JPH07301580A - ノイズレベルの測定方法 - Google Patents
ノイズレベルの測定方法Info
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- H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
Abstract
る 【構成】信号波長λsignalにおいて出力レベルを
複数の波長λにおいて測定する。次に信号波長をλsi
gnalとは異なる波長に離調して前記複数の波長λに
おいて出力レベルを測定する。離調前後の出力レベルの
差を波長λの関数として求める。離調時の波長λsig
nalにおける出力レベルに前記関数の波長λsign
alにおける(補間)値を加算して信号波長λsign
alにおけるノイズレベルを決定する。
Description
ベルの測定方法に関する。このような方法は、例えば光
増幅器のノイズ指数測定で用いられる。
失を補償するために光通信システムで使用される。特に
有利な種類の光学的増幅器はエルビウム・ドープ・ファ
イバ増幅器(EDFA)である。エルビウム・ドープ・
ファイバ増幅器及びその他の光増幅器の特性記述で重要
なパラメタは利得とノイズ指数である。ノイズ指数は種
々の設計の増幅器の性能を比較する上で、又、システム
設計上重要である。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅
器で発生するノイズは光電子受信機での信号/ノイズ比
を低下させ、ひいては光通信システムのビット誤り率を
高める。ノイズ源の一つは、増倍自発放出(Amplified
spontaneous emission :ASE)と呼ばれるエルビウム
・ドープ・ファイバ増幅器で発生する非干渉性放射であ
る。
が、ノイズ指数の測定には実質的な困難さが伴う。例え
ば、ノイズレベルは信号の存在時の光信号の波長(又は
周波数)にて確定されなければならない。通常信号とノ
イズは双方とも光の強度対波長のプロットとして光スペ
クトル分析器に表示される。信号の特定の波長でノイズ
と信号強度とが重なるので、その波長での実際のノイズ
強度を決定することは困難である。
法を利用することである。この方法では、信号の左と右
(最小と最大の波長)のノイズレベルが測定され、特定
の信号波長でのノイズレベルが補間によって決定され
る。この方法を改良した方法も公知である。すなわち、
信号波長の両側で特定の信号波長から種々の波長距離を
隔てて幾つかのサンプルを抽出し、スプライン近似又は
多項式近似によって特定の信号波長での値を補間する。
性記述に利用される光スペクトル分析器は、信号に加え
て増倍自発放出(ASE)だけを表示することが望まれ
ている。実際には、ソースの自発放出(Spontaneous e
mission at source :SSE)もエルビウム・ドープ
・ファイバ増幅器によって増幅され、ASEに付加され
る。SSEを除去する方法の一つは、ファイバ増幅器を挿
入する前にこれを測定し、表示された自発放出から(利
得×ソースの自発放出)を減ずる方法である。この方法
は“増倍自発放出補間/減算法”と呼ばれている。
は、増倍自発放出が全く偏光されず、一方、ソースの自
発放出が完全に偏光されるか、又は偏光子を使用して偏
光可能である、という事実に基づいている。次にソース
の偏光された自発放出を消滅させるために偏光制御器/
フィルタを使用して、偏光されない増倍自発放出(より
正確にはその半分)だけが通過するようにされる。この
方法の問題点は、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器
の偏光モード分散によって、特定の信号波長から離れた
波長でのソースの自発放出の抑制量が減少することにあ
る。波長差及び偏光モード分散の双方又は一方が大きい
ほど、抑制は不完全なものになる。それによって、偏光
消光方式を使用した場合、組合わせ:(ASE+利得×
SSE)−信号:(信号波長での落ち込み))が光スペ
クトル分析器上で(場合によっては強く)波長に左右さ
れてしまう。
く湾曲する場合があるので、公知のノイズレベル測定方
法は精度に限界がある。偏光消光方式では、それがこの
技術の生来の特性であるため、信号波長の近傍で強く湾
曲することがある。このような湾曲により、信号波長で
の実際のノイズ強度を決定することが困難になることは
明白である。光増幅器でノイズ指数を決定するための偏
光消光方式、及びその他のいくつかの方法はD.バーニ
ー、C.ヘンシェル、J.デュプレ著:”光ファイバ増
幅器”(光波シンポジウム、1933)に記載されてい
る。
い、信号の存在時のノイズレベルの測定方法を提供する
ことにある。
ば同調可能なレーザー光源を用いて離調され、それによ
って信号波長におけるノイズの真の波形への接近がなさ
れる。ノイズレベルの絶対値は離調の結果、変化するで
あろう。しかし、この作用は元のノイズ曲線と離調され
たノイズ曲線との曲線整合によって修正できる。
調の前と後に複数の測定波長で光スペクトル分析器を使
用して測定され、そこから離調の前と後のノイズレベル
の差を示す差分関数が導出される。元の信号波長でのノ
イズレベルの測定と、この波長での差分関数の補間値と
から、真のノイズレベルが確定される。
光モード分散が大きい増幅器の場合、従来型の偏光消光
方式は、光スペクトル分析器に表示される前述の落ち込
みの最低点を決定するのに完全には適していない。本発
明の方法では、落ち込みは良好に表示される。落ち込み
の底ははソースの自発放出が最も強く抑制されるポイン
トを表す。
10のノイズレベルを測定する装置を示している。エル
ビウム・ドープ・ファイバ増幅器10は光ファイバ35
及び36を介して増幅器試験セット11に接続されてい
る。ファイバ35及び36のエルビウム・ドープ・ファ
イバ増幅器10への接続、及び増幅器試験セット11へ
の接続はそれぞれ光コネクタ40,41,42及び43
によって行われる。増幅器試験セット11は光ファイバ
20によって同調レーザー光源14に接続されている。
同調レーザー光源14は干渉性光ビームを放射し、その
波長は所望の値に調整できる。このような同調レーザー
光源の例には、ヒューレット・パッカード社のHP81
68A同調レーザー光源がある。
5を備えており、このカップラが増幅器試験セット11
に入射するレーザー光線の一部を出力計22に導く。分
岐したレーザー光線は光ファイバ21を経て出力計22
に送られる。増幅器試験セット11は更に第2光カップ
ラ16を備えており、この第2光カップラは第1光カッ
プラ15を透過し、次にエルビウム・ドープ・ファイバ
増幅器10を透過したレーザー光線の一部を出力端子2
3に導く。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器10の
利得を測定するときは出力端子23が出力計に接続され
る。この目的のために例えば出力計22を使用できる。
第1光カップラ15及び第2光カップラ16のそれぞれ
から分岐した光強度を比較することによって、増幅器の
利得が決定される。実際の例では、第1光カップラ15
に入射した光強度の約1%、及び第2光カップラ16に
入射した光強度の約95%が分岐される。
ー光源14からの信号と自発放出の一部を抑制する偏光
制御器/フィルタ12を備えている。上記に概略を述べ
たように、偏光制御器/フィルタはソースの自発放出を
抑制するものと思われる。ソースの自発放出は信号と同
じ偏光状態にあるので、この偏光制御器/フィルタは信
号をも抑制する。しかし、信号の抑制は、信号波長で直
接測定できるほど強くはない。偏光制御器/フィルタ1
2からの光出力信号は光ファイバ24を経て光スペクト
ル分析器13に送られる。光スペクトル分析器は光強度
の対波長(又は周波数)特性を表示する。実際の例で
は、光スペクトル分析器13はヒューレット・パッカー
ド社のHP71450光スペクトル分析器を用いること
ができる。
からの光信号を偏光制御器/フィルタ12を通過させる
代わりに、光スペクトル分析器13に直接送ることがで
きる。そのために、光伝送線19を介して偏光制御器/
フィルタ12をバイパスできるようにする切換え装置1
7,18が備えられている。
のステップを図2を参照して説明する。図2は光スペク
トル分析器13での曲線を表示したグラフである。水平
軸は光信号の波長であり、垂直軸は光強度である。上部
曲線50は波長λsignalでの信号ピーク51を有してい
る。波長λsignalでのノイズレベルが決定される。
長での曲線50上のいくつかのノイズ・サンプルが測定
される。これらのノイズ・サンプルには参照符号60
a,61a,62a,64a,65a,66aが付され
ている。第2ステップでは、信号ピーク51を含む曲線
全体がある波長だけ離調される。この離調は同調レーザ
ー光源14の出力信号の波長を対応して変化させること
によって行われる。実際の実施例では、信号は約1−2
ナノメーターだけ離調される。光スペクトル分析器13
に表示される曲線は信号ピーク53を有する曲線52で
ある。この曲線は信号ピーク51を有する元の曲線50
に対してある波長間隔だけシフトされている。次のステ
ップでは、離調された曲線52でのノイズ・サンプル
が、元の曲線50のノイズ・サンプルと同じ測定波長で
測定される。離調された曲線のノイズ・サンプルには、
参照符号60b,61b,62b,64b,65b,6
6bが付されている。更に、元の信号ピーク51の波長
λsignalでのノイズ・サンプル63が測定される。ノイ
ズ・サンプル63の数値はN* (λsignal)で示すこと
にする。
定される。この差分関数は元の曲線50で抽出されたノ
イズ・サンプルと、離調された曲線52で抽出されたノ
イズ・サンプルの同一波長における差分値を波長の関数
としたものに相当する。次に、関数Δ(λ)の値が元の
信号ピーク51の波長λsignalで決定される。この決定
は補間又はスプライン近似、又は、推奨実施例でのよう
に多項式近似によって行われる。
イズ・サンプル63の値に加算することによって、波長
λsignalでの正しいノイズ・レベルN(λsignal)が確
定される。 N(λsignal)=Δ(λsigna
l)+N* (λsignal)
る。すなわち、元の曲線と離調された曲線でのノイズ・
サンプルの測定並びに必要な計算はコンピュータ制御の
もとで自動的に行われる。
間法を利用した従来の方法と比較して精度が大幅に向上
する。精度の向上はソースの自発的放出量、ファイバ増
幅器の偏光モード拡散、及び飽和度によって左右され
る。実際の例では、0.1から0.2dBの向上が可能
である。
(ASE)補間/減算方式と組み合わせて利用すること
もできる。何故ならば、波長に左右されるASEの強い
曲率が、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器の物理性
に起因する典型的な問題点であるからである。ASE補
間/減算方式では偏光制御器/フィルタは必要ない。
特に適しているが、この領域に限定されるものではな
く、信号の存在時のノイズを測定する必要がある別の用
途にも利用できることが理解されよう。
フである。
Claims (4)
- 【請求項1】ある信号波長(λsignal)での信号(5
1)中のノイズレベルの測定方法であって、 a)前記信号(51)を前記信号波長とは異なる第2の
信号波長に離調するステップと、 b)前記離調の前後における前記ノイズレベルの差に対
応する差分関数(Δ(λ))を波長の関数として決定す
るステップと、 c)前記ノイズレベルの前記信号波長(λsignal)にお
ける測定値(N* (λsignal))を測定するステップ
と、 d)前記信号波長(λsignal)での前記差分関数の値を
前記測定値(N* (λsignal))に加算するステップ、
とからなる測定方法。 - 【請求項2】前記信号波長(λsignal)での前記差分関
数の値が補間又は近似法によって決定されることを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記差分関数を決定するステップ(ステッ
プb)が、 b1)前記離調の前に複数の測定波長で光の強度の変動
を表す曲線のノイズレベル(60a,61a,62a,
64a,65a,66a)を測定するステップと、 b2)前記離調の後で前記測定波長のそれぞれにおいて
光の強度の変動を表す曲線のノイズレベル(60b,6
1b,62b,64b,65b,66b)を測定するス
テップとからなることを特徴とする請求項1又は2に記
載の方法。 - 【請求項4】例えばエルビウム・ドープしたファイバ増
幅器のような光増幅器でのノイズレベルを測定するため
の前記請求項1あるいは2、3、のいずれかに記載の方
法。
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