JP2008197043A - 光信号測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号の光スペクトルを高精度で測定する高精度光モニタと、波長分割多重光の各チャネルの光強度を高速に測定する光チャネルモニタとを１台で実現することができる光信号測定装置を提供する。
【解決手段】光信号測定装置は、測定対象の光信号を波長毎に分散させる回折格子等の波長分散素子と、波長分散素子で波長毎に分散された光を、波長分散素子の分散方向に配列された複数のＰＤ（フォトダイオード）２１ａ〜２１ｄで受光するＰＤＡ（フォトダイオードアレイ）２１とを備える。切り替え部２２は、ＰＤＡ２１に設けられたＰＤ２１ａ〜２１ｄのうちの隣接する少なくとも２つの受光素子（例えば、ＰＤ２１ａ，２１ｂ）を１つの受光素子とするか否かを切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光等の光信号の強度又は波長スペクトルを測定する光信号測定装置に関する。

光信号測定装置は、一般的に回折格子等の波長分散素子とフォトダイオード等の受光素子とを備えた構成であり、波長分散素子で波長毎に異なる角度で波長分散された光信号を、波長分散素子を回転させながら受光素子で受光することにより光信号の光スペクトルを測定する装置である。近年においては、例えば以下の特許文献１に開示されている通り、波長分散素子と複数の受光素子を有する光検出器とを備え、波長分散素子を回転させずに各受光素子が設けられている位置と各受光素子から出力される信号の強度とから演算により光スペクトルを求める光信号測定装置が開発されている。

この光信号測定装置は、光検出器の単位長さ当たりの受光素子の数を多くすることで、光スペクトルを高精度で測定する高精度光モニタとして用いることができる。一方、測定する光信号の波長が既知である場合には、光信号に含まれる波長の数まで受光素子の数を減じることにより、波長分割多重光の各チャネルの光強度を測定する光チャネルモニタとして用いることができる。

光信号測定装置を波長分割多重光の光チャネルモニタとして用いる場合には、各ャネルの光が光検出器に入射する位置はチャネル毎にほぼ一定であるため、その入射位置にそれぞれ１つの受光素子を配置した構成にすれば良い。かかる構成にすることで、各受光素子から出力される信号の強度から波長分割多重光の各チャネルの光強度を高速に測定することができる。

尚、以下の特許文献２には複数の受光素子を有する光検出器から信号を読み出す回路が開示されており、以下の特許文献３には光検出器からの信号読み出しを高速に行う技術が開示されている。
特開２０００−３０４６１４号公報 特開平９−５５６５０号公報 特開２００３−１６１６５５号公報

ところで、上述した高精度光モニタ及び光チャネルモニタは、光検出器が備える受光素子の数が異なる点において相違があるものの他の構成は殆ど同じであるため、１台で高精度光モニタと光チャネルモニタとを兼用することができるとも考えられる。しかしながら、高精度光モニタが備える光検出器は、受光面積が小さな受光素子を多数備えたものであるため、高精度での測定が可能ではあるが高速測定が困難である。

また、光チャネルモニタが備える光検出器は、受光面積が大きな受光素子を少数備えたものであるため、高速な測定が可能ではあるが高精度の測定が困難である。このように、従来の光信号測定装置は、構成が殆ど同じであるにも拘わらず、高精度光モニタと光チャネルモニタとを兼用することができない。このため、従来は、高精度光モニタと光チャネルモニタとを別々に用意して目的に応じてこれらを使い分ける必要があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光信号の光スペクトルを高精度で測定する高精度光モニタと、波長分割多重光の各チャネルの光強度を高速に測定する光チャネルモニタとを１台で実現することができる光信号測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光信号測定装置は、測定対象の光信号を波長毎に分散させる波長分散素子（１４）と、当該波長分散素子で分散された光を前記波長分散素子の分散方向に配列された複数の受光素子（２１ａ〜２１ｆ）で受光する光検出器（１６）とを備える光信号測定装置（１）において、前記光検出器に設けられた複数の受光素子のうちの隣接する少なくとも２つの受光素子を１つの受光素子とするか否かを切り替える切替部（２２）を備えることを特徴としている。
この発明によると、光検出器に設けられた複数の受光素子のうちの隣接する少なくとも２つの受光素子を１つの受光素子とするか否かが切替部によって切り替えられる。
また、本発明の光信号測定装置は、前記切替部が、隣接する受光素子間に設けられ、当該隣接する受光素子を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチ（２２ａ〜２２ｅ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の光信号測定装置は、前記光検出器に設けられた複数の受光素子の何れか一つを順次選択する選択部（２３）と、前記選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する増幅部（２４）とを備え、前記選択部は、前記切替部の切り替え状況に応じて前記受光素子の選択方法を変えることを特徴としている。
また、本発明の光信号測定装置は、前記切替部が、前記複数の受光素子のうちの奇数番目の受光素子の何れか一つを順次選択する第１選択部（４１ａ）と、前記複数の受光素子のうちの偶数番目の受光素子の何れか一つを前記第１選択部に同期して順次選択する第２選択部（４１ｂ）と、前記第１選択部で選択された受光素子の出力信号と、前記第２選択部で選択された受光素子の出力信号とを加算する加算部（４３）とを備えることを特徴としている。
更に、本発明の光信号測定装置は、前記切替部が、前記第１選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する第１増幅部（４２ａ）と、前記第２選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する第２増幅部（４２ｂ）とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、光検出器に設けられた複数の受光素子のうちの隣接する少なくとも２つの受光素子を１つの受光素子とするか否かを切替部によって切り替えているため、受光素子の各々を個別の受光素子として用いることも、隣接する複数の受光素子を１つの受光素子として用いることもでき、光信号の光スペクトルを高精度で測定する高精度光モニタと、波長分割多重光の各チャネルの光強度を高速に測定する光チャネルモニタとを１台で実現することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光信号測定装置について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光信号測定装置の全体構成の概略を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の光信号測定装置１は、光ファイバ１１、レンズ１２、プリズム１３、回折格子１４（波長分散素子）、レンズ１５、ＰＤＡ（PhotoDiode Array：フォトダイオードアレイ）モジュール１６（光検出器）、及び演算回路１７を備える。光ファイバ１１は、外部から入力される測定対象の光信号を、光信号測定装置１内の所定の位置に導くものである。レンズ１２は、光ファイバ１１の射出端１１ａから射出された光信号を平行光に変換する。

プリズム１３は、レンズ１２から射出される平行光を所定の角度をもって回折格子１４に入射させるとともに、回折格子１４で回折された光をレンズ１５に向かう方向に偏向させる。回折格子１４は、紙面に交差する方向に延びる格子が配列形成された平面状の回折面１４ａを有しており、プリズム１３を介して入射する光信号を、その波長に応じた角度で回折する。尚、回折格子１４の回折方向（分散方向）は、回折格子１４で回折された光の進行方向に交差する方向であって、紙面内に含まれる方向である。

レンズ１５は、回折格子１４で回折されてプリズム１３により偏向された光を、ＰＤＡモジュール１６の受光面１６ａ上に集光する。ＰＤＡモジュール１６は、複数のＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）（受光素子）を配列してなるＰＤＡを備えており、レンズ１５で集光される光をＰＤＡで受光して光電変換する。尚、ＰＤＡモジュール１６が備えるＰＤＡは、受光面１６ａ上において、複数のＰＤが回折格子１４の分散方向（回折格子１４で回折された光の進行方向に交差する方向であって、紙面内に含まれる方向）に配列されるよう配置されている。

具体的には、ＰＤＡモジュール１６が備えるＰＤＡの個々のＰＤは、配列方向における幅が２５μｍであり、配列方向に交差する方向の長さが数百μｍ〜数ｍｍ程度である。かかる大きさのＰＤの各々が、２５μｍの間隔をもって配列方向に複数配列されている。尚、ＰＤの配列数は任意で良いが、例えばＰＤが６４０個程度配列されたＰＤＡを用いることができる。

演算回路１７は、ＰＤＡモジュール１６から出力される信号に対して所定の演算処理を施して外部から入力される測定対象の光信号の波長及びパワー又は光スペクトルを求める。演算回路１７で求められた光信号の波長及びパワー又は光スペクトルは、ディジタル信号として外部に出力される。尚、光信号測定装置１に表示装置が設けられている場合には、演算回路１７で求められた光信号の波長及びパワー又は光スペクトルを、その表示装置に表示させることもできる。

図２は、本発明の第１実施形態による光信号測定装置の要部構成を示す回路図である。図１に示す回路は、ＰＤＡ２１、切り替え部２２（切替部）、選択スイッチ２３（選択部）、及び増幅部２４からなる回路である。ＰＤＡ２１は、図１に示したＰＤＡモジュール１６内に設けられ、切り替え部２２、選択スイッチ２３、及び増幅部２４は、図１に示した演算部１７内に設けられる。

図２に示すＰＤ２１ａ〜２１ｄは、ＰＤＡ２１に設けられた複数のＰＤを示している。尚、ここでは、ＰＤ２１ａ〜ＰＤ２１ｄのみを図示しているが、これら以外にも複数のＰＤが設けられている。ＰＤＡ２１ａ〜２１ｄは、カソード電極が接地されており、アノード電極が端子Ｔ１〜Ｔ４にそれぞれ接続されている。尚、ここではＰＤ２１ａ〜ＰＤ２１ｄが図示の順で配列されているものとする。つまり、ＰＤ２１ａとＰＤ２１ｂとが隣接し、ＰＤ２１ｂとＰＤ２１ｃとが隣接し、ＰＤ２１ｃとＰＤ２１ｄとが隣接するものとする。

切り替え部２２は、ＰＤＡ２１に設けられた複数のＰＤ２１ａ〜２１ｄのうちの隣接する少なくとも２つのＰＤを１つのＰＤとするか否かを切り替えるものである。図２に示す例においては、切り替え部２２は、ＰＤ２１ａ，２１ｂのアノード電極間に設けられたスイッチ２２ａと、ＰＤ２１ｃ，２１ｄのアノード電極間に設けられたスイッチ２２ｂとを備えている。

スイッチ２２ａ，２２ｂが開状態である場合には、ＰＤ２１ａ〜２１ｄは個別のＰＤとして用いることができる。これに対し、スイッチ２２ａを閉状態にすると、ＰＤ２１ａ，２１ｂのアノード電極が電気的に接続され、ＰＤ２１ａ，２１ｂを１つのＰＤとして用いることができる。また、スイッチ２２ｂを閉状態にすると、ＰＤ２１ｃ，２１ｄのアノード電極が電気的に接続され、ＰＤ２１ｃ，２１ｄを１つのＰＤとして用いることができる。尚、ここでは、スイッチ２２ａ，２２ｂのみを図示しているが、これら以外にも、隣接する２つのＰＤを単位として上記のスイッチと同様のスイッチが設けられている。

選択スイッチ２３は、ＰＤ２１ａ〜２１ｄで光電変換された信号を順次読み出す（取り出す）ために、ＰＤＡ２１に設けられた複数のＰＤ２１ａ〜２１ｄの何れか１つを順次選択するものである。この選択スイッチ２３は、切り替え部２２の切り替え状況に応じてその選択方向を変える。具体的には、切り替え部２２のスイッチ２２ａ，２２ｂが共に開状態である場合には、順次端子Ｔ１〜Ｔ４と電気的接続状態になることにより、ＰＤ２１ａ〜２１ｄを順次選択する。これに対し、切り替え部２２のスイッチ２２ａ，２２ｂが共に閉状態である場合には、端子Ｔ１，Ｔ２の何れか一方と電気的接続状態になって１つのＰＤとされているＰＤ２１ａ，２１ｂを選択し、その後端子Ｔ３，Ｔ４の何れか一方と電気的接続状態になって１つのＰＤとされているＰＤ２１ｃ，２１ｄを選択する。

増幅部２４は、オペアンプ２５と、オペアンプ２５の出力端と反転入力端とに接続された抵抗２６とを備えた反転増幅回路であり、ＰＤ２１ａ〜２１ｄから順次読み出された信号を所定の増幅率で増幅する。この増幅部２４で増幅された信号は、演算回路１７において所定の演算処理が施される。これにより、外部から入力される測定対象の光信号の波長及びパワー又は光スペクトルが求められる。

図３は、本発明の第１実施形態による光信号測定装置の要部構成の変形例を示す回路図である。図２に示す回路は隣接する２つのＰＤを１つのＰＤとする回路であったが、図３に示す回路は隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとする回路である。尚、図３においては、図２に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。図３に示す回路は、図２に示す回路と同様に、ＰＤＡ２１、切り替え部２２、選択スイッチ２３、及び増幅部２４からなる回路であるが、切り替え部２２の構成が相違する。

つまり、図３に示す回路に設けられた切り替え部２２は、ＰＤ２１ａ，２１ｂのアノード電極間に設けられたスイッチ２２ａ、ＰＤ２１ｂ，２１ｃのアノード電極間に設けられたスイッチ２２ｃ、ＰＤ２１ｄ，２１ｄのアノード電極間に設けられたスイッチ２２ｄ、及びＰＤ２１ｅ，ＰＤ２１ｆ間に設けられたスイッチ２２ｅを備える。尚、ここでは、ＰＤ２１ａ〜ＰＤ２１ｆのみを図示しているが、これら以外にも複数のＰＤが設けられており、隣接する３つのＰＤを単位として上記のスイッチと同様のスイッチが設けられている。

スイッチ２２ａ，２２ｃ〜２２ｅの全てが開状態である場合には、ＰＤ２１ａ〜２１ｆは個別のＰＤとして用いることができる。これに対し、スイッチ２２ａ，２２ｃを閉状態にすると、隣接する３つのＰＤ２１ａ〜２１ｃのアノード電極が電気的に接続され、ＰＤ２１ａ〜２１ｃを１つのＰＤとして用いることができる。また、スイッチ２２ｄ，２２ｅを閉状態にすると、隣接する３つのＰＤ２１ｄ〜２１ｆのアノード電極が電気的に接続され、ＰＤ２１ｄ〜２１ｆを１つのＰＤとして用いることができる。

次に、本発明の一実施形態による光信号測定装置１の動作について説明する。尚、以下では、光信号測定装置１が図３に示す回路（隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとする回路）を備えているものとする。外部から測定対象の光信号が入力されると、この光信号は図１に示す光ファイバ１を介して光信号測定装置１内の所定の位置に配置された射出端１１ａから射出される。射出端１１ａから射出された光信号は、レンズ１２を介して平行光に変換された後にプリズム１３に入射して所定の角度をもって回折格子１４に入射し、その波長に応じた角度で回折される。回折格子１４で回折された信号は、プリズム１３によって偏向された後にレンズ１５によってＰＤＡモジュール１６の受光面１６ａ上に集光される。

ＰＤＡモジュール１６の受光面１６ａ上に集光した光は、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々で光電変換される。ここで、図３に示す切り替え部２２に設けられたスイッチ２２ａ，２２ｃ〜２２ｅ等の全てが開状態である場合には、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…は個別のＰＤとして用いられる。かかる場合には、選択スイッチ２３が端子Ｔ１〜Ｔ６，…を順次選択することよりＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…が順次選択され、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々で光電変換された信号が順次読み出されて増幅部２４で増幅される。その後、図１に示す演算回路１７において、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…から読み出された信号に対して所定の演算処理が施され、これにより外部から入力される測定対象の光信号の光スペクトルが求められる。

図４は、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…を個別のＰＤとして用いる場合の光信号の光スペクトルを求める方法を説明するための図である。図２に示すスイッチ２２ａ，２２ｃ〜２２ｅ等の全てが開状態である場合には、図４（ａ）に示す通り、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…は、図中符号ｄ１を付して示す方向（回折格子１４の分散方向）に配列された個別のものと考えることができる。これらＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…上にレンズ１５によって集光された光Ｌ１が照射されたとすると、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々からはＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々に照射された光Ｌ１の強度（パワー）に応じた信号が出力される。

ここで、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…は、回折格子１４の分散方向である方向ｄ１に沿って配列されているため、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々の位置と波長とを対応付けることができる。このため、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々の位置（波長）を横軸にとり、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…の各々から出力される信号（光Ｌ１のパワー）を縦軸にとると、図４（ｂ）に示す波長とパワーとの関係を示すグラフが得られる。尚、図４（ｂ）において、符号Ｐ１１〜Ｐ１５を付した点は、ＰＤ２１ｃ〜２１ｇの各々から出力される信号によって求められる光Ｌ１のパワーを示している。このグラフ中における各点Ｐ１１〜Ｐ１５に対して最小自乗近似等の処理を施して近似曲線ＳＰ１を求めることにより、測定対象である光信号の光スペクトルを高精度に求めることができる。

これに対し、図３に示す切り替え部２２に設けられたスイッチ２２ａ，２２ｃ〜２２ｅ等の全てが閉状態である場合には、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…は隣接する３つのＰＤが１つのＰＤとして用いられる。かかる場合には、選択スイッチ２３が端子Ｔ１〜Ｔ３のうちの何れか１つ、端子Ｔ４〜Ｔ６のうちの何れか１つ、…という具合に順次選択することより、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…が、１つのＰＤとされた隣接する３つのＰＤを単位として順次選択される。このように、隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとして用いると、選択スイッチ２３で選択されるＰＤの数が減るため、高速に読み出しを行うことができる。選択された信号は、ＰＤで光電変換された信号が順次読み出されて増幅部２４で増幅される。その後、図１に示す演算回路１７において、読み出された信号に対して所定の演算処理が施され、これにより外部から入力される測定対象の光信号の波長及びパワーが求められる。

図５は、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…のうちの隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとして用いる場合の光信号の波長及びパワーを求める方法を説明するための図である。図２に示すスイッチ２２ａ，２２ｃ〜２２ｅ等の全てが閉状態である場合には、図５（ａ）に示す通り、隣接する３つのＰＤを１つとしたＰＤ３１ａ〜３１ｃ，…が図中符号ｄ１を付して示す方向（回折格子１４の分散方向）に配列されたものと考えることができる。尚、ＰＤ３１ａは図４（ａ）に示すＰＤ２１ａ〜２１ｃを１つとし、ＰＤ３１ｂは図４（ａ）に示すＰＤ２１ｄ〜２１ｆを１つとし、ＰＤ３１ｃは図４（ａ）に示すＰＤ２１ｇ〜２１ｉを１つとしたものである。

ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…上にレンズ１５によって集光された光Ｌ１が照射されたとすると、１つとされたＰＤ３１ａ〜３１ｃ，…の各々からはＰＤ２１ａ〜２１ｃ、ＰＤ２１ｄ〜２１ｆ、ＰＤ２１ｇ〜２１ｉ，…の各々に照射された光Ｌ１の強度（パワー）に応じた信号がそれぞれ出力される。ここで、測定対象の光信号が波長分割多重光である場合には、波長分割多重光に含まれる各チャネルの光がそれぞれ異なるＰＤ３１ａ〜３１ｃ，…に照射されるようにすれば、ＰＤ３１ａ〜３１ｃ，…の出力信号から各チャネルの光強度（パワー）を求めることが可能になる。

図５（ｂ）は、ＰＤ３１ａ〜３１ｃ，…の各々から出力される信号を用いて得られた波長とパワーとの関係を示すグラフである。尚、図５（ｂ）において、符号Ｐ２１〜Ｐ２３を付した点は、ＰＤ３１ａ〜３１ｃの各々から出力される信号によって求められる光Ｌ１のパワーを示している。図４（ｂ）の場合と同様に、図５（ｂ）に示すグラフ中における各点Ｐ２１〜Ｐ２３に対して最小自乗近似等の処理を施せば、測定対象である光信号の光スペクトルを示す近似曲線ＳＰ２を求めることはできる。しかしながら、隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとして用いているため、ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…を個別のＰＤとして用いる場合に比べて精度は低下してしまう。

以上説明した通り、本実施形態の光信号測定装置１は、切り替え部２２によってＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…を個別のＰＤとして用いるよう切り替えた場合には、光信号の光スペクトルを高精度で測定する高精度光モニタとして使用することができる。これに対し、切り替え部２２によってＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…のうちの隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとして用いるように切り替えた場合には、波長分割多重光の各チャネルの光強度を高速に測定する光チャネルモニタとして用いることができる。これにより、高精度光モニタと光チャネルモニタとを１台で実現することができる。

尚、図２に示す例では隣接する２つのＰＤ（ＰＤ２１ａ，２１ｂ、及びＰＤ２１ｃ，２１ｄ）の間にスイッチを設け、図３に示す例では隣接する３つのＰＤ（ＰＤ２１ａ〜２１ｃ、及びＰＤ２１ｄ〜２１ｆ）の間にスイッチを設けて、スイッチの全てを開状態とし、又は閉状態とする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、隣接するＰＤの全ての間にスイッチを設けてスイッチ毎に開状態又は閉状態を制御しても良い。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による光信号測定装置の要部構成を示す回路図である。尚、図６においては、図２に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。図６に示す回路は、ＰＤＡ２１、選択スイッチ４１ａ（第１選択部）、選択スイッチ４１ｂ（第２選択部）、増幅部４２ａ（第１増幅部）、増幅部４２ｂ（第２増幅部）、及び加算部４３からなる回路である。ＰＤＡ２１は、図１に示したＰＤＡモジュール１６内に設けられる。また、選択スイッチ４１ａ，４１ｂ、増幅部４２ａ，４２ｂ、及び加算部４３からなる構成は、本発明の切替部に相当する構成であり、図１に示した演算部１７内に設けられる。

選択スイッチ４１ａは、ＰＤ２１ａ〜２１ｄのうちの奇数番目のＰＤ（２１ａ，２１ｃ）で光電変換された信号を順次読み出す（取り出す）ために、ＰＤＡ２１に設けられた奇数番目のＰＤの何れか１つを順次選択するものである。選択スイッチ４１ｂは、ＰＤ２１ａ〜２１ｄのうちの偶数番目のＰＤ（２１ｂ，２１ｄ）で光電変換された信号を順次読み出す（取り出す）ために、ＰＤＡ２１に設けられた偶数番目のＰＤの何れか１つを上記の選択スイッチ４１ａに同期して順次選択するものである。

増幅部４２ａ，４２ｂは図２、図３に示す増幅部２４と同様の反転増幅回路である。増幅部４２ａは奇数番目のＰＤ（２１ａ，２１ｃ）から順次読み出された信号を所定の増幅率で増幅し、増幅部４２ｂは偶数番目のＰＤ（２１ｂ，２１ｄ）から順次読み出された信号を所定の増幅率で増幅する。加算部４３は、増幅部４２ａの出力と増幅部４２ｂの出力とを加算する。

上記構成において、ＰＤ２１ａ〜２１ｄを個別のＰＤとして用いる場合には、まず選択スイッチ４１ａが端子Ｔ１を選択することによりＰＤ２１ａを選択する。これによりＰＤ２１ａで光電変換された信号が読み出されて増幅部４２ａで増幅されるが、増幅部４２ｂからは信号が出力されない。よって、増幅部４２ａで増幅された信号は、加算部４３を介してそのまま出力される。

次に、選択スイッチ４１ｂが端子Ｔ２を選択することによりＰＤ２１ｂを選択する。これによりＰＤ２１ｂで光電変換された信号が読み出されて増幅部４２ｂで増幅されるが、増幅部４２ａからは信号が出力されない。よって、増幅部４２ｂで増幅された信号は、加算部４３を介してそのまま出力される。以下同様に、選択スイッチ４１ａが端子Ｔ３を選択し、その後に選択スイッチ４１ｂが端子Ｔ４を選択する。このようにして、ＰＤ２１ａ〜２１ｄで光線変換された信号が順次読み出される。

これに対し、ＰＤ２１ａ〜２１ｄのうちの隣接する２つのＰＤを１つのＰＤとして用いる場合には、まず選択スイッチ４１ａが端子Ｔ１を選択するとともに選択スイッチ４１ｂが端子Ｔ２を選択する。これにより、ＰＤ２１ａで光電変換された信号は端子Ｔ１を介して増幅部４２ａで増幅され、ＰＤ２１ｂで光電変換された信号は端子Ｔ２を介して増幅部４２ｂで増幅される。増幅部４２ａ，４２ｂの各々で増幅された信号は加算部４３で加算されて出力される。

次に、選択スイッチ４１ａが端子Ｔ３を選択するとともに選択スイッチ４１ｂが端子Ｔ４を選択する。これにより、ＰＤ２１ｃで光電変換された信号は端子Ｔ３を介して増幅部４２ａで増幅され、ＰＤ２１ｄで光電変換された信号は端子Ｔ４を介して増幅部４２ｂで増幅される。増幅部４２ａ，４２ｂの各々で増幅された信号は加算部４３で加算されて出力される。

前述した第１実施形態では、隣接するＰＤをスイッチで電気的に接続することにより１つのＰＤとしていたが、本実施形態では、隣接するＰＤから出力される信号を加算することにより隣接するＰＤが１つのＰＤとされている。これにより、第１実施形態と同様に、高精度光モニタと光チャネルモニタとを１台で実現することができる。尚、以上の説明では、２つの増幅部４２ａ，４２ｂを備える場合を例に挙げたが、選択スイッチ及び増幅器を３個以上備えた構成であっても良い。

次に、以上説明した光信号測定装置の応用例について説明する。前述した第１，第２実施形態による光信号測定装置は、複数の隣接するＰＤを１つのＰＤとして用いることにより、例えば波長分割多重光の各チャネルの光強度を測定する光チャネルモニタとして用いることができるのは前述した通りである。しかしながら、光チャネルモニタとして使用する場合に、チャネル間のノイズを正確に測定することができない虞が考えられる。

図７は、波長分割多重光のチャネル間のノイズを測定する場合に生ずる不具合を説明するための図である。いま、図７（ａ）に示す通り、隣接する３つのＰＤを１つとしたＰＤ３１ａ〜３１ｅ上に波長分割多重光の隣接する２つのチャネルの光Ｌ１１，Ｌ１２が照射された場合を考える。図７（ｂ）において、符号Ｐ３１〜Ｐ３５を付した点は、ＰＤ３１ａ〜３１ｅの各々から出力される信号によって求められる光Ｌ１１，Ｌ１２のパワーを示している。

図７（ａ）を参照すると、あるチャネルの光Ｌ１１はＰＤ３１ｂを中心として照射されているため、ＰＤ３１ｂから出力される信号を用いることにより光Ｌ１１のパワー（Ｐ３２）が求められる。同様に、そのチャネルに隣接するチャネルの光Ｌ１２はＰＤ３１ｄを中心として照射されているため、ＰＤ３１ｄから出力される信号を用いることにより光Ｌ１１のパワー（Ｐ３４）が求められる。しかしながら、その２つのチャネルの光Ｌ１１，Ｌ１２は、ＰＤ３１ｂ，３１ｄのみにそれぞれ照射される訳ではく、図４（ａ）に示す通り、ＰＤ３１ａ，３１ｃ，３１ｅにも一部が照射される。

このため、ＰＤ３１ｃから出力される信号を用いただけではチャネル間ノイズのパワーを正確に測定することができない。図７（ｂ）を参照すると、ＰＤ３１ａ〜３１ｅ上に照射される２つのチャネルの光Ｌ１１，Ｌ１２の光スペクトルを示す曲線ＳＰ１１に対して、ＰＤ３１ｃから出力される信号を用いることにより得られるパワー（Ｐ３３）がずれてており、チャネル間のノイズを正確に測定することができないことが分かる。

図８は、波長分割多重光のチャネル間のノイズを測定する場合に生ずる不具合の解消方法を説明するための図である。図８（ａ）に示す通り、波長分割多重光の隣接する２つのチャネルの光Ｌ１１，Ｌ１２が照射される位置に配置されている数個のＰＤを１つのＰＤ３１ｂ，３１ｄとして用い、それ以外のＰＤ（図８（ａ）に示す例では、ＰＤ５１ａ〜５１ｄ）は個別のＰＤとして用いる。

図７（ｂ）において、符号Ｐ４２，Ｐ４４を付した点は、ＰＤ３１ｂ，３１ｄの各々から出力される信号によって求められる光Ｌ１１，Ｌ１２のパワーを示している。また、符号Ｐ４１，Ｐ４３，Ｐ４５を付した点は、ＰＤ５１ａ，５１ｄ，５１ｇの各々から出力される信号によって求められるパワーを示している。図８（ａ）に示す通り、光Ｌ１１，Ｌ１２の照射位置の中間に位置するＰＤ５１ｄには光Ｌ１１，Ｌ１２の何れも照射されないため、図８（ｂ）に示す通り、照射される２つのチャネルの光Ｌ１１，Ｌ１２の光スペクトルを示す曲線ＳＰ１１に対して、ＰＤ５１ｄから出力される信号を用いることにより得られるパワー（Ｐ４３）がほぼ一致していることが分かる。これにより、ＰＤ５１ｄから出力される信号を用いればチャネル間のノイズを正確に測定することができる。

以上、本発明の実施形態による光信号測定装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１実施形態の光信号測定装置が備える切り替え部２２のスイッチ２２ａ〜２２ｅ及び選択スイッチ２３、並びに第２実施形態の光信号測定装置が備える選択スイッチ４１ａ，４１ｂは、機械式のスイッチであっても電子式のスイッチであっても良い。但し、選択スイッチ２３，４１ａ，４１ｂには高速の切り替えが要求されるため、電子式のスイッチを用いるのが望ましい。

本発明の第１実施形態による光信号測定装置の全体構成の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態による光信号測定装置の要部構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態による光信号測定装置の要部構成の変形例を示す回路図である。 ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…を個別のＰＤとして用いる場合の光信号の光スペクトルを求める方法を説明するための図である。 ＰＤ２１ａ〜２１ｆ，…のうちの隣接する３つのＰＤを１つのＰＤとして用いる場合の光信号の波長及びパワーを求める方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による光信号測定装置の要部構成を示す回路図である。 波長分割多重光のチャネル間のノイズを測定する場合に生ずる不具合を説明するための図である。 波長分割多重光のチャネル間のノイズを測定する場合に生ずる不具合の解消方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 光信号測定装置
１４ 回折格子
１６ ＰＤＡモジュール
２１ ＰＤＡ
２１ａ〜２１ｆ，３１ａ〜３１ｅ，５１ａ〜５１ｇ ＰＤ
２２ 切り替え部
２２ａ〜２２ｅ スイッチ
２３ 選択スイッチ
２４ 増幅部
４１ａ，４１ｂ 選択スイッチ
４２ａ，４２ｂ 増幅部
４３ 加算部

Claims (5)

1. 測定対象の光信号を波長毎に分散させる波長分散素子と、当該波長分散素子で分散された光を前記波長分散素子の分散方向に配列された複数の受光素子で受光する光検出器とを備える光信号測定装置において、
   前記光検出器に設けられた複数の受光素子のうちの隣接する少なくとも２つの受光素子を１つの受光素子とするか否かを切り替える切替部を備えることを特徴とする光信号測定装置。
2. 前記切替部は、隣接する受光素子間に設けられ、当該隣接する受光素子を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチを備えることを特徴とする請求項１記載の光信号測定装置。
3. 前記光検出器に設けられた複数の受光素子の何れか一つを順次選択する選択部と、
   前記選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する増幅部とを備え、
   前記選択部は、前記切替部の切り替え状況に応じて前記受光素子の選択方法を変えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光信号測定装置。
4. 前記切替部は、前記複数の受光素子のうちの奇数番目の受光素子の何れか一つを順次選択する第１選択部と、
   前記複数の受光素子のうちの偶数番目の受光素子の何れか一つを前記第１選択部に同期して順次選択する第２選択部と、
   前記第１選択部で選択された受光素子の出力信号と、前記第２選択部で選択された受光素子の出力信号とを加算する加算部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の光信号測定装置。
5. 前記切替部は、前記第１選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する第１増幅部と、
   前記第２選択部で選択された受光素子の出力信号を増幅する第２増幅部と
   を備えることを特徴とする請求項４記載の光信号測定装置。

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