JPH03135748A - 光ファイバ伝送特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超長距離光ファイバ伝送特性を測定する場合
に好適な光ファイバ伝送特性測定装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の光ファイバ伝送路で用いられている光中継器では
、光ファイバの損失で減衰した光信号をいったん電気信
号に変換し、これを識別再生し、再び光信号に変換する
作業を行っていた。一方、半導体レーザ増幅器や光ファ
イバ増幅器等の光増幅器を光中継器として用いれば、光
信号を電気信号に変換することなく、光信号をそのまま
増幅中継することが可能になる。このような光増幅器を
何段も組み合わせれば、光ファイバ伝送路の波長分散で
光信号波形が劣化するまで伝送距離を拡大でき、試算に
よれば、１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度で数千Ｋｍもの光
信号の伝送が可能になるといわれている。また、媒体中
での波長分散を打ち消すようにした光ソリトンをこのよ
うな伝送系に適用すれば、１ＯＧｂｉｔ／ｓの伝送速度
で１万Ｋｍもの伝送が可能になることが示唆されている
。

これらの可能性を実証するには、光増幅器と光ファイバ
を膨大な数量用意しなければいけないため、実際には、
実験規模の制約でその実証は不可能に近かった。

そこで、Ｌ、Ｆ、Ｍｏ１ｌｅｎａｕｅｒらは、４０Ｋｍ
の光ファイバループ中で幾度も光パルスが伝搬する周回
実験を行うことで、上記の困難を克服し、光ソリトンパ
ルスが数千Ｋｍ以上伝搬することを実証している。第３
図にその実験例の測定系を示す。ｌＯｌは光ファイバル
ープ、１０２はポンプ光および光信号である光パルスを
光ファイバループｌＯ１へ導くとともに先ファイバルー
プ１０１を伝搬する光パルスの一部を出射するための２
波長合分波光ファイバカップラ、夏０３は光パルスを測
定系に注入するための２波長合分波光ファイバカップラ
、１０４はホンブ光を２分するための３ｄＢ光ファイバ
カツプラ、１０５は光ファイバループ１０１からループ
外へ出射された光パルスを光電変換する受光素子、１０
６は受光素子１０５からの電気信号で上記光パルスの周
波数成分を測定する電気スペクトルアナライザである。

上記従来例の測定系において、ポンプ光は３ｄＢ７アイ
バカツプラ１０４で２分され、２波長合分波光ファイバ
カップラ１０２で光ファイバループ１０１に結合され、
その周回ループ中を左右両回りに伝搬し、それにより生
ずるラマン増幅作用で光ファイバループ１１の損失を補
償している。

光信号である光パルスは２個の２波長合分波光ファイバ
カップラ１０３，１０２を用いて光ファイバループ１０
１に導かれている。光パルス列の長さは、光ファイバル
ープ１０１長よりも短く設定されている。また、レーザ
発振を防ぐため、ポンプ光は測定時間中のみ光ファイバ
ループ１０夏に注入されている。ここで、光ファイバル
ープ１０１中を左回りに伝搬する光パルスは、光ファイ
バループ１０１を一巡する毎に２波長合分波光ファイバ
カップラ１０２を通してその一部をループ外に出射する
。本従来例の測定系は、これを受光素子１０５で光電気
変換し、電気スペクトルアナライザ１０６で観測するも
のであった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術における実験例の光伝送
特性の測定系では、光パルスの繰り返し周期、すなわち
ビットレートを抽出し、これと同期して誤り率測定器を
動作させることが本質的に困難であるため（誤り率測定
器が任意の被測定パルスバタンと同期して動作するのに
少なくとも１ｍ　ｓ　ｅ　ｃかかり、その間に光は光フ
ァイバ中を２０万Ｋｍ伝搬する）、電気スペクトルアナ
ライザ１０６を用いて時間平均された光ソリトンパルス
の周波数成分を測定し、光ソリトンパルスの時間波形を
推定しているに過ぎず、光信号のエラーレート（誤り率
）などの伝送特性を測定するには至ってなかった。この
ため、長距離光伝送路におけるエラーレートなどの伝送
特性を測定可能な測定装置を実現することが課題となっ
ていた。

本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので
、光ファイバループに光信号を周回させて長距離光伝送
路における光信号の誤り率などの光伝送特性の測定を行
うことができる光ファイバ伝送特性測定装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の光ファイバ伝送特
性測定装置の構成は、 ２Ｘ２光スイッチと光ファイバと損失補償用の光増幅器
と光信号の位相調整用の光ファイバ遅延線とから構成さ
れ該２×２光スイッチにより開閉可能な光ファイバルー
プと、 前記２×２光スイッチに接続され前記光ファイバループ
中を伝搬する任意の変調を施した前記光信号を発生する
手段と、 前記２×２光スイッチに接続され前記光ファイバ遅延線
で前記光信号を一定状態に調整するために前記光信号波
形を観測する手段と、 前記光ファイバループに結合され前記光ファイバループ
を２×２光スイッチで閉じた時点から前記光信号の誤り
率を測定する手段とを具備することを特徴とする。

［作用コ 本発明は、光ファイバループを２×２光スイッチで開閉
可能にして、まず、光ファイバループを不完全に開いて
光信号を注入する一方、その光ファイバループを周回す
る光信号の位相や損失を波形観測手段で観測して調整す
ることにより、その周回する光信号を一定状態にし、次
に光ファイバループを閉じることにより、その時点から
その光信号を、光ファイバループを多重回伝搬させて、
長距離伝送路を伝搬したと等価な光信号の誤り率を測定
できるようにする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

１はパルス列を任意のバタンで出力するパルスバタン発
生器、２は上記のパルス列を光パルスに変換し光パルス
バタンを発生する光パルス発生器、３は入出力端子に関
し２×２形である光路切り替え用の２×２光スイッチ、
４は光パルスパタンの位相を調整するために挿入される
光ファイバ遅延線、５は損失補償用の光増幅器、６は光
ファイバループを形成するための光ファイバ、７は光フ
ァイバカップラ、８は光パルス波形観測器、９は光ファ
イバカップラ７で取り出した光パルスを電気信号に変換
し識別再生する識別器、１０はその電気信号により誤り
率を測定する誤り率測定器である。光ファイバ遅延線４
と光増幅器５と光ファイバ６は、縦属に接続して両端を
２×２光スイッチ３のバー状態でループを形成するよう
にその２×２光スイッチの入出力端子に接続する。これ
によって、光ファイバループ２が形成される。光ファイ
バカップラ７は光ファイバ６に挿入する。光パルス発生
器２の出力は、２×２光スイッチ３がクロス状態（光フ
ァイバループ１１が開）のときに光ファイバループ１１
に光パルスパタンを注入できる側の入出力端子へ接続し
、光パルス波形観測器８は２Ｘ２光スイッチ３がクロス
状態のときに光ファイバループを一巡した光パルスパタ
ンか出射される側の入出力端子へ接続する。

以上のように構成した実施例の動作および作用を述べる
。

パルスバタン発生器１からでた電気信号を光パルス発生
器２で光パルスパタンに変換し、２×２光スイッチ３に
導く。この時、２×２光スイッチ３は、光ファイバ遅延
線４と光増幅器５と光ファイバ６で構成される光ファイ
バループ１１中に、光パルスパタンのエネルギーの大部
分が結合するよう、すなわち光ファイバループ１１を不
完全に開いた（完全には開いていないことに注意）状態
（クロス状態）に設定しておく。前述したように、光増
幅器のゲインは、予め光ファイバループ１１の損失と２
×２光スイッチ３がバー状態の（光ファイバループ１１
が完全に閉じた状態）の時の挿入損失とを完全に補償す
るように設定しておく。

この時、光ファイバループ１１を一巡した光パルスパタ
ンの大部分のエネルギーは、２×２光スイッチ３でファ
イバループ１１の外に取り出される（光ファイバループ
１１が開いているため）。光ファイバループ１１の外へ
導かれた光パルスパタンは、光パルス発生器２から２×
２光スイッチ３を通って直接やってくる光パルスパタン
と合波され、光パルス波形観測器８へと導かれる。ここ
で、光パルスパタンは、一定の周期τで繰り返すため、
光ファイバループ１１中を光パルスが一巡するのに要す
る時間をＴとしてＴ＝ｎτ（ｎは任意の正の整数）なる
関係が成り立てば、光ファイバループ１１を一巡して光
パルス波形観測器８にやってくる光パルスパタンと光パ
ルス発生器２から２×２光スイッチ３を通じて直接光パ
ルス波形観測器８にやってくる光パルスパタンとを、完
全に一致（光パルスパタンどうしの位相があった状態）
させることができる。この条件が成り立つように、光パ
ルス波形観測器８を用いて光ファイバ遅延線４を調節す
る。光ファイバループ１１の一部に設けた光ファイバカ
ップラ７から取り出された光パルスパタンは、識別器９
で電気信号に変換されて識別再生され、誤り率測定器Ｉ
Ｏで誤り率を検出される。

次に、上記誤り率の検出は以下のようにして行われる。

まず、光ファイバ遅延線４の調整が終わった時点で、２
×２光スイッチ３を完全なりロス状態に切り替え、光フ
ァイバループ１１を完全に開く。これによって、誤り重
態定器１０の誤り率が０になるのを確認する（先ファイ
バループ１１が完全には開いていない最初の状態では、
光パルスが多重回、光ファイバループ１１を伝搬し、光
ファイバ６の波長分散で波形劣化した光パルスが共存し
、これが誤り率に影響を及ぼすため、必ずしも誤り率が
０とはならない可能性がある）。誤り率が０になったこ
とを確認したのち２×２光スイッチ３を再び切り替え、
光ファイバループ１１を完全に閉じる。この際、２×２
光スイッチ３の切り替え時間中にも、順次光パルスバタ
ン発生器２から光パルスバタンか新たに光ファイバルー
プ１１内に供給されているが、これは光ファイバループ
１１を一巡した光パルスバタンと位相が合った状態にな
っている。このため、２×２光スイッチ３の切り替えに
際して、光パルスバタンそれぞれの光波形影状は変化せ
ず、誤り率に悪影響を及ぼさない。続いて、２×２光ス
イッチ３をバー状態に切り替えて光ファイバループＩＩ
を完全に閉じた時点から誤り重態定器１０の誤り率を観
測し始めることで、光ファイバループ１１を多重回伝搬
した光パルスバタンの誤り率を測定することができ、光
パルスバタンか超長距離光ファイバを伝搬したのと等価
な誤り率を測定することが可能となる。

次に、第１図の実施例における２×２光スイッチ３の状
態遷移（周回ループの開閉状態遷移）を説明する。第２
図はその様子をまとめて示した２×２光スイッチの状態
遷移の説明図である。本実施例では、２×２光スイッチ
の状態を、不完全なりロス状態Ａから完全なりロス状態
Ｂへ、さらにバー状態へと遷移させる。不完全なりロス
状態Ａは、周回する光パルスバタンと注入する光パルス
バタン同士の位相が合わせられてその位相が合った時刻
ｔ、からスイッチング時間Ｔ１を経て、周回ループを完
全に開くクロス状態Ｂへ移行される。

このクロス状ｒＪＢは、誤り重態定器１０の測定による
誤り率が０となった時刻ｔ、からスイッチング時間Ｔ、
を経て、周回ループを完全に閉じるバー状態Ｃへ移行さ
れる。このように、本実施例においては、２×２光スイ
ッチ３の状態を３回変化させることとなる。これに対し
、第３図で説明したＭｏｌ　１ｅｎａｕｅｒらが用いた
従来の方法では、本実施例の周回ループの一部である２
×２光スイッチ３に当たるものが２波長合分波光ファイ
バカップラ１０２で構成されているため、周回ループを
開閉することができず、誤り率を測定することができな
かった。

なお、上記実施例では、光パルスの有無に情報を乗せる
強度変調方式を想定したが、本発明は、光パルス発生器
ｌと識別器９を変調方式に応じて取り替えることで、光
の波としての性質を用いたコヒーレント方式にも応用可
能である。このように、本発明のその主旨に沿って種々
に応用され、種々の実施態様を取り得るものである。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明の光ファイバ伝送
特性測定装置によれば、超長尺な光ファイバと膨大な光
増幅器を用いることなしに、光ファイバ伝送における誤
り率を測定することができ、超高速超長距離光ファイバ
伝送方式の確立に資することができる。また、光パルス
の種々の変調方式に対応して誤り率の測定を行うことが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は上記
実施例の２×２光スイッチの状態遷移の説明図、第３図
は従来技術の説明図である。 ｌ・・・パルスバタン発生器、２・・・光パルス発生器
、３・・・２×２光スイッチ、４・・・光ファイバ遅延
線、５・・・光増幅器、６・・・光ファイバ、７・・・
光ファイバカップラ、８・・・光パルス波形観測器、９
・・・識別器、ｌＯ・・・誤り重態定器、１１・・・光
ファイバループ。 １０１ １０ら ０６ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２×２光スイッチと光ファイバと損失補償用の光
   増幅器と光信号の位相調整用の光ファイバ遅延線とから
   構成され該２×２光スイッチにより開閉可能な光ファイ
   バループと、 前記２×２光スイッチに接続され前記光ファイバループ
   中を伝搬する任意の変調を施した前記光信号を発生する
   手段と、 前記２×２光スイッチに接続され前記光ファイバ遅延線
   で前記光信号を一定状態に調整するために前記光信号波
   形を観測する手段と、 前記光ファイバループに結合され前記光ファイバループ
   を２×２光スイッチで閉じた時点から前記光信号の誤り
   率を測定する手段とを具備することを特徴とする光ファ
   イバ伝送特性測定装置。