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C 6114-2

:2006

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,財団法人光産業技術振興協会(OITDA)/財団

法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,日本工業

標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の

実用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会

は,このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の実用新

案登録出願にかかわる確認について,責任はもたない。


C 6114-2

:2006

(2) 

目  次

ページ

序文 

1

1.

  適用範囲

1

2.

  引用規格

1

3.

  定義

1

4.

  測定の状態 

1

4.1

  標準状態 

1

4.2

  基準状態 

1

4.3

  判定状態 

1

5.

  測定用機器及び装置

1

5.1

  測定用電源 

1

5.2

  計器及び測定器

2

5.3

  光パワーメータ

2

5.4

  レーザ光線 

2

5.5

  信号発生器 

2

5.6

  偏波コントローラ

2

5.7

  図記号

2

6.

  測定方法

2

6.1

  挿入損失(Lin

2

6.2

  消光比(ExR) 

3

6.3

  波長チャープ 

6

6.4

  偏波クロストーク(PCT) 

8

6.5

  偏波依存性損失(PDL) 

9

 


日本工業規格

JIS

 C

6114-2

:2006

光変調器モジュール測定方法

Measuring method of optical modulator modules

序文  この規格は,2005 年に第 1 版として発行された JIS C62007-1:2005(光変調器モジュール通則)に

対応し,その測定方法を規定するために制定した日本工業規格である。

1. 

適用範囲  この規格は,光伝送に使用する光変調器モジュールの測定方法について規定する。

2. 

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS C 0617-2

  電気用図記号  第 2 部:図記号要素,限定図記号及びその他の一般用途図記号

JIS C 0617-3

  電気用図記号  第 3 部:導体及び接続部品

JIS C 0617-10

  電気用図記号  第 10 部:電気通信:伝送

JIS C 1102-1

  直動式指示電気計器  第 1 部:定義及び共通する要求事項

JIS C 6114-1

  光変調器モジュール通則

3. 

定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS C 62007-1 の 3.(定義)による。

4. 

測定の状態

4.1 

標準状態  測定は,規定がない限り,温度 15∼35  ℃,相対湿度 25∼85  %及び気圧 860∼1 060 hPa

のもとで行う。ただし,この標準状態での測定値の判定に疑義が生じた場合,又は特に要求された場合は,

4.3

による。また,基準状態への換算を必要とする場合には,4.2 による。

なお,標準状態で測定することが困難の場合には,判定に疑義が生じない限り,標準状態以外の状態で

測定を行ってもよい。

4.2 

基準状態  基準状態は,温度 25  ℃,相対湿度 45  %及び気圧 860∼1 060 hPa とする。ただし,温度

だけをもって基準状態としてもよい。

4.3 

判定状態  判定状態は,温度 25±2  ℃,相対湿度 45∼55  %及び気圧 860∼1 060 hPa とする。

5. 

測定用機器及び装置

5.1 

測定用電源  直流電源はリプル含有率 3  %以下,交流電源は高調波含有率 5  %以下のものとする。

ただし,商用周波数の場合は,高調波含有率 10  %以下とする。

なお,特に交流出力を測定する試験では,直流電源のリプル含有率,交流電源の高調波含有率及び交流

の流れる直流電源回路の交流インピーダンスは,測定に影響を与えないように小さい値とする。また,サ

ージの侵入に対する十分な防護措置が施されていなければならない。


2

C 6114-2

:2006

5.2 

計器及び測定器  規定がない限り,計器は JIS C 1102-1 に規定する 0.5 級のもの,測定器はこれと同

等以上の精度をもつものとし,これらの入力インピーダンスは測定系への影響を無視できる値とする。

備考  標準品として 0.5 級以上の計器又はこれに相当するような精度をもつ測定器がない場合は,5.2

の規定は適用しない。

5.3 

光パワーメータ  測定に使用する光パワーメータは,該当する波長で校正し,かつ,測定する光入

力レベル範囲内で直線性が十分に確保されている必要がある。また,被測定モジュールの出力が,光パワ

ーメータの測定レベル範囲の上限を超える可能性がある場合は,適切な光減衰器を使用して測定する。

5.4 

レーザ光線  測定に使用するレーザ光源は,規定のピーク波長及びスペクトル幅をもち,測定量に

比べて十分安定な光出力が得られるよう制御されている必要がある。

5.5 

信号発生器  測定に使用される信号発生器は,被測定モジュールの電気入力条件に適合した所規定

の符号形式による擬似ランダム信号及び固定パターンを発生させる機能をもつ。

5.6 

偏波コントローラ  測定に使用される偏波コントローラは,測定目的に合わせて入射光の偏光状態

を調節し,任意の一定方向の電磁界成分をもつ偏波光を出力できるものであること。また,測定波長の領

域において被測定モジュールの偏波特性よりも十分に高い消光比をもつ。

5.7 

図記号  この規格で用いる図記号は,JIS C 0617-2JIS C 0617-3 及び JIS C 0617-10 による。

6. 

測定方法

6.1 

挿入損失(L

in

6.1.1 

目的  規定された状態での,光変調器モジュールの挿入損失を測定することを目的とする。

6.1.2 

測定回路  挿入損失は図 に示す測定系によって,次の方法で行う。ここで定電流発生器はレーザ

光源の駆動電流を,低電圧発生器は供試光変調器へのバイアス電圧をそれぞれ供給する目的で使用するも

のである。

6.1.3 

測定方法  図 の測定系において,光変調器モジュールへの規定の入力値 P

in

を光パワーメータに

て測定,確認する。光変調器モジュールに規定の範囲においてバイアス電圧を徐々に印加又は変化させ,

光パワーメータでその最大出力値又は規定バイアス値における光出力値 P

out

を測定する。挿入損失は次の

式(1)によって算出する。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (1)

ここに,L

in

:

挿入損失  (dB)

P

in

:

入力光レベル

P

out

:

出力光レベル

6.1.4 

測定上の注意  通常光変調器には入力光の偏波依存性が存在するので,光入力時は偏波コントロー

ラを介して入力偏波モード及び偏波面が供試光変調器モジュールの偏波条件に合うように調整しておく。

このため光変調器モジュールの入力光ファイバ端の光コネクタには,入力偏波面を規定するキーが付いて

いる場合が多い。

光パワーメータの受光面は,光ファイバ端から放射される全光量を十分に受けられる大きさでなければ

ならない。また,光パワーメータの受光部から光変調器モジュールへの戻り光量を十分小さく抑えるよう

にしなければならない。

光出力が光パワーメータの最大光入力レベルを超える場合には適切な光減衰器を用いて光パワーメータ

への入力レベルを適正な範囲に設定する必要がある。この場合,使用する波長における光減衰器の減衰量

をあらかじめ校正しておき,光パワーメータの測定値を補正する必要がある。

)

/

(

log

10

in

out

10

in

P

P

L

=


3

C 6114-2

:2006

6.1.5 

個別規格に規定する項目

a)

動作温度  T

op

b)

入力光レベル  P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

入力偏波面及び偏波モード

e)

バイアス電圧範囲又はバイアス電圧値  V

op

6.2 

消光比(ExR)

6.2.1 

目的  規定された状態での,光変調器モジュールの消光比を測定することを目的とする。ここでは

直流動作による DC 消光比と,ディジタル変調動作時を考慮した AC 消光比の二つの測定方法について規

定する。

6.2.2 DC

消光比測定方法

6.2.2.1

  測定回路  DC 消光比の測定は,図 に示す測定系によって行う。

6.2.2.2

  測定方法  図 に示す測定系において,規定の光パワーP

in

を入力した光変調器モジュールにバイ

アス電圧を徐々に印加し,光パワーメータでその出力を測定する。規定のバイアスレベル範囲において光

出力の最大値 P

1

と最小値 P

2

とを読み取る。消光比はこの最大値と最小値との比又は対数比として表され

る。すなわち DC 消光比は,式(2)によって算出する。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (2)

ここに,ExR: DC 消光比  (dB)

                    P

1

:

光出力の最大値

                    P

2

:

光出力の最小値

  1  挿入損失測定及び DC 消光比測定

図 は,マッハツェンダ形光変調器及び図 は,電界吸収形光変調器に見られる出力例を示す。

)

/

(

log

10

2

1

10

P

P

ExR

=

バイアス電圧

レーザ駆動電流

光ファイバ

光ファイバ

光ファイバ

定電流発生器

レーザ光源

偏波コントローラ

供試光変調器
モジュール

光パワーメータ

定電圧発生器


4

C 6114-2

:2006

  2  DC 消光比の測定例(マッハツェンダ形)

  3  DC 消光比の測定例(電界吸収形)

6.2.2.3

  測定上の注意  通常光変調器には入力光の偏波依存性が存在するので,光入力時は偏波コントロ

ーラを介して入力偏波モード及び偏波面が供試光変調器の偏波条件に合うよう調整しておく。

光パワーメータの受光面は,光ファイバ端から放射される全光量を十分に受けられる大きさでなければ

ならない。また,光パワーメータの受光部から光変調器モジュールへの戻り光量を十分小さく抑えるよう

にしなければならない。

光出力が光パワーメータの最大光入力レベルを超える場合は,適切な光減衰器を用いて光パワーメータ

への入力レベルを適正な範囲に設定する必要がある。この場合,使用する波長における光減衰器の減衰量

をあらかじめ校正しておき,光パワーメータの測定値を補正する必要がある。

6.2.2.4

  個別規格に規定する項目

a)

動作温度  T

op

b)

入力光レベル  P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

バイアス電圧範囲

e)

入力偏波面及び偏波モード

6.2.3 AC

消光比測定方法

6.2.3.1

  測定回路  AC 消光比の測定は,図 に示す測定系によって行う。ここでバイアスティーは,変調

信号とバイアス電圧とを重畳し供試光変調器モジュールに印加させる目的で使用する。波形フィルタは,

規定ビットレートに相応したもので必要に応じて挿入されるものである。

光出力

バイアス電圧

P

1

P

2

V

2

V

1

逆バイアス電圧

光出力

P

1

P

2

V

1

V

2

(負)


5

C 6114-2

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6.2.3.2

  測定方法  図 に示す測定系において,規定のバイアス電圧,変調信号を印加し変調動作させる。

必要に応じ,動作時の光出力

P

out

を光パワーメータで確認する。AC 消光比は,

“1”レベルにおける光エ

ネルギーの平均値

b

1

と“0”レベルにおける光エネルギー平均値

b

0

との比又はその対数比として表される。

すなわち AC 消光比は,式(3)によって算出する。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (3)

ここに,

ExR

: AC

消光比  (dB)

b

1

:

“1”レベルにおける光エネルギーに相当する電圧値

b

0

:

“0”レベルにおける光エネルギーに相当する電圧値

b

dark

:

光無入力時の平均出力電圧値

図 は,NRZ(non-return-to-zero)符号の擬似ランダム信号による変調時の光出力アイダイヤグラム(アイ

パターン)の例を示す。

図 において,特に指定のない限り,ディジタル変調の 1 タイムスロット(Ts)

の中央の微小範囲

∆T

s

(通常クロスポイント位置から 40 %∼60 %の範囲)での“1”パルスと“0”パルスのプ

ロットをヒストグラム形式で出力させる。各パルスレベルにおける電圧値

b

1

b

0

はヒストグラムのピーク

値から読み取ることができる。

RZ(return-to-zero)

符号などによって変調した出力の消光比を求める場合には,光波形を数学的に積分して

“1”

パルスと“0”パルスのエネルギーを求める必要がある。

なお,光から電気への変換は変調信号帯域に比べ十分広い帯域をもつフォトディテクタもしくはそれを

備えた光−電気変換装置を用いる。通常,指定のフィルタ通過後の波形で測定する。

  4  AC 消光比測定

)

/(

)

(

log

10

dark

0

dark

1

10

b

b

b

b

ExR

=

s

Ts/2

Ts:1タイムスロット

光無入力時レベル

「1」レベル

「0」レベル

ヒストグラム

ヒストグラム

b

0

b

1

b

dark

T

s

Δ

T

s

T

s

/2

“1”

“0”


6

C 6114-2

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(

1

フィルタは必要に応じて使用する。

  5  AC 消光比測定(光出力アイダイヤグラムの例)

6.2.3.3

  測定上の注意  フォトディテクタ又はそれを備えた光−電気変換装置は,変調信号帯域に比べ十

分広い帯域をもつものとする。また,光変調器出力がフォトディテクタ等の最大光入力レベルを超える場

合は,適切な光減衰器を用いて入力レベルを適正な範囲に設定する。

光波形上の雑音による不確定成分と変調パターンの影響を防ぐため,プロット時間は変調信号パターン

の繰り返し時間に比べ,十分長い時間を確保するよう留意する。

また,反射光の影響を防ぐため測定系からの戻り光量を十分小さく抑えるように注意しなければならな

い。

6.2.3.4

  個別規格に規定する項目

a)

動作温度

T

op

b)

入力光レベル

P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

動作バイアス電圧

V

op

又は動作時光出力

P

out

e)

フィルタの有無。ありの場合その形式と帯域

f)

入力変調信号符号形式

g)

バイアス電圧範囲

h)

入力偏波面及び偏波モード

6.3 

波長チャープ

6.3.1 

目的  規定された状態での,光変調器モジュールの波長チャープを測定することを目的とする。

6.3.2 

測定回路  波長チャープの測定は,図 に示す測定系によって,次の方法で行う。

6.3.3 

測定方法  図 に示す測定系において,規定のバイアス電圧,変調信号を印加し変調動作させる。

必要に応じ動作時の光出力を光パワーメータで確認する。

パルス発生器(繰返しパルス)によって変調されたファイバ端光出力を光干渉計に入力する。光干渉計

は,光周波数の変化を光強度の変化に変換する働きをする。光干渉計のディレイラインの遅延時間

t

d

を制

御し,光周波数弁別特性の傾き符号が異なる 2 点の光周波数での測定を行う。光干渉計の光出力は,フォ

バイアス電圧
+変調信号

レーザ駆動電流

同期パルス

光ファイバ

光ファイバ

光ファイバ

定電流発生器

レーザ光源

変調信号発生器

偏波コントローラ

供試光変調器
モジュール

フィルタ 注)

フォトディテクタ

光パワーメータ

定電圧発生器

サンプリング
オシロスコープ

バイアスティー

  (

1

)


7

C 6114-2

:2006

トディテクタによって電気信号に変換し,サンプリングオシロスコープで計測する。

光干渉計の特性を表す指標として光強度変化の一周期に対応する光周波数変化の幅を

FSR 

(Free Space

Range)

と呼ぶ。

FSR

は式(4)に示すように,

光干渉計のディレイラインによる遅延時間

t

d

の逆数に相当する。

測定する半導体レーザの波長に対して,

光干渉計の正の弁別特性点での出力

P

f+

と負の弁別特性点での出力

P

f-

とはそれぞれ強度変調成分

IM

,光周波数変調成分

FM

と式(5)及び式(6)に示す関係にある。したがって

式(7)によって

IMFM

の値が求まる。波長チャープ(Chirp:動的なスペクトルの広がり)

f

は,式(8)

によって計算する。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (4)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (5)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (6)

,                  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (7)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (8)

ここに,Δ

f

:

波長チャープ  (Hz)

t

d

:

ディレイラインの遅延時間

6.3.4 

測定上の注意  測定では,測定系,光ファイバ端面などからの戻り光量を十分小さく抑えるように

注意する。また,光干渉計の光入力に偏波面の規定がある場合は,偏波コントローラを介して入力する。

さらに,光干渉計の

FSR

は測定しようとする動的なスペクトルの広がり

f

に対して少なくとも 4 倍の帯

域が望ましい。

6.3.5 

個別規格に規定する項目

a)

動作温度

T

op

b)

入力光レベル

P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

動作バイアス電圧

V

op

e)

入力変調信号周波数

f)

光干渉計の

FSR

d

1

t

FSR

=

FM

IM

P

+

=

+

f

FM

IM

P

=

f

(

)

2

f

f

+

+

=

P

P

IM

(

)

2

f

f

+

=

P

P

FM

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

IM

FM

FSR

f

arcsin

2

π


8

C 6114-2

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  6  波長チャ−プ測定

6.4 

偏波クロストーク(

PCT

6.4.1 

目的  規定された状態での,光変調器モジュールの偏波クロストークを測定することを目的とする。

6.4.2 

測定回路  偏波クロストークは図 に示す測定系によって,次の方法で行う。ここで検光子は偏波

化した光を入力した場合に,任意の一定方向の電磁界成分をもつ線形の偏波光を出力できるものである。

6.4.3 

測定方法  図 の測定系において,検光子を回転させて出力される光電力が最小となる状態にして,

出力電力の最小値

P

min

を測定する。この状態から検光子を 90 度回転させて光電力の最大値

P

max

を測定す

る。偏波クロストーク

PCT

は,次の式(9)によって算出する。通常,更に,検光子を 90 度回転させて

P

min

を測定し,更に 90 度回転させて

P

max

を測定することでもう一度

PCT

を計算し,先に計算した値との平均

値を求める。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (9)

ここに,

PCT

:

偏波クロストーク(dB)

  7  偏波クロストーク測定

6.4.4 

測定上の注意  通常光変調器には入力光の偏波依存性が存在するので,光入力時は偏波コントロー

ラを介して入力偏波モード及び偏波面が供試光変調器モジュールの偏波条件に合うよう調整しておく。

バイアス電圧
+変調信号

レーザ駆動電流

同期パルス

光ファイバ

光ファイバ

光ファイバ

定電流発生器

レーザ光源

変調信号発生器

偏波コントローラ

供試光変調器
モジュール

光干渉計

フォトディテクタ

定電圧発生器

サンプリング
オシロスコープ

バイアスティー

)

/

(

log

10

min

max

10

P

P

PCT

=

バイアス電圧

レーザ駆動電流

光ファイバ

光ファイバ

光ファイバ

定電流発生器

レーザ光源

偏波コントローラ

供試光変調器
モジュール

検光子

定電圧発生器

光パワーメータ


9

C 6114-2

:2006

光パワーメータの検出器は,それ自身の偏光依存性が十分小さいものを使用するか,必要に応じてデポ

ーラライザを前置して偏光依存性を除去する。また,その受光面は,検光子の検出光を十分に受けられる

設置位置及び大きさでなければならない。さらに,光パワーメータの受光部から光変調器モジュールへの

戻り光量を十分小さく抑えるようにしなければならない。

光出力が光パワーメータの最大光入力レベルを超える場合は,適切な光減衰器を用いて光パワーメータ

への入力レベルを適正な範囲に設定する必要がある。この際,使用する波長における光減衰器の減衰量を

あらかじめ校正しておき,光パワーメータの測定値を補正する必要がある。

6.4.5 

個別規格に規定する項目

a)

動作温度

T

op

b)

入力光レベル

P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

動作バイアス電圧

V

op

又は動作時光出力

P

out

6.5 

偏波依存性損失(

PDL

6.5.1 

目的  規定された状態での,光変調器モジュールの偏波依存性損失を測定することを目的とする。

6.5.2 

測定回路  偏波依存性損失は図 に示す測定系によって,次の方法で行う。

6.5.3 

測定方法  光変調器モジュールの偏波依存性損失は,挿入損失の入力偏波依存性を測定することで

得られる。光変調器モジュールの規定の入力偏波面を基準角度とし,挿入損失

L

in

を測定する。偏波コント

ローラを調節して入力偏波面を基準値 0 度から 180 度まで所定の増加角度分だけ回転させながら,それぞ

れの挿入損失

L

in

を測定する。この間の挿入損失の最も小さい値を

L

in1

,最も大きい値を

L

in2

とするとき,

偏波依存性損失は次の式(10)によって算出する。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (10)

ここに,

PDL

:

偏波依存性損失(dB)

L

in2

:

最大挿入損失(dB)

L

in1

:

最小挿入損失(dB)

6.5.4 

測定上の注意  測定中の光ファイバの動きが偏光状態に影響を与え測定誤差につながる可能性が

あるため,光ファイバ及び測定装置が動かないようにすること。

光パワーメータの検出器及びその受光面は,検出光を十分に受けられる設置位置及び大きさでなければ

ならない。また,光パワーメータの受光部から光変調器モジュールへの戻り光量を十分小さく抑えるよう

にしなければならない。

光出力が光パワーメータの最大光入力レベルを超える場合は,適切な光減衰器を用いて光パワーメータ

への入力レベルを適正な範囲に設定する必要がある。この際,使用する波長における光減衰器の減衰量を

あらかじめ校正しておき,光パワーメータの測定値を補正する必要がある。

6.5.5 

個別規格に規定する項目

a)

動作温度

T

op

b)

入力光レベル

P

in

c)

入力光波長

λ

in

d)

動作バイアス電圧

V

op

in1

in2

L

L

PDL

=