(57)【要約】【課題】ランダムデータを搬送するように変調された搬送波信号に対して、スペクトルの振幅と位相との測定を可能にする。【解決手段】ランダムデータと共に変調される(26)搬送波信号(40)に関連付けられた複素スペクトラムが、データクロックの関数として測定され、その結果、ランダムデータの変調によってもたらされるランダム性を無視することができる。一実施形態において、スペクトル振幅とスペクトル位相との両方によって表される前記複素スペクトラムが、搬送波周波数と、クロック周波数の整数倍だけ前記搬送波信号から離れた周波数とにおいてのみ、サンプリングされる(76)。このサンプリングのアプローチは、複素スペクトラムを、変調された搬送波信号の平均パルス波形を特徴付けるために必要とされるデータポイントだけに低減する。【選択図】図１
2006162616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ変調された搬送波信号（４０）と局部発振器信号とを合成信号へと組み合わせ（７２）、該データ変調された搬送波信号が、データクロックによってタイミングが取られた速度でランダムデータを搬送し、
前記合成信号から複素スペクトラムを生成する（７４）ことからなる、搬送波信号を特徴付けるための方法。
【請求項２】
前記複素スペクトラムからサンプルを前記データクロックの関数として取得すること（７６）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ変調された搬送波信号の前記パルス波形を特徴付けるために、前記サンプルを使用すること（７８）を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記搬送波信号（４０）が、搬送波信号周波数を有し、
前記サンプルが、前記搬送波信号周波数と、前記搬送波信号周波数から離れた前記データクロックの周波数間隔とにおいて取得されることからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプル（７６）が、周波数領域における振幅及び位相スペクトラム情報を表し、前記データ変調された搬送波信号の前記パルス波形を特徴付けるために、該周波数領域における該スペクトラム情報を時間領域へと変換することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
データ変調された搬送波信号と局部発振器信号とを合成信号へと組み合わせるように構成された結合器（１８）であって、該データ変調された搬送波信号が、データクロックによってタイミングが取られた速度でランダムデータを搬送することからなる、結合器（１８）と、
前記合成光信号から複素スペクトラムを生成するように構成された受信器（２０）
とを備える、搬送波信号を特徴付けるためのシステム。
【請求項７】
前記複素スペクトラムからサンプルを前記データクロックの関数として取得するように構成されたサンプラ（６０）を更に備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記サンプルに応答して、前記データ変調された搬送波信号のパルス波形を特徴付けるように構成されたプロセッサ（２２）を更に備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記搬送波信号が、搬送波信号周波数を有し、
前記サンプラ（６０）が、前記搬送波信号周波数と、該搬送波信号周波数から離れた前記データクロックの周波数間隔とにおいて前記サンプルを取得するように構成されることからなる、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記受信器（２０）が、相対位相測定のために更に構成され、
前記相対位相測定の前記スペクトル成分が、前記データクロックの関数である間隔だけ離されることからなる、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロダインベースの（又はヘテロダインに基づいた）光スペクトラム（又は光スペクトル）分析に関し、特に、データクロックサンプリングを用いた、ヘテロダインベースの光スペクトラム分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘテロダインベースの（又はヘテロダインに基づく）光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ：optical spectrum analyzer）は、光ファイバ通信システムにおいて使用される光信号の高分解能分析を提供する。１つの用途において、ヘテロダインベースのＯＳＡを使用して、周期的な変調を有する搬送波信号（キャリア信号）のスペクトル位相を測定することができる。搬送波信号の周期的な変調によって、結果として、スペクトル的に分解された個別の側波帯（サイドバンド）が生じ、各側波帯の位相は、典型的には、全信号スペクトラムにわたる相対位相を取得するために、その最も近接した側波帯の位相に関して測定される。スペクトル振幅ａ（ν）とスペクトル位相φ（ν）とは、複素スペクトラム（又は複素スペクトル）ａ（ν）ｅｘｐ（ｊφ（ν））を画定する。ここで、νは光の周波数（又は振動数）である。複素スペクトラムを、複素位相差スペクトラムａ（ν）ｅｘｐ（ｊΔφ（ν））によって表わすこともできる。ここで、Δφ（ν）は、２つの光周波数ν−ｆ／２とν＋ｆ／２との間の位相差を表す。ここで、ｆは、選択された周波数（又は振動数）を表す。複素スペクトラムから、単純な積分変換（例えば、逆フーリエ変換）によって、対象となる信号の時間領域表現を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
搬送波信号に対して周期的な変調が加えられた時の、スペクトルの振幅及び位相の測定方法は既知であるが、その既知の技法は、搬送波信号がランダムデータを搬送するために変調された場合には有効に働かない。ランダムデータを搬送するために変調された搬送波信号の場合には、そのスペクトラムは連続的になり、その位相差Δφ（ν）は大部分の選択された周波数（又は振動数）「ｆ」についてランダムとなる。しかしながら、スペクトル分析によって搬送波信号の基本となるパルス波形を復元させることが、依然として望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ランダムデータと共に変調された搬送波信号に関連したスペクトル情報が、データクロックの関数として測定される。その結果、ランダムデータの変調によってもたらされるランダム性を無視することができる。一実施形態において、複素スペクトラムは、搬送波周波数と、搬送波信号の周波数から離れたデータクロックの間隔（インターバル）とにおいてサンプリングされる。このサンプリングのアプローチは、搬送波信号のパルス波形を特徴付けるために必要とされるデータポイントに対するデータを低減する。
【０００５】
本発明による、搬送波信号を特徴付けるための方法は、合成信号（合成された信号）へと、データ変調された搬送波信号と局部発振器信号とを組み合わせるステップであって、該データ変調された搬送波信号は、データクロックによってタイミングがとられた速度でランダムデータを搬送する、ステップと、該合成信号から複素スペクトラムを該データクロックの関数として生成するステップとを含む。前記データ変調された搬送波信号のパルス波形を特徴付けるために、前記複素スペクトラムを次に使用することができる。
【０００６】
本発明による、搬送波信号を特徴付けるためのシステムは、結合器（カプラ）と受信器とを備える。前記結合器は、データ変調された搬送波信号と局部発振器信号とを、合成信号へと組み合わせるように構成され、該データ変調された搬送波信号は、データクロックによってタイミングが取られた速度でランダムデータを搬送する。前記受信器は、前記組み合わされた光信号（合成光信号）から複素スペクトラムを生成するように構成される。前記システムはまた、前記複素スペクトラムからサンプルを前記データクロックの関数として取得するように構成されたサンプラを備えることもできる。
【０００７】
本発明の他の態様と利点とが、本発明の原理を例示する目的で示された添付図面と関連させることによって、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００８】
説明全体にわたって、同様の参照番号は、同様の要素とみなすように使用される場合がある。
【発明の効果】
【０００９】
ランダムデータを搬送するために変調された搬送波信号のスペクトル振幅及び位相の測定が可能となる。
【実施例】
【００１０】
ランダムデータと共に変調される搬送波信号に関連した複素スペクトラム情報は、データクロックの関数としてサンプリングされ、その結果、ランダムデータの変調によってもたらされるランダム性を無視することができる。一実施形態において、スペクトル振幅とスペクトル位相との両方によって表わされた複素位相差スペクトラムは、搬送周波数と、該搬送波信号から離れたデータクロックの間隔（インターバル）とにおいてサンプリングされる。
【００１１】
図１は、複素位相差スペクトラムを到来するデータのクロック速度の関数として測定するように構成される、ヘテロダインベースの光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ）１０を示す。光スペクトラムアナライザは、搬送波信号ファイバ１２、変調された局部発振器とすることができる局部発振器源１４、局部発振器ファイバ１６、結合器１８、受信器２０、及びプロセッサ２２を備える。ヘテロダインベースのＯＳＡの光信号ファイバは、搬送波信号源２４からデータ変調された搬送波信号を受信するために、光学的に接続される。ヘテロダインベースのＯＳＡの構成要素が、最初に説明され、続いて搬送波信号を特徴付けるための技法が説明される。
【００１２】
搬送波信号ファイバ１２は、ヘテロダインベースのＯＳＡ１０によって特徴付けられることになるデータ変調された搬送波信号を導く。一実施形態において、搬送波信号ファイバは、当該技術分野において既知の単一モード光ファイバであるが、他の光学的な導波路を利用することもできる。更に、本明細書内において導波路が記載されているが、光信号を、自由空間において、システム内へと入力することができるか、又はシステム内において伝送することもできる。
【００１３】
ヘテロダインベースのＯＳＡ１０によって特徴付けられることになる搬送波信号は、搬送波信号源２４から生成される光搬送波を含む。例えば、搬送波信号は、外部キャビティレーザか又は複数のレーザから生成されることが可能であり、光通信分野において既知のような単一の波長か又は複数の波長からなることができる。波長特性に加えて、搬送波信号は、ランダムデータを搬送するために、データ変調器２６によって変調される。搬送波信号は、外部的に振幅変調されたものか又は位相変調されたものとすることができる。代替として、レーザ光源は直接的に変調されたものとすることもできる。直接的な変調は、振幅変調と位相変調とを同時に生じさせる。搬送波信号が、外部的に振幅変調されるようが、位相変調されるようが、又は直接的に変調されようが、その変調は、（本明細書内においてデータクロックと呼ばれる）クロックによってタイミングがとられた周波数においてなされる。この説明の目的のため、（本明細書内においてデータクロック速度か又はデータクロック周波数とも呼ばれる）データクロックは、搬送されているデータのビットレートと等しい。すなわち、ビットレートが１０Ｇｂｐｓの場合には、データクロック速度は１０ＧＨｚである。
【００１４】
局部発振器源１４は、局部発振器信号を生成する。一実施形態において、局部発振器源は、対象とするデータスペクトラムをマッピングするのに十分な大きさの周波数範囲にわたって連続的に掃引される高い干渉性を有する（コヒーレントな）波長可変レーザである。一例において、データクロックが１０ＧＨｚの場合には、局部発振器信号の光の周波数は、搬送波信号の両側において約３０〜４０ＧＨｚの範囲に及ぶ可能性がある。一実施形態において、１，５５０ナノメートルにおける局部発振器信号の掃引速度は、約１００ｎｍ／秒か又は１２．５ＭＨｚ／マイクロ秒であり、掃引範囲は約１００ｎｍである。しかしながら、掃引速度と掃引範囲とは、実施形態に依存して、より高くか又はより低くすることができる。一実施形態において、局部発振器信号を波長の範囲にわたって掃引することは、異なる波長に合わせて局部発振器信号を次第に増加させて同調（チューニング）させることを含む。別の実施形態において、局部発振器信号を波長の範囲にわたって掃引することは、波長間の滑らかな遷移を含む。局部発振器信号は、複数の光周波数を生成するために、外部的に位相変調されるか又は強度変調されることができる。局部発振器信号は、複数の光周波数を有する、変調された局部発振器信号とすることができる。
【００１５】
結合器１８は、ファイバ１２と１６によってそれぞれ、搬送波信号源２４と局部発振器源１４とに光学的に接続される。結合器は、データ変調された搬送波信号と、掃引された局部発振器信号とを、合成光信号（合成された光信号）に光学的に組み合わせて、その合成光信号の少なくとも一部分を、出力ファイバ２８を介して光学的な受信器２０に出力する。結合器は、光学的な方向性を有する３ｄＢのファイバ結合器とすることができるが、他の光結合器を利用することもできる。結合器は、合成光信号の１つのビームを受信器に出力するように下記に記載されるが、合成光信号の複数のビームを出力する結合器の実施形態が、（例えば、バランス型受信器及び／又は偏波ダイバーシチ受信器と共に使用する場合に）可能であることが理解されるべきである。
【００１６】
受信器２０は、結合器１８から出力された合成光信号を検出して混合（又はミキシング）させるために位置合わせされた少なくとも１つの光検出器（図示せず）を含む。受信器は、受け取った光信号に応答して電気信号を生成する。受信器によって生成された電気信号は、搬送波信号を特徴付けることに使用するために、プロセッサ２２へと提供される。受信器とプロセッサとの間の電気接続が、図１内において線３０によって示される。図示されてはいないが、受信器は、当該技術分野において既知のような信号増幅器、フィルタ、及び信号結合器のような追加的な信号処理回路構成を含むことができる。受信器はまた、搬送波信号の偏波ダイバーシチ受信及び／又は偏光分析を可能にする偏光選択的な光学部品を含むことができる。光検出器ベースの光受信器の代替として、ヘテロダイン受信器が、非線形混合素子（non-linear mixing element）のような他の検出装置を利用することができる。より詳細に後述されるように、受信器は、複素位相差スペクトラムをデータクロックの関数として測定する。
【００１７】
プロセッサ２２は、受信器２０からの電気信号を受信して、ヘテロダインビート信号を分離して、変調された光搬送波信号の光の周波数（又は波長）、スペクトル振幅、スペクトル位相、パルス波形、振幅、及び位相のような光パラメータ（複数可）を示す出力信号を生成する、多機能プロセッサを含む。電気信号処理の分野において既知のように、該プロセッサは、アナログ信号処理回路構成とディジタル信号処理回路とのいずれか又は両方を含むことができる。一実施形態において、受信器からのアナログ信号は、デジタル信号へと変換され、続けて該ディジタル信号が処理されて出力信号が生成される。プロセッサはまた、ハードウェアとソフトウェアとに基づく処理の任意の組み合わせを含むことができる。
【００１８】
動作において、搬送波信号源２４によって生成されたデータ変調された搬送波信号は、搬送波信号ファイバ１２を通って、結合器１８に向かって伝搬する。同時に、局部発振器源１４によって生成された掃引された局部発振器信号は、局部発振器ファイバ１６を通って、結合器に向かって伝搬する。搬送波信号と掃引された局部発振器信号とは、結合器において、合成光信号へと組み合わされる。該合成光信号は、出力ファイバ２８へと出力され、受信器２０へと伝達される。該合成光信号は、受信器によって検出されて混合（又はミキシング）されて、複素スペクトラムを表す電気信号が該合成光信号に応答して生成される。より詳細に後述されるように、複素スペクトラムの測定は、データクロックの関数として取得される。更に、サンプリングされた複素スペクトラムは、波長、周波数、スペクトル振幅、スペクトル位相、振幅、パルス波形、位相、及び群遅延のような変調された光搬送波信号の光パラメータを決定するために、次いでプロセッサ２２によって使用される。本明細書内において使用されるように、複素スペクトラムを、スペクトル振幅ａ（ν）の絶対値とスペクトル位相φ（ν）とによって、ａ（ν）ｅｘｐ（ｊφ（ν））と表すことができるか、又は複素位相差スペクトラムによって、ａ（ν）ｅｘｐ（ｊΔφ（ν））と表すことができる。ここで、Δφ（ν）は、２つの光周波数であるν−ｆｃｌｏｃｋ／２とν＋ｆｃｌｏｃｋ／２との間の位相差を表し、ここでｆｃｌｏｃｋは、データクロック周波数を表す。
【００１９】
光通信の分野において周知のように、データを、振幅変調か又は位相変調を用いて、搬送波信号に変調することができる。図２Ａは、時間領域において見た時（すなわち、時間に対する強度）の、ある周期レートで変調される振幅変調された搬送波信号４０の一例を示す。この例において、搬送波信号は、正弦波の強度変調と、τとしてみなされる周期（「ビット周期」）とを有する。該ビット周期を、データクロックすなわちデータクロック周波数（ｆｃｌｏｃｋ）によって、次のように表わすことができる。
τ＝１／ｆｃｌｏｃｋ
【００２０】
図２Ａにおいて示された搬送波信号が、一定の周期レートで変調される場合（すなわち、ランダムデータが搬送されていない場合）には、周波数領域（周波数に対するスペクトル電力密度）において、明確に画定された側波帯４４が生成される。当該技術分野において周知のように、時間領域情報を、積分変換（例えば、フーリエ変換）を用いて、周波数領域に変換することができる。図２Ｂは、周波数領域における、図２Ａの信号を示す。周波数領域内における中央ピーク４２は、搬送波信号（ν０）の周波数におけるものである。周期的強度変調によって結果として生じる側波帯は、中央ピークから１／τ（すなわちｆｃｌｏｃｋ）の要素（ファクター）だけ離される。例えば、最も近い側波帯は、中央ピークから１／τだけ離され、次の側波帯は、中央ピークから２／τだけ離される。周波数領域スペクトラム内における側波帯の振幅と位相とが、時間領域における搬送波信号の変調を完全に表す。
【００２１】
搬送波信号５０が位相変調された場合においても、類似の関係が存在する。図３Ａは、時間領域において見た時の、位相変調された搬送波信号の例を示す。この例において、搬送波信号は、τの周期（「ビット周期」）における正弦波の位相変調を呈する。搬送波信号がある周期レートで変調される場合（すなわち、ランダムデータが搬送されていない場合）には、ここでもまた、搬送波信号が、周波数領域（すなわち、周波数に対するスペクトル電力密度）において眺められる時には、明確に画定された側波帯が生成される。図３Ｂは、周波数領域において見た時の、図３Ａからの搬送波信号を示す。一定の位相変調の結果として生じる側波帯５４は、中央ピーク５２から１／τ（すなわちｆｃｌｏｃｋ）だけ離される。図２Ｂのスペクトラム情報と比べて、図３Ｂの側波帯５４は、図２Ａの強度変調された信号４０とは対照的に、位相変調された信号５０を表す様々な振幅関係と位相関係とを有する。
【００２２】
図２Ｂと図３Ｂとにおいて示されるように、周波数領域において見た時の複素スペクトラムは、搬送波信号がある一定の周期レートで変調される時には明確に画定される。しかしながら、光通信システム内において搬送される大部分のデータは、本質的にはランダムであり、一定の周期的な変調によって特徴付けられない。具体的には、ランダムなディジタルデータを通信することは、振幅変化か又は位相変化をランダムに混合したものを搬送波信号に加える必要がある。振幅変化か又は位相変化のランダム性によって、ヘテロダインベースのＯＳＡによって振幅か又は位相に関して測定される際の周波数スペクトラム情報が、かなりより複雑になる。例えば、図４Ａは、ゼロ復帰（ＲＺ）フォーマットを用いて、ランダムデータと共に変調される強度変調された搬送波信号のスペクトル振幅を示す。しかしながら、（周期的な変調と比べて）追加的な周波数内容（周波数コンテンツ）にもかかわらず、基本となるクロック変調に関連付けられる側波帯を識別することができる。図４Ｂは、図４Ａと同じ強度変調された搬送波信号の、スペクトル位相を示す。図４Ａのスペクトル振幅と比べて、パルス間の位相関係がランダムなため、スペクトル位相は完全にランダムに見える。従って、ランダムデータのデータ変調が搬送波信号に適用される時には有用なスペクトル振幅情報を識別するか又は復元することができるが、有用なスペクトル位相情報は、容易には識別することができないか又は復元することができない。
【００２３】
上述のように、搬送波信号の、基本となるパルス波形（平均パルス波形か又は平均アイダイアグラム（eye diagram））は、中央ピークからビット周期分の１（ビット周期の逆数）すなわちデータクロック（ｆｃｌｏｃｋ）の要素だけ離れたスペクトル成分によって画定される。本発明によれば、ランダムデータと共に変調される変調された搬送波信号に関連付けられた複素位相差スペクトラムは、データクロックの関数として測定され、その結果、ランダムデータの変調によってもたらされるランダム性を無視することができる。一実施形態において、複素位相差スペクトラムは、スペクトル振幅とスペクトル位相差との両方によって表わされ、搬送周波数（υ０）と、搬送波信号から離れたデータクロック（ｆｃｌｏｃｋ）の間隔（例えば、υ０、υ０±ｆｃｌｏｃｋ、υ０±２ｆｃｌｏｃｋなど）とにおいてのみサンプリングされる。このサンプリングのアプローチは、搬送波信号の平均パルス波形（平均アイダイアグラム）を特徴付けるために必要とされるデータポイントだけにデータを低減する。図５Ａは、中央ピークと、該中央ピークから離れたデータクロックの間隔とにおいて図４Ａからスペクトル振幅をサンプリングした結果として生じる、サンプリングされたスペクトル振幅の例を示す。図５Ａにおいて示されるように、データ量は、図４Ａのデータ量から大幅に低減されている。データ量は大幅に低減されるが、変調された搬送波信号を表すキーデータポイント、すなわち搬送波信号と側波帯とは、保持される。同様に、図５Ｂは、中央ピークと、該中央ピークから離れたデータクロックの間隔とにおいて図４Ｂからスペクトル位相をサンプリングした結果として生じる、サンプリングされたスペクトル位相の例を示す。図５Ｂにおいて示されるように、データ量は、図４Ｂのデータ量から大幅に低減されている。データ量は大幅に低減されるが、変調された搬送波信号を表すキーデータポイントは保持される。ＯＳＡ内において使用されるデータクロックが、データ変調において使用されるデータクロックと同じ信号源を有する必要がないことに留意されたい。ＯＳＡ内において使用されるデータクロックは、データ変調において使用されるデータクロックと同じ周波数（又は、その関数）であるものだけしか必要としない。様々なソースによるデータクロックを使用することによって、ＯＳＡは、搬送波信号源２４から遠く離れて且つ独立して機能することができる。更に、ＯＳＡ内におけるデータクロックを、変調された光搬送波信号から復元することができる。
【００２４】
データパターンの変化は、図４Ａと図４Ｂとにおいて示されたスペクトル振幅とスペクトル位相とに変化をもたらす。しかしながら、基本となる平均パルス波形（アイダイアグラム）が固定されているので、図５Ａと図５Ｂとにおいて示されたサンプリングされたスペクトル振幅とスペクトル位相とは、固定されたままである。該サンプリングされたスペクトル振幅と、該サンプリングされたスペクトル位相とを、変調された光搬送波信号を特徴付けるために、利用することができる。一実施形態において、時間領域において、変調された光搬送波信号の、基本となる平均パルス波形（平均アイダイアグラム）を取得するために、サンプリングされた複素スペクトラムに対して逆フーリエ変換が適用される。例えば、サンプリングされた複素スペクトラムに対して逆フーリエ変換を適用することは、図６において示されるような時間に対する振幅、及び時間に対する位相として表されることが可能な時間領域情報をもたらす。図６は、複素スペクトラム（振幅と位相）の時間領域（振幅と位相）への（例えば、逆フーリエ変換による）変換をグラフに示す。結果として生じる、時間領域における平均パルス波形は、搬送波信号の、振幅変調された矩形パルス列（ＲＺフォーマット）を正確に表すことに留意されたい。具体的には、時間領域における矩形振幅と、非ゼロ振幅を有する領域内の平坦な位相のグラフとが、振幅変調を示す。
【００２５】
サンプリングされた複素スペクトラムを周波数領域から時間領域へと変換することに加えて、測定された複素スペクトラムを、変調された光信号か又は伝達媒体の直接的な分析に使用することができる。例えば、測定された複素スペクトラム（具体的には位相情報）を使用して、伝達媒体の分散（又はばらつき）か、又は直接的に変調されたレーザ源のチャープ特性を決定することができる。図７は、データ変調された搬送波信号を、サンプリングを用いる時に特徴付けるための上述された技法の機能ブロック図を示す。この技法に従って、複素スペクトラムが、サンプラ６０においてデータクロックの関数としてサンプリングされる。例えば、複素スペクトラムは、搬送周波数（υ０）と、該搬送波信号から離れたデータクロック（ｆｃｌｏｃｋ）の間隔（例えば、υ０、υ０±ｆｃｌｏｃｋ、υ０±２ｆｃｌｏｃｋなど）とにおいてのみサンプリングされる。スペクトラムがサンプリングされた後に、実施形態に依存して、そのサンプリングされたデータに対して逆フーリエ変換６２を適用することができ、及び／又は、そのサンプリングされたデータを、直接的な分析６４において使用することができる。
【００２６】
図４Ａ〜図６Ｂの例は、ランダムデータを搬送するために振幅変調された搬送波信号に関連して説明される。同様の技法を、ランダムデータを搬送するために位相変調されたか、又は例えばＤＦＢレーザといった直接的に変調されたレーザのような位相及び振幅変調された、搬送波信号に対して適用することができる。
【００２７】
図５Ａと図５Ｂとに関連して記載された例において、スペクトラム情報は、中央ピーク（すなわち、υ０）と、該中央ピークから離れたデータクロック（ｆｃｌｏｃｋ）の間隔とにおいて、サンプリングされる。代替の一実施形態において、スペクトル振幅及びスペクトル位相の測定は、連続的にサンプリングされる。すなわち、スペクトル位相差の測定は、連続的である（すなわち、それらはサンプリングされる必要がない）。しかしながら、その位相差は、後述されるようなデータクロックの関数である間隔が取られた周波数（又はデータクロックの関数となるようにデータクロックに関連付けられた周波数）について測定される。スペクトル振幅及びスペクトル位相の測定は、最も狭い可能な周波数間隔において（すなわち、連続的に）なされるが、各周波数においてなされるスペクトル位相測定（又は、スペクトル位相差測定）は、データクロック（ｆｃｌｏｃｋ）だけ離して隔置されたスペクトル成分間の相対位相の尺度となるように画定される。一実施形態において、光の周波数（又は振動数）「υ」におけるこの相対位相か又は位相差の測定は、υ−（ｆｃｌｏｃｋ／２）とυ＋（ｆｃｌｏｃｋ／２）との間の位相差となるように行われる。このことは、ランダムデータと共に変調される変調された搬送波信号の複素スペクトラムにわたる再現可能で且つ連続したスペクトル位相の復元を可能にさせる。このことはまた、上述のように、クロック側波帯を識別し且つ分離しなければならないという制約を緩和する。図８Ａと図８Ｂとは、コサイン２のパルス波形（二乗余弦）のＲＺ変調された偽似ランダムビットストリーム（ＰＲＢＳ）に関する複素位相差スペクトラムが、連続的にサンプリングされる時に生成されるスペクトル振幅とスペクトル位相との例示的なグラフを示す。スペクトル位相差の測定は、データクロック（ｆｃｌｏｃｋ）だけ離して隔置された周波数間において行われる。具体的には、所与の光周波数「υ」において、振幅が「υ」においてサンプリングされる一方で、「υ」において表される位相差の測定が、「υ−ｆｃｌｏｃｋ／２」と「υ＋ｆｃｌｏｃｋ／２」とにおけるスペクトル成分間で行われる。
【００２８】
図９は、本発明の一実施形態による、搬送波信号を特徴付けるための方法のプロセス流れ図を示す。ステップ７２において、データ変調された搬送波信号と局部発振器信号とが、合成信号へと組み合わされる。該データ変調された搬送波信号は、データクロックによってタイミングがとられた速さでランダムデータを伝搬する。ステップ７４において、合成光信号から複素スペクトラムが生成される。ステップ７６において、複素スペクトラムのサンプルが、データクロックの関数として取得される。ステップ７８において、そのサンプルが、前記データ変調された搬送波信号のパルス波形を特徴付けるために使用される。
【００２９】
上述された実施形態において、変調された搬送波信号は、光スペクトラムアナライザによって測定される、未知の光学特性を有する。既知の光学特性を有する光搬送波信号を、代替として、光ネットワーク分析のために使用することができる。一実施形態において、既知の光搬送波信号は、局部発振器信号の一部とすることができる。光スペクトラムアナライザが、光ネットワークか又は構成要素分析のために利用される時には、既知の光搬送波信号をネットワーク内へとか又は単一構成要素内へと入力することによって、次いで既知の信号に対する応答を測定することによって、ネットワークか又は単一構成要素の特性を決定することができる。
【００３０】
一実施形態において、図１のヘテロダインベースのＯＳＡ１０は、複数の光波を提供するために、且つ、スペクトル位相測定を可能にするために、ファイバ１２上と１６上とに配置された振幅又は位相変調器を含むことができる。変調器を使用して、搬送波信号と局部発振器信号のいずれか又は両方をクロック周波数の関数として変調することができる。これにより、受信器２０において生成される、結果として生じるヘテロダインビート信号は、上述のように、クロック周波数の適切な関数である複素位相差スペクトラムについての情報を含む。
【００３１】
本明細書内において使用されるように、ランダムデータという用語は、偽似ランダムデータを含む。例えば、ランダムデータは、ランダムデータジェネレータ（又はランダムデータ生成器）から生成される偽似ランダムビットストリーム（ＰＲＢＳ）を含む。
【００３２】
スペクトラム情報が、受信器２０（図１）においてデータクロックの関数としてサンプリングされているように説明されているが、代替の一実施形態において、データクロックの関数としてのサンプリングが、プロセッサ２２において行われる。データクロック−特定のサンプリングの具体的な位置は、重要ではない。一実施形態において、位相差の測定は、受信器２０内において行われる。従って、データクロック周波数が、当業者によって周知のように、スペクトルが正と負とのスペクトルイメージを組み合わせるための中間周波数として受信器２０内において使用される。
【００３３】
本発明による、特定の実施形態が説明され且つ図示されてきたが、本発明は、そのように説明され且つ図示された部分の特定の形態と構成とに限定されない。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による、スペクトル情報を到来するデータのクロック速度の関数として測定するように構成された、ヘテロダインベースの光スペクトラムアナライザを示す図である。
【図２Ａ】時間領域において見た時の、周期レートにおいて変調される振幅変調された搬送波信号の例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの変調された搬送波信号を、周波数領域において示す図である。
【図３Ａ】時間領域において見た時の、周期レートにおいて変調される位相変調された搬送波信号の例を示す図である。
【図３Ｂ】周波数領域において見た時の、図３Ａからの搬送波信号を示す図である。
【図４Ａ】ランダムデータと共に変調される振幅変調された信号の、スペクトル振幅を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａと同じ振幅変調された搬送波信号の、スペクトル位相を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従って、図４Ａからのスペクトル振幅を、中央ピークにおいてと、該中央ピークから離れたデータクロックの間隔（インターバル）においてとからサンプリングした結果得られる、サンプリングされたスペクトル振幅の例を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従って、図４Ｂからのスペクトル位相を、中央ピークにおいてと、該中央ピークから離れたデータクロックの間隔（インターバル）においてとからサンプリングした結果得られる、サンプリングされたスペクトル位相の例を示す図である。
【図６】複素周波数領域スペクラム情報（振幅と位相）の時間領域情報（振幅と位相）への（例えば、逆フーリエ逆変換による）変換を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態による、データ変調された信号を特徴付けるための技法の機能ブロック図である。
【図８Ａ】例示的な連続したスペクトル振幅を示す図である。
【図８Ｂ】例示的な連続したスペクトル位相差を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、搬送波信号を特徴付けるための方法のプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１８  結合器
２０  受信器
２２  プロセッサ
４０  データ変調された搬送波信号
６０  サンプラ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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