JP3286151B2 - Optical sampling device - Google Patents

Optical sampling device

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JP3286151B2
JP3286151B2 JP03916896A JP3916896A JP3286151B2 JP 3286151 B2 JP3286151 B2 JP 3286151B2 JP 03916896 A JP03916896 A JP 03916896A JP 3916896 A JP3916896 A JP 3916896A JP 3286151 B2 JP3286151 B2 JP 3286151B2
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Inventor
秀基 高倉
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株式会社テラテック
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光サンプリング装置に
関し、特に被測定光信号を光パルスでサンプリングし、
時間の分解能を上げた超高速光パルス観測に用いる光サ
ンプリング装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sampling device, and more particularly, to a method of sampling an optical signal under measurement with an optical pulse.
The present invention relates to an optical sampling device used for ultra-high-speed optical pulse observation with improved time resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光サンプリング装置では、サンプ
リングパルス幅を一定にして電気同期信号パルスと掃引
信号の和または差の繰り返し周波数でサンプリングパル
スを発生させていた。
2. Description of the Related Art In a conventional optical sampling apparatus, a sampling pulse is generated at a repetition frequency of a sum or a difference between an electric synchronizing signal pulse and a sweep signal with a constant sampling pulse width.

【0003】図9は、従来の光サンプリング装置の構成
例を示すブロック図である。この図において、111は
光パルス発生器、112は合波器、113はサンプラヘ
ッド、114は光検出器、115は処理部、116は表
示器、117は加算器、118は掃引信号を示す。ま
た、19Aは被測定光信号Pが印加される入力端子、1
9Bは電気同期信号パルスQが印加される入力端子であ
る。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical sampling device. In this figure, 111 is an optical pulse generator, 112 is a multiplexer, 113 is a sampler head, 114 is a photodetector, 115 is a processing unit, 116 is a display, 117 is an adder, and 118 is a sweep signal. 19A is an input terminal to which the optical signal under measurement P is applied, 1
9B is an input terminal to which the electric synchronization signal pulse Q is applied.

【0004】図9の光サンプリング装置の動作を図10
を参照して説明する。
FIG. 10 shows the operation of the optical sampling device shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0005】入力端子119Bに印加された電気同期信
号パルスQは、掃引信号118が加算器117に加えら
れることによってその繰り返し周期T0が長くなる光パ
ルスQ´が得られる。この光パルスQ´と被測定光信号
Pとが合波器112に入るので、サンプラヘッド113
には図10のRのような出力信号が得られる。これを光
検出器114がそのピーク値を検出し、処理部115に
送り処理を施し、被測定光信号Pを表示器116上に現
出させる。
[0005] As the electric synchronization signal pulse Q applied to the input terminal 119B, when the sweep signal 118 is applied to the adder 117, an optical pulse Q 'whose repetition period T0 becomes longer is obtained. Since the optical pulse Q ′ and the optical signal under measurement P enter the multiplexer 112, the sampler head 113
Provides an output signal like R in FIG. The photodetector 114 detects the peak value, sends the peak value to the processing unit 115, and performs processing to cause the measured optical signal P to appear on the display 116.

【0006】この方式によればサンプリングの最小時間
分解能は、光パルス発生器111の発生する光パルスQ
´のパルス幅による。現在発生可能な光パルスのパルス
幅は1〜2ps程度である。
According to this method, the minimum time resolution of sampling is the optical pulse Q generated by the optical pulse generator 111.
'Depends on the pulse width. The pulse width of an optical pulse that can be generated at present is about 1 to 2 ps.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】光パルス発生器111
の発生する光パルスの光パルス幅は1〜2psである
が、実際には図9に示す例よりも、もっと大規模な構成
を用いる必要がある。これを図11により説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical pulse generator 111
Although the light pulse width of the light pulse generated is 1 to 2 ps, it is actually necessary to use a larger-scale configuration than the example shown in FIG. This will be described with reference to FIG.

【0008】図11は、短光パルスを発生する従来の光
パルス発生装置の他の例を示すブロック図である。この
図において、121はリングレーザ発振器(以下、単に
リングレーザという)、122は光増幅器、123は非
線形光学素子、124は分散性媒質を示す。
FIG. 11 is a block diagram showing another example of a conventional optical pulse generator for generating short optical pulses. In this figure, 121 is a ring laser oscillator (hereinafter simply referred to as a ring laser), 122 is an optical amplifier, 123 is a nonlinear optical element, and 124 is a dispersive medium.

【0009】次に、動作について説明する。所定の繰り
返し周波数のパルス状の電気信号の入力によって、リン
グレーザ121が発振し、5ps程度のパルス幅の光パ
ルスを出力する。これを光増幅器122が非線形光学素
子123において3次の非線形光学効果が起きるレベル
まで増幅し、次段の非線形光学素子123に入力する。
非線形光学素子123においては自己位相変調により光
パルスのスペクトル幅を拡げる。スペクトル幅が拡がっ
た光パルスは波長に対して線形に分散が変化した状態に
なっており、分散を補償することでパルス幅を細くする
ことができる。分散性媒質124においてはスペクトル
幅が拡がった光パルスを分散補償により時間軸で細く
し、パルス幅1〜2psの光パルスとして出力する。
Next, the operation will be described. The ring laser 121 oscillates in response to the input of a pulse-like electric signal having a predetermined repetition frequency, and outputs an optical pulse having a pulse width of about 5 ps. This is amplified by the optical amplifier 122 to a level at which the third-order nonlinear optical effect occurs in the nonlinear optical element 123, and is input to the next-stage nonlinear optical element 123.
In the nonlinear optical element 123, the spectrum width of the light pulse is expanded by self-phase modulation. The optical pulse whose spectral width has widened has a state in which the dispersion changes linearly with respect to the wavelength, and the pulse width can be reduced by compensating for the dispersion. In the dispersive medium 124, an optical pulse having a widened spectrum width is narrowed along the time axis by dispersion compensation, and is output as an optical pulse having a pulse width of 1 to 2 ps.

【0010】また、この構成を用いても1ps以下の幅
の光パルスを発生させることは困難で、衝突パルスモー
ド同期法を用いるなど、さらに大型の装置構成としなけ
ればならなかった。
Further, it is difficult to generate an optical pulse having a width of 1 ps or less even with this configuration, and a larger device configuration has to be used, such as by using a collision pulse mode locking method.

【0011】このように光パルス発生器の発生する光パ
ルスのパルス幅は細くしようとしても限界があった。し
かし、リングレーザ発振器では5ps程度のパルス幅を
持つ光パルスを発生させることはさほど困難ではない。
発振しきい値はリングレーザの構成によって決まる。ピ
ーク値を1として正規化すると0.9程度となる。リン
グレーザのパルス幅は図12の幅aで決まる。したがっ
て細いパルス幅を得るには繰り返し周波数が高い高周波
を光変調器に入力すればよい。
As described above, there is a limit even if the pulse width of the light pulse generated by the light pulse generator is reduced. However, it is not so difficult to generate an optical pulse having a pulse width of about 5 ps with a ring laser oscillator.
The oscillation threshold is determined by the configuration of the ring laser. Normalization with the peak value as 1 results in about 0.9. The pulse width of the ring laser is determined by the width a in FIG. Therefore, to obtain a narrow pulse width, a high frequency having a high repetition frequency may be input to the optical modulator.

【0012】しかし、光変調器の周波数帯域は現状では
70GHz程度が限界である。70GHzの正弦波を入
力した時、パルス幅は(1)式によって求められる。
However, the frequency band of the optical modulator is currently limited to about 70 GHz. When a sine wave of 70 GHz is input, the pulse width is obtained by equation (1).

【0013】[0013]

【数1】 よって(1)式よりパルス出力は2.5psの半値幅と
なる。現状のリングレーザではこれが出力パルス幅の限
界となる。
(Equation 1) Therefore, the pulse output has a half value width of 2.5 ps according to the equation (1). In the current ring laser, this is the limit of the output pulse width.

【0014】このように従来のリングレーザでは、光出
力のパルス幅は駆動信号の周波数に依存しており、短い
パルス幅の出力を得るには駆動信号の周波数を高くする
ことになり、そのため駆動信号の周波数によって決まる
パルスの繰り返し周波数が変化してしまっていた。
As described above, in the conventional ring laser, the pulse width of the optical output depends on the frequency of the drive signal. To obtain an output with a short pulse width, the frequency of the drive signal must be increased. The pulse repetition frequency determined by the frequency of the signal was changing.

【0015】本発明の目的は、サンプリングパルスのパ
ルス幅を変化させ、光信号をサンプリングし、光検出器
の出力をサンプリングの幅に応じて差分を取り出すこと
により従来よりも短い時間分解能で光サンプリングを行
う光サンプリング装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to change the pulse width of a sampling pulse, sample an optical signal, and extract the difference between the output of a photodetector according to the sampling width, thereby achieving optical sampling with a shorter time resolution than before. To provide an optical sampling device for performing the following.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる光サンプ
リング装置は、被測定光信号の周期に同期した電気同期
信号パルスと、掃引信号を受け、この掃引信号に応じた
パルス幅の光パルスを発生するパルス幅可変光パルス発
生器(1)と、このパルス幅可変光パルス発生器の出力
と、被測定光信号とを受け、合波する合波器(2)と、
この合波器の出力を受け、前記パルス幅可変光パルス発
生器の出力と前記合波器の出力の重なる部分を光パルス
として出力するサンプラヘッド(3)と、このサンプラ
ヘッドの出力を受け、パルス出力パワーの平均値に応じ
た電気信号を出力する光検出器(4)と、掃引信号に応
じて前記光検出器の出力の前回値と今回値との差分をと
り出力する差分処理部(5)と、この差分処理部の出力
と掃引信号とを受け前記被測定光信号を表示する表示器
(6)と、前記電気同期信号パルスの入力を受け前記掃
引信号を発生する掃引信号発生部(7)とからなるもの
である。
An optical sampling apparatus according to the present invention receives an electric synchronizing signal pulse synchronized with a period of an optical signal to be measured and a sweep signal, and generates an optical pulse having a pulse width corresponding to the sweep signal. A variable pulse width optical pulse generator (1), an output of the variable pulse width optical pulse generator, and a multiplexer (2) that receives and combines the measured optical signal;
A sampler head (3) for receiving, as an optical pulse, an output of the pulse width variable optical pulse generator and an output of the multiplexer as an optical pulse, and receiving an output of the sampler head; A photodetector (4) for outputting an electric signal according to the average value of the pulse output power, and a difference processing unit (4) for taking a difference between a previous value and a current value of the output of the photodetector according to a sweep signal and outputting the result. 5) a display (6) that receives the output of the difference processing unit and the sweep signal and displays the optical signal to be measured, and a sweep signal generation unit that receives the input of the electric synchronization signal pulse and generates the sweep signal (7).

【0017】また、パルス幅可変光パルス発生器の前段
に電気同期信号パルスを分周する分周器(9)を設けた
ものである。
Further, a frequency divider (9) for dividing the frequency of the electric synchronization signal pulse is provided in the preceding stage of the pulse width variable optical pulse generator.

【0018】[0018]

【作用】本発明においては、発生させる光パルスの幅を
変化させ、光検出器出力を掃引信号に応じて差分をとる
差分処理部に入力することで、サンプリングパルスの幅
が変化した部分のみの出力を得る。そして、上記光パル
ス発生器,差分処理部を掃引信号に同期させて動作させ
ることにより、1ps以下でサンプリングパルス幅を変
化させ、光サンプリングを行う。
According to the present invention, the width of the generated light pulse is changed, and the output of the photodetector is input to a difference processing section for obtaining a difference according to the sweep signal, so that only the portion where the width of the sampling pulse is changed is obtained. Get output. Then, the optical pulse generator and the difference processing unit are operated in synchronization with the sweep signal to change the sampling pulse width at 1 ps or less and perform optical sampling.

【0019】また、分周器によって、電気同期信号パル
スを分周するのでパルス幅の可変範囲を大きくとれる。
Further, since the frequency of the electric synchronization signal pulse is divided by the frequency divider, the variable range of the pulse width can be widened.

【0020】従来の光サンプリング装置ではサンプリン
グパルス幅が最小時間分解能であったが、本発明ではサ
ンプリングパルス幅を変化させ、その変化分が最小時間
分解能となる。サンプリングパルスの幅は5ps程度で
あっても変化分はそれより細い値をとり、1ps以下で
制御することも可能であるところが従来と異なる。
In the conventional optical sampling apparatus, the sampling pulse width has the minimum time resolution, but in the present invention, the sampling pulse width is changed, and the change becomes the minimum time resolution. Even if the width of the sampling pulse is about 5 ps, the amount of change takes a smaller value, and control can be performed at 1 ps or less.

【0021】[0021]

【実施例】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図
である。この図において、1はパルス幅可変光パルス発
生器で、その詳細は後述する。2は合波器、3はサンプ
ラヘッドで、和周波発生(SFG)の機能をもつ非線形
光学結晶等を用いる。4は光検出器で、ホトダイオード
等を用いる。5は差分処理部で、その詳細は後述する。
6は表示部である。7は掃引信号発生部で、電気同期信
号パルス入力に同期して光パルス発生器のパルス幅に応
じた(すなわち、表示部6では時間軸に対応する)信号
を発生する。また、8A,8Bは入力端子を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a variable pulse width optical pulse generator, the details of which will be described later. 2 is a multiplexer, 3 is a sampler head, and uses a nonlinear optical crystal or the like having a function of sum frequency generation (SFG). A photodetector 4 uses a photodiode or the like. Reference numeral 5 denotes a difference processing unit, the details of which will be described later.
Reference numeral 6 denotes a display unit. Reference numeral 7 denotes a sweep signal generation unit which generates a signal corresponding to the pulse width of the optical pulse generator (that is, the display unit 6 corresponds to the time axis) in synchronization with the input of the electric synchronization signal pulse. 8A and 8B indicate input terminals.

【0022】次に、パルス幅可変光パルス発生器1の詳
細について説明する。図2は、パルス幅可変光パルス発
生器1の構成の詳細を示すブロック図である。
Next, details of the variable pulse width optical pulse generator 1 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the details of the configuration of the pulse width variable optical pulse generator 1.

【0023】図2において、11は同期した2つの電気
パルス信号を発生するパルス発生器、12はケーブル等
で自然に電気信号に固定遅延を生じるのをシンボルで示
した固定遅延器、13は電気の線路長を変化させ、電気
信号に可変遅延を生じさせる可変遅延器、14はリング
レーザを構成する第1の光変調器で、可変遅延器13か
らの電気パルス信号Bを高周波分とし、DCバイアス分
(図示せず)とを合わせて、光の入力を光強度変調し出
力する。15はリングレーザを構成する第2の光変調器
で、固定遅延器12からの電気パルス信号Aを高周波分
とし、DCバイアス分(図示せず)とを合わせて、光の
入力を光強度変調し出力する。16はリングレーザを構
成する光増幅器で、エルビウム添加ファイバアンプ等が
用いられる。17はリングレーザを構成する光バンドパ
スフィルタで、リングレーザにおける発振波長を透過中
間波長とする。18はリングレーザを構成する光カプラ
で、リングレーザから光出力信号を分岐する。19はリ
ングレーザを安定に動作させるようにリング長を調整す
るための可変光遅延器である。そして、14〜19の各
部がリング状に接続され、リングレーザが構成される。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a pulse generator for generating two synchronized electric pulse signals, 12 denotes a fixed delay device which symbolically generates a fixed delay in the electric signal by a cable or the like, and 13 denotes an electric signal. Is a first optical modulator that constitutes a ring laser. The electric pulse signal B from the variable delay unit 13 is converted into a high-frequency component. The light input is light-intensity-modulated together with the bias (not shown) and output. Reference numeral 15 denotes a second optical modulator which constitutes a ring laser. The electric pulse signal A from the fixed delay unit 12 is used as a high frequency component, and a DC bias component (not shown) is combined with the optical input signal to modulate the light input. And output. Reference numeral 16 denotes an optical amplifier constituting a ring laser, and an erbium-doped fiber amplifier or the like is used. Reference numeral 17 denotes an optical band-pass filter constituting the ring laser, and sets an oscillation wavelength of the ring laser as a transmission intermediate wavelength. Reference numeral 18 denotes an optical coupler constituting a ring laser, which branches an optical output signal from the ring laser. Reference numeral 19 denotes a variable optical delay unit for adjusting the ring length so that the ring laser operates stably. Each of the parts 14 to 19 is connected in a ring shape to form a ring laser.

【0024】次に、図2のパルス幅可変光パルス発生器
1の動作について、図3,図4を参照して説明する。
Next, the operation of the variable pulse width optical pulse generator 1 of FIG. 2 will be described with reference to FIGS.

【0025】図3は、その動作原理図で、図3(a)の
ように、第2の光変調器15にパルス幅twの駆動用の
電気パルス信号Aを入力すると、それに応じた光出力が
第2の光変調器15から出る。図3(b)のように、第
1の光変調器14に電気パルス信号Aより位相がΔt遅
れた電気パルス信号Bを入力すると、第1の光変調器1
4から光出力が出るが、この光出力の位相は第2の光変
調器15から出る光出力より位相がΔt遅れた光出力と
なる。そこで、図3(c)のように、図2(a),
(b)を合成した光変調器(等価ブロック)を考える
と、丁度、駆動信号AとBとの重なる幅tw−Δtの駆
動用の電気パルス信号を入力したのと等価となり、狭い
パルス幅の光信号が得られる。Δtを大きくするほどパ
ルス幅は狭くなる。
FIG. 3 is a diagram showing the principle of operation. As shown in FIG. 3A, when a driving electric pulse signal A having a pulse width tw is input to the second optical modulator 15, an optical output corresponding to the driving electric pulse signal A is output. Exits from the second optical modulator 15. As shown in FIG. 3B, when an electric pulse signal B whose phase is delayed by Δt from the electric pulse signal A is input to the first optical modulator 14, the first optical modulator 1
4, the optical output has a phase that is delayed from the optical output from the second optical modulator 15 by Δt. Therefore, as shown in FIG.
Considering an optical modulator (equivalent block) obtained by combining (b), it is equivalent to inputting an electric pulse signal for driving having a width tw−Δt in which the driving signals A and B overlap each other. An optical signal is obtained. The pulse width decreases as Δt increases.

【0026】以上の原理を用いた図2のパルス幅可変光
パルス発生器1の構成の要部を抜き出したのが図4のブ
ロック図である。この図で、固定遅延器12で得られる
遅延時間Tはケーブル等で生じるものであるが、説明の
都合上、固定遅延器12として示した。したがって、可
変遅延器13側においても遅延時間Tは当然に生じる。
要は第1,第2の光変調器14と15に入力する駆動用
の電気パルス信号A,B間に位相差を与えるために、可
変遅延器13を用いている。第1の光変調器14におい
て、可変遅延器13でT+Δtの遅延時間が与えられた
(Δtは可変)電気パルス信号Bにより第1の光変調器
14において光入力は変調を受け、パルス幅twで、基
準時間t=0に対してt=T+Δtだけ遅れた光パルス
に光入力を変調する。第1の光変調器14で変調を受け
た光信号は次段の第2の光変調器15で再び変調を受
け、図3の原理図で説明したように、パルス幅tw−Δ
tの光信号が得られる。このようにして得られた光信号
は光カプラ18の出力端子Cから出力される。なお、図
2の出力端子Dから得られる光信号は、再びリングレー
ザ中の光入力として用いられる。
FIG. 4 is a block diagram showing a main part of the configuration of the variable pulse width optical pulse generator 1 shown in FIG. 2 using the above principle. In this figure, the delay time T obtained by the fixed delay unit 12 is generated by a cable or the like, but is shown as the fixed delay unit 12 for convenience of explanation. Therefore, the delay time T naturally occurs on the variable delay unit 13 side.
In short, the variable delay unit 13 is used to provide a phase difference between the driving electric pulse signals A and B input to the first and second optical modulators 14 and 15. In the first optical modulator 14, the optical input is modulated in the first optical modulator 14 by an electric pulse signal B (Δt is variable) given a delay time of T + Δt by the variable delay unit 13, and the pulse width tw is obtained. Then, the optical input is modulated into an optical pulse delayed by t = T + Δt with respect to the reference time t = 0. The optical signal modulated by the first optical modulator 14 is again modulated by the second optical modulator 15 at the next stage, and has a pulse width tw-Δ as described in the principle diagram of FIG.
An optical signal of t is obtained. The optical signal thus obtained is output from the output terminal C of the optical coupler 18. The optical signal obtained from the output terminal D in FIG. 2 is used again as an optical input in the ring laser.

【0027】実際のパルス幅の最小値は、第1,第2の
光変調器14,15の変調帯域と電気パルス信号B,A
の立ち上がり時間tおよび立ち下がり時間tで決ま
る。よってダブラ等を使用した時と比べて短いパルスが
発生するとは限らないが、パルスの幅を掃引させること
が可能であるので、このパルス幅の変化部を本発明は用
いたものである。
The minimum value of the actual pulse width is determined by the modulation bands of the first and second optical modulators 14 and 15 and the electric pulse signals B and A.
Of determined by the rise time t r and fall time t f. Therefore, a pulse shorter than that when a doubler or the like is used is not always generated, but the pulse width can be swept. Therefore, the present invention uses the pulse width changing portion.

【0028】このように、パルス幅twの電気パルス信
号をΔtずらして第1の光変調器14に加えることによ
り2つの光変調器14,15を通った光出力はtw−Δ
tの幅になり、Δtを変化させることにより0〜twの
間の任意のパルス幅の光変調を行うことできる。この結
果光パルス出力も(1)式により変化する。
As described above, when the electric pulse signal having the pulse width tw is shifted by Δt and applied to the first optical modulator 14, the optical output passing through the two optical modulators 14 and 15 becomes tw−Δ
By changing Δt, light modulation of an arbitrary pulse width between 0 and tw can be performed. As a result, the optical pulse output also changes according to equation (1).

【0029】次に、図5により図1の実施例における差
分処理部5について説明する。図5において、51は制
御部、52は保持回路、53は前回値保持回路、54は
差分部を示す。
Next, the difference processing section 5 in the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 51 denotes a control unit, 52 denotes a holding circuit, 53 denotes a previous value holding circuit, and 54 denotes a difference unit.

【0030】その動作を説明すると、掃引信号が制御部
51に印加されると、図1の光検出器4の出力を保持回
路52が保持すると同時に、前回値を前回値保持回路5
3に移す。そして、保持回路52と前回値保持回路53
のそれぞれに保持された値から差分を差分部54により
取り出して出力を得る。
The operation will be described. When a sweep signal is applied to the controller 51, the output of the photodetector 4 shown in FIG.
Transfer to 3. Then, the holding circuit 52 and the previous value holding circuit 53
The difference is extracted from the value held in each of them by the difference unit 54 to obtain an output.

【0031】次に、図1の実施例の全体の動作を、図6
を参照して説明する。図6は図1の実施例の動作説明の
ための要部の波形を示したものである。
Next, the overall operation of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows waveforms of main parts for explaining the operation of the embodiment of FIG.

【0032】パルス幅可変光パルス発生器1によって発
生させるサンプリング光パルスのパルス幅を掃引信号に
より順次増加させるとサンプラヘッド3の出力Rは、図
6に示すように被測定光信号Pと光サンプリングパルス
Q´の重なった部分をとり出す。これはサンプリング毎
に前回値との差分を累積したものである。これを光検出
器4が平均値として検出し、差分処理部5に入力する。
差分処理部5においては、図5で説明したような処理を
行い、平均値の差分をとって表示部6に入力し、被測定
光信号Pの波形を表示する。
When the pulse width of the sampling light pulse generated by the pulse width variable light pulse generator 1 is sequentially increased by the sweep signal, the output R of the sampler head 3 becomes equal to the light signal P to be measured and the light sampling as shown in FIG. The overlapped portion of the pulse Q 'is extracted. This is obtained by accumulating the difference from the previous value for each sampling. This is detected by the photodetector 4 as an average value and input to the difference processing unit 5.
The difference processing unit 5 performs the processing described with reference to FIG. 5, calculates the difference between the average values, inputs the difference to the display unit 6, and displays the waveform of the optical signal P to be measured.

【0033】図7に、本発明の他の実施例を示す。9は
電気同期信号を分周するためにパルス幅可変光パルス発
生器1の前段に設けられた分周器である。図8に、図7
の動作説明のための波形図を示す。このように、分周器
9を入れることにより、被測定光信号Pを1周期観測す
るための光サンプリングパルスQ´のパルス幅の可変範
囲はT+(N−1)t〜T+Nt(N:分周器の分
周比,t:光信号繰り返し周期,T:光パルス発生器
の初期のパルス幅)となる。サンプリングの時間分解能
を上げるためには光サンプリングの幅を光信号繰り返し
周期tにわたって細かく掃引する必要がある。初期のパ
ルス幅Tが光信号繰り返し周期tに対して小さい場合
は、全掃引範囲内で安定に動作させることは困難であ
り、初期のパルス幅Tに対して安定にパルス幅を掃引
できる範囲は限られる。このようにパルス幅の可変範囲
が大きくとれない場合でも、分周器9を入れることによ
りこの範囲内で安定に動作させれば良い。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. Reference numeral 9 denotes a frequency divider provided before the pulse width variable optical pulse generator 1 for dividing the frequency of the electric synchronization signal. FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment. Thus, by placing the divider 9, the variable range of the pulse width of the optical sampling pulse Q'for 1 cycle observing the optical signal to be measured P is T 0 + (N-1) t~T 0 + Nt (N: frequency dividing ratio of frequency divider, t: optical signal repetition period, T 0 : initial pulse width of optical pulse generator). To increase the sampling time resolution, it is necessary to finely sweep the width of the optical sampling over the optical signal repetition period t. If the initial pulse width T 0 is smaller than the optical signal repetition period t, it is difficult to operate stably within the entire sweep range, and the pulse width can be swept stably with respect to the initial pulse width T 0 . The range is limited. Even in the case where the variable range of the pulse width cannot be made large as described above, the operation can be stably performed within this range by inserting the frequency divider 9.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
被測定光信号の周期に同期した電気同期信号パルスと、
掃引信号を受け、この掃引信号に応じたパルス幅の光パ
ルスを発生するパルス幅可変光パルス発生器(1)と、
このパルス幅可変光パルス発生器の出力と、被測定光信
号とを受け、合波する合波器(2)と、この合波器の出
力を受け、前記パルス幅可変光パルス発生器の出力と前
記合波器の出力の重なる部分を光パルスとして出力する
サンプラヘッド(3)と、このサンプラヘッドの出力を
受け、パルス出力パワーの平均値に応じた電気信号を出
力する光検出器(4)と、掃引信号に応じて前記光検出
器の出力の前回値と今回値との差分をとり出力する差分
処理部(5)と、この差分処理部の出力と掃引信号とを
受け前記被測定光信号を表示する表示部(6)と、前記
電気同期信号パルスの入力を受け前記掃引信号を発生す
る掃引信号発生部(7)とからなるので、従来の方式に
おいて、より細い光パルスでサンプリングした場合に相
当する高い時間分解能でサンプリングを行うことができ
る。
As described in detail above, the present invention provides
An electric synchronizing signal pulse synchronized with the period of the optical signal to be measured;
A pulse width variable optical pulse generator (1) for receiving a sweep signal and generating an optical pulse having a pulse width corresponding to the sweep signal;
A multiplexer (2) for receiving and combining the output of the variable pulse width optical pulse generator and the optical signal to be measured, and receiving the output of the multiplexer for receiving the output of the variable pulse width optical pulse generator. And a sampler head (3) that outputs an overlapping portion of the output of the multiplexer as an optical pulse, and a photodetector (4) that receives the output of the sampler head and outputs an electric signal according to the average value of the pulse output power. ), A difference processing unit (5) for taking the difference between the previous value and the current value of the output of the photodetector according to the sweep signal and outputting the difference, and receiving the output of the difference processing unit and the sweep signal, and Since a display unit (6) for displaying an optical signal and a sweep signal generating unit (7) for receiving the input of the electric synchronization signal pulse and generating the sweep signal are used, sampling with a narrower optical pulse is performed in the conventional method. High time equivalent to It is possible to perform sampling in capacity.

【0035】また、パルス幅可変光パルス発生器の前段
に電気同期信号パルスを分周する分周器(9)を設けた
ので、パルス幅の可変範囲が大きくとれない場合でも安
定に動作させることができる。
Further, since the frequency divider (9) for dividing the frequency of the electric synchronization signal pulse is provided at the preceding stage of the pulse width variable optical pulse generator, stable operation can be performed even when the variable range of the pulse width cannot be made large. Can be.

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

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例中のパルス幅可変光パルス発生器
の構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a pulse width variable optical pulse generator in the embodiment of FIG.

【図3】図2のパルス幅可変光パルス発生器の動作原理
説明のための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the pulse width variable optical pulse generator of FIG. 2;

【図4】図2のパルス幅可変光パルス発生器の要部を示
したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a main part of the variable pulse width optical pulse generator of FIG. 2;

【図5】図1の実施例中の差分処理部の構成の一例を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a difference processing unit in the embodiment of FIG. 1;

【図6】図1の実施例の動作説明のための要部の波形図
である。
FIG. 6 is a waveform chart of a main part for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1;

【図7】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.

【図8】図7の実施例の動作説明のための要部の波形図
である。
8 is a waveform chart of a main part for explaining the operation of the embodiment of FIG. 7;

【図9】従来の光サンプリング装置の構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional optical sampling device.

【図10】図9の従来の光サンプリング装置の動作概念
説明のための要部の波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram of a main part for explaining the operation concept of the conventional optical sampling device of FIG. 9;

【図11】従来の光パルス発生装置の構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional optical pulse generator.

【図12】図11の従来装置の動作説明のための波形図
である。
FIG. 12 is a waveform chart for explaining the operation of the conventional device of FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルス幅可変光パルス発生器 2 合波器 3 サンプラヘッド 4 光検出器 5 差分処理部 6 表示部 7 掃引信号発生部 8A 入力端子 8B 入力端子 9 分周器 Reference Signs List 1 variable pulse width optical pulse generator 2 multiplexer 3 sampler head 4 photodetector 5 difference processing unit 6 display unit 7 sweep signal generation unit 8A input terminal 8B input terminal 9 frequency divider

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定光信号の周期に同期した電気同期
信号パルスと、掃引信号を受け、この掃引信号に応じた
パルス幅の光パルスを発生するパルス幅可変光パルス発
生器(1)と、 このパルス幅可変光パルス発生器の出力と、被測定光信
号とを受け、合波する合波器(2)と、 この合波器の出力を受け、前記パルス幅可変光パルス発
生器の出力と前記合波器の出力の重なる部分を光パルス
として出力するサンプラヘッド(3)と、 このサンプラヘッドの出力を受け、パルス出力パワーの
平均値に応じた電気信号を出力する光検出器(4)と、 掃引信号に応じて前記光検出器の出力の前回値と今回値
との差分をとり出力する差分処理部(5)と、 この差分処理部の出力と掃引信号とを受け前記被測定光
信号を表示する表示部(6)と、 前記電気同期信号パルスの入力を受け前記掃引信号を発
生する掃引信号発生部(7)と、からなることを特徴と
する光サンプリング装置。
A pulse width variable optical pulse generator for receiving an electric synchronizing signal pulse synchronized with a cycle of an optical signal to be measured and a sweep signal and generating an optical pulse having a pulse width corresponding to the sweep signal; A multiplexer (2) for receiving and combining the output of the variable pulse width optical pulse generator and the optical signal to be measured; and receiving the output of the multiplexer for receiving the output of the variable pulse width optical pulse generator. A sampler head (3) for outputting, as an optical pulse, a portion where an output and an output of the multiplexer are overlapped; and a photodetector for receiving an output of the sampler head and outputting an electric signal according to an average value of pulse output power ( 4), a difference processing unit (5) for taking the difference between the previous value and the current value of the output of the photodetector according to the sweep signal and outputting the difference, and receiving the output of the difference processing unit and the sweep signal, A display unit (6) for displaying a measurement light signal; A sweep signal generation unit (7) for receiving the input of the electric synchronization signal pulse and generating the sweep signal.
【請求項2】 パルス幅可変光パルス発生器の前段に電
気同期信号パルスを分周する分周器(9)を設けたこと
を特徴とする請求項1に記載の光サンプリング装置。
2. The optical sampling apparatus according to claim 1, wherein a frequency divider for dividing the frequency of the electric synchronization signal pulse is provided at a stage preceding the pulse width variable optical pulse generator.
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