JP5026454B2 - 光信号モニタ装置 - Google Patents

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本発明は、光信号モニタ装置に関し、特に、自励発振型のパルス光源を用いて被測定光信号のサンプリングを行なう光信号モニタ装置に関する。
高分解能の等価サンプリングを行なうために、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いた光信号モニタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
図２は、従来の電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いた光信号モニタ装置の概略構成図である。従来の光信号モニタ装置は、一定周期のサンプリング用光パルスＰｓを発生する光パルス発生器１０２と、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓとの相互吸収飽和特性を利用して被測定光信号Ｐｘをサンプリングする電界吸収型光変調器３と、電界吸収型光変調器３に直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧発生器４と、電界吸収型光変調器３からのサンプリング後の光信号Ｐｙを電気信号Ｅｙに変換する受光器５と、電気信号Ｅｙをアナログ信号からディジタル信号Ｄｙに変換するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器６と、を備える。ＡＤ変換器６からのディジタル信号Ｄｙを観察することで、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘのアイ波形の評価を行なう。
ＡＤ変換器６でのサンプリング周波数は、電界吸収型光変調器３でのサンプリング周波数と同期している必要がある。そのため、従来の光信号モニタ装置では、光パルス発生器１０２の外部に備わる基準信号発生器１０１から入力されるクロック信号に従ってサンプリング用光パルスＰｓを発生する光パルス発生器１０２を用いていた。
ＷＯ２００８／０８７８０９ Ａ１ 特開２００８−３１１４２３
Ｍａｔｈｉａｓ Ｗｅｓｔｌｕｎｄ，Ｈｅｎｒｉｋ Ｓｕｎｎｅｒｕｄ，Ｍａｇｎｕｓ Ｋａｒｌｓｓｏｎ，ａｎｄ Ｐｅｔｅｒ Ａ．Ａｎｄｒｅｋｓｏｎ，"Ｓｏｆｔｗａｒｅ−Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ Ａｌｌ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，"ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．２３，ｎｏ．３，ｐｐ．１０８８−１０９９，Ｍａｒｃｈ ２００５
しかし、外部から入力されるクロック信号に従ってサンプリング用光パルスを発生する光パルス発生器は構成が複雑で高価になる問題があった。
受動モード同期ファイバレーザは安価な構成でサンプリング用光パルスを生成することができる。しかし、受動モード同期ファイバレーザは自励発振型のデバイスであるため、従来の構成では、ＡＤ変換器でのサンプリング周波数を電界吸収型光変調器でのサンプリング周波数に同期させることはできない。
そこで、本発明は、ＡＤ変換器でのサンプリング周波数を電界吸収型光変調器でのサンプリング周波数に同期させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本願発明の光信号モニタ装置は、被測定光信号を光電変換した電気信号からサンプリング周波数のクロックを抽出するクロック再生器を設け、電気信号のサンプリング及びＡＤ変換を、クロック再生器が抽出したクロックで行なうことを特徴とする。
具体的には、本願発明の光信号モニタ装置は、サンプリング用光パルスを出力する光パルス発生器と、前記サンプリング用光パルスに従って被測定光信号をサンプリングする光サンプリングゲートと、前記光サンプリングゲートから出力された光信号を電気信号に変換する受光器と、前記受光器からの前記電気信号をディジタル信号に変換するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器と、を備え、等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形評価を行なう光信号モニタ装置において、前記受光器からの前記電気信号から前記被測定光信号をサンプリングするサンプリング周波数のクロック信号を抽出するクロック再生器をさらに備え、前記ＡＤ変換器は、前記クロック再生器からの前記クロック信号に同期して前記電気信号を前記ディジタル信号に変換することを特徴とする。
クロック再生器をさらに備えることで、光サンプリングゲートでのサンプリング周波数のクロックを抽出することができる。これにより、ＡＤ変換器でのサンプリング周波数を光サンプリングゲートでのサンプリング周波数に同期させることができる。
また、光学部品を用いることなく光サンプリングゲートでのサンプリング周波数のクロックを抽出することができる。これにより、簡易な構成で本願発明の光信号モニタ装置を提供することができる。
本願発明の光信号モニタ装置では、前記ＡＤ変換器は、前記受光器からの前記電気信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする電気サンプリグゲートを含み、前記電気サンプリングゲートの出力信号をディジタル信号に変換することが好ましい。
本願発明の光信号モニタ装置では、前記光サンプリングゲートは、相互吸収飽和特性を利用して前記被測定光信号のサンプリングを行なう電界吸収型光変調器であることが好ましい。
本願発明の光信号モニタ装置では、前記光パルス発生器は、受動モード同期ファイバレーザであることが好ましい。
本発明により、簡易な構成でサンプリング用光パルスを発生させることができる。これにより、簡易な構成で本願発明の光信号モニタ装置を提供することができる
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
本発明によれば、等価サンプリング方式で被測定光信号の波形評価を行なう光信号モニタ装置において、ＡＤ変換器でのサンプリング周波数を電界吸収型光変調器でのサンプリング周波数に同期させることができる。これにより、自励発振型の光パルス発生器を用い、高分解能の光信号モニタ装置を低コストで提供することができる。
本実施形態に係る光信号モニタ装置の概略構成図である。 従来の光信号モニタ装置の概略構成図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
図１は、本実施形態に係る光信号モニタ装置の概略構成図である。本実施形態に係る光信号モニタ装置は、光パルス発生器２と、光サンプリングゲートとしての電界吸収型光変調器３と、バイアス電圧発生器４と、受光器５と、ＡＤ変換器６と、光カプラ７と、クロック再生器２１と、遅延器２２と、を備える。
光パルス発生器２は、サンプリング用光パルスＰｓを出力する。バイアス電圧発生器４は、サンプリング用光パルスＰｓによって電界吸収型光変調器３において相互吸収飽和が生じるように電圧を調整し、電界吸収型光変調器３にバイアス電圧を印加する。電界吸収型光変調器３に、被測定光信号Ｐｘ及びサンプリング用光パルスＰｓが入力される。これにより、電界吸収型光変調器３は、サンプリング用光パルスＰｓと被測定光信号Ｐｘとの相互吸収飽和特性を利用して被測定光信号Ｐｘのサンプリングを行なう。電界吸収型光変調器３は、サンプリング後の光信号Ｐｙを出力する。
光パルス発生器２は、共振器を利用してサンプリング用光パルスを出力する自励発振型の光源である。例えば、光ファイバ型のモード同期ファイバレーザ、又は、半導体型の集積化モード同期半導体レーザである。光パルス発生器２は、自励発振型の受動モード同期ファイバレーザであることが好ましい。これにより、短パルスのサンプリング用光パルスＰｓを簡易に生成することができる。
電界吸収型光変調器３から出力された光信号Ｐｙは、受光器５に入力される。受光器５は、光信号Ｐｙを電気信号Ｅｙに変換して出力する。ＡＤ変換器６は、電気信号Ｅｙをサンプリングした後、ディジタル信号Ｄｙに変換する。ＡＤ変換器６からのディジタル信号Ｄｙを収集することで、被測定光信号Ｐｘのアイ波形を観察することができる。これにより、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘの波形評価を行なうことができる。
非特許文献１や特許文献２に記載のソフトウェアによる同期法を用いると、サンプリング用光パルスの繰返し周波数を厳密に設定しなくてもディジタル信号Ｄｙからアイ波形を生成することができる。
受光器５から出力される電気信号Ｅｙには、電界吸収型光変調器３でのサンプリング周波数ｆの成分が含まれている。そこで、クロック再生器２１は、受光器５からの電気信号Ｅｙから、電界吸収型光変調器３でのサンプリング周波数ｆのクロックを抽出して、周波数ｆのクロック信号Ｅｓを出力する。遅延器２２は、受光器５からの電気信号ＥｙのピークをＡＤ変換器６で取得するように、クロック再生器２１の出力するクロック信号Ｅｓの位相を合わせる。ＡＤ変換器６は、クロック再生器２１からのクロック信号Ｅｓに同期して電気信号Ｅｙをディジタル信号Ｄｙに変換する。例えば、ＡＤ変換器６は、受光器５からの電気信号Ｅｙをクロック信号Ｅｓに同期してサンプリングする電気サンプリグゲート６１と、電気サンプリングゲート６１の出力信号をディジタル信号Ｄｙに変換するＡＤ変換段６２と、を備える。これにより、ＡＤ変換器６は、電界吸収型光変調器３でのサンプリング周波数に同期した周波数で、電気信号Ｅｙのサンプリングを行なうことができる。したがって、自励発振型の光パルス発生器２を用いることができる。なお、遅延器２２は、サンプリング周波数ｆの位相を変える移相器であってもよい。
クロック再生器２１は、例えば、電界吸収型光変調器３でのサンプリング周波数ｆで共振する共振器を用いたクロック再生回路や、位相比較器で電気信号Ｅｙのパルス位相とＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の位相差を検出し、前記ＶＣＯの発振周波数又は位相を調整するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いたクロック再生回路である。
本実施形態では、一例として、サンプリング用光パルスＰｓが後方（電界吸収型光変調器３の出力側）から入力され、光信号Ｐｙが電界吸収型光変調器３の後方から出力される例を示したが、サンプリング用光パルスＰｓが前方（電界吸収型光変調器３の入力側）から入力され、光信号Ｐｙが電界吸収型光変調器３の後方から出力される構成であってもよい。
また、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いた光信号モニタ装置に限られるものではなく、他の方式の光サンプリングゲートを用いた光信号モニタ装置に使用することも可能である。
本発明は、高分解能の光サンプリングを行なうことができるので、情報通信産業及び光を用いる各種産業に適用することができる。
２，１０２：光パルス発生器
３：電界吸収型光変調器
４：バイアス電圧発生器
５：受光器
６：ＡＤ変換器
７：光カプラ
２１：クロック再生器
２２、１０３：遅延器
６１ 電気サンプリングゲート
６２：ＡＤ変換段
１０１：基準信号発生器

Claims (4)

  1. サンプリング用光パルスを出力する光パルス発生器と、
    前記サンプリング用光パルスに従って被測定光信号をサンプリングする光サンプリングゲートと、
    前記光サンプリングゲートから出力された光信号を電気信号に変換する受光器と、
    前記受光器からの前記電気信号をディジタル信号に変換するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器と、を備え、
    等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形評価を行なう光信号モニタ装置において、
    前記受光器からの前記電気信号から前記被測定光信号をサンプリングするサンプリング周波数のクロック信号を抽出するクロック再生器をさらに備え、
    前記ＡＤ変換器は、前記クロック再生器からの前記クロック信号に同期して前記電気信号を前記ディジタル信号に変換することを特徴とする光信号モニタ装置。
  2. 前記ＡＤ変換器は、
    前記受光器からの前記電気信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする電気サンプリグゲートを含み、
    前記電気サンプリングゲートの出力信号をディジタル信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
  3. 前記光サンプリングゲートは、相互吸収飽和特性を利用して前記被測定光信号のサンプリングを行なう電界吸収型光変調器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号モニタ装置。
  4. 前記光パルス発生器は、受動モード同期ファイバレーザであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光信号モニタ装置。
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