JPH1114463A - 光波長計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信等で使用する変調信号光あるいは周波
数多重信号光の中の特定信号光の波長を、正確に検出す
る手段が求められていた。 【解決手段】 ２×２光分岐器13の一方の入力ポートに
可変発光波長光送信器10よりの信号光25ｂを、他方の入
力ポートに被測定光24を入力することにより２つの出力
ポートから１：１に分岐された合成信号光26ａ、26ｂが
出力される。合成信号光は受光素子14、15で光電変換さ
れ、このときビート雑音信号を発生する。受光素子より
の出力信号は演算回路で処理された後、スイッチ回路1
6、17で、同期回路６の信号により所望の信号のみが出
力される。この後、フィルタ回路18、19で変調信号が除
去され、信号強度検出回路20によってビート雑音信号が
検出される。演算回路21において可変発光波長光送信器
の波長データとビート雑音信号の強度変化から測定信号
光の波長が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変調信号光、ある
いは時分割多重された複数の信号光のうちの特定信号光
の発光波長を計測する光波長計測装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】被測定光の発光波長を計測する方法に
は、光スぺクトラムアナライザを用いる方法と、光波長
計を用いる方法がある。前者の方法では、光スぺクトラ
ムアナライザの分解能が、例えば、１５５０ｎｍ帯の発
光波長をもつレーザ光源の場合で、波長間隔０．１ｎ
ｍ、周波数換算で約１０ＧＨｚ程度であるため、正確に
波長を検出するには波長計を用いる方法が必要である。
図３は一般的な波長計の構成を示したものであり、波長
計１は、測定光学系２、受光素子３、増幅回路４、信号
処理回路５からなる。測定確度が±０．０１ｎｍ以下の
波長計の測定光学系には、掃引マイケルソン干渉計が用
いられている。波長計１は掃引マイケルソン干渉計を使
用した測定光学系２により、基準光と被測定光それぞれ
に干渉縞を生じさせ、受光素子３で受光し、増幅回路４
で増幅し、検出された干渉縞のカウント数の比から被測
定光の波長、周波数を信号処理回路５を用いて算出す
る。また、被測定光が時分割多重された信号光の場合、
所望の信号光を取り出すために、ゲーティング機能を付
加した波長計測を行う必要がある。図４は、光領域でゲ
ーティングを行う場合の構成を示したものであり、同期
回路６と、光スイッチ７、波長計１からなる。同期回路
６は所望の信号光を受信している間、ゲーティング信号
を光スイッチ７に送出し、光スイッチ７はゲーティング
信号が入力している間、入力した信号光を波長計１に入
力する。波長計１は入力した信号光の波長を計測する。
図５は、電気領域でゲーティングを行う場合の構成を示
したものであり、波長計８は図３の構成と同様に、測定
光学系２、受光素子３、増幅回路４、信号処理回路５を
備え、更にスイッチ回路９、同期回路６を付加したもの
である。受光素子３で光電変換し、増幅回路４で増幅し
た電気信号をスイッチ回路９に入力し、同期回路６のゲ
ーティング信号によって所望の信号のみを取り出して信
号処理回路５に送って波長を計測する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光通信などでレーザ光
源から発せられた被測定光が変調されている場合、発振
スペクトルが数ＧＨｚ（数十ｐｍ）まで広がるため、測
定確度が±０．０１ｎｍ以下の波長計を用いた場合、正
確に中心波長を求めることができない。また、複数の信
号光が時分割多重された信号光の中の、特定チャンネル
の信号光の波長を検出する場合、基準光と被測定光それ
ぞれに干渉縞を生じさせる間、被測定光の光強度がある
程度必要なため、ゲーティング周期が長いと、被測定光
が入力しない時間が長くなり、測定するすることができ
ない。本発明は、上記課題を解決し、変調信号光の波長
や、時分割多重された信号光の中の、特定チャンネルの
信号光の波長検出が可能な光波長計測装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光波長計測装置は以下の構成を備えてい
る。波長を測定しようとする測定信号光に対し基準とな
る信号光を出力する可変発光波長光送信器は、測定信号
光の全ての波長に対応し得るよう発光波長を一定範囲内
で時間と共に連続的に変化させることができる。これら
の制御は発光波長制御回路によって行われる。可変発光
波長光送信器より出力された信号光は、偏波スクランブ
ル装置によって偏波をランダム状態にされた後、送出さ
れる。偏波をランダム状態にされた可変発光波長光送信
器よりの信号光と測定信号光は、２×２光分岐器の２つ
の入力ポートにそれぞれ入力される。２×２光分岐器
は、２つの入力光を合成し、１：１に分岐出力する入力
ポートＡ、入力ポートＢ、出力ポートＣ、出力ポートＤ
を有する分岐器であり、可変発光波長光送信器よりの信
号光を入力ポートＡに入力したとすると、測定信号光は
入力ポートＢに入力される。入力ポートＡ、入力ポート
Ｂに上記２つの信号光が入力されると、両者は合成さ
れ、出力ポートＣ、出力ポートＤからは１：１に分岐さ
れた信号光が出力され、それぞれ受光素子により光電変
換される。これら２つの受光素子、第１の受光素子と第
２の受光素子よりの出力電流の差を演算回路により求
め、フィルタ回路を用いてビート雑音信号成分を抽出
し、信号強度検出回路でその強度を検出する。フィルタ
回路は、光通信に使用されている測定信号光の変調成
分、すなわち伝送帯域の信号成分を取り除くよう予め設
定されている。基準となる波長は、発光波長制御回路で
設定した発光波長データから、あるいは可変発光波長光
送信器の出力側に接続した発光波長認識手段、例えば波
長計から得られた発光波長データを使用し、これと信号
強度検出回路より出力されるビート雑音信号の強度変化
から波長導出回路、すなわち波長を導出する演算回路に
おいて測定信号光の波長を求めることができる。上記構
成に加え本発明の光波長計測装置は、上記演算回路の出
力信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ回路と、スイッチ回
路を切り替えるゲーティング信号を発生する同期回路を
それぞれ１個、あるいは２つ以上複数個備えたものでも
よい。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の光波長計測装置の実施の
形態について図１により説明する。可変発光波長光送信
器１０は、発光波長制御回路２３に制御され、発光波長
が一定範囲内で時間と共に変化する信号光を出力する。
可変発光波長光送信器１０より出力された光信号は、偏
波スクランブル装置１１によりその偏波をランダム状態
にされ、信号光２５ａとして光カプラ１２に入力し、こ
こで２つに分岐される。分岐された一方の信号光２５ｂ
は、光カプラ１３に入力される。ここで光カプラ１３
は、２つの信号光を入力し、合成した信号光を１：１に
分岐する２×２光分岐器として構成されている。２つの
信号光の入力側を、入力ポートＡ、入力ポートＢ、２つ
の出力側を出力ポートＣ、出力ポートＤとし、信号光２
５ｂを入力ポートＡに入力させたものとすると、他方の
入力ポートＢには被測定光２４を入力させる。すなわち
変調信号光あるいは周波数多重信号光として送られてく
る信号光の発光波長を測定するための測定信号光が入力
される。入力ポートＡ、入力ポートＢに入力された前記
２つの信号光は合成され、１：１に分岐され、出力ポー
トＣ、出力ポートＤから出力される。各出力ポートから
出力された信号光２６ａ、２６ｂは、受光素子１４、１
５に入力し、電気信号に変換される。図１の例では、２
つの受光素子１４、１５はホトダイオードからなり、一
方のホトダイオード１４のアノードと、他方のホトダイ
オード１５のカソードが接続されていて、その接続点か
ら２つの受光素子の出力電流の差が取り出され、増幅器
２２に入力される。増幅器２２よりの出力信号は、後段
の接続回路への入出力制御を行うスイッチ回路１６、１
７に導入され、同期回路６よりのゲーティング信号によ
ってＯＮ／ＯＦＦ制御される。更に、スイッチ回路１
６、１７より出力された信号は、フィルタ回路１８、１
９によってその中から変調信号成分を除去され、フィル
タ回路１８、１９を通過したビート雑音成分の信号強度
が信号強度検出回路２０によって検出される。光カプラ
１２で分岐された他方の信号光２５ｃは波長計１に導入
され、可変発光波長光送信器１０の発光波長が求められ
る。こうして得られた可変発光波長光送信器１０の発光
波長データと信号強度検出回路２０で検出された雑音信
号の強度変化から、演算回路２１により被測定光の波長
を求めることができる。

【０００６】演算回路２１により波長を求める方法につ
いて更に詳細に説明する。図１で２×２光分岐器から出
力された信号光２６ａ、２６ｂには、測定信号光と可変
発光波長光送信器１０よりの信号光が含まれるが、これ
を受光素子１４、１５で受光すると、１つの受光素子で
２つの信号光を同時に受信することにより２つの波長差
に相当するビート雑音が発生する。ビート雑音は２つの
波長値が近づくにつれて大きくなり、離れるにしたがっ
て小さくなる。したがって、可変発光波長光送信器１０
の発光波長を一定の範囲内で時間と共に連続的に変化さ
せると、波長の変化につれてビート雑音の強度が変化
し、測定信号光の波長に対応する波長になると最大強度
を得ることができる。この時の可変発光波長光送信器１
０の発光波長が求める測定信号光の波長である。雑音信
号の変化から測定信号光の波長を求めるのに、雑音信号
レベルがある閾値Ｐを越える２つの波長値から、測定信
号光の波長を求めることもできる。この方法を図２によ
り説明する。図２は、横軸に可変発光波長光送信器１０
の発光波長をとり、縦軸にビート雑音強度をとり、発光
波長によるビート雑音強度の変化を示したものであり、
閾値Ｐを横切る際の閾値Ｐと一致する波長λ1 とλ2 の
中間値から測定信号光の波長を求めることができる。な
お、可変発光波長光送信器１０の発光波長は、図１では
波長計１を用いて求めているが、発光波長制御回路２３
により波長設定がなされているので発光波長制御回路２
３から直接、演算回路２１へ設定波長データを入力して
もよい。

【０００７】ビート雑音は２つの光の偏波が揃う、すな
わち位相差が０であると最大となり、直交する、すなわ
ち位相差が±π／２であると発生しない。そこで本発明
では、図１に示すように可変発光波長光送信器１０の出
力側に偏波スクランブル装置１１を接続して可変発光波
長光送信器１０から出力される信号光の偏波をランダム
状態とすることにより、常にビート雑音を検出すること
ができる。測定信号光として時分割多重信号信号光を入
力する場合には、時分割多重信号の周期に応じて、同期
回路６から、スイッチ回路１６をＯＮ／ＯＦＦすれば、
ある特定チャンネルの光信号と可変発光波長光送信器１
０の出力光のビート雑音信号を取り出すことができる。
図１に示すようにスイッチ回路とフィルタ回路をそれぞ
れ２個、あるいはそれ以上複数個接続し、順番にデータ
を取り込むことによって、受信タイミングの異なる複数
のチャンネルの信号光の波長を一括して測定することが
できる。可変発光波長光送信器は連続的に発光波長を変
化させるので、全ての測定信号光の波長を求めることが
できる。また、図１で２つの受光素子１４、１５で発生
するビート雑音信号は、それぞれ同振幅、逆位相となる
ため２つの受光素子の出力電流の差をとることでビート
雑音信号の強度は２倍となり、可変発光波長光送信器の
光源自身による雑音成分は消去されるので、高感度な計
測が可能となる。

【０００８】本発明において、２つの入力光を１：１に
分岐する光カプラ１３の代わりに、パワー透過率５０％
のビームスプリッタを用いてもよい。また、図１のよう
にホトダイオード１４、１５のアノードとカソードを接
続して出力電流の差をとる代わりに、２つのダイオード
の出力電流を差動増幅器に入力する構成としてもよい。

【０００９】

【発明の効果】本発明の光波長計測装置によれば、変調
された信号光の波長、あるいは時分割多重された信号光
の中の特定チャンネルの波長を高い精度で計測すること
ができる。スイッチ回路及びフィルタ回路を複数使用す
ることにより時分割多重された信号光の複数のチャンネ
ルの測定波長を一括して計測することができる。また、
偏波スクランブル装置を用いることにより、測定信号光
の偏波状態に影響されることなく確実にビート雑音を検
出し波長を計測することができる。更に、本発明におけ
る２つの受光素子と演算回路の接続によりビート雑音信
号強度を大きくし高い精度の計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光波長計測装置の構成図。

【図２】可変発光波長光送信器の発光波長と信号強度検
出回路で検出されるビート雑音信号強度の関係を示す
図。

【図３】従来の光波長計測装置の構成図。

【図４】光領域でゲーティング機能を付加した従来の光
波長計測装置の構成図。

【図５】電気領域でゲーティング機能を付加した従来の
光波長計測装置の構成図。

【符号の説明】

１ 波長計 ２ 測定光学系 ３ 受光素子 ４ 増幅器 ５ 信号処理回路 ６ 同期回路 ７ 光スイッチ ８ 波長計 ９ スイッチ回路 １０ 可変発光波長光送信器 １１ 偏波スクランブル装置 １２、１３ 光カプラ １４、１５ ホトダイオード １６、１７ スイッチ回路 １８、１９ フィルタ回路 ２０ 信号強度検出回路 ２１ 演算回路 ２２ 増幅回路 ２３ 発光波長制御回路 ２４ 被測定光 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 可変発光波長光送信器よりの
信号光 ２６ａ、２６ｂ 測定信号光と可変発光波長光送信器よ
りの信号光との合成信号光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した２つの信号光を合成し、１：１
   に分岐出力する、入力ポートＡ、入力ポートＢ、出力ポ
   ートＣ、出力ポートＤを有する２×２光分岐器と、発光
   波長を変化できる可変発光波長光送信器と、可変発光波
   長光送信器の発光波長を一定範囲内で時間と共に連続的
   に変化させる発光波長制御回路と、可変発光波長光送信
   器より出力される信号光の偏波をランダム状態にする偏
   波スクランブル装置と、偏波をランダム状態にされた可
   変発光波長光送信器よりの信号光を前記光分岐器の入力
   ポートＡに、測定信号光を入力ポートＢに入力すること
   により、出力ポートＣ、出力ポートＤから出力される信
   号光をそれぞれ光電変換する第１の受光素子と、第２の
   受光素子と、第１の受光素子と第２の受光素子の出力信
   号の差を求める演算回路と、演算回路の出力信号から予
   め設定した伝送帯域の信号成分を除去するフィルタ回路
   と、フィルタ回路を通過した信号の強度を検出する信号
   強度検出回路と、可変発光波長光送信器の発光波長デー
   タと信号強度検出回路の出力するビート雑音信号の強度
   変化から前記測定信号光の発光波長を求める波長導出回
   路とを備えたことを特徴とする光波長計測装置。
2. 【請求項２】 可変発光波長光送信器の出力側に発光波
   長認識手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光
   波長計測装置。
3. 【請求項３】 演算回路の出力信号をＯＮ／ＯＦＦする
   スイッチ回路と、スイッチ回路を切り替えるゲーティン
   グ信号を発生する同期回路とを備えたことを特徴とする
   請求項１または２記載の光波長計測装置。
4. 【請求項４】 スイッチ回路及びフィルタ回路を複数備
   えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１記載
   の光波長計測装置。