JP2004045296A - Method and system for measuring modulation factor in spm - Google Patents

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山内 啓嗣
Yuichi Yamada
山田 祐一
Toshio Kawasawa
川澤 俊夫
Hidenori Taga
多賀 秀徳
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KDDI Submarine Cable Systems Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the modulation factor of self phase modulation in an optical fiber transmission path. <P>SOLUTION: An output laser beam having λp of wavelength from a wavelength variable light source 14 is intensity-modulated by an intensity modulator 18, and phase-modulated by a phase modulator 22. A dummy light source 24 outputs dummy light having λ1-λn of wavelength range. A photocoupler 26 multiplexes output light from the phase modulator 22 with the dummy light from the dummy light source 24, and a multiplexed light is input into an optical BPF 32 via a photocoupler 28, a gain eqaulizer 30 and the optical fiber transmission path 10. An optical BPF 32 extracts a measuring light having the λp of wavelength from the input light, and an output therein is input into a BER measuring instrument 38 via a photoreceiver 36. A controller 12 measures the modulation factor of phase modulation in a phase modulator 22 by a light spectrum analyzer 30, after adjusting a phase and an amplitude of a drive signal for the phase modulator 22 to bring a BER into the minimum. The measuring wavelength λp is swept to measure a wavelength change in the optimum phase modulation factor. The measured phase modulation factor represents the SPM modulation factor of the optical fiber transmission path 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送路の自己位相変調(SPM)の変調度を定量的に測定する方法及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバ伝送路では、光カー効果に起因して光パルス内でキャリア位相がシフトし、これにより自己位相変調SPM(Self−phase−modulation)が起こる。この自己位相変調と光ファイバの波長分散との相乗効果により、光波形が劣化する。伝送距離が長くなるほど、この波形劣化を無視できない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
良好な光信号伝送を得るにはSPM変調度を知ることが重要でありながら、従来、光ファイバ伝送路のSPM変調度、特に実際に運用されている光ファイバ伝送路のSPM変調度を定量的に測定できる方法は、知られていない。
【0004】
本発明は、実際に運用されている光ファイバ伝送路のSPM変調度を定量的に測定する方法及びシステムを提示することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るSPM変調度測定方法は、測定波長の測定光を強度変調器によりデータ変調し、データ変調された測定光を位相変調器により位相変調し、位相変調された測定光にダミー光を合波し、測定光とダミー光からなる合波光を測定対象の光ファイバ伝送路に入力し、当該光ファイバ伝送路を伝搬した測定光を抽出し、抽出された測定光の伝送誤り率(BER)を測定し、当該伝送誤り率が最小になるように当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相を調整し、調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で、当該位相変調器の位相変調度を測定する各ステップを具備することを特徴とする。
【0006】
本発明に係るSPM変調度測定システムは、測定波長の測定光を発生する測定光源と、当該測定光源の出力光を送信データで変調する強度変調器と、当該強度変調器の出力光の光位相を駆動信号に従い変調する位相変調器と、当該駆動信号を発生する駆動信号発生装置と、当該位相変調器の出力光にダミー光を合波する光合波器と、当該光合波器の出力光を光ファイバ伝送路に供給する接続装置と、当該光ファイバ伝送路の出力光から当該測定波長の成分を抽出する光フィルタと、当該光フィルタの出力から当該送信データの伝送誤り率を測定する伝送誤り率測定装置と、当該位相変調器により位相変調された測定光の位相変調度を測定する位相変調度測定装置と、複数の測定波長について、当該伝送誤り率測定装置で測定される伝送誤り率が最小になるように当該駆動信号の振幅及び位相を調整し、調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で当該位相変調器の位相変調度を測定する制御装置とを具備することを特徴とする。
【0007】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0008】
(第1実施例)
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、WDM(波長分割多重)伝送状態を形成し、その状態下で測定波長λpを光ファイバ伝送路10の伝送波長帯内で掃引して、各波長でのSPM変調度を測定する。
【0009】
図1では、測定対象の光ファイバ伝送路10では、信号波長λ1〜λnのn波長を伝送するように設計されているとする。図2は、測定波長λp及び信号波長λ1〜λnの配置例を示す。光ファイバ伝送路10は、光ファイバのみからなる無中継光伝送路でも、所定間隔で光中継増幅器が配置されている光増幅中継伝送路でもよい。図2で、実線は測定光を示し、破線はダミー光を示す。
【0010】
制御装置12は、波長可変レーザ14のレーザ発振波長(測定波長)λpを制御し、波長可変レーザ14は、波長λpの連続レーザ光(CWレーザ光)を出力する。詳細は後述するが、本実施例では、制御装置12は、測定波長λpとして信号波長λ1〜λnに等しくない離散的な波長を設定しつつ、光ファイバ伝送路10の伝送波長帯をカバーするように測定波長λpを掃引する。測定波長λpは、一般的には、図2に例示するように、隣接する信号波長の中間値に設定される。
【0011】
データ発生装置16は、光ファイバ伝送路10の伝送誤り率BERを測定するための、実際のデータレートのダミーデータを発生し、強度変調装置18は、データ発生装置16の出力データによりレーザ14の出力光を強度変調する。これにより、ダミーデータを搬送する光パルス信号が形成される。
【0012】
クロック発生装置20は、実際の信号伝送レートに相当する周波数X(Hz)のクロックを、データ発生装置16の出力データに同期して発生する。制御装置12は、クロック発生装置20の出力クロックの振幅と、データ発生装置16の出力データに対する位相を制御できる。クロック発生装置20の出力クロックは、駆動信号又は変調信号として位相変調器22に印加される。位相変調器22は、クロック発生装置20の出力クロックに従い、強度変調器18からの光パルス信号の光位相を変調する。周知の通り、光位相の変調は光キャリア波長の変動をもたらす。図3は、光パルスと、位相変調器22の駆動信号(クロック発生装置20の出力クロック)と光パルスの周波数変動の関係例を示す。横軸は時間を示し、縦軸は、振幅及び周波数変化Δfを示す。
【0013】
ダミー光源24は、波長λ1〜λnのダミーレーザ光を出力する。各波長の振幅は、信号伝送時と同程度に設定される。光カップラ26は、位相変調器22から出力される測定光とダミー光源24の出力光を合波する。ダミー光源24は、例えば、個々の波長λ1〜λnでレーザ発振するn個の固定波長レーザと、これら固定波長レーザの出力光を合波する光カップラとからなる。
【0014】
光カップラ28は、光カップラ26による合波光の一部を光スペクトルアナライザ30に供給し、残りを利得等化器32に供給する。光スペクトルアナライザ30は、位相変調器22から出力される測定光及びダミー光源24から出力されるダミー光の波長と強度を確認し、測定波長λpにおける光ファイバ伝送路10のSPM変調度を測定する目的で設定される。光スペクトルアナライザ30は、測定結果を制御装置12に出力する。
【0015】
利得等化器32は、光カップラ28から入力する光(波長λpの測定光と波長λ1〜λnのダミー光)のゲインプロファイルを制御装置12により指定される形状に変更して、光ファイバ10に出力する。利得等化器32により、光ファイバ10の自己位相変調とゲインプロファイルとの関係を測定できるが、その詳細は後述する。
【0016】
光ファイバ10を伝搬した光は、光バンドパスフィルタ(OBPF)34に入力する。光バンドパスフィルタ34の透過中心波長は選択可能であり、制御装置12は、光バンドパスフィルタ34の透過中心波長を測定波長λpに制御する。光バンドパスフィルタ34は、光ファイバ10から入力する光から波長λpの測定光を抽出して受光器36に印加する。受光器(PD)36は、入力する測定光を電気信号に変換し、その電気信号をBER(ビット誤り率)の測定装置38に印加する。BER測定装置38は、入力信号のBERを測定し、その結果を制御装置12に通知する。
【0017】
このようにして、光ファイバ10上に波長λ1〜λnの信号光のWDM伝送状態を形成して、波長λpのBERを測定できる。この状態で、制御装置12は、クロック発生装置20の出力クロックの位相と振幅を調整して、BERが最小になるように、位相変調器22における位相変調を最適化する。
【0018】
最適化された位相変調度を測定するのに、スペクトルアナライザ30を使用できる。例えば、位相変調が最適化された状態で、データ発生装置16の出力をオフにする。これにより、強度変調器18はレーザ14のCW出力をそのまま出力する状態になり、位相変調器22は、強度変調器18からの波長λpのCW光の光位相をクロック発生装置20からのクロックに従って変調する。この状態で、光スペクトルアナライザ30により、測定波長λpにおける位相変調度を測定する。具体的には、波長λpの近辺で測定されるスペクトルからキャリア対第1高調波の比を測定して、位相変調の変調度mを測定する。一般に正弦波位相変調の場合、第n次高調波のピークパワーJnは、変調度mを変数とする第n次ベッセル関数で表現されるので、1次以上の高調波のピークパワーを測定することにより、位相変調の変調度mを測定できる。
【0019】
本実施例では、データ発生装置16の出力をオフにすることにより、位相変調器22がCW光の光位相を変調するので、光スペクトルアナライザ30における位相変調度の測定が容易になる。
【0020】
BERに対して最適化された位相変調の変調度mは、いわば、光ファイバ10における自己位相変調を相殺するものである。従って、測定された位相変調の変調度mは、光ファイバのSPM変調度の定量的な指標となりうる。
【0021】
図4は、制御装置12の動作フローチャートを示す。初期値として、測定波長λpに(λ1+λ2)/2に相当する値をセットし(S1)、その測定波長λpにレーザ14のレーザ発振波長を制御し(S2)、光バンドパスフィルタ34の透過中心波長を測定波長λpにセットする(S3)。上述のように、BER測定装置38により測定波長λpでのBERを測定し、BERが最小になるようにクロック発生装置20の出力クロックの位相と振幅を調整する(S4)。クロック発生装置20の出力クロックの位相と振幅を最適化した後、データ発生装置16のデータ出力をオフにして(S5)、光スペクトルアナライザ30により、測定波長λpにおける位相変調度を測定する(S6)。
【0022】
測定波長λpを変更する(S7)。2回目の測定では、測定波長λpに(λ2+λ3)/2にセットする。新しい測定波長λpがλnより小さければ(S8)、ステップS2以降を再度、実行し、λnより大きければ(S8)、測定を終了する。
【0023】
このように、波長λ1〜λnの範囲内で測定波長λpを離散的に変更して、各測定波長での最適な位相変調度を測定することにより、光ファイバ伝送路10のSPM変調度の波長分布を測定できる。
【0024】
なお、光ファイバ伝送路10のSPM変調度は、光ファイバ伝送路10内に光ファイバのコアの屈折率の非線形定数n(m/W)、実効コア断面積Aeff(μm)、及び測定波長λpにおける波長分散に依存し、光増幅器を有する場合には更に、測定光に対する光増幅器の出力パワーにも依存する。ダミー光源24を設けることで、測定光に対する光ファイバ増幅器の出力パワーを所望の一定値に制御する。
【0025】
(第2実施例)
図5は、本発明の第2実施例の概略構成図を示す。この実施例では、測定対象の光ファイバ伝送路の伝送帯域内を適当にサンプリングした波長(例えば、信号波長λ1〜λn)のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を用意し、それらの出力光を一括して、データ変調及び位相変調する。受信側で、所望の1波長を抽出し、そのBERを測定する。そして、第1実施例と同様に、BERが最小になるように位相変調を最適化し、最適化した位相変調の変調度を測定する。
【0026】
図5に示す実施例の構成と動作を説明する。図5でも、測定対象の光ファイバ伝送路110では、信号波長λ1〜λnのn波長を伝送するように設計されているとする。光ファイバ伝送路110も、光ファイバ伝送路10と同様に、光ファイバのみからなる無中継光伝送路でも、所定間隔で光中継増幅器が配置されている光増幅中継伝送路でもよい。
【0027】
固定波長のレーザ114−1〜114−nはそれぞれ波長λ1〜λnでレーザ発振し、CWレーザ光を出力する。レーザ114−1〜114−nの出力光は、偏波制御装置116−1〜116−nにより偏波を同じ方向に制御されて、光カップラ118に入力する。光カップラ118は、偏波制御装置116−1〜116−nの各出力光を合波し、合波光を強度変調器122に印加する。
【0028】
データ発生装置120は、光ファイバ伝送路110の伝送誤り率BERを測定するための、実際のデータレートのダミーデータを発生し、強度変調装置122は、データ発生装置120の出力データにより光カップラ118からの合波光を一括して強度変調する。これにより、同じダミーデータを搬送する、異なる波長λ1〜λnの光パルス信号からなる波長分割多重(WDM)光信号が形成される。
【0029】
クロック発生装置124は、実際の信号伝送レートに相当する周波数X(Hz)のクロックを、データ発生装置120の出力データに同期して発生する。制御装置112は、クロック発生装置120の出力クロックの振幅と、データ発生装置120の出力データに対する位相を制御できる。クロック発生装置120の出力クロックは、駆動信号又は変調信号として位相変調器126に印加される。位相変調器126は、クロック発生装置124の出力クロックに従い、強度変調器122から出力される波長分割多重された波長λ1〜λnの各光信号の光位相を変調する。
【0030】
光カップラ128は、位相変調器126の出力光の一部を光スペクトルアナライザ130に供給し、残りを利得等化器132に供給する。光スペクトルアナライザ130は、光ファイバ110に入力される光のスペクトルを確認し、測定波長λpにおける光ファイバ伝送路110のSPM変調度を測定する目的で設定される。光スペクトルアナライザ130は、測定結果を制御装置112に出力する。
【0031】
利得等化器132は、光カップラ128から入力する光(同じデータを搬送し、同じように光位相を変調された波長λ1〜λnの信号光)のゲインプロファイルを制御装置112により指定される形状に変更して、光ファイバ110に出力する。利得等化器132により、光ファイバ110の自己位相変調とゲインプロファイルとの関係を測定できるが、その詳細は後述する。
【0032】
光ファイバ110を伝搬した光は、光バンドパスフィルタ134に入力する。光バンドパスフィルタ134の透過中心波長は選択可能であり、制御装置12は、光バンドパスフィルタ134の透過中心波長を波長λ1〜λnの何れか1つに順に制御する。光バンドパスフィルタ134に設定される透過中心波長が、測定波長λpになる。光バンドパスフィルタ134は、光ファイバ110から入力する光から、制御装置112により設定された波長λpの信号光を抽出して、受光器(PD)136に印加する。受光器136は、入力する光を電気信号に変換し、その電気信号をBER測定装置138に印加する。BER測定装置138は、入力信号のBER、即ち、測定波長λpのBERを測定し、その結果を制御装置112に通知する。
【0033】
このようにして、光ファイバ10上に波長λ1〜λnの信号光のWDM伝送状態を形成して、各波長λ1〜λnのBERを測定できる。この状態で、第1実施例と同様に、制御装置112は、クロック発生装置124の出力クロックの位相と振幅を調整して、BERが最小になるように、位相変調器126における位相変調を最適化する。
【0034】
最適化された位相変調度を測定するのに、スペクトルアナライザ130を使用できることは第1実施例と同様である。例えば、位相変調が最適化された状態で、データ発生装置120の出力をオフにする。これにより、強度変調器122は光カップラ118からの波長λ1〜λnからなるCW光をそのまま出力する状態になり、位相変調器126は、強度変調器122からのCW光の光位相をクロック発生装置124からのクロックに従って変調する。この状態で、光スペクトルアナライザ130により、第1実施例と同様の方法で、測定波長λpにおける位相変調度を測定する。本実施例でも、データ発生装置120の出力をオフにすることにより、位相変調器126がCW光の光位相を変調するので、光スペクトルアナライザ130における位相変調度の測定が容易になる。
【0035】
λ1〜λnの各波長において、BERを最小にするように、光クロック発生装置124の出力クロックの位相と振幅を最適化し、その状態での位相変調の変調度を測定する。
【0036】
図5に示す第2実施例では、波長可変光源が不要になる。更には、波長可変光源を使用する場合、波長が安定化するまでの時間を確保する必要があるが、本実施例では、光バンドパスフィルタ134のみで測定波長λpを決定できるので、第1実施例よりも迅速に測定結果を得ることができる。先に説明したように、一般的には、レーザ114−1〜114−nの出力波長は、信号波長λ1〜λnと等しくなくても良い。
【0037】
(第3実施例)
図6は、図1に示す第1実施例と図5に示す第2実施例の構成を併用した構成の第3実施例の概略構成ブロック図を示す。図6に示す実施例では、図5に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【0038】
図6に示す実施例では、光ファイバ伝送路110の伝送波長帯域内のn個の波長λ1〜λnのCWレーザ光を出力するレーザ140−1〜140−nを用意し、それらの出力光を光カップラ142で合波する。レーザ140−1〜140−n及び光カップラ142からなる構成は、図1に示す実施例のダミー光源24に相当する。
【0039】
更に、これらの波長λ1〜λnとは僅かに異なる波長、例えば、これらの波長λ1〜λnの波長間隔の半分Δだけ異なる波長λ1+Δ〜λn+ΔのCWレーザ光を出力するn個のレーザ(測定光源)144−1〜144−nを用意する。図7は、レーザ140−1〜140−nの出力するダミー光と、レーザ144−1〜144−nの出力する測定光の波長配置例を示す。図7で、実線は測定光を示し、破線はダミー光を示す。
【0040】
レーザ144−1〜144−nの出力光は、偏波制御装置146−1〜146−nにより偏波を同じ方向に制御されて、光カップラ148に入力する。光カップラ148は、偏波制御装置146−1〜146−nの各出力光を合波し、合波光を強度変調器122に印加する。図5に示す実施例と同様に、強度変調器122は、光カップラ148による光波光の強度を、データ発生装置120からの送信データに従い変調し、位相変調器126は、強度変調器122の出力光の光位相をクロック発生装置124からのクロックにより変調する。
【0041】
光カップラ150は、位相変調器126の出力光(測定光)に光カップラ142の出力光(ダミー光)を合波し、合波光を光カップラ128に出力する。光カップラ128以後の測定光の流れと処理は、図5に示す実施例と同じである。制御装置112は、レーザ144−1〜144−nのレーザ波長λ1+Δ〜λn+Δを順次、測定波長λpとして光バンドパスフィルタ134の透過中心波長にセットし、各波長λ1+Δ〜λn+Δにおいて、BERが最小になる最適位相変調度を測定する。
【0042】
(第4実施例)
ダミー光源としてASE(Amplified Spontaneous Emission)光源を使用しても良い。図8は、ダミー光源24としてASE光源を使用するように図1に示す実施例を変更した構成の概略構成ブロック図を示す。図1に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図9は、ダミー光と波長可変光源14の出力する波長λpの測定光の波長配置例を示す。
【0043】
無入力の光アンプ40−1,40−2は広帯域のASE光を発生する。光フィルタ42−1,42−2が、各光アンプ40−1,40−2の出力光から図9に示す波長λaを中心とするASE光及び波長λbを中心とするASE光をそれぞれ抽出する。光カップラ44は、光フィルタ42−1,42−2の出力光を合波し、合波光を光カップラ26に供給する。光カップラ44から出力される合成ダミーASE光の光パワーは、光ファバ伝送路10におけるWDM伝送状態での光ファイバ伝送路10での非線形作用を再現しうる程度に設定される。
【0044】
図8に示す実施例では、制御装置12は、短波長側のダミーASE光と長波長側のASEダミー光の間で、且つ、これらのASEダミー光と重ならない範囲で測定波長λpを掃引する。光源が少なくて済むが、測定範囲が狭くなる。実際のWSM伝送状態とは異なるパワー分布になるので、測定結果を評価し直すことが、必要になる。
【0045】
(第5実施例)
SPM変調度は、一般的には、波長のみならず、光ファイバの屈折率の2次係数、コアの実効断面積、実効距離及び実効光パワーに依存し、更に、光増幅中継伝送の場合には光増幅器の増幅特性にも依存する。光ファイバ伝送路を評価し、また、複数の光ファイバ伝送路を比較対比するには、このように多くのパラメータを包含した簡略な指標が求められる。利得等化器32,132によるプリエンファシスを利用することで、評価及び比較に使用できる指標を得ることができる。
【0046】
光ファイバ伝送路の自己位相変調は、光ファイバ伝送路の構成要素における非線形性に起因する。従って、光ピークパワーが高い光は、非線形効果を受けやすいので、自己位相変調の変調度が大きくなる。逆に、光ピークパワーが低い光は、非線形効果が少ないので、自己位相変調の変調度が小さくなる。
【0047】
例えば、図10に示すように、波長(X)に対してダミー光及び測定光のピークパワー(Y)が線形に変化するように、制御装置12,112が利得等化器32,132を制御した場合を想定する。図10では、波長に対するピークパワーの変化の傾きがaであるとしている。aは、いわば、プリエンファシス量である。このように設定したゲインプロファイルの下で、先に説明したように、伝送波長帯内の複数の波長で光ファイバ伝送路の自己位相変調度mを測定する。その結果は、模式的には、図11に示すように、SPM変調度mの波長依存性が求められる。図11で、縦軸はSPM変調度mを示し、横軸は波長(X)を示す。一般的には、SPM変調度mは波長(X)の関数であるが、簡略的には、図11に例示するように、m=sX+tという一次式で表現できる。s,tは、測定対象である光ファイバ伝送路10,110に対する係数である。
【0048】
幾つかのゲインプロファイルで自己位相変調の変調度mの波長依存性を測定することにより、図12に示すように、ゲインプロファイルの係数a、即ちプリエンファシス量aと、SPM変調度mの波長依存性sとの相関を得ることができる。図12で、縦軸はSPM変調度mの波長依存性sを示し、横軸は、プリエンファシス量aを示す。図12に示すような相関関係は、いわば、測定対象の光ファイバ伝送路の非線形特性を代表しており、図12に示す相関関係の傾きが同じ光ファイバ伝送路は、同程度の非線形特性を具備すると評価できる。なお、光ファイバ伝送路10,110が光増幅中継伝送路である場合、図12に示す相関は、途中に設置される光増幅器の光増幅特性を含むものになっている。
【0049】
利得等化器32,132のゲインプロファイルが線形である場合を説明したが、2次以上のn次曲線であってもよい。例えば、2次曲線の場合には、2次係数、即ち曲率と、SPM変調度mとの相関を測定する。
【0050】
(測定例1)
図13は、第1実施例による測定例を示す。チャネルパワーを−2.8dBmとし、累積波長分散を無視できる伝送路全路分散波長付近の1549.39nmで、17波長のWDM伝送に対して、SPM変調度mを測定した。横軸は伝送距離、縦軸は、測定された自己位相変調の変調度mを示す。SPM変調度、即ち、非線形性が距離と共に増加している。伝送距離L(km)に対し、SPM変調度mは、
m=0.3034×e0.0002L
になっている。
【0051】
(測定例2)
第5実施例として説明した方法で、プリエンファシス量とSPM変調度mの相関を測定した。ここでは、ゲインプロファイルを中心波長でゲインが低下する2次曲線とした。図14は、中心波長の利得低下量が0dB、4dB及び7dBの各場合について、SPM変調度mの波長依存性を示す。図14は、図11に対応する。図14で、縦軸はSPM変調度を示し、横軸は波長を示す。中心波長の低下量が0dBである場合、ゲインプロファイルは波長に対して平坦である。
【0052】
図15は、図14に示す測定結果から得られた、SPM変調度の波長依存性と、プリエンファシス量との相関を示す。図15の縦軸は、SPM変調度の波長依存性の指標を示し、横軸は、プリエンファシス量を示す。ここでは、SPM変調度の波長依存性の指標として、図14に示す波長依存性の曲率、即ち2次係数を採用し、プリエンファシス量として、ゲインプロファイルの、中心波長における利得低下量を採用した。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、簡単な方法で、実際に運用される光ファイバ伝送路の非線形性を測定できる。また、光ファイバ伝送路の非線形性を定量的に評価する指標を得ることができ、これにより、複数の光ファイバ伝送路を比較対照することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の概略構成ブロック図である。
【図2】第1実施例における測定波長λp及び信号波長λ1〜λnの配置例である。
【図3】位相変調器22における光パルスと、駆動信号と、光パルスの周波数変動の関係例を示す。
【図4】制御装置12の動作フローチャートである。
【図5】本発明の第2実施例の概略構成ブロック図である。
【図6】第3実施例の概略構成ブロック図である。
【図7】レーザ140−1〜140−nの出力するダミー光と、レーザ144−1〜144−nの出力する測定光の波長配置例である。
【図8】第4実施例の概略構成ブロック図である。
【図9】第4実施例での波長配置例である。
【図10】利得等化器32,132によるゲインプロファイルの模式図である。
【図11】SPM変調度mの波長依存性の模式図である。
【図12】プリエンファシス量aとSPM変調度mの波長依存性sとの相関の模式図である。
【図13】SPM変調度mの距離依存性の測定例である。
【図14】プリエンファシス量の変化に対する、SPM変調度mの波長依存性の変化の測定例である。
【図15】SPM変調度の波長依存性とプリエンファシス量との相関の測定例である。
【符号の説明】
10:光ファイバ伝送路
12:制御装置
14:波長可変レーザ
16:データ発生装置
18:強度変調装置
20:クロック発生装置
22:位相変調器
24:ダミー光源
26:光カップラ
28:光カップラ
30:光スペクトルアナライザ
32:利得等化器
34:光バンドパスフィルタ(OBPF)
36:受光器
38:BER測定装置
40−1,40−2:光アンプ
42−1,42−2:光フィルタ
44:光カップラ
110:光ファイバ伝送路
112:制御装置
114−1〜114−n:レーザ(測定光源)
116−1〜116−n:偏波制御装置
118:光カップラ
120:データ発生装置
122:強度変調器
124:クロック発生装置
126:位相変調器
128:光カップラ
130:光スペクトルアナライザ
132:利得等化器
134:光バンドパスフィルタ
136:受光器
138:BER測定装置
140−1〜140−n:レーザ
142:光カップラ
144−1〜144−n:レーザ(測定光源)
146−1〜146−n:偏波制御装置
148:光カップラ
150:光カップラ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a system for quantitatively measuring the modulation degree of self-phase modulation (SPM) of an optical fiber transmission line.
[0002]
[Prior art]
In an optical fiber transmission line, a carrier phase shifts in an optical pulse due to an optical Kerr effect, and self-phase-modulation (SPM) occurs. The optical waveform deteriorates due to the synergistic effect of the self-phase modulation and the chromatic dispersion of the optical fiber. As the transmission distance increases, this waveform degradation cannot be ignored.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain good optical signal transmission, it is important to know the SPM modulation degree. Conventionally, however, the SPM modulation degree of an optical fiber transmission line, particularly the SPM modulation degree of an actually operated optical fiber transmission line, is quantitatively determined. No known method is known.
[0004]
An object of the present invention is to provide a method and a system for quantitatively measuring the SPM modulation degree of an actually operated optical fiber transmission line.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The SPM modulation degree measuring method according to the present invention is a method of data-modulating measurement light having a measurement wavelength with an intensity modulator, phase-modulating the data-modulated measurement light with a phase modulator, and adding a dummy light to the phase-modulated measurement light. The combined light consisting of the measurement light and the dummy light is input to the optical fiber transmission line to be measured, the measurement light propagated through the optical fiber transmission line is extracted, and the transmission error rate (BER) of the extracted measurement light is extracted. ) Is measured, and the amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator are adjusted so that the transmission error rate is minimized, and the phase is adjusted under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator. The method includes the steps of measuring a phase modulation degree of the modulator.
[0006]
An SPM modulation degree measurement system according to the present invention includes a measurement light source that generates measurement light of a measurement wavelength, an intensity modulator that modulates output light of the measurement light source with transmission data, and an optical phase of output light of the intensity modulator. A phase modulator that modulates the drive signal according to the drive signal, a drive signal generator that generates the drive signal, an optical multiplexer that multiplexes the dummy light with the output light of the phase modulator, and an output light of the optical multiplexer. A connection device for supplying the optical fiber transmission line, an optical filter for extracting the component of the measurement wavelength from the output light of the optical fiber transmission line, and a transmission error for measuring the transmission error rate of the transmission data from the output of the optical filter. Rate measuring apparatus, a phase modulation degree measuring apparatus for measuring the phase modulation degree of the measuring light phase-modulated by the phase modulator, and a transmission error rate measured by the transmission error rate measuring apparatus for a plurality of measurement wavelengths. A control device that adjusts the amplitude and phase of the drive signal so as to be minimized, and measures the phase modulation degree of the phase modulator under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator. It is characterized by the following.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a WDM (wavelength division multiplexing) transmission state is formed, and under this state, the measurement wavelength λp is swept within the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 10 to measure the SPM modulation at each wavelength. .
[0009]
In FIG. 1, it is assumed that the optical fiber transmission line 10 to be measured is designed to transmit n wavelengths of the signal wavelengths λ1 to λn. FIG. 2 shows an arrangement example of the measurement wavelength λp and the signal wavelengths λ1 to λn. The optical fiber transmission line 10 may be a non-repeater optical transmission line composed of only optical fibers or an optical amplification relay transmission line in which optical repeater amplifiers are arranged at predetermined intervals. In FIG. 2, the solid line indicates the measurement light, and the broken line indicates the dummy light.
[0010]
The controller 12 controls the laser oscillation wavelength (measurement wavelength) λp of the tunable laser 14, and the tunable laser 14 outputs continuous laser light (CW laser light) having the wavelength λp. Although details will be described later, in this embodiment, the control device 12 covers the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 10 while setting a discrete wavelength not equal to the signal wavelengths λ1 to λn as the measurement wavelength λp. The measurement wavelength λp is swept. The measurement wavelength λp is generally set to an intermediate value between adjacent signal wavelengths as illustrated in FIG.
[0011]
The data generator 16 generates dummy data of the actual data rate for measuring the transmission error rate BER of the optical fiber transmission line 10, and the intensity modulator 18 generates the dummy data of the laser 14 based on the output data of the data generator 16. The output light is intensity-modulated. As a result, an optical pulse signal carrying dummy data is formed.
[0012]
The clock generator 20 generates a clock having a frequency X (Hz) corresponding to an actual signal transmission rate in synchronization with output data of the data generator 16. The control device 12 can control the amplitude of the output clock of the clock generation device 20 and the phase of the output data of the data generation device 16 with respect to the output data. The output clock of the clock generator 20 is applied to the phase modulator 22 as a drive signal or a modulation signal. The phase modulator 22 modulates the optical phase of the optical pulse signal from the intensity modulator 18 according to the output clock of the clock generator 20. As is well known, modulation of the optical phase causes fluctuations in the optical carrier wavelength. FIG. 3 shows an example of the relationship between the optical pulse, the drive signal of the phase modulator 22 (the output clock of the clock generator 20), and the frequency variation of the optical pulse. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates amplitude and frequency change Δf.
[0013]
The dummy light source 24 outputs dummy laser light having wavelengths λ1 to λn. The amplitude of each wavelength is set to approximately the same level as during signal transmission. The optical coupler 26 combines the measurement light output from the phase modulator 22 and the output light from the dummy light source 24. The dummy light source 24 includes, for example, n fixed-wavelength lasers that oscillate at individual wavelengths λ1 to λn, and an optical coupler that multiplexes output lights of these fixed-wavelength lasers.
[0014]
The optical coupler 28 supplies a part of the multiplexed light from the optical coupler 26 to the optical spectrum analyzer 30 and supplies the rest to the gain equalizer 32. The optical spectrum analyzer 30 checks the wavelength and intensity of the measurement light output from the phase modulator 22 and the dummy light output from the dummy light source 24, and measures the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 10 at the measurement wavelength λp. Set for purpose. The optical spectrum analyzer 30 outputs the measurement result to the control device 12.
[0015]
The gain equalizer 32 changes the gain profile of the light (the measurement light having the wavelength λp and the dummy light having the wavelengths λ1 to λn) input from the optical coupler 28 into a shape specified by the control device 12, and converts the gain profile into the optical fiber 10. Output. The relationship between the self-phase modulation of the optical fiber 10 and the gain profile can be measured by the gain equalizer 32, the details of which will be described later.
[0016]
The light that has propagated through the optical fiber 10 enters an optical bandpass filter (OBPF) 34. The transmission center wavelength of the optical bandpass filter 34 is selectable, and the control device 12 controls the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 34 to the measurement wavelength λp. The optical bandpass filter 34 extracts the measurement light having the wavelength λp from the light input from the optical fiber 10 and applies the same to the light receiver 36. The photodetector (PD) 36 converts the input measurement light into an electric signal, and applies the electric signal to a BER (bit error rate) measuring device 38. The BER measuring device 38 measures the BER of the input signal and notifies the control device 12 of the result.
[0017]
In this manner, the WDM transmission state of the signal light having the wavelengths λ1 to λn is formed on the optical fiber 10, and the BER of the wavelength λp can be measured. In this state, the control device 12 adjusts the phase and the amplitude of the output clock of the clock generation device 20, and optimizes the phase modulation in the phase modulator 22 so as to minimize the BER.
[0018]
The spectrum analyzer 30 can be used to measure the optimized phase modulation. For example, the output of the data generator 16 is turned off with the phase modulation being optimized. Thereby, the intensity modulator 18 outputs the CW output of the laser 14 as it is, and the phase modulator 22 changes the optical phase of the CW light having the wavelength λp from the intensity modulator 18 in accordance with the clock from the clock generator 20. Modulate. In this state, the optical spectrum analyzer 30 measures the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp. Specifically, the ratio of the carrier to the first harmonic is measured from the spectrum measured around the wavelength λp, and the modulation degree m of the phase modulation is measured. In general, in the case of sine wave phase modulation, the peak power Jn of the nth harmonic is expressed by the nth Bessel function with the modulation factor m as a variable. Thus, the modulation degree m of the phase modulation can be measured.
[0019]
In this embodiment, the phase modulator 22 modulates the optical phase of the CW light by turning off the output of the data generator 16, so that the optical spectrum analyzer 30 can easily measure the degree of phase modulation.
[0020]
The modulation degree m of the phase modulation optimized for the BER cancels out the self-phase modulation in the optical fiber 10 as it were. Therefore, the measured modulation degree m of the phase modulation can be a quantitative index of the SPM modulation degree of the optical fiber.
[0021]
FIG. 4 shows an operation flowchart of the control device 12. As an initial value, a value corresponding to (λ1 + λ2) / 2 is set to the measurement wavelength λp (S1), the laser oscillation wavelength of the laser 14 is controlled to the measurement wavelength λp (S2), and the transmission center of the optical bandpass filter 34 is set. The wavelength is set to the measurement wavelength λp (S3). As described above, the BER at the measurement wavelength λp is measured by the BER measuring device 38, and the phase and amplitude of the output clock of the clock generating device 20 are adjusted so that the BER is minimized (S4). After optimizing the phase and amplitude of the output clock of the clock generator 20, the data output of the data generator 16 is turned off (S5), and the optical spectrum analyzer 30 measures the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp (S6). ).
[0022]
The measurement wavelength λp is changed (S7). In the second measurement, the measurement wavelength λp is set to (λ2 + λ3) / 2. If the new measurement wavelength λp is smaller than λn (S8), the steps after step S2 are executed again, and if it is larger than λn (S8), the measurement is terminated.
[0023]
As described above, the measurement wavelength λp is discretely changed within the range of the wavelengths λ1 to λn, and the optimum phase modulation at each measurement wavelength is measured, thereby obtaining the wavelength of the SPM modulation of the optical fiber transmission line 10. The distribution can be measured.
[0024]
It should be noted that the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 10 has a non-linear constant n2(M2/ W), effective core area Aeff (μm2) And the chromatic dispersion at the measurement wavelength λp, and if an optical amplifier is provided, it also depends on the output power of the optical amplifier for the measurement light. The provision of the dummy light source 24 controls the output power of the optical fiber amplifier with respect to the measurement light to a desired constant value.
[0025]
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of laser light sources that output laser light of wavelengths (for example, signal wavelengths λ1 to λn) that are appropriately sampled in the transmission band of the optical fiber transmission line to be measured are prepared, and the output light is used. Data modulation and phase modulation are collectively performed. On the receiving side, one desired wavelength is extracted and its BER is measured. Then, as in the first embodiment, the phase modulation is optimized so that the BER is minimized, and the degree of modulation of the optimized phase modulation is measured.
[0026]
The configuration and operation of the embodiment shown in FIG. 5 will be described. Also in FIG. 5, it is assumed that the optical fiber transmission line 110 to be measured is designed to transmit n wavelengths of the signal wavelengths λ1 to λn. Similarly to the optical fiber transmission line 10, the optical fiber transmission line 110 may be a non-repeater optical transmission line composed of only optical fibers or an optical amplification relay transmission line in which optical repeater amplifiers are arranged at predetermined intervals.
[0027]
The fixed wavelength lasers 114-1 to 114-n oscillate at wavelengths λ1 to λn, respectively, and output CW laser light. The output lights of the lasers 114-1 to 114-n are input to the optical coupler 118, with the polarizations controlled in the same direction by the polarization controllers 116-1 to 116-n. The optical coupler 118 multiplexes each output light of the polarization controllers 116-1 to 116-n, and applies the multiplexed light to the intensity modulator 122.
[0028]
The data generator 120 generates dummy data of an actual data rate for measuring the transmission error rate BER of the optical fiber transmission line 110, and the intensity modulator 122 generates an optical coupler 118 based on the output data of the data generator 120. The intensity of the multiplexed light from the light sources is collectively modulated. As a result, a wavelength division multiplexing (WDM) optical signal, which carries the same dummy data and includes optical pulse signals of different wavelengths λ1 to λn, is formed.
[0029]
The clock generator 124 generates a clock having a frequency X (Hz) corresponding to an actual signal transmission rate in synchronization with output data of the data generator 120. The control device 112 can control the amplitude of the output clock of the clock generation device 120 and the phase of the data generation device 120 with respect to the output data. The output clock of the clock generator 120 is applied to the phase modulator 126 as a drive signal or a modulation signal. The phase modulator 126 modulates the optical phase of each of the wavelength division multiplexed optical signals of the wavelengths λ1 to λn output from the intensity modulator 122 according to the output clock of the clock generator 124.
[0030]
The optical coupler 128 supplies a part of the output light of the phase modulator 126 to the optical spectrum analyzer 130, and supplies the rest to the gain equalizer 132. The optical spectrum analyzer 130 is set for the purpose of confirming the spectrum of light input to the optical fiber 110 and measuring the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 110 at the measurement wavelength λp. The optical spectrum analyzer 130 outputs the measurement result to the control device 112.
[0031]
The gain equalizer 132 sets the gain profile of the light (signal light of the wavelengths λ1 to λn, which carry the same data and whose optical phase is similarly modulated) input from the optical coupler 128, in a shape specified by the control device 112. And output to the optical fiber 110. The relationship between the self-phase modulation of the optical fiber 110 and the gain profile can be measured by the gain equalizer 132, the details of which will be described later.
[0032]
The light propagating through the optical fiber 110 is input to the optical bandpass filter 134. The transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 is selectable, and the control device 12 controls the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 to one of the wavelengths λ1 to λn in order. The transmission center wavelength set in the optical bandpass filter 134 is the measurement wavelength λp. The optical bandpass filter 134 extracts the signal light of the wavelength λp set by the control device 112 from the light input from the optical fiber 110, and applies the signal light to the photodetector (PD) 136. The light receiver 136 converts the input light into an electric signal and applies the electric signal to the BER measuring device 138. The BER measurement device 138 measures the BER of the input signal, that is, the BER of the measurement wavelength λp, and notifies the control device 112 of the result.
[0033]
Thus, the WDM transmission state of the signal light having the wavelengths λ1 to λn is formed on the optical fiber 10, and the BER of each of the wavelengths λ1 to λn can be measured. In this state, similarly to the first embodiment, the control device 112 adjusts the phase and the amplitude of the output clock of the clock generation device 124 to optimize the phase modulation in the phase modulator 126 so that the BER is minimized. Become
[0034]
As in the first embodiment, the spectrum analyzer 130 can be used to measure the optimized degree of phase modulation. For example, the output of the data generator 120 is turned off with the phase modulation being optimized. As a result, the intensity modulator 122 outputs the CW light having the wavelengths λ1 to λn from the optical coupler 118 as it is, and the phase modulator 126 converts the optical phase of the CW light from the intensity modulator 122 into a clock generator. It modulates according to the clock from. In this state, the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp is measured by the optical spectrum analyzer 130 in the same manner as in the first embodiment. Also in the present embodiment, the phase modulator 126 modulates the optical phase of the CW light by turning off the output of the data generator 120, so that the optical spectrum analyzer 130 can easily measure the degree of phase modulation.
[0035]
At each wavelength of λ1 to λn, the phase and the amplitude of the output clock of the optical clock generator 124 are optimized so as to minimize the BER, and the modulation degree of the phase modulation in that state is measured.
[0036]
In the second embodiment shown in FIG. 5, a wavelength tunable light source becomes unnecessary. Further, when using a wavelength tunable light source, it is necessary to secure time until the wavelength is stabilized. However, in the present embodiment, the measurement wavelength λp can be determined only by the optical bandpass filter 134, so that the first embodiment Measurement results can be obtained more quickly than in the examples. As described above, generally, the output wavelengths of the lasers 114-1 to 114-n need not be equal to the signal wavelengths λ1 to λn.
[0037]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic block diagram of a third embodiment in which the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 is combined with the configuration of the second embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the embodiment shown in FIG. 6, lasers 140-1 to 140-n that output CW laser lights of n wavelengths λ1 to λn in the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 110 are prepared, and those output lights are used. The light is multiplexed by the optical coupler 142. The configuration including the lasers 140-1 to 140-n and the optical coupler 142 corresponds to the dummy light source 24 in the embodiment shown in FIG.
[0039]
Further, n lasers (measurement light sources) that output CW laser beams having wavelengths slightly different from these wavelengths λ1 to λn, for example, wavelengths λ1 + Δ to λn + Δ different by half Δ of the wavelength interval between these wavelengths λ1 to λn. 144-1 to 144-n are prepared. FIG. 7 shows an example of the wavelength arrangement of the dummy light output from the lasers 140-1 to 140-n and the measurement light output from the lasers 144-1 to 144-n. In FIG. 7, the solid line indicates the measurement light, and the broken line indicates the dummy light.
[0040]
The output lights of the lasers 144-1 to 144-n are input to the optical coupler 148 with their polarizations controlled in the same direction by the polarization controllers 146-1 to 146-n. The optical coupler 148 multiplexes the output lights of the polarization controllers 146-1 to 146 -n and applies the multiplexed light to the intensity modulator 122. As in the embodiment shown in FIG. 5, the intensity modulator 122 modulates the intensity of the lightwave light by the optical coupler 148 according to the transmission data from the data generator 120, and the phase modulator 126 outputs the output of the intensity modulator 122. The optical phase of the light is modulated by the clock from the clock generator 124.
[0041]
The optical coupler 150 multiplexes the output light (dummy light) of the optical coupler 142 with the output light (measurement light) of the phase modulator 126 and outputs the multiplexed light to the optical coupler 128. The flow and processing of the measuring light after the optical coupler 128 are the same as in the embodiment shown in FIG. The control device 112 sequentially sets the laser wavelengths λ1 + Δ to λn + Δ of the lasers 144-1 to 144-n as the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 as the measurement wavelength λp, and minimizes the BER at each wavelength λ1 + Δ to λn + Δ. The optimum degree of phase modulation is measured.
[0042]
(Fourth embodiment)
An ASE (Amplified Spontaneous Emission) light source may be used as the dummy light source. FIG. 8 is a schematic block diagram showing a configuration in which the embodiment shown in FIG. 1 is modified so that an ASE light source is used as the dummy light source 24. The same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG. 9 shows an example of the wavelength arrangement of the dummy light and the measurement light having the wavelength λp output from the variable wavelength light source 14.
[0043]
The non-input optical amplifiers 40-1 and 40-2 generate broadband ASE light. The optical filters 42-1 and 42-2 extract the ASE light centered on the wavelength λa and the ASE light centered on the wavelength λb shown in FIG. 9 from the output lights of the optical amplifiers 40-1 and 40-2, respectively. . The optical coupler 44 multiplexes the output lights of the optical filters 42-1 and 42-2, and supplies the multiplexed light to the optical coupler 26. The optical power of the combined dummy ASE light output from the optical coupler 44 is set to such an extent that the nonlinear action in the optical fiber transmission line 10 in the WDM transmission state in the optical fiber transmission line 10 can be reproduced.
[0044]
In the embodiment shown in FIG. 8, the control device 12 sweeps the measurement wavelength λp between the dummy ASE light on the short wavelength side and the ASE dummy light on the long wavelength side and in a range not overlapping with these ASE dummy lights. . Fewer light sources are required, but the measurement range is narrower. Since the power distribution is different from the actual WSM transmission state, it is necessary to re-evaluate the measurement result.
[0045]
(Fifth embodiment)
The SPM modulation degree generally depends on not only the wavelength but also the quadratic coefficient of the refractive index of the optical fiber, the effective area of the core, the effective distance, and the effective optical power. Depends also on the amplification characteristics of the optical amplifier. In order to evaluate an optical fiber transmission line and to compare and compare a plurality of optical fiber transmission lines, a simple index including such a large number of parameters is required. By using the pre-emphasis by the gain equalizers 32 and 132, an index that can be used for evaluation and comparison can be obtained.
[0046]
Self-phase modulation of an optical fiber transmission line is caused by nonlinearity in components of the optical fiber transmission line. Accordingly, light having a high light peak power is susceptible to the non-linear effect, so that the degree of modulation of self-phase modulation increases. Conversely, light having a low optical peak power has a small non-linear effect, so that the degree of modulation of self-phase modulation is small.
[0047]
For example, as shown in FIG. 10, the control devices 12 and 112 control the gain equalizers 32 and 132 such that the peak power (Y) of the dummy light and the measurement light linearly changes with respect to the wavelength (X). Suppose the case. In FIG. 10, it is assumed that the slope of the change in peak power with respect to the wavelength is a. a is a so-called pre-emphasis amount. Under the gain profile set as described above, the self-phase modulation degree m of the optical fiber transmission line is measured at a plurality of wavelengths in the transmission wavelength band as described above. As a result, as shown in FIG. 11, the wavelength dependency of the SPM modulation degree m is typically obtained. In FIG. 11, the vertical axis indicates the SPM modulation degree m, and the horizontal axis indicates the wavelength (X). In general, the SPM modulation degree m is a function of the wavelength (X), but can be simply represented by a linear expression of m = sX + t as illustrated in FIG. s and t are coefficients for the optical fiber transmission lines 10 and 110 to be measured.
[0048]
By measuring the wavelength dependence of the modulation degree m of the self-phase modulation in several gain profiles, as shown in FIG. 12, the coefficient a of the gain profile, that is, the pre-emphasis amount a, and the wavelength dependence of the SPM modulation degree m The correlation with the sex s can be obtained. In FIG. 12, the vertical axis indicates the wavelength dependency s of the SPM modulation degree m, and the horizontal axis indicates the pre-emphasis amount a. The correlation as shown in FIG. 12 is representative of the nonlinear characteristic of the optical fiber transmission line to be measured, and the optical fiber transmission line having the same inclination of the correlation shown in FIG. We can evaluate that we have. When the optical fiber transmission lines 10 and 110 are optical amplification relay transmission lines, the correlation shown in FIG. 12 includes the optical amplification characteristics of an optical amplifier installed on the way.
[0049]
The case where the gain profiles of the gain equalizers 32 and 132 are linear has been described, but may be an n-th order or higher order curve. For example, in the case of a quadratic curve, the correlation between the quadratic coefficient, that is, the curvature, and the SPM modulation degree m is measured.
[0050]
(Measurement example 1)
FIG. 13 shows a measurement example according to the first embodiment. The channel power was set to -2.8 dBm, and the SPM modulation m was measured for WDM transmission of 17 wavelengths at 1549.39 nm near the entire dispersion wavelength of the transmission line where the accumulated chromatic dispersion can be ignored. The horizontal axis indicates the transmission distance, and the vertical axis indicates the measured modulation degree m of the self-phase modulation. The degree of SPM modulation, ie, non-linearity, increases with distance. For the transmission distance L (km), the SPM modulation degree m is
m = 0.334 × e0.0002L
It has become.
[0051]
(Measurement example 2)
The correlation between the pre-emphasis amount and the SPM modulation degree m was measured by the method described as the fifth embodiment. Here, the gain profile is a quadratic curve in which the gain decreases at the center wavelength. FIG. 14 shows the wavelength dependence of the SPM modulation degree m when the gain reduction amount at the center wavelength is 0 dB, 4 dB, and 7 dB. FIG. 14 corresponds to FIG. 14, the vertical axis indicates the SPM modulation degree, and the horizontal axis indicates the wavelength. When the decrease amount of the center wavelength is 0 dB, the gain profile is flat with respect to the wavelength.
[0052]
FIG. 15 shows the correlation between the wavelength dependence of the SPM modulation degree and the pre-emphasis amount, obtained from the measurement results shown in FIG. The vertical axis in FIG. 15 shows an index of the wavelength dependence of the SPM modulation degree, and the horizontal axis shows the pre-emphasis amount. Here, the curvature of the wavelength dependence shown in FIG. 14, that is, the quadratic coefficient shown in FIG. 14 was employed as an index of the wavelength dependence of the SPM modulation degree, and the gain reduction amount at the center wavelength of the gain profile was employed as the pre-emphasis amount. .
[0053]
【The invention's effect】
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, the nonlinearity of an actually operated optical fiber transmission line can be measured by a simple method. In addition, an index for quantitatively evaluating the nonlinearity of the optical fiber transmission line can be obtained, which makes it easy to compare and contrast a plurality of optical fiber transmission lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an arrangement example of a measurement wavelength λp and signal wavelengths λ1 to λn in the first embodiment.
FIG. 3 shows an example of a relationship between an optical pulse in a phase modulator 22, a drive signal, and a frequency variation of the optical pulse.
FIG. 4 is an operation flowchart of the control device 12.
FIG. 5 is a schematic configuration block diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram of a third embodiment.
FIG. 7 is an example of a wavelength arrangement of dummy light output from lasers 140-1 to 140-n and measurement light output from lasers 144-1 to 144-n.
FIG. 8 is a schematic block diagram of a fourth embodiment.
FIG. 9 is an example of wavelength arrangement in the fourth embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram of a gain profile by gain equalizers 32 and 132.
FIG. 11 is a schematic diagram of the wavelength dependence of the SPM modulation degree m.
FIG. 12 is a schematic diagram of a correlation between a pre-emphasis amount a and a wavelength dependency s of an SPM modulation degree m.
FIG. 13 is a measurement example of the distance dependence of the SPM modulation degree m.
FIG. 14 is a measurement example of a change in the wavelength dependence of the SPM modulation degree m with respect to a change in the pre-emphasis amount.
FIG. 15 is a measurement example of a correlation between the wavelength dependence of the SPM modulation factor and the amount of pre-emphasis.
[Explanation of symbols]
10: Optical fiber transmission line
12: Control device
14: Tunable laser
16: Data generator
18: Intensity modulation device
20: Clock generator
22: Phase modulator
24: dummy light source
26: Optical coupler
28: Optical coupler
30: Optical spectrum analyzer
32: Gain equalizer
34: Optical bandpass filter (OBPF)
36: Receiver
38: BER measurement device
40-1, 40-2: Optical amplifier
42-1 and 42-2: Optical Filter
44: Optical coupler
110: Optical fiber transmission line
112: Control device
114-1 to 114-n: laser (measurement light source)
116-1 to 116-n: Polarization control device
118: Optical coupler
120: Data generator
122: intensity modulator
124: Clock generator
126: phase modulator
128: Optical coupler
130: Optical spectrum analyzer
132: Gain equalizer
134: Optical bandpass filter
136: Receiver
138: BER measurement device
140-1 to 140-n: laser
142: Optical coupler
144-1 to 144-n: laser (measurement light source)
146-1 to 146-n: Polarization controller
148: Optical coupler
150: Optical coupler

Claims (2)

測定波長の測定光を強度変調器によりデータ変調し、
データ変調された測定光を位相変調器により位相変調し、
位相変調された測定光にダミー光を合波し、
測定光とダミー光からなる合波光を測定対象の光ファイバ伝送路に入力し、
当該光ファイバ伝送路を伝搬した測定光を抽出し、
抽出された測定光の伝送誤り率(BER)を測定し、
当該伝送誤り率が最小になるように当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相を調整し、
調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で、当該位相変調器の位相変調度を測定する
各ステップを具備することを特徴とするSPM変調度測定方法。
Data modulation of the measurement light of the measurement wavelength by the intensity modulator,
The data-modulated measurement light is phase-modulated by a phase modulator,
The dummy light is multiplexed with the phase-modulated measurement light,
The combined light consisting of the measurement light and the dummy light is input to the optical fiber transmission line to be measured,
Extract the measurement light that has propagated through the optical fiber transmission line,
Measure the transmission error rate (BER) of the extracted measurement light,
Adjust the amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator so that the transmission error rate is minimized,
A method of measuring the degree of modulation of SPM, comprising: measuring the degree of phase modulation of the phase modulator under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator.
測定波長の測定光を発生する測定光源(14)と、
当該測定光源の出力光を送信データで変調する強度変調器(18)と、
当該強度変調器の出力光の光位相を駆動信号に従い変調する位相変調器(22)と、
当該駆動信号を発生する駆動信号発生装置(20)と、
当該位相変調器の出力光にダミー光を合波する光合波器(26)と、
当該光合波器の出力光を光ファイバ伝送路に供給する接続装置(32)と、
当該光ファイバ伝送路の出力光から当該測定波長の成分を抽出する光フィルタ(34)と、
当該光フィルタの出力から当該送信データの伝送誤り率を測定する伝送誤り率測定装置(38)と、
当該位相変調器により位相変調された測定光の位相変調度を測定する位相変調度測定装置(30)と、
複数の測定波長について、当該伝送誤り率測定装置(38)で測定される伝送誤り率が最小になるように当該駆動信号の振幅及び位相を調整し、調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で当該位相変調器の位相変調度を測定する制御装置(12)
とを具備することを特徴とするSPM変調度測定システム。
A measurement light source (14) for generating measurement light of a measurement wavelength;
An intensity modulator (18) for modulating output light of the measurement light source with transmission data;
A phase modulator (22) for modulating the optical phase of the output light of the intensity modulator according to a drive signal;
A drive signal generator (20) for generating the drive signal;
An optical multiplexer (26) for multiplexing the dummy light with the output light of the phase modulator;
A connection device (32) for supplying output light of the optical multiplexer to an optical fiber transmission line,
An optical filter (34) for extracting a component of the measurement wavelength from output light of the optical fiber transmission line;
A transmission error rate measuring device (38) for measuring a transmission error rate of the transmission data from an output of the optical filter;
A phase modulation degree measuring device (30) for measuring a phase modulation degree of the measurement light phase-modulated by the phase modulator;
For a plurality of measurement wavelengths, the amplitude and phase of the drive signal are adjusted so that the transmission error rate measured by the transmission error rate measurement device (38) is minimized, and the adjusted drive signal of the phase modulator is adjusted. A control device for measuring the degree of phase modulation of the phase modulator under the amplitude and the phase (12)
A SPM modulation degree measurement system, comprising:
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