JP3180927B2 - Phase fluctuation measurement device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント光通信等
に用いられる光位相変調器に信号を印加した際の位相変
動量を測定する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a phase variation when a signal is applied to an optical phase modulator used for coherent optical communication or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コヒーレント光通信方式の変調方式の一
つとして光位相変調方式がある。この光位相変調方式に
用いる光位相変調器の変調特性の測定には２つの光路の
いずれか一方に光位相変調器を挿入して位相変調を行う
光路と、位相変調を行わない光路の干渉を利用したマッ
ハツェンダー干渉計が用いられている。2. Description of the Related Art An optical phase modulation system is one of the modulation systems of the coherent optical communication system. In order to measure the modulation characteristics of the optical phase modulator used in this optical phase modulation method, interference between an optical path that performs phase modulation by inserting an optical phase modulator into one of two optical paths and an optical path that does not perform phase modulation is performed. The utilized Mach-Zehnder interferometer is used.
【０００３】図５に従来のマッハツェンダー干渉計の構
成を示すブロック図を、図６に従来の測定装置のブロッ
ク図を示す。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional Mach-Zehnder interferometer, and FIG. 6 is a block diagram of a conventional measuring device.
【０００４】このマッハツェンダー干渉計は図６（ａ）
に示すように入力ポート２１、出力ポート２７を有する
光路２４と、入力ポート２２、出力ポート２８を有する
光路２５とから成り、光路２４および２５の間には、光
信号を相互に干渉、結合させる第１および第２の結合回
路２３および２６が設けられている。従っていずれか一
方の入力ポート２１または２２に光を入力すると第１の
結合回路２３で、光は２つの光路２４および２５に分岐
して各光路中を伝搬することになる。ここで光路２４お
よび２５は光路長が等しくなく光路長差があるため、各
光路２４および２５を伝搬する光には、光路長差に応じ
た伝搬時間差τを生じることになる。そして、第２の結
合回路２６で相互に干渉を受け合波した光は各出力ポー
ト２７および２８で入力光信号の位相に従って強度が周
期的に変化するいわゆる縞模様の光として出力されるこ
とになる。このようなマッハツェンダー干渉計により位
相変調特性の測定を行うには図５（ｂ）に示すように一
方の光路２５に被測定位相変調器２を挿入して行う。This Mach-Zehnder interferometer is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the optical path 24 has an input port 21 and an output port 27, and an optical path 25 has an input port 22 and an output port 28. Optical signals interfere and couple with each other between the optical paths 24 and 25. First and second coupling circuits 23 and 26 are provided. Therefore, when light is input to one of the input ports 21 or 22, the light is split into two optical paths 24 and 25 by the first coupling circuit 23 and propagates in each optical path. Here, the optical paths 24 and 25 have unequal optical path lengths and an optical path length difference, so that light propagating through the optical paths 24 and 25 has a propagation time difference τ corresponding to the optical path length difference. The lights multiplexed by the mutual interference in the second coupling circuit 26 are output as so-called striped light whose intensity periodically changes at each output port 27 and 28 according to the phase of the input optical signal. Become. In order to measure the phase modulation characteristics using such a Mach-Zehnder interferometer, the measured phase modulator 2 is inserted into one optical path 25 as shown in FIG.
【０００５】即ち、図６に示す測定装置において、光源
１から入力ポート２２へ下式で示されるコヒーレントな
光を入力する。That is, in the measuring apparatus shown in FIG. 6, coherent light represented by the following formula is input from the light source 1 to the input port 22.
【０００６】[0006]
【数１】 S(t)＝A(t)cos ωt (1) 但しＡ（ｔ）は光の電界であり出力強度が時間的に変動
することを仮定している。ωは光の角周波数である。第
１の結合回路２３で相互干渉し、被測定位相変調器２を
通過した後、第２の結合回路２６の直前における各光路
２４および２５の光信号はそれぞれ下式で示される。S (t) = A (t) cos ωt (1) where A (t) is an electric field of light, and it is assumed that the output intensity varies with time. ω is the angular frequency of light. After interfering with each other in the first coupling circuit 23 and passing through the phase modulator 2 to be measured, the optical signals in the respective optical paths 24 and 25 immediately before the second coupling circuit 26 are expressed by the following equations.
【０００７】[0007]
【数２】 S1(t) ＝(A(t)/√2)sin{ωt + θ(t)} （２） S 1 (t) = (A (t) / √2) sin {ωt + θ (t)} (2)
【０００８】[0008]
【数３】 Ｓ２（ｔ） ＝(A(t)/√2)cos{ωt + τ}
(3) 但し、θ（ｔ）は位相変調信号、τは光路２４と２５の
光路長差による伝搬時間差である。そして第２の結合回
路２６により合波した後、各出力ポート２７および２８
に現われる光信号はそれぞれ下式で示される。S 2 (t) = (A (t) / √2) cos {ωt + τ}
(3) where θ (t) is a phase modulation signal, and τ is a propagation time difference due to a difference in optical path length between the optical paths 24 and 25. After being multiplexed by the second coupling circuit 26, each of the output ports 27 and 28
Are represented by the following equations.
【０００９】[0009]
【数４】 S3(t) ＝(A(t)/2) sinω( t+τ)+(A(t)/2)sin{ωt+θ(t)} (4) S 3 (t) = (A (t) / 2) sinω (t + τ) + (A (t) / 2) sin {ωt + θ (t)} (4)
【００１０】[0010]
【数５】 S4(t) ＝(A(t)/2) cosω( t+τ)+(A(t)/2)cos{ωt+θ(t)} (5) そしてこのような光信号を図６（ａ）の測定装置に示す
光電変換器１４で２乗検波し、高周波成分をおとすこと
により、下式に示す電気信号とする。なお、図６におい
て、２０は前述のマッハツェンダー干渉計、１６は増幅
器、２９は出力端子である。S 4 (t) = (A (t) / 2) cosω (t + τ) + (A (t) / 2) cos {ωt + θ (t)} (5) The signal is square-detected by the photoelectric converter 14 shown in the measuring device of FIG. 6A, and the high-frequency component is reduced to obtain an electric signal represented by the following equation. In FIG. 6, reference numeral 20 denotes the aforementioned Mach-Zehnder interferometer, 16 denotes an amplifier, and 29 denotes an output terminal.
【００１１】[0011]
【数６】 S5(t) ＝(A2(t)/4)+(A2(t)/2) cos{ωτ- θ(t)} (6) S 5 (t) = (A 2 (t) / 4) + (A 2 (t) / 2) cos {ωτ−θ (t)} (6)
【００１２】[0012]
【数７】 S6(t) ＝(A2(t)/4)+(A2(t)/2) cos{ωτ- θ(t)} (7) ここで、位相ωτが（８）式の条件を満足すれば、
（６）および（７）式はそれぞれ（９）および（１０）
式のように変形される。但し、ｎは０を含む整数であ
る。S 6 (t) = (A 2 (t) / 4) + (A 2 (t) / 2) cos {ωτ−θ (t)} (7) where the phase ωτ is (8) If the condition of the formula is satisfied,
Equations (6) and (7) are (9) and (10), respectively.
It is transformed like the expression. Here, n is an integer including 0.
【００１３】[0013]
【数８】 ωτ＝π／２＋２πｎ （８） Ωτ = π / 2 + 2πn (8)
【００１４】[0014]
【数９】 Ｓ５（ｔ） ＝(A2(t)/4)+(A2(t)/2) cos{π/2 -θ(t)} (9) S 5 (t) = (A 2 (t) / 4) + (A 2 (t) / 2) cos {π / 2−θ (t)} (9)
【００１５】[0015]
【数１０】 S6(t) ＝(A2(t)/4)+(A2(t)/2) cos{π/2 -θ(t)} (10) 図７は（１０）式で表されるマッハツェンダー干渉計の
光透過特性図であって、横軸に光の位相をとり、縦軸に
透過光の光強度をとっている。このグラフから明らかな
ように位相変調信号θ（ｔ）の時間的な変化に対してマ
ッハツェンダー干渉計の透過光が図中で示すように時間
的に変化する様子がわかる。S 6 (t) = (A 2 (t) / 4) + (A 2 (t) / 2) cos {π / 2−θ (t)} (10) FIG. Is a light transmission characteristic diagram of the Mach-Zehnder interferometer represented by the following equation, in which the horizontal axis represents light phase and the vertical axis represents light intensity of transmitted light. As is clear from this graph, it can be seen that the transmitted light of the Mach-Zehnder interferometer changes with time as the phase modulation signal θ (t) changes with time.
【００１６】さらに図６（ｂ）に示すように光電変換器
１４および１５からの電気信号の差分をとると下式に示
すように、位相変調信号θ（ｔ）に無関係な成分である
（９），（１０）式の第１項は除去され、出力特性が得
られる。Further, when the difference between the electric signals from the photoelectric converters 14 and 15 is calculated as shown in FIG. 6 (b), as shown in the following equation, it is a component irrelevant to the phase modulation signal θ (t) (9) ), The first term in equation (10) is eliminated, and output characteristics are obtained.
【００１７】[0017]
【数１１】 S5(t)-S6 2(t)＝ A2(t)cos{π/2 -θ(t)}= A2(t)sinθ(t) (11) コヒーレント光通信に用いられる光位相変調器には大き
く分けて二つのタイプがある。一つはＬｉＮｂＯ3 等の
強誘電結晶に電界を印加した際の１次の電気光学効果に
よる屈折率変化を利用したものであり、他の一つは電界
吸収型変調器と呼ばれる半導体に逆バイアス電圧を印加
した際の吸収係数の変化に伴う屈折率の変化を利用して
位相変調を行うものである。Equation 11] S 5 (t) -S 6 2 (t) = A 2 (t) cos {π / 2 -θ (t)} = A 2 (t) sinθ (t) (11) to the coherent optical communication The optical phase modulator used is roughly classified into two types. One uses a change in the refractive index due to the primary electro-optic effect when an electric field is applied to a ferroelectric crystal such as LiNbO 3 , and the other uses a reverse bias to a semiconductor called an electroabsorption modulator. The phase modulation is performed using a change in the refractive index caused by a change in the absorption coefficient when a voltage is applied.
【００１８】ＬｉＮｂＯ3 位相変調器は変調に伴い強度
変調成分を伴わないのに対して、電界吸収型変調器を位
相変調器として用いる場合には不可避的に強度変調成分
を伴う。即ち、図６に示すような位相変動量測定装置を
用いてＬｉＮｂＯ3 位相変調器のバイアス電圧に対する
位相変動量を測定する際、干渉計の出力（光電変換後の
電気信号出力）はレーザーの出力光度揺らぎは無視する
とＩ0 を定数として次式で表される。While the LiNbO 3 phase modulator does not accompany the intensity modulation component with the modulation, when the electroabsorption modulator is used as the phase modulator, it inevitably accompanies the intensity modulation component. That is, when measuring the phase variation with respect to the bias voltage of the LiNbO 3 phase modulator using the phase variation measuring device as shown in FIG. 6, the output of the interferometer (electric signal output after photoelectric conversion) is the output of the laser. If the light intensity fluctuation is neglected, it is expressed by the following equation with I 0 as a constant.
【００１９】[0019]
【数１２】 S(V)＝I0sin(φ(V)) (12) このような位相変動量測定装置によってＬｉＮｂＯ3 位
相変調器のように位相変化が印加バイアス電圧に比例す
るような変調器の位相変動量を測定する場合、印加バイ
アス電圧に対する干渉計の出力は（１）式に示されるよ
うに正弦波的になり、位相変動量はこの干渉計出力から
読み取ることが可能となる。S (V) = I 0 sin (φ (V)) (12) Modulation such that the phase change is proportional to the applied bias voltage as in the LiNbO 3 phase modulator by such a phase fluctuation measuring device. When measuring the amount of phase fluctuation of the detector, the output of the interferometer with respect to the applied bias voltage becomes sinusoidal as shown in equation (1), and the amount of phase fluctuation can be read from the interferometer output.
【００２０】一方、電界吸収型変調器を用いる場合、強
度変化を同時に生じるので出力はOn the other hand, when an electro-absorption modulator is used, the output changes because the intensity changes simultaneously.
【００２１】[0021]
【数１３】 S(V)＝I(V)sin(φ(V)) (13) となる。S (V) = I (V) sin (φ (V)) (13)
【００２２】図８にＩｎＧａＡｌＡＳ／ＩｎＧａＡｓ多
重量子井戸電界吸収型変調器の位相変動量の測定に用い
た従来の位相変動量測定装置を含む測定系を示す。この
位相変動量測定装置は、ＤＦＢレーザー１と、半導体レ
ーザー１の出力光を透過すべき光アイソレーター３０
と、光アイソレーター３０の透過光を二つに分岐する
１：１方向性結合器３１と、方向性結合器３１の一方の
分岐に結合された偏波制御器３２と、被測定電界吸収型
変調器３５と、方向性結合器３１の他方の分岐に結合さ
れた偏波制御器３３と、二つに分岐された光路を再び一
つに結合する１：１方向性結合器３４と、方向性結合器
３４の出力光信号を電気信号に変換する光電変換器６
と、光電変換器６の出力電気信号を増幅する増幅器１１
と、被測定位相変調器に１０ｋＨｚの正弦波信号を入力
する信号源３と、信号源３の出力をＸ軸に前記増幅器の
出力電気信号をＹ軸に入力すべきオシロスコープ１９と
から概略構成されている。FIG. 8 shows a measuring system including a conventional phase fluctuation measuring device used for measuring the phase fluctuation of an InGaAlAS / InGaAs multiple quantum well electroabsorption modulator. The phase fluctuation measuring device includes a DFB laser 1 and an optical isolator 30 through which output light of the semiconductor laser 1 is transmitted.
A 1: 1 directional coupler 31 for branching the transmitted light of the optical isolator 30 into two, a polarization controller 32 coupled to one branch of the directional coupler 31, A polarization controller 33 coupled to the other branch of the directional coupler 31, a 1: 1 directional coupler 34 for coupling the optical paths branched into two again, and a directional coupler 34. Photoelectric converter 6 for converting an optical signal output from coupler 34 into an electric signal
And an amplifier 11 for amplifying an output electric signal of the photoelectric converter 6
And a signal source 3 for inputting a 10 kHz sine wave signal to the phase modulator to be measured, and an oscilloscope 19 for inputting the output of the signal source 3 to the X axis and the output electric signal of the amplifier to the Y axis. ing.
【００２３】図９はこの装置によって測定されたＩｎＧ
ａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ電界吸収型変調器の位
相変動量の測定結果である。電界吸収型変調器の位相変
化はバイアス電圧の増加と共に２次関数的に増大するた
め干渉計出力の周期はバイアス電圧の増加と共に短くな
る。また、バイアス電圧の増加と共に吸収も大きくなる
ので干渉計出力の振幅は小さくなる。FIG. 9 shows InG measured by this apparatus.
It is a measurement result of the phase fluctuation amount of aAlAs / InAlAs MQW electroabsorption modulator. Since the phase change of the electroabsorption modulator increases quadratically with an increase in the bias voltage, the period of the interferometer output becomes shorter with an increase in the bias voltage. Further, the absorption increases as the bias voltage increases, so that the amplitude of the interferometer output decreases.
【００２４】[0024]
【発明が解決しようとする課題】従来の位相変動量測定
装置によって、位相変動量の測定を行う場合以下に示す
問題点がある。When the phase fluctuation amount is measured by the conventional phase fluctuation amount measuring device, there are the following problems.
【００２５】１．温度変化や機械的振動によるマッハツ
ェンダー干渉計の光路長差の変動から干渉計の動作点が
変動し、出力が不安定になる。1. The operating point of the Mach-Zehnder interferometer fluctuates due to the fluctuation of the optical path length difference of the Mach-Zehnder interferometer due to temperature change and mechanical vibration, and the output becomes unstable.
【００２６】２．電界吸収型変調器を用いて位相変調を
行う場合には吸収率変化を同時に生じる。この吸収率変
化はバイアス電圧の増加と共に急激に増大するため、高
バイアス電圧下での位相変動を測定するのは困難とな
る。2. When phase modulation is performed using an electroabsorption modulator, a change in absorptance occurs simultaneously. Since the change in the absorptance increases rapidly with an increase in the bias voltage, it is difficult to measure the phase fluctuation under a high bias voltage.
【００２７】３．電界吸収型変調器では位相変動量がバ
イアス電圧の増加に対して２次関数的に変化するので、
マッハツェンダー干渉計を用いて任意の位相変化量を読
み取るのは困難であった。3. In an electroabsorption modulator, the amount of phase change changes quadratically with an increase in bias voltage.
It has been difficult to read an arbitrary amount of phase change using a Mach-Zehnder interferometer.
【００２８】本発明はこのような従来の問題を解決し、
位相変動量を正確に測定し得る装置を提供することを目
的とする。The present invention solves such a conventional problem,
It is an object of the present invention to provide a device capable of accurately measuring the amount of phase fluctuation.
【００２９】[0029]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１に記載の発明は、コヒーレ
ントな光を出力する光源と、該光源からの光を入力する
被測定位相変調器と、該被測定位相変調器に入力する電
気信号を発生する電気信号源と、前記被測定位相変調器
によって位相変調された光信号を複数に分岐する光分岐
手段と、該光分岐手段から分岐された光信号を電界強度
の２乗に比例した電気信号に変換する光電変換手段と、
該光電変換手段で２乗検波して得られた電気信号のスペ
クトル強度を測定するスペクトル強度測定手段と、前記
被測定位相変調器によって位相変調された光信号の光ス
ペクトル強度を測定する光スペクトル測定手段とを具備
し、前記位相変調された光信号の光スペクトルおよび位
相変調された光信号の２乗検波した際のスペクトル強度
から位相変動量を測定することを特徴とする。また、請
求項２に記載の発明は、コヒーレントな光を出力する光
源と、該光源からの光を入力する被測定位相変調器と、
該被測定位相変調器に入力する電気信号を発生する電気
信号源と、前記被測定位相変調器によって位相変調さ
れ、位相変調信号波強度が光信号を複数に分岐する光分
岐手段と、該光分岐手段から分岐された光信号を電界強
度の２乗に比例した電気信号に変換する光電変換手段
と、該光電変換手段で２乗検波して得られた電気信号が
以下の（１）式で表された強度変調指数ｍを測定するス
ペクトル強度測定手段と、In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a light source for outputting coherent light and a light source to be measured for inputting light from the light source. A phase modulator; an electric signal source for generating an electric signal to be input to the phase modulator to be measured; an optical branching unit for branching a plurality of optical signals phase-modulated by the phase modulator to be measured; Photoelectric conversion means for converting an optical signal branched from the means into an electric signal proportional to the square of the electric field strength;
Spectrum intensity measuring means for measuring the spectrum intensity of the electric signal obtained by square detection by the photoelectric conversion means, and optical spectrum measurement for measuring the optical spectrum intensity of the optical signal phase-modulated by the phase modulator to be measured. Means for measuring a phase fluctuation amount from an optical spectrum of the phase-modulated optical signal and a spectrum intensity at the time of square detection of the phase-modulated optical signal. The invention according to claim 2 is a light source that outputs coherent light, a phase modulator to be measured that receives light from the light source,
An electrical signal source for generating an electrical signal to be input to the measured phase modulator; an optical branching unit for performing phase modulation by the measured phase modulator and branching an optical signal into a plurality of optical signals having a phase modulation signal wave intensity; A photoelectric conversion means for converting the optical signal branched from the branching means into an electric signal proportional to the square of the electric field intensity; and an electric signal obtained by square detection by the photoelectric conversion means is expressed by the following equation (1). Spectrum intensity measuring means for measuring the represented intensity modulation index m,
【数４】 前記被測定位相変調器によって位相変調された光信号の
光スペクトル強度を以下の（２）（３）式で測定する光
スペクトル測定手段とを具備し、(Equation 4) Optical spectrum measuring means for measuring the optical spectrum intensity of the optical signal phase-modulated by the phase modulator to be measured by the following equations (2) and (3);
【数５】 (Equation 5)
【数６】 前記位相変調された光信号の光スペクトルの中心波Ｉ0
と１次の側帯波Ｉ1の比を測定し、位相変調された光信
号の２乗検波した際のスペクトル強度から求めた強度変
調指数ｍの値から位相変調指数を求めて、位相変動量を
測定することを特徴とする。また、請求項３に記載の発
明は、前記被測定位相変調器を電界吸収型位相変調器と
したことを特徴とする。また、請求項４に記載の発明
は、前記スペクトル測定手段が、位相変調された光信号
を入力する掃引型ファブリーペローエタロンと、該掃引
型ファブリーペローエタロンからの透過光を光電変換す
る光電変換手段と、該光電変換手段により光電変換され
た電気信号が増幅手段を介して入力され、光スペクトル
強度を観測するオシロスコープとを備えたことを特徴と
する。さらに、請求項５に記載の発明は、前記光源と前
記被測定位相変調器との間に、前記光源から出力された
光を入力するアイソレーターと、該アイソレーターを透
過した光を入力する偏波制御手段とを備えたことを特徴
とする。(Equation 6) The center wave I 0 of the optical spectrum of the phase-modulated optical signal
And the primary sideband I 1 are measured, and the phase modulation index is obtained from the value of the intensity modulation index m obtained from the spectrum intensity at the time of square detection of the phase-modulated optical signal. It is characterized by measuring. The invention according to claim 3 is characterized in that the measured phase modulator is an electro-absorption type phase modulator. The invention according to claim 4 is characterized in that the spectrum measuring means is a sweeping Fabry-Perot etalon for inputting a phase-modulated optical signal and a photoelectric conversion means for photoelectrically converting transmitted light from the sweeping Fabry-Perot etalon. And an oscilloscope that receives the electrical signal photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit via the amplification unit and observes the optical spectrum intensity. Furthermore, the invention according to claim 5 provides an isolator for inputting light output from the light source between the light source and the phase modulator to be measured, and a polarization control for inputting light transmitted through the isolator. Means.
【００３０】本発明においてはマッハツェンダー干渉計
を用いないため、マッハツェンダー干渉計に起因する問
題は生じない。Since no Mach-Zehnder interferometer is used in the present invention, there is no problem caused by the Mach-Zehnder interferometer.
【００３１】[0031]
【作用】本発明の位相変動量測定装置によれば、高速位
相変調信号の光スペクトルおよび位相変調信号を２乗検
波した際のスペクトル強度から位相変動量を読み取るた
め、電界吸収型変調器のように位相変調に際して強度変
調成分を伴う場合にも位相変動量を精度よく測定するこ
とが可能となる。According to the phase fluctuation amount measuring apparatus of the present invention, the phase fluctuation amount is read from the optical spectrum of the high-speed phase modulation signal and the spectrum intensity when the phase modulation signal is square-detected. Even when an intensity modulation component accompanies the phase modulation, the amount of phase fluctuation can be accurately measured.
【００３２】[0032]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３３】まず、本発明の位相変動量測定装置につい
て図１を基に説明する。First, a phase fluctuation amount measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００３４】図１は本発明の第１の実施例の構成を示す
図である。即ち、この位相変動量測定装置は光源１、信
号源３、増幅手段４、光分岐手段５、光スペクトル測定
手段６、光電変換手段７、増幅手段８およびスペクトル
測定手段９から構成されている。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. That is, this phase fluctuation amount measuring apparatus includes a light source 1, a signal source 3, an amplifying unit 4, an optical branching unit 5, an optical spectrum measuring unit 6, a photoelectric conversion unit 7, an amplifying unit 8, and a spectrum measuring unit 9.
【００３５】光源１はコヒーレントなＣＷ光を出力する
もので分布帰還型（ＤＦＢ）レーザー、分布反射型（Ｄ
ＢＲ）レーザー、色素レーザー等が好適に用いられる。The light source 1 outputs coherent CW light, and is a distributed feedback (DFB) laser, a distributed reflection type (D
(BR) laser, dye laser and the like are preferably used.
【００３６】光分岐手段５は、光源１から出力された光
を複数に分岐するもので、方向性結合器、光分岐回路、
光合流分岐回路等が好適に用いられる。The light splitting means 5 splits the light output from the light source 1 into a plurality of lights, and includes a directional coupler, an optical splitting circuit,
An optical merging / branching circuit or the like is preferably used.
【００３７】信号源３は被測定位相変調器２に入力する
電気信号を発生するものである。光電変換手段７は位相
変調信号を電気信号に変換するもので光信号の電界強度
の２乗に比例した受光電流を発生するという性質を有す
る光電（Ｏ／Ｅ）変換器が好適に用いられる。The signal source 3 generates an electric signal to be input to the phase modulator 2 to be measured. The photoelectric conversion means 7 converts the phase modulation signal into an electric signal, and a photoelectric (O / E) converter having a property of generating a light receiving current proportional to the square of the electric field strength of the optical signal is preferably used.
【００３８】増幅手段４は信号源３から出力された電気
信号を所定の大きさに増幅するものであり、また、増幅
手段８は、光電変換手段から出力された電気信号を所定
の大きささに増幅するものである。The amplification means 4 amplifies the electric signal output from the signal source 3 to a predetermined magnitude, and the amplification means 8 converts the electric signal output from the photoelectric conversion means to a predetermined magnitude. It amplifies.
【００３９】光スペクトル測定手段６は被測定位相変調
器２によって位相変調された光信号の光スペクトルを測
定するもので、掃引型ファブリーペローエタロン等が好
適に用いられる。The optical spectrum measuring means 6 measures the optical spectrum of the optical signal phase-modulated by the phase modulator 2 to be measured, and a sweep type Fabry-Perot etalon or the like is preferably used.
【００４０】スペクトル強度測定手段９は、増幅手段か
ら出力された電気信号のスペクトル強度を測定するもの
で、スペクトラムアナライザー等が好適に用いられる。The spectrum intensity measuring means 9 measures the spectrum intensity of the electric signal output from the amplifying means, and a spectrum analyzer or the like is preferably used.
【００４１】次に、位相変動量測定装置の動作原理につ
いて説明する。Next, the operation principle of the phase fluctuation measuring device will be described.
【００４２】電界吸収型変調器を正弦波で変調した場合
の位相変調信号波強度は変調成分を伴うため、次式で表
される。When the electroabsorption modulator is modulated by a sine wave, the phase modulation signal wave intensity is represented by the following equation because it has a modulation component.
【００４３】[0043]
【数１４】 [Equation 14]
【００４４】但し、ωc はキャリアの周波数、ωm は変
調周波数、ｍは強度変調指数、βは位相変調指数であ
る。Where ω c is the carrier frequency, ω m is the modulation frequency, m is the intensity modulation index, and β is the phase modulation index.
【００４５】この光信号を光電変換器で２乗検波して得
られる受光電流は次式で表される。The received light current obtained by square-detecting this optical signal by the photoelectric converter is expressed by the following equation.
【００４６】[0046]
【数１５】 (Equation 15)
【００４７】（１５）式より強度変調指数ｍは２乗検波
して得られる受光電流からスペクトラムアナライザーに
よって測定することができる。From equation (15), the intensity modulation index m can be measured by a spectrum analyzer from the received light current obtained by square detection.
【００４８】一方、位相変調信号（１４）をベッセル関
数で展開するとOn the other hand, when the phase modulation signal (14) is expanded by a Bessel function,
【００４９】[0049]
【数１６】 (Equation 16)
【００５０】となる。Is as follows.
【００５１】これより観測される光スペクトラム強度は
次式のようになる。The optical spectrum intensity observed from this is as follows.
【００５２】[0052]
【数１７】 I0＝E0 2[J0 2(β）＋ mJ1 2(β)] (17)I 0 = E 0 2 [J 0 2 (β) + mJ 1 2 (β)] (17)
【００５３】[0053]
【数１８】 (Equation 18)
【００５４】従って、光スペクトラムの中心波と１次の
側帯波の比を測定することにより（１５）式で得られる
強度変調指数ｍの値から位相変調指数のβの値を知るこ
とが可能となる。Therefore, by measuring the ratio between the center wave of the optical spectrum and the primary sideband, it is possible to find out the value of β of the phase modulation index from the value of the intensity modulation index m obtained by the equation (15). Become.
【００５５】この方式を用いると電界吸収型変調器のよ
うに位相変調と同時に強度変調成分を生じるような場合
でも位相変動量を正確に測定することが可能となる。Using this method makes it possible to accurately measure the amount of phase fluctuation even when an intensity modulation component is generated simultaneously with phase modulation as in an electroabsorption modulator.
【００５６】以下、本発明による位相変動量測定装置を
用いてＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸電
界吸収型位相変調器の位相変動量を測定した例を図２に
示す。FIG. 2 shows an example in which the phase fluctuation of an InGaAlAs / InAlAs multiple quantum well electroabsorption phase modulator is measured using the phase fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
【００５７】本例において、光源１は多電極ＤＦＢレー
ザーであり波長は１．５５μｍである。光源１から出力
された光はアイソレーター３０を透過した後、偏波制御
器１０に入力される。この偏波制御器１０は位相変調器
に入力する光の偏光状態を制御するために用いられる。
偏波制御器１０によってＴＥ偏光状態になった信号光は
電界吸収型変調器３５に入力される。この電界吸収型変
調器３５は活性層にＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多
重量子井戸層を設けたもので、その励起子吸収波長は約
１．４８μｍである。信号源３から出力された１０ＧＨ
ｚの正弦波信号は増幅器１１に依って増幅された後、電
界吸収型変調器３５に入力される。電界吸収型変調器３
５によって位相変調された信号光は１：１方向性結合器
１２によって二つに分岐され、一方は光電変換器１４に
入力され、増幅器１６によって増幅された後、スペクト
ラムアナライザー１８によってＡＭ変調指数ｍが測定さ
れる。他方は、分解能１ＧＨｚの掃引型ファブリーペロ
ーエタロン１３に入力される。ファブリーペローエタロ
ン透過光は光電変換器１５によって光電変換され、増幅
器１７によって増幅された後、オシロスコープ１９によ
って光スペクトル強度が測定される。In this example, the light source 1 is a multi-electrode DFB laser and has a wavelength of 1.55 μm. The light output from the light source 1 passes through the isolator 30 and is input to the polarization controller 10. This polarization controller 10 is used to control the polarization state of light input to the phase modulator.
The signal light in the TE polarization state by the polarization controller 10 is input to the electro-absorption modulator 35. This electroabsorption modulator 35 has an active layer provided with an InGaAlAs / InAlAs multiple quantum well layer, and its exciton absorption wavelength is about 1.48 μm. 10 GH output from signal source 3
The sine wave signal of z is amplified by the amplifier 11 and then input to the electro-absorption modulator 35. Electroabsorption modulator 3
The signal light phase-modulated by 5 is split into two by a 1: 1 directional coupler 12, one of which is input to a photoelectric converter 14, amplified by an amplifier 16, and then an AM modulation index m by a spectrum analyzer 18. Is measured. The other is input to a sweep type Fabry-Perot etalon 13 having a resolution of 1 GHz. The Fabry-Perot etalon transmitted light is photoelectrically converted by the photoelectric converter 15 and amplified by the amplifier 17, and then the optical spectrum intensity is measured by the oscilloscope 19.
【００５８】図３は掃引型ファブリーペローエタロンに
よって測定された光スペクトル、図４は本位相変動量測
定装置によって測定されたＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌ
Ａｓ多重量子井戸電界吸収型変調器の位相変動量を示す
グラフである。FIG. 3 shows an optical spectrum measured by a sweep type Fabry-Perot etalon, and FIG. 4 shows InGaAlAs / InAl measured by the present phase variation measuring apparatus.
5 is a graph showing a phase variation amount of an As multiple quantum well electroabsorption modulator.
【００５９】本発明の位相変動量測定装置によれば、電
界吸収型変調器で位相変調を行う場合のように変調に際
して強度変調成分を伴う場合でも、位相変動量を精度よ
く測定することが可能であることが示された。According to the phase fluctuation amount measuring apparatus of the present invention, the phase fluctuation amount can be accurately measured even when an intensity modulation component is involved in the modulation, such as when phase modulation is performed by an electroabsorption modulator. It was shown to be.
【００６０】[0060]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相変動量を変調信号のスペクトル強度から測定するの
で、電界吸収型変調器のように位相異変調だけでなく強
度変調を同時に生じるような場合でも、駆動電圧に対す
る位相変動量を正確に測定することが可能となる。As described above, according to the present invention,
Since the amount of phase fluctuation is measured from the spectrum intensity of the modulation signal, it is necessary to accurately measure the amount of phase fluctuation with respect to the drive voltage even when not only phase modulation but also intensity modulation occur simultaneously as in an electroabsorption modulator. Becomes possible.
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】本発明の位相変動量測定装置を含む測定系の構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a measurement system including the phase fluctuation amount measurement device of the present invention.
【図３】本発明の位相変動量測定装置によって測定され
た光スペクトルを示すオシログラフの写真である。FIG. 3 is an oscillograph photograph showing an optical spectrum measured by the phase fluctuation amount measuring device of the present invention.
【図４】本発明の位相変動量測定装置によって測定され
た位相変動量の測定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a measurement result of a phase fluctuation amount measured by the phase fluctuation amount measuring device of the present invention.
【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のマッハツ
ェンダー干渉計の構成を示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a configuration of a conventional Mach-Zehnder interferometer, respectively.
【図６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来の位相変動
量測定装置の構成を示す図である。6 (a) and 6 (b) are diagrams each showing a configuration of a conventional phase fluctuation amount measuring device.
【図７】位相変化に対するマッハツェンダー干渉計の透
過光強度の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in transmitted light intensity of a Mach-Zehnder interferometer with respect to a phase change.
【図８】従来の位相変動量測定装置を含む測定系の構成
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a measurement system including a conventional phase fluctuation amount measurement device.
【図９】従来の位相変動量測定装置を用いて測定したＩ
ｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ電界吸収型変調器の位相
変動量の測定結果を示すオシログラフの写真である。FIG. 9 shows I measured using a conventional phase fluctuation measuring device.
4 is a photograph of an oscillograph showing a measurement result of a phase fluctuation amount of an nGaAlAs / InAlAs electroabsorption modulator.
１ 光源 ２ 比測定位相変調器 ３ 信号源 ４ 増幅手段 ５ 光分岐手段 ６ 光スペクトル測定手段 ７ 光電変換手段 ８ 増幅手段 ９ スペクトル測定手段 １０ 偏波制御器 １１ 増幅器 １２ １：１方向性結合器 １３ 掃引型ファブリペローエタロン １４ 光電変換器 １５ 光電変換器 １６ 増幅器 １７ 増幅器 １８ スペクトラムアナライザー １９ オシロスコープ ２０ マッハツェンダー干渉計 ２１ 入力ポート ２２ 入力ポート ２３ 第１の結合回路 ２４ 光路 ２５ 光路 ２６ 第２の結合回路 ２７ 出力ポート ２８ 出力ポート ２９ 出力端子 ３０ アイソレーター ３１ １：１方向性結合器 ３２ 偏波制御器 ３３ 偏波制御器 ３４ １：１方向性結合器 ３５ 電界吸収型変調器 REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 2 ratio measuring phase modulator 3 signal source 4 amplifying means 5 optical branching means 6 optical spectrum measuring means 7 photoelectric conversion means 8 amplifying means 9 spectrum measuring means 10 polarization controller 11 amplifier 12 1: 1 directional coupler 13 Swept Fabry-Perot etalon 14 Photoelectric converter 15 Photoelectric converter 16 Amplifier 17 Amplifier 18 Spectrum analyzer 19 Oscilloscope 20 Mach-Zehnder interferometer 21 Input port 22 Input port 23 First coupling circuit 24 Optical path 25 Optical path 26 Second coupling circuit 27 Output port 28 Output port 29 Output terminal 30 Isolator 31 1: 1 directional coupler 32 Polarization controller 33 Polarization controller 34 1: 1 directional coupler 35 Electroabsorption modulator
Claims (5)
光源からの光を入力する被測定位相変調器と、該被測定
位相変調器に入力する電気信号を発生する電気信号源
と、前記被測定位相変調器によって位相変調された光信
号を複数に分岐する光分岐手段と、該光分岐手段から分
岐された光信号を電界強度の２乗に比例した電気信号に
変換する光電変換手段と、該光電変換手段で２乗検波し
て得られた電気信号のスペクトル強度を測定するスペク
トル強度測定手段と、前記被測定位相変調器によって位
相変調された光信号の光スペクトル強度を測定する光ス
ペクトル測定手段とを具備し、前記位相変調された光信
号の光スペクトルおよび位相変調された光信号の２乗検
波した際のスペクトル強度から位相変動量を測定するこ
とを特徴とする位相変動量測定装置。1. A light source that outputs coherent light, a phase modulator under test that inputs light from the light source, an electric signal source that generates an electric signal input to the phase modulator under test, An optical splitting unit that splits the optical signal phase-modulated by the measurement phase modulator into a plurality of components, a photoelectric conversion unit that converts the optical signal split from the optical splitting unit into an electric signal proportional to the square of the electric field intensity, Spectrum intensity measuring means for measuring the spectrum intensity of the electric signal obtained by square detection by the photoelectric conversion means, and optical spectrum measurement for measuring the optical spectrum intensity of the optical signal phase-modulated by the phase modulator to be measured. Means for measuring a phase variation amount from an optical spectrum of the phase-modulated optical signal and a spectrum intensity at the time of square detection of the phase-modulated optical signal. Momentum measurement device.
光源からの光を入力する被測定位相変調器と、該被測定
位相変調器に入力する電気信号を発生する電気信号源
と、前記被測定位相変調器によって位相変調され、位相
変調信号波強度が光信号を複数に分岐する光分岐手段
と、該光分岐手段から分岐された光信号を電界強度の２
乗に比例した電気信号に変換する光電変換手段と、該光
電変換手段で２乗検波して得られた電気信号が以下の
（１）式で表された強度変調指数ｍを測定するスペクト
ル強度測定手段と、 【数１】 前記被測定位相変調器によって位相変調された光信号の
光スペクトル強度を以下の（２）（３）式で測定する光
スペクトル測定手段とを具備し、 【数２】 【数３】 前記位相変調された光信号の光スペクトルの中心波Ｉ0
と１次の側帯波Ｉ1の比を測定し、位相変調された光信
号の２乗検波した際のスペクトル強度から求めた強度変
調指数ｍの値から位相変調指数を求めて、位相変動量を
測定することを特徴とする位相変動量測定装置。2. A light source for outputting coherent light, a measured phase modulator to which light from the light source is input, an electric signal source for generating an electric signal to be input to the measured phase modulator, and An optical branching means for phase-modulating a phase modulated signal wave by a measuring phase modulator and branching the optical signal into a plurality of optical signals;
Photoelectric conversion means for converting into an electric signal proportional to the power, and spectrum intensity measurement for measuring an intensity modulation index m of an electric signal obtained by square detection by the photoelectric conversion means, represented by the following equation (1): Means and Optical spectrum measuring means for measuring the optical spectrum intensity of the optical signal phase-modulated by the measured phase modulator by the following equations (2) and (3): (Equation 3) The center wave I 0 of the optical spectrum of the phase-modulated optical signal
And the primary sideband I 1 are measured, and the phase modulation index is obtained from the value of the intensity modulation index m obtained from the spectrum intensity at the time of square detection of the phase-modulated optical signal. A phase variation measuring device characterized by measuring.
変調器としたことを特徴とする請求項１に記載の位相変
動量測定装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the phase modulator to be measured is an electro-absorption type phase modulator.
れた光信号を入力する掃引型ファブリーペローエタロン
と、該掃引型ファブリーペローエタロンからの透過光を
光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段により光
電変換された電気信号が増幅手段を介して入力され、光
スペクトル強度を観測するオシロスコープとを備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の位相変動量測定装置。4. A sweep type Fabry-Perot etalon for inputting a phase-modulated optical signal, a spectrum conversion unit for photoelectrically converting transmitted light from the sweep type Fabry-Perot etalon, and the photoelectric conversion unit. 2. An apparatus according to claim 1, further comprising: an oscilloscope that receives the electric signal photoelectrically converted through the amplifying means and observes an optical spectrum intensity.
に、前記光源から出力された光を入力するアイソレータ
ーと、該アイソレーターを透過した光を入力する偏波制
御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の位
相変動量測定装置。5. An isolator for inputting light output from the light source and a polarization control means for inputting light transmitted through the isolator between the light source and the phase modulator to be measured. The phase fluctuation amount measuring apparatus according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06597892A JP3180927B2 (en) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Phase fluctuation measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
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| JPH05273049A JPH05273049A (en) | 1993-10-22 |
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ID=13302604
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Country Status (1)
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|---|---|
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3732610B2 (en) * | 1997-03-04 | 2006-01-05 | 日本電信電話株式会社 | Optical modulator control circuit |
| CN102998094B (en) * | 2012-11-26 | 2015-02-18 | 中国科学院光电技术研究所 | Phase modulator performance parameter testing device based on beam coherent combination |
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1992
- 1992-03-24 JP JP06597892A patent/JP3180927B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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