JPH03220467A - Method and apparatus for measuring characteristic of photo detector - Google Patents

Method and apparatus for measuring characteristic of photo detector

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JPH03220467A
JPH03220467A JP1478590A JP1478590A JPH03220467A JP H03220467 A JPH03220467 A JP H03220467A JP 1478590 A JP1478590 A JP 1478590A JP 1478590 A JP1478590 A JP 1478590A JP H03220467 A JPH03220467 A JP H03220467A
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JP
Japan
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optical receiver
noise
measured
bias current
optical amplifier
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JP1478590A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kiyonaga
哲也 清永
Terumi Chikama
輝美 近間
Yoshito Onoda
義人 小野田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 目    次 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作   用 実  施  例 発明の効果 概要 光受信器の特性測定方法及び装置に関し、簡易な測定方
法の確立及び低価格な測定装置の提要を目的とし、 測定方法にあっては、半導体光増幅器のバイアス電流値
を少なくとも2つの値に切換えて、上記半導体光増幅器
からの光が人力する被測定光受信器の出力雑音電力をそ
れぞれのバイアス電流下で測定してYファクタを求め、
該Yファクタとそれぞれのバイアス電流下における自然
放出光間ピート雑音による過剰雑音比とから被測定光受
信器の雑音特性を導出する第1のステップと、半導体光
増幅器のバイアス電流値を少なくとも2つの値に切換え
て、上記半導体光増幅器かろの光が人力する被測定光受
信器及び負荷抵抗が既知である校正用光受信器の出力雑
音電力をそれぞれのバイアス電流下で測定し、該測定値
から被測定光受信器のトランスインピーダンスを導出す
る第2のステップとから構成する。
[Detailed Description of the Invention] Table of Contents Overview Industrial Application Fields Prior Art Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Implementation Examples Summary of Effects of the Invention Method and Device for Measuring Characteristics of Optical Receivers With the aim of establishing a simple measurement method and providing a low-cost measurement device, the measurement method involves switching the bias current value of a semiconductor optical amplifier to at least two values, and measuring the amount of light from the semiconductor optical amplifier. Measure the output noise power of the optical receiver under measurement under each bias current to find the Y factor,
A first step of deriving the noise characteristics of the optical receiver under test from the Y factor and the excess noise ratio due to spontaneous emission repeat noise under each bias current, and determining the bias current value of the semiconductor optical amplifier at least two times. Measure the output noise power of the optical receiver to be measured, which is manually powered by the light from the semiconductor optical amplifier, and the optical receiver for calibration, whose load resistance is known, under their respective bias currents, and from the measured values. and a second step of deriving the transimpedance of the optical receiver to be measured.

産業上の利用分野 本発明は光受信器の特性測定方法及び装置に関する。Industrial applications The present invention relates to a method and apparatus for measuring characteristics of an optical receiver.

高度情報化社会における大容量の情報の伝達手段として
光通信が注目されており、その伝送速度(ビットレート
)の向上に対する要求も年々高まってきている。強度雑
音/直接検波方式(IM−DD方式)においては、1.
 6GBPSあるいは2゜4 GBPSの伝送速度が実
用段階に達し、研究レベルではl QG8PSが現実の
ものとなっている。また、IM−DD方式に比べて原理
的に長距離・大容量伝送が可能になるものとして、コヒ
ーレント光通信方式が研究されており、この方式におい
ても4GBPSの伝送速度が達成されている。このよう
に光通信における伝送速度は増大する一方であるから、
光受信器の特性を広帯域にわたって把握してふくことは
、システム設計上、例えばどれくらいまで信号レベルの
劣化を許容し得るかを判断して中継間隔を設定する等に
際して重要である。
Optical communications are attracting attention as a means of transmitting large amounts of information in a highly information-oriented society, and demands for higher transmission speeds (bit rates) are increasing year by year. In the intensity noise/direct detection method (IM-DD method), 1.
The transmission speed of 6GBPS or 2°4GBPS has reached the practical stage, and at the research level, 1QG8PS has become a reality. Furthermore, a coherent optical communication system is being researched as a system that theoretically enables long-distance and large-capacity transmission compared to the IM-DD system, and a transmission speed of 4 GBPS has been achieved in this system as well. As the transmission speed in optical communications continues to increase,
Understanding and cleaning the characteristics of an optical receiver over a wide band is important in system design, for example, when determining how much signal level deterioration can be tolerated and setting relay intervals.

従来の技術 光受信器の特性測定方法としては、受信信号の誤り率を
測定するもの、雑音特性を求めるものが一般的である。
Conventional techniques Generally, methods for measuring the characteristics of optical receivers include measuring the error rate of a received signal and determining noise characteristics.

前者は光受信器をシステムに組み込んだときによく行わ
れ、光受信器について単独で特性測定を行う場合には、
後者が一般的である。
The former is often performed when an optical receiver is incorporated into a system, and when measuring the characteristics of an optical receiver independently,
The latter is common.

そして、光受信器の雑音特性の測定は、光受信器内の信
号経路において種々生じる雑音を入力電流等に換算して
、その周波数特性を求めることによってなされるのが通
例である。即ち、光受信器の入力換算雑音の周波数特性
を如何にして求めるかが技術的課題になっている。
The noise characteristics of an optical receiver are usually measured by converting various noises occurring in the signal path within the optical receiver into an input current, etc., and determining its frequency characteristics. That is, a technical issue is how to determine the frequency characteristics of the input equivalent noise of an optical receiver.

第6図は一般的な光受信器のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a general optical receiver.

この光受信器61は、人力光の電界振幅の二乗に比例し
た光電流を生じさせる受光器62と、上記光電流が流れ
る負荷抵抗63と、この負荷抵抗63における電圧降下
を増幅等する電気回路部64とから構成されている。受
光器62において生じた光電流がI、出力端電圧がEで
あるときに、この光受信器61のトランスインピーダン
スZ、は、Z、=E/Iで表される。尚、このトランス
インピーダンスは、測定された出力雑音を入力換算する
場合に使用される。
The optical receiver 61 includes a photoreceiver 62 that generates a photocurrent proportional to the square of the electric field amplitude of human-powered light, a load resistor 63 through which the photocurrent flows, and an electric circuit that amplifies the voltage drop across the load resistor 63. 64. When the photocurrent generated in the photoreceiver 62 is I and the output terminal voltage is E, the transimpedance Z of the photoreceiver 61 is expressed as Z=E/I. Note that this transimpedance is used when converting the measured output noise into input.

入力換算雑音の周波数特性の従来の測定方法を第7図に
より説明する。
A conventional method for measuring frequency characteristics of input-referred noise will be explained with reference to FIG.

まず、同図(a)に示すような、出力雑音の周波数特性
を測定する。この特性は、周波数選択レベルメータ、L
PF(ローパスフィルタ)トハワーメータとの組合せ、
あるいはNFメータを用いて周波数領域毎に出力雑音レ
ベルを測定することによって、比較的容易に行うことが
できる。
First, the frequency characteristics of the output noise as shown in FIG. 2(a) are measured. This characteristic applies to frequency-selective level meters, L
Combination with PF (low pass filter) and power meter,
Alternatively, this can be done relatively easily by measuring the output noise level for each frequency domain using an NF meter.

次に、同図(b)に示すような、光受信器のトランスイ
ンピーダンスの周波数特性を測定する。
Next, the frequency characteristics of the transimpedance of the optical receiver as shown in FIG. 2(b) are measured.

この測定は、比較的低周波領域におけるトランスインピ
ーダンスの絶対値測定と、低周波領域において測定され
た特性を高周波領域に外挿(抽斗)するための相対周波
数特性の測定とからなる。低周波領域におけるトランス
インピーダンスの絶対値測定方法としては、 ■ 電気回路部64のSパラメータを例えばネットワー
クアナライザにより測定し、このS、パラメータからト
ランスインピーダンスを導出する。
This measurement consists of measuring the absolute value of the transimpedance in a relatively low frequency region and measuring the relative frequency characteristics for extrapolating (extracting) the characteristics measured in the low frequency region to the high frequency region. The method for measuring the absolute value of transimpedance in the low frequency region is as follows: (1) The S parameter of the electric circuit section 64 is measured using, for example, a network analyzer, and the transimpedance is derived from the S parameter.

■ 正弦波信号によりアナログ強度変調されたLD(半
導体レーザ)からの光を受光器62に入力しておき、そ
のときの光電流と出力端電圧とから算出する。
(2) Light from an LD (semiconductor laser) that has been analog intensity modulated by a sine wave signal is input to the photoreceiver 62, and is calculated from the photocurrent and output terminal voltage at that time.

等がある。■の方法であると、測定に際して受光器62
と電気回路部64とを切り離す必要があるが、高ビツト
レート用に設計された光受信器においては、ストリップ
ライン等により接続されている受光器と電気回路部を切
り離すことが実際上困難である。■の方法では、LDの
消光比の補正が必要になるため測定が煩雑であり、また
、LDの周波数特性から測定周波数に上限が生じる。
etc. In method (2), when measuring, the light receiver 62
However, in optical receivers designed for high bit rates, it is actually difficult to separate the optical receiver and the electric circuit section, which are connected by a strip line or the like. In method (2), the measurement is complicated because the extinction ratio of the LD needs to be corrected, and there is an upper limit to the measurement frequency due to the frequency characteristics of the LD.

一方、相対周波数特性の測定方法としては、■ 広帯域
にわたり安定した変調が可能なLDからの光を光受信器
61に入力しておき、LDを含めたブラックボックスと
してスカシ・ネットワークアナライザを用いて測定する
On the other hand, as a method for measuring relative frequency characteristics, ■ Input light from an LD that can be stably modulated over a wide band into the optical receiver 61, and measure using a Sukasi network analyzer as a black box including the LD. do.

■ 発振周波数が近接した2つのLDからの光を同時に
受光器62に入力し、受光器62の自乗検波特性によっ
て当該周波数差のヘテロゲイン検波信号を生じさせてお
き、一方のLDの発振周波数を変化させてヘテロダイン
検波信号の周波数を走査することによって、応答レベル
についての周波数特性を得る(ヘテロダイン法)。
■ Light from two LDs with close oscillation frequencies are simultaneously input to the light receiver 62, and a hetero gain detection signal of the frequency difference is generated using the square law detection characteristic of the light receiver 62, and the oscillation frequency of one LD is changed. By scanning the frequency of the heterodyne detection signal, the frequency characteristics of the response level are obtained (heterodyne method).

等がある。■の方法では、LDの特性により測定周波数
の上限があり、■の方法では、LDのスペクトル幅によ
り測定周波数の下限が生じるので、一般には■と■の方
法を併用する必要があり、測定が煩雑である。
etc. In method (2), there is an upper limit to the measurement frequency due to the characteristics of the LD, and in method (2), there is a lower limit to the measurement frequency due to the spectral width of the LD, so generally it is necessary to use methods (2) and (3) together, and the measurement is difficult. It's complicated.

以上の手順により、出力雑音の周波数特性(第7図(a
))’F及びトランスインピーダンスの周波数特性(第
7図(b))が求められたなろば、これらに基づいて、
第7図(C)に示すような、入力換算雑音(入力換算雑
音電流)の周波数特性を得ることができる。
Through the above procedure, the frequency characteristics of the output noise (Figure 7 (a)
))'F and the frequency characteristics of transimpedance (Fig. 7(b)) are obtained, and based on these,
It is possible to obtain the frequency characteristic of input conversion noise (input conversion noise current) as shown in FIG. 7(C).

発明が解決しようとする課題 このように従来方法は煩雑であり、また、種々の高価な
測定機材が必要であり一般的でない。これは、光受信器
にあってはその最前段に受光器があり、信号入力が光に
よらざるを得ないということに起因しているものと考え
られる。
Problems to be Solved by the Invention As described above, the conventional method is complicated, requires various expensive measuring equipment, and is not common. This is considered to be due to the fact that the optical receiver is located at the forefront of the optical receiver, and the signal input must be based on light.

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、簡
易な測定方法の確立及び低価格な測定装置の提供を目的
としている。
The present invention was created in view of these circumstances, and aims to establish a simple measuring method and provide a low-cost measuring device.

課題を解決するための手段 最前段に受光器を有していない例えばマイクロ波帯の増
幅器の雑音特性を測定する場合には、Yファクタ法によ
り容易に特性測定を行うことができるっYファクタ法は
、雑音温度の異なる2つの雑音、涼(アバランンエダイ
オード等)を用いるかあるいは所定の雑音温度の雑音源
をオン・オフするこ゛とによってYファクタを求め、こ
のYファクタから雑音指数等を導出するようにした方法
である。しかしながら、最前段に受光器を有する光受信
器にあっては、Yファクタ法をそのまま適用することは
できない。なぜならば、光−電気変換を行う受光器をも
含めた雑音特性を測定しなければ意味がないからである
Means to Solve the Problem When measuring the noise characteristics of an amplifier in the microwave band, for example, which does not have a photoreceiver at the front stage, the characteristics can be easily measured using the Y-factor method. In this method, the Y factor is determined by using two noise sources with different noise temperatures (such as avalanche diodes) or by turning on and off a noise source with a predetermined noise temperature, and the noise figure, etc. is derived from this Y factor. This is how I did it. However, the Y-factor method cannot be directly applied to an optical receiver having a light receiver at the front stage. This is because it is meaningless unless the noise characteristics of the optical receiver that performs optical-to-electrical conversion are measured.

そこで、本発明では代替雑音源として半導体光増幅器(
半導体レーザ型の光増幅器)を用い、それにより生じる
自然放出光間ビート雑音(以下単に「ビート雑音」とい
うことがある。)を用いることにする。
Therefore, in the present invention, a semiconductor optical amplifier (
A semiconductor laser type optical amplifier) is used, and the spontaneously emitted beat noise (hereinafter sometimes simply referred to as "beat noise") generated thereby is used.

第2図は半導体光増幅器を用いることによって光受信器
に生じたビート雑音の例の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of beat noise generated in an optical receiver by using a semiconductor optical amplifier.

縦軸は相対出力雑音(dB)、横軸は入力光強度(dB
m)を表す。破線11.12は半導体光増幅器のバイア
ス電流がそれぞれ40mA、 46mAのときのビート
雑音であり、実線13.14はバイアス電流がそれぞれ
同じ< 40mA、 46mAのときの全雑音である。
The vertical axis is the relative output noise (dB), and the horizontal axis is the input optical intensity (dB).
m). Dashed lines 11 and 12 are the beat noise when the bias current of the semiconductor optical amplifier is 40 mA and 46 mA, respectively, and solid lines 13 and 14 are the total noise when the bias current is the same <40 mA and 46 mA, respectively.

また、−点鎖線15は光受信器の負荷抵抗等に起因する
熱雑音である。このようにビート雑音は熱雑音と同等若
しくはこれよりも大きく、且つ、ビート雑音はバイアス
電流に依存して変化し入力光強度に依存して変化しない
から、半導体光増幅器のバイアス電流値を異なる値に設
定することにより、Yファクタ法の実施に必要な少なく
とも2つの雑音源を得ることができる。
Further, a dashed line 15 indicates thermal noise caused by the load resistance of the optical receiver. In this way, beat noise is equal to or larger than thermal noise, and since beat noise changes depending on the bias current and does not change depending on the input light intensity, it is possible to set the bias current value of a semiconductor optical amplifier to a different value. By setting , it is possible to obtain at least two noise sources necessary for implementing the Y-factor method.

第1図に本発明装置の基本構成図を示す。FIG. 1 shows a basic configuration diagram of the device of the present invention.

同図において、lは半導体光増幅器、 2はバイアス電流値を少なくとも2つの値に切換え可能
な半導体光増幅器1のバイアス回路、3は半導体光増幅
器1からの光を光電変換したときにビート雑音を生ずる
ような受光器を備えた負荷抵抗が既知である校正用光受
信器、4は被測定光受信器、 5は半導体光増幅器1からの光を被測定光受信器4及び
校正用光受信器3に人力したときのこれらの出力雑音電
圧を測定する出力雑音検出部である。
In the figure, l is a semiconductor optical amplifier, 2 is a bias circuit for the semiconductor optical amplifier 1 that can switch the bias current value between at least two values, and 3 is a circuit that generates beat noise when the light from the semiconductor optical amplifier 1 is photoelectrically converted. 4 is an optical receiver to be measured, and 5 is an optical receiver to be measured which transmits the light from the semiconductor optical amplifier 1 to the optical receiver to be measured 4 and the optical receiver for calibration. 3 is an output noise detection unit that measures these output noise voltages when manually applied.

本発明の光受信器の特性測定方法は、半導体光増幅器1
のバイアス電流値を少なくとも2つの値に切換えて、上
記半導体光増幅器1からの光が入力する被測定光受信器
4の出力雑音電力をそれぞれのバイアス電流下で測定し
てYファクタを求め、該Yファクタとそれぞれのバイア
ス電流下における自然放出光間ビート雑音による過剰雑
音比とから被測定光受信器4の雑音特性を導出する第1
のステップと、半導体光増幅器1のバイアス電流値を少
な(とも2つの値に切換えて、上記半導体光増幅器1か
らの光が入力する被測定光受信器4及び負荷抵抗が既知
である校正用光受信器3の出力雑音電力をそれぞれのバ
イアス電流下で測定し、該測定値から被測定光受信器4
のトランスインピーダンスを導出する第2のステップと
を備えている。
The method for measuring characteristics of an optical receiver according to the present invention is based on a method for measuring characteristics of a semiconductor optical amplifier 1.
The bias current value of is switched to at least two values, and the output noise power of the optical receiver to be measured 4 to which the light from the semiconductor optical amplifier 1 is input is measured under each bias current to determine the Y factor. The first step is to derive the noise characteristics of the optical receiver under test 4 from the Y factor and the excess noise ratio due to the spontaneous emission beat noise under each bias current.
step, and the bias current value of the semiconductor optical amplifier 1 is changed to a small value (both are changed to two values), and the optical receiver 4 to be measured to which the light from the semiconductor optical amplifier 1 is input, and the calibration light whose load resistance is known. The output noise power of the receiver 3 is measured under each bias current, and based on the measured value, the output noise power of the optical receiver 4 to be measured is determined.
and a second step of deriving the transimpedance of.

作   用 第3図は本発明による測定原理の説明図である。For production FIG. 3 is an explanatory diagram of the measurement principle according to the present invention.

同図(a)は本発明方法の第1のステップにおける測定
システムを示し、同図(b)は第2のステップにおける
測定システムを示す。半導体光増幅器1のバイアス電流
は第1のバイアス電流と第2のバイアス電流の間で切換
えられるものとする。
FIG. 3(a) shows a measurement system in the first step of the method of the present invention, and FIG. 2(b) shows a measurement system in the second step. It is assumed that the bias current of the semiconductor optical amplifier 1 can be switched between a first bias current and a second bias current.

まず、第3図(a)により被測定光受信器4の雑音特性
を導出する第1のステップを説明する。第1のバイアス
電流で半導体光増幅器1を駆動したとき被測定光受信器
4の出力として測定される雑音電力は次式で与えられる
First, the first step of deriving the noise characteristics of the optical receiver 4 to be measured will be explained with reference to FIG. 3(a). The noise power measured as the output of the optical receiver under test 4 when the semiconductor optical amplifier 1 is driven with the first bias current is given by the following equation.

N、  −(2T’/4R)  ・ (くl3,12)
 + 〈1AXP2〉 ) ・・・(1)また、第2の
バイアス電流での被測定光受信器4の出力雑音電力は同
様に次式で与えられる。
N, -(2T'/4R) ・(kl3,12)
+ <1AXP2> ) (1) Also, the output noise power of the optical receiver under test 4 at the second bias current is similarly given by the following equation.

〜2=(Zア’/4R)  ・((i5P2’> + 
 <iA、IP”> )  ・・・〔2〕ここで、2丁
 は被測定光受信器4のトランスインピーダンス、 Rは出力雑音電力検出部5の人力インピーダンス(通常
は50Ω)、 < l5PI’>は第1のバイアス電流での入力換算ビ
ート雑音電流、 < 1 SP2’ )は第2のバイアス電流での入力換
算ビート雑音電流、 (I A)IP” )は被測定光受信器4の入力換算雑
音電流、 である。
~2=(Za'/4R) ・((i5P2'> +
<iA, IP”> ) ... [2] Here, 2 is the transimpedance of the optical receiver under test 4, R is the human power impedance of the output noise power detector 5 (usually 50Ω), <l5PI'> is the input-referred beat noise current at the first bias current, < 1 SP2') is the input-referred beat noise current at the second bias current, (I A)IP'') is the input-referred input of the optical receiver 4 under test. The noise current is .

(1)式より、ビート雑音を入力雑音、被測定光受信器
4で発生する回路雑音を内部雑音とみなすと、雑音指数
Fは次の様に定義される。
From equation (1), if the beat noise is considered as input noise and the circuit noise generated in the optical receiver under test 4 is considered as internal noise, then the noise figure F is defined as follows.

従って、内部雑音N6 と雑音指数Fとの関係は、N、
=ZT’ ・ < l AXP”>  / 4 R(F
−1)  ・ ZT2・ < !sp1’>  / 4
 R・・・(4)となり、光受信器の雑音特性を表す場
合に一般に用いられる入力換算雑音電流は雑音指数を用
いることにより次式で与えられることとなる。
Therefore, the relationship between internal noise N6 and noise figure F is N,
=ZT' ・ <l AXP”> / 4 R(F
-1)・ZT2・<! sp1'> / 4
R (4), and the input-referred noise current, which is generally used to express the noise characteristics of an optical receiver, is given by the following equation using the noise figure.

<  IAIIP”) (F−1)  ・ < ISP+’> ・・・(5) (2)式及び(4)式より、 NF (dB) = ENR−10LOG (Y−1)
     ・・・6口N2 = (Zt’/4R)  
・((F−1)  ・< !sp+”> ”  < !
spa”> )・・・(6)が得られるから、(3)式
及び(6)式よりYファクタYは、 となる。よって、雑音指数Fは次式で与えられることと
なる。
<IAIIP") (F-1) ・ <ISP+'> ... (5) From formulas (2) and (4), NF (dB) = ENR-10LOG (Y-1)
...6 mouths N2 = (Zt'/4R)
・((F-1) ・<!sp+”>”<!
spa''> )...(6) is obtained, so from equations (3) and (6), the Y factor Y is as follows. Therefore, the noise figure F is given by the following equation.

ビート雑音の過剰雑音比を、 とすると、雑音指数NFは次の様になる。The excess noise ratio of beat noise is Then, the noise figure NF is as follows.

従って、ビート雑音の過剰雑音比ENRが与えられてい
れば、Yファクタを測定することにより、被測定光受信
器4の雑音特性を求めることができる。尚、ビート雑音
の過剰雑音比ENRは、例えば、既知の負荷抵抗が接続
された受光器に入力する半導体光増幅器からの光をオン
・オフする等によって得ることができる。
Therefore, if the excess noise ratio ENR of beat noise is given, the noise characteristics of the optical receiver under test 4 can be determined by measuring the Y factor. The excess noise ratio ENR of the beat noise can be obtained, for example, by turning on and off light from a semiconductor optical amplifier input to a light receiver connected to a known load resistance.

次に、第3図ら)を用いて被測定光受信器4のトランス
インピーダンスの測定について説明する。
Next, measurement of the transimpedance of the optical receiver 4 to be measured will be explained using FIG. 3 et al.

この場合、測定システム(出力雑音検出部5等)゛の利
得を考慮に入れる必要がある。測定システムを利得が0
1内部雑音がN、 /の増幅器とみなして、その出力雑
音を含めて雑音電力が測定されているものとする。第1
のバイアス電流での雑音をN1′、第2のバイアス電流
での雑音をN 、 / とすると、 N、  、=N、   +N、  ・G      ・
・・Ql)2 =N。
In this case, it is necessary to take into account the gain of the measurement system (output noise detector 5, etc.). Measurement system with 0 gain
It is assumed that the noise power is measured including the output noise, assuming that the amplifier has an internal noise of N, /. 1st
If the noise at the second bias current is N1' and the noise at the second bias current is N, /, then N, , = N, +N, ・G ・
...Ql)2=N.

十N、・G ・・・αり が成り立つ。従って、測定システムの利得は、となる。10N,・G ・・・αri holds true. Therefore, the gain of the measurement system is.

半導体光増幅器1の出力を校正用光受信器3に接続した
場合を考える。第1のバイアス電流で半導体光増幅器1
を駆動したとき、校正用光受信器3の出力について測定
される雑音電力は次式で与えられる。
Consider a case where the output of the semiconductor optical amplifier 1 is connected to the calibration optical receiver 3. Semiconductor optical amplifier 1 with first bias current
When driving, the noise power measured for the output of the calibration optical receiver 3 is given by the following equation.

N+    =((isp+”>   ・ R/4) 
・ G+kTBG+N、      ・・・α4)ここ
で、Rは校正用光受信器3における負荷抵抗(例えば5
0Ω)、kTBは熱雑音である。また、第2のバイアス
電流での校正用光受信器3の出力雑音電力は同様に次式
で与えろれる。
N+ = ((isp+”>・R/4)
・G+kTBG+N, ... α4) Here, R is the load resistance in the calibration optical receiver 3 (for example, 5
0Ω), kTB is thermal noise. Further, the output noise power of the calibration optical receiver 3 at the second bias current can be similarly given by the following equation.

N2   =((1sp2’)  ・R/4)  ・G
−kTBG・〜、   ・・・α9N、   −N。
N2 = ((1sp2') ・R/4) ・G
-kTBG・~, ...α9N, -N.

=((< 1−−22> < i、、、”> ) ・R/4) ・G ・・・αO
となる。一方、(1)、(2)、αつ式より、N、 −
!i。
=((<1--22><i,,,">) ・R/4) ・G...αO
becomes. On the other hand, from equations (1), (2), and α, N, −
! i.

=   (<  i  sP2”>  −(i−Pl”
)  )  ・ Zt”/4R=  (N、  −N、
’)/G             ・・・αつとなる
。よって、ZT2 は次式で表される。
= (< i sP2”> −(i-Pl”
) ) ・Zt"/4R= (N, -N,
')/G ・・・α. Therefore, ZT2 is expressed by the following formula.

0e式より、 であるからこれを眞式に代入することにより、従って、
1〕す、021式より、 となる。よって、半導体光増幅器1を異なる2つのバイ
アス電流で駆動したときの被測定光受信器4及び校正用
光受信器3の出力雑音電力をそれぞれ測定することによ
って、被測定光受信器4のトランスインピーダンスを求
めることができる。
From the 0e formula, by substituting this into the Shin formula, we get
1] From formula 021, it becomes. Therefore, by measuring the output noise power of the optical receiver under test 4 and the optical receiver for calibration 3 when the semiconductor optical amplifier 1 is driven with two different bias currents, the transimpedance of the optical receiver under test 4 can be determined. can be found.

このように、本発明によれば、簡易な測定方法の確立が
可能になり、また、ネットワークアナライザ等の高価な
測定機器を必要としない低価格な測定装置の提供が可能
になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to establish a simple measurement method, and it is also possible to provide a low-cost measurement device that does not require expensive measurement equipment such as a network analyzer.

実  施  例 以下本発明の詳細な説明する。Example The present invention will be explained in detail below.

第4図は本発明の実施例を示す光受信器の特性測定装置
のブロック図である。この図において、21は測定器本
体であり、4は測定器本体21に電気的及び光学的に接
続された被測定光受信器である。被測定光受信器4は、
フォトダイオード等の受光器22と、受光器22に生じ
た光電流が流れる負荷抵抗23 (通常はハイインピー
ダンス)と、負荷抵抗23の両端電圧を増幅する増幅器
24とから構成されている。25は受光器22のバイア
ス回路である。
FIG. 4 is a block diagram of an optical receiver characteristic measuring device showing an embodiment of the present invention. In this figure, 21 is a main body of the measuring instrument, and 4 is an optical receiver to be measured which is electrically and optically connected to the main body 21 of the measuring instrument. The optical receiver to be measured 4 is
It consists of a photodetector 22 such as a photodiode, a load resistor 23 (usually high impedance) through which the photocurrent generated in the photodetector 22 flows, and an amplifier 24 that amplifies the voltage across the load resistor 23. 25 is a bias circuit for the photoreceiver 22.

測定器本体21内に設けられた半導体光増幅器1の出力
光の一部は、接続用の光ファイバ38を介して被測定光
受信器の受光器22に人力する。
A part of the output light of the semiconductor optical amplifier 1 provided in the measuring instrument main body 21 is inputted to the light receiver 22 of the optical receiver to be measured via the optical fiber 38 for connection.

また、半導体光増幅器1の出力光の一部は校正用光受信
器3の受光器26にも入力するようになっている。受光
器22.26に測定に十分な光強度の光が人力しないよ
うな場合には、半導体光増幅器1に適当な強度の光を人
力しておき、半導体光増幅器1を光増幅状態で使用して
も良い。校正用光受信器3において、27は受光器26
に生じた光電流が流れる負荷抵抗であり、この実施例で
は50Ωのものが用いられている。28は負荷抵抗27
の両端電圧を増幅する増幅器であり、29は受光器26
のバイアス回路である。
Further, a part of the output light of the semiconductor optical amplifier 1 is also input to the optical receiver 26 of the optical receiver 3 for calibration. If the light receivers 22 and 26 cannot be supplied with light of sufficient intensity for measurement, the semiconductor optical amplifier 1 is manually supplied with light of an appropriate intensity, and the semiconductor optical amplifier 1 is used in an optically amplified state. It's okay. In the optical receiver 3 for calibration, 27 is the optical receiver 26
This is a load resistance through which the photocurrent generated by the current flows, and in this embodiment, a 50Ω resistor is used. 28 is load resistance 27
29 is an amplifier that amplifies the voltage across both ends of the light receiver 26.
This is a bias circuit.

出力雑音検出部5は、スイッチ30により選択された校
正用光受信器3及び被測定光受信器4のいずれか一方の
出力雑音電力を測定する。以下の説明では、この出力雑
音検出部5は周波数選択レベルメークであるとする。3
1は測定結果を表示するためのCRT装置等の表示装置
である。
The output noise detector 5 measures the output noise power of either the calibration optical receiver 3 or the optical receiver under test 4 selected by the switch 30 . In the following description, it is assumed that this output noise detection section 5 is a frequency selective level maker. 3
1 is a display device such as a CRT device for displaying measurement results.

この実施例では本発明の測定方法の手順に基づいて各部
分を制御する制御回路が設けられており、その構成を説
明する。32は170回路であり、このI10回路32
は周波数選択レベルメータ5により測定された出力雑音
信号を取り込む。33はCPUてあり、所定のプログラ
ムに従って、取り込まれた信号に基づいて演算を行うと
ともに、バイアス回路2におけるバイアス電流やスイッ
チ30を切換えるための信号等を形成する。
In this embodiment, a control circuit is provided to control each part based on the procedure of the measuring method of the present invention, and its configuration will be explained. 32 is a 170 circuit, and this I10 circuit 32
takes in the output noise signal measured by the frequency selection level meter 5. A CPU 33 performs calculations based on the captured signals according to a predetermined program, and also forms signals for switching the bias current in the bias circuit 2 and the switch 30.

34はCPU33における演算結果等を一時的に記憶す
るRAM、35は上記プログラム等が記憶されているR
OMである。
34 is a RAM that temporarily stores calculation results etc. in the CPU 33, and 35 is an R in which the above programs etc. are stored.
It's OM.

36はデマルチプレクサ機能を有するI10回路であり
、バイアス回路2及びスイッチ30に制御信号を送出し
、周波数選択レベルメータ5に帯域指定信号を送出し及
び、CPU33の演算結果に従って表示装置31に表示
信号を送出する。
36 is an I10 circuit having a demultiplexer function, which sends a control signal to the bias circuit 2 and switch 30, sends a band designation signal to the frequency selection level meter 5, and sends a display signal to the display device 31 according to the calculation result of the CPU 33. Send out.

37はデータバスであり、CPU33、I10回路32
,36、RAM34及びROM35を相互接続する。
37 is a data bus, which connects the CPU 33 and the I10 circuit 32.
, 36, RAM 34 and ROM 35 are interconnected.

この測定装置の動作を説明する。The operation of this measuring device will be explained.

まず、バイアス回路2のバイアス電流及びスイッチ30
の切換えを行うことによって、校正用光受信器3及び被
測定光受信器4の出力雑音を測定し、α0式等に従った
演算を行うことによって、雑音指数NFが求められる。
First, the bias current of the bias circuit 2 and the switch 30
By performing the switching, the output noise of the optical receiver for calibration 3 and the optical receiver to be measured 4 is measured, and the noise figure NF is determined by performing calculations according to the α0 formula or the like.

次いで、同じような切換え操作を行い、(至)式等に従
った演算により、トランスインピーダンスZ。
Next, a similar switching operation is performed, and the transimpedance Z is determined by calculation according to formula (to).

が求められる。is required.

そして、これら雑音指数及びトランスインピーダンスを
各帯域(周波数選択レベルメータ5により選択された周
波数帯域)について求め、それぞれ帯域で求められた入
力換算雑音を表示装置31により表示することによって
、従来技術による場合と同様の入力換算雑音の周波数特
性を自動的に短時間のうちに得ることができる。尚、校
正用光受信器における受光器26の特性や測定器本体2
1内における光結合効率等は比較的長期にわたって安定
であるから、校正用光受信器3についての測定結果はR
AM34又は図示しない記憶装置に記憶させておくこと
ができる。これにより、校正用光受信器3についての測
定が不要になるから、さらに測定が簡単になる。
Then, the noise figure and transimpedance are determined for each band (frequency band selected by the frequency selection level meter 5), and the input conversion noise determined for each band is displayed on the display device 31. It is possible to automatically obtain the same frequency characteristics of input-referred noise in a short time. In addition, the characteristics of the optical receiver 26 in the optical receiver for calibration and the measuring instrument main body 2
Since the optical coupling efficiency, etc. within 1 is stable over a relatively long period of time, the measurement results for the calibration optical receiver 3 are R
It can be stored in the AM 34 or a storage device (not shown). This eliminates the need to measure the calibration optical receiver 3, further simplifying the measurement.

第5図は測定される特性の一例を示すグラフであり、縦
軸は被測定光受信器4の入力換算雑音電力、横軸は周波
数である。比較的低周波数において入力換算雑音が増大
している1/f雑音に相当する部分及び比較的高周波数
において入力換算雑音が増大するf2 雑音に相当する
部分については、従来の測定方法では不正確であるか或
いは測定が煩雑であったのと対比して、本発明方法によ
れば、互いに異なる少なくとも2つのバイアス電流を最
適に設定して、各連立方程式の解の有効数字を高めるこ
とができるので、特に1/f雑音及びf2雑音に相当す
る部分について容易に且つ精度よく測定を行うことがで
きる。
FIG. 5 is a graph showing an example of the characteristics to be measured, in which the vertical axis represents the input equivalent noise power of the optical receiver 4 to be measured, and the horizontal axis represents the frequency. Conventional measurement methods are inaccurate for the part corresponding to 1/f noise, where input-referred noise increases at relatively low frequencies, and the part corresponding to f2 noise, where input-referred noise increases at relatively high frequencies. In contrast to conventional methods, in which measurements are complicated, the method of the present invention makes it possible to optimally set at least two different bias currents to increase the effective number of solutions to each simultaneous equation. In particular, it is possible to easily and accurately measure portions corresponding to 1/f noise and f2 noise.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、光受信器の特性測
定に関して、簡易な測定方法の確立及び低価格な測定装
置の提供が可能になるという効果を奏する。
As described in detail, according to the present invention, it is possible to establish a simple measuring method and provide a low-cost measuring device for measuring the characteristics of an optical receiver.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明装置の基本構成図、 第2図は自然放出光間ビート雑音の説明図、第3図は本
発明における測定原理の説明図、第4図は本発明の実施
例を示す光受信器の特性測定装置のブロック図、 第5図は測定される特性の一例を示すグラフ、第6図は
光受信器のブロック図、 第7図は従来方法の説明図である。 1・・・半導体光増幅器、 2・・・半導体光増幅器のバイアス回路、3・・・校正
用光受信器、 4・・・被測定光受信器、 5・・・出力雑音検出部(周波数選択レベルメータ)。
Fig. 1 is a basic configuration diagram of the device of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of beat noise between spontaneously emitted lights, Fig. 3 is an explanatory diagram of the measurement principle in the present invention, and Fig. 4 is an illustration of an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of an apparatus for measuring characteristics of an optical receiver. FIG. 5 is a graph showing an example of characteristics to be measured. FIG. 6 is a block diagram of an optical receiver. FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor optical amplifier, 2... Bias circuit of semiconductor optical amplifier, 3... Optical receiver for calibration, 4... Optical receiver under test, 5... Output noise detection section (frequency selection level meter).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体光増幅器(1)のバイアス電流値を少なくと
も2つの値に切換えて、上記半導体光増幅器(1)から
の光が入力する被測定光受信器(4)の出力雑音電力を
それぞれのバイアス電流下で測定してYファクタを求め
、該Yファクタとそれぞれのバイアス電流下における自
然放出光間ビート雑音による過剰雑音比とから被測定光
受信器(4)の雑音特性を導出する第1のステップと、 半導体光増幅器(1)のバイアス電流値を少なくとも2
つの値に切換えて、上記半導体光増幅器(1)からの光
が入力する被測定光受信器(4)及び負荷抵抗が既知で
ある校正用光受信器(3)の出力雑音電力をそれぞれの
バイアス電流下で測定し、該測定値から被測定光受信器
(4)のトランスインピーダンスを導出する第2のステ
ップとを備えたことを特徴とする光受信器の特性測定方
法。 2、半導体光増幅器(1)と、 バイアス電流値を少なくとも2つの値に切換え可能な上
記半導体光増幅器(1)のバイアス回路(2)と、上記
半導体光増幅器(1)からの光を光電変換したときに自
然放出光間ビート雑音を生ずるような受光器を備えた負
荷抵抗が既知である校正用光受信器(3)と、 上記半導体光増幅器(1)からの光を被測定光受信器(
4)及び上記校正用光受信器(3)に入力したときの該
被測定光受信器(4)及び校正用光受信器(3)の出力
雑音電力を測定する出力雑音検出部(5)とを備えたこ
とを特徴とする光受信器の特性測定装置。
[Claims] 1. The bias current value of the semiconductor optical amplifier (1) is switched between at least two values, and the output of the optical receiver to be measured (4) into which the light from the semiconductor optical amplifier (1) is input. The noise power is measured under each bias current to determine the Y factor, and the noise characteristics of the optical receiver under test (4) are determined from the Y factor and the excess noise ratio due to beat noise between spontaneously emitted light under each bias current. The first step is to derive the bias current value of the semiconductor optical amplifier (1) by at least 2
The output noise power of the optical receiver under test (4) into which the light from the semiconductor optical amplifier (1) is input and the optical receiver for calibration (3) whose load resistance is known is set to the respective bias values. 1. A method for measuring characteristics of an optical receiver, comprising: measuring under current, and deriving the transimpedance of the optical receiver to be measured (4) from the measured value. 2. A semiconductor optical amplifier (1), a bias circuit (2) for the semiconductor optical amplifier (1) capable of switching a bias current value between at least two values, and a photoelectric converter for the light from the semiconductor optical amplifier (1). a calibration optical receiver (3) with a known load resistance, which is equipped with an optical receiver that generates beat noise between spontaneous emission lights when (
4) and an output noise detection unit (5) that measures the output noise power of the optical receiver to be measured (4) and the optical receiver for calibration (3) when input to the optical receiver for calibration (3); An optical receiver characteristic measuring device comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07146209A (en) * 1993-11-24 1995-06-06 Nec Corp Method and apparatus for measuring characteristics of light receiver
JP2009236496A (en) * 2008-03-25 2009-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High-frequency band noise-producing device

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