してもよい。
【００３９】
光信号レベルＬＡ、ＬＢを求めるのに３素子分の測定データを加算して求める構成を示したが、加算する測定データは何素子分でもよい。
【００４０】
さらに、補正手段４２は、パワー演算手段４３が光信号レベルＬＡ、ＬＢの演算に用いる測定データ全てを補正する構成を示したが、所望の測定データのみを補正する構成としてもよい。すなわち、波長演算手４１と補正手段４２の間に判断手段を設け、この判断手段が被測定光１００Ａ、１００Ｂのピーク波長λＡ、λＢの波長差、またはピークパワーＶＡ、ＶＢのパワー差の少なくとも一方によって、どの測定データの補正が必要かを判断し、補正手段に補正の指示をしてもよい。そしての判断手段からの指示に基づき補正手段４２が測定データの補正を行ってもよい。これにより、補正の必要な測定データのみ補正を行うので、演算時間の短縮を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜４によれば、複数の光信号の光パワーが重畳したサンプリングデータから、演算手段が所望の光信号以外からの光パワーの影響を応答特性データによって補正し、所望の光信号のみの光パワーで光信号レベルを求める。これにより、光信号の波長間隔が狭いＷＤＭ信号の光信号レベルを精度良く測定できる。
【００４２】
請求項３によれば、判断手段が所望の光信号のピーク波長と、近傍の光信号のピーク波長の波長差差、またはピークパワーのパワー差の少なくとも一方によって、サンプリングデータの補正が必要かを判断するので、補正の必要なサンプリングデータのみ補正をすればよい。これにより演算時間の短縮を図ることができる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】分光器１０の線スペクトルに対する応答特性例を示す図である。
【図３】図１に示す装置における補正手段４２が、測定データを補正する動作を示すフローチャートである。
【図４】単一の光信号を入力したときの測定データ、および複数の光信号を入力したときの、補正前後の測定データの一例を示す図である。
【図５】従来のＷＤＭ信号モニタの実施例を示すブロック構成図である。
【図６】図５に示す装置における分光器１０の構成図である。
【図７】フォトダイオードアレイの一部を示す模式図である。
【図８】フォトダイオードアレイとフォトダイオードからの出力の関係の一例を示す図である。
【図９】図５に示す装置における演算部２０の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　分光器
１３　回折格子
１５　フォトダイオードアレイモジュール
１５ａ〜１５ｊ　フォトダイオード
３０　応答特性データ格納部
４０　演算部
４１　波長演算手段
４２　補正手段
４３　パワー演算手段
１００、１００Ａ、１００Ｂ　被測定光
【図１】
2004056700.tif 000003
【図２】
2004056700.tif 000004
【図３】
2004056700.tif 000005
【図４】
2004056700.tif 000006
【図５】
2004056700.tif 000007
【図６】
2004056700.tif 000008
【図７】
2004056700.tif 000009
【図８】
2004056700.tif 000010
【図９】
2004056700.tif 000011