JPH07325010A

JPH07325010A - 消光比測定装置

Info

Publication number: JPH07325010A
Application number: JP14076994A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takeda; 敏幸武田
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】動的消光比を精度良く得て、時間軸方向の光
波形を表示する消光比測定装置を提供する。【構成】光分岐器２は、連続なコヒーレント光を出力
する光源１の出力光を二つに分岐し、一方は光周波数シ
フトのない光スイッチ２０Ａに入射し、他の一方は光周
波数シフタ３に入射し、発振器４が出力するシフト周波
数の信号４１で周波数シフトし、駆動回路１１は光スイ
ッチ２０Ａを駆動し、光検出器６Ａは光合波分波器５で
光スイッチ２０Ａと光周波数シフタ３の合波出力光を検
出し、低域通過フィルタ８は光検出器６Ａの出力と発振
器４の信号４１を乗算した乗算器７の出力を帯域制限
し、その出力をＡ／Ｄ変換器９でアナログデジタル変換
し、信号処理部１０はこのデータを加算平均し、対数変
換する。表示部１７で信号処理部１０の結果を表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信や光パルス試
験器などに用いられる光スイッチの消光比を測定する消
光比測定装置についてのものである。

【０００２】

【従来の技術】次に、従来技術による光スイッチの消光
比の測定装置の構成を図１６に示す。図１６の２１は光
源、２２は測定対象である光スイッチ、２３は光パワー
メータ、２４は光スイッチ２２の切換回路である。図１
６で、光源２１は連続な光を出力する。切換回路２４は
光スイッチ２２を透過に設定する。光パワーメータ２３
は光スイッチ２２を透過した光のパワーを測定する。次
に切り換え回路２４は光スイッチ２２を遮断に設定す
る。再び光パワーメータ２３は光スイッチ２２の漏れ光
のパワーを測定する。ここで、光スイッチ２２が透過状
態のときの光パワーと遮断状態のときの光パワーの比を
演算することにより、光スイッチ２２の消光比を得る。

【０００３】図１６の構成の他に、光スイッチ２２を実
際に光パルス試験器に組み込み、その測定波形から光ス
イッチ２２の消光比の良否判定を行う方法がある。図１
７は光パルス試験器の測定波形であり、図１７アは基準
となる測定波形を示し、図１７イは消光比の悪い光スイ
ッチ２２を使用した場合の測定波形を示している。図１
７ア・イを比較して、図１７イの方は測定波形に歪が生
じており、消光比の悪い光スイッチを使用していると判
定される。

【０００４】また、図１８は縦軸に平均の光パワー、横
軸にマーク率をとった波形図である。図１８で、マーク
率をいくつか変化させ、その時の平均光パワーを測定す
る。測定点を対数軸上で直線で結び、マーク率が１のと
きの平均光パワーＰ₁ とマーク率が０のときの平均光パ
ワーＰ₀ の比を消光比とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１６で測定した消光
比は静特性での消光比であるが、実際に光スイッチを用
いる場合は高速のスイッチング状態で用いることが多
く、消光比が異なることがある。図１７では光スイッチ
を光パルス試験器に実際に使用するので、出力波形から
光スイッチの良否判定はできるが、消光比は測定できな
い。図１８では実際の使用条件に近い状態での消光比が
間接的に得られるが、精度に問題がある。この発明は、
動的消光比を精度良く得て、時間軸方向の光波形を表示
する消光比測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明は、連続なコヒーレント光を出力する光源
１と、光源１の出力光を二つに分岐し、一方の分岐光を
光周波数シフトのない光スイッチ２０Ａに入射する光分
岐器２と、光スイッチ２０Ａを駆動する光スイッチ駆動
回路１１と、光分岐器２で分岐した他の一方の分岐光を
周波数シフトする光周波数シフタ３と、光周波数シフタ
３のシフト周波数である信号４１を出力する発振器４
と、光スイッチ２０Ａの出力光と光周波数シフタ３の出
力光を合波する光合波分岐器５と、光合波分岐器５の出
力光を検出する光検出器６Ａと、光検出器６Ａの出力と
発振器４の信号４１を乗算する乗算器７と、乗算器７の
出力を帯域制限する低域通過フィルタ８と、低域通過フ
ィルタ８の出力をアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換
器９と、Ａ／Ｄ変換器９からのデータを加算平均し、対
数変換する信号処理部１０と、光スイッチ２０Ａのスイ
ッチングのタイミングを制御する信号１２ＡとＡ／Ｄ変
換のタイミングを制御する信号１２Ｂと信号処理部１０
を制御する信号１２Ｃを出力するＣＰＵ１２と、信号処
理部１０の結果を表示する表示部１７を備える。

【０００７】

【作用】次に、この発明による消光比測定装置の構成を
図１に示す。図１の１は光源、２は光分岐器、３は光周
波数シフタ、４は発振器、５は光合波分岐器、６Ａは光
検出器、７は乗算器、８は低域通過フィルタ、９はＡ／
Ｄ変換器、１０は信号処理部、１１は光スイッチ駆動回
路、１２はＣＰＵ、１７は表示部、２０Ａは測定対象で
ある光スイッチである。

【０００８】図１の構成は、光スイッチ２０Ａが光周波
数シフトのないものである場合についての構成である。
光スイッチ２０Ａはたとえば、マッハツェンダ型光スイ
ッチや偏光回転型光スイッチなどのほかに各種機械式光
スイッチが使用される。まず、光源１はコヒーレント光
を出力し、光分岐器２で光源１からのコヒーレント光を
２つに分岐する。光スイッチ駆動回路１１はＣＰＵ１２
からの信号１２Ａにより光スイッチ２０Ａを駆動する。
光スイッチ２０Ａは光分岐器２で分岐した一方のコヒー
レント光を光スイッチ駆動回路１１からの信号でパルス
変調する。

【０００９】発振器４は周波数ｆｓの信号４１を光周波
数シフタ３と乗算器７に出力する。光周波数シフタ３は
光分岐器２で分岐した他の一方のコヒーレント光を入力
とし、発振器４の周波数ｆｓだけ光周波数をシフトす
る。

【００１０】光合波分岐器５は光スイッチ２０Ａの出力
光と光周波数シフタ３の出力光を合波し、光検出器６Ａ
で合波光を検出する。図１１は光検出器６Ａの出力波形
を示したもので、発振器４の周波数ｆｓをキャリア周波
数としたパルス信号となっている。

【００１１】乗算器７は光検出器６Ａからの信号と光検
出器６Ａからの信号より十分大きい発振器４からの信号
４１の位相を合わせて乗算し、同期検波する。低域通過
フィルタ８は乗算器７で検波した信号の帯域を制限する
ことにより信号対雑音比を改善する。

【００１２】Ａ／Ｄ変換器９はＣＰＵ１２からの信号１
２Ｂによりアナログデジタル変換を行う。図１２はＡ／
Ｄ変換器９への入力電圧波形である。図１２で、各点は
ＣＰＵ１２の信号１２Ｂにより与えられたＡ／Ｄ変換器
９のＡ／Ｄ変換のタイミングを示したものである。な
お、時間分解能を上げるためにタイミングを少しづつず
らしても良い。

【００１３】信号処理部１０はＡ／Ｄ変換器９から繰り
返し波形である図１２の波形を入力し、光スイッチ駆動
回路１１に入力する信号１２Ａの周期の任意の整数倍ご
とに、Ａ／Ｄ変換器９からのデータをＣＰＵ１２の信号
１２Ｃにより加算平均して信号対雑音比を改善するとと
もに、加算平均後の図１２の○の部分、すなわち信号電
圧が０に近いところでの時間平均を計算し基準電圧を求
める。さらに、△の部分の時間平均を計算し基準電圧で
除算することで消光比を得る。なお、データを基準電圧
を用いて対数変換した後、減算して消光比を求めても良
い。表示部１７は信号処理部１０で求めた消光比や測定
波形を表示する。

【００１４】光源１には半導体レーザをはじめ各種レー
ザ光源を使用することができる。また、光分岐器２と光
合波分岐器５はファイバカプラやビームスプリッタ、ハ
ーフミラーなどを使用する。

【００１５】光周波数シフタ３は音響光学素子などがあ
る。例えば、Ａ／Ｏスイッチをスイッチ動作させずに連
続動作した場合や結晶の表面に弾性波を生じさせたＳＡ
Ｗシフタなどである。光検出器６Ａは一般にホトダイオ
ードや光電子増倍管などが使用される。

【００１６】

【実施例】次にこの発明による第２の実施例の構成を図
２に示す。図２は、図１の光周波数シフタ３と発振器４
を省略し、光検出器６Ａをデュアルバランス型（以下、
ＤＢ型という。）光検出器６Ｂとしたものである。図２
の構成では、光合波分岐器５で合波する光の周波数は同
じであるため、ホモダイン検波して信号を検出する。こ
のとき、信号の他に直流成分として光合波分岐器５で合
波した２光波の光パワーも検出される。ＤＢ型光検出器
６Ｂはこの２光波の光パワーによる直流成分を除去する
ためのものである。その後の動作は図１と同様である。

【００１７】次に、この発明による第３の実施例の構成
を図３に示す。図３は測定対象の光スイッチが光周波数
シフトのある光スイッチ２０Ｂの場合の構成である。光
スイッチ２０Ｂはスイッチング動作時に付加的に光に周
波数シフトを与えてしまうような光スイッチであり、Ａ
／Ｏスイッチなどがある。図３では図１の光周波数シフ
タ３を削除し、発振器４は信号４１を光スイッチ２０Ｂ
へ入力してシフト周波数を与えるとともに乗算器７へ入
力し、乗算器７で同期検波する。同期検波後の動作は図
１と同じである。なお、発振器４は外部発振器でもよい
し、Ａ／Ｏスイッチ内部の発振器でもよい。

【００１８】次に、この発明による第４の実施例の構成
を図４に示す。図４は測定対象の光スイッチ２０Ａが光
周波数シフタ３と逆方向へ光周波数をシフトする光スイ
ッチ２０Ｃの場合の構成である。図４では、発振器４は
光スイッチ２０Ｃと光周波数シフタ３と逓倍回路１３に
入力する。

【００１９】図４で、光スイッチ２０Ｃは光周波数シフ
タ３と逆方向に光周波数をシフトするので、差周波数は
実際の整数倍として現れる。ここで、光スイッチ２０Ｃ
と光周波数シフタ３の周波数差を発振器４の信号４１の
周波数で除算し、得られた結果をＭとすると、逓倍回路
１３は発振器４の信号４１の周波数をＭ倍して乗算器７
へ出力する。乗算器７は光検出器６Ａの出力と逓倍回路
１３の出力を乗算し、同期検波を行う。同期検波後の動
作は図１と同じである。

【００２０】次に、この発明による第５の実施例の構成
を図５に示す。図５は測定対象の光スイッチ２０Ａが、
光周波数シフタ３と同方向へ同じ次数で光周波数をシフ
トする光スイッチ２０Ｄの場合の構成である。図５で
は、図１の光検出器６ＡをＤＢ型光検出器６Ｂとし、乗
算器７を削除し、発振器４は信号４１を光スイッチ２０
Ｄと光周波数シフタ３に入力する。光スイッチ２０Ｄと
光周波数シフタ３でおのおの入力光に与える周波数シフ
トは同じなので、ＤＢ型光検出器６Ｂでホモダイン検波
を行う。その後の動作は図１の低域通過フィルタ８から
の動作と同じである。

【００２１】図６は図１の光検出器６ＡをＤＢ型光検出
器６Ｂに置き換えたもので、図３と図４の構成にも適用
することができる。図１・図３および図４はヘテロダイ
ン検波であるので、ＤＢ型光検出器６Ｂは光合波分岐器
５で合波した２光波の同相の雑音成分を除去し、信号対
雑音比を改善する。

【００２２】次に、この発明による第６の実施例の構成
を図７に示す。図７は図１の乗算器７と低域通過フィル
タ８の間に、ＣＰＵ１２からの信号１２Ｄにより制御さ
れる利得で増幅するアンプ１４と、アンプ１４の出力振
幅を制限するリミッタ回路１５を挿入したものである。
リミッタ回路１５は光スイッチ２０Ａの消光比がＡ／Ｄ
変換器９で制限される消光比の測定限界より高い場合に
必要な構成である。アンプ１４とリミッタ回路１５は、
図１〜図６の構成にも適用することができる。

【００２３】次に、アンプ１４とリミッタ回路１５の具
体的な構成を図１９に示す。アンプ１４で、１４Ａはツ
ェナーダイオード、１４Ｂは加算器、１４Ｃと１４Ｄは
リレー、１４Ｅはリレー駆動回路、１４Ｆはたとえば４
０ｄＢの利得のアンプである。アンプ１４の利得切り換
えはリレー１４Ｃ・１４Ｄを用い、図９では利得の切り
換えは一段としている。

【００２４】ツェナーダイオード１４Ａと加算器１４Ｂ
は信号に白色雑音を付加することで、Ａ／Ｄ変換器６に
おいてディザの効果を得るためのものである。リレー駆
動回路１４Ｅにはたとえばダーリントントランジスタを
使用する。リミッタ回路１５はダイオードブリッジを用
いる。

【００２５】図１３はＣＰＵ１２の信号１２Ｄでアンプ
１４の利得を小さくしたときのＡ／Ｄ変換器９への入力
電圧の波形である。信号処理部１０は図１２で説明した
動作を行う。信号処理部１０の処理が終了した後、ＣＰ
Ｕ１２は信号１２Ｄでアンプ１４の利得を上げる。図１
４は利得が高い場合のＡ／Ｄ変換器９の入力電圧の波形
である。

【００２６】リミッタ回路１５は図１４の波形のリミッ
タ電圧以上をカットし、Ａ／Ｄ変換器９への過大入力を
防ぐ。信号処理部１０は再び図１２で説明した動作を行
い、先に測定した利得の低い場合のデータを、変化させ
た利得倍して合成する。アンプ１４の利得を順次切り換
え、信号処理部１０でこの作業を繰り返すことにより、
高い消光比の光スイッチ２０Ａを測定できる。また、ア
ンプ１４とリミッタ回路１５は光検出器６Ａと乗算器７
の間に挿入してもよい。ここでは、例として図１の場合
について説明したが、図３・図４および図６の構成の場
合でも適用できる。

【００２７】図８は図２のＤＢ型光検出器６Ｂと低域通
過フィルタ８の間にアンプ１４とリミッタ回路１５を挿
入したものであり、動作は図７と同様である。

【００２８】次に、図１の具体的な実施例の構成を図１
５に示す。図１５で、光源１はシングルモードの半導体
レーザ、光分岐器２と光合波分岐器５はファイバカプ
ラ、光スイッチ２０Ａはマッハツェンダ型の光導波路ス
イッチ、光スイッチ駆動回路１１はＴＴＬのモノステー
ブル１１Ａとバッファ１１ＢとＬＣＲを用い、光周波数
シフタ３はＡ／ＯスイッチをＯＮ状態で使用するＡ／Ｏ
シフタ、発振器４はシンセサイザ、光検出器６はホトダ
イオードとトランスインピーダンスアンプ、乗算器７は
ダイオードミキサ、低域通過フィルタ８はＲＣの一次の
フィルタ、Ａ／Ｄ変換器９と信号処理部１０はデジタル
ボックスカー積分器、表示部１７はパソコンを用いた例
を示している。

【００２９】なお、この発明では、図９に示すように、
光源１をＣＰＵ１２の信号１２Ｅに従った波長で発振す
る可変波長光源１Ａに置き換えてもよい。さらに、図１
０に示すように、光源１と光分岐器２の間に、ＣＰＵ１
２の信号１２Ｆにより入力光を任意の偏波に変換する偏
波コントローラ１６を挿入してもよい。偏波コントロー
ラ１６は、光源１と光分岐器２の間にＣＰＵ１２の信号
１２Ｆにより入力光を任意の偏波に変換するものであ
る。

【００３０】また、光スイッチ２０Ａと光周波数シフタ
３の偏波を合わせるための偏波コントローラを、光スイ
ッチ２０Ａと光周波数シフタ３の一方あるいは両方に接
続しても良い。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、光スイッチを周期的
に動作させ、その周期の整数倍を測定範囲として加算平
均をとり、さらに対数変換するので精度良く動的消光比
を得ることができ、時間軸方向の光波形を表示する消光
比測定装置を提供することができる。また、光スイッチ
に入射する光源を可変波長光源とすることにより、光ス
イッチ２０の消光比の波長特性を測定することができ
る。さらに、偏波コントローラ１６を挿入することによ
り、導波路型光スイッチに多く見られるＴＥモードのみ
に対応する光スイッチの消光比も測定することができ、
また、偏波コントローラ１６により、入力偏波による光
スイッチの特性も測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図２】第２の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図３】第３の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図４】第４の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図５】第５の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図６】図１の光検出器６ＡをＤＢ型光検出器６Ｂに置
き換えた構成図である。

【図７】第６の発明による消光比測定装置の構成図であ
る。

【図８】図２のＤＢ型光検出器６Ｂと低域通過フィルタ
８の間にアンプ１４とリミッタ回路１５を挿入した構成
図である。

【図９】この発明による消光比測定装置の他の実施例の
構成図である。

【図１０】この発明による消光比測定装置の他の実施例
の構成図である。

【図１１】図１の構成による光検出器６Ａの出力波形で
ある。

【図１２】Ａ／Ｄ変換器９の入力波形である。

【図１３】ＣＰＵ１２の信号１２Ｄでアンプ１４の利得
を小さくしたときのＡ／Ｄ変換器９への入力電圧の波形
である。

【図１４】アンプ１４の利得が高い場合のＡ／Ｄ変換器
９の入力電圧の波形である。

【図１５】図１の具体的な実施例の構成図である。

【図１６】従来技術による光スイッチの消光比の測定装
置の構成図である。

【図１７】光パルス試験器の測定波形図である。

【図１８】平均の光パワーとマーク率の波形図である。

【図１９】アンプ１４とリミッタ回路１５の具体的な構
成図である。

【符号の説明】

１光源１Ａ可変波長光源２光分岐器３光周波数シフタ４発振器５光合波分岐器６Ａ光検出器６ＢＤＢ型光検出器７乗算器８低域通過フィルタ９Ａ／Ｄ変換器１０信号処理部１１光スイッチ駆動回路１２ＣＰＵ１３逓倍回路１４アンプ１５リミッタ回路１６偏波コントローラ１７表示部２０Ａ〜２０Ｄ光スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続なコヒーレント光を出力する光源
(1) と、光源(1) の出力光を二つに分岐し、一方の分岐光を光周
波数シフトのない光スイッチ(20A) に入射する光分岐器
(2) と、光スイッチ(20A) を駆動する光スイッチ駆動回路(11)
と、光分岐器(2) で分岐した他の一方の分岐光を周波数シフ
トする光周波数シフタ(3) と、光周波数シフタ(3) のシフト周波数である信号(41)を出
力する発振器(4) と、光スイッチ(20A) の出力光と光周波数シフタ(3) の出力
光を合波する光合波分岐器(5) と、光合波分岐器(5) の出力光を検出する光検出器(6A)と、光検出器(6A)の出力と発振器(4) の信号(41)を乗算する
乗算器(7) と、乗算器(7) の出力を帯域制限する低域通過フィルタ(8)
と、低域通過フィルタ(8) の出力をアナログデジタル変換す
るＡ／Ｄ変換器(9) と、Ａ／Ｄ変換器(9) からのデータを加算平均し、対数変換
する信号処理部(10)と、光スイッチ(20A) のスイッチングのタイミングを制御す
る信号(12A) とＡ／Ｄ変換のタイミングを制御する信号
(12B) と信号処理部(10)を制御する信号(12C)を出力す
るＣＰＵ(12)と、信号処理部(10)の結果を表示する表示部(17)を備えるこ
とを特徴とする消光比測定装置。
【請求項２】光周波数シフタ(3) と発振器(4) と乗算
器(7) を削除し、光検出器(6A)にデュアルバランス型光
検出器(6B)を備えることを特徴とする請求項１に記載の
消光比測定装置。
【請求項３】光周波数シフタ(3) を削除し、光スイッ
チ(20A) を光周波数シフトのある光スイッチ(20B) と
し、発振器(4) からの信号(41)で光スイッチ(20B) のシ
フト周波数を与えることを特徴とする請求項１に記載の
消光比測定装置。
【請求項４】光スイッチ(20A) を光周波数シフタ(3)
と逆方向に光周波数をシフトする光スイッチ(20C) に置
き換え、光スイッチ(20C) と光周波数シフタ(3) のシフ
ト周波数を与える発振器(4) と、信号(41)を逓倍する逓
倍回路(13)と、逓倍回路(13)の出力と光検出器(6A)の出
力を乗算する乗算器(7) を備えることを特徴とする請求
項１に記載の消光比測定装置。
【請求項５】光スイッチ(20A) を光周波数シフタ(3)
と同方向に同じ次数で光周波数をシフトする光スイッチ
(20D) に、光検出器(6A)をデュアルバランス型光検出器
(6B)に置き換え、乗算器(7) を削除し、光スイッチ(20
D) と光周波数シフタ(3) のシフト周波数を与える発振
器(4) を備えることを特徴とする請求項１に記載の消光
比測定装置。
【請求項６】乗算器(7) の出力をＣＰＵ(12)の信号(1
2D) に従った利得で増幅するアンプ(14)と、アンプ(14)
の出力を振幅制限するリミッタ回路(15)を備えることを
特徴とする請求項１に記載の消光比測定装置。
【請求項７】デュアルバランス型光検出器(6B)の出力
をＣＰＵ(12)の信号(12D) に従った利得で増幅するアン
プ(14)と、アンプ(14)の出力を振幅制限するリミッタ回
路(15)を備えることを特徴とする請求項１に記載の消光
比測定装置。