(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用波長可変掃引光源を具備し、
測定用波長可変掃引光源に接続して入射光を分岐する第１の光カプラを具備し、
被測定光デバイスを介して第１の光カプラに接続する測定／解析／表示部を具備し、基準波長可変光源を具備し、
第１の光カプラに接続すると共に基準波長可変光源に接続して光周波数掃引光と基準波長可変光源の出力光を合波する第２の光カプラを具備し、
第２の光カプラに接続して光ヘテロダイン検波を行う受光器を具備し、
受光器に接続して光電変換した検波光出力に基づいて光周波数の掃引量を測定し、測定結果を測定／解析／表示部に供給して測定／解析／表示せしめる高周波カウンタを具備し、
測定用波長可変掃引光源と基準波長可変光源に接続すると共に測定／解析／表示部に接続し、光周波数の掃引量の測定結果に基づいて測定用波長可変掃引光源と基準波長可変光源を繰り返して波長可変制御する波長可変光源制御部を具備することを特徴とする光伝達特性測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載される光伝達特性測定装置において、
受光器において光ヘテロダイン検波して測定した掃引光周波数を入力してその周波数を電圧値に変換するＦ−Ｖ変換器を具備し、光波長範囲切り換えデータ記憶メモリを具備し、Ｆ−Ｖ変換器および光波長範囲切換えデータ記憶メモリに接続して両者の出力電圧を比較する電圧比較器を具備し、電圧比較器の比較結果を入力してその出力回数をカウントする出力回数カウンタを具備し、出力回数カウンタの出力を測定／解析／表示部に接続したことを特徴とする光伝達特性測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載される光伝達特性測定装置において、
上記波長可変制御は、前回の掃引周波数範囲と一部が重なるように波長可変制御することを特徴とする光伝達特性測定装置。
【請求項４】
測定用波長可変掃引光源と基準波長可変光源に同一の基準波長を設定する過程と、
上記測定用波長可変掃引光源に光波長λ０ないしλ１の光波長範囲に相当する周波数範囲を設定し、微細周波数掃引をする過程と、
上記周波数範囲の光周波数の掃引量を、受光器により光ヘテロダイン検波し、ビート周波数として測定することによりモニタする過程と、
上記光周波数の掃引量が限界に達したか否かを判定する過程と、
上記掃引量が限界に達したか否かを判定する過程の判定結果がＮＯである場合、光波長λ０ないしλ１の光波長範囲における当該波長における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を測定し、その測定後に上記微細周波数掃引をする過程に復帰する過程と、
上記判定する過程の判定結果がＹＥＳである場合、光波長λ０ないしλｎに到る全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程と、
上記全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程の判定結果がＮＯである場合、上記測定用波長可変掃引光源と上記基準波長可変光源にｎ回の基準波長を設定する過程と、
上記全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程の判定結果がＹＥＳである場合、各周波数における上記被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を解析、表示して、測定を終了する過程とを、有する光伝達特性測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載された光伝達特性測定方法において、
上記ｎ回の基準波長を設定する過程は、前回の掃引周波数範囲と一部が重なるように周波数範囲の設定をすることを特徴とする光伝達特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光伝達特性測定方法およびこの方法を実施する装置に関し、特に光デバイスの光伝達特性を広光周波数帯域、高分解能で光周波数軸或は波長軸において測定する光伝達特性測定方法およびこの方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４を参照して光伝達特性測定装置の従来例を説明する。
図４において、１０は測定用波長可変掃引光源であり、基準波長を階段状に粗に変更すると共に互いに隣接する基準波長間において或る周波数帯域に亘って周波数を微細に掃引変更する機能を有する光源である。測定用波長可変掃引光源１０はその制御端に８０により示される波長可変光源制御部が接続し、制御部８０により測定用光信号の波長の変更および周波数の微細掃引の制御がなされる。測定用波長可変掃引光源１０から送り出される測定用光信号の波長は図３（ｂ）において、λ0 、λ1 、λ2 ・・・・・・・・λ(n-1) 、λn に示される如く階段状に粗に変更せしめられる。ところで、現在の技術水準においては１回の掃引でカバーすることができる光周波数帯域は数１０ＧＨｚ程度であり、隣接する基準波長の波長同志の間隔は周波数により表現するとこの数１０ＧＨｚ程度に対応して設定される。測定用波長可変掃引光源１０はこの数１０ＧＨｚ程度の光周波数帯域の幅に関しては充分に高い分解能で掃引を実施することができる。
【０００３】
２０は基準波長可変光源であり、基準光信号の波長を階段状に粗に変更する構成を有する光源である。測定用波長可変掃引光源１０とは異なって、互いに隣接する基準光信号間において周波数を掃引、変更する構成は有していない。基準波長可変光源２０もその制御端に波長可変光源制御部８０が接続し、制御部８０により基準光信号の波長の階段状変更の制御がなされる。基準波長可変光源２０の基準光信号の波長の間隔も、測定用波長可変掃引光源１０の波長の間隔と同様に、λ0 、λ1 、λ2 ・・・・λ(n-1) 、λn の間隔で階段状に粗に変更せしめられる。基準波長可変光源２０としては、その発生する基準光信号の波長は測定用波長可変掃引光源１０の発生する測定用波長光と比較してより精密に制御された波長を発生する高精度のものを使用する。
【０００４】
３０は第１の光カプラであり、第１のポート３０１、第２のポート３０２、第３のポート３０３、および第４のポート３０４を有している。第２のポート３０２には測定用波長可変掃引光源１０の出力が接続している。
３１は第２の光カプラであり、第１のポート３１１、第２のポート３１２、第３のポート３１３、第４のポート３１４を有している。第１のポート３１１には基準波長可変光源２０の出力が接続している。第４のポート３１４はホトダイオードの如き光を電気信号に変換する受光器２１に光ファイバを介して接続している。２２は受光器２１の検出したビート電気信号を増幅する増幅器である。受光器２１と増幅器２２により広帯域光レシーバ２９を構成している。
【０００５】
５０は高周波カウンタであり、受光器２１および増幅器２２より成る広帯域光レシーバ２９に接続して光電変換した検波光出力に基づいて光周波数の掃引量を測定し、測定結果を測定／解析／表示部９０に供給して測定／解析／表示せしめる。
ここで、光伝達特性測定装置は測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源の２種類の光源を使用し、測定用波長可変掃引光源１０の出射する測定用光信号は基準波長可変光源２０の出射するより正確な基準光信号を基準としてモニタされる。即ち、測定用波長可変掃引光源１０から送り出された光は第１の光カプラ３０を介して第２の光カプラ３１に入射される一方、基準波長可変光源２０から送り出された光は第２の光カプラ３１に直接入射され、両光は第２の光カプラ３１において合成された後、受光器２１において光ヘテロダイン検波されて両光の差周波数を示すビート電気信号を発生し、光周波数の掃引量を測定する。測定用波長可変掃引光源１０から送り出される測定用光信号は基準波長可変光源２０から送り出されるより正確な基準光信号を基準として差をとられ、これとの比較においてモニタされる。例えば、測定用波長可変掃引光源１０が基準波長λ0 を発生してλ0 からλ1 まで微細周波数掃引する設定がなされ、基準波長可変光源２０が基準波長λ0 を発生する設定がなされた場合、基準波長λ0 を基準としてここから数１０ＧＨｚ程度の周波数帯域に亘って微細掃引がなされることになる。
【０００６】
一方において、測定用波長可変掃引光源１０から出射される測定用光信号は第１の光カプラ３０を介して被測定光デバイスＤＵＴに入射される。被測定光デバイスＤＵＴに入射した光は被測定光デバイスＤＵＴを透過し、この透過光は測定／解析／表示部９０に入射され、ここにおいて測定／解析／表示がなされる。
図５は光伝達特性測定装置の測定制御シーケンスの従来例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の光伝達特性測定装置において、測定用波長可変掃引光源１０は、一般に１回の掃引でカバーすることができる掃引周波数帶域幅に限界がある。この掃引周波数帶域幅の限界により測定可能な光周波数帶域幅が決まるので、広い周波数帶域幅でかつ高分解能の測定を実施することができない。即ち、測定用波長可変掃引光源１０の掃引周波数帶域幅は数１０ＧＨｚ程度に過ぎないので、光通信に使用される様な被測定光デバイスＤＵＴを１回の掃引で光伝達特性を測定評価するには不充分な場合が多く、光周波数軸上においてより広範囲な周波数帯域測定を実施したい場合が多い。更に、近年の波長多重伝送の技術においては、波長間隔の狭帶域化も進行しているので、光周波数の分解能も充分に確保しなければならない。そして、光周波数軸上において微分演算、解析を行う場合、アパーチャ量が光周波数軸の分解能より大きい場合は、光周波数軸の開始領域或いは終了領域において演算処理誤差が発生する。
【０００８】
この発明は、光デバイスの光伝達特性を広光周波数帯域、高分解能で光周波数軸において測定する上述の問題を解消した光伝達特性測定方法およびこの方法を実施する装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１：測定用波長可変掃引光源１０を具備し、測定用波長可変掃引光源１０に接続して入射光を分岐する第１の光カプラ３０を具備し、被測定光デバイスＤＵＴを介して第１の光カプラ３０に接続する測定／解析／表示部９０を具備し、基準波長可変光源２０を具備し、第１の光カプラ３０に接続すると共に基準波長可変光源２０に接続して光周波数掃引光と基準波長可変光源２０の出力光を合成する第２の光カプラ３１を具備し、第２の光カプラ３１に接続して光ヘテロダイン検波を行う受光器２１を具備し、受光器２１に接続して光電変換した検波光出力に基づいて光周波数の掃引量を測定し、測定結果を測定／解析／表示部９０に供給して測定／解析／表示せしめる高周波カウンタ５０を具備し、測定用波長可変掃引光源１０と基準波長可変光源２０に接続すると共に、測定／解析／表示部９０に接続し、光周波数の掃引量の測定結果に基づいて測定用波長可変掃引光源１０と基準波長可変光源２０を繰り返して基準波長可変制御する波長可変光源制御部８０を具備する光伝達特性測定装置を構成した。
【００１０】
そして、請求項２：請求項１に記載される光伝達特性測定装置において、受光器２１において光ヘテロダイン検波して測定した掃引光周波数を入力してその周波数を電圧値に変換するＦ−Ｖ変換器２３を具備し、光波長範囲切り換えデータ記憶メモリ２５を具備し、Ｆ−Ｖ変換器２３および光波長範囲切換えデータ記憶メモリ２５に接続して両者の出力電圧を比較する電圧比較器２７を具備し、電圧比較器２７の比較結果を入力してその出力回数をカウントする出力回数カウンタ６０を具備し、出力回数カウンタ６０の出力を測定／解析／表示部９０に接続した光伝達特性測定装置を構成した。
そして、請求項３：請求項１又は２に記載される光伝達特性測定装置において、
上記波長可変制御は、前回の掃引周波数範囲と一部が重なるように波長可変制御することを特徴とする光伝達特性測定装置を構成した。
【００１１】
そして請求項４：測定用波長可変掃引光源と基準波長可変光源に同一の基準波長を設定する過程と、上記測定用波長可変掃引光源に光波長λ０ないしλ１の光波長範囲に相当する周波数範囲を設定し、微細周波数掃引をする過程と、上記周波数範囲の光周波数の掃引量を、受光器により光ヘテロダイン検波し、ビート周波数として測定することによりモニタする過程と、上記光周波数の掃引量が限界に達したか否かを判定する過程と、
上記掃引量が限界に達したか否かを判定する過程の判定結果がＮＯである場合、光波長λ０ないしλ１の光波長範囲における当該波長における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を測定し、その測定後に上記微細周波数掃引をする過程に復帰する過程と、
上記判定する過程の判定結果がＹＥＳである場合、光波長λ０ないしλｎに到る全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程と、上記全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程の判定結果がＮＯである場合、上記測定用波長可変掃引光源と上記基準波長可変光源にｎ回の基準波長を設定する過程と、上記全波長帯域幅を測定したか否かを判定する過程の判定結果がＹＥＳである場合、各周波数における上記被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を解析、表示して、測定を終了する過程とを、有する光伝達特性測定方法を構成した。
そして請求項５：請求項４に記載された光伝達特性測定方法において、
上記ｎ回の基準波長を設定する過程は、前回の掃引周波数範囲と一部が重なるように周波数範囲の設定をすることを特徴とする光伝達特性測定方法を構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は光伝達特性測定装置の実施例を説明する図である。図１において図４の従来例の参照符号と共通する参照符号は互いに同一の部材を示す。
図１において、２３は受光器２１により光ヘテロダイン検波して測定した掃引光周波数を入力してその周波数を電圧値に変換するＦ−Ｖ変換器である。２５は光波長λ0 ないしλ1 、λ1 ないしλ2 、・・・・λ(n-1) ないしλn のｎ個の各光波長範囲を切り換える光波長範囲切り換えデータを記憶するメモリである。２６はメモリ２５の記憶する光波長範囲切り換えデータをアナログ電圧に変換するディジタルアナログコンバータである。２７は電圧比較器である。電圧比較器２７には、Ｆ−Ｖ変換器２３の出力する掃引光周波数に対応する電圧値が印加されると共にメモリ２５の出力する光波長範囲切り換えデータをＤＡＣ２６を介して変換した光波長範囲切り換え電圧が印加され、両電圧の比較結果を出力する。この電圧比較器２７の出力する比較結果は波長可変光源制御部８０に供給されると共に、出力回数カウンタ６０を介して測定／解析／表示部９０に供給される。この出力回数カウンタ６０は、電圧比較器２７の比較結果である出力回数をカウントし、カウント結果であるモニタ回数を測定／解析／表示部９０に供給する。波長可変光源制御部８０は、電圧比較器２７の出力する比較結果である光波長範囲切り換え電圧を入力し、これに基づいて測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源２０を制御して基準波長設定を実施する。以上の通りにして、光波長切り換え設定は自動的に実施される。
【００１３】
光伝達特性測定装置を動作させるには、先ず、測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源２０に互に同一の基準波長設定を実施する。即ち、双方の光源に基準光信号λ0 を発生する設定をする。
次いで、測定用波長可変掃引光源１０に光波長λ0 ないしλ1 の光波長範囲に相当する周波数範囲の設定をし、微細周波数掃引をする。
【００１４】
基準波長可変光源２０は測定用波長可変掃引光源１０の光周波数掃引量、変位量を相対的に測定する基準となる光源である。以上の微細周波数掃引量は、測定用波長可変掃引光源１０の光周波数の掃引量を、受光器２１により光ヘテロダイン検波し、ビート周波数として測定することによりモニタされる。
ここで、測定用波長可変掃引光源１０の光周波数掃引量が限界に達したか否か即ち、光波長λ0 ないしλ1 の光波長範囲に相当する周波数範囲の限界に達したか否かを判定する。
【００１５】
判定結果がＮＯである場合、光波長λ0 ないしλ1 の光波長範囲における当該光波長における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を測定する。ＤＵＴの測定される光伝達特性の例としては、各光波長における振幅、分散、遅延、位相、ゲインその他の特性を挙げることができる。測定終了後、測定用波長可変掃引光源１０の光周波数の掃引に復帰する。
【００１６】
判定結果がＹＥＳである場合、測定用波長可変掃引光源１０による掃引を終了する。そして、光波長λ0 ないしλn に到る必要な全波長帯域幅を測定したか否かを判定する。
判定結果がＮＯである場合、測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源２０に２回目の基準波長設定を実施する。即ち、双方の光源に基準波長λ1 を発生する設定をし、測定用波長可変掃引光源１０に光波長λ1 ないしλ2 の光波長範囲に相当する周波数範囲の設定をし、微細周波数掃引をする。以降、基準波長λ0 の発生設定の場合と同様である。
【００１７】
判定結果がＹＥＳである場合、各周波数における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を解析、表示して、測定を終了する。
ここで、図３（ａ）を参照するに、以上の２回目の基準波長設定において、測定用波長可変掃引光源１０に光波長λ1 ないしλ2 の光波長範囲に相当する周波数範囲の設定をする場合、１回目の掃引周波数範囲と一部が重なる程度に周波数範囲の設定を行い、この一部の周波数範囲は重なって再び掃引をし、１回目と同様に被測定光デバイスＤＵＴの特性を測定する。以上の測定をｎ回繰り返して実施して実測定は全て終了する。
【００１８】
上述した一連の測定により得られた光波長λ0 ないしλ1 、λ1 ないしλ2 、・・・・・・、λ(n-1) ないしλn の光波長範囲のｎ個の測定データを光周波数或いは光波長軸上において接続してつなぎ合わせることにより、光波長λ0 ないし光波長λn に亘る広い光周波数帶域で、かつ高分解能な光周波数にて被測定光デバイスＤＵＴの伝達特性を測定することができたことになる。
【００１９】
そして、ｎ個の測定データをつなぎ合わせるに際して、光周波数軸或いは光波長軸上において掃引する領域を重なり合わせることにより、正確に光周波数軸或いは光波長軸上で不連続部分をなくして測定することができる。ここで、光波長領域において、光波長について測定データを微分して演算／解析する分散を求める様な場合、光波長のアパーチャ波長幅を適度に決定して演算するが、測定したデータの光波長幅が表示、出力する光波長幅と同一の場合はスタート波長或いはストップ波長の何れか或いはその双方に演算処理誤差が発生することになるが、この発明によれば、実際の掃引周波数幅を大きめにとっておくことによりこの誤差の発生を解消することができる。
【００２０】
また、掃引の光周波数の精度は、一般に、広い光周波数範囲に亘っては掃引光周波数の直線性を充分に満足することができないが、この発明の光伝達特性測定装置は狭い周波数範囲の微細周波数掃引を実施して直線性を充分に満足する掃引光周波数の精度により測定したｎ個の測定データを光周波数或いは光波長軸上において接続してつなぎ合わせたことにより、正確な光伝達特性の測定を保証することができる。
【００２１】
動作シーケンスを示すと図２の如くになる。
（ステップ１）
測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源２０に同一の基準波長設定を実施する。即ち、双方の光源に基準波長λ0 を発生する設定をする。
（ステップ２）
測定用波長可変掃引光源１０による光波長λ0 ないしλ1 の光波長範囲の掃引をする。
【００２２】
（ステップ３）
光周波数の掃引量を測定する。
（ステップ４）
光周波数の掃引量が限界に達したか否かを判定する。
（ステップ５）
ステップ４の判定結果がＮＯである場合、光波長λ0 ないしλ1 の光波長範囲における当該光波長における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を測定する。測定終了後にステップ２に復帰する。
【００２３】
（ステップ６）
ステップ４の判定結果がＹＥＳである場合、測定用波長可変掃引光源１０による掃引を終了する。
（ステップ７）
必要な全波長帯域幅を測定したか否かを判定する。
【００２４】
（ステップ８）
ステップ７の判定結果がＮＯである場合、測定用波長可変掃引光源１０および基準波長可変光源２０に同一の基準波長設定を実施する。即ち、双方の光源に基準波長λ1 を発生する設定をする。設定終了後にステップ２に復帰する。
（ステップ９）
ステップ７の判定結果がＹＥＳである場合、各周波数における被測定光デバイスＤＵＴの光伝達特性を解析、表示する。
【００２５】
（ステップ１０）
測定を終了する。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、光周波数の掃引を光周波数帯域を順次にずらして被測定光デバイスの測定をｎ回実行し、光周波数軸上においてｎ回分の測定データを連続してつなぎ合わせることにより、個々の高分解能の測定を実施しながらこれら測定データを連続してつなぎ合わせて、結局、広い周波数帶域幅の測定を１回で実施することができる。実際に、個々の５０ＧＨｚ程度の狭い光周波数帯域の掃引をして例えば５回実施した高分解能の測定結果をつなぎ合わせて２００ないし２５０ＧＨｚ程度の広帯域の試験結果を得ることができて測定操作上大変に好都合である。特に、光通信に使用される様な被測定光デバイスを光周波数軸上において１回の掃引で測定評価するに充分に対処することができる。そして、近年の波長多重伝送の技術においては、波長間隔の狭帶域化も進行しているので、光周波数の分解能も充分に確保しなければならないが、この要請にも満足することができる。
【００２７】
そして、光周波数の各掃引時に光周波数帯域を僅かに重畳して測定することにより、正確に光周波数軸或いは光波長軸上で不連続部分をなくして測定することができる。ここで、光波長領域において、光波長について測定データを微分して演算／解析する分散を求める様な場合、光波長のアパーチャ波長幅を適度に決定して演算するが、測定したデータの光波長幅が表示、出力する光波長幅と同一の場合はスタート波長或いはストップ波長の何れか或いはその双方に演算処理誤差が発生することになるが、この発明によれば、実際の掃引周波数幅を大きめにとっておくことによりこの誤差の発生を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】図１の実施例の動作シーケンス。
【図３】光周波数の掃引、測定データつなぎ合わせを説明する図。
【図４】従来例を説明する図。
【図５】図４の従来例の動作シーケンス。
【符号の説明】
１０  測定用波長可変掃引光源
２０  基準波長可変光源
２１  受光器
２２  増幅器
２３  Ｆ−Ｖ変換器
２５  メモリ
２６  ディジタルアナログコンバータ
２７  電圧比較器
２９  広帯域光レシーバ
３０  第１の光カプラ
３１  第２の光カプラ
５０  高周波カウンタ
６０  出力回数カウンタ
８０  波長可変光源制御部
９０  測定／解析／表示部
【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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