(57)【要約】【課題】本発明は、高い消光比と短いゲート幅を両立することの可能なサンプリング波形測定装置の提供を目的とする。【解決手段】本願発明のサンプリング波形測定装置は、サンプリング用光パルスＰｓを発生するサンプリング用光パルス発生部１１と、被測定光信号Ｐｘおよびサンプリング用光パルスＰｓが入力されサンプリング後の光信号Ｐｙを出力する電界吸収型光変調器１２と、光信号Ｐｙを受光する受光器１５と、を備え、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘの波形を測定するサンプリング波形測定装置１０１において、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生し、電界吸収型光変調器１２は、複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングすることを特徴とする。【選択図】図１
2011102777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリング用光パルスを発生するサンプリング用光パルス発生部（１１）と、
被測定光信号および前記サンプリング用光パルスが入力され、前記サンプリング用光パルスが入力された際の相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して前記被測定光信号をサンプリングする電界吸収型光変調器（１２）と、
前記電界吸収型光変調器から出力された光信号を電気信号に変換する受光器（１５）と、
を備え、
等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形を測定するサンプリング波形測定装置（１０１）において、
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として、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生し、
前記電界吸収型光変調器は、前記複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とするサンプリング波形測定装置。
【請求項２】
前記サンプリング用光パルス発生部は、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の光パルスを発生し、
前記電界吸収型光変調器は、前記複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする請求項１に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項３】
前記サンプリング用光パルス発生部は、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の極大点を有する光パルスを発生し、
前記電界吸収型光変調器は、前記複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする請求項１に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項４】
前記サンプリング用光パルス発生部は、前記複数の光パルスとして、２つの光パルスを発生することを特徴とする請求項２に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項５】
前記サンプリング用光パルス発生部は、前記複数の極大点を有する光パルスとして、２つの極大点を有する光パルスを発生することを特徴とする請求項３に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項６】
前記サンプリング用光パルス発生部は、
１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１）と、
前記光パルス発生器からの光パルスを時間軸上で多重化する光パルス多重化手段（２２）と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項７】
前記光パルス多重化手段は、
前記光パルスの偏波を変える偏波変更手段（２２−１）と、
前記偏波変更手段の出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項８】
前記光パルス多重化手段は、
前記光パルスの偏波を変える偏波変更手段（２２−１）と、
前記偏波変更手段の出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）と、
前記複屈折媒質の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する偏光子（２２−３）と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項９】
前記光パルス多重化手段は、
前記光パルスを複数の光路に分岐する光分岐部（２２−４）と、
前記複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える光遅延部（２２−５）と、
前記複数の光路を合波する光合波部（２２−６）と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項１０】
前記サンプリング用光パルス発生部は、
周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１ｃ）と、
前記光パルスが入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項１１】
前記サンプリング用光パルス発生部は、
１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１）と、
前記光パルスが入力され自己位相変調を生じる光非線形媒質（２４）と、
前記光非線形媒質の出力光が入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
【請求項１２】
サンプリング用光パルスを発生するサンプリング用光パルス発生手順（Ｓ１１１）と、
被測定光信号および前記サンプリング用光パルスが電界吸収型光変調器（１２）に入力され、前記サンプリング用光パルスが入力された際の前記電界吸収型光変調器における相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して前記被測定光信号をサンプリングして光信号を出力するサンプリング手順（Ｓ１１２）と、
前記サンプリング手順で出力した光信号を電気信号に変換する受光手順（Ｓ１１３）と、
を順に有し、
等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形を測定するサンプリング波形測定方法であって、
前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記サンプリング用光パルスとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生し、
前記サンプリング手順において、前記複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とするサンプリング波形測定方法。
【請求項１３】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の光パルスを発生し、
前記サンプリング手順において、前記複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする請求項１２に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１４】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の極大点を有する光パルスを発生し、
前記サンプリング手順において、前記複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする請求項１２に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１５】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記複数の光パルスとして、２つの光パルスを発生することを特徴とする請求項１３に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１６】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記複数の極大点を有する光パルスとして、２つの極大点を有する光パルスを発生することを特徴とする請求項１４に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１７】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、
１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、
前記光パルス発生手順で発生した光パルスを時間軸上で多重化する光パルス多重化手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１２から１６のいずれかに記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１８】
前記光パルス多重化手順において、
前記光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、
前記偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）を通過させる複屈折手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１７に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項１９】
前記光パルス多重化手順において、
前記光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、
前記偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）を通過させる複屈折手順と、
前記複屈折媒質の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する偏光成分抽出手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１７に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項２０】
前記光パルス多重化手順において、
前記光パルスを複数の光路に分岐する光分岐手順と、
前記複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える光遅延手順と、
前記複数の光路を合波する光合波手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１７に記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項２１】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、
周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、
前記光パルスが入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）を通過させる波長分散手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１２から１６のいずれかに記載のサンプリング波形測定方法。
【請求項２２】
前記サンプリング用光パルス発生手順において、
１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、
前記光パルスが入力され自己位相変調を生じる光非線形媒質（２４）を通過させる位相変調手順と、
前記光非線形媒質の出力光が入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）を通過させる波長分散手順と、
を順に有することを特徴とする請求項１２から１６のいずれかに記載のサンプリング波形測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能の等価サンプリングを行うサンプリング波形測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を用いた光サンプリングが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図２５は、サンプリング波形測定装置の一例を示す概略構成図である。図２５に示すサンプリング波形測定装置９１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部１１１と、被測定光信号Ｐｘとサンプリング用光パルスＰｓが入力されて光信号Ｐｙを出力する電界吸収型光変調器１２と、電界吸収型光変調器１２に逆バイアス電圧を入力する逆バイアス電圧発生器１３と、電界吸収型光変調器１２から出射されたサンプリング後の光信号Ｐｙを光電変換する受光器１５と、を有する。サンプリング用光パルスＰｓが入力された際の電界吸収型光変調器１２の相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して被測定光信号Ｐｘをサンプリングし、受光器１５からの電気信号Ｄｙ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を測定／評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００８／０８７８０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２６は、サンプリング用光パルスＰｓのパワーとゲート幅の関係の一例であり、（ａ）はサンプリング用光パルスＰｓのパワーが小さい場合を示し、（ｂ）はサンプリング用光パルスＰｓのパワーが大きい場合を示す。ここで、図中において、Ｐｓはサンプリング用光パルスを示し、Ｃは電界吸収型光変調器１２に発生する電荷を示し、Ｖは電界吸収型光変調器１２に発生する電圧を示し、Ｌは電界吸収型光変調器１２における被測定光信号Ｐｘの損失の大きさを示す。
【０００５】
サンプリング波形測定装置９１において、サンプリング用光パルスＰｓのパワーが小さい場合は、図２６（ａ）に示すように、電界吸収型光変調器１２に発生する電圧Ｖは飽和しないため、ゲート幅は短い。しかし、電界吸収型光変調器１２の損失Ｌは低くなりきらないため、光ゲートの消光比が小さい。このため、光ゲートが完全に開かず、十分なＳ／Ｎ比が得られない問題があった。
【０００６】
サンプリング波形測定装置９１において、光ゲートの消光比が大きくなるようにサンプリング用光パルスＰｓのパワーを大きくすると、電界吸収型光変調器１２で発生する光電流が飽和し、図２６（ｂ）に示すように、電界吸収型光変調器１２に発生する電圧Ｖが飽和する。この影響によって、電界吸収型光変調器１２の損失Ｌが低くなっている時間が長くなり、ゲート幅が長くなり、サンプリングの時間分解能が悪化する問題があった。
【０００７】
上記のように、サンプリング波形測定装置９１においては、高い消光比と短いゲート幅を両立することが困難であった。そこで、本発明は、高い消光比と短いゲート幅を両立することの可能なサンプリング波形測定装置及びサンプリング波形測定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、本願発明のサンプリング波形測定装置及びサンプリング波形測定方法は、サンプリング用光パルスＰｓとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を用いる。
【０００９】
具体的には、本願発明のサンプリング波形測定装置は、サンプリング用光パルスを発生するサンプリング用光パルス発生部（１１）と、被測定光信号および前記サンプリング用光パルスが入力され、前記サンプリング用光パルスが入力された際の相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して前記被測定光信号をサンプリングする電界吸収型光変調器（１２）と、前記電界吸収型光変調器から出力された光信号を電気信号に変換する受光器（１５）と、を備え、等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形を測定するサンプリング波形測定装置（１０１）において、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として、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生し、前記電界吸収型光変調器は、前記複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする。
【００１０】
複数のピークのうちの最初のピークでは光ゲートを開かせず、少なくとも２番目以降のピークで光ゲートを開かせる。このような構成とすることで、複数のピークのうちの最初のピークが電界吸収型光変調器１２に入力された際に電界吸収型光変調器１２に発生した電荷Ｃは、最後のピークが入力される時までに多くが消滅するため、電界吸収型光変調器１２の電圧Ｖの飽和を防ぐことが出来る。一方、光起電力効果によって電界吸収型光変調器１２に生じる電圧Ｖは電荷Ｃよりも長い減衰時間を持つため、複数のピークを入力することによって光ゲートが十分に開き、高い消光比が得られる。したがって、高い消光比と短いゲート幅を両立することが可能となる。
【００１１】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記サンプリング用光パルス発生部は、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の光パルスを発生し、前記電界吸収型光変調器は、前記複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって前記被測定光信号を１回サンプリングする構成を採用することができる。
この場合、前記サンプリング用光パルス発生部は、前記複数の光パルスとして、２つの光パルスを発生する構成を採用することができる。
【００１２】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記サンプリング用光パルス発生部は、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の極大点を有する光パルスを発生し、前記電界吸収型光変調器は、前記複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって前記被測定光信号を１回サンプリングする構成を採用することができる。
この場合、前記サンプリング用光パルス発生部は、前記複数の極大点を有する光パルスとして、２つの極大点を有する光パルスを発生する構成を採用することができる。
【００１３】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記サンプリング用光パルス発生部は、１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１）と、前記光パルス発生器からの光パルスを時間軸上で多重化する光パルス多重化手段（２２）と、を備える構成を採用することができる。
【００１４】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記光パルス多重化手段は、前記光パルスの偏波を変える偏波変更手段（２２−１）と、前記偏波変更手段の出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）と、を備える構成を採用することができる。
【００１５】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記光パルス多重化手段は、前記光パルスの偏波を変える偏波変更手段（２２−１）と、前記偏波変更手段の出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）と、前記複屈折媒質の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する偏光子（２２−３）と、を備える構成を採用することができる。
【００１６】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記光パルス多重化手段は、前記光パルスを複数の光路に分岐する光分岐部（２２−４）と、前記複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える光遅延部（２２−５）と、前記複数の光路を合波する光合波部（２２−６）と、を備える構成を採用することができる。
【００１７】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記サンプリング用光パルス発生部は、周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１ｃ）と、前記光パルスが入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）と、を備える構成を採用することができる。
【００１８】
本願発明のサンプリング波形測定装置では、前記サンプリング用光パルス発生部は、１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生器（２１）と、前記光パルスが入力され自己位相変調を生じる光非線形媒質（２４）と、前記光非線形媒質の出力光が入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）と、を備える構成を採用することができる。
【００１９】
具体的には、本願発明のサンプリング波形測定方法は、サンプリング用光パルスを発生するサンプリング用光パルス発生手順（Ｓ１１１）と、被測定光信号および前記サンプリング用光パルスが電界吸収型光変調器（１２）に入力され、前記サンプリング用光パルスが入力された際の前記電界吸収型光変調器における相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して前記被測定光信号をサンプリングして光信号を出力するサンプリング手順（Ｓ１１２）と、前記サンプリング手順で出力した光信号を電気信号に変換する受光手順（Ｓ１１３）と、を順に有し、等価サンプリング方式で前記被測定光信号の波形を測定するサンプリング波形測定方法であって、前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記サンプリング用光パルスとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生し、前記サンプリング手順において、前記複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることを特徴とする。
【００２０】
複数のピークのうちの最初のピークでは光ゲートを開かせず、少なくとも２番目以降のピークで光ゲートを開かせる。このような手順とすることで、複数のピークのうちの最初のピークが電界吸収型光変調器１２に入力された際に電界吸収型光変調器１２に発生した電荷Ｃは、最後のピークが入力される時までに多くが消滅するため、電界吸収型光変調器１２の電圧Ｖの飽和を防ぐことが出来る。一方、光起電力効果によって電界吸収型光変調器１２に生じる電圧Ｖは電荷Ｃよりも長い減衰時間を持つため、複数のピークを入力することによって光ゲートが十分に開き、高い消光比が得られる。したがって、高い消光比と短いゲート幅を両立することが可能となる。
【００２１】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の光パルスを発生し、前記サンプリング手順において、前記複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって前記被測定光信号を１回サンプリングすることができる。
この場合、前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記複数の光パルスとして、２つの光パルスを発生することができる。
【００２２】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の極大点を有する光パルスを発生し、前記サンプリング手順において、前記複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって前記被測定光信号を１回サンプリングすることができる。
この場合、前記サンプリング用光パルス発生手順において、前記複数の極大点を有する光パルスとして、２つの極大点を有する光パルスを発生することができる。
【００２３】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記サンプリング用光パルス発生手順において、１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、前記光パルス発生手順で発生した光パルスを時間軸上で多重化する光パルス多重化手順と、を順に有することができる。
【００２４】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記光パルス多重化手順において、前記光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、前記偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）を通過させる複屈折手順と、を順に有することができる。
【００２５】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記光パルス多重化手順において、前記光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、前記偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質（２２−２）を通過させる複屈折手順と、前記複屈折媒質の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する偏光成分抽出手順と、を順に有することができる。
【００２６】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記光パルス多重化手順において、前記光パルスを複数の光路に分岐する光分岐手順と、前記複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える光遅延手順と、前記複数の光路を合波する光合波手順と、を順に有することができる。
【００２７】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記サンプリング用光パルス発生手順において、周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、前記光パルスが入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）を通過させる波長分散手順と、を順に有することができる。
【００２８】
本願発明のサンプリング波形測定方法では、前記サンプリング用光パルス発生手順において、１つの光パルスを一定周期で発生する光パルス発生手順と、前記光パルスが入力され自己位相変調を生じる光非線形媒質（２４）を通過させる位相変調手順と、前記光非線形媒質の出力光が入力され波長分散を持つ波長分散媒質（２３）を通過させる波長分散手順と、を順に有することができる。
【００２９】
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】
【００３０】
本発明によれば、高い消光比と短いゲート幅を両立することの可能なサンプリング波形測定装置及びサンプリング波形測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の一例を示す構成概略図である。
【図２】本実施形態に係るサンプリング波形測定方法の一例を示す流れ図である。
【図３】電界吸収型光変調器の入出力信号の一例を示し、（ａ）は被測定光信号Ｐｘを示し、（ｂ）はサンプリング用光パルスＰｓを示し、（ｃ）は電界吸収型光変調器の損失を示し、（ｄ）は電界吸収型光変調器から出力される光信号Ｐｙを示す。
【図４】本実施形態に係るサンプリング波形測定装置におけるサンプリング用光パルスＰｓのパワーとゲート幅の関係の一例を示し、（ａ）はピークが１つの場合を示し、（ｂ）は複数のピークが２つの光パルスからなる場合を示し、（ｃ）は複数のピークが２つの極大点を有する光パルスからなる場合を示す。
【図５】電界吸収型光変調器の消光特性の一例を示す。
【図６】複数のピークを有するパルス群が２つの光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。
【図７】複数のピークを有するパルス群が２つの極大点を有する光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。
【図８】複数のピークを有するパルス群が３つの光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。
【図９】複数のピークを有するパルス群が３つの極大点を有する光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。
【図１０】サンプリング用光パルス発生部の第１例の別形態を示す。
【図１１】サンプリング用光パルス発生部の他の形態を示し、（ａ）は第２例を示し、（ｂ）は第３例を示す。
【図１２】光パルス多重化手段の構成例であり、（ａ）は第１の構成例を示し、（ｂ）は第２の構成例を示し、（ｃ）は第３の構成例を示す。
【図１３】光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。
【図１４】光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。
【図１５】光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。
【図１６】光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。
【図１７】光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。
【図１８】光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。
【図１９】光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。
【図２０】光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。
【図２１】光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。
【図２２】サンプリング用光パルス発生部の第２例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。
【図２３】サンプリング用光パルス発生部の第３例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。
【図２４】サンプリング用光パルス発生部の第３例の第３の具体例を示す。
【図２５】サンプリング波形測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図２６】サンプリング用光パルスＰｓのパワーとゲート幅の関係の一例であり、（ａ）はサンプリング用光パルスＰｓのパワーが小さい場合を示し、（ｂ）はサンプリング用光パルスＰｓのパワーが大きい場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は、本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の一例を示す構成概略図である。本実施形態に係るサンプリング波形測定装置１０１は、サンプリング用光パルス発生部１１と、電界吸収型光変調器１２と、逆バイアス電圧発生器１３と、光カプラ１４と、受光器１５と、を備える。
【００３４】
サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓを発生する。光カプラ１４は、サンプリング用光パルスＰｓを電界吸収型光変調器１２に入射させる。電界吸収型光変調器１２には、被測定光信号Ｐｘおよびサンプリング用光パルスＰｓが入力され、サンプリング用光パルスＰｓが入力された際の相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して被測定光信号Ｐｘをサンプリングする。
【００３５】
サンプリング後の光信号Ｐｙは、電界吸収型光変調器１２から出射される。光カプラ１４は、光信号Ｐｙを受光器１５に入射させる。受光器１５は、電界吸収型光変調器１２から出力された光信号Ｐｙを電気信号に変換し、電気信号Ｄｙを出力する。電気信号Ｄｙ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の波形を測定する。
【００３６】
本実施形態では、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生する。そして、電界吸収型光変調器１２は、複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。
【００３７】
サンプリング波形測定装置１０１は、本実施形態に係るサンプリング波形測定方法を実行する。図２に、本実施形態に係るサンプリング波形測定方法の一例を示す。実施形態に係るサンプリング波形測定方法は、サンプリング用光パルス発生手順Ｓ１１１と、サンプリング手順Ｓ１１２と、受光手順Ｓ１１３と、を順に有する。
【００３８】
サンプリング用光パルス発生手順Ｓ１１１では、サンプリング用光パルスＰｓを発生する。サンプリング手順Ｓ１１２では、被測定光信号Ｐｘおよびサンプリング用光パルスＰｓが電界吸収型光変調器１２に入力され、サンプリング用光パルスＰｓが入力された際の電界吸収型光変調器１２における相互吸収飽和による光ゲート動作を利用して被測定光信号Ｐｘをサンプリングして光信号Ｐｙを出力する。受光手順Ｓ１１３では、サンプリング手順Ｓ１１２で出力した光信号Ｐｙを電気信号Ｄｙに変換する。これらの手順を実行して、本実施形態に係るサンプリング波形測定方法は、等価サンプリング方式で被測定光信号Ｐｘの波形を測定する。
【００３９】
サンプリング用光パルス発生手順Ｓ１１１において、サンプリング用光パルスＰｓとして、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生する。例えば、時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の光パルスを発生する。又は、時間波形に複数のピークを有するパルス群として、複数の極大点を有する光パルスを発生する。
【００４０】
サンプリング手順Ｓ１１２において、複数のピークのうち少なくとも２番目以降のピークによって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。例えば、複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。又は、複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。複数の光パルスは、例えば２つの光パルスである。複数の極大点を有する光パルスは、例えば２つ極大点を有する光パルスである。
【００４１】
図３に、電界吸収型光変調器１２の入出力信号の一例を示し、（ａ）は被測定光信号Ｐｘを示し、（ｂ）はサンプリング用光パルスＰｓを示し、（ｃ）は電界吸収型光変調器１２の損失を示し、（ｄ）は電界吸収型光変調器１２から出力される光信号Ｐｙを示す。電界吸収型光変調器１２には、図３（ａ）に示す被測定光信号Ｐｘと、図３（ｂ）に示すサンプリング用光パルスＰｓが入力される。電界吸収型光変調器１２の損失は、図３（ｃ）に示すように、サンプリング用光パルスＰｓのうちの２つ目のピークによって減少する（光ゲートが開く）。図３では、理解を容易にするため、サンプリング用光パルスＰｓの２つ目のピークの時刻に光ゲートが開くように描かれているが、実際には２つ目のピークから少し遅れて光ゲートが開く場合がある。光ゲートが開いたときに入力された被測定光信号Ｐｘが、図３（ｄ）に示す光信号Ｐｙとして出力される。
【００４２】
ここで、光ゲートが開くとは、サンプリングに十分な消光比が得られる状態をいう。光ゲートが開かないとは、損失が大きく、電界吸収型光変調器１２から出力される光信号Ｐｙのパワーが無視できる程度に小さいことをいう。
【００４３】
サンプリング用光パルスＰｓの周期Ｔｐは、直前のサンプリング用光パルスＰｓによって発生した電荷及び電圧が定常状態に戻る時間より長い時間間隔であり、受光器１５の応答時間に応じて設定することができ、例えば略２５ｎｓである。複数のピークの間隔Ｔｓは、１つのサンプリング用光パルスＰｓに含まれる複数のピークのうちの直前に入力されたピークによって発生した電荷がほぼ消滅し、かつ、直前に入力されたピークによって発生した電圧が下がりきらない時間間隔であり、例えば略１０ｐｓである。
【００４４】
時間波形に複数のピークを有するパルス群は、例えば、複数の光パルス又は複数の極大点を有する光パルスからなる。複数の光パルスの場合、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、複数の光パルスを発生する。この場合、電界吸収型光変調器１２は、複数の光パルスのうちの少なくとも２番目以降の光パルスによって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。複数の極大点を有する光パルスの場合、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、複数の極大点を有する光パルスを発生する。この場合、電界吸収型光変調器１２は、複数の極大点のうちの少なくとも２番目以降の極大点によって被測定光信号Ｐｘを１回サンプリングする。
【００４５】
図４に、サンプリング波形測定装置１０１におけるサンプリング用光パルスＰｓのパワーとゲート幅の関係の一例を示し、（ａ）はピークが１つの場合を示し、（ｂ）は複数のピークが２つの光パルスからなる場合を示し、（ｃ）は複数のピークが２つの極大点を有する光パルスからなる場合を示す。図中において、Ｐｓはサンプリング用光パルスを示し、Ｃは電界吸収型光変調器１２に発生する電荷を示し、Ｖは電界吸収型光変調器１２に発生する電圧を示し、Ｌは電界吸収型光変調器１２における被測定光信号Ｐｘの損失の大きさを示す。
【００４６】
本実施形態では、１つのピークｐは、電界吸収型光変調器１２に発生する電圧Ｖが飽和しない程度のパワーＰＷＬに設定しておく。このため、１つのピークｐのみが入力されても、図４（ａ）に示すように、サンプリング用光パルスＰｓによって発生する電界吸収型光変調器１２に発生する電圧ＶＬによっては、電界吸収型光変調器１２の損失Ｌは十分に低くならず、光ゲートは開かない。
【００４７】
ピークを２つにした場合、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、１つ目のピークが電界吸収型光変調器１２に入力された際に発生した電荷Ｃは、２つ目のピークが入力される時までに多くが消滅する。一方、光起電力効果によって電界吸収型光変調器１２に生じる電圧Ｖは電荷Ｃよりも長い減衰時間を持つ。そこで、電荷Ｃがある程度消滅し、かつ、電圧Ｖが下がりきらないタイミングで、２つ目のピークｐを電界吸収型光変調器１２に入力する。
【００４８】
２つ目のピークｐが入力されると、２つ目のピークｐが入力された時点での電圧Ｖからさらに電圧Ｖが上がり、電圧ＶＨに達する。これにより、光ゲート動作に必要な電圧ＶＨまで電圧Ｖを上げ、電界吸収型光変調器１２の損失Ｌを低下させて、サンプリングを行うことができる。このとき、電荷Ｃがある程度消滅しているため、光電流及び電圧Ｖは飽和せず、光ゲートのゲート幅が狭くなる。したがって、高い消光比と短いゲート幅を両立することができる。
【００４９】
図５に、電界吸収型光変調器１２の消光特性の一例を示す。電界吸収型光変調器１２の損失は、電界吸収型光変調器１２によって定められた一定電圧で急激に低くなる。電圧ＶＬはこの一定電圧よりも低く、電圧ＶＨはこの一定電圧よりも高くなるように設定する。
【００５０】
なお、図３及び図４では、サンプリング用光パルスＰｓの複数のピークｐのパワーが等しい例を示したが、複数のピークｐのパワーは異なっていてもよい。１つ目のピークのパワーをＰＷＬ以下に設定すれば１つ目のピークによって光ゲートは開かず、２つ目のピークのパワーは２つ目のピークによって光ゲートが開くように設定すれば良く、必ずしも２つのピークのパワーを等しくする必要はない。図６及び図７に、複数のピークが２つである場合のピークのパワーの組み合わせの一例を示す。
【００５１】
図６は、複数のピークを有するパルス群が２つの光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例であり、（ａ）は２つの光パルスのパワーが等しい場合を示し、（ｂ）は２つ目の光パルスのパワーが１つ目の光パルスのパワーよりも大きい場合を示し、（ｃ）は２つ目の光パルスのパワーが１つ目の光パルスのパワーよりも小さい場合を示す。図７は、複数のピークを有するパルス群が２つの極大点を有する光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例であり、（ａ）は２つの極大点のパワーが等しい場合を示し、（ｂ）は２つ目の極大点のパワーが１つ目の極大点のパワーよりも大きい場合を示し、（ｃ）は２つ目の極大点のパワーが１つ目の極大点のパワーよりも小さい場合を示す。
【００５２】
また、図６では、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、２つの光パルスを発生する例を示した。又、図７では、サンプリング用光パルス発生部１１は、サンプリング用光パルスＰｓとして、２つの極大点を有する光パルスを発生する例を示した。このように、図６及び図７では、サンプリング用光パルスＰｓの複数のピークが２つのピークである例を示したが、サンプリング用光パルスＰｓの複数のピークは３つ以上であってもよい。図８及び図９に、複数のピークが３つである場合のパワーの組み合わせの一例を示す。
【００５３】
図８は、複数のピークを有するパルス群が３つの光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。図８（ａ）は３つの光パルスのパワーが等しい場合を示す。図８（ｂ）は最初の光パルスのパワーが他の光パルスのパワーよりも小さい場合を示す。図８（ｃ）は最後の光パルスのパワーが他の光パルスのパワーよりも小さい場合を示す。図８（ｄ）は途中の光パルスのパワーが前後の光パルスのパワーよりも小さい場合を示す。図８（ｅ）は途中の光パルスのパワーが前後の光パルスのパワーよりも大きい場合を示す。図８（ｆ）は各光パルスのパワーが異なりかつ順に大きくなっている場合を示す。図８（ｇ）は各光パルスのパワーが異なりかつ順に小さくなっている場合を示す。
【００５４】
図９は、複数のピークを有するパルス群が３つの極大点を有する光パルスからなる場合のサンプリング用光パルスＰｓの一例である。図９（ａ）は３つの極大点のパワーが等しい場合を示す。図９（ｂ）は最初の極大点のパワーが他の極大点のパワーよりも小さい場合を示す。図９（ｃ）は最後の極大点のパワーが他の極大点のパワーよりも小さい場合を示す。図９（ｄ）は途中の極大点のパワーが前後の極大点のパワーよりも小さい場合を示す。図９（ｅ）は途中の極大点のパワーが前後の極大点のパワーよりも大きい場合を示す。図９（ｆ）は各極大点のパワーが異なりかつ順に大きくなっている場合を示す。図９（ｇ）は各極大点のパワーが異なりかつ順に小さくなっている場合を示す。
【００５５】
以下、サンプリング用光パルス発生部１１の具体例について説明する。
図１に、サンプリング用光パルス発生部１１の第１例を示す。サンプリング用光パルス発生部１１の第１例は、例えば、光パルス発生器２１と、光パルス多重化手段２２と、を備える。光パルス発生器２１は、１つの光パルスを一定周期で発生する。光パルス多重化手段２２は、光パルス発生器２１からの１つの光パルスを時間軸上で多重化する。
【００５６】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順において、光パルス発生手順と、光パルス多重化手順と、を順に有する。光パルス発生手順では、１つの光パルスを一定周期で発生する。光パルス多重化手順では、光パルス発生手順で発生した光パルスを時間軸上で多重化する。
【００５７】
ここで、一定周期は、サンプリング用光パルスＰｓの周期Ｔｐである。サンプリング用光パルス発生部１１の第１例を用いることで、１つの光パルスから時間波形に複数のピークを有するパルス群を生成することができる。
【００５８】
光パルス多重化手段２２は多段構成であってもよい。これにより、サンプリング用光パルスＰｓのピークの数を増加することができる。例えば、図１０に示すように、光パルス多重化手段２２の後段に、さらに光パルス多重化手段２２ｄを備える。この構成を採用することで、サンプリング用光パルスＰｓのピークを４つにすることができる。なお、多段構成は、２段に限らず、３段以上であってもよい。
【００５９】
図１１に、サンプリング用光パルス発生部１１の他の形態を示し、（ａ）は第２例を示し、（ｂ）は第３例を示す。図１１（ａ）に示すサンプリング用光パルス発生部１１の第２例は、光パルス発生器２１ｃと、波長分散媒質２３と、を備える。光パルス発生器２１ｃは、周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する。
【００６０】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順において、光パルス発生手順と、波長分散手順と、を順に有する。光パルス発生手順では、周波数チャープを伴った１つの光パルスを一定周期で発生する。波長分散手順では、光パルスが入力され波長分散を持つ波長分散媒質２３を通過させる。
【００６１】
ここで、一定周期は、サンプリング用光パルスＰｓの周期Ｔｐである。波長分散媒質２３は、光パルスが入力され波長分散を持つ。サンプリング用光パルス発生部１１の第２例では、光パルスが周波数チャープを伴っているため、波長分散媒質２３において、１つの光パルスの部分（例えば、前方、中央、後方）によって遅延時間が異なる。したがって、サンプリング用光パルス発生部１１の第２例は、１つの光パルスから時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生させることができる。
【００６２】
図１１（ｂ）に示すサンプリング用光パルス発生部１１の第３例は、光パルス発生器２１と、光非線形媒質２４と、波長分散媒質２３と、を備える。光パルス発生器２１は、１つの光パルスを一定周期で発生する。光非線形媒質２４は、光パルスが入力され自己位相変調を生じる。波長分散媒質２３は、光非線形媒質２４の出力光が入力され波長分散を持つ。
【００６３】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順において、光パルス発生手順と、位相変調手順と、波長分散手順と、を順に有する。光パルス発生手順では、１つの光パルスを一定周期で発生する。位相変調手順では、光パルスが入力され自己位相変調を生じる光非線形媒質２４を通過させる。波長分散手順では、光非線形媒質２４の出力光が入力され波長分散を持つ波長分散媒質２３を通過させる。
【００６４】
ここで、一定周期は、サンプリング用光パルスＰｓの周期Ｔｐである。波長分散媒質２３には、例えば、標準シングルモードファイバ又は分散補償ファイバを用いることができる。光非線形媒質２４には、例えば、分散シフトファイバ又は高非線形ファイバを用いることができる。本実施形態では、光パワーの時間波形に複数のピークを発生させることができればよいので、周波数チャープの符号は正負いずれであってもよい。また、分散は正常分散であってもよいし、異常分散であってもよい。
【００６５】
サンプリング用光パルス発生部１１の第３例では、光非線形媒質２４のカー効果によって自己位相変調を生じ、光パルスに周波数チャープが発生する。そのため、光非線形媒質２４を通過させることで、周波数チャープを伴った１つの光パルスを生成することができる。波長分散媒質２３は、光非線形媒質２４の出力光が入力され波長分散を持つ。これにより、１つの光パルスの部分（例えば、前方、中央、後方）によって遅延時間が異なる。したがって、サンプリング用光パルス発生部１１の第３例は、１つの光パルスから時間波形に複数のピークを有するパルス群を生成することができる。
【００６６】
図１２は、光パルス多重化手段２２の構成例であり、（ａ）は第１の構成例を示し、（ｂ）は第２の構成例を示し、（ｃ）は第３の構成例を示す。
図１２（ａ）に示す光パルス多重化手段２２の第１の構成例は、偏波変更手段２２−１と、複屈折媒質２２−２と、を備える。偏波変更手段２２−１は、光パルスの偏波を変える。複屈折媒質２２−２は、偏波変更手段２２−１の出力光が入力され偏波によって屈折率が異なる。
【００６７】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順の光パルス多重化手順において、光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質２２−２を通過させる複屈折手順と、を順に有する。
【００６８】
光パルス多重化手段２２の第１の構成例では、光パルスの偏波を変えるので、１つの光パルスは２つの偏波成分を持つ。複屈折媒質２２−２を通過させることで、複屈折媒質２２−２から出力される光パルスを時間領域で分離することができる。したがって、光パルス多重化手段２２の第１の構成例は、光パルス発生器２１からの光パルスを時間軸上で多重化することができる。
【００６９】
電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。この場合、複屈折媒質２２−２から出力された等パワーの２つの光パルスによって電界吸収型光変調器１２で発生する電圧は異なることとなる。そこで、偏波変更手段２２−１を調整して、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように２つの光パルスのパワー比を調整することができる。
【００７０】
図１２（ｂ）に示す光パルス多重化手段２２の第２の構成例は、偏波変更手段２２−１と、複屈折媒質２２−２と、偏光子２２−３と、を備える。偏光子２２−３は、複屈折媒質２２−２の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する。
【００７１】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順の光パルス多重化手順において、光パルスの偏波を変える偏波変更手順と、偏波変更手順で偏波を変えた出力光が入力され偏波によって屈折率の異なる複屈折媒質２２−２を通過させる複屈折手順と、複屈折媒質の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する偏光成分抽出手順と、を順に有する。
【００７２】
光パルス多重化手段２２の第２の構成例では、光パルスの偏波を変えることで、１つの光パルスに、２つの偏波を発生させることができる。複屈折媒質２２−２を通過させることで、複屈折媒質２２−２から出力される光パルスを時間領域で分離することができる。特定方向の偏光成分を抽出することで、電界吸収型光変調器１２の偏波依存性に影響されずに、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏波変更手段２２−１又は偏光子２２−３の角度を調整して２つの光パルスのパワー比を調整することができる。したがって、光パルス多重化手段２２の第２の構成例は、電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧の調整を容易にすることができる。
【００７３】
図１２（ｃ）に示す光パルス多重化手段２２の第３の構成例は、光分岐部２２−４と、光遅延部２２−５と、光合波部２２−６と、を備える。光分岐部２２−４は、光パルスを複数の光路に分岐する。光遅延部２２−５は、複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える。光合波部２２−６は、複数の光路を合波する。
【００７４】
この場合、図２に示すサンプリング用光パルス発生手順の光パルス多重化手順において、光パルスを複数の光路に分岐する光分岐手順と、複数の光路の一部または全部に時間遅延を与える光遅延手順と、複数の光路を合波する光合波手順と、を順に有する。
【００７５】
光パルス多重化手段２２の第３の構成例では、光パルスを複数の光路に分岐して、複数の光パルスに時間遅延を与え、複数の光パルスを合波することで、１つの光パルスを時間領域で分離することができる。したがって、光パルス多重化手段２２の第３の構成例は、光パルス発生器２１からの光パルスを時間軸上で多重化することができる。
【００７６】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示したように、光パルス多重化手段２２は光パルス発生器２１からの光パルスを時間軸上で２つの光パルスに多重化することができる。２つの光パルスの間隔がそれぞれの光パルスのパルス幅よりも大きい場合、図４（ｂ）のようなサンプリング用光パルスＰｓとなる。２つの光パルスの間隔が光パルスのそれぞれのパルス幅よりも小さい場合、図４（ｃ）のようなサンプリング用光パルスＰｓとなる。このように、複屈折媒質２２−２の長さ若しくは屈折率差（ビート長）又はこれらの組み合わせ、或いは光遅延部２２−５の長さ若しくは屈折率又はこれらの組み合わせを調整することで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）のいずれのサンプリング用光パルスＰｓであっても発生することができる。また、複数のピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００７７】
図１３は、光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。図１３（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第１の具体例では、偏波変更手段２２−１が、光ファイバを一定の角度だけ回転して接続する構成となっている。これにより、偏波変更手段２２−１は光パルスの偏波を変える。偏波変更手段２２−１の回転角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、複屈折媒質２２−２は、偏波保持ファイバで構成されている。なお、光ファイバの接続はコネクタ接続であってもよいし、融着接続であってもよい。
【００７８】
図１３（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第２の具体例では、図１３（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第１の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、光ファイバを一定の角度だけ回転して接続することによって、複屈折媒質２２−２からの光パルスの偏波を変える。電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。そこで、偏波変更手段２２−７を備えることで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、２つの光パルスの偏波を調整することもできる。
【００７９】
図１４は、光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。図１４（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第３の具体例では、偏波変更手段２２−１が波長板で構成されている。これにより、偏波変更手段２２−１は光パルスの偏波を変える。波長板の角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、複屈折媒質２２−２は、偏波保持ファイバで構成されている。
【００８０】
図１４（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第４の具体例では、図１４（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第３の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、波長板を用いて複屈折媒質２２−２からの光パルスの偏波を変える。電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。そこで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏波変更手段２２−７の波長板の角度によって２つの光パルスの偏波を調整することもできる。
【００８１】
図１５は、光パルス多重化手段の第１の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。図１５（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第５の具体例では、偏波変更手段２２−１が偏波制御器で構成されている。これにより、偏波変更手段２２−１は光パルスの偏波を変える。偏波制御器の角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、複屈折媒質２２−２は、偏波保持ファイバで構成されている。
【００８２】
図１５（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第６の具体例では、図１５（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第５の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、偏波制御器を用いて複屈折媒質２２−２からの光パルスの偏波を変える。電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。そこで、偏波変更手段２２−７を備えることで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、２つの光パルスの偏波を調整することもできる。
【００８３】
図１６は、光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。図１６（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第１の具体例では、図１３（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第１の具体例に、さらに偏光子２２−３を備える。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°及び９０°である場合、偏光子２２−３は０°及び９０°以外の任意の方向の偏光成分、例えば４５°又は−４５°の偏光成分を抽出する。偏波変更手段２２−１又は偏光子２２−３の角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。
【００８４】
図１６（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第２の具体例では、図１６（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第１の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバと偏光子２２−３の間に配置される。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°と９０°である場合、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を０°及び９０°以外の任意の方向の偏波に変える。例えば、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を４５°と−４５°に変える。偏光子２２−３は、偏波変更手段２２−７の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する。特定方向の偏光成分は、例えば０°又は９０°の偏光成分である。
【００８５】
電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。この場合に、光パルス多重化手段の第２の構成例の第１の具体例及び第２の具体例では偏光子２２−３から出力された２つの光パルスの偏光方向が同一であるため、電界吸収型光変調器１２の偏波依存性に影響されずに図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏波変更手段２２−１又は偏光子２２−３の角度を調整して２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、第２の具体例では、偏波変更手段２２−７を用いて２つの光パルスの偏波を変えることで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏光子２２−３から出力される２つの光パルスのパワー比を調整することもできる。
【００８６】
図１７は、光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。図１７（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第３の具体例では、図１４（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第３の具体例に、さらに偏光子２２−３を備える。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°及び９０°である場合、偏光子２２−３は０°及び９０°以外の任意の方向の偏光成分、例えば４５°又は−４５°の偏光成分を抽出する。波長板又は偏光子の角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。
【００８７】
図１７（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第４の具体例では、図１７（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第３の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバと偏光子２２−３の間に配置される。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°と９０°である場合、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を０°及び９０°以外の任意の方向の偏波に変える。例えば、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を４５°と−４５°に変える。偏光子２２−３は、偏波変更手段２２−７の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する。特定方向の偏光成分は、例えば０°又は９０°の偏光成分である。
【００８８】
電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。この場合に、光パルス多重化手段の第２の構成例の第３の具体例及び第４の具体例では偏光子２２−３から出力された２つの光パルスの偏光方向が同一であるため、電界吸収型光変調器１２の偏波依存性に影響されずに図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏波変更手段２２−１又は偏光子２２−３の角度を調整して２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、第４の具体例では偏波変更手段２２−７を用いて２つの光パルスの偏波を変えることで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏光子２２−３から出力される２つの光パルスのパワー比を調整することもできる。このとき、偏波変更手段２２−１及び偏波変更手段２２−７が波長板で構成されているため、２つの光パルスのパワー比の調整を精密に行うことができる。
【００８９】
図１８は、光パルス多重化手段の第２の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。図１８（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第５の具体例では、図１５（ａ）に示す光パルス多重化手段の第１の構成例の第５の具体例に、さらに偏光子２２−３を備える。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°及び９０°である場合、偏光子２２−３は０°及び９０°以外の任意の方向の偏光成分、例えば４５°又は−４５°の偏光成分を抽出する。偏光制御器又は偏光子の角度によって２つの光パルスのパワー比を調整することができる。
【００９０】
図１８（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第６の具体例では、図１８（ａ）に示す光パルス多重化手段の第２の構成例の第５の具体例に、さらに偏波変更手段２２−７を備える。偏波変更手段２２−７は、複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバと偏光子２２−３の間に配置される。複屈折媒質２２−２を構成する偏波保持ファイバから出力される２つの光パルスの偏光方向がそれぞれ０°と９０°である場合、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を０°及び９０°以外の任意の方向の偏波に変える。例えば、偏波変更手段２２−７は２つの光パルスの偏波を４５°と−４５°に変える。偏光子２２−３は、偏波変更手段２２−７の出力光の特定方向の偏光成分を抽出する。特定方向の偏光成分は、例えば０°又は９０°の偏光成分である。
【００９１】
電界吸収型光変調器１２に発生する電荷及び電圧は、サンプリング用光パルスＰｓの偏波によって異なる場合がある。この場合に、光パルス多重化手段の第２の構成例の第５の具体例及び第６の具体例では偏光子２２−３から出力された２つの光パルスの偏光方向が同一であるため、電界吸収型光変調器１２の偏波依存性に影響されずに図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏波変更手段２２−１又は偏光子２２−３の角度を調整して２つの光パルスのパワー比を調整することができる。また、第６の具体例では、偏波変更手段２２−７を用いて２つの光パルスの偏波を変えることで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）で説明した電圧Ｖとなるように、偏光子２２−３から出力される２つの光パルスのパワー比を調整することもできる。このとき、偏波変更手段２２−１及び偏波変更手段２２−７が偏波制御器で構成されているため、２つの光パルスのパワーの調整を容易に行うことができる。
【００９２】
図１９は、光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。図１９（ａ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第１の具体例では、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に、図１２に示す光分岐部２２−４、光遅延部２２−５及び光合波部２２−６が形成されている。光分岐部２２−４と光合波部２２−６の間の伝搬経路の長さが異なることで、図１２に示す光遅延部２２−５を構成している。これにより、複数の光路の全部に時間遅延を与えている。
【００９３】
光パルス多重化手段２２にＰＬＣを用いることで、光パルス多重化手段２２の構成を簡単にすることができる。また、１個のＰＬＣ内で光パルス多重化手段を構成することができるため、安定したピーク間隔Ｔｓを得ることができる。
【００９４】
図１９（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第２の具体例では、ＰＬＣに、図１２に示す光分岐部２２−４、光遅延部２２−５及び光合波部２２−６が形成されている。光分岐部２２−４と光合波部２２−６の間の伝搬経路の長さは等しく、片方の伝搬経路に屈折率の大きい媒質を配置することで、図１２に示す光遅延部２２−５を構成している。これにより、複数の光路の一部に時間遅延を与えている。屈折率の大きい媒質の屈折率や光路長を変えることで、２つの光パルスの間隔を変化させて、２つのピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００９５】
図２０は、光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第３の具体例を示し、（ｂ）は第４の具体例を示す。図２０（ａ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第３の具体例では、図１２に示す光分岐部２２−４及び光合波部２２−６がハーフミラーで構成されている。光分岐部２２−４と光合波部２２−６の間の伝搬経路の長さが異なるようにミラーが配置されることで、図１２に示す光遅延部２２−５が構成されている。これにより、複数の光路の全部に時間遅延を与えている。本構成を採用することで、図１２に示す光分岐部２２−４、光遅延部２２−５及び光合波部２２−６の各光路を自由空間とすることができる。また、光分岐部２２−４、ミラー又は光合波部２２−６の設置場所を移動させて、２つのピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００９６】
図２０（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第４の具体例では、光分岐部２２−４及び光合波部２２−６がハーフミラーで構成されている。光分岐部２２−４と光合波部２２−６の間の伝搬経路の長さは等しく、片方の伝搬経路に屈折率の大きい媒質を配置することで、図１２に示す光遅延部２２−５を構成している。これにより、複数の光路の一部に時間遅延を与えている。屈折率の大きい媒質の屈折率や光路長を変えることで、２つの光パルスの間隔を変化させて、２つのピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００９７】
図２１は、光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例であり、（ａ）は第５の具体例を示し、（ｂ）は第６の具体例を示す。図２１（ａ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第５の具体例では、光分岐部２２−４及び光合波部２２−６が光カプラで構成されている。光分岐部２２−４及び光合波部２２−６をつなぐ光ファイバの長さが異なることで、光遅延部２２−５が構成されている。これにより、複数の光路の全部に時間遅延を与えている。光分岐部２２−４及び光合波部２２−６をつなぐ光ファイバの長さを変えることで、複数の光パルスの間隔を変化させて、２つのピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００９８】
図２１（ｂ）に示す光パルス多重化手段の第３の構成例の第６の具体例では、光分岐部２２−４及び光合波部２２−６が光カプラで構成されている。光分岐部２２−４と光合波部２２−６の間の光ファイバの長さは等しく、片方の光ファイバに屈折率の大きい媒質を配置することで、光遅延部２２−５を構成している。これにより、複数の光路の一部に時間遅延を与えている。本構成とすることで、屈折率の大きい媒質の屈折率や光路長を変えることで、複数の光パルスの間隔を変化させて、２つのピークの間隔Ｔｓを変えることができる。
【００９９】
なお、光パルス多重化手段の第３の構成例の具体例では、複数の光路が２つの光路である場合を示したが、複数の光路は３つ以上であってもよい。複数の光路を３つにすることで、サンプリング用光パルスＰｓを３つのピークを有するパルス群にすることができる。複数の光路が３つ以上である場合、第５の具体例と第６の具体例を組み合わせてもよい。
【０１００】
図２２は、サンプリング用光パルス発生部の第２例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。図２２（ａ）に示すサンプリング用光パルス発生部の第２例の第１の具体例では、光パルス発生器２１ｃそのものが、周波数チャープを伴った１つの光パルスを発生する。そして、波長分散媒質２３で複数のピークを発生させる。
【０１０１】
図２２（ｂ）に示すサンプリング用光パルス発生部の第２例の第２の具体例では、光パルス発生器２１ｃは、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）光源２１−１と、光変調器２１−２と、を備える。ＣＷ光源２１−１は、連続光を発生する。光変調器２１−２は、ＣＷ光源２１−１からの連続光を強度変調して、光パルスを発生する。このとき、周波数チャープが発生する光変調器２１−２を用いる。これにより、光パルス発生部２１ｃは、周波数チャープを伴った１つの光パルスを生成する。そして、波長分散媒質２３により時間波形に複数のピークを有するパルス群を発生させることができる。
【０１０２】
図２３は、サンプリング用光パルス発生部の第３例の具体例であり、（ａ）は第１の具体例を示し、（ｂ）は第２の具体例を示す。図２３（ａ）に示すサンプリング用光パルス発生部の第３例の第１の具体例では、光パルス発生器２１と、光非線形媒質２４と、波長分散媒質２３と、を備える。光非線形媒質２４が分散シフトファイバ又は高非線形ファイバで構成され、波長分散媒質２３が標準シングルモードファイバ又は分散補償ファイバで構成されている。光非線形媒質２４のカー効果によって、光パルスの立ち上がり部にレッドチャープ、立ち下がり部にブルーチャープを発生させる。そして、波長分散媒質２３では、光パルスの立ち上がり部と立ち下がり部で遅延時間が異なる。これにより、サンプリング用光パルス発生部１１は、時間波形に複数のピークを有するパルス群を生成することができる。
【０１０３】
図２３（ｂ）に示すサンプリング用光パルス発生部の第３例の第２の具体例では、サンプリング用光パルス発生部の第３例の第１の具体例に、さらに光減衰器２５を備える。光減衰器２５は、光非線形媒質２４からの光パルスのパワーを減衰させて波長分散媒質２３に出力する。これにより、波長分散媒質２３における非線形効果を低減し、波長分散の効果のみを得ることができる。
【０１０４】
図２４は、サンプリング用光パルス発生部の第３例の第３の具体例を示す。サンプリング用光パルス発生部の第３例の第３の具体例は、サンプリング用光パルス発生部の第３例の第１の具体例に、さらにパルス幅調整用の波長分散媒質２６を備える。光パルス発生器２１からの光パルスは所定のスペクトル幅を持つため、波長分散媒質２６の波長分散によって光パルスを所望のパルス幅にすることができる。光非線形媒質２４は、波長分散媒質２６からの光パルスの立ち上がり部にレッドチャープ、立ち下がり部ブルーチャープを発生させる。そして、波長分散媒質２３では光パルスの立ち上がり部と立ち下がり部で遅延時間が異なる。これにより、サンプリング用光パルス発生部１１は、光パワーの時間波形に複数のピークを有するパルス群を生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
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、情報通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１１：サンプリング用光パルス発生部
１２：電界吸収型光変調器
１３：逆バイアス電圧発生器
１４：光カプラ
１５：受光器
２１、１１１：光パルス発生器
２１ｃ：チャープを伴った光パルス発生器
２１−１：ＣＷ光源
２１−２：光変調器
２２、２２ｄ：光パルス多重化手段
２２−１、２２−７：偏波変更手段
２２−２：複屈折媒質
２２−３：偏光子
２２−４：光分岐部
２２−５：光遅延部
２２−６：光合波部
２３、２６：波長分散媒質
２４：光非線形媒質
２５：光減衰器
９１、１０１：サンプリング波形測定装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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