JP2001523849A - 光パルスを使用した電気信号のサンプリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高いサンプリング速度で、光パルスによってアナログ信号をサンプリングする装置と技術。並列なアナログ−デジタル変換（１２１）チャンネルを形成して高速アナログ−デジタル変換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】

【０００１】 本発明は、アナログ信号のサンプリングおよび処理に関し、詳細には光学技術
を使用したアナログ-デジタル変換に関する。

【背景技術】

【０００２】 アナログ電気信号は、ある１組の離散サンプリング値すなわちサンプルで表す
か、あるいは再構成することができる。多くの電子応用分野では、アナログ信号
ではなくアナログ信号のサンプルが使用される。たとえば、デジタル・データ処
理システムおよびデジタル・データ通信システムは、アナログ信号のサンプルか
ら変換されたデジタル・データを使用して、データの処理および伝送におけるノ
イズ耐性を向上させ、かつ柔軟性に富んだ処理を可能にする。アナログ信号をデ
ジタル・データに変換するには、まずアナログ信号をサンプリングしサンプリン
グ値を得て、次いでサンプリング値を所望の形式でデジタル化することができる
。

【０００３】 サンプリング速度すなわちサンプリング周波数は、単位時間（たとえば、１秒
）当たりにアナログ信号から抽出されるサンプル数を表す。元のアナログ信号の
最小情報を保持するために、最低サンプリング速度は、ナイキスト速度以上、す
なわち、アナログ信号の最高周波数の２倍以上であるべきである。したがって、
高い周波数の信号成分を含むアナログ信号をデジタル形式に変換する際にはサン
プリング速度が高いことが望ましい。また、アナログ信号をナイキスト速度より
もずっと高いサンプリング速度でサンプリングして、その後のアナログ-デジタ ル変換のＳ／Ｎ比および／または精度を向上させることができる。

【０００４】 アナログ電気信号のサンプリングは通常、電子回路を使用して電気的に行われ
る。サンプリング手法およびサンプリング回路は多く開発されている。電子回路
によって実現できる最大サンプリング速度は一般に、電子回路の構成要素の応答
時間と回路構成とによって制限される。これにより、さらに、多くの電子アナロ
グ-デジタル変換器の変換速度が制限される。

【０００５】 デジタル-アナログ変換におけるこのような制限は、高速アナログ-デジタル変
換を必要とする多くの応用分野の障害となる可能性がある。通信やマシンビジョ
ンなどの応用分野でのリアルタイム・デジタル・ビデオの遅い表示はそのような
障害の一例である。インターネット上の既存のビデオ配信およびビデオ会議シス
テムでのリアルタイム・デジタル・ビデオの性能は、データ伝送チャネルの帯域
幅制限によって制限されるだけでなく、アナログ-デジタル変換速度によっても 制限される。

【発明の開示】

【０００６】 したがって、高速サンプリングおよびアナログ-デジタル変換を可能にする装 置および方法が必要となる。

【０００７】 本発明では、光パルスを特殊な方法で使用することによってアナログ信号を高
サンプリング速度でサンプリングする装置および方法を説明する。本発明はさら
に、このような高いサンプリング速度でサンプリングしたサンプルをデジタル- データに変換する装置および方法を提供する。

【０００８】 本発明の一態様では、あるパルスを隣接するパルスと区別することができ、か
つ同一のパルス識別子を有する異なるパルスを他のパルスから分離して新しいパ
ルス列を形成することができるように、異なるパルス識別子を有するパルス裂を
からなる高密度パルス列の生成について説明する。このようなパルスは、パルス
繰返し速度が多くの電子装置の最大の切換え速度よりも速いという意味で「高密
度」である。

【０００９】 このような高密度パルス列の一例として、異なる波長の中心波長に位置するパ
ルス列が挙げられる。このパルス列を生成する装置の１つとして、パルス繰返し
周期が既知の光パルスを生成するモードロックドレーザと、互いに直列に接続さ
れると共に、各分波器が、パルス繰返し周期が同じでありかつ中心波長がそれぞ
れ異なるパルス列を生成するように、各パルス内の異なる中心波長の近傍の互い
に隣接する発振モードを分離し、かつ各パルス内の残りのモードを伝送するよう
に構成された、複数の光分波器（たとえば、ドロップフィルタ）と、互いに直列
に接続されると共に、中心波長が異なる複数のパルス列を互いに遅延させながら
光路に結合しインタリーブされた高密度パルス列を形成するように構成された、
複数の光合波器（たとえば、加算フィルタ）とを含む。このインタリーブされた
高密度パルス列は、パルス繰返し周期が短く、かつモードロックドレーザの１パ
ルス繰返し周期内に中心波長が異なるパルス列を含む。

【００１０】 インタリーブされた高密度パルス列を生成する他の装置は、中心波長が異なる
かつパルス繰返し周期が同じ光パルスを繰返し生成する複数のモードロックドレ
ーザと、光路を形成するように直列に接続され、かつそれぞれの光合波器が、モ
ードロックドレーザから出力された複数のパルス列を光路に結合しインタリーブ
されたパルス列を形成するように構成された、複数の光合波器（たとえば、加算
フィルタ）とを備える。

【００１１】 本発明の第２の態様では、上記の高密度パルス列を使用することによってアナ
ログ信号をサンプリングする。アナログ信号に応答して、インタリーブされた高
密度パルス列内のパルスの特性を変調し、したがって、アナログ信号内の情報を
光パルスに加えるために光変調器が使用される。アナログ信号は、光変調器を駆
動する電気アナログ信号や、光パルスと相互作用して変調を行う（たとえば、波
混合装置）光アナログ信号など様々な形態の信号である。パルスの特性は、光パ
ルスの振幅、位相、偏光、またはその他のパラメータである。簡単な例として、
アナログ電気信号によって駆動される光振幅変調器を使用することによる振幅変
調が挙げられる。この場合、アナログ信号の情報が、高密度パルスの繰返し速度
に等しいサンプリング速度で高密度パルスの振幅変化に変換される。

【００１２】 本発明の第３の態様では、情報を搬送する高密度パルス列が、そのパルス識別
子に従って複数のパルス列に分離される。上記の波長インタリーブパルス列では
、中心波長が異なるパルスは、各パルス列の中心パルス波長が同じパルス列に分
離される。各パルス列は、元のパルス列よりも単位時間当たりパルス数が少ない
。したがって、パルス繰返し速度は、元の未変調パルス列の低いパルス繰返し速
度に低減される。それぞれのフィルタが異なる中心波長に対応する１組の光ドロ
ップフィルタなど、１つ以上の光分波器を高密度パルス列の光路内で直列に接続
して、パルスを分離し、かつ中心波長および時間遅延が異なる複数の並列信号チ
ャネルを形成することができる。各信号チャネルはさらに、変調された光パルス
をアナログ電気パルスに変換する光センサと、アナログ・パルスをデジタル・デ
ータに変換するアナログ-デジタル変換器とを含む。信号チャネルのパルス列の パルス繰返し速度の低下は、アナログ-デジタル変換器の処理速度に適合するよ うに設定することができる。すべての信号チャネルのアナログ-デジタル変換は 電子的に並列に行われる。すべての信号チャネルから出力される結合されたデジ
タル・データは、高密度パルス列の繰返し速度がアナログ信号のナイキスト速度
以上である場合にはアナログ信号のすべての情報を含み、したがってその後のデ
ジタル信号処理に使用することができる。

【００１３】 本装置利点の１つは、所望の高いサンプリング速度を実現する高密度パルスに
よる独自の光サンプリングである。中心波長が異なる複数のパルス列からなる高
密度パルス列は、一般に、サンプリング装置を用いた場合には、不可能ではない
にしても困難な高いパルス繰返し周波数を達成するように形成することができる
。こうしてサンプリング速度を102倍以上増大させることが可能である。

【００１４】 他の利点は、アナログ-デジタル変換速度が増大することである。これは、少 なくとも部分的には、変調された高密度パルス列をサンプリングし中心波長がそ
れぞれ異なる複数のパルス列に分離する際の光学処理によるものであり、１つに
は複数の信号チャネルでの並列アナログ-デジタル変換によるものである。

【００１５】 これらおよびその他の態様および利点は、添付の図面、詳細な説明、および特
許請求の範囲から明らかになろう。

【好適な実施例の詳細な説明】

【００１６】 信号サンプリングは従来、通常は切換えまたは変調によって生成される電気パ
ルスを使用することによって行われていた。すなわち電気パルスの繰返し速度が
サンプリング速度である。

【００１７】 光パルス列は、電気信号を制限する物理的障害、たとえば、ライン容量やライ
ン抵抗の影響をほとんど受けない。したがって、光信号は一般に、電気パルス列
で可能な繰返し速度よりもずっと高い繰返し速度を達成することができ、鋭いパ
ルス・エッジが発生する。光パルス列は、アナログ信号、たとえば電気や、光や
、その他のアナログ信号を使用して光変調器を駆動することで変調することがで
きる。変調されたパルスは、光の領域内のアナログ信号のサンプルになる。した
がって、電子サンプリング手法では不可能なより高いサンプリング速度を実現す
ることができる。

【００１８】 しかし、光パルスの繰返し速度は、電子回路が応答または検出するには高過ぎ
る場合があるので、このような光サンプルをさらに電子的に処理できるように電
気パルスに変換するのは容易ではない。

【００１９】 この難点は、複数の並列電子チャネルを使用して、光パルス列に含まれるデー
タを処理することによって解消することができる。各電子チャネルは、光パルス
列で搬送されるデータの一部のみを処理するように指定される。上記の高速光サ
ンプリングと並列電子処理を組み合わせて従来技術の電子回路よりも高いサンプ
リング速度および処理速度を実現するために光電気信号処理装置を実装すること
ができる。

【００２０】 図１は、高速光サンプリングおよび並列処理に基づく光電気装置100の一実施 例を示す。アナログ電気信号121は、サンプリングされる信号であり、デジタル 形式に変換することができる。光パルス発生器110は、高い繰返し速度がfsであ る光パルス列112を生成する。光変調器120、たとえば電気−光変調器は、アナロ
グ電気信号121に応答して光列112内の光パルスを変調し、変調された光列122を 生成する。光パルスの特性、たとえば位相や振幅は変調されて、アナログ信号12
1の情報を、アナログ信号121のサンプルを示すように光パルス上に符号化される
。

【００２１】 光パルス分離モジュール130は、変調された光パルス列122を、各パルス列が同
一の低減された繰返し速度がfs/Nである複数のパルス列132P1、132P2、、、132P
N（たとえば、Ｎ個のパルス列）に分離する。変調された光パルス列122の（P1、
P2、、、PNで示された）一連のＮ個の連続パルスはそれぞれ、パルス列132P1、1
32P2、、、132PNに分離される。したがって、第１のパルス列132P1は、パルスP1
、P1+N、P1+2Nからなり、第２のパルス列132P2は、パルスP2、P2+N、P2+2Nから なり、最後のパルス列132PNは、パルスPN、P2N、P3Nからなる。分離されたパル ス列132P1、132P2、、、132PNは次いで、Ｎ個の並列光検出器140（D1、D2、、、
DN）に送られ、Ｎ個の並列電子チャネルに送出される。

【００２２】 上記のパルス分離を実現する方法として、異なるパルス識別子、たとえばパル
ス波長やパルス偏光を有する高密度パルス列112を生成することが挙げられる。 パルス列の各パルスには、隣接するパルスすなわちパルス列の他のパルスとは異
なるパルス識別子が割り当てられる。パルス分離モジュール130は、識別子に従 ってこれらのパルスを分離し、異なるパルス列を並列光チャネルとして生成する
。

【００２３】 分離された各光パルス列が、低減された繰返し速度がfs/Nであるので、各並列
電子チャネル140は、高い繰返速度fsではなくこの低減された繰返速度felectron
ic=fs/Nで動作することができる。各電子チャネルは、変調された光パルス列122
のアナログ情報がＮ個の並列アナログ−デジタル変換器（ADC）によってデジタ ル形式に変換されためにADCを備えることができる。所与のfelectronicおよびfs
の場合、並列電子チャネルの全処理速度と光パルス列122の光サンプリング・レ ートが一致し、すなわち、felectronic=fs/Nが成立するように数Ｎを変更するこ
とができる。したがって、従来の電子装置と比べて処理速度をＮ倍向上させるこ
とができる。

【００２４】 多くの実際的な応用分野では、10ないし100の値をＮとして選択することがで きる。したがって、feletronic=10GHzおよびN=10の場合、システム100を使用す ることによってfs=100GHzを実現することができる。

【００２５】 図２は、図１のシステム100の一実装例を示す。このシステムのある態様は、Y
arivおよびKoumans著「Time interleaved optical sampling for ultra-high sp
eed A/D conversion」（Electronic Letters、第34(21)巻、2012ページないし20
13ページ、1998年）に開示されている。この文献は引用によって本明細書に組み
入れられる。光パルス発生器210は、各組が、異なる波長λ1、λ2、、、λsを中
心波長とする繰返し速度fsのＮ個の連続パルスを含む、連続的に繰り返される数
組のパルスからなる光パルス列を生成するように構成される。光振幅変調器220 は、パルス列212のパルスの振幅を変調し振幅変調パルス列222を生成する。した
がって、パルス列222の振幅変動はアナログ信号121内の情報を示す。

【００２６】 図１の光パルス分離モジュール130は、光フィルタ・モジュール230を使用して
パルス列222のパルスをその波長に従ってＮ個の異なるパルス列230λ1、230λ2 、230λ3、、、230λnに分離することによって実現される。各パルス列230λi（
ｉ＝１、２、、、Ｎ）は、波長λiがのみでありかつ低減された同一の繰返速度 がfs/Nであるパルスを有する。各チャネルが光検出器240およびADCを備えるＮ個
の並列電子チャネルは、Ｎ個の異なるパルス列230λ1、230λ2、230λ3、、、23
0λNのアナログ・サンプルをデジタル・データに変換する。

【００２７】 光パルス発生器210は、図3Aに示すように、モードロックドレーザ310と、直列
に接続されたドロップフィルタなど１組の分波器330と、直列に接続された加算 フィルタなど１組の合波器350とで形成することができる。多くの光加算フィル タおよび光ドロップ・フィルタを使用することができる。たとえば、Kewitsch著
「All-fiber zero-insertion-loss add-drop filter for wavelength-division
multiplexing」（Optic Letters、第23(2)巻、106ページないし108ページ、1988
年）やAgrawal著「Fiber-optic communication systems」（第２版、第７章、Jo
hn Wiley & Sons、ニューヨーク、1997年）を参照されたい。これらの文献は引 用によって本明細書に組み入れられる。

【００２８】 モードロックドレーザ310は好ましくは、振動周波数fOSC=fs/Nの外部電子発振
器を使用することによってモードロックされる。fOSCとＮは共に、所望のfsを実
現するように変更することができる。モードロックドレーザの一例を図3Bに示す
。図3Bで、端部発光型半導体レーザ312は、電源314によって駆動され、モードロ
ックド発振器316によってモードロックされる。他の種類の半導体レーザおよび ファイバ・レーザを含め、他のモードロックドレーザを使用することができる。

【００２９】 レーザ310からのレーザ出力は、繰返速度がfs/Nであるパルス列320である。各
パルスは、レーザ媒体から放出される異なる波長のスペクトル成分を含む。した
がって、レーザ出力内のスペクトル成分から選択された所望の波長を中心波長と
する１つ以上の光列を生成するように、パルス列320をフィルタ処理することが できる。ドロップ・フィルタ330は、このフィルタ処理を行うように特別に設計 される。

【００３０】 図3Cを参照するとわかるように、異なる波長λ1、λ2、、、λNのＮ個のドロ ップ・フィルタ330λ1、330λ2、、、330λNは、レーザ310から光パルス列320を
入力する光路を形成するようにファイバ332内で直列に接続される。各ドロップ ・フィルタは、波長λi（ｉ＝１、２、、、Ｎ）のスペクトル成分を選択して出 力を生成するように構成され、残りのスペクトルをファイバ332に沿って伝送す る。したがって、ドロップ・フィルタ330λiから得られる選択された出力340λi
は、波長λiを中心波長とするパルス列であり、フィルタ処理されていないパル ス列320と同じパルス繰返速度がfs/Nである。λi以外の波長のステップ成分が排
除されるので、フィルタ処理されていないパルス列320のパルス幅と比べて、選 択された出力340λiのパルス幅の方が広くなる。

【００３１】 加算フィルタ350は、パルス列330λ1、330λ2、、、330λNをインタリーブし 、繰返速度がfsである高密度パルス列212を形成するように設計される。一実地 例を図3Dに示す。Ｎ個の加算フィルタ350λ1、350λ2、、、350λNは、ファイバ
352で直列に接続される。各加算フィルタ350λi（ｉ＝１、２、、、Ｎ）は、ド ロップ・フィルタ330λiからそれぞれの出力340λiを受け取り、ファイバ352に 出力340λiを加えるように接続される。各加算フィルタ350λiに（ファイバ遅延
線または他の光遅延要素を使用することによって）一定の時間遅延が与えら、そ
れによって出力340λ1、340λ2、、、340λNが連続ファイバ352に加えられ、第 １の出力340λ1と最後の出力340λNとの間の時間分離が、レーザ310によって行 われるレーザ分離と等しくなる。

【００３２】 したがって、ファイバ352内の新たに生成されるパルス212は、波長がそれぞれ
異なるＮ個のパルスで連続的に形成されるそれぞれのパルス列の特殊なパルス列
である。あらゆる周期1/fsに、異なる波長のパルスが到着する。周期T=(N-1)/Nf
sでパルスのスペクトル・パターンが繰り返され、すなわち、パルスＮ個ごとに パルスの波長が繰り返される。このパルス列は、制御された方式によってパルス
列内の各パルスの波長がその近傍のパルスとは異なる波長になる独特の特性を有
する。各パルスは、形状がほぼ同一であり、時間的に等間隔である。

【００３３】 図４は、図２のパルス発生器210の他の実施例を示す。Ｎ個の異なるモードロ ックドレーザ400λ1、400λ2、、、400λNは、繰返速度fs/Nは同じであるが波長
λ1、λ2、、、λNがそれぞれ異なるＮ個のパルス列を生成するために使用され る。モードロックドレーザ400λ1、400λ2、、、400λNは、同一のモードロック
ド発振器316によってモードロックされる。この場合、レーザの出力がファイバ3
52内でインタリーブされ高密度パルス列が形成される。各レーザの出力は、遅延
素子410を使用することによって適切に遅延される。この多層は、一体的に集積 して小形化することができ、個々のレーザへのRFドライバの位相遅延によって異
なる波長のパルス同士の間の遅延を電子的に制御することもできる。

【００３４】 図２の光振幅変調器220は、高密度な時間軸方向にインタリーブしたパルス列2
12内の各パルスを変調してアナログ信号121v(t)（たとえば、rf信号）のサンプ ルを得る。サンプリング周波数はfs、すなわちパルス繰返速度である。アナログ
信号121は、瞬時透過光強度がv (t)またはv(t)の何らかの表現に比例するように
、変調器220への電圧（または電流）として加えられる。これを図５に示す。

【００３５】 光変調器220によって、各パルスに係数kv(t)（ｋは、変調器220の定数である ）が乗じられる。この結果、光パルスによって信号がサンプリングされる。個々
のパルスが通過する際の変動v(t)は無視できるものと仮定される。

【００３６】 変調器220から得られる変調されたパルス列222は、従来の電子機器の処理と比
べて高速な繰返速度fsを有する。本発明の一態様は、Ｎ個の光検出器240を使用 してパルスをＮ個の並列電子チャネルに変換し、データを並列に処理することが
できるように、パルス列222を、低減されたパルス速度のＮ個のパルス列に分離 する。

【００３７】 図6Aは、高密度パルス列222を分離するドロップ・フィルタ・モジュール230の
一実施例を示す。この構成は、図3Aに示すパルス発生器で使用される図3Cに示す
装置と同様である。同一の波長λi（ｉ＝１、２、、、Ｎ）を中心波長とする変 調されたパルスが、この波長λiのドロップ・フィルタによって選択され、低減 されたパルス繰返速度がfs/Nである新しい変調されたパルス列230λiが生成され
る。これは、パルスのスペクトル・パターンがパルス列222内のＮ個のパルスご とに繰り返されるからである。変調されたＮ個のパルス列が生成され、これらの
パルス列の間でアナログ信号121の情報が分散される。パルス列はさらに、図6B に示すようにデジタル・データのＮ個の電子チャネルに変換される。

【００３８】 好ましい実施形態を参照して本発明を詳しく説明したが、本発明の精神から逸
脱せずに様々な変形および変更が可能である。たとえば、単一のレーザを使用す
る他の方法、たとえば、スペクトル・スライシングによって、波長が異なるパル
ス列を生成することもできる。Knuss他著「Scalable 32 channel chirped-pulse
WDM source」（Electronic Letters、第32(14)巻、1311ページないし1312ペー ジ、1996年）を参照されたい。Sanders他著「Timing jitter and pulse energy
fluctuations in a passively mode-locked 2-section quantum-well laser cou
pled to an external cavity」（Applied Physics Letters、第59(11)巻、1275 ページないし1277ページ、1991年）、Arahira他著「Transform-limited optical
short-pulse generation at high repetition rate over 40GHz from a monoli
thic passively mode-locked DBR laser diode」（IEEE Photonics Technology
Letters、第5(12)巻、1362ページないし1365ページ、1993年）、およびSalvator
e他著「Wavelength tunable source of subpicosecond pulses from CW passive
ly mode-locked 2-section multiple-quantum-well laser」（IEEE Photonics T
echnology Letters、第5(7)巻、756ページないし758ページ、1993年）によって 開示されたレーザなど他のモードロックドレーザを使用して高密度パルス列を生
成することもできる。上記の文献の各開示は引用によって本明細書に組み入れら
れる。

【００３９】 これらおよびその他の変形および変更は添付の特許請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 繰返し速度が高い光パルスに基づく信号サンプリング装置を示す図である。

【図２】 図１の装置の一実装例を示す図である。

【図３】 図２の装置で使用されるパルス発生器の一実施例を示す図である。

【図４】 図２の装置で使用されるパルス発生器の他の実施例を示す図である。

【図５】 光変調器の動作に基づいてアナログ信号をサンプリングする光パルス振幅変調
を示す図である。

【図６】 図６Ａは、時間軸方向にインタリーブしたパルスを分離するドロップ・フィル
タ・モジュールの一実施例を示す図であり、図６Ｂは、並列電子チャネルによる
アナログ−デジタル変換動作を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H079 AA02 BA01 CA24 HA15 KA18 KA20 2K002 AB15 BA06 HA02 5J022 AA01 BA02 BA10 CA07 CA10

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光パルスのサンプリング光パルス列を、サンプリングパルス
   繰返しパルス速度で発生させる光パルス発生器と、 前記サンプリング光パルス列を入力し、前記サンプリングパルス列における前
   記光パルスの選択された特性に関して変調を行い、アナログ信号に応答して、変
   調された光パルス列を、前記サンプリング繰返しパルス速度で発生させる光変調
   器とを備え、 前記変調されたパルスは、前記アナログ信号における情報を示すサンプルであ
   ることを特徴とする信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記光変調器は、位相変調器又は振幅変調器を備えているこ
   とを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記光変調器は、電気−光変調器を備えていることを特徴と
   する請求項１記載の信号処理装置。
4. 【請求項４】 前記光パルス発生器は、発振器の出力によりレーザーのモー
   ドをロックする少なくとも一つのモードロックレーザーを備えていることを特徴
   とする請求項１記載の信号処理装置。
5. 【請求項５】 前記光パルス発生器は、前記サンプリングパルス列が、互い
   に異なる波長に中心が位置する光パルスの繰返し列を含むことを特徴とする請求
   項４記載の信号処理装置。
6. 【請求項６】 前記光パルス発生器は、更に少なくとも一つの加算フィルタ
   を備えていることを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
7. 【請求項７】 前記光パルス発生器は、更に少なくとも一つのドロップフィ
   ルタを備えていることを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
8. 【請求項８】 前記光変調器から前記変調されたパルス列を入力し、前記変
   調されたパルス列を、Ｎ個の（ここで、Ｎは、１よりも大きい整数である）パル
   ス列に分離するパルス分離モジュールを更に備え、各々の前記Ｎ個のパルス列は
   、Ｎの因数だけ前記サンプリング繰返しパルス速度よりも低い繰返しパルス速度
   を有し、異なる波長に中心が位置することを特徴とする請求項１記載の信号処理
   装置。
9. 【請求項９】 前記パルス分離モジュールは、少なくとも一つのドロップフ
   ィルタを更に備えていることを特徴とする請求項８記載の信号処理装置。
10. 【請求項１０】 互いに並列に接続されたＮ個の電子チャンネルを更に備え
    、各電子チャンネルは、前記パルス分離モジュールからの前記Ｎ個のパルス列の
    うちの一つおよび電気信号を入力することを特徴とする請求項８記載の信号処理
    装置。
11. 【請求項１１】 各電子チャンネルは、アナログ−デジタル変換器を備えて
    いることを特徴とする請求項９記載の信号処理装置。
12. 【請求項１２】 光パルスのサンプリング光パルス列を、サンプリングパル
    ス繰返しパルス速度で発生させ、各光パルスの波長が隣接する光パルスの波長と
    異なる光パルス発生器と、 前記サンプリング光パルス列を入力し、前記サンプリングパルス列における前
    記光パルスの選択された特性に関して変調を行い、アナログ信号に応答して、変
    調された光パルス列を、前記サンプリング繰返しパルス速度で発生させ、前記変
    調されたパルスは、前記アナログ信号のサンプルを示す光変調器と、 異なる波長に中心が位置する複数の並列なパルス列を、前記サンプリングパル
    ス繰返し速度よりも低いパルス繰返し速度で発生させるよう、直列に接続された
    複数のドロップフィルタを有し、各ドロップフィルタは、前記並列なパルス列の
    うちの一つを発生させるため、前記変調されたサンプリング光パルス列の各光パ
    ルスにおける一つのスペクトル成分を選択し、残りのスペクトル成分を通過させ
    るパルス分離モジュールと、 それぞれ、前記並列なパルス列を入力し、前記パルスを電気パルスの複数のチ
    ャンネルに変換する複数の光検知器とを、備えていることを特徴とする信号処理
    装置。
13. 【請求項１３】 前記パルス発生器は、 前記サンプリングパルス繰返し速度で発振する外部発振器に応答して、光パル
    スを発生させるモードロックレーザーと、 異なる波長に中心が位置する複数のパルス列を発生させるため、前記レーザー
    からの前記光パルスを抽出する互いに直列に接続された複数のドロップフィルタ
    と、 それぞれ、前記ドロップフィルタから前記パルス列を入力するよう、互いに直
    列に接続され、前記サンプリング光パルス列を発生させるため、前記パルス列と
    異なる波長のパルスをインタリーブする複数の加算フィルタとを、 備えていることを特徴とする請求項１２記載の信号処理装置。
14. 【請求項１４】 前記パルス発生器は、 同一の発振器によるモードロック動作に基いて、異なる波長のパルス列を、前
    記サンプリングパルス繰返し速度で発生させる複数のモードロックレーザーと、 それぞれ、前記レーザーから前記パルス列を入力するよう、互いに直列に接続
    され、前記サンプリング光パルス列を発生させるため、前記パルス列と異なる波
    長のパルスをインタリーブする加算フィルタとを、備えていることを特徴とする
    請求項１２記載の信号処理装置。
15. 【請求項１５】 前記光変調器は、位相変調器又は振幅変調器を備えている
    ことを特徴とする請求項１２記載の信号処理装置。
16. 【請求項１６】 前記光変調器は、電気−光変調器を備えていることを特徴
    とする請求項１２記載の信号処理装置。
17. 【請求項１７】 各々前記アナログ−デジタル変換器のうちの一つに接続さ
    れている複数のアナログ−デジタル変換器を更に備えていることを特徴とする請
    求項９記載の信号処理装置。
18. 【請求項１８】 各光パルスの波長が隣接する光パルスの波長と異なるサン
    プリング光パルス列を、サンプリングパルス繰返しパルス速度で発生し、 前記サンプリング光パルス列における前記光パルスの選択された特性を変調し
    、変調された光パルス列を前記サンプリング繰返しパルス速度で発生させるため
    、アナログ信号を使用することにより、光変調器を制御し、 前記変調されたパルスは、前記アナログ信号のサンプルを示すことを特徴とす
    るアナログ信号のサンプリング方法。
19. 【請求項１９】 前記光変調器は、位相変調器又は振幅変調器を備えている
    ことを特徴とする請求項１８記載のアナログ信号のサンプリング方法。
20. 【請求項２０】 前記変調された光パルス列を、更に前記サンプリングパル
    ス繰返し速度で、異なる波長に中心が位置する複数の並列なパルス列に分離し、 各並列なパルス列を、電子パルスに変換し、 前記電子パルスをデジタル形式に変換する、ことを特徴とする請求項１８記載
    のアナ