(57)【要約】【課題】光スペクトル測定を行うことなく、光増幅器で増幅された信号光の光信号対雑音比（光ＳＮＲ）測定を行う。【解決手段】本発明の一実施形態によれば、光ＳＮＲを測定する装置が提供される。この装置は、光を電気信号に変換して光パワーを検出する光パワー検出手段と、光に含まれる信号光に対応する電気信号から信号光パワーを検出する信号光パワー検出手段と、光パワーから信号光パワーを減算して光に含まれる雑音光パワーを求める減算手段と、信号光パワーと雑音光パワーを除算する除算手段とを備える。除算手段の出力は、光ＳＮＲに対応しているので光ＳＮＲの測定が可能となる。【選択図】図１
2009244163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号対雑音比を測定する装置であって、
光を電気信号に変換して検出する第１の検出手段と、
前記光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段での検出値から前記第２の検出手段での検出値を減算する減算手段と、
前記第１の検出手段での検出値と前記減算手段での減算値を除算する除算手段と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
波長多重光の光信号対雑音比を測定する装置であって、
前記波長多重光を各波長の光に分波する分波手段と、
前記分波された光を電気信号に変換して検出する第１の検出手段と、
前記分波された光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段での検出値から前記第２の検出手段での検出値を減算する減算手段と、
前記第１の検出手段での検出値と前記減算手段での減算値を除算する除算手段と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記分波手段は、フラットな透過スペクトル特性を有することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の装置であって、
前記信号光に対応する電気信号を透過するフィルタ手段をさらに備えたことを特徴とする装置。
【請求項５】
光信号対雑音比を測定するための方法であって、
光を電気信号に変換して検出することと、
前記光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出することと、
前記光を電気信号に変換して検出した値から前記信号光に対応する電気信号を検出した値を減算することと、
前記光を電気信号に変換して検出した値と前記減算した値を除算することと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
波長多重光の光信号対雑音比を測定するための方法であって、
前記波長多重光を各波長の光に分波することと、
前記分波された光を電気信号に変換して検出することと、
前記分波された光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出することと、
前記分波された光を電気信号に変換して検出した値から前記信号光に対応する電気信号を検出した値を減算することと、
前記分波された光を電気信号に変換して検出した値と前記減算した値を除算することと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の方法であって、
前記信号光に対応する電気信号を選択的に透過することをさらに備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光の信号対雑音比を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離光伝送システムでは、伝送路である光ファイバの損失を補償するために、数十ｋｍおきに光増幅器を配置し、減衰した信号光を増幅する。信号光が光増幅器によって増幅される際には、同時に自然放出光も発生し、この自然放出光が光増幅器内で増幅された、増幅自然放出（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光が信号光に重畳する。このＡＳＥ光は伝送路に多段に接続された各光増幅器で重畳されるため、信号光が光増幅器で増幅されるたびにＡＳＥ光は累積的に増加することになる。
【０００３】
ＡＳＥ光は信号光に対して雑音成分となるため、信号光とＡＳＥ光の比により光信号対雑音比（光ＳＮＲ）が決まる。一方で、光伝送システムにおいて必要な伝送特性（例えば、ビット誤り率１０-12以下など）を得るためには、一定値以上の光ＳＮＲが必要になる。そのため、光伝送システム運用上において、光ＳＮＲを監視し、十分な光ＳＮＲが得られるように光伝送システムに組み込まれている個々のデバイスを制御する必要がある。
【０００４】
図７に、光増幅器で増幅された信号光のスペクトルを示す。この図は、波長多重された１１波の信号光を増幅したときの光スペクトルを示している。信号光には光増幅器で増幅された際にＡＳＥ光が重畳されている。図８は、このようにＡＳＥ光が重畳された信号光の光ＳＮＲ測定方法を説明するための図であり、図７に示した光スペクトルの１５４８ｎｍ近傍を拡大したものである。
【０００５】
図８において矢印で示した信号光パワーとＡＳＥレベルの比がこの信号光の光ＳＮＲとなる。従って、光ＳＮＲを測定するためには、信号光パワーとその信号光波長近傍のＡＳＥレベルが必要となる。このため、光ＳＮＲ測定には光スペクトルを測定する光スペクトルアナライザが必要となる（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５６９２１７号公報（例えば、〔従来の技術〕欄）
【非特許文献１】神徳、他、「高次モードを利用したＡＷＧの透過特性の平坦化法」、２００２年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−３−６６、ｐｐ．１９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光ＳＮＲ測定装置に光スペクトルアナライザを装備する場合、装置の小型化および低価格化の点で問題となる。すなわち、信号光パワーとその近傍のＡＳＥレベルを測定するためには、波長分解能の良い光スペクトルアナライザが要求される。そのため、従来技術では、このような光スペクトルアナライザを小型かつ低コストで実現するのに限界がある。
【０００８】
小型で低コストタイプの光スペクトルアナライザでは、高密度で波長多重化された信号光を、信号光の光パワー測定のために各波長ごとに分波するには十分な波長分解能はあっても、各波長近傍のＡＳＥレベルを測定するには不十分な場合がある。反対に、ＡＳＥレベルを測定するのに十分な波長分解能をもつ光スペクトルアナライザでは、サイズおよびコストが増大し、光ＳＮＲ測定装置に装備する上で問題となる。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光スペクトル測定を行うことなく、光増幅器で増幅された信号光の光ＳＮＲ測定を行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光信号対雑音比を測定する装置であって、光を電気信号に変換して検出する第１の検出手段と、前記光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段での検出値から前記第２の検出手段での検出値を減算する減算手段と、前記第１の検出手段での検出値と前記減算手段での減算値を除算する除算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、波長多重光の光信号対雑音比を測定する装置であって、前記波長多重光を各波長の光に分波する分波手段と、前記分波された光を電気信号に変換して検出する第１の検出手段と、前記分波された光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段での検出値から前記第２の検出手段での検出値を減算する減算手段と、前記第１の検出手段での検出値と前記減算手段での減算値を除算する除算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の装置であって、前記分波手段は、フラットな透過スペクトル特性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の装置であって、前記信号光に対応する電気信号を透過するフィルタ手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、光信号対雑音比を測定するための方法であって、光を電気信号に変換して検出することと、前記光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出することと、前記光を電気信号に変換して検出した値から前記信号光に対応する電気信号を検出した値を減算することと、前記光を電気信号に変換して検出した値と前記減算した値を除算することとを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、波長多重光の光信号対雑音比を測定するための方法であって、前記波長多重光を各波長の光に分波することと、前記分波された光を電気信号に変換して検出することと、前記分波された光に含まれる信号光に対応する電気信号を検出することと、前記分波された光を電気信号に変換して検出した値から前記信号光に対応する電気信号を検出した値を減算することと、前記分波された光を電気信号に変換して検出した値と前記減算した値を除算することとを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の方法であって、前記信号光に対応する電気信号を選択的に透過することをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による光ＳＮＲ測定装置は、光スペクトルアナライザを用いることなく、光増幅器で増幅され信号光の光ＳＮＲ測定を行うことができる。そのため、光ＳＮＲ測定を小型および低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による光ＳＮＲ測定装置の一例を示すブロック図である。この光ＳＮＲ測定装置１００は、ＡＳＥ光が重畳された信号光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）１０２と、受光した電気信号を分配する分配器１０４と、分配した電気信号の一方を増幅する高周波増幅器１０６と、増幅した電気信号をフィルタするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０８と、フィルタした電気信号を検出する検出器１１０とを備えている。また、光ＳＮＲ測定装置１００は、検出器１１０で検出した信号を分配する分配器１１２と、分配した検出信号の一方から分配器１０４で分配した電気信号の他方を減算する減算回路１１４と、減算した信号を分配器１１２で分配した検出信号の他方で除算する除算回路１１６とをさらに備えている。
【００１９】
ＡＳＥ光が重畳された信号光がフォトダイオード１０２に入射すると、信号光パワーとＡＳＥ光パワーの合計に相当する電流が発生する。この電流は電圧に変換された後、分配器１０４で２方向に分配される。その一方は、必要に応じて増幅器（図示せず）により増幅された後、減算回路１１４に入力される。この減算回路１１４への入力は、信号光とＡＳＥ光の合計の光パワー値に相当するものである。
【００２０】
他方、分配器１０４で分配されたもう一方の信号は高周波増幅器１０６で増幅される。この高周波増幅器１０６は、信号光の変調ビットレート値の周波数成分を十分増幅できる増幅帯域を有する。高周波増幅器１０６の出力はバンドパスフィルタ１０８で信号光のビットレート値と同じ周波数成分を透過させ、ＲＦパワー検出器１１０でその周波数成分のパワーが検出される。このバンドパスフィルタ１０８は、信号光のビットレート値と同じ周波数成分を透過させるハイパスフィルタ（高域透過フィルタ）に置き換えても良い。ハイパスフィルタを使用した場合は、信号光のビットレート値の整数倍の周波数成分を主に透過させることになる。ここで検出されるＲＦパワーは信号光パワーに対して一意に決まる値であり、適切な係数をかけることにより信号光パワー値となる。
【００２１】
ＲＦパワー検出器１１０の出力信号は分配器１１２で分配され、一方が前述の減算回路１１４のもう一方の入力端子へ入力される。減算回路１１４への２入力はそれぞれ、信号光とＡＳＥ光の合計の光パワー値および信号光パワー値に相当するものである。そのため、減算回路１１４の出力はＡＳＥ光パワーに相当するものである。従って、減算回路１１４の出力と、分配器１１２のもう一方の出力との比を除算回路１１６で演算することにより、光ＳＮＲ値に相当する電圧を出力として得ることができる。なお、本発明は、信号光のビットレート値と同じ周波数成分の電気信号を利用して信号光のパワーを検出し、これにより光ＳＮＲを測定するものであれば、本実施形態の構成に限定されない。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置の構成例を示すブロック図である。この構成例では、本発明の第１の実施形態による複数の光ＳＮＲ測定装置を用いて、波長多重された複数の信号光の光ＳＮＲを各波長ごとに測定することができる。この構成例では、伝送用の光ファイバ２０２と、光ファイバ２０２から信号光を分岐する光カプラ２０４と、分岐した信号光を分波する光分波器２０６と、分波された各波長の信号光の光ＳＮＲ測定を行うＮ個の光ＳＮＲ測定装置１００−１〜１００−Ｎとで構成されている。
【００２３】
本実施形態において、光ファイバ２０２を伝搬する波長多重された信号光が光カプラ２０４でパワー分岐される。分岐された信号光は、分波器２０６で波長多重された信号光を波長ごとにＮ個の信号光に分波する。例えば、４０波の波長多重された信号光が光分波器２０６の入力ポートに入力され、４０波の信号光がそれぞれ分波されて出力ポートから出力される。
【００２４】
図３は、光分波器２０６の１つの出力ポート（中心波長１５５０ｎｍ）での透過スペクトル形状を示している。この透過スペクトルの中心波長は、このポートを透過する信号光の中心波長と一致しており、この透過スペクトルの３ｄＢ帯域幅は、約０．４５ｎｍである。このときＡＳＥ光が重畳された信号光が入射すると、波長１５５０ｎｍの信号光およびその近傍約０．４５ｎｍの帯域幅にあるＡＳＥ光がこの分波器のポートを透過し、光ＳＮＲ測定装置に入射する。なお、その他の波長の出力ポートも同様の透過スペクトル形状を有している。
【００２５】
図４に、異なる光ＳＮＲを有する波長１５５０ｎｍの信号光について、本発明の光ＳＮＲ測定装置を用いて光ＳＮＲを測定した結果を示す。波長１５５０ｎｍの信号光の光ＳＮＲは、光ＳＮＲ測定装置に入力する前に光スペクトルアナライザで測定しており、その値を図４の横軸に、本発明の光ＳＮＲ測定装置によって測定した光ＳＮＲを縦軸に示している。光スペクトルアナライザで測定した光ＳＮＲと本発明の光ＳＮＲ測定装置で測定した光ＳＮＲが一致した場合、測定点が図４に示した直線上にあることになる。
【００２６】
図４から、本発明の光ＳＮＲ測定装置によって測定した光ＳＮＲは、入力信号光の光ＳＮＲとほぼ一致していることがわかる。また、本発明の光ＳＮＲ測定装置によって光ＳＮＲは０．７ｄＢ以下の誤差で測定できていることがわかる。同様に、その他の波長の出力ポートにおいても、本発明の光ＳＮＲ測定装置によって光ＳＮＲが０．７ｄＢ以下の誤差で測定できていることを確認した。
【００２７】
このように、本発明による光ＳＮＲ測定装置は、光スペクトル測定を行うことなく、ＡＳＥ光が重畳された信号光の光ＳＮＲを測定することができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による光ＳＮＲ測定装置の構成例は、図２に示した第２の実施形態と同様であるが、分波器２０６の透過スペクトル形状が異なる。図５に、本実施形態での分波器の１つの出力ポート（中心波長１５５０ｎｍ）での透過スペクトル形状を示す。この透過スペクトル形状は、第２の実施形態で使用した分波器とは異なり、透過率ピーク近傍での波長依存性が小さく、フラットなものとなっている。このような分波器としては、入射導波路形状を変形する手法、ＡＷＧとＭＺＩを縦続接続する手法、高次モードを利用した手法などによるものが知られている（非特許文献１参照）。
【００２９】
第２の実施形態の光ＳＮＲ測定装置では、分波器の透過スペクトル形状がガウシアンに近く透過率ピーク波長から少しでも信号光波長がずれると、過剰な透過損失が付加される。そのため、信号光パワーの検出値が小さくなり、その結果、光ＳＮＲ測定に誤差を生じる。一方、本実施形態の光ＳＮＲ測定装置で使用されている分波器は透過スペクトル形状がピーク近傍で約±０．２ｎｍ（０．４ｎｍ）にわたりフラットになっている。そのため、信号光波長が約±０．２ｎｍ程度中心波長からずれても光ＳＮＲ測定に過剰な誤差は生じない。
【００３０】
図６に、信号光の波長ずれ（中心波長より長波長側にずれた場合）に対する光ＳＮＲ測定誤差変化について、本実施形態による光ＳＮＲ測定装置と第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置を用いた場合の結果を示す。第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置では、信号光の波長ずれに対して急激に光ＳＮＲ測定誤差が増加したが、本実施形態による光ＳＮＲ測定装置では、信号光波長ずれ０．２ｎｍまでほぼ一定の光ＳＮＲ測定誤差が得られた。なお、信号光波長ずれによる光ＳＮＲ測定誤差は、信号光波長が短波長側へずれた場合も同様の結果が得られた。
【００３１】
さらに本実施形態による光ＳＮＲ測定装置では、分波器の透過スペクトル形状がピーク近傍でフラットになっているため、信号光波長近傍のＡＳＥ光もより多く検出することになり、その結果、光ＳＮＲ測定可能範囲を第２の実施形態光ＳＮＲ測定装置と比較して約２ｄＢ程度拡大することができた。
【００３２】
以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態による光ＳＮＲ測定装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による光分波器の１つの出力ポートでの透過スペクトル形状を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置を用いて、光ＳＮＲを測定した結果を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による光分波器の１つの出力ポートでの透過スペクトル形状を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による光ＳＮＲ測定装置と第３の実施形態による光ＳＮＲ測定装置を用いた場合の信号光の波長ずれに対する光ＳＮＲ測定誤差を示す図である。
【図７】光増幅器で増幅され、ＡＳＥ光が重畳された信号光のスペクトルを示す。
【図８】ＡＳＥ光が重畳された信号光の光ＳＮＲを測定する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００，１００−１〜１００−Ｎ  光ＳＮＲ測定装置
１０２  フォトダイオード
１０４  分配器
１０６  増幅器
１０８  バンドパスフィルタ
１１０  検出器
１１２  分配器
１１４  減算回路
１１６  除算回路
２０２  光ファイバ
２０４  光カプラ
２０６  光分波器
【図１】
2009244163.tif 000003
【図２】
2009244163.tif 000004
【図３】
2009244163.tif 000005
【図４】
2009244163.tif 000006
【図５】
2009244163.tif 000007
【図６】
2009244163.tif 000008
【図７】
2009244163.tif 000009
【図８】
2009244163.tif 000010