特許 5715660 光サンプリング装置および光サンプリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5715660

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】光サンプリング装置および光サンプリング方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 11/00 20060101AFI20150423BHJP

【ＦＩ】

   G01J11/00

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-110530(P2013-110530)

(22)【出願日】2013年5月27日

(65)【公開番号】特開2014-228504(P2014-228504A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2014年1月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079337

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 誠志

(72)【発明者】

【氏名】森 隆

【審査官】 喜々津 徳胤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１４１３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２１９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９０６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１１２２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１８９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４３９７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ１１／００

Ｇ０１Ｒ１３／３４

Ｈ０４Ｂ１０／００−１０／９０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプリング用光パルス（Ｐｓ（ｉ））を所定周期で出射する光パルス発生部（２１）と、
相互吸収飽和特性を有する電界吸収型光変調器（２３）と、
被測定光信号（Ｐｘ）および前記サンプリング用光パルスを前記電界吸収型光変調器の光導波路に入射させて、前記被測定光信号に対するサンプリングを行なわせ、該サンプリングで得られたサンプル光（Ｐｘ（ｉ））を出射させる入出射インタフェース部（２４）と、
前記入出射インタフェース部から出射された前記サンプル光の強度を検出するサンプル光強度検出部（３０、４０）とを備えた光サンプリング装置において、
前記光パルス発生部は、前記サンプリング用光パルスの強度を可変制御できるように構成され、
前記入出射インタフェース部は、前記サンプリング用光パルスのうち、前記電界吸収型光変調器を通過した成分である通過光パルス（Ｐｓ（ｉ）′）を前記サンプル光と区別して出射するように構成され、
さらに、
前記通過光パルスの強度を検出する通過光パルス強度検出部（３１、４０）と、
前記光パルス発生部を制御して前記サンプリング用光パルスの強度を可変して、前記通過光パルス強度検出部で検出される強度を測定する入出力特性測定手段（３２）と、
前記入出力特性測定手段の測定結果から、前記通過光パルス強度検出部で検出される強度が増加し始める前記サンプリング用光パルスの強度のしきい値を求めるしきい値算出手段（３３）と、
前記しきい値算出手段で求めたしきい値に基づいて、前記被測定光信号のサンプリングに用いる前記サンプリング用光パルスの強度を設定する光パルス強度設定手段（３４）とを設けたことを特徴とする光サンプリング装置。

【請求項2】

前記入出力特性測定手段の測定結果から、前記サンプリング用光パルスの強度の変化に対する前記通過光パルス強度検出部で検出される強度の変化の傾きを求める傾き算出手段（３５）と、
前記傾き算出手段で求めた傾きに基づいて、前記被測定光信号、前記サンプル光、前記サンプル光強度検出部で検出される信号の少なくとも一つに対する振幅補正処理を行なう振幅補正手段（３６）とを設けたことを特徴とする請求項１記載の光サンプリング装置。

【請求項3】

前記入出射インタフェース部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側に接続された第１の光合分波部（２５）と前記光導波路の他端側に接続された第２の光合分波部（２６）とを含み、
前記被測定光信号を前記第１の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、前記サンプリング用光パルスを前記第２の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の他端側から入射させるとともに、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の他端側から出射される前記サンプル光を前記第２の光合分波部を介して出射させ、前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から出射される前記通過光パルスを前記第１の光合分波部を介して出射させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置。

【請求項4】

前記入出射インタフェース部の前記第１の光合分波部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から出射される前記通過光パルスを前記第１の光合分波部から出射する状態と、前記被測定光信号を前記第１の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側へ入射する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の光サンプリング装置。

【請求項5】

前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部の前記第１の光合分波部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から前記通過光パルス強度検出部側へ光を出射する方向の透過率が、前記通過光パルスの波長より前記被測定光信号の波長の方が低く設定され、且つ前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から前記被測定光信号の入射端側に光を出射する方向の透過率が、前記被測定光信号の波長より前記通過光パルスの波長の方が低く設定された波長選択性を有していることを特徴する請求項３記載の光サンプリング装置。

【請求項6】

前記入出射インタフェース部は、
前記第１の光合分波部から出射される前記通過光パルスと、前記第２の光合分波部から出射される前記サンプル光とを切り替えて共通光路から出射するように構成され、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、前記通過光パルスの強度と前記サンプル光の強度とを切り替えて検出するように
構成されていることを特徴する請求項３〜５のいずれかに記載の光サンプリング装置。

【請求項7】

前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部は、
前記被測定光信号と前記サンプリング用光パルスとを光合波部（２８）で合波して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、該光導波路の他端側から出射される光を光分波部（２９）で受けて、前記サンプル光の波長を含む波長成分と前記通過光パルスの波長を含む波長成分を分離することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置。

【請求項8】

前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部は、
前記被測定光信号と前記サンプリング用光パルスとを光合波部（２８）で合波して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、該光導波路の他端側から出射される光のうち前記通過光パルスの波長を含む波長成分と前記サンプル光の波長を含む波長成分とを切り替えて共通光路から出射するように構成され、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、前記通過光パルスの強度と前記サンプル光の強度とを切り替えて検出するように
構成されていることを特徴する請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置。

【請求項9】

前記入出射インタフェース部は、前記サンプル光と前記通過光パルスとをそれぞれ異なる光路から出射させ、
該入出射インタフェース部から異なる光路でそれぞれ出射される前記サンプル光と前記通過光パルスとを、前記サンプル光強度検出部と前記通過光パルス強度検出部がそれぞれ独立した受光器（３０ａ、３１ａ）で受光してそれぞれの強度を検出することを特徴とする請求項１〜５、７のいずれかに記載の光サンプリング装置。

【請求項10】

前記入出射インタフェース部は、前記サンプル光と前記通過光パルスとが互いに時間軸上で重複しないように所定の時間差を付与して共通光路から出射するように構成され、
前記サンプル光強度検出部および前記通過光パルス強度検出部は、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、該受光器の出力信号から前記サンプル光に対応する信号成分と前記通過光パルスに対応する信号成分とを前記時間差に基づいて識別してそれぞれの強度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３、５、７のいずれかに記載の光サンプリング装置。

【請求項11】

被測定光信号（Ｐｘ）およびサンプリング用光パルスを電界吸収型光変調器（２３）に入射させて、前記電界吸収型光変調器の相互吸収飽和により前記被測定光信号のサンプリングを行なわせ、該サンプリングで得られたサンプル光（Ｐｘ（ｉ））を電界吸収型光変調器から出射させ、該サンプル光の強度を検出する光サンプリング方法において、
前記サンプリング用光パルスの強度を可変して、該サンプリング用光パルスのうち、前記電界吸収型光変調器を通過した成分である通過光パルスの強度を測定する段階と、
前記測定結果から、前記通過光パルスの強度が増加し始めるサンプリング用光パルスの強度のしきい値を求める段階と、
前記求めたしきい値に基づいて、前記被測定光信号のサンプリングに用いる前記サンプリング用光パルスの強度を設定する段階とを含むことを特徴とする光サンプリング方法。

【請求項12】

前記測定結果から、前記サンプリング用光パルスの強度の変化に対する通過光パルス強度の変化の傾きを求める段階と、
前記求めた傾きに基づいて、前記被測定光信号、前記サンプル光、該サンプル光の強度検出結果の少なくとも一つに対する振幅補正処理を行なう段階と含むことを特徴する請求項１１記載の光サンプリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電界吸収型光変調器に被測定光信号とサンプリング用光パルスを入射して、被測定光信号のサンプリングを行なう技術に関し、特に、電界吸収型光変調器内の光結合損失の変化やサンプリング用光パルスに対する吸収飽和特性の変化による測定再現性の低下を防止するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電界吸収型光変調器（ＥＡ変調器）の相互吸収飽和特性を用いて光信号のサンプリングを行なう技術が従来より種々提案されている。

【0003】

電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性とは、電界吸収型光変調器の光導波路に入射する光の強度によって光導波路中の光の吸収が変化し、光導波路に入射された別の光の透過率が変化する現象である。通常は光の強度が増加すると吸収が低下し、ピークパワーの大きな光パルスを入射することによって透過率が大きく変化し、光ゲートスイッチとして動作させることができる。

【0004】

この電界吸収型光変調器の電極に逆バイアス電圧を予め印加して光がほとんど透過しない状態（オフ状態）としておき、所定強度のサンプリング用光パルスを電界吸収型光変調器の光導波路に入射すると、サンプリング用光パルスが入射された時に光導波路は光が透過する状態（オン状態）となるので、別途電界吸収型光変調器の光導波路に入射された被測定光信号をサンプリングすることができる。

【0005】

図２３の（ａ）、（ｂ）は、電界吸収型光変調器を用いた光サンプリング装置の構成例である。

【0006】

図２３の（ａ）は、入射する被測定光信号Ｐｘの波長λｘに対して、光パルス発生部１１から一定周期Ｔｓで出射されるサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の波長λｓが異なっている場合に用いられる構成であり、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）と被測定光信号Ｐｘとを光合波部１２で合波して電界吸収型光変調器１３の一端側に入力する。

【0007】

電界吸収型光変調器１３は、前記した相互吸収飽和特性により被測定光信号Ｐｘに対して光サンプリングゲートとして動作し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）が所定強度以上で入射された時に被測定光信号を通過させる。以下、このサンプリングされた被測定光信号Ｐｘをサンプル光Ｐｘ（ｉ）という。また、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）のうちの一部も電界吸収型光変調器１３を通過して他端側から出射する。以下、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）のうち電界吸収型光変調器１３を通過した成分を通過光パルスＰｓ（ｉ）′という。

【0008】

この電界吸収型光変調器１３の他端から出射された光は波長フィルタ１４に入射され、サンプル光Ｐｘ（ｉ）の波長成分（λｘ）だけが抽出されて受光器１５に入射され、その強度に対応した大きさの電気信号Ｅｘ（ｉ）に変換される。

【0009】

一方、図２３の（ｂ）の構成は、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の波長が同一でも異なっていても対応できる構成であり、被測定光信号Ｐｘを電界吸収型光変調器１３の一端に入射し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を、方向性結合型の光合分波部１７を介して電界吸収型光変調器１３の他端に入射している。

【0010】

この構成の場合でも、電界吸収型光変調器１３は、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）が所定強度以上で入射された時にオン状態となり、サンプル光Ｐｘ（ｉ）を他端側から出射する。ただし、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の成分は電界吸収型光変調器１３に対する入射方向の違いにより他端側に出射さないので、そのサンプル光Ｐｘ（ｉ）を光合分波部１７を介して受光器１５に入射して、電気信号Ｅｘ（ｉ）に変換する。

【0011】

ここで、被測定光信号Ｐｘの波形の繰り返し周期Ｔｘに対してサンプリング周期Ｔｓを十分短くでき、且つ受光器１５およびそれに続く回路の応答速度がそのサンプリング周期Ｔｓに対応していればよいが、実際にはそのような高速なサンプリングを行なうことは極めて困難である。このため、被測定光信号Ｐｘの波形の繰り返し周期Ｔｘの整数倍（Ｎ・Ｔｘ）に対して所定時間差Δｔをもつサンプリング周期Ｔｓでサンプリングを行うことで、実質的にΔｔの時間間隔のサンプリング値を得る等価サンプリング方式が用いられる。

【0012】

即ち、図２４の（ａ）のような一定周期で同じ波形が繰り返される被測定光信号Ｐｘに対し、図２４の（ｂ）のように、被測定光信号Ｐｘの波形の繰り返し周期の整数倍に対してして時間差Δｔをもつ周期のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を与えることで得られるサンプル光Ｐｘ（ｉ）のエンベロープは、図２４の（ｃ）の破線で示すように、被測定光信号Ｐｘの時間軸が拡大された波形となり、低速の受光器でエンベロープ波形を測定することが出来る。これにより被測定光信号の波形を測定することが出来る。

【0013】

なお、上記のように、電界吸収型光変調器を用いて光信号を等価サンプリング方式でサンプリングする技術は、次の特許文献１、２等に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２００８／０８７８０９

【特許文献2】国際公開ＷＯ２００８／１４６６８４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

上記のように電界吸収型光変調器を用いて光信号をサンプリングするものにおいて、電界吸収型光変調器に入射するサンプリング用光パルスの強度が変化すると、電界吸収型光変調器のゲートが開いた時の光透過率およびゲートの時間幅が変化する。

【0016】

また、たとえ、光パルス発生器の出力端や電界吸収型光変調器の入力端でサンプリング用光パルスの強度を一定に保った場合でも、温度変化や経時変化によって電界吸収型光変調器内の光結合損失が変化したり、サンプリング用光パルスによる吸収飽和特性が変化すると、ゲート開時の光透過率およびゲートの時間幅が変化する。

【0017】

これらの要因による光透過率や時間幅の変化により、測定波形の振幅や時間分解能が変化し、高速の被測定光信号を再現性よくサンプリングすることが出来なくなるという問題があった。

【0018】

本発明は、この問題を解決して、サンプリング用光パルスの強度変化、電界吸収型光変調器内の光結合損失変化や吸収飽和特性変化があっても、高速の被測定光信号を再現性よく測定することができる光サンプリング装置および光サンプリング方法を提供することを特徴とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光サンプリング装置は、
サンプリング用光パルス（Ｐｓ（ｉ））を所定周期で出射する光パルス発生部（２１）と、
相互吸収飽和特性を有する電界吸収型光変調器（２３）と、
被測定光信号（Ｐｘ）および前記サンプリング用光パルスを前記電界吸収型光変調器の光導波路に入射させて、前記被測定光信号に対するサンプリングを行なわせ、該サンプリングで得られたサンプル光（Ｐｘ（ｉ））を出射させる入出射インタフェース部（２４）と、
前記入出射インタフェース部から出射された前記サンプル光の強度を検出するサンプル光強度検出部（３０、４０）とを備えた光サンプリング装置において、
前記光パルス発生部は、前記サンプリング用光パルスの強度を可変制御できるように構成され、
前記入出射インタフェース部は、前記サンプリング用光パルスのうち、前記電界吸収型光変調器を通過した成分である通過光パルス（Ｐｓ（ｉ）′）を前記サンプル光と区別して出射するように構成され、
さらに、
前記通過光パルスの強度を検出する通過光パルス強度検出部（３１、４０）と、
前記光パルス発生部を制御して前記サンプリング用光パルスの強度を可変して、前記通過光パルス強度検出部で検出される強度を測定する入出力特性測定手段（３２）と、
前記入出力特性測定手段の測定結果から、前記通過光パルス強度検出部で検出される強度が増加し始める前記サンプリング用光パルスの強度のしきい値を求めるしきい値算出手段（３３）と、
前記しきい値算出手段で求めたしきい値に基づいて、前記被測定光信号のサンプリングに用いる前記サンプリング用光パルスの強度を設定する光パルス強度設定手段（３４）とを設けたことを特徴とする。

【0020】

また、本発明の請求項２の光サンプリング装置は、請求項１記載の光サンプリング装置において、
前記入出力特性測定手段の測定結果から、前記サンプリング用光パルスの強度の変化に対する前記通過光パルス強度検出部で検出される強度の変化の傾きを求める傾き算出手段（３５）と、
前記傾き算出手段で求めた傾きに基づいて、前記被測定光信号、前記サンプル光、前記サンプル光強度検出部で検出される信号の少なくとも一つに対する振幅補正処理を行なう振幅補正手段（３６）とを設けたことを特徴とする。

【0021】

また、本発明の請求項３の光サンプリング装置は、請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置において、
前記入出射インタフェース部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側に接続された第１の光合分波部（２５）と前記光導波路の他端側に接続された第２の光合分波部（２６）とを含み、
前記被測定光信号を前記第１の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、前記サンプリング用光パルスを前記第２の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の他端側から入射させるとともに、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の他端側から出射される前記サンプル光を前記第２の光合分波部を介して出射させ、前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から出射される前記通過光パルスを前記第１の光合分波部を介して出射させることを特徴とする。

【0022】

また、本発明の請求項４の光サンプリング装置は、請求項３記載の光サンプリング装置において、
前記入出射インタフェース部の前記第１の光合分波部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から出射される前記通過光パルスを前記第１の光合分波部から出射する状態と、前記被測定光信号を前記第１の光合分波部を介して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側へ入射する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする。

【0023】

また、本発明の請求項５の光サンプリング装置は、請求項３記載の光サンプリング装置において、
前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部の前記第１の光合分波部は、
前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から前記通過光パルス強度検出部側へ光を出射する方向の透過率が、前記通過光パルスの波長より前記被測定光信号の波長の方が低く設定され、且つ前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から前記被測定光信号の入射端側に光を出射する方向の透過率が、前記被測定光信号の波長より前記通過光パルスの波長の方が低く設定された波長選択性を有していることを特徴する。

【0024】

また、本発明の請求項６の光サンプリング装置は、請求項３〜５のいずれかに記載の光サンプリング装置において、
前記入出射インタフェース部は、
前記第１の光合分波部から出射される前記通過光パルスと、前記第２の光合分波部から出射される前記サンプル光とを切り替えて共通光路から出射するように構成され、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、前記通過光パルスの強度と前記サンプル光の強度とを切り替えて検出するように
構成されていることを特徴する。

【0025】

また、本発明の請求項７の光サンプリング装置は、請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置において、
前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部は、
前記被測定光信号と前記サンプリング用光パルスとを光合波部（２８）で合波して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、該光導波路の他端側から出射される光を光分波部（２９）で受けて、前記サンプル光の波長を含む波長成分と前記通過光パルスの波長を含む波長成分を分離することを特徴とする。

【0026】

また、本発明の請求項８の光サンプリング装置は、請求項１または請求項２記載の光サンプリング装置において、
前記サンプリング用光パルスの波長が前記被測定光信号の波長と異なっており、
前記入出射インタフェース部は、
前記被測定光信号と前記サンプリング用光パルスとを光合波部（２８）で合波して前記電界吸収型光変調器の前記光導波路の一端側から入射させ、該光導波路の他端側から出射される光のうち前記通過光パルスの波長を含む波長成分と前記サンプル光の波長を含む波長成分とを切り替えて共通光路から出射するように構成され、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、前記通過光パルスの強度と前記サンプル光の強度とを切り替えて検出するように
構成されていることを特徴する。

【0027】

また、本発明の請求項９の光サンプリング装置は、請求項１〜５、７のいずれかに記載の光サンプリング装置において、
前記入出射インタフェース部は、前記サンプル光と前記通過光パルスとをそれぞれ異なる光路から出射させ、
該入出射インタフェース部から異なる光路でそれぞれ出射される前記サンプル光と前記通過光パルスとを、前記サンプル光強度検出部と前記通過光パルス強度検出部がそれぞれ独立した受光器（３０ａ、３１ａ）で受光してそれぞれの強度を検出することを特徴とする。

【0028】

また、本発明の請求項１０の光サンプリング装置は、請求項１〜３、５、７のいずれかに記載の光サンプリング装置において、
前記入出射インタフェース部は、前記サンプル光と前記通過光パルスとが互いに時間軸上で重複しないように所定の時間差を付与して共通光路から出射するように構成され、
前記サンプル光強度検出部および前記通過光パルス強度検出部は、
前記入出射インタフェース部の前記共通光路から出射される光を共通の受光器（４１）で受け、該受光器の出力信号から前記サンプル光に対応する信号成分と前記通過光パルスに対応する信号成分とを前記時間差に基づいて識別してそれぞれの強度を検出するように構成されていることを特徴とする。

【0029】

また、本発明の請求項１１の光サンプリング方法は、
被測定光信号（Ｐｘ）およびサンプリング用光パルスを電界吸収型光変調器（２３）に入射させて、前記電界吸収型光変調器の相互吸収飽和により前記被測定光信号のサンプリングを行なわせ、該サンプリングで得られたサンプル光（Ｐｘ（ｉ））を電界吸収型光変調器から出射させ、該サンプル光の強度を検出する光サンプリング方法において、
前記サンプリング用光パルスの強度を可変して、該サンプリング用光パルスのうち、前記電界吸収型光変調器を通過した成分である通過光パルスの強度を測定する段階と、
前記測定結果から、前記通過光パルスの強度が増加し始めるサンプリング用光パルスの強度のしきい値を求める段階と、
前記求めたしきい値に基づいて、前記被測定光信号のサンプリングに用いる前記サンプリング用光パルスの強度を設定する段階とを含むことを特徴とする。

【0030】

また、本発明の請求項１２の光サンプリング方法は、請求項１１記載の光サンプリング方法において、
前記測定結果から、前記サンプリング用光パルスの強度の変化に対する通過光パルス強度の変化の傾きを求める段階と、
前記求めた傾きに基づいて、前記被測定光信号、前記サンプル光、該サンプル光の強度検出結果の少なくとも一つに対する振幅補正処理を行なう段階と含むことを特徴する。

【発明の効果】

【0031】

このように、本発明では、被測定光信号のサンプリングを行なうために電界吸収型光変調器に入射するサンプリング用光パルスの強度を断続的にまたは連続的に可変しながら、電界吸収型光変調器を通過した通過光パルスの強度を測定し、その測定結果から、通過光パルスの強度が増加し始めるサンプリング用光パルスの強度のしきい値を求め、その求めたしきい値に基づいて、被測定光信号のサンプリングに用いるサンプリング用光パルスの強度を設定するようにしている。

【0032】

ここで、電界吸収型光変調器を通過した通過光パルスの強度が増加し始める点は、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和の開始点に相当し、電界吸収型光変調器のゲート動作の基準とみなすことができる。

【0033】

したがって、上記のように通過光パルスの強度が増加し始めるときのサンプリング用光パルスの強度（しきい値）を基準とし、その強度の定数倍、例えば１倍、１．５倍、２倍等を被測定光信号のサンプリングに用いる最適な強度として設定する。

【0034】

この強度設定処理を、例えば装置起動時、一定期間経過毎あるいは温度が一定以上変化した時等に行なうことで、電界吸収型光変調器の動作点を常に適正状態に維持でき、温度変化や経時変化によるサンプリング用光パルスの電界吸収型光変調器への入射経路の特性変化や、電界吸収型光変調器自身の光結合損失変化や吸収飽和特性変化等によって生じるゲート開時の光透過率およびゲートの時間幅変化を未然に防ぐことができ、長期間にわたって高速の被測定光信号を再現性よくサンプリングすることが出来る。

【0035】

また、電界吸収型光変調器に入射されるサンプリング用光パルスの強度を断続的または連続的に可変しながら、その電界吸収型光変調器を通過した通過光パルスの強度変化を測定したときの測定結果から、サンプリング用光パルスの強度変化に対する通過光パルス強度の変化の傾きを求め、その傾きに基づいて、被測定光信号、サンプル光、サンプル光の強度検出結果の少なくとも一つに対する振幅補正処理を行なうことで、さらに再現性の高いサンプリングを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態の構成図

【図2】光パルスに対する電界吸収型光変調器の入出力特性図

【図3】光パルスに対する電界吸収型光変調器の入出力特性図

【図4】光パルスに対する電界吸収型光変調器の入出力特性図

【図5】光パルスに対する電界吸収型光変調器の入出力特性図

【図6】電界吸収型光変調器の入出力特性からしきい値と傾きを求める方法の説明図

【図7】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図8】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図9】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図10】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図11】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図12】入出射インタフェース部の第１の合分波部と第２の合分波部の具体例を示す図

【図13】サンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射する入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図14】サンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射する入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図15】図１４の要部の構成例を示す図

【図16】図１４の要部の別の構成例を示す図

【図17】図１４の要部の構成例を示す図

【図18】被測定光信号とサンプリング用光パルスの波長が異なる場合に適用可能な入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図19】被測定光信号とサンプリング用光パルスの波長が異なる場合に適用可能で、且つサンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射させる入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図20】被測定光信号とサンプリング用光パルスの波長が異なる場合に適用可能で、且つサンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射させる入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図21】被測定光信号とサンプリング用光パルスの波長が異なる場合に適用可能で、且つサンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射させる入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図22】被測定光信号とサンプリング用光パルスの波長が異なる場合に適用可能で、且つサンプル光と通過光パルスとを共通光路から出射させる入出射インタフェース部の構成例を示す図

【図23】電界吸収型光変調器を用いた光サンプリング装置の構成図

【図24】電界吸収型光変調器を用いた光サンプリング装置の動作例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態の光サンプリング装置２０の構成を示している。

【0038】

図１において、光パルス発生部２１は一定周期Ｔｓのサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を発生する。この光パルス発生部２１は、例えば、半導体レーザ等の発光素子から出射された連続光をパルス変調してサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を生成する構造や、モード同期レーザ等のパルス発振によりサンプリング用光パルスをＰｓ（ｉ）を生成する構造を有しており、そのサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度を外部からの制御で可変できるように構成されている。

【0039】

その強度可変は、発光素子自体の駆動電流の可変制御、光源の出射光やパルス変調後の光を受ける光減衰器の減衰量の可変制御、あるいは光源の出射光やパルス変調後の光を受ける光増幅器の増幅度の可変制御で行なうことができる。なお、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度の可変制御は、光パワーの絶対値、相対値のいずれで指定してもよく、また光パルスのピークパワー、平均パワーのいずれで指定してもよい。

【0040】

被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）は光サンプリング部２２に入射される。光サンプリング部２２は、電界吸収型光変調器２３と入出射インタフェース部２４によって構成される。

【0041】

電界吸収型光変調器２３は、予め電極（図示せず）に逆バイアス電圧を印加して、光導波路を光がほとんど透過しない状態にされていて、その光導波路に入射される光の強度が所定値以下の範囲ではその光導波路に入射した光を吸収し、入射される光の強度が前記所定値を越える範囲では光導波路に入射した光を透過させる相互吸収飽和特性を有し、所定値以上の強度で入射されるサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）によりゲートを開いて、そのとき入射されている被測定光信号Ｐｘの成分を通過させる。

【0042】

入出射インタフェース部２４は、被測定光信号Ｐｘおよびサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を電界吸収型光変調器２３の光導波路に入射させて、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）による相互吸収飽和により被測定光信号のサンプリングを行なわせ、そのサンプリングで得られたサンプル光Ｐｘ（ｉ）を出射させる。また、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）のうちの電界吸収型光変調器２３を通過した成分である通過光パルスＰｓ（ｉ）′をサンプル光Ｐｘ（ｉ）と区別できるようにして出射する。この区別は、両者の出射光路を別々にする方法、両者の出射時間に差を付与する方法等がある。

【0043】

入出射インタフェース部２４の構成は、後述するように種々の変形が可能であるが、ここでは、電界吸収型光変調器２３の光導波路の一端側に接続された第１の光合分波部２５と、他端側に接続された第２の光合分波部２６により構成されている。これら二つの光合分波部２５、２６は方向性結合特性を有しており、被測定光信号Ｐｘを第１の光合分波部２５を介して電界吸収型光変調器２３の一端側に入射し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を第２の光合分波部２６を介して電界吸収型光変調器２３の他端側から入射して、サンプリングを行なわせている。

【0044】

また、電界吸収型光変調器２３の他端側から出射されるサンプル光Ｐｘ（ｉ）を第２の光合分波部２６を介してサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の入射光路と異なる光路から出射し、電界吸収型光変調器２３の一端側から出射される通過光パルスＰｓ（ｉ）′を第１の光合分波部２５を介して被測定光信号Ｐｘの入射光路と異なる光路から出射する。

【0045】

この入出射インタフェース部２４の構成例では、電界吸収型光変調器２３に対する被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の入射方向が逆向きであるので、両者の波長の同異に関わらずそれぞれの通過成分を２つの光合分波部２５、２６から互いに独立した光路から区別して出射することができる。

【0046】

入出射インタフェース部２４から出射されたサンプル光Ｐｘ（ｉ）は、サンプル光強度検出部３０に入射される。サンプル光強度検出部３０は、サンプル光Ｐｘ（ｉ）を受光器３０ａで受光してその強度に応じた大きさの電気信号Ｅｘに変換し、Ａ／Ｄ変換器３０ｂでデジタル値Ｄｘ（ｉ）に変換して出力する。このＡ／Ｄ変換器３０ｂのサンプリングは、光パルス発生部２１が出力するサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）と同期しているものとする。

【0047】

また、入出射インタフェース部２４から出射された通過光パルスＰｓ（ｉ）′は、通過光パルス強度検出部３１に入射される。通過光パルス強度検出部３１は、通過光パルスＰｓ（ｉ）′を受光器３１ａで受光してその強度に応じた大きさの電気信号Ｅｓ（ｉ）′に変換し、Ａ／Ｄ変換器３１ｂでデジタル値Ｄｓ（ｉ）′に変換して出力する。このＡ／Ｄ変換器３１ｂのサンプリングは、光パルス発生部２１が出力するサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）と同期しているものとする。

【0048】

ここで、二つの強度検出部３０、３１による光強度の測定は、必ずしも光パワーの絶対値を測定する必要は無く、光パワーに比例した相対値を測定しても良い。また、サンプル光強度検出部３０、通過光パルス強度検出部３１は、光パルスのピークパワーを検出する方式でも、光パルスの平均パワーを検出する方式でも、受光器またはＡ／Ｄ変換器の帯域制限によって鈍ったパルスのピークを検出する方式でも良い。なお、これら二つの強度検出部３０、３１は、後述するように共通の強度検出部４０で兼用することができる。

【0049】

通過光パルス強度検出部３１の出力値Ｄｓ（ｉ）′は、入出力特性測定手段３２に入力される。入出力特性測定手段３２は、所定のタイミング、例えば装置起動時や一定時間経過毎や温度が一定以上変化した時等に、被測定光信号Ｐｘを測定する段階に先立って、光パルス発生部２１を制御し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度を断続的または連続的に可変しながら、通過光パルス強度検出部３１の出力値Ｄｓ（ｉ）′を測定する。このとき、被測定光信号Ｐｘは入射されていてもいなくてもどちらでもよい。

【0050】

また、しきい値算出手段３３は、入出力特性測定手段３２の測定結果から、通過光パルス強度検出部３１で検出される通過光パルスの強度が増加し始めるサンプリング用光パルスの強度をしきい値ＳＨとして求める。

【0051】

また、光パルス強度設定手段３４は、しきい値算出手段３３で求めたしきい値ＳＨに基づいて、被測定光信号Ｐｘを測定する段階におけるサンプリング用光パルスの最適な強度を決定して、光パルス発生部２１にその強度設定を行なう。

【0052】

また、傾き算出手段３５は、入出力特性測定手段３２の測定結果から、入出力特性の傾きｋを求める。

【0053】

振幅補正手段３６は、傾き算出手段３５で求めた傾きｋに基づいて、サンプル光強度検出部３０の出力値Ｄｘ（ｉ）に対する振幅補正処理を行なう。

【0054】

なお、この例では、振幅補正手段３６がサンプル光強度検出部３０の出力値Ｄｘ（ｉ）に対する演算処理で振幅補正を行なう構成としているが、振幅補正手段３６は、光減衰器や光増幅器あるいはその両者の組合せで、入射する被測定光信号Ｐｘや、サンプル光Ｐｘ（ｉ）に対する減衰率や増幅度を、傾きｋに基づいて可変制御することで、最終的に出力される強度値Ｄｘ（ｉ）の補正処理を行なうものであってもよい。この場合、入力端から光サンプリング部２２の間の光路、光サンプリング部２２からサンプル光強度検出部３０までの光路のうちの少なくとも一つに、光減衰器や光増幅器等を挿入して、その減衰量や利得を可変すればよい。また、受光器３０ａとＡ／Ｄ変換器３０ｂの間に電気減衰器や電気増幅器を挿入して、その減衰量や利得を可変してもよい。

【0055】

ここで、光サンプリング部２２に入射されるサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度と、通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度との関係について説明する。

【0056】

サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度が所定値以下の場合、その光パルスが電界吸収型光変調器２３にて吸収され、ほとんど出力されないが、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度が所定値を越えると、電界吸収型光変調器２３での吸収が少なくなり（吸収飽和）、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の一部が電界吸収型光変調器２３を透過して出射されるようになる。

【0057】

このため、光サンプリング部２２に入射されるサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度と光サンプリング部２２から出射される通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度との関係は、図２のような特性Ｆ１となる。但し、図２の横軸と縦軸は同一スケールではなく、電界吸収型光変調器２３や入出射インタフェース部２４の損失により出力光パルス強度の方が小さくなる。ここで、出力光パルスの強度が増加しはじめる点をしきい値（ＳＨ１）と呼び、このしきい値（ＳＨ１）を越える範囲では、電界吸収型光変調器２３の吸収飽和が起こり、光ゲートが開く。

【0058】

つまり、通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度が増加し始める点は、電界吸収型光変調器２３の吸収飽和、即ち相互吸収飽和の開始点に相当し、電界吸収型光変調器２３のゲート動作の基準とみなすことができる。

【0059】

したがって、通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度が増加し始めるときのサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度（しきい値ＳＨ１）を基準とし、その強度の定数倍、例えば１倍、１．５倍、２倍等を被測定光信号のサンプリングに用いる最適な強度として設定すれば、温度などの環境変化や経時変化による電界吸収型光変調器２３の特性変化があっても動作点を適正値に設定することができる。

【0060】

例えば、あるタイミングにおいて、図２のように、しきい値ＳＨ１、傾きｋ１の入出力特性Ｆ１が得られた場合、強度（ここではピーク強度とする）が、しきい値ＳＨ１のＱ倍（Ｑ≧１）のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を与えると、ゲートが開いて、特性Ｆ１の入射強度Ｑ・ＳＨ１に対応した強度の通過光パルスＰｓ（ｉ）′が出射されるととともに、被測定光信号Ｐｘのサンプリングが行なわれる。

【0061】

また、この特性Ｆ１の傾きｋ１は、電界吸収型光変調器２３のゲートが開いている状態における光サンプリング部２２のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）に対する透過率に相当している。今この状態の傾きｋ１を基準値とする。

【0062】

図２の特性Ｆ１を基準にして、例えば、電界吸収型光変調器２３のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を入力する側の結合損失が増加した場合や入出射インタフェース部２４の第２の光合分波部２６の損失が増加した場合、図３の特性Ｆ２のように、しきい値ＳＨ２が大きくなり傾きｋ２が小さくなる。

【0063】

この図３の特性Ｆ２で、図２に示した強度のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を与えた場合、電界吸収型光変調器内部の光導波路に入射されるサンプリング用光パルスの強度が小さくなるため、一般にゲート開時間が小さくなり、ゲート開時の光導波路の透過率が小さくなる。その結果、被測定光信号Ｐｘの測定波形の時間分解能が小さくなり、振幅が小さくなる。また、通常、被測定光信号Ｐｘに対する電界吸収型光変調器の結合損失や光合分波部２６の損失も同様に増加するため、傾きｋ２の低下に応じてサンプル光の振幅がさらに低下する。

【0064】

したがって、この場合、図３の破線で示しているように、サンプリング用光パルスの強度をＱ・ＳＨ２に増加設定する。これによってゲート開時間およびゲート開時の光導波路の透過率が基準状態と等しくなり、被測定光信号Ｐｘの波形測定の時間分解能が基準状態に維持される。

【0065】

また、振幅補正手段３６によりデジタル値Ｄｘ（ｉ）に対してｋ１／ｋ２倍の振幅補正を行なうことで、損失増加に伴う振幅減少分を補正することができ、前記時間分解能とともに標準状態と同等の波形測定が維持できる。

【0066】

また、電界吸収型光変調器２３の吸収飽和が発生するサンプリング用光パルスの強度が増加した場合は、図４の特性Ｆ３のように、特性Ｆ１の基準状態に対して傾きｋ３は変化せず、しきい値ＳＨ３のみが大きくなる。この状態で図２と同強度のサンプリング用光パルスを与えた場合、一般的にゲート開時間が短くなり、ゲート開時の透過率が小さくなる。その結果、被測定光信号Ｐｘの測定波形の時間分解能が小さくなり、振幅が小さくなる。

【0067】

したがって、この場合には、図４の破線で示しているように、サンプリング用光パルスの強度をＱ・ＳＨ３に増加設定する。これによってゲート開時間およびゲート開時の透過率が基準状態と等しくなり、被測定光信号Ｐｘの測定波形の時間分解能および振幅が基準状態に維持される。また、傾きｋ３はｋ１と等しいので振幅補正を行なう必要はない。

【0068】

また、電界吸収型光変調器２３のサンプリング用光パルスを入力する側と逆側の結合損失が増加した場合、電界吸収型光変調器２３の吸収飽和が発生した時の損失が増加した(ゲートが開いた時の光透過率が減少した) 場合、あるいは、第１の光合分波部２５の損失が増加した場合には、図５の特性Ｆ４のように、しきい値ＳＨ４は基準状態と変わらないが、傾きｋ４が小さくなる。

【0069】

したがって、この場合は、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度は基準状態と同一（Ｑ・ＳＨ４＝Ｑ・ＳＨ１）でよく、ゲート開時間は基準状態と等しい。

【0070】

そして、通常、被測定光信号Ｐｘに対する電界吸収型光変調器の結合損失、ゲート開時の損失、光合分波部２５の損失も同様に増加するため、傾きｋ４の低下に応じて被測定光信号の測定波形の振幅が小さくなる。したがって、振幅補正手段３６によりデジタル値Ｄｘ（ｉ）に対して、ｋ１／ｋ４倍の振幅補正を行なうことで、損失増加に伴う振幅減少分を補正することができ、基準状態と同等の波形測定が維持できる。

【0071】

上記のように、サンプリングに用いるサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）と通過光パルスＰ（ｉ）′の強度の入出力特性からそのしきい値を求め、そのしきい値を動作点の基準としてサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度を設定して被測定光信号に対するサンプリングを行なうことで、特にサンプリングの時間分解能（ゲートオン時間）を一定に保つことができ、再現性の高いサンプリングが行なえる。

【0072】

また、入出力特性の傾きにより、被測定光信号、サンプル光あるいはその強度検出結果の少なくとも一つに対する振幅補正を行なうことで、最終的な測定波形の振幅に対する再現性も確保することができ、より高い再現性で波形測定を行なうことができる。

【0073】

なお、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度を設定する方法として、単に電界吸収型光変調器２３の両端の間の損失や光サンプリング部２２全体の損失を測定してその損失に応じてサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度を可変する方法、即ち、通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度が一定となるようにフィードバック制御する方法も考えられるが、これでは、図３、図４、図５に示した特性変化（Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）を区別して抽出することは出来ないため、振幅補正を行なうべき特性変化に対してもサンプリング用光パルスの強度を制御することになり、サンプリング用光パルスの強度を適正に設定することはできない。

【0074】

しきい値算出手段３３によるしきい値ＳＨの算出方法および傾き算出手段３５による傾きｋの算出方法の一例を説明すると、図６の（ａ）のように、入出力特性の複数の測定点に対する近似線Ｌ（直線または曲線）の式を求め、その近似線Ｌと横軸との交点を算出してしきい値ＳＨとし、近似線Ｌの傾き（あるいはその平均値）を傾きｋとする方法や、図６（ｂ）のように、入出力特性の微分をとり、微分値が最大となる値、あるいはしきい値より入力光パルス強度が十分大きい領域における微分値の平均値を傾きｋとし、ｋ／２となる点をしきい値ＳＨとする。

【0075】

また、図６の（ｃ）のように、入出力特性の２階微分をとり、その値が最大となる点をしきい値ＳＨとする方法でもよい。

【0076】

次に、上記実施形態における入出射インタフェース部２４の具体例について説明する。
図７は、第１の光合分波部２５として、光を一方向に伝搬させるアイソレータ２５ａと光を一定割合で合分波する光ファイバカプラ２５ｂで構成し、第２の光合分波部２６としても同様に、光を一方向に伝搬させるアイソレータ２６ａと光を一定割合で合分波する光ファイバカプラ２６ｂで構成している。

【0077】

また、図８は、図７の光ファイバカプラ２５ｂ、２６ｂの代わりに、光を一定割合で合分波するハーフミラー２５ｃ、２６ｃを用いている。

【0078】

図９は、第１の光合分波部２５および第２の光合分波部２６を、それぞれ光サーキュレータ２５ｄ、２６ｄで構成した例である。

【0079】

上記、図７〜図９の構成においては、第１の光合分波部２５と第２の光合分波部２６の構成要素を同等としていたが、第１の光合分波部２５の構成要素として図７〜図９の任意の構成を用い、第２の光合分波部２６の構成要素としても図７〜図９の任意の構成を用いることができる。

【0080】

また、図１０は、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の波長λｓを被測定光信号Ｐｘの波長λｘよりも短波長に設定し、第１の光合分波部２５および第２の光合分波部２６を、それぞれＷＤＭカプラ２５ｅ、２６ｅで構成した例であり、図１１は、ＷＤＭカプラ２５ｅ、２６ｅの代わりに、ダイクロイックフィルタ２５ｆ、２６ｆを用いている。

【0081】

ＷＤＭカプラ２５ｅ、２６ｅは、３つの端子ａ〜ｃを有し、そのうちの第１端子ａと第２端子ｂの間は、波長λｘを含む帯域の光を導波し、波長λｓを含む帯域の光を導波せず、第２端子ｂと第３端子ｃの間は、波長λｓを含む帯域の光を導波するが、波長λｘを含む帯域の光は導波しない波長に依存した導波特性を有しており、被測定光信号のうち、電界吸収型光変調器２３で反射した戻り光が通過パルス強度検出部３１に入射されることや、サンプリング用光パルスのうち、電界吸収型光変調器２３で反射した戻り光がサンプル光強度検出部３０に入射されることを防ぐことができる。

【0082】

また、ダイクロイックフィルタは、どちらから入射した場合でも波長λｘを含む帯域の光を反射せずに通過させ、波長λｓを含む帯域の光を透過せずに反射する波長に依存した透過反射特性を有しており、被測定光信号のうち、電界吸収型光変調器２３で反射した戻り光が通過パルス強度検出部３１に入射されることや、サンプリング用光パルスのうち、電界吸収型光変調器２３で反射した戻り光がサンプル光強度検出部３０に入射されることを防ぐことができる。

【0083】

この図１０と図１１の構成例についても、第１の光合分波部２５および第２の光合分波部２６のいずれか一方をＷＤＭカプラで構成し、他方をダイクロイックフィルタで構成してもよい。

【0084】

上記各実施例は、被測定光信号Ｐｘが入射している状態であっても、そのサンプリングに適したサンプリング用光パルスの強度設定が可能な例であったが、サンプリング用光パルスの強度を適正値に設定する際に、被測定光信号の入射は必須条件ではない。

【0085】

したがって、図１２に示すように、第１の光合分波部２５の代わりに光スイッチ２５ｇを用いて、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度設定処理を行なう際には、光スイッチ２５ｇを通過光パルス強度検出部３１側に接続し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度設定処理が終了した段階で、光スイッチ２５ｇを被測定光信号側に接続してサンプリングを行なうようにしてもよい。この光スイッチ２５ｇの切替えは、入出力特性測定手段３２によって行なえばよい。

【0086】

この場合、被測定光信号Ｐｘに対するサンプリング時に、電界吸収型光変調器２３を通過した通過光パルスＰｓ（ｉ）′が被測定光信号の入射端側に出力されるのを防ぐために、被測定光信号入射端に光アイソレータを追加してもよい。

【0087】

前記各実施例では、サンプル光強度検出部３０と通過光パルス強度検出部３１がそれぞれ独立に設けられていたが、これらの強度検出部を共通化することもできる。その場合には、サンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′とを共通光路から出射させる必要がある。

【0088】

例えば、図１３に示す入出射インタフェース部２４のように、第１の光合分波部２５から出射された通過光パルスＰｓ（ｉ）′と第２の光合分波部２６から出射されたサンプル光Ｐｘ（ｉ）とを光スイッチ２７ｄに入射し、通過光パルスＰｓ（ｉ）′とサンプル光Ｐｘ（ｉ）のいずれか一方を選択して共通光路から出射させる。

【0089】

そして、この共通光路から出射された光を共通の強度検出部４０の受光器４１で受け、その出力をデジタル値に変換する。

【0090】

この構成では、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度設定の際には、光スイッチ２７ｄを第１の光合分波部２５側に設定して、通過光パルスＰｓ（ｉ）′の強度に対応したデジタル値Ｄｓ（ｉ）′を出力させ、被測定光信号Ｐｘのサンプリングを行なう際には、光スイッチ２７ｄを第２の光合分波部２６側に設定して、サンプル光Ｐｘ（ｉ）の強度に対応したデジタル値Ｄｘ（ｉ）を出力させる。

【0091】

また、図１４に示す入出射インタフェース部２４のように、第１の光合分波部２５から出射された通過光パルスＰｓ（ｉ）′と、第２の光合分波部２６から出射されたサンプル光Ｐｘ（ｉ）とを時間差合波部２７に入射し、両者が互いに重複しないように所定の時間差を付与して共通光路から出射する。

【0092】

そして、この共通光路から出射された光を、共通の強度検出部４０の受光器４１で受け、その出力信号を信号分離部４２に入力し、サンプル光に対応する信号成分Ｄｘ（ｉ）と通過光パルスに対応する信号成分Ｄｓ（ｉ）″とを前記時間差に基づいて識別分離して出力する。

【0093】

ここで、時間差合波部２７は、例えば図１５のように、通過光パルスＰｓ（ｉ）′に遅延器２７ａで時間Δｔの遅延を与え、その遅延した通過光パルスＰｓ（ｉ）″とサンプル光Ｐｘ（ｉ）とを合波器２７ｂで合波すればよい。なお、遅延器２７ａをサンプル光Ｐｘ（ｉ）側に挿入して合波してもよい。遅延器２７ａとしては、所定の長さの光ファイバや所定の距離の空間を伝搬させる光遅延器を用いることができる。

【0094】

また、被測定光信号波長λｘとサンプリング用光パルス波長λｓが異なる場合においては、図１６のように、通過光パルスＰｓ（ｉ）′とサンプル光Ｐｘ（ｉ）とを合波器２７ｂで合波し、その合波光を波長分散媒体２７ｃに入射し、両波長成分に対して波長の違いによる伝搬時間差Δｔを与えて出射してもよい。

【0095】

また、信号分離部４２としては、例えば図１７の（ａ）に示すように、受光器４１の出力信号を受ける二つのＡ／Ｄ変換器４２ａ、４２ｂで構成し、一方のＡ／Ｄ変換器４２ａには、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）に同期したクロックＣｓ（ｔ）を与え、他方のＡ／Ｄ変換器４２ｂには、クロックＣｓ（ｔ）に対してΔｔ遅延したクロックＣｓ（ｔ＋Δｔ）を与えることで、Δｔの時間差を持って入力される各信号Ｅｘ（ｉ）、Ｅｓ（ｉ）″にそれぞれ対応したデジタル値Ｄｘ（ｉ）、Ｄｓ（ｉ）″を分離出力することができる。

【0096】

また、信号分離部４２として、例えば図１７の（ｂ）に示すように、受光器４１の出力信号をＡ／Ｄ変換器４２ｃに入力し、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）に同期したクロックＣｓ（ｔ）と、クロックＣｓ（ｔ）に対してΔｔ遅延したクロックＣｓ（ｔ＋Δｔ）の論理和に従ったタイミングでＡ／Ｄ変換し、それぞれクロックＣｓ（ｔ）とクロックＣｓ（ｔ＋Δｔ）で動作するフリップフロップやスイッチ（４２ｄ、４２ｅ）を用いてＡ／Ｄ変換器４２ｃから出力されるデジタル値をＤｘ（ｉ）とＤｓ（ｉ）″に分離出力することもできる。

【0097】

上記実施形態の入出射インタフェース部２４は、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）を、電界吸収型光変調器２３の両端から互いに逆方向に入射させていたが、被測定光信号波長λｘとサンプリング用光パルス波長λｓが異なる場合では、図１８の入出射インタフェース部２４のように、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）とを光合波部２８で合波して、電界吸収型光変調器２３の一端に入射し、電界吸収型光変調器２３の他端から出射されるサンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′を光分波部２９で分波することもできる。

【0098】

この場合、光合波部２８としては、前記した光ファイバカプラ、ハーフミラー、ＷＤＭカプラ、ダイクロイックフィルタのいずれも使用可能である。

【0099】

また、光分波部２９は、サンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′とをその波長の違いによって分離し異なる光路から出射するものであればよく、前記したＷＤＭカプラ、ダイクロイックフィルタも使用可能である。

【0100】

また、光分波部２９の代わりに、図１９のように波長分散媒体２７ｃを用いれば、サンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′とに時間差を与えて共通光路から出射することができ、この光を前記した共通の強度検出部４０に入射することで、サンプル光Ｐｘ（ｉ）の信号成分と通過光パルスＰｓ（ｉ）′の信号成分を分離できる。

【0101】

また、図２０のように、光分波部２９で別光路に分離されたサンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′とを前記した時間差合波部２７に入射して、両者の間に所定時間差Δｔを与えて共通光路から出射し、前記したように共通の強度検出部４０に入射することで、サンプル光Ｐｘ（ｉ）の信号成分と通過光パルスＰｓ（ｉ）′の信号成分を分離できる。

【0102】

また、図２１のように、光分波部２９の代わりに波長可変フィルタ５０を用い、サンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の強度設定の際には、波長λｓの成分だけを通過させ、共通の強度検出部４０の受光器４１に入射させて、その出力をＡ／Ｄ変換器４３でデジタル値Ｄｓ（ｉ）′に変換し、被測定光信号Ｐｘに対するサンプリングを行なう際には、波長λｘの成分だけを通過させ、強度検出部４０の受光器４１に入射させて、その出力をＡ／Ｄ変換器４３でデジタル値Ｄｘ（ｉ）に変換する構成も可能である。

【0103】

また、図２２のように、光分波部２９で別光路に分波されたサンプル光Ｐｘ（ｉ）と通過光パルスＰｓ（ｉ）′をスイッチ５１で選択して共通光路から前記図２１と同じ強度検出部４０に入射させる構成も可能である。

【0104】

なお、図２１の構成における波長可変フィルタ５０の通過波長の切り替えや、図２２の構成におけるスイッチ５１の切り替えは、前記した入出力特性測定手段３２の制御により行なえばよい。

【0105】

なお、上記した各実施形態のサンプリング用光パルスＰｓ（ｉ）の周期は、図２４に示したように、被測定光信号Ｐｘの繰返し周期の整数倍に対して時間差をもつ等価サンプリング方式に限定されるものではなく、被測定光信号Ｐｘの繰返し周期の整数倍に同期してサンプリングを行ない、被測定光信号Ｐｘの遅延時間を可変して波形を取得する方法や、被測定光信号Ｐｘの繰返し周期と非同期でサンプリングを行ない、そのサンプリングで得られたサンプル光のデータから被測定光信号Ｐｘの波形を再構成するソフトウエア同期法を用いる場合であってもよい。また、以上のようにして得られた被測定光信号の波形を表示器に表示したり、波形からＱファクタ等の信号品質を求めることも可能である。

【符号の説明】

【0106】

２０……光サンプリング装置、２１……光パルス発生部、２２……光サンプリング部、２３……電界吸収型光変調器、２４……入出射インタフェース部、２５……第１の光合分波部、２６……第２の光合分波部、２７……時間差合波部、２８……光合波部、２９……光分波部、３０……サンプル光強度検出部、３１……通過光パルス強度検出部、３２……入出力特性測定手段、３３……しきい値算出手段、３４……光パルス強度設定手段、３５……傾き算出手段、３６……振幅補正手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】