JP4916407B2

JP4916407B2 - 光伝送試験装置

Info

Publication number: JP4916407B2
Application number: JP2007241834A
Authority: JP
Inventors: 隆生谷本; 賢一中村
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-09-19
Also published as: JP2009076525A

Description

本発明は、外部共振型の波長可変光源の機能と、スペクトルモニタ機能と有し、各種光学機器、光学部品、光伝送システム等に対する各種試験を行えるようにするための技術に関する。

光アクセスシステムの高速化は著しい発展を遂げ、伝送レートがギガビットクラスのサービスが実現されている。

そして、近年では、さらなる高速化を目指し、１ユーザに１波長を割り当て、波長軸上でユーザ多重化を行うＷＤＭ−ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplexed−Prossive
Optical Network）が注目されている。

このＷＤＭ−ＰＯＮの場合、方式によっては、合波器としてＡＷＧ等の波長分波器が用いられるため、試験用の光源としては伝送の光の波長を可変できる必要がある。

このような目的で使用可能な波長可変光源としては、外部共振型のものが知られている。外部共振型の波長可変光源は、半導体レーザの一端面から出射された光をコリメータにより平行光に変換して回折格子へ所定入射角で入射し、その回折格子で回折された例えば１次回折光をミラーで受け、逆光路で回折格子に反射し、半導体レーザ側に戻す構成を有し、さらに、ミラーを、特定位置を中心に回動させることで、半導体レーザ側に戻る光の波長を連続的に可変できるようにしている。

このような構成の波長可変光源は、例えば特許文献１に開示されている。

特許第３０６９６４３号公報

ところが、上記したＷＤＭ−ＰＯＮの場合、１つのファイバに複数の波長の信号が伝送されるため、その動作確認のために、ファイバに伝送されている各波長の信号の有無やレベル等を検査する必要がある。そのため、前記した波長可変光源の他に、光のスペクトラムの解析を行う光スペクトラムアナライザも別途用意しなけれならず、回線敷設現場等での試験の際に携帯する機器の数が増加し、機器の切換作業などが煩雑となる。

本発明は、この問題を解決し、波長多重化された光ネットワーク等の現場での試験を、容易に行うことができる光伝送試験装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の光伝送試験装置は、
少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（２１）と、
前記半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換する第１のコリメータ（２３）と、
前記第１のコリメータによって平行光に変換された光を回折する回折格子（２５）と、
前記回折格子からの回折光を受ける位置で移動可能に配置され、該回折光を前記回折格子に逆光路で反射して前記半導体レーザに戻す反射体（２７）と、
前記反射体を所定位置を中心に回動させ、前記半導体レーザから前記回折格子を経て前記反射体に至る光路長と前記反射体の前記回折格子に対する角度によって決まる外部共振波長を変化させる反射体回動手段（２８、２９）と、
前記反射体の回動によって波長が変化する光を出射するための波長可変光出射手段（３０〜３２）と
を備えて外部共振型の波長可変光源としての機能を有しているとともに、
前記半導体レーザから前記回折格子への光の入射を阻止するためのレーザ光入射阻止手段（２２、５０、６０）と、
被測定光を入射するための被測定光入射手段（４１〜４３）と、
前記被測定光入射手段を介して入射された被測定光を平行光に変換する第２のコリメータ（４４）と、
前記第１のコリメータと前記回折格子の間の光路に配置され、前記第１のコリメータと前記回折格子との間で光を透過させるとともに、前記第２のコリメータによって平行光に変換された光を前記回折格子に入射させるビームスプリッタ（４０）と、
前記第２のコリメータから前記ビームスプリッタを介して前記回折格子に入射され、該回折格子から前記反射体の方向に回折されて前記反射体に反射されて前記回折格子へ戻り、該回折格子で再度回折されて前記ビームスプリッタに入射され、該ビームスプリッタから前記第２のコリメータに入射されて集光した光を出射させる分光出力手段（４３、４５、４６）とを有し、
前記レーザ光入射阻止手段により前記半導体レーザから前記回折格子への光の入射が阻止され、且つ前記被測定光入射手段を介して被測定光が入射されている状態で、前記反射体の角度を所定範囲変化させ、前記被測定光に含まれる光のうち、前記反射体の角度によりの決まる波長の光を前記分光出力手段から出射させることを特徴としている。

また、本発明の請求項２の光伝送試験装置は、請求項１記載の光伝送試験装置において、
前記レーザ光入射阻止手段は、スイッチ回路（２２）で前記半導体レーザに対する電流供給を停止させることを特徴としている。

また、本発明の請求項３の光伝送試験装置は、請求項１記載の光伝送試験装置において、
前記レーザ光入射阻止手段は、シャッタ（５０）で前記半導体レーザと前記ビームスプリッタの間の光路を遮断することを特徴としている。

また、本発明の請求項４の光伝送試験装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送試験装置において、
前記被測定光入射手段の前記第２のコリメータに対する入射光軸と、前記分光出射手段の前記第２のコリメータに対する出射光軸とが、前記第２のコリメータの光軸中心から離間し且つ対称に配置されていることを特徴としている。

このように本発明の光伝送試験装置は、半導体レーザの出射光を回折格子で受け、その回折光を、所定位置を中心に回動可能な反射体に入射し、その反射光を逆光路で回折格子に戻し、半導体レーザに再入射する構造を有し、反射体の角度を可変することで共振波長を可変して、所望波長の光を出射する波長可変光源の機能の他に、半導体レーザからの回折格子への光の入射を阻止した状態で、半導体レーザと回折格子の間に配置されたビームスプリッタを介して被測定光を回折格子へ入射させ、反射体の角度によって決まる波長の光を選択して出射させる波長可変フィルタの機能を有している。

このため、１台で、波長多重化された光ネットワーク等に対して所望波長の光を試験入射するだけでなく、ネットワークを伝送する光に対するフィルタリングが可能となり、その光を受光器で受けるだけでスペクトル監視もでき、波長多重化された光ネットワーク等に対する現場での試験を容易に行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光伝送試験装置２０の構成を示している。

この光伝送試験装置２０の筐体２０ａの内部には、半導体レーザ２１とその半導体レーザ２１に対する電流供給をオンオフするためのスイッチ回路２２が設けられている。

ここで、半導体レーザ２１は、一方の端面２１ａが低反射率で他方の端面２１ｂが高反射率のもので、スイッチ回路２２のオンオフで電流が注入される。注入電流は、後述する制御部６０によってオンオフ制御される。スイッチ回路２２は、この実施形態のレーザ光入射阻止手段を形成する。

半導体レーザ２１の端面２１ａから出射された光はコリメータ２３により平行光に変換され、後述するビームスプリッタ４０を透過して回折格子２５の回折面２５ａに所定の入射角度で入射され、その回折面２５ａに平行に設けられた回折用の溝（図示せず）により回折し、入射光の各波長成分をその波長にそれぞれ対応した方向へ出射する。なお、回折格子２５の回折面２５ａの溝は図の紙面に直交する方向に延びている。

回折格子２５の回折面２５ａ側には、平面鏡からなる反射体２７が、その反射面２７ａを回折面２５ａに対向させるようにして配置されている。

反射体２７は、回折格子２５からの回折光を反射面２７ａで受けて、回折格子２５へ反射するが、回折格子２５から反射体２７の反射面２７ａに直交する方向に出射した特定波長の回折光は、反射面２７ａで反射して逆光路を戻り、回折格子２５の回折面２５ａに入射し、ビームスプリッタ４０を透過してコリメータ２３で収束されて半導体レーザ２１の端面２１ａに入射する。

この特定波長の光は半導体レーザ２１内で増幅され、再び、端面２１ａから出射され、順にコリメータ２３、ビームスプリッタ４０、回折格子２５、反射体２７、回折格子２５、ビームスプリッタ４０、コリメータ２３を経由して、再び、半導体レーザ２１に戻り、増幅されて再出射される。ここで、半導体レーザ２１に戻る光と再出射される光とが同相となる状態でこの動作が繰り返されることにより、特定波長の光が継続的に発振出力される。

この特定波長（共振波長）は、半導体レーサ２１から反射体２７の反射面２７ａまでの光路長と、回折格子２５の回折面２５ａに対する反射体２７の反射面２７ａの角度によって変化する。

そして、反射体２７の反射面２７ａを、光学的に決められたある特定位置Ｏを中心として図で紙面と平行な面に沿って回動変化させることで、その角度変化に対して、共振波長λｔを連続的に可変させることができることが知られている（前記特許文献１等）。

したがって、その特定位置Ｏを中心に回動自在なアーム２８の自由端側に反射体２７を支持し、回動装置２９によって回動駆動することで共振波長を連続的に変化させることができる。この回動装置２９は、後述する制御部６０から指定された角度情報に応じてアーム２８を駆動させ、反射体２７の角度を指定角度に設定する。

このように共振波長を連続的に可変できるようにした波長可変光Ｐ（λｔ）は、図１に示しているように、その端面２１ｂから出射させ、レンズ３０によりファイバ３１の一端へ集光させ、その他端に接続された光コネクタ３２から装置外へ出射させることができる。

なお、波長可変光を出射させる位置は、上記したような半導体レーザ２１の端面２１ｂ側だけでなく、図１に点線で示しているように、回折格子２５の０次回折光をレンズ３０によりファイバ３１の一端へ集光させ、その他端に接続された光コネクタ３２から装置外へ出射させてもよく、また、後述するようにビームスプリッタ４０で反射された光を用いてもよい。

この光伝送試験装置２０は、上記のような波長可変光Ｐ（λｔ）を出射する波長可変光源としての機能（光源モード）だけでなく、被測定光に含まれる波長成分を選択的に出射させる波長可変フィルタ（分光器）としての機能（フィルタモード）を有している。

波長可変フィルタとして機能させる場合、スイッチ回路２２により、半導体レーザ２１への電流供給をオフにし、半導体レーザ２１から回折格子側２５へ光が出射されない状態とし、光コネクタ４１で受けた被測定光Ｐｘを、ファイバ４２、光サーキュレータ４３を介してコリメータ４４に入射し、平行光に変換して、ビームスプリッタ４０に入射し、回折格子２５へ反射させる。

回折格子２５に入射された被測定光は、その波長成分毎に異なる方向に回折され、反射体２７の反射面２７ａで反射して回折面２５ａに再入射される。

ここで、回折面２５ａに再入射された光のうち、反射体２７に垂直に入射して逆経路で戻る波長λｒの光Ｐ（λｒ）は、ビームスプリッタ４０へ逆光路で戻り、ビームスプリッタ４０で反射して、コリメータ４４、光サーキュレータ４３、ファイバ４５を介して、光コネクタ４６から出射される。

この光コネクタ４６から出射される光Ｐ（λｒ）の波長λｒは、回折格子２５に対する反射体２７の角度によって決まり、前記した波長可変光源として機能させた場合の出射光波長と等しく、反射体２７の角度の変化に対して連続的に変化することになる。

したがって、反射体２７の角度を所望波長に対応した角度に設定して光コネクタ４６から出射される光のパワーをパワー計で測定すれば、被測定光に含まれる任意の波長の光のパワーを求めることができる。

また、光コネクタ４６から出射される光Ｐ（λｒ）を、データ復調器に入射すれば、被測定光に含まれる波長λｒの光信号のデータ復調が可能になる。

制御部６０に対して、図示しない操作部などによって光源モードと、フィルタモードを指定することができる。

光源モードでは、半導体レーザ２１に対する電流注入を行い、所望の出射光波長λｔが指定されると、その波長λｔに対応する角度情報を回動装置２９へ出力して、反射体２７の角度を波長λｔに対応した角度に設定して、その波長λｔの光を発振させ、例えば光コネクタ３２から装置外へ出射させる。

また、光コネクタ４１に被測定光が入射している状態で、フィルタモードが指定された場合、半導体レーザ２１への電流注入を停止させ、指定された波長λｒに対応する角度情報を回動装置２９へ出力して、反射体２７の角度を波長λｒに対応した角度に設定して、被測定光に含まれる波長λｒの光を光コネクタ４６から出射させる。

なお、図１および後述する図２〜図４に点線で示されているように、光源モードにおいて、制御部６０がシャッタ７０をビームスプリッタ４０とコリメータ４４との間に進出させ、光コネクタ４１側からのノイズ光の入射を阻止することで、波長可変光のＳ／Ｎの低下を防ぐことができる。このシャッタ７０の挿入位置は、光コネクタ４１からビームスプリッタ４０の間で任意である。

前記実施形態では、波長可変光を半導体レーザ２１の端面２１ｂ側から外部へ出射させていたが、被測定光を入射しない状態においては、波長可変光をコネクタ４６から出射させてもよい。この場合、半導体レーザ２１の端面２１ｂからの出射光より高Ｓ／Ｎの光が得られる。ただし、この場合には、上記したシャッタ７０は、光コネクタ４１と光サーキュレータ４３の間に挿入する。

（第２の実施形態）
また、前記実施形態では、光源モードでビームスプリッタ４０の透過作用を用い、フィルタモードで、ビームスプリッタ４０の反射作用を用いて、光を回折格子２５へ同じ光軸で入射させていたが、図２に示すように、光源モードでビームスプリッタ４０の反射作用を用い、フィルタモードでは、ビームスプリッタ４０の透過作用を用いて、回折格子２５へ同じ光軸で入射させてもよい。

（第３の実施形態）
また、前記実施形態では、半導体レーザ２１から回折格子２５への光の入射を阻止する手段として、半導体レーザ２１に対する電流供給を制御部６０の制御により開閉するスイッチ回路２２で停止させる構成としていたが、図３のように、シャッタ５０で半導体レーザ２１とビームスプリッタ４０の間の光路を遮断することで、半導体レーザ２１から回折格子２５への光の入射を阻止してもよい。これは前記図２および後述の図４、図６の構成の光伝送試験装置２０にも適用できる。

また、前記した各実施形態では、ビームスプリッタ４０から回折格子２５に至る光路で、波長可変光Ｐ（λｔ）、被測定光Ｐｘおよび分光された波長λｒの光Ｐ（λｒ）の光軸（ビーム中心）は一致し、コリメート４４から見て、波長可変光Ｐ（λｔ）、被測定光Ｐｘおよび光Ｐ（λｒ）の光軸は、コリメート４４の光軸中心と一致している。

（第４の実施形態）
ただし、本発明はこれに限らず、各光軸をずらして構成することもできる。例えば、図４、図５のように、コリメート４４の光軸中心から例えば上方（図４で紙面に直交する方向）にずれた光軸でファイバ４２により被測定光Ｐｘを入射させ、コリメート４４の光軸中心から例えば下方にずれた光軸で出射される光Ｐ（λｒ）をファイバ４５で受ける構成であってもよい。

（第５の実施形態）
また、上記の構成に加え、図６、図７のように、コリメート４４の光軸中心に一致した光軸の波長可変光Ｐ（λｔ）を、ファイバ４２、４５の間に配置したファイバ３１で受けて、光コネクタ３２から出射させる構成としてもよい。

本発明の第１の実施形態の構成を示す図本発明の第２の実施形態の構成を示す図本発明の第３の実施形態の構成を示す図本発明の第４の実施形態の構成を示す図本発明の第４の実施形態の要部を示す図本発明の第５の実施形態の構成を示す図本発明の第５の実施形態の要部を示す図

符号の説明

２０……光伝送試験装置、２０ａ……筐体、２１……半導体レーザ、２２……スイッチ回路、２３……コリメータ、２５……回折格子、２７……反射体、２８……アーム、２９……回動装置、３０……レンズ、３１……ファイバ、３２……光コネクタ、４０……ビームスプリッタ、４１……光コネクタ、４２……ファイバ、４３……光サーキュレータ、４４……コリメータ、４５……ファイバ、４６……光コネクタ、５０……シャッタ、６０……制御部、７０……シャッタ

Claims

少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（２１）と、
前記半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換する第１のコリメータ（２３）と、
前記第１のコリメータによって平行光に変換された光を回折する回折格子（２５）と、
前記回折格子からの回折光を受ける位置で移動可能に配置され、該回折光を前記回折格子に逆光路で反射して前記半導体レーザに戻す反射体（２７）と、
前記反射体を所定位置を中心に回動させ、前記半導体レーザから前記回折格子を経て前記反射体に至る光路長と前記反射体の前記回折格子に対する角度によって決まる外部共振波長を変化させる反射体回動手段（２８、２９）と、
前記反射体の回動によって波長が変化する光を出射するための波長可変光出射手段（３０〜３２）と
を備えて外部共振型の波長可変光源としての機能を有しているとともに、
前記半導体レーザから前記回折格子への光の入射を阻止するためのレーザ光入射阻止手段（２２、５０、６０）と、
被測定光を入射するための被測定光入射手段（４１〜４３）と、
前記被測定光入射手段を介して入射された被測定光を平行光に変換する第２のコリメータ（４４）と、
前記第１のコリメータと前記回折格子の間の光路に配置され、前記第１のコリメータと前記回折格子との間で光を透過させるとともに、前記第２のコリメータによって平行光に変換された光を前記回折格子に入射させるビームスプリッタ（４０）と、
前記第２のコリメータから前記ビームスプリッタを介して前記回折格子に入射され、該回折格子から前記反射体の方向に回折されて前記反射体に反射されて前記回折格子へ戻り、該回折格子で再度回折されて前記ビームスプリッタに入射され、該ビームスプリッタから前記第２のコリメータに入射されて集光した光を出射させる分光出力手段（４３、４５、４６）とを有し、
前記レーザ光入射阻止手段により前記半導体レーザから前記回折格子への光の入射が阻止され、且つ前記被測定光入射手段を介して被測定光が入射されている状態で、前記反射体の角度を所定範囲変化させ、前記被測定光に含まれる光のうち、前記反射体の角度によりの決まる波長の光を前記分光出力手段から出射させることを特徴とする光伝送試験装置。
前記レーザ光入射阻止手段は、スイッチ回路（２２）で前記半導体レーザに対する電流供給を停止させることを特徴とする請求項１記載の光伝送試験装置。
前記レーザ光入射阻止手段は、シャッタ（５０）で前記半導体レーザと前記ビームスプリッタの間の光路を遮断することを特徴とする請求項１記載の光伝送試験装置。
前記被測定光入射手段の前記第２のコリメータに対する入射光軸と、前記分光出射手段の前記第２のコリメータに対する出射光軸とが、前記第２のコリメータの光軸中心から離間し且つ対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送試験装置。