光スペクトラムアナライザーの利用事例と校正：光スペクトラムアナライザーの基礎知識（3）（2/5 ページ）

» 2022年07月21日 12時30分公開

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光ファイバー増幅器の測定

　遠距離の光ファイバー通信を行う際には、光ファイバーによる減衰を補償するために光ファイバー増幅器が伝送路の途中に挿入されている。太平洋を横断するような光海底ケーブルでは、多くの光ファイバー増幅器が使われている。

　光ファイバー増幅器の測定方法はJISC6122に掲載されている。下図にはJIS規格に掲載されている光スペクトラムアナライザーを使っての測定事例を示す。

図4：光スペクトラムアナライザーによる光ファイバー増幅器の測定［クリックで拡大］

【ミニ解説】光ファイバー増幅器の構造

　光ファイバー増幅器は光をそのまま増幅する装置である。希土類の一種であるエルビウム（元素記号はEr）を石英ガラスファイバーにドープ（添加）した、エルビウムドープ光ファイバーが使われる。光ファイバー通信に使われている1.55μmの光に0.98μmもしくは1.48μmの半導体レーザーによる励起光源からの光を合波し、エルビウムドープ光ファイバーに導入すると、誘導放出によって1.55μmの光が増幅される原理を使っている。

　増幅する光波長が異なれば石英ガラスファイバーにドープされる元素は異なってくる。

図5：1.55μm帯の光ファイバー増幅器の構造［クリックで拡大］出所：光ファイバーンプ励起用高出力レーザーモジュール（発見と発明のデジタル博物館、日本学術振興会）

　光ファイバー通信で使われているエルビウム添加光ファイバー増幅器は、東北大学電気通信研究所の中沢正隆教授が1989年に世界で初めて小型で実用的なものを開発した。この成果が現在の光ファイバー通信を普及させた要因の1つになっている。

光トランシーバーの測定

　光ファイバーを使って信号を伝送する際には、電気信号と光信号を双方向で変換する光トランシーバーが使われる。光トランシーバーのなかで普及しているのが、GPON（Gigabit Passive Optical Network）やGEPON（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）である。日本国内で普及しているFTTH（Fiber To The Home）を実現するために、光トランシーバーが使われている。また、データセンター内での機器間のデータ伝送にも光トランシーバーが使われている。

　GPONやGEPONの通信インタフェースの試験方法は規格で定められている。その中には光スペクトラムアナライザーを使っての中心波長およびスペクトラム幅の試験がある。下図はJISC5954-4規格に示されているGPONの試験方法である。