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JPH09160082A - Optical sampling optical waveform measuring device - Google Patents

Optical sampling optical waveform measuring device

Info

Publication number
JPH09160082A
JPH09160082A JP32084095A JP32084095A JPH09160082A JP H09160082 A JPH09160082 A JP H09160082A JP 32084095 A JP32084095 A JP 32084095A JP 32084095 A JP32084095 A JP 32084095A JP H09160082 A JPH09160082 A JP H09160082A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
pulse
frequency
sampling
Prior art date
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Granted
Application number
JP32084095A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3239925B2 (en
Inventor
Hidehiko Takara
秀彦 高良
Satoki Kawanishi
悟基 川西
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP32084095A priority Critical patent/JP3239925B2/en
Publication of JPH09160082A publication Critical patent/JPH09160082A/en
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Publication of JP3239925B2 publication Critical patent/JP3239925B2/en
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高時間分解能のアイパタン測定を可能とす
る。 【解決手段】 f0 を被測定光繰り返し周波数、M,N
を自然数、△fをオフセット周波数とした場合に、周波
数M(f0 −N△f)で発振する発振器11を用いると
ともに、発振器11の出力に基づいて繰り返し周波数M
(f0 −N△f)の光パルス列を発生するパルス光源1
3と、発振器11の出力を1/(NM)に分周する分周
回路12と、分周回路12の出力に基づいて繰り返し周
波数f0 /N−△fの電気パルス列を発生する電気パル
ス発生器22と、この電気パルス列に基づいて、上記光
パルス列を繰り返し周波数f0 /N−△fの光パルス列
に分周する光ゲートスイッチ23とからサンプリング光
発生部を構成する。
(57) [Abstract] [Problem] To enable eye pattern measurement with high time resolution. SOLUTION: f 0 is a measured light repetition frequency, M, N
Is a natural number and Δf is an offset frequency, an oscillator 11 that oscillates at a frequency M (f 0 −NΔf) is used, and a repetition frequency M is generated based on the output of the oscillator 11.
A pulse light source 1 for generating an optical pulse train of (f 0 −NΔf)
3, a frequency dividing circuit 12 for dividing the output of the oscillator 11 into 1 / (NM), and an electric pulse generation for generating an electric pulse train having a repetitive frequency f 0 / N-Δf based on the output of the frequency dividing circuit 12. And a light gate switch 23 that divides the optical pulse train into an optical pulse train having a repetitive frequency f 0 / N-Δf based on the electric pulse train.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に用いら
れる信号光の波形を、非線形光学効果を利用して測定す
る光サンプリング光波形測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sampling optical waveform measuring device for measuring the waveform of signal light used in optical communication or the like by utilizing a nonlinear optical effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】光サンプリング光波形測定は、観測すべ
き光パルスと、この光パルスに比較してパルス幅が十分
に狭いサンプリング光パルスとを非線形光学材料に導
き、非線形光学効果を利用して両者の相互相関信号を取
り出す方法である。この光サンプリング光波形測定で
は、被測定光を光領域においてサンプリングできるた
め、超高速光信号の高時間分解能での波形観測の実現が
期待できる。
2. Description of the Related Art Optical sampling optical waveform measurement uses a nonlinear optical effect by introducing an optical pulse to be observed and a sampling optical pulse whose pulse width is sufficiently narrower than the optical pulse into a nonlinear optical material. This is a method of extracting the cross-correlation signal of both. In this optical sampling optical waveform measurement, since the measured light can be sampled in the optical region, it can be expected to realize waveform observation with high time resolution of the ultrafast optical signal.

【0003】上記光サンプリング光波形測定において、
非線形光学効果としては、2次の非線形光学効果の一つ
である和周波光発生(SFG:Sum Frequency Generati
on)(参考文献[1]:高良他、「和周波光発生を用い
た光サンプリングによる超高速光波形測定法」、電子情
報通信学会論文誌、B-I,vol.J75-B-I,No.8,pp.372-38
0、1992年)や3次の非線形光学効果である4光波混合
(FWM:Four Wave Mixing)等(参考文献[2]:P.
A.Andrekson,Electron.Lett.27,1440、1991年)が利用
されている。
In the above optical sampling optical waveform measurement,
As the nonlinear optical effect, sum frequency light generation (SFG: Sum Frequency Generati), which is one of the second-order nonlinear optical effects, is used.
on) (Reference [1]: Takara et al., “Ultrafast optical waveform measurement method by optical sampling using sum frequency light generation”, IEICE Transactions, BI, vol.J75-BI, No.8, pp.372-38
0, 1992) and four-wave mixing (FWM), which is a third-order nonlinear optical effect (Reference [2]: P.
A. Andrekson, Electron. Lett. 27, 1440, 1991) is used.

【0004】図6(a),図6(b)はそれぞれSF
G、FWMの場合の光周波数と光強度の関係を示したも
のである。図中、νsam 、νsin 、νsfg 、νfwm はそ
れぞれサンプリング光周波数、被測定光周波数、和周波
光周波数、FWM光周波数である。Psam 、Psin 、P
sfg 、Pfwm はそれぞれサンプリング光強度、被測定光
強度、和周波光強度、FWM光強度である。図6(a)
に示されるように、光周波数fsig の被測定光と光周波
数νsam のサンプリング光の2つの光波を2次の非線形
光学材料(第1の非線形光学材料)に入射すると、両者の
和の光周波数νsfg =νsin +νsam の光が発生する。
この現象がSFGである。
FIG. 6A and FIG. 6B are SFs, respectively.
It shows the relationship between the optical frequency and the optical intensity in the case of G and FWM. In the figure, ν sam , ν sin , ν sfg and ν fwm are the sampling light frequency, the measured light frequency, the sum frequency light frequency and the FWM light frequency, respectively. P sam , P sin , P
sfg and P fwm are the sampling light intensity, the measured light intensity, the sum frequency light intensity, and the FWM light intensity, respectively. FIG. 6 (a)
As shown in, when two light waves of the measured light having the optical frequency f sig and the sampling light having the optical frequency ν sam are incident on the second-order nonlinear optical material (first nonlinear optical material), the light of the sum of the two is obtained. Light of frequency ν sfg = ν sin + ν sam is generated.
This phenomenon is SFG.

【0005】これに対して、FWMとは、一般に3つの
入射光(光周波数ν1 ,ν2 ,ν3)により新たな光
(光周波数ν4 =ν1 +ν2 −ν3 )が発生する現象で
ある。ただし、光サンプリングに応用する場合、3種類
の光を用いるのは構成が複雑になるので、通常、2つの
光波が縮退(ν1 =ν2 )したFWMを利用する。つま
り、光周波数ν1 ,ν2 の光としてサンプリング光周波
数νsam の光を入射し、光周波数ν3 の光として被測定
光周波数νsig を入射することにより、図6(b)に示
されるように、光周波数νfwm (ただし、νfwm =2ν
sam −νsig )のFWM光が発生する。上記第1の非線
形光学材料として、SFGにおいては主にKTP等の強
誘電体結晶、FWMにおいては光ファイバ等の石英系光
導波路が用いられる。
On the other hand, FWM is a phenomenon in which new light (optical frequency ν4 = ν1 + ν2-ν3) is generally generated by three incident lights (optical frequencies ν1, ν2, ν3). However, when applied to optical sampling, the configuration is complicated when three types of light are used, so an FWM in which two light waves are degenerate (ν1 = ν2) is usually used. That is, by inputting the light having the sampling light frequency ν sam as the light having the light frequencies ν 1 and ν 2 and the light having the measured light frequency ν sig as the light having the light frequency ν 3, as shown in FIG. 6B, Optical frequency ν fwm (however, ν fwm = 2ν
sam −ν sig ) FWM light is generated. As the first nonlinear optical material, a ferroelectric crystal such as KTP is mainly used in SFG, and a silica optical waveguide such as an optical fiber is used in FWM.

【0006】図7は、これらの非線形光学効果を用いた
光サンプリング光波形測定装置の一構成例を示す図であ
り(参考文献[3]:山林他、「LiNbO3 導波路と
超短光パルスを用いた光サンプリング」、昭和63年電
子情報通信学会春期全国大会講演論文集B−671)、
図中、太い実線は光信号の流れを示し、細い実線は電気
信号の流れを示す。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of an optical sampling optical waveform measuring apparatus using these nonlinear optical effects (Reference [3]: Yamabayashi et al., “LiNbO 3 Waveguide and Ultrashort Optical Pulse”. Optical Sampling Using ", Proc. 1988 IEICE Spring National Conference Proceedings B-671),
In the figure, thick solid lines indicate the flow of optical signals, and thin solid lines indicate the flow of electrical signals.

【0007】図7において、1は外部装置としての被測
定光源、2はサンプリング光発生部、3および4はそれ
ぞれ偏光制御器、5は結合器、6は非線形光学材料、7
は光学フィルタ、8は検出器、9は信号処理部、10は
表示部である。一般にSFGやFWMの非線形光学効果
の変換効率は、入射光の偏光状態に依存する。したがっ
て、図7に示される光サンプリング光波形測定装置にお
いては、被測定光源1からの周波数f0 の被測定光、お
よびサンプリング光発生部2からの周波数f0 /N−△
fのサンプリング光を、それぞれ偏光制御器4および3
に導き、各光パルスの偏光状態を非線形光学材料6に対
して最適状態に調整した後、結合部5で合波している。
In FIG. 7, 1 is a light source to be measured as an external device, 2 is a sampling light generator, 3 and 4 are polarization controllers, 5 is a coupler, 6 is a nonlinear optical material, and 7
Is an optical filter, 8 is a detector, 9 is a signal processing unit, and 10 is a display unit. Generally, the conversion efficiency of the nonlinear optical effect of SFG or FWM depends on the polarization state of incident light. Therefore, in the optical sampling optical waveform measuring apparatus shown in FIG. 7, the measured light having the frequency f 0 from the measured light source 1 and the frequency f 0 / N−Δ from the sampling light generator 2 are generated.
The sampling lights of f are supplied to the polarization controllers 4 and 3 respectively.
, And the polarization state of each optical pulse is adjusted to the optimum state for the nonlinear optical material 6, and then combined at the coupling section 5.

【0008】さらに、上記装置においては、合波された
2光を非線形光学材料6へ入射して相互相関信号である
和周波光またはFWM光(繰り返し周波数f0 /N−△
f)を得るようにしている。ここで、和周波光やFWM
光の相互相関信号のレベルに比べて、その他の背景光
(被測定光、サンプリング光、被測定光の第2次高調波
(光周波数2νsig )、サンプリング光の第2次高調波
(光周波数2νsam )等)のレベルが無視しえない場合
には、光学フィルタ(光学バンドパスフィルタ)8を用
いてこれらの背景光を除去し、相互相関信号のみを取り
出す。その後、この相互相関信号を光検出器8で受光し
て電気信号に変換し、信号処理部9で適切な信号処理を
施し、表示部10において光波形を表示する。
Further, in the above apparatus, the combined two lights are incident on the nonlinear optical material 6 and the sum frequency light or the FWM light (repetition frequency f 0 / N-Δ) which is a cross-correlation signal.
f). Here, sum frequency light and FWM
Compared to the level of the optical cross-correlation signal, other background light (light to be measured, sampling light, second harmonic of light to be measured (optical frequency 2ν sig ), second harmonic of sampling light (light frequency 2ν sam ), etc.) cannot be ignored, these background lights are removed by using an optical filter (optical bandpass filter) 8 to extract only the cross-correlation signal. Then, the photodetector 8 receives the cross-correlation signal, converts it into an electric signal, performs appropriate signal processing in the signal processing unit 9, and displays an optical waveform on the display unit 10.

【0009】ここで、上述した光サンプリング光波形測
定法における被測定光パルスとサンプリング光パルスの
時間的な相対位置の変化と、これによって得られる低速
の相互相関信号光波形を図8に示す。サンプリング光パ
ルスの繰り返し周波数を被測定光パルスの繰り返し周波
数の整数分の1(f0 /N[Hz])よりも△f[H
z]だけ低く(または高く)することによって、(C)
のような相関信号波形が得られる。なお、図8において
は、N=1の場合の波形が示されている。また、相関信
号波形の包絡線は被測定光波形を時間軸上で拡大したも
のであり、繰り返し周波数は△f[Hz]である。
FIG. 8 shows a change in relative position with time of the measured optical pulse and the sampling optical pulse in the above-described optical sampling optical waveform measuring method, and a low-speed cross-correlation signal optical waveform obtained by the change. The repetition frequency of the sampling light pulse is Δf [H] rather than an integer fraction (f 0 / N [Hz]) of the repetition frequency of the measured light pulse.
by lowering (or raising) z], (C)
A correlation signal waveform such as Note that FIG. 8 shows the waveform when N = 1. Further, the envelope of the correlation signal waveform is an enlargement of the measured optical waveform on the time axis, and the repetition frequency is Δf [Hz].

【0010】すなわち、この光サンプリング光波形測定
法は、被測定光に対して、その光パルスよりパルス幅の
狭い別のサンプリング光パルスを重畳し、非線形光学材
料7に入射して、さらにこのサンプリング光パルスの遅
延を掃引したときに、両光パルスの重なった部分に比例
して発生する相互相関信号光電力が描く波形を表示部1
0上に表示させることで、被測定光波形を測定するもの
である。fsec程度と極めて速い応答速度を有する非線形
光学効果を利用して被測定光波形をサンプリングし、被
測定光波形の時間軸を拡大して測定することができるの
で、極めて高い時間分割能で高速光パルス波形の検出が
可能となる。
That is, according to this optical sampling optical waveform measuring method, another sampling optical pulse having a pulse width narrower than that of the optical pulse is superposed on the light to be measured and is incident on the nonlinear optical material 7, and this sampling is further performed. When the delay of the optical pulse is swept, the waveform of the cross-correlation signal optical power generated in proportion to the overlapping portion of both optical pulses is displayed on the display unit 1.
The measured light waveform is measured by displaying it on 0. Since the measured optical waveform can be sampled by using the nonlinear optical effect that has an extremely fast response speed of about fsec, and the time axis of the measured optical waveform can be expanded and measured, high-speed light with an extremely high time division capability can be obtained. The pulse waveform can be detected.

【0011】ところで、伝送方式の特性評価の一つに光
波形のアイパタン測定がある。アイパタンとは図9の
(D)に示されるように、ランダムに変調された光信号
のサンプリング波形を複数重ねて表示したものであり、
このアイパタンの開口度等により光伝送系の特性が評価
できる。従来は、光サンプリング法ではなく、光電変換
素子とサンプリングオシロスコープを用いてアイパタン
測定を行っていたが、時間分解能が光電変換素子の帯域
により10ps程度に制限されていた。
By the way, one of the characteristics evaluation of the transmission method is the eye pattern eye pattern measurement. The eye pattern is, as shown in (D) of FIG. 9, a display in which a plurality of sampling waveforms of randomly modulated optical signals are superimposed and displayed.
The characteristics of the optical transmission system can be evaluated by the aperture of this eye pattern and the like. Conventionally, eye pattern measurement was performed using a photoelectric conversion element and a sampling oscilloscope instead of the optical sampling method, but the time resolution was limited to about 10 ps by the band of the photoelectric conversion element.

【0012】ここで、図9を参照して光サンプリングに
よるアイパタン測定の原理を説明する。まず、ランダム
に変調された光信号(図9の(A))をサンプリング光
(図9の(B))により光段でサンプリングして相互相
関信号光パルス(図9の(C))が得られる。次に、複
数の波形(T1,T2,T3)を同一画面上に重ねてプ
ロットする事により、図9の(D)に示されるようなア
イパタンを測定できる。
The principle of eye pattern measurement by optical sampling will be described with reference to FIG. First, a randomly modulated optical signal ((A) in FIG. 9) is sampled at the optical stage by sampling light ((B) in FIG. 9) to obtain a cross-correlation signal optical pulse ((C) in FIG. 9). To be Next, by overlaying and plotting a plurality of waveforms (T1, T2, T3) on the same screen, the eye pattern as shown in (D) of FIG. 9 can be measured.

【0013】光サンプリングによるアイパタン測定を実
現するには、個々のサンプリング値(図9の(C)のa
〜p)を確定するために、個々の相互相関信号光パルス
を隣接パルスとの干渉無しに光電変換する必要がある。
そのため、相互相関信号光パルスの繰り返し周波数(す
なわち、サンプリング光パルスの繰り返し周波数f0/
N−△f[Hz])を受光系の帯域B以下に設定する必
要がある。
In order to realize eye pattern measurement by optical sampling, individual sampling values (a in FIG. 9C) are used.
~ P), it is necessary to photoelectrically convert each optical pulse of the cross-correlation signal without interference with an adjacent pulse.
Therefore, the repetition frequency of the cross-correlation signal light pulse (that is, the repetition frequency f0 /
It is necessary to set N−Δf [Hz]) to be equal to or less than the band B of the light receiving system.

【0014】通常、上記受光系の帯域Bは後段の電気信
号処理部の処理速度により10MHz程度が上限とな
る。従って、光サンプリング光波形測定装置でアイパタ
ン測定を行うためには、サンプリング光発生部において
10MHz以下の繰り返し周波数で超短光パルス列を発
生させることが必要となる。
Usually, the upper limit of the band B of the light receiving system is about 10 MHz depending on the processing speed of the electric signal processing unit in the subsequent stage. Therefore, in order to perform eye pattern measurement with the optical sampling optical waveform measuring device, it is necessary to generate an ultrashort optical pulse train at a repetition frequency of 10 MHz or less in the sampling light generating section.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来使
用していたサンプリング光発生法では、上記のような低
繰り返し周波数で、低ジッタかつパルス幅の狭い光パル
ス列を発生させることが困難であり、その結果、高時間
分割能の光波形測定を実現できないという問題があっ
た。
However, with the sampling light generation method used conventionally, it is difficult to generate an optical pulse train having a low jitter and a narrow pulse width at the low repetition frequency as described above. As a result, there is a problem that the optical waveform measurement with high time division ability cannot be realized.

【0016】ところで、図10(a)〜図10(c)は
従来主に用いられている短パルス発生技術を説明するた
めの図であり、それぞれリング共振器型モード同期レー
ザ(参考文献[4]:Takara et al.,Electron.Lett.,2
9,p1075 (1993))、ファブリペロー共振器型モード同期
レーザ、半導体レーザの利得スイッチング法(参考文献
[5]:Takara et al.,J.Lightwave Technol.,LT-5,p
p.1525-1533(1987))を示している。
By the way, FIGS. 10 (a) to 10 (c) are views for explaining a short pulse generating technique which has been mainly used in the related art, and each of them is a ring resonator type mode-locked laser (reference [4]. ]: Takara et al., Electron. Lett., 2
9, p1075 (1993)), Fabry-Perot cavity mode-locked laser and gain switching method of semiconductor laser (reference [5]: Takara et al., J. Lightwave Technol., LT-5, p
p.1525-1533 (1987)).

【0017】図10(a)〜図10(c)において、3
0は電気増幅器、31は直流電圧源、32は光変調器、
34は光遅延器、35は光学バンドパルスフィルタ、3
7は光学ミラー(ミラー)、38は直流電流源、39は
半導体レーザ、40はパルス圧縮用分散媒質である。と
ころで、モード同期レーザの増幅媒質としては、希土類
添加光ファイバや半導体レーザ増幅器等が使用される。
モード同期レーザから出力される光パルスのパルス幅は
次の(1)式で与えられる(参考文献[1])。
In FIGS. 10A to 10C, 3
0 is an electric amplifier, 31 is a DC voltage source, 32 is an optical modulator,
34 is an optical delay device, 35 is an optical band pulse filter, 3
Reference numeral 7 is an optical mirror (mirror), 38 is a direct current source, 39 is a semiconductor laser, and 40 is a dispersion medium for pulse compression. By the way, a rare earth-doped optical fiber, a semiconductor laser amplifier, or the like is used as the amplification medium of the mode-locked laser.
The pulse width of the optical pulse output from the mode-locked laser is given by the following equation (1) (reference document [1]).

【数1】 [Equation 1]

【0018】ここで、fm は光変調器駆動周波数、△f
a は光増幅器の帯域である。(1)式から分かるよう
に、パルス幅△Tは光変調器駆動周波数fm の平方根に
反比例する。通常のモード同期レーザでは、光変調器の
駆動信号として正弦波を用いるため、光変調器駆動周波
数fm とパルス繰り返し周波数frep は一致する。した
がって、(1)式の関係により、fm が低下するとパル
ス幅が増大する。
Where fm is the optical modulator drive frequency, and Δf
a is the band of the optical amplifier. As can be seen from the equation (1), the pulse width ΔT is inversely proportional to the square root of the optical modulator driving frequency f m . In a normal mode-locked laser, since a sine wave is used as a drive signal for the optical modulator, the optical modulator drive frequency f m matches the pulse repetition frequency f rep . Therefore, due to the relationship of the equation (1), the pulse width increases when f m decreases.

【0019】例えば△fa =500GHzとして、上記
のアイパタン測定における受光系および電気信号処理系
の速度よりfm =10MHzとすると、△T=200p
s程度となり、光波形測定の時間分解能もこのパルス幅
△Tに制限されてしまう。一方、利得スイッチ法は半導
体レーザを100ps程度の短パルス電気信号で駆動し
た時の緩和振動を利用する方法であるため、10MHz
以下の低周波の正弦波による駆動では原理的に動作しな
い。すなわち、従来のパルス発生技術を低周波数の正弦
波で駆動する方法では、パルス幅の狭い光パルス列を発
生するのは不可能である。
For example, if Δf a = 500 GHz and f m = 10 MHz from the speeds of the light receiving system and the electric signal processing system in the above eye pattern measurement, ΔT = 200 p
Therefore, the time resolution of the optical waveform measurement is limited to this pulse width ΔT. On the other hand, the gain switching method uses relaxation oscillation when the semiconductor laser is driven by a short pulse electric signal of about 100 ps, and is therefore 10 MHz.
The following low frequency sine wave drive does not work in principle. That is, it is impossible to generate an optical pulse train with a narrow pulse width by the method of driving a conventional pulse generation technique with a low frequency sine wave.

【0020】図7(B)は従来のサンプリング光発生部
の構成を示す図である。図7(B)において、14−1
はパルス光源出力のピークパワーを増幅する光増幅器、
15−1は雑音光(光増幅器14−1で発生したASE
(増幅された誘導放出光)等)を除去する光学バンドパ
スフィルタである。従来の光サンプリング光波形装置の
サンプリング光発生部では、上記理由により、被測定光
と同程度の高い周波数f0 −△f(Hz)でパルス光源
を駆動することによって短光パルスを得ていた。しかし
ながら、その場合、サンプリング周波数が受光系の帯域
および電気信号処理部の速度(周波数)より高くなるた
め、個々のサンプリング値を測定できず、アイパタン測
定を行うことが不可能であった。
FIG. 7B is a diagram showing the structure of a conventional sampling light generator. In FIG. 7B, 14-1
Is an optical amplifier that amplifies the peak power of the pulsed light source output,
15-1 is noise light (ASE generated by the optical amplifier 14-1
(Amplified stimulated emission light) etc.). In the sampling light generating section of the conventional optical sampling light waveform device, for the above-mentioned reason, the short light pulse is obtained by driving the pulse light source at a high frequency f 0 −Δf (Hz) as high as the light to be measured. . However, in that case, since the sampling frequency becomes higher than the band of the light receiving system and the speed (frequency) of the electric signal processing unit, it is impossible to measure individual sampling values and it is impossible to perform eye pattern measurement.

【0021】一方、従来、低繰り返し周波数で短光パル
スを得る方法として電気パルス信号によりモード同期レ
ーザの光変調器や利得スイッチング法の半導体レーザを
駆動する方法があった。図11は従来の電気パルス信号
を用いたサンプリング光発生部の構成を示す図であり、
図12はその動作原理を説明するための図である。図1
1において、22は短パルス列の電気信号を発生する電
気パルス発生器である。
On the other hand, conventionally, as a method of obtaining a short optical pulse at a low repetition frequency, there has been a method of driving an optical modulator of a mode-locked laser or a semiconductor laser of a gain switching method by an electric pulse signal. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a sampling light generator using a conventional electric pulse signal,
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation principle. FIG.
In 1, the numeral 22 is an electric pulse generator for generating an electric signal of a short pulse train.

【0022】図11および図12に示される方法は、コ
ムジェネレータやアバランシェトランジスタ等からなる
電気パルス信号発生器を用いる方法である。この電気パ
ルス信号発生器は、繰り返し周波数がMHzオーダーで
パルス幅が100ps〜1ns程度の短パルス電気信号
を発生することができる。この短パルス電気信号を用い
てモード同期レーザの光変調器を駆動すると、等価的に
光変調器駆動周波数fm を高くすることができるため、
パルス幅を狭くすることができる。
The method shown in FIGS. 11 and 12 is a method using an electric pulse signal generator including a comb generator, an avalanche transistor and the like. This electric pulse signal generator can generate a short pulse electric signal having a repetition frequency of MHz order and a pulse width of about 100 ps to 1 ns. When the optical modulator of the mode-locked laser is driven by using this short pulse electric signal, the optical modulator drive frequency f m can be equivalently increased.
The pulse width can be narrowed.

【0023】例えば、繰り返し周波数10MHzでパル
ス幅100psの電気信号を用いた場合、モード同期レ
ーザ出力光パルスの繰り返し周波数はfrep =10MH
zとなる。また、パルス幅は、等価的な光変調器駆動周
波数がfm (ただし、fm =1/100ps=10GH
z)となるため、(1)式より、△T=6ps程度とな
る。したがって、この方法によれば、低繰り返しで短光
パルス列を発生することができる。
For example, when an electric signal having a repetition frequency of 10 MHz and a pulse width of 100 ps is used, the repetition frequency of the mode-locked laser output optical pulse is f rep = 10 MH.
z. The pulse width is equivalent optical modulator drive frequency f m (although, f m = 1 / 100ps = 10GH
z), therefore, ΔT = 6 ps or so from the equation (1). Therefore, according to this method, a short optical pulse train can be generated with low repetition.

【0024】しかしながら、これらのパルス電気信号発
生器は、ジッタが10ps以上と大きく、その結果発生
する光パルスにも同程度のジッタが生じてしまう。その
ため、時間分解能がこのジッタ値で制限されてしまい、
高時間分解能の光波形測定が困難であるという欠点があ
った。本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであ
り、低パルス繰り返しで超短パルス幅かつ低ジッタのサ
ンプリング光パルス列を発生させることにより、高時間
分解能のアイパタン測定を可能とする光サンプリング光
波形測定装置を提供することを目的とする。
However, these pulse electric signal generators have a large jitter of 10 ps or more, and the optical pulse generated as a result has the same degree of jitter. Therefore, the time resolution is limited by this jitter value,
There is a drawback that it is difficult to measure an optical waveform with high time resolution. The present invention has been made in view of such circumstances, and by generating a sampling light pulse train having an ultrashort pulse width and low jitter with low pulse repetition, an optical sampling light that enables high-time-resolution eye pattern measurement. An object is to provide a waveform measuring device.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光周波数νsig の繰り返しを有する被測定光に基づいて
光周波数νsam のパルス幅の狭いサンプリング光パルス
列を発生するサンプリング光発生部と、被測定光とサン
プリング光の偏光をそれぞれ制御する偏光制御器と、被
測定光とサンプリング光を合波する結合部と、被測定光
に対してサンプリング光の遅延を掃引する遅延信号発生
部と、被測定光とサンプリング光パルスの相互相関信号
として光周波数νsfg (ただしνsfg =νsig+νsam
となる両光の和周波数光または光周波数νfwm (ただし
νfwm=2νsam−νsig )となる四光波混合光を発生す
る第1の非線形光学材料と、発生した相互相関信号光を
検出して電気信号に変換する光検出器と、電気信号を処
理して被測定光パルス波形を表示する電気処理系を備え
た光サンプリング波形測定装置において、f0 を被測定
光繰り返し周波数、M,Nを自然数、△fをオフセット
周波数とした場合に、前記遅延信号発生部として周波数
M(f0 −N△f)で発振する発振器を用い、前記サン
プリング光発生部が、該発振器の出力に基づいて繰り返
し周波数M(f0 −N△f)の光パルス列を発生するパ
ルス光源と、該発振器の出力を1/(NM)に分周する
分周器と、該分周器の出力に基づいて繰り返し周波数f
0 /N−△fの電気パルス列を発生する電気パルス発生
器と、該電気パルス列により該光パルス列を繰り返し周
波数f0 /N−△fの光パルス列に分周する光ゲートス
イッチとからなることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
A sampling light generator that generates a sampling light pulse train with a narrow pulse width of an optical frequency ν sam based on the measured light that has a repetition of the optical frequency ν sig , and a polarization controller that controls the polarization of the measured light and the sampling light, respectively. , A coupling unit that combines the measured light and the sampling light, a delay signal generator that sweeps the delay of the sampling light with respect to the measured light, and an optical frequency ν sfg as a cross-correlation signal between the measured light and the sampling light pulse. (However, ν sfg = ν sig + ν sam )
The first non-linear optical material that generates the four-wave mixed light having the sum frequency light of both lights or the optical frequency ν fwm (where ν fwm = 2ν sam −ν sig ) and the generated cross-correlation signal light are detected. In an optical sampling waveform measuring device equipped with a photodetector for converting an electrical signal into an electrical signal and an electrical processing system for processing the electrical signal and displaying an optical pulse waveform under measurement, f 0 is the optical repetition frequency under measurement, M, N Is a natural number and Δf is an offset frequency, an oscillator that oscillates at a frequency M (f 0 −NΔf) is used as the delay signal generation unit, and the sampling light generation unit is based on the output of the oscillator. A pulse light source that generates an optical pulse train having a repetition frequency M (f 0 −NΔf), a frequency divider that divides the output of the oscillator into 1 / (NM), and repeat based on the output of the frequency divider. Frequency f
0 / electrical pulse generator for generating electrical pulses of N-△ f, that composed of the optical gate switch for dividing the optical pulse train of repetition frequency f 0 / N-△ f the optical pulse train by the electrical pulse train It has a feature.

【0026】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、前記パルス光源と前記合波器の間に、入射
光パルスを広帯域スペクトルを有するスーパーコンティ
ニュアム光パルスへ変換する第2の非線形光学材料と、
該スーパーコンティニュアム光パルスから所望の中心波
長とスペクトルバンド幅の光パルスを選択する光学バン
ドパスフィルタと、該光パルスが有するチャーピングを
補償するチャーピング補償器とを備えることを特徴とし
ている。請求項3記載の発明は、請求項1または2記載
のものにおいて、前記パルス光源と前記合波器の間に光
増幅器を少なくとも一つ配することを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項3記載のものにおいて、
前記光増幅器の後段に、該光増幅器によって増幅された
光パルスと同一の中心波長であるとともに増幅された光
パルスのスペクトルバンド幅より広いバンド幅の光学バ
ンドパスフィルタを配することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, between the pulse light source and the multiplexer, an incident light pulse is converted into a supercontinuum light pulse having a wide band spectrum. Non-linear optical material of
An optical bandpass filter for selecting an optical pulse having a desired center wavelength and a spectral bandwidth from the supercontinuum optical pulse, and a chirping compensator for compensating the chirping of the optical pulse are characterized by being provided. . According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, at least one optical amplifier is arranged between the pulse light source and the multiplexer.
The invention according to claim 4 is the same as that according to claim 3,
An optical bandpass filter having the same center wavelength as that of the optical pulse amplified by the optical amplifier and having a bandwidth wider than the spectral bandwidth of the amplified optical pulse is disposed in the subsequent stage of the optical amplifier. .

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施
形態による光サンプリング光波形測定装置のサンプリン
グ光パルス発生部の構成を示す図である。なお、本実施
形態による光サンプリング光波形測定装置が従来のもの
と異なる点は、図1に示されるサンプリング光パルス発
生部のみである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a sampling light pulse generator of an optical sampling light waveform measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment is different from the conventional device only in the sampling optical pulse generator shown in FIG.

【0028】図1において、14−1,14−2はそれ
ぞれ第1、第2の光増幅器、15−1,15−2はそれ
ぞれ第1、第2の光フィルタ、21は発振器出力の周波
数を1/(M/N)に分周する分周器、22は電気パル
ス発生器、23は光ゲートスイッチである。パルス光源
13としては、従来の技術で述べたモード同期レーザや
利得スイッチング半導体レーザ等を使用できる。光増幅
器14−1,14−2としては、希土類添加光ファイバ
増幅器や半導体レーザ増幅器やラマン増幅器を使用でき
る。
In FIG. 1, 14-1 and 14-2 are first and second optical amplifiers, 15-1 and 15-2 are first and second optical filters, and 21 is a frequency of an oscillator output. A frequency divider for dividing 1 / (M / N), 22 is an electric pulse generator, and 23 is an optical gate switch. As the pulse light source 13, the mode-locked laser, the gain switching semiconductor laser, etc. described in the prior art can be used. As the optical amplifiers 14-1 and 14-2, a rare earth-doped optical fiber amplifier, a semiconductor laser amplifier, or a Raman amplifier can be used.

【0029】電気パルス発生器22としては、従来の技
術で述べたコムジェネレータやアバランシェトランジス
タ等が使用できる。光ゲートスイッチとしては、LiN
bO3 等の電気光学効果を有する材料を利用した光強度
変調器や、半導体材料の電流注入による誘導放出を利用
した半導体レーザ増幅器や、半導体材料の印加電圧に対
する非線形吸収特性を利用した電界吸収型光変調器等を
使用することができる。
As the electric pulse generator 22, the comb generator or avalanche transistor described in the prior art can be used. As an optical gate switch, LiN
A light intensity modulator using a material having an electro-optical effect such as bO 3, a semiconductor laser amplifier utilizing stimulated emission by current injection of a semiconductor material, and an electroabsorption type utilizing a nonlinear absorption characteristic with respect to an applied voltage of the semiconductor material. An optical modulator or the like can be used.

【0030】本実施形態による光サンプリング光波形測
定装置は、サンプリング光パルス発生部において、光繰
り返し周波数で発生させた光パルス列を光ゲートスイッ
チを用いて低繰り返し周波数の光パルス列に分周する機
能を有する。その他の構成は、従来の技術において述べ
たものと同様である。図2は、図1に示されるサンプリ
ング光パルス発生部の動作原理を説明するための図であ
る。発振器11から発生された周波数M(f0 −N△
f)の正弦波(図2の(ア))の一部を分岐してパルス
光源13を駆動すると、同じ繰り返し周波数のパルス列
が発生する(図2の(イ))。発生する光パルスのパル
ス幅は、(1)式より、駆動周波数を高くするほど狭く
なる。
The optical sampling optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment has a function of dividing an optical pulse train generated at an optical repetition frequency into an optical pulse train having a low repetition frequency by using an optical gate switch in a sampling optical pulse generator. Have. Other configurations are similar to those described in the related art. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of the sampling light pulse generator shown in FIG. The frequency M (f 0 −NΔ generated by the oscillator 11
When a part of the sine wave of (f) ((A) of FIG. 2) is branched and the pulse light source 13 is driven, a pulse train of the same repetition frequency is generated ((A) of FIG. 2). From equation (1), the pulse width of the generated optical pulse becomes narrower as the drive frequency is increased.

【0031】例えば、被測定光の繰り返し周波数f0
10GHzの時、M=1とし、発振器よりM(f0 −N
△f)〜10GHzの正弦波を発生させてパルス光源を
駆動すると、(1)式より、約6psの短光パルスが得
られる。さらに、M=2とし、M(f0 −N△f)〜2
0GHzの正弦波でパルス光源を駆動すると、約4ps
の短光パルスが得られる。パルス光源出力は第1の光増
幅器14−1で増幅して光ゲートスイッチ23に入射さ
れる。一方、分岐された発振器出力の他方は分周回路2
1により周波数を1/(M・N)に分周される。この分
周された低周波数f0 −N△fの電気信号によって電気
パルス発生器22を駆動することにより、繰り返し周波
数f0 −N△f、パルス幅100ps〜1nsの電気パ
ルス列が発生する(図2の(ウ))。
For example, when the repetition frequency f 0 of the measured light is 10 GHz, M = 1 and M (f 0 -N
When a pulsed light source is driven by generating a sine wave of Δf) to 10 GHz, a short light pulse of about 6 ps can be obtained from the equation (1). Further, M = 2, and M (f 0 −NΔf) ˜2
Driving a pulsed light source with a 0 GHz sine wave results in about 4 ps
A short light pulse of is obtained. The output of the pulse light source is amplified by the first optical amplifier 14-1 and is incident on the optical gate switch 23. On the other hand, the other of the branched oscillator outputs is the frequency dividing circuit 2
The frequency is divided by 1 by 1 / (M · N). By driving the electric pulse generator 22 with the divided electric signal of the low frequency f 0 −NΔf, an electric pulse train having a repetition frequency f 0 −NΔf and a pulse width of 100 ps to 1 ns is generated (FIG. 2 (C)).

【0032】この電気パルス信号によって光パルス列と
タイミングをあわせて光ゲートスイッチ23を駆動する
ことにより、繰り返し周波数M(f0 −N△f)の光パ
ルス列が低繰り返し周波数f0 −N△fの光パルス列に
分周される(図2の(エ))。このとき、電気パルス信
号はジッタを含んでいるが、図2の(ウ)に示されるよ
うに、電気パルス信号の中心付近で光パルスをゲーティ
ングすることにより、このジッタの影響を受けずに分周
することができる。
By driving the optical gate switch 23 at the same timing as the optical pulse train by this electric pulse signal, the optical pulse train having the repetition frequency M (f 0 −NΔf) has the low repetition frequency f 0 −NΔf. It is divided into optical pulse trains ((d) in FIG. 2). At this time, the electric pulse signal includes jitter, but by gating the optical pulse near the center of the electric pulse signal as shown in (c) of FIG. You can divide.

【0033】その後、光ゲートスイッチ23の出力光が
第2の光増幅器14−2で増幅され、サンプリング光パ
ルスとして使用される。ここで、光増幅器14−1,1
4−2内で発生したASE(増幅された誘導放出光)等
の雑音光が無視し得ないレベルであれば、図1に示され
るように、光フィルタ15−1,15−2を挿入しても
良い。また第1の光増幅器14−1または第2の光増幅
器14−2またはその両方が無くても、サンプリング光
パルスが後段の相互相関信号発生に十分なピークパワー
を有している場合には、これらを省略してもよい。
After that, the output light of the optical gate switch 23 is amplified by the second optical amplifier 14-2 and used as a sampling light pulse. Here, the optical amplifiers 14-1, 1
If the noise light such as ASE (amplified stimulated emission light) generated in 4-2 is at a level that cannot be ignored, optical filters 15-1 and 15-2 are inserted as shown in FIG. May be. Even if the first optical amplifier 14-1 and / or the second optical amplifier 14-2 or both are not provided, if the sampling light pulse has a peak power sufficient for generating a cross-correlation signal in the subsequent stage, These may be omitted.

【0034】以上説明したように、本実施形態による光
サンプリング光波形測定装置のサンプリング光パルス発
生部を用いることにより、低繰り返し周波数で低ジッタ
の超短サンプリング光パルス列を得ることができる。従
って、本実施形態による光サンプリング光波形測定装置
を用いることにより、高時間分解能のアイパタン測定が
可能となる。
As described above, by using the sampling light pulse generator of the optical sampling light waveform measuring apparatus according to the present embodiment, it is possible to obtain an ultrashort sampling light pulse train with low repetition frequency and low jitter. Therefore, by using the optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment, it is possible to perform eye pattern measurement with high time resolution.

【0035】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図3は本発明の第2の実施形態による光サンプ
リング光波形測定装置のサンプリング光パルス発生部の
構成を示す図である。本実施形態による光サンプリング
光波形測定装置は、図3に示されたサンプリング光パル
ス発生部を除いて、従来の技術と同様の構成を有する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a sampling light pulse generator of the optical sampling light waveform measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. The optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment has the same configuration as the conventional technique, except for the sampling optical pulse generator shown in FIG.

【0036】図3において、24はスーパーコンティニ
ュアム(supercontinuum,以後SCと称す)発生用非線
形光学材料、25は分散補償器、26は波長選択用光学
バンドパスフィルタ(波長選択用バンドパスフィルタ)
である。SC発生用非線形光学材料24としては、光フ
ァイバ等の石英系光導波路、半導体導波路、有機結晶ま
たは有機導波路等を使用できる。また、分散補償器25
としては、光ファイバやプレーナ光波回路(PLC)等
の石英系光導波路や半導体導波路または回折格子対また
はプリズム対またはGires-Tournois干渉系等を使用でき
る。
In FIG. 3, reference numeral 24 is a nonlinear optical material for generating supercontinuum (hereinafter referred to as SC), 25 is a dispersion compensator, and 26 is an optical bandpass filter for wavelength selection (bandpass filter for wavelength selection).
It is. As the SC generating nonlinear optical material 24, a silica-based optical waveguide such as an optical fiber, a semiconductor waveguide, an organic crystal or an organic waveguide, or the like can be used. In addition, the dispersion compensator 25
As the material, a silica type optical waveguide such as an optical fiber or a planar lightwave circuit (PLC), a semiconductor waveguide, a diffraction grating pair or a prism pair, or a Gires-Tournois interference system can be used.

【0037】パルス光源13で発生した励起光パルス列
(図4の(ク))は、第1の光増幅器14−1で増幅さ
れた後、SC発生用非線形光学材料24に入射する。こ
のとき、励起光の波長λpumpとSC発生用非線形光学材
料24の零分散波長が近くなるように設定し、励起光パ
ルスのピークパワーを十分高く(1W以上)なるように
増幅すると、SC発生用非線形光学材料24内で励起光
パルスからSC光への変換が起きる(参考文献:T.Mori
oka et al.,"Nearly penelty-free,4ps supercontinuum
WDM pulse generation for Tbit/s TDM-WDM network",
OFC94,PD21,1994)。
The pumping light pulse train ((H) in FIG. 4) generated by the pulse light source 13 is amplified by the first optical amplifier 14-1 and then enters the SC generating nonlinear optical material 24. At this time, when the wavelength λ pump of the pumping light and the zero-dispersion wavelength of the nonlinear optical material 24 for SC generation are set close to each other and the peak power of the pumping light pulse is amplified sufficiently high (1 W or more), SC generation occurs. Of pumping light pulse to SC light occurs in the nonlinear optical material 24 (Reference: T. Mori
oka et al., "Nearly penelty-free, 4ps supercontinuum
WDM pulse generation for Tbit / s TDM-WDM network ",
OFC94, PD21, 1994).

【0038】このSC光は図4の(ケ)に示したように
200nm以上の広波長域のスペクトル幅を有した光パ
ルス列である。このとき、SC光がSC発生用非線形光
学材料24の分散特性の影響でチャーピング(光パルス
内で時間的に光周波数が異なること)を有する場合に
は、分散補償器25を用いてこのチャーピングを制御し
てチャーピングを制御し、チャーピングの無い光パルス
列にする(図4(コ))。SC発生用非線形光学材料2
4直後でチャーピングの無いSC光が得られる場合に
は、分散補償器25は不要である。
The SC light is an optical pulse train having a spectrum width in a wide wavelength range of 200 nm or more as shown in FIG. At this time, if the SC light has chirping (the optical frequency varies temporally within the optical pulse) due to the influence of the dispersion characteristics of the SC generating nonlinear optical material 24, the dispersion compensator 25 is used to By controlling the pinging, the chirping is controlled to form an optical pulse train having no chirping (FIG. 4 (C)). Non-linear optical material for SC generation 2
If SC light without chirping is obtained immediately after 4, the dispersion compensator 25 is unnecessary.

【0039】次に、波長選択用バンドパスフィルタ26
によって所望の波長λsam (光周波数fsam )のSC光
が切り取られ(図4の(サ))、第2の光増幅器14−
2で増幅される。その後、前述した第1の実施形態と同
様に、繰り返し周波数M(f0 −N△f)のSC光パル
ス列が光ゲートスイッチ23によって、低繰り返し周波
数f0 −N△fの光パルス列に分周される。その後、ゲ
ートスイッチ23の出力光が第3の光増幅器14−3で
増幅され、サンプリング光として使用される。
Next, the bandpass filter 26 for wavelength selection is used.
The SC light having a desired wavelength λ sam (optical frequency f sam ) is cut off by the optical signal ((SA) in FIG. 4) by the second optical amplifier 14-
Amplified by 2. Thereafter, similarly to the first embodiment described above, SC optical pulse train of repetition frequency M (f0 -N △ f) is the optical gate switch 23, is divided into an optical pulse train of a low repetition frequency f 0 -N △ f It After that, the output light of the gate switch 23 is amplified by the third optical amplifier 14-3 and used as sampling light.

【0040】ここで、光増幅器14−1,14−2,1
4−3内で発生したASE(増幅された誘導放出光)等
の雑音光が無視し得ないレベルであれば、図3で示され
るように光フィルタ15−1,15−2,15−3を挿
入しても良い。また、パルス光源13の出力光が、後段
のSC光発生に十分なピークパワーを有している場合に
は、当然ながら、第1の光増幅器14−1を省略するこ
とができる。さらに、第2の光増幅器14−2または第
3の光増幅器14−3またはその両方が無くてもサンプ
リング光パルスが後段の相互信号発生に十分なピークパ
ワーを有している場合には、当然ながら、これらを省略
することができる。
Here, the optical amplifiers 14-1, 14-2, 1
If the noise light such as ASE (amplified stimulated emission light) generated in 4-3 is at a level that cannot be ignored, the optical filters 15-1, 15-2, 15-3 as shown in FIG. May be inserted. Further, when the output light of the pulse light source 13 has a peak power sufficient to generate the SC light in the latter stage, the first optical amplifier 14-1 can be omitted as a matter of course. Furthermore, if the sampling optical pulse has a sufficient peak power for the mutual signal generation in the subsequent stage even without the second optical amplifier 14-2, the third optical amplifier 14-3, or both, naturally, However, these can be omitted.

【0041】なお、得られたサンプリング光パルスのス
ペクトルバンド幅は、波長選択用バンドパスフィルタ2
6のバンド幅によって決定される。このバンド幅を△
ν、光パルス幅を△tとすると、これらの積(時間バン
ド幅積)はフーリエ変換限界値以上となる。すなわち、
次の(2)式が成立する。 △ν・△t ≧ A …… (2)
The spectral bandwidth of the obtained sampling light pulse is the wavelength selection bandpass filter 2
Determined by a bandwidth of 6. This bandwidth is △
When ν and the optical pulse width are Δt, the product of these (time band width product) is equal to or larger than the Fourier transform limit value. That is,
The following expression (2) is established. △ ν ・ △ t ≧ A …… (2)

【0042】(2)式において、Aは光パルスの形状で
決まる値であり、例えばガウシアン(Gausian )型の場
合にはA=0.44、sech2 型の場合にはA=0.31
となる。なお、(2)式で等号が成り立つ場合の光パル
スを特にフーリエ変換限界パルスと呼ぶ。SC光に関し
ても、チャーピングが無い場合にはフーリエ変換限界パ
ルスが得られる。従って、SC光のパルス幅≧△tは、 △t = A/△ν …… (3) となり、バンド幅△νを増加することにより、パルス幅
の狭い光パルスが得られることが分かる。例えば、△ν
=650GHz(波長約5nm)と設定し、光パルス波
形をガウシアン(Gausian )型と仮定した場合、第1の
実施形態のサンプリング光源の出力光パルスに比べて、
1/10程度のパルス幅の超短光パルス(△t=0.5
ps)が得られる。また、このSC光パルス(超短光パ
ルス)のジッタは励起する光パルスとほぼ同じ値であ
る。
In the equation (2), A is a value determined by the shape of the optical pulse. For example, A = 0.44 in the case of Gaussian type and A = 0.31 in the case of sech2 type.
Becomes The optical pulse when the equal sign is satisfied in the equation (2) is particularly called a Fourier transform limit pulse. For SC light as well, if there is no chirping, a Fourier transform limit pulse can be obtained. Therefore, the pulse width ≧ Δt of SC light is Δt = A / Δν (3), and it is understood that an optical pulse having a narrow pulse width can be obtained by increasing the bandwidth Δν. For example, Δν
= 650 GHz (wavelength about 5 nm) and the optical pulse waveform is assumed to be a Gaussian type, compared to the output optical pulse of the sampling light source of the first embodiment,
Ultrashort optical pulse with a pulse width of about 1/10 (Δt = 0.5
ps) is obtained. The jitter of this SC optical pulse (ultra-short optical pulse) is almost the same as that of the optical pulse to be excited.

【0043】以上説明したように、本発明によって低繰
り返し周波数でジッタが極めて少なく第1の実施形態の
ものと比較してさらにパルス幅の狭いサンプリング光パ
ルス列を得ることができる。したがって、本実施形態の
光サンプリング光波形測定装置を用いることにより、さ
らに高時間分解能(フェムト秒領域)のアイパタン測定
が可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a sampling light pulse train having a pulse width narrower than that of the first embodiment, in which jitter is extremely small at a low repetition frequency. Therefore, by using the optical sampling optical waveform measuring device of this embodiment, it is possible to perform eye pattern measurement with higher time resolution (femtosecond region).

【0044】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。図5は本発明の第3の実施形態による光サンプ
リング光波形測定装置のサンプリング光パルス発生部の
構成を示す図である。本実施形態による光サンプリング
光波形測定装置は、図5に示されたサンプリング光パル
ス発生部を除いて、従来の技術と同様の構成を有する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a sampling light pulse generator of an optical sampling light waveform measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention. The optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment has the same configuration as the conventional technique, except for the sampling optical pulse generator shown in FIG.

【0045】本実施形態による光サンプリング光波形測
定装置では、パルス光源13の出力光パルス列(繰り返
し周波数M(f0 −N△f))を光ゲートスイッチ23
で分周(繰り返し周波数f0 −N△f)した後に、SC
発生用非線形光学材料24でSC光に変換している。そ
の他の作用は前述した第2の実施形態と全く同様であ
る。したがって、本実施形態の光サンプリング光波形測
定装置によっても、高時間分解能(フェムト秒領域)の
アイパタン測定が可能となる。
In the optical sampling optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment, the output optical pulse train (repetition frequency M (f 0 −NΔf)) of the pulse light source 13 is supplied to the optical gate switch 23.
After frequency division (repetition frequency f 0 −NΔf) by
It is converted into SC light by the generating nonlinear optical material 24. Other functions are exactly the same as those of the second embodiment described above. Therefore, the optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment also enables eye pattern measurement with high time resolution (femtosecond region).

【0046】さらに、本実施形態による光サンプリング
光波形測定装置は、次に述べる利点を有する。SC発生
用非線形光学材料24として長尺の光ファイバを用いる
場合、温度変動による光ファイバの伸縮の影響が大き
い。そのため、第2の実施形態のようにSC発生用非線
形光学材料24の後段に光ゲートスイッチ23を配置す
ると、上記温度変動による光ファイバの伸縮に起因し
て、光ゲートスイッチ23における光パルス列と電気パ
ルス信号とのタイミングがずれる可能性が生じる。一
方、本実施形態の場合には、光ゲートスイッチ23がS
C発生用非線形光学材料24より前段に配置されている
ため、上記の温度変動による光ファイバの伸縮の影響を
全く受けることなく、安定して光パルス列の分周を行な
うことができるという利点がある。以上、本発明の実施
形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は
この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含ま
れる。
Further, the optical sampling optical waveform measuring device according to the present embodiment has the following advantages. When a long optical fiber is used as the SC generating nonlinear optical material 24, the influence of expansion and contraction of the optical fiber due to temperature fluctuation is large. Therefore, when the optical gate switch 23 is arranged at the subsequent stage of the SC generating nonlinear optical material 24 as in the second embodiment, the optical pulse train and the electric power in the optical gate switch 23 are caused by the expansion and contraction of the optical fiber due to the temperature variation. There is a possibility that the timing with the pulse signal will shift. On the other hand, in the case of this embodiment, the optical gate switch 23 is S
Since it is arranged before the C generating nonlinear optical material 24, there is an advantage that the optical pulse train can be frequency-divided stably without being affected by the expansion and contraction of the optical fiber due to the temperature fluctuation. . Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the scope of the present invention. Also included in the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サンプ
リング光パルス発生部において、高繰り返し周波数で発
生させた光パルス列を光ゲートスイッチを用いて低繰り
返し周波数の光パルス列に分周する機能を有する。そし
て、短パルス光源を高周波数電気信号により駆動して得
られた光パルス列を使用するため、低ジッタの超短光パ
ルスを得ることができ、高時間分解能の光波形測定が可
能となる。さらに、短パルス光源をスーパーコンティニ
アム光に変換してサンプリング光パルスとして用いるこ
とによりフェムト秒領域の時間分解能が実現できる。ま
た、分周後のパルス繰り返し周波数を受光系帯域および
電気信号処理部の処理速度以下に設定することにより、
個々の相互相関信号を隣接パルスとの干渉なしに検出す
ることができる。したがって、ランダムに変調された被
測定信号光の波形測定(アイパタン測定)が可能とな
る。すなわち、本発明によれば、高時間分解能のアイパ
タン測定が可能となる。
As described above, according to the present invention, in the sampling optical pulse generator, the optical pulse train generated at the high repetition frequency is divided into the low repetition frequency optical pulse train by using the optical gate switch. Have. Since the optical pulse train obtained by driving the short pulse light source with a high frequency electric signal is used, an ultrashort optical pulse with low jitter can be obtained, and optical waveform measurement with high time resolution becomes possible. Furthermore, the time resolution in the femtosecond region can be realized by converting the short pulse light source into supercontinuum light and using it as a sampling light pulse. Also, by setting the pulse repetition frequency after frequency division to less than the processing speed of the light receiving system band and the electric signal processing unit,
Individual cross-correlation signals can be detected without interference with adjacent pulses. Therefore, it is possible to measure the waveform of the signal light to be measured that is randomly modulated (eye pattern measurement). That is, according to the present invention, it is possible to perform eye pattern measurement with high time resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による光サンプリング
光波形測定装置のサンプリング光発生部の構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sampling light generator of an optical sampling light waveform measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同サンプリング光発生部の動作原理を説明する
ための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of the sampling light generation unit.

【図3】本発明の第2の実施形態による光サンプリング
光波形測定装置のサンプリング光発生部の構成を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a sampling light generator of an optical sampling light waveform measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】スーパーコンティニアム光発生を説明するため
の図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining supercontinuum light generation.

【図5】本発明の第3の実施形態による光サンプリング
光波形測定装置のサンプリング光発生部の構成を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a sampling light generator of an optical sampling light waveform measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】(a)は和周波光発生、(b)は四光波混合に
おける入出力光スペクトルを示す図である。
FIG. 6A is a diagram showing sum frequency light generation, and FIG. 6B is a diagram showing input / output light spectra in four-wave mixing.

【図7】(a)は従来の光サンプリング光波形測定装
置、(b)は同装置で使用されるサンプリング光発生部
の構成を示す図である。
FIG. 7A is a diagram showing a configuration of a conventional optical sampling light waveform measuring device, and FIG. 7B is a diagram showing a configuration of a sampling light generating unit used in the device.

【図8】被測定光とサンプリング光と相互相関信号光の
関係を示すタイムチャートである。
FIG. 8 is a time chart showing the relationship among the measured light, the sampling light, and the cross-correlation signal light.

【図9】ランダムに変調された被測定光のアイパタン測
定を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining eye pattern measurement of light under measurement that is randomly modulated.

【図10】各種パルス光源の構成を示すであり、
(a),(b)はモード同期レーザ、(c)は利得スイ
ッチング半導体レーザを示す。
FIG. 10 is a diagram showing configurations of various pulse light sources,
(A) and (b) show a mode-locked laser, and (c) shows a gain switching semiconductor laser.

【図11】従来のサンプリング光発生部の構成を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional sampling light generator.

【図12】同発生部の動作を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the generation unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……被測定光源、2……サンプリング光発生部、3,
4……偏光制御器、5……結合器、6……非線形光学材
料、7……光学フィルタ、8……光検出器、9……信号
処理部、10……表示部、11……発振器、12……分
周回路、13……パルス光源、14−1〜14−3,3
3……光増幅器、15−1〜15−3……光フィルタ、
22……電気パルス発生器、23……光ゲートスイッ
チ、24……スーパーコンティニュアム発生用非線形光
学材料、25……分散補償器、26……波長選択用光学
バンドパスフィルタ(波長選択用バンドパスフィル
タ)、30……電気増幅器、31……直流電圧源、32
……光変調器、34……光遅延器、35……光学バンド
パスフィルタ、37……光学ミラー(ミラー)、38…
…直流電流源、39……半導体レーザ、40……パルス
圧縮用分散媒質。
1 ... Light source to be measured, 2 ... Sampling light generation unit, 3,
4 ... Polarization controller, 5 ... Coupler, 6 ... Non-linear optical material, 7 ... Optical filter, 8 ... Photodetector, 9 ... Signal processing unit, 10 ... Display unit, 11 ... Oscillator , 12 ... Frequency divider circuit, 13 ... Pulse light source, 14-1 to 14-3, 3
3 ... Optical amplifier, 15-1 to 15-3 ... Optical filter,
22 ... Electric pulse generator, 23 ... Optical gate switch, 24 ... Non-linear optical material for supercontinuum generation, 25 ... Dispersion compensator, 26 ... Optical bandpass filter for wavelength selection (wavelength selection band) Pass filter), 30 ... Electric amplifier, 31 ... DC voltage source, 32
...... Optical modulator, 34 ...... Optical delay device, 35 ...... Optical band pass filter, 37 ...... Optical mirror (mirror), 38 ...
... DC current source, 39 ... semiconductor laser, 40 ... dispersion medium for pulse compression.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光周波数νsig の繰り返しを有する被測
定光に基づいて光周波数νsam のパルス幅の狭いサンプ
リング光パルス列を発生するサンプリング光発生部と、
被測定光とサンプリング光の偏光をそれぞれ制御する偏
光制御器と、被測定光とサンプリング光を合波する結合
部と、被測定光に対してサンプリング光の遅延を掃引す
る遅延信号発生部と、被測定光とサンプリング光パルス
の相互相関信号として光周波数νsfg (ただしνsfg
νsig+νsam)となる両光の和周波数光または光周波数
νfwm (ただしνfwm=2νsam−νsig )となる四光波
混合光を発生する第1の非線形光学材料と、発生した相
互相関信号光を検出して電気信号に変換する光検出器
と、電気信号を処理して被測定光パルス波形を表示する
電気処理系を備えた光サンプリング波形測定装置におい
て、 f0 を被測定光繰り返し周波数、M,Nを自然数、△f
をオフセット周波数とした場合に、前記遅延信号発生部
として周波数M(f0 −N△f)で発振する発振器を用
い、 前記サンプリング光発生部が、該発振器の出力に基づい
て繰り返し周波数M(f0 −N△f)の光パルス列を発
生するパルス光源と、該発振器の出力を1/(NM)に
分周する分周器と、該分周器の出力に基づいて繰り返し
周波数f0 /N−△fの電気パルス列を発生する電気パ
ルス発生器と、該電気パルス列により該光パルス列を繰
り返し周波数f0 /N−△fの光パルス列に分周する光
ゲートスイッチとからなることを特徴とする光サンプリ
ング波形測定装置。
1. A sampling light generation section for generating a sampling light pulse train having a narrow pulse width of an optical frequency ν sam based on a measured light having a repetition of an optical frequency ν sig .
A polarization controller that controls the polarization of each of the measured light and the sampling light, a coupling unit that combines the measured light and the sampling light, and a delay signal generation unit that sweeps the delay of the sampling light with respect to the measured light, An optical frequency ν sfg (where ν sfg =
ν sig + ν sam ) Sum frequency light of both lights or optical frequency ν fwm (where ν fwm = 2ν sam −ν sig ) The first nonlinear optical material that generates the four-wave mixed light and the generated cross-correlation a photodetector for converting into an electric signal by detecting the signal light, the optical sampling waveform measuring apparatus having an electric processing system for displaying the processed electrical signals measured optical pulse waveform, repeat the f 0 measured light Frequency, M and N are natural numbers, Δf
Is an offset frequency, an oscillator that oscillates at a frequency M (f 0 −NΔf) is used as the delay signal generation unit, and the sampling light generation unit generates the repetition frequency M (f 0- NΔf) pulsed light source for generating an optical pulse train, a frequency divider for dividing the output of the oscillator into 1 / (NM), and a repetition frequency f 0 / N based on the output of the frequency divider. - to △ electrical pulse generator for generating electrical pulses of f, characterized in that the electric pulse train consisting of optical gate switches for dividing the optical pulse train of repetition frequency f 0 / N-△ f the optical pulse train Optical sampling waveform measuring device.
【請求項2】 前記パルス光源と前記合波器の間に、 入射光パルスを広帯域スペクトルを有するスーパーコン
ティニュアム光パルスへ変換する第2の非線形光学材料
と、該スーパーコンティニュアム光パルスから所望の中
心波長とスペクトルバンド幅の光パルスを選択する光学
バンドパスフィルタと、該光パルスが有するチャーピン
グを補償するチャーピング補償器とを備えることを特徴
とする請求項1記載の光サンプリング波形測定装置。
2. A second non-linear optical material for converting an incident light pulse into a supercontinuum light pulse having a wide band spectrum between the pulse light source and the multiplexer, and from the supercontinuum light pulse. The optical sampling waveform according to claim 1, further comprising: an optical bandpass filter for selecting an optical pulse having a desired center wavelength and a spectral bandwidth, and a chirping compensator for compensating for chirping of the optical pulse. measuring device.
【請求項3】 前記パルス光源と前記合波器の間に光増
幅器を少なくとも一つ配することを特徴とする請求項1
または2記載の光サンプリング波形測定装置。
3. At least one optical amplifier is arranged between the pulse light source and the multiplexer.
Alternatively, the optical sampling waveform measuring device described in 2.
【請求項4】 前記光増幅器の後段に、該光増幅器によ
って増幅された光パルスと同一の中心波長であるととも
に増幅された光パルスのスペクトルバンド幅より広いバ
ンド幅の光学バンドパスフィルタを配することを特徴と
する請求項3記載の光サンプリング波形測定装置。
4. An optical bandpass filter, which has the same center wavelength as the optical pulse amplified by the optical amplifier and has a wider bandwidth than the spectral bandwidth of the amplified optical pulse, is arranged in the subsequent stage of the optical amplifier. The optical sampling waveform measuring device according to claim 3, wherein
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002071725A (en) * 2000-08-31 2002-03-12 Anritsu Corp Waveform-measuring apparatus
KR100353844B1 (en) * 2000-12-28 2002-09-28 한국전자통신연구원 Apparatus for eye-pattern measurement of ultrafast optical signals using temporal-spectral conversion
US6541951B2 (en) 2000-01-11 2003-04-01 Nec Corporation Optical measurement of target-light waveform
WO2006003969A1 (en) * 2004-07-06 2006-01-12 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Pulse laser beam generating device
JP2006038960A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Fujitsu Ltd Optical waveform monitoring device and oscilloscope
US7190752B2 (en) 2002-05-14 2007-03-13 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Data signal quality evaluation method and apparatus using high speed sampling
JP2008085836A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Optical signal quality monitoring device
JP2011102777A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Anritsu Corp Sampling waveform measuring device and method of the same
JP2017011105A (en) * 2015-06-23 2017-01-12 国立研究開発法人理化学研究所 Laser device and device usable for the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541951B2 (en) 2000-01-11 2003-04-01 Nec Corporation Optical measurement of target-light waveform
JP2002071725A (en) * 2000-08-31 2002-03-12 Anritsu Corp Waveform-measuring apparatus
KR100353844B1 (en) * 2000-12-28 2002-09-28 한국전자통신연구원 Apparatus for eye-pattern measurement of ultrafast optical signals using temporal-spectral conversion
US7190752B2 (en) 2002-05-14 2007-03-13 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Data signal quality evaluation method and apparatus using high speed sampling
WO2006003969A1 (en) * 2004-07-06 2006-01-12 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Pulse laser beam generating device
US7538936B2 (en) 2004-07-06 2009-05-26 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Pulse laser beam generating device
JP2006038960A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Fujitsu Ltd Optical waveform monitoring device and oscilloscope
JP2008085836A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Optical signal quality monitoring device
JP2011102777A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Anritsu Corp Sampling waveform measuring device and method of the same
JP2017011105A (en) * 2015-06-23 2017-01-12 国立研究開発法人理化学研究所 Laser device and device usable for the same

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