JIS C 6122-4-3:2018 光増幅器―測定方法―第４－３部：過渡パラメータ―パワー制御単一チャネル光増幅器のパワーパラメータ測定 | ページ 3

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                                                             C 6122-4-3 : 2018 (IEC 61290-4-3 : 2015)
                                  時間(μs)                          時間(μs)
                                          a) ステップ
                                                                          時間(μs)
                                     時間(μs)
                                           b) パルス
                                     時間(μs)
                                                                          時間(μs)
                                      c) ライトニングボルト
            注記 受信器への入力波形の例,数字は一例
                 図A.1−チャネル受信器が直ちに続く場合のOA入力パワー変動の例
  ライトニングボルト事象の入力パワー変化測定パラメータを図A.2に示す。

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C 6122-4-3 : 2018 (IEC 61290-4-3 : 2015)
                                        a) 入力パワー増加
       任意単位)
       OFAへの入力パワー(線形
                                        b) 入力パワー減少
    注記 入力パワーの変動については表1又は図A.1で示すように,デシベルで規定することが一般的であるが,
         立ち上がり時間及び立ち下がり時間については,線形で定義することが望ましい。
                                図A.2−入力パワー測定パラメータ
  受信器の隣に配置された単一チャネルOAでこれらの入力パワーの過渡現象を抑圧するためにはAPCモ
ードで動作させることが重要である。これは出力光パワー制御動作と呼ばれる。受信器に対する穏やかな
過渡パワー変動は,受信器のダイナミックレンジ及び受信器のAGCに依存しているので扱いやすい。一

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方,受信器に対する過度の光パワー変動は,情報の読み誤りによる望まないビット誤りの可能性又は受信
器を永久的に破損する可能性がある。
A.3 過渡的な振る舞いを特徴付けるパラメータ
  チャネルのステップ状の増加又は減少に対して出力制御したOAの過渡的な振る舞いを特徴付けるため
に一般的に使用するパラメータを図2に定義する。図2 a)は特に入力パワーが急激に増加した場合のOA
出力パワーの時間依存性,図2 b)は入力パワーが急激に減少した場合の過渡的な出力の振る舞いを示す。
  重要な過渡パラメータは,過渡パワーオーバシュート又はアンダシュート,過渡パワー応答整定時間,
及び定常状態パワーオフセットである。出力光一定制御OAにおいて,入力パワーの減少は光出力のアン
ダシュートとなり,入力パワーの増加が光出力のオーバシュートとなる。これは入力パワーの減少が利得
オーバシュートとなり,入力パワーの増加が利得アンダシュートとなる利得制御増幅器とは対照的である。

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C 6122-4-3 : 2018 (IEC 61290-4-3 : 2015)
                                          附属書B
                                          (参考)
               単一波長EDFAにおける出力過渡現象に関する背景
B.1   光ネットワークにおける増幅器の連鎖
  一般に,光ネットワークはファイバ損失のほかに,分散補償,チャネル増減設といった機能を付加する
光部品によって発生した損失を管理するために,一連のOAを組み込んでいる。このネットワークがメッ
シュ構造に発展していくにつれ,チャネル信号は,多くの異なる光経路を通過する過程において,ネット
ワーク部品におけるチャネル増減設時の補償,とりわけインラインOAの過渡制御によって,突発的なパ
ワー変動の影響を受けて受信器に到達する可能性がある。このような突発的な光パワー変動に対する受信
器の対応能力が光ネットワークを正常に機能させるための重要なポイントとなっている。
  既存の10 Gbit/sシステムにおいて,WDMリンクにおける最終ラインアンプがDWDM信号を一括で増
幅するプリアンプであることが一般的である。それにもかかわらず,それぞれのチャネルに対し受信器の
手前でその光信号を更にプリアンプするOAの必要性が増加している。この単一波長OFAは,近年の変調
方式による厳しいOSNRの要求を満たし,かつ,受信器につながる光弁別器,復調器,偏波分波器,可変
分散補償器及び波長可変フィルタといった特殊な光部品の損失を改善するのを助けるために挿入する。こ
の単一波長OFAの総出力パワーは,信号(光)パワー及び自然放出光(ASE)雑音からなる。その信号出
力及びASEパワーは,OFAの下流にある光バンドパスフィルタ,分波器又は特殊な部品ではフィルタさ
れず,かつ,減衰しないことがある。このことは特に広い波長帯域にわたって特性が波長に依存しないカ
ラーレス受信器が該当する。
B.2   典型的な光増幅器の設計
  光増幅する受信器の典型的な設計は,チャネルセレクタ,OFA,光子検出器,制限増幅器及び電気的低
域通過フィルタからなる。プリアンプOFAは,その動作が(受信器)光子検出器の感度を向上させること
から光受信器の集積部品の一部になってきている。一方,プリアンプEDFAにおいて励起したエルビウム
イオンの自然脱励起の結果,雑音が発生する。そのイオンは有限な励起状態寿命をもつため,幾つかは誘
導放出によって発生した光子とは対照的に,入力する光信号に対し非干渉性な光子を放出して自然に基底
状態に戻る。この暗雑音は増幅自然放出光(ASE)として知られており,プリアンプEDFAにおける主要
な雑音成分である。
  光出力の過渡(変動)はネットワーク中のパワーレベルにしてサブミリ秒で変動し,計画的又は偶発的
なチャネル配備の変化,受動(部品)損失変動又はネットワーク保護スイッチのような事象によって起こ
る。動的なネットワーク環境において,OAは潜在するサービス品質の劣化を防ぐため,これらの出力変
動を補償し得ることが必要とされる。例えば,ネットワークを再構築する状況において,DWDMチャネ
ル数がOFAの入力部において突然減少し,マイクロ秒のうちに利得の増加に相当する増幅器の反転分布の
増大が起きる可能性がある。この利得の変動はチャネル出力のオーバシュートとなり,NSPが最適化した
利得レベルにおいて動作させることができず,潜在的にサービス品質に影響するといった弊害をもたらす。
出力変動はシステムにおけるそれぞれのOFAに蓄積し,そのまま放置される場合,受信器の上流にある単
一波長OFAに入力し増幅され,受信器へ入力する過渡(変動)を引き起こす。このことは受信器において
累積した過渡オーバシュート又はアンダシュートをもたらし,受信器のダイナミックレンジを超えるほど

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に成長し得る。その後のビット誤り率(BER)の増加は,サービス品質の劣化又はある状況下では過度の
光パワーの結果,受信器の損傷すら引き起こし得る。
  伝送システム中の光中継器におけるラインOFAは通常利得制御モードで動作する。利得制御で動作する
OFAは,その出力において,入力されるチャネルパワーの過渡変動を再現かつ増幅する,それは増幅受信
器における単一波長(光)増幅器にとって弊害となる。
  受信器に隣接する単一波長OFAは,過渡変動を抑圧するため出力光パワー制御で動作することが必須で
ある。このことを出力パワー過渡応答制御動作という。受信器において適度に過渡的な出力パワー変動は
受信器のダイナミックレンジ及び受信器のAGCの帯域に応じて管理できるが,過剰に大きい出力変動は,
次のとおりである。
a) 受信器の絶対最大光出力定格を超過し,潜在的に光学損傷につながり得る(特に出力オーバシュート
    の結果)。
b) 受信器の絶対最大光出力定格を超過し,機能停止となる,アイ開口劣化及びバースト符号誤りにつな
    がり得る(特に出力オーバシュート波形の結果)。
c) 受信器の最小光出力定格未満に低下し,機能停止となる,アイ開口劣化及びバースト符号誤りにつな
    がり得る(特に出力アンダシュート波形の結果)。
d) 機能停止を引き起こすb)とc)との事象間を急速に揺らぎ得る。
  データを伝える光チャネルを増幅することに加え,OFAはASE雑音を生成し,伝送する。光データ信
号は典型的に国際電気通信連合(ITU)によって標準化されたチャネルに対応する一つ以上の波長を中心
とする。その一方,通常,ASEはより広域な波長範囲,例えばOFAの実質的な利得帯域範囲およそ40 nm
にわたり生成される。ASEの強度は光信号チャネル利得に依存し,EDF全体の反転分布及び温度に依存す
る。さらには,OFAが生成するASEの強度は,OFAを構成するその他光部品の損失変動によっても変動
し得る。このことは,受動損失がOFAにおける目標利得を実現するためにEDFに必要とされる利得に影
響することによる。
  単一波長受信器に入射する総ASEパワーに対する出力信号パワーの比はSARと定義し,これは次のと
おり算出する。
                              SigP
                         SAR
                              ASEP
                      ここに,   SAR :  信号対光増幅自然放出比
                                 SigP :  OFAが出力する信号パワー
                                ASEP :  OFAが出力する総ASEパワー
  理想的には,OFAが出力する信号パワーはASEパワーの総和よりも大きいので,増幅器のSARは常に
正である。より高いSARを実現することが信号データにおける低いビット誤り率の実現に有効であるため,
動作条件がASE量に影響し,SARを操作可能であることから,単一波長プリアンプOFAをSARが最大に
なるように設計することが望ましい。
  OFAが単一波長増幅器として用いられることから,OFAの波長に対して利得形状が利得平たん(坦)で
あることもあるし,そうでないこともある。理想的な利得平たん(坦)であっても,EDFの利得は入力チ
ャネル波長によって変動する。そのため,OFAが生成するASEは動作条件によって幅広く変動する。OFA
が制御に用いるPDは信号チャネルパワーとASEとを区別することができず,かつ,OFAがITU波長の
範囲において動作が適応することを保証する程度に,理想的には比較的波長に非感応であることから,OFA

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