JP2008268053A - パルス幅測定装置、パルス幅測定方法、光伝送路分散検出装置及び光伝送路分散検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被測定光の偏光状態の制御を必要とせず、実際に信号伝送に用いられる変調された信号に対しても、簡便にパルス幅を測定できる光パルス幅測定装置を提供する。
【解決手段】 本発明の光パルス幅測定装置は、検出対象のパルス信号を２分岐する分岐手段と、分岐された一方のパルス信号が入力され、そのパルス信号に対する帯域制限を行ってパルス信号のパルス幅を伸長してピークタイミングを遅延させるフィルタ手段と、分岐された他方のパルス信号と、フィルタ手段を介して遅延されたパルス信号との時間差を検出する時間差検出手段と、検出された時間差をパルス幅に変換する時間差／パルス幅変換手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パルス幅測定装置及びパルス幅測定方法に関し、例えば、光パルスが間欠的に生じている光信号（光パルス列）における光パルス幅の測定に適用し得るものである。

また、他の本発明は、光伝送路分散検出装置及び光伝送路分散検出方法に関し、特に、光パルス幅の測定結果を利用して、光伝送路の分散変動を検出しようとしたものである。

例えば、ＲＺ光信号は、光パルス（光短パルス）が時間軸上で間欠的に存在するもの（光短パルス列）である。このような光信号における光パルスのパルス幅を測定する方法として、従来、入力された光短パルス列（光信号）を２分岐し、分岐した一方の光短パルス列を遅延させた後、非線形光学結晶に入力し、分岐した他方の光短パルス列との相関波形（自己相関波形）を得、この相関波形の形状に基づいて、パルス幅を測定する方法が一般的である。しかしながら、自己相関波形の形状を測定する方法は、強度が揃った光短パルス列を入力する方法であり、信号伝送に用いる強度変調された信号には適用することができない。

また、装置内部にサンプリング光パルスを有し、このサンプリング光パルスと入力光信号の強度相関光を得て、この強度を、計算機を用いて再配置することで入力光信号の波形を観測できる光波形測定法がある。このサンプリング光パルスを用いる方式は、入力する信号の偏光方向とサンプリング光パルスの偏光方向、及び、用いる非線形光学結晶の結晶軸方向を合わせることにより、測定に必要な感度が得られる。これらの調整は煩雑な作業を伴う。しかしながら、入力光を２つの偏光方向に分離し、それぞれの偏光方向で強度相関を得る偏波ダイバーシティ法や、特許文献１に記載の従来技術で示されるような、入力される光信号の偏光状態を制御する方法が考案されている。

また、光伝送路の波長分散を検出する方法として、日本工業規格（非特許文献１参照）で定められているように、位相法、パルス法、微分位相法、干渉法などがある。
特開２００６−１９４８４２ ＪＩＳ Ｃ ６８２７

しかしながら、光パルス幅を測定する上述した光波形測定法は、偏光状態を制御した上での光波形を観測する手法であり、しかも、光波形からパルス幅を特定するためには、ソフトウェアによる解析手法が必要となっている。例えば、偏光状態を適切に制御し得ないで、ソフトウェアによる解析を行った場合には、そのソフトウェアによる解析が無駄になってしまう。

また、光伝送路の波長分散を検出する日本工業規格で規定されている波長分散測定法は、光ファイバなどの測定対象を測定装置に接続し、特別な信号を入力する方式であり、信号伝送に用いる送受信器を接続した状態で、波長分散を測定することができない。

そのため、被測定光の偏光状態の制御を必要とせず、実際に信号伝送に用いられる変調された信号に対しても、簡便にパルス幅を測定することができるパルス幅測定装置及びパルス幅測定方法が望まれている。

また、信号伝送に用いる送受信機を接続した状態でも、波長分散又はその変動を検出することができる光伝送路分散検出装置及び光伝送路分散検出方法が望まれている。

第１の本発明は、パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定装置において、（１）検出対象のパルス信号を２分岐する分岐手段と、（２）分岐された一方のパルス信号が入力され、そのパルス信号に対する帯域制限を行ってパルス信号のパルス幅を伸長してピークタイミングを遅延させるフィルタ手段と、（３）分岐された他方のパルス信号と、上記フィルタ手段を介して遅延されたパルス信号との時間差を検出する時間差検出手段と、（４）検出された時間差をパルス幅に変換する時間差／パルス幅変換手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明は、パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定方法において、（１）分岐手段は、検出対象のパルス信号を２分岐し、（２）フィルタ手段は、入力された分岐された一方のパルス信号に対する帯域制限を行ってパルス信号のパルス幅を伸長してピークタイミングを遅延させ、（３）時間差検出手段は、分岐された他方のパルス信号と、上記フィルタ手段を介して遅延されたパルス信号との時間差を検出し、（４）時間差／パルス幅変換手段は、検出された時間差をパルス幅に変換することを特徴とする。

第３の本発明は、光伝送路での波長分散を検出する光伝送路分散検出装置において、（１）上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅を測定する通過後光パルス幅測定装置と、（２）上記光伝送路を介する前のパルス信号のパルス幅について、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅と上記光伝送路の波長分散値との関係情報を保持している変換用情報保持手段と、（３）上記通過後光パルス幅測定装置による測定パルス幅を、上記変換用情報保持手段が保持している情報に当て嵌めて、上記光伝送路の波長分散値を得る情報変換手段とを有することを特徴とする。

第４の本発明は、光伝送路での波長分散を検出する光伝送路分散検出方法において、（１）通過後光パルス幅測定装置は、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅を測定し、（２）変換用情報保持手段は、上記光伝送路を介する前のパルス信号のパルス幅について、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅と上記光伝送路の波長分散値との関係情報を保持しており、（３）情報変換手段は、上記通過後光パルス幅測定装置による測定パルス幅を、上記変換用情報保持手段が保持している情報に当て嵌めて、上記光伝送路の波長分散値を得ることを特徴とする。

第１及び第２の本発明によれば、被測定対象の偏光状態などの制御を必要とせず、実際に信号伝送に用いられる変調された信号に対しても、簡便にパルス幅を測定することができる。

第３及び第４の本発明によれば、信号伝送に用いる送受信機を接続した状態でも、波長分散又はその変動を検出することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるパルス幅測定装置及びパルス幅測定方法に係る第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態は、光通信に供している光信号における光パルスのパルス幅を測定しようとしたものである。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る光パルス幅測定装置２００の詳細構成を示すブロック図である。

図１において、第１の実施形態の光パルス幅測定装置２００は、光信号系と電気信号系とで構成されおり、図１では、光信号に対する信号線を相対的な太線で示すと共に、電気信号に対する信号線を細線で示している。

光信号系は、光スプリッタ２０１、光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２０２、第１及び第２のＥＡ変調器（ＥＡＭ）２０３及び２０４、第１及び第２のフォトダイオード（ＰＤ）２０５及び２０６を構成要素として含んでいる。なお、第１及び第２のＥＡ変調器２０３及び２０４、第１及び第２のフォトダイオード２０５及び２０６は、電気信号系の構成要素にもなっている。

電気信号系は、局部発振器２０７、第１及び第２の変調器ドライバ（Ｄｒｖ．）２０８及び２０９、第１及び第２のバイアスティー（Ｂｉａｓ−Ｔ）２１０及び２１１、バイアス駆動電圧源（Ｖｂ）２１２、第１及び第２のローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１３及び２１４、第１及び第２の位相比較器２１５及び２１６、第３及び第４のローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１７及び２１８、第１及び第２の電圧制御発振器２１９及び２２０、第３の位相比較器２２１、第１及び第２のミキサ（ｍｉｘｅｒ）２２２及び２２３を構成要素として含んでいる。

第１及び第２の位相比較器２１５及び２１６や、第３の位相比較器２２１も、いわゆるミキサ（ｍｉｘｅｒ）で構成されているが、混合される２個の入力信号の意図している周波数が等しいので、位相比較器として機能するものである。また、第３及び第４のローパスフィルタ２１７及び２１８はそれぞれ、後述するループ処理での追随速度を規定するループフィルタとして機能するものとなっている。

上記各構成要素の光パルス幅測定装置２００における担当機能については、後述する動作説明で明らかにする。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係る光パルス幅測定装置２００の動作（光パルス幅測定方法）を、図１に加え、図２をも参照しながら詳述する。

第１の実施形態に係る光パルス幅測定装置２００の入力端子には、例えば、ピットレートがｆ［ｂｐｓ］のＲＺ光信号が入力される。例えば、当該光パルス幅測定装置２００が光送信機側に設けられている場合であれば、送信しようとするＲＺ光信号を２分岐した一方の光信号が当該光パルス幅測定装置２００に入力される。また例えば、当該光パルス幅測定装置２００が光受信機側に設けられている場合であれば、受信したＲＺ光信号を２分岐した一方の光信号が当該光パルス幅測定装置２００に入力される。すなわち、この第１の実施形態では、光通信に供している光信号における光パルスそのものが、パルス幅を測定する対象となっている。

当該光パルス幅測定装置２００に入力されＲＺ光信号は、スプリッタ２０１において２分岐され、分岐された一方の光信号は、直接、第１のＥＡ変調器２０３に入力され、分岐された他方の光信号は、光バンドパスフィルタ２０２を通過した後、第２のＥＡ変調器２０４に入力される。光バンドパスフィルタ２０２は、通過帯域の中心周波数がｆ［Ｈｚ］であって、通過帯域幅は後述するΔｆ［Ｈｚ］より狭いものであり、例えば、５次バターワース型のバンドパスフィルタを適用できる。

第１及び第２のＥＡ変調器２０３はそれぞれ、後述するようにして、入力され光信号と、バイアス入力端子に印加された信号とのビート成分を有する信号を得て、対応するフォトダイオード２０５、２０６に入力し、その信号がフォトダイオード２０５、２０６によって光電変換される。

ここで、第２のフォトダイオード２０６からの出力信号（電気信号）は、光バンドパスフィルタ２０２での帯域制限の影響を受けており、第１のフォトダイオード２０５からの出力信号（電気信号）は、当然に、光バンドパスフィルタ２０２での帯域制限の影響を受けていない。

以下、図２を参照しながら、光バンドパスフィルタ２０２の入出力光の関係について説明する。

当該装置に入力された光短パルス列のそれぞれの光短パルスは、光バンドパスフィルタ２０２の通過後には時間軸上で広がると共に、そのピークは時間遅延を受ける。図２は、このフィルタリングの様子を、光短パルスのパルス幅が狭い場合と（図２（ａ））、光短パルスのパルス幅が広い場合とについて示している。なお、この明細書では、パルス幅はパルス波形の半値全幅（ＦＷＨＭ）で規定している。光短パルスピークの時間遅延は、光短パルスのパルス幅によって異なっている。光短パルスのパルス幅が狭い（細い）場合における、入力光短パルスとフィルタリングの光パルスとの遅延時間τ１は、光短パルスのパルス幅が広い（太い）場合における、入力光短パルスとフィルタリングの光パルスとの遅延時間τ２より長くなっている。

光短パルスは、そのパルス幅が狭いほど、立上りエッジや立下りエッジが急峻であって高周波数成分を多く含んでいる。そのため、光短パルスのパルス幅によって、フィルタによって除去される高周波数成分のエネルギーなどが異なり、その影響が遅延時間の相違になって現れるようになっている。

この第１の実施形態では、光バンドパスフィルタ２０２を介することによって、入力光短パルスのパルス幅を、遅延時間（というパラメータ）に変換し、この遅延時間を、光バンドパスフィルタ２０２を介在している第２のクロック再生ループと、光バンドパスフィルタ２０２を介在していない第１のクロック再生ループとの位相差として取り出そうとしたものである。なお、光バンドパスフィルタ２０２に代え、光ローパスフィルタを適用して、パルス幅を遅延時間に変換するようにしても良い。

局部発振器２０７は、参照周波数Δｆ［Ｈｚ］の信号（電気信号；以下、参照信号と呼ぶ）を局部発振して生成するものであり、参照信号は、第１及び第２のクロック再生ループに導入される。すなわち、参照信号は、第１及び第２のミキサ２２２及び２２３、並びに、第１及び第２の位相比較器２１５及び２１６に与えられる。

上述した第１及び第２のクロック再生ループは、光バンドパスフィルタ２０２を介在しているか否かを除けば同様な構成を有する。

第１のクロック再生ループは、第１のミキサ２２２、第１の変調器ドライバ２０８、第１のバイアスティー２１０、第１のＥＡ変調器２０３、第１のフォトダイオード２０５、第１のローパスフィルタ２１３、第１の位相比較器２１５、第３のローパスフィルタ２１７及び第１の電圧制御発振器２１９を有する。

第２のクロック再生ループは、第２のミキサ２２３、第２の変調器ドライバ２０９、第２のバイアスティー２１１、第２のＥＡ変調器２０４、第２のフォトダイオード２０６、第２のローパスフィルタ２１４、第２の位相比較器２１６、第４のローパスフィルタ２１８及び第２の電圧制御発振器２２０を有し、さらに、光バンドパスフィルタ２０２を有する。

第１及び第２のクロック再生ループの動作はほぼ同様であるので、以下では、第１のクロック再生ループに着目してループ動作を説明する。

周波数Δｆ［Ｈｚ］の参照信号が与えられる第１のミキサ２２２には、第１の電圧可変発振器２１９から出力された周波数ｆ［Ｈｚ］の発振信号も与えられ、第１のミキサ２２２からは、これら入力信号の周波数差を成分ｆ−ｎ×Δｆ［Ｈｚ］（ｎは自然数）に含むミキサ信号（差周波数成分信号）が出力される。

この周波数がｆ−Δｆ［Ｈｚ］の差周波数成分信号は、第１の変調器ドライバ２０８によって増幅され、また、第１のバイアスティー２１０によって負電界を付与され、このような処理が施された信号が第１のＥＡ変調器２０３の制御入力端子に入力される。第１のＥＡ変調器２０３にはｆ［ｂｐｓ］のＲＺ光信号が入力されているので、第１のＥＡ変調器２０３からは、周波数がｎ×Δｆ［Ｈｚ］のピート信号が出力される。ピート信号のうち、周波数がΔｆ［Ｈｚ］のビート信号が最大の強度を持つ。周波数がｎ×Δｆ［Ｈｚ］のピート信号は、第１のフォトダイオード２０５によって電気信号に変換された後、第１のローパスフィルタ２１３を通過し、Δｆ［Ｈｚ］成分だけが抽出され、第１の位相比較器２１５に与えられる。

第１の位相比較器２１５には、局部発振器２０７から出力された周波数がΔｆ［Ｈｚ］の参照信号も与えられている。これにより、第１の位相比較器２１５によって、周波数がΔｆ［Ｈｚ］の第１のローパスフィルタ２１３の出力信号と、同じ周波数Δｆ［Ｈｚ］を有する参照信号との位相比較が行われ（位相差が抽出され）、得られた位相差信号がループフィルタとして機能する第３のローパスフィルタ２１７を介して直流化されて、第１の電圧可変発振器２１９に与えられ、第１の電圧可変発振器２１９は、自己からの中心周波数がｆ［Ｈｚ］の発振信号の位相を、抽出された位相差が０になる方向に移相させる（周波数を微小に増減させる）。第１の電圧可変発振器２１９の発振信号が、第１のミキサ２２２が入力され、ループ動作が継続する。

ループ動作が継続することにより、第１のクロック再生ループにおいて、やがて、第１の電圧可変発振器２１９からの発振信号（クロック信号）の位相が安定する。この安定状態では、第１のクロック再生ループによって再生されたｆ［Ｈｚ］のクロック信号は、入力されたＲＺ光信号における光パルスの時間位置（位相）の平均値に同調している。

以上のように、第１のクロック再生ループは、参照信号の位相を基準にし、第１の電圧可変発振器２１９からの発振信号の位相を、入力されＲＺ光信号に同期させる位相同期ループになっており、第１の電圧可変発振器２１９からの発振信号の周波数がｆ［Ｈｚ］であるので、その発振信号をクロック信号と見ることができる。

第２のクロック再生ループもほぼ同様に動作する。第２のクロック再生ループの場合、第２のＥＡ変調器２０４へは、光バンドパスフィルタ２０２を介したＲＺ光信号が入力されるので、第２のクロック再生ループは、参照信号の位相を基準にし、第２の電圧可変発振器２２０からの発振信号（クロック）の位相を、光バンドパスフィルタ２０２から出力されたＲＺ光信号に同期させる位相同期ループになっている。

第１及び第２のクロック再生ループの相違は光バンドパスフィルタ２０２の有無であるので、第１及び第２のクロック再生ループが共に安定した状態における、第１及び第２の電圧制御発振器２１９及び２２０からのクロック信号間の位相差は、第１及び第２のＥＡ変調器２０３及び２０４へ入力されるＲＺ光信号の光パルスの時間位置間（位相差）を反映したものとなっている。第１及び第２のＥＡ変調器２０３及び２０４へ入力されるＲＺ光信号は、光バンドパスフィルタ２０２を介したか否かが異なるので、第１及び第２の電圧制御発振器２１９及び２２０からのクロック信号間の位相差は、光バンドパスフィルタ２０２の入力信号及び出力信号の光パルスの時間位置間（位相差）を反映したものとなっていると言い換えることができる。

図２を用いて上述したように、光バンドパスフィルタ２０２の入力信号及び出力信号の光パルスの時間位置間（遅延時間）は、光パルスのパルス幅によって異なるものとなっている。

そのため、この第１の実施形態では、第１及び第２の電圧制御発振器２１９及び２２０からのクロック信号間の位相差を、第３の位相比較器２２１によって取り出すようにしている。第３の位相比較器２２１によって取り出される位相差は、光バンドパスフィルタ２０２を介することによる遅延時間と、ループでのフィルタの帯域とが主として反映されたものであるが、フィルタの帯域を既知にしておくことで、第３の位相比較器２２１によって取り出される位相差は、光バンドパスフィルタ２０２を介することによる遅延時間、言い換えると、光パルスのパルス幅の関数となる（後述する図３参照）。

図１では省略しているが、第３の位相比較器２２１の出力段には、第３の位相比較器２２１によって取り出された位相差を、光パルスのパルス幅に変換する変換手段を設けておく。例えば、アナログ／デジタル変換手段によってデジタル信号に変換した後、ＣＰＵなどの処理によってパルス幅に変換するようにしても良く、また、デジタル値をアドレスとして変換テーブルをアクセスすることで、パルス幅の情報に変換するようにしても良い
図３は、入力する光短パルス列のパルス幅を横軸にとり、５次バターワース型の光バンドパスフィルタ２０２を通過した場合の、フィルタ出力の時間遅延を縦軸にとった図である。図３は、フィルタ帯域が、４．０、５．２、６．４、７．６及び８．８［ＧＨｚ］の場合を示している。時間遅延は、パルス幅２［ｐｓ］の場合の値を０として規格化して示している。例えば、パルス幅が４［ｐｓ］のパルス列が入力し、フィルタの帯域が８．８［ＧＨｚ］であった場合、光バンドパスフィルタ２０２を通過させたときには、パルス幅が２［ｐｓ］の場合と比較して、−０．２［ｐｓ］の遅延差が生じる。光短パルス列の繰り返し周期が４０［ＧＨｚ］であれば、０．２［ｐｓ］は０．８％の差である。第３の位相比較器２２１（ミキサ）から＋５／−５［Ｖ］の出力が得られるとすると、８０［ｍＶ］の出力が検出される。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、被測定光の偏光状態を制御することなく、光短パルス列のパルス幅を測定することができる。

また、第１の実施形態によれば、ＲＺ光信号のような実際に信号伝送に用いられる変調された光信号に対しても、光バンドパスフィルタ２０２の通過前後の光パルスの位相差を捉え、それを、１対１の変換手段によってパルス幅に変換するという方法で測定しているので、簡便に光パルス幅を測定することができる。

なお、当該光パルス幅測定装置２００が光受信機側に設けられている場合であれば、第１又は第２のクロック再生ループによって再生されたクロック信号を、受信構成で用いるようにすることもでき、この場合、受信構成でのクロック再生構成を省略又は簡略化することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明によるパルス幅測定装置及びパルス幅測定方法に係る第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第２の実施形態も、光通信に供している光信号における光パルスのパルス幅を測定しようとしたものである。

上述した第１の実施形態では、光信号の状態でビート信号を生成し、ビート信号に基づいて、パルス幅を遅延時間に変換するフィルタを介した信号と、そのフィルタを介さない信号との位相比較を行う方法を示した。第２の実施形態は、入力する光信号における光短パルス列が、パルス幅が十分広い光短パルス列であれば、電気変換した後に、フィルタを用いて遅延時間に変換しても、十分に測定が可能なことに基づいてなされたものである。

図４は、第２の実施形態に係る光パルス幅測定装置の詳細構成を示すブロック図である。図４において、第２の実施形態に係る光パルス幅測定装置１００は、光スプリッタ１０１、第１及び第２のフォトダイオード（ＰＤ）１０２及び１０３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０４、並びに、ミキサ等の位相比較器１０５を構成要素として含んでいる。なお、ローパスフィルタ１０４に代え、バンドパスフィルタを適用するようにしても良い。

次に、第２の実施形態に係る光パルス幅測定装置１００の動作について説明する。

光パルス幅測定装置１００の光入力端から入力された周波数ｆ［ＧＨｚ］の光短パルス列は、光分岐部１０１で２系統に分岐され、それぞれ、第１又は第２のフォトダイオード１０２又は１０３に与えられて電気信号に変換される。第１のフォトダイオード１０２からの出力信号は位相比較器１０５に直接与えられ、一方、第２のフォトダイオード１０３からの出力信号は、ローパスフィルタ１０４で帯域制限を受けた後、位相比較器１０５に与えられる。

ローパスフィルタ１０４によって帯域制限を受けた光短パルス列のそれぞれの光短パルスは、図２を用いて第１の実施形態について上述したと同様に、当該ローパスフィルタ１０４の通過後に時間軸上で広がると共に、そのピークは時間遅延を受ける。この遅延時間が、位相比較器１０５によって位相差として抽出される。位相比較器１０５の後段の構成によって、抽出された位相差が、第１の実施形態で説明したようにしてパルス幅に変換される。

第２の実施形態によっても、被測定光の偏光状態の制御を必要とせず、実際に信号伝送に用いられる変調された信号に対して、簡便に光パルス幅を測定することができる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による光伝送路分散検出装置及び光伝送路分散検出方法に係る第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第３の実施形態は、実験室などに設定した実験用の光伝送路ではなく（但し、このような光伝送路を検出対象とすることもできる）、光通信に供している光伝送路での分散値及び又は分散値変動を検出しようとしたものである。

図５は、第３の実施形態に係る光伝送路分散検出装置の構成を示すブロック図である。図５において、第３の実施形態に係る光伝送路分散検出装置６００は、光短パルス列発生器６０１、光スプリッタ６０２、第１のパルス幅測定装置６０３及び第２のパルス幅測定装置６０４を含んでいる。図示は省略しているが、第１のパルス幅測定装置６０３及び第２のパルス幅測定装置６０４が測定したパルス幅から、光伝送路での分散値及び又は分散値変動を求める、例えば、パソコンなどでなる解析手段も設けられている。

光短パルス列発生器６０１は、例えば、光送信機が該当し、ＲＺ光信号のような光短パルス列を発生するものである。発生された光短パルス列（ＲＺ光信号）は、光スプリッタ６０２によって２分岐され、一方の光短パルス列は、第１のパルス幅測定装置６０３に入力され、他方の光短パルス列は、検出対象の光伝送路（光ファイバ；ＤＵＴ）６０５を通過した後、第２のパルス幅測定装置６０４に入力される。

第１及び第２のパルス幅測定装置６０３及び６０４はそれぞれ、入力された光短パルス列の光パルスのパルス幅を測定するものである。ここで、第１のパルス幅測定装置６０３は、検出対象の光伝送路６０５に入力される光パルスのパルス幅を測定しており、第２のパルス幅測定装置６０４は、検出対象の光伝送路６０５から出力された光パルスのパルス幅を測定している。

なお、第１及び第２のパルス幅測定装置６０３及び６０４としては、パルス幅を測定できるものであれば、どのような測定装置であっても良いが、当該光伝送路分散検出装置６００が、実通信時の検出を意図しているような場合には、上述した第１又は第２の実施形態のパルス幅測定装置３００又は１００を適用すれば良い。

第１及び第２のパルス幅測定装置６０３及び６０４による測定結果は、図示しない解析手段に与えられる。

図６は、光短パルス列発生器６０１から出力される光短パルス列のパルス幅が２［ｐｓ］とした場合に、光伝送路（伝送媒体）６０５の分散に対して、光伝送路（伝送媒体）６０５を通過した後の光短パルスの半値幅を示している。光伝送路６０５に４［ｐｓ／ｎｍ］の分散がある場合には、パルス幅は２［ｐｓ］から４［ｐｓ］に伸張される。このとき、第１のパルス幅測定装置６０３で測定されるパルス幅２［ｐｓ］であるが、第２のパルス幅検出装置６０４で検出されるパルス幅は４［ｐｓ］であるため、解析手段が、図６の特性情報を記憶して用意しておくことにより、光伝送路（伝送媒体）６０５の分散値が、４［ｐｓ／ｎｍ］であることを検出することができる。

図６のような特性情報を、光短パルス列発生器６０１から出力される光短パルス列のパルス幅が２［ｐｓ］以外についても用意しておき（各パルス幅毎に用意しておき）、第１のパルス幅測定装置６０３で測定されたパルス幅に応じて、適用する特性情報を選択した上で、第２のパルス幅測定装置６０４で測定されたパルス幅を当て嵌めて、光伝送路（伝送媒体）６０５の分散値を検出する。

第３の実施形態によれば、光伝送路（伝送媒体）の前後で光短パルスのパルス幅を測定することで、分散値を検出することができ、その時間変動を捉えることにより分散変動を検出することができる。

信号伝送に用いる送受信機を接続した状態で、パルス幅を検出できるパルス幅測定装置（第１や第２の実施形態の装置）を適用することにより、信号伝送に用いる送受信機を接続した状態で、光伝送路（伝送媒体）の波長分散やその変動を検出することができる。

（Ｄ）他の実施形態
上記各実施形態は、例えば、２［ｐｓ］のパルス幅を持ち、繰り返し周波数が４０［ＧＨｚ］の光短パルス列を適用することを前提として説明したが、パルス幅とフィルタの帯域は検出を行う分散値によって設計を行うものであり、本発明を、他のパルス幅や帯域でも用いることができる。

上記第３の実施形態においては、光伝送路（伝送媒体）６０５の入力側にも（第１の）パルス幅測定装置６０３を設けたものを示したが、光短パルス列発生器６０１からの光短パルスのパルス幅が既知の場合には、第１のパルス幅測定装置６０３を省略し、第２のパルス幅測定装置６０４だけで分散値を検出するようにしても良い。

上記第１及び第２の実施形態では、光パルス幅を測定するものを示したが、電気的なパルス信号のパルス幅を測定する場合にも、フィルタを利用して遅延時間に変換して測定するという技術思想を適用することができる。

第１の実施形態に係る光パルス幅測定装置の詳細構成を示すブロック図である。 第１の実施形態が光バンドパスフィルタを利用した理由の説明図である。 第１の実施形態におけるパルス幅と光バンドパスフィルタを介することによる遅延時間との関係を示す特性図である。 第２の実施形態に係る光パルス幅測定装置の詳細構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る光パルス幅測定装置の詳細構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における光伝送路への一定の入力パルス幅に関し、光伝送路の波長分散と光伝送路からの出力パルス幅との関係を示す特性図である。

符号の説明

１００…光パルス幅測定装置、１０１…光スプリッタ、１０２、１０３…フォトダイオード（ＰＤ）、１０４…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１０５…位相比較器、
２００…光パルス幅測定装置、２０１…光スプリッタ、２０２…光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）、２０３、２０４…ＥＡ変調器（ＥＡＭ）、２０５、２０６…フォトダイオード（ＰＤ）、２０７…局部発振器、２０８、２０９…変調器ドライバ、２１０、２１１…バイアスティー（Ｂｉａｓ−Ｔ）、２１２…バイアス駆動電圧源（Ｖｂ）、２１３、２１４、２１７、２１８…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２１５、２１６、２２１…位相比較器、２１９、２２０…電圧制御発振器、２２２、２２３…ミキサ（ｍｉｘｅｒ）、
６００…光伝送路分散検出装置、６０１…光短パルス列発生器、６０２…光スプリッタ、６０３、６０４…パルス幅測定装置。

Claims (8)

1. パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定装置において、
   検出対象のパルス信号を２分岐する分岐手段と、
   分岐された一方のパルス信号が入力され、そのパルス信号に対する帯域制限を行ってパルス信号のパルス幅を伸長してピークタイミングを遅延させるフィルタ手段と、
   分岐された他方のパルス信号と、上記フィルタ手段を介して遅延されたパルス信号との時間差を検出する時間差検出手段と、
   検出された時間差をパルス幅に変換する時間差／パルス幅変換手段と
   を有することを特徴とするパルス幅測定装置。
2. 上記時間差検出手段は、時間差検出対象の２つのパルス信号に対して、所定周波数の参照信号を用いて変調し、ビート信号を得ると共に、変換された２つのビート信号を、上記参照信号に位相同期させ、かつ、検出対象のパルス信号が意図している周波数の位相同期後信号に変換する２重の位相同期ループを有し、これら２重の位相同期ループにおける位相同期後信号の時間差を検出信号として出力することを特徴とする請求項１に記載のパルス幅測定装置。
3. 検出対象のパルス信号が光パルス信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス幅測定装置。
4. パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定方法において、
   分岐手段は、検出対象のパルス信号を２分岐し、
   フィルタ手段は、入力された分岐された一方のパルス信号に対する帯域制限を行ってパルス信号のパルス幅を伸長してピークタイミングを遅延させ、
   時間差検出手段は、分岐された他方のパルス信号と、上記フィルタ手段を介して遅延されたパルス信号との時間差を検出し、
   時間差／パルス幅変換手段は、検出された時間差をパルス幅に変換する
   ことを特徴とするパルス幅測定方法。
5. 光伝送路での波長分散を検出する光伝送路分散検出装置において、
   上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅を測定する通過後光パルス幅測定装置と、
   上記光伝送路を介する前のパルス信号のパルス幅について、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅と上記光伝送路の波長分散値との関係情報を保持している変換用情報保持手段と、
   上記通過後光パルス幅測定装置による測定パルス幅を、上記変換用情報保持手段が保持している情報に当て嵌めて、上記光伝送路の波長分散値を得る情報変換手段と
   を有することを特徴とする光伝送路分散検出装置。
6. 上記光伝送路を介する前のパルス信号のパルス幅を測定する通過前光パルス幅測定装置を有することを特徴とする請求項５に記載の光伝送路分散検出装置。
7. 上記光パルス幅測定装置として、請求項３に記載のパルス幅測定装置を適用していることを特徴とする請求項５又は６に記載の光伝送路分散検出装置。
8. 光伝送路での波長分散を検出する光伝送路分散検出方法において、
   通過後光パルス幅測定装置は、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅を測定し、
   変換用情報保持手段は、上記光伝送路を介する前のパルス信号のパルス幅について、上記光伝送路を介した後のパルス信号のパルス幅と上記光伝送路の波長分散値との関係情報を保持しており、
   情報変換手段は、上記通過後光パルス幅測定装置による測定パルス幅を、上記変換用情報保持手段が保持している情報に当て嵌めて、上記光伝送路の波長分散値を得る
   ことを特徴とする光伝送路分散検出方法。

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