JP3220723B2 - 光増幅器の特性測定方法 - Google Patents
光増幅器の特性測定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る光増幅器の利得や雑音指数などの特性を測定する方法
に関し、特に信号光によって固定された光増幅器の反転
分布状態に影響を与えない程度にパワーが弱いプローブ
光を利用した光増幅器の特性測定方法に関するものであ
る。
る光増幅器の利得や雑音指数などの特性を測定する方法
に関し、特に信号光によって固定された光増幅器の反転
分布状態に影響を与えない程度にパワーが弱いプローブ
光を利用した光増幅器の特性測定方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の測定方法として、従来、文献
「S.L.Hansen et al.,IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETT
ERS,VOL.5,NO.12,pp.1433-1435 DECEMBER 1993」に開示
された方法が知られている。すなわち、この測定方法
は、信号光によって固定された光増幅器の反転分布状態
に影響を与えない程度にパワーが弱いプローブ光を用い
て光増幅器の利得を測定するものである。ここに、反転
分布状態とは、遷移が行われる２つの準位の間で、ある
エネルギー準位に分布する粒子の数が、より低いエネル
ギー準位に分布する粒子の数よりも多くなった状態を言
う。
「S.L.Hansen et al.,IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETT
ERS,VOL.5,NO.12,pp.1433-1435 DECEMBER 1993」に開示
された方法が知られている。すなわち、この測定方法
は、信号光によって固定された光増幅器の反転分布状態
に影響を与えない程度にパワーが弱いプローブ光を用い
て光増幅器の利得を測定するものである。ここに、反転
分布状態とは、遷移が行われる２つの準位の間で、ある
エネルギー準位に分布する粒子の数が、より低いエネル
ギー準位に分布する粒子の数よりも多くなった状態を言
う。
【０００３】図８に、従来の測定方法が適用される測定
系の構成を示す。図８において、信号光用光源８１から
出射される信号光は、光減衰器８２で減衰された後、光
カプラ８３を介して入力信号光パワーモニタ用測定端８
４に導かれるとともに、測定対象の光増幅器８５を通過
した後光カプラ８６を介して出力信号光パワーモニタ用
測定端８７に導かれる。一方、プローブ光用光源８８か
ら出射される測定のためのプローブ光は、光を決められ
た方向にのみ通過させるための光アイソレータ８９を通
過した後、光カプラ８６を介して入力プローブ光パワー
モニタ用測定端９０に導かれるとともに、光増幅器８５
をその出力側から通過した後光カプラ８３を介して出力
プローブ光パワーモニタ用測定端９１に導かれる。
系の構成を示す。図８において、信号光用光源８１から
出射される信号光は、光減衰器８２で減衰された後、光
カプラ８３を介して入力信号光パワーモニタ用測定端８
４に導かれるとともに、測定対象の光増幅器８５を通過
した後光カプラ８６を介して出力信号光パワーモニタ用
測定端８７に導かれる。一方、プローブ光用光源８８か
ら出射される測定のためのプローブ光は、光を決められ
た方向にのみ通過させるための光アイソレータ８９を通
過した後、光カプラ８６を介して入力プローブ光パワー
モニタ用測定端９０に導かれるとともに、光増幅器８５
をその出力側から通過した後光カプラ８３を介して出力
プローブ光パワーモニタ用測定端９１に導かれる。
【０００４】この測定系においては、利得を測定するた
めのプローブ光を、光増幅器８５に対してその出力側か
ら入射させることによって信号光と逆方向に伝搬させる
構成を採っており、これにより十分なダイナミックレン
ジを確保しつつ利得を測定することができる。なお、パ
ワーモニタ用測定端８４，８７，９０，９１には、光ス
ペクトルアナライザ（図示せず）を配することによって
光パワーの測定が行われ、その測定結果に基づいて所定
の演算式を用いて利得の算出が行われる。
めのプローブ光を、光増幅器８５に対してその出力側か
ら入射させることによって信号光と逆方向に伝搬させる
構成を採っており、これにより十分なダイナミックレン
ジを確保しつつ利得を測定することができる。なお、パ
ワーモニタ用測定端８４，８７，９０，９１には、光ス
ペクトルアナライザ（図示せず）を配することによって
光パワーの測定が行われ、その測定結果に基づいて所定
の演算式を用いて利得の算出が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光増幅器と
しては、通常、反射による特性劣化防止用に光アイソレ
ータを内蔵したものが用いられる。ここに、光アイソレ
ータとは、入射側から出射側に進む順方向の光について
は低損失で、出射側から入射側に戻る逆方向の光につい
ては高損失の特性を持たせ、光を決められた方向にのみ
通過させる光受動部品である。
しては、通常、反射による特性劣化防止用に光アイソレ
ータを内蔵したものが用いられる。ここに、光アイソレ
ータとは、入射側から出射側に進む順方向の光について
は低損失で、出射側から入射側に戻る逆方向の光につい
ては高損失の特性を持たせ、光を決められた方向にのみ
通過させる光受動部品である。
【０００６】しかしながら、上述した従来の光増幅器の
特性測定方法では、プローブ光を信号光と逆方向に伝搬
させる構成を採っていることから、光アイソレータを内
蔵しない光増幅器には対応できるものの、光アイソレー
タを内蔵した光増幅器については、プローブ光を信号光
と逆方向に伝搬させることができないため、その特性を
測定することはできないという問題があった。また、プ
ローブ光のパワーについては、どの程度が信号光によっ
て固定された光増幅器の反転分布状態に影響を与えない
程度に弱いパワーであるかが不明確であるという問題も
あった。
特性測定方法では、プローブ光を信号光と逆方向に伝搬
させる構成を採っていることから、光アイソレータを内
蔵しない光増幅器には対応できるものの、光アイソレー
タを内蔵した光増幅器については、プローブ光を信号光
と逆方向に伝搬させることができないため、その特性を
測定することはできないという問題があった。また、プ
ローブ光のパワーについては、どの程度が信号光によっ
て固定された光増幅器の反転分布状態に影響を与えない
程度に弱いパワーであるかが不明確であるという問題も
あった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による光増幅器の
特性測定方法では、光増幅器を反転分布状態に固定する
第１の信号光と、反転分布状態に影響を与えない程度に
パワーが弱い所定の波長の第１のプローブ光とのパワー
差を変化させつつ上記第１のプローブ光のパワーおよび
上記第１のプローブ光近傍の第１の自然放出光のパワー
を測定し、測定された上記第１のプローブ光のパワーお
よび上記第１の自然放出光のパワーに基づいて、上記パ
ワー差に対する上記光増幅器に入力される第１の真のプ
ローブ光のパワーを算出する一方、上記第１の信号光お
よび上記第１のプローブ光を上記光増幅器に入力し、上
記光増幅器から増幅されて出力される第２のプローブ光
のパワーおよび第２のプローブ光近傍の第２の自然放出
光のパワーを上記パワー差に対して測定し、測定された
上記第２のプローブ光のパワーおよび上記第２の自然放
出光のパワーに基づいて、上記光増幅器から出力される
第２の真のプローブ光のパワーを算出し、上記第１の真
のプローブ光のパワーと上記第２の真のプローブ光のパ
ワーとに基づいて、上記光増幅器の利得を算出する。
特性測定方法では、光増幅器を反転分布状態に固定する
第１の信号光と、反転分布状態に影響を与えない程度に
パワーが弱い所定の波長の第１のプローブ光とのパワー
差を変化させつつ上記第１のプローブ光のパワーおよび
上記第１のプローブ光近傍の第１の自然放出光のパワー
を測定し、測定された上記第１のプローブ光のパワーお
よび上記第１の自然放出光のパワーに基づいて、上記パ
ワー差に対する上記光増幅器に入力される第１の真のプ
ローブ光のパワーを算出する一方、上記第１の信号光お
よび上記第１のプローブ光を上記光増幅器に入力し、上
記光増幅器から増幅されて出力される第２のプローブ光
のパワーおよび第２のプローブ光近傍の第２の自然放出
光のパワーを上記パワー差に対して測定し、測定された
上記第２のプローブ光のパワーおよび上記第２の自然放
出光のパワーに基づいて、上記光増幅器から出力される
第２の真のプローブ光のパワーを算出し、上記第１の真
のプローブ光のパワーと上記第２の真のプローブ光のパ
ワーとに基づいて、上記光増幅器の利得を算出する。
【０００８】この特性測定方法では、光増幅器を含めた
測定系において、光増幅器に対してその入力側から第１
のプローブ光および第１の信号光を入射させて、光増幅
器から出力される第２のプローブ光のパワーおよび第２
のプローブ光近傍の増幅された第２の自然放出光のパワ
ーを測定することになり、したがって第１のプローブ光
を第１の信号光と同一方向に伝搬させての測定となる。
そして、その測定結果から第１，第２の真のプローブ光
の各パワーの算出、さらにその算出結果に基づく光検出
器の利得の算出が行われる。
測定系において、光増幅器に対してその入力側から第１
のプローブ光および第１の信号光を入射させて、光増幅
器から出力される第２のプローブ光のパワーおよび第２
のプローブ光近傍の増幅された第２の自然放出光のパワ
ーを測定することになり、したがって第１のプローブ光
を第１の信号光と同一方向に伝搬させての測定となる。
そして、その測定結果から第１，第２の真のプローブ光
の各パワーの算出、さらにその算出結果に基づく光検出
器の利得の算出が行われる。
【０００９】本発明による光増幅器の特性測定方法では
さらに、一度測定した光増幅器の測定結果を利用し、第
１の信号光と第１のプローブ光のそれぞれのパワー差を
変化させつつ光増幅器の利得の変化を評価し、その評価
の結果から第１の信号光によって固定された光増幅器の
反転分布状態に影響を与えない第１のプローブ光のパワ
ー範囲を決定する。
さらに、一度測定した光増幅器の測定結果を利用し、第
１の信号光と第１のプローブ光のそれぞれのパワー差を
変化させつつ光増幅器の利得の変化を評価し、その評価
の結果から第１の信号光によって固定された光増幅器の
反転分布状態に影響を与えない第１のプローブ光のパワ
ー範囲を決定する。
【００１０】この特性測定において、光増幅器に入力す
る第１の信号光と第１のプローブ光のパワー差を横軸
に、光増幅器の利得、即ち第１のプローブ光および第１
の信号光の各利得を縦軸にして示すことで、第１のプロ
ーブ光および第１の信号光の各利得が、光増幅器に入力
する第１の信号光と第１のプローブ光のパワー差によっ
て変化しない領域が求まる。この領域が、第１の信号光
によって固定された光増幅器の反転分布状態に影響を与
えない第１のプローブ光の領域、即ちパワー範囲とな
る。
る第１の信号光と第１のプローブ光のパワー差を横軸
に、光増幅器の利得、即ち第１のプローブ光および第１
の信号光の各利得を縦軸にして示すことで、第１のプロ
ーブ光および第１の信号光の各利得が、光増幅器に入力
する第１の信号光と第１のプローブ光のパワー差によっ
て変化しない領域が求まる。この領域が、第１の信号光
によって固定された光増幅器の反転分布状態に影響を与
えない第１のプローブ光の領域、即ちパワー範囲とな
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、本発明に
よる特性測定方法が適用される測定系の構成図である。
図２において、信号光用光源１１から出射される信号光
は、光減衰器１２で減衰された後、光カプラ１３を介し
て入力信号光パワーモニタ用測定端１４に導かれるとと
もに、測定対象の光増幅器１５を通過して出力信号光パ
ワーモニタ用測定端１６に導かれる。一方、プローブ光
用光源１７から出射されるプローブ光は、光減衰器１８
で減衰された後、光カプラ１３を介してプローブ光パワ
ーモニタ用測定端１４に導かれるとともに、光増幅器１
５を通過してプローブ光パワーモニタ用測定端１６に導
かれる。
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、本発明に
よる特性測定方法が適用される測定系の構成図である。
図２において、信号光用光源１１から出射される信号光
は、光減衰器１２で減衰された後、光カプラ１３を介し
て入力信号光パワーモニタ用測定端１４に導かれるとと
もに、測定対象の光増幅器１５を通過して出力信号光パ
ワーモニタ用測定端１６に導かれる。一方、プローブ光
用光源１７から出射されるプローブ光は、光減衰器１８
で減衰された後、光カプラ１３を介してプローブ光パワ
ーモニタ用測定端１４に導かれるとともに、光増幅器１
５を通過してプローブ光パワーモニタ用測定端１６に導
かれる。
【００１２】上記構成の測定系において、光減衰器１
２，１８としては、その減衰量が可変な構成のものが用
いられる。また、入力信号光／プローブ光のパワーおよ
び出力信号光／プローブ光のパワーについては、測定端
１４および１６に配される光スペクトルアナライザ（図
示せず）によって測定するものとする。なお、光増幅器
１５については、測定系から適宜取り外し可能な構成と
なっている。
２，１８としては、その減衰量が可変な構成のものが用
いられる。また、入力信号光／プローブ光のパワーおよ
び出力信号光／プローブ光のパワーについては、測定端
１４および１６に配される光スペクトルアナライザ（図
示せず）によって測定するものとする。なお、光増幅器
１５については、測定系から適宜取り外し可能な構成と
なっている。
【００１３】次に、本発明の第１の実施形態に係る特性
測定方法の測定手順について、図１のフローチャートに
したがって説明する。先ず、光増幅器１５を取り除いた
測定系において、プローブ光用光源１７から所定波長の
プローブ光を出射し、光増幅器１５に入力するプローブ
光のパワーＰin（λcenter)[ｄＢｍ] を測定する（ステ
ップＳ１１）。このとき、入力するプローブ光のパワー
については、信号光によって固定された光増幅器１５の
反転分布状態に影響を与えない程度に弱いことが必須で
ある。
測定方法の測定手順について、図１のフローチャートに
したがって説明する。先ず、光増幅器１５を取り除いた
測定系において、プローブ光用光源１７から所定波長の
プローブ光を出射し、光増幅器１５に入力するプローブ
光のパワーＰin（λcenter)[ｄＢｍ] を測定する（ステ
ップＳ１１）。このとき、入力するプローブ光のパワー
については、信号光によって固定された光増幅器１５の
反転分布状態に影響を与えない程度に弱いことが必須で
ある。
【００１４】このため、光減衰器１２，１８の減衰量を
変えることによって信号光とプローブ光のパワー差を変
化させる。一例として、信号光とプローブ光のパワー差
は、５〜５０ｄＢとする。また、光増幅器１５に入力す
るプローブ光の波長は、信号光の波長とは異なる波長と
する。一例として、光増幅器１５に入力するプローブ光
の波長を、信号光の波長に対して±２ｎｍ程度離れた波
長とする。
変えることによって信号光とプローブ光のパワー差を変
化させる。一例として、信号光とプローブ光のパワー差
は、５〜５０ｄＢとする。また、光増幅器１５に入力す
るプローブ光の波長は、信号光の波長とは異なる波長と
する。一例として、光増幅器１５に入力するプローブ光
の波長を、信号光の波長に対して±２ｎｍ程度離れた波
長とする。
【００１５】次いで、ステップＳ１１の場合と同じ系、
即ち光増幅器１５を取り除いた測定系において、光増幅
器１５に入力するプローブ光近傍の信号光が持つ自然放
出光のパワーＰsse(λ)[ｄＢｍ] を測定する（ステップ
Ｓ１２）。図３（ａ）に、入力信号光／プローブ光パワ
ーモニタ用測定端１４で測定される光スペクトルとその
測定値の関係を示す。そして、その測定結果に基づい
て、（１）式を用いて光増幅器１５に入力する真のプロ
ーブ光のパワーＰin（λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプロー
ブ光のそれぞれのパワー差に対して算出する（ステップ
Ｓ１３）。
即ち光増幅器１５を取り除いた測定系において、光増幅
器１５に入力するプローブ光近傍の信号光が持つ自然放
出光のパワーＰsse(λ)[ｄＢｍ] を測定する（ステップ
Ｓ１２）。図３（ａ）に、入力信号光／プローブ光パワ
ーモニタ用測定端１４で測定される光スペクトルとその
測定値の関係を示す。そして、その測定結果に基づい
て、（１）式を用いて光増幅器１５に入力する真のプロ
ーブ光のパワーＰin（λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプロー
ブ光のそれぞれのパワー差に対して算出する（ステップ
Ｓ１３）。
【数１】
【００１６】次に、光増幅器１５を含めた測定系におい
て、光増幅器１５から出力されるプローブ光のパワーＰ
out(λcenter)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれ
ぞれのパワー差に対して測定する（ステップＳ１４）。
次いで、ステップＳ１４と同じ系、即ち光増幅器１５を
含めた測定系において、光増幅器１５から出力されるプ
ローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーＰase
(λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれのパ
ワー差に対して測定する（ステップＳ１５）。図３
（ｂ）に、出力信号光／プローブ光パワーモニタ用測定
端１６で測定される光スペクトルとその測定値の関係を
示す。そして、その測定結果に基づいて、（２）式を用
いて光増幅器１５から出力される真のプローブ光のパワ
ーＰout(λ)[ｄＢｍ] を算出する（ステップＳ１６）。
て、光増幅器１５から出力されるプローブ光のパワーＰ
out(λcenter)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれ
ぞれのパワー差に対して測定する（ステップＳ１４）。
次いで、ステップＳ１４と同じ系、即ち光増幅器１５を
含めた測定系において、光増幅器１５から出力されるプ
ローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーＰase
(λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれのパ
ワー差に対して測定する（ステップＳ１５）。図３
（ｂ）に、出力信号光／プローブ光パワーモニタ用測定
端１６で測定される光スペクトルとその測定値の関係を
示す。そして、その測定結果に基づいて、（２）式を用
いて光増幅器１５から出力される真のプローブ光のパワ
ーＰout(λ)[ｄＢｍ] を算出する（ステップＳ１６）。
【数２】
【００１７】以上の測定および算出結果から、（３）式
を用いて、光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を、信号
光とプローブ光のそれぞれのパワー差に対して算出する
（ステップＳ１７）。
を用いて、光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を、信号
光とプローブ光のそれぞれのパワー差に対して算出する
（ステップＳ１７）。
【数３】 Gain(λ) ＝Pout(λ) −Pin(λ) [dB] …(3) 次いで、光増幅器１５に入力する信号光とプローブ光の
パワー差Ｄを横軸に、光増幅器１５の利得（プローブ光
および信号光の各利得）を縦軸にしたグラフを作成し、
プローブ光の利得と信号光の利得が、光増幅器１５に入
力する信号光とプローブ光のパワー差Ｄによって変化し
ないパワー範囲、即ちプローブ光が信号光によって固定
された光増幅器１５の反転分布状態に影響を与えない領
域を求める（ステップＳ１８）。
パワー差Ｄを横軸に、光増幅器１５の利得（プローブ光
および信号光の各利得）を縦軸にしたグラフを作成し、
プローブ光の利得と信号光の利得が、光増幅器１５に入
力する信号光とプローブ光のパワー差Ｄによって変化し
ないパワー範囲、即ちプローブ光が信号光によって固定
された光増幅器１５の反転分布状態に影響を与えない領
域を求める（ステップＳ１８）。
【００１８】一例として、エルビウムドープ光ファイバ
増幅器の測定結果を図４に示す。なお、このときの信号
光の波長は１５５２ｎｍであり、プローブ光の波長は１
５４８〜１５５０ｎｍの範囲の利得を平均化している。
図４より、プローブ光によって光増幅器の利得が受ける
影響を０．１ｄＢ以下とするためには、信号光とプロー
ブ光のパワー差Ｄを１５ｄＢ以上にすれば良いことがわ
かる。
増幅器の測定結果を図４に示す。なお、このときの信号
光の波長は１５５２ｎｍであり、プローブ光の波長は１
５４８〜１５５０ｎｍの範囲の利得を平均化している。
図４より、プローブ光によって光増幅器の利得が受ける
影響を０．１ｄＢ以下とするためには、信号光とプロー
ブ光のパワー差Ｄを１５ｄＢ以上にすれば良いことがわ
かる。
【００１９】上述したように、本発明の第１の実施形態
では、光増幅器１５を含めた測定系において、光増幅器
１５に対してその入力側からプローブ光および信号光を
入射させて、光増幅器１５から出力されるプローブ光の
パワーＰout(λcenter)[ｄＢｍ] およびプローブ光近傍
の増幅された自然放出光のパワーＰase(λ)[ｄＢｍ]を
測定するようにしたことにより、プローブ光を信号光と
同一方向に伝搬させての測定となるため、反射による特
性劣化防止用に光アイソレータを内蔵した光増幅器につ
いてもその利得などの特性の測定が可能となる。
では、光増幅器１５を含めた測定系において、光増幅器
１５に対してその入力側からプローブ光および信号光を
入射させて、光増幅器１５から出力されるプローブ光の
パワーＰout(λcenter)[ｄＢｍ] およびプローブ光近傍
の増幅された自然放出光のパワーＰase(λ)[ｄＢｍ]を
測定するようにしたことにより、プローブ光を信号光と
同一方向に伝搬させての測定となるため、反射による特
性劣化防止用に光アイソレータを内蔵した光増幅器につ
いてもその利得などの特性の測定が可能となる。
【００２０】また、プローブ光により光増幅器１５の利
得特性を調べ、光増幅器１５に入力する信号光とプロー
ブ光のパワー差Ｄを横軸に、光増幅器１５のプローブ光
の利得と信号光の利得を縦軸にして示すことにより、プ
ローブ光の利得と信号光の利得が、光増幅器１５に入力
する信号光とプローブ光のパワー差Ｄによって変化しな
いパワー範囲、即ちプローブ光が信号光によって固定さ
れた光増幅器１５の反転分布状態に影響を与えない領域
を求めることができるため、当該反転分布状態に影響を
与えないプローブ光のパワーの程度がどの程度かを明確
にすることができる。
得特性を調べ、光増幅器１５に入力する信号光とプロー
ブ光のパワー差Ｄを横軸に、光増幅器１５のプローブ光
の利得と信号光の利得を縦軸にして示すことにより、プ
ローブ光の利得と信号光の利得が、光増幅器１５に入力
する信号光とプローブ光のパワー差Ｄによって変化しな
いパワー範囲、即ちプローブ光が信号光によって固定さ
れた光増幅器１５の反転分布状態に影響を与えない領域
を求めることができるため、当該反転分布状態に影響を
与えないプローブ光のパワーの程度がどの程度かを明確
にすることができる。
【００２１】次に、本発明の第２の実施形態に係る特性
測定方法の測定手順について、図５のフローチャートに
したがって説明する。なお、この第２の実施形態では、
第１の実施形態で求めた信号光によって固定された光増
幅器１５の反転分布状態に影響を与えないパワー範囲の
プローブ光を用いて測定を行うものとする。一例とし
て、信号光とのパワー差が１５ｄＢのプローブ光を用い
る。このパワー差は、光減衰器１２，１８の減衰量を変
えることによって調整可能である。
測定方法の測定手順について、図５のフローチャートに
したがって説明する。なお、この第２の実施形態では、
第１の実施形態で求めた信号光によって固定された光増
幅器１５の反転分布状態に影響を与えないパワー範囲の
プローブ光を用いて測定を行うものとする。一例とし
て、信号光とのパワー差が１５ｄＢのプローブ光を用い
る。このパワー差は、光減衰器１２，１８の減衰量を変
えることによって調整可能である。
【００２２】先ず、光増幅器１５を取り除いた測定系に
おいて、プローブ光用光源１７から所定の波長（一例と
して、信号光の波長に対して±２ｎｍ）のプローブ光を
出射し、光増幅器１５に入力するプローブ光のパワーＰ
in（λcenter)[ｄＢｍ] を測定する（ステップＳ２
１）。次いで、ステップＳ２１の場合と同じ系、即ち光
増幅器１５を取り除いた測定系において、光増幅器１５
に入力するプローブ光近傍の信号光が持つ自然放出光の
パワーＰsse(λ)[ｄＢｍ] を測定する（ステップＳ２
２）。そして、その測定結果に基づいて、（１）式を用
いて光増幅器１５に入力する真のプローブ光のパワーＰ
in（λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれの
パワー差に対して算出する（ステップＳ２３）。
おいて、プローブ光用光源１７から所定の波長（一例と
して、信号光の波長に対して±２ｎｍ）のプローブ光を
出射し、光増幅器１５に入力するプローブ光のパワーＰ
in（λcenter)[ｄＢｍ] を測定する（ステップＳ２
１）。次いで、ステップＳ２１の場合と同じ系、即ち光
増幅器１５を取り除いた測定系において、光増幅器１５
に入力するプローブ光近傍の信号光が持つ自然放出光の
パワーＰsse(λ)[ｄＢｍ] を測定する（ステップＳ２
２）。そして、その測定結果に基づいて、（１）式を用
いて光増幅器１５に入力する真のプローブ光のパワーＰ
in（λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれの
パワー差に対して算出する（ステップＳ２３）。
【００２３】次に、光増幅器１５を含めた測定系におい
て、光増幅器１５から出力されるプローブ光のパワーＰ
out(λcenter)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれ
ぞれのパワー差に対して測定する（ステップＳ２４）。
次いで、ステップＳ２４と同じ系、即ち光増幅器１５を
含めた測定系において、光増幅器１５から出力されるプ
ローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーＰase
(λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれのパ
ワー差に対して測定する（ステップＳ２５）。そして、
その測定結果に基づいて、（２）式を用いて光増幅器１
５から出力される真のプローブ光のパワーＰout(λ)[ｄ
Ｂｍ] を算出する（ステップＳ２６）。
て、光増幅器１５から出力されるプローブ光のパワーＰ
out(λcenter)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれ
ぞれのパワー差に対して測定する（ステップＳ２４）。
次いで、ステップＳ２４と同じ系、即ち光増幅器１５を
含めた測定系において、光増幅器１５から出力されるプ
ローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーＰase
(λ)[ｄＢｍ] を、信号光とプローブ光のそれぞれのパ
ワー差に対して測定する（ステップＳ２５）。そして、
その測定結果に基づいて、（２）式を用いて光増幅器１
５から出力される真のプローブ光のパワーＰout(λ)[ｄ
Ｂｍ] を算出する（ステップＳ２６）。
【００２４】以上の測定および算出結果から、（３）式
を用いて光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を信号光と
プローブ光のそれぞれのパワー差に対して算出し（ステ
ップＳ２７）、さらに（４）式を用いて光増幅器１５の
雑音指数ＮＦ（λ）を信号光とプローブ光のそれぞれの
パワー差に対して算出する（ステップＳ２８）。
を用いて光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を信号光と
プローブ光のそれぞれのパワー差に対して算出し（ステ
ップＳ２７）、さらに（４）式を用いて光増幅器１５の
雑音指数ＮＦ（λ）を信号光とプローブ光のそれぞれの
パワー差に対して算出する（ステップＳ２８）。
【数４】 ただし、ｈはプランク定数（６．６２６×１０-34[Ｊ・
ｓ] ）、νはプローブ光の周波数（ν＝ｃ／λ[l/s] 、
ｃ：光の速度（２．９９８×１０8[m/s]、λ：プローブ
光の波長、したがって、λ＝１５５０ｎｍのとき、ν＝
１．９３×１０14[l/s] ）、ΔνはＰａｓｅ（λ）測定
時の周波数帯域[l/s] である。
ｓ] ）、νはプローブ光の周波数（ν＝ｃ／λ[l/s] 、
ｃ：光の速度（２．９９８×１０8[m/s]、λ：プローブ
光の波長、したがって、λ＝１５５０ｎｍのとき、ν＝
１．９３×１０14[l/s] ）、ΔνはＰａｓｅ（λ）測定
時の周波数帯域[l/s] である。
【００２５】一例として、エルビウムドープ光ファイバ
増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）および雑音指数ＮＦ（λ）
の測定結果を図６および図７に示す。なお、このときの
信号光の波長は１５５２ｎｍであり、プローブ光の波長
は１５４７〜１５５７ｎｍの範囲で変化させ、信号光と
プローブ光のパワー差を１５ｄＢとしている。
増幅器の利得Ｇａｉｎ（λ）および雑音指数ＮＦ（λ）
の測定結果を図６および図７に示す。なお、このときの
信号光の波長は１５５２ｎｍであり、プローブ光の波長
は１５４７〜１５５７ｎｍの範囲で変化させ、信号光と
プローブ光のパワー差を１５ｄＢとしている。
【００２６】上述したように、本発明による第２の実施
形態では、信号光によって固定された光増幅器１５の反
転分布状態に影響を与えない程度にパワーが弱いプロー
ブ光の最適なパワー範囲を予め求め、このパワー範囲の
プローブ光を用いて光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）
および雑音指数ＮＦ（λ）の測定を行うようにしたこと
により、最適なパワーのプローブ光を利用しての測定を
実現できるため、光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）お
よび雑音指数ＮＦ（λ）を精度良く測定することができ
る。
形態では、信号光によって固定された光増幅器１５の反
転分布状態に影響を与えない程度にパワーが弱いプロー
ブ光の最適なパワー範囲を予め求め、このパワー範囲の
プローブ光を用いて光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）
および雑音指数ＮＦ（λ）の測定を行うようにしたこと
により、最適なパワーのプローブ光を利用しての測定を
実現できるため、光増幅器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）お
よび雑音指数ＮＦ（λ）を精度良く測定することができ
る。
【００２７】なお、本発明による光増幅器の特性測定方
法は、例えば、エルビウムドープ光ファイバ増幅器やプ
ラセオジウムドープ光ファイバ増幅器等、他の希土類を
添付した光ファイバ増幅器、および半導体光増幅器等、
反転分布を形成する光増幅器の利得や雑音指数などの特
性の測定に適用することができる。
法は、例えば、エルビウムドープ光ファイバ増幅器やプ
ラセオジウムドープ光ファイバ増幅器等、他の希土類を
添付した光ファイバ増幅器、および半導体光増幅器等、
反転分布を形成する光増幅器の利得や雑音指数などの特
性の測定に適用することができる。
【００２８】なお、本発明による第１の実施形態では、
プローブ光の最適なパワー範囲を求めるために、光増幅
器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を算出するとしたが、第１
の実施形態で用いるプローブ光のパワーが最適なもので
あれば、算出した利得Ｇａｉｎ（λ）を正式な測定値と
することができるとともに、利得Ｇａｉｎ（λ）のみな
らず雑音指数ＮＦ（λ）についても、第２の実施形態と
同様にして第１の実施形態で求めることができる。
プローブ光の最適なパワー範囲を求めるために、光増幅
器１５の利得Ｇａｉｎ（λ）を算出するとしたが、第１
の実施形態で用いるプローブ光のパワーが最適なもので
あれば、算出した利得Ｇａｉｎ（λ）を正式な測定値と
することができるとともに、利得Ｇａｉｎ（λ）のみな
らず雑音指数ＮＦ（λ）についても、第２の実施形態と
同様にして第１の実施形態で求めることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、光増幅器を含めた測定系において、光増幅器に対
してその入力側からプローブ光および信号光を入射させ
て、光増幅器から出力されるプローブ光のパワーおよび
プローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーを測定
するようにしたことにより、プローブ光を信号光と同一
方向に伝搬させての測定となるため、光アイソレータを
内蔵した光増幅器についても、その特性を測定すること
が可能となる。
れば、光増幅器を含めた測定系において、光増幅器に対
してその入力側からプローブ光および信号光を入射させ
て、光増幅器から出力されるプローブ光のパワーおよび
プローブ光近傍の増幅された自然放出光のパワーを測定
するようにしたことにより、プローブ光を信号光と同一
方向に伝搬させての測定となるため、光アイソレータを
内蔵した光増幅器についても、その特性を測定すること
が可能となる。
【００３０】また、一度測定した光増幅器の測定結果を
利用し、信号光とプローブ光のそれぞれのパワー差を変
化させつつ光増幅器の利得の変化を評価し、その評価の
結果から信号光によって固定された光増幅器の反転分布
状態に影響を与えないプローブ光のパワー範囲を決定す
るようにしたことにより、プローブ光および信号光の各
利得が、光増幅器に入力する信号光とプローブ光のパワ
ー差によって変化しないパワー範囲、即ちプローブ光が
信号光によって固定された光増幅器の反転分布状態に影
響を与えない領域を求めることができる。したがって、
そのプローブ光を利用すれば、光増幅器の利得や雑音指
数などの特性をより精度良く測定することができる。
利用し、信号光とプローブ光のそれぞれのパワー差を変
化させつつ光増幅器の利得の変化を評価し、その評価の
結果から信号光によって固定された光増幅器の反転分布
状態に影響を与えないプローブ光のパワー範囲を決定す
るようにしたことにより、プローブ光および信号光の各
利得が、光増幅器に入力する信号光とプローブ光のパワ
ー差によって変化しないパワー範囲、即ちプローブ光が
信号光によって固定された光増幅器の反転分布状態に影
響を与えない領域を求めることができる。したがって、
そのプローブ光を利用すれば、光増幅器の利得や雑音指
数などの特性をより精度良く測定することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフローチャート
である。
である。
【図２】本発明に係る測定系の構成図である。
【図３】光スペクトルとその測定値の関係を示す図であ
る。
る。
【図４】エルビウムドープ光ファイバ増幅器におけるパ
ワー差対プローブ光および信号光の各利得の特性図であ
る。
ワー差対プローブ光および信号光の各利得の特性図であ
る。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るフローチャート
である。
である。
【図６】エルビウムドープ光ファイバ増幅器における波
長対プローブ光利得の特性図である。
長対プローブ光利得の特性図である。
【図７】エルビウムドープ光ファイバ増幅器における波
長対雑音指数の利得の特性図である。
長対雑音指数の利得の特性図である。
【図８】従来例に係る測定系の構成図である。
１１ 信号光用光源 １２，１８ 光減衰器 １３ 光カプラ １４ 入力信号光／プローブ光パワーモニタ用測定端 １５ 光増幅器 １６ 出力信号光／プローブ光パワーモニタ用測定端 １７ プローブ光用光源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−224492（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43248（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 H04B 10/08 G02F 1/29 - 7/00 H01S 3/00 - 4/00
Claims (4)
- 【請求項１】 光増幅器を反転分布状態に固定する第１
の信号光と、反転分布状態に影響を与えない程度にパワ
ーが弱い所定の波長の第１のプローブ光とのパワー差を
変化させつつ上記第１のプローブ光のパワーおよび上記
第１のプローブ光近傍の第１の自然放出光のパワーを測
定し、測定された上記第１の プローブ光のパワーおよび上記第
１の自然放出光のパワーに基づいて、上記パワー差に対
する上記光増幅器に入力される第１の真のプローブ光の
パワーを算出し、上記第１の信号光および上記第１のプローブ光を上記光
増幅器に入力し、上記光増幅器から増幅されて出力され
る第２の プローブ光のパワーおよび第２のプローブ光近
傍の第２の自然放出光のパワーを上記パワー差に対して
測定し、測定された上記第２の プローブ光のパワーおよび上記第
２の自然放出光のパワーに基づいて、上記光増幅器から
出力される第２の真のプローブ光のパワーを算出し、上記第１の真のプローブ光のパワーと上記第２の真のプ
ローブ光のパワーとに基づいて、上記 光増幅器の利得を
算出することを特徴とする光増幅器の特性測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の光増幅器の特性測定方法
においてさらに、上記第１の自然放出光のパワーと上記
第２の自然放出光のパワーと上記利得とに基づいて、上
記光増幅器の雑音指数を算出することを特徴とする光増
幅器の特性測定方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の光増幅器の特性測定方法
においてさらに、上記パワー差を変化させつつ上記利得
の変化を評価し、上記評価の結果から、上記 反転分布状態に影響を与えな
い上記第１のプローブ光のパワー範囲を決定することを
特徴とする光増幅器の特性測定方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の光増幅器の特性測定方法
で決定された上記パワー範囲の上記第１のプローブ光を
用いて請求項１又は請求項２記載の光増幅器の特性測定
方法による測定を行うことを特徴とする光増幅器の特性
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19139595A JP3220723B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光増幅器の特性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19139595A JP3220723B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光増幅器の特性測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943096A JPH0943096A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3220723B2 true JP3220723B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16273898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19139595A Expired - Fee Related JP3220723B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光増幅器の特性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220723B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999043054A1 (fr) * | 1998-02-23 | 1999-08-26 | Anritsu Corporation | Procede et dispositif d'evaluation d'un amplificateur optique |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP19139595A patent/JP3220723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0943096A (ja) | 1997-02-14 |
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