(57)【要約】【課題】  伝送路に配置が可能で、安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することができる多波長一括監視方法及びその装置を提供する。【解決手段】  マイクロマシンもしくは平面光回路(PLC)などに用いられ、コスト、量産性に優れた波長可変フィルタ９を用い、かつこれらのデバイスの温度ドリフトを補償するために内部に校正された標準光源１０を持つので、伝送路に配置が可能で、安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することができる。【選択図】  図１
2005195474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重光と校正光とを可変波長フィルタを通して受光すると共に、該校正光の波長を波長マーカとして前記波長多重光の波長ずれを監視する多波長一括波長監視方法であって、
前記校正光の強度と前記校正光が基準固定波長フィルタを透過した透過光の強度との比を求め、
該比と基準となる波長リファレンスとを比較し、
得られた校正光波長誤差と前記校正光出力とに基づいて前記校正光の波長ずれを補償することを特徴とする多波長一括監視方法。
【請求項２】
入力端から入力された波長多重光と校正用光源からの校正光とを可変波長フィルタを通して受光素子で受光すると共に、前記校正光の波長を波長マーカとして前記波長多重光の波長ずれを監視しつつ出力端から前記波長多重光を出力する多波長一括波長監視装置であって、
前記校正光の強度と前記校正光が基準固定波長フィルタを透過した透過光の強度との比を求める除算回路と、
該比と基準となる波長リファレンスとを比較する比較器と、
得られた校正光波長誤差と前記校正光出力とに基づいて前記校正光の波長ずれを補償する演算制御回路と、
を備えたことを特徴とする多波長一括監視装置。
【請求項３】
前記校正用光源と前記受光素子との間の光路に設けられ該光路からの光を取り出す第１の分岐器と、
該第１の分岐器で取り出された光の光路上に設けられ二方向に分岐する第２の分岐器と、
該第２の分岐器で分岐された一方の光を受光する他の受光素子と、
該第２の分岐器で分岐され前記基準固定波長フィルタを通過した他方の光を受光するさらに他の受光素子と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の多波長一括監視装置。
【請求項４】
前記校正用光源と前記受光素子との間の光路に設けられ該光路からの光を取り出す第１の分岐器と、
該第１の分岐器で取り出された光の光路上に設けられ該光をコリメートするレンズと、
該レンズでコリメートされた光の一部を受光する他の受光素子と、
該レンズでコリメートされた光の一部が前記基準固定波長フィルタを通過した光を受光するさらに他の受光素子と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の多波長一括監視装置。
【請求項５】
前記可変波長フィルタは、石英導波路もしくはリチウムナイオベート導波路を用いた非対称マッハツェンダ回路型可変波長フィルタであることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の多波長一括監視装置。
【請求項６】
前記可変波長フィルタは、マイクロマシン型エタロンフィルタであることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の多波長一括監視装置。
【請求項７】
前記可変波長フィルタは、光バンドパスフィルタと、該光バンドパスフィルタへの光線入射角を変化させる手段とで構成されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の多波長一括監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重伝送信号光を一括して監視する多波長一括監視方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ADSLなどの広帯域インターネット接続の普及により、基幹伝送系のトラフィックが爆発的に増加している。それに伴い、伝送装置の大容量化のニーズが高まりつつあり、そのソリューションとして、1本のファイバに複数の波長の光を高密度に多重する波長多重伝送(DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing)を行う装置が開発され、普及している。
この種の装置の開発には波長測定装置が必須である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２６７５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、DWDMシステムでは、伝送品質確保のため、従来の単一波長による伝送では問題にならなかった、複数の波長間の信号レベル及び波長間隔を精密に監視、制御する手段(以下「波長監視手段」という。)が必要であり、これらがシステム導入コストを押し上げる大きな要因となっている。
加えて最近では、端局-端局間に光路切替のスイッチや波長選択フィルタなどで構成したOADM(Optical Add-Drop Multiplexer)などを実装し、波長ごとのパス制御を行うような高度なアプリケーションも登場してきており、波長監視手段のニーズはますます高まりつつある。
【０００４】
従来技術のDWDMにおける波長監視手段は、端局の光合分波器の分波側各チャンネルに、光分岐と信号レベルモニタ用の受光素子を配置するか、あるいは伝送路のファイバに光分岐と光スペクトラムアナライザのような測定器を配置し監視を行っているが、前者は端局での監視のみしか行えない上、光部品数が増加する問題があり、後者は監視に測定器を用いるため、装置が大型になる、コストが高い、などの問題点があった。
そこで、本発明の目的は、伝送路に配置が可能で、安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することができる多波長一括監視方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、波長多重光と校正光とを可変波長フィルタを通して受光すると共に、該校正光の波長を波長マーカとして前記波長多重光の波長ずれを監視する多波長一括波長監視方法であって、前記校正光の強度と前記校正光が基準固定波長フィルタを透過した透過光の強度との比を求め、該比と基準となる波長リファレンスとを比較し、得られた校正光波長誤差と前記校正光出力とに基づいて前記校正光の波長ずれを補償することを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、マイクロマシンもしくは平面光回路(PLC)などのコスト、量産性に優れた波長可変フィルタを用い、かつこれらのデバイスの温度ドリフトを補償するために内部に校正された標準光源を持つので、伝送路に配置が可能で、安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、入力端から入力された波長多重光と校正用光源からの校正光とを可変波長フィルタを通して受光素子で受光すると共に、前記校正光の波長を波長マーカとして前記波長多重光の波長ずれを監視しつつ出力端から前記波長多重光を出力する多波長一括波長監視装置であって、前記校正光の強度と前記校正光が基準固定波長フィルタを透過した透過光の強度との比を求める除算回路と、該比と基準となる波長リファレンスとを比較する比較器と、得られた校正光波長誤差と前記校正光出力とに基づいて前記校正光の波長ずれを補償する演算制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記校正用光源と前記受光素子との間の光路に設けられ該光路からの光を取り出す第１の分岐器と、該第１の分岐器で取り出された光の光路上に設けられ二方向に分岐する第２の分岐器と、該第２の分岐器で分岐された一方の光を受光する他の受光素子と、該第２の分岐器で分岐され前記基準固定波長フィルタを通過した他方の光を受光するさらに他の受光素子と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記校正用光源と前記受光素子との間の光路に設けられ該光路からの光を取り出す第１の分岐器と、該第１の分岐器で取り出された光の光路上に設けられ該光をコリメートするレンズと、該レンズでコリメートされた光の一部を受光する他の受光素子と、該レンズでコリメートされた光の一部が前記基準固定波長フィルタを通過した光を受光するさらに他の受光素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項２から４のいずれか１項記載の発明において、前記可変波長フィルタは、石英導波路もしくはリチウムナイオベート導波路を用いた非対称マッハツェンダ回路型可変波長フィルタであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項２から４のいずれか１項記載の発明において、前記可変波長フィルタは、マイクロマシン型エタロンフィルタであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項２から４のいずれか１項記載の発明において、前記可変波長フィルタは、光バンドパスフィルタと、該光バンドパスフィルタへの光線入射角を変化させる手段とで構成されたことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明は、（１）伝送路に配置が可能、（２）安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することを目的とし、その手段として、マイクロマシンもしくは平面光回路(PLC)などのコスト、量産性に優れた波長可変フィルタを用い、かつこれらのデバイスの温度ドリフトを補償するために内部に校正された標準光源を持つことが大きな特徴である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マイクロマシンもしくは平面光回路(PLC)などに用いられるコスト、量産性に優れた波長可変フィルタを用い、かつこれらのデバイスの温度ドリフトを補償するために内部に校正された標準光源を持つので、伝送路に配置が可能で、安価な光部品の組み合わせで光スペクトラムアナライザの機能を代替することができる多波長一括監視方法及びその装置の提供を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明の多波長一括監視方法を適用した多波長一括監視装置の一実施の形態の構成を示す。
光分岐１は伝送路中を伝播してきた波長多重伝送光信号の一部を監視手段に入力するための光カプラ（例えば、ビームスプリッター）である。光源10は内部校正光発生用のレーザーダイオードである。図中破線内（光分岐2，4、固定波長光バンドパスフィルタ8、及び受光素子5，6）は、内部校正光の発振波長及び出力を監視するための手段である。光分岐3は、内部校正光と波長多重伝送信号とを合成するための光カプラ（例えば、ビームスプリッター）である。波長可変フィルタ9は、各波長の信号光及び内部校正光を選択透過するための光フィルタである。受光素子7は、波長可変フィルタ9を透過してきた光を電気信号へ変換するためのフォトダイオードである。
【００１６】
同図に示す、波長多重伝送信号が入力される入力端Piが光分岐１の入力側に光ファイバF1で接続され、光分岐１の一方の出力側（透過側：図では右側）に波長監視後の波長多重伝送信号が出力される出力端Poが光ファイバF2で接続されている。光分岐１の他方の出力側（反射側：この場合、下側）は光ファイバF3で光分岐３の一方の入力側（図では上側）に接続されている。
10は標準光源としての内部校正光用のDFBレーザーであり、その出射口は光ファイバF4で光分岐２の入力側（図では左側）に接続されている。光分岐2の一方の出力側（この場合、右側）は光ファイバF5で光分岐3の他方の入力側（この場合、左側）に接続されている。
【００１７】
ここで、DFBレーザー10を用いたのは、線幅の狭い光源を使用することで測定確度を向上させるためである。尚、DFBレーザー10の代わりに線幅が細く、単峰性特性を有するものであれば他の光源（例えば、白色光源＋光バンドパスフィルタ）を用いてもよい。
光分岐3の出力側（この場合、下側）は、波長可変フィルタ9の入力側に光ファイバF6で接続されている。波長可変フィルタ9の出力側は受光素子7の受光面に光ファイバF7で接続されている。
光分岐2の他方の出力側（この場合、下側）は光分岐4の入力側に光ファイバF8で接続されている。光分岐4の一方の出力側（反射側：この場合、左側）は受光素子5の受光面に光ファイバF9で接続されている。
光分岐器4の他方の出力側（透過側：この場合、下側）はバンドパスフィルタ8の入力側に光ファイバF10で接続され、バンドパスフィルタ8の出力側は受光素子6の受光面に光ファイバF11で接続されている。
これら光分岐2,4、バンドパスフィルタ8、及び受光素子5,6で内部校正光監視手段が構成されている。
【００１８】
（実施の形態の動作の説明）
図１を用いて動作について説明する。
図中、入力端Piから入ってきた波長多重伝送光は、矢印L10方向に進んで光分岐1により二方向に分岐され、分岐された一方の光が矢印L11方向に取り出されて波長監視手段100に入射し、分岐された他方の光が矢印L12方向に進んで出力端Poから出射する。
一方、光源10の発振波長は、図６（ａ）、（ｂ）で定義される波長範囲の任意値であり、かつその出力（光分岐3への入力光強度）は光分岐3で合波される波長多重伝送光の各チャンネルの光レベルに近い値である。
【００１９】
図６（ａ）は本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの検出値の誤差範囲と信号光の波長検出値範囲との関係を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）をベン図的に表した図である。
図６（ａ）、（ｂ）において、Aは信号光（波長多重伝送光）の25℃における波長検出範囲を示し、Bは波長可変フィルタ9のフリースペクトル領域(FSR)を示している。Xは信号光（波長多重伝送光）の使用温度範囲内における波長検出値範囲を示し、Yは内部校正光の、使用温度範囲内における波長検出値範囲を示している。Δλ1は波長可変フィルタ9（図１参照）の温度特性による検出値の短波長側誤差量（波長可変フィルタ9の短波長側への温度ドリフト量）を示し、Δλ2は波長可変フィルタ9の温度特性による検出値の長波長側誤差量（波長可変フィルタ9の長波長側への温度ドリフト量）を示している。Δλ3は内部校正光の温度特性による、発振波長の短波長側変動量（内部校正光の短波長側への温度ドリフト量）を示している。Δλ4は内部校正光の温度特性による、発振波長の長波長側変動量（内部校正光の長波長側への温度ドリフト量）を示している。
【００２０】
図１に示した光源10から矢印L13方向に出射した光は、破線で示す内部校正光監視手段101の光分岐2により矢印L14方向と矢印L15方向の二方向に分岐され、光分岐器2で分岐されたうちの一方の出力側（図では下側）の光は、光分岐4によりさらに矢印L16方向と矢印L17方向の二方向の光路に分岐される。
光分岐4の一方の出力側（図では左側）に配置された受光素子5で矢印L16方向に進む光に光−電気変換が行われる。これは、バンドパスフィルタの透過中心波長は、光源発振波長よりも必ず長波長側に設定するので、使用条件内で極値を持つことがないためである。
【００２１】
光分岐4の他方の出力側（この場合、下側）に配置された光バンドパスフィルタ8は、透過中心波長が図７で定義される波長範囲の任意値で、かつ光源10の発振波長に近くなるように、ただし、光源10の発振波長の上限が透過中心波長より短い波長になるように設定されている（光源10の発振波長の下限が透過中心波長より長い波長になるように設定してもよい。）。光バンドパスフィルタ8の出力側に配置された受光素子6で矢印L17方向に進む光に光−電気変換が行われる。
【００２２】
ここで、図１に示した光源10の波長が変化したときの受光素子5,6の出力電流を図７に示す。図７において横軸は発光素子の発振波長を示し、縦軸は受光素子の出力を示す。
図１に示した受光素子5の出力電流と受光素子6の出力電流との比（電流比）を監視することで、光源10の発振波長を正確に監視することが可能となる。なお、光源10の出力変化は受光素子5の電流を監視することで検出することが可能である。
【００２３】
光分岐2の他方の出力側（この場合、右側）に配置された光分岐3で矢印L11方向に進む波長多重伝送光と、矢印L15方向に進む内部校正光とが合波されて矢印L18方向に進む。その光分岐3の出力側に配置された波長可変フィルタ9は、石英導波路もしくはリチウムナイオベート導波路（LN導波路：三酸化リチウムニオブLiNbO3を用いた導波路）を用いた非対称マッハツェンダ回路型波長可変フィルタであり、制御入力（石英導波路の場合電流、LNの場合は電圧）を印加することにより、透過中心波長が変化する。その波長可変フィルタ9の出力側に配置された受光素子7で光−電気変換が行われる。
【００２４】
波長可変フィルタ9のフリースペクトル領域(FSR)は、図６に示されるように波長多重伝送光の伝送波長帯域に、自身の環境温度ドリフトによる波長変動、内部校正光の波長変動を加えた帯域より広く設定されている。
このときの波長可変フィルタの制御入力と、受光素子7の電流との相関関係を図８に示す。同図において、横軸は制御入力（波長）を示し、縦軸は受光素子7の出力を示す。
【００２５】
図６に示されているとおり、波長多重伝送光と内部校正光とは，環境温度が変化した際も互いの変動範囲が重なることはないため、図８の制御光による受光電流と、そのときの制御入力量と、波長監視手段から出力される内部校正光の波長変動とを、図９に示すような回路で監視することで、波長多重伝送光の各信号波長及び信号強度を正確に知ることができる。
【００２６】
図９は多波長一括監視方法を適用した多波長一括監視装置のブロック図である。
同図に示す多波長一括監視装置は、受光素子5,6,7、波長可変フィルタ9、タイマ90、制御信号発生回路91、I/V変換サンプリング回路92、CPU93、比較器94、除算回路95、及び波長リファレンス96で構成されている。
【００２７】
タイマ90は、制御信号発生回路とサンプリング回路との同期をとるためのタイマである。
両受光素子5、6で電気信号に変換された信号は除算回路95で除算され、得られた比に相当する信号が比較器94の一方の入力端に入力される。比較器94の他方の入力端には波長リファレンス96の基準信号が入力される。比較器94で除算回路95からの信号と波長リファレンス96からの信号とが比較され、得られた校正光波長誤差入力はCPU93に入力される。CPU93には受光素子5の出力信号も入力される。波長リファレンス96には、例えば、抵抗分圧、あるいはレギュレータを用いた基準電圧源が挙げられる。
【００２８】
一方、タイマ90から制御信号発生回路91、I/Vサンプリング回路92、及びCPU93に同期信号が入力される。制御信号発生回路91から波長可変フィルタ9に制御入力信号が入力され、波長可変フィルタ9はその制御入力信号に応じて透過波長が変化する。波長可変フィルタ9を透過した光を受光した受光素子7からI/V変換サンプリング回路92にモニタ電流が入力される。I/V変換サンプリング回路92からCPU93にサンプリング信号が入力される。
【００２９】
（実施の形態の効果の説明）
本実施の形態によれば、従来大型でコストの高かった光スペクトラムアナライザによる波長監視手段を小型、安価な手段で代替することができる。また、最近市場に登場しつつある波長切り替え型の光スイッチ（波長選択スイッチ、例えば特開平０８−２５４７２０号公報参照）のような、合分波なしで光パスの切り替えを行うようなデバイスに本発明をインテグレートすることにより、光スイッチでの波長数，光レベル管理が可能になる。例えば、波長選択スイッチの入出力部に本発明の光回路を挿入することで、どの波長がどのポートにルーティングされたかを監視することができる。
本多波長一括監視方法を適用した装置によれば、温度変化に対して非常に安定な光バンドパスフィルタを用いているので、高精度の波長検出が可能である。
【００３０】
（本発明の他の実施の形態）
図１に示した破線内の構成は、内部校正光の波長及び出力を監視する手段であり、図２に示す光分岐2、大口径レンズ22、光バンドパスフィルタ23及び受光素子5、6からなる構成に置き換えることも可能である。
すなわち、光ファイバF8の出射口21から出射した光が大口径レンズ22でコリメートされ、そのコリメートされた光の一部L1が光バンドパスフィルタ23を透過して受光素子6に入射し、一部L2が直接受光素子5に入射する。
【００３１】
尚、大口径レンズ22の直径は、大口径レンズ22からの直接光と光バンドパスフィルタ23からの間接光がそれぞれ両受光素子5,6に入射できる程度の大きさであればよい。また、大口径レンズ22は図では両凸レンズが示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、ホログラムレンズを用いてもよく、分布屈折率レンズ（例えば、セルフォックレンズ（登録商標））を用いてもよい。
【００３２】
図１に示した光源10は、レーザーダイオードに代えて図３（ａ）に示すような広帯域光源31及び光バンドパスフィルタ32への置き換えが可能である（なお、33は凸レンズであるが、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ、ホログラムレンズを用いてもよく、分布屈折率レンズ（例えば、セルフォックレンズ（登録商標）を用いてもよい。）。
図３（ｂ）に光帯域光源31の特性と光バンドパスフィルタ32の特性を重ねて示し、図３（ｃ）に光バンドパスフィルタ32の出力光特性を示す。図３（ｂ）及び図３（ｃ）において、横軸は波長を示し、縦軸は出力強度を示す。
図１に示した波長可変フィルタ9は、図４（ａ）、（ｂ）に示すようなマイクロマシン型エタロンフィルタへ置き換えが可能である（例えば、特許第３４５０１８０号公報参照：材質はポリシリコンとシリコンとが用いられる。）。
【００３３】
図４（ａ）は本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの変形例を示す拡散分解斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の組立時の4b-4b線断面図である。
図１に示した波長可変フィルタ9は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、2つの反射ミラー41、42の間に駆動素子（たとえば圧電素子）を配置したようなギャップ可変形エタロンフィルタへ置き換えが可能である。
また、図１に示した波長可変フィルタ9は、図５に示すような光バンドパスフィルタ51と、光バンドパスフィルタ51への光線入射角を変化させる手段(たとえばステッピングモータ)52へ置き換えが可能である。尚、53は光バンドパスフィルタ51をステッピングモータ52の出力軸に保持するためのホルダーであり、図５は本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの変形例を示す図である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の多波長一括監視方法を適用した多波長一括監視装置の一実施の形態の構成図である。
【図２】本発明の多波長一括監視装置に用いられる光学系の変形例を示す構成図である。
【図３】本発明の多波長一括監視装置に用いられる光学系の変形例を示す構成図である。
【図４】（ａ）は本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの変形例を示す拡散分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の組立時の4b-4b線断面図である。
【図５】本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの変形例を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の多波長一括監視装置に用いられる波長可変フィルタの検出値の誤差範囲と信号光の波長検出値範囲との関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）をベン図的に表した図である。
【図７】図１に示した光源10の波長が変化したときの受光素子5,6の出力電流を示す図である。
【図８】図１に示した波長可変フィルタの制御入力と、受光素子7の電流との相関関係を図8に示す図である。
【図９】本発明の多波長一括監視装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２、４    光分岐
５、６、７    受光素子
８    固定波長光バンドパスフィルタ
９    波長可変フィルタ
１０    光源
【図１】
2005195474.tif 000003
【図２】
2005195474.tif 000004
【図３】
2005195474.tif 000005
【図４】
2005195474.tif 000006
【図５】
2005195474.tif 000007
【図６】
2005195474.tif 000008
【図７】
2005195474.tif 000009
【図８】
2005195474.tif 000010
【図９】
2005195474.tif 000011