JP4476700B2 - サンプリング装置および波形観測システム - Google Patents

Description

本発明は、入力信号をサンプリングし、その波形の情報を取得し、観測するための装置において、バースト状の入力信号に対処するための技術に関する。

例えば高速な繰り返し周期の信号で変調された光信号の波形のデータを取得して観測するために、図２０に示す波形観測装置１０が用いられている。

この波形観測装置１０は、入力される光信号Ｐの波形の繰り返し周期ＴｘのＮ倍（Ｎは１以上の任意の整数で例えば１００、１０００等）より所定値（オフセット遅延時間）ΔＴだけ長い繰り返し周期Ｔｓ（＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ）をもち、パルス幅が狭い光サンプリングパルスＰｓを光サンプリングパルス発生手段１１によって生成する。

そして、その生成された光サンプリングパルスＰｓを光サンプリング部１２に入力し、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光を光電変換して電気のパルス信号Ｅｏに変換し、このパルス信号Ｅｏの振幅強度をＡ／Ｄ変換器１３によってデジタルのデータに変換して波形データメモリ１４に記憶し、この波形データメモリ１４に記憶された一連の波形データを表示制御手段１５が読み出して表示器１６に波形表示する。

このようなサンプリング方式の波形観測装置１０では、図２１の（ａ）に示すように、光信号Ｐの繰り返し波形がＮ回連続して入力される毎に、光サンプリングパルスＰｓによるサンプリングタイミングが図２１の（ｂ）のように、ΔＴ時間ずつシフトしていくため、周期Ｔｘに比べて格段に低速なサンプリングで、光信号Ｐの波形を高分解能でサンプリングすることができ、これを表示器１６の画面上で観測することができる。

ところで、上記のような波形観測装置１０に要求される観測モードには、パーシステンスモード、平均化モード等がある。

パーシステンスモードは、光信号Ｐをサンプリングしてその取得データを表示器の画面上にある一定時間表示し、その残像によって測定波形を表示するという動作を繰り返すモードであり、光信号の波形の変化をほぼリアルタイムに観測することができる。

また、平均化モードは、複数のデータ取得期間分の波形データの平均化処理を行い、その平均化された波形を表示するモードであり、ノイズ成分を除去した波形観測が可能となる。

上記のように光信号の波形を残像によって表示していく観測モードの場合、サンプリングが光信号Ｐの繰り返し波形の同一位相位置から開始されないと、表示される波形が時間軸方向に毎回ずれたり、平均化モードでは平均化処理が正しく行なえず波形を正しく再現できなくなり、また、波形の位相や振幅の変動の大きさを正しく把握できなくなる。

このため、上記した各観測モードの場合には、データ取得の開始タイミングが、光信号Ｐの繰り返し波形の同一位相位置となるように設定する必要がある。

その方法の一つとして、サンプリングのオフセット遅延時間ΔＴの整数倍が光信号Ｐの波形の繰り返し周期Ｔｘに等しくなる、即ち、整数Ｋについて、
Ｋ・ΔＴ＝Ｔｘ
が成立するように設定する方法が考えられる。

このように設定した場合、サンプリング周期Ｔｓは、
Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ
＝Ｎ・Ｔｘ＋Ｔｘ／Ｋ
と表すことができる。

したがってＫ＋１回目のサンプリングタイミングは、１回目のサンプリングタイミングから、
Ｋ・Ｔｓ＝Ｋ・Ｎ・Ｔｘ＋Ｋ・ΔＴ
＝Ｋ・Ｎ・Ｔｘ＋Ｋ・Ｔｘ／Ｋ
＝（Ｋ・Ｎ＋１）・Ｔｘ
が経過したタイミングとなる。

上記（Ｋ・Ｎ＋１）は整数だから、光信号Ｐの１周期分の波形のうち、Ｋ＋１回目にサンプリングされる位置は、１回目にサンプリングされた位置と一致しており、同様に、２Ｋ＋１回目、３Ｋ＋１回目、…にサンプリングされる位置も１回目にサンプリングされた位置と一致する。

したがって、前記した各観測モードの場合、上記のようにＫ・ΔＴ＝Ｔｘが成立するように設定して、最初のデータ取得期間の開始タイミングから（Ｍ・Ｋ＋１）Ｔｓ（Ｍは複数）が経過したタイミングに次のデータ取得期間を開始すれば、各データ取得期間の開始タイミングを合わせることができる。なお、このタイミングの検出は、例えば光サンプリングパルスの数を計数し、その計数結果に基づいて行うことができる。

しかし、サンプリングのオフセット遅延時間ΔＴは、表示画面上の時間軸の最小単位を示すものであり、一般的に０．１ｐｓ、０．２ｐｓ、１ｐｓ等のようにきりのよい値に限定されるので、繰り返し周期Ｔｘもこのオフセット遅延時間ΔＴの整数倍に限定されてしまう。

したがって、次の非特許文献１に示した文献で報告されているように、２のｎ乗でしか分周できないようなハードウエア構成のものでは、任意の繰り返し周期の光信号に対応することができず、観測対象が限定されてしまうという問題があった。

H.Takara, S.Kawanishi, A.Yokoo,S.Tomaru, T.Kitoh, and M.Saruwatari:"100 Gbit/s optical signaleye-diagram measurement with optical sampl-ing using nonlinear optical crystal",Electron.Lett, Vol. 32, pp.2256〜2258(1996)

また、この種の波形観測装置では、狭い幅の光サンプリングパルスを生成したり、光同士のミキシングを行なう光ミキサ等が必要であり、表示部を含めると装置全体が複雑化し高価になるという別の問題がある。

さらに、従来装置では、観測の対象となる波形がバースト状に時間をあけて現れる信号を想定しておらず、このようなバースト状に現れる波形の情報を正しく取得することができないという問題があった。

このバースト状の信号が観測対象となる例として光周回実験がある。
光周回実験は、長い光ファイバ伝送路の光の伝搬を、ループ状に接続された短い光線路に光を周回させて擬似的に再現したものであり、光線路を所定数周回した光の波形を観測するというものである。

図２２はその実験システムを示するものであり、所定長の光線路１の両端をループ開閉スイッチ２を介してループ状に接続し、そのループ開閉スイッチ２の近傍に双方向性のカプラ３を設け、このカプラ３を介して光信号を入射する。なお、この光線路１には、カプラ３等の損失を補償するための光増幅器１ａが挿入されている。

一方、半導体レーザ５から出射される強度一定の光と、パターン信号発生器６から出力されるパターン信号とを光変調器７に入射し、パターン信号で強度変調された光信号を生成して入射スイッチ８およびカプラ３を介して光線路１に入射する。

カプラ３を介して光線路１に入射された光信号は、ループ開閉スイッチ２が閉じている間、光線路１を周回するが、１周する毎にその一部がカプラ３およびアイソレータ４を介して出射されることになる。

この周回毎に出射される光信号の波形は、光線路１を１周したことによる影響を受けて、強さと位相が変化するので、周回毎の光信号の波形は同一とは言えない。

コントローラ９は、ループ開閉スイッチ２および入射スイッチ８を制御し、光線路１に対して所定パターンの光信号を、その光信号が光線路１を所定数以上周回するのに必要な時間をあけて入射させるとともに、その入射時に光線路１内を周回している不要光を除去し、且つ予め指定された周回目の光信号がカプラ３から出射される期間を示すゲート信号Ｇを出力する。

図２３は、コントローラ９の制御による各部の動作を示すものであり、図２３の（ａ）のように、ある基準タイミングｔ０から一定時間Ｔ０だけ入射スイッチ８を閉じるとともに、図２３の（ｂ）のように、その時間Ｔ０だけ（その前の期間も含めてもよい）、ループ開閉スイッチ２を開いて、光線路１内に残っている不要光を除去し、光変調器７から継続的に出力される所定パターン（図の例では、１１１００１０の繰り返し）の光信号を、図２３の（ｃ）のようにカプラ３に出射する。

カプラ３に入射された光信号の一部は、図２３の（ｄ）のように、０周目の光信号としてカプラ３からアイソレータ４を介して出射され、また別の一部は光線路１内に入射される。

光線路１内に入射された光は、その波長、光線路１の長さおよび屈折率に応じた速度で決まる時間で光線路１を１周してカプラ３まで戻り、再び周回するが、この１周した光の一部が図２３の（ｄ）のように、カプラ３からアイソレータ４を介して出射される。

以下同様に、光線路１内に入射された光信号が１周する毎にその光信号の一部が出射されるが、所望数ｍ周回した光信号がカプラ３から出射される期間には、図２３の（ｅ）のように、その期間を例えばハイレベルで示すゲート信号Ｇが出力される。なお、基準タイミングｔ０に対するゲート信号Ｇの出力タイミングｔ１は、光信号の波長、光線路１の長さおよび屈折率、周回数ｍ等に基づいて予め算出されている。

このｍ周回した光信号がカプラ３から出射された後の所定タイミングに、再び、前記した基準タイミングｔ０からの一連の動作が繰り返されることになり、カプラ３からは、光線路１をｍ周回した光信号と、その出射期間を示すゲート信号Ｇがほぼ一定時間毎に出射されることになる。

なお、カプラ３からは観測対象のｍ周回した光信号だけでなく、それ以前の周回光およびそれ以降の周回光も出射されるが、観測対象のｍ周回の光信号についてみれば、ほぼ一定時間毎にバースト状に出射されていることになる。以下の説明では、この時間をバースト周期と呼ぶ。

このようにバースト周期で現れる信号の波形情報を取得して観測するために、ゲート信号Ｇを基準としてサンプリングを行うことが考えられるが、ゲート信号Ｇは、必ずしも観測対象の光信号と同期しているとは限らず、このゲート信号を基準にしてサンプリングの開始タイミングを決定してしまうと、波形情報を正しく取得できない。

また、バースト状の信号が観測対象となる別の例として、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ装置、Ｘコネクト装置あるいはルータ等、バースト状のパケットデータを扱う各種伝送機器を試験する場合等があるが、このような機器の試験においては、バースト期間を示すゲート信号そのものが与えられない場合があり、さらにその波形観測が困難となる。

本発明は、これらの問題を解決して、バースト状に現れる信号の波形情報を正しく取得し、観測できるサンプリング装置および波形観測システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のサンプリング装置は、
サンプリングの対象となる信号を入力するための信号入力端子（２１ａ）と、
前記信号入力端子に入力される入力信号についてその取得対象となる波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２２）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報に基づいて、前記入力信号の繰り返し周期の整数倍に対して前記オフセット遅延時間だけ差のある周期を前記入力信号に対するサンプリング周期（Ｔｓ）として算出する演算手段（２３）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期と等しい周期のクロック信号（Ｃ）を出力する信号発生手段（２４）と、
前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子（２１ｃ）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
前記入力信号を、前記サンプリングパルス発生手段から出射されたサンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
前記サンプリング部で得られるパルス信号を外部に出力するためのパルス出力端子（２１ｄ）と、
前記繰り返し周期とサンプリング周期の積を前記オフセット遅延時間で除算して得られる周期（Ｔｘ・Ｔｓ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期をもつ信号を、第１のトリガ信号（Ｑ１）として出力する第１のトリガ信号発生手段（２７）と、
前記入力信号に対する波形情報の取得期間を示すゲート信号を受け、該ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間で且つ前記第１のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移するタイミングに同期してレベルが所定方向に遷移する信号を、第２のトリガ信号（Ｑ２）として出力する第２のトリガ信号発生手段（２８）と、
前記第２のトリガ信号を外部に出力するためのトリガ出力端子（２１ｅ）とを備えている。

また、本発明の請求項２のサンプリング装置は、請求項１のサンプリング装置において、
前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間だけ前記クロック出力端子からの前記クロック信号の出力を可能にし、少なくとも前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示していない期間は前記クロック出力端子からの前記クロック信号の出力を停止させるクロック規制手段（２９）を備えている。

また、本発明の請求項３のサンプリング装置は、請求項２のサンプリング装置において、
前記クロック規制手段は、
前記第２のトリガ信号が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングから前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を開始させ、前記基準タイミングを含む取得期間が終了するまでの間に前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力累積数（ｈ）が所定値（Ｚ）に達した場合にはその段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を終了させ、当該取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が前記所定値に達しない場合には当該取得期間が終了した段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を中断し、以降の前記第１のトリガ信号が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数に相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達した場合にはその段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を終了させ、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達しない場合には、前記タイミングから前記後続の取得期間が終了するまでの間、前記クロック出力端子に対してクロック信号を出力させるように構成されている。

また、本発明の請求項４のサンプリング装置は、請求項１または請求項２または請求項３記載のサンプリング装置において、
前記ゲート信号を外部から入力するためのゲート信号入力端子（２１ｂ）を備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項５のサンプリング装置は、請求項１または請求項２または請求項３記載のサンプリング装置において、
前記入力信号に基づいて前記ゲート信号を発生するゲート信号発生手段（３１）を備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項６の波形観測システムは、
サンプリングの対象となる信号を入力するための信号入力端子（２１ａ）と、
前記信号入力端子に入力される入力信号についてその取得対象となる波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２２）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報に基づいて、前記入力信号の繰り返し周期の整数倍に対して前記オフセット遅延時間だけ差のある周期を前記サンプリング対象信号に対するサンプリング周期（Ｔｓ）として算出する演算手段（２３）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期と等しい周期のクロック信号（Ｃ）を出力する信号発生手段（２４）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
前記入力信号を、前記サンプリングパルス発生手段から出射されたサンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
前記繰り返し周期とサンプリング周期の積を前記オフセット遅延時間で除算して得られる周期（Ｔｘ・Ｔｓ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期をもつ信号を、第１のトリガ信号（Ｑ１）として出力する第１のトリガ信号発生手段（２７）と、
前記入力信号に対する波形情報の取得期間を示すゲート信号を受け、該ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間で且つ前記第１のトリガ信号のレベルが最初に所定方向に遷移するタイミングに同期してレベルが所定方向に遷移する信号を、第２のトリガ信号（Ｑ２）として出力する第２のトリガ信号発生手段（２８）と、
前記サンプリング部から出力されるパルス信号を前記クロック信号に同期してサンプリングしてデジタルのデータに変換するＡ／Ｄ変換器（３３）と、
波形のデータを記憶するための波形データメモリ（３５）と、
前記第２のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移したタイミングから前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに順次書込むデータ取得制御手段（３４）と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して時間軸上に波形表示する波形表示手段（３６、３７）とを備えている。

また、本発明の請求項７の波形観測装置は、請求項６記載の波形観測システムにおいて、
前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間だけ前記データ取得制御手段に対する前記クロック信号の入力を可能にし、少なくとも前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示していない期間は前記データ取得制御手段に対する前記クロック信号の入力を停止させるクロック規制手段（２９）を備えている。

また、本発明の請求項８の波形観測システムは、請求項７の波形観測システムにおいて、
前記クロック規制手段は、
前記第２のトリガ信号が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングから前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を開始させ、前記基準タイミングを含む取得期間が終了するまでの間に前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力累積数（ｈ）が所定値（Ｚ）に達した場合にはその段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を終了させ、当該取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が前記所定値に達しない場合には当該取得期間が終了した段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を中断し、以降の前記第１のトリガ信号が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数に相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達した場合にはその段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を終了させ、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達しない場合には、前記タイミングから前記後続の取得期間が終了するまでの間、前記データ取得制御手段に対してクロック信号を出力させるように構成されている。

また、本発明の請求項９の波形観測システムは、請求項６または請求項７または請求項８記載の波形観測システムにおいて、
前記ゲート信号を外部から入力するためのゲート信号入力端子（２１ｂ）を備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項１０の波形観測システムは、請求項６または請求項７または請求項８記載の波形観測システムにおいて、
前記入力信号に基づいて前記ゲート信号を発生するゲート信号発生手段（３１）を備えたことを特徴としている。

このように、本発明の請求項１のサンプリング装置および請求項６の波形観測システムでは、ゲート信号が波形の取得期間を示している間で且つ第１のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移したタイミングに同期した第２のトリガ信号を生成しているので、この第２のトリガ信号によって波形データの取得を開始することで、バースト状に現れる波形を観測できる。

また、本発明の請求項２および請求項７では、クロック規制手段によって、クロック出力端子またはデータ取得制御手段に対するクロック信号の出力を、少なくともゲート信号が波形の取得期間を示している間だけ行われるように規制しているので、所望の波形の情報だけを選択的に取得し観測することができる。

また、本発明の請求項３および請求項８のようにクロック規制手段を構成したものでは、ゲート信号で示される波形の取得期間より第１のトリガ信号の周期が長い場合であっても、所望のポイント数の波形情報を取得でき、それを観測することができる。

また、本発明の請求項４および請求項９のようにゲート信号を外部から入力するためのゲート信号入力端子（２１ｂ）を備えたものでは、前記した光周回実験システムのようにゲート信号を出力する機能を有するシステムに対応できる。

また、本発明の請求項５および請求項１０のように、入力信号に基づいてゲート信号を発生するゲート信号発生手段（３１）を備えたものでは、前記したパケット伝送機器などゲート信号の出力機能を持たないシステムにも対応できる。

また、本発明の請求項１〜５のように、クロック信号、サンプリングで得られたパルス信号および第２のトリガ信号を外部に出力するための出力端子を有するサンプリング装置では、既存のデジタルオシロスコープを用いることで、バースト状の信号の波形観測が可能な波形観測システムを安価に構成することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用した波形観測システム２０の構成を示している。この波形観測システム２０は、図２２に示した光周回実験システムから出射される所望周回の光信号の波形を観測するためのものである。

なお、ここでは、図２の（ａ）に示すゲート信号Ｇに対して、所望周回数ｍの光信号Ｐ（ｍ）は、図２の（ｂ）に示すように非同期であるが、光信号Ｐ（ｍ）自体の位相連続性は確保されているものとする。

この光周回実験システムから出射される光信号Ｐは、波形観測システム２０を構成するサンプリング装置２１の信号入力端子２１ａに入射され、所望周回の光信号が出力される期間を示すゲート信号Ｇがゲート信号入力端子２１ｂに入力される。

波形観測システム２０は、入力される光信号Ｐから所望周回数ｍの光信号Ｐ（ｍ）の波形情報をサンプリング装置２１により取得し、これを表示部としてのデジタルオシロスコープ６０に入力して波形表示する構成を有している。

サンプリング装置２１のパラメータ指定手段２２は、図示しない操作部の操作等によって光信号Ｐ（ｍ）の繰り返し周期Ｔｘとサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴとに対応する情報を指定するためのものである。

ここで、光信号Ｐ（ｍ）の繰り返し周期Ｔｘとは、前記光線路１に入射される光信号Ｓを変調しているパターン信号の符号周期であり、例えば前記したように（１１１００１０）の７ビット長の符号周期である。

なお、この指定情報は、繰り返し周期Ｔｘとオフセット遅延時間ΔＴとを特定できる情報であればよく、例えば繰り返し周期Ｔｘに対応した情報は、繰り返し周期Ｔｘそのものの値だけでなく、繰り返し周波数ｆｘ（＝１／Ｔｘ）であってもよく、また、予め設定されている複数のものから一つを指定する番号等の情報であってもよい。

また、信号の周期と周波数とは、その一方が決まれば他方が一義的に特定されるので、本明細書において「周期」およびその関係を「周波数」およびその関係に置き換えたものや、逆に「周波数」およびその関係を「周期」およびその関係に置き換えたものも本発明に含まれるものとする。

演算手段２３は、パラメータ指定手段２２によって指定された情報に基づいて、光信号Ｐ（ｍ）の繰り返し周期Ｔｘの整数Ｎ倍に対してオフセット遅延時間ΔＴだけ差のある周期Ｔｓをサンプリング周期として算出する。

なお、このサンプリング周期Ｔｓに対応するサンプリング周波数ｆｓは、後述する信号発生手段２４が出力することができるクロック信号Ｃの周波数可変範囲内に設定される。

例えば、光信号Ｐの繰り返し周波数ｆｘ（＝１／Ｔｘ）が１０ＧＨｚ、オフセット遅延時間ΔＴが０．１ｐｓで、信号発生手段２４の周波数可変範囲が１０ＭＨｚ±１ｋＨｚの場合、整数Ｎを例えば１０００とすれば、サンプリング周期Ｔｓは、
Ｔｓ＝１／ｆｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ＝Ｎ／ｆｘ＋ΔＴ
＝（１０００・１０^−１０）＋（０．１×１０^−１２）
＝１×１０^−７＋１×１０^−１３
＝（１×１０^−１＋１×１０^−７）・１×１０^−６
となる。

また、サンプリング周波数ｆｓは、
ｆｓ＝１０^６／（１×１０^−１＋１×１０^−７）
＝１００００００／（０．１０００００１）
＝９９９９９０．００……（Ｈｚ）
＝９．９９９９０００……（ＭＨｚ）
となり、この周波数は１０ＭＨｚ±１ｋＨｚの範囲内に入る。

信号発生手段２４は、演算手段２３で算出されたサンプリング周期Ｔｓのクロック信号Ｃと、後述する光サンプリングパルス発生手段２５で幅の狭いパルス光を生成させるために必要な高い周波数の信号Ｕとを生成して出力する。

信号発生手段２４としては、安定で高い周波数（例えば１ＧＨｚ±１ＭＨｚ）の高周波信号を逓倍して信号Ｕを生成し、その信号Ｕを分周して上記クロック信号Ｃを発生し、これをクロック出力端子２１ｃから出力する。

また、信号発生手段２４は、観測対象の光信号Ｐを出力する機器（この場合光周回実験システムのパターン信号発生器６）に基準信号Ｒを与えて、光信号Ｐと同期をとる場合もある。

光サンプリングパルス発生手段２５は、信号発生手段２４が出力するクロック信号Ｃと等しい周期の光サンプリングパルスＰｓを発生する。

この光サンプリングパルス発生手段２５が発生する光サンプリングパルスＰｓのパルス幅は、サンプリングの時間分解能の上限を決定するものであり、パルス幅が狭い程、高い時間分解能でサンプリングを行うことができる。

この狭い光サンプリングパルスを得るために、光サンプリングパルス発生手段２５は、例えば図３に示しているように、光源２５ａから出射される連続光ＣＷを変調器２５ｂに入射して信号Ｕで変調して、図４の（ａ）のように比較的狭い幅のパルス光Ｐａを信号Ｕの周期Ｔｕで生成し、そのパルス光Ｐａを間引手段２５ｃに入力する。

間引手段２５ｃは、クロック信号Ｃの周期で短時間だけオンする光スイッチを有し、図４の（ｂ）のようにクロック信号Ｃの周期Ｔｓのパルス光Ｐｂを出力する。このパルス光Ｐｂは分散減少ファイバ２５ｄに入射され、分散減少ファイバ２５ｄからは、図４の（ｃ）のように幅が狭い（例えば０．１ｐｓ以下）の光サンプリングパルスＰｓが周期Ｔｓで出射される。

なお、この光サンプリングパルス発生手段２５から出射される光サンプリングパルスＰｓは、クロック信号Ｃに同期するように設定されている。

この光サンプリングパルスＰｓは、光サンプリング部２６に入射される。
光サンプリング部２６は、例えば、図５に示しているように、光ミキサ２６ａと光電変換器２６ｂとからなり、入力端子２１ａから入力される光信号Ｐと光サンプリングパルスＰｓとを光ミキサ２６ａに入力して、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光Ｐｏを光電変換器２６ｂによって電気のパルス信号Ｅｏに変換し、これをパルス出力端子２１ｄから出力する。

第１のトリガ信号発生手段２７は、繰り返し周期Ｔｘとサンプリング周期Ｔｓの積をオフセット遅延時間ΔＴで除算して得られる周期（Ｔｘ・Ｔｓ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期をもつ信号を、第１のトリガ信号Ｑ１として出力する。

この第１のトリガ信号Ｑ１の周期は、取得対象の波形（この場合、７ビット長のパターン信号の波形）のΔＴ毎の振幅値を１波形分取得するために要する時間（またはその整数倍）であり、前記したように、所望周回数ｍの光信号Ｐ（ｍ）の位相連続性が確保されていれば、この第１のトリガ信号Ｑ１は光信号Ｐ（ｍ）と同期している。

第２のトリガ信号発生手段２８は、ゲート信号Ｇが波形情報の取得期間（例えばハイレベル期間）を示している間で且つ第１のトリガ信号Ｑ１のレベルが最初に所定方向（例えば立ち上がり方向）に遷移するタイミングに同期してレベルが所定方向（例えば立ち上がり）に遷移する矩形波信号を生成し、これを第２のトリガ信号Ｑ２としてトリガ出力端子２１ｅを介して外部に出力する。

このサンプリング装置２１のクロック出力端子２１ｃ、パルス出力端子２１ｄおよびトリガ出力端子２１ｅは、デジタルオシロスコープ６０の外部クロック入力端子６０ａ、第１チャネル入力端子６０ｂおよび第２チャネル入力端子６０ｃ（またはトリガ入力端子）にそれぞれケーブル接続されている。

デジタルオシロスコープ６０は、各チャネル入力端子６０ｂ、６０ｃから入力される信号に対するＡ／Ｄ変換処理を外部クロック入力端子６０ａに入力されるクロック信号に同期して行う外部クロック同期機能と、任意に指定したチャネル入力端子またはトリガ入力端子の入力信号の電圧が任意に設定したしきい値を所定方向に越えたタイミングから一定時間（後述する時間軸の表示幅および表示ポイント数等に依存する）が経過する間にＡ／Ｄ変換処理によって得られたデータを波形データとしてチャネル毎に記憶する外部トリガ機能と、その記憶した波形データを時間軸上に表示する波形表示機能とを有しており、この波形表示のモードとして、前記したパーシステンス表示モード、平均化表示モードのいずれかを任意に選択できるように構成されている。

次に上記波形観測システム２０の動作を説明する。
始めに、例えば図６の（ａ）に示すようにゲート信号Ｇのハイレベル期間に、図６の（ｂ）のように、所望周回数ｍの光信号Ｐ（ｍ）として（１１１００１０）の７ビット長の光信号が繰り返し入力されるものとし、繰り返し周期Ｔｘおよびサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴに対応した情報がパラメータ指定手段２２によって指定される。

この指定された情報に基づいて、サンプリング周期Ｔｓが算出され、その算出されたサンプリング周期Ｔｓのクロック信号Ｃおよび光サンプリングパルスＰｓが図６の（ｃ）、（ｄ）のように生成される。

そして、その光サンプリングパルスＰｓが光サンプリング部２６に入力され、光サンプリング部２６で光信号Ｐがサンプリングされて、そのサンプリングで得られた電気のパルス信号Ｅｏが、図６の（ｅ）のように光サンプリング部２６から出力され、パルス出力端子２１ｄを介してデジタルオシロスコープ６０の第１チャネル入力端子６０ｂに入力される。

一方、ゲート信号Ｇがハイレベルの期間に、第１のトリガ信号Ｑ１が図６の（ｆ）のように時刻ｔ１に最初に立ち上がると、これに同期して第２のトリガ信号Ｑ２が図６の（ｇ）のように立ち上がる。

したがって、この第２のトリガ信号Ｑ２を第２チャネル入力端子６０ｃ（またはトリガ入力端子）で受けているデジタルオシロスコープ６０は、第２のトリガ信号Ｑ２の立ち上がりタイミングｔ１からパルス信号Ｅｏに対するデジタル変換処理と記憶処理をクロック信号Ｃに同期して開始する。なお、ゲート信号Ｇがローレベルに遷移するタイミングｔ２に、第２のトリガ信号Ｑ２もローレベルに戻る。

このとき、デジタルオシロスコープ６０に対してパーシステンスモードが指定されていれば、時刻ｔ１から記憶された波形データが読み出されて、表示画面上に例えば図７のように、その波形がオフセット遅延時間ΔＴ間隔のポイントで残像表示される。

そして、ゲート信号Ｇの次のハイレベル期間にも上記同様の動作がなされ、第２のトリガ信号Ｑ２が立ち上がるタイミングｔ１から波形データの取得が開始され、その新たに取得された一連の波形データは、前の取得期間の波形データの代わりに読み出されて、オフセット遅延時間ΔＴの間隔で時間軸上にプロットされて、その波形が残像表示される。

以下同様に、ゲート信号Ｇがハイレベル期間になって第１のトリガ信号Ｑ１が最初に立ち上がるタイミングから波形データの取得が開始され、その取得された一連の波形データに対応する残像波形が前の残像波形に代わって表示される。

このように、実施形態の波形観測システム２０では、ゲート信号Ｇが入力されている間に、第１のトリガ信号Ｑ１のレベルが最初に所定方向へ遷移したタイミングを基準にして波形情報を取得しているので、前記したように、光信号Ｐ（ｍ）の位相連続性が確保されていれば、その光信号Ｐ（ｍ）の波形に対するデータの取得開始タイミングが一定となり、周回実験のようにバースト状に現れる波形であっても正しく観測することができる。

上記の実施形態の波形観測システムでは、デジタルオシロスコープ６０に対して波形データの取得開始のタイミングを第２のトリガ信号Ｑ２で指定しているが、クロック信号Ｃを常時与えているので、デジタルオシロスコープ６０の表示ポイント数（横軸）の設定によっては、所望周回数ｍの波形だけでなく、その前後の波形も表示される場合がある。

これは、所望周回とその前後の周回の波形比較ができるという利点がある反面、所望周回の波形だけを観測したい場合に余計なものとなる。

これを防ぐためには、デジタルオシロスコープ６０に対するクロック信号Ｃの出力を、少なくともゲート信号が波形の取得期間を示している間だけに限定し、さらに、波形データの取得ポイント数分だけ出力するように制御すればよい。

例えば、所望周回数ｍの光信号Ｐ（ｍ）の波形１つ分（前記例で７ビット分）を遅延時間ΔＴの分解能で得る場合に必要な取得ポイント数Ｚ（＝Ｔｘ／ΔＴ）を設定し、クロック信号Ｃをゲート信号Ｇのハイレベル期間だけデジタルオシロスコープ６０に入力し、その入力数をポイント数Ｚに規定することで、所望周回数ｍの波形１つ分の波形データを得ることができる。なお、取得ポイント数Ｚは、表示上の制限値（固定値）だけでなく、パラメータ指定手段２２から任意に設定してもよい。

ただし、第１のトリガ信号Ｑ１の周期が、ゲート信号Ｇのハイレベル期間より長い場合や複数波形分を観測したいような場合、ゲート信号Ｇの１つのハイレベル期間内に取得ポイント数Ｚのデータを取得できなくなるので、ゲート信号Ｇの複数のハイレベル期間（波形の取得期間）を用いて必要な取得ポイント数Ｚの波形データを取得する必要がある。

図８は、これらを実現した波形観測システム２０′の構成を示している。
この波形観測システム２０′のサンプリング装置２１′には、クロック出力端子２１ｃに対するクロック信号の出力を規制するためのクロック規制手段２９が設けられている。

このクロック規制手段２９は、第２のトリガ信号Ｑ２が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、その基準タイミングからクロック出力端子２１ｃに対するクロック信号の出力を開始させ、その最初の取得期間が終了するまでの間にクロック信号の出力累積数ｈが所望の取得ポイント数Ｚに達した場合にはその段階でクロック信号の出力を終了させる。

また、最初の取得期間が終了するまでの間にクロック信号の出力累積数ｈが所望の取得ポイント数Ｚに達しない場合にはその取得期間が終了した段階でクロック信号の出力を中断し、以降の第１のトリガ信号Ｑ１が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数ｈに相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、そのタイミングから当該取得期間が終了するまでの間、あるいはそのタイミングからクロック信号の出力累積数が取得ポイント数Ｚに達するまでの間、クロック出力端子２１ｃに対してクロック信号を出力させる。

上記の動作を実現するクロック規制手段２９の具体的構成は種々考えられるが、その一例を図９に示す。

図９のクロック規制手段２９は、クロック信号Ｃを計数するための第１カウンタ２９ａ、第２カウンタ２９ｂおよび第３カウンタ２９ｃと、クロック信号Ｃの出力を規制するためのゲート回路２９ｄと、第３カウンタ２９ｃの計数結果（ＤＡＴＡ）を記憶するためのメモリ２９ｅと、メモリ２９ｅに対する書込アドレスＷＡを記憶するための書込アドレスレジスタ２９ｆと、メモリ２９ｅに対する読出アドレスＲＡを記憶するための読出アドレスレジスタ２９ｇと、これらを制御する制御回路２９ｈとによって構成されている。

ここで、第１カウンタ２９ａはクロック出力端子２１ｃから出力したクロック信号Ｃ′の出力累積数ｈを求めるためのもの、第２カウンタ２９ｂは第１のトリガ信号Ｑ１が所定方向（例えば立ち上がり方向）に遷移するある遷移タイミングから入力されるクロック信号Ｃの計数を行うためのもの、第３カウンタ２９ｃは第１のトリガ信号Ｑ１が所定方向（例えば立ち上がり方向）に遷移してから次に遷移するまで間に入力されるクロック信号Ｃの数を正確に求めるためのものである。

図１０は、制御回路２９ｈの全体処理手順を示すフローチャート、図１１、図１２は、その要部の処理手順を示すフローチャートである。以下、これらのフローチャートに基づいて、この実施形態の波形観測システム２０′の動作を説明する。

動作初期時に第１カウンタ２９ａをリセットし、計数停止状態に保持する（Ｓ１）。
そして、図１３の（ａ）に示すゲート信号Ｇのハイレベル期間中に、図１３の（ｂ）のように、時刻ｔ０において第１のトリガ信号Ｑ１が立ち上がる（Ｓ２）と、カウント処理が開始される。

カウント処理は図１１、図１２のフローチャートに示す通り、３つの並列処理により構成される。

一つ目の並列処理（Ｓ３〜Ｓ８）では、まず最初に、第２のトリガ信号Ｑ２が図１３の（ｃ）のように立ち上がると、図１３の（ｄ）のように入力されるクロック信号Ｃに対し、図１３の（ｅ）に示すようにクロック信号Ｃ′の出力を開始し、そして、図１３の（ｆ）のように第１カウンタ２９ａによる計数をスタートさせる（Ｓ３）。

このクロック信号Ｃ′は、クロック出力端子２１ｃを介してデジタルオシロスコープ６０の外部クロック入力端子６０ａに入力される。

そして、第１カウンタ２９ａの計数値ｈがポイント数Ｚに達する前に、ゲート信号Ｇがローレベルに遷移する（時刻ｔ１）と、図１３の（ｅ）のように、クロック信号Ｃ′の出力を中断させると共に、図１３の（ｆ）に示すように第１カウンタ２９ａの計数を一旦中断させ（Ｓ４〜Ｓ６）、カウント再開の指示を示す再開フラグが１となるまで待機させる（Ｓ７）。

一方、二つ目の並列処理（Ｓ９〜Ｓ１９）では、まず、第２カウンタ２９ｂおよび第３カウンタ２９ｃの計数が停止されると共に各々の計数値ｗ、ｊは値０にリセットされる。また、書込アドレスレジスタ２９ｇの値ＷＡおよび読出アドレスレジスタ２９ｆの値ＲＡも値０にリセットされる（Ｓ９〜１０）。そして、第１のトリガ信号Ｑ１の次の立ち上がりのタイミングまで待機する（Ｓ１１）。

時刻ｔ２に、第１のトリガ信号Ｑ１がハイレベルに立ち上がると、第２カウンタ２９ｂの計数を開始させる（Ｓ１２）と共に、三つ目の並列処理（Ｓ２０〜Ｓ２４）が開始され、第３カウンタ２９ｃの計数も開始させる（Ｓ１９）。

時刻ｔ３に第２カウンタ２９ｂの計数値ｗが、第１カウンタ２９ａの計数値ｈに等しくなると（Ｓ１３〜Ｓ１４）、まずその時のゲート信号Ｇのレベルが確認される（Ｓ１５）。このとき、図１３に示しているように、ゲート信号Ｇがローレベルであれば、波形情報の取得再開を指示する処理Ｓ１６はスキップされる。

次に、書込アドレスＷＡと読出アドレスＲＡの値の比較が行われ（Ｓ１７）、第３カウンタ２９ｃを停止させた後、処理Ｓ１０に戻る（このとき、処理Ｓ２２により三つ目の並列処理は一旦終了する）。そして再度、第１のトリガ信号Ｑ１の次の立ち上がりのタイミングまで待機する（Ｓ１１）。

時刻ｔ４で再び第１のトリガ信号Ｑ１がハイレベルに立ち上がると、前記同様に第２カウンタ２９ｂおよび第３カウンタ２９ｃの計数が開始される（Ｓ１２、Ｓ２０）。

時刻ｔ５に再び第２カウンタ２９ｂの計数値ｗが、第１カウンタ２９ａの計数値ｈに等しくなると（Ｓ１３〜１４）、ゲート信号Ｇのレベルが確認され（Ｓ１５）、図１３に示しているように、ゲート信号Ｇがハイレベルであれば、波形情報の取得再開を指示する処理Ｓ１６が実行され、再開フラグが１にセットされる。

一つ目の並列処理は、再開フラグが１にセットされたのを受け、再開フラグを０にリセットした後（Ｓ８）、時刻ｔ７にゲート信号Ｇがローレベルに遷移するまでの間、第１カウンタ２９ａの計数を再開すると共に、クロック信号Ｃ′の出力も再開し（Ｓ３〜Ｓ６）、再び、カウント再開の指示を示す再開フラグが１となるまで待機する（Ｓ７）。

次に、図１４の時刻ｔ８以降の動作について、説明する。
前記説明と同様に、時刻ｔ８に処理Ｓ１１において第１のトリガ信号Ｑ１の立ち上がりを検出すると、第２カウンタ２９ｂおよび第３カウンタ２９ｃの計数が開始される（Ｓ１２、Ｓ２０）。

第３カウンタ２９ｃは、第１のトリガ信号Ｑ１の立ち上がり毎（時刻ｔ９、１０、１２、１４、１７、……）に、メモリ２９ｅのアドレスＷＡに計数値ｊを保存後、アドレスＷＡをインクリメントし、ｊを値０にクリアする動作を繰り返す（Ｓ２１〜２４）。この動作により、図１４の（ｉ）のように、第１のトリガ信号Ｑ１の各周期間のクロック数ＤＡＴＡを順にメモリ２９ｅに保存する。

一方、第２カウンタ２９ｂは、計数値ｗが第１カウンタ２９ａの計数値ｈと等しくなる毎（時刻ｔ１１、１３、１５、１８、……）に、メモリ２９ｅに保存された計数値ｊを順に読み出し、古いものから順に自分自身の計数値ｗから減算する（Ｓ１３〜１８）。この動作により、第２カウンタ２９ｂの計数値ｗは、常に、第１カウンタ２９ａの計数値ｈ以下であり、且つ、第１のトリガ信号Ｑ１の最も古い立ち上がりエッジからのクロック数を示すことになる。従って、波形情報の取得再開時にも、位相飛びが生じない。

最後に、図１５に示すように、時刻ｔ１９において開始された第１カウンタ２９ａの計数値ｈが、ゲート信号Ｇのハイレベル期間内の時刻ｔ２０に取得ポイント数Ｚに達すると、図１１、図１２のカウント処理は終了し、第２のトリガ信号発生手段２８へ終了信号Ｅが出力され（Ｓ２５）、第２のトリガ信号Ｑ２のレベルがローレベルに戻されると共に、処理Ｓ１に戻り、２回目の波形データの取得に備える。

上記のように第２カウンタ２９ｂの計数結果がクロック信号Ｃ′の出力累積数ｈを超えた段階で、その計数値を第３カウンタ２９ｃの計数結果の古いものから順に減算更新することで、減算更新後の第１のトリガ信号Ｑ１の各周期内で毎回クロック信号の出力累積数ｈを超えるようにすることができる。

したがって、波形情報の取得が可能な取得期間（ゲート信号Ｇのハイレベル期間）を無駄にすることなく、効率的に波形情報の取得が行える。

上記のクロック規制手段２９では３つのカウンタを用いていたが、これは本発明を限定するものではなく、２つのカウンタと演算処理、あるいは１つのカウンタと演算処理とにより前記同様の処理を行うことも可能である。

上記したように、この実施形態の波形観測システム２０′では、所望周回の波形に対するデータを、その取得ポイントが重複しないようにして必要数Ｚだけ取得できるようにしたので、たとえ第１のトリガ信号Ｑ１の周期がゲート信号Ｇのハイレベル期間より長いような場合であっても、あるいは複数波形分の情報を取得する場合であっても、所望周回の波形のみを観測することができる。

前記した波形観測システム２０、２０′では、サンプリングした波形のデータの記憶処理と、表示処理をデジタルオシロスコープ６０によって行うことで、システム構成を容易にしていたが、上記サンプリング装置２１、２１′の各機能と、デジタルオシロスコープ６０のデータ取得機能および表示処理の機能とを一つの筐体内に収容した波形観測システムを構成することもできる。

その場合、例えば図１６に示す波形観測システム４０のように、光サンプリング部２６から出力されるパルス信号Ｅｏとクロック信号ＣとをＡ／Ｄ変換器３３に入力し、パルス信号Ｅｏに対するＡ／Ｄ変換処理をクロック信号Ｃを受ける毎に行い、そのＡ／Ｄ変換処理によって得られたパルス信号Ｅｏのピーク値のデータＤｐを後述するデータ取得制御手段３４に出力する。

なお、図１６は前記波形観測システム２０におけるサンプリング装置２１の構成を用いた例を示しているが、図１７に示す波形観測システム４０′のように、波形観測システム２０′におけるサンプリング装置２１′の構成を用いた場合には、Ａ／Ｄ変換器３３およびデータ取得制御手段３４のうち、少なくともデータ取得制御手段３４に対してクロック規制手段２９から出力されるクロック信号Ｃ′を入力すればよい。

なお、ここでは、Ａ／Ｄ変換器３３とデータ取得制御手段３４に対してクロック規制手段２９からのクロック信号Ｃ′を入力しているが、Ａ／Ｄ変換器３３によるサンプリングをクロック信号Ｃで行い、データ取得制御手段３４による波形データメモリ３５に対するデータの記憶処理をクロック規制手段２９からのクロック信号Ｃ′に同期して行ってもよい。

この場合のクロック規制手段２９の動作は、規制したクロック信号Ｃ′を与える対象がクロック出力端子２１ｃからデータ取得制御手段３４に代わっただけで、前記動作と同様である。

即ち、第２のトリガ信号Ｑ２が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、その基準タイミングからデータ取得制御手段３４に対するクロック信号Ｃ′の出力を開始させ、その最初の取得期間が終了するまでの間にクロック信号の出力累積数ｈが所望の取得ポイント数Ｚに達した場合にはその段階でデータ取得制御手段３４に対するクロック信号Ｃ′の出力を終了させる。

また、最初の取得期間が終了するまでの間にクロック信号Ｃ′の出力累積数ｈが所望の取得ポイント数Ｚに達しない場合にはその取得期間が終了した段階でクロック信号の出力を中断し、以降の第１のトリガ信号Ｑ１が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数ｈに相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、そのタイミングから当該取得期間が終了するまでの間、あるいはそのタイミングからクロック信号の出力累積数が取得ポイント数Ｚに達するまでの間、データ取得制御手段３４に対してクロック信号Ｃ′を出力させる。

データ取得制御手段３４は、第２のトリガ信号Ｑ２のレベルが所定方向に遷移したタイミングから、クロック信号Ｃ′を受ける毎に、波形データメモリ３５に対する書込アドレスを更新しながら、Ａ／Ｄ変換器３３の出力データＤｐを波形データメモリ３５に書き込む。

即ち、第２のトリガ信号Ｑ２が例えば「０」から「１」に変化したタイミングから波形データメモリ３５に対するデータＤｐの書き込みを開始し、所定数のデータの書き込みが終了すると、第２のトリガ信号Ｑ２が再び「０」から「１」に変化するまで待機するという動作を繰り返す。なお、波形データメモリ３５に書き込むデータの数は、後述する表示器３７に表示される時間軸の表示ポイント数に対応する。

表示制御手段３６は、表示器３７とともに波形表示手段を形成するものであり、時間軸と電圧軸とからなる座標画面を表示器３７に表示させ、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを読み出して、座標画面上にプロット表示して、その読み出した一連のデータＤｐに対応する波形を表示する。

この表示制御手段３６は、観測モード指定手段３８によって指定された観測モードに応じて、波形データメモリ３５に記憶されたデータＤｐに対する加工処理および表示処理を行う。

即ち、パーシステンスモードでは、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを残像を残すことで波形表示し、平均化モードでは、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを所定組求めて、その平均化処理を行い、その平均化処理で得られた一連のデータを重ねて波形として表示する。

このように一体的に構成された波形観測システム４０、４０′の動作は、前記したデジタルオシロスコープ６０を用いた場合と同じであり、前記同様に所望周回の波形のようにバースト状に現れる波形を観測することができ、前記波形観測システム４０′の構成では、所望周回の波形のみを選択的に観測することができる。

また、上記実施形態では、外部からゲート信号入力端子２１ｂを介して入力されるゲート信号Ｇを用いてバース状の入力信号の波形情報を取得していたが、前記したように、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ装置、Ｘコネクト装置あるいはルータ等、バースト状のパケットデータを扱う各種伝送機器の試験においては、バースト期間を示すゲート信号そのものが与えられない場合がある。

この場合には、前記した各実施形態において、図１８のように、信号入力端子２１ａから入力されて分岐手段３０で分岐された入力信号をゲート信号発生手段３１に入力し、そのゲート信号発生手段３１によって前記同様のゲート信号Ｇを生成出力すれば、バース状の入力信号の波形情報の取得および観測を行うことができる。

このゲート信号発生手段３１は、例えば図１９のように、入力する光信号を光電変換器３１ａで電気信号に変換し（入力信号が電気信号の場合省略できる）、これを検波回路３１ｂで検波平滑して、信号が入力されている間、所定電圧ｖ以上となるような直流化された信号を生成し、その直流化された信号と所定電圧ｖとを比較器３１ｃで比較し、その比較結果を、入力信号の波形取得期間を示すゲート信号Ｇとして出力させる構成で実現できる。

また、上記した波形観測システム２０、２０′のデジタルオシロスコープ６０の代わりに、入力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換機能を有し、前記したデータ取得制御手段３４、波形データメモリ３５、表示制御手段３６と同等の機能をプログラム処理で行なうパーソナルコンピュータを用いてもよい。

また、前記した各実施形態では、光信号を光パルスでサンプリングする構成（Ｏ／Ｏサンプリング）であったが、電気信号を光パルスでサンプリングする構成（Ｅ／Ｏサンプリング）についても本発明を適用できる。

本発明の実施形態の構成図 サンプリング対象の信号を示す図 実施形態の要部の構成例を示す図 実施形態の要部の動作を説明するための信号図 実施形態の要部の構成例を示す図 実施形態の動作を説明するための信号図 観測波形の一例を示す図 本発明の他の実施形態の構成を示す図 他の実施形態の要部の構成例を示す図 他の実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート 図１０の要部のフローチャート 図１０の要部のフローチャート 他の実施形態の動作を説明するための信号図 他の実施形態の動作を説明するための信号図 他の実施形態の動作を説明するための信号図 他の実施形態の構成を示す図 他の実施形態の構成を示す図 他の実施形態の構成を示す図 他の実施形態の具体構成を示す図 従来装置の構成を示す図 従来装置の動作説明図 光周回実験システムの構成図 光周回実験システムの動作説明図

符号の説明

２０、２０′、４０、４０′……波形観測システム、２１、２１′……サンプリング装置、２２……パラメータ指定手段、２３……演算手段、２４……信号発生手段、２５……光サンプリングパルス発生手段、２６……光サンプリング部、２７……第１のトリガ信号発生手段、２８……第２のトリガ信号発生手段、２９……クロック規制手段、３０……分岐手段、３１……ゲート信号発生手段、３３……Ａ／Ｄ変換器、３４……データ取得制御手段、３５……波形データメモリ、３６……表示制御手段、３７……表示器、３８……観測モード指定手段、６０……デジタルオシロスコープ

Claims (10)

1. サンプリングの対象となる信号を入力するための信号入力端子（２１ａ）と、
   前記信号入力端子に入力される入力信号についてその取得対象となる波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２２）と、
   前記パラメータ指定手段によって指定された情報に基づいて、前記入力信号の繰り返し周期の整数倍に対して前記オフセット遅延時間だけ差のある周期を前記入力信号に対するサンプリング周期（Ｔｓ）として算出する演算手段（２３）と、
   前記演算手段によって算出されたサンプリング周期と等しい周期のクロック信号（Ｃ）を出力する信号発生手段（２４）と、
   前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子（２１ｃ）と、
   前記演算手段によって算出されたサンプリング周期のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
   前記入力信号を、前記サンプリングパルス発生手段から出射されたサンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
   前記サンプリング部で得られるパルス信号を外部に出力するためのパルス出力端子（２１ｄ）と、
   前記繰り返し周期とサンプリング周期の積を前記オフセット遅延時間で除算して得られる周期（Ｔｘ・Ｔｓ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期をもつ信号を、第１のトリガ信号（Ｑ１）として出力する第１のトリガ信号発生手段（２７）と、
   前記入力信号に対する波形情報の取得期間を示すゲート信号を受け、該ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間で且つ前記第１のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移するタイミングに同期してレベルが所定方向に遷移する信号を、第２のトリガ信号（Ｑ２）として出力する第２のトリガ信号発生手段（２８）と、
   前記第２のトリガ信号を外部に出力するためのトリガ出力端子（２１ｅ）とを備えたサンプリング装置。
2. 前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間だけ前記クロック出力端子からの前記クロック信号の出力を可能にし、少なくとも前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示していない期間は前記クロック出力端子からの前記クロック信号の出力を停止させるクロック規制手段（２９）を備えた請求項１記載のサンプリング装置。
3. 前記クロック規制手段は、
   前記第２のトリガ信号が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングから前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を開始させ、前記基準タイミングを含む取得期間が終了するまでの間に前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力累積数（ｈ）が所定値（Ｚ）に達した場合にはその段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を終了させ、当該取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が前記所定値に達しない場合には当該取得期間が終了した段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を中断し、以降の前記第１のトリガ信号が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数に相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達した場合にはその段階で前記クロック出力端子に対するクロック信号の出力を終了させ、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達しない場合には、前記タイミングから前記後続の取得期間が終了するまでの間、前記クロック出力端子に対してクロック信号を出力させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のサンプリング装置。
4. 前記ゲート信号を外部から入力するためのゲート信号入力端子（２１ｂ）を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載のサンプリング装置。
5. 前記入力信号に基づいて前記ゲート信号を発生するゲート信号発生手段（３１）を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載のサンプリング装置。
6. サンプリングの対象となる信号を入力するための信号入力端子（２１ａ）と、
   前記信号入力端子に入力される入力信号についてその取得対象となる波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２２）と、
   前記パラメータ指定手段によって指定された情報に基づいて、前記入力信号の繰り返し周期の整数倍に対して前記オフセット遅延時間だけ差のある周期を前記入力信号に対するサンプリング周期（Ｔｓ）として算出する演算手段（２３）と、
   前記演算手段によって算出されたサンプリング周期と等しい周期のクロック信号（Ｃ）を出力する信号発生手段（２４）と、
   前記演算手段によって算出されたサンプリング周期のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段（２５）と、
   前記入力信号を、前記サンプリングパルス発生手段から出射されたサンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部（２６）と、
   前記繰り返し周期とサンプリング周期の積を前記オフセット遅延時間で除算して得られる周期（Ｔｘ・Ｔｓ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期をもつ信号を、第１のトリガ信号（Ｑ１）として出力する第１のトリガ信号発生手段（２７）と、
   前記入力信号に対する波形情報の取得期間を示すゲート信号を受け、該ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間で且つ前記第１のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移するタイミングに同期してレベルが所定方向に遷移する信号を、第２のトリガ信号（Ｑ２）として出力する第２のトリガ信号発生手段（２８）と、
   前記サンプリング部から出力されるパルス信号を前記クロック信号に同期してサンプリングしてデジタルのデータに変換するＡ／Ｄ変換器（３３）と、
   波形のデータを記憶するための波形データメモリ（３５）と、
   前記第２のトリガ信号のレベルが所定方向に遷移したタイミングから前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに順次書込むデータ取得制御手段（３４）と、
   前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して時間軸上に波形表示する波形表示手段（３６、３７）とを備えた波形観測システム。
7. 前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示している間だけ前記データ取得制御手段に対する前記クロック信号の出力を可能にし、少なくとも前記ゲート信号が波形情報の取得期間を示していない期間は前記データ取得制御手段に対する前記クロック信号の出力を停止させるクロック規制手段（２９）を備えた請求項６記載の波形観測システム。
8. 前記クロック規制手段は、
   前記第２のトリガ信号が所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングから前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を開始させ、前記基準タイミングを含む取得期間が終了するまでの間に前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力累積数（ｈ）が所定値（Ｚ）に達した場合にはその段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を終了させ、当該取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が前記所定値に達しない場合には当該取得期間が終了した段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を中断し、以降の前記第１のトリガ信号が所定方向に遷移するある遷移タイミングから、それまでのクロック信号の出力累積数に相当する時間が経過したタイミングが後続の取得期間内にあるときに、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達した場合にはその段階で前記データ取得制御手段に対するクロック信号の出力を終了させ、当該後続の取得期間が終了するまでの間に前記出力累積数が所定値に達しない場合には、前記タイミングから前記後続の取得期間が終了するまでの間、前記データ取得制御手段に対してクロック信号を出力させるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の波形観測システム。
9. 前記ゲート信号を外部から入力するためのゲート信号入力端子（２１ｂ）を備えたことを特徴とする請求項６または請求項７または請求項８記載の波形観測システム。
10. 前記入力信号に基づいて前記ゲート信号を発生するゲート信号発生手段（３１）を備えたことを特徴とする請求項６または請求項７または請求項８記載の波形観測システム。

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