(57)【要約】【課題】特殊部品を用いることなく、光９０°ハイブリッドの直交位相測定を行う。【解決手段】光９０度ハイブリッド３５のポート３５Ｓ，３５Ｌに、信号光源３３，３４から単一波長レーザ光を入力する。光９０度ハイブリッド３５の出力ポートのうちI相信号及びQ相信号を出力する２ポートの出力光をフォトディテクタ３６，３７で光電変換し、得られた２つの電気信号の一方をX軸、他方をY軸としてオシロスコープ３８のXY平面上に描画してリサージュ図形として描画する。X軸から４５度回転させた軸にリサージュ図形が接する接点と原点との間の距離と、Y軸から４５度回転させた軸にリサージュ図形が接する接点と原点との間の距離との比より、光９０度ハイブリッド３５の直交位相を測定する。【選択図】図１
2012202728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの信号光入力ポートと局発光入力ポートのそれぞれに単一波長レーザ光を入力し、
前記光９０度ハイブリッドの出力ポートのうちI相信号及びQ相信号を出力する２ポートの出力光を光電変換し、
光電変換により得られた２つの電気信号の一方をX軸、他方をY軸としてXY平面上に描画してリサージュ図形として描画し、
X軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離と、
Y軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離との比より、前記光９０度ハイブリッドの直交位相を測定することを特徴とする光部品の位相測定方法。
【請求項２】
前記比を楕円率と定義し、この楕円率から直交角度ずれを判定することにより、前記光９０度ハイブリッドの直交位相を測定することを特徴とする請求項１の光部品の位相測定方法。
【請求項３】
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの信号光入力ポートに、単一波長レーザ光を入力する第１の信号光源と、
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの局発光入力ポートに、単一波長レーザ光を入力する第２の信号光源と、
前記光９０度ハイブリッドの出力ポートのうちI相信号及びQ相信号を出力する２ポートの出力光を光電変換する光電変換部と、
光電変換により得られた２つの電気信号の一方をX軸、他方をY軸としてXY平面上に描画してリサージュ図形として描画すると共に、X軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離と、Y軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離との比を視認できるように表示するオシロスコープと、
を有することを特徴とする光部品の位相測定装置。
【請求項４】
前記光電変換部が、バランスレシーバとリニアアンプで構成され、
前記オシロスコープが、リアルタイムオシロスコープであることを特徴とする請求項３の光部品の位相測定装置。
【請求項５】
前記信号光入力ポートに入力する単一波長レーザ光の光周波数と、前記局発光入力ポートに入力する単一波長レーザ光の光周波数の差周波数が、前記光電変換部の帯域より小さく、かつ、前記リアルタイムオシロスコープの帯域より小さいことを特徴とする請求項４の光部品の位相測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光部品の位相測定方法と位相測定装置に関するものであり、特に、40Gb/sや100Gb/sなどの超高速光通信における光QPSK（４値位相変調：Quadrature Phase Shift Keying）信号の復調に要する光９０度ハイブリッドの直交位相測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の日本の通信状況は、固定は世帯の7割が利用しており、無線ブロードバンドは国民（人口）の9割が利用し、日本のブロードバンドは固定でも無線でも世界のトップ水準にある。
日本国政府は2015年にすべての世帯でブロードバンドサービス利用の実現を目指す「光の道」を標榜しており、今後、少子高齢化や環境問題などの社会経済的課題の解決と持続的な経済成長の実現を目指すため、教育や医療、行政サービス分野でのICT利活用が進展し、ブロードバンドのさらなる利用率の向上が予想される。
【０００３】
これまで光通信によるブロードバンド化は波長多重により飛躍的に進展してきたが、最近では時間軸上に情報を多重する時分割多重のビットレート向上が著しい。特に、光DPSK（Differential Phase Shift Keying）、光DQPSK（Differential Quadrature Phase Shift Keying）などの光信号の位相情報を利用する変復調技術が光通信に適応され始めており、ビットレートも10Gb/sから40Gb/sへの高速化が図られている。
さらに、最近になって、次世代の超高速通信技術に関して活発な動きを見せているのが通信業界の世界的な標準団体であるOptical Internetworking Forum（OIF）である。ここでは次世代の100Gb/s光通信を実現する通信方式／デバイス技術の標準化に関して活発に議論が交わされている。
【０００４】
具体的な通信方式として、偏波多重４値位相変調（DP-QPSK：Dual Polarization- Quadrature Phase Shift Keying）方式が100Gb/s級超高速長距離通信を目的として標準化が進んでいる。
QPSK（４値位相変調）では光信号の位相に０、１のデータ信号情報を割り付ける。受信側では位相の基準となる局発信号光源を有し、光９０°ハイブリッドを用いて局発光と受信信号光との相関をとり演算処理を施すことによりデータ信号復調を行う。
また、DP-QPSK（偏波多重４値位相変調）では２チャンネルのQPSK信号を直交するふたつの偏波に偏波多重することで多重度を上げ総伝送容量を拡大する。最終的には、シンボルレートを25Gb/s程度とし、QPSKの４値符号化により倍、偏波多重化によりさらに倍の伝送容量を確保することにより総伝送容量100Gb/s以上を実現する。
【０００５】
以上、40Gb/sや100Gb/sなどの超高速光通信において４値の位相変調方式である光QPSK変調技術が基本要素となり重要となる。ここで、光QPSK信号を復調するには一般に光９０度ハイブリッドを用いる。
【０００６】
光９０度ハイブリッドの一例として図７にPLC（平面光波回路：Planar Light-wave Circuit）による集積化の構成例を示す。この例はDP-QPSK信号を復調するためPBS機能を集積した偏波多重光ハイブリッド（DPOH：Dual Polarization Optical Hybrid）である。
このDPOHは、９０°位相付与部４を有する光９０°ハイブリッド２と、複屈折率制御部３を有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１とを集積して構成されている。各々の偏波における各出力ポート間の直交性を保つために、各々の偏波に対し編込み構成の中に９０度位相が付与されている。
【０００７】
本DPOHは入力ポートとして、信号光入力ポート５と局発光入力ポート６の二つを有しており、出力ポートとして二つの偏波それぞれにI相（In-Phase）、Q相（Quadrature-Phase）出力ポートがあり、I相、Q相ポートのそれぞれが１８０°位相反転する２つのポートから構成され、以上より合計８つの出力ポート７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４が具備される。
なお、ポート７はXIpを、ポート８はXInを、ポート９はXQpを、ポート１０はXQn、ポート１１はYIpを、ポート１２はYInを、ポート１３はYQpを、ポート１４はYQnを、出力するポートである。
【０００８】
光QPSK信号の復調には信号光入力ポート５にDP-QPSK光信号を入力し、局発光入力ポート６にCW局発光を入力し、出力側は８つのポート７〜１４のうち互いに直交する４つのポートを選択し、４つの光出力を高速の光電変換により電気信号に変換した後、ディジタル演算処理を施すことによって復調処理が行われる。
【０００９】
ここで、より正確に復調を行うには光９０度ハイブリッドのI相、Q相出力ポート間の直交関係が精密に設定される必要がある。このように精度の高い光９０度ハイブリッドを実現するには、高精度な直交位相の測定方法が必須となる。
【００１０】
［従来技術］
図８に従来の光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法を示す（非特許文献１参照）。本測定法では光９０度ハイブリッドを含むＤＰＯＨ１６の前段に遅延干渉部１５を設ける。なお、図８において、１７は信号光入力ポート、１８〜２５は出力ポートであり、ポート１８はXIpを、ポート１９はXInを、ポート２０はXQpを、ポート２１はXQn、ポート２２はYIpを、ポート２３はYInを、ポート２４はYQpを、ポート２５はYQnを、出力するポートである。
【００１１】
図９に８つの出力ポート１８〜２５（♯１〜♯８）の光スペクトルを示す。各偏波の４つのスペクトルが等間隔にならび、互いに直交関係にあることがわかる。
図１０に本スペクトルから求められた直交部の位相測定結果を示す。C帯波長全域において９０度±５度で直交位相が設定されていることがわかる。このように本測定法ではスペクトルを測ることで簡易に直交位相を求めることができる。
【００１２】
しかしながら、チップ（ＤＰОＨ１６）の前段に、光QPSK信号復調では本来不要な遅延干渉部１５を設ける必要がある。
さらに、位相測定後に復調部を構成するため、この遅延干渉部１５を切り落とさねばならず、遅延干渉部１５の確保はチップの個取りを低減し、また、遅延干渉部１５の切り落としは製造工程に本来必要のない無駄な工程の割り込みを招く。
【００１３】
これに対し、図１１に示すように、光９０度ハイブリッドの直交位相を測定する方法が考案されている（非特許文献２参照）。本方式では、信号光源２６から発生した単一波長のレーザ光を３ｄＢカプラ２７により分岐し、分岐した一方のレーザ光をＤＰＯＨ２９の局発光入力ポートに入力し、分岐した他方のレーザ光を偏波コントローラ２８ａに通してからAO（Acousto-Optic）変調器（周波数シフタ２８ｂ）により周波数をｆ［Ｈｚ］シフトさせたのちにＤＰＯＨ２９の信号光入力ポートに入力する。
【００１４】
そして、直交関係を期待される二つの出力ポート（X偏波またはY偏波のI相とQ相、例えば#1と#3）をフォトディテクタ３０，３１に入力し、その電気信号をオシロスコープ３２に接続しXY平面描画させる。ここでオシロスコープ３２に描画されたリサージュ図形の楕円率から直交位相を求めることが出来る。
本測定方法においてAO変調器の変調はMHzオーダーであることからオシロスコープ３２は低速〜中速のもので良く、簡易な測定方法として優れる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Yohei Sakamaki, Yusuke Nasu, Toshikazu Hashimoto, Kuninori Hattori, Takashi Saida, Hiroshi Takahashi, "Reduction of phase-difference deviation in 90° optical hybrid over wide wavelength range", IEICE Electronics Express, vol. 7, No. 3, pp216-221, 2010.
【非特許文献２】長島茂雄，大塚勇治，坂巻陽平，那須悠介，鈴木賢哉，“ヘテロダイン法による光90度ハイブリッドの位相差測定”，2010春電子情報通信学会総合大会，C-3-49，仙台，2010年3月．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来のAO変調器を用いた測定方法では、追加部品としてAO変調器が必要となる。AO変調器は通常高電圧で駆動させる必要があることから、専用の高電圧ドライバも必要となる。これらAO変調器、ドライバのコストアップは経済性を追求する光トランシーバ部品の検査工程においては大きな障害となる。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記光９０度ハイブリッドの直交位相測定において、コストアップ要因となる特殊な部品を用いることが必須であるという問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決する本発明の光部品の位相測定方法の構成は、
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの信号光入力ポートと局発光入力ポートのそれぞれに単一波長レーザ光を入力し、
前記光９０度ハイブリッドの出力ポートのうちI相信号及びQ相信号を出力する２ポートの出力光を光電変換し、
光電変換により得られた２つの電気信号の一方をX軸、他方をY軸としてXY平面上に描画してリサージュ図形として描画し、
X軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離と、Y軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離との比より、前記光９０度ハイブリッドの直交位相を測定することを特徴とする。
【００１９】
また本発明の光部品の位相測定方法の構成は、
前記比を楕円率と定義し、この楕円率から直交角度ずれを判定することにより、前記光９０度ハイブリッドの直交位相を測定することを特徴とする。
【００２０】
また本発明の光部品の位相測定装置の構成は、
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの信号光入力ポートに、単一波長レーザ光を入力する第１の信号光源と、
光QPSK信号を復調する光９０度ハイブリッドの局発光入力ポートに、単一波長レーザ光を入力する第２の信号光源と、
前記光９０度ハイブリッドの出力ポートのうちI相信号及びQ相信号を出力する２ポートの出力光を光電変換する光電変換部と、
光電変換により得られた２つの電気信号の一方をX軸、他方をY軸としてXY平面上に描画してリサージュ図形として描画すると共に、X軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離と、Y軸から４５度回転させた軸に前記リサージュ図形が接する接点と原点との間の距離との比を視認できるように表示するオシロスコープとを有することを特徴とする。
【００２１】
また本発明の光部品の位相測定装置の構成は、
前記光電変換部が、バランスレシーバとリニアアンプで構成され、
前記オシロスコープが、リアルタイムオシロスコープであることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の光部品の位相測定装置の構成は、
前記信号光入力ポートに入力する単一波長レーザ光の光周波数と、前記局発光入力ポートに入力する単一波長レーザ光の光周波数の差周波数が、前記光電変換部の帯域より小さく、かつ、前記リアルタイムオシロスコープの帯域より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、特殊な光部品を用いることなく、精密に光９０度ハイブリッド部品の直交位相を測定することが可能となる。
【００２４】
さらに、２台の単一波長レーザ光源を単純に入力ポートに接続し、電気出力をオシロスコープに接続するだけで測定が実施できることから、OIFで標準化が進んでいる光９０度ハイブリッドと光電変換器を一体化した一体集積型受信器（Integrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver）における光９０度ハイブリッドの直交位相の測定においてより効果を発揮する。
特に、トランシーバの組み立て工程における検査では、２台の単一波長レーザ光源はトランシーバの局発光源及び信号光源を変調器をバイパスして折り返して利用することが可能であることから、オシロスコープ以外追加の光部品は不要となる。また、オシロスコープは汎用のもので良い。
【００２５】
以上より、特殊な光部品を使うことなく、簡易に、かつ、高精度に光９０度ハイブリッドの直交位相を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１に係る光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法の基本構成を示す構成図。
【図２】本発明の実施例１に係る光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法により測定された測定結果を示す図。
【図３】本発明の実施例２に係る光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法の基本構成を示す構成図。
【図４】本発明の実施例３の直交位相の測定方法により測定された測定結果を示す図。
【図５】本発明の実施例４の直交位相の測定方法により測定された測定結果を示す図。
【図６】本発明の実施例５の直交位相の測定方法により測定された測定結果を示す図。
【図７】一般的なDPOH（Dual Polarization Optical Hybrid）を示す構成図。
【図８】従来の光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法の基本構成を示す構成図。
【図９】従来の測定方法により得た光スペクトルを示す特性図。
【図１０】スペクトルから求められた直交部の位相測定結果を示す特性図。
【図１１】従来の光９０度ハイブリッドの直交位相の測定方法の基本構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明に好適な実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例１に係る光９０度ハイブリッド直交位相測定方法の基本構成を示す図である。
図１に示すように、光９０度ハイブリッド３５には、信号光入力ポート３５Ｓに接続された信号光源３３から単一波長レーザ光が入力され、局発光入力ポート３５Ｌに接続された信号光源３４から単一波長レーザ光が入力される。
【００２９】
更に、光９０度ハイブリッド３５の出力ポート３５ａ（♯１），３５ｂ（♯２），３５ｃ（♯３），３５ｄ（♯４）のうち、直交関係を期待される二つの出力ポート（例えば#1と#3）をフォトディテクタ３６，３７に接続して、出力光をフォトディテクタ３６，３７に送出する。フォトディテクタ３６，３７により光電変換して得たそれぞれの電気信号を、リアルタイムオシロスコープ３８に入力し波形の観測及びXY平面に描画させる。
【００３０】
図２は光時間波形及びXY平面で描画したリサージュ図形の基本形である。これらの結果は数値シミュレーションにより得られたものである。
図２（ａ）には二つの出力ポートから出力される光時間波形が描画されている。各出力ポートからは二つの単一波長レーザの発振周波数の差周波にあたるビート波形が観測される。図２（ａ）では時間周期を規格化しているが、例えば二つのレーザ光間のビート周波数が200MHzであった場合、周期は5nsecとなる。
【００３１】
このようにQPSK変調で用いられる単一波長レーザは線幅が細く光周波数が十分に安定な単色光を発生することから、観測される光ビート波形は光電変換でリニアに電気信号に変換・増幅されれば理想的なsin波を描く。
なお、この光時間波形では振幅を理想状態として1で規格化し、また、時間軸も一周期を1で規格化している。さらに、この光時間波形はACモードで描画しており、0を中心に上下に振幅が現れるよう表現されている。
【００３２】
ここで、光９０度ハイブリッドの二つの出力ポート間が完全な直交関係にある場合、図２（ａ）に示すように、観測される光ビート波形間の位相差が90度となる。従って、この二つの信号をXY平面上で描画すると図２（ｂ）のように円を描く。このように、一般的にsin波とcos波のように互いに位相が90度の関係にある波形をXY平面でリサージュ図形として描画させると真円となる。
【００３３】
ここで、図２（ｂ）の斜めの軸（点線と実線、方位角45度の軸）とリサージュ図形が交差する点（AとB）の原点からの距離の比（AO/BO）を楕円率と定義すると、光９０度ハイブリッドの二つの出力ポート間が完全な直交関係にある場合、楕円率は1となる。
【００３４】
本実施例では出力ポートとして#1と#3を選定したが、差動出力である#2と#4をフォトディテクタ３６，３７に接続しても良い。すなわち、組み合わせとしては(#1,#3)、(#1,#4) 、(#2,#3) 、(#2,#4)が考えられる。また、どちらを（#1か#3、#2か#4）リアルタイムオシロスコープ３８のX軸側/Y軸側に接続するかは不問である。
【００３５】
なお、本実施例では一般的な光９０度ハイブリッド光部品の直交位相測定方法を示しており、光９０度ハイブリッド光部品としての材質や構成には依存しない。つまり、本測定法は、光９０度ハイブリッド光部品としてバルク光学部品を組み合わせた空間光学系や、シリカガラス、シリコン、リチウムナイオベイト、インジウムリンなどの誘電体で構成された光導波路系に適用可能である。
【００３６】
また、本実施例では、光９０度ハイブリッドの直交位相を測定する構成を示したが、従来技術で記述したDPOHの直交位相測定に用いることも可能である。さらには、冒頭でもふれたOIFで仕様化されたIntegrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver（一体集積型受信器）が最近注目されているが、本発明はこの一体集積型受信器への適用も有効である。
【実施例２】
【００３７】
次に、本発明を一体集積型受信器へ適用した場合の具体例を実施例２で示す。
図３は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４２、ビームスプリッタ（ＢＳ）４３、光９０度ハイブリッド４４，４５、バランスディテクタ４６，４７，４８，４９、リニアアンプ５０，５１，５２，５３を一体集積した一体集積型受信器（Integrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver）４１の直交位相測定方法を示す。
【００３８】
一体集積型受信器（Integrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver）４１には、信号光入力ポート４１Ｓに接続された信号光源３９から単一波長レーザ光が入力され、局発光入力ポート４１Ｌに接続された信号光源４０から単一波長レーザ光が入力される。
【００３９】
更に、一体集積型受信器４１の出力ポート♯１〜♯８のうち、直交関係を期待される二つの出力ポート（例えば#1と#3）をリアルタイムオシロスコープ５４に接続し波形の観測及びXY平面に描画させる。
実施例１同様、本構成によりリサージュ図形を描画し、楕円率を求めることで、一体集積型受信器４１に内蔵されている光９０度ハイブリッド４４の直交位相を測定することが出来る。
【００４０】
本実施例では一体集積型受信器４１の二つの被測定出力ポートとして#1と#3を組み合わせることでX偏波側の直交位相の測定構成例を示したが、差動出力の別ポート、すなわち、#2と#4を組み合わせることでも同様にX偏波側の直交位相の測定が可能となる。この場合、組み合わせとしては(#1,#3)、(#1,#4) 、(#2,#3) 、(#2,#4)が考えられる。
【００４１】
さらに、Y偏波側の直交位相を測定するには、二つの被測定出力ポートとして#5と#7を組み合わせるか、またはその差動出力対である#6と#8を組み合わせることで可能となる。この場合、組み合わせとしては(#5,#7)、(#5,#8) 、(#6,#7) 、(#6,#8)が考えられる。
【００４２】
例えば、一体集積型受信器４１の出力ポート♯１〜♯８のうち、直交関係を期待される二つの出力ポート（例えば#５と#７）をリアルタイムオシロスコープ５４に接続し、波形の観測及びXY平面への描画をし、リサージュ図形を描画し、楕円率を求めることで、一体集積型受信器４１に内蔵されているもう一つの光９０度ハイブリッド４５の直交位相を測定することが出来る。
【００４３】
なお、本実施例では一体集積型受信器４１の直交位相を測定する構成法を示したが、一体集積型受信器であればその中身（構成や素材）に左右されるものではない。すなわち、光９０度ハイブリッドが空間光学系や光導波路系、フォトディテクタが面型や光導波路型、リニアアンプがInP系やSiGe系やGaAs系であっても、本実施例に示す構成により直交位相を測定することができる。
【実施例３】
【００４４】
本実施例では、光９０度ハイブリッドの直交位相が90度からずれた場合を説明する。
図４は光９０度ハイブリッドの直交位相が20度ずれた場合（直交角度70度に相当）のリサージュ図形である。これらの結果は実施例１同様数値シミュレーションにより得られたものである。
【００４５】
図４（ａ）は二つの出力ポートから出力される光時間波形である。実施例１同様、各出力ポートからは二つの単一波長レーザの発振周波数の差周波にあたるビート波形が観測されるが、観測される光ビート波形間の位相差が90度からずれていることがわかる。その結果、この二つの信号をXY平面上で描画すると図４（ｂ）のように楕円を描く。
【００４６】
ここで、実施例１同様図４（ｂ）の斜めの軸（点線と実線）とリサージュ図形が交差する点（AとB）の原点からの距離の比（AO/BO）を楕円率と定義すると、光９０度ハイブリッドの直交位相が20度ずれた場合、楕円率は約1.43となる。
【実施例４】
【００４７】
本実施例では、光９０度ハイブリッドの直交位相が90度であるが、二つの出力ポートからの光時間波形の強度が異なる場合を示す。
図５は光９０度ハイブリッドの直交位相が90度で振幅が30%ずれた場合（二つの光時間波形の振幅が1.3と0.7に相当）の光時間波形とリサージュ図形である。これらの結果は実施例１同様数値シミュレーションにより得られたものである。
【００４８】
実施例１同様、各出力ポートからは二つの単一波長レーザの発振周波数の差周波にあたるビート波形が観測され、観測される光ビート波形間の位相差が90度となっていることがわかる。この二つの信号をXY平面上で描画すると実施例１と異なり位相が90度であるにもかかわらず楕円を描く。
【００４９】
ここで、実施例１同様、図５（ｂ）の斜めの軸（点線と実線）とリサージュ図形が交差する点（AとB）の原点からの距離の比（AO/BO）を楕円率と定義すると、光９０度ハイブリッドの出力振幅がずれた場合、楕円率は1となる。つまり、二つの出力ポートの光時間波形の振幅が異なる場合であっても、AO/BOで定義される楕円率は1となり、実施例１で示した90度の場合と同様な結果が得られる。このことから、二つの出力ポート間に振幅のずれが発生したとしても楕円率をAO/BOで定義することにより、直交位相と楕円率が一義的に決定することが明らかとなった。
【００５０】
なお、二つの出力ポート間に振幅のずれが発生する要因としては、光９０度ハイブリッドのポート間光損失のばらつき、光電変換における電気信号への変換・増幅のばらつきなどが挙げられ、実際のデバイス特性としては必ずしも同一振幅になるとは限らない。
しかしながら、本測定法を用いれば、これらの振幅ずれ要因とは独立に直交部の位相を測定することが可能となる。なお、楕円率を求める際に簡易に求めるという利点から、二つの出力ポート間の振幅ずれをX軸、Y軸との交点の値が等しくなるよう規格化することは非常に有用である。
【実施例５】
【００５１】
以上の実施例の総括として、直交角度ずれと楕円率の関係を図６に示す。この結果は実施例１、３、４同様数値シミュレーションにより得られたものである。
ただし、ここでは振幅のずれは規格化されており、リサージュ図形がX軸、Y軸と交差する点は1である。直交角度ずれが0の点は光９０度ハイブリッドの直交が完全である場合（位相にして90度）であり、例えば、直交角度ずれが60度の点は光９０度ハイブリッドの直交位相部が位相にして30度になっている場合を示す。
【００５２】
図６の実線で示されたシミュレーション結果より、位相が理想的な90度の場合、楕円率は1であり、位相が90度からずれるに従い楕円率が増加し、直交角度ずれが90度、つまり直交角度が0度の場合、楕円率は無限大になる。このように楕円率という指標を用いることで、角度ずれを一意に決定することが出来る。
さらに、実施例４に示したように、実デバイスで想定される振幅ずれに対し独立に（振幅に依存することなく）直交位相を測定することが可能となる。
【００５３】
なお、実施例１、３、４で楕円率が1以上になる結果を示しているが、長軸、短軸のとり方によって楕円率が1以下になる場合もあるが、これは逆数の関係になるだけであり、いずれにせよ直交位相を求めることが出来る点において本質的な差異はない。すなわち、実施例５の図６の点線に楕円率が1以下になる場合のシミュレーション結果を示している。この点線のシミュレーション結果は実線のシミュレーション結果の逆数をとったものである。
【実施例６】
【００５４】
最後に、本位相測定方法の誤差要因と測定精度について述べる。
実施例５に示したように、二つの出力ポート間の振幅ずれは、本質的に本位相測定方法における誤差要因とはならないことが示された。本位相測定方法の誤差要因として挙げられるのは、光時間波形の時間方向へのずれであり、実際の測定において想定される時間方向のずれとしてチャネル間のスキューが挙げられる。
【００５５】
一例として、OIFのIntegrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver におけるチャネルスキュー仕様を参照すると、規定は5psとなる。そこで、例えばビート周波数が200MHzで5psのスキュー成分が発生すると考える。この環境下で理想的な直交状態である光９０度ハイブリッドを測定すると、シミュレーションより楕円率は約1.0063と求められる。
【００５６】
さらにこの楕円率のずれが位相測定誤差を発生させると想定し位相測定誤差を見積もると、上記ビート周波数200MHz、スキュー5psの環境下で楕円率が1と求められた場合、実際の光９０度ハイブリッドの位相は90度ではなく、位相測定誤差として0.36度発生していることがシミュレーションにより求められる。一方、OIFの標準化において光９０度ハイブリッド90度の位相ずれの許容範囲として±5度が決められている。
【００５７】
以上より、ジッター成分による位相測定誤差はOIF規定±5度の10%以下であり、±5度の検査を行うには十分な精度を保持していることが明白になった。
また、このシミュレーションより、ビート周波数を可能な限り小さくすることによって、ジッターによる誤差を低減できることがわかる。ただし、一般には信号光と局発光の周波数を微調整したとしても、光源の線幅などに起因し100MHz程度の周波数差は残存する。従って、本実施例でシミュレーションしたビート周波数200MHzは実際の測定で十分に実現できるものである。
【００５８】
以上で述べた実施例のすべてにおいて、光時間波形を取得しリサージュ図形を描画させるため、ビート周波数が光電変換部の帯域より小さく、かつ、リアルタイムオシロスコープの帯域より小さいことが必要条件となる。
【００５９】
また、すべての実施例においてビート周波数がある周波数で一定であると仮定しているが、ビート周波数は時間的に一定になる必要はなく、むしろ実際の単一波長レーザ光間の干渉によるビート周波数は時間的に揺らぐものである。つまり、本測定方法は２つの単一周波数レーザは光PLL制御のような周波数制御を行わない、いわゆるイントラダインによるものである。
しかし、本測定法に示したリサージュ図形を描画させることにより時間的に発生するビート周波数の揺らぎが発生したとしてもI相、Q相出力ポートからの光時間波形の位相関係は保存されるため、一意にリサージュ図形における楕円率に位相測定結果が反映される。
【００６０】
この意味において、より正確に直交位相を求めるために、ビート周波数が時間的に揺らぐにもかかわらず測定時間を長く取ることでリサージュ図形を平均化し、楕円率を求めることは非常に有効な手段である。これは特に、PLC技術で作製されるDPOHのように、本質的に直交位相が時間的にゆらぐことのないデバイスにおいて、時間平均をとることはより精密な測定を行ううえで効果的である。
【００６１】
さらに、本測定法は一般的な光９０度ハイブリッドに適用できる他、本実施例で述べたようにDPOH、さらにはOIFで標準化が進む一体型のレシーバの光９０度ハイブリッド部の位相測定に適用することができることを強調しておく。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の光９０度ハイブリッドの位相測定方法とその構成は、光通信ネットワークなどに使用される光通信機器に使用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  偏波ビームスプリッタ（PBS : Polarization Beam Splitter）
２、３５、４４、４５  光９０度ハイブリッド
３  複屈折制御部
４  90度位相付与部
５  信号光入力ポート
６  局発光入力ポート
７〜１４、１８〜２５  光９０度ハイブリッド出力ポート
１５  遅延干渉部
１６、２９  DPOH（Dual Polarization Optical Hybrid）
１７  光信号入力ポート
２６、３３、３４、３９、４０  信号光源
２７  3dBカップラ
２８ａ  偏波コントローラ
２８ｂ  周波数シフタ（AO：Acousto-Optic、変調器）
３０、３１、３６、３７  フォトディテクタ
３２  オシロスコープ
３８、５４  リアルタイムオシロスコープ
４１  Integrated Dual Polarization Intradyne Coherent Receiver（一体集積型受信器）
４２  偏波ビームスプリッタ
４３  ビームスプリッタ
４６、４７、４８、４９  バランスディテクタ
５０、５１、５２、５３  リニアアンプ
【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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