JP3322679B2 - 光増幅器評価方法及び光増幅器評価装置 - Google Patents

光増幅器評価方法及び光増幅器評価装置

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JP3322679B2
JP3322679B2 JP54234199A JP54234199A JP3322679B2 JP 3322679 B2 JP3322679 B2 JP 3322679B2 JP 54234199 A JP54234199 A JP 54234199A JP 54234199 A JP54234199 A JP 54234199A JP 3322679 B2 JP3322679 B2 JP 3322679B2
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optical
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浩 駒澤
幸夫 津田
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光ファイバ増幅器の特性を評価する光増幅
器評価方法及び光増幅器評価装置に関わり、特に、光変
調器を用いたパルス法とプローブ法を組み合わせて光フ
ァイバ増幅器の利得と雑音指数の波長特性を簡便に評価
する光増幅器評価方法及び光増幅器評価装置に関する。
背景技術 周知のように、近年の大容量・長距離光伝送システム
に使用する波長分割多重（WDM:Wavelength Division Mu
ltiplexing）光通信においては、各チャネル間のレベル
偏差が信号の劣化につながる。
また、これに伴って、光海底ケーブル等の長距離伝送
に使用する光増幅器には、従来の低雑音性、高効率のほ
かに利得波長特性の平坦化及び広帯域化が必要になる。
したがって、光ファイバ増幅器の波長特性の評価が重
要になる。
光ファイバ増幅器は、当然一種の増幅器であるので、
入力光信号の光強度ＰINと出力光信号の光強度ＰOUTと
の比で示される利得Ｇを測定する必要がある。
周知のように、光ファイバ増幅器は、その光の増幅メ
カニズムに起因して、たとえ、この光ファイバ増幅器の
入力端子へ光信号が入力されていなくても、自然放出光
が生じ、光ファイバ増幅器の出力端子には、この自然放
出光が増幅されて出力される。
この増幅された自然放出光（Amplified spontaneous
emission:ASE）は、増幅された光信号に対して雑音とし
て作用する。
したがって、この自然放出光（ASE）の光強度ＰASEを
測定することは重要である。
光ファイバ増幅器においては、耐雑音性能を示す指標
として前記測定された利得Ｇと光強度ＰASEを組込んだ
（１）式に示す雑音指数NF（Noise figure）が一般に採
用されている。
NF＝ｆ（Ｇ、ＰASE、ν、Δν） …（１） 但し、ν ：入力光信号の光周波数 Ｇ ：利得 Δν：光強度の測定装置の測定周波数分解能幅
（測定周波数幅） したがって、光ファイバ増幅器の特性は利得Ｇと雑音
指数NFとで評価されることになる。
従来、この光ファイバ増幅器の特性を評価するために
は、図10に示すような構成において、レーザ光源101と
光ファイバ増幅器５とが光路切替器102を介して光スク
トラムアナライザ103に接続される。
そして、先ず、光路切替器102がレーザ光源101側に投
入され、光スペクトラムアナライザ103で光ファイバ増
幅器５に対する入力光信号の光波長λに対する図11に示
す光強度ＰINが求められる。
次に、光路切替器102が光ファイバ増幅器５側に投入
され、光スペクトラムアナライザ103で光ファイバ増幅
器５の出力光信号の該当光波長λにおける図11に示す光
強度ＰOUTが求められる。
したがって、利得Ｇは（２）式で求められる。
Ｇ＝ＰOUT/PIN …（２） しかしながら、自然放出光（ASE）の光強度ＰASEは、
図11に示すようように、増幅された出力光信号の光強度
ＰOUTに埋もれているために、この自然放出光（ASE）の
光強度ＰASEを直接測定することは困難である。
この自然放出光（ASE）の光強度ＰASEを測定する手法
として、レベル補間法、偏光ヌリング法、パルス法が提
唱されている。
（パルス法の説明） この３つの手法のうち、パルス法は、光ファイバ増幅
器の光ファイバのコアに添加されたメタステーブル状態
にあるエルビウムの希土類元素光の基底状態への回復時
間が、比較的長い時間を要することを利用して、光ファ
イバ増幅器に対する入力光信号をこの回復時間より短い
周期でオンオフし、そのオン期間で出力光信号の光強度
ＰOUTを測定し、オフ期間で自然放出光（ASE）の光強度
ＰASEを測定する（例えば、特開平６−224492号公報、
特開平９−18391号公報参照）。
図12は、このパルス法を用いた先願の光ファイバ増幅
器の評価装置を示している。
すなわち、この図12に示す光変調ユニット21は、本国
際出願人による国際出願（PCT/JP98/02015）で提案され
たものである。
すなわち、図12に示すように、波長λ１を出力する光
源201aは光減衰器202aに接続され、波長λ２を出力する
光源201bは光減衰器202bに接続され、・・・以下同様
に、波長λｎを光出力する光源201nは光減衰器202nに接
続される。
そして、各光減衰器202a、202b、・・・・202nからの
それぞれの光は、光合波器203により、後述するように
合波される。
この光合波器203で合波された光信号は、光変調ユニ
ット21を介して光ファイバ増幅器５に入力される。
この光ファイバ増幅器５から出力された光信号は、再
び、光変調ユニット21を介して光スペクトラムアナライ
ザ207に入力される。
（光強度ＰINの測定） 制御部208は、光変調ユニット21内の第１の光路切替
器28、第２の光路切替器33を図12の点線に示すように、
切換状態に設定すると共に、光スペクトラムアナライザ
207に対して光強度の測定指令を送出する。
この状態においては、図13に示すように、各光源201
a、201b、・・・・201nから出射された後、光合波器203
により複数の波長λ1,λ2,λ3,…λｎ−１、λｎを有す
るように波長多重化された光は、光変調ユニット21内の
第１の光変調器23で、所定周期T0（図2A参照）でオンオ
フする矩形波の光信号に変調される。
この第１の光変調器23で変調された光信号は、第１の
光路切替器28、第２の光路切替器33を介して光スペクト
ラムアナライザ207へ入射される。
光スペクトラムアナライザ207は、この入射光をスペ
クトラム解析して、各波長λにおける光強度ＰIN（λ＝
λ1,λ2,λ3,…λｎ＝１、λn,…）を得る。
光スペクトラムアナライザ207は、測定した光強度ＰI
N（λ）を制御部208へ送出する。
（光強度ＰOUTの測定） 制御部208は、図12に示すように、第１の光路切替器2
8を実線の定常状態に設定し、第２の光路切替器33を点
線の切換状態に設定すると共に、光スペクトラムアナラ
イザ207に対して光強度の測定指令を送出する。
この状態においては、図13に示すように、各光源201
a、201b、・・・・201nから出射された後、光合波器203
で複数の波長λ1,λ2,λ3,…λｎ−１、λｎを有するよ
うに波長多重化された光は、光変調ユニット21内の第１
の光変調器23で、所定周期T0でオンオフする矩形波の光
信号に変調される。
この第１の光変調器23で変調された光信号は、被測定
対象の光ファイバ増幅器５へ入射されて光増幅される。
そして、この光ファイバ増幅器５から出射された増幅
後の光信号は、光変調ユニット21内の第１の光路切替器
28、第２の光路切替器33を介して直接光スペクトラムア
ナライザ207へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ207は、この入射光を
スペクトラム解析して、各波長λにおける光強度ＰOUT
（λ＝λ1,λ2,λ3,…λｎ−１、λn,…）を得る。
また、この光スペクトラムアナライザ207は、測定し
た光強度ＰOUT（λ）を制御部208へ送出する。
（光強度ＰASEの測定） 制御部208は、図12に示すように、第１の光路切替器2
8、第２の光路切替器33を実線の定常状態に設定すると
共に、光スペクトラムアナライザ207に対して光強度の
測定指令を送出する。
この状態においては、図13に示すように、各光源201
a、201b、・・・・201nから出射された後、光合波器203
で複数の波長λ1,λ2,λ3,…λｎ−１、λn,…を有する
ように波長多重化された光は、光変調ユニット21内の第
１の光変調器23で、所定周期T0でオンオフする矩形波の
光信号に変調される。
この第１の光変調器23で変調された光信号は、測定対
象の光ファイバ増幅器５へ入射されて光増幅される。
光ファイバ増幅器５から出射された増幅後の光信号
は、光変調ユニット21内の第１の光路切替器28、第２の
光路切替器33を介して第２の光変調器35へ入射される。
第２の光変調器35へ入射された増幅後の光信号は、こ
こで、そのオフ期間の一部の期間ＴA（図2D参照）のみ
が抽出されて第２の光路切替器33を介して光スペクトラ
ムアナライザ207へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ207は、この入射され
た増幅された光信号におけるオフ期間の一部の期間ＴA
の光信号を自然放出光（ASE）として、この自然放出光
の各波長λにおける光強度ＰASE（λ＝λ1,λ2,λ3,…
λｎ−１、λn,…）を得る。
また、この光スペクトラムアナライザ207は、測定し
た光強度ＰASE（λ）を制御部208へ送出する。
（プローブ法の説明） プローブ法は、光ファイバ増幅器のWDM伝送における
波長特性を測定するための方法である。
すなわち、このプローブ法とは、信号光（飽和信号
光）により固定された光ファイバ増幅器の反転分布状態
に影響を与えない程度の弱い光（プローブ光）を用い
て、そのプローブ光により特性を測定する方法である。
このプローブ法では、１波から数波の信号光を用い
て、光ファイバ増幅器をWDM伝送時と同じ状態とする。
図14は、このプローブ法を用いた光ファイバ増幅器の
波長特性を測定する評価方法を示している。
すなわち、図14に示すように、光源301から出力され
る信号光と、光源302から光減衰器309を介して出力され
るプローブ光とが、光合波器303で合波される。
（光強度ＰINの測定） 光路切替器304、306を図14の点線の状態にして、光フ
ァイバ増幅器５に対する光源302の入力光強度ＰINが求
められる。
（光強度ＰOUTの測定） 光路切替器304、306を図14の実線の状態にして、光フ
ァイバ増幅器５から出力される光源302の増幅された出
力光強度ＰOUTが求められる。
図15A,Bに示すように、光源302の増幅された出力光強
度ＰOUTの光スペクトラムからレベル補間法によりＰASE
が求められる。
図15Bは、図15Aにおいて丸い点線で囲んだ出力光強度
ＰOUT成分を拡大した図である。
（従来のパルス法とプローブ法の組み合わせ） 図16は、従来のパルス法とプローブ法とを組み合わせ
ることによって、光ファイバ増幅器の波長特性を測定す
る評価装置を示している。
すなわち、図16に示すように、信号光を出力する光源
401、及びプローブ光を出力する光源402とが光減衰器40
8、409にそれぞれ接続される。
そして、光減衰器408から出力される信号光（図17A）
と、光減衰器409から出力されるプローブ光とが、光合
波器403で合波される。
さらに、この光合波器403からの出力光は、光路切替
器404を介して光ファイバ増幅器５に入力される。
また、光ファイバ増幅器５から出力された光信号（図
17B）は、光路切替器406を介して光スペクトラムアナラ
イザ407に入力される。
（光強度ＰINの測定） 光源401は、パルスパターンジェネレータ400からのパ
ルスで変調された光パルスを信号光（図17A）として発
生させる。
そして、先ず、光源401からの光出力を光減衰器408の
シャッタにより遮断状態にすると共に、光路切替器40
4、406を図16に示す点線の状態にすることにより、光フ
ァイバ増幅器５に対する光源402の各光波長（λ）の入
力光強度ＰINが求められる。
（光強度ＰOUTの測定） 次に、光源401からの光出力を光減衰器408のシャッタ
を開けて透過状態にすると共に、光路切替器404、406を
図16に示す実線の状態にすることにより、図17Aに示す
信号光の変調がオフ期間の中央のサンプリングポイント
（図17B）で増幅されたプローブ光の光強度ＰOUTが光ス
ペクトラムアナライザ407との同期により光パルスの半
周期で測定される。
（光強度ＰASEの測定） さらに、この状態で光源402からの光出力を光減衰器4
09のシャッタにより遮断状態にすることにより、信号光
の変調がオフになった瞬間で増幅された自然放出光の光
強度ＰASEが光スペクトラムアナライザ407との同期によ
り光パルスの半周期で測定される。
しかしながら、上述したような従来の光増幅器評価方
法及び光増幅器評価装置においても、まだ解消すべき次
のような課題があった。
すなわち、図12に示すような装置では、光増幅器の波
長特性を所定の範囲で測定する場合には問題ないが、広
範囲に測定する場合には、図13に示すように波長多重さ
れた信号光を測定波長に亘って用意し、各々の信号波長
における利得と雑音指数を測定する必要があり、装置が
大がかりで複雑になりがちであるというという問題があ
った。
また、図14に示す従来のプローブ法を用いた装置にお
いて、プローブ光波長と信号光（飽和信号光）波長とが
近接しているような場合には、各々の光のスペクトラム
が重なってしまう。
このような場合、光スペクトラムアナライザにて、プ
ローブ光成分のみを測定することは、不可能となり、し
たがって、信号光（飽和信号光）波長の近傍における特
性を測定することができないという欠点があった（1995
年電子情報通信学会通信ソサイエテイ大会 Ｂ−737「E
DFAの利得のプローブ光による測定法」）。
さらに、図16に示すような従来のパルス法とプローブ
法とを組み合わせた装置では、光スペクトラムアナライ
ザ407のアンプの応答速度と光源（信号光）の変調周波
数の遅さにより、図17Cに示すように信号光の変調がオ
フになった直後の数値ではなく、図17Dに示すように数1
0マイクロ秒後の自然放出光（ASE）の過渡現象での数値
を求めている。
そのため、このような従来のパルス法とプローブ法と
を組み合わせた装置では、自然放出光の光強度をいくつ
かのポイントに亘り測定し、信号光の変調がオフになっ
た直後のある時間まで直線近似により外挿しているた
め、測定精度が悪いという欠点があった。
すなわち、図16に示す、従来のパルス法とプローブ法
とを組み合わせた装置では、以下に述べる原因により、
測定精度が悪いという欠点があった。
図16に示す、パルス法とプローブ法とを組み合わせた
従来の装置に使用する光スペクトラムアナライザ407
は、図17Aに示すように、光源（信号光）401のオフ期間
と同期させて測定する。
そのため、光スペクトラムアナライザ407の内部受光
アンプの周波数帯域を広くする必要が生じることによ
り、雑音が増加し、測定精度が劣化する原因となる。
また、光源（信号光）401がオンの期間には、大きな
パワーが、光スペクトラムアナライザ407へ入力される
ため、光スペクトラムアナライザ407の内部受光アンプ
は、飽和状態となっている。
図17Cに示す、光源（信号光）401がオフになった直後
のTe期間は、光スペクトラムアナライザ401の内部受光
アンプが飽和状態から回復するまでの期間を示し、この
Te期間（数100マイクロ秒から数ミリ秒程度）は、正常
な測定を行うことができない。
なお、図17Cにおいて、Tcは光源（信号光）401がオン
期間のASE強度と同じ強度を保っている期間を示し、Td
はASE強度が変化する期間を示している。
一方、光ファイバ増幅器の自然放出光（ASE）の応答
時間（光ファイバ増幅器の光ファイバのコアに添加され
たメタステーブル状態にあるエルビウムの希土類元素光
が基底状態へ回復するまでの時間）も、数100マイクロ
秒から数ミリ秒程度しかない。
よって、光スペクトラムアナライザ401の内部受光ア
ンプが飽和状態から回復し、測定可能となる期間におい
ては、光ファイバ増幅器の自然放出光（ASE）は、光源
（信号光）401がオン期間の強度から変化してしまって
いる。
このため、変化している自然放出光強度を、図17Dで
示すように、いくつかのサンプリングポイントにおいて
測定することにより、真の自然放出光強度P1（信号光40
1がオン期間における自然放出光ASE強度）を近似により
類推測定するようにしているが、この類推も、測定精度
が劣化する原因となる。
発明の開示 本発明の目的は、以上のような点に鑑みてなされたも
ので、光増幅器の波長特性の評価方法及び装置におい
て、光変調器を用いたパルス法とプローブ法とを組み合
わせることに着目し、（１）光増幅器の波長特性を広範
囲に測定するには、波長多重された信号光を測定波長に
亘って用意し、各々の信号波長における利得と雑音指数
とを測定する必要があり、装置が大がかりで複雑になる
という欠点、（２）従来のプローブ法では、飽和信号光
波長の近傍における特性を測定することができないとい
う欠点、（３）プローブ法とパルス法を組み合わせた従
来の方法では、測定精度が悪いという欠点を解決した光
増幅器評価方法及び光増幅器評価装置を提供することに
ある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれ
ば、所定周期でオンオフする矩形波の信号光を出力する
第１の光源装置（１、23、50）と、プローブ光を出力す
る第２の光源装置（２、51）と、前記プローブ光と前記
第１の光源装置から出力される信号光とを合波し、被測
定対象の光ファイバ増幅器の入力端子へ出力する光合波
器（25）と、前記光ファイバ増幅器の出力端子からの出
力のうち前記信号光がオフ期間における出力信号を抽出
する光変調器（35）と、入力端子に入力された光の強度
を測定する光強度測定装置（38）と、前記光合波器と、
前記光ファイバ増幅器と、前記光変調器と、前記光強度
測定装置の入力端子との間の光路を切換える光切換手段
（28、33）と、前記光ファイバ増幅器から出力された前
記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力されている
領域の光強度（Pout）、信号光がオフ期間で前記プロー
ブ光が出力されていない領域の光強度（Pase）、及び前
記光ファイバ増幅器のプローブ光の入力信号の光強度
（Pin）をそれぞれ前記光強度測定装置が測定するよう
に前記光切換手段を切換えて前記それぞれの光強度の値
から前記光ファイバ増幅器の利得を求める制御装置とを
具備し、前記プローブ光は、前記信号光により固定され
た前記光ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えな
い程度の弱い光であることを特徴とする光増幅器評価装
置が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様
によれば、第１の光源から出力される矩形波状の信号光
を、光合波器により第２の光源からのプローブ光と合波
した後、被測定対象の光ファイバ増幅器へ印加し、この
光ファイバ増幅器から出力された前記信号光を光変調器
により抽出し、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光
が出力されている領域の光強度、前記信号光がオフ期間
で前記プローブ光が出力されていない領域の光強度、及
び前記光ファイバ増幅器へのプローブ光の入力信号の光
強度から、前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の
波長特性を求める光増幅器評価方法であって、前記プロ
ーブ光は、前記信号光により固定された前記光ファイバ
増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の弱い光で
あることを特徴とする光増幅器評価方法が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様
によれば、第１の光源から出力される矩形波の信号光
と、第２の光源から出力されるプローブ光を第１の光変
調器により所定周期でオンオフする矩形波の光信号に変
調した後の光とを、光合波器により合波して、被測定対
象の光ファイバ増幅器（５）へ印加し、この光ファイバ
増幅器から出力された前記信号光を第２の光変調器によ
り抽出することにより、前記信号光がオフ期間で前記プ
ローブ光がオン期間に出力されている領域の光強度、前
記信号光がオフ期間で前記プローブ光がオフ期間の領域
の光強度、及び前記光ファイバ増幅器への前記プローブ
光の入力信号の光強度から、前記光ファイバ増幅器の利
得及び雑音指数の波長特性を求める光増幅器評価方法で
あって、前記プローブ光は、前記信号光により固定され
た前記光ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えな
い程度の弱い光であることを特徴とする光増幅器評価方
法が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様
によれば、信号光を出力する第１の光源と、前記信号光
を所定周期でオンオフする矩形波の光信号に変調する第
１の光変調器と、プローブ光を出力する第２の光源と、
前記プローブ光と前記変調器から出力される光信号とを
合波し選択的に被測定対象の光ファイバ増幅器の入力端
子へ出力する光合波器と、前記光ファイバ増幅器の入力
端子と出力端子のそれぞれの接続状態を切り替えるため
の光路切替手段と、前記光路切替手段で切り替えられ前
記光ファイバ増幅器の出力端子から出力された前記信号
光を抽出する第２の光変調器と、前記第１の光変調器、
第２の光変調器、及び前記光路切替手段を制御する制御
部と、前記光ファイバ増幅器から出力された前記信号光
がオフ期間で前記プローブ光が出力されている領域の光
強度、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力さ
れていない領域の光強度、及び前記光ファイバ増幅器の
プローブ光の入力信号の光強度を求め、該各光強度から
前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性を
求める解析手段とを具備し、前記プローブ光は、前記信
号光により固定された前記光ファイバ増幅器の反転分布
状態に影響を与えない程度の弱い光であることを特徴と
する光増幅器評価装置が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様
によれば、第１の光源装置により所定周期でオンオフす
る矩形波の信号光を出力するステップと、第２の光源装
置によりプローブ光を出力するステップと、光合波器に
より前記プローブ光と前記第１の光源装置から出力され
る信号光とを合波し、被測定対象の光ファイバ増幅器の
入力端子へ出力するステップと、光変調器により前記光
ファイバ増幅器の出力端子からの出力のうち前記信号光
がオフ期間における出力信号を抽出するステップと、光
強度測定装置により入力端子に入力された光の強度を測
定するステップと、光切換手段により前記光合波器と、
前記光ファイバ増幅器と、前記光変調器と、前記光強度
測定装置の入力端子との間の光路を切換えるステップ
と、制御装置により、前記光ファイバ増幅器から出力さ
れた前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力され
ている領域の光強度（Pout）、信号光がオフ期間で前記
プローブ光が出力されていない領域の光強度（Pase）、
及び前記光ファイバ増幅器のプローブ光の入力信号の光
強度（Pin）をそれぞれ前記光強度測定装置が測定する
ように前記光切換手段を切換えて前記それぞれの光強度
の値から前記光ファイバ増幅器の利得を求めるステップ
とを具備し、前記プローブ光は、前記信号光により固定
された前記光ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与
えない程度の弱い光であることを特徴とする光増幅器評
価方法が提供される。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１実施形態による光増幅器評価装
置の概略構成を示すブロック図、 図2A−Ｄは、本発明の第１実施形態による光増幅器評
価装置の光強度測定動作を示すタイムチャート、 図３は、本発明の第１実施形態による光増幅器評価方
法における光強度の校正方法を説明するために示す接続
図、 図４は、本発明の第１実施形態による増幅器評価方法
における光経路の光損失の測定方法を示す図、 図５は、本発明の第１実施形態による光増幅器評価方
法における光経路の光損失の測定方法を示す図、 図６は、本発明の第１実施形態による増幅器評価方法
における光経路の光損失の測定方法を示す図、 図７は、本発明の第１実施形態による光増幅器評価方
法における光経路の光損失の測定方法を示す図、 図８は、本発明の第２実施形態による光増幅器評価装
置の概略構成を示すブロック図、 図9A−Ｅは、本発明の第２実施形態による光増幅器評
価装置の光強度測定動作を示すタイムチャート、 図10は、従来の光ファイバ増幅器の評価方法を示す
図、 図11は、ファイバ増幅器における入力光と出力光と自
然放出光の各光強度の関係を示す波形図、 図12は、従来のパルス法による光増幅器評価装置の概
略構成を示すブロック図、 図13は、従来の光ファイバ増幅器における入力光と出
力光と自然放出光の各光強度の関係を示す波形図、 図14は、従来のプローブ法による光増幅器評価装置の
概略構成を示すブロック図、 図15A,Bは、従来の光ファイバ増幅器における入力光
と出力光と自然放出光の各光強度の関係を示す波形図、 図16は、従来のパルス法とプローブ法とを組み合わせ
た光増幅器評価装置を示す図、 図17A−Ｄは、従来の光増幅器評価装置の光強度測定
動作を示すタイムチャートである。
発明を実施するための最良の形態 まず、本発明の概要について説明する。
すなわち、本発明は、光増幅器の波長特性の評価にお
いて、光変調器を用いたパルス法とプローブ法とを組み
合わせることを最も主要な特徴とする。
具体的には、第１の光源１から出力される信号光を第
１の光変調器23でオンオフした光信号と、第２の光源２
から出力されるプローブ光とを光合波器25で合波し、こ
の合波した光信号を光ファイバ増幅器５に選択的に入射
する。
制御部40は、光路切替器28、33を適宜切り替え、光ス
ペクトラムアナライザ38は、下記（１）から（３）の各
光強度を測定し、Gain及びNFを算出する。
（１）光ファイバ増幅器へのプローブ光の入力信号の光
強度、 （２）光ファイバ増幅器５から出力された信号光を光変
調器35で抽出した、信号光がオフ期間で、プローブ光が
出力されている領域の光強度、 （３）光変調器35で抽出した、信号光がオフ期間でプロ
ーブ光が出力されていない領域の光強度。
まず、第１の発明による光増幅器評価方法では、第１
の光源１から出力される矩形波状の信号光を、光合波器
25により第２の光源２からのプローブ光と合波した後、
被測定対象の光ファイバ増幅器５へ印加し、この光ファ
イバ増幅器から出力された前記信号光を光変調器35によ
り抽出し、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出
力されている領域の光強度、前記信号光がオフ期間で前
記プローブ光が出力されていない領域の光強度、及び前
記光ファイバ増幅器へのプローブ光の入力信号の光強度
から、前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長
特性を求める。
このような第１の発明によると、第１の光源１から出
力される矩形波状の信号光は、光合波器25により第２の
光源２からのプローブ光と合波された後、被測定対象の
光ファイバ増幅器５へ印加される。
この光ファイバ増幅器から出力された信号光が光変調
器35により抽出されることにより、信号光がオフ期間で
前記プローブ光が出力されている領域の光強度、及び信
号光がオフ期間でプローブ光が出力されていない領域の
光強度とが測定される。
また、光ファイバ増幅器のプローブ光の入力信号の光
強度が測定され、これらの測定された各光強度から光フ
ァイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性とが求めら
れる。
また、第２の発明による光増幅器評価方法では、第１
の光源１から出力される矩形波の信号光と、第２の光源
２から出力されるプローブ光が光変調器52で所定周期オ
ンオフする矩形波の光信号に変調された後の光とが、光
合波器25により合波され、被測定対象の光ファイバ増幅
器５へ印加され、この光ファイバ増幅器から出力された
前記信号光が別の光変調器35により抽出されることによ
り、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光がオン期間
に出力されている領域の光強度、前記信号光がオフ期間
で前記プローブ光がオフ期間の領域の光強度、及び前記
光ファイバ増幅器への前記プローブ光の入力信号の光強
度とから、前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の
波長特性とが求められる。
このような第２の発明によると、第１の光源１から出
力される矩形波の信号光と、第２の光源２から出力され
るプローブ光を光変調器52で所定周期オンオフする矩形
波の光信号に変調した後の光とが、光合波器25により合
波された後、被測定対象の光ファイバ増幅器５へ印加さ
れ、この光ファイバ増幅器から出力された信号光が別の
光変調器35により抽出されることにより、信号光がオフ
期間でプローブ光がオン期間に出力されている領域の光
強度、及び信号光がオフ期間でプローブ光がオフ期間の
領域の光強度とが測定される。
また、光ファイバ増幅器へのプローブ光の入力信号の
光強度が測定され、これらの測定された各光強度から、
光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性とが求
められる。
また、第３の発明による光増幅器評価装置では、信号
光を出力する第１の光源１と、該信号光を所定周期オン
オフする矩形波の光信号に変調する第１の光変調器23
と、プローブ光を出力する第２の光源２と、該プローブ
光と前記変調器から出力される光信号とを合波し選択的
に被測定対象の光ファイバ増幅器５の入力端子へ出力す
る光合波器25と、前記光ファイバ増幅器の入力端子と出
力端子のそれぞれの接続状態を切り替えるための光路切
替手段28、33と、該光路切替手段で切り替えられ前記光
ファイバ増幅器の出力端子から出力された前記信号光を
抽出する第２の光変調器35と、前記第１の光変調器、第
２の光変調器、及び前記光路切替手段を制御する制御部
40と、前記光ファイバ増幅器から出力された前記信号光
がオフ期間で前記プローブ光が出力されている領域の光
強度、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力さ
れていない領域の光強度、及び前記光ファイバ増幅器の
プローブ光の入力信号の光強度を求め、該各光強度から
前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性を
求める解析手段38とを備えている。
このような第３の発明によると、 （１）信号光を出力する第１の光源１と、 （２）信号光を所定周期オンオフする矩形波の光信号に
変調する第１の光変調器23と、 （３）プローブ光を出力する第２の光源２と、 （４）プローブ光と前記変調器から出力される光信号と
を合波し選択的に被測定対象の光ファイバ増幅器５の入
力端子へ出力する光合波器25と、 （５）光ファイバ増幅器の入力端子と出力端子のそれぞ
れの接続状態を切り替えるための光路切替手段28、33
と、 （６）光路切替手段で切り替えられ、光ファイバ増幅器
から出力された信号光を抽出する第２の光変調器35と、 （７）第１の光変調器、第２の光変調器、及び光路切替
手段を制御する制御部40と、 （８）光ファイバ増幅器から出力された信号光がオフ期
間でプローブ光が出力されている領域の光強度、信号光
がオフ期間でプローブ光が出力されていない領域の光強
度、及び光ファイバ増幅器のプローブ光の入力信号の光
強度を求め、各光強度から光ファイバ増幅器の利得及び
雑音指数の波長特性を求める解析手段38とを備えてい
る。
また、第４の発明による光増幅器評価装置では、第３
の発明による光増幅器評価装置に加えて、さらに、前記
第２の光源２と光合波器25との間に、第２の光源から出
力されるプローブ光を所定周期オンオフする矩形波の光
信号に変調する第３の光変調器52を備えている。
また、本発明では、上記方法、手段に加え、下記
（１）乃至（８）の方法または手段を備えることができ
る。
（１）前記第２の光源がSLD、EELED、白色光源、光ファ
イバ増幅器の自然放出光（ASE）のように出力帯域が広
くその波長特性がほぼ平坦である光源である。
（２）前記第２の光源が可変波長光源を使用して波長を
掃引し光スペクトラムアナライザと同期する。
（３）前記第１の光源が可変波長光源である。
（４）前記第１の光源または第２の光源が出力する少な
くとも一方の光を所望の光出力レベルに調整することが
できる光減衰器を備える。
（５）前記第１の光源または第２の光源のうち少なくと
も一方の光減衰器を備え、所望の光出力レベルに調整す
ることができる。
（６）前記第１の光源を２波以上使用することを特徴と
し、利得及び雑音指数の波長特性を求める。
（７）前記光減衰器がシャッタを有し、入力光を断にで
きる。
（８）前記各光路切替器を制御し、前記第２の光源から
光ファイバ増幅器までの光経路及び光ファイバ増幅器か
ら光強度の測定位置までの光経路を形成し、無入力の状
態の光ファイバ増幅器の出力光を前記各光経路に通過さ
せることによって、前記各光路経路の光損失を求め、そ
の光損失から前記各光強度を補正する。
これにより、本発明は、従来の技術と比較し、構成が
簡単で精度よく光増幅器の波長特性を評価することがで
きる。
次に、以上のような概要に基づく本発明の各実施形態
を図面を用いて説明する。
（第１実施形態） 図１は、本発明の第１実施形態に係わる光増幅器評価
装置の概略構成を示すブロック図である。
すなわち、図１に示すように、第１の光源１から出射
された信号光は、第１の光減衰器50により所望の光レベ
ルに減衰された後、光変調ユニット21の入力端子22を介
して第１の光変調器23へ入力される。
この第１の光変調器23では、図2A−Ｄに示すタイムチ
ャートにおいて、図2Aに示すように、第１の光変調器23
からの信号光を、光ファイバ増幅器５の自然放出光ASE
の応答時間（光ファイバ増幅器の光ファイバのコアに添
加されたメタステーブル状態にあるエルビウムの希土類
元素光が基底状態へ回復するまでの時間）よりも十分短
い所定周期T0（例えば、５マイクロ秒等）で、オンオフ
される矩形状の光信号に変換した後、端子24を介して光
合波器25に入射させる。
一方、第２の光源２から出射されたプローブ光は、第
１の光源１から出射された信号光と同様に、第２の光減
衰器51により所望の光レベルに減衰された後、光変調ユ
ニット21の入力端子26を介して光合波器25に入射され
る。
この光合波器25で合波された光信号は、端子27を介し
て第１の光路切替器28の第１端子へ入射される。
この第１の光路切替器28は、第１端子乃至第４端子の
合計４個の端子を有しており、通常状態においては、図
１中実線で示すように、第１端子と第２端子、及び第３
端子と第４端子とが接続されている（以下、この状態を
定常状態と称する）。
また、第１の光路切替器28は、制御部40の切替指令に
応動して、図１中点線で示すように、第１端子と第４端
子とが接続され、第２端子と第３端子とが解放される切
替状態へ移行する。
すなわち、第１の光路切替器28は、制御部40の指令に
より、図１中実線で示す定常状態と点線で示す切替状態
との２種類の状態を取り得る。
定常状態の第１の光路切替器28の第１端子と第２端子
とを経由した信号光とプローブ光は、光変調ユニット21
の出力端子29を介して光ファイバ増幅器５の入力端子へ
入射される。
この光ファイバ増幅器５の出力端子から出射された増
幅後の光信号は、光変調ユニット21の入力端子30を介し
て前記第１の光路切替器28の第３端子へ入射される。
定常状態の第１の光路切替器28の第３端子へ入射され
た光信号は、第４端子及び端子32を介して、この第１の
光路切替器28と同一構成の第２の光路切替器33の第１端
子へ入射される。
この第２の光路切替器33の第１端子へ入射された光信
号は、第２端子及び端子34を介して第２の光変調器35へ
入射される。
この第２の光変調器35は、例えば、音響光学素子を用
いた光変調器であって、オンオフの立ち上がり及び立ち
下がりの時間が、光ファイバ増幅器の自然放出光ASEの
応答時間（光ファイバ増幅器の光ファイバのコアに添加
されたメタステーブル状態にあるエルビウムの希土類元
素は基底状態へ回復するまでの時間）よりも十分短い数
マイクロ秒以下の高速な応答速度を有しており、更に、
オフ時の漏れ光強度に起因する測定誤差が生じないよう
に、消光比（オン時の挿入損失とオフ時の挿入損失との
比）が、例えば、60dB以上と高い光変調器である。
そして、この第２の光変調器は図2A−Ｄに示すタイム
チャートにおいて、図2Dに示すように、光ファイバ増幅
器５から出射した光信号のオフ期間の一部期間ＴAだ
け、前記光信号を通過させる機能を有している。
また、第２の光変調器35から出射された変調後の光信
号は、端子36を介して定常状態の元の第２の光路切替器
33の第３端子へ入射される。
また、第２の光路切替器33の第３端子へ入射された光
信号は、第４端子及び光変調ユニット21の出力端子37を
介して光スペクトラムアナライザ38へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ38は、光変調ユニット
21の出力端子37から出射された光信号に対するスペクト
ラム解析を実施して、各波長（λ）又は各周波数（ν）
の光強度を求める。
ここで、光スペクトラムアナライザ38は、そのVBW
（内部受光アンプの周波数帯域幅）が、第２の光変調器
35の変調周波数（オンオフの周期の逆数）よりも十分に
低い数100ヘルツ以下に設定され、スペクトラムの時間
平均値測定を行う。
制御部40は、上述したように、第１の光変調器23、及
び第２の光変調器35のオンオフを制御する。
また、制御部40は、光変調ユニット21の第１の光路切
替器28、及び第２の光路切替器33を定常状態又は切替状
態に切替制御すると共に、第１の光減衰器50、及び第２
の光減衰器51のシャッタ遮断／透過及び光信号のレベル
調整を行う。
さらに、制御部40は、光スペクトラムアナライザ38で
測定された各光信号の光強度を用いて光ファイバ増幅器
５の利得Ｇ及び雑音指数NFの波長特性を算出する。
以下、このように構成された光増幅器評価装置を用い
て、光ファイバ増幅器５の利得Ｇ及び雑音指数NFの波長
特性を求める具体的手順を順番に説明していくものとす
る。
（光ファイバ増幅器５へのプローブ光入力強度ＰIN測
定） 制御部40は、プローブ光強度ＰINのみを測定するため
に、第１の光減衰器50に対し、光減衰器のシャッタを遮
断状態とする司令を送出し、飽和信号光（第１の光源
１）が光スペクトラムアナライザ38へ入力されないよう
にする。
また、制御部40は、第２の光減衰器51のシャッタを透
過状態にすると共にその減衰量を調整することにより、
プローブ光（第２の光源２）強度を所望の強度に調整す
る。
更に、制御部40は、第１の光路切替器28、第２の光路
切替器33を、図１に示す点線の切替状態に設定すると共
に、光スペクトラムアナライザ38に対して光強度の測定
指令を送出する。
この光スペクトラムアナライザ38は、この入射光をス
ペクトラム解析して、各波長における光強度ＰINMを得
る。
また、光スペクトラムアナライザ38は、測定した光強
度ＰINMを制御部40へ送出する。
制御部40は、測定された光強度ＰINMを後述する各光
経路の光損失を校正する方法で補正することにより、光
ファイバ増幅器５に対する正確なプローブ光の入力光強
度ＰINを求める。
（光ファイバ増幅器５のプローブ光出力強度ＰOUT測
定） まず、制御部40は、第１の光源１からの信号光を第１
の光減衰器50のシャッタにより通過状態にすると共に、
所望の光強度に調整する。
さらに、制御部40は、第２の光源２からプローブ光を
第２の光減衰器51のシャッタにより透過状態にすると共
に、所望の光強度に調整する。
また、制御部40は、第１の光路切替器28及び第２の光
路切替器33を図１に示す実線の定常状態に設定する。
そして、制御部40は、光スペクトラムアナライザ38に
対して光強度の測定指令を送出する。
この状態においては、第１の光源１から出射された信
号光は、第１の光変調器23で、図2A−Ｄに示すタイムチ
ャートにおいて、図2Aに示すように、所定周期T0でオン
オフする矩形波の光信号に変調される。
この第１の光変調器23で変調された光信号は、第２の
光源２から出射されたプローブ光と光合波器25により合
波された後、被測定対象の光ファイバ増幅器５へ入射さ
れて光増幅される。
この光ファイバ増幅器５から出射された増幅後の光信
号は、第１の光路切替器28及び第２の光路切替器33を介
して第２の光変調器35へ入射される。
この第２の光変調器35では、入射された増幅後の光信
号から、図2A−Ｄに示すタイムチャートにおいて、図2D
に示すように第１の光源１の信号光がオフ期間の一部期
間ＴAのみすなわち増幅されたプローブ信号光（第２の
光源２）が抽出されて第２の光路切替器33を介して光ス
ペクトラムアナライザ38へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ38は、入射された光信
号（増幅されたプローブ信号光（第２の光源２）と、光
ファイバ増幅器５の自然放出光の和信号）のスペクトラ
ムをＰOUTM測定し、制御部40へ送出する。
制御部40は測定されたＰOUTMを後述する各光経路の光
損失を校正する方法で補正して、正確な光信号（増幅さ
れたプローブ信号光（第２の光源２）と、光ファイバ増
幅器５の自然放出光の和信号）強度ＰOUTを求める。
（光ファイバ増幅器５の自然放出光出力強度ＰASE測
定） まず、制御部40は、第１の光源１からのの信号光を第
１の光減衰器50のシャッタにより通過状態に、第２の光
源２からのプローブ光を第２の光減衰器51のシャッタに
より遮断状態にすると共に、第１の光路切替器28及び第
２の光路切替器33を図１に示す実線の定常状態に設定す
る。
そして、制御部40は、光スペクトラムアナライザ38に
対して光強度の測定指令を送出する。
この状態においては、第１の光源１から出射された信
号光は、第１の光変調器23により、図2Aに示すように、
所定周期T0でオンオフする矩形波の光信号に変調され
る。
この第１の光変調器23で変調された光信号は、被測定
対象の光ファイバ増幅器５へ入射されて、光増幅され
る。
この光ファイバ増幅器５から出射された増幅後の光信
号は、第１の光路切替器28及び第２の光路切替器33を介
して第２の光変調器35へ入射される。
第２の光変調器35では、入射された光信号におけるオ
フ期間の一部期間ＴAのみが抽出されて第２の光路切替
器33を介して光スペクトラムアナライザ38へ入射され
る。
この光スペクトラムアナライザ38は、この入射された
光信号（光ファイバ増幅器５の自然放出光）のスペクト
ラムをＰASEMとして測定し、制御部40へ送出する。
この制御部40は、測定されたＰASEMを後述する各光経
路の光損失を構成する方法で補正して、正確な光信号
（光ファイバ増幅器５の自然放出光）強度ＰASEを求め
る。
（各光経路の光損失の校正） （１）基準光強度Prefの測定及び分解能幅の校正 まず、光変調ユニット21内における各光信号が通過す
る各光経路の各光損失を測定するために用いる基準光の
基準光強度Prefが求められる。
すなわち、図３に示すように、無入力状態の被測定対
象の光ファイバ増幅器５の出力端子に光スペクトラムア
ナライザ38を直接接続して、前述した自然放出光に起因
してこの無入力状態の光ファイバ増幅器５から出射され
る基準光としての出力光をスペクトラム解析を実施する
ことにより、各波長λにおける基準光強度Prefが測定さ
れる。
この光ファイバ増幅器５から出射される基準光は、自
然放出光に起因するので偏波成分を有しておらず、かつ
波長特性がほぼ平坦である。
（２）入力端子26から出力端子29までの光経路の損失La
p測定 図４に示すように、無入力状態の光ファイバ増幅器５
からの出力光が、光変調ユニット21の入力端子26へ印加
される。
制御部40が操作されることにより、第１の光路切替器
28が定常状態に設定される。
そして、光変調ユニット21の出力端子29が光スペクト
ラムアナライザ38に接続されることにより、光ファイバ
増幅器５から光合波器25及び第１の光路切替器28を含む
光経路を通過した光信号の各波長λにおける光強度Pap
（λ）が測定される。
光ファイバ増幅器５から出射される基準光の光強度Pr
ef（λ）は、既に測定済みであるので、この光経路にお
ける光損失Lap（λ）は、つぎの（３）式で求められ
る。
Lap（λ）＝Pap（λ）/Pref（λ） …（３） （３）入力端子26から出力端子37までの光経路の損失Ld
p測定 図５に示すように、無入力状態の光ファイバ増幅器５
からの出力光が、光変調ユニット21の入力端子26へ印加
される。
制御部40が操作されることにより、第１の光路切替器
28及び第２の光路切替器33が切換状態に設定される。
そして、光変調ユニット21の出力端子37が光スペクト
ラムアナライザ38に接続されることにより、光ファイバ
増幅器５から光合波器25、第１の光路切替器28及び第２
の光路切替器33を含む光経路を通過した光信号の各波長
λにおける光強度Pdp（λ）が測定される。
光ファイバ増幅器５から出射される基準光の光強度Pr
ef（λ）は、既に測定済みであるので、この光経路にお
ける光損失Ldp（λ）は、つぎの（４）式で求められ
る。
Ldp（λ）＝Pdp（λ）/Pref（λ） …（４） （４）入力端子30から出力端子37までの光経路の損失Lb
測定 図６に示すように、無入力状態の光ファイバ増幅器５
からの出力光が、光変調ユニット21の入力端子30へ印加
される。
制御部40が操作されることにより、第１の光路切替器
28が定常状態に設定されると共に、第２の光路切替器33
が切換状態に設定される。
そして、光変調ユニット21の出力端子37が光スペクト
ラムアナライザ38に接続されることにより、光ファイバ
増幅器５から第１の光路切替器28及び第２の光路切替器
33を含む光経路を通過した光信号の各波長λにおける光
強度Pb（λ）が測定される。
光ファイバ増幅器５から出力される基準光の光強度Pr
ef（λ）は、既に測定済みであるので、この第２の光変
調器35を含まない光経路における光損失Lb（λ）は、つ
ぎの（５）式で求められる。
Lb（λ）＝Pb（λ）/Pref（λ） …（５） （５）入力端子30から出力端子37までの光経路の損失Lc
測定 図７に示すように、無入力状態の光ファイバ増幅器５
からの出力光が、光変調ユニット21の入力端子30へ印加
される。
制御部40が操作されることにより、第１の光路切替器
28及び第２の光路切替器33が定常状態に設定される。
そして、光変調ユニット21の出力端子37が光スペクト
ラムアナライザ38に接続されることにより、光ファイバ
増幅器５から第１の光路切替器28、第２の光路切替器33
及び第２の光変調器35を含む光経路を通過した光信号の
各波長λにおける光強度Pc（λ）が測定される。
光ファイバ増幅器５から出力される基準光の光強度Pr
ef（λ）は、既に測定済みであるので、この第２の光変
調器35を含む光経路における光損失Lc（λ）は、つぎの
（６）式で求められる。
Lc（λ）＝Pc（λ）/Pref（λ） …（６） 以上説明した（１）乃至（５）の処理によって、光変
調ユニット21に内に形成される各光経路の各光損失Lap
（λ）、Lb（λ）,Lc（λ）、Ldp（λ）の測定処理が終
了する。
そして、以上のようにして測定された各光経路の光損
失Lap（λ）〜Ldp（λ）は、制御部40内に記憶保持され
る。
つぎに、被測定対象の光ファイバ増幅器５の利得Ｇ、
及び雑音指標NFの測定が下記の手順で実施される。
なお、この利得Ｇ及び雑音指標NFの測定算出処理は、
制御部40の制御プログラムに従って自動的に実施され
る。
制御部40は、測定された光強度ＰINM（λ）を先に測
定された各光損失Ldp（λ）、Lap（λ）を用いてつぎの
（７）式に従って補正することにより、光ファイバ増幅
器５に対する正しい入力光強度ＰIN（λ）を求める。
ＰIN（λ）＝ＰINM（λ）・Lap（λ）/Ldp（λ） …（７） 同様に、制御部40は、測定されたＰOUTM（λ）を先に
測定された各光損失Lb（λ）を用いてつぎの（８）式に
従って補正することにより、光ファイバ増幅器５に対す
る正しい出力光強度ＰOUT（λ）を求める。
ＰOUT（λ）＝ＰOUTM（λ）/Lb（λ） …（８） また、制御部40は、測定されたＰASEM（λ）を先に測
定された各光損失Lc（λ）を用いてつぎの（９）式に従
って補正することにより、光ファイバ増幅器５における
自然放出光（ASE）の正しい光強度ＰASE（λ）を求め
る。
ＰASE（λ）＝ＰASEM（λ）/Lc（λ） …（９） （光ファイバ増幅器５の利得Ｇ、雑音指数NFの算出） 制御部40は、補正された入力光強度ＰIN、出力強度Ｐ
OUT、及び自然放出光（ASE）の光強度ＰASEを用いて、
つぎの（10），（11）式を用いて光ファイバ増幅器５の
利得Ｇ、雑音指数NFを算出する。
Ｇ＝（ＰOUT−ＰASE）/PIN …（10） NF＝ｆ（Ｇ、ＰASE、ν、Δν）＋1/G…（11） このように構成された本発明の第１実施形態による光
増幅器評価装置において、光変調器を用いたパルス法
と、プローブ光にSLD、EELED、白色光源、光ファイバ増
幅器の自然放出光（ASE）のように出力帯域が広くその
波長特性がほぼ平坦である光源を使用するプローブ法と
を組み合わせ、さらに（１）第１の光減衰器50及び第２
の光減衰器51のシャッタの透過／遮断と減衰量設定、
（２）第１の光路切替器28、及び第２の光路切替器33の
切替操作、（３）光スペクトラムアナライザ38における
各光強度の測定処理指示、（４）測定された光強度の補
正処理、及び（５）最終の光ファイバ増幅器５の利得
Ｇ、雑音指数NFの算出処理を、制御部40が自動的に実施
することにより、光ファイバ増幅器５の利得Ｇと雑音指
数NFの波長特性を簡便に精度良く測定することができ
る。
（第２実施形態） 図８は、本発明の第２実施形態に係わる光増幅器評価
装置の概略構成を示すブロック図である。
図８において、図１に示した第１実施形態による光増
幅器評価装置と同一部分には同一符号を付して、重複す
る部分の説明を省略する。
この第２実施形態の光増幅器評価装置における光変調
ユニット内には、図１における光変調ユニット21の入力
端子26と光合波器25の間に、第３の光変調器52が組込ま
れている。
この第３の光変調器52は、第２の光源２から出射され
て第２の光減衰器51を通過したプローブ光を、図9A−Ｅ
に示すのタイムチャートにおいて、図9Bに示すような所
定期間ＴBでオンオフする矩形状の光信号に変換した
後、端子53を介して光合波器25により信号光と合波させ
る。
以下、このように構成された光増幅器評価装置を用い
て、光ファイバ増幅器５の利得Ｇ及び雑音指数NFの波長
特性を求める具体的手順を順番に説明していくものとす
る。
なお、第１の実施形態と重複するＰIN測定及び利得
Ｇ、雑音指数NFの算出部分は省略する。
また、各光経路の光損失の校正は、第３の変調器52が
組み込まれたため、入力端子26から出力端子29までの光
経路の損失Lap及び入力端子26から出力端子37までの光
経路の損失Ldpが異なるが測定法自体は、第１の実施形
態と同様である。
（光ファイバ増幅器５のプローブ光出力強度ＰOUT測
定） まず、制御部40は、第１の光源１からの信号光を第１
の光減衰器50のシャッタにより透過状態にすると共に、
所望に光強度に調整する。
同様に、制御部40は、第２の光源２からのプローブ光
を第２の光減衰器51のシャッタにより透過状態にすると
共に、所望の光強度に調整する。
さらに、制御部40は、第１の光路切替器28及び第２の
光路切替器33を図８に示す実線の定常状態に設定すると
共に、光スペクトラムアナライザ38に対して光強度の測
定指令を送出する。
この状態においては、第１の光源１から出射された信
号光は、第１の光変調器23で、図9Aに示すように、所定
周期T0でオンオフする矩形波の光信号に変調される。
同様に、第２の光源２から出射されたプローブ光は、
第３の光変調器52で図9Bに示すような所定周期ＴBでオ
ンオフする矩形波の光信号に変調される。
このように、それぞれに所定周期T0,TBで変調された
各光信号は、光合波器25により合波された後、被測定対
象の光ファイバ増幅器５へ入射されて光増幅される。
この光ファイバ増幅器５から出射された増幅後の光信
号は、第１の光路切替器28及び第２の光路切替器33を介
して第２の光変調器35へ入射される。
この第２の光変調器35では、図６に示すように入射さ
れた増幅後の信号光がオフ期間の一部期間ＴAで且つプ
ローブ光がオン期間ＴBにおける光出力が抽出された
後、第２の光路切替器33を介して光スペクトラムアナラ
イザ38へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ38は、入射光をスペク
トラム解析して、各波長λにおける光強度ＰOUTMを得
る。
また、光スペクトラムアナライザ38は、測定した光強
度ＰOUTMを制御部40へ送出する。
制御部40は、測定されたＰOUTMを前記の校正方法に従
って補正することにより、光ファイバ増幅器５に対する
正確な出力強度ＰOUTMを求める。
（光ファイバ増幅器５のプローブ光出力強度ＰASE測
定） まず、制御部40は、第１の光源１からの信号光を第１
の光減衰器50のシャッタにより透過状態にすると共に、
所望に光強度レベルに調整する。
制御部40は、同様に、第２の光源２からのプローブ光
を第２の光減衰器51のシャッタにより透過状態にすると
共に、所望の光強度レベルに調整する。
さらに、制御器40は、第１の光路切替器28及び第２の
光路切替器33を図８に示す実線の定常状態に設定すると
共に、光スペクトラムアナライザ38に対して光強度の測
定指令を送出する。
この状態においては、第１の光源１から出射された信
号光は、第１の光変調器23で図9Aに示すように、所定周
期T0でオンオフする矩形波の光信号に変調される。
また、第２の光源２から出射されたプローブ光は、第
３の光変調器52で図9Bに示すように、所定周期ＴBでオ
ンオフする矩形波の光信号に変調される。
このように、それぞれに所定周期T0,TBで変調された
各光信号は、光合波器25により合波された後、被測定対
象の光ファイバ増幅器５へ入射されて光増幅される。
この光ファイバ増幅器５から出射された増幅後の光信
号は、第１の光路切替器28及び第２の光路切替器33を介
して第２の光変調器35へ入射される。
この第２の光変調器35では、入射された増幅後の信号
光におけるオフ期間の一部期間ＴAで且つプローブ光が
オフ期間ＴBにおいて光出力が抽出された後、該光出力
が第２の光路切替器33を介して光スペクトラムアナライ
ザ38へ入射される。
この光スペクトラムアナライザ38は、この入射された
増幅後の光信号におけるオフ期間の一部期間ＴAの光信
号を自然放出光（ASE）として、この自然放出光の各波
長λにおける光強度ＰASEMを得る。
また、光スペクトラムアナライザ38は、測定した光強
度ＰASEMを制御部40へ送出する。
この制御部40は、測定されたＰASEMを前記第１実施形
態の校正方法に従って補正することにより、光ファイバ
増幅器５に対する正確な出力強度ＰASEMを求める。
以上説明したように、本発明の光増幅器評価装置及び
光増幅器評価方法においては、光変調器を用いたパルス
法とプローブ法を組み合わせることにより、光ファイバ
増幅器の波長特性を精度良く簡便に評価することができ
る。
また、本発明の光増幅器評価装置及び光増幅器評価方
法においては、信号光とプローブ光を合波して、その後
に変調をかけるのではなく、信号光とプローブ光で異な
った光経路を持つことにより飽和信号波長の近傍におけ
る波長特性を評価することができる。
したがって、以上のような本発明によれば、光増幅器
の波長特性の評価方法及び装置において、光変調器を用
いたパルス法とプローブ法とを組み合わせることに着目
し、（１）光増幅器の波長特性を広範囲に測定するに
は、波長多重された信号光を測定波長に亘って用意し、
各々の信号波長における利得と雑音指数を測定する必要
があり、装置が大がかりで複雑になるという欠点、
（２）従来のプローブ法では、飽和信号光波長の近傍に
おける特性を測定することができないという欠点、
（３）プローブ法とパルス法を組み合わせた従来の方法
では、測定精度が悪いという欠点を解決した光増幅器評
価方法及び光増幅器評価装置を提供することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−248454（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−116111（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224492（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−54013（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−264811（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−18391（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−214035（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−12955（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246628（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−247894（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−43096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 H01S 3/10 H01S 3/06 - 3/07 G02F 1/35 G01M 11/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定周期でオンオフする矩形波の信号光を
    出力する第１の光源装置と、 プローブ光を出力する第２の光源装置と、 前記プローブ光と前記第１の光源装置から出力される信
    号光とを合波し、被測定対象の光ファイバ増幅器の入力
    端子へ出力する光合波器と、 前記光ファイバ増幅器の出力端子からの出力のうち前記
    信号光がオフ期間における出力信号を抽出する光変調器
    と、 入力端子に入力された光の強度を測定する光強度測定装
    置と、 前記光合波器と、前記光ファイバ増幅器と、前記光変調
    器と、前記光強度測定装置の入力端子との間の光路を切
    換える光切換手段と、 前記光ファイバ増幅器から出力された前記信号光がオフ
    期間で前記プローブ光が出力されている領域の光強度
    （Pout）、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出
    力されていない領域の光強度（Pase）、及び前記光ファ
    イバ増幅器のプローブ光の入力信号の光強度（Pin）を
    それぞれ前記光強度測定装置が測定するように前記光切
    換手段を切換えて前記それぞれの光強度の値から前記光
    ファイバ増幅器の利得を求める制御装置とを具備し、 前記プローブ光は、前記信号光により固定された前記光
    ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の
    弱い光であることを特徴とする光増幅器評価装置。
  2. 【請求項２】前記第２の光源装置が前記プローブ光をオ
    ンオフする手段を含み、このオンオフする手段がオンオ
    フ光を前記光合波器に入力することを特徴とする請求の
    範囲１に記載の光増幅器評価装置。
  3. 【請求項３】前記制御装置が、前記光ファイバ増幅器か
    ら出力された前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が
    出力されている領域の光強度（Pout）、前記信号光がオ
    フ期間で前記プローブ光が出力されていない領域の光強
    度（Pase）、及び前記光ファイバ増幅器のプローブ光の
    入力信号の光強度（Pin）の値から雑音指数を求めるこ
    とを特徴とする請求の範囲１に記載の光増幅器評価装
    置。
  4. 【請求項４】前記第２の光源装置が光減衰器を含み、こ
    の光減衰器の出力が前記光合波器に入力されることを特
    徴とする請求の範囲１に記載の光増幅器評価装置。
  5. 【請求項５】前記第２の光源装置が光減衰器を含み、こ
    の光減衰器の出力が前記オンオフする手段に入力される
    ことを特徴とする請求の範囲２に記載の光増幅器評価装
    置。
  6. 【請求項６】前記制御装置が前記第２の光源装置からの
    プローブ光の周波数を変化させることを特徴とする請求
    の範囲１に記載の光増幅器評価装置。
  7. 【請求項７】前記光強度測定装置がスペクトラムアナラ
    イザであって、前記第２の光源装置からのプローブ光が
    複数の周波数をもつ光でなることを特徴とする請求の範
    囲１に記載の光増幅器評価装置。
  8. 【請求項８】第１の光源から出力される矩形波状の信号
    光を、光合波器により第２の光源からのプローブ光と合
    波した後、被測定対象の光ファイバ増幅器へ印加し、 この光ファイバ増幅器から出力された前記信号光を光変
    調器により抽出し、前記信号光がオフ期間で前記プロー
    ブ光が出力されている領域の光強度、前記信号光がオフ
    期間で前記プローブ光が出力されていない領域の光強
    度、及び前記光ファイバ増幅器へのプローブ光の入力信
    号の光強度から、前記光ファイバ増幅器の利得及び雑音
    指数の波長特性を求める光増幅器評価方法であって、 前記プローブ光は、前記信号光により固定された前記光
    ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の
    弱い光であることを特徴とする光増幅器評価方法。
  9. 【請求項９】第１の光源から出力される矩形波の信号光
    と、第２の光源から出力されるプローブ光を第１の光変
    調器により所定周期でオンオフする矩形波の光信号に変
    調した後の光とを、光合波器により合波して、被測定対
    象の光ファイバ増幅器（５）へ印加し、 この光ファイバ増幅器から出力された前記信号光を第２
    の光変調器により抽出することにより、前記信号光がオ
    フ期間で前記プローブ光がオン期間に出力されている領
    域の光強度、前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が
    オフ期間の領域の光強度、及び前記光ファイバ増幅器へ
    の前記プローブ光の入力信号の光強度から、前記光ファ
    イバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性を求める光増
    幅器評価方法であって、 前記プローブ光は、前記信号光により固定された前記光
    ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の
    弱い光であることを特徴とする光増幅器評価方法。
  10. 【請求項１０】信号光を出力する第１の光源と、 前記信号光を所定周期でオンオフする矩形波の光信号に
    変調する第１の光変調器と、 プローブ光を出力する第２の光源と、 前記プローブ光と前記第１の光変調器から出力される光
    信号とを合波し、被測定対象の光ファイバ増幅器の入力
    端子へ出力する光合波器と、 前記光ファイバ増幅器の入力端子と出力端子のそれぞれ
    の接続状態を切り替えるための光路切替手段と、 前記光路切替手段で切り替えられ前記光ファイバ増幅器
    の出力端子から出力された前記信号光を抽出する第２の
    光変調器と、 前記第１の光変調器、第２の光変調器、及び前記光路切
    替手段を制御する制御部と、 前記光ファイバ増幅器から出力された前記信号光がオフ
    期間で前記プローブ光が出力されている領域の光強度、
    前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力されてい
    ない領域の光強度、及び前記光ファイバ増幅器のプロー
    ブ光の入力信号の光強度を求め、該各光強度から前記光
    ファイバ増幅器の利得及び雑音指数の波長特性を求める
    解析手段とを具備し、 前記プローブ光は、前記信号光により固定された前記光
    ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の
    弱い光であることを特徴とする光増幅器評価装置。
  11. 【請求項１１】前記第２の光源と光合波器との間に、前
    記第２の光源から出力されるプローブ光を所定周期でオ
    ンオフする矩形波の光信号に変調する第３の光変調器を
    備えたことを特徴とする請求の範囲10に記載の光増幅器
    評価装置。
  12. 【請求項１２】第１の光源装置により所定周期でオンオ
    フする矩形波の信号光を出力するステップと、 第２の光源装置によりプローブ光を出力するステップ
    と、 光合波器により前記プローブ光と前記第１の光源装置か
    ら出力される信号光とを合波し、被測定対象の光ファイ
    バ増幅器の入力端子へ出力するステップと、 光変調器により前記光ファイバ増幅器の出力端子からの
    出力のうち前記信号光がオフ期間における出力信号を抽
    出するステップと、 光強度測定装置により入力端子に入力された光の強度を
    測定するステップと、 光切換手段により前記光合波器と、前記光ファイバ増幅
    器と、前記光変調器と、前記光強度測定装置の入力端子
    との間の光路を切換えるステップと、 制御装置により、前記光ファイバ増幅器から出力された
    前記信号光がオフ期間で前記プローブ光が出力されてい
    る領域の光強度（Pout）、信号光がオフ期間で前記プロ
    ーブ光が出力されていない領域の光強度（Pase）、及び
    前記光ファイバ増幅器のプローブ光の入力信号の光強度
    （Pin）をそれぞれ前記光強度測定装置が測定するよう
    に前記光切換手段を切換えて前記それぞれの光強度の値
    から前記光ファイバ増幅器の利得を求めるステップとを
    具備し、 前記プローブ光は、前記信号光により固定された前記光
    ファイバ増幅器の反転分布状態に影響を与えない程度の
    弱い光であることを特徴とする光増幅器評価方法。
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