JP2003530761A - 波長多重（ｗｄｍ）信号モニタ - Google Patents

波長多重（ｗｄｍ）信号モニタ

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JP2003530761A
JP2003530761A JP2001575011A JP2001575011A JP2003530761A JP 2003530761 A JP2003530761 A JP 2003530761A JP 2001575011 A JP2001575011 A JP 2001575011A JP 2001575011 A JP2001575011 A JP 2001575011A JP 2003530761 A JP2003530761 A JP 2003530761A
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ジェラルド ジェイムズ グリン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既知の光パワーモニタの限界の少なくとも一部を解決する、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ及びＵＤＷＤＭ光通信信号に対して用いるための光パワーモニタを提供すること。 【解決手段】 本発明に係るＷＤＭ信号の成分の光パワーを測定するためＷＤＭ信号モニタ（４）は、既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択可能光源（２０）と、前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機（２４）であって、周波数が前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するように動作可能な光受信機（２４）と、前記電気信号の振幅から前記ＷＤＭ信号の前記成分のパワーを決定するための手段（２２）と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）信号の光パワー（optic
al power）及び／又は波長成分（wavelength components）を測定するためのＷ
ＤＭ信号モニタに関する。特に、本発明は、ＷＤＭ光通信信号、密波長多重（de
nse WDM）光通信信号、及び、超密波長多重（ultra dense WDM）光通信信号のチ
ャネル、構成成分（constituent components）の光パワー及び／又は波長を測定
するための光信号モニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信容量を高くすることに対する要求が、より高いバンド幅光通信システムを
開発することにつながってきた。利用可能な光バンド幅をより効率的に利用する
よう努力した際に、これは、独立して変調された複数の光キャリアが単一の光フ
ァイバに沿って伝送されるという波長多重（Wavelength Division Multiplex; W
DM）光通信システムを開発することにつながってきた。これら複数の光キャリア
は、ＷＤＭ櫛（comb）とよばれる。
【０００３】 技術が進歩してきているのと同様に、チャネルとよばれることが多いキャリア
の数も、現在では１００以上もの数に増加してきており、各キャリアについての
データレートは、１０ＧＢｓ-1にまで達している。データレートは、上昇して、
４０ＧＢｓ-1以上もの高さになるであろうと予想されている。同時に、光キャリ
ア分離（separation）は、１.６ｎｍ（これは２００ＧＨｚの周波数分離に対応
する）から０.８ｎｍ（１００ＧＨｚ）に減少してきており、さらに０.４ｎｍ（
５０ＧＨｚ）にまで減少すると期待されている。２５ＧＨｚのキャリア分離を有
するＷＤＭシステムは、ＤＷＤＭとよばれる一方、２５ＧＨｚ未満のキャリア分
離を有するシステムは、ＵＤＷＤＭとよばれうる。
【０００４】 光通信システムは、ポイントトゥーポイント（point to point）システムから
、光増幅器を有するシステムに、及び、特定の波長が１つ以上の遠隔ノードで削
除又は追加されうるシステムに進歩してきているので、各キャリアの波長を正確
に制御することに対する要求が、例えば１つのデータチャネルが別のチャネルの
性能を害することを防ぐこと等に対する要求が増加してきている。同様に、様々
なシステムの事情により、櫛内のキャリア振幅を比較的に狭い幅内に維持するこ
とが望ましい。光増幅システム（optically amplified system）では、増幅自然
放出（amplified spontaneous emission; ASE）ノイズは、ノイズ比に応じて光
信号を低下させうる。このノイズ比は、信号からずらしたある特定波長における
ノイズパワーに対する信号パワーの比である。ＡＳＥが増加することは、増幅器
が誤りやすくなっていることを示しうるので、システムの健康をモニタするため
に、ノイズ比と比較して光信号をモニタすることが望ましい。
【０００５】 これらの様々な光学的パラメータ、すなわち、ＷＤＭ信号及びノイズ比に対す
る光信号の構成成分のパワー及び波長を測定することを試みるために、様々な手
法が提案されてきている。すべての場合において、ＷＤＭシステムにおけるある
選択されたポイントからの光信号のわずかな部分が、取り出されて光信号モニタ
装置に付与される。パワーモニタ装置の数を削減するためには、１つのシステム
又は様々なシステムからの多数の様々なポイントからの光信号を１つのモニタ装
置につなぐことも知られている。この結果として、モニタ装置は、全システムの
波長及び光パワー範囲について動作しうることが必要とされる。
【０００６】 典型的には、電気通信オペレータは、１５年の装置寿命を要求している。この
ことは、光信号モニタ（ＯＳＭ）については、この期間中キャリブレーションが
不要でなければならないことを意味している。１つの既知のＯＳＭは、前部に配
置した調整可能な（tuneable）光学フィルタを有するフォトダイオードを備えて
、モニタの対象とする光信号が、その光学フィルタを通過してフォトダイオード
に至るようにしている。フォトダイオードに到達する光の波長は、上記調整可能
なフィルタの制御パラメータ値から認識され、この波長での光信号の光パワーは
、フォトダイオードの出力電流から決定されうる。このようなＯＳＭに関する問
題は、隣接したチャネルからの光を効果的に拒絶するように、十分な選択性（se
lectivity）を有する光学フィルタを得ることである。フィルタの選択性を増加
させるために、光信号がフィルタを２度通過するようにすること、すなわち、フ
ォトダイオードがフィルタによって伝送されてきた光ではなくフィルタによって
反射されてきた光を測定すること、が知られている。しかしながら、このような
構成では、フィルタのファセット（facet）から反射した光が、測定値に誤差を
もたらしうる。
【０００７】 線形フォトダイオードアレイに結合した、回折格子（diffraction grating）
あるいはブレーズブラッグ格子（Blazed Bragg grating）を備えたＯＳＭも知ら
れている。回折要素は、様々な波長が線形フォトダイオードアレイの様々な要素
に入射するように、光を分けるために用いられる。この結果、各要素は、所定の
小さな波長バンドについての光パワーを検出する。このようなＯＳＭを用いて、
完全な光スペクトルが同時に検出される。しかしながら、回折格子は、克服する
のが困難である、固有の偏り感度（polarisation sensitivity）を有する。さら
には、このようなＯＳＭは、回折した光がフォトダイオードアレイにおける隣接
する要素間に至ったときには、スペクトル情報（spectral information）を失う
傾向がある。
【０００８】 フォトダイオードアレイを用いるモニタシステムにおいてであれば、検出され
る光電流の強度は、冷却されていない（uncooled）光検出器の暗電流（dark cur
rent）の強度と同等である。暗電流を低く保つためにアレイを冷却することが知
られている。しかしながら、冷却することによって、電力消費量が著しく増加す
る。あるいはまた、入力光を周期的に阻止し、暗電流を測定して、訂正を可能と
することが知られている。これは、逆に、光モニタ装置の信頼性に影響を与える
。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
既知の光パワーモニタ装置の波長範囲及び分解能（resolution）は、その装置
が製造される際に固定されるので、装置の動作を将来ＤＷＤＭ及びＵＤＷＤＭシ
ステムにまで拡張することが困難となっている。
【００１０】 したがって、感度、選択性、波長範囲及び動作上の柔軟性を向上させた光パワ
ーモニタが必要とされている。
【００１１】 本発明は、既知の光パワーモニタの限界の少なくとも一部を解決する、ＷＤＭ
、ＤＷＤＭ及びＵＤＷＤＭ光通信信号に対して用いるための光パワーモニタを提
供すべく努力してなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＷＤＭ信号の成分の光パワーを測定するためのＷＤＭ光信号
モニタは、既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択
可能光源と、前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機であって、周波数
が前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するよ
うに動作可能な光受信機と、前記電気信号の振幅から前記ＷＤＭ信号の前記成分
のパワーを決定するための手段と、を具備する。
【００１３】 本発明の第２の態様によれば、ＷＤＭ信号の成分の波長を測定するためのＷＤ
Ｍ信号モニタは、既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波
長選択可能光源と、前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機であって、
周波数が前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成
するように動作可能な光受信機と、選択された前記波長と前記電気信号の前記周
波数とから前記ＷＤＭ信号の前記成分の前記波長を決定するための手段と、を具
備する。
【００１４】 本発明の第３の態様によれば、ＷＤＭ信号の成分の波長を測定するためのＷＤ
Ｍ信号モニタは、既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波
長選択可能光源と、前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機であって、
周波数が前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成
するように動作可能な光受信機と、前記光ＷＤＭの前記成分の前記波長が選択さ
れた前記波長に実質的に対応することを示す、選択されたバンド幅内における前
記電気信号の存在を検出する手段と、を具備する。
【００１５】 本発明の第４の態様によれば、ＷＤＭ信号の成分の光パワー及び波長を測定す
るＷＤＭ信号モニタは、既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可
能な波長選択可能光源と、前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機であ
って、周波数が前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、
を生成するように動作可能な光受信機と、前記電気信号の振幅から前記ＷＤＭ信
号の前記成分の前記パワーを決定するための手段と、選択された前記波長と前記
電気信号の前記周波数とから前記成分の前記波長を決定するための手段と、を具
備する。
【００１６】 好ましくは、前記波長選択可能光源は、波長調整可能レーザを備える。前記光
信号モニタは、前記レーザにより生成された前記光出力の前記波長を測定するた
めの波長測定手段と、該波長測定手段に対応する制御手段であって、前記既知の
波長での前記光出力を維持すべく前記レーザを制御するための制御手段と、を備
えることが有利である。
【００１７】 好ましくは、前記光信号モニタは、前記レーザにより生成された光パワーを測
定するためのパワーモニタ手段を具備する。
【００１８】 特定の好ましい実施の形態では、前記光受信機は、平衡光／電気コンバータを
備える。前記光信号モニタは、前記光出力及びＷＤＭ信号を前記平衡光／電気コ
ンバータの各入力にそれぞれ付与するためのマッチト３ｄＢ光コンバイナを備え
ることが有利である。
【００１９】 好ましくは、前記光信号モニタは、前記光受信機の前記出力に接続されたバン
ドパスフィルタであって、前記ＷＤＭ信号の前記成分のうち１つに対応する電気
信号の通過を可能とするように通過帯域が選択されるフィルタを備える。
【００２０】 節約のために、単一の波長選択可能光源を用いて、複数のＷＤＭ信号モニタを
動作させるのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＷＤＭ信号モニタを、一例として添付図面を参照することのみに
よって説明する。
【００２２】 図１を参照するに、ＷＤＭ光通信システム２及び光信号モニタ（ＯＳＭ）４が
示されている。ＯＳＭ４は、ＷＤＭ光通信信号の構成成分についての光パワーと
、波長と、ノイズ比に対する光信号と、を測定するように動作可能である。ここ
で説明する実施の形態では、光通信システム２は、１００ＧＨｚのキャリア間隔
（spacing）及び２.５ＧＢｓ-1／１０ＧＢｓ-1のデータレートを有する３２／４
０チャネルＤＷＤＭシステムである。本発明のＯＳＭは、ＵＤＷＤＭシステムの
ようなその他のタイプのＷＤＭシステムにも同等に適している、ということが明
らかであろう。
【００２３】 複数のモニタポイント６が、ＷＤＭシステム２内の選択された場所に設けられ
ており、これらのポイントにおいて、ＷＤＭ光信号のわずかな部分、典型的には
５％が、システムから取り出され（tapped off）る。モニタポイント６は、ＷＤ
Ｍシステム２の動作にほとんど影響を与えない、本質的に非侵入性（non-intrus
ive）タップポイントである。複数のＮモニタポイント６からのＷＤＭ光信号は
、空間的に分離した方法でＮ：１光スペース（space）スイッチ１０にまとめら
れる。ここで説明する実施の形態では、各モニタポイント６は、それぞれのシン
グルモード光ファイバ１１によってスペーススイッチ１０に接続される。光スイ
ッチ１０は、測定対象となるＷＤＭ光信号を選択するように動作可能である。光
スイッチ１０の制御は、ＷＤＭ全体システム管理制御部１４の一部から制御入力
１２を介してなされる。モニタポイント６は、例えば、送信機、受信機、追加／
削除（add-drop）マルチプレクサ、インライン（in-line）増幅器等のような、
ＷＤＭシステム２における任意のポイントとすることができる。したがって、Ｏ
ＳＭ４は、ＷＤＭ光システム２において生じうるすべての波長及び光パワー範囲
をカバーするのに十分大きなダイナミックレンジを有する、ということが明らか
であろう。
【００２４】 シングルモード光ファイバ１６は、光スイッチ１０の出力に接続され、光入力
をＯＳＭ４に付与する。ＯＳＭ４は、３ｄＢ光スプリッタ（コンバイナ［combin
er］）１８と、光局部発振器（ＬＯ）ユニット２０と、コントローラ２２と、平
衡（balanced）光／電気コンバータ（受信機）２４と、を備える。ＬＯユニット
２０、コントローラ２２及び平衡コンバータ２４のそれぞれは、これらの間での
通信を容易にすべくデータバス２６に接続されている。データバス２６はまた、
選択されたモニタポイント６におけるタップ比（取り出された光の比である）の
ような情報についてのコントローラ２０との通信を容易にするＷＤＭ全体管理シ
ステム１４によっても利用可能なものである。このタップ比は、光パワーを正確
に決定するためにコントローラ２２によって要求されるものである。
【００２５】 光ファイバ１６は、光コンバイナ１８の第１入力アーム２８に結合される。Ｌ
Ｏユニット２０の光出力は、コンバイナ１８の第２入力アーム３０に結合され、
コンバイナ１８の２つの光出力３２、３４は、平衡コンバータ２４のそれぞれの
入力に結合される。光コンバイナ１８は、光ファイバ装置の形態となっているか
、又は、例えばシリコン若しくはニオブ酸リチウムによる導光管（waveguide）
装置として作製される。知られているように、３ｄＢ光スプリッタは、所定の入
力に付与された光信号を、該スプリッタの出力間に等しく分離し、それら出力の
間にπ／２の位相差をもたらす。本出願では、スプリッタは、該スプリッタの入
力に付与された２つの信号を結合するように作用するので、光コンバイナとよば
れるであろう。
【００２６】 動作時には、ＷＤＭ全体システム管理コントローラ１４は、スペーススイッチ
１０を用いてモニタポイント６を選択し、選択したポイントのタップ比をコント
ローラ２２に通信する。ＬＯユニット２０は、光出力及び局部発振器信号を生成
するように動作可能であり、この発振器信号の波長は、ＷＤＭ信号ウィンドウ内
の一連の選択された波長によって、周期的にステップ（step）される。ＬＯユニ
ット２２により生成される光信号は、すべての選択可能な波長について既知の一
定強度（パワー）を有するのが理想的である。実際には、ＬＯユニット２０の出
力パワーは、時間とともに変化し、すべての波長について一定ではないかもしれ
ない。この理由から、後述するように、ＯＳＭ４は、ＬＯ信号のパワーをデータ
バス２６を介してコントローラ２２に通信することが可能なパワーモニタ手段を
含む。ここで説明する実施の形態については、ＬＯユニット２０は、６２５ＭＨ
ｚステップで切り換えられる。
【００２７】 ＷＤＭ光信号及びＬＯ光信号は、コンバイナ１８の入力２８、３０に現れ、各
信号の半分が出力３２、３４に現れるように等しく分割される。
【００２８】 ２つの光信号は、平衡コンバータ２４のそれぞれの入力に付与される。この平
衡コンバータ２４は、後述するように、直列に接続された２つのフォトダイオー
ド３６、３８を本質的に備える。各フォトダイオード３６、３８は、振幅がＷＤ
Ｍ光信号及びＬＯ光信号の強度に依存した電流を生成する。フォトダイオード３
６、３８は、直列に接続されているので、自己ホモダインプロセス（self homod
yne processes）からの電流は、同一の強度を有しているが、逆極性となりキャ
ンセルし、これにより、コンバータ２４の入力に付与されたどのような同相モー
ド（common mode）信号も拒絶される。帯域内ヘテロダインプロセス（in-band h
eterodyne processes）により生成された電流は、同相から逆位相に変化するの
で、中間周波数（ＩＦ）を生成する。この中間周波数は、ＷＤＭ光信号の波長と
ＬＯ光信号の波長との間の相違を表す。ＬＯユニット２０は、選択可能な波長の
範囲によりステップ（step）されるので、ＩＦ信号の周波数及び振幅が測定され
る。多数のＩＦ信号は、ＷＤＭ櫛の波長と多数のＬＯ波長との間における波長の
相違に対応して生成される、ということが理解されよう。サンプル信号の数を制
限するために、受信機２４は、２００〜１４００ＭＨｚの制限されたバンド幅を
有する。６２５ＭＨｚステップサイズで結合された通過帯域（passband）を用い
て、各信号の波長は、４倍に効果的にオーバーサンプリングされ（oversampled
）る。必要とあらば、オーバーサンプリング（oversampling）を避けるべく、そ
の他の通過帯域及びステップサイズを用いることができるということが理解され
よう。
【００２９】 コントローラ２２は、後述するように、ＷＤＭ光信号の構成成分のそれぞれに
ついての光パワー及び波長を決定する。各ＬＯ波長について、コントローラ２２
は、データバス２６によって、ＬＯパワー値、ＩＦ周波数及びパワーを、受信機
２４に問い合わせる。ＬＯ波長は既知であるので、コントローラ２２は、測定さ
れたＩＦ周波数を用いて、ＷＤＭ光信号において検出されたキャリアの波長を正
確に決定することができる。これらキャリアのそれぞれの光パワーは、ＩＦ信号
の測定されたパワー及びＬＯパワーを用いて、コントローラ２２によって決定さ
れる。コントローラ２２は、ＬＯユニット２０を次の波長にインクリメントし、
光パワー及び波長を決定する処理が繰り返される。この方法により、ＷＤＭウィ
ンドウ内のすべての光信号のパワー及び波長が測定されうる。希望とあらば、ノ
イズ比と比較した光信号についても、光パワー値及びバックグラウンド（backgr
ound）光パワーの測定値を用いて計算することができる。よって、本発明のＯＳ
Ｍは、スキャニングスペクトロメータ（scanning spectrometer）の形態となっ
ている。コントローラ２２は、キャリアの波長及び光パワーがプリセットしたシ
ステム制限値内にあるかをチェックし、この結果に対する確認をＷＤＭ全体シス
テム管理システム１４に通信する。プリセット制限値内にないキャリアの波長又
は光パワーが測定された場合には、コントローラ２２は、ＷＤＭ全体システム管
理システム１４を警告し、このＷＤＭ全体システム管理システム１４は、この後
適当な処置をとることができる。
【００３０】 図２及び図３を参照するに、好ましい実施の形態に係るＯＰＭ４が示されてい
る。この実施の形態では、図２に示すように、ＬＯユニット２０は、調整可能な
レーザモジュール４０と、レーザモジュールコントローラ４２と、波長参照ユニ
ット４４と、偏光スクランブラ（polarization scrambler）４６と、第１光スプ
リッタ４８、５０と、を備える。レーザモジュール４０、モジュールコントロー
ラ４２及び参照ユニット４４は、データバス２６に接続されている。レーザモジ
ュール４０は、実装型（packaged）の波長調整可能レーザ、これに関連した電流
源と（両方とも固定型及び可変型）、及び、温度コントローラを含む。この実施
の形態では、モジュール４０により生成される光の波長を選択するために、複数
の精密電流源が必要とされる。他の実施の形態では、様々な形式の波長選択技術
を用いる様々なタイプの調整可能な光源を用いることが可能であることが理解さ
れよう。レーザモジュール２４、特にＬＯユニット２０の必要条件は、ＷＤＭウ
ィンドウ内のＷＤＭ光信号の波長範囲をカバーする、選択可能な波長の光を生成
する、ということのみである。レーザモジュール４０により生成される光出力は
、入ってくる（incoming）ＷＤＭ波長櫛内に存在しうる様々な信号状態の偏光（
ＳＯＰ）に対応すべく、偏光スクランブラ４６に付与される。偏光スクランブラ
４６は、受信機のビデオバンド幅と比較して、高いレートでレーザの線形的に偏
光した光出力をスクランブルする。ＬＯの偏光をスクランブルすることによって
、単一の平衡受信機２４を用いることができる。
【００３１】 現在入手可能な調整可能レーザモジュール４０は、それらの動作寿命の間にお
いて所定の温度について正確に同一の波長の光を生成することが保証されていな
いので、波長参照ユニット４４が設けられる。レーザモジュール４０により生成
される光のうちのわずかな部分Ｓ％が、光スプリッタ４８により取り出されて波
長参照ユニット４４に付与される。波長参照ユニット４４は、安定ファイバ格子
、又は、ファブリペロエタロン又はその他の安定波長源に関連した安定ブラッグ
格子のみに基づくものである。波長参照ユニット４４の機能は、レーザモジュー
ル４０により生成された光の波長を測定し、この情報をデータバス２６を介して
レーザモジュールコントローラ４２に送ることである。
【００３２】 レーザモジュールコントローラ４２は、該コントローラ４２が一連の波長によ
ってレーザモジュールを継続的にステップするために用いるコントロールルック
アップテーブルを含む。各波長は、セットアップされてセットされた時間の間保
持され、レーザモジュールコントローラ４２は、その波長がセットされているこ
と及びその値を、タイムマークを付してコントローラ２２に示す。レーザモジュ
ールコントローラ４２は、選択された波長の制度を確認するために、波長参照ユ
ニット４４に問い合わせる。持続性のある波長エラーが観測された場合には、レ
ーザモジュールコントローラは、そのレーザモジュール４０を動作させないよう
除去する。
【００３３】 説明したように、コントローラ２２は、ＷＤＭ光信号の光パワーの絶対値を決
定するために、ＬＯ光パワーを知る必要がある。図２の好ましい実施の形態では
、わずかな部分Ｖ％のＬＯパワーは、受信機２４に近いポイントで第２光スプリ
ッタにより取り出されて、ＬＯパワーモニタ５２に付与される。ＬＯパワーモニ
タ５２は、便利なことに、低コスト、低周波数、高精度の直接接続型の光受信機
であって、アナログ／ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）を有した受信機を備えて
おり、ＬＯパワーより生成される正確な推定（estimate）をもたらす。ＬＯパワ
ーが安定であること、及び、検出されたパワーレベルが最大振幅に達していると
いうことを確保するために、ＬＯコントローラのタイムマークの受信後のセット
時間において、ＬＯパワーが測定される。
【００３４】 図３を参照するに、光／電気コンバータ２４が詳細に示されている。説明した
ように、フォトダイオード３６及び３８は直列に接続されている、すなわち、一
方のアノードが他方のカソードに接続されている。両方のフォトダイオードは逆
バイアスがかけられており、第１フォトダイオード３６は、負の電圧で、第２フ
ォトダイオード３８は、正の電圧で、適当なバイアスネットワーク５４によりバ
イアスされている。フォトダイオードの相互接続部５６に現れるＩＦ信号は、低
ノイズ増幅器（ＬＮＡ）５８により増幅され、増幅されたＩＦ信号は、バンドパ
スフィルタ６４を介して、中間周波数弁別器６０及び中間周波数パワー検出器６
２に並列に付与される。中間周波数弁別器６０は、中間周波数信号の周波数を測
定するように動作可能である一方、ＩＦパワーモニタ６２は、中間周波数でのパ
ワーを測定するように動作可能である。弁別器６０及び検出器６２の両方は、ア
ナログ／ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）６６によってデータバス２６に接続さ
れている。等しい光パワーがフォトダイオード３６、３８に与えられ、かつ、こ
れらフォトダイオードが同一のトランスデューサ効率を有していれば、等しい電
流がそれらフォトダイオードの出力に生成される。フォトダイオード３６は、負
の電圧によりバイアスされているので、生成された電流は、相互接続部５６に向
かって流れる負電荷によって運ばれる。逆に、フォトダイオード３８は、正の電
圧によりバイアスされているので、相互接続部５６に向かって流れる電流は、正
電荷により運ばれる。自己ホモダインプロセスについては、理想的には、これら
電流は、振幅は同一であるが、符号が反対であるので、相互接続部５６でキャン
セルする。キャンセルの度合は、光受信機２４の同相モード拒絶による。このキ
ャンセルを効率的にするためには、光コンバイナ１８と各フォトダイオード３６
，３８との間の遅延差（differential delay）を、ＩＦ電流信号がフィルタ６４
の通過帯域にあるという期間に比べて、小さくしなければならない。
【００３５】 ＬＯ及び信号波長がコンバイナ１８の結合領域において逆位相（antiphase）
である際には、それらは各出力において矩象（phase quadrature）となり、それ
らの積（product）は、逆位相となるであろう。この場合、フォトダイオード３
６、３８の差動機能（differencing action）は、非負出力（non-negative outp
ut）を生成する。一般的に、ＬＯ成分及びＷＤＭ信号成分は、同一の周波数にな
いであろうから、これら２つの間の位相は、同相（in-phase）から逆相（antiph
ase）に継続的に循環するので、それらの積においてヌル（null）とピークとを
生成する。これがＩＦ信号である。自己ホモダイン信号のキャンセルとＩＦ通過
帯域信号の利益とは、これによって、受信機が（ＷＤＭベースバンドデータ信号
に関して）帯域内（in-band）ＩＦ周波数で動作できるようになる、ということ
である。
【００３６】 平衡受信機２４は、さらなる光フィルタリングを要さずに不要な光信号を効果
的にフィルタすることができ、バンドパスフィルタは、不要な電気的な帯域外（
out-of-band）の混合された成分を拒絶する。帯域内ＩＦを利用することによっ
て、周波数弁別器６０及び中間周波数（ＩＦ）パワー検出器６２に対するエレク
トロニクスについての必要条件は、著しく緩和されるので、市場で入手可能な部
品を用いることができる。
【００３７】 ＬＮＡ５８については、５０ΩのＭＭＩＣ装置とすることができる。ＩＦ周波
数弁別器６０は、便利なことに、簡単に増幅される並列の位相進み回路及び位相
遅れ回路（simple amplified parallel lead-lag, lag-lead circuit）を備え、
この２つの側の比によって、出力電圧関係に１対１の周波数が付与される。これ
により、ＩＦ信号が通過帯域にある場所を示すべく、周波数の正確な測定が効果
的になされる。
【００３８】 バンドパスフィルタ６４は、便利なことに、２００−１４００ＭＨｚ（１.２
ＧＨｚのバンド幅）を付与すべく、高域フィルタと低域フィルタとを縦続接続す
ることにより、実現される。ＩＦパワー検出器６２は、高周波数、高ダイナミッ
クレンジ、ディテクティングログ（detecting log）増幅器であって、低温度係
数を有する増幅器である。
【００３９】 当業者であれば、説明した光信号モニタは、本発明の１つの実施の形態の一例
であり、本発明の範囲内にある変更がなされうる、ということを理解できよう。
例えば、上記モニタは、順序正しく波長全体を通して連続的にスキャニングする
ように記載されているが、所望とあらばこの波長を異なる順序でステップし又は
特定のＷＤＭキャリア波長でＬＯを停止すること、及び、測定したＩＦ信号を用
いてＷＤＭキャリア波長の波長の変化を調べることも、考えられる。あるいはま
た、後者の方法は、監視トーン（supervisory tones）を検出するために、又は
、ＷＤＭ信号に存在する監視チャネルを変調するために、用いられうる。ここで
説明した実施の形態では、光のパワー及び波長の両方がＷＤＭ信号の構成成分の
それぞれについて測定されているが、別の実施の形態では、パワーのみ又は波長
のみを測定するＯＳＭを設けることも考えられる。さらには、ここで説明したＯ
ＳＭは、ＬＯ波長と、ＩＦ信号の周波数と、を用いて、波長を正確に計算してい
るが、別の実施の形態では、単にＩＦ信号の存在のみについて検出することによ
り、ＷＤＭ信号の成分の波長が、受信機のバンド幅内においてＬＯ波長に対応す
る、ということを示すことができる。
【００４０】 本発明のＯＳＭは、動作の絶対的周波数レンジが調整可能なレーザの動作範囲
及び光受信機のスペクトル応答のみによって制限されるという点で、既知のＯＳ
Ｍより優れた効果を有する。本発明のＯＰＭの特定の効果は、分解能のバンド幅
、及び、効果的なバンドパスフィルタのバンド幅を、光フィルタよりも容易に狭
くすることができるということである。
【００４１】 さらに別の実施の形態では、サイズ及びコストを低減すべく、単一のＬＯユニ
ットを用いて複数のＯＳＭを動作させることが考えられる。このような構成では
、偏光スクランブルＬＯ出力パワーは、必ずしもすべて等しくする必要はないが
、複数の出力に分割され、適切なレベルが様々な機能について用いられる。これ
によれば、モニタのコスト及びサイズを著しく減少させる効果が得られ、利用可
能なモニタの数をより多くすることができよう。これらのモニタは、ＷＤＭシス
テム２内の便利な位置に局所的に設けられうる。
【００４２】 本発明のＯＳＭは、本来的に小型化に向いており、関連する光導波管及び電気
増幅器を有するＮＩＰ／ＰＩＮ対に設けられたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰマッチトカ
ッド（matched quads）としてフォトダイオードを作製するのが好ましい。埋込
型コントローラ２２は、書替え可能ゲートアレイ（Field Programmable Gate Ar
ray; FPGA）として作製されるのが好ましい。
【００４３】 平衡光受信機を使用することは、同相モードノイズ拒絶特性により好ましいが
、その他の形式の受信機についても、ＩＦ信号を測定するために用いることが可
能である。
【００４４】 ＩＦバンド幅の選択は、ＬＯユニット及びサンプルステップサイズについての
実現可能なセッティング及び整定（accuracy）精度によって、決定される。
【００４５】 本発明の光パワーモニタは、ＷＤＭ光信号の構成成分の光パワーを測定するこ
とを主に意図したものであるが、この光パワーモニタは、選択された波長におい
て若しくは選択された波長以上において光パワーを測定することが望まれる、又
は、波長のみを測定することが望まれる、どのようなアプリケーションにも適用
することが可能なものである、ということが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＷＤＭ光通信信号の構成成分の光パワー及び波長を測定するための、本発明に
係るＷＤＭ信号モニタの概略図
【図２】 本発明の好ましい実施の形態に係るＷＤＭ信号モニタの概略図
【図３】 図２のＷＤＭ信号モニタについての光／電気コンバータの図
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5K042 BA10 CA10 DA16 DA22 EA15 FA01 FA21 FA25 GA02 JA01 5K102 AA06 AA46 AD01 AH12 MH02 MH03 MH05 MH12 MH22 MH24 PH26 PH37 PH38 PH48 RD12

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＷＤＭ信号の成分の光パワーを測定するためのＷＤＭ信号モ
    ニタ（４）であって、 既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択可能光源
    （２０）と、 前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機（２４）であって、周波数が
    前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するよう
    に動作可能な光受信機（２４）と、 前記電気信号の振幅から前記ＷＤＭ信号の前記成分のパワーを決定するための
    手段（２２）と、 を具備することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
  2. 【請求項２】 ＷＤＭ信号の成分の波長を測定するためのＷＤＭ信号モニタ
    （１４）であって、 既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択可能光源
    （２０）と、 前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機（２４）であって、周波数が
    前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するよう
    に動作可能な光受信機（２４）と、 選択された前記波長と前記電気信号の前記周波数とから前記ＷＤＭ信号の前記
    成分の前記波長を決定するための手段（２２）と、 を具備することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
  3. 【請求項３】 ＷＤＭ信号の成分の波長を測定するためのＷＤＭ信号モニタ
    であって、 既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択可能光源
    （２０）と、 前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機（２４）であって、周波数が
    前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するよう
    に動作可能な光受信機（２４）と、 前記光ＷＤＭの前記成分の前記波長が選択された前記波長に実質的に対応する
    ことを示す、選択されたバンド幅内における前記電気信号の存在を検出する手段
    （２２）と、 を具備することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
  4. 【請求項４】 ＷＤＭ信号の成分の光パワー及び波長を測定するＷＤＭ信号
    モニタ（４）であって、 既知の選択可能な波長で光出力を生成するように動作可能な波長選択可能光源
    （２０）と、 前記光出力及びＷＤＭ信号が付与される光受信機（２４）であって、周波数が
    前記ＷＤＭ信号の成分と光出力との間の波長差を表す電気信号、を生成するよう
    に動作可能な光受信機（２４）と、 前記電気信号の振幅から前記ＷＤＭ信号の前記成分の前記パワーを決定するた
    めの手段（２２）と、 選択された前記波長と前記電気信号の前記周波数とから前記成分の前記波長を
    決定するための手段（２２）と、 を具備することを特徴とするＷＤＭ信号モニタ。
  5. 【請求項５】 前記波長選択可能光源（２０）は、波長調整可能レーザ（４
    ０）を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のＷＤＭ信号モニタ。
  6. 【請求項６】 前記レーザ（４０）により生成された前記光出力の前記波長
    を測定するための波長測定手段（４４）と、 該波長測定手段（４４）に対応する制御手段（４２）であって、前記既知の波
    長での前記光出力を維持すべく前記レーザ（４０）を制御するための制御手段（
    ４２）と、 を具備する請求項５に記載のＷＤＭ信号モニタ。
  7. 【請求項７】 前記レーザ（４０）により生成された前記光出力を測定する
    ためのパワーモニタ手段（５２）を具備する請求項６に記載のＷＤＭ信号モニタ
    。
  8. 【請求項８】 前記光受信機（２４）は、平衡光／電気コンバータ（３６、
    ３８）を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載のＷＤＭ信号モニタ。
  9. 【請求項９】 前記光出力及びＷＤＭ信号を前記平衡光／電気コンバータ（
    ３６、３８）の各入力にそれぞれ付与するためのマッチト３ｄＢ光コンバイナ（
    １８）を具備する請求項８に記載のＷＤＭ信号モニタ。
  10. 【請求項１０】 前記光受信機の前記出力に接続されたバンドパスフィルタ
    （６４）であって、前記ＷＤＭ信号の前記成分のうち１つに対応する電気信号の
    通過を可能とするように通過帯域が選択されるフィルタ（６４）を具備する請求
    項１から請求項９のいずれかに記載のＷＤＭ信号モニタ。
  11. 【請求項１１】 複数のＷＤＭ信号モニタであって、該ＷＤＭ信号モニタの
    それぞれが単一の波長選択可能光源とともに動作可能な請求項１から請求項１０
    のいずれかに記載のＷＤＭ信号モニタである、複数のＷＤＭ信号モニタ。
  12. 【請求項１２】 添付図面を参照して明細書で実質的に説明する、又は、前
    記添付図面に実質的に示す、ＷＤＭ信号の成分の光パワー及び／又は波長を測定
    するためのＷＤＭ信号モニタ。
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