JP2008275547A - Optical sampling device and optical signal quality monitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光信号に対するサンプリングを行う装置を安価に構成し、また、高速のデータ信号で変調された光信号の品質を正確にモニタできるようにするめための技術に関する。 The present invention relates to a technique for constructing an apparatus for sampling an optical signal at a low cost and accurately monitoring the quality of an optical signal modulated with a high-speed data signal.
例えば、データ信号で変調された光信号によるネットワークを構成するにあたり、そのネットワーク上を伝搬する光信号の品質の監視することが必要になる。 For example, when configuring a network using optical signals modulated with data signals, it is necessary to monitor the quality of the optical signals propagating on the network.
一般的に信号モニタは、伝送路上の信号の波形情報を取得し、その波形情報から信号品質を表す値を算出して、その算出結果を出力するものであるが、数10Gb/sという極めて高いビットレートのデータ信号で変調された光信号を直接受光器で受けてその波形情報を取得することは極めて困難である。 In general, a signal monitor acquires waveform information of a signal on a transmission line, calculates a value indicating signal quality from the waveform information, and outputs the calculation result. However, the signal monitor is extremely high as several tens of Gb / s. It is extremely difficult to directly receive an optical signal modulated with a bit rate data signal by a photoreceiver and obtain waveform information thereof.
そこで、このような高速な信号の波形情報を得るために等価時間サンプリング方式が従来から用いられている。 In order to obtain such high-speed signal waveform information, an equivalent time sampling method has been conventionally used.
即ち、図17の(a)のように周期Taで同一波形が繰り返される光信号Pに対して、図17の(b)のように、周期TaのN倍(Nは整数)に対して僅かな時間ΔTだけ長い周期Ts=N・Ta+ΔTのサンプリングパルスSでサンプリングを行い、図17の(c)のように、光信号Pの繰り返し波形内でΔTずつ異なる位置の瞬時振幅値(瞬時強度)を取得する。この取得した値を結ぶ包絡線が描く波形P′は、光信号Pの波形を時間軸上でTs/ΔT倍に拡大したものであり、元の光信号Pの波形の特徴を保持している。 That is, the optical signal P having the same waveform repeated in the cycle Ta as shown in FIG. 17A is slightly smaller than N times the cycle Ta (N is an integer) as shown in FIG. Sampling is performed with a sampling pulse S having a period Ts = N · Ta + ΔT that is longer by a certain time ΔT, and an instantaneous amplitude value (instantaneous intensity) at a position that differs by ΔT in the repetitive waveform of the optical signal P as shown in FIG. To get. The waveform P ′ drawn by the envelope connecting the acquired values is obtained by enlarging the waveform of the optical signal P by Ts / ΔT times on the time axis, and retains the characteristics of the waveform of the original optical signal P. .
したがって、このサンプリングで得られた波形情報に対して、例えば、2値レベルの一方を表す振幅と他方を表す振幅の確率分布を求め、その標準偏差を算出することで、信号品質を表すQ値を得ることができる。 Therefore, for the waveform information obtained by this sampling, for example, a probability distribution of an amplitude representing one of the binary levels and an amplitude representing the other is obtained, and a standard deviation thereof is calculated, thereby calculating a Q value representing the signal quality. Can be obtained.
上記のように光信号に対する等価時間サンプリングを行い、得られた波形情報から信号品質を表すQ値を算出する技術は、次の特許文献1に開示されている。
A technique for performing equivalent time sampling on an optical signal as described above and calculating a Q value representing signal quality from the obtained waveform information is disclosed in
上記特許文献1では、光信号をサンプリングするための素子としてバルク型非線形光学材を用いているが、このバルク型非線形光学材は一般的にサンプリング効率が悪い(波長変換現象を用いたサンプリング効率は波長変換効率が−20dB以下)ため、強い光信号の波形情報については高S/Nで得ることができるが、弱い光信号の波形情報については十分なS/Nを得ることができない。
In
そこで、バルク型非線形光学材に比べて格段に透過損失が少ない、言い換えればサンプリング効率が高い電界吸収型光変調器を用いることも考えられる。 In view of this, it is conceivable to use an electroabsorption optical modulator that has significantly less transmission loss than a bulk nonlinear optical material, in other words, high sampling efficiency.
この電界吸収型光変調器は、2つの光端子間を結ぶ光路内に与える電界の大きさに応じてその光路を通過する光に対する吸収率が変化する特性を持っており、一方の光端子に光信号を入射し、電源端子にサンプリング用電気パルス信号を与えて、そのサンプリング用電気パルス信号が入力しているときだけ、光信号に対する吸収率を低下させて他方の光端子から出射させることで、光信号に対するサンプリングを行う。 This electroabsorption optical modulator has a characteristic that the absorptance with respect to light passing through the optical path changes according to the magnitude of the electric field applied to the optical path connecting the two optical terminals. An optical signal is incident, an electrical pulse signal for sampling is given to the power supply terminal, and only when the electrical pulse signal for sampling is input, the absorption rate for the optical signal is reduced and emitted from the other optical terminal. Sampling for optical signals.
このように電界吸収型光変調器の電源端子にサンプリング用電気パルス信号を与えて光信号に対するサンプリングを行う技術は、例えば次の特許文献2に開示されている。
A technique for sampling an optical signal by giving a sampling electrical pulse signal to the power supply terminal of the electroabsorption optical modulator in this way is disclosed in, for example, the following
ところが、電界吸収型光変調器は高価であり、しかも直流電源が必要となり、装置が複雑化する。また電気のサンプリングパルス信号は、高周波のインピーダンスマッチングが難しいということから、そのパルス幅を安定に狭くすることが極めて困難であり、上記のような数10Gb/sで変調された光信号の波形情報を十分な分解能で精度よく取得することができないという問題が生じる。 However, the electro-absorption optical modulator is expensive and requires a DC power source, which complicates the apparatus. Also, since it is difficult to match the impedance of a high frequency with an electrical sampling pulse signal, it is extremely difficult to stably narrow the pulse width, and the waveform information of the optical signal modulated at several tens of Gb / s as described above. There is a problem that it is not possible to obtain the image with sufficient resolution and accuracy.
また、上記の等価時間サンプリング方式を用いた光信号品質モニタの別の問題として、取得した波形を所定ビット数分重ね合わせるによってアイパターンを生成し、そのアイパターンに対して品質の演算処理を行う場合に、サンプリング周期Tsが厳密にN・Tc+ΔTに一致していないと、重ね合わされる波形の時間軸が徐々にずれてしまい、品質演算を正確に行うことができないという問題が生じる。 As another problem of the optical signal quality monitor using the above equivalent time sampling method, an eye pattern is generated by superimposing the acquired waveforms by a predetermined number of bits, and quality calculation processing is performed on the eye pattern. In this case, if the sampling period Ts is not exactly equal to N · Tc + ΔT, the time axis of the waveform to be superimposed is gradually shifted, resulting in a problem that the quality calculation cannot be performed accurately.
本発明は、上記問題を解決し、安価に且つ簡単な構成で高いサンプリング効率を有する光サンプリング装置および高速な光信号の波形情報の取得でき、光信号のアイパターンを安定に得ることができる光信号品質モニタを提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described problems, provides an optical sampling device having a high sampling efficiency at a low cost with a simple configuration, and high-speed optical signal waveform information acquisition, and light capable of stably obtaining an optical signal eye pattern. It aims to provide a signal quality monitor.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1の光サンプリング装置は、
サンプリング対象の光信号と所定周期のサンプリング用光パルスとを受け、前記光信号を前記サンプリング用光パルスによってサンプリングし、そのサンプリングによって得られた光パルス信号を出射する光サンプリング装置(22)において、
入射光のパワーに応じて該入射光に対する吸収率が変化する特性を有し、前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを受けるカーボンナノチューブ素子(23)を備え、
前記カーボンナノチューブ素子に前記サンプリング用光パルスを入射させたときのみ前記光信号を小さい吸収率で出射させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical sampling device according to
In an optical sampling device (22) that receives an optical signal to be sampled and a sampling optical pulse having a predetermined period, samples the optical signal with the sampling optical pulse, and emits an optical pulse signal obtained by the sampling.
A carbon nanotube element (23) having a characteristic that an absorptance with respect to the incident light changes according to the power of the incident light, and receiving the optical signal and the sampling optical pulse,
The optical signal is emitted with a small absorption rate only when the sampling light pulse is incident on the carbon nanotube element.
また、本発明の請求項2の光サンプリング装置は、請求項1記載の光サンプリング装置において、
前記光信号は前記カーボンナノチューブ素子の一方の光端子に入射され、
前記サンプリング用光パルスを前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子に入射させるとともに、該カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光パルス信号を前記サンプリング用光パルスの入射光路と異なる光路へ出射する光カプラ(25)を有していることを特徴とする。
The optical sampling device according to
The optical signal is incident on one optical terminal of the carbon nanotube element,
The sampling optical pulse is incident on the other optical terminal of the carbon nanotube element, and an optical pulse signal emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element is emitted to an optical path different from the incident optical path of the sampling optical pulse. An optical coupler (25) is provided.
また、本発明の請求項3の光サンプリング装置は、請求項1記載の光サンプリング装置において、
前記サンプリング用光パルスの波長が前記光信号と異なる波長に設定されており、
前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを合波して前記カーボンナノチューブ素子の一方の光端子に入射させる光カプラ(25′)と、
前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光のうち、前記光信号の波長成分を選択的に出射する波長フィルタ(29)とを備えたことを特徴とする。
The optical sampling device according to
The wavelength of the sampling optical pulse is set to a wavelength different from the optical signal,
An optical coupler (25 ′) for combining the optical signal and the sampling optical pulse to enter one optical terminal of the carbon nanotube element;
A wavelength filter (29) that selectively emits a wavelength component of the optical signal out of light emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element is provided.
また、本発明の請求項4の光サンプリング装置は、請求項1記載の光サンプリング装置において、
前記光信号と前記サンプリング用光パルスの偏光方向を互いに直交させるための偏波制御器(28)と、
前記偏光方向が互いに直交した前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを合波して前記カーボンナノチューブ素子の一方の光端子に入射させる光カプラ(25″)と、
前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光のうち、前記光信号の偏光成分を選択的に出射する偏光フィルタ(29′)とを備えたことを特徴とする。
An optical sampling device according to
A polarization controller (28) for making the polarization directions of the optical signal and the sampling optical pulse orthogonal to each other;
An optical coupler (25 ″) that combines the optical signal having the polarization directions orthogonal to each other and the sampling optical pulse to enter one optical terminal of the carbon nanotube element;
A polarization filter (29 ') that selectively emits a polarization component of the optical signal out of the light emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element is provided.
また、本発明の請求項5の光サンプリング装置は、請求項3または請求項4記載の光サンプリング装置において、
前記カーボンナノチューブ素子は、カーボンナノチューブが形成された素子部材(123)をその光入射面が入射光軸と直交する線に対して傾きのある状態で複数並べて形成されていることを特徴とする。
The optical sampling device according to
The carbon nanotube element is characterized in that a plurality of element members (123) on which carbon nanotubes are formed are arranged side by side with the light incident surface inclined with respect to a line perpendicular to the incident optical axis.
また、本発明の請求項6の光サンプリング装置は、請求項5記載の光サンプリング装置において、
前記素子部材は、前記入射光軸と直交する線に対して対称に配置された2つを一組とすることを特徴とする。
The optical sampling device according to
The element member is a set of two elements arranged symmetrically with respect to a line orthogonal to the incident optical axis.
また、本発明の請求項7の光信号品質モニタは、
監視対象の光信号を変調しているデータ信号のクロック周期(Tc)の整数(N)倍に対して所定オフセット時間(ΔT)だけ異なる周期(Ts)のサンプリング用光パルスを出射するサンプリング用光パルス発生部(21)と、
前記光信号を前記サンプリング用光パルスによってサンプリングし、そのサンプリングによって得られた光パルス信号を出力する光サンプリング装置(22)と、
前記光パルス信号を受けて電気信号に変換する光電変換器(30)と、
前記光電変換器の出力信号に基づいて、前記監視対象の光信号の品質を表す値を算出する演算部(35、35′)とを有する光信号品質モニタにおいて、
前記光サンプリング装置が、前記請求項1〜6のいずれかに記載の光サンプリング装置であることを特徴とする。
An optical signal quality monitor according to claim 7 of the present invention is
Sampling light that emits sampling light pulses with a period (Ts) that differs by a predetermined offset time (ΔT) with respect to an integer (N) times the clock period (Tc) of the data signal that is modulating the optical signal to be monitored A pulse generator (21);
An optical sampling device (22) for sampling the optical signal with the sampling optical pulse and outputting the optical pulse signal obtained by the sampling;
A photoelectric converter (30) that receives the light pulse signal and converts it into an electrical signal;
In an optical signal quality monitor having a calculation unit (35, 35 ′) for calculating a value representing the quality of the optical signal to be monitored based on an output signal of the photoelectric converter,
The optical sampling device is the optical sampling device according to any one of
また、本発明の請求項8の光サンプリング装置は、請求項7記載の光サンプリング装置において、
前記光電変換器の出力信号の包絡線波の基本波成分と等しい周波数の基本波成分信号を出力する基本波成分信号出力手段(41)と、
前記基本波成分信号と所定のしきい値とを比較するコンパレータ(42)と、
前記基本波成分信号が前記しきい値を超えるタイミングから前記光電変換器の出力信号に対する波形情報の取得を開始するデータ取得制御部(44)とを有していることを特徴とする。
An optical sampling device according to claim 8 of the present invention is the optical sampling device according to claim 7,
Fundamental wave component signal output means (41) for outputting a fundamental wave component signal having a frequency equal to the fundamental wave component of the envelope wave of the output signal of the photoelectric converter;
A comparator (42) for comparing the fundamental component signal with a predetermined threshold;
And a data acquisition control unit (44) for starting acquisition of waveform information for the output signal of the photoelectric converter from a timing when the fundamental wave component signal exceeds the threshold value.
このように、本発明の光サンプリング装置は、サンプリング用の素子としてカーボンナノチューブ素子を用い、そのカーボンナノチューブ素子に光信号とサンプリング用光パルスとを入射させ、そのサンプリング用光パルスが入射したときに生じるカーボンナノチューブ素子の過飽和吸収特性により光信号に対する吸収率を低下させて出射させるようにしている。 As described above, the optical sampling apparatus of the present invention uses a carbon nanotube element as a sampling element, makes an optical signal and a sampling optical pulse incident on the carbon nanotube element, and the sampling optical pulse enters. The supersaturated absorption characteristic of the resulting carbon nanotube element lowers the absorptance with respect to the optical signal and emits the light.
このため、サンプリング用として狭い幅の光パルスが使用でき、しかも、光信号に対するサンプリング効率を高くすることができ、弱い光信号のサンプリングが可能である。
また、カーボンナノチューブ素子は電界吸収型光変調器に比べて格段に安価に形成でき、しかもバイアス電源およびそれらの制御が不要であるため光サンプリング装置を安価に構成することができる。
For this reason, a narrow-width optical pulse can be used for sampling, and the sampling efficiency for the optical signal can be increased, and a weak optical signal can be sampled.
In addition, the carbon nanotube element can be formed at a much lower cost than the electroabsorption optical modulator, and the bias power supply and the control thereof are unnecessary, so that the optical sampling device can be configured at a low cost.
また、この光サンプリング装置を用いた光信号モニタでは、簡易で安価な構成で、波形情報を精度よく得ることができる。 In addition, an optical signal monitor using this optical sampling device can obtain waveform information with a simple and inexpensive configuration with high accuracy.
また、光信号に対するサンプリングで得られた信号から基本波成分信号を抽出し、その基本波成分信号がしきい値を越えたタイミングから波形情報の取得を開始する光信号モニタでは、実際に入射された光信号を変調しているデータ信号に対して波形情報の取得開始タイミングを同期させることができ、その開始タイミングで得られた複数組の波形情報を重ね合わせることで、アイパターンを安定に得ることができる。 In addition, an optical signal monitor that extracts a fundamental wave component signal from a signal obtained by sampling an optical signal and starts acquiring waveform information at a timing when the fundamental wave component signal exceeds a threshold value is actually incident. The waveform information acquisition start timing can be synchronized with the data signal that is modulating the optical signal, and the eye pattern can be stably obtained by superimposing a plurality of sets of waveform information obtained at the start timing. be able to.
(第1実施形態)
以下、図面に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した光サンプリング装置22を有する光信号品質モニタ20の構成を示している。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an optical signal quality monitor 20 having an
この光信号品質モニタ20は、所定クロック周期Tcのデータ信号で変調された光信号Pxを監視対象とするものであり、サンプリング用光パルス発生部21は、その光信号Pxを変調しているデータ信号のクロック周期Tcの整数N倍に対して所定のオフセット時間ΔTだけ異なる周期Tsのサンプリング用光パルスPsを生成して光サンプリング装置22に入射する。
This optical signal quality monitor 20 is intended for monitoring an optical signal Px modulated with a data signal having a predetermined clock period Tc, and the sampling
サンプリング用光パルス発生部21は、前記したように幅の狭い光パルスを指定された周期Tsで生成できるものであればその構成は任意である。
The configuration of the sampling
図2はその一例を示すものであり、後述するパラメータ設定部36から指定された周期Ts(周波数Fs)の安定な信号Raをシンセサイザ構成の基準信号発生器21aで生成し、逓倍器21bに入力してM(Mは複数)逓倍し、その出力信号Rbを光変調器21cに入力して、光源21dから出射される連続光Pcwを変調し、周期Ts/Mの光パルスPaを生成する。この光パルスPaのパルス幅は、信号Raで連続光Pcwを直接変調した場合に比べて1/Mに狭められている。
FIG. 2 shows an example thereof. A stable signal Ra having a period Ts (frequency Fs) designated by a
そして、この光パルスPaを光ゲート回路21eにより1/Mに間引きして、周期Tsの光パルスPbを生成し、分散減少ファイバ21fに入射してそのパルス幅をさらに狭め、サンプリング用光パルスPsとして出射する。 Then, this optical pulse Pa is thinned to 1 / M by the optical gate circuit 21e to generate an optical pulse Pb having a period Ts, which enters the dispersion reducing fiber 21f, further narrows the pulse width, and the sampling optical pulse Ps. To be emitted.
一方、光サンプリング装置22は、サンプリング用光パルス発生部21から出射されたサンプリング用光パルスPsにより、監視対象の光信号Pxをサンプリングし、そのサンプリングで得られた光パルス信号Pyを出射する。
On the other hand, the
この光サンプリング装置22は、カーボンナノチューブ素子(以下、CNT素子と記す)23およびサーキュレータ型の光カプラ25を有している。
The
CNT素子23は、チューブ状の炭素結晶からなるCNT材を例えばガラスや樹脂の基板表面に塗布したり、ポリマー溶剤と混合して板状に固化成形したものあるいはコア部にCNT材を含有させたファイバ等を素子部材とする極めて高速なリカバリータイムを有する過飽和吸収デバイスであり、広帯域な波長範囲で、例えば図3のように、入射光のパワーに応じて吸収率が変化する特性を有しており、一方の光端子23aで光信号Pxを受け、他方の光端子23bからサンプリング用光パルスPsが入射したときだけ光信号Pxに対する吸収率を低下させて光端子23bへ通過させることで、効率の高いサンプリングを行っている。
For the
なお、このときのサンプリング効率は、CNT素子23の挿入損失で決定されるが、CNT素子23の挿入損失は一般的に数dB以下と極めて少なく、電界吸収型光変調器を用いた場合に比べて格段に向上している。
Note that the sampling efficiency at this time is determined by the insertion loss of the
CNT素子23の光端子23bからは、サンプリング用光パルスPsが入射したときの光信号Pxの瞬時強度からCNT素子23の挿入損失相当を損失したレベルのピーク値を持つ光パルス信号Pyが光カプラ25に出射され、サンプリング用光パルスPsの入射経路と異なる光路へ出射される。
From the
ここで、光信号Pxと異なる波長のサンプリング用光パルスPsを用いる場合には、光カプラ25として上記のようなサーキュレータ型のものだけでなく、波長の違いによって光路を振り分ける分光型のものを用いることも可能である。
Here, when the sampling optical pulse Ps having a wavelength different from that of the optical signal Px is used, not only the circulator type as described above but also a spectral type that distributes the optical path according to the wavelength difference is used as the
なお、CNT素子23の一方の光端子23aに挿入されているサーキュレータ型の光カプラ26は、他方の光端子23bに入射されて一方の光端子23aから出射されるサンプリング用光パルスPsを光終端器27で終端して、監視対象の光信号Pxの伝送路へ入射されるのを防ぐためのものである。
The circulator type
光パルス信号Pyは、光カプラ25を介して光電変換器30に入射され、電気の信号Eyに変換される。
The optical pulse signal Py enters the
光電変換器30の出力信号Eyは、A/D変換器31によりデジタル値に変換され、演算部35に入力される。なお、A/D変換器31のサンプリングは、サンプリング用光パルスPsと同期したサンプリングクロックEsによって行われるが、この実施形態では、この電気のサンプリングクロックEsもサンプリング用光パルス発生部21から出力されるものとする。
The output signal Ey of the
演算部35は、A/D変換器31でデジタル値に変換された信号Eyに基づいて、監視対象の光信号Pxの品質を表す値を算出する。 The computing unit 35 calculates a value representing the quality of the optical signal Px to be monitored based on the signal Ey converted into a digital value by the A / D converter 31.
この演算は任意であるが、例えば前記特許文献1に記載されているように、信号Eyを一定時間分サンプル値として取込み、これを所定のしきい値と比較して、データ「1」に属するサンプル値と、データ「0」に属するサンプル値とに分け、それぞれのデータについてのサンプル値群の平均値、標準偏差を求め、その平均値の差μと標準偏差の和γの比μ/γを品質値Qとして求める。なお、このQ値が大きい程、信号品質が高い。
Although this calculation is arbitrary, for example, as described in
この品質値Qの算出は、例えば所定時間毎に行なわれ、その結果が所定タイミングに別装置へ通知される。信号品質を表す値は上記Q値に限定されるものではなく、他の統計量であってもよい。 The quality value Q is calculated every predetermined time, for example, and the result is notified to another apparatus at a predetermined timing. The value representing the signal quality is not limited to the above Q value, and may be another statistic.
なお、サンプリング用光パルス発生部21が出力するサンプリング用光パルスPsおよびサンプリングクロックEsの周期Tsは、パラメータ設定部36により設定される。
The sampling optical pulse Ps output from the sampling
パラメータ設定部36は、監視対象の光信号Pxを変調しているデータ信号のクロック周期Tc(ビットレートでもよい)とオフセット時間ΔTの情報を受け、サンプリング周期Tsを、
Ts=N・Tc+ΔT
の演算で求め、サンプリング用光パルス発生部21に設定する。
The
Ts = N · Tc + ΔT
And set in the sampling
ここでNの値は、データ信号のクロック周期Tcとサンプリング用光パルス発生部21が出力可能な信号の周波数可変範囲によって決まる。
Here, the value of N is determined by the clock cycle Tc of the data signal and the frequency variable range of the signal that can be output by the sampling
例えば、ΔTがTsに対して無視できる程小さく、Tcが約0.1ns(10GHz)で、Tsが0.1μs(10MHz)の近傍で可変できるものとすれば、Nの値は大凡Ts/Tc=1000となる。 For example, if ΔT is negligibly small with respect to Ts, Tc is about 0.1 ns (10 GHz), and Ts can be varied in the vicinity of 0.1 μs (10 MHz), the value of N is approximately Ts / Tc. = 1000.
次に、監視対象の光信号Pxの波形と、その取得タイミングとの関係について説明する。 Next, the relationship between the waveform of the optical signal Px to be monitored and its acquisition timing will be described.
監視対象の光信号Pxが試験用であって、図4の(a)のように所定ビット長Lの所定符号列で繰り返し変調されている場合、図4の(b)のように、サンプリング用光パルスPsの周期Tsを決めるNの値がビット長Lの整数K倍に等しくなるようにすることで、光信号Pxの繰り返し波形に対するサンプリングを図4の(c)のようにΔT時間毎に時系列に行うことができる。そして、このサンプリングを例えばU・Tc/ΔT回(Uは整数)連続して行うことで、サンプリング開始タイミングからUビット分の波形データを時系列に得ることができる。 When the optical signal Px to be monitored is for testing and is repeatedly modulated with a predetermined code string having a predetermined bit length L as shown in FIG. 4A, sampling is performed as shown in FIG. 4B. By making the value of N that determines the period Ts of the optical pulse Ps equal to an integer K times the bit length L, sampling of the repetitive waveform of the optical signal Px is performed every ΔT time as shown in FIG. Can be done in time series. Then, by performing this sampling continuously, for example, U · Tc / ΔT times (U is an integer), U-bit waveform data can be obtained in time series from the sampling start timing.
光ネットワーク上に実際に伝送されているような光信号Pxは、図5の(a)のように繰り返し波形とならない。しかし、この光信号Pxに対して、図5の(b)のようにN・Tc+ΔTの周期Tsでサンプリングを行った場合、光信号PxのNビットおきのデータについてΔTずつ異なるタイミングでサンプリングを行っていることから、そのサンプリングによって得られる値は、図5の(c)のように、データ「1」、「0」に対応した振幅あるいはその間の遷移状態における振幅となり、光信号Pxの一定期間の連続した波形に対するサンプリング結果とはならない。 The optical signal Px that is actually transmitted on the optical network does not have a repetitive waveform as shown in FIG. However, when the optical signal Px is sampled at a period Ts of N · Tc + ΔT as shown in FIG. 5B, the data every N bits of the optical signal Px is sampled at different timings by ΔT. Therefore, the value obtained by the sampling is the amplitude corresponding to the data “1” and “0” or the amplitude in the transition state between them as shown in FIG. 5C, and is a fixed period of the optical signal Px. It is not a sampling result for a continuous waveform.
ただし、そのサンプリングを前記のように複数ビット分連続して行い、前記統計量を得ることで、品質値Qを求めることができる。 However, the quality value Q can be obtained by performing the sampling continuously for a plurality of bits as described above and obtaining the statistics.
なお、光信号を変調しているデータ信号のビットレートに対してサンプリング周期が正確に対応している場合(同期状態)には、複数ビット分のサンプリング結果を1ビット幅に重ね合わせることで、図5の(d)のようなアイパターンが得られ、このアイパターンから信号品質を求めてもよい。 If the sampling period corresponds accurately to the bit rate of the data signal that is modulating the optical signal (synchronized state), the sampling results for a plurality of bits are superimposed on one bit width, An eye pattern as shown in FIG. 5D may be obtained, and the signal quality may be obtained from this eye pattern.
また、光信号を変調しているデータ信号のビットレートに対してサンプリング周期がずれている場合(非同期状態)、重ね合わせて得た観測波形が流れてしまい、アイパターンを観測することはできないが、上記サンプリングを所定期間行うことで前記統計量を得て、品質値Qを求めることができる。 In addition, when the sampling period is shifted with respect to the bit rate of the data signal modulating the optical signal (asynchronous state), the observation waveform obtained by superimposing flows and the eye pattern cannot be observed. By performing the sampling for a predetermined period, the statistic can be obtained and the quality value Q can be obtained.
(第2実施形態)
図6は、上記同期状態を常に保持することが可能な光信号品質モニタ20′の構成例を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a configuration example of an optical signal quality monitor 20 ′ that can always maintain the synchronization state.
この光信号品質モニタ20′のサンプリング用光パルス発生部21、光サンプリング装置22、光電変換器30、A/D変換器31、パラメータ設定部36は、前記第1実施形態の場合と同等であるので、その説明を省略する。
The
この光信号品質モニタ20′の場合、光電変換器30の出力信号Eyは、基本波成分信号出力部41に入力されている。
In the case of this optical signal quality monitor 20 ′, the output signal Ey of the
この基本波成分信号出力部41は、光電変換器30からパルス状に出力される信号Eyの包絡線波の基本波成分の周波数と等しい周波数の基本波成分信号Uを出力するためのものである。
The fundamental wave component signal output unit 41 is for outputting a fundamental wave component signal U having a frequency equal to the frequency of the fundamental wave component of the envelope wave of the signal Ey output from the
この基本波成分信号出力部41の構成としてはフィルタ方式とPLL(位相ロックループ)方式とが考えられる。 As a configuration of the fundamental wave component signal output unit 41, a filter method and a PLL (phase lock loop) method can be considered.
フィルタ方式の場合、光信号を変調しているデータ信号のクロック周波数Fcと等しい中心周波数(RZ方式の場合)、あるいはその2倍に等しい中心周波数(NRZ方式の場合)の狭帯域な帯域通過フィルタによって正弦波の基本波成分信号Uを抽出する。 In the case of the filter system, a narrow-band bandpass filter having a center frequency (in the case of the RZ system) equal to the clock frequency Fc of the data signal modulating the optical signal or a center frequency equal to twice that (in the case of the NRZ system). To extract the fundamental wave component signal U of the sine wave.
また、PLL方式の場合には、図7に示すように、上記した狭帯域な帯域通過フィルタ41aの出力信号と電圧制御発振器41bの出力信号とを位相比較器41cに入力し、その位相差に応じた制御信号Vcで電圧制御発振器41bの発振周波数を制御して、その発振出力信号の位相を帯域通過フィルタ41aの出力信号に同期させ、この同期した正弦波の発振出力信号を基本波成分信号Uとして用いる。
In the case of the PLL system, as shown in FIG. 7, the output signal of the narrow bandpass filter 41a and the output signal of the voltage controlled
また、別の例として、光電変換器30の出力信号EyをFFT演算部に入力してその周波数解析を行い、基本波成分の周波数を求め、その求めた周波数と等しい基本波成分信号Uを信号発生器により生成して出力する構成であってもよい。
As another example, the output signal Ey of the
ここで、光信号Pxのクロック周波数Fcを10GHz、オフセット時間ΔTを0.1psとすれば、光信号Pxの1ビット分の波形データを得るのに、1000回のサンプリングが必要となり、その1000回のサンプリングをほぼ10MHzの周波数Fsで行うために必要な時間はおよそ0.1msとなり、この時間が信号Eyの包絡線波の基本波成分の周期に等しく、その周波数はおよそ10kHzとなる。 Here, if the clock frequency Fc of the optical signal Px is 10 GHz and the offset time ΔT is 0.1 ps, 1000 times of sampling is necessary to obtain waveform data for one bit of the optical signal Px, and 1000 times Is approximately 0.1 ms, and this time is equal to the period of the fundamental wave component of the envelope wave of the signal Ey, and the frequency is approximately 10 kHz.
この基本波成分信号Uは、コンパレータ42に入力され、しきい値設定器43によって予め設定されたしきい値Vrと比較され、その比較結果がデータ取得制御部44に入力される。
This fundamental wave component signal U is input to the comparator 42, compared with a threshold value Vr set in advance by a threshold value setter 43, and the comparison result is input to the data
データ取得制御部44は、コンパレータ42の出力信号に基づいて、A/D変換器31から出力されるデータ信号Dyを波形メモリ45に書き込む。
The
即ち、基本波成分信号Uが例えば低い方からしきい値Vrを越えたタイミングから、波形メモリ45に対するデータ信号Dyの書き込みを開始し、所定数Wのデータ信号の書き込みが終了した後で、基本波成分信号Uが低い方からしきい値Vrを越えるタイミングまで待機するという動作を所定回H繰り返す。なお、この所定数Wのデータ信号Dyの書き込みは、波形メモリ45の複数Hの異なる領域に対してそれぞれアドレス順に行う。 That is, the writing of the data signal Dy to the waveform memory 45 is started from the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr from the lower side, for example, and after the writing of the predetermined number W of data signals is finished, The operation of waiting until the timing when the wave component signal U is lower than the threshold Vr is repeated H times a predetermined number of times. The predetermined number W of data signals Dy are written in a plurality of different areas of the waveform memory 45 in the order of addresses.
演算部35′は、前記第1実施形態の演算部35と同様に、波形メモリ45に書き込まれたデータ信号Dyに基づいて、監視対象の光信号Pxの品質を表す値を算出する。 Similar to the calculation unit 35 of the first embodiment, the calculation unit 35 ′ calculates a value representing the quality of the optical signal Px to be monitored based on the data signal Dy written in the waveform memory 45.
次に、この第2実施形態の監視対象の光信号Pxの波形と、その取得タイミングとの関係について説明する。 Next, the relationship between the waveform of the optical signal Px to be monitored according to the second embodiment and the acquisition timing will be described.
監視対象の光信号Pxが例えば試験用であって、図8の(a)のように所定ビット長Lの所定符号列で繰り返し変調されている場合、図8の(b)のように、サンプリング用光パルスPsの周期Tsを決めるNの値がビット長Lの整数K倍に等しい状態でサンプリングを行うことで図8の(c)、(d)のように、光信号Pxの時間軸を拡大した包絡線波形をもつ光パルス信号Pyが得られ、この光パルス信号Pyの受光信号Eyから、例えば図8の(e)のような正弦波の基本波成分信号Uが得られる。 If the optical signal Px to be monitored is for testing, for example, and is repeatedly modulated with a predetermined code string having a predetermined bit length L as shown in FIG. 8A, sampling is performed as shown in FIG. 8B. Sampling is performed in a state where the value of N that determines the period Ts of the optical pulse Ps is equal to an integer K times the bit length L, so that the time axis of the optical signal Px is changed as shown in FIGS. An optical pulse signal Py having an enlarged envelope waveform is obtained, and a sine wave fundamental wave component signal U as shown in FIG. 8E is obtained from the light reception signal Ey of the optical pulse signal Py.
そして、基本波成分信号Uがしきい値Vrを越えたタイミングから図8の(f)のようにデータ取得が開始され、例えばJ・Tc/ΔT回(Uは整数)のサンプリングで得られたデータが取得される。このJビット分の波形データに対し前記演算を行うことでQ値を求めることができる。なお、図8の(d)〜(f)は、時間軸を狭めて示したものである。 Then, data acquisition is started as shown in (f) of FIG. 8 from the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr. For example, the data is obtained by sampling J · Tc / ΔT times (U is an integer). Data is acquired. The Q value can be obtained by performing the above calculation on the waveform data for J bits. Note that (d) to (f) in FIG. 8 are shown with the time axis narrowed.
また、アイパターンを得る場合には、図8の(d)〜(f)に示しているように、波形データの取得を基本波成分信号Uがしきい値Vrを超えるタイミングから開始してJビット分行う処理を複数H回行い、図9のように波形メモリ45の異なる領域1〜Hにそれぞれ記憶する。
When obtaining an eye pattern, as shown in FIGS. 8D to 8F, waveform data acquisition is started from the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr. The processing for bits is performed a plurality of times H, and stored in
そして、これらの複数領域の波形データDyをアドレス順に重ね合わせることで、図10のようなアイパターンを得ることができるが、これらの波形データの先頭データは基本波成分信号Uがしきい値Vrを超えたタイミングの直後にサンプリングされた値で、データ信号に正確に同期しているので、波形データの時間軸が大きくずれて重ね合わされることはなく、光信号の振幅のバラツキをほぼ正確に表している。 Then, an eye pattern as shown in FIG. 10 can be obtained by superimposing the waveform data Dy of the plurality of regions in the order of addresses. However, the fundamental wave component signal U has a threshold value Vr as the leading data of these waveform data. Since the value sampled immediately after the timing exceeding is accurately synchronized with the data signal, the time axis of the waveform data is not greatly shifted and superimposed, and the variation in the amplitude of the optical signal is almost exactly Represents.
このアイパターン上でビット内の位置と品質との関係を求める。例えば図10に示しているように2つのクロス点の中間点L(1ビットの中間点)におけるサンプル値に基づいて上記Qの値を算出して、前記した位置と無関係な全体データについてのQ値とともに図示しない通信手段を介して他装置へ通知する。 The relationship between the position in the bit and the quality is obtained on this eye pattern. For example, as shown in FIG. 10, the Q value is calculated based on the sample value at the intermediate point L (1-bit intermediate point) between the two cross points, and the Q for the whole data unrelated to the above-described position is calculated. Along with the value, it is notified to other devices via a communication means (not shown).
また、光ネットワーク上に実際に伝送されているような光信号Pxは、図11の(a)のように繰り返し波形とならないが、この光信号Pxに対して、図11の(b)のようにN・Tc+ΔTの周期Tsでサンプリングを行った場合、光信号PxのNビットおきのデータについてΔTずつ異なるタイミングでサンプリングを行っていることになり、そのサンプリングによって得られる光パルス信号Pyのピーク値は、図11の(c)およびその時間軸を狭めた(d)のように、データ「1」、「0」に対応した振幅あるいはその間の遷移状態における振幅のいずれにもなり、光信号Pxの一定期間の連続した波形を拡大した包絡線波は得られないが、この包絡線波には、光信号Pxを変調しているデータ信号の基本波成分が含まれており、その基本波成分信号Uが図11の(e)のように得られる。 In addition, the optical signal Px actually transmitted on the optical network does not have a repetitive waveform as shown in FIG. 11A, but the optical signal Px is as shown in FIG. 11B. When sampling is performed at a period Ts of N · Tc + ΔT, sampling is performed at different timings by ΔT for data every N bits of the optical signal Px, and the peak value of the optical pulse signal Py obtained by the sampling is obtained. Becomes an amplitude corresponding to data “1” and “0” or an amplitude in a transition state between them as shown in (c) of FIG. 11 and (d) in which the time axis is narrowed, and the optical signal Px However, the envelope wave containing the fundamental wave component of the data signal modulating the optical signal Px is included in the envelope wave. A fundamental wave component signal U is obtained as shown in FIG.
そして、前記同様に、その基本波成分信号Uがしきい値Vrを越えたタイミングから図11の(f)のようにデータ取得が開始され、例えばJ・Tc/ΔT回(Uは整数)のサンプリングで得られたデータが取得される。このJビット分の波形データに対し前記演算を行うことでQ値を求めることができる。なお、図11の(d)〜(f)は、時間軸を狭めて示したものである。 Similarly to the above, data acquisition is started as shown in (f) of FIG. 11 from the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr. For example, J · Tc / ΔT times (U is an integer). Data obtained by sampling is acquired. The Q value can be obtained by performing the above calculation on the waveform data for J bits. Note that (d) to (f) in FIG. 11 are shown with the time axis narrowed.
このJビット分の波形データはそれ自身がアイパターンを表しているとも言えるが、より多くのサンプル値を用いて光信号の品質をより正確に表すアイパターンを得る場合には、図11の(d)〜(f)に示しているように、波形データの取得を基本波成分信号Uがしきい値Vrを超えるタイミングから開始してJビット分行う処理を複数H回行い、前記同様に、波形メモリ45の異なる領域1〜Hにそれぞれ記憶し、これをアドレス順に重ね合わせることで、正確なアイパターンを得ることができる。
Although it can be said that the waveform data for J bits itself represents an eye pattern, in the case of obtaining an eye pattern that more accurately represents the quality of an optical signal using more sample values, the waveform data shown in FIG. As shown in (d) to (f), a process of starting waveform data acquisition from the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr and performing J bits a plurality of times is performed a plurality of times. An accurate eye pattern can be obtained by storing each in
この場合でも、各波形データの先頭データは基本波成分信号Uがしきい値Vrを超えたタイミングの直後にサンプリングされた値で、データ信号に正確に同期しているので、波形データの時間軸が大きくずれて重ね合わされることはなく、光信号の振幅のバラツキをほぼ正確に表している。 Even in this case, the leading data of each waveform data is a value sampled immediately after the timing when the fundamental wave component signal U exceeds the threshold value Vr, and is accurately synchronized with the data signal. Are not greatly deviated and superimposed, and the variation in the amplitude of the optical signal is represented almost accurately.
上記した各実施形態の光信号品質モニタ20、20′に用いた光サンプリング装置22は、サンプリング用の素子としてCNT素子23を用い、そのCNT素子23に監視対象の光信号Pxを入射した状態で、サンプリング用光パルスPsを光カプラ25を介して入射させ、サンプリング用光パルスPsが入射したときに光信号Pxに対する吸収率を低下させることにより光信号に対するサンプリングを行っている。
The
このため、サンプリング用として狭い幅の光パルスが使用でき、しかも、光信号に対するサンプリング効率を向上することができ、弱い光信号であってもその波形情報を精度よく得ることができる。また、CNT素子23は電界吸収型光変調器に比べて極めて安価で、電源およびその制御を必要としないため、光サンプリング装置として簡単且つ安価に構成できる。
For this reason, an optical pulse having a narrow width can be used for sampling, the sampling efficiency for the optical signal can be improved, and waveform information can be obtained with high accuracy even for a weak optical signal. Further, the
また、第2実施形態の光信号品質モニタ20′のように、サンプリングによって得られた信号から基本波成分信号Uを得て、波形取得の開始タイミングを同期させるようにしたものでは、異なる期間に取得されたデータ信号Dyの重ね合わせても、時間軸が大きくずれる恐れがなく、光信号のアイパターンを安定に得ることができる。 Further, in the case where the fundamental wave component signal U is obtained from the signal obtained by sampling and the waveform acquisition start timing is synchronized as in the optical signal quality monitor 20 ′ of the second embodiment, it is different in different periods. Even if the acquired data signals Dy are superimposed, there is no fear that the time axis is largely shifted, and the eye pattern of the optical signal can be obtained stably.
なお、上記実施形態では、演算部35′により品質値やアイパターンを求めているが、演算部35′を省略して、波形メモリ45の各領域に書き込まれたデータを図示しない通信手段を介して外部の他装置へ伝送して、その他装置側で品質の演算処理やアイパターンを表示してもよい。 In the above-described embodiment, the quality value and the eye pattern are obtained by the computing unit 35 ′. However, the computing unit 35 ′ is omitted, and data written in each area of the waveform memory 45 is transmitted via communication means (not shown). May be transmitted to another external device, and the quality calculation processing and eye pattern may be displayed on the other device side.
上記実施形態の光信号品質モニタ20、20′に用いた光サンプリング装置22は、光信号PxをCNT素子23の一方の光端子23aに入射し、サンプリング用光パルスPsをサーキュレータ型の光カプラ25を介して他方の光端子23bから入射してサンプリングを行い、そのサンプリングで得られた光パルス信号Pyを光カプラ25を介して出射している。
The
したがって、光信号Pxとサンプリング用光パルスPsの波長が等しい場合であってもサンプリングが可能である。 Therefore, sampling is possible even when the wavelengths of the optical signal Px and the sampling optical pulse Ps are equal.
また、上記光カプラ25は、サーキュレータ型であったが、一面側から入射した光を透過させ、その反対面側から入射した光を反射させるダイクロックカプラを用いることで、より安価に構成することができる。
The
また、光信号Pxと波長が異なるサンプリング用光パルスPsを用いる場合、図12に示す光サンプリング装置22のように、光信号Pxとサンプリング用光パルスPsとを光カプラ25′で合波して、CNT素子23の一方の光端子23aに入射し、CNT素子23の他方の光端子23bから出射される光のうち、光信号Pxの波長成分の光パルス信号Py′のみを波長フィルタ29で選択的に出射させることも可能である。
When the sampling optical pulse Ps having a wavelength different from that of the optical signal Px is used, the optical signal Px and the sampling optical pulse Ps are combined by the optical coupler 25 'as in the
この場合の光カプラ25′としては、前記したダイクロックカプラ、WDMカプラを用いることができる。 As the optical coupler 25 'in this case, the above-described dichroic coupler and WDM coupler can be used.
また、図13に示す光サンプリング装置22のように、光信号Pxを偏波制御器28に入射して、その偏光方向をサンプリング用光パルスPsの偏光方向を直交させてから、サンプリング用光パルスPsとともに偏波合波型の光カプラ25″に入射して合波し、その合波光をカーボンナノチューブ素子23の一方の光端子23aに入射させ、カーボンナノチューブ素子23の他方の光端子23bから出射される光のうち、光信号Pxの偏光成分のみを偏光フィルタ29′で選択する構成としてもよい。
Further, as in the
ここで、偏波制御器28としては、偏波コントローラ、偏光板、偏光ビームスプリッタが使用でき、偏光フィルタ29′としては、偏光板、偏光ビームスプリッタ等が使用できる。
Here, a polarization controller, a polarizing plate, and a polarizing beam splitter can be used as the
この構成では、光信号Pxとサンプリング用光パルスPsの波長が一致していてもサンプリングが可能となる。 In this configuration, sampling is possible even if the wavelengths of the optical signal Px and the sampling optical pulse Ps match.
また、上記のように光信号とサンプリング用光パルスとをCNT素子23の同一光端子に入射する場合、CNT素子23を多素子化することで、出射する光パルス信号により高い消光比を与えることができる。
Further, when the optical signal and the sampling optical pulse are incident on the same optical terminal of the
図14はその構成例を示すものであり、CNT素子23としては、カーボンナノチューブが形成された素子部材としての積層ガラス板123を、その光入射面が入射光軸と直交する線に対して傾いた状態で複数枚並べている。
FIG. 14 shows an example of the configuration. As the
このようにカーボンナノチューブが形成された積層ガラス板123を複数枚並べた構造の場合、光信号Pxとサンプリング用光パルスPsとが同一経路をほぼ同一速度で進むので、1枚目の積層ガラス板123に対してサンプリング用光パルスPsが入射されたタイミングにおける光信号Pxがサンプリングされ、そのサンプリングで得られた光パルス信号Py1がサンプリング用光パルスPsとともに2枚目の積層ガラス板123に入射されてサンプリングされるという処理が繰り返され、最終的に出射される光パルス信号Py4の消光比が高くなる。 Thus, in the case of a structure in which a plurality of laminated glass plates 123 on which carbon nanotubes are formed are arranged, the optical signal Px and the sampling optical pulse Ps travel along the same path at substantially the same speed, so the first laminated glass plate The optical signal Px at the timing when the sampling optical pulse Ps is incident on the sample 123 is sampled, and the optical pulse signal Py1 obtained by the sampling is incident on the second laminated glass plate 123 together with the sampling optical pulse Ps. The process of sampling is repeated, and the extinction ratio of the finally emitted optical pulse signal Py4 is increased.
また、積層ガラス板123の光入射面を入射光軸に対して傾けているので、各積層ガラス板123の表面での反射成分Rが入射側に戻ることがなく、その影響を無視することができる。 Moreover, since the light incident surface of the laminated glass plate 123 is inclined with respect to the incident optical axis, the reflection component R on the surface of each laminated glass plate 123 does not return to the incident side, and the influence can be ignored. it can.
なお、積層ガラス板123に無視できない偏光依存性がある場合、上記のように複数の積層ガラス板123を平行に並べると、その偏光特性が重ね合わされて大きな偏光依存性が現れる。その場合には、図15に示すように、2枚一組の積層ガラス板123を入射光軸と直交する線に対して対称となるように傾けて配置すればよい。このようにすれば、1枚目の積層ガラス板123によって偏光状態が変化しても、2枚目の積層ガラス板123によってその変化が相殺されてほぼ無偏光特性が得られ、偏光依存性をほぼなくすことができる。 When the laminated glass plate 123 has a polarization dependency that cannot be ignored, when the plurality of laminated glass plates 123 are arranged in parallel as described above, the polarization characteristics are superimposed and a large polarization dependency appears. In that case, as shown in FIG. 15, a set of two laminated glass plates 123 may be disposed so as to be symmetric with respect to a line orthogonal to the incident optical axis. In this way, even if the polarization state is changed by the first laminated glass plate 123, the change is offset by the second laminated glass plate 123, and almost non-polarization characteristics are obtained, and the polarization dependence is improved. It can be almost eliminated.
また、前記した光サンプリング装置22では、サンプリング用光パルスPsを光カプラ25、25′を介してCNT素子23に入射していたが、図16に簡単な例を示すように、積層ガラス板123に入射される光信号Pxの光軸と異なる角度の光軸でサンプリング用光パルスPsを直接入射して、サンプリングを行うことも可能である。
In the
以上、CNT素子32の素子部材の例としてガラスの基板にCNT材を塗布して形成した積層ガラス板123を挙げて説明したが、基板が樹脂のもの、CNT材をポリマー溶剤と混合して固化形成したもの、あるいは、コアにCNT材を含有させた光ファイバ型のもの等を採用することができる。 As described above, the laminated glass plate 123 formed by applying a CNT material to a glass substrate has been described as an example of the element member of the CNT element 32. However, the substrate is made of resin, and the CNT material is mixed with a polymer solvent and solidified. An optical fiber type having a core or a CNT material contained in the core can be employed.
また、上記した光サンプリング装置22は、光信号品質モニタ20、20′だけでなく、他の光学装置の光サンプリング部として使用できる。
The
20、20′……光信号品質モニタ、21……サンプリング用光パルス発生部、22……光サンプリング装置、23……CNT素子、25、25′、25″……光カプラ、28……偏波制御器、29……波長フィルタ、29′……偏光フィルタ、30……光電変換器、31……A/D変換器、35、35′……演算部、36……パラメータ設定部、41……基本波成分信号出力部、41a……帯域通過フィルタ、41b……電圧制御発振器、41c……位相比較器、42……コンパレータ、43……しきい値設定器、44……データ取得制御部、45……波形メモリ、123……積層ガラス板
20, 20 '... Optical signal quality monitor, 21 ... Optical pulse generator for sampling, 22 ... Optical sampling device, 23 ... CNT element, 25, 25', 25 "... Optical coupler, 28 ...
Claims (8)
入射光のパワーに応じて該入射光に対する吸収率が変化する特性を有し、前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを受けるカーボンナノチューブ素子(23)を備え、
前記カーボンナノチューブ素子に前記サンプリング用光パルスを入射させたときのみ前記光信号を小さい吸収率で出射させることを特徴とする光サンプリング装置。 In an optical sampling device (22) that receives an optical signal to be sampled and a sampling optical pulse having a predetermined period, samples the optical signal with the sampling optical pulse, and emits an optical pulse signal obtained by the sampling.
A carbon nanotube element (23) having a characteristic that an absorptance with respect to the incident light changes according to the power of the incident light, and receiving the optical signal and the sampling optical pulse;
An optical sampling apparatus characterized in that the optical signal is emitted with a small absorption rate only when the sampling optical pulse is incident on the carbon nanotube element.
前記サンプリング用光パルスを前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子に入射させるとともに、該カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光パルス信号を前記サンプリング用光パルスの入射光路と異なる光路へ出射する光カプラ(25)を有していることを特徴とする請求項1記載の光サンプリング装置。 The optical signal is incident on one optical terminal of the carbon nanotube element,
The sampling optical pulse is incident on the other optical terminal of the carbon nanotube element, and an optical pulse signal emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element is emitted to an optical path different from the incident optical path of the sampling optical pulse. The optical sampling device according to claim 1, further comprising an optical coupler (25).
前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを合波して前記カーボンナノチューブ素子の一方の光端子に入射させる光カプラ(25′)と、
前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光のうち、前記光信号の波長成分を選択的に出射する波長フィルタ(29)とを備えたことを特徴とする請求項1記載の光サンプリング装置。 The wavelength of the sampling optical pulse is set to a wavelength different from the optical signal,
An optical coupler (25 ′) for combining the optical signal and the sampling optical pulse to enter one optical terminal of the carbon nanotube element;
The optical sampling according to claim 1, further comprising: a wavelength filter (29) that selectively emits a wavelength component of the optical signal out of the light emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element. apparatus.
前記偏光方向が互いに直交した前記光信号と前記サンプリング用光パルスとを合波して前記カーボンナノチューブ素子の一方の光端子に入射させる光カプラ(25″)と、
前記カーボンナノチューブ素子の他方の光端子から出射される光のうち、前記光信号の偏光成分を選択的に出射する偏光フィルタ(29′)とを備えたことを特徴とする請求項1記載の光サンプリング装置。 A polarization controller (28) for making the polarization directions of the optical signal and the sampling optical pulse orthogonal to each other;
An optical coupler (25 ″) that combines the optical signal having the polarization directions orthogonal to each other and the sampling optical pulse to enter one optical terminal of the carbon nanotube element;
The light according to claim 1, further comprising a polarizing filter (29 ') that selectively emits a polarization component of the optical signal out of the light emitted from the other optical terminal of the carbon nanotube element. Sampling device.
前記光信号を前記サンプリング用光パルスによってサンプリングし、そのサンプリングによって得られた光パルス信号を出力する光サンプリング装置(22)と、
前記光パルス信号を受けて電気信号に変換する光電変換器(30)と、
前記光電変換器の出力信号に基づいて、前記監視対象の光信号の品質を表す値を算出する演算部(35、35′)とを有する光信号品質モニタにおいて、
前記光サンプリング装置が、前記請求項1〜6のいずれかに記載の光サンプリング装置であることを特徴とする光信号品質モニタ。 Sampling light that emits sampling light pulses with a period (Ts) that differs by a predetermined offset time (ΔT) with respect to an integer (N) times the clock period (Tc) of the data signal that is modulating the optical signal to be monitored A pulse generator (21);
An optical sampling device (22) for sampling the optical signal with the sampling optical pulse and outputting the optical pulse signal obtained by the sampling;
A photoelectric converter (30) that receives the light pulse signal and converts it into an electrical signal;
In an optical signal quality monitor having a calculation unit (35, 35 ′) for calculating a value representing the quality of the optical signal to be monitored based on an output signal of the photoelectric converter,
The optical sampling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical sampling device is an optical signal quality monitor.
前記基本波成分信号と所定のしきい値とを比較するコンパレータ(42)と、
前記基本波成分信号が前記しきい値を超えるタイミングから前記光電変換器の出力信号に対する波形情報の取得を開始するデータ取得制御部(44)とを有していることを特徴とする請求項7記載の光信号品質モニタ。 Fundamental wave component signal output means (41) for outputting a fundamental wave component signal having a frequency equal to the fundamental wave component of the envelope wave of the output signal of the photoelectric converter;
A comparator (42) for comparing the fundamental component signal with a predetermined threshold;
A data acquisition control unit (44) for starting acquisition of waveform information for the output signal of the photoelectric converter from a timing at which the fundamental wave component signal exceeds the threshold value. Optical signal quality monitor as described.
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-
2007
- 2007-05-07 JP JP2007122122A patent/JP2008275547A/en active Pending
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