JP2013201495A - 光パワーモニタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光パワーを検出しようとする光信号に低速の周波数変調をかける。これにより、その光信号は、周波数軸上(波長軸上)で左右に時間的に移動することになる。波長可変フィルタが主信号の使用波長帯域に渡ってスイープしてくると、その光信号は、波長可変フィルタの透過帯域の両肩のところで、透過帯域に出たり入ったりする。これにより、波長可変フィルタを透過する光パワーが変化する。波長可変フィルタのスイープ方向に2つの光強度の変化が現れるので、これが現れたポイントの中間点が当該光信号の波長位置であるとして、そのポイントの光パワーを検出する。
【選択図】図4
Description
周波数利用効率を向上させる技術として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術やNyquist−WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術が検討されている。OFDM技術やNyquist−WDM技術においては、従来の波長間隔より、より狭い波長間隔で波長を多重して送信する。特に、OFDM技術やNyquist−WDM技術を用いて、複数のサブチャネル信号を多重し、一つの信号とみなすSuperchannelという方式の適用が、100Gbps以上の伝送システムを実現する上で考えられている。このようなSuperchannelにおいて、特にサブチャネル信号の多重を光領域で行う場合、合波部の光カプラや光フィルタの損失ばらつき等により、Superchannel内のサブチャネル信号間にパワーレベル差が生じる可能性がある。また、伝送路中の光増幅器の波長依存性や隣接チャネルのAdd/Dropにおけるフィルタリング等によってもSuperchannel内のサブチャネル信号間に光パワーレベル差が発生する可能性がある。
各波長の送信器TXから光信号が送出され、波長多重部10、11によって、各波長の光信号が多重される。このとき、各送信器TXの送出パワーレベルが適切に調整されていないと、aに示すスペクトルの模式図のように、一つの信号を構成するSuperchannel内で信号パワーのばらつきが発生しうる。これは、波長多重部10、11などにおける損失ばらつき等により生じる。
送信器TX1〜TX88から出力される各波長の光信号は、波長多重装置MUX10aによって多重され、主信号として送出される。そして、主信号を光カプラ15で分岐し、Optical Channel Monitor(OCM)16でモニタする。
Superchannelのサブチャネル信号の光パワーをモニタする場合、図3に示すように、従来のWDM信号に比べ、サブチャネル信号の波長間隔が狭いため、OCMの分解能が足りない。特に、隣接チャネルとのパワーレベル差が大きい場合、サブチャネル信号のスペクトル波形を再現できない可能性がある。したがって、光パワーレベルを精度良く測定できないという問題点があった。
図4(a)にあるように、高速な主信号データ列に対し、低速な正弦波信号を光信号の周波数変調のために重畳する。光送信器20には、主信号データ列を構成する高速な電気信号が印加され、高速な光信号を生成する。低速な正弦波信号は、周波数変調成分の重畳可能な光送信器20に低速な正弦波電気信号を印加することによって、光信号に重畳される。この周波数変調成分の重畳によって、図4(b)に示されるように、光出力スペクトルが周波数軸方向に時間変動することになる。なお、以下では、低速な周波数変調信号として、正弦波信号を示すが、矩形波や三角波でもよい。
さらに、WDM信号の周波数間隔が周波数変調の振幅程度離れている信号については、同時に2つ以上のサブチャネル信号に周波数変調をかけることで、同時検出が可能である。
図6では、本実施形態の信号パワーレベル検出機能を用いて、WDMシステムの各信号の光パワーレベルを制御する構成を示している。光パワーの取得とともに、周波数変調成分を検出し、被測定信号のパワーレベルを特定する。そして、目標パワーレベルとの比較を行い、その差を送信器制御装置31と光パワーレベル制御値算出回路30からなる回路にフィードバックし、送信器TX1〜TXNの光出力パワー値の再設定を行う。この作業を繰り返すことにより、目標の光パワーレベルに設定することが可能になる。
はじめに、被測定サブチャネルを送信する送信器に周波数変調信号を印加する(ステップS10)。ステップS11で、出力光パワーの調整を行う。次に、波長可変フィルタを掃引し、光パワーと周波数変調成分を検出する(ステップS12)。この周波数変調成分の検出から、被測定信号光のピーク波長を特定し、ピーク波長の近傍の光パワー測定値からパワーレベルを算出する(ステップS13)。続いて、目標の光パワーレベルと比較し(ステップS14)、差分がある場合には、再び送信器の光出力パワーを調整し(ステップS11)、光パワーレベルの測定を行う(ステップS12、S13)。この作業を繰り返し、所望の光パワーレベルになれば、ステップS15で他に光パワーレベルの調整が必要な送信器があるか判断し、ある場合には、別のチャネルの送信器の調整に移行する。この作業を繰り返し、全ての送信器について、調整が完了すれば、光パワーレベルの制御は完了となる。
ステップS20において、狭帯域波長可変フィルタを使用波長領域に渡ってスイープし(掃引し)、その透過光をフォトダイオードで受光する。ステップS21において、光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路により、波長可変フィルタをスイープしている間に、ある一定の間隔で、透過光パワーと周波数変調成分の検出における振幅値を取得する。ステップS22において、周波数変調による振幅値検出で得られた2つのピークポイントの中間点を被測定波長の中心波長と判定し、その近傍の透過光パワー検出値を用いて、被測定波長の光パワーレベルを算出する。
狭帯域波長可変フィルタからの光入力は、PD26に入力され、電気信号に変換される。PD26の出力は、強度検出器40に入力され、PD26で受光された信号光の光パワー強度が検出される。強度検出器40が検出した光パワー強度は、信号光のスペクトルの各波長における強度の測定値となる。PD26の出力は、バンドパスフィルタ41にも入力される。バンドパスフィルタ41は、周波数変調の周波数成分のみを抽出するように透過帯域が設定される。周波数変調成分が、2以上のサブキャリアに異なる周波数で重畳されている場合には、バンドパスフィルタ41の透過帯域を可変としてもよいし、2以上の周波数成分が透過可能な透過帯域としてもよい。バンドパスフィルタ41の透過信号は、振幅検出器42に入力され、信号の強度変化が検出される。1つのサブキャリアあるいは波長に周波数変調が重畳されている場合には、不図示の狭帯域波長可変フィルタが透過帯域をスイープする間に、2つのポイントで強度変化が検出される。その2つのポイントの中間点がサブキャリアの存在する波長位置であり、その中間点の光パワーを被測定サブキャリアの光パワーとする。
図10は、FM変調機能付きレーザ光源を用いる場合を示す。送信器TXには、FM変調機能付きレーザ光源45と光変調器46が設けられる。光変調器46には、主信号データ列を表す高速電気信号が印加され、レーザ光源45からの光に対し、データ変調をかける。本実施形態を実施するための低速な周波数信号は、FM変調機能付きレーザ光源45に低速な正弦波信号を印加し、レーザ光源45の発振する光の周波数をじかに変化させる。
図12において、図6と同じ構成要素には同じ参照符号を付す。
波長多重装置72から送出される主信号の信号光は、光カプラ15で分岐され、狭帯域波長可変フィルタ25によってフィルタリングされる。狭帯域波長可変フィルタ25からの出力光は、PD26によって電気信号に変換され、光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路27によって、サブチャネルの波長の光パワーが検出される。光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路27からの出力信号は、光パワーレベル制御値算出回路30に入力され、検出された光パワーと光パワーの目標値とが比較され、その差分がVOA(Variable Optical Attenuator)制御装置70に入力される。VOA制御装置70は、光パワーレベル制御値算出回路30からの光パワーと目標値との差分から、制御対象のサブチャネルの送信器からの信号光の光パワーの減衰量を設定し、制御対象のサブチャネルのVOA(可変光減衰器)を制御して、光パワーを調整する。
図13において、カプラ80、波長可変フィルタ81、PD82、光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路83、光パワーレベル制御値算出回路84、送信器制御装置85は、図6の、カプラ15、狭帯域波長可変フィルタ25、PD26、光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路27、光パワーレベル制御値算出回路30、送信器制御装置31に対応する。
12、75 アド・ドロップノード
15、77、80 カプラ
16 OCM(Optical Channel Monitor)
20 周波数変調の重畳可能な光送信器
25、81 (狭帯域)波長可変フィルタ
26、82 PD(フォトダイオード)
27、83 光パワー検出/周波数変調成分分離・振幅検出回路
30、84 光パワーレベル制御値算出回路
31、85 送信器制御装置
40 強度検出器
41 バンドパスフィルタ
42 振幅検出器
45 FM変調機能付きレーザ光源
46 光変調器
50 符号マッピング回路
51 中心周波数調整回路
52 演算器
53、55、56、58、59 乗算器
54−1、54−2 サイン・コサイン生成部
57、60 加算器
61 DAC(Digital to Analog Convertor)
62 IQ変調器
63 LD(レーザダイオード)
70 VOA制御装置
71 FM変調制御装置
76 プレアンプ
78 波長分離装置
86 WSS(Wavelength Selective Switch)
87 ポストアンプ
Claims (6)
- 波長多重システムにおいて伝達される信号光の各波長の光パワーを検出する光パワーモニタであって、
送出する波長の光信号に周波数変調成分を重畳する光送出部と、
該信号光の使用波長帯域に渡って透過帯域をスイープする波長可変フィルタと、
該波長可変フィルタを透過してきた光パワーの、該周波数変調に伴う強度変化を検出し、該波長可変フィルタの透過帯域のスイープに対応して、該スイープ方向における光パワーの2つの強度変化点の位置の中間点の光パワー測定値を、被測定波長の光パワーとして検出する検出部と、
を備えることを特徴とする光パワーモニタ。 - 前記周波数変調成分は、前記光送出部に設けられる、発振周波数可変の光源に正弦波の周波数制御信号を印加して得られることを特徴とする請求項1に記載の光パワーモニタ。
- 前記周波数変調成分は、前記光送出部に設けられる、データ信号変調を行う光変調器の駆動信号に、正弦波信号を重畳して得られることを特徴とする請求項1に記載の光パワーモニタ。
- 請求項1の光パワーモニタと、
該光パワーモニタで測定された光パワーを、光パワーの目標値と比較し、測定された光パワーが該目標値になるように、請求項1の光送出部の出力光パワーを制御する制御部と、
を備える光パワー制御装置。 - 請求項1の光パワーモニタを備えるアド・ドロップノード。
- 波長多重システムにおいて伝達される信号光の各波長の光パワーを検出する光パワーモニタ方法であって、
送出する波長の光信号に周波数変調を重畳し、
該信号光の使用波長帯域に渡って、波長可変フィルタの透過帯域をスイープし、
該波長可変フィルタを透過してきた光パワーの、該周波数変調に伴う強度変化を検出し、
該波長可変フィルタの透過帯域のスイープに対応して、該スイープ方向における光パワーの2つの強度変化点の位置の中間点の光パワー測定値を、光パワーの被測定波長の光パワーとして検出する、
ことを特徴とする光パワーモニタ方法。
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