JP2008250165A - ジッタ低減装置および試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号に含まれる信号パターンに依存したジッタを低減する。
【解決手段】特定波長を有する信号光２１において試験信号に発生するジッタに対応して変化する波長を有する制御光信号２２を発生する制御信号発生部２１０と、信号光２１および制御光信号２２を重畳して入力され、制御光信号２２の波長に応じて特定波長と異なる変換波長に変換した波長変換光２３を出力する波長変換素子２２４を含む波長変換部２２０と、互いに経路長の異なる複数の光経路を有して、波長変換光２３をそれぞれの波長に応じた経路を介して出力させる遅延発生部２３０とを備え、遅延発生部２３０において、光経路のうち、信号光２１に含まれるパルスの各々におけるジッタを打ち消す遅延量が発生する光経路に信号光２１を注入して、信号光２１のジッタをパルス毎に低減して出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ジッタ低減装置および試験装置に関する。より詳細には、パルス状の光信号を発生した場合に当該光信号に生じるジッタを低減するジッタ低減装置と、それを備えた試験装置とに関する。

半導体集積回路等の被試験デバイスに試験信号を処理させてその機能および性能を評価する試験装置がある。被試験デバイスの多くは電気信号を取り扱う半導体回路等であるが、近年は、光信号を処理するデバイスも試験の対象となりつつある。

下記の特許文献１には、テスト用光信号発生器が発生したテスト用光信号を、光ファイバを通じてテストヘッドに供給することが記載される。これにより、テストヘッドに対する接続が簡潔になると共に、劣化の少ない試験信号を伝送できる。ただし、特許文献１に記載された装置では、試験対象となる被試験デバイスに入力される試験信号は、テストヘッドにおいて光信号から変換された電気信号である。

また、下記の特許文献２には、２つの強度変調光信号を合成することにより、安定な試験用光信号を発生する光信号発生装置が記載される。これにより、光信号を処理する被試験デバイスにおけるジッタ耐性を評価できる。
特開２０００−２４９７４６号公報 特開２００６−０４１６８１号公報

光信号を取り扱う被試験デバイスの試験に用いられる試験信号は、試験装置の電子回路によりいったん電気信号として生成された後、光信号に変換して被試験デバイスに印加される。しかしながら、試験装置を形成する回路、素子、伝送路、コネクタ等の伝送帯域にはそれぞれに制限があるので、試験装置内部においても、試験信号にジッタが発生する場合がある。このため、光信号を処理する被試験デバイスに対する試験においては、試験装置内部で発生したジッタと、被試験デバイスにおいて発生したジッタが重畳されて、試験の精度向上に対する妨げとなっている。

上記課題を解決する目的で、本発明の第１の形態として、光信号発生部が発生した特定波長を有する信号光において当該光信号に含まれるジッタに対応した波長を有する制御光信号を発生する制御光信号発生部と、信号光および制御光信号を重畳して入力され、制御光信号の波長に応じて特定波長と異なる変換波長に変換した波長変換光を出力する波長変換素子を含む波長変換部と、互いに経路長の異なる複数の光経路を有し、波長変換光をそれぞれの波長に応じて異なる個別の経路を介して出力させる遅延発生部とを備え、遅延発生部において、光経路のうち、信号光に含まれるパルスの各々におけるジッタを打ち消す遅延量が発生する光経路に信号光を注入して、信号光に含まれるジッタをパルス毎に低減して出力するジッタ低減装置が提供される。

また、本発明の第２の形態として、光信号発生部が発生した特定波長を有する信号光において当該信号光に含まれるジッタに対応した波長を有する制御光信号を発生する制御光信号発生部と、信号光および制御光信号を重畳して入力され、制御光信号の波長に応じて特定波長と異なる変換波長に変換した波長変換光を出力する波長変換素子を含む波長変換部と、互いに経路長の異なる複数の光経路を有し、波長変換光をそれぞれの波長に応じて異なる個別の経路を介して出力させる遅延発生部とを含み、遅延発生部において、光経路のうち、信号光に含まれるパルスの各々におけるジッタを打ち消す遅延量が発生する光経路に信号光を注入して、信号光に含まれるジッタをパルス毎に低減して光試験信号として出力するジッタ低減装置を備える試験装置が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、試験装置１００全体の構造を示す図である。同図に示すように、半導体試験装置１００は、ハンドラ１７０、テストヘッド１８０およびホスト装置１５０を備える。

ハンドラ１７０は、試験の対象となる被試験デバイス１３０を物理的に操作する機能を有する。これにより、多数の被試験デバイスから、半導体試験装置１００が処理できる数の被試験デバイスを順次供給して試験に供する作業を自動化する。また、試験後に、試験結果に応じて被試験デバイス１３０を分別して収納する機能を設ける場合もある。

テストヘッド１８０は、被試験デバイス１３０の仕様に応じたインターフェイスとなるパフォーマンスボード１６０を備え、試験装置１００および被試験デバイス１３０の間の信号伝送路を形成する。また、テストヘッド１８０は、複数のピンエレクトロニクスボード１８２（図２参照）を収容して、パフォーマンスボード１６０を介して被試験デバイス１３０に試験信号を供給する。

ホスト装置１５０は、接続ケーブル１４０を介してハンドラ１７０およびテストヘッド１８０に接続される。これにより、試験装置１００全体の動作を制御すると共に、制御信号およびデータ信号をハンドラ１７０およびテストヘッド１８０に供給して、被試験デバイス１３０の試験を実行する。接続ケーブル１４０には、電気信号を伝送するメタルケーブルの他に、光信号を伝送する光ファイバケーブルが収容される場合もある。

図２は、半導体試験装置１００におけるテストヘッド１８０の内部構造を模式的に示す図である。同図に示すように、テストヘッド１８０の上部にはパフォーマンスボード１６０が装着される。また、テストヘッド１８０の内部には、複数のピンエレクトロニクスボード１８２が収容される。

パフォーマンスボード１６０は、被試験デバイス１３０を装着できるソケット１６２を上面に、パフォーマンスボード１６０自体をピンエレクトロニクスボード１８２のいずれかに接続する場合に用いるコネクタ１６４を下面に、それぞれ備える。コネクタ１６４は、両端にコネクタを備えた集合ケーブル１６８を介して、ピンエレクトロニクスボード１８２のコネクタ１８４に電気的に接続される。また、被試験デバイス１３０およびピンエレクトロニクスボード１８２は、光ファイバケーブル１６６を介して、相互に光信号を入出力することもできる。

ピンエレクトロニクスボード１８２は、光試験信号を発生して被試験デバイス１３０に送り出す光ドライバ部１１０と、被試験デバイス１３０が試験動作により処理した後に出力した光試験信号を受信して被試験デバイス１３０の動作を評価する光コンパレータ部１２０とを各々が備える。光ドライバ部１１０は、試験信号の信号パターンを発生するパターン発生器１１２と、増幅器１１４を介してパターン発生器１１２から供給された信号パターンを光信号に変換する電気光変換部１１６とを備える。電気光変換部１１６から出力された光試験信号は、後述するジッタ低減部２００を介して、被試験デバイス１３０に供給される。

一方、光コンパレータ部１２０は、受信した光試験信号を電気信号に変換する光電気変換部１２２と、増幅器１２４を介して光電気変換部１２２が出力した信号を受け、被試験デバイス１３０により処理された信号から信号パターンを抽出するデジタル信号取り込み器１２６とを備える。これにより、パフォーマンスボード１６０に実装された被試験デバイス１３０の機能、性能、特性等を評価できる。

また、仕様の異なる被試験デバイス１３０を試験する場合は、パフォーマンスボード１６０を交換することにより同じテストヘッド１８０を用いることができる。更に、ピンエレクトロニクスボード１８２を交換または追加することにより、既存のテストヘッド１８０の機能を変更または追加することができる。

ただし、上記のような試験装置１００において、光ドライバ部１１０を形成する素子、伝送路、コネクタ等には、それぞれ帯域に制限がある。また、素子および伝送路には、個別に寄生容量あるいは寄生リアクタンス等がある。これらのために、光ドライバ部１１０が発生する光試験信号には不可避にジッタが生じる。更に、光試験信号には、パターン発生器１１２が出力信号パターンに依存するジッタも発生する。

このように、光ドライバ部１１０から出力される信号光２１には、試験装置１００自体において発生したジッタも重畳される。このため、被試験デバイス１３０から出力された光試験信号には、光ドライバ部１１０において発生したジッタと、被試験デバイス１３０において発生したジッタとが重畳され、これらを弁別することは難しい。しかしながら、図２に示すテストヘッド１８０は、光ドライバ部１１０において発生したジッタを低減するジッタ低減部２００を備える。

図３は、ひとつのピンエレクトロニクスボード１８２に係る試験信号の信号経路１０１により、ジッタ低減部２００の構造を模式的に示すブロック図である。なお、以下の各図において、斜線を付された信号線は、光信号を伝送する信号線路であることを示す。

同図に示すように、ジッタ低減部２００は、光ドライバ部１１０の発生するパターン信号を受けて制御信号を発生する制御信号発生部２１０と、光ドライバ部１１０の発生した信号光２１を受けてその波長を変換する波長変換部２２０と、後述する動作によりジッタを打ち消すように信号光２１に遅延を発生させる遅延発生器２３０とを備える。遅延発生器２３０の出力は、ジッタ低減部２００の出力光２４として、被試験デバイス１３０に供給される。なお、被試験デバイス１３０において処理された光試験信号は、光コンパレータ部１２０に受信される。光ドライバ部１１０および光コンパレータ部１２０の各々の動作については既に説明した通りである。こうして、光コンパレータ部１２０においては、被試験デバイス１３０において発生したジッタを検出できる。

図４は、ジッタ低減部２００の構造をより詳細に示すブロック図である。同図に示すように、ジッタ低減部２００は、制御信号発生部２１０、波長変換部２２０および遅延発生部２３０を順次接続して形成される。

制御信号発生部２１０は、前記のように、パターン発生器１１２の発生する電気信号であるパターン信号を受け、それに応じた光信号である制御光信号２２を、光ファイバ２０２を介して出力する。以降、波長変換部２２０および遅延発生部２３０においては、一貫して光信号が取り扱われる。

波長変換部２２０は、シリーズに接続された光カプラ２２２および波長変換素子２２４を備える。光カプラ２２２は、制御信号発生部２１０が出力した制御光信号２２と共に、光ファイバ２０１を介して光ドライバ部１１０が出力する信号光２１を受け、それらを合波して出力する。波長変換素子２２４については後述する。また、遅延発生部２３０は、光分波器２４０および光遅延線２５０を有する。

光分波器２４０は、光ファイバ２０３を介して受けた波長変換光２３を、その波長に応じて異なる光導波路２４１、２４３、２４５に分岐させるチャンネル導波路２４２を備える。また、分岐された伝播光は、チャンネル導波路２４４を介して結合された光遅延線２５０の光導波路２５１、２５３、２５５に個別に結合される。光遅延線２５０の光導波路２５１、２５３、２５５は、互いに光学的な経路長が異なるので、伝播光の伝播時間も相違する。

このような構造により、遅延発生部２３０に入射した波長変換光２３には、その波長に応じて遅延量が異なる遅延を生じる。更に、光導波路２５１、２５３、２５５を伝播した伝播光は、光合波器２５４においてひとつの光ファイバ２０４に誘導される。光ファイバ２０４は、ジッタ低減部２００の出射ポートでもあり、光ファイバ２０４を介して出力光２４が被試験デバイス１３０に向かって出力される。

図５は、波長変換素子２２４として用い得るＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ ＬｉＮｂＯ_３：周期分極ニオブ酸リチウム）光導波路の構造を示す斜視図である。同図に示すように、ＰＰＬＮ光導波路は、非常に短い周期で分極が反転する非線形光学結晶であるＬｉＮｂＯ_３基板２２３と、反転する分極分布を横切るようにＬｉＮｂＯ_３基板２２３に形成された光導波路２２５とを有する。このような構造を有する波長変換素子２２４に波長の異なる２つのレーザ光が注入された場合、それらレーザ光の一方の２次高調波と他方との差周波光が出射される。

図６は、上記のようなＰＰＬＮ光導波路を有する波長変換素子２２４の動作を説明する図である。同図に示すように、波長変換素子２２４には、互いに異なる波長ε_１、ε_２、ε_３を有する制御光信号２２のいずれかと、特定波長λ_１を有する信号光２１とが注入される。ここで、信号光２１の光強度が十分に高い場合、信号光２１の第二高調波が発生し、更に、制御光信号２２および第二高調波の差周波に相当する波長λ_２、λ_２２、λ_２３を有する変換光２３が出射される。従って、制御信号発生部２１０を介して制御光２２の波長ε_１、ε_２、ε_３を選択することにより、変換光２３の波長を波長λ_２、λ_２２、λ_２３のいずれかに変換することができる。

なお、ＬｉＮｂＯ_３は、室温では可視光により光損傷を受けることが知られている。従って、酸化マグネシウム等を添加して材料の安定性を増すことが好ましい。また、波長変換素子２２４の材料としては、ＬｉＮｂＯ_３の他に、例えばＬｉＢ_３Ｏ_５、ＢａＢ_２Ｏ_４、ＫＴｉＯＰＯ_４等も例示できる。更に、上記のような波長変換素子において変換の対象となるのは、ＴＭモードの直線偏光である信号光２１および制御光２２であるか、あるいは、信号光２１および制御光信号２２に含まれるＴＭモードの直線偏光成分である。

また更に、波長変換素子２２４は、半導体光増幅器ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などの非線形光学素子を用いても形成することができる。また、非線形光ファイバ、電界吸収型変調器などを用いることもできる。

図７は、制御信号発生部２１０の内部構造３００の一例を説明するブロック図である。同図に示すように、制御信号発生部２１０は、上記した制御電気信号１１を光信号に変換して出力する。即ち、制御信号発生部２１０は、常時発光する制御光源素子２１４と、制御光源素子２１４の出力を光ファイバ２０２に結合できる光スイッチ２１６を備える。従って、光スイッチ２１６を前記した制御電気信号１１により駆動することにより、ジッタの発生を検知した旨を制御光信号２２として出力する。

図８は、上記の内部構造３００を有する制御信号発生部２１０を備えたジッタ低減部２００における信号光２１、制御光信号２２、波長変換光２３および出力光２４のタイミングを比較して示す図である。同図に示すように、波長変換素子２２４には、特定波長λ_１を有する信号光２１と、特定波長ε_１を有する制御光信号２２とが入力される。ただし、信号光２１の一部のパルスＸは、点線で示す本来のタイミングに対して遅れが生じている。

これ対して、制御光信号２２は、上記信号光２１の一部のパルスを包含する一定のパルス幅を有して、波長ε_１を有する繰り返しパルス信号である。ただし、制御信号発生部２１０は、パターン発生器１１２の発生した信号光２１の信号パターンに基づいて、遅れたパルスＸと同じタイミングにはパルスを発生しない。

信号光２１および制御光信号２２は、光カプラ２２２において合波されて波長変換素子２２４に入力される。従って、信号光２１のパルスのうち、遅れたパルスＸ以外のパルスは、制御光信号２２と合波されて、波長変換素子２２４において波長変換され、波長λ_２を有する波長変換光２３として出力される。一方、タイミングが遅れていたパルスＸに対しては制御光信号２２のパルスが生じていないので、信号光２１が単独で波長変換素子２２４に入力され、当初の波長λ_１のまま、波長変換光２３として出力される。従って、波長変換光２３のパルスタイミングは信号光２１から変化していないが、タイミングの遅れたパルスＸを除くパルスは、波長λ_２に変換されている。なお、この場合、パルスＸの波長は変換されていないが、便宜上、併せて波長変換光２３と記載する。

上記のように、波長λ_１およびλ_２のパルスを含む波長変換光２３が遅延発生部２３０に入力されると、光分波器２４０において波長毎に個別の光導波路２４１、２４３、２４５に個別に伝播される。この実施形態では、例えば、波長λ_１の光信号が光導波路２４５に伝播され、波長λ_２の光信号が光導波路２４３に伝播される。

光分波器２４０の光導波路２４３、２４５は、光遅延線２５０の光導波路２５３、２５５に個別に接続されている。従って、光遅延線２５０において、波長λ_１の信号は光導波路２５５に、波長λ_２の信号は光導波路２５３にそれぞれ伝播される。ここで、光遅延線２５０における光導波路２５３、２５５は、相互に経路長が異なり、光導波路２５５がより長い経路長を有する。このため、光導波路２５５を伝播する波長λ_２の光信号は、光導波路２５３を伝播する波長λ_１の光信号よりも、遅れて光合波器２５４に到達する。これにより、光信号のパルスのタイミングは、すべて、遅れていた方のパルスＸのタイミングに揃うので、実効的にジッタは解消される。

このようにして、制御信号発生部２１０、波長変換部２２０および遅延発生部２３０を備えたジッタ低減部２００は、信号光２１に含まれるパターン依存ジッタを低減できるので、図３に示した試験装置１００においては、光ドライバ部１１０で発生したパターン依存ジッタの影響を排した精度の高い試験を実行できる。

なお、波長変換素子２２４を備えた波長変換部２２０に信号光２１だけが入力された場合、信号光２１は当初の波形を維持したまま光ファイバ２０３に出力される。これに対して、波長変換された信号光２１は、タイミングは変わらないが、信号振幅は小さくなる。そこで、波長変換素子２２４を常に動作させて、波長変換光２３のパルス高をそろえることが好ましい。そこで、制御信号発生部２１０としては、互いに波長の異なる複数の制御光信号２２を発生できることが好ましい。

図９は、制御信号発生部２１０の、他の内部構造３０１を示すブロック図である。同図に示すように、この制御信号発生部２１０は、互いに異なる波長ε_１、ε_２、ε_３で常時発光する複数の制御光源素子２１４を備える。また、制御光源素子２１４の各々は、それぞれ、光スイッチ２１６を介して光合波器２１８に結合され、光合波器２１８の出力が光ファイバ２０２に結合される。光スイッチ２１６は、制御電気信号１１によりいずれかひとつが選択的に投入され、投入された光スイッチ２１６に対応する制御光源素子２１４の発生した光が制御光信号２２として、光ファイバ２０２に出力される。

このように、異なる波長を有する制御光信号２２を発生する制御信号発生部２１０は、互いに異なる波長ε_１、ε_２、ε_３で常時発光する複数の制御光源素子２１４と、制御光信号２２を発生すべき場合に制御光源素子２１４のいずれかの出射光を制御光信号２２として光ファイバ２０２に結合する光スイッチ２１６とを用いて形成できる。また、このような制御光信号２２により、互いに異なる複数種類の波長を有する波長変換光２３を発生できるので、光分波器２４０および光遅延線２５０の光導波路２４１、２４３、２４５、２５１、２５３、２５５の数を増やすことにより、遅延量を多様に変化させることができる。

なお、制御光源素子２１４としては、半導体レーザ等を用いることができる。また、上記の実施形態では、光スイッチ２１６を用いた構造を例示したが、制御電気信号１１により制御光源素子２１４を直接に駆動して制御光信号２２を発生させる構造も採り得る。この場合は、光スイッチ２１６を用いないので、部品点数を減らすことができる。

図１０は、制御信号発生部２１０の更に他の内部構造３０２を説明するブロック図である。同図に示すように、この内部構造３０２は、図７に示した内部構造３００に似ている。ただし、内部構造３０２においては、制御光源素子２１４が波長可変半導体レーザ２１５に交換されている。これにより、簡素な構造を有する回路で任意の波長の制御光信号２２を発生できる。

図１１は、他の側面から見た制御信号発生部２１０の他の内部構造３０３を説明するブロック図である。同図に示すように、この制御信号発生部２１０はパターンジッタテーブル２１２を有する。パターンジッタテーブル２１２は、信号パターンと、その信号パターンに応じて発生するジッタを対応させるデータを有する。従って、パターン信号を受けた制御信号発生部２１０は、そのパターンに対応したパターン依存ジッタが発生する特定の信号パターンを検出した場合に、その旨を通知する制御電気信号１１を発生する。これにより、制御信号発生部２１０は、パターン発生器１１２の発生した信号パターンに応じたパターン依存ジッタの発生を検知する。

図１２は、上記のような内部構造３０１、３０２、３０３のいずれかを有するジッタ低減部２００における信号光２１、制御光信号２２、波長変換光２３および出力光２４のタイミングを比較して示す図である。同図に示すように、同図に示すように、波長変換素子２２４には、特定波長λ_１を有する信号光２１と、特定波長ε_１を有する制御光信号２２とが入力される。ただし、信号光２１の一部のパルスＸは、点線で示す本来のタイミングに対して遅れが生じている。また、遅れ量は少ないが、本来のタイミングに対して遅れた他のパルスＹも含まれる。

これ対して、制御光信号２２は、上記信号光２１の各パルスを包含する一定のパルス幅を有して、波長ε_１を有する繰り返しパルス信号である。ただし、制御信号発生部２１０は、パターン発生器１１２の発生した信号光２１の信号パターンに基づいて、遅れたパルスＸおよびパルスＹに対して、それぞれ異なる波長ε_２、ε_３のパルスを生成する。

信号光２１および制御光信号２２は、光カプラ２２２において合波されて波長変換素子２２４に入力される。従って、波長変換素子２２４から出力される波長変換光２３のうち、信号光２１のパルスＸは、制御光信号２２と合波された上で波長変換素子２２４において波長変換される。ここで、信号光２１においてタイミング遅れが生じていなかったパルスは、波長ε_１の制御光信号２２により変換されて波長λ_２を有する波長変換光２３となる。また、信号光２１においてタイミング遅れが生じたパルスＸ、Ｙについては、波長ε_２またはε_３を有する制御光信号２２により波長変換され、波長λ_２２またはλ_２３を有する波長変換光２３として出力される。

上記のように、波長λ_２、λ_２２、λ_２３のパルスを含む波長変換光２３が遅延発生部２３０に入力されると、光分波器２４０において波長毎に個別の光導波路２４１、２４３、２４５に個別に伝播される。この実施形態では、例えば、波長λ_２の光信号が光導波路２４５に、波長λ_２２の光信号が光導波路２４３に、波長λ_２３の光信号が光導波路２４５に、それぞれ伝播される。

光分波器２４０の光導波路２４１、２４３、２４５は、光遅延線２５０の光導波路２５１、２５３、２５５に個別に接続されている。従って、光遅延線２５０において、波長λ_２の信号は光導波路２５５に、波長λ_２２の信号は光導波路２５３に、波長λ_２３の信号は光導波路２５１にそれぞれ伝播される。ここで、光遅延線２５０における光導波路２５１、２５３、２５５は相互に経路長が異なり、光導波路２５５がより長い経路長を有する。このため、光導波路２５３を伝播する波長λ_２２の光信号は、光導波路２５１を伝播する波長λ_２３の光信号よりも、遅れて光合波器２５４に到達する。また、光導波路２５５を伝播する波長λ_２の光信号は、光導波路２５３を伝播する波長λ_２２の光信号よりも更に遅れて光合波器２５４に到達する。これにより、光信号のパルスのタイミングは、すべて、遅れていたパルスＸのタイミングに揃うので、実効的にジッタは解消される。なお、光遅延線２５０において、光導波路２５１、２５３、２５５の経路長の差が数百μｍあれば、ジッタを有効に低減できる。

図１３は、ピンエレクトロニクスボード１８２に係る試験信号の他の信号経路６００により、他の実施形態に係るジッタ低減部２００の構造を模式的に示すブロック図である。なお、図３と共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

同図に示すように、ジッタ低減部２００は、図３に示した試験装置１００と同様に、制御信号発生部２１０、波長変換部２２０および遅延発生部２３０を含む。ただし、制御信号発生部２１０は、光ドライバ部１１０に駆動信号である増幅器１１４の出力を受けている点に固有の特徴がある。

図１４は、図１３に示すジッタ低減部２００における制御信号発生部２１０の内部構造３０４を示す図である。同図に示すように、この制御信号発生部２１０は、積分器２１１を備え、積分器２１１により増幅器１１４の出力を受けている。これにより、パターンジッタテーブル２１２を用いることなく、ジッタに応じた制御光信号２２を発生することができる。

即ち、ＶＣＳＥＬのようなレーザダイオードが光ドライバ部１１０の光源素子として用いられた場合、キャリアの蓄積により発光遅延が生じることが判っている。このため、消光時間が長くなる信号パターンに続いて入力された信号ではジッタが増加する。そこで、光ドライバ部１１０の駆動信号を積分器２１１により監視して、ジッタの増加を予測して制御光信号２２を発生させることができる。

このように、制御信号発生部２１０は、光信号を出力する光ドライバ部１１０の発光素子におけるキャリアの蓄積量に基づいて制御光信号２２を発生できる。これにより、予めパターンジッタテーブル２１２を用意しなくても制御光信号２２を発生できるので、試験信号の信号パターンが変更になった場合でも、制御信号発生部２１０を仕様変更することなく、有効にジッタを低減できる。

図１５は、他の実施形態に係るジッタ低減部４０１の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、このジッタ低減部４０１も、制御信号発生部２１０、波長変換部２２０および遅延発生部２３０を備える。ここで、制御信号発生部２１０および波長変換部２２０の構造は、図４に示したジッタ低減部２００と変わらない。

これに対して、遅延発生部２３０は、波長変換光２３を受ける光サーキュレータ４１０と、光サーキュレータ４１０に接続された光ファイバグレーティング４２０および出力ポートとしての光ファイバ２０４とを備える。光サーキュレータ４１０は、入力された光信号を、順次隣接するポートから出力する機能を有する。従って、この実施形態においては、光ファイバ２０３から入力された波長変換光２３は光ファイバグレーティング４２０に入力され、光ファイバグレーティング４２０から光サーキュレータ４１０に入力された光信号は光ファイバ２０４に出力される。

光ファイバグレーティング４２０は、その光の伝播方向に沿って異なる位置に形成された複数のファイバ・ブラッグ・グレーティング（以下、「ＦＢＧ」と記載する）４２２、４２４、４２６を有する。ＦＢＧ４２２、４２４、４２６の各々は、光の伝播方向に沿ってその屈折率を周期的に変化させることにより形成され、特定の波長（ブラッグ波長と呼ばれる）を中心とする狭い帯域の光を高い効率で反射する。従って、ＦＢＧ４２２、４２４、４２６が相互に異なるブラッグ波長を有することにより、光ファイバグレーティング４２０に入力された光信号を、その波長毎に異なる経路長で入射端に戻すことができる。光ファイバグレーティング４２０の入射端から再び光サーキュレータ４１０に戻された光信号は、出力ポートとしての光ファイバ２０４から、出力光２４として出力される。

そこで、光ファイバグレーティング４２０において、ＦＢＧ４２６の反射波長をλ_２、ＦＢＧ４２４の反射波長をλ_２２、ＦＢＧ４２２の反射波長をλ_２３とそれぞれ設定することにより、波長変換光２３が入力された場合に、より遅延量の大きなパルスに対して少ない経路長で光ファイバ２０４に出力して、ジッタを効果的に解消できる。

なお、光ファイバグレーティング４２０としては、ＦＢＧのピッチが軸方向について連続的に変化するチャープドＦＢＧを用いることもできる。チャープドＦＢＧの場合は、波長を連続的に変化させることにより、光信号の遅延量を決定する反射位置を連続的に変化させることができる。従って、連続的に変化する制御光信号２２を発生できる制御信号発生部２１０と組み合わせることにより、さまざまなタイミング制御を実行できる。また、光サーキュレータ４１０から光ファイバ２０４への出力には、フィルタ４３０を設けて、出力光２４に含まれる制御光信号２２成分を取り除くことが好ましい。

図１６は、さらに他の実施形態に係るジッタ低減部４０２の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、このジッタ低減部４０２も、制御信号発生部２１０、波長変換部２２０および遅延発生部２３０を備える。制御信号発生部２１０および波長変換部２２０の構造は、図４に示したジッタ低減部２００と変わらない。

これに対して、遅延発生部２３０は、それぞれ光導波路基板５１０にバルク光導波路として形成された光分波器５１２と、光分波器５１２に結合された複数の光ファイバ５２１、５２３、５２５とを備える。光分波器５１２は、入射した光信号をその波長に応じて分離する機能を有する。分離された波長毎の光信号は、光ファイバ５２１、５２３、５２５の何れかに伝播される。また、光ファイバ５２１、５２３、５２５は、それぞれ、互いに長さが異なる光ファイバ５４１、５４２、５４３の一端に個別に結合される。光ファイバ５４１、５４２、５４３から入射された光信号は、１本の光ファイバ２０４に出力される。

このような遅延発生部２３０において、光ファイバ５４３に波長λ_２の波長変換光２３を、光ファイバ５４２に波長λ_２２の波長変換光２３を、光ファイバ５４１に波長λ_２３の波長変換光２３を、それぞれ伝播させることにより、図１１に示した波長変換光２３が入力された場合に、より遅延量の大きなパルスに対して少ない経路長で光ファイバ２０４に出力して、ジッタを解消できる。また、この実施形態では、光ファイバ５４１、５４２、５４３を交換することにより、遅延発生部２３０において発生する光信号の遅延量を容易に変更できる。

以上説明したように、上記の各実施形態に係るジッタ低減部２００は、光ドライバ１１０において発生した信号光に生じるジッタを、それ自体も光信号である制御光信号２２により高速に低減できる。従って、光ドライバ部１１０において試験信号に発生したジッタの影響を取り除き、被試験デバイス１３０の試験を高精度に実行できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

ひとつの実施形態に係る試験装置１００の構造を示す模式図である。 テストヘッド１８０の構造を模式的に示す図である。 試験装置１００における信号経路１０１を模式的に示すブロック図である。 ジッタ低減部２００の構造を示すブロック図である。 波長変換素子２２４の構造を示す斜視図である。 波長変換素子２２４の動作を説明するグラフである。 制御信号発生部２１０の内部構造３００を示す図である。 ジッタ低減部２００の動作を説明するタイミング図である。 制御信号発生部２１０の他の内部構造３０１を説明するブロック図である。 制御信号発生部２１０の更に他の内部構造３０２を示す図である。 制御信号発生部２１０のまた他の内部構造３０３を示すク図である。 内部構造３０１、３０２、３０３を有する制御信号発生部２１０を備えたジッタ低減部２００の動作を説明するタイミング図である。 ジッタ低減部２００を備えた試験装置１００全体の信号経路６００を示す図である。 制御信号発生部２１０の他の内部構造３０４を示す図である。 他の実施形態に係るジッタ低減部４０１の構造を模式的に示す図である。 さらに他の実施形態に係るジッタ低減部４０２の構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１１ 制御電気信号、２１ 信号光、２２ 制御光信号、２３ 波長変換光、２４ 出力光、１００ 試験装置、１０１、６００ 信号経路、１１０ 光ドライバ部、１１２ パターン発生器、１１４、１２４ 増幅器、１１６ 電気光変換部、１２０ 光コンパレータ部、１２２ 光電気変換部、１２６ デジタル信号取り込み器、１３０ 被試験デバイス、１４０ 接続ケーブル、１５０ ホスト装置、１６０ パフォーマンスボード、１６２ ソケット、１６４ コネクタ、１６８ 集合ケーブル、１６６ 光ファイバケーブル、１７０ ハンドラ、１８０ テストヘッド、１８２ ピンエレクトロニクスボード、１８４ コネクタ、２００、４０１、４０２ ジッタ低減部、２０１、２０２、２０３、２０４ 光ファイバ、２１０ 制御信号発生部、２１１ 積分器、２１２ パターンジッタテーブル、２１４ 制御光源素子、２１５ 波長可変半導体レーザ、２１６ 光スイッチ、２１８ 光合波器、２２０ 波長変換部、２２２ 光カプラ、２２３ ＬｉＮｂＯ_３基板、２２４ 波長変換素子、２２５ 光導波路、２３０ 遅延発生部、２４０、５１２ 光分波器、２４１、２４３、２４５ 光導波路、２４２ チャンネル導波路、２５０ 光遅延線、２４１、２４３、２４５、２５１、２５３、２５５ 光導波路、２５４ 光合波器、３００、３０１、３０２、３０３、３０４ 内部構造、４１０ 光サーキュレータ、４２０ 光ファイバグレーティング、４２２、４２４、４２６（ＦＢＧ） ファイバ・ブラッグ・グレーティング、４３０ フィルタ、５２１、５２３、５２５、５４１、５４２、５４３ 光ファイバ

Claims (17)

1. 光信号発生部が発生した特定波長を有する信号光において当該光信号に含まれるジッタに対応した波長を有する制御光信号を発生する制御光信号発生部と、
   前記信号光および制御光信号を重畳して入力され、前記制御光信号の波長に応じて前記特定波長と異なる変換波長に変換した波長変換光を出力する波長変換素子を含む波長変換部と、
   互いに経路長の異なる複数の光経路を有し、前記波長変換光をそれぞれの波長に応じて異なる個別の経路を介して出力させる遅延発生部と
   を備え、
   前記遅延発生部において、前記光経路のうち、前記信号光に含まれるパルスの各々におけるジッタを打ち消す遅延量が発生する光経路に前記信号光を注入して、前記信号光に含まれるジッタをパルス毎に低減して出力するジッタ低減装置。
2. 前記制御信号発生部は、前記光信号発生部に供給される電気信号から信号パターンを検出し、当該信号パターンに対応した前記制御光信号を発生する請求項１に記載のジッタ低減装置。
3. 前記制御信号発生部は、前記光信号発生部における発光素子におけるキャリアの蓄積量に基づいて前記制御光信号を発生する請求項１に記載のジッタ低減装置。
4. 前記制御信号発生部は、前記制御光信号と同じ波長で発光する制御光源素子と、前記制御光信号を発生すべき場合に前記制御光源素子を発光させる制御信号駆動回路とを有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
5. 前記制御信号発生部は、前記制御光信号と同じ波長で常時発光する制御光源素子と、前記制御光信号を発生すべき場合に前記制御光源素子の出射光を前記制御光信号として外部に結合する光スイッチとを有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
6. 前記制御光源素子は、発光波長を変化させることができる波長可変発光素子である請求項４または請求項５に記載のジッタ低減装置。
7. 前記制御信号発生部は、互いに異なる波長で発光する複数の制御光源素子と、前記制御光信号を選択的に発光させる制御信号駆動回路とを有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
8. 前記制御信号発生部は、互いに異なる波長で常時発光する複数の制御光源素子と、前記制御光信号を発生すべき場合に前記制御光源素子のいずれかの出射光を前記制御光信号として外部に結合する光スイッチとを有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
9. 前記波長変換素子は、周期的な分極反転構造を有し、入力された前記信号光の前記特定波長と前記制御光信号の波長との和周波または差周波の波長を有する前記変換光を出力するＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ ＬｉＮｂＯ_３：周期分極ニオブ酸リチウム）光導波路を含む請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
10. 前記遅延発生部は、入力された光信号を波長に応じて分波する光分波器と、分波された光信号を個別に伝播させる互いに経路長の異なる複数の光導波路と、前記複数の光導波路から出射された光信号を単一の光導波路に合波する光合波器とを有する請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
11. 前記光分波器はＡＷＧ光分波器であり、前記光合波器はＡＷＧ光合波器である請求項１０に記載のジッタ低減装置。
12. 前記光導波路は、互いに長さの異なるチャンネル導波路である請求項９または請求項１０に記載のジッタ低減装置。
13. 前記光導波路は、互いに長さの異なる光ファイバである請求項９または請求項１０に記載のジッタ低減装置。
14. 前記遅延発生部は、波長分散媒体を含む請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
15. 前記波長分散媒体は、前記信号光の伝播方向に沿って異なる位置に配置され互いに異なる波長の光信号を反射する複数のファイバ・ブラッグ・グレーティングを有する光ファイバグレーティングである請求項１４に記載のジッタ低減装置。
16. 前記遅延発生部が、前記信号光の伝播方向に沿って間隔が連続的に変化するファイバ・ブラッグ・グレーティングを有するチャープド光ファイバグレーティングである請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のジッタ低減装置。
17. 光信号発生部が発生した特定波長を有する信号光において当該信号光に含まれるジッタに対応した波長を有する制御光信号を発生する制御光信号発生部と、
    前記信号光および制御光信号を重畳して入力され、前記制御光信号の波長に応じて前記特定波長と異なる変換波長に変換した波長変換光を出力する波長変換素子を含む波長変換部と、
    互いに経路長の異なる複数の光経路を有し、前記波長変換光をそれぞれの波長に応じて異なる個別の経路を介して出力させる遅延発生部と
    を含み、
    前記遅延発生部において、前記光経路のうち、前記信号光に含まれるパルスの各々におけるジッタを打ち消す遅延量が発生する光経路に前記信号光を注入して、前記信号光に含まれるジッタをパルス毎に低減して光試験信号として出力するジッタ低減装置を備える試験装置。

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