JP2004251782A - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

【課題】高速かつ高精度で波長スペクトラム分析を実施する。
【解決手段】複数の波長チャネル１０を有した測定すべき光信号ａを、複数段に亘って直列接続されサーキュレータ２とファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）３と温度調整器４とが組込また可変波長光フィルタ１における最前段の可変波長光フィルタ１に入力し、この複数の可変波長光フィルタからそれぞれ出力される各波長チャネルの波長範囲Ｒ内の各波長λを有した光信号ｂを測定し、合成して、測定すべき光信号の波長チャネル毎のチャネル別波長スペクトラムｊを得る光スペクトラムアナライザである。そして、測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲Ｒの波長幅Ｗだけ各可変波長光フィルタから出力される光信号ｂの波長が波長範囲Ｒ内で掃引されるように、温度調整器４を介して各可変波長光フィルタのＦＢＧ３の温度を掃引する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーキュレータ、ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ 以下ＦＧＢと略記する）及び温度調整器が組込まれ、直列接続された複数の可変波長光フィルタを用いて複数の波長チャネルを有した光信号の波長分析を行う光スペクトラムアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムで用いられる光信号にどのような波長成分が含まれるかを調べる波長分析を行う光スペクトラムアナライザとして、従来、図１４に示す機械的駆動方式の光スペクトラムアナライザが用いられていた。
【０００３】
図１４において、入射ファイバからの入射光は第１の放物面鏡で平行光となり、回折格子に照射される。回折格子では波長により反射方向の差を生じるため、波長選択された光が第２の放物面鏡に入射する。ここで、回折格子の角度を機械的に駆動して変えることにより波長掃引ができる。なお、この基本的な構成を元にして、光を回折格子に複数回入射させるようにして波長分解能を高めることも行われている。第２の放物面鏡でこの分光された光をスリット上に集光させ、スリットで必要な帯域だけ切り出し、出射光を得る。
【０００４】
この機械的駆動方式では、回折格子またはそれ以外の光学系を機械的に駆動することにより波長掃引を行う。そのため、掃引速度は駆動系の性能により決まり、分解能は回折格子とスリットの性能により決まる。
【０００５】
例えばこの回折格子の溝数は１０００本／ｍｍ程度である。高い分解能にするためには光路長を大きく取ればよいが装置が大型になり、高速掃引を行うことが難しくなる。また、スリット幅はビーム径により数μｍ程度の限界があり、ここでも制限を受ける。現状の性能としては、光通信システムで用いられる光信号の波長範囲１５２５〜１６２５ｎｍの波長幅１００ｎｍを掃引する際に、分解能５０ｐｍで、掃引時間５００ｍｓ程度を要する。また、掃引波長幅が２０ｎｍより狭くなると精密な機構制御が必要になるため掃引時間が１０００ｍｓと長くなってしまう技術上の問題があった。
【０００６】
また、この光スペクトラムアナライザを用いて、ＷＤＭ（波長分割多重）光通信における光信号に含まれる複数の波長チャネルをモニタして波長分析する場合には、波長の分解能を５０ｐｍと高くして波長掃引を行う必要がある。モニタする所望の波長チャネルが広い帯域である場合には表示出力が全波長範囲で行われるため、波長分解能に対して処理ポイント数が不足して正確な観測結果が得られないという欠点を持つ。
【０００７】
これとは別の方式で、アレイ導波路回折格子（Ａｒｒａｙ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ 以下ＡＷＧと略記する）を採用した光スペクトラムアナライザが特許文献１に提唱されている。
【０００８】
ＡＷＧは、周知のように、入力ポートから入力された光信号を、複数の出力ポートから、出力ポート毎に割付けられた波長範囲内の波長を有する複数の光信号に分割して出力する機能を有する。
【０００９】
この光スペクトラムアナライザにおいては、図１５に示すように、ペルチェ素子上にＡＷＧを取付けて構成された一種の可変波長フィルタを用いる。ＡＷＧのアレイ導波路はポリマ導波路で形成されている。ペルチェ素子で温度制御することにより可変波長フィルタの中心波長を変化させ、分光する波長を掃引する。また、波長分光出力を光検出器で受けて処理することにより波長スペクトラムを得る。
【００１０】
しかしながら、この特許文献１に記載された光スペクトラムアナライザにおいては、ＡＷＧが有する複数の出力ポートのうち、単一の出力ポートで光スペクトラムを観測する。単一の出力ポートによる分光では例えば波長帯域（波長幅）７ｎｍを温度掃引する時に要する時間は６０ｍｓであり、高速分光は期待できない。
【００１１】
この光スペクトラムアナライザでは、光検出器から後の処理は示されておらず、温度が安定してから光検出器の出力を取出すことになり、高速な処理は期待できない。
【００１２】
また、一般に、ＡＷＧにおいては、構造的に決まるフリースペクトルレンジの範囲内（例えば２０ｎｍ波長幅）でしか分光が行えなえず、広い波長帯域に対する分光に適応させることができない欠点を持つ。
【００１３】
【特許文献】
特開２００２―２１４４５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように回折格子を用いた波長掃引では回折格子を機械的に駆動するために、光信号の解析に必要な波長範囲１５２５〜１６２５ｎｍを掃引するための必要な掃引時間は０．５ｓ程度が下限であった。また、ＡＷＧを波長可変フィルタとして用いた方式では単一の出力ポートの出力による波長掃引であるため、掃引時間は１２０ｍｓが下限であった。波長分解能を高くするとさらに必要な掃引時間が長くなる課題があった。さらに、ＡＷＧにおいては、構造的に、広い波長帯域を測定することができずに、分光波長範囲が制限を受ける問題があった。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれ、直列接続された複数の可変波長光フィルタから出力されるそれぞれ所望の波長チャネルに対応する波長範囲の異なる光信号を波長チャネル毎に測定し、合成することによって、入力された複数の波長チャネルを有した測定すべき光信号に対して、所望の波長チャネルに対する波長分析を高速でかつ高精度で実施できる光スペクトラムアナライザを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明の光スペクトラムアナライザにおいては、複数の波長チャネルを有した測定すべき光信号を、複数段に亘って直列接続され、サーキュレータとＦＢＧと温度調整器とが組込まれ、出力する光信号の波長を自己に割付けられた波長チャネルの波長範囲内で変化させる複数の可変波長光フィルタにおける最前段の可変波長光フィルタに入力し、この複数の可変波長光フィルタからそれぞれ出力される各波長チャネルの波長範囲内の各波長を有した光信号を測定し、合成して、測定すべき光信号の波長チャネル毎のチャネル別波長スペクトラムを得る。
【００１７】
この場合、測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲の波長幅だけ各可変波長光フィルタから出力される光信号の波長が波長範囲内で掃引されるように、温度調整器を介して各可変波長光フィルタのＦＢＧの温度を掃引する。
【００１８】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、複数段に亘って直列接続された複数の可変波長光フィルタにおける各可変波長光フィルタにおいて、出力する光信号の波長を測定すべき光信号が有する複数の波長チャネルのうち、自己に割付けられた波長チャネルの波長範囲内で変化させる。周知のようにＦＢＧの温度を変化すると、この可変波長光フィルタの通過波長が変化する。
【００１９】
そして、測定すべき光信号を最前段の可変波長光フィルタに入力すると、各可変波長光フィルタから各波長チャネルの波長範囲内の各波長を有した光信号が出力される。ＦＢＧの温度を変化（波長掃引）させた状態で、各波長チャネルの波長範囲内の各波長を有した光信号を測定し、合成して、測定すべき光信号の波長チャネル毎のチャネル別波長スペクトラムを得る。
【００２０】
この場合、実際の必要な波長掃引幅は、複数の波長チャネルを有した測定すべき光信号の全測定波長幅でなくて、波長チャネルの波長範囲のみでよい。したがって、必要な波長掃引時間も大幅に短縮される。また、測定すべき光信号の全ての波長チャネルの波長範囲を各可変波長光フィルタに割付ける必要なく、必要な波長チャネルの波長範囲のみを各可変波長光フィルタに割付けるのみでよい。したがって、選択した所望の波長チャネルに対する波長分析を高速で実施できる。
【００２１】
また別の発明の光スペクトラムアナライザにおいては、複数段に亘って直列接続され、サーキュレータとＦＢＧと温度調整器とが組込まれ、ＦＢＧの温度を変化させることにより、前段を経由して入力された測定すべき光信号の通過波長を自己に割付けられた波長チャネルの波長範囲内で変化させてこの通過波長の波長成分を出力するとともに、通過波長を除く波長成分を後段へ送出する複数の可変波長光フィルタと、この複数の可変波長光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する複数の光検出器と、この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データに変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲の波長幅だけ各可変波長光フィルタから出力される光信号の波長が波長範囲内で掃引されるように、温度調整器を介して各可変波長光フィルタのＦＢＧの温度を掃引する波長掃引制御部と、各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリと、波長掃引制御部からの掃引情報及び各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長光フィルタの波長範囲の各波長に対応させてデータメモリに書込む複数の第１のデータ処理部と、データメモリに記憶された各波長チャネルの波長範囲内の各波長の光検出信号データを読出して、測定すべき光信号の各波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部とを備えている。
【００２２】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号は最前段の各可変波長光フィルタに入力される。各可変波長光フィルタは、波長掃引制御部の温度掃引制御に基づいて、入力された光信号の波長を、測定すべき光信号の複数の波長チャネルのうちの互いに異なる自己に割付られた波長チャネルの波長範囲内で変化させる。
【００２３】
第１のデータ処理部にて、各可変波長光フィルタの出力端に設置した光検出器により検出したアナログ値をＡ／Ｄ変換した光検出信号データと波長掃引制御部からの掃引情報を元に算出した波長を対応させた光検出信号データをデータメモリに書込む。また、第２のデータ処理部にて、データメモリから光検出信号データを読出して、測定すべき光信号の各波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして出力する。
したがって、先の発明とほぼ同じ作用効果を奏することができる。
【００２４】
さらに、別の発明においては、上述した発明の光スペクトラムアナライザにおける第１のデータ処理部は、入力された掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間から波長範囲の波長に対応するアドレスを生成し、各光検出信号データを、データメモリ内の生成されたアドレスに書込む。また、第２のデータ処理部は、データメモリにおける各波長に対応するアドレスに記憶された光検出信号データを読出す。
【００２５】
このように、波長掃引制御部からの掃引情報を波長に対応するアドレスに変換することにより、データメモリの各アドレスには波長に対応した各光検出信号データが記憶されていることになり、第２のデータ処理部の処理負担を軽減できる。
【００２６】
また別の発明においては、上述した発明の光スペクトラムアナライザにおける第１のデータ処理部は、可変波長光フィルタの波長範囲の各波長に対応した各光検出信号データを、測定すべき光信号の自己に割付けられた波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして自己に接続されたチャネル表示器に表示出力する。
【００２７】
また別の発明においては、上述した発明の光スペクトラムアナライザにおける第２のデータ処理部は、データメモリから読出した隣接する複数波長チャネルの各光検出信号データで一つの波形を形成するとき、この複数波長チャネルの各光検出信号データを新たな合成波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして出力する。
【００２８】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲の波長幅が、可変波長光フィルタに予め設定された波長範囲の波長幅より広い場合であっても、この波長チャネルの光信号を一つのチャネル別波長スペクトラムとして分析できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロックである。この実施形態の光スペクトラムアナライザは、ＷＤＭ光通信システムにおける、図２に示すような複数の波長チャネル１０を有した光信号ａにおける各波長チャネル１０の波長分析を行う。
【００３０】
なお、測定すべき光信号ａの一例として１２６０ｎｍ〜１６２５ｎｍの通信帯域における各波長チャネル１０の波長範囲Ｒの周波数幅（波長幅Ｗ）５０ＧＨｚ（Ｗ＝０．４ｎｍ）、１００ＧＨｚ（Ｗ＝０．８１ｎｍ）、２００ＧＨｚ（１．６ｎｍ）を想定する。チャネル数の一例としては周波数幅（波長幅Ｗ）が５０ＧＨｚ（Ｗ＝０．４ｎｍ）の場合、６４チャネルまでを考える。
【００３１】
この光スペクトラムアナライザは各波長チャネル１０の光スペクトラムの表示機能の他に、その波長チャネル１０のレベルや波長、帯域幅が正常であるか監視する機能も持たせることもできる。この通信光をモニタするためには所望の波長チャネル１０のみモニタすればよい。
【００３２】
図２に示す光信号ａにおいては、測定波長範囲が１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍで、それぞれ異なる波長範囲Ｒを有する各波長チャネル１０の波長範囲Ｒの波長幅Ｗは０．４ｎｍである。波長チャネル１０は０．４ｎｍ毎に並んでいるが、全ての波長帯域を分析する必要がなければ必要な波長帯域に対してのみ波長チャネル１０を設定すればよい。図２の例では、３番目の波長チャネル１０と４番目の波長チャネル１０との間に分析しない波長帯域が存在する。
【００３３】
また、図３（ａ）に別の光信号ａの例を示す。この光信号ａでは、測定波長範囲が１２６０ｎｍ〜１５６５ｎｍであり、１３１０ｎｍ（λ１の１波）と１５５０ｎｍ帯のＷＤＭ（λ２〜λ９の８波）を分析する。なお、ＷＤＭ光通信システムにおける各光通信帯域での使用波長はＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ 国際電気通信連合）により定められている。この波長をモニタする中心波長とし、同様に規定されているチャネル間隔を掃引範囲とすることで、この実施形態の光スペクトラムアナライザを、ＷＤＭ光通信用のモニタとして汎用的に使用することが可能である。ここではλ２〜λ９が５０ＧＨｚ（約０．４ｎｍ）間隔で配置されているものとする。なお、ＷＤＭ光通信チャネル間隔は周波数で規定されており、波長で表すと中心波長により違いが生じる。よって、ここでは、約０．４ｎｍと表す。
【００３４】
この場合、図３（ｃ）に示すように、１３１０ｎｍ（λ１）近傍に波長幅Ｗ＝約０．４ｎｍの１個の波長チャネル１０と、１５５０ｎｍ帯に波長幅Ｗ＝約０．４ｎｍの８個の波長チャネル１０とが形成されている。したがって、１３１０ｎｍ（λ１）と１５５０ｎｍ帯との間に分析しない広範囲の波長帯域がある。
【００３５】
図１において、図２又は図３（ａ）に示す測定すべき光信号ａは、複数段に亘って直列接続されたｎ（ｎ＝６４）個の可変波長光フィルタ１における最前段の可変波長光フィルタ１へ入力される。各可変波長光フィルタ１は、サーキュレータ２と、このサーキュレータ２に一端が接続されたＦＢＧ３と、このＦＢＧ３の温度を調整する例えばペルチェ素子からなる温度調整器４とで構成されている。そして、波長掃引制御部５から印加された温度制御信号ｃにて温度調整器４がＦＢＧ３の温度を変化させると、ＦＢＧ３で反射されてサーキュレータ２から出力される光信号ｂの波長λが変化する。
【００３６】
各可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３の一端は自己内のサーキュレータ２に接続されており、ＦＢＧ３の他端は、自己の後段の可変波長光フィルタ１のサーキュレータ２に接続されている。各ＦＢＧ３は、自己の前段の可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３から自己の可変波長光フィルタ１のサーキュレータ２を介して入力された光信号ａの各波長チャネル１０のうち自己に設定された波長チャネル１０の波長範囲Ｒ内で変化する波長λを有した光成分を自己のサーキュレータ２側へ反射する。自己のサーキュレータ２側へ反射した光成分以外の光成分は後段の可変波長光フィルタ１のサーキュレータ２へ送出する。自己のサーキュレータ２は、自己のＦＢＧ３から反射され波長範囲Ｒ内の波長λを有す光成分を新たな光信号ｂとして出力する。
【００３７】
各可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３に割付られた波長チャネル１０の波長範囲Ｒはそれぞれ異なる値に設定されている。したがって、入力された測定すべき光信号ａは、各可変波長光フィルタ１にて、同一波長幅Ｗ（＝約０．４ｎｍ）を有する各波長範囲Ｒ内で掃引される波長λを有する複数の光信号ｂに分離される。
【００３８】
各可変波長光フィルタ１における光信号ｂの波長λの変化範囲は、図２、図３（ｃ）に示すように、光信号ｂにおける各波長チャネル１０の波長範囲Ｒの波長幅Ｗ（＝約０．４ｎｍ）である。逆に、各可変波長光フィルタ１から出力される光信号ｂの波長λが、各波長範囲Ｒ内で、波長幅Ｗ（＝約０．４ｎｍ）だけ掃引するように、波長掃引制御部５から温度制御信号ｃで温度調整器４を制御する。
【００３９】
図４に各可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３に対する温度制御の詳細を示す。
波長掃引制御部５は、図４（ａ）に示すように、温度制御開始から０．４３ｍｓだけ温度上昇制御（信号オン）し、続いて０．４３ｍｓだけ温度下降制御（信号オフ）する温度制御信号ｃを、各可変波長光フィルタ１の温度調整器４へ印加する。すると、各可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３の温度は、図４（ｂ）に示すように変化する。それにより、可変波長光フィルタ１から出力される各光信号ｂの波長λは、それぞれ自己の波長範囲Ｒ内で図４（ｃ）に示すように変化する。
【００４０】
温度変化によるＦＢＧ３の波長変化はガラスで０．００９２ｎｍ／℃であり、ポリマーではガラスに比べて１桁大きい波長変化が見込まれている。よってＦＢＧ３にポリマーを使用すれば０．１ｎｍ／℃の波長変化が見込め、波長幅Ｗ＝０．４ｎｍ変化では４℃の温度掃引制御をすればよい。ポリマーを用いたＦＢＧ３の熱容量から類推して０．４ｎｍを波長掃引するに必要な掃引時間は図４（ａ）で示したように０．４３ｍｓ程度となる。このように、掃引時間を０．４３ｍｓに短縮でき、波長掃引を高速に実施できる。
【００４１】
波長掃引制御部５は、タイマ９の時間を用いて、各可変波長光フィルタ１の温度調整器４に図４（ａ）で示した温度制御信号ｃを送出する。
ｎ個の各可変波長光フィルタ１から出力される各光信号ｂは、それぞれ光検出器６で電気信号ｄに変換された後、Ａ／Ｄ変換器７でデジタルの光検出信号データｅへ変換されて、それぞれ第１のデータ処理部８へ入力される。図５は測定すべき光信号ａの一つの波長チャネル１０の波長λを横軸とした波形と、Ａ／Ｄ変換器７から出力されたデジタルの光検出信号データｅとの関係を示す模式図である。図示するように、光検出信号データｅは、波長幅Ｗ＝０．４ｎｍを有した波長チャネル１０の波形における波長λの光強度を切出したデータである。
【００４２】
各第１のデータ処理部８は例えばディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成されている。ＤＳＰは２．５ＧＨｚを超えるクロックサイクルを採用できるため十分高速な処理が可能である。
【００４３】
各第１のデータ処理部８は、波長掃引制御部５からの指示ｆに含まれる掃引情報に基づいて、自己に入力される光検出信号データｅに割付られた約０．４ｎｍの波長幅Ｗを有す波長範囲Ｒ内の波長λに対応するアドレスを生成する。具体的には、指示ｆに含まれる掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間と温度から換算された各波長λに対応する各アドレスとの関係を示すテーブルが設けられている。
【００４４】
そして、自己に入力された各光検出信号データｅを、各波長λの光検出信号データｉとして、データメモリ１１内の掃引開始時刻からの経過時間にて生成されたアドレスに書込む。
【００４５】
したがって、データメモリ１１内の各アドレスは、図６に示すように、測定すべき図２に示す光信号ａの波長幅４０ｎｍを有する１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍの測定波長範囲内の各波長λに対応する。そして、各波長λに対応する各アドレスには、該当波長λの光検出信号データｉが記憶される。但し、図２に示す測定すべき光信号ａにおいては、３番目の波長チャネル１０と４番目の波長チャネル１０との間に分析しない波長帯域が存在するので、この波長帯域の各波長に対してアドレスが割付けられていない。
【００４６】
また、第１のデータ処理部８は、自己に入力された各光検出信号データｅを波長λを横軸とするチャネル別波長スペクトラムｊを編集して、自己に接続されたチャネル表示器１２に表示出力する。表示出力の一例として、図７は、チャネル表示器１２の表示画面１２ａを示す。この表示画面１２ａには、チャネル別波長スペクトラムｊの他に、該当波長チャネル１０のチャネル番号（ＣＨｎ）、正常（ＯＫ）か異常（ＮＧ）、中心波長λ_Ｃ、スペクトル幅Δλ、ピークレベル（Ｐｏｗｅｒ）が表示される。
【００４７】
例えばＤＳＰで構成された第２のデータ処理部１３は、波長掃引制御部５からの指示ｆに基づいて、データメモリ１１における各波長λに対応するアドレスに記憶された光検出信号データｋを読出して、測定すべき光信号ａの波長スペクトラムｍとして、表示器１４に表示出力する。
【００４８】
なお、第１のデータ処理部８による書込と第２のデータ処理部１３による読出しとを同時に実施可能とするために、データメモリ１１は２ポートメモリで構成されている。又は、書込みと読出しの競合を調整する回路を持つメモリで構成される。
【００４９】
図８に、測定すべき光信号ａが有する波長特性と、データメモリ１１上のデータ（光検出信号データｉ）と、表示器１４に表示された波長スペクトラムｍとの対比を示す。この図８に示すように、データメモリ１１上のデータと波長スペクトラムｍには、光信号ａにおける３番目の波長チャネル１０と４番目の波長チャネル１０との間の分析しない波長帯域のデータは存在しない。
【００５０】
さらに、第２のデータ処理部８は、波長掃引制御部５からの指示ｆに基づいて、データメモリ１１における各波長λに対応するアドレスに記憶された各波長チャネル１０の光検出信号データｋを読出して、測定すべき光信号ａの各波長チャネル１０のチャネル別波長スペクトラムｊを編集して表示器１４に一覧表示する。
【００５１】
図９は、一覧表示の一例として、表示器１４の表示画面１４ａを示す。この表示画面１４ａには、測定すべき光信号ａの各波長チャネル１０に対応した複数のウインドウ１５が形成さされ、各ウインドウ１５内には、対応する波長チャネル１０のチャネル別波長スペクトラムｊ、チャネル番号（ＣＨｎ）、正常（ＯＫ）か異常（ＮＧ）、中心波長λ_Ｃ、スペクトル幅Δλ、ピークレベル（Ｐｏｗｅｒ）の各情報が表示される。
【００５２】
さらに、第２のデータ処理部１３は、図１０（ａ）に示すように、データメモリ１１から読出した隣接する複数波長チャネル１０の各光検出信号データｋで一つの波形を形成するとき、図１０（ｂ）に示すように、この複数波長チャネル１０の各光検出信号データを新たな合成波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムｊ_２として表示器１４に表示出力する。
【００５３】
この複数波長チャネル１０間の波形合成についてさらに詳細に説明する。
光信号ａの波長チャネル１０の幅が、各可変波長光フィルタ１の波長範囲Ｒの波長幅（掃引幅）Ｗよりも広い場合を考える。具体的には、各可変波長光フィルタ１の波長幅（掃引幅）Ｗが約０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）であるのに対して、波長チャネル１０の幅が約０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）、や約１．６ｎｍ（２００ＧＨｚ）の光信号ａを観測する場合を考える。
【００５４】
図１０（ａ）では、各可変波長光フィルタ１の波長幅（掃引幅）Ｗが約０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）であるのに対して、波長チャネル１０の幅が約０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）の光信号ａが入射した場合を示す。この場合２つの可変波長光フィルタ１を用いて分光する。図１０の光信号ａでピーク値、光スペクトル幅、中心波長などを算出する場合にはｘ番目の波長チャネル１０と（ｘ＋１）番目の波長チャネル１０の両方のデータを必要とする。
【００５５】
チャネル別光スペクトラムｊ_２のピークレベルＰｏｗｅｒ値だけであれば、第２のデータ処理部１３において、ｘ番目の波長チャネル１０と（ｘ＋１）番目の波長チャネル１０のいずれか大きい方の値を採用するという単純な処理で求められる。しかし、その他の光スペクトラム幅Δλや中心波長λ_Ｃなどの波長方向に光検出データを片方だけで算出しようとしても、各チャネルの最大値とそれから予測される光スペクトル幅は求められない。このため、ｘ番目の波長チャネル１０と（ｘ＋１）番目の波長チャネル１０の両方の光検出信号データｋを合成して処理する必要がある。
【００５６】
波長掃引制御部５は、図１１に示す流れ図に従って各部に対する制御を実施する。
まず、タイマ９に対して掃引時間（０．４ｎｍ掃引するのに必要な時間０．４３ｍｓ）を設定して、タイマ９を起動する（Ｓ１）。各第１のデータ処理部８と第２のデータ処理部１３に対して温度制御掃引（波長掃引）の開始を指示ｆする（Ｓ２）。そして、各可変波長光フィルタ１の温度調整器４に温度上昇の温度制御信号ｃを送出する（Ｓ３）。タイマ９がタイムアップしたか判定する（Ｓ４）。タイムアップしていなければＦＢＧ３に対する温度上昇の温度制御信号ｅに戻る（Ｓ３）。
【００５７】
タイマ９がタイムアップしたならば（Ｓ４）、タイマ９に対して掃引を元に戻すのに必要な時間（０．４ｎｍ掃引した場合、０．４３ｍｓ）を設定して、タイマ９を起動する（Ｓ５）。そして、各可変波長光フィルタ１の温度調整器４に温度下降の温度制御信号ｃを送出する（Ｓ６）。タイマ９がタイムアップしたか判定する（Ｓ７）。タイムアップしていなければＦＢＧ３に対する温度下降の温度制御信号ｅに戻る（Ｓ６）。
【００５８】
タイマ９がタイムアップしたならば（Ｓ７）、測定すべき光信号ａに対する測定終了かどうか判断し（Ｓ８）、終了でなければ、Ｓ１へ戻り、タイマ９に対して掃引時間（０．４ｎｍ掃引するのに必要な時間０．４３ｍｓ）を設定して、タイマ９を起動する。そして、これ以降の処理を繰り返す。終了の場合は（Ｓ８）、今回の処理を終了する。
【００５９】
また、各第１のデータ処理部８は、図１２に示す流れ図に従って、入力された各光検出信号データｅに対する処理を実施する。
【００６０】
まず、波長掃引制御部５から指示ｆを受ける（Ｐ１）。指示ｆが温度制御掃引（波長掃引）の開始であるかを判定し（Ｐ２）、開始指示でなかった場合は、波長掃引制御部５から指示ｆを受ける状態に戻る（Ｐ１）。開始指示があった場合には（Ｐ２）、内部タイマに対して掃引時間（０．４ｎｍ掃引するのに必要な時間０．４３ｍｓ）を設定して、この内部タイマを起動する（Ｐ３）。
【００６１】
内部タイマがタイムアップしたかを判定する（Ｐ４）。タイムアップしていなければ、掃引開始時刻からの経過時間を内部タイマから読取って、この時点で入力されている光検出信号データｅに対応させて記憶する（Ｐ５）。そして、内部タイマがタイムアップしたかを判定する（Ｐ４）。
【００６２】
内部タイマがタイムアップすると（Ｐ４）、自己内部に記憶した各掃引開始時刻からの経過時間から温度に対応する波長λを求め、さらに自己内部に記憶した各光検出信号データｅをデータメモリ１１に書込む際のアドレスに変換する。そして、データメモリ１１内のこのアドレスに自己内部に記憶した光検出信号データｅ（ｉ）を書込む（Ｐ６）。
【００６３】
この場合、図６を用いて説明したように、光検出信号データｅ（ｉ）を書込むアドレスは複数ある第１のデータ処理部８毎に異なるアドレス範囲が割当てられており、第２のデータ処理部１３で、光検出信号データｅ（ｉ）を読出す際には全ての第１のデータ処理部８からの波長λが連続して読出せる配列とする。
【００６４】
さらに、Ａ／Ｄ変換器７から入力した各光検出信号データｅを、波長λを横軸とするチャネル別波長スペクトラムｊを編集して、自己に接続されたチャネル表示器１２に表示出力する（Ｐ７）。
【００６５】
さらに、第２のデータ処理部１３は、図１３に示す流れ図に従って、データメモリ１１から各光検出信号データｋを読取って波長スペクトラムｍ又はチャネル別波長スペクトラムｊとして表示器１４に表示出力する処理を実施する。
【００６６】
はじめに、波長掃引制御部５から指示ｆを受ける（Ｑ１）。指示ｆが温度制御掃引（波長掃引）の開始であるかを判定し（Ｑ２）、開始指示でなかった場合は、波長掃引制御部７から指示ｆを受ける状態に戻る（Ｑ１）。開始指示があった場合には（Ｑ２）、データメモリ１１から各光検出信号データｋを読出す（Ｑ３）。
【００６７】
操作者が設定（指示）した表示形式がチャネル別表示でなければ（Ｑ４）、予め設定されている測定分解能で、読出した全部の各光検出信号データｋを波長λを横軸として合成して一つの波長スペクトラムｍとして表示器１４に出力する（Ｑ５）。
【００６８】
また、操作者が設定（指示）した表示形式がチャネル別表示の場合（Ｑ４）、図１０（ａ）に示すように、隣接する複数の波長チャネル１０に跨る各光検出信号データｋがあるか否かを判断し（Ｑ６）、存在する場合、該当する各光検出信号データｋを図１０（ｂ）に示すように、新たな一つのチャネル別波長スペクトラムｊ_２に合成する（Ｑ７）。
【００６９】
次に、各波長チャネル１０の光検出信号データｋを用いて、測定すべき光信号ａの各波長チャネル１０のチャネル別波長スペクトラムｊを編集して、図９に示すように、表示器１４に一覧表示（ウインドウ表示）する（Ｑ８）。
【００７０】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、複数の波長チャネル１０を有した測定すべき光信号ａを最前段の可変波長光フィルタ１へ入力すると、ｎ（＝６４）個の可変波長光フィルタ１から、ｎ（＝６４）個の互いに異なる波長範囲Ｒを有するｎ個の光信号ｂが出力される。各可変波長光フィルタ１のＦＢＧ３を一つの波長掃引制御部５で共通に温度掃引（波長掃引）してｎ個の可変波長光フィルタ１から出力されたｎ個の光信号ｂの各波長λを掃引して、第１、第２のデータ処理部８、１３で信号処理（データ処理）することにより表示器１４に波長チャネル１０毎のチャネル別波長スペクトラムｊが表示される。
【００７１】
この場合、実際の必要な波長掃引幅Ｗは、測定すべき光信号ａの全部の測定波長幅でなくて、波長チャネル１０の波長範囲Ｒの波長幅Ｗのみでよい。具体的には、図２に示す測定すべき光信号ａの測定波長範囲１５２５〜１５６５ｎｍの波長幅Ｂ＝４０ｎｍのうちのの波長チャネル１０の波長幅Ｗ＝約０．４ｎｍ分だけ各可変波長光フィルタ１から出力される光信号ｂの波長λが、各可変波長光フィルタ１に割当られた波長幅Ｗ＝約０．４ｎｍの波長範囲Ｒ内で掃引されるように、各ＦＢＧ３の温度を掃引するのみでよい。
【００７２】
前述したように、波長幅Ｗ＝０．４ｎｍの所要波長掃引時間は０．４３ｍｓとなり、掃引を元に戻す時間も０．４３ｍｓとなる。結果的に、測定すべき光信号ａの測定波長範囲１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍを１回掃引するのに要する掃引所要時間は１０ｍｓ以下となり、高速掃引が可能である。
【００７３】
さらに、図２、図３（ａ）に示すように、測定すべき光信号ａにおける全ての波長帯域を分析する必要がなければ、必要な波長帯域に対してのみ波長チャネル１０を設定すればよい。したがって、必要な波長帯域のみを高速に分析することが可能である。さらに、たとえ、測定すべき光信号ａの波長が不連続であったとしても、必要な波長帯域に対して良好な波長掃引を実施できる。
【００７４】
図３（ｂ）は、図１４に示す機械的駆動方式の光スペクトラムアナライザを用いて、図３（ａ）に示す光信号ａの波長分析を実施する場合の分析範囲を示す図である。図示するように、１２６０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長帯域全体３０５ｎｍを掃引する必要があった。この波長掃引に要する時間は５００ｍｓ程度必要であった。なお、ＦＢＧを使って全帯域を波長掃引する可変波長フィルタ方式（波長帯域を１／１００に波長分割して３．３ｎｍを波長掃引する場合）で３．５ｍｓを要する。
【００７５】
なお、分割数を増加すればよいが、可変波長光フィルタの設置数が増加して、光スペクトラムアナライザが複雑化する。いずれにしても、１２６０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長帯域全体を掃引する必要があるので、高速な波長分析が困難であった。
【００７６】
このような従来技術に対して、本発明の実施形態の手法を採用することにより、１２６０ｎｍ〜１６２５ｎｍの光通信波長帯域の必要な波長チャネル１０で掃引時間０．４３ｍｓ、分解能２５ｐｓという高速でかつ高分解能な分光方式が実現できる。このように機械的駆動部を用いた従来方式以上の掃引速度、分解能を得られる。
【００７７】
また、図１０（ａ）に示すように、測定すべき光信号ａの波長チャネル１０の波長範囲の波長幅が、可変波長光フィルタ１に予め設定された波長範囲Ｒの波長幅Ｗより広い場合であっても、この波長チャネル１０の光信号ａを一つのチャネル別波長スペクトラムｊ_２として分析できる。したがって、この光スペクトラムアナライザで測定できる光信号ａの種類を拡大できる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スペクトラムアナライザにおいては、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれ、直列接続された複数の可変波長光フィルタから出力されるそれぞれ所望の波長チャネルに対応する波長範囲の異なる光信号を波長チャネル毎に合成している。したがって、入力された複数の波長チャネルを有した測定すべき光信号に対して、選択した所望の波長チャネルに対する波長分析を高速でかつ高精度で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図２】測定すべき光信号の波長分布を示す図
【図３】測定すべき他の光信号の波長分布を示す図
【図４】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける各可変波長光フィルタのＦＢＧに加える温度の変化と各可変波長光フィルタから出力される各光信号の波長の変化との関係を示す図
【図５】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける測定すべき光信号の波長分布と光検出信号データとの関係を示す図
【図６】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける各可変波長光フィルタから出力される各光信号の波長と、データメモリ内のアドレスとの関係を示す図
【図７】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける各チャネル表示器に表示されたチャネル別波長スペクトラムを示す図
【図８】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける測定すべき光信号とデータメモリ上のデータと波長スペクトラムとの関係を示す図
【図９】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける表示器に表示された各波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムを示す図
【図１０】同実施形態の光スペクトラムアナライザにおける複数の波長チャネルのデータを合成して一つの新たなチャネル別波長スペクトラムの作成を説明するための図
【図１１】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた波長掃引制御部の動作を示す流れ図
【図１２】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた第１のデータ処理部の動作を示す流れ図
【図１３】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた第２のデータ処理部の動作を示す流れ図
【図１４】機械的駆動方式を採用した従来の光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図１５】ＡＷＧを採用した従来の光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…可変波長光フィルタ、２…サーキュレータ、３…ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、４…温度調整器、５…波長掃引制御部、６…光検出器、７…Ａ／Ｄ変換器、８…第１のデータ処理部、９…タイマ、１０…波長チャネル、１１…データメモリ、１２…チャネル表示器、１３…第２のデータ処理部、１４…表示器

Claims (5)

1. 複数の波長チャネル（１０）を有した測定すべき光信号（ａ）を、複数段に亘って直列接続され、サーキュレータ（２）とファイバブラッググレーティング（３）と温度調整器（４）とが組込まれ、出力する光信号（ｂ）の波長を自己に割付けられた波長チャネルの波長範囲（Ｒ）内で変化させる複数の可変波長光フィルタ（１）における最前段の可変波長光フィルタに入力し、この複数の可変波長光フィルタからそれぞれ出力される各波長チャネルの波長範囲内の各波長を有した光信号（ｂ）を測定し、合成して、前記測定すべき光信号の波長チャネル毎のチャネル別波長スペクトラム（ｊ）を得る光スペクトラムアナライザであって、
   前記測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲（Ｒ）の波長幅（Ｗ）だけ前記各可変波長光フィルタから出力される光信号の波長が前記波長範囲内で掃引されるように、前記温度調整器を介して前記各可変波長光フィルタのファイバブラッググレーティングの温度を掃引することを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
2. 複数段に亘って直列接続され、サーキュレータ（２）とファイバブラッググレーティング（３）と温度調整器（４）とが組込まれ、前記ファイバブラッググレーティングの温度を変化させることにより、前段を経由して入力された測定すべき光信号（ａ）の通過波長を自己に割付けられた波長チャネル（１０）の波長範囲（Ｒ）内で変化させてこの通過波長の波長成分を出力するとともに、通過波長を除く波長成分を後段へ送出する複数の可変波長光フィルタ（１）と、
   この複数の可変波長光フィルタから出力される光信号（ｂ）を電気信号（ｄ）に変換する複数の光検出器（６）と、
   この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データ（ｅ）に変換する複数のＡ／Ｄ変換器（７）と、
   前記測定すべき光信号の波長チャネルの波長範囲の波長幅だけ前記各可変波長光フィルタから出力される光信号の波長が前記波長範囲内で掃引されるように、前記温度調整器を介して前記各可変波長光フィルタのファイバブラッググレーティングの温度を掃引する波長掃引制御部（５）と、
   前記各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリ（１１）と、
   前記波長掃引制御部からの掃引情報及び前記各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長光フィルタの波長範囲の各波長に対応させて前記データメモリに書込む複数の第１のデータ処理部（８）と、
   前記データメモリに記憶された各波長チャネルの波長範囲内の各波長の光検出信号データを読出して、前記測定すべき光信号の各波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部（１３）と
   を備えたことを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
3. 前記第１のデータ処理部は、入力された掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間から前記波長範囲の波長に対応するアドレスを生成し、前記各光検出信号データを、前記データメモリ内の生成されたアドレスに書込み、
   前記第２のデータ処理部は、前記データメモリにおける各波長に対応するアドレスに記憶された光検出信号データを読出す
   ことを特徴とする請求項２記載の光スペクトラムアナライザ。
4. 前記第１のデータ処理部は、可変波長光フィルタの波長範囲の各波長に対応した各光検出信号データを、測定すべき光信号の自己に割付けられた波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして自己に接続されたチャネル表示器に表示出力することを特徴とする請求項２又は３記載の光スペクトラムアナライザ。
5. 前記第２のデータ処理部は、前記データメモリから読出した隣接する複数波長チャネルの各光検出信号データで一つの波形を形成するとき、この複数波長チャネルの各光検出信号データを新たな合成波長チャネルのチャネル別波長スペクトラムとして出力することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光スペクトラムアナライザ。

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