(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光器を用いたＷＤＭ信号モニタにおいて、
分光器よりなりＷＤＭ信号のスペクトラムを測定する手段と、
光信号の線スペクトルに対する前記分光器の応答特性データを格納する手段と、
前記ＷＤＭ信号のスペクトラム測定データおよび分光器の応答特性データに基づき光ノイズレベルの測定データに対する分光器の応答特性に起因する迷光レベルの影響を補正しながら各チャンネルの光信号レベルおよび光ノイズレベルを演算する手段と、
前記演算する手段における光ノイズレベルの測定演算位置をＷＤＭ信号の光信号のチャンネル間隔に応じて測定誤差が小さくなるＷＤＭ信号のチャンネル間隔の中間点またはＷＤＭ信号の隣接チャネル間の極小点または外部から指定された位置のいずれかに制御する手段、
とを設けたことを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
【請求項２】
分光器としてアレイ型光検出素子を含むものを用い、光ノイズレベルの測定点に最も近い光検出素子の出力を光ノイズレベルの測定値とすることを特徴とする請求項１に記載のＷＤＭ信号モニタ。
【請求項３】
ＷＤＭ信号の測定波長範囲を任意の領域に分割し、各々の領域に対して請求項１または請求項２を適用することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＷＤＭ（Wavelength  Division  Multiplexing：波長分割多重）信号モニタに関し、詳しくは、光ノイズレベルの測定の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
伝送容量の拡大に伴ってＷＤＭ信号の高密度の多重化が進み、各チャンネルの光信号レベルや波長だけではなく、光ＳＮＲ（signal  to  noise  ratio）も重要な測定パラメータとなっている。ここで、光ＳＮＲは光信号の各チャンネルに対して個別に定義されるものであり、定義上は同一波長における比であるが、現実には光信号レベル直下の光ノイズレベルは測定できないので、光信号レベルとこの光信号のピーク波長から一定の距離離れた位置における光ノイズレベルとの比で表される。
【０００３】
これら多重化されたＷＤＭ信号のレベルや波長や光ＳＮＲを監視することは伝送信号の品質を維持する上で不可欠であり、このようなＷＤＭ信号モニタの一種に、光通信システムの一部にインライン形式で組み込み常時監視できるように、例えば小型の分光器を用いて構成されたものがある。
【０００４】
図６はこのような小型分光器の線スペクトルに対する応答特性例図であり、ガウシアン分布のような広がりを持っている。
図６において、３ｄＢバンド幅は分光器の分解能に対応するパラメータである。光信号のピークレベルと、ピーク波長から一定の距離Δλoffsetだけ離れた特性の裾位置における光信号レベルとの差が分光器の光学的なダイナミックレンジである。この裾位置における光信号レベルは、測定対象とするピーク波長の光信号レベルに対する誤差要因の迷光レベルとなり、光ＳＮＲ測定の限界を決定することになる。
【０００５】
図７はＷＤＭ信号の概念図であり、波長の異なる複数の光信号が、ほぼ等間隔Δλに並んでいる。例えば光周波数の間隔を５０ＧＨｚとすると、Δλ＝0.4nmになる。
従来、これら各光信号についてそれぞれの光ＳＮＲを測定演算するのにあたっては、これら光信号毎の光ノイズレベルを測定するポイント（offset  position）を、前述図６のような所定の位置に固定していた。具体的には、例えば５０ＧＨｚの場合は、間隔Δλ＝0.4nmの中間位置としてΔλoffset＝0.2nmに固定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、小型の分光器を用いたＷＤＭ信号モニタは、前述図６に示すように分解能が制限されることから光学的なダイナミックレンジはあまり大きくない。したがって、ピーク波長近傍の光ノイズレベルを直接測定するのは困難であり、ピーク波長近傍の光ノイズレベルを精度よく測定するためには迷光レベル分をキャンセルするために何らかの補正が必要となる。
【０００７】
一方、システムの多様化やネットワーク化の進展に伴い、図８に示すようにチャンネル間隔の異なる光信号が混在したもの、例えば光周波数間隔５０ＧＨｚと１００ＧＨｚとが混在したものへの対応も求められている。図８において、Δλ1は光周波数間隔が例えば１００ＧＨｚでチャンネル間隔が大きい系列を表し、Δλ2は光周波数間隔が例えば５０ＧＨｚでチャンネル間隔が小さい系列を表している。
【０００８】
ここで、Δλ2の系列を測定するためにノイズ測定ポイントＮＰ２１，ＮＰ２２が固定されている状態でΔλ1の系列を測定演算すると、Δλ1の系列におけるノイズ測定ポイントＮＰ２１，ＮＰ２２は相対的に測定対象とするピーク波長位置に近くなり、測定対象とするピーク波長の光信号レベルに対する誤差要因となる迷光レベルが大きくなってしまう。この場合には、ノイズ測定ポイントＮＰ２１，ＮＰ２２をさらに遠くに設定することによって信号の迷光レベル分は小さくなり、補正誤差を小さくできることになる。
【０００９】
これに対し、Δλ1の系列を測定するためにノイズ測定ポイントが固定されている状態でΔλ2の系列を測定演算すると、場合によっては隣接する光信号スペクトルの迷光レベル分の影響が大きくなり、演算誤差が大きくなってしまうことがある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的の一つは、迷光レベル分の影響を補正できるＷＤＭ信号モニタを提供することにある。
他の目的は、チャンネル間隔の異なる光信号が混在する場合に、迷光レベル分の影響を極力受けないようにして光ＳＮＲを測定演算できるＷＤＭ信号モニタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する請求項１の発明は、
分光器を用いたＷＤＭ信号モニタにおいて、
分光器よりなりＷＤＭ信号のスペクトラムを測定する手段と、
光信号の線スペクトルに対する前記分光器の応答特性データを格納する手段と、
前記ＷＤＭ信号のスペクトラム測定データおよび分光器の応答特性データに基づき光ノイズレベルの測定データに対する分光器の応答特性に起因する迷光レベルの影響を補正しながら各チャンネルの光信号レベルおよび光ノイズレベルを演算する手段と、
前記演算する手段における光ノイズレベルの測定演算位置をＷＤＭ信号の光信号のチャンネル間隔に応じて測定誤差が小さくなるＷＤＭ信号のチャンネル間隔の中間点またはＷＤＭ信号の隣接チャネル間の極小点または外部から指定された位置のいずれかに制御する手段、
とを設けたことを特徴とする
【００１２】
これにより、光ノイズレベルの測定データに対する分光器の応答特性に起因する迷光レベルの影響を補正でき、チャンネル間隔の異なる光信号が混在する場合でも、高精度の測定が行える。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載のＷＤＭ信号モニタにおいて、分光器としてアレイ型光検出素子を含むものを用い、光ノイズレベルの測定点に最も近い光検出素子の出力を光ノイズレベルの測定値とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、ＷＤＭ信号の測定波長範囲を任意の領域に分割し、各々の領域に対して請求項１または請求項２を適用することを特徴とするＷＤＭ信号モニタである。
【００２０】
これらにより、ＷＤＭ信号のチャンネル間隔に起因する測定誤差の小さいＷＤＭ信号モニタが実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例を示すブロック構成図である。
光信号スペクトラム測定部１は小型の分光器を用いたものであり、ＷＤＭ信号のスペクトラムを測定して測定データを演算部２に出力する。また、演算部２には、分光器応答データ格納部３から光信号の線スペクトルに対する分光器の応答特性データが入力されている。
【００２２】
演算部２は、これらＷＤＭ信号のスペクトラム測定データおよび分光器の応答特性データに基づき、光ノイズレベルの測定データに対する分光器の応答特性に起因する迷光レベルの影響を補正しながら、各チャンネルの光信号レベルおよび光ノイズレベルを演算する。
【００２３】
光ノイズレベル測定位置制御部４は、演算部２における光ノイズレベルの測定演算位置を、ＷＤＭ信号の光信号のチャンネル間隔に応じて測定誤差が小さくなる適切な位置に制御する。ある光信号から遠ざかれば注目するその光信号に伴う迷光は小さくなるが、隣接する光信号からの迷光は大きくなるので、光ノイズレベルの測定演算位置としてはトータルの迷光が極小となるところが望ましい。これらの測定演算位置としては、ＷＤＭ信号のチャンネル間隔の中間点、ＷＤＭ信号の隣接チャネル間の極小点、外部から指定された位置などがある。
【００２４】
隣接する光信号のピークレベルがほとんど同じであれば、隣接する光信号の中間点で光ノイズレベルは極小となる。チャネル間隔が異なる複数の系列のＷＤＭ信号が混在するような場合には、各々の系列のＷＤＭ信号に対して適切な手法や設定を独立に適用することにより、誤差を極力抑えることができる。
【００２５】
図２は、光信号スペクトラム測定部１として用いるポリクロメータ型分光器の具体例を示す構成図である。図において、光ファイバ１１を介して、ＷＤＭ信号が入射される。入射されたＷＤＭ信号は、レンズ１２を介して回折格子１３に入射される。回折格子１３はそれぞれの波長の光信号に一定の位相差を与える。
【００２６】
回折格子１３の出力光はレンズ１４を介してミラー１５に入射され、ミラー１５の反射光はフォトダイオードアレイ１６の受光面に結像集光される。
【００２７】
フォトダイオードアレイ１６は、それぞれの光検出素子に集光入射される光信号を電気信号に変換する。これにより、フォトダイオードアレイ１５の出力信号に基づいて各光信号の波長およびレベルの大きさを測定モニタできる。
【００２８】
このように構成される分光器の分解能は分散素子の大きさに依存し、サイズが大きくなるのに応じて分解能は高くなるが、分光器を光通信システムに組み込むためにはなるだけ小さくすることが望ましい。
小型にすることによって分解能やダイナミックレンジが制約される結果、測定光信号のピーク近傍のノイズレベル測定にあたってピーク近傍の光信号の影響が無視できなくなる。そこで、以下のような補正処理を行う。
【００２９】
図３は、本発明に基づく光ＳＮＲ測定における迷光レベル分の影響を補正する測定演算処理の流れの一例を示すフローチャートである。まずステップ１において、分光された光スペクトラムをサンプリングしてＷＤＭ信号の光信号のスペクトラムPm(i)(i=1〜M)を測定する（ＳＴ１）。ここで、サンプリング信号Pm(i)は、例えば波長掃引によって得られる時系列データであってもよいし、ポリクロメータなどのフォトダイオードアレイの素子出力データ列であってもよく、所定の分解能幅内のレベルに相当するものであり、Ｎチャンネルの波長の光信号成分Ps(k)と光ノイズ成分Pn(k)の重ね合わせとして得られる。
【００３０】
次に、これらスペクトラムPm(i)に基づいてピークλk(k=1〜N)を検出する（ＳＴ２）。
【００３１】
一方、オフラインで、線スペクトルに対する分光器の応答特性を複数波長について測定するプロファイルｆ(Δλ)の測定を行い（ＳＴ３）、任意波長ｋでのプロファイルデータｆk(Δλ)を求める（ＳＴ４）。
【００３２】
そして、これらピーク検出データλk(k=1〜N)とプロファイルデータｆk(Δλ)を用いて光信号レベルPs(k)と光ノイズレベルPn(k)を未知数とする連立方程式を解き（ＳＴ５）、光信号レベルPs(k)と光ノイズレベルPn(k)を求める（ＳＴ６）。
【００３３】
図４は、本発明に基づき光ノイズレベルの測定演算位置を変えながら行う光ＳＮＲ測定演算処理の一例を示すフローチャートである。まずステップ１において、ＷＤＭ信号の光信号のピークを検出するとともに、波長域を分割する（ＳＴ１）。次に、光ノイズレベルの測定演算位置が指定されているか否かを判断する（ＳＴ２）。光ノイズレベルの測定演算位置が指定されていない場合には、隣接ピークとの中間点または極小点を検出してそれらの位置を光ノイズレベルの測定演算位置とする（ＳＴ３）。光ノイズレベルの測定演算位置が指定されている場合には、その位置を光ノイズレベルの測定演算位置とする（ＳＴ４）。そして、これらステップＳＴ３またはＳＴ４で指定された光ノイズレベルの測定演算位置に最も近い光検出素子を特定し、その出力を検出する（ＳＴ５）。そして、これら光検出素子の出力に基づいて光ノイズレベルを測定するとともに、光ＳＮＲの演算を行う（ＳＴ６）。
【００３４】
図５は、光信号スペクトラム測定部１として用いる分光器の他の例を示す構成図である。図において、入力側導波路１７には、ＷＤＭ信号が入射される。入射されたＷＤＭ信号は、2次元導波路である入力側スラブ導波路１８で空間的に広げられ、等位相でアレイ導波路１９に入射される。これらアレイ導波路１９はＡＷＧ（Arrayed Waveguide  Grating：アレイ導波路格子）を構成するものであり、空間的に広げられたそれぞれの波長の光信号に一定の位相差を与える。
【００３５】
アレイ導波路１９からの光は出力側スラブ導波路２０に入射される。出力側スラブ導波路２０に入射された光は回折されて波長毎に分離され、光検出器として用いるフォトダイオードアレイ２１の受光面に集光される。
【００３６】
フォトダイオードアレイ２１は、それぞれの光検出素子に集光入射される光信号を電気信号に変換する。これにより、フォトダイオードアレイ２１の出力信号に基づいて各光信号の波長およびレベルの大きさを測定モニタできる。
【００３７】
ここで、入力側スラブ導波路１８と出力側スラブ導波路２０は互いに重ならない位置に平行配置され、入力側導波路１７の入力ポートは入力側スラブ導波路１８および出力側スラブ導波路２０と直交する位置関係に設けられている。
【００３８】
このような位置関係にすることで、入力側導波路１７の入力ポートに入力される多重光信号が導波路から漏れて出力側スラブ導波路２０やフォトダイオードアレイ２１に直接入射されることを防止している。
【００３９】
なお、共通の半導体基板上に、出力側スラブ導波路の出射側と対向するようにフォトダイオードアレイを半導体加工技術を用いて一体集積化してもよく、さらにフォトダイオードアレイの出力信号を読み出すためのマルチプレクサも一体集積化して信号処理部を構成してもよい。
【００４０】
このように光ノイズレベルの測定位置を変えながら光ＳＮＲの測定演算処理を行うことにより、従来の測定位置を固定した場合に比べて、誤差を極力抑えることができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ＳＮＲ測定における迷光レベル分の影響を補正でき、さらにチャンネル間隔の異なる光信号が混在する場合には迷光レベル分の影響を極力受けないようにして光ＳＮＲを測定できるＷＤＭ信号モニタが実現でき、光通信システム（特にＷＤＭシステム）の信号モニタとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すブロック構成図である。
【図２】図１の光信号スペクトラム測定部１として用いる分光器の具体例を示す構成図である。
【図３】本発明に基づく光ＳＮＲ測定における迷光レベル分の影響を補正する測定演算処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に基づき光ノイズレベルの測定位置を変えながら行う光ＳＮＲ測定演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１の光信号スペクトラム測定部１として用いる分光器の他の具体例を示す構成図である。
【図６】小型分光器の線スペクトルに対する応答特性例図である。
【図７】ＷＤＭ信号の概念図である。
【図８】チャンネル間隔の異なる光信号が混在したＷＤＭ信号の概念図である。
【符号の説明】
１  光信号スペクトラム測定部
２  演算部
３  分光器応答データ格納部
４  光ノイズレベル測定位置制御部
１１  光ファイバ
１２，１４  レンズ
１３  回折格子
１５  ミラー
１６  フォトダイオードアレイ
１７  入力側導波路
１８  入力側スラブ導波路
１９  アレイ導波路
２０  出力側スラブ導波路
２１  フォトダイオードアレイ
【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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