JP6434879B2 - Optical signal monitoring device - Google Patents

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本発明は光信号モニタ装置に関する。   The present invention relates to an optical signal monitoring device.

インターネットトラフィックの増大と共に光ファイバ通信における通信容量増加のニーズは一層高まっている。この要求に答えるため、ファイバを通過する変調光の高速化・多値化や、波長方向、偏波方向、空間方向への多重化といった流れがますます進展している。このように複雑に変調された光信号の品質を長期において保つためには、光信号のモニタリング技術が重要となる。光信号のモニタには、例えば波長チャネルごとの光強度を測定する光チャネルモニタ（ＯＣＭ）、光信号のＳ／Ｎ比を測定するＯＳＮＲモニタ、光信号の波長分散（ＣＤ）を測定するＣＤモニタ、偏波分散（ＰＭＤ）を測定するＰＭＤモニタなどが挙げられる。これらをモニタする方式には、例えばＯＣＭであれば特許文献１の方式が、ＯＳＮＲであれば非特許文献１、２の方式が、ＰＭＤやＣＤであれば非特許文献３の方式などが挙げられる。ここで挙げる方式以外にもモニタリングの手法は様々に提案されており、それぞれ特徴を有する。   With the increase in Internet traffic, the need for an increase in communication capacity in optical fiber communication is increasing. In order to meet this demand, the trend of increasing the speed and multi-level of modulated light passing through the fiber, and multiplexing in the wavelength direction, polarization direction, and spatial direction is becoming more and more advanced. In order to maintain the quality of the optical signal modulated in this way for a long period of time, an optical signal monitoring technique is important. For monitoring the optical signal, for example, an optical channel monitor (OCM) that measures the light intensity for each wavelength channel, an OSNR monitor that measures the S / N ratio of the optical signal, and a CD monitor that measures the chromatic dispersion (CD) of the optical signal. And a PMD monitor for measuring polarization mode dispersion (PMD). As a method for monitoring these, for example, the method of Patent Document 1 is used for OCM, the methods of Non-Patent Documents 1 and 2 are used for OSNR, and the method of Non-Patent Document 3 is used for PMD or CD. . In addition to the methods listed here, various monitoring methods have been proposed and each has its own characteristics.

特開２００３−２０４３０２号公報JP 2003-204302 A 国際公開公報ＷＯ２０１４／０８７６７３号パンフレットInternational Publication No. WO2014 / 087673 Pamphlet

J.H.Lee et al., “A Review of the Polarization-Nulling Technique for Monitoring Optical-Signal-to-Noise Ratio in Dynamic WDM Networks”, Journal of Lightwave Technology, Vol.24, No.11, pp.4162-4171, 2006JHLee et al., “A Review of the Polarization-Nulling Technique for Monitoring Optical-Signal-to-Noise Ratio in Dynamic WDM Networks”, Journal of Lightwave Technology, Vol.24, No.11, pp.4162-4171, 2006 X. Liu et al., “OSNR Monitoring Method for OOK and DPSK Based on Optical Delay Interferometer”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 19, No. 15, pp. 1172-1174, 2007X. Liu et al., “OSNR Monitoring Method for OOK and DPSK Based on Optical Delay Interferometer”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 19, No. 15, pp. 1172-1174, 2007 Y. K. Lize et al., “Independent and Simultaneous Monitoring of Chromatic and Polarization-Mode Dispersion in OOK and DPSK Transmission”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 19, No. 1, JANUARY 1, 2007Y. K. Lize et al., “Independent and Simultaneous Monitoring of Chromatic and Polarization-Mode Dispersion in OOK and DPSK Transmission”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 19, No. 1, JANUARY 1, 2007

一方、光信号の品質のモニタは、設計時／開通時／運転時／故障時でそれぞれ異なるモニタ機能が要求される。例えば運転時においては、光信号の断通を即座に感知可能な光チャネルモニタが重宝されるが、回線設計時や故障解析時にはＯＳＮＲなどＢＥＲに直結する特性のモニタが重要となる。しかしながら、一般にはこれらの測定装置はそれぞれ光学構成が異なるために、全てのモニタ機能を各光ノードに配置するのはコストやサイズの観点で障壁が高い。   On the other hand, monitoring of optical signal quality requires different monitoring functions at the time of design / opening / operation / failure. For example, during operation, an optical channel monitor that can immediately detect disconnection of an optical signal is useful. However, monitoring of characteristics such as OSNR and the like that are directly connected to the BER is important at the time of circuit design and failure analysis. However, since these measuring apparatuses generally have different optical configurations, disposing all the monitoring functions in each optical node has a high barrier in terms of cost and size.

また、従来のＯＳＮＲ測定では、信号帯域外の自然放出光（ＡＳＥ）レベルを線形補完し、光信号パワーに対するＡＳＥ起因の雑音パワー比を推定することでＯＳＮＲをモニタするＡＳＥ補完法が一般的に用いられてきた。しかし、高シンボルレート化に伴う光信号の広帯域化や、多段の光フィルタ通過に伴うＡＳＥ光の非一様なスペクトル特性により、従来用いられてきたＡＳＥ補完法ではＡＳＥレベルを推定することが困難になってきており、信号帯域内の雑音パワーを直接推定することができるインバンド型ＯＳＮＲモニタ方法が求められている。さらに、光信号が伝搬する過程において、架空光ケーブルの揺れや保守運用者の光ケーブルへの接触や光ケーブルの温度変化などが原因となって、一般にＰＭＤは時間変化することが知られており、ＰＭＤの光信号への影響を常時監視することができればより高信頼の光通信システムを運用することができると期待される。また、リンク断の状況になった際に現用経路から切り替えるプロテクションを行う必要があり、ＣＤのモニタが必要とされる。   In addition, in the conventional OSNR measurement, an ASE complement method is generally used in which the OSNR is monitored by linearly complementing the spontaneous emission (ASE) level outside the signal band and estimating the ASE-induced noise power ratio with respect to the optical signal power. Has been used. However, it is difficult to estimate the ASE level by the conventionally used ASE interpolation method due to the broadening of the optical signal bandwidth accompanying the increase in the symbol rate and the non-uniform spectral characteristics of the ASE light passing through the multistage optical filters. Therefore, there is a need for an in-band OSNR monitoring method that can directly estimate the noise power in the signal band. Furthermore, in the process of propagation of optical signals, it is generally known that PMD changes with time due to shaking of an aerial optical cable, contact of the maintenance operator with the optical cable, temperature change of the optical cable, etc. If the influence on the optical signal can be constantly monitored, it is expected that a more reliable optical communication system can be operated. Further, it is necessary to perform protection switching from the working path when the link is broken, and CD monitoring is required.

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、その時々に合わせて光モニタ機能をプログラマブルに変化可能な光モニタ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical monitoring device capable of changing the optical monitoring function in a programmable manner according to the occasion.

上記の課題を解決するために、一実施形態に記載の発明は、モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、前記空間光変調素子は、前記光信号のモニタ内容に応じて、前記信号光を、所定の方路へ、所定の強度・位相、遅延時間で出力されるように、前記複数の画素の位相パタンを制御することを特徴とする光信号モニタ装置である。   In order to solve the above problems, an invention described in an embodiment includes an input port for inputting an optical signal to be monitored, a plurality of pixels arranged in a matrix in a plane, and a drive for driving the pixels. A spatial light modulation element that emits light by changing the optical phase of the signal light input to each pixel by controlling the phase pattern of the plurality of pixels by the drive unit, and the light is emitted from the input port to the space An optical element that converts the angle and position of the emitted light of the signal light so that the signal light that has been emitted is irradiated onto the spatial light modulation element, and a light receiving port to which the light emitted from the spatial light modulation element is coupled, A light receiving element that measures the intensity of light coupled to the light receiving port, and a calculation unit that calculates a measurement value according to the monitor content of the optical signal based on the intensity of the light measured by the light receiving element, Sky The light modulation element controls the phase pattern of the plurality of pixels so that the signal light is output to a predetermined path with a predetermined intensity / phase and delay time according to the monitoring content of the optical signal. This is an optical signal monitoring device.

反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical signal monitor apparatus using reflection type SLM. ｚ軸方向から見た反射型ＳＬＭの構成において光照射領域を示す例である。It is an example which shows a light irradiation area | region in the structure of reflection type SLM seen from the z-axis direction. ｚ軸方向から見た反射型ＳＬＭの構成において波長チャネルに分解した光照射領域を示す例である。を示す。It is an example which shows the light irradiation area | region decomposed | disassembled into the wavelength channel in the structure of reflective SLM seen from the z-axis direction. Indicates. ブレーズ状の位相パタンを示す図である。It is a figure which shows a blazed phase pattern. 遅延干渉計における光の結合例について示す図である。It is a figure shown about the example of a coupling | bonding of the light in a delay interferometer. のこぎり波に異なる周波数のｓｉｎ波を重畳した位相パタンを示す図である。It is a figure which shows the phase pattern which superimposed the sin wave of a different frequency on the sawtooth wave. ｚ軸方向から見た反射型ＳＬＭの構成において領域分割し、それぞれに異なる位相パタンを印加する構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which divides area | region in the structure of reflection type SLM seen from the z-axis direction, and applies a different phase pattern to each. 遅延干渉計の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of a delay interferometer. ９０°ハイブリッドを実現するように位相変調素子ＳＬＭを制御した例を示す図である。It is a figure which shows the example which controlled the phase modulation element SLM so that 90 degree hybrid might be implement | achieved. ９０°ハイブリッド構成において受光ポートＡ、Ｂに結合する信号光の強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of the signal light couple | bonded with the light reception ports A and B in a 90 degree hybrid structure. 反射型ＳＬＭを用いた光スイッチ集積型光信号モニタ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical switch integrated type optical signal monitoring apparatus using reflection type SLM. 反射型ＳＬＭを用いた光スイッチ集積型光信号モニタ装置の構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure of the optical switch integrated type optical signal monitoring apparatus using reflection type SLM.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
［第１の実施形態］
（光学系の基本構成）
図１は、反射型ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：空間光変調素子）位相変調素子を用いた光信号モニタ装置の構成例を示すものである。図１においては、入力ポートおよび受光ポートが配列する方向をｙ軸、光信号が伝搬する方向をｚ軸として示している。光信号モニタ装置は、入力ポートである複数の光ファイバ１１−ｉと、光ファイバ１１−ｉに対応して設けられた複数のコリメートレンズ１２−ｉと、光学素子１３と、ＳＬＭ１４と、コリメートレンズアレイ１５−１〜１５−ｍと、受光ポートである複数の光ファイバ１６−１〜１６−ｍと、光パワーモニタ１７−１〜１７−ｍとを備えて構成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
(Basic configuration of optical system)
FIG. 1 shows a configuration example of an optical signal monitoring apparatus using a reflection type SLM (Spatial Light Modulator) phase modulation element. In FIG. 1, the direction in which the input port and the light receiving port are arranged is shown as the y axis, and the direction in which the optical signal propagates is shown as the z axis. The optical signal monitoring device includes a plurality of optical fibers 11-i that are input ports, a plurality of collimating lenses 12-i provided corresponding to the optical fibers 11-i, an optical element 13, an SLM 14, and a collimating lens. The array 15-1 to 15-m, a plurality of optical fibers 16-1 to 16-m as light receiving ports, and optical power monitors 17-1 to 17-m are configured.

光学素子１３は、光ファイバ１１−ｉからコリメートレンズ１２−ｉを介して入力された光を位相変調素子１４に向けて出射すると共に、位相変調素子１４から反射されてきた光を、コリメートレンズアレイ１５−１〜１５−ｍを介して光ファイバ１６−１〜１６−ｍに結合する。光学素子１３としては、入力された光を位相変調素子１４に向けて出射するように信号光の出射方向を変換する手段を用いることができ、例えばレンズや、プリズムや、回折格子などを用いることができる。   The optical element 13 emits the light input from the optical fiber 11-i via the collimator lens 12-i toward the phase modulation element 14, and also reflects the light reflected from the phase modulation element 14 to the collimator lens array. It couple | bonds with the optical fibers 16-1 to 16-m through 15-1 to 15-m. As the optical element 13, means for changing the emission direction of the signal light so that the input light is emitted toward the phase modulation element 14 can be used. For example, a lens, a prism, a diffraction grating, or the like is used. Can do.

ＳＬＭ１４は、マトリックス状の画素の位相パタンを制御して、入力された光の光強度や光位相、遅延時間を制御して出力する。   The SLM 14 controls the phase pattern of the matrix pixels, and controls and outputs the light intensity, light phase, and delay time of the input light.

図１に示す光信号モニタ装置おいては、入力されたｍ本の光信号は光ファイバ１１−ｉを介して空間に出射され、コリメートレンズ１２−ｉを介し、光学素子１３に与えられる。ここでｉはそれぞれの入力ポート番号に対応する値である。光学素子１３からの出射光はＳＬＭ１４によって反射され、再び光学素子１３を介し、コリメートレンズアレイ１５−１〜１５−ｍを経て、受光ポートである光ファイバ１６−１〜１６−ｍへ与えられる。受光ポートの後段には、光パワーモニタ１７−１〜１７−ｍが接続され、受光ポートに結合した光の強度を取得して、図示しない算出手段によって、受光ポートに結合した光の強度等に基づいてモニタ内容に応じた測定値を算出する。   In the optical signal monitoring apparatus shown in FIG. 1, the input m optical signals are emitted to the space via the optical fiber 11-i and given to the optical element 13 via the collimator lens 12-i. Here, i is a value corresponding to each input port number. The outgoing light from the optical element 13 is reflected by the SLM 14 and is again passed through the optical element 13 through the collimating lens arrays 15-1 to 15-m and applied to the optical fibers 16-1 to 16-m which are light receiving ports. Optical power monitors 17-1 to 17-m are connected to the subsequent stage of the light receiving port, and the intensity of light coupled to the light receiving port is acquired, and the intensity of light coupled to the light receiving port is obtained by a calculation unit (not shown). Based on the monitor contents, the measured value is calculated.

ここで、光信号モニタ装置に入力する信号光は、例えば波長λｐ〜λｑまでを束ねるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光でもよい。   Here, the signal light input to the optical signal monitoring device may be, for example, WDM (Wavelength Division Multiplexing) light that bundles wavelengths λp to λq.

図２に示すように、コリメートレンズ１２、１５−１〜１５−ｍ及び光学素子１３の間に波長分散素子１８を配置し、波長ごとに集光位置を異なるようにし、波長ごとに異なる位相パタンを設定可能としてもよい。図２では、波長分散素子は紙面垂直方向に回折性能を有しており、入力光の波長によりＳＬＭ１４の紙面垂直方向に異なる位置に光を照射してもよい。波長分散素子１８は光学素子１３とＳＬＭ１４の間に配置してもよい。   As shown in FIG. 2, a wavelength dispersion element 18 is arranged between the collimating lenses 12, 15-1 to 15-m and the optical element 13, so that the condensing position is different for each wavelength, and the phase pattern is different for each wavelength. May be settable. In FIG. 2, the wavelength dispersion element has diffraction performance in the direction perpendicular to the paper surface, and light may be irradiated to different positions in the paper surface perpendicular direction of the SLM 14 depending on the wavelength of the input light. The wavelength dispersion element 18 may be disposed between the optical element 13 and the SLM 14.

また、入力ポートの前段にマルチコアファイバの異なるコアを接続することで、コアごとの光信号をモニタする構成としてもよい。また、入力ポートが複数存在し、前段にマルチモードファイバを配置し、それぞれのモードがそれぞれの別々の入力ポートに接続されることで、モードごとの光信号をモニタする構成としてもよい。   Moreover, it is good also as a structure which monitors the optical signal for every core by connecting the core from which a multi-core fiber differs in the front | former stage of an input port. Further, there may be a configuration in which a plurality of input ports are present, a multimode fiber is disposed in the preceding stage, and each mode is connected to a separate input port, thereby monitoring an optical signal for each mode.

図１、２では１つの入力ポートに対して受光ポートが１つずつ配置される場合を示しているが、図３のように１つの入力ポートに対して複数の受光ポートを設けて、ＳＬＭ１４からの出射角で選択可能としてもよい。図３のように配置することで、任意の、単一または複数の受光ポートへ任意の強度・位相、遅延時間で出力することが出来る。この場合は、受光ポートを時間的に切り替えることで異なる入力ポートや波長チャネルで共用できるといった機能を発現できる。   1 and 2 show the case where one light receiving port is arranged for one input port, but a plurality of light receiving ports are provided for one input port as shown in FIG. It may be possible to select at an emission angle of. By arranging as shown in FIG. 3, it is possible to output to any single or multiple light receiving ports with any intensity / phase and delay time. In this case, it is possible to develop a function that the light receiving port can be shared by different input ports and wavelength channels by temporally switching the light receiving port.

図４のように複数の入力ポートからの信号をＳＬＭ１４の同一領域内に結合させてもよい。この構成は、後述するような光信号の位相測定に対して有効である。   As shown in FIG. 4, signals from a plurality of input ports may be combined in the same region of the SLM 14. This configuration is effective for phase measurement of an optical signal as will be described later.

図５に示すように受光ポート後段に光カプラを接続し、異なる受光ポート間を干渉させて測定してもよい。この構成は、後述するＯＳＮＲモニタに有効である。   As shown in FIG. 5, an optical coupler may be connected downstream of the light receiving port, and measurement may be performed by interfering between different light receiving ports. This configuration is effective for the OSNR monitor described later.

図６のように受光ポートの後段にバンドパスフィルタを接続し、任意の周波数の信号成分のみ測定してもよい。この構成は、後述するクロックトーン検出を利用したＰＭＤ、ＣＤモニタに有効である。   As shown in FIG. 6, a band pass filter may be connected after the light receiving port to measure only a signal component having an arbitrary frequency. This configuration is effective for PMD and CD monitors using clock tone detection described later.

また、図１から図６に示した反射型ＳＬＭ１４に代えて、透過型のＳＬＭを用いることもできる。透過型のＳＬＭを用いる場合は、図１から６に示した構成において、入力側と出力側の光学系を、ＳＬＭ１４の中心を通過するｙ軸に対して線対称に構成すれば同等の機能を発現させることが出来る。   Further, a transmissive SLM can be used instead of the reflective SLM 14 shown in FIGS. When a transmission type SLM is used, an equivalent function can be obtained by configuring the input side and output side optical systems symmetrically with respect to the y axis passing through the center of the SLM 14 in the configuration shown in FIGS. It can be expressed.

（位相変調素子の構成）
本実施形態の光信号モニタ装置で用いられるＳＬＭ１４についてさらに詳細に説明する。図７、８は、反射型のＳＬＭ１４をｚ軸方向から見た場合の構成を示す図である。図７は光照射領域を示し、図８は波長チャネルに分解した光照射領域を示す。ＳＬＭはｘｙ平面上にｐ×ｑ個の画素がマトリクス状に配列され、各画素において光の位相を独立に制御する多数の画素４１−１１、４１−ｐｑと、各画素の位相を制御するドライバ素子４２と、裏面に反射部４３とを具備する。なお、透過型のＳＬＭ１４は、図７、８の裏面の反射部４３を設けない構成を備えている。 (Configuration of phase modulation element)
The SLM 14 used in the optical signal monitoring apparatus of this embodiment will be described in further detail. 7 and 8 are diagrams showing a configuration when the reflective SLM 14 is viewed from the z-axis direction. FIG. 7 shows a light irradiation region, and FIG. 8 shows a light irradiation region decomposed into wavelength channels. The SLM has p × q pixels arranged in a matrix on the xy plane, a large number of pixels 41-11 and 41-pq that independently control the phase of light in each pixel, and a driver that controls the phase of each pixel The element 42 and the reflection part 43 are provided on the back surface. The transmissive SLM 14 has a configuration in which the reflection part 43 on the back surface of FIGS.

上記の光信号モニタ装置において、ＳＬＭ１４に光を入射した場合の光照射領域は図７に示す領域Ｒのようになる。領域Ｒ内の各画素に、特定の位相パタンを与えることによって出射光の波面を制御し、出射光の進行方向及びその方向の光強度・位相の制御を行うことが出来る。入力光を複数方向にスプリットさせて出力することも可能である。また、入射光をＷＤＭ信号とし、回折格子でｘ軸方向（例えば図２、４の紙面垂直方向）に分散させる場合、その入射領域は、図８に示すように波長チャンネルごとに異なり、領域Ｒ１〜Ｒｎのようになる。この場合、領域Ｒ１〜Ｒｎの位相パタンを独立に制御することで波長チャンネルごとに異なる単一または複数の受光ポート選択、出力光強度・位相及び遅延量を設定可能である。   In the above optical signal monitoring device, the light irradiation region when light is incident on the SLM 14 is the region R shown in FIG. By giving a specific phase pattern to each pixel in the region R, the wavefront of the emitted light can be controlled, and the traveling direction of the emitted light and the light intensity / phase in that direction can be controlled. It is also possible to split the input light in multiple directions and output it. In addition, when the incident light is a WDM signal and is dispersed in the x-axis direction (for example, the direction perpendicular to the paper surface of FIGS. 2 and 4) by the diffraction grating, the incident area differs for each wavelength channel as shown in FIG. ~ Rn. In this case, by independently controlling the phase patterns of the regions R1 to Rn, it is possible to set different light receiving port selections, output light intensities / phases, and delay amounts for each wavelength channel.

ＳＬＭ１４は、例えばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いて実現可能である。本素子では、液晶材料の配向方向を、ドライバ電極に印加する電圧で制御可能であり、これによって入力信号が感じる液晶の屈折率を変化させ位相を制御することが可能である。表面電極を透明電極とし、裏面電極を反射電極とすることで反射型の位相変調器が実現可能である。また、表面及び裏面電極の両方を透明電極とすることで、透過型位相変調器が実現可能である。また、液晶材料の代わりに電気光学効果を示す材料を用いても構わない。   The SLM 14 can be realized using, for example, LCOS (Liquid Crystal On Silicon). In this element, the orientation direction of the liquid crystal material can be controlled by a voltage applied to the driver electrode, and thus the phase can be controlled by changing the refractive index of the liquid crystal felt by the input signal. A reflective phase modulator can be realized by using the front electrode as a transparent electrode and the back electrode as a reflective electrode. Further, by using both the front and back electrodes as transparent electrodes, a transmissive phase modulator can be realized. A material exhibiting an electro-optic effect may be used instead of the liquid crystal material.

ＳＬＭ１４は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーを用いても実現可能である。例えば電圧を印加することで、各画素の位置に対応するミラーをｚ軸方向へ変位させることで画素ごとに光路長を変化させ、位相を制御することが可能である。   The SLM 14 can also be realized by using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. For example, by applying a voltage, it is possible to change the optical path length for each pixel and to control the phase by displacing the mirror corresponding to the position of each pixel in the z-axis direction.

以上説明した光信号モニタ装置では、光パワーモニタ１７において取得した光の強度から光信号について様々な測定をすることができる。たとえば、光チャネルモニタ（ＯＣＭ）、ＯＳＮＲモニタ、ＰＭＤ／ＣＤモニタ、光位相モニタをすることができる。これらの測定法について以下に説明する。   In the optical signal monitoring apparatus described above, various measurements can be performed on the optical signal based on the light intensity acquired by the optical power monitor 17. For example, an optical channel monitor (OCM), OSNR monitor, PMD / CD monitor, and optical phase monitor can be used. These measurement methods will be described below.

（光チャネルモニタ方法）
次に、以上説明した構成を備える本実施形態の光信号モニタ装置において光チャネルモニタ（ＯＣＭ）を行う方法について記述する。ここでは図３に示す光学系を用いる方法を例に挙げて説明するが、図１から図６のいずれの光学系においても下記と同様の手法で光チャネルの強度モニタをすることができる。 (Optical channel monitoring method)
Next, a method for performing optical channel monitoring (OCM) in the optical signal monitoring apparatus of this embodiment having the above-described configuration will be described. Here, a method using the optical system shown in FIG. 3 will be described as an example. However, in any of the optical systems shown in FIGS. 1 to 6, the intensity of the optical channel can be monitored by the same method as described below.

入力信号の光強度Ｐは、例えば単一の受光ポートとして光ファイバ１６−１を選択し、その光ファイバ１６−１におけるパワーモニタの受光強度ＰPD及びポート選択時の光学系の結合による損失の値αから次式を通じて換算可能である。 Light intensity P of the input signal, for example, selects the optical fiber 16-1 as a single light receiving port, the losses due to coupling of the optical system at the time the received light intensity P PD and port selection power monitoring at the optical fiber 16-1 The value α can be converted through the following equation.

単一の受光ポートに光を結合させるためには例えば図９に示すようなブレーズ状の位相パタンを印加すればよい。損失αの値は、実験または光伝搬シミュレーション等によってあらかじめ保持しておくことが出来るため、ＰPDをモニタすることで光チャネルの強度Ｐの値を特定することができる。 In order to couple light to a single light receiving port, for example, a blazed phase pattern as shown in FIG. 9 may be applied. Since the value of the loss α can be held in advance by experiment or light propagation simulation, the value of the intensity P of the optical channel can be specified by monitoring PPD .

また、図５、６のように１つの入力ポートに対して複数の受光ポートが存在する場合、例えばその数の分だけ異なる波長チャネルを測定可能である。受光ポートの数が波長チャネルの数よりも少ない場合は、例えば時間と共に受光ポートに結合させる波長チャネルを変化させ、その時間と波長の関係を記録しておくことで、異なる波長チャネルを同一の受光ポートで測定することが可能である。この際、測定対象外の波長チャネルは受光ポートに結合させないようにＳＬＭに対して位相パタンを印加することで所望の波長チャネル以外の影響を除去可能である。これによって、受光ポート数が削減できるため系の小型化、低コスト化といった付加的な価値を提供可能である。   Further, when there are a plurality of light receiving ports for one input port as shown in FIGS. 5 and 6, for example, it is possible to measure different wavelength channels by that number. If the number of light receiving ports is smaller than the number of wavelength channels, for example, by changing the wavelength channel coupled to the light receiving port with time and recording the relationship between the time and wavelength, different wavelength channels can be received by the same light receiving port. It is possible to measure at the port. At this time, it is possible to remove influences other than the desired wavelength channel by applying a phase pattern to the SLM so that wavelength channels not to be measured are not coupled to the light receiving port. Thereby, since the number of light receiving ports can be reduced, it is possible to provide additional values such as downsizing and cost reduction of the system.

（ＯＳＮＲモニタ方法）
本実施形態の光信号モニタ装置においてＯＳＮＲモニタを行う方法について記述する。まず図５に示す光学系を利用する場合の手法について記述する。光学系ＯＳＮＲモニタは、複数の方式が提案されているがここでは非特許文献２に記載の遅延干渉計を用いたＯＳＮＲモニタ方法について記述する。本方式は他方式に比較し、ｉｎ−ｂａｎｄでの測定が可能、変調信号フォーマットに依らず測定可能、偏波モード分散や波長分散耐性に優れるといった優れた特徴を有する。一般に非特許文献２に示すような遅延干渉計は波長フィルタ、遅延線、光位相掃引素子、光スプリッタといった複数の光学部材が必要となるが、本実施形態の光信号モニタ装置では、これらの部材により実現できる遅延干渉計の機能をより少ない部材により実現できる。 (OSNR monitoring method)
A method for performing OSNR monitoring in the optical signal monitoring apparatus of this embodiment will be described. First, a method for using the optical system shown in FIG. 5 will be described. A plurality of optical system OSNR monitors have been proposed. Here, an OSNR monitor method using a delay interferometer described in Non-Patent Document 2 will be described. Compared with other systems, this system has excellent characteristics such as in-band measurement, measurement regardless of the modulation signal format, and excellent polarization mode dispersion and chromatic dispersion tolerance. In general, a delay interferometer as shown in Non-Patent Document 2 requires a plurality of optical members such as a wavelength filter, a delay line, an optical phase sweep element, and an optical splitter. In the optical signal monitoring apparatus of this embodiment, these members are used. The functions of the delay interferometer that can be realized by the above can be realized with fewer members.

図１０は、図５に示す光学系において実現される遅延干渉計における光の結合例について示す図である。ＳＬＭ１４に入射された光は２分岐され、異なる受光ポートである光ファイバ１６−ｎ、１６−ｎ−１に結合する。この際、方路に応じて通過する光路長が異なるために相対的な遅延量Δτが発生する。Δτは信号光の１シンボル周期の自然数倍または自然数分の１に設定することで、所望しないビート成分を排除することが出来、測定の精度が向上する。また、受光ポートに結合しなければ、ＳＬＭ１４から出射する光の分岐数は２方路以上でも構わない。   FIG. 10 is a diagram showing an example of light coupling in the delay interferometer realized in the optical system shown in FIG. The light incident on the SLM 14 is branched into two and coupled to optical fibers 16-n and 16-n-1 which are different light receiving ports. At this time, the relative delay amount Δτ is generated because the optical path length passing through the path differs. By setting Δτ to a natural number multiple of one symbol period of the signal light or a natural number, an undesired beat component can be eliminated, and the measurement accuracy is improved. Further, the number of branches of light emitted from the SLM 14 may be two or more if not coupled to the light receiving port.

受光ポート１６−ｎ、１６−ｎ−１に結合した信号光はそれぞれ光カプラ１９−（ｎ／２）の異なる入力ポートに接続され干渉を生じる。光カプラ１９−（ｎ／２）の後段に光パワーモニタ１７−（ｎ−１）、１７−ｎが配置されており、それぞれの強度ＰPD1、ＰPD2を測定することで、遅延干渉計の干渉光強度を測定することが可能である。ＳＬＭ１４上で二分岐した光のうちの一方の位相を掃引することによって分岐した２つの光の相対的な位相差φを掃引し、それぞれのポートにおける干渉光強度の比が最大になるように設定した時のそれぞれのパワーモニタの強度比Ｒ ＝ ＰPD1／ＰPD2を用いて、ＯＳＮＲは次式から計算できる。（非特許文献２参照） The signal lights coupled to the light receiving ports 16-n and 16-n-1 are respectively connected to different input ports of the optical coupler 19- (n / 2) to cause interference. Optical power monitors 17- (n-1) and 17-n are arranged at the subsequent stage of the optical coupler 19- (n / 2), and by measuring the respective intensities P PD1 and P PD2 , the delay interferometer It is possible to measure the interference light intensity. The relative phase difference φ between the two branched lights is swept by sweeping one phase of the two branched lights on the SLM 14 so that the ratio of the interference light intensity at each port is maximized. The OSNR can be calculated from the following equation using the intensity ratio R = P PD1 / P PD2 of each power monitor. (See Non-Patent Document 2)

上記式（２）において、ｓおよびｎは、光ノイズが存在しないときおよび光信号が存在しない場合のＲの値であり、ＮＥＢはノイズ成分の実効的な透過帯域である。ｓ及びｎは事前にキャリブレーションすることで、ＮＥＢはＳＬＭで設定する透過帯域の幅から算出可能である。従って上述のＲをモニタすることで、ＯＳＮＲを推定することが可能である。   In the above equation (2), s and n are values of R when there is no optical noise and when there is no optical signal, and NEB is an effective transmission band of the noise component. By calibrating s and n in advance, the NEB can be calculated from the width of the transmission band set by the SLM. Therefore, the OSNR can be estimated by monitoring the above-mentioned R.

光を複数方路にスプリットし、それら相対位相を掃引する位相パタンはＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を用いて求めることが出来る他、特許文献２記載の周波数変調を用いることが出来る。これは例えば、図１１に記述するような、のこぎり波に異なる周波数のｓｉｎ波を重畳することで実現できる。相対位相差はｓｉｎ波の位相値を変化することで掃引可能である。重畳する波（位相パタン）はｓｉｎ波だけでなくのこぎり波や三角波など、周期性をもてば同様の機能を発現させることが出来る。重畳する波の振幅も制御することで、入射する波に所望の光位相の変化を与えることができる。また、図１２のように入射ビームの結合するＳＬＭ上の領域を分割し、それぞれに異なる位相パタンを印加することでも実現できる。   A phase pattern for splitting light into a plurality of paths and sweeping the relative phases thereof can be obtained using CGH (Computer Generated Hologram), and frequency modulation described in Patent Document 2 can be used. This can be realized, for example, by superposing sin waves with different frequencies on a sawtooth wave as described in FIG. The relative phase difference can be swept by changing the phase value of the sin wave. The superimposed wave (phase pattern) can exhibit the same function if it has periodicity such as a sawtooth wave and a triangular wave as well as a sin wave. By controlling the amplitude of the superimposed wave, a desired optical phase change can be given to the incident wave. Further, it can also be realized by dividing a region on the SLM to which the incident beam is coupled as shown in FIG. 12 and applying a different phase pattern to each.

次に図３に示す光学系を用いてＯＳＮＲモニタを行う手法について記述する。このほかにも図１から図６のいずれの光学系においても下記と同様の手法でＯＳＮＲモニタ可能である。図１３は図３の光学系をｙ軸方向から見た光学構成である。図１３では、便宜的に入力側と受光側が同じ構成として示されている。本構成ではＳＬＭ１４上で分岐した２つのビームが光路差を与えられた後に同一の受光ポート１６で結合するように僅かに出射角度が異なるように設定しておくことでカプラ無しでも干渉光の測定が可能となっている。   Next, a technique for performing OSNR monitoring using the optical system shown in FIG. 3 will be described. In addition, any of the optical systems shown in FIGS. 1 to 6 can perform OSNR monitoring by the same method as described below. FIG. 13 shows an optical configuration when the optical system of FIG. 3 is viewed from the y-axis direction. In FIG. 13, for convenience, the input side and the light receiving side are shown as the same configuration. In this configuration, the two beams branched on the SLM 14 are set so that the emission angles are slightly different so that they are combined at the same light receiving port 16 after being given an optical path difference, so that interference light can be measured without a coupler. Is possible.

受光ポート１６では、それぞれ分岐した光信号の光路差に応じて相対的な遅延量Δτで結合され、これによって遅延干渉計が構成される。Δτは信号光の１ｂｉｔ周期の自然数倍または自然数分の１に設定することで、所望しないビート成分を排除することが出来、測定の精度が向上する。また、受光ポートに結合しなければ、ＳＬＭ１４から出射する光の分岐数は２方路以上でも構わない。受光ポートの後段に光パワーモニタ１７を配置し、ＳＬＭ１４上で二分岐した光の相対的な位相差φを掃引しながら、パワーモニタの強度が最大となる光モニタ強度Ｐｍａｘ及び最小となる強度Ｐｍｉｎを記録し、その比率Ｒ＝Ｐｍａｘ／Ｐｍｉｎを求めることで式（２）からＯＳＮＲを算出することが出来る。本構成は、前記したＯＳＮＲモニタ構成と比較し、部品点数削減といった優れた効果が得られる。   The light receiving port 16 is coupled with a relative delay amount Δτ according to the optical path difference between the branched optical signals, thereby forming a delay interferometer. By setting Δτ to a natural number multiple of the 1-bit period of signal light or a natural number, it is possible to eliminate an undesired beat component and improve measurement accuracy. Further, the number of branches of light emitted from the SLM 14 may be two or more if not coupled to the light receiving port. An optical power monitor 17 is disposed after the light receiving port, and the optical monitor intensity Pmax at which the power monitor intensity is maximized and the intensity Pmin at which the power monitor is minimized are swept while sweeping the relative phase difference φ of the light bifurcated on the SLM 14. And the ratio R = Pmax / Pmin is obtained, and the OSNR can be calculated from the equation (2). Compared with the OSNR monitor configuration described above, this configuration provides an excellent effect of reducing the number of parts.

また、図３、５のように１つの入力ポートに対して複数の受光ポートが存在する場合、例えばその数の分だけ異なる波長チャネルを測定可能である。受光ポートの数が波長チャネルの数よりも少ない場合は、例えば時間と共に受光ポートに結合させる波長チャネルを変化させ、その時間と波長の関係を記録しておくことで、異なる波長チャネルを同一の受光ポートで測定することが可能である。この際、測定対象外の波長チャネルは受光ポートに結合させないようにＳＬＭに対して位相パタンを印加することで所望の波長チャネル以外の影響を除去可能である。これによって、受光ポート数が削減できるため系の小型化、低コスト化といった付加的な価値を提供可能である。   3 and 5, when there are a plurality of light receiving ports for one input port, for example, it is possible to measure different wavelength channels by that number. If the number of light receiving ports is smaller than the number of wavelength channels, for example, by changing the wavelength channel coupled to the light receiving port with time and recording the relationship between the time and wavelength, different wavelength channels can be received by the same light receiving port. It is possible to measure at the port. At this time, it is possible to remove influences other than the desired wavelength channel by applying a phase pattern to the SLM so that wavelength channels not to be measured are not coupled to the light receiving port. Thereby, since the number of light receiving ports can be reduced, it is possible to provide additional values such as downsizing and cost reduction of the system.

（ＰＭＤ／ＣＤモニタ）
次に、図６の光信号モニタ装置においてＰＭＤ及びＣＤのモニタを行う方法について説明する。ＰＭＤ及びＣＤモニタは、複数の方式が提案されているがここでは非特許文献３に記載の遅延干渉計を用いてクロックトーンからＰＭＤ、ＣＤをモニタする方法を採用することができる。本方式は他方式に比較し、変調信号フォーマットに依らず測定可能、光学構成が簡易といった優れた特徴を有する。 (PMD / CD monitor)
Next, a method for monitoring PMD and CD in the optical signal monitoring apparatus of FIG. 6 will be described. A plurality of methods have been proposed for PMD and CD monitor. Here, a method of monitoring PMD and CD from a clock tone using a delay interferometer described in Non-Patent Document 3 can be adopted. Compared with other systems, this system has excellent features such as measurement capability regardless of the modulation signal format and simple optical configuration.

クロックトーンからＰＭＤ、ＣＤをモニタする遅延干渉計は、ＯＳＮＲモニタを実現する図５に示す光学構成の光信号モニタ装置の受光ポートの後段にバンドパスフィルタ２０を配置した図６の構成により実現できる。バンドパスフィルタ２０で、所定の周波数のクロックトーンを抽出して、この抽出したクロックトーンの信号強度を測定することでＰＭＤ、ＣＤをモニタすることができる。クロックトーン強度は、ＰＭＤ、ＣＤの発生に応じて変動する。したがって、クロックトーン強度とＰＭＤ、ＣＤの発生レベルの相関関係を前もって測定して、相関関係を較正線として保持しておき、この較正線に基づいて測定したクロックトーン強度に対応するＰＭＤ、ＣＤを特定することによりＰＭＤ、ＣＤをモニタすることができる。   The delay interferometer that monitors PMD and CD from the clock tone can be realized by the configuration of FIG. 6 in which the band-pass filter 20 is arranged after the light receiving port of the optical signal monitoring device having the optical configuration shown in FIG. . PMD and CD can be monitored by extracting a clock tone of a predetermined frequency by the band pass filter 20 and measuring the signal intensity of the extracted clock tone. The clock tone intensity varies depending on the occurrence of PMD and CD. Therefore, the correlation between the clock tone intensity and the generation level of PMD and CD is measured in advance, the correlation is held as a calibration line, and PMD and CD corresponding to the clock tone intensity measured based on the calibration line are stored. By specifying, PMD and CD can be monitored.

図６の光信号モニタ装置においてカプラなしで干渉光の測定をするために、ＯＳＮＲのモニタ方法で説明した図１３に示す構成において、受光ポート１６と光パワーモニタ１７との間にバンドパスフィルタ２０を配置した構成でクロックトーン信号の強度を測定する。本構成ではＳＬＭ１４上で分岐した２つのビームが光路差を与えられた後に同一の受光ポート１６で結合するように僅かに出射角度が異なるように設定しておくことでカプラ無しでも干渉光の測定が可能となっている。   In the configuration shown in FIG. 13 described in the OSNR monitoring method in order to measure interference light without a coupler in the optical signal monitoring apparatus of FIG. 6, a bandpass filter 20 is provided between the light receiving port 16 and the optical power monitor 17. The intensity of the clock tone signal is measured with the arrangement of In this configuration, the two beams branched on the SLM 14 are set so that the emission angles are slightly different so that they are combined at the same light receiving port 16 after being given an optical path difference, so that interference light can be measured without a coupler. Is possible.

受光ポート１６では、それぞれ分岐した光信号の光路差に応じて相対的な遅延量Δτで結合され、これによって遅延干渉計が構成される。Δτは信号光の１ｂｉｔ周期の自然数倍または自然数分の１に設定することで、所望しないビート成分を排除することが出来、測定の精度が向上する。また、受光ポートに結合しなければ、ＳＬＭ１４から出射する光の分岐数は２方路以上でも構わない。   The light receiving port 16 is coupled with a relative delay amount Δτ according to the optical path difference between the branched optical signals, thereby forming a delay interferometer. By setting Δτ to a natural number multiple of the 1-bit period of signal light or a natural number, it is possible to eliminate an undesired beat component and improve measurement accuracy. Further, the number of branches of light emitted from the SLM 14 may be two or more if not coupled to the light receiving port.

また、図６のように１つの入力ポートに対して複数の受光ポートが存在する場合、例えばその数の分だけ異なる波長チャネルを測定可能である。受光ポートの数が波長チャネルの数よりも少ない場合は、例えば時間と共に受光ポートに結合させる波長チャネルを変化させ、その時間と波長の関係を記録しておくことで、異なる波長チャネルを同一の受光ポートで測定することが可能である。この際、測定対象外の波長チャネルは受光ポートに結合させないようにＳＬＭに対して位相パタンを印加することで所望の波長チャネル以外の影響を除去可能である。これによって、受光ポート数が削減できるため系の小型化、低コスト化といった付加的な価値を提供可能である。   In addition, when there are a plurality of light receiving ports for one input port as shown in FIG. 6, for example, it is possible to measure different wavelength channels by the number. If the number of light receiving ports is smaller than the number of wavelength channels, for example, by changing the wavelength channel coupled to the light receiving port with time and recording the relationship between the time and wavelength, different wavelength channels can be received by the same light receiving port. It is possible to measure at the port. At this time, it is possible to remove influences other than the desired wavelength channel by applying a phase pattern to the SLM so that wavelength channels not to be measured are not coupled to the light receiving port. Thereby, since the number of light receiving ports can be reduced, it is possible to provide additional values such as downsizing and cost reduction of the system.

（光位相モニタ）
本実施形態の光信号モニタ装置において光位相モニタを行う方法について説明する。ここでは図３の光学系を用いて光位相モニタを行う場合を例に挙げて説明する。光位相モニタには９０°ハイブリッド構成を採用することが一般的であり、以下ではＳＬＭ１４を用いることで９０°ハイブリッドと同等な測定を行う手法について記述する。 (Optical phase monitor)
A method for performing optical phase monitoring in the optical signal monitoring apparatus of this embodiment will be described. Here, a case where optical phase monitoring is performed using the optical system of FIG. 3 will be described as an example. The optical phase monitor generally adopts a 90 ° hybrid configuration, and a method for performing measurement equivalent to that of the 90 ° hybrid by using the SLM 14 will be described below.

図１４は、図３の光学系において９０°ハイブリッドを実現するように位相変調素子ＳＬＭを制御した例である。位相の基準となる光信号Ｐ’（実線で示される光路）と被測定光信号Ｐ（破線で示される光路）を異なる入力ポートから入射し、ＳＬＭ上でそれぞれ３分岐する。分岐された信号のうち各光信号ＰとＰ’について１つずつを受光ポートＡに結合するように制御し、受光ポートＡに結合した信号とは異なる信号を光信号ＰとＰ’について１つずつを受光ポートＢに結合する。残りの分岐信号は受光ポートには結合させなくてよい。この際、光信号Ｐ、Ｐ’のうちどちらか一方の分岐信号に対して受光ポートＡ、Ｂに結合する２つの光の光位相差Δφを設定する。   FIG. 14 shows an example in which the phase modulation element SLM is controlled so as to realize a 90 ° hybrid in the optical system of FIG. An optical signal P ′ (optical path indicated by a solid line) and a measured optical signal P (optical path indicated by a broken line), which serve as a phase reference, are incident from different input ports and branched into three on the SLM. One of the branched signals is controlled to be coupled to the light receiving port A for each of the optical signals P and P ′, and one signal different from the signal coupled to the light receiving port A is applied to the optical signals P and P ′. Are coupled to the light receiving port B one by one. The remaining branch signal need not be coupled to the light receiving port. At this time, the optical phase difference Δφ between the two lights coupled to the light receiving ports A and B is set with respect to either one of the optical signals P and P ′.

受光ポートＡ、Ｂはそれぞれ遅延線干渉計として動作するため、ＰとＰ’間の光路長差を起因とした相対的な位相差Δθに応じて光強度が変動する。この時受光ポートＡ、Ｂにおける信号光の強度はΔθに対して図１５のように変動する。図１５から分かるように、それぞれのポートの受光強度はΔΨ分だけずれるので、両方の光強度の値を観測することで位相値を一意に定めることが出来る。光を３分岐するには、例えば前述のｓｉｎ波重畳や、領域の分割、ＣＧＨの利用などが考えられる。   Since the light receiving ports A and B each operate as a delay line interferometer, the light intensity varies according to the relative phase difference Δθ caused by the optical path length difference between P and P ′. At this time, the intensity of the signal light at the light receiving ports A and B varies as shown in FIG. 15 with respect to Δθ. As can be seen from FIG. 15, since the received light intensity of each port is shifted by ΔΨ, the phase value can be uniquely determined by observing both light intensity values. In order to split the light into three, for example, the above-described sin wave superposition, region division, use of CGH, and the like can be considered.

また、図３のように１つの入力ポートに対して複数の受光ポートが存在する場合、例えばその数の分だけ異なる波長チャネルを測定可能である。受光ポートの数が波長チャネルの数よりも少ない場合は、例えば時間と共に受光ポートに結合させる波長チャネルを変化させ、その時間と波長の関係を記録しておくことで、異なる波長チャネルを同一の受光ポートで測定することが可能である。この際、測定対象外の波長チャネルは受光ポートに結合させないようにＳＬＭに対して位相パタンを印加することで所望の波長チャネル以外の影響を除去可能である。これによって、受光ポート数が削減できるため系の小型化、低コスト化といった付加的な価値を提供可能である。   Further, when there are a plurality of light receiving ports for one input port as shown in FIG. 3, it is possible to measure, for example, different wavelength channels corresponding to the number of light receiving ports. If the number of light receiving ports is smaller than the number of wavelength channels, for example, by changing the wavelength channel coupled to the light receiving port with time and recording the relationship between the time and wavelength, different wavelength channels can be received by the same light receiving port. It is possible to measure at the port. At this time, it is possible to remove influences other than the desired wavelength channel by applying a phase pattern to the SLM so that wavelength channels not to be measured are not coupled to the light receiving port. Thereby, since the number of light receiving ports can be reduced, it is possible to provide additional values such as downsizing and cost reduction of the system.

（プログラマブルモニタ）
例えば図６に示す光学系構成の光信号モニタ装置を用いれば上述の方法から、ＳＬＭ１４上の位相パタンを変化させることのみでＯＣＭ、ＯＳＮＲ、ＰＭＤ、ＣＤのモニタ機能を任意に変更することが出来る。ＳＬＭ１４の位相パタンは外部からプログラマブルに変更できるので、その時々のニーズに合わせて所望の特性を柔軟にモニタすることができる。これによって、例えば、回路設計時には、ＯＳＮＲ、ＧＤをモニタし光信号品質に対するバジェット設計に適用する、運用中はＰＭＤモニタやＯＳＮＲモニタを用いて光信号品質を劣化させる一定の閾値を超えないように監視する、故障解析時にはＯＣＭによりリンク断箇所を特定する、などといったことが可能となり、回線設計の高度化、保守運用の高信頼化、故障解析の効率化などに資する。 (Programmable monitor)
For example, if the optical signal monitoring apparatus having the optical system configuration shown in FIG. 6 is used, the monitoring function of OCM, OSNR, PMD, and CD can be arbitrarily changed from the above method only by changing the phase pattern on the SLM 14. . Since the phase pattern of the SLM 14 can be changed from the outside in a programmable manner, desired characteristics can be flexibly monitored according to the needs of the time. As a result, for example, when designing a circuit, OSNR and GD are monitored and applied to a budget design for optical signal quality. During operation, a certain threshold value that degrades optical signal quality using a PMD monitor or OSNR monitor is not exceeded. It is possible to monitor, and at the time of failure analysis, it is possible to specify a link disconnection location by OCM, etc., which contributes to advancement of circuit design, high reliability of maintenance operation, efficiency improvement of failure analysis, and the like.

本実施形態の光信号モニタ装置では、反射型ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：位相変調素子）を任意の方路へ任意の強度・位相、遅延時間で出力するように制御することにより、その時々に合わせて光モニタ機能をプログラマブルに変化可能な光モニタ装置を提供する。また、本実施形態の光信号モニタ装置によれば、任意の波長チャネルや入力コアの光信号を抜き出してモニタ出来る他、波長チャネルごとや入力コアごとに異なるモニタ機能の付与を行うことも可能である。   In the optical signal monitoring apparatus of the present embodiment, the reflection type SLM (Spatial Light Modulator) is controlled to output to any path with any intensity / phase and delay time. An optical monitor device capable of programmably changing the optical monitor function is provided. Further, according to the optical signal monitoring apparatus of the present embodiment, it is possible to extract and monitor optical signals of arbitrary wavelength channels and input cores, and it is also possible to provide different monitoring functions for each wavelength channel and for each input core. is there.

［第２の実施形態］
この実施形態の光スイッチ集積型光信号モニタ装置は、第１の実施形態で説明したモニタ機能を実現する光信号モニタ装置に光スイッチを組み合わせた構成である。本実施形態の光スイッチ集積型光信号モニタ装置は、入力信号を光カプラで分岐し、分岐した光信号を、光信号モニタ装置の入力と、光スイッチの入力に結合する。 [Second Embodiment]
The optical switch integrated optical signal monitoring device of this embodiment has a configuration in which an optical switch is combined with the optical signal monitoring device that realizes the monitoring function described in the first embodiment. The optical switch integrated type optical signal monitoring device of this embodiment branches an input signal by an optical coupler, and couples the branched optical signal to an input of the optical signal monitoring device and an input of the optical switch.

図１６、１７は、本実施形態の反射型ＳＬＭを用いた光スイッチ集積型光信号モニタ装置の構成例を示す図である。ただし、入力および受光ポートが配列する方向をｙ軸、光信号が伝搬する方向をｚ軸としている。   16 and 17 are diagrams illustrating a configuration example of an optical switch integrated optical signal monitoring device using the reflective SLM of the present embodiment. However, the direction in which the input and light receiving ports are arranged is the y-axis, and the direction in which the optical signal propagates is the z-axis.

光スイッチ集積型光信号モニタ装置において、入力ポート２１から入射した光信号は光カプラ２２によって分岐され、それぞれ光スイッチ用と光信号モニタ用の入力光ファイバ２３、２４に接続される。それぞれの光信号は空間に出射され、コリメートレンズ２５、２６を介し、光学素子２７に与えられる。   In the optical switch integrated type optical signal monitoring device, an optical signal incident from an input port 21 is branched by an optical coupler 22 and connected to input optical fibers 23 and 24 for an optical switch and an optical signal monitor, respectively. The respective optical signals are emitted into the space and given to the optical element 27 via the collimating lenses 25 and 26.

光学素子２７からの出射光はＳＬＭ２８によって反射され、再び光学素子２７を介し、コリメートレンズアレイ２９−１〜２９−ｎ’および３０−１〜３０−ｎ、出力ポートと受光ポートである光ファイバ３１−１〜３１−ｎ’および３２−１〜３２−ｎへ与えられる。光スイッチレイヤの出力ポート側の光信号はそのまま出力ポートから出力される。光モニタ用の受光ポートの後段には、光パワーモニタ３３−１〜３３−ｎが接続され、受光ポートに結合した光のモニタが可能である。ここで、光信号は、ＳＬＭ２８へ与えられた位相パタンによって光強度や光位相、遅延時間が選択される。   The outgoing light from the optical element 27 is reflected by the SLM 28 and again passes through the optical element 27 to collimate lens arrays 29-1 to 29-n ′ and 30-1 to 30-n, and an optical fiber 31 that is an output port and a light receiving port. -1 to 31-n 'and 32-1 to 32-n. The optical signal on the output port side of the optical switch layer is output as it is from the output port. Optical power monitors 33-1 to 33-n are connected downstream of the light receiving port for optical monitoring, and light coupled to the light receiving port can be monitored. Here, the optical intensity, optical phase, and delay time of the optical signal are selected based on the phase pattern given to the SLM 28.

光学素子２７としては、入力された光をＳＬＭに向けて出射するように信号光の出射方向を変換する手段を用いることができ、例えばレンズやプリズム、反射ミラー、回折格子を用いることができる。入力する信号光は、例えば波長λｐ〜λｑまでを束ねるＷＤＭ光でもよい。   As the optical element 27, means for changing the emitting direction of the signal light so as to emit the input light toward the SLM can be used, and for example, a lens, a prism, a reflecting mirror, or a diffraction grating can be used. The input signal light may be, for example, WDM light that bundles wavelengths λp to λq.

また、図１７に示すように、コリメートレンズ及び光学素子の間に波長分散素子３４を配置し、波長ごとに集光位置を異なるようにし、波長ごとに異なる位相パタンを設定可能としてもよい。図１７では、波長分散素子は紙面垂直方向に回折性能を有しており、入力光の波長によりＳＬＭの紙面垂直方向に異なる位置に光を照射してもよい。波長分散素子３４は光学素子２７とＳＬＭ２８の間に配置してもよい。また、入力ポートの前段にマルチコアファイバの異なるコアを接続することで、コアごとの光信号をモニタする構成としてもよい。また、入力ポートが複数存在し、前段にマルチモードファイバを配置し、それぞれのモードがそれぞれの入力ポートに接続されることで、モードごとの光信号をモニタする構成としてもよい。   Further, as shown in FIG. 17, a wavelength dispersion element 34 may be arranged between the collimating lens and the optical element so that the condensing position is different for each wavelength, and a different phase pattern can be set for each wavelength. In FIG. 17, the wavelength dispersive element has diffraction performance in the direction perpendicular to the paper surface, and light may be irradiated to different positions in the paper surface perpendicular direction of the SLM depending on the wavelength of the input light. The wavelength dispersion element 34 may be disposed between the optical element 27 and the SLM 28. Moreover, it is good also as a structure which monitors the optical signal for every core by connecting the core from which a multi-core fiber differs in the front | former stage of an input port. Also, there may be a configuration in which a plurality of input ports are present, a multimode fiber is arranged in the previous stage, and each mode is connected to each input port, thereby monitoring the optical signal for each mode.

図１６、１７では受光ポートが１つずつ配置される場合を示しているが、第１の実施形態のように複数の受光ポートをＳＬＭ２８からの出射角で選択可能としてもよい。これにより、任意の単一または複数の受光ポートへ任意の強度・位相、遅延時間で出力することが出来る。この場合は、受光ポートを時間的に切り替えることで異なる入力ポートや波長チャネルで共用できるといった機能を発現できる。また、複数の入力ポートからの信号をＳＬＭの同一領域内に結合させてもよい。この構成は、前述した光信号の位相測定に対して有効である。   16 and 17 show the case where one light receiving port is arranged one by one, but a plurality of light receiving ports may be selectable by the emission angle from the SLM 28 as in the first embodiment. Thereby, it is possible to output to any single or plural light receiving ports with any intensity / phase and delay time. In this case, it is possible to develop a function that the light receiving port can be shared by different input ports and wavelength channels by temporally switching the light receiving port. Further, signals from a plurality of input ports may be combined in the same region of the SLM. This configuration is effective for the phase measurement of the optical signal described above.

また、受光ポート後段に光カプラを接続し、異なる受光ポート間を干渉させて測定してもよい。これは、前述のようにＯＳＮＲモニタに有効である。また、受光ポートの後段にバンドパスフィルタを接続し、任意の周波数の信号成分のみ測定してもよい。これは、前述のようにＰＭＤ、ＣＤモニタに有効である。また、ＳＬＭは透過型であってもよい。この場合は、例えばＳＬＭの中心を通過するｙ軸に対して線対称に光学系を配置すれば同等の機能を発現させることが出来る。光モニタの手法は第１の実施形態と同様の手法を利用すればよい。   Alternatively, an optical coupler may be connected downstream of the light receiving port, and measurement may be performed by causing interference between different light receiving ports. This is effective for the OSNR monitor as described above. Alternatively, a band pass filter may be connected after the light receiving port to measure only a signal component having an arbitrary frequency. This is effective for PMD and CD monitors as described above. The SLM may be a transmissive type. In this case, for example, if the optical system is arranged in line symmetry with respect to the y-axis passing through the center of the SLM, an equivalent function can be exhibited. The same optical monitoring technique as that of the first embodiment may be used.

本実施形態の光スイッチ集積型光信号モニタ装置は、波長選択スイッチを含む光スイッチデバイスと光信号モニタ装置とを同一光学系中に集積化させることが可能であるため、コストやサイズの増加を抑制しつつ各光ノードに多数のモニタ機能を集積することが可能となる。   The optical switch integrated type optical signal monitoring apparatus according to the present embodiment can integrate the optical switch device including the wavelength selective switch and the optical signal monitoring apparatus in the same optical system. It is possible to integrate a large number of monitoring functions in each optical node while suppressing.

１１ 光ファイバ
１２ コリメートレンズ
１３ 光学素子
１４ ＳＬＭ
１５ コリメートレンズアレイ
１６ 光ファイバ
１７ 光パワーモニタ
１８ 波長分散素子
４１ 画素
４２ ドライバ素子 11 Optical fiber 12 Collimating lens 13 Optical element 14 SLM
15 Collimating lens array 16 Optical fiber 17 Optical power monitor 18 Wavelength dispersion element 41 Pixel 42 Driver element

Claims (8)

モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、
平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、
前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、
前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、
前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、
前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、
前記空間光変調素子は、前記入力ポートから入力された光信号が、単一の前記受光ポートに光結合するように制御し、前記算出手段は、該受光ポートにおいて測定された光の強度と前記受光ポートに結合する際の光学系の損失の値αとに基づいて、前記入力された光信号の強度を算出することを特徴とする光信号モニタ装置。 An input port for inputting the optical signal to be monitored;
A plurality of pixels arranged in a matrix in a plane and a drive unit that drives the pixels, and the phase pattern of the plurality of pixels is controlled by the drive unit, and the optical phase of the signal light input to each pixel A spatial light modulator that emits light by changing
An optical element that converts the angle and position of the output light of the signal light so that the signal light emitted to the space from the input port irradiates the spatial light modulation element;
A light receiving port to which light emitted from the spatial light modulator is coupled;
A light receiving element for measuring the intensity of light coupled to the light receiving port;
Calculation means for calculating a measurement value according to the monitor content of the optical signal based on the intensity of light measured by the light receiving element;
The spatial light modulator controls so that an optical signal input from the input port is optically coupled to a single light receiving port, and the calculating means includes the intensity of light measured at the light receiving port and the light intensity measured by the light receiving port. An optical signal monitoring device that calculates the intensity of the input optical signal based on a loss value α of the optical system when coupled to the light receiving port . モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、
平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、
前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、
前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、
前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、
前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、
前記空間光変調素子は、出射される光信号をｎ（ｎは２以上の整数）方向以上に分岐し、ｎ個に分岐された光信号のそれぞれに対し、異なる時間遅延量τnを付与し、分岐された光信号のうち少なくとも２つ以上を同一の受光ポートに結合させることにより遅延干渉計を形成し、前記分岐された信号のうちの少なくとも１つ以上の光位相を０から２πまで変化させることによって干渉光強度を変化させ、前記受光素子は、前記干渉光強度が変化した光の受光強度を測定し、前記算出手段は、該受光強度の最大値と最小値を記録し、記録した最大値と最小値との比率からＯＳＮＲを算出することを特徴とする、光信号モニタ装置。 An input port for inputting the optical signal to be monitored;
A plurality of pixels arranged in a matrix in a plane and a drive unit that drives the pixels, and the phase pattern of the plurality of pixels is controlled by the drive unit, and the optical phase of the signal light input to each pixel A spatial light modulator that emits light by changing
An optical element that converts the angle and position of the output light of the signal light so that the signal light emitted to the space from the input port irradiates the spatial light modulation element;
A light receiving port to which light emitted from the spatial light modulator is coupled;
A light receiving element for measuring the intensity of light coupled to the light receiving port;
Calculation means for calculating a measurement value according to the monitor content of the optical signal based on the intensity of light measured by the light receiving element;
The spatial light modulation element branches an emitted optical signal in n (n is an integer of 2 or more) direction or more, and gives a different time delay amount τ n to each of the n branched optical signals. A delay interferometer is formed by coupling at least two of the branched optical signals to the same light receiving port, and the optical phase of at least one of the branched signals is changed from 0 to 2π. The light receiving element measures the light receiving intensity of the light whose interference light intensity has changed, and the calculating means records and records the maximum value and the minimum value of the light receiving intensity. An optical signal monitoring device that calculates an OSNR from a ratio between a maximum value and a minimum value. モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、
平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、
前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、
前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、
前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、
前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、
前記受光素子は、前記受光ポートに結合した光をフィルタリングするバンドパスフィルタを有し、
前記空間光変調素子は、出射される光信号をｎ（ｎは２以上の整数）方向以上に分岐し、ｎ個に分岐された光信号のそれぞれに対し、異なる時間遅延量τnを付与し、分岐された光信号のうち少なくとも２つ以上を同一の受光ポートに結合させることにより遅延干渉計を形成し、前記分岐された信号のうちの少なくとも１つ以上の光位相を０から２πまで変化させることによって干渉光強度を変化させ、前記受光素子は、前記干渉光強度が変化した光を前記バンドパスフィルタによりフィルタリングしてクロックトーン信号の受光強度を測定し、前記算出手段は、該受光強度の最大値と最小値を記録し、記録した最大値と最小値との比率から波長分散量または偏波モード分散またはその両方を算出することを特徴とする、光信号モニタ装置。 An input port for inputting the optical signal to be monitored;
A plurality of pixels arranged in a matrix in a plane and a drive unit that drives the pixels, and the phase pattern of the plurality of pixels is controlled by the drive unit, and the optical phase of the signal light input to each pixel A spatial light modulator that emits light by changing
An optical element that converts the angle and position of the output light of the signal light so that the signal light emitted to the space from the input port irradiates the spatial light modulation element;
A light receiving port to which light emitted from the spatial light modulator is coupled;
A light receiving element for measuring the intensity of light coupled to the light receiving port;
Calculation means for calculating a measurement value according to the monitor content of the optical signal based on the intensity of light measured by the light receiving element;
The light receiving element has a band pass filter for filtering light coupled to the light receiving port;
The spatial light modulation element branches an emitted optical signal in n (n is an integer of 2 or more) direction or more, and gives a different time delay amount τ n to each of the n branched optical signals. A delay interferometer is formed by coupling at least two of the branched optical signals to the same light receiving port, and the optical phase of at least one of the branched signals is changed from 0 to 2π. changing the interference light intensity by the light receiving element, said light interference light intensity changes with more filtering to the band-pass filter to measure the received light intensity of the clock tone signal, said calculation means, said An optical signal monitoring device that records a maximum value and a minimum value of received light intensity, and calculates a chromatic dispersion amount and / or a polarization mode dispersion from a ratio between the recorded maximum value and minimum value. 前記時間遅延量τnは、光信号の１ｂｉｔ長さの自然数倍、または自然分の１であることを特徴とする、請求項２または３に記載の光信号モニタ装置。 4. The optical signal monitoring apparatus according to claim 2 , wherein the time delay amount τ n is a natural number multiple of a 1-bit length of an optical signal or a natural fraction. 5. モニタ対象の光信号の入力を行う入力ポートと、
平面内にマトリックス状に配列された複数の画素と前記画素を駆動する駆動部を有し、前記複数の画素の位相パタンを前記駆動部によって制御することにより各画素に入力する信号光の光位相を変化させて出射する空間光変調素子と、
前記入力ポートから空間に出射された前記信号光が前記空間光変調素子上に照射するように前記信号光の出射光の角度及び位置を変換する光学素子と、
前記空間光変調素子から出射した光が結合する受光ポートと、
前記受光ポートに結合した光の強度を測定する受光素子と、
前記受光素子で測定した光の強度に基づいて、前記光信号のモニタ内容に応じた測定値を算出する算出手段とを備え、
前記入力ポートは、測定対象の光信号を入力する光信号入力ポートと、光位相の基準となる基準光信号を入力する基準光信号入力ポートを有し、前記受光ポートは、第１の受光ポートと第２の受光ポートを有し、
前記空間光変調素子は、入力された光信号および基準光信号をそれぞれ２方向以上に分岐して、分岐された光信号および基準光信号のうちの少なくとも１つずつを前記第１の受光ポートに結合し、分岐された残りの光信号および基準光信号のうち少なくとも１つずつを前記第２の受光ポートに結合し、
前記空間光変調素子は、第２の受光ポートに結合する光信号および基準光信号のいずれかの光位相が第１の受光ポートに結合する信号に対しΔφだけ異なる値になるように位相を設定し、前記算出手段は、前記第１の受光ポートおよび前記第２の受光ポートにおける光強度の値から光信号および基準光信号の相対的な光位相を算出することを特徴とする、光信号モニタ装置。 An input port for inputting the optical signal to be monitored;
A plurality of pixels arranged in a matrix in a plane and a drive unit that drives the pixels, and the phase pattern of the plurality of pixels is controlled by the drive unit, and the optical phase of the signal light input to each pixel A spatial light modulator that emits light by changing
An optical element that converts the angle and position of the output light of the signal light so that the signal light emitted to the space from the input port irradiates the spatial light modulation element;
A light receiving port to which light emitted from the spatial light modulator is coupled;
A light receiving element for measuring the intensity of light coupled to the light receiving port;
Calculation means for calculating a measurement value according to the monitor content of the optical signal based on the intensity of light measured by the light receiving element;
The input port has an optical signal input port for inputting an optical signal to be measured, and a reference optical signal input port for inputting a reference optical signal serving as a reference for an optical phase, and the light receiving port is a first light receiving port. And a second light receiving port,
The spatial light modulation element branches an input optical signal and a reference optical signal into two or more directions, respectively, and at least one of the branched optical signal and the reference optical signal is supplied to the first light receiving port. Combining at least one of the remaining branched optical signal and the reference optical signal to the second light receiving port;
The spatial light modulator sets the phase so that the optical phase of either the optical signal coupled to the second light receiving port or the reference optical signal differs from the signal coupled to the first light receiving port by Δφ. and said calculating means, and calculates the relative optical phase of the optical signal and the reference light signal from the value of the light intensity in the first light receiving port and the second receiving port, an optical signal monitor apparatus. 前記光学素子は、前記入力された光信号の波長ごとに前記空間光変調素子上の異なる位置に結合させる波長分散素子を有し、前記空間光変調素子は、任意の波長チャネルのみが受光ポートに結合するように位相パタンを制御することにより、任意の波長チャネルの光信号を抽出してモニタすることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の光信号モニタ装置。 The optical element includes a wavelength dispersion element that couples to a different position on the spatial light modulation element for each wavelength of the input optical signal, and the spatial light modulation element includes only an arbitrary wavelength channel as a light receiving port. 6. The optical signal monitoring apparatus according to claim 1, wherein an optical signal of an arbitrary wavelength channel is extracted and monitored by controlling the phase pattern so as to be coupled. 前記空間光変調素子は、結合させる入力ポートまたは波長チャネルを時間的に変化させることで、複数の入力ポートに対して１つの受光ポートを共用させることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の光信号モニタ装置。 The spatial light modulator, by varying the input port or wavelength channel is coupled temporally, characterized thereby sharing one receiving port for a plurality of input ports, one of claims 1 to 6 or optical signal monitoring apparatus according to item 1. 請求項１から７のいずれか１項に記載の光信号モニタ装置と、
光スイッチと、
入力される光信号を、前記光信号モニタ装置と前記光スイッチとのいずれかに入力するように分岐する光カプラとを備えたことを特徴とする光スイッチ集積型光信号モニタ装置。 An optical signal monitoring device according to any one of claims 1 to 7 ,
An optical switch,
An optical switch integrated optical signal monitoring device comprising: an optical coupler that branches an input optical signal so as to be input to either the optical signal monitoring device or the optical switch.
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