JP5496525B2 - 半導体レーザの試験方法およびレーザ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザの試験方法およびレーザ試験装置に関する。

図１は、変調信号の伝送特性試験の１つであるビットエラーレート測定を行うためのレーザ試験装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、このレーザ試験装置においては、レーザ装置１０１が光ファイバ１０２および可変減衰器１０７を介して受光装置１０３に接続されている。

コントローラ１０４は、パターンジェネレータ１０５および評価部１０６を備えている。パターンジェネレータ１０５は、所定の試験データパターンをレーザ装置１０１に入力する。それにより、レーザ装置１０１は、入力された試験データパターンに基づいて光信号を出力する。この光信号は、所定の長さを有した光ファイバ１０２を介して受光装置１０３に到達する。評価部１０６は、スルーライン（図示せず）を介して取得された光信号のデータを、パターンジェネレータ１０５の出力データと同期して、受光装置１０３からの電気信号を用いて評価する。また、コントローラ１０４は、可変減衰器１０７の減衰量を調整する。

上記のレーザ試験装置は、可変減衰器１０７による減衰量の変化に対し、受光装置１０３に到達した光信号の劣化状態（ビットエラーレート）を評価することによって、レーザ装置１０１の良否判断を行う。上記のようなレーザ試験装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１−２０４４９１号公報

一般に、敷設されている光ファイバにおいてビットエラーレート試験、アイパターン試験等を行うに際して、ある伝送路分散量の光ファイバ１０２を用意する。ところで、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に代表される波長多重通信においては、基準波長を中心として異なる波長のレーザ光が取り扱われる。

しかしながら、従来のビットエラーレート試験、アイパターン試験等では、いずれの品種に対しても、同じ光ファイバ１０２が用いられていた。したがって、光ファイバの分散量が考慮されていなかった。

例えば、光ファイバの分散量の基準波長よりも長波長の品種においては、光ファイバ１０２を伝送した場合に受ける分散量が大きくなってしまう。このため、光ファイバの分散量の基準波長よりも長波長側の品種では、規定された伝送分散量よりも厳しい規格でビットエラーレート評価、アイパターン評価等が行われることになる。したがって、本来なら合格する製品が不良と判断されるおそれがある。

また、光ファイバの分散量の基準波長よりも短波長側の品種では、光ファイバ１０２を伝送した場合に受ける分散量が小さくなってしまう。このため、光ファイバの分散量の基準波長よりも短波長側の品種では、規定された伝送分散量よりも緩和された規格でビットエラーレート評価、アイパターン評価等が行われることになる。したがって、本来なら合格すべきではない製品が合格と判断されてしまうおそれがある。

本発明の目的は、正確なデータ伝送特性の評価を可能とするレーザの試験方法およびレーザ試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体レーザの試験方法は、所定の波長帯域内の基準波長とは異なる前記所定の波長帯域内の被試験波長を発する半導体レーザの試験方法であって、試験のための基準分散条件、および試験のための光ファイバの単位分散量に基づいて、光ファイバが前記基準波長とは異なる前記被試験波長の条件下で基準分散条件を満たすための長さを求める第１ステップと、半導体レーザのレーザ光を変調して得られた変調信号を第１ステップで求めた長さに実質的に一致する長さを有する光ファイバへ入力し、光ファイバからの出力を評価する第２ステップと、を含み、基準波長は、光ファイバにおける単位分散量の基準となる波長であることを特徴とするものである。本発明に係るレーザの試験方法においては、測定対象のレーザ光の波長に基づいて光ファイバの長さが選択されることから、正確なデータ伝送特性の評価が可能となる。

第１ステップは、被試験波長において基準分散条件を満たすための光ファイバの長さを、基準波長において基準分散条件を満たす光ファイバの長さとの差分として求める工程を含み、第２ステップは、差分の情報に基づいて、光ファイバを準備する工程を含んでいてもよい。この場合、光ファイバの分散量条件が満たされるため、伝送波形への影響を抑制することができる。それにより、正確なデータ伝送特性を評価することができる。

基準波長が１５５０ｎｍである場合において、第１ステップは、基準波長に対して、レーザ光の波長が長波長である場合には、基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも短い光ファイバの長さに設定し、レーザ光の波長が短波長である場合には、基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも長い光ファイバの長さに設定するステップであってもよい。この場合、伝送波形への影響を抑制することができる。

基準波長が１３００ｎｍである場合において、第１ステップは、基準波長に対してレーザ光の波長より長波長もしくは短波長である場合には、基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも短いファイバ長を選択するステップであってもよい。この場合、伝送波形への影響を抑制することができる。

波長帯域は、１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ、または、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域幅を有していてもよい。

本発明に係るレーザ試験装置は、測定対象のレーザ光の波長に関する情報に基づいて、光ファイバの長さを選択可能な光ファイバユニットと、光ファイバユニットによって選択された長さの光ファイバに対して、変調されたレーザ光を入力し、光ファイバから出力される光信号の評価を行う評価部と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係るレーザ試験装置においては、測定対象のレーザ光の波長に関する情報に基づいて光ファイバの長さが選択されることから、正確なデータ伝送特性の評価が可能となる。

光ファイバユニットは、主光ファイバ部と、副光ファイバ部と、主光ファイバ部と副光ファイバ部との接続関係を変更可能なスイッチ部と、を備えていてもよい。副光ファイバ部は、複数の副光ファイバ部で構成され、スイッチ部は、主光ファイバ部に接続される副光ファイバの接続組合せを選択可能であってもよい。複数の光ファイバは、互いに長さの異なる複数の副光ファイバを含んでいてもよい。

本発明によれば、測定対象のレーザ光の波長に基づいて光ファイバの長さを選択することができる。それにより、正確なデータ伝送特性の評価を行うことができる。

変調信号の伝送特性試験の１つであるビットエラーレート測定を行うためのレーザ試験装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係るレーザ試験装置の全体構成を示すブロック図である。 コントローラによって実行されるフローチャートの一例を示す図である。 波長に応じた分散量の変化について説明するための図である。 光スイッチおよび副光ファイバの他の例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図２は、実施例１に係るレーザ試験装置の全体構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施例に係るレーザ試験装置は、レーザ装置１、受光装置３、コントローラ４、可変減衰器７および光ファイバユニット１００を備える。

レーザ装置１は、変調可能なレーザ装置である。レーザ装置１は、光スイッチ２ａ、２ｂ、スルーライン１０ａ、光ファイバユニット１００、および可変減衰器７を介して受光装置３に接続されている。

光ファイバユニット１００は、主光ファイバ１０、光スイッチ８ａ，８ｂおよび複数の副光ファイバ１１ａ〜１１ｅを備える。主光ファイバ１０は、例えば、所望の想定分散に合わせた最短ファイバ長の長さを持ち、レーザ装置１と光スイッチ８ａとの間に接続されている。複数の副光ファイバ１１ａ〜１１ｅは、光スイッチ８ａと光スイッチ８ｂとの間に接続されている。光スイッチ８ｂは、可変減衰器７に接続されている。光スイッチ８ａ，８ｂは、副光ファイバ１１ａ〜１１ｅのうちいずれかの経路を選択する。それにより、レーザ装置１から可変減衰器７までの光ファイバ長が選択される。なお、副光ファイバ１１ｅは、スルーラインであり、短いファイバ長を持つ。また、図２においては５種類の副光ファイバが用意されているが、複数種類であればよい。

可変減衰器７は、光ファイバユニット１００からの光の減衰量を調整可能な減衰器である。受光装置３は、受光素子等を含み、可変減衰器７を経由した光を受光する。また、波長計９は、レーザ装置１の波長を測定する。コントローラ４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって、パターンジェネレータ５および評価部６がコントローラ４内に実現される。

続いて、本実施例に係るレーザ試験装置の動作について説明する。図３は、コントローラ４によって実行されるフローチャートの一例を示す図である。以下、図２および図３を参照しつつ、レーザ試験装置の動作について説明する。図３に示すように、パターンジェネレータ５は、所定の試験データパターンをレーザ装置１に入力する。それにより、レーザ装置１０１は、試験データパターンに基づいた光信号を出力する。この時点では光スイッチ２ａは光経路を波長計９に接続している。この状態で所望の波長（被試験波長）が得られるようにレーザ装置１の出力波長が制御される（ステップＳ１）。

ここで、レーザ装置１の波長に関する情報は、特に限定されるものではない。例えば、前述のように、ステップＳ１において調整されたレーザ装置１の出力波長の実測値のほか、事前に取得したレーザ装置１の出力波長に関する情報であってもよい。

次に、コントローラ４は、レーザ装置１の出力がスルーライン１０ａおよび可変減衰器７を経由して受光装置３によって受光されるように、光スイッチ２ａおよび光スイッチ２ｂを制御する。ステップＳ１の試験データパターンは、そのまま継続してレーザ装置１に入力され続けており、受光装置３において発生した電気信号が評価部６に与えられる。評価部６は、パターンジェネレータ５の出力データに同期して、受光装置３からの電気信号を評価する。なお、この評価は、可変減衰器７によって与えられる所定の減衰量ごとに実施されるものである。これにより、受光装置３に到着した光信号の劣化状態（ビットエラー）が減衰量ごとに収集されたエラー情報が得られる（ステップＳ２）。

次に、コントローラ４は、ステップＳ１で出力されたレーザ装置１の波長に関する情報に基づいて、測定対象とする光ファイバ長を選択する（ステップＳ３）。ここで、変調信号の伝送特性の評価においては、レーザ光が受ける光ファイバの分散量条件が与えられる。伝送波形への影響を抑制するためには、分散量条件を満足することが好ましい。そこで、ステップＳ３においては、コントローラ４は、与えられた光ファイバ分散条件が成立するように、光ファイバ長を選択する。

以下、Ｃバンド帯域（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ−ｂａｎｄ：１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）における光ファイバ長の選択の詳細について説明する。光ファイバ長の選択に際して、コントローラ４は、光ファイバの単位分散量の基準波長１５５０ｎｍと測定対象のレーザ光の波長との差に基づいて、下記式（１）の係数を決定する。
光ファイバ長（ｋｍ） ＝ 光ファイバの分散耐力（ｐｓ／ｎｍ）／光ファイバ長に対する単位分散量（ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）） （１）

一般に、光ファイバのゼロ分散量が設定された光ファイバは、所定の波長λにおいて、光ファイバの単位分散量Ｄ（λ）を持っている。したがって、変調信号伝送測定における光ファイバは、式（１）によって得られる光ファイバ長を有していればよい。

上記のゼロ分散量が設定された光ファイバにおいては、基準波長よりも長波長側で分散量が増加し、短波長側で分散量が減少する。この場合、図４に示すように、伝送波形が変化してしまう。そこで、コントローラ４は、変調信号伝送測定における光ファイバの分散量条件が成立するように、基準波長よりも長波長側において光ファイバ長を設定長よりも小さくする。

例えば、式（１）によれば、光ファイバの分散耐力が１６００ｐｓ／ｎｍ（光通信に関する国際規格：ＩＴＵ−Ｇ（ＩＴＵ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ国際電気通信連合））である場合に、測定対象とするレーザ光の波長が基準波長よりも長波長側の１５６０ｎｍであれば、光ファイバ長に対する単位分散量が１６．７ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）となり、光ファイバ長は９５ｋｍとなる。

また、レーザ光の波長が基準波長よりも短波長である場合、光ファイバ長を設定長よりも長くする。例えば、測定対象とするレーザ光の波長が基準波長よりも短波長側の１５２０ｎｍであれば、光ファイバ長は１１０ｋｍとなる。なお、前述では、Ｃバンド帯域について説明したが、Ｓバンド帯域（Ｓｈｏｒｔ−ｂａｎｄ：１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）またはＬバンド帯域（Ｌｏｎｇ−ｂａｎｄ：１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）においても同様に光ファイバ長を選択することができる。

また、光ファイバ長の計算方法は、変調伝送測定における光ファイバの条件と測定対象のレーザ光の波長との相関に応じて変化する。例えば、１３００ｎｍの波長にゼロ分散量が設定された光ファイバにおいて１３００ｎｍを中心とする帯域のレーザ光で変調伝送測定を行う場合について考える。１３００ｎｍでゼロ分散量が設定された光ファイバにおいて、１３００ｎｍを中心とする帯域のレーザ光で変調伝送測定を行う場合には、１３００ｎｍで分散量がゼロとなることを考慮しなければならない。この場合、１３００ｎｍから長波長側および短波長側のいずれに離れても、分散量が増加する。したがって、ファイバ長の選択にあたっては、中心波長（１３００ｎｍ）から長波長側および短波長側のいずれに離れても、光ファイバ長が短くなる係数が選択される。なお、１３００ｎｍでゼロ分散量が設定された光ファイバにおいて、基準となる波長が１５５０ｎｍのときの単位分散量は、１６．７ｐｓ／（ｎｍ・ｋｇ）である。

次に、コントローラ４は、ステップＳ３において選択された光ファイバ長が実現されるように、光スイッチ２ａ，２ｂを制御する（ステップＳ４）。次に、コントローラ４は、レーザ装置１の出力が光ファイバユニット１００および可変減衰器７を経由して受光装置３によって受光されるように、光スイッチ２ａおよび光スイッチ２ｂを制御する。ステップＳ１の試験データパターンは、そのまま継続してレーザ装置１に入力され続けており、受光装置３において発生した電気信号が評価部６に与えられる。評価部６は、ステップＳ２と同様に、受光装置３に到着した光信号の劣化状態（ビットエラー）が減衰量ごとに収集されたエラー情報を得る（ステップＳ５）。

次に、評価部６は、ステップＳ２で得られたエラー情報（スルーライン１０ａを経由したエラー）およびステップＳ５で得られたエラー情報（光ファイバユニット１００を経由したエラー）の比較を行い、レーザ装置１の良否判断を行う（ステップＳ６）。その後、コントローラ４は、フローチャートの実行を終了する。

本実施例によれば、測定対象のレーザ光の波長に応じて、適正な分散量の光ファイバ長が選択される。これにより、伝送波形が適正に評価できるため、データ伝送特性の評価が正確になる。なお、本発明によって実施されるデータ伝送特性の評価は、本実施例のビットエラー評価だけではなく、いわゆるアイパターン評価でもよい。

なお、図２の光ファイバ１００においては光スイッチ８ａ，８ｂは副光ファイバ１１ａ〜１１ｄのいずれか１つを経路として選択していたが、それに限られない。例えば、光スイッチ８ａ，８ｂは、複数の副光ファイバを組み合わせて接続することによって、経路を選択してもよい。図５は、光スイッチおよび副光ファイバの他の例を示す模式図である。

図５に示すように、各副光ファイバ１１は、互いに異なる長さの光ファイバである。光スイッチ８ａ，８ｂは、これらの副光ファイバ１１を組み合わせて接続することによって、任意の長さの光ファイバを実現することができる。なお、組合せによって実現された光ファイバが所定の長さ以上になった場合には、光スイッチ８ａ，８ｂは、光増幅器１２を光ファイバに介在させてもよい。この光増幅器とは、長距離を伝送したために減衰した光パワーを増幅するものである。また、光スイッチ８ａ，８ｂは、波長フィルタ１３を光ファイバに介在させてもよい。この波長フィルタとは、ノイズレベルの光を除去するものである。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ レーザ装置
２ 光スイッチ
３ 受光装置
４ コントローラ
５ パターンジェネレータ
６ 評価部
７ 可変減衰器
８ 光スイッチ
９ 波長計
１０ 主光ファイバ
１１ 副光ファイバ
１２ 光増幅器
１３ 波長フィルタ
１００ 光ファイバユニット

Claims (9)

1. 所定の波長帯域内の基準波長とは異なる前記所定の波長帯域内の被試験波長を発する半導体レーザの試験方法であって、
   前記試験のための基準分散条件、および試験のための光ファイバの単位分散量に基づいて、前記光ファイバが前記基準波長とは異なる前記被試験波長の条件下で前記基準分散条件を満たすための長さを求める第１ステップと、
   前記半導体レーザのレーザ光を変調して得られた変調信号を前記第１ステップで求めた長さに実質的に一致する長さを有する光ファイバへ入力し、前記光ファイバからの出力を評価する第２ステップと、
   を含み、
   前記基準波長は、前記光ファイバにおける単位分散量の基準となる波長であることを特徴とする半導体レーザの試験方法。
2. 前記第１ステップは、前記被試験波長において前記基準分散条件を満たすための前記光ファイバの長さを、前記基準波長において前記基準分散条件を満たす前記光ファイバの長さとの差分として求める工程を含み、
   前記第２ステップは、前記差分の情報に基づいて、光ファイバを準備する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの試験方法。
3. 前記基準波長が１５５０ｎｍである場合において、前記第１ステップは、前記基準波長に対して、前記レーザ光の波長が長波長である場合には、前記基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも短い光ファイバの長さに設定し、前記レーザ光の波長が短波長である場合には、前記基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも長い光ファイバの長さに設定するステップであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの試験方法。
4. 前記基準波長が１３００ｎｍである場合において、前記第１ステップは、前記基準波長に対して前記レーザ光の波長より長波長もしくは短波長である場合には、前記基準波長の分散量条件を満たすように決定された光ファイバの長さよりも短いファイバ長を選択するステップであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの試験方法。
5. 前記波長帯域は、１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ、または、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの帯域幅を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの試験方法。
6. 測定対象のレーザ光の波長に関する情報に基づいて、光ファイバの長さを選択可能な光ファイバユニットと、
   前記光ファイバユニットによって選択された長さの光ファイバに対して、変調された前記レーザ光を入力し、前記光ファイバから出力される光信号の評価を行う評価部と、を備えることを特徴とするレーザ試験装置。
7. 前記光ファイバユニットは、主光ファイバ部と、副光ファイバ部と、前記主光ファイバ部と前記副光ファイバ部との接続関係を変更可能なスイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項６記載のレーザ試験装置。
8. 前記副光ファイバ部は、複数の副光ファイバ部で構成され、
   前記スイッチ部は、前記主光ファイバ部に接続される前記副光ファイバの接続組合せを選択可能であることを特徴とする請求項７記載のレーザ試験装置。
9. 前記複数の光ファイバは、互いに長さの異なる複数の副光ファイバを含むことを特徴とする請求項８記載のレーザ試験装置。

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