JP2004045296A

JP2004045296A - Method and system for measuring modulation factor in spm

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Publication number: JP2004045296A
Application number: JP2002205110A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamauchi; 山内　啓嗣; Yuichi Yamada; 山田　祐一; Toshio Kawasawa; 川澤　俊夫; Hidenori Taga; 多賀　秀徳
Original assignee: KDDI Submarine Cable Systems Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: KDDI Submarine Cable Systems Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the modulation factor of self phase modulation in an optical fiber transmission path. <P>SOLUTION: An output laser beam having λp of wavelength from a wavelength variable light source 14 is intensity-modulated by an intensity modulator 18, and phase-modulated by a phase modulator 22. A dummy light source 24 outputs dummy light having λ1-λn of wavelength range. A photocoupler 26 multiplexes output light from the phase modulator 22 with the dummy light from the dummy light source 24, and a multiplexed light is input into an optical BPF 32 via a photocoupler 28, a gain eqaulizer 30 and the optical fiber transmission path 10. An optical BPF 32 extracts a measuring light having the λp of wavelength from the input light, and an output therein is input into a BER measuring instrument 38 via a photoreceiver 36. A controller 12 measures the modulation factor of phase modulation in a phase modulator 22 by a light spectrum analyzer 30, after adjusting a phase and an amplitude of a drive signal for the phase modulator 22 to bring a BER into the minimum. The measuring wavelength λp is swept to measure a wavelength change in the optimum phase modulation factor. The measured phase modulation factor represents the SPM modulation factor of the optical fiber transmission path 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送路の自己位相変調（ＳＰＭ）の変調度を定量的に測定する方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送路では、光カー効果に起因して光パルス内でキャリア位相がシフトし、これにより自己位相変調ＳＰＭ（Ｓｅｌｆ−ｐｈａｓｅ−ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が起こる。この自己位相変調と光ファイバの波長分散との相乗効果により、光波形が劣化する。伝送距離が長くなるほど、この波形劣化を無視できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
良好な光信号伝送を得るにはＳＰＭ変調度を知ることが重要でありながら、従来、光ファイバ伝送路のＳＰＭ変調度、特に実際に運用されている光ファイバ伝送路のＳＰＭ変調度を定量的に測定できる方法は、知られていない。
【０００４】
本発明は、実際に運用されている光ファイバ伝送路のＳＰＭ変調度を定量的に測定する方法及びシステムを提示することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＳＰＭ変調度測定方法は、測定波長の測定光を強度変調器によりデータ変調し、データ変調された測定光を位相変調器により位相変調し、位相変調された測定光にダミー光を合波し、測定光とダミー光からなる合波光を測定対象の光ファイバ伝送路に入力し、当該光ファイバ伝送路を伝搬した測定光を抽出し、抽出された測定光の伝送誤り率（ＢＥＲ）を測定し、当該伝送誤り率が最小になるように当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相を調整し、調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で、当該位相変調器の位相変調度を測定する各ステップを具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るＳＰＭ変調度測定システムは、測定波長の測定光を発生する測定光源と、当該測定光源の出力光を送信データで変調する強度変調器と、当該強度変調器の出力光の光位相を駆動信号に従い変調する位相変調器と、当該駆動信号を発生する駆動信号発生装置と、当該位相変調器の出力光にダミー光を合波する光合波器と、当該光合波器の出力光を光ファイバ伝送路に供給する接続装置と、当該光ファイバ伝送路の出力光から当該測定波長の成分を抽出する光フィルタと、当該光フィルタの出力から当該送信データの伝送誤り率を測定する伝送誤り率測定装置と、当該位相変調器により位相変調された測定光の位相変調度を測定する位相変調度測定装置と、複数の測定波長について、当該伝送誤り率測定装置で測定される伝送誤り率が最小になるように当該駆動信号の振幅及び位相を調整し、調整された当該位相変調器の駆動信号の振幅及び位相の下で当該位相変調器の位相変調度を測定する制御装置とを具備することを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【０００８】
（第１実施例）
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、ＷＤＭ（波長分割多重）伝送状態を形成し、その状態下で測定波長λｐを光ファイバ伝送路１０の伝送波長帯内で掃引して、各波長でのＳＰＭ変調度を測定する。
【０００９】
図１では、測定対象の光ファイバ伝送路１０では、信号波長λ１〜λｎのｎ波長を伝送するように設計されているとする。図２は、測定波長λｐ及び信号波長λ１〜λｎの配置例を示す。光ファイバ伝送路１０は、光ファイバのみからなる無中継光伝送路でも、所定間隔で光中継増幅器が配置されている光増幅中継伝送路でもよい。図２で、実線は測定光を示し、破線はダミー光を示す。
【００１０】
制御装置１２は、波長可変レーザ１４のレーザ発振波長（測定波長）λｐを制御し、波長可変レーザ１４は、波長λｐの連続レーザ光（ＣＷレーザ光）を出力する。詳細は後述するが、本実施例では、制御装置１２は、測定波長λｐとして信号波長λ１〜λｎに等しくない離散的な波長を設定しつつ、光ファイバ伝送路１０の伝送波長帯をカバーするように測定波長λｐを掃引する。測定波長λｐは、一般的には、図２に例示するように、隣接する信号波長の中間値に設定される。
【００１１】
データ発生装置１６は、光ファイバ伝送路１０の伝送誤り率ＢＥＲを測定するための、実際のデータレートのダミーデータを発生し、強度変調装置１８は、データ発生装置１６の出力データによりレーザ１４の出力光を強度変調する。これにより、ダミーデータを搬送する光パルス信号が形成される。
【００１２】
クロック発生装置２０は、実際の信号伝送レートに相当する周波数Ｘ（Ｈｚ）のクロックを、データ発生装置１６の出力データに同期して発生する。制御装置１２は、クロック発生装置２０の出力クロックの振幅と、データ発生装置１６の出力データに対する位相を制御できる。クロック発生装置２０の出力クロックは、駆動信号又は変調信号として位相変調器２２に印加される。位相変調器２２は、クロック発生装置２０の出力クロックに従い、強度変調器１８からの光パルス信号の光位相を変調する。周知の通り、光位相の変調は光キャリア波長の変動をもたらす。図３は、光パルスと、位相変調器２２の駆動信号（クロック発生装置２０の出力クロック）と光パルスの周波数変動の関係例を示す。横軸は時間を示し、縦軸は、振幅及び周波数変化Δｆを示す。
【００１３】
ダミー光源２４は、波長λ１〜λｎのダミーレーザ光を出力する。各波長の振幅は、信号伝送時と同程度に設定される。光カップラ２６は、位相変調器２２から出力される測定光とダミー光源２４の出力光を合波する。ダミー光源２４は、例えば、個々の波長λ１〜λｎでレーザ発振するｎ個の固定波長レーザと、これら固定波長レーザの出力光を合波する光カップラとからなる。
【００１４】
光カップラ２８は、光カップラ２６による合波光の一部を光スペクトルアナライザ３０に供給し、残りを利得等化器３２に供給する。光スペクトルアナライザ３０は、位相変調器２２から出力される測定光及びダミー光源２４から出力されるダミー光の波長と強度を確認し、測定波長λｐにおける光ファイバ伝送路１０のＳＰＭ変調度を測定する目的で設定される。光スペクトルアナライザ３０は、測定結果を制御装置１２に出力する。
【００１５】
利得等化器３２は、光カップラ２８から入力する光（波長λｐの測定光と波長λ１〜λｎのダミー光）のゲインプロファイルを制御装置１２により指定される形状に変更して、光ファイバ１０に出力する。利得等化器３２により、光ファイバ１０の自己位相変調とゲインプロファイルとの関係を測定できるが、その詳細は後述する。
【００１６】
光ファイバ１０を伝搬した光は、光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）３４に入力する。光バンドパスフィルタ３４の透過中心波長は選択可能であり、制御装置１２は、光バンドパスフィルタ３４の透過中心波長を測定波長λｐに制御する。光バンドパスフィルタ３４は、光ファイバ１０から入力する光から波長λｐの測定光を抽出して受光器３６に印加する。受光器（ＰＤ）３６は、入力する測定光を電気信号に変換し、その電気信号をＢＥＲ（ビット誤り率）の測定装置３８に印加する。ＢＥＲ測定装置３８は、入力信号のＢＥＲを測定し、その結果を制御装置１２に通知する。
【００１７】
このようにして、光ファイバ１０上に波長λ１〜λｎの信号光のＷＤＭ伝送状態を形成して、波長λｐのＢＥＲを測定できる。この状態で、制御装置１２は、クロック発生装置２０の出力クロックの位相と振幅を調整して、ＢＥＲが最小になるように、位相変調器２２における位相変調を最適化する。
【００１８】
最適化された位相変調度を測定するのに、スペクトルアナライザ３０を使用できる。例えば、位相変調が最適化された状態で、データ発生装置１６の出力をオフにする。これにより、強度変調器１８はレーザ１４のＣＷ出力をそのまま出力する状態になり、位相変調器２２は、強度変調器１８からの波長λｐのＣＷ光の光位相をクロック発生装置２０からのクロックに従って変調する。この状態で、光スペクトルアナライザ３０により、測定波長λｐにおける位相変調度を測定する。具体的には、波長λｐの近辺で測定されるスペクトルからキャリア対第１高調波の比を測定して、位相変調の変調度ｍを測定する。一般に正弦波位相変調の場合、第ｎ次高調波のピークパワーＪｎは、変調度ｍを変数とする第ｎ次ベッセル関数で表現されるので、１次以上の高調波のピークパワーを測定することにより、位相変調の変調度ｍを測定できる。
【００１９】
本実施例では、データ発生装置１６の出力をオフにすることにより、位相変調器２２がＣＷ光の光位相を変調するので、光スペクトルアナライザ３０における位相変調度の測定が容易になる。
【００２０】
ＢＥＲに対して最適化された位相変調の変調度ｍは、いわば、光ファイバ１０における自己位相変調を相殺するものである。従って、測定された位相変調の変調度ｍは、光ファイバのＳＰＭ変調度の定量的な指標となりうる。
【００２１】
図４は、制御装置１２の動作フローチャートを示す。初期値として、測定波長λｐに（λ１＋λ２）／２に相当する値をセットし（Ｓ１）、その測定波長λｐにレーザ１４のレーザ発振波長を制御し（Ｓ２）、光バンドパスフィルタ３４の透過中心波長を測定波長λｐにセットする（Ｓ３）。上述のように、ＢＥＲ測定装置３８により測定波長λｐでのＢＥＲを測定し、ＢＥＲが最小になるようにクロック発生装置２０の出力クロックの位相と振幅を調整する（Ｓ４）。クロック発生装置２０の出力クロックの位相と振幅を最適化した後、データ発生装置１６のデータ出力をオフにして（Ｓ５）、光スペクトルアナライザ３０により、測定波長λｐにおける位相変調度を測定する（Ｓ６）。
【００２２】
測定波長λｐを変更する（Ｓ７）。２回目の測定では、測定波長λｐに（λ２＋λ３）／２にセットする。新しい測定波長λｐがλｎより小さければ（Ｓ８）、ステップＳ２以降を再度、実行し、λｎより大きければ（Ｓ８）、測定を終了する。
【００２３】
このように、波長λ１〜λｎの範囲内で測定波長λｐを離散的に変更して、各測定波長での最適な位相変調度を測定することにより、光ファイバ伝送路１０のＳＰＭ変調度の波長分布を測定できる。
【００２４】
なお、光ファイバ伝送路１０のＳＰＭ変調度は、光ファイバ伝送路１０内に光ファイバのコアの屈折率の非線形定数ｎ_２（ｍ^２／Ｗ）、実効コア断面積Ａｅｆｆ（μｍ^２）、及び測定波長λｐにおける波長分散に依存し、光増幅器を有する場合には更に、測定光に対する光増幅器の出力パワーにも依存する。ダミー光源２４を設けることで、測定光に対する光ファイバ増幅器の出力パワーを所望の一定値に制御する。
【００２５】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例の概略構成図を示す。この実施例では、測定対象の光ファイバ伝送路の伝送帯域内を適当にサンプリングした波長（例えば、信号波長λ１〜λｎ）のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を用意し、それらの出力光を一括して、データ変調及び位相変調する。受信側で、所望の１波長を抽出し、そのＢＥＲを測定する。そして、第１実施例と同様に、ＢＥＲが最小になるように位相変調を最適化し、最適化した位相変調の変調度を測定する。
【００２６】
図５に示す実施例の構成と動作を説明する。図５でも、測定対象の光ファイバ伝送路１１０では、信号波長λ１〜λｎのｎ波長を伝送するように設計されているとする。光ファイバ伝送路１１０も、光ファイバ伝送路１０と同様に、光ファイバのみからなる無中継光伝送路でも、所定間隔で光中継増幅器が配置されている光増幅中継伝送路でもよい。
【００２７】
固定波長のレーザ１１４−１〜１１４−ｎはそれぞれ波長λ１〜λｎでレーザ発振し、ＣＷレーザ光を出力する。レーザ１１４−１〜１１４−ｎの出力光は、偏波制御装置１１６−１〜１１６−ｎにより偏波を同じ方向に制御されて、光カップラ１１８に入力する。光カップラ１１８は、偏波制御装置１１６−１〜１１６−ｎの各出力光を合波し、合波光を強度変調器１２２に印加する。
【００２８】
データ発生装置１２０は、光ファイバ伝送路１１０の伝送誤り率ＢＥＲを測定するための、実際のデータレートのダミーデータを発生し、強度変調装置１２２は、データ発生装置１２０の出力データにより光カップラ１１８からの合波光を一括して強度変調する。これにより、同じダミーデータを搬送する、異なる波長λ１〜λｎの光パルス信号からなる波長分割多重（ＷＤＭ）光信号が形成される。
【００２９】
クロック発生装置１２４は、実際の信号伝送レートに相当する周波数Ｘ（Ｈｚ）のクロックを、データ発生装置１２０の出力データに同期して発生する。制御装置１１２は、クロック発生装置１２０の出力クロックの振幅と、データ発生装置１２０の出力データに対する位相を制御できる。クロック発生装置１２０の出力クロックは、駆動信号又は変調信号として位相変調器１２６に印加される。位相変調器１２６は、クロック発生装置１２４の出力クロックに従い、強度変調器１２２から出力される波長分割多重された波長λ１〜λｎの各光信号の光位相を変調する。
【００３０】
光カップラ１２８は、位相変調器１２６の出力光の一部を光スペクトルアナライザ１３０に供給し、残りを利得等化器１３２に供給する。光スペクトルアナライザ１３０は、光ファイバ１１０に入力される光のスペクトルを確認し、測定波長λｐにおける光ファイバ伝送路１１０のＳＰＭ変調度を測定する目的で設定される。光スペクトルアナライザ１３０は、測定結果を制御装置１１２に出力する。
【００３１】
利得等化器１３２は、光カップラ１２８から入力する光（同じデータを搬送し、同じように光位相を変調された波長λ１〜λｎの信号光）のゲインプロファイルを制御装置１１２により指定される形状に変更して、光ファイバ１１０に出力する。利得等化器１３２により、光ファイバ１１０の自己位相変調とゲインプロファイルとの関係を測定できるが、その詳細は後述する。
【００３２】
光ファイバ１１０を伝搬した光は、光バンドパスフィルタ１３４に入力する。光バンドパスフィルタ１３４の透過中心波長は選択可能であり、制御装置１２は、光バンドパスフィルタ１３４の透過中心波長を波長λ１〜λｎの何れか１つに順に制御する。光バンドパスフィルタ１３４に設定される透過中心波長が、測定波長λｐになる。光バンドパスフィルタ１３４は、光ファイバ１１０から入力する光から、制御装置１１２により設定された波長λｐの信号光を抽出して、受光器（ＰＤ）１３６に印加する。受光器１３６は、入力する光を電気信号に変換し、その電気信号をＢＥＲ測定装置１３８に印加する。ＢＥＲ測定装置１３８は、入力信号のＢＥＲ、即ち、測定波長λｐのＢＥＲを測定し、その結果を制御装置１１２に通知する。
【００３３】
このようにして、光ファイバ１０上に波長λ１〜λｎの信号光のＷＤＭ伝送状態を形成して、各波長λ１〜λｎのＢＥＲを測定できる。この状態で、第１実施例と同様に、制御装置１１２は、クロック発生装置１２４の出力クロックの位相と振幅を調整して、ＢＥＲが最小になるように、位相変調器１２６における位相変調を最適化する。
【００３４】
最適化された位相変調度を測定するのに、スペクトルアナライザ１３０を使用できることは第１実施例と同様である。例えば、位相変調が最適化された状態で、データ発生装置１２０の出力をオフにする。これにより、強度変調器１２２は光カップラ１１８からの波長λ１〜λｎからなるＣＷ光をそのまま出力する状態になり、位相変調器１２６は、強度変調器１２２からのＣＷ光の光位相をクロック発生装置１２４からのクロックに従って変調する。この状態で、光スペクトルアナライザ１３０により、第１実施例と同様の方法で、測定波長λｐにおける位相変調度を測定する。本実施例でも、データ発生装置１２０の出力をオフにすることにより、位相変調器１２６がＣＷ光の光位相を変調するので、光スペクトルアナライザ１３０における位相変調度の測定が容易になる。
【００３５】
λ１〜λｎの各波長において、ＢＥＲを最小にするように、光クロック発生装置１２４の出力クロックの位相と振幅を最適化し、その状態での位相変調の変調度を測定する。
【００３６】
図５に示す第２実施例では、波長可変光源が不要になる。更には、波長可変光源を使用する場合、波長が安定化するまでの時間を確保する必要があるが、本実施例では、光バンドパスフィルタ１３４のみで測定波長λｐを決定できるので、第１実施例よりも迅速に測定結果を得ることができる。先に説明したように、一般的には、レーザ１１４−１〜１１４−ｎの出力波長は、信号波長λ１〜λｎと等しくなくても良い。
【００３７】
（第３実施例）
図６は、図１に示す第１実施例と図５に示す第２実施例の構成を併用した構成の第３実施例の概略構成ブロック図を示す。図６に示す実施例では、図５に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００３８】
図６に示す実施例では、光ファイバ伝送路１１０の伝送波長帯域内のｎ個の波長λ１〜λｎのＣＷレーザ光を出力するレーザ１４０−１〜１４０−ｎを用意し、それらの出力光を光カップラ１４２で合波する。レーザ１４０−１〜１４０−ｎ及び光カップラ１４２からなる構成は、図１に示す実施例のダミー光源２４に相当する。
【００３９】
更に、これらの波長λ１〜λｎとは僅かに異なる波長、例えば、これらの波長λ１〜λｎの波長間隔の半分Δだけ異なる波長λ１＋Δ〜λｎ＋ΔのＣＷレーザ光を出力するｎ個のレーザ（測定光源）１４４−１〜１４４−ｎを用意する。図７は、レーザ１４０−１〜１４０−ｎの出力するダミー光と、レーザ１４４−１〜１４４−ｎの出力する測定光の波長配置例を示す。図７で、実線は測定光を示し、破線はダミー光を示す。
【００４０】
レーザ１４４−１〜１４４−ｎの出力光は、偏波制御装置１４６−１〜１４６−ｎにより偏波を同じ方向に制御されて、光カップラ１４８に入力する。光カップラ１４８は、偏波制御装置１４６−１〜１４６−ｎの各出力光を合波し、合波光を強度変調器１２２に印加する。図５に示す実施例と同様に、強度変調器１２２は、光カップラ１４８による光波光の強度を、データ発生装置１２０からの送信データに従い変調し、位相変調器１２６は、強度変調器１２２の出力光の光位相をクロック発生装置１２４からのクロックにより変調する。
【００４１】
光カップラ１５０は、位相変調器１２６の出力光（測定光）に光カップラ１４２の出力光（ダミー光）を合波し、合波光を光カップラ１２８に出力する。光カップラ１２８以後の測定光の流れと処理は、図５に示す実施例と同じである。制御装置１１２は、レーザ１４４−１〜１４４−ｎのレーザ波長λ１＋Δ〜λｎ＋Δを順次、測定波長λｐとして光バンドパスフィルタ１３４の透過中心波長にセットし、各波長λ１＋Δ〜λｎ＋Δにおいて、ＢＥＲが最小になる最適位相変調度を測定する。
【００４２】
（第４実施例）
ダミー光源としてＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源を使用しても良い。図８は、ダミー光源２４としてＡＳＥ光源を使用するように図１に示す実施例を変更した構成の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図９は、ダミー光と波長可変光源１４の出力する波長λｐの測定光の波長配置例を示す。
【００４３】
無入力の光アンプ４０−１，４０−２は広帯域のＡＳＥ光を発生する。光フィルタ４２−１，４２−２が、各光アンプ４０−１，４０−２の出力光から図９に示す波長λａを中心とするＡＳＥ光及び波長λｂを中心とするＡＳＥ光をそれぞれ抽出する。光カップラ４４は、光フィルタ４２−１，４２−２の出力光を合波し、合波光を光カップラ２６に供給する。光カップラ４４から出力される合成ダミーＡＳＥ光の光パワーは、光ファバ伝送路１０におけるＷＤＭ伝送状態での光ファイバ伝送路１０での非線形作用を再現しうる程度に設定される。
【００４４】
図８に示す実施例では、制御装置１２は、短波長側のダミーＡＳＥ光と長波長側のＡＳＥダミー光の間で、且つ、これらのＡＳＥダミー光と重ならない範囲で測定波長λｐを掃引する。光源が少なくて済むが、測定範囲が狭くなる。実際のＷＳＭ伝送状態とは異なるパワー分布になるので、測定結果を評価し直すことが、必要になる。
【００４５】
（第５実施例）
ＳＰＭ変調度は、一般的には、波長のみならず、光ファイバの屈折率の２次係数、コアの実効断面積、実効距離及び実効光パワーに依存し、更に、光増幅中継伝送の場合には光増幅器の増幅特性にも依存する。光ファイバ伝送路を評価し、また、複数の光ファイバ伝送路を比較対比するには、このように多くのパラメータを包含した簡略な指標が求められる。利得等化器３２，１３２によるプリエンファシスを利用することで、評価及び比較に使用できる指標を得ることができる。
【００４６】
光ファイバ伝送路の自己位相変調は、光ファイバ伝送路の構成要素における非線形性に起因する。従って、光ピークパワーが高い光は、非線形効果を受けやすいので、自己位相変調の変調度が大きくなる。逆に、光ピークパワーが低い光は、非線形効果が少ないので、自己位相変調の変調度が小さくなる。
【００４７】
例えば、図１０に示すように、波長（Ｘ）に対してダミー光及び測定光のピークパワー（Ｙ）が線形に変化するように、制御装置１２，１１２が利得等化器３２，１３２を制御した場合を想定する。図１０では、波長に対するピークパワーの変化の傾きがａであるとしている。ａは、いわば、プリエンファシス量である。このように設定したゲインプロファイルの下で、先に説明したように、伝送波長帯内の複数の波長で光ファイバ伝送路の自己位相変調度ｍを測定する。その結果は、模式的には、図１１に示すように、ＳＰＭ変調度ｍの波長依存性が求められる。図１１で、縦軸はＳＰＭ変調度ｍを示し、横軸は波長（Ｘ）を示す。一般的には、ＳＰＭ変調度ｍは波長（Ｘ）の関数であるが、簡略的には、図１１に例示するように、ｍ＝ｓＸ＋ｔという一次式で表現できる。ｓ，ｔは、測定対象である光ファイバ伝送路１０，１１０に対する係数である。
【００４８】
幾つかのゲインプロファイルで自己位相変調の変調度ｍの波長依存性を測定することにより、図１２に示すように、ゲインプロファイルの係数ａ、即ちプリエンファシス量ａと、ＳＰＭ変調度ｍの波長依存性ｓとの相関を得ることができる。図１２で、縦軸はＳＰＭ変調度ｍの波長依存性ｓを示し、横軸は、プリエンファシス量ａを示す。図１２に示すような相関関係は、いわば、測定対象の光ファイバ伝送路の非線形特性を代表しており、図１２に示す相関関係の傾きが同じ光ファイバ伝送路は、同程度の非線形特性を具備すると評価できる。なお、光ファイバ伝送路１０，１１０が光増幅中継伝送路である場合、図１２に示す相関は、途中に設置される光増幅器の光増幅特性を含むものになっている。
【００４９】
利得等化器３２，１３２のゲインプロファイルが線形である場合を説明したが、２次以上のｎ次曲線であってもよい。例えば、２次曲線の場合には、２次係数、即ち曲率と、ＳＰＭ変調度ｍとの相関を測定する。
【００５０】
（測定例１）
図１３は、第１実施例による測定例を示す。チャネルパワーを−２．８ｄＢｍとし、累積波長分散を無視できる伝送路全路分散波長付近の１５４９．３９ｎｍで、１７波長のＷＤＭ伝送に対して、ＳＰＭ変調度ｍを測定した。横軸は伝送距離、縦軸は、測定された自己位相変調の変調度ｍを示す。ＳＰＭ変調度、即ち、非線形性が距離と共に増加している。伝送距離Ｌ（ｋｍ）に対し、ＳＰＭ変調度ｍは、
ｍ＝０．３０３４×ｅ^{０．０００２Ｌ}
になっている。
【００５１】
（測定例２）
第５実施例として説明した方法で、プリエンファシス量とＳＰＭ変調度ｍの相関を測定した。ここでは、ゲインプロファイルを中心波長でゲインが低下する２次曲線とした。図１４は、中心波長の利得低下量が０ｄＢ、４ｄＢ及び７ｄＢの各場合について、ＳＰＭ変調度ｍの波長依存性を示す。図１４は、図１１に対応する。図１４で、縦軸はＳＰＭ変調度を示し、横軸は波長を示す。中心波長の低下量が０ｄＢである場合、ゲインプロファイルは波長に対して平坦である。
【００５２】
図１５は、図１４に示す測定結果から得られた、ＳＰＭ変調度の波長依存性と、プリエンファシス量との相関を示す。図１５の縦軸は、ＳＰＭ変調度の波長依存性の指標を示し、横軸は、プリエンファシス量を示す。ここでは、ＳＰＭ変調度の波長依存性の指標として、図１４に示す波長依存性の曲率、即ち２次係数を採用し、プリエンファシス量として、ゲインプロファイルの、中心波長における利得低下量を採用した。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、簡単な方法で、実際に運用される光ファイバ伝送路の非線形性を測定できる。また、光ファイバ伝送路の非線形性を定量的に評価する指標を得ることができ、これにより、複数の光ファイバ伝送路を比較対照することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】第１実施例における測定波長λｐ及び信号波長λ１〜λｎの配置例である。
【図３】位相変調器２２における光パルスと、駆動信号と、光パルスの周波数変動の関係例を示す。
【図４】制御装置１２の動作フローチャートである。
【図５】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図６】第３実施例の概略構成ブロック図である。
【図７】レーザ１４０−１〜１４０−ｎの出力するダミー光と、レーザ１４４−１〜１４４−ｎの出力する測定光の波長配置例である。
【図８】第４実施例の概略構成ブロック図である。
【図９】第４実施例での波長配置例である。
【図１０】利得等化器３２，１３２によるゲインプロファイルの模式図である。
【図１１】ＳＰＭ変調度ｍの波長依存性の模式図である。
【図１２】プリエンファシス量ａとＳＰＭ変調度ｍの波長依存性ｓとの相関の模式図である。
【図１３】ＳＰＭ変調度ｍの距離依存性の測定例である。
【図１４】プリエンファシス量の変化に対する、ＳＰＭ変調度ｍの波長依存性の変化の測定例である。
【図１５】ＳＰＭ変調度の波長依存性とプリエンファシス量との相関の測定例である。
【符号の説明】
１０：光ファイバ伝送路
１２：制御装置
１４：波長可変レーザ
１６：データ発生装置
１８：強度変調装置
２０：クロック発生装置
２２：位相変調器
２４：ダミー光源
２６：光カップラ
２８：光カップラ
３０：光スペクトルアナライザ
３２：利得等化器
３４：光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）
３６：受光器
３８：ＢＥＲ測定装置
４０−１，４０−２：光アンプ
４２−１，４２−２：光フィルタ
４４：光カップラ
１１０：光ファイバ伝送路
１１２：制御装置
１１４−１〜１１４−ｎ：レーザ（測定光源）
１１６−１〜１１６−ｎ：偏波制御装置
１１８：光カップラ
１２０：データ発生装置
１２２：強度変調器
１２４：クロック発生装置
１２６：位相変調器
１２８：光カップラ
１３０：光スペクトルアナライザ
１３２：利得等化器
１３４：光バンドパスフィルタ
１３６：受光器
１３８：ＢＥＲ測定装置
１４０−１〜１４０−ｎ：レーザ
１４２：光カップラ
１４４−１〜１４４−ｎ：レーザ（測定光源）
１４６−１〜１４６−ｎ：偏波制御装置
１４８：光カップラ
１５０：光カップラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a system for quantitatively measuring the modulation degree of self-phase modulation (SPM) of an optical fiber transmission line.
[0002]
[Prior art]
In an optical fiber transmission line, a carrier phase shifts in an optical pulse due to an optical Kerr effect, and self-phase-modulation (SPM) occurs. The optical waveform deteriorates due to the synergistic effect of the self-phase modulation and the chromatic dispersion of the optical fiber. As the transmission distance increases, this waveform degradation cannot be ignored.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain good optical signal transmission, it is important to know the SPM modulation degree. Conventionally, however, the SPM modulation degree of an optical fiber transmission line, particularly the SPM modulation degree of an actually operated optical fiber transmission line, is quantitatively determined. No known method is known.
[0004]
An object of the present invention is to provide a method and a system for quantitatively measuring the SPM modulation degree of an actually operated optical fiber transmission line.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The SPM modulation degree measuring method according to the present invention is a method of data-modulating measurement light having a measurement wavelength with an intensity modulator, phase-modulating the data-modulated measurement light with a phase modulator, and adding a dummy light to the phase-modulated measurement light. The combined light consisting of the measurement light and the dummy light is input to the optical fiber transmission line to be measured, the measurement light propagated through the optical fiber transmission line is extracted, and the transmission error rate (BER) of the extracted measurement light is extracted. ) Is measured, and the amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator are adjusted so that the transmission error rate is minimized, and the phase is adjusted under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator. The method includes the steps of measuring a phase modulation degree of the modulator.
[0006]
An SPM modulation degree measurement system according to the present invention includes a measurement light source that generates measurement light of a measurement wavelength, an intensity modulator that modulates output light of the measurement light source with transmission data, and an optical phase of output light of the intensity modulator. A phase modulator that modulates the drive signal according to the drive signal, a drive signal generator that generates the drive signal, an optical multiplexer that multiplexes the dummy light with the output light of the phase modulator, and an output light of the optical multiplexer. A connection device for supplying the optical fiber transmission line, an optical filter for extracting the component of the measurement wavelength from the output light of the optical fiber transmission line, and a transmission error for measuring the transmission error rate of the transmission data from the output of the optical filter. Rate measuring apparatus, a phase modulation degree measuring apparatus for measuring the phase modulation degree of the measuring light phase-modulated by the phase modulator, and a transmission error rate measured by the transmission error rate measuring apparatus for a plurality of measurement wavelengths. A control device that adjusts the amplitude and phase of the drive signal so as to be minimized, and measures the phase modulation degree of the phase modulator under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator. It is characterized by the following.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a WDM (wavelength division multiplexing) transmission state is formed, and under this state, the measurement wavelength λp is swept within the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 10 to measure the SPM modulation at each wavelength. .
[0009]
In FIG. 1, it is assumed that the optical fiber transmission line 10 to be measured is designed to transmit n wavelengths of the signal wavelengths λ1 to λn. FIG. 2 shows an arrangement example of the measurement wavelength λp and the signal wavelengths λ1 to λn. The optical fiber transmission line 10 may be a non-repeater optical transmission line composed of only optical fibers or an optical amplification relay transmission line in which optical repeater amplifiers are arranged at predetermined intervals. In FIG. 2, the solid line indicates the measurement light, and the broken line indicates the dummy light.
[0010]
The controller 12 controls the laser oscillation wavelength (measurement wavelength) λp of the tunable laser 14, and the tunable laser 14 outputs continuous laser light (CW laser light) having the wavelength λp. Although details will be described later, in this embodiment, the control device 12 covers the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 10 while setting a discrete wavelength not equal to the signal wavelengths λ1 to λn as the measurement wavelength λp. The measurement wavelength λp is swept. The measurement wavelength λp is generally set to an intermediate value between adjacent signal wavelengths as illustrated in FIG.
[0011]
The data generator 16 generates dummy data of the actual data rate for measuring the transmission error rate BER of the optical fiber transmission line 10, and the intensity modulator 18 generates the dummy data of the laser 14 based on the output data of the data generator 16. The output light is intensity-modulated. As a result, an optical pulse signal carrying dummy data is formed.
[0012]
The clock generator 20 generates a clock having a frequency X (Hz) corresponding to an actual signal transmission rate in synchronization with output data of the data generator 16. The control device 12 can control the amplitude of the output clock of the clock generation device 20 and the phase of the output data of the data generation device 16 with respect to the output data. The output clock of the clock generator 20 is applied to the phase modulator 22 as a drive signal or a modulation signal. The phase modulator 22 modulates the optical phase of the optical pulse signal from the intensity modulator 18 according to the output clock of the clock generator 20. As is well known, modulation of the optical phase causes fluctuations in the optical carrier wavelength. FIG. 3 shows an example of the relationship between the optical pulse, the drive signal of the phase modulator 22 (the output clock of the clock generator 20), and the frequency variation of the optical pulse. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates amplitude and frequency change Δf.
[0013]
The dummy light source 24 outputs dummy laser light having wavelengths λ1 to λn. The amplitude of each wavelength is set to approximately the same level as during signal transmission. The optical coupler 26 combines the measurement light output from the phase modulator 22 and the output light from the dummy light source 24. The dummy light source 24 includes, for example, n fixed-wavelength lasers that oscillate at individual wavelengths λ1 to λn, and an optical coupler that multiplexes output lights of these fixed-wavelength lasers.
[0014]
The optical coupler 28 supplies a part of the multiplexed light from the optical coupler 26 to the optical spectrum analyzer 30 and supplies the rest to the gain equalizer 32. The optical spectrum analyzer 30 checks the wavelength and intensity of the measurement light output from the phase modulator 22 and the dummy light output from the dummy light source 24, and measures the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 10 at the measurement wavelength λp. Set for purpose. The optical spectrum analyzer 30 outputs the measurement result to the control device 12.
[0015]
The gain equalizer 32 changes the gain profile of the light (the measurement light having the wavelength λp and the dummy light having the wavelengths λ1 to λn) input from the optical coupler 28 into a shape specified by the control device 12, and converts the gain profile into the optical fiber 10. Output. The relationship between the self-phase modulation of the optical fiber 10 and the gain profile can be measured by the gain equalizer 32, the details of which will be described later.
[0016]
The light that has propagated through the optical fiber 10 enters an optical bandpass filter (OBPF) 34. The transmission center wavelength of the optical bandpass filter 34 is selectable, and the control device 12 controls the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 34 to the measurement wavelength λp. The optical bandpass filter 34 extracts the measurement light having the wavelength λp from the light input from the optical fiber 10 and applies the same to the light receiver 36. The photodetector (PD) 36 converts the input measurement light into an electric signal, and applies the electric signal to a BER (bit error rate) measuring device 38. The BER measuring device 38 measures the BER of the input signal and notifies the control device 12 of the result.
[0017]
In this manner, the WDM transmission state of the signal light having the wavelengths λ1 to λn is formed on the optical fiber 10, and the BER of the wavelength λp can be measured. In this state, the control device 12 adjusts the phase and the amplitude of the output clock of the clock generation device 20, and optimizes the phase modulation in the phase modulator 22 so as to minimize the BER.
[0018]
The spectrum analyzer 30 can be used to measure the optimized phase modulation. For example, the output of the data generator 16 is turned off with the phase modulation being optimized. Thereby, the intensity modulator 18 outputs the CW output of the laser 14 as it is, and the phase modulator 22 changes the optical phase of the CW light having the wavelength λp from the intensity modulator 18 in accordance with the clock from the clock generator 20. Modulate. In this state, the optical spectrum analyzer 30 measures the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp. Specifically, the ratio of the carrier to the first harmonic is measured from the spectrum measured around the wavelength λp, and the modulation degree m of the phase modulation is measured. In general, in the case of sine wave phase modulation, the peak power Jn of the nth harmonic is expressed by the nth Bessel function with the modulation factor m as a variable. Thus, the modulation degree m of the phase modulation can be measured.
[0019]
In this embodiment, the phase modulator 22 modulates the optical phase of the CW light by turning off the output of the data generator 16, so that the optical spectrum analyzer 30 can easily measure the degree of phase modulation.
[0020]
The modulation degree m of the phase modulation optimized for the BER cancels out the self-phase modulation in the optical fiber 10 as it were. Therefore, the measured modulation degree m of the phase modulation can be a quantitative index of the SPM modulation degree of the optical fiber.
[0021]
FIG. 4 shows an operation flowchart of the control device 12. As an initial value, a value corresponding to (λ1 + λ2) / 2 is set to the measurement wavelength λp (S1), the laser oscillation wavelength of the laser 14 is controlled to the measurement wavelength λp (S2), and the transmission center of the optical bandpass filter 34 is set. The wavelength is set to the measurement wavelength λp (S3). As described above, the BER at the measurement wavelength λp is measured by the BER measuring device 38, and the phase and amplitude of the output clock of the clock generating device 20 are adjusted so that the BER is minimized (S4). After optimizing the phase and amplitude of the output clock of the clock generator 20, the data output of the data generator 16 is turned off (S5), and the optical spectrum analyzer 30 measures the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp (S6). ).
[0022]
The measurement wavelength λp is changed (S7). In the second measurement, the measurement wavelength λp is set to (λ2 + λ3) / 2. If the new measurement wavelength λp is smaller than λn (S8), the steps after step S2 are executed again, and if it is larger than λn (S8), the measurement is terminated.
[0023]
As described above, the measurement wavelength λp is discretely changed within the range of the wavelengths λ1 to λn, and the optimum phase modulation at each measurement wavelength is measured, thereby obtaining the wavelength of the SPM modulation of the optical fiber transmission line 10. The distribution can be measured.
[0024]
It should be noted that the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 10 has a non-linear constant n₂(M²/ W), effective core area Aeff (μm²) And the chromatic dispersion at the measurement wavelength λp, and if an optical amplifier is provided, it also depends on the output power of the optical amplifier for the measurement light. The provision of the dummy light source 24 controls the output power of the optical fiber amplifier with respect to the measurement light to a desired constant value.
[0025]
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of laser light sources that output laser light of wavelengths (for example, signal wavelengths λ1 to λn) that are appropriately sampled in the transmission band of the optical fiber transmission line to be measured are prepared, and the output light is used. Data modulation and phase modulation are collectively performed. On the receiving side, one desired wavelength is extracted and its BER is measured. Then, as in the first embodiment, the phase modulation is optimized so that the BER is minimized, and the degree of modulation of the optimized phase modulation is measured.
[0026]
The configuration and operation of the embodiment shown in FIG. 5 will be described. Also in FIG. 5, it is assumed that the optical fiber transmission line 110 to be measured is designed to transmit n wavelengths of the signal wavelengths λ1 to λn. Similarly to the optical fiber transmission line 10, the optical fiber transmission line 110 may be a non-repeater optical transmission line composed of only optical fibers or an optical amplification relay transmission line in which optical repeater amplifiers are arranged at predetermined intervals.
[0027]
The fixed wavelength lasers 114-1 to 114-n oscillate at wavelengths λ1 to λn, respectively, and output CW laser light. The output lights of the lasers 114-1 to 114-n are input to the optical coupler 118, with the polarizations controlled in the same direction by the polarization controllers 116-1 to 116-n. The optical coupler 118 multiplexes each output light of the polarization controllers 116-1 to 116-n, and applies the multiplexed light to the intensity modulator 122.
[0028]
The data generator 120 generates dummy data of an actual data rate for measuring the transmission error rate BER of the optical fiber transmission line 110, and the intensity modulator 122 generates an optical coupler 118 based on the output data of the data generator 120. The intensity of the multiplexed light from the light sources is collectively modulated. As a result, a wavelength division multiplexing (WDM) optical signal, which carries the same dummy data and includes optical pulse signals of different wavelengths λ1 to λn, is formed.
[0029]
The clock generator 124 generates a clock having a frequency X (Hz) corresponding to an actual signal transmission rate in synchronization with output data of the data generator 120. The control device 112 can control the amplitude of the output clock of the clock generation device 120 and the phase of the data generation device 120 with respect to the output data. The output clock of the clock generator 120 is applied to the phase modulator 126 as a drive signal or a modulation signal. The phase modulator 126 modulates the optical phase of each of the wavelength division multiplexed optical signals of the wavelengths λ1 to λn output from the intensity modulator 122 according to the output clock of the clock generator 124.
[0030]
The optical coupler 128 supplies a part of the output light of the phase modulator 126 to the optical spectrum analyzer 130, and supplies the rest to the gain equalizer 132. The optical spectrum analyzer 130 is set for the purpose of confirming the spectrum of light input to the optical fiber 110 and measuring the SPM modulation degree of the optical fiber transmission line 110 at the measurement wavelength λp. The optical spectrum analyzer 130 outputs the measurement result to the control device 112.
[0031]
The gain equalizer 132 sets the gain profile of the light (signal light of the wavelengths λ1 to λn, which carry the same data and whose optical phase is similarly modulated) input from the optical coupler 128, in a shape specified by the control device 112. And output to the optical fiber 110. The relationship between the self-phase modulation of the optical fiber 110 and the gain profile can be measured by the gain equalizer 132, the details of which will be described later.
[0032]
The light propagating through the optical fiber 110 is input to the optical bandpass filter 134. The transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 is selectable, and the control device 12 controls the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 to one of the wavelengths λ1 to λn in order. The transmission center wavelength set in the optical bandpass filter 134 is the measurement wavelength λp. The optical bandpass filter 134 extracts the signal light of the wavelength λp set by the control device 112 from the light input from the optical fiber 110, and applies the signal light to the photodetector (PD) 136. The light receiver 136 converts the input light into an electric signal and applies the electric signal to the BER measuring device 138. The BER measurement device 138 measures the BER of the input signal, that is, the BER of the measurement wavelength λp, and notifies the control device 112 of the result.
[0033]
Thus, the WDM transmission state of the signal light having the wavelengths λ1 to λn is formed on the optical fiber 10, and the BER of each of the wavelengths λ1 to λn can be measured. In this state, similarly to the first embodiment, the control device 112 adjusts the phase and the amplitude of the output clock of the clock generation device 124 to optimize the phase modulation in the phase modulator 126 so that the BER is minimized. Become
[0034]
As in the first embodiment, the spectrum analyzer 130 can be used to measure the optimized degree of phase modulation. For example, the output of the data generator 120 is turned off with the phase modulation being optimized. As a result, the intensity modulator 122 outputs the CW light having the wavelengths λ1 to λn from the optical coupler 118 as it is, and the phase modulator 126 converts the optical phase of the CW light from the intensity modulator 122 into a clock generator. It modulates according to the clock from. In this state, the degree of phase modulation at the measurement wavelength λp is measured by the optical spectrum analyzer 130 in the same manner as in the first embodiment. Also in the present embodiment, the phase modulator 126 modulates the optical phase of the CW light by turning off the output of the data generator 120, so that the optical spectrum analyzer 130 can easily measure the degree of phase modulation.
[0035]
At each wavelength of λ1 to λn, the phase and the amplitude of the output clock of the optical clock generator 124 are optimized so as to minimize the BER, and the modulation degree of the phase modulation in that state is measured.
[0036]
In the second embodiment shown in FIG. 5, a wavelength tunable light source becomes unnecessary. Further, when using a wavelength tunable light source, it is necessary to secure time until the wavelength is stabilized. However, in the present embodiment, the measurement wavelength λp can be determined only by the optical bandpass filter 134, so that the first embodiment Measurement results can be obtained more quickly than in the examples. As described above, generally, the output wavelengths of the lasers 114-1 to 114-n need not be equal to the signal wavelengths λ1 to λn.
[0037]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic block diagram of a third embodiment in which the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 is combined with the configuration of the second embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the embodiment shown in FIG. 6, lasers 140-1 to 140-n that output CW laser lights of n wavelengths λ1 to λn in the transmission wavelength band of the optical fiber transmission line 110 are prepared, and those output lights are used. The light is multiplexed by the optical coupler 142. The configuration including the lasers 140-1 to 140-n and the optical coupler 142 corresponds to the dummy light source 24 in the embodiment shown in FIG.
[0039]
Further, n lasers (measurement light sources) that output CW laser beams having wavelengths slightly different from these wavelengths λ1 to λn, for example, wavelengths λ1 + Δ to λn + Δ different by half Δ of the wavelength interval between these wavelengths λ1 to λn. 144-1 to 144-n are prepared. FIG. 7 shows an example of the wavelength arrangement of the dummy light output from the lasers 140-1 to 140-n and the measurement light output from the lasers 144-1 to 144-n. In FIG. 7, the solid line indicates the measurement light, and the broken line indicates the dummy light.
[0040]
The output lights of the lasers 144-1 to 144-n are input to the optical coupler 148 with their polarizations controlled in the same direction by the polarization controllers 146-1 to 146-n. The optical coupler 148 multiplexes the output lights of the polarization controllers 146-1 to 146 -n and applies the multiplexed light to the intensity modulator 122. As in the embodiment shown in FIG. 5, the intensity modulator 122 modulates the intensity of the lightwave light by the optical coupler 148 according to the transmission data from the data generator 120, and the phase modulator 126 outputs the output of the intensity modulator 122. The optical phase of the light is modulated by the clock from the clock generator 124.
[0041]
The optical coupler 150 multiplexes the output light (dummy light) of the optical coupler 142 with the output light (measurement light) of the phase modulator 126 and outputs the multiplexed light to the optical coupler 128. The flow and processing of the measuring light after the optical coupler 128 are the same as in the embodiment shown in FIG. The control device 112 sequentially sets the laser wavelengths λ1 + Δ to λn + Δ of the lasers 144-1 to 144-n as the transmission center wavelength of the optical bandpass filter 134 as the measurement wavelength λp, and minimizes the BER at each wavelength λ1 + Δ to λn + Δ. The optimum degree of phase modulation is measured.
[0042]
(Fourth embodiment)
An ASE (Amplified Spontaneous Emission) light source may be used as the dummy light source. FIG. 8 is a schematic block diagram showing a configuration in which the embodiment shown in FIG. 1 is modified so that an ASE light source is used as the dummy light source 24. The same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG. 9 shows an example of the wavelength arrangement of the dummy light and the measurement light having the wavelength λp output from the variable wavelength light source 14.
[0043]
The non-input optical amplifiers 40-1 and 40-2 generate broadband ASE light. The optical filters 42-1 and 42-2 extract the ASE light centered on the wavelength λa and the ASE light centered on the wavelength λb shown in FIG. 9 from the output lights of the optical amplifiers 40-1 and 40-2, respectively. . The optical coupler 44 multiplexes the output lights of the optical filters 42-1 and 42-2, and supplies the multiplexed light to the optical coupler 26. The optical power of the combined dummy ASE light output from the optical coupler 44 is set to such an extent that the nonlinear action in the optical fiber transmission line 10 in the WDM transmission state in the optical fiber transmission line 10 can be reproduced.
[0044]
In the embodiment shown in FIG. 8, the control device 12 sweeps the measurement wavelength λp between the dummy ASE light on the short wavelength side and the ASE dummy light on the long wavelength side and in a range not overlapping with these ASE dummy lights. . Fewer light sources are required, but the measurement range is narrower. Since the power distribution is different from the actual WSM transmission state, it is necessary to re-evaluate the measurement result.
[0045]
(Fifth embodiment)
The SPM modulation degree generally depends on not only the wavelength but also the quadratic coefficient of the refractive index of the optical fiber, the effective area of the core, the effective distance, and the effective optical power. Depends also on the amplification characteristics of the optical amplifier. In order to evaluate an optical fiber transmission line and to compare and compare a plurality of optical fiber transmission lines, a simple index including such a large number of parameters is required. By using the pre-emphasis by the gain equalizers 32 and 132, an index that can be used for evaluation and comparison can be obtained.
[0046]
Self-phase modulation of an optical fiber transmission line is caused by nonlinearity in components of the optical fiber transmission line. Accordingly, light having a high light peak power is susceptible to the non-linear effect, so that the degree of modulation of self-phase modulation increases. Conversely, light having a low optical peak power has a small non-linear effect, so that the degree of modulation of self-phase modulation is small.
[0047]
For example, as shown in FIG. 10, the control devices 12 and 112 control the gain equalizers 32 and 132 such that the peak power (Y) of the dummy light and the measurement light linearly changes with respect to the wavelength (X). Suppose the case. In FIG. 10, it is assumed that the slope of the change in peak power with respect to the wavelength is a. a is a so-called pre-emphasis amount. Under the gain profile set as described above, the self-phase modulation degree m of the optical fiber transmission line is measured at a plurality of wavelengths in the transmission wavelength band as described above. As a result, as shown in FIG. 11, the wavelength dependency of the SPM modulation degree m is typically obtained. In FIG. 11, the vertical axis indicates the SPM modulation degree m, and the horizontal axis indicates the wavelength (X). In general, the SPM modulation degree m is a function of the wavelength (X), but can be simply represented by a linear expression of m = sX + t as illustrated in FIG. s and t are coefficients for the optical fiber transmission lines 10 and 110 to be measured.
[0048]
By measuring the wavelength dependence of the modulation degree m of the self-phase modulation in several gain profiles, as shown in FIG. 12, the coefficient a of the gain profile, that is, the pre-emphasis amount a, and the wavelength dependence of the SPM modulation degree m The correlation with the sex s can be obtained. In FIG. 12, the vertical axis indicates the wavelength dependency s of the SPM modulation degree m, and the horizontal axis indicates the pre-emphasis amount a. The correlation as shown in FIG. 12 is representative of the nonlinear characteristic of the optical fiber transmission line to be measured, and the optical fiber transmission line having the same inclination of the correlation shown in FIG. We can evaluate that we have. When the optical fiber transmission lines 10 and 110 are optical amplification relay transmission lines, the correlation shown in FIG. 12 includes the optical amplification characteristics of an optical amplifier installed on the way.
[0049]
The case where the gain profiles of the gain equalizers 32 and 132 are linear has been described, but may be an n-th order or higher order curve. For example, in the case of a quadratic curve, the correlation between the quadratic coefficient, that is, the curvature, and the SPM modulation degree m is measured.
[0050]
(Measurement example 1)
FIG. 13 shows a measurement example according to the first embodiment. The channel power was set to -2.8 dBm, and the SPM modulation m was measured for WDM transmission of 17 wavelengths at 1549.39 nm near the entire dispersion wavelength of the transmission line where the accumulated chromatic dispersion can be ignored. The horizontal axis indicates the transmission distance, and the vertical axis indicates the measured modulation degree m of the self-phase modulation. The degree of SPM modulation, ie, non-linearity, increases with distance. For the transmission distance L (km), the SPM modulation degree m is
m = 0.334 × e^0.0002L
It has become.
[0051]
(Measurement example 2)
The correlation between the pre-emphasis amount and the SPM modulation degree m was measured by the method described as the fifth embodiment. Here, the gain profile is a quadratic curve in which the gain decreases at the center wavelength. FIG. 14 shows the wavelength dependence of the SPM modulation degree m when the gain reduction amount at the center wavelength is 0 dB, 4 dB, and 7 dB. FIG. 14 corresponds to FIG. 14, the vertical axis indicates the SPM modulation degree, and the horizontal axis indicates the wavelength. When the decrease amount of the center wavelength is 0 dB, the gain profile is flat with respect to the wavelength.
[0052]
FIG. 15 shows the correlation between the wavelength dependence of the SPM modulation degree and the pre-emphasis amount, obtained from the measurement results shown in FIG. The vertical axis in FIG. 15 shows an index of the wavelength dependence of the SPM modulation degree, and the horizontal axis shows the pre-emphasis amount. Here, the curvature of the wavelength dependence shown in FIG. 14, that is, the quadratic coefficient shown in FIG. 14 was employed as an index of the wavelength dependence of the SPM modulation degree, and the gain reduction amount at the center wavelength of the gain profile was employed as the pre-emphasis amount. .
[0053]
【The invention's effect】
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, the nonlinearity of an actually operated optical fiber transmission line can be measured by a simple method. In addition, an index for quantitatively evaluating the nonlinearity of the optical fiber transmission line can be obtained, which makes it easy to compare and contrast a plurality of optical fiber transmission lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an arrangement example of a measurement wavelength λp and signal wavelengths λ1 to λn in the first embodiment.
FIG. 3 shows an example of a relationship between an optical pulse in a phase modulator 22, a drive signal, and a frequency variation of the optical pulse.
FIG. 4 is an operation flowchart of the control device 12.
FIG. 5 is a schematic configuration block diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram of a third embodiment.
FIG. 7 is an example of a wavelength arrangement of dummy light output from lasers 140-1 to 140-n and measurement light output from lasers 144-1 to 144-n.
FIG. 8 is a schematic block diagram of a fourth embodiment.
FIG. 9 is an example of wavelength arrangement in the fourth embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram of a gain profile by gain equalizers 32 and 132.
FIG. 11 is a schematic diagram of the wavelength dependence of the SPM modulation degree m.
FIG. 12 is a schematic diagram of a correlation between a pre-emphasis amount a and a wavelength dependency s of an SPM modulation degree m.
FIG. 13 is a measurement example of the distance dependence of the SPM modulation degree m.
FIG. 14 is a measurement example of a change in the wavelength dependence of the SPM modulation degree m with respect to a change in the pre-emphasis amount.
FIG. 15 is a measurement example of a correlation between the wavelength dependence of the SPM modulation factor and the amount of pre-emphasis.
[Explanation of symbols]
10: Optical fiber transmission line
12: Control device
14: Tunable laser
16: Data generator
18: Intensity modulation device
20: Clock generator
22: Phase modulator
24: dummy light source
26: Optical coupler
28: Optical coupler
30: Optical spectrum analyzer
32: Gain equalizer
34: Optical bandpass filter (OBPF)
36: Receiver
38: BER measurement device
40-1, 40-2: Optical amplifier
42-1 and 42-2: Optical Filter
44: Optical coupler
110: Optical fiber transmission line
112: Control device
114-1 to 114-n: laser (measurement light source)
116-1 to 116-n: Polarization control device
118: Optical coupler
120: Data generator
122: intensity modulator
124: Clock generator
126: phase modulator
128: Optical coupler
130: Optical spectrum analyzer
132: Gain equalizer
134: Optical bandpass filter
136: Receiver
138: BER measurement device
140-1 to 140-n: laser
142: Optical coupler
144-1 to 144-n: laser (measurement light source)
146-1 to 146-n: Polarization controller
148: Optical coupler
150: Optical coupler

Claims

Data modulation of the measurement light of the measurement wavelength by the intensity modulator,
The data-modulated measurement light is phase-modulated by a phase modulator,
The dummy light is multiplexed with the phase-modulated measurement light,
The combined light consisting of the measurement light and the dummy light is input to the optical fiber transmission line to be measured,
Extract the measurement light that has propagated through the optical fiber transmission line,
Measure the transmission error rate (BER) of the extracted measurement light,
Adjust the amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator so that the transmission error rate is minimized,
A method of measuring the degree of modulation of SPM, comprising: measuring the degree of phase modulation of the phase modulator under the adjusted amplitude and phase of the drive signal of the phase modulator.

A measurement light source (14) for generating measurement light of a measurement wavelength;
An intensity modulator (18) for modulating output light of the measurement light source with transmission data;
A phase modulator (22) for modulating the optical phase of the output light of the intensity modulator according to a drive signal;
A drive signal generator (20) for generating the drive signal;
An optical multiplexer (26) for multiplexing the dummy light with the output light of the phase modulator;
A connection device (32) for supplying output light of the optical multiplexer to an optical fiber transmission line,
An optical filter (34) for extracting a component of the measurement wavelength from output light of the optical fiber transmission line;
A transmission error rate measuring device (38) for measuring a transmission error rate of the transmission data from an output of the optical filter;
A phase modulation degree measuring device (30) for measuring a phase modulation degree of the measurement light phase-modulated by the phase modulator;
For a plurality of measurement wavelengths, the amplitude and phase of the drive signal are adjusted so that the transmission error rate measured by the transmission error rate measurement device (38) is minimized, and the adjusted drive signal of the phase modulator is adjusted. A control device for measuring the degree of phase modulation of the phase modulator under the amplitude and the phase (12)
A SPM modulation degree measurement system, comprising: