(57)【要約】【課題】隣り合う光信号が近接して光信号のピークが分離されていなくても、各光信号のピーク検出を行なう光スペクトラムアナライザを実現することにある。【解決手段】複数の光信号を含む被測定光の測定を行なう光スペクトラムアナライザに改良を加えたものである。本装置は、被測定光を所望の波長幅でサンプリングした測定データを出力する分光器と、この分光器の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、分光器の測定データからピークを検出後、このピークに対応した光信号の影響分を応答特性データによって測定データから除去し、除去した測定データで再度ピークの検出を行なう演算部とを設けたことを特徴とするものである。【選択図】図１
2009025220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光信号を含む被測定光の測定を行なう光スペクトラムアナライザにおいて、
前記被測定光を所望の波長幅でサンプリングした測定データを出力する分光器と、
この分光器の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、
前記分光器の測定データからピークを検出後、このピークに対応した光信号の影響分を前記応答特性データ格納部の応答特性データによって前記測定データから除去し、除去した測定データで再度ピークの検出を行なう演算部と
を設けたことを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
【請求項２】
演算部は、
前記分光器の測定データからピークを検出するピーク検出手段と、
このピーク検出手段が検出したピークのピーク波長、ピーク値を演算するピーク演算手段と、
前記応答特性データ格納部の応答特性データおよび前記ピーク演算手段のピーク波長、ピーク値によって、前記測定データの補正を行なう補正手段と
を有し、前記ピーク検出手段は、前記補正手段の補正後の測定データから再度ピークを検出することを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
【請求項３】
分光器は、
被測定光を分光する回折格子と、
この回折格子で分光された光を受光する複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイモジュールと
を有することを特徴とする請求項１または２記載の光スペクトラムアナライザ。
【請求項４】
前記複数の光信号は、ＷＤＭ信号であり、
応答特性データ格納部は、変調された光信号に対する応答特性データを格納することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。
【請求項５】
分光器が、複数の光信号を含む被測定光をサンプリングした測定データを出力するステップと、
ピーク検出手段が、前記分光器の測定データからピークを検出するステップと、
演算手段が、検出したピーク近傍の測定データからピーク波長、ピーク値とを求めるステップと、
補正手段が、応答特性データと前記演算手段のピーク波長、ピーク値とに基づいて、ピークに対応した光信号の影響分を前記測定データから除去して補正するステップと、
前記ピーク検出手段が、前記補正手段で補正された測定データからピークを検出するステップと
を有することを特徴とする光スペクトラムアナライザのピーク検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光信号を含む被測定光の測定を行なう光スペクトラムアナライザ（特に、ポリクロメータ型の分光器を有する光スペクトラムアナライザ）および光スペクトラムアナライザのピーク検出方法に関し、詳しくは、隣り合う光信号が近接して光信号のピークが分離されていなくても、各光信号のピーク検出を行なう光スペクトラムアナライザおよび光スペクトラムアナライザのピーク検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバによって光信号を伝送する光通信方式の一種にＷＤＭ通信がある。このＷＤＭ通信とは、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバによって伝送する通信方式である。また、波長の異なる複数の光信号のことをＷＤＭ信号とも呼ぶ。そして、ＷＤＭ信号のそれぞれの光信号は、例えば短波側から１チャネル、２チャネルと数えられることが多い。
【０００３】
近年、伝送容量の拡大に伴ってＷＤＭ信号の高密度な多重化が進み、各チャネルの光信号レベル、ピーク波長、光ＳＮＲ等が重要な測定パラメータになっている。そして、これらのパラメータを監視することは、ＷＤＭ信号の品質を維持する上で不可欠である。
【０００４】
光スペクトラムアナライザは、波長分散素子を用いてＷＤＭ信号である被測定光を波長ごとに分光して任意の波長幅に存在する光パワーを求める。そして、求めた光パワーから、各光信号の光信号レベル、波長等のパラメータ測定を行う装置である。また、光スペクトラムアナライザには、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るものがある。
【０００５】
図４は、このようなＷＤＭ信号を測定する光スペクトラムアナライザの構成を示した図である。図４において、分光器１０は被測定光であるＷＤＭ信号が入力され、このＷＤＭ信号のスペクトルを測定してサンプリングデータである測定データを出力する。
【０００６】
演算部２０は、分光器１０から出力された測定データが入力される。また、演算部２０は、測定データから各チャネルのピークを検出し、ピーク近傍の測定データから各チャネルの光信号レベル、ピーク波長を演算し、これらの演算結果を出力する。
【０００７】
図５は、分光器１０の具体例を示す構成図である。ここでは、分光器１０の方式として、小型化が容易なポリクロメータ方式をあげている。図５において、分光器１０は、光ファイバ１１、コリメーティングレンズ１２、波長分散素子である回折格子１３、フォーカシングレンズ１４、フォトダイオードアレイモジュール（以下ＰＤＭと略す）１５から構成される。
【０００８】
光ファイバ１１は、被測定光１００を分光器１０に入射する伝送路である。コリメーティングレンズ１２は、光ファイバ１１の出射口に対向して設置され、光ファイバ１１から出射された被測定光１００を平行光にして出射する。
【０００９】
回折格子１３は、コリメーティングレンズ１２からの出射光を所望の角度に回折するため、コリメーティングレンズ１２に対して傾けて設置してある。また、回折格子１３は被測定光１００を波長ごと異なる角度に分光して出射する。フォーカシングレンズ１４は、回折格子１３からの出射光の光路上に設置され、出射光を収束させる。
【００１０】
ＰＤＭ１５は、被測定光１００が収束する位置に設置される。ＰＤＭ１５は、短冊状または点状の受光素子であるフォトダイオード（以下ＰＤと略す）が複数個配列されたＰＤアレイが設けられている。このＰＤは、入射した被測定光１００の光パワーに応じた電流（光電流）が生ずる。ＰＤＭ１５は、ＰＤの光電流を順番に、例えば短波長側のＰＤから出力する。
【００１１】
また、各ＰＤには、あらかじめ波長が割り付けられている。波長の割り付けは、被測定光１００が回折格子１３によって波長ごとに分光されて、ＰＤアレイにて収束する位置と対応している。
【００１２】
このような分光器１０の動作を説明する。
被測定光１００は、２個の光信号（波長λＡと波長λＢ（波長λＡを１チャネル目の光信号、波長λＢを２チャネル目の光信号））が多重されているとする。光ファイバ１１から出射された被測定光１００を、コリメーティングレンズ１２が平行光にして回折格子１３に出射する。
【００１３】
そして、回折格子１３が、被測定光１００を波長λＡ、λＢごとに分光し、フォーカシングレンズ１４が、分光された被測定光１００Ａ、１００ＢをＰＤＭ１５のＰＤアレイに収束する。もちろん、収束する位置は被測定光１００Ａ、１００Ｂの波長λＡ、λＢに対応してずれる。
【００１４】
そして、ＰＤＭ１５が、各ＰＤで生じた光電流を短波長側のＰＤから順に出力する。そして、分光器１０の変換部（図示せず）が、光電流を電圧に変換し、さらに、電圧変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換して測定データとして演算部２０に出力する。このように、測定データはＰＤによってサンプリングされたサンプリングデータになっている。
【００１５】
続いて、演算部２０が各チャネルの光信号レベル、ピーク波長を求める動作を説明する。図６は、図５に示すＰＤＭ１５のＰＤが短冊状の場合を例に取り、ＰＤアレイの一部に、被測定光１００Ａ、１００Ｂが照射されているのを模式的に示した図である。
【００１６】
図６において、ＰＤ１５ａ〜１５ｊは短冊状の形をしており、回折格子１３によって被測定光１００が波長ごとに分光される方向に沿って配列される。また各ＰＤ１５ａ〜１５ｊには、それぞれλ１〜λ１０（λ１＜λ２＜・・・＜λ１０）の波長が割り付けられている。またＰＤ１５ａ〜１５ｊの片側または両側からは信号線（図示せず）によって光電流が順番に出力される。
【００１７】
被測定光１００Ａ、１００Ｂは、光パワーがガウシアン分布となる楕円状または円形状の光スポットを形成する。ここで被測定光１００Ａ、１００Ｂの中心はそれぞれＰＤ１５ｄ、１５ｊ近傍にあるとする。また線スペクトルが入力された場合、ＰＤ１５ａ〜１５ｊの配列方向に対する光スポットのビーム半径ωは、レンズ１２、１４の組み合わせによるが、例えばＰＤ１５ａ〜１５ｊの配列方向の幅の１〜１．５倍位に調整される。ビーム半径ωとは、光スポットにおいて最も強い点の光パワーに対して、１／ｅ２倍の光パワーとなるまでの距離である。また、ビーム半径ωで示された光スポットの外側にもわずかだが光パワーが存在していることはいうまでもない。
【００１８】
図７は、図６に示したＰＤ１５ａ〜１５ｊからの出力である測定データをグラフで表した図である。図７において、横軸は、ＰＤ１５ａ〜１５ｊに対応した波長であり、縦軸はＰＤ１５ａ〜１５ｊそれぞれの測定データである。各ＰＤ１５ａ〜１５ｊからの測定データは黒丸点で示してある。測定データは、被測定光１００Ａ、１００Ｂ（これらは図７中において破線）が合成された出力（図７中において実線）となっている。また縦軸は相対値であり対数で表している。
【００１９】
このような各ＰＤ１５ａ〜１５ｊの測定データを一例に、演算部２０が被測定光１００Ａのピーク波長λＡ、光信号レベルを求める動作を説明する。演算部２０が、ピークとなる測定データ、つまりＰＤ１５ｄの測定データを検出し、検出したピーク近傍のＰＤ１５ｃ〜１５ｅの測定データから、近似曲線を作成する。そして、求めた近似曲線のピーク（図７中において×点）値から、被測定光１００Ａのピーク波長λＡを求める。
【００２０】
そして、演算部２０が、検出したピーク近傍の測定データ、例えばＰＤ１５ｃ〜１５ｅの３点の測定データを加算し、光信号レベルを求める。ここで、３点加算した値を、所望の単位（例えば[ｍＷ]、[ｄＢｍ]等）となるように変換してもよい。
【００２１】
また、演算部２０が、他のチャネルの光信号である被測定光１００Ｂの光信号レベル、ピーク波長λＢを求める動作も同様なので説明を省略する。
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−５６７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ポリクロメータ型の分光器１０の波長分解能は、ＰＤ１５ａ〜１５ｊの素子幅や、ＰＤ１５ａ〜１５ｊ面上に形成される光スポットのビーム半径ωによって異なるが、例えば、ビーム半径ωがＰＤ１５ａ〜１５ｊの配列方向の幅の１〜１．５倍位に調整された場合、隣り合う光信号のピーク波長差が少なくとも３素子離れていれば、ピークとして検出できる。つまり、ＰＤ１５ａ〜１５ｊの３素子分の波長差が波長分解能となる。
【００２４】
しかしながら、分光器１０に入射するＷＤＭ信号は、各チャネルの光信号の波長間隔が一定でなく、さらに、光信号レベルも一定とは限らない。特に、近接する光信号の光信号レベルが異なる場合はピーク波長が３素子以上離れていても、光信号レベルの大きな一方の光信号に他方の光信号が埋もれてピーク検出できないという問題があった。
【００２５】
図８に示すようなＷＤＭ信号が入力された場合で説明する。
１チャネル目の光信号（被測定光１００Ａ）の光パワーが２チャネル目の光信号（被測定光１００Ｂ）よりも大きく、両方の光信号が隣接している場合を図示している。図７と同様に、被測定光１００Ａ、１００Ｂを破線で図示し、ＰＤＭ１５の出力（つまり、２個の光信号が合成された出力）を実線で図示している。
【００２６】
このような光信号が入力された場合、ＰＤＭ１５からの出力にはピークが１個しか存在せず、実際には２個の光信号が入力されたにも関わらず、演算部２０が１チャネル目の光信号のピーク波長、光信号レベルの演算のみになるという問題があった。
【００２７】
そこで本発明の目的は、隣り合う光信号が近接して光信号のピークが分離されていなくても、各光信号のピーク検出を行なう光スペクトラムアナライザおよび光スペクトラムアナライザのピーク検出方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
請求項１記載の発明は、
複数の光信号を含む被測定光の測定を行なう光スペクトラムアナライザにおいて、
前記被測定光を所望の波長幅でサンプリングした測定データを出力する分光器と、
この分光器の線スペクトルに対する応答特性データを格納する応答特性データ格納部と、
前記分光器の測定データからピークを検出後、このピークに対応した光信号の影響分を前記応答特性データ格納部の応答特性データによって前記測定データから除去し、除去した測定データで再度ピークの検出を行なう演算部と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
演算部は、
前記分光器の測定データからピークを検出するピーク検出手段と、
このピーク検出手段が検出したピークのピーク波長、ピーク値を演算するピーク演算手段と、
前記応答特性データ格納部の応答特性データおよび前記ピーク演算手段のピーク波長、ピーク値によって、前記測定データの補正を行なう補正手段と
を有し、前記ピーク検出手段は、前記補正手段の補正後の測定データから再度ピークを検出することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
分光器は、
被測定光を分光する回折格子と、
この回折格子で分光された光を受光する複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイモジュールと
を有することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
前記複数の光信号は、ＷＤＭ信号であり、
応答特性データ格納部は、変調された光信号に対する応答特性データを格納することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、
分光器が、複数の光信号を含む被測定光をサンプリングした測定データを出力するステップと、
ピーク検出手段が、前記分光器の測定データからピークを検出するステップと、
演算手段が、検出したピーク近傍の測定データからピーク波長、ピーク値とを求めるステップと、
補正手段が、応答特性データと前記演算手段のピーク波長、ピーク値とに基づいて、ピークに対応した光信号の影響分を前記測定データから除去して補正するステップと、
前記ピーク検出手段が、前記補正手段で補正された測定データからピークを検出するステップと
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば以下の効果がある。
演算部が、分光器の測定データからピークを検出後、このピークに対応した光信号の影響分を応答特性データによって測定データから除去し、除去した測定データで再度ピークの検出を行なうので、一方の光信号に埋もれた他方の光信号を検出することができる。すなわち、隣り合う光信号が近接して光信号のピークが分離されていなくても、各光信号のピーク検出を行なうことができる。これにより、各光信号のピーク波長、光信号レベル等を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図４〜図６と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図１において、演算部２０の代わりに演算部３０が設けられる。また、応答特性データを格納する応答特性データ格納部４０が新たに設けられる。
【００３１】
演算部３０は、ピーク検出手段３１、ピーク演算手段３２、補正手段３３を有する。ピーク検出手段３１は、ＰＤＭ１５の測定データおよび補正手段３３で補正された測定データから光信号のピークを検出する。ピーク演算手段３２は、ピーク検出手段３１が検出したピークのピーク波長、ピーク値、光信号レベル等を演算する。補正手段３３は、応答特性データ格納部４０から応答特性データを読み出し、応答特性データでピーク検出手段３１が検出したピーク近傍の測定データの補正を行なう。
【００３２】
応答特性データ格納部４０は、線スペクトルに対する分光器１０の応答特性データが格納されている。
【００３３】
図２は、図１における応答特性データ格納部４０に格納されている応答特性データｆ（Δλ）の応答特性例を示す図である。図２において、分光器１０に線スペクトルが入力されると、この入力に対する応答特性は、ピーク近傍はガウシアン分布のような広がりをもつ応答スペクトルになる。この応答スペクトルを正規化したものが応答特性データｆ（Δλ）であり、波長と光信号レベルの出力値で表される関数ｆ（Δλ）になる。ここで、Δλはピーク波長からの波長差を示し、波長差Δλ＝０のときのｆ（０）がこの関数の最大値となる。この応答特性データｆ（Δλ）は、オフラインにて求めておき、応答特性データ格納部４０に格納する。
【００３４】
このような装置の動作を説明する。
分光器１０にＷＤＭ信号が入力される。そして、分光器１０が、複数の光信号のスペクトルをＰＤの大きさ等に基づく波長幅でサンプリングして、光信号レベルのサンプリングデータである測定データを出力する。分光器１０の動作は、図４、図５に示す装置と同様なので詳細な説明を省略する。
【００３５】
ここで、図３は、分光器１０のＰＤ１５ａ〜１５ｊからの出力である測定データ等をグラフで表した図である。図８と同様に、１チャネル目と２チャネル目の光信号が近接し、２チャネル目の光信号の光信号レベルが、１チャネル目の光信号の光信号レベルよりも小さい場合を例に説明する。また、横軸は、ＰＤ１５ａ〜１５ｊに対応した波長であり、縦軸はＰＤ１５ａ〜１５ｊそれぞれの測定データ、補正用の応答特性データ、補正後の測定データ等である。
【００３６】
また、図３（ａ）は、分光器１０から出力された実データの測定データを示した図であり、各ＰＤ１５ａ〜１５ｊからの測定データは黒丸点で示してある。もちろん、実データである測定データは、被測定光１００Ａ、１００Ｂ（これらは図３中において破線）が合成された出力（図３中において実線）となっている。
【００３７】
そして、図３（ｂ）は、１チャネル目の光信号への応答特性データのあてはめ（図３中において白丸点で図示）を示した図であり、図３（ｃ）は、補正後の測定データ（図３中において白三角点で図示）を示した図である。
【００３８】
続いて、図３を一例に演算部３０の動作を説明する。演算部３０のピーク検出手段３１が、ピークとなる測定データ、つまりＰＤ１５ｄの測定データを検出する。さらに、演算手段３２が、検出したピーク近傍の３点のＰＤ１５ｃ〜１５ｅの測定データから、近似曲線（ガウス曲線、２次曲線、測定データ間を補間した曲線等）を作成する。そして、求めた近似曲線のピーク値（最大値）、ピーク波長λＡを求める。また、演算手段３２が、検出したピーク近傍の測定データ、例えばＰＤ１５ｃ〜１５ｅの３点の測定データを加算し、光信号レベルを求める。ここで、３点加算した値を、所望の単位（例えば[ｍＷ]、[ｄＢｍ]等）となるように変換してもよい（図３（ａ）参照）。
【００３９】
そして、演算部３０の補正手段３３が、応答特性データ格納部４０から応答特性データを読み出す。また、補正手段３３が、演算手段３２の求めた１チャネル目の光信号のピーク波長から各ＰＤ１５ａ〜１５ｊへの相対波長差Δλを求め、各波長差から応答特性データの出力値（ｆ（Δλ））を求める。さらに、１チャネル目の光信号のピーク値（光パワー）と、応答特性データの規格化されたピーク値（ｆ（０））とから、応答特性データの各出力値（ｆ（Δλ））を実データの光パワーに変換する（図３（ｂ）参照）。
【００４０】
そして、補正手段３３が、実データの測定データを、応答特性データから求めた補正用の出力値で減算し測定データの補正を行なう。これにより、１チャネル目の光信号（被測定光１００Ａ）の影響を測定データから除去し、被測定光１００Ａに埋もれていた被測定光１００Ｂが顕在化される（図３（ｃ）参照）。
【００４１】
そして、ピーク検出手段３１が、補正手段３３で補正された測定データで再度ピーク検出を行って、ＰＤ１５ｆの測定データを検出する。以下、同様に、演算手段３２が、ピーク近傍の測定データ１５ｅ〜１５ｇから、２チャネル目の光信号のピーク波長、光信号レベルを求める。
【００４２】
補正前の測定データによる演算および補正後の測定データによる演算が終了したら、演算部３０が、これらの演算結果（ピーク波長、光信号レベル）を出力部（図示せず）に出力し、この出力部が、演算結果を、例えば表示部（図示せず）の画面に表示したり、外部装置（図示せず）に出力する。
【００４３】
このように、補正手段３３が、実データで検出した光信号の影響分を除去した測定データを生成し、ピーク検出手段３１が、補正された測定データで再度ピーク検出を行なうので、大きな光信号レベルの光信号に埋もれた小さな光信号レベルの光信号を検出することができる。これにより、各光信号のピーク波長、光信号レベル等を求めることができる。
【００４４】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
（１）応答特性データ格納部４０は、単一の線スペクトルに対する分光器１０の応答特性データを格納する構成を示したが、ＷＤＭ信号では、一般的に変調が行なわれている。そこで、変調後の複数の線スペクトルに対する分光器１０の応答特性データを格納してもよい。また、変調方式も多種あるので、それぞれの変調方式における応答特性データを複数個格納し、最適な応答特性データを用いて補正を行なうようにしてもよい。
【００４５】
（２）光スペクトラムアナライザが、被測定光としてＷＤＭ信号を対象として測定を行なう構成を示したが、被測定光に波長が異なる複数の光信号を有するものであればどのようなものを測定してもよい。例えば、光ファイバセンサ（例えば、複数の光ファイバグレーティングが設けられた光ファイバからの被測定光）からの光信号の測定を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】応答特性データの一例を示した図である。
【図３】図１に示す装置の測定データ等の一例を示した図である。
【図４】従来の光スペクトラムアナライザの構成を示した図である。
【図５】分光器１０の構成を示した図である。
【図６】フォトダイオードアレイの一部を示す模式図である。
【図７】測定データの一例を示す図である。
【図８】測定データのその他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  分光器
１３  回折格子
１５  フォトダイオードアレイモジュール
３０  演算部
３１  ピーク検出手段
３２  ピーク演算手段
３３  補正手段
４０  応答特性データ格納部
【図１】
2009025220.tif 000003
【図２】
2009025220.tif 000004
【図３】
2009025220.tif 000005
【図４】
2009025220.tif 000006
【図５】
2009025220.tif 000007
【図６】
2009025220.tif 000008
【図７】
2009025220.tif 000009
【図８】
2009025220.tif 000010