JP2003222644A - Optical sampling waveform observing apparatus - Google Patents

Optical sampling waveform observing apparatus

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JP2003222644A
JP2003222644A JP2002021747A JP2002021747A JP2003222644A JP 2003222644 A JP2003222644 A JP 2003222644A JP 2002021747 A JP2002021747 A JP 2002021747A JP 2002021747 A JP2002021747 A JP 2002021747A JP 2003222644 A JP2003222644 A JP 2003222644A
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JP
Japan
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light
optical
sampling
signal
measured
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Application number
JP2002021747A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuhide Yamada
伸秀 山田
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical sampling waveform observing apparatus capable of multiplexing a high-sensitive signal light, which is measured, with a sampling pulse light even if wavelength of the signal light differs much from that of the sampling pulse light, regardless of being first kind phase matching or second kind phase matching. <P>SOLUTION: The optical sampling waveform observing apparatus analyzes the waveform of the signal light, which is to be measured, by sampling the signal light using sampling pulse light. It is provided with a single multiplexing means 18 which has the characteristics of both polarized wave dependent filter and a multiplexer as a means for multiplexing the signal light with the sampling pulse light. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定信号光をサ
ンプリング光でサンプリングして被測定光信号波形を観
測する光サンプリング波形観測装置に関し、特に合波器
において、偏波依存性がなく、高効率で合波を行うもの
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sampling waveform observing device for observing an optical signal waveform to be measured by sampling the signal light to be measured with sampling light, and particularly, in a multiplexer, there is no polarization dependence. The present invention relates to a high-efficiency multiplexer.

【0002】[0002]

【従来の技術】光信号の波形を観測する装置としては、
従来から光サンプリング波形観測装置が知られている。
この光サンプリング波形観測装置は、被測定光信号(角
周波数ω1)及びこれよりパルス幅の狭いサンプリング
パルス光信号(角周波数ω2)を非線形光学結晶内によ
って和周波光(ω1+ω2)を発生する(Sun-Frequency-
Generatio:以下「SFG」という)の現象を利用して光サ
ンプリングを行い、光電変換素子で電気信号に変換して
被測定光信号の波形を観測するものである。
2. Description of the Related Art As a device for observing the waveform of an optical signal,
Conventionally, an optical sampling waveform observation device has been known.
This optical sampling waveform observation apparatus generates a sum frequency light (ω1 + ω2) of an optical signal under measurement (angular frequency ω1) and a sampling pulse optical signal (angular frequency ω2) having a narrower pulse width than that in a nonlinear optical crystal. (Sun-Frequency-
Generatio: hereinafter referred to as "SFG"), the optical sampling is performed, the photoelectric conversion element converts the signal into an electric signal, and the waveform of the measured optical signal is observed.

【0003】また、非線形光学結晶によって和周波光
(ω1+ω2)を発生させるためには位相整合を行う必
要がある。位相整合には、サンプリングパルス光と被測
定信号光の偏光状態が同一方向の直線偏光で入射する第
一種位相整合と、サンプリングパルス光と被測定信号光
の偏光状態が直交した直線偏光で入射する第二種位相整
合とがある。
Further, in order to generate the sum frequency light (ω1 + ω2) by the nonlinear optical crystal, it is necessary to perform phase matching. For phase matching, the first-order phase matching, in which the polarization states of the sampling pulse light and the signal light to be measured are incident in the same direction, and the linear polarization in which the polarization states of the sampling pulse light and the signal light to be measured are orthogonal, are incident. There is the second type phase matching.

【0004】前記第一種位相整合に用いられる非線形光
学結晶としては、PPLN結晶(周期分極反転LiNbO3
晶)等がある。また、前記第二種位相整合に用いられる
非線形光学結晶としては、KTP結晶(KTiOPO4 結晶)等
があるが、前記PPLN結晶の場合に比較して和周波光発生
効率が低く感度が劣化する。
As the nonlinear optical crystal used for the first type phase matching, there is a PPLN crystal (periodically poled LiNbO 3 crystal) or the like. Further, as the nonlinear optical crystal used for the second type phase matching, there is a KTP crystal (KTiOPO 4 crystal) or the like, but the sum frequency light generation efficiency is low and the sensitivity is deteriorated as compared with the case of the PPLN crystal.

【0005】次に従来の第二種位相整合を用いた光サン
プリング波形観測装置の例を図1を用いて説明する。図
1において、1は被測定信号光を発生するための(例え
ば10GHz)電気信号源(SG1)であって、該電気信号(fsi
g)を2で示す10-GHz MLFRL(モードロックファイバリ
ングレーザ)に与えて、10GHzの繰り返し光パルス列を
発生する。
Next, an example of a conventional optical sampling waveform observation apparatus using the second type phase matching will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric signal source (SG1) for generating a signal light to be measured (for example, 10 GHz), and the electric signal (fsi
g) is applied to a 10-GHz MLFRL (mode-locked fiber ring laser) indicated by 2 to generate a repetitive optical pulse train of 10 GHz.

【0006】この光パルス列を5で示すパルスパターン
ジェネレータ(pulse-pattern-genrator)からのデータ
(deta)信号と共に3で示す光強度変調器(LN-mod)に与
えて10Gb/sの光信号列にデータ変調を行い、4で示す
光増幅器で光増幅して被測定光信号を得る。図1におい
て1〜5で示す部分は、繰り返し周波数がfsigの被測定
信号光を得る部分であって、この部分を省略して、被測
定信号光を装置に直接与えても良い。
This optical pulse train is given to a light intensity modulator (LN-mod) shown by 3 together with a data (deta) signal from a pulse pattern generator shown by 5, and an optical signal train of 10 Gb / s is given. Then, data is modulated, and the signal is optically amplified by the optical amplifier shown by 4 to obtain the optical signal to be measured. The portions 1 to 5 in FIG. 1 are portions for obtaining the signal light to be measured having a repetition frequency of fsig, and this portion may be omitted and the signal light to be measured may be directly applied to the device.

【0007】13はサンプリングパルス光を発生するため
の電気信号源(SG2)であって、繰り返し周期が(fsig/
n−Δf)(例えば、50MHz-100Hz)の電気信号を前記SG1
の出力fsigに同期して発生される。この電気信号(fsig
/n−Δf)を14で示すパルス光源に与えて光パルスに変
換して、15で示す光増幅器で光増幅して、サンプリン
グパルス光を得る。
Reference numeral 13 is an electric signal source (SG2) for generating sampling pulsed light, and has a repetition period of (fsig /
n−Δf) (for example, 50MHz-100Hz) electric signal
It is generated in synchronization with the output of fsig. This electrical signal (fsig
/ n-Δf) is given to the pulse light source shown by 14 to be converted into an optical pulse, which is optically amplified by the optical amplifier shown by 15 to obtain sampling pulsed light.

【0008】6及び16は、前記被測定信号光及びサン
プリングパルス光の偏光状態を可変する偏波コントロー
ラであって、該偏波コントローラで偏光状態を調整され
た前記被測定信号光及びサンプリングパルス光を7で示
す偏光ビームスプリッタ(PBS)に与えて合波する。
Reference numerals 6 and 16 denote polarization controllers for varying the polarization states of the signal light under measurement and the sampling pulse light, and the signal light under measurement and the sampling pulse light whose polarization states are adjusted by the polarization controller. Is applied to a polarization beam splitter (PBS) indicated by 7 and multiplexed.

【0009】前記偏光ビームスプリッタで合波された前
記被測定信号光及びサンプリングパルス光を8で示す非
線形光学結晶(KTP)に与えて和周波光(ω1+ω2)を
発生して、9で示すバンドパスフィルタ(BPF)を介し
て和周波光のみを選択して10で示す光電気変換器(Si-A
PD)で電気信号に変換する。電気信号に変換された和周
波光(ω1+ω2)を11で示すアナログーデジタル変換
器(A/D)でデジタル信号に変換して12で示すコンピュ
ータ(computer)に入力して被測定光信号の波形の解析を
実行する。
The signal light to be measured and the sampling pulse light multiplexed by the polarization beam splitter are applied to a nonlinear optical crystal (KTP) 8 to generate sum frequency light (ω1 + ω2), and the sum frequency light (ω1 + ω2) is generated. Only the sum frequency light is selected through the band pass filter (BPF) and the optoelectronic converter (Si-A
PD) to convert to electrical signals. The sum frequency light (ω1 + ω2) converted into an electric signal is converted into a digital signal by an analog-digital converter (A / D) indicated by 11 and input to a computer indicated by 12 to be measured optical signal. Analyze the waveform of.

【0010】次に図1の光サンプリング波形観測装置に
おける光サンプリングの原理を図5を用いて説明する。
図5において、繰り返し周期(fsig)(この角周波数を
ω1とする。)を有する被測定信号光と、該fsigの整数
分の一よりも数100Hz又は数kHz程度低い繰り返し周期
(fsig/n−Δf)(この角周波数をω2とする。)を有
するサンプリングパルス光とを非線形光学結晶(KTP)
に入射する。
Next, the principle of optical sampling in the optical sampling waveform observation apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the signal light to be measured having a repetition period (fsig) (this angular frequency is ω1) and a repetition period (fsig / n−) lower than an integer fraction of the fsig by about several hundred Hz or several kHz. Sampling pulsed light having Δf) (this angular frequency is ω2) and a nonlinear optical crystal (KTP)
Incident on.

【0011】非線形光学結晶内では、入射された被測定
信号光とサンプリングパルス光によって非線形光学効果
によって、被測定信号光とサンプリングパルス光の両者
が同時に入射したときのみ和周波光(ω1+ω2)(SF
光)等を発生する。この時、サンプリングパルス光のパ
ルス幅を被測定信号光のパルス幅よりも十分に狭くする
ことによって、サンプリングの原理により被測定信号光
がサンプリングされる。このサンプリングされた信号を
電気信号に変換してコンピュータで解析することによっ
て、被測定信号光の波形の観測が可能になる。
In the nonlinear optical crystal, the sum frequency light (ω1 + ω2) occurs only when both the signal light to be measured and the sampling pulse light are simultaneously incident due to the nonlinear optical effect by the incident signal light to be measured and sampling pulse light. (SCIENCE FICTION
Light) etc. At this time, the pulse width of the sampling pulse light is made sufficiently narrower than the pulse width of the signal light under measurement, so that the signal light under measurement is sampled according to the principle of sampling. The waveform of the signal light to be measured can be observed by converting the sampled signal into an electric signal and analyzing it by a computer.

【0012】図1における光サンプリング波形観測装置
における、入射された被測定信号光とサンプリングパル
ス光と和周波光(SF光)の波長の関係を図6に示す。図
6において、横軸は波長を示し縦軸は光パワーを示して
いる。図6には、1500nm帯のサンプリングパルス光と被
測定信号光とによって非線形光学効果によって780nm帯
に和周波光と第二高調波光が発生することが示されてい
る。
FIG. 6 shows the relationship among the wavelengths of the incident signal light to be measured, the sampling pulse light, and the sum frequency light (SF light) in the optical sampling waveform observation apparatus in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents optical power. FIG. 6 shows that the sampling pulse light in the 1500 nm band and the signal light to be measured generate sum frequency light and second harmonic light in the 780 nm band due to the nonlinear optical effect.

【0013】また、本出願人の先願特願2001−25
8008号として、図3に示すラマンシフト光を用いた
光サンプリング波形観測装置(参考例)がある。この光
サンプリング波形観測装置は、サンプリングパルス発生
手段としてラマンシフト光を用いている点に特徴があ
る。
The prior application No. 2001-25 of the present applicant
As No. 8008, there is an optical sampling waveform observation device (reference example) using Raman shift light shown in FIG. This optical sampling waveform observation device is characterized in that Raman shift light is used as the sampling pulse generating means.

【0014】ラマンシフト光は、光ファイバ中に超短パ
ルス光を入射すると、ファイバ中を伝搬すると共に、非
線形光学効果の一種であるラマン効果によって、入射し
たパルスとは別に、長波側に波長がシフトして発生する
超短パルス光である。
The Raman-shifted light propagates in the fiber when an ultrashort pulsed light is incident on the optical fiber, and due to the Raman effect which is a kind of nonlinear optical effect, the Raman-shifted light has a wavelength on the long-wave side in addition to the incident pulse. It is an ultrashort pulsed light generated by shifting.

【0015】図3を用いて参考例であるラマンシフト光
を用いた光サンプリング波形観測装置の説明をする。図
3において、1は被測定光信号を発生するための(例え
ば10GHz)電気信号源(SG1)であって、該電気信号(fsi
g)を2で示す10-GHz MLFRL(モードロックファイバリ
ングレーザ)に与えて、10GHzの繰り返し光パルス列を
発生する。
An optical sampling waveform observation apparatus using Raman shift light, which is a reference example, will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an electric signal source (SG1) for generating an optical signal under measurement (eg, 10 GHz), and the electric signal (fsi
g) is applied to a 10-GHz MLFRL (mode-locked fiber ring laser) indicated by 2 to generate a repetitive optical pulse train of 10 GHz.

【0016】この光パルス列を5で示すパルスパターン
ジェネレータ(pulse-pattern-genrator)からのデータ
(deta)信号と共に3で示す光強度変調器(LN-mod)に与
えて10Gb/sの光信号列にデータ変調を行い、4で示す
光増幅器で光増幅して被測定光信号を得る。図3におい
て1〜5で示す部分は、繰り返し周波数がfsigの被測定
信号光を得る部分であって、この部分を省略して、被測
定信号光を装置に直接与えても良い。
This optical pulse train is given to a light intensity modulator (LN-mod) shown by 3 together with a data (deta) signal from a pulse pattern generator (shown by 5) to give an optical signal train of 10 Gb / s. Then, data modulation is performed, and the signal is optically amplified by the optical amplifier shown by 4 to obtain the measured optical signal. The portions 1 to 5 in FIG. 3 are portions for obtaining the signal light to be measured having a repetition frequency of fsig, and this portion may be omitted and the signal light to be measured may be directly applied to the device.

【0017】13はサンプリングパルス光を発生するため
の電気信号源(SG2)であって、繰り返し周期が(fsig/
n−Δf)(例えば、50MHz-100Hz)の電気信号を前記SG1
の出力fsigに同期して発生される。この電気信号(fsig
/n−Δf)を14で示すパルス光源に与えて光パルスに変
換して、15で示す光増幅器で光増幅して20で示すラマン
シフト用光ファイバに入射することによって、パルス光
源で変換されたパルス光とは別の波長のラマンシフト光
を発生させる。
Reference numeral 13 is an electric signal source (SG2) for generating sampling pulse light, and has a repetition period of (fsig /
n−Δf) (for example, 50MHz-100Hz) electric signal
It is generated in synchronization with the output of fsig. This electrical signal (fsig
/ n−Δf) is applied to the pulse light source indicated by 14 and converted into an optical pulse, which is optically amplified by the optical amplifier indicated by 15 and is incident on the Raman shift optical fiber indicated by 20, and is converted by the pulse light source. The Raman shift light having a wavelength different from that of the pulsed light is generated.

【0018】このラマンシフト用光ファイバの出力光を
21で示す基本波除去用バンドパスフィルタを介してラマ
ンシフト光のみを選択してサンプリングパルス光(ラマ
ンシフト光)を得る。
The output light of this Raman shift optical fiber is
Only Raman-shifted light is selected through the fundamental-wave removing bandpass filter 21 to obtain sampling pulsed light (Raman-shifted light).

【0019】6及び16は、前記被測定信号光及びサン
プリングパルス光の偏光状態を可変する偏波コントロー
ラであって、該偏波コントローラで偏光状態を調整され
た前記被測定信号光及びラマンシフト光を7で示す合波
器に与えて合波する。
Reference numerals 6 and 16 denote polarization controllers for varying the polarization states of the signal light to be measured and the sampling pulse light, and the signal light to be measured and Raman shift light whose polarization states are adjusted by the polarization controller. Is applied to the multiplexer indicated by 7 and multiplexed.

【0020】前記合波器で合波された前記被測定光信号
及びサンプリングパルス光を19で示す非線形光学結晶
(PPLN)に与えて和周波光(ω1+ω2)を発生して、
9で示すバンドパスフィルタ(BPF)を介して和周波光
のみを選択して10で示す光電気変換器(Si-APD)で電気
信号に変換する。電気信号に変換された和周波光(ω1
+ω2)を11で示すアナログーデジタル変換器(A/D)で
デジタル信号に変換して12で示すコンピュータ(compute
r)に入力して被測定光信号の波形の解析を実行する。
The measured optical signal and the sampling pulse light multiplexed by the multiplexer are applied to a nonlinear optical crystal (PPLN) indicated by 19 to generate sum frequency light (ω1 + ω2),
Only the sum frequency light is selected through the band pass filter (BPF) 9 and converted into an electric signal by the photoelectric converter (Si-APD) 10. Sum frequency light (ω1
+ ω2) is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter (A / D) indicated by 11 and a computer (compute
Input to r) and analyze the waveform of the measured optical signal.

【0021】図3におけるラマンシフト光を用いた光サ
ンプリング波形観測装置における入射された被測定信号
光とサンプリングパルス光と和周波光(SF光)の波長の
関係を図7に示す。図7において、横軸は波長を示し縦
軸は光パワーを示している。図7には、1550nm帯の被測
定信号光(信号光)、2000nm帯のサンプリングパルス光
とによって非線形光学効果によって780nm帯に和周波光
と1000nm帯に第二高調波光が発生することが示されてい
る。
FIG. 7 shows the relationship between the wavelengths of the signal light to be measured, the sampling pulse light, and the sum frequency light (SF light) that are incident on the optical sampling waveform observation apparatus using the Raman shift light in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents optical power. FIG. 7 shows that the signal light to be measured (signal light) in the 1550 nm band and the sampling pulse light in the 2000 nm band generate sum frequency light in the 780 nm band and second harmonic light in the 1000 nm band due to the nonlinear optical effect. ing.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、図1に示
す従来の第二種位相整合を用いた光サンプリング波形観
測装置では、被測定信号光とサンプリングパルス光の合
波を偏光ビームスプリッタ(PBS)によって行うことが
可能であったが、第一種位相整合の場合には被測定信号
光とサンプリングパルス光は同一の直線偏光で合波しな
ければならないために偏光ビームスプリッタ(PBS)を
用いることができなかった。この場合には、通常のビー
ムスプリッタを用いることになるが、その場合には被測
定信号光とサンプリングパルス光がともに大きな損失を
受けて感度が劣化するという問題があった。
As described above, in the conventional optical sampling waveform observing apparatus using the second type phase matching shown in FIG. 1, the polarization beam splitter ( However, in the case of Phase I phase matching, the signal light to be measured and the sampling pulsed light must be combined with the same linear polarization, so a polarization beam splitter (PBS) is used. It could not be used. In this case, an ordinary beam splitter is used, but in that case, there is a problem that both the signal light to be measured and the sampling pulse light receive a large loss and the sensitivity deteriorates.

【0023】また、図1に示す第二種位相整合を用いた
光サンプリング波形観測装置の場合にも、被測定信号光
とサンプリングパルス光の波長が大きく異なる時にに
は、偏光ビームスプリッタの波長依存性によって、被測
定信号光とサンプリングパルス光の両方又は一方の光が
大きく損失を受けて感度が劣化してしまうという問題が
あった。
Also, in the case of the optical sampling waveform observing apparatus using the type II phase matching shown in FIG. 1, when the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulse light are significantly different, the wavelength dependence of the polarization beam splitter is used. Depending on the characteristics, there is a problem that both or one of the signal light to be measured and the sampling pulsed light is largely lost and the sensitivity is deteriorated.

【0024】図3に示す参考例であるラマンシフト光を
用いた光サンプリング波形観測装置では、二つの光学素
子(ラマンシフト用光ファイバ及び基本波除去用バンド
パスフィルタ)を用いているためにラマンシフト光の損
失が増加すると共にアライメントも複雑になり、コスト
の面でも不利である。
In the optical sampling waveform observation apparatus using Raman shift light which is the reference example shown in FIG. 3, since two optical elements (optical fiber for Raman shift and bandpass filter for removing fundamental wave) are used, Raman is used. The loss of the shift light increases and the alignment becomes complicated, which is also disadvantageous in terms of cost.

【0025】本発明の課題(目的)は、第一種位相整合
及び第二種位相整合に関わらずに、被測定信号光とサン
プリングパルス光の波長が大きく異なる場合のも高感度
の被測定信号光とサンプリングパルス光の合波が可能な
光サンプリング波形観測装置を提供することにある。
An object (object) of the present invention is to provide a highly sensitive signal to be measured even when the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulsed light are largely different, regardless of the first type phase matching and the second type phase matching. An object of the present invention is to provide an optical sampling waveform observation device capable of multiplexing light and sampling pulse light.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、被測定信号光をサンプリングパルス光でサンプリン
グして被測定信号光の波形の解析を行う光サンプリング
波形観測装置において、被測定信号光とサンプリングパ
ルス光を合波する手段として、偏波無依存性のフィルタ
と合波器の特性を兼ね備えた単一の合波手段を備える。
(請求項1)
In order to solve the above problems, in an optical sampling waveform observing device for sampling a signal light to be measured with a sampling pulse light and analyzing the waveform of the signal light to be measured, As a means for combining the sampling pulsed light and the sampling pulsed light, a single combining means having the characteristics of the polarization independent filter and the combiner is provided.
(Claim 1)

【0027】また、前記サンプリングパルス光として、
ラマンシフト光を用いた構成とする。(請求項2) また、前記合波手段として、コールドフィルタを用い
る。(請求項3) また、前記合波手段として、コールドミラーを用いる。
(請求項4) たことを特徴とする請求項1又は2に記載の光サンプリ
ング波形観測装置。また、前記被測定信号光とサンプリ
ングパルス光の波長が大きく異なる値のものとする。
(請求項5)
As the sampling pulse light,
The configuration uses Raman shift light. (Claim 2) Further, a cold filter is used as the multiplexing means. (Claim 3) Further, a cold mirror is used as the multiplexing means.
(Claim 4) The optical sampling waveform observation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that. In addition, the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulsed light have values that greatly differ from each other.
(Claim 5)

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態であ
る、偏波無依存性のフィルタと合波器を兼ね備えた合波
手段を用いた光サンプリング波形観測装置を図2を用い
て説明する。図2において、1は被測定信号光を発生す
るための(例えば10GHz)電気信号源(SG1)であって、
該電気信号(fsig)を2で示す10-GHz MLFRL(モードロ
ックファイバリングレーザ)に与えて、10GHzの繰り返
し光パルス列を発生する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical sampling waveform observing device using a multiplexing means having a polarization independent filter and a multiplexer, which is a first embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. explain. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an electric signal source (SG1) for generating a signal light to be measured (for example, 10 GHz),
The electric signal (fsig) is applied to a 10-GHz MLFRL (mode-lock fiber ring laser) indicated by 2 to generate a repetitive optical pulse train of 10 GHz.

【0029】この光パルス列を5で示すパルスパターン
ジェネレータ(pulse-pattern-genrator)からのデータ
(deta)信号と共に3で示す光強度変調器(LN-mod)に与
えて10Gb/sの光信号列にデータ変調を行い、4で示す
光増幅器で光増幅して被測定光信号を得る。図2おいて
1〜5で示す部分は、繰り返し周波数がfsigの被測定信
号光を得る部分であって、この部分を省略して、被測定
信号光を装置に直接与えても良い。
This optical pulse train is given to the light intensity modulator (LN-mod) shown by 3 together with the data (deta) signal from the pulse pattern generator (pulse-pattern-genrator) shown by 5, and an optical signal train of 10 Gb / s is given. Then, data is modulated, and the signal is optically amplified by the optical amplifier shown by 4 to obtain the optical signal to be measured. The portions 1 to 5 shown in FIG. 2 are portions for obtaining the signal light to be measured having a repetition frequency of fsig, and this portion may be omitted and the signal light to be measured may be directly applied to the device.

【0030】13はサンプリングパルス光を発生するため
の電気信号源(SG2)であって、繰り返し周期が(fsig/
n−Δf)(例えば、50MHz-100Hz)の電気信号を前記SG1
の出力fsigに同期して発生される。この電気信号(fsig
/n−Δf)を14で示すパルス光源に与えて光パルスに変
換して、15で示す光増幅器で光増幅して、サンプリン
グパルス光を得る。
Reference numeral 13 is an electric signal source (SG2) for generating sampling pulsed light, and has a repetition period of (fsig /
n−Δf) (for example, 50MHz-100Hz) electric signal
It is generated in synchronization with the output of fsig. This electrical signal (fsig
/ n-Δf) is given to the pulse light source shown by 14 to be converted into an optical pulse, which is optically amplified by the optical amplifier shown by 15 to obtain sampling pulsed light.

【0031】6及び16は、前記被測定信号光及びサン
プリングパルス光の偏光状態を可変する偏波コントロー
ラであって、該偏波コントローラで偏光状態を調整され
た前記被測定信号光及びサンプリングパルス光を17で示
す偏波無依存性のフィルタと合波器の特性を兼ね備えた
合波手段に与えて合波する。
Reference numerals 6 and 16 denote polarization controllers for changing the polarization states of the signal light under measurement and the sampling pulse light, and the signal light under measurement and the sampling pulse light whose polarization states are adjusted by the polarization controller. (17) is applied to the combining means having the characteristics of the polarization independent filter and the combiner to combine the signals.

【0032】前記偏波無依存性のフィルタと合波器の特
性を兼ね備えた合波手段で合波された前記被測定信号光
及びサンプリングパルス光を18で示す非線形光学結晶
(KTP又はPPLN)に与えて和周波光(ω1+ω2)を発生
して、9で示すバンドパスフィルタ(BPF)を介して和
周波光のみを選択して10で示す光電気変換器(Si-APD)
で電気信号に変換する。電気信号に変換された和周波光
(ω1+ω2)を11で示すアナログーデジタル変換器(A
/D)でデジタル信号に変換して12で示すコンピュータ(c
omputer)に入力して被測定光信号の波形の解析を実行す
る。
A non-linear optical crystal (KTP or PPLN) indicated by 18 shows the signal light to be measured and the sampling pulsed light, which are combined by the combining means having the characteristics of the polarization independent filter and the combiner. Generates the sum frequency light (ω1 + ω2), selects only the sum frequency light through the band pass filter (BPF) 9 and selects the photoelectric converter (Si-APD) 10
Is converted into an electric signal with. An analog-digital converter (A that indicates the sum frequency light (ω1 + ω2) converted into an electric signal at 11
Computer (c
input to the computer) and analyze the waveform of the measured optical signal.

【0033】図2に示す偏波無依存性のフィルタと合波
器を兼ね備えた合波手段を用いた光サンプリング波形観
測装置では、波長の大きく異なる被測定信号光及びサン
プリングパルス光の場合にも高感度の被測定信号波形の
観測が可能になる。また、非線形光学結晶として、KTP
又はPPLNのいずれもが適用が可能になる。
In the optical sampling waveform observing device using the multiplexing means having both the polarization independent filter and the multiplexer shown in FIG. 2, even in the case of the signal light to be measured and the sampling pulsed light whose wavelengths are greatly different from each other. It becomes possible to observe the signal waveform under measurement with high sensitivity. As a nonlinear optical crystal, KTP
Or, either PPLN can be applied.

【0034】次に本発明の第2の実施の形態であるラマ
ンシフト光を用いた光サンプリング波形観測装置の説明
を図4を用いて行う。図4において、1は被測定信号光
を発生するための(例えば10GHz)電気信号源(SG1)で
あって、該電気信号(fsig)を2で示す10-GHz MLFRL
(モードロックファイバリングレーザ)に与えて、10GH
zの繰り返し光パルス列を発生する。
Next, an optical sampling waveform observing device using Raman shift light, which is a second embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an electric signal source (SG1) for generating a signal light to be measured (eg, 10 GHz), and the electric signal (fsig) is indicated by 2 in the 10-GHz MLFRL.
(Mode-lock fiber ring laser), give 10GH
Generate a repetitive optical pulse train of z.

【0035】この光パルス列を5で示すパルスパターン
ジェネレータ(pulse-pattern-genrator)からのデータ
(deta)信号と共に3で示す光強度変調器(LN-mod)に与
えて10Gb/sの光信号列にデータ変調を行い、4で示す
光増幅器で光増幅して被測定信号光を得る。図4におい
て1〜5で示す部分は、繰り返し周波数がfsigの被測定
信号光を得る部分であって、この部分を省略して、被測
定信号光を装置に直接与えても良い。
This optical pulse train is given to the light intensity modulator (LN-mod) shown by 3 together with the data (deta) signal from the pulse pattern generator (pulse-pattern-genrator) shown by 5, and an optical signal train of 10 Gb / s is given. Then, data modulation is performed, and the signal light to be measured is obtained by optical amplification by the optical amplifier shown by 4. The portions 1 to 5 shown in FIG. 4 are portions for obtaining the signal light to be measured having a repetition frequency of fsig, and this portion may be omitted and the signal light to be measured may be directly applied to the device.

【0036】13はサンプリングパルス光を発生するため
の電気信号源(SG2)であって、繰り返し周期が(fsig/
n−Δf)(例えば、50MHz-100Hz)の電気信号を前記SG1
の出力fsigに同期して発生される。この電気信号(fsig
/n−Δf)を14で示すパルス光源に与えて光パルスに変
換して、15で示す光増幅器で増幅して20で示すラマンシ
フト用光ファイバに入射することによって、パルス光源
で変換されたパルス光とは別の波長のラマンシフト光を
発生させる。
Reference numeral 13 is an electric signal source (SG2) for generating sampling pulsed light, and has a repetition period of (fsig /
n−Δf) (for example, 50MHz-100Hz) electric signal
It is generated in synchronization with the output of fsig. This electrical signal (fsig
/ n−Δf) is given to the pulse light source shown by 14 to be converted into an optical pulse, amplified by the optical amplifier shown by 15 and incident on the Raman shift optical fiber shown by 20, and converted by the pulse light source. Raman shift light having a wavelength different from that of the pulsed light is generated.

【0037】6及び16は、前記被測定信号光及びサン
プリングパルス光の偏光状態を可変する偏波コントロー
ラであって、該偏波コントローラで偏光状態を調整され
た前記被測定信号光及びサンプリングパルス光を17で示
す偏波無依存性のフィルタと合波器の特性を兼ね備えた
合波手段に与えてラマンシフト光のみを選択して、被測
定信号光と合波する。
Reference numerals 6 and 16 denote polarization controllers for changing the polarization states of the signal light under measurement and the sampling pulse light, and the signal light under measurement and the sampling pulse light whose polarization states are adjusted by the polarization controller. 17 is applied to a combining means having the characteristics of a polarization-independent filter and a combiner to select only Raman-shifted light and combine with the signal light to be measured.

【0038】前記偏波無依存性のフィルタと合波器の特
性を兼ね備えた合波手段で合波された前記被測定信号光
及びラマンシフト光を19で示す非線形光学結晶(PPLN)
に与えて和周波光(ω1+ω2)を発生して、9で示す
バンドパスフィルタ(BPF)を介して和周波光のみを選
択して10で示す光電気変換器(Si-APD)で電気信号に変
換する。電気信号に変換された和周波光(ω1+ω2)
を11で示すアナログーデジタル変換器(A/D)でデジタ
ル信号に変換して12で示すコンピュータ(computer)に入
力して被測定光信号の波形の解析を実行する。
A nonlinear optical crystal (PPLN) indicated by 19 for the signal light to be measured and Raman shift light multiplexed by the multiplexing means having the characteristics of the polarization independent filter and the multiplexer.
To generate the sum frequency light (ω1 + ω2), select only the sum frequency light through the bandpass filter (BPF) 9 and convert the electrical power with the photoelectric converter (Si-APD) 10 Convert to signal. Sum frequency light (ω1 + ω2) converted into an electrical signal
Is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter (A / D) indicated by 11 and is input to a computer indicated by 12 to analyze the waveform of the measured optical signal.

【0039】本発明で用いられる偏波無依存性のフィル
タと合波器の特性を兼ね備えた合波手段としては、コー
ルドフィルター及びコールドミラーが適している。コー
ルドフィルターは、熱線吸収ガラスに屈折率の異なる特
性の誘電体物質を、交互に多層コーティングした赤外域
用(熱線)の波長選択フィルターであり、可視光を透過
し、近赤外光を反射、吸収する。コールドミラーは、白
板ガラスに屈折率の異なる特性の誘電体物質を、交互に
多層コーティングした赤外域用(熱線)の波長選択ミラ
ーであり、可視光(400)〜700nm)を90%以上反射し、近
赤外光を80%以上を透過する。
A cold filter and a cold mirror are suitable as the multiplexing means having the characteristics of the polarization independent filter and the multiplexer used in the present invention. A cold filter is a wavelength selection filter for the infrared region (heat rays) in which heat-absorbing glass is coated with dielectric substances with different refractive indexes alternately in multiple layers. It transmits visible light and reflects near-infrared light. Absorb. A cold mirror is a wavelength selection mirror for the infrared region (heat rays) in which dielectric materials with different refractive indexes are alternately coated on white plate glass and reflects 90% or more of visible light (400 to 700 nm). , Transmits 80% or more of near infrared light.

【0040】[0040]

【発明の効果】請求項1に記載の発明では、被測定信号
光をサンプリングパルス光でサンプリングして被測定信
号光の波形の解析を行う光サンプリング波形観測装置に
おいて、被測定信号光とサンプリングパルス光を合波す
る手段として、偏波無依存性のフィルタと合波器の特性
を兼ね備えた単一の合波手段を備えることによって、第
一種位相整合及び第二種位相整合に関わらずに、被測定
信号光とサンプリングパルス光の波長が大きく異なる場
合のも高感度の被測定信号光とサンプリングパルス光の
合波が可能な光サンプリング波形観測装置が得られる。
According to the invention described in claim 1, in the optical sampling waveform observing device for sampling the signal light to be measured with the sampling pulse light and analyzing the waveform of the signal light to be measured, the signal light to be measured and the sampling pulse are As a means for combining light, by providing a single combining means that combines the characteristics of a polarization-independent filter and a combiner, regardless of the type 1 phase matching and the type 2 phase matching It is possible to obtain an optical sampling waveform observing device capable of multiplexing the highly sensitive signal light to be measured and the sampling pulse light even when the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulse light are largely different.

【0041】また、請求項2に記載の発明では、前記サ
ンプリングパルス光として、ラマンシフト光を用いた構
成とすることによって、従来はラマンシフト用の後段に
設置する必要があった基本波除去用バンドパスフィルタ
を省略できる。また、請求項3及4に記載の発明では、
前記合波手段として、市販されているコールドフィルタ
及びコールドミラーを使用して装置を構成できる。ま
た、請求項5に記載の発明では、前記被測定信号光とサ
ンプリングパルス光の波長が大きく異なる値に設定した
場合にも、光信号の損失をすくなくでき、感度の低下を
防止できる。
According to the second aspect of the present invention, the Raman shift light is used as the sampling pulse light, so that it is necessary to remove the fundamental wave, which has conventionally been required to be installed in the subsequent stage for Raman shift. The bandpass filter can be omitted. In the inventions according to claims 3 and 4,
The device can be configured by using a commercially available cold filter and cold mirror as the multiplexing means. Further, in the invention according to claim 5, even when the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulsed light are set to values greatly different from each other, the loss of the optical signal can be minimized and the deterioration of the sensitivity can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の第二種位相整合を用いた光サンプリング
波形観測装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional optical sampling waveform observing apparatus using second type phase matching.

【図2】本発明の偏波無依存性のフィルタと合波器の特
性を兼ね備えた合波手段を用いた光サンプリング波形観
測装置の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical sampling waveform observing device using a multiplexing means having the characteristics of a polarization-independent filter and a multiplexer of the present invention.

【図3】従来のラマンシフト光を用いた光サンプリング
波形観測装置の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional optical sampling waveform observation apparatus using Raman shift light.

【図4】本発明のラマンシフト光を用いた光サンプリン
グ波形観測装置の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical sampling waveform observation device using Raman shift light according to the present invention.

【図5】光サンプリングの原理を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of optical sampling.

【図6】図1の光サンプリング波形観測装置の光信号の
波長の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship of wavelengths of optical signals of the optical sampling waveform observation device of FIG.

【図7】図3の光サンプリング波形観測装置の光信号の
波長の関係を示す図である。
7 is a diagram showing a relationship of wavelengths of optical signals of the optical sampling waveform observation device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被測定信号光発生用信号源 2 モードロックファイバリングレーザ(電気光
変換手段) 3 光強度変調器 4 光増幅器 5 パルスパターンジェネレータ 6 偏波コントローラ 7 偏光ビームスプリッタ 8 非線形光学結晶(KTP) 9 バンドパスフィルタ(BPF) 10 光ー電気変換手段 11 アナログーデジタル変換手段 12 コンピュータ 13 サンプリングパルス光発生用信号源 14 パルス光源 15 光増幅器 16 偏波コントローラ 17 合波手段(偏波無依存性フィルタ+合波器) 18 非線形光学結晶(KTP又はPPLN) 19 非線形光学結晶(PPLN) 20 ラマンシフト用光ファイバ 21 基本波除去用バンドパスフィルタ
1 signal source for generating signal light to be measured 2 mode-locked fiber ring laser (electrical-optical conversion means) 3 optical intensity modulator 4 optical amplifier 5 pulse pattern generator 6 polarization controller 7 polarization beam splitter 8 nonlinear optical crystal (KTP) 9 band Pass filter (BPF) 10 Optical-electrical conversion means 11 Analog-digital conversion means 12 Computer 13 Sampling pulse light generation signal source 14 Pulse light source 15 Optical amplifier 16 Polarization controller 17 Multiplexing means (polarization independent filter + 18 Nonlinear optical crystal (KTP or PPLN) 19 Nonlinear optical crystal (PPLN) 20 Optical fiber for Raman shift 21 Bandpass filter for fundamental wave removal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定信号光をサンプリングパルス光で
サンプリングして被測定信号光の波形の解析を行う光サ
ンプリング波形観測装置において、 被測定信号光とサンプリングパルス光を合波する手段と
して、偏波無依存性のフィルタと合波器の特性を兼ね備
えた単一の合波手段を備えたことを特徴とする光サンプ
リング波形観測装置。
1. An optical sampling waveform observing device for analyzing a waveform of a signal light under measurement by sampling the signal light under measurement with a sampling pulse light, comprising: An optical sampling waveform observing device comprising a single multiplexing means having the characteristics of a wave independent filter and a multiplexer.
【請求項2】 前記サンプリングパルス光として、ラマ
ンシフト光を用いたことを特徴とする請求項1に記載の
光サンプリング波形観測装置。
2. The optical sampling waveform observing device according to claim 1, wherein Raman shift light is used as the sampling pulse light.
【請求項3】 前記合波手段として、コールドフィルタ
を用いたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光サ
ンプリング波形観測装置。
3. The optical sampling waveform observing device according to claim 1, wherein a cold filter is used as the multiplexing means.
【請求項4】 前記合波手段として、コールドミラーを
用いたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光サン
プリング波形観測装置。
4. The optical sampling waveform observing apparatus according to claim 1, wherein a cold mirror is used as the multiplexing means.
【請求項5】 前記被測定信号光とサンプリングパルス
光の波長が大きく異なる値であることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項に記載の光サンプリング波形観
測装置。
5. The optical sampling waveform observing device according to claim 1, wherein the wavelengths of the signal light to be measured and the sampling pulsed light are values that are significantly different from each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005127783A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Yokogawa Electric Corp Electric signal observation device and electric signal sampling device and method for the same

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