JP2000324064A - 伝送特性測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定波長と近い基準波長を使用して伝送特性
を測定する。 【解決手段】 基準用レーザ１０は基準信号光を出力
し、測定用レーザ１２は測定波長の光を出力する。外部
変調器１４，１６は、発振器１８から出力される変調信
号に従い、それぞれ基準用レーザ１０の出力光及び測定
用レーザ１２の出力光を強度変調する。光合成器２０
は、外部変調器１４，１６の出力光を合成又は波長多重
して、測定対象の光伝送路２２に出力する。光分波器２
４は、光伝送路２２からの光を４分割し、第１の分割光
を光帯域通過フィルタ２６に、第２の分割光を光帯域阻
止フィルタ２８にそれぞれ供給する。光帯域通過フィル
タ２６は、基準波長λｒのみを通過する光フィルタであ
り、光帯域阻止フィルタ２８は基準波長λｒの透過を阻
止する光フィルタである。光受信器３０は光帯域通過フ
ィルタ２６の出力光を電気信号に変換し、光受信器３２
は光帯域阻止フィルタ２８の出力を電気信号に変換す
る。位相比較器３４は、光受信器３０，３２の出力の位
相を比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送特性測定シス
テムに関し、より具体的には、光伝送媒体の伝送特性を
測定する伝送特性測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送路は、一般的には、光ファイバか
らなるが、長距離の場合、信号光を増幅する光増幅器が
所定間隔で挿入される。高速のデータ信号で変調された
光信号を長距離伝送するには、光伝送路の波長対振幅特
性及び波長対波長分散特性等をできるだけ正確に把握す
る必要がある。特に、波長分散特性は、伝送可能な伝送
速度を制限する主要な要因となるので、できるだけ正確
に把握する必要がある。

【０００３】光伝送路の分散特性を測定する従来の方式
は、例えば、平成７年特許出願公告第９３８６号公報又
は米国特許第４，９８４，８８４号明細書に記載されて
いる。以下、図４を参照して、その方式を簡単に説明す
る。

【０００４】１１０は基準用レーザ、１１２は測定用レ
ーザであり、その波長は互いに充分に離れている。例え
ば、信号波長帯が１．５５μｍ帯である場合、測定用レ
ーザ１１２の波長λｍを信号波長帯と同じ１．５５μｍ
帯とし、基準用レーザ１１０の波長λｒを１．３μｍ帯
とする。外部変調器１１４，１１６は、発振器１１８か
ら出力される変調信号に従い、それぞれ基準用レーザ１
１０の出力光及び測定用レーザ１１２の出力光を強度変
調する。光合成器１２０は、外部変調器１１４，１１６
の出力光を合成又は波長多重して、測定対象の光伝送路
１２２に出力する。

【０００５】光伝送路１２２を伝送した光（基準信号光
と測定信号光）は、光分波器１２４に入射する。光分波
器１２４は光伝送路１２２からの光を３分割し、第１の
分割光を波長分離器１２６に供給する。波長分離器１２
６は、基準用レーザ１１０から出力される１．３μｍ帯
基準信号光（波長λｒ）と測定用レーザ１１２から出力
される１．５５μｍ帯測定信号光（波長λｍ）を相互に
分離し、前者を光受信器１２８に、後者を光受信器１３
０に供給する。光受信器１２８は、基準信号光の光強度
を示す電気信号を出力し、光受信器１３０は、測定信号
光の光強度を示す電気信号を出力する。光受信器１２
８，１３０の出力の振幅は、発振器１１８から出力され
る変調信号と同じ周波数で変動する。

【０００６】位相比較器１３２は、光受信器１２８，１
３０の出力の位相を比較する。位相比較器１３０の位相
比較結果は、光伝送路１２２の群遅延特性を示す。この
群遅延特性を波長で微分することにより波長分散特性を
求めることができる。すなわち、測定用レーザ１１２の
発振波長を、測定したい波長帯内で掃引することによ
り、所望の波長帯での波長分散特性を求めることができ
る。

【０００７】図４に示す方式では、光伝送路１２２の実
効長が周囲温度変化等により変化した場合でも、測定信
号光と基準信号光との間で位相を比較することにより、
光伝送路１２２の実効長の変化の影響を受けずに、光伝
送路１２２の波長分散特性を測定できるという利点があ
る。

【０００８】測定用レーザ１１２の発振波長（又は周波
数）を精密に測定するために、光分波器１２４の第２の
分割光を光波長計１３４に供給する。光波長計１３４
は、測定用レーザ１１２の掃引開始時の絶対波長を測定
する。

【０００９】光波長変化モニタ装置１３６は、光波長計
１３４で測定された掃引開始波長からの変化量を測定す
るために設けられている。モニタ用レーザ１３８は、測
定用レーザ１１２の発振波長に近似した波長でレーザ発
振しており、その出力光が光合成器１４０に印加され
る。光合成器１４０には、光分波器１２４から第３の分
割光が供給されており、光合成器１４０は両入力光を合
成して、光受信器１４２に供給する。モニタ用レーザ１
３８の発振波長が測定用レーザ１１２の発振波長に近接
した値に設定されているので、光受信器１４２は、測定
用レーザ１１２からの測定信号光をモニタ用レーザ１３
８の出力光によりコヒーレントヘテロダイン検波する。
光受信器１４２の出力はスペクトラムアナライザ（又は
周波数カウンタ）１４４に供給される。スペクトラムア
ナライザ１４４は、光受信器１４２での検波によって得
られた中間周波電気信号から、その中間周波電気信号の
周波数、即ち測定信号光の掃引波長量を測定する。

【００１０】従来の光伝送路分散特性測定方式では、測
定用レーザ１１２の発振波長を掃引して、光伝送路１２
２の群遅延特性を精度良く測定でき、得られた群遅延特
性を波長で微分することで波長分散特性を測定できる。
但し、従来例では、波長分離器１２６の波長分離特性
上、基準用レーザ１１０の発振波長と測定用レーザ１１
２の発振波長を十分離れたものにする必要があった。例
えば、測定用レーザ１１２の発振波長を１．５５μｍ帯
とするとき、基準用レーザ１１０の発振波長を１．３μ
ｍ帯としていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光増幅中継器
を具備する光増幅伝送路、特に、１．５５μｍ帯に設計
された光増幅伝送路に装備される光増幅器は、通常、
１．５５μｍ帯の光信号のみを増幅して通過させる特性
を有しており、１．３μｍ帯の光信号を通過できない。

【００１２】従って、従来の光伝送路分散特性測定方式
は、光増幅伝送路には実質的に適用できないという問題
点があった。

【００１３】この問題は、その他の狭帯域の光素子が挿
入されている光伝送路でも生じ得る。

【００１４】本発明は、このような問題点を解決し、光
増幅器又はその他の狭帯域の光デバイスが挿入された光
伝送路にも適用可能な伝送特性測定システムを提示する
ことを目的とする。

【００１５】本発明はまた、測定波長に近接した基準波
長の基準光を使用可能な伝送特性測定システムを提示す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る伝送特性測
定システムは、発振手段と、当該発振手段から出力され
る周波数信号により強度変調された、基準波長の基準信
号光を発生する基準信号光発生手段と、当該発振手段か
ら出力される周波数信号により強度変調された、測定波
長の測定信号光を発生する測定光発生手段と、当該基準
信号光と当該測定信号光を合波して、測定対象たる光伝
送媒体に供給する合波手段と、当該光伝送媒体を透過し
た光から基準波長成分及び測定波長成分を分離する波長
分離手段と、当該波長分離手段で分離された基準波長成
分を電気信号に変換する第１の光受信手段と、当該波長
分離手段で分離された測定波長成分を電気信号に変換す
る第２の光受信手段と、当該第１の光受信手段及び当該
第２の光受信手段の出力の位相を比較する位相比較手段
と、当該第１の光受信手段の出力に従い、当該波長分離
手段における当該基準波長成分の抽出中心波長を自動制
御する制御手段とからなることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。１０は基準用レーザ、１２は測定用レ
ーザであり、その発振波長は近接している。例えば１．
５５μｍ帯の光信号を伝送する光伝送路の伝送特性を測
定する場合、本実施例では、測定用レーザ１２は、１．
５５μｍ帯の測定信号光を発生し、基準用レーザ１０
は、従来例と異なり１．５５μｍ帯の基準信号光を発生
する。但し、測定用レーザ１２の出力光の波長λｍと基
準用レーザ１０の出力光の波長λｒは一致しない。

【００１９】より具体的には、測定用レーザ１２の掃引
範囲が１５４０〜１５６０ｎｍであった場合、光増幅器
の帯域としては、例えば１５３０〜１５６０ｍ程度の波
長幅があるので、基準用レーザ１０の波長λｒは、測定
用レーザ１２の準長帯域から若干離れ、かつ光増幅器の
帯域内の波長であれば良い。本実施例では、基準用レー
ザ１０の発振波長として、例えば１５３０ｎｍを選択し
た。

【００２０】外部変調器１４，１６は、発振器１８から
出力される変調信号に従い、それぞれ基準用レーザ１０
の出力光及び測定用レーザ１２の出力光を強度変調す
る。光合成器２０は、外部変調器１４，１６の出力光を
合成又は波長多重して、測定対象の光伝送路２２に出力
する。

【００２１】光伝送路２２を伝送した光（基準信号光と
測定信号光）は、光分波器２４に入射する。光分波器２
４は光伝送路２２からの光を４分割し、第１の分割光を
光帯域通過フィルタ２６に、第２の分割光を光帯域阻止
フィルタ２８にそれぞれ供給する。光帯域通過フィルタ
２６は、基準波長λｒのみを通過する光フィルタであ
り、光帯域阻止フィルタ２８は基準波長λｒの透過を阻
止する光フィルタである。光帯域通過フィルタ２６の中
心波長は、基準用レーザ１０の出力波長（上述の例で
は、１５３０ｎｍ）に設定され、通過半値幅は測定用レ
ーザ１２の出力波長を含むことのないように、例えば、
３ｎｍ程度に設定される。これにより、光帯域通過フィ
ルタ２６は、基準用レーザ１０の出力光のみを抽出でき
る。光帯域阻止フィルタ２８の中心波長は、光帯域通過
フィルタ２６の中心波長と同一の波長に設定され、その
阻止帯域幅は、光帯域通過フィルタ２６の通過帯域幅と
同程度にする。これにより、光帯域阻止フィルタ２８
は、光伝送路２２を伝送した光から基準信号光のみを除
去した光、すなわち、測定用レーザ１２の出力光成分の
みを抽出する。

【００２２】光帯域通過フィルタ２６の出力光は光受信
器３０に入射し、光帯域阻止フィルタ２８の出力光は光
受信器３２に入射する。光受信器３０は、光帯域通過フ
ィルタ２６の出力光、すなわち、基準信号光を電気信号
に変換し、光受信器３２は、光帯域阻止フィルタ２８の
出力光、すなわち、測定信号光を電気信号に変換する。
従って、光受信器３０，３２の出力の振幅は、発振器１
８から出力される変調信号と同じ周波数で変動する。

【００２３】位相比較器３４は、光受信器３０，３２の
出力の位相を比較する。位相比較器３４の位相比較結果
は、光伝送路２２の群遅延特性を示す。この群遅延特性
を波長で微分することにより波長分散特性を求めること
ができる。すなわち、測定用レーザ１２の発振波長を、
測定したい波長帯内で掃引することにより、所望の波長
帯での波長分散特性を求めることができる。

【００２４】検波器３６は、光受信器３０の出力から発
振器１８の発振周波数成分を検波する。検波器３６の出
力は、光受信器３０の出力における、発振器１８の発振
周波数成分の振幅を示す。制御回路３８は、検波器３６
の出力に従い、検波器３６の出力が最大になるように光
帯域通過フィルタ２６の通過中心周波数及び光帯域阻止
フィルタ２８の阻止中心周波数を制御する。これによ
り、基準用レーザ１０の発振波長λｒが多少変動するこ
とがあっても、支障無く、光帯域通過フィルタ２６で基
準信号光を抽出でき、光帯域阻止フィルタ２８で基準信
号光を除去できる。

【００２５】分波器２４は第３の分割光を光波長計４０
に供給する。光波長計４０は例えば、測定用レーザ１２
の掃引開始時の絶対波長を測定するのに利用される。

【００２６】光波長変化モニタ装置４２は、従来例の光
波長変化モニタ装置１３６と同様の構成からなり、その
目的も光波長変化モニタ装置１３６と同じく、光波長計
４０で測定された掃引開始波長からの変化量を測定すこ
とである。モニタ用レーザ４４は、測定用レーザ１２の
発振波長に近似した波長でレーザ発振しており、その出
力光が光合成器４６に印加される。光合成器４６には、
光分波器２４から第４の分割光が供給されており、光合
成器４６は両入力光を合成して、光受信器４８に供給す
る。モニタ用レーザ４４の発振波長は、測定用レーザ１
２の発振波長に近接した値に設定されているので、光受
信器４８は、測定用レーザ１２からの測定信号光をモニ
タ用レーザ４４の出力光によりコヒーレントヘテロダイ
ン検波する。光受信器４８の出力はスペクトラムアナラ
イザ（又は周波数カウンタ）５０に供給される。スペク
トラムアナライザ５０は、光受信器４８での検波によっ
て得られた中間周波電気信号から、その中間周波電気信
号の周波数、即ち測定信号光の掃引波長量を測定する。

【００２７】光帯域通過フィルタ２６及び光帯域阻止フ
ィルタ２８により、基準信号光と測定信号光を精密に分
離できるので、基準波長λｒと測定波長λｍを近接した
ものにできる。従って、光増幅器等の狭帯域光デバイス
を含んだ光伝送路の分散特性等も、光伝送路の実効長の
変化の影響を受けずに精度良く測定できる。

【００２８】図２は、本発明の第２実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。受信側において、基準信号光と測定信
号光を高精度に分離するフィルタ部分が変更されてい
る。図１と同じ構成要素には同じ符号を付加してある。

【００２９】変更部分を詳細に説明する。光分波器５２
は、光伝送路２２を伝送した光（基準信号光と測定信号
光）を３分割し、第１の分割光を光サーキュレータ５４
のポートＡに、第２の分割光を光波長計４０に、第３の
分割光を光波長変化モニタ装置４２にそれぞれ供給す
る。光サーキュレータ５４は、ポートＡの入力光をポー
トＢから出力し、ポートＢの入力光をポートＣから出力
する光素子である。光サーキュレータ５４のポートＢは
光帯域通過フィルタ５６に接続する。光帯域通過フィル
タ５６は、狭い通過幅で基準波長λｒのみを極く狭い通
過半値幅で通過し、それ以外の波長、特に測定波長帯域
を反射する光フィルタである。一般に、特定波長帯を通
過する光フィルタは、その特定波長帯以外の波長を反射
する光素子として機能する。

【００３０】光帯域通過フィルタ５６は、光サーキュレ
ータ５４のポートＢからの光の内、基準信号光を通過し
て光受信器３０に供給し、測定信号光を反射して光サー
キュレータ５４のポートＢに供給する。光サーキュレー
タ５４は、光帯域通過フィルタ５６により反射されてポ
ートＢに入力する光をポートＣから出力する。光サーキ
ュレータ５４のポートＣの出力光は光受信器３２に入射
する。

【００３１】このように、光サーキュレータ５４及び光
帯域通過フィルタ５６により、図１に示す実施例の光帯
域通過フィルタ２６及び光帯域阻止フィルタ２８と同様
に、基準信号光が光受信器３０に入射し、測定信号光が
光受信器３２に入射する。

【００３２】図１に示す実施例と同様に、検波回路３６
及び制御回路３８が、光帯域通過フィルタ５６の通過中
心波長を基準波長λｒに一致する波長に制御する。

【００３３】光サーキュレータ５４を用いることによ
り、光帯域阻止フィルタが不要になり、光帯域阻止フィ
ルタの中心周波数の設定作業が不要になる。また、光伝
送路２２からの光の分割数を４から３に減らすことがで
きる。

【００３４】一般的に光伝送路の分散特性の測定は、地
理的に離れた２地点間で行われる。このな場合、送信側
の各種設定条件、例えば基準波長、測定波長の掃引範囲
及び掃引開始波長等の測定条件情報を受信側に伝送し、
受信側の機器に設定する必要がある。通常は、送信側と
受信側にそれぞれ測定者を配置し、電話等の通信手段を
用いてこれらの測定条件情報をやりとりすることになる
が、このようなやりとりは煩雑なだけでなく、最低２名
の測定者と彼らの間の通信手段が必要になる。そこで、
人手を介在させずに測定条件情報を送信側から受信側に
伝送する手段が望まれる。これはまた、測定条件情報を
受信側で自動設定するのにも必要である。

【００３５】図３は、このような要望を満たす本発明の
第３実施例の概略構成ブロック図を示す。図１及び図２
と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

【００３６】図２に示す実施例に対する変更部分を説明
する。データ発生回路６０は、受信側に送信すべき測定
条件情報を示すデータを発生する。外部変調器６２は、
発振器１８からの基準周波数信号とデータ発生回路６０
からのデータ信号とに従い、基準用レーザ１０の出力光
を強度変調する。例えば、外部変調器６２は例えば、発
振器１８からの周波数信号をデータ発生回路６０からの
データで振幅変調した結果により、基準用レーザ１０の
出力光を強度変調する。これにより、測定条件情報は、
基準信号光上の基準周波数の振幅変化として伝送され
る。

【００３７】光合成器２０は、外部変調器６２，１６の
出力光を合成又は波長多重して、測定対象の光伝送路２
２に出力する。先に説明したように、光分波器５２は、
光伝送路２２を伝送した光（基準信号光と測定信号光）
を３分割し、第１の分割光を光サーキュレータ５４のポ
ートＡに、第２の分割光を光波長計４０に、第３の分割
光を光波長変化モニタ装置４２にそれぞれ供給する。光
サーキュレータ５４及び光帯域通過フィルタ５６によ
り、基準波長λｒの光とそれ以外とに分離され、前者
は、光帯域通過フィルタ５６から光分波器６４に入射
し、後者は光サーキュレータ５４のポートＣから光受信
器３２に入射する。分波器６４は、光帯域通過フィルタ
５６の出力光を２分割し、一方をデータ用光受信器６６
に、他方を光受信器３０に供給する。データ用光受信器
６６は、光分波器６４からの光を電気信号に変換し、更
にデータ発生器６０の出力データを復調する。演算回路
６８は、データ用光受信器６６から出力される測定条件
情報と、位相比較器３４から出力される位相情報とか
ら、光伝送路２２の群遅延特性及び波長分散特性などを
演算する。

【００３８】この実施例では、測定条件情報を示すデー
タを復調するために、受信側で光分波器６４が基準信号
光を２分割したが、勿論、光受信器３０から出力される
電気信号から測定条件情報を復調しても良い。

【００３９】図３に示す実施例では、基準信号光をキャ
リアとして測定条件情報を送信側から受信側に伝送する
ので、測定対象以外の伝送路を用意する必要がなく、光
源を別に用意する必要も無い。測定条件情報を基準信号
でなく、測定信号光に載せて搬送しても良い。送信側
で、外部変調器６２により基準信号光を測定条件情報で
変調したが、勿論、基準用レーザ１０の駆動電流を直
接、測定条件情報で変調しても良い。

【００４０】上記実施例では、光波長計４０及び光波長
変化モニタ装置４２が受信側に配置されているが、同様
の機器を送信側に配置しても良いことはいうまでもな
い。光波長変化モニタ装置４２の構成は、図示例に限定
されない。例えば、事前に測定した値により測定用レー
ザ１２の波長を校正してもよい。光伝送路２２の波長分
散を測定する例を説明したが、本発明は、一般的に波長
分散特性を測定する必要がある光伝送媒質一般をその測
定対象とすることができる。被測定物としては、例えば
光ファイバ、ファイバグレーティング及び光フィルタ等
がある。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、光増幅器等の狭帯域光デバイスを
含む光伝送路の伝送特性を、周囲温度の変化等による光
伝送路の実効長の変動の影響を受けないで、精度良く測
定することが可能となる。また、送信側の波長設定情報
等のデータを、別の通信回線を用いることなく受信側に
伝送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図２】 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図３】 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図４】 従来例の概略構成ブロック図である。

【符号の説明】

１０：基準用レーザ １２：測定用レーザ １４：外部変調器 １６：外部変調器 １８：発振器 ２０：光合成器 ２２：光伝送路 ２４：光分波器 ２６：光帯域通過フィルタ ２８：光帯域阻止フィルタ ３０，３２：光受信器 ３４：位相比較器 ３６：検波器 ３８：制御回路 ４０：光波長計 ４２：光波長変化モニタ装置 ４４：モニタ用レーザ ４６：光合成器 ４８：光受信器 ５０：スペクトラムアナライザ（又は周波数カウンタ） ５２：光分波器 ５４：光サーキュレータ ５６：光帯域通過フィルタ ６０：データ発生回路 ６２：外部変調器 ６４：分波器 ６６：データ用光受信器 ６８：演算回路 １１０：基準用レーザ １１２：測定用レーザ １１４，１１６：外部変調器 １１８：発振器 １２０：光合成器 １２２：光伝送路 １２４：光分波器 １２６：波長分離器 １２８，１３０：光受信器 １３２：位相比較器 １３４：光波長計 １３６：光波長変化モニタ装置 １３８：モニタ用レーザ １４０：光合成器 １４２：光受信器 １４４：スペクトラムアナライザ（又は周波数カウン
タ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振手段と、 当該発振手段から出力される周波数信号により強度変調
   された、基準波長の基準信号光を発生する基準信号光発
   生手段と、 当該発振手段から出力される周波数信号により強度変調
   された、測定波長の測定信号光を発生する測定光発生手
   段と、 当該基準信号光と当該測定信号光を合波して、測定対象
   たる光伝送媒体に供給する合波手段と、 当該光伝送媒体を透過した光から基準波長成分及び測定
   波長成分を分離する波長分離手段と、 当該波長分離手段で分離された基準波長成分を電気信号
   に変換する第１の光受信手段と、 当該波長分離手段で分離された測定波長成分を電気信号
   に変換する第２の光受信手段と、 当該第１の光受信手段及び当該第２の光受信手段の出力
   の位相を比較する位相比較手段と、 当該第１の光受信手段の出力に従い、当該波長分離手段
   における当該基準波長成分の抽出中心波長を自動制御す
   る制御手段とからなることを特徴とする伝送特性測定シ
   ステム。
2. 【請求項２】 当該波長分離手段が、当該光伝送媒体を
   透過した光から基準波長成分を抽出する光帯域通過フィ
   ルタと、当該光伝送媒体を透過した光から基準波長成分
   を除去する光帯域阻止フィルタとからなる請求項１に記
   載の伝送特性測定システム。
3. 【請求項３】 当該波長分離手段が、当該基準波長成分
   を透過し、且つ当該測定波長成分を反射する光帯域通過
   フィルタと、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを
   具備し、当該第１ポートの入力光を当該第２ポートから
   出力し、当該第２ポートの入力光を当該第３ポートから
   出力する光サーキュレータであって、当該光伝送媒体を
   透過した光を当該第１ポート及び当該第２ポートを介し
   て当該光帯域通過フィルタに供給し、当該光帯域通過フ
   ィルタからの反射光を当該第２ポート及び当該第３ポー
   トを介して出力する光サーキュレータとからなる請求項
   １に記載の伝送特性測定システム。
4. 【請求項４】 更に、当該基準信号光発生手段及び当該
   測定信号光発生手段の一方に作用して、測定条件情報を
   示すデータを当該基準信号光及び当該測定信号光の一方
   に載せる変調手段と、当該光伝送媒体を透過した光の、
   当該基準波長成分及び当該測定波長成分の一方から当該
   測定条件情報を示すデータを復調する復調手段を具備す
   る請求項１に記載の伝送特性測定システム。