(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された被測定信号光を所定数に分岐する信号光分岐部（１１）と、
前記被測定信号光の周波数幅を前記所定数に分割した各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光を出力するローカル光発生部（１２）と、
前記信号光分岐部で分岐された各被測定信号光を前記ローカル光発生部からの各ローカル光で直交検波して、前記各周波数帯のベースバンド光信号を出力する前記所定数の光直交検波部（１３−１〜１３−Ｍ）と、
前記光直交検波部の出力する前記各周波数帯のベースバンド光信号を光電変換して前記各周波数帯のベースバンド電気信号を出力する前記所定数の光電変換部（１４−１〜１４−Ｍ）と、
前記光電変換部の出力する前記各周波数帯のベースバンド電気信号から、前記周波数幅の周波数帯の前記ベースバンド電気信号を抽出する前記所定数の周波数フィルタ（１６−１〜１６−Ｍ）と、
予め定められた基準信号に位相同期した同期信号を出力するサンプリングクロック信号発生部（２０）と、
前記周波数フィルタの抽出する各ベースバンド電気信号を前記同期信号に従ったタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する前記所定数のＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（１８−１〜１８−Ｍ）と、
前記ＡＤＣの出力する各デジタル信号を前記ＡＤＣの前段に接続されている前記光直交検波部の各周波数帯に関連付けて前記所定数の前記ＡＤＣからのデジタル信号を合成する演算処理部（２１）と、
を備える光位相変調評価装置。
【請求項２】
前記ローカル光発生部は、
予め定められた周波数の光を出力するローカル光源（２２）と、
前記ローカル光源からの光を前記所定数に分岐するローカル光分岐部（２３）と、
前記ローカル光分岐部で分岐された光の周波数を前記各周波数帯の中心周波数にシフトさせるローカル光周波数シフタ（２４）と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調評価装置。
【請求項３】
前記ＡＤＣからのデジタル信号間に生じる位相誤差を補正する位相補正係数を記憶するメモリ（２８）をさらに備え、
前記演算処理部は、前記メモリに記憶されている前記位相補正係数を用いて前記ＡＤＣからのデジタル信号の位相を補正し、前記所定数のＡＤＣからのデジタル信号を合成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光位相変調評価装置。
【請求項４】
前記各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生する校正用信号光発生部（２６）と、
前記被測定信号光及び前記校正用信号光が入力され、前記被測定信号光及び前記校正用信号光のいずれかを選択的に前記光直交検波部に出力する光スイッチ（２７）と、をさらに備え、
前記所定数の前記光直交検波部のうちの隣接する周波数帯の前記被測定信号光を直交検波する光直交検波部は、共に、前記隣接する周波数帯の境界の周波数を有する前記校正用信号光を直交検波し、前記校正用信号光のベースバンド光信号を出力し、
前記演算処理部は、隣接する周波数帯の前記被測定信号光を直交検波する前記光直交検波部の後段に接続されている前記ＡＤＣの出力信号間の位相誤差を算出し、前記位相誤差が減少するように前記位相補正係数を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の光位相変調評価装置。
【請求項５】
前記光直交検波部は、
互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力するとともに、
前記Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力し、
前記光電変換部は、
前記２つのＩ信号をバランスド受光するＩ信号バランス型受光素子と、
前記２つのＱ信号をバランスド受光するＱ信号バランス型受光素子と、を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光位相変調評価装置。
【請求項６】
位相変調された被測定信号光を所定数に分岐し、前記被測定信号光の周波数幅を前記所定数に分割した各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光で、前記所定数に分岐した各被測定信号光を直交検波してデジタル信号に変換する信号光直交検波手順（Ｓ１０１）と、
前記各周波数帯のデジタル信号を、直交検波した周波数帯に関連付けて合成する信号光演算処理手順（Ｓ１０２）と、
を順に有する光位相変調評価方法。
【請求項７】
前記各周波数帯のデジタル信号の位相を、予め定められた位相補正係数を用いて補正する位相補正手順（Ｓ１０３）を、
前記信号光直交検波手順と前記信号光演算処理手順の間にさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の光位相変調評価方法。
【請求項８】
前記各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生し、前記校正用信号光の周波数を境界に有する隣接する２つの周波数帯で前記校正用信号光を直交検波してデジタル信号に変換し、前記２つの周波数帯のデジタル信号間の位相誤差を算出し、前記位相誤差を減少させる前記位相補正係数を算出する位相補正係数算出手順（Ｓ１０４）を
前記信号光直交検波手順の前にさらに有する
ことを特徴とする請求項７に記載の光位相変調評価方法。
【請求項９】
前記信号光直交検波手順において、前記被測定信号光を直交検波して、互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力してバランスド受光するとともに、前記Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力してバランスド受光する、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の光位相変調評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光位相変調評価装置及び光位相変調評価方法に関し、特に位相変調された広帯域の信号光を評価するための光位相変調評価装置及び光位相変調評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送システムにおいて一波長あたりの伝送容量を増大するために、デジタルコヒーレント方式などの信号光を位相変調して伝送する技術が提案されている。デジタルコヒーレント方式は、検波後にデジタル信号処理により搬送波の位相を推定することで煩雑な光位相同期ループを用いることなく多値光変調信号を復調する。
【０００３】
一方で、広帯域のアナログ信号をデジタル処理するための装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の装置は、広帯域のアナログ信号を複数の帯域に分割し、その分割した帯域ごとにアナログ信号をデジタル化する。これにより、デジタル処理が可能なサンプリングレートで広帯域のアナログ信号を処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
位相変調された信号光の帯域が極めて広い場合、位相変調された信号光の評価を行うためには、高速サンプリングかつ高ダイナミックレンジで位相変調された信号光を解析しなければならない。
【０００６】
特許文献１の装置は、受光器を備えず、また仮に受光器を取り付けた場合であっても位相変調された信号光を適切に受光することはできない。このため、特許文献１の装置は、位相変調された信号光の評価を行うことはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、位相変調された信号光の帯域が極めて広い場合であっても、位相変調された信号光の評価を行うことができる光位相変調評価装置及び光位相変調評価方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明の光位相変調評価装置及び光位相変調評価方法は、位相変調された被測定信号光の周波数幅を所定数に分割した各周波数帯について、個別に処理することを特徴とする。
【０００９】
具体的には、本願発明の光位相変調評価装置は、位相変調された被測定信号光を所定数に分岐する信号光分岐部（１１）と、前記被測定信号光の周波数幅を前記所定数に分割した各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光を出力するローカル光発生部（１２）と、前記信号光分岐部で分岐された各被測定信号光を前記ローカル光発生部からの各ローカル光で直交検波して、前記各周波数帯のベースバンド光信号を出力する前記所定数の光直交検波部（１３−１〜１３−Ｍ）と、前記光直交検波部の出力する前記各周波数帯のベースバンド光信号を光電変換して前記各周波数帯のベースバンド電気信号を出力する前記所定数の光電変換部（１４−１〜１４−Ｍ）と、前記光電変換部の出力する前記各周波数帯のベースバンド電気信号から、前記周波数幅の周波数帯の前記ベースバンド電気信号を抽出する前記所定数の周波数フィルタ（１６−１〜１６−Ｍ）と、予め定められた基準信号に位相同期した同期信号を出力するサンプリングクロック信号発生部（２０）と、前記周波数フィルタの抽出する各ベースバンド電気信号を前記同期信号に従ったタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する前記所定数のＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（１８−１〜１８−Ｍ）と、前記ＡＤＣの出力する各デジタル信号を前記ＡＤＣの前段に接続されている前記光直交検波部の各周波数帯に関連付けて前記所定数の前記ＡＤＣからのデジタル信号を合成する演算処理部（２１）と、を備える。
【００１０】
信号光分岐部、所定数の光直交検波部、所定数の光電変換部、所定数の周波数フィルタ及び所定数のＡＤＣを備えるため、被測定信号光の周波数幅を所定数に分割した周波数帯ごとに、被測定信号光をベースバンドのデジタル信号に変換することができる。演算処理部が各周波数帯のデジタル信号を各周波数帯に関連付けて合成するため、被測定信号光を評価することができる。したがって、本願発明の光位相変調評価装置は、位相変調された信号光の帯域が極めて広い場合であっても、位相変調された信号光の評価を行うことができる。
【００１１】
本願発明の光位相変調評価装置では、前記ローカル光発生部は、予め定められた周波数の光を出力するローカル光源（２２）と、前記ローカル光源からの光を前記所定数に分岐するローカル光分岐部（２３）と、前記ローカル光分岐部で分岐された光の周波数を前記各周波数帯の中心周波数にシフトさせるローカル光周波数シフタ（２４）と、を備えてもよい。
本発明により、ローカル光発生部は、各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光を出力することができる。
【００１２】
本願発明の光位相変調評価装置では、前記ＡＤＣからのデジタル信号間に生じる位相誤差を補正する位相補正係数を記憶するメモリ（２８）をさらに備え、前記演算処理部は、前記メモリに記憶されている前記位相補正係数を用いて前記ＡＤＣからのデジタル信号の位相を補正し、前記所定数のＡＤＣからのデジタル信号を合成してもよい。
演算処理部は、各周波数帯のデジタル信号の位相誤差を補正することができる。これにより、演算処理部は、被測定信号光の評価をより正確に行うことができる。
【００１３】
本願発明の光位相変調評価装置では、前記各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生する校正用信号光発生部（２６）と、前記被測定信号光及び前記校正用信号光が入力され、前記被測定信号光及び前記校正用信号光のいずれかを選択的に前記光直交検波部に出力する光スイッチ（２７）と、をさらに備え、前記所定数の前記光直交検波部のうちの隣接する周波数帯の前記被測定信号光を直交検波する光直交検波部は、共に、前記隣接する周波数帯の境界の周波数を有する前記校正用信号光を直交検波し、前記校正用信号光のベースバンド光信号を出力し、前記演算処理部は、隣接する周波数帯の前記被測定信号光を直交検波する前記光直交検波部の後段に接続されている前記ＡＤＣの出力信号間の位相誤差を算出し、前記位相誤差が減少するように前記位相補正係数を算出してもよい。
校正用信号光発生部及び光スイッチを備えるため、演算処理部は、隣接する周波数帯のデジタル信号に生じる位相誤差を算出することができる。これにより、位相誤差の実測値を用いて各周波数帯のデジタル信号の位相誤差を補正することができる。
【００１４】
本願発明の光位相変調評価装置では、前記光直交検波部は、互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力するとともに、前記Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力し、前記光電変換部は、前記２つのＩ信号をバランスド受光するＩ信号バランス型受光素子と、前記２つのＱ信号をバランスド受光するＱ信号バランス型受光素子と、を備えてもよい。
光電変換部がＩ信号バランス型受光素子及びＱ信号バランス型受光素子を備えるため、光電変換部は、被測定信号光の受信感度を向上することができる。
【００１５】
具体的には、本願発明の光位相変調評価方法は、位相変調された被測定信号光を所定数に分岐し、前記被測定信号光の周波数幅を前記所定数に分割した各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光で、前記所定数に分岐した各被測定信号光を直交検波してデジタル信号に変換する信号光直交検波手順（Ｓ１０１）と、前記各周波数帯のデジタル信号を、直交検波した周波数帯に関連付けて合成する信号光演算処理手順（Ｓ１０２）と、を順に有する。
【００１６】
信号光直交検波手順を実行することで、被測定信号光の周波数幅を所定数に分割した周波数帯ごとに、被測定信号光をベースバンドのデジタル信号に変換することができる。信号光演算処理手順を実行して各周波数帯のデジタル信号を各周波数帯に関連付けて合成することで、被測定信号光を評価することができる。したがって、本願発明の光位相変調評価方法は、位相変調された信号光の帯域が極めて広い場合であっても、位相変調された信号光の評価を行うことができる。
【００１７】
本願発明の光位相変調評価方法では、前記各周波数帯のデジタル信号の位相を、予め定められた位相補正係数を用いて補正する位相補正手順（Ｓ１０３）を、前記信号光直交検波手順と前記信号光演算処理手順の間にさらに有してもよい。
本発明により、信号光演算処理手順において、各周波数帯のデジタル信号の位相誤差を補正することができる。これにより、被測定信号光の評価をより正確に行うことができる。
【００１８】
本願発明の光位相変調評価方法では、前記各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生し、前記校正用信号光の周波数を境界に有する隣接する２つの周波数帯で前記校正用信号光を直交検波してデジタル信号に変換し、前記２つの周波数帯のデジタル信号間の位相誤差を算出し、前記位相誤差を減少させる前記位相補正係数を算出する位相補正係数算出手順（Ｓ１０４）を前記信号光直交検波手順の前にさらに有してもよい。
位相補正係数算出手順を実行することで、隣接する周波数帯のデジタル信号に生じる位相誤差を算出することができる。これにより、位相誤差の実測値を用いて各周波数帯のデジタル信号の位相誤差を補正することができる。
【００１９】
本願発明の光位相変調評価方法では、前記信号光直交検波手順において、前記被測定信号光を直交検波して、互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力してバランスド受光するとともに、前記Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力してバランスド受光してもよい。
Ｉ信号及びＱ信号をバランスド受光することで、被測定信号光の受信感度を向上することができる。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、位相変調された信号光の帯域が極めて広い場合であっても、位相変調された信号光の評価を行うことができる光位相変調評価装置及び光位相変調評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る光位相変調評価装置の一例を示す。
【図２】被測定信号光のスペクトラムの一例を示す。
【図３】本実施形態に係る光位相変調評価方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】ＬＰＦ通過後のベースバンド電気信号の一例であり、（ａ）は第１ブロックのベースバンド電気信号を示し、（ｂ）は第２ブロックのベースバンド電気信号を示し、（ｃ）は第Ｍブロックのベースバンド電気信号を示す。
【図５】デジタル信号処理の説明図であり、各ブロックのベースバンドデジタル信号を示す。
【図６】被測定信号光を離散的フーリエ変換して得られる信号光全体の離散スペクトラムを示す。
【図７】ローカル光周波数シフタの第１例を示す。
【図８】ローカル光周波数シフタの第２例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１に、本実施形態に係る光位相変調評価装置の一例を示す。本実施形態に係る光位相変調評価装置は、位相変調された被測定信号光Ｓの周波数幅を所定数Ｍ（Ｍは正の整数。）に分割した各周波数帯について、個別に処理することを特徴とする。位相変調は、差動位相偏移変調であってもよいし、差動四相位相偏移変調であってもよいし、これら以外の位相偏移変調であってもよい。
【００２５】
図２に、被測定信号光のスペクトラムの一例を示す。周波数ｆｏｐｔから周波数（ｆｏｐｔ＋ｆＢＷ）までの被測定信号光Ｓの場合、本実施形態に係る光位相変調評価装置は、周波数幅ｆＢＷをＭ分割して扱う。例えば、周波数ｆｏｐｔ以上周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）以下の第１ブロック、周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）以上周波数（ｆｏｐｔ＋２ｆｗ）以下の第２ブロック、……周波数｛ｆｏｐｔ＋（Ｍ−１）・ｆｗ｝以上周波数（ｆｏｐｔ＋Ｍ・ｆｗ）以下の第Ｍブロックに分けて扱う。このように複数の周波数帯域に分けて、帯域制限された複数の光信号に対応したＩ信号、Ｑ信号を検出して、ＩＱ複素データとしたデジタル信号を取得する。そして、デジタル信号列に対するデジタル信号処理により誤差補正を行う。そして、誤差補正された信号列を合成して、所定周波数領域と等しい元の周波数領域のデジタルの信号として再生して信号を解析する。
【００２６】
本実施形態に係る光位相変調評価装置は、信号光分岐部１１と、ローカル光発生部１２と、Ｍ個の光直交検波部１３−１〜１３−Ｍと、Ｍ個のＯＥ１４−１〜１４−Ｍと、Ｍ個のＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍと、Ｍ個のＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１８−１〜１８−Ｍと、サンプリングクロック信号発生部２０と、演算処理部２１と、基準信号発生部２９と、校正用信号光発生部２６と、を備える。
【００２７】
本実施形態に係る光位相変調評価装置は、本実施形態に係る光位相変調評価方法を実行する。図３は、本実施形態に係る光位相変調評価方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る光位相変調評価方法は、位相補正係数算出手順Ｓ１０４と、信号光直交検波手順Ｓ１０１と、位相補正手順Ｓ１０３と、信号光演算処理手順Ｓ１０２と、を順に有する。
【００２８】
位相補正係数算出手順Ｓ１０４では、校正用信号光発生部２６が第１ブロック、第２ブロック、……第Ｍブロックの各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生する。そして、信号光分岐部１１、ローカル光発生部１２、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍ、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍ、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍ及びＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍは、校正用信号光の周波数を境界に有する隣接する２つの周波数帯で校正用信号光を直交検波してデジタル信号に変換する。そして、演算処理部２１が、２つの周波数帯のデジタル信号間の位相誤差を算出し、位相誤差を減少させる位相補正係数を算出してメモリ２８に記録する。
【００２９】
校正用信号光の周波数は、例えば、第１ブロックと第２ブロックの境界の周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）である。この場合、第１ブロックと第２ブロックのデジタル信号間の位相誤差を算出し、第１ブロックと第２ブロックの位相誤差を減少させる位相補正係数を算出する。第２ブロックと第３ブロック以降も同様に位相補正係数を算出する。
【００３０】
信号光直交検波手順Ｓ１０１では、位相変調された被測定信号光Ｓの周波数幅を所定数に分割した第１ブロック、第２ブロック、……第Ｍブロックの各周波数帯の被測定信号光Ｓを、直交検波し、デジタル信号に変換する。信号光分岐部１１、ローカル光発生部１２、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍ、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍ、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍ及びＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍは、信号光直交検波手順Ｓ１０１を実行する。
【００３１】
信号光直交検波手順Ｓ１０１において、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍ及びＯＥ１４−１〜１４−Ｍは、被測定信号光Ｓを直交検波して、互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力してバランスド受光するとともに、Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力してバランスド受光してもよい。
【００３２】
位相補正手順Ｓ１０３では、演算処理部２１は、各周波数帯のデジタル信号の位相を、予め定められた位相補正係数を用いて補正する。予め定められた位相補正係数は、例えば、位相補正係数算出手順Ｓ１０４で算出した位相補正係数である。
【００３３】
信号光演算処理手順Ｓ１０２では、演算処理部２１が、各周波数帯のデジタル信号を、直交検波した周波数帯に関連付けて合成する。
【００３４】
図１に示す信号光分岐部１１は、位相変調された被測定信号光Ｓを所定数Ｍに分岐する。分岐された被測定信号光Ｓは、各光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに入力される。
【００３５】
図１に示すローカル光発生部１２は、被測定信号光Ｓの周波数幅を所定数Ｍに分割した各周波数帯の中心周波数の周波数を有するローカル光を出力する。例えば、第１ブロックの中心周波数が周波数ｆｃ１であれば、ローカル光発生部１２は、周波数ｆｃ１のローカル光Ｌ１を光直交検波部１３−１に出力する。第Ｍブロックの中心周波数が周波数ｆｃＭであれば、ローカル光発生部１２は、周波数ｆｃＭのローカル光ＬＭを光直交検波部１３−Ｍに出力する。
【００３６】
ローカル光発生部１２は、例えば、ローカル光源２２と、ローカル光分岐部２３と、ローカル光周波数シフタ２４と、ローカル光ドライブ周波数発生部２５と、を備える。ローカル光源２２は、予め定められた周波数ｆｐの光を出力する。ローカル光ドライブ周波数発生部２５は、ローカル光周波数シフタ２４のシフトさせる周波数に等しい周波数の音響波（ｕ１・Δｆ，ｕ２・Δｆ，・・・ｕＭ・Δｆ；ｕＭは整数）を、基準信号Ｒに同期した位相で出力する。
【００３７】
ローカル光分岐部２３は、ローカル光源２２からの光を所定数Ｍに分岐する。ローカル光周波数シフタ２４において、ローカル光分岐部２３で分岐された光の周波数ｆｐは、各周波数帯の中心周波数ｆｃ１＝ｆｐ＋ｕ１・Δｆ，ｆｃ２＝ｆｐ＋ｕ２・Δｆ，・・・ｆｃＭ＝ｆｐ＋ｕＭ・Δｆにシフトされる。ローカル光周波数シフタ２４でシフトされた周波数ｆｃ１〜ｆｃＭの各ローカル光は、それぞれ光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに出力される。
【００３８】
図１に示す光直交検波部１３−１〜１３−Ｍは、信号光分岐部１１で分岐された各被測定信号光Ｓをローカル光発生部１２からの各ローカル光で直交検波して、各周波数帯のベースバンド光信号を出力する。例えば、光直交検波部１３−１は、被測定信号光Ｓを周波数ｆｃ１のローカル光で直交検波して、第１ブロックの周波数帯のベースバンド光信号を出力する。光直交検波部１３−Ｍは、被測定信号光Ｓを周波数ｆｃＭのローカル光で直交検波して、第Ｍブロックの周波数帯のベースバンド光信号を出力する。
【００３９】
図１に示すＯＥ１４−１〜１４−Ｍは、光電変換部としての機能を有する。すなわち、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍは、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍの出力する各周波数帯のベースバンド光信号を光電変換して各周波数帯のベースバンド電気信号を出力する。例えば、ＯＥ１４−１は、光直交検波部１３−１の出力するベースバンド光信号を光電変換して第１ブロックの周波数帯のベースバンド電気信号を出力する。ＯＥ１４−Ｍは、光直交検波部１３−Ｍの出力するベースバンド光信号を光電変換して第Ｍブロックの周波数帯のベースバンド電気信号を出力する。
【００４０】
ここで、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍは、９０°光ハイブリッドであってもよい。この場合、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍは、互いに位相が反転する２つのＩ信号を出力するとともに、Ｉ信号と位相が直交しかつ互いに位相が反転する２つのＱ信号を出力してもよい。ＯＥ１４−１〜１４−Ｍは、２つのＩ信号をバランスド受光するＩ信号バランス型受光素子と、２つのＱ信号をバランスド受光するＱ信号バランス型受光素子と、を備える。
【００４１】
例えば、光直交検波部１３−１は、Ｉ信号Ｉｐ１、Ｉ信号Ｉｍ１、Ｑ信号Ｑｐ１、Ｑ信号Ｑｍ１を出力する。Ｉ信号Ｉｐ１及びＩ信号Ｉｍ１は、互いに位相が反転する。Ｑ信号Ｑｐ１及びＱ信号Ｑｍ１は、互いに位相が反転する。ＯＥ１４−１のＩ信号バランス型受光素子は、Ｉ信号Ｉｐ１及びＩ信号Ｉｍ１を出力する。ＯＥ１４−１のＱ信号バランス型受光素子は、Ｑ信号Ｑｐ１及びＱ信号Ｑｍ１をバランスド受光する。
【００４２】
図１に示すＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍは、周波数フィルタとしての機能を有する。すなわち、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍは、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍの出力する各周波数帯のベースバンド電気信号から、帯域幅ｆｗの周波数帯のベースバンド電気信号を抽出する。例えば、ＬＰＦ１６−１は、ＯＥ１４−１の出力するベースバンド電気信号から、−ｆｗ／２超ｆｗ／２未満の周波数を有する帯域幅ｆｗのベースバンド電気信号を抽出する。これにより、ＬＰＦ１６−１は、第１ブロックのベースバンド電気信号を抽出する。ＬＰＦ１６−Ｍは、ＯＥ１４−Ｍの出力するベースバンド電気信号から、−ｆｗ／２超ｆｗ／２未満の周波数を有する帯域幅ｆｗのベースバンド電気信号を抽出する。これにより、ＬＰＦ１６−Ｍは、第Ｍブロックのベースバンド電気信号を抽出する。なお、予め、各ブロックの中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２，・・・ｆｃＭの近傍に被測定信号光が存在しないことが明らかな場合には、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍは、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）であってもよい。
【００４３】
図４は、ＬＰＦ通過後のベースバンド電気信号の一例であり、（ａ）は第１ブロックのベースバンド電気信号を示し、（ｂ）は第２ブロックのベースバンド電気信号を示し、（ｃ）は第Ｍブロックのベースバンド電気信号を示す。
【００４４】
図１に示すＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍは、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍの抽出する各ベースバンド電気信号を同期信号に従ったタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。例えば、ＡＤＣ１８−１は、図４（ａ）に示す第１ブロックのベースバンド電気信号を同期信号に従ったタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。ＡＤＣ１８−Ｍは、図４（ｃ）に示す第Ｍブロックのベースバンド電気信号を同期信号に従ったタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。
【００４５】
図５は、デジタル変換された各ブロックのベースバンドデジタル信号の帯域ｆｗ分のスペクトラムを示している。（ａ）は第１ブロックの離散スペクトラムｆｏ１〜ｆｏ１＋（Ｎ−１）ΔＦを示し、（ｂ）は第２ブロックの離散スペクトラムｆｏ２〜ｆｏ２＋（Ｎ−１）ΔＦを示し、（ｃ）は第Ｍブロックの離散スペクトラムｆｏＭ〜ｆｏＭ＋（Ｎ−１）ΔＦを示している。ここで、離散スペクトラムは、ＡＤＣのサンプリング周期をΔＴとし、得られるベースバンド信号のデータ数（ＩとＱの１つのサンプリングデータで１つの複素データとなる）を、Ｎｓａｍｐｌｅ数分だけまとめて離散的フーリエ変換等の周波数分析を行うことによって得られる周波数スペクトラムである。この離散的フーリエ変換を適用して離散スペクトラムを得るには、Ｎｓａｍｐｌｅ＝１／（ΔＴ・ΔＦ）、Ｎｓａｍｐｌｅ＞Ｎの関係を満たすようにしなければならない。
【００４６】
図１に示す演算処理部２１は、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍの出力する各デジタル信号をＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍの前段に接続されている光直交検波部１３−１〜１３−Ｍの各周波数帯に関連付けてＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍからのデジタル信号を合成する。例えば、ＡＤＣ１８−１の出力するデジタル信号は第１ブロックの周波数帯に関連付けられ、ＡＤＣ１８−２の出力するデジタル信号は第２ブロックの周波数帯に関連付けられ、ＡＤＣ１８−Ｍの出力するデジタル信号は第Ｍブロックの周波数帯に関連付けられる。
【００４７】
図１に示す基準信号発生部２９は、予め定められた一定周波数の基準信号Ｒを発生する。サンプリングクロック信号発生部２０は、基準信号発生部２９の発生する基準信号Ｒに位相同期した同期信号を出力する。ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍが同期信号に従ってサンプリングすることで、第１ブロック、第２ブロック、……第Ｍブロックのサンプリングを共通のタイミングで行うことができる。
【００４８】
図６に示すように、各ブロックの離散スペクトラムを被測定信号光のスペクトラムに関連付ける。例えば、第１ブロックの周波数帯であれば、周波数成分ｆ１を周波数ｆｏｐｔに関連付け、周波数成分ｆＮ＋１を周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）に関連付ける。周波数成分ｆ２から周波数成分ｆＮと関連付ける周波数は、第１ブロックの周波数分割数により定まる。例えば、周波数間隔ｆｗをＮ分割するとΔＦとなる場合、周波数成分ｆ２は周波数（ｆｏｐｔ＋ΔＦ）に関連付けられ、周波数成分ｆＮは周波数（ｆｏｐｔ＋Ｎ・ΔＦ）に関連付けられる。第２ブロック以降の周波数帯についても、第１ブロックと同様に、周波数成分ｆＮ＋１、……周波数成分ｆＭＮを、周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）、……周波数（ｆｏｐｔ＋（Ｍ−１）ｆｗ＋Ｎ・ｆｗ）と関連付ける。
【００４９】
図１に示す光直交検波部１３−１〜１３−Ｍは、ベースバンド光信号の実部のＩ信号及び虚部のＱ信号を個別に出力する。この場合、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍ、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍ及びＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍは、Ｉ信号及びＱ信号を個別に扱う。そして、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍは、Ｉ信号のデジタル信号とＱ信号のデジタル信号を個別に出力する。演算処理部２１は、Ｉ信号のデジタル信号とＱ信号のデジタル信号を周波数ごとに合成する。そして、演算処理部２１は、デジタル信号の周波数成分を周波数ｆｏｐｔから周波数（ｆｏｐｔ＋ｆＢＷ）までの被測定信号光Ｓの周波数に関連付ける。
【００５０】
Ｉ信号のデジタル信号とＱ信号のデジタル信号から構成される各ブロックのデジタルベースバンド信号は、それぞれ異なった系、例えば第１ブロックは信号光分岐部１１の専用回路、光直交検波部１３−１、ＯＥ１４−１、ＬＰＦ１６−１、ＡＤＣ１８−１を通過して得られた値であり、他のブロック（例えば、第２ブロックは、信号光分岐部１１の専用回路、光直交検波部１３−２、ＯＥ１４−２、ＬＰＦ１６−２、ＡＤＣ１８−２を通過して得られる。）とは異なる位相特性を持っている。このため、図１に示す演算処理部２１は、第ｉブロック（ｉ＝１，２，・・・Ｍ）のデジタル信号と第ｊブロック（ｊ＝１，２，・・・Ｍ。ただし、ｉ≠ｊである。）のデジタル信号を正確に合成することはできない。そこで、本実施形態に係る光位相変調評価装置は、メモリ２８を備えている。メモリ２８は、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍごとの位相補正係数を記憶する。位相補正係数は、デジタル信号間に生じる位相誤差を補正する係数である。この場合、演算処理部２１は、メモリ２８に記憶されている位相補正係数を用いてＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍからのデジタル信号の位相を補正し、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍからのデジタル信号を合成する。
【００５１】
本実施形態に係る光位相変調評価装置は、位相補正係数を測定してもよい。例えば、本実施形態に係る光位相変調評価装置は、校正用信号光分岐部３３と、校正用信号光発生部２６と、光スイッチ２７と、をさらに備える。校正用信号光分岐部３３は、ローカル光源２２からの光を分岐して校正用信号光発生部２６に出力する。校正用信号光発生部２６は、各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生する。光スイッチ２７は、被測定信号光Ｓ及び校正用信号光が入力され、被測定信号光Ｓ及び校正用信号光のいずれかを選択的に光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに出力する。
【００５２】
例えば、校正用信号光発生部２６は、第１ブロックと第２ブロックの境界の周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）を有する校正用信号光を発生する。光スイッチ２７は、校正用信号光を光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに出力する。光直交検波部１３−１〜１３−Ｍのうちの隣接する第１ブロックと第２ブロックの周波数帯の被測定信号光Ｓを直交検波する光直交検波部１３−１及び光直交検波部１３−２は、共に、隣接する周波数帯の境界の周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）を有する校正用信号光を直交検波し、校正用信号光のベースバンド光信号を出力する。演算処理部２１は、光直交検波部１３−１の後段に接続されているＡＤＣ１８−１の出力信号と光直交検波部１３−２の後段に接続されているＡＤＣ１８−２の出力信号の出力信号間の位相誤差を算出し、位相誤差が減少するように位相補正係数を算出する。
【００５３】
例えば、校正用信号光発生部２６は、第（Ｍ−１）ブロックと第Ｍブロックの境界の周波数（ｆｏｐｔ＋（Ｍ−１）・ｆｗ）を有する校正用信号光を発生する。光スイッチ２７は、校正用信号光を光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに出力する。光直交検波部１３−１〜１３−Ｍのうちの隣接する第（Ｍ−１）ブロックと第Ｍブロックの周波数帯の被測定信号光Ｓを直交検波する光直交検波部１３−（Ｍ−１）及び光直交検波部１３−Ｍは、共に、隣接する周波数帯の境界の周波数（ｆｏｐｔ＋（Ｍ−１）・ｆｗ）を有する校正用信号光を直交検波し、校正用信号光のベースバンド光信号を出力する。演算処理部２１は、光直交検波部１３−（Ｍ−１）の後段に接続されているＡＤＣ１８−（Ｍ−１）の出力信号と光直交検波部１３−Ｍの後段に接続されているＡＤＣ１８−Ｍの出力信号の出力信号間の位相誤差を算出し、位相誤差が減少するように位相補正係数を算出する。
【００５４】
校正用信号光発生部２６は、例えば、校正用信号光ドライブ周波数発生部３０と、切り替え器３１と、校正用信号光周波数シフタ３２と、を備える。ローカル光源２２の周波数ｆｐが周波数ｆｃ１と等しい場合、校正用信号光ドライブ周波数発生部３０は、周波数ｆｗ／２、周波数３ｆｗ／２、……周波数（２Ｍ−１）・ｆｗ／２の音響波を発生する。校正用信号光ドライブ周波数発生部３０の各音響波は、それぞれ基準信号Ｒの整数倍の周波数に同期させた信号である。このため、ローカル光Ｌ１〜ＬＭに位相同期している。
【００５５】
切り替え器３１は、校正用信号光ドライブ周波数発生部３０からの音響波のいずれかを選択出力する。校正用信号光周波数シフタ３２は、校正用信号光分岐部３３からの出力光の周波数ｆｃ１を、切り替え器３１からの周波数だけシフトする。これにより、校正用信号光周波数シフタ３２は、周波数（ｆｏｐｔ＋ｆｗ）、周波数（ｆｏｐｔ＋２ｆｗ）、……周波数（ｆｏｐｔ＋（Ｍ−１）・ｆｗ）の校正用信号光を生成して出力することができる。
【００５６】
上記のように、各周波数帯の境界の周波数を有する校正用信号光を発生し、各ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍの出力信号間の位相誤差を算出し、位相誤差が減少するように位相補正係数を算出する。これにより、全てのＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍからのデジタル信号間に生じる位相誤差を補正する位相補正係数を算出することができる。
【００５７】
なお、各周波数帯のうちの最低周波数帯の中心周波数ｆｃ１は、ローカル光源２２の出力する光の周波数ｆｐであってもよい。この場合、ローカル光周波数シフタ２４は、周波数ｆｐを周波数ｆｃ１シフトさせるための構成を省略することができる。この場合の構成例を図６及び図７に示す。
【００５８】
図７に、ローカル光周波数シフタの第１例を示す。ローカル光周波数シフタ２４は、（Ｍ−１）個のＡＯＦＳ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）２４−２，２４−３，……２４−Ｍを備える。ローカル光分岐部２３は、分岐した第１の光を可変光ＡＴＴ（Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）３４−１に出力する。可変光ＡＴＴ３４−１は、第１の光の強度を調整し、ローカル光Ｌ１として光直交検波部１３−１に出力する。
【００５９】
ローカル光分岐部２３は、分岐した第２の光から第Ｍの光を、対応するＡＯＦＳに出力する。例えば、第２の光はＡＯＦＳ２４−２に出力され、第Ｍの光はＡＯＦＳ２４−Ｍに出力される。
【００６０】
ＡＯＦＳ２４−２には、ローカル光ドライブ周波数発生部２５から周波数（ｆＬ２＝ｆｗ）の音響波が入力される。ＡＯＦＳ２４−２は、ローカル光分岐部２３の出力する光の周波数をｆｗシフトさせ、ｆｃ２＝ｆｐ＋ｆｗの周波数を有する光を可変光ＡＴＴ３４−２に出力する。可変光ＡＴＴ３４−２は、ＡＯＦＳ２４−２からの光の強度を調整し、ローカル光Ｌ２として光直交検波部１３−２に出力する。
【００６１】
ＡＯＦＳ２４−Ｍには、ローカル光ドライブ周波数発生部２５から周波数（ｆＬＭ＝（Ｍ−１）・ｆｗ）の音響波が入力される。ＡＯＦＳ２４−Ｍは、ローカル光分岐部２３の出力する光の周波数を（Ｍ−１）・ｆｗシフトさせ、ｆｃＭ＝ｆｐ＋（Ｍ−１）・ｆｗの周波数を有する光を可変光ＡＴＴ３４−Ｍに出力する。可変光ＡＴＴ３４−Ｍは、ＡＯＦＳ２４−Ｍからの光の強度を調整し、ローカル光ＬＭとして光直交検波部１３−Ｍに出力する。
【００６２】
図８に、ローカル光周波数シフタの第２例を示す。ローカル光周波数シフタ２４では、図７に示すＡＯＦＳ２４−２，２４−３，……２４−Ｍが、周波数ｆｗだけシフトするＡＯＦＳを多段配置することで、ローカル光分岐部２３からの光を各周波数帯の中心周波数ｆｃ２，ｆｃ３，……ｆｃＭにシフトさせる。この構成を採用することで、ローカル光ドライブ周波数発生部２５に単一周波数の音響波を発生させればよいため、ローカル光ドライブ周波数発生部２５の構成を簡単にすることができる。
【００６３】
図７及び図８において、ＡＯＦＳ２４−２，２４−３，……２４−Ｍは、ＬＮ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ）変調器であってもよいし、その他の光周波数シフタであってもよい。
【００６４】
信号処理の流れについて説明を加える。
入力信号光の周波数帯域（例えば、周波数ｆｏｐｔ以上周波数（ｆｏｐｔ＋ｆＢＷ）以下）を、Ｍ個の帯域幅ｆｗの帯域に分割して取り出すように、光直交検波して、複数のベースバンド信号を得る。例えば、Ｍ＝４の場合、ローカル光源２２からの光周波数ｆｐ＝ｆｃ１を、それぞれｆｗずつ周波数シフトさせて、複数の光周波数ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４を発生させる。ｆＢＷ＝８、ｆｗ＝２ＧＨｚの場合、ｆｃ１＝ｆｏｐｔ＋１ＧＨｚ、ｆｃ２＝ｆｃ１＋２ＧＨｚ＝ｆｏｐｔ＋３ＧＨｚ、ｆｃ３＝ｆｃ１＋４ＧＨｚ＝ｆｏｐｔ＋５ＧＨｚ、ｆｃ４＝ｆｃ１＋６ＧＨｚ＝ｆｏｐｔ＋７ＧＨｚである。
【００６５】
分岐した被測定信号光Ｓと各ローカル光Ｌ１〜ＬＭを用いて光直交検波部１３−１〜１３−Ｍで検波され、ＯＥ１４−１〜１４−Ｍで光電変換された信号は、カットオフ周波数１ＧＨｚのＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍを通過させることによって、帯域制限された、Ｉ信号及びＱ信号として取り出すことができる。
【００６６】
それぞれＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍに入力され、サンプリングクロック信号発生部２０から出力された共通の同期信号によってサンプリングされ、デジタル信号列にそれぞれ変換される。
【００６７】
いま、帯域幅ｆＢＷの被測定信号光ｘ（ｔ）が周波数間隔ΔＦからなるＫ＝Ｎ・Ｍ個の周波数｛ｆｋ，ｋ＝１，２，３，……Ｋ｝成分からなり、かつ、周波数ｆｋで構成される信号成分の振幅及び位相がそれぞれＡｋ及びψｋで表されているとすれば、
【数１】
0005486965.tif 000002
で表すことができる。
【００６８】
この信号をＭ個の周波数帯域に分割すると、１つのブロックあたりＮ個の周波数成分で構成されるから、第１のブロックの周波数成分を｛ｆｏｐｔ＋（ｎ−１）・ΔＦ，ｎ＝１，２，３，……Ｎ｝で表し、第２のブロックの周波数成分を｛ｆｏｐｔ＋ｆｗ＋（ｎ−１）・ΔＦ，ｎ＝１，２，３，……Ｎ｝で表せば、被測定信号光ｘ（ｔ）は、
【数２】
0005486965.tif 000003
で表される。
【００６９】
ここで、ｘｍ（ｔ）は、Ｍ個に分割された信号のｍ番目のブロックの信号を表し、周波数｛ｆｏｐｔ＋（ｍ−１）ｆｗ＋（ｎ−１）ΔＦ｝の信号の振幅はＢｍ，ｎで、位相はφｍ，ｎで定められることを示している。
【００７０】
考え方を簡単にするため、ｍ番目のブロックのＡＤＣ１８−ｍに入力されるｎ番目の信号の周波数成分をｆｏｍ＋（ｎ−１）ΔＦで表し、Ｉ信号とＱ信号を１番目〜ｎ番目までの一つのまとまった複素信号｛ｙｍ（ｔ），ｍ＝１，２，３，……Ｍ｝として捉え、Ｉ信号を実部データ｛ｙＩｍ（ｔ），ｍ＝１，２，３，……Ｍ｝、Ｑ信号を虚部データ｛ｙＱｍ（ｔ），ｍ＝１，２，３，……Ｍ｝で表す。
【００７１】
被測定信号光Ｓが理想的に直交検波されて出力される場合を考える。例えば、Ｍ個のブロックごとに周波数（ｆｏｐｔ＋（ｍ−１）ｆｗ＋ｆｕ）のローカル光とのミキシングにより得られる差の信号を出力し、各ローカル光のタイミングの違いによる位相誤差をηｍとし、入力ＲＦ信号と出力ＩＦ信号の振幅及び位相は理想的に出力される。ここで、ｆｕは、任意の周波数であり、例えばｆｗ／２である。この場合、直交検波部１３−１〜１３−ＭからＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍに入力した場合に得られる信号は、Ｉ信号を実部データ、Ｑ信号を虚部データとして得られる複素データとして考えれば、
【数３】
0005486965.tif 000004
で表すことができる。
【００７２】
通常は、これに、各ブロックに光直交検波部１３−１〜１３−ＭやＯＥ１４−１〜１４−Ｍ、ＬＰＦ１６−１〜１６−Ｍ及びＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍで定まる受信系の位相誤差としてθｍ，ｎ、振幅誤差を含んだαｍ，ｎが加わるため、被測定信号光Ｓが入力されたときに、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍから出力される信号ｙｍ（ｔ）は、
【数４】
0005486965.tif 000005
のように表される。
【００７３】
しかし、これら各ブロックで生じる誤差は、ブロックごとに位相誤差補正や振幅誤差補正を行うデジタル信号処理により、簡単に補正可能である。このため、ここでは説明を省略し、誤差補正された値ｙｍ（ｔ）が得られるとして説明を行う。なお、誤差補正された値ｙｍ（ｔ）は、理想的に周波数変換された値として考えてもよい。
この結果を図５と関連付けると、ｆｏｍ＝−ｆｕ、ｍ＝１，２，・・・，Ｍを表している。
【００７４】
ＡＤ変換して得られるデジタル信号列ｙｍ（ｔ）は、全て帯域幅ｆｗの信号に変換されており、このままでは元の帯域幅の信号を再生できない。そこで、各周波数帯域に、元の周波数の関係を保った状態に周波数変換を行った後に各ブロックの信号を合成しなければならない。この周波数変換処理は信号列ｙｍ（ｔ）について、（ｆｏｍ＋ｆｕ−ｆＩ）に相当する周波数シフトを行うことで実現できる。ここで、ｆＩは、再生されるデジタル信号の動作周波数の必要性によって決定する値であり、例えば元の被測定信号光の帯域幅ｆＢＷしか必要としなければ、帯域幅ｆＢＷを再現できる最低限の周波数値を設定してデジタル回路の動作速度を抑えて省エネルギー効果を図ったり、或いは元の光周波数にできるだけ近づけたいのであれば、デジタル回路の許す最大限の周波数を設定する等、本発明の利用者が任意に設定する周波数である。
【００７５】
ここで、Ｍ回の周波数シフトを実施して元の波形を再生する動作を、１回目、２回目、・・・と回数を重ねていくと、ｐ回目の周波数シフト処理においては、アナログ信号の時刻ｔに対してＴｐ秒だけタイミングがずれることになる。このタイミングで定まるローカル光の位相誤差をξｍ（Ｔｐ）で表し、周波数シフトして得られる信号をｚｍ（ｔ，Ｔｐ）とすれば、
【数５】
0005486965.tif 000006
となる。
【００７６】
上式において、ブロックの境界における周波数成分に着目して、第ｉブロックの信号ｚｉ（ｔ，Ｔｐ）のＮ番目の周波数（ｆｏｉ＋（Ｎ−１）ΔＦ−ｆＩ）における信号成分と、第（ｉ＋１）ブロックの信号ｚｉ＋１（ｔ，Ｔｐ）の１番目の周波数（ｆｏｉ＋１−ｆＩ）における信号成分を観察すると、分割数Ｎを無限大、すなわちΔＦをゼロに近づけた場合には、
【数６】
0005486965.tif 000007
となる。
【００７７】
ブロックの境界では、同じ周波数成分の値が得られなければならない。すなわち、連続した被測定信号光ｘ（ｔ）の周波数成分の振幅、位相情報は、
【数７】
0005486965.tif 000008
でなければ、ブロック同士の信号を合成して一つの連続した元の周波数帯域の信号を再生することはできない。
【００７８】
理想的に周波数変換された値の振幅はブロック境界において等しいから、位相情報に着目すると、第ｉブロック及び第（ｉ＋１）ブロックの境界信号の位相は、それぞれ以下で表される。
【数８】
0005486965.tif 000009
【００７９】
隣り合った位相の差をΦｐとして第（ｉ＋１）ブロックの位相から第ｉブロックの位相を減じれば、
【数９】
0005486965.tif 000010
が得られる。
【００８０】
ここで、１回目にキャリブレーションデータとしてΦ１を取得し、２回目以降にその差を減じる補正を施せば、隣り合うチャンネルの位相差をΨｐで表したとき、
【数１０】
0005486965.tif 000011
で表される。
【００８１】
ここで、Ｔｐ＝Ｔ１、すなわちデジタルＩＦ信号を得るために行われるデジタルローカルが連続的に動作している場合には、Ψｐ＝０となり、位相回転が補正されて、チャンネル間で連続した信号が得られることになる。
【００８２】
しかし、通常広帯域信号処理においては、デジタル処理系を連続して動作させることはできないため、Ｔｐは毎回違ったタイミングになる。このとき、Ｔｐの間隔を（Ｔ１＋ｎｕｍ／ｆｗ）とすれば、Ψｐ＝０となり、位相回転が補正されて、ブロック間で連続した信号が得られることになる。ここで、ｎｕｍは、正の整数である。
【００８３】
すなわち、ローカル光の周波数間隔をｆｗ＝ｆＢＷ／Ｍとしたとき、時間間隔１／ｆｗの整数倍に同期させてデジタル処理系を動作させることで、元の被測定信号光Ｓと同じ帯域の信号が再生できることになる。
【００８４】
そこで、ローカル光ドライブ周波数発生部２５の出力信号周波数ｆＬ１〜ｆＬＭを、それぞれ基準信号Ｒの整数倍ｕ１，……ｕＭに同期させた信号とし、この信号でローカル光源２２からの周波数ｆｐの光を周波数シフトする。
【数１１】
0005486965.tif 000012
【００８５】
これにより、ローカル光の周波数は、下記で表される。
【数１２】
0005486965.tif 000013
を加えればよい。
【００８６】
また、デジタル系との同期を得るため、基準信号Ｒに位相同期した上記の同期の信号を補正タイミングの信号として生成し、その信号の、例えば立ち上がりタイミングにおける各信号列の情報に基づいてローカル光の位相差の情報を求め、それを補正処理することにより、ローカル光の初期位相や信号経路等によって発生する誤差を除去することができる。
【００８７】
被測定信号光Ｓに代え、補正情報の演算処理に必要な校正用信号光を入力し、サンプリングクロック信号発生部２０からの補正タイミングの信号によって各ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍから出力されるデジタル信号に基づいて、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍから出力されるデジタル信号の位相補正に必要な位相補正係数を演算処理部２１で求め、メモリ２８に格納する。なお、被測定信号光Ｓと校正用信号光との入力切替は、光スイッチ２７を用いて切り替える。
【００８８】
例えば、校正用信号光発生部２６から単一周波数の校正用信号光をスイッチ２７に出力する。この状態で、ローカル光周波数シフタ２４は、単一周波数のローカル光Ｌ１〜ＬＭを、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍに順次切り替えて出力する。そして、光直交検波部１３−１〜１３−Ｍで検波する。この場合、ＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍから出力されるデジタル信号は理想的には等しいはずである。しかし、実際には、ローカル光Ｌ１，Ｌ２，……ＬＭの位相差や信号経路の差異等によって振幅誤差及び位相誤差を生じる。そこで、単一周波数の校正用信号光を各光直交検波部１３−１〜１３−Ｍで直交検波したときにＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍから出力されるデジタル信号に基づいて、各ブロックの周波数特定値を算出する。
【００８９】
次に、隣接する２つの境界周波数を入力し、補正タイミングの信号に従って２種類の隣り合うローカル光で検波を行い、演算処理部２１で各ブロックの位相回転補正量を算出し、前に求めた周波数特性値を考慮して、誤差補正値としてメモリ２８に格納する。
【００９０】
演算処理部２１では、この誤差補正値に基づいて、被測定信号光Ｓの入力時にＡＤＣ１８−１〜１８−Ｍから出力されるデジタル信号を補正し、補正された各信号列を加算合成する。これにより、元の被測定信号光ｘ（ｔ）を、その相対的な周波数差を保持したままで、デジタル処理可能な所望の周波数帯域に変換することができる。
【００９１】
このように、広帯域な被測定信号光ｘ（ｔ）が入力された場合でも、その被測定信号光ｘ（ｔ）を複数の帯域の信号ｘ１（ｔ）〜ｘＭ（ｔ）に分割し、それぞれの帯域で光直交検波し、周波数変換した信号をＡＤ変換しているため、元の広い帯域に比較するとサンプリングスピードが遅く、また帯域の狭い回路で、広帯域の変調信号評価が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は位相変調された信号光の評価が行えるため、情報通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１１：信号光分岐部
１２：ローカル光発生部
１３−１、１３−２、１３−Ｍ：光直交検波部
１４−１、１４−２、１４−Ｍ：ＯＥ
１６−１、１６−２、１６−Ｍ：ＬＰＦ
１８−１、１８−２、１８−Ｍ：ＡＤＣ
２０：サンプリングクロック信号発生部
２１：演算処理部
２２：ローカル光源
２３：ローカル光分岐部
２４：ローカル光周波数シフタ
２４−２、２４−３、２４−Ｍ：ローカル光周波数シフタ
２５：ローカル光ドライブ周波数発生部
２６：校正用信号光発生部
２７：光スイッチ
２８：メモリ
２９：基準信号発生部
３０：校正用信号光ドライブ周波発生部
３１：切り替え器
３２：校正用信号光周波数シフタ
３３：校正用信号光分岐部
３４−１、３４−２、３４−３、３４−Ｍ：可変光ＡＴＴ
【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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