JP2003035603A - 光サンプリング波形観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高安定，狭パルス幅，低タイミングジッタで
あるサンプリングパルス光を用いることによって、超高
速光信号を正確に測定する事ができる光サンプリング波
形観測装置を提供する。 【解決手段】 本願発明の光サンプリング波形観測装置
は、被測定信号光を、この被測定信号光よりパルス幅の
狭い光パルスのサンプリングパルス光によって非線形光
学効果を用いてサンプリングすることにより、前記被測
定信号光の光波形を観測する光サンプリング波形観測装
置であって、サンプリングパルス光を生成する手段とし
て、受動モード同期ファイバレーザ１を用い、この共振
器長を制御する微動ステージ及び粗動ステージを有して
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子を用
いた手法では観測できない超短時間領域の光波形を観測
する光サンプリング波形観測装置に係わり、特に高時間
分解能、低タイミングジッタで光波形を観測が可能な光
サンプリング波形観測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光サンプリング波形観測装置とし
ては、２次の非線形光学効果である和周波光発生（Sum-
Frequency Generation；以下「SFG」）、あるいは差周
波光発生（Difference-Frequency Generation；以下「D
FG」）を利用し、被測定光パルス（角周波数ω1）と、
これよりパルス幅の狭いサンプリングパルス光（角周波
数ω2）を非線形光学結晶内で相互相関を行うことによ
って（ω1＋ω2）となる和周波光（以下、「SF光」とす
る）を取り出していた（特公平6-63869号参照）。

【０００３】このSF光を、光電変換素子などの受光器に
よって光電変換し、電気信号処理により、サンプンプリ
ング結果の波形表示を行っていた。このSF光波形の観測
装置における時間分解能は、測定を行うサンプリングパ
ルス光のパルス幅と、このサンプリングパルスの時間軸
上の揺らぎ、すなわちタイミングジッタによって制限さ
れている。また、サンプリングパルス光の繰り返し周期
（以下、繰り返し周期）は、被測定光パルスの繰り返し
周期の整数分の１に同期しており、かつ被測定光パルス
をサンプリングするため、サンプリングパルス光のパル
ス幅の範囲において、わずかにサンプリングタイミング
を遅延させ、全体的に繰り返し周期をずらすことが必要
である。

【０００４】上述したサンプリングパルス光に用いる光
パルスの生成方法は、一般的に各種存在するが、各方法
ともに、得られる光パルス幅が数ps程度であり、タイミ
ングジッタが数100fs〜数psである。このため、光サン
プリング波形観測装置は、時間分解能を向上させるた
め、光パルス幅を狭くする光パルス圧縮，またはタイミ
ングジッタの時間軸上における変化範囲の低減が必要と
なる。例えば、繰り返し周期の制御が非常に容易である
利得スイッチング法においては、発生する光パルスの光
パルス幅が20ps、タイミングジッタが５ps程度あり、10
0Gb/s以上の被測定信号光波形を観測するために用いる
サンプリングパルス光として、測定精度が低くなるため
に用いることは出来ない。

【０００５】従って、上述したように光パルス圧縮、タ
イミングジッタの低減が行われ、光パルス幅1ps、タイ
ミングジッタ160fsのサンプリングパルス光が得られて
いる（参考文献：川口、野極、太田、遠藤、‘310GHz光
サンプリングシステムの開発’、電子情報通信学会、ソ
サイエティ大会、B-10-149, 2000）。この従来例の構成
の概念図を図５に示す。電気信号発生器SG1は、例えば
周期的な電気信号を発生するものであり、繰り返し周波
数として、周波数ｆsigの被測定信号Ｐ１を出力する。
電気信号発生器SG2は、例えば周期的な電気信号を発生
するものであり、被測定信号Ｐ１に同期して、繰り返し
周波数として、周波数（（ｆsig／ｎ）−Δｆ）のサン
プリング信号P２を発生する。

【０００６】アンプ１００は入力されるサンプリングパ
ルス信号Ｐ２を増幅し、狭パルス発生器１０１により狭
い幅の電気パルスを得る。そして、レーザ発振器１０２
は、上記電気パルスにより利得スイッチ法で短パルス幅
のパルス光を発生し、光サーキュレータ１０３は、この
サンプリングパルス光のタイミングジッタを低減するた
めに、レーザ発振器１０４（ＣＷ light）から発生され
る連続光をレーザ発振器１０２に注入するとともに、レ
ーザ発振器１０２の発生するパルス光Ｐ３を出力する。
そして、ＤＣＦ（分散補償ファイバ）・１０５は、上記
パルス光Ｐ３を線形圧縮し、ＥＤＦＡ（エルビウム・ド
ープド・ファイバ増幅器）１０６は、この線形圧縮され
た光パルスＰ３を増幅し、ＤＳＦ（分散シフトファイ
バ）・１０７は入力される光パルスＰ３を矩形状に伸張
する。

【０００７】次に、光アンプ１０８は、矩形状に変形さ
れた光パルスＰ３を増幅するとともにパルス圧縮し、偏
光方向制御器１０９により、光パルスＰ３の偏光方向を
制御して、サンプリングパルス光Ｐ４として出力する。
また、ＭＬＦＲＬ（モード同期ファイバリングレーザ）
・１１０は、被測定信号Ｐ１の周波数に同期して、光パ
ルスＰ６を発生する。そして、光強度変調器１１２は、
パターンジェネレータ１１１が被測定信号Ｐ１に同期し
て出力する所定のパターン（「０」または「１」で構成
されるデータ列）により、光パルスＰ６を変調して、変
調された光パルスＰ７を出力する。そして、光増幅器１
１３は光パルスＰ７を増幅し、偏光制御器１１４は入力
される光パルスＰ７の偏光方向を制御し、光パルスＰ８
として出力する。

【０００８】偏光ビームスプリッタ１１５は、光パルス
Ｐ８と、サンプリングパルス光Ｐ４とを合波して、多重
化された光パルスＰ９として出力される。非線形光学結
晶素子１１６は、非線形光学材料で形成されており、光
パルスＰ９において、サンプリングパルス光Ｐ４と、光
パルスＰ８との位相整合が達成されると、この２つの光
パルスの相互相関信号であるＳＦ光を射出する。

【０００９】受光器１１８は、アバランシェ・ホト・ダ
イオード等の光電変換素子であり、入力されるＳＦ光を
光電変換して、検出信号ＰＳとして出力する。Ａ／Ｄ変
換器１１９は、入力される検出信号ＰＳのピーク電圧
を、所定のタイミングによりデジタル値に変換して出力
する。コンピュータ１２０は、上記デジタル値を処理
し、光アイパターンを生成して、この画像を表示部に表
示し、通信に用いられる被測定信号光波形（光パルスＰ
７）の特性評価を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図５における光サンプリング波形観測装置において、
この光パルス圧縮手法は、半導体素子である狭パルス発
生器１０１やレーザ発振器１０２等の温度環境による特
性の変動に基づき光学的特性がばらつくため、現状では
安定性に難があり、またタイミングジッタも改善はされ
るが、さらなる高時間分解能を得るためには不十分であ
る。

【００１１】したがって、高時間分解能、低タイミング
ジッタの光波形観測装置を構成するために狭パルス幅、
低タイミングジッタのサンプリングパルス光が必要とな
ってきているが、現状の半導体素子を用いた光パルス発
生法を用いる現在の方法では、高安定に短パルス光を得
ることが困難である。本発明はこのような背景の下にな
されたもので、前記の欠点を解決し、高安定，狭パルス
幅，低タイミングジッタであるサンプリングパルス光を
用いることによって、超高速光信号を正確に測定する事
ができる光サンプリング波形観測装置を提供するもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光サンプリング
波形観測装置は、被測定信号光を、この被測定信号光よ
りパルス幅の狭い光パルスのサンプリングパルス光によ
って非線形光学効果を用いてサンプリングすることによ
り、前記被測定信号光の光波形を観測する光サンプリン
グ波形観測装置であって、前記サンプリングパルス光を
生成する手段として、受動モード同期ファイバレーザを
用いる事を特徴とする。

【００１３】本発明の光サンプリング波形観測装置は、
前記受動モード同期ファイバレーザ内の共振器における
反射ミラーが可飽和吸収体により構成されていることを
特徴とする。本発明の光サンプリング波形観測装置は、
前記受動モード同期ファイバレーザ内の可飽和吸収体は
半導体可飽和吸収体である事を特徴とする。

【００１４】本発明の光サンプリング波形観測装置は、
前記受動モード同期ファイバレーザ内に、共振器長を調
整する共振器長可変手段を有する事を特徴とする。本発
明の光サンプリング波形観測装置は、前記受動モード同
期ファイバレーザ内の共振器長可変手段が、粗い可変を
行う粗動調整部と、細かい可変を行う微動調整部とから
構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形
態によるサンプリング波形観測装置の構成例を示すブロ
ック図であり、図２は本願発明で用いられる光サンプリ
ング波形観測の測定原理を説明する概念図である。図１
において、図５の従来例と同様な構成及び信号に関して
は同一の符号を付している。特に、本願発明と従来例と
の被測定信号光Ｐ８（光パルスＰ８）を生成する構成
は、同様の構成である。はじめに、図２を用いて、本願
発明において用いられる光サンプリング波形観測の測定
原理を説明する。

【００１６】図２において、繰り返し周期「ｆsig」を
持った被測定信号光（光パルスＰ８）と、繰り返し周期
「fsig」の整数分の一よりも数100Hzまたは数kHz程度低
い繰り返し周期「（fsig/n）−Δf」を持つサンプリン
グパルス光Ｐ４とを、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１１５により多重化し、非線形光学結晶（例えば、KTP
（KTiOPO₄）など）素子１１６に入射する。非線形光学
結晶素子１１６内においては、和周波光発生などの非線
形光学効果によって、被測定信号光Ｐ８（角周波数ω
1）、サンプリングパルス光Ｐ４（角周波数ω2）の双方
が入射したときのみ、位相整合によりＳＦ光（和周波光
など）を発生することが出来る。

【００１７】このとき、サンプリングパルス光Ｐ４のパ
ルス幅が、被測定信号光Ｐ８のパルス幅よりも十分に狭
ければ、サンプリングの原理より上記被測定信号光Ｐ８
が等時間間隔でサンプリングされることになる。この結
果、受光器１１８は、図５に示す従来例と同様に、和周
波光などのＳＦ光を受光し、光電変換して検出信号ＰＳ
を出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器１１９は、上記検出
信号ＰＳを、デジタル値に変換し、コンピュータ１２０
が波形表示することによって、被測定信号光Ｐ８の光波
形を、光アイパターンなどの表示により観測することが
できる（繰り返し周期「ｆfsig」の波形を、繰り返し周
期「（ｆsig／（ｎΔｆ）」の周期に拡大して波形の観
測を行う）。

【００１８】このとき、サンプリングパルス光Ｐ４にタ
イミングジッタがある場合、タイミングジッタによるサ
ンプリングパルスの時間ズレの分だけ、サンプリング間
隔がずれて被測定信号光Ｐ８が観測される。ところが、
データ処理をする際には、コンピュータ１２０がサンプ
リング間隔のズレを調整することなく（考慮することな
く）、Ａ／Ｄ変換器１１９の等間隔でサンプリングされ
たものとして処理される。したがって、被測定信号光Ｐ
８にタイミングジッタが有るものとして処理され、被測
定信号光Ｐ８の精度の高い特性の観測が行えないことと
なる。

【００１９】このため、高精度な被測定信号光Ｐ８の測
定を行うためには、この被測定信号光Ｐ８に対して、許
容される範囲内の低タイミングジッタのサンプリングパ
ルス光Ｐ４の発生が非常に重要となる。また、光サンプ
リング波形観測の時間分解能は、サンプリングパルス光
Ｐ４の光パルス幅によってほとんど支配されてしまうた
め、狭パルス幅のサンプリングパルス光発生も重要であ
る。

【００２０】本発明においては、サンプリングパルス光
発生手段として低タイミングジッタ、狭パルス幅が得ら
れる受動モード同期ファイバレーザを用いていることを
特徴としている。また、受動モード同期ファイバレーザ
は、共振器に用いる反射ミラーを可飽和吸収体とするこ
とにより、ノイズ光、すなわち低エネルギーの光パルス
成分を除去して必要なエネルギーを有する光パルスの発
生が可能となり、高安定のサンプリングパルス光Ｐ４の
発生が可能である。

【００２１】また、サンプリングパルス光Ｐ４の繰り返
し周期は、図２に示したように被測定信号光Ｐ８の繰り
返し周期の整数（ｎ）分の一よりわずかにずらした（Δ
ｆ）繰り返し周期（「ｆsam＝（ｆsig／ｎ）−Δｆ」）
にする必要がある。このため、本発明の光サンプリング
波形観測装置は、さまざまな被測定信号光P８の繰り返
し周期に対応することとするため、受動モード同期ファ
イバレーザ内に光遅延機構（共振器長可変手段）を具備
し、サンプリングパルス光Ｐ４が出力される繰り返し周
期を可変することができる。これにより、本発明の光サ
ンプリング波形観測装置は、低タイミングジッタ及び高
い時間分解能により、被測定信号光Ｐ８の光波形の観測
を行うことができる。

【００２２】次に、図１を用いて、本願発明における第
１の実施形態の光サンプリング波形観測装置の構成を詳
細に説明する。まず、被測定信号光Ｐ８の生成におい
て、電気信号発生器ＳＧ１は、例えば、繰り返し周波数
ｆsigが「10GHz」の電気信号を、被測定信号Ｐ１として
出力する。そして、ＭＬＦＲＬ・１１０は、入力される
被測定信号Ｐ１によって励起され、10GHzの繰り返し周
波数ｆsigによりパルス光Ｐ６を光パルス列として発生
する。次に、パターンジェネレータ１１１及び光強度変
調器１１２とは、このパルス光Ｐ６の10Gb/s光信号列に
データ変調を行い、光パルスＰ７として出力する。そし
て、光増幅器１１３は、入力される光パルスＰ７を光増
幅し、偏光制御器１１４を介して、被測定信号光Ｐ８
（角周波数ω1）を出力する。

【００２３】次に、サンプリングパルス光Ｐ４（角周波
数ω2）の生成において、電気信号発生器ＳＧ２は、繰
り返し周期が「（fsig/n）−Δf」、例えば50MHz-100Hz
の繰り返し周期の電気信号を、電気信号発生器ＳＧ１の
出力するＰ１に同期させて発生し、サンプリング基準信
号Ｐ２として、受動モード同期ファイバレーザ１へ出力
する。そして、受動モード同期ファイバレーザ１は、サ
ンプリング基準信号に対応して、上記「（fsig/n）−Δ
f」の繰り返し周期を持つ、高安定，低タイミングジッ
タであり、かつ狭パルス幅のパルス光Ｐ１０を射出す
る。ここで、受動モード同期ファイバレーザ１は、内部
において、能動素子等を使用していないため、周囲環境
の変化によるバラツキが生じないため、上述の安定した
パルス光１０を出力する。偏光方向制御器１０９は、入
射される上記パルス光Ｐ１０の偏光方向を、偏光ビーム
スプリッタの偏光方向に対応させて制御し、光サンプリ
ング光Ｐ４として射出する。

【００２４】そして、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１２１は、このサンプリングパルス光Ｐ４と被測定信号
光Ｐ８とを合波し、非線形光学結晶素子１１６（例え
ば、ＫＴＰ）へ射出する。これにより、非線形光学素子
１１６は、非線形光学効果によって和周波光などに変換
することによって、光サンプリングを行う。そして、受
光器１１８は、入射するＳＦ光（和周波光など）を光電
変換し、Ａ／Ｄ変換器１１９及びコンピュータ１２０
は、この光電変換されたＳＦ光の信号を波形処理する。
上述したように、受動モード同期ファイバレーザ１を用
いることで、強度変調器１１２の出力する超高速の被測
定信号光Ｐ８を、高精度に、高時間分解能で波形観測す
ることが可能になる。

【００２５】次に、本願発明で用いている受動モード同
期ファイバレーザ１の構成図を図３に示す。この受動モ
ード同期ファイバレーザの概念については、「M.E. Fer
mann, L.M.Yang, M.L. Stock and M.J. Andrejco: 'Env
ironmentally Stable Kerr-Type Modelocked Erbium Fi
ber Laser Producing 300 fsec Pulses', Opt. Lett.,
vol. 19, pp. 43-45, 1994」に詳細に述べられている。
受動モード同期ファイバレーザ１の構成は、発振部２と
光増幅部３とに分かれて構成されている。発振部２にお
いては、エルビウムドープ光ファイバ（EDF）１５と、E
DF励起用レーザダイオード（LD）１６とによって光増幅
され、両端においてミラー４と過飽和吸収体ミラー５と
で反射することにより、共振器長（ミラー４と過飽和吸
収体５との間の距離）に支配された（設定される）繰り
返し周期で光パルスが自励発振する。また、本発明の受
動モード同期ファイバレーザ１は、二つのファラデー回
転子６，７、波長板８，９、レンズ１０，１１、及びＰ
ＢＳ・１２により光パルスの偏光を安定化している。

【００２６】ここで、可飽和吸収体ミラー５を共振器の
片側において、反射ミラーとして用いることにより、ノ
イズ光となる低エネルギーの光パルス成分を除去するこ
とができるため、必要な繰り返し周期の光パルスの自励
発振の安定化を行っている。共振器内（ミラー４と過飽
和吸収体ミラー５との間が共振器となっている）では、
光パルスが狭パルス幅であり、ピークパワーが非常に高
くなるため、光パルスのピーク部分だけ非線形光学効果
である非線形偏波回転が発生する。この結果、上記光パ
ルスの一部分がＰＢＳ・１２によって分岐され、発振部
２からの出力光パルスＰ５０となる。得られた出力光パ
ルスＰ５０は、発振部２において自励発振によって発生
しているため、低タイミングジッタ，狭パルス幅の光パ
ルスとして発生される。

【００２７】出力光パルスＰ５０の繰り返し周期は、共
振器長を、可飽和吸収体ミラーが取り付けられたピエゾ
などを用いた微動ステージ１３及び粗動ステージ１４の
位置を、ビームの方向に対して制御することで調整する
ことができる。この粗動ステージ１４は、例えば、ステ
ッピングモータ等を用いたステージであれば数10mmの共
振器長の可変が可能であり、共振基本周波数が50MHzで
あれば光パルス繰り返し周波数を±１MHz程度の範囲内
で変えることは十分可能である。また、微動ステージ１
３は、例えば、ピエゾステージであるとすると、数10kH
z程度の応答周波数で数100μmの共振器長が可変でき、
繰り返し周波数として数kHz程度の可変幅を得ることが
できる。

【００２８】光増幅部３においては、発振部２のＰＢＳ
・１２から射出された出力光パルスＰ５０を、ＰＢＳ・
２０によりＥＤＦ・２１に結合し、このＥＤＦ・２１と
ＬＤ・２２とによって光増幅される。そして、この出力
光パルスＰ５０は、ミラー２３で反射されることによ
り、再び光増幅される。このとき、ファラデー回転子２
４、レンズ２５，２６、波長板２７，２８等によって光
パルスＰ５０の偏光を安定化するが、ファラデー回転子
２４のみの一つだけであるため、ミラー２３において反
射された光パルスＰ５０の偏光は、ＰＢＳ２０へ入射さ
れたときの偏光方向と90°直交した偏光方向状態とな
る。そのため、ミラー２３において反射された光パルス
Ｐ５０は、ＰＢＳ・２０を透過し、光増幅された出力パ
ルス光となり、パルス光Ｐ１０として射出される。そし
て、偏光方向制御器１０９は、パルス光Ｐ１０の偏光方
向を制御して、サンプリングパルス光Ｐ４を射出する。

【００２９】このとき、ビームスプリッタ２９は、上記
パルス光Ｐ１０の一部を分岐し、受光器３０で光電変換
して、得られた電気信号をモニター信号ＳＳとして出力
することにより、光パルスＰ１０の繰り返し周期をモニ
ターする。そして、制御回路３１は、パルス光Ｐ１０の
繰り返し周期を示すモニター信号ＳＳと、受動モード同
期ファイバレーザ１を駆動するサンプリング基準信号Ｐ
２との、各々の繰り返し周期との差を内蔵したＰＬＬ
（Phase Locked Loop）回路により比較し、双方の間で
繰り返し周期に差が発生しないように、共振器長を制御
する制御信号を、微動ステージ１３と粗動ステージ１４
とに出力する。これにより、受動モード同期ファイバレ
ーザ１は、制御回路３１が繰り返し周期に差がないよう
に微動、粗動ステージを制御することで、共振器長を調
整し、入力されたサンプリング基準信号Ｐ２と同じ繰り
返し周期を持つパルス光Ｐ１０の光パルス列を発生する
ことができる。

【００３０】一般的に、光サンプリング波形観測装置と
しては、サンプリングパルス光Ｐ４の繰り返し周期を、
繰り返し周期「（ｆsig/ｎ）−Δｆ」と、繰り返し周期
「（ｆsig/(ｎ-１)）−Δｆ」と間の繰り返し周期をカ
バーできれば、整数ｎの値を変えることによって、さま
ざまな繰り返し周期を持つ被測定信号光Ｐ４に対応する
ことが出来る。例えば、「10GHz」の繰り返し周波数を
持つ被測定信号光Ｐ８の光パルスの波形観測において、
「50MHz」の繰り返し周波数を持つサンプリングパルス
光Ｐ４を用いるとき、251kHz可変出来ればよいため、上
記ステッピングモータ等を用いた粗動ステージ１４で十
分対応できる。

【００３１】すなわち、Δｆを無視して考えると、ｎを
２００としたとき、被測定信号光Ｐ８の繰り返し周期の
「10GHz」をｎ＝200分周すると、「50MHz」のサンプリ
ング光Ｐ４の繰り返し周期となる。また、被測定信号光
Ｐ８の繰り返し周期の「10GHz」をｎ−１＝199分周する
と、「50.251MHz」のサンプリング光Ｐ４の繰り返し周
期となる。このため、粗動ステージ１４は、共振器長の
調整により、繰り返し周期の251kHz範囲内の可変ができ
れば、１分周の間での調整が可能となる。この結果、受
動モード同期ファイバレーザ１は、さまざまな繰り返し
周期を持つ被測定信号光Ｐ８に対応するサンプリングパ
ルスＰ４を生成することができる。

【００３２】つまり、本発明の光サンプリング波形観測
装置は、サンプリングパルス光Ｐ４の繰り返し周期を、
被測定信号光Ｐ８の繰り返し周期に合わせるとき、分周
比の整数ｎの値の可変と、粗動ステージ１４による共振
器長の調整とにより、どのような繰り返し周期を持つ被
測定信号光Ｐ８にも対応することが可能である。ここ
で、粗動ステージ１４は、被測定信号光Ｐ８の測定開始
時に、この被測定信号光Ｐ８の繰り返し周波数「ｆsi
g」に対して、サンプリングパルス光P４の繰り返し周期
を「（ｆsig／ｎ）−Δｆ」に合わせるため、受動モー
ド同期ファイバレーザ１の共振器長を調整するだけなの
で、この入力の被測定信号光Ｐ８の繰り返し周期に合わ
せるための調整を、それほど高速に応答する必要はな
い。

【００３３】一方、被測定信号光Ｐ８および受動モード
同期ファイバレーザ１の射出するサンプリングパルス光
Ｐ４の繰り返し周期は、現実的にはわずかに揺らぎを持
っている。そのため、波形観測中に上述した各々の揺ら
ぎにより、被測定信号光Ｐ８のサンプリングタイミング
がずれてしまうために、高速および高精度に、被測定信
号光Ｐ８の繰り返し周期に対して、サンプリングパルス
光Ｐ４の繰り返し周期を制御することが必要である。こ
のとき、上述したように制御幅が揺らぎ程度なので、サ
ンプリングパルス光Ｐ４の繰り返し周期の可変幅は、そ
れほど必要ではなく、逆に応答性が求められるため、数
十kHzの応答速度を有する上記ピエゾステージ等の微動
ステージ１３が最適である。これにより、本発明の光サ
ンプリング波形観測装置は、超高速光信号波形の被測定
信号光Ｐ８を、低タイミングジッタ、高時間分解能で光
波形を観測することができ、テラビットクラスの光信号
波形も充分観測可能となる。

【００３４】上述してきたように、本願発明の光サンプ
リング波形観測装置は、使用している受動モード同期フ
ァイバレーザ１が、低タイミングジッタで安定したサン
プリングパルス光Ｐ４を生成するだけでなく、微動ステ
ージ１３が時間的な揺らぎに対応して、受動モード同期
ファイバレーザ１のサンプリングパルス光Ｐ４と、電気
信号発生器ＳＧ２の出力するサンプリング基準信号Ｐ２
との繰り返し周波数との差を「０」とするように（差が
発生しないように）、リアルタイムに共振器長を調整し
て、サンプリングパルス光Ｐ４の繰り返し周波数を、サ
ンプリング基準信号Ｐ２の繰り返し周波数に合わせる制
御を行うため、上述したように低タイミングジッタ、高
時間分解能で光波形を観測することができ、テラビット
クラスの光信号波形も充分観測可能となる。

【００３５】以上、本発明の一実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、図４に
示す第２の実施形態の構成としてもよい。図４は、本願
発明の第２の実施形態の光サンプリング波形観測装置の
構成を示すブロック図である。この図４の第２の実施形
態において、図１の第１の実施形態と同様な構成に対し
ては、同一の符号を付してある。第２の実施形態の光サ
ンプリング波形観測装置が第１の実施形態とほぼ同様な
構成をしているため、ここでは異なる点のみの説明を行
う。

【００３６】第２の実施形態の光サンプリング波形観測
装置は、第１の実施形態における電気信号発生器ＳＧ２
に換え、１／ｎ分周器５０及びＰＬＬ・５１を設けた点
にある。すなわち、第２の実施形態は、受動モード同期
ファイバレーザ１へ供給するサンプリング基準信号Ｐ２
を、被測定信号源励起用の被測定信号Ｐ１の繰り返し周
期ｆsigを1/n分周し、その後ＰＬＬ・５１により、遅延
掃引用のΔfの周波数差を与える事によって生成してい
るものである。これにより、１／ｎ分周器５０の分周比
ｎを変えることにより、あらゆる繰り返し周期の被測定
信号光に対しても対応可能であり、コンピュータ１２０
により被測定信号Ｐ１の繰り返し周波数ｆsigを分周す
る分周比ｎを、変更するようして分周調整を自動化する
ことも出来る。また、第２の実施形態の光サンプリング
波形観測装置は、第１の実施形態と同様な効果を有す
る。

【００３７】

【発明の効果】本願発明の光サンプリング波形観測装置
は、非線形光学効果を用いてサンプリングパルス光でサ
ンプリングを行う際、サンプリングパルス光発生手段と
して繰り返し周期可変型の受動モード同期ファイバレー
ザを用いることによって、高時間分解能、低タイミング
ジッタ、高安定に超高速光信号波形を観測することが出
来る。すなわち、本願発明の光サンプリング波形観測装
置は、使用している受動モード同期ファイバレーザが、
低タイミングジッタで安定したサンプリングパルス光を
生成するだけでなく、微動調整部が時間的な揺らぎに対
応して、受動モード同期ファイバレーザのサンプリング
パルス光と、電気信号発生器の出力するサンプリング基
準信号との繰り返し周波数とに差が発生しないように、
リアルタイムに受動モード同期ファイバレーザの共振器
長を調整して、サンプリングパルス光の繰り返し周波数
を、サンプリング基準信号の繰り返し周波数に合わせる
制御を行うため、上述したように低タイミングジッタ、
高時間分解能で光波形を観測することができ、テラビッ
トクラスの光信号波形も充分観測可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の光サンプリング光
波形観測装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の光サンプリング光波形観測の概念を
示す概念図である。

【図３】 図１及び図４の受動モード同期ファイバレー
ザの構成を示すブロック図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態の光サンプリング光
波形観測装置の構成を示すブロック図である。

【図５】 従来例による光サンプリング光波形観測装置
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 受動モード同期ファイバレーザ ２ 発振部 ３ 光増幅部 ４，２３ ミラー ５ 過飽和吸収体ミラー ６，７，２４ ファラデー回転子 ８，９，２７，２８ 波長板 １０，１１，２５，２６ レンズ １２，２０ ＰＢＳ １３ 微動ステージ １４ 粗動ステージ １５，２１ ＥＤＦ １６，２２ ＬＤ（ＥＤＦ例起用ＬＤ） ２９ ビームスプリッタ ３０，１１８ 受光器 ３１ 制御回路 ５０ １／ｎ分周器 ５１ ＰＬＬ １０９，１１４ 偏光方向制御器 １１０ ＭＬＦＲＬ １１１ パターンジェネレータ １１２ 光強度変調器 １１３ 光増幅器 １１５ ＰＢＳ １１６ 非線形光学結晶素子 １１９ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換回路） １２０ コンピュータ ＳＧ１，ＳＧ２ 電気信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AA12 AB09 AB16 BA09 BB02 BB11 BB14 BB25 BB33 BB34 BC03 BC04 BC08 BC09 BC22 BC28 BC30 BC35 CA21 DA13 2K002 AA04 BA02 GA10 HA20 5F072 AB09 AK06 HH02 JJ05 JJ13 KK06 KK11 KK15 KK30 MM16 PP07 SS08 YY11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 この被測定信号光よりパルス幅の狭い光
   パルスのサンプリングパルス光によって非線形光学効果
   を用いて、被測定信号光をサンプリングすることによ
   り、前記被測定信号光の光波形を観測する光サンプリン
   グ波形観測装置において、 前記サンプリングパルス光を生成する手段として、受動
   モード同期ファイバレーザを用いる事を特徴とする光サ
   ンプリング波形観測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光サンプリング波形観測
   装置において、 前記受動モード同期ファイバレーザ内の共振器における
   反射ミラーが可飽和吸収体により構成されていることを
   特徴とする光サンプリング波形観測装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の光サンプリング波形観測
   装置において、 前記受動モード同期ファイバレーザ内の可飽和吸収体は
   半導体可飽和吸収体である事を特徴とする光サンプリン
   グ波形観測装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の光サンプリング波形観測装置において、 前記受動モード同期ファイバレーザ内に、共振器長を調
   整する共振器長可変手段を有する事を特徴とする光サン
   プリング波形観測装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の光サンプリング波形観測
   装置において、 前記受動モード同期ファイバレーザ内の共振器長可変手
   段が、粗い可変を行う粗動調整部と、細かい可変を行う
   微動調整部とから構成されていることを特徴とする光サ
   ンプリング波形観測装置。