(57)【要約】  光信号モニタ装置は、光干渉部と、サンプリング用光パルス発生部と、光サンプリング部と、光電変換器と、演算部とを有する。前記光干渉部は、光分岐器と、遅延器と、光位相調整器と、光合波器とを含む。前記光分岐器は、監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号を２光路に分岐する。前記遅延器は、前記２光路のうちの一方の光路に分岐された光信号に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える。前記光位相調整器は、前記遅延器からの出射光と前記２光路のうちの他方の光路に分岐された光信号とが所定の光位相差となるように調整する。前記光合波器は、前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波し、前記位相変調された監視対象の光信号を強度変調光に変換して出射する。前記サンプリング用光パルス発生部は、前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間だけ差のある周期のサンプリング用光パルスを生成する。前記光サンプリング部は、前記光干渉部から出射された前記強度変調光を前記サンプリング用光パルスでサンプリングして光パルス信号を出射する。前記光電変換器は、前記光パルス信号を受けて電気信号に変換して出力する。前記演算部は、前記電気信号に基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号の品質を表す値を算出する。
2008087810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号を２光路に分岐する光分岐器、該光分岐器で前記２光路のうちの一方の光路に分岐された光信号に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器、該遅延器の出射光と前記光分岐器で前記２光路のうちの他方の光路に分岐された光信号とが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器及び該光位相調整器によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器を含み、該光合波器から前記位相変調された監視対象の光信号を強度変調光に変換して出射する光干渉部と、
前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間だけ差のある周期のサンプリング用光パルスを生成するサンプリング用光パルス発生部と、
前記光干渉部から出射された前記強度変調光を前記サンプリング用光パルス発生部によって生成された前記サンプリング用光パルスでサンプリングして光パルス信号を出射する光サンプリング部と、
前記光サンプリング部から出射された前記光パルス信号を受けて電気信号に変換して出力する光電変換器と、
前記光電変換器から出力される前記電気信号に基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号の品質を表す値を算出する演算部とを有する光信号モニタ装置。
【請求項２】
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号に代えて、監視用として入射される強度変調された監視対象の光信号を、前記光干渉部を介さずに前記光サンプリング部へ入射することが可能な光スイッチをさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項３】
波長可変光を出射する波長可変光源と、
前記波長可変光源から出射される前記波長可変光を前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号に代えて、前記光干渉部に入射させるための光スイッチと、
前記光スイッチにより前記光干渉部に前記波長可変光が入射されている状態で前記光干渉部から出射される出射光を受光する調整用光電変換器とをさらに有し、
前記波長可変光源から前記光スイッチを介して前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号の波長と等しい波長の光を前記光干渉部に入射し、前記調整用光電変換器からの出力信号のレベルが所定値となるように前記光干渉部の前記光位相調整器を調整できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項４】
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号から所望波長の光信号を選択的に入射させる波長選択フィルタをさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項５】
前記光干渉部の前記遅延器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号のシンボルレートに応じて遅延時間を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項６】
前記光干渉部の光位相調整器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号として差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器によって合波される２つの光信号の光位相差が０またはπとなるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項７】
前記光干渉部の光位相調整器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号として差動直交位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器によって合波される２つの光信号の光位相差がπ／４の奇数倍となるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項８】
前記サンプリング用光パルス発生部は、
前記サンプリング用光パルスの周期に対応した周期Ｔｓを有する安定な信号を生成するシンセサイザ構成の基準信号発生器と、
前記基準信号発生器によって生成される前記周期Ｔｓを有する安定な信号をＭ（Ｍは複数）逓倍した信号として出力する逓倍器と、
連続光を出射する光源と、
前記逓倍器から出力される前記Ｍ逓倍した信号によって前記光源から出射される前記連続光を変調することにより、周期Ｔｓ／Ｍを有する光パルスを出射する光変調器と、
前記光変調器から出射される前記光パルスを１／Ｍに間引いて、周期Ｔｓを有する光パルスに変換する光ゲート回路と、
前記光ゲート回路により変換された前記周期Ｔｓを有する光パルスについてそのパルス幅をさらに狭めて、前記サンプリング用光パルスとして出射する分散減少ファイバとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項９】
前記光サンプリング部は、
光を入出射するための２つの光端子と、該２つの光端子間を結ぶ光路に電界を与えるための電源端子とを有し、前記光路を伝搬する光に対する吸収率が前記電界の大きさに応じて変化する特性を有し、前記２つの光端子の一方で前記監視対象の光信号を受ける電界吸収型光変調器と、
前記電界吸収型光変調器の前記電源端子に、前記監視対象の光信号に対して前記電界吸収型光変調器が高い吸収率を示す所定の直流電圧を与える直流電源と、
前記サンプリング用光パルス発生部によって出射される前記サンプリング用光パルスを受けて前記電界吸収型光変調器の前記２つの光端子の他方の光端子に入射させると共に、該電界吸収型光変調器の前記２つの光端子の前記他方の光端子から出射される前記監視対象の光信号を受けて前記光パルス信号として前記光電変換器へ入射させる光カプラとを含み、
前記サンプリング用光パルスの入射によって前記電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性により吸収率を低下させ、前記監視対象の光信号を前記電界吸収型光変調器の前記２つの光端子の前記他方の光端子側へ通過させることにより、サンプリングを行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１０】
前記光サンプリング部は、前記電界吸収型光変調器の前記２つの光端子の前記他方の光端子に入射される前記サンプリング用光パルスが前記監視対象の光信号の伝送路へ漏れるのを防ぐために、
前記電界吸収型光変調器の前記２つの光端子の前記一方の光端子に挿入されている第２の光カプラと、
前記サンプリング用光パルスを前記第２の光カプラを介して終端する光終端器とをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１１】
前記監視対象の光信号を変調している前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期Ｔｃ又はそのビットレートと前記所定オフセット時間ΔＴの情報を受けて、前記サンプリング用光パルスのサンプリング周期Ｔｓを、
Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｃ＋ΔＴ
（ここで、Ｎの値は、前記データ信号のクロック周期Ｔｃと前記サンプリング用光パルス発生部が出力可能な信号の周波数可変範囲によって決まる）
の演算で求めて、前記サンプリング用光パルス発生部に設定するパラメータ設定部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１２】
前記光電変換器と前記演算部との間に挿入され、前記光電変換器からの電気信号を前記サンプリング用光パルスと同期したサンプリングクロックでサンプリングすることにより、デジタル値に変換して前記演算部にデータ信号として出力するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１３】
前記サンプリングクロックは、前記サンプリング用光パルス発生部により前記サンプリング用光パルスと同期して出力されることを特徴とする請求項１２に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１４】
前記演算部は、前記Ａ／Ｄ変換器からの前記データ信号を所定のしきい値と比較して、データ「１」に属するサンプル値と、データ「０」に属するサンプル値とに分け、それぞれのデータについてのサンプル値群の平均値、標準偏差を求め、その平均値の差μと標準偏差の和γの比μ／γを品質値Ｑとして求めることを特徴とする請求項１３に記載の光信号モニタ装置。
【請求項１５】
監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号を２光路に分岐する光分岐器、該光分岐器で前記２光路のうちの一方の光路に分岐された光信号に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器、該遅延器からの出射光と前記光分岐器で前記２光路のうちの他方の光路に分岐された光信号とが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器及び該光位相調整器によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器を含み、該光合波器から前記位相変調された監視対象の光信号を強度変調光に変換して出射する光干渉部を準備する段階と、
前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間だけ差のある周期のサンプリング用光パルスを生成するサンプリング用光パルス発生段階と、
前記光干渉部から出射された前記強度変調光を前記サンプリング用光パルス発生部で生成された前記サンプリング用光パルスでサンプリングして光パルス信号を出射する光サンプリング段階と、
前記光サンプリング段階によって出射された前記光パルス信号を受けて電気信号に変換して出力する光電変換段階と、
前記光電変換段階によって出力される前記電気信号に基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号の品質を表す値を算出する演算段階とを有する光信号モニタ方法。
【請求項１６】
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号に代えて、監視用として入射される強度変調された監視対象の光信号を、前記光干渉部を介さずに前記光サンプリング段階へ入射することが可能な光スイッチを準備する段階をさらに有していることを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【請求項１７】
波長可変光を出射する波長可変光源を準備する段階と、
前記波長可変光源から出射される前記波長可変光を前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号に代えて、前記光干渉部に入射させるための光スイッチを準備する段階と、
前記光スイッチにより前記光干渉部に前記波長可変光が入射されている状態で前記光干渉部から出射される出射光を受光する調整用光電変換器を準備する段階とをさらに有し、
前記波長可変光源から前記光スイッチを介して前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号の波長と等しい波長の光を前記光干渉部に入射し、前記調整用光電変換器からの出力信号のレベルが所定値となるように前記光干渉部の前記光位相調整器を調整できるようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【請求項１８】
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号から所望波長の光信号を選択的に入射させる波長選択フィルタを準備する段階をさらに有していることを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【請求項１９】
前記光干渉部の前記遅延器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号のシンボルレートに応じて遅延時間を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【請求項２０】
前記光干渉部の光位相調整器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号として差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器によって合波される２つの光信号の光位相差が０またはπとなるように調整されていることを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【請求項２１】
前記光干渉部の光位相調整器は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号として差動直交位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器によって合波される２つの光信号の光位相差がπ／４の奇数倍となるように調整されていることを特徴とする請求項１５に記載の光信号モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号品質モニタ装置及びその方法に係り、特に、高速のデータ信号で変調された光信号の品質を正確にモニタできるようにした光信号品質モニタ装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ信号で変調された光信号によるネットワークを構成するにあたり、光信号モニタ装置によりネットワーク上を伝搬する光信号の品質の監視することが必要になる。【０００３】
一般的に、光信号モニタ装置は、伝送路上の信号の波形情報を取得し、その波形情報から信号品質を表す値を算出して、その算出結果を出力するものであって、数１０Ｇｂ／ｓという極めて高いビットレートのデータ信号で変調された光信号を直接受光器で受けてその波形情報を取得することは極めて困難である。【０００４】
そこで、従来の光信号品質モニタ装置では、このような高速な光信号の波形情報を得るために等価時間サンプリング方式が用いられている。【０００５】
この等価時間サンプリング方式は、図１１の（ａ）に示すように、周期Ｔａで同一波形が繰り返される光信号Ｐに対して、図１１の（ｂ）に示すように、周期ＴａのＮ倍（Ｎは整数）に対して僅かな時間ΔＴだけ長い周期Ｔｓ＝Ｎ・Ｔａ＋ΔＴのサンプリングパルスＳでサンプリングを行うことにより、図１１の（ｃ）に示すように、光信号Ｐの繰り返し波形内でΔＴずつ異なる位置の瞬時振幅値（瞬時強度）を取得する。【０００６】
そして，この取得した瞬時振幅値を結ぶ包絡線が描く波形Ｐ′は、光信号Ｐの波形を時間軸上でＴｓ／ΔＴ倍に拡大された波形であり、元の光信号Ｐの波形の特徴を保持している。【０００７】
したがって、この等価時間サンプリングで得られた波形情報に対して、例えば、２値レベルの一方を表す振幅と他方を表す振幅の確率分布を求め、その標準偏差を算出することにより、信号品質を表すＱ値を得ることができる。【０００８】
上記のように光信号に対する等価時間サンプリングを行い、得られた波形情報から信号品質を表すＱ値を算出する技術は、次の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】日本国特許第３７９６３５７号公報
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１では、データ信号で強度変調された光信号のモニタしか行えず、今後光ネットワークで使用が検討されている差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式や差動直交位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式で位相変調された光信号の変調状態をモニタすることができない。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、この要求に応えるためになされたもので、位相変調された光信号の変調状態のモニタが可能な光信号モニタ装置及びその方法を提供することである。
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を２光路に分岐する光分岐器（２２）、該光分岐器（２２）で前記２光路のうちの一方の光路（Ｌａ）に分岐された光信号（Ｐｘａ）に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器（２３）、該遅延器（２３）の出射光（Ｐｘａ′）と前記光分岐器（２２）で前記２光路のうちの他方の光路（Ｌｂ）に分岐された光信号（Ｐｘｂ）とが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器（２４）及び該光位相調整器（２４）によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器（２５）を含み、該光合波器（２５）から前記位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を強度変調光（Ｐｙ）に変換して出射する光干渉部（２１）と、
前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間（ΔＴ）だけ差のある周期（Ｔｓ）のサンプリング用光パルス（Ｐｓ）を生成するサンプリング用光パルス発生部（３１）と、
前記光干渉部（２１）から出射された前記強度変調光（Ｐｙ）を前記サンプリング用光パルス発生部（３１）によって生成された前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）でサンプリングして光パルス信号（Ｐｚ）を出射する光サンプリング部（３２）と、
前記光サンプリング部（３２）から出射された前記光パルス信号（Ｐｚ）を受けて電気信号（Ｅｚ）に変換して出力する光電変換器（４０）と、
前記光電変換器（４０）から出力される前記電気信号（Ｅｚ）に基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）の品質を表す値を算出する演算部（３５）とを有する光信号モニタ装置が提供される。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）に代えて、監視用として入射される強度変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を、前記光干渉部（２１）を介さずに前記光サンプリング部（３２）へ入射することが可能な光スイッチ（５０）をさらに有していることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の第３の態様によると、
波長可変光（Ｐｒ）を出射する波長可変光源（６２）と、
前記波長可変光源（６２）から出射される前記波長可変光（Ｐｒ）を前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）に代えて、前記光干渉部（２１）に入射させるための光スイッチ（６３）と、
前記光スイッチ（６３）により前記光干渉部（２１）に前記波長可変光（Ｐｒ）が入射されている状態で前記光干渉部（２１）から出射される出射光（Ｐｒ′）を受光する調整用光電変換器（６４）とをさらに有し、
前記波長可変光源（６２）から前記光スイッチ（６３）を介して前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）の波長と等しい波長の光を前記光干渉部（２１）に入射し、前記調整用光電変換器（６４）からの出力信号のレベルが所定値となるように前記光干渉部（２１）の前記光位相調整器（２４）を調整できるようにしたことを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）から所望波長の光信号（Ｐｘ′）を選択的に入射させる波長選択フィルタ（６１）をさらに有していることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の第５の態様によると、
前記光干渉部（２１）の前記遅延器（２３）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）のシンボルレートに応じて遅延時間を可変できるように構成されていることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の第６の態様によると、
前記光干渉部（２１）の光位相調整器（２４）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）として差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器（２５）によって合波される２つの光信号の光位相差が０またはπとなるように調整されていることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の第７の態様によると、
前記光干渉部（２１）の光位相調整器（２４）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）として差動直交位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器（２５）によって合波される２つの光信号の光位相差がπ／４の奇数倍となるように調整されていることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の第８の態様によると、
前記サンプリング用光パルス発生部（３１）は、
前記サンプリング用光パルスの周期に対応した周期Ｔｓを有する安定な信号（Ｒａ）を生成するシンセサイザ構成の基準信号発生器（３１ａ）と、
前記基準信号発生器（３１ａ）によって生成される前記周期Ｔｓを有する安定な信号（Ｒａ）をＭ（Ｍは複数）逓倍した信号（Ｒｂ）として出力する逓倍器（３１ｂ）と、
連続光（Ｐｃｗ）を出射する光源（３１ｄ）と、
前記逓倍器（３１ｂ）から出力される前記Ｍ逓倍した信号（Ｒｂ）によって前記光源（３１ｄ）から出射される前記連続光（Ｐｃｗ）を変調することにより、周期Ｔｓ／Ｍを有する光パルス（Ｐａ）を出射する光変調器（３１ｃ）と、
前記光変調器（３１ｃ）から出射される前記光パルス（Ｐａ）を１／Ｍに間引いて、周期Ｔｓを有する光パルス（Ｐｂ）に変換する光ゲート回路（３１ｅ）と、
前記光ゲート回路（３１ｅ）により変換された前記周期Ｔｓを有する光パルス（Ｐｂ）についてそのパルス幅をさらに狭めて、前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）として出射する分散減少ファイバ（３１ｆ）とを含むことを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明の第９の態様によると、
前記光サンプリング部（３２）は、
光を入出射するための２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）と、該２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）間を結ぶ光路に電界を与えるための電源端子（３３ｃ）とを有し、前記光路を伝搬する光に対する吸収率が前記電界の大きさに応じて変化する特性を有し、前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の一方で前記監視対象の光信号（Ｐｘ）を受ける電界吸収型光変調器（３３）と、
前記電界吸収型光変調器（３３）の前記電源端子（３３ｃ）に、前記監視対象の光信号（Ｐｘ）に対して前記電界吸収型光変調器（３３）が高い吸収率を示す所定の直流電圧（Ｖｄｃ）を与える直流電源（３４）と、
前記サンプリング用光パルス発生部（３１）によって出射される前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）を受けて前記電界吸収型光変調器（３３）の前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の他方の光端子に入射させると共に、該電界吸収型光変調器（３３）の前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の前記他方の光端子から出射される前記監視対象の光信号（Ｐｘ）を受けて前記光パルス信号（Ｐｚ）として前記光電変換器（４０）へ入射させる光カプラ（３５）とを含み、
前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）の入射によって前記電界吸収型光変調器（３３）の相互吸収飽和特性により吸収率を低下させ、前記監視対象の光信号（Ｐｘ）を前記電界吸収型光変調器（３３）の前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の前記他方の光端子側へ通過させることにより、サンプリングを行うように構成されていることを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の第１０の態様によると、
前記光サンプリング部（３２）は、前記電界吸収型光変調器（３３）の前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の前記他方の光端子に入射される前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）が前記監視対象の光信号（Ｐｘ）の伝送路へ漏れるのを防ぐために、
前記電界吸収型光変調器（３３）の前記２つの光端子（３３ａ、３３ｂ）の前記一方の光端子に挿入されている第２の光カプラ（３６）と、
前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）を前記第２の光カプラ（３６）を介して終端する光終端器（３７）とをさらに含むことを特徴とする第９の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明の第１１の態様によると、
前記監視対象の光信号（Ｐｘ）を変調している前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期（Ｔｃ）又はそのビットレートと前記所定オフセット時間（ΔＴ）の情報を受けて、前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）のサンプリング周期Ｔｓを、
Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｃ＋ΔＴ
（ここで、Ｎの値は、前記データ信号のクロック周期（Ｔｃ）と前記サンプリング用光パルス発生部（３１）が出力可能な信号の周波数可変範囲によって決まる）
の演算で求めて、前記サンプリング用光パルス発生部（３１）に設定するパラメータ設定部（３８）をさらに含むことを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２２】
前記目的を達成するために、本発明の第１２の態様によると、
前記光電変換器（４０）と前記演算部（４５）との間に挿入され、前記光電変換器（４０）からの電気信号（Ｅｚ）を前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）と同期したサンプリングクロック（Ｅｓ）によってサンプリングすることにより、デジタル値に変換して前記演算部（４５）にデータ信号（Ｄｚ）として出力するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（４１）をさらに含むことを特徴とする第１の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明の第１３の態様によると、
前記サンプリングクロック（Ｅｓ）は、前記サンプリング用光パルス発生部（３１）により前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）と同期して出力されることを特徴とする第１２の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２４】
前記目的を達成するために、本発明の第１４の態様によると、
前記演算部（４５）は、前記Ａ／Ｄ変換器（４１）からの前記データ信号（Ｄｚ）を所定のしきい値と比較して、データ「１」に属するサンプル値と、データ「０」に属するサンプル値とに分け、それぞれのデータについてのサンプル値群の平均値、標準偏差を求め、その平均値の差（μ）と標準偏差の和（γ）の比（μ／γ）を品質値（Ｑ）として求めることを特徴とする第１３の態様に従う光信号モニタ装置が提供される。
【００２５】
前記目的を達成するために、本発明の第１５の態様によると、
監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を２光路に分岐する光分岐器（２２）、該光分岐器（２２）で前記２光路のうちの一方の光路（Ｌａ）に分岐された光信号（Ｐｘａ）に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器（２３）、該遅延器（２３）の出射光（Ｐｘａ′）と前記光分岐器（２２）で前記２光路のうちの他方の光路（Ｌｂ）に分岐された光信号（Ｐｘｂ）とが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器（２４）及び該光位相調整器（２４）によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器（２５）を含み、該光合波器（２５）から前記位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を強度変調光（Ｐｙ）に変換して出力する光干渉部（２１）を準備する段階と、
前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間（ΔＴ）だけ差のある周期（Ｔｓ）のサンプリング用光パルス（Ｐｓ）を生成するサンプリング用光パルス発生段階と、
前記光干渉部（２１）から出射された前記強度変調光（Ｐｙ）を前記サンプリング用光パルス発生部（３１）で生成された前記サンプリング用光パルス（Ｐｓ）でサンプリングして光パルス信号（Ｐｚ）を出射する光サンプリング段階と、
前記光サンプリング段階によって出射された前記光パルス信号（Ｐｚ）を受けて電気信号（Ｅｚ）に変換して出力する光電変換段階と、
前記光電変換段階によって出力される前記電気信号（Ｅｚ）に基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）の品質を表す値を算出する演算段階とを有する光信号モニタ方法が提供される。
【００２６】
前記目的を達成するために、本発明の第１６の態様によると、
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）に代えて、監視用として入射される強度変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）を、前記光干渉部（２１）を介さずに前記光サンプリング段階へ入射することが可能な光スイッチ（５０）を準備する段階をさらに有していることを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明の第１７の態様によると、
波長可変光（Ｐｒ）を出射する波長可変光源（６２）を準備する段階と、
前記波長可変光源（６２）から出射される前記波長可変光（Ｐｒ）を前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）に代えて、前記光干渉部（２１）に入射させるための光スイッチ（６３）を準備する段階と、
前記光スイッチ（６３）により前記光干渉部（２１）に前記波長可変光（Ｐｒ）が入射されている状態で前記光干渉部（２１）から出射される出射光（Ｐｒ′）を受光する調整用光電変換器（６４）を準備する段階とをさらに有し、
前記波長可変光源（６２）から前記光スイッチ（６３）を介して前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）の波長と等しい波長の光を前記光干渉部（２１）に入射し、前記調整用光電変換器（６４）からの出力信号のレベルが所定値となるように前記光干渉部（２１）の前記光位相調整器（２４）を調整できるようにしたことを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００２８】
前記目的を達成するために、本発明の第１８の態様によると、
前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）から所望波長の光信号（Ｐｘ′）を選択的に入射させる波長選択フィルタ（６１）を準備する段階をさらに有していることを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００２９】
前記目的を達成するために、本発明の第１９の態様によると、
前記光干渉部（２１）の前記遅延器（２３）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）のシンボルレートに応じて遅延時間を可変できるように構成されていることを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００３０】
前記目的を達成するために、本発明の第２０の態様によると、
前記光干渉部（２１）の光位相調整器（２４）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）として差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器（２５）によって合波される２つの光信号の光位相差が０またはπとなるように調整されていることを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００３１】
前記目的を達成するために、本発明の第２１の態様によると、
前記光干渉部（２１）の光位相調整器（２４）は、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号（Ｐｘ）として差動直交位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式で位相変調された監視対象の光信号に対して、前記光合波器（２５）によって合波される２つの光信号の光位相差がπ／４の奇数倍となるように調整されていることを特徴とする第１５の態様に従う光信号モニタ方法が提供される。
【００３２】
このように、本発明の光信号モニタ装置及びその方法は、位相変調された監視対象の光信号を光干渉部において２分岐してその一方の光信号に１シンボルの整数倍相当分の遅延を与えて他方の光信号と所定の光位相差で合波することにより、位相変調されている光信号を強度変調光に変換し、サンプリングを行ってその波形情報を取得しているため、位相変調光の品質モニタが可能となる。
【００３３】
また、強度変調された監視対象の光信号を、光干渉部を介さずに光サンプリング部へ入射することが可能な光スイッチを備えたものでは、監視対象の光信号として位相変調光だけでなく強度変調光に対するモニタも可能となる。
【００３４】
また、監視対象の光信号と等しい波長の光を波長可変光源から光干渉部に入射し、調整用光電変換器の出力信号のレベルが所定値となるように光干渉部の光位相調整器を調整できるようにしたものでは、位相変調された異なる波長の監視対象の光信号を強度変調光に変換することができる。
【００３５】
また、監視対象の光信号から所望波長の光信号を選択的に入射させる波長選択フィルタを備えたものでは、ネットワークから監視対象の光信号として入射される波長多重化された所望波長の光信号を選択的に監視することができる。
【００３６】
また、光干渉部の遅延器は、位相変調された監視対象の光信号のシンボルレートに応じて遅延時間を可変できるように構成されているものでは、シンボルレートの異なる光信号に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明による光信号モニタ装置及びその方法の第１の実施形態の構成を説明するために示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の要部の動作を説明するために示す波形図である。
【図３】図３は、図１の要部の構成例を説明するために示す図である。
【図４】図４は、図１の要部の構成例を説明するために示す図である。
【図５】図５は、図１の要部の特性例を説明するために示す図である。
【図６】図６は、図１の構成による実施形態の動作として繰り返し波形の光信号に対する動作を説明するために示す波形図である。
【図７】図７は、図１の構成による実施形態の動作として繰り返し波形でない光信号に対する動作を説明するために示す波形図である。
【図８】図８は、本発明による光信号モニタ装置及びその方法の第２の実施形態の構成を説明するために示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明による光信号モニタ装置及びその方法の第３の実施形態の構成を説明するために示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図１、図８及び図９の要部の動作を説明するために示す波形図である。
【図１１】図１１は、従来の光信号品質モニタ装置に採用されている等価時間サンプリング方式を説明するために示す波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明による光信号モニタ装置及びその方法の実施形態について説明する。【００３９】
図１は、本発明による第１の実施形態として所定のシンボルレートで、例えば、ＤＰＳＫ（差動位相シフトキーイング）方式で位相変調された監視対象の光信号Ｐｘをモニタする光信号モニタ装置２０及びその方法の構成を説明するために示すブロック図である。【００４０】
本発明による光信号モニタ装置２０の基本的な構成は、監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘを２光路に分岐する光分岐器２２、該光分岐器２２で前記２光路のうちの一方の光路Ｌａに分岐された光信号Ｐｘａに１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器２３、該遅延器２３の出射光Ｐｘａ′と前記光分岐器２２で前記２光路のうちの他方の光路Ｌｂに分岐された光信号Ｐｘｂとが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器２４及び該光位相調整器２４によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器２５を含み、該光合波器２５から前記位相変調された監視対象の光信号Ｐｘを強度変調光Ｐｙに変換して出力する光干渉部２１と、前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間ΔＴだけ差のある周期Ｔｓのサンプリング用光パルスＰｓを生成するサンプリング用光パルス発生部３１と、前記光干渉部２１から出射された前記強度変調光Ｐｙを前記サンプリング用光パルス発生部３１で生成された前記サンプリング用光パルスＰｓでサンプリングして光パルス信号Ｐｚを出射する光サンプリング部３２と、前記光サンプリング部３２から出射された前記光パルス信号Ｐｚを受けて電気信号Ｅｚに変換して出力する光電変換器４０と、前記光電変換器４０から出力される前記電気信号Ｅｚに基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘの品質を表す値を算出する演算部３５とを有することを特徴としている。【００４１】
また、本発明による光信号モニタ方法の基本的な構成は、監視用として入射される所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘを２光路に分岐する光分岐器２２、該光分岐器２２で前記２光路のうちの一方の光路Ｌａに分岐された光信号Ｐｘａに１シンボルの整数倍相当分の遅延を与える遅延器２３、該遅延器２３の出射光Ｐｘａ′と前記光分岐器２２で前記２光路のうちの他方の光路Ｌｂに分岐された光信号Ｐｘｂとが所定の光位相差となるように調整する光位相調整器２４及び該光位相調整器２４によって前記所定の光位相差となるように調整された光信号同士を合波する光合波器２５を含み、該光合波器２５から前記位相変調された監視対象の光信号Ｐｘを強度変調光Ｐｙに変換して出力する光干渉部２１を準備する段階と、前記所定のシンボルレートに対応したシンボルクロック周期の整数倍に対して所定のオフセット時間ΔＴだけ差のある周期Ｔｓのサンプリング用光パルスＰｓを生成するサンプリング用光パルス発生段階と、前記光干渉部２１から出射された前記強度変調光Ｐｙを前記サンプリング用光パルス発生部３１で生成された前記サンプリング用光パルスＰｓでサンプリングして光パルス信号Ｐｚを出射する光サンプリング段階と、前記光サンプリング段階によって出射された前記光パルス信号Ｐｚを受けて電気信号Ｅｚに変換して出力する光電変換段階と、前記光電変換段階によって出力される前記電気信号Ｅｚに基づいて、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘの品質を表す値を算出する演算段階とを有することを特徴としている。【００４２】
具体的には、以下に、本発明を適用した第１の実施形態として所定のシンボルレートで、例えば、ＤＰＳＫ（差動位相シフトキーイング）方式で位相変調された監視対象の光信号Ｐｘをモニタする光信号モニタ装置２０及びその方法について説明される。【００４３】
ここで、ＤＰＳＫ方式は、例えば、データ「０」に対して信号位相がπ変化し、データ「１」に対しては信号位相が不変（この場合、「０」、「１」の関係は逆であってもよい）となるように位相変調する方式であり、そのシンボルレートはビットレートと一致している。【００４４】
このようなＤＰＳＫ方式で位相変調された監視対象の光信号Ｐｘは、入射端子２０ａを介して光干渉部２１に入射される。【００４５】
光干渉部２１は、入射される監視対象の光信号Ｐｘを２光路Ｌａ、Ｌｂに分岐する光分岐器２２と、一方の光路Ｌａに出射された光信号Ｐｘａに１シンボルの整数倍相当分（ＤＰＳＫ方式の場合、１ビットの整数倍相当分）の遅延を与える遅延器２３と、該遅延器２３からの出射光Ｐｘａ′と他方の光路Ｌｂの光Ｐｘｂの少なくとも一方の光（この例では、光Ｐｘａ′）の位相を調整し、調整後の両光の位相差が所定値（この場合、０またはπ）となるようにするための光位相調整器２４と、該光位相調整器２４で所定位相差に調整された光Ｐｘａ″、Ｐｘｂとを合波する光合波器２５とを有している。【００４６】
なお、光位相調整器２４は他方の光路Ｌｂ側に挿入されていてもよい。【００４７】
このようにＤＰＳＫ方式で位相変調された光信号を２分岐してその一方の光信号Ｐｘａに１シンボル分の遅延を与えて他方の光信号Ｐｘｂと０またはπの光位相差で合波することにより、位相変調されて入射される監視対象の光信号Ｐｘを強度変調光Ｐｙに変換して出力することができる。【００４８】
例えば、ＤＰＳＫ方式により、図２の（ａ）に示すように、データ信号で位相変調された監視対象の光信号Ｐｘの位相は、データが「０」になる毎にπ変化し、データが「１」のときには変化しないので、図２の（ｂ）に示すようになる。【００４９】
ただし、データが「０」になる場合でも、既にπに変化している場合には、πからπ変化して２π（＝０）となるので、０としている。【００５０】
この光信号Ｐｘの位相を１ビット遅延した光信号Ｐｘ′の位相は、図２の（ｃ）に示すようになる。【００５１】
そして、これらの両光信号Ｐｘ、Ｐｘ′を合波すると、両光信号Ｐｘ、Ｐｘ′が（０，０）、（π、π）の同相ビットは互いに強め合い、両光信号Ｐｘ、Ｐｘ′が（π，０）、（０，π）の逆相ビットは互いに弱め合って、強度変調光となる。【００５２】
ここで、同相ビットにデータ「０」を、逆相ビットにデータ「１」を割り当てれば、図２の（ｄ）に示すように、元のデータ信号を再現することができる。【００５３】
つまり、この光干渉部２１は、データ信号で位相変調された光信号Ｐｘを、そのデータ信号で強度変調された光信号Ｐｙに変換して出力することになり、この光信号Ｐｙの波形をモニタすることにより、光信号Ｐｙの変調状態すなわち位相変調された光信号Ｐｘの変調状態を把握することができる。【００５４】
この光信号Ｐｙの波形情報を取得するために、光信号Ｐｙはサンプリング用光パルス発生部３１から出射されるサンプリング用光パルスＰｓと共に、光サンプリング部３２に入射される。【００５５】
サンプリング用光パルス発生部３１は、光信号Ｐｘのシンボルクロック周期Ｔｃ（ＤＰＳＫ方式の場合、光信号Ｐｘを変調しているデータ信号のクロック周期）の整数Ｎ倍に対して所定のオフセット時間ΔＴだけ異なる周期Ｔｓのサンプリング用光パルスＰｓを生成して光サンプリング部３２に入射する。【００５６】
サンプリング用光パルス発生部３１は、前記したように幅の狭い光パルスを指定された周期Ｔｓで生成できるものであれば、その構成は任意である。【００５７】
図３は、サンプリング用光パルス発生部３１の一例を示すブロック図である。【００５８】
このサンプリング用光パルス発生部３１は、後述するパラメータ設定部３８から指定された周期に対応した周期Ｔｓ（周波数Ｆｓ）を有する安定な信号Ｒａを生成するシンセサイザ構成の基準信号発生器３１ａと、前記基準信号発生器３１ａによって生成される前記周期Ｔｓ（周波数Ｆｓ）を有する安定な信号ＲａをＭ（Ｍは複数）逓倍した信号Ｒｂとして出力する逓倍器３１ｂと、連続光Ｐｃｗを出射する光源３１ｄと、前記逓倍器３１ｂから出力される前記Ｍ逓倍した信号Ｒｂによって前記光源３１ｄから出射される前記連続光Ｐｃｗを変調することにより、周期Ｔｓ／Ｍを有する光パルスＰａを出射する光変調器３１ｃと、前記光変調器３１ｃから出射される前記光パルスＰａを１／Ｍに間引いて、周期Ｔｓを有する光パルスＰｂに変換する光ゲート回路３１ｅと、前記光ゲート回路３１ｅにより周期Ｔｓを有する光パルスＰｂに変換された前記光パルスＰｂについてそのパルス幅をさらに狭めて、前記サンプリング用光パルスＰｓとして出射する分散減少ファイバ３１ｆとを含んでいる。【００５９】
すなわち、シンセサイザ構成の基準信号発生器３１ａにより後述するパラメータ設定部３８から指定された周期Ｔｓ（周波数Ｆｓ）の安定な信号Ｒａが生成され、逓倍器３１ｂに入力されてＭ（Ｍは複数）逓倍された後、その出力信号Ｒｂが光変調器３１ｃに入力されて、光源３１ｄから出射される連続光Ｐｃｗを変調し、周期Ｔｓ／Ｍの光パルスＰａが生成される。【００６０】
この光パルスＰａのパルス幅は、信号Ｒａで連続光Ｐｃｗを直接変調した場合に比べて１／Ｍに狭められている。【００６１】
そして、この光パルスＰａは、光ゲート回路３１ｅにより１／Ｍに間引かれて、周期Ｔｓの光パルスＰｂに変換された後、分散減少ファイバ３１ｆに入射されてそのパルス幅がさらに狭められ、最終的にサンプリング用光パルスＰｓとして出射される。【００６２】
一方、光サンプリング部３２は、サンプリング用光パルス発生部３１から出射されたサンプリング用光パルスＰｓにより、監視対象の光信号Ｐｙをサンプリングし、そのサンプリングで得られた光パルス信号Ｐｚを出射する。【００６３】
この光サンプリング部３２としては、非線形光学部材を用いたものが一般的であるが、非線形光学部材は変換効率が低く、弱い光信号の監視が困難である。【００６４】
そこで、この実施形態の光サンプリング部３２では、弱い光信号でも正しく監視できるようにするために、図４に示すように、電界吸収型光変調器３３、直流電源３４及びサーキュレータ型の光カプラ３５を有して構成されている。【００６５】
電界吸収型光変調器３３は、光を入出射するための２つの光端子３３ａ、３３ｂ及び両光端子間の光路に電界を与えるための電源端子３３ｃを有し、その光路を伝搬する光に対する吸収率が光路に与えられた電界の大きさに応じて変化する特性を有している。【００６６】
通常、電界吸収型光変調器は、電源端子３３ｃに電気のサンプリング用パルス信号が与えられる。【００６７】
しかるに、電気のサンプリング用パルス信号の場合には、数１０Ｇｂ／ｓの波形情報の取得に必要な狭い幅を有する電気のサンプリング用パルス信号として生成することが極めて困難である。【００６８】
そこで、この実施形態の光サンプリング部３２では、図４に示しているように、電界吸収型光変調器３３の一方の光端子３３ａに光信号Ｐｘを入射させ、その光信号Ｐｘに対して高い吸収率を示すような所定の直流電圧Ｖｄを直流電源３４から電源端子３３ｃに与えた状態で、前記した幅の狭いサンプリング用光パルスＰｓを、光カプラ３５を介して他方の光端子３３ｂに入射して、このサンプリング用光パルスＰｓにより電界吸収型光変調器２３の相互吸収飽和特性を利用して吸収率を変化させ、サンプリング用光パルスＰｓが入射したときだけ監視対象の光信号Ｐｘに対する吸収率を低下させて該監視対象の光信号Ｐｘ他方の光端子３３ｂへ通過させることにより、光のサンプリング用パルス信号でもってサンプリングを行うようにしている。【００６９】
なお、このように光信号をサンプリングする素子として電界吸収型光変調器３３を用いて光のサンプリング用パルス信号でもってサンプリングを行うようにしたときのサンプリング効率は、電界吸収型光変調器３３の挿入損失で決定される。【００７０】
電界吸収型光変調器３３の挿入損失は、約−１０ｄＢ程度であるので、本実施形態によるサンプリング効率は約−１０ｄＢ程度となる。【００７１】
これは、光信号をサンプリングする素子として非線形光学材を用いた場合と比較して本実施形態による電界吸収型光変調器３３を用いた場合の方がサンプリング効率の方が約１０ｄＢ以上、向上していることを示している。【００７２】
ここで、例えば、電界吸収型光変調器３３の電界に対する吸収率の変化特性が図５のＦで示される場合、電界吸収型光変調器３３の電源端子３３ｃに吸収率が大きな値α（例えば、２０ｄＢ）となる電界に対応した直流電圧Ｖｄｃを与えておくものとする。【００７３】
そして、電界吸収型光変調器２３の他方の光端子３３ｂには、相互吸収飽和特性により実質的に電界が図５の矢印Ａ方向に変化して、吸収率が小さい値β（例えば、３ｄＢ）となるようなピーク強度を持つサンプリング用光パルスＰｓを入射させる。【００７４】
なお、図５の特性Ｆは模式的なものである。【００７５】
すなわち、電界吸収型光変調器３３の他方の光端子３３ｂにサンプリング用光パルスＰｓが入射したとき、電界吸収型光変調器３３の相互吸収飽和特性により電界吸収型光変調器３３の吸収率が低下される。【００７６】
これにより、この状態下で、電界吸収型光変調器２３の一方の光端子３３ａに入射されている監視対象の光信号Ｐｘは、そのときの瞬時強度から電界吸収型光変調器３３の挿入損失相当分だけ低いレベルのピーク値を持つ光パルス信号Ｐｚとして電界吸収型光変調器３３内を通過することが許容されるようになる。【００７７】
このようにして電界吸収型光変調器３２３内を通過した監視対象の光信号Ｐｘが電界吸収型光変調器３３の他方の光端子３３ｂから光サンプリング部３２の光カプラ３５を介して光パルス信号Ｐｚとして出射される。【００７８】
ここで、光サンプリング部３２の光カプラ３５は、光の入射方向に応じて光路を振り分けるサーキュレータ型のものだけでなく、波長の違いによって光路を振り分ける分光型のものであってもよく、その場合には光信号Ｐｘと異なる波長のサンプリング用光パルスＰｓが用いられる。【００７９】
なお、電界吸収型光変調器３３の一方の光端子３３ａに挿入されているサーキュレータ型の光カプラ３６は、他方の光端子３３ｂに入射されて一方の光端子３３ａから出射されるサンプリング用光パルスＰｓを光終端器３７で終端して、監視対象の光信号Ｐｘの伝送路へ入射（漏洩）するのを防ぐためのものである。【００８０】
また、サンプリング用光パルス発生部３１が出力するサンプリング用光パルスＰｓ及び後述する電気のサンプリングクロックＥｓの周期Ｔｓは、パラメータ設定部３８により設定される。【００８１】
パラメータ設定部３８は、監視対象の光信号Ｐｘのシンボルレートに対応したシンボルクロック周期Ｔｃ（ビットレートでもよい）とオフセット時間ΔＴの情報を受け、サンプリング周期Ｔｓを、
Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｃ＋ΔＴ
の演算で求め、求めたサンプリング周期Ｔｓサンプリング用光パルス発生部３１に設定する。【００８２】
ここで、Ｎの値は、シンボルクロック周期Ｔｃとサンプリング用光パルス発生部３１が出力可能な信号の周波数可変範囲によって決まる。【００８３】
例えば、ΔＴがＴｓに対して無視できる程小さく、Ｔｃが約０．１ｎｓ（１０ＧＨｚ）で、Ｔｓが０．１μｓ（１０ＭＨｚ）の近傍で可変できるものとすれば、Ｎの値は大凡Ｔｓ／Ｔｃ＝１０００となる。【００８４】
光サンプリング部３２からの光パルス信号Ｐｚは、光カプラ３５を介して光電変換器４０に入射され、電気信号Ｅｚに変換されて出力される。【００８５】
光電変換器４０から出力される電気信号Ｅｚは、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１によりサンプリングされてデジタルのデータ信号Ｄｚに変換され、演算部４５に入力される。【００８６】
Ａ／Ｄ変換器４１のサンプリングは、サンプリング用光パルスＰｓと同期した電気のサンプリングクロックＥｓによって行われる。【００８７】
この実施形態では、この電気のサンプリングクロックＥｓもサンプリング用光パルス発生部３１（前記した基準信号発生器３１ａ）から出力されるものとする。【００８８】
演算部４５は、Ａ／Ｄ変換器４１からのデータ信号Ｄｚに基づいて監視対象の光信号Ｐｘの品質を表す値を算出する。【００８９】
この演算は任意であるが、例えば、前記特許文献１に記載されているように、所定期間に得られたデータ信号Ｄｚを所定のしきい値と比較して、データ「１」に属するサンプル値と、データ「０」に属するサンプル値とに分け、それぞれのデータについてのサンプル値群の平均値、標準偏差を求め、その平均値の差μと標準偏差の和γの比μ／γを品質値Ｑとして求める。【００９０】
なお、このＱ値が大きい程、監視対象の光信号Ｐｘの信号品質が高い。【００９１】
次に、光干渉部２１での変調変換によって得られた光信号Ｐｙの波形と、その取得タイミングとの関係について説明する。【００９２】
監視対象の光信号Ｐｘが、例えば、試験用であって、所定ビット長Ｌの所定符号列のデータ信号で繰り返し変調（位相変調）されている場合、光干渉部２１からは、図６の（ａ）に示すように、その所定符号列で繰り返し強度変調された光信号Ｐｙが出力されることになる。【００９３】
このような所定符号列で繰り返し強度変調された光信号Ｐｙに対して、図６の（ｂ）に示すように、サンプリング用光パルスＰｓの周期Ｔｓを決めるＮの値がビット長Ｌの整数Ｋ倍に等しい状態でサンプリングを行うことにより、図６の（ｃ）、（ｄ）に示すように、光信号Ｐｙの時間軸を拡大した包絡線波形をもつ光パルス信号Ｐｚが得られる。【００９４】
すなわち、実質的に光信号Ｐｙの繰り返し波形に対するサンプリングをΔＴ時間毎に時系列に行うことができる。【００９５】
そして、このサンプリングが、例えば、Ｕ・Ｔｃ／ΔＴ（Ｕは整数）連続して行われることにより、サンプリング開始タイミングからＵビット分の波形データを時系列に得ることができ、その波形データに対して、例えば、前記した演算処理を行うことにより、品質値Ｑが求められる。【００９６】
この品質値Ｑは、光信号Ｐｙの波形に対するものであるが、光信号Ｐｙの振幅のバラツキは元の光信号Ｐｘの位相変調のバラツキに対応しているので、この品質値Ｑは、位相変調された光信号Ｐｘの変調状態の良否を表していることになる。【００９７】
光ネットワーク上に実際に伝送されているような光信号Ｐｘは、同一符号列で変調されることがないため、これを変調変換して得られた光信号Ｐｙの波形は、前述した図６の（ａ）に示すように単純な繰り返し波形とはならずに、図７の（ａ）に示すように複雑な繰り返し波形となる。【００９８】
しかるに、このように複雑な繰り返し波形となる光信号Ｐｙに対して、図７の（ｂ）に示すようにＮ・Ｔｃ＋ΔＴの周期Ｔｓでサンプリングを行った場合、光信号ＰｙのＮビットおきのデータについてΔＴずつ異なるタイミングでサンプリングを行っていることになるので、そのサンプリングによって得られる値は、図７の（ｃ）に示すように、データ「１」、「０」に対応した振幅あるいはその間の遷移状態における振幅となり、光信号Ｐｘの一定期間の連続した波形に対するサンプリング結果とはならない。【００９９】
したがって、測定を複数回行って得られる波形データを重ね合わせることにより、図７の（ｄ）に示すようなアイパターンが得られ、このアイパターンから光信号の品質を表す値を得ることができる。【０１００】
また、上記サンプリングを所定期間連続して行い、前記同様に統計量を得ることにより、光信号の品質値Ｑを求めることができる。【０１０１】
上記説明は、光信号Ｐｘに対するサンプリングが同期していてアイパターンが得られる同期サンプリングの例であったが、光信号Ｐｘに対してサンプリングが同期しない非同期サンプリングの場合、取得データの波形は流れてしまい、アイパターンを得ることができない。【０１０２】
このような非同期サンプリングにおいても、上記サンプリングを所定期間連続して行い、前記同様に統計量を得ることで、光信号の品質値Ｑを求めることができる。【０１０３】
上記構成の光信号モニタ装置２０で、シンボルクロック周期Ｔｃ（ビットレート）が異なる光信号のモニタを行うためには、シンボルクロック周期Ｔｃに合わせて光干渉部２１の遅延器２３の遅延量を、例えば、手動で可変できるようにすると共に、光位相調整器２４で光位相のずれが生じないように。例えば、手動で調整すればよい。【０１０４】
この場合、遅延器２３の遅延量を手動で可変すると共に、光位相調整器２４での光位相のずれを手動で調整するのに代えて、図１で破線で示しているように、パラメータ設定部３８から、遅延器２３の遅延量及び光位相調整器２４の光位相のずれをシンボルクロック周期Ｔｃに対応した値に自動的に設定する手法を採用することもできる。【０１０５】
（第２の実施形態）
図８は、本発明による光信号モニタ装置及びその方法の第２の実施形態の構成を説明するために示すブロック図である。【０１０６】
図８において、図１に示した第１の実施形態の構成と同様に構成される部分については、図１と同じ参照符号を付してそれらの説明を省略するものとする。【０１０７】
すなわち、上記第１の実施形態では、位相変調された光信号Ｐｘだけをモニタする場合について説明している。【０１０８】
これに対し、図８に示す第２の実施形態による光信号モニタ装置２０Ａでは、入射端子２０ａと光サンプリング部３１との間に、光干渉部２１と並列に光スイッチ５０を設けて、該光スイッチ５０によって入射端子２０ａに入射された光信号Ｐｘが光干渉部２１に入射される状態と、光干渉部２１を介さずに光サンプリング部３１に直接に入射される状態のいずれかに切替えられるようにしている。【０１０９】
これとにより、光スイッチ５０によって入射端子２０ａに入射された光信号Ｐｘが光干渉部２１を介さずに光サンプリング部３１に直接に入射される状態としてやれば、入射端子２０ａに入射された光信号が強度変調された光信号Ｐｘであっても、その強度変調された光信号Ｐｘに対するモニタも可能になる。【０１１０】
なお、この光スイッチ５０は、２入力２出力型で平行接続とクロス接続に切り換えられるものであるが、他の構造の光スイッチを用いてもよい。【０１１１】
（第３の実施形態）
図９は、本発明による光信号モニタ装置及びその方法の第３の実施形態の構成を説明するために示すブロック図である。【０１１２】
図９において、図１及び図８に示した第１及び第２の実施形態の構成と同様に構成される部分については、図１及び図８と同じ参照符号を付してそれらの説明を省略するものとする。【０１１３】
図９に示す第３の実施形態による光信号モニタ装置２０Ｂでは、入射端子２０ａと光スイッチ５０との間に、一端が波長選択フィルタ６１に接続され、他端が波長可変光源６２に接続される第２の光スイッチ６３を設けると共に、光干渉部２１の出力端に調整用光電変換器６４を設けている。【０１１４】
ここで、波長選択フィルタ６１の選択波長及び波長可変光源６２の可変波長情報は、パラメータ設定部３８によって設定されるようになされている。【０１１５】
また、調整用光電変換器６４からの電気信号Ｅｒは、パラメータ設定部３８によって処理可能となされている。【０１１６】
すなわち、この第３の実施形態による光信号モニタ装置２０Ｂでは、波長可変光Ｐｒを出射する波長可変光源６２と、前記波長可変光源６２から出射される前記波長可変光Ｐｒを前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘに代えて、前記光干渉部２１に入射させるための光スイッチ６３と、前記光スイッチ６３により前記光干渉部２１に前記波長可変光Ｐｒが入射されている状態で前記光干渉部２１から出射される出射光Ｐｒ′を受光する調整用光電変換器６４とを有し、前記波長可変光源６２から前記光スイッチ６３を介して前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘの波長と等しい波長の光を前記光干渉部２１に入射し、前記調整用光電変換器６４からの出力信号のレベルが所定値となるように前記光干渉部２１の前記光位相調整器２４を調整できるようにしたことを特徴としている。【０１１７】
すなわち、この第３の実施形態による光信号モニタ装置２０Ｂでは、波長が異なる光信号を選択的に監視できるように、光信号Ｐｘに代わって波長可変光源６２から無変調光Ｐｒを光スイッチ６３を介して光干渉部２１に入射し、その出力光Ｐｒ′を調整用光電変換器６４に入射し、その出力信号Ｅｒをモニタすることができるようにしている。【０１１８】
つまり、光干渉部２１の動作は光の波長に依存するので、ある波長の光信号について同相あるいは逆相で合波できる状態であっても、他の波長の光信号に対してはその位相関係が合わずに、前記のような変調変換を正しく行えない。【０１１９】
したがって、複数の異なる波長の光信号のいずれかを選択的にモニタできるようにする場合、監視対象の光信号Ｐｘの波長と等しい波長の無変調光Ｐｒを光干渉部２１に入射した状態で、光位相調整器２４を調整しながら調整用光電変換器６４の出力信号Ｅｒのレベルを測定して、合波される光信号の位相差が同相あるいは逆相となるように光位相調整器２４を設定することにより、その波長の光に対する変調変換が正しく行えるようにし、その後に監視対象の光信号Ｐｘを入射させる。【０１２０】
また、この第３の実施形態による光信号モニタ装置２０Ｂでは、前記所定のシンボルレートで位相変調された監視対象の光信号Ｐｘから所望波長の光信号Ｐｘ′を選択的に入射させる波長選択フィルタ６１をさらに有していることを特徴としている。【０１２１】
すなわち、この例のように、波長の異なる光信号を選択的に監視対象とする場合、図９に示しているように、通過させる光の波長を可変できる波長選択フィルタ６１を用いて所望波長の光信号のみを選択的に入射させる。【０１２２】
この例の場合も、波長についての各部を手動によって設定する手法の他に、パラメータ設定部３８に波長λを指定し、その指定された波長λに応じて、光位相調整器２４および波長選択フィルタ６１の状態を設定するように構成してもよい。【０１２３】
次に、上記光干渉部２１の動作を、数式を用いて説明する。【０１２４】
光合波器２５で合波される２つの光の電界ベクトルをＥａ、Ｅｂ、光強度をＰａ、Ｐｂとすると、
Ｅａ＝Ａａ・ｅｘｐｊ（ωｔ＋φａ）
Ｅｂ＝Ａｂ・ｅｘｐｊ（ωｔ＋φｂ）
Ｐａ＝｜Ｅａ・Ｅａ＊｜
Ｐｂ＝｜Ｅｂ・Ｅｂ＊｜
となる。【０１２５】
ただし、Ｅａ＊、Ｅｂ＊は、それぞれＥａ、Ｅｂの共役複素数である。【０１２６】
そして、２つの光を合波したときの強度Ｐは、
Ｐ＝（Ｅａ＋Ｅｂ）（Ｅａ＊＋Ｅｂ＊）
となる。【０１２７】
上記強度Ｐの式を展開し、ｅｘｐｊ（ｘ）＝ｃｏｓ（ｘ）＋ｊｓｉｎ（ｘ）の置き換えを用いると、強度Ｐは、次のように表される。【０１２８】
Ｐ＝Ａａ２＋Ａｂ２＋２Ａａ・Ａｂ・ｃｏｓ（φａ−φｂ）……（１）
上式（１）から、強度Ｐは、図１０の（ａ）に示すように、合波される光信号の位相差の余弦値に依存して変化し、合波される２つの光信号が同相（φａ−φｂ＝２ｎπ）の場合、強度Ｐが最大値Ｐ１となり、逆相（φａ−φｂ＝（２ｎ＋１）π）の場合、強度Ｐが最小値Ｐ２となる（ｎ＝０，±１，±２，…）。【０１２９】
前記したＤＰＳＫ方式の場合、入射される光信号の位相は０とπのいずれかであるため、１シンボル遅延した光信号と元の光信号との光位相差を図１０の（ａ）で丸印で示しているように、０またはπに調整しておくことにより、０とπの２つの位相に応じて強度が変化する光信号Ｐｙが得られ、強度Ｐ１、Ｐ２に対応した波形の振幅情報から図１０の（ｂ）に示すように位相０、πに対応する分布が得られ、前記品質値Ｑを得ることができる。【０１３０】
また、１シンボル当たり２ビットのデータ伝送が可能なＤＱＰＳＫ方式では、４種類の２ビットデータ「００」、「０１」、「１０」、「１１」の遷移状態に対して、シンボル位相が０、π／２、π、３π／２の４通りとなり、１シンボル分の遅延した光信号と元の光信号との位相差も図１０の（ａ）で三角印で示しているように０、π／２、π、３π／２の４通りとなって、そのまま合波した場合の強度はＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３通りとなってしまう。【０１３１】
そこで、ＤＱＰＳＫ方式に対しては、遅延器２３の遅延量をＤＱＰＳＫ方式で位相変調された光信号のシンボルクロック周期Ｔｃに合わせるとともに、その１シンボル遅延した光信号Ｐｘａ′の光位相を光位相調整器２４によりπ／４だけ移相して、光合波器２５で合波される２つの光信号Ｐｘａ″、Ｐｘｂの光位相差がπ／４の奇数倍（π／４、３π／４、５π／４、７π／４のいずれか）となるように調整する。【０１３２】
これにより、合波される２つの光信号の位相差が、図１０の（ａ）で四角印で示すようにπ／４、３π／４、５π／４、７π／４の４通りとなり、合波後の光信号の強度をＰ４、Ｐ５の２通りに限定することができる。【０１３３】
このように、１シンボル遅延した光信号と元の光信号の一方に光位相でπ／４相当の遅延を追加することにより、合波後の光信号の強度を２通りにすることができ、その２通りの強度に対応した振幅情報から図１０の（ｃ）に示すように、元の光信号の位相（０、３π／２）の組と、（π／２、π）の組についての２つの分布が得られ、前記品質値Ｑを得ることができると共に、波形観測による品質モニタが可能となる。【０１３４】
したがって、以上詳述したように、本発明によれば、位相変調された光信号の変調状態のモニタが可能な光信号モニタ装置及びその方法を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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