JP2005062122A - 合波器・分波器の挿入損失測定方法 - Google Patents

合波器・分波器の挿入損失測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 測定対象の多波長側の接続替えを行うことなく、合波器又は分波器の各チャネルにおける挿入損失を簡単に測定することが可能な合波器・分波器の挿入損失測定方法を提供する。
【解決手段】 測定対象の挿入損失の測定時に用いられる基準用の分波器の各チャネルの挿入損失を一度だけ求める(S102、S103)。基準用の分波器を前記多波長側のチャネル同士の全てが接続されるようにして測定対象の合波器を接続し、各チャネル毎のトータルの挿入損失を求める(S105)。この各チャネル毎のトータルの挿入損失からS102で求めた基準用の分波器の各チャネルの挿入損失を差し引くことにより、測定対象の合波器の挿入損失が算出される(S106)。これにより、測定対象の合波器は、多波長側の波長に応じた接続替えが不要になる。測定対象には分波器も含まれ、この場合、ペアになる基準用の光部品は合波器になる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、合波器・分波器の挿入損失測定方法に関し、特に、複数のチャネルを有する合波器又は分波器の挿入損失を各チャネルについて簡単に測定することが可能な合波器・分波器の挿入損失測定方法に関する。
光伝送システムでは、異なる波長の複数の光信号を1本の光ファイバで伝送する波長多重(WDM:Wavelength Devision Multiplexing)等が用いられており、1本の光ファイバの有効利用が図られている。なお、光伝送システムにおいては、伝送系の途中で光信号を追加したり、指定した波長の光を抜き出すことが行われており、このための光部品(光デバイス)が波長合波器又は光合波器(OMUX、以下、合波器という。)、波長分波器又は光分波器(ODMUX、以下、分波器という。)である。合波器は波長λ1,λ2,・・・,λnのn個の波長の光を1本の光ファイバに導入し、分波器は1本の光ファイバから入力された多重化信号を波長λ1,λ2,・・・,λnの夫々の波長の光信号に分離するものである。
光伝送に組み込まれた合波器や分波器が正常に動作しているか否か、経年変化等により劣化や異常が生じていないか否かを把握することは、システムの正常動作にとって重要である。そこで、施工時、異常発生時、更には、定期的、又は必要に応じて合波器や分波器のチェックが行われる。このチェックは、合波器や分波器の挿入損失を測定することにより可能である。
合波器や分波器の挿入損失の測定には、従来より、パワーメータ(PM:Power Meter )が用いられている。パワーメータは、入力光をフォトダイオードにより電気信号に変換し、その光電流を測定することにより光パワーを算出し、ディスプレイに表示する等の機能を備えている。その代表的な使用例が利得測定であり、合波器や分波器の入力パワー及び出力パワーをパワーメータで測定し、入力値から出力値を差し引くことにより、合波器や分波器の損失(loss)を知ることができる。
図3は、合波器における従来の挿入損失測定方法を実現するための構成例を示す。測定用光源として波長可変光源(TLS:Tunable Laser Source)11が用いられ、この波長可変光源11に光ファイバ31を介してカプラ12が接続されている。カプラ12の分岐出力の一方には光ファイバ34を介してパワーメータ13(PM1)が接続され、分岐出力の他方には光ファイバ32が接続されている。光ファイバ32には合波器14の複数の入力端子の内の1つが接続される。合波器14の出力端子には光ファイバ33を介してパワーメータ15(PM2)が接続されている。波長可変光源11は、回折格子を内蔵し、この回折格子の回転により出力光の波長を自由に変更することができる。
合波器14の複数の入力端子が、図3の上から下に向かって波長λ1,λ2,・・・,λ(n−1),λn(チャネルch1〜chn)のように異なる波長に対応しているものとすると、まず、光ファイバ32を波長λ1の入力端子(ch1)に接続する。この状態で、波長可変光源11から波長λ1の光を発生させ、パワーメータ13及び15により光パワーを測定する。パワーメータ13による測定値S1からパワーメータ15による測定値S2を差し引けば(S1−S2)、ch1(波長λ1)における合波器14の挿入損失を算出できる。
以下、同様にして、波長可変光源11から出力する光の波長をλ2,λ3,・・・と変えると共に、合波器14の次の入力端子に光ファイバ32を接続替えしながら、パワーメータ13,15による測定を順次実行し、その測定値に基づいて挿入損失を算出する。
図4は、分波器における従来の挿入損失測定方法を実現するための構成例を示す。分波器の挿入損失を測定する場合、光ファイバ32と33の間に分波器16を配設する。分波器16は、波長λ1,λ2,・・・,λn(ch1〜chn)に対応した複数の出力端子を備えている。波長可変光源11から出力する光の波長をλ1,λ2,・・・と変えながら、その都度、分波器16の複数の出力端子を波長に応じて1つを選択し、パワーメータ13及び15により光パワーを測定する。例えば、波長可変光源11から波長λ1の光を発生させた場合、分波器16の波長λ1に対応した出力端子の光パワーをパワーメータ15で測定し、パワーメータ13の測定値S1とパワーメータ15の測定値S2との差(S1−S2)がch1(波長λ1)における分波器16の挿入損失として算出される。
図5は、分波器における従来の挿入損失測定方法を実現するための他の構成例を示す。図3の測定方法では、光ファイバ32と合波器14の入力端子の接続替えを入力端子の数だけ行う必要がある。同様に、図4の測定方法では、分波器16の複数の出力端子と光ファイバ33との接続替えを出力端子の数だけ行う必要がある。この不便さを解消したのが図5であり、波長可変光源11の出力光の波長変更に応じて光スイッチ17を切り替えるのみで接続変更が可能になる。
光ファイバ31を介して波長可変光源11にはカプラ12が接続されている。カプラ12の分岐出力の一方に光ファイバ34を介してパワーメータ13(PM1)が接続され、他方に光ファイバ32が接続されている。光ファイバ32には光スイッチ17の入力端子が接続されている。光スイッチ17は、1つの入力端子と合波器14の入力端子数に応じた複数の出力端子を備えている。光スイッチ17の複数の出力端子と合波器14の複数の入力端子とは、1対1の関係で接続されている。合波器14の出力端子には光ファイバ33を介してパワーメータ15(PM2)が接続されている。
波長可変光源11から出力される光の波長がλ1のとき、光スイッチ17は合波器14の入力端子をλ1に対応する端子を選択する。この状態は、図3と同じになる。ここで、パワーメータ13,15により光パワーを測定し、λ1における合波器14の挿入損失を算出する。以後、λ2,λ3,・・・λnと波長可変光源11の出力光を変更すると共に、それに合わせて光スイッチ17を順次切り替え、その都度パワーメータ13,15により光パワーを測定し、これに基づいて合波器14の波長λ2〜λnの挿入損失を算出する。
図5において、光スイッチ17と合波器14の組み合わせに代えて、分波器16と光スイッチ17の組み合わせにしてもよい。この場合、分波器16を図4の様に前段に設置し、光スイッチ17は後段に設置する。
なお、光パワーを測定して光部品や光線路の光損失の変動を監視する光損失監視装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。光源に接続した分岐部の第1の分岐点には透過性を有する反射点を介して被測定物が接続され、分岐部の第2の分岐点には第1の光パワー測定器が接続され、分岐部の第3の分岐点には前記反射点からの反射光を測定する第2の光パワー測定器が接続され、被測定物には第3の光パワー測定器が接続された構成とし、第1,第2,及び第3の光パワー測定器による光パワー値P1,P2,P3に基づいて光源、分岐部、反射点、及び被測定物のそれぞれの光損失を測定し、これらが所定の基準値を越えるときに警報を発すると共に表示を行う。各部の光損失を把握していることにより、光損失の変動の要因を特定することが可能になる。
特開平11−271178号公報(図1)
しかし、従来の合波器・分波器の挿入損失測定方法によると、図3及び図4の構成を利用した場合、多波長側の測定chを変更する毎に測定器と多波長側の光ファイバとを接続替えする必要がある。また、図5の構成を利用した場合、光スイッチ自体の損失再現性が悪いため、測定精度が上がらないという問題がある。
更に、特許文献1を波長合波器や波長分波器の損失測定に用いようとしても、光源が波長可変ではないため、波長多重を扱う波長合波器や波長分波器には適用できない。また、反射点を設置する必要があるほか、光パワー測定器を3ヵ所に設置した複雑な構成になると共に測定作業が面倒になる。
したがって、本発明の目的は、測定対象の多波長側の接続替えを行うことなく、合波器又は分波器の各チャネルにおける挿入損失を簡単に測定することが可能な合波器・分波器の挿入損失測定方法を提供することにある。
本発明は、上記の目的を達成するため、異なる波長による複数の光信号を波長多重する合波器、又は波長多重された光信号を波長毎に分波する分波器の挿入損失を測定する合波器・分波器の挿入損失測定方法において、測定時にのみ用いられる基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失を求め、多波長側の同一チャネル同士が相互に接続された状態で前記測定対象の合波器又は分波器に前記基準用の分波器又は合波器を直列に接続し、前記基準用の分波器又は合波器から前記測定対象に到るトータルの挿入損失をチャネル毎に求め、前記各チャネル毎のトータルの挿入損失から前記基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失を差し引いて前記測定対象の合波器又は分波器の挿入損失を算出することを特徴とする合波器・分波器の挿入損失測定方法を提供する。
この方法によれば、基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失を予め求め、ついで、測定対象の合波器又は分波器を基準用の分波器又は合波器に接続して各チャネルのトータルの挿入損失を求める。このトータルの挿入損失から、基準用(参照用)として求めてある挿入損失を差し引けば、測定対象の合波器又は分波器の挿入損失を求めることができる。これにより、測定対象の合波器又は分波器については、各チャネルに対する測定を個別に行うことなく各チャネルの挿入損失を求めることができる。したがって、測定対象の合波器又は分波器の各チャネルにおける挿入損失を簡単に測定することが可能になる。
本発明の合波器・分波器の挿入損失測定方法によれば、測定対象の合波器又は分波器の各チャネルの挿入損失を測定するに際し、基準用(参照用)の分波器又は合波器を用意し、これについて予め各チャネルの挿入損失を基準用に求めておき、その際の分波器又は合波器に測定対象の合波器又は分波器を接続して各チャネルのトータルの挿入損失を求め、このトータルの挿入損失から予め求めた基準用の挿入損失を差し引くことにより、測定対象の合波器又は分波器の多波長側の接続替えを行うことなく各チャネルの挿入損失を求めるようにしたので、測定対象の合波器又は分波器の各チャネルにおける挿入損失を簡単に測定することが可能になり、測定対象の合波器又は分波器の数が増えるほど、測定時間及び測定作業の負担を軽減することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る合波器・分波器の挿入損失測定方法における分波器の損失測定処理を示す。また、図2は、図1の挿入損失測定方法に従った合波器と分波器の接続手順を示す。
図2を参照して、本発明の実施の形態に係る合波器・分波器の挿入損失測定方法の概略について説明する。合波器の損失を測定する場合、図2の(a)のように、波長可変光源1に光ファイバ21を介してカプラ2(分岐手段)を接続し、その分岐出力の一方に光ファイバ24を介して第1の測定手段としてのパワーメータ3(PM1)を接続し、他方の分岐出力には光ファイバ22を介して合波器4の複数の入力端子の内の波長可変光源1の出力光の波長に対応した1つが接続されている。合波器4の出力端子には光ファイバ23を介して第2の測定手段としてのパワーメータ5(PM2)が接続されている。
波長可変光源1から波長λ1の光を発生させたとき、合波器4の波長λ1に対応する入力端子に光ファイバ22を接続し、このときの光パワーをパワーメータ3,5で測定する。パワーメータ3の光パワー値P1からパワーメータ5の光パワー値P2を差し引くと、波長λ1における合波器4の損失を算出できる。以後、同様にして波長可変光源1からλ2,・・・,λnの波長光を順番に発生させ、その都度、光ファイバ22を合波器4の他の入力端子につなぎ替えて光パワー値P1,P2を測定し、合波器4のそれぞれの波長、すなわち全chにおける損失を算出する。この算出は、コンピュータを用いて行うことも、専用の演算装置を用いて行うことも可能である。或いは、担当者が筆記により行ってもよい。
ついで、図2の(b)に示すように、光ファイバ22と合波器4との間に分波器6を挿入接続する。分波器6の出力端子と合波器4の入力端子とは、同じ波長同士が接続される。この状態で波長可変光源1の出力光の波長をλ1からλ2,・・・,λnと順次変更すると共に各波長においてパワーメータ3,5により光パワーを測定し、各chの損失を算出する。この場合の損失は、分波器6と合波器4のトータルの挿入損失である。そこで、図2の(a)で求めた合波器4の損失を差し引くと、分波器6の損失を求めることができる。
更に、合波器4の損失を求めたい場合について説明する。この場合、図2の(c)に示すように、図2の(a)の構成における合波器4に代えて分波器6を接続する。そして、波長可変光源1からλ2,・・・,λnを順番に発生させ、その都度、光ファイバ23と分波器6の出力端子との接続を変更しながら、各波長における波長可変光源1からの光パワーと分波器6からの光パワーとをパワーメータ3及び5で測定すれば、分波器6の全chにおける損失を算出することができる。
次に、図2の(b)に示すように、分波器6と光ファイバ22との間に測定対象である合波器4を挿入接続する。合波器4の入力端子は分波器6の出力端子に接続(同じch同士を接続)される。この状態で波長可変光源1の出力光の波長をλ1からλ2,・・・,λnと順次変更すると共に各波長においてパワーメータ3,5により光パワーを測定し、各chの損失を算出する。この場合の損失は、分波器6と合波器4のトータルの挿入損失である。そこで、図2の(c)で求めた分波器6の損失を差し引くと、合波器4の損失を求めることができる。
以上のように、最初に基準用(又は、参照用)の合波器4又は分波器6の挿入損失を各波長(全ch)について求め、次に、挿入損失を求めたい分波器6又は合波器4を図2の(b)の様に追加接続し、その測定に基づく損失算出結果から既知の合波器4又は分波器6の挿入損失を差し引けば、分波器6又は合波器4の挿入損失を求めることができる。
したがって、測定基準となる合波器又は分波器を測定用に用意しておき、その損失を予め把握しておけば、以後、基準のための測定を行う必要がなく、図2の(b)のように、測定対象(被測定物)である合波器又は分波器に一時的に挿入接続するのみで、測定対象の出力端子や入力端子の接続替えを行うことなく測定対象の合波器又は分波器の損失を求めることができる。
測定基準として用意した合波器又は分波器、及び損失データは、以後、他の場所の測定対象(被測定物)に対してそのまま利用することができるので、再度、基準用の測定及び損失算出を行う必要はない。なお、基準用の合波器又は分波器は、測定時にのみ用いられるもので、測定完了後には伝送系から撤去される。
本発明者は、図5に示した従来の測定方法と本発明の実施の形態に係る測定方法の測定再現性について比較検討した。その結果、図5に示した従来方法での測定再現性は±0.1dB(光スイッチ17の再現精度による)であったが、図2の(b)の本発明方法による測定再現性は、±0.05dB(測定器の測定精度)であり、本発明の実施の形態に係る方法によって2倍の精度を得られることが判った。
次に、本発明の実施の形態に係る測定方法の詳細について、図1及び図2を参照して説明する。ここでは、合波器が被測定物(測定対象)であるとする。また、基準用の分波器6は、その挿入損失のデータが無く、これから測定を行って取得するものとする。なお、図1において、図中の“S”はステップを意味し、更に、図中の(1)〜(5)は以下で説明する(1)〜(5)に相当する。
(1)まず、カプラ2の分岐出力差を測定及び算出する。波長可変光源1にカプラ2を接続する。カプラ2の第1の分岐出力(光ファイバ24側の分岐)にパワーメータ3(PM1)を接続し、波長可変光源1の出力をch1の波長λ1にセットし、そのときの光パワー(Lc1)をパワーメータ3で測定する。また、カプラ2の第2の分岐出力(光ファイバ22側の分岐)にパワーメータ3を接続替えし、波長可変光源1の出力条件を光ファイバ24側と同じにしたまま、そのときの光パワー(Lc2)をパワーメータ3で測定する。この2つの測定結果から、カプラ2の分岐出力差(Lc)を、次の計算式により算出することができる(S101)。
Lc=Lc1−Lc2 ・・・(1)
(2)次に、波長可変光源1、カプラ2、分波器6、パワーメータ3,5を図2の(c)に示すように接続する。そして、波長可変光源1の出力をch1の波長にセットし、カプラ2からの分岐出力(光ファイバ24側)をパワーメータ3(PM1)で測定(測定値:Lc1)する。また、基準用の分波器6のch1(図示の最上部の出力端子)からの出力をパワーメータ5(PM2)で測定(測定値:Lch1)し、これらの測定値の差から分波器6のch1の基準損失(L1a)を算出する(S102)。
L1a=Lch1−Lc1+Lc ・・・(2)
(3)次に、波長可変光源1の波長をch1から順次他の末測定のチャネルにセット(λ2→λ3→・・・→λn)して、それぞれのchに合わせて分波器6の出力端子にパワーメータ5を順次接続替えし、上記(2)による処理と同様に、カプラ2からの分岐出力(測定値Lch2〜Lchn)と、分波器6の各chからの出力(測定値:Lc2〜Lcn)を測定し、これらの各チャネルの測定値の差から分波器6のch1以外の基準損失(算出値:L2a,L3a,・・・,Lna)を算出する(S103)。全チャネルの測定終了が判定されると(S104)、処理はS105へ移行する。
チャネル2の基準損失: L2a=Lch2−Lc2+Lc
チャネル3の基準損失: L3a=Lch3−Lc3+Lc
・ ・
・ ・
・ ・
チャネルnの基準損失: Lna=Lchn−Lcn+Lc ・・・(3)
(4)次に、図2の(c)の接続に対して、被測定物である合波器4を図2の(b)のように接続する。そして、波長可変光源1の出力をch1の波長λ1からλ2,・・・,λnへと順次変更し、その都度、カプラ2からの分岐出力をパワーメータ3で測定(測定値:LchC1〜LchCn)すると共に、合波器4からの出力をパワーメータ5で測定(測定値:LchO1〜LchOn)し、これらの測定値の差から各チャネルについて分波器6と合波器4のトータルでの損失TL(算出値=TL1,TL2,・・・,TLn)を算出する(S105)。
チャネル1のトータルの損失:TL1=LchO1−LchC1+Lc
チャネル2のトータルの損失:TL2=LchO2−LchC2+Lc
・ ・
・ ・
・ ・
チャネルnのトータルの損失:TLn=LchOn−LchCn+Lc・・・(4)
(5)上記(4)で測定した各チャネルの分波器6と合波器4のトータルでの損失(TL)から、上記(2)又は(3)で測定した各チャネルの基準損失(分波器6のみを接続した時の挿入損失)を差し引いて、測定対象である合波器4の各チャネルの挿入損失(算出値:L1,L2,・・・,Ln)を算出する(S106)。こうして得られた測定対象の合波器4の各チャネルの挿入損失(L1〜Ln)は、以下のようになる。
チャネル1の挿入損失:L1=TL1−L1a
チャネル2の挿入損失:L2=TL2−L2a
・ ・
・ ・
・ ・
チャネルnの挿入損失:Ln=TLn−Lna ・・・(5)
以上は測定対象(被測定物)が合波器4の場合であったが、分波器6が測定対象である場合には、上記した合波器4の損失の測定手順とほぼ同様の手順で行われる。まず、図2の(a)の接続により、基準用の合波器4について各チャネルの損失が測定された後、図2の(b)のように測定対象の分波器6が接続される。この状態で各チャネルが測定され、その測定値と、図2の(a)における各チャネルの測定値との差により、測定対象である分波器6の各チャネルの損失が算出される。
なお、合波器4が基準用である場合、合波器に代えてカプラ(又は、スプリッタ)を用いることもできる。
本発明の実施の形態に係る合波器・分波器の挿入損失測定方法における分波器の損失測定処理を示すフローチャートである。 図1の挿入損失測定方法にしたがった合波器と分波器の接続手順を説明する接続図である。 合波器における従来の挿入損失測定方法を実現する為の構成例を示す接続図である。 分波器における従来の挿入損失測定方法を実現する為の構成例を示す接続図である。 分波器における従来の挿入損失測定方法を実現する為の他の構成例を示す接続図である。
符号の説明
1 波長可変光源
2 カプラ
3,5 パワーメータ
4 合波器
6 分波器
21,22,23,24 光ファイバ
11 波長可変光源
12 カプラ
13,15 パワーメータ
14 合波器
16 分波器
31,32,33,34 光ファイバ

Claims (5)

  1. 異なる波長による複数の光信号を波長多重する合波器、又は波長多重された光信号を波長毎に分波する分波器の挿入損失を測定する合波器・分波器の挿入損失測定方法において、
    測定時にのみ用いられる基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失を求め、
    多波長側の同一チャネル同士が相互に接続された状態で前記測定対象の合波器又は分波器に前記基準用の分波器又は合波器を直列に接続し、前記基準用の分波器又は合波器から前記測定対象に到るトータルの挿入損失をチャネル毎に求め、
    前記各チャネル毎のトータルの挿入損失から前記基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失を差し引いて前記測定対象の合波器又は分波器の挿入損失を算出することを特徴とする合波器・分波器の挿入損失測定方法。
  2. 前記測定対象の合波器又は分波器の挿入損失の算出は、前記基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失と共に、前記分岐手段の前記第1の分岐光と前記第2の分岐光との出力差Lcを前記各チャネル毎のトータルの挿入損失から差し引くことを特徴とする請求項1記載の合波器・分波器の挿入損失測定方法。
  3. 前記基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失は、波長可変光源からの出力光を分岐手段により2つに分岐し、その第1の分岐からの光パワーを第1の測定手段で測定すると共に、第2の分岐からの光パワーを前記基準用の分波器又は合波器に導き、前記波長可変光源のチャネルを変更する毎に前記基準用の分波器又は合波器の多波長側の各チャネルの光パワーを第2の測定手段で測定し、この第2の測定手段による測定値を前記第1の測定手段による測定値から差し引くことにより求めることを特徴とする請求項1記載の合波器・分波器の挿入損失測定方法。
  4. 前記基準用の分波器又は合波器の各チャネルの挿入損失は、初回にのみ求め、以後は前記初回に求めた挿入損失値を利用し、再測定は行わないことを特徴とする請求項1又は3記載の合波器・分波器の挿入損失測定方法。
  5. 前記第1及び第2の測定手段は、前記光パワーのそれぞれをパワーメータを用いて測定し、
    前記分岐手段は、カプラを用いて前記第1の分岐光と前記第2の分岐光を形成することを特徴とする請求項3記載の合波器・分波器の挿入損失測定方法。

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