JP2005345312A - Optical signal waveform measurement/evaluation apparatus by optoelectric sampling - Google Patents

Optical signal waveform measurement/evaluation apparatus by optoelectric sampling Download PDF

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秀彦 高良
Ippei Shake
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical signal waveform measurement/evaluation apparatus which performs observation and quality monitoring of an optical signal waveform with less SNR deterioration by optoelectric sampling means, high sensitivity, and a wide range of measurement wavelength. <P>SOLUTION: The optical signal waveform measurement/evaluation apparatus comprises sampling clock generation means 100 which generates and outputs an electric sampling clock of a predetermined repetition frequency f<SB>1</SB>, optoelectric sampling means 102 which repeats an optical signal of a bit rate of f<SB>0</SB>and outputs a sampling optical signal obtained by sampling with the electric sampling clock of the frequency f<SB>1</SB>, optoelectric conversion means 104 which converts the sampling optical signal into a sampling electric signal and outputs it, and electric signal processing means 106 which determines an optical signal waveform or an optical signal quality parameter from the sampling electric signal, wherein a semiconductor optical amplifier is used as the optoelectric sampling means 102. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光−電気サンプリングによる光信号波形測定・評価装置に関し、より詳細には、光−電気サンプリング手段として半導体光増幅器を用いた光信号波形測定・評価装置に関する。   The present invention relates to an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus using optical-electrical sampling, and more particularly to an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus using a semiconductor optical amplifier as optical-electrical sampling means.

従来、クロック抽出を必要とする光信号品質評価装置およびクロック抽出を必要としない光信号波形測定および品質監視装置が知られている。   Conventionally, an optical signal quality evaluation apparatus that requires clock extraction and an optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus that do not require clock extraction are known.

図５に従来のクロック抽出を必要とする光信号品質評価装置の例のブロック図を示す。この従来のクロック抽出を必要とする光信号品質評価装置は、繰り返し周波数ｆ０（Ｈｚ）の光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換器５０４と、光電変換手段から出力された電気強度変調信号からクロック抽出を行うクロック抽出器５０８と、クロック抽出器５０８より抽出されたクロックに同期して、繰り返し周波数ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックを発生するサンプリングクロック発生器５００、および電気信号処理器５０６を有する。電気信号処理器５０４は、光電変換器５０４から出力された電気強度変調信号を、サンプリングクロック発生器５００によって発生されたサンプリングクロックによってサンプリングして得られたサンプリング電気信号をもとにサンプリングデータ分布を逐次表示して信号アイパタンを求めて光信号品質パラメータを評価する。 FIG. 5 shows a block diagram of an example of a conventional optical signal quality evaluation apparatus that requires clock extraction. This conventional optical signal quality evaluation apparatus that requires clock extraction includes a photoelectric converter 504 that converts an optical signal having a repetition frequency f 0 (Hz) into an electric intensity modulation signal, and electric intensity modulation output from the photoelectric conversion means. A clock extractor 508 that performs clock extraction from a signal, and a repetition frequency f 1 (Hz) (f 1 = (n / m) f 0 + a: n, m is synchronized with the clock extracted by the clock extractor 508. A sampling clock generator 500 for generating a sampling clock having a natural number (a is an offset frequency) and an electric signal processor 506 are provided. The electrical signal processor 504 generates a sampling data distribution based on the sampling electrical signal obtained by sampling the electrical intensity modulation signal output from the photoelectric converter 504 with the sampling clock generated by the sampling clock generator 500. The optical signal quality parameter is evaluated by sequentially displaying and obtaining the signal eye pattern.

しかし、従来例１におけるサンプリングクロックの繰り返し周波数は通常数十〜数百ｋＨｚであり、評価に必要十分な信号アイパタンを得るのに時間がかかり光信号のワンダが問題になるので、クロック抽出が必須であった。   However, the repetition frequency of the sampling clock in Conventional Example 1 is usually several tens to several hundreds kHz, and it takes time to obtain a signal eye pattern necessary and sufficient for evaluation, and wandering of the optical signal becomes a problem. Therefore, clock extraction is essential. Met.

また、図６に、従来のクロック抽出を必要としない光信号波形測定および品質監視装置の例として、非同期サンプリングを用いた光信号波形測定・品質監視装置のブロック図を示す。非同期サンプリングを用いた光信号波形測定・品質監視装置は、繰り返し周波数ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）の電気サンプリングクロックを発生し出力するサンプリングクロック発生器６００と、ビットレートｆ０（bit/s)の光信号をサンプリング発生器６００から供給された電気サンプリングクロックでサンプリングしてサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング器６１６と、光−電気サンプリング器６１６から出力されたサンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換器６０４と、光電変換器６０４から出力されたサンプリング電気信号のアナログ・デジタル変換（ＡＤ変換）、バッファを用いたデータ取込および記憶保持動作、およびサンプリングデータから光信号のアイパタン等の波形を構築する電気信号処理器６０６とを備える。 FIG. 6 is a block diagram of an optical signal waveform measurement / quality monitoring apparatus using asynchronous sampling as an example of a conventional optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus that does not require clock extraction. An optical signal waveform measurement / quality monitoring apparatus using asynchronous sampling is an electrical sampling clock having a repetition frequency f 1 (Hz) (f 1 = (n / m) f 0 + a: n, m are natural numbers, and a is an offset frequency). A sampling clock generator 600 for generating and outputting an optical signal, and an optical-electrical sampling for sampling an optical signal having a bit rate f 0 (bit / s) with an electric sampling clock supplied from the sampling generator 600 and outputting a sampling optical signal 616, a photoelectric converter 604 that converts the sampling optical signal output from the optical-electrical sampling device 616 into a sampling electrical signal, and analog / digital conversion of the sampling electrical signal output from the photoelectric converter 604 ( AD conversion), data capture and storage operation using a buffer, and Pump comprising an electric signal processor 606 to construct a waveform such as eye pattern of the optical signal from the ring data.

電気サンプリングクロックの繰り返し周波数ｆ１は１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度の高速である。従来、光−電気サンプリング器には、電界吸収型光変調器（ＥＡ（Electro-absorption）光変調器）によるゲート動作が用いられていた（例えば、非特許文献１参照）。このＥＡ光変調器の光信号の透過帯域は４０ＧＨｚ程度であり、サンプリングゲート幅は１０ｐｓ（ピコ秒）程度が可能であるため、４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度までの高速ビットレートの光信号に対応可能である。 The repetition frequency f1 of the electrical sampling clock is as high as about 100 MHz to 1 GHz. Conventionally, a gate operation using an electroabsorption optical modulator (EA (Electro-absorption) optical modulator) has been used for an opto-electrical sampling device (see, for example, Non-Patent Document 1). Since the transmission band of the optical signal of this EA optical modulator is about 40 GHz and the sampling gate width can be about 10 ps (picoseconds), it can cope with an optical signal with a high bit rate up to about 40 Gbit / s. .

このように従来のクロック抽出を必要としない光信号波形測定および品質監視装置は、高速サンプリングにより短時間でサンプリングデータを得ることにより、同期手段を用いないにもかかわらず、ワンダの影響をなくした擬似的同期光信号アイパタンを得ることができ、雑音劣化や波長分散劣化のみならずジッタや偏波分散劣化などの時間方向の信号品質劣化をも監視できる（図７、図８）。また、光−電気サンプリング法を用いることで、電気サンプリングを用いる方法に比べて適用できる光信号ビットレートが広範囲となる。   In this way, the conventional optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus that does not require clock extraction has obtained the sampling data in a short time by high-speed sampling, thereby eliminating the influence of wander even though the synchronization means is not used. A pseudo-synchronous optical signal eye pattern can be obtained, and not only noise degradation and chromatic dispersion degradation but also temporal signal quality degradation such as jitter and polarization dispersion degradation can be monitored (FIGS. 7 and 8). In addition, by using the optical-electrical sampling method, the optical signal bit rate that can be applied is wider than that of the method using electrical sampling.

I. Shake et a., “Simple Q Factor Monitoring for BER Estimation Using Opened Eye Diagrams Captured by High-Speed Asynchronous Electrooptical Sampling ”, IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 15, pp. 620-622, 2003I. Shake et a., “Simple Q Factor Monitoring for BER Estimation Using Opened Eye Diagrams Captured by High-Speed Asynchronous Electrooptical Sampling”, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 15, pp. 620-622, 2003

しかしながら、図６に示したように、従来該光−電気サンプリング器として用いられていたＥＡ光変調器の損失が大きいため（１０ｄＢ程度）、ＥＡ光変調器の出力端における光信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が大きく劣化するという問題点があった。そのため所望のＳＮＲ以上の波形あるいは所望のＱ値以上の品質監視を実現するには、入力する光信号のレベルをある程度以上の高いパワーに設定しなければならなかった。   However, as shown in FIG. 6, since the loss of the EA optical modulator conventionally used as the opto-electrical sampling device is large (about 10 dB), the signal-to-noise of the optical signal at the output end of the EA optical modulator. The ratio (SNR) is greatly deteriorated. For this reason, in order to realize quality monitoring of a waveform exceeding a desired SNR or a quality value exceeding a desired Q value, the level of the input optical signal has to be set to a certain level of high power.

また、ＥＡ光変調器は光ゲート特性に波長依存性が存在するため測定できる光信号波長域は１０−３０ｎｍ程度と狭いという問題点もあった。さらに、ＥＡ変調器は半導体レーザと異なり発光しないので、半導体チップとピグテイルファイバの接続工程時に光パワーモニタによる接続点調整ができずモジュール化が難しくコストが高くなるという問題点もあった。   In addition, since the EA optical modulator has wavelength dependency in the optical gate characteristics, there is a problem that the optical signal wavelength range that can be measured is as narrow as about 10-30 nm. Further, since the EA modulator does not emit light unlike the semiconductor laser, there is a problem that the connection point cannot be adjusted by the optical power monitor during the connection process of the semiconductor chip and the pigtail fiber, making the module difficult and increasing the cost.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、光−電気サンプリング器におけるＳＮＲ劣化が少なくて高感度、かつ、測定波長範囲の広い光信号波形の観測および品質監視ができる光信号波形測定・評価装置を提供することにある。また、製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to observe and monitor the quality of an optical signal waveform with high sensitivity and a wide measurement wavelength range with little SNR degradation in an optical-electrical sampling device. The object is to provide an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus. Another object is to reduce the cost of the apparatus by using easy-to-manufacture optical components.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、所定の繰り返し周波数ｆ１の電気サンプリングクロックを発生して出力するサンプリングクロック発生手段と、ビットレートｆ０の光信号を前記サンプリングクロック発生手段から出力された前記電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング手段と、前記光−電気サンプリング手段から出力された前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換手段と、前記光電気変換手段から出力された前記サンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理手段とを備えた光信号波形測定・評価装置において、前記光−電気サンプリング手段として半導体光増幅器を用いたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a sampling clock generating means for generating and outputting an electrical sampling clock having a predetermined repetition frequency f 1 , and an optical signal having a bit rate f 0 is generated by the sampling clock. An optical-electrical sampling means for outputting a sampling optical signal obtained by sampling with the electric sampling clock output from the means; and the sampling optical signal output from the optical-electrical sampling means is converted into a sampling electric signal. An optical signal waveform measurement / evaluation apparatus comprising: a photoelectric conversion unit that outputs; and an electric signal processing unit that obtains an optical signal waveform or an optical signal quality parameter from the sampling electric signal output from the photoelectric conversion unit. -Using semiconductor optical amplifier as electrical sampling means It is characterized in.

この構成によれば、光−電気サンプリング手段におけるＳＮＲ劣化が少なく、かつ、測定波長範囲の広い光信号波形の観測および品質監視ができる光信号波形測定・評価装置を提供することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to provide an optical signal waveform measuring / evaluating apparatus that can observe and monitor the quality of optical signal waveforms with little SNR degradation in the optical-electrical sampling means and a wide measurement wavelength range.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光信号波形測定・評価装置は、前記繰り返し周波数ｆ１と前記ビットレートｆ０との関係は以下の式で表されることを特徴とする。
ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ
ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数 According to a second aspect of the present invention, in the optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the first aspect , the relationship between the repetition frequency f 1 and the bit rate f 0 is expressed by the following equation: To do.
f 1 = (n / m) f 0 + a
n and m are natural numbers, a is the offset frequency

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光信号波形測定・評価装置は、前記半導体光増幅器から出力された前記サンプリング光信号の雑音を除去する光フィルタをさらに備えたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the first or second aspect further comprises an optical filter for removing noise of the sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier. It is characterized by.

この構成によれば、半導体光増幅器から発生するＡＳＥ（増幅された誘導放出光）を低減しさらに高感度の光信号波形の観測および品質監視が可能となる。   According to this configuration, it is possible to reduce ASE (amplified stimulated emission light) generated from the semiconductor optical amplifier and to observe and monitor the quality of the optical signal waveform with higher sensitivity.

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の光信号波形測定・評価装置は、前記光信号の波長より短い波長の注入光を出力する注入用光源と、前記光信号と前記注入用光源から出力された注入光とを合波して出力する光合波器をさらに備え、前記光合波器の出力が前記半導体光増幅器に入力されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein an injection light source that outputs injection light having a wavelength shorter than a wavelength of the optical signal, and the light An optical multiplexer for combining and outputting the signal and the injection light output from the injection light source is further provided, and the output of the optical multiplexer is input to the semiconductor optical amplifier.

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光信号波形測定・評価装置は、前記サンプリングクロック発生手段は、シンセサイズド信号発生器とコムジェネレータとからなる、またはシンセサイズド信号発生器と非線形伝送線路とを有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the sampling clock generation means includes a synthesized signal generator and a comb generator, or It has a synthesized signal generator and a non-linear transmission line.

以上説明したように、本発明によれば、光−電気サンプリング手段におけるＳＮＲ劣化が少なくて高感度、かつ、測定波長範囲の広い光信号波形の観測および品質監視ができる光信号波形測定・評価装置を提供することができる。また、製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も目的とする。   As described above, according to the present invention, an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus capable of observing and monitoring an optical signal waveform with high sensitivity and a wide measurement wavelength range with little SNR degradation in the optical-electrical sampling means. Can be provided. Another object is to reduce the cost of the apparatus by using easy-to-manufacture optical components.

また、本発明によれば、比較的製造の容易な半導体光増幅器を使用することにより装置全体の低コスト化も実現できる。   Further, according to the present invention, the cost of the entire apparatus can be reduced by using a semiconductor optical amplifier that is relatively easy to manufacture.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram for explaining an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

本発明の第１の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置は、所定の繰り返し周波数ｆ１の電気サンプリングクロックを発生して出力するサンプリングクロック発生器１００と、ビットレートｆ０の光信号をサンプリングクロック発生器１００から出力された電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング器としての半導体光増幅器１０２と、半導体光増幅器１０２から出力されたサンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換器１０４と、光電変換器１０４から出力されたサンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理器１０６とを備えている。サンプリングクロック発生器１００から半導体光増幅器へ入力された電気サンプリングクロックがあるしきい値を超える時間において光信号が増幅されて出力される。 The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a sampling clock generator 100 that generates and outputs an electrical sampling clock having a predetermined repetition frequency f 1 , and an optical signal having a bit rate f 0. A semiconductor optical amplifier 102 as an optical-electrical sampling device that outputs a sampling optical signal obtained by sampling with an electrical sampling clock output from the sampling clock generator 100, and a sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier 102. The photoelectric converter 104 which converts into an electrical signal and outputs it, and the electrical signal processor 106 which calculates | requires an optical signal waveform or an optical signal quality parameter from the sampling electrical signal output from the photoelectric converter 104 are provided. The optical signal is amplified and output at a time when the electrical sampling clock input from the sampling clock generator 100 to the semiconductor optical amplifier exceeds a certain threshold value.

ビットレートｆ０（bit/s)の光信号が半導体光増幅器１０２に入力されサンプリングされる。電気サンプリングクロックは、例えば、繰り返し周波数ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）であり、サンプリングクロック発生器１００で発生され、半導体光増幅器１０２に供給される。半導体光増幅器１０２でサンプリングされて出力されたサンプリング光信号は光電変換器１０４に入力され、サンプリング電気信号に変換され出力される。電気信号処理部１０６では、サンプリング電気信号のアナログ・デジタル変換（ＡＤ変換）、バッファを用いたデータ取込および記憶保持がなされ、サンプリングデータから光信号のアイパタン等の波形が生成される。 An optical signal having a bit rate f 0 (bit / s) is input to the semiconductor optical amplifier 102 and sampled. The electrical sampling clock is, for example, a repetition frequency f 1 (Hz) (f 1 = (n / m) f 0 + a: n, m is a natural number, a is an offset frequency), and is generated by the sampling clock generator 100, It is supplied to the semiconductor optical amplifier 102. The sampling optical signal sampled and output by the semiconductor optical amplifier 102 is input to the photoelectric converter 104, converted into a sampling electric signal, and output. The electric signal processing unit 106 performs analog / digital conversion (AD conversion) of the sampling electric signal, takes in data using a buffer, and stores and holds a waveform such as an eye pattern of the optical signal from the sampling data.

本発明は、光−電気サンプリング手段として半導体光増幅器１０２を用いたことを特徴とする。サンプリングクロック発生器１００により周期的に半導体光増幅器１０２に電気サンプリングクロック（パルス電流）が入力されると、あるしきい値を超える電流が流れる時間において光信号が増幅されて出力されることになり光ゲート作用が実現できる。すなわち半導体光増幅器１０２により、光信号を電気サンプリングクロックでサンプリングしサンプリング光信号を得ることができる。半導体光増幅器はＭＨｚ〜ＧＨｚ程度の高速で変調することが可能であり、１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速光信号を増幅することも可能である。また図１に示したように、半導体光増幅器は利得特性を有しているためＥＡ変調器と異なり半導体光増幅器の出力端における光信号レベルの低下はない。光増幅時に生じる雑音（ＡＳＥ）によるＳＮＲ劣化はあるがトータルでのＳＮＲ劣化はＥＡ変調器に比べて少ない。従って、該半導体光増幅器を光−電気サンプリング部に使用することで、ＳＮＲ劣化が著しく少ない高感度の光信号の波形測定および品質評価が可能となる。さらに、半導体光増幅器は利得波長帯域が１００ｎｍ程度であるため、従来のＥＡ変調器（帯域１０−３０ｎｍ）より著しく広い波長帯域での光信号の波形測定および品質評価が可能となる。   The present invention is characterized in that a semiconductor optical amplifier 102 is used as an optical-electrical sampling means. When an electrical sampling clock (pulse current) is periodically input to the semiconductor optical amplifier 102 by the sampling clock generator 100, an optical signal is amplified and output during a time when a current exceeding a certain threshold value flows. Light gate action can be realized. That is, the semiconductor optical amplifier 102 can sample an optical signal with an electrical sampling clock to obtain a sampling optical signal. The semiconductor optical amplifier can modulate at a high speed of about MHz to GHz, and can amplify a high-speed optical signal of 100 Gbit / s or more. As shown in FIG. 1, since the semiconductor optical amplifier has gain characteristics, the optical signal level does not decrease at the output end of the semiconductor optical amplifier unlike the EA modulator. Although there is SNR degradation due to noise (ASE) generated during optical amplification, the total SNR degradation is less than that of the EA modulator. Therefore, by using the semiconductor optical amplifier in the optical-electrical sampling unit, it is possible to perform waveform measurement and quality evaluation of a highly sensitive optical signal with extremely little SNR degradation. Further, since the gain wavelength band of the semiconductor optical amplifier is about 100 nm, it is possible to measure the waveform and evaluate the quality of the optical signal in a wavelength band remarkably wider than that of the conventional EA modulator (band 10-30 nm).

電気サンプリングクロック発生器１００として、シンセサイズド信号発生器およびコムジェネレータ（図示しない）あるいはシンセサイズド信号発生器および非線形伝送線路（図示しない）を用いることによる電気短パルス発生などを用いることができる（参考文献：M. J. W. Rodwell, et al., “Active and Nonlinear Wave Propagation Devices in Ultrafast Electronics and Optoelectronics”, Proceedings of the IEEE, vol. 82, no.7, pp. 1037-1059, 1994)。   As the electrical sampling clock generator 100, a synthesized signal generator and a comb generator (not shown) or an electrical short pulse generation using a synthesized signal generator and a non-linear transmission line (not shown) can be used. (Reference: MJW Rodwell, et al., “Active and Nonlinear Wave Propagation Devices in Ultrafast Electronics and Optoelectronics”, Proceedings of the IEEE, vol. 82, no. 7, pp. 1037-1059, 1994).

ここで電気サンプリングクロックの繰り返し周波数ｆ１はＭＨｚ〜ＧＨｚ程度の高速であり、ビットレートｆ０よりも小さいことが望ましい。また、装置の時間分解能はサンプリングクロックのパルス幅に大きく依存するため、コムジェネレータまたは非線形伝送線路からの出力クロックのパルス幅は短いほうがより望ましい。非線形伝送線路は数ｐｓ以下のパルス発生が可能であることから、これを用いた場合、数ｐｓ以下の時間分解能（数１０ＧＨｚ以上の帯域に相当）の光信号波形測定および品質評価が実現できる。また、必要に応じて、該コムジェネレータまたは非線形伝送線路の前段または後段に電気増幅器（図示しない）を用いることもできる。また、必要に応じて、該コムジェネレータまたは非線形伝送線路の後段にベースバンドクリッパ（図示しない）を用いることもできる。 Here, the repetition frequency f 1 of the electrical sampling clock is high speed of about MHz to GHz, and is preferably smaller than the bit rate f 0 . Further, since the time resolution of the apparatus greatly depends on the pulse width of the sampling clock, it is more desirable that the pulse width of the output clock from the comb generator or the nonlinear transmission line is short. Since the nonlinear transmission line can generate a pulse of several ps or less, when it is used, optical signal waveform measurement and quality evaluation with a time resolution of several ps or less (corresponding to a band of several tens GHz or more) can be realized. Further, if necessary, an electric amplifier (not shown) can be used before or after the comb generator or the nonlinear transmission line. Further, if necessary, a baseband clipper (not shown) can be used downstream of the comb generator or the nonlinear transmission line.

図２は、第１の実施形態の別の実施形態の光信号波形測定・評価装置を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to another embodiment of the first embodiment.

上記では、非同期サンプリングの光信号波形測定・評価装置について述べたが、同期サンプリングの光信号波形測定・評価装置にも本発明を適用することができる。図２に示す光信号波形測定・評価装置は、光信号からクロックを抽出して出力するタイミング抽出器２０８と、タイミング抽出器２０８から入力されたクロックに基づいて電気サンプリングクロックを発生し出力するサンプリングクロック発生器２００と、ビットレートｆ０（bit/s)の光信号をサンプリングクロック発生器２００から出力された電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング器としての半導体光増幅器２０２と、半導体光増幅器２０２から出力されたサンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換器２０４と、光電変換器２０４から出力されたサンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理器２０６とを備えている。 The asynchronous sampling optical signal waveform measurement / evaluation apparatus has been described above, but the present invention can also be applied to a synchronous sampling optical signal waveform measurement / evaluation apparatus. The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus shown in FIG. 2 extracts a clock from an optical signal and outputs it, and sampling that generates and outputs an electrical sampling clock based on the clock input from the timing extractor 208 The clock generator 200 and an optical-electrical sampler that outputs a sampling optical signal obtained by sampling an optical signal having a bit rate f 0 (bit / s) with an electrical sampling clock output from the sampling clock generator 200 The semiconductor optical amplifier 202, the photoelectric converter 204 that converts the sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier 202 into a sampling electric signal, and outputs the optical signal waveform or light from the sampling electric signal output from the photoelectric converter 204 Electrical signal processor 20 for determining signal quality parameters It is equipped with a door.

また、先に述べたように従来の光信号波形測定・評価装置で用いられていたＥＡ変調器は発光しないのでモジュール化が難しくコストが高い。一方、半導体光増幅器は発光するため半導体チップとピグテイルファイバの接続が容易であり比較的コストが低い。従って装置全体の低価格化も実現できる。   Further, as described above, the EA modulator used in the conventional optical signal waveform measurement / evaluation apparatus does not emit light, so that it is difficult to modularize and high cost. On the other hand, since the semiconductor optical amplifier emits light, the connection between the semiconductor chip and the pigtail fiber is easy and the cost is relatively low. Therefore, the price of the entire apparatus can be reduced.

＜第２の実施形態＞
図３に本発明の第２の実施形態を示す。本発明の第２の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置は、所定の繰り返し周波数ｆ１（Ｈｚ）（例えば、ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数、ｆ０は光信号のビットレート）の電気サンプリングクロックを発生して出力するサンプリングクロック発生器３０２と、ビットレートｆ０（bit/s)の光信号をサンプリングクロック発生器３００から出力された電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング器としての半導体光増幅器３０２と、半導体光増幅器３０２から出力されたサンプリング光信号をフィルタリングする光フィルタ３１０と、光フィルタ３１０を介して入力されたサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換器３０４と、光電変換器３０４から出力されたサンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理器３０６とを備えている。 <Second Embodiment>
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention has a predetermined repetition frequency f 1 (Hz) (for example, f 1 = (n / m) f 0 + a: n, m are natural numbers, a Is a sampling clock generator 302 that generates and outputs an electrical sampling clock having an offset frequency and f 0 is an optical signal bit rate, and an optical signal having a bit rate f 0 (bit / s) is output from the sampling clock generator 300. A semiconductor optical amplifier 302 as an optical-electrical sampler that outputs a sampling optical signal obtained by sampling with the electrical sampling clock, an optical filter 310 that filters the sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier 302, and an optical A photoelectric converter 304 that converts and outputs a sampling electrical signal input via the filter 310; And an electrical signal processor 306 for obtaining the optical signal waveform or optical signal quality parameter from the sampling electric signals output from the photoelectric converter 304.

上記のように、半導体光増幅器は光増幅時に雑音（ＡＳＥ）を発生する。この雑音は利得波長帯域と同様に１００ｎｍ程度の広帯域である。従って、図３に示すように、必要とされる光信号の波長帯域のバンド幅を有する光フィルタ３１０を半導体光増幅器３０２の後段に配置することにより、余分なＡＳＥを除去してより高いＳＮＲでの波形測定および品質評価を実現することができる。   As described above, the semiconductor optical amplifier generates noise (ASE) during optical amplification. This noise has a wide band of about 100 nm as in the gain wavelength band. Therefore, as shown in FIG. 3, an optical filter 310 having a required bandwidth of the wavelength band of the optical signal is disposed at the subsequent stage of the semiconductor optical amplifier 302, thereby eliminating excess ASE and increasing the SNR. Waveform measurement and quality evaluation can be realized.

＜第３の実施形態＞
図４は、本発明の第３の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。 <Third Embodiment>
FIG. 4 is a diagram for explaining an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention.

本発明の第３の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置は、繰り返し周波数ｆ１（Ｈｚ）（例えば、ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数、ｆ０は光信号のビットレート）の電気サンプリングクロックを発生して出力するサンプリングクロック発生器４００と、注入光を出力する注入用光源４１４と、注入用光源４１４から出力された注入光とビットレートｆ０（bit/s)の光信号を合波してビットレートｆ０（bit/s)の合波光信号を出力する光合波器４１２と、光合波器４１２から出力されたビットレートｆ０（bit/s)の合波光信号をサンプリングクロック発生器４００から出力された電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング器としての半導体光増幅器４０２と、半導体光増幅器４０２から出力されたサンプリング光信号をフィルタリングする光フィルタ４１０と、光フィルタ４１０を介して入力されたサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換器４０４と、光電変換器４０４から出力されたサンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理器４０６とを備えている。 The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention has a repetition frequency f 1 (Hz) (for example, f 1 = (n / m) f 0 + a: n, m is a natural number, and a is an offset. A sampling clock generator 400 that generates and outputs an electrical sampling clock having a frequency (f 0 is the bit rate of the optical signal), an injection light source 414 that outputs injection light, and injection light that is output from the injection light source 414. bit rate f 0 bit rate of the optical signal multiplexed in (bit / s) f 0 ( bit / s) of the optical multiplexer 412 outputs the multiplexed optical signal, the bit rate f which is output from the optical multiplexer 412 Semiconductor as an optical-electrical sampling device that outputs a sampling optical signal obtained by sampling a 0 (bit / s) combined optical signal with an electrical sampling clock output from the sampling clock generator 400 A body optical amplifier 402; an optical filter 410 that filters the sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier 402; a photoelectric converter 404 that converts and outputs the sampling electrical signal input via the optical filter 410; And an electric signal processor 406 for obtaining an optical signal waveform or an optical signal quality parameter from the sampling electric signal output from the converter 404.

本発明の第３の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置は、半導体光増幅器４０２から出力される光信号の波形にパタン効果による歪みが生じる場合に有効である。第２の光として光信号より短い波長の連続光またはパルス列光を注入することにより、半導体光増幅器内のキャリア緩和時間が速くなるためパタン効果による波形歪みを抑圧することができる。   The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention is effective when distortion due to the pattern effect occurs in the waveform of the optical signal output from the semiconductor optical amplifier 402. By injecting continuous light or pulse train light having a shorter wavelength than the optical signal as the second light, the carrier relaxation time in the semiconductor optical amplifier is increased, so that waveform distortion due to the pattern effect can be suppressed.

本発明の第１の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical signal waveform measurement and evaluation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態の別の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical signal waveform measurement and evaluation apparatus which concerns on another embodiment of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical signal waveform measurement and evaluation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る光信号波形測定・評価装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical signal waveform measurement and evaluation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 同期サンプリングを用いた従来の光信号品質評価装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional optical signal quality evaluation apparatus using synchronous sampling. 非同期サンプリングを用いた従来の光信号波形測定・品質監視装置を説明する図である。It is a figure explaining the conventional optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus using asynchronous sampling. 非同期サンプリングを用いた従来の光信号波形測定・品質監視装置から得られる擬似的アイパタンおよび振幅ヒストグラム（Ｑ値）評価を示す図である。It is a figure which shows the pseudo eye pattern and amplitude histogram (Q value) evaluation which are obtained from the conventional optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus using asynchronous sampling. 非同期サンプリングを用いた従来の光信号波形測定・品質監視装置から得られる擬似的アイパタンおよびジッタ評価を示す図である。It is a figure which shows the pseudo eye pattern and jitter evaluation obtained from the conventional optical signal waveform measurement and quality monitoring apparatus using asynchronous sampling.

符号の説明Explanation of symbols

１００，２００，３００，４００，５００，６００ サンプリングクロック発生器
１０２，２０２，３０２，４０２ 半導体光増幅器
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 光電変換器
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６ 電気信号処理器
２０８，５０８ クロック抽出器
３１０，４１０ 光フィルタ
４１２ 光合分波器
４１４ 注入用光源
６１６ 光−電気サンプリング器（ＥＡ変調器）
100, 200, 300, 400, 500, 600 Sampling clock generators 102, 202, 302, 402 Semiconductor optical amplifiers 104, 204, 304, 404, 504, 604 Photoelectric converters 106, 206, 306, 406, 506, 606 Electrical signal processor 208,508 Clock extractor 310,410 Optical filter 412 Optical multiplexer / demultiplexer 414 Light source for injection 616 Optical-electrical sampling device (EA modulator)

Claims (5)

所定の繰り返し周波数ｆ１の電気サンプリングクロックを発生して出力するサンプリングクロック発生手段と、ビットレートｆ０の光信号を前記サンプリングクロック発生手段から出力された前記電気サンプリングクロックでサンプリングして得たサンプリング光信号を出力する光−電気サンプリング手段と、前記光−電気サンプリング手段から出力された前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換して出力する光電変換手段と、 前記光電気変換手段から出力された前記サンプリング電気信号より光信号波形または光信号品質パラメータを求める電気信号処理手段とを備えた光信号波形測定・評価装置において、
前記光−電気サンプリング手段として半導体光増幅器を用いたことを特徴とする光信号波形測定・評価装置。 Sampling clock generating means for generating and outputting an electric sampling clock having a predetermined repetition frequency f 1 , and sampling obtained by sampling an optical signal having a bit rate f 0 with the electric sampling clock output from the sampling clock generating means An optical-electrical sampling means for outputting an optical signal, a photoelectric conversion means for converting the sampling optical signal output from the optical-electrical sampling means into a sampling electrical signal, and an output, and an output from the photoelectric conversion means In an optical signal waveform measurement / evaluation apparatus comprising an electrical signal processing means for obtaining an optical signal waveform or an optical signal quality parameter from the sampling electrical signal,
An optical signal waveform measuring / evaluating apparatus using a semiconductor optical amplifier as the optical-electrical sampling means. 前記繰り返し周波数ｆ１と前記ビットレートｆ０との関係は以下の式で表されることを特徴とする請求項１に記載の光信号波形測定・評価装置。
ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ
ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数 The repetition frequency f 1 and the optical signal waveform measurement and evaluation apparatus according to claim 1, that wherein the relationship between the bit rate f 0 is expressed by the following equation.
f 1 = (n / m) f 0 + a
n and m are natural numbers, a is the offset frequency 前記半導体光増幅器から出力された前記サンプリング光信号の雑音を除去する光フィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号波形測定・評価装置。   3. The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to claim 1, further comprising an optical filter for removing noise of the sampling optical signal output from the semiconductor optical amplifier. 前記光信号の波長より短い波長の注入光を出力する注入用光源と、前記光信号と前記注入用光源から出力された注入光とを合波して出力する光合波器をさらに備え、前記光合波器の出力が前記半導体光増幅器に出力され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波形測定・評価装置。   An injection light source that outputs injection light having a wavelength shorter than the wavelength of the optical signal; and an optical multiplexer that combines and outputs the optical signal and the injection light output from the injection light source. 4. The optical signal waveform measurement / evaluation apparatus according to claim 1, wherein an output of a wave filter is output to the semiconductor optical amplifier. 前記サンプリングクロック発生手段は、シンセサイズド信号発生器とコムジェネレータとからなる、またはシンセサイズド信号発生器と非線形伝送線路とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光信号波形測定・評価装置。
5. The sampling clock generating means comprises a synthesized signal generator and a comb generator, or has a synthesized signal generator and a non-linear transmission line. Optical signal waveform measurement and evaluation equipment.
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