(57)【要約】【課題】位相変調方式において任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価する。【解決手段】タイミングクロックで信号レベルをサンプリングしてヒストグラムを測定し、位相変調されたＲＺ光信号を入力し、ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを求める。あるいは、ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を求める。【選択図】  図１
2007300464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、
前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングする電気サンプリング手段と、
この電気サンプリング手段によるサンプリングで得たサンプリング電気信号を用いてヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段と
を備えた光信号品質評価装置において、
前記光電変換手段が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める手段を備えた
ことを特徴とする光信号品質評価装置。
【請求項２】
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、
前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングする電気サンプリング手段と、
この電気サンプリング手段によるサンプリングで得たサンプリング電気信号を用いてヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段と
を備えた光信号品質評価装置において、
前記光電変換手段が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める手段を備えた
ことを特徴とする光信号品質評価装置。
【請求項３】
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングする光−電気サンプリング手段と、
前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換する光電変換器と、
前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段と
を備えた光信号品質評価装置において、
前記光電変換器が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める手段を備えた
ことを特徴とする光信号品質評価装置。
【請求項４】
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングする光−電気サンプリング手段と、
前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換する光電変換器と、
前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段と
を備えた光信号品質評価装置において、
前記光電変換器が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める手段を備えた
ことを特徴とする光信号品質評価装置。
【請求項５】
前記光−電気サンプリング手段として、電界吸収型光変調器または電気光学効果を利用した光変調器または半導体光増幅器を用いる請求項３または４記載の光信号品質評価装置。
【請求項６】
光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換し、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、
前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングしてそのヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、
前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める
ことを特徴とする光信号品質評価方法。
【請求項７】
光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換し、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、
前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングしてそのヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、
前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める
ことを特徴とする光信号品質評価方法。
【請求項８】
光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングし、
前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換し、
前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、
前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める
ことを特徴とする光信号品質評価方法。
【請求項９】
光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、
基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、
前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングし、
前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換し、
前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、
前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、
前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める
ことを特徴とする光信号品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調光信号の品質を評価する装置に利用する。特に、リターンツーゼロ（ＲＺ）位相変調光信号の品質を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで実用化されている光伝送システムは光の強度を変調する強度変調方式であったが、近年、光伝送システムのさらなる高周波数効率化、大容量化、および長距離化を目指して光の位相を変調する位相変調方式の研究開発が活発に進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
従来、この位相変調された光信号の品質を評価する方法として、図５に示すように、位相変調信号を強度変調信号に変換した後に電気信号に変換して評価する方法が主に用いられていた。ここで位相変調／強度変調変換手段としては具体的には１ビット遅延のマッハツェンダ干渉計８が用いられている。
【０００４】
これは、マッハツェンダ干渉計８の２つの光路の遅延差を１ビットに設定して、２つの光路を通過して隣接ビットと干渉を起こす際に、ビット間の位相の違いにより干渉後の強度が変化することを利用している。強度変調信号評価手段９としては、具体的には誤り率測定やＱ値測定などが用いられている。
【０００５】
位相変調光信号には、ＣＷ光を位相変調して生成したノンリターンツーゼロ（ＮＲＺ）の位相変調光信号と、正弦波やパルス形状で強度変調された光を位相変調して生成したリターンツーゼロ（ＲＺ）の位相変調信号があり、上記の位相変調／強度変調変換手段を用いる方法は、ＮＲＺ、ＲＺどちらの形式の位相変調光信号にも適用できる。
【０００６】
しかしながら、上記方法では位相変調／強度変調変換手段が必要であり、受信系の構成が複雑になるという問題があった。また、この１ビット遅延マッハツェンダ干渉計８はビット遅延が固定であるため取り扱うことのできるビットレートが固定であり、任意のビットレートの信号の品質評価が不可能であった。
【０００７】
そこで、ビットレートに依存しないＮＲＺ位相変調光信号の品質評価の方法として、非同期サンプリングにより光強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムから特定のパラメータを抽出することで品質の評価を求める方法が考案された（例えば、非特許文献２参照）。図６に、従来の光信号品質評価装置の構成を示す。
【０００８】
図６において、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）（Ｎ＝１，２，…）を有する位相変調されたＮＲＺ光信号が入力される。光信号は光電変換手段１０で電気信号に変換されて電気サンプリング手段２に入力される。サンプリングクロック発生手段４は、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１からオフセット周波数Δｆ（Ｈｚ）を加減した周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ （Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のサンプリングクロックを発生する。電気サンプリング手段２は、このサンプリングクロックを用いて電気信号をサンプリングする。電気信号処理手段３は、電気サンプリング手段２によりサンプリングで得たサンプリング電気信号を用いて光強度のヒストグラムを測定する。
【０００９】
位相変調されたＮＲＺ光信号は、位相領域での変調であり強度は一定であるため光強度ヒストグラムは１つの山を持つ形をしている。しかし、非特許文献２によると、位相変調されたＮＲＺ光信号が伝送路などの波長分散の影響を受けると、そのヒストグラムは図６に示したように３つの山を持つ形となる。
【００１０】
中央の山のピークとなるレベルをμ1とし、標準偏差をσ1とする。また、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ２とし、レベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ３としたときに、光信号の品質を示すパラメータＡＱ、Ｄを
ＡＱ＝μ1／σ1
Ｄ＝（μ３−μ２）／μ1
として求める。上記パラメータのうちＡＱを前記ＮＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数とし、上記パラメータＤを前記ＮＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数とすることで、前記ＮＲＺ位相変調光信号の品質を検査する。このように、図６に示した光信号品質評価装置は、非同期サンプリングを用いて得られたヒストグラムにより光信号品質の評価を行うので、ビットレート依存性はないというメリットがある。
【００１１】
【非特許文献１】Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ，“Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒｍａｔｓ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ−ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｎｅｔｗｏｒｋ”，ＥＣＯＣ２００５，Ｔｈ１．２，２００５
【非特許文献２】Ｚｈｉｈｏｎｇ  Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｎ−Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＮＲＺ−ＤＰＳＫ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１７，ＮＯ．９，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  ２００５
【非特許文献３】Ｍ．Ｊ．Ｗ．Ｒｏｄｗｅｌｌ，ｅｔ  ａｌ．，“Ａｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｗａｖｅ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  Ｕｌｔｒａｆａｓｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．８２，ｎｏ．７，ｐｐ．１０３７−１０５９，１９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、非特許文献２の方法は、ＮＲＺ位相変調光信号のみの品質評価が可能であり、ヒストグラムが異なるＲＺ位相変調光信号への適用はできない。すなわち、ＲＺ位相変調光信号について、位相変調／強度変調変換手段を用いず、ビットレートに依存せずに品質を評価できる光信号品質評価装置はこれまでなかった。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、位相変調方式において任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価できる光信号品質評価装置および方法を提供することにある。また、構成の簡易化および製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングする電気サンプリング手段と、この電気サンプリング手段によるサンプリングで得たサンプリング電気信号を用いてヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段とを備えた光信号品質評価装置である。
【００１５】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光電変換手段が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める手段を備えたところにある。
【００１６】
あるいは、前記光電変換手段が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
あるいは、本発明は、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生するタイミングクロック発生手段と、前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングする光−電気サンプリング手段と、前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換する光電変換器と、前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める電気信号処理手段とを備えた光信号品質評価装置である。
【００１８】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光電変換手段が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求める手段を備えたところにある。
【００１９】
あるいは、前記光電変換器が、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記電気信号処理手段が、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このときに、前記光−電気サンプリング手段として、電界吸収型光変調器または電気光学効果を利用した光変調器または半導体光増幅器を用いることができる。
【００２１】
これにより、任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価できる光信号品質評価装置を提供することができる。また、構成の簡易化および製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も実現できる。
【００２２】
また、本発明を光信号品質評価方法の発明としての観点からみることができる。すなわち、本発明は、光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、本発明の特徴とするところは、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号を電気信号に変換し、前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、前記タイミングクロックで前記電気信号のレベルをサンプリングしてそのヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求めるところにある。
【００２３】
あるいは、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求めることを特徴とする。
【００２４】
あるいは、本発明は、光信号品質評価装置が行う光信号品質評価方法であって、本発明の特徴とするところは、基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数分の１と異なる繰り返し周波数ｆ0／ｎ1−Δｆ（Ｈｚ）またはｆ0／ｎ1＋Δｆ（Ｈｚ）のタイミングクロックを発生し、前記基本クロック周波数ｆ0（Ｈｚ）の整数倍のビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）を有する光信号のレベルを前記タイミングクロックでサンプリングし、前記サンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換し、前記サンプリング電気信号より光強度のヒストグラムを測定し、そのヒストグラムを構成するサンプリング点から前記光信号の品質を示す係数を求める際に、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルをμ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルをμ1としたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数μを
μ＝μ1−μ0
として求めるところにある。
【００２５】
あるいは、前記光信号として位相変調されたリターンツーゼロ（ＲＺ）光信号を入力し、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数Ｆsnr1またはＦsnr0を
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求めることを特徴とする。
【００２６】
これにより、任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価できる光信号品質評価方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価できる光信号品質評価装置および方法を提供することができる。また、構成の簡易化および製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態の光信号品質評価装置を図１を参照して説明する。図１は第一の実施形態の光信号品質評価装置の構成図である。ビットレートＮ・ｆ0（ｂｉｔ／ｓ）のＲＺ位相変調光信号（ＲＺ−ＤＰＳＫ）が光電変換手段１に入射される。一方、電気サンプリングクロックは、繰り返し周波数ｆ1（Ｈｚ）（ｆ1＝［ｆ0／ｎ］＋ａ：ｎは自然数、ａはオフセット周波数）でサンプリングクロック発生手段４から発生され、電気サンプリング手段２に至る。この電気サンプリング手段２でサンプリングされて出力されたサンプリング電気信号は電気信号処理手段３に入力される。
【００２９】
サンプリングクロック発生手段４としては、シンセサイズド信号発生器＋コムジェネレータまたはシンセサイズド信号発生器＋非線形伝送線路による電気短パルス発生などを用いることができる（例えば、非特許文献３参照）。
【００３０】
この電気信号処理手段３では、当該サンプリング電気信号のアナログ・ディジタル変換（ＡＤ変換）およびバッファを用いたデータ取込および記憶保持動作により得られたサンプリングデータから光信号の強度ヒストグラムを構築する。
【００３１】
本発明の特徴は、電気信号処理手段３において強度ヒストグラムからＲＺ位相変調光信号の品質を評価する新たなパラメータを抽出することである。
【００３２】
電気信号処理手段３は、前記ヒストグラムにおいてレベル最小値側から最初に極大となるレベルμ0のサンプリング点数をＮ0とし、レベル最大値側から最初に極大となるレベルμ1のサンプリング点数をＮ1とし、これら２つのピークのレベル間で極小となるサンプリング点数をＮmとしたときに、光信号の品質を示すパラメータμ、Ｆsnr1、Ｆsnr0を
μ＝μ1−μ0
Ｆsnr1＝Ｎ1／Ｎm
Ｆsnr0＝Ｎ0／Ｎm
として求める。これらのパラメータの中のμを前記ＲＺ位相変調光信号の波長分散による品質劣化係数とし、パラメータＦsnr1、Ｆsnr0のうちどちらか、または両方を前記ＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比係数として、前記光信号の品質を検査することを特徴とする。
【００３３】
図２（ａ）（ｂ）はそれぞれＦsnr1と信号対雑音比（ＯＳＮＲ）との関係、μと波長分散との関係についてビーム伝搬法によって求めた計算結果である。図２（ａ）は横軸にＯＳＮＲ（ｄＢ）をとり、縦軸にＦsnr（ａ．ｕ．）をとる。また、図２（ｂ）は横軸に波長分散（ｐｓ／ｎm）をとり、縦軸にμ（ａ．ｕ．）をとる。これらの図より、Ｆsnr1はＯＳＮＲが高く（低く）なると増加（減少）する。これはＯＳＮＲが高く（低く）なるとヒストグラムの２つの山の幅が細く（太く）、すなわち標準偏差が小さく（大きく）なるためである。ここには示していないがＦsnr0もＦsnr1と同様な特性を示す。
【００３４】
一方、μは波長分散の絶対値が増加（減少）すると減少（増加）する特性を示している。これは、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号を生成する際にＣＷ光をＲＺパルス化するために強度変調を行っているためである。この強度変調によりヒストグラムの２つの山で光周波数変化（チャーピング）が異なるため、伝送路等の波長分散媒質を通過すると２つの山の間隔が変化する。
【００３５】
すなわち、Ｆsnr1およびＦsnr0を測定することでＲＺ位相変調光信号の信号対雑音比を評価することができる。また、μを測定することでＲＺ位相変調光信号が波長分散により受けた波形歪みなどの品質劣化を評価することができる。また、本方法は、非同期サンプリングを利用しているため任意のビットレートにおける光強度ヒストグラムを作成することができる。したがって、本発明を用いることで簡易な構成で、任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価する装置を実現することができる。
【００３６】
上記では、非同期サンプリングの光信号波形測定および評価装置について述べたが、もろちん図３（ア）に示したようなクロック抽出手段５を備えた光信号波形測定および評価装置にも本発明を適用することができる。図３（ア）の例は、入力される光信号からクロックを抽出し、抽出したクロックに基づきサンプリングクロック発生手段４がサンプリングクロックを発生する構成である。
【００３７】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態の光信号品質評価装置を図４を参照して説明する。図４は第二の実施形態の光信号品質評価装置の構成図である。本発明の特徴は、光信号電気サンプリング手段７を用いることにより、さらに高い時間分解能での光信号の品質評価を実現することが特徴である。
【００３８】
光信号電気サンプリング手段７としては、電界吸収型光変調器または電気光学効果を利用した光変調器または半導体光増幅器を用いることができる。ここでサンプリングクロック発生手段４が発生する電気サンプリングクロックの繰り返し周波数ｆ1はＭＨｚ〜ＧＨｚ程度の高速であることが望ましい。図１の構成と同様に、サンプリングクロック発生手段４としては、シンセサイズド信号発生器＋コムジェネレータまたはシンセサイズド信号発生器＋非線形伝送線路による電気短パルス発生などを用いることができる（例えば、非特許文献３参照）。
【００３９】
また、装置の時間分解能はサンプリングクロックのパルス幅に大きく依存するため、コムジェネレータまたは非線形伝送線路からの出力クロックのパルス幅が短い方が望ましい。非線形伝送線路は数ｐｓ以下のパルス発生が可能であることから、これを用いた場合には、数ｐｓ以下の時間分解能（数１０ＧＨｚ以上の帯域に相当）の光信号波形測定および品質評価が実現できる。また、必要に応じて、このコムジェネレータまたは非線形伝送線路の前段または後段に電気増幅器を用いることもできる。また、必要に応じて、このコムジェネレータまたは非線形伝送線路の後段にベースバンドクリッパを用いることもできる。
【００４０】
したがって、光信号電気サンプリング手段７を用いることにより、さらに高い時間分解能での光信号の品質評価を実現することが特徴である。
【００４１】
上記では、非同期サンプリングの光信号波形測定および評価装置について述べたが、もろちん図３（イ）に示したようなクロック抽出手段５を備えた光信号波形測定および評価装置にも本発明を適用することができる。図３（イ）の例は、入力される光信号からクロックを抽出し、抽出したクロックに基づきサンプリングクロック発生手段４がサンプリングクロックを発生する構成である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、任意のビットレートのＲＺ位相変調光信号の品質を評価できる。また、構成の簡易化および製造しやすい光部品の使用による装置の低コスト化も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第一の実施形態の光信号品質評価装置の構成図。
【図２】Ｆsnr1とＯＳＮＲとの関係およびμと波長分散との関係についてビーム伝搬法によって求めた計算結果を示す図。
【図３】第一の実施形態の他の構成例を示す図。
【図４】第二の実施形態の光信号品質評価装置の構成図。
【図５】位相変調信号を強度変調信号に変換した後に電気信号に変換して評価する方法を説明するための図。
【図６】従来の光信号品質評価装置の構成図。
【符号の説明】
【００４４】
１、１０  光電変換手段
２  電気サンプリング手段
３  電気信号処理手段
４  サンプリングクロック発生手段
５  クロック抽出手段
７  光信号電気サンプリング手段
８  １ビット遅延マッハツェンダ干渉計
９  強度変調信号評価手段
【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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