JPH04278433A - 光増幅器の特性評価方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光増幅器の特性評価方法
及び装置に関する。

【０００２】光信号を電気回路によらず直接増幅する光
増幅器は、ビットレートフリーであり大容量化が容易で
ある、多チャンネルの一括増幅が可能である、さらには
電気回路によるものと比べて高信頼化及び小型化が可能
であるという点から、今後の光通信システムのキーデバ
イスの一つとして各研究機関で盛んに研究されている。 この種の光増幅器を用いたシステムとしては、光増幅器
を備えた光中継器を多段に接続して電気中継器を使用せ
ずに長距離の伝送を可能にした光伝送システムが注目を
集めている。例えば、光中継器１００個を１００ｋｍ間
隔で配置すれば太平洋横断が可能である。このようなシ
ステムを実現するためには、各光増幅器に要求される特
性を明確にしなければならない。また、長距離伝送シス
テムにおいては、変復調方式の選択も重要であり、長距
離伝送時の変復調方式と光増幅器の所要特性の関係も明
らかにしておくことが要求される。一方、加入者系シス
テムにおいても、光増幅器は分岐損を補償するための重
要なデバイスであり、多段に接続して使用される可能性
が高い。従って、光増幅器を多段に接続して使用する場
合における各光増幅器の特性評価方法の確立が要望され
ている。

【０００３】

【従来の技術】上述のような光増幅器を多段接続したシ
ステムが現実に設計可能になり、こうしたシステムに用
いる光増幅器を評価するニーズが出てきたのはここ１〜
２年のことである。従って、光増幅器を多段接続してな
る各種伝送系において簡易にシミュレーションするため
の方法、装置は従来見当たらない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光増幅器を多段接続し
てなるシステムにおいて、使用する光増幅器に要求され
る特性を評価するための最も単純な方法は、実際にシス
テムを構築して試験運用してみることである。しかしな
がら、この方法によると多大なコスト、労力を必要とし
、しかも多段接続された光増幅器全体の特性しか評価す
ることができない。即ち、個々の光増幅器の特性がどう
あるべきかを把握することができないのである。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、光増幅器を多段接続してなるシステムにおいて
光増幅器に要求される特性を容易に評価することができ
る方法、装置の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明方法及び装
置の構成を説明するための原理ブロック図である。

【０００７】本発明の光増幅器の特性評価方法は、バー
スト信号により変調された光信号を、光増幅器４、光カ
プラ６及び光減衰器８を含み上記光信号が周回するのに
上記バースト信号の持続時間よりも長時間要する光ルー
プ１０に光カプラ６から入力する第１ステップと、上記
光信号に光ループ１０を所要回数周回させる第２ステッ
プと、光ループ１０を所要回数周回した光信号を光カプ
ラ６から出力し、該光信号に基づき光増幅器４の特性評
価を行う第３ステップとを備えて構成される。

【０００８】本発明の光増幅器の特性評価装置は、バー
スト信号により変調された光信号を出力する光信号発生
手段２と、光増幅器４、光カプラ６及び光減衰器８を含
み、光カプラ６は光信号発生手段２に接続され、上記光
信号が周回するのに上記バースト信号の持続時間よりも
長時間を要する光ループ１０と、光カプラ６から出力す
る光信号を光−電気変換し変換された電気信号に基づき
該光信号の光ループ１０における周回数を検出するか、
或いは光信号が上記光ループ１０を１周するのに要する
時間及び光信号の遅延時間に基づき計算により光信号の
上記光ループ１０における周回数を検出する周回数検出
手段１２と、該検出手段により検出された周回数だけ光
ループ１０を周回した光信号を光−電気変換し、変換さ
れた電気信号及び上記バースト信号に基づき誤り率を測
定する誤り率評価手段１４とを備えて構成される。

【０００９】

【作用】バースト信号により変調された光信号が、光信
号発生手段２から光カプラ６を介して光カプラ１０に導
入されると、この光信号は光ループ１０を周回する。光
ループ１０における光信号の周回数は、光カプラ６を介
して出力する光信号に基づいて、周回数検出手段１２に
より検出される。誤り率評価手段１４は、周回数検出手
段１２により検出された周回数だけ光ループ１０を周回
した光信号を光−電気変換し、変換された電気信号と光
信号発生手段２におけるバースト信号に基づき誤り率を
測定する。誤り率以外の特性を評価すべく本発明方法を
実施しても良い。

【００１０】このように本発明によると、光増幅器を多
段接続してなる伝送系を簡易にシミュレーションして、
各光増幅器に要求される特性を容易に評価し得るように
なる。

【００１１】本発明において、光減衰器が含まれている
光ループを用いているのは、光増幅器における利得と光
ループ全体における損失とを相殺させて、光信号のレベ
ルがその周回数に応じて増加又は減少しないようにする
ためである。

【００１２】本発明において、バースト信号により変調
された光信号を用いているのは、一定振幅で持続するパ
ルス列からなる信号により変調された光信号を用いると
、光信号の光ループにおける周回数を検出するのが困難
になるとともに、光ループにおける光信号の重なりを避
けることができないからである。尚、バースト信号とは
、パルス列がある時点より短時間にわたり一定の振幅で
持続し、その後再び元の振幅（例えば零）に戻るものを
いう。

【００１３】本発明において、光信号が周回するのにバ
ースト信号の持続時間よりも長時間を要する光ループを
用いているのは、光ループを周回する光信号の先頭部分
と後端部分とが光ループにおいて重なることを避けるた
めである。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００１５】図２は本発明の実施例を示す光増幅器の特
性評価装置のブロック図である。光カプラ６としてはフ
ァイバ融着型のものを用いることができ、この光カプラ
６は、第１入力ポート６ａと第２入力ポート６ｂと第１
出力ポート６ｃと第２出力ポート６ｄとを備えている。 光カプラ６の分配比は例えば１０：１である。即ち、第
１入力ポート６ａに入力した光信号は、１：１０の比で
それぞれ第１出力ポート６ｃ及び第２出力ポート６ｄか
ら出力し、第２入力ポート６ｂに入力した光信号は、１
０：１の比でそれぞれ第１出力ポート６ｃ及び第２出力
ポート６ｄから出力する。

【００１６】光ループ１０は、光カプラの第１出力ポー
ト６ｃを減衰器８の入力側に接続し、減衰器８の出力側
を光アイソレータ１６の入力側に接続し、光アイソレー
タ１６の出力側を光増幅器４の入力側に接続し、光増幅
器４の出力側を光アイソレータ１８の入力側に接続し、
光アイソレータ１８の出力側を光スイッチ２０の入力側
に接続し、光スイッチ２０の出力側を光カプラの第１入
力ポート６ａに接続して構成されている。この光ループ
の構成要素間の接続は例えば光ファイバを用いて行うこ
とができる。光増幅器４としては、コアにＥｒ（エルビ
ウム）やＮｄ（ネオジウム）等の希土類元素をドープし
てなる希土類ドープファイバを備えた光ファイバ増幅器
を用いることができる。また、減衰器８としては減衰率
可変型のものが用いられ、光増幅器４における利得と光
ループ１０における総損失とが相殺されるように減衰器
８の減衰率を調整しておく。

【００１７】光ループ１０内に光アイソレータを設けて
いるのは、２箇所以上の光ファイバ接続部等の間に光増
幅器４を挟んだ形で共振器が形成され、光ループ内にお
いて発振が生じることを防止するためである。

【００１８】２２は光カプラの第２入力ポート６ｂに接
続された半導体レーザであり、この半導体レーザ２２は
、プログラマブル・パルス・ジェネレータ（ＰＰＧ）２
４からの予め定められたパターンのバースト信号により
強度変調される。半導体レーザ２２から出力される光信
号の波長は例えば１．５５２μｍである。半導体レーザ
２２及びＰＰＧ２４が光信号発生手段に相当する。本発
明装置における光信号発生手段以外の手段については、
その構成要素が本実施例では共用されている場合が多く
、以下の説明から充分明らかになると思われるので、手
段と構成要素の対応関係についてはその説明を省略する
。

【００１９】２６はファイバ融着型光カプラ等からなる
光カプラであり、その第１入力ポート２６ａは光カプラ
６の第２出力ポート６ｄに接続されている。また、光カ
プラ２６の第２入力ポート２６ｂは遮蔽され、第１出力
ポート２６ｃは光スイッチ３４に接続され、第２出力ポ
ート２６ｄは低速用受光器２８に接続される。

【００２０】低速用受光器２８は、バースト信号におけ
るパルス速度には応答せず、バースト信号の繰り返し速
度には応答する。３０は低速用受光器２８の受光信号が
入力するカウンタ回路であり、このカウンタ回路３０は
、受光器２８からの受光パルスの出現回数をカウントす
る。カウンタ３０は制御回路３２に接続されている。

【００２１】光スイッチ３４を通過した光信号は、バー
スト信号におけるパルス速度に応答する高速用受光器３
６で受光され、その受光信号は誤り率測定器３８に入力
する。

【００２２】光スイッチ２０、ＰＰＧ２４、光スイッチ
３４及び誤り率測定器３８は制御回路３２により動作タ
イミング等が制御される。４０はＰＰＧ２４及び制御回
路３２を同期させるためのクロック発生回路である。

【００２３】以下、この装置の動作を図３に示されたタ
イミングチャートにより説明する。尚、光ループにおけ
る周回光路長は１ｋｍ、バースト信号におけるパルス速
度は４００Ｍｂ／ｓ、パケット長（バースト信号の持続
時間）は２μｓとし、光信号が光ループを１００周した
ときの誤り率を測定するものとする。

【００２４】図３において、（Ａ）は制御回路３２にお
けるトリガクロックの波形、（Ｂ）は半導体レーザ２２
の出力波形、（Ｃ）は低速用受光器２８の出力波形、（
Ｄ）は光スイッチ２０の切換信号波形、（Ｅ）は光スイ
ッチ３４の切換信号波形、（Ｆ）は高速用受光器３６の
出力波形をそれぞれ示している。この実施例では、２ｋ
Ｈｚのトリガクロックが使用され、このトリガクロック
は４００ＭＨｚのクロックを分周して得ることができる
。

【００２５】トリガクロックの立ち上がり時を基準とし
てＰＰＧ２４から半導体レーザ２２にバースト信号が供
給されると、半導体レーザ２２は、２μｓにわたり強度
変調された光信号を送出する。以下の説明では、この光
信号をパケットと称することがある。このとき、光スイ
ッチ２０はオン状態にあり、光スイッチ３４はオフ状態
にある。半導体レーザ２２から出力されたパケットは、
光カプラ６を介して光ループ１０に入り、光ループ１０
を周回するたびにその一部が光カプラ６を介して出力さ
れ、残りは再び光ループ１０を周回する。こうしてパケ
ットは光ループ１０を何度も周回するので、光増幅器を
多段接続した伝送系と等価になる。減衰器８の減衰率は
、光増幅器４の利得と光ループ１０における総損失とが
相殺されるように調整されているので、光カプラ６から
出力されるパケットのパワーは一定である。

【００２６】光カプラ６から出力されたパケットは、光
カプラ２６を経由して低速用受光器２８により光−電気
変換される。低速用受光器２８は、パケットのエンベロ
ープを検出する。従って、低速用受光器２８の受光パル
スをカウンタ３０でカウントすることにより、パケット
が光ループ１０を周回した回数を知ることができる。

【００２７】パケットの周回数が１００になると、光ス
イッチ２０がオフ状態に切換られ、パケットの周回が中
止される。この周回の中止は、次のパケットが光ループ
１０を周回するのに備えるために行われる。

【００２８】光スイッチ２０をオフ状態に切り換えるの
に先立って、光スイッチ３４はオン状態に切換られてお
り、従って、光ループ１０を１００周したパケットは、
低速用受光器２８によってのみならず高速用受光器３６
によっても受光される。そして、この受光信号と予め定
められているバースト信号とにより誤り率測定器３８で
誤り率が測定される。一つのパケットについての誤り率
測定が終了したならば、再びトリガクロックに基づいて
バースト信号の供給が行われ、以後上述の動作が繰り返
される。

【００２９】１パケット当りのビット数を計算すると、
　　　　４００×１０６　（ｂ／ｓ）×２×１０−６（
ｓ）＝８００ｂｉｔとなるから、トリガクロックの繰り
返し周期が０．５ｍｓであるとすれば、１０−９ｂｉｔ
／ｓの誤り率を測定するためには、 ０．５（ｍｓ）×１０９　／８００＝６２５（ｓ）即ち
１０分程度で測定が終了する。このように、１パケット
についての誤り率測定を繰り返し行うことによって、幹
線系に要求される低い誤り率を測定することができる。

【００３０】図４は本発明の他の実施例を示す光増幅器
の特性評価装置のブロック図である。前実施例における
ものと実質的に同一の部分には同一の符号が付されてい
る。前実施例においては、周回数検出のための光−電気
変換を低速用受光器により行い、誤り率測定のための光
−電気変換を高速用受光器により行っていたが、本実施
例においては、これらの光−電気変換を共通の高速用受
光器により行うようにしている。即ち、光カプラ６から
出力されたパケットを高速用受光器４２により受光し、
この受光信号に基づいて周回数検出と誤り率測定を行う
ようにしている。受光器４２の受光信号は、帯域通過フ
ィルタ４４を介してカウンタ３０に入力する。帯域通過
フィルタ４４は、光カプラ６から出力されるパケットの
繰り返しに相当する周波数成分を通過させる。従って、
カウンタ３０に入力する信号は、前実施例と同様パケッ
トのエンベロープとなる。高速用受光器４２の受光信号
はその一方で電気的なスイッチ４６を介して誤り率測定
器３８に入力する。スイッチ４６は前実施例における光
スイッチ３４に相当する。従って、光ループ１０を所要
回数周回したパケットについての誤り率測定が可能にな
る。

【００３１】本実施例によると、周回数検出のための光
−電気変換と誤り率測定のための光−電気変換を共通の
受光器により行って電気回路で対処しているので、前実
施例において必要とされた光カプラ２６及び光スイッチ
３４が不要になる。

【００３２】以上説明した実施例では、被測定用の光増
幅器として希土類ドープファイバを備えた光ファイバ増
幅器を用いたが、本発明は、半導体光増幅器或いはラマ
ン光増幅器及びブリルアン光増幅器等の非線型効果を利
用した光増幅器にも適用可能である。

【００３３】また、図では説明しないが、光ループにお
ける光信号の周回数を実測（カウント）せずに、計算に
より周回数を推定することもできる。即ち、光信号が光
ループを一周するのに要する時間を予め知っておいて、
この時間で光信号の遅延時間を除することによって周回
数を知ることができる。従って、制御回路にこのような
演算機能をもたせておくことによって、低速用受光器２
８及びカウンタ３０等が不要になる。

【００３４】また、以上説明した実施例においては、半
導体レーザにおける変調方式として強度変調方式を採用
し、受光器における検波方式として直接検波方式を採用
したが、コヒーレント光伝送システムにおける光増幅器
の特性評価に対処するために、半導体レーザの変調方式
としては振幅変調方式、周波数変調方式或いは位相変調
方式を採用可能であり、受光器における検波方式として
はヘテロダイン検波方式或いはホモダイン検波方式も採
用可能である。尚、周波数変調又は位相変調方式が採用
されている場合には、光源からの光出力をバースト状に
するために、半導体レーザの出力側に光スイッチ或いは
光強度変調器を設けておくとよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光増幅器を多段接続してなるシステムにおいて光増幅器
に要求される特性を容易に評価し得るようになるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の構成を示す原理ブロック図である
。

【図２】本発明の実施例を示す光増幅器の特性評価装置
のブロック図である。

【図３】図２に示された装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。

【図４】本発明の他の実施例を示す光増幅器の特性評価
装置のブロック図である。

【符号の説明】

２　　光信号発生手段 ４　　光増幅器 ６，２６　　光カプラ ８　　減衰器 １０　　光ループ １２　　周回数検出手段 １４　　誤り率評価手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バースト信号により変調された光信号
   を、光増幅器（４）　、光カプラ（６）　及び光減衰器
   （８）　を含み上記光信号が周回するのに上記バースト
   信号の持続時間よりも長時間要する光ループ（１０）に
   上記光カプラ（６）　から入力する第１ステップと、上
   記光信号に上記光ループ（１０）を所要回数周回させる
   第２ステップと、上記光ループ（１０）を所要回数周回
   した光信号を上記光カプラ（６）　から出力し、該光信
   号に基づき上記光増幅器（４）　の特性評価を行う第３
   ステップとを備えたことを特徴とする光増幅器の特性評
   価方法。
2. 【請求項２】　　上記特性評価は上記バースト信号に基
   づく誤り率測定であり、上記第１乃至第３ステップは複
   数回繰り返して行われることを特徴とする請求項１に記
   載の光増幅器の特性評価方法。
3. 【請求項３】　　バースト信号により変調された光信号
   を出力する光信号発生手段（２）　と、光増幅器（４）
   　、光カプラ（６）　及び光減衰器（８）　を含み、該
   光カプラ（６）　は上記光信号発生手段（２）に接続さ
   れ、上記光信号が周回するのに上記バースト信号の持続
   時間よりも長時間を要する光ループ（１０）と、上記光
   カプラ（６）　から出力する光信号を光−電気変換し変
   換された電気信号に基づき該光信号の上記光ループ（１
   ０）における周回数を検出するか、或いは光信号が上記
   光ループ（１０）を１周するのに要する時間及び光信号
   の遅延時間に基づき計算により光信号の上記光ループ（
   １０）における周回数を検出する周回数検出手段（１２
   ）と、該検出手段により検出された周回数だけ上記光ル
   ープ（１０）を周回した光信号を光−電気変換し、変換
   された電気信号及び上記バースト信号に基づき誤り率を
   測定する誤り率評価手段（１４）とを備えたことを特徴
   とする光増幅器の特性評価装置。
4. 【請求項４】　　上記周回数検出手段（１２）における
   光−電気変換と上記誤り率評価手段（１４）における光
   −電気変換は異なる受光器（２８，３６）　によりなさ
   れることを特徴とする請求項３に記載の光増幅器の特性
   評価装置。
5. 【請求項５】　　上記周回数検出手段（１２）における
   光−電気変換と上記誤り率評価手段（１４）における光
   −電気変換は単一の受光器（４２）によりなされること
   を特徴とする請求項３に記載の光増幅器の特性評価装置
   。
6. 【請求項６】　　上記光ループ（１０）における光信号
   の周回を中止するための光スイッチ（２０）が上記光ル
   ープ（１０）に含まれていることを特徴とする請求項３
   乃至５のいずれかに記載の光増幅器の特性評価装置。