JP2017058417A - 光信号モニタ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1の実施形態]
(光学系の基本構成)
図1は、反射型SLM(Spatial Light Modulator:空間光変調素子)位相変調素子を用いた光信号モニタ装置の構成例を示すものである。図1においては、入力ポートおよび受光ポートが配列する方向をy軸、光信号が伝搬する方向をz軸として示している。光信号モニタ装置は、入力ポートである複数の光ファイバ11−iと、光ファイバ11−iに対応して設けられた複数のコリメートレンズ12−iと、光学素子13と、SLM14と、コリメートレンズアレイ15−1〜15−mと、受光ポートである複数の光ファイバ16−1〜16−mと、光パワーモニタ17−1〜17−mとを備えて構成される。
本実施形態の光信号モニタ装置で用いられるSLM14についてさらに詳細に説明する。図7、8は、反射型のSLM14をz軸方向から見た場合の構成を示す図である。図7は光照射領域を示し、図8は波長チャネルに分解した光照射領域を示す。SLMはxy平面上にp×q個の画素がマトリクス状に配列され、各画素において光の位相を独立に制御する多数の画素41−11、41−pqと、各画素の位相を制御するドライバ素子42と、裏面に反射部43とを具備する。なお、透過型のSLM14は、図7、8の裏面の反射部43を設けない構成を備えている。
次に、以上説明した構成を備える本実施形態の光信号モニタ装置において光チャネルモニタ(OCM)を行う方法について記述する。ここでは図3に示す光学系を用いる方法を例に挙げて説明するが、図1から図6のいずれの光学系においても下記と同様の手法で光チャネルの強度モニタをすることができる。
本実施形態の光信号モニタ装置においてOSNRモニタを行う方法について記述する。まず図5に示す光学系を利用する場合の手法について記述する。光学系OSNRモニタは、複数の方式が提案されているがここでは非特許文献2に記載の遅延干渉計を用いたOSNRモニタ方法について記述する。本方式は他方式に比較し、in−bandでの測定が可能、変調信号フォーマットに依らず測定可能、偏波モード分散や波長分散耐性に優れるといった優れた特徴を有する。一般に非特許文献2に示すような遅延干渉計は波長フィルタ、遅延線、光位相掃引素子、光スプリッタといった複数の光学部材が必要となるが、本実施形態の光信号モニタ装置では、これらの部材により実現できる遅延干渉計の機能をより少ない部材により実現できる。
次に、図6の光信号モニタ装置においてPMD及びCDのモニタを行う方法について説明する。PMD及びCDモニタは、複数の方式が提案されているがここでは非特許文献3に記載の遅延干渉計を用いてクロックトーンからPMD、CDをモニタする方法を採用することができる。本方式は他方式に比較し、変調信号フォーマットに依らず測定可能、光学構成が簡易といった優れた特徴を有する。
本実施形態の光信号モニタ装置において光位相モニタを行う方法について説明する。ここでは図3の光学系を用いて光位相モニタを行う場合を例に挙げて説明する。光位相モニタには90°ハイブリッド構成を採用することが一般的であり、以下ではSLM14を用いることで90°ハイブリッドと同等な測定を行う手法について記述する。
例えば図6に示す光学系構成の光信号モニタ装置を用いれば上述の方法から、SLM14上の位相パタンを変化させることのみでOCM、OSNR、PMD、CDのモニタ機能を任意に変更することが出来る。SLM14の位相パタンは外部からプログラマブルに変更できるので、その時々のニーズに合わせて所望の特性を柔軟にモニタすることができる。これによって、例えば、回路設計時には、OSNR、GDをモニタし光信号品質に対するバジェット設計に適用する、運用中はPMDモニタやOSNRモニタを用いて光信号品質を劣化させる一定の閾値を超えないように監視する、故障解析時にはOCMによりリンク断箇所を特定する、などといったことが可能となり、回線設計の高度化、保守運用の高信頼化、故障解析の効率化などに資する。
この実施形態の光スイッチ集積型光信号モニタ装置は、第1の実施形態で説明したモニタ機能を実現する光信号モニタ装置に光スイッチを組み合わせた構成である。本実施形態の光スイッチ集積型光信号モニタ装置は、入力信号を光カプラで分岐し、分岐した光信号を、光信号モニタ装置の入力と、光スイッチの入力に結合する。
12 コリメートレンズ
13 光学素子
14 SLM
15 コリメートレンズアレイ
16 光ファイバ
17 光パワーモニタ
18 波長分散素子
41 画素
42 ドライバ素子
Claims (9)
- モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、
平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、
前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、
前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、
前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、
前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、
前記空間光変調素子は、前記光信号のモニタ内容に応じて、前記信号光を、所定の方路へ、所定の強度・位相、遅延時間で出力されるように、前記複数の画素の位相パタンを制御することを特徴とする光信号モニタ装置。 - 前記空間光変調素子は、前記入力ポートから入力された光信号が、単一の前記受光ポートに光結合するように制御し、前記算出手段は、該受光ポートにおいて測定された光の強度と前記受光ポートに結合する際の光学系の損失の値αとに基づいて、前記入力された光信号の強度を算出することを特徴とする、請求項1に記載の光信号モニタ装置。
- 前記空間光変調素子は、出射される光信号をn(nは2以上の整数)方向以上に分岐し、n個に分岐された光信号のそれぞれに対し、異なる時間遅延量τnを付与し、分岐された光信号のうち少なくとも2つ以上を同一の受光ポートに結合させることにより遅延干渉計を形成し、前記分岐された信号のうちの少なくとも1つ以上の光位相を0から2πまで変化させることによって干渉光強度を変化させ、前記受光手段は、前記干渉光強度が変化した光の受光強度を測定し、前記算出手段は、該受光強度の最大値と最小値を記録し、記録した最大値と最小値との比率からOSNRを算出することを特徴とする、請求項1に記載の光信号モニタ装置。
- 前記受光素子は、前記受光ポートに結合した光をフィルタリングするバンドパスフィルタを有し、
前記空間光変調素子は、出射される光信号をn(nは2以上の整数)方向以上に分岐し、n個に分岐された光信号のそれぞれに対し、異なる時間遅延量τnを付与し、分岐された光信号のうち少なくとも2つ以上を同一の受光ポートに結合させることにより遅延干渉計を形成し、前記分岐された信号のうちの少なくとも1つ以上の光位相を0から2πまで変化させることによって干渉光強度を変化させ、前記受光手段は、前記干渉光強度が変化した光を前記バンドパスフィルタリングによりフィルタリングしてクロックトーン信号の受光強度を測定し、前記算出手段は、該受光強度の最大値と最小値を記録し、記録した最大値と最小値との比率から波長分散量または偏波モード分散またはその両方を算出することを特徴とする、請求項1に記載の光信号モニタ装置。 - 前記時間遅延量τnは、光信号の1bit長さの自然数倍、または自然分の1であることを特徴とする、請求項3または4に記載の光信号モニタ装置。
- 前記入力ポートは、測定対象の光信号を入力する光信号入力ポートと、光位相の基準となる基準光信号を入力する基準光信号入力ポートを有し、前記受光ポートは、第1の受光ポートと第2の受光ポートを有し、
前記空間光変調素子は、入力された光信号および基準光信号をそれぞれ2方向以上に分岐して、分岐された光信号および基準光信号のうちの少なくとも1つずつを前記第1の受光ポートに結合し、分岐された残りの光信号および基準光信号のうち少なくとも1つずつを前記第2の受光ポートに結合し、
前記空間光変調素子は、第2の受光ポートに結合する光信号および基準光信号のいずれかの光位相が第1の受光ポートに結合する信号に対しΔφだけ異なる値になるように位相を設定し、前記算出手段は、前記第1の受光ポートおよび前記第2の受光ポートにおける光強度の値から光信号および基準光信号の相対的な光位相を算出することを特徴とする、請求項1に記載の光信号モニタ装置。 - 前記光学素子は、前記入力信号の波長ごとに前記空間光変調素子上の異なる位置に結合させる波長分散素子を有し、前記空間光変調素子は、任意の波長チャネルのみが受光ポートに結合するように位相パタンを制御することにより、任意の波長チャネルの光信号を抽出してモニタすることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の光信号モニタ装置。
- 前記空間光変調素子は、結合させる入力ポートまたは波長チャネルを時間的に変化させることで、複数の入力ポートに対して1つの受光ポートを共用させることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の光信号モニタ装置。
- 請求項1から8のいずれかに記載の光信号モニタ装置と、
光スイッチと、
入力される光信号を、前記光信号モニタ装置と前記光スイッチとのいずれかに入力するように分岐する光カプラとを備えたことを特徴とする光スイッチ集積型光信号モニタ装置。
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US11054575B2 (en) | 2018-03-07 | 2021-07-06 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical spectrum shaper and optical signal monitor using same |
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