JP2008177997A - Optical phase modulation evaluating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コヒーレント光通信方式における光搬送波がデータ信号によって位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置に関する。 The present invention relates to an optical phase modulation evaluation apparatus that evaluates an optical phase modulation signal in which an optical carrier wave in a coherent optical communication system is phase-modulated by a data signal.
従来、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置として、1つのビット遅延干渉計で光位相変調信号の光位相検波を行って当該光位相変調信号の位相変調特性を評価するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as an optical phase modulation evaluation apparatus for evaluating an optical phase modulation signal in which an optical carrier wave is phase-modulated by a data signal at a predetermined symbol rate, optical phase detection of the optical phase modulation signal is performed by one bit delay interferometer. One that evaluates the phase modulation characteristics of an optical phase modulation signal is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に示された従来の光位相変調評価装置1を図13に示す。図13に示すように、光位相変調評価装置1は、ビット遅延干渉計2と、PD(受光器)3と、信号処理部4とを備えている。
A conventional optical phase
光位相変調評価装置1の被測定光である光位相変調信号は、光搬送波がデータ信号で位相変調されることによって発生されており、光位相検波器としてのビット遅延干渉計2に入力される。ビット遅延干渉計2は、光導波路を用いたマッハツェンダ型干渉計で構成されており、ポート2aから入力された光位相変調信号を分波部2bにおいて、アーム2cを通る光とアーム2d(ビット遅延器2fを含んで構成される。)を通る光とに分波するとともに、アーム2cを通った光とアーム2dを通った光とを合波部2eで合波し干渉させる。それによって、光位相変調信号の位相の変化を光強度の変化に変換し、互いの位相が180°(π)異なる2つの光強度変調信号を2つのポート2g、2hからそれぞれ出力する。なお、上記ビット遅延器2fは、2つのアーム間の遅延量(遅延時間差)が上記シンボルレートの1ビット分に相当する遅延量(時間)になるように、その遅延量分アーム2dの光路長をアーム2cの光路長より長くしている。
The optical phase modulation signal that is the light to be measured by the optical phase
PD3は、ビット遅延干渉計2のポート2gから出力される光強度変調信号を光電変換して電気信号を出力する。信号処理部4は、PD3から出力される電気信号から上記データ信号を復調する。したがって、光位相変調評価装置1により、信号処理部4が出力する復調信号を用いて誤り率測定や波形観測を行って光位相変調信号を評価することができる。
しかしながら、このような従来の光位相変調評価装置では、光位相変調信号の相対的なビット間位相差(以下適宜「相対ビット間位相差」という。)を測定することができないので、光位相変調信号の変調状態を正確に評価することができないという課題があった。以下、その理由について数式を用いて説明する。なお、相対ビット間位相差をΔφmodで示す。 However, such a conventional optical phase modulation evaluation apparatus cannot measure the relative phase difference between optical phase modulation signals (hereinafter referred to as “relative bit phase difference” as appropriate). There was a problem that the modulation state of the signal could not be accurately evaluated. Hereinafter, the reason will be described using mathematical expressions. The phase difference between relative bits is represented by Δφ mod .
まず、相対ビット間位相差Δφmodで位相変調されて、ビット遅延干渉計2のポート2aに入力される光位相変調信号の電界強度を(1)式で表す。
First, the electric field intensity of the optical phase modulation signal that is phase-modulated with the phase difference Δφ mod between the relative bits and is input to the
E=E0・exp{j(ωt+Δφmod)} (1)
次に、この光位相変調信号が分波部2bにおいて、アーム2cを通る光とアーム2dを通る光とに分波され、それぞれが合波部2eに入力されるとき、アーム2cを通った光及びアーム2dを通った光のそれぞれの電界強度Ea、Eb並びに光強度Pa、Pbをそれぞれ(2)〜(5)式で表す。
E = E 0 · exp {j (ωt + Δφ mod )} (1)
Next, the optical phase modulation signal is demultiplexed into light passing through the arm 2c and light passing through the
Ea=Aa・exp{j(ωt+φa)} (2)
Eb=Ab・exp{j(ωt+φb)} (3)
Pa=|Ea・Ea *| (4)
Pb=|Eb・Eb *| (5)
ここで、φaはアーム2cにおける光位相、φbはアーム2dにおける光位相を示す。また、Ea *はEaの共役複素数、Eb *はEbの共役複素数を示す。なお、(2)、(3)式においては、理解を容易にするために、上記(1)式における相対ビット間位相差Δφmodを省いている。
E a = A a · exp {j (ωt + φ a )} (2)
E b = A b · exp {j (ωt + φ b )} (3)
P a = | E a · E a * | (4)
P b = | E b · E b * | (5)
Here, phi a light phase, phi b of the arm 2c shows an optical phase of the
合波部2eにおける合波光の光強度Pは、上記(2)、(3)式を用いて(6)式のように表される。 The light intensity P of the combined light in the combining unit 2e is expressed as in equation (6) using the above equations (2) and (3).
P=(Ea+Eb)・(Ea *+Eb *)
=Aa 2+Ab 2+2・Aa・Ab・cos(φa−φb) (6)
そして、電界強度をAa=Ab=1/2とし、上述の相対ビット間位相差Δφmodを考慮すると、合波光(干渉光)の光強度Pは(7)式で表される。また、アーム2cとアーム2d間(適宜2つのアーム間という。)の光位相差(φa−φb)をφで表すと(7)式から(8)式が得られる。
P = (E a + E b ) · (E a * + E b * )
= A a 2 + A b 2 + 2 · A a · A b · cos (φ a −φ b ) (6)
Then, when the electric field strength is A a = A b = 1/2 and the relative inter-bit phase difference Δφ mod is taken into consideration, the light intensity P of the combined light (interference light) is expressed by the following equation (7). Further, when the optical phase difference (φ a −φ b ) between the arm 2c and the
P=0.5+0.5cos(Δφmod+φa−φb) (7)
P=0.5+0.5cos(Δφmod+φ) (8)
さらに、アーム2cにおける光位相φaとアーム2dにおける光位相φbとが等しい(φa=φb)、すなわち2つのアーム間の光位相差φ=0とすると、合波光の光強度Pは(9)式で与えられる。
P = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod + φ a −φ b ) (7)
P = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod + φ) (8)
Furthermore, it is equal to the optical phase phi b of the optical phase phi a of the
P=0.5+0.5cos(Δφmod) (9)
ところで、(9)式で表される光強度Pは、ポート2g又はポート2hから出力される光強度変調信号の光強度である。したがって、(9)式で表される光強度Pをポート2gから出力される光強度変調信号P1として(10)式で表すとすると、ポート2hからは、(11)式で表されるように、位相が180°(π)異なった光強度変調信号P2が出力される。
P = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod ) (9)
Incidentally, the light intensity P represented by the equation (9) is the light intensity of the light intensity modulation signal output from the
P1=0.5+0.5cos(Δφmod) (10)
P2=0.5−0.5cos(Δφmod) (11)
その結果、(10)式で表される光強度変調信号P1が、PD3に入力されて光電変換され、その後にオフセットパワーがキャンセルされると、(12)式で与えられる光強度Iαを表す電気信号となって信号処理部4に出力される。
P 1 = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod ) (10)
P 2 = 0.5−0.5 cos (Δφ mod ) (11)
As a result, when the light intensity modulation signal P 1 represented by the equation (10) is input to the PD 3 and subjected to photoelectric conversion, and thereafter the offset power is canceled, the light intensity I α given by the equation (12) is obtained. The electric signal is output to the signal processing unit 4.
Iα∝0.5cos(Δφmod) (12)
したがって、信号処理部4では、上記(12)式に基づいて、相対ビット間位相差Δφmodと光強度Iαの関係とを予め求めておくことによって、光強度Iαから相対ビット間位相差Δφmodが測定できるように思われるが、図14に示すように、1つの光強度Iαに対して2つの相対ビット間位相差Δφmodが該当することとなり、いずれかを特定することができない。すなわち、従来の光位相変調評価装置1では、相対ビット間位相差Δφmodを測定することができないので、光位相変調信号の変調状態を正確に評価することができないという課題があった。
I α ∝0.5 cos (Δφ mod ) (12)
Therefore, the signal processing unit 4 obtains in advance the relationship between the relative inter-bit phase difference Δφ mod and the light intensity I α based on the above equation (12), so that the relative inter-bit phase difference is obtained from the light intensity I α. Although it seems that Δφ mod can be measured, as shown in FIG. 14, two relative bit phase differences Δφ mod correspond to one light intensity I α , and one of them cannot be specified. . That is, the conventional optical phase
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる光位相変調評価装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical phase modulation evaluation apparatus that can more accurately evaluate the modulation state of an optical phase modulation signal than in the prior art.
本発明の請求項1に記載の光位相変調評価装置は、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号(a)を入力する光入力部(11)と、入力された前記光位相変調信号(a)を第1の光(101)と第2の光(102)とに分岐する光分岐部(12)と、前記第1の光(101)を第3の光(103)と第4の光(104)とに分波するとともに前記第2の光(102)を第5の光(105)と第6の光(106)とに分波する分波器(13a)と、前記第3の光(103)を反射して第7の光(107)として出力するとともに前記第5の光(105)を反射して第8の光(108)として出力する第1コーナーミラー(14a)と、前記第4の光(104)を反射して第9の光(109)として出力するとともに前記第6の光(106)を反射して第10の光(110)として出力する第2コーナーミラー(14b)と、前記第7の光(107)と前記第9の光(109)とを合波することによって前記光位相変調信号(a)の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第1及び第2の光強度変換信号(111、112)を出力するとともに前記第8の光(108)と前記第10の光(110)とを合波することによって前記光位相変調信号(a)の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第3及び第4の光強度変換信号(113、114)を出力する合波器(13b)と、前記分波器(13a)から前記第1コーナーミラー(14a)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上と前記分波器(13a)から前記第2コーナーミラー(14b)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上とのいずれかにおいて前記シンボルレートの1ビットに相当する遅延を与えるビット遅延器(15)と、前記分波器(13a)から前記第1コーナーミラー(14a)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上と前記分波器(13a)から前記第2コーナーミラー(14b)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上とのいずれかにおける2つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段(16)と、前記第1及び前記第2の光強度変換信号(111、112)の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第1の受光部(120)と、前記第3及び前記第4の光強度変換信号(113、114)の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第2の受光部(130)と、前記第1及び前記第2の受光部(120、130)の出力信号に基づいて前記光位相変調信号(a)を解析する信号処理部(140)とを備えた構成を有している。
An optical phase modulation evaluation apparatus according to
この構成により、本発明の請求項1に記載の光位相変調評価装置は、2つの光干渉計を備えることとなり、一方の光干渉計における位相差と、他方の光干渉計における位相差との差を所定の値に設定するので、従来のものとは異なり、相対ビット間位相差を別個に特定することができる。したがって、本発明の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。
With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to
また、本発明の請求項2に記載の光位相変調評価装置は、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号(a)を入力する光入力部(11)と、入力された前記光位相変調信号(a)を第1の光(101)と第2の光(102)とに分岐する光分岐部(12)と、前記第1の光(101)を第3の光(103)と第4の光(104)とに分波するとともに前記第2の光(102)を第5の光(105)と第6の光(106)とに分波する分波器(13a)と、前記第3の光(103)を反射して第7の光(107)として出力するとともに前記第5の光(105)を反射して第8の光(108)として出力する第1コーナーミラー(14a)と、前記第4の光(104)を反射して第9の光(109)として出力するとともに前記第6の光(106)を反射して第10の光(110)として出力する第2コーナーミラー(14b)と、前記第7の光(107)と前記第9の光(109)とを合波することによって前記光位相変調信号(a)の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第1及び第2の光強度変換信号(111、112)を出力するとともに前記第8の光(108)と前記第10の光(110)とを合波することによって前記光位相変調信号(a)の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第3及び第4の光強度変換信号(113、114)を出力する合波器(13b)と、前記第1コーナーミラー(14a)及び前記第2コーナーミラー(14b)の少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記シンボルレートの1ビットに相当する遅延を与えるコーナーミラー移動手段(51)と、前記分波器(13a)から前記第1コーナーミラー(14a)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上と前記分波器(13a)から前記第2コーナーミラー(14b)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上とのいずれかにおける2つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段(16)と、前記第1及び前記第2の光強度変換信号(111、112)の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第1の受光部(120)と、前記第3及び前記第4の光強度変換信号(113、114)の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第2の受光部(130)と、前記第1及び前記第2の受光部(120、130)の出力信号に基づいて前記光位相変調信号(a)を解析する信号処理部(140)とを備えた構成を有している。 An optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 2 of the present invention includes an optical input unit (11) for inputting an optical phase modulation signal (a) in which an optical carrier wave is phase-modulated by a data signal at a predetermined symbol rate. An optical branching unit (12) for branching the input optical phase modulation signal (a) into a first light (101) and a second light (102), and the first light (101) The third light (103) and the fourth light (104) are demultiplexed, and the second light (102) is demultiplexed into the fifth light (105) and the sixth light (106). The waver (13a) and the third light (103) are reflected and output as seventh light (107), and the fifth light (105) is reflected and reflected as eighth light (108). The first corner mirror (14a) for outputting and the ninth light (109) reflecting the fourth light (104) And the second corner mirror (14b) that reflects and outputs the sixth light (106) as the tenth light (110), and the seventh light (107) and the ninth light. (109) are combined to convert the phase change of the optical phase modulation signal (a) into a change in light intensity, and the first and second light intensity conversion signals (π) having an optical phase difference of π from each other ( 111, 112) and combining the eighth light (108) and the tenth light (110) to change the phase of the optical phase modulation signal (a) into a change in light intensity. A multiplexer (13b) for converting and outputting third and fourth light intensity conversion signals (113, 114) having an optical phase difference of π from each other; the first corner mirror (14a); and the second corner At least one of the mirrors (14b) is a predetermined one A corner mirror moving means (51) for applying a delay corresponding to one bit of the symbol rate, and the multiplexer (13a) through the first corner mirror (14a) and the multiplexer (13a). 13b) and two optical paths of light from the duplexer (13a) to the multiplexer (13b) via the second corner mirror (14b). An optical phase difference setting means (16) for giving a delay of a predetermined optical phase to at least one of the two lights, and at least one of the first and second light intensity conversion signals (111, 112) A first light receiving unit (120) that receives and converts it into an electrical signal; and a second light receiving unit that receives at least one of the third and fourth light intensity conversion signals (113, 114) and converts it into an electrical signal. Light receiving part (1 0) and a signal processing unit (140) for analyzing the optical phase modulation signal (a) based on the output signals of the first and second light receiving units (120, 130). ing.
この構成により、本発明の請求項2に記載の光位相変調評価装置は、2つの光干渉計を備えることとなり、一方の光干渉計における位相差と、他方の光干渉計における位相差との差を所定の値に設定するので、従来のものとは異なり、相対ビット間位相差を別個に特
定することができる。したがって、本発明の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。
With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 2 of the present invention includes two optical interferometers, and a phase difference in one optical interferometer and a phase difference in the other optical interferometer. Since the difference is set to a predetermined value, the phase difference between the relative bits can be specified separately from the conventional one. Therefore, the optical phase modulation evaluation apparatus of the present invention can evaluate the modulation state of the optical phase modulation signal more accurately than before.
さらに、本発明の請求項3に記載の光位相変調評価装置は、前記分波器(13a)と前記合波器(13b)とを一体化させた合分波器(13)を備えた構成を有している。 Furthermore, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 3 of the present invention includes a multiplexer / demultiplexer (13) in which the duplexer (13a) and the multiplexer (13b) are integrated. have.
この構成により、本発明の請求項3に記載の光位相変調評価装置は、分波器及び合波器を用いるものよりも構造を簡易化することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 3 of the present invention can be simplified in structure as compared with the one using the duplexer and the multiplexer.
さらに、本発明の請求項4に記載の光位相変調評価装置は、前記光分岐部(12)は、光カプラ(12c)を備えた構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 4 of the present invention, the optical branching section (12) includes an optical coupler (12c).
この構成により、本発明の請求項4に記載の光位相変調評価装置は、光カプラによって、入力された前記光位相変調信号を第1の光と第2の光とに分岐することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 4 of the present invention can branch the input optical phase modulation signal into the first light and the second light by the optical coupler.
さらに、本発明の請求項5に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段(16)は、前記第9の光(109)に与える光位相の遅延量と前記第10の光(110)に与える光位相の遅延量との差をπ/2に設定する構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 5 of the present invention, the optical phase difference setting means (16) includes the optical phase delay amount given to the ninth light (109) and the tenth light. The difference from the optical phase delay amount given to (110) is set to π / 2.
この構成により、本発明の請求項5に記載の光位相変調評価装置は、相対ビット間位相差を最も識別しやすくすることができるので、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 5 of the present invention can most easily identify the phase difference between the relative bits, so that the modulation state of the optical phase modulation signal can be evaluated more accurately than before. can do.
さらに、本発明の請求項6に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器(15)は、前記シンボルレートに応じて予め定められた複数の光路長の1つを選択して切り替える構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 6 of the present invention, the bit delay unit (15) selects and switches one of a plurality of optical path lengths predetermined according to the symbol rate. have.
この構成により、本発明の請求項6に記載の光位相変調評価装置は、異なるシンボルレートの光位相変調信号の評価も1台の装置で正確に行うことができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 6 of the present invention can accurately evaluate optical phase modulation signals of different symbol rates with a single apparatus.
さらに、本発明の請求項7に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器(15)が、前記シンボルレートの1ビットに相当する遅延量を与える厚さを持つ透過性材質の平行板(21a、21b)であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板(21a、21b)を複数個備え、これらを切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できる構成を有している。 Further, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 7 of the present invention, the bit delay unit (15) is a parallel plate made of a transparent material having a thickness that gives a delay amount corresponding to one bit of the symbol rate. A plurality of the parallel plates (21a, 21b) each having a thickness corresponding to each of the plurality of symbol rates can be set, and a delay amount corresponding to the symbol rate can be set by switching between the parallel plates (21a, 21b). It has a configuration.
この構成により、本発明の請求項7に記載の光位相変調評価装置は、異なるシンボルレートに応じた遅延量を容易に与えることができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 7 of the present invention can easily give a delay amount corresponding to a different symbol rate.
さらに、本発明の請求項8に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器(15)が、第1の平行板(23a1、23b1)と第2の平行板(23a2、23b2)とをハの字型に配置した2枚の透過性材質の平行板のペア(23a、23b)であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板のペア(23a、23b)を複数個備え、当該平行板のペア(23a、23b)を切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できる構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 8 of the present invention, the bit delay unit (15) includes a first parallel plate (23a 1 , 23b 1 ) and a second parallel plate (23a 2 , 23b). 2 ) is a pair of parallel plates (23a, 23b) of two transparent materials arranged in a square shape, and the pair of parallel plates (thicknesses corresponding to each of the symbol rates) ( 23a, 23b), and a pair of parallel plates (23a, 23b) can be switched to set a delay amount corresponding to the symbol rate.
この構成により、本発明の請求項8に記載の光位相変調評価装置は、ビット遅延器が、2枚の透過性材質の平行板のペアを切り替えることにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。 With this configuration, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 8 of the present invention, the bit delay unit switches the optical path length in accordance with the symbol rate by switching a pair of two parallel plates made of a transparent material. be able to.
さらに、本発明の請求項9に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器(15)が、互いに透過面が対向するように配置されたくさび形状の透過体(24a、24b)のペアであって、該透過体(24a、24b)の少なくともいずれか一方を移動して光路長を調整し、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応した前記遅延量を設定できる構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 9 of the present invention, the bit delay unit (15) is a pair of wedge-shaped transmission bodies (24a, 24b) in which the transmission surfaces face each other. And it has the structure which can set the said delay amount corresponding to each of several said symbol rates by moving at least any one of this transmission body (24a, 24b), adjusting an optical path length.
この構成により、本発明の請求項9に記載の光位相変調評価装置は、ビット遅延器が、くさび形状の透過体のペアの少なくともいずれか一方を移動して光路長を調整することにより、複数のシンボルレートのそれぞれに対応した遅延量を設定することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 9 of the present invention includes a plurality of bit delay units that adjust the optical path length by moving at least one of the pair of wedge-shaped transmission bodies. The delay amount corresponding to each of the symbol rates can be set.
さらに、本発明の請求項10に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段(16)が、透過性材質の平行板(16a、16b)であって、該平行板(16a、16b)を回転して当該平行板(16a、16b)への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できる構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 10 of the present invention, the optical phase difference setting means (16) is a parallel plate (16a, 16b) made of a transparent material, and the parallel plate (16a, 16b) can be set to an arbitrary delay amount by changing the incident angle of light to the parallel plates (16a, 16b) by rotating.
この構成により、本発明の請求項10に記載の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の波長の変更に応じて光位相の遅延量を設定する際や、温度変化等に伴う光路長の変動による光位相の遅延量を設定する際に、小さな遅延量も正確に設定できるため光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 10 of the present invention sets the optical phase delay amount according to the change in the wavelength of the optical phase modulation signal, or the optical path length associated with a temperature change or the like. When setting the delay amount of the optical phase due to fluctuation, a small delay amount can be set accurately, so that the modulation state of the optical phase modulation signal can be evaluated more accurately than before.
さらに、本発明の請求項11に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段(16)が、ハの字型に配置された透過性材質の2枚の平行板(16e、16f)のペアであって、2枚の該平行板(16e、16f)の少なくともいずれか一方を回転して当該平行板(16e、16f)への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できる構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to an eleventh aspect of the present invention, the optical phase difference setting means (16) includes two parallel plates (16e, 16f) made of a transparent material arranged in a C shape. ), And at least one of the two parallel plates (16e, 16f) is rotated to change the incident angle of the light to the parallel plates (16e, 16f). It has a configuration that can be set.
この構成により、本発明の請求項11に記載の光位相変調評価装置は、光位相差設定手段の透過光のビームシフトを抑えることができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 11 of the present invention can suppress the beam shift of the transmitted light of the optical phase difference setting unit.
さらに、本発明の請求項12に記載の光位相変調評価装置は、前記信号処理部(140)は前記光位相変調信号(a)の変調位相を評価する信号処理部であって、前記分波器(13a)から前記第1コーナーミラー(14a)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上と前記分波器(13a)から前記第2コーナーミラー(14b)を経由して前記合波器(13b)に至る2つの光の光路上とのいずれかにおいて光位相の遅延を与える光位相調整手段(31)を備え、該光位相の遅延量を可変して前記信号処理部(140)が算出する相対ビット間位相差の初期位相(φ)を調整可能にした構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 12 of the present invention, the signal processing unit (140) is a signal processing unit for evaluating a modulation phase of the optical phase modulation signal (a), and the demultiplexing The second corner mirror (14b) from the duplexer (13a) on the optical path of the two lights from the filter (13a) via the first corner mirror (14a) to the multiplexer (13b) An optical phase adjusting means (31) for delaying the optical phase in any of the two optical paths to the multiplexer (13b) via the optical phase, and varying the optical phase delay amount to The initial phase (φ) of the relative bit phase difference calculated by the signal processing unit (140) is adjustable.
この構成により、本発明の請求項12に記載の光位相変調評価装置は、異なる波長の被測定光に対しても初期位相(φ)を任意に設定することができる。 With this configuration, the optical phase modulation evaluation apparatus according to the twelfth aspect of the present invention can arbitrarily set the initial phase (φ) for the light to be measured having different wavelengths.
さらに、本発明の請求項13に記載の光位相変調評価装置は、前記信号処理部(140)は前記光位相変調信号(a)の変調位相を評価する信号処理部であって、前記合波器(13b)と前記第1及び前記第2の受光部(120、130)のうち少なくとも一方の受光部との間の光路上において光路長を調整する光路長調整手段(41)を備え、前記第1及び前記第2の受光部(120、130)がそれぞれ変換した電気信号の位相を調整可能にした構成を有している。 Furthermore, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to claim 13 of the present invention, the signal processing unit (140) is a signal processing unit for evaluating a modulation phase of the optical phase modulation signal (a), and the multiplexing An optical path length adjusting means (41) for adjusting an optical path length on an optical path between the optical device (13b) and at least one of the first and second light receiving units (120, 130), The first and second light receiving units (120, 130) have a configuration in which the phase of the electric signal converted can be adjusted.
この構成により、本発明の請求項13に記載の光位相変調評価装置は、光路長調整手段が、光路長を調整することにより、第1の受光部及び第2の受光部がそれぞれ変換した電気信号の位相を180°(π)の位相差に調整することができる。 With this configuration, in the optical phase modulation evaluation apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, the optical path length adjusting unit adjusts the optical path length so that the first light receiving unit and the second light receiving unit respectively convert the electric light. The phase of the signal can be adjusted to a phase difference of 180 ° (π).
本発明は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができるという効果を有する光位相変調評価装置を提供することができるものである。 The present invention can provide an optical phase modulation evaluation apparatus having an effect that the modulation state of an optical phase modulation signal can be evaluated more accurately than before.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
まず、本発明に係る光位相変調評価装置の第1の実施の形態における構成について説明する。最初に、光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュールの構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the optical phase modulation evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the optical phase modulation evaluation module provided in the optical phase modulation evaluation apparatus will be described.
図1に示すように、光位相変調評価モジュール10は、光位相変調信号aを入力する光入力部11と、入力された光位相変調信号aを2つの光に分岐する光分岐部12と、1つの入射光を透過光と反射光とに分波するとともに2つの入射光を合波して出力する合分波器13と、合分波器13からの光を反射して合分波器13に出力する第1コーナーミラー14a及び第2コーナーミラー14bと、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を与えるビット遅延器15と、光位相差を設定する光位相差設定器16と、光位相差の設定値を光位相差設定器16に指示する位相制御手段17と、合分波器13からの光を入力して光ファイバ19a〜19dにそれぞれ出力する第1〜4の光出力部18a〜18dとを備えている。
As shown in FIG. 1, an optical phase
ここで、光位相変調評価モジュール10は、2つのマッハツェンダ干渉計を備える構成となっている。
Here, the optical phase
まず、第1のマッハツェンダ干渉計は、光入力部11から光分岐部12、合分波器13、第1コーナーミラー14a及び合分波器13を経由して第1の光出力部18aに至る光路(以下「第11光路」という。)と、光入力部11から光分岐部12、合分波器13、第2コーナーミラー14b及び合分波器13を経由して第2の光出力部18bに至る光路(以下「第12光路」という。)とを含む。
First, the first Mach-Zehnder interferometer reaches the first
次に、第2のマッハツェンダ干渉計は、光入力部11から光分岐部12、合分波器13、第1コーナーミラー14a及び合分波器13を経由して第3の光出力部18cに至る光路(以下「第21光路」という。)と、光入力部11から光分岐部12、合分波器13、第2コーナーミラー14b及び合分波器13を経由して第4の光出力部18dに至る光路(以下「第22光路」という。)とを含む。
Next, the second Mach-Zehnder interferometer passes from the
光入力部11は、入力光をコリメートするレンズを備え、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号aを入力するようになっている。具体的には、光入力部11は、シンボルレート20Gbpsや40GbpsのDPSK(Differential Phase Shift Keying)やDQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)等で位相変調された光位相変調信号aを入力するようになっている。なお、前述の位相変調方式やシンボルレートは一例であり、光入力部11に入力される光位相変調信号aはこれらに限定されるものではない。
The
光分岐部12は、例えば図示のように複数のミラー12aと、ビームスプリッタ12bとから構成され、光入力部11が入力した光を第1の光101と第2の光102とに分岐するようになっている。
The optical branching
合分波器13は、例えば無偏光ビームスプリッタで構成され、1つの入射光を透過光と反射光とに分波するとともに、2つの入射光を合波して出力するようになっている。
The multiplexer /
具体的には、合分波器13は、光分岐部12からの第1の光101を透過して第3の光103として出力するとともに、光分岐部12からの第1の光101を反射して第4の光104として出力するようになっている。また、合分波器13は、光分岐部12からの第2の光102を透過して第5の光105として出力するとともに、光分岐部12からの第2の光102を反射して第6の光106として出力するようになっている。
Specifically, the multiplexer /
また、合分波器13は、入力された2組の光をそれぞれ合波して干渉させることによって光位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する2つの光強度変換信号を出力するようになっている。
Further, the multiplexer /
具体的には、合分波器13は、第7の光107と第9の光109とを合波することによって光位相変調信号aの位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第1の光強度変換信号111及び第2の光強度変換信号112を出力するとともに、第8の光108と第10の光110とを合波することによって光位相変調信号aの位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第3の光強度変換信号113及び第4の光強度変換信号114を出力するようになっている。
Specifically, the multiplexer /
なお、合分波器13を例えば図2に示すように、2つの無偏光ビームスプリッタを用いて分波器13aと合波器13bとに分割する構成としてもよい。
For example, as shown in FIG. 2, the multiplexer /
ビット遅延器15は、第3の光103及び第5の光105を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備え、第3の光103及び第5の光105の光路上においてシンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を与えるようになっている。
The
ここで、シンボルレートの1ビットに相当する遅延時間t[s]、透光性板の屈折率をn、真空中の光速をcで表すと、第3の光103及び第5の光105の進行方向における透光性板の厚さをdは(13)式で示される。
Here, when the delay time t [s] corresponding to one bit of the symbol rate, the refractive index of the translucent plate is represented by n, and the speed of light in vacuum is represented by c, the
d=c×t/(n−1) (13)
(13)式において、1ビットに相当する遅延時間t[s]は、光入力部11に入力される光位相変調信号aのシンボルレートをSR[bps]で表すと、t=1/SR[s]であるので、シンボルレートSR=40[Gbps]の場合はt=25[ps]、シンボルレートSR=20[Gbps]の場合はt=50[ps]となる。よって、透過性板の屈折率が1.5のときシンボルレートSR=40[Gbps]の場合は、透光性板の厚さd=15[mm]となる。また、シンボルレートSR=20[Gbps]の場合は、透光性板の厚さd=30[mm]となる。
d = c * t / (n-1) (13)
In the equation (13), the delay time t [s] corresponding to 1 bit is t = 1 / SR [when the symbol rate of the optical phase modulation signal a input to the
以上のように、ビット遅延器15は、光位相変調信号aのシンボルレートに応じて、第1及び第2のマッハツェンダ干渉計がそれぞれ有する2つの光路間に1ビットに相当する光路差を与えることができるようになっている。
As described above, the
ところで、ビット遅延器15は、前述の構成に限定されるものではなく、例えば図3に示すような構成としてもよい。図3に示されたビット遅延器15は、第3の光103及び第5の光105の入射面と出射面とが平行で屈折率が同一の2つの透光性板15a及び15bを備えている。透光性板15a及び15bは、第3の光103及び第5の光105のそれぞれに対し、透光性板15aにおける入射角と、透光性板15bにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。
By the way, the
なお、ビット遅延器15を例えば透光性板15a又は15bのみで構成することもできる。例えば、透光性板15aのみを用いるとき、透光性板15aが第3の光103及び第5の光105を屈折させるので、図示のように第3の光103及び第5の光105の入射光軸と出射光軸とが異なる現象(以下「ビームシフト」という。)が生じる。このビームシフトは、ビーム自体がある程度の幅を持っているので実用上問題にはならないが、図示のようにハの字型に対称に傾けて設けることにより、ビームシフトの影響をさらに除くことができて好ましい。また、図3に示されたビット遅延器15の構成では、第3の光103及び第5の光105の入射角がほぼ0°で設けられたものとは異なり、入射面からの戻り光を抑えることができて好ましい。
In addition, the
図1に戻り、光位相変調評価モジュール10の構成の説明を続ける。
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the optical phase
第1コーナーミラー14aは、図示のように2つのミラーを所定の角度で組み合わせて構成され、入射光の進行方向と逆の方向に、入射光と異なる光路で反射光を出力するようになっている。具体的には、第1コーナーミラー14aは、ビット遅延器15を透過した第3の光103及び第5の光105をそれぞれ反射して第7の光107及び第8の光108とし、合分波器13に出力するようになっている。
The
第2コーナーミラー14bは、第1コーナーミラー14aと同様な構成であり、合分波器13からの第4の光104及び第6の光106をそれぞれ反射して第9の光109及び第10の光110とし、光位相差設定器16に出力するようになっている。
The
光位相差設定器16は、第9の光109の光路上に設けられた透光性板16aと、第10の光110の光路上に設けられた透光性板16bとを備え、位相制御手段17の指示に従って、第11光路と第12光路との位相差(Δφ1)と、第21光路と第22光路との位相差(Δφ2)との差(Δφ1−Δφ2)をπ/2の光位相差に設定するようになっている。透光性板16a及び16bは、それぞれ、第9の光109及び第10の光110を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備えている。なお、透光性板16a及び16bのそれぞれの厚さは、同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。また、透光性板16a及び16bのいずれかのみで光位相差設定器16を構成し、光位相差(Δφ1−Δφ2)をπ/2に設定するようにしてもよい。また、光位相差設定器16は、本発明の光位相差設定手段に対応している。
The optical phase
なお、光位相差設定器16で生じる遅延量を加味したビット遅延器15の遅延量が設定できるよう、すなわちマッハツェンダ干渉計の2つの光路差がシンボルレートの1ビット分の遅延となるようにする。
It should be noted that the delay amount of the
透光性板16aは、第9の光109を一定の入射角で入射する構成となっている。一方、透光性板16bは、図示した矢印の方向に回転できるようになっており、第10の光110の光路長を変更できるものである。
The
なお、光位相差設定器16は、前述の構成に限定されるものではなく、例えば図4に示すような構成とすることもできる。図4に示された光位相差設定器16は、第9の光109の光路上に設けられた透光性板16c及び16dと、第10の光110の光路上に設けられた透光性板16e及び16fと、透光性板16e及び16fをそれぞれ保持する保持板16g及び16hとを備えている。
The optical phase
透光性板16c及び16dは、第9の光109に対し、透光性板16cにおける入射角と、透光性板16dにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。
The
透光性板16e及び16fは、第10の光110に対し、透光性板16eにおける入射角と、透光性板16fにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。また、透光性板16e及び16fは、それぞれを保持する保持板16g及び16hの少なくとも一方を、図中のA方向又はB方向に回転させることにより、第9の光109の光位相に対する第10の光110の光位相を設定できるようになっている。
The
この構成により、図4に示された光位相差設定器16は、透光性板16cと透光性板16dとを、また、透光性板16eと透光性板16fとを所定の角度でハの字型に対称に傾けて設けることにより、ビームシフトの影響を除くことができて好ましい。さらに、この構成では、第9の光109及び第10の光110の入射角がほぼ0°で設けられたものとは異なり、入射面からの戻り光を抑えることができて好ましい。
With this configuration, the optical phase
再び図1に戻り、光位相変調評価モジュール10の構成の説明を続ける。
Returning to FIG. 1 again, the description of the configuration of the optical phase
第1〜4の光出力部18a〜18dは、それぞれレンズを備え、光強度変換信号111〜114はそれぞれ光ファイバ19a〜19dに集光されている。
Each of the first to fourth
第1の光出力部18aは、第1の光強度変換信号111を入力して光ファイバ19aに出力するようになっている。第2の光出力部18bは、第2の光強度変換信号112を入力して光ファイバ19bに出力するようになっている。第3の光出力部18cは、第3の光強度変換信号113を入力して光ファイバ19cに出力するようになっている。第4の光出力部18dは、第4の光強度変換信号114を入力して光ファイバ19dに出力するようになっている。
The first
次に、前述の光位相変調評価モジュール10を備えた光位相変調評価装置の構成について説明する。
Next, the configuration of an optical phase modulation evaluation apparatus provided with the above-described optical phase
図5に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置100は、光位相変調評価モジュール10と、バランスドレシーバ120及び130と、信号処理部140と、表示部150とを備えている。光位相変調評価モジュール10とバランスドレシーバ120及び130との間には、4つの光ファイバ19a〜19dが接続されている。
As shown in FIG. 5, the optical phase
バランスドレシーバ120は、光位相変調評価モジュール10からの光強度変換信号を受光して光電変換する受光器(以下「PD」という。)121及び122と、PD121及び122が光電変換した電気信号(以下「光電変換信号」という。)の減算を行う減算器123とを備えている。
The
PD121は、光ファイバ19aを介し、光位相変調評価モジュール10の第1の光出力部18a(図1参照)から第1の光強度変換信号111を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器123に出力するようになっている。PD122は、光ファイバ19bを介し、光位相変調評価モジュール10の第2の光出力部18b(図1参照)から第2の光強度変換信号112を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器123に出力するようになっている。
The
減算器123は、PD121が出力する光電変換信号とPD122が出力する光電変換信号との差分を出力するようになっている。
The
以上の構成により、バランスドレシーバ120は、光ファイバ19a及び19bからの光強度変換信号、すなわち、第1のマッハツェンダ干渉計からの光強度変換信号をバランスド受信して信号処理部140に出力するようになっている。
With the above configuration, the
バランスドレシーバ130は、光位相変調評価モジュール10からの光強度変換信号を受光して光電変換するPD131及び132と、PD131及び132が光電変換した光電変換信号の減算を行う減算器133とを備えている。
The
PD131は、光ファイバ19cを介し、光位相変調評価モジュール10の第3の光出力部18c(図1参照)から第3の光強度変換信号113を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器133に出力するようになっている。PD132は、光ファイバ19dを介し、光位相変調評価モジュール10の第4の光出力部18d(図1参照)から第4の光強度変換信号114を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器133に出力するようになっている。
The
減算器133は、PD131が出力する光電変換信号とPD132が出力する光電変換信号との差分を出力するようになっている。
The
以上の構成により、バランスドレシーバ130は、光ファイバ19c及び19dからの光強度変換信号、すなわち、第2のマッハツェンダ干渉計からの光強度変換信号をバランスド受信して信号処理部140に出力するようになっている。
With the above configuration, the
信号処理部140は、バランスドレシーバ120及び130の出力信号に基づいて、光位相変調評価モジュール10に入力される光位相変調信号aの位相変調による相対ビット間位相差Δφmodを算出するとともに、相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を求めるようになっている。
The
すなわち、信号処理部140は、図示を省略したが、バランスドレシーバ120及び130がそれぞれ出力する出力信号と光位相変調信号aの相対ビット間位相差Δφmodとの関係を予め測定して記憶した位相差テーブルと、この位相差テーブルに記憶されたデータに基づき、バランスドレシーバ120及び130がそれぞれ出力する出力信号の相対ビット間位相差Δφmodを算出する位相差算出手段と、算出した相対ビット間位相差Δφmodに基づいて相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を算出する手段等を備えている。
That is, although not shown, the
表示部150は、例えば液晶ディスプレイを備え、信号処理部140が算出した相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を表示するようになっている。
The
次に、本実施の形態における光位相変調評価装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the optical phase
最初に、図1を用いて光位相変調評価モジュール10の動作について説明する。
First, the operation of the optical phase
まず、光入力部11は、光位相変調信号aを入力し、光分岐部12に出力する。
First, the
次いで、光分岐部12は、光入力部11が入力した光を第1の光101と第2の光102とに分岐し、合分波器13に出力する。
Next, the optical branching
さらに、合分波器13は、入力された第1の光101を第3の光103と第4の光104とに分波し、第3の光103をビット遅延器15に出力し、第4の光104を第2コーナーミラー14bに出力する。また、合分波器13は、入力された第2の光102を第5の光105と第6の光106とに分波し、第5の光105をビット遅延器15に出力し、第6の光106を第2コーナーミラー14bに出力する。
Further, the multiplexer /
続いて、第2コーナーミラー14bは、入力された第4の光104を反射して第9の光109として光位相差設定器16の透光性板16aに出力し、この第9の光109は、透光性板16aを透過して合分波器13に入力される。また、第2コーナーミラー14bは、入力された第6の光106を反射して第10の光110として光位相差設定器16の透光性板16bに出力し、この第10の光110は、透光性板16bを透過して合分波器13に入力される。ここで、透光性板16bに入力された第10の光110は、透光性板16bによって、第22光路が第12光路に対して所定の位相差を有するように遅延され、合分波器13に出力される。
Subsequently, the
一方、ビット遅延器15に入力された第3の光103及び第5の光105は、ビット遅延器15によって、シンボルレートの1ビットに相当する遅延時間だけそれぞれ遅延させられ、第1コーナーミラー14aに入力される。
On the other hand, the
次いで、第1コーナーミラー14aは、ビット遅延器15によって遅延された第3の光103を反射して第7の光107として合分波器13に出力する。また、第1コーナーミラー14aは、ビット遅延器15によって遅延された第5の光105を反射して第8の光108として合分波器13に出力する。
Next, the
引き続き、合分波器13は、第8の光108と第10の光110とを合波して干渉させることによって位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する第1の光強度変換信号111及び第2の光強度変換信号112を出力する。また、合分波器13は、第7の光107と第9の光109とを合波して干渉させることによって位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する第3の光強度変換信号113及び第4の光強度変換信号114を出力する。
Subsequently, the multiplexer /
そして、第1の光出力部18aは、第1の光強度変換信号111を入力して光ファイバ19aに出力する。また、第2の光出力部18bは、第2の光強度変換信号112を入力して光ファイバ19bに出力する。また、第3の光出力部18cは、第3の光強度変換信号113を入力して光ファイバ19cに出力する。また、第4の光出力部18dは、第4の光強度変換信号114を入力して光ファイバ19dに出力する。
Then, the first
次に、図5を用いて光位相変調評価モジュール10の後段の動作について説明する。
Next, the subsequent operation of the optical phase
まず、バランスドレシーバ120において、PD121は、光ファイバ19aを介し、第1の光出力部18a(図1参照)から第1の光強度変換信号111を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器123に出力する。
First, in the
同様に、PD122は、光ファイバ19bを介し、第2の光出力部18b(図1参照)から第2の光強度変換信号112を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器123に出力する。
Similarly, the
次いで、減算器123は、PD121が出力する光電変換信号とPD122が出力する光電変換信号との差分を信号処理部140に出力する。
Next, the
ここで、[発明が解決しようとする課題]の項で説明した内容と同じ条件に基づいて、第1の光強度変換信号111及び第2の光強度変換信号112をそれぞれP1及びP2として数式で表すと、P1及びP2は(10)、(11)式(再掲)で表される。 Here, the first light intensity conversion signal 111 and the second light intensity conversion signal 112 are defined as P 1 and P 2 based on the same conditions as described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, respectively. When expressed by mathematical formulas, P 1 and P 2 are represented by formulas (10) and (11) (repost).
P1=0.5+0.5cos(Δφmod) (10)
P2=0.5−0.5cos(Δφmod) (11)
したがって、減算器123が出力する出力信号Pは(14)式で表され、オフセットパワーがキャンセルされるとともに、光強度が2倍となる。その結果、減算器123が出力する出力信号Pに対応する光強度Iαは(15)式で表される。
P 1 = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod ) (10)
P 2 = 0.5−0.5 cos (Δφ mod ) (11)
Therefore, the output signal P output from the
P=P1−P2=cos(Δφmod) (14)
Iα∝cos(Δφmod) (15)
次に、バランスドレシーバ130において、PD131は、光ファイバ19cを介し、第3の光出力部18c(図1参照)から第3の光強度変換信号113を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器133に出力する。
P = P 1 −P 2 = cos (Δφ mod ) (14)
I α ∝cos (Δφ mod ) (15)
Next, in the
同様に、PD132は、光ファイバ19dを介し、第4の光出力部18d(図1参照)から第4の光強度変換信号114を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器133に出力する。
Similarly, the
次いで、減算器133は、PD131が出力する光電変換信号とPD132が出力する光電変換信号との差分を信号処理部140に出力する。
Next, the
ここで、[発明が解決しようとする課題]の項で説明した内容と同じ条件に基づいて、第3の光強度変換信号113及び第4の光強度変換信号114をそれぞれP1及びP2として数式で表すと、光位相差設定器16(図1参照)を設けているので、P1及びP2は(16)、(17)式で表される。 Here, the third light intensity conversion signal 113 and the fourth light intensity conversion signal 114 are set as P 1 and P 2 based on the same conditions as described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, respectively. In terms of mathematical expression, since the optical phase difference setting device 16 (see FIG. 1) is provided, P 1 and P 2 are represented by the expressions (16) and (17).
P1=0.5+0.5cos(Δφmod+π/2) (16)
P2=0.5−0.5cos(Δφmod+π/2) (17)
したがって、減算器133が出力する出力信号Pは(18)式で表され、オフセットパワーがキャンセルされるとともに、光強度が2倍となる。その結果、減算器133が出力する出力信号Pに対応する光強度Iβは(19)式で表される。
P 1 = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod + π / 2) (16)
P 2 = 0.5−0.5 cos (Δφ mod + π / 2) (17)
Therefore, the output signal P output from the
P=P1−P2=cos(Δφmod+π/2) (18)
Iβ∝cos(Δφmod+π/2) (19)
(19)式で表される光強度Iβは、(15)式で表される光強度Iαに対し、図6に示すような関係となる。すなわち、光強度Iβは、光強度Iαよりも位相がπ/2(90°)だけ遅れたものとなる。
P = P 1 −P 2 = cos (Δφ mod + π / 2) (18)
I β ∝cos (Δφ mod + π / 2) (19)
The light intensity I β expressed by the equation (19) has a relationship as shown in FIG. 6 with respect to the light intensity I α expressed by the equation (15). That is, the light intensity I beta, becomes phase than the light intensity I alpha is delayed by π / 2 (90 °).
引き続き、信号処理部140は、バランスドレシーバ120及び130がそれぞれ出力する出力信号と光位相変調信号aの相対ビット間位相差Δφmodとの関係を予め測定して記憶した位相差テーブル(図示省略)を参照し、バランスドレシーバ120及び130がそれぞれ出力する出力信号に基づいて相対ビット間位相差Δφmodを算出する。さらに、信号処理部140は、算出した相対ビット間位相差Δφmodに基づいて、相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を求め、これらのデータを表示部150に出力する。
Subsequently, the
ここで、前述したように、光強度Iαの位相と光強度Iβの位相との間にはπ/2の位相差があるので、信号処理部140は、光強度Iα及びIβに基づいて、相対ビット間位相差Δφmodを特定することができる(図6参照)。
Here, as described above, since there is a phase difference of π / 2 between the phase of the light intensity I α and the phase of the light intensity I β , the
最後に、表示部150は、信号処理部140が算出した相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を表示する。
Finally, the
以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール10によれば、ビット遅延器15は、第3の光103及び第5の光105に対し、入力された光位相変調信号aのシンボルレートの1ビット分だけ遅延させ、光位相差設定器16は、第9の光109及び第10の光110に対し、互いの光位相差をゼロを除く所定の光位相差に設定する構成としたので、従来のものとは異なり、1つのモジュールで2つの光干渉計が構成され、光位相差0及びπ/2の信号を同時に出力することができ、任意の波長に対して光位相差の設定が可能となった。したがって、本実施の形態における光位相変調評価モジュール10は、光位相変調信号aの変調状態を従来よりも正確に評価することができる。
As described above, according to the optical phase
また、本実施の形態における光位相変調評価装置100によれば、光位相変調信号aの相対的なビット間位相差を測定することができる光位相変調評価モジュール10を備える構成としたので、光位相変調信号aの相対的なビット間位相差に基づいて相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を算出することができ、算出したこれらの結果に基づいて従来よりも正確に光位相変調信号aを評価することができる。
Moreover, according to the optical phase
なお、前述の実施の形態において、光分岐部12が複数のミラー12aを備えた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図7に示すように、光分岐部12が光カプラ12cを備える構成としても同様な効果が得られる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the optical branching
また、前述の実施の形態において、第3の光103及び第5の光105の光路上にビット遅延器15を設け、第9の光109及び第10の光110の光路上に光位相差設定器16を設けた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the
具体的には、ビット遅延器15は、第3の光103及び第5の光105の光路上以外に、第4の光104及び第6の光106の光路上、第7の光107及び第8の光108の光路上、第9の光109及び第10の光110の光路上のいずれかに設ける構成とすることができる。
Specifically, the
一方、光位相差設定器16は、第9の光109及び第10の光110の光路上以外に、第3の光103及び第5の光105の光路上、第4の光104及び第6の光106の光路上、第7の光107及び第8の光108の光路上のいずれかに設ける構成とすることができる。
On the other hand, the optical phase
(第2の実施の形態)
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第2の実施の形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the optical phase modulation evaluation apparatus according to the present invention will be described.
図8に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール20は、第1の実施の形態における光位相変調評価モジュール10(図1参照)のビット遅延器15をビット遅延器21に変更し、遅延量設定手段22を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール10と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 8, the optical phase
ビット遅延器21は、第3の光103及び第5の光105の進行方向における厚さがd1の透光性板21aと、厚さがd2の透光性板21bとを備えている。図示を省略したが、ビット遅延器21は、図示した矢印の方向に平行移動可能な平行保持部に保持され、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長をシンボルレートに応じて切り替えて与えるようになっている。
遅延量設定手段22は、シンボルレート指定信号を受けてビット遅延器21に対して、透光性板21a及び21bの切替え指示を示す信号を出力するようになっている。
The delay amount setting means 22 receives the symbol rate designation signal and outputs a signal indicating an instruction to switch the light-transmitting
透光性板21a及び21bは、例えば石英ガラス板で構成される。透光性板21aは、例えば屈折率が1.5で厚さd1=30[mm]であり、シンボルレートSR=20[Gbps]の光位相変調信号aを1ビット分遅延するようになっている。透光性板21bは、例えば屈折率が1.5で厚さd2=15[mm]であり、シンボルレートSR=40[Gbps]の光位相変調信号aを1ビット分遅延するようになっている。
The
なお、ビット遅延器21の構成は、図8に示すものに限定されるものではなく、例えば図9に示すようなものでもよい。
Note that the configuration of the
まず、図9(a)に示されたビット遅延器23は、厚さが互いに異なり、同じ材質の平行板で構成された2つの透光性板23a1及び23b1と23a2及び23b2とを備え、第3の光103及び第5の光105に対し、透光性板23a1、23b1の入射角と透光性板23a2、23b2の出射角とが等しくなるよう透光性板23a1及び23b1と23a2及び23b2とをハの字型に対称に傾けて配置したものである。ここで、透光性板の厚さが厚い23a側はシンボルレートSR=20[Gbps]用であり、透光性板の厚さが薄い23b側はシンボルレートSR=40[Gbps]用である。この構成により、図9(a)に示されたビット遅延器23は、図示した矢印の方向にビット遅延器23を平行移動することにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。
First, the
次に、図9(b)に示されたビット遅延器24は、第3の光103及び第5の光105の進行方向に平行な断面が三角形(くさび形)である2つの透過体24a及び24bを備えている。透過体24aは保持部(図示省略)に固定されており、透過体24bは図示した矢印の方向に移動できるようになっている。この構成により、図9(b)に示されたビット遅延器24は、透過体24bを図示した矢印の方向に移動することにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。
Next, the
なお、2つの透過体24a及び24bを移動可能な構成としてもよい。また、図9(b)においては、第3の光103及び第5の光105の入射角及び出射角がほぼ0°となる構成としているが、透過体24a及び24bを傾けて、第3の光103及び第5の光105の入射角及び出射角を所定角度に設定する構成としてもよい。この構成により、入射面での反射を抑えることができて好ましい。
The two
以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール20によれば、ビット遅延器21は、第3の光103及び第5の光105の進行方向における厚さが互いに異なる透光性板21a及び21bを備える構成としたので、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長をシンボルレートに応じて切り替えて与えることができる。
As described above, according to the optical phase
なお、シンボルレートが20[Gbps]及び40[Gbps]の場合の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、厚さが互いに異なる3つの平行板でビット遅延器21を構成することにより、3とおりのシンボルレートに対しても対応することができる。
In addition, although the example in the case of a symbol rate of 20 [Gbps] and 40 [Gbps] has been described, the present invention is not limited to this. For example, by configuring the
(第3の実施の形態)
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第3の実施の形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the optical phase modulation evaluation apparatus according to the present invention will be described.
図10に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール30は、第1の実施の形態における光位相変調評価モジュール10(図1参照)に位相調整用遅延器31を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール10と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 10, the optical phase
位相調整用遅延器31は、第7の光107及び第8の光108を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備えている。位相調整用遅延器31は、図示した矢印の方向に回転できるようになっており、第7の光107及び第8の光108の光路上において所定の光路長を与えるようになっている。なお、位相調整用遅延器31は、本発明の光位相差調整手段に対応している。 The phase adjusting delay unit 31 includes a translucent plate such as a quartz glass plate that transmits the seventh light 107 and the eighth light 108 and has the same refractive index and is parallel. The phase adjusting delay unit 31 can be rotated in the direction of the arrow shown in the figure, and gives a predetermined optical path length on the optical paths of the seventh light 107 and the eighth light 108. The phase adjusting delay unit 31 corresponds to the optical phase difference adjusting means of the present invention.
したがって、位相調整用遅延器31を図示した矢印の方向に回転させることにより、第7の光107及び第8の光108の光路長が変化し、その結果、第1〜4の光出力部18a〜18dからそれぞれ出力される光強度変換信号の相対ビット間位相差Δφmodに対する光強度が変動する。この位相調整用遅延器31の遅延量を調整することで、光強度変換信号の光強度に基づいて算出される相対ビット間位相差の初期位相(φ)を調整することができる。
Therefore, the optical path lengths of the seventh light 107 and the eighth light 108 change by rotating the phase adjusting delay unit 31 in the direction of the arrow shown in the figure, and as a result, the first to fourth
なお、位相調整用遅延器31の構成は、図10に示されたものに限定されるものではなく、例えば図4において説明した光位相差設定器16の透光性板16e及び16fと同様に、回転可能な2つの透光性板を設け、第7の光107及び第8の光108に対し、一方の透光性板における入射角と、他方の透光性板における出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設ける構成とすることもできる。
Note that the configuration of the phase adjusting delay unit 31 is not limited to that shown in FIG. 10. For example, similarly to the
光位相変調評価モジュール30は、前述のように構成されているので、図5に示された光位相変調評価モジュール10に代えて光位相変調評価モジュール30を用いることにより、PD121、122、131及び132がそれぞれ出力する光電変換信号をモニタすることで、バランスドレシーバ120及び130に入力される光強度変換信号の光位相を容易に調整することができる。
Since the optical phase
以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール30によれば、位相調整用遅延器31は、第7の光107及び第8の光108を透過し、回転可能な透光性板を備えた構成としたので、第7の光107及び第8の光108の光路長を変化させることにより、第1〜4の光出力部18a〜18dがそれぞれ出力する光強度変換信号の位相をシフトさせ、相対ビット間位相差Δφmodにオフセット位相を加えることができる。
As described above, according to the optical phase
なお、前述の実施の形態において、第7の光107及び第8の光108の光路上に位相調整用遅延器31を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合分波器13から第1コーナーミラー14aを経由して合分波器13に至る2つの光の光路上と合分波器13から第2コーナーミラー14bを経由して合分波器13に至る2つの光の光路上とのいずれかに位相調整用遅延器31を設ける構成とすることができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the phase adjusting delay unit 31 is provided on the optical paths of the seventh light 107 and the eighth light 108 has been described, but the present invention is not limited to this. On the optical path of the two lights from the multiplexer /
(第4の実施の形態)
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第4の実施の形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the optical phase modulation evaluation apparatus according to the present invention will be described.
図11に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール40は、第1の実施の形態における光位相変調評価モジュール10(図1参照)に位相調整器41を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール10と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 11, the optical phase
位相調整器41は、バランスドレシーバ120及び130(図5参照)における光電変換信号の位相を調整するものであり、図11に示すように、第2の光強度変換信号112の光路上に設けられたミラー41a、コーナーミラー41b及びミラー41cと、第4の光強度変換信号114の光路上に設けられたミラー41d、コーナーミラー41e及びミラー41fとを備えている。コーナーミラー41b及び41eは、それぞれ別個に保持手段(図示省略)に保持され、互いに独立して図中の矢印方向に移動できるようになっている。ここで、位相調整器41は、本発明の光路長調整手段に対応している。
The
この構成により、位相調整器41は、第2の光強度変換信号112の光路長と、第4の光強度変換信号114の光路長とをそれぞれ独立して変化させることができる。
With this configuration, the
なお、図11において、コーナーミラー41bの初期位置は、合分波器13からPD121(図5参照)までの光路長(111、18a、19a)と、合分波器13からPD122(図5参照)までの光路長(112、18b、19b)とがほぼ等しくなる位置とするのが好ましい。また、コーナーミラー41eの初期位置は、合分波器13からPD131(図5参照)までの光路長(113、18c、19c)と、合分波器13からPD132(図5参照)までの光路長(114、18d、19d)とがほぼ等しくなる位置とするのが好ましい。
In FIG. 11, the initial position of the
光位相変調評価モジュール40は、前述のように構成されているので、図5に示された光位相変調評価モジュール10に代えて光位相変調評価モジュール40を用いることにより、バランスドレシーバ120及び130における光電変換信号の位相を位相差180°(π)に調整することができる。
Since the optical phase
したがって、例えば、図5に示された光ファイバ19a及び19bのそれぞれの長さが互いに多少異なることにより、PD121及び122の光電変換信号の位相が所望値に対してずれている場合でも、位相調整器41を調整することによって所望値と一致させることができる。
Therefore, for example, even when the
以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール40によれば、位相調整器41は、第2の光強度変換信号112の光路長及び第4の光強度変換信号114の光路長を互いに独立して変化させる構成としたので、バランスドレシーバ120及び130における光電変換信号の位相を調整することができる。
As described above, according to the optical phase
なお、前述の実施の形態において、第2の光強度変換信号112及び第4の光強度変換信号114の光路上に位相調整器41を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合分波器13とバランスドレシーバ120及び130のうち少なくとも一方のバランスドレシーバとの間の光路上に位相調整器41を設ける構成としても同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
また、位相調整器41の構成は、図11に示されたものに限定されるものではなく、例えば第2の光強度変換信号112及び第4の光強度変換信号114の光路上にそれぞれ透光性板を設け、この2つの透光性板をそれぞれ別個に回転させて光路長を変更する構成とすることもできる。
In addition, the configuration of the
(第5の実施の形態)
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第5の実施の形態について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the optical phase modulation evaluation apparatus according to the present invention will be described.
図12に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール50は、第2の実施の形態における光位相変調評価モジュール20(図8参照)の一部を変更したものであり、ビット遅延器21を廃止し、コーナーミラー移動手段51を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール20と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 12, the optical phase
本実施の形態において遅延量設定手段22は、シンボルレート指定信号を受けてコーナーミラー移動手段51に対し、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を与えるための信号を出力するようになっている。
In the present embodiment, the delay amount setting means 22 receives a symbol rate designation signal and outputs a signal for giving an optical path length corresponding to a 1-bit delay of the symbol rate to the corner
コーナーミラー移動手段51は、遅延量設定手段22が出力する遅延量設定信号に基づき、第1コーナーミラー14aを図中の矢印方向に、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう移動させるようになっている。なお、第1コーナーミラー14aは、図示しない保持具に保持され、図中の矢印方向に移動するようになっている。
Based on the delay amount setting signal output from the delay
以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール50によれば、コーナーミラー移動手段51は、第1コーナーミラー14aを移動してシンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を設定する構成としたので、複数のシンボルレートに対応してビット遅延量を調整することができる。
As described above, according to the optical phase
なお、前述の実施の形態において、コーナーミラー移動手段51が第1コーナーミラー14aを移動させる構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1コーナーミラー14a及び第2コーナーミラー14bの少なくとも一方に対し、シンボルレートの1ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう移動させる構成としても同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the corner
また、本実施の形態における光位相変調評価モジュール50は、前述したビット遅延器15(図1参照)やビット遅延器21(図8参照)等と組み合わせることにより、シンボルレートに応じて1ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう構成することもできる。
In addition, the optical phase
以上のように、本発明に係る光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができるという効果を有し、コヒーレント光通信方式における光搬送波がデータ信号によって位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置等として有用である。 As described above, the optical phase modulation evaluation apparatus according to the present invention has an effect that the modulation state of the optical phase modulation signal can be evaluated more accurately than before, and the optical carrier wave in the coherent optical communication system is the data signal. It is useful as an optical phase modulation evaluation apparatus that evaluates an optical phase modulation signal phase-modulated by the above.
10 光位相変調評価モジュール
11 光入力部
12 光分岐部
12a 複数のミラー
12b ビームスプリッタ
12c 光カプラ
13 合分波器
13a 分波器
13b 合波器
14a 第1コーナーミラー
14b 第2コーナーミラー
15 ビット遅延器
15a、15b 透光性板
16 光位相差設定器(光位相差設定手段)
16a〜16f 透光性板
16g、16h 保持板
17 位相制御手段
18a 第1の光出力部
18b 第2の光出力部
18c 第3の光出力部
18d 第4の光出力部
19a〜19d 光ファイバ
20 光位相変調評価モジュール
21 ビット遅延器
21a、21b 透光性板
22 遅延量設定手段
23 ビット遅延器
23a(23a1、23a2)、23b(23b1、23b2) 透光性板
24(24a、24b) 透過体
30 光位相変調評価モジュール
31 位相調整用遅延器(光位相調整手段)
40 光位相変調評価モジュール
41 位相調整器(光路長調整手段)
41a、41c、41d、41f ミラー
41b、41e コーナーミラー
50 光位相変調評価モジュール
51 コーナーミラー移動手段
100 光位相変調評価装置
101 第1の光
102 第2の光
103 第3の光
104 第4の光
105 第5の光
106 第6の光
107 第7の光
108 第8の光
109 第9の光
110 第10の光
111 第1の光強度変換信号
112 第2の光強度変換信号
113 第3の光強度変換信号
114 第4の光強度変換信号
120、130 バランスドレシーバ
121、122、131、132 PD
123、133 減算器
140 信号処理部
150 表示部
DESCRIPTION OF
16a to 16f
40 optical phase
41a, 41c, 41d,
123, 133
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