(57)【要約】【課題】マルチモード光伝送路の基底モードを用いて広帯域化を実現する場合に、それが可能であるのか否かの診断を簡単かつ迅速に実行できるようにすることを目的とする。【解決手段】高周波の振幅変調がなされ、かつ、被測定マルチモード光伝送路の入射端面において基底モードのみが励起されたレーザ光を被測定マルチモード光伝送路に導入する。そして、被測定マルチモード光伝送路の他方の端に到達したレーザ光のうち基底モードのみを取り出して電気信号に変換し、スペクトルアナライザにて伝送された高周波成分の電力を測定することで、被測定マルチモード光伝送路の周波数特性及び帯域を測定して、これにより、その被測定マルチモード光伝送路を用いてファイバ伝送システムを構築する場合に、基底モード励起を用いて広帯域化を実現できるのかを診断する。【選択図】図１
2005207798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
変調周波数可変の光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出力光の変調周波数を制御する制御回路と、
前記レーザ光源の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する光受信器と、
前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、
前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項２】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
変調周波数可変の光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出力光の変調周波数を制御する制御回路と、
前記レーザ光源の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、
前記透過基底モード光を光電変換する光受信器と、
前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、
前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項３】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
波長可変かつ変調周波数可変の光を出射するチューナブル光スイーパと、
前記チューナブル光スイーパの出力光の波長と変調周波数とを制御する制御回路と、
前記チューナブル光スイーパの出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する光受信器と、
前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、
前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項４】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
波長可変かつ変調周波数可変の光を出射するチューナブル光スイーパと、
前記チューナブル光スイーパの出力光の波長と変調周波数とを制御する制御回路と、
前記チューナブル光スイーパの出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、
前記透過基底モード光を光電変換する光受信器と、
前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、
前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記チューナブル光スイーパは、
レーザビート光源と、
前記レーザビート光源のビートを電気信号に変換する光電変換器と、
波長可変レーザと、
前記波長可変レーザの出力光を前記電気信号で変調する光変調器とから構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記チューナブル光スイーパは、
波長可変レーザと、
前記波長可変レーザを外部変調する光変調器とから構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項７】
請求項３又は４に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記チューナブル光スイーパは、電流によって直接変調された波長可変レーザダイオードで構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項８】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
光短パルスを出射する短パルスレーザ光源と、
前記短パルスレーザ光源の出力光を２つに分岐する光分波器と、
前記光分波器からの片方の出力光を光電変換する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器からの高周波信号を解析する第１のスペクトルアナライザと、
前記光分波器からのもう一方の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器からの高周波信号を解析する第２のスペクトルアナライザとを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項９】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励振してデータ伝送を行うファイバ伝送システムの診断に用いられるファイバ伝送システム診断装置であって、
光短パルスを出射する短パルスレーザ光源と、
前記短パルスレーザ光源の出力光を２つに分岐する光分波器と、
前記光分波器からの片方の出力光を光電変換する第１の光受信器と、
前記第１の光受信器からの高周波信号を解析する第１のスペクトルアナライザと、
前記光分波器からのもう一方の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、
前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、
前記透過基底モード光を光電変換する第２の光受信器と、
前記第２の光受信器からの高周波信号を解析する第２のスペクトルアナライザとを備えることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記短パルスレーザ光源は、モードロックレーザで構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記短パルスレーザ光源は、
半導体レーザと、
前記半導体レーザの出力光を外部変調する光変調器とから構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のファイバ伝送システム診断装置において、
前記半導体レーザは、波長可変レーザダイオードで構成されることを、
特徴とするファイバ伝送システム診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチモード光伝送路の基底モードを用いてファイバ伝送システムの広帯域化を実現する場合に、その広帯域化が可能であるのか否かの診断を簡単かつ迅速に行うことができるようにするファイバ伝送システム診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起することで、実際のマルチモード光伝送路の帯域よりも広帯域な信号を伝送する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この発明によれば、一度基底モードのみを励起したレーザ光を伝送することによって、すなわち、できるだけ高次モードが励起されないようにすることによって、見かけ上のマルチモード光伝送路の帯域を広く使うことができるようになる。
【０００４】
さらに、この構成によって伝送されたレーザ光のうち、改めて基底モードのみを受光するようにした構成も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これによって、さらにマルチモード光伝送路の帯域を広く使うことができるようになる。
【０００６】
しかしながら、このような方法を用いてファイバ伝送システムの広帯域化を図る場合に、その広帯域化が実際に可能であるのか否かを診断する技術については、未だ提案されていないというのが実情である。
【０００７】
そこで、ここでは、比較のために、マルチモード光伝送路を使うとともに、その多くのモードあるいは全てのモードを用いることで構築されるファイバ伝送システムの帯域を測定する従来技術について説明する。
【０００８】
図５に、この従来技術の構成を図示する。図中、１００はマルチモード光伝送路（ＭＭＦ）、１０１はレンズ、１０２はフォトダイオード、１０３はオシロスコープである。
【０００９】
このように構成される従来の帯域測定の原理は次のとおりである。
【００１０】
帯域測定のためのパルス状のレーザ光はマルチモード光伝送路１００の左端から入射され、マルチモード光伝送路１００を右に向かって伝播する。レーザ光はマルチモード光伝送路１００の右端から出射されると、レンズ１０１によってフォトダイオード１０２に集光される。フォトダイオード１０２はレーザ光を電気信号に変換し、オシロスコープ１０３はその電気信号波形を表示し、かつ蓄積することができる。
【００１１】
このとき、マルチモード光伝送路１００内における光の遅延やパルスの広がりについては、入射時の入射の場所によって変動し、また、入射の角度によっても変動する。入射時の場所と角度とは、マルチモード光伝送路１００内のモードに対応する。
【００１２】
従来のマルチモード光伝送路の使用形態においては、光信号はどのようなモードで伝送されるのか分からないことから、従来では、マルチモード光伝送路の帯域を測定する場合、ありとあらゆるモードの遅延を測定して、それらを合算するようにしていた。
【００１３】
すなわち、入射の場所を固定し、入射角度を変化させながら光パルスをオシロスコープ１０３で表示・蓄積し、続いて、入射の場所をわずかにずらして、入射角度を変化させながら光パルスをオシロスコープ１０３で表示・蓄積するということを繰り返していくようにしていた。つまり、入射の場所のスキャンと入射の角度のスキャンとの両方を行って、光パルスの形状をオシロスコープ１０３で表示・蓄積し、そのパルスの長さを測定するようにしていた。
【００１４】
入射レーザ光の周波数特性と出射レーザ光の蓄積データの周波数特性のいずれもがフーリエ変換によって求められるので、出射レーザ光の蓄積データの周波数特性を入射レーザ光の周波数特性で正規化することで、マルチモード光伝送路１００自身の周波数特性および帯域を求めることができるのである。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６１８５３４６
【特許文献２】特開２００３−２１７２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
マルチモード光伝送路として用いられる光ファイバには、グレーディッド・インデックス光ファイバ（ＧＩ光ファイバ）やステップ・インデックス光ファイバ（ＳＩ光ファイバ）など様々なものがある。
【００１６】
マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起することで、実際のマルチモード光伝送路の帯域よりも広帯域な信号を伝送する方式や、この構成によって伝送されたレーザ光のうち、改めて基底モードのみを受光するようにする方式を用いる場合、マルチモード光伝送路として用いられる全ての光ファイバを用いることができる訳ではない。
【００１７】
ある種のＧＩ光ファイバを用いると、このような方式を用いることによる効果を期待できるものの、ＧＩ型光ファイバであってもその効果が得られないものもあるし、ＳＩ光ファイバではその効果が全く期待できない。
【００１８】
これから、このような方式を適用するにあたって、使用予定のマルチモード光伝送路が適用可能であるのか否かを事前に調査する必要がある。
【００１９】
しかしながら、現在までのところ、この事前調査を可能にする技術については、未だ提案されていないというのが実情である。
【００２０】
すなわち、多くのモードを励起して使用するマルチモード光伝送路の帯域測定の従来技術については上述のとおりであるが、マルチモード光伝送路の基底モードのみを用いる場合の帯域測定については未だ提案されていない。また、マルチモード光伝送路の基底モードのみを用いる場合、多くのモードを使う場合と比較して帯域が広がるため、より周波数特性の優れたレーザ光源が必要になるが、その手法についても未だ提案されていない。
【００２１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、マルチモード光伝送路の基底モードを用いてファイバ伝送システムの広帯域化を実現する場合に、その広帯域化が可能であるのか否かの診断を簡単かつ迅速に行うことができるようにする新たなファイバ伝送システム診断装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
〔１〕マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起することで構成されるファイバ伝送システム（ただし、基底モードのみを受信する構成は採らない）の診断に用いる場合の構成
〔１−１〕上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）変調周波数可変の光を出射するレーザ光源と、（ロ）前記レーザ光源の出力光の変調周波数を制御する制御回路と、（ハ）前記レーザ光源の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ニ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する光受信器と、（ホ）前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、（ヘ）前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えるように構成する。
【００２３】
〔１−２〕また、上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）波長可変かつ変調周波数可変の光を出射するチューナブル光スイーパと、（ロ）前記チューナブル光スイーパの出力光の波長と変調周波数とを制御する制御回路と、（ハ）前記チューナブル光スイーパの出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ニ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する光受信器と、（ホ）前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、（ヘ）前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えるように構成する。
【００２４】
この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、レーザビート光源と、前記レーザビート光源のビートを電気信号に変換する光電変換器と、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの出力光を前記電気信号で変調する光変調器とから構成されることがある。
【００２５】
また、この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、波長可変レーザと、前記波長可変レーザを外部変調する光変調器とから構成されることがある。
【００２６】
また、この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、電流によって直接変調された波長可変レーザダイオードで構成されることがある。
【００２７】
〔１−３〕また、上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）光短パルスを出射する短パルスレーザ光源と、（ロ）前記短パルスレーザ光源の出力光を２つに分岐する光分波器と、（ハ）前記光分波器からの片方の出力光を光電変換する第１の光受信器と、（ニ）前記第１の光受信器からの高周波信号を解析する第１のスペクトルアナライザと、（ホ）前記光分波器からのもう一方の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ヘ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光を光電変換する第２の光受信器と、（ト）前記第２の光受信器からの高周波信号を解析する第２のスペクトルアナライザとを備えるように構成する。
【００２８】
この構成を採るときにあって、前記短パルスレーザ光源は、モードロックレーザで構成されることがある。
【００２９】
また、この構成を採るときにあって、前記短パルスレーザ光源は、半導体レーザ（波長可変レーザダイオードのこともある）と、前記半導体レーザの出力光を外部変調する光変調器とから構成されることがある。
【００３０】
〔２〕マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起し、さらに、基底モードのみを受信することで構成されるファイバ伝送システムの診断に用いる場合の構成
〔２−１〕上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）変調周波数可変の光を出射するレーザ光源と、（ロ）前記レーザ光源の出力光の変調周波数を制御する制御回路と、（ハ）前記レーザ光源の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ニ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、（ホ）前記透過基底モード光を光電変換する光受信器と、（ヘ）前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、（ト）前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えるように構成する。
【００３１】
〔２−２〕また、上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）波長可変かつ変調周波数可変の光を出射するチューナブル光スイーパと、（ロ）前記チューナブル光スイーパの出力光の波長と変調周波数とを制御する制御回路と、（ハ）前記チューナブル光スイーパの出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ニ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、（ホ）前記透過基底モード光を光電変換する光受信器と、（ヘ）前記光受信器からの高周波信号を解析するスペクトルアナライザと、（ト）前記制御回路の制御する変調周波数と前記スペクトルアナライザの解析する測定周波数とを同一なものに制御する同期制御回路とを備えるように構成する。
【００３２】
この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、レーザビート光源と、前記レーザビート光源のビートを電気信号に変換する光電変換器と、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの出力光を前記電気信号で変調する光変調器とから構成されることがある。
【００３３】
また、この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、波長可変レーザと、前記波長可変レーザを外部変調する光変調器とから構成されることがある。
【００３４】
また、この構成を採るときにあって、前記チューナブル光スイーパは、電流によって直接変調された波長可変レーザダイオードで構成されることがある。
【００３５】
〔２−３〕また、上記目的を達成するために、本発明のファイバ伝送システム診断装置は、（イ）光短パルスを出射する短パルスレーザ光源と、（ロ）前記短パルスレーザ光源の出力光を２つに分岐する光分波器と、（ハ）前記光分波器からの片方の出力光を光電変換する第１の光受信器と、（ニ）前記第１の光受信器からの高周波信号を解析する第１のスペクトルアナライザと、（ホ）前記光分波器からのもう一方の出力光のうち基底モードのみを被測定マルチモード光伝送路の片端に入射するシングルモード光伝送路と、（ヘ）前記被測定マルチモード光伝送路の他方の端からの出力光のうち基底モード光のみ透過させるモードフィルタと、（ト）前記透過基底モード光を光電変換する第２の光受信器と、（チ）前記第２の光受信器からの高周波信号を解析する第２のスペクトルアナライザとを備えるように構成する。
【００３６】
この構成を採るときにあって、前記短パルスレーザ光源は、モードロックレーザで構成されることがある。
【００３７】
また、この構成を採るときにあって、前記短パルスレーザ光源は、半導体レーザ（波長可変レーザダイオードのこともある）と、前記半導体レーザの出力光を外部変調する光変調器とから構成されることがある。
【００３８】
このように構成される本発明のファイバ伝送システムの診断装置を用いれば、マルチモード光伝送路に基底モード励起法を適用して広帯域化をはかる際に、事前にその帯域を予測することができる。この方法は非常に簡便な方法であって、システム導入後に帯域不足に気付くことに比べて、著しく小さなコストで適用性の可否を確認することができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明のファイバ伝送システム診断装置を用いれば、既設のマルチモード光伝送路を用いた光ネットワーク設備、光ＬＡＮ、光アクセスシステムを基底モード励起法で広帯域化可能であるか否かの診断を、簡単かつ迅速に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。
【００４１】
〔第１の実施形態例〕
図１に、本発明の第１の実施形態例を図示する。
【００４２】
図中、１０はレーザダイオード、１１はフォトダイオード、１２は測定対象のマルチモード光ファイバ、１３ａはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ１２とレーザダイオード１０とを接続するもの、１３ｂはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ１２とフォトダイオード１１とを接続するもの、１４ａは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ１２とシングルモード光ファイバ１３ａとの接続に用いられるもの、１４ｂは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ１２とシングルモード光ファイバ１３ｂとの接続に用いられるもの、１５は定電流源であって、直流電流を発生するもの、１６はシンセサイザであって、周波数を掃引する形で高周波電流を発生するもの、１７はバイアスティーであって、定電流源１５の発生する直流電流とシンセサイザ１６の発生する高周波電流とを重畳することでレーザダイオード１０の駆動電流を生成するもの、１８はスペクトルアナライザであって、フォトダイオード１１の出力する電気信号を解析するもの、１９は同期回路であって、シンセサイザ１６の発生する高周波電流の周波数とスペクトルアナライザ１８の解析する周波数とが同一となるようにと制御するものである。
【００４３】
次に、このように構成される本実施形態例の動作について説明する。先ず最初に、光信号の発生側の構成について説明する。
【００４４】
本実施形態例では、レーザダイオード１０を高周波信号が重畳された電流によって直接変調で駆動することで、高周波の振幅変調がなされたレーザ光を得る。このために、定電流源１５とシンセサイザ１６とが、バイアスティー１７を介してレーザダイオード１０に接続される。
【００４５】
レーザダイオード１０の出射光はシングルモード光ファイバ１３ａへと入射され、光コネクタ１４ａを介して帯域測定の対象であるマルチモード光ファイバ１２に入射される。ここまでの系によって、高周波信号が重畳され、かつ、マルチモード光ファイバ１２の入射端面において基底モードのみが励起されたレーザ光をマルチモード光ファイバ１２に導入することが可能である。
【００４６】
このレーザ光は、マルチモード光ファイバ１２の入射端面においては基底モードのみの励起であるが、フォトダイオード１１（受信・測定側）に向かって進むにつれ、基底モード光の一部は高次モードや散乱光へと少しずつ変化していく。高次モードはマルチモード光ファイバ１２の伝送帯域を狭くするし、散乱はフォトダイオード１１へ到達する光のエネルギーを小さくする。
【００４７】
本発明は、この基底モード励起されたマルチモード光ファイバ１２の伝送帯域を測定するものである。
【００４８】
マルチモード光ファイバ１２の中を伝送されたレーザ光は、一部は基底モードのまま、また、一部は高次モードへと変換されてフォトダイオード１１へと到達する。さらに、基底モードから高次モードへと変換され、さらに、もう一度基底モードに変換される成分もある。
【００４９】
その結果、シンセサイザ１６の周波数が高い場合には、受信・測定側では、基底モードのまま伝送された成分と一旦高次モードになったものの基底モードへと再変換された成分との到着時間差の影響により、高周波信号が小さく測定されることになる。
【００５０】
次に、受信・測定側の構成について説明する。
【００５１】
受信・測定側に到達したレーザ光のうち基底モードだけを取り出すために、マルチモード光ファイバ１２は、光コネクタ１４ｂを介してシングルモード光ファイバ１３ｂへと接続される。そして、シングルモード光ファイバ１３ｂの出力は、帯域測定のためにフォトダイオード１１へと入力される。
【００５２】
受信・測定側に到達したレーザ光は、フォトダイオード１１にて光電変換され、スペクトルアナライザ１８にて伝送された高周波成分の電力が測定される。このとき、同期回路１９は、シンセサイザ１６が発生する周波数とスペクトルアナライザ１８が測定する周波数とが同一となるようにと制御するとともに、その周波数を時間的にスキャンする。
【００５３】
この構成に従って、測定対象のマルチモード光ファイバ１２の周波数特性および帯域が測定されることになる。
【００５４】
図２を用いて、本実施形態例による測定原理について説明する。
【００５５】
図２中、（ａ）はレーザダイオード１０に印加される高周波電流の変調周波数が低い場合の例、（ｂ）はその変調周波数が中程度の場合の例、（ｃ）はその変調周波数が高い場合の例である。
【００５６】
（ａ）〜（ｃ）では、高周波で変調されたレーザ光の光強度の時間推移と、受信側で復調されたフォトダイオード１１の電流の時間推移とを示している。また、（ｄ）では、フォトダイオード１１で測定される電流の振幅の周波数依存性を示している。ここで、（ｄ）中に示す点（ａ）〜点（ｃ）は、それぞれ同図の（ａ）〜（ｃ）の周波数に対応する点を示している。
【００５７】
（ａ）に示す低い周波数の場合における振舞いは次のとおりである。この周波数は被測定対象のマルチモード光ファイバ１２の半値周波数（これを帯域と呼ぶ）より低いものとする。この場合、フォトダイオード１１で復調された電流は十分に大きく、その周波数の近傍ではほとんど周波数依存性がない。（ｄ）においても、点（ａ）の近傍の結果が表示されており、周波数依存性が小さいことが理解できる。
【００５８】
一方、（ｂ）に示す周波数まで変調周波数を上げてみる。これは、変調周波数を掃引することに相当する。（ａ）の例よりフォトダイオード１１の電流は小さくなる。さらに変調周波数を上げたのが（ｃ）の例である。
【００５９】
（ａ）〜（ｃ）の測定結果をプロットした結果が（ｄ）であり、この（ｄ）はまさにマルチモード光ファイバ１２の周波数特性を示している。
【００６０】
このようにして、高周波信号はシンセサイザ１６によってレーザダイオード１０に印加され、スペクトルアナライザ１８に周波数特性が表示され、帯域もただちに読むことができる。なお、シンセサイザ１６とスペクトルアナライザ１８とは同期回路１９から供給されるトリガー信号によって同期運転される。
【００６１】
本実施形態例において、レーザダイオード１０の発振波長として１．５５０μｍ、マルチモード光ファイバ１２としてコアの直径５０μｍのグレーディッド・インデックス型の光ファイバ、測定周波数として１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚを用いて、その動作を確認した。
【００６２】
その結果、仕様上の帯域２００ＭＨｚ／ｋｍのマルチモード光ファイバ１２に対して、基底モードのみ励起した場合の帯域は１ＧＨｚ以上であることが確認され、本実施形態例に従ってマルチモード光ファイバ１２の帯域を測定できることが確認された。
【００６３】
〔第２の実施形態例〕
第２の実施形態例は、レーザ光の波長可変性と測定帯域の高周波化とを実現するものである。
【００６４】
図３に、本発明の第２の実施形態例を図示する。
【００６５】
図中、２０はチューナブル光スイーパであって、光波長が可変でかつ変調周波数を時間的に掃引できるレーザ光源であるもの、２１はフォトダイオード、２２は測定対象のマルチモード光ファイバ、２３ａはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ２２とチューナブル光スイーパ２０とを接続するもの、２３ｂはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ２２とフォトダイオード２１とを接続するもの、２４ａは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ２２とシングルモード光ファイバ２３ａとの接続に用いられるもの、２４ｂは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ２２とシングルモード光ファイバ２３ｂとの接続に用いられるもの、２５はスペクトルアナライザであって、フォトダイオード２１の出力する電気信号を解析するもの、２６はのこぎり波発振器であって、チューナブル光スイーパ２０の変調周波数とスペクトルアナライザ２５の解析する周波数とが同一となるようにと、のこぎり波形状の電流を発生するものである。
【００６６】
チューナブル光スイーパ２０は、レーザダイオード２００と、第１の波長可変レーザダイオード２０１と、第１の波長制御回路２０２と、フォトダイオード２０３と、高周波アンプ２０４と、第２の波長可変レーザダイオード２０５と、第２の波長制御回路２０６と、マッハツェンダ光変調器２０７とから構成される。
【００６７】
なお、この図では省略しているが、実際には、レーザダイオード２００と第１の波長可変レーザダイオード２０１と第２の波長可変レーザダイオード２０５とには、レーザダイオードの駆動にかかわる定電流源が接続されている。
【００６８】
このチューナブル光スイーパ２０は、光波長が可変でかつ変調周波数を時間的に掃引できるレーザ光源となるものであって、その仕組みは次のとおりである。
【００６９】
レーザダイオード２００の発振する光周波数をｆ１とし、第１の波長可変レーザダイオード２０１の発振する光周波数をｆ２とする。なお、ｆ１は固定の光周波数で、ｆ２は可変の光周波数である。第１の波長制御回路２０２は、第１の波長可変レーザダイオード２０１の発振光周波数を決定するための電流を、第１の波長可変レーザダイオード２０１の持つ波長可変のための端子（一般にＤＢＲ部あるいはＤＦＢ部の屈折率を制御するための端子）に印加する。
【００７０】
レーザダイオード２００から出力されるレーザ光と第１の波長可変レーザダイオード２０１から出力されるレーザ光とをフォトダイオード２０３へと入射すれば、フォトダイオード２０３の作用によって、周波数が｜ｆ１−ｆ２｜のビートが電流出力としてフォトダイオード２０３から得られる。ただし、この変換効率は良くても１Ａ／Ｗ程度で、次段に接続されたマッハツェンダ光変調器２０７を駆動するのに十分でないため、高周波アンプ２０４で増幅される。ここで、ｆＲＦ＝｜ｆ１−ｆ２｜とおく。
【００７１】
第２の波長可変レーザダイオード２０５も波長可変レーザダイオードであり、波長可変のための第２の波長制御回路２０６が接続されている。第２の波長可変レーザダイオード２０５から出力されるレーザ光（波長はλＬＤであって可変）は、マッハツェンダ光変調器２０７へと入力され、周波数ｆＲＦで強度変調される。
【００７２】
このようにして、チューナブル光スイーパ２０から、波長λＬＤで、変調周波数ｆＲＦの光が出力される。
【００７３】
このときに、のこぎり波発振器２６を第１の波長制御回路２０２に接続しておき、第１の波長制御回路２０２がのこぎり波状の電流を出力するようにしておけば、ｆＲＦは低周波から高周波へと（あるいはその逆に）変調周波数が掃引される。
【００７４】
このようにしてチューナブル光スイーパ２０から出力されるレーザ光は、シングルモード光ファイバ２３ａ、光コネクタ２４ａを経て測定対象のマルチモード光ファイバ２２へと入射される。これにより、マルチモード光ファイバ２２の入射端では基底モードのみが励起される。
【００７５】
受信・測定側に到達したレーザ光のうち基底モードだけを取り出すために、マルチモード光ファイバ２２は、光コネクタ２４ｂを介してシングルモード光ファイバ２３ｂへと接続される。そして、シングルモード光ファイバ２３ｂの出力は、帯域測定のためにフォトダイオード２１へと入力される。
【００７６】
受信・測定側に到達したレーザ光は、フォトダイオード２１にて光電変換され、スペクトルアナライザ２５にて伝送された高周波成分の電力が測定される。このとき、のこぎり波発振器２６は、チューナブル光スイーパ２０の変調周波数ｆＲＦとスペクトルアナライザ２５の解析する周波数とが同一となるように制御するとともに、その周波数を時間的にスキャンする。
【００７７】
この構成に従って、測定対象のマルチモード光ファイバ２２の周波数特性および帯域が測定されることになる。
【００７８】
第１の実施形態例では、マルチモード光ファイバ２２の帯域測定時に波長を変化させることはできなかったが、本実施形態例では、光源としてチューナブル光スイーパ２０を用いたことによりマルチモード光ファイバ２２の帯域測定時に波長を変化させることができ、これにより、広い波長帯域にわたってマルチモード光ファイバ２２の帯域を診断できるようになる。
【００７９】
チューナブル光スイーパ２０のかわりに波長可変レーザダイオードを光信号の発生側に用いる実施形態例についても試作してみた。その結果によると、チューナブル光スイーパ２０を用いた実施形態例と比較して掃引速度の点で劣ったが、マルチモード光ファイバ２２の帯域測定については十分に機能することが確認された。
【００８０】
〔第３の実施形態例〕
第１および第２の実施形態例では、レーザに対する変調周波数を掃引することで、マルチモード光ファイバ２２の帯域を診断したが、第３の実施形態例では、広帯域な周波数成分を含有する波長可変モードロックレーザダイオード（ＭＬＬＤ）を用いて帯域診断を行う構成を採っている。
【００８１】
図４に、本発明の第３の実施形態例を図示する。
【００８２】
図中、３０は波長可変モードロックレーザダイオード、３１は光分波器であって、波長可変モードロックレーザダイオード３０の出射するレーザ光を２つに分波するもの、３２はシングルモード光ファイバであって、波長可変モードロックレーザダイオード３０と光分波器３１とを接続するもの、３３はフォトダイオード、３４は測定対象のマルチモード光ファイバ、３５ａはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ３４と光分波器３１とを接続するもの、３５ｂはシングルモード光ファイバであって、マルチモード光ファイバ３４とフォトダイオード３３とを接続するもの、３６ａは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ３４とシングルモード光ファイバ３５ａとの接続に用いられるもの、３６ｂは光コネクタであって、マルチモード光ファイバ３４とシングルモード光ファイバ３５ｂとの接続に用いられるもの、３７は定電流源であって、直流電流を発生するもの、３８はシンセサイザであって、周波数を掃引する形で高周波電流を発生するもの、３９はバイアスティーであって、定電流源３７の発生する直流電流とシンセサイザ３８の発生する高周波電流とを重畳することで波長可変モードロックレーザダイオード３０の駆動電流を生成するもの、４０は入力側フォトダイオードであって、光分波器３１の分波するレーザ光を電気信号に変換するもの、４１はシングルモード光ファイバであって、光分波器３１と入力側フォトダイオード４０とを接続するもの、４２は入力側スペクトルアナライザであって、入力側フォトダイオード４０の出力する電気信号を解析するもの、４３はスペクトルアナライザであって、フォトダイオード３３の出力する電気信号を解析するものである。
【００８３】
次に、このように構成される本実施形態例の動作について説明する。先ず最初に、光信号の発生側の構成について説明する。
【００８４】
本実施形態例では、波長可変モードロックレーザダイオード３０を能動同期と呼ばれる手法（高周波信号が重畳された電流によって直接変調して、印加された高周波の基本波や高次の高調波を含む光パルスを発生させる）で駆動して、高周波およびその高調波による振幅変調がなされたレーザ光を得る。このために、定電流源３７とシンセサイザ３８とが、バイアスティー３９を介して波長可変モードロックレーザダイオード３０に接続される。
【００８５】
波長可変モードロックレーザダイオード３０の出射光はシングルモード光ファイバ３２、光分波器３１、シングルモード光ファイバ３５ａへと進み、光コネクタ３６ａを介して帯域測定の対象であるマルチモード光ファイバ３４に入射される。ここまでの系によって、高周波信号が重畳され、かつ、マルチモード光ファイバ３４の入射端面において基底モードのみが励起されたレーザ光をマルチモード光ファイバ３４に導入することが可能である。
【００８６】
また、測定に用いるレーザ光強度のスペクトルを事前に把握しておくために、波長可変モードロックレーザダイオード３０の出射するレーザ光の半分は、光分波器３１、シングルモード光ファイバ４１、入力側フォトダイオード４０に入射されて電気信号に変換され、入力側スペクトルアナライザ４２にてスペクトルが測定されて表示される。
【００８７】
一方、波長可変モードロックレーザダイオード３０から出射されたレーザ光は、マルチモード光ファイバ３４の入射端面においては基底モードのみの励起であるが、フォトダイオード３３（受信・測定側）に向かって進むにつれ、基底モード光の一部は高次モードや散乱光へと少しずつ変化して行く。高次モードはマルチモード光ファイバ３４の伝送帯域を狭くするし、散乱はフォトダイオード３３へ到達する光のエネルギーを小さくする。
【００８８】
本発明は、この基底モード励起されたマルチモード光ファイバ３４の伝送帯域を測定するものである。
【００８９】
第１および第２の実施形態例と同様に、マルチモード光ファイバ３４の中を伝送されたレーザ光は、一部は基底モードのまま、また、一部は高次モードへと変換されてフォトダイオード３３へと到達する。さらに、基底モードから高次モードへと変換され、さらに、もう一度基底モードに変換される成分もある。
【００９０】
次に、受信・測定側の構成について説明する。
【００９１】
受信・測定側に到達したレーザ光のうち基底モードだけを取り出すために、マルチモード光ファイバ３４は、光コネクタ３６ｂを介してシングルモード光ファイバ３５ｂへと接続される。そして、シングルモード光ファイバ３５ｂの出力は、帯域測定のためにフォトダイオード３３へと入力される。
【００９２】
受信・測定側に到達したレーザ光は、フォトダイオード３３にて光電変換され、スペクトルアナライザ４３にて伝送された高周波成分の電力が測定される。このとき、第１の実施形態例のように掃引によって帯域測定を行う場合は、シンセサイザ３８とスペクトルアナライザ４３とを同期して駆動する必要があるが、第３の実施形態例では常に広い高周波成分を含むモードロックレーザ光を用いているので、同期の必要性がなく、その分だけ装置は簡便なものとなる。
【００９３】
波長可変モードロックレーザダイオード３０から出射された光パルスの強度スペクトルは入力側スペクトルアナライザ４２で測定され、一方、被測定対象のマルチモード光ファイバ３４を通過した光パルスの強度スペクトルはスペクトルアナライザ４３で測定される。スペクトルアナライザ４３で測定された周波数特性を入力側スペクトルアナライザ４２で測定された周波数特性によって正規化すれば（その正規化を自動的に行う図示しない装置を備えるようにしてもよい）、マルチモード光ファイバ３４自身の周波数特性を得ることができ、帯域もただちに求めることができる。
【００９４】
この構成に従って、測定対象のマルチモード光ファイバ３４の周波数特性および帯域が測定されることになる。
【００９５】
試作した第３の実施形態例に従う装置についても良好に機能した。波長可変モードロックレーザダイオード３０の発振波長については、定電流源３７から駆動する電流を可変とすることで行った。
【００９６】
さらに、光信号の発生側を変更した他の２種類の実施形態例の動作についても確認を行った。
【００９７】
その一つはレーザダイオードと電界吸収型半導体光変調器とを用いて短光パルスを発生させることで、波長可変モードロックレーザダイオード３０の代わりとするものである。電界吸収型半導体光変調器の電圧対透過率が非線形であることを用いて、短光パルスを発生させる方法であって、波長可変モードロックレーザダイオード３０を用いる場合と異なり光源のスペクトルが不要に広がらないという利点がある。
【００９８】
もう一つは波長可変レーザダイオードと電界吸収型半導体光変調器とを用いたものである。波長可変レーザダイオードを用いることで波長可変の特徴も有する。
【００９９】
これら２種類の実施形態例についても良好に動作することが確認された。
【０１００】
以上に説明したことから分かるように、本発明のファイバ伝送システム診断装置を用いることで、既設のマルチモード光伝送路を用いた光ネットワーク設備、光ＬＡＮ、光アクセスシステムを基底モード励起法で広帯域化可能であるか否かの診断を、簡単かつ迅速に行うことができるようになる。
【０１０１】
以上に説明した実施形態例では、マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起し、さらに、基底モードのみを受光することで構成されるファイバ伝送システムを診断対象としたが、マルチモード光伝送路の基底モードのみを励起することで構成されるファイバ伝送システム（基底モードのみを受光する構成については用いない）を診断対象とする場合にも、本発明はそのまま適用可能である。
【０１０２】
このようなファイバ伝送システムを診断対象とする場合には、第１の実施形態例では、測定対象のマルチモード光ファイバ１２をシングルモード光ファイバ１３ｂに接続せずに、フォトダイオード１１に直接接続するという構成を採ることになる。また、第２の実施形態例では、測定対象のマルチモード光ファイバ２２をシングルモード光ファイバ２３ｂに接続せずに、フォトダイオード２１に直接接続するという構成を採ることになる。また、第３の実施形態例では、測定対象のマルチモード光ファイバ３４をシングルモード光ファイバ３５ｂに接続せずに、フォトダイオード３３に直接接続するという構成を採ることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施形態例の装置構成図である。
【図２】第１の実施形態例による帯域測定の説明図である。
【図３】第２の実施形態例の装置構成図である。
【図４】第３の実施形態例の装置構成図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    レーザダイオード
１１    フォトダイオード
１２    マルチモード光ファイバ
１３ａ  シングルモード光ファイバ
１３ｂ  シングルモード光ファイバ
１４ａ  光コネクタ
１４ｂ  光コネクタ
１５    定電流源
１６    シンセサイザ
１７    バイアスティー
１８    スペクトルアナライザ
１９    同期回路
【図１】
2005207798.tif 000003
【図２】
2005207798.tif 000004
【図３】
2005207798.tif 000005
【図４】
2005207798.tif 000006
【図５】
2005207798.tif 000007