JP2825628B2 - 光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化方法並びに光送信装置 - Google Patents
光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化方法並びに光送信装置Info
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- JP2825628B2 JP2825628B2 JP2222539A JP22253990A JP2825628B2 JP 2825628 B2 JP2825628 B2 JP 2825628B2 JP 2222539 A JP2222539 A JP 2222539A JP 22253990 A JP22253990 A JP 22253990A JP 2825628 B2 JP2825628 B2 JP 2825628B2
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 概要 光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化
方法並びに光送信装置に関し、 光変調における変調度を簡単にモニタリングする方法
の提供を主目的とし、 モニタリング方法にあっては、光変調された光を、上
記光変調における変調帯域よりも狭い受光帯域を有する
受光器により電気信号に変換する第１のステップと、該
電気信号の直流成分と交流成分を分離してそれぞれ検出
する第２のステップと、上記直流成分と上記交流成分の
時間平均との比を求める第３のステップとから構成す
る。
方法並びに光送信装置に関し、 光変調における変調度を簡単にモニタリングする方法
の提供を主目的とし、 モニタリング方法にあっては、光変調された光を、上
記光変調における変調帯域よりも狭い受光帯域を有する
受光器により電気信号に変換する第１のステップと、該
電気信号の直流成分と交流成分を分離してそれぞれ検出
する第２のステップと、上記直流成分と上記交流成分の
時間平均との比を求める第３のステップとから構成す
る。
産業上の利用分野 本発明は光変調における変調度のモニタリング方法及
び安定化方法並びに光送信装置に関する。
び安定化方法並びに光送信装置に関する。
一定強度の光を出力する光源とこの光源の出力光につ
いて強度変調を行う光変調器とを備えた光送信装置は、
波長チャーピングの影響を受けにくく、超高速・長距離
の光通信システムに適している。この種の光変調器（例
えばLiNbO3光導波路型のマッハツェンダ型光変調器）に
あっては、経時的に動作特性が変化しやすいので、一定
の変調度を得るためには、動作特性の変動に対処する必
要がある。また、半導体レーザ等の直接変調に際して
も、動作特性の変動に対処する必要がある。
いて強度変調を行う光変調器とを備えた光送信装置は、
波長チャーピングの影響を受けにくく、超高速・長距離
の光通信システムに適している。この種の光変調器（例
えばLiNbO3光導波路型のマッハツェンダ型光変調器）に
あっては、経時的に動作特性が変化しやすいので、一定
の変調度を得るためには、動作特性の変動に対処する必
要がある。また、半導体レーザ等の直接変調に際して
も、動作特性の変動に対処する必要がある。
従来の技術 LiNbO3光導波路型のマッハツェンダ型光変調器の入出
力特性の例を第７図に示す。この特性は、経年変化等に
より発生するDCドリフトに起因して変化する。このと
き、特性変化前と同じ電圧で光変調器を駆動すると、変
調度が変化して、出力光はアイ開口や消光比に関して特
性劣化を引き起こす。この特性劣化を避けるためには、
光変調器の動作点変動に合わせてバイアス電圧を制御す
る必要がある。
力特性の例を第７図に示す。この特性は、経年変化等に
より発生するDCドリフトに起因して変化する。このと
き、特性変化前と同じ電圧で光変調器を駆動すると、変
調度が変化して、出力光はアイ開口や消光比に関して特
性劣化を引き起こす。この特性劣化を避けるためには、
光変調器の動作点変動に合わせてバイアス電圧を制御す
る必要がある。
従来、光変調器の動作点変動に合わせてバイアス電圧
を制御する方法として、光変調器の駆動波形に予め変調
周波数よりも遥かに低周波な信号を重畳しておき、出力
光からこの低周波成分を検出し、その位相によりバイア
ス電圧を制御するようにしたものが知られている（例え
ば1990年電子情報通信学会春季全国大会Ｂ−976桑田
他）。
を制御する方法として、光変調器の駆動波形に予め変調
周波数よりも遥かに低周波な信号を重畳しておき、出力
光からこの低周波成分を検出し、その位相によりバイア
ス電圧を制御するようにしたものが知られている（例え
ば1990年電子情報通信学会春季全国大会Ｂ−976桑田
他）。
発明が解決しようとする課題 上述した従来技術によると、光変調器の駆動波形に予
め低周波信号を重畳しておく必要があるので、回路構成
が複雑になり、変調度のモニタリング等を容易に行い得
ないという問題がある。また、低周波信号の重畳により
信号光が実質的に強度変調されたことになり、発光のス
ペクトル幅が広がって波長分散に起因する伝送特性の劣
化が生じる恐れがある。
め低周波信号を重畳しておく必要があるので、回路構成
が複雑になり、変調度のモニタリング等を容易に行い得
ないという問題がある。また、低周波信号の重畳により
信号光が実質的に強度変調されたことになり、発光のス
ペクトル幅が広がって波長分散に起因する伝送特性の劣
化が生じる恐れがある。
本発明の目的は、光変調における変調度を容易にモニ
タリングする方法を提供することである。
タリングする方法を提供することである。
本発明の他の目的は、光変調における変調度を容易に
安定化する方法を提供することである。
安定化する方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的はこれらの方法の実施に使用
する光送信装置を提供することである。
する光送信装置を提供することである。
課題を解決するための手段 第１図は本発明の光送信装置のブロック図である。
この光送信装置は、光源２と、光源２からの光につい
て強度変調を行う光変調器４と、光変調器４にバイアス
電圧を与えるバイアス回路６と、バイアス電圧に変調電
圧パルスを重畳する変調回路８と、光変調器４からの光
を分岐する光分岐回路10と、光変調器４の変調帯域より
も狭い受光帯域を有し、光分岐回路10により分岐された
一方の光を光−電気変換する受光器12と、受光器12の出
力の直流レベルを検出する直流レベル検出回路14と、受
光器12の出力の交流成分の時間平均を検出する交流レベ
ル検出回路16と、直流レベル検出回路14からの信号と交
流レベル検出回路16からの信号の比に比例したレベルの
信号を出力する除算器18と、除算器18の出力レベルが一
定になるようにバイアス電圧を制御するバイアス制御回
路20とを備えて構成されている。
て強度変調を行う光変調器４と、光変調器４にバイアス
電圧を与えるバイアス回路６と、バイアス電圧に変調電
圧パルスを重畳する変調回路８と、光変調器４からの光
を分岐する光分岐回路10と、光変調器４の変調帯域より
も狭い受光帯域を有し、光分岐回路10により分岐された
一方の光を光−電気変換する受光器12と、受光器12の出
力の直流レベルを検出する直流レベル検出回路14と、受
光器12の出力の交流成分の時間平均を検出する交流レベ
ル検出回路16と、直流レベル検出回路14からの信号と交
流レベル検出回路16からの信号の比に比例したレベルの
信号を出力する除算器18と、除算器18の出力レベルが一
定になるようにバイアス電圧を制御するバイアス制御回
路20とを備えて構成されている。
第２図は光変調における変調度の本発明に係るモニタ
リング方法のフローチャートである。
リング方法のフローチャートである。
この方法は、光変調された光を、上記光変調における
変調帯域よりも狭い受光感度の帯域を有する受光器12に
より電気信号に変換する第１のステップ21と、該電気信
号の直流成分と交流成分を分離してそれぞれ検出する第
２のステップ22と、上記直流成分と上記交流成分の時間
平均との比を求める第３のステップ23とを含んでいる。
変調帯域よりも狭い受光感度の帯域を有する受光器12に
より電気信号に変換する第１のステップ21と、該電気信
号の直流成分と交流成分を分離してそれぞれ検出する第
２のステップ22と、上記直流成分と上記交流成分の時間
平均との比を求める第３のステップ23とを含んでいる。
第３図は光変調における変調度の本発明に係る安定化
方法のフローチャートである。
方法のフローチャートである。
この方法は、上述のモニタリング方法における第１の
ステップ21、第２のステップ22及び第３のステップ23
と、該第３のステップで求められた比が一定になるよう
に光変調器４に与えるバイアス電圧を制御する第４のス
テップ24とを含んでいる。
ステップ21、第２のステップ22及び第３のステップ23
と、該第３のステップで求められた比が一定になるよう
に光変調器４に与えるバイアス電圧を制御する第４のス
テップ24とを含んでいる。
作用 ディジタル基底帯域光通信システムにおいては、一般
に、マーク率が1/2になるように強度変調がなされてい
るので、変調信号の周波数分布は符号形式及びパルスデ
ューティによってほぼ決定される。このため、変換され
た電気信号における交流成分について低周波域で時間平
均をとると、この値は、光源のパワーや光変調器の状態
変動がなければ、一定である。従って、光変調された光
を、光変調における変調帯域よりも狭い受光帯域（受光
感度の帯域）を有する受光器により電気信号に変換し、
該電気信号における直流成分と交流成分の時間平均との
比を求めることによって、強度変調における変調度を知
ることができる。また、上記比が一定になるように光変
調器に与えるバイアス電圧を制御することによって、変
調度を一定に保つことができる。
に、マーク率が1/2になるように強度変調がなされてい
るので、変調信号の周波数分布は符号形式及びパルスデ
ューティによってほぼ決定される。このため、変換され
た電気信号における交流成分について低周波域で時間平
均をとると、この値は、光源のパワーや光変調器の状態
変動がなければ、一定である。従って、光変調された光
を、光変調における変調帯域よりも狭い受光帯域（受光
感度の帯域）を有する受光器により電気信号に変換し、
該電気信号における直流成分と交流成分の時間平均との
比を求めることによって、強度変調における変調度を知
ることができる。また、上記比が一定になるように光変
調器に与えるバイアス電圧を制御することによって、変
調度を一定に保つことができる。
実 施 例 以下本発明の実施例を説明する。
第１図に示された本発明の光送信装置の具体的構成及
びバイアス電圧の具体的制御態様を説明する。
びバイアス電圧の具体的制御態様を説明する。
光源２としては、一定強度の光を出力する半導体レー
ザを用いることができる。光変調器４はLiNbO3基板上に
Tiを熱拡散することによって光導波路を形成してなるマ
ッハツェンダ型の光変調器である。この種のマッハツェ
ンダ型光変調器にあっては、DCドリフトに起因して動作
点が経時的に変化するので、このような光変調器は本発
明の実施に適している。光分岐回路10としては例えば光
カプラを用いることができる。
ザを用いることができる。光変調器４はLiNbO3基板上に
Tiを熱拡散することによって光導波路を形成してなるマ
ッハツェンダ型の光変調器である。この種のマッハツェ
ンダ型光変調器にあっては、DCドリフトに起因して動作
点が経時的に変化するので、このような光変調器は本発
明の実施に適している。光分岐回路10としては例えば光
カプラを用いることができる。
第４図は受光器12からの交流成分が入力する交流レベ
ル検出回路16の具体例を示すブロック図である。入力し
た交流成分は、半波整流回路等の整流回路32により整流
されて、その電流出力を積分回路34で積分して電圧信号
で出力するようにしている。積分回路34からの電圧信号
は、サンプル・ホールド回路36でその電圧値を保持して
直流電圧信号に変換され、サンプル・ホールド回路36の
出力信号は、コンパレータ38において基準電圧信号と比
較される。積分回路34及びサンプル・ホールド回路36は
周期が１ミリ秒〜１秒程度の同一のクロックによって作
動する。この回路構成によると、受光器12により変換さ
れた電気信号の交流成分の時間平均を得ることができ
る。
ル検出回路16の具体例を示すブロック図である。入力し
た交流成分は、半波整流回路等の整流回路32により整流
されて、その電流出力を積分回路34で積分して電圧信号
で出力するようにしている。積分回路34からの電圧信号
は、サンプル・ホールド回路36でその電圧値を保持して
直流電圧信号に変換され、サンプル・ホールド回路36の
出力信号は、コンパレータ38において基準電圧信号と比
較される。積分回路34及びサンプル・ホールド回路36は
周期が１ミリ秒〜１秒程度の同一のクロックによって作
動する。この回路構成によると、受光器12により変換さ
れた電気信号の交流成分の時間平均を得ることができ
る。
第５図は交流レベル検出回路16の他の構成例を示すブ
ロック図である。この実施例では、受光器12からの交流
成分を抵抗42により熱エネルギーに変換して、この熱エ
ネルギーを空間的に異なる位置に配置した複数の（この
例では２つの）サーミスタ44,46に供給するようにし
て、サーミスタ44,46の抵抗値を抵抗測定回路48により
測定することによって、交流成分の時間平均を求めるよ
うにしている。この実施例は前実施例と比較して応答特
性が劣るものの、回路構成が極めて単純であるという長
所を有している。
ロック図である。この実施例では、受光器12からの交流
成分を抵抗42により熱エネルギーに変換して、この熱エ
ネルギーを空間的に異なる位置に配置した複数の（この
例では２つの）サーミスタ44,46に供給するようにし
て、サーミスタ44,46の抵抗値を抵抗測定回路48により
測定することによって、交流成分の時間平均を求めるよ
うにしている。この実施例は前実施例と比較して応答特
性が劣るものの、回路構成が極めて単純であるという長
所を有している。
第６図は本発明の実施例におけるバイアス電圧の制御
のフローチャートである。以下の説明において、γは光
変調器の変調度、γ０は光変調器の変調度の初期値、Δ
γは光変調器の変調度の許容偏差、Vbは光変調器のバイ
アス電圧、Vb0は光変調器のバイアス電圧の初期値、Δ
Ｖは光変調器のバイアス電圧の調整時のステップ電圧で
ある。まず、ステップ31では、γ＜γ０−Δγであるか
否かを判別し、否である場合にはステップ52に進み、Vb
をVb0とする。ステップ51における判断が正である場合
にはステップ53に進み、VbをVb＋ΔＶとしてステップ54
に進む。ステップ54では、変化後の変調度γNEWが変化
前の変調度γOLDよりも大きいか否かを判断し、大きい
場合にはステップ53に戻り、小さい場合にはステップ55
に進む。ステップ55では、VbをVb−２ΔＶとしてステッ
プ56に進む。ステップ56では、γNEW＞γOLDであるか否
かを判断し、正である場合にはステップ55に戻り、否で
ある場合にはステップ57に進む。ステップ57ではVbをそ
のままに維持する。
のフローチャートである。以下の説明において、γは光
変調器の変調度、γ０は光変調器の変調度の初期値、Δ
γは光変調器の変調度の許容偏差、Vbは光変調器のバイ
アス電圧、Vb0は光変調器のバイアス電圧の初期値、Δ
Ｖは光変調器のバイアス電圧の調整時のステップ電圧で
ある。まず、ステップ31では、γ＜γ０−Δγであるか
否かを判別し、否である場合にはステップ52に進み、Vb
をVb0とする。ステップ51における判断が正である場合
にはステップ53に進み、VbをVb＋ΔＶとしてステップ54
に進む。ステップ54では、変化後の変調度γNEWが変化
前の変調度γOLDよりも大きいか否かを判断し、大きい
場合にはステップ53に戻り、小さい場合にはステップ55
に進む。ステップ55では、VbをVb−２ΔＶとしてステッ
プ56に進む。ステップ56では、γNEW＞γOLDであるか否
かを判断し、正である場合にはステップ55に戻り、否で
ある場合にはステップ57に進む。ステップ57ではVbをそ
のままに維持する。
このようなフローチャートに従って光変調器のバイア
ス電圧を制御することによって、許容範囲内で一定の変
調度を得ることができる。
ス電圧を制御することによって、許容範囲内で一定の変
調度を得ることができる。
第１図に示した構成に代えて、第７図に示した構成も
採用可能である。即ち、この光送信装置は、第１図の除
算器18及びバイアス制御回路20に代えて、直流レベル検
出回路14からの信号のレベルが一定になるように光源２
を制御する回路17と、交流レベル検出回路16からの信号
のレベルが一定になるようにバイアス電圧を制御する回
路19とを備えている。この構成によっても、変調度を一
定に保つことができる。
採用可能である。即ち、この光送信装置は、第１図の除
算器18及びバイアス制御回路20に代えて、直流レベル検
出回路14からの信号のレベルが一定になるように光源２
を制御する回路17と、交流レベル検出回路16からの信号
のレベルが一定になるようにバイアス電圧を制御する回
路19とを備えている。この構成によっても、変調度を一
定に保つことができる。
この場合における変調度の安定化方法のフローチャー
トを第８図に示す。ステップ61では、光変調された光
を、光変調における変調帯域よりも狭い受光感度の帯域
を有する受光器により電気信号に変換する。ステップ62
では、上記電気信号の直流成分と交流成分を分離してそ
れぞれ検出する。そして、ステップ63では、上記直流成
分が一定になるように光源を制御し、上記交流成分の時
間平均が一定になるようにバイアス電流を制御する。
トを第８図に示す。ステップ61では、光変調された光
を、光変調における変調帯域よりも狭い受光感度の帯域
を有する受光器により電気信号に変換する。ステップ62
では、上記電気信号の直流成分と交流成分を分離してそ
れぞれ検出する。そして、ステップ63では、上記直流成
分が一定になるように光源を制御し、上記交流成分の時
間平均が一定になるようにバイアス電流を制御する。
以上の実施例では、外部変調器を用いた間接変調につ
いて本発明を説明したが、外部変調器を用いずに半導体
レーザのバイアスに変調をかけるような直接変調にも本
発明を適用可能である。
いて本発明を説明したが、外部変調器を用いずに半導体
レーザのバイアスに変調をかけるような直接変調にも本
発明を適用可能である。
発明の効果 以上説明したように、本発明によると、光変調におけ
る変調度を簡単にモニタリングする方法の提供が可能に
なり、光変調における変調度を簡単に安定化する方法の
提供が可能になり、また、これらの方法を実施するのに
適した光送信装置の提供が可能になるという効果を奏す
る。
る変調度を簡単にモニタリングする方法の提供が可能に
なり、光変調における変調度を簡単に安定化する方法の
提供が可能になり、また、これらの方法を実施するのに
適した光送信装置の提供が可能になるという効果を奏す
る。
第１図は本発明の光送信装置のブロック図、 第２図は光変調における変調度の本発明に係るモニタリ
ング方法のフローチャート、 第３図は光変調における変調度の本発明に係る安定化方
法のフローチャート、 第４図は本発明の実施例における交流レベル検出回路の
ブロック図、 第５図は本発明の他の実施例における交流レベル検出回
路のブロック図、 第６図は本発明の実施例におけるバイアス電圧の制御フ
ローチャート、 第７図は本発明の光送信装置の他の構成例を示すブロッ
ク図、 第８図は第７図の装置における変調度の安定化方法のフ
ローチャート、 第９図は光変調器の動作特性の例を示す図である。 ２……光源、 ４……光変調器、 ６……バイアス回路、 ８……変調回路、 10……光分岐回路、 12……受光器、 14……直流レベル検出回路、 16……交流レベル検出回路、 18……除算器、 20……バイアス制御回路。
ング方法のフローチャート、 第３図は光変調における変調度の本発明に係る安定化方
法のフローチャート、 第４図は本発明の実施例における交流レベル検出回路の
ブロック図、 第５図は本発明の他の実施例における交流レベル検出回
路のブロック図、 第６図は本発明の実施例におけるバイアス電圧の制御フ
ローチャート、 第７図は本発明の光送信装置の他の構成例を示すブロッ
ク図、 第８図は第７図の装置における変調度の安定化方法のフ
ローチャート、 第９図は光変調器の動作特性の例を示す図である。 ２……光源、 ４……光変調器、 ６……バイアス回路、 ８……変調回路、 10……光分岐回路、 12……受光器、 14……直流レベル検出回路、 16……交流レベル検出回路、 18……除算器、 20……バイアス制御回路。
Claims (4)
- 【請求項１】光変調された光を、上記光変調における変
調帯域よりも狭い受光帯域を有する受光器（12）により
電気信号に変換する第１のステップと、 該電気信号の直流成分と交流成分を分離してそれぞれ検
出する第２のステップと、 上記直流成分と上記交流成分の時間平均との比を求める
第３のステップとを含んでなることを特徴とする光変調
における変調度のモニタリング方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の第１乃至第３のステップ
と、 該第３のステップで求められた比が一定になるように光
変調器（４）に与えるバイアス電圧を制御する第４のス
テップとを含んでなることを特徴とする光変調器の変調
度の安定化方法。 - 【請求項３】光源（２）と、 該光源（２）からの光について強度変調を行う光変調器
（４）と、 該光変調器（４）にバイアス電圧を与えるバイアス回路
（６）と、 上記バイアス電圧に変調電圧パルスを重畳する変調回路
（８）と、 上記光変調器（４）からの光を分岐する光分岐回路（1
0）と、 上記光変調器（４）の変調帯域よりも狭い受光帯域を有
し、上記光分岐回路（10）により分岐された一方の光を
光−電気変換する受光器（12）と、 該受光器（12）の出力の直流レベルを検出する直流レベ
ル検出回路（14）と、 上記受光器（12）の出力の交流成分の時間平均を検出す
る交流レベル検出回路（16）と、 上記直流レベル検出回路（14）からの信号と上記交流レ
ベル検出回路（16）からの信号の比に比例したレベルの
信号を出力する除算器（18）と、 該除算器（18）の出力レベルが一定になるように上記バ
イアス電圧を制御するバイアス制御回路（20）とを備え
たことを特徴とする光送信装置。 - 【請求項４】請求項３に記載の光送信装置において、 除算器（18）及びバイアス制御回路（20）に代えて、上
記直流レベル検出回路（14）からの信号のレベルが一定
になるように上記光源（２）を制御する回路（17）と、 上記交流レベル検出回路（16）からの信号のレベルが一
定になるように上記バイアス電圧を制御する回路（19）
とを備えたことを特徴とする光送信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222539A JP2825628B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化方法並びに光送信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222539A JP2825628B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化方法並びに光送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106518A JPH04106518A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2825628B2 true JP2825628B2 (ja) | 1998-11-18 |
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ID=16784027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2222539A Expired - Fee Related JP2825628B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 光変調における変調度のモニタリング方法及び安定化方法並びに光送信装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825628B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7254325B2 (en) * | 2003-05-06 | 2007-08-07 | Fujitsu Limited | Method and system for optical performance monitoring |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2222539A patent/JP2825628B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04106518A (ja) | 1992-04-08 |
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