(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の信号光を受けて、光の偏光状態を表すストークスパラメータの算出に必要な複数種類の偏光成分について波長対強度の特性を表すスペクトラムデータを取得する偏光成分別スペクトラム取得部（２１、１２１、２２１、３２１）と、
前記取得された偏光成分毎のスペクトラムデータから、ストークスパラメータを算出するストークスパラメータ算出手段（４１）と、
前記算出されたストークスパラメータから偏光度を算出する偏光度算出手段（４２）と、
前記算出された偏光度から、無偏光のＡＳＥノイズを算出するＡＳＥノイズ算出手段（４３）と、
前記算出されたＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、信号光波長のノイズレベルを算出する信号光波長ノイズ算出手段（４４）と、
前記信号光波長ノイズ算出手段によって算出されたノイズレベルと、信号光波長での全体強度とにより、信号光のＯＳＮＲを算出するＯＳＮＲ算出手段（４５）とを有し、
前記信号光波長ノイズ算出手段は、
前記ＡＳＥノイズ算出手段によって得られたＡＳＥノイズのスペクトラムについて、前記信号光の波長帯域内でかつノイズレベルの変化が大きい波長領域を除外した領域の複数のデータからフィッティング関数を決定し、該フィッティング関数に信号光波長を代入することで、該信号光波長におけるノイズレベルを算出することを特徴とするＯＳＮＲ測定装置。
【請求項２】
前記偏光成分別スペクトラム取得部が、
入力光から前記複数種類の偏光成分を選択的に出力する偏光成分選択手段（２２〜２６、２２２、３２２、３２３）と、
入力光に含まれる波長成分を選択的に抽出する波長成分選択手段（２７、２７′）と、
入力光の強度を検出する光電変換手段（２８、２８ａ、２８ｂ）とを含むことを特徴とする請求項１記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項３】
前記偏光成分別スペクトラム取得部は、
前記信号光を前記偏光成分選択手段で受け、該偏光成分選択手段の出力を前記波長成分選択手段に与え、該波長成分選択手段の出力を前記光電変換手段に与えることで、前記複数種類の偏光成分のスペクトラムデータを取得することを特徴とする請求項２記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項４】
前記偏光成分別スペクトラム取得部は、
前記信号光を前記波長成分選択手段で受け、該波長成分選択手段の出力を前記偏光成分選択手段に与え、該偏光成分選択手段の出力を前記光電変換手段に与えることで、前記複数種類の偏光成分のスペクトラムデータを取得することを特徴とする請求項２記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項５】
前記偏光成分選択手段が、
入力光を複数の光路に選択的に出力する光スイッチ（２２）と、
前記光スイッチの前記複数の光路にそれぞれ挿入され、該光路毎に異なる偏光成分を出力する複数の偏光成分検出器（２３〜２６）とで構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項６】
前記偏光成分選択手段が、偏光子の回転制御により、入力光から異なる複数の偏光成分を選択的に出力させる偏波コントローラ（２２２）によって構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項７】
前記偏光成分選択手段が、
外部制御により、入力光から異なる複数の偏光成分を出力させる偏波コントローラ（３２２）と、
前記偏波コントローラの出力を互いに偏光方向が直交する２つの成分に分離する偏光ビームスプリッタ（３２３）とによって構成され、
前記光電変換手段が、前記偏光ビームスプリッタから出力される２つの成分の強度を検出する二つの受光器（２８ａ、２８ｂ）で構成されていることを特徴する請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置。
【請求項８】
測定対象の信号光を受けて、光の偏光状態を表すストークスパラメータの算出に必要な複数種類の偏光成分について波長対強度の特性を表すスペクトラムデータを取得する段階と、
前記取得した偏光成分毎のスペクトラムデータから、ストークスパラメータを算出する段階と、
前記算出したストークスパラメータから偏光度を算出する段階と、
前記算出した偏光度から、無偏光のＡＳＥノイズを算出する段階と、
前記算出したＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、信号光波長のノイズレベルを算出する段階と、
前記算出した信号光波長のノイズレベルと、信号光波長での全体強度とにより、信号光のＯＳＮＲを算出する段階とを含み、
前記信号光波長のノイズレベルを算出する段階は、
前記ＡＳＥノイズのスペクトラムについて、前記信号光の波長帯域内でかつノイズレベルの変化が大きい波長領域を除外した領域の複数のデータからフィッティング関数を決定し、該フィッティング関数に信号光波長を代入することで、該信号光波長におけるノイズレベルを算出することを特徴とするＯＳＮＲ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の信号対雑音比を測定するＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）測定に関し、特に、高密度波長分割多重化ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）や、波長多重方式と光パスの制御技術を組合せたＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexing）システムに用いる信号光等に対しても、ＯＳＮＲを正しく測定できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リッチコンテンツ、ビデオオンデマンド、クラウドコンピューティング、高解像度の４ｋ／８ｋ、ＩｏＴ（Internet of Things）等のアプリケーションの進展により、ネットワークの伝送容量が増大している。
【０００３】
このため、大都市間を接続するコア・メトロネットワークでは、ＤＷＤＭおよびＲＯＡＤＭ技術の導入が拡大している。これらの技術を用いたシステムの敷設および保守時には、伝送品質を確保するために、ＯＳＮＲ測定が実施されている。
【０００４】
ＯＳＮＲ測定法の一つに、国際電気標準会議規格IEC61280-2-9 で標準化されている光スペクトル波形から求める方法がある。この方法は、例えば、図９の（ａ）のように、所定の波長間隔で並んだ複数の信号光（チャンネル光）ＣＨ１〜ＣＨ４のＯＳＮＲを測定する際に、信号光の間の波長におけるノイズレベル（図で×印）の間を補間して、信号帯域内のノイズレベル（図で〇印）を推定するものである。
【０００５】
しかし、ＤＷＤＭ方式の場合、図９の（ｂ）のように、信号光ＣＨ１〜ＣＨ４の波長間隔が狭いため、信号光ＣＨ１〜ＣＨ４のスペクトルの裾部分が重なり合って、信号光間のノイズレベル（×印）が真のノイズレベル（□印）より高くなり、これを元に補間して推定された信号帯域内のノイズレベル（〇印）も必然的に真のノイズレベルより大きくなり、正確なＯＳＮＲ測定が行なえない。
【０００６】
また、ＲＯＡＤＭでは、図１０のように、信号光ＣＨ１、ＣＨ４の間に、別の光パスを伝搬した信号光ＣＨ２、ＣＨ３が合波される。この場合、光パスの相違や波長フィルタで急峻に切り落とされる等により、チャネル毎にノイズレベルに差が生じる。
【０００７】
この光信号に対して、前記したように、信号光の間のノイズレベル（×印）を用いて補間推定した信号帯域内のノイズレベル（〇印）は、真のノイズレベル（□印）からずれてしまい、正確なＯＳＮＲ測定が行なえない。
【０００８】
これを解決する技術として、例えば特許文献１には、光信号の異なる複数の偏光成分のレベルを測定し、それらのレベルからストークスパラメータを計算し、ストークスパラメータからＤＯＰ（偏光度）を計算し、このＤＯＰとＯＳＮＲとの相関関係を表すテーブルを参照して、ＤＯＰをＯＳＮＲに換算する方法が開示されている。
【０００９】
また、別の方法として、非特許文献１には、ＤＯＰから直接ＯＳＮＲを算出する技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−４２２３４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】２００４年  Chalmers University of Technology,Sweden @ IEEE Photon. Technol. Lett.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１のように、テーブルを参照してＤＯＰをＯＳＮＲに換算する方法では、光信号の偏波モード分散または変調フォーマットの影響で、ＤＯＰとＯＳＮＲの関係が大きく変わってしまったときに、正しい測定が行なえない。
【００１３】
また、非特許文献１では、ＯＳＮＲを、
ＯＳＮＲ＝ＤＯＰ／（１−ＤＯＰ）
の演算により算出しているが、この式から予想できるように、ＤＯＰが１（＝１００％）に近くなるとＯＳＮＲが指数関数的に大きくなる。このため、ＤＯＰの僅かな変動であっても、ＯＳＮＲにとって大きな誤差要因となる（文献のＦｉｇ２参照）。
【００１４】
本発明は、これらの問題を解決し、より精度の高いＯＳＮＲ測定が行なえるＯＳＮＲ測定装置および測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のＯＳＮＲ測定装置は、
測定対象の信号光を受けて、光の偏光状態を表すストークスパラメータの算出に必要な複数種類の偏光成分について波長対強度の特性を表すスペクトラムデータを取得する偏光成分別スペクトラム取得部（２１、１２１、２２１、３２１）と、
前記取得された偏光成分毎のスペクトラムデータから、ストークスパラメータを算出するストークスパラメータ算出手段（４１）と、
前記算出されたストークスパラメータから偏光度を算出する偏光度算出手段（４２）と、
前記算出された偏光度から、無偏光のＡＳＥノイズを算出するＡＳＥノイズ算出手段（４３）と、
前記算出されたＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、信号光波長のノイズレベルを算出する信号光波長ノイズ算出手段（４４）と、
前記信号光波長ノイズ算出手段によって算出されたノイズレベルと、信号光波長での全体強度とにより、信号光のＯＳＮＲを算出するＯＳＮＲ算出手段（４５）とを有し、
前記信号光波長ノイズ算出手段は、
前記ＡＳＥノイズ算出手段によって得られたＡＳＥノイズのスペクトラムについて、前記信号光の波長帯域内でかつノイズレベルの変化が大きい波長領域を除外した領域の複数のデータからフィッティング関数を決定し、該フィッティング関数に信号光波長を代入することで、該信号光波長におけるノイズレベルを算出することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項２のＯＳＮＲ測定装置は、請求項１記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分別スペクトラム取得部が、
入力光から前記複数種類の偏光成分を選択的に出力する偏光成分選択手段（２２〜２６、２２２、３２２、３２３）と、
入力光に含まれる波長成分を選択的に抽出する波長成分選択手段（２７、２７′）と、
入力光の強度を検出する光電変換手段（２８、２８ａ、２８ｂ）とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項３のＯＳＮＲ測定装置は、請求項２記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分別スペクトラム取得部は、
前記信号光を前記偏光成分選択手段で受け、該偏光成分選択手段の出力を前記波長成分選択手段に与え、該波長成分選択手段の出力を前記光電変換手段に与えることで、前記複数種類の偏光成分のスペクトラムデータを取得することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項４のＯＳＮＲ測定装置は、請求項２記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分別スペクトラム取得部は、
前記信号光を前記波長成分選択手段で受け、該波長成分選択手段の出力を前記偏光成分選択手段に与え、該偏光成分選択手段の出力を前記光電変換手段に与えることで、前記複数種類の偏光成分のスペクトラムデータを取得することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項５のＯＳＮＲ測定装置は、請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分選択手段が、
入力光を複数の光路に選択的に出力する光スイッチ（２２）と、
前記光スイッチの前記複数の光路にそれぞれ挿入され、該光路毎に異なる偏光成分を出力する複数の偏光成分検出器（２３〜２６）とで構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項６のＯＳＮＲ測定装置は、請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分選択手段が、偏光子の回転制御により、入力光から異なる複数の偏光成分を選択的に出力させる偏波コントローラ（２２２）によって構成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項７のＯＳＮＲ測定装置は、請求項３または請求項４記載のＯＳＮＲ測定装置において、
前記偏光成分選択手段が、
外部制御により、入力光から異なる複数の偏光成分を出力させる偏波コントローラ（３２２）と、
前記偏波コントローラの出力を互いに偏光方向が直交する２つの成分に分離する偏光ビームスプリッタ（３２３）とによって構成され、
前記光電変換手段が、前記偏光ビームスプリッタから出力される２つの成分の強度を検出する二つの受光器（２８ａ、２８ｂ）で構成されていることを特徴する。
【００２３】
また、本発明の請求項８のＯＳＮＲ測定方法は、
測定対象の信号光を受けて、光の偏光状態を表すストークスパラメータの算出に必要な複数種類の偏光成分について波長対強度の特性を表すスペクトラムデータを取得する段階と、
前記取得した偏光成分毎のスペクトラムデータから、ストークスパラメータを算出する段階と、
前記算出したストークスパラメータから偏光度を算出する段階と、
前記算出した偏光度から、無偏光のＡＳＥノイズを算出する段階と、
前記算出したＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、信号光波長のノイズレベルを算出する段階と、
前記算出した信号光波長のノイズレベルと、信号光波長での全体強度とにより、信号光のＯＳＮＲを算出する段階とを含み、
前記信号光波長のノイズレベルを算出する段階は、
前記ＡＳＥノイズのスペクトラムについて、前記信号光の波長帯域内でかつノイズレベルの変化が大きい波長領域を除外した領域の複数のデータからフィッティング関数を決定し、該フィッティング関数に信号光波長を代入することで、該信号光波長におけるノイズレベルを算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明では、測定対象の信号光を受けて、光の偏光状態を表すストークスパラメータの算出に必要な複数種類の偏光成分について波長対強度の特性を表すスペクトラムデータを取得し、それらのスペクトラムデータからストークスパラメータを算出し、そのストークスパラメータから偏光度を算出し、その偏光度から無偏光のＡＳＥノイズを算出し、算出したＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、信号光波長における正確なノイズレベルを算出してＯＳＮＲを求めている。
【００２６】
このため、前記ＤＷＤＭやＲＯＡＤＭシステムのように、狭い波長間隔で並んだ複数の信号光についてのＯＳＮＲをその信号光の間のノイズレベルに左右されずに、正確に求めることができる。
【００２７】
また、ＤＯＰからＯＳＮＲを換算する従来技術に対し、光信号の偏波モード分散または変調フォーマットの影響でＤＯＰとＯＳＮＲの関係が大きく変わる場合でも正しい測定が行なえる。さらに、ＤＯＰから直接ＯＳＮＲを算出する従来技術に対し、ＤＯＰが１（＝１００％）に近い範囲でもＯＳＮＲの誤差が大きくなることがなく、より精度の高いＯＳＮＲ測定が行なえる。
【００２８】
また、本発明の請求項２、請求項１０では、ＤＯＰから算出したＡＳＥノイズが測定誤差により信号光波長を含む領域で大きく変化する場合であっても、この波長領域を除外してフィッティング関数を決定しているので、信号光波長のノイズレベルをより正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の構成図
【図２】本発明の実施形態で得られた偏光成分別スペクトラムの例を示す図
【図３】フィッティング処理を説明するためのスペクトラム図
【図４】フィッティング処理を行なう際に除外する波長領域の特定方法を示す図
【図５】フィッティング処理を行なう際に除外する波長領域の特定方法を示す図
【図６】本発明の実施形態の要部の別の構成例を示す図
【図７】本発明の実施形態の要部の別の構成例を示す図
【図８】本発明の実施形態の要部の別の構成例を示す図
【図９】従来のＯＳＮＲ測定方法の例を示す図
【図１０】従来のＯＳＮＲ測定方法の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したＯＳＮＲ測定装置２０の構成を示している。
【００３１】
図１に示しているように、ＯＳＮＲ測定装置２０は、測定対象の信号光Ｐinを偏光成分別スペクトラム取得部２１に入力する。
【００３２】
偏光成分別スペクトラム取得部２１は、信号光Ｐinに含まれる異なる偏光成分についての波長対強度のスペクトラムデータを求めるものであり、基本的に、入力光からストークスパラメータ算出に必要な水平偏光成分、垂直偏光成分、４５度直線偏光成分および円偏光成分をそれぞれ検出する偏光成分選択手段と、入力光の波長成分を、信号光の波長帯域を含む所定の波長領域内で任意に抽出する波長成分選択手段と、入力光の強度を検出する光電変換手段とを含んでいる。
【００３３】
より具体的に言えば、信号光から各偏光成分を選択的に検出し、その偏光成分についての各波長成分を抽出して波長毎の強度を検出する方式や、信号光から特定の波長成分を抽出し、その抽出した波長成分の光から各偏光成分を選択的に検出して強度を求める方式がある。
【００３４】
図１に示した偏光成分別スペクトラム取得部２１は前者の方式によるものであり、信号光Ｐinを、光スイッチ２２で受けて、４つの光路のいずれかに選択的に出力する。これら４つの光路には、入力光からそれぞれ水平偏光成分（０度成分）Ｐ０を検出する水平偏光成分検出器２３、垂直偏光成分（９０度成分）Ｐ９０を検出する垂直偏光成分検出器２４、４５度直線偏光成分Ｐ４５を検出する４５度直線偏光成分検出器２５および右旋円偏光成分ＰＣを検出する円偏光成分検出器２６が設けられている。これら各偏光成分検出器２３〜２６は、光スイッチ２２とともにこの実施形態の偏光成分選択手段を構成するものであり、円偏光成分検出器２６以外は、検出対象の直線偏光方向の光のみを選択的に出力するように角度が設定された偏光子により構成され、円偏光成分検出器２６は、水平偏光成分と垂直偏光成分の光の伝搬方向に対する位相シフト量がπ／２になるよう設定された波長板と偏光方向が４５度直線となる向きに設定された偏光子とで構成されている。
【００３５】
これらの各偏光成分検出器２３〜２６の出力は、前記波長成分選択手段を構成する波長可変フィルタ２７に入力される。なお、ここでは各偏光成分検出器２３〜２６の出力が並列的に波長可変フィルタ２７に入力されているが、実際の構成では、各偏光成分検出器２３〜２６の出力が図示しない合波手段により合波されて波長可変フィルタ２７に入力される。波長可変フィルタ２７は、測定対象の信号光の波長領域を含む所定の波長範囲内で、入力光の各波長成分を選択的に抽出する。
【００３６】
この波長可変フィルタ２７は、例えば、回折格子の波長による回折方向の違いを利用した波長可変フィルタや、音響光学素子（Acoust-Optic素子）、液晶エタロンまたは干渉フィルタを用いた波長可変フィルタを用いることができる。ただし、この波長可変フィルタ２７の分光特性は、入力光の偏光方向に依存しないものとする（分光特性の差が出ないように入射させる）。
【００３７】
波長可変フィルタ２７から出力された光は、光電変換手段としての受光器２８に入力されてその強度が検出される。
【００３８】
受光器２８の出力はＡ／Ｄ変換器２９によりデジタル値に変換され、メモリ３０に出力される。
【００３９】
制御部３１は、光スイッチ２２、波長可変フィルタ２７、Ａ／Ｄ変換器２９およびメモリ３０の制御を行い、信号光Ｐinに含まれる各偏光成分のスペクトラムデータＰ０（λ）、Ｐ９０（λ）、Ｐ４５（λ）、ＰＣ（λ）を、波長に対応付けてメモリ３０に記憶させる。
【００４０】
この制御部３１による処理は、光スイッチ２２を一つの偏光成分の検出器に接続した状態で、波長可変フィルタ２７の抽出波長を信号光の波長領域を含む所定範囲内で連続的に掃引して、その偏光成分のスペクトラムデータをメモリ３０に記憶させてから、次の偏光成分に切り替えるという処理を繰り返す場合と、波長可変フィルタ２７の抽出波長をある波長に固定した状態で光スイッチ２２を順番に切り替えて、その波長における全ての偏光成分の強度を検出させてから、次の波長に切り替えるという処理を繰り返す場合とがある。
【００４１】
このようにして、メモリ３０には、例えば図２に示すように、４つの偏光成分についての信号光の波長領域を含むスペクトラムデータが記憶されることになる。これらスペクトラムデータは、測定解析部４０によって読み出される。
【００４２】
測定解析部４０では、ストークスパラメータ算出手段４１によって、４つの偏光成分のストークスパラメータが波長（λｉ）毎に算出される。ストークスパラメータは、光の偏光状態を表すパラメータであり、以下の式で定義される。
【００４３】
Ｓ０(λi)＝Ｐ０(λi)＋Ｐ９０(λi)：全体強度
Ｓ１(λi)＝Ｐ０(λi)−Ｐ９０(λi)
＝２Ｐ０(λi)−Ｓ０(λi)：水平垂直偏光成分
Ｓ２(λi)＝Ｐ＋４５(λi)−Ｐ−４５(λi)
＝２Ｐ＋４５(λi)−Ｓ０(λi)：４５度直線偏光成分
Ｓ３(λi)＝Ｐｒｉｇｈｔ(λi)−Ｐｌｅｆｔ(λi)
＝２Ｐｒｉｇｈｔ(λi)−Ｓ０(λi)：右旋円偏光成分
【００４４】
なお、上記ストークスパラメータＳ２(λi)には偏光方向−４５度のスペクトラム成分Ｐ−４５(λi)が含まれ、ストークスパラメータＳ３(λi)には左旋回のスペクトラム成分Ｐｌｅｆｔ(λi)が含まれているが、これらは実際には検出しなくてもよく、上式のように、
＋４５度のスペクトラム成分Ｐ＋４５(λi)、右旋回のスペクトラム成分Ｐｒｉｇｈｔ(λi)＝ＰＣ(λi)および全体強度を表すストークスパラメータＳ０(λi)のみで計算することができる。
【００４５】
このようにして得られた各波長λｉについてのストークスパラメータＳ０〜Ｓ３は、偏光度算出手段４２に入力され、光の偏光度合いを表す偏光度ＤＯＰが、次の演算によって算出される。
ＤＯＰ(λi)＝［Ｓ１(λi)２＋Ｓ２(λi)２＋Ｓ３(λi)２］１／２／Ｓ０(λi)
【００４６】
ここで、ＤＯＰが取りうる範囲は、０以上１以下であり、ＤＯＰ＝１のとき、完全偏光、ＤＯＰ＝０のとき無偏光である。つまり、ＤＯＰは、入力光に占める信号光成分の割合を表している。
【００４７】
本実施形態では、信号光成分は偏光し、無信号時に増幅素子等が発生するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズ成分は無偏光という光の性質を利用し、信号帯域内に隠れたＡＳＥノイズ成分を顕在化させることでＯＳＮＲを正しく測定できるようにしている。
【００４８】
即ち、上記ＤＯＰ(λi)はＡＳＥノイズ算出手段４３に入力される。ＡＳＥノイズ算出手段４３は、次式の演算によって無偏光であるＡＳＥノイズを波長毎に求める。
Ｐnoise(λi)＝［１−ＤＯＰ(λi)］Ｓ０(λi)
この式は、入力光レベルＳ０(λi)から偏光成分、すなわち信号光成分を差し引くことを意味している。
【００４９】
ここで、信号光の波長領域内で、ストークスパラメータＳ０(λi)が最大およびそれに近い波長領域ではＤＯＰが１に近くなり、ＡＳＥノイズレベルＰnoise(λi)が図３のように大きく変化することがある。この波長領域を信号光波長でのノイズレベルとしてＯＳＮＲ算出に用いた場合、測定誤差が発生する。
【００５０】
これを防ぐため、信号光波長ノイズ算出手段４４は、得られたＡＳＥノイズのスペクトラム波形に対し、最小二乗近似等の演算によるフィッティングをかけて、信号光波長での正確なノイズレベルＰnoise(λsignal)を求める。なお、ここでいう信号光波長とは、信号光のスペクトラムが最大（ピーク）となる波長、スペクトラムのピークから３ｄＢ減衰した幅の中心波長、ＩＴＵ  ＧＲＩＤで規定された波長のいずれであってもよい。
【００５１】
次に、このフィッティング処理について説明する。
図３に示しているように、ＤＯＰから解析したＡＳＥノイズレベルＰnoise(λi)を、信号光の波長領域内のｎ個の異なる波長について求めて、これをＰnoise(λ1)〜Ｐnoise(λn)とする。
【００５２】
このとき、ＡＳＥノイズレベルＰnoise(λi)が大きく変化する波長領域を特定し、この特定した波長領域Ｑを除外し、その両側の波長領域におけるＡＳＥノイズレベルＰnoise(λi)をｎ個用いる（図中黒丸で示す）。
【００５３】
この除外する波長領域Ｑの特定は、例えば、図４の（ａ）の元のＡＳＥノイズレベルＰnoise(λi)のデータに対して微分処理を行い、図４の（ｂ）のように微分結果の絶対値が所定値Ｈ上となる領域が所定波長以内の間隔で連続的に発生している領域とする方法や、図５のように、ＤＯＰがピーク値（例えば１）に対して所定割合（例えば７／１０）以上となる領域とする方法がある。
【００５４】
そして、上記波長領域Ｑを除いた領域のｎ個の波長についてのＡＳＥノイズレベルＰnoise(λ1)〜Ｐnoise(λn)に対して、最小二乗法を用いてＡＳＥノイズのフィッティング関数の係数ｃ０〜ｃｍを解析する。
【００５５】
Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ＋ｃ２λ２＋……＋ｃｍλｍ
ここで、ｍはフィッティング関数の次数である。
【００５６】
最小二乗法では、残差二乗和Ｓ＝Σ[Ｐnoise(λｉ)−Ｐnoise’(λｉ)]が最小になるように係数ｃ０〜ｃｍを求める。記号Σは、ｉ＝１〜ｎまでの総和を表す。
【００５７】
これらの係数ｃ０〜ｃｍは最終的に、以下の逆行列を計算することで得られる。
【００５８】
【数１】
0006306072.tif 000002
【００５９】
なお、フィッティング関数には、例えば以下に示す式が使用される。
（１次関数）  Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ
（２次関数）  Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ＋ｃ２λ２
（３次関数）  Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ＋ｃ２λ２＋ｃ３λ３
（４次関数）  Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ＋ｃ２λ２＋……＋ｃ４λ４
（５次関数）  Ｐnoise’(λ)＝ｃ０＋ｃ１λ＋ｃ２λ２＋……＋ｃ５λ５
【００６０】
このようなフィッティング処理で得られた関数に対し、例えば、信号光強度が最大となる信号光波長λsignalを代入することで、その信号光波長におけるノイズレベルＰnoise(λsignal)が得られる（図３中、黒□印で示す）。
【００６１】
そして、ＯＳＮＲ算出手段４５による次の演算でＯＳＮＲが求められる。
ＯＳＮＲ＝［Ｓ０（λsignal）−Ｐnoise(λsignal)］／Ｐnoise(λsignal)
【００６２】
上記したように、実施形態のＯＳＮＲ測定装置２０は、偏光成分別のスペクトラムデータから得られたストークスパラメータから偏光度ＤＯＰを算出し、その偏光度ＤＯＰから信号帯域内の無偏光のＡＳＥノイズを算出し、算出したＡＳＥノイズに対して所定のフィッティング関数を用いたフィッティング処理を行い、ＡＳＥノイズが大きく変動する信号光波長における正確なノイズレベルを算出してＯＳＮＲを求めている。
【００６３】
このため、前記ＤＷＤＭやＲＯＡＤＭシステムのように、狭い波長間隔で並んだ複数の信号光についてのＯＳＮＲを、その信号光の間のノイズレベルに左右されずに、正確に求めることができる。
【００６４】
また、ＤＯＰからＯＳＮＲを換算する従来技術に対し、光信号の偏波モード分散または変調フォーマットの影響でＤＯＰとＯＳＮＲの関係が大きく変わる場合でも正しい測定が行なえる。さらに、ＤＯＰから直接ＯＳＮＲを算出する従来技術に対し、ＤＯＰが１（＝１００％）に近い範囲でも誤差が大きくなることがなく、より精度の高いＯＳＮＲ測定が行なえる。
【００６５】
上記実施形態の偏光成分別スペクトラム取得部２１は、光スイッチ２２と各偏光成分検出器２３〜２６からなる偏光成分選択手段により、信号光から水平偏光成分、垂直偏光成分、４５度直線偏光成分および右旋円偏光成分を検出し、波長可変フィルタ２７からなる波長成分選択手段によりそれら各偏光成分の波長毎の強度を検出する方式であったが、偏光成分選択手段と波長成分選択手段の順序を入れ替えてもよい。
【００６６】
例えば、図６に示す偏光成分別スペクトラム取得部１２１のように、信号光を波長可変フィルタ２７に入力して特定の波長成分を抽出し、その抽出した波長成分の光を、光スイッチ２２を介して水平偏光成分検出器２３、垂直偏光成分検出器２４、４５度直線偏光成分検出器２５および円偏光成分検出器２６に選択的に与えて、各偏光成分の強度を受光器２８で検出するという処理を、特定波長を順次変えながら行なう構成も可能である。
【００６７】
また、前記実施形態では、偏光成分選択手段の構成として、入力光を光スイッチ２２により各偏波成分検出器２３〜２６へ選択的に出力させていたが、図７に示す偏光成分別スペクトラム取得部２２１のように、偏光方向が可変できる偏光子を用いた偏波コントローラ２２２に光を入力し、内部の偏光子の角度制御により、水平偏光成分、垂直偏光成分、４５度直線偏光成分および右旋円偏光成分を選択的に出力させる構成も可能であり、この場合も、波長可変フィルタ２７を偏波コントローラ２２２の前段に配置してもよい。なお、円偏光成分の抽出には４５度に制御した偏光子に１／４波長板を併用する。この構成は、前記実施形態に比べて、部品点数が削減されるため、構成を小型化できる。
【００６８】
また、図８に示す偏光成分別スペクトラム取得部３２１のように、入力光を、偏光子を持たない偏波コントローラ３２２に入力し、その出力光を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２３により互いに直交する偏光成分ｐ波とｓ波に分けて、偏光成分依存性損失が小さい波長可変フィルタ２７′に入力し、ｐ波のフィルタ出力とｓ波のフィルタ出力を受光器２８ａ、２８ｂにそれぞれ入力して強度を求め、その出力を２チャンネル構成のＡ／Ｄ変換器２９′によりデジタル値に変換してメモリ３０に記憶させる構成も可能である。
【００６９】
この場合、垂直偏光成分と水平偏光成分についてのスペクトラムデータは、偏波コントローラ３２２の切替えをしないで同時に得られるから、測定効率が前記実施例より向上する。なお、偏光子を持たない偏波コントローラ３２２としては、２つの１／２波長板の間に１／４波長板を設けた構造のものが使用できる。
【００７０】
この構成で、垂直、水平の直線偏光成分の強度は、ＰＢＳの基準の入力偏光方向に偏波コントローラ３２２の偏光方向を合わせることにより、ｐ波とｓ波の強度としてそれぞれ得られ、この状態から偏光方向を４５度傾けることで４５度直線偏光成分の強度をｐ波とｓ波の強度の差から得られる。また、円偏光成分は、水平偏光成分と垂直偏光成分の光の伝搬方向に対する位相シフト量がπ／２となるように、偏波コントローラ３２２の偏光方向を合わせることで、ｐ波とｓ波の強度の差から得られる。
【符号の説明】
【００７１】
２０……ＯＳＮＲ測定装置、２１、１２１、２２１、３２１……偏光成分別スペクトラム取得部、２２……光スイッチ、２３……水平偏光成分検出器、２４……垂直偏光成分検出器、２５……４５度直線偏光成分検出器、２６……円偏光成分検出器、２７、２７′……波長可変フィルタ、２８、２８ａ、２８ｂ……受光器、２９、２９′……Ａ／Ｄ変換器、３０……メモリ、３１……制御部、４０……測定解析部、４１……ストークスパラメータ算出手段、４２……偏光度算出手段、４３……ＡＳＥノイズ算出手段、４４……信号光波長ノイズ算出手段、４５……ＯＳＮＲ算出手段、２２２、３２２……偏波コントローラ、３２３……偏光ビームスプリッタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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