JP5044499B2 - 光位相変調信号評価装置及び光位相変調信号評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、位相変調された光信号の変調状態を表示する光位相変調信号評価装置及び光位相変調信号評価方法に関する。

従来、位相変調された光信号（以下「光位相変調信号」という。）の変調状態を示すものとしては、２つのビット遅延干渉計と、表示器とを備え、ビット遅延干渉計間に所定の光位相差を持たせることによって、光位相変調信号の相対的なビット間位相差の測定を高精度に行い、強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションを示す特性グラフを表示器に表示するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２７４６６４号公報

しかしながら、従来のものでは、強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションを示す特性グラフがそれぞれ独立して表示されるので、例えば、ある時刻における光位相変調信号の変調強度とコンスタレーションとの関連性を明確に提示できないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、光位相変調信号の強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる光位相変調信号評価装置及び光位相変調信号評価方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る光位相変調信号評価装置は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、前記光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとを表示する表示手段と、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち一方の特性グラフにおいて示された前記光位相変調信号の表示範囲の少なくとも一部を含む任意の範囲を指定する範囲指定手段と、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて、前記任意の範囲に表示された光位相変調信号データに対応する光位相変調信号データを、前記任意の範囲外に表示された光位相変調信号データに対応する光位相変調信号データとは異なる表示信号で前記表示手段に表示するための表示処理を行う表示処理手段とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に係る光位相変調信号評価装置は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとのうち一方の特性グラフにおいて指定した範囲に存在する光位相変調信号を、第１及び第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて識別可能に表示する。

本発明の請求項２に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段（１１）は、前記第１の特性グラフ上において、前記光位相変調信号の強度及び位相のいずれかの大きさを示す軸方向の範囲と、時間軸方向の範囲とを前記任意の範囲として指定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、矩形状のゾーンマーカで指定する。

本発明の請求項３に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が、前記第１の特性グラフ上において、前記光位相変調信号の強度及び位相のいずれかの大きさを示す軸方向の位置を指示する指示マーカによって前記任意の範囲を指定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、強度レベルマーカ又は位相マーカで指定する。

本発明の請求項４に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が、前記指示マーカを１対以上備え、対の指示マーカによって前記任意の範囲を指定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項４に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、対の強度レベルマーカ又は対の位相マーカで指定する。

本発明の請求項５に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が、前記時間軸方向の範囲を指定する１対以上の時間軸マーカを備え、対の時間軸マーカと前記対の指示マーカとによって前記任意の範囲を指定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項５に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、対の強度レベルマーカ又は対の位相マーカと、対の時間軸マーカとで指定する。

本発明の請求項６に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段は、前記第２の特性グラフ上において、前記光位相変調信号のコンスタレーションの同相成分を示すＩ相軸方向の範囲と、直交成分を示すＱ相軸方向の範囲とを前記任意の範囲として指定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項６に係る光位相変調信号評価装置は、第２の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を指定する。

本発明の請求項７に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が指定した範囲における前記光位相変調信号の変調エラー率を演算する変調エラー率演算手段を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項７に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の変調エラー率を演算する。

本発明の請求項８に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が指定した範囲における前記光位相変調信号の位相の最大値、最小値及び位相ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する位相値演算手段を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項８に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の位相の最大値、最小値及び位相ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する。

本発明の請求項９に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が指定した範囲における前記光位相変調信号の振幅の最大値、最小値及び振幅ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する振幅値演算手段を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項９に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の振幅の最大値、最小値及び振幅ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する。

本発明の請求項１０に係る光位相変調信号評価装置は、前記範囲指定手段が指定した範囲における前記光位相変調信号のＱ値を演算するＱ値演算手段を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１０に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号のＱ値を演算する。

本発明の請求項１１に係る光位相変調信号評価方法は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、前記光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとを表示し、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち一方の特性グラフにおいて示された前記光位相変調信号の表示範囲の少なくとも一部を含む任意の範囲を指定した後に、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて、前記任意の範囲に表示された光位相変調信号に対応する光位相変調信号を、前記任意の範囲外に表示された光位相変調信号に対応する光位相変調信号とは異なる表示信号で表示する構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１１に係る光位相変調信号評価方法は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとのうち一方の特性グラフにおいて指定した範囲に存在する光位相変調信号を、第１及び第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて識別可能に表示する。

本発明の請求項１に係る光位相変調信号評価装置は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとのうち一方の特性グラフにおいて指定した範囲に存在する光位相変調信号を、第１及び第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて識別可能に表示するので、光位相変調信号の強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項２に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を矩形状のゾーンマーカで指定するので、ゾーンマーカで指定した範囲の強度特性及び変調位相特性の少なくとも一方と、コンスタレーションとの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項３に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、強度レベルマーカ又は位相マーカで指定するので、強度レベルマーカ又は位相マーカで指定した範囲の強度特性及び変調位相特性の少なくとも一方と、コンスタレーションとの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項４に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、対の強度レベルマーカ又は対の位相マーカで指定するので、対の強度レベルマーカ又は対の位相マーカで指定した範囲の強度特性及び変調位相特性の少なくとも一方と、コンスタレーションとの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項５に係る光位相変調信号評価装置は、第１の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を、対の強度レベルマーカ又は対の位相マーカと、対の時間軸マーカとで指定するので、これらのマーカで指定した範囲の強度特性及び変調位相特性の少なくとも一方と、コンスタレーションとの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項６に係る光位相変調信号評価装置は、第２の特性グラフにおいて測定対象とする光位相変調信号の測定範囲を指定するので、光位相変調信号の強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

本発明の請求項７に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の変調エラー率を提示することができる。

本発明の請求項８に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の位相の最大値、最小値及び位相ゆらぎのうちの少なくとも１つを提示することができる。

本発明の請求項９に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号の振幅の最大値、最小値及び振幅ゆらぎのうちの少なくとも１つを提示することができる。

本発明の請求項１０に係る光位相変調信号評価装置は、範囲指定手段が指定した範囲における光位相変調信号のＱ値を提示することができる。

本発明の請求項１１に係る光位相変調信号評価方法は、光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとのうち一方の特性グラフにおいて指定した範囲に存在する光位相変調信号を、第１及び第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて識別可能に表示するので、光位相変調信号の強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。

まず、本実施形態における光位相変調信号評価装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態における光位相変調信号評価装置は、光分波器１及び２、ビット遅延干渉計３及び４、バランスドレシーバ５及び６、フォトダイオード（ＰＤ）７、Ａ／Ｄ変換手段８、グラフ作成手段９、グラフ選択部１０、グラフ範囲指定部１１、表示器１２を備えている。

光分波器１は、光搬送波がデータ信号で位相変調された光位相変調信号を入力して２つに分波し、一方を光分波器２に、他方をＰＤ７に出力するようになっている。

光分波器２は、入力した光位相変調信号を２つに分波し、ビット遅延干渉計３及び４に出力するようになっている。

ビット遅延干渉計３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３ａから入力した光位相変調信号を分波部３ｂでアーム３ｃを通る光とアーム３ｄ（ビット遅延器３ｆを含む）を通る光とに分波するとともに、アーム３ｃを通った光とアーム３ｄを通った光とを合波部３ｅで合波して干渉させるようになっている。その結果、ビット遅延干渉計３は、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３ｇ、３ｈからそれぞれバランスドレシーバ５に出力するようになっている。なお、アーム３ｃ及び３ｄのそれぞれの光路長は、一定に保つ必要がある。そのため、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考慮されている。

ここで、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄで位相変調され、ビット遅延干渉計３のポート３ａが入力する光位相変調信号の電界強度を［数１］に示す。

ビット遅延干渉計３のポート３ｇが出力する光強度変換信号Ｐ_１、ポート３ｈが出力する光強度変換信号Ｐ_２は、それぞれ、［数２］、［数３］となる。

なお、ビット遅延器３ｆは、２つのアーム間の遅延量（遅延時間差）が上記データ信号の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３ｄの光路長をアーム３ｃの光路長より長くしている。遅延量Ｔは［数４］で与えられる。なお、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を示す。

ビット遅延干渉計４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４ａから入力した光位相変調信号を分波部４ｂでアーム４ｃを通る光とアーム４ｄ（ビット遅延器４ｆと、位相をπ／２遅延させる光位相遅延器４ｊとを含む）を通る光とに分波するとともに、アーム４ｃを通った光とアーム４ｄを通った光とを合波部４ｅで合波し干渉させるようになっている。その結果、ビット遅延干渉計４は、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４ｇ、４ｈからそれぞれバランスドレシーバ６に出力するようになっている。なお、アーム４ｃ及びアーム４ｄ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考慮されている。

ビット遅延干渉計４において、ポート４ｇが出力する光強度変換信号Ｐ_３は［数５］で表され、ポート４ｈが出力する光強度変換信号Ｐ_４は、光強度変換信号Ｐ_３とは位相が１８０°（π）異なり、［数６］で表される。

なお、上記ビット遅延器４ｆは、２つのアーム間の遅延量（遅延時間差）が上記データ信号の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４ｄの光路長をアーム４ｃの光路長より長くしている。遅延量Ｔは前述の［数４］で与えられる。また、光位相遅延器４ｊの光位相差π／２は、光位相変調信号の位相がπ／２ずれる遅延量（換言すれば、波長の１／４の長さに相当する遅延量）である。

バランスドレシーバ５は、ＰＤ５ａ、５ｂ及び減算器５ｃを備え、ビット遅延干渉計３の２つのポート３ｇ、３ｈがそれぞれ出力する２つの光強度変換信号をＰＤ５ａ、５ｂでそれぞれ受けて光電変換し、それらの出力を減算器５ｃで減算するようになっている。その結果、バランスドレシーバ５は、２つの光強度変換信号をバランスド受信し、受信した電気信号をＡ／Ｄ変換手段８に出力するようになっている。この２つの光強度変換信号、すなわち前述の［数２］、［数３］でそれぞれ表される光強度変換信号Ｐ_１、Ｐ_２が、バランスド受信されるときの光強度Ｐ_５は［数７］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。

バランスドレシーバ６は、ＰＤ６ａ、６ｂ及び減算器６ｃを備え、ビット遅延干渉計４の２つのポート４ｇ、４ｈがそれぞれ出力する２つの光強度変換信号をＰＤ６ａ、６ｂでそれぞれ受けて光電変換し、それらの出力を減算器６ｃで減算するようになっている。その結果、バランスドレシーバ６は、２つの光強度変換信号をバランスド受信し、受信した電気信号をＡ／Ｄ変換手段８に出力するようになっている。この２つの光強度変換信号、すなわち前述の［数５］、［数６］でそれぞれ表される光強度変換信号Ｐ_３、Ｐ_４が、バランスド受信されるときの光強度Ｐ_６は［数８］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。

Ａ／Ｄ変換手段８は、Ａ／Ｄ変換器８ａ及びメモリ８ｂ、Ａ／Ｄ変換器８ｃ及びメモリ８ｄ、Ａ／Ｄ変換器８ｅ及びメモリ８ｆを備え、サンプリングクロック信号に同期して、光位相変調信号のコンスタレーションの同相成分及び直交成分の信号をそれぞれ示すＩ相及びＱ相の信号、強度変調の大きさを示す信号（以下「強度信号」という。）を出力するようになっている。なお、サンプリングクロック信号は、サンプリングクロック発生部（図示省略）から入力されるものである。

Ａ／Ｄ変換器８ａは、バランスドレシーバ５から入力する電気信号をサンプリングクロック信号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メモリ８ｂに記憶するようになっている。メモリ８ｂは、記憶した信号をＩＱ平面におけるＩ相の信号としてグラフ作成手段９に出力するようになっている。

Ａ／Ｄ変換器８ｃは、バランスドレシーバ６から入力する電気信号をサンプリングクロック信号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メモリ８ｄに記憶するようになっている。メモリ８ｄは、記憶した信号をＩＱ平面におけるＱ相の信号としてグラフ作成手段９に出力するようになっている。

Ａ／Ｄ変換器８ｅは、ＰＤ７から入力する電気信号をサンプリングクロック信号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メモリ８ｆに記憶するようになっている。メモリ８ｆは、記憶した信号を強度信号としてグラフ作成手段９に出力するようになっている。

グラフ作成手段９は、例えばマイクロコンピュータで構成され、強度特性グラフ作成部９ａ、位相特性グラフ作成部９ｂ、コンスタレーショングラフ作成部９ｃ、特性演算部９ｄ、表示処理部９ｅを備えている。

強度特性グラフ作成部９ａは、メモリ８ｆを介して入力する強度信号に基づいて、強度変調の時間変化を示す特性グラフ（以下「強度特性グラフ」という。）を作成するようになっている。この強度特性グラフは、横軸を時間軸、縦軸を強度軸として光位相変調信号の時間的強度変化を表すものである。

位相特性グラフ作成部９ｂは、メモリ８ｂ及び８ｄを介してそれぞれ入力するＩ相及びＱ相の信号に基づいて、位相変調の時間変化を示す特性グラフ（以下「位相特性グラフ」という。）を作成するようになっている。この位相特性グラフは、横軸を時間軸、縦軸を位相軸として光位相変調信号の時間的位相変化を表すものである。なお、強度特性グラフ及び位相特性グラフは、本発明に係る第１の特性グラフを構成する。また、位相特性グラフ作成部９ｂは、アイパターンの描画も行えるものであって、位相特性グラフにはアイパターンが含まれるものとする。

コンスタレーショングラフ作成部９ｃは、メモリ８ｂ及び８ｄを介してそれぞれ入力するＩ相及びＱ相の信号に基づいて、ＩＱ平面におけるコンスタレーションを示す特性グラフ（以下「ＩＱ平面特性グラフ」という。）を作成するようになっている。このＩＱ平面特性グラフは、横軸をＩ相軸、縦軸をＱ相軸として光位相変調信号のコンスタレーションを表すものである。なお、ＩＱ平面特性グラフは、本発明に係る第２の特性グラフを構成する。

特性演算部９ｄは、後述するグラフ範囲指定部１１が指定した範囲内にある信号について、例えば、ＭＥＲ（Modulation Error Ratio : 変調エラー率）、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）、Ｑ値、位相の最大値、最小値及び位相ゆらぎ、振幅の最大値、最小値及び振幅ゆらぎ等を演算処理するようになっている。なお、特性演算部９ｄは、本発明に係る変調エラー率演算手段、位相値演算手段、振幅値演算手段及びＱ値演算手段を構成する。以下、図２を用いてＭＥＲ及びＥＶＭの演算について説明する。

図２（ａ）において破線で示した範囲は、グラフ範囲指定部１１が指定した範囲を示している。この範囲を拡大したものを図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において、座標（Ｉ_ｎ，Ｑ_ｎ）における信号のシンボルマグニチュードをＩ_ｎ ^２＋Ｑ_ｎ ^２、ＲＭＳエラーマグニチュードをΔＩ_ｎ ^２＋ΔＱ_ｎ ^２、平均マグニチュードを１／ｎ・Σ（Ｉ^２＋Ｑ^２）で表すと、特性演算部９ｄは、［数９］によりＭＥＲを演算する。

また、図２（ｃ）に示すように、特性演算部９ｄは、理想信号に対する測定信号のＥＶＭを［数１０］により演算する。

図１に戻り、表示処理部９ｅは、強度特性グラフ及び位相特性グラフの少なくとも一方の特性グラフ、ＩＱ平面特性グラフ、特性演算部９ｄによる演算結果、メニュー画面等を表示器１２に表示する処理を行うようになっている。また、表示処理部９ｅは、後述するグラフ範囲指定部１１が指定する測定範囲（以下「被測定範囲」という。）を、表示器１２が表示した特性グラフ上に表示する処理を行うようになっている。また、表示処理部９ｅは、後述するグラフ選択部１０が選択した特性グラフに被測定範囲を例えばゾーンマーカにより表示し、その範囲内にある信号（以下「被測定範囲内信号」という。）を識別可能に表示するようになっている。ここで、識別可能に表示するとは、被測定範囲には含まれない信号と被測定範囲内信号とを、例えば輝度、色彩、形状等を互いに異ならせた表示信号を用いて、使用者に容易に識別させるよう表示器１２に表示することをいう。なお、表示処理部９ｅは、本発明に係る表示処理手段を構成する。

グラフ選択部１０は、マウスやキーボード等の入力デバイスを備え、例えば表示器１２に表示された特性グラフの一覧メニューから使用者が所望する特性グラフを選択するようになっている。

グラフ範囲指定部１１は、マウスやキーボード等の入力デバイスを備え、表示器１２が表示した特性グラフ上に各種マーカを表示し、使用者に被測定範囲を指定させるようになっている。ここで、各種マーカは、例えば、矩形状の被測定範囲を示すゾーンマーカ、強度に係る被測定範囲を示すレベルマーカ、位相に係る被測定範囲を示す位相マーカ、時間に係る被測定範囲を示す時間マーカ等を含む。なお、グラフ範囲指定部１１は、本発明に係る範囲指定手段を構成する。

具体的には、グラフ範囲指定部１１は、例えば、強度特性グラフ及び位相特性グラフの少なくとも一方において各種マーカで被測定範囲を指定させることにより、表示処理部９ｅは、ＩＱ平面特性グラフ上に被測定範囲内信号を識別可能に表示することができる。

表示器１２は、例えば液晶ディスプレイで構成され、表示処理部９ｅの出力信号に基づき、強度特性グラフ、位相特性グラフ、ＩＱ平面特性グラフ等の特性グラフや、特性演算部９ｄによる演算結果、メニュー画面等を表示するようになっている。また、表示器１２は、グラフ選択部１０が選択した特性グラフに被測定範囲を表示し、その範囲内にある被測定範囲内信号を識別可能に表示するようになっている。

次に、表示器１２の表示例を挙げ、表示処理部９ｅによる表示処理を図３〜図５に基づいて具体的に説明する。

［表示例１］
まず、図３は、表示器１２が、ＲＺ−ＤＰＳＫ変調における強度特性グラフ、位相特性グラフ及びＩＱ平面特性グラフを画面上に同時に表示した例を示している。強度特性グラフにおいては、強度軸上の位置を指示するレベルマーカ３１及び３２、矩形状の範囲を指示するゾーンマーカ３３が表示されている。使用者は、レベルマーカ３１及び３２を上下に移動させて所望する変調強度の被測定範囲を指定し、被測定範囲内信号のＩＱ平面特性グラフ上での値を知ることができる。また、使用者は、例えばレベルマーカ３２が示す位置より上部の範囲を被測定範囲として指定することができる。また、使用者は、ゾーンマーカ３３を用いても同様に所望する変調強度の被測定範囲を指定することができる。ゾーンマーカ３３は、表示器１２の画面上において、例えば矩形の左上と右下とをマウスで指示することにより形成される。

位相特性グラフにおいては、グラフ範囲指定部１１によって４つの位相マーカ３４〜３７が表示されている。位相マーカ３４及び３５は、位相がπ近傍にある被測定範囲内信号を指定し、位相マーカ３６及び３７は、位相が０近傍にある被測定範囲内信号を指定している。ここで、例えば位相マーカ３５が示す位置より上部の範囲を被測定範囲として指定する構成としてもよい。なお、レベルマーカ３１及び３２、位相マーカ３４〜３７は、本発明に係る指示マーカを構成する。

また、強度特性グラフ及び位相特性グラフには、グラフ範囲指定部１１によって時間マーカ３８及び３９が表示されている。使用者は、例えば、時間マーカ３８及び３９と、レベルマーカ３１及び３２とで囲まれた被測定範囲を、前述のゾーンマーカ３３に代えて選択することもできる。また、使用者は、時間マーカ３８及び３９と、レベルマーカ３１及び３２と、位相マーカ３４及び３５と、位相マーカ３６及び３７とを用いて、強度特性グラフ及び位相特性グラフの少なくとも一方において被測定範囲を指定することもできる。

ＩＱ平面特性グラフにおいては、位相特性グラフに表示された位相マーカ３４と３５とに挟まれた被測定範囲内信号に対応するコンスタレーションが三角印で示され、位相マーカ３６と３７とに挟まれた被測定範囲内信号に対応するコンスタレーションが白丸で示されている。また、ＩＱ平面特性グラフは、位相マーカ３４と３５とに挟まれた被測定範囲の外側、位相マーカ３６と３７とに挟まれた被測定範囲の外側にある信号のコンスタレーションを黒丸で示している。

なお、前述の説明では、ＩＱ平面特性グラフに互いに異なる記号で識別可能に表示する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば輝度や色彩が互いに異なる表示信号を用いて表示する構成としてもよい。

以上のように、図３に示した表示例１において、光位相変調信号評価装置は、強度特性グラフ、位相特性グラフ及びＩＱ平面特性グラフを表示器１２の画面上に同時に表示し、位相特性グラフ上で指定された位相マーカ３４と３５との間の被測定範囲、位相マーカ３６と３７との間の被測定範囲にそれぞれ存在する被測定範囲内信号を、ＩＱ平面特性グラフにおいて識別可能に表示するので、光位相変調信号の変調強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

［表示例２］
次に、図４は、表示器１２が、ＲＺ−ＤＰＳＫ変調におけるＩＱ平面特性グラフ、強度特性グラフ及び位相特性グラフを画面上に同時に表示した例を示している。この例は、使用者がＩＱ平面特性グラフ上で被測定範囲を指定する場合を示すものである。

図４に示すように、ＩＱ平面特性グラフには、使用者が選択した矩形状の被測定範囲が破線で示されている。強度特性グラフ及び位相特性グラフにおいては、ＩＱ平面特性グラフで指定された被測定範囲内信号に対応する信号が黒丸でそれぞれ示されている。

以上のように、図４に示した表示例２において、光位相変調信号評価装置は、ＩＱ平面特性グラフ、強度特性グラフ及び位相特性グラフを表示器１２の画面上に同時に表示し、ＩＱ平面特性グラフ上で指定された被測定範囲に存在する被測定範囲内信号を、強度特性グラフ及び位相特性グラフにおいて識別可能に表示するので、光位相変調信号の変調強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

［表示例３］
次に、図５は、表示器１２が、アイパターン、ＩＱ平面特性グラフ、位相分布図及び測定結果表を画面上に同時に表示した例を示している。この例は、使用者がアイパターン上で被測定範囲を指定する場合を示すものである。

図５に示すように、アイパターン上には、使用者が時刻ｔ１からｔ２までを被測定範囲として指定した２つの時間マーカが示されている。ＩＱ平面特性グラフにおいては、使用者が指定した被測定範囲内信号に対応する信号が識別可能に示されている。

位相分布図には、使用者が指定した被測定範囲内信号に対応する、位相＝πにおける分布図、平均値μ１及び標準偏差σ１と、位相＝０における分布図、平均値μ２及び標準偏差σ２とが示されている。

測定結果の表には、特性演算部９ｄが演算したＱ値及びＢＥＲ（Bit Error Rate）が示されている。ここで、Ｑ値は、位相分布図に示した値に基づき、［数１１］により算出される。

ＢＥＲに関しては、例えば、測定対象の信号についてＱ値とＢＥＲとの相関を予め求めておくことにより、特性演算部９ｄは、［数１１］により求めたＱ値に基づいてＢＥＲを算出することができる。

以上のように、図５に示した表示例３において、光位相変調信号評価装置は、アイパターン、ＩＱ平面特性グラフ、位相分布図及び測定結果表を表示器１２の画面上に同時に表示し、アイパターン上で指定された時刻ｔ１とｔ２との間の被測定範囲に存在する被測定範囲内信号を、ＩＱ平面特性グラフにおいて識別可能に表示するので、アイパターンとコンスタレーションとの関連性を明確に提示することができる。同時に、光位相変調信号評価装置は、被測定範囲内信号の位相分布図を視覚的に分かりやすく表示すると共に、測定結果表によりＱ値及びＢＥＲを使用者に提示することができる。

次に、本実施形態における光位相変調信号評価装置の動作について図１を用いて説明する。

光分波器１は、入力した光位相変調信号を２つに分波し、一方の光信号を光分波器２に、他方の光信号をＰＤ７に出力する。光分波器２は、入力した光位相変調信号を２つに分波し、ビット遅延干渉計３及び４に出力する。

ビット遅延干渉計３は、［数２］及び［数３］で示した信号をバランスドレシーバ５に出力する。また、ビット遅延干渉計４は、［数５］及び［数６］で示した信号をバランスドレシーバ６に出力する。

バランスドレシーバ５及び６は、それぞれ、［数７］及び［数８］で示した信号をＡ／Ｄ変換手段８に出力する。また、ＰＤ７は、光分波器１から入力した光信号を電気信号に変換してＡ／Ｄ変換手段８に出力する。

Ａ／Ｄ変換手段８は、サンプリングクロック信号に同期して、Ｉ相及びＱ相の信号、強度信号をグラフ作成手段９に出力する。

グラフ作成手段９は、Ｉ相及びＱ相の信号、強度信号に基づいて、強度特性グラフ、位相特性グラフ及びＩＱ平面特性グラフの作成や、諸特性の演算処理を行う。また、グラフ作成手段９の表示処理部９ｅは、グラフ選択部１０が選択した特性グラフを表示器１２に表示するよう動作する。また、表示処理部９ｅは、グラフ範囲指定部１１が指定した被測定範囲の表示処理、被測定範囲内信号に対応する信号の表示処理を行う。

表示器１２は、表示処理部９ｅの出力信号に基づき、特性グラフの表示や演算結果の表示を行うと共に、被測定範囲の表示や被測定範囲内信号に対応する信号を識別可能に表示する等の動作を行う。

なお、前述した動作ステップをプログラミングして記憶媒体に記憶し、例えばマイクロコンピュータにプログラムを読み取らせて実行させることにより、マイクロコンピュータを光位相変調信号評価装置として機能させることができる。

以上のように、本実施形態における光位相変調信号評価装置によれば、強度特性グラフ及び位相特性グラフの少なくとも一方の特性グラフである第１の特性グラフと、光位相変調信号のコンスタレーションを示すＩＱ平面特性グラフである第２の特性グラフとを表示し、第１及び第２のうち一方の特性グラフにおいて指定した範囲に存在する光位相変調信号を、第１及び第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて識別可能に表示する構成としたので、光位相変調信号の変調強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができる。

以上のように、本発明に係る光位相変調信号評価装置及び光位相変調信号評価方法は、光位相変調信号の変調強度特性、変調位相特性及びコンスタレーションの関連性を明確に提示することができるという効果を有し、ＤＰＳＫ、ＤＰＱＳＫ、多値変調等における変調特性やコンスタレーションを評価する光位相変調信号評価装置及び光位相変調信号評価方法等として有用である。

図１は、本発明の一実施形態における光位相変調信号評価装置のブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態における光位相変調信号評価装置が演算するＭＥＲ及びＥＶＭについての説明図である。 図３は、本発明の一実施形態における光位相変調信号評価装置において、強度特性グラフ、位相特性グラフ及びＩＱ平面特性グラフの表示例を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態における光位相変調信号評価装置において、強度特性グラフ、位相特性グラフ及びＩＱ平面特性グラフの表示例を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態における光位相変調信号評価装置において、アイパターン、ＩＱ平面特性グラフ、位相分布図、測定結果の表の表示例を示す図である。

符号の説明

１、２ 光分波器
３ｃ、３ｄ、４ｃ、４ｄ アーム
３、４ ビット遅延干渉計
３ｆ、４ｆ ビット遅延器
３ａ、３ｇ、３ｈ、４ａ、４ｇ、４ｈ ポート
３ｂ、４ｂ 分波部
３ｅ、４ｅ 合波部
４ｊ 光位相遅延器
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７ ＰＤ
５、６ バランスドレシーバ
５ｃ、６ｃ 減算器
８ａ、８ｃ、８ｅ Ａ／Ｄ変換器
８ Ａ／Ｄ変換手段
８ｂ、８ｄ、８ｆ メモリ
９ グラフ作成手段
９ａ 強度特性グラフ作成部
９ｂ 位相特性グラフ作成部
９ｃ コンスタレーショングラフ作成部
９ｄ 特性演算部（変調エラー率演算手段、位相値演算手段、振幅値演算手段、Ｑ値演算手段）
９ｅ 表示処理部（表示処理手段）
１０ グラフ選択部
１１ グラフ範囲指定部（範囲指定手段）
１２ 表示器（表示手段）
３１、３２ レベルマーカ（指示マーカ）
３３ ゾーンマーカ
３４〜３７ 位相マーカ（指示マーカ）
３８、３９ 時間マーカ

Claims (11)

1. 光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、前記光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとを表示する表示手段（１２）と、
   前記第１及び前記第２の特性グラフのうち一方の特性グラフにおいて示された前記光位相変調信号の表示範囲の少なくとも一部を含む任意の範囲を指定する範囲指定手段（１１）と、
   前記第１及び前記第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて、前記任意の範囲に表示された光位相変調信号データに対応する光位相変調信号データを、前記任意の範囲外に表示された光位相変調信号データに対応する光位相変調信号データとは異なる表示信号で前記表示手段（１２）に表示するための表示処理を行う表示処理手段（９ｅ）とを備えたことを特徴とする光位相変調信号評価装置。
2. 前記範囲指定手段（１１）は、前記第１の特性グラフ上において、前記光位相変調信号の強度及び位相のいずれかの大きさを示す軸方向の範囲と、時間軸方向の範囲とを前記任意の範囲として指定するものであることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調信号評価装置。
3. 前記範囲指定手段（１１）は、前記第１の特性グラフ上において、前記光位相変調信号の強度及び位相のいずれかの大きさを示す軸方向の位置を指示する指示マーカによって前記任意の範囲を指定するものであることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調信号評価装置。
4. 前記範囲指定手段（１１）は、前記指示マーカを１対以上備え、
   対の指示マーカによって前記任意の範囲を指定するものであることを特徴とする請求項３に記載の光位相変調信号評価装置。
5. 前記範囲指定手段（１１）は、前記時間軸方向の範囲を指定する１対以上の時間軸マーカを備え、
   対の時間軸マーカと前記対の指示マーカとによって前記任意の範囲を指定するものであることを特徴とする請求項４に記載の光位相変調信号評価装置。
6. 前記範囲指定手段（１１）は、前記第２の特性グラフ上において、前記光位相変調信号のコンスタレーションの同相成分を示すＩ相軸方向の範囲と、直交成分を示すＱ相軸方向の範囲とを前記任意の範囲として指定するものであることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調信号評価装置。
7. 前記範囲指定手段（１１）が指定した範囲における前記光位相変調信号の変調エラー率を演算する変調エラー率演算手段（９ｄ）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光位相変調信号評価装置。
8. 前記範囲指定手段（１１）が指定した範囲における前記光位相変調信号の位相の最大値、最小値及び位相ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する位相値演算手段（９ｄ）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光位相変調信号評価装置。
9. 前記範囲指定手段（１１）が指定した範囲における前記光位相変調信号の振幅の最大値、最小値及び振幅ゆらぎのうちの少なくとも１つを演算する振幅値演算手段（９ｄ）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光位相変調信号評価装置。
10. 前記範囲指定手段（１１）が指定した範囲における前記光位相変調信号のＱ値を演算するＱ値演算手段（９ｄ）を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の光位相変調信号評価装置。
11. 光位相変調信号の強度変化及び位相変調の少なくとも一方の時間変化を示す第１の特性グラフと、前記光位相変調信号のコンスタレーションを示す第２の特性グラフとを表示し、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち一方の特性グラフにおいて示された前記光位相変調信号の表示範囲の少なくとも一部を含む任意の範囲を指定した後に、前記第１及び前記第２の特性グラフのうち他方の特性グラフにおいて、前記任意の範囲に表示された光位相変調信号に対応する光位相変調信号を、前記任意の範囲外に表示された光位相変調信号に対応する光位相変調信号とは異なる表示信号で表示することを特徴とする光位相変調信号評価方法。

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