JIS C 6122-10-3:2012 光増幅器―測定方法―第１０－３部：マルチチャネルパラメータ―プローブ法 | ページ 2

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C 6122-10-3 : 2012 (IEC 61290-10-3 : 2002)
                        b) 広帯域雑音プローブ光源を用いるプローブ法の構成図
                                図1−プローブ法の構成図(続き)

3.2 広帯域雑音プローブ法

  図1 b)は,広帯域雑音プローブ法の構成図である。広帯域雑音光信号源が十分に低い総出力光パワーで
動作するためには,低い繰返し周波数及び低デューティサイクルで変調し,かつ,光スペクトラムアナラ
イザ(OSA)による測定がプローブのオン・オフ期間に同期している必要がある。これは,OSAからの制
御信号によって実現する。

3.3 装置の詳細説明

3.3.1  光信号源
  光信号源を変調する場合,図2 a)及びb)で示すように二つの構成が可能である。図2 a)の光信号源は,
連続波(CW)光信号源とその外部にある光スイッチ及び光可変減衰器とで構成している。図2 b)の光信
号源は,直接変調された光信号源と光可変減衰器とで構成している。図2には1台の光可変減衰器だけが
示されているが,多波長光源に対しては,各チャネルパワーを独立して設定することが必要となるので,
光可変減衰器は,通常,各チャネルに一つが必要となる。図2には変調した光信号源が示されているが,
このプローブ法は変調しない光信号源を用いてもよい。
  特に指定がない場合,図2 a)及びb)の光信号源の出力スペクトルの半値全幅(FWHM)は,隣接チャネ
ルへの干渉を引き起こさないように0.1 nm (*)より狭くする。DFBレーザ,DBRレーザ又はECLのサイド
モードの抑圧比は,35 dB (*)より大きくする。出力パワー変動は0.05 dB (*)未満とするが,これは各光源
の出力ポートに光アイソレータを置くことで容易に達成できる。波長確度は±0.1 nm(*)より小さく,波長
精度は±0.01 nm(*)より小さくする。光信号源がパルス変調されている場合,自然放出光レベルは総入力光
パワーに比べて35 dB/nm (*)よりも低くする。光信号源がパルス変調されていない場合,自然放出光レベ
ルは,総入力光パワー0 dBmにおいてはそれに比べて43 dB/nm (*)よりも低くし,総入力光パワー5 dBm(*)
においてはそれに比べて48 dB/nm (*)よりも低くする。

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                                                           C 6122-10-3 : 2012 (IEC 61290-10-3 : 2002)
                                      a) 外部変調形光信号源
                                      b) 直接変調形光信号源
                                    図2−変調された光信号源
  いずれの光信号源に対しても,消光比は65 dB(*)よりも大きくする。直接変調された波長分割多重
(WDM)光源において,個々のレーザ光源のタイミングの同期を保証するよう注意することが望ましい。
図2 a)の構成における光スイッチは,必要な消光比を得るために,通常,音響光学素子を用いる。
  変調器ドライバと組み合わせるパルス発生器は,CW光信号源を変調して,50 %のデューティサイクル
及び供試OFAに適した繰返し周波数をもつ光パルスを供給する。通常,繰返し周波数は25 kHz1 000 kHz
の範囲とするのがよい。10 %から90 %への立ち上がり時間及び90 %から10 %への立ち下がり時間はパル
ス幅の10 % (*)よりも短くする。トリガ出力は,光パルスのターンオンエッジとパルス周期の±10 % (*)
の精度で一致しなくてはならない。
  光可変減衰器が光信号源に内蔵されていない場合には,図2に示す光信号源の後段に外付けの光可変減
衰器を配置する。この光可変減衰器は,40 dB(*)よりも大きい減衰可変範囲及び±0.1 dB以内の安定性をも
つ。減衰範囲は,公称範囲にわたって入力光パワーを調整できるよう指定する。この装置からの反射率は,
各ポートにおいて−40 dB(*)よりも小さくする。
3.3.2  光可変減衰器
  OSAの前段の光可変減衰器は,減衰範囲は20 dB(*)より広く,安定性は±0.1 dB以内とする。このデバ
イスの最大減衰値は,供試OFAからの最大出力パワーとOSAへの許容入力パワーによって決定する。20 dB
の減衰値は,正確に+10 dBmまでの信号を測定できるOSAに対し,+30 dBmまでの供試OFA出力パワ
ーでもよい。

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C 6122-10-3 : 2012 (IEC 61290-10-3 : 2002)
3.3.3  光スペクトラムアナライザ
  光スペクトラムアナライザは,±0.05 dB(*)以内の偏光感度偏差,±0.1 dB (*)以内の安定性,±0.5 nm (*)
以内の波長確度,±0.01 nm(1分間)(*)よりよい波長再現性をもつ。分解能帯域幅は±3 %以内の確度に
校正することが望ましい。装置は0.1 nm (*)又はより細かい分解能帯域幅をもち,少なくとも−75 dBm
+10 dBm (*)の測定範囲をもつ。光スペクトラムアナライザからの反射減衰量はその入力ポートにおいて
−35 dB (*)未満とする。光信号源を変調し,ゲート付きOSAを用いる場合には,OSAは外部トリガ信号
に同期して,トリガ信号との遅延時間を調整しつつデータサンプリングを行う(ゲートする。)機能をもた
なければならない。トリガ遅延分解能は,パルス周期の10 % (*)以下とする。また,OSAは,パルス周期
にわたって平均パワーを測定するために連続サンプリングを行う機能をもたなければならない。
3.3.4  光パワーメータ
  光パワーメータは,入力光の偏光状態にかかわらず,OFAの動作波長帯域内で±0.2 dB(*)以内の測定確
度とする。パワー範囲は,5.2及び5.3のOSAの校正に用いられる信号光パワーに適応させなければなら
ない。標準的な値は,−10 dBmとする。
3.3.5  光コネクタ
  接続損失の繰返し再現性は,±0.1 dB(*)以内とする。光コネクタからの反射率は,−40 dB(*) 未満とす
る。
3.3.6  光ファイバコード
  光ファイバコードのモードフィールド径は,OFAの入出力ポートとして用いる光ファイバのモードフィ
ールド径にできる限り近いものとする。光ファイバコードからの反射率は,−40 dB (*)未満とする。
3.3.7  偏波制御器
  偏波制御器は,あらゆる偏光状態(例えば,直線,だ円及び円)での入力信号光を供給する。例えば,
偏波制御器は全光ファイバ形であってもよいし,90°以上回転可能な四分の一波長板及び180°以上回転
可能な二分の一波長板から構成してもよい。偏波制御器の損失変化は,0.1 dB (*)未満とする。偏波制御器
からの反射率は,各ポートで−40 dB (*)未満とする。偏波制御器は,自動的に高速で偏波状態がスクラン
ブルするランダムモードで動作する必要がある。
3.3.8  広帯域雑音光信号源
  広帯域雑音光信号源は,OFAの動作帯域全てにおいて−35 dBm/nm (*)より大きいレベル及び6時間 (*)
で±0.05 dBよりよい安定性をもつ広帯域雑音を供給する。パワースペクトル密度は,10 dBの範囲にわた
って調整可能とする。偏光度は,10 % (*)未満とする。外部駆動信号によって光信号源の変調に一致した周
波数でON/OFF変調されるような性能が必要となる。広帯域雑音光信号源は,通常,端面発光形発光ダイ
オード(EELED)とする。
3.3.9  光カプラ
  光カプラは,3 dB±0.5 dBの結合率と各ポートで−40 dBより低い反射率をもつものとする。
3.3.10 光スイッチ
  光スイッチは,±0.1 dB (*)より低い損失偏波依存性,−65 dB (*)よりよい静的な消光比,50 ns (*)より早
い立ち上がり時間(tr)及び立ち下がり時間(tf),並びに2 ms (*)より短い切替時間とする。光スイッチからの
反射率は,各ポートで−40 dB (*)未満でなければならない。静的な消光比の定義に関しては,JIS C
6122-10-1を参照する。
3.3.11 プローブレーザ
  プローブレーザは,供試OFAの波長帯域にわたって波長可変でなければならない。プローブレーザの出

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力スペクトルの半値全幅(FWHM)は,0.1 nm (*)より狭くする。サイドモードの抑圧比は,30 dB (*)以上
必要である。光出力パワー変動は,0.05 dB未満とする。波長安定性は,±0.01 nm (*)よりよく,波長確度
は±0.1 nm (*)よりよくする。プローブレーザの自然放出光レベルと信号光レベルとの差は,35 dB/nm (*)
より大きくなければならない。

4 試料

  OFAは,公称動作条件の下で動作しなければならない。OFAが不必要な反射によるレーザ発振を引き起
こす可能性がある場合,供試OFAを反射戻り光から保護するために光アイソレータを使用することが望ま
しい。これによって,試験デバイスが内部に光アイソレータをもたないときに発生する信号の不安定性と
測定の不確実性を最小限にする。ただし,これらアイソレータの挿入損失のため,OFAの利得及び雑音指
数を変更する必要がある。
  デバイスの入力ポートにおいて,平均した偏光状態の入力に対する測定結果を得るために,偏波制御器
はランダムモードで用いる。

5 手順

5.1 飽和条件設定

  評価すべきマルチチャネル仕様に相当する波長配置(全チャネル配置)を模擬するよう配置数を縮小し
たレーザ光源のパワーレベル設定は,均一モデル[3]に基づいている。図3に示すように,スペクトルを領
域に分割する。分割した領域の波長幅は,一様でなくてもよい。個々の領域内の全ての信号は,個々の領
域における一つの大きな信号によって模擬する。
  配置数を縮小した個々の光信号源のパワーを設定するアルゴリズムは,式(1)によって表す。
                             1
                         PS=      PiGi i  (1)
                             SGS  i
  式(1)は,個々の領域内の全ての信号出力光のフォトン数の総和が,模擬された飽和信号出力光のフォト
ン数と等しいことに基づいて得られている。nチャネルのグループに対しPS及びλSは,それぞれnチャネ
ルを模擬する飽和信号光パワー及び波長である。GS及びGnは,それぞれ単一の飽和信号光及びマルチチ
ャネルに対する利得(リニア単位)である。均一モデルが有効な範囲内において,パワーが式(1)に従って
選択されていれば,いかなる波長も飽和信号光として用いてもよい。しかしながら,スペクトルホールバ
ーニング(SHB)が影響を及ぼすとき,飽和信号光波長は接近して配置されたチャネルパワー全体の荷重
平均として式(2)のように近似される。
                               Pi
                          S=
                               PS
                                 ii  (2)
  GS及びGnはあらかじめ分からないので,このアルゴリズムは繰返しを必要とする。実験は2回の繰返
しにおいて収束することを示している[1]。
  このアルゴリズムが成り立つための制約事項は,個々の領域にわたり,アクティブファイバの後の受動
回路の挿入損失の波長依存性は0.1 dB (*)未満でなければならない。

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C 6122-10-3 : 2012 (IEC 61290-10-3 : 2002)
                                             a)
                                             b)
           注記 b)は各領域において完全な配置a)に置き換わる。
                                    図3−飽和波長の縮小配置
  飽和信号光レベルを設定するための段階的な手順は,次による。
a) 動作領域を図3で示すような領域に分割する。領域の幅は等しい必要はない。各領域の幅は,1 540 nm
    より長い波長領域では,通常3 nmより広いスペクトルホール幅を超えないものとする[1] [2]。EDFA
    に関しては,1 520 nm1 540 nmの範囲でスペクトルホール幅は最も狭く,ホールの深さは最も深い。
    この波長範囲の領域の幅は,1.6 nmを超えてはならない[4]。
b) それぞれの領域の中心に,飽和信号光を一つ置く。
c) 配置数を縮小したレーザ光源のパワーをそれぞれに対応する領域における全チャネル配置の合計パワ
    ーに設定する。
d) 5.2又は5.3で規定する測定を実行する。
e) 6.1又は6.2を用いて,チャネルの完全な配置での各波長における利得Gi[{1}]を計算する。これが最初
    の繰返しに対する結果となる。
f)  式(1)を用いてレーザパワーに対する新しい値を各領域において計算し,設定する。
g) 2回目の繰返しに対する結果,Gi[{2}]を得るために手順d)及び手順e)を繰り返す。
h) | Gi[{2}]−Gi[{1}]|<0.1 dBの場合には,繰返しを止める。| Gi[{2}]−Gi[{1}]|>0.1 dBの場合には,Gi[{n+1}]
    −Gi[{n}]|<0.1 dBになるまで手順f)及びg)を繰り返す。

5.2 レーザプローブ法

  変調された飽和信号光を用いる場合,JIS C 6122-10-1又はJIS C 6122-10-2で規定するように,変調タイ
ミングを設定する。縮小配置のチャネル及びチャネル間の雑音を決定するために十分狭い値にOSAの分
解能帯域を設定する。設定の手順は,次による。
a) 飽和信号光を直接パワーメータに接続し,値を読み取ってOSAパワースケールを校正する。次に飽和
    信号光をOSAに接続し,OSAの振幅の指示値を光パワーメータの指示値に合わせて校正する。高い
    自然放出光レベル(40 dB以下のサイドバンド抑圧比)の光信号源に対しては,追加補正が必要とな

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