JPH03206935A - 光コンポーネント解析方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ ステム、サブシステム、および関連コンポーネントに対
する試験中の信号測定に関する電子計測に関する．特に
、本発明は、試験を正確に行うための電子試験計器にお
ける、光学一電気装置と電気受信機とのインピーダンス
不整合のみならず、電気ソースと電気一光学装置とのイ
ンピーダンス不整合の較正および誤差補正に関している
。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

光ファイバー・システムに関連する光学および電気信号
測定の分野においては、サブシステムおよび関連コンポ
ーネントのみならず該システムの設計者および製造者は
、光ファイバー・システムにおいて、より速いビット伝
送速度およびより広い帯域を持つ変調が普及してきたの
で、漸増するより速い変調速度における性能を正確に特
徴づけることができなければならない．一部の新しい光
ファイバー・システムは、ｌ　ＧＢＰＳ以上の速度で作
動するが、これはＲＦおよび低マイクロ波周波数と等し
い。

これらの測定二−ズを満たすために各種試験システムが
開発された。該試験システムの１つは、カリフォルニア
州、サンタ・ローザにあるヒューレット・バッカード社
のネットワーク測定部が製造したＨＰ　８７０２Ａ光コ
ンポーネント測定システムである．このシステムは、電
気的較正および測定を行うための、解析器に組み込まれ
た内部電気ソースを含むが、電気一光学（Ｅ／０）　、
光学一電気（０／Ｅ）　、および光学的較正および測定
を行うための個別の光源および個別の光学受信機をも含
んでいる．このシステムには、変調（または復調）伝達
特性によって光源および受信機（または電気一光学およ
び光学一電気変換器）を較正することにより所望の信号
測定を行うための、試験システムを較正するための手法
を組み込んでいるという重要な利点がある．しかし、こ
のシステムは、電気ソースと被試験Ｅ／Ｏ装置との間、
または被試験０／Ｅ装置と電気受信機との間のインピー
ダンス不整合について、Ｅ／ＯまたはＯ／Ｅ試験測定を
較正したり誤差補正することはない。これは、試験中の
精度低下をもたらした。

〔発明の目的〕

連コンポーネント等に関する測定を簡単に、高精度で行
うことのできる装置を提供することを目的とする． ［発明の概要］ 本発明の一実施例では、電気一光学（Ｅ／Ｏ）、光よび
相対的測定のためや、性能を特徴づけるための光ファイ
バー・システム、サブシステム、および関連コンポーネ
ントの応答を測定するための、光コンポーネント解析器
における、電気ソースと電気一光学装置とのインピーダ
ンス不整合および光学一電気装置と電気受信機とのイン
ピーダンス不整合を較正したり誤差補尊したりする。し
たがって、光コンポーネント解析器は、光ファイバーシ
ステムのコンポーネント、例えばレーザー、光学受信機
、変調器、復調器、光ファイバー・ケーブル、およびフ
ァイバー・コンポーネントなどの変調（復調）帯域幅、
変調（復調）伝達関数、損失、遅延、分散、長さ、およ
び反射を、向上した精度で、周波数領域測定に基づいて
測定することができる． 電気ソースとＥ／０装置とのインピーダンス不整合およ
び０／Ｅ装置と電気受信機とのインピーダンス不整合に
ついての、本発明の一実施例による較正および誤差補正
は、内部光源および内部光学受信機を備えた光コンポー
ネント解析器において使用することが望ましい．光コン
ポーネント解析器には、光源および光学受信機とともに
スイッチ・マトリックスが組み込まれており、光コンポ
ーネント解析器を較正したり、Ｅ／Ｏ、０／Ｅ，および
光学装置、および望ましくは電気装置をも測定するため
の、光源および受信機回路の適切な接続をもたい 電気ソースとＥ／０装置のインピーダンス不整合の較正
ステップは次の通りである。５つのステップが必要であ
る。

第一ステップでは、電気試験ボート１における短絡（ｓ
ｈｏｒｔ）を測定する。第二ステップでは、電気試験ポ
ート１における開放（ｏｐｅｎ）を測定する．第三ステ
ップでは、電気試験ボート１における負荷を測定する。

これらのステップ中に測定したデータは、正ソース整合
（Ｅｓｆ）、正反射トラッキング（Ｅｒｆ）、および正
指向性（Ｅｄｆ）を計算するために使用する．第四ステ
ップではアイソレーシヲンを測定し、Ｅｘｆとして用い
る．最後に、第五ステップでは電気的および光学的貫通
接続を測定し、伝送トラッキング（Ｅｔｆ）を計算する
ために使用する。

上記の５つのステップは任意の順序で行うことができる
． 誤差補正Ｅ／０装置に対する式は次の通りである：Ｓ２
１ａｃｔｕｉｔ＝　　（（Ｓ２１　ｍｅａｓ　　−Ｅｘ
４）／Ｅｔｆ）　　＋（　１　＋　（（Ｓｌｌ　ｔｍｅ
ａｓ　−Ｅｄｆ）／Ｅｒｆ）　　・Ｅｓｆ　）ここで、 Ｓ２１　ｔａｅａｓは、系統誤差を含む実測伝送パラメ
ータである。

Ｓ２１　ａｃｔｕａｌは、ソース整合、クロストーク、
および伝送トラッキング誤差の除去された補正伝送パラ
メータである． Ｓｌｌ　ｓｅａｓは、実測、未補正電気反射パラメータ
である． Ｅｄｆは正指向性であり、 Ｅｒｆは正反射トラッキングであり、 Ｅｓｆは正ソース整合であり、 Ｅｘｆはアイソレーションであり、およびＥｔｆは伝送
トラッキングである． ０／Ｅ装置と電気受信機とのインピーダンス不整合の較
正ステップは次の通りである。９つのステップが必要で
ある． 第一ステップでは、電気試験ボート１における短絡を測
定する．第二ステップでは、電気試験ボ一１１における
開放を測定する．第三ステップでは、電気試験ボート１
における負荷を測定する。

これらの最初の３つのステップ中に測定したデータは、
負荷整合（Ｅｌｆ）を計算するために使用する。

第四ステップでは、電気試験ボート２における短絡を測
定する．第五ステップでは、電気試験ボート２における
開放を測定する．第六ステップでは、電気試験ボート２
における負荷を測定する．第四〜第六ステップ中に測定
したデータは、逆ソース整合（Ｅｓｒ）、逆反射トラッ
キング（Ｅｒｒ）および逆指向性（Ｅｄｒ）を計算する
ために使用する．第七ステップでは、アイソレーシヲン
を測定し、Ｅｘｆとして用いる．第八ステップでは、電
気的貫通を測定し、負荷整合（Ｉｌ．１ｆ）を計算する
ために使用する。

最後に、第九ステップでは電気的および光学的貫通接続
を測定し、伝送トラッキング（Ｅｔｆ）を計算するため
に使用する．上記の９つのステップは任意の順序で行う
ことができる． 誤差補正０／Ｅ装置に対する式は次の通りである：Ｓ２
１ｍｃｔａａｔ＝　（　１　＋　（（Ｓ２２　■ｅａｓ
−Ｅｄｒ）／Ｅｒｒ）（Ｅｓｒ−Ｅｌｆ）　・（（５２
１　ｔｍｅａｓ−Ｅｘｆ）／Ｅｔｆ）　）　　＋（　１
　＋　（（Ｓ２２　ｓｅａｓ　−Ｅｄｒ）／Ｅｒｒ）　
　・Ｅｓｒ　］ここで、 Ｓ２１　ｓｅａｓは、系統誤差を含む実測伝送パラメー
タである。

Ｓ２１　ａｃｔｕａｌは、負荷整合、クロストーク、お
よび伝送トラッキング誤差の除去された補正伝送パラメ
ータである． ５２２　ｙｓｅａｓは、実測、未補正電気反射パラメー
タである。

Ｅｄｒは逆指向性であり、 Ｅｒｒは逆反射トラッキングであり、 Ｅｓｒは逆ソース整合であり、 Ｅｘｆはアイソレーシタンであり、 Ｅｌｆは負荷整合であり、および Ｅｔｆは伝送トラッキングである． したがって、周波数応答およびクロストーク誤の伝送測
定値は負荷整合誤差に関して補正することができる。本
発明による誤差補正を後に伴う較正では、光コンポーネ
ント解析器測定システムのインピーダンスと異なるイン
ピーダンスを有する電気ポートのある試験装置の実測試
験測定値において、精度向上をもたらす。

〔発明の実施例〕

第１図は、光コンポーネント解析器の１つの実施例を示
し、一般に番号１０によって示される。第１図および第
２図に示すように、光コンポーネント解析器１０は、内
部光学（または光）受信機ｌ６および望ましくは内部光
学（または光）ソース１４を有する光学（または光）試
験セット１２を備えている。光試験セット１２には、光
学（または光）試験ポート１２，および１２２を含むこ
とも望ましい．光ソース１４で、光コンポーネント解析
器を較正すると、高レベルの精度の光測定値が得られる
．光コンポーネント解析器１０は、電気的測定のための
電気試験セット１８を含むことも望ましい．！気試験セ
ットｌ８？は、電気試験ボート１８１および１８■を含
むことも望ましい。

光コンポーネント解析器１０には、２０ＧＨｚベクトル
・ネットワーク解析器、例えば、カリフォルニア州、サ
ンタ・ローザにあるヒューレットバッカード社のネット
ワーク測定部が光測定のために特別製造したＨＰ　８７
２ＯＡベクトル・ネットワーク解析器をぜひ含めること
が望ましい。光学試験ポート（光試験ボー｝１２．およ
びｌ２■）を有しかつ望ましくは光源および受信機を収
容する光学試験セット（光試験セット１２）を組み込む
ように現存の電気試験セット（電気試験セット１８）を
拡大することにより、光源（光ソース１４）および受信
機（光受信機１６）をベクトル・ネットワーク解析器に
組み込む．したがって、電気的、Ｅ／Ｏ、０／Ｅ、およ
び光学較正および試験測定を行うことができるように、
光コンポーネント解析器１０に、電気試験セツ｝１８お
よび光試験セット１２を含めることが望ましい．試験セ
ットアップの中の光ソース１４の電気一光学的特徴およ
び光受信機１６の光学一電気的特徴は、感度がよく、安
定性があり、再現可能でなければならない。また、その
変調帯域幅は、光試験ボー調帯域幅よりも広くなければ
ならない。大部分のＨＰ　８７２０Ａベクトル・ネット
ワーク解析器は、光コンポーネント解析器１０のマイク
ロ波電気試験セット部のみならず、解析器および情報処
理部に転用（ｌｅｖｅｒａｇｅｄ）および再使用される
。逆に、光試験セット１２は、光コンポーネント解析器
１０に追加される。光試験セット１２に組み込まれた光
ソース１４および光受信機１６には、以下の性能特性を
有することが望ましい。

光ソース１４は光学変調信号源をもたらし、この信号源
は、１３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚまでを掃引することので
きる高安定性，ｌＩＨｚ分解能の合威信号を発生するこ
とが望ましい。第２図に示すように、光ソース１４には
、光アイソレータ、偏光コントローラ、およびマッハ・
ツエンダー干渉計光学式変調器を伴い、１３００ｎｎ＋
で作動するレーザーを含むことが望ましい。光学式変調
器は、高出力マイクロ波信号により駆動される。ＨＰ　
８７２０Ａベクトル・ネットワーク解析器の変調ソース
は、１３０ｋＨｚ〜２０ＧＨｚの信号を光学式変調器の
ＲＦボートに与えて、光ソースｌ４を変調する． 光ソースｌ４は、ツートーン手法として知られたアプロ
ーチを用いて工場および現場で較正することが望ましい
。この手法は、１９８８年１月の間、ルイジアナ州ニュ
ーオリンズのＯＦＣで公表されたＲｏｇｅｒ　Ｊｕｎｇ
ｅ．ｒｍａｎによるポスター用紙（ｐｏｓ　ｔｅｒｐａ
ｐｅｒ）に記述されている。ツートーン手法は、光学式
変調器の伝達特性における固有の非線形性を利用してい
る．近接した間隔の２つのＲＦ周波数が光学式変調器の
ＲＦポートに加えられる。光ビームは、異なる周波数の
変調戒分を運ぶ．対の周波数が光学変調器の範囲を掃引
されると、うなり周波数の振幅が変調器の周波数応答を
トレースする。

光ソース１４の変調帯域幅は、±３ｄＢより良いフラッ
トネスで、２０ＧＨｚ以上である。光ソース１４からの
輝度変調光信号は、光コンポーネント解析器？０を較正
するために光試験セットｌ２の光試験ポートｌ２Ｉおよ
び１２■に加えられるか、ＯＵＴでの試験測定のために
光試験ボート１２．に加えられる。

光受信機ｌ６は、５０ｄＢダイナミック・レンジを伴う
高安定性高分解能精密受信機であり、広いダイナミック
・レンジでの測定ができ、光コンポーネント解析器１０
を−５０ｄＢＩＩｌの光学感度で作動させることができ
る。光受信機１６は、シングルモードの光ファイバー・
ケーブルで作動する。その光検出器はＰＩＮフォトダイ
オードであることが望ましい。

光受信機１６の変調帯域幅は２０ＧＨ２に及び、１０Ｇ
Ｈｚまでは±３ｄＢのフラットネスを有し、２０ＧＨｚ
で−１２ｄＢにローリングオフ（ｒｏｌｌｉｎｇ　ｏｆ
ｆ）するのが望ましい。検出可能な最小光信号（２０Ｇ
Ｈｚまでの変調における）は−５０ｄＢ−であり、代表
的な光学ダイナミック・レンジは４０ｄＢを越える．光
ソース１４および光受信機１６の２０ＧＨｚ変調帯域幅
は、ＤＯＴにおける代表的な試験測定に対して充分な余
裕をもたらす。

光受信機１６は、光コンポーネント解析器１０で処理す
るため、変調された光信号を復調する．次に、ＯＵＴの
伝送および反射特性が、望ましくは、光コンポーネント
解析器１０に含まれる陰極線管（ＣＲＴ）　２０に表示
される。伝送および反射データは、ＲＦ変調周波数また
は時間や距離の関数として表示することができる。

さらに詳細に考慮すると、本発明によるＥ／０およびＯ
／Ｅ装置の較正および誤差補正試験測定には、第２図の
概略図に推奨的に示すような、切替可能に接続する光ソ
ース１４および光受信機１６および光コンポーネント解
析器１０の他の部分を伴う。第２図に示すように、光コ
ンポーネント解析器１０には、光コンポーネント解析器
のスイッチ・マトリックスとともに、光ソース１４およ
び光受信機１６を組み込むことが望ましい。光コンポー
ネント解析器ＩＯには、１３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの電
気信号を発生する変調ソース２２を含む．この電気信号
は、パワー・スプリンター２４への入力であることが望
ましく、パワー・スプリッターは、変調ソース２２によ
り発生された電気信号の選択された部分を電気一光学（
Ｅ／０）変換器に光ソース１４の形で最初送られる。変
調ソース２２により発生された電気信号の別の部分は、
光コンポーネント解析器１０に組み込まれた同調ヘクト
ル受信８１２８に含まれるサンプラー２６の１つの人力
ボートへ基準信号として送られる．光コンポーネント解
析器１０と、ＨＰ　８７２０Ａベクトル・ネットワーク
解析器およびＨＰ　８７０２Ａ光コンポーネント測定シ
ステムとを区別するハードウエア上のいくつかの特徴が
ある．これらの特徴は、電気試験七ット１８および光試
験セット１２の５つの追加１２Ｆスイッチ、および光ハ
ードウエアの光コンポーネント解析器１０、望ましくは
光試験セットへの完全統合から構威されるスイッチ・マ
トリックスの追加によりもたらされる。ＲＦスイッチは
、ユーザーの選択する各種較正および試験測定に応じて
、転用ＨＰ　８７２０Ａベクトル・ネットワーク解析器
の標準ユーザー・インタフェースおよびその常駐マイク
ロプロセッサ・ベースの内部計器コントローラにより制
御されることが望ましい． さらに詳細慕考慮すると、ＨＰ　８７２０Ａベクトル・
ネットワーク解析器における電気試験セット１８とマイ
クロ波試験セントとの間に存在する相違は次の通りであ
る。ＲＦスイッチＳ５、Ｓ６、およびＳ７が追力を＋１
０ｄＢｍに増加させるための変調ソース２２を備えてい
る　（ＨＰ　８７２０Ａベクトル・ネットワーク解析器
では−１０ｄＢｍから）。さらに、新しい変調器と増幅
器との組合わせにおいて新しいマイクロ波変調器とイン
タフェースするために新しいＡＬＣ回路が追加された。

そのうえ、Ｒチャンネル入力より前のＲＦ減衰器は、Ｒ
チャンネルへのＲＦ出力を最適化するために４０ｄＢま
で増加される． 第２図に示すように、光ソースｌ４の光源チェーンには
、ＣＷ半導体ファプリ・ペロ・レーザーとともに、光ア
イソレータ、偏光コントローラ、およびマッハ・ツェン
ダー光変調器から構威されることが望ましい．偏光コン
トローラは、適切な角度で線形的に偏光された光を、光
変調器の入力に加えるために必要である． 光変調器は、振幅変調エンベロープをＣ−レーザー光に
重畳する光チェーンの中の装置である。レーザー・ダイ
オードを直接変調する代わりに、光変調器により光ソー
スｌ４を実施する際の最も重要な利点は、光変調器に付
随する最小ｆＩＩチャーブ（ｃｈｉｒｐ）だけが発生さ
れることであり、レーザーダイオードを直接変調した場
合には、このチャープが生じることになる． 光アイソレー夕は、測定構威、すなわち光変調器、光コ
ネクタ・インタフェース、およびフォトダイオードへの
光学的ランチ（ｌａｕｎｃｈｅｓ）やファイバーへのレ
ーザーチップ・ランチ等を含む試験装置において、任意
の反射インタフェースにより引き起こされ得る後方反射
光から光ソース１４を安定化させるために存在する． ＲＦレベリング・ループは、光変調器から光試験セット
１２のマイクロ波変調器および増幅器に接続される，　
ＲＦレベリング・ループの主要機能は、変調光出力が最
大になり光ソースｌ４の変調周波数応答を最適に平滑化
するように、光変調器へのＲＦパワー・ドライブを制御
することである．第１図および第２図に示すように、光
試験セット１２にはさらに、追加の光学（または光）試
験ボート１２，を含むことが望ましい．さらに、光試験
セットｌ２には光学式スイッチ３２も含まれる。光学式
スイッチ３２を第２図に示すような位置に置くと、内部
ファブリ・ペロ・レーザーが変調すべき光を与える。し
かし、ユーザーが異なる光周波数の光を変調すべきであ
ると要望される場合には、ユーザーは、第２図に示す他
の位置に光学式スイッチ３２を作動させ、外部レーザー
（図示していない）の出力を光試験ボート１２，に接続
するだけである．６つのＲＦスイッチ（Ｓ４〜Ｓ９）の
使用により、ＲＦ入力および出力信号の経路指示を適切
にすることができるので、電気、電気一光学、光学一電
気、および光学装置の測定をユーザーがより再現可能に
、容易に行うことができる，　ＲＦスイッチＳ４、Ｓ５
、Ｓ６およびＳ７は、電気試験セット１８にあり、かつ
ＲＦ測定と光測定との間でＨＰ　８７２０Ａベクトル・
ネットワーク解析器の機能を多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｘ）することが望ましい，　ＲＦスイッチＳ８およびＳ
９は、光試験セントＩ２にあることが望ましい．ＲＦス
イッチは、光変ｍ器のＲＦ出力処理量をモニタする方法
、および、間接的に、周波数の関数として変調光出力を
予測する方法を与える。この信号を得るのに光変調器の
ＲＦボートを使用することにより、変調器より前（７）
ハワー・タップの必要性が避けられるので、変調器に全
出力を加えることができる．変調ＲＦ信号は、減衰パッ
ドおよび光試験セット１２の変調器一増幅器と直列のＲ
Ｆスイッチｓ５、および光変調器のＲＦドライブ・ポー
トへのＲＦスイッチｓ８を通して、合威ＲＦ変調ソース
２２から得られる．表を示す。第２図に示す記号一覧は
、測定を行うためのスイッチ・マトリックスを構或する
接続の理解を容易にする。

第３図は、各装置のタイプ、すなわち電気（Ｅ／Ｅ）、
電気一光学（Ｅ／０）　、光学一電気（０／ｆ！）　、
および光学（０／０）を測定する時のＲＦスイッチ構或
を示す．スイッチ・マトリックスを用いれば、測定（Ｅ
／Ｅ、Ｅ／Ｏ　、０／Ｅ　、および０／０）をもっと正
確に、繰り返し可能に、容易に行うことができる。様々
なサンかって、２つの試験測定を同時に行うことができ
る。内部ＲＦスイッチの結果得られる重要な利点は、Ｒ
Ｆ接続を手動で行う場合よりもすぐれた測定繰り返し性
のあることである。手動ＲＦ接続および切断の繰返し性
は、ＲＦスイッチにおける１デシベルの百分の２、３と
は対照的に、ｌデシベルの約十分の２、３である．？Ｍ
定に要する時間は減少し、測定作業におけるステップ数
は４０％だけ減少した。

光ソース１４および光受信機１６が光コンポーネント解
析器１０に組み込まれているので、固有の較正を内部計
器のメモリに記憶することができる。したがって、ユー
ザーは、もっと高速、簡便、かつ容易な較正および試験
測定をすることができる．厳密な電気測定に関連する較
正は、ＵＰ　８７２０Ａベクトル・ネットワーク解析器
でのようにして行なわれる。電気一光学（ＩＩ！／０）
、光学一電気（０／Ｅ）、および光学測定に関連する較
正では、まず、光コンポーネント解析器１０、光ソース
１４、および光受信機１６を必要とする。光コンポーネ
ント解析器１０を使用してＥ／０、０／Ｅ、または光学
装置を特徴づける場合には、光ソース１４および光受信
機１６の既知の特性に基づいて初期較正基準が確立され
る。

光ソース１４および光受信機１６は、その変調（および
復調）伝達特性（絶対的大きさおよび位相）に関して、
工場において早く特徴づけられている．光ソース１４お
よび光受信機１６の正確な特徴づけに関する較正データ
は、製造時または後の保守時に測定して、内部計器メモ
リのＥＥＦＲＯＭに記憶しておくことが望ましい．光コ
ンポーネント解析器１０にはファームウェアが組み込ん
であり、光ファイバー・システム、サブシステム、およ
び関連コンポーネントの以後の試験測定で使用するため
の較正データ・アレイを組み合わせることができる。

次に、ユーザー較正測定は、ＲＦスイッチ・マトリック
スによりもたらされる関連する電気的、ｔ学釣乃肉力ま
＃＝けでなく、光ソース１４、解析器１０で行われ、工
場およびユーザー較正データを組み合わせて内部計器コ
ントローラで誤差補正データが作威され、この誤差補正
データは次に光コンポーネント解析器の内部計器メモリ
に記憶される．変調（または復調）伝達特性は、応答Ｘ
の大きさおよび位相対変調周波数により与えられること
が望ましい． 光コンポーネント解析器ＩＯの内部計器コントローラの
ファームウェアには、較正プロセスに対して、及び所望
の試験測定中のＤＯＴの応答特性を測定する間に必要な
ＲＦスイッチ接続を行うために、コード化命令が取り込
まれている．較正または測定は、転用ＨＰ　８７２０Ａ
ベクトル・ネットワーク解析器の標準ユーザー・インタ
フェースのハードまたはソフト・キーを作動させて、所
望の較正または試験測定のユーザー選択により容易かつ
迅速に行うことができる．光ソース１４は、変調ソース
２２で生或された電気信号を光信号に変換する．光ソー
ス１４で生戒された光信号は、初め、較正中、光受？機
１６の形の少なくとも１つの光学一電気（０／Ｅ）変換
器に入力される．較正後、光学一電気・光ファイバー・
システム、サブシステム、または関連コンポーネントの
形のＯＵＴでは、第６Ｂ図および第９図に示すように、
ＣＵＴを試験することができるように、その入力を、光
ソース１４の出力における光試験セット１２の光試験ボ
ート１２１および１２ｚに接続し、その出力を、電気試
験セット１８の電気試験ポート１８．およびＬＬに接続
することができる．光受信機１６は、受信した光信号を
電気信号に再変換する。光受信機１６で生威された電気
信号は、較正中に同調ベクトル受信機２８の別のサンブ
ラー３０に送られる．較正後に、電気一光学光ファイバ
ー・システム、サブシステム、または関連コンポーネン
トの形のＤＯＴでは、第６Ａ図および第７図に示すよう
に、ＯＵＴを試験することができるように、その人力を
、電気試験セット１８の電気試験ボート１８，および１
８■に接続し、その出力を、光受信１１１６の入力にお
ける光試験セット１２の光試験ボート１２Ｉおよび１２
■に接続することができる．？学的較正および試験測定
は、第６Ｃ図および第１ｌ図に示すように、光試験セッ
ト１２の光試験ポ｝　１２＋および１２■間の接続によ
り行われる。光学的反射（１ポートが光学的）較正およ
び試験測定は、第１３図に示すように、光試験セ・ノト
１２の光試験ポート１２Ｉおよびｌ２■との接続によっ
ても行われる． 従来のＳパラメータ較正の特徴を備えることにより、ユ
ーザーは、これから記述する電気試験ボートの不完全な
インピーダンス整合により引き起こされる不確定性を減
少させることができる．これにより、Ｅ／Ｏおよび０／
Ｅ試験測定の精度が向上する． 第４図に示すように、レーザー・ダイオードはＥ／０装
置であり、約５オームの電気入力インピーダンスを有す
ることができ、これは、例えば、電気試験ポート１Ｂ，
における５０オームの測定システム出力インピーダンス
よりも充分小さい．この悪いインピーダンス整合は、Ｒ
Ｆソースと試験下のレーザーの入力ボートとの間に定常
波をもたらす．大きな系統的誤差は、試験測定における
周期的リップルとしてみられる。実際の伝送周波数応答
にはこのリップルは含まない。本発明による電気ソース
とＥ／０装置とのインピーダンス不整合較正および誤差
補正では、ソース整合エラーを除去することにより、も
っと正確な試験測定が得られる。

電気ソースとＥ／０装置とのインピーダンス不整合の較
正ステップは次の通りである．５つのステップが必要で
ある。

第一ステップでは、電気試験ボート１８１における短絡
を測定する．第二ステップでは、電気試験ボー１−１８
．における開放を測定する．第三ステップでは、電気試
験ポート１８，における負荷を測定する。これらのステ
ップ中に測定したデータは、正ソース整合（Ｅｄ）　、
正反射トラッキング（Ｅｒｆ）、および正指向性（Ｅｄ
ｆ）を計算するために使用する．第四ステップではアイ
ソレーションを測定し、Ｅｘｆとして用いる．最後に、
第五ステップでは電気的および光学的貫通接続を測定し
、伝送トラッキング（Ｅｔｆ）を計算するために使用す
る．上記の５つのステップは任意の順序で１テうことか
できる。

この較正の５つのステップを行った後で、適切な誤差補
正データを記憶することができる。それ以後における、
誤差補正Ｅ／０装置に対する式は次の通りである： ５２１ａｃｔａａｔ＝　｛（Ｓ２１　ｙａｅａｓ　−Ｅ
ｘｆ）／Ｅｔｆ）　＋（１　＋　（（Ｓｌｌ　ｒａｅａ
ｓ　−Ｅｄｆ）／Ｅｒｆ）　　・Ｅｓｆ　）ここで、 Ｓ２１　ｓｅａｓは、系統誤差を含む実測伝送パラメー
タである． Ｓ２１　ａｃｔｕａｌは、ソース整合、クロストーク、
および伝送トラッキング誤差の除去された補正伝送パラ
メータである． Ｓｌｌ　ｙｌｅａｓは、実測、未補正電気反射パラメー
タである。

Ｅｄｆは正指向性であり、 Ｅｒｆは正反射トラッキングであり、 Ｅｓｆは正ソース整合であり、 Ｅｘｆはアイソレーシゴンであり、およびＥｔｆは伝送
トラッキングである。

？た、第５図に示すように、フォトダイオードは０／Ｅ
装置であり、約５００オームの電気出力インピーダンス
を有することができ、測定システムの人力インピーダン
スよりも大きなインピーダンスである。これも、大きな
系統誤差になり、試験測定におけるリップルとなって現
れる。本発明に従う０／Ｅ装置と電気受信機とのインピ
ーダンス不整合較正および誤差補正では、実測データを
処理して負荷整合誤差を除去し、もっと正確な試験測定
をもたらす。

０／Ｅ装置と電気受信機とのインピーダンス不整合の較
正ステップは次の通りである。９つのステップが必要で
ある． 第一ステップでは、電気試験ポート１８１における短絡
を測定する．第二ステップでは、電気試験ポート１８Ｉ
における開放を測定する．第三ステップでは、電気試験
ポート１８．における負荷を測定する。これらの最初の
３つのステップ中に測定したデータは、負荷整合（Ｅｌ
ｆ）を計算するために使用する。第四ステップでは、電
気試験ポート１８■における短絡を測定する。第五ステ
ンプでは、電気試験ボート１８２における開放を測定す
る。第六ステップでは、電気試験ポート１８、における
負荷を測定する。第四〜六ステップ中に測定したデータ
は、逆ソース整合（Ｅｓｒ）、逆反射トラッキング（Ｅ
ｒｒ）、および逆指向性（Ｅｄｒ）を計算するために使
用する。第七ステップでは、アイソレーションを測定し
、Ｅｘｆとして用いる。第八ステップでは、電気的貫通
を測定し、負荷整合（Ｅｌｆ）を計算するために使用す
る。最後に、第九ステップでは電気的および光学的貫通
接続を測定し、伝送トラッキング（ｔ！ｔｆ）を計算す
るために使用する。上記の９つのステップは任意の順序
で行うことができる。

この較正の９つのステップを行った後で、適切な誤差補
正データを記憶することができる。それ以後における、
誤差補正ＯＤＥ装置に対する式は次の通りである． Ｓ２１．ｃｔ．．ｒ＝　　（　　１　　＋　　（（Ｓ２
２　　ｓｅａｓ−Ｅｄｒ）／ｆ！ｒｒ）（Ｅｓｒ−Ｅｌ
ｆ）　・（（Ｓ２１　Ｉｓｅａｓ−Ｅｘｆ）／Ｅｔｆ）
　）　＋（　　１　　＋　　（（Ｓ２２　　ｓｅａｓ−
Ｅｄｒ）／Ｅｒｒ）　　・　Ｅｓｒ　　）ここで、 Ｓ２１　ｓｅａｓは、系統誤差を含む実測伝送パラメー
タである。

Ｓ２１　ａｃｔｕａｌは、負荷整合、クロストーク、お
よび伝送トラッキング誤差の除去された補正伝送パラメ
ータである。

Ｓ２２　ｒａｅａｓは、実測、未補正電気反射パラメー
タである。

Ｅｄｒは逆指向性であり、 Ｅｒｒは逆反射トラッキングであり、 Ｅｓｒは逆ソース整合であり、 Ｅｘｆはアイソレーションであり、 Ｅｌｆは負荷整合であり、および Ｅｔｆは伝送トラッキングである． これらの２つの形の較正および誤差補正は、全２ボート
、１２項目誤差補正の一部と考えることができる。Ｅ／
Ｏ装置の特質から、逆伝送はゼロであるとみなされる．
光学ボートにおけるインピーダンス整合に対して補正は
行われない．それ故、光学ボート整合は理想的であると
みなされる．全２ボート誤差補正の式は、４つだけでは
なく、要求される２つの実測パラメータだけに減らされ
る。

Ｅ／Ｏ装置の誤差補正では、５つの補正係数を必要とし
、０／Ｅ装置の誤差補正では６つの係数を必要とする． ＥｄｆＳＥｄｒ，　Ｅｒｆ，　Ｅｒｒ，　Ｅｓｆ，　Ｅ
ｓｒ，　Ｅｘｆ，　Ｅｌｆ，Ｅｔｆは、よく知られた前
述の較正測定に基づいて計算することができる。例えば
、ヒューレットパッカード社部品番号５９５８−０３８
７　（１９８９年４月１日）、゛ネットワークのベクト
ル　　の３−５〜３−１６頁を参照せよ．反射係数は、
Ｅ／０装置では５１１および０／Ｅ装置ではＳ２２の１
ポート誤差補正にも使用することができる． したがって、周波数応答およびクロストーク誤差の補正
の他に、Ｅ／Ｏ装置の伝送測定値はソース整合誤差に対
して補正され、Ｏ／Ｂ装置の伝送測定値は負荷整合誤差
に対して補正される。本発明による電気ソースとＥ／Ｏ
装置とのインピーダンス不整合およびＯ／Ｅ装置と電気
受信機とのインピーダンス不整合の較正および誤差補正
では、光コンポ一不ント解析器１０のインピーダンスと
異なるインピーダンスを有する電気ポートのある試験装
置の試験値における向上をもたらす。

較正基準の測定および試験装置パラメータは、ファーム
ウェアめ指定されるように、光コンポーネント解析器１
０によりコントロールされる。誤差補正係数の計算およ
び該係数を用いる誤差補正アルゴリズムの算定も解析器
のファームウェアに含まれている。

このモジュールには、較正基準の測定をコントロールす
るための命令が含まれている。このモジュールは、較正
基準を測定した後で、誤差補正係数も計算する。

一ａに、ＨＰ　８７０２Ａ光コンポーネント測定システ
ムなどの非統合試験システムでユーザーが手動で行う多
くの相互接続を、ＲＦスイッチングにおいて行うことに
よって容易な使用が達戒される．光コンポー不ント解析
器ｌＯで行われる統合的アプローチを用いれば、ユーザ
ーは、電気（Ｅ／Ｅ）　、電気一光学（Ｅ／Ｏ）、光学
一電気（０／Ｅ）、または光学（０／０）装置を容易に
測定することができる．測定手順は、非統合試験システ
ムにより測定を行う場合よりも簡単である。

測定を行うためのより少数のステップに加えて、較正プ
ロセスはもっと直観的かつ論理的である。

較正では、ＲＦケーブルおよび光ケーブルの接続が要求
される．Ｅ／０または０／Ｅ装置の測定を行うためには
、ユーザーは、ＲＦおよび光ケーブルの適切な端部を切
り離してＤＯＴを接続するだけである．光コンポーネン
ト解析器１０では、光受信機ｌ６から別々に光ソース１
４（送信機）のアナログ部分の測定、またはその逆をす
ることができる。測定は高速かつ正確であり、測定プロ
セスは簡便かつ容易に使用できる．これは、正確な試験
測定を保証するための変調／復調伝達測定機能をもたら
す．トに接続するときに、測定することができる．光コ
ンポーネント解析器１０は、ＤＯＴの電気、Ｅ／Ｏ、０
／Ｅ、または光学特性を測定するときに、誤差補正デー
タを使用する。

ＯＵＴでの試験測定では、最初、ユーザーが測定を選択
することを要求する。次に、ＣＵＴの特性を測定する。

最後に、光コンポーネント解析器１０は、誤差補正デー
タを用いてＯＵＴの試験測定値を補正する．光コンポー
ネント解析器１０は、Ｅ／０　、０／Ｅ、および０反射
（ｌボート光学的）についてのユーザーの較正および試
験測定を容易にする．さらに、光コンポーネント解析器
１０のファームウエアは、Ｅ／Ｅ　，　０／Ｏ　、およ
びＥ反射（ｌボート電気的）のためのＲＦスイッチを設
定する． 光コンポーネント解析器１０は、周波数領域測定に基づ
いて、変調器、復調器、光ファイバー・ケーブル、およ
びファイバー・コンポーネントなどの光ファイバー・シ
ステムのコンポーネントの、変調（復調）帯域幅、変調
（復調）伝達関数、損失、遅延、分散、および反射を測
定する．光学式コンポーネント　（光ファイバー・ケー
ブル、カプラー、およびコネクタなど）に対しては、光
コンポーネント解析器１０は、変調帯域幅、光学挿入損
、パルス分散、光学反射、および長さなどのパラメータ
を測定することができる．さらに、単一および多重反射
は、非常に高い分解能により時間および距離で解明する
ことができる。これにより、１つ以上の不連続性の正確
な位置の突き止めおよび光ファイバー・ケーブル長の測
定をすることができる． 光学測定に関する限り、代表的な光学コンポーネントは
、光ファイバー・ケーブル、変調器、および受動素子、
例えばスイッチ、スプリンターコンバイナ−（ｃｏａｂ
ｉｎｅｒ）、および減衰器である。

これらの装置を試験するための入力および出力信号は光
であり、測定する重要なパラメータは、減衰対変調周波
数、変調帯域幅、遅延、モード・パルス分散、不連続位
置、および長さである．光学測定のダイナミック・レン
ジは一般に４０ｄＢ以上である．距離において測定した
不連続の２事Ｒ（　ｔｗｏ−ｅｖｅｎ　ｔ）分解能はＩ
ＣＩ１以下である．さらに、電気一光学（Ｅ／０）送信
機および光学一電気（０／ｌ！）受信機の変調伝達特性
も正確に測定することができる。例えば、ＰＩＮダイオ
ードまたはレーザー・ダイオードの応答性は、１つの変
調周波数においてだけでなく、１３０ＭＨｚ〜２０ＧＨ
Ｚまでの変調周波数の関数としても測定することができ
る。

代表的なＢ／０装置は、光学式変調器およびソース（レ
ーザー・ダイオードおよびＬＥＤなど）である。

０／Ｅ装置の例としては、光学式受信機のＰＩＮまたは
電子なだれフォトダイオード検出器がある．これらの装
置の重要なパラメータは、独立および従属変数が逆にな
る点を除き、両タイプで同じである．すなわち、Ｅ／Ｏ
装置では、光学出力は電気的（ＲＦ）ドライブの関数と
して測定され、光学ドライブの関数としてのＲＦ出力は
０／Ｅ装置に対して測定される．これらの装置について
の代表的な測定（値）は、応答Ｘ対変調周波数のみなら
ず、感度（ノイズしきい値／フロア（ｆｌｏｏｒ）を含
む）である．また、光コンポーネント解析器１０は、電
気的および光学的装置のポートの反射性能を試験するこ
とができる． 試験下の光ファイバー・システムのＲＦ　（または電気
的）素子も、光コンポーネント解析器１０を用いて特徴
づけることができる。ＲＦ装置の例としては、光ファイ
バー・システムで使用する増幅器、フィルター、および
ケーブルがある。ＲＦ測定には、帯域幅、挿入損／利得
、位相、群遅延、および複合インピーダンスがある． 電気的測定は、増幅器、フィルター、およびケーブル、
または光ファイバー・リビータ一一式（光学送信機、光
ファイバー・ケーブル、および光学式受信機より戒る）
などのＲＦコンポーネントに対して行うことができる．
代表的な測定には、損失／利得対変調周波数、変調帯域
幅、変調移相または位相遅延、ひずみ（例、群遅延また
は線形位相からの逸脱）、複合インピーダンス（大きさ
および位相）、および電気的長さ（不連続位置など）が
ある． 例えば、較正測定のある組では、光学一電気装？の感度
（応答性）対変調周波数および変調帯域幅測定である。

ＲＦスイッチ・マトリックスは、第２図および第３図に
示すように、０／Ｅユーザー較正について構威されてい
る．光ソース１４へのＲＦ出力は一定出力レベル（ｆ（
ｔ））に保たれ、変調周波数はある周波数範囲ｆ１〜ｆ
２にわたり変動する．光コンポーネント解析器１０の全
変調周波数応答が測定される．測定は、工場較正データ
によって行われる． 結果の誤差補正データは記憶されて後に使用される．こ
れで較正は完了し、次のステップは未知の装置、すなわ
ちＤＯＴを測定することである．Ｄ［ＩＴで測定を行う
ために、ＯＵＴは、電気試験セット１８の１つの電気試
験ボート１８，またはｌ８■、および光試験セットｌ２
の１つの光試験ボー１−１２１またはｌ２■に対角線的
に接続される．次に、受信機の応答挟対変調周波数の表
示が行われる，　ＣＲＴ　２０により与えられる表示か
ら得られる情報は、アンペア／ワットの絶対受信機応答
性（５０オームのインピーダンス・システム）、ＯＵＴ
の変調帯域幅、および変調周波数範囲にわたる一定レベ
ルからの応答性変動（または変調周波数にわたる応答性
変動）である． ソースまたは電気一光学装置に対して対応する測定を行
うことができる。ソースの場合、応答κはワット／アン
ペア単位であり、受信機に対する他の注釈はこれらの測
定にも当てはまる．さらに詳細を考慮すると、パラメー
タの１つの組は、復調器（または受信機）についての復
調帯域幅測定に関している．光（または搬送波）周波数
は、例えば１３００ｎｍに固定されており、変調周波数
は、変調ソース２２により１３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚな
どのある周波数範囲にわたり変動する．光ソース１４は
振幅変調光を出力し、光は一定周波数であるが、変調周
波数はある周波数範囲にわたり変動する．復調器（また
は受信機）は、一般にフォトダイオードおよび前置増幅
器から戒り、搬送波周波数を取り去り、変調信号ｇ　（
ｗ）を元に戻す．光コンポーネント解析器１０は、各変
調周波数に対するｇ／ｆ比を形威し、その比（ｇ／ｆ）
に働きかけて、伝達特性対変調周波数を表示する。

これまでの記述は主として説明のためにしてきた。各種
の変更をすることができる。例えば、ＨＰシリーズ２１
７計器コントローラ及びＨＰ　３４８８スイッチ・コン
トローラは、ＲＦスイッチ・マトリックスを構成するた
めに用いることができる。ＨＰシリーズ２１７計器コン
トローラのソフトウエアには、較正プロセスのためや、
所望の試験測定中の応答特性を測定するときに、必要な
スイッチ接続を行うためにコード化命令が加えられてい
る。較正または試験測定は、ＩＰシリーズ　２１７計器
コントローラのキーボードのキーを操作し、ユーザーに
よる所望の較正または測定の選択によって、容易かつ迅
速に行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることにより、電気
、電気一光学、光学一電気、光学の全部またはいずれか
を含むシステム、サブシステムおよび関連コンポーネン
ト等に関する測定を簡単に、かつ高精度に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による較正及び誤差補正された試験測定
を行う光コンポーネント解析器のブロック図である。 第２図は第２Ａ図乃至第２Ｇ図、第２Ｈｌ図、第２Ｈ２
図、及び、第２Ｉ図乃至第２０図のそれぞれの図の相互
位置関係を示す図である。 第２Ａ図乃至第２Ｇ図、第２Ｈｌ図、第２Ｈ２図、及び
、第２Ｉ図乃至第２０図は第１図に示す光コンポーネン
ト解析器の概略回路図のそれぞれ部分概略回路図である
。 第２Ｑ図はスイッチの接続構成の凡例を示す図である。 第３図は各種装置の試験測定を行う際のスイッチの適切
な位置を示す図である。 第４図は本発明による電気ソースと電気一光学装置との
インピーダンス不整合の較正及び誤差補正の一実施例を
説明するための図である。 第５図は本発明による光学一電気装置と電気受信器との
インピーダンス不整合の較正及び誤差補正の一実施例を
説明するための図である。 第６Ａ図乃至第６Ｄ図は第１図に示す光コンポーネント
解析器に各被試験装置を接続したときの様子を示す図で
ある。 第７図は前記光コンポーネント解析器でのＥ／０装置の
測定を示す簡略ブロック図である。 第８図は第７図に示す測定から得られたデータを示す図
である。 第９図は前記光コンポーネント解析器での○／Ｅ装置の
測定を示す簡略ブロック図である。 第ｌＯ図は第９図に示す測定から得られたデータを示す
図である。 第１１図は前記光コンポーネント解析器による光学装置
の伝送測定を示す簡略ブロック図である。 第１２図は第１１図に示す測定から得られたデータを示
す図である。 第ｌ３図は前記光コンポーネント解析器による光学装置
の反射測定を示す簡略ブロック図である。 第１４図は第１３図に示す測定から得られたデータを示
す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）既知の電気−光学特性を有し、電気入力と光学出
   力とを備えた光ソースを用意する段階と、既知の光学−
   電気特性を有し、光学入力と電気出力とを備えた光受信
   機を用意する段階と、較正及び測定のそれぞれに対応す
   る所定の接続構成のうちの１つに従ってスイッチ・マト
   リックスを接続構成することにより、前記光ソースの電
   気入力と前記光受信機の電気出力とを切替え可能に接続
   する段階と、 を備えて成る光コンポーネント解析装置の較正及び被試
   験装置の測定方法。
2. （２）掃引電気信号を発生する内部変調ソースと、入力
   ポートを有する内部同調ベクトル受信機と、前記変調ソ
   ースに接続され、該変調ソースによって発生された電気
   信号を光学信号に変換する電気−光学変換器を備え、既
   知の電気−光学特性を有し、電気入力と光学出力とを有
   する内部光ソースと、 受信した光学信号を電気信号に再変換する光学−電気変
   換器を備え、既知の光学−電気特性を有し、光学入力と
   電気出力とを有する内部光受信機と、 前記光受信機に備えられた光学−電気変換器によって発
   生され、前記同調ベクトル受信機に送られる電気信号と
   、 前記変調ソースと、前記同調ベクトル受信機と、前記電
   気−光学ソースの電気入力と、前記光学−電気受信機の
   電気出力とに接続されたスイッチ手段と、 較正及び測定のそれぞれに対応する所定の接続構成のう
   ちの１つに従って前記スイッチ手段を接続構成して、前
   記光ソースの電気入力と前記光受信機の電気出力とを接
   続する計器制御手段と、を備えて成る光コンポーネント
   解析装置。