JP2011082749A

JP2011082749A - 波長モニタ装置

Info

Publication number: JP2011082749A
Application number: JP2009232539A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Nakajima; 一郎中島; Hideaki Sugitani; 秀昭杉谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-04-21
Also published as: US20110081146A1

Abstract

【課題】可変波長フィルタに対する駆動信号の基準値校正に温度センサや温度制御回路が不要であり、経年劣化にも対応可能な波長モニタ装置を提供する。
【解決手段】波長モニタ装置１０は、ＷＤＭ光信号に含まれたＡＳＥの所定帯域を透過させる帯域通過フィルタ１１と、光分岐器Ｃ１によるモニタ光と帯域通過フィルタ１１を透過した基準光とを切り替えて出力する光スイッチ１２と、光スイッチ１２の出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタ１３と、を備える。制御部１５は、光スイッチ１２を校正側に切り替えて駆動信号を変化させ、受光素子１４の出力値が上昇してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動信号を基準値Ｖref1とし、受光素子１４の出力値が下降してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動信号を基準値Ｖref2として、基準値を校正する。
【選択図】図２

Description

ここに開示する技術は、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）方式の光伝送システムにおいて、伝送される光信号を監視するための装置に関する。

波長多重方式の光伝送システムにおいて、より柔軟性の高いネットワークを構築するために、光の波長単位で通過（Through）、挿入（Add）、分岐（Drop）を選択することのできる光分岐挿入装置（Optical Add-Drop Multiplexer：ＯＡＤＭ）が、一対一（Point-to-Point）のネットワークやリングネットワーク、あるいは、メッシュネットワークにおけるノードに設けられる。この光分岐挿入装置は、長距離伝送を実現するために、該装置から出力される波長多重光信号をモニタし、波長多重光信号に含まれる各波長のレベル調整を行えるようにしてある。

波長多重光信号をモニタする方式には、大きく分けて、波長多重光信号を各波長の信号光（チャネル）に空間的に分波してモニタする方式と、波長多重光信号を可変波長フィルタ（チューナブルフィルタ）に通し、その透過波長を時間的に変化させて分波しモニタする方式と、の２種類がある。前者の空間的分波方式は、光回折格子等の分光デバイスと受光用のフォトダイオードアレイを使用するもので、波長多重光信号に含まれた波長数分のフォトダイオードを要するため、コスト的に不利である。後者の可変波長フィルタを使用した時間的分波方式は、例えば特許文献１の図２及び図６に記載されているような仕組みをもち、受光用のフォトダイオードを１個で済ませられるので、前者に比べればコストの点で有利である。

後者の可変波長フィルタを使用した波長モニタ装置について、具体的に図６に示す。図６に示すのは、光伝送システムのノードに備えられた光分岐挿入装置１において、出力される波長多重光信号をモニタする装置である。
光分岐挿入装置１においては、まず、プリアンプの光増幅装置Ａ１を経て入力される波長多重光信号が光分岐器１ａにて分岐され、第１の光分波器１ｂと第２の光分波器１ｃとに入力される。第１の光分波器１ｂは、入力光を波長毎に分割して、図示せぬクライアント装置に向け出力する。第２の光分波器１ｃは、入力光を波長毎に分割して光スイッチ１ｄへ出力する。光スイッチ１ｄは、波長毎に設けられており、当該ノードにおける信号光の通過又は挿入を波長毎に選択する。光スイッチ１ｄの出力光は、波長毎に設けられた可変光減衰器（Variable Optical Attenuator：ＶＯＡ）１ｅにおいて波長毎にレベル調整されてから、光合波器１ｆで合波される。光合波器１ｆで合波されて出力される波長多重光信号は、光分岐器Ｃ１でモニタ用に一部分岐された後、ポストアンプの光増幅装置Ａ２を経て光伝送路へ送り出される。

光分岐器Ｃ１にて分岐されたモニタ光は、波長モニタ装置２へ入力される。この波長モニタ装置２において、モニタ光は可変波長フィルタ（ＴＦ）２ａに入力され、所定の波長のみが透過する。可変波長フィルタ２ａを透過した光は、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２ｂで光電変換され、受光パワーに応じた電気信号が制御部２ｃへ入力される。制御部２ｃは、受光素子２ｂからの出力信号に基づいて、光分岐挿入装置１から出力される波長多重光信号の各波長の信号光に対応したパワーを判断し、その結果を可変光減衰器１ｅのＶＯＡ制御装置３へ出力する。これに従ってＶＯＡ制御装置３は、各波長の信号光の出力パワーが目標レベルとなるように、可変光減衰器１ｅをそれぞれ制御する。

波長モニタ装置２の制御部２ｃは、可変波長フィルタ２ａの透過波長を変化させるべく、可変波長フィルタ２ａを駆動する駆動信号、本例の場合は駆動電圧について、所定範囲内でスイープ（掃引）する。可変波長フィルタ２ａは、光の入力位置によって透過特性の異なる薄膜（誘電体多層膜）をアクチュエータ等により機械的に移動させるなどして透過波長を可変にしている。このため、上記アクチュエータ等の駆動電圧のスイープに従って、可変波長フィルタ２ａを透過するモニタ光の波長が、時間に伴い順次切り替わっていく。したがって、モニタ光に含まれた各波長の信号光のパワーが波長モニタ装置２により監視され、該監視結果に従って、波長多重光信号に多重される各波長ごとに、可変光減衰器１ｅによって出力信号光のレベル調整が実行される。

この波長モニタ装置２に備えられる可変波長フィルタ２ａは、温度変動によって透過波長特性が変動する温度依存性をもつことが知られている。このために、可変波長フィルタ２ａには温度を測定する温度センサが備えられており、これにより測定された温度値に応じて制御部２ｃが駆動電圧の校正を実施する。この校正に使用するため制御部２ｃに記憶させている校正データについて、図６中、点線で囲った中に図示している。

可変波長フィルタ２ａを透過させる最も短波長側の透過基準波長がλref1で、最も長波長側の透過基準波長がλref2である。まず、測定器などで使用されるような波長精度の高い光源を使用して透過基準波長λref1の光を発生し、動作可能温度領域の最低温度ＴＬにある可変波長フィルタ２ａに上記波長λref1の光を入力する。そして、該可変波長フィルタ２ａの駆動電圧を徐々に上げていき、所定レベルの透過光が検出されたときの駆動電圧を、最低温度ＴＬにおける駆動開始の基準値Ｖref1とする。次いで、同じく波長精度の高い光源を使用して透過基準波長λref2の光を発生し、同様の測定を実施して、最低温度ＴＬで所定レベルの透過光が検出されたときの駆動電圧を、最低温度ＴＬにおける駆動終了の基準値Ｖref2とする。Ｖref1とＶref2の基準値が求められれば、その間の駆動電圧は補間することができる。

また、上記光源を使用して透過基準波長λref1の光を発生し、動作可能温度領域の最高温度ＴＨにある可変波長フィルタ２ａに上記波長λref1の光を入力する。そして、該可変波長フィルタ２ａの駆動電圧を徐々に上げていき、所定レベルの透過光が検出されたときの駆動電圧を、最高温度ＴＨにおける駆動開始の基準値Ｖref1とする。次いで、上記光源を使用して透過基準波長λref2の光を発生し、同様の測定を実施して、最高温度ＴＨで所定レベルの透過光が検出されたときの駆動電圧を、最高温度ＴＨにおける駆動終了の基準値Ｖref2とする。この場合も、Ｖref1とＶref2の基準値が求められれば、その間の駆動電圧は補間することができる。

最低温度ＴＬと最高温度ＴＨとの間の温度については、例えば上記測定を１℃ごとに繰り返すことで埋めていってもよいし、可変波長フィルタ２ａの特性に応じた計算により補間してもよい。このようなキャリブレーションにより、波長モニタ装置２の出荷時には図示のような校正データが、制御部２ｃの記憶領域に記憶される。したがって制御部２ｃは、可変波長フィルタ２ａの温度センサから得られる温度値に基づいて、現在の可変波長フィルタ２ａの温度に該当する基準値Ｖref1，Ｖref2を読み出し、可変長フィルタ２ａの駆動を開始する基準電圧として基準値Ｖref1を設定すると共に駆動を終了する基準電圧として基準値Ｖref2を設定する。これにより、基準値Ｖref1から始まって基準値Ｖref2まで駆動電圧がスイープされるので、可変波長フィルタ２ａは、温度に合った適切な駆動電圧によって駆動されることになる。

なお、可変波長フィルタ２ａの特性に従って、駆動電圧をスイープする電圧範囲（開始電圧と終了電圧との電圧差）が分かっていれば、基準値としては、駆動開始のＶref1又は駆動終了のＶref2のいずれか一方を得るだけでもよい。

特開２００６−３４０２０８号公報

波長多重光信号に多重される各波長の光をモニタする上記のような波長モニタ装置は、その波長精度が信号光品質に影響するので、高い精度が要求される。具体的には、例えば信号光源の波長にずれが生じた場合を考えると、該波長多重光信号の分波又は合波を行う際に使用されるデバイス（上記図６の構成例では、光分波器１ｃ又は光合波器１ｆ）のフィルタ特性により、波長のずれた信号光のスペクトル波形が削られてしまい信号品質の劣化を招いたり、波長のずれた信号光がクロストーク光となり隣接波長の信号光に影響を与えてしまう可能性がある。このような状況を回避するためには、波長モニタ装置により、波長多重光信号に含まれる各信号光の波長を高い精度でモニタして、所定以上のずれを検出した場合にはアラームを発生させるなどの措置が必要になる。したがって、前述したように波長モニタ装置の温度依存性を補償するために、温度センサ及び校正データの組み込みが必須である。しかしながら、温度センサを装備した可変波長フィルタは高価であり、波長モニタ装置のコストダウンにとっては足枷となっている。

温度センサ及び校正データを組み込む代わりに、温度制御回路を装備して可変波長フィルタの温度を一定に保つようにすることも考えられる。しかし、その温度制御回路にかかるコストや消費電力の増加、あるいはデバイスサイズの肥大といった点で、やはり課題がある。

また、アクチュエータなどの機械的手段を用いている可変波長フィルタでは、経年劣化により生じる光学部品の誤差に起因して、基準波長に対する駆動信号の基準値にずれが発生し得る。また、薄膜の光学特性も、経年劣化により変化する可能性がある。しかし、上記のように校正データは、出荷前のキャリブレーション工程によって温度に関し記憶されているものであり、経年劣化に起因して生じる誤差には対応していない。

以上の背景に鑑みると、駆動信号の基準値の校正に温度センサや温度制御回路が不要であり、経年劣化にも対応可能な波長モニタ装置が望まれる。

ここで提案する波長モニタ装置は、
光増幅時に自然放出光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成される。

当該提案に係る波長モニタ装置においては、前記帯域波長フィルタにより切り出されたＡＳＥ帯域のエッジが、基準値を校正するために使用される。
すなわち、この提案に係る前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する。

また、この提案に係る前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を終了する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する。

あるいは、この提案に係る前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を第１の基準値として記憶すると共に、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を第２の基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を前記第１の基準値に基づいて設定すると共に駆動を終了する駆動信号を前記第２の基準値に基づいて設定する。

上記提案の波長モニタ装置は、帯域通過フィルタを透過したＡＳＥの所定帯域を利用して基準値を設定する。光増幅装置の光増幅により生じて波長多重光信号に含まれるＡＳＥは、一定の帯域を有する。また、帯域固定の帯域通過フィルタは、可変波長フィルタに比べれば無視できる程度に温度依存性が小さいので、温度が変動しても透過する帯域にほぼ変動はない。したがって、帯域通過フィルタを通して出力される基準光の帯域は温度変動に対し安定している。

この基準光を使用し、基準値の初期設定及び運用中の基準値校正を実行することができる。すなわち、光スイッチを基準光出力に切り替ておいて、可変波長フィルタの駆動信号をスイープすると、基準光が透過し始める駆動信号の値及び透過し終わる駆動信号の値は、そのときの可変波長フィルタの温度や経年劣化の状態に応じて変わる。これら基準値は、受光素子の出力を通じて特定することができるので、当該特定された基準値に基づいて駆動開始及び終了の基準値を校正すれば、可変波長フィルタの現在の温度あるいは経年劣化に対応した基準値が設定される。

帯域通過フィルタは、可変波長フィルタに温度センサや温度制御回路を組み込む場合に比べれば安価なので、可変波長フィルタの温度依存性及び経年劣化に対する補償を可能とした波長モニタ装置を、低コストで実現することが可能である。

波長モニタ装置を使用する光伝送システムの概略を示したブロック図。第１実施形態に係る波長モニタ装置を示すブロック図。（Ａ）は光スイッチの動作タイミングの例、（Ｂ）は帯域通過フィルタの透過帯域の他の例を示す図。第２実施形態に係る波長モニタ装置を示すブロック図。第３実施形態に係る波長モニタ装置を示すブロック図。従来の波長モニタ装置を示すブロック図。

まず図１に、波長モニタ装置を使用する波長多重方式光伝送システムの例を示している。
図１Ａに示すのは、一対一型ネットワークの光伝送システムで、送信側の端局装置Ｔｘと受信側の端局装置Ｒｘとが光伝送路で接続されており、その光伝送路の途中に設けられたノードＮに、図６に示したような光分岐挿入装置１及びその前後の光増幅装置Ａ１，Ａ２が備えられている。また、図１Ｂに示すのは、リング型ネットワークの光伝送システムで、光伝送路を介しリング状に接続された複数のノードＮ１〜Ｎ４に、図６に示したような光分岐挿入装置１及びその前後の光増幅装置Ａ１，Ａ２が備えられている。
なお、波長モニタ装置は、これらの例に限らず、波長多重光信号の監視を波長毎に行う装置全般に適用できる。例えば、図１Ａに示した端局装置Ｔｘ，Ｒｘや、光分岐挿入装置ではない他の中継局装置においても使用され得る。

図１に示した光分岐挿入装置１に対し設置され、出力される波長多重光信号をモニタする波長モニタ装置１０の第１実施形態を、図２に示している。
まず、光分岐挿入装置１では、プリアンプの光増幅装置Ａ１を経て入力される波長多重光信号が光分岐器１ａにて分岐され、第１の光分波器１ｂと第２の光分波器１ｃとに入力される。第１の光分波器１ｂは、入力光を波長毎に分割して、図示せぬクライアント装置に向け出力する。第２の光分波器１ｃは、入力光を波長毎に分割して光スイッチ１ｄへ出力する。光スイッチ１ｄは、波長毎に設けられており、当該ノードにおける信号光の通過又は挿入を波長毎に選択する。光スイッチ１ｄの出力光は、波長毎に設けられた可変光減衰器１ｅにおいて波長毎にレベル調整されてから、光合波器１ｆで合波される。光合波器１ｆで合波されて出力される波長多重光信号は、光伝送路に設けられた光分岐器Ｃ１（第１の光分岐器）でモニタ用に一部分岐された後、ポストアンプの光増幅装置Ａ２を経て光伝送路へ送り出される。その光分岐器Ｃ１にて分岐されたモニタ光（モニタ対象の波長多重光信号）が、波長モニタ装置１０へ入力される。

波長モニタ装置１０は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１、光スイッチ（ＳＷ）１２、可変波長フィルタ（ＴＦ）１３、受光素子（ＰＤ）１４、制御部１５を含んで構成されている。

帯域通過フィルタ１１には、光伝送路に設けられた光分岐器Ｃ２（第２の光分岐器）により、光増幅装置Ａ２から出力される波長多重光信号の一部が分岐されて入力される。この波長多重光信号は、図中の波形（Ｘ）に示すように、光増幅装置Ａ２における光増幅過程で発生した自然放出光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）を含んでいる。帯域通過フィルタ１１は、例えば誘電体多層膜フィルタを用いて形成された固定帯域の光フィルタで、温度依存性が小さく且つ経年劣化も少ないものである。その透過帯域は、図２の場合、入力される波長多重光信号に含まれたＡＳＥの帯域よりも狭く且つ信号帯域よりは広くなるように設計してある。したがって、この帯域通過フィルタ１１を透過した波長多重光信号は、図中の波形（Ｙ）に示すように、ＡＳＥ帯域の両端域が切り取られ、急峻に立上がり且つ急峻に立下がる波形となる。本実施形態では、この透過帯域の立上がりエッジにある波長を基準波長λref1とし、立下がりエッジにある波長を基準波長λref2とする。これら短波長側の基準波長λref1と長波長側の基準波長λref2との間の帯域をもつ基準光が、帯域通過フィルタ１１から出力されることになる。

光スイッチ１２は、光分岐挿入装置１から出力されて光増幅装置Ａ２へ入力される波長多重光信号の一部を光分岐器Ｃ１で分岐したモニタ光が、モニタ側端子に入力され、帯域通過フィルタ１１から出力される基準光が、校正側端子に入力される。したがって、この光スイッチ１２をモニタ側に切り替えるとモニタ光が出力され、校正側に切り替えると基準光が出力される。

本実施形態の可変波長フィルタ１３は、駆動信号として提供される駆動電圧に応じて透過波長を変化させることが可能な公知の構造のもので、駆動電圧のスイープに従って透過波長が変化していく。光スイッチ１２がモニタ側に切り替えられているときには、可変波長フィルタ１３にモニタ光が入力されるので、駆動電圧のスイープによって短波長側の基準波長λref1から長波長側の基準波長λref2まで透過波長が変化すると、モニタ光に多重されている各波長の信号光が時間的に分波されて出力される。一方、光スイッチ１２が校正側に切り替えられていると、可変波長フィルタ１３には、帯域通過フィルタ１１を透過した基準光が入力されることになり、駆動電圧のスイープに従って、図中の波形（Ｚ）に示すように、その基準光が順次出力される。

受光素子１４は、例えばフォトダイオードを用いて構成され、可変波長フィルタ１３の透過光を受光して光電変換し、その光パワーを示す電気信号を出力する。
制御部１５は、光スイッチ１２の切り替えを制御する信号を出力すると共に可変波長フィルタ１３に駆動電圧を出力して駆動する。そして、制御部１５は、受光素子１４の出力信号を受けてその値から光パワーを判断する。

制御部１５が光スイッチ１２をモニタ側に切り替えて可変波長フィルタ１３の駆動電圧をスイープすると、受光素子１４からの出力信号を用いて、光分岐挿入装置１から出力される波長多重光信号の各波長の信号光に対応したパワーが制御部１５で検出され、該検出結果を示す信号が、制御部１５からＶＯＡ制御装置３へ提供される。これに従って、ＶＯＡ制御装置３が可変光減衰器１ｅをそれぞれ制御し、波長多重光信号に多重される各波長ごとに信号光のレベル調整が実行される。一方、制御部１５は、光スイッチ１２を校正側に切り替えて可変波長フィルタ１３の駆動電圧をスイープしたときには、受光素子１４からの出力信号を用いて、帯域通過フィルタ１１から出力される基準光のパワーを判断し、図中の波形（Ｙ）及び（Ｚ）に示すように、該光パワーが上昇してしきい値Ｐｔｈ以上になるときの駆動電圧（つまり駆動信号の出力値）を基準値Ｖref1として、記憶領域に記憶する。またこの後、受光素子１４により検出される光パワーが下降してしきい値Ｐｔｈ以下になるときの駆動電圧を基準値Ｖref2として、記憶領域に記憶する。

制御部１５により実行される基準値Ｖref1，Ｖref2の校正について、説明する。
まず、基準値Ｖref1，Ｖref2の設定に使用するしきい値Ｐｔｈは、受光素子１４の受光感度内の光パワーにおいて、ＡＳＥのレベルよりも数ｄＢ低い値に設定される。具体的には、例えば、光分岐挿入装置１により中継される波長多重光信号のＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）は、光伝送システムのシステム設計に応じて範囲が決定されるので、このＯＳＮＲ許容範囲における最小のＡＳＥレベルよりも３ｄＢ低い値に、しきい値Ｐｔｈを決定する。なお、このｄＢ値は、帯域通過フィルタ１１の透過帯域特性に基づいて決めることができる。

制御部１５は、光伝送システム運用開始前の初期設定において、波長多重光信号が疎通したときに、光スイッチ１２を校正側に切り替える。これにより、ＡＳＥを含んだ波長多重光信号（Ｘ）が帯域通過フィルタ１１に入力される。本実施形態の帯域通過フィルタ１１の透過帯域は、上述のように、ＡＳＥの帯域よりは狭く且つ信号帯域よりは広くなっているので、該帯域通過フィルタ１１から出力される透過光は、波形（Ｙ）で示すように、短波長側で急峻に立ち上がり且つ長波長側で急峻に立下がることになる。

制御部１５は、可変波長フィルタ１３の駆動電圧を最小値からスイープし始めて、受光素子１４の出力信号を監視して基準光のパワーを検出する。そして、検出される光パワーが上昇してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、短波長側の基準値Ｖref1として記憶する。さらに制御部１５は、駆動電圧を最大値へスイープし続けつつ、受光素子１４の出力信号を監視して基準光のパワーを検出する。そして、検出される光パワーが下降してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、長波長側の基準値Ｖref2として記憶する。

このキャリブレーション過程が制御部１５において実行されることにより、可変波長フィルタ１３の駆動を開始する駆動電圧として基準値Ｖref1が初期設定され、駆動を終了する駆動電圧として基準値Ｖref2が初期設定される。

初期設定が終了して光伝送システムの運用が開始されると、制御部１５は、波長のモニタリングを実行する。すなわち、制御部１５は、光スイッチ１２をモニタ側へ切り替え、光分岐器Ｃ１により分岐されるモニタ光が可変波長フィルタ１３へ入力されるようにする。そして制御部１５は、基準値Ｖref1から開始して基準値Ｖref2まで駆動電圧をスイープし、可変波長フィルタ１３によって、モニタ光に含まれた各波長の信号光を時間的に分波してパワーを検出する。該検出結果はＶＯＡ制御装置３へ提供され、光分岐挿入装置１の可変光減衰器１ｅがそれぞれ制御される。

さらに、運用中の制御部１５は、例えば図３Ａに示すような所定の周期で運用中の校正を実行する。すなわち制御部１５は、波長モニタリング中、内部タイマ等により計時を行い、校正を実行するタイミングになると、光スイッチ１２をモニタ側から校正側に切り替えて、帯域通過フィルタ１１による基準光が可変波長フィルタ１３に入力されるようにする。そして、制御部１５は、初期設定時の校正と同様に、可変波長フィルタ１３の駆動電圧を最小値からスイープし始めて、受光素子１４の出力信号を用いて検出した光パワーが上昇してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、短波長側の基準値Ｖref1として更新する。さらに制御部１５は、駆動電圧を最大値へスイープし続けつつ、受光素子１４の出力信号を用いて検出した光パワーが下降してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、長波長側の基準値Ｖref2として更新する。なお、制御部１５が運用中に校正を実行するタイミングは、この他にも、外部からの指令に基づくタイミングや、周囲温度が変化したタイミングなど、適宜設定することができる。

この運用時校正が制御部１５において実行されることにより、温度変動あるいは経年劣化に伴う可変波長フィルタ１３の透過特性変動が補償される。すなわち、可変波長フィルタ１３の透過特性が変動した場合でも、上記校正を周期的に実行することによって、その変動後の透過特性に応じて基準値Ｖref1，Ｖref2が逐次更新されることになる。したがって、制御部１５から提供される駆動電圧は、可変波長フィルタ１３の温度や経年劣化に対応した適切な電圧で提供される。このように、可変波長フィルタ１３に温度センサや温度制御回路を組み込むことなく、安価な帯域通過フィルタ１１を使用して、可変波長フィルタ１３の温度依存性及び経年劣化に対する補償を可能とした波長モニタ装置１０が提供される。

図３Ｂに、帯域通過フィルタ１１の透過帯域に関する他の例を図示している。図３Ｂの図は、図２中の波形（Ｙ）及び（Ｚ）相当である。図３Ｂの例によると、波長多重光信号の中心波長付近に対する可変波長フィルタ１３の波長精度を上げることができる。
この例の帯域通過フィルタ１１の透過帯域は、ＡＳＥよりも狭く且つ信号帯域よりも狭い。したがって、この場合の基準波長λ’ref1，λ’ref2は、図２の場合に比べて、波長多重光信号の中心波長に近くなる。この基準波長λ’ref1，λ’ref2に対応する基準値Ｖref1，Ｖref2の設定に使用するしきい値Ｐｔｈは、上記同様に、受光素子１４の受光感度内の光パワーにおいて、ＡＳＥのレベルよりも数ｄＢ低い値に設定される。

図２中の波形（Ｘ）に示すようなＡＳＥを含む波長多重光信号が、図３Ｂの透過帯域をもつ帯域通過フィルタ１１に入力されると、該帯域通過フィルタ１１から出力される透過光は、図３Ｂの波形（Ｙ）に示すようになる。すなわち、透過光は、信号帯域の中心波長付近において、短波長側で急峻に立ち上がり且つ長波長側で急峻に立下がる波形となる。制御部１５は、可変波長フィルタ１３の駆動電圧を最小値からスイープし始めて、受光素子１４の出力信号を用いて検出した光パワーが上昇してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、短波長側の基準値Ｖ’ref1とする（図３Ｂの波形（Ｚ））。さらに制御部１５は、駆動電圧を最大値へスイープし続け、受光素子１４の出力信号を用いて検出した光パワーが下降してしきい値Ｐｔｈに達したときの駆動電圧を、長波長側の基準値Ｖ’ref2とする（図３Ｂの波形（Ｚ））。

このキャリブレーション過程により制御部１５において決定される基準値Ｖ’ref1，Ｖ’ref2は、信号帯域よりも狭いので、この場合の制御部１５は、求められた基準値Ｖ’ref1，Ｖ’ref2を基にして、可変波長フィルタ１３の特性に応じ、上述の図２に示すような信号帯域の全域が収まる範囲の基準値Ｖref1，Ｖref2を算出する。これは、フィルタ特性に応じた係数の乗算や加減算により算出できる。そして制御部１５は、これら算出した基準値Ｖref1，Ｖref2を、可変波長フィルタ１３の駆動を開始する駆動電圧及び駆動を終了する駆動電圧として設定する。

なお、上記実施形態では、可変波長フィルタ１３の駆動を開始する基準値Ｖref1及び駆動を終了する基準値Ｖref2の両方を求める例を開示している。可変波長フィルタ１３の透過波長に対する駆動電圧の精度という点から見ると、両方の基準値Ｖref1，Ｖref2を求めるのが好ましいが、必ずしも両方を求める必要はない。すなわち、可変波長フィルタ１３の特性に従って、駆動電圧をスイープする電圧範囲（開始電圧と終了電圧との電圧差）が分かっていれば、駆動開始の基準値Ｖref1又は駆動終了の基準値Ｖref2のいずれか一方を得るだけで、他方は適宜算出することができる。

図４及び図５に、波長モニタ装置１０の第２実施形態及び第３実施形態をそれぞれ示す。これら第２及び第３実施形態は、帯域通過フィルタ１１へ入力する波長多重光信号の分岐位置を変えたものである。この変更部分以外については上記第１実施形態と同様である。

図４の第２実施形態においては、ＡＳＥを含んだ波長多重光信号を帯域通過フィルタ１１へ分岐する光分岐器Ｃ２が、光伝送路において、プリアンプとして光分岐挿入装置１の前段に設けられた光増幅装置Ａ１の出力光を分岐する位置に配設されている。また、図５の第３実施形態においては、光分岐器Ｃ２が、光伝送路において、光増幅装置Ａ１への入力光を分岐する位置に配設されている。このように、光分岐挿入装置１の入力側において波長多重光信号を取り出した場合でも、上流側のノードに配置された光増幅装置で発生して累積したＡＳＥが波長多重光信号に含まれていれば、第１実施形態同様に、帯域通過フィルタ１１による基準光を利用した校正を実行することができる。

上記の各実施形態は、可変波長フィルタとして、駆動電圧のレベルによって波長を変化させる可変波長フィルタ、例えば、光の入力位置によって透過特性の異なる薄膜をアクチュエータ等により機械的に移動させるなどして透過波長を可変にする可変波長フィルタを例にあげている。しかしながら、このように駆動電圧を波長変化のパラメータ（つまり駆動信号）とする可変波長フィルタ以外にも、例えば、駆動周波数を波長変化のパラメータとする音響光学チューナブルフィルタ（Acousto Optic Tunable Filter：ＡＯＴＦ）など、各種の可変波長フィルタであっても本発明は実施可能である。

以上の実施形態に関する付記を以下に開示する。

（付記１）
光増幅時に自然放出光（ＡＳＥ）を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。

（付記２）
付記１記載の波長モニタ装置であって、
前記制御部は、前記可変波長フィルタの駆動を終了する駆動信号を、前記基準値を基に算出する、波長モニタ装置。

（付記３）
光増幅時に自然放出光（ＡＳＥ）を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を終了する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。

（付記４）
付記３記載の波長モニタ装置であって、
前記制御部は、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を、前記基準値を基に算出する、波長モニタ装置。

（付記５）
光増幅時に自然放出光（ＡＳＥ）を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を第１の基準値として記憶すると共に、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を第２の基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を前記第１の基準値に基づいて設定すると共に駆動を終了する駆動信号を前記第２の基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。

（付記６）
付記１〜５のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記帯域通過フィルタの透過帯域が、前記自然放出光の帯域よりも狭く且つ前記波長多重光信号に含まれた信号光の帯域よりも広い、波長モニタ装置。

（付記７）
付記１〜５のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記帯域通過フィルタの透過帯域が、前記自然放出光の帯域よりも狭く且つ前記波長多重光信号に含まれた信号光の帯域よりも狭い、波長モニタ装置。

（付記８）
付記１〜７のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を一部分岐して前記帯域通過フィルタへ入力する第２の光分岐器をさらに含み、
前記第１の光分岐器は、前記光増幅装置へ入力される波長多重光信号を一部分岐する、波長モニタ装置。

（付記９）
付記１〜７のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記光伝送路上に設置された光分岐挿入装置から出力される波長多重光信号又は該光分岐挿入装置へ入力される波長多重光信号を一部分岐して前記帯域通過フィルタへ入力する第２の光分岐器をさらに含み、
前記第１の光分岐器は、前記光分岐挿入装置から出力される波長多重光信号を一部分岐し、
前記受光素子の出力値が、前記光分岐挿入装置に備えられた可変光減衰器の制御に利用される、波長モニタ装置。

（付記１０）
付記９記載の波長モニタ装置であって、
前記光増幅装置が、前記光分岐挿入装置から出力される波長多重光信号を光増幅し、
前記第２の光分岐器は、該光増幅装置から出力される波長多重光信号を一部分岐する、波長モニタ装置。

（付記１１）
付記８〜１０のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記制御部は、前記光伝送路の運用中に、前記光スイッチを所定のタイミングで前記基準光を出力する側に切り替えて、前記基準値の校正を実行する、波長モニタ装置。

１光分岐挿入装置
３ＶＯＡ制御装置
１ａ光分岐器
１ｂ，１ｃ光分波器
１ｄ光スイッチ
１ｅ可変光減衰器
１ｆ光合波器
１０波長モニタ装置
１１帯域通過フィルタ
１２光スイッチ
１３可変波長フィルタ
１４受光素子
１５制御部
Ａ１，Ａ２光増幅装置
Ｃ１，Ｃ２光分岐器

Claims

光増幅時に自然放出光を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。
光増幅時に自然放出光を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を終了する駆動信号を、前記基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。
光増幅時に自然放出光を発生する光増幅装置が配置された光伝送路に接続され、前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を入力として、該波長多重光信号に含まれる前記自然放出光の帯域中の所定帯域を透過させる帯域通過フィルタと、
前記光伝送路上に設けられた第１の光分岐器により一部分岐されるモニタ対象の波長多重光信号と前記帯域通過フィルタを透過した校正用の基準光とを切り替えて出力する光スイッチと、
該光スイッチの出力光を入力として、駆動信号に従い所定の波長を透過させる可変波長フィルタと、
該可変波長フィルタを透過した光を受光する受光素子と、
該受光素子の出力を受け、前記光スイッチの切り替えを制御する信号及び前記可変波長フィルタの駆動信号を出力する制御部と、
を含んで構成され、
前記制御部は、
前記基準光を出力する側に前記光スイッチを切り替えて前記駆動信号を変化させ、このときの前記受光素子の出力値を基に前記基準光のパワーを判断して、該パワーが上昇して所定のしきい値以上になったときの駆動信号の出力値を第１の基準値として記憶すると共に、該パワーが下降して所定のしきい値以下になったときの駆動信号の出力値を第２の基準値として記憶し、
この後、前記モニタ対象の波長多重光信号を出力する側に前記光スイッチを切り替えたときに、前記可変波長フィルタの駆動を開始する駆動信号を前記第１の基準値に基づいて設定すると共に駆動を終了する駆動信号を前記第２の基準値に基づいて設定する、
波長モニタ装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記帯域通過フィルタの透過帯域が、前記自然放出光の帯域よりも狭く且つ前記波長多重光信号に含まれた信号光の帯域よりも広い、波長モニタ装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記帯域通過フィルタの透過帯域が、前記自然放出光の帯域よりも狭く且つ前記波長多重光信号に含まれた信号光の帯域よりも狭い、波長モニタ装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記光増幅装置から出力され前記光伝送路を伝搬する波長多重光信号を一部分岐して前記帯域通過フィルタへ入力する第２の光分岐器をさらに含み、
前記第１の光分岐器は、前記光増幅装置へ入力される波長多重光信号を一部分岐する、波長モニタ装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の波長モニタ装置であって、
前記光伝送路上に設置された光分岐挿入装置から出力される波長多重光信号又は該光分岐挿入装置へ入力される波長多重光信号を一部分岐して前記帯域通過フィルタへ入力する第２の光分岐器をさらに含み、
前記第１の光分岐器は、前記光分岐挿入装置から出力される波長多重光信号を一部分岐し、
前記受光素子の出力値が、前記光分岐挿入装置に備えられた可変光減衰器の制御に利用される、波長モニタ装置。