WO2022123675A1

WO2022123675A1 - 光周波数品質測定装置及び光周波数品質測定方法

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Publication number: WO2022123675A1
Application number: PCT/JP2020/045807
Authority: WO
Inventors: 薫新井; 大樹佐久間; 隆太杉山
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-06-16
Also published as: JP7473010B2; JPWO2022123675A1

Abstract

光周波数品質測定装置（１０）は、Ｎ系及びＥ系の次の構成要素を備える。光時計（２１ｎ，２１ｅ）からの光周波数（ｆ１）の光信号（ｇ１）を受信する光受信部（１１ｎ，１１ｅ）と、光周波数（ｆ１）に近い基準周波数（ｆ２）の光コム（ｃ１）を生成する光コム生成部（１２ｎ，１２ｅ）と、光周波数（ｆ１）と基準周波数（ｆ２）との差分の絶対値である差周波数（Δｆ）を得るミキサ（１３ｎ，１３ｅ）と、差周波数（Δｆ）のカウント数と内部基準周波数との差分（ΔＮ）を出力する周波数カウンタ（１５ｎ，１５ｅ）と、差分（ΔＮ）が０であれば光スイッチ（１７ｎ）が光コム（ｃ１）を通過させるオンを維持し、０でなければ光スイッチ（１７ｎ）を光コム（ｃ１）を遮断するオフとし、他系の光スイッチ（１７ｅ）をオンとする切替制御部（１９）とを備える。

Description

光周波数品質測定装置及び光周波数品質測定方法

　本発明は、光時計から発振された光信号の光周波数の異常を検知する光周波数品質測定装置及び光周波数品質測定方法に関する。

　高精度な光周波数の光信号を発振する光時計の開発が進んでおり、この光時計は、同期ネットワークシステム（同期ネットワークともいう）における周波数源として将来的な導入が検討されている。従来のセシウムやルビジウム等を用いた原子時計は、マイクロ波（電波）領域の周波数を発振する。これまで通信事業者の同期ネットワークにおいては、マイクロ波周波数を基準とした同期ネットワークが導入されてきた。

　一方で光時計は光周波数の光信号を発振するため、光周波数の同期技術をベースとした光ファイバによる同期ネットワークの構築が必要となる。この同期ネットワークにおいては、光時計をマスタクロック（周波数源）として、高精度な光周波数の光信号を光ファイバを介して伝送する。

　一般に通信事業者の同期ネットワークは、周波数同期により動作するデータ通信や専用線のサービスを支える神経網である。従って、同期クロックの信号経路についても現用と予備の２重化が成され、高信頼な構成となっている。従来の同期ネットワークでは、原子時計から発振されるマイクロ波周波数での信号を冗長化して高信頼及び高可用性を実現している。

　マイクロ波周波数の信号を送受信する同期ネットワークでは、Ｎ（Normal）系とＥ（Emergency）系の２系統の各伝送路において、受信信号のマイクロ波周波数の正常又は異常を検知している。Ｎ系の伝送路で異常が検知された際に、正常なＥ系の伝送路に切り替える機能を有する。この種の技術として非特許文献１に記載のものがある。

T.Nakamura et al., "Coherent optical clock down-conversion for microwave frequencies with 10?18 instability,"［online］, Science 368 (6493), pp.889-892, May 2020，［令和２年１１月２４日検索］，インターネット〈URL:https://arxiv.org/abs/2003.02923〉

　しかし、上述した従来の同期ネットワークでは、送信側の原子時計から発振されるマイクロ波周波数が、通常、１０^－１１精度程度の周波数となっている。このマイクロ波周波数の信号を受信側で受信し、１０^－９精度の周波数を発振する周波数カウンタでカウントすることにより、マイクロ波周波数の正常又は異常を検知している。受信信号の１０^－１１精度のマイクロ波周波数が１０^－９精度よりも悪くなった場合に、受信信号が異常と検知される。

　一方、送信側に光時計を採用した場合、光時計から発振される光周波数は、通常、１０^－１６精度程度の周波数となっている。この光周波数の光信号を受信し、１０^－９精度の周波数の周波数カウンタでカウントしても、１０^－１６精度の光周波数とは周波数差が１０^－７となり、周波数差に開きが在り過ぎる。言い換えれば、周波数カウンタでは、光周波数の不感知領域が大き過ぎるので、微小な光周波数の異常を検知できないという問題がある。

　光周波数を使用する５Ｇ（5th Generation）の携帯電話システムやデータセンタ間の同期システム等の通信システムでは、微小な周波数異常が通信サービスに大きく影響する。１０^－１６精度の微小な光周波数の異常を検知するためには、送信側の光時計と同精度の発信源、つまり光時計が受信側に必要となる。このため、高コストとなる問題が生じる。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光時計から受信した光信号の微小な光周波数の異常を低コストで検知することを課題とする。

　上記課題を解決するため、本発明の光周波数品質測定装置は、送信側の光時計から光伝送路を介して送られてきた光周波数の光信号を受信する光受信部と、前記光周波数に所定周波数以内と近い周波数である基準周波数の光周波数コム信号を生成する光コム生成部と、前記光周波数と前記基準周波数との差分の絶対値である差周波数を得る差分導出部と、前記差周波数をカウントしたカウント数と、予め定められた内部基準周波数との第１差分を出力する周波数カウンタと、前記光周波数コム信号を、オン時に通過又はオフ時に遮断する光スイッチとを、現用系及び予備系の各々の構成要素として備え、前記第１差分が予め定められた第１の一定値であれば、現用系又は予備系の光スイッチのオンを維持し、当該第１差分が前記第１の一定値でなければ、この時点でオン状態の現用系又は予備系の光スイッチをオフとし、オフ状態の予備系又は現用系の光スイッチをオンとする切替制御部を備えることを特徴とする。

　本発明によれば、光時計から受信した光信号の微小な光周波数の異常を低コストで検知することができる。

本発明の実施形態に係る光周波数品質測定装置の構成を示すブロック図である。受信光信号の光周波数ｆ１、光周波数コム信号の基準周波数ｆ２、差周波数Δｆ及び差周波数Δｆの周波数スペクトルを示す図である。光周波数コム信号の光パルスを示す図である。光周波数コム信号の櫛状の周波数スペクトル列を示す図である。本実施形態に係る光周波数品質測定装置の光周波数品質測定動作を説明するための第１のフローチャートである。本実施形態に係る光周波数品質測定装置の光周波数品質測定動作を説明するための第２のフローチャートである。本発明の実施形態の応用例に係る光周波数品質測定装置の構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜実施形態の構成＞
　図１は、本発明の実施形態に係る光周波数品質測定装置の構成を示すブロック図である。

　図１に示す光周波数品質測定装置１０は、Ｎ（Normal）系とＥ（Emergency）系の２系統の各光伝送路を介して、光信号を同期を取って送受信する同期ネットワークに用いられ、受信した光信号の微小な光周波数の異常を検知するものである。なお、Ｎ系は請求項記載の現用系を構成し、Ｅ系は請求項記載の予備系を構成する。

　光周波数品質測定装置１０は、Ｎ系の光受信部１１ｎと、光コム生成部１２ｎと、ミキサ１３ｎと、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）変換部１４ｎと、周波数カウンタ１５ｎと、光コム制御部１６ｎと、光スイッチ１７ｎと、光カプラ１８ｎとを備えると共に、Ｅ系の光受信部１１ｅと、光コム生成部１２ｅと、ミキサ１３ｅと、Ｏ／Ｅ変換部１４ｅと、周波数カウンタ１５ｅと、光コム制御部１６ｅと、光スイッチ１７ｅと、光カプラ１８ｅとを備え、更に、切替制御部１９を備えて構成されている。なお、ミキサ１３ｎ及びＯ／Ｅ変換部１４ｎ又はミキサ１３ｅ及びＯ／Ｅ変換部１４ｅは、請求項記載の差分導出部を構成する。

　また、光周波数品質測定装置１０には、光伝送路２２ｎを介してＮ系の光時計２１ｎを備える送信装置２０ｎが接続されると共に、光伝送路２２ｅを介してＥ系の光時計２１ｅを備えるＥ系の送信装置２０ｅが接続されている。光伝送路２２ｎ，２２ｅは、光ファイバを備えて構成されている。但し、Ｎ系の光時計２１ｎを備える送信装置２０ｎと、時計２１ｅを備えるＥ系の送信装置２０ｅとの各々の上流には、同様に光時計２１を備える送信装置２０や光周波数品質測定装置１０が従属接続されている。更に、光時計２１ｎ，２１ｅを備える送信装置２０ｎ，２０ｅの間には光周波数を中継する装置が追加されてもよい。

　光時計２１ｎ，２１ｅの各々は、一定間隔の光周波数ｆ１の光信号ｇ１を発振し、送信装置２０ｎ，２０ｅが、その発振された光周波数ｆ１の光信号ｇ１を光伝送路２２ｎ，２２ｅへ送信する。

　光周波数ｆ１は、図２に示すように、例えば２００ＴＨｚであり、観測可能な周波数の桁数が、整数１５桁と小数点以下３桁とを合わせた１８桁であり、その小数点以下３桁よりも小さい桁数は不確定な値であるとする。なお、図２に示す２００ＴＨｚの光周波数ｆ１等の整数部分に、Ｔ（テラ）、Ｇ（ギガ）、Ｍ（メガ）の単位を標記した。

　図１に戻って、光周波数品質測定装置１０のＮ系において、光受信部１１ｎは、光伝送路２２ｎで伝送されてきた光周波数ｆ１の光信号ｇ１を受信し、ミキサ１３ｎへ出力する。

　光コム生成部１２ｎは、光周波数ｆ１と予め定められた所定周波数以内と周波数が近い基準周波数ｆ２の光周波数コム信号ｃ１（後述）を生成し、ミキサ１３ｎ及び光スイッチ１７ｎへ出力する。なお、光周波数コム信号ｃ１を、光周波数コムｃ１又は光コムｃ１ともいう。

　図２に示すように、基準周波数ｆ２は、受信される２００ＴＨｚの光周波数ｆ１（受信光周波数ｆ１）に近い周波数であり、本例では、２００ＴＨｚ＋１０ＭＨｚであるとする。小数点以下３桁は、光周波数ｆ１と同様であるとする。

　また、光周波数コムｃ１は、図３に示すように、時間軸に沿って一定周期Ｔ_ｒｅｐで出力される超短光パルス（光パルスという）Ｐ１～Ｐ４を、図４に示すように、１／Ｔ_ｒｅｐ＝ｆ_ｒｅｐの一定間隔の棒グラフによる櫛状の周波数スペクトル列で表してある。但し、光パルスＰ１～Ｐ４は、正レベル側を代表して説明するが、負レベル側も同様である。

　図３に示す光パルスＰ１～Ｐ４は、光パルスＰ３に代表して示すように、時間軸に沿って正負を交互に小レベルから大レベルに、大レベルから小レベルに変化する複数の波Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃ，Ｐ３ｄ，Ｐ３ｅ，Ｐ３ｆを包む包絡線３Ｅで表される。

　光パルスＰ１～Ｐ４には、光パルスＰ２に代表して示すように、一定時間経過すると位相ズレφが発生する。この位相ズレがどれ位発生するか、つまり、光パルスＰ２の包絡線の頂点と、この頂点に最も近い包絡線内の波の頂点とが、どれ位ズレるかをφで表した。φは、光パルスＰ２の位相ズレである。また、光パルスＰ１～Ｐ４の１周期（２π）分の時間をＴ_ＣＥＯで表した。

　光パルスＰ１～Ｐ４を、図４に示す周波数軸上に表した際の周波数スペクトルを棒グラフで示す。更に説明すると、棒グラフは、一定周期Ｔ_ｒｅｐの光パルス成分に含まれる複数の周波数成分（複数の周波数スペクトル）が、等間隔ｆ_ｒｅｐ＝１／Ｔ_ｒｅｐに並んだ櫛状の周波数スペクトル列を表す。つまり、１つの波である各々の光パルスＰ１～Ｐ４を、等間隔ｆ_ｒｅｐの周波数スペクトル列で表したものが光周波数コム（comb）信号ｃ１である。

　周波数スペクトル列の等間隔ｆ_ｒｅｐは、基準周波数ｆ２に対応しており、言い換えれば、光パルスＰ１～Ｐ４の繰返し周波数ｆ_ｒｅｐである。周波数スペクトル列におけるｎ番目の周波数スペクトルの周波数は、ｆ（ｎ）＝ｎ×ｆ_ｒｅｐ＋ｆ_ＣＥＯで表される。

　ｆ_ＣＥＯはオフセット周波数である。このオフセット周波数ｆ_ＣＥＯは、等間隔な光パルス繰返し周波数ｆ_ｒｅｐにおける０に最も近いｉ番目の周波数スペクトルと、０との差分の周波数（余りの周波数ｆ_ＣＥＯともいう）である。

　光パルス繰返し周波数（櫛状の周波数スペクトルの間隔）ｆ_ｒｅｐと、オフセット周波数ｆ_ＣＥＯとを、一定に制御することで光コムｃ１を安定化できる。従って、図１に示す光コム生成部１２ｎは、その一定制御により光コムｃ１を安定的に生成している。

　図１に示すミキサ１３ｎは、光信号ｇ１の光周波数ｆ１と、光コムｃ１の基準周波数ｆ２とを混合し、光周波数ｆ１と基準周波数ｆ２との差分の絶対値である差周波数Δｆ（図２）の光信号を生成する。つまり、ミキサ１３で、図２に示すように、基準周波数ｆ２と光周波数ｆ１との差分の絶対値を取って１０ＭＨｚの差周波数Δｆが生成される。

　図２では基準周波数ｆ２が光周波数ｆ１よりも大きいが、この逆に基準周波数ｆ２が光周波数ｆ１よりも小さくてもよい。また、図２には、差周波数Δｆを、受信光周波数ｆ１の周波数スペクトルと基準周波数ｆ２の周波数スペクトルとの差分として周波数ｆ軸上でも表した。なお、差周波数Δｆは、ビート周波数Δｆとも称される。

　図１に戻って、Ｏ／Ｅ変換部１４ｎは、差周波数Δｆの光信号を電気信号に変換し、この変換された差周波数Δｆの電気信号を周波数カウンタ１５ｎ及び光コム制御部１６ｎへ出力する。

　光コム制御部１６ｎは、差周波数Δｆと予め定められた一定周波数信号Ｒ１の周波数との差分（第２差分）が予め定められた第２の一定値（例えば「０」）となるように、その差分に応じた制御信号ｃｎ１を光コム生成部１２ｎの制御端に入力する。光コム生成部１２ｎは、制御信号ｃｎ１に応じて光コムｃ１の基準周波数ｆ２を可変する。このフィードバックループによって差分が「０」とされる。

　この際、基準周波数ｆ２の等間隔ｆ_ｒｅｐ（図４）は、一定周波数信号Ｒ１の周波数と差周波数Δｆとの差分で制御されるが、差周波数Δｆは、受信光信号ｇ１の光周波数ｆ１と光コムｃ１の基準周波数ｆ２との差分なので、受信光信号ｇ１の光周波数ｆ１に同期している。この同期した光コムｃ１が、光スイッチ１７ｎ及び光カプラ１８ｎを介して下流側の図示せぬ通信装置へ送信されるようになっている。

　但し、一定周波数信号Ｒ１は、正常時の受信光周波数ｆ１と基準周波数ｆ２との差分と同じ一定周波数（例えば１０ＭＨｚ）の信号とするのが好ましいが、任意に定めてもよい。一定周波数信号Ｒ１は、光周波数品質測定装置１０の外部から入力される。又は、光周波数品質測定装置１０内に一定周波数信号Ｒ１を発振する発振部を設けてもよい。

　周波数カウンタ１５ｎは、電気信号の差周波数Δｆ（例えば１０ＭＨｚ）をカウントし、このカウント数と、周波数カウンタ内部で発振される後述の内部基準周波数との差分ΔＮを、切替制御部１９へ出力する。なお、差分ΔＮは、請求項記載の第１差分を構成する。

　内部基準周波数は、予め定められた所定周波数であり、例えば正常時の差周波数Δｆと同じ１０ＭＨｚの周波数となっている。差分ΔＮは、予め定められた一定値（第１の一定値）であり、差周波数Δｆが正常時にはカウント数が内部基準周波数と同じ１０ＭＨｚとなるので「０」となる。しかし、差周波数Δｆが１０ＭＨｚ以外の異常時には、差分ΔＮが「０」以外の値となる。差周波数Δｆは、受信光信号ｇ１の光周波数ｆ１、又は光コム生成部１２ｎで生成された光コムｃ１の基準周波数ｆ２が乱れた際に異常値となる。

　このようなＮ系の各構成要素１１ｎ～１６ｎの処理動作は、Ｅ系の各構成要素１１ｅ～１６ｅにおいても同様に行われ、周波数カウンタ１５ｅから差分ΔＥが切替制御部１９へ出力される。

　切替制御部１９は、Ｎ系の差分ΔＮが「０」の場合は、正常と判定してＮ系の光スイッチ１７ｎをＯＮ（オン）とするオンオフ制御信号ｃｎ２を出力する。一方、切替制御部１９は、差分ΔＮが「０」以外で且つＥ系の差分ΔＥが「０」の場合は、Ｎ系が異常と判定して光スイッチ１７ｎをＯＦＦ（オフ）とするオンオフ制御信号ｃｎ２を出力すると共に、Ｅ系の光スイッチ１７ｅをＯＮとするオンオフ制御信号ｃｅ２を出力する。これによってＮ系からＥ系に切り替わる。切替制御部１９は、その逆のＥ系からＮ系に切り替える制御も行う。

　光スイッチ１７ｎ，１７ｅは、オンオフ制御信号ｃｎ２，ｃｅ２に応じてＯＮ又はＯＦＦとなる。光スイッチ１７ｎが例えばＯＮの場合、光コム生成部１２ｎからの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を通過させて光カプラ１８ｎ，１８ｅへ出力する。一方、光スイッチ１７ｅがＯＦＦの場合、光コム生成部１２ｅからの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を遮断する。

　光カプラ１８ｎ又は光カプラ１８ｅは、これらを通過した基準周波数ｆ２の光コムｃ１を下流側の通信装置へ出力する。

＜実施形態の動作＞
　次に、本実施形態に係る光周波数品質測定装置１０の光周波数品質測定動作を、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。

　但し、図１に示すように、光周波数品質測定装置１０において、Ｎ系の光スイッチ１７ｎがＯＮ、Ｅ系の光スイッチ１７ｅがＯＦＦであるとする。また、送信装置２０ｎ，２０ｅの光時計２１ｎ，２１ｅで発振されて送信される光信号ｇ１の光周波数ｆ１は２００ＴＨｚ、光コム生成部１２ｎ，１２ｅから出力される光コムｃ１の基準周波数ｆ２は光周波数ｆ１に近い周波数の２００ＴＨｚ＋１０ＭＨｚ、一定周波数信号Ｒ１の周波数は１０ＭＨｚであるとする。

　Ｎ系の光スイッチ１７ｎがＯＮ状態であるため、Ｎ系の構成要素１１ｎ～１８ｎを代表して説明する。

　図５に示すステップＳ１において、図１に示す光受信部１１ｎが、光伝送路２２ｎを伝送してきた光周波数ｆ１の光信号ｇ１を受信し、ミキサ１３ｎへ出力する。

　ステップＳ２において、光コム生成部１２ｎは、基準周波数ｆ２の光コムｃ１を生成し、ミキサ１３ｎ及び光スイッチ１７ｎへ出力する。この際、光コム生成部１２ｎは、図４に示すオフセット周波数ｆ_ＣＥＯを所定幅に制御して光コムｃ１を生成している。

　ステップＳ３において、図１に示すミキサ１３ｎは、光信号ｇ１と光コムｃ１とを混合することにより光周波数ｆ１と基準周波数ｆ２との差分の絶対値である１０ＭＨｚの差周波数Δｆの光信号を生成し、Ｏ／Ｅ変換部１４ｎへ出力する。

　ステップＳ４において、Ｏ／Ｅ変換部１４ｎは、差周波数Δｆの光信号を電気信号に変換し、この変換された差周波数Δｆの電気信号を周波数カウンタ１５ｎ及び光コム制御部１６ｎへ出力する。

　ステップＳ５において、光コム制御部１６ｎは、差周波数Δｆから一定周波数信号Ｒ１の周波数を減算して双方の差分を取る。

　ステップＳ６において、光コム制御部１６ｎは、その差分が一定値（本例では「０」）か否かを判定する。

　判定の結果、差分が「０」であれば、ステップＳ７において、光コム制御部１６ｎは、差分「０」の制御信号ｃｎ１を光コム生成部１２ｎへ出力する。これによって光コム生成部１２ｎは１０ＭＨｚの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を出力する。

　一方、上記ステップＳ６の判定の結果、差分が「０」以外の数値Ａであったとする。この場合、ステップＳ８において、光コム制御部１６ｎは、差分「Ａ」の制御信号ｃｎ１を光コム生成部１２ｎへ出力する。

　ステップＳ９において、光コム生成部１２ｎは、制御信号ｃｎ１の差分「Ａ」が「０」となるように可変した基準周波数ｆ２の光コムｃ１を出力する。この出力によって、光コム制御部１６ｎで得られる差分が「０」に収束する。

　次に、ステップＳ１０において、周波数カウンタ１５ｎは、１０ＭＨｚの差周波数Δｆをカウントし、このカウント数と、周波数カウンタ１５ｎ内部で発振される内部基準周波数との差分ΔＮを、切替制御部１９へ出力する。

　ステップＳ１１において、切替制御部１９は、差分ΔＮが「０」か否かを判定する。

　判定の結果、差分ΔＮが「０」であれば、ステップＳ１２において、切替制御部１９はＮ系が正常と判定して光スイッチ１７ｎをＯＮとするオンオフ制御信号ｃｎ２を出力する。この際、光スイッチ１７ｎのＯＮ状態は継続される。

　ステップＳ１３において、ＯＮの光スイッチ１７ｎは、光コム生成部１２ｎからの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を光カプラ１８ｎ，１８ｅへ出力する。これによって光カプラ１８ｎ，１８ｅを通過した光コムｃ１は、下流側の通信装置（図示せず）へ出力される。

　一方、上記ステップＳ１１の判定の結果、差分ΔＮが「０」でなければ、ステップＳ１４において、切替制御部１９は、差分ΔＥが「０」か否かを判定する。

　判定の結果、差分ΔＮが「０」であれば、ステップＳ１５において、切替制御部１９は、Ｎ系が異常と判定して光スイッチ１７ｎをＯＦＦとするオンオフ制御信号ｃｎ２を光スイッチ１７ｎへ出力すると共に、差分ΔＥが「０」であることを検出してＥ系の光スイッチ１７ｅをＯＮとするオンオフ制御信号ｃｅ２を光スイッチ１７ｅへ出力する。これによって、Ｎ系の光スイッチ１７ｎがＯＦＦ、Ｅ系の光スイッチ１７ｅがＯＮに切り替わる。

　このＮ系からＥ系への切り替わりによって、ステップＳ１６において、ＯＦＦの光スイッチ１７ｎが、光コム生成部１２ｎからの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を遮断する。一方、ＯＮの光スイッチ１７ｅは、光コム生成部１２ｅからの基準周波数ｆ２の光コムｃ１を光カプラ１８ｅ，１８ｎへ出力する。これによって光カプラ１８ｅ，１８ｎを通過した光コムｃ１が、下流側の通信装置へ出力される。

　一方、上記ステップＳ１４の判定の結果、差分ΔＥが「０」でなければ、ステップＳ１７において、切替制御部１９は、選択状態のＮ系の基準周波数ｆ２の光コムｃ１を下流側の通信装置へ光スイッチ１７ｎを介して送信させる制御を行う。

　このように差分ΔＮ，ΔＥの双方が「０」とならないような、Ｎ系とＥ系の双方の光信号ｇ１が受信不能となった場合の処理を、Ｎ系を代表して説明する。

　光信号ｇ１の受信不能によってミキサ１３ｎから出力される差周波数Δｆが、予め定められた所定周波数以上になったとする。光コム制御部１６ｎは、所定周波数以上の差周波数Δｆを検知すると、１０ＭＨｚの一定周波数信号Ｒ１を制御信号ｃｎ１として光コム生成部１２ｎへ出力する。

　光コム生成部１２ｎは、光コムｃ１の図４に示す光パルス繰返し周波数（櫛状の周波数スペクトルの等間隔）ｆ_ｒｅｐとオフセット周波数ｆ_ＣＥＯとの双方を、一定周波数信号Ｒ１の１０ＭＨｚとなるように制御する。この際、少なくとも周波数スペクトルの等間隔ｆ_ｒｅｐが一定周波数信号Ｒ１の１０ＭＨｚとなるように制御してもよい。これによって、光コム生成部１２ｎから１０ＭＨｚで等間隔の周波数スペクトルを有する光コムｃ１が、光スイッチ１７ｎ及び光カプラ１８ｎを介して下流側の通信装置へ送信される。

＜実施形態の効果＞
　本発明の実施形態に係る光周波数品質測定装置１０による効果について説明する。但し、光周波数品質測定装置１０のＮ系（現用系）及びＥ系（予備系）は同一構成であるため、Ｎ系を代表して説明する。

　（１ａ）光周波数品質測定装置１０は、光受信部１１ｎと、光コム生成部１２ｎと、ミキサ１３ｎ及びＯ／Ｅ変換部１４ｎから成る差分導出部と、周波数カウンタ１５ｎと、光スイッチ１７ｎとを備える。

　光受信部１１ｎは、送信装置２０ｎの光時計２１ｎから光伝送路２２ｎを介して送られてきた光周波数ｆ１の光信号ｇ１を受信する。光コム生成部１２ｎは、光周波数ｆ１に所定周波数以内と近い周波数である基準周波数ｆ２の光コムｃ１（光コム信号）を生成する。差分導出部は、光周波数ｆ１と基準周波数ｆ２との差分の絶対値である差周波数Δｆを得る。周波数カウンタ１５ｎは、差周波数Δｆをカウントしたカウント数と、予め定められた内部基準周波数との第１差分ΔＮを出力する。光スイッチ１７ｎは、上記生成された光周波数ｆ１コム信号を、オン時に通過又はオフ時に遮断する。

　更に、光周波数品質測定装置１０は、上記差分ΔＮが予め定められた第１の一定値であれば、Ｎ系の光スイッチ１７ｎのオンを維持し、当該差分ΔＮが第１の一定値でなければ、この時点でオン状態のＮ系の光スイッチ１７ｎをオフとし、オフ状態のＥ系の光スイッチ１７ｅをオンとする切替制御部１９を備える構成とした。

　この構成によれば、光コム生成部１２ｎで生成される光周波数ｆ１コム信号の基準周波数ｆ２は、受信された光信号ｇ１の光周波数ｆ１に近いので、基準周波数ｆ２と光周波数ｆ１との差分ΔＮの絶対値である差周波数Δｆは、受信光周波数ｆ１よりも大幅に小さい周波数にダウンコンバートされる。このため、周波数カウンタ１５ｎで、受信光周波数ｆ１に対応する差周波数Δｆをカウントできるので、受信光信号ｇ１の微小な光周波数ｆ１の変化がカウント可能となる。

　また、光周波数ｆ１の光コムｃ１を生成する光コム生成部１２ｎは、送信側の光時計２１ｎを第三者の異常検出用発振源として受信装置内に新たに配備するよりも低コストで実現できる。このため、送信装置２０ｎの光時計２１ｎから受信した光信号ｇ１の微小な光周波数ｆ１の異常を低コストで検知できる。

　（２ａ）予め定められた一定周波数信号Ｒ１の周波数と、差周波数Δｆとの差分（第２差分）が予め定められた第２の一定値となるように、光コム生成部１２ｎで生成される光コムｃ１の基準周波数ｆ２を制御する光コム制御部１６ｎを備える構成とした。

　この構成によれば、光コム制御部１６ｎで一定周波数信号Ｒ１の周波数と、差周波数Δｆとの第２差分が第２の一定値となるように制御されるので、光周波数ｆ１と基準周波数ｆ２との差分の絶対値である差周波数Δｆを、一定周波数とできる。このため、周波数カウンタ１５ｎでの差周波数Δｆのカウントにおいて、受信光信号ｇ１の微小な光周波数ｆ１の変動を適正にカウント可能となる。従って、光信号ｇ１の微小な光周波数ｆ１の異常を絶対評価することが可能となり適正に検知できる。

　（３ａ）光コム制御部１６ｎは、所定周波数以上の差周波数Δｆが入力された際に、一定周波数信号Ｒ１を光コム生成部１２ｎへ出力する。光コム生成部１２ｎは、光コムｃ１の周波数スペクトル間隔が一定周波数信号Ｒ１の周波数間隔となるように制御して光コムｃ１を生成する構成とした。

　この構成によれば、上流側から受信される光信号ｇ１が受信不能等で遮断された際に、一定周波数信号Ｒ１の周波数に同期した光コムｃ１を下流側へ送信できる。従来では、受信光信号ｇ１が遮断された場合、下流側に信号が送信できなくなるが、この欠点を回避できる。

＜実施形態の応用例＞
　図７は、本発明の実施形態の応用例に係る光周波数品質測定装置の構成を示すブロック図である。

　図７に示す応用例の光周波数品質測定装置１０Ａが、上記実施形態の光周波数品質測定装置１０（図１）と異なる点は、Ｎ系及びＥ系の双方の光受信部１１ｎ，１１ｅの出力側に、ミキサ３１及び信号判定部３２を従属接続して備えたことにある。即ち、双方の光受信部１１ｎ，１１ｅの出力端にミキサ３１が接続され、ミキサ３１の出力側に信号判定部３２が接続されている。

　ミキサ３１は、Ｎ系及びＥ系の双方の光受信部１１ｎ，１１ｅで受信された光周波数ｆ１の光信号ｇ１同士を混合し、双方の光周波数ｆ１同士の差分（第３差分）である差周波数Δｆ１を信号判定部３２へ出力する。

　信号判定部３２は、差分ΔＮ又は差分ΔＥが「０」でない場合に、差周波数Δｆ１が０であれば、双方の光信号ｇ１が正常なので光コムｃ１の異常と判定する。０でなければ何れか一方の光信号ｇ１が異常なので、光信号ｇ１の異常と判定する。

　この応用例の光周波数品質測定装置１０Ａにおいて、切替制御部１９で、差分ΔＮが０でなければ、未選択状態の他系（Ｅ系）の光コムｃ１を選択して下流側へ通過させる処理を行う。この次に、信号判定部３２で差周波数Δｆ１が０であれば、光コム生成部１２ｎで生成される光コムｃ１が異常と判定し、０でなければ受信される光信号ｇ１が異常と判定する処理を行うように処理順番を定める。

　この処理順番によれば、切替制御部１９で例えばＮ系が異常と判定された際に、信号判定部３２で、Ｎ系の受信光信号ｇ１が異常か、Ｎ系の光コムｃ１が異常かを判別できる。

　また、上記処理順番を逆順としてもよい。即ち、信号判定部３２で差周波数Δｆ１が０であれば、光コム生成部１２ｎで生成される光コムｃ１が異常と判定し、０でなければ受信される光信号ｇ１が異常と判定する処理を行う。この次に、切替制御部１９で差分ΔＮが０でなく、且つ差分ΔＥが０であれば、未選択状態の他系（Ｅ系）の光信号ｇ１を選択して下流側へ通過させる処理を行うように処理順番を定める。

　この処理順番によれば、信号判定部３２で、受信光信号ｇ１が異常か、光コムｃ１が異常かを判別後に、切替制御部１９で例えばＮ系が異常と判定できる。

＜効果＞
　（１）本発明は、送信側の光時計から光伝送路を介して送られてきた光周波数の光信号を受信する光受信部と、前記光周波数に所定周波数以内と近い周波数である基準周波数の光周波数コム信号を生成する光コム生成部と、前記光周波数と前記基準周波数との差分の絶対値である差周波数を得る差分導出部と、前記差周波数をカウントしたカウント数と、予め定められた内部基準周波数との第１差分を出力する周波数カウンタと、前記光周波数コム信号を、オン時に通過又はオフ時に遮断する光スイッチとを、現用系及び予備系の各々の構成要素として備え、前記第１差分が予め定められた第１の一定値であれば、現用系又は予備系の光スイッチのオンを維持し、当該第１差分が前記第１の一定値でなければ、この時点でオン状態の現用系又は予備系の光スイッチをオフとし、オフ状態の予備系又は現用系の光スイッチをオンとする切替制御部を備えることを特徴とする光周波数品質測定装置である。

　この構成によれば、光コム生成部で生成される光周波数コム信号の基準周波数は、受信された光信号の光周波数に近いので、基準周波数と光周波数との差分の絶対値である差周波数は、受信光周波数よりも大幅に小さい値となる。このため、周波数カウンタで、受信光周波数に対応する差周波数をカウントできるので、受信光信号の微小な光周波数の変化をもカウント可能となる。また、光周波数コム信号を生成する光コム生成部は、送信側の光時計よりも低コストで実現できる。このため、光時計から受信した光信号の微小な光周波数の異常を低コストで検知できる。

　（２）予め定められた一定周波数信号の周波数と、前記差周波数との第２差分が予め定められた第２の一定値となるように、前記光コム生成部で生成される光周波数コム信号の基準周波数を制御する光コム制御部を備えることを特徴とする上記（１）に記載の光周波数品質測定装置である。

　この構成によれば、光コム制御部で一定周波数信号の周波数と、差周波数との第２差分が第２の一定値となるように制御されるので、光周波数と基準周波数との差分の絶対値である差周波数を、一定値とすることができる。このため、周波数カウンタで差周波数をカウントすることで、受信光信号の微小な光周波数の変動を適正にカウント可能となるので、光信号の微小な光周波数の異常を適正に検知できる。

　（３）前記光コム制御部は、所定周波数以上の前記差周波数が入力された際に、前記一定周波数信号を前記光コム生成部へ出力し、前記光コム生成部は、前記光周波数コム信号の周波数スペクトル間隔が前記一定周波数信号の周波数間隔となるように制御して光周波数コム信号を生成することを特徴とする上記（２）に記載の光周波数品質測定装置である。

　この構成によれば、上流側から受信される光信号が受信不能等で遮断された際に、一定周波数信号の周波数に同期した光周波数コム信号を下流側へ送信できる。

　（４）現用系及び予備系の双方の前記光受信部で受信された光信号の光周波数同士の第３差分を求めるミキサと、前記第３差分が０であれば、前記光コム生成部で生成される光周波数コム信号が異常と判定し、０でなければ前記光信号が異常と判定する信号判定部とを備えることを特徴とする上記（１）～（３）の何れか１つに記載の光周波数品質測定装置である。

　この構成によれば、切替制御部で例えば現用系が異常と判定された際に、更に、信号判定部で、現用系の光信号が異常か、光周波数コム信号が異常かを判別できる。

　その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

　１０　光周波数品質測定装置
　１１ｎ，１１ｅ　光受信部
　１２ｎ，１２ｅ　光コム生成部
　１３ｎ，１３ｅ　ミキサ（差分導出部）
　１４ｎ，１４ｅ　Ｏ／Ｅ変換部（差分導出部）
　１５ｎ，１５ｅ　周波数カウンタ
　１６ｎ，１６ｅ　光コム制御部
　１７ｎ，１７ｅ　光スイッチ
　１８ｎ，１８ｅ　光カプラ
　１９　切替制御部
　２０ｎ，２０ｅ　送信装置
　２１ｎ，２１ｅ　光時計
　３１　ミキサ
　３２　信号判定部
　ｆ１　光周波数
　ｇ１　光信号
　ｆ２　基準周波数
　ｃ１　光周波数コム信号
　Δｆ　差周波数
　ΔＮ　差分
　Δｆ１　差周波数

Claims

　送信側の光時計から光伝送路を介して送られてきた光周波数の光信号を受信する光受信部と、
　前記光周波数に所定周波数以内と近い周波数である基準周波数の光周波数コム信号を生成する光コム生成部と、
　前記光周波数と前記基準周波数との差分の絶対値である差周波数を得る差分導出部と、
　前記差周波数をカウントしたカウント数と、予め定められた内部基準周波数との第１差分を出力する周波数カウンタと、
　前記光周波数コム信号を、オン時に通過又はオフ時に遮断する光スイッチとを、
　現用系及び予備系の各々の構成要素として備え、
　前記第１差分が予め定められた第１の一定値であれば、現用系又は予備系の光スイッチのオンを維持し、当該第１差分が前記第１の一定値でなければ、この時点でオン状態の現用系又は予備系の光スイッチをオフとし、オフ状態の予備系又は現用系の光スイッチをオンとする切替制御部を備える
　ことを特徴とする光周波数品質測定装置。
　予め定められた一定周波数信号の周波数と、前記差周波数との第２差分が予め定められた第２の一定値となるように、前記光コム生成部で生成される光周波数コム信号の基準周波数を制御する光コム制御部
　を備えることを特徴とする請求項１に記載の光周波数品質測定装置。
　前記光コム制御部は、所定周波数以上の前記差周波数が入力された際に、前記一定周波数信号を前記光コム生成部へ出力し、
　前記光コム生成部は、前記光周波数コム信号の周波数スペクトル間隔が前記一定周波数信号の周波数間隔となるように制御して光周波数コム信号を生成する
　ことを特徴とする請求項２に記載の光周波数品質測定装置。
　現用系及び予備系の双方の前記光受信部で受信された光信号の光周波数同士の第３差分を求めるミキサと、
　前記第３差分が０であれば、前記光コム生成部で生成される光周波数コム信号が異常と判定し、０でなければ前記光信号が異常と判定する信号判定部と
　を備えることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の光周波数品質測定装置。
　光周波数品質測定装置による光周波数品質測定方法であって、
　前記光周波数品質測定装置は、
　現用系又は予備系の伝送経路において、送信側の光時計から光伝送路を介して送られてきた光周波数の光信号を受信するステップと、
　前記光周波数に所定周波数以内と近い周波数である基準周波数の光周波数コム信号を生成するステップと、
　前記光周波数と前記基準周波数との差分の絶対値である差周波数を得るステップと、
　前記差周波数をカウントしたカウント数と、予め定められた内部基準周波数との第１差分を出力するステップと、
　前記生成された現用系及び予備系の何れか一方の光周波数コム信号を選択して下流側へ通過させるステップと、
　前記第１差分が予め定められた第１の一定値であれば、前記選択の状態を維持するステップと、
　前記第１差分が前記第１の一定値でなければ、未選択状態の他系の光周波数コム信号を選択して下流側へ通過させるステップと
　を実行することを特徴とする光周波数品質測定方法。
　前記光周波数品質測定装置は、
　前記現用系及び予備系の双方の前記第１差分が前記第１の一定値でなければ、選択状態の現用系又は予備系の光周波数コム信号を下流側へ通過させる処理を行うステップ
　を実行することを特徴とする請求項５に記載の光周波数品質測定方法。
　前記光周波数品質測定装置は、
　現用系及び予備系の双方から出力される光信号の光周波数同士の第３差分を求めるステップと、
　前記第３差分が０であれば、前記生成される光周波数コム信号が異常と判定し、０でなければ前記光信号が異常と判定するステップと
　を実行することを特徴とする請求項５に記載の光周波数品質測定方法。
　前記光周波数品質測定装置は、
　前記第１差分が前記第１の一定値でなければ、未選択状態の他系の光周波数コム信号を選択して下流側へ通過させる処理を行った後に、
　前記第３差分が０であれば、前記生成される光周波数コム信号が異常と判定し、０でなければ前記光信号が異常と判定する処理を行うステップ
　を実行することを特徴とする請求項７に記載の光周波数品質測定方法。
　前記光周波数品質測定装置は、
　前記第３差分が０であれば、前記生成される光周波数コム信号が異常と判定し、０でなければ前記光信号が異常と判定する処理を行った後に、
　前記第１差分が前記第１の一定値でなければ、未選択状態の他系の光周波数コム信号を選択して下流側へ通過させる処理を行うステップ
　を実行することを特徴とする請求項７に記載の光周波数品質測定方法。