(57)【要約】【課題】光信号の複素電界振幅波形を測定可能な測定装置を提供する。【解決手段】測定装置１は、局所光出力器１１、光回路１２、第１変換部１３、第２変換部１４及び信号処理回路１５を備え、周期性を有する被測定光ＯＳを測定する。局所光出力器１１は、互いに波長が異なる局所光ＬＯを逐次出力する。光回路１２は、局所光ＬＯに対する被測定光ＯＳのサイン成分に対応するビートを示す第１光信号と、局所光ＬＯに対する被測定光ＯＳのコサイン成分に対応するビートを示す第２光信号とを出力する。第１変換部１３は光回路１２の出力をアナログ電気信号に変換し、第２変換部１４は第１変換部１３の出力をデジタル信号に変換する。第１変換部１３の出力は、被測定光ＯＳのスペクトル波形の一部に対応する帯域分割成分を示す。信号処理回路１５は、第２変換部１４の出力を信号処理して、互いに周波数帯域が異なる帯域分割成分を取得し、帯域分割成分を合成する。【選択図】図１
2019113510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所光を出力する局所光出力器と、
周期性を有する被測定光、及び前記局所光を入力して、前記局所光に対する前記被測定光のサイン成分に対応するビートを示す第１光信号と、前記局所光に対する前記被測定光のコサイン成分に対応するビートを示す第２光信号とを出力する光回路と、
前記光回路の出力をアナログ電気信号に変換する第１変換部と、
前記第１変換部の出力をデジタル信号に変換する第２変換部と、
前記第２変換部の出力を信号処理して、前記被測定光の複素電界振幅波形を測定する信号処理回路と
を備え、
前記局所光出力器は、互いに波長が異なる前記局所光を逐次出力し、
前記第１変換部の出力は、前記被測定光のスペクトル波形の一部に対応する帯域分割成分を示し、
前記信号処理回路は、互いに周波数帯域が異なる前記帯域分割成分を取得し、前記帯域分割成分を合成する、測定装置。
【請求項２】
前記信号処理回路は、
前記第２変換部の出力を周波数領域にフーリエ変換し、
前記フーリエ変換後の前記帯域分割成分を強度成分と位相成分とに分割し、
前記位相成分を周波数に対して微分して一次微分位相成分を取得し、
隣接する前記帯域分割成分間で前記一次微分位相成分がつながるように、前記一次微分位相成分の定数成分を調整し、
隣接する前記帯域分割成分間で、前記強度成分、及び前記定数成分が調整された前記一次微分位相成分をつなげる、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記局所光出力器は、隣接する前記帯域分割成分間で領域が一部重なるように前記局所光の波長を変化させ、
前記信号処理回路は、
隣接する前記帯域分割成分間において領域が重なるオーバーラップ部分を検出し、
隣接する前記帯域分割成分のうちの一方から前記オーバーラップ部分を除去する、請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記信号処理回路は、隣接する前記帯域分割成分間の相互相関を求め、前記相互相関に基づき、前記オーバーラップ部分を検出する、請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記信号処理回路は、前記帯域分割成分の位相成分を周波数に対して微分して一次微分位相成分を取得し、隣接する前記帯域分割成分間の前記一次微分位相成分の相互相関を求める、請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記信号処理回路は、
前記帯域分割成分の複素共役を取得し、
前記帯域分割成分と前記複素共役とを乗算する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光スペクトル波形（光信号の周波数成分の波形）の測定は、光信号対雑音比（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）の解析等に不可欠であり、光信号分析において重要な測定の一つである。光スペクトル波形の測定装置として、コヒーレント光スペクトラムアナライザ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＣＯＳＡ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。コヒーレント光スペクトラムアナライザは、コヒーレント検波を用いて光スペクトル波形を測定する光スペクトラムアナライザである。コヒーレント光スペクトラムアナライザは、局所光として波長可変レーザ光を用い、局所光の周波数を掃引することにより光スペクトル波形全体を測定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｄ．Ｍ．Ｂａｎｅｙ、Ｂ．Ｓｚａｆｒａｎｉｅｃ、Ａ．Ｍｏｔａｍｅｄｉ、「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ａｎａｌｙｚｅｒ」、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年３月、第１４巻、第３号、ｐ３５５−３５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、既知のコヒーレント光スペクトラムアナライザでは、光信号の強度成分と位相成分とのうち、強度成分のみを測定可能であり、位相成分を測定することができなかった。したがって、光信号の複素電界振幅波形を測定することができなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光信号の複素電界振幅波形を測定することができる測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る測定装置は、局所光出力器と、光回路と、第１変換部と、第２変換部と、信号処理回路とを備える。前記局所光出力器は、局所光を出力する。前記光回路は、周期性を有する被測定光、及び前記局所光を入力して、第１光信号及び第２光信号を出力する。前記第１光信号は、前記局所光に対する前記被測定光のサイン成分に対応するビートを示す。前記第２光信号は、前記局所光に対する前記被測定光のコサイン成分に対応するビートを示す。前記第１変換部は、前記光回路の出力をアナログ電気信号に変換する。前記第２変換部は、前記第１変換部の出力をデジタル信号に変換する。前記信号処理回路は、前記第２変換部の出力を信号処理して、前記被測定光の複素電界振幅波形を測定する。前記局所光出力器は、互いに波長が異なる前記局所光を逐次出力する。前記第１変換部の出力は、前記被測定光のスペクトル波形の一部に対応する帯域分割成分を示す。前記信号処理回路は、互いに周波数帯域が異なる前記帯域分割成分を取得し、前記帯域分割成分を合成する。
【０００７】
ある実施形態において、前記信号処理回路は、前記第２変換部の出力を周波数領域にフーリエ変換し、前記フーリエ変換後の前記帯域分割成分を強度成分と位相成分とに分割する。その後、前記信号処理回路は、前記位相成分を周波数に対して微分して一次微分位相成分を取得する。また、前記信号処理回路は、隣接する前記帯域分割成分間で前記一次微分位相成分がつながるように、前記一次微分位相成分の定数成分を調整する。そして、前記信号処理回路は、隣接する前記帯域分割成分間で、前記強度成分、及び前記定数成分が調整された前記一次微分位相成分をつなげる。
【０００８】
ある実施形態において、前記局所光出力器は、隣接する前記帯域分割成分間で領域が一部重なるように前記局所光の波長を変化させる。前記信号処理回路は、隣接する前記帯域分割成分間において領域が重なるオーバーラップ部分を検出し、隣接する前記帯域分割成分のうちの一方から前記オーバーラップ部分を除去する。
【０００９】
ある実施形態において、前記信号処理回路は、隣接する前記帯域分割成分間の相互相関を求め、前記相互相関に基づき、前記オーバーラップ部分を検出する。
【００１０】
ある実施形態において、前記信号処理回路は、前記帯域分割成分の位相成分を周波数に対して微分して一次微分位相成分を取得し、隣接する前記帯域分割成分間の前記一次微分位相成分の相互相関を求める。
【００１１】
ある実施形態において、前記信号処理回路は、前記帯域分割成分の複素共役を取得し、前記帯域分割成分と前記複素共役とを乗算する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光信号の複素電界振幅波形を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る測定装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る光回路及び第１変換部の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、被測定光の時間軸波形を示す図である。（ｂ）は、被測定光のスペクトル波形を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る帯域分割測定及びスペクトル合成の原理を示す図である。
【図５】コヒーレント検波に起因する位相雑音を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る位相雑音抑制処理を示すブロック図である。（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る位相雑音抑制処理を示す図である。（ｃ）は、本発明の実施形態２に係る位相雑音抑制処理の結果を示す図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る遅延補償処理を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る周波数揺らぎ補償処理の原理を示す図である。
【図９】本発明の実施形態４に係る相互相関強度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態５に係る信号処理を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係る一次微分位相成分の相互相関強度の波形を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る測定装置を示す図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施例に係る測定装置を示す図である。（ｂ）は、本発明の実施例に係る被測定光及び局所光を示す図である。
【図１４】本発明の実施例に係る帯域分割成分のスペクトル波形、帯域分割成分の一次微分した位相成分の波形、相互相関強度の波形、及びオーバーラップ領域の帯域幅のそれぞれの測定結果を示す図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施例に係るスペクトル合成波形を示す図である。（ｂ）は、本発明の実施例に係るコンスタレーション波形の測定結果を示す図である。
【図１６】（ａ）は、比較例に係るスペクトル波形の測定結果を示す図である。（ｂ）は、比較例に係るコンスタレーション波形の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。
【００１５】
［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る測定装置１を示す図である。図１に示すように、測定装置１は、局所光出力器１１と、光回路１２と、第１変換部１３と、第２変換部１４と、信号処理回路１５とを備える。
【００１６】
測定装置１は、被測定光ＯＳを測定する。ここで、被測定光ＯＳは、周期性を有する光信号であり、測定装置１は、複数回にわたって被測定光ＯＳを測定する。具体的には、測定装置１は、被測定光ＯＳの全周波数帯域の測定が完了するまで、被測定光ＯＳの測定を繰り返す。被測定光ＯＳは、例えば、光パルス列又は疑似ランダムビット列（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ＰＲＢＳ）を示す光信号である。
【００１７】
局所光出力器１１は、被測定光ＯＳの測定時に、互いに波長が異なる局所光ＬＯを逐次出力する。詳しくは、局所光出力器１１は、繰り返し入力される被測定光ＯＳごとに、局所光ＬＯの波長を変更する。換言すると、局所光出力器１１は、被測定光ＯＳの測定ごとに、局所光ＬＯの周波数を変更する。局所光出力器１１は、例えば、波長可変レーザである。
【００１８】
光回路１２は、被測定光ＯＳ及び局所光ＬＯを入力して、第１光信号及び第２光信号を出力する。本実施形態において、被測定光ＯＳは単一偏波の光信号であり、被測定光ＯＳの偏波は局所光ＬＯの偏波と一致している。第１光信号は、局所光ＬＯに対する被測定光ＯＳのサイン成分（実相成分）に対応するビート（うなり）を示し、第２光信号は、局所光ＬＯに対する被測定光ＯＳのコサイン成分（虚相成分）に対応するビート（うなり）を示す。
【００１９】
詳しくは、光回路１２は、局所光ＬＯを用いて、第１局所光ＬＯ１と、第１局所光ＬＯ１との位相差が９０度の第２局所光ＬＯ２とを生成する。光回路１２は、被測定光ＯＳと第１局所光ＬＯ１とを干渉させ、第１光信号として、干渉後の被測定光ＯＳ及び第１局所光ＬＯ１を出力する。また、光回路１２は、被測定光ＯＳと第２局所光ＬＯ２とを干渉させ、第２光信号として、干渉後の被測定光ＯＳ及び第２局所光ＬＯ２を出力する。光回路１２は、例えば、位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド回路である。
【００２０】
第１変換部１３は、第１光信号及び第２光信号（光回路１２の出力）の各々をアナログ電気信号に変換する。本実施形態において、第１変換部１３は、第１バランスフォトダイオード（Ｂａｌａｎｃｅｄ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＢＰＤ）１３ａ及び第２バランスフォトダイオード１３ｂを備える。バランスフォトダイオードは、光電変換回路の一例である。
【００２１】
第１バランスフォトダイオード１３ａは、第１光信号を第１アナログ電気信号に変換する。具体的には、干渉後の被測定光ＯＳ及び第１局所光ＬＯ１を第１アナログ電気信号に変換する。第１アナログ電気信号は、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとの干渉光の同相成分（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ成分：Ｉ成分）を示す。第２バランスフォトダイオード１３ｂは、第２光信号を第２アナログ電気信号に変換する。具体的には、干渉後の被測定光ＯＳ及び第２局所光ＬＯ２を第２アナログ電気信号に変換する。第２アナログ電気信号は、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとの干渉光の直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ成分：Ｑ成分）を示す。
【００２２】
第２変換部１４は、第１アナログ電気信号及び２アナログ電気信号（第１変換部１３の出力）の各々をデジタル信号に変換する。本実施形態において、第２変換部１４は、第１アナログデジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）１４ａ及び第２アナログデジタル変換器１４ｂを備える。第１アナログデジタル変換器１４ａは、第１アナログ電気信号を第１デジタル信号に変換する。第２アナログデジタル変換器１４ｂは、第２アナログ電気信号を第２デジタル信号に変換する。第１デジタル信号はＩ成分を示し、第２デジタル信号はＱ成分を示す。
【００２３】
信号処理回路１５は、第２変換部１４の出力（第１デジタル信号及び第２デジタル信号）を信号処理して、被測定光ＯＳの複素電界振幅波形を測定する。具体的には、信号処理回路１５は、演算処理により、第２変換部１４の出力（時間領域の測定信号）を周波数領域にフーリエ変換して、周波数領域の波形（スペクトル波形）を示すデータを取得する。また、信号処理回路１５は、演算処理により、スペクトル波形を逆フーリエ変換して、時間領域の波形を示すデータを取得する。そして、信号処理回路１５は、時間領域の波形のデータから、被測定光ＯＳの複素電界振幅波形を測定する。信号処理回路１５は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータ、又はＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）である。
【００２４】
詳しくは、本実施形態において、第１バランスフォトダイオード１３ａ及び第２バランスフォトダイオード１３ｂの周波数帯域幅は、被測定光ＯＳの周波数帯域幅よりも狭い。したがって、１回の測定で測定される被測定光ＯＳの周波数帯域は、被測定光ＯＳの全周波数帯域の一部である。この結果、第１変換部１３の出力（第１アナログ信号及び第２アナログ信号）、及び第２変換部１４の出力（第１デジタル信号及び第２デジタル信号）は、被測定光ＯＳのスペクトル波形（周波数軸波形）の一部に対応する帯域分割成分を示す。なお、以下の説明において、周波数帯域幅を「帯域幅」と記載する場合がある。同様に、周波数帯域を「帯域」と記載する場合がある。
【００２５】
局所光出力器１１は、互いに帯域が異なる帯域分割成分を信号処理回路１５が取得できるように局所光ＬＯの波長（周波数）を変化させる。具体的には、局所光出力器１１は、被測定光ＯＳの全帯域（スペクトル波形）が複数の帯域に分割されるように、局所光ＬＯの波長を変化させる。
【００２６】
信号処理回路１５は、フーリエ変換により、各帯域分割成分の時間軸波形をスペクトル波形に変換する。また、信号処理回路１５は、デジタル領域において、帯域分割成分のスペクトル波形を合成して、被測定光ＯＳのスペクトル波形を再生する。具体的には、信号処理回路１５は、演算処理により各帯域分割成分を逐次的に測定し、測定した帯域分割成分のデータをデジタル領域において合成する。以下、帯域分割成分を測定することを「帯域分割測定」と記載し、帯域分割成分を合成することを「スペクトル合成」と記載する場合がある。また、帯域分割成分を合成して得られるスペクトル波形を「スペクトル合成波形」と記載する場合がある。
【００２７】
信号処理回路１５は、スペクトル合成波形を演算処理して、被測定光ＯＳの複素電界振幅波形を測定する。具体的には、スペクトル合成波形を逆フーリエ変換して被測定光ＯＳの時間軸波形を測定し、被測定光ＯＳの時間軸波形をリサンプリングしてコンスタレーション波形を測定する。
【００２８】
以上、図１を参照して本実施形態の測定装置１について説明した。本実施形態によれば、被測定光ＯＳの帯域を分割して、複素電界振幅波形を測定する。したがって、帯域幅が狭い光電変換器や低速なデジタルアナログ変換器を使用して、複素電界振幅波形を測定することができる。
【００２９】
続いて図２を参照して、光回路１２及び第１変換部１３の構成の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る光回路１２及び第１変換部１３の構成を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る光回路１２は、位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド回路であり、第１光分離部１２１と、第２光分離部１２２と、９０度位相シフト部１２３と、第１光干渉部１２４と、第２光干渉部１２５とを備える。
【００３１】
第１光分離部１２１は、被測定光ＯＳを２つに分離する。一方の被測定光ＯＳは、第１光干渉部１２４に入力される。他方の被測定光ＯＳは、第２光干渉部１２５に入力される。
【００３２】
第２光分離部１２２は、局所光ＬＯを２つに分離する。一方の局所光ＬＯは、第１局所光ＬＯ１として第１光干渉部１２４に入力される。他方の局所光ＬＯは、９０度位相シフト部１２３に入力される。
【００３３】
９０度位相シフト部１２３は、他方の局所光ＬＯの位相を９０度シフトして第２局所光ＬＯ２を出力する。第２局所光ＬＯ２は、第２光干渉部１２５に入力される。
【００３４】
第１光干渉部１２４は、被測定光ＯＳと第１局所光ＬＯ１とを互いに干渉させて出力する。第２光干渉部１２５は、被測定光ＯＳと第２局所光ＬＯ２とを互いに干渉させて出力する。
【００３５】
続いて、第１バランスフォトダイオード１３ａについて説明する。図２に示すように、第１バランスフォトダイオード１３ａは、第１フォトダイオード１３１と、第２フォトダイオード１３２と、差動増幅器１３３とを備える。第１フォトダイオード１３１は、第１局所光ＬＯ１と干渉した後の被測定光ＯＳをアナログ信号に変換する。第２フォトダイオード１３２は、被測定光ＯＳと干渉した後の第１局所光ＬＯ１をアナログ信号に変換する。差動増幅器１３３は、第１フォトダイオード１３１の出力と第２フォトダイオード１３２の出力との差を増幅する。差動増幅器１３３の出力は、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとの干渉光のＩ成分を示す。なお、第２バランスフォトダイオード１３ｂの構成は、第１バランスフォトダイオード１３ａと同様であるため、その説明は割愛する。
【００３６】
続いて図３（ａ）、及び図３（ｂ）を参照して、被測定光ＯＳのスペクトル波形について説明する。図３（ａ）は、被測定光ＯＳの時間軸波形を示す図である。図３（ｂ）は、被測定光ＯＳのスペクトル波形を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、被測定光ＯＳが周期性を有する場合、被測定光ＯＳのスペクトル波形は、周波数軸上で離散するコム成分からなるコム状の波形となる。
【００３７】
続いて図１及び図４を参照して、本実施形態に係る帯域分割測定及びスペクトル合成について説明する。図４は、本実施形態に係る帯域分割測定及びスペクトル合成の原理を示す図である。ここでは、被測定光ＯＳのスペクトル波形を６分割する場合を例に帯域分割測定を説明する。
【００３８】
図４において、グラフ４１は、被測定光ＯＳのスペクトル波形Ｘ（ｆ）を示す。グラフ４２は、６つの局所光ＬＯ（１ｓｔＬＯ〜６ｔｈＬＯ）のスペクトル波形ＸLO（ｆ1）〜ＸLO（ｆ6）を示す。詳しくは、互いに異なるタイミングで局所光出力器１１から逐次的に出力される各局所光ＬＯのスペクトル波形ＸLO（ｆk）を示す。なお、ＸLO（ｆk）は、ｋ回目の測定時に局所光出力器１１から出力される局所光ＬＯのスペクトル波形を示す。グラフ４３は、被測定光ＯＳのスペクトル合成波形を示す。
【００３９】
図４に示すように、６つの局所光ＬＯ（１ｓｔＬＯ〜６ｔｈＬＯ）は、互いに周波数が異なる。具体的には、局所光出力器１１は、被測定光ＯＳの全帯域が複数の帯域に分割されるように、局所光ＬＯの周波数を変化させる。この結果、信号処理回路１５は、互いに帯域が異なる帯域分割成分Ｘk（ｆ）を逐次的に取得する。なお、Ｘk（ｆ）は、ｋ回目の測定時に測定される帯域分割成分を示す。
【００４０】
信号処理回路１５は、演算処理により各帯域分割成分Ｘk（ｆ）を逐次的に測定し、測定した帯域分割成分Ｘk（ｆ）をデジタル領域において合成する。図４に示す例では、信号処理回路１５は、６つの帯域分割成分Ｘ1（ｆ）〜Ｘ6（ｆ）を合成する。詳しくは、信号処理回路１５は、以下の式（１）に基づいて、６つの帯域分割成分をスペクトル合成する。
Ｘ1（ｆ−ｆ1）＋Ｘ2（ｆ−ｆ2）＋・・・＋Ｘ6（ｆ−ｆ6）    （１）
【００４１】
なお、帯域分割成分Ｘk（ｆ）は、複数のコム成分を測定できる帯域幅Ｂを有する必要がある。好ましくは、帯域分割成分Ｘk（ｆ）の帯域幅Ｂは、以下の式（２）に示す条件を満たす。式（２）において、ｆ0は、被測定光ＯＳの繰り返し周波数である。
Ｂ＞２ｆ0    （２）
【００４２】
［実施形態２］
続いて図１、図５、及び図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して本発明の実施形態２について説明する。但し、実施形態１と異なる事項を説明し、実施形態１と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態２は、信号処理回路１５が位相雑音抑制処理を実行する点で実施形態１と異なる。位相雑音抑制処理は、帯域分割成分の位相雑音を抑制する処理であり、スペクトル合成前に実行される。
【００４３】
図５は、コヒーレント検波に起因する位相雑音を示す図である。図５において、グラフ５１は、局所光ＬＯのスペクトル波形ＸLO（ｆ）を示し、グラフ５２は、被測定光ＯＳのスペクトル波形Ｘ（ｆ）を示す。詳しくは、図１を参照して説明した光回路１２が受信する被測定光ＯＳのスペクトル波形Ｘ（ｆ）を示す。グラフ５３は、図１を参照して説明した信号処理回路１５が受信する被測定光ＯＳのスペクトル波形を示す。
【００４４】
コヒーレント検波において、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとの間の位相揺らぎが局所光ＬＯに付加される。この位相揺らぎは、時間とともに揺らぐランダムウォークの雑音である。ランダムウォークの位相揺らぎが局所光ＬＯに付加された場合、局所光ＬＯのスペクトル波形ＸLO（ｆ）は、グラフ５１に示すように半値幅δｆのふくらみを有するローレンツ関数型波形となる。コヒーレント検波は、時間領域では被測定光ＯＳと局所光ＬＯとの乗算によってモデル化される。時間領域における乗算は、図５に示すように、周波数領域における畳み込み積分に対応する。したがって、信号処理回路１５が受信する被測定光ＯＳのスペクトル波形は、グラフ５３に示すように、被測定光ＯＳのスペクトル波形Ｘ（ｆ）と局所光ＬＯのスペクトル波形ＸLO（ｆ）とを畳み込み積分した波形Ｘ（ｆ）＊ＸLO（ｆ）となり、各コム成分は半値幅δｆだけふくらんだ波形となる。なお、「＊」は、畳み込み積分を示す。
【００４５】
続いて図１、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、位相雑音抑制処理について説明する。図６（ａ）は本実施形態に係る位相雑音抑制処理を示すブロック図であり、図６（ｂ）は本実施形態に係る位相雑音抑制処理を示す図である。本実施形態に係る信号処理回路１５は、帯域分割成分Ｘk（ｆ）の測定ごとに図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す処理を実行して位相雑音を抑制する。以下では、信号処理回路１５が受信する信号を、「受信信号」と記載する場合がある。受信信号は、時間領域では、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとを乗算した波形を示す。また、周波数領域では、被測定光ＯＳと局所光ＬＯとを畳み込み積分した波形を示す。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、信号処理回路１５は、まず、受信信号Ｘk（ｔ）・ＸLO（ｔk）を２つに分離して、具体的にはコピーして、一方の受信信号をフーリエ変換する。なお、Ｘk（ｔ）は、ｋ回目の測定時における帯域分割成分の時間軸波形を示す。ＸLO（ｔk）は、ｋ回目の測定時における局所光ＬＯの時間軸波形を示す。
【００４７】
信号処理回路１５は、フーリエ変換した受信信号Ｘk（ｆ）＊ＸLO（ｆk）に含まれるコム成分の１つをフィルタリングによって抽出する（図６（ｂ）の左図を参照）。フィルタリングの帯域幅は、コム間隔ｆ0に設定する。換言すると、被測定光ＯＳの繰り返し周波数に設定する。次に、信号処理回路１５は、抽出したコム成分の周波数を、その中心周波数が「０」を示すようにシフトする（図６（ｂ）の中央図を参照）。
【００４８】
信号処理回路１５は、周波数シフトしたコム成分を逆フーリエ変換する。すなわち、周波数シフト及び逆フーリエ変換により、抽出したコム成分をベースバンド変換する。この結果、図６（ｂ）の右図に示すように、位相雑音成分が抽出される。次に、信号処理回路１５は、図６（ａ）に示すように、位相雑音成分の複素共役を演算処理によって求め、受信信号Ｘk（ｔ）・ＸLO（ｔk）に複素共役を乗算する。この結果、受信信号の位相雑音が抑制される。信号処理回路１５は、位相雑音を抑制した後の受信信号をフーリエ変換して、帯域分割成分Ｘk（ｆ）を測定する。
【００４９】
図６（ｃ）は、位相雑音抑制処理の結果を示す図である。詳しくは、図６（ｃ）の左図は、位相雑音抑制処理前の帯域分割成分のスペクトル波形を示し、図６（ｃ）の右図は、位相雑音抑制処理後の帯域分割成分のスペクトル波形を示す。図６（ｃ）の左図に示すように、位相雑音抑制処理前のコム成分は、位相雑音により、半値幅δｆのふくらみを有する波形となる。一方、図６（ｃ）の右図に示すように、位相雑音抑制処理が実行されることにより、コム成分からふくらみを除去することができる。なお、局所光ＬＯや被測定光ＯＳに用いるレーザ光のスペクトル線幅は、コム間隔ｆ0に対して十分に小さい必要がある。
【００５０】
以上、実施形態２について説明した。本実施形態において、信号処理回路１５は、帯域分割成分Ｘk（ｔ）・ＸLO（ｔk）の複素共役を取得し、帯域分割成分Ｘk（ｔ）・ＸLO（ｔk）と複素共役とを乗算することにより、位相雑音を除去する。したがって、被測定光ＯＳの複素電界振幅波形をより精度よく測定することが可能となる。また、コヒーレント検波に起因する位相雑音はランダムウォークの雑音であるため、帯域分割成分ごとに異なる位相雑音が付加される可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、帯域分割成分ごとに位相雑音を抑制することができる。
【００５１】
［実施形態３］
続いて図１、及び図７を参照して本発明の実施形態３について説明する。但し、実施形態１及び２と異なる事項を説明し、実施形態１及び２と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態３は、信号処理回路１５が遅延補償処理を実行する点で実施形態１及び２と異なる。遅延補償処理は、スペクトル合成前に実行される。遅延補償処理は、帯域分割成分間で被測定光ＯＳに対する遅延が異なることに起因するスペクトル合成波形の劣化を抑制する処理である。
【００５２】
各帯域分割成分は、被測定光ＯＳと非同期に測定される。したがって、各帯域分割成分は異なる遅延τkを有する。換言すると、帯域分割成分ごとに遅延τkの値が異なる。しかし、時間遅延τkは、以下の式（３）及び式（４）に示すように、周波数領域では線形位相回転のみを生じさせ、強度に対して影響しない。
Ｘk（ｆ）＝Ｘ（ｆ）ｅｘｐ（ｊ２πｆτk）    （３）
ｆLOk−Ｂ／２≦ｆ≦ｆLOk＋Ｂ／２    （４）
【００５３】
なお、式（３）において、Ｘk（ｆ）は、ｋ回目に測定される帯域分割成分のスペクトル波形を示す。Ｘ（ｆ）は、被測定光ＯＳのスペクトル波形を示す。τkは、ｋ回目に測定される帯域分割成分の遅延を示す。また、式（４）において、ｆLOkは、ｋ回目の測定時に出力される局所光ＬＯの周波数を示す。Ｂは、帯域分割成分の帯域幅を示す。
【００５４】
式（３）を振幅成分Ａk（ｆ）と位相成分Φk（ｆ）とに分割すると、以下の式（５）となる。なお、振幅成分Ａk（ｆ）及び位相成分Φk（ｆ）は実数である。
Ｘk（ｆ）＝Ａk（ｆ）ｅｘｐ［ｊΦk（ｆ）］    （５）
【００５５】
位相成分Φk（ｆ）を多項式展開すると、以下の式（６）となる。
【数１】
2019113510.tif 000003
【００５６】
式（６）において、時間遅延τkは一次項にのみ現れ、それ以外の項には影響を与えない。Φk（ｆ）を周波数に対して微分すると、以下の式（７）となる。
【数２】
2019113510.tif 000004
【００５７】
式（７）は、一次微分した位相成分の波形を示す関数である。以下、一次微分した位相成分を「一次微分位相成分」と記載する場合がある。また、一次微分した位相成分の波形を「一次微分位相波形」と記載する場合がある。
【００５８】
式（７）に示すように、一次微分位相成分の関数は、定数成分（２π［τk＋Φ1］）が時間遅延τkによって変化するのみであり、時間遅延τkが変化しても一次微分位相波形は変化しない。したがって、隣接する帯域分割成分間で一次微分位相成分が滑らかにつながるように、一次微分位相成分の定数成分を調整することにより、時間遅延τkの影響を除去することができる。
【００５９】
続いて図１及び図７を参照して、遅延補償処理について説明する。図７は、本実施形態に係る遅延補償処理を示すブロック図である。本実施形態に係る信号処理回路１５は、帯域分割成分Ｘk（ｆ）の測定ごとに図７に示す処理を実行して、時間遅延τkの影響を除去する。
【００６０】
図７に示すように、信号処理回路１５は、帯域分割成分Ｘk（ｔ−τk）を受信する。ｋ回目の測定時における帯域分割成分Ｘk（ｔ−τk）は、遅延成分τkを有する。遅延成分τkは、帯域分割成分間で異なる値を示す。
【００６１】
信号処理回路１５は、帯域分割成分Ｘk（ｔ−τk）をフーリエ変換して、上記の式（５）及び式（６）に基づき、帯域分割成分のスペクトル波形Ｘk（ｆ）を演算によって求める。そして、信号処理回路１５は、フーリエ変換後の帯域分割成分、すなわち帯域分割成分のスペクトル波形Ｘk（ｆ）を、振幅成分Ａk（ｆ）と位相成分Φk（ｆ）とに分割する。
【００６２】
次に信号処理回路１５は、振幅成分Ａk（ｆ）の絶対値を演算により求める一方で、位相成分Φk（ｆ）の位相角を演算により求める。そして、信号処理回路１５は、上記の式（７）に基づき、位相成分Φk（ｆ）の位相角を周波数に対して微分して、一次微分位相成分を取得する。
【００６３】
信号処理回路１５は、一次微分位相成分を取得すると、隣接する帯域分割成分間で一次微分位相成分が滑らかにつながるように、一次微分位相成分の定数成分を調整する。
【００６４】
信号処理回路１５は、振幅成分Ａk（ｆ）の絶対値と、定数成分が調整された一次微分位相成分とを、隣接する帯域分割成分間でつなげて、スペクトル合成を行う。
【００６５】
以上、実施形態３について説明した。本実施形態において、信号処理回路１５は、帯域分割成分間で被測定光ＯＳに対する遅延τkが異なることに起因するスペクトル合成波形の劣化を抑制する。したがって、被測定光ＯＳの複素電界振幅波形をより精度よく測定することが可能となる。
【００６６】
［実施形態４］
続いて図１、図８、及び図９を参照して本発明の実施形態４について説明する。但し、実施形態１〜３と異なる事項を説明し、実施形態１〜３と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態４は、信号処理回路１５が周波数揺らぎ補償処理を実行する点で実施形態１〜３と異なる。周波数揺らぎ補償処理は、スペクトル合成前に実行される。周波数揺らぎ補償処理は、局所光ＬＯの周波数が揺らぐことに起因するスペクトル合成波形の劣化を抑制する処理である。
【００６７】
本実施形態では、帯域分割測定を行うために、局所光ＬＯの周波数を測定ごとに変化させる。但し、一般的なレーザ光の周波数確度は１０ＭＨｚ程度であるため、レーザ光の周波数ｆLOは揺らぎ成分ΔｆLOを有する。このため、局所光ＬＯにレーザ光を使用した場合、帯域分割成分の各コム成分の周波数も揺らぎ、スペクトル合成波形を劣化させる要因となる。
【００６８】
続いて図１及び図８を参照して、周波数揺らぎ補償処理について説明する。図８は、本実施形態に係る周波数揺らぎ補償処理の原理を示す図である。詳しくは、図８は、１回目の測定時に測定された帯域分割成分Ｘ1（ｆ）と、２回目の測定時に測定された帯域分割成分Ｘ2（ｆ）とを合成する処理を示す。
【００６９】
本実施形態に係る局所光出力器１１は、図８に示すように、隣接する帯域分割成分間で領域が一部重なるように局所光ＬＯの周波数（波長）を変化させる。また、本実施形態に係る信号処理回路１５は、図８に示すように、隣接する帯域分割成分間において領域が重なるオーバーラップ部分（オーバーラップ成分）を検出し、隣接する帯域分割成分のうちの一方からオーバーラップ部分を除去する。信号処理回路１５は、オーバーラップ部分を除去した後に、隣接する帯域分割成分を合成する。図８に示す例では、１回目の測定時に測定された帯域分割成分Ｘ1（ｆ）からオーバーラップ部分を除去した後に、１回目の測定時に測定された帯域分割成分Ｘ1（ｆ）と、２回目の測定時に測定された帯域分割成分Ｘ2（ｆ）とを合成する処理を示している。
【００７０】
以上、図１及び図８を参照して、周波数揺らぎ補償処理について説明した。本実施形態によれば、局所光ＬＯの周波数が揺らぎ成分を有することに起因するスペクトル合成波形の劣化を抑制することができる。
【００７１】
但し、局所光ＬＯの周波数の揺らぎに起因して、測定ごとにオーバーラップ領域の帯域幅が揺らぐ可能性がある。例えば、帯域分割成分の帯域幅Ｂの半分の帯域幅（Ｂ／２）を有するオーバーラップ領域を設けた場合であっても、局所光ＬＯの周波数の揺らぎ成分ΔｆLOに起因して、測定ごとに、オーバーラップ領域の帯域幅が（Ｂ／２）±ΔｆLOの範囲内で変化する可能性がある。
【００７２】
これに対し、本実施形態に係る信号処理回路１５は、隣接する帯域分割成分間の相互相関に基づき、オーバーラップ領域（オーバーラップ部分）を検出する。この結果、隣接する局所光ＬＯの周波数の揺らぎに起因して、測定ごとにオーバーラップ領域の帯域幅が変化しても、オーバーラップ領域の帯域幅を正確に検出することが可能となる。
【００７３】
続いて図１及び図９を参照して、オーバーラップ領域の検出処理について説明する。図９は、相互相関強度の波形を示す図である。信号処理回路１５は、隣接する帯域分割成分の位相成分間の相互相関を、相互相関関数に基づいて求める。この相互相関の強度には、図９に示すように、オーバーラップ成分に起因する急峻なピークが生じる。ピーク値の位相φpは、オーバーラップ領域のデータ長に対応している。したがって、局所光ＬＯの周波数揺らぎに起因してオーバーラップ領域が揺らぐ場合であっても、ピーク値の位相φpに基づき、オーバーラップ領域のデータ長（帯域幅）を正確に検出することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、隣接する帯域分割成分のうち、先に測定された帯域分割成分からオーバーラップ部分を除去する処理を説明したが、隣接する帯域分割成分のうち、後で測定された帯域分割成分からオーバーラップ部分を除去してもよい。
【００７５】
［実施形態５］
続いて図１、図１０、及び図１１を参照して本発明の実施形態５について説明する。但し、実施形態１〜４と異なる事項を説明し、実施形態１〜４と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態５は、実施形態２〜４において説明した３つの信号処理（位相雑音抑制処理、遅延補償処理、及び周波数揺らぎ補償処理）を信号処理回路１５が実行する点で実施形態１〜４と異なる。
【００７６】
図１０は、本実施形態に係る信号処理を示すブロック図である。本実施形態に係る信号処理回路１５は、図１０に示す各処理を実行する。なお、周波数揺らぎ補償処理を実行するために、本実施形態に係る局所光出力器１１は、実施形態４において説明したように、隣接する帯域分割成分間で領域が一部重なるように局所光ＬＯの周波数（波長）を変化させる。
【００７７】
図１０に示すように、信号処理回路１５は、各帯域分割成分の時間領域のデータＸ1（ｔ）、Ｘ2（ｔ）、Ｘ3（ｔ）、・・・、ＸN（ｔ）に対し、実施形態２において説明した位相雑音抑制処理を行う。その後、位相雑音抑制処理後の各帯域分割成分のデータをフーリエ変換して周波数領域のデータに変換し、各帯域分割成分の周波数領域のデータから、コム周波数間隔でピーク値を抽出する。
【００７８】
次に、信号処理回路１５は、実施形態３において説明した遅延補償処理のために、周波数領域における位相成分の一次微分を計算する。
【００７９】
次に、信号処理回路１５は、実施形態４において説明した周波数揺らぎ補償処理のために、隣接する帯域分割成分のデータ間における一次微分位相成分の相互相関を求める。そして、信号処理回路１５は、相互相関強度のピーク値の位相φpに基づいて、オーバーラップ領域のデータ長を検出し、隣接する帯域分割成分のデータの一方からオーバーラップ領域のデータを除去する。
【００８０】
次に、信号処理回路１５は、隣接する帯域分割成分同士が滑らかにつながるように、一次微分位相成分の定数成分を調整する。具体的には、隣接する帯域分割成分のうち、後で測定された帯域分割成分の一次微分位相成分に含まれる定数成分を調整する。詳しくは、帯域分割成分の周波数及び位相をシフトすることにより、定数成分を調整する。定数成分の調整には、オーバーラップ領域内の測定値の平均を用いる。その後、信号処理回路１５は、隣接する帯域分割成分の一次微分位相成分及び強度成分を合成する。
【００８１】
なお、本実施形態では、実施形態４と異なり、一次微分位相成分の相互相関を求める。図１１は、一次微分位相成分の相互相関強度の波形を示す図である。図１１において、グラフ６１は、ｋ回目の測定で得た帯域分割成分の一次微分位相波形を示す。グラフ６２は、ｋ＋１回目の測定で得た帯域分割成分の一次微分位相波形を示す。グラフ６３は、一次微分位相成分の相互相関強度の波形を示す。
【００８２】
グラフ６３に示すように、隣接する帯域分割成分間の一次微分位相成分の相互相関強度波形にも、オーバーラップ成分に起因した急峻なピークが生じる。信号処理回路１５は、以下の式（８）により、ｋ回目の測定で得た帯域分割成分の一次微分位相成分と、ｋ＋１回目の測定で得た帯域分割成分の一次微分位相成分との相互相関を求める。換言すると、信号処理回路１５は、図１１に示すように、畳み込み積分によって一次微分位相成分の相互相関を求める。
【数３】
2019113510.tif 000005
【００８３】
以上、実施形態５について説明した。本実施形態によれば、位相雑音抑制処理、遅延補償処理、及び周波数揺らぎ補償処理を実行するため、スペクトル合成波形の劣化をより抑制することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００８５】
例えば、本発明による実施形態では、被測定光ＯＳは単一偏波の光信号であったが、被測定光ＯＳは単一偏波の光信号に限定されない。図１２は、他の実施形態に係る測定装置１を示す図である。以下、図１２に示す測定装置１について説明する。
【００８６】
図１２に示す測定装置１は、局所光出力器１１と、２つの偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＰＢＳ）１６と、２つの光回路１２と、２つの第１変換部１３と、２つの第２変換部１４と、信号処理回路１５とを備える。２つの偏光ビームスプリッタ１６のうちの一方は、被測定光ＯＳを垂直偏波と水平偏波とに分離し、他方は局所光ＬＯを垂直偏波と水平偏波とに分離する。２つの光回路１２のうちの一方は、被測定光ＯＳの垂直偏波と局所光ＬＯの垂直偏波とを入力し、他方は被測定光ＯＳの水平偏波と局所光ＬＯの水平偏波とを入力する。図１２に示す測定装置１によれば、被測定光ＯＳの垂直偏波及び水平偏波を、同一の局所光ＬＯを用いてそれぞれコヒーレント検波して、各偏波成分の複素電界振幅を測定することができる。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
【００８８】
本実施例では、局所光ＬＯの波長を逐次変化させながら被測定光ＯＳを１１回測定して、帯域分割測定を行った。図１３（ａ）は、本実施例に係る測定装置１００を示す図である。また、図１３（ｂ）は、本実施例に係る被測定光ＯＳ及び局所光ＬＯ（１ｓｔＬＯ〜１１ｔｈＬＯ）を示す図である。本実施例に係る測定装置１００は、図１を参照して説明した測定装置１と同様に構成した。具体的には、図１３（ａ）に示すように、測定装置１００は、第１波長可変レーザ１０１と、ＩＱ変調器１０２と、任意波形発生器（Ａｒｂｉｔｒａｒｉｌｙ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＡＷＧ）１０３と、第２波長可変レーザ１０４と、位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド回路１０５と、２つのバランスフォトダイオード１０６と、オシロスコープ１０７とを備える。
【００８９】
本実施例では、第１波長可変レーザ１０１、ＩＱ変調器１０２、及び任意波形発生器１０３を用いて、被測定光ＯＳとして、周期２9−１の疑似ランダムビット列を示す単一偏波のＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号を生成した。ＱＰＳＫ信号のボーレート（Ｂａｕｄｒａｔｅ）は、１２．５Ｇボーとした。また、ＱＰＳＫ信号のスペクトル波形は、ナイキストパルス波形とした（図１３（ｂ）参照）。なお、ＩＱ変調器１０２は、波形の同相成分（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）、及び波形の直交位相成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）を変調する変調器である。
【００９０】
本実施例では、第２波長可変レーザ１０４を用いて局所光ＬＯを生成した。また、被測定光ＯＳの測定ごとに、局所光ＬＯ（レーザ光）の周波数を１．２５Ｈｚずつ変化させた。なお、局所光ＬＯのスペクトル線幅は、１０ｋＨｚであった。
【００９１】
本実施例では、バランスフォトダイオード１０６の帯域幅は４０ＧＨｚ（＞１２．５ＧＨｚ）以上であった。このため、２つのバランスフォトダイオード１０６は、１回の測定で被測定光ＯＳの全帯域（帯域幅１２．５ＧＨｚ）を出力できる。そこで、オシロスコープ１０７を用いて、デジタル領域で帯域幅を２．５ＧＨｚにフィルタリングすることにより、被測定光ＯＳを１１分割して、帯域分割測定を行った。なお、オシロスコープ１０７のアナログ帯域幅は８ＧＨｚであった。
【００９２】
図１４は、本実施例に係る帯域分割成分のスペクトル波形、帯域分割成分の一次微分位相波形、相互相関強度の波形、及びオーバーラップ領域の帯域幅のそれぞれの測定結果を示す図である。本実施例では、図１３を参照して説明したオシロスコープ１０７のデジタル出力を汎用パーソナルコンピュータに入力して、帯域分割成分のスペクトル波形、帯域分割成分の一次微分位相波形、及び相互相関強度の波形を測定した。また、本実施例では、汎用パーソナルコンピュータを用いて、図１０を参照して説明した信号処理を実行した。
【００９３】
図１４に示すように、相互相関強度の波形に急峻なピークが生じることを確認できた。なお、計算上、オーバーラップ領域の帯域幅は１．２５ＧＨｚとなるが、実施形態４において説明したように、オーバーラップ領域の帯域幅には揺らぎが生じた。
【００９４】
図１５（ａ）は、本実施例に係るスペクトル合成波形を示す図である。図１５（ａ）に示すように、スペクトル合成を行うことにより、被測定光ＯＳのスペクトル波形を再生することができた。
【００９５】
本実施例では更に、汎用パーソナルコンピュータを用いた演算処理により、スペクトル合成波形（周波数軸上で帯域分割成分を合成した波形）に対して逆フーリエ変換を行い、時間領域の波形に変換し、時間領域の波形をリサンプリングしてコンスタレーション波形を得た。図１５（ｂ）は、本実施例に係るコンスタレーション波形の測定結果を示す図である。
【００９６】
図１５（ｂ）に示すように、ＱＰＳＫ信号の４種類の符号を十分に認識することができた。これは、被測定光ＯＳのスペクトル波形が正確に再生できたことを示している。なお、図１５（ｂ）に示すコンスタレーション波形において、振幅方向の揺らぎσampは「０．２３５」であった。また、位相方向の揺らぎσθは「０．０９４ｒａｄ」であった。
【００９７】
図１６（ａ）は、比較例に係るスペクトル波形の測定結果を示す図である。比較例では、実施例と異なり、オシロスコープ１０７による帯域幅のフィルタリングを行うことなく、被測定光ＯＳの全帯域（帯域幅１２．５ＧＨｚ）を測定した。換言すると、１回の測定で、被測定光ＯＳの全帯域を測定した。図１５（ａ）及び図１６（ａ）に示すように、帯域分割成分を合成した波形が、１回の測定で得た波形と比べて劣化していないことを確認できた。
【００９８】
図１６（ｂ）は、比較例に係るコンスタレーション波形の測定結果を示す図である。図１６（ｂ）に示すコンスタレーション波形において、振幅方向の揺らぎσampは「０．２３２」であった。また、位相方向の揺らぎσθは「０．１０５ｒａｄ」であった。したがって、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、帯域分割成分を合成して得たコンスタレーション波形が、１回の測定で得たコンスタレーション波形と比べて劣化していないことを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、光信号の周波数成分の波形の測定に有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１        測定装置
１１      局所光出力器
１２      光回路
１３      第１変換部
１３ａ    第１バランスフォトダイオード
１３ｂ    第２バランスフォトダイオード
１４      第２変換部
１４ａ    第１アナログデジタル変換器
１４ｂ    第２アナログデジタル変換器
１５      信号処理回路
１００    測定装置
１０１    第１波長可変レーザ
１０２    ＩＱ変調器
１０３    任意波形発生器
１０４    第２波長可変レーザ
１０６    バランスフォトダイオード
１０７    オシロスコープ
ＬＯ      局所光
ＬＯ１    第１局所光
ＬＯ２    第２局所光
ＯＳ      被測定光
【図１】
2019113510.tif 000006
【図２】
2019113510.tif 000007
【図３】
2019113510.tif 000008
【図４】
2019113510.tif 000009
【図５】
2019113510.tif 000010
【図６】
2019113510.tif 000011
【図７】
2019113510.tif 000012
【図８】
2019113510.tif 000013
【図９】
2019113510.tif 000014
【図１０】
2019113510.tif 000015
【図１１】
2019113510.tif 000016
【図１２】
2019113510.tif 000017
【図１３】
2019113510.tif 000018
【図１４】
2019113510.tif 000019
【図１５】
2019113510.tif 000020
【図１６】
2019113510.tif 000021