JP2009047620A - 光パワーメータ - Google Patents

Abstract

【課題】被測定光の波長や変調モード等の測定条件を自動的に設定する光パワーメータを提供する。
【解決手段】波長とその変調モードが１対１の関係に設定された少なくとも２種以上の被測定光が入力されるパワーメータにおいて、被測定光を電流に変換する受光部から出力された電流を電圧に変換すると共に、ゲインを調節するＡＭＰと信号のうち、所定の周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと信号の周波数帯を切り替る変調モード切替手段と信号をデジタル信号に変換するＡ／ＤとＡ／Ｄから出力されたデジタル信号から前記被測定光のパワーを検出するパワー検出手段とパワー検出手段で検出された測定値が所定の範囲に入っているか否か判断すると共に測定値が所定の範囲内に入っていれば、そのときの周波数に対応している波長成分を持つ被測定光が入力されていると判断するＣＰＵとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光パワーメータに関し、特に、被測定光の波長や変調モード等の測定条件を自動的に設定する光パワーメータに関する。

光パワーメータは、従来から光分野の研究において光パワーを測定するために用いられてきたが、近年の光ファイバを用いた光通信技術の発達に伴って、使用される機会が増大している。

一方、光パワーメータには種々の測定条件が要求される。第１に、微弱な光から強い光まで広いパワーレンジに亘って正確にパワーを測定できなければならない。第２に、被測定光の波長や変調モードが異なれば、光パワーメータの受光素子であるＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード)やＰＤ（フォトダイオード)の受光感度も異なってくるので、受信側の光パワーメータとしては、光源側に合わせた波長・変調モードで測定しなければならない。

このため、従来の光パワーメータでは、測定の開始に先立ち、波長や変調モードが被測定光と同じになるように、ユーザが自ら設定している。このような光パワーメータの先行技術文献として次のようなものがある。

特開２００３−３２２５６４号公報

以下、従来の光パワーメータについて図３を参照して説明する。受光部１０は、ＡＰＤやＰＤ等の受光素子であり、例えば光ファイバを介して被測定光が入射され、光の強度と波長に基づいて電流が流れる。ＡＭＰ２０はアンプであり、例えばオペアンプを複数段組み合わせることにより、電流−電圧変換し、ゲインが設定される。バンドパスフィルタ３０では、ＣＷ（連続）光を通過させるか変調光を通過させるかを制御部５０の指示で切り替える。

Ａ／Ｄ４０は、ＡＤコンバータであり、バンドパスフィルタ３０を通過したアナログ信号をデジタル信号に変換する。制御部５０は、Ａ／Ｄ４０からデジタル信号が入力され、被測定光のパワーを測定して図示しない表示部に表示する。また、制御部５０は、後述する入力部５１の設定に基づいてＡＭＰ２０のゲインを切り替えると共に、バンドパスフィルタ３０を通過させる信号の周波数を切り替える。設定入力部５１では、被測定光の波長と変調モード、そしてＣＷ光の別を入力する他、ＡＭＰ２０のゲインを調整し、Ａ／Ｄ４０が適切に動作できる範囲にバンドパスフィルタ３０の出力電圧を調整する。

このようにして、従来の光パワーメータの設定（波長、変調モード、アンプのゲイン）は設定入力部５１を介してユーザが直接設定することにより行っていた。

ところが、従来の光パワーメータには次の問題がある。すなわち、上述のように、光ファイバを介して入射される被測定光のパワーを測定する場合には、波長や変調モードをユーザが自ら設定しなければならない。このため、多数の光ファイバを異なる複数の波長で測定する場合には、ユーザが自ら光源側と光パワーメータの双方について測定条件を設定するため、誤って別の測定条件で測定を実施してしまうことがある。

また、このような測定条件設定ミスは、光源を光ファイバに入力する場所と光パワーメータを用いている場所が異なるとさらに多く発生する。しかしながら、光パワーの測定値は、ＡＰＤの感度の関係等から、光源側と異なる条件で測定しても意味がないものとなる。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、被測定光の波長や変調モード等に合わせるための測定条件の設定を、ユーザが自ら行うのではなく、自動的に設定する光パワーメータを提供することを目的とする。

このような問題を解決するため、請求項１記載の発明は、
波長とその変調モードが１対１の関係に設定された少なくとも２種以上の被測定光が入力されるパワーメータにおいて、
前記被測定光が入射され、この被測定光を電流に変換する受光部と、
前記受光部から出力された電流を電圧に変換すると共に、ゲインを調節するＡＭＰと、
前記ＡＭＰから出力された信号のうち、所定の周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過する信号の周波数帯を切り替える変調モード切替手段と、
前記バンドパスフィルタを通過した信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、
このＡ／Ｄから出力されたデジタル信号から前記被測定光のパワーを検出するパワー検出手段と、
このパワー検出手段で検出された測定値が所定の範囲に入っているか否か判断すると共に、測定値が所定の範囲内に入っていれば、そのときの周波数に対応している波長成分を持つ被測定光が入力されていると判断するＣＰＵと
を備える。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光パワーメータにおいて、
測定値を表示する表示手段を設け、
変調モード切替手段は、前記バンドパスフィルタでＣＷ光を通過させ、前記ＣＰＵはＣＷ光の測定値を読み取り、被測定光の波長が特定できないときにはＣＷ光の測定値を前記表示部に表示する。

このように、波長とその変調周波数が１対１の関係に設定された被測定光の測定値に基づいて波長と変調モードを特定するので、被測定光の波長や変調モード等の測定条件を自動的に設定する光パワーメータを提供することができる。

以下、本発明の光パワーメータの構成例について図１を参照して説明する。図１で、受光部１０、ＡＭＰ２０、バンドパスフィルタ３０、Ａ／Ｄ４０は図３と同様である。ただし、ＡＭＰ２０のゲインやバンドパスフィルタ３０の切り替えは、従来はユーザがマニュアルで行っていたのに対し、図１では制御部１００が被測定光の状態を判定することにより決定される。

以下、図１の制御部１００の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、図１の動作説明に先立ち、図示しない光源側の条件を説明する。光源側の条件としては、波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃの３波長を用い、それぞれ波長ごとに固有の変調モードを用意する。このようにすれば、変調モード（周波数）と波長が１対１に対応しているので、パワーメータ側で変調モードの種別が分かれば、波長も分かることになる。

測定を開始すると、ＣＰＵ１５０は、初期化信号を出力し、ＡＭＰ２０とバンドパスフィルタ３０の初期化を実施する（ステップ１）。なお、初期化時のパラメータは任意に決められるが、例えばＡＭＰ２０のゲインは、突然に大きな電圧がかかることによる電気部品の故障を軽減するため、低めに設定しておくことが考えられる。

続いて、変調モード切替手段１４０は、ＣＰＵ１５０の命令に基づいて、バンドパスフィルタ３０をＣＷモードに切替え、パワー検出手段１２０で光パワーを検出する（ステップ２）。ＣＰＵ１５０は、パワー検出手段１２０で検出された値がＡ／Ｄ４０の有効範囲に入っているかどうか確認する（ステップ３）。

つまり、パワー検出手段１２０で検出された測定値から判断して、Ａ／Ｄ４０の入力に表れる電圧が所定の値より低く、ノイズに埋もれているような場合には、ＡＭＰ切替手段１３０を介して初期化時のゲインよりもＡＭＰ２０のゲインをさらに上げ、逆に、測定値から判断してＡ／Ｄ４０の入力電圧が飽和しているような場合、すなわちＡ／Ｄ４０が正常に動作できる入力電圧の上限を超えている場合には、ＡＭＰ切替手段１３０を介してＡＭＰ２０のゲインを下げる（ステップ４）。このようにして、ＡＭＰ２０のゲインを複数回に亘って調整することにより有効範囲内に入るようにする。

次に、変調モードの設定を行う。ここで、パワーメータ側で設定できる変調モードの種類は光源側と同じものが設定できれば問題はないが、それ以上あっても差し支えなく、ここでは最初に説明した通り３通りであるとする。変調モード切替手段１４０は、ＣＰＵ１５０の命令に基づいて、バンドパスフィルタ３０に対して通過させる周波数帯に関する信号（例えば変調周波数がＡの成分を持つ信号を通過させる旨の信号）を出力する。バンドパスフィルタ３０を通過した変調周波数がＡの成分を持つ信号は、パワー検出手段１２０を介してＣＰＵ１５０で測定値が読み取られる。

そして、ＣＰＵ１５０は、このようにして変調モード切替手段１４０に対して変調モードを切り替える旨の信号を次々と送ると共に、変調周波数Ｂ、および変調周波数Ｃの条件でも測定を行う（ステップ５）。なお、測定の順番は何処から始めても差し支えなく、最初に変調Ｃの条件で測定し、次に変調Ｂの条件で測定し、最後に変調Ａの条件で測定してもよい。

ＣＰＵ１５０は、これら３通りの変調モードで測定された各々の測定値が、変調モードごとに予め設定された値と比較して有効範囲内に入っているかどうか確認する（ステップ６）。ＣＰＵ１５０は、測定値が有効範囲に入った変調モードを光源波長と判断し、波長や変調設定にあわせて被測定光のパワー値を計算し、図示しない表示部に測定結果や測定条件を表示する（ステップ７）。

なお、予め決められた波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃについて、変調モードを切り替えたにもかかわらず、波長の認識ができない場合にはＣＷモードでの測定結果を表示すると共に、光源の波長を自動認識できない状態であることを表示部に表示する（ステップ８）。このような現象は、例えば光源の設置場所と光パワーメータが遠い場所にあり、光源の変調モードの種類が分からない場合や、パワーメータ側に想定外の波長成分を持つ被測定光が入力されたときに生ずる。

このように、波長とその変調周波数が１対１の関係に設定された被測定光の測定値に基づいて波長と変調モードを特定するので、被測定光の波長や変調モード等の測定条件を自動的に設定することができる。

なお、パワーメータに自動測定に対応していない波長成分を持つ被測定光が入射されているかどうかのチェックができなくなるデメリットはあるものの、光源の変調モードと波長を特定するだけなら、ＣＷモードの測定は必ずしも必要ない。また、図２のフローチャートではＣＷモードの測定を変調モードの測定の前に行っているが、順番を逆にしてもよい。また、バンドパスフィルタ３０の代わりに、フーリエ変換により変調モードを認識することも可能である。

本発明による光パワーメータの構成例である。 本発明による光パワーメータの制御部１００のフローチャートである。 従来技術による光パワーメータのフローチャートである。

符号の説明

１０ 受光部
２０ ＡＭＰ
３０ バンドパスフィルタ
４０ Ａ／Ｄ
１００ 制御部
１２０ パワー検出手段
１３０ ＡＭＰ切替手段
１４０ 変調モード切替手段
１５０ ＣＰＵ

Claims (2)

1. 波長とその変調モードが１対１の関係に設定された少なくとも２種以上の被測定光が入力されるパワーメータにおいて、
   前記被測定光が入射され、この被測定光を電流に変換する受光部と、
   前記受光部から出力された電流を電圧に変換すると共に、ゲインを調節するＡＭＰと、
   前記ＡＭＰから出力された信号のうち、所定の周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタを通過する信号の周波数帯を切り替る変調モード切替手段と、
   前記バンドパスフィルタを通過した信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄと、
   このＡ／Ｄから出力されたデジタル信号から前記被測定光のパワーを検出するパワー検出手段と、
   このパワー検出手段で検出された測定値が所定の範囲に入っているか否か判断すると共に、測定値が所定の範囲内に入っていれば、そのときの周波数に対応している波長成分を持つ被測定光が入力されていると判断するＣＰＵと
   を備えたことを特徴とする光パワーメータ。
2. 測定値を表示する表示手段を設け、
   変調モード切替手段は、前記バンドパスフィルタでＣＷ光を通過させ、前記ＣＰＵはＣＷ光の測定値を読み取り、被測定光の波長が特定できないときにはＣＷ光の測定値を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１記載の光パワーメータ。

Images