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
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。
「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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
である。
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。
である。
長対プローブ光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。
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 |
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ID=16273898
Family Applications (1)
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JP19139595A Expired - Fee Related JP3220723B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光増幅器の特性測定方法 |
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---|---|---|---|---|
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
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