JP2015225085A

JP2015225085A - 光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置および測定方法

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Publication number: JP2015225085A
Application number: JP2015153741A
Authority: JP
Inventors: 小野　浩孝; Hirotaka Ono; 浩孝小野; 水野　隆之; Takayuki Mizuno; 隆之水野; 高良　秀彦; Hidehiko Takara; 秀彦高良
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-29
Also published as: JP5970591B2

Abstract

【課題】従来技術のマルチコアファイバ増幅器のコア間クロストーク測定方法では、クロストーク測定に用いる波長は近接しているとはいえ、異なる２波長間でのクロストーク測定となっていた。従来技術の方法では、実際には、測定したい特定の１つの波長におけるコア間クロストークとは異なるものを測定していた。また、マルチモード光伝送システムに使用されるマルチモード光ファイバ増幅器では、マルチコア光ファイバ増幅器のコア間クロストークと同様にモード間クロストークの評価法を確立することが求められていた。【解決手段】本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク測定法では、１つの光源が発生する第１のモードの信号光を分岐する光分岐器を備え、光分岐器で分岐された各信号光が、光変調器により異なる周波数で変調される。変調された複数の信号光は、第１のモードとは異なるモードへ変換して合波され、マルチモード光ファイバ増幅器に入力される。増幅器出力光は、光電変換器で電気信号に変換され、そのスペクトルが検出される。【選択図】図１０

Description

本発明は、空間分割多重光伝送で用いられる光ファイバ増幅器に関する。より詳細には、マルチコア光伝送システムにおけるマルチコアファイバ増幅器のクロストーク測定に関する。

スマートフォンを初めとする新たなインターネット通信端末が幅広く普及する現在、携帯電話やインターネットを支える光通信の利用も爆発的に広がっている。光伝送システムに対してもますますの高速化・大容量化が要請されている。光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大するために、１本のファイバの中に複数コアを有するマルチコアファイバを光伝送路に用いたマルチコア光伝送システムが開発されている。また、マルチモードファイバの異なる伝搬モードを用いて複数の情報を並列して伝送するマルチモード光伝送システムの開発も進められている。これらのマルチコアファイバやマルチモードファイバを光信号の多重化に用いる光伝送は、空間分割多重（ＳＤＭ： Space Division Multiplexing）光伝送と呼ばれている。

ＳＤＭ光伝送では、異なるコアまたは異なるモードにそれぞれ異なる情報を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）信号を伝搬させることによって、従来技術の１つのシングルモードコアのみを有するファイバ（標準シングルモードファイバ）を伝送路とする場合と比較して、飛躍的に伝送容量を増やすことができる。

長距離のＳＤＭ光伝送システムでは、従来技術の標準シングルモードファイバを伝送路とする光伝送システムと同様に、伝送中に強度が小さくなった信号光を増幅するため、ＳＤＭ用の光ファイバ増幅器が必要不可欠である。

マルチコア光伝送システムに用いられるマルチコアファイバ増幅器では、増幅用マルチコアファイバの各コアを伝搬する信号間のモード結合によって、コア間クロストークが生じる。マルチコアファイバ増幅器を光伝送システムへ適用するにあたっては、マルチコアファイバ増幅器におけるコア間クロストークの値を適切に評価して、コア間クロストーク値が規定値または設計値を下回るものであることを確認する必要がある。

図１は、マルチコアファイバのコア間クロストークを評価・測定する構成を示す図である。コア間クロストークは、伝送路で使用されるマルチコアファイバの単体においても重要な性能のパラメータとなっており、図１に示す評価・測定系を用いて簡便に測定できる（非特許文献１）。図１の評価・測定系４０１は、光源４０２、接続用のシングルコアファイバ４０２、４０７、被測定マルチコアファイバ４０５、調芯機構４０６、光パワーメータ４０８から構成される。マルチコアファイバ４０５の入力側から、１つのコアへ光源４０２からの光を入力する。マルチコアファイバ４０５の出力側において、調芯機構４０６によって複数のコアのいずれかにシングルコアファイバ４０７を調芯して、光パワーメータ４０８で光パワーを測定する。

出力側のシングルコアファイバ４０７を、入力側シングルコアファイバ４０３から光を入力したコアに調芯したときは、そのコアの伝送損失分だけ減衰した光パワーが測定される。それ以外のコアに調芯したときは、コア間クロストーク光パワーが測定できる。このような光パワー測定を全てのコアへ光を入力した場合について実施し、コアの伝送損失分だけ減衰した光パワーおよびコア間クロストークの光パワーから、２コアのコア間クロストーク値が求められる。

K. Takenaga et al. "An investigation on crosstalk i n multi-core fiber by introducing random fluctuation along longitudinal direction,"IEICE Trans. Commun., vol.E94-B, no.2, pp.409-416, 2011 Y. Tsuchida et al., "Amplification Characteristics of a Multi-core Erbium-doped Fiber Amplifier," in Proc. OFC/NFOEC2012, paper OM3C.3

しかしながら、上述のファイバ単体のコア間クロストーク測定方法を、マルチコアファイバ増幅器におけるコア間クロストーク測定方法としてそのまま適用することができない問題があった。マルチコアファイバ増幅器では、信号光の増幅動作時においてクロストークを測定する必要がある。このため、コア間クロストークの測定時に、少なくともクロストークを測定しようとする２コアにおいて信号光を入力して増幅動作させる。したがって、上述のマルチコアファイバ単体のコア間クロストーク測定方法のように、マルチコアファイバ増幅器の出力側においてクロストークを測定するコアの出力パワーをモニタする場合、コア間クロストーク測定をしようとする２つのコアにおいて信号光波長を同じに設定できない。光パワーメータでは同じ波長の信号光およびクロストーク光を区別することができないため、異なる波長の信号光を用いなければならない。

図２は、従来技術のマルチコアファイバ増幅器のコア間クロストークを評価・測定する構成を示す図である。評価・測定計４１０は、２つの可変レーザ光源４１１、４１２と、マルチコアエルビウムドープトファイバー４１５を含むマルチコアエルビウムドープトファイバー増幅器（ＭＣ−ＥＤＦＡ）４１３と、光スペクトラムアナライザ４１４とから構成されている。図２に示すように、クロストークを測定しようとする２つのコアに対して、それぞれ別々の信号光源４１１、４１２を備え、２つの光源４１１、４１２からの信号光の波長を互いに異なるものに設定している（非特許文献２）。

図３は、従来技術のクロストーク評価・測定系において、光スペクトラムアナライザで測定された増幅器出力のスペクトルを示す図である。図２の評価・測定系におけるＭＣ−ＥＤＦ４１５からの２つのコアからの光出力を同時に示したものである。マルチコアエルビウムドープトファイバー増幅器４１３中のＭＣ−ＥＤＦ４１５の異なるコアＡおよびコアＢに、それぞれ波長１５５０ｎｍおよび１５５１ｎｍの信号光を入力し、コアＡの出力測定（図３の実線のスペクトル）によりコアＢからコアＡへのクロストークを、コアＢの出力測定（図３の破線のスペクトル）によりコアＡからコアＢへのクロストークを測定することができる。

しかしながら、図２および図３に示した従来技術のマルチコアファイバ増幅器のコア間クロストーク測定方法では、クロストーク測定に用いる波長が近接しているとはいえ、異なる２波長間でのクロストーク測定となっている。本来、クロストークは所定の同一波長において測定されるべきものであって、従来技術の方法では、実際に測定したい特定の波長におけるコア間クロストークとは異なるものを測定しているという問題があった。

また、マルチモード光伝送システムに使用されるマルチモード光ファイバ増幅器では、マルチコア光ファイバ増幅器のコア間クロストークと同様にモード間クロストークの評価が必要となる。しかしながら、これまでマルチモード光ファイバ増幅器では、モード間クロストーク測定方法についての報告はなく、その測定方法を確立することが急務となっている。

本発明はこのような問題に鑑みなされたものであって、異なるコア間で同一の信号光波長を用いた測定が可能となるマルチコア光ファイバ増幅器のコア間クロストーク測定装置および測定方法、ならびに、マルチモード光ファイバ増幅器のモード間クロストーク装置および測定方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のモードの信号光を伝搬・増幅するマルチモードファイバを増幅媒体として用いたマルチモード光ファイバ増幅器のモード間クロストーク測定装置において、試験光として、第１のモードを有する信号光を発生する光源と、前記光源からの前記信号光を等分の光パワーで分岐して、複数の信号光を生成する光分岐手段と、前記光分岐された前記複数の信号光の各々を、対応する異なる周波数で変調する複数の変調手段と、前記変調された複数の信号光の内の少なくとも１以上の信号光を、それぞれ、前記第１のモードとは異なる１以上のモードへ変換して合波し、前記合波された試験光をマルチモード光ファイバ増幅器に入力するモード合波手段と、前記光ファイバ増幅器からの増幅された光信号から、前記第１のモードおよび前記異なる１以上のモードの信号光を分波するモード分波手段と、前記モード分波手段からの前記第１のモードの出力信号光を電気信号へ変換する光電変換手段と、前記電気信号のスペクトルを検出する手段とを備え、前記複数の変調手段の内の、第１の変調手段からの第１の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードに対応するポートに接続され、前記複数の変調手段の内の、第２の変調手段からの第２の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードとは異なる第２のモードに対応するポートに接続され、前記モード分波手段からの、前記第２のモードに対応する増幅され分波された信号光出力は終端され、前記モード分波手段からの、前記第１のモードに対応する増幅され分波された信号光から変換された電気信号において、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第２の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のモードおよび前記第２のモードの間のクロストークが求められることを特徴とするモード間クロストーク測定装置である。

好ましくは、前記スペクトルを検出する手段は、前記電気信号において、前記変調周波数に対応する特定の周波数のスペクトラムのパワーを測定する電気スペクトラムアナライザまたは狭帯域の帯域通過フィルタと組み合わせたパワーメータとすることができる。

また好ましくは、前記電気スペクトルアナライザで測定された、信号光に対応するピークパワーおよびクロストーク光に対応するピークパワーは、それぞれ白色雑音に対応するパワー分を差し引いて補正が行われ、前記補正後の、前記信号光に対応するピークパワーをＰ_CROSS（ｄＢｍ）、前記クロストーク光に対応するピークパワーをＰ_Signalとするとき、光パワーでのクロストークは、クロストーク（ｄＢ）＝０．５×_PCROSS−Ｐ_Signal として求められる。

以上説明したように、本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置および測定方法は、マルチコア光ファイバ増幅器において従来の測定方法では不可能であった、異なるコア間で同一の信号光波長を用いたクロストーク測定を可能すると共に、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間のクロストークを測定することを可能とする。

図１は、マルチコアファイバのコア間クロストークを評価・測定する構成を示す図である。図２は、従来技術のマルチコアファイバ増幅器のコア間クロストークを評価・測定する構成を示す図である。図３は、従来技術の評価・測定系において、光スペクトラムアナライザで測定された増幅器出力スペクトルを示す図である。図４は、本発明のクロストーク測定法を使用する第１の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。図５は、クロストークを測定する光ファイバ増幅器の構成を示す図である。図６は、増幅用ファイバの断面構造を示す図である。図７は、第１の実施形態のクロストーク測定法において観測されたスペクトルを示す図である。図８は、本発明のクロストーク測定法を使用する第２の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。図９は、第２の実施形態のクロストーク測定法において観測されたスペクトルを示す図である。図１０は、本発明のクロストーク測定法を使用する第３の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。図１１は、第３の実施形態のクロストーク測定法によってクロストークを測定する光ファイバ増幅器の構成示す図である。図１２は、第３の実施形態のクロストーク測定法において観測されたＬＰ₀₁モード増幅光のスペクトルを示す図である。図１３は、本発明のクロストーク測定法を使用する第４の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。図１４は、第４の実施形態のクロストーク測定法において観測されたＬＰ₀₁モード増幅光のスペクトルを示す図である。

本発明は、動作状態において、同一の波長の信号光を用いた、新たな光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置および測定方法を提供する。本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置は、試験信号として、単一の光源が発生する信号光を分岐する光分岐器を備える。この光分岐器によって分岐された信号光が、複数の光変調器によってそれぞれ異なる周波数で変調される。マルチコア光ファイバ増幅器のコア間クロストーク測定の場合は、異なる周波数で変調された複数の信号光は、それぞれ光ファイバ増幅器の異なるコアへ入力されて増幅される。マルチコア光ファイバ増幅器出力光は、光電変換器で電気信号に変換され、電気信号のスペクトルを観測する手段、または特定の周波数のパワーを測定する手段により検出される。

マルチモード光ファイバ増幅器のモード間クロストーク測定の場合、異なる周波数で変調された複数の信号光は、それぞれモード合波器で異なるモードに変換されて合波された後、それぞれ光ファイバ増幅器へ入力されて増幅される。マルチモード光ファイバ増幅器からの出力光は、モード分波器で異なるモードの信号光に分波され、分波された各モードの信号光は光電変換器で電気信号に変換され、電気信号のスペクトルを観測する手段、または特定に周波数のパワーを測定する手段により検出される。以下、様々な実施形態について、本発明のクロストーク測定装置の詳細な構成および動作について説明する。本発明は、クロストーク測定装置として実施できる。また、クロストーク測定装置の各要素を、中央制御装置（ＣＰＵ）、メモリなどを含むコンピュータ等の下で制御して実施されるクロストーク測定方法としても実施できる。

第１の実施形態：
図４は、本発明のクロストーク測定法を使用する第１の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。クロストーク測定系１０は、大まかに、試験信号を生成するブロックと、クロストークが測定される光ファイバ増幅器１００と、クロストークを測定するブロックとから構成される。試験信号を生成するブロックは、信号光を発生する信号光源１１、信号光パワーを複数に分岐する光分岐器１２、可変光減衰器１３−１、１３−２、光変調器１４−１、１４−２、光変調器へ入力する変調信号波形を発生する波形発生器１５−１、１５−２、偏波制御器１６−１、１６−２から構成される。クロストークを測定するブロックは、可変光減衰器１７、光信号を電気信号へ変換する光電変換器１８および電気スペクトラムアナライザ１９から構成されている。

信号光源１１として、例えば波長可変レーザを使用し、信号光の発振波長を１５６０．６ｎｍに設定した。信号光は、光分岐器１２によってほぼ同じ光パワーに２分岐され、それぞれ例えば音響光学変調器によって構成される光変調器１４−１、１４−２へ入力される。一方の光変調器１４−１の変調信号入力端子には、波形発生器１５−１が発生する周波数ｆ₁＝３０ｋＨｚの矩形波が入力される。他方の光変調器１４−２の変調信号入力端子には、波形発生器１５−２が発生する周波数ｆ₂＝２０ｋＨｚの矩形波が入力される。したがって、光分岐器１２によって２分岐された信号光のうち一方は３０ｋＨｚで、他方は２０ｋＨｚで変調された信号光となる。異なる周波数によって変調された各信号光は、それぞれ、可変光減衰器１３−１、１３−２で光パワーを調整された上で、光ファイバ増幅器１００の異なるコアへ入力される。

図５は、本発明のクロストーク測定装置によってクロストークを測定する光ファイバ増幅器の構成示す図である。る光ファイバ増幅器１００は、クロストークを測定する増幅用ファイバ１０１を含む。増幅用ファイバ１０１の入力端および出力端には、それぞれ、マルチコアファイバと７本のシングルコアファイバと間の変換器であるファンイン（ＦＩ）１０２およびファンアウト（ＦＯ）１０３が接続される。７本のシングルコアファイバに対応して、シングルコアファイバ用の励起光／信号光の合波器１０４−１ａ〜１０４−７ａ、１０４−１ｂ〜１０４−７ｂ、および、光アイソレータ１０５−１ａ〜１０５−７ａ、１０５−１ｂ〜１０５−７ｂが備えられている。励起光源１０６−１〜１０６−７は、それぞれ合波器１０４−１ａ〜１０４−７ａへ接続されている。

図６は、増幅用ファイバの断面構造を示す図である。増幅用ファイバ１０１は、７コアＥｒ添加ファイバで、その断面構造は図６に示すように、活性イオンとしてＥｒイオンが添加されたコアが細密充填構造で配置されたものである。中心のコアが０に、外周コアが反時計回りの順に１〜６に番号付けされている。以下の説明では、コア番号と、図６の断面構造で番号付けされたコアの位置とが対応している。

再び図４を参照すると、異なる周波数で変調された２つの信号光の内、光変調器１４−１からのｆ₁＝３０ｋＨｚによる変調信号光は、光ファイバ増幅器１００のコア０へ入力される。また、光変調器１４−２からのｆ₂＝２０ｋＨｚによる変調信号光は、光ファイバ増幅器１００のコア１へ入力される。２つの変調信号光は、光ファイバ増幅器１００でそれぞれ等しい利得（１０ｄＢ）で増幅される。ここで、光ファイバ増幅器１００内の破線６１で示した経路がコア０からコア１へのクロストークを示している。一方、実線６２で示した経路は、コア２によって本来の増幅機能によって増幅された信号光を示す。

増幅用ファイバのコア０で増幅された信号光は、光ファイバ増幅器１００の出力で終端され、コア１で増幅された信号光は、可変光減衰器１７で光パワーを調整された後、光電変換器１８へ入力される。光電変換器１８において、信号光は電気信号に変換されて信号電圧が出力され、電気スペクトラムアナライザ１９によってスペクトルが観測される。上述の光ファイバ増幅器１００の出力の終端および出力測定の構成では、光変調器１４−１からのｆ₁＝３０ｋＨｚによる変調信号光は、光ファイバ増幅器１００におけるクロストーク光として、電気スペクトラムアナライザ１９でそのスペクトラムが観察される。

したがって、本発明のクロストーク測定装置は、希土類を添加した複数のコアを備えたマルチコアファイバを増幅媒体として用いたマルチコア光ファイバ増幅器１００のコア間クロストーク測定装置において、試験光として、信号光を発生する光源１１と、前記光源からの前記信号光を等分の光パワーで分岐して、複数の信号光を生成する光分岐手段１２と、前記光分岐された前記複数の信号光の各々を、対応する異なる周波数で変調する複数の変調手段１４−１、１４−２と、前記光ファイバ増幅器からの出力信号光を電気信号へ変換する光電変換手段１８と、前記電気信号のスペクトルを検出する手段１９とを備え、前記複数の変調手段からの変調された信号光が前記マルチコアファイバの前記複数のコアに入力され、前記複数のコアの１つからの増幅された信号光が前記光電変換手段に接続されたものとして実施できる。

そして、前記複数の変調手段の内の、第１の変調手段１４−１からの第１の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコアファイバの第１のコアに接続され、前記複数の変調手段の内の、第２の変調手段１４−２からの第２の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコアファイバの第２のコアに接続され、前記マルチコア光ファイバ増幅器の前記第２のコアの出力が終端され、前記第１のコアからの増幅された信号光から変換された電気信号において、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第２の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のコアおよび前記第２のコアの間のクロストークが求められることになる。

図７は、本発明の第１の実施形態のクロストーク測定法において観測されたスペクトルを示す図である。光変調器１４−２によって変調され、光ファイバ増幅器１００で増幅されたコア１からの出力光が光電変換されて、電気スペクトラムアナライザ１９においてスペクトルが観測される。周波数２０ｋＨｚにおいて、増幅用ファイバのコア１で増幅された信号光に対応するピークが観測される共に、周波数３０ｋＨｚにおいて、コア０からコア１へ漏洩した信号光（クロストーク光）に対応するピークが観測される。

電気スペクトラムアナライザ１９で観測されるのは各周波数成分のパワーである。一方、光電変換器１８では信号光パワーから信号電圧に変換されるため、電気スペクトラムアナライザにおける観測パワーと、実際の光パワー（信号光パワーおよびクロストーク光パワー）の間には、次の関係がある。

電気スペクトラムアナライザの観測パワー ∝ 光パワー² 式（１）
したがって、図７に示したスペクトルのように、ｄＢｍ単位で観測（表示）されたスペクトルからｄＢ（対数）表示の光パワーのクロストークを計算する場合、次のように換算をする必要がある。すなわち、ｄＢｍ表示されたクロストーク光に対応するピークパワーをＰ_CROSS、ｄＢｍ表示された信号光に対応するピークパワーをＰ_signalとしたとき、求めるべきｄＢ表示でのクロストークは次式となる。
クロストーク（ｄＢ）＝０．５×Ｐ_CROSS − Ｐ_signal 式（２）

ただし、図７のスペクトルのベースラインは、信号光および自然放出増幅光（ＡＳＥ： Amplified Spontaneous Emission）のビート雑音による白色雑音である。このため、上述のクロストーク光に対応するピークパワーおよび信号光に対応するピークパワーは、この白色雑音のパワー分を差し引く補正を行う必要がある。具体的には、ｄＢｍ表示の各ピークパワーを真数表示のパワーに変換して、真数表示の白色雑音パワーを差し引けば良い。補正後の真数表示パワーを再びｄＢｍ表示に変換すれば、補正後のピークパワーが得られる。具体的に図７の場合は、信号光に対応するピークパワーは−２．６０ｄＢｍ、クロストーク光に対応するピークパワーは−６６．８７ｄＢｍ、信号光-ＡＳＥ光ビート雑音のレベルは−８０．３８ｄＢｍである。上述の式（２）および白色雑音パワー分の補正を行うことによって、クロストークは−３２．２３ｄＢとなる。

上述のようなコア０およびコア１の２つのコア間の測定を、増幅用ファイバへ変調光信号を入力するコアおよび増幅光を出力するコアを選択して、２コアの全組み合わせで実施することにより、光ファイバ増幅器１００のコア間クロストークの全測定が可能となる。このように、本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置および方法を用いることにより、増幅器を増幅動作させた状態で、異なるコア間で同一の信号光波長を用いたクロストーク測定が可能となる。

なお、本実施形態では信号光およびクロストーク光に対応する各周波数成分のパワーを、電気スペクトラムアナライザ１９を使用して観測したが、十分に狭い帯域を有するバンドパスフィルタおよびパワーメータを用いて、２０ｋＨｚおよび３０ｋＨｚの各周波数成分のパワーをそれぞれ検出しても、同様にクロストーク測定が可能である。また、信号光に対する変調周波数は２０ｋＨｚおよび３０ｋＨｚの組み合わせだけに限られず、相互に区別してピークレベルを測定が可能な任意の周波数を用いることができる。

本実施形態では、光ファイバ増幅器の利得が１０ｄＢの場合を例示しているが、これとは異なる利得を設定した場合は、光ファイバ増幅器の異なる動作状態におけるクロストーク測定することになる。したがって、光ファイバ増幅器の利得が変わっても、本発明は何の変更も無く適用可能である。

光ファイバ増幅器の異なるコアに異なる周波数で変調された信号光を入力するものであれば、信号光源、光変調器の種類や、光増幅器の構成などは本実施形態で使用したものと異なるものを使用しても本発明の効果が得られることに変わりはない。

第２の実施形態：
図８は、本発明のクロストーク測定法を使用する第２の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のクロストーク測定装置および測定法は、図４に示した第１の実施形態における２コアの測定を、７コアの測定に拡張したものある。したがって、図４の構成および動作との相違点に絞って以下説明する。クロストーク測定系２０は、図４に示した構成と同様に、試験信号を生成するブロックと、クロストークが測定される光ファイバ増幅器１００と、クロストークを測定するブロックとから構成される。

クロストーク測定系２０では、信号源１１からの各信号光を、７つの変調器１４−１〜１４−７において７つの波形発生器１５−１〜１５−７からの互いに異なる７つの周波数で変調し、７つの変調された信号光を、７コアを有する光ファイバ増幅器１００の各コアに同時に入力する。各信号光の変調周波数は、変調器１４−７からのコア０への入力信号光はｆ₁＝２０ｋＨｚ、コア１〜コア６への信号光はそれぞれｆ₂＝２５．０ｋＨｚ〜ｆ₇＝３７．５ｋＨｚの範囲で２．５ｋＨｚ間隔の等間隔で周波数をずらしたものとしている。入力された各信号光は、それぞれ等しい利得（１０ｄＢ）で光ファイバ増幅器１００によって増幅される。

増幅用ファイバのコア１で増幅された信号光は、光ファイバ増幅器１００の出力で終端される。同様に、コア２〜コア６で増幅された信号光も、光ファイバ増幅器１００の出力で終端される。光ファイバ増幅器１００内の破線の経路が、コア０〜６の各々からコア７へのクロストークを示す。実線の経路は、ファイバ増幅器１００のコア７における本来の増幅機能を示している。増幅された信号光は、それぞれ可変光減衰器１３−１〜１３−７で光パワーを調整される。コア７からの増幅された信号光は可変光減衰器１７でレベル調整され、光電変換器１８へ入力される。光電変換器１８で増幅された信号光は電気信号に変換され、信号電圧が出力される。信号電圧は、電気スペクトラムアナライザ１９でスペクトルが観測される。

図９は、第２の実施形態のクロストーク測定装置および測定法において観測されたスペクトルを示す図である。コア０からの出力光を光電変換した後で、電気スペクトラムアナライザ１９で観測されたスペクトルを示す。周波数２０ｋＨｚにコア０で増幅された信号光に対応するピークが観測される共に、周波数２５ｋＨｚ〜３７．５ｋＨｚの範囲において２．５ｋＨｚ間隔で、コア１〜コア６の各々からコア０へ漏洩した信号光（クロストーク光）に対応するピークが観測される。上述の式（２）および白色雑音パワー分の補正を行うことで、コア１、コア２、コア３、コア４、コア５、コア６の各々からコア０へのクロストークは、それぞれ、−３２．２０ｄＢ、−３２．１８ｄＢ、−３２．１９ｄＢ、−３１．２６ｄＢ、−３１．９４ｄＢ、−３２．０５ｄＢと求められる。

このように、本実施形態のクロストーク測定装置および測定法によれば、あるコアにおける他のコアからのコア間クロストークを一括して測定することができる。このようなクロストーク測定を、増幅された光出力を取り出すコアを順次選択して全コアに対して実施することによって、光ファイバ増幅器１００のクロストークを測定できることになる。このように、本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク方法を用いることにより、増幅器を動作させた状態で、より効率的に、同一の信号光波長を用いた異なるコア間のクロストーク測定が可能となる。

第３の実施形態：
図１０は、本発明のクロストーク測定法を使用する第３の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。クロストーク測定系３０は、大まかに、試験信号を生成するブロックと、クロストークが測定される光ファイバ増幅器２００と、クロストークを測定するブロックとから構成される。試験信号を生成するブロックは、信号光を発生する信号光源２１、信号光パワーを複数に分岐する光分岐器２２、可変光減衰器２３−１、２３−２、２３−３、光変調器２４−１、２４−２、２４−３、光変調器へ入力する変調波形を発生する波形発生器２５−１、２５−２、２５−３、偏波制御器２６−１、２６−２、２６−３およびモード合波器２１１で構成される。クロストークを測定するブロックは、モード分波器２１２、可変光減衰器２７、光信号を電気信号へ変換する光電変換器２８および電気スペクトラムアナライザ２９から構成されている。

信号光源２１として、基本モード（ＬＰ₀₁モード）で発振する波長可変レーザを使用し、発振波長を１５６０．６ｎｍに設定した。信号光源２１からの信号光は、光分岐器２２でほぼ同じ光パワーに３分岐され、それぞれ例えば音響光学変調器で構成される光変調器２４−１、２４−２、２４−３へ入力される。光変調器２４−１の変調信号入力端子には、波形発生器２５−１が発生する周波数ｆ₁＝２０ｋＨｚの矩形波が入力される。同様に、光変調器２４−２の変調信号入力端子には、波形発生器２５−２が発生する周波数ｆ₂＝３０ｋＨｚの矩形波が入力され、光変調器２４−３の変調信号入力端子には、波形発生器２５−３が発生する周波数ｆ₃＝３５ｋＨｚの矩形波が入力される。３分岐された信号光は、それぞれ２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚで変調される。

周波数２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚで変調された各信号光は、それぞれ可変光減衰器２３−１、２３−２、２３−３によって光パワーを調整された上で、モード合波器２１１のＬＰ₀₁、ＬＰ_11oおよびＬＰ_11eの各ポートに入力される。ＬＰ_11oおよびＬＰ_11eの各ポートへ入力した基本モード（ＬＰ₀₁モード）信号光は、モード合波器２１１の内部で、それぞれＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードに変換される。ＬＰ₀₁モードならびに変換後のＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードの各信号光は、モード合波器２１１の内部で合波され、光ファイバ増幅器２００へ入力される。

図１１は、本発明のクロストーク測定法によってクロストークを測定する光ファイバ増幅器の構成示す図である。光ファイバ増幅器２００は、３モードＥｒ添加ファイバで、１つのコアを有する増幅用ファイバ２０１を含む。増幅用ファイバ２０１には、ＬＰ₁₁よりも高次のモードがカットオフされる３モード用の励起光／信号光の合波器２０４ａ、２０４ｂ、３モード用の光アイソレータ２０５ａ、２０５ｂが用いられる。励起光源２０６が、合波器２０４ａへ接続される。

異なる周波数で変調された各モードの信号光は、光ファイバ増幅器２００においてそれぞれ等しい利得（１０ｄＢ）で増幅される。光ファイバ増幅器からの出力信号光は、モード分波器２１２によってそれぞれＬＰ₀₁モードに変換された後、モード分波器２１２の異なるポートから出力される。光ファイバ増幅器２００で増幅されたＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードの各信号光は、モード分波器２１２の出力端でそれぞれ終端される。増幅されたＬＰ₀₁モードの信号光は、可変光減衰器２７によって光パワーを調整された後、光電変換器２８へ入力される。光電変換器２８によって信号光は電気信号に変換され信号電圧が出力される。信号電圧は、電気スペクトラムアナライザ２９によってそのスペクトルが観測される。

図１２は、第３の実施形態のクロストーク測定法において観測されたＬＰ₀₁モード増幅光のスペクトルを示す図である。図１２のスペクトルでは、周波数２０ｋＨｚにおいて、ＬＰ₀₁モード信号光に対応するピークが観測される。これと共に、周波数３０ｋＨｚにおいて、光ファイバ増幅器中にＬＰ_11oモードからＬＰ₀₁モードへ変換された信号光（クロストーク光）に対応するピークが観測される。さらに、３５ｋＨｚにおいて、光ファイバ増幅器中にＬＰ_11eモードからＬＰ₀₁モードへ変換された信号光（クロストーク光）に対応するピークも観測される。

したがって、本発明のクロストーク測定装置は、複数のモードの信号光を伝搬・増幅するマルチモードファイバを増幅媒体として用いたマルチモード光ファイバ増幅器のモード間クロストーク測定装置において、試験光として、第１のモードを有する信号光を発生する光源２１と、前記光源からの前記信号光を等分の光パワーで分岐して、複数の信号光を生成する光分岐手段２２と、前記光分岐された前記複数の信号光の各々を、対応する異なる周波数で変調する複数の変調手段（２４−１〜２４−３）と、前記変調された複数の信号光の内の少なくとも１以上の信号光を、それぞれ、前記第１のモードとは異なる１以上のモードへ変換して合波し、前記合波された試験光をマルチモード光ファイバ増幅器に入力するモード合波手段２１１と、前記光ファイバ増幅器からの増幅された光信号から、前記第１のモードおよび前記異なる１以上のモードの信号光を分波するモード分波手段２１２と、前記モード分波手段からの前記第１のモードの出力信号光を電気信号へ変換する光電変換手段２８と、前記電気信号のスペクトルを検出する手段２９とを備えたものとして実施できる。

また、前記複数の変調手段の内の、第１の変調手段からの第１の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードに対応するポートに接続され、前記複数の変調手段の内の、第２の変調手段からの第２の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードとは異なる第２のモードに対応するポートに接続され、前記モード分波手段からの、前記第２のモードに対応する増幅され分波された信号光出力は終端され、前記モード分波手段からの、前記第１のモードに対応する増幅され分波された信号光から変換された電気信号において、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第２の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のモードおよび前記第２のモードの間のクロストークが求められることになる。

これらの３つのピークレベルおよびベースラインの雑音レベルから、第１の実施形態で説明した式（２）および白色雑音パワー分の補正を行うことによって、モード間クロストークが求められる。図１２ではＬＰ₀₁モード信号光に対応するピークパワーは−１２．３２ｄＢｍ、ＬＰ_11oモードクロストーク光に対応するピークパワーは−７７．００ｄＢｍ、ＬＰ_11eモードクロストーク光に対応するピークパワーは−７６．８３ｄＢｍ、信号光およびＡＳＥ光のビート雑音レベルは−８５．２７ｄＢｍである。式（２）および白色雑音パワー分の補正を行って、ＬＰ_11oモードのクロストークおよびＬＰ_11eモードのクロストークは、それぞれ−３２．６９ｄＢ、−３２．５９ｄＢとなる。

なお本実施形態では、測定に使用したモード分波器２１２で生じるモード間クロストークが−５５ｄＢ以下であって、光ファイバ増幅器のモード間クロストーク値より十分小さい。このため、測定したモード間クロストーク値にモード分波器のクロストークの影響はなかった。しかしながら、使用するモード分波器のモード間クロストークが光ファイバ増幅器のモード間クロストーク値に対して無視できない大きさの場合は、次のような考慮が必要となる。例えば、モード分波器のクロストークが光ファイバ増幅器のモード間クロストークの１／１０程度より大きい場合には、より正確なクロストーク測定のために補正が必用となる。

モード分波器に起因した上述の補正が必用な状況では、電気スペクトラムアナライザ２９で観測されるクロストーク光に対応するピークパワーは、光ファイバ増幅器２００内部において生じたクロストーク光パワーおよびモード分波器２１２において生じたクロストーク光の和となっている。このような場合は、図１０において光ファイバ増幅器２００を取り外して、モード合波器２１１の出力とモード分波器２１２の入力とを短絡接続した測定系により、上述とほぼ同様の測定によって、予めモード分波器２１２のモード間クロストーク補正値を測定する。このとき、増幅器が存在していないので、電気スペクトラムアナライザ２９で観測されるスペクトルには白色雑音は含まれていない。電気スペクトラムアナライザで測定するクロストーク光のピークレベルから、上述のモード分波器２１２で生じたクロストーク光パワーレベル補正値を使って補正をする。白色雑音を差し引く補正の場合と同様に、真数表示のモード分波器で生じたクロストーク光の分のパワーを差し引く補正を行うことによって、より正確な光ファイバ増幅器のクロストークが測定できる。

上述のようなモード間クロストークの測定を各モードの信号光出力に対して行うことにより、全ての光ファイバ増幅器のモード間クロストークを測定できる。

上述のように、本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク方法を用いることにより、異なるモード間のクロストーク測定が可能となる。尚、本実施形態の測定法では、信号光およびクロストーク光に対応する周波数成分のパワーを電気スペクトラムアナライザで観測したが、十分に狭い帯域を有するバンドパスフィルタおよびパワーメータを用いて、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚおよび３５ｋＨｚの各周波数成分のパワーを検出しても、同様にクロストークを測定できる。また、信号光の変調周波数は、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚおよび３５ｋＨｚだけに限られず、相互に区別してピークレベルを測定が可能な任意の周波数の組み合わせを用いることができる。

光ファイバ増幅器の異なるモードに異なる周波数で変調された信号光を入力するものであれば、信号光源および光変調器の種類、光増幅器の構成などは、本実施形態で使用したものと異なるものを使用しても本発明の効果が得られることに変わりはない。

第４の実施形態：
図１３は、本発明のクロストーク測定法を使用する第４の実施形態のクロストーク測定装置の構成を示すブロック図である。クロストーク測定系４０は、大まかに、試験信号を生成するブロックと、クロストークが測定される光ファイバ増幅器３００と、クロストークを測定するブロックとから構成される。試験信号を生成するブロックは、信号光を発生する信号光源３１、信号光パワーを複数（６つ）に分岐する光分岐器３２、可変光減衰器３３−１ａ、３３−２ａ、３３−３ａ、３３−１ｂ、３３−２ｂ、３３−３ｂ、光変調器３４−１ａ、３４−２ａ、３４−３ａ、３４−１ｂ、３４−２ｂ、３４−３ｂ、各光変調器へ入力する変調波形を発生する波形発生器３５−１ａ、３５−２ａ、３５−３ａ、３５−１ｂ、３５−２ｂ、３５−３ｂ、偏波制御器３６−１ａ、３６−２ａ、３６−３ａ、３６−１ｂ、３６−２ｂ、３６−３ｂおよび２つのモード合波器３１１ａ、３１１ｂから構成される。クロストークを測定するブロックは、モード分波器３１２ａ、３１２ｂ、可変光減衰器３７、光信号を電気信号へ変換する光電変換器３８および電気スペクトラムアナライザ３９から構成される。

信号光源３１として、基本モード（ＬＰ₀₁モード）で発振する波長可変レーザを使用し、発振波長を１５６０．６ｎｍに設定した。信号光源３１からの信号光は、光分岐器３２によってほぼ同じ光パワーに６分岐され、それぞれ例えば音響光学変調器で構成される光変調器３４−１ａ、３４−２ａ、３４−３ａ、３４−１ａ、３４−２ａ、３４−３ａへ入力される。

光変調器３４−１ａの変調信号入力端子には、波形発生器３５−１ａからの周波数ｆ_1a＝２０ｋＨｚの矩形波が入力される。他の光変調器についても、同様に、異なる周波数の矩形波が入力される。すなわち、光変調器３４−２ａの変調信号入力端子には、波形発生器３５−２ａからの周波数ｆ_2a＝２５ｋＨｚの矩形波が、光変調器３４−３ａの変調信号入力端子には、波形発生器３５−３ａからの周波数ｆ_3a＝２７．５ｋＨｚの矩形波が、光変調器３４−１ｂの変調信号入力端子には、波形発生器３５−１ｂからの周波数ｆ_1b＝３０ｋＨｚの矩形波が、光変調器３４−２ｂの変調信号入力端子には、波形発生器３５−２ｂからの周波数ｆ_2b＝３５ｋＨｚの矩形波が、光変調器３４−３ｂの変調信号入力端子には、波形発生器３５−３ｂからの周波数ｆ_3b＝３７．５ｋＨｚの矩形波が、それぞれ入力される。

光分岐器３２で６つに分岐された信号光は、それぞれ２０ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、２７．５ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ、３７．５ｋＨｚで変調される。それぞれの周波数で変調された各信号光は、それぞれ可変光減衰器３３−１ａ、３３−２ａ、３３−３ａ、３３−１ｂ、３３−２ｂ、３３−３ｂで光パワーを調整された上で、モード合波器３１１ａ、３１１ｂのＬＰ₀₁、ＬＰ_11oおよびＬＰ_11eの各ポートに入力される。ＬＰ_11o、ＬＰ_11eの各ポートへ入力した基本モード（ＬＰ₀₁モード）信号光は、モード合波器３１１ａ、３１１ｂの内部において、それぞれＬＰ_11oモード、ＬＰ_11eモードへ変換される。ＬＰ₀₁モードならびにモード変換されたＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードの各信号光は、モード合波器３１１ａ、３１１ｂの内部で合波され、光ファイバ増幅器３００へ入力される。

本実施形態のクロストーク測定装置および測定法における光ファイバ増幅器３００の構成は、図５に示した第１の実施形態で使用した光ファイバ増幅器１００と類似している。増幅用ファイバは、７コアを有するＥｒ添加ファイバであって、各コアは３モード（ＬＰ₀₁、ＬＰ_11o、ＬＰ_11e）の信号光を伝搬し増幅する。コアの構成およびコアの番号付けは、図６に示したのと同様である。

周波数２０ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、２７．５ｋＨｚで変調された各信号光は、光ファイバ増幅器３００のコア０へ、周波数３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ、３７．５ｋＨｚで変調された各信号光は光ファイバ増幅器３００のコア１へそれぞれ入力され、等しい利得１０ｄＢで増幅される。光ファイバ増幅器のコア０からの出力信号光は、モード分波器３１２ａでそれぞれＬＰ₀₁モードに変換された後、モード分波器３１２ａの異なるポートから出力される。同様に、光ファイバ増幅器のコア１からの出力信号光は、モード分波器３１２ｂでそれぞれＬＰ₀₁モードに変換された後、モード分波器３１２ｂの異なるポートから出力される。

コア０で増幅されたＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードの各信号光は、モード分波器３１２ａの出力端で終端され、コア１で増幅されたＬＰ₀₁モード、ＬＰ_11oモードおよびＬＰ_11eモードの各信号光は、モード分波器３１２ｂの出力端でそれぞれ終端される。コア０で増幅されたＬＰ₀₁モードの信号光は可変光減衰器３７で光パワーを調整された後、光電変換器３８へ入力される。光電変換器３８において、信号光は電気信号へ変換され信号電圧が出力される。信号電圧は、電気スペクトラムアナライザ３９によってスペクトルがとして観測される。

図１４は、第４の実施形態のクロストーク測定法において観測されたＬＰ₀₁モード増幅光のスペクトルを示す図である。周波数２０ｋＨｚにおいて、ＬＰ₀₁モード信号光に対応するピークが観測される。これと共に、周波数２５ｋＨｚ、２７．５ｋＨｚにおいて、コア０におけるモード間クロストークによるピークが観測される。さらに、周波数３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ、３７．５ｋＨｚにおいて、コア１からコア０のコア間クロストークおよびモード間クロストークによるピークが観測できている。すなわち、本実施形態のクロストーク測定系では、２つのコア間のクロストークの効果と、モード間のクロストークの効果が重畳された光ファイバ増幅器全体の総合的なクロストークが得られる。

これらのピークレベルおよびベースラインの雑音レベルから、第１の実施形態で説明した式（２）および白色雑音パワー分の補正を行うことによって、コア間クロストークおよびモード間クロストークが求められる。図１４において、コア０におけるモード間クロストークは、ＬＰ_11o→ＬＰ₀₁が−３１．５４ｄＢ、ＬＰ_11e→ＬＰ₀₁が−３１．７３ｄＢ、コア１からコア０へのコア間クロストークおよびモード間クロストークは、コア１のＬＰ₀₁→コア０のＬＰ₀₁が−３２．６９ｄＢ、コア１のＬＰ_11o→コア０のＬＰ₀₁が−３５．０３ｄＢ、コア１のＬＰ_11e→コア０のＬＰ₀₁が−３４．８４ｄＢと求められた。

したがって、本発明のクロストーク測定装置は、複数のモードの信号光を伝搬・増幅可能であって、希土類を添加した複数のコアを備えたマルチコア・マルチモードファイバを増幅媒体として用いたマルチコア光ファイバ増幅器において、コア間クロストークおよびモード間クロストークを測定する装置において、試験光として、第１のモードを有する信号光を発生する光源３１と、前記光源からの前記信号光を等分の光パワーで分岐して、複数の信号光を生成する光分岐手段３２と、前記光分岐された前記複数の信号光の各々を、対応する異なる周波数で変調する複数の変調手段と、前記変調された複数の信号光の内の少なくとも１以上の信号光を、それぞれ、前記第１のモードとは異なる１以上のモードへ変換して合波し、前記合波された試験光をマルチモード光ファイバ増幅器に入力し、各々が前記マルチコア・マルチモードファイバの１つのコアと対応している少なくとも２以上のモード合波手段（３１１ａ、３１１ｂ）と、前記光ファイバ増幅器からの増幅された光信号から、前記第１のモードおよび前記異なる１以上のモードの信号光を分波し、各々が前記マルチコア・マルチモードファイバの１つのコアと対応している少なくとも２以上のモード分波手段（３１２ａ、３１２ｂ）と、前記モード分波手段からの前記第１のモードの出力信号光を電気信号へ変換する光電変換手段３８と、前記電気信号のスペクトルを検出する手段３９とを備えたものとして実施できる。

さらに、前記複数の変調手段の内の、第１の変調手段からの第１の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコア・マルチモードファイバの第１のコアに対応する前記モード合波手段の、前記第１のモードに対応するポートに接続され、前記複数の変調手段の内の、第２の変調手段からの第２の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコア・マルチモードファイバの前記第１のコアに対応する前記モード合波手段の、前記第１のモードとは異なる第２のモードに対応するポートに接続され、前記複数の変調手段の内の、第３の変調手段からの第３の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコア・マルチモードファイバの第２のコアに対応する前記モード合波手段の、前記第１のモードに対応するポートに接続され、前記複数の変調手段の内の、第４の変調手段からの第４の変調周波数で変調された信号光が、前記マルチコア・マルチモードファイバの前記第２のコアに対応する前記モード合波手段の、前記第１のモードとは異なる前記第２のモードに対応するポートに接続され、前記少なくとも２以上のモード分波手段の、前記第２のモードの出力は終端され、前記少なくとも２以上のモード合波手段の内の前記第２のコアに対応するモード合波手段の、前記第１のモードの出力は終端され、前記少なくとも２以上のモード合波手段の内の前記第１のコアに対応するモード合波手段の、前記第１のモードに対応する増幅され分波された信号光から変換された電気信号において、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第２の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のコアにおける、前記第１のモードおよび前記第２のモードの間のモード間クロストークが求められ、前記第３の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第４の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第２のコアにおける、前記第１のモードおよび前記第２のモードの間のモード間クロストークが求められ、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第４の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のコアの前記第１のモードおよび前記第２のコアの前記第２のモードの間のコア間クロストークおよびモード間クロストークが求められることになる。

使用するモード分波器３１２ａ、３１２ｂのモード間クロストークが光ファイバ増幅器のモード間クロストーク値に対して無視できない大きさの場合は、第３の実施形態で説明したのと同様にモード分波器のクロストークを補正することが必要となる。

上述のように、本実施形態の光ファイバ増幅器のクロストーク方法を用いることにより、異なるコア間およびモード間のクロストークを同時に測定することが可能となる。

尚、本実施形態の測定法では、信号光およびクロストーク光に対応する周波数成分のパワーを電気スペクトラムアナライザで観測したが、十分に狭い帯域を有するバンドパスフィルタおよびパワーメータを用いて、各変調周波数成分のパワーを検出しても、同様にクロストークを測定できる。また、信号光の変調周波数は、２０ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、２７．５ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、３５ｋＨｚおよび３７．５ｋＨｚに限られず、相互に区別してピークレベルを測定が可能な任意の周波数の組み合わせを用いることができる。

光ファイバ増幅器の異なるコアおよび異なるモードに異なる周波数で変調された信号光を入力するものであれば、信号光源、光変調器、光増幅器構成などは本実施形態で使用したものと異なるものを使用しても本発明の効果が得られることに違いはない。

上述のクロストーク測定装置は、装置の各要素を、中央制御装置（ＣＰＵ）、メモリなどを含むコンピュータ等の制御の下で、各実施形態のような試験光信号を生成するステップ、測定対象の光ファイバ増幅器の所定のコアに試験光を接続し入力するステップ、電気スペクラムアナライザなどによる各クロストークに対応する各電気信号レベルを測定するステップを少なくとも含む方法の発明としても実施できる。各クロストークに対応する各電気信号レベルに対して、上述の式（２）および白色雑音パワー分の補正を行うステップ、または、使用するモード分波器のモード間クロストークを補正するステップを含むこともできる。

以上詳細に説明してきたように、本発明の光ファイバ増幅器のクロストーク測定装置および測定方法によって、マルチコア光ファイバ増幅器において従来技術の測定方法では不可能であった、異なるコア間で同一波長の信号光を用いたクロストーク測定を実現することができる。また、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間のクロストークを測定することを可能とする。

本発明は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、ＳＤＭ光伝送などの光通信システムに利用できる。

１０、２０、３０、４０クロストーク測定系
１１、２１、３１、４０２、４１１、４１２信号光源
１２、２２、３２光分岐器
１３−１〜１３−７、２３−１〜２３−３、３３−１ａ〜３３−３ａ、３３−１ｂ〜３３−３ｂ可変光減衰器
１４−１〜１４−７、２４−１〜２４−３、３４−１ａ〜３４−３ａ、３４−１ｂ〜３４−３ｂ光変調器
１５−１〜１５−７、２５−１〜２５−３、３５−１ａ〜３５−３ａ、３５−１ｂ〜３５−３ｂ波形発生器
１６−１〜１６−７、２６−１〜２６−３、３６−１ａ〜３６−３ａ、３６−１ｂ〜３６−３ｂ偏波制御器
１８、２８、３８光電変換器
１９、２９、３９電気スペクトラムアナライザ
１００、２００、４０５、４１５光ファイバ増幅器
１０１、２０１増幅用ファイバ
１０２ファンイン
１０３ファンアウト
１０４−１ａ〜１０４−７ａ、１０４−１ｂ〜１０４−７ｂ合波器
１０５−１ａ〜１０５−７ａ、１０５−１ｂ〜１０５−７ｂ光アイソレータ
１０６−１〜１０６−７励起光源
２１１、３１１ａ、３１１ｂモード合波器
２１２、３１２ａ、３１２ｂモード分波器
４０８、４１４光パワーメータ

Claims

複数のモードの信号光を伝搬・増幅するマルチモードファイバを増幅媒体として用いたマルチモード光ファイバ増幅器のモード間クロストーク測定装置において、
試験光として、第１のモードを有する信号光を発生する光源と、
前記光源からの前記信号光を等分の光パワーで分岐して、複数の信号光を生成する光分岐手段と、
前記光分岐された前記複数の信号光の各々を、対応する異なる周波数で変調する複数の変調手段と、
前記変調された複数の信号光の内の少なくとも１以上の信号光を、それぞれ、前記第１のモードとは異なる１以上のモードへ変換して合波し、前記合波された試験光をマルチモード光ファイバ増幅器に入力するモード合波手段と、
前記光ファイバ増幅器からの増幅された光信号から、前記第１のモードおよび前記異なる１以上のモードの信号光を分波するモード分波手段と、
前記モード分波手段からの前記第１のモードの出力信号光を電気信号へ変換する光電変換手段と、
前記電気信号のスペクトルを検出する手段と
を備え、
前記複数の変調手段の内の、第１の変調手段からの第１の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードに対応するポートに接続され、
前記複数の変調手段の内の、第２の変調手段からの第２の変調周波数で変調された信号光が、前記モード合波手段の前記第１のモードとは異なる第２のモードに対応するポートに接続され、
前記モード分波手段からの、前記第２のモードに対応する増幅され分波された信号光出力は終端され、
前記モード分波手段からの、前記第１のモードに対応する増幅され分波された信号光から変換された電気信号において、前記第１の変調周波数に対応するスペクトルと、前記第２の変調周波数に対応するスペクトルとの差分に基づいて、前記第１のモードおよび前記第２のモードの間のクロストークが求められることを特徴とするモード間クロストーク測定装置。