JIS C 6122-3:2011 光増幅器―測定方法―第３部：雑音指数パラメータ

                                                                C 6122-3 : 2011 (IEC 61290-3 : 2008)

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[2]
•  3 略語及び記号・・・・[2]
•  4 雑音指数概論・・・・[2]
•  5 雑音指数の要素・・・・[3]
•  6 雑音指数測定方法・・・・[4]

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――――― [JIS C 6122-3 pdf 1] ―――――

C 6122-3 : 2011 (IEC 61290-3 : 2008)

まえがき

  この規格は,工業標準化法第14条によって準用する第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)及び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(日本産業規格)を改
正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,経済産業大臣が改正した日本工業規格(日本産業規格)であ
る。
  これによって,JIS C 6122-3:2001は改正され,この規格に置き換えられた。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権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,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。
  JIS C 6122の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS C 6122-1-1 第1-1部 : パワーパラメータ及び利得パラメータ−光スペクトラムアナライザ法
    JIS C 6122-1-2 第1-2部 : パワーパラメータ及び利得パラメータ−電気スペクトラムアナライザ法
    JIS C 6122-1-3 第1-3部 : パワーパラメータ及び利得パラメータ−光パワーメータ法
    JIS C 6122-3 第3部 : 雑音指数パラメータ
    JIS C 6122-3-1 第3-1部 : 雑音指数パラメータ−光スペクトラムアナライザ法(予定)
    JIS C 6122-3-2 第3-2部 : 雑音指数パラメータ−電気スペクトラムアナライザ試験方法
    JIS C 6122-5-1 第5-1部 : 光反射率パラメータ測定方法−光スペクトラムアナライザを用いた測定方
        法
    JIS C 6122-6 第6部 : 漏れ励起光パラメータ測定方法
    JIS C 6122-7 第7部 : 波長帯域外挿入損失測定方法
    JIS C 6122-10-1 第10-1部 : マルチチャネルパラメータ−光スイッチ及び光スペクトラムアナライザ
        を用いたパルス法
    JIS C 6122-10-2 第10-2部 : マルチチャネルパラメータ−ゲート付き光スペクトラムアナライザを用
        いたパルス法
    JIS C 6122-10-3 第10-3部 : マルチチャネルパラメータ−プローブ法(予定)
    JIS C 6122-11-1 第11-1部 : 偏波モード分散パラメータ−ジョーンズマトリクス固有値解析(JME)
        法

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                                       日本工業規格(日本産業規格)                                JIS
                                                                           C 6122-3 : 2011
                                                                          (IEC 61290-3 : 2008)

光増幅器−測定方法−第3部 : 雑音指数パラメータ

Optical amplifiers-Test methods-Part 3: Noise figure parameters

序文

  この規格は,2008年に第2版として発行されたIEC 61290-3を基に,技術的内容及び構成を変更するこ
となく作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項は,対応国際規格にはない事項である。
  この分野には新技術が多く,しかも日々進展中であるため,この規格は,今後修正及び更新が必要であ
る。

1 適用範囲

  この規格は,光増幅器(OA)の雑音指数に関連するパラメータの測定方法について規定する。
  この規格は,商用化されているOAに適用する。ここでいうOAには,光ファイバ増幅器(OFA),半導
体光増幅器(SOA)及び平面導波路形光増幅器(POWA)を含む。OFAには希土類添加OFA及びラマン効
果を用いたOFAを含む。
  この規格の目的は,OAの雑音指数パラメータ測定に対して,一般的背景を与えること,及びJIS C 6121
の箇条3(用語,定義及び略語)で定義するOAの次のパラメータについて,正確かつ信頼性のある測定
を行うための測定方法を示すことである。
a) 雑音指数(NF)
b) 雑音係数(F)
c) 多重光路干渉(MPI)性能指数
d) 信号光−ASE間雑音指数
e) 等価ASE−ASE帯域幅(Bsp-sp)
f)  順方向ASEパワーレベル
g) 逆方向ASEパワーレベル
h)   SE帯域幅
  この規格は,単一チャネル,すなわち単一の光送信器からの信号光を増幅するために使用するOAに対
する雑音指数パラメータの測定を取り扱う。マルチチャネル用途に対してOAを測定するには,チャネル
数,波長,相対的な信号光パワー,信号光を同時に測定する能力,チャネル間のASEを測定する能力など
を考慮する必要がある。マルチチャネル用途に対するOAの測定方法は,JIS C 6122-10-1,JIS C 6122-10-2,
IEC 61290-10-3及びIEC 61290-10-4を参照。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          IEC 61290-3:2008,Optical amplifiers−Test methods−Part 3: Noise figure parameters(IDT)
            なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“一致している”こ
          とを示す。

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C 6122-3 : 2011 (IEC 61290-3 : 2008)

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 6121 光増幅器−通則
      注記 対応国際規格 : IEC 61291-1,Optical amplifiers−Part 1: Generic specification(IDT)
    JIS C 6122-3-2 光増幅器−測定方法−第3-2部 : 雑音指数パラメータ−電気スペクトラムアナライザ
        試験方法
      注記 対応国際規格 : IEC 61290-3-2,Optical amplifiers−Test methods−Part 3-2: Noise figure
             parameters−Electrical spectrum analyzer method(IDT)
    IEC 61290-3-1,Optical amplifiers−Test methods−Part 3-1: Noise figure parameters−Optical spectrum
        analyzer method

3 略語及び記号

  ASE     増幅された自然放出光          (Amplified spontaneous emission)
  Bsp-sp  等価ASE−ASE帯域幅            [(Equivalent)   pontaneous-spontaneous optical bandwidth]
  ESA     電気スペクトラムアナライザ    (Electrical spectrum analyzer)
  F       雑音係数                      (Noise factor)
  FWHM 半値全幅                         (Full width half maximum)
  MPI     多重光路干渉                  (Multiple path interference)
  NF      雑音指数                      (Noise figure)
  OA      光増幅器                      (Optical amplifier)
  OFA     光ファイバ増幅器              (Optical fiber amplifier)
  OSA     光スペクトラムアナライザ      (Optical spectrum analyzer)
  POWA 平面導波路形光増幅器             (Planar optical waveguide amplifiers)
  SOA     半導体光増幅器                (Semiconductor optical amplifiers)
  SNR     信号対雑音比,SN比            (Signal-to-noise ratio)

4 雑音指数概論

  雑音指数は,光増幅器の最も重要なパラメータの一つである。JIS C 6121の定義によれば,雑音係数F,
すなわち,雑音指数を線形表示したものは,式(1)によって表される。
                                          2        2             2
                             SNRinput  isignal  inoise    1  inoise
                                            in       out          out
                         F                                             (1)
                            SNRoutput     2
                                       inoise
                                                    2
                                                isignal  G2      2
                                                             inoise
                                            in       out           in
                      ここに, SNR :  信号対雑音比
                                   i :  量子効率が1であるような理想的な光検出器における光電流
                                   G :  信号利得
                          注記 式(1)における   は,時間に対する平均を意味する。
  入力雑音電流は,入力信号光によって発生するショット雑音電流と定義されている。これは入力側にお
けるその他の雑音源を含んでいない。
  出力雑音電流は,次の五つの要因の和として規定される。これらの雑音要因は,幾つかの要素に分離で

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                                                                                              3
                                                                C 6122-3 : 2011 (IEC 61290-3 : 2008)
きる。
a) 信号光ショット雑音係数Fshot, sig(増幅された信号光のショット雑音)
b)   SEショット雑音係数Fshot, ase(増幅された自然放出光のショット雑音)
c) 信号光−ASE間雑音係数Fsig-sp(信号光−自然放出光間のビート雑音)
d)   SE間雑音係数Fsp-sp(自然放出光間のビート雑音)
e) 多重光路干渉(MPI)による雑音係数Fmpi
  雑音係数(デシベル表示ではなく,線形表示)の合計Ftotalは,式(2)によって算出する。
                        Ftotal=Fshot, sig+Fshot, ase+Fsig-sp+Fsp-sp+Fmpi  (2)
  雑音指数NFは,式(3)によって算出する。
                        NF=10 log (Ftotal)  (3)
  式(2)は,電気的な雑音指数の測定における種々のパラメータへの影響を評価するものと同じように,光
学的な雑音指数の測定にも用いることができる。式(3)は,光増幅器における雑音指数の完全なモデルを意
味する。

5 雑音指数の要素

  信号光ショット雑音係数Fshot, sigは,式(4)によって算出する。
                                 1
                         Fshot, sig  (4)
                                 G
                      ここに,    G :  信号波長における利得
  ASEショット雑音係数Fshot, aseは,式(5)によって算出する。
                                 Pase
                        Fshot, ase      (5)
                                G2Pin
                      ここに, Pase :  波長で積分したASEパワー
                                 Pin :  入力信号光パワー
  信号光−ASE間雑音係数Fsig-spは,式(6)によって算出する。
                                ρase, p
                        Fsig -sp
                               2Ghv     (6)
                                    sig
                      ここに,             愀     攀   p :  信号光波長において信号光と同じ偏波状態にある
                                                 自然放出光の光パワー密度(W/Hz)
                                            h :  プランク定数
                                       椀柿   =c/      椀柿    :  信号光周波数(Hz)
  ASE-ASE間雑音係数Fsp-spは,式(7)によって算出する。
                                   2
                                   Bsp
                                 ase  sp
                         Fspsp             (7)
                               2hvsigG2Pin
                      ここに,      愀          信号波長における(無偏波の)ASE光パワー密度(W/Hz)
                                Bsp-sp :  JIS C 6121で定義する等価ASE−ASE帯域幅(入力信号光の
                                        光パワー及び波長に依存)
    注記 Bsp-spが分かっている場合,Fsp-spを分離して測定する必要はない。Fsp-spは,信号光−ASE間雑
          音係数及び入力光パワーから求められる。あらゆる偏波状態のASEがFsp-spに影響するので,
          ASEが無偏波ではない場合には,この計算を行うには追加情報が必要である。SOAがその典型
          的な例である。
  多重光路干渉(MPI)雑音は,光増幅器の出力光と1回又は複数回反射した出力光成分とのビート雑音

――――― [JIS C 6122-3 pdf 5] ―――――

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