JP2012141264A - Apparatus and method for measuring wavelength resolved stokes vector - Google Patents

Apparatus and method for measuring wavelength resolved stokes vector Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate the accuracy of a measurement result of a wavelength resolved Stokes vector.SOLUTION: An apparatus for measuring a wavelength resolved Stokes vector includes: wavelength sweeping means for resolving an inputted optical signal in a specific wavelength band width into a plurality of wavelength components by a wavelength band width narrower than the specific wavelength band width and outputting the wavelength components; four-polarized component intensity extraction means for inputting optical signals of the respective wavelength components and extracting and outputting four mutually different polarized component intensity values of the respective optical signals; and arithmetic means for performing operation based on the four mutually different polarized component intensity values of the optical signals of the respective wavelength components, executing the measurement of wavelength resolved Stokes vectors of the optical signals of the respective wavelength components and the calculation of polarization degrees based on the operation results, evaluating the measurement accuracy of the wavelength resolved Stokes vectors based on differential values between the calculation values of polarization degrees of the optical signals of the respective wavelength components and logical values of the polarization degrees of the optical signals of the respective wavelength components, and outputting the evaluated result.

Description

本発明は、光信号の波長分解ストークスベクトル測定装置および方法に関し、特に、波長分解ストークスベクトル測定結果から算出する偏光度に基づいて測定精度を評価する、波長分解ストークスベクトル測定装置および方法に関する。   The present invention relates to a wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus and method for optical signals, and more particularly to a wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus and method for evaluating measurement accuracy based on the degree of polarization calculated from a wavelength-resolved Stokes vector measurement result.

通信の高速・大容量化のニーズにこたえるため高速デジタル伝送技術が研究されている。光デジタル通信においては、光信号チャネルあたりの伝送速度が10Gbpsを超える光通信が実用化され、100Gbpsを超える伝送速度の光通信の研究開発も活発になってきている。40Gbpsを超えるような超高速の光デジタル通信システムになると、これまではあまり問題とされていなかった伝送路中で発生する偏波モード分散による信号波形の劣化が、受信信号品質に大きな影響を及ぼすようになっている。   High-speed digital transmission technology is being researched to meet the need for high-speed and large-capacity communications. In optical digital communication, optical communication having a transmission rate per optical signal channel exceeding 10 Gbps has been put into practical use, and research and development of optical communication having a transmission rate exceeding 100 Gbps has become active. In an ultra-high-speed optical digital communication system exceeding 40 Gbps, signal waveform degradation due to polarization mode dispersion occurring in a transmission path, which has not been a problem so far, has a large effect on received signal quality. It is like that.

偏波モード分散(PMD;Polarization Mode Dispersion)は、シングルモード光ファイバの意図しない微小な複屈折性により、2つの直交する偏波モード間に群遅延差が生じることに起因する分散である。長距離伝送に用いられるシングルモード光ファイバは、複屈折性をもたない等方性のファイバとして設計されている。しかし、その製造過程やケーブル化の過程、さらにはケーブル敷設の過程やシステムの運用の過程で、コアの楕円化や横方向の応力印加を受け、さらには部分的な温度変化の影響を受ける。このようなコアの楕円化、側圧や部分的な温度変化などによってシングルモード光ファイバは、意図しないわずかな複屈折性を持つこととなり、その大きさと方向が伝送方向にランダムに変化する。その結果、このような光ファイバ中を伝搬する光は、この複屈折性の影響を受けて各偏波成分が異なる時刻に出力端に到達することになる。   Polarization mode dispersion (PMD) is dispersion caused by the occurrence of a group delay difference between two orthogonal polarization modes due to unintended minute birefringence of a single mode optical fiber. Single mode optical fibers used for long-distance transmission are designed as isotropic fibers having no birefringence. However, in the process of manufacturing, cabling, cable laying and system operation, the core is subjected to elliptical or lateral stress, and is also affected by partial temperature changes. The single mode optical fiber has a slight unintentional birefringence due to the ovalization of the core, side pressure, partial temperature change, and the like, and its size and direction randomly change in the transmission direction. As a result, the light propagating in such an optical fiber reaches the output end at a time when each polarization component is different under the influence of the birefringence.

このPMDを精度よくモニタして、そのモニタ結果を、動的な波形歪み補償の制御信号に利用することや、障害回復のトリガ信号に利用することが重要視されている。   It is important to monitor this PMD with high accuracy and to use the monitoring result as a control signal for dynamic waveform distortion compensation and as a trigger signal for failure recovery.

また、光の偏波状態の振る舞いを論じるために、ストークスベクトルと呼ばれるベクトルによって偏波状態を表現することが有効とされている。つまり、ストークスベクトルは光信号の偏波状態を表現する物理量であり、PMDを測定・評価するために利用される。ストークスベクトルは、4つのストークスパラメータで構成されており、それらのパラメータを演算することによりストークスベクトルが測定される。そして、ストークスベクトルは様々な偏波状態を表すことができる。   In order to discuss the behavior of the polarization state of light, it is effective to express the polarization state by a vector called a Stokes vector. That is, the Stokes vector is a physical quantity that expresses the polarization state of an optical signal, and is used for measuring and evaluating PMD. The Stokes vector is composed of four Stokes parameters, and the Stokes vector is measured by calculating these parameters. The Stokes vector can represent various polarization states.

ストークスパラメータやストークスベクトルを測定することによりPMDに関わる光信号の品質をモニタして評価する技術が、例えば特許文献1乃至3に開示されている。   For example, Patent Documents 1 to 3 disclose techniques for monitoring and evaluating the quality of optical signals related to PMD by measuring Stokes parameters and Stokes vectors.

特許文献1は、入射光を分岐する際に偏波変動やPDL(Polarization dependent loss、偏光依存損失)が発生せず、ストークスパラメータを高精度で正確に測定するストークスパラメータ装置および測定方法を開示する。この特許文献1が開示するストークスパラメータ装置は、光分岐部において少なくとも1つ以上のプリズムを有し、そのプリズムはその稜(入射光学面)と信号光の光軸とのなす角度が45度よりも大きく形成されることを特徴としている。つまり、このストークスパラメータ装置は、入射角度を小さくすることで、入射された信号光を分割する際のPDL発生を抑制することができる。その結果、広範囲の波長帯域においてDOP(Degree of Polarization、偏光度)を高くすることができる。   Patent Document 1 discloses a Stokes parameter device and a measurement method that accurately measure a Stokes parameter with high accuracy without causing polarization fluctuation or PDL (Polarization dependent loss) when splitting incident light. . The Stokes parameter device disclosed in Patent Document 1 has at least one or more prisms in an optical branching section, and the prism has an angle formed between its ridge (incident optical surface) and the optical axis of signal light from 45 degrees. It is also characterized by being formed large. In other words, this Stokes parameter device can suppress the occurrence of PDL when the incident signal light is divided by reducing the incident angle. As a result, DOP (Degree of Polarization) can be increased in a wide wavelength band.

特許文献2は、光通信システムにおいて偏波状態から推定される値を用いて光信号品質をモニタする光信号品質モニタ装置を開示する。この光信号品質モニタ装置は、偏波成分の高次成分が無視できない場合であっても、偏波成分に起因する光信号品質変動を精度よくモニタすることができる。特許文献2が開示する光信号品質モニタ装置は、伝送光信号の品質を、伝送光信号から測定した測定値にもとづく計測値から推定した品質判定値を用いて評価する。つまり、伝送光信号のストークスベクトルを光信号変調周波数帯域に亘って測定し、測定したストークスベクトルがポアンカレ球上に描く軌跡の光信号変調周波数帯域における長さを計測値として取得する。また同時に、その伝送光信号の偏波分散の一次成分であるDGD(Differential Group Delay、群遅延時間差)値を取得する。そして、取得した軌跡の長さと取得したDGD値とを用いて品質判定値を推定することを特徴とする。   Patent Document 2 discloses an optical signal quality monitoring apparatus that monitors optical signal quality using a value estimated from a polarization state in an optical communication system. This optical signal quality monitoring device can accurately monitor optical signal quality fluctuations caused by polarization components even when higher-order components of polarization components cannot be ignored. The optical signal quality monitoring device disclosed in Patent Document 2 evaluates the quality of a transmission optical signal using a quality judgment value estimated from a measurement value based on a measurement value measured from the transmission optical signal. That is, the Stokes vector of the transmission optical signal is measured over the optical signal modulation frequency band, and the length of the locus drawn on the Poincare sphere by the measured Stokes vector in the optical signal modulation frequency band is acquired as a measurement value. At the same time, a DGD (Differential Group Delay, group delay time difference) value, which is the primary component of polarization dispersion of the transmitted optical signal, is acquired. The quality determination value is estimated using the acquired length of the trajectory and the acquired DGD value.

測定中に偏波状態変動が生じるとストークスベクトル測定値が正しく求められない。そこで特許文献3は、偏波状態変動をモニタし、ストークスベクトルを短時間に、かつ高精度に測定する光信号品質モニタ装置を開示する。この光信号品質モニタ装置は、光周波数分解ストークスベクトルモニタと光周波数平均ストークスベクトルモニタを備える。光周波数平均ストークスベクトルモニタで、平均光強度から偏光成分を抽出してストークスベクトルを測定し、その測定結果から偏波状態変動の発生を判断する。そして、検知した偏波状態変動の発生に応じて、光周波数分解ストークスベクトルモニタが単位光周波数毎の光強度から偏光成分を抽出して測定した、ストークスベクトルの測定結果の信頼性を判断する。   If polarization state fluctuation occurs during measurement, the Stokes vector measurement value cannot be obtained correctly. Therefore, Patent Document 3 discloses an optical signal quality monitoring device that monitors polarization state fluctuations and measures Stokes vectors in a short time and with high accuracy. This optical signal quality monitoring device includes an optical frequency-resolved Stokes vector monitor and an optical frequency average Stokes vector monitor. The optical frequency average Stokes vector monitor extracts the polarization component from the average light intensity and measures the Stokes vector, and determines the occurrence of polarization state fluctuation from the measurement result. Then, in accordance with the occurrence of the detected polarization state fluctuation, the optical frequency-resolved Stokes vector monitor determines the reliability of the measurement result of the Stokes vector measured by extracting the polarization component from the light intensity for each unit optical frequency.

特開2006-308286号公報JP 2006-308286 特開2009-260875号公報JP 2009-260875 A 特開2010-096632号公報JP 2010-096632 A

偏波モード分散(PMD)は波長依存性がない一次成分、波長依存性がある二次以上の高次成分に大別されることが多い。そのため、高次成分を含むPMDを測定・評価するためには、波長依存性ストークスベクトル(以降、波長分解ストークスベクトル)を求めることが必須となる。   Polarization mode dispersion (PMD) is often broadly classified into a primary component having no wavelength dependency and a secondary or higher order component having a wavelength dependency. Therefore, in order to measure and evaluate PMD including higher-order components, it is essential to obtain a wavelength-dependent Stokes vector (hereinafter, wavelength-resolved Stokes vector).

特許文献1は、ストークスパラメータを高精度で正確に測定するストークスパラメータ装置および測定方法を開示するが、これは入射光を分岐する際に発生する偏波変動やPDL(偏光依存損失)を抑えることを主眼にした技術である。従って、波長分解ストークスベクトルを求めることは、特許文献1では考慮されていない。   Patent Document 1 discloses a Stokes parameter device and a measurement method for accurately measuring Stokes parameters with high accuracy, and this suppresses polarization fluctuations and PDL (polarization dependent loss) that occur when incident light is branched. This technology focuses on Therefore, Patent Document 1 does not consider obtaining the wavelength-resolved Stokes vector.

波長分解ストークスベクトルは、測定する光信号をまず波長成分に分解し、その波長成分毎にストークスベクトルを測定することによって求めることができる。そして、波長分解ストークスベクトルの測定精度は、測定装置の波長分解能に依存することになる。   The wavelength-resolved Stokes vector can be obtained by first decomposing an optical signal to be measured into wavelength components and measuring the Stokes vector for each wavelength component. The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector depends on the wavelength resolution of the measuring device.

波長分解ストークスベクトルのある一定の測定精度を維持するために必要な波長分解能は、偏波状態、光信号速度に応じて異なる。光信号に付加されているPMDが大きいほど、波長分解ストークスベクトルの測定精度を維持するために必要な波長分解能は小さくなる。仮に十分な波長分解能が無かった場合、波長分解ストークスベクトルの測定結果より求まるPMDには、測定精度劣化による大きな誤差が含まれてしまう。   The wavelength resolution required to maintain a certain measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector differs depending on the polarization state and the optical signal speed. The larger the PMD added to the optical signal, the smaller the wavelength resolution required to maintain the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector. If there is not sufficient wavelength resolution, the PMD obtained from the measurement result of the wavelength-resolved Stokes vector includes a large error due to measurement accuracy degradation.

例えば、PMDが零(0)psの光信号の場合には波長分解能はnmオーダでも許容できるが、光信号速度が100GbpsでPMDが5psの光信号に要求される波長分解能は数10pmのオーダとなる。ここで、ある波長分解ストークスベクトル測定装置の波長分解能がある条件下において10pmであったとする。この波長分解ストークスベクトル測定装置であれば、前述のPMDが0psの光信号でも、光信号速度が100GbpsでPMDが5psの光信号でも対応可能であるといえるはずである。   For example, in the case of an optical signal with a PMD of zero (0) ps, the wavelength resolution can be allowed even in the order of nm, but the wavelength resolution required for an optical signal with an optical signal speed of 100 Gbps and a PMD of 5 ps is on the order of several tens of pm. Become. Here, it is assumed that the wavelength resolution of a certain wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus is 10 pm under a certain condition. With this wavelength-resolved Stokes vector measuring device, it can be said that the above-described optical signal with a PMD of 0 ps can be used with an optical signal with an optical signal speed of 100 Gbps and a PMD of 5 ps.

しかしながら、この測定装置の波長分解能10pmは、ある条件下における値であって、常にこの値が維持出来ているとは限らない。なぜなら、環境温度や測定装置内部の光学系アライメントずれ等の要因によって、波長分解能が経時変化するためである。   However, the wavelength resolution of 10 pm of this measuring device is a value under a certain condition, and this value is not always maintained. This is because the wavelength resolution changes with time due to factors such as environmental temperature and optical system misalignment inside the measurement apparatus.

ストークスベクトルは、測定する光信号から相異なる4つの偏波成分強度を抽出し、それらを演算することによって測定するのが一般的である。そのため、ストークスベクトル測定装置は偏波成分強度抽出部を備えている。例えば、光信号を4つに分岐して一度に4偏波成分強度を抽出する場合は、分光、偏光変調、光電変換、A/D(アナログ/デジタル)変換等の処理を行なう。つまり、測定装置内部には、ビームスプリッタ、ハーフミラー、フィルタ等からなる分岐手段や偏光素子および1/4波長板等の位相素子が光学系として用いられており、また、光電変換回路やAD変換回路も用いられている。   The Stokes vector is generally measured by extracting four different polarization component intensities from the optical signal to be measured and calculating them. For this reason, the Stokes vector measurement apparatus includes a polarization component intensity extraction unit. For example, when branching an optical signal into four and extracting four polarization component intensities at a time, processing such as spectroscopy, polarization modulation, photoelectric conversion, A / D (analog / digital) conversion is performed. That is, in the measuring apparatus, a branching means composed of a beam splitter, a half mirror, a filter, etc., and a phase element such as a polarizing element and a quarter-wave plate are used as an optical system, and a photoelectric conversion circuit or AD converter is used. Circuitry is also used.

従って、波長分解ストークスベクトルの測定精度に影響を与える要因は、波長分解能の精度の他に、測定装置の偏波成分強度抽出部の精度も含まれる。   Therefore, factors affecting the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector include the accuracy of the polarization component intensity extraction unit of the measurement apparatus in addition to the accuracy of the wavelength resolution.

また、測定装置の偏波成分強度抽出部が、上記のように一度に4偏波成分強度を抽出する構造ではなく、偏波成分強度の測定を4回繰り返す構造の偏波成分強度抽出部を備えた測定装置もあり得る。このような場合には、それぞれの測定装置に固有の精度劣化要因を内在している。   In addition, the polarization component intensity extraction unit of the measurement apparatus is not configured to extract four polarization component intensities at a time as described above, but a polarization component intensity extraction unit having a structure in which measurement of the polarization component intensity is repeated four times. There may also be a measuring device provided. In such a case, there is an inherent deterioration factor inherent in each measuring apparatus.

例えば、測定装置に偏波成分強度抽出部が一つしか設けられておらず、偏波成分強度の測定を4回繰り返す場合には、この4回の測定中に光信号の偏波状態が時間変化する可能性がある。測定対象の光信号の偏波状態が時間変化すると時変性の精度劣化による誤差が発生する。また、光信号を4分岐して4つの偏波成分強度抽出部で一度に測定する場合には、4つのそれぞれの偏波成分強度抽出部の抽出性能に差があると固定の精度劣化による誤差が発生する。更に、偏波成分強度抽出部の抽出性能に温度特性があるような場合には、温度が時間変化することに起因する時変性の精度劣化による測定誤差が発生する。   For example, when the measurement apparatus is provided with only one polarization component intensity extraction unit and the measurement of the polarization component intensity is repeated four times, the polarization state of the optical signal is changed over time during the four measurements. It can change. When the polarization state of the optical signal to be measured changes with time, an error due to time-varying accuracy deterioration occurs. Also, when the optical signal is branched into four and measured at the same time by the four polarization component intensity extraction units, if there is a difference in the extraction performance of each of the four polarization component intensity extraction units, an error due to fixed accuracy degradation will occur. Occurs. Further, when there is a temperature characteristic in the extraction performance of the polarization component intensity extraction unit, a measurement error due to time-varying accuracy deterioration due to time change of temperature occurs.

このように、波長分解ストークスベクトルの測定精度は様々な要因により劣化し、しかも経時変化する可能性がある。従って、測定装置の一定以上の測定精度を維持するためには、常時、あるいは定期的に測定装置の精度をチェックすることが必要不可欠となる。   As described above, the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is deteriorated due to various factors and may change with time. Accordingly, in order to maintain a measurement accuracy of a certain level or higher, it is essential to check the accuracy of the measurement device constantly or periodically.

特許文献2が開示する光信号品質モニタ装置は、偏波成分の高次成分が無視できない場合であっても、伝送光信号の品質を評価することができることを主眼とした技術である。この技術は、ストークスベクトルがポアンカレ球上に描く軌跡の長さを計測値として取得し、その伝送光信号の偏波分散の一次成分であるDGD(群遅延時間差)値を取得して伝送光信号の品質を評価する。そのため、測定装置の精度を評価することは特許文献2には考慮されていない。   The optical signal quality monitoring device disclosed in Patent Document 2 is a technique whose main purpose is to be able to evaluate the quality of a transmitted optical signal even when higher-order components of polarization components cannot be ignored. This technique acquires the length of the locus drawn by the Stokes vector on the Poincare sphere as a measurement value, acquires the DGD (group delay time difference) value, which is the primary component of the polarization dispersion of the transmitted optical signal, and transmits the transmitted optical signal. Evaluate the quality. Therefore, Patent Document 2 does not consider evaluating the accuracy of the measuring device.

また、特許文献3が開示する光信号品質モニタ装置は、偏波状態変動をモニタすることによりストークスベクトルの測定結果の信頼性を判断する技術である。当該技術は、光周波数平均ストークスベクトルモニタの測定結果から偏波状態変動の発生を判断する。そして、偏波状態変動の発生に応じて、光周波数分解ストークスベクトルモニタが測定したストークスベクトルの測定結果の信頼性を判断する。つまり、この技術は、ストークスベクトルの測定結果の信頼性を判断することはできるが、測定装置の精度そのものを評価することは考慮されていない。   The optical signal quality monitoring device disclosed in Patent Document 3 is a technique for determining the reliability of the Stokes vector measurement result by monitoring polarization state fluctuations. This technique determines the occurrence of polarization state fluctuation from the measurement result of the optical frequency average Stokes vector monitor. Then, the reliability of the measurement result of the Stokes vector measured by the optical frequency-resolved Stokes vector monitor is determined according to the occurrence of the polarization state fluctuation. That is, this technique can determine the reliability of the measurement result of the Stokes vector, but does not consider evaluating the accuracy of the measuring device itself.

以上のように、これまでは、測定装置の波長分解能が十分かどうかを簡単に評価する方法や指標が存在しなかった。そのため、測定装置において要因毎に個別に調整を行った上で、装置のインパルス応答を測定するなどして測定精度(分解能)の評価を行っていた。また、測定装置内に測定精度を劣化させる要因となるものが多数あると、それだけ調整、評価の回数が増えることになる。更には、測定精度の経時変化に対応するために、測定装置の精度較正を定期的に実施することが必須となる。そのため、波長分解ストークスベクトルの測定精度の評価には、多くの時間・労力を必要とするという課題があった。   As described above, until now, there has been no method or index for simply evaluating whether the wavelength resolution of the measuring apparatus is sufficient. For this reason, the measurement accuracy (resolution) is evaluated by measuring the impulse response of the device after adjusting each factor individually in the measurement device. In addition, if there are many factors in the measuring apparatus that cause deterioration in measurement accuracy, the number of adjustments and evaluations increases accordingly. Furthermore, it is essential to periodically perform accuracy calibration of the measuring apparatus in order to cope with changes in measurement accuracy over time. Therefore, there is a problem that much time and labor are required for evaluating the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector.

本発明の目的は、上記の課題を解決して、波長分解ストークスベクトルを測定し、その測定結果に基づいて測定結果の精度が十分かどうかを評価することができる波長分解ストークスベクトル測定装置および測定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, measure a wavelength-resolved Stokes vector, and evaluate whether or not the accuracy of the measurement result is sufficient based on the measurement result. It is to provide a method.

上記の目的を実現するために、本発明の一形態である波長分解ストークスベクトル測定装置は、入力した特定の波長帯域幅の光信号を、前記特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で、複数の波長成分に分解して出力する波長掃引手段と、前記波長成分のそれぞれの光信号を入力し、それぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出して出力する4偏光成分強度抽出手段と、前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの前記偏光成分強度を入力して演算し、当該演算結果に基づいて前記波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行し、前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、前記波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて前記波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する演算手段と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the wavelength-resolved Stokes vector measurement device according to one aspect of the present invention is configured to input an optical signal having a specific wavelength bandwidth with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth. Wavelength sweeping means for decomposing and outputting a plurality of wavelength components, and 4-polarization component intensity extraction for inputting and outputting four different polarization component intensities of the respective optical signals. And calculating the polarization-resolved Stokes vector of each optical signal of the wavelength component based on the calculation result and calculating the polarization The wavelength-resolved Stokes vector based on a difference value between a calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and a theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component. Characterized in that it comprises calculating means for outputting by evaluating measurement accuracy of Le, the.

また、本発明の他の形態である波長分解ストークスベクトル測定方法は、入力した特定の波長帯域幅の光信号を、前記特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で、複数の波長成分に分解し、前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出し、抽出した前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの前記偏光成分強度に基づいて演算し、前記演算結果に基づいて前記波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行し、前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、前記波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて前記波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力することを特徴とする。   In addition, the wavelength-resolved Stokes vector measurement method according to another aspect of the present invention decomposes an input optical signal having a specific wavelength bandwidth into a plurality of wavelength components with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth. And extracting four different polarization component intensities of the respective optical signals of the wavelength components, calculating based on the four different polarization component intensities of the extracted optical signals of the wavelength components, and calculating the result. Measurement of the wavelength-resolved Stokes vector of each optical signal of the wavelength component and calculation of the degree of polarization based on the calculation of the degree of polarization of the optical signal of each wavelength component and the optical signal of the wavelength component The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is evaluated and output based on a difference value between the theoretical value of the degree of polarization and the theoretical value.

本発明は、波長成分毎の光信号の偏光度の算出値をその理論値と比較して、その差分値を識別することで、波長分解ストークスベクトル測定装置の測定精度が十分かどうかを評価することができる。   The present invention evaluates whether the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector measurement device is sufficient by comparing the calculated value of the degree of polarization of the optical signal for each wavelength component with its theoretical value and identifying the difference value. be able to.

第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の接続形態を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the connection form of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 2nd Embodiment. 波長分解ストークスベクトル測定装置を用いた測定例の接続形態を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the connection form of the example of a measurement using the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus. 第3の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus of 3rd Embodiment. モニタ部の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of a monitor part.

本発明の波長分解ストークスベクトル測定装置および測定方法によれば、波長分解ストークスベクトルの測定精度の評価を簡単に行うことができる指標を定め、定常的に信頼性の高い波長分解ストークスベクトル測定結果を得ることができる。   According to the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus and measurement method of the present invention, an index that can easily evaluate the measurement accuracy of a wavelength-resolved Stokes vector is determined, and a wavelength-resolved Stokes vector measurement result that is constantly highly reliable is obtained. Obtainable.

本発明は、波長分解ストークスベクトル測定結果より算出される波長成分毎のDOP(Degree of Polarization、偏光度)を利用する。   The present invention uses DOP (Degree of Polarization) for each wavelength component calculated from the wavelength-resolved Stokes vector measurement result.

本発明の原理は、十分狭い波長帯域毎に区切って観測した光信号の波長分解ストークスベクトルの測定結果よりDOPを算出し、そのDOPが理論値からどの程度ずれているかを識別することで、測定結果の精度が十分かどうかを評価する。つまり、特定の波長帯域幅の光信号を、その特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で複数の波長成分に分解する。そして、その分解した各波長成分の光信号の波長分解ストークスベクトルの測定結果よりDOPを算出し、そのDOPが理論値からどの程度ずれているかを識別する。DOPの算出値と理論値とのずれに応じて、波長分解ストークスベクトルの測定結果の精度が十分かどうかを評価する。   The principle of the present invention is to calculate the DOP from the measurement result of the wavelength-resolved Stokes vector of the optical signal observed by dividing it into each sufficiently narrow wavelength band, and to determine how much the DOP deviates from the theoretical value. Evaluate whether the result is accurate enough. That is, an optical signal having a specific wavelength bandwidth is decomposed into a plurality of wavelength components with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth. Then, DOP is calculated from the measurement result of the wavelength-resolved Stokes vector of the decomposed optical signal of each wavelength component, and how much the DOP deviates from the theoretical value is identified. Whether the accuracy of the measurement result of the wavelength-resolved Stokes vector is sufficient according to the difference between the calculated value of DOP and the theoretical value is evaluated.

特定の波長帯域幅の光信号を波長成分に分解する狭い波長帯域幅として、波長分解ストークスベクトル測定装置が有する波長分解能の波長帯域幅を用いる。このことは、特定の波長帯域幅の光信号の偏波状態がどうあれ、波長分解能で分解した各波長成分のDOPは、波長分解能が十分あれば、理論的には常時「DOP=1」となることを利用する。   The wavelength bandwidth of the wavelength resolution possessed by the wavelength-resolved Stokes vector measuring device is used as a narrow wavelength bandwidth for decomposing an optical signal having a specific wavelength bandwidth into wavelength components. This means that, regardless of the polarization state of an optical signal having a specific wavelength bandwidth, the DOP of each wavelength component decomposed with wavelength resolution is theoretically always “DOP = 1” if the wavelength resolution is sufficient. Take advantage of that.

後述する4つの偏光成分で表される偏波状態は波長成分によって異なる。そのため、測定対象の波長帯域幅の光信号には複数の波長成分が混在するので、複数の偏波状態が混在する。この測定対象の波長帯域幅の光信号を、例えばΔλの狭い波長帯域幅で単一の波長成分に分解できれば単一偏波状態に分離したことになるので「DOP=1」となる。また、分解に用いたΔλの波長帯域幅が十分に狭くなく、分解された光信号に他の波長成分が混ざる場合には「DOP<1」となる。   The polarization state represented by four polarization components described later varies depending on the wavelength component. Therefore, since a plurality of wavelength components are mixed in the optical signal having the wavelength bandwidth to be measured, a plurality of polarization states are mixed. If the optical signal having the wavelength bandwidth to be measured can be decomposed into a single wavelength component with a narrow wavelength bandwidth of Δλ, for example, it is separated into a single polarization state, so “DOP = 1”. Further, when the wavelength bandwidth of Δλ used for the decomposition is not sufficiently narrow, and other wavelength components are mixed in the decomposed optical signal, “DOP <1”.

なお、光学における偏光に関する理論には、ジョーンズ法やミューラー法がある。   Note that the theory concerning polarization in optics includes the Jones method and the Mueller method.

偏波モード分散(PMD;Polarization Mode Dispersion)は、2つの直交する偏波モード間に生じる群遅延差が波長成分毎に異なることに起因する。つまり、PMDは光信号帯域内で波長ごとに偏波状態が変化することによって発生する。従って、測定対象の波長帯域幅の光信号にたとえPMDがあったとしても、十分狭い波長帯域内だけを観測すれば、偏波状態が同一で偏波状態は変化していないと見なせるようになり、その観測範囲内でのPMDは零(0)となる。つまり、光信号帯域全体としては「DOP<1」であったとしても、十分狭い波長帯域毎に区切って観測した場合は、その観測範囲内における波長成分毎のDOPは常時「DOP=1」となる。   Polarization mode dispersion (PMD: Polarization Mode Dispersion) is caused by a difference in group delay generated between two orthogonal polarization modes for each wavelength component. That is, PMD is generated when the polarization state changes for each wavelength within the optical signal band. Therefore, even if there is PMD in the optical signal of the wavelength band to be measured, if the observation is made only within a sufficiently narrow wavelength band, it can be assumed that the polarization state is the same and the polarization state has not changed. The PMD within the observation range is zero (0). In other words, even if “DOP <1” as the entire optical signal band, when observation is performed by dividing into sufficiently narrow wavelength bands, the DOP for each wavelength component in the observation range is always “DOP = 1”. Become.

この場合、「十分」は、測定対象となるPMDによってその数値は異なり、測定対象となるPMDが大きければ、光信号帯域内で波長毎の偏波状態の変化が大きくなるので、より高い波長分解能が要求される。しかし、大まかにいえば、光デジタル通信の基幹伝送用の光信号を測定対象とする場合、数10pm程度の波長分解能を以って「十分な波長分解能」と言える。   In this case, “sufficient” has a different numerical value depending on the PMD to be measured, and if the PMD to be measured is large, the change in the polarization state for each wavelength within the optical signal band becomes large. Is required. However, roughly speaking, when an optical signal for basic transmission of optical digital communication is to be measured, it can be said to be “sufficient wavelength resolution” with a wavelength resolution of about several tens of pm.

また、偏光成分強度抽出部や測定精度に影響を与える要因となる部位の精度較正が十分に行われていて、測定装置が誤差要因のない理想的な状態になっている場合には、上記のDOPが誤差なく出力されるので、DOPは常時「DOP=1」となる。   In addition, if the polarization component intensity extraction unit and the accuracy calibration of the part that causes the measurement accuracy are sufficiently performed and the measurement apparatus is in an ideal state with no error factor, Since DOP is output without error, DOP is always “DOP = 1”.

従って、波長分解能で分解された各波長成分のDOPが理論値「1」からどの程度ずれているかを識別すれば、波長分解能不足や、偏光成分強度抽出部や測定精度に影響を与える要因となる部位に起因する精度劣化を評価することが可能となる。   Accordingly, if the degree of deviation of the DOP of each wavelength component resolved with the wavelength resolution from the theoretical value “1” is identified, it becomes a factor that affects the wavelength resolution insufficiency, the polarization component intensity extraction unit, and the measurement accuracy. It becomes possible to evaluate the accuracy deterioration due to the part.

なお、測定対象となる光信号を十分狭い波長帯域に区切られた複数の光信号に分解することを、「波長成分に分解する」と称する。また、分解された十分狭い波長帯域に区切られた光信号を「波長成分」または「波長成分の光信号」と称する。   Decomposing an optical signal to be measured into a plurality of optical signals divided into sufficiently narrow wavelength bands is referred to as “decomposing into wavelength components”. An optical signal divided into sufficiently narrow wavelength bands that have been decomposed is referred to as “wavelength component” or “optical signal of wavelength component”.

本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.

尚、実施の形態は例示であり、開示の装置及びシステムは、以下の実施の形態の構成には限定されない。   The embodiments are examples, and the disclosed apparatus and system are not limited to the configurations of the following embodiments.

本発明の第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置1は、波長掃引手段11、4偏波成分強度抽出手段12および演算手段13を含んで構成される。   The wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes a wavelength sweep unit 11, a four polarization component intensity extraction unit 12, and a calculation unit 13.

波長掃引手段11は、入力した特定の波長帯域幅の光信号を、その特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で複数の波長成分に分解して出力する。4偏波成分強度抽出手段12は、複数に分解された波長成分のそれぞれの光信号を入力し、それぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出して出力する。演算手段13は、波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を入力して演算し、その演算結果に基づいて波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行する。また、演算手段13は、波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する。   The wavelength sweeping unit 11 decomposes and outputs the input optical signal having a specific wavelength bandwidth into a plurality of wavelength components with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth. The four-polarization component intensity extracting means 12 receives the respective optical signals of the wavelength components that have been decomposed into a plurality of components, and extracts and outputs four different polarization component intensities of the respective optical signals. The calculation means 13 inputs and calculates four different polarization component intensities of the respective optical signals of the wavelength components, and measures the wavelength-resolved Stokes vector of each optical signal of the wavelength components and the degree of polarization based on the calculation result. The calculation of is performed. In addition, the calculation means 13 evaluates the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector based on the difference value between the calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and the theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component. And output.

図2は、第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の動作を示すフロー図である。第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置は次のように動作する。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the first embodiment. The wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the first embodiment operates as follows.

光信号を入力する(S101)。入力した特定の波長帯域幅の光信号を、その特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で複数の波長成分に分解する(S102)。複数に分解された波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出する(S103)。抽出した波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度に基づいて演算し、その演算結果に基づいて波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と、偏光度の算出を実行する(S104)。波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する(S105)。   An optical signal is input (S101). The input optical signal having a specific wavelength bandwidth is decomposed into a plurality of wavelength components with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth (S102). Four different polarization component intensities of the respective optical signals of the wavelength components resolved into a plurality are extracted (S103). Calculation based on four different polarization component intensities of the extracted optical signals of the wavelength components, and measurement of wavelength-resolved Stokes vectors of the optical signals of the wavelength components and calculation of the degree of polarization based on the calculation results Execute (S104). The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is evaluated and output based on the difference value between the calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and the theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component (S105). .

以上に説明したように、第1の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置は、波長掃引手段11により特定の波長帯域幅の光信号を、その特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で複数の波長成分に分解して十分狭い波長帯域毎に区切る。十分狭い波長帯域に区切られた各波長成分の光信号から、相異なる4つの偏光成分強度が4偏波成分強度抽出手段12により抽出される。演算手段13は、その抽出された相異なる4つの偏光成分強度を入力して演算を行い、波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行する。そして、その偏光度の算出値が理論値からどの程度ずれているかが識別される。各波長成分の光信号の偏光度の算出値は、十分狭い波長帯域に分解されているので、測定装置の全ての要素が最適に調整されている場合には理論値である「1」となる。従って、偏光度の算出値が理論値「1」からどの程度ずれているかを識別することにより、使用した測定装置の測定精度を評価することができる。   As described above, the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the first embodiment uses the wavelength sweeping unit 11 to generate a plurality of optical signals having a specific wavelength bandwidth with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth. Is divided into sufficiently narrow wavelength bands. Four different polarization component intensities are extracted by the four polarization component intensity extraction unit 12 from the optical signals of the respective wavelength components divided into sufficiently narrow wavelength bands. The calculation means 13 inputs the extracted four different polarization component intensities, performs calculation, and executes wavelength-resolved Stokes vector measurement and polarization degree calculation. Then, how much the calculated value of the degree of polarization deviates from the theoretical value is identified. Since the calculated value of the degree of polarization of the optical signal of each wavelength component is decomposed into a sufficiently narrow wavelength band, it becomes “1” which is a theoretical value when all the elements of the measuring apparatus are optimally adjusted. . Therefore, by identifying how much the calculated value of the degree of polarization deviates from the theoretical value “1”, the measurement accuracy of the measurement apparatus used can be evaluated.

次に、第2の実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置を説明する。   Next, a chromatic dispersion Stokes vector measuring apparatus according to the second embodiment will be described.

図3は、第2の実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置10の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus 10 according to the second embodiment.

波長分散ストークスベクトル測定装置10は、波長掃引手段として可変光バンドパスフィルタ101を利用し、4偏波成分強度抽出手段102として、ポラリメータ(偏光計)とA/Dコンバータを利用した例である。また、波長分散ストークスベクトル測定装置10は、演算手段として演算部103およびモニタ部104を含む。   The chromatic dispersion Stokes vector measuring apparatus 10 is an example in which a variable optical bandpass filter 101 is used as wavelength sweeping means, and a polarimeter (polarimeter) and an A / D converter are used as four-polarization component intensity extracting means 102. The chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus 10 includes a calculation unit 103 and a monitor unit 104 as calculation means.

また、図4は、第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の接続形態を示すシステム構成図である。   FIG. 4 is a system configuration diagram illustrating a connection form of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the second embodiment.

図4に示すように、波長分解ストークスベクトル測定装置10は光ファイバ3を介して光信号源2と接続される。   As shown in FIG. 4, the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 10 is connected to the optical signal source 2 through the optical fiber 3.

光信号源2から出力される光信号は、光ファイバ3を通過することにより、偏波モード分散(PMD)が付加される。   The optical signal output from the optical signal source 2 passes through the optical fiber 3 and is added with polarization mode dispersion (PMD).

ここで一般的に、PMDは一次成分である群遅延時間差と、高次成分である二次偏波モード分散に大別される。群遅延時間差はDGD(Differential Group Delay)と呼ばれ、二次偏波モード分散はSOPMD(Second Order Polarization Mode Dispersion)と呼ばれる。簡単のために、DGDのみを考慮した説明とする。なお、SOPMDが存在する場合でも動作に変わりはない。   In general, PMD is roughly divided into a group delay time difference that is a primary component and a secondary polarization mode dispersion that is a high-order component. The group delay time difference is called DGD (Differential Group Delay), and the second-order polarization mode dispersion is called SOPMD (Second Order Polarization Mode Dispersion). For the sake of simplicity, only DGD will be considered. Even when SOPMD exists, the operation does not change.

光信号源2から出力される特定の波長帯域幅である光スペクトル幅Λの光信号が光ファイバ3を通過することにより、DGDがτ(ps)だけ付加されたとする。この光スペクトル幅Λ、DGD=τの光信号が、波長分解ストークスベクトル測定装置10に入力される。   It is assumed that DGD is added by τ (ps) by passing an optical signal having an optical spectrum width Λ that is a specific wavelength bandwidth output from the optical signal source 2 through the optical fiber 3. The optical signal having the optical spectrum width Λ and DGD = τ is input to the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 10.

光スペクトル幅Λの光信号は、波長分解ストークスベクトル測定装置10の波長掃引手段である可変光バンドパスフィルタ101に入力する。可変光バンドパスフィルタ101は、光スペクトル幅Λを複数の波長成分に分解するための狭い波長帯域幅として、当該測定装置が有する波長分解能の波長帯域幅を用いる。つまり、可変光バンドパスフィルタ101は、波長分解能に相当するΔλの波長帯域幅を透過光とするバンドパスフィルタであって、その透過光の中心波長を順次変更することができる。従って、光スペクトル幅Λの光信号は、可変光バンドパスフィルタ101において、Δλの波長分解能で、十分狭い波長帯域に区切られた複数の光信号に分解される。   The optical signal having the optical spectrum width Λ is input to the variable optical bandpass filter 101 which is a wavelength sweeping unit of the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 10. The variable optical bandpass filter 101 uses the wavelength bandwidth of the wavelength resolution possessed by the measurement apparatus as a narrow wavelength bandwidth for decomposing the optical spectrum width Λ into a plurality of wavelength components. That is, the variable optical bandpass filter 101 is a bandpass filter that uses a wavelength bandwidth of Δλ corresponding to wavelength resolution as transmitted light, and can sequentially change the center wavelength of the transmitted light. Therefore, the optical signal having the optical spectrum width Λ is decomposed by the variable optical bandpass filter 101 into a plurality of optical signals divided into sufficiently narrow wavelength bands with a wavelength resolution of Δλ.

可変光バンドパスフィルタ101でΔλ毎に分解された波長成分は、時系列で順次、4偏光成分強度抽出部102に入力され、各波長成分の光信号の相異なる4つの偏光成分強度が抽出される。つまり、光スペクトル幅Λの光信号は、n個(nは正の整数)のΔλの波長帯域幅を有する波長成分に分解される。そして、分解された各波長成分の光信号は、時刻t1のΔλはλ1成分、t2のΔλはλ2成分、・・・tnのΔλはλn成分というように、時系列で順次、4偏光成分強度抽出部102に入力される。そして、分解された各波長成分の光信号に対応する相異なる4つの偏光成分強度が抽出される。なお、分解された各波長成分の光信号の波長帯域幅はΔλであり、Δλ×n=Λという関係が成立する。   The wavelength components resolved for each Δλ by the variable optical bandpass filter 101 are sequentially input to the 4-polarization component intensity extraction unit 102 in time series, and four different polarization component intensities of the optical signals of the respective wavelength components are extracted. The That is, the optical signal having the optical spectrum width Λ is decomposed into n (n is a positive integer) wavelength components having a wavelength bandwidth of Δλ. Then, the decomposed optical signal of each wavelength component is sequentially time-sequentially such that Δλ at time t1 is λ1 component, Δλ of t2 is λ2 component,. Input to the extraction unit 102. Then, four different polarization component intensities corresponding to the decomposed optical signals of the respective wavelength components are extracted. The wavelength bandwidth of the decomposed optical signal of each wavelength component is Δλ, and the relationship Δλ × n = Λ is established.

4偏光成分強度抽出部102に入力されたΔλ毎に分解された波長成分の光信号は、ポラリメータにより、相異なる4つの偏光成分に分けられ、それぞれの偏光成分強度が抽出される。なお、4偏光成分強度抽出部102は、入力した光信号を4つに分岐することなく、偏波成分強度の測定を4回繰り返すことにより相異なる4つの偏光成分強度を抽出する構造であってもよい。   The optical signal of the wavelength component decomposed for each Δλ input to the four-polarized component intensity extracting unit 102 is divided into four different polarized components by the polarimeter, and the respective polarized component intensities are extracted. The four-polarization component intensity extraction unit 102 is configured to extract four different polarization component intensities by repeating the measurement of the polarization component intensity four times without branching the input optical signal into four. Also good.

ここで、相異なる4つの偏光成分とは、透過光成分(以下t成分)、垂直直線偏光成分(以下v成分)、45°直線偏光成分(以下q成分)、右回り円偏光成分(以下r成分)である。なお、透過光成分とは4偏光成分強度抽出部102を透過した光成分である。また、直線偏光とは光の電場の振動方向を含む面(電場ベクトル)が1つに特定されている偏光で、円偏光とは電場ベクトルが時間とともに回転するような偏光を言う。光の進行方向に対して電場ベクトルの回転が時計回りのものを「右回り」と称する。直線偏光の電場ベクトルの座標軸に対する傾きに応じて垂直直線偏光、45°直線偏光と称する。より正確には、入力光非信号偏光軸と、4偏光成分強度抽出部102に含まれる偏光成分抽出デバイスの偏光軸との間の角度に応じて垂直直線偏光、45°直線偏光と称する。
つまり、Δλの波長成分の光信号毎にt、v、q、rの4つの偏光成分強度が出力されることになる。従って、光スペクトル幅Λの光信号をΔλの波長分解能でn個の波長成分に分解して測定する場合、一回の測定で、演算部103には4×n個のデータが入力されることになる。
Here, the four different polarization components are transmitted light component (hereinafter t component), vertical linear polarization component (hereinafter v component), 45 ° linear polarization component (hereinafter q component), clockwise circular polarization component (hereinafter r). Component). The transmitted light component is a light component that has passed through the four-polarized component intensity extraction unit 102. Further, linearly polarized light is polarized light whose surface (electric field vector) including the vibration direction of the electric field of light is specified as one, and circularly polarized light is polarized light whose electric field vector rotates with time. A clockwise rotation of the electric field vector with respect to the light traveling direction is referred to as “clockwise”. Depending on the inclination of the electric field vector of the linearly polarized light with respect to the coordinate axis, it is referred to as vertical linearly polarized light or 45 ° linearly polarized light. More precisely, depending on the angle between the input light non-signal polarization axis and the polarization axis of the polarization component extraction device included in the four-polarization component intensity extraction unit 102, they are referred to as vertical linear polarization and 45 ° linear polarization.
That is, four polarization component intensities t, v, q, and r are output for each optical signal having a wavelength component of Δλ. Therefore, when measuring an optical signal having an optical spectrum width Λ by dividing it into n wavelength components with a wavelength resolution of Δλ, 4 × n pieces of data are input to the computing unit 103 in one measurement. become.

つまり、4偏光成分強度抽出部102では、Δλに分解された各波長成分の光信号の相異なる偏光成分(t、v、q、r成分)の強度がポラリメータで光学的に抽出され、光電変換されてアナログ電気信号として出力される。ポラリメータから出力されたアナログ電気信号はA/Dコンバータによりデジタル電気信号に変換され、t、v、q、rの各成分の強度がデジタル電圧値として演算部103に出力される。   That is, in the four-polarization component intensity extraction unit 102, the intensities of different polarization components (t, v, q, r components) of the optical signals of the respective wavelength components decomposed into Δλ are optically extracted by a polarimeter, and are subjected to photoelectric conversion. And output as an analog electrical signal. The analog electric signal output from the polarimeter is converted into a digital electric signal by the A / D converter, and the intensities of the t, v, q, and r components are output to the arithmetic unit 103 as digital voltage values.

演算部103は、4偏光成分強度抽出部102が出力した4n個のデータ(t、v、q、rの各成分の強度を示すデジタル電圧値)を入力して演算を行う。演算部103は、その演算結果に基づいて各波長成分の光信号の波長分解ストークスベクトルの測定およびDOPの算出を実行する。   The calculation unit 103 inputs 4n pieces of data (digital voltage values indicating the intensity of each component of t, v, q, and r) output from the four-polarized component intensity extraction unit 102 and performs calculation. The calculation unit 103 performs measurement of the wavelength-resolved Stokes vector of the optical signal of each wavelength component and calculation of DOP based on the calculation result.

各波長成分の光信号の波長分解ストークスベクトル(S0(λ)、S1(λ)、S2(λ)、S3(λ))は、式1の演算結果により波長分解ストークスベクトルとして測定される。   The wavelength-resolved Stokes vectors (S0 (λ), S1 (λ), S2 (λ), S3 (λ)) of the optical signal of each wavelength component are measured as wavelength-resolved Stokes vectors based on the calculation result of Equation 1.

Figure 2012141264
Figure 2012141264

式1で、It(λ)、Iv(λ)、Iq(λ)、Ir(λ)は、それぞれΔλ毎のt、v、q、rの各偏光成分強度を表す。   In Equation 1, It (λ), Iv (λ), Iq (λ), and Ir (λ) represent the intensity of each polarization component of t, v, q, and r for each Δλ.

また、Δλに分解された各波長成分の光信号のDOPであるDOP(λ)は、上記の演算結果で得られたS0(λ)、S1(λ)、S2(λ)、S3(λ)を用いて、式2により算出する。   Further, DOP (λ) which is the DOP of the optical signal of each wavelength component decomposed into Δλ is S0 (λ), S1 (λ), S2 (λ), S3 (λ) obtained from the above calculation result. And is calculated by Equation 2.

Figure 2012141264
Figure 2012141264

式2で算出されたDOP(λ)はデータ数がn個ある。演算部103は、n個あるDOP(λ)の最小値の抽出を行いモニタ部104に出力する。   The DOP (λ) calculated by Equation 2 has n data. The operation unit 103 extracts the minimum value of n DOP (λ) and outputs the extracted value to the monitor unit 104.

モニタ部104は、演算部103が出力するDOP(λ)の最小値を理論値と比較することにより波長分散ストークスベクトル測定装置10の測定精度を評価する。つまり、モニタ部104は、DOP(λ)の最小値が、理論値「1」からどの程度ずれているかを識別することにより、上記のようにして測定した波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価することができる。   The monitor unit 104 evaluates the measurement accuracy of the chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus 10 by comparing the minimum value of DOP (λ) output from the calculation unit 103 with a theoretical value. That is, the monitor unit 104 evaluates the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector measured as described above by identifying how much the minimum value of DOP (λ) deviates from the theoretical value “1”. be able to.

このことは、前述したように、測定装置に入力された光信号にどのようなPMDが付加されていたとしても、十分狭い波長帯域毎に区切って観測した場合、その観測範囲内においては偏波状態が変化していないと見なせることを利用している。   This means that, as described above, no matter what PMD is added to the optical signal input to the measuring device, if observation is performed by dividing the optical signal into sufficiently narrow wavelength bands, the polarization is within the observation range. The fact that the state has not changed is used.

2つの直交する偏波モード間に生じる群遅延差が波長成分毎に異なることに起因するPMDは、光信号帯域内で波長ごとに偏波状態が変化することによって発生する。つまり、PMDが付加された光信号は、その光スペクトル幅Λ内に複数の偏波状態が含まれることを意味する。しかし、光スペクトル幅Λの測定対象の波長帯域幅の光信号を十分高い波長分解能Δλによって分解し、単一の波長成分に分解できれば、そのΔλの範囲内であれば偏波状態が単一とみなすことができる。そのため、演算部103で算出したn個あるDOP(λ)は、測定装置の波長分解能Δλが十分高ければ、入力光信号のPMDに関わらず、理論的には、常時、すべての値が1となる。   PMD caused by the difference in group delay generated between two orthogonal polarization modes for each wavelength component occurs when the polarization state changes for each wavelength in the optical signal band. That is, the optical signal to which PMD is added means that a plurality of polarization states are included in the optical spectrum width Λ. However, if the optical signal of the wavelength bandwidth to be measured with the optical spectral width Λ can be decomposed with a sufficiently high wavelength resolution Δλ and decomposed into a single wavelength component, the polarization state is single within the range of Δλ. Can be considered. For this reason, the n DOP (λ) calculated by the calculation unit 103 is theoretically all values always 1 regardless of the PMD of the input optical signal if the wavelength resolution Δλ of the measuring apparatus is sufficiently high. Become.

逆に、測定装置の波長分解能Δλが十分でない場合には、Δλで分解された光信号に他の波長成分が混ざり、その区切られた波長帯域内の偏波状態が単一とみなせなくなるため、算出したDOP(λ)は1より小さくなる。   Conversely, when the wavelength resolution Δλ of the measuring device is not sufficient, other wavelength components are mixed in the optical signal decomposed by Δλ, and the polarization state in the divided wavelength band cannot be regarded as single, The calculated DOP (λ) is smaller than 1.

また、DOP(λ)は、式1、式2による演算で算出されるため、演算が正確でないと誤差が発生して1より小さくなる。   In addition, since DOP (λ) is calculated by the calculations according to Expressions 1 and 2, if the calculation is not accurate, an error occurs and becomes smaller than 1.

また、DOP(λ)は、It(λ)、Iv(λ)、Iq(λ)、Ir(λ)を用いた式1の演算結果である、S0(λ)、S1(λ)、S2(λ)、S3(λ)の測定値に基づいて式2から求められる。そのため、It(λ)、Iv(λ)、Iq(λ)、Ir(λ)を抽出するための測定が正確になされていない場合もDOP(λ)が1より小さくなる結果となる。   DOP (λ) is the result of the calculation of Equation 1 using It (λ), Iv (λ), Iq (λ), Ir (λ), S0 (λ), S1 (λ), S2 ( λ) and S3 (λ) are obtained from Equation 2 based on the measured values. For this reason, DOP (λ) is smaller than 1 even when measurement for extracting It (λ), Iv (λ), Iq (λ), and Ir (λ) is not performed accurately.

It(λ)、Iv(λ)、Iq(λ)、Ir(λ)を抽出するための測定が正確になされない場合として考えられるのは、4偏光成分強度抽出部102が正常に動作していない場合である。It(λ)、Iv(λ)、Iq(λ)、Ir(λ)の検出感度や検出効率、更には、t、v、q、rの各成分の損失量は本来均一であるべきである。しかし、それらにばらつきが生じることが原因と考えられる。つまり、4偏光成分強度抽出部102を構成するポラリメータの光学系の精度や受光素子、光電変換回路やA/D変換回路の特性のばらつき等が影響する。   A case where the measurement for extracting It (λ), Iv (λ), Iq (λ), and Ir (λ) is not performed accurately is considered to be because the four-polarized component intensity extracting unit 102 is operating normally. This is the case. The detection sensitivity and detection efficiency of It (λ), Iv (λ), Iq (λ), and Ir (λ), and the loss amount of each component of t, v, q, and r should be essentially uniform. . However, it is considered that the cause is variation. In other words, the accuracy of the optical system of the polarimeter that constitutes the four-polarized component intensity extracting unit 102, the variation in the characteristics of the light receiving element, the photoelectric conversion circuit, and the A / D conversion circuit are affected.

従って、本実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置は、DOP(λ)の算出値が、理論値1からどの程度ずれているかを識別することにより、波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価することができる。   Therefore, the wavelength dispersion Stokes vector measurement apparatus of this embodiment can evaluate the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector by identifying how much the calculated value of DOP (λ) deviates from the theoretical value 1. it can.

この波長分散ストークスベクトル測定装置は波長分解能を予め知っておく必要はない。測定装置の波長分解能が直接わからなくても、波長分解能に強く依存する波長分解ストークスベクトルの測定結果から算出されたDOP(λ)を評価の指標に用いることにより、その測定装置の波長分解能の良否を間接的に推定することができる。   This chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus does not need to know the wavelength resolution in advance. Even if the wavelength resolution of the measurement apparatus is not directly known, the use of DOP (λ) calculated from the measurement result of the wavelength-resolved Stokes vector that strongly depends on the wavelength resolution can be used to evaluate the wavelength resolution of the measurement apparatus. Can be estimated indirectly.

また、DOP(λ)のデータ数はn個あるが、実際には最悪値、すなわち最小値(min(DOP(λ)))のみを評価指標として用いればよい。前述したように、演算部103は、分解された波長ごとのDOPの最小値の抽出を行う。従って、min(DOP(λ))は、特別な外部装置を用意することなく、測定を妨げることなく、演算部103から出力されるので、モニタ部104はリアルタイムでその評価を実施することができる。   Further, although there are n data items of DOP (λ), only the worst value, that is, the minimum value (min (DOP (λ))) may actually be used as the evaluation index. As described above, the calculation unit 103 extracts the minimum value of DOP for each resolved wavelength. Therefore, since min (DOP (λ)) is output from the calculation unit 103 without preparing a special external device and without disturbing the measurement, the monitor unit 104 can perform the evaluation in real time. .

もちろん、最小値の抽出は、演算部103で行うことなくモニタ部104で行ってもかまわない。   Of course, the extraction of the minimum value may be performed by the monitor unit 104 without being performed by the calculation unit 103.

図5は、第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置10の動作を示すフロー図である。第2の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置10は次のように動作する。   FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus 10 of the second embodiment. The wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus 10 according to the second embodiment operates as follows.

特定の波長帯域幅である光スペクトル幅Λの光信号を入力する(S201)。入力した光信号を波長分解能で複数の波長成分に分解する(S202)。複数に分解された各波長成分の光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出する(S203)。抽出した波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度に基づいて演算し、その演算結果に基づいて波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルを測定する(S204)。測定した波長分解ストークスベクトルに基づいて、波長成分のそれぞれの光信号の偏光度を算出する(S205)。波長成分のそれぞれの光信号の算出した偏光度から最小値を抽出する(S206)。算出した偏光度の最小値と偏光度の理論値との差分値を識別する(S207)。識別した差分値に基づいて、算出した波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する(S208)。   An optical signal having an optical spectrum width Λ that is a specific wavelength bandwidth is input (S201). The input optical signal is decomposed into a plurality of wavelength components with wavelength resolution (S202). Four different polarization component intensities of the optical signals of the respective wavelength components resolved into a plurality are extracted (S203). Calculation is performed based on four different polarization component intensities of the extracted optical signals of the wavelength components, and wavelength-resolved Stokes vectors of the optical signals of the wavelength components are measured based on the calculation results (S204). Based on the measured wavelength-resolved Stokes vector, the degree of polarization of each optical signal of the wavelength component is calculated (S205). A minimum value is extracted from the degree of polarization calculated for each optical signal of the wavelength component (S206). A difference value between the calculated minimum value of polarization degree and the theoretical value of polarization degree is identified (S207). Based on the identified difference value, the measurement accuracy of the calculated wavelength-resolved Stokes vector is evaluated and output (S208).

以上説明したように、本実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置は、光スペクトル幅Λの光信号を波長分解能Δλによって複数の波長成分に分解し、その波長成分毎の波長分解ストークスベクトルを測定する。測定した波長分解ストークスベクトルから波長成分毎のDOP(λ)を算出する。そして、DOP(λ)の最小値であるmin(DOP(λ))が、理論値「1」からどの程度ずれているかを識別することにより、波長分解ストークスベクトルの測定精度の良否を評価することができる。   As described above, the chromatic dispersion Stokes vector measuring apparatus according to the present embodiment decomposes an optical signal having an optical spectrum width Λ into a plurality of wavelength components by wavelength resolution Δλ, and measures a wavelength-resolved Stokes vector for each wavelength component . DOP (λ) for each wavelength component is calculated from the measured wavelength-resolved Stokes vector. Then, by evaluating how much min (DOP (λ)), which is the minimum value of DOP (λ), deviates from the theoretical value “1”, the quality of the wavelength-resolved Stokes vector is evaluated. Can do.

例えば、算出値の最小値であるmin(DOP(λ))が0.8だったとすると、DOP(λ)の理論値は1なので、算出値と理論値との差分値は0.2となる。測定装置の波長分解能、偏波成分の光強度差、回路特性等を改善した結果、算出値の最小値であるmin(DOP(λ))が0.9になったとすると、算出値と理論値との差分値は0.1となる。この算出値と理論値との差分値が小さいほど波長分解ストークスベクトルの測定精度が良いことになる。   For example, if min (DOP (λ)), which is the minimum value of the calculated value, is 0.8, since the theoretical value of DOP (λ) is 1, the difference value between the calculated value and the theoretical value is 0.2. . Assuming that min (DOP (λ)), which is the minimum value of the calculated value, becomes 0.9 as a result of improving the wavelength resolution of the measuring device, the light intensity difference of the polarization component, circuit characteristics, etc., the calculated value and the theoretical value Is 0.1. The smaller the difference between the calculated value and the theoretical value, the better the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector.

次に、本発明の実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置を用いた測定例を説明する。   Next, a measurement example using the chromatic dispersion Stokes vector measurement device according to the embodiment of the present invention will be described.

図6は、波長分解ストークスベクトル測定装置を用いた測定例の接続形態を示すシステム構成図である。   FIG. 6 is a system configuration diagram showing a connection form of a measurement example using the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus.

この測定例は、波長分解ストークスベクトル測定装置の群遅延時間差(DGD)測定性能を評価する場合の例である。つまり、既知の偏波モード分散(PMD)を持った光信号を入力し、波長成分毎のDOPをモニタした状態で、光信号に付加するPMDを徐々に増加させていく。つまり、DGDを徐々に増加させる。これにより、モニタしているDOPがDGDの増加にしたがって低下する。そして、許容誤差内で測定が可能なDOPの低下量を予め許容低下量として定めておき、その許容低下量までDOPが低下したときのDGDを識別する。これにより、この波長分解ストークスベクトル測定装置で測定可能なDGDの測定範囲を、DGD測定性能として評価することができる。   This measurement example is an example in the case of evaluating the group delay time difference (DGD) measurement performance of the wavelength-resolved Stokes vector measurement device. In other words, an optical signal having a known polarization mode dispersion (PMD) is input, and PMD added to the optical signal is gradually increased in a state where the DOP for each wavelength component is monitored. That is, DGD is gradually increased. As a result, the monitored DOP decreases as the DGD increases. Then, a DOP reduction amount that can be measured within the allowable error is determined in advance as an allowable reduction amount, and the DGD when the DOP decreases to the allowable reduction amount is identified. Thereby, the measurement range of DGD measurable with this wavelength-resolved Stokes vector measurement device can be evaluated as DGD measurement performance.

図6を参照して以下に説明する。   This will be described below with reference to FIG.

波長分解ストークスベクトル測定装置10に入力する光信号に既知のPMDを付加する装置として、可変群遅延時間差(DGD)発生器4(以降は可変DGD発生器4)を、光信号源2と波長分解ストークスベクトル測定装置10との間に設置する。   As a device for adding a known PMD to an optical signal input to the wavelength-resolved Stokes vector measuring device 10, a variable group delay time difference (DGD) generator 4 (hereinafter, variable DGD generator 4) is connected to the optical signal source 2 and wavelength-resolved. It is installed between the Stokes vector measuring device 10.

可変DGD発生器4は、偏波コントローラ41、偏光ビームスプリッタ43、44および光遅延調整器42を含んで構成される。   The variable DGD generator 4 includes a polarization controller 41, polarization beam splitters 43 and 44, and an optical delay adjuster 42.

偏波コントローラ41は、光信号源2が出力する光信号の偏波状態を、直線45°偏光に変換して偏光ビームスプリッタ43に出力する。偏光ビームスプリッタ43は、入力した光信号を直交関係にある二つの偏光成分X、Yに分解して出力する。例えばX成分が偏光ビームスプリッタ44に、Y成分が光遅延調整器42にそれぞれ出力される。光遅延調整器42は入力する光信号のY成分にτ(ps)の遅延を付加する。このτの遅延が付加された光信号のY成分と、遅延無しの光信号のX成分が偏光ビームスプリッタ44で合波され、DGD=τの光信号が生成される。   The polarization controller 41 converts the polarization state of the optical signal output from the optical signal source 2 into linear 45 ° polarized light and outputs it to the polarization beam splitter 43. The polarization beam splitter 43 decomposes the input optical signal into two orthogonally polarized components X and Y and outputs the result. For example, the X component is output to the polarization beam splitter 44 and the Y component is output to the optical delay adjuster 42, respectively. The optical delay adjuster 42 adds a delay of τ (ps) to the Y component of the input optical signal. The Y component of the optical signal to which the delay of τ is added and the X component of the optical signal without the delay are combined by the polarization beam splitter 44, and an optical signal of DGD = τ is generated.

波長分解ストークスベクトル測定装置10では、波長分解能で分解された波長成分毎のDOPの最小値(min(DOP(λ)))がモニタされている。   In the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 10, the minimum value (min (DOP (λ))) of DOP for each wavelength component resolved with wavelength resolution is monitored.

前述したように、光信号をΔλの波長帯域毎に区切って観測した場合、付加されたDGDに対してそのΔλの観測範囲が十分狭い範囲で、偏波状態が変化していないと見なせる場合には、モニタしているmin(DOP(λ))が理論値1となる。   As described above, when an optical signal is observed divided into each wavelength band of Δλ, when the observation range of Δλ is sufficiently narrow with respect to the added DGD, it can be considered that the polarization state has not changed. Is the theoretical value of 1 min (DOP (λ)) being monitored.

ここで、可変DGD発生器4が付加するDGD(τの値)を徐々に増加する。   Here, the DGD (value of τ) added by the variable DGD generator 4 is gradually increased.

すると、DGDがある値を超えると、波長分解ストークスベクトル測定装置10でモニタしているmin(DOP(λ))が理論値1から減少する。   Then, when DGD exceeds a certain value, min (DOP (λ)) monitored by the wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 10 decreases from the theoretical value 1.

これは、DGDが大きくなり、付加されたDGDに対してΔλの観測範囲が十分狭い範囲とはみなせなくなるからである。つまり、付加されたDGDが大きくなり、Δλの観測範囲内に含有される偏光状態が単一ではなくなることに起因する。このようになると、測定結果の誤差が増大し、測定精度が劣化することになる。   This is because the DGD becomes large and the observation range of Δλ cannot be regarded as a sufficiently narrow range with respect to the added DGD. In other words, the added DGD becomes large, and the polarization state contained in the observation range of Δλ is not single. If it becomes like this, the error of a measurement result will increase and a measurement precision will deteriorate.

そこで、min(DOP(λ))=1を維持できる範囲のDGD(τの値)や、許容誤差内で測定が可能なmin(DOP(λ))の値(許容低下値)のときに付加されているDGD(τの値)を測定する。つまり、DGDを増加させて行き、min(DOP(λ))が1を下回る直前のDGDの値や、min(DOP(λ))が予め定めた許容誤差内で測定が可能とされている許容低下値に達する直前のDGDの値を測定する。   Therefore, it is added when DGD (τ value) is within a range in which min (DOP (λ)) = 1 can be maintained, or when min (DOP (λ)) value (allowable decrease value) can be measured within the allowable error. The measured DGD (value of τ) is measured. That is, the DGD is increased, and the value of DGD immediately before min (DOP (λ)) is less than 1 or the tolerance that min (DOP (λ)) can be measured within a predetermined allowable error. The value of DGD just before reaching the drop value is measured.

これにより、min(DOP(λ))が1を下回る直前に測定したDGDの値が、当該測定装置で誤差なく測定可能なDGDの最大値と判定することができる。また、min(DOP(λ))が予め定めた許容誤差内で測定が可能とされている許容低下値に達する直前に測定したDGDの値が、当該測定装置で予め定めた測定精度で測定可能なDGDの最大値と判定することができる。なお、上記のmin(DOP(λ))の許容低下値は、min(DOP(λ))の値と理論値1との差分値の許容最大値であるとも言える。   Thereby, it is possible to determine that the DGD value measured immediately before min (DOP (λ)) is less than 1 is the maximum value of DGD that can be measured by the measurement apparatus without error. In addition, the value of DGD measured immediately before min (DOP (λ)) reaches a permissible drop value that can be measured within a predetermined tolerance can be measured with the measurement accuracy predetermined by the measurement device. The maximum value of the DGD can be determined. It can be said that the allowable decrease value of min (DOP (λ)) is the maximum allowable value of the difference value between the value of min (DOP (λ)) and the theoretical value 1.

例えば、「この測定装置は、DGD0〜8psを測定誤差なく測定可能」と評価したり、「DGDの測定誤差0.1psを維持するDOPの許容低下値は0.05で、この条件で測定可能なDGDの最大値は10ps」と評価したりできる。なお、「DOPの許容低下値0.05」は、「DOPの許容最小値0.95」を意味する。   For example, it is evaluated that “This measuring device can measure DGD 0 to 8 ps without measurement error”, or “DOP allowable decrease value maintaining DGD measurement error 0.1 ps is 0.05, and measurement is possible under this condition. The maximum value of DGD is 10 ps ". The “DOP allowable decrease value 0.05” means “DOP allowable minimum value 0.95”.

次に、第3の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置を説明する。   Next, a wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the third embodiment will be described.

図7は、第3の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram illustrating the configuration of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to the third embodiment.

波長分散ストークスベクトル測定装置20は、可変光バンドパスフィルタ201、ポラリメータとA/Dコンバータを利用した4偏波成分強度抽出部202、演算部203、モニタ部204および較正制御部205を含んで構成される。   The chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus 20 includes a variable optical bandpass filter 201, a four-polarization component intensity extraction unit 202 using a polarimeter and an A / D converter, a calculation unit 203, a monitor unit 204, and a calibration control unit 205. Is done.

可変光バンドパスフィルタ201、4偏波成分強度抽出部202および演算部203は、第2の実施形態における可変光バンドパスフィルタ101、4偏波成分強度抽出部102および演算部103と同じ構成なので説明を割愛する。   The variable optical bandpass filter 201, the four polarization component intensity extraction unit 202, and the calculation unit 203 have the same configuration as the variable optical bandpass filter 101, the four polarization component intensity extraction unit 102, and the calculation unit 103 in the second embodiment. I will omit the explanation.

第3の実施形態の波長分解ストークスベクトル測定装置20は、モニタ部204に特徴を有し、その制御で動作する較正制御部205を備える点において第2の実施形態と異なる。   The wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus 20 according to the third embodiment is different from the second embodiment in that it has a feature in the monitor unit 204 and includes a calibration control unit 205 that operates by its control.

モニタ部204は、演算部203が算出して抽出したDOPの最小値を入力する偏光度入力部、DOPの最小値を各種の閾値と比較する比較部および比較部での比較結果に基づく制御を実行するモニタ制御部を含む。   The monitor unit 204 is a polarization degree input unit that inputs the minimum value of DOP calculated and extracted by the arithmetic unit 203, a comparison unit that compares the minimum value of DOP with various threshold values, and a control based on the comparison results in the comparison unit. A monitor control unit to be executed is included.

なお、演算部203は、算出した波長成分毎のDOPの算出値を出力するだけで、その最小値はモニタ部204で抽出する構成であってもよい。その場合、偏光度入力部は、演算部203から入力される波長成分毎のDOPの算出値から最小値を抽出し、そのDOPの最小値を比較部に送る。   Note that the calculation unit 203 may simply be configured to output the calculated DOP value for each calculated wavelength component, and the monitor unit 204 may extract the minimum value. In this case, the polarization degree input unit extracts the minimum value from the calculated DOP value for each wavelength component input from the calculation unit 203, and sends the minimum value of the DOP to the comparison unit.

比較部は、DOPの最小値の許容値を規定する第1の閾値および第2の閾値を備え、DOPの最小値と比較する。第1の閾値は、図6を参照して説明した測定例で判定したDOPの許容最小値で、DOPの最小値がこの値を下回った場合には許容値を超えて測定精度が劣化していると判断する閾値である。第2の閾値は、DOPの最小値が第1の閾値までは達しないが、DOPの最小値が理論値よりも低下して測定精度の劣化が認められると判断する、任意に設定する閾値である。   The comparison unit includes a first threshold value and a second threshold value that define an allowable value of the minimum value of DOP, and compares the first threshold value and the second threshold value. The first threshold value is an allowable minimum value of DOP determined in the measurement example described with reference to FIG. 6. When the minimum value of DOP is lower than this value, the measurement accuracy is deteriorated by exceeding the allowable value. This is the threshold value for determining that the The second threshold value is an arbitrarily set threshold value that determines that the minimum value of DOP does not reach the first threshold value, but that the minimum value of DOP is lower than the theoretical value and deterioration in measurement accuracy is recognized. is there.

比較部は、DOPの最小値が、いずれの閾値にも達していない値、第1の閾値に達した値、第2の閾値に達した値のいずれかの比較結果をモニタ制御部に出力する。そして、モニタ制御部は、比較部が出力した比較結果情報に基づく処理を実行する。なお、上記の第1の閾値および第2の閾値は、DOPの許容低下値を基準にして、DOPの最小値と理論値1との差分値に基づく閾値であってもよい。つまり、第1の閾値は差分値の許容最大値(または許容低下値の最大値)であり、第2の閾値は、許容最大値には達していないが、測定精度の劣化が認められると判断できる、DOPの最小値と理論値1との差分値を任意に設定する。   The comparison unit outputs, to the monitor control unit, a comparison result of a value at which the minimum value of DOP has not reached any threshold value, a value that has reached the first threshold value, or a value that has reached the second threshold value. . And a monitor control part performs the process based on the comparison result information which the comparison part output. The first threshold value and the second threshold value may be threshold values based on a difference value between the minimum value of DOP and the theoretical value 1 on the basis of the allowable decrease value of DOP. That is, the first threshold value is the allowable maximum value of the difference value (or the maximum value of the allowable decrease value), and the second threshold value has not reached the allowable maximum value, but it is determined that the measurement accuracy is deteriorated. The difference value between the minimum value of DOP and the theoretical value 1 can be arbitrarily set.

モニタ部204の動作を図8を参照して説明する。   The operation of the monitor unit 204 will be described with reference to FIG.

図8は、モニタ部204の動作を示すフロー図である。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the monitor unit 204.

モニタ部204は、演算部203からDOPの最小値を入力する(S301)。なお、前述したように、演算部203は、算出した波長成分毎のDOPの算出値を出力するだけで、その最小値はモニタ部204で抽出する構成であってもよい。   The monitor unit 204 inputs the minimum value of DOP from the calculation unit 203 (S301). Note that, as described above, the calculation unit 203 may simply be configured to output the calculated DOP value for each calculated wavelength component, and the monitor unit 204 may extract the minimum value.

S302は後述する。   S302 will be described later.

DOPの最小値は、前述した第1の閾値および第2の閾値に達しているか否かが比較される(S303)。比較部から出力される情報は、「いずれの閾値にも達していない」、「第1の閾値に達した」、「第2の閾値に達した」のいずれかの比較結果である。   It is compared whether or not the minimum value of DOP has reached the first threshold value and the second threshold value described above (S303). The information output from the comparison unit is a comparison result of “not reaching any threshold”, “having reached the first threshold”, or “having reached the second threshold”.

比較結果が「いずれの閾値にも達していない」場合は、測定精度が維持されている状態を示すので、モニタ制御部は測定結果が有効であることを示す有効情報を出力する(S304)。   If the comparison result “has not reached any threshold value”, it indicates that the measurement accuracy is maintained, and therefore the monitor control unit outputs valid information indicating that the measurement result is valid (S304).

比較結果が「第1の閾値に達した」場合は、測定精度が劣化していると判断できる異常状態なので、アラームを出力する準備をする。つまり、この異常状態が偶発的な要因でないことを確認するために、発生の連続性を確認する(S305)。もし、予め定めた回数連続してこの異常状態が発生した場合(S305、YES)には、アラームを出力して装置の異常を外部に通知する。   If the comparison result “has reached the first threshold”, it is an abnormal state in which it can be determined that the measurement accuracy has deteriorated, so preparations are made to output an alarm. That is, in order to confirm that this abnormal state is not an accidental factor, the continuity of occurrence is confirmed (S305). If this abnormal state occurs continuously for a predetermined number of times (S305, YES), an alarm is output to notify the outside of the device abnormality.

比較結果が「第2の閾値に達した」場合は、異常状態には達していないが測定精度が劣化してきている状態を示している。そこで、一定の測定精度が維持できるように当該波長分解ストークスベクトル測定装置20の劣化要因となる部位を較正するように構成されている較正制御部205を制御する。例えば、較正制御部205は、光学系のアライメントずれを調整するためのアクチュエータとずれを検出するセンサを備え、モニタ制御部204は較正制御部205をフィードバック制御して自動的に一定の測定精度を維持することができるようにする。   When the comparison result “has reached the second threshold”, it indicates a state in which the measurement accuracy has deteriorated although the abnormal state has not been reached. Therefore, a calibration control unit 205 configured to calibrate a part that causes deterioration of the wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus 20 so as to maintain a constant measurement accuracy is controlled. For example, the calibration control unit 205 includes an actuator for adjusting the alignment deviation of the optical system and a sensor for detecting the deviation, and the monitor control unit 204 feedback-controls the calibration control unit 205 to automatically achieve a certain measurement accuracy. To be able to maintain.

このフィードバック制御を行うために、較正制御フラグに1を設定する(S307)。「較正制御フラグ=1」は、較正のためのフィードバック制御が行われていることを意味する。モニタ制御部204は較正制御部205に制御信号を送り較正のための制御動作を行わせる(S308)。この較正のためのフィードバック制御を開始した後に入力したDOPの最小値は、「較正制御フラグ=1」となっているので、S309の処理に進む。S309の処理では、入力したDOPの最小値が一定の改善した値を示しているか否かを確認する。入力したDOPの最小値が一定の改善した値を示している場合(S309、YES)には、較正制御フラグに0を設定して(S310)制御を終了する。一方、入力したDOPの最小値が一定の改善した値を示していない場合(S309、NO)には、モニタ制御部204は較正制御部205に再度制御信号を送り較正のための制御動作を行わせる(S308)。   In order to perform this feedback control, 1 is set to the calibration control flag (S307). “Calibration control flag = 1” means that feedback control for calibration is being performed. The monitor control unit 204 sends a control signal to the calibration control unit 205 to perform a control operation for calibration (S308). Since the minimum value of DOP input after starting feedback control for calibration is “calibration control flag = 1”, the process proceeds to S309. In the processing of S309, it is confirmed whether or not the input minimum value of DOP shows a certain improved value. When the input minimum value of DOP shows a certain improved value (S309, YES), the calibration control flag is set to 0 (S310) and the control is terminated. On the other hand, when the input minimum value of DOP does not indicate a certain improved value (S309, NO), the monitor control unit 204 sends a control signal to the calibration control unit 205 again to perform a control operation for calibration. (S308).

なお、この較正制御部205の較正制御に基づくDOPの最小値が一定の改善した値を示しているか否かの確認は、DOPの最小値が第2の閾値までは低下していない第3の閾値を設定して判定してもよい。つまり、この場合、DOPの最小値が第2の閾値まで低下して較正制御が実施され、その結果、DOPの最小値が第3の閾値まで改善されたことを以って、「較正制御に基づくDOPの最小値が一定の改善した値を示した」と称する。   It should be noted that whether or not the minimum value of DOP based on the calibration control of the calibration control unit 205 shows a certain improved value is the third value in which the minimum value of DOP has not decreased to the second threshold value. You may determine by setting a threshold value. That is, in this case, the calibration control is performed with the minimum value of DOP lowered to the second threshold, and as a result, the minimum value of DOP has been improved to the third threshold. The minimum value of the DOP based showed a certain improved value ".

このように、第3の実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置20は、図6を参照して説明した測定例で判定したDOPの低下許容値を用いて、常時モニタしているDOPの値に応じた各種の制御を実行することができる。なお、上記において、比較結果が「第2の閾値に達した」場合は、較正制御部205のフィードバック制御を行うとして説明した。しかし、較正制御部205を設けることなく、比較結果が「第2の閾値に達した」場合に、較正の必要性を通知するメッセージを出力するようにしてもよい。   As described above, the chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus 20 according to the third embodiment uses the DOP reduction allowable value determined in the measurement example described with reference to FIG. 6 to obtain the DOP value that is constantly monitored. Various types of control can be executed. In the above description, it has been described that the feedback control of the calibration control unit 205 is performed when the comparison result “has reached the second threshold”. However, without providing the calibration control unit 205, when the comparison result “has reached the second threshold”, a message notifying the necessity of calibration may be output.

以上に説明したように本実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置において、測定精度の評価指標に用いる偏光度は波長分解ストークスベクトルより算出される物理パラメータである。そのため、本実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置は、精度監視のためだけに特別な機器は必要なく、低コストで測定精度の評価を行うことができる。しかもリアルタイムで、本来の測定を妨げることなく測定精度の評価を行うことができるため、本実施形態の波長分散ストークスベクトル測定装置は、簡単に精度チェックを行うことができる。   As described above, in the chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus of the present embodiment, the degree of polarization used as an evaluation index for measurement accuracy is a physical parameter calculated from the wavelength-resolved Stokes vector. Therefore, the chromatic dispersion Stokes vector measurement apparatus of this embodiment does not require a special device only for accuracy monitoring, and can evaluate measurement accuracy at low cost. Moreover, since the measurement accuracy can be evaluated in real time without interfering with the original measurement, the chromatic dispersion Stokes vector measurement device of this embodiment can easily check the accuracy.

1、10、20 波長分解ストークスベクトル測定装置
2 光信号源
3 光ファイバ
4 可変群遅延時間差(DGD)発生器
11 波長掃引手段
12 4偏波成分強度抽出手段
13 演算手段
41 偏波コントローラ
42 光遅延調整器
43、44 偏光ビームスプリッタ
101、201 可変光バンドパスフィルタ
102、202 4偏波成分強度抽出部
103、203 演算部
104、204 モニタ部
205 較正制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10, 20 Wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus 2 Optical signal source 3 Optical fiber 4 Variable group delay time difference (DGD) generator 11 Wavelength sweep means 12 4 Polarization component intensity extraction means 13 Calculation means 41 Polarization controller 42 Optical delay Adjusters 43 and 44 Polarizing beam splitters 101 and 201 Variable optical bandpass filters 102 and 202 4 Polarization component intensity extraction units 103 and 203 Calculation units 104 and 204 Monitor unit 205 Calibration control unit

Claims (9)

入力した特定の波長帯域幅の光信号を、前記特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で、複数の波長成分に分解して出力する波長掃引手段と、
前記波長成分のそれぞれの光信号を入力し、それぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出して出力する4偏光成分強度抽出手段と、
前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの前記偏光成分強度を入力して演算し、当該演算結果に基づいて前記波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行し、前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、前記波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて、前記波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する演算手段と、
を備えることを特徴とする波長分解ストークスベクトル測定装置。
Wavelength sweeping means for decomposing and outputting a plurality of wavelength components of an input optical signal having a specific wavelength bandwidth with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth;
4-polarized component intensity extracting means for inputting the respective optical signals of the wavelength components, extracting and outputting four different polarized component intensities of the respective optical signals;
Calculation is performed by inputting four different polarization component intensities of the optical signals of the wavelength components, and measuring the wavelength-resolved Stokes vectors of the optical signals of the wavelength components and calculating the degree of polarization based on the calculation results. The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is calculated based on the difference value between the calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and the theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component. A computing means for evaluating and outputting;
A wavelength-resolved Stokes vector measuring apparatus comprising:
前記波長掃引手段は、当該波長分解ストークスベクトル測定装置が有する波長分解能の波長帯域幅の光を透過させる可変光バンドパスフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の波長分解ストークスベクトル測定装置。 2. The wavelength-resolved Stokes vector measurement device according to claim 1, wherein the wavelength sweeping unit is a variable optical bandpass filter that transmits light having a wavelength bandwidth of wavelength resolution possessed by the wavelength-resolved Stokes vector measurement device. . 前記演算手段は、
前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの前記偏光成分強度に基づく演算を実行して前記波長成分のそれぞれの光信号の前記波長分解ストークスベクトルを測定し、測定した前記波長分解ストークスベクトルに基づいて前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度を算出する演算部と、
前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値の最小値と、前記波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて、前記波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力するモニタ部と
を含み、前記モニタ部は、許容値を超えて測定精度が劣化していると判断する前記差分値の第1の閾値と、前記第1の閾値までは達しないが、測定精度の劣化が認められると判断する、任意に設定する第2の閾値を用いて前記測定精度を評価することを特徴とする請求項2に記載の波長分解ストークスベクトル測定装置。
The computing means is
The wavelength-resolved Stokes vector of each optical signal of the wavelength component is measured by performing an operation based on the four different polarization component intensities of the optical signals of the wavelength component, and the measured wavelength-resolved Stokes vector A calculation unit for calculating the degree of polarization of each optical signal of the wavelength component based on,
The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is evaluated based on the difference value between the minimum calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and the theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component. A monitor unit that outputs the difference value, and the monitor unit does not reach the first threshold value of the difference value that determines that the measurement accuracy has deteriorated beyond an allowable value, and the first threshold value. 3. The wavelength-resolved Stokes vector measurement apparatus according to claim 2, wherein the measurement accuracy is evaluated using a second threshold value that is arbitrarily set, which is determined to be a deterioration in measurement accuracy.
前記モニタ部は、
前記演算部が算出した前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値を入力する偏光度入力部と、
前記偏光度の算出値の最小値と前記偏光度の理論値との差分値を前記第1の閾値および前記第2の閾値と比較して、比較結果を出力する比較部と、
前記比較結果が、前記差分値が前記第1の閾値に達した場合は、測定精度の劣化を外部に通知するアラームを出力し、前記比較結果が、前記差分値が前記第2の閾値に達した場合は、当該波長分解ストークスベクトル測定装置の劣化要因となる部位の較正を外部に指示する信号を出力するモニタ制御部と
を含むことを特徴とする請求項3に記載の波長分解ストークスベクトル測定装置。
The monitor unit is
A degree of polarization input unit for inputting a calculated value of the degree of polarization of each optical signal of the wavelength component calculated by the arithmetic unit;
A comparison unit that compares a difference value between a minimum value of the calculated value of the degree of polarization and a theoretical value of the degree of polarization with the first threshold value and the second threshold value, and outputs a comparison result;
When the difference value reaches the first threshold value, the comparison result outputs an alarm notifying the outside of measurement accuracy deterioration, and the comparison result indicates that the difference value reaches the second threshold value. 4. The wavelength-resolved Stokes vector measurement according to claim 3, further comprising: a monitor control unit that outputs a signal for instructing externally calibration of a part that causes deterioration of the wavelength-resolved Stokes vector measurement device. apparatus.
当該波長分解ストークスベクトル測定装置の光学系のアライメントずれを調整するアクチュエータおよびずれを検出するセンサを備えて劣化要因となる部位を較正する較正制御部を更に備え、
前記モニタ制御部は、前記比較結果が、前記差分値が前記第2の閾値に達した場合は、前記較正制御部に制御信号を送信して較正制御を実行させ、前記較正制御部の当該較正制御実行後の前記比較結果が、測定精度の改善が認められると判断する、任意に設定する第3の閾値に前記差分値が達するまでフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項4に記載の波長分解ストークスベクトル測定装置。
A calibration control unit that calibrates a site that causes deterioration by including an actuator that adjusts the alignment deviation of the optical system of the wavelength-resolved Stokes vector measurement device and a sensor that detects the deviation;
When the comparison result indicates that the difference value has reached the second threshold value, the monitor control unit transmits a control signal to the calibration control unit to execute calibration control, and the calibration control unit performs the calibration control. 5. The feedback control is performed until the difference value reaches an arbitrarily set third threshold value, which is determined that an improvement in measurement accuracy is recognized from the comparison result after the control execution. Wavelength-resolved Stokes vector measurement device.
入力した特定の波長帯域幅の光信号を、前記特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅で、複数の波長成分に分解し、
前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの偏光成分強度を抽出し、
抽出した前記波長成分のそれぞれの光信号の相異なる4つの前記偏光成分強度に基づいて演算し、
前記演算結果に基づいて前記波長成分のそれぞれの光信号の波長分解ストークスベクトルの測定と偏光度の算出を実行し、
前記波長成分のそれぞれの光信号の偏光度の算出値と、前記波長成分の光信号の偏光度の理論値と、の差分値に基づいて、前記波長分解ストークスベクトルの測定精度を評価して出力する
ことを特徴とする波長分解ストークスベクトル測定方法。
The input optical signal of a specific wavelength bandwidth is decomposed into a plurality of wavelength components with a wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth,
Extracting four different polarization component intensities of the respective optical signals of the wavelength components,
Based on the four different polarization component intensities of the optical signals of the extracted wavelength components,
Based on the calculation result, measurement of the wavelength-resolved Stokes vector of each optical signal of the wavelength component and calculation of the degree of polarization,
The measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is evaluated and output based on the difference value between the calculated value of the polarization degree of each optical signal of the wavelength component and the theoretical value of the polarization degree of the optical signal of the wavelength component. And a wavelength-resolved Stokes vector measurement method.
前記特定の波長帯域幅の光信号を複数の前記波長成分に分解する前記特定の波長帯域幅よりも狭い波長帯域幅は、当該波長分解ストークスベクトル測定装置が有する波長分解能の波長帯域幅であることを特徴とする請求項6に記載の波長分解ストークスベクトル測定方法。 The wavelength bandwidth narrower than the specific wavelength bandwidth for decomposing the optical signal of the specific wavelength bandwidth into a plurality of the wavelength components is a wavelength bandwidth of wavelength resolution possessed by the wavelength-resolved Stokes vector measurement device. The wavelength-resolved Stokes vector measurement method according to claim 6. 前記差分値は、前記偏光度の算出値の最小値と前記偏光度の理論値との差分値であって、
前記波長分解ストークスベクトルの測定精度の評価は、
許容値を超えて測定精度が劣化していると判断する前記差分値の第1の閾値と、前記第1の閾値までは達しないが、測定精度の劣化が認められると判断する、任意に設定する第2の閾値を設定し、
前記差分値を、前記第1の閾値および前記第2の閾値と比較して前記測定精度を評価することを特徴とする請求項7に記載の波長分解ストークスベクトル測定方法。
The difference value is a difference value between a minimum value of the calculated value of the polarization degree and a theoretical value of the polarization degree,
Evaluation of the measurement accuracy of the wavelength-resolved Stokes vector is:
A first threshold value of the difference value for determining that the measurement accuracy has deteriorated beyond an allowable value, and an arbitrary setting for determining that the measurement accuracy has been deteriorated although the first threshold value is not reached. Set a second threshold to
The wavelength-resolved Stokes vector measurement method according to claim 7, wherein the measurement accuracy is evaluated by comparing the difference value with the first threshold value and the second threshold value.
前記差分値と、前記第1の閾値および前記第2の閾値との比較結果が、前記差分値が前記第1の閾値に達した場合は、測定精度の劣化を外部に通知するアラームを出力し、前記比較結果が、前記差分値が前記第2の閾値に達した場合は、当該波長分解ストークスベクトル測定装置の劣化要因となる部位の較正を外部に指示する信号を出力することを特徴とする請求項8に記載の波長分解ストークスベクトル測定方法。 When the comparison result between the difference value and the first threshold value and the second threshold value reaches the first threshold value, an alarm is output to notify the outside of measurement accuracy degradation. In the comparison result, when the difference value reaches the second threshold value, a signal instructing the outside to calibrate a portion that becomes a deterioration factor of the wavelength-resolved Stokes vector measurement device is output. The wavelength-resolved Stokes vector measurement method according to claim 8.
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