JP3531768B2 - 光増幅器雑音指数測定方法および装置 - Google Patents
光増幅器雑音指数測定方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光増幅器の雑音
指数の測定に係わり、特に位相差調整が容易・高速・高
精度に行える光増幅器雑音指数測定方法および装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】周知のように、光増幅器には、エルビウ
ム（元素記号Ｅｒ）等の希土類元素を添加した光ファイ
バを用いた光増幅器と半導体光増幅素子を用いた光増幅
器とがある。また、これらの光増幅器の性能を決定付け
るパラメータに雑音指数があり、この光増幅器の雑音指
数（ＮＦ）を測定する雑音指数測定方法およびその装置
がそれぞれ開発されている。 【０００３】ところで、光増幅器の雑音指数（ＮＦ）を
測定する場合、自然放出光（ＡＳＥ光）の放出寿命より
も十分に短い周期のパルス状レーザ光を被測定光増幅器
に入力し、該被測定光増幅器の出力光のうち、入力され
たレーザ光が存在しない時間領域から増幅された自然放
出光の電力ＰASEを測定し、またレーザ光が存在する時
間領域において増幅されたレーザ光の電力ＰAMPに電力
ＰASEが加えられた電力（ＰAMP＋ＰASE）を測定する。
そして、これらの測定された値を次式に代入することに
よって雑音指数（ＮＦ）を求める。 ＮＦ＝（ＰASE／ｈ・ν・Ａ・Ｂ0）＋１／Ａ （１） 【０００４】ここで、ｈはプランク定数、νは被測定光
増幅器に入力される入力レーザ光の光周波数、Ａは被測
定光増幅器の利得、またＢ0は自然放出光の電力ＰASEを
計測する計測器の透過帯域幅である。また、上記被測定
光増幅器の利得Ａは次式で近似される。 Ａ≒（ＰAMP−ＰASE）／ＰIN （２） ただし、ＰINは被測定光増幅器に入力される入力レーザ
光の電力である。 【０００５】また、上述した雑音指数測定装置におい
て、被測定光増幅器に入力されるパルス状レーザ光は、
内部の希土類添加光ファイバによって遅延されて出力さ
れる。また、この遅延時間は、希土類添加光ファイバの
長さに依存している。個々の被測定光増幅器は、この希
土類添加光ファイバの長さが違うため、結局、この遅延
時間は、個々の被測定光増幅器によって違った値とな
る。したがって、この雑音指数の測定においては、雑音
指数測定装置と被測定光増幅器を接続する光ファイバに
よる遅延も含めた、トータルの遅延時間を予め測定し、
パルス状レーザ光のスイッチング位相に対して、被測定
光増幅器の出力光をレーザ光のない時間領域とレーザ光
のある時間領域とに分離して取り出すように上述した出
力光パルスの位相を調整している。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した雑
音指数測定装置において、パルス状レーザ光のスイッチ
ング位相と、被測定光増幅器の出力光を取り出すパルス
の位相調整は以下のようである。連続なレーザ光を変調
して被測定光増幅器に入力するパルスに、被測定光増幅
器の出力光を変調して取り出すパルスを同期させ、その
２つのパルス間の位相差を順次増大させることにより得
られる１変調周期分の光信号の中から最大光電力と最小
光電力を検出し、増幅されたレーザ光と自然放出光の光
電力と、自然放出光の光電力を測定してパルスの位相を
調整している。この時、パルスの位相は、被測定光増幅
器の雑音指数をより高精度に測定するために、設定可能
な最大分解能で最適値に設定しなければならない。した
がって、位相の調整は、最小位相設定間隔で１変調周期
にわたりパルスの位相をずらし、被測定光増幅器の出力
を測定しているために、調整のための位相設定回数が多
く、測定時間も長くなってしまう。 【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、被測定光増幅器内の希土類添加光ファイバ
および被測定光増幅器に光信号を入力／出力する光ファ
イバによる被測定光増幅器の出力信号の遅延の調整を容
易・高速・高精度に行い、正確に雑音指数を測定するこ
とが可能な光増幅器雑音指数測定方法および装置を提供
することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本願の光増幅器雑音指数
測定方法は、上述した目的を達成するために、希土類添
加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命よりも十
分に短い周期の第１のパルスによって、連続したレーザ
光を変調して生成された光パルス信号を被測定光増幅器
に入力し、該被測定光増幅器の出力信号を前記第１のパ
ルスに同期し、かつ前記第１のパルスに対して位相差が
任意に設定できる第２のパルスによって変調して得られ
る光信号の最大光電力と最小光電力とに基づいて前記被
測定光増幅器の雑音指数を測定する光増幅器雑音指数測
定方法において、前記第１のパルスと第２のパルスの位
相差を順次ずらしていった時に得られる光電力が最小光
電力値となる位相差を検索し、該検索により得られた位
相差に基づいて、前記光電力が最大光電力となる位相差
を算出し、該算出した位相差となるように、前記第１の
パルスに対する第２のパルスの位相を調整することによ
り、前記第２のパルスによって変調して得られる光信号
の最大光電力と最小光電力とを得ることを特徴とする。 【０００９】また、上記光増幅器雑音指数測定方法にお
いて、前記光電力が最小光電力値となる位相差の検索
が、前記光電力が最小光電力となる位相差よりも小さい
位相差である第１の位相差となるよう前記第１，第２の
パルスの位相差を設定し、前記第１の位相差における光
電力を測定して第１のレベルとし、前記光電力が最小光
電力となる位相差よりも大きい位相差である第２の位相
差となるよう前記第１，第２のパルスの位相差を設定
し、前記第２の位相差における光電力を測定して第２の
レベルとし、前記第１，第２の位相差の中間の位相差を
算出して、該算出した中間の位相差における光電力を測
定し、前記第１のレベルと前記中間の位相差におけるレ
ベルとの大小関係、および、前記中間の位相差における
前記第１のパルスと第２のパルスとの位相差に対する光
電力特性の傾きに基づいて条件処理を行い、該条件処理
の結果により前記中間の位相差を第１の位相差または第
２の位相差と定め、前記条件処理の結果により定った第
１，第２の位相差の中間の位相差の算出、該算出した中
間の位相差における光電力の測定および前記条件処理を
繰り返し行うことによって、常に前記第１の位相差と第
２の位相差との間に前記光電力が最小値となる位相差が
位置するように前記第１の位相差と第２の位相差との間
隔を次第に狭めていき、最終的に前記第１の位相差を検
索することを特徴とする。 【００１０】本願の光増幅器雑音指数測定装置は、希土
類添加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命より
も十分に短い周期の第１のパルス、および該第１のパル
スに対して位相差が任意に設定できる第２のパルスを出
力するパルス発生手段と、前記第１のパルスによって連
続したレーザ光を変調して生成した光パルス信号を前記
被測定光増幅器に出力する光パルス発生手段と、該被測
定光増幅器の出力光信号を前記第２のパルスによって変
調する変調手段と、該変調手段が出力する信号の光電力
を検出する電力検出手段と、前記電力検出手段によって
検出される光電力より、前記光パルス発生手段の第１の
パルスと第２のパルスの位相調整を行い、出力を制御す
ると共に、該光電力の最大値と最小値に基づいて雑音指
数を算出する制御手段と、を具備してなることを特徴と
している。 【００１１】 【発明の実施の形態】図１に、本発明に係わる光増幅器
雑音指数測定方法および装置の実施形態を示し、以下に
詳しく説明する。図１において、光源１は、ＤＦＢ−Ｌ
Ｄで１．５５μｍ帯のレーザ光Ａを連続的に発光する。
光スイッチ２は、制御部３から供給されるパルスＢを用
いて、レーザ光Ａを周期１μｓ、デューティー比５０％
の光パルス信号Ｃに変換し、被測定光増幅器４に出力す
る。被測定光増幅器は、１．４８μｍ励起のＥｒ+3添加
光ファイバを用いた光増幅器であり、光パルス信号Ｃを
増幅して光信号Ｄを出力する。 【００１２】ここで、上述したパルスＢ，光パルス信号
Ｃ，光信号Ｄについて、図２を参照して説明する。この
図において、パルスＢの周期は、Ｅｒ+3添加光ファイバ
の自然放出寿命（数ｍｓ〜数１０ｍｓ）に対して十分に
短い時間である１μｓに設定されている（図２（イ）参
照）。また、光パルス信号Ｃにおいて、時間領域Ｔ1
は、レーザ光が存在する時間領域であり、時間領域Ｔ2
は、レーザ光が存在しない領域である（図２（ロ）参
照）。光信号Ｄは、被測定光増幅器４内の光ファイバの
長さ等に応じて時間Ｔaの遅延を生じて出力される（図
２（ハ）参照）。光信号Ｄにおいて、時間領域Ｔ1で
は、増幅されたレーザ光と自然放出光が出力され、時間
領域Ｔ2では、自然放出光のみが出力される。つまり、
光信号Ｄの光電力は、時間領域Ｔ1では、増幅されたレ
ーザ光の光電力ＰAMPと自然放出光の光電力ＰASEの和、
ＰAMP＋ＰASEとなり、時間領域Ｔ2では、自然放出光の
光電力ＰASEのみとなる。 【００１３】また、図１において、光スイッチ５は、制
御部３から出力されるパルスＧによって光信号Ｄを変調
し、光信号Ｈとして出力する。Ｏ／Ｅ変換部６は光信号
Ｈの電力Ｐ0を検出して制御部３へ出力する。以下に、
光信号Ｄの遅延Ｔaにより必要とされる、パルスＢとパ
ルスＧ間の位相の調整について説明する。 【００１４】図２は、パルスＢとパルスＧの位相差を周
期１μｓにわたり順次ずらしていった時の光信号Ｈの光
電力を測定した測定例である。ここで、パルスＢとパル
スＧの位相設定は、該位相差の最小設定間隔は１５．６
２５ｎｓであり、パルスの周期が１μｓであるから、１
μｓ÷１５．６２５ｎｓ＝６４より６４パターンの位相
設定が可能となる。この図において、最大値を示してい
るＴMAXがレーザ光と自然放出光の光電力を測定する位
相差、最小値を示してしているＴMINが自然放出光の光
電力を測定する位相差となる。 【００１５】また、ＴMAXおよびＴMINを求める場合、｜
ＴMAX−ＴMIN｜＝５００ｎｓ（１μｓの半周期）となる
ことから、 どちらかを求め半周期分を補正することに
より、ＴMINおよびＴMAXを得ることができる。ここで、
図３において、最大値付近が緩やかな曲線であるのに比
べ、最小値付近は鋭く落ち込んでいる。つまり、最小点
の位相差ＴMINを探索・決定することにより、正確な位
相調整が行えることになる。 【００１６】上述した位相調整のアルゴリズムを、図３
を例にとり、図４ないし図６にて説明する。先ず、パル
スＢとパルスＧの位相差が０の時をＴL1、パルスＢとパ
ルスＧの位相差が（周期−１５．６２５ｎｓ）の時をＴ
R1、また、ＴL1とＴR1の中間位相をＴM1として、各々の
位相差における電力値ＬL1、ＬR1、ＬM1を測定する（図
４参照）。 【００１７】次に、ＴM1における電力値ＬM1とＴL1にお
ける電力値ＬL1との大小関係を判断すると共に、ＴM1か
ら１ステップ分（１５．６２５ｎｓ）位相差を増大させ
てその時の電力値を測定し、その測定電力値とＬM1との
大小関係を判断することによりＴM1における曲線の傾き
の正負を調べる。（すなわち、上述した測定電力値がＬ
M1より大きければ、ＴM1における曲線の傾きを正とし、
ＬM1より小さければ、ＴM1における曲線の傾きを負とす
る。） 【００１８】そして、ＬM1とＬL1との大小関係と、ＴM1
における曲線の傾きの正負により、次に示す条件処理を
行う。ＬLi＞ＬMk、かつ、傾きが負の時、ＴMkをＴLi+1
とし、ＬMkをＬLi+1とする。ＬLi＞ＬMk、かつ、傾きが
正の時、ＴMkをＴRj+1とし、ＬMkをＬRj+1とする。ＬLi
＜ＬMk、かつ、傾きが負の時、ＴMkをＴRj+1とし、ＬMk
をＬRj+1とする。ＬLi＜ＬMk、かつ、傾きが正の時、Ｔ
MkをＴLi+1とし、ＬMkをＬLi+1とする。（但し、i＝
１，２，３，…、j＝１，２，３，…、k＝１，２，３，
…） 【００１９】ここで、図４において、ＬL1はＬM1よりも
大きく、かつ、ＴM1における曲線の傾きが負となるの
で、ＴM1をＴL2とし、ＬM1をＬL2とする。次にＴL2とＴ
R1の中間位相をＴM2として、ＴM2における電力値ＬM2を
測定する。そして、ＬM2とＬL2との大小関係を判断する
と共に、ＴM2から１ステップ分（１５．６２５μｓ）位
相差を増大させてその時の電力値を測定し、測定した電
力値とＬM2との大小関係を判断することによりＴM2にお
ける曲線の傾きの正負を調べる。 【００２０】その結果より、前述した条件処理と同様の
処理を行う。すなわち、ＬL2はＬM2よりも大きく、か
つ、ＴM2における曲線の傾きが正となるので、ＴM2をＴ
R2とし、ＬM2をＬR2とする。次に、ＴL2とＴR2の中間位
相をＴM3として、ＴM3における電力値ＬM3を測定する
（図５参照）。そして、ＬM3とＬL2との大小関係を判断
すると共に、ＴM3における曲線の傾きの正負を調べる。
その結果、ＬL2はＬM3よりも大きく、かつ、ＴM3におけ
る曲線の傾きが負となるので、前述した条件処理に基づ
いて、ＴM3をＴL3とし、ＬM3をＬL3とする。 【００２１】次にＴL3とＴR2の中間位相をＴM4として、
ＴM4における電力値ＬM4を測定する（図６参照）。以下
同様の動作をＴLiとＴRjの間隔が１５．６２５ｎｓにな
るまで繰り返し、最終的に、ＴLiとＴRjのレベルを比較
し、レベルの低い方をＴMINと決定する。なお、上述し
たアルゴリズムの詳細は、図７および図８のフローチャ
ートに示す。これらの図において、ｘは位相設定値であ
り、例えば、ｘ＝０であればパルスＢとパルスＧとの位
相差は０に設定され、ｘ＝１であればパルスＢとパルス
Ｇとの位相差は１５．６２５ｎｓに設定され、以下、ｘ
の値が１増加する毎にパルスＢとパルスＧとの位相差が
１５．６２５ｎｓずつ増大する。また、Ｒは最大位相設
定値であり、その値は６４（この時、パルスＢとパルス
Ｇとの位相差は６４×１５．６２５ｎｓ＝１μｓ）であ
る。以上の方法によると、掃引回数が従来の６４回に比
べ、１３回の掃引でＴMINを求めることができる。 【００２２】ここで、図３より遅延分Ｔa≒ＴMAXである
から、ＴMINに半周期分（±５００ｎｓ）を補正するこ
とによりＴMAXつまりＴaを求めることができる。これに
より、制御部３は周期１μｓ、デューティ比が５０％の
パルスＢを光スイッチ２に出力すると共に、パルスＢに
対してＴa遅れたパルス信号ａ１をパルスＧとして光ス
イッチ５に出力する（図２（ニ）参照）。この時のＯ／
Ｅ変換器６の出力をＰ１として記憶する。 【００２３】次に、制御部３は上記パルス信号ａ１に対
して０．５μｓ（パルスＢの周期（１μｓ）の半周期
分）遅延させたパルス信号ａ２をパルスＧとして光スイ
ッチ５に出力する（図２（ホ）参照）。この時のＯ／Ｅ
変換器６の出力をＰ２として記憶する。そして、出力Ｐ
１をＰAMP、出力Ｐ２をＰASEとして、前述した式（１）
および式（２）に代入し、雑音指数ＮＦを算出する。 【００２４】 【発明の効果】以上説明したように、この発明による光
増幅器雑音指数測定方法および装置によれば、希土類添
加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命よりも十
分に短い周期の第１のパルスに基づいて生成された光パ
ルス信号を被測定光増幅器に入力し、該被測定光増幅器
の出力信号を、前記第１のパルスに同期し、かつ、前記
第１のパルスに対して位相差が任意に設定可能な第２の
パルスによって変調して得られる光信号の、最大光電力
と最小光電力とに基づいて被測定光増幅器の雑音指数を
測定する光増幅器雑音指数測定方法において、前記第１
のパルスと第２のパルスの位相差を順次ずらしていった
時に得られる光電力が最小光電力値となる位相差を検索
し、その位相差に基づいて前記光電力が最大光電力とな
る位相差を算出し、前記第１のパルスに対する第２のパ
ルスの位相を上記算出した位相差となるように調整する
ことにより、前記第２のパルスによって変調して得られ
る光信号の最大光電力と最小光電力とを得るので、被測
定光増幅器内の希土類添加光ファイバおよび被測定光増
幅器に光信号を入出力する光ファイバによる被測定光増
幅器の出力信号の遅延を容易・高速・高精度に調整でき
るばかりでなく、調整のための位相設定回数を少なくす
ることができるので、測定時間を短縮することができ
る。
指数の測定に係わり、特に位相差調整が容易・高速・高
精度に行える光増幅器雑音指数測定方法および装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】周知のように、光増幅器には、エルビウ
ム（元素記号Ｅｒ）等の希土類元素を添加した光ファイ
バを用いた光増幅器と半導体光増幅素子を用いた光増幅
器とがある。また、これらの光増幅器の性能を決定付け
るパラメータに雑音指数があり、この光増幅器の雑音指
数（ＮＦ）を測定する雑音指数測定方法およびその装置
がそれぞれ開発されている。 【０００３】ところで、光増幅器の雑音指数（ＮＦ）を
測定する場合、自然放出光（ＡＳＥ光）の放出寿命より
も十分に短い周期のパルス状レーザ光を被測定光増幅器
に入力し、該被測定光増幅器の出力光のうち、入力され
たレーザ光が存在しない時間領域から増幅された自然放
出光の電力ＰASEを測定し、またレーザ光が存在する時
間領域において増幅されたレーザ光の電力ＰAMPに電力
ＰASEが加えられた電力（ＰAMP＋ＰASE）を測定する。
そして、これらの測定された値を次式に代入することに
よって雑音指数（ＮＦ）を求める。 ＮＦ＝（ＰASE／ｈ・ν・Ａ・Ｂ0）＋１／Ａ （１） 【０００４】ここで、ｈはプランク定数、νは被測定光
増幅器に入力される入力レーザ光の光周波数、Ａは被測
定光増幅器の利得、またＢ0は自然放出光の電力ＰASEを
計測する計測器の透過帯域幅である。また、上記被測定
光増幅器の利得Ａは次式で近似される。 Ａ≒（ＰAMP−ＰASE）／ＰIN （２） ただし、ＰINは被測定光増幅器に入力される入力レーザ
光の電力である。 【０００５】また、上述した雑音指数測定装置におい
て、被測定光増幅器に入力されるパルス状レーザ光は、
内部の希土類添加光ファイバによって遅延されて出力さ
れる。また、この遅延時間は、希土類添加光ファイバの
長さに依存している。個々の被測定光増幅器は、この希
土類添加光ファイバの長さが違うため、結局、この遅延
時間は、個々の被測定光増幅器によって違った値とな
る。したがって、この雑音指数の測定においては、雑音
指数測定装置と被測定光増幅器を接続する光ファイバに
よる遅延も含めた、トータルの遅延時間を予め測定し、
パルス状レーザ光のスイッチング位相に対して、被測定
光増幅器の出力光をレーザ光のない時間領域とレーザ光
のある時間領域とに分離して取り出すように上述した出
力光パルスの位相を調整している。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した雑
音指数測定装置において、パルス状レーザ光のスイッチ
ング位相と、被測定光増幅器の出力光を取り出すパルス
の位相調整は以下のようである。連続なレーザ光を変調
して被測定光増幅器に入力するパルスに、被測定光増幅
器の出力光を変調して取り出すパルスを同期させ、その
２つのパルス間の位相差を順次増大させることにより得
られる１変調周期分の光信号の中から最大光電力と最小
光電力を検出し、増幅されたレーザ光と自然放出光の光
電力と、自然放出光の光電力を測定してパルスの位相を
調整している。この時、パルスの位相は、被測定光増幅
器の雑音指数をより高精度に測定するために、設定可能
な最大分解能で最適値に設定しなければならない。した
がって、位相の調整は、最小位相設定間隔で１変調周期
にわたりパルスの位相をずらし、被測定光増幅器の出力
を測定しているために、調整のための位相設定回数が多
く、測定時間も長くなってしまう。 【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、被測定光増幅器内の希土類添加光ファイバ
および被測定光増幅器に光信号を入力／出力する光ファ
イバによる被測定光増幅器の出力信号の遅延の調整を容
易・高速・高精度に行い、正確に雑音指数を測定するこ
とが可能な光増幅器雑音指数測定方法および装置を提供
することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本願の光増幅器雑音指数
測定方法は、上述した目的を達成するために、希土類添
加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命よりも十
分に短い周期の第１のパルスによって、連続したレーザ
光を変調して生成された光パルス信号を被測定光増幅器
に入力し、該被測定光増幅器の出力信号を前記第１のパ
ルスに同期し、かつ前記第１のパルスに対して位相差が
任意に設定できる第２のパルスによって変調して得られ
る光信号の最大光電力と最小光電力とに基づいて前記被
測定光増幅器の雑音指数を測定する光増幅器雑音指数測
定方法において、前記第１のパルスと第２のパルスの位
相差を順次ずらしていった時に得られる光電力が最小光
電力値となる位相差を検索し、該検索により得られた位
相差に基づいて、前記光電力が最大光電力となる位相差
を算出し、該算出した位相差となるように、前記第１の
パルスに対する第２のパルスの位相を調整することによ
り、前記第２のパルスによって変調して得られる光信号
の最大光電力と最小光電力とを得ることを特徴とする。 【０００９】また、上記光増幅器雑音指数測定方法にお
いて、前記光電力が最小光電力値となる位相差の検索
が、前記光電力が最小光電力となる位相差よりも小さい
位相差である第１の位相差となるよう前記第１，第２の
パルスの位相差を設定し、前記第１の位相差における光
電力を測定して第１のレベルとし、前記光電力が最小光
電力となる位相差よりも大きい位相差である第２の位相
差となるよう前記第１，第２のパルスの位相差を設定
し、前記第２の位相差における光電力を測定して第２の
レベルとし、前記第１，第２の位相差の中間の位相差を
算出して、該算出した中間の位相差における光電力を測
定し、前記第１のレベルと前記中間の位相差におけるレ
ベルとの大小関係、および、前記中間の位相差における
前記第１のパルスと第２のパルスとの位相差に対する光
電力特性の傾きに基づいて条件処理を行い、該条件処理
の結果により前記中間の位相差を第１の位相差または第
２の位相差と定め、前記条件処理の結果により定った第
１，第２の位相差の中間の位相差の算出、該算出した中
間の位相差における光電力の測定および前記条件処理を
繰り返し行うことによって、常に前記第１の位相差と第
２の位相差との間に前記光電力が最小値となる位相差が
位置するように前記第１の位相差と第２の位相差との間
隔を次第に狭めていき、最終的に前記第１の位相差を検
索することを特徴とする。 【００１０】本願の光増幅器雑音指数測定装置は、希土
類添加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命より
も十分に短い周期の第１のパルス、および該第１のパル
スに対して位相差が任意に設定できる第２のパルスを出
力するパルス発生手段と、前記第１のパルスによって連
続したレーザ光を変調して生成した光パルス信号を前記
被測定光増幅器に出力する光パルス発生手段と、該被測
定光増幅器の出力光信号を前記第２のパルスによって変
調する変調手段と、該変調手段が出力する信号の光電力
を検出する電力検出手段と、前記電力検出手段によって
検出される光電力より、前記光パルス発生手段の第１の
パルスと第２のパルスの位相調整を行い、出力を制御す
ると共に、該光電力の最大値と最小値に基づいて雑音指
数を算出する制御手段と、を具備してなることを特徴と
している。 【００１１】 【発明の実施の形態】図１に、本発明に係わる光増幅器
雑音指数測定方法および装置の実施形態を示し、以下に
詳しく説明する。図１において、光源１は、ＤＦＢ−Ｌ
Ｄで１．５５μｍ帯のレーザ光Ａを連続的に発光する。
光スイッチ２は、制御部３から供給されるパルスＢを用
いて、レーザ光Ａを周期１μｓ、デューティー比５０％
の光パルス信号Ｃに変換し、被測定光増幅器４に出力す
る。被測定光増幅器は、１．４８μｍ励起のＥｒ+3添加
光ファイバを用いた光増幅器であり、光パルス信号Ｃを
増幅して光信号Ｄを出力する。 【００１２】ここで、上述したパルスＢ，光パルス信号
Ｃ，光信号Ｄについて、図２を参照して説明する。この
図において、パルスＢの周期は、Ｅｒ+3添加光ファイバ
の自然放出寿命（数ｍｓ〜数１０ｍｓ）に対して十分に
短い時間である１μｓに設定されている（図２（イ）参
照）。また、光パルス信号Ｃにおいて、時間領域Ｔ1
は、レーザ光が存在する時間領域であり、時間領域Ｔ2
は、レーザ光が存在しない領域である（図２（ロ）参
照）。光信号Ｄは、被測定光増幅器４内の光ファイバの
長さ等に応じて時間Ｔaの遅延を生じて出力される（図
２（ハ）参照）。光信号Ｄにおいて、時間領域Ｔ1で
は、増幅されたレーザ光と自然放出光が出力され、時間
領域Ｔ2では、自然放出光のみが出力される。つまり、
光信号Ｄの光電力は、時間領域Ｔ1では、増幅されたレ
ーザ光の光電力ＰAMPと自然放出光の光電力ＰASEの和、
ＰAMP＋ＰASEとなり、時間領域Ｔ2では、自然放出光の
光電力ＰASEのみとなる。 【００１３】また、図１において、光スイッチ５は、制
御部３から出力されるパルスＧによって光信号Ｄを変調
し、光信号Ｈとして出力する。Ｏ／Ｅ変換部６は光信号
Ｈの電力Ｐ0を検出して制御部３へ出力する。以下に、
光信号Ｄの遅延Ｔaにより必要とされる、パルスＢとパ
ルスＧ間の位相の調整について説明する。 【００１４】図２は、パルスＢとパルスＧの位相差を周
期１μｓにわたり順次ずらしていった時の光信号Ｈの光
電力を測定した測定例である。ここで、パルスＢとパル
スＧの位相設定は、該位相差の最小設定間隔は１５．６
２５ｎｓであり、パルスの周期が１μｓであるから、１
μｓ÷１５．６２５ｎｓ＝６４より６４パターンの位相
設定が可能となる。この図において、最大値を示してい
るＴMAXがレーザ光と自然放出光の光電力を測定する位
相差、最小値を示してしているＴMINが自然放出光の光
電力を測定する位相差となる。 【００１５】また、ＴMAXおよびＴMINを求める場合、｜
ＴMAX−ＴMIN｜＝５００ｎｓ（１μｓの半周期）となる
ことから、 どちらかを求め半周期分を補正することに
より、ＴMINおよびＴMAXを得ることができる。ここで、
図３において、最大値付近が緩やかな曲線であるのに比
べ、最小値付近は鋭く落ち込んでいる。つまり、最小点
の位相差ＴMINを探索・決定することにより、正確な位
相調整が行えることになる。 【００１６】上述した位相調整のアルゴリズムを、図３
を例にとり、図４ないし図６にて説明する。先ず、パル
スＢとパルスＧの位相差が０の時をＴL1、パルスＢとパ
ルスＧの位相差が（周期−１５．６２５ｎｓ）の時をＴ
R1、また、ＴL1とＴR1の中間位相をＴM1として、各々の
位相差における電力値ＬL1、ＬR1、ＬM1を測定する（図
４参照）。 【００１７】次に、ＴM1における電力値ＬM1とＴL1にお
ける電力値ＬL1との大小関係を判断すると共に、ＴM1か
ら１ステップ分（１５．６２５ｎｓ）位相差を増大させ
てその時の電力値を測定し、その測定電力値とＬM1との
大小関係を判断することによりＴM1における曲線の傾き
の正負を調べる。（すなわち、上述した測定電力値がＬ
M1より大きければ、ＴM1における曲線の傾きを正とし、
ＬM1より小さければ、ＴM1における曲線の傾きを負とす
る。） 【００１８】そして、ＬM1とＬL1との大小関係と、ＴM1
における曲線の傾きの正負により、次に示す条件処理を
行う。ＬLi＞ＬMk、かつ、傾きが負の時、ＴMkをＴLi+1
とし、ＬMkをＬLi+1とする。ＬLi＞ＬMk、かつ、傾きが
正の時、ＴMkをＴRj+1とし、ＬMkをＬRj+1とする。ＬLi
＜ＬMk、かつ、傾きが負の時、ＴMkをＴRj+1とし、ＬMk
をＬRj+1とする。ＬLi＜ＬMk、かつ、傾きが正の時、Ｔ
MkをＴLi+1とし、ＬMkをＬLi+1とする。（但し、i＝
１，２，３，…、j＝１，２，３，…、k＝１，２，３，
…） 【００１９】ここで、図４において、ＬL1はＬM1よりも
大きく、かつ、ＴM1における曲線の傾きが負となるの
で、ＴM1をＴL2とし、ＬM1をＬL2とする。次にＴL2とＴ
R1の中間位相をＴM2として、ＴM2における電力値ＬM2を
測定する。そして、ＬM2とＬL2との大小関係を判断する
と共に、ＴM2から１ステップ分（１５．６２５μｓ）位
相差を増大させてその時の電力値を測定し、測定した電
力値とＬM2との大小関係を判断することによりＴM2にお
ける曲線の傾きの正負を調べる。 【００２０】その結果より、前述した条件処理と同様の
処理を行う。すなわち、ＬL2はＬM2よりも大きく、か
つ、ＴM2における曲線の傾きが正となるので、ＴM2をＴ
R2とし、ＬM2をＬR2とする。次に、ＴL2とＴR2の中間位
相をＴM3として、ＴM3における電力値ＬM3を測定する
（図５参照）。そして、ＬM3とＬL2との大小関係を判断
すると共に、ＴM3における曲線の傾きの正負を調べる。
その結果、ＬL2はＬM3よりも大きく、かつ、ＴM3におけ
る曲線の傾きが負となるので、前述した条件処理に基づ
いて、ＴM3をＴL3とし、ＬM3をＬL3とする。 【００２１】次にＴL3とＴR2の中間位相をＴM4として、
ＴM4における電力値ＬM4を測定する（図６参照）。以下
同様の動作をＴLiとＴRjの間隔が１５．６２５ｎｓにな
るまで繰り返し、最終的に、ＴLiとＴRjのレベルを比較
し、レベルの低い方をＴMINと決定する。なお、上述し
たアルゴリズムの詳細は、図７および図８のフローチャ
ートに示す。これらの図において、ｘは位相設定値であ
り、例えば、ｘ＝０であればパルスＢとパルスＧとの位
相差は０に設定され、ｘ＝１であればパルスＢとパルス
Ｇとの位相差は１５．６２５ｎｓに設定され、以下、ｘ
の値が１増加する毎にパルスＢとパルスＧとの位相差が
１５．６２５ｎｓずつ増大する。また、Ｒは最大位相設
定値であり、その値は６４（この時、パルスＢとパルス
Ｇとの位相差は６４×１５．６２５ｎｓ＝１μｓ）であ
る。以上の方法によると、掃引回数が従来の６４回に比
べ、１３回の掃引でＴMINを求めることができる。 【００２２】ここで、図３より遅延分Ｔa≒ＴMAXである
から、ＴMINに半周期分（±５００ｎｓ）を補正するこ
とによりＴMAXつまりＴaを求めることができる。これに
より、制御部３は周期１μｓ、デューティ比が５０％の
パルスＢを光スイッチ２に出力すると共に、パルスＢに
対してＴa遅れたパルス信号ａ１をパルスＧとして光ス
イッチ５に出力する（図２（ニ）参照）。この時のＯ／
Ｅ変換器６の出力をＰ１として記憶する。 【００２３】次に、制御部３は上記パルス信号ａ１に対
して０．５μｓ（パルスＢの周期（１μｓ）の半周期
分）遅延させたパルス信号ａ２をパルスＧとして光スイ
ッチ５に出力する（図２（ホ）参照）。この時のＯ／Ｅ
変換器６の出力をＰ２として記憶する。そして、出力Ｐ
１をＰAMP、出力Ｐ２をＰASEとして、前述した式（１）
および式（２）に代入し、雑音指数ＮＦを算出する。 【００２４】 【発明の効果】以上説明したように、この発明による光
増幅器雑音指数測定方法および装置によれば、希土類添
加光ファイバの上位エネルギー準位の原子寿命よりも十
分に短い周期の第１のパルスに基づいて生成された光パ
ルス信号を被測定光増幅器に入力し、該被測定光増幅器
の出力信号を、前記第１のパルスに同期し、かつ、前記
第１のパルスに対して位相差が任意に設定可能な第２の
パルスによって変調して得られる光信号の、最大光電力
と最小光電力とに基づいて被測定光増幅器の雑音指数を
測定する光増幅器雑音指数測定方法において、前記第１
のパルスと第２のパルスの位相差を順次ずらしていった
時に得られる光電力が最小光電力値となる位相差を検索
し、その位相差に基づいて前記光電力が最大光電力とな
る位相差を算出し、前記第１のパルスに対する第２のパ
ルスの位相を上記算出した位相差となるように調整する
ことにより、前記第２のパルスによって変調して得られ
る光信号の最大光電力と最小光電力とを得るので、被測
定光増幅器内の希土類添加光ファイバおよび被測定光増
幅器に光信号を入出力する光ファイバによる被測定光増
幅器の出力信号の遅延を容易・高速・高精度に調整でき
るばかりでなく、調整のための位相設定回数を少なくす
ることができるので、測定時間を短縮することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光増幅器雑音指数測
定装置の構成を示すブロック図である。 【図２】同光増幅器雑音指数測定装置において、各部パ
ルスのタイミングを示す図である。 【図３】同光増幅器雑音指数測定装置において、第１の
パルスに同期して第２のパルスの位相をずらしていった
時に得られる光信号の電力特性を示すグラフである。 【図４】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図５】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図６】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図７】同アルゴリズムの詳細を示すフローチャートで
ある。 【図８】同アルゴリズムの詳細を示すフローチャートで
ある。 【符号の説明】 １ 光源 ２ 光スイッチ ３ 制御部 ４ 被測定光増幅器 ５ 光スイッチ ６ Ｏ／Ｅ変換部
定装置の構成を示すブロック図である。 【図２】同光増幅器雑音指数測定装置において、各部パ
ルスのタイミングを示す図である。 【図３】同光増幅器雑音指数測定装置において、第１の
パルスに同期して第２のパルスの位相をずらしていった
時に得られる光信号の電力特性を示すグラフである。 【図４】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図５】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図６】同光増幅器雑音指数測定装置において、位相調
整を行う際のアルゴリズムを説明するための説明図であ
る。 【図７】同アルゴリズムの詳細を示すフローチャートで
ある。 【図８】同アルゴリズムの詳細を示すフローチャートで
ある。 【符号の説明】 １ 光源 ２ 光スイッチ ３ 制御部 ４ 被測定光増幅器 ５ 光スイッチ ６ Ｏ／Ｅ変換部
フロントページの続き
(72)発明者 相田 一夫
東京都千代田区内幸町一丁目１番６号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−257177（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−224492（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−211482（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−226549（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−114528（ＪＰ，Ａ)
1993年電子情報通信学会秋季大会講演
論文集（４），日本，1993年 ８月15
日，４−127
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 11/00 - 11/02
G01J 1/00 - 1/02
G01J 1/42
G01J 11/00
G01R 29/26
G02B 6/00
G02F 1/35 501
H01S 3/00
H01S 3/10
H04B 3/46 - 3/48
H04B 10/08
H04B 17/00 - 17/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 希土類添加光ファイバの上位エネルギー
準位の原子寿命よりも十分に短い周期の第１のパルスに
よって、連続したレーザ光を変調して生成された光パル
ス信号を前記希土類添加光ファイバを用いた被測定光増
幅器に入力し、該被測定光増幅器の出力信号を前記第１
のパルスに同期し、かつ前記第１のパルスに対して位相
差が任意に設定できる第２のパルスによってパルス変調
して得られる光出力パルス信号の最大光パワーと最小光
パワーとを検出し、該最小光パワーが示す希土類添加光
ファイバで増幅された自然放出光の光パワーと、前記最
大光パワー及び最小光パワーから得られる増幅されたレ
ーザ光の光パワーとに基づいて前記被測定光増幅器の雑
音指数を測定する光増幅器雑音指数測定方法において、 前記第１のパルスと第２のパルスの位相差を順次ずらし
ていった時に得られる光パワーが最小光パワーとなる位
相差を検索し、該検索により得られた位相差に基づい
て、前記光パワーが最大光パワーとなる位相差を算出
し、該算出した位相差となるように、前記第１のパルス
に対する第２のパルスの位相を調整することにより、前
記第２のパルスによって変調して得られる光信号の最大
光パワーと最小光パワーとを得て、かつ 前記光パワーが
最小光パワーとなる位相差の検索は、 前記光パワーが最小光パワーとなる位相差よりも小さい
位相差である第１の位相差となるよう前記第１，第２の
パルスの位相差を設定し、前記第１の位相差における光
パワーを測定して第１のレベルとする第１工程と、 前記光パワーが最小光パワーとなる位相差よりも大きい
位相差である第２の位相差となるよう前記第１，第２の
パルスの位相差を設定し、前記第２の位相差における光
パワーを測定して第２のレベルとする第２工程と、 前記第１，第２の位相差の中間の位相差を算出して、該
算出した中間の位相差における光パワーを測定する第３
工程と、 前記第１のレベルと前記中間の位相差におけるレベルと
の大小関係、および、前記中間の位相差における光パワ
ー特性の傾きに基づいて前記第１の位相差と第２の位相
差との間に前記光パワーが最小値となる位相差が位置す
る状態で前記第１の位相差と第２の位相差との間隔を狭
めるように前記中間の位相差を新たに第１の位相差また
は第２の位相差と定める第４工程と、 このように新たに定めた第１，第２の位相差に対して上
述した第１〜４工程を繰り返し行うことによって、常に
前記第１の位相差と第２の位相差との間に前記光パワー
が最小値となる位相差が位置するように前記第１の位相
差と第２の位相差との間隔を次第に狭めていき、最終的
に前記第１の位相差を検索することを特徴とする光増幅
器雑音指数測定方法。
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- 1995-08-15 JP JP20826795A patent/JP3531768B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-08-10 DE DE19632362A patent/DE19632362C2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|
| １９９３年電子情報通信学会秋季大会講演論文集（４），日本，１９９３年 ８月１５日，４−１２７ |
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