(57)【要約】【課題】従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタと比べてよりコンパクトな構成で実現することができる多チャンネルＯＳＮＲモニタを提供することにある。【解決手段】２入力２Ｎ出力のＡＷＧ１５と、ＡＷＧの２つの出力導波路毎に設けられ、互いに接続する２つの２入力２出力の３ｄＢカプラ２１Ａ，２１Ｂと、一方の３ｄＢカプラ２１Ａの入力導波路に配置される第１の位相シフタ２２Ａと、２つの３ｄＢカプラが接続する一方の導波路に配置された第２の位相シフタ２２Ｂとで構成されるチューナブルカプラ２３と、各チューナブルカプラの２つの出力ポート１２−１ａ、１２−１ｂのそれぞれに配置されるフォトダイオード２４Ａ，２４Ｂと、ＡＷＧの２つの入力導波路に接続する偏波ビームスプリッタ１３と、偏波ビームスプリッタとＡＷＧとが接続する一方の導波路に配置される偏波変換器１４とを具備するようにした。【選択図】図１
2012023436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２入力２Ｎ出力のアレイ導波路回折格子型波長合分波器と、
前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器の２つの出力導波路毎に設けられ、互いに接続する２つの２入力２出力の３ｄＢカプラと、一方の３ｄＢカプラの入力導波路に配置される第１の位相シフタと、これら２つの３ｄＢカプラが接続する一方の導波路に配置された第２の位相シフタとで構成されるチューナブルカプラと、
各チューナブルカプラの２つの出力ポートのそれぞれに配置されるフォトダイオードと、
前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器の２つの入力導波路に接続する偏波ビームスプリッタと、
前記偏波ビームスプリッタと前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器とが接続する一方の導波路に配置される偏波変換器とを具備する
ことを特徴とする多チャンネルＯＳＮＲモニタ。
【請求項２】
入力された多チャンネル信号を偶数波長チャンネルと奇数波長チャンネルに分離するインターリーブフィルタと、
前記インターリーブフィルタに接続され、偶数波長チャンネルが入力される請求項１に記載の多チャンネルＯＳＮＲモニタと、
前記インターリーブフィルタに接続され、奇数波長チャンネルが入力される請求項１に記載の多チャンネルＯＳＮＲモニタとを具備する
ことを特徴とする多チャンネルＯＳＮＲモニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度波長多重（ＤＷＤＭ）光通信において、信号光とＡＳＥノイズの比である光信号対雑音指数（ＯＳＮＲ）を測定するための多チャンネルＯＳＮＲモニタに関する。更に詳しくは、その構成要素である偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、偏波変換器、位相シフタ、アレイ導波路回折格子型波長合分波器（ＡＷＧ）、チューナブルカプラ、モニタ用フォトダイオードのレイアウトの工夫により回路の小型化を図った多チャンネルＯＳＮＲモニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信トラフィックの増大に対応して、各伝送ノードで必要な光信号だけを受信して、その伝送ノードで必要としない光信号は光のまま転送するＲＯＡＤＭシステムが普及し始めている。伝送装置の消費電力の大半は電気段での処理にかかるため、光信号のまま転送するＲＯＡＤＭシステムは、エネルギー消費の少ない理想的なシステムである。しかし、光信号のまま複数のノードを転送されると、途中の伝送線路における損失補償用アンプのＡＳＥノイズが累積し、光信号対雑音指数（ＯＳＮＲ）が劣化する。このＯＳＮＲが伝送距離を律速している。更に、アンプの故障や伝送線路損失増大が生じるとＯＳＮＲが劣化するため、このＯＳＮＲをリアルタイムで評価することが必要になっている。
【０００３】
従来、ＤＷＤＭシステムにおけるＯＳＮＲ測定は、グリッド波長における信号強度と、グリッド波長とグリッド波長の間のノイズ強度の比を用いて、簡便に測定することができた。しかしながら、ＲＯＡＤＭシステムでは途中の経路で波長選択スイッチや波長合分波器などを経由するため、グリッド波長間のノイズが抑制されて、本来のＯＳＮＲを評価できない。そこで、グリッド波長における信号強度とノイズ強度を測定し、ＯＳＮＲを求めることが求められている。その一つの手法として、信号光は偏光度が高いのに対して、ＡＳＥノイズは無偏光であることを利用してＯＳＮＲを求める偏波ｎｕｌｌｉｎｇ法が開発された（例えば非特許文献１を参照。）。そのＯＳＮＲモニタとして、導波路を用いた集積型多チャンネルＯＳＮＲモニタも開発報告されている。
【０００４】
ここで、非特許文献２に記載の偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を用いたＯＳＮＲモニタの構成を図３に示す。図３に示すように、ＯＳＮＲモニタ１００は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３と、２つの２×２の３ｄＢカプラ１１１Ａ，１１１Ｂと、２つのモニタ用フォトダイオード１１３Ａ，１１３Ｂとを具備する。ＰＢＳ１０３と一方の２×２の３ｄＢカプラ１１１Ａとが２つの導波路で接続され、一方の導波路には第１の位相シフタ１１２Ａが配置され、他方の導波路には偏波変換器１０４が配置されている。一方の３ｄＢカプラ１１１Ａと他方の３ｄＢカプラ１１１Ｂとが接続する一方の導波路には第２の位相シフタ１１２Ｂが配置されている。モニタ用フォトダイオード１１３Ａ，１１３Ｂは、ＯＳＮＲモニタ１００の出力ポート１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ配置されている。
【０００５】
ＯＳＮＲモニタ１００では、入力ポート１０１ａに入射した光はＰＢＳ１０３でＴＥとＴＭに分離される。ＴＭは偏波変換器１０４でＴＥ'に変換される。ここで偏波変換器１０４としては、例えば主軸を４５°としたポリイミド薄膜１／２波長板を導波路に挿入されたものが低損失なためよく使われる。後段の２つの３ｄＢカプラ１１１Ａ，１１１Ｂと第２の位相シフタ１１２Ｂは、第２の位相シフタ１１２Ｂで位相を変化させることで結合率が０〜１まで変化するチューナブルカプラ１１０として機能する。先のＴＥとＴＥ’の光強度比にチューナブルカプラ１１０の結合率を合わせ、且つ、ＴＥとＴＥ'の位相差を０もしくはπに設定すると、偏光成分の光は一方の出力ポートのみから出力される。しかしＡＳＥノイズ成分は無偏光な為、コヒーレンス時間に相当する時間で２つの出力ポート１０２ａ，１０２ｂからランダムに出力される。例えば、第２の出力ポート１０２ｂからの出力光が最も小さくなるように、第１の位相シフタ１１２Ａと第２の位相シフタ１１２Ｂを追随させると、第１の出力ポート１０２ａからは信号光とＡＳＥノイズの半分が出力され、第２の出力ポート１０２ｂからはＡＳＥノイズの残り半分が出力される。よって、第１の出力ポート１０２ａと第２の出力ポート１０２ｂの強度比からＯＳＮＲを求めることができる。
【０００６】
ここで、上述したＯＳＮＲを複数具備する多チャンネルＯＳＮＲモニタを図４に示す。図４に示すように、多チャンネルＯＳＮＲモニタ２００は、アレイ導波路回折格子型波長合分波器（ＡＷＧ）２０１と、このＡＷＧに接続され、並列に配置される複数のＯＳＮＲ１００−１，１００−２，・・・，１００−ｎ（ｎは正数）とで構成されている。この多チャンネルＯＳＮＲモニタ２００では、光λ1，λ2，・・・，λnはＡＷＧ２０１に入射し、当該ＡＷＧ２０１でそれぞれ分波されて、各ＯＳＮＲ１００−１，１００−２，・・・，１００−ｎへ出射する。原理的には、この構成で複数の波長チャンネルのＯＳＮＲをモニタすることは可能であるが、回路規模が大きくコストが高いという問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J.H.Lee et al., "A Review of the Polarization-Nulling Technique for Monitoring Optical-Signal-to-Noise Ratio in Dynamic WDM Networks", Journal of  Lightwave Technology, Vol.24, No.11, pp.4162-4171, 2006年11月
【非特許文献２】T. Mizuno et al., "Integrated In-Band OSNR Monitor Based on Planar Lightwave Circuit," ECOC 2009, paper 7.2.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタは回路規模が大きくコスト高という問題があった。
【０００９】
以上のことから、本発明は上述したような課題を解決するために為されたものであって、よりコンパクトな構成で実現できる多チャンネルＯＳＮＲモニタ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】
【００１０】
上述した課題を解決する第１の発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタは、
２入力２Ｎ出力のアレイ導波路回折格子型波長合分波器と、
前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器の２つの出力導波路毎に設けられ、互いに接続する２つの２入力２出力の３ｄＢカプラと、一方の３ｄＢカプラの入力導波路に配置される第１の位相シフタと、これら２つの３ｄＢカプラが接続する一方の導波路に配置された第２の位相シフタとで構成されるチューナブルカプラと、
各チューナブルカプラの２つの出力ポートのそれぞれに配置されるフォトダイオードと、
前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器の２つの入力導波路に接続する偏波ビームスプリッタと、
前記偏波ビームスプリッタと前記アレイ導波路回折格子型波長合分波器とが接続する一方の導波路に配置される偏波変換器とを具備する
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第２の発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタは、
入力された多チャンネル信号を偶数波長チャンネルと奇数波長チャンネルに分離するインターリーブフィルタと、
前記インターリーブフィルタに接続され、偶数波長チャンネルが入力される第１の発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタと、
前記インターリーブフィルタに接続され、奇数波長チャンネルが入力される第１の発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタとを具備する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタによれば、各チューナブルカプラに配置していた偏波ビームスプリッタおよび偏波変換器を１つの偏波ビームスプリッタおよび１つの偏波変換器としたことで、従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタと比べて、コンパクトで経済的な多チャンネルＯＳＮＲモニタを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を用いた多チャンネルＯＳＮＲモニタの説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を用いた多チャンネルＯＳＮＲモニタの説明図である。
【図３】従来のＯＳＮＲモニタの説明図である。
【図４】従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタについて、各実施例にて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタについて図１を参照して説明する。
【００１６】
本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタは、偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を用いた多チャンネルＯＳＮＲモニタである。本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０は、図４に示す従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタと比較すると、本実施例では、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と偏波変換器とがアレイ導波路回折格子型波長合分波器（ＡＷＧ）の前段に配置されている点が異なる。これは、第１の位相シフタおよびチューナブルカプラは、各波長チャンネル信号毎に調整追随が必要であるのに対して、ＰＢＳと偏波変換器は調整が不要で、複数のチャンネルに共通であるため、ＡＷＧの前段に配置することが可能である。この特徴を利用して、本実施例では、ＰＢＳと偏波変換器を複数チャンネルで共用化することで回路規模を小型化した。
【００１７】
より詳しくは、上述した従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタ２００ではＡＷＧ２０１で分波された後に、ＰＢＳ１０３とチューナブルカプラ１１０および両者を繋ぐ２本の導波路で構成される干渉計が配置されていたが、本実施例では、ＰＢＳとチューナブルカプラの間にＡＷＧが配置され、ＡＷＧを挟む形で干渉計が構成されている。このため、従来の多チャンネルＯＳＮＲモニタ２００ではＡＷＧ２０１は１入力Ｎ出力であったものが、本実施例ではＡＷＧは２入力２Ｎ出力となっている。このため、本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０では、図１に示すように、信号波長間隔毎に２本の出力ポートが必要となり、その結果としてＡＷＧの透過帯域は図４に示すＡＷＧ２０１に比べて半分になるという問題をもつ。
【００１８】
本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０は、図１に示すように、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３と、２入力２Ｎ出力のアレイ導波路回折格子型波長合分波器（ＡＷＧ）１５と、複数のＯＳＮＲモニタ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎ（ｎは正数）とを具備する。
【００１９】
ＰＢＳ１３には、２本の入力導波路と２本の出力導波路が接続している。これら２本の出力導波路を介して２入力２Ｎ出力のＡＷＧ１５と接続している。一方の出力導波路の途中には、偏波変換器１４が配置されている。
【００２０】
ＡＷＧ１５には、複数のＯＳＮＲモニタ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎ（ｎは正数）が接続されている。
【００２１】
ＡＷＧ１５は、入力された信号λ1TE，λ2TE，・・・，λnTEと、入力された信号λ1TE'，λ2TE'，・・・，λnTE'とを合波し、信号λ1TE'，λ1TE，λ2TE'，λ2TE，・・・，λnTE'，λnTEに分波し、各ＯＳＮＲモニタ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎの２つの入力導波路のそれぞれに出力している。
【００２２】
各ＯＳＮＲモニタ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎは、入出力導波路がそれぞれ互いに接続された２つの２入力２出力の３ｄＢカプラ２１Ａ，２１Ｂと、他方の２×２の３ｄＢカプラ２１Ｂの出力導波路の出力ポート１２−１ａ，１２−１ｂのそれぞれに配置されたモニタ用フォトダイオード２４Ａ，２４Ｂとをそれぞれ具備する。一方の２×２の３ｄＢカプラ２１Ａの入力導波路には、第１の位相シフタ２２Ａが配置される。一方の３ｄＢカプラ２１Ａと他方の３ｄＢカプラ２１Ｂとが接続する一方の導波路には第２の位相シフタ２２Ｂが配置される。２つの３ｄＢカプラ２１Ａ，２１Ｂと第２の位相シフタ２２Ｂとでチューナブルカプラ２３が構成される。
【００２３】
上述した構成の多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０の動作について以下に説明する。
多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０の入力ポート１１ａから入射されたＷＤＭ信号（λ1，λ2，・・・，λn）は、ＰＢＳ１３で信号λ1TE，λ2TE，・・・，λnTEと信号λ1TM，λ2TM，・・・，λnTMに分離される。信号λ1TE，λ2TE，・・・，λnTEは、ＡＷＧ１５に入射する。他方、信号λ1TM，λ2TM，・・・，λnTMは、偏波変換器１４で信号λ1TE'，λ2TE'，・・・，λnTE'に変換される。信号λ1TE'，λ2TE'，・・・，λnTE'は、ＡＷＧ１５に入射する。そして、これら信号λ1TE，λ2TE，・・・，λnTE，λ1TE'，λ2TE'，・・・，λnTE'がＡＷＧ１５にて合分波される。信号λ1TE，λ1TE'は、第１のＯＳＮＲモニタ２０−１の入力導波路にそれぞれ出射する。信号λ2TE，λ2TE'は、第２のＯＳＮＲモニタ２０−２の入力導波路にそれぞれ出射する。信号λnTE，λnTE'は、第ｎのＯＳＮＲモニタ２０−ｎの入力導波路にそれぞれ出射する。そして、各ＯＳＮＲモニタ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎでは、一方の出力ポート１２−１ａからは信号光とＡＳＥノイズの半分が出力され、他方の出力ポート１２−１ｂからはＡＳＥノイズの残り半分が出力される。よって、一方の出力ポート１２−１ａと他方の出力ポート１２−１ｂの強度比からＯＳＮＲを求めることができる。
【００２４】
ここで、上述した本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０の具体例として、Ｃ-ｂａｎｄ（１５３０-１５６５ｎｍ）の５０ＧＨｚ間隔８０チャンネルの２ｘ８０-ＡＷＧと、１つのＰＢＳと、１つの偏波変換器と、８０個の第１の位相シフタと、８０個のチューナブルカプラと、１６０個の受信器（モニタ用フォトダイオード）とを組み合わせたものを構成した多チャンネルＯＳＮＲモニタを作製した。この多チャンネルＯＳＮＲモニタにより、第１の位相シフタとチューナブルカプラとしての第２の位相シフタを駆動することで、１００ＧＨｚ４０チャンネル分の波長チャンネル信号の（信号成分＋ＡＳＥノイズ成分／２）と（ＡＳＥノイズ成分／２）を分離することができることを確認した。但し、隣接チャンネルの信号成分がＡＷＧにおいてクロストークとなるため、測定精度は劣化した。
【００２５】
したがって、本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０によれば、ＰＢＳ１３と、偏波変換器１４と、位相シフタ２２Ａ，２２Ｂと、ＡＷＧ１５と、２つ以上のチューナブルカプラ２３および２つ以上のモニタ用フォトダイオード２４Ａ，２４Ｂとから構成される多チャンネルＯＳＮＲモニタにおいて、ＰＢＳ１３の２出力の片方に偏波変換器１４が設置されており、ＰＢＳ１３の２出力がＡＷＧ１５に入力され、ＡＷＧ１５の出力にチューナブルカプラ２３が接続されていることにより、よりコンパクトで経済的な多チャンネルＯＳＮＲモニタが実現され、光波長多重通信システムの経済化・高性能化に寄与する。
【実施例２】
【００２６】
本発明の第２の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタについて図２を参照して具体的に説明する。
【００２７】
本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタは、偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を用いた多チャンネルＯＳＮＲモニタ多チャンネルＯＳＮＲモニタである。本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタは、上述した第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタの前段にインターリーブフィルタを配置した機器であって、それ以外は第１の実施例と同一の機器を具備する。本実施例では、上述した第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタが具備する機器と同一機器には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００２８】
上述した第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタでは、ＡＷＧ透過帯域が半分になり、隣接チャンネルのクロストークが発生する。この問題を解決するために、本実施例では、図２に示すように、多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０Ａ，１０Ｂの前段にインターリーブフィルタ３１を配置した。
【００２９】
本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ３０は、インターリーブフィルタ３１と、２つの多チャンネルモニタ１０Ａ，１０Ｂとを具備する。
【００３０】
インターリーブフィルタ３１は、入力ポート３２から入射されたＷＤＭ信号（λ1，λ2，・・・，λ2n）を分波する機器であって、一方の出力ポート３３ａからは信号λ1，λ3，・・・，λ2n-1を出射し、他方の出力ポート３３ｂからは信号λ2，λ4，・・・，λ2nを出射する。そして、信号λ1，λ3，・・・，λ2n-1は、一方の多チャンネルモニタ１０Ａの一方の入力ポート１１ａに入射する。他方、信号λ2，λ4，・・・，λ2nは、他方の多チャンネルモニタ１０Ｂの一方の入力ポート１１ａに入射する。このように偶数波長チャンネルと奇数波長チャンネルを始めに分離することにより、クロストークが抑制される。
【００３１】
ここで、上述した本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ３０の具体例として、１００ＧＨｚ間隔４０チャンネルの２ｘ４０‐ＡＷＧと、１つのＰＢＳと、１つの偏波変換器と、４０個の第１の位相シフタと、４０個のチューナブルカプラと、８０個の受信器（モニタ用フォトダイオード）を組み合わせたもの２組と１００ＧＨｚ／２００ＧＨｚインターリーブフィルタ１つを組み合わせた構成の多チャンネルＯＳＮＲモニタを作製した。この多チャンネルＯＳＮＲモニタにより、１００ＧＨｚ４０チャンネル分の波長チャンネル信号の（信号成分＋ＡＳＥノイズ成分／２）と（ＡＳＥノイズ成分／２）を分離した。この場合、上述した第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタで生じた隣接チャンネルクロストークが抑制できて、高精度にＯＳＮＲを評価することができた。
【００３２】
したがって、本実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ３０によれば、上述した第１の実施例に係る多チャンネルＯＳＮＲモニタ１０と同様、コンパクトで経済的な多チャンネルＯＳＮＲモニタを実現することが可能となる。この結果として、小型で集積性に優れた多チャンネルＯＳＮＲモニタが実用的になり、通信装置等の経済化に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は多チャンネルＯＳＮＲモニタに関するものであり、コンパクトで経済的であり、小型で集積性に優れた多チャンネルＯＳＮＲモニタが実用的になり、通信装置等の経済化に寄与するので、光通信産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０            多チャンネルＯＳＮＲモニタ
１１ａ，１１ｂ  入力ポート
１３            偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１４            偏波変換器
１５            アレイ導波路回折格子型波長合分波器（ＡＷＧ）
２１Ａ          第１の３ｄＢカプラ
２１Ｂ          第２の３ｄＢカプラ
２２Ａ          第１の位相シフタ
２２Ｂ          第２の位相シフタ
２３            チューナブルカプラ
２４Ａ          モニタ用フォトダイオード
２４Ｂ          モニタ用フォトダイオード
３０            多チャンネルＯＳＮＲモニタ
３１            インターリーブフィルタ
【図１】
2012023436.tif 000003
【図２】
2012023436.tif 000004
【図３】
2012023436.tif 000005
【図４】
2012023436.tif 000006