JPH07119665B2 - 光ファイバ伝送特性測定装置 - Google Patents

光ファイバ伝送特性測定装置

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JPH07119665B2
JPH07119665B2 JP27318389A JP27318389A JPH07119665B2 JP H07119665 B2 JPH07119665 B2 JP H07119665B2 JP 27318389 A JP27318389 A JP 27318389A JP 27318389 A JP27318389 A JP 27318389A JP H07119665 B2 JPH07119665 B2 JP H07119665B2
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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、10Gbit/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
しなければならないため、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.Mollenauer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。101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101へ導く
とともに光ファイバループ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、
103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はポンプ光を2分するための3
dB光ファイバカップラ、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、106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3dBファイバ
カップラ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101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101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パタンと同期して動作するのに
少なくとも1msecかかり、その間に光は光ファイバ中を2
0万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に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
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、 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。
[作用] 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
ルス列を任意のパタンで出力するパルスパタン発生器、
2は上記のパルス列を光パルスに変換し光パルスパタン
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は光パルス波長観測器、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11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2×2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が出射さ
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。
パルスパタン発生器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10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を完全なク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、誤り率測
定器10の誤り率が0になるのを確認する(光ファイバル
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、順次光パルスパタン発生器2
から光パルスパタンが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
光パルスパ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
スパタンそれぞれの光波形形状は変化せず、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11を完全に閉じた時
点から誤り率測定器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パタンの
誤り率を測定することができ、光パルスパタンが超長距
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、不完全なクロス状態Aから完全なクロス状態
Bへ、さらにバー状態へと遷移させる。不完全なクロス
状態Aは、周回する光パルスパタンと注入する光パルス
パタン同士の位相が合わせられてその位相が合った時刻
t1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。このクロス状態Bは、
誤り率測定器10の測定による誤り率が0となった時刻t2
からスイッチング時間T2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Mollenauer
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
1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] 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。 1……パルスパタン発生器、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、10…
…誤り率測定器、11……光ファイバループ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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た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。
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