JP2017194436A - Impulse response measuring device and measuring method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a dead time due to deviation of sampling timing in measurement of a waveform resulting from interference between CW light and a probe pulse.SOLUTION: An impulse response measuring device relating to this disclosure comprises: a first measuring unit which linearly samples probe pulse light which has passed a measurement object device, by local pulse light to acquire a first interference signal; a second measuring unit which acquires a second interference signal generated by causing probe pulse light and continuous wave light which have not passed the measurement object device, to interfere with each other; a third measuring unit which acquires a third interference signal generated by causing the local pulse light and continuous wave light which has passed the measurement object device, to interfere with each other, and an impulse response analysis unit which uses the second interference signal and the third interference signal to remove the difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light included in the first interference signal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、光学デバイスのインパルスレスポンスを測定する測定装置及びその測定方法に関する。   The present disclosure relates to a measurement apparatus that measures an impulse response of an optical device and a measurement method thereof.

光学デバイスのインパルスレスポンス測定方法について、非特許文献1記載の方法が知られている。狭線幅CWレーザをマスターレーザとして、2つの周波数コム発生光源を同期する。2つの周波数コム光源の一方をプローブ光として、もう一方をローカル光とする。参照経路を伝搬したプローブ光と被測定デバイスを伝搬したプローブ光をローカル光と干渉させ、それらの干渉信号を測定する。プローブ光とローカル光は狭線幅レーザによって同期しているため、被測定デバイスを伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相は、参照経路を伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相に対して、参照経路と被測定デバイス間の遅延分位相シフトしている。周波数解析によって、この位相シフト量を解析することで、インパルスレスポンスを測定する。   A method described in Non-Patent Document 1 is known as a method for measuring an impulse response of an optical device. Using the narrow linewidth CW laser as a master laser, the two frequency comb generating light sources are synchronized. One of the two frequency comb light sources is used as probe light, and the other is used as local light. The probe light propagated through the reference path and the probe light propagated through the device under measurement are caused to interfere with local light, and their interference signals are measured. Since the probe light and the local light are synchronized by the narrow linewidth laser, the phase of the interference signal between the probe light and the local light propagated through the device under test is the phase of the interference signal between the probe light and the local light propagated through the reference path. On the other hand, the phase is shifted by a delay between the reference path and the device under measurement. The impulse response is measured by analyzing the phase shift amount by frequency analysis.

この技術において、狭線幅レーザをマスターレーザとして、プローブ光とローカル光を同期することなく、長距離に及ぶ被測定デバイスのインパルスレスポンスを解析するために、非特許文献2の方法(以下、関連技術と呼ぶ)が考案されている。この方法では、プローブパルスを送信し、被測定デバイスに入射する。被測定デバイスを伝搬したプローブパルス光を受信側に設置したローカルパルスレーザからのローカルパルス光で線形サンプリングし、プローブパルスの振幅・位相を測定する。このとき、両パルスの繰り返し周波数をわずかに離調し、サンプリング点を波形全体にわたって掃引することで、プローブパルス波形全体について振幅と位相を測定する。   In this technique, in order to analyze the impulse response of a device under measurement over a long distance without using the narrow linewidth laser as a master laser and synchronizing the probe light and the local light, the method of Non-Patent Document 2 (hereinafter referred to as related) Called technology). In this method, a probe pulse is transmitted and incident on a device under measurement. The probe pulse light propagated through the device under test is linearly sampled with the local pulse light from the local pulse laser installed on the receiving side, and the amplitude and phase of the probe pulse are measured. At this time, the amplitude and phase of the entire probe pulse waveform are measured by slightly detuning the repetition frequency of both pulses and sweeping the sampling points over the entire waveform.

この測定と同時に、ローカルパルスレーザとは別に、連続光(CW光)レーザからのCW光を、プローブパルス光、ローカルパルス光それぞれと干渉させる。この干渉の結果から、CW光との相対的な位相雑音を、プローブパルス光とローカルパルス光についてそれぞれについて測定ができ、それらの差分をとることで、プローブパルス光とローカルパルス光の間の位相雑音を計算できる。この値を使い、プローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングした際の位相雑音を除去することができ、その結果のプローブパルス光の振幅・位相から、被測定デバイスの精密なインパルス応答を求めることができる。   Simultaneously with this measurement, apart from the local pulse laser, the CW light from the continuous light (CW light) laser is caused to interfere with the probe pulse light and the local pulse light, respectively. From the result of this interference, relative phase noise with the CW light can be measured for each of the probe pulse light and the local pulse light, and by taking the difference between them, the phase between the probe pulse light and the local pulse light can be measured. Noise can be calculated. Using this value, the phase noise when the probe pulse light is linearly sampled with the local pulse light can be removed, and the precise impulse response of the device under test can be obtained from the amplitude and phase of the resulting probe pulse light. Can do.

関連技術では、測定可能な被測定デバイスの群遅延時間差の測定範囲は原理的にはプローブパルス光の周期間隔までである。この測定において、プローブパルス光とCW光の干渉波形のデータを取得するときのクロック信号の周期はローカルパルス光の周期に合わせたものとなる。このとき、ローカルパルス光の周期はプローブパルス光の周期とわずかに異なるため、CW光とプローブパルス光の干渉波形測定において、サンプリングされる点がずれていき、このときプローブパルス光がその周期全体に広がっていなければ、プローブパルス光が存在しないときにもサンプリングしてしまう、デッドタイムが存在することになる。   In the related art, the measurement range of the group delay time difference of the device under measurement that can be measured is in principle up to the periodic interval of the probe pulse light. In this measurement, the period of the clock signal when acquiring the interference waveform data of the probe pulse light and the CW light is adjusted to the period of the local pulse light. At this time, since the period of the local pulse light is slightly different from the period of the probe pulse light, the sampling points are shifted in the measurement of the interference waveform between the CW light and the probe pulse light. If there is no spread, there will be a dead time for sampling even when no probe pulse light is present.

そのようなことを防ぐために、データ取得時に低周波数透過フィルタ(LPF)を用いてプローブパルス波形を広げ、取得したいプローブパルス光とCW光の干渉波形を広げることが考えられる。しかし、周期的に存在するプローブパルス光の波形を重ねることはできないため、周期全体まで広げることはできず、また測定できる群遅延時間差もLPFで広がった程度までしか測定できない。したがって、関連技術での測定可能な群遅延時間差は、プローブパルスの周期間隔よりも小さくなってしまう。   In order to prevent such a situation, it is conceivable to widen the probe pulse waveform by using a low frequency transmission filter (LPF) at the time of data acquisition, and to broaden the interference waveform of the probe pulse light and CW light to be acquired. However, since the waveform of the probe pulse light that exists periodically cannot be overlapped, it cannot be extended to the entire period, and the measurable group delay time difference can be measured only to the extent that it is spread by the LPF. Therefore, the group delay time difference that can be measured in the related art is smaller than the period interval of the probe pulse.

I. Coddington et al., “Rapid and precise absolute distance measurements at long range,” Nature Photonics, 3, 351−356, 2009.I. Coddington et al. , “Rapid and precision absolute distance measurements at long range,” Nature Photonics, 3, 351-356, 2009. 寺田昇平、原田真之、伊藤文彦、岡本達也、真鍋哲也、“独立パルスレーザを用いた線形光サンプリング法における位相補正法”電子情報通信学会 総合大会, B−13−29, 2015年3月Shohei Terada, Masayuki Harada, Fumihiko Ito, Tatsuya Okamoto, Tetsuya Manabe, “Phase Correction Method in Linear Optical Sampling Using Independent Pulse Laser”, IEICE General Conference, B-13-29, March 2015

本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを防ぐことを目的とする。   An object of the present disclosure is to prevent a dead time due to a sampling timing shift in measuring an interference waveform between a CW light and a probe pulse.

本開示は、CW光とプローブパルス光の干渉光をプローブパルス光と同期したサンプリング周波数でデータ取得し、プローブパルス光の周期と同等の値の群遅延時間差のインパルス応答を測定する。   In the present disclosure, the interference light of the CW light and the probe pulse light is acquired at a sampling frequency synchronized with the probe pulse light, and the impulse response of the group delay time difference having a value equivalent to the period of the probe pulse light is measured.

本開示に係るインパルスレスポンス測定装置は、
プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
被測定デバイスを通過後のプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定部と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定部と、
ローカルパルス光と前記被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定部と、
前記プローブパルス光源と前記被測定デバイスの間に配置され、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を前記第1の測定部用と前記第2の測定部用に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過する帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重する第1の波長多重カプラと、
前記被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離し、当該プローブパルス光を前記第1の測定部に出力し、当該連続光を前記第3の測定部に出力する第2の波長多重カプラと、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、
を備える。
The impulse response measuring device according to the present disclosure is:
A probe pulse light source for generating probe pulse light;
A local pulse light source for generating local pulse light;
A continuous light source that generates continuous light;
The probe pulse light after passing through the device under test is linearly sampled with the local pulse light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the probe pulse light after the linear sampling are used as the first interference signal as a local pulse from the local pulse light source. A first measurement unit that samples and acquires using a data acquisition clock signal synchronized with the light output timing;
The probe pulse light not passing through the device under measurement interferes with the continuous light not passing through the device under test to generate second interference light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the second interference light are obtained. A second measurement unit that samples and acquires the second interference signal using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the probe pulse light from the probe pulse light source;
A local interference light and a continuous light after passing through the device to be measured are caused to interfere to generate a third interference light, and a complex amplitude and a phase of a waveform of the third interference light are used as a third interference signal. A third measurement unit that samples and acquires using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from the local pulse light source;
An optical branching unit disposed between the probe pulse light source and the device to be measured and branching the probe pulse light from the probe pulse light source for the first measurement unit and the second measurement unit;
Among the probe pulse lights branched for the first measuring unit in the optical branching unit, a band-pass filter that blocks the wavelength of continuous light and transmits the wavelength to be passed to the device under measurement;
A first wavelength multiplexing coupler that wavelength-multiplexes the probe pulse light after passing through the band pass filter and the continuous light from the continuous light source;
A second wavelength for separating the probe pulse light and continuous light after passing through the device under test, outputting the probe pulse light to the first measurement unit, and outputting the continuous light to the third measurement unit A multiple coupler;
Using the difference between the phase noise between the probe pulse light and the continuous light obtained using the second interference signal, and the difference between the phase noise between the local pulse light and the continuous light obtained using the third interference signal. An impulse response analyzer for removing a difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light included in the first interference signal;
Is provided.

本開示に係るインパルスレスポンス測定方法は、
プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
を備えるインパルスレスポンス測定装置が実行するインパルスレスポンス測定方法であって、
前記プローブパルス光源と被測定デバイスの間に配置された光分岐部が、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を第1の測定部用と第2の測定部用に分岐し、帯域通過フィルタが、前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過し、第1の波長多重カプラが、前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重し、第2の波長多重カプラが、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離する手順と、
前記第2の波長多重カプラで分離されたプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定手順と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定手順と、
ローカルパルス光と前記第2の波長多重カプラで分離された連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定手順と、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析手順と、
を備える。
The impulse response measurement method according to the present disclosure includes:
A probe pulse light source for generating probe pulse light;
A local pulse light source for generating local pulse light;
A continuous light source that generates continuous light;
An impulse response measurement method executed by an impulse response measurement device comprising:
An optical branching unit disposed between the probe pulse light source and the device under test branches the probe pulse light from the probe pulse light source into a first measurement unit and a second measurement unit, and a bandpass filter The probe pulsed light branched for the first measuring unit by the optical branching unit transmits a wavelength that blocks the wavelength of continuous light and passes it through the device under test, and the first wavelength multiplexing coupler Steps of wavelength multiplexing the probe pulse light after passing through the band pass filter and the continuous light from the continuous light source, and the second wavelength multiplexing coupler separating the probe pulse light after passing through the device under test and the continuous light When,
The probe pulse light separated by the second wavelength multiplexing coupler is linearly sampled with local pulse light, and the complex pulse amplitude and phase of the probe pulse light after the linear sampling are used as the first interference signal as the local pulse light source. A first measurement procedure for sampling and acquiring using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from
The probe pulse light not passing through the device under measurement interferes with the continuous light not passing through the device under test to generate second interference light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the second interference light are obtained. Sampling as a second interference signal using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the probe pulse light from the probe pulse light source, and a second measurement procedure;
The third interference light is generated by causing the local pulse light and the continuous light separated by the second wavelength multiplexing coupler to interfere with each other, and the complex amplitude and phase of the waveform of the third interference light are changed to the third interference signal. As a third measurement procedure to sample and acquire using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from the local pulse light source,
Using the difference between the phase noise between the probe pulse light and the continuous light obtained using the second interference signal, and the difference between the phase noise between the local pulse light and the continuous light obtained using the third interference signal. An impulse response analysis procedure for removing a difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light included in the first interference signal;
Is provided.

本開示によれば、CW光とプローブパルス光の干渉光をプローブパルス光と同期したサンプリング周波数でデータ取得するため、プローブパルス光の周期と同等の値の群遅延時間差のインパルス応答を測定することができる。これにより、本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを0にすることができ、より測定レンジの広いインパルスレスポンスの測定が可能となる。   According to the present disclosure, in order to acquire data at the sampling frequency synchronized with the probe pulse light, the interference light of the CW light and the probe pulse light is measured, and the impulse response of the group delay time difference having a value equivalent to the period of the probe pulse light is measured. Can do. Thereby, this indication can make dead time by sampling time shift in measurement of interference waveform of CW light and a probe pulse zero, and can measure an impulse response with a wider measurement range.

実施形態に係るインパルスレスポンス測定装置の構成例を示す。The structural example of the impulse response measuring apparatus which concerns on embodiment is shown. ローカルパルス光、準プローブパルス光及びCW光の波長の一例を示す。An example of the wavelength of local pulse light, quasi-probe pulse light, and CW light is shown.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this indication is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present disclosure can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本開示に係る光学デバイスのインパルスレスポンス測定装置の実施形態を図1に示す。ここで、1−1はプローブパルスレーザ光源、1−2は被測定デバイス、1−3はローカルパルスレーザ光源、1−4はCW光源、1−5−1、1−5−2と1−5−3は光分岐部、1−6−1、1−6−2と1−6−3は光90度ハイブリッド、1−7−1、1−7−2、1−7−3、1−7−4、1−7−5と1−7−6はバランス型受光器、1−8−1、1−8−2はデータ取得部、1−9はインパルスレスポンス解析部、1−10−1はプローブパルス光源1−1から出力されるプローブパルス光、1−10−2はプローブパルス光1−10−1が帯域通過フィルタ1−14を通過してスペクトルの一部をカットされた準プローブパルス光、1−11は被測定デバイス1−2から出力されるプローブパルス光、1−12はローカルパルスレーザ光源1−3から出力されるローカルパルス光、1−13−1はローカルパルス光1−12と同期したデータ取得部1−8−1でのデータ取得クロック信号、1−13−2はプローブパルス光1−10と同期したデータ取得部1−8−2でのデータ取得クロック信号、1−14はプローブパルス光1−10のスペクトルの一部を取り出す帯域通過フィルタ、1−15−1、1−15−2はプローブパルス光1−10とCW光源1−4からのCW光を合波・分波する波長多重カプラ、1−16は、CW光の波形における時差やタイミングを識別するための変調を加える変調部を表す。   An embodiment of an impulse response measuring apparatus for an optical device according to the present disclosure is shown in FIG. Here, 1-1 is a probe pulse laser light source, 1-2 is a device to be measured, 1-3 is a local pulse laser light source, 1-4 is a CW light source, 1-5-1, 1-5-2 and 1- 5-3 is an optical branching portion, 1-6-1, 1-6-2 and 1-6-3 are optical 90-degree hybrids, 1-7-1, 1-7-2, 1-7-3, 1 -7-4, 1-7-5 and 1-7-6 are balanced light receivers, 1-8-1 and 1-8-2 are data acquisition units, 1-9 is an impulse response analysis unit, 1-10 -1 is the probe pulse light output from the probe pulse light source 1-1, and 1-10-2 is the probe pulse light 1-10-1 that has passed through the bandpass filter 1-14 and has been partially cut off from the spectrum. The quasi-probe pulse light, 1-11 is the probe pulse light output from the device under test 1-2, and 1-12 is the local pulse. The local pulse light output from the laser light source 1-3, 1-13-1 is a data acquisition clock signal in the data acquisition unit 1-8-1 synchronized with the local pulse light 1-12, and 1-13-2 is a probe. A data acquisition clock signal in the data acquisition unit 1-8-2 synchronized with the pulsed light 1-10, 1-14 is a band pass filter for extracting a part of the spectrum of the probe pulsed light 1-10, 1-15-1, 1-15-2 is a wavelength multiplexing coupler for multiplexing / demultiplexing the probe pulse light 1-10 and the CW light from the CW light source 1-4, and 1-16 is for identifying the time difference and timing in the waveform of the CW light. This represents a modulation unit for applying the modulation.

まず、スペクトルの配置について説明する。非特許文献2にあるように、線形サンプリングや干渉光測定の際には、合波する光のスペクトルが重なっている必要がある。一方、本開示では、被測定デバイス1−2の通過前にプローブパルス光1−10−1を光分岐部1−5−1で分岐し、一方でプローブパルス光1−10−1とCW光の干渉波形を測定し、プローブパルス光1−10−1の分岐した他方は帯域通過フィルタ1−14を通りスペクトルの一部をカットし、CW光を波長多重カプラ1−15−1で合波して被測定デバイス1−2に入射する。波長多重カプラ1−15−1による合波・分波を可能にするため、帯域通過フィルタ1−14によって、被測定デバイス1−2に入射する準プローブパルス光1−10−2とCW光のスペクトルを離す必要がある。これらの関係をまとめると、図2のようになる。   First, the arrangement of spectra will be described. As described in Non-Patent Document 2, in the case of linear sampling and interference light measurement, it is necessary that the spectrum of light to be combined overlaps. On the other hand, in the present disclosure, the probe pulse light 1-10-1 is branched by the optical branching unit 1-5-1 before passing through the device under measurement 1-2, while the probe pulse light 1-10-1 and the CW light are branched. , And the other branched part of the probe pulse light 1-10-1 passes through the band-pass filter 1-14 to cut a part of the spectrum, and the CW light is multiplexed by the wavelength multiplexing coupler 1-15-1. And enters the device under test 1-2. In order to enable multiplexing / demultiplexing by the wavelength multiplexing coupler 1-15-1, the quasi-probe pulsed light 1-10-2 and the CW light incident on the device under measurement 1-2 are received by the band pass filter 1-14. The spectrum needs to be separated. These relationships are summarized as shown in FIG.

次に、図1の構成での被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスの測定手順を説明する。基本的には非特許文献2と同等の処理を行う。プローブパルスレーザ光源1−1はプローブパルス光1−10−1を周期Tで、ローカルパルスレーザ光源1−3はローカルパルス光1−12を周期T+ΔT(ΔT<<T)で送出するとする。   Next, the procedure for measuring the impulse response of the device under measurement 1-2 in the configuration of FIG. 1 will be described. Basically, the same processing as in Non-Patent Document 2 is performed. Assume that the probe pulse laser light source 1-1 sends the probe pulse light 1-10-1 with a period T, and the local pulse laser light source 1-3 sends the local pulse light 1-12 with a period T + ΔT (ΔT << T).

光90度ハイブリッド1−6−1、バランス型受光器1−7−1、1−7−2、データ取得部1−8−1を含む第1の測定部について説明する。被測定デバイス1−2を通過したプローブパルス光1−11を受信側にあるローカルパルスレーザ光源1−3からのローカルパルス光1−12で線形サンプリングする。被測定デバイス1−2には、CW光源1−4からのCW光も入射されているが、被測定デバイス1−2に入射される帯域通過フィルタ1−14を通過した準プローブパルス光1−10−2のスペクトルとCW光のスペクトルは図2の通り重ならないため、波長多重カプラ1−15−1、1−15−2で問題なく合波、分波できる。このとき、データ取得のサンプリングクロックはローカルパルスレーザ光源1−3がローカルパルス光1−12を送出する周期T+ΔTと同期したデータ取得クロック信号1−13−1により取得する。これにより、データ取得部1−8−1は、被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスの影響を受けた周期Tのプローブパルス光1−11の波形の複素振幅及び位相を線形サンプリングの原理により取得する。   The first measurement unit including the optical 90-degree hybrid 1-6-1, the balanced light receivers 1-7-1 and 1-7-2, and the data acquisition unit 1-8-1 will be described. The probe pulse light 1-11 that has passed through the device under measurement 1-2 is linearly sampled with the local pulse light 1-12 from the local pulse laser light source 1-3 on the receiving side. Although the CW light from the CW light source 1-4 is also incident on the device under measurement 1-2, the quasi-probe pulsed light 1− that has passed through the band pass filter 1-14 incident on the device under measurement 1-2. Since the spectrum of 10-2 and the spectrum of CW light do not overlap as shown in FIG. 2, they can be multiplexed and demultiplexed without any problem by the wavelength multiplexing couplers 1-15-1 and 1-15-2. At this time, the sampling clock for data acquisition is acquired by the data acquisition clock signal 1-13-1 synchronized with the cycle T + ΔT in which the local pulse laser light source 1-3 transmits the local pulse light 1-12. As a result, the data acquisition unit 1-8-1 acquires the complex amplitude and phase of the waveform of the probe pulse light 1-11 having the period T affected by the impulse response of the device under measurement 1-2 based on the principle of linear sampling. To do.

ところがここで取得したプローブパルス光1−11の複素振幅及び位相は、もともとのプローブパルス光1−10−1とローカルパルス光1−12が持つ位相雑音の影響を、含んでいる。取得するのは干渉信号のため、位相雑音の影響は、プローブパルス光1−10−1の位相雑音をθ、ローカルパルス光1−12の位相雑音をθとすると、次式の形で複素位相に影響する。
(数1)
θ−θ (1)
However, the complex amplitude and phase of the probe pulse light 1-11 acquired here include the influence of the phase noise of the original probe pulse light 1-10-1 and the local pulse light 1-12. Since the interference signal is acquired, the influence of the phase noise is expressed by the following equation, where θ P is the phase noise of the probe pulse light 1-10-1 and θ L is the phase noise of the local pulse light 1-12. Affects complex phase.
(Equation 1)
θ P −θ L (1)

次に、光90度ハイブリッド1−6−2、バランス型受光器1−7−3、1−7−4、データ取得部1−8−2を含む第2の測定部について説明する。被測定デバイス1−2に入射しないプローブパルス光1−10−1とCW光源1−4からのCW光を光90度ハイブリッド1−6−2で干渉させ、それらのビート信号の複素振幅及び位相を第2の干渉信号としてデータ取得部1−8−2で取得する。このとき、データ取得のサンプリングクロックは、プローブパルスレーザ光源1−1がプローブパルス光1−10−1を送出する周期Tと同期したデータ取得クロック信号1−13−2により、取得する。このように、本実施形態では、プローブパルス光1−10−1とCW光の干渉信号を被測定デバイス1−2に入射する前に、プローブパルス光1−10−1の周期でサンプリングして取得する。これにより、データ取得部1−8−2では、サンプリングのタイミングがずれて、プローブパルス光が存在しないタイミングでサンプリングするようなデッドタイムが存在することはなく、プローブパルス光の位相雑音θとCW光源の位相雑音θCWの差を、正しく測定することができる。
(数2)
θ−θCW (2)
Next, the second measurement unit including the optical 90-degree hybrid 1-6-2, the balance type light receivers 1-7-3 and 1-7-4, and the data acquisition unit 1-8-2 will be described. The probe pulse light 1-10-1 that is not incident on the device under measurement 1-2 and the CW light from the CW light source 1-4 are interfered by the optical 90-degree hybrid 1-6-2, and the complex amplitude and phase of those beat signals Is acquired by the data acquisition unit 1-8-2 as the second interference signal. At this time, the sampling clock for data acquisition is acquired by the data acquisition clock signal 1-13-2 synchronized with the period T in which the probe pulse laser light source 1-1 transmits the probe pulse light 1-10-1. As described above, in the present embodiment, the interference signal between the probe pulse light 1-10-1 and the CW light is sampled at the period of the probe pulse light 1-10-1 before entering the device under test 1-2. get. Thereby, in the data acquisition unit 1-8-2, the sampling timing is shifted, and there is no dead time such that sampling is performed at the timing when the probe pulse light does not exist, and the phase noise θ P of the probe pulse light The difference in the phase noise θ CW of the CW light source can be measured correctly.
(Equation 2)
θ P −θ CW (2)

最後に光90度ハイブリッド1−6−3、バランス型受光器1−7−5、1−7−6、データ取得部1−8−3を含む第3の測定部について説明する。被測定デバイス1−2を通過し、波長多重カプラ1−15−2から分離したCW光とローカルパルス光1−12を光90度ハイブリッド1−6−3で干渉させ、それらのビート信号の複素振幅及び位相を第3の干渉信号としてデータ取得部1−8−3で取得する。このとき、データ取得のサンプリングクロックはローカルパルスレーザ光源1−3がローカルパルス光1−12を送出する周期T+ΔTと同期したデータ取得クロック信号1−13−1により取得する。これにより、データ取得部1−8−3は、周期T+ΔTのローカルパルス光1−12の位相雑音θとCW光の位相雑音θCWの差を、測定することができる。
(数3)
θ−θCW (3)
Finally, the third measurement unit including the optical 90-degree hybrid 1-6-3, the balance type light receivers 1-7-5 and 1-7-6, and the data acquisition unit 1-8-3 will be described. The CW light that has passed through the device under test 1-2 and separated from the wavelength division multiplexing coupler 1-15-2 and the local pulse light 1-12 are caused to interfere with each other by the optical 90-degree hybrid 1-6-3, and the complex of the beat signal is obtained. The amplitude and phase are acquired as a third interference signal by the data acquisition unit 1-8-3. At this time, the sampling clock for data acquisition is acquired by the data acquisition clock signal 1-13-1 synchronized with the cycle T + ΔT in which the local pulse laser light source 1-3 transmits the local pulse light 1-12. Thus, the data acquisition unit 1-8-3 has a difference in phase noise theta CW phase noise theta L and CW optical local pulse light 1-12 period T + [Delta] T, can be measured.
(Equation 3)
θ L −θ CW (3)

このとき、式(2)と式(3)でのθCWは、同じ値である必要があるため、CW光源1−4から光90度ハイブリッド1−6−2までの遅延とCW光源1−4から光90度ハイブリッド1−6−3までの遅延を一致させなければならない。このため、実施形態に係るインパルスレスポンス測定装置は、連続光遅延調整部として機能する変調部1−16を備える。調整部は、光90度ハイブリッド1−6−2に用いられるCW光のCW光源1−4からの遅延と光90度ハイブリッド1−6−3に用いられるCW光のCW光源1−4からの遅延とを一致させる機能を有する。 At this time, since θ CW in Expression (2) and Expression (3) needs to be the same value, the delay from the CW light source 1-4 to the optical 90-degree hybrid 1-6-2 and the CW light source 1- The delay from 4 to the 90 degree optical hybrid 1-6-3 must be matched. For this reason, the impulse response measurement apparatus according to the embodiment includes a modulation unit 1-16 that functions as a continuous light delay adjustment unit. The adjustment unit is configured to delay the CW light used for the optical 90-degree hybrid 1-6-2 from the CW light source 1-4 and the CW light used for the optical 90-degree hybrid 1-6-3 from the CW light source 1-4. It has a function to match the delay.

CW光の遅延を特定するために、変調部1−16において、振幅などを一部だけ変調する。例えば、スイッチのように変調器を動作させ、CW光を瞬間的に遮断するなどしてCW光波形の中で目印となる部分を生成する。これにより、インパルスレスポンス解析部1−9において、光90度ハイブリッド1−6−2で干渉してサンプリングする点のCW光上での位置を特定することができる。   In order to specify the delay of the CW light, the modulation unit 1-16 modulates only a part of the amplitude and the like. For example, the modulator is operated like a switch to instantaneously cut off the CW light to generate a mark portion in the CW light waveform. As a result, the impulse response analyzing unit 1-9 can identify the position on the CW light at which the light 90-degree hybrid 1-6-2 interferes and samples.

インパルスレスポンス解析部1−9では、変調部1−16で生成した目印の位置と光90度ハイブリッド1−6−3で干渉してサンプリングする点を比べて、CW光の波形上同じ点での位相雑音の差を利用できるよう、式(2)と式(3)の計算において、どちらかの受信信号をシフトさせて計算する。これにより、インパルスレスポンス解析部1−9は、同じ遅延でのθCWを使って式(2)と式(3)の差からθCWを消すことができ、式(1)で現れるプローブパルス光のローカルパルス光による線形サンプリング波形での位相雑音の差を求めることができる。インパルスレスポンス解析部1−9は、このプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を干渉波形から除去することにより、プローブパルス波形が被測定デバイス1−2から受けたインパルスレスポンスを求めることができる。 In the impulse response analysis unit 1-9, the position of the mark generated by the modulation unit 1-16 and the point sampled by interference with the optical 90-degree hybrid 1-6-3 are compared. In order to use the difference in phase noise, the calculation is performed by shifting one of the received signals in the calculations of Expressions (2) and (3). Thereby, the impulse response analysis unit 1-9 can eliminate θ CW from the difference between Expression (2) and Expression (3) using θ CW with the same delay, and the probe pulse light appearing in Expression (1) The difference in phase noise in the linear sampling waveform due to the local pulse light can be obtained. The impulse response analyzing unit 1-9 can obtain the impulse response received by the probe pulse waveform from the device under measurement 1-2 by removing the difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light from the interference waveform. it can.

(本開示の効果)
本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、関連技術に対して、以下の優位性を持つと考えられる。プローブパルス光とローカルパルス光の間の相対的な位相雑音を共通のCW光源からのCW光との干渉を通じて補償し、被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスを測定する方法において、CW光との干渉により位相雑音を測定する際に、プローブパルス光は被測定デバイス1−2への入射前、ローカルパルス光はインパルスレスポンスを受けたプローブパルス光を線形サンプリングする必要性から被測定デバイス1−2への入射後に、それぞれCW光と干渉させることで、干渉信号取得サンプリング周波数をそれぞれのパルスの周期に合わせることができる。
(Effects of the present disclosure)
The impulse response measurement method according to the present disclosure is considered to have the following advantages over the related art. In the method of compensating the relative phase noise between the probe pulse light and the local pulse light through interference with the CW light from the common CW light source, and measuring the impulse response of the device under test 1-2, When measuring phase noise due to interference, the probe pulse light needs to be linearly sampled before the probe pulse light is incident on the device under measurement 1-2, and the local pulse light receives the impulse response. The interference signal acquisition sampling frequency can be adjusted to the period of each pulse by causing the CW light to interfere with each other after being incident.

このとき、プローブパルス光1−10−1を被測定デバイス1−2への入射前に帯域通過フィルタ1−14を通すことで、波長多重カプラ1−15−1及び1−15−2によるCW光との合波・分波が可能になり、被測定デバイス1−2への入射前後での干渉信号取得が可能になる。これにより、本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、干渉信号取得の際のタイミングのずれによるデッドタイムを0にすることができる。したがって、本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、測定できるインパルスレスポンスにおける遅延時間差の範囲をプローブパルス送出周期いっぱいまで広げることが可能となり、より測定レンジを広げることができる。   At this time, the probe pulse light 1-10-1 is allowed to pass through the bandpass filter 1-14 before being incident on the device under test 1-2, whereby the CW by the wavelength multiplexing couplers 1-15-1 and 1-15-2. It becomes possible to multiplex and demultiplex light, and to acquire interference signals before and after entering the device under test 1-2. Thereby, the impulse response measurement method according to the present disclosure can reduce the dead time due to the timing shift at the time of acquiring the interference signal to zero. Therefore, the impulse response measurement method according to the present disclosure can extend the range of the delay time difference in the impulse response that can be measured to the full probe pulse transmission period, and can further increase the measurement range.

本開示は情報通信産業に適用することができる。   The present disclosure can be applied to the information communication industry.

1−1:プローブパルスレーザ光源
1−2:被測定デバイス
1−3:ローカルパルスレーザ光源
1−4:CW光源
1−5−1、1−5−2、1−5−3:光分岐部
1−6−1、1−6−2、1−6−3:光90度ハイブリッド
1−7−1、1−7−2、1−7−3、1−7−4、1−7−5、1−7−6:バランス型受光器
1−8−1、1−8−2:データ取得部
1−9:インパルスレスポンス解析部
1−14:帯域通過フィルタ
1−15−1、1−15−2:波長多重カプラ
1−16:変調部
1-1: Probe pulse laser light source 1-2: Device to be measured 1-3: Local pulse laser light source 1-4: CW light source 1-5-1, 1-5-2, 1-5-3: Optical branching unit 1-6-1, 1-6-2, 1-6-3: Optical 90-degree hybrid 1-7-1, 1-7-2, 1-7-3, 1-7-4, 1-7- 5, 1-7-6: Balance type light receiver 1-8-1, 1-8-2: Data acquisition unit 1-9: Impulse response analysis unit 1-14: Band pass filter 1-15-1, 1- 15-2: Wavelength multiplexing coupler 1-16: Modulator

Claims (3)

プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
被測定デバイスを通過後のプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定部と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定部と、
ローカルパルス光と前記被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定部と、
前記プローブパルス光源と前記被測定デバイスの間に配置され、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を前記第1の測定部用と前記第2の測定部用に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過する帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重する第1の波長多重カプラと、
前記被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離し、当該プローブパルス光を前記第1の測定部に出力し、当該連続光を前記第3の測定部に出力する第2の波長多重カプラと、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、
を備えるインパルスレスポンス測定装置。
A probe pulse light source for generating probe pulse light;
A local pulse light source for generating local pulse light;
A continuous light source that generates continuous light;
The probe pulse light after passing through the device under test is linearly sampled with the local pulse light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the probe pulse light after the linear sampling are used as the first interference signal as a local pulse from the local pulse light source. A first measurement unit that samples and acquires using a data acquisition clock signal synchronized with the light output timing;
The probe pulse light not passing through the device under measurement interferes with the continuous light not passing through the device under test to generate second interference light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the second interference light are obtained. A second measurement unit that samples and acquires the second interference signal using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the probe pulse light from the probe pulse light source;
A local interference light and a continuous light after passing through the device to be measured are caused to interfere to generate a third interference light, and a complex amplitude and a phase of a waveform of the third interference light are used as a third interference signal. A third measurement unit that samples and acquires using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from the local pulse light source;
An optical branching unit disposed between the probe pulse light source and the device to be measured and branching the probe pulse light from the probe pulse light source for the first measurement unit and the second measurement unit;
Among the probe pulse lights branched for the first measuring unit in the optical branching unit, a band-pass filter that blocks the wavelength of continuous light and transmits the wavelength to be passed to the device under measurement;
A first wavelength multiplexing coupler that wavelength-multiplexes the probe pulse light after passing through the band pass filter and the continuous light from the continuous light source;
A second wavelength for separating the probe pulse light and continuous light after passing through the device under test, outputting the probe pulse light to the first measurement unit, and outputting the continuous light to the third measurement unit A multiple coupler;
Using the difference between the phase noise between the probe pulse light and the continuous light obtained using the second interference signal, and the difference between the phase noise between the local pulse light and the continuous light obtained using the third interference signal. An impulse response analyzer for removing a difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light included in the first interference signal;
An impulse response measuring device comprising:
前記第2の干渉光に用いられる連続光の前記連続光源からの遅延と前記第3の干渉光に用いられる連続光の前記連続光源からの遅延とを一致させるための連続光遅延調整部をさらに備える、
請求項1に記載のインパルスレスポンス測定装置。
A continuous light delay adjusting unit for matching the delay of the continuous light used for the second interference light from the continuous light source with the delay of the continuous light used for the third interference light from the continuous light source; Prepare
The impulse response measuring apparatus according to claim 1.
プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
を備えるインパルスレスポンス測定装置が実行するインパルスレスポンス測定方法であって、
前記プローブパルス光源と被測定デバイスの間に配置された光分岐部が、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を第1の測定部用と第2の測定部用に分岐し、帯域通過フィルタが、前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過し、第1の波長多重カプラが、前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重し、第2の波長多重カプラが、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離する手順と、
前記第2の波長多重カプラで分離されたプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定手順と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定手順と、
ローカルパルス光と前記第2の波長多重カプラで分離された連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定手順と、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析手順と、
を備えるインパルスレスポンス測定方法。
A probe pulse light source for generating probe pulse light;
A local pulse light source for generating local pulse light;
A continuous light source that generates continuous light;
An impulse response measurement method executed by an impulse response measurement device comprising:
An optical branching unit disposed between the probe pulse light source and the device under test branches the probe pulse light from the probe pulse light source into a first measurement unit and a second measurement unit, and a bandpass filter The probe pulsed light branched for the first measuring unit by the optical branching unit transmits a wavelength that blocks the wavelength of continuous light and passes it through the device under test, and the first wavelength multiplexing coupler Steps of wavelength multiplexing the probe pulse light after passing through the band pass filter and the continuous light from the continuous light source, and the second wavelength multiplexing coupler separating the probe pulse light after passing through the device under test and the continuous light When,
The probe pulse light separated by the second wavelength multiplexing coupler is linearly sampled with local pulse light, and the complex pulse amplitude and phase of the probe pulse light after the linear sampling are used as the first interference signal as the local pulse light source. A first measurement procedure for sampling and acquiring using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from
The probe pulse light not passing through the device under measurement interferes with the continuous light not passing through the device under test to generate second interference light, and the complex amplitude and phase of the waveform of the second interference light are obtained. Sampling as a second interference signal using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the probe pulse light from the probe pulse light source, and a second measurement procedure;
The third interference light is generated by causing the local pulse light and the continuous light separated by the second wavelength multiplexing coupler to interfere with each other, and the complex amplitude and phase of the waveform of the third interference light are changed to the third interference signal. As a third measurement procedure to sample and acquire using a data acquisition clock signal synchronized with the output timing of the local pulse light from the local pulse light source,
Using the difference between the phase noise between the probe pulse light and the continuous light obtained using the second interference signal, and the difference between the phase noise between the local pulse light and the continuous light obtained using the third interference signal. An impulse response analysis procedure for removing a difference in phase noise between the probe pulse light and the local pulse light included in the first interference signal;
An impulse response measurement method comprising:
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