JP4837617B2 - Jitter measuring apparatus and calibration method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、コヒーレント光通信方式における光搬送波がデータ信号によって位相変調(例えばDPSK、DQPSK等)されてなる光位相変調信号のジッタを評価するジッタ測定装置及びその位相校正方法に関する。 The present invention relates to a jitter measuring apparatus for evaluating jitter of an optical phase modulation signal obtained by phase modulation (for example, DPSK, DQPSK, etc.) of an optical carrier wave in a coherent optical communication system and a phase calibration method thereof.
長距離の光通信では、オンオフキーイング(OOK)システムに比べて、位相変調システム(例えばDPSK、DQPSK等)が優れており、光位相変調信号を用いた光通信システムが望まれている。 In long-distance optical communication, a phase modulation system (for example, DPSK, DQPSK, etc.) is superior to an on-off keying (OOK) system, and an optical communication system using an optical phase modulation signal is desired.
この光位相変調信号を用いた光通信システムにおいても、オンオフキーイング(OOK)システムと同様に、データ信号の位相の揺らぎ(ジッタ)が大きくなると正常にデータ信号を伝達できなくなる。 Also in the optical communication system using this optical phase modulation signal, the data signal cannot be normally transmitted when the phase fluctuation (jitter) of the data signal becomes large as in the on-off keying (OOK) system.
このため、光位相変調信号を用いた光通信システムにおいても、データ伝送システムやそれらを構成する機器のジッタ特性を予め測定しておく必要がある。 For this reason, even in an optical communication system using an optical phase modulation signal, it is necessary to measure in advance the jitter characteristics of the data transmission system and the devices constituting them.
図8は、光OOK信号のジッタを測定するジッタ測定器50の構成を示すものである。受光器51は、光OOK信号である被測定データ信号DRを電気信号に変換しA/D変換器52に入力する。
FIG. 8 shows the configuration of a
A/D変換器52は、電気信号に変換された被測定データ信号DRをサンプリングクロック信号eに同期して順次デジタル変換し、得られたデータを波形データとして順次波形メモリ53に記憶する。 The A / D converter 52 sequentially digitally converts the data signal to be measured DR converted into the electric signal in synchronization with the sampling clock signal e, and stores the obtained data in the waveform memory 53 sequentially as waveform data.
表示部54は、波形メモリ53から読み出された波形データを重ね書き表示する。
The
ここで、データ信号DRのパターンがランダムであれば、表示部54には、例えば図4に示すように、1ビット幅で立ち上りと立ち下がりが交差する波形が表示される。
Here, if the pattern of the data signal DR is random, the
この波形は、アイ(eye)パターンと呼ばれており、被測定データ信号DRのジッタが大きいと、アイパターンの立ち上がりと立ち下がりの交差部分の幅Wが大きくなる。 This waveform is called an eye pattern. When the jitter of the measured data signal DR is large, the width W of the intersection between the rising edge and the falling edge of the eye pattern increases.
したがって、この表示部54に表示されるアイパターンの交差部の幅Wから被測定データ信号DRのジッタ量を把握できる。ジッタ算出部55は、波形メモリ53から順次読み出された波形データからジッタ量を算出する。
Therefore, the jitter amount of the data signal DR to be measured can be grasped from the width W of the intersection of the eye patterns displayed on the
具体的なジッタ量の算出方法をスコープスキャン法で説明する。 A specific method for calculating the amount of jitter will be described using a scope scan method.
図5は、アイパターンと交差幅Wにおける時間軸方向の各タイムポイントの1次元ヒストグラムを示すものである。この1次元ヒストグラムは、ジッタの確率分布関数の統計的な推定を示し、分布の標準偏差がジッタの実行値Jrmsとなる。トータルジッタJp-p
は、1次元ヒストグラムの両極端の時間距離によって与えられる。
FIG. 5 shows a one-dimensional histogram of each time point in the time axis direction in the eye pattern and the intersection width W. This one-dimensional histogram shows a statistical estimate of the probability distribution function of jitter, and the standard deviation of the distribution is the jitter execution value Jrms. Total jitter Jp-p
Is given by the time distance between the extremes of the one-dimensional histogram.
トータルジッタJp-pは、温度などの物理的なランダムなプロセスが原因で相関の無い
ランダムジッタRJと、符号間干渉、クロストーク、分周波歪み又は電源のスイッチング等のスプリアスイベントが原因で発生し、周期性を持つデターミニスティックジッタDJとに分離して評価することができる。
Total jitter Jp-p is caused by uncorrelated random jitter RJ due to physical random processes such as temperature, and spurious events such as intersymbol interference, crosstalk, sub-frequency distortion or power switching. And deterministic jitter DJ having periodicity can be separated and evaluated.
図6は、アイパターンにおけるタイムポイントの1次元ヒストグラムから、ランダムジッタRJまたはデターミニスティックジッタDJを算出する方法を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating random jitter RJ or deterministic jitter DJ from a one-dimensional histogram of time points in an eye pattern.
初めに、タイムポイントの1次元ヒストグラムの両サイドのエッジに、2つの個別のガウス分布関数をフイッティングする。 First, two separate Gaussian distribution functions are fitted to the edges on both sides of the one-dimensional histogram of time points.
ここで、ガウス分布関数は(1)式で与えられる。
Aexp[−(t−μ)2/2σ2] (1)
ここで、Aは正規化係数、tは時間変数、μは平均値、σは分散値である。
Here, the Gaussian distribution function is given by equation (1).
Aexp [− (t−μ) 2 / 2σ2] (1)
Here, A is a normalization coefficient, t is a time variable, μ is an average value, and σ is a variance value.
また、RJ、DJは、左右のガウス分布をそれぞれ(μL、σL)、(μR、σR)とすると、それぞれ(2)、(3)式で与えられる。
RJ=(σR+σL)/2 (2)
DJ=μR−μL (3)
このような評価方法によって、ジッタをランダムジッタRJとデターミニスティックジッタDJとに分けてジッタを把握することは、ジッタの原因を突き止め低減又は除去する
ために重要である。
RJ and DJ are given by the equations (2) and (3), respectively, assuming that the left and right Gaussian distributions are (μL, σL) and (μR, σR), respectively.
RJ = (σR + σL) / 2 (2)
DJ = μR−μL (3)
By using such an evaluation method, it is important to divide the jitter into random jitter RJ and deterministic jitter DJ and grasp the jitter in order to ascertain and reduce or eliminate the cause of the jitter.
以上は、光OOK信号のジッタ評価について説明したが、光位相変調信号を用いた光通信システムにおいても、データ伝送システムやそれらを構成する機器のジッタ特性を予め測定しておく必要がある。
しかしながら、図8の構成では光位相変調信号のジッタ測定ができない。 However, the configuration of FIG. 8 cannot measure the jitter of the optical phase modulation signal.
本発明は、このような課題を解決して、位相変調信号のジッタの評価ができるジッタ測定装置を提供すること目的とする。 It is an object of the present invention to provide a jitter measuring apparatus that can solve such problems and can evaluate jitter of a phase modulation signal.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1のジッタ測定装置では、2つのアームのいずれか一方にビット遅延器(2f)を含んで構成され、入力光として光搬送波がデータ信号で位相変調されてなる光位相変調信号を受けて、それぞれの前記アームを通る2つの光に分波するとともにそれぞれの該アームを通った2つの光を合波して干渉させ2つの互いの位相の180°異なる光強度変換信号を出力するビット遅延干渉計(2)と、該ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号の少なくともいずれか一方を電気信号に変換し、得られた電気信号波形をディジタル変換してその波形データを記憶する光波形測定部(7、15、20、30)と、前記光波形測定部に記憶された波形データから前記光強度変換信号のジッタを前記光位相変調信号のジッタとして算出するジッタ算出部(8)とを備え、前記ビット遅延干渉計の前記2つのアームのいずれか一方に所定の位相(φ)を与える光位相遅延器(2j)と、前記光位相遅延器の光路長を位相制御信号(c)によって制御する位相制御手段(12)と、前記位相制御信号と前記ビット遅延干渉計の2つのアームの位相差との関係を示す位相制御データを記憶する制御メモリ(12a)とを備え、さらに、前記光位相変調信号と同一波長で無変調の参照光を出力する校正用光源(3)と、測定モード及び校正モードのいずれかを指定するモード指定信号を出力するモード指定手段(11)と、前記光位相変調信号、前記参照光及び前記モード指定信号を受け、該モード指定信号が測定モードを指定している場合には、前記光位相変調信号を前記ビット遅延干渉計に出力し、前記モード指定信号が校正モードを指定している場合には、前記参照光を前記ビット遅延干渉計に出力する光スイッチ(1)と、前記位相制御信号と前記波形データのレベルとの関係を算出する位相校正処理手段(13)とを備え、該モード指定信号が校正モードを指定している場合には、前記位相制御手段は前記光位相遅延器の光路長を変化させるとともに、前記位相校正処理手段は前記位相制御信号と前記波形データのレベルから前記位相制御データを算出し前記制御メモリに記憶することを特徴とするようにした。
In order to solve the above-described problem, in the jitter measuring apparatus according to claim 1 of the present invention, a bit delay unit (2f) is included in one of the two arms, and an optical carrier wave is a phase of a data signal as input light. Upon receiving the modulated optical phase modulation signal, the light is demultiplexed into two lights passing through the respective arms, and the two lights passing through the respective arms are combined and interfered with each other so that the two phases 180 of each other. A bit delay interferometer (2) that outputs different light intensity conversion signals, and at least one of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometers are converted into electric signals. An optical waveform measurement unit (7, 15, 20, 30) for digitally converting a signal waveform and storing the waveform data, and jitter of the light intensity conversion signal from the waveform data stored in the optical waveform measurement unit Serial optical phase jitter calculating unit that calculates a jitter modulation signal and a (8), the bit delay interferometer of the two either one predetermined phase arm (phi) optical phase delay device which gives the (2j) And a phase control means (12) for controlling the optical path length of the optical phase delay device by a phase control signal (c), and the relationship between the phase control signal and the phase difference between the two arms of the bit delay interferometer. A control memory (12a) for storing phase control data, a calibration light source (3) for outputting unmodulated reference light at the same wavelength as the optical phase modulation signal, and any one of the measurement mode and the calibration mode A mode designating means (11) for outputting a mode designating signal for designating the optical phase modulation signal, the reference light and the mode designating signal, and when the mode designating signal designates a measurement mode An optical switch (1) for outputting the optical phase modulation signal to the bit delay interferometer and outputting the reference light to the bit delay interferometer when the mode designation signal designates a calibration mode; Phase calibration processing means (13) for calculating the relationship between the phase control signal and the level of the waveform data, and when the mode designation signal designates a calibration mode, the phase control means In addition to changing the optical path length of the phase delay device, the phase calibration processing means calculates the phase control data from the level of the phase control signal and the waveform data, and stores it in the control memory.
また、本発明の請求項2のジッタ測定装置では、上述した請求項1のジッタ測定装置において、電気波形測定部は、前記ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号のそれぞれを2つの受光器(4a、4b)で受けてそれぞれ電気信号に変換し、得られたそれぞれの出力を減算して電気信号波形を出力するバランスドレシーバ(4)と、該バランスドレシーバから出力される前記電気信号波形をディジタル変換し、得られた波形データを記憶する電気波形測定部(6)とを含むようにした。
Also, in the jitter measuring apparatus according to
また、本発明の請求項3のジッタ測定装置では、上述した請求項1のジッタ測定装置において、電気波形測定部は、前記ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号のいずれか一方を受光器(5a)で受けて電気信号に変換し、電気信号波形を出力するシングルレシーバ(5)と、該シングルレシーバから出力される前記電気信号波形をディジタル変換し、得られた波形データを記憶する電気波形測定部(6)とを含むようにした。
Also, in the jitter measuring apparatus according to
また、本発明の請求項4のジッタ測定装置では、上述した請求項1のジッタ測定装置において、電気波形測定部は、光パルス信号を出力する光パルス発生器(7e)と、前記2つの光強度変換信号のいずれか一方と前記光パルス信号とを合成し、その強度相関信号を和周波光として出力する非線形光学結晶(7a)と、前記和周波光を電気信号に変換して電気のパルス信号を出力する受光器(7b)と、前記パルス信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(7c)と、該ディジタル信号を記憶する波形メモリ(7d)とを含むようにした。 In the jitter measuring apparatus according to claim 4 of the present invention, in the jitter measuring apparatus according to claim 1, the electrical waveform measuring unit includes an optical pulse generator (7e) for outputting an optical pulse signal, and the two light beams. A nonlinear optical crystal (7a) that synthesizes one of the intensity conversion signals and the optical pulse signal and outputs the intensity correlation signal as a sum frequency light, and converts the sum frequency light into an electric signal to generate an electric pulse. A light receiver (7b) for outputting a signal, an A / D converter (7c) for converting the pulse signal into a digital signal, and a waveform memory (7d) for storing the digital signal are included.
また、本発明の請求項5のジッタ測定装置では、請求項1のジッタ測定装置において、 光波形測定部は、光強度変換信号と電気のサンプリングクロック信号(e、d)とを受け、サンプリングクロック信号に応じて光強度変換信号(Px)の透過率を電界吸収効果により変化させる電界吸収型光変調器(20a)と、電界吸収型光変調器を透過した出射光(Py)を電気信号に変換する受光器(20b)と、該電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(20c)と、 該ディジタル信号を記憶する波形メモリ(20d)とを含むようにした。
In the jitter measuring apparatus according to claim 5 of the present invention, in the jitter measuring apparatus according to claim 1, the optical waveform measuring unit receives the light intensity conversion signal and the electrical sampling clock signal (e, d), and receives the sampling clock. The electroabsorption optical modulator (20a) that changes the transmittance of the light intensity conversion signal (Px) according to the signal by the electroabsorption effect, and the outgoing light (Py) transmitted through the electroabsorption optical modulator is converted into an electric signal. A light receiver (20b) for converting, an A / D converter (20c) for converting the electric signal into a digital signal, and a waveform memory (20d) for storing the digital signal are included.
また、本発明の請求項6のジッタ測定装置では、請求項1のジッタ測定装置において、
光波形測定部は、サンプリング用光パルス(Ps)を出力する短光パルス発生器(30e)と、光強度変換信号とサンプリング用光パルスとを受け、光強度変換信号の透過率をサンプリング用光パルスの入射に応じて制御する光ゲート手段(30a)と、光ゲート手段からの出射光(Py)を電気信号に変換する受光器(30b)と、電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(30c)と、ディジタル信号を記憶する波形メモリ(30d)とを含むようにした。
In the jitter measuring apparatus according to claim 6 of the present invention, in the jitter measuring apparatus according to claim 1,
The optical waveform measurement unit receives the short optical pulse generator (30e) that outputs the sampling optical pulse (Ps), the optical intensity conversion signal and the sampling optical pulse, and determines the transmittance of the optical intensity conversion signal as the sampling light. An optical gate means (30a) that is controlled in accordance with the incidence of a pulse, a light receiver (30b) that converts light (Py) emitted from the optical gate means into an electrical signal, and an A / D that converts the electrical signal into a digital signal. A converter (30c) and a waveform memory (30d) for storing digital signals are included.
また、本発明の請求項7のジッタ測定装置では、請求項6のジッタ測定装置において、光ゲート手段は、サンプリング用光パルスの入射に応じて、前記光強度変換信号の透過率を可飽和吸収特性により変化させる電界吸収型光変調器(31a)とを含むようにした。
Further, in the jitter measuring apparatus according to
また、本発明の請求項8のジッタ測定装置では、請求項6のジッタ測定装置において、光ゲート手段は、光強度変換信号を受ける第1光ポート(31a1)とサンプリング用光パルスを受ける第2光ポート(31a2)とを有し、サンプリング用光パルスの入射に応じて、光強度変換信号の透過率を可飽和吸収特性により変化させる電界吸収型光変調器(31a)と、短光パルス発生器から受けたサンプリング用光パルスを電界吸収型光変調器の第2光ポートに入射するとともに、第2光ポートから出射された光をサンプリング用光パルスを受けた光路(31b1)とは異なる光路(31b3)へ出射する光カプラ(31b)とを含むようにした。
The jitter measuring apparatus according to
また、本発明の請求項9のジッタ測定装置では、請求項6のジッタ測定装置において、 光ゲート手段は、サンプリング用光パルスの入射に応じて、光強度変換信号に対する透過率をカーボンナノチューブの可飽和吸収特性により変化させるカーボンナノチューブ可飽和吸収素子(32a)とを含むようにした。
Further, in the jitter measuring apparatus according to
また、本発明の請求項10のジッタ測定装置では、請求項6のジッタ測定装置において、 光ゲート手段は、光強度変換信号を受ける第1光ポート(32a1)とサンプリング用光パルスを受ける第2光ポート(32a2)と第1光ポートと第2光ポートを結ぶ光路上に配置されたカーボンナノチューブとを有し、サンプリング用光パルスの入射に応じて、光強度変換信号に対する透過率をカーボンナノチューブの可飽和吸収特性により変化させるカーボンナノチューブ可飽和吸収素子(32a)と、短光パルス発生器から受けたサンプリング用光パルスをカーボンナノチューブ可飽和吸収素子の第2光ポートに入射するとともに、第2光ポートから出射された光をサンプリング用光パルスを受けた光路(32b1)とは異なる光路(32b3)へ出射する光カプラ(32b)とを含むようにした。
Furthermore, in the jitter measuring device according to claim 1 0 of the present invention, the jitter measuring apparatus according to claim 6, the optical gate means receives the sampling optical pulse and the first optical port that receives light intensity conversion signals (32a 1) The second optical port (32a 2 ) has a carbon nanotube disposed on the optical path connecting the first optical port and the second optical port, and the transmittance for the light intensity conversion signal according to the incidence of the sampling optical pulse. And a sampling light pulse received from the short optical pulse generator is incident on the second optical port of the carbon nanotube saturable absorption element. The optical path (32b) is different from the optical path (32b 1 ) from which the light emitted from the second optical port receives the sampling optical pulse. 3 ) and an optical coupler (32b) that emits light to ( 3 ).
また、本発明の請求項11のジッタ測定装置では、請求項6のジッタ測定装置において、光ゲート手段は、サンプリング用光パルスを電気パルスに変換する変換する受光器(33b)と、受光器に近接して配置され、電気パルスに応じて光強度変換信号の透過率を電界吸収効果により変化させる電界吸収型光変調器(33a)とを含むようにした。
また、本発明の請求項12のジッタ測定装置の校正方法は、当該ジッタ測定装置が、2つのアームのいずれか一方にビット遅延器(2f)を含んで構成され、入力光として光搬送波がデータ信号で位相変調されてなる光位相変調信号(P)を受けて、それぞれの前記アームを通る2つの光に分波するとともにそれぞれの該アームを通った2つの光を合波して干渉させ2つの光強度変換信号(Px)を出力するビット遅延干渉計(2)と、該ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号の少なくともいずれか一方を電気信号に変換し、得られた電気信号波形をディジタル変換してその波形データを記憶する光波形測定部(7、15、20、30)と、前記光波形測定部に記憶された波形データから前記光強度変換信号のジッタを前記光位相変調信号のジッタとして算出するジッタ算出部(8)とを備えてなり、無変調の参照光を入力した状態で、前記2つのアームの位相差を変化させ、前記波形データを取得する段階と、前記2つのアームの位相差と前記波形データのレベルから前記2つのアームの位相差と前記波形データのレベルとの関係を表す所定の関数を算出する段階と、該算出した関数に基づいて前記2つのアームの位相差を校正する段階とを備えたことを特徴とするようにした。
Furthermore, in the jitter measuring device according to claim 1 of the present invention, the jitter measuring apparatus according to claim 6, the optical gate means, photodetector for converting converts the sampling optical pulses into electrical pulses and (33b), the light receiver And an electroabsorption type optical modulator (33a) that is arranged in the vicinity of the base plate and changes the transmittance of the light intensity conversion signal by the electroabsorption effect according to the electric pulse.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a calibration method for a jitter measuring apparatus, wherein the jitter measuring apparatus includes a bit delay device (2f) in one of two arms, and an optical carrier wave is data as input light. In response to the optical phase modulation signal (P) phase-modulated by the signal, the optical signal is demultiplexed into two lights passing through the respective arms, and the two lights passing through the respective arms are combined to interfere with each other. A bit delay interferometer (2) that outputs two light intensity conversion signals (Px) and at least one of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometer are converted into electrical signals, and is obtained. An optical waveform measurement unit (7, 15, 20, 30) for digitally converting the waveform of the electrical signal and storing the waveform data; and jitter of the light intensity conversion signal from the waveform data stored in the optical waveform measurement unit. A jitter calculating section (8) for calculating the jitter of the optical phase modulation signal, and changing the phase difference between the two arms in a state in which the unmodulated reference light is input to acquire the waveform data. A step of calculating a predetermined function representing a relationship between the phase difference of the two arms and the level of the waveform data from the phase difference of the two arms and the level of the waveform data; and based on the calculated function And calibrating the phase difference between the two arms.
本発明の請求項1のジッタ測定装置では、ビット遅延干渉計から出力される光強度変換信号のジッタを測定して、求めたジッタを光位相変調信号のジッタとして評価することで、光位相変調信号のジッタ量を正確に評価できる。また、光位相変調信号(被測定光)と同一波長の無変調の参照光を用いて、ビット遅延干渉計の2つのアーム間の光位相差φを校正するようにしたので、様々な被測定光波長における測定や、温度変化等によってビット遅延干渉計の2つのアーム間の光路差(光位相差φ)が変わる環境においても、ジッタの測定を高精度に行うことができる。
In the jitter measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the jitter of the optical intensity conversion signal output from the bit delay interferometer is measured, and the obtained jitter is evaluated as the jitter of the optical phase modulation signal. The jitter amount of the signal can be accurately evaluated. In addition, the optical phase difference φ between the two arms of the bit delay interferometer is calibrated using an unmodulated reference light having the same wavelength as the optical phase modulation signal (light to be measured). Jitter can be measured with high accuracy even in an environment where the optical path difference (optical phase difference φ) between the two arms of the bit delay interferometer changes due to measurement at the optical wavelength, temperature change, or the like.
本発明の請求項2のジッタ測定装置では、光波形測定部にバランスドレシーバを用いて、ビット遅延干渉計から出力される2つの光強度変換信号をバランスド受信するようにしたので、測定の受光感度を良くすることができる。 In the jitter measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, since a balanced receiver is used for the optical waveform measuring unit and two optical intensity conversion signals output from the bit delay interferometer are received in a balanced manner, The light receiving sensitivity can be improved.
本発明の請求項3のジッタ測定装置では、光波形測定部にシングルレシーバを用いて、ビット遅延干渉計から出力される2つの光強度変換信号のいずれか一方を受光するようにしたので、装置構成の単純化と低価格化を図ることができる。
In the jitter measuring apparatus according to
本発明の請求項4のジッタ測定装置では、光波形測定部に非線形光学素子を用いるようにしたので、バランスドレシーバ、シングルレシーバの受信器の特性を除去した光位相変調信号のジッタ量を求めることができる。 In the jitter measuring apparatus according to claim 4 of the present invention, since the nonlinear optical element is used for the optical waveform measuring unit, the jitter amount of the optical phase modulation signal from which the characteristics of the receivers of the balanced receiver and the single receiver are removed is obtained. be able to.
本発明の請求項5のジッタ測定装置では、光波形測定部に非線形光学素子に比べて透過損失が少ない電界吸収型光変調器を用いるようにしたので、サンプリング効率が高く、かつ、バランスドレシーバ、シングルレシーバの受信器の特性を除去した光位相変調信号のジッタ量を求めることができる。
In the jitter measuring apparatus according to the fifth aspect of the present invention, since the electroabsorption optical modulator having a transmission loss smaller than that of the nonlinear optical element is used for the optical waveform measuring unit, the sampling efficiency is high and the balanced receiver is used. The jitter amount of the optical phase modulation signal from which the characteristics of the receiver of the single receiver are removed can be obtained.
本発明の請求項6のジッタ測定装置では、サンプリング信号として電気パルスより線幅が狭い短光パルスを用いるようにしたので、高い変調信号のサンプリングにも対応できる。
In the jitter measuring apparatus according to the sixth aspect of the present invention, since the short optical pulse whose line width is narrower than the electric pulse is used as the sampling signal, it can cope with sampling of a high modulation signal.
本発明の請求項7および請求項8のジッタ測定装置では、光波形測定部に非線形光学素子に比べて透過損失が少ない電界吸収型光変調器を用いるようにしたので、サンプリング効率が高く、かつ、高い変調信号のサンプリングにも対応可能な光位相変調信号のジッタ量を求めることができる。
In the jitter measuring apparatus according to the seventh and eighth aspects of the present invention, since the electroabsorption optical modulator having less transmission loss than the nonlinear optical element is used for the optical waveform measuring unit, the sampling efficiency is high, and Thus, the jitter amount of the optical phase modulation signal that can be used for sampling a high modulation signal can be obtained.
本発明の請求項9および請求項10のジッタ測定装置では、光波形測定部にカーボンナノチューブ可飽和吸収素子を用いるようにしたので、電界吸収型光変調器に必須の吸収率を保持する直流電源が不要で光波形測定部の構成を簡素化できる。
In the jitter measuring apparatus according to
本発明の請求項4のジッタ測定装置では、光波形測定部において、短光パルスを高速PDで電気パルスに変換し、高速PDに近接した電界吸収型光変調器にその電気パルスを入射し光強度変換信号の透過率を制御するようにしたので、高い変調信号のサンプリングにも対応可能な光位相変調信号のジッタ量を求めることができる。 In the jitter measuring apparatus according to claim 4 of the present invention, in the optical waveform measuring unit, the short optical pulse is converted into the electric pulse by the high-speed PD, and the electric pulse is incident on the electroabsorption optical modulator close to the high-speed PD. Since the transmittance of the intensity conversion signal is controlled, it is possible to obtain the jitter amount of the optical phase modulation signal that can cope with sampling of a high modulation signal.
以下に本発明の実施形態を記載する。
[第1の実施形態]
本発明の第1実施形態のジッタ測定装置の構成を図1に示す。ジッタ測定装置の被測定光である光位相変調信号は、光搬送波がデータ信号で位相変調されることによって発生されており、光スイッチ(光SW)1に入力される。校正用光源3は、光位相変調信号と同一波長の無変調の参照光を光スイッチ1に出力する。この参照光は、ビット遅延干渉計2の2つのアーム間の光位相差φ((8)式参照)を校正するために用いられる。光スイッチ1は、測定モード及び校正モードのいずれかを指定するモード指定信号aによって制御され、モード指定信号aが測定モードのときは光位相変調信号を、また校正モードのときは参照光をそれぞれビット遅延干渉計2に出力する。なお、モード指定信号aは、操作部等(図示しない)の指令に基づいてモード指定手段11から出力される。
Embodiments of the present invention will be described below.
[First Embodiment]
The configuration of the jitter measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. An optical phase modulation signal that is light to be measured by the jitter measuring apparatus is generated by phase-modulating an optical carrier wave with a data signal, and is input to an optical switch (optical SW) 1. The
まず、モード指定信号aが測定モードを指定し、光位相変調信号が光スイッチ1を介してビット遅延干渉計2に入力される場合のそれと関連する内容について説明する。
First, the contents related to the case where the mode designation signal a designates the measurement mode and the optical phase modulation signal is input to the
ビット遅延干渉計2は、光導波路を用いたマッハツェンダ型干渉計で構成されており、ポート2aから入力された光位相変調信号を分波部2bで第1のアーム2cを通る光と第
2のアーム2d(ビット遅延器2f及び光位相遅延器2jを含んで構成される)を通る光に分波するとともに、アーム2cを通った光とアーム2dを通った光とを合波部2eで合波し干渉させる。それによって、光位相変調信号の位相の変化を光強度の変化に変換し、互いの位相が180°(π)異なる2つの光強度変換信号を2つのポート、第3のポート2gと第4のポート2hからそれぞれバランスドレシーバ4へ出力する。
The
上記光位相遅延器2jは、ビット遅延干渉計2の2つのアーム間に光位相差φ=0を与えるように、位相制御手段12から出力される位相制御データcによって制御される。
The
ところで、位相制御手段12は、上記モード指定信号aとを受けて、モード指定信号aが測定モードを指定している場合には、光位相差φ=0に対応する位相制御データcを制御メモリ12aから読み出して光位相遅延器2jの位相を制御する。また、位相制御手段12は、モード指定信号aが校正モードを指定している場合には、位相制御データcを出力して、光位相遅延器2jの光路長を順次変化させる。そして、この位相制御データcによって光位相遅延器2jの光路長を順次変化させる毎にトリガdを出力する。なお、この位相制御データc及びトリガdは、それぞれ後述する位相校正処理手段13及びスイッチ14に入力される。
By the way, the phase control means 12 receives the mode designation signal a, and when the mode designation signal a designates the measurement mode, the phase control means 12 stores the phase control data c corresponding to the optical phase difference φ = 0 in the control memory. The phase of the
ここで、上述のビット遅延干渉計2から出力される2つの光強度変換信号P1、P2を数式で表す。光位相差指定信号bが光位相差φ=0を指定して、光位相遅延器2jが2つのアーム間に光位相差φ=0を与えるように制御されている場合は、(4)式においてφ=0となるので、ポート2gから出力される光強度変換信号P1及びポート2hから出力される光強度変換信号P2は、それぞれ(5)式、(6)式となる。
Here, the two light intensity conversion signals P1 and P2 output from the
P=0.5+0.5cos(Δφmod+φ) (4)
P1=0.5+0.5cos(Δφmod) (5)
P2=0.5−0.5cos(Δφmod) (6)
なお、ビット遅延干渉計2のアーム2c及びアーム2dのそれぞれの光路長は、一定に保つ必要がある。そのために、光導波路を用いて短く設計し、温度コントロールにより光路長変化が生じないようにする。また、ビット遅延器2fは、2つのアーム間の遅延量(遅延時間差)が上述のデータ信号の1ビット分に相当する遅延量(時間)になるように、その遅延量分アーム2dの光路長をアーム2cの光路長より長くしている。遅延量Tは(15)式で与えられる。
P = 0.5 + 0.5cos (Δφmod + φ) (4)
P1 = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod) (5)
P2 = 0.5−0.5 cos (Δφ mod) (6)
The optical path lengths of the
T=c/(f・n) (7)
ここで、cは真空中の光速、fはデータ信号の周波数、nは光導波路の屈折率である。
T = c / (f · n) (7)
Here, c is the speed of light in vacuum, f is the frequency of the data signal, and n is the refractive index of the optical waveguide.
バランスドレシーバ4は、受光器(PD)4a、4b及び減算器4cで構成されており、ビット遅延干渉計2の2つのポート2g、2hからそれぞれ出力される2つの光強度変換信号を受光器4a、4bでそれぞれ受けて光電変換し、それらの出力を減算器4cで減算する。それによって、2つの光強度変換信号P1、P2をバランスド受信し、その出力の電気信号波形を電気波形測定部6へ出力する。この2つの光強度変換信号、すなわちそれぞれ上述の(5)、(6)式で表される光強度変換信号P1、P2がバランスド受信されるときの光強度Pαは、(8)式で表され、オフセットパワーがキャンセルされるとともに光強度が2倍となる。また、バランスド受信の出力の電気信号波形は、(9)式で与えられる光強度Iαを表している。
The balanced receiver 4 includes light receivers (PD) 4a and 4b and a subtractor 4c, and receives two light intensity conversion signals output from the two
Pα=P1−P2=cos(Δφmod) (8)
Iα∝cos(Δφmod) (9)
電気波形測定部6は、A/D変換器6a及び波形メモリ6bで構成されており、バランスドレシーバ4から入力される電気信号波形をA/D変換器6aでサンプリングクロック信号eに同期して順次ディジタル変換し、得られたその波形データを順次波形メモリ6bに記憶する。サンプリングクロック信号eは、スイッチ14を介してサンプリングクロック発生部10から入力される。なお、上記バランスドレシーバ4及び電気波形測定部6は、光波形測定部15を構成している。
Pα = P1-P2 = cos (Δφmod) (8)
Iα∝cos (Δφmod) (9)
The electric waveform measuring unit 6 is composed of an A /
ジッタ算出部8は、波形メモリ6bから順次出力される波形データに基づいて、図8の従来例のジッタ算出部25と同じ算出方法でジッタ量を算出する。
The
表示器9は、波形メモリ6bから読み出された波形データを重ね書きしてアイパターンを表示するとともに、ジッタ算出部8で算出したジッタ量を表示する。
The
サンプリングクロック発生部10は、上述のデータ信号のクロック信号に同期させて光位相変調信号を測定(評価)する場合には、上記データ信号のクロック信号又はバランスドレシーバ4から出力される電気信号波形からクロック再生した信号をサンプリングクロック信号eとして出力し、また、データ信号のクロック信号に非同期で光位相変調信号を測定する場合には、自身で独自に発生したクロック信号をサンプリングクロック信号eとして出力する。
When the
スイッチ14は、測定モード及び校正モードのいずれかを指定するモード指定信号aによって制御され、モード指定信号aが測定モードを指定しているときは、サンプリングクロック発生部10から入力されるサンプリングクロック信号eをA/D変換器6aに出力し、またモード指定信号aが校正モード指定しているときは、位相制御手段12から入力されるトリガdをA/D変換器6aに出力する。
The
次に、モード指定信号aが校正モードを指定し、校正用光源3から出力された参照光(光位相変調信号と同一波長の無変調の信号)が光スイッチ1を介してビット遅延干渉計2に入力される場合のそれと関連する内容について説明する。
Next, the mode designation signal a designates the calibration mode, and the reference light (unmodulated signal having the same wavelength as the optical phase modulation signal) output from the
ビット遅延干渉計2の光位相遅延器2jは、上述の位相制御手段12から校正モードのときに出力される位相制御データc、すなわちビット遅延干渉計2における2つのアーム間の光位相差φを変化させられる位相制御データcによって制御される。それにより、光位相遅延器2jの光路長が順次変化させられるとともに光位相差φも順次変化する。その結果、ビット遅延干渉計2の合波部2eにおける合波光の光強度Pは、上述の(4)式(再掲)においてΔφmod=0であるので、光位相遅延器2jの位相変化に伴って、ポート2gから出力される光強度変換信号PC1及びポート2hから出力される光強度変換信号PC2は、それぞれ(10)、(11)式となる。
The optical
P=0.5+0.5cos(Δφmod+φ) (4)
PC1=0.5+0.5cosφ (10)
PC2=0.5−0.5cosφ (11)
そして、この(10)、(11)式で表される光強度変換信号PC1、PC2がバランスドレシーバ4でバランスド受信されるときの光強度PCは、(12)式で表される。また、そのバランスド受信の出力の電気信号波形は(13)式で与えられる光強度ICを表している。
P = 0.5 + 0.5cos (Δφmod + φ) (4)
PC1 = 0.5 + 0.5cosφ (10)
PC2 = 0.5−0.5cosφ (11)
The light intensity PC when the light intensity conversion signals PC1 and PC2 represented by the equations (10) and (11) are balancedly received by the balanced receiver 4 is represented by the equation (12). The electric signal waveform of the balanced reception output represents the light intensity IC given by the equation (13).
PC=PC1−PC2=cosφ (12)
IC∝cosφ (13)
電気波形測定部6は、バランスドレシーバ4から入力される上記電気信号波形をA/D変換器6aでトリガdに同期して順次ディジタル変換し、得られたその波形データを順次波形メモリ6bに記憶する。トリガdは、スイッチ14を介して上述の位相制御手段12から入力されるもので、校正モードのときに位相制御手段12から出力される位相制御データcによって、ビット遅延干渉計2の光位相遅延器2jの光路長を変化させ光信号の位相が順次変化させられる毎に入力される。
PC = PC1-PC2 = cosφ (12)
IC∝cosφ (13)
The electric waveform measuring unit 6 sequentially converts the electric signal waveform input from the balanced receiver 4 into digital data in the
位相校正処理手段13は、光波形測定部15の波形メモリ6bから順次読み出された波形データと、位相制御手段12から入力される光位相遅延器2jの光路長を変化させて光信号の位相を順次変化させるための位相制御データcとに基づいて、ビット遅延干渉計2の2つのアーム間の光位相差φを校正するもので、最大/最小レベル検出手段13a、レベル−位相算出手段13b及び位相制御データ算出手段13cによって構成されている。
The phase calibration processing unit 13 changes the waveform data sequentially read from the
すなわち、最大/最小レベル検出手段13aは、光波形測定部15の波形メモリ6bから順次読み出される波形データ(上述の(13)式のICに相当する)と、位相制御手段12から出力される光位相遅延器2jの光路長を変化させて光信号の位相を順次変化させるための位相制御データcとを受けて、図7に示すような波形データの互いに隣接する最大レベルLmax及び最小レベルLminを検出する。
That is, the maximum / minimum level detection means 13a is the waveform data (corresponding to the IC of the above-mentioned formula (13)) sequentially read from the
レベル−位相算出手段13bは、図7に示すように、上記の最大レベルLmax及び最小レベルLminの位相制御データcに対応づけられる位置を、それぞれビット遅延干渉計2における2つのアーム間の光位相差φの0及びπとして、波形データ(ICに相当する)のレベルLを(14)式で表す。
As shown in FIG. 7, the level-phase calculating means 13b determines the position associated with the phase control data c of the maximum level Lmax and the minimum level Lmin as the optical position between the two arms in the
L=(Lmax+Lmin)/2+{(Lmax−Lmin)/2}cosφ (14)
位相制御データ算出手段13cは、上記(14)式から光位相差φに対するレベルLを求め、求めたレベルLと位相制御データcとを対応づけることによって光位相差φと位相制御データcとを対応づけ、対応づけた光位相差φと位相制御データcとの関係を位相制御手段12のメモリ12aに記憶する。すなわち、光位相差φの0、π/4、π/2、3π/4、π・・・等に対応するそれぞれの位相制御データcを求め、それぞれをメモリ12aに記憶する。
L = (Lmax + Lmin) / 2 + {(Lmax−Lmin) / 2} cos φ (14)
The phase control data calculation means 13c obtains the level L with respect to the optical phase difference φ from the above equation (14), and associates the obtained level L with the phase control data c to obtain the optical phase difference φ and the phase control data c. The relationship between the correlated optical phase difference φ and the phase control data c is stored in the
なお、上記第1実施形態の測定モードにおいては、光位相遅延器2jがビット遅延干渉計2の2つのアーム間の光位相差φが0及びπ/2となるように制御される場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、位相の進みと遅れが判断できる2つの異なる光位相差φ1及びφ2であれば何でもよい。
In the measurement mode of the first embodiment, the case where the
また、上記第1実施形態の校正モードにおいては、ビット遅延干渉計2の2つのアーム間の光位相差φを校正するために、校正用光源3から出力された参照光をビット遅延干渉計2に入力するようにしたが、これに限定されるわけではなく、被測定光としての光位相変調信号を無変調状態にしてもよい。その場合、光スイッチ1及び校正用光源3は不要となる。
In the calibration mode of the first embodiment, the reference light output from the
また、上記第1実施形態では、ビット遅延干渉計2として、マッハツェンダ型干渉計を用いたが、これに限定されるわけではなく、マイケルソン型干渉計を用いるようにしてもよい。
[第2の実施形態]
本発明の第2実施形態のジッタ測定装置の構成を図2に示す。図1に示した第1実施形態では、ビット遅延干渉計2から出力される2つの光強度変換信号をバランスドレシーバ4で受けるようにしたが、第2実施形態では、ビット遅延干渉計2から出力される2つの光強度変換信号の内のいずれか一方をシングルレシーバ5で受けるようにしている。したがって、主に、モード指定信号aが測定モードを指定しているときのシングルレシーバ5の動作について説明する。
In the first embodiment, a Mach-Zehnder interferometer is used as the
[Second Embodiment]
The configuration of the jitter measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the first embodiment shown in FIG. 1, the two light intensity conversion signals output from the
シングルレシーバ5は、受光器(PD)5a及びオフセット回路5bで構成されており、ビット遅延干渉計2のポート2gから出力される光強度変換信号P1を受光器5aで受けて光電変換し、その出力に含まれているオフセットパワーをオフセット回路5bでキャンセルして、その出力の電気信号波形を電気波形測定部6へ出力する。ビット遅延干渉計2のポート2gから出力される上述の光強度変換信号P1と、これらの電気信号波形で表される光強度Iαとの関係は、上述の(5)式(再掲)と、(15)式となる。
The single receiver 5 includes a light receiver (PD) 5a and an offset
P1=0.5+0.5cos(Δφmod) (5)
Iα∝0.5cos(Δφmod) (15)
なお、ビット遅延干渉計2のポート2gから出力される光強度変換信号の代わりに、ポート2hから出力される光強度変換信号P2を用いるようにしてもよい。その場合、ポート2hから出力される上述の光強度変換信号P2と、これらの電気信号波形で表される光強度Iαとの関係は、上述の(6)式(再掲)と、(16)式となる。
P1 = 0.5 + 0.5 cos (Δφ mod) (5)
Iα∝0.5cos (Δφmod) (15)
Instead of the light intensity conversion signal output from the port 2g of the
P2=0.5−0.5cos(Δφmod) (6)
Iα∝−0.5cos(Δφmod) (16)
上記シングルレシーバ5及び電気波形測定部6は、光波形測定部15を構成している。
[第3の実施形態]
本発明の第3実施形態のジッタ測定装置の構成を図3に示す。図1に示した第1実施形態では、ビット遅延干渉計2から出力される2つの光強度変換信号を光波形測定部15のバランスドレシーバ4で受けるようにしたが、第3実施形態では、ビット遅延干渉計2から出力される2つの光強度変換信号の内のいずれか一方を光波形測定部7で受けるようにしている。したがって、主に、モード指定信号aが測定モードを指定しているときの光波形測定部7の動作について説明する。
P2 = 0.5−0.5 cos (Δφ mod) (6)
Iα∝−0.5cos (Δφmod) (16)
The single receiver 5 and the electrical waveform measurement unit 6 constitute an optical waveform measurement unit 15.
[Third Embodiment]
The configuration of the jitter measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG. In the first embodiment shown in FIG. 1, the two light intensity conversion signals output from the
光波形測定部7は、非線形光学結晶7a、受光器7b、A/D変換器7c、波形メモリ7d、光パルス発生器7e及び偏光方向制御器7f、7gで構成されている。光パルス発生器7eから発生したサンプリングクロック信号eと等しい繰返し周期のサンプリング光パルス列f(角周波数ωSAM)とビット遅延干渉計2のポート2gから入力される光強度変換信号(角周波数ωDATA)を非線形光学結晶7aへ入射すると、2次の非線形光学効果により和の角周波ωSAM+ωDATA(Sum Frequency Generation。以下、SFGという)の光パルス信号を発生する。
The optical
偏光方向制御器7f、7gは、非線形光学結晶7aで位相整合を起こして和周波光ωSAM+ωDATAを発生させるために、それぞれポート2gから入力される光強度変換信号ωDATAと光パルス発生器7eから発生するサンプリング光ωSAMの偏光方向を最適な方向に制御する。例えば、非線形光学結晶7aが「タイプ1」の結晶材料であれば光強度変換信号ωDATAとサンプリング光ωSAMの偏光方向が一致するように制御し、「タイプ2」の結晶材料であれば光強度変換信号ωDATAとサンプリング光ωSAMの偏光方向を直交するように制御する。
Polarization direction controllers 7f and 7g generate light intensity conversion signal ωDATA input from port 2g and
非線形光学結晶7aから発生した光パルス信号ωSAM+ωDATAを受光器7bで光電変換して電気のパルス信号を出力する。そして、その電気のパルス信号のピーク値で形成される電気信号波形をA/D変換器7cでサンプリングクロック信号eに同期して順次ディジタル変換し、得られたその波形データを順次波形メモリ7dに記憶する。その結果、ジッタ算出部8又は位相校正処理手段13に入力される波形データは、波形メモリ7dから順次読み出される。上記光パルスは光パルス発生器7eから出力され、また上記サンプリングクロック信号eはスイッチ14を介してサンプリングクロック発生部10から入力される。
The optical pulse signal ωSAM + ωDATA generated from the nonlinear optical crystal 7a is photoelectrically converted by the
なお、ビット遅延干渉計2のポート2gから出力される上述の光強度変換信号P1と、これらの電気信号波形で表される光強度Iαとの関係、またビット遅延干渉計2のポート2hから出力される上述の光強度変換信号P2と、これらの電気信号波形で表される光強度Iαとの関係は、それぞれ、上述の第2実施形態のシングルレシーバ5で構成する場合と同一である。
[第4の実施形態]
本発明の第4実施形態のジッタ測定装置の構成を図9に示す。第1実施形態とは光波形測定部15、20の構成のみが相違し、光波形測定部以外の構成部分とジッタ測定装置を校正する方法は第1実施形態と同じであるので説明を省略する。
The relationship between the light intensity conversion signal P1 output from the port 2g of the
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 shows the configuration of the jitter measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Only the configuration of the optical waveform measurement units 15 and 20 is different from that of the first embodiment, and the configuration part other than the optical waveform measurement unit and the method of calibrating the jitter measurement apparatus are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted. .
第4実施形態は、電界吸収型光変調器の電界吸収特性を応用して光強度変換信号Pxのサンプリングを行う。 In the fourth embodiment, the light intensity conversion signal Px is sampled by applying the electroabsorption characteristic of the electroabsorption optical modulator.
電界吸収型光変調器20aは、光を入出射するための2つの光ポート20a1、20a2および両光ポート間の光路に電界を与える電源端子20a3を有しており、与えられた電界の大きさに応じて入射光の吸収率を変化させる電界吸収特性を有している。
The electroabsorption
ビット遅延干渉計2から出力された光強度変換信号Pxを光ポート20a1に入力した状態で、電源端子20a3にサンプリングクロック発生部10のサンプリングクロック信号eを与えると、電界吸収特性により、電源端子20a3にパルスが加えられている間にのみ光強度変換信号Pxに対する吸収率が低下し(透過率が大きくなり)、サンプリングされた光パルス信号Pyとして光ポート20a2から出力される。光パルス信号Pyは、受光器20bで電気のパルス信号に変換され、A/D変換器20cでサンプリングクロック信号eに同期して順次ディジタル信号に変換されたあと、波形データとして波形メモリ20dに記憶される。
[第5の実施形態]
本発明の第5実施形態のジッタ測定装置の構成を図10及び図11に示す。第1実施形態とは光波形測定部15、30の構成のみが相違し、光波形測定部以外の構成部分とジッタ測定装置を校正する方法は第1実施形態と同じであるので説明を省略する。
When the light intensity conversion signal Px output from the
[Fifth Embodiment]
The configuration of the jitter measuring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. Only the configuration of the optical
第5実施形態は、光強度変換信号PxをON/OFF動作によりサンプリングを行い、サンプリングクロック信号eに同期した光パルス信号Pyを得る点で第4実施形態と同じであるが、サンプリングクロック信号eを短光パルス発生器30eで変換した短光パルスPsを光ゲート手段30aに与え、光パルスでサンプリングを行う点で第4実施形態と異なる。したがって、電気パルスeに比べて狭い線幅の短光パルスでサンプリングを行うことができるので、数10Gという高い変調信号のサンプリングにも対応できる。
The fifth embodiment is the same as the fourth embodiment in that the light intensity conversion signal Px is sampled by an ON / OFF operation to obtain an optical pulse signal Py synchronized with the sampling clock signal e, but the sampling clock signal e Is different from the fourth embodiment in that a short light pulse Ps converted by a short
図11に、本実施形態の光ゲート手段30aの構成を示す。本実施形態は、電界吸収型光変調器31aの可飽和吸収特性を応用して光強度変換信号Pxのサンプリングを行う。
FIG. 11 shows the configuration of the optical gate means 30a of this embodiment. In the present embodiment, sampling of the light intensity conversion signal Px is performed by applying the saturable absorption characteristic of the electroabsorption
光ゲート手段30aは電界吸収型変調器31a、光サーキュレータ31bおよび直流電源31eから構成される。電界吸収型変調器31aは、光を入出射するための2つの光ポート31a1、31a2および両光ポート間の光路に電界を与える電源端子31a3を有しており、光ポート31a1に入力した光強度変換信号Pxが高い吸収率を示すような直流電圧を直流電源31eから電源端子31a3に与えた状態で、光サーキュレータ31bのポート31b1、31b2を介した短光パルスPsを光ポート31a2に入力すると、電界吸収型変調器31aの可飽和吸収特性により、短光パルスPsが入力されている間にのみ光強度変換信号Pxに対する吸収率が低下し(透過率が大きくなり)、サンプリングされた光パルス信号Pyが光ポート31a2から出力される。光パルス信号Pyは光サーキュレータ31bの光ポート31b1、31b2を介して受光器30bに入力される。
[第6の実施形態]
本発明の第6実施形態の光ゲート手段30aの構成を図12に示す。第5実施形態とはゲート手段30aの構成のみが相違し、ゲート手段30a以外の構成とジッタ測定装置を校正する方法は第5実施形態と同じであるので説明を省略する。
The optical gate means 30a includes an
[Sixth Embodiment]
The configuration of the optical gate means 30a of the sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. Only the configuration of the gate means 30a is different from that of the fifth embodiment, and the configuration other than the gate means 30a and the method of calibrating the jitter measuring apparatus are the same as those of the fifth embodiment, and the description thereof will be omitted.
第6実施形態は、カーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nanotube)の可飽和吸収特性を応用して光強度変換信号Pxのサンプリングを行う。カーボンナノチューブの可飽和吸収特性を示す波長はその直径により定まり、被サンプリング光の周波数範囲に合わせて用意される(参考文献として、特開2003−121892)。 In the sixth embodiment, the light intensity conversion signal Px is sampled by applying a saturable absorption characteristic of a carbon nanotube (CNT: Carbon Nanotube). The wavelength indicating the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube is determined by the diameter thereof, and is prepared in accordance with the frequency range of the sampled light (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-121892).
図12において、光ゲート手段30aは、CNT可飽和吸収素子32a、光サーキュレーター32bから構成される。CNT可飽和吸収素子32aは、光を入出射するための2つの光ポート32a1、32a2および2つの光ポート間の光路上に配置されたカーボンナノチューブを有している。ビット遅延干渉計2からの光強度変換信号Pxを光ポート32a1に入力した状態で、光ポート32a1に光サーキュレータ32bのポート32b1、32b2を介した短光パルスPsを光ポート32a2に入力すると、CNT可飽和吸収素子32aの可飽和吸収特性により、短光パルスPsが入力されている間にのみ光強度変換信号Pxに対する吸収率が低下し(透過率が大きくなり)、サンプリングされた光パルス信号Pyが光ポート32a2から出力される。
In FIG. 12, the optical gate means 30a includes a CNT
なお、図12では、光パルス信号Pyと短光パルスPsを入出射する手段として方向性のある光サーキュレータを用いて信号の流れを説明したが、これに限定されず、方向性のない2×2型光カプラ等、光信号を合分波可能であれば他の手段を用いることができる。
In FIG. 12, the signal flow is described using a directional optical circulator as means for entering and exiting the optical pulse signal Py and the short optical pulse Ps. However, the present invention is not limited to this, and there is no
第6実施形態のCNT可飽和吸収素子は、短光パルスPsでサンプリングを行う点で第5実施形態の電界吸収型変調器31aと同じであるが、高い吸収率を与える直流電源31eが不要で光ゲート手段の構成が簡素化できるという利点を有する。
The CNT saturable absorption element of the sixth embodiment is the same as the
図13にCNT可飽和吸収素子32aの内部構造の一例を示す。2つの光ポート32a1、32a2は、それぞれコリメートレンズ32a4、32a5とコリメート系を形成し、空間光であるコリメート光の光路上にカーボンナノチューブを片面に積層したガラス板32a5が配置されている。
FIG. 13 shows an example of the internal structure of the
光ポート32a1から出射された光強度変換信号Pxは、ガラス板32a5の表面のカーボンナノチューブに投射され、裏面から投射された短光パルスPsによって透過率が制御されて光パルス信号Pyとして光ポート32a2から出射される。
The light intensity conversion signal Px emitted from the
CNT可飽和吸収素子32aとしては、図13に示した構造に限定されるものでなく、カーボンナノチューブを分散混合させたポリマー溶液を用いるタイプやコアにカーボンナノチューブを含有させた光ファイバなどを使用することができる。
The CNT
また、短光パルスPsをCNT可飽和吸収素子32aの後段から入射する代わりに、図14に示すように前段から入射してサンプリングを行うことも可能である。
Further, instead of entering the short light pulse Ps from the subsequent stage of the
図12の光ゲート手段ではCNT可飽和吸収素子32aの後段に光サーキュレータを配置したが、図14の構成では、CNT可飽和吸収素子32aの前段に配置した光カプラ32cで光強度変換信号Pxと短光パルスPsを合波し、CNT可飽和吸収素子32aに入射する。CNT可飽和吸収素子32aを透過した光パルス信号Pyと短光パルスPsのうち、ジッタ解析に不要な短光パルスPsをフィルタ32dで除去する。
[第7の実施形態]
本発明の第7実施形態の光ゲート手段30aの構成を図15に示す。第5実施形態とはゲート手段30aの構成のみが相違し、ゲート手段30a以外の構成とジッタ測定装置を校正する方法は第5実施形態と同じであるので説明を省略する。
In the optical gate means of FIG. 12, the optical circulator is arranged at the subsequent stage of the CNT
[Seventh Embodiment]
The configuration of the optical gate means 30a of the seventh embodiment of the present invention is shown in FIG. Only the configuration of the gate means 30a is different from that of the fifth embodiment, and the configuration other than the gate means 30a and the method of calibrating the jitter measuring apparatus are the same as those of the fifth embodiment, and the description thereof will be omitted.
第7実施形態は、電界吸収型光変調器33aの電界吸収特性を応用してサンプリングを行う。短光パルスPsを高速PD33bで電気パルスhに変換し、その電気パルスhで電界吸収型光変調器33aに入射された光強度変換信号Pxの透過率を制御する。光強度変換信号Pxの透過率を電界吸収特性によって制御する点では、第4実施形態と同じであるが、高速PD33bは電界吸収型光変調器33aに近接して配置することで(例えば、同一基板上に集積して形成されている)、短光パルスPsの狭い線幅に極力近い線幅を有する電気パルスhでサンプリングを行うことができるので、数10Gという高い変調信号のサンプリングにも対応できる。
In the seventh embodiment, sampling is performed by applying the electroabsorption characteristic of the electroabsorption
1・・・光スイッチ(光SW)、2・・・ビット遅延干渉計、2a,2g,2h・・・ポート、2b・・・分波部、2c,2d・・・アーム、2e・・・合波部、2f・・・ビット遅延器、2j・・・光位相遅延器、3・・・校正用光源、4・・・バランスドレシーバ、4a,4b,5a,7b,20b,30b,51・・・受光器(PD)、4c・・・減算器、5・・・シングルレシーバ、5b・・・オフセット回路、6・・・電気波形測定部、6a,7c,20c,30c,52・・・A/D変換器、6b,7d,20d,30d,53・・・波形メモリ、7,15,20,30・・・光波形測定部、7a・・・非線形光学結晶、7e,30e・・・光パルス発生器、7f、7g・・・偏光方向制御器、8・・・ジッタ算出部、9,54・・・表示器、10・・・サンプリングクロック発生部、11・・・モード指定手段、12・・・位相制御手段、13・・・位相校正処理手段、13a・・・最大/最小レベル検出手段、13b・・・レベル−位相算出手段、13c・・・位相制御データ算出手段、14・・・スイッチ、30a・・・光ゲート手段、20a,31a、33a・・・電界吸収型光変調器、31b,32b、32c・・・光カプラ、32a・・・CNT可飽和吸収素子、31e・・・直流電源、Ps・・・短光パルス、Px・・・光強度変換信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical switch (optical SW), 2 ... Bit delay interferometer, 2a, 2g, 2h ... Port, 2b ... Demultiplexing part, 2c, 2d ... Arm, 2e ... Multiplexer, 2f ... bit delay device, 2j ... optical phase delay device, 3 ... light source for calibration, 4 ... balanced receiver, 4a, 4b, 5a, 7b, 20b, 30b, 51 ... Light receiver (PD), 4c ... Subtractor, 5 ... Single receiver, 5b ... Offset circuit, 6 ... Electrical waveform measuring unit, 6a, 7c, 20c, 30c, 52 ... A / D converter, 6b, 7d, 20d, 30d, 53 ... waveform memory, 7, 15, 20, 30 ... optical waveform measurement unit, 7a ... nonlinear optical crystal, 7e, 30e ... Optical pulse generator, 7f, 7g ... polarization direction controller, 8 ... jitter calculator, 9, 54 ..Display, 10... Sampling clock generator, 11... Mode designation means, 12... Phase control means, 13... Phase calibration processing means, 13 a. 13b: level-phase calculation means, 13c: phase control data calculation means, 14 ... switch, 30a ... optical gate means, 20a, 31a, 33a ... electroabsorption optical modulator, 31b , 32b, 32c, optical coupler, 32a, CNT saturable absorption element, 31e, DC power supply, Ps, short light pulse, Px, light intensity conversion signal.
Claims (12)
該ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号の少なくともいずれか一方を電気信号に変換し、得られた電気信号波形をディジタル変換してその波形データを記憶する光波形測定部(7、15、20、30)と、
前記光波形測定部に記憶された波形データから前記光強度変換信号のジッタを前記光位相変調信号のジッタとして算出するジッタ算出部(8)とを備えたジッタ測定装置であって、
前記ビット遅延干渉計の前記2つのアームのいずれか一方に所定の位相(φ)を与える光位相遅延器(2j)と、
前記光位相遅延器の光路長を位相制御信号(c)によって制御する位相制御手段(12)と、
前記位相制御信号と前記ビット遅延干渉計の2つのアームの位相差との関係を示す位相制御データを記憶する制御メモリ(12a)とを備え、
さらに、
前記光位相変調信号と同一波長で無変調の参照光を出力する校正用光源(3)と、
測定モード及び校正モードのいずれかを指定するモード指定信号を出力するモード指定手段(11)と、
前記光位相変調信号、前記参照光及び前記モード指定信号を受け、該モード指定信号が測定モードを指定している場合には、前記光位相変調信号を前記ビット遅延干渉計に出力し、前記モード指定信号が校正モードを指定している場合には、前記参照光を前記ビット遅延干渉計に出力する光スイッチ(1)と、
前記位相制御信号と前記波形データのレベルとの関係を算出する位相校正処理手段(13)とを備え、
該モード指定信号が校正モードを指定している場合には、前記位相制御手段は前記光位相遅延器の光路長を変化させるとともに、前記位相校正処理手段は前記位相制御信号と前記波形データのレベルから前記位相制御データを算出し前記制御メモリに記憶することを特徴とするジッタ測定装置。 A bit delay unit (2f) is included in one of the two arms, and receives an optical phase modulation signal (P) in which an optical carrier wave is phase-modulated with a data signal as input light. A bit delay interferometer (2) that demultiplexes the two light passing therethrough and multiplexes and interferes with the two lights passing through the respective arms to output two light intensity conversion signals (Px);
An optical waveform measuring unit (converting at least one of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometer into an electric signal, digitally converting the obtained electric signal waveform, and storing the waveform data) 7, 15, 20, 30),
A jitter measuring apparatus and a jitter calculating unit that calculates (8) the jitter of the light intensity conversion signal from the waveform data stored in the optical waveform measurement unit as jitter of the optical phase modulation signal,
An optical phase delay (2j) that gives a predetermined phase (φ) to one of the two arms of the bit delay interferometer;
Phase control means (12) for controlling the optical path length of the optical phase delay device by a phase control signal (c);
A control memory (12a) for storing phase control data indicating the relationship between the phase control signal and the phase difference between the two arms of the bit delay interferometer;
further,
A calibration light source (3) for outputting unmodulated reference light at the same wavelength as the optical phase modulation signal;
Mode designation means (11) for outputting a mode designation signal for designating either the measurement mode or the calibration mode;
The optical phase modulation signal, the reference light, and the mode designation signal are received, and when the mode designation signal designates a measurement mode, the optical phase modulation signal is output to the bit delay interferometer, and the mode An optical switch (1) for outputting the reference light to the bit delay interferometer when the designation signal designates a calibration mode;
Phase calibration processing means (13) for calculating the relationship between the phase control signal and the level of the waveform data;
When the mode designating signal designates the calibration mode, the phase control means changes the optical path length of the optical phase delay device, and the phase calibration processing means computes the level of the phase control signal and the waveform data. A jitter measuring apparatus, wherein the phase control data is calculated from and stored in the control memory.
前記ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号のそれぞれを2つの受光器(4a、4b)で受けてそれぞれ電気信号に変換し、得られたそれぞれの出力を減算して電気信号波形を出力するバランスドレシーバ(4)と、
該バランスドレシーバから出力される前記電気信号波形をディジタル変換し、得られた波形データを記憶する電気波形測定部(6)とを含むことを特徴とする請求項1に記載のジッタ測定装置。 The optical waveform measuring unit is
Each of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometer is received by two light receivers (4a, 4b) and converted into electric signals, respectively, and the obtained outputs are subtracted to generate an electric signal. A balanced receiver (4) for outputting a waveform;
The jitter measuring apparatus according to claim 1, further comprising: an electric waveform measuring unit (6) for digitally converting the electric signal waveform output from the balanced receiver and storing the obtained waveform data.
前記ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号のいずれか一方を受光器(5a)で受けて電気信号に変換し、電気信号波形を出力するシングルレシーバ(5)と、
該シングルレシーバから出力される前記電気信号波形をディジタル変換し、得られた波形データを記憶する電気波形測定部(6)とを含むことを特徴とする請求項1に記載のジッタ測定装置。 The optical waveform measuring unit is
A single receiver (5) for receiving any one of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometer by an optical receiver (5a) and converting the signal into an electric signal, and outputting an electric signal waveform;
The jitter measuring apparatus according to claim 1, further comprising: an electric waveform measuring unit (6) for digitally converting the electric signal waveform output from the single receiver and storing the obtained waveform data.
光パルス信号を出力する光パルス発生器(7e)と、
前記2つの光強度変換信号のいずれか一方と前記光パルス信号とを合成し、その強度相関信号を和周波光として出力する非線形光学結晶(7a)と、
前記和周波光を電気信号に変換して電気のパルス信号を出力する受光器(7b)と、
前記パルス信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(7c)と、
該ディジタル信号を記憶する波形メモリ(7d)とを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のジッタ測定装置。 The optical waveform measuring unit is
An optical pulse generator (7e) for outputting an optical pulse signal;
A nonlinear optical crystal (7a) that synthesizes one of the two light intensity conversion signals and the light pulse signal and outputs the intensity correlation signal as sum frequency light;
A light receiver (7b) for converting the sum frequency light into an electric signal and outputting an electric pulse signal;
An A / D converter (7c) for converting the pulse signal into a digital signal;
The jitter measuring apparatus according to claim 1, further comprising a waveform memory (7d) for storing the digital signal.
前記光強度変換信号と電気のサンプリングクロック信号(e、d)とを受け、該サンプリングクロック信号に応じて前記光強度変換信号(Px)の透過率を電界吸収効果により変化させる電界吸収型光変調器(20a)と、
前記電界吸収型光変調器を透過した出射光(Py)を電気信号に変換する受光器(20b)と、
該電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(20c)と、
該ディジタル信号を記憶する波形メモリ(20d)とを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のジッタ測定装置。 The optical waveform measuring unit is
Electroabsorption optical modulation that receives the light intensity conversion signal and the electrical sampling clock signals (e, d) and changes the transmittance of the light intensity conversion signal (Px) by the electroabsorption effect according to the sampling clock signal A vessel (20a);
A light receiver (20b) for converting the emitted light (Py) transmitted through the electroabsorption optical modulator into an electrical signal;
An A / D converter (20c) for converting the electrical signal into a digital signal;
The jitter measuring apparatus according to claim 1 , further comprising a waveform memory (20d) for storing the digital signal .
サンプリング用光パルス(Ps)を出力する短光パルス発生器(30e)と、
前記光強度変換信号と前記サンプリング用光パルスとを受け、前記光強度変換信号の透過率を前記サンプリング用光パルスの入射に応じて制御する光ゲート手段(30a)と、
前記光ゲート手段からの出射光(Py)を電気信号に変換する受光器(30b)と、
該電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器(30c)と、
該ディジタル信号を記憶する波形メモリ(30d)とを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のジッタ測定装置。 The optical waveform measuring unit is
A short optical pulse generator (30e) for outputting a sampling optical pulse (Ps);
Optical gate means (30a) for receiving the light intensity conversion signal and the sampling light pulse, and controlling the transmittance of the light intensity conversion signal according to the incidence of the sampling light pulse;
A light receiver (30b) for converting light (Py) emitted from the optical gate means into an electrical signal;
An A / D converter (30c) for converting the electrical signal into a digital signal;
The jitter measuring apparatus according to claim 1, further comprising a waveform memory (30d) for storing the digital signal .
前記サンプリング用光パルスの入射に応じて、前記光強度変換信号の透過率を可飽和吸収特性により変化させる電界吸収型光変調器(31a)を含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載のジッタ測定装置。 The optical gate means includes
7. An electroabsorption optical modulator (31a) that changes the transmittance of the light intensity conversion signal by saturable absorption characteristics in accordance with the incidence of the sampling light pulse. The jitter measuring apparatus according to 1 .
前記光強度変換信号を受ける第1光ポート(31a 1 )と前記サンプリング用光パルスを受ける第2光ポート(31a 2 )とを有し、前記サンプリング用光パルスの入射に応じて、前記光強度変換信号の透過率を可飽和吸収特性により変化させる電界吸収型光変調器(31a)と、
前記短光パルス発生器から受けたサンプリング用光パルスを前記電界吸収型光変調器の第2光ポートに入射するとともに、前記第2光ポートから出射された光を前記サンプリング用光パルスを受けた光路(31b 1 )とは異なる光路(31b 3 )へ出射する光カプラ(31b)とを含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載のジッタ測定装置。 The optical gate means includes
A first optical port (31a 1 ) that receives the light intensity conversion signal; and a second optical port (31a 2 ) that receives the sampling light pulse, and the light intensity according to incidence of the sampling light pulse. An electroabsorption optical modulator (31a) for changing the transmittance of the converted signal by saturable absorption characteristics;
The sampling optical pulse received from the short optical pulse generator enters the second optical port of the electroabsorption optical modulator, and the light emitted from the second optical port receives the sampling optical pulse. The jitter measuring apparatus according to claim 6 , comprising an optical coupler (31b) that emits to an optical path (31b 3 ) different from the optical path (31b 1 ) .
前記サンプリング用光パルスの入射に応じて、前記光強度変換信号に対する透過率をカーボンナノチューブの可飽和吸収特性により変化させるカーボンナノチューブ可飽和吸収素子(32a)を含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載のジッタ測定装置。 The optical gate means includes
A carbon nanotube saturable absorption element (32a) that changes the transmittance of the light intensity conversion signal according to the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube in response to the incidence of the sampling light pulse is provided. The jitter measuring apparatus according to claim 6 .
前記光強度変換信号を受ける第1光ポート(32a 1 )と前記サンプリング用光パルスを受ける第2光ポート(32a 2 )と該第1光ポートと該第2光ポートを結ぶ光路上に配置されたカーボンナノチューブとを有し、前記サンプリング用光パルスの入射に応じて、前記光強度変換信号に対する透過率をカーボンナノチューブの可飽和吸収特性により変化させるカーボンナノチューブ可飽和吸収素子(32a)と、
前記短光パルス発生器から受けたサンプリング用光パルスを前記カーボンナノチューブ可飽和吸収素子の第2光ポートに入射するとともに、前記第2光ポートから出射された光を前記サンプリング用光パルスを受けた光路(32b 1 )とは異なる光路(32b 3 )へ出射する光カプラ(32b)とを含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載のジッタ測定装置。 The optical gate means includes
A first optical port (32a 1 ) that receives the light intensity conversion signal, a second optical port (32a 2 ) that receives the sampling optical pulse, and an optical path that connects the first optical port and the second optical port. A carbon nanotube saturable absorption element (32a) that changes the transmittance for the light intensity conversion signal according to the saturable absorption characteristics of the carbon nanotube in response to the incidence of the sampling light pulse,
The sampling optical pulse received from the short optical pulse generator is incident on the second optical port of the carbon nanotube saturable absorption element, and the light emitted from the second optical port is received by the sampling optical pulse. The jitter measuring apparatus according to claim 6 , comprising an optical coupler (32b) that emits to an optical path (32b 3 ) different from the optical path (32b 1 ) .
前記サンプリング用光パルスを電気パルスに変換する変換する受光器(33b)と、
該受光器に近接して配置され、該電気パルスに応じて前記光強度変換信号の透過率を電界吸収効果により変化させる電界吸収型光変調器(33a)とを含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載のジッタ測定装置。 The optical gate means includes
A light receiver (33b) for converting the sampling light pulse into an electric pulse;
And an electroabsorption optical modulator (33a) which is disposed in the vicinity of the photoreceiver and changes the transmittance of the light intensity conversion signal by an electroabsorption effect in accordance with the electric pulse. The jitter measuring apparatus according to claim 6 .
当該ジッタ測定装置は、
2つのアームのいずれか一方にビット遅延器(2f)を含んで構成され、入力光として光搬送波がデータ信号で位相変調されてなる光位相変調信号(P)を受けて、それぞれの前記アームを通る2つの光に分波するとともにそれぞれの該アームを通った2つの光を合波して干渉させ2つの光強度変換信号(Px)を出力するビット遅延干渉計(2)と、
該ビット遅延干渉計から出力される2つの前記光強度変換信号の少なくともいずれか一方を電気信号に変換し、得られた電気信号波形をディジタル変換してその波形データを記憶する光波形測定部(7、15、20、30)と、
前記光波形測定部に記憶された波形データから前記光強度変換信号のジッタを前記光位相変調信号のジッタとして算出するジッタ算出部(8)とを備えてなり、
無変調の参照光を入力した状態で、前記2つのアームの位相差を変化させ、前記波形データを取得する段階と、
前記2つのアームの位相差と前記波形データのレベルから前記2つのアームの位相差と前記波形データのレベルとの関係を表す所定の関数を算出する段階と、
該算出した関数に基づいて前記2つのアームの位相差を校正する段階とを備えたことを特徴とするジッタ測定装置の校正方法。 A method for calibrating a jitter measuring apparatus,
The jitter measuring apparatus is
A bit delay unit (2f) is included in one of the two arms, and receives an optical phase modulation signal (P) in which an optical carrier wave is phase-modulated with a data signal as input light. A bit delay interferometer (2) that demultiplexes the two light passing therethrough and multiplexes and interferes with the two lights passing through the respective arms to output two light intensity conversion signals (Px);
An optical waveform measuring unit (converting at least one of the two light intensity conversion signals output from the bit delay interferometer into an electric signal, digitally converting the obtained electric signal waveform, and storing the waveform data) 7, 15, 20, 30),
A jitter calculating section (8) for calculating jitter of the light intensity conversion signal as jitter of the optical phase modulation signal from waveform data stored in the optical waveform measuring section;
With the input of unmodulated reference light, changing the phase difference between the two arms to obtain the waveform data;
Calculating a predetermined function representing the relationship between the phase difference between the two arms and the level of the waveform data from the phase difference between the two arms and the level of the waveform data;
And a step of calibrating the phase difference between the two arms based on the calculated function .
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