JP4016655B2 - 光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法に関するものであり、特に詳しくは、被測定光増幅器の利得波長特性を高速且つ高精度に被波長測定帯域を連続的に測定することが出来る光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、光通信において、例えば、大容量、長距離光伝送システムに使用する波長分割多重通信に於いては、各チャネル間のレベル偏差が信号の劣化につながることになり、又、長距離伝送に於いては、適宜の間隔で光信号を中継する光増幅器の特性も信号の劣化をきたす大きな要因であった。
【０００３】
従って、上記の光増幅器の低雑音性、高効率と言った特性が要求される他に利得波長特性の平坦化及び広帯域化が必要とされている。
【０００４】
その為、従来より上記した光増幅器の利得波長特性の評価が重要となっているのである。
【０００５】
図４に従来の光増幅器利得測定方法の基本測定回路の一例を示す。
【０００６】
即ち、従来の光増幅器利得測定方法は、多波長光源１０からなる飽和光に可変波長光源１２を用いた微小なプローブ光を光カプラ１１で合波し、測定波長毎に可変波長光源１２の波長設定をおこない、光スイッチ１５と光スイッチ１７を切替えながら被測定光増幅器１６の入出力プローブ光スペクトラムを光スペクトラムアナライザ１９で測定して利得を求める様に構成されている。
【０００７】
しかし、図４に示す様な、従来の光増幅器利得測定方法は、可変波長光源１２の波長設定、光スペクトラムアナライザ１９の設定及びスイープを繰返すため測定波長数が増えるとそれに比例し測定時間が増加すると言う問題が有った。
【０００８】
又、他の従来例としては、再公表特許公報ＷＯ９９／４３０５４号には、パルス法及びプローブ法を組み合わせた光増幅器利得測定方法であって、パルス化された信号光とプローブ光とを重畳し前記信号光のパルスがオンの状態とオフの状態のそれぞれの状態に於いて、前記信号光にプローブ光が重畳された場合と重畳されない場合に於ける前記被測定光増幅器の入出力光スペクトラムを求めて評価する方法が記載されているが、かかる方法では、高精度な利得波長特性を連続的に測定することは難しい。
【０００９】
又、特開平９−４３０９６号公報には、光増幅器を通らない場合の測定系でのプローブ部光とＡＳＥのそれぞれのパワーを求め、次いで光増幅器で増幅されたプローブ光とそのときのＡＳＥのパワーを求め、光増幅器の利得を計算する方法が示されているが、かかる方法であっても、高精度な利得波長特性を連続的に測定することは難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消して、光増幅器の利得波長特性を、高速かつ高精度で然も連続的に測定を可能とする光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。即ち、本発明にかかる第１の態様としては、光増幅器の利得波長特性測定装置であって、前記光増幅器の利得波長特性測定装置は、少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定信号光が持つ複数の波長を包含する光を出力する広帯域光源を設けると共に、前記光増幅器の出力側には光スペクトラムアナライザー手段を設け、更に上記光増幅器利得測定装置には、上記光増幅器に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを上記広帯域光の全波長に亘って走査を行い、その結果をそれぞれ光スペクトラムアナライザーで分析する機能が設けられている事を特徴とする光増幅器利得測定装置であり、又、本発明にかかる第２の態様としては、光増幅器の利得波長特性測定装置に於いて、少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源を設け、前記光増幅器に入力する以前の上記広帯域光源からの光及び前記光増幅器から出力される上記広帯域光源からの光のそれぞれに対して、上記広帯域光源の持つ波長帯域の全帯域に亘って連続的に走査を行って光スペクトラム分析を実行し、得られた個々の光スペクトラムアナライザー結果から上記光増幅器の利得波長特性を求める様に構成された光増幅器の利得波長特性測定方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に於ける上記した光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法は、前記した様な技術構成を採用しているので、光増幅器の利得波長特性を高速かつ高精度に測定することが可能な光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法が容易に得られるのである。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明にかかる光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法の一具体例の構成を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
即ち、図１は、本発明にかかる光増幅器利得測定装置の一具体例を示すブロックダイアグラムであって、図中、光増幅器の利得波長特性測定装置１００であって、少なくとも前記光増幅器１６の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源１２を設けると共に、前記光増幅器１６の出力側には光スペクトラムアナライザー手段１９を設けた光増幅器の利得波長特性測定装置１００が示されている。
【００１５】
更に、本発明に於いては、上記光増幅器利得測定装置１００には、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを上記広帯域光の全波長に亘って走査を行い、その結果をそれぞれ光スペクトラムアナライザーで分析する機能が設けられているものである。
【００１６】
つまり、本発明に於ける上記光増幅器利得測定装置１００に於いては、上記した従来の技術に於ける様に、個々の波長を持った光を出力する光源を個別に準備し、且つそれぞれ準備された個々の波長を持つ光を個別に被測定光増幅器１６に入力するという複雑な操作を行うことなく、上記被測定光増幅器１６に於いて利得を測定すべき全ての波長光を持つ広帯域光源１２を用意し、上記広帯域光源１２から出力される光を直接上記被測定光増幅器１６入力するように構成すると共に上記被測定光増幅器１６に入力される上記広帯域光源光と上記被測定光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれに対して、上記広帯域光源光の全波長帯域に亘って走査処理しながら、それぞれの光に対し光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析を行うことにより、上記被測定光増幅器１６の利得波長特性測定を実行することが可能となるのである。
【００１７】
つまり、本発明に於いては、都合２回の走査処理を実行するのみで、所望の光増幅器に於ける所望の光波長帯域の全帯域に対する個々の波長に於ける利得が測定できるという高精度で高効率の光増幅器利得測定装置１００が得られるのである。
【００１８】
又、本発明に於いては、光増幅器利得測定装置１００に於いて、上記光増幅器１６に於いて、内部的に発生する自然放出光の影響を排除するために、
上記被測定光増幅器１６に特に用意した光を入力することなく、単に上記被測定光増幅器１６から出力される光のみを光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析を行い、上記した広帯域光源からの光と上記被測定光増幅器１６を通過した上記した広帯域光源からの光の双方を上記した光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析した分析結果と総合して上記被測定光増幅器１６から自然発生する自然放出光の影響をキャンセルする様に構成することが可能である。
【００１９】
即ち、上記自然放出光の発生量をキャンセルする手段を別途用意しておくことが好ましく、その為、例えば、少なくとも、上記光増幅器１６に上記した広帯域光源光を入力しない場合の上記光増幅器１６から出力される出力光を上記広帯域光と同一の全波長に亘って走査を行い、その結果を光スペクトラムアナライザーで分析する機能を設けておく事が望ましい。
【００２０】
又、本発明に於いては、上記具体例とは別に、上記被測定光増幅器１６から自然発生する自然放出光の影響をキャンセルするために、上記広帯域光源１２とは別に僅かな光強度を有する光を発生する光源を配置して、上記光源からの弱い光を上記の被測定光増幅器１６に入力すると共に、上記した広帯域光源１２から出力される光に対する操作と同様に、上記被測定光増幅器１６への入力光と被測定光増幅器１６からの出力光のそれぞれに対して、全波長帯域に亘って走査を行い、且つ光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析した分析結果を使用することも可能である。
【００２１】
より具体的に本発明にかかる光増幅器利得測定装置１００を説明するならば、図１に示す様に、上記光増幅器利得測定装置１００、上記光増幅器１６に上記広帯域光源１２の光を入力しない場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記広帯域内に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記広帯域内に於ける光の全波長とをそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源１２の光を上記光増幅器１６に入力した場合に於ける、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成されているものである。
【００２２】
更に、本発明に於いては、図１に示す様に、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、光増幅器１６の利得波長特性を測定するために入力される測定光を選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されている事が望ましい。
【００２３】
一方、上記した様に、本発明に於いては、上記被測定光増幅器に於ける上記利得特性を測定する際に、上記被測定光増幅器１６が実際に稼動される場合の動作条件に於いて測定されるようにするために、上記した、弱い光源の代わりに、例えば、前記光増幅器１６の入力側に、更に、被測定光増幅器１６を飽和状態にするための複数種の波長を持つ光が混合された光を入力することが望ましく、その一例として複数種の波長を持つ光が混合された光を出力する多波長光源手段１０を設ける事も望ましい。
【００２４】
上記多波長光源１０は、予め定められた複数個の特定の波長成分を持った光束で構成される光を出力するように構成されるものであって、各波長部分に於ける光成分は、互いに略同じ光強度を有している事が望ましい。
【００２５】
即ち、本発明に於ける、上記多波長光源１０に含まれる複数の波長光は、上記した広帯域光源１２の持つ全波長帯域の中から選択された複数種の波長を持つ光のみで構成されている事が望ましい。
【００２６】
例えば、上記多波長光源１０は、図３（Ａ）に示す様に、上記した広帯域光源１２の全帯域に亘って均等に分布していることが好ましく、例えば、１０乃至２０個の波長位置の波長を持つ光で構成されている事が望ましい。
【００２７】
又、上記多波長光源１０からの光に於ける各波長の間は、各波長の光の雑音部分により構成される、弱い光強度をもった連続光として形成される。
【００２８】
即ち、図３（Ａ）に示す様に、多波長光源１０から出力された光は、例えば、被測定光増幅器１６を飽和状態にするために、上記した広帯域光源光に於ける全波長帯域内で１８個の略同一の光強度を持つ波長(λｍ)つまり、λ１〜λ１８の光を略等間隔で選定すると共に、上記各特定の波長を持つ光が存在する波長の間の帯域ａ１〜ａｍ＋１は、個々の波長を持つ光の基底部分に存在するノイズ光の影響によって、僅かながら弱い強度を持つ光で構成される様になり、この部分が上記した様な被測定光増幅器１６に於ける自然放出光（Ｐａｓｅ）を検出したり、自然放出光（Ｐａｓｅ）を相殺するために使用されるものである。
【００２９】
即ち、本発明に於いては、上記多波長光源１０からの光は、上記した広帯域光源１２からの光が上記光増幅器１６の利得測定操作に使用されない場合には、単独で上記光増幅器１６の利得測定操作に使用される様に構成されており、又、上記した広帯域光源１２からの光が上記光増幅器１６の利得測定に使用される場合には、上記広帯域光源１２からの光と重畳されて上記光増幅器１６の利得測定操作に使用される様に構成されているものである。
【００３０】
本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の一具体例の構成としては、例えば、前記多波長光源手段１０及び前記広帯域光源手段１２と前記光増幅器１６との間に前記多波長光源手段１０から出力される多波長光源光と前記広帯域光源１２から出力される光とを重畳するための光カップラー１１を設けると共に、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、前記光カップラー１１を通過した光を、選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、前記光カップラー１１を通過した光を、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されている光増幅器利得測定装置である。
【００３１】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の他の具体例としては、例えば、前記光カプラ１１と前記第１の光スイッチ１５との間に光可変アッテネータ１４を設けると共に、前記第１の光スイッチ１５及び前記光増幅器１６の出力側に光パワーメータ１８を設け、前記光パワーメータ１８の出力に応答して前記光可変アッテネータ１４が、前記被測定光増幅器１６への入力パワーを定格パワーになるように調整するように構成されているものであっても良い。
【００３２】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の更に他の具体例としては、前記光カプラ１１及び前記第１の光スイッチ１５と前記光スペクトラムアナライザー１９及び前記光パワーメータ１８との間に第２の光スイッチ１７を設け、前記第１の光スイッチ１５を通過した光及び前記光増幅器１６を通過した光が、何れも選択的に前記光パワーメータ１８或いは前記光スペクトラムアナライザー１９の何れかに送られる様に構成する事も好ましい。
【００３３】
一方、本発明に於ける別の具体例としては、前記広帯域光源１２と前記光カプラ１１との間には、前記広帯域光源１２からの光を選択的に前記光カプラ１１に送る様に構成された第３の光スイッチ１３が設けられているものであっても良い。
【００３４】
又、本発明に於ける更に別の具体例としては、上記した光増幅器利得測定装置１００には、前記広帯域光源が重畳されていない場合に於ける前記光増幅器に対する入出力光、及び前記広帯域光源光と多波長光源光とが重畳されている場合に於ける前記光増幅器に対する入出力光のそれぞれに対して、前記広帯域光源の全波長帯域に相当する範囲の波長帯域を走査する走査手段２１と上記４種類の光のそれぞれを走査しながら連続的な光スペクトラムを取得し、上記４種類の光スペクトラムから前記光増幅器１６の連続した利得波長特性を演算する様に構成されているとを有する様に構成されているものであっても良い。
【００３５】
従って、本発明に於ける好ましい具体例の一つとしては、図１に示す様に、上記光増幅器１６に上記多波長光源光のみを入力する場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記多波長光源１０に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記多波長光源１０に於ける光の全波長とをそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源光に上記多波長光源光を重畳して上記光増幅器１６に入力した場合に於ける、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記多波長光源との重畳光の全波長、及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源１２及び上記多波長光源１０との重畳光の出力光の全波長のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成されている光増幅器の利得波長特性測定装置１００である。
【００３６】
本発明に於いては、上記広帯域光源の光の強度は、上記多波長光源の所定の各波長に於ける光の強度に比べて小さくなる様に設定されている事が好ましい。
【００３７】
此処で、本発明に於ける被測定光増幅器１６に於ける、所望の光波長の全帯域に於ける、個々の波長の利得を走査操作を実行することによって、測定する方法の具体例について説明する。
【００３８】
次に、本発明に於ける上記した光増幅器利得測定方法の一具体例を図１乃至図３を参照しながら説明するならば、
図１の光増幅器利得測定方法の基本測定回路において、光スイッチ１３を開放状態にし、多波長光源１０の光を光カプラ１１、光可変アッテネータ１４、第１の光スイッチ１５に於ける、第１光スイッチ入力端子部１５a、第１光スイッチ出力端子部１５ｂ、第２の光スイッチ１７に於ける、第２光スイッチ入力端子部１７ａ、第２光スイッチ出力端子部１７cを経由し光パワーメータ１８に入れ光パワーメータ１８の値が入力パワー（Pnom）条件となるように光アッテネータ１４を調整する。
【００３９】
次いで、光スペクトラムアナライザ１９で測定帯域全体の入力スペクトラム（Pin1(λｘ)）を測定する。
【００４０】
次いで、第１の光スイッチ１５を第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５cに切替え、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７bと第２光スイッチ出力端子部１７dに切替え被測定光増幅器１６の測定帯域全体の出力スペクトラム（Pout1(λｘ)）を光スペクトラムアナライザ１９で測定する。
【００４１】
その後、第３の光スイッチ１３を閉状態にし多波長光源の出力光に広帯域ＡＳＥ光源１２の出力光を重畳した光信号を光カプラ１１、光アッテネータ１４、第１の光スイッチ１５の第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５b、 第２の光スイッチ１７に於ける、第２光スイッチ入力端子部１７ａ、第２光スイッチ出力端子部１７cを経由し光パワーメータ１８に入れ光パワーメータ１８の値が入力パワー（Pnom）条件となるように光アッテネータ１４を調整する。
【００４２】
次いで、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７aと第２の光スイッチ出力端子部１７dに切替え、 全波長帯域の各波長に於ける光の強度を、上記広帯域に亘ってスキャンしながら光スペクトラムアナライザ１９で測定帯域全体の入力スペクトラム（Pin2(λｘ)）を測定する。
【００４３】
続いて、第１の光スイッチ１５を第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５cに切替え、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７bと第２光スイッチ出力端子部１７dに切替え被測定光増幅器１６の測定帯域全体の出力スペクトラム（Pout2(λｘ)）を光スペクトラムアナライザ１９で測定する。
【００４４】
図２に示す様に光増幅器１６の入力と出力の関係はＰｉｎ＊Ｇ＋Ｐａｓｅ＝Ｐｏｕｔで表現出来るため、広帯域光源（ＡＳＥ光源）の光の重畳の有無で測定したPin1(λｘ)とPout1(λｘ)及びPin2(λｘ)とPout2(λｘ)も同様に
で表せ【式１】と【式２】より、利得は、式３の様に表される。
ここで、被測定光増幅器１６の入力に重畳される広帯域ＡＳＥ光パワーは、被測定光増幅器１６を飽和状態にするために入力した多波長光源１０の各波長パワーに対し微小であるため、多波長光源波長ポイント（λｉ、ｉ＝１〜ｍ）では【式３】で求める利得は精度が劣る。
【００４５】
そこで図３に示す様に、多波長光源１０の各波長λｉの利得Ｇ(λｉ、ｉ＝１〜ｍ)は、広帯域ＡＳＥ光を重畳しないときのPin1(λｘ、 ｘ＝１〜ｎ)とPout1(λｘ、 ｘ＝１〜ｎ)から適宜のＡＳＥ補間法を用いて求める。
【００４６】
本発明は、広帯域ＡＳＥ光を重畳して求めた多波長光源各波長間ａ２〜ａｍ，及びλ１の短波長側ａ１とλｍの長波長側ａｍ＋１の利得とＡＳＥ補間法で求めた多波長光源各波利得により、図５に示す様な、被測定光増幅器１６の使用帯域での連続した利得特性を得ることを可能とする。
【００４７】
尚、図５に於いて、白丸印は、上記の説明にある様に適宜の補間法を使用して求めた、上記多波長光源１０の各波長位置に於ける利得データを示している。
【００４８】
上記した本発明に於ける光増幅器利得測定方法に於いて使用される記号は、以下のとおりである。
ｎ：一回の掃引でスペクトラムアナライザから得られるデータ数
ｍ：多波長光源の波長数
Pnom：測定条件入力パワー
Pin1(λｘ)：多波長光源のみの入力スペクトラム
Pin2(λｘ)：多波長光源の光に広帯域ＡＳＥ光を重畳したときの入力スペクトラム
Pout1(λｘ)：多波長光源のみの出力スペクトラム
Pout2(λｘ)：多波長光源の光に広帯域ＡＳＥ光を重畳したときの出力スペクトラム
Pbase(λｘ)：広帯域ＡＳＥ光入力スペクトラム
Pase(λｘ)：被測定光増幅器内部で生じる自然放出光
つまり、上記光増幅器利得測定装置１００に於いて、上記広帯域光源１２の光が重畳されない場合に於ける、例えば、図３（Ａ）に示す様な、多波長光源１０から出力される多波長光を使用する場合、上記被測定光増幅器１６に入力される光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin1(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、例えば、図３（Ｂ）に示す様な、上記被測定光増幅器１６から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout1 (λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
次いで、例えば、図３（Ｃ）に示す様な、上記広帯域光源１２の光が上記被測定光増幅器１６に入力される多波長光源光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器１６に入力される光は、図３（Ｄ）に示される様な波長構成を示し、この光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器１６から出力される図３（Ｅ）で示される様な、広帯域光源１２の光が重畳されている光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
とすると、上記被測定光増幅器１６のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇは、以下の式
Ｇ(λx)＝（ Pout2(λx)‐Pout1(λx) ）／（ Pin2(λx)‐Pin1(λx) ）
により算出されるので、上記演算式を、光スペクトラムアナライザーに接続させた、適宜のハード的な演算処理手段或いは上記演算を実行するソフトウェアを含む演算処理手段を利用して演算処理することによって、４回の走査を実行することによって、被測定光増幅器１６の、各光波長毎の利得を短時間に且つ正確にすることが可能となる。
【００４９】
上記説明から明らかな様に、本発明に於いては、上記式に於いて、Pin1(λx)は０である場合も含んでいる。
【００５０】
更に、本発明に於いては、上記多波長光源を使用する場合に於いて、上記多波長光源の各波長に於ける上記被測定光増幅器１６の個々の利得は、上記走査とは別に、上記波長の近傍の波長に於ける利得情報から適宜の補間法を利用して求める様に構成されている事が好ましい。
【００５１】
つまり、本発明に於ける上記の利得測定方法に於いては、上記多波長光源１０からの多波長光に含まれるそれぞれの波長を持つ光が存在する波長帯域では、その光強度が強いため、正確な利得が測定できない可能性が高い。
【００５２】
従って、本発明に於いては、上記多波長光源１０からの多波長光に含まれるそれぞれの波長を持つ光が存在する波長位置に関しては、上記した走査操作によってえられた光スペクトルアナライザーの測定結果を使用することなく、上記波長帯域近傍の光スペクトルアナライザーの測定結果を利用して、公知の補間法を使用して求める様にするものである。
【００５３】
上記した説明から明らかな様に、本発明に於ける光増幅器利得測定方法としては、例えば、光増幅器１６の利得波長特性測定装置に於いて、少なくとも前記光増幅器１６の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源１２を設け、前記光増幅器１６に入力する以前の上記広帯域光源１２からの光及び前記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源１２からの光のそれぞれに対して、上記広帯域光源持つ波長帯域の全帯域に亘って連続的に走査を行って光スペクトラム分析を実行し、得られた個々の光スペクトラムアナライザー結果から上記光増幅器１６の利得波長特性を求める様に構成されている事光増幅器の利得波長特性測定方法である。
【００５４】
そして、本発明に於ける上記光増幅器利得測定方法に於いては、上記光増幅器１６に上記広帯域光源光を入力しない場合の上記光増幅器１６から出力される出力光を上記広帯域光と同一の全波長に亘って走査を行い、その結果を光スペクトラムアナライザーで分析する操作が付加されているもので有ってもよい。
【００５５】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定方法の他の具体例としては、上記光増幅器１６に上記広帯域光源光を入力しない場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記広帯域内に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記広帯域内に於ける光の全波長とのそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源光に多波長光源１０から出力された光を重畳した光及び上記重畳した光を光増幅器１６に入力させ、上記光増幅器１６から出力される上記重畳した光のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成するものであっても良い。
【００５６】
更に、本発明に於ける他の具体例としては、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、光増幅器１６の利得波長特性を測定するために入力される測定光を選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されているものであっても良い。
【００５７】
又、本発明に於ける更に他の具体例としては、前記多波長光源手段１０及び前記広帯域光源手段１２と前記光増幅器１６との間で前記多波長光源手段１０から出力される多波長光源光と前記広帯域光源１２から出力される光とを選択的に重畳すると共に、前記光カップラー１１を通過した光を、選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、前記光カップラー１１を通過した光を、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成された光増幅器利得測定方法であっても良い。
【００５８】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定方法に於いては、上記した利得波長特性を演算するに際し、上記広帯域光源１２からの光を重畳して求めた多波長光源各波長間、及び多波長光源光に於ける波長λ１の短波長側と多波長光源光に於ける波長λｍの長波長側の利得と上記補間法で求めた多波長光源各波利得により被測定光増幅器の使用帯域での連続した利得特性を演算する様に構成されている事が好ましい。
【００５９】
此処で、上記した本発明に於ける光増幅器利得測定方法の一具体例に於ける操作手順の例を図６に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００６０】
即ち、図６に於いて、スタート後、ステップ（S−１）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳しない状態で光可変アッテネータと光パワーメータを用い被測定光増幅器の入力パワー（Pnom）を設定する第１の工程が実行され、ステップ（S-２）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳しない状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の入力スペクトラム(Pin1(λｘ))を測定する第２の工程が実行される。
【００６１】
次いで、ステップ（S-３）に進み、広帯域ＡＳＥ光を重畳しない状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の出力スペクトラム(Pout1(λｘ))を測定する第３の工程が実行された後、ステップ（S-４）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光可変アッテネータと光パワーメータを用い被測定光増幅器の入力パワー（Pnom）を設定する第４の工程が実行される。
【００６２】
その後、ステップ（S-５）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の入力スペクトラム(Pin2(λｘ))を測定する第５の工程が実行された後、ステップ（S-６）に進んで、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の出力スペクトラム(Pout2(λｘ))を測定する第６の工程が実行される。
【００６３】
続いて、ステップ（S-７）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳有無での入出力スペクトラムから利得Ｇ(λｘ)を計算する工程が実行される。
【００６４】
Ｇ(λｘ)＝｛Pout2(λｘ)-Pout1(λｘ)｝/｛Pin2(λｘ)-Pin1(λｘ)｝
此処で、λｘ：光スペクトラムアナライザのＳtart波長〜Stop波長までの全波長であり、xは１〜ｎの何れかである。
【００６５】
次いで、ステップ（S-８）に進み、広帯域ＡＳＥ光重畳しない状態での入出力スペクトラムから多波長光源波長の利得Ｇ(λi)を以下の式に従って計算する第８の工程が実行され、
G(λｉ)＝｛Pout１(λｉ)−Pase(λｉ)｝/Pin１(λｉ)
ここで、ｉ＝1〜ｍである。
【００６６】
最後にステップ（S-９）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳有無で求めた多波長光源波長以外の利得と重畳しない状態で求めた多波長光源波長の利得から光増幅器の全帯域の利得波長特性を得る第９の工程が実行されてＥＮＤとなる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、上記した様な技術構成を採用しているので、本発明に於ける光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法は、光増幅器の利得波長特性を容易に高速かつ高精度に測定することが可能となる。
【００６８】
その理由は、一般的に光増幅器の利得波長特性を多波長光源からなる飽和光を用いて飽和光波長以外の波長を測定する場合、飽和光に可変波長光源を用いた微小なプローブ光を注入し測定するが、光増幅器の使用波長帯域を細かに測定する為には可変波長光源の波長及びパワー設定と光増幅器の入出力スペクトラムの測定を全測定波長ごとに繰返し行う必要がある。これに対し本発明は、広帯域ＡＳＥ光重畳の有無の２条件での測定帯域全体の入出力スペクトラムを測るだけで短時間に利得波長特性が測定可能であるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明における光増幅器利得測定装置の一具体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は，本発明に於ける光増幅器における利得波長特性の構成を示す図である。
【図３】図３は，本発明に於ける光増幅器利得測定装置での利得波長特性を測定する方法を説明する図である。
【図４】図４は，従来の光増幅器利得測定方法の構成を説明するブロックダイアグラムである。
【図５】図５は，本発明に於ける光増幅器利得測定方法により得られた、被測定光増幅器に於けるの利得波長特性を示すグラフである。
【図６】図６は，本発明に於ける光増幅器利得測定方法における操作手順の一具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 光増幅器の利得波長特性測定装置
１６ 光増幅器
１２ 広帯域光源
１９ 光スペクトラムアナライザー手段
１５ 第１の光スイッチ
１０ 多波長光源手段
１１ 光カップラー
１４ 光可変アッテネータ
１８ 光パワーメータ
１７ 第２の光スイッチ
１３ 第３の光スイッチ
２０ 演算手段
２１ 走査手段
【発明の属する技術分野】
本発明は光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法に関するものであり、特に詳しくは、被測定光増幅器の利得波長特性を高速且つ高精度に被波長測定帯域を連続的に測定することが出来る光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、光通信において、例えば、大容量、長距離光伝送システムに使用する波長分割多重通信に於いては、各チャネル間のレベル偏差が信号の劣化につながることになり、又、長距離伝送に於いては、適宜の間隔で光信号を中継する光増幅器の特性も信号の劣化をきたす大きな要因であった。
【０００３】
従って、上記の光増幅器の低雑音性、高効率と言った特性が要求される他に利得波長特性の平坦化及び広帯域化が必要とされている。
【０００４】
その為、従来より上記した光増幅器の利得波長特性の評価が重要となっているのである。
【０００５】
図４に従来の光増幅器利得測定方法の基本測定回路の一例を示す。
【０００６】
即ち、従来の光増幅器利得測定方法は、多波長光源１０からなる飽和光に可変波長光源１２を用いた微小なプローブ光を光カプラ１１で合波し、測定波長毎に可変波長光源１２の波長設定をおこない、光スイッチ１５と光スイッチ１７を切替えながら被測定光増幅器１６の入出力プローブ光スペクトラムを光スペクトラムアナライザ１９で測定して利得を求める様に構成されている。
【０００７】
しかし、図４に示す様な、従来の光増幅器利得測定方法は、可変波長光源１２の波長設定、光スペクトラムアナライザ１９の設定及びスイープを繰返すため測定波長数が増えるとそれに比例し測定時間が増加すると言う問題が有った。
【０００８】
又、他の従来例としては、再公表特許公報ＷＯ９９／４３０５４号には、パルス法及びプローブ法を組み合わせた光増幅器利得測定方法であって、パルス化された信号光とプローブ光とを重畳し前記信号光のパルスがオンの状態とオフの状態のそれぞれの状態に於いて、前記信号光にプローブ光が重畳された場合と重畳されない場合に於ける前記被測定光増幅器の入出力光スペクトラムを求めて評価する方法が記載されているが、かかる方法では、高精度な利得波長特性を連続的に測定することは難しい。
【０００９】
又、特開平９−４３０９６号公報には、光増幅器を通らない場合の測定系でのプローブ部光とＡＳＥのそれぞれのパワーを求め、次いで光増幅器で増幅されたプローブ光とそのときのＡＳＥのパワーを求め、光増幅器の利得を計算する方法が示されているが、かかる方法であっても、高精度な利得波長特性を連続的に測定することは難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消して、光増幅器の利得波長特性を、高速かつ高精度で然も連続的に測定を可能とする光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。即ち、本発明にかかる第１の態様としては、光増幅器の利得波長特性測定装置であって、前記光増幅器の利得波長特性測定装置は、少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定信号光が持つ複数の波長を包含する光を出力する広帯域光源を設けると共に、前記光増幅器の出力側には光スペクトラムアナライザー手段を設け、更に上記光増幅器利得測定装置には、上記光増幅器に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを上記広帯域光の全波長に亘って走査を行い、その結果をそれぞれ光スペクトラムアナライザーで分析する機能が設けられている事を特徴とする光増幅器利得測定装置であり、又、本発明にかかる第２の態様としては、光増幅器の利得波長特性測定装置に於いて、少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源を設け、前記光増幅器に入力する以前の上記広帯域光源からの光及び前記光増幅器から出力される上記広帯域光源からの光のそれぞれに対して、上記広帯域光源の持つ波長帯域の全帯域に亘って連続的に走査を行って光スペクトラム分析を実行し、得られた個々の光スペクトラムアナライザー結果から上記光増幅器の利得波長特性を求める様に構成された光増幅器の利得波長特性測定方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に於ける上記した光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法は、前記した様な技術構成を採用しているので、光増幅器の利得波長特性を高速かつ高精度に測定することが可能な光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法が容易に得られるのである。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明にかかる光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法の一具体例の構成を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
即ち、図１は、本発明にかかる光増幅器利得測定装置の一具体例を示すブロックダイアグラムであって、図中、光増幅器の利得波長特性測定装置１００であって、少なくとも前記光増幅器１６の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源１２を設けると共に、前記光増幅器１６の出力側には光スペクトラムアナライザー手段１９を設けた光増幅器の利得波長特性測定装置１００が示されている。
【００１５】
更に、本発明に於いては、上記光増幅器利得測定装置１００には、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを上記広帯域光の全波長に亘って走査を行い、その結果をそれぞれ光スペクトラムアナライザーで分析する機能が設けられているものである。
【００１６】
つまり、本発明に於ける上記光増幅器利得測定装置１００に於いては、上記した従来の技術に於ける様に、個々の波長を持った光を出力する光源を個別に準備し、且つそれぞれ準備された個々の波長を持つ光を個別に被測定光増幅器１６に入力するという複雑な操作を行うことなく、上記被測定光増幅器１６に於いて利得を測定すべき全ての波長光を持つ広帯域光源１２を用意し、上記広帯域光源１２から出力される光を直接上記被測定光増幅器１６入力するように構成すると共に上記被測定光増幅器１６に入力される上記広帯域光源光と上記被測定光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれに対して、上記広帯域光源光の全波長帯域に亘って走査処理しながら、それぞれの光に対し光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析を行うことにより、上記被測定光増幅器１６の利得波長特性測定を実行することが可能となるのである。
【００１７】
つまり、本発明に於いては、都合２回の走査処理を実行するのみで、所望の光増幅器に於ける所望の光波長帯域の全帯域に対する個々の波長に於ける利得が測定できるという高精度で高効率の光増幅器利得測定装置１００が得られるのである。
【００１８】
又、本発明に於いては、光増幅器利得測定装置１００に於いて、上記光増幅器１６に於いて、内部的に発生する自然放出光の影響を排除するために、
上記被測定光増幅器１６に特に用意した光を入力することなく、単に上記被測定光増幅器１６から出力される光のみを光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析を行い、上記した広帯域光源からの光と上記被測定光増幅器１６を通過した上記した広帯域光源からの光の双方を上記した光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析した分析結果と総合して上記被測定光増幅器１６から自然発生する自然放出光の影響をキャンセルする様に構成することが可能である。
【００１９】
即ち、上記自然放出光の発生量をキャンセルする手段を別途用意しておくことが好ましく、その為、例えば、少なくとも、上記光増幅器１６に上記した広帯域光源光を入力しない場合の上記光増幅器１６から出力される出力光を上記広帯域光と同一の全波長に亘って走査を行い、その結果を光スペクトラムアナライザーで分析する機能を設けておく事が望ましい。
【００２０】
又、本発明に於いては、上記具体例とは別に、上記被測定光増幅器１６から自然発生する自然放出光の影響をキャンセルするために、上記広帯域光源１２とは別に僅かな光強度を有する光を発生する光源を配置して、上記光源からの弱い光を上記の被測定光増幅器１６に入力すると共に、上記した広帯域光源１２から出力される光に対する操作と同様に、上記被測定光増幅器１６への入力光と被測定光増幅器１６からの出力光のそれぞれに対して、全波長帯域に亘って走査を行い、且つ光スペクトラムアナライザーを使用して光スペクトラム分析した分析結果を使用することも可能である。
【００２１】
より具体的に本発明にかかる光増幅器利得測定装置１００を説明するならば、図１に示す様に、上記光増幅器利得測定装置１００、上記光増幅器１６に上記広帯域光源１２の光を入力しない場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記広帯域内に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記広帯域内に於ける光の全波長とをそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源１２の光を上記光増幅器１６に入力した場合に於ける、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源光のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成されているものである。
【００２２】
更に、本発明に於いては、図１に示す様に、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、光増幅器１６の利得波長特性を測定するために入力される測定光を選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されている事が望ましい。
【００２３】
一方、上記した様に、本発明に於いては、上記被測定光増幅器に於ける上記利得特性を測定する際に、上記被測定光増幅器１６が実際に稼動される場合の動作条件に於いて測定されるようにするために、上記した、弱い光源の代わりに、例えば、前記光増幅器１６の入力側に、更に、被測定光増幅器１６を飽和状態にするための複数種の波長を持つ光が混合された光を入力することが望ましく、その一例として複数種の波長を持つ光が混合された光を出力する多波長光源手段１０を設ける事も望ましい。
【００２４】
上記多波長光源１０は、予め定められた複数個の特定の波長成分を持った光束で構成される光を出力するように構成されるものであって、各波長部分に於ける光成分は、互いに略同じ光強度を有している事が望ましい。
【００２５】
即ち、本発明に於ける、上記多波長光源１０に含まれる複数の波長光は、上記した広帯域光源１２の持つ全波長帯域の中から選択された複数種の波長を持つ光のみで構成されている事が望ましい。
【００２６】
例えば、上記多波長光源１０は、図３（Ａ）に示す様に、上記した広帯域光源１２の全帯域に亘って均等に分布していることが好ましく、例えば、１０乃至２０個の波長位置の波長を持つ光で構成されている事が望ましい。
【００２７】
又、上記多波長光源１０からの光に於ける各波長の間は、各波長の光の雑音部分により構成される、弱い光強度をもった連続光として形成される。
【００２８】
即ち、図３（Ａ）に示す様に、多波長光源１０から出力された光は、例えば、被測定光増幅器１６を飽和状態にするために、上記した広帯域光源光に於ける全波長帯域内で１８個の略同一の光強度を持つ波長(λｍ)つまり、λ１〜λ１８の光を略等間隔で選定すると共に、上記各特定の波長を持つ光が存在する波長の間の帯域ａ１〜ａｍ＋１は、個々の波長を持つ光の基底部分に存在するノイズ光の影響によって、僅かながら弱い強度を持つ光で構成される様になり、この部分が上記した様な被測定光増幅器１６に於ける自然放出光（Ｐａｓｅ）を検出したり、自然放出光（Ｐａｓｅ）を相殺するために使用されるものである。
【００２９】
即ち、本発明に於いては、上記多波長光源１０からの光は、上記した広帯域光源１２からの光が上記光増幅器１６の利得測定操作に使用されない場合には、単独で上記光増幅器１６の利得測定操作に使用される様に構成されており、又、上記した広帯域光源１２からの光が上記光増幅器１６の利得測定に使用される場合には、上記広帯域光源１２からの光と重畳されて上記光増幅器１６の利得測定操作に使用される様に構成されているものである。
【００３０】
本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の一具体例の構成としては、例えば、前記多波長光源手段１０及び前記広帯域光源手段１２と前記光増幅器１６との間に前記多波長光源手段１０から出力される多波長光源光と前記広帯域光源１２から出力される光とを重畳するための光カップラー１１を設けると共に、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、前記光カップラー１１を通過した光を、選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、前記光カップラー１１を通過した光を、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されている光増幅器利得測定装置である。
【００３１】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の他の具体例としては、例えば、前記光カプラ１１と前記第１の光スイッチ１５との間に光可変アッテネータ１４を設けると共に、前記第１の光スイッチ１５及び前記光増幅器１６の出力側に光パワーメータ１８を設け、前記光パワーメータ１８の出力に応答して前記光可変アッテネータ１４が、前記被測定光増幅器１６への入力パワーを定格パワーになるように調整するように構成されているものであっても良い。
【００３２】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定装置１００の更に他の具体例としては、前記光カプラ１１及び前記第１の光スイッチ１５と前記光スペクトラムアナライザー１９及び前記光パワーメータ１８との間に第２の光スイッチ１７を設け、前記第１の光スイッチ１５を通過した光及び前記光増幅器１６を通過した光が、何れも選択的に前記光パワーメータ１８或いは前記光スペクトラムアナライザー１９の何れかに送られる様に構成する事も好ましい。
【００３３】
一方、本発明に於ける別の具体例としては、前記広帯域光源１２と前記光カプラ１１との間には、前記広帯域光源１２からの光を選択的に前記光カプラ１１に送る様に構成された第３の光スイッチ１３が設けられているものであっても良い。
【００３４】
又、本発明に於ける更に別の具体例としては、上記した光増幅器利得測定装置１００には、前記広帯域光源が重畳されていない場合に於ける前記光増幅器に対する入出力光、及び前記広帯域光源光と多波長光源光とが重畳されている場合に於ける前記光増幅器に対する入出力光のそれぞれに対して、前記広帯域光源の全波長帯域に相当する範囲の波長帯域を走査する走査手段２１と上記４種類の光のそれぞれを走査しながら連続的な光スペクトラムを取得し、上記４種類の光スペクトラムから前記光増幅器１６の連続した利得波長特性を演算する様に構成されているとを有する様に構成されているものであっても良い。
【００３５】
従って、本発明に於ける好ましい具体例の一つとしては、図１に示す様に、上記光増幅器１６に上記多波長光源光のみを入力する場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記多波長光源１０に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記多波長光源１０に於ける光の全波長とをそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源光に上記多波長光源光を重畳して上記光増幅器１６に入力した場合に於ける、上記光増幅器１６に入力された広帯域光源光及び上記多波長光源との重畳光の全波長、及び上記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源１２及び上記多波長光源１０との重畳光の出力光の全波長のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成されている光増幅器の利得波長特性測定装置１００である。
【００３６】
本発明に於いては、上記広帯域光源の光の強度は、上記多波長光源の所定の各波長に於ける光の強度に比べて小さくなる様に設定されている事が好ましい。
【００３７】
此処で、本発明に於ける被測定光増幅器１６に於ける、所望の光波長の全帯域に於ける、個々の波長の利得を走査操作を実行することによって、測定する方法の具体例について説明する。
【００３８】
次に、本発明に於ける上記した光増幅器利得測定方法の一具体例を図１乃至図３を参照しながら説明するならば、
図１の光増幅器利得測定方法の基本測定回路において、光スイッチ１３を開放状態にし、多波長光源１０の光を光カプラ１１、光可変アッテネータ１４、第１の光スイッチ１５に於ける、第１光スイッチ入力端子部１５a、第１光スイッチ出力端子部１５ｂ、第２の光スイッチ１７に於ける、第２光スイッチ入力端子部１７ａ、第２光スイッチ出力端子部１７cを経由し光パワーメータ１８に入れ光パワーメータ１８の値が入力パワー（Pnom）条件となるように光アッテネータ１４を調整する。
【００３９】
次いで、光スペクトラムアナライザ１９で測定帯域全体の入力スペクトラム（Pin1(λｘ)）を測定する。
【００４０】
次いで、第１の光スイッチ１５を第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５cに切替え、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７bと第２光スイッチ出力端子部１７dに切替え被測定光増幅器１６の測定帯域全体の出力スペクトラム（Pout1(λｘ)）を光スペクトラムアナライザ１９で測定する。
【００４１】
その後、第３の光スイッチ１３を閉状態にし多波長光源の出力光に広帯域ＡＳＥ光源１２の出力光を重畳した光信号を光カプラ１１、光アッテネータ１４、第１の光スイッチ１５の第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５b、 第２の光スイッチ１７に於ける、第２光スイッチ入力端子部１７ａ、第２光スイッチ出力端子部１７cを経由し光パワーメータ１８に入れ光パワーメータ１８の値が入力パワー（Pnom）条件となるように光アッテネータ１４を調整する。
【００４２】
次いで、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７aと第２の光スイッチ出力端子部１７dに切替え、 全波長帯域の各波長に於ける光の強度を、上記広帯域に亘ってスキャンしながら光スペクトラムアナライザ１９で測定帯域全体の入力スペクトラム（Pin2(λｘ)）を測定する。
【００４３】
続いて、第１の光スイッチ１５を第１光スイッチ入力端子部１５aと第１光スイッチ出力端子部１５cに切替え、第２の光スイッチ１７に於ける第２光スイッチ入力端子部１７bと第２光スイッチ出力端子部１７dに切替え被測定光増幅器１６の測定帯域全体の出力スペクトラム（Pout2(λｘ)）を光スペクトラムアナライザ１９で測定する。
【００４４】
図２に示す様に光増幅器１６の入力と出力の関係はＰｉｎ＊Ｇ＋Ｐａｓｅ＝Ｐｏｕｔで表現出来るため、広帯域光源（ＡＳＥ光源）の光の重畳の有無で測定したPin1(λｘ)とPout1(λｘ)及びPin2(λｘ)とPout2(λｘ)も同様に
【００４５】
そこで図３に示す様に、多波長光源１０の各波長λｉの利得Ｇ(λｉ、ｉ＝１〜ｍ)は、広帯域ＡＳＥ光を重畳しないときのPin1(λｘ、 ｘ＝１〜ｎ)とPout1(λｘ、 ｘ＝１〜ｎ)から適宜のＡＳＥ補間法を用いて求める。
【００４６】
本発明は、広帯域ＡＳＥ光を重畳して求めた多波長光源各波長間ａ２〜ａｍ，及びλ１の短波長側ａ１とλｍの長波長側ａｍ＋１の利得とＡＳＥ補間法で求めた多波長光源各波利得により、図５に示す様な、被測定光増幅器１６の使用帯域での連続した利得特性を得ることを可能とする。
【００４７】
尚、図５に於いて、白丸印は、上記の説明にある様に適宜の補間法を使用して求めた、上記多波長光源１０の各波長位置に於ける利得データを示している。
【００４８】
上記した本発明に於ける光増幅器利得測定方法に於いて使用される記号は、以下のとおりである。
ｎ：一回の掃引でスペクトラムアナライザから得られるデータ数
ｍ：多波長光源の波長数
Pnom：測定条件入力パワー
Pin1(λｘ)：多波長光源のみの入力スペクトラム
Pin2(λｘ)：多波長光源の光に広帯域ＡＳＥ光を重畳したときの入力スペクトラム
Pout1(λｘ)：多波長光源のみの出力スペクトラム
Pout2(λｘ)：多波長光源の光に広帯域ＡＳＥ光を重畳したときの出力スペクトラム
Pbase(λｘ)：広帯域ＡＳＥ光入力スペクトラム
Pase(λｘ)：被測定光増幅器内部で生じる自然放出光
つまり、上記光増幅器利得測定装置１００に於いて、上記広帯域光源１２の光が重畳されない場合に於ける、例えば、図３（Ａ）に示す様な、多波長光源１０から出力される多波長光を使用する場合、上記被測定光増幅器１６に入力される光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin1(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、例えば、図３（Ｂ）に示す様な、上記被測定光増幅器１６から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout1 (λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
次いで、例えば、図３（Ｃ）に示す様な、上記広帯域光源１２の光が上記被測定光増幅器１６に入力される多波長光源光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器１６に入力される光は、図３（Ｄ）に示される様な波長構成を示し、この光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器１６から出力される図３（Ｅ）で示される様な、広帯域光源１２の光が重畳されている光に対して、上記広帯域光源１２の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
とすると、上記被測定光増幅器１６のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇは、以下の式
Ｇ(λx)＝（ Pout2(λx)‐Pout1(λx) ）／（ Pin2(λx)‐Pin1(λx) ）
により算出されるので、上記演算式を、光スペクトラムアナライザーに接続させた、適宜のハード的な演算処理手段或いは上記演算を実行するソフトウェアを含む演算処理手段を利用して演算処理することによって、４回の走査を実行することによって、被測定光増幅器１６の、各光波長毎の利得を短時間に且つ正確にすることが可能となる。
【００４９】
上記説明から明らかな様に、本発明に於いては、上記式に於いて、Pin1(λx)は０である場合も含んでいる。
【００５０】
更に、本発明に於いては、上記多波長光源を使用する場合に於いて、上記多波長光源の各波長に於ける上記被測定光増幅器１６の個々の利得は、上記走査とは別に、上記波長の近傍の波長に於ける利得情報から適宜の補間法を利用して求める様に構成されている事が好ましい。
【００５１】
つまり、本発明に於ける上記の利得測定方法に於いては、上記多波長光源１０からの多波長光に含まれるそれぞれの波長を持つ光が存在する波長帯域では、その光強度が強いため、正確な利得が測定できない可能性が高い。
【００５２】
従って、本発明に於いては、上記多波長光源１０からの多波長光に含まれるそれぞれの波長を持つ光が存在する波長位置に関しては、上記した走査操作によってえられた光スペクトルアナライザーの測定結果を使用することなく、上記波長帯域近傍の光スペクトルアナライザーの測定結果を利用して、公知の補間法を使用して求める様にするものである。
【００５３】
上記した説明から明らかな様に、本発明に於ける光増幅器利得測定方法としては、例えば、光増幅器１６の利得波長特性測定装置に於いて、少なくとも前記光増幅器１６の入力側に、被測定波長の全てを包含する光を出力する広帯域光源１２を設け、前記光増幅器１６に入力する以前の上記広帯域光源１２からの光及び前記光増幅器１６から出力される上記広帯域光源１２からの光のそれぞれに対して、上記広帯域光源持つ波長帯域の全帯域に亘って連続的に走査を行って光スペクトラム分析を実行し、得られた個々の光スペクトラムアナライザー結果から上記光増幅器１６の利得波長特性を求める様に構成されている事光増幅器の利得波長特性測定方法である。
【００５４】
そして、本発明に於ける上記光増幅器利得測定方法に於いては、上記光増幅器１６に上記広帯域光源光を入力しない場合の上記光増幅器１６から出力される出力光を上記広帯域光と同一の全波長に亘って走査を行い、その結果を光スペクトラムアナライザーで分析する操作が付加されているもので有ってもよい。
【００５５】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定方法の他の具体例としては、上記光増幅器１６に上記広帯域光源光を入力しない場合に於ける上記光増幅器１６の入力側の上記広帯域内に於ける光の全波長と、上記光増幅器１６の出力側の上記広帯域内に於ける光の全波長とのそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果と、上記広帯域光源光に多波長光源１０から出力された光を重畳した光及び上記重畳した光を光増幅器１６に入力させ、上記光増幅器１６から出力される上記重畳した光のそれぞれを個別に走査して得られた光スペクトラムアナライザー分析結果とから、光増幅器１６の利得波長特性を測定する様に構成するものであっても良い。
【００５６】
更に、本発明に於ける他の具体例としては、前記光増幅器１６の少なくとも入力側に第１の光スイッチ１５を設け、光増幅器１６の利得波長特性を測定するために入力される測定光を選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成されているものであっても良い。
【００５７】
又、本発明に於ける更に他の具体例としては、前記多波長光源手段１０及び前記広帯域光源手段１２と前記光増幅器１６との間で前記多波長光源手段１０から出力される多波長光源光と前記広帯域光源１２から出力される光とを選択的に重畳すると共に、前記光カップラー１１を通過した光を、選択的に前記光増幅器１６を介して前記光スペクトラムアナライザー１９に供給するか、前記光カップラー１１を通過した光を、直接的に前記光スペクトラムアナライザー１９に供給する様に構成された光増幅器利得測定方法であっても良い。
【００５８】
又、本発明に於ける光増幅器利得測定方法に於いては、上記した利得波長特性を演算するに際し、上記広帯域光源１２からの光を重畳して求めた多波長光源各波長間、及び多波長光源光に於ける波長λ１の短波長側と多波長光源光に於ける波長λｍの長波長側の利得と上記補間法で求めた多波長光源各波利得により被測定光増幅器の使用帯域での連続した利得特性を演算する様に構成されている事が好ましい。
【００５９】
此処で、上記した本発明に於ける光増幅器利得測定方法の一具体例に於ける操作手順の例を図６に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００６０】
即ち、図６に於いて、スタート後、ステップ（S−１）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳しない状態で光可変アッテネータと光パワーメータを用い被測定光増幅器の入力パワー（Pnom）を設定する第１の工程が実行され、ステップ（S-２）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳しない状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の入力スペクトラム(Pin1(λｘ))を測定する第２の工程が実行される。
【００６１】
次いで、ステップ（S-３）に進み、広帯域ＡＳＥ光を重畳しない状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の出力スペクトラム(Pout1(λｘ))を測定する第３の工程が実行された後、ステップ（S-４）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光可変アッテネータと光パワーメータを用い被測定光増幅器の入力パワー（Pnom）を設定する第４の工程が実行される。
【００６２】
その後、ステップ（S-５）に於いて、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の入力スペクトラム(Pin2(λｘ))を測定する第５の工程が実行された後、ステップ（S-６）に進んで、広帯域ＡＳＥ光を重畳した状態で光スペクトラムアナライザを用い被測定光増幅器の出力スペクトラム(Pout2(λｘ))を測定する第６の工程が実行される。
【００６３】
続いて、ステップ（S-７）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳有無での入出力スペクトラムから利得Ｇ(λｘ)を計算する工程が実行される。
【００６４】
Ｇ(λｘ)＝｛Pout2(λｘ)-Pout1(λｘ)｝/｛Pin2(λｘ)-Pin1(λｘ)｝
此処で、λｘ：光スペクトラムアナライザのＳtart波長〜Stop波長までの全波長であり、xは１〜ｎの何れかである。
【００６５】
次いで、ステップ（S-８）に進み、広帯域ＡＳＥ光重畳しない状態での入出力スペクトラムから多波長光源波長の利得Ｇ(λi)を以下の式に従って計算する第８の工程が実行され、
G(λｉ)＝｛Pout１(λｉ)−Pase(λｉ)｝/Pin１(λｉ)
ここで、ｉ＝1〜ｍである。
【００６６】
最後にステップ（S-９）に於いて、広帯域ＡＳＥ光重畳有無で求めた多波長光源波長以外の利得と重畳しない状態で求めた多波長光源波長の利得から光増幅器の全帯域の利得波長特性を得る第９の工程が実行されてＥＮＤとなる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、上記した様な技術構成を採用しているので、本発明に於ける光増幅器利得測定装置及び光増幅器利得測定方法は、光増幅器の利得波長特性を容易に高速かつ高精度に測定することが可能となる。
【００６８】
その理由は、一般的に光増幅器の利得波長特性を多波長光源からなる飽和光を用いて飽和光波長以外の波長を測定する場合、飽和光に可変波長光源を用いた微小なプローブ光を注入し測定するが、光増幅器の使用波長帯域を細かに測定する為には可変波長光源の波長及びパワー設定と光増幅器の入出力スペクトラムの測定を全測定波長ごとに繰返し行う必要がある。これに対し本発明は、広帯域ＡＳＥ光重畳の有無の２条件での測定帯域全体の入出力スペクトラムを測るだけで短時間に利得波長特性が測定可能であるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明における光増幅器利得測定装置の一具体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は，本発明に於ける光増幅器における利得波長特性の構成を示す図である。
【図３】図３は，本発明に於ける光増幅器利得測定装置での利得波長特性を測定する方法を説明する図である。
【図４】図４は，従来の光増幅器利得測定方法の構成を説明するブロックダイアグラムである。
【図５】図５は，本発明に於ける光増幅器利得測定方法により得られた、被測定光増幅器に於けるの利得波長特性を示すグラフである。
【図６】図６は，本発明に於ける光増幅器利得測定方法における操作手順の一具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 光増幅器の利得波長特性測定装置
１６ 光増幅器
１２ 広帯域光源
１９ 光スペクトラムアナライザー手段
１５ 第１の光スイッチ
１０ 多波長光源手段
１１ 光カップラー
１４ 光可変アッテネータ
１８ 光パワーメータ
１７ 第２の光スイッチ
１３ 第３の光スイッチ
２０ 演算手段
２１ 走査手段
Claims (6)
- 光増幅器の利得波長特性測定装置であって、前記光増幅器の利得波長特性測定装置は、
少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定信号光が持つ複数の波長を包含する光を出力する広帯域光源を設けると共に、
前記光増幅器の出力側には光スペクトラムアナライザー手段を設け、
前記光増幅器の少なくとも入力側に、更に、被測定光増幅器を飽和状態にするための複数種の波長を持つ光が混合された光を出力する多波長光源手段が設けられ、
上記広帯域光源が重畳されない場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される上記多波長光源手段からの光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pin1(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pout1 (λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
上記広帯域光源が上記被測定光増幅器に入力される光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される上記広帯域光源及び多波長光源手段からの光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pin２(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
及び同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される広帯域光源が重畳されている光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pout２(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）を使用して上記被測定光増幅器のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇ算出をし、
上記多波長光源を使用する場合に於いて、上記多波長光源の各波長に於ける上記被測定光増幅器の個々の利得は、上記走査とは別に、上記波長の近傍の波長に於ける利得情報から適宜の補間法を利用して光増幅器の利得波長特性を測定する様に構成されている事を特徴とする光増幅器利得測定装置。 - 上記広帯域光源が重畳されない場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin1(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout1 (λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
次いで、上記広帯域光源が上記被測定光増幅器に入力される光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される広帯域光源が重畳されている光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
とすると、上記被測定光増幅器のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇを以下の式
Ｇ(λx)＝（ Pout2(λx)‐Pout1(λx) ）／（ Pin2(λx)‐Pin1(λx) ）
から算出する様に構成されている事を特徴とする請求項１に記載の光増幅器利得測定装置。 - 前記多波長光源手段及び前記広帯域光源手段と前記光増幅器との間に前記多波長光源手段から出力される多波長光源光と前記広帯域光源から出力される光とを重畳するための光カップラーを設けると共に、
前記光増幅器の少なくとも入力側に第１の光スイッチを設け、
前記光カップラーを通過した光を、選択的に前記光増幅器を介して前記光スペクトラムアナライザーに供給するか、前記光カップラーを通過した光を、直接的に前記光スペクトラムアナライザーに供給する様に構成されており、
前記光カプラと前記第１の光スイッチとの間に光可変アッテネータを設けると共に、
前記第１の光スイッチ及び前記光増幅器の出力側に光パワーメータを設け、
前記光パワーメータの出力に応答して前記光可変アッテネータが、前記被測定光増幅器への入力パワーを所望のパワーになるように調整するように構成されており、
前記光カプラ及び前記第１の光スイッチと前記光スペクトラムアナライザー及び前記光パワーメータとの間に第２の光スイッチを設け、
前記第１の光スイッチを通過した光及び前記光増幅器を通過した光が、何れも選択的に前記光パワーメータ或いは前記光スペクトラムアナライザーの何れかに送られる様に構成されており、
前記広帯域光源と前記光カプラとの間には、前記広帯域光源からの光を選択的に前記光カプラに送る様に構成された第３の光スイッチが設けられている事を特徴とする請求項１又は２に記載の光増幅器利得測定装置。 - 光増幅器の利得波長特性測定装置に於いて、
少なくとも前記光増幅器の入力側に、被測定信号光が持つ複数の波長を包含する光を出力する広帯域光源を設け、
前記光増幅器の入力側に被測定光増幅器を飽和状態にするための複数種の波長を持つ光が混合された多波長光源からの光を入力し、
上記広帯域光源が重畳されない場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される上記多波長光源からの光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pin1(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pout1 (λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
上記広帯域光源が上記被測定光増幅器に入力される光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される上記広帯域光源及び上記多波長光源からの光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pin２(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）、
及び同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される広帯域光源が重畳されている光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果、Pout２(λｘ)（ここで、ｘ＝１〜ｎ）を使用して上記被測定光増幅器のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇ算出し、
上記多波長光源を使用する場合に於いて、上記多波長光源の各波長に於ける上記被測定光増幅器の個々の利得は、上記走査とは別に、上記波長の近傍の波長に於ける利得情報から適宜の補間法を利用して求める事を特徴とする光増幅器利得測定方法。 - 上記広帯域光源が重畳されない場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin1(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout1 (λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
次いで、上記広帯域光源が上記被測定光増幅器に入力される光に対して重畳される場合に於ける、上記被測定光増幅器に入力される光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pin２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
又、同様の条件に於いて、上記被測定光増幅器から出力される広帯域光源が重畳されている光に対して、上記広帯域光源の持つ光帯域全域に相当する帯域を走査して得られた上記光スペクトラムアナライザーの分析結果を、
Pout２(λｘ) （ここで、ｘ＝１〜ｎ）
とすると、上記被測定光増幅器のそれぞれの波長をもつ光に対する利得Ｇを以下の式
Ｇ(λx)＝（ Pout2(λx)‐Pout1(λx) ）／（ Pin2(λx)‐Pin1(λx) ）
から算出する事を特徴とする請求項４に記載の光増幅器利得測定方法。 - 利得波長特性を演算するに際し、上記広帯域光源からの光を重畳して求めた多波長光源各波長間、及び多波長光源光に於ける波長λ１の短波長側と多波長光源光に於ける波長λｍの長波長側の利得を上記補間法で求めた多波長光源各波利得により被測定光増幅器の使用帯域での連続した利得特性を演算する様に構成されている事を特徴とする請求項４又は５に記載の光増幅器利得測定方法。
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- 2002-12-23 US US10/325,882 patent/US20030123140A1/en not_active Abandoned
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