JP2003523660A - In-band crosstalk measurement system and method for optical communication system - Google Patents
In-band crosstalk measurement system and method for optical communication systemInfo
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Abstract
(57)【要約】 光通信システムのチャネルの符号誤り率推計方法及びシステムは波長分割多重システムのチャネル帯域内クロストーク測定方法及びシステムを含む。光通信システムの複数チャネルから１つのチャネルが選択される。この１つのチャネルの信号は信号を生成する光源のフェーズ変化の時間速度に比例してデジタル信号プロセッサに移動する。デジタル信号プロセッサはフィルタを通った信号を周波数領域に変換し、スペクトル分析器はその周波数領域の信号から帯域内クロストーク特徴を測定する。帯域内クロストーク特徴はBERを推計するためにパワースペクトル密度などの他の測定されたノイズ特徴と組み合わされる。 (57) [Summary] A method and system for estimating a bit error rate of a channel in an optical communication system include a method and system for measuring crosstalk in a channel band of a wavelength division multiplexing system. One channel is selected from a plurality of channels of the optical communication system. This one channel signal travels to the digital signal processor in proportion to the time rate of the phase change of the light source producing the signal. A digital signal processor converts the filtered signal into the frequency domain, and a spectrum analyzer measures in-band crosstalk features from the frequency domain signal. In-band crosstalk features are combined with other measured noise features, such as power spectral density, to estimate BER.
Description
【０００１】[0001]
本発明は光通信システムにおける帯域内クロストーク測定システム及び方法に
関し、特に符号誤り率（ＢＥＲ）推定のために他の測定値と関連してかかる測定
値を使用するシステム及び方法に関する。The present invention relates to in-band crosstalk measurement systems and methods in optical communication systems, and more particularly to systems and methods that use such measurements in conjunction with other measurements for code error rate (BER) estimation.
【０００２】[0002]
波長分割多重（ＷＤＭ）光システムなどの光通信システムの光路では、波長偏
光非反応光スイッチ(a wavelength and polarization insensitive optical swi
tch)が必要である。これらのスイッチのそれぞれ後で符号誤り率（ＢＥＲ）を測
定することはＷＤＭネットワークの健全性を判断し維持するために有効である。
ＢＥＲは毎秒受信したビット総数に対する受信誤りビット数の割合によって定義
される。In the optical path of an optical communication system such as a wavelength division multiplexing (WDM) optical system, a wavelength and polarization insensitive optical switch is used.
tch) is required. Measuring the bit error rate (BER) after each of these switches is useful for determining and maintaining the health of the WDM network.
BER is defined by the ratio of the number of received error bits to the total number of bits received per second.
【０００３】
伝送システムの性能を特徴づける１つの方法はアイダイアグラム(eye diagram
)を形成するためにＢＥＲレベルを測定することである。アイダイアグラムは時
間の関数としてチャネルパワーをたどる公知の技術である。これらのダイアグラ
ムは受信信号を時間の関数として座標で示し、次に１ビット間隔で時間軸を移動
し再度座標で示すことによって作成される。重ね合わされたビットは座標で示さ
れた特定のチャネルの隣接チャネルでの伝送において最も起こりうる（建設的及
び破壊的）偏光事象を定義する。従って、アイダイアグラムは最大縦座標値でト
レースクリア（ピークとゼロ間の空間の垂直面によって）が測定されたときに最
悪の場合の機能的障害を描く。過度に損なわれていないシステムはデジタル信号
の「１」と「ゼロ」間で明白な識別を示し、ダイアグラムの中心に「アイオープ
ニング(eye opening)」を有する。全く損なわれていないシステムは１．０のア
イオープニングを有すると考えられる。One way to characterize the performance of a transmission system is an eye diagram.
) Is measured to form BER levels. Eye diagrams are a well known technique for tracking channel power as a function of time. These diagrams are constructed by plotting the received signal in coordinates as a function of time, then moving the time axis at 1-bit intervals and plotting again. The superimposed bits define the most likely (constructive and destructive) polarization events in the transmission of adjacent channels of the particular channel indicated by the coordinates. Therefore, the eye diagram depicts the worst case functional impairment when trace clear (by the vertical plane of the space between peak and zero) is measured at the maximum ordinate value. An unimpaired system shows a clear distinction between "1" s and "zeros" in the digital signal and has an "eye opening" in the center of the diagram. An intact system is considered to have an eye opening of 1.0.
【０００４】
概ね、システムの性能を制限する機能的障害は受信アイパターンで２つのタイ
プの劣化を引き起こす。即ち、（ノイズにより引き起こされた）ビットエネルギ
ーのランダム変動(random fluctuations)及び非ランダムパルス波形歪み(non-ra
ndom pulse shape distortions)である。非ランダムパルス波形歪みはシンボル
間干渉（ＩＳＩ）として参照されることがある。ビットレートが毎秒ギガビット
の範囲及びそれ以上へと高くなるにつれて、受信パルス波形に影響する機能的障
害を管理し、ＩＳＩを制限することは有効になる。ＩＳＩ補償はいくつかの成功
を見たが、ランダム変動の補償は困難なままである。結局、これらのランダム変
動は光システムのＢＥＲに著しく影響を与える。Generally, functional impairments that limit system performance cause two types of degradation in the received eye pattern. That is, random fluctuations in the bit energy (caused by noise) and non-random pulse waveform distortions (non-ra
ndom pulse shape distortions). Non-random pulse waveform distortion is sometimes referred to as inter-symbol interference (ISI). As bit rates increase into the gigabits per second range and beyond, it becomes effective to manage the functional impairments affecting the received pulse waveform and limit ISI. ISI compensation has seen some success, but compensating for random variations remains difficult. After all, these random variations significantly affect the BER of the optical system.
【０００５】
各チャネルのＢＥＲは現在の変調タイプと関係なく測定されることが理想的で
ある。このことはシステム経由で擬似ランダム・ビットストリームを送出しシス
テムの両端でデータを比較することによって主として研究所で行われている。し
かしながら、望ましいシステムは大変低いＢＥＲを有しているので、ＢＥＲを直
接測定することは実際には難しい。さらに、ＢＥＲに影響を及ぼす過程はＢＥＲ
を測定するために必要となる延長された期間に渡って著しく変化し得た。よって
、相対的に短期間にさえ望ましいＢＥＲ以上にＢＥＲが著しく増加するとき、平
均ＢＥＲは望ましいＢＥＲ閾値をたいがい下回り、この測定を信頼できないもの
にする。さらに、配置されたシステムのＢＥＲ評価を試みるとき、直接測定はな
おさら非現実的である。このような事情なので、他の電気ノイズ源同様に光信号
対雑音比（ＯＳＮＲ）などのパラメータを使用してＢＥＲを推定するために様々
な技術が工夫されてきた。Ideally, the BER for each channel is measured independently of the current modulation type. This is mainly done in laboratories by sending a pseudo-random bitstream through the system and comparing the data at both ends of the system. However, measuring the BER directly is difficult in practice because the desired system has a very low BER. Furthermore, the process that affects BER is BER
Can vary significantly over the extended period of time required to measure. Thus, when the BER increases significantly above the desired BER even in a relatively short period of time, the average BER is often below the desired BER threshold, making this measurement unreliable. Moreover, direct measurements are even more impractical when attempting BER evaluation of deployed systems. Under such circumstances, various techniques have been devised for estimating the BER using parameters such as an optical signal-to-noise ratio (OSNR) like other electric noise sources.
【０００６】
主として、システムのＢＥＲ監視は増幅自然放射光（ＡＳＥ）などの主要ノイ
ズ源を調べるスペクトル分析器を使用して行われる。しかしながら、光信号対雑
音比（ＯＳＮＲ）からは明らかでないが、それでもＢＥＲに影響を与えるＡＳＥ
以外のノイズ源が存在するかもしれない。ＢＥＲ測定基準を発見するための努力
は伝送信号を復調し、パワースペクトル密度（即ち、雑音レベルへの搬送波信号
パワー）を測定し、またはチャネルを標本化することを通常必要とする。この推
測技術の正確さがノイズパラメータの各追加精密評価で高まる一方、ＢＥＲ推計
技術を改善する必要性が未だにある。[0006] Primarily, BER monitoring of systems is performed using a spectrum analyzer that looks at major noise sources such as amplified spontaneous emission (ASE). However, although it is not clear from the optical signal-to-noise ratio (OSNR), it still affects the BER.
There may be noise sources other than. Efforts to discover the BER metric usually require demodulating the transmitted signal, measuring the power spectral density (ie, carrier signal power to noise level), or sampling the channel. While the accuracy of this estimation technique increases with each additional refinement of the noise parameters, there is still a need to improve the BER estimation technique.
【０００７】[0007]
本発明はＢＥＲ追加測定基準の測定に関し、その測定結果はＢＥＲの推計を向
上させるために使用される。
光通信システムの帯域内クロストーク特徴の測定法を提供しＢＥＲ推計におけ
る測定基準としてこれを使用することが本発明の目的である。The present invention relates to the measurement of the BER additional metric, the measurement results of which are used to improve the estimation of the BER. It is an object of the present invention to provide a method of measuring the in-band crosstalk characteristics of optical communication systems and use it as a metric in BER estimation.
【０００８】
本発明の模範実施例によれば、光通信システムの帯域内クロストーク推計シス
テムは光通信システムの複数のチャネルと望ましいチャネルの信号とを分離する
選択素子、信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例する速度で信号を通
過させるフィルタ、フィルタから信号を受信しその信号を周波数領域に変換する
デジタル信号プロセッサ、及び帯域内クロストークを定量化するために周波数領
域の信号の特徴の少なくとも１つを測定するスペクトル分析器を含む。According to an exemplary embodiment of the present invention, an in-band crosstalk estimation system for an optical communication system includes a selection element for separating a plurality of channels of the optical communication system from signals of a desired channel, and a phase of a light source for generating the signal. A filter that passes a signal at a rate proportional to the time rate of change, a digital signal processor that receives the signal from the filter and transforms the signal into the frequency domain, and the characteristics of the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk. A spectrum analyzer for measuring at least one of
【０００９】
本発明の別の模範実施例によれば、光通信システムの帯域内クロストーク推計
方法は光通信システムの複数のチャネルと望ましいチャネルの信号とを分離し、
信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例して信号を通過させ、周波数領
域に信号を変換し、かつ帯域内クロストークを定量化するために周波数領域の信
号の特徴の少なくとも１つを分析する、ことを含む。
例えば波長分割多重方式を採用するシステムなどの帯域内クロストークに敏感
な光通信システムで、伝送データ形式と関係なく、ＢＥＲのより正確な推計を提
供することが本発明のさらなる目的である。
本発明の別の模範実施例によれば、光通信システムで符号誤り率（ＢＥＲ）を
推計することは、光通信システムの複数のチャネルと望ましいチャネルの信号と
を分離する選択素子、信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例する速度
で信号を通過させるフィルタ、信号を周波数領域に変換するデジタル信号プロセ
ッサ、帯域内クロストークを定量化するために周波数領域の信号の特徴を少なく
とも１つ測定するスペクトル分析器、及びスペクトル分析器によって測定された
少なくとも１つの特徴とＢＥＲを推計するための少なくとも１つのノイズ特徴と
を組み合わせるポストプロセッサ、とを含む。
本発明の別の模範実施例によれば、光ファイバで符号誤り率（ＢＥＲ）を推計
する方法は光通信システムの複数チャネルと望ましいチャネルの信号とを分離し
、信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例する速度で信号を通過させ、
周波数領域に信号を変換し、帯域内クロストークを定量化するために周波数領域
の信号を分析し、かつ分析器からの少なくとも１つの特徴とＢＥＲを推計するた
めの少なくとも１つのノイズ特徴とを組み合わせる、ことを含む。According to another exemplary embodiment of the present invention, an in-band crosstalk estimation method for an optical communication system separates a plurality of channels of the optical communication system from a signal of a desired channel,
At least one of the characteristics of the signal in the frequency domain is used to pass the signal in proportion to the time rate of phase change of the light source that produces the signal, transform the signal into the frequency domain, and quantify in-band crosstalk. Including analysis. It is a further object of the present invention to provide a more accurate estimation of BER in optical communication systems sensitive to in-band crosstalk, such as systems employing wavelength division multiplexing, regardless of the transmitted data format. According to another exemplary embodiment of the present invention, estimating a bit error rate (BER) in an optical communication system produces a selection element, a signal, which separates signals of a plurality of channels and a desired channel of the optical communication system. A filter that passes the signal at a rate proportional to the time rate of phase change of the light source, a digital signal processor that converts the signal to the frequency domain, and at least one feature of the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk A spectrum analyzer for measuring, and a post processor for combining at least one characteristic measured by the spectrum analyzer with at least one noise characteristic for estimating a BER. According to another exemplary embodiment of the present invention, a method of estimating a bit error rate (BER) in an optical fiber separates the signals of a plurality of channels and a desired channel of an optical communication system and changes the phase of a light source that generates the signal. Pass the signal at a speed proportional to the time speed of
Transforming the signal into the frequency domain, analyzing the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk, and combining at least one feature from the analyzer with at least one noise feature to estimate the BER Including,
【００１０】
［図面の簡単な説明］
本発明は添付図面と共に読まれたとき以下の詳細説明から最もよく理解できる
。様々な特徴は必ずしも一定の比例に拡大して描かれていないことを強調してお
く。事実、寸法は議論を明快にするために任意に増加または減少されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is best understood from the following detailed description when read with the accompanying drawing figures. It should be emphasized that the various features are not necessarily drawn to scale. In fact, the dimensions are arbitrarily increased or decreased for clarity of discussion.
以下の詳細な説明では、限定ではなく説明を目的として、仕様の詳細を開示す
る模範実施例が本発明の十分な理解を与えるべく述べられている。しかしながら
、ここで開示された明細書詳細から離れた他の実施態様で本発明が実行されるか
もしれないことは当業者には明らかである。他の例での、公知の装置及び方法の
詳細説明は本発明の記述をあいまいにしないために省略する。
チャネルが獲得するＢＥＲはノイズの和で決定される。簡単に言うと、本発明
はＢＥＲの１つの測定基準が帯域内クロストークであるという認識に関している
。帯域内クロストークは光学分野とは無関係であって、それはスペクトルを有す
るノイズという結果になる光−電気変換の通信信号に干渉し、受信器システムの
電気的帯域幅に含まれる。例証すると、帯域内クロストークは１つのチャネル内
のクロストークであって、光通信システムで引き起こされる後方反射のどの組み
合わせからも起こる。光通信システムにおいて、信号が２回反射されるとき、そ
の誤った信号は望まれる信号の望まれる方向と同じ方向に送出され望まれる信号
に干渉するかもしれない。光源によって出力された波長が安定しているときでさ
え、入力信号と反射信号間の時間遅延は干渉し、このことがビート(beating)の
原因となるかもしれない。この終わりに、対応する位相はランダムであって一時
的に変化し、時間的に変化する干渉（例えばビート）の原因となる。帯域内クロ
ストークを測定することの重要性は光ネットワークの隆盛とともに増し、ネット
ワークはスイッチをポンといれるように再構成されるかもしれない。
光システムには多数のノイズ源があるので、ノイズスペクトルのどの部分がど
の光源によるものであるかということを識別することは難しい。例えば、帯域内
クロストークが全体的な光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を通常変化させないのは、
帯域内クロストークがＯＳＮＲよりかなり狭いスペクトルで起き、ＯＳＮＲ測定
で分解されないからである。しかしながら、帯域内クロストークは信号とクロス
トークコンポーネント間の関係する位相変化の時間速度に比例するスペクトル領
域に通常集中する。半導体レーザなどのいくつかの装置に対して、この種のノイ
ズは低（例えば無線）周波数で最も優勢となる。この帯域内及び帯域外ノイズス
ペクトル密度の割合を取ることによって、帯域内クロストークによるノイズが決
定される。一方、帯域内クロストークの絶対値は確かめるのが難しく、対応する
値がＢＥＲ測定では有効となる。特にこれらの推定値を改善するためにＢＥＲの
他の測定基準と共に使用されるときに有効となる。光源での位相ノイズ測定はレ
ーザノイズの研究から知られている。
本発明の模範実施例による光通信システム２８の１つのＷＤＭチャネルにおけ
る帯域内クロストークの低周波数特徴を測定するための構成が図１に示されてい
る。光ファイバ１０などの光導波路上のすべての入力ＷＤＭチャネルは選択素子
１２を通過する。選択素子１２を通過した後で、信号は光検出器１４に入射され
る。複数のＷＤＭチャネルから１つのチャネルが偏光波長または調整自在フィル
タの位置に対して対応する照射されたピクセルに基づいて選択される。
図１に示した本発明を説明するための実施例によると、光通信システム２８は
光ファイバ及び／またはプレーナー光導波路などの光導波路を組み込んでいる。
しかしながら、本開示による発明は他のタイプの光導波路を組み込んだ光通信シ
ステムで使用されるかもしれない。さらに、本開示の発明は同様に「自由空間」
部分を含む光通信システムで使用されるかもしれない。これらの自由空間部分は
フィルタ、アイソレータ及びスイッチなどのマイクロオプティック装置を含むが
、これらに限定されることはない。最終的には、図１で示した模範実施例におい
て、選択素子１２は分散素子または調整自在フィルタであるだろう。調整自在フ
ィルタが使用されるとき、フィルタの位置はフィルタ通過域と重なる最適チャネ
ルを確保するために安定しない（固定されない）かもしれない。この安定しない
周波数はポストプロセッシングで除去される。入力信号は選択素子１２によって
成分波長へと多重分離され（かつ空間的に分離され）る。選択素子１２はグレー
ティング、ブレーズグレーティング、アレー導波路グレーティング、またはプリ
ズムなどの旧来の多重分離装置、薄膜ベースフィルタまたはファイバブラッググ
レーティング（ＦＢＧ）などの導波路ベースフィルタであるかもしれない。もち
ろん、この列記は実例であり網羅しているわけではない。また当業者の範囲内で
他の光学素子が選択素子１２に使用されるかもしれない。
選択したチャネルからの信号は光検出器１４から低ノイズ前置増幅器１６及び
非エイリアジング(anti-aliasing)フィルタとして例示されている低周波数フィ
ルタ１８を通過する。低周波数フィルタ１８は光源（示されていない）の位相変
化の時間速度に比例して選択され公知の無線周波数（ｒｆ）技術によるものであ
る。信号は次にエイリアジングによる信号劣化が起こらないほどに十分高い周波
数でアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２０によって標本化される。図示
したように、この周波数は先のアナログフィルタ１８のナイキスト周波数（fN）
に等しいかそれより大きい。この実施例では、これらの素子のダイナミックレン
ジは３０ｄＢより大きく示されている。
デジタル信号プロセッシング（ＤＳＰ）ユニット２２はウィンドーイング及び
離散型フーリエ変換または高速フーリエ変換のどちらかを経由してＡＤＣ２０か
ら周波数領域へ信号を変換することにより光源（例えばレーザ）スペクトルの位
相ノイズスペクトルにおいて低周波数特徴を正常な状態に戻す。帯域内クロスト
ークのレベルが相対的に低い（―３０ｄＢ台まで図示されている）とき、有限イ
ンパルス応答（ＦＩＲ）フィルタが周波数領域における追加信号加算平均を有効
に行う。
結果として生じた信号は次にスペクトル分析器２４に与えられて帯域内クロス
トーク特徴の大きさ、位置、数及び幅を測定するために使用される。それはより
正確な図面ではスペクトルのピークを決定するために使用される。代わりにある
いは同時に、帯域内クロストークスペクトルのノイズスペクトル密度は適当な周
波数範囲を超えて平均化され、次に帯域内クロストークのＢＥＲへの負担を推計
するためにこの周波数範囲の外側のスペクトルと比較され得る。適当な周波数範
囲は光源の位相ノイズが変化する速度で決定される。しかしながら、この範囲の
より低い周波数は１／ｆノイズが優勢であって含まれるべきではない。かかるノ
イズが現れることが予想された後で上側の端はうまく遮断されるべきである。例
えば、適当な周波数範囲は発生最大位相ノイズの約3/4からこの周波数の約２倍
であるだろう。この値は光源の位相ノイズスペクトルに依存する。図示したよう
な、ＤＦＢレーザに対しては、この周波数範囲は約５０ＭＨｚ台である。
一旦これらの帯域クロストーク特徴が定量化されると、これらの特徴はポスト
プロセッシングユニット（ＰＰＵ）２６でＢＥＲのより正確な推計を提供するた
めに他の測定値と組み合わされる。実例として、帯域内クロストーク特徴は受信
信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）と結合されている。ＰＳＤはノイズ振幅
自己相関のフーリエ変換であり、即ち、異なる時間にいずれかのノイズランダム
可変値が互いに依存する度合いである。
ＰＰＵにはＢＥＲ推計の正確さを増すために追加情報が含まれる。かかる情報
はＡＳＥノイズフロア、チャネルになされる追加／抽出数、ＰＳＤの主突出部の
幅、及びチャネルの波長帯域の位置を含むがこれに限定される必要はない。帯域
内クロストークを振幅ノイズへと変換することによって、帯域内クロストーク測
定基準はより正確にＢＥＲを推計するために他の測定基準に容易に含まれるかも
しれない。さらに、ギガビット／秒ＤＦＢレーザ伝送システムでの多重反射によ
る位相強度ノイズ変換の効果は知られている。
図２ａ−２ｈ は図１に図示されたシステムで測定された帯域内クロストーク
特徴を図示する。そこでわかるように、帯域内クロストーク特徴はパワーレベル
増加と共に増加する。図２ａ−２ｈで示したグラフに対して、データは他のノイ
ズの影響を減じるために６４平均で処理されている。
よって説明された発明は、本開示の利益を得る当業者によって同じものが様々
な方法で変化させられるであろうことは明白である。かかる変化形は本発明の精
神及び目的からの乖離とはみなされず、当業者に明らかなかかる変化形は以下の
請求項の目的内に含まれることが意図されている。In the following detailed description, for purposes of explanation and not limitation, exemplary embodiments disclosing specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention may be practiced in other embodiments that depart from the specification details disclosed herein. In other instances, detailed descriptions of known devices and methods are omitted so as not to obscure the description of the invention. The BER acquired by the channel is determined by the sum of noise. Briefly, the present invention relates to the recognition that one BER metric is in-band crosstalk. In-band crosstalk is independent of the optics field, which interferes with the opto-electrical conversion communication signal resulting in spectral noise and is included in the electrical bandwidth of the receiver system. To illustrate, in-band crosstalk is crosstalk within a channel and results from any combination of back reflections caused in an optical communication system. In an optical communication system, when a signal is reflected twice, the false signal may be emitted in the same direction as the desired signal and interfere with the desired signal. Even when the wavelength output by the light source is stable, the time delay between the input and reflected signals interferes, which may cause beating. At the end of this, the corresponding phase is random and transient, causing time-varying interference (eg beats). The importance of measuring in-band crosstalk increases with the rise of optical networks, and the networks may be reconfigured to switch on. Since there are many sources of noise in an optical system, it is difficult to identify which part of the noise spectrum is due to which light source. For example, in-band crosstalk typically does not change the overall optical signal-to-noise ratio (OSNR),
This is because in-band crosstalk occurs in a spectrum much narrower than the OSNR and is not resolved in the OSNR measurement. However, in-band crosstalk is usually concentrated in the spectral region, which is proportional to the time rate of the associated phase change between the signal and the crosstalk component. For some devices, such as semiconductor lasers, this type of noise is most prevalent at low (eg, radio) frequencies. The noise due to in-band crosstalk is determined by taking the ratio of this in-band and out-of-band noise spectral density. On the other hand, it is difficult to confirm the absolute value of the in-band crosstalk, and the corresponding value is effective in the BER measurement. It is particularly useful when used with other BER metrics to improve these estimates. Phase noise measurements at the light source are known from laser noise studies. An arrangement for measuring the low frequency characteristics of in-band crosstalk in one WDM channel of an optical communication system 28 according to an exemplary embodiment of the present invention is shown in FIG. All input WDM channels on the optical waveguide, such as optical fiber 10, pass through the selection element 12. After passing through the selection element 12, the signal is incident on the photodetector 14. One of the plurality of WDM channels is selected based on the corresponding illuminated pixel for the polarization wavelength or position of the tunable filter. According to the illustrative embodiment of the invention shown in FIG. 1, optical communication system 28 incorporates optical fibers and / or optical waveguides, such as planar optical waveguides.
However, the invention according to the present disclosure may be used in optical communication systems incorporating other types of optical waveguides. Further, the invention of the present disclosure likewise applies to “free space”
It may be used in optical communication systems including parts. These free space portions include, but are not limited to, microoptic devices such as filters, isolators and switches. Finally, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the selection element 12 will be a dispersive element or a tunable filter. When a tunable filter is used, the position of the filter may not be stable (not fixed) to ensure an optimum channel that overlaps the filter passband. This unstable frequency is removed by post processing. The input signal is demultiplexed (and spatially separated) into component wavelengths by the selection element 12. The selection element 12 may be a conventional demultiplexer such as a grating, blazed grating, arrayed waveguide grating, or prism, a waveguide based filter such as a thin film based filter or a fiber Bragg grating (FBG). Of course, this list is only an example and is not exhaustive. Also, other optical elements may be used for the selection element 12 within the purview of those skilled in the art. The signal from the selected channel passes from the photodetector 14 through a low noise preamplifier 16 and a low frequency filter 18, which is illustrated as a non-aliasing filter. The low frequency filter 18 is selected in proportion to the time rate of phase change of the light source (not shown) and is according to known radio frequency (rf) technology. The signal is then sampled by an analog-to-digital converter (ADC) 20 at a frequency high enough so that signal degradation due to aliasing does not occur. As shown, this frequency is the Nyquist frequency (f N ) of the analog filter 18 above.
Is greater than or equal to. In this example, the dynamic range of these devices is shown to be greater than 30 dB. A digital signal processing (DSP) unit 22 converts the signal from the ADC 20 to the frequency domain via either windowing and a discrete Fourier transform or a fast Fourier transform to obtain a phase noise spectrum in the source (eg laser) spectrum. Restores low frequency features to normal. When the level of in-band crosstalk is relatively low (shown to the -30 dB range), a finite impulse response (FIR) filter effectively performs additional signal averaging in the frequency domain. The resulting signal is then provided to the spectrum analyzer 24 and used to measure the magnitude, position, number and width of in-band crosstalk features. It is used to determine the spectral peaks in the more accurate drawing. Alternatively or simultaneously, the noise spectral density of the in-band crosstalk spectrum is averaged over a suitable frequency range, and then the spectrum outside this frequency range is used to estimate the in-band crosstalk burden on the BER. Can be compared. The appropriate frequency range is determined by the rate at which the phase noise of the light source changes. However, lower frequencies in this range are dominated by 1 / f noise and should not be included. The upper edge should be well blocked after such noise is expected to appear. For example, a suitable frequency range would be about 3/4 of the maximum phase noise generated to about twice this frequency. This value depends on the phase noise spectrum of the light source. For the DFB laser, as shown, this frequency range is on the order of 50 MHz. Once these band crosstalk features are quantified, these features are combined with other measurements at the post-processing unit (PPU) 26 to provide a more accurate estimate of BER. Illustratively, the in-band crosstalk feature is combined with the power spectral density (PSD) of the received signal. PSD is the Fourier transform of the noise amplitude autocorrelation, ie the degree to which any noise random variable value depends on each other at different times. The PPU contains additional information to increase the accuracy of the BER estimation. Such information includes, but is not limited to, the ASE noise floor, the number of additions / extractions made to the channel, the width of the PSD's main protrusion, and the location of the wavelength band of the channel. By converting the in-band crosstalk into amplitude noise, the in-band crosstalk metric may easily be included in other metrics to more accurately estimate the BER. Furthermore, the effect of phase intensity noise conversion by multiple reflections in a gigabit / second DFB laser transmission system is known. 2a-2h illustrate in-band crosstalk characteristics measured with the system illustrated in FIG. As can be seen, the in-band crosstalk feature increases with increasing power level. For the graphs shown in Figures 2a-2h, the data has been processed with 64 averages to reduce the effects of other noise. Thus, it will be appreciated that the invention described can be varied in the same manner in various ways by one skilled in the art having the benefit of this disclosure. Such variations are not considered deviations from the spirit and purpose of the invention, and it is intended that such variations apparent to those skilled in the art be included within the scope of the following claims.
【図１】 本発明の模範実施例に一致する帯域内クロストーク測定システムのの
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an in-band crosstalk measurement system consistent with an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ａ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。2a is a gain diagram for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
【図２ｂ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2b is a gain diagram for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｃ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2c is a gain diagram for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｄ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2d is a gain diagram for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｅ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2e is a gain plot for power level change frequency in the low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｆ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2f is a gain plot for power level change frequency in the low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｇ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2g is a gain plot for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２ｈ】 本発明の模範実施例によって測定された低周波数スペクトルにおけ
るパワーレベル変化周波数に対する利得図表である。FIG. 2h is a gain plot for power level change frequency in a low frequency spectrum measured according to an exemplary embodiment of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 クロル マーク フランシス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッドポスト マイケルウェイ 12 Ｆターム(参考） 5K042 BA10 CA10 DA01 DA27 FA01 FA06 FA25 GA11 5K102 AA01 AD01 AH23 MH24 MH28 MH29 MH32 PC02 PC03 PC12 PC16 PD00 PH31 PH43 RD05 RD15 RD26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Chlor Mark Francis New York, USA 14870 Painted Post Michael Way 12 F term (reference) 5K042 BA10 CA10 DA01 DA27 FA01 FA06 FA25 GA11 5K102 AA01 AD01 AH23 MH24 MH28 MH29 MH32 PC02 PC03 PC12 PC16 PD00 PH31 PH43 RD05 RD15 RD26
Claims (40)
選択素子と、 前記信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例して前記信号を通過させ
るフィルタと、 前記フィルタから前記信号を受信し前記信号を周波数領域に変換するデジタル
信号プロセッサと、 前記帯域内クロストークを定量化するために前記周波数領域内の前記信号の少
なくとも１つの特徴を分析するスペクトル分析器と、 を含む光通信システムの帯域内クロストーク測定システム。1. An in-band crosstalk measurement system for an optical communication system, comprising: a selection element that separates signals of a plurality of channels of the optical communication system from signals of a desired channel; and a phase change of a light source that generates the signals. A filter that passes the signal in proportion to the time rate, a digital signal processor that receives the signal from the filter and transforms the signal into the frequency domain, and within the frequency domain to quantify the in-band crosstalk An in-band crosstalk measurement system for an optical communication system, the spectrum analyzer analyzing at least one characteristic of said signal in
周波数領域で前記信号を平均化することを特徴とする請求項１記載のシステム。2. The system of claim 1, wherein the digital signal processor averages the signal in the frequency domain to reduce the effects of noise.
１記載のシステム。3. The system of claim 1, wherein the selection element comprises an adjustable filter.
システム。4. The system of claim 1, wherein the selection element comprises a dispersive element.
オプティックベースフィルタ、及び導波路ベースフィルタからなるグループから
選択されることを特徴とする請求項１記載のシステム。5. The system of claim 1, wherein the selection element is selected from the group consisting of a grating, a thin film based filter, a microoptic based filter, and a waveguide based filter.
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。6. The system of claim 1, wherein the at least one characteristic is spectral peak magnitude.
を特徴とする請求項１記載のシステム。7. The system of claim 1, wherein the at least one feature is a spectral peak position.
特徴とする請求項１記載のシステム。8. The system of claim 1, wherein the at least one characteristic is the number of peaks in the spectrum.
特徴とする請求項１記載のシステム。9. The system of claim 1, wherein the at least one feature is spectral peak width.
とを特徴とする請求項１記載のシステム。10. The system of claim 1, wherein the at least one feature is an in-band crosstalk feature.
のノイズスペクトル密度であって、周波数範囲を平均していることを特徴とする
請求項１記載のシステム。11. The system of claim 1, wherein the at least one feature is noise spectral density of a spectrum of in-band crosstalk, averaging a frequency range.
．０倍であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。12. The frequency range is from about 0.75 to about 2 of the maximum phase noise frequency.
． The system according to claim 11, wherein the system is 0 times.
１１記載のシステム。13. The system of claim 11, wherein the frequency range is about 50 MHz.
素子と、 前記信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例して信号を通過させるフ
ィルタと、 前記フィルタから前記信号を受信し前記信号を周波数領域に変換するデジタル
信号プロセッサと、 帯域内クロストークを定量化するために周波数領域内の前記信号の少なくとも
１つの特徴を測定するスペクトル分析器と、 前記スペクトル分析器によって測定された少なくとも１つの前記特徴とＢＥＲ
を測定するための少なくとも１つのノイズ特徴とを組み合わせるポストプロセッ
サと、 を含む光ファイバの符号誤り率（ＢＥＲ）測定システム。14. An optical fiber code error rate (BER) measurement system, comprising: a selection element for separating signals of a plurality of channels of the optical fiber from a signal of a desired channel; and a phase change of a light source for generating the signal. A filter that passes the signal in proportion to the time rate; a digital signal processor that receives the signal from the filter and transforms the signal into the frequency domain; and the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk. Spectrum analyzer for measuring at least one characteristic of the BER, and at least one of the characteristics and BER measured by the spectrum analyzer
And a post-processor for combining at least one noise feature to measure the optical fiber code error rate (BER) measurement system.
記周波数領域で前記信号を平均化することを特徴とする請求項１４記載のシステ
ム。15. The system of claim 14, wherein the digital signal processor averages the signal in the frequency domain to reduce the effects of noise.
項１４記載のシステム。16. The system of claim 14, wherein the selection element comprises an adjustable filter.
載のシステム。17. The system of claim 14, wherein the selection element comprises a dispersive element.
ロオプティックベースフィルタ、及び導波路ベースフィルタからなるグループか
ら選択されることを特徴とする請求項１４記載のシステム。18. The system of claim 14, wherein the selection element is selected from the group consisting of a grating, a thin film based filter, a microoptic based filter, and a waveguide based filter.
置及び幅からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１４記載のシ
ステム。19. The system of claim 14, wherein the at least one feature is selected from the group consisting of spectral peak size, position, and width.
密度であることを特徴とする請求項１４記載のシステム。20. The system of claim 14, wherein the at least one noise characteristic is received signal power spectral density.
のノイズスペクトル密度であり、周波数範囲を平均していることを特徴とする請
求項１４記載のシステム。21. The system of claim 14, wherein at least one said characteristic is a noise spectral density of a spectrum of in-band crosstalk, averaging a frequency range.
．０倍であることを特徴とする請求項２１記載のシステム。22. The frequency range is from about 0.75 to about 2 of the maximum phase noise frequency.
． 22. The system of claim 21, wherein the system is 0 times.
２１記載のシステム。23. The system of claim 21, wherein the frequency range is about 50 MHz.
、 前記信号を周波数領域に変換し、 帯域内クロストークを定量化するために前記周波数領域の前記信号の少なくと
も１つの特徴を測定する、 ことを含む方法。24. A method for measuring in-band crosstalk of an optical fiber, wherein the signal of a plurality of channels of the optical fiber is separated from a desired channel signal, and the signal is proportional to a time rate of phase change of a light source that generates the signal. Passing the signal, converting the signal to the frequency domain, and measuring at least one characteristic of the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk.
密度を平均化し、符号誤り率への前記帯域内クロストークの影響を測定するため
に前記平均ノイズスペクトル密度とスペクトルとを比較することをさらに含む請
求項２４記載の方法。25. After conversion, averaging the noise spectral density of the in-band crosstalk spectrum and comparing the average noise spectral density with the spectrum to measure the effect of the in-band crosstalk on the code error rate. 25. The method of claim 24, further comprising:
ることを特徴とする請求項２４記載の方法。26. The method of claim 24, wherein the at least one characteristic is peak magnitude of the spectrum.
ことを特徴とする請求項２４記載の方法。27. The method of claim 24, wherein the at least one feature is the position of a peak in the spectrum.
を特徴とする請求項２４記載の方法。28. The method of claim 24, wherein the at least one characteristic is the number of peaks in the spectrum.
とを特徴とする請求項２４記載の方法。29. The method of claim 24, wherein the at least one feature is the width of a spectral peak.
とを特徴とする請求項２４記載の方法。30. The method of claim 24, wherein the at least one feature is an in-band crosstalk feature.
スペクトルのノイズスペクトル密度を平均し、符号誤り率への前記帯域内クロス
トークの影響を測定するために前記平均ノイズスペクトル密度と前記周波数範囲
の外側のスペクトルとを比較する段階をさらに含む請求項３０記載の方法。31. After the signal conversion, the average noise spectral density for averaging the noise spectral density of the in-band crosstalk spectrum over a frequency range and measuring the effect of the in-band crosstalk on the code error rate. 31. The method of claim 30, further comprising: comparing the spectrum with a spectrum outside the frequency range.
．０倍であることを特徴とする請求項３１記載の方法。32. The frequency range is from about 0.75 to about 2 of the maximum phase noise frequency.
． 32. The method of claim 31, wherein the method is 0 times.
３２記載の方法。33. The method of claim 32, wherein the frequency range is about 50 MHz.
て、 前記光ファイバの複数のチャネルと望ましいチャネルの信号とを分離し、 前記信号を生成する光源の位相変化の時間速度に比例して前記信号を通過させ
、 前記信号を周波数領域に変換し、 帯域内クロストークを定量化するために前記周波数領域の前記信号を分析し、 前記分析された少なくとも１つの特徴と前記符号誤り率を測定するための少な
くとも１つのノイズ特徴とを組み合わせる、 ことを含む方法。34. A method of measuring a bit error rate (BER) of the optical fiber, the method comprising: separating a signal of a plurality of channels of the optical fiber from a signal of a desired channel, the phase change of a light source generating the signal. Passing the signal in proportion to a time rate, transforming the signal into a frequency domain, analyzing the signal in the frequency domain to quantify in-band crosstalk, the at least one characteristic being analyzed; Combining with at least one noise feature for measuring the code error rate.
置及び幅からなるグループから選択されることを特徴とする請求項３４記載の方
法。35. The method of claim 34, wherein the at least one feature is selected from the group consisting of spectral peak size, position, and width.
密度であることを特徴とする請求項３４記載の方法。36. The method of claim 34, wherein the at least one noise characteristic is received signal power spectral density.
影響を測定するためにスペクトルで帯域内クロストークスペクトルのノイズスペ
クトル密度を平均することをさらに含む請求項３４記載の方法。37. The method of claim 34, further comprising, after the converting, averaging a noise spectral density of the in-band crosstalk spectrum spectrally to measure the effect of the in-band crosstalk on the code error rate. Method.
スペクトルのノイズスペクトル密度を平均し、符号誤り率への前記帯域内クロス
トークの影響を測定するために前記平均ノイズスペクトル密度と前記周波数範囲
の外側のスペクトルとを比較することをさらに含む請求項３４記載の方法。38. The average noise spectral density for averaging the noise spectral densities of the in-band crosstalk spectrum above the frequency range after the signal conversion and measuring the effect of the in-band crosstalk on the code error rate. 35. The method of claim 34, further comprising: comparing a spectrum outside the frequency range with a.
．０倍であることを特徴とする請求項３８記載の方法。39. The frequency range is from about 0.75 to about 2 of the maximum phase noise frequency.
． 39. The method of claim 38, wherein the method is 0 times.
３８記載の方法。40. The method of claim 38, wherein the frequency range is about 50 MHz.
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