JPH0722209B2 - 光増幅器の絶対雑光指数決定装置および決定方法 - Google Patents
光増幅器の絶対雑光指数決定装置および決定方法Info
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Description
詳細には、本発明は光増幅器の絶対雑光(ノイズ)指数
を決定する方法および装置に関する。
は、光増幅器自体の雑光指数を知ることが重要である。
特に、増幅器雑光指数は所定のビット誤り率(BER)
を維持するのに必要な入力を決定するのに重要な因子で
ある。実際に、雑光指数は増幅器感度の目安であり、増
幅器を光受信機におけるプレアンプ(前置増幅器)とし
て使用する場合に、使用決定を行うための有用な因子で
ある。
ス レタース(Electronics Letters) ”,25巻,25
号,1681〜1682頁に掲載されたジー・アール・
ウオーカー(G.R.Walker)らの「コヒーレント光伝送系に
おける半導体レーザ増幅器雑光指数の測定」と題する論
文は、半導体レーザ光増幅器の雑光指数を決定する2種
類の方法を開示している。第1の方法は、増幅器利得対
自然放出分光濃度の比率を直接測定することからなる。
この論文の著者らは、局所発振器−自発うなり部分だけ
を別個に算出し、そして除去できる場合に、検光子自体
の雑光最低値、局部発振器ショット雑光、自発ショット
雑光、自発−自発うなり雑光および局部発振器−自発う
なり雑光などのような各種の異なる広帯域雑光源を所望
の量に重畳されるものとして引用している。第2の決定
方法は、565メガビットのヘテロダイン伝送系におけ
る半導体増幅器の動作に関連する。この方法でも、各種
の異なる雑光源の寄与部分は最小になるものと思われ
が、増幅器雑光指数は信号入力/出力比を評価すること
により決定される。
の明白な限界は、各種の異なる雑光源の相対的寄与部分
に関する仮定およびその他の雑光源の存在による算出雑
光指数における合成誤差である。
なる雑光源に殆ど左右されない結果を与える、光増幅器
の雑光指数の決定方法を提供することである。
ば、光受信機および受信機出力に結合される電力検出器
に対する入力として印加される“雑光”源からなる試験
装置を使用する。入力雑光源の電力を変化させ、そし
て、電力検出器出力の変化を入力雑光電力変化の関数と
して測定する。入力“雑光”電力に対して電力検出器出
力をプロットするとほぼ直線的な関係が得られる。この
直線関係は、試験装置の雑光最低値(N0)においてy
−交点(すなわち、入力雑光=0)を有する。
受信機との間に光増幅器を挿入可能にする手段を有す
る。挿入後、入力雑光電力を再び変化させ、試験装置に
ついて新たなプロットを作成する。新たなプロットはN
0 よりも大きな値のN1 においてy−交点(雑光最低
値)を生じる。
半導体レーザ光増幅器またはエルビウムがドープされた
ファイバ増幅器などのような実際的に殆ど全てのタイプ
の光増幅器について使用できることである。
よび方法が2個の雑光最低値値間の差だけに依拠するの
で、各種の異なる雑光寄与部分(例えば、前記のような
ショット雑光およびうなり雑光源など)が相殺されるこ
とである。この2個の雑光最低値は実質的に同一の系雑
光成分を含有している。
に説明する。図1は、本発明の教示により光増幅器の絶
対雑光指数を決定するために使用できる試験装置10の
一例の模式的構成図である。装置10は電力レベルPNS
により周波数ωNSで動作する雑光源12を含む。雑光源
12としてはランプ、LEDまたは既知電力の一定光信
号を発生するために好適なその他のあらゆる光源などを
使用することができる。雑光源12からの出力は第1の
信号路14(例えば、光ファイバまたは集積光導波路)
に結合され、続いて、光カプラ(例えば、3dB光カプ
ラ)に対する第1の入力として印加される。光カプラ1
6に対する残りの入力は電力レベルPLOにより周波数ω
LOで動作する局部発振器18からなる。局部発振器18
は第2の光信号路20により光カプラ16に結合されて
いる。当業者に周知なように、光カプラ16は下記の数
式で示される一対の出力信号を発生する。
は続いて、光受信機22に対する個別的入力として印加
される。図1の実施例では、平衡受信機形態が使用され
ている。簡単に説明すれば、平衡受信機22は対向する
極性に接続された一対のホトダイオード24,26から
なる。ホトダイオード24は光信号P1 に応答し、ホト
ダイオード26は光信号P2 に応答する。対向極性構成
では、全ての同相信号(例えば、局部発振器18により
発生された輝度雑光)が相殺されるように、入力信号は
合計される。ホトダイオード24,26からの光電流出
力の合計値は続いて、増幅器28を通過し、受信機22
の出力電流i(t)を生成する。従って、平衡受信機2
2からの出力電流i(t)は、様々な調波における追加
期間を有する場合、数式(PNSPLO)1/2cos[(ωLO−ω
NS)t]で示される量に比例する。
調波成分を除去し、ωLO±ωNSに帯域制限された信号
i′(t)を発生することができる。しかし、このよう
なバンドパスフィルタの使用は単なる一例であり、本発
明の測定方法では特に必要とされない。バンドパスフィ
ルタ30からの出力信号i′(t)はその後、電力検出
器32に対する入力として印加される。電力検出器32
は例えば、ショットキーダイオード検出器、熱電対検出
器または全ての適当な高感度マイクロ波電力検出器など
からなる。電力検出器32は続いて、出力として、電圧
V0 (t)を発生する。この電圧は、PNSPLOcosΔ
ωt(ここで、Δω=ωNS±ωLOである)で表される量
に比例する。
するために、入力雑光電力レベルPNSを変化させ、電力
検出器32からの電圧V0 (t)の合成変動を測定し
た。入力レベルは、第1の光信号路14内で、雑光源1
2と光カプラ16の間に配置された減衰器34を用いて
変化させた。減衰器34は、受信機22に対して所定の
雑光電力レベルPNS,1を供給するように調整し、測定電
力検出器出力V0,1 を発生することができる。その後、
第2の異なる雑光電力レベルPNS,2を供給するように減
衰器34を更に調整し、第2の測定電力検出器出力V
0,2 を発生させる。このような少なくとも2個の測定値
が必要であるが、更に多数の測定値が得られれば、光増
幅器雑光指数の最終決定の正確度も一層向上することが
できる。
電力検出器出力との関係をグラフにした特性図である。
プロットI は図1の装置10の出力電圧V0 と入力雑光
電力PNSの関係を示すものであり、特に、3組の入力電
力レベルとこれに付随する測定電力検出器出力との関係
を例証している。図示されているように、関係はほぼ直
線的であり、装置の利得に対して勾配S1 を有する。従
って、ゼロ入力電力(すなわち、PNS=0)において決
定されるy−交点は装置雑光最低値と定義される。
しての光増幅器の雑光指数を突き止めることができる。
図1の装置10を改変し、入力信号路に沿って光増幅器
を組み込む。第1の信号路14に沿って、減衰器34と
光カプラ16の間に配置された具体例としての光増幅器
40を含む試験装置10Aを図2に示す。光増幅器40
が挿入された増幅装置10Aの動作条件は、図1の装置
10の動作条件とほぼ同一である。減衰器34を何度も
調整し、一連の、少なくとも2個の異なる入力雑光電力
レベルを供給する。電力検出器32からの付随出力を測
定し、出力と入力の関係をプロットする。特に、図3の
プロットIIは図2の装置10Aの入力雑光電力レベルと
電力検出器出力との間の関係を例証する。プロットII
は、プロットI よりも増大した、光増幅器40の利得G
(ここで、G=S2 /S1 である)に関連する、勾配S
2 を示す。更に、増幅された試験装置10Aは一層高い
雑光最低値N1 を有するものと思われる。
幅された装置の雑光最低値N1 から試験装置の雑光最低
値N0 を引くことにより突き止められる。従って、N1
−N 0 の差(図3において、NA で示されている)は光
増幅器40の絶対雑光指数である。各種の異なる雑光寄
与部分(例えば、極部発振器−自発うなり雑光、自発シ
ョット雑光など)がN0 およびN1 の双方の中に存在す
るので、このような寄与部分は引き算の過程で相殺さ
れ、絶対雑光指数NA が得られる。
体レーザ光増幅器、ファイバ増幅器または光増幅を起こ
すために使用できる全てのその他の装置にも応用でき
る。更に、本発明の機構の受信機装置は図示されたよう
な平衡受信機の他、その他の任意のタイプの光受信機で
あることもできる。例えば、入力信号の結合、入力電力
の減衰および/または出力電力検出などのようなその他
の手段を含めることにより、図1および図2に示された
集成装置を様々に改変することができる。
は、例えば半導体レーザ光増幅器またはエルビウムがド
ープされたファイバ増幅器などのような実際的に殆ど全
てのタイプの光増幅器について使用できることである。
の雑光最低値間の差だけに依拠するので、各種の異なる
雑光寄与部分(例えば、前記のようなショット雑光およ
びうなり雑光源など)が相殺され、比較的簡単に光増幅
器の絶対雑光指数を決定することができる。この2個の
雑光最低値は実質的に同一の装置雑光成分を含有してい
る。
発明の教示に従って使用できる実例的な試験装置の模式
的構成図であり、この図示された装置は試験装置の雑光
最低値N0 を決定するために使用される。
的な試験装置の模式的構成図であり、図示された装置は
光増幅器と試験装置とを組合わせた場合の雑光最低値N
1 を決定するために使用される。
(PNS)対電力検出器出力(V0)の関係を示す特性図
であり、特に、両装置のy−交点、およびy−交点差
(N1 −N0 )を図示している。このy−交点差(N1
−N0 )は光増幅器の絶対雑光指数NA として定義され
る。
Claims (31)
- 【請求項1】 光受信機(22)と、光雑光源からの出
力を入力として前記光受信機に印加する手段(16)
と、雑光源と光受信機との間の信号路内に光増幅器(4
0)を挿入する手段(14)と、光増幅器が存在しない
前記装置の第1の雑光最低値(N0 )を決定し、そし
て、前記光増幅器が存在する前記装置の第2の雑光最低
値(N1 )を決定する手段(32,34)と、第2およ
び第1の雑光最低値(N1 −N0 )の差は光増幅器絶対
雑光指数(NA )と定義される;からなる光増幅器の絶
対雑光指数決定装置。 - 【請求項2】 光受信機は平衡受信機からなる請求項1
の装置。 - 【請求項3】 所定の周波数ωLOおよび所定の電力レベ
ルPLOを有する光信号を出力として発生する局部発振器
手段(18);および、雑光源の出力および局部発振器
手段の出力を別個の入力として受信し、そして、入力信
号の組合わせを表す第1および第2の光信号を一対の出
力として発生するための結合手段(16)、第1および
第2の結合手段の出力信号は別個の入力として平衡受信
機に印加される;ことからなる請求項2の装置。 - 【請求項4】 平衡受信機は、第1の結合手段出力信号
を受信するために結合され、そして、この信号に関連す
る第1の光電流を出力として発生する第1のホトダイオ
ード(24);第2の結合手段出力信号を受信するため
に結合され、そして、この信号に関連する第2の光電流
を出力として発生する第2のホトダイオード(26)、
第1および第2のホトダイオードは、ホトダイオードか
らの共通出力がホトダイオードに印加された入力信号の
合計値を表す光電流であるように、対向する極性配列で
配置されている;および、第1および第2のホトダイオ
ードからの合計光電流に応答し、入力光電流の合計を表
す増幅電流を平衡受信機の出力として発生する増幅手段
(28);からなる請求項3の装置。 - 【請求項5】 雑光最低値決定手段は、前記光受信機出
力電力を測定し、そして、入力雑光電力に対して前記受
信機出力電力を比較するための、光受信機の出力側に結
合された出力電力検出手段(32);および、ゼロレベ
ルにおける出力電力値が決定されるように、入力雑光信
号の電力レベルを変化するための、雑光源に結合された
入力電力調整手段(34)、入力電力がゼロの場合の出
力電力値は装置の雑光最低値として定義される;ことか
らなる請求項1の装置。 - 【請求項6】 出力電力検出手段はショットキーダイオ
ード電力検出器からなる請求項5の装置。 - 【請求項7】 入力電力調整手段は入力光信号路内に配
置された光減衰器からなる請求項5の装置。 - 【請求項8】 光受信機と光検出手段との間の出力信号
路内に配置されたフィルタ手段(30)を更に有する請
求項5の装置。 - 【請求項9】 入力雑光源がLEDからなる請求項1の
装置。 - 【請求項10】 入力雑光源がランプからなる請求項1
の装置。 - 【請求項11】 挿入手段が、雑光源と光受信機との間
に光増幅器を結合することのできる光ファイバからなる
請求項1の装置。 - 【請求項12】 入力雑光源と光受信機との間で相互接
続を行わせるための光結合手段を含む請求項1の装置。 - 【請求項13】 光結合手段は3dB光カプラからなる
請求項12の装置。 - 【請求項14】 挿入手段は半導体光増幅器を装置に結
合するために使用される請求項1の装置。 - 【請求項15】 挿入手段はファイバ増幅器を装置に結
合するために使用される請求項1の装置。 - 【請求項16】 ファイバ増幅器はエルビウムがドープ
されたファイバ増幅器からなる請求項15の装置。 - 【請求項17】 周波数ωNSで動作する雑光源(1
2);異なる周波数ωLOで動作する局部発振器(1
8);個別的入力信号の組合わせを表す第1および第2
の出力信号を発生するために、雑光源および局部発振器
からの出力信号を個別的な入力信号として受信する光カ
プラ(16);前記光カプラからの第1および第2の出
力信号を個別的入力として受信し、そして、個別的入力
の合計に関連する光電流(i(t))を出力として発生
する平衡光受信機(22);複数個の異なる電力レベル
を発生するために、前記雑光源を調整する、雑光源と光
カプラとの間に配置された減衰手段(34);雑光入力
電力の変化の関数として、受信機出力電力の変化を測定
する、前記平衡受信機の出力側に結合された電力検出手
段(32);および、電力検出手段が信号路中に光増幅
器を有する装置と有しない装置の両方について出力電力
値を測定することができ、これにより、ゼロ入力雑光電
力における装置間の差が挿入光増幅器の絶対雑光指数を
確定するように、減衰手段と平衡受信機との間の信号路
中に光増幅器を挿入する手段(14);からなる光増幅
器の絶対雑光指数決定装置。 - 【請求項18】 (a) 一組の少なくとも2個の異なる入
力電力レベルについて、光受信機の出力電力レベルを測
定し; (b) ゼロ入力電力レベルにおける出力電力(雑光最低
値)に対して前記工程(a) からの値を外挿することによ
り、受信機の第1の雑光最低値を決定し; (C) 入力信号路内に光増幅器を挿入し; (d) 第2の雑光最低値を決定するために、工程(C) の装
置について工程(a) および(b) を反復し;そして、 (e) 光増幅器の絶対雑光指数を確定するために、第2の
雑光最低値から第1の雑光最低値を引き算する;ことか
らなる光増幅器の絶対雑光指数を決定する方法。 - 【請求項19】 工程(a) を行う際、 (a1)光受信機の出力側に電力検出手段を配設し;そし
て、 (a2)印加される入力電力に比例する電圧を発生する;工
程が実施される請求項18の方法。 - 【請求項20】 ショットキーダイオード電力検出器が
配設される請求項19の方法。 - 【請求項21】 工程(c) を行う際、半導体レーザ光増
幅器が挿入される請求項18の方法。 - 【請求項22】 工程(c) を行う際、ファイバ増幅器が
挿入される請求項18の方法。 - 【請求項23】 (a) 入力雑光源を準備し; (b) 光受信機装置を準備し; (c) 入力雑光源を光受信機に結合し; (d) 第1の装置雑光最低値N0 を決定し; (e) 雑光源と光受信機との間の信号路内に光増幅器を挿
入し; (f) 第2の装置雑光最低値N1 を決定するために、工程
(c) および(d) を反復し;そして、 (g) 光増幅器絶対雑光指数NA を求めるために、工程
(f) の値から工程(d) の値を引き算する; ことからなる光増幅器の絶対雑光指数を決定する方法。 - 【請求項24】 工程(d) を行う際、 (d1)入力雑光源電力レベルを所定の値PNS,1に設定し; (d2)工程(d1)の入力雑光電力レベルについて光受信機出
力レベルV0,1 を測定し; (d3)2個の値に関する関数を決定するのに十分な多数回
にわたって工程(d1)および(d2)を行い;そして、 (d4)第1の雑光最低値と定義される、ゼロ入力雑光レベ
ルにおける光受信機出力値を決定するために、工程(d3)
の関数を外挿する;工程が行われる請求項23の方法。 - 【請求項25】 工程(d2)を行う際、光受信機の出力側
に電力検出手段を配設し;そして、 印加される入力電力に比例する電圧を発生する;工程が
実施される請求項24の方法。 - 【請求項26】 ショットキーダイオード電力検出器が
配設される請求項23の方法。 - 【請求項27】 工程(a) において、LEDが準備され
る請求項23の方法。 - 【請求項28】 工程(a) において、ランプが準備され
る請求項23の方法。 - 【請求項29】 工程(b) において、平衡光受信機が準
備される請求項23の方法。 - 【請求項30】 工程(e) において、半導体光増幅器が
挿入される請求項23の方法。 - 【請求項31】 工程(e) において、ファイバ増幅器が
挿入される請求項23の方法。
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