JP7315928B2 - 光信号サンプリング装置及び光信号サンプリング方法 - Google Patents
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Description
図1(B)は、MLFL11が出力する光パルスPの波形を説明する図である。図1(B)のように、MLFL11は任意の時刻τにある強度(実線)と位相(破線)の光パルスPを出力する。光パルスPの光スペクトル特性も図1(B)に示す。
図1(C)は、光90度ハイブリッド12で行われるサンプリングを説明する図である。図1(C)のように、時間領域においては、
ELO(t)は光パルスPの時間波形、
δ(t)は光パルスPの振幅、
ELO *(t-τ)は時間τ遅延した光パルスPの時間波形、
Esig(t)は測定対象の光信号Sの時間波形、
νsは光パルスPの中心周波数、
I及びQはそれぞれ光信号Sと光パルスPのビート信号の実部及び虚部である。
光周波数領域においては、ビート信号は、次式のように光パルスPのスペクトル特性と光信号Sのスペクトル特性の積となり、光信号Sの強度に比例する。
図2(A)は、測定対象の光信号Sを説明する図である。光信号Sは、図1(A)と同じである。
図2(B)は、OFC11aが出力する光コムCの波形を説明する図である。OFC11aは図2(B)のような強度(実線)と位相(破線)の光スペクトル特性の光コムCを出力する。このため、光コムCの時間波形は、光強度がパルス的にならず、時間的に変動し、位相も時間的に変動する。
図2(C)は、光90度ハイブリッド12で行われるサンプリングを説明する図である。図1(C)で説明したように数1及び数2のようにサンプリングされる。
図2(D)は、演算器15で解析された光信号Sの波形図である。光信号Sの強度及び位相は、図1(D)で説明したように数3及び数4で計算される。光信号サンプリング装置301は、図2(B)のような波形の光コムCでサンプリングしているため、光信号Sの時間波形を忠実に測定できない。
測定対象の光信号の帯域より広い帯域の光コムを発生させる光周波数コムと、
前記光コムの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し、時間波形をパルス化して光パルスを生成するスペクトルシンセサイザと、
前記光信号と前記光パルスを干渉させて前記光信号の電界波形を測定する測定部と、
を備える。
測定対象の光信号の帯域より広い帯域の光コムを発生させること、
前記光コムの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し、時間波形をパルス化して光パルスを生成すること、及び
前記光信号と前記光パルスを干渉させて前記光信号の電界波形を測定すること、
を行う。
本発明に係る光信号サンプリング装置及び方法は、測定したい光帯域を選択することができる。
図3は、本実施形態の光信号サンプリング装置303を説明する図である。光信号サンプリング装置303は、
測定対象の光信号Sの帯域より広い帯域の光コムを発生させる光周波数コム11aと、
前記光コムの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し、時間波形をパルス化して光パルスを生成するスペクトルシンセサイザ11bと、
前記光信号と前記光パルスを干渉させて前記光信号の電界波形を測定する測定部20と、
を備える。
光信号サンプリング装置303は、光信号Sより広帯域な光パルスを発生させるために、図2で説明した光周波数コム11aを備える。図3(B1)は、光周波数コム11aが出力する光コムCの帯域と時間波形を説明する図である。実線は強度、破線は位相を示す。光コムCは、図2で説明したように光スペクトル特性(強度と位相)が平坦ではない。
図4は、本実施形態の光信号サンプリング装置304を説明する図である。光信号サンプリング装置304の構成は図3で説明した光信号サンプリング装置303と同じである。光信号サンプリング装置304と光信号サンプリング装置303との相違点は、スペクトルシンセサイザ11bが、前記平坦化した光コムの帯域から任意の一部の帯域を選択して光パルスPFとすることである。
図5は、本実施形態の光信号サンプリング装置305を説明する図である。光信号サンプリング装置305の構成は図3で説明した光信号サンプリング装置303と同じである。光信号サンプリング装置305と光信号サンプリング装置303との相違点は、スペクトルシンセサイザ11bが、前記平坦化した光コムの帯域を複数の分割帯域に分割し、前記分割帯域毎に光パルスPFを生成し、測定部20が、光パルスPFのそれぞれで測定した前記分割帯域毎の前記電界波形を合成することである。
図6は、上述した光信号サンプリング装置(303~305)の動作をまとめた図である。
光信号サンプリング装置303は、
測定対象の光信号Sの帯域より広い帯域の光コムCを発生させること(ステップS01)、
光コムCの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し(ステップS02)、当該光コムの時間波形をパルス化して光パルスPFを生成すること(ステップS03)、及び
光信号Sと光パルスPFを干渉させて光信号Sの電界波形を測定すること(ステップS04)、
を行う。
スペクトルシンセサイザ11bについて説明する。図7は、スペクトルシンセサイザ11bの構成の一例を説明する図である。本例のスペクトルシンセサイザ11bは、フーリエ合成法を使用して任意の形状のフェムト秒光波形を生成する。入射される光コムCは、まず、回折格子などのグレーティング71と、レンズまたは曲面鏡である光集束器72でその構成スペクトル成分に分解される。次に、空間的にパターン化されたマスク73は、空間的に分散されたスペクトル成分の位相と振幅を任意に変調する。ここで、マスク73はスペクトル成分の偏光を変調してもよい。スペクトル成分は、レンズまたは曲面鏡である光集束器74と、回折格子などのグレーティング75で再結合され、成形された光パルスPFが出力される。
11a:光周波数コム
11b:スペクトルシンセサイザ
12:光90度ハイブリッド
13:バランスフォトディテクタ
14:AD変換器
15:演算器
20:測定部
71:グレーティング
72:光集束器
73:マスク
74:光集束器
75:グレーティング
301~305:光信号サンプリング装置
Claims (6)
- 測定対象の光信号の帯域より広い帯域の光コムを発生させる光周波数コムと、
前記光コムの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し、時間波形をパルス化して光パルスを生成するスペクトルシンセサイザと、
前記光信号と前記光パルスを干渉させて前記光信号の電界波形を測定する測定部と、
を備える光信号サンプリング装置。 - 前記スペクトルシンセサイザは、前記光スペクトル特性を平坦化した光コムの帯域から任意の一部の帯域を選択して前記光パルスとすることを特徴とする請求項1に記載の光信号サンプリング装置。
- 前記スペクトルシンセサイザは、前記光スペクトル特性を平坦化した光コムの帯域を複数の分割帯域に分割し、前記分割帯域毎に前記光パルスを生成し、
前記測定部は、前記光パルスのそれぞれで測定した前記分割帯域毎の前記電界波形を合成することを特徴とする請求項1に記載の光信号サンプリング装置。 - 測定対象の光信号の帯域より広い帯域の光コムを発生させること、
前記光コムの強度と位相についての光スペクトル特性を平坦化し、時間波形をパルス化して光パルスを生成すること、及び
前記光信号と前記光パルスを干渉させて前記光信号の電界波形を測定すること、
を行う光信号サンプリング方法。 - 前記光スペクトル特性を平坦化した光コムの帯域から任意の一部の帯域を選択して前記光パルスとすることを特徴とする請求項4に記載の光信号サンプリング方法。
- 前記光スペクトル特性を平坦化した光コムの帯域を複数の分割帯域に分割し、前記分割帯域毎に前記光パルスを生成すること、及び
前記光パルスのそれぞれで測定した前記分割帯域毎の前記電界波形を合成すること
を特徴とする請求項4に記載の光信号サンプリング方法。
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