JP5115990B2 - Optical signal monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、光信号モニタ装置に関する。 The present invention relates to an optical signal monitoring device.
高分解能の等価サンプリングを行うために、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いた光信号モニタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 In order to perform high-resolution equivalent sampling, an optical signal monitoring device using a mutual absorption saturation characteristic of an electroabsorption optical modulator has been proposed (for example, see Patent Document 1).
図３は、従来の光信号モニタ装置の一例を示す概略構成図である。従来の光信号モニタ装置は、一定周期のサンプリング用光パルスＰｓを発生する光パルス発生器２と、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓとの相互吸収飽和特性を利用して被測定光信号Ｐｘのサンプリングを行う電界吸収型光変調器３と、電界吸収型光変調器３に直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧発生器４と、電界吸収型光変調器３から出射されたサンプリング後の被測定光信号Ｐｙを光電変換する受光器１１と、を有する。受光器１１からの被測定電気信号Ｐｚを観察することで、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘの波形評価を行う。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional optical signal monitoring apparatus. The conventional optical signal monitoring apparatus uses an
電界吸収型光変調器３で行うサンプリングの時間分解能は、被測定光信号Ｐｘのビットレートに応じて適切な値に設定することが望ましい。 The time resolution of sampling performed by the electroabsorption optical modulator 3 is desirably set to an appropriate value according to the bit rate of the measured optical signal Px.
そこで、本発明は、サンプリングのゲート時間を連続的に可変にすることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to make the sampling gate time continuously variable.
上記目的を達成するために、本願発明の光信号モニタ装置は、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いて高分解能の等価サンプリングを行う光信号モニタ装置において、電界吸収型光変調器のゲート時間を可変にすることを特徴とする。 To achieve the above object, an optical signal monitoring device according to the present invention is an optical signal monitoring device that performs high-resolution equivalent sampling using the mutual absorption saturation characteristics of an electroabsorption optical modulator. The gate time is variable.
具体的には、本願発明の光信号モニタ装置は、サンプリング用光パルスを出射する光パルス発生器と、該サンプリング用光パルスと被測定光信号との相互吸収飽和特性を利用して前記被測定光信号のサンプリングを行う電界吸収型光変調器と、該電界吸収型光変調器にバイアス電圧を印加するバイアス電圧発生器と、を備え、等価サンプリング方式で被測定光信号の波形評価を行う光信号モニタ装置であって、前記被測定光信号のビットレートに応じて前記電界吸収型光変調器のゲート時間を可変するゲート時間制御部を設けたことを特徴とする。 Specifically, the optical signal monitoring device according to the present invention uses the optical pulse generator that emits the sampling optical pulse and the mutual absorption saturation characteristic between the sampling optical pulse and the optical signal to be measured. Light that includes an electroabsorption optical modulator that samples an optical signal and a bias voltage generator that applies a bias voltage to the electroabsorption optical modulator, and performs waveform evaluation of the optical signal to be measured by an equivalent sampling method In the signal monitoring device, a gate time control unit that varies a gate time of the electroabsorption optical modulator according to a bit rate of the optical signal to be measured is provided.
本願発明の光信号モニタ装置では、前記ゲート時間制御部は、前記サンプリング用光パルスの強度を変化させる光パルス強度可変手段を含むことが好ましい。
本発明により、サンプリング用光パルスのパルス幅を変えることなく電界吸収型光変調器のゲート時間を可変とすることができる。
In the optical signal monitoring device according to the present invention, it is preferable that the gate time control unit includes an optical pulse intensity varying means for changing the intensity of the sampling optical pulse.
According to the present invention, the gate time of the electroabsorption optical modulator can be made variable without changing the pulse width of the sampling optical pulse.
本願発明の光信号モニタ装置では、前記光パルス発生器から出射されたサンプリング用光パルスの強度を減衰させる可変光減衰器をさらに備え、前記光パルス強度可変手段は、前記可変光減衰器の減衰量を変化させることが好ましい。
サンプリング用光パルスのパルス幅を変化させる必要がないので、容易かつ連続的にゲート時間を変化させることができる。
The optical signal monitoring device according to the present invention further comprises a variable optical attenuator for attenuating the intensity of the sampling optical pulse emitted from the optical pulse generator, wherein the optical pulse intensity varying means attenuates the variable optical attenuator. It is preferable to change the amount.
Since it is not necessary to change the pulse width of the sampling optical pulse, the gate time can be changed easily and continuously.
本願発明の光信号モニタ装置では、前記光パルス発生器は、モードロックファイバレーザ及び当該モードロックファイバレーザの励起光源を備え、前記光パルス強度可変手段は、前記励起光源の出力強度を変化させることが好ましい。
光パルス発生器を用いて電界吸収型光変調器のゲート時間を変化させるので、部品を省略して、コストを下げることができる。
In the optical signal monitoring device of the present invention, the optical pulse generator includes a mode-locked fiber laser and a pumping light source of the mode-locked fiber laser, and the optical pulse intensity varying means changes the output intensity of the pumping light source. Is preferred.
Since the gate time of the electroabsorption optical modulator is changed using the optical pulse generator, parts can be omitted and the cost can be reduced.
本願発明の光信号モニタ装置では、前記ゲート時間制御部は、前記電界吸収型光変調器に印加するバイアス電圧を変化させるバイアス電圧可変手段を含むことが好ましい。
本発明により、サンプリング用光パルスのパルス幅を変えることなく電界吸収型光変調器のゲート時間を変化させることができる。
In the optical signal monitoring apparatus according to the present invention, it is preferable that the gate time control unit includes a bias voltage varying unit that changes a bias voltage applied to the electroabsorption optical modulator.
According to the present invention, the gate time of the electroabsorption optical modulator can be changed without changing the pulse width of the sampling optical pulse.
本願発明の光信号モニタ装置では、前記バイアス電圧発生器は、前記バイアス電圧を出力するＤＡ変換器であり、前記バイアス電圧可変手段は、前記ＤＡ変換器の入力データを変化させることが好ましい。
本発明により、デジタル制御によってゲート時間を変化させることができる。
In the optical signal monitoring apparatus according to the present invention, it is preferable that the bias voltage generator is a DA converter that outputs the bias voltage, and the bias voltage variable means changes input data of the DA converter.
According to the present invention, the gate time can be changed by digital control.
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.
本発明によれば、サンプリング用光パルスのパルス幅を変えることなく電界吸収型光変調器のゲート時間を可変とすることができる。これにより、ゲート時間を容易かつ連続的に可変にすることができ、被測定光信号に応じた時間分解能に設定することが可能となる。 According to the present invention, the gate time of the electroabsorption optical modulator can be made variable without changing the pulse width of the sampling optical pulse. Thereby, the gate time can be changed easily and continuously, and the time resolution according to the optical signal to be measured can be set.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る光信号モニタ装置の一例を示す構成概略図である。本実施形態に係る光信号モニタ装置は、光パルス発生器２と、電界吸収型光変調器３と、バイアス電圧発生器としての可変バイアス電圧発生器４と、受光器１１と、ＡＤ変換器１２と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical signal monitoring apparatus according to the present embodiment. The optical signal monitoring apparatus according to the present embodiment includes an
電界吸収型光変調器３に被測定光信号Ｐｘが入射される。光パルス発生器２は、サンプリング用光パルスＰｓを出射する。可変バイアス電圧発生器４は、電界吸収型光変調器３にバイアス電圧を印加する。電界吸収型光変調器３は、サンプリング用光パルスＰｓと被測定光信号Ｐｘとの相互吸収飽和特性を利用して被測定光信号Ｐｘのサンプリングを行う。
The measured optical signal Px is incident on the electroabsorption optical modulator 3. The
サンプリングされた被測定光信号Ｐｙは、電界吸収型光変調器３から出射され、受光器１１に入射される。受光器１１は、サンプリングされた被測定光信号Ｐｙを受光して光電変換し、被測定電気信号Ｐｚを出力する。ＡＤ変換器１２は、被測定電気信号Ｐｚをデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１２から出力された被測定電気信号Ｐｚを観察することで、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘの波形評価を行うことができる。
The sampled optical signal Py to be sampled is emitted from the electroabsorption optical modulator 3 and enters the
ゲート時間制御部５は、光パルス強度可変手段又はバイアス電圧可変手段を含む。光パルス強度可変手段は、サンプリング用光パルスＰｓの強度を変化させる。バイアス電圧可変手段は、電界吸収型光変調器３に印加するバイアス電圧を変化させる。ゲート時間制御部５が光パルス強度可変手段又はバイアス電圧可変手段を含むことで、電界吸収型光変調器３のゲート時間を可変することができる。 The gate time control unit 5 includes optical pulse intensity varying means or bias voltage varying means. The optical pulse intensity varying means changes the intensity of the sampling optical pulse Ps. The bias voltage variable means changes the bias voltage applied to the electroabsorption optical modulator 3. Since the gate time control unit 5 includes the optical pulse intensity varying means or the bias voltage varying means, the gate time of the electroabsorption optical modulator 3 can be varied.
光パルス強度可変手段の場合、例えば、光パルス発生器２から出射されたサンプリング用光パルスＰｓの強度を減衰させる可変光減衰器７を設ける。この場合、ゲート時間制御部５は、可変光減衰器７の減衰量を変化させる。これにより、光パルス発生器２の動作条件を一定に保ちつつ、電界吸収型光変調器３のゲート時間を変化させることができる。
In the case of the optical pulse intensity varying means, for example, a variable optical attenuator 7 for attenuating the intensity of the sampling optical pulse Ps emitted from the
バイアス電圧可変手段の場合、例えば、電界吸収型光変調器３へのバイアス電圧の印加が可変の可変バイアス電圧発生器４を用いる。この場合、ゲート時間制御部５は、可変バイアス電圧発生器４の印加電圧を変化させる。これにより、電界吸収型光変調器３のゲート時間を変化させることができる。
In the case of the bias voltage variable means, for example, a variable
以上説明したように、ゲート時間制御部５が光パルス強度可変手段又はバイアス電圧可変手段を含むことで、電界吸収型光変調器３のゲート時間を変化させ、被測定光信号Ｐｘに応じた時間分解能に設定することができる。 As described above, the gate time control unit 5 includes the optical pulse intensity varying means or the bias voltage varying means, so that the gate time of the electroabsorption optical modulator 3 is changed, and the time corresponding to the measured optical signal Px. The resolution can be set.
（実施形態２）
図２は、本実施形態に係る光信号モニタ装置の一例を示す構成概略図である。本実施形態では、光パルス発生器２は、モードロックファイバレーザ２１及びモードロックファイバレーザ２１を励起する可変励起光源２２を備える。また、バイアス電圧発生器として、バイアス電圧を出力するＤＡ変換器２３を備える。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the optical signal monitoring apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the
本実施形態では、ゲート時間制御部５の光パルス強度可変手段は、可変励起光源２２の出力強度を変化させる。これにより、可変光減衰器などの光学部品を用いることなく、電界吸収型光変調器３のゲート時間を可変することができる。
In the present embodiment, the optical pulse intensity varying means of the gate time control unit 5 changes the output intensity of the variable
本実施形態では、ゲート時間制御部５のバイアス電圧可変手段は、ＤＡ変換器２３への入力データを変化させる。これにより、電界吸収型光変調器３のゲート時間をデジタル制御することができる。
In the present embodiment, the bias voltage varying means of the gate time control unit 5 changes the input data to the
以上説明したように、ゲート時間制御部５が光パルス強度可変手段又はバイアス電圧可変手段を含むことで、電界吸収型光変調器３のゲート時間を変化させ、被測定光信号Ｐｘに応じた時間分解能に設定することができる。 As described above, the gate time control unit 5 includes the optical pulse intensity varying means or the bias voltage varying means, so that the gate time of the electroabsorption optical modulator 3 is changed, and the time corresponding to the measured optical signal Px. The resolution can be set.
光パルス強度可変手段によるゲート時間可変の原理について説明する。サンプリング用光パルスの強度がある一定値に達すると、電界吸収型光変調器の相互吸収飽和が飽和する。つまり、電界吸収型光変調器の透過率が一定値以上には上がらなくなる。そして、飽和する光強度以上にサンプリング用光パルスの強度を増加すると、透過率が上限値となる時間が後方に延び、ゲート時間が増加することになる。従って、飽和する光強度以上の領域でサンプリング用光パルスの強度を調整することにより、電界吸収型光変調器のゲート時間を変えることが可能となる。 The principle of varying the gate time by the optical pulse intensity varying means will be described. When the intensity of the sampling light pulse reaches a certain value, the mutual absorption saturation of the electroabsorption optical modulator is saturated. That is, the transmittance of the electroabsorption optical modulator cannot be increased beyond a certain value. If the intensity of the sampling light pulse is increased beyond the saturation light intensity, the time when the transmittance reaches the upper limit value extends backward, and the gate time increases. Therefore, it is possible to change the gate time of the electroabsorption optical modulator by adjusting the intensity of the sampling light pulse in a region equal to or higher than the saturated light intensity.
また、飽和する光強度以下の領域でサンプリング用光パルスの強度を調整することにより、電界吸収型光変調器のゲート時間を変えることも可能である。これは、サンプリング用光パルスの強度と電界吸収型光変調器の相互吸収飽和による透過率の関係が非線形（下に凸）であり、サンプリング用光パルスの強度が小さいほど非線形によるパルス幅の圧縮効果が小さくなり、ゲート時間が増加することを利用するものである。 It is also possible to change the gate time of the electroabsorption optical modulator by adjusting the intensity of the sampling light pulse in a region below the saturated light intensity. This is because the relationship between the intensity of the sampling optical pulse and the transmittance due to the mutual absorption saturation of the electroabsorption optical modulator is non-linear (convex downward), and the smaller the intensity of the sampling optical pulse, the non-linear compression of the pulse width. The advantage is that the effect is reduced and the gate time is increased.
但し、飽和する光強度以下の領域でサンプリング用光パルスの強度を変えると、サンプリングされた被測定光信号Ｐｙの強度が大きく変わることと、通常前者（飽和する光強度以上で調整）の方がゲート幅の調整範囲が広いことから、前者の方が光パルス強度可変手段として有用である。 However, if the intensity of the sampling light pulse is changed in a region below the saturation light intensity, the intensity of the sampled optical signal Py to be sampled changes greatly and the former (adjusted above the saturation light intensity) is more common. Since the adjustment range of the gate width is wide, the former is more useful as an optical pulse intensity varying means.
次に、バイアス電圧可変手段によるゲート時間可変の原理について説明する。一般にＰＮ接合の逆バイアス電圧を増加すると、接合容量とキャリアのドリフト走行時間が減少し、応答時間が速くなる。電界吸収型光変調器の相互吸収飽和においても、逆バイアス電圧を増加するとサンプリング用光パルスによって励起されたキャリアの消滅が早くなるため、応答速度が速くなる。従って、バイアス電圧を変えることにより電界吸収型光変調器のゲート時間を変えることが可能となる。 Next, the principle of varying the gate time by the bias voltage varying means will be described. Generally, when the reverse bias voltage of the PN junction is increased, the junction capacitance and the carrier drift travel time are reduced, and the response time is increased. Even in the mutual absorption saturation of the electroabsorption optical modulator, if the reverse bias voltage is increased, the disappearance of carriers excited by the sampling light pulse is accelerated, and the response speed is increased. Therefore, the gate time of the electroabsorption optical modulator can be changed by changing the bias voltage.
なお、電界吸収型光変調器のバイアス電圧を下げると、サンプリング用光パルスがない場合の損失が低下し、相互吸収飽和を用いた光ゲート動作における消光比が低下する。一方、飽和する光強度以上の領域でサンプリング用光パルスの強度を上げると、電界吸収型光変調器の透過率は飽和して一定値以上には上がらなくなるが、ゲート時間が長くなるので、サンプリングされた被測定光信号Ｐｙのエネルギーは増加する。これにより、低速の受光器１１の出力振幅が増加するため、バイアス電圧低下による消光比低下を打ち消す方向に働く。従って、バイアス電圧可変手段と光パルス強度可変手段を併用することにより、消光比を保ちつつ広い範囲のゲート時間可変を実現することが可能となる。
Note that when the bias voltage of the electroabsorption optical modulator is lowered, the loss in the absence of the sampling optical pulse is lowered, and the extinction ratio in the optical gate operation using the mutual absorption saturation is lowered. On the other hand, if the intensity of the sampling light pulse is increased in a region above the saturation light intensity, the transmittance of the electroabsorption modulator will be saturated and will not rise above a certain value, but the gate time will be longer, so sampling The energy of the measured optical signal Py thus measured increases. As a result, the output amplitude of the low-
つまり、電界吸収型光変調器のゲート時間を長くしたい場合には電界吸収型光変調器へのバイアス電圧を下げ、電界吸収型光変調器のゲート時間を短くしたい場合には電界吸収型光変調器へのバイアス電圧を上げる。これにより、電界吸収型光変調器のゲート時間を制御することができる。 In other words, if you want to increase the gate time of the electroabsorption optical modulator, lower the bias voltage to the electroabsorption optical modulator, and if you want to shorten the gate time of the electroabsorption optical modulator, use the electroabsorption optical modulation. Increase the bias voltage to the instrument. Thereby, the gate time of the electroabsorption optical modulator can be controlled.
本発明は、高分解能の光サンプリングを行うことができるので、情報通信産業及び光を用いる各種産業に適用することができる。 Since the present invention can perform high-resolution optical sampling, it can be applied to the information communication industry and various industries using light.
２：光パルス発生器
３：電界吸収型光変調器
４：可変バイアス電圧発生器
５：ゲート時間制御部
７：可変光減衰器
１１：受光器
１２：ＡＤ変換器
１３：光カプラ
２１：モードロックファイバレーザ
２２：可変励起光源
２３：ＤＡ変換器
2: Optical pulse generator 3: Electroabsorption optical modulator 4: Variable bias voltage generator 5: Gate time controller 7: Variable optical attenuator 11: Light receiver 12: AD converter 13: Optical coupler 21: Mode lock Fiber laser 22: Variable excitation light source 23: DA converter
Claims (6)
該サンプリング用光パルスと被測定光信号との相互吸収飽和特性を利用して前記被測定光信号のサンプリングを行う電界吸収型光変調器と、
該電界吸収型光変調器にバイアス電圧を印加するバイアス電圧発生器と、を備え、
等価サンプリング方式で被測定光信号の波形評価を行う光信号モニタ装置であって、
前記被測定光信号のビットレートに応じて前記電界吸収型光変調器のゲート時間を可変するゲート時間制御部を設けたことを特徴とする光信号モニタ装置。 An optical pulse generator for emitting a sampling optical pulse;
An electroabsorption optical modulator that samples the optical signal to be measured using mutual absorption saturation characteristics of the optical pulse for sampling and the optical signal to be measured;
A bias voltage generator for applying a bias voltage to the electroabsorption optical modulator,
An optical signal monitoring device that performs waveform evaluation of an optical signal to be measured by an equivalent sampling method,
An optical signal monitor apparatus comprising a gate time control unit that varies a gate time of the electroabsorption optical modulator according to a bit rate of the optical signal to be measured .
前記光パルス強度可変手段は、前記可変光減衰器の減衰量を変化させることを特徴とする請求項２に記載の光信号モニタ装置。 A variable optical attenuator that attenuates the intensity of the sampling optical pulse emitted from the optical pulse generator;
3. The optical signal monitoring apparatus according to claim 2, wherein the optical pulse intensity varying unit changes an attenuation amount of the variable optical attenuator.
前記光パルス強度可変手段は、前記励起光源の出力強度を変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載の光信号モニタ装置。 The optical pulse generator includes a mode-locked fiber laser and a pumping light source of the mode-locked fiber laser,
4. The optical signal monitoring apparatus according to claim 2, wherein the optical pulse intensity varying unit changes an output intensity of the excitation light source.
前記バイアス電圧可変手段は、前記ＤＡ変換器の入力データを変化させることを特徴とする請求項５に記載の光信号モニタ装置。 The bias voltage generator is a DA converter that outputs the bias voltage;
6. The optical signal monitoring apparatus according to claim 5, wherein the bias voltage varying unit changes input data of the DA converter.
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