JP2001308417A - 光増幅器評価方法および光増幅器評価装置 - Google Patents
光増幅器評価方法および光増幅器評価装置Info
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- H04B10/073—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an out-of-service signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定者によって測定差を生じることなく、被
測定光増幅器の特性を簡便かつ高い精度で測定すること
ができると共に、多数の被測定光増幅器の雑音指数を連
続的に測定することができるようにする。 【解決手段】矩形スペクトル光源１が、広帯域かつ平坦
なスペクトル形状を有する連続光を送信すると、第１の
光変調器２が、これを受信してパルス変調を行う。さら
に、第２の光変調器３が、第１の光変調器２と同一周期
で動作し、ON/OFFパルス動作により時間領域でのサンプ
リング窓を設け、光信号の抽出及び抑圧を行う。このよ
うな制御及び駆動は変調信号発生部４によって行なわれ
る。パルス強調変調された光信号は被測定光増幅器６に
入力され、各光周波数成分毎における増幅後の信号光電
力と、光パルス信号の存在しない時間領域の各光周波数
成分毎の自然放出光電力とが、それぞれ測定され、各波
長に対して演算が行なわれる。
測定光増幅器の特性を簡便かつ高い精度で測定すること
ができると共に、多数の被測定光増幅器の雑音指数を連
続的に測定することができるようにする。 【解決手段】矩形スペクトル光源１が、広帯域かつ平坦
なスペクトル形状を有する連続光を送信すると、第１の
光変調器２が、これを受信してパルス変調を行う。さら
に、第２の光変調器３が、第１の光変調器２と同一周期
で動作し、ON/OFFパルス動作により時間領域でのサンプ
リング窓を設け、光信号の抽出及び抑圧を行う。このよ
うな制御及び駆動は変調信号発生部４によって行なわれ
る。パルス強調変調された光信号は被測定光増幅器６に
入力され、各光周波数成分毎における増幅後の信号光電
力と、光パルス信号の存在しない時間領域の各光周波数
成分毎の自然放出光電力とが、それぞれ測定され、各波
長に対して演算が行なわれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号における波
長（すなわち周波数）が異なる複数の信号光を多重化し
た波長多重信号光（または光周波数多重信号光）を、光
増幅器で増幅する際における、光増幅器の利得ならびに
雑音指数を評価するための光増幅器評価方法および光増
幅器評価装置に関する。
長（すなわち周波数）が異なる複数の信号光を多重化し
た波長多重信号光（または光周波数多重信号光）を、光
増幅器で増幅する際における、光増幅器の利得ならびに
雑音指数を評価するための光増幅器評価方法および光増
幅器評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】先ず、従来より用いられている光増幅器
評価装置における光増幅器の利得、ならびに雑音指数の
測定原理とその方法について説明する。一つの波長（す
なわち、光周波数）を有する信号光、または、近年盛ん
に市場へ投入されている波長（光周波数）の異なるｎ個
の光源（波長λ1〜λm）が出力する信号光の多重信号
(ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplex)を、光増幅
器で増幅する際の利得[Ｇn]は、式（３）により求めら
れ、また、雑音指数[ＮＦn]は式（４）により求められ
る。
評価装置における光増幅器の利得、ならびに雑音指数の
測定原理とその方法について説明する。一つの波長（す
なわち、光周波数）を有する信号光、または、近年盛ん
に市場へ投入されている波長（光周波数）の異なるｎ個
の光源（波長λ1〜λm）が出力する信号光の多重信号
(ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplex)を、光増幅
器で増幅する際の利得[Ｇn]は、式（３）により求めら
れ、また、雑音指数[ＮＦn]は式（４）により求められ
る。
【０００３】
【数３】
【数４】 但し、ｎは１〜ｍである。
【０００４】ここで、[Ｐin_n]は光増幅器に入力される
信号光の光電力、[Ｐout_n]は光増幅器から出力される
増幅された信号光の出力光電力、[ＰASE_n]は信号光が
有する波長における光増幅器から出力される自然放出光
電力、[Δνn]は自然放出光電力[ＰASE_n]を測定する光
強度測定装置の光信号光通過帯域幅、[νn]は光増幅器
に入力される信号光固有の光周波数、[h]はプランク定
数である。尚、記述中のサフィックス“ＡＳＥ”とは、
Amplified Spontaneous Emissionの略であり、励起され
た原子が、外部作用とは関係なく、自発的に光を放出し
て他の定常エネルギー状態に遷移する、いわゆる自然放
出過程による増幅を指すものである。
信号光の光電力、[Ｐout_n]は光増幅器から出力される
増幅された信号光の出力光電力、[ＰASE_n]は信号光が
有する波長における光増幅器から出力される自然放出光
電力、[Δνn]は自然放出光電力[ＰASE_n]を測定する光
強度測定装置の光信号光通過帯域幅、[νn]は光増幅器
に入力される信号光固有の光周波数、[h]はプランク定
数である。尚、記述中のサフィックス“ＡＳＥ”とは、
Amplified Spontaneous Emissionの略であり、励起され
た原子が、外部作用とは関係なく、自発的に光を放出し
て他の定常エネルギー状態に遷移する、いわゆる自然放
出過程による増幅を指すものである。
【０００５】ところが、前述の式（４）を用いて雑音指
数[ＮＦn]を求める場合、一般的に自然放出光電力[Ｐ
ASE_n]は、増幅された信号光の出力光電力[Ｐout_n]が
重畳されて出力されるため、直接的に求めることは困難
である。そこで、従来技術においては、下記に述べるよ
うな方法で雑音指数[ＮＦn]を測定していた。
数[ＮＦn]を求める場合、一般的に自然放出光電力[Ｐ
ASE_n]は、増幅された信号光の出力光電力[Ｐout_n]が
重畳されて出力されるため、直接的に求めることは困難
である。そこで、従来技術においては、下記に述べるよ
うな方法で雑音指数[ＮＦn]を測定していた。
【０００６】以下、従来方法による雑音指数[ＮＦn]の
測定方法について詳細に説明する。図１５は、従来技術
における光増幅器評価方法及び評価装置の構成を示すブ
ロック図である。すなわち、この図は、従来方法による
光増幅器の利得ならびに雑音指数を測定する方法を説明
するための図である。同図において、互いに異なる波長
(光周波数)の光源101a,101b,101cおよび101nからの信号
光を光合波器102で合波したのち、第１の光変調器103に
てパルス強度変調され、入力側光端子108を介して被測
定光増幅器107に入力される。このときの入力信号光ス
ペクトラムは、図１６に示す波長多重入力信号光スペク
トル110であり、第１の光変調器103は、変調信号発生部
105から出力されるパルス信号[ａ]により制御される。
測定方法について詳細に説明する。図１５は、従来技術
における光増幅器評価方法及び評価装置の構成を示すブ
ロック図である。すなわち、この図は、従来方法による
光増幅器の利得ならびに雑音指数を測定する方法を説明
するための図である。同図において、互いに異なる波長
(光周波数)の光源101a,101b,101cおよび101nからの信号
光を光合波器102で合波したのち、第１の光変調器103に
てパルス強度変調され、入力側光端子108を介して被測
定光増幅器107に入力される。このときの入力信号光ス
ペクトラムは、図１６に示す波長多重入力信号光スペク
トル110であり、第１の光変調器103は、変調信号発生部
105から出力されるパルス信号[ａ]により制御される。
【０００７】被測定光増幅器107からは、入力された信
号光が増幅されて出力されるが、入力信号光がパルス変
調されているため、増幅された信号光出力は、被測定増
幅器の伝搬遅延を受けて位相がシフトするが、同一周期
のパルス状態で出力される。また、パルスの有無に関わ
らず前述の自然放出光が出力される。このとき、パルス
変調の周期は、被測定光増幅器107が有する増幅媒体の
上準位の原子寿命、またはキャリア寿命より十分に短い
周期であるため、前述の自然放出光は入力信号光のON/O
FFに因らず、ほぼ一定の光出力レベルとなる。また、被
測定光増幅器107の出力光スペクトラムは、図１６に示
す被測定光増幅器の出力光スペクトル111のような波形
となる。尚、図１６は、従来技術における被測定光増幅
器の波長多重信号光増幅形態を示す図である。
号光が増幅されて出力されるが、入力信号光がパルス変
調されているため、増幅された信号光出力は、被測定増
幅器の伝搬遅延を受けて位相がシフトするが、同一周期
のパルス状態で出力される。また、パルスの有無に関わ
らず前述の自然放出光が出力される。このとき、パルス
変調の周期は、被測定光増幅器107が有する増幅媒体の
上準位の原子寿命、またはキャリア寿命より十分に短い
周期であるため、前述の自然放出光は入力信号光のON/O
FFに因らず、ほぼ一定の光出力レベルとなる。また、被
測定光増幅器107の出力光スペクトラムは、図１６に示
す被測定光増幅器の出力光スペクトル111のような波形
となる。尚、図１６は、従来技術における被測定光増幅
器の波長多重信号光増幅形態を示す図である。
【０００８】被測定光増幅器107の出力光は、出力側光
端子109を介して、第２の光変調器104に入力される。こ
こで、第２の光変調器104は、変調信号発生部105より出
力されるパルス信号[ｂ]により制御されるが、第１の光
変調器103と第２の光変調器104は同一周期で駆動され、
第２の光変調器104は、第１の光変調器103の変調タイミ
ングを基準として、360度の範囲に亘って任意に位相設
定を行うことができる。
端子109を介して、第２の光変調器104に入力される。こ
こで、第２の光変調器104は、変調信号発生部105より出
力されるパルス信号[ｂ]により制御されるが、第１の光
変調器103と第２の光変調器104は同一周期で駆動され、
第２の光変調器104は、第１の光変調器103の変調タイミ
ングを基準として、360度の範囲に亘って任意に位相設
定を行うことができる。
【０００９】先ず、予め入力側光端子108ならびに出力
側光端子109を108'および109'として直接接続し、被測
定光増幅器107へ入力される信号光の各信号光周波数[ν
n]ごとの光電力[Ｐin_n]を光強度測定装置106にて測定
する。尚、このときのスペクトルは図１７の112の通り
である。尚、図１７は、従来技術において測定される各
光電力をスペクトル表示により示した図である。
側光端子109を108'および109'として直接接続し、被測
定光増幅器107へ入力される信号光の各信号光周波数[ν
n]ごとの光電力[Ｐin_n]を光強度測定装置106にて測定
する。尚、このときのスペクトルは図１７の112の通り
である。尚、図１７は、従来技術において測定される各
光電力をスペクトル表示により示した図である。
【００１０】次に、入力側光端子108ならびに出力側光
端子109を被測定光増幅器107に接続し、被測定光増幅器
107から出力される増幅された信号光の光電力[Ｐout_n]
を、各信号光周波数ごとに測定する。尚、このときのス
ペクトルは図１７の113の通りである。このときの第１
の光変調器103と第２の光変調器104の位相は、図１８の
Ａ（第１の光変調器の変調タイミング）と、Ｃ（増幅後
の信号光[Ｐout_n]測定時の第２の光変調器タイミン
グ）の関係であり、被測定光増幅器107が有する導波路
の伝搬時間が遅延となって現れる。尚、図１８は、従来
技術において、第１の光変調器及び被測定光増幅器が出
力するパルス光ならびに第２の光変調器のそれぞれの相
対位相関係を示す図である。
端子109を被測定光増幅器107に接続し、被測定光増幅器
107から出力される増幅された信号光の光電力[Ｐout_n]
を、各信号光周波数ごとに測定する。尚、このときのス
ペクトルは図１７の113の通りである。このときの第１
の光変調器103と第２の光変調器104の位相は、図１８の
Ａ（第１の光変調器の変調タイミング）と、Ｃ（増幅後
の信号光[Ｐout_n]測定時の第２の光変調器タイミン
グ）の関係であり、被測定光増幅器107が有する導波路
の伝搬時間が遅延となって現れる。尚、図１８は、従来
技術において、第１の光変調器及び被測定光増幅器が出
力するパルス光ならびに第２の光変調器のそれぞれの相
対位相関係を示す図である。
【００１１】次に、第２の変調器104の位相を、図１８
のＡ（第１の光変調器の変調タイミング）とＤ（自然放
出光電力[ＰASE_n]測定時の第２の光変調器タイミン
グ）の関係のように、Ｃ（増幅後の信号光[Ｐout_n]測
定時の第２の光変調器タイミング）に対して180度シフ
トし、被測定光増幅器107が出力する自然放出光電力[Ｐ
A SE_n]を各信号光周波数ごとに測定する。このときの自
然放出光スペクトラムは図１７の114の波形の通りであ
る。これらの各測定値を、前述の式（３）ならびに式
（４）に代入することで、被測定光増幅器107の利得特
性ならびに雑音指数を演算して求めることができる。
のＡ（第１の光変調器の変調タイミング）とＤ（自然放
出光電力[ＰASE_n]測定時の第２の光変調器タイミン
グ）の関係のように、Ｃ（増幅後の信号光[Ｐout_n]測
定時の第２の光変調器タイミング）に対して180度シフ
トし、被測定光増幅器107が出力する自然放出光電力[Ｐ
A SE_n]を各信号光周波数ごとに測定する。このときの自
然放出光スペクトラムは図１７の114の波形の通りであ
る。これらの各測定値を、前述の式（３）ならびに式
（４）に代入することで、被測定光増幅器107の利得特
性ならびに雑音指数を演算して求めることができる。
【００１２】図１９は、上記の演算により求められた、
波長多重信号光増幅時における被測定光増幅器107の利
得、ならびに雑音指数の特性を示したものであり、利得
の波長特性115及び雑音指数の波長特性116を示してい
る。上述のように、従来技術では、多重化された光源の
波長数だけの測定となるため、測定結果は、波長軸にお
いて離散的にプロットされることになる。したがって、
プロット数を増やして連続データを取得するためには、
それに必要な数の光源を用意して多重化する必要があ
る。尚、このような測定技術についは、発明者らが既に
提案した特開平09-018391号公報に開示されている。
波長多重信号光増幅時における被測定光増幅器107の利
得、ならびに雑音指数の特性を示したものであり、利得
の波長特性115及び雑音指数の波長特性116を示してい
る。上述のように、従来技術では、多重化された光源の
波長数だけの測定となるため、測定結果は、波長軸にお
いて離散的にプロットされることになる。したがって、
プロット数を増やして連続データを取得するためには、
それに必要な数の光源を用意して多重化する必要があ
る。尚、このような測定技術についは、発明者らが既に
提案した特開平09-018391号公報に開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術に
よる光増幅器評価方法は、予め固定された既知の単波長
光信号または多波長多重光信号における、チャネルごと
の利得ならびに雑音指数の評価には非常に有効である。
しかし、多波長多重光信号における光増幅器の評価を行
う場合、必要な波長数の光源を用意する必要があり、大
規模かつ高額な評価装置となる。また、各チャネルにお
ける波長が固定的であり、合波器が有する各チャネル毎
の帯域の制限もあり、波長を広い範囲で可変させること
が難しいため、予め用意された光源固有の波長以外の、
たとえば各チャネル間の任意の波長における利得ならび
に雑音指数特性の評価は困難である。
よる光増幅器評価方法は、予め固定された既知の単波長
光信号または多波長多重光信号における、チャネルごと
の利得ならびに雑音指数の評価には非常に有効である。
しかし、多波長多重光信号における光増幅器の評価を行
う場合、必要な波長数の光源を用意する必要があり、大
規模かつ高額な評価装置となる。また、各チャネルにお
ける波長が固定的であり、合波器が有する各チャネル毎
の帯域の制限もあり、波長を広い範囲で可変させること
が難しいため、予め用意された光源固有の波長以外の、
たとえば各チャネル間の任意の波長における利得ならび
に雑音指数特性の評価は困難である。
【００１４】尚、多くの光源を用意する問題を解決すべ
く、被測定光増幅器へ入力させる光源のチャネル数を実
使用条件より減少させ、光増幅器のhomogeneousな特性
を応用したプローブ方式が提案されている。このプロー
ブ方式は、次のような方法で測定を行っている。すなわ
ち、被測定光増幅器に１チャネルから数チャネルの少な
いチャネル数で、且つ、その全信号光電力が実際に使用
される多重信号光の全光電力と同一の値で入力し、被測
定光増幅器を飽和させる。さらに、可変波長光源または
EELED等のプローブ信号光を、被測定光増幅器に影響を
与えない程度の低入力光電力で入力する。そして、波長
可変光源をプローブ信号光として入力する場合は、プロ
ーブ信号光波長を可変させ、実際のＷＤＭ信号光を全チ
ャネル毎に設定し、その状態での被測定光増幅器の出力
信号光電力ならびに出力自然放出光電力を測定すること
によって、実使用状態における利得ならびに雑音指数特
性を算出する方法である。
く、被測定光増幅器へ入力させる光源のチャネル数を実
使用条件より減少させ、光増幅器のhomogeneousな特性
を応用したプローブ方式が提案されている。このプロー
ブ方式は、次のような方法で測定を行っている。すなわ
ち、被測定光増幅器に１チャネルから数チャネルの少な
いチャネル数で、且つ、その全信号光電力が実際に使用
される多重信号光の全光電力と同一の値で入力し、被測
定光増幅器を飽和させる。さらに、可変波長光源または
EELED等のプローブ信号光を、被測定光増幅器に影響を
与えない程度の低入力光電力で入力する。そして、波長
可変光源をプローブ信号光として入力する場合は、プロ
ーブ信号光波長を可変させ、実際のＷＤＭ信号光を全チ
ャネル毎に設定し、その状態での被測定光増幅器の出力
信号光電力ならびに出力自然放出光電力を測定すること
によって、実使用状態における利得ならびに雑音指数特
性を算出する方法である。
【００１５】しかし、前述のプローブ法では、被測定光
増幅器を飽和させるために入力する信号光の波長(すな
わち、光周波数)の設定条件により、被測定光増幅器の
利得特性が変化するため、homogeneousな特性が維持さ
れる最適条件に設定することは困難である。また、被測
定光増幅器に入力される飽和させるため信号光とプロー
ブ信号光との光周波数が近接した場合、Spectral hole
burning現象により利得特性ならびに雑音指数特性が変
化するなどの問題があり、この方式で正確に被測定光増
幅器の評価を行うことは困難である。
増幅器を飽和させるために入力する信号光の波長(すな
わち、光周波数)の設定条件により、被測定光増幅器の
利得特性が変化するため、homogeneousな特性が維持さ
れる最適条件に設定することは困難である。また、被測
定光増幅器に入力される飽和させるため信号光とプロー
ブ信号光との光周波数が近接した場合、Spectral hole
burning現象により利得特性ならびに雑音指数特性が変
化するなどの問題があり、この方式で正確に被測定光増
幅器の評価を行うことは困難である。
【００１６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、測定者によって測定差を生
じることなく、被測定光増幅器の特性を簡便かつ高い精
度で測定することができると共に、多数の被測定光増幅
器の雑音指数を連続的に測定することができる、光増幅
器評価方法および評価装置を提供することにある。
たものであり、その目的は、測定者によって測定差を生
じることなく、被測定光増幅器の特性を簡便かつ高い精
度で測定することができると共に、多数の被測定光増幅
器の雑音指数を連続的に測定することができる、光増幅
器評価方法および評価装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、光信号の任意の波長
(すなわち光周波数)において出力レベルが平坦な特性で
あり、且つ、そのスペクトル形状が広帯域に亘って矩形
で、高い光出力有する矩形スペクトル光源に対して、被
測定光増幅器の上準位の原子寿命またはキャリア寿命よ
り十分に短い周期でパルス強度変調し、信号光のON/OFF
状態を時間軸上において一定周期かつ一定幅で存在せし
めて、被測定光増幅器に入力する。そして、第２の光変
調器の位相を制御して、サンプリング窓を光パルス信号
の存在する時間領域に同期させ、矩形スペクトル光源が
有する各光周波数成分毎における増幅後の信号光電力
[Ｐout_n]と、光パルス信号の存在しない時間領域に同
期させ矩形スペクトル光源が有する各光周波数成分毎に
おける自然放出光電力[ＰASE_n]とを、それぞれ測定
し、プランク定数を[h]、パルス変調された矩形スペク
トル光源が有する各光周波数成分を[νn]、被測定光増
幅器の各光周波数における利得を[Ｇn]、光パルス信号
の存在しない時間領域に同期した自然放出光電力[ＰASE
_n]を測定する際の光強度測定装置の光信号光通過帯域
幅を[Δνn]、矩形スペクトル光源のレベル平坦部分に
おけるサンプリング波長を、ｎ＝１〜ｍとしたとき、前
記被測定光増幅器の雑音指数[ＮＦn]を
めに、請求項１に記載の発明は、光信号の任意の波長
(すなわち光周波数)において出力レベルが平坦な特性で
あり、且つ、そのスペクトル形状が広帯域に亘って矩形
で、高い光出力有する矩形スペクトル光源に対して、被
測定光増幅器の上準位の原子寿命またはキャリア寿命よ
り十分に短い周期でパルス強度変調し、信号光のON/OFF
状態を時間軸上において一定周期かつ一定幅で存在せし
めて、被測定光増幅器に入力する。そして、第２の光変
調器の位相を制御して、サンプリング窓を光パルス信号
の存在する時間領域に同期させ、矩形スペクトル光源が
有する各光周波数成分毎における増幅後の信号光電力
[Ｐout_n]と、光パルス信号の存在しない時間領域に同
期させ矩形スペクトル光源が有する各光周波数成分毎に
おける自然放出光電力[ＰASE_n]とを、それぞれ測定
し、プランク定数を[h]、パルス変調された矩形スペク
トル光源が有する各光周波数成分を[νn]、被測定光増
幅器の各光周波数における利得を[Ｇn]、光パルス信号
の存在しない時間領域に同期した自然放出光電力[ＰASE
_n]を測定する際の光強度測定装置の光信号光通過帯域
幅を[Δνn]、矩形スペクトル光源のレベル平坦部分に
おけるサンプリング波長を、ｎ＝１〜ｍとしたとき、前
記被測定光増幅器の雑音指数[ＮＦn]を
【数５】 により前述の各波長(すなわち、光周波数)に対して演算
することを特徴とする。
することを特徴とする。
【００１８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、被測定光増幅器の各入力信号光
の波長(すなわち光周波数)における利得[Ｇn]を、
に記載の発明において、被測定光増幅器の各入力信号光
の波長(すなわち光周波数)における利得[Ｇn]を、
【数６】 より算出することを特徴とする。
【００１９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２の発明において、光源として使用する広
帯域な矩形スペクトル光源のスペクトル連続性により、
被測定光増幅器の利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦn]の
入力光周波数に依存する値の変動を、波長(すなわち、
光周波数)軸に対して連続的に求めることができ、ま
た、その結果より、任意の波長(すなわち、光周波数)に
おける利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦn]の傾斜を評価
することができることを特徴とする。
または請求項２の発明において、光源として使用する広
帯域な矩形スペクトル光源のスペクトル連続性により、
被測定光増幅器の利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦn]の
入力光周波数に依存する値の変動を、波長(すなわち、
光周波数)軸に対して連続的に求めることができ、ま
た、その結果より、任意の波長(すなわち、光周波数)に
おける利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦn]の傾斜を評価
することができることを特徴とする。
【００２０】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
または請求項２の発明において、被測定光増幅器に入力
されるパルス変調光を、矩形スペクトル光源を電気パル
ス信号で直接パルス変調することによって生成すること
を特徴とする。さらに、請求項５記載の発明は、請求項
１または請求項２の発明において、矩形スペクトル光源
からの出力光が連続光である場合は、電気パルス信号で
駆動する光変調器(例えば、光スイッチ)を通過させるこ
とによりパルス変調して、被測定光増幅器の入力に与え
る光パルスを得ることを特徴とする。
または請求項２の発明において、被測定光増幅器に入力
されるパルス変調光を、矩形スペクトル光源を電気パル
ス信号で直接パルス変調することによって生成すること
を特徴とする。さらに、請求項５記載の発明は、請求項
１または請求項２の発明において、矩形スペクトル光源
からの出力光が連続光である場合は、電気パルス信号で
駆動する光変調器(例えば、光スイッチ)を通過させるこ
とによりパルス変調して、被測定光増幅器の入力に与え
る光パルスを得ることを特徴とする。
【００２１】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
または請求項２の発明において、被測定光増幅器から時
系列で連続して出力される増幅後の信号光電力[Ｐ
out_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]の、異なる二つの
出力光電力を分離するために、被測定光増幅器に供給す
る光パルス信号に同期した、繰り返しパルス信号により
駆動する光変調器(例えば、光スイッチ)を用いることを
特徴とする。さらに、請求項７に記載の発明は、請求項
１または請求項２の発明において、被測定光増幅器から
時系列で連続して出力される増幅後の信号光電力[Ｐout
_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]の、異なる二つの出力
光電力をタイミングによるゲート測定機能を有する光ス
ペクトラムアナライザ等の光強度測定装置で測定するこ
とを特徴とする。
または請求項２の発明において、被測定光増幅器から時
系列で連続して出力される増幅後の信号光電力[Ｐ
out_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]の、異なる二つの
出力光電力を分離するために、被測定光増幅器に供給す
る光パルス信号に同期した、繰り返しパルス信号により
駆動する光変調器(例えば、光スイッチ)を用いることを
特徴とする。さらに、請求項７に記載の発明は、請求項
１または請求項２の発明において、被測定光増幅器から
時系列で連続して出力される増幅後の信号光電力[Ｐout
_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]の、異なる二つの出力
光電力をタイミングによるゲート測定機能を有する光ス
ペクトラムアナライザ等の光強度測定装置で測定するこ
とを特徴とする。
【００２２】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
または請求項２の発明において、第２の光変調器をＯＮ
／ＯＦＦすることによるサンプリング窓の幅（すなわ
ち、時間）を、第１の光変調器がＯＮ（または、ＯＦ
Ｆ）となっている幅（すなわち、時間）より狭くすると
共に、第１の光変調器のＯＮ（または、ＯＦＦ）に対す
る第２の光変調器のサンプリング窓の前後時間領域にオ
ーバーラップが存在するような相対位相関係に設定する
ことを特徴とする。さらに、請求項９に記載の発明は、
請求項１または請求項２の発明において、被測定光増幅
器が希土類元素を添加した光ファイバ増幅器であり、強
度変調光の変調周波数が１０ｋＨｚ以上であることを特
徴とする。
または請求項２の発明において、第２の光変調器をＯＮ
／ＯＦＦすることによるサンプリング窓の幅（すなわ
ち、時間）を、第１の光変調器がＯＮ（または、ＯＦ
Ｆ）となっている幅（すなわち、時間）より狭くすると
共に、第１の光変調器のＯＮ（または、ＯＦＦ）に対す
る第２の光変調器のサンプリング窓の前後時間領域にオ
ーバーラップが存在するような相対位相関係に設定する
ことを特徴とする。さらに、請求項９に記載の発明は、
請求項１または請求項２の発明において、被測定光増幅
器が希土類元素を添加した光ファイバ増幅器であり、強
度変調光の変調周波数が１０ｋＨｚ以上であることを特
徴とする。
【００２３】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
１または請求項２の発明において、被測定光増幅器が半
導体光増幅器であり、強度変調光の変調周波数が１ＧＨ
ｚ以上であることを特徴とする。さらに、請求項１１に
記載の発明は、請求項１または請求項２の発明におい
て、信号光のパルス変調に用いられる光変調器(例え
ば、光スイッチ)が音響光学スイッチであることを特徴
とする。また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２の発明において、被測定光増幅器出力され
る信号光電力[Ｐout_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]を
分離するための光変調器(例えば、光スイッチ)が音響光
学スイッチであることを特徴とする。
１または請求項２の発明において、被測定光増幅器が半
導体光増幅器であり、強度変調光の変調周波数が１ＧＨ
ｚ以上であることを特徴とする。さらに、請求項１１に
記載の発明は、請求項１または請求項２の発明におい
て、信号光のパルス変調に用いられる光変調器(例え
ば、光スイッチ)が音響光学スイッチであることを特徴
とする。また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２の発明において、被測定光増幅器出力され
る信号光電力[Ｐout_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]を
分離するための光変調器(例えば、光スイッチ)が音響光
学スイッチであることを特徴とする。
【００２４】請求項１３に記載の発明は、請求項１〜請
求項１２の何れかの光増幅器評価方法を実現するための
各構成品を制御し、且つ光強度測定装置で検出された結
果より演算を行い、被測定光増幅器の利得[Ｇn]ならび
に雑音指数[ＮＦn]を算出する制御／演算装置を備え、
自動測定を可能とすることを特徴とする光増幅器測定装
置である。また、請求項１４に記載の発明は、請求項１
３の発明において、被測定光増幅器に入力するパルス変
調された矩形スペクトル光源の光電力を可変させ、任意
の入力光電力を設定するための光可変減衰器を備え、制
御／演算装置により制御することを特徴とする。さら
に、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または請求
項１４の発明において、光スイッチ等の光経路切り換え
手段を備え、制御／演算装置により制御することによっ
て、被測定光増幅器に入力される各光周波数成分毎の光
電力[Ｐin_ n]および、被測定光増幅器から出力される増
幅後の信号光電力[Ｐout_n]及び自然放出光電力[ＰASE_
n]の二つの出力光電力を自動測定することを特徴とす
る。
求項１２の何れかの光増幅器評価方法を実現するための
各構成品を制御し、且つ光強度測定装置で検出された結
果より演算を行い、被測定光増幅器の利得[Ｇn]ならび
に雑音指数[ＮＦn]を算出する制御／演算装置を備え、
自動測定を可能とすることを特徴とする光増幅器測定装
置である。また、請求項１４に記載の発明は、請求項１
３の発明において、被測定光増幅器に入力するパルス変
調された矩形スペクトル光源の光電力を可変させ、任意
の入力光電力を設定するための光可変減衰器を備え、制
御／演算装置により制御することを特徴とする。さら
に、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または請求
項１４の発明において、光スイッチ等の光経路切り換え
手段を備え、制御／演算装置により制御することによっ
て、被測定光増幅器に入力される各光周波数成分毎の光
電力[Ｐin_ n]および、被測定光増幅器から出力される増
幅後の信号光電力[Ｐout_n]及び自然放出光電力[ＰASE_
n]の二つの出力光電力を自動測定することを特徴とす
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
おける光増幅器評価装置及び光増幅器評価方法の幾つか
の実施の形態を詳細に説明する。先ず、第１の実施の形
態について説明する。図１は、本発明の各実施の形態に
共通の光増幅器評価装置及び光増幅器評価方法の構成を
示すブロック図である。図１の構成は最も基本となるも
のであり、この図１の構成をもとに、以下に述べる種々
の形態の構成へ発展することができる。
おける光増幅器評価装置及び光増幅器評価方法の幾つか
の実施の形態を詳細に説明する。先ず、第１の実施の形
態について説明する。図１は、本発明の各実施の形態に
共通の光増幅器評価装置及び光増幅器評価方法の構成を
示すブロック図である。図１の構成は最も基本となるも
のであり、この図１の構成をもとに、以下に述べる種々
の形態の構成へ発展することができる。
【００２６】図１において、光増幅器評価装置は、広帯
域かつ平坦なスペクトル形状を有する矩形スペクトル光
源１と、連続光をパルス変調するための第１の光変調器
２と、第１の光変調器２と同一周期で動作し、ON/OFFパ
ルス動作により時間領域でのサンプリング窓を設け、光
信号の抽出・抑圧を行うための第２の光変調器３と、各
光変調器２，３を制御ならびに駆動する変調信号発生部
４と、光スペクトラムアナライザ等の光強度測定装置５
と、エルビウム等の希土類元素を添加した光ファイバ等
で構成される被測定光増幅器６と、入力側光端子７と、
出力側光端子８とによって構成れている。
域かつ平坦なスペクトル形状を有する矩形スペクトル光
源１と、連続光をパルス変調するための第１の光変調器
２と、第１の光変調器２と同一周期で動作し、ON/OFFパ
ルス動作により時間領域でのサンプリング窓を設け、光
信号の抽出・抑圧を行うための第２の光変調器３と、各
光変調器２，３を制御ならびに駆動する変調信号発生部
４と、光スペクトラムアナライザ等の光強度測定装置５
と、エルビウム等の希土類元素を添加した光ファイバ等
で構成される被測定光増幅器６と、入力側光端子７と、
出力側光端子８とによって構成れている。
【００２７】図１において、先ず、矩形スペクトル光源
１は、測定者が必要とする波長範囲において、レベルが
平坦かつ広帯域な連続スペクトルを出力する。図２は、
本発明の第１の実施の形態において矩形スペクトル光源
が出力する理想的なスペクトル形状を示す図である。す
なわち、図２に示すような出力スペクトラム９が矩形ス
ペクトル光源１から出力されるが、矩形スペクトルはこ
のような理想的なスペクトル形状に限るものではない。
一般的には、本発明の中で評価対象とされるＥＤＦＡ等
の光増幅器が信号光無入力時に出力する自然放出光を、
フィルタ等でスペクトル整形したものが使用されるが、
これに限らず、ＳＬＤ(Super Luminescent Diode)等の
半導体発光素子を使用してもよい。
１は、測定者が必要とする波長範囲において、レベルが
平坦かつ広帯域な連続スペクトルを出力する。図２は、
本発明の第１の実施の形態において矩形スペクトル光源
が出力する理想的なスペクトル形状を示す図である。す
なわち、図２に示すような出力スペクトラム９が矩形ス
ペクトル光源１から出力されるが、矩形スペクトルはこ
のような理想的なスペクトル形状に限るものではない。
一般的には、本発明の中で評価対象とされるＥＤＦＡ等
の光増幅器が信号光無入力時に出力する自然放出光を、
フィルタ等でスペクトル整形したものが使用されるが、
これに限らず、ＳＬＤ(Super Luminescent Diode)等の
半導体発光素子を使用してもよい。
【００２８】第１の光変調器２は高速な光スイッチであ
り、矩形スペクトル光源１から出力される連続光を高速
パルス変調する。また、第１の光変調器２は変調信号発
生部４により出力されるパルス信号[ａ]で制御され、そ
の変調周波数は、被測定光増幅器が有する増幅媒体の上
準位の原子寿命またはキャリア寿命によって決定され
る。現在のところ、エルビウム等の希土類元素を光ファ
イバコア中に添加したＥＤＦＡ等の希土類元素添加のフ
ァイバ光増幅器が一般的であり、希土類元素の原子寿命
2τeffは、0.2〜数10msecであるので、10kHz程度以上あ
ればよい。しかし、近年開発されている光増幅器は、帰
還により励起光電力を可変し、利得または出力光電力の
一定制御を行うものが多く、帰還の時定数も無視できな
いため、この実施の形態では125kHz以上に設定してい
る。また、近年、増幅媒体に半導体素子を用いた半導体
光増幅器の研究がなされているが、半導体光増幅器は原
子のキャリア寿命2τeffは数ｎｓ以下である。従って被
測定光増幅器６が半導体光増幅器である場合は、１ＧＨ
ｚ以上の周波数でパルス変調を行う。
り、矩形スペクトル光源１から出力される連続光を高速
パルス変調する。また、第１の光変調器２は変調信号発
生部４により出力されるパルス信号[ａ]で制御され、そ
の変調周波数は、被測定光増幅器が有する増幅媒体の上
準位の原子寿命またはキャリア寿命によって決定され
る。現在のところ、エルビウム等の希土類元素を光ファ
イバコア中に添加したＥＤＦＡ等の希土類元素添加のフ
ァイバ光増幅器が一般的であり、希土類元素の原子寿命
2τeffは、0.2〜数10msecであるので、10kHz程度以上あ
ればよい。しかし、近年開発されている光増幅器は、帰
還により励起光電力を可変し、利得または出力光電力の
一定制御を行うものが多く、帰還の時定数も無視できな
いため、この実施の形態では125kHz以上に設定してい
る。また、近年、増幅媒体に半導体素子を用いた半導体
光増幅器の研究がなされているが、半導体光増幅器は原
子のキャリア寿命2τeffは数ｎｓ以下である。従って被
測定光増幅器６が半導体光増幅器である場合は、１ＧＨ
ｚ以上の周波数でパルス変調を行う。
【００２９】前述の高速光パルス変調光を被測定光増幅
器６に入射した場合、入力される光パルスがONである
時、被測定光増幅器６は誘導放出により入射された信号
光を増幅する。また、光パルスがOFFであるときは誘導
放出による増幅は行われず、自然放出により広帯域な自
然放出光が出力される。ここで、希土類元素への励起エ
ネルギーによって基底準位から上準位へ励起された電子
は、ある確率において、自らエネルギーを放出する自然
放出過程により光子を放出し、また、光子は、増幅媒体
を進行するに従って誘導放出過程により増幅されて出力
される。
器６に入射した場合、入力される光パルスがONである
時、被測定光増幅器６は誘導放出により入射された信号
光を増幅する。また、光パルスがOFFであるときは誘導
放出による増幅は行われず、自然放出により広帯域な自
然放出光が出力される。ここで、希土類元素への励起エ
ネルギーによって基底準位から上準位へ励起された電子
は、ある確率において、自らエネルギーを放出する自然
放出過程により光子を放出し、また、光子は、増幅媒体
を進行するに従って誘導放出過程により増幅されて出力
される。
【００３０】このとき、励起エネルギーが一定であると
すると、増幅媒体が無入力、つまり信号光が入力されな
い状態の時、励起エネルギーは、自然放出による光子の
放出と、放出された光子の誘導放出過程における増幅と
で、そのほとんどを用いられる。しかし、信号光が入力
されている場合、入力されている信号光の光エネルギー
に依存するが、励起エネルギーの多くが誘導放出により
入力された信号光の増幅に用いられるため、エネルギー
保存則により自然放出による光子放出量は減少する。
すると、増幅媒体が無入力、つまり信号光が入力されな
い状態の時、励起エネルギーは、自然放出による光子の
放出と、放出された光子の誘導放出過程における増幅と
で、そのほとんどを用いられる。しかし、信号光が入力
されている場合、入力されている信号光の光エネルギー
に依存するが、励起エネルギーの多くが誘導放出により
入力された信号光の増幅に用いられるため、エネルギー
保存則により自然放出による光子放出量は減少する。
【００３１】このように、自然放出光は信号光の有無に
より出力光量が変化するが、自然放出過程の時定数は、
希土類元素の上準位の原子寿命2τeffで決定されるた
め、信号光のON/OFF切り換え時間が早く、2τeffより十
分に短い周期でスイッチングした場合、自然放出光量は
信号光のON/OFFによらず一定光量を出力する。そのとき
の自然放出光量は、信号光電力の時間平均値で決定され
る。
より出力光量が変化するが、自然放出過程の時定数は、
希土類元素の上準位の原子寿命2τeffで決定されるた
め、信号光のON/OFF切り換え時間が早く、2τeffより十
分に短い周期でスイッチングした場合、自然放出光量は
信号光のON/OFFによらず一定光量を出力する。そのとき
の自然放出光量は、信号光電力の時間平均値で決定され
る。
【００３２】また、励起状態にある増幅媒体へ複数の波
長(すなわち、光周波数)を有する信号光が多重されたＷ
ＤＭ信号光等が入力されると、それぞれの波長の信号光
に対して誘導放出により増幅を行うが、その増幅率は波
長により異なる。ここで多重された信号光の全帯域幅な
らびに中心波長が等しく、また、その全光電力が等しい
場合は、チャネル数(すなわち、多重波長数)によらず、
各波長の利得ならびに雑音指数は等しくなる。ただし、
この条件が満たされるのは、チャネル(波長)間隔がある
値より狭くなった時であり、チャネル間隔が広い場合は
この限りではない。これは希土類元素等の増幅媒体が有
するhomogeneousな特性による現象であり、そのチャネ
ル(波長)間隔は増幅波長が短波長では狭く、長波長にな
るに従い広くなる。
長(すなわち、光周波数)を有する信号光が多重されたＷ
ＤＭ信号光等が入力されると、それぞれの波長の信号光
に対して誘導放出により増幅を行うが、その増幅率は波
長により異なる。ここで多重された信号光の全帯域幅な
らびに中心波長が等しく、また、その全光電力が等しい
場合は、チャネル数(すなわち、多重波長数)によらず、
各波長の利得ならびに雑音指数は等しくなる。ただし、
この条件が満たされるのは、チャネル(波長)間隔がある
値より狭くなった時であり、チャネル間隔が広い場合は
この限りではない。これは希土類元素等の増幅媒体が有
するhomogeneousな特性による現象であり、そのチャネ
ル(波長)間隔は増幅波長が短波長では狭く、長波長にな
るに従い広くなる。
【００３３】従って、被測定光増幅器６の使用条件つま
り入力される波長間隔が前述条件を満足する場合は、多
数の信号光を多重したＷＤＭ信号光を用いなくとも、前
述の連続スペクトルを有する矩形スペクトル光源等の広
帯域スペクトル光を入射して利得ならびに雑音指数を測
定しても、ＷＤＭ光源を使用した場合と同一結果が得ら
れる。すなわち、本発明はこのような現象に注目してな
されたものである。
り入力される波長間隔が前述条件を満足する場合は、多
数の信号光を多重したＷＤＭ信号光を用いなくとも、前
述の連続スペクトルを有する矩形スペクトル光源等の広
帯域スペクトル光を入射して利得ならびに雑音指数を測
定しても、ＷＤＭ光源を使用した場合と同一結果が得ら
れる。すなわち、本発明はこのような現象に注目してな
されたものである。
【００３４】以下、図面を用いてこれについて詳細に説
明する。図３は、本発明の第１の実施の形態において、
入力される矩形スペクトルと、被測定光増幅器の出力光
スペクトルとによる被測定光増幅器の増幅形態を示す図
である。すなわち、この図は、矩形スペクトル光源１が
出力する広帯域スペクトル９と、被測定光増幅器６によ
る増幅後の出力光スペクトル１０と、信号光成分を抑圧
した被測定光増幅器６が出力する増幅時の自然放出光ス
ペクトル１１を示している。ここで、波長軸ならびにレ
ベル軸は一例であり、これに限定されるものではない。
明する。図３は、本発明の第１の実施の形態において、
入力される矩形スペクトルと、被測定光増幅器の出力光
スペクトルとによる被測定光増幅器の増幅形態を示す図
である。すなわち、この図は、矩形スペクトル光源１が
出力する広帯域スペクトル９と、被測定光増幅器６によ
る増幅後の出力光スペクトル１０と、信号光成分を抑圧
した被測定光増幅器６が出力する増幅時の自然放出光ス
ペクトル１１を示している。ここで、波長軸ならびにレ
ベル軸は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３５】図４は、本発明の第１の実施の形態におい
て測定した、被測定光増幅器６の利得特性ならびに雑音
指数特性を、波長軸を変数として示した図である。すな
わち、同図は、利得の波長特性１２と雑音指数の波長特
性１３とを示している。従来技術で得られる結果は、前
述したように、用意された波長に限定されたが、本発明
の実施の形態により連続データとして求めることができ
る。ここで、従来技術と本発明の第１の実施の形態にお
ける被測定光増幅器６の増幅形態を比較すると図５のよ
うになる。すなわち、図５は、本発明の第１の実施の形
態と従来技術における波長多重信号光を、同一の被測定
光増幅器に入力した際の増幅形態を示した図である。
て測定した、被測定光増幅器６の利得特性ならびに雑音
指数特性を、波長軸を変数として示した図である。すな
わち、同図は、利得の波長特性１２と雑音指数の波長特
性１３とを示している。従来技術で得られる結果は、前
述したように、用意された波長に限定されたが、本発明
の実施の形態により連続データとして求めることができ
る。ここで、従来技術と本発明の第１の実施の形態にお
ける被測定光増幅器６の増幅形態を比較すると図５のよ
うになる。すなわち、図５は、本発明の第１の実施の形
態と従来技術における波長多重信号光を、同一の被測定
光増幅器に入力した際の増幅形態を示した図である。
【００３６】図６に、本発明の第１の実施の形態と従来
技術における、利得特性ならびに雑音指数特性の比較を
示す。すなわち、図６は、本発明の第１の実施の形態と
従来技術における光増幅器評価方法において、被測定光
増幅器の利得ならびに雑音指数測定結果の比較を、波長
軸を変数として示した図である。実際に実験した結果で
は、両者において±０．２ｄＢ程度で一致する結果を得
ている。このような原理に基づき、被測定光増幅器６か
ら出力される増幅後の信号光ならびに自然放出光を、出
力側光端子８を介して第２の光変調器または高速光スイ
ッチ（すなわち、第２の光変調器）３に入射する。
技術における、利得特性ならびに雑音指数特性の比較を
示す。すなわち、図６は、本発明の第１の実施の形態と
従来技術における光増幅器評価方法において、被測定光
増幅器の利得ならびに雑音指数測定結果の比較を、波長
軸を変数として示した図である。実際に実験した結果で
は、両者において±０．２ｄＢ程度で一致する結果を得
ている。このような原理に基づき、被測定光増幅器６か
ら出力される増幅後の信号光ならびに自然放出光を、出
力側光端子８を介して第２の光変調器または高速光スイ
ッチ（すなわち、第２の光変調器）３に入射する。
【００３７】第２の光変調器３は第１の光変調器２と同
様に、変調信号発生部４により制御されるが、その変調
周波数は第１の光変調器２と同一であり、第１の光変調
器２の位相を基準として、３６０度の範囲で任意に設定
可能である。ここで、被測定光増幅器６からの出力光
は、先に説明したように、パルス変調された信号光が増
幅された信号光電力[Ｐout_n]と、前述の光パルス信号
の存在しない時間領域に出力される被測定光増幅器６の
自然放出光電力[ＰASE_n]とが時系列で出力される。
図７は、本発明の第１の実施の形態における被測定光増
幅器が出力するパルス光と第２の光変調器の相対位相関
係を示す図であり、同図に示すように、被測定光増幅器
６からは、出力光タイミング（Ａ）に示すようなタイミ
ングパルスが出力される。そして、第２の光変調器３を
前述の二つの異なる光出力が存在するタイミングに同調
することにより、それぞれを検出することができる。つ
まり、増幅された信号光電力[Ｐout_n]を検出する場合
は、第２の光変調器３の位相を、図７のＢ（増幅後の信
号光[Ｐout_n]測定時の第２の光変調器タイミング）に
示すように設定する。
様に、変調信号発生部４により制御されるが、その変調
周波数は第１の光変調器２と同一であり、第１の光変調
器２の位相を基準として、３６０度の範囲で任意に設定
可能である。ここで、被測定光増幅器６からの出力光
は、先に説明したように、パルス変調された信号光が増
幅された信号光電力[Ｐout_n]と、前述の光パルス信号
の存在しない時間領域に出力される被測定光増幅器６の
自然放出光電力[ＰASE_n]とが時系列で出力される。
図７は、本発明の第１の実施の形態における被測定光増
幅器が出力するパルス光と第２の光変調器の相対位相関
係を示す図であり、同図に示すように、被測定光増幅器
６からは、出力光タイミング（Ａ）に示すようなタイミ
ングパルスが出力される。そして、第２の光変調器３を
前述の二つの異なる光出力が存在するタイミングに同調
することにより、それぞれを検出することができる。つ
まり、増幅された信号光電力[Ｐout_n]を検出する場合
は、第２の光変調器３の位相を、図７のＢ（増幅後の信
号光[Ｐout_n]測定時の第２の光変調器タイミング）に
示すように設定する。
【００３８】このとき、自然放出光は、第２の光変調器
３のＯＦＦステートであるために抑圧される。また、自
然放出光を検出する場合は、第２の光変調器３の位相
を、図７のＣ（自然放出光電力[ＰASE_n]測定時の第２
の光変調器タイミング）に示すように設定する。また、
このとき、増幅された信号光は、第２の光変調器３のＯ
ＦＦステートであるために抑圧される。
３のＯＦＦステートであるために抑圧される。また、自
然放出光を検出する場合は、第２の光変調器３の位相
を、図７のＣ（自然放出光電力[ＰASE_n]測定時の第２
の光変調器タイミング）に示すように設定する。また、
このとき、増幅された信号光は、第２の光変調器３のＯ
ＦＦステートであるために抑圧される。
【００３９】以上のように、増幅後の信号光電力[Ｐout
_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_ n]を、矩形スペクト
ル光源１が有する各波長(光周波数)成分[ν1〜νm]にお
いてそれぞれ測定し、利得[Ｇn]は式（７）により求め
られ、また、雑音指数[ＮＦn]は式（８）により求めら
れる。
_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_ n]を、矩形スペクト
ル光源１が有する各波長(光周波数)成分[ν1〜νm]にお
いてそれぞれ測定し、利得[Ｇn]は式（７）により求め
られ、また、雑音指数[ＮＦn]は式（８）により求めら
れる。
【数７】
【数８】 但し、ｎは１〜ｍである。すなわち、このようにして演
算することで、被測定光増幅器６の各波長(光周波数)に
おける利得特性[Ｇn]ならびに雑音指数特性[ＮＦn]を簡
便かつ正確に求めることができる。
算することで、被測定光増幅器６の各波長(光周波数)に
おける利得特性[Ｇn]ならびに雑音指数特性[ＮＦn]を簡
便かつ正確に求めることができる。
【００４０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。近年開発されている光増幅器は、ＷＤＭ信号
増幅時の特性を改善するために、増幅率の波長特性を改
善するゲインイコライザと呼ばれる利得補正器を備えて
いる場合が多い。この利得補正器は、誘電多層膜フィル
タや光ファイバブラッググレーティング等のパッシブデ
バイスで構成されているが、デバイス自体に細かなリッ
プル等が存在するため、結果として、光増幅器の利得特
性ならびに雑音指数特性にこのリップルが現れる。
説明する。近年開発されている光増幅器は、ＷＤＭ信号
増幅時の特性を改善するために、増幅率の波長特性を改
善するゲインイコライザと呼ばれる利得補正器を備えて
いる場合が多い。この利得補正器は、誘電多層膜フィル
タや光ファイバブラッググレーティング等のパッシブデ
バイスで構成されているが、デバイス自体に細かなリッ
プル等が存在するため、結果として、光増幅器の利得特
性ならびに雑音指数特性にこのリップルが現れる。
【００４１】１台の光増幅器が有するリップル幅が小さ
くても、実際には多段中継で使用されることがほとんど
であるため、特性が同じ場合、中継段数に依存してリッ
プル幅が増加し、最終的には無視できないほどのリップ
ル幅になることがある。このリップルにより、利得なら
びに雑音指数に傾斜ができ、光源の波長がシフトするこ
とで利得ならびに雑音指数が大きく変化することにな
る。従来技術では、予め用意された光源が有する波長の
みの測定であったため、このような細かなリップルによ
る利得ならびに雑音指数の傾斜を明らかにすることは困
難であった。
くても、実際には多段中継で使用されることがほとんど
であるため、特性が同じ場合、中継段数に依存してリッ
プル幅が増加し、最終的には無視できないほどのリップ
ル幅になることがある。このリップルにより、利得なら
びに雑音指数に傾斜ができ、光源の波長がシフトするこ
とで利得ならびに雑音指数が大きく変化することにな
る。従来技術では、予め用意された光源が有する波長の
みの測定であったため、このような細かなリップルによ
る利得ならびに雑音指数の傾斜を明らかにすることは困
難であった。
【００４２】第２の実施の形態は、前述の問題の重要性
をかえりみてなされたものであり、第１の実施の形態で
説明したような、矩形スペクトル光源を使用することに
よって、この実施の形態を簡便に実現し得るものであ
る。すなわち、第１の実施の形態で得られる被測定光増
幅器６の利得ならびに雑音指数特性は図４に示されるも
のであり、この一部分を拡大したものを図８に示す。す
なわち、図８は、本発明の第２の実施の形態において、
被測定光増幅器が有するリップルによる利得傾斜の例を
示した図である。
をかえりみてなされたものであり、第１の実施の形態で
説明したような、矩形スペクトル光源を使用することに
よって、この実施の形態を簡便に実現し得るものであ
る。すなわち、第１の実施の形態で得られる被測定光増
幅器６の利得ならびに雑音指数特性は図４に示されるも
のであり、この一部分を拡大したものを図８に示す。す
なわち、図８は、本発明の第２の実施の形態において、
被測定光増幅器が有するリップルによる利得傾斜の例を
示した図である。
【００４３】図８において、Δλは本来設定されている
光源波長λ0からの波長シフト量であり、ΔＧは２Δλ
シフトしたときの利得変動幅である。これらのパラメー
タより利得傾斜(GAIN SLOPE)δを容易に求めることがで
きる。図８は利得傾斜の一例を示したものにすぎず、利
得傾斜はこれに限定されるものではない。また、この例
では、利得の傾斜について説明しているが、雑音指数に
ついても同様であり、本実施の形態により雑音指数の傾
斜も容易に求めることができる。
光源波長λ0からの波長シフト量であり、ΔＧは２Δλ
シフトしたときの利得変動幅である。これらのパラメー
タより利得傾斜(GAIN SLOPE)δを容易に求めることがで
きる。図８は利得傾斜の一例を示したものにすぎず、利
得傾斜はこれに限定されるものではない。また、この例
では、利得の傾斜について説明しているが、雑音指数に
ついても同様であり、本実施の形態により雑音指数の傾
斜も容易に求めることができる。
【００４４】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態における
光増幅器評価方法および評価装置の構成を示すブロック
図である。この図は、図１における第１の実施の形態か
ら第１の光変調器２を取り除いたものであり、他の構成
は図１と全く変わりはない。すなわち、第１の実施の形
態では、矩形スペクトル光源１が連続発光の形態につい
て説明しているが、矩形スペクトル光源１に電気信号に
よる直接変調機能が備えられている場合、第１の光変調
器２を用いなくとも、図９に示すような構成にて、簡便
かつ高精度の光増幅器評価方法を実現することができ
る。
説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態における
光増幅器評価方法および評価装置の構成を示すブロック
図である。この図は、図１における第１の実施の形態か
ら第１の光変調器２を取り除いたものであり、他の構成
は図１と全く変わりはない。すなわち、第１の実施の形
態では、矩形スペクトル光源１が連続発光の形態につい
て説明しているが、矩形スペクトル光源１に電気信号に
よる直接変調機能が備えられている場合、第１の光変調
器２を用いなくとも、図９に示すような構成にて、簡便
かつ高精度の光増幅器評価方法を実現することができ
る。
【００４５】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。本発明の第１の実施の形態では、増幅後の信
号光電力[Ｐout_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_n]を
それぞれ測定する際、第１の光変調器２に対する第２の
光変調器３の位相を１８０度ずらして出力している。し
かし、これらの同期が完全ではない場合、または、互い
が一部分重なっている場合には、第２の光変調器３から
の出力に、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]ならびに自然
放出光電力[ＰASE_n]の成分が漏れ込むことになり、正
確な測定ができなくなる。
説明する。本発明の第１の実施の形態では、増幅後の信
号光電力[Ｐout_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_n]を
それぞれ測定する際、第１の光変調器２に対する第２の
光変調器３の位相を１８０度ずらして出力している。し
かし、これらの同期が完全ではない場合、または、互い
が一部分重なっている場合には、第２の光変調器３から
の出力に、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]ならびに自然
放出光電力[ＰASE_n]の成分が漏れ込むことになり、正
確な測定ができなくなる。
【００４６】そこで、第４の実施の形態では、第１の光
変調器２と第２の光変調器３のＯＮ／ＯＦＦの比率を変
え、第２の光変調器３のＯＮ時間が第１の光変調器２の
ＯＮ時間より短くなるよう設定し、前述の問題を解消す
るものである。すなわち、図１０は、本発明の第４の実
施の形態において、第１の光変調器と被測定光増幅器が
出力するパルス光ならびに第２の光変調器の、それぞれ
の相対位相関係を示す図である。図１０において、Ａは
変調信号発生部４より出力される第１の光変調器２の変
調信号タイミング、Ｂは第１の光変調器２より出力され
る信号光が、被測定光増幅器６で増幅された後に出力さ
れる出力光タイミング、Ｃは増幅後の信号光電力[Ｐout
_n]を検出する際の第２の光変調器３の変調信号タイミ
ング、Ｄは自然放出光電力[ＰASE_n]を検出する際の第
２の光変調器の変調信号タイミングである。
変調器２と第２の光変調器３のＯＮ／ＯＦＦの比率を変
え、第２の光変調器３のＯＮ時間が第１の光変調器２の
ＯＮ時間より短くなるよう設定し、前述の問題を解消す
るものである。すなわち、図１０は、本発明の第４の実
施の形態において、第１の光変調器と被測定光増幅器が
出力するパルス光ならびに第２の光変調器の、それぞれ
の相対位相関係を示す図である。図１０において、Ａは
変調信号発生部４より出力される第１の光変調器２の変
調信号タイミング、Ｂは第１の光変調器２より出力され
る信号光が、被測定光増幅器６で増幅された後に出力さ
れる出力光タイミング、Ｃは増幅後の信号光電力[Ｐout
_n]を検出する際の第２の光変調器３の変調信号タイミ
ング、Ｄは自然放出光電力[ＰASE_n]を検出する際の第
２の光変調器の変調信号タイミングである。
【００４７】タイミングＡとタイミングＢとの間に生じ
ている時間差は、被測定光増幅器６を信号光が伝搬する
際に受ける遅延である。この遅延時間は被測定光増幅器
６の構成により異なるため、変調信号発生部４はこの遅
延量を補正する機能を有することが望ましい。ここで、
増幅後の信号光電力[Ｐout_n]を測定する際のタイミン
グは、タイミングＢとタイミングＣの組み合わせになる
が、前述のＯＮ／ＯＦＦ比率の変更により、次のような
タイミングで各光変調器が動作する。
ている時間差は、被測定光増幅器６を信号光が伝搬する
際に受ける遅延である。この遅延時間は被測定光増幅器
６の構成により異なるため、変調信号発生部４はこの遅
延量を補正する機能を有することが望ましい。ここで、
増幅後の信号光電力[Ｐout_n]を測定する際のタイミン
グは、タイミングＢとタイミングＣの組み合わせになる
が、前述のＯＮ／ＯＦＦ比率の変更により、次のような
タイミングで各光変調器が動作する。
【００４８】すなわち、時間t0-t1は、被測定光増幅器
６をパルス変調信号光が伝搬する際の遅延である。被測
定光増幅器６から出力される増幅後のパルス信号光は、
t1よりＯＮとなりt4でＯＦＦとなるが、この実施の形態
において、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]を検出する場
合は、t2のタイミングで第２の光変調器３をＯＮにし、
t3のタイミングでＯＦＦに設定する。このような相対タ
イミングに設定することにより、時間t1-t2ならびに時
間t3-t4のガード時間が設けられ、変調信号の相対位相
変動等が多少発生しても、増幅後の信号光電力[Ｐ
out_n]を正確に検出することができる。
６をパルス変調信号光が伝搬する際の遅延である。被測
定光増幅器６から出力される増幅後のパルス信号光は、
t1よりＯＮとなりt4でＯＦＦとなるが、この実施の形態
において、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]を検出する場
合は、t2のタイミングで第２の光変調器３をＯＮにし、
t3のタイミングでＯＦＦに設定する。このような相対タ
イミングに設定することにより、時間t1-t2ならびに時
間t3-t4のガード時間が設けられ、変調信号の相対位相
変動等が多少発生しても、増幅後の信号光電力[Ｐ
out_n]を正確に検出することができる。
【００４９】また、自然放出光電力[ＰASE_n]を検出す
る際も同様であり、時間t4-t7までの間パルス光がＯＦ
Ｆになり、自然放出光が検出可能となる。その組み合わ
せはタイミングＢとタイミングＤになる。このとき、第
２の光変調器３の位相は、タイミングＣより１８０度シ
フトされ、t5のタイミングで第２の光変調器３をＯＮに
し、t6のタイミングでＯＦＦに設定することで、時間t4
-t5ならびに時間t6-t7のガード時間が設けられる。これ
により、自然放出光電力[ＰASE_n]も正確に検出できる
ため、観測者によらず、簡便かつ高精度に光増幅器の利
得ならびに雑音指数特性を評価することができる。
る際も同様であり、時間t4-t7までの間パルス光がＯＦ
Ｆになり、自然放出光が検出可能となる。その組み合わ
せはタイミングＢとタイミングＤになる。このとき、第
２の光変調器３の位相は、タイミングＣより１８０度シ
フトされ、t5のタイミングで第２の光変調器３をＯＮに
し、t6のタイミングでＯＦＦに設定することで、時間t4
-t5ならびに時間t6-t7のガード時間が設けられる。これ
により、自然放出光電力[ＰASE_n]も正確に検出できる
ため、観測者によらず、簡便かつ高精度に光増幅器の利
得ならびに雑音指数特性を評価することができる。
【００５０】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態におけ
る光増幅器評価方法および評価装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図は、図１における第１の実施の形態
から第２の光変調器２を取り除いたものであり、他の構
成は図１と全く変わりはない。本発明における光増幅器
の評価方法において、光スペクトラムアナライザ等の光
強度測定装置５が、外部からのタイミング信号[ｂ]によ
り同期して測定するゲート測定機能を備える場合、図１
１に示す構成のように第２の光変調器３を省略すること
ができる。また、図１２は、本発明の第５の実施の形態
における光増幅器評価方法及び評価装置の他の構成を示
すブロック図である。すなわち、図１２に示すように、
第３の実施の形態で説明している矩形パルス光源を併用
しても良い。このように、第５の実施の形態により、簡
略化された光増幅器評価方法を実現することができる。
説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態におけ
る光増幅器評価方法および評価装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図は、図１における第１の実施の形態
から第２の光変調器２を取り除いたものであり、他の構
成は図１と全く変わりはない。本発明における光増幅器
の評価方法において、光スペクトラムアナライザ等の光
強度測定装置５が、外部からのタイミング信号[ｂ]によ
り同期して測定するゲート測定機能を備える場合、図１
１に示す構成のように第２の光変調器３を省略すること
ができる。また、図１２は、本発明の第５の実施の形態
における光増幅器評価方法及び評価装置の他の構成を示
すブロック図である。すなわち、図１２に示すように、
第３の実施の形態で説明している矩形パルス光源を併用
しても良い。このように、第５の実施の形態により、簡
略化された光増幅器評価方法を実現することができる。
【００５１】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。この実施の形態は、第１の光変調器２ならび
に第２の光変調器３に音響光学変調器(ＡＯＭ: Acousto
-Optic Modulator)または音響光学スイッチ(ＡＯＳ: A
cousto-Optic Switch)を使用することを特徴としてい
る。すなわち、音響光学変調器または音響光学スイッチ
は、多種の変調器またはスイッチに比べて高速で動作す
ると共に、ＯＮ／ＯＦＦの消光比が高いために本発明に
最適である。現在、容易に入手できる音響光学変調器ま
たは音響光学スイッチは数ＭＨｚまで変調できるため、
希土類元素の上準位の原子寿命2τeffより充分に短い周
期で変調することができる。また、単体における消光比
は約４０〜６０ｄＢであるが、被測定光増幅器６の利得
が大きくて、増幅された信号光を消光しきれない場合
は、複数段に亘って縦続接続することにより、非常に高
い消光比を容易に得ることができる。
説明する。この実施の形態は、第１の光変調器２ならび
に第２の光変調器３に音響光学変調器(ＡＯＭ: Acousto
-Optic Modulator)または音響光学スイッチ(ＡＯＳ: A
cousto-Optic Switch)を使用することを特徴としてい
る。すなわち、音響光学変調器または音響光学スイッチ
は、多種の変調器またはスイッチに比べて高速で動作す
ると共に、ＯＮ／ＯＦＦの消光比が高いために本発明に
最適である。現在、容易に入手できる音響光学変調器ま
たは音響光学スイッチは数ＭＨｚまで変調できるため、
希土類元素の上準位の原子寿命2τeffより充分に短い周
期で変調することができる。また、単体における消光比
は約４０〜６０ｄＢであるが、被測定光増幅器６の利得
が大きくて、増幅された信号光を消光しきれない場合
は、複数段に亘って縦続接続することにより、非常に高
い消光比を容易に得ることができる。
【００５２】次に、本発明の第７の実施の形態について
説明する。この実施の形態は、前述の説明による光増幅
器評価方法を基に、ＣＰＵ等の制御／演算装置を備え、
変調信号発生部４や光強度測定装置５等の構成品を制御
し、光強度測定装置５で測定された結果を取り込み、且
つ演算することで、測定者に依存せず、簡便かつ高精度
に被測定光増幅器６の利得ならびに雑音指数特性を測定
することのできる光増幅器評価装置を提供することがで
きる。
説明する。この実施の形態は、前述の説明による光増幅
器評価方法を基に、ＣＰＵ等の制御／演算装置を備え、
変調信号発生部４や光強度測定装置５等の構成品を制御
し、光強度測定装置５で測定された結果を取り込み、且
つ演算することで、測定者に依存せず、簡便かつ高精度
に被測定光増幅器６の利得ならびに雑音指数特性を測定
することのできる光増幅器評価装置を提供することがで
きる。
【００５３】次に、本発明の第８の実施の形態について
説明する。前述の第７の実施の形態で説明した光増幅器
評価装置は、さらに、矩形スペクトル光源１と被測定光
増幅器６との間に、任意に減衰量を設定することができ
る光可変減衰器等を備え、制御／演算装置により制御す
ることにより、被測定光増幅器６への入力信号光電力
[Ｐin_n]を、測定者が所望する値に自動的に設定するこ
とが可能になる。従って、異なる複数の入力信号光電力
[Ｐin_n]を自動設定することができ、簡便かつ高精度に
被測定光増幅器６の利得ならびに雑音指数特性を測定す
ることのできる光増幅器評価装置を提供することができ
る。
説明する。前述の第７の実施の形態で説明した光増幅器
評価装置は、さらに、矩形スペクトル光源１と被測定光
増幅器６との間に、任意に減衰量を設定することができ
る光可変減衰器等を備え、制御／演算装置により制御す
ることにより、被測定光増幅器６への入力信号光電力
[Ｐin_n]を、測定者が所望する値に自動的に設定するこ
とが可能になる。従って、異なる複数の入力信号光電力
[Ｐin_n]を自動設定することができ、簡便かつ高精度に
被測定光増幅器６の利得ならびに雑音指数特性を測定す
ることのできる光増幅器評価装置を提供することができ
る。
【００５４】次に、本発明の第９の実施の形態について
説明する。光増幅器評価測定装置において、被測定光増
幅器６の利得ならびに雑音指数を演算するためには、被
測定光増幅器６に入力される信号光電力[Ｐin_n]、被測
定光増幅器６により増幅された信号光電力[Ｐout_n]、
ならびに被測定光増幅器６が出力する自然放出光電力
[ＰASE_n]を、それぞれ測定する必要がある。増幅され
た信号光電力[Ｐout_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_
n]は、前述の各実施の形態で説明したように、第２の光
変調器３の位相をシフトすることでそれぞれ求めること
ができるが、入力される信号光電力[Ｐin_n]は被測定光
増幅器６を接続する前に予め求めておく必要があった。
説明する。光増幅器評価測定装置において、被測定光増
幅器６の利得ならびに雑音指数を演算するためには、被
測定光増幅器６に入力される信号光電力[Ｐin_n]、被測
定光増幅器６により増幅された信号光電力[Ｐout_n]、
ならびに被測定光増幅器６が出力する自然放出光電力
[ＰASE_n]を、それぞれ測定する必要がある。増幅され
た信号光電力[Ｐout_n]ならびに自然放出光電力[ＰASE_
n]は、前述の各実施の形態で説明したように、第２の光
変調器３の位相をシフトすることでそれぞれ求めること
ができるが、入力される信号光電力[Ｐin_n]は被測定光
増幅器６を接続する前に予め求めておく必要があった。
【００５５】前述の第８の実施の形態で説明したよう
に、光可変減衰器等で被測定光増幅器６への入力信号光
電力[Ｐin_n]を異なる複数の条件にて設定する場合は、
被測定光増幅器６を接続する前に全て測定しておく必要
があること、また、測定者によるつなぎ換え、または偶
発的な光源出力電力変動等で、測定結果に誤差が生じる
ことがあり、自動かつ高精度な光増幅器評価装置を実現
することが困難である。
に、光可変減衰器等で被測定光増幅器６への入力信号光
電力[Ｐin_n]を異なる複数の条件にて設定する場合は、
被測定光増幅器６を接続する前に全て測定しておく必要
があること、また、測定者によるつなぎ換え、または偶
発的な光源出力電力変動等で、測定結果に誤差が生じる
ことがあり、自動かつ高精度な光増幅器評価装置を実現
することが困難である。
【００５６】そこで、第９の実施の形態では、前述のよ
うな問題点を解決するために図１３のような回路構成に
している。すなわち、図１３は、本発明の第９の実施の
形態における光経路切り換え手段の構成例を示すブロッ
ク図である。第９の実施の形態においては、前述のよう
な問題を解消するために、図１３に示すように、１×２
光スイッチ等の光経路切り換え手段１４ａならびに１４
ｂを設けている。すなわち、光経路切り換え手段１４ａ
の端子２に入力側光端子７を接続し、且つ、光経路切り
換え手段１４ｂの端子２に出力側光端子８を接続するこ
とによって、被測定光増幅器６にそれぞれ接続して経路
とする。また、光経路切り換え手段１４ａの端子３と
光経路切り換え手段１４ｂの端子３とを直接接続して経
路とする。これによって、測定項目ごとに経路と経
路とを切り換えることで前述のような課題を解消し、
測定者によらず、簡便かつ高精度に被測定光増幅器の利
得ならびに雑音指数特性を自動測定することのできる光
増幅器評価装置を提供することができる。
うな問題点を解決するために図１３のような回路構成に
している。すなわち、図１３は、本発明の第９の実施の
形態における光経路切り換え手段の構成例を示すブロッ
ク図である。第９の実施の形態においては、前述のよう
な問題を解消するために、図１３に示すように、１×２
光スイッチ等の光経路切り換え手段１４ａならびに１４
ｂを設けている。すなわち、光経路切り換え手段１４ａ
の端子２に入力側光端子７を接続し、且つ、光経路切り
換え手段１４ｂの端子２に出力側光端子８を接続するこ
とによって、被測定光増幅器６にそれぞれ接続して経路
とする。また、光経路切り換え手段１４ａの端子３と
光経路切り換え手段１４ｂの端子３とを直接接続して経
路とする。これによって、測定項目ごとに経路と経
路とを切り換えることで前述のような課題を解消し、
測定者によらず、簡便かつ高精度に被測定光増幅器の利
得ならびに雑音指数特性を自動測定することのできる光
増幅器評価装置を提供することができる。
【００５７】図１４は、本発明の第９の実施の形態にお
ける光経路切り換え手段の他の構成例を示すブロック図
である。すなわち、図１４では、光経路切り換え手段１
５が２×２光スイッチで、その切り換え形態がクロス型
であり、端子１ならびに端子３は、端子２および端子４
へそれぞれ相対的に設定できるように構成されている。
尚、この実施の形態で説明した光経路切り換え手段の形
態は一例にすぎず、他の形態であってもよく、特に図示
された形態に限定されるものではない。
ける光経路切り換え手段の他の構成例を示すブロック図
である。すなわち、図１４では、光経路切り換え手段１
５が２×２光スイッチで、その切り換え形態がクロス型
であり、端子１ならびに端子３は、端子２および端子４
へそれぞれ相対的に設定できるように構成されている。
尚、この実施の形態で説明した光経路切り換え手段の形
態は一例にすぎず、他の形態であってもよく、特に図示
された形態に限定されるものではない。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、測定者によって測定結果に差が生じることがなく、
光増幅器の利得ならびに雑音指数特性を簡便かつ高い精
度で測定することができると共に、多数の光増幅器を連
続的に測定することのできる光増幅器評価方法及び光増
幅器評価装置を提供することができる。また、この発明
によれば、多数の光源を用意しなくても、波長多重信号
光増幅時の利得ならびに雑音指数特性を簡便かつ高い確
度で連続的に測定することができると共に、複数の被測
定光増幅器を、ばらつきが少なく、かつ自動的に性能を
判断することができる。さらに、この発明によれば、光
増幅器の研究開発、製造検査および納入検査、経年劣化
検査等を簡便かつ正確に行うことができる。また、この
発明の方法または装置を用いることにより、光信号伝送
路で用いられる全数の光増幅器を簡便かつ正確に測定す
ることができるので、伝送路ならびに分岐器などを含む
光信号伝送路の雑音設計を適切に行うことができる。
ば、測定者によって測定結果に差が生じることがなく、
光増幅器の利得ならびに雑音指数特性を簡便かつ高い精
度で測定することができると共に、多数の光増幅器を連
続的に測定することのできる光増幅器評価方法及び光増
幅器評価装置を提供することができる。また、この発明
によれば、多数の光源を用意しなくても、波長多重信号
光増幅時の利得ならびに雑音指数特性を簡便かつ高い確
度で連続的に測定することができると共に、複数の被測
定光増幅器を、ばらつきが少なく、かつ自動的に性能を
判断することができる。さらに、この発明によれば、光
増幅器の研究開発、製造検査および納入検査、経年劣化
検査等を簡便かつ正確に行うことができる。また、この
発明の方法または装置を用いることにより、光信号伝送
路で用いられる全数の光増幅器を簡便かつ正確に測定す
ることができるので、伝送路ならびに分岐器などを含む
光信号伝送路の雑音設計を適切に行うことができる。
【図１】 本発明の各実施の形態に共通の光増幅器評価
方法および光増幅器評価装置の構成を示すブロック図で
ある。
方法および光増幅器評価装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図２】 本発明の第１の実施の形態において矩形スペ
クトル光源が出力する理想的なスペクトル形状を示す図
である。
クトル光源が出力する理想的なスペクトル形状を示す図
である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態において、入力さ
れる矩形スペクトルと、被測定光増幅器の出力光スペク
トルとによる被測定光増幅器の増幅形態を示す図であ
る。
れる矩形スペクトルと、被測定光増幅器の出力光スペク
トルとによる被測定光増幅器の増幅形態を示す図であ
る。
【図４】 本発明の第１の実施の形態において測定し
た、被測定光増幅器の利得特性ならびに雑音指数特性
を、波長軸を変数として示した図である。
た、被測定光増幅器の利得特性ならびに雑音指数特性
を、波長軸を変数として示した図である。
【図５】 本発明の第１の実施の形態と従来技術におけ
る波長多重信号光を、同一の被測定光増幅器に入力した
際の増幅形態を示した図である。
る波長多重信号光を、同一の被測定光増幅器に入力した
際の増幅形態を示した図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態と従来技術におけ
る、利得特性ならびに雑音指数特性の比較を、波長軸を
変数として示した図である。
る、利得特性ならびに雑音指数特性の比較を、波長軸を
変数として示した図である。
【図７】 本発明の第１の実施の形態において、被測定
光増幅器が出力するパルス光と第２の光変調器の相対位
相関係を示す図である。
光増幅器が出力するパルス光と第２の光変調器の相対位
相関係を示す図である。
【図８】 本発明の第２の実施の形態において、被測定
光増幅器が有するリップルによる利得傾斜の例を示した
図である。
光増幅器が有するリップルによる利得傾斜の例を示した
図である。
【図９】 本発明の第３の実施の形態における光増幅器
評価方法および評価装置の構成を示すブロック図であ
る。
評価方法および評価装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図１０】 本発明の第４の実施の形態において、第１
の光変調器と被測定光増幅器が出力するパルス光ならび
に第２の光変調器の、それぞれの相対位相関係を示す図
である。
の光変調器と被測定光増幅器が出力するパルス光ならび
に第２の光変調器の、それぞれの相対位相関係を示す図
である。
【図１１】 本発明の第５の実施の形態における光増幅
器評価方法および評価装置の構成を示すブロック図であ
る。
器評価方法および評価装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図１２】 本発明の第５の実施の形態における光増幅
器評価方法及び評価装置の他の構成を示すブロック図で
ある。
器評価方法及び評価装置の他の構成を示すブロック図で
ある。
【図１３】 本発明の第９の実施の形態における光経路
切り換え手段の構成例を示すブロック図である。
切り換え手段の構成例を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第９の実施の形態における光経路
切り換え手段の他の構成例を示すブロック図である。
切り換え手段の他の構成例を示すブロック図である。
【図１５】 従来技術における光増幅器評価方法及び評
価装置の構成を示すブロック図である。
価装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】 従来技術において、被測定光増幅器の波長
多重信号光増幅形態を示す図である。
多重信号光増幅形態を示す図である。
【図１７】 従来技術において測定される各光電力をス
ペクトル表示により示した図である。
ペクトル表示により示した図である。
【図１８】 従来技術において、第１の光変調器、被測
定光増幅器が出力するパルス光ならびに第２の光変調器
のそれぞれの相対位相関係を示す図である。
定光増幅器が出力するパルス光ならびに第２の光変調器
のそれぞれの相対位相関係を示す図である。
【図１９】 従来技術における光増幅器評価方法および
評価装置において、被測定光増幅器の利得ならびに雑音
指数測定結果を波長軸を変数として示した図である。
評価装置において、被測定光増幅器の利得ならびに雑音
指数測定結果を波長軸を変数として示した図である。
１ 矩形スペクトル光源 ２、３ 光変調器 ４ 変調信号発生部 ５ 光強度測定装置（光スペクトラムアナライザ） ６ 被測定増幅器（被測定光増幅器） ７、７' 入力側光端子 ８、８' 出力側光端子 ９ 矩形スペクトル光源１が出力する光帯域スペクトル １０ 被測定光増幅器の出力スペクトル １１ 信号光成分を抑圧した時の自然放出光スペクトル １２ 利得の波長特性 １３ 雑音指数の波長特性 １４ａ、１４ｂ、１５ 光経路切り換え手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 大 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA04 BA01 CA04 KA18 KA19 5F072 AB09 AK06 HH07 JJ20 RR01 SS06 YY17
Claims (15)
- 【請求項１】 光信号の任意の波長範囲において出力レ
ベルが平坦な特性であり、且つ、そのスペクトル形状が
広帯域に亘って矩形で、高レベルの光出力を有する矩形
スペクトル光源と、 前記矩形スペクトル光源の出力光をパルス変調し、光信
号のON/OFF状態を任意の一定周期で時間領域に存在せし
める第１の光変調器と、 前記第１の光変調器と同期し、同一周期のON/OFFパルス
動作により、時間領域にサンプリング窓を設け、光信号
の抽出・抑圧を行うための第２の光変調器と、前記第１
の光変調器ならびに前記第２の光変調器を制御する変調
信号発生部と、光信号通過帯域幅[Δνn]を有し、各周
波数ごとの光強度を測定する光強度測定装置と、 希土類元素添加光ファイバ等で構成される被測定光増幅
器とを備え、 前記矩形スペクトル光源から出力される信号光に対し
て、前記被測定光増幅器の増幅媒体によって決定される
上準位の原子寿命、またはキャリア寿命より十分に短い
周期でパルス強度変調をかけ、これによって発生したパ
ルスを前記被測定光増幅器に与え、 前記被測定光増幅器の出力光のうち、 前記第２の光変調器の位相を制御し、前記サンプリング
窓を光パルス信号の存在する時間領域に同期させ、前記
矩形スペクトル光源が有する各光周波数成分ごとの増幅
後の信号光電力[Ｐout_n]と、 前記光パルス信号の存在しない時間領域に同期させ、前
記矩形スペクトル光源が有する各光周波数成分ごとの自
然放出光電力[ＰASE_n]とを、それぞれ測定し、 プランク定数を[h]、パルス変調された前記矩形スペク
トル光源が有する各光周波数成分を[νn]、前記被測定
光増幅器の各光周波数における利得を[Ｇn]、前記自然
放出光電力[ＰASE_n]を測定する際の、前記光強度測定
装置の光信号光通過帯域幅を[Δνn]、前記矩形スペク
トル光源のレベル平坦部分におけるサンプリング波長
を、ｎ＝１〜ｍとしたとき、前記被測定光増幅器の雑音
指数[ＮＦn]を 【数１】 により前記各波長に対して演算することを特徴とする光
増幅器評価方法。 - 【請求項２】 前記被測定光増幅器の利得[Ｇn]は、該
被測定光増幅器に入力される前記矩形スペクトル光源が
有する各波長成分[νn]毎の光電力を[Ｐin_n]としたと
き、 【数２】 によって演算されることを特徴とする請求項１に記載の
光増幅器評価方法。 - 【請求項３】 前記被測定光増幅器に入力される前記矩
形スペクトル光源が有するスペクトルの連続性により、
該被測定光増幅器の利得[Ｇn]及び雑音指数[ＮＦn]の入
力光周波数に依存する値の変動を、波長軸に対して連続
的に求めることができ、且つ、その結果より、任意の波
長における利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦn]の傾斜を
求めることができることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の光増幅器評価方法。 - 【請求項４】 前記矩形スペクトル光源を電気パルス信
号で直接駆動することにより入力光パルス信号を得るこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光増幅
器評価方法。 - 【請求項５】 前記矩形スペクトル光源からの出力光が
連続光である場合において、電気パルス信号で駆動する
光変調器を通過させることにより、前記被測定光増幅器
の入力に与える光パルスを得ることを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の光増幅器評価方法 - 【請求項６】 前記被測定光増幅器から時系列で連続し
て出力される、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]及び自然
放出光電力[ＰASE_n]を分離するために、前記被測定光
増幅器に供給する光パルス信号に同期した繰り返しパル
ス信号によって駆動する光変調器を用いることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の光増幅器評価方
法。 - 【請求項７】 前記被測定光増幅器から時系列で連続し
て出力される、増幅後の信号光電力[Ｐout_n]及び自然
放出光電力[ＰASE_n]を検出するために、タイミングに
よるゲート測定機能を有する前記光強度測定装置により
測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の光増幅器評価方法。 - 【請求項８】 前記第２の光変調器をＯＮ／ＯＦＦする
ことによるサンプリング窓の幅となる時間を、第１の光
変調器がＯＮまたはＯＦＦとなっている時間より短くす
ると共に、前記第１の光変調器のＯＮまたはＯＦＦに対
する、前記第２の光変調器のサンプリング窓の前後時間
領域にオーバーラップが存在するような相対位相関係に
設定し、ガード時間を設けることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の光増幅器評価方法。 - 【請求項９】 前記被測定光増幅器が希土類元素を添加
した光ファイバ増幅器であり、強度変調光の変調周波数
が１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の光増幅器評価方法。 - 【請求項１０】 前記被測定光増幅器が半導体光増幅器
であり、強度変調光の変調周波数が１ＧＨｚ以上である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光増
幅器評価方法。 - 【請求項１１】 前記光変調器が音響光学変調器である
ことを特徴とする請求項５に記載の光増幅器評価方法。 - 【請求項１２】 前記光変調器が音響光学変調器である
ことを特徴とする請求項６に記載の光増幅器評価方法。 - 【請求項１３】 請求項１〜請求項１２の何れかの光増
幅器評価方法を実現するための各構成品を制御し、且つ
前記光強度測定装置で検出された結果より演算を行い、
前記被測定光増幅器の利得[Ｇn]ならびに雑音指数[ＮＦ
n]を算出する制御／演算装置を備え、自動測定を可能と
することを特徴とする光増幅器測定装置。 - 【請求項１４】 前記被測定光増幅器に入力されるパル
ス変調された前記矩形スペクトル光源の光電力を可変さ
せて、任意の入力光電力を設定する光可変減衰器を備
え、前記制御／演算装置により制御することを特徴とす
る請求項１３に記載の光増幅器評価装置。 - 【請求項１５】 光経路切り換え手段を備え、前記制御
／演算装置により制御することにより、前記被測定光増
幅器に入力される各光周波数成分毎の光電力[Ｐin_n]、
及び、前記被測定光増幅器から出力される増幅後の信号
光電力[Ｐout_n]及び自然放出光電力[ＰASE_n]を自動測
定することを特徴とする請求項１３または請求項１４に
記載の光増幅器測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000117055A JP2001308417A (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 光増幅器評価方法および光増幅器評価装置 |
| US09/836,157 US6480318B2 (en) | 2000-04-18 | 2001-04-17 | Optical amplifier evaluation method and optical amplifier evaluation instrument |
| EP01109577A EP1148664A2 (en) | 2000-04-18 | 2001-04-18 | Optical amplifier evaluation method and optical amplifier evaluation instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000117055A JP2001308417A (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 光増幅器評価方法および光増幅器評価装置 |
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|---|---|
| JP2001308417A true JP2001308417A (ja) | 2001-11-02 |
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ID=18628429
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|---|---|---|---|
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Country Status (3)
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|---|---|
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-
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- 2001-04-17 US US09/836,157 patent/US6480318B2/en not_active Expired - Fee Related
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