(57)【要約】【課題】波長分散測定器を用いずに光伝送路の波長分散を短時間で測定できるようにする。【解決手段】光送信機１０１、１０２から出力され、波長合波器１０５で波長合波したＣＷ光は変調器４０１で変調され、光伝送路２００を伝搬する。変調器４０１は、正弦波発生器４０２の駆動周波数によって変調周波数が変化する。ＰＤ５０１は、伝搬した光信号を電気信号に変換する。周波数カウンタ５０２は、ＰＤ５０１が出力した電気信号の周波数を測定する。受信側管理装置５０３はＰＤ５０１が出力した電気信号の振幅と、周波数カウンタ５０２が出力した周波数を記録する。受信側管理装置５０３は、周波数カウンタ５０２が周波数を測定できない振幅閾値の範囲における中心周波数を算出し、算出された中心周波数と、光送信器１０１、１０２の送信したＣＷ光１０３、１０４における波長差を用いて波長分散を算出する。【選択図】図１
2009264969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号と、当該２つの光信号を合波してその合波光信号を光伝送路へ送出する波長合波器と、前記光伝送路に送出された前記合波光信号を受信して２つの光信号に分波する波長分波器と、前記光送信器それぞれに対応する２つの光受信器と、を有する波長分割多重光伝送システムの前期光伝送路の波長分散を測定する波長分散測定装置であって、
前記伝送路に入力された前記合波光信号を、前記光伝送路上に設置された光スイッチを経由して取得し、周波数を変化させた各周波数の正弦波により、前記合波光信号を変調し、前記光スイッチを介してその変調光信号を前記光伝送路へ送出する変調手段と、
前記変調光信号を前記波長分波器前で、前記光伝送路に設置された光スイッチを経由して取得し、当該変調光信号を電気信号に変換する変換手段と、
前期電気信号の周波数を計測する周波数計測手段と、
前記電気信号の振幅と、当該電気信号の周波数との関係を、記憶部へ周波数毎に記録する振幅・周波数対応データ記録手段と、
前記振幅が前記周波数計測手段で計測できない振幅閾値以下の範囲の振幅における前記電気信号の周波数帯域の中心周波数を算出する中心周波数計測手段と、
前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の位相差を前記中心周波数に基づいて算出する位相差算出手段と、
前記算出した位相差と、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の波長差とに基づいて、前記波長分散を算出する波長分散算出手段と、
を備えることを特徴とする波長分散測定装置。
【請求項２】
２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号と、当該２つの光信号を合波してその合波光信号を光伝送路へ送出する波長合波器と、前記光伝送路に送出された前記合波光信号を受信して２つの光信号に分波する波長分波器と、前記光送信器それぞれに対応する２つの光受信器と、を有する波長分割多重光伝送システムの前期光伝送路の波長分散を測定する波長分散測定装置における波長分散測定法であって、
前記波長分散測定装置における変調手段は、前記伝送路に入力された前記合波光信号を、前記光伝送路上に設置された光スイッチを経由して取得し、周波数を変化させた各周波数の正弦波により、前記合波光信号を変調し、前記光スイッチを介してその変調光信号を前記光伝送路へ送出し、
前記波長分散測定装置における変換手段は、前記変調光信号を前記波長分波器前で、前記光伝送路に設置された光スイッチを経由して取得し、当該変調光信号を電気信号に変換し、
前記波長分散測定装置における周波数計測手段は、前期電気信号の周波数を計測し、
前記波長分散測定装置における振幅・周波数対応データ記録手段は、前記電気信号の振幅と、当該電気信号の周波数との関係を、記憶部へ周波数毎に記録し、
前記波長分散測定装置における中心周波数計測手段は、前記振幅が前記周波数計測手段で計測できない振幅閾値以下の範囲の振幅における前記電気信号の周波数帯域の中心周波数を算出し、
前記波長分散測定装置における位相差算出手段は、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の位相差を前記中心周波数に基づいて算出し、
前記波長分散測定装置における波長分散算出手段は、前記算出した位相差と、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の波長差とに基づいて、前記波長分散を算出することを特徴とする波長分散測定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた通信システムにおいて、伝送路である光ファイバの波長分散を測定する装置及び波長分散測定法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は波長分割多重光伝送システムの一般的な例を示すブロック図である。近年の情報伝送の大容量化により、光ファイバ通信の高速化が求められており、４０Ｇｂｐｓシステム、１００Ｇｂｐｓシステムの研究開発が進められている。４０Ｇｂｐｓよりも高速な光伝送システムは、従来の２．５Ｇｂｐｓシステム、１０Ｇｂｐｓシステムと比較して分散トレランスが非常に小さい。波長分散に対しては一般的な２値の強度変調方式で比較すると、４０Ｇシステムの分散トレランスは１０Ｇシステムの１６分の１となる。
【０００３】
波長分散とは、光の波長によって屈折率が変化するために、光が進む速度が波長成分ごとに異なる現象のことである。光ファイバを用いた通信システムにおいて、伝送路である光ファイバの波長分散によって発生する波形歪みが、通信の高速化を妨げる要因となる。そのため、波長分散を高精度で測定し、波長分散を零にするよう調整する必要がある。
【０００４】
また近年の波長分割多重伝送システムではＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）装置の導入も進められている。ＲＯＡＤＭ装置では、一度敷設した光送信器と光受信器間の光伝送路を切り替えることができるため、波長分散の変動を考慮することが必須となる。
【０００５】
これまでに、分散を測定するための方法として、変調信号の入力と出力の位相差を測定する変調位相シフト法、光ファイバの片端から測定光を入射し、反射光が戻ってくるまでの時間を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）法など幾つかの方法が提案されている。なお、波長分散の測定方法として、特許文献１〜特許文献３の技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０９５２２号公報
【特許文献２】特開２００４−０４５０７７号公報
【特許文献３】特開２００４−２５４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで上述の変調位相シフト法、ＯＴＤＲ法はいずれも伝送路から光送受信器を外した後に、波長分散測定器を光ファイバに接続する必要があった。このため上記ＲＯＡＤＭ装置などにより、波長分割多重光伝送システムの光伝送路が切り替わった場合において、光伝送路の波長分散を短時間で測定することは困難であった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長分散測定器を用いずに光伝送路の波長分散を短時間で測定する波長分散測定法及び波長分散測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号と、当該２つの光信号を合波してその合波光信号を光伝送路へ送出する波長合波器と、前記光伝送路に送出された前記合波光信号を受信して２つの光信号に分波する波長分波器と、前記光送信器それぞれに対応する２つの光受信器と、を有する波長分割多重光伝送システムの前記光伝送路の波長分散を測定する波長分散測定装置であって、前記伝送路に入力された前記合波光信号を、前記光伝送路上に設置された光スイッチを経由して取得し、周波数を変化させた各周波数の正弦波により、前記合波光信号を変調し、前記光スイッチを介してその変調光信号を前記光伝送路へ送出する変調手段と、前記変調光信号を前記波長分波器前で、前記光伝送路に設置された光スイッチを経由して取得し、当該変調光信号を電気信号に変換する変換手段と、前記電気信号の周波数を計測する周波数計測手段と、前記電気信号の振幅と、当該電気信号の周波数との関係を、記憶部へ周波数毎に記録する振幅・周波数対応データ記録手段と、前記振幅が前記周波数計測手段で計測できない振幅閾値以下の範囲の振幅における前記電気信号の周波数帯域の中心周波数を算出する中心周波数計測手段と、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の位相差を前記中心周波数に基づいて算出する位相差算出手段と、前記算出した位相差と、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の波長差とに基づいて、前記波長分散を算出する波長分散算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号と、当該２つの光信号を合波してその合波光信号を光伝送路へ送出する波長合波器と、前記光伝送路に送出された前記合波光信号を受信して２つの光信号に分波する波長分波器と、前記光送信器それぞれに対応する２つの光受信器と、を有する波長分割多重光伝送システムの前記光伝送路の波長分散を測定する波長分散測定装置における波長分散測定法であって、前記波長分散測定装置における変調手段は、前記伝送路に入力された前記合波光信号を、前記光伝送路上に設置された光スイッチを経由して取得し、周波数を変化させた各周波数の正弦波により、前記合波光信号を変調し、前記光スイッチを介してその変調光信号を前記光伝送路へ送出し、前記波長分散測定装置における変換手段は、前記変調光信号を前記波長分波器前で、前記光伝送路に設置された光スイッチを経由して取得し、当該変調光信号を電気信号に変換し、前記波長分散測定装置における周波数計測手段は、前記電気信号の周波数を計測し、前記波長分散測定装置における振幅・周波数対応データ記録手段は、前記電気信号の振幅と、当該電気信号の周波数との関係を、記憶部へ周波数毎に記録し、前記波長分散測定装置における中心周波数計測手段は、前記振幅が前記周波数計測手段で計測できない振幅閾値以下の範囲の振幅における前記電気信号の周波数帯域の中心周波数を算出し、前記波長分散測定装置における位相差算出手段は、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の位相差を前記中心周波数に基づいて算出し、前記波長分散測定装置における波長分散算出手段は、前記算出した位相差と、前記２つの光送信器から送信された異なる波長の各光信号の波長差とに基づいて、前記波長分散を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本実施形態によれば、波長分割多重光送信システムに低速周波数の変調器と周波数カウンタを追加するだけで波長分散を測定することができる。これにより、光伝送路の波長分散を短時間で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による波長分散測定装置１の構成を示すブロック図である。波長分割多重光伝送システムは、送信端部１００と、光伝送路２００と、受信端部３００と、から構成されている。送信端部１００は、波長の異なる複数個の光送信器（図１では例として光送信器１０１、光送信器１０２が挙げられているが、あくまで一例であり、個数に関してはこの限りではないが、以降の説明において波長分散を測定する場合には、そのうちの２つのみを使用するものとする）と、波長合波器１０５と、から構成されている。波長合波器１０５は、光送信器１０１、１０２から出力されたＣＷ（Continuous Wave：連続波）光を合波し、送信する機能を有する。
【００１２】
光伝送路２００は波長分散を持つため、送信端部１００側から出力された光送信波形４１０は、光伝送路２００を伝搬すると、波形歪みが発生した光受信波形２１０となる。受信端部３００は、波長分波器３０１と、光送信器１０１、１０２それぞれに対応する光受信器（図１では例として光受信器３０２、光受信器３０３が挙げられているが、あくまで一例であり、個数に関してはこの限りではない）と、から構成されている。波長分波器３０１は、入力された光を分波し、各波長に対応する光受信器３０２、３０３へ出力する機能を有する。
【００１３】
ここで、波長分割多重光伝送システムの波長分散を測定するため、波長分割多重光伝送システムに波長分散測定装置１を設置する。波長分散測定装置１は、変調装置４００と、測定装置５００から構成される。送信端部１００の後段に変調装置４００を、受信端部３００の前段に測定装置５００を設置する。変調装置４００は、変調器４０１と、正弦波発生器４０２と、送信側管理装置４０３と、から構成されており、光スイッチ４０４によって、光伝送路２００に接続されている。変調器４０１は、波長合波器１０５から送出されたＣＷ光を、その送出の直後に光スイッチ４０４を介して取得する。変調器４０１は、正弦波発生器４０２から出力される正弦波の周波数を変調周波数とし、そのＣＷ光を、前記変調周波数で変調する。また、送信側管理装置４０３は、下記（１）〜（３）の処理を行う。すなわち、（１）光送信器出力ＯＮ信号４０５によって光送信器１０１、１０２にＣＷ光出力を指示する処理、（２）周波数可変制御４０６によって正弦波発生装置の周波数を可変させる処理、（３）測定開始通知４０７を受信側管理プログラム５０３へ送信する処理、を行う。
【００１４】
測定装置５００は、ＰＤ（Photodiode）５０１（受光器）と、周波数カウンタ５０２と、受信管理装置５０３と、から構成されており、光スイッチ５０４によって、波長分波器３０１の直前で光伝送路２００に接続されている。ＰＤ５０１は、入力された光を電気信号に変換する。周波数カウンタ５０２は、ＰＤ５０１から出力された電気信号の周波数を測定する。受信側管理装置５０３は、下記（１）〜（３）の処理を行う。すなわち、（１）ＰＤ５０１から出力された振幅と、周波数カウンタ５０２から出力された周波数を受け取り、記録する処理、（２）一定時間記録を行った後、周波数カウンタ５０２の測定可能範囲を超える周波数範囲をサーチし、その中心周波数を算出する処理、（３）送信側管理装置４０３から測定開始通知４０７を受信した時刻から振幅と周波数の記録を開始する処理、を行う。以下、波長分散測定装置１の動作について説明する。
【００１５】
まず、送信側管理装置４０３は受信側管理装置５０３へ測定開始通知４０７を送信し、光送信器出力ＯＮ信号４０５によって光送信器１０１と光送信器１０２にＣＷ光出力を指示する。
これによって、光送信器１０１は波長Ａ・ＣＷ光１０３を出力する。また、光送信器１０２は波長Ｂ・ＣＷ光１０４を出力する。波長合波器１０５は、波長Ａ・ＣＷ光１０３と波長Ｂ・ＣＷ光１０４を波長多重する。波長合波器１０５によって波長多重された信号は、光スイッチ４０４を経由して変調器４０１へ入力される。次に、送信側管理装置４０３は、正弦波発生器４０２に対して周波数可変制御４０６を実行する。これによって変調器４０１は駆動周波数をスイープ（連続的に変化）し、光送信波形４１０の変調周波数を可変させる。
【００１６】
光送信波形４１０は、光伝送路２００を伝搬し、光受信波形２１０として光スイッチ５０４を経由し、ＰＤ５０１へ入力される。ＰＤ５０１は、光受信波形２１０を電気信号に変換し、周波数カウンタ５０２及び受信管理装置５０３へ送信する。周波数カウンタ５０２はＰＤ５０１から受信した電気信号の変調周波数を計測し、受信管理装置５０３へ出力する。受信側管理装置５０３は、ＰＤ５０１から受信した電気信号の振幅と、周波数カウンタ５０２から受信した変調周波数を記録する。受信側管理装置５０３は、一定時間記録した振幅と周波数から、振幅が小さくなり周波数カウンタ５０２の測定可能範囲を超える周波数範囲をサーチし、その区間の中心周波数を算出する処理を行う。
【００１７】
次に、本発明において、受信管理装置５０３が周波数カウンタ５０２の測定可能範囲を超える周波数範囲の中心周波数を算出する意義を説明する。
図２は光送信波形と、光伝送路伝搬後の光受信波形を示す図である。光送信波形４１０において、波長Ａと波長Ｂの間に位相差は存在しないが、光受信波形２１０では光伝送路２００の波長分散の影響を受け、波長ＡとＢの間に位相差ΔＡＢが発生する。位相差ΔＡＢによってＰＤ５０１で電気に変換された波形の振幅が増減する。また、光波形の周期Ｔは、Ｔ＝１／ｆで与えられ、位相差がＴ／２となった場合に、光受信波形２１０において、波長Ａと波長Ｂが逆位相となり、理論的には振幅は消失する。なお、ｆは周波数である。
【００１８】
図３は受信側管理装置にてＰＤから受信した信号の振幅と、周波数カウンタから受信した変調周波数の関係を示す図である。振幅がしきい値γ以下となった場合は周波数カウンタ５０２の測定可能範囲を超えているため、測定データを破棄する。周波数カウンタ５０２の測定できなかった範囲の中心周波数ｎは波長Ａの光受信波形２１０において、波長Ａと波長Ｂが逆位相Ｔ／２となった場合に対応するため、Ｔ／２＝１／２ｎから位相差ΔＡＢを算出可能となる。
【００１９】
図４は波長差（ｎｍ）と位相差ΔＡＢを測定した結果を示す図である。波長ＡとＢの波長差τと位相差ΔＡＢの傾きが波長Ａと波長Ｂの中間周波数ｎにおける波長分散（ｐｓ／ｎｍ）となる。
【００２０】
上記の具体的な例を参考に以下に述べる。
波長分割多重光伝送システムでは、１９０ＴＨｚ付近が一般的に使用されている。波長Ａ・ＣＷ光１０３の周波数を１８９．４ＴＨｚ、波長を１５８２．８５ｎｍとし、波長Ｂ・ＣＷ光１０４の周波数を１８９．５ＴＨｚ、波長を１５８２．０２ｎｍとすると、波長差τ（ｎｍ）≒０．８ｎｍとなる。この条件で図１の光伝送路２００の波長分散を測定する。受信側管理装置５０３は、ＰＤ５０１から受信した信号の振幅と、周波数カウンタ５０２から受信した変調周波数から周波数カウンタ５０２の測定できなかった範囲の中心周波数ｎを算出する。例えば、図３において、振幅が閾値に達した２点の周波数を記録部から検出し、２点の値を足し、２で割ればよい。本実施形態によると、ｎ＝１．０ＧＨｚとなる。また、受信側管理装置５０３は、位相差ΔＡＢ（ｐｓ）＝Ｔ／２＝１／２ｎという式に基づき、位相差ΔＡＢを算出する。本実施形態によると、ΔＡＢ＝５００ｐｓとなる。また、受信側管理装置５０３は、波長分散（ｐｓ／ｎｍ）＝ΔＡＢ／τ（ｎｍ）という式に基づき、波長分散を算出する。本実施形態によると、波長分散＝５００ｐｓ／０．８ｎｍ＝６２５ｐｓ／ｎｍとなる。
【００２１】
なお送信端部１００、受信端部３００にはそれぞれ、光送信器１０１、１０２、波長合波器１０５、波長分波器３０１、光受信器３０２、３０３等を制御する制御装置が備えられているが、それらは一般的に使用されているものであるため、制御装置と各デバイス間の通信方式については説明を省く。
【００２２】
また光スイッチ４０４、５０４は波長分散を測定する場合にのみ変調器４０１、ＰＤ５０１側に接続され、通常、送信端部１００と受信端部３００が通信する場合は、変調器４０１を経由しない側に接続されている。正弦波発生器４０２の周波数は高くても数ＧＨｚ程度であり、光主信号の駆動周波数である１０ＧＨｚ〜と比較すると用いる周波数が十分低いため、本方式を実現するための追加デバイスは他の光デバイスや高周波デバイスと比較して低いコストとなる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、２つの信号が逆位相となることで振幅が消失することに着目し、２つの信号が逆位相となる変調周波数を計算することで、波長分散を測定することができる。そして、このような処理を行う変調装置４００と測定装置５００を波長分割多重光送信システムに追加するだけで波長分散を測定することができる。これにより、光伝送路の波長分散を短時間で測定することができる。
【００２４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００２５】
例えば、上記実施形態では、送信側管理装置４０３が、正弦波発生器４０２に対して周波数可変制御４０６を行うとき、変調器４０１の駆動周波数をスイープさせて光送信波形４１０の変調周波数を可変させたが、これに限られず、周波数を一定の間隔でステップ的に変化させることによって、上記実施形態と同様の波長分散測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による波長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光送信波形と、光伝送路伝搬後の光受信波形を示す図である。
【図３】受信側管理装置にてＰＤから受信した振幅と、周波数カウンタから受信した変調周波数の関係を示す図である。
【図４】波長（ｎｍ）と位相差ΔＡＢを測定した結果を示す図である。
【図５】波長分割多重光伝送システムの一般的な例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…波長分散測定装置
１００…送信端部
１０１、１０２…光送信器
１０３…波長Ａ・ＣＷ光
１０４…波長Ｂ・ＣＷ光
１０５…波長合波器
２００…光伝送路
２１０…光受信波形
３００…受信端部
３０１…波長分波器
３０２、３０３…光受信器
４００…変調装置
４０１…変調器
４０２…正弦波発生器
４０３…送信側管理装置
４０４…光スイッチ
４０５…光送信器出力ＯＮ信号
４０６…周波数可変制御
４０７…測定開始通知
４１０…光送信波形
５００…測定装置
５０１…ＰＤ
５０２…周波数カウンタ
５０３…受信側管理装置
５０４…光スイッチ
【図１】
2009264969.tif 000003
【図２】
2009264969.tif 000004
【図３】
2009264969.tif 000005
【図４】
2009264969.tif 000006
【図５】
2009264969.tif 000007