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技術 インパルスレスポンス測定装置及びその測定方法

出願人 日本電信電話株式会社国立大学法人島根大学
発明者 飯田大輔戸毛邦弘真鍋哲也伊藤文彦
出願日 2016年4月22日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-086597
公開日 2017年10月26日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-194436
状態 特許登録済
技術分野 光学装置、光ファイバーの試験
主要キーワード 参照経路 サンプリング波形 プローブパルス光 プローブパルス ローカル光 両パルス 複素位相 マスターレーザ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

本開示は、CW光プローブパルス干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを防ぐことを目的とする。

解決手段

本開示に係るインパルスレスポンス測定装置は、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光ローカルパルス光で線形サンプリングして第1の干渉信号を取得する第1の測定部と、被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と被測定デバイスを通過していない連続光干渉させて生成した第2の干渉信号を取得する第2の測定部と、ローカルパルス光と被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて生成した第3の干渉信号を取得する第3の測定部と、第2の干渉信号及び第3の干渉信号を用いて、第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、を備える。

概要

背景

光学デバイスインパルスレスポンス測定方法について、非特許文献1記載の方法が知られている。狭線幅CWレーザマスターレーザとして、2つの周波数コム発生光源を同期する。2つの周波数コム光源の一方をプローブ光として、もう一方をローカル光とする。参照経路伝搬したプローブ光と被測定デバイスを伝搬したプローブ光をローカル光と干渉させ、それらの干渉信号を測定する。プローブ光とローカル光は狭線幅レーザによって同期しているため、被測定デバイスを伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相は、参照経路を伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相に対して、参照経路と被測定デバイス間の遅延分位相シフトしている。周波数解析によって、この位相シフト量解析することで、インパルスレスポンスを測定する。

この技術において、狭線幅レーザをマスターレーザとして、プローブ光とローカル光を同期することなく、長距離に及ぶ被測定デバイスのインパルスレスポンスを解析するために、非特許文献2の方法(以下、関連技術と呼ぶ)が考案されている。この方法では、プローブパルスを送信し、被測定デバイスに入射する。被測定デバイスを伝搬したプローブパルス光を受信側に設置したローカルパルスレーザからのローカルパルス光で線形サンプリングし、プローブパルスの振幅・位相を測定する。このとき、両パルス繰り返し周波数をわずかに離調し、サンプリング点波形全体にわたって掃引することで、プローブパルス波形全体について振幅と位相を測定する。

この測定と同時に、ローカルパルスレーザとは別に、連続光CW光)レーザからのCW光を、プローブパルス光、ローカルパルス光それぞれと干渉させる。この干渉の結果から、CW光との相対的な位相雑音を、プローブパルス光とローカルパルス光についてそれぞれについて測定ができ、それらの差分をとることで、プローブパルス光とローカルパルス光の間の位相雑音を計算できる。この値を使い、プローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングした際の位相雑音を除去することができ、その結果のプローブパルス光の振幅・位相から、被測定デバイスの精密なインパルス応答を求めることができる。

関連技術では、測定可能な被測定デバイスの群遅延時間差測定範囲原理的にはプローブパルス光の周期間隔までである。この測定において、プローブパルス光とCW光の干渉波形のデータを取得するときのクロック信号周期はローカルパルス光の周期に合わせたものとなる。このとき、ローカルパルス光の周期はプローブパルス光の周期とわずかに異なるため、CW光とプローブパルス光の干渉波形測定において、サンプリングされる点がずれていき、このときプローブパルス光がその周期全体に広がっていなければ、プローブパルス光が存在しないときにもサンプリングしてしまう、デッドタイムが存在することになる。

そのようなことを防ぐために、データ取得時に低周波数透過フィルタLPF)を用いてプローブパルス波形を広げ、取得したいプローブパルス光とCW光の干渉波形を広げることが考えられる。しかし、周期的に存在するプローブパルス光の波形を重ねることはできないため、周期全体まで広げることはできず、また測定できる群遅延時間差もLPFで広がった程度までしか測定できない。したがって、関連技術での測定可能な群遅延時間差は、プローブパルスの周期間隔よりも小さくなってしまう。

概要

本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを防ぐことを目的とする。本開示に係るインパルスレスポンス測定装置は、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングして第1の干渉信号を取得する第1の測定部と、被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて生成した第2の干渉信号を取得する第2の測定部と、ローカルパルス光と被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて生成した第3の干渉信号を取得する第3の測定部と、第2の干渉信号及び第3の干渉信号を用いて、第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、を備える。

目的

I. Coddington et al., “Rapid and precise absolute distance measurements at long range,” Nature Photonics, 3, 351−356, 2009.
田昇平、原田真之、伊文彦、岡本達也、真哲也、“独立パルスレーザを用いた線形光サンプリング法における位相補正法”電子情報通信学会総合大会, B−13−29, 2015年3月






本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを防ぐことを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、連続光を生成する連続光源と、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定部と、前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定部と、ローカルパルス光と前記被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定部と、前記プローブパルス光源と前記被測定デバイスの間に配置され、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を前記第1の測定部用と前記第2の測定部用に分岐する光分岐部と、前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過する帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重する第1の波長多重カプラと、前記被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離し、当該プローブパルス光を前記第1の測定部に出力し、当該連続光を前記第3の測定部に出力する第2の波長多重カプラと、前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、を備えるインパルスレスポンス測定装置

請求項2

前記第2の干渉光に用いられる連続光の前記連続光源からの遅延と前記第3の干渉光に用いられる連続光の前記連続光源からの遅延とを一致させるための連続光遅延調整部をさらに備える、請求項1に記載のインパルスレスポンス測定装置。

請求項3

プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、連続光を生成する連続光源と、を備えるインパルスレスポンス測定装置が実行するインパルスレスポンス測定方法であって、前記プローブパルス光源と被測定デバイスの間に配置された光分岐部が、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を第1の測定部用と第2の測定部用に分岐し、帯域通過フィルタが、前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過し、第1の波長多重カプラが、前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重し、第2の波長多重カプラが、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離する手順と、前記第2の波長多重カプラで分離されたプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定手順と、前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定手順と、ローカルパルス光と前記第2の波長多重カプラで分離された連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定手順と、前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析手順と、を備えるインパルスレスポンス測定方法。

技術分野

0001

本開示は、光学デバイスインパルスレスポンスを測定する測定装置及びその測定方法に関する。

背景技術

0002

光学デバイスのインパルスレスポンス測定方法について、非特許文献1記載の方法が知られている。狭線幅CWレーザマスターレーザとして、2つの周波数コム発生光源を同期する。2つの周波数コム光源の一方をプローブ光として、もう一方をローカル光とする。参照経路伝搬したプローブ光と被測定デバイスを伝搬したプローブ光をローカル光と干渉させ、それらの干渉信号を測定する。プローブ光とローカル光は狭線幅レーザによって同期しているため、被測定デバイスを伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相は、参照経路を伝搬したプローブ光とローカル光の干渉信号の位相に対して、参照経路と被測定デバイス間の遅延分位相シフトしている。周波数解析によって、この位相シフト量解析することで、インパルスレスポンスを測定する。

0003

この技術において、狭線幅レーザをマスターレーザとして、プローブ光とローカル光を同期することなく、長距離に及ぶ被測定デバイスのインパルスレスポンスを解析するために、非特許文献2の方法(以下、関連技術と呼ぶ)が考案されている。この方法では、プローブパルスを送信し、被測定デバイスに入射する。被測定デバイスを伝搬したプローブパルス光を受信側に設置したローカルパルスレーザからのローカルパルス光で線形サンプリングし、プローブパルスの振幅・位相を測定する。このとき、両パルス繰り返し周波数をわずかに離調し、サンプリング点波形全体にわたって掃引することで、プローブパルス波形全体について振幅と位相を測定する。

0004

この測定と同時に、ローカルパルスレーザとは別に、連続光CW光)レーザからのCW光を、プローブパルス光、ローカルパルス光それぞれと干渉させる。この干渉の結果から、CW光との相対的な位相雑音を、プローブパルス光とローカルパルス光についてそれぞれについて測定ができ、それらの差分をとることで、プローブパルス光とローカルパルス光の間の位相雑音を計算できる。この値を使い、プローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングした際の位相雑音を除去することができ、その結果のプローブパルス光の振幅・位相から、被測定デバイスの精密なインパルス応答を求めることができる。

0005

関連技術では、測定可能な被測定デバイスの群遅延時間差測定範囲原理的にはプローブパルス光の周期間隔までである。この測定において、プローブパルス光とCW光の干渉波形のデータを取得するときのクロック信号周期はローカルパルス光の周期に合わせたものとなる。このとき、ローカルパルス光の周期はプローブパルス光の周期とわずかに異なるため、CW光とプローブパルス光の干渉波形測定において、サンプリングされる点がずれていき、このときプローブパルス光がその周期全体に広がっていなければ、プローブパルス光が存在しないときにもサンプリングしてしまう、デッドタイムが存在することになる。

0006

そのようなことを防ぐために、データ取得時に低周波数透過フィルタLPF)を用いてプローブパルス波形を広げ、取得したいプローブパルス光とCW光の干渉波形を広げることが考えられる。しかし、周期的に存在するプローブパルス光の波形を重ねることはできないため、周期全体まで広げることはできず、また測定できる群遅延時間差もLPFで広がった程度までしか測定できない。したがって、関連技術での測定可能な群遅延時間差は、プローブパルスの周期間隔よりも小さくなってしまう。

先行技術

0007

I. Coddington et al., “Rapid and precise absolute distance measurements at long range,” Nature Photonics, 3, 351−356, 2009.
田昇平、原田真之、伊文彦、岡本達也、真哲也、“独立パルスレーザを用いた線形光サンプリング法における位相補正法”電子情報通信学会総合大会, B−13−29, 2015年3月

発明が解決しようとする課題

0008

本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを防ぐことを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本開示は、CW光とプローブパルス光の干渉光をプローブパルス光と同期したサンプリング周波数でデータ取得し、プローブパルス光の周期と同等の値の群遅延時間差のインパルス応答を測定する。

0010

本開示に係るインパルスレスポンス測定装置は、
プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
被測定デバイスを通過後のプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定部と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定部と、
ローカルパルス光と前記被測定デバイスを通過後の連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定部と、
前記プローブパルス光源と前記被測定デバイスの間に配置され、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を前記第1の測定部用と前記第2の測定部用に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過する帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重する第1の波長多重カプラと、
前記被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離し、当該プローブパルス光を前記第1の測定部に出力し、当該連続光を前記第3の測定部に出力する第2の波長多重カプラと、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析部と、
を備える。

0011

本開示に係るインパルスレスポンス測定方法は、
プローブパルス光を生成するプローブパルス光源と、
ローカルパルス光を生成するローカルパルス光源と、
連続光を生成する連続光源と、
を備えるインパルスレスポンス測定装置が実行するインパルスレスポンス測定方法であって、
前記プローブパルス光源と被測定デバイスの間に配置された光分岐部が、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光を第1の測定部用と第2の測定部用に分岐し、帯域通過フィルタが、前記光分岐部で前記第1の測定部用に分岐されたプローブパルス光のうち、連続光の波長を阻止しかつ前記被測定デバイスに通過させる波長を透過し、第1の波長多重カプラが、前記帯域通過フィルタを通過後のプローブパルス光と前記連続光源からの連続光を波長多重し、第2の波長多重カプラが、被測定デバイスを通過後のプローブパルス光と連続光を分離する手順と、
前記第2の波長多重カプラで分離されたプローブパルス光をローカルパルス光で線形サンプリングし、線形サンプリング後のプローブパルス光の波形の複素振幅及び位相を、第1の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第1の測定手順と、
前記被測定デバイスを通過していないプローブパルス光と前記被測定デバイスを通過していない連続光を干渉させて第2の干渉光を生成し、第2の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第2の干渉信号として、前記プローブパルス光源からのプローブパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第2の測定手順と、
ローカルパルス光と前記第2の波長多重カプラで分離された連続光を干渉させて第3の干渉光を生成し、前記第3の干渉光の波形の複素振幅及び位相を、第3の干渉信号として、前記ローカルパルス光源からのローカルパルス光の出力タイミングと同期したデータ取得クロック信号を用いてサンプリングして取得する第3の測定手順と、
前記第2の干渉信号を用いて求められるプローブパルス光と連続光の位相雑音の差、及び、前記第3の干渉信号を用いて求められるローカルパルス光と連続光の位相雑音の差、を用いて、前記第1の干渉信号に含まれるプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を除去するインパルスレスポンス解析手順と、
を備える。

発明の効果

0012

本開示によれば、CW光とプローブパルス光の干渉光をプローブパルス光と同期したサンプリング周波数でデータ取得するため、プローブパルス光の周期と同等の値の群遅延時間差のインパルス応答を測定することができる。これにより、本開示は、CW光とプローブパルスの干渉波形測定におけるサンプリングタイミングのずれによるデッドタイムを0にすることができ、より測定レンジの広いインパルスレスポンスの測定が可能となる。

図面の簡単な説明

0013

実施形態に係るインパルスレスポンス測定装置の構成例を示す。
ローカルパルス光、準プローブパルス光及びCW光の波長の一例を示す。

実施例

0014

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。

0015

本開示に係る光学デバイスのインパルスレスポンス測定装置の実施形態を図1に示す。ここで、1−1はプローブパルスレーザ光源、1−2は被測定デバイス、1−3はローカルパルスレーザ光源、1−4はCW光源、1−5−1、1−5−2と1−5−3は光分岐部、1−6−1、1−6−2と1−6−3は光90度ハイブリッド、1−7−1、1−7−2、1−7−3、1−7−4、1−7−5と1−7−6はバランス型受光器、1−8−1、1−8−2はデータ取得部、1−9はインパルスレスポンス解析部、1−10−1はプローブパルス光源1−1から出力されるプローブパルス光、1−10−2はプローブパルス光1−10−1が帯域通過フィルタ1−14を通過してスペクトルの一部をカットされた準プローブパルス光、1−11は被測定デバイス1−2から出力されるプローブパルス光、1−12はローカルパルスレーザ光源1−3から出力されるローカルパルス光、1−13−1はローカルパルス光1−12と同期したデータ取得部1−8−1でのデータ取得クロック信号、1−13−2はプローブパルス光1−10と同期したデータ取得部1−8−2でのデータ取得クロック信号、1−14はプローブパルス光1−10のスペクトルの一部を取り出す帯域通過フィルタ、1−15−1、1−15−2はプローブパルス光1−10とCW光源1−4からのCW光を合波分波する波長多重カプラ、1−16は、CW光の波形における時差やタイミングを識別するための変調を加える変調部を表す。

0016

まず、スペクトルの配置について説明する。非特許文献2にあるように、線形サンプリングや干渉光測定の際には、合波する光のスペクトルが重なっている必要がある。一方、本開示では、被測定デバイス1−2の通過前にプローブパルス光1−10−1を光分岐部1−5−1で分岐し、一方でプローブパルス光1−10−1とCW光の干渉波形を測定し、プローブパルス光1−10−1の分岐した他方は帯域通過フィルタ1−14を通りスペクトルの一部をカットし、CW光を波長多重カプラ1−15−1で合波して被測定デバイス1−2に入射する。波長多重カプラ1−15−1による合波・分波を可能にするため、帯域通過フィルタ1−14によって、被測定デバイス1−2に入射する準プローブパルス光1−10−2とCW光のスペクトルを離す必要がある。これらの関係をまとめると図2のようになる。

0017

次に、図1の構成での被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスの測定手順を説明する。基本的には非特許文献2と同等の処理を行う。プローブパルスレーザ光源1−1はプローブパルス光1−10−1を周期Tで、ローカルパルスレーザ光源1−3はローカルパルス光1−12を周期T+ΔT(ΔT<<T)で送出するとする。

0018

光90度ハイブリッド1−6−1、バランス型受光器1−7−1、1−7−2、データ取得部1−8−1を含む第1の測定部について説明する。被測定デバイス1−2を通過したプローブパルス光1−11を受信側にあるローカルパルスレーザ光源1−3からのローカルパルス光1−12で線形サンプリングする。被測定デバイス1−2には、CW光源1−4からのCW光も入射されているが、被測定デバイス1−2に入射される帯域通過フィルタ1−14を通過した準プローブパルス光1−10−2のスペクトルとCW光のスペクトルは図2の通り重ならないため、波長多重カプラ1−15−1、1−15−2で問題なく合波、分波できる。このとき、データ取得のサンプリングクロックはローカルパルスレーザ光源1−3がローカルパルス光1−12を送出する周期T+ΔTと同期したデータ取得クロック信号1−13−1により取得する。これにより、データ取得部1−8−1は、被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスの影響を受けた周期Tのプローブパルス光1−11の波形の複素振幅及び位相を線形サンプリングの原理により取得する。

0019

ところがここで取得したプローブパルス光1−11の複素振幅及び位相は、もともとのプローブパルス光1−10−1とローカルパルス光1−12が持つ位相雑音の影響を、含んでいる。取得するのは干渉信号のため、位相雑音の影響は、プローブパルス光1−10−1の位相雑音をθP、ローカルパルス光1−12の位相雑音をθLとすると、次式の形で複素位相に影響する。
(数1)
θP−θL (1)

0020

次に、光90度ハイブリッド1−6−2、バランス型受光器1−7−3、1−7−4、データ取得部1−8−2を含む第2の測定部について説明する。被測定デバイス1−2に入射しないプローブパルス光1−10−1とCW光源1−4からのCW光を光90度ハイブリッド1−6−2で干渉させ、それらのビート信号の複素振幅及び位相を第2の干渉信号としてデータ取得部1−8−2で取得する。このとき、データ取得のサンプリングクロックは、プローブパルスレーザ光源1−1がプローブパルス光1−10−1を送出する周期Tと同期したデータ取得クロック信号1−13−2により、取得する。このように、本実施形態では、プローブパルス光1−10−1とCW光の干渉信号を被測定デバイス1−2に入射する前に、プローブパルス光1−10−1の周期でサンプリングして取得する。これにより、データ取得部1−8−2では、サンプリングのタイミングがずれて、プローブパルス光が存在しないタイミングでサンプリングするようなデッドタイムが存在することはなく、プローブパルス光の位相雑音θPとCW光源の位相雑音θCWの差を、正しく測定することができる。
(数2)
θP−θCW (2)

0021

最後に光90度ハイブリッド1−6−3、バランス型受光器1−7−5、1−7−6、データ取得部1−8−3を含む第3の測定部について説明する。被測定デバイス1−2を通過し、波長多重カプラ1−15−2から分離したCW光とローカルパルス光1−12を光90度ハイブリッド1−6−3で干渉させ、それらのビート信号の複素振幅及び位相を第3の干渉信号としてデータ取得部1−8−3で取得する。このとき、データ取得のサンプリングクロックはローカルパルスレーザ光源1−3がローカルパルス光1−12を送出する周期T+ΔTと同期したデータ取得クロック信号1−13−1により取得する。これにより、データ取得部1−8−3は、周期T+ΔTのローカルパルス光1−12の位相雑音θLとCW光の位相雑音θCWの差を、測定することができる。
(数3)
θL−θCW (3)

0022

このとき、式(2)と式(3)でのθCWは、同じ値である必要があるため、CW光源1−4から光90度ハイブリッド1−6−2までの遅延とCW光源1−4から光90度ハイブリッド1−6−3までの遅延を一致させなければならない。このため、実施形態に係るインパルスレスポンス測定装置は、連続光遅延調整部として機能する変調部1−16を備える。調整部は、光90度ハイブリッド1−6−2に用いられるCW光のCW光源1−4からの遅延と光90度ハイブリッド1−6−3に用いられるCW光のCW光源1−4からの遅延とを一致させる機能を有する。

0023

CW光の遅延を特定するために、変調部1−16において、振幅などを一部だけ変調する。例えば、スイッチのように変調器を動作させ、CW光を瞬間的に遮断するなどしてCW光波形の中で目印となる部分を生成する。これにより、インパルスレスポンス解析部1−9において、光90度ハイブリッド1−6−2で干渉してサンプリングする点のCW光上での位置を特定することができる。

0024

インパルスレスポンス解析部1−9では、変調部1−16で生成した目印の位置と光90度ハイブリッド1−6−3で干渉してサンプリングする点を比べて、CW光の波形上同じ点での位相雑音の差を利用できるよう、式(2)と式(3)の計算において、どちらかの受信信号シフトさせて計算する。これにより、インパルスレスポンス解析部1−9は、同じ遅延でのθCWを使って式(2)と式(3)の差からθCWを消すことができ、式(1)で現れるプローブパルス光のローカルパルス光による線形サンプリング波形での位相雑音の差を求めることができる。インパルスレスポンス解析部1−9は、このプローブパルス光とローカルパルス光の位相雑音の差を干渉波形から除去することにより、プローブパルス波形が被測定デバイス1−2から受けたインパルスレスポンスを求めることができる。

0025

(本開示の効果)
本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、関連技術に対して、以下の優位性を持つと考えられる。プローブパルス光とローカルパルス光の間の相対的な位相雑音を共通のCW光源からのCW光との干渉を通じて補償し、被測定デバイス1−2のインパルスレスポンスを測定する方法において、CW光との干渉により位相雑音を測定する際に、プローブパルス光は被測定デバイス1−2への入射前、ローカルパルス光はインパルスレスポンスを受けたプローブパルス光を線形サンプリングする必要性から被測定デバイス1−2への入射後に、それぞれCW光と干渉させることで、干渉信号取得サンプリング周波数をそれぞれのパルスの周期に合わせることができる。

0026

このとき、プローブパルス光1−10−1を被測定デバイス1−2への入射前に帯域通過フィルタ1−14を通すことで、波長多重カプラ1−15−1及び1−15−2によるCW光との合波・分波が可能になり、被測定デバイス1−2への入射前後での干渉信号取得が可能になる。これにより、本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、干渉信号取得の際のタイミングのずれによるデッドタイムを0にすることができる。したがって、本開示によるインパルスレスポンス測定方法は、測定できるインパルスレスポンスにおける遅延時間差の範囲をプローブパルス送出周期いっぱいまで広げることが可能となり、より測定レンジを広げることができる。

0027

本開示は情報通信産業に適用することができる。

0028

1−1:プローブパルスレーザ光源
1−2:被測定デバイス
1−3:ローカルパルスレーザ光源
1−4:CW光源
1−5−1、1−5−2、1−5−3:光分岐部
1−6−1、1−6−2、1−6−3:光90度ハイブリッド
1−7−1、1−7−2、1−7−3、1−7−4、1−7−5、1−7−6:バランス型受光器
1−8−1、1−8−2:データ取得部
1−9:インパルスレスポンス解析部
1−14:帯域通過フィルタ
1−15−1、1−15−2:波長多重カプラ
1−16:変調部

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