JP7235955B2 - 波長モニタ装置および波長モニタ方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して本発明の第1の実施の形態に係る波長モニタ装置および波長モニタ方法を説明する。図1に示す波長モニタ回路101は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。上述したような種々の特徴の1つまたは複数を含む波長モニタ装置とすることができる。
0.5+0.5cos(2πf/100+φ) (式1)
0.5-0.5cos(2πf/100+φ) (式2)
に一定の定数を掛けた式で記述できる。(f(GHz)は光信号の周波数、φは波長モニタ回路毎に定まる定数である。)
{1+cos(2πf/100+φ)}/{1-cos(2πf/100+φ)} (式3)
あるいは
{1-cos(2πf/100+φ)}/{1+cos(2πf/100+φ)} (式4)
図4を参照して第2の実施の形態に係る波長モニタ装置および波長モニタ方法を説明する。図4に示す波長モニタ回路401は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。上述したような種々の特徴の1つまたは複数を含む波長モニタ装置とすることができる。
第1の2入力2出力光合分波回路406aから出力されるポートに対して
0.5+0.5cos(2πf/100+φ) (式5)
0.5-0.5cos(2πf/100+φ) (式6)
第2の2入力2出力光合分波回路406bから出力されるポートに対して
0.5+0.5sin(2πf/100+φ) (式7)
0.5-0.5sin(2πf/100+φ) (式8)
に一定の係数を掛けた式で記述できる。(f(GHz)は光信号の周波数、φは波長モニタ回路毎に定まる定数である。)
第1の2入力2出力光合分波回路406aから出力される信号の場合:
{1+cos(2πf/100+φ)}/{1-cos(2πf/100+φ)} (式9)
あるいは
{1-cos(2πf/100+φ)}/{1+cos(2πf/100+φ)} (式10)
第2の2入力2出力光合分波回路406bから出力される信号の場合:
{1+sin(2πf/100+φ)}/{1-sin(2πf/100+φ)} (式11)
あるいは
{1-sin(2πf/100+φ)}/{1+sin(2πf/100+φ)} (式12)
図7を参照して本発明の第3の実施の形態に係る波長モニタ装置および波長モニタ方法を説明する。図7に示す波長モニタ回路501は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。上述したような種々の特徴の1つまたは複数を含む波長モニタ装置とすることができる。
本実施の形態4では、実施の形態2および3の波長モニタ装置および波長モニタ方法の変形例を開示する。本実施の形態に係る波長モニタ装置は、図4(実施の形態2)または図7(実施の形態3)に示した構成のうち、光電変換素子407a、407b、407c、407dのいずれか1つを不要とした構成である。各要素の説明は上述したので省略する。本実施の形態においては、光電変換素子407dを省略した構成として説明するが、他の光電変換素子を省いても同じ説明が成立する。
A(0.5+0.5cos(2πf/100+φ)) (式13)
A(0.5-0.5cos(2πf/100+φ)) (式14)
A(0.5+0.5sin(2πf/100+φ)) (式15)
と表現できる。(Aは入力された光信号の光強度に比例する係数。)
A(0.5-0.5sin(2πf/100+φ)) (式16)
と表現できる。
このとき、4つの電気信号(電流値)の間に、
(式16)=(式13)+(式14)-(式15)
の関係が成り立っている。
(式13)/(式14)={1+cos(2πf/100+φ)}/{1-cos(2πf/100+φ)}
(式14)/(式13)={1-cos(2πf/100+φ)}/{1+cos(2πf/100+φ)}
{(式13)+(式14)-(式15)}/(式16)={1+sin(2πf/100+φ)}/{1-sin(2πf/100+φ)}
(式16)/{(式13)+(式14)-(式15)}={1-sin(2πf/100+φ)}/{1+sin(2πf/100+φ)}
本実施の形態5では、実施の形態2および3の波長モニタ装置および波長モニタ方法の変形例を開示する。本実施の形態に係る波長モニタ装置は、図4(実施の形態2)または図7(実施の形態3)に示した構成の内、光電変換素子407a、407b、407c、407dのいずれか1つを不要とした構成である。本実施の形態において、407dを省略した構成として説明するが、他の光電変換素子を省いても同じ説明が成立する。
(式13)/{(式13)+(式14)}=(0.5+0.5cos(2πf/100+φ))
(式15)/{(式13)+(式14)}=(0.5+0.5sin(2πf/100+φ))
を得ることができる。
第2の2入力2出力光合分波回路406bの出力を光電変換して得られる電気出力と、第1の2入力2出力光合分波回路406aの出力を光電変換して得られる電気出力の和との比について、
予め光信号の波長(周波数)毎に電気信号(電流値)の比を測定し、対応表を作成してこれを参照することで、算出した電気信号(電流値)の比から入力した光信号の波長を得ることができる。
102、402、404a、404b 光二分岐回路
103、403、405、502 光遅延回路
104、406a、406b 2入力2出力光合分波回路
105a、105b、407a~407d 光電変換素子
503 出力される光信号が同位相となる光二分岐回路
504 出力される光信号の位相差が90度となる光二分岐回路
505 等長の導波路
701 波長可変レーザ
702、703、707 ビームスプリッタ
704 フォトダイオード704
705、708 エタロンフィルター
706、709 フォトダイオード
Claims (8)
- 入力した光信号を2分岐する分岐回路、前記2分岐された光信号に遅延時間差を与える光遅延回路、および前記遅延時間差を与えた光信号を合波干渉して出力する2入力2出力の光合分波回路を含む波長モニタ回路と、
前記波長モニタ回路の前記2入力2出力の光合分波回路から出力される互いに180°位相が異なる2つの光信号を光電変換して第1の電気信号、および第2の電気信号を出力する光電変換素子と
を備え、
前記光電変換素子からの2つの光信号の電気信号の比として、前記第1の電気信号/前記第2の電気信号、および前記第2の電気信号/前記第1の電気信号を算出し、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気信号の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得るように構成された、波長モニタ装置。 - 波長モニタ回路を備えた波長モニタ装置であって、
前記波長モニタ回路は、
入力した光信号を2分岐する第1の分岐回路、
前記2分岐された光信号に遅延時間差を与える第1の光遅延回路、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の各々を更に2分岐する第2および第3の分岐回路、
前記第2および第3の分岐回路により更に2分岐された4つの光信号のうち、第1の光遅延回路によって異なる遅延時間差を与えられた2つの光信号を1組とし、各組の光信号に対して、遅延時間差を与える第2の光遅延回路、及び
前記遅延時間差を与えた前記各組の光信号を合波干渉して出力する第1および第2の2入力2出力の光合分波回路、を含み、前記第2の光遅延回路が第1組目の光信号に加える遅延時間差と、第2組目の光信号に加える遅延時間差との差はλ/4cであり、λはモニタする光信号波長帯域内のいずれかの波長、cは光速度であり、
前記波長モニタ装置は、
前記波長モニタ回路の前記第1および第2の2入力2出力の光合分波回路からそれぞれ出力される互いに180°位相が異なる2つの光信号を光電変換して第1の電気信号および第2の電気信号、ならびに第3の電気信号および第4の電気信号を出力する光電変換素子をさらに備え、前記光電変換素子からの前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号の電気信号の比として、前記第1の電気信号/前記第2の電気信号、および前記第2の電気信号/前記第1の電気信号、ならびに前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号の電気信号の比として、前記第3の電気信号/前記第4の電気信号、および前記第4の電気信号/前記第3の電気信号をそれぞれ算出し、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気信号の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得るように構成された、波長モニタ装置。 - 波長モニタ回路を備えた波長モニタ装置であって、
前記波長モニタ回路は、
入力した光信号を2分岐する第1の分岐回路、
前記2分岐された光信号に遅延時間差を与える第1の光遅延回路、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の一方を更に2分岐して同位相の光信号を出力する第2の分岐回路、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の他方を更に2分岐して90度の位相差を有する光信号を出力する第3の分岐回路、および
前記第2および第3の分岐回路により更に2分岐された4つの光信号のうち、前記第1の光遅延回路によって異なる遅延時間差を与えられた2つの光信号を1組とし、各組の光信号を等しい長さの導波路を経由して入力し、合波干渉して出力する第1および第2の2入力2出力の光合分波回路、を含み、
前記波長モニタ装置は、
前記波長モニタ回路の前記第1および第2の2入力2出力の光合分波回路からそれぞれ出力される互いに180°位相が異なる2つの光信号を光電変換して第1の電気信号および第2の電気信号、ならびに第3の電気信号および第4の電気信号を出力する光電変換素子をさらに備え、前記光電変換素子からの前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号の電気信号の比として、前記第1の電気信号/前記第2の電気信号および前記第2の電気信号/前記第1の電気信号、ならびに前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号の電気信号の比として、前記第3の電気信号/前記第4の電気信号および前記第4の電気信号/前記第3の電気信号をそれぞれ算出し、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気信号の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得るように構成された、波長モニタ装置。 - 前記波長モニタ回路から出力される光信号を光電変換して電気信号を出力する前記光電変換素子は、
前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号のうちの一方を入力する光電変換素子が設けられず、
(a)前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号のうちの一方の電気出力の代わりに、前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号を入力する光電変換素子から出力される電気信号の和から、前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号のうちの他方を入力する光電変換素子から出力される電気信号を引いた値を適用して、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得るように構成された、または
(b)前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号を入力する光電変換素子から出力される電気信号の一方と、前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号を入力する光電変換素子から出力される2つの電気信号の和との比、および前記第2の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号の他方を入力する光電変換素子から出力される電気信号と、前記第1の2入力2出力の光合分波回路から出力される2つの光信号を入力する光電変換素子から出力される電気信号の和との比とを算出し、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気信号の比の対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得るように構成された、
請求項2または3に記載の波長モニタ装置。 - 前記波長モニタ装置は、
前記光電変換素子から得た光信号の電気信号を得て、
前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と(光強度÷電気信号)の対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の光強度を得るようにさらに構成された、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の波長モニタ装置。 - 波長モニタ回路に入力された光信号を2分岐することと、
前記2分岐された光信号に遅延時間差を与えることと、
前記遅延時間差を与えられた光信号を合波干渉して互いに180°位相が異なる2つの光信号を出力することと、
前記出力された2つの光信号を光電変換して第1の電気出力、および第2の電気出力を出力することと、
前記2つの光信号を光電変換した電気出力の比として、前記第1の電気出力/前記第2の電気出力および前記第2の電気出力/前記第1の電気出力を算出することと、
前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気出力の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得ることと
を含む、波長モニタ方法。 - 波長モニタ回路に入力された光信号を2分岐することと、
前記2分岐された光信号に遅延時間差を与えることと、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の各々を更に2分岐することと、
前記更に2分岐された4つの光信号のうち、前記遅延時間差を与えられた2つの光信号を1組とし、各組の光信号に対して、遅延時間差を与えることであり、第1組目の光信号に加える遅延時間差と、第2組目の光信号に加える遅延時間差との差はλ/4cであり、λはモニタする光信号波長帯域内のいずれかの波長、cは光速度である、ことと、
前記第1組目の光信号および前記第2組目の光信号をそれぞれ合波干渉して互いに180°位相の異なる2つの光信号を出力することと、
前記第1組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号および前記第2組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号を光電変換して、第1の電気出力および第2の電気出力、ならびに第3の電気出力および第4の電気出力を得ることと、
前記第1組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号の電気出力の比として、前記第1の電気出力/前記第2の電気出力および前記第2の電気出力/前記第1の電気出力、ならびに、前記第2組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号の電気出力の比として、前記第3の電気出力/前記第4の電気出力および前記第4の電気出力/前記第3の電気出力をそれぞれ算出することと、
前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気出力の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得ることと
を含む、波長モニタ方法。 - 波長モニタ回路に入力された光信号を2分岐することと、
前記2分岐された光信号に遅延時間差を与えることと、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の一方を同位相の光信号に更に2分岐することと、
前記遅延時間差を与えられた2つの光信号の他方を90度の位相差を有する光信号に更に2分岐することと、
前記更に2分岐された4つの光信号のうち、前記遅延時間差を与えられた2つの光信号を1組とし、等しい長さの導波路を経由した第1組目の光信号および第2組目の光信号をそれぞれ合波干渉して互いに180°位相が異なる2つの光信号を出力することと、
前記第1組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号および前記第2組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号を光電変換して、第1の電気出力および第2の電気出力、ならびに第3の電気出力および第4の電気出力を得ることと、
前記第1組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号の電気出力の比として、前記第1の電気出力/前記第2の電気出力および前記第2の電気出力/前記第1の電気出力、ならびに前記第2組目の光信号を合波干渉して出力した2つの光信号の電気出力の比として、前記第3の電気出力/前記第4の電気出力および前記第4の電気出力/前記第3の電気出力をそれぞれ算出することと、
前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長と前記電気出力の比との対応表を参照することによって、前記波長モニタ回路に入力された光信号の波長を得ることと
を含む、波長モニタ方法。
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