光サンプリングシステム及び光サンプリング方法
【課題】被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する光サンプリングシステムを提供する。
【解決手段】
被測定光信号を、第１及び第２サブ被測定光信号、並びに１ビット遅延を与えられた第３及び第４サブ被測定光信号に分割する光分岐器及びビット遅延器と、第３及び第４サブ被測定光信号に、各々異なる位相変調を与えて第１及び第２変調光信号を生成する第１及び第２位相シフタと、第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号、並びに第２サブ被測定光信号及び前記第２変調光信号を、各々結合して第１及び第２干渉光信号を生成する光結合器と、第１及び第２干渉光信号の各々とサンプリング用パルスとを入力して第１及び第２サンプリング光信号を出力する非線形光学媒体とを具える。そして、第１及び第２サンプリング光信号の電力を測定して、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【解決手段】
被測定光信号を、第１及び第２サブ被測定光信号、並びに１ビット遅延を与えられた第３及び第４サブ被測定光信号に分割する光分岐器及びビット遅延器と、第３及び第４サブ被測定光信号に、各々異なる位相変調を与えて第１及び第２変調光信号を生成する第１及び第２位相シフタと、第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号、並びに第２サブ被測定光信号及び前記第２変調光信号を、各々結合して第１及び第２干渉光信号を生成する光結合器と、第１及び第２干渉光信号の各々とサンプリング用パルスとを入力して第１及び第２サンプリング光信号を出力する非線形光学媒体とを具える。そして、第１及び第２サンプリング光信号の電力を測定して、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び電界強度比（以下、単に強度比）のばらつきを検出するための光サンプリングシステム及び光サンプリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信において、送信するデータに応じて搬送波の位相を変調させる位相偏移変調（ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を行う技術が知られている。その代表例として、例えば２値位相変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や４値位相変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）が周知である。
【０００３】
ここで、光ファイバを経て送受信する際に、例えば光ファイバ等の欠陥等に起因して、光信号に含まれる光パルス列における各隣接ビット間の強度比又は位相差にばらつきが生じることがある。このようなばらつきは、光信号の品質低下に繋がる。そのため、強度比又は位相差のばらつきを検出するための光サンプリングシステムが求められている。
【０００４】
従来、光電変換を行う光通信システムでは、光電変換素子の帯域の制限から、高速の光信号（例えば１６０〜４００Ｇｂ／ｓ）を高い分解能でサンプリングすることは困難であった。
【０００５】
そこで、高速の光信号のサンプリングを実現するために、例えば非特許文献１に開示された光サンプリングシステムが提案されている。
【０００６】
非特許文献１に係る光サンプリングシステムでは、被測定光信号とサンプリング用パルスとを非線形光学媒体に入力することによってサンプリング光信号を生成する。サンプリング用パルスは、被測定光信号の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。そのため、被測定光信号に含まれる光パルス列の各シンボルに対して、各々の時間内の各位置に対応したサンプリング光信号を生成することができる。その結果、このサンプリング光信号から高い分解能で被測定光信号の瞬時の電界強度（以下、単に強度）を検出することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＥＣＯＣ−ＩＯＯＣ ２００３ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ − Ｖｏｌ．１ Ｍｏ３．６．２“１６０Ｇｂ／ｓ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＡＴＡ ＰＡＴＴＥＲＮ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＵＳＩＮＧ Ａ ＳＯＦＴＷＡＲＥ−ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ ＡＬＬ−ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＡＭＰＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に係る光サンプリングシステムでは、被測定光信号の位相に関する情報を検出することができない。
【０００９】
そして、上述したＰＳＫでは、信号の強度が一定であるため、被測定光信号の瞬時強度を検出するのみでは、光信号の品質を正確に評価することができない。
【００１０】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出することが可能な光サンプリングシステム及び光サンプリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、この発明による光サンプリングシステムは、以下の特徴を具えている。
【００１２】
この発明の第１の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング光信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００１３】
干渉光信号生成部は、第１光分岐器と、第２光分岐器と、ビット遅延器と、第３光分岐器と、第１位相シフタと、第２位相シフタと、第１光結合器と、第２光結合器とを具えている。
【００１４】
第１光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００１５】
第２光分岐器は、第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する。
【００１６】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００１７】
第３光分岐器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する。
【００１８】
第１位相シフタは、第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する。
【００１９】
第２位相シフタは、第４サブ被測定光信号に、第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する。
【００２０】
第１光結合器は、第１サブ被測定光信号と第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する。
【００２１】
第２光結合器は、第２サブ被測定光信号と第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する。
【００２２】
サンプリング光信号生成部は、第１非線形光学媒体と第２非線形光学媒体とを具えている。
【００２３】
第１非線形光学媒体は、第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する。
【００２４】
第２非線形光学媒体は、第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する。
【００２５】
信号処理部は、第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【００２６】
この発明の第２の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００２７】
干渉光信号生成部は、光分岐器と位相変調器とビット遅延器と光結合器とを具えている。
【００２８】
光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００２９】
位相変調器は、第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号に第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を出力する。
【００３０】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００３１】
光結合器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号の各パルスと、第１変調光パルス及び第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する。
【００３２】
サンプリング光信号生成部は、非線形光学媒体を具えている。
【００３３】
非線形光学媒体は、干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、サンプリング用パルスの各パルスと、第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する。
【００３４】
信号処理部は、第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【００３５】
この発明の第３の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００３６】
干渉光信号生成部は、光分岐器と、位相変調器と、ビット遅延器と、光結合器とを具えている。
【００３７】
光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００３８】
位相変調器は、第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号に第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、第１被測定光信号に第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を出力する。
【００３９】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００４０】
光結合器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号の各パルスと、第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する。
【００４１】
サンプリング光信号生成部は、非線形光学媒体を具えている。
【００４２】
非線形光学媒体は、干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、サンプリング用パルスの各パルスと、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する。
【００４３】
信号処理部は、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【発明の効果】
【００４４】
第１の要旨による光サンプリングシステムでは、上述したように、被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号と第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに分割する。第３サブ被測定光信号は、被測定光信号に対して、１ビット遅延が与えられ、さらに第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられて第１変調光信号とされる。また、第４サブ被測定光信号は、被測定光信号に対して、１ビット遅延が与えられ、さらに第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられて第２変調光信号とされる。そして、第１サブ被測定光信号と第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する。また、第２サブ被測定光信号と第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する。このような第１光干渉信号及び第２干渉光信号の各々と、サンプリング用パルスとを非線形光学媒体に入力することによって、第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号を生成する。その結果、これら第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号の電力を検出することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出することができる。
【００４５】
第２の要旨による光サンプリングシステムでは、第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を生成することによって、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成することができる。そのため、２つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号を生成する第１の要旨による光サンプリングシステムと比して、構成を単純化することができる。
【００４６】
第３の要旨による光サンプリングシステムでは、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成することができる。そのため、第２の要旨による光サンプリングシステムと同様に、構成を単純化することができる。
【００４７】
また、第３の要旨による光サンプリングシステムでは、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定することにより、位相差及び強度比を一義的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である
【図５】（Ａ）は、第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号を包絡線で示している。（Ｂ）は、第２サブ被測定光信号及び第２変調光信号を包絡線で示している。（Ｃ）は、干渉した第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号、並びに干渉した第２サブ被測定光信号及び第２変調光信号を構成する光パルスの状態をフェーザ表示で示している。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、変調位相に対応するｘ２及びｙ２の点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットした図である。
【図７】（Ａ）は、位相差にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。（Ｂ）は、強度比にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。
【図８】（Ａ）は、位相差にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。（Ｂ）は、強度比にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。
【図９】第２の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１２】第３の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｅ）は、第３の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１４】第４の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１７】第５の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図２１】算出される位相差θと実際の位相差θとの関係を示す図である。
【図２２】信号処理部に付与するアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００５０】
（第１の光サンプリングシステム）
図１〜４を参照して、この発明の第１の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第１の光サンプリングシステム）について説明する。図２〜図４では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
なお、図１では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。
【００５１】
第１の光サンプリングシステム１００は、干渉光信号生成部１１０とサンプリング光信号生成部１３０と信号処理部１５０と表示部１７０とを具えて構成される。第１の光サンプリングシステム１００は、入力された被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１０１で示す）から２つのサンプリング光信号（図１中、矢印Ｓ１５１、Ｓ１５２で示す）を生成し、それらの電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【００５２】
被測定光信号Ｓ１０１は、光パルス列を位相変調して得られる、デジタル電気信号を反映した光パルス信号である。被測定光信号Ｓ１０１は、例えばＢＰＳＫ信号又はＱＰＳＫ信号である。なお、ここでは、被測定光信号Ｓ１０１としてＱＰＳＫ信号を入力した場合について説明する。被測定光信号Ｓ１０１は、４値のデータを有していて、これらのデータに対応して、光搬送波の変調位相（０、π／２、π、３π／２）が定まっている。
【００５３】
第１の光サンプリングシステム１００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部１１０に入力される。
【００５４】
干渉光信号生成部１１０は、第１光分岐器１１と、第２光分岐器１３と、ビット遅延器１５と、第３光分岐器１７と、第１位相シフタ１９と、第２位相シフタ２１と、第１光結合器２３と、第２光結合器２５とを具えている。なお、図１では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【００５５】
干渉光信号生成部１１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、第１光分岐器１１に送られる。第１光分岐器１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１１で示す）と第２被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１２で示す）とに２分割する（図２（Ａ））。第１被測定光信号Ｓ１１１は、第２光分岐器１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１５に送られる。
【００５６】
第２光分岐器１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を、第１サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２１で示す）と第２サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２２で示す）とに２分割する（図２（Ｂ））。第１サブ被測定光信号Ｓ１２１は、第１光結合器２３に送られる。また、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２は、第２光結合器２５に送られる。
【００５７】
ビット遅延器１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。すなわち、入力された第２被測定光信号Ｓ１１２を構成する光パルス１つ分が時間軸上で占める時間遅延を与える。このビット遅延器１５として、例えばエタロンを用いることができる。エタロンをビット遅延器１５として使用するには、このエタロンを透過する第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与えるために必要な厚みのエタロンを選択すればよい。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、第３光分岐器１７に送られる。
【００５８】
第３光分岐器１７は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号Ｓ１１２ａを、第３サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２３で示す）と第４サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２４で示す）とに２分割する（図２（Ｃ））。第３サブ被測定光信号Ｓ１２３は、第１位相シフタ１９に送られる。また、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４は、第２位相シフタ２１に送られる。
【００５９】
第１位相シフタ１９は、第３サブ被測定光信号Ｓ１２３に、第１の位相変調量φ１の位相変調を与えて第１変調光信号（図１中、矢印Ｓ１３１で示す）を生成する（図２（Ｄ））。ここでは、φ１＝０とした場合について説明する。従って、各パルスの変調位相は、第３サブ被測定光信号Ｓ１２３（図２（Ｃ））と同様である。第１変調光信号Ｓ１３１は、第１光結合器２３に送られる。
【００６０】
第２位相シフタ２１は、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４に、第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２の位相変調を与えて第２変調光信号（図１中、矢印Ｓ１３２で示す）を生成する（図２（Ｅ））。ここでは、φ２＝π／２とした場合について説明する。従って、各パルスの変調位相は、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４からπ／２ずれた位相となる。第２変調光信号Ｓ１３２は、第２光結合器２５に送られる。
【００６１】
第１光結合器２３は、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１と第１変調光信号Ｓ１３１とを干渉させて第１干渉光信号Ｓ１４１を生成する（図３（Ａ）〜（Ｃ））。第２光結合器２５は、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２と第２変調光信号Ｓ１３２とを干渉させて第２干渉光信号Ｓ１４２を生成する（図３（Ｄ）〜（Ｆ））。第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２は、干渉光信号生成部１１０から出力され、サンプリング光信号生成部１３０に入力される。
【００６２】
サンプリング光信号生成部１３０は、第１非線形光学媒体３１と第２非線形光学媒体３３とを具えている。第１非線形光学媒体３１及び第２非線形光学媒体３３としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。サンプリング光信号生成部１３０に入力された第１干渉光信号Ｓ１４１は、第１非線形光学媒体３１に入力される。また、第２干渉光信号Ｓ１４２は、第２非線形光学媒体３３に入力される。
【００６３】
また、第１非線形光学媒体３１及び第２非線形光学媒体３３には、各々サンプリング用パルスが入力される。図１に示す構成例では、サンプリング用パルス源１０で生成されたサンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２０１で示す）は、光増幅器３５で増幅された後、第４分岐器３７に送られる。第４光分岐器３７は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２１１で示す）と第２サンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２１２で示す）とに２分割する。第１サンプリング用パルスＳ２１１は、サンプリング光信号生成部１３０に入力され、第１非線形光学媒体３１に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ２１２は、サンプリング光信号生成部１３０に入力され、第２非線形光学媒体３３に送られる。
【００６４】
第１非線形光学媒体３１は、第１干渉光信号Ｓ１４１と第１サンプリング用パルスＳ２１１との乗算信号として第１サンプリング光信号Ｓ１５１を生成して出力する（図４（Ａ）〜（Ｃ））。従って、第１サンプリング光信号Ｓ１５１を構成するパルスの強度は、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第１サンプリング用パルスＳ２１１を構成するパルスの強度の積となる。
【００６５】
第２非線形光学媒体３３は、第２干渉光信号Ｓ１４２と第２サンプリング用パルスＳ２１２との乗算信号として第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成して出力する（図４（Ｄ）〜（Ｆ））。従って、第２サンプリング光信号Ｓ１５２を構成するパルスの強度は、第２干渉光信号Ｓ１４２及び第２サンプリング用パルスＳ２１２を構成するパルスの強度の積となる。
【００６６】
第１サンプリング用パルスＳ２１１及び第２サンプリング用パルスＳ２１２は、一定の強度のパルスで、かつ、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数で構成されている。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。そのため、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２を構成する光パルス列の各シンボル（図４中に破線で区切って示す）に対して、周期毎に各シンボルの時間（タイムスロット）内でサンプリング光信号を生成する（サンプリングされる）時間位置が変化する。従って、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有する第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成することができる。
【００６７】
第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２は、第１光電変換器４１及び第２光電変換器４５において各々電気信号に変換される。その後、第１アナログ／デジタル変換器４３及び第２アナログ／デジタル変換器４７においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力された第１サンプリングデジタル信号（図１中、矢印Ｓ１６１で示す）及び第２サンプリングデジタル信号（図１中、矢印Ｓ１６２で示す）は、信号処理部１５０に入力される。
【００６８】
信号処理部１５０は、第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力を測定する。これら測定された各電力を、被測定光信号Ｓ１０１における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつき（以下、単に位相差及び強度比のばらつきとも称する）がない場合の電力と比較することによって、位相差及び強度比を検出する。
【００６９】
信号処理部１５０において検出された位相差及び強度比の情報は、表示部１７０に適した信号に変換されて表示部１７０に送られる。
【００７０】
表示部１７０は例えば液晶ディスプレイなど好適な表示手段とすることができる。そして、信号処理部１５０において検出された位相差及び強度比は、この表示部１７０において視認可能な状態で表示される。この表示された位相差及び強度比の情報から、位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【００７１】
（位相差及び強度比のばらつき検出の原理）
図５を参照して、位相差及び強度比のばらつきを検出する原理について説明する。図５（Ａ）では、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１を、電界の包絡線で示している。図５（Ｂ）では、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２を、電界の包絡線で示している。図５（Ｃ）では、干渉した第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１、並びに干渉した第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２を構成する光パルスの状態をフェーザ表示で示している。なお、フェーザ表示とは、位相変調信号を構成する光パルスの状態に対応する、複素平面上の点の位置（複素数と一対一対応する）を、位置ベクトルによって表示する手法である。すなわち、フェーザ表示は、複素数の絶対値及び位相を、それぞれ位相変調信号を構成する光パルスの光搬送波としての振幅及び位相とし、この複素平面に対応する位置ベクトルを複素平面上に表示する手法である。
【００７２】
干渉前の第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第２サブ被測定光信号Ｓ１２２（すなわち被測定光信号Ｓ１０１）について、各測定するパルスの時間軸上における１つ前のパルス（以下、前パルス）の強度をＥ、ある測定するパルスの、前パルスとの強度の比（以下、強度比）をａ、及びある測定するパルスと前パルスとの位相差をθとする（図５（Ａ）及び（Ｂ））。なお、φ１は、第１位相シフタ１９で与えられる第１の位相変調量であり、及びφ２は第２位相シフタ２１で与えられる第２の位相変調量である。
【００７３】
そして、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１が干渉して得られる第１干渉光信号Ｓ１４１のパルスの強度をｘとする。また、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２が干渉して得られる第２干渉光信号Ｓ１４２のパルスの強度をｙとする（図５（Ｃ））。
【００７４】
第１干渉光信号Ｓ１４１のパルスの強度ｘ、及び第２干渉光信号Ｓ１４２のパルスの強度ｙについて、図５（Ｃ）から下式（１）及び（２）が導かれる。
【００７５】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
第１の光サンプリングシステム１００では、信号処理部１５０において、入力された第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力として、式（１）及び（２）で表されるｘ２及びｙ２を測定する。
【００７６】
既に説明したように、第１の光サンプリングシステム１００では、サンプリング光信号生成部１３０において、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２と、第１サンプリング用パルスＳ２１１及び第２サンプリング用パルスＳ２１２との乗算信号として、それぞれ第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成する。その結果、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２の各タイムスロット内のパルスの強度を網羅して対応した第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成することができる。
【００７７】
そして、信号処理部１５０は、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の時間軸上で対応するパルス（例えば図４（Ｃ）及び（Ｆ）にＸｓ１、Ｙｓ１で示す）の電力の各組み合わせを行列として任意好適な記憶手段に蓄積する。この蓄積した各組み合わせのｘ２及びｙ２を、測定点としてｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比を検出する。
【００７８】
なお、第１の光サンプリングシステム１００では、強度Ｅの変化が大きくない場合を考える。すなわち、前パルスの強度Ｅを一定と見なす。そして、プロットするｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化する。
【００７９】
式（１）及び（２）によって算出される、位相差及び強度比のばらつきがない場合の、被測定光信号Ｓ１０１を構成する光パルス列に与えられた各変調位相に対応するｘ２−ｙ２２次元座標の点を表１に示す。表１では、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合、並びにφ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合について示してある。
【００８０】
【表１】
【００８１】
また、図６は、表１に示す各変調位相に対応する点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットした図である。図６（Ａ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合について示している。また、図６（Ｂ）は、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合について示している。これら各図では、横軸にｘ２を、また、縦軸にｙ２をとって示している。
【００８２】
位相差及び強度比のばらつきがない場合には、被測定光信号Ｓ１０１を構成する光パルス列に与えられた各変調位相に対応する点は、２Ｅ２／Ｔ（Ｔ：任意の定数）の半径を有する仮想円の円周上にプロットされる。
【００８３】
次に、図７及び図８を参照して、位相差及び強度比のばらつきが生じた場合の、ｘ２−ｙ２２次元座標におけるｘ２及びｙ２の測定点の変化について説明する。
【００８４】
図７（Ａ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合において、位相差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この位相差にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿ってプロットされる各測定点が変化する。図７（Ｂ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合において、強度比にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この強度比にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿って、又は仮想円の円周から外れる方向にプロットされる各測定点が変化する。
【００８５】
図８（Ａ）は、第１の位相変調量φ１及び第２の位相変調量φ２を、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合において、位相差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この位相差にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿ってプロットされる各測定点が変化する。図８（Ｂ）は、第１の位相変調量φ１及び第２の位相変調量φ２を、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合において、強度差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この強度比にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周から外れる方向にプロットされる各測定点が変化する。
【００８６】
以上に説明したように、被測定光信号Ｓ１０１に位相差及び強度比のばらつきが生じた場合には、ｘ２−ｙ２２次元座標におけるｘ２及びｙ２の測定点が、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点（図６（Ａ）及び（Ｂ））から変化した位置にプロットされる。従って、測定して算出したｘ２及びｙ２の測定点を、表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって、位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【００８７】
（第２の光サンプリングシステム）
図９〜１１を参照して、この発明の第２の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第２の光サンプリングシステム）について説明する。図１０及び図１１では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
【００８８】
第２の光サンプリングシステム２００は、上述した第１の光サンプリングシステム１００に、さらに第２ビット遅延器５３と第３非線形光学媒体５５とを追加して具えて構成されている。なお、第２の光サンプリングシステム２００において、第１の光サンプリングシステム１００と共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００８９】
第２の光サンプリングシステム２００は、干渉光信号生成部２１０とサンプリング光信号生成部２３０と信号処理部２５０と表示部１７０とを具えて構成される。
【００９０】
第２の光サンプリングシステム２００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部２１０に入力される。
【００９１】
干渉光信号生成部２１０では、第１光分岐器５１が、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２と第３被測定光信号（図９中にＳ１１３で示す）に３分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は第２光分岐器１３に、第２被測定光信号Ｓ１１２はビット遅延器１５に、及び、第３被測定光信号Ｓ１１３は第２ビット遅延器５３にそれぞれ送られる。
【００９２】
第２ビット遅延器５３は、第３被測定光信号Ｓ１１３に１ビット遅延を与える。この第２ビット遅延器５３は、ビット遅延器１５と同様に構成することができる。１ビット遅延を与えられた第３被測定光信号（図９中、矢印Ｓ１１３ａで示す）は、干渉光信号生成部２１０から出力され、サンプリング光信号生成部２３０に入力される。
【００９３】
サンプリング光信号生成部２３０に入力された第３被測定光信号Ｓ１１３ａは、第３非線形光学媒体５５に入力される。
【００９４】
また、サンプリング用パルスＳ２０１は、光増幅器３５で増幅された後、第４分岐器５７に送られる。第４光分岐器５７は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルスＳ２１１と第２サンプリング用パルスＳ２１２と第３サンプリング用パルス（図９中Ｓ２１３で示す）とに３分割する。第３サンプリング用パルスＳ２１３は、サンプリング光信号生成部２３０に入力され、第３非線形光学媒体５５に送られる。
【００９５】
第３非線形光学媒体５５は、非線形光学効果により、第３被測定光信号Ｓ１１３ａと第３サンプリング用パルスＳ２１３との乗算信号として、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成する（図１０（Ａ）〜（Ｃ））。従って、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を構成するパルスの強度は、第３被測定光信号Ｓ１１３ａ及び第３サンプリング光信号Ｓ１５３を構成するパルスの強度の積となる。
【００９６】
第３サンプリング用パルスＳ２１３は、一定の強度のパルスで構成されている。そして、第３サンプリング用パルスＳ２１３は、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定されている。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。そのため、第３被測定光信号Ｓ１１３ａを構成する光パルス列の各シンボル（図１０（Ａ）〜（Ｃ）中に破線で区切って示す）に対して、周期毎に各タイムスロット内で第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成する時間位置が変化する。従って、第３被測定光信号Ｓ１１３ａの各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有する第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成することができる。第３非線形光学媒体５５としては、第１及び第２非線形光学媒体５１及び５３と同様に、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【００９７】
第３サンプリング光信号Ｓ１５３は、第３光電変換器５９において電気信号に変換される。その後、第３アナログ／デジタル変換器６１においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力された第３サンプリングデジタル信号（図９中、矢印Ｓ１６３で示す）は、信号処理部２５０に入力される。
【００９８】
信号処理部２５０は、上述した第１の光サンプリングシステム１００の信号処理部１５０と同様に、第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力を測定する。
【００９９】
さらに、信号処理部２５０は、第３サンプリングデジタル信号から第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力を測定する。この第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力を、第１の実施の形態で上述した前パルスの強度Ｅに対応する電力Ｅ２として用いることによって、位相差及び強度比を算出する。
【０１００】
第２の光サンプリングシステム２００では、第１の光サンプリングシステム１００と同様に、信号処理部２５０は、第１サンプリング光信号Ｓ１５１、第２サンプリング光信号Ｓ１５２、及び第３サンプリング光信号Ｓ１５３の時間軸上で対応する時間位置のパルス（図１１（Ａ）〜（Ｃ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。
【０１０１】
既に説明したように、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の各パルスの電力は、上述した式（１）及び（２）で表されるｘ２及びｙ２に対応する。
【０１０２】
また、測定される第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力は、式（１）及び（２）で表されるＥ２に対応する。
【０１０３】
従って、時間軸上で対応する時間位置の、第１〜３サンプリング光信号Ｓ１５１〜Ｓ１５３のパルスの電力の各組み合わせで、式（１）及び（２）にｘ２、ｙ２、及びＥ２を導入することによって、位相差θ及び強度比ａを一義的に検出することができる。
【０１０４】
得られた各測定点を、第１の光サンプリングシステム１００と同様に、ｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１０５】
このように、第２の光サンプリングシステム２００では、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成することによって、前パルスのＥ２を検出する。その結果、前パルスの強度Ｅを一定と見なしてｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化する第１の光サンプリングシステム１００と比して、より正確に位相差及び強度比のばらつき検出することができる。
【０１０６】
（第３の光サンプリングシステム）
図１２及び図１３を参照して、この発明の第３の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第３の光サンプリングシステム）について説明する。図１３では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。なお、第３の光サンプリングシステムにおいて、上述した第１及び第２の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１０７】
第３の光サンプリングシステム３００は、干渉光信号生成部３１０とサンプリング光信号生成部３３０と信号処理部３５０と表示部１７０とを具えて構成される。第３の光サンプリングシステム３００は、入力された被測定光信号Ｓ１０１から１つのサンプリング光信号を生成し、その電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１０８】
第３の光サンプリングシステム３００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部３１０に入力される。
【０１０９】
干渉光信号生成部３１０は、光分岐器１０１１と、位相変調器１０１３と、ビット遅延器１０１５と、光結合器１０２３とを具えている。なお、図１２では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【０１１０】
干渉光信号生成部３１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、光分岐器１０１１に送られる。光分岐器１０１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２とに２分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は、位相変調器１０１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１０１５に送られる。
【０１１１】
位相変調器１０１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を構成する光パルス列に対し、第１の位相変調量φ１、及び第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２を交互に与える。そして、第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが交互に繰り返す変調光信号（図１２中、矢印Ｓ３０１で示す）を出力する（図１３（Ａ））。なお、図１３（Ａ）では、２つのパルス毎に繰り返して第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２とが与えられた変調光信号Ｓ３０１を示している。変調光信号Ｓ３０１は、光結合器１０２３に送られる。
【０１１２】
また、位相変調器１０１３は、変調器駆動回路１０１７から出力される駆動信号（図１２中、矢印Ｓ９０１で示す）に対応した繰り返し周波数で、第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２とを第１被測定光信号Ｓ１１１に与える。
【０１１３】
変調器駆動回路１０１７は、発振器１０１９の繰り返し周波数に基づいた駆動信号Ｓ９０１を生成し出力する。そして、第１変調光パルス及び第２変調光パルスの繰り返し周波数は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の２倍に設定される。
【０１１４】
ビット遅延器１０１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。このビット遅延器１０１５は、例えばエタロンを用いることができる。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１０１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１２中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、光結合器１０２３に送られる。
【０１１５】
光結合器１０２３は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルスと、変調光信号Ｓ３０１を構成する第１変調光パルス及び第２変調光パルスの各々とを干渉させて、第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号（図１２中、矢印Ｓ３１１で示す）を生成する（図１３（Ｂ））。干渉光信号Ｓ３１１は、干渉光信号生成部３１０から出力され、サンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１１６】
干渉光信号Ｓ３１１は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第１変調光パルスとから生成された第１干渉光パルスＸ、及び第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第２変調光パルスとから生成された第２干渉光パルスＹが、サンプリング用パルスＳ２０１の２倍の周期で、交互に繰り返す光パルス列によって構成される。なお、図１３（Ｂ）では、各パルスの強度を一定として示してあるが、実際には、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルス、第１変調光パルス、及び第２変調光パルスに与えられた変調位相に応じて、第１干渉光パルスＸ及び第２干渉光パルスＹの各強度が異なるのが一般的である。
【０１１７】
サンプリング光信号生成部３３０は、非線形光学媒体１０３１を具えている。
【０１１８】
サンプリング光信号生成部３３０に入力された干渉光信号Ｓ３１１は、非線形光学媒体１０３１に入力される。
【０１１９】
また、非線形光学媒体１０３１には、サンプリング用パルスＳ２０１が入力される。図１２に示す構成例では、サンプリング用パルスＳ２０１は、光増幅器３５で増幅された後、サンプリング光信号生成部３３０に入力され、非線形光学媒体１０３１に送られる。
【０１２０】
非線形光学媒体１０３１は、非線形光学効果により、干渉光信号Ｓ３１１とサンプリング用パルスＳ２０１との乗算信号を生成する。その結果、サンプリング用パルスＳ２０１の各パルスと、干渉光信号Ｓ３１１を構成する第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスの各々とから生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号（図１２中、矢印Ｓ３２１で示す）を出力する（図１３（Ｃ）〜（Ｅ））。
【０１２１】
非線形光学媒体１０３１としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【０１２２】
既に説明したように、干渉光信号Ｓ３１１は、サンプリング用パルスＳ２０１の２倍の周期に設定されている。そのため、サンプリング光信号Ｓ３２１は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、及びサンプリング用パルスＳ２０１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓが交互に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。なお、図１３（Ｄ）及び（Ｅ）では、サンプリング光信号Ｓ３２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓとを分けて示してある。
【０１２３】
ここで、サンプリング用パルスＳ２０１は、上述した第１及び第２の光サンプリングシステムと同様に、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。従って、干渉光信号Ｓ３１１の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有するサンプリング光信号Ｓ３２１を生成することができる。
【０１２４】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、サンプリング光信号生成部３３０から出力され、光電変換器１０４１、次いでアナログ／デジタル変換器１０４３に送られる。
【０１２５】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、光電変換器１０４１において電気信号に変換される。その後、アナログ／デジタル変換器１０４３においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力されたサンプリングデジタル信号（図１２中、矢印Ｓ３３１で示す）は、信号処理部３５０に入力される。
【０１２６】
信号処理部３５０は、サンプリングデジタル信号Ｓ３３１から、サンプリング光信号Ｓ３２１に含まれる第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスの電力を測定する。測定された各電力を、被測定光信号Ｓ１０１における位相差及び強度比のばらつきがない場合の電力と比較することによって、位相差及び強度比を検出する。
【０１２７】
第３の光サンプリングシステム３００では、信号処理部３５０は、サンプリング光信号Ｓ３２１の各パルスの電力を測定する。そして、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓ（図１３（Ｄ）及び（Ｅ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。そして、この蓄積した各組み合わせのｘ２及びｙ２を測定点としてｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１２８】
なお、第３の光サンプリングシステム３００では、第１の光サンプリングシステムと同様に、前パルスの強度Ｅを一定と見なし、ｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化してプロットする。
【０１２９】
このように、第３の光サンプリングシステム３００では、１つの非線形光学媒体１０３１を用いて第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓを含むサンプリング光信号Ｓ３２１を生成することができる。そのため、第１及び第２の光サンプリングシステムと比して、構成を単純化することができる。
【０１３０】
（第４の光サンプリングシステム）
図１４〜１６を参照して、この発明の第４の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第４の光サンプリングシステム）について説明する。図１５及び図１６では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
【０１３１】
第４の光サンプリングシステム４００は、上述した第３の光サンプリングシステム３００に、さらにパルス多重回路を追加して具えて構成されている。なお、第４の光サンプリングシステムにおいて、第１〜第３の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１３２】
第４の光サンプリングシステム４００は、パルス多重回路４１０を具えている。そして、サンプリング用パルスＳ２０１は、パルス多重回路４１０を経てサンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１３３】
パルス多重回路４１０は、サブ光分岐器１０５１と、微小遅延素子１０５３と、遅延線１０５５と、サブ光結合器１０５７とを具えている。
【０１３４】
パルス多重回路４１０に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、サブ光分岐器１０５１に送られる。サブ光分岐器１０５１は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４０１で示す）と第２サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４０２で示す）とに２分割する（図１５（Ａ））。ここでは、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を２Ｔｓとする。第１サンプリング用パルスＳ４０１は、微小遅延素子１０５３に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ４０２は、遅延線１０５５に送られる。
【０１３５】
微小遅延素子１０５３は、第１サンプリング用パルスＳ４０１に、時間ΔＤの遅延を与える。ΔＤ遅延を与えられた第１サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４１１で示す）は、サブ光結合器１０５７に送られる（図１５（Ｂ））。
【０１３６】
ここで、微小遅延素子１０５３において与えられる時間ΔＤについて説明する。
【０１３７】
既に説明したように、サンプリング用パルスＳ２０１は、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。そのため、上述した第３の光サンプリングシステム３００では、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓ（図１３（Ｄ）及び（Ｅ）において破線で囲って示す）とで、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置にずれ（オフセット）が生じる。その結果、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓの組み合わせから決定される、測定点としてのｘ２及びｙ２に若干の誤差が生じる。
【０１３８】
そこで、上述したオフセットを補正するために、このオフセットに相当する時間ΔＤの遅延を第１サンプリング用パルスＳ４１１に与える。
【０１３９】
遅延線１０５５は、第２サンプリング用パルスＳ４０２に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の１／２に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を２Ｔｓとすると、時間Ｔｓの遅延を与える。Ｔｓ遅延を与えられた第２サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４１２で示す）は、サブ光結合器１０５７に送られる（図１５（Ｃ））。
【０１４０】
サブ光結合器１０５７は、第１サンプリング用パルスＳ４１１と第２サンプリング用パルスＳ４１２とを結合して多重サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４２１で示す）を生成する（図１５（Ｄ））。
【０１４１】
多重サンプリング用パルスＳ４２１は、パルス多重回路４１０から出力され、サンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１４２】
多重サンプリング用パルスＳ４２１は、第１サンプリング用パルスＳ４１１及び第２サンプリング用パルスＳ４１２の各パルスが、交互に繰り返す光パルス列によって構成される。その結果、多重サンプリング用パルスＳ４２１の各パルスのピーク間は、時間Ｔｓ＋ΔＤと時間Ｔｓ−ΔＤとを繰り返して各々離間している。
【０１４３】
このような多重サンプリング用パルスＳ４２１と干渉光信号Ｓ３１１とを非線形光学媒体１０３１に入力して、サンプリング光信号Ｓ３２１を生成する（図１６（Ａ）〜（Ｄ））。
【０１４４】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、及び多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓが交互に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。なお、図１６（Ｃ）及び（Ｄ）では、サンプリング光信号Ｓ３２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓとを分けて示してある。
【０１４５】
ここで、既に説明したように、多重サンプリング用パルスＳ４２１は、各パルスのピーク間が、時間Ｔｓ＋ΔＤと時間Ｔｓ−ΔＤとを繰り返して各々離間している。そして、ΔＤは、上述したオフセットに相当する時間として設定されている。そのため、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓ（図１６（Ｃ）及び（Ｄ）において破線で囲って示す）は、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置が互いに一致している。
【０１４６】
従って、第３の光サンプリングシステムとは異なり、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓの組み合わせから決定される、測定点としてのｘ２及びｙ２に誤差が生じるのを防止できる。そのため、第４の光サンプリングシステム４００では、第３の光サンプリングシステム３００と比して、より正確に位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【０１４７】
（第５の光サンプリングシステムの構成）
図１７〜図２０を参照して、この発明の第５の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第５の光サンプリングシステム）について説明する。図１８〜図２０では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。なお、第５の光サンプリングシステムにおいて、上述した第１〜第４の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１４８】
第５の光サンプリングシステム５００は、干渉光信号生成部５１０と、パルス多重回路５９０と、サンプリング光信号生成部５３０と、信号処理部５５０と、表示部１７０とを具えて構成される。第５の光サンプリングシステム５００は、入力された被測定光信号Ｓ１０１から１つのサンプリング光信号を生成し、その電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１４９】
第５の光サンプリングシステム５００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部５１０に入力される。
【０１５０】
干渉光信号生成部５１０は、光分岐器１０１１と、位相変調器２０１３と、ビット遅延器１０１５と、光結合器１０２３とを具えている。なお、図１７では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【０１５１】
干渉光信号生成部５１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、光分岐器１０１１に送られる。光分岐器１０１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２とに２分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は、位相変調器２０１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１０１５に送られる。
【０１５２】
位相変調器２０１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を構成する光パルス列に対し、第１の位相変調量φ１、第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２、及び第１及び第２の位相変調量φ１及びφ２とは異なる第３の位相変調量φ３を一定時間毎にこの順に繰り返して与える。そして、第１被測定光信号Ｓ１１１に第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号Ｓ１１１に第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、第１被測定光信号Ｓ１１１に第３の位相変調量φ３の位相変調が与えられた第３変調光パルスとがこの順に繰り返す変調光信号（図１７中、矢印Ｓ５０１で示す）を出力する（図１８（Ａ））。なお、図１８（Ａ）では、３つのパルス毎に繰り返して第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２と第３の変調量φ３が与えられた変調光信号Ｓ５０１を示している。変調光信号Ｓ５０１は、光結合器１０２３に送られる。
【０１５３】
また、位相変調器２０１３は、変調器駆動回路２０１７から出力される駆動信号（図１７中、矢印Ｓ９０２で示す）に対応した繰り返し周波数で、第１の位相変調量φ１、第２の位相変調量φ２、第３の位相変調量φ３を第１被測定光信号Ｓ１１１に与える。
【０１５４】
変調器駆動回路２０１７は、発振器２０１９の繰り返し周波数に基づいた駆動信号Ｓ９０２を生成し出力する。そして、第１変調光パルス、第２変調光パルス、第３変調光パルスの周期は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の３倍に設定される。
【０１５５】
ビット遅延器１０１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。このビット遅延器１０１５は、例えばエタロンを用いることができる。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１０１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１７中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、光結合器１０２３に送られる。
【０１５６】
光結合器１０２３は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号Ｓ１１２ａと変調光信号Ｓ５０１とを結合する。その結果、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルスと、変調光信号Ｓ３０１を構成する第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調パルスの各々とが干渉して第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、第３干渉パルスを含む干渉光信号（図１７中、矢印Ｓ５１１で示す）が生成される（図１８（Ｂ））。干渉光信号Ｓ５１１は、干渉光信号生成部５１０から出力され、サンプリング光信号生成部５３０に入力される。
【０１５７】
干渉光信号Ｓ５１１は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第１変調光パルスとから生成された第１干渉光パルスＸ、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第２変調光パルスとから生成された第２干渉光パルスＹ、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第３変調光パルスとから生成された第３干渉光パルスＺが、サンプリング用パルスＳ２０１の３倍の周期で、この順に繰り返す光パルス列によって構成される。なお、図１８（Ｂ）では、各パルスの強度を一定として示してあるが、実際には、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルス、第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調パルスに与えられた変調位相に応じて、第１干渉光パルスＸ、第２干渉光パルスＹ、及び第３干渉光パルスＺの各強度が異なる場合がある。
【０１５８】
一方、第５の光サンプリングシステム５００に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、まずパルス多重回路５９０に入力される。
【０１５９】
パルス多重回路５９０は、サブ光分岐器２０５１と、第１微小遅延素子２０５３と、第１遅延線２０５５と、第２微小遅延素子２０５７と、第２遅延線２０５９と、サブ光結合器２０６１とを具えている。
【０１６０】
パルス多重回路５９０に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、サブ光分岐器２０５１に送られる。サブ光分岐器２０５１は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０１で示す）と、第２サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０２で示す）と、第３サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０３で示す）に３分割する（図１９（Ａ））。第１サンプリング用パルスＳ６０１は、第１微小遅延素子２０５３に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ６０２は、第１遅延線２０５５、次いで第２微小遅延素子２０５７に送られる。また、第３サンプリング用パルスＳ６０３は、第２遅延線２０５９に送られる。
【０１６１】
第１微小遅延素子２０５３は、第１サンプリング用パルスＳ６０１に、時間２ΔＤの遅延を与える。２ΔＤ遅延を与えられた第１サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１１で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｂ））。
【０１６２】
ここで、時間ΔＤは、上述した第４の光サンプリングシステム４００と同様に、隣接する２つのサンプリング光パルスに生じるオフセットに相当する時間（オフセット時間）である。そして、第１サンプリング用パルスＳ６０１には、このオフセット時間の２倍の時間２ΔＤの遅延が与えられる。
【０１６３】
第１遅延線２０５５は、第２サンプリング用パルスＳ６０２に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の１／３に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を３Ｔｓとすると、時間Ｔｓの遅延を与える。また、第２微小遅延素子２０５７は、第２サンプリング用パルスＳ６０２に、時間ΔＤの遅延を与える。Ｔｓ遅延及びΔＤ遅延を与えられた第２サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１２で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｃ））。時間ΔＤは、上述したようにオフセット時間である。
【０１６４】
第２遅延線２０５９は、第３サンプリング用パルスＳ６０３に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の２／３に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を３Ｔｓとすると、時間２Ｔｓの遅延を与える。２Ｔｓ遅延を与えられた第３サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１３で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｄ））。
【０１６５】
サブ光結合器２０６１は、第１サンプリング用パルスＳ６１１、第２サンプリング用パルスＳ６１２、第３サンプリング用パルスＳ６１３を結合して多重サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６２１で示す）を生成する。多重サンプリング用パルスＳ６２１は、パルス多重回路５９０から出力され、サンプリング光信号生成部５３０に入力される。
【０１６６】
多重サンプリング用パルスＳ６２１は、第１サンプリング用パルスＳ６１１、第２サンプリング用パルスＳ６１２、及び第３サンプリング用パルスＳ６１３の各パルスが、この順に繰り返す光パルス列によって構成される。その結果、多重サンプリング用パルスＳ６２１の各パルスのピーク間は、時間Ｔｓ−ΔＤ、時間Ｔｓ−ΔＤ、及び時間Ｔｓ＋２ΔＤをこの順に繰り返して各々離間している。
【０１６７】
サンプリング光信号生成部５３０は、非線形光学媒体２０３１を具えている。
【０１６８】
サンプリング光信号生成部５３０に入力された干渉光信号Ｓ５１１及び多重サンプリング用パルスＳ６２１は、非線形光学媒体２０３１に入力される。
【０１６９】
非線形光学媒体２０３１は、非線形光学効果により、干渉光信号Ｓ５１１と多重サンプリング用パルスＳ６２１との乗算信号を生成する（図２０（Ａ）〜（Ｅ））。その結果、多重サンプリング用パルスＳ６２１の各パルスと、干渉光信号Ｓ５１１を構成する第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉パルスの各々とから生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号（図１７中、矢印Ｓ５２１で示す）を出力する。
【０１７０】
非線形光学媒体２０３１としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【０１７１】
ここで、サンプリング用パルスＳ２０１は、上述した第１〜第４の光サンプリングシステムと同様に、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定されている。従って、干渉光信号Ｓ５１１の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有するサンプリング光信号Ｓ５２１を生成することができる。
【０１７２】
また、上述したように、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスの周期は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の３倍に設定される。従って、サンプリング用パルスＳ２０１の各パルスは、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉パルスとこの順に繰り返して対応して、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを生成する。
【０１７３】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、サンプリング光信号生成部５３０から出力され、光電変換器１０４１、次いでアナログ／デジタル変換器１０４３に送られる。
【０１７４】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、光電変換器１０４１において電気信号に変換される。その後、アナログ／デジタル変換器１０４３においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力されたサンプリングデジタル信号（図１７中、矢印Ｓ５３１で示す）は、信号処理部５５０に入力される。
【０１７５】
信号処理部５５０は、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定する。そして、測定された各電力から位相差及び強度比を検出する。
【０１７６】
ここで、既に説明したように、干渉光信号Ｓ５１１は、サンプリング用パルスＳ２０１の３倍の周期に設定されている。そのため、サンプリング光信号Ｓ５２１は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓ、及び多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第３干渉光パルスＺとから生成された第３サンプリング光パルスＺｓがこの順に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。また、第３サンプリング光パルスＺｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第３干渉光パルスＺの積となる。なお、図２０（Ｃ）〜（Ｅ）では、サンプリング光信号Ｓ５２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを分けて示してある。
【０１７７】
また、上述したように、多重サンプリング用パルスＳ６２１は、各パルスのピーク間が、時間Ｔｓ−ΔＤ、時間Ｔｓ−ΔＤ、及び時間Ｔｓ＋２ΔＤをこの順に繰り返して各々離間している。そして、ΔＤは、オフセット時間として設定されている。そのため、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）は、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置が互いに一致している。
【０１７８】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、光電変換器１０４１、並びにアナログ／デジタル変換器１０４３を経て、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１となり、信号処理部５５０に入力される。そして、信号処理部５５０において、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを測定する。
【０１７９】
第５の光サンプリングシステム５００では、信号処理部５５０は、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。
【０１８０】
そして、この蓄積した各組み合わせの電力を用いて、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出する。
【０１８１】
（位相差及び強度比のばらつき検出の原理）
干渉光信号Ｓ５２１について、各測定するパルスの前パルスの強度をＥ、各測定するパルスの、前パルスとの強度比をａ、及びある測定するパルスと前パルスとの位相差をθとすると、第１干渉光信号パルス及び第２干渉光パルスの各強度ｘ、ｙは、上述した式（１）及び（２）で表される。また、第３干渉光信号パルスの各強度ｚは、式（３）で表される。なお、φ１を第１の位相変調量、φ２を第２の位相変調量、及びφ３を第３の位相変調量とする。
【０１８２】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ３）） ・・・（３）
第５の光サンプリングシステム５００では、信号処理部５５０において、入力されたサンプリング光信号Ｓ５２１から、第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓの電力として、式（１）〜（３）で表されるｘ２、ｙ２、及びｚ２を測定する。従って、式（１）〜（３）を用いて、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出することができる。
【０１８３】
以下、位相変調器２０１３において与えられる第１〜第３の位相変調量を、φ１＝π／２、φ２＝−π／２、及びφ３＝０とした場合について説明する。
【０１８４】
φ１＝π／２、φ２＝−π／２、及びφ３＝０とすると、上式（１）〜（３）から、ｘ２、ｙ２、及びｚ２は、下式（４）〜（６）で表される。
【０１８５】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２−２ａｓｉｎθ） ・・・（４）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｓｉｎθ） ・・・（５）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓθ） ・・・（６）
上式（４）〜（６）から、下式（７）を得る。
【０１８６】
（ｚ２−ｘ２）／（ｚ２−ｙ２）＝（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ） ・・・（７）
上式（７）から、位相差θは、下式（８）で表される。なお、Ａ＝（ｚ２−ｘ２）／（ｚ２−ｙ２）とする。
【０１８７】
θ＝ｔａｎ−１（（Ａ−１）／（Ａ＋１）） ・・・（８）
そして、測定されたｘ２、ｙ２、及びｚ２を用いて、上式（８）から位相差θを算出する。
【０１８８】
また、上式（４）〜（５）から、下式（９）を得る。
【０１８９】
（ｙ２−ｘ２）／（ｘ２＋ｙ２）＝（２ａｓｉｎθ）／（１＋ａ２） ・・・（９）
上式（９）から、強度比ａは、下式（１０）で表される。なお、Ｂ＝（ｙ２−ｘ２）／（ｘ２＋ｙ２）とする。
【０１９０】
ａ＝（ｓｉｎθ±√（ｓｉｎ２θ−Ｂ２））／Ｂ ・・・（１０）
そして、測定されたｘ２、ｙ２、及びｚ２、並びに上式（８）から算出した位相差θを用いて、上式（１０）から強度比ａを算出する。なお、上式（１０）を用いると、式（１０）における±を＋として計算した場合、又は−として計算した場合の２つのａが算出される。
【０１９１】
上式（８）から算出される位相差θと実際の位相差θとの関係を図２１に示す。図２１では、横軸に実際の位相差θを°単位でとって示し、縦軸に上式（８）から算出される位相差θを°単位でとって示している。
【０１９２】
図２１に示すように、実際の位相差θが９０〜１８０°である場合（領域ＩＩ）、及び実際の位相差θが−１８０〜−９０°である場合（領域ＩＩＩ）には、算出される位相差θが実際の位相差θと異なる。
【０１９３】
すなわち、領域ＩＩでは、算出される位相差θが−９０〜０°となる。また、領域ＩＩＩでは、算出される位相差θが０〜９０°となる。
【０１９４】
そのため、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ＋１８０°に補正する必要がある。また、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ−１８０°に補正する必要がある。
【０１９５】
そこで、実際の位相差θと、式（８）から算出される位相差θ、及び式（１０）から算出される強度比ａの組み合わせとから、実際の位相差θが領域Ｉ〜ＩＶのいずれの領域の範囲内に存在するかを判別する。
【０１９６】
図２１に示す実際の位相差θの領域Ｉ〜ＩＶと、式（８）から算出される位相差θ、式（１０）における±を＋として計算した場合の強度比ａ（表中にａ１として示す）、及び式（１０）における±を−として計算した場合の強度比ａ（表中にａ２として示す）の符号との対応関係を表２に示す。
【０１９７】
【表２】
【０１９８】
強度比ａは、各測定されるパルスの強度と前パルスの強度との比であるため、実際の強度比ａの符号が−となることはない。従って、強度比ａの符号が−となる場合には、算出された位相差θが誤りであることが判別される。そして、表２に示すように、強度比ａの符号がともに−となる場合には、実際の位相差θが領域ＩＩ又は領域ＩＩＩの範囲内にある。
【０１９９】
さらに、表２から、算出された強度比ａの符号がともに−であり、かつ算出された位相差θの符号が−である場合には、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にあることが判別される。
【０２００】
また、表２から、算出された強度比ａの符号がともに−であり、かつ算出された位相差θの符号が＋である場合には、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にあることが判別される。
【０２０１】
このように、実際の位相差θが領域ＩＩ又は領域ＩＩＩの範囲内にある場合を判別することができる。そして、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ＋１８０°に補正する。また、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ−１８０°に補正する。
【０２０２】
また、上式（４）及び（５）を用いて、上式（１０）から算出される２つの強度比ａから、１つの強度比ａを決定する。
【０２０３】
上式（４）及び（５）から、下式（１１）を得る。
【０２０４】
Ｅ２＝（ｘ２＋ｙ２）／２（１＋ａ２） ・・・（１１）
上式（１０）から算出される２つの強度比ａをそれぞれ用いることによって、式（１１）から、Ｅ２が算出される。
【０２０５】
ここで、既に説明したように、Ｅ２は、各測定されるパルスの前パルスの強度Ｅに対応する電力である。そこで、測定毎にｘ２及びｙ２を記録しておく。そして、前回の測定において得たｘ２及びｙ２と、式（１１）から算出された２つのＥ２と比較し、好適なＥ２を決定する。そして、この好適なＥ２を算出するために用いた強度比ａを決定する。
【０２０６】
図２２に、信号処理部５５０に付与する、位相差θ、強度比ａ、Ｅ２を検出するためのアルゴリズムをフローチャートで示す。
【０２０７】
まず、信号処理部５５０に入力されたサンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルスＸｓのｘ２、第２サンプリング光パルスＹｓのｙ２、及び第３サンプリング光パルスＺｓのｚ２を測定する。また、測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２を、任意好適な記憶手段に記録する（Ｓ１）。
【０２０８】
次に、Ｓ１において測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２を用いて、上式（８）から位相差θを算出する（Ｓ２）。
【０２０９】
次に、Ｓ１において測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２、並びにＳ２において算出した位相差θを用いて、上式（１０）から２つの強度比ａ１及びａ２を算出する（Ｓ３）。
【０２１０】
次に、Ｓ２において算出した位相差θと、Ｓ３において算出した強度比ａ１及びａ２との符号の組み合わせから、実際の位相差θが領域Ｉ〜ＩＶ（図２１参照）のいずれの範囲内にあるかを判別する。そして、実際の位相差θが領域ＩＩ又はＩＩＩの範囲内にある場合には、Ｓ２において算出した位相差θを補正する（Ｓ４）。
【０２１１】
次に、Ｓ３において算出した強度比ａ１及びａ２を用いて、上式（１１）から２つのＥ２１及びＥ２２を算出する（Ｓ５）。
【０２１２】
次に、Ｓ１において記録したｘ２及びｙ２を用いて、Ｓ５において算出した２つのＥ２１及びＥ２２から１つのＥ２を決定する（Ｓ６）。
【０２１３】
次に、Ｓ６において決定したＥ２を用いてａ決定する（Ｓ７）。
【０２１４】
このように、第５の光サンプリングシステム５００では、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出することができる。
【０２１５】
そして、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）のうちＸｓ及びＹｓの電力の各組み合わせを行列として蓄積する。これら各組み合わせのｘ２及びｙ２を対応するＥ２で除算することによって、正確なｘ２及びｙ２の測定点を得ることができる。得られた各測定点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【０２１６】
また、第５の光サンプリングシステム５００では、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを含むサンプリング光信号Ｓ５２１を生成することができる。そのため、第３及び第４の光サンプリングシステムと同様に、構成を単純化することができる。
【符号の説明】
【０２１７】
１０：サンプリング用パルス源
１１、５１：第１光分岐器
１３：第２光分岐器
１５、１０１５：ビット遅延器
１７：第３光分岐器
１９：第１位相シフタ
２１：第２位相シフタ
２３：第１光結合器
２５：第２光結合器
２７、３５：光増幅器
３１：第１非線形光学媒体
３３：第２非線形光学媒体
３７、５７：第４分岐器
４１：第１光電変換器
４３：第１アナログ／デジタル変換器
４５：第２光電変換器
４７：第２アナログ／デジタル変換器
５３：第２ビット遅延器
５５：第３非線形光学媒体
５９：第３光電変換器
６１：第３アナログ／デジタル変換器
１００：第１の光サンプリングシステム
１１０、２１０、３１０、５１０：干渉光信号生成部
１３０、２３０、３３０、５３０：サンプリング光信号生成部
１５０、２５０、３５０、５５０：信号処理部
１７０：表示部
２００：第２の光サンプリングシステム
３００：第３の光サンプリングシステム
４００：第４の光サンプリングシステム
５００：第５の光サンプリングシステム
４１０、５９０：パルス多重回路
１０１１：光分岐器
１０１３、２０１３：位相変調器
１０１７、２０１７：変調器駆動回路
１０１９、２０１９：発振器
１０２３：光結合器
１０３１、２０３１：非線形光学媒体
１０４１：光電変換器
１０４３：アナログ／デジタル変換器
１０５１、２０５１：サブ光分岐器
１０５３：微小遅延素子
１０５５：遅延線
１０５７、２０６１：サブ光結合器
２０５３：第１微小遅延素子
２０５５：第１遅延線
２０５７：第２微小遅延素子
２０５９：第２遅延線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び電界強度比（以下、単に強度比）のばらつきを検出するための光サンプリングシステム及び光サンプリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信において、送信するデータに応じて搬送波の位相を変調させる位相偏移変調（ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を行う技術が知られている。その代表例として、例えば２値位相変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や４値位相変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）が周知である。
【０００３】
ここで、光ファイバを経て送受信する際に、例えば光ファイバ等の欠陥等に起因して、光信号に含まれる光パルス列における各隣接ビット間の強度比又は位相差にばらつきが生じることがある。このようなばらつきは、光信号の品質低下に繋がる。そのため、強度比又は位相差のばらつきを検出するための光サンプリングシステムが求められている。
【０００４】
従来、光電変換を行う光通信システムでは、光電変換素子の帯域の制限から、高速の光信号（例えば１６０〜４００Ｇｂ／ｓ）を高い分解能でサンプリングすることは困難であった。
【０００５】
そこで、高速の光信号のサンプリングを実現するために、例えば非特許文献１に開示された光サンプリングシステムが提案されている。
【０００６】
非特許文献１に係る光サンプリングシステムでは、被測定光信号とサンプリング用パルスとを非線形光学媒体に入力することによってサンプリング光信号を生成する。サンプリング用パルスは、被測定光信号の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。そのため、被測定光信号に含まれる光パルス列の各シンボルに対して、各々の時間内の各位置に対応したサンプリング光信号を生成することができる。その結果、このサンプリング光信号から高い分解能で被測定光信号の瞬時の電界強度（以下、単に強度）を検出することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＥＣＯＣ−ＩＯＯＣ ２００３ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ − Ｖｏｌ．１ Ｍｏ３．６．２“１６０Ｇｂ／ｓ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＡＴＡ ＰＡＴＴＥＲＮ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＵＳＩＮＧ Ａ ＳＯＦＴＷＡＲＥ−ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ ＡＬＬ−ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＡＭＰＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に係る光サンプリングシステムでは、被測定光信号の位相に関する情報を検出することができない。
【０００９】
そして、上述したＰＳＫでは、信号の強度が一定であるため、被測定光信号の瞬時強度を検出するのみでは、光信号の品質を正確に評価することができない。
【００１０】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、被測定光信号の隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出することが可能な光サンプリングシステム及び光サンプリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、この発明による光サンプリングシステムは、以下の特徴を具えている。
【００１２】
この発明の第１の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング光信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００１３】
干渉光信号生成部は、第１光分岐器と、第２光分岐器と、ビット遅延器と、第３光分岐器と、第１位相シフタと、第２位相シフタと、第１光結合器と、第２光結合器とを具えている。
【００１４】
第１光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００１５】
第２光分岐器は、第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する。
【００１６】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００１７】
第３光分岐器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する。
【００１８】
第１位相シフタは、第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する。
【００１９】
第２位相シフタは、第４サブ被測定光信号に、第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する。
【００２０】
第１光結合器は、第１サブ被測定光信号と第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する。
【００２１】
第２光結合器は、第２サブ被測定光信号と第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する。
【００２２】
サンプリング光信号生成部は、第１非線形光学媒体と第２非線形光学媒体とを具えている。
【００２３】
第１非線形光学媒体は、第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する。
【００２４】
第２非線形光学媒体は、第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する。
【００２５】
信号処理部は、第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【００２６】
この発明の第２の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００２７】
干渉光信号生成部は、光分岐器と位相変調器とビット遅延器と光結合器とを具えている。
【００２８】
光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００２９】
位相変調器は、第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号に第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を出力する。
【００３０】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００３１】
光結合器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号の各パルスと、第１変調光パルス及び第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する。
【００３２】
サンプリング光信号生成部は、非線形光学媒体を具えている。
【００３３】
非線形光学媒体は、干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、サンプリング用パルスの各パルスと、第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する。
【００３４】
信号処理部は、第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【００３５】
この発明の第３の要旨による光サンプリングシステムは、干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具えて構成される。
【００３６】
干渉光信号生成部は、光分岐器と、位相変調器と、ビット遅延器と、光結合器とを具えている。
【００３７】
光分岐器は、被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する。
【００３８】
位相変調器は、第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号に第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、第１被測定光信号に第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を出力する。
【００３９】
ビット遅延器は、第２被測定光信号に１ビット遅延を与える。
【００４０】
光結合器は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号の各パルスと、第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する。
【００４１】
サンプリング光信号生成部は、非線形光学媒体を具えている。
【００４２】
非線形光学媒体は、干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、サンプリング用パルスの各パルスと、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する。
【００４３】
信号処理部は、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する。
【発明の効果】
【００４４】
第１の要旨による光サンプリングシステムでは、上述したように、被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号と第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに分割する。第３サブ被測定光信号は、被測定光信号に対して、１ビット遅延が与えられ、さらに第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられて第１変調光信号とされる。また、第４サブ被測定光信号は、被測定光信号に対して、１ビット遅延が与えられ、さらに第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられて第２変調光信号とされる。そして、第１サブ被測定光信号と第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する。また、第２サブ被測定光信号と第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する。このような第１光干渉信号及び第２干渉光信号の各々と、サンプリング用パルスとを非線形光学媒体に入力することによって、第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号を生成する。その結果、これら第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号の電力を検出することによって、被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出することができる。
【００４５】
第２の要旨による光サンプリングシステムでは、第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を生成することによって、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成することができる。そのため、２つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光信号及び第２サンプリング光信号を生成する第１の要旨による光サンプリングシステムと比して、構成を単純化することができる。
【００４６】
第３の要旨による光サンプリングシステムでは、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成することができる。そのため、第２の要旨による光サンプリングシステムと同様に、構成を単純化することができる。
【００４７】
また、第３の要旨による光サンプリングシステムでは、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定することにより、位相差及び強度比を一義的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、第１の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である
【図５】（Ａ）は、第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号を包絡線で示している。（Ｂ）は、第２サブ被測定光信号及び第２変調光信号を包絡線で示している。（Ｃ）は、干渉した第１サブ被測定光信号及び第１変調光信号、並びに干渉した第２サブ被測定光信号及び第２変調光信号を構成する光パルスの状態をフェーザ表示で示している。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、変調位相に対応するｘ２及びｙ２の点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットした図である。
【図７】（Ａ）は、位相差にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。（Ｂ）は、強度比にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。
【図８】（Ａ）は、位相差にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。（Ｂ）は、強度比にばらつきが生じた場合における測定点のｘ２−ｙ２２次元座標上の変化を示している。
【図９】第２の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１２】第３の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｅ）は、第３の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１４】第４の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１７】第５の光サンプリングシステムの概略構成図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｅ）は、第５の光サンプリングシステムにおいて伝送される信号の包絡線を示す図である。
【図２１】算出される位相差θと実際の位相差θとの関係を示す図である。
【図２２】信号処理部に付与するアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００５０】
（第１の光サンプリングシステム）
図１〜４を参照して、この発明の第１の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第１の光サンプリングシステム）について説明する。図２〜図４では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
なお、図１では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。
【００５１】
第１の光サンプリングシステム１００は、干渉光信号生成部１１０とサンプリング光信号生成部１３０と信号処理部１５０と表示部１７０とを具えて構成される。第１の光サンプリングシステム１００は、入力された被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１０１で示す）から２つのサンプリング光信号（図１中、矢印Ｓ１５１、Ｓ１５２で示す）を生成し、それらの電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【００５２】
被測定光信号Ｓ１０１は、光パルス列を位相変調して得られる、デジタル電気信号を反映した光パルス信号である。被測定光信号Ｓ１０１は、例えばＢＰＳＫ信号又はＱＰＳＫ信号である。なお、ここでは、被測定光信号Ｓ１０１としてＱＰＳＫ信号を入力した場合について説明する。被測定光信号Ｓ１０１は、４値のデータを有していて、これらのデータに対応して、光搬送波の変調位相（０、π／２、π、３π／２）が定まっている。
【００５３】
第１の光サンプリングシステム１００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部１１０に入力される。
【００５４】
干渉光信号生成部１１０は、第１光分岐器１１と、第２光分岐器１３と、ビット遅延器１５と、第３光分岐器１７と、第１位相シフタ１９と、第２位相シフタ２１と、第１光結合器２３と、第２光結合器２５とを具えている。なお、図１では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【００５５】
干渉光信号生成部１１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、第１光分岐器１１に送られる。第１光分岐器１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１１で示す）と第２被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１２で示す）とに２分割する（図２（Ａ））。第１被測定光信号Ｓ１１１は、第２光分岐器１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１５に送られる。
【００５６】
第２光分岐器１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を、第１サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２１で示す）と第２サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２２で示す）とに２分割する（図２（Ｂ））。第１サブ被測定光信号Ｓ１２１は、第１光結合器２３に送られる。また、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２は、第２光結合器２５に送られる。
【００５７】
ビット遅延器１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。すなわち、入力された第２被測定光信号Ｓ１１２を構成する光パルス１つ分が時間軸上で占める時間遅延を与える。このビット遅延器１５として、例えばエタロンを用いることができる。エタロンをビット遅延器１５として使用するには、このエタロンを透過する第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与えるために必要な厚みのエタロンを選択すればよい。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、第３光分岐器１７に送られる。
【００５８】
第３光分岐器１７は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号Ｓ１１２ａを、第３サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２３で示す）と第４サブ被測定光信号（図１中、矢印Ｓ１２４で示す）とに２分割する（図２（Ｃ））。第３サブ被測定光信号Ｓ１２３は、第１位相シフタ１９に送られる。また、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４は、第２位相シフタ２１に送られる。
【００５９】
第１位相シフタ１９は、第３サブ被測定光信号Ｓ１２３に、第１の位相変調量φ１の位相変調を与えて第１変調光信号（図１中、矢印Ｓ１３１で示す）を生成する（図２（Ｄ））。ここでは、φ１＝０とした場合について説明する。従って、各パルスの変調位相は、第３サブ被測定光信号Ｓ１２３（図２（Ｃ））と同様である。第１変調光信号Ｓ１３１は、第１光結合器２３に送られる。
【００６０】
第２位相シフタ２１は、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４に、第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２の位相変調を与えて第２変調光信号（図１中、矢印Ｓ１３２で示す）を生成する（図２（Ｅ））。ここでは、φ２＝π／２とした場合について説明する。従って、各パルスの変調位相は、第４サブ被測定光信号Ｓ１２４からπ／２ずれた位相となる。第２変調光信号Ｓ１３２は、第２光結合器２５に送られる。
【００６１】
第１光結合器２３は、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１と第１変調光信号Ｓ１３１とを干渉させて第１干渉光信号Ｓ１４１を生成する（図３（Ａ）〜（Ｃ））。第２光結合器２５は、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２と第２変調光信号Ｓ１３２とを干渉させて第２干渉光信号Ｓ１４２を生成する（図３（Ｄ）〜（Ｆ））。第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２は、干渉光信号生成部１１０から出力され、サンプリング光信号生成部１３０に入力される。
【００６２】
サンプリング光信号生成部１３０は、第１非線形光学媒体３１と第２非線形光学媒体３３とを具えている。第１非線形光学媒体３１及び第２非線形光学媒体３３としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。サンプリング光信号生成部１３０に入力された第１干渉光信号Ｓ１４１は、第１非線形光学媒体３１に入力される。また、第２干渉光信号Ｓ１４２は、第２非線形光学媒体３３に入力される。
【００６３】
また、第１非線形光学媒体３１及び第２非線形光学媒体３３には、各々サンプリング用パルスが入力される。図１に示す構成例では、サンプリング用パルス源１０で生成されたサンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２０１で示す）は、光増幅器３５で増幅された後、第４分岐器３７に送られる。第４光分岐器３７は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２１１で示す）と第２サンプリング用パルス（図１中、矢印Ｓ２１２で示す）とに２分割する。第１サンプリング用パルスＳ２１１は、サンプリング光信号生成部１３０に入力され、第１非線形光学媒体３１に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ２１２は、サンプリング光信号生成部１３０に入力され、第２非線形光学媒体３３に送られる。
【００６４】
第１非線形光学媒体３１は、第１干渉光信号Ｓ１４１と第１サンプリング用パルスＳ２１１との乗算信号として第１サンプリング光信号Ｓ１５１を生成して出力する（図４（Ａ）〜（Ｃ））。従って、第１サンプリング光信号Ｓ１５１を構成するパルスの強度は、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第１サンプリング用パルスＳ２１１を構成するパルスの強度の積となる。
【００６５】
第２非線形光学媒体３３は、第２干渉光信号Ｓ１４２と第２サンプリング用パルスＳ２１２との乗算信号として第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成して出力する（図４（Ｄ）〜（Ｆ））。従って、第２サンプリング光信号Ｓ１５２を構成するパルスの強度は、第２干渉光信号Ｓ１４２及び第２サンプリング用パルスＳ２１２を構成するパルスの強度の積となる。
【００６６】
第１サンプリング用パルスＳ２１１及び第２サンプリング用パルスＳ２１２は、一定の強度のパルスで、かつ、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数で構成されている。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。そのため、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２を構成する光パルス列の各シンボル（図４中に破線で区切って示す）に対して、周期毎に各シンボルの時間（タイムスロット）内でサンプリング光信号を生成する（サンプリングされる）時間位置が変化する。従って、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有する第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成することができる。
【００６７】
第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２は、第１光電変換器４１及び第２光電変換器４５において各々電気信号に変換される。その後、第１アナログ／デジタル変換器４３及び第２アナログ／デジタル変換器４７においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力された第１サンプリングデジタル信号（図１中、矢印Ｓ１６１で示す）及び第２サンプリングデジタル信号（図１中、矢印Ｓ１６２で示す）は、信号処理部１５０に入力される。
【００６８】
信号処理部１５０は、第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力を測定する。これら測定された各電力を、被測定光信号Ｓ１０１における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつき（以下、単に位相差及び強度比のばらつきとも称する）がない場合の電力と比較することによって、位相差及び強度比を検出する。
【００６９】
信号処理部１５０において検出された位相差及び強度比の情報は、表示部１７０に適した信号に変換されて表示部１７０に送られる。
【００７０】
表示部１７０は例えば液晶ディスプレイなど好適な表示手段とすることができる。そして、信号処理部１５０において検出された位相差及び強度比は、この表示部１７０において視認可能な状態で表示される。この表示された位相差及び強度比の情報から、位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【００７１】
（位相差及び強度比のばらつき検出の原理）
図５を参照して、位相差及び強度比のばらつきを検出する原理について説明する。図５（Ａ）では、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１を、電界の包絡線で示している。図５（Ｂ）では、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２を、電界の包絡線で示している。図５（Ｃ）では、干渉した第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１、並びに干渉した第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２を構成する光パルスの状態をフェーザ表示で示している。なお、フェーザ表示とは、位相変調信号を構成する光パルスの状態に対応する、複素平面上の点の位置（複素数と一対一対応する）を、位置ベクトルによって表示する手法である。すなわち、フェーザ表示は、複素数の絶対値及び位相を、それぞれ位相変調信号を構成する光パルスの光搬送波としての振幅及び位相とし、この複素平面に対応する位置ベクトルを複素平面上に表示する手法である。
【００７２】
干渉前の第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第２サブ被測定光信号Ｓ１２２（すなわち被測定光信号Ｓ１０１）について、各測定するパルスの時間軸上における１つ前のパルス（以下、前パルス）の強度をＥ、ある測定するパルスの、前パルスとの強度の比（以下、強度比）をａ、及びある測定するパルスと前パルスとの位相差をθとする（図５（Ａ）及び（Ｂ））。なお、φ１は、第１位相シフタ１９で与えられる第１の位相変調量であり、及びφ２は第２位相シフタ２１で与えられる第２の位相変調量である。
【００７３】
そして、第１サブ被測定光信号Ｓ１２１及び第１変調光信号Ｓ１３１が干渉して得られる第１干渉光信号Ｓ１４１のパルスの強度をｘとする。また、第２サブ被測定光信号Ｓ１２２及び第２変調光信号Ｓ１３２が干渉して得られる第２干渉光信号Ｓ１４２のパルスの強度をｙとする（図５（Ｃ））。
【００７４】
第１干渉光信号Ｓ１４１のパルスの強度ｘ、及び第２干渉光信号Ｓ１４２のパルスの強度ｙについて、図５（Ｃ）から下式（１）及び（２）が導かれる。
【００７５】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
第１の光サンプリングシステム１００では、信号処理部１５０において、入力された第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力として、式（１）及び（２）で表されるｘ２及びｙ２を測定する。
【００７６】
既に説明したように、第１の光サンプリングシステム１００では、サンプリング光信号生成部１３０において、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２と、第１サンプリング用パルスＳ２１１及び第２サンプリング用パルスＳ２１２との乗算信号として、それぞれ第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成する。その結果、第１干渉光信号Ｓ１４１及び第２干渉光信号Ｓ１４２の各タイムスロット内のパルスの強度を網羅して対応した第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２を生成することができる。
【００７７】
そして、信号処理部１５０は、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の時間軸上で対応するパルス（例えば図４（Ｃ）及び（Ｆ）にＸｓ１、Ｙｓ１で示す）の電力の各組み合わせを行列として任意好適な記憶手段に蓄積する。この蓄積した各組み合わせのｘ２及びｙ２を、測定点としてｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比を検出する。
【００７８】
なお、第１の光サンプリングシステム１００では、強度Ｅの変化が大きくない場合を考える。すなわち、前パルスの強度Ｅを一定と見なす。そして、プロットするｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化する。
【００７９】
式（１）及び（２）によって算出される、位相差及び強度比のばらつきがない場合の、被測定光信号Ｓ１０１を構成する光パルス列に与えられた各変調位相に対応するｘ２−ｙ２２次元座標の点を表１に示す。表１では、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合、並びにφ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合について示してある。
【００８０】
【表１】
【００８１】
また、図６は、表１に示す各変調位相に対応する点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットした図である。図６（Ａ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合について示している。また、図６（Ｂ）は、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合について示している。これら各図では、横軸にｘ２を、また、縦軸にｙ２をとって示している。
【００８２】
位相差及び強度比のばらつきがない場合には、被測定光信号Ｓ１０１を構成する光パルス列に与えられた各変調位相に対応する点は、２Ｅ２／Ｔ（Ｔ：任意の定数）の半径を有する仮想円の円周上にプロットされる。
【００８３】
次に、図７及び図８を参照して、位相差及び強度比のばらつきが生じた場合の、ｘ２−ｙ２２次元座標におけるｘ２及びｙ２の測定点の変化について説明する。
【００８４】
図７（Ａ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合において、位相差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この位相差にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿ってプロットされる各測定点が変化する。図７（Ｂ）は、φ１＝０及びφ２＝π／２とした場合において、強度比にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この強度比にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿って、又は仮想円の円周から外れる方向にプロットされる各測定点が変化する。
【００８５】
図８（Ａ）は、第１の位相変調量φ１及び第２の位相変調量φ２を、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合において、位相差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この位相差にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周に沿ってプロットされる各測定点が変化する。図８（Ｂ）は、第１の位相変調量φ１及び第２の位相変調量φ２を、φ１＝π／４及びφ２＝−π／４とした場合において、強度差にばらつきが生じた場合のｘ２及びｙ２の測定点の変化を示している。この強度比にばらつきが生じた場合では、仮想円の円周から外れる方向にプロットされる各測定点が変化する。
【００８６】
以上に説明したように、被測定光信号Ｓ１０１に位相差及び強度比のばらつきが生じた場合には、ｘ２−ｙ２２次元座標におけるｘ２及びｙ２の測定点が、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点（図６（Ａ）及び（Ｂ））から変化した位置にプロットされる。従って、測定して算出したｘ２及びｙ２の測定点を、表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって、位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【００８７】
（第２の光サンプリングシステム）
図９〜１１を参照して、この発明の第２の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第２の光サンプリングシステム）について説明する。図１０及び図１１では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
【００８８】
第２の光サンプリングシステム２００は、上述した第１の光サンプリングシステム１００に、さらに第２ビット遅延器５３と第３非線形光学媒体５５とを追加して具えて構成されている。なお、第２の光サンプリングシステム２００において、第１の光サンプリングシステム１００と共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００８９】
第２の光サンプリングシステム２００は、干渉光信号生成部２１０とサンプリング光信号生成部２３０と信号処理部２５０と表示部１７０とを具えて構成される。
【００９０】
第２の光サンプリングシステム２００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部２１０に入力される。
【００９１】
干渉光信号生成部２１０では、第１光分岐器５１が、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２と第３被測定光信号（図９中にＳ１１３で示す）に３分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は第２光分岐器１３に、第２被測定光信号Ｓ１１２はビット遅延器１５に、及び、第３被測定光信号Ｓ１１３は第２ビット遅延器５３にそれぞれ送られる。
【００９２】
第２ビット遅延器５３は、第３被測定光信号Ｓ１１３に１ビット遅延を与える。この第２ビット遅延器５３は、ビット遅延器１５と同様に構成することができる。１ビット遅延を与えられた第３被測定光信号（図９中、矢印Ｓ１１３ａで示す）は、干渉光信号生成部２１０から出力され、サンプリング光信号生成部２３０に入力される。
【００９３】
サンプリング光信号生成部２３０に入力された第３被測定光信号Ｓ１１３ａは、第３非線形光学媒体５５に入力される。
【００９４】
また、サンプリング用パルスＳ２０１は、光増幅器３５で増幅された後、第４分岐器５７に送られる。第４光分岐器５７は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルスＳ２１１と第２サンプリング用パルスＳ２１２と第３サンプリング用パルス（図９中Ｓ２１３で示す）とに３分割する。第３サンプリング用パルスＳ２１３は、サンプリング光信号生成部２３０に入力され、第３非線形光学媒体５５に送られる。
【００９５】
第３非線形光学媒体５５は、非線形光学効果により、第３被測定光信号Ｓ１１３ａと第３サンプリング用パルスＳ２１３との乗算信号として、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成する（図１０（Ａ）〜（Ｃ））。従って、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を構成するパルスの強度は、第３被測定光信号Ｓ１１３ａ及び第３サンプリング光信号Ｓ１５３を構成するパルスの強度の積となる。
【００９６】
第３サンプリング用パルスＳ２１３は、一定の強度のパルスで構成されている。そして、第３サンプリング用パルスＳ２１３は、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定されている。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。そのため、第３被測定光信号Ｓ１１３ａを構成する光パルス列の各シンボル（図１０（Ａ）〜（Ｃ）中に破線で区切って示す）に対して、周期毎に各タイムスロット内で第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成する時間位置が変化する。従って、第３被測定光信号Ｓ１１３ａの各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有する第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成することができる。第３非線形光学媒体５５としては、第１及び第２非線形光学媒体５１及び５３と同様に、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【００９７】
第３サンプリング光信号Ｓ１５３は、第３光電変換器５９において電気信号に変換される。その後、第３アナログ／デジタル変換器６１においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力された第３サンプリングデジタル信号（図９中、矢印Ｓ１６３で示す）は、信号処理部２５０に入力される。
【００９８】
信号処理部２５０は、上述した第１の光サンプリングシステム１００の信号処理部１５０と同様に、第１サンプリングデジタル信号Ｓ１６１及び第２サンプリングデジタル信号Ｓ１６２から、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の電力を測定する。
【００９９】
さらに、信号処理部２５０は、第３サンプリングデジタル信号から第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力を測定する。この第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力を、第１の実施の形態で上述した前パルスの強度Ｅに対応する電力Ｅ２として用いることによって、位相差及び強度比を算出する。
【０１００】
第２の光サンプリングシステム２００では、第１の光サンプリングシステム１００と同様に、信号処理部２５０は、第１サンプリング光信号Ｓ１５１、第２サンプリング光信号Ｓ１５２、及び第３サンプリング光信号Ｓ１５３の時間軸上で対応する時間位置のパルス（図１１（Ａ）〜（Ｃ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。
【０１０１】
既に説明したように、第１サンプリング光信号Ｓ１５１及び第２サンプリング光信号Ｓ１５２の各パルスの電力は、上述した式（１）及び（２）で表されるｘ２及びｙ２に対応する。
【０１０２】
また、測定される第３サンプリング光信号Ｓ１５３の電力は、式（１）及び（２）で表されるＥ２に対応する。
【０１０３】
従って、時間軸上で対応する時間位置の、第１〜３サンプリング光信号Ｓ１５１〜Ｓ１５３のパルスの電力の各組み合わせで、式（１）及び（２）にｘ２、ｙ２、及びＥ２を導入することによって、位相差θ及び強度比ａを一義的に検出することができる。
【０１０４】
得られた各測定点を、第１の光サンプリングシステム１００と同様に、ｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１０５】
このように、第２の光サンプリングシステム２００では、第３サンプリング光信号Ｓ１５３を生成することによって、前パルスのＥ２を検出する。その結果、前パルスの強度Ｅを一定と見なしてｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化する第１の光サンプリングシステム１００と比して、より正確に位相差及び強度比のばらつき検出することができる。
【０１０６】
（第３の光サンプリングシステム）
図１２及び図１３を参照して、この発明の第３の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第３の光サンプリングシステム）について説明する。図１３では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。なお、第３の光サンプリングシステムにおいて、上述した第１及び第２の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１０７】
第３の光サンプリングシステム３００は、干渉光信号生成部３１０とサンプリング光信号生成部３３０と信号処理部３５０と表示部１７０とを具えて構成される。第３の光サンプリングシステム３００は、入力された被測定光信号Ｓ１０１から１つのサンプリング光信号を生成し、その電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１０８】
第３の光サンプリングシステム３００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部３１０に入力される。
【０１０９】
干渉光信号生成部３１０は、光分岐器１０１１と、位相変調器１０１３と、ビット遅延器１０１５と、光結合器１０２３とを具えている。なお、図１２では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【０１１０】
干渉光信号生成部３１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、光分岐器１０１１に送られる。光分岐器１０１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２とに２分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は、位相変調器１０１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１０１５に送られる。
【０１１１】
位相変調器１０１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を構成する光パルス列に対し、第１の位相変調量φ１、及び第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２を交互に与える。そして、第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが交互に繰り返す変調光信号（図１２中、矢印Ｓ３０１で示す）を出力する（図１３（Ａ））。なお、図１３（Ａ）では、２つのパルス毎に繰り返して第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２とが与えられた変調光信号Ｓ３０１を示している。変調光信号Ｓ３０１は、光結合器１０２３に送られる。
【０１１２】
また、位相変調器１０１３は、変調器駆動回路１０１７から出力される駆動信号（図１２中、矢印Ｓ９０１で示す）に対応した繰り返し周波数で、第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２とを第１被測定光信号Ｓ１１１に与える。
【０１１３】
変調器駆動回路１０１７は、発振器１０１９の繰り返し周波数に基づいた駆動信号Ｓ９０１を生成し出力する。そして、第１変調光パルス及び第２変調光パルスの繰り返し周波数は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の２倍に設定される。
【０１１４】
ビット遅延器１０１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。このビット遅延器１０１５は、例えばエタロンを用いることができる。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１０１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１２中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、光結合器１０２３に送られる。
【０１１５】
光結合器１０２３は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルスと、変調光信号Ｓ３０１を構成する第１変調光パルス及び第２変調光パルスの各々とを干渉させて、第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号（図１２中、矢印Ｓ３１１で示す）を生成する（図１３（Ｂ））。干渉光信号Ｓ３１１は、干渉光信号生成部３１０から出力され、サンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１１６】
干渉光信号Ｓ３１１は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第１変調光パルスとから生成された第１干渉光パルスＸ、及び第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第２変調光パルスとから生成された第２干渉光パルスＹが、サンプリング用パルスＳ２０１の２倍の周期で、交互に繰り返す光パルス列によって構成される。なお、図１３（Ｂ）では、各パルスの強度を一定として示してあるが、実際には、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルス、第１変調光パルス、及び第２変調光パルスに与えられた変調位相に応じて、第１干渉光パルスＸ及び第２干渉光パルスＹの各強度が異なるのが一般的である。
【０１１７】
サンプリング光信号生成部３３０は、非線形光学媒体１０３１を具えている。
【０１１８】
サンプリング光信号生成部３３０に入力された干渉光信号Ｓ３１１は、非線形光学媒体１０３１に入力される。
【０１１９】
また、非線形光学媒体１０３１には、サンプリング用パルスＳ２０１が入力される。図１２に示す構成例では、サンプリング用パルスＳ２０１は、光増幅器３５で増幅された後、サンプリング光信号生成部３３０に入力され、非線形光学媒体１０３１に送られる。
【０１２０】
非線形光学媒体１０３１は、非線形光学効果により、干渉光信号Ｓ３１１とサンプリング用パルスＳ２０１との乗算信号を生成する。その結果、サンプリング用パルスＳ２０１の各パルスと、干渉光信号Ｓ３１１を構成する第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスの各々とから生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号（図１２中、矢印Ｓ３２１で示す）を出力する（図１３（Ｃ）〜（Ｅ））。
【０１２１】
非線形光学媒体１０３１としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【０１２２】
既に説明したように、干渉光信号Ｓ３１１は、サンプリング用パルスＳ２０１の２倍の周期に設定されている。そのため、サンプリング光信号Ｓ３２１は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、及びサンプリング用パルスＳ２０１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓが交互に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、サンプリング用パルスＳ２０１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。なお、図１３（Ｄ）及び（Ｅ）では、サンプリング光信号Ｓ３２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓとを分けて示してある。
【０１２３】
ここで、サンプリング用パルスＳ２０１は、上述した第１及び第２の光サンプリングシステムと同様に、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。すなわち、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数をＮ（Ｎは１以上の整数）で割った値が、サンプリング用パルスＳ２０１の繰り返し周波数と一致しないように設定される。従って、干渉光信号Ｓ３１１の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有するサンプリング光信号Ｓ３２１を生成することができる。
【０１２４】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、サンプリング光信号生成部３３０から出力され、光電変換器１０４１、次いでアナログ／デジタル変換器１０４３に送られる。
【０１２５】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、光電変換器１０４１において電気信号に変換される。その後、アナログ／デジタル変換器１０４３においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力されたサンプリングデジタル信号（図１２中、矢印Ｓ３３１で示す）は、信号処理部３５０に入力される。
【０１２６】
信号処理部３５０は、サンプリングデジタル信号Ｓ３３１から、サンプリング光信号Ｓ３２１に含まれる第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスの電力を測定する。測定された各電力を、被測定光信号Ｓ１０１における位相差及び強度比のばらつきがない場合の電力と比較することによって、位相差及び強度比を検出する。
【０１２７】
第３の光サンプリングシステム３００では、信号処理部３５０は、サンプリング光信号Ｓ３２１の各パルスの電力を測定する。そして、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓ（図１３（Ｄ）及び（Ｅ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。そして、この蓄積した各組み合わせのｘ２及びｙ２を測定点としてｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１２８】
なお、第３の光サンプリングシステム３００では、第１の光サンプリングシステムと同様に、前パルスの強度Ｅを一定と見なし、ｘ２及びｙ２をｘ２／Ｅ２及びｙ２／Ｅ２に規格化してプロットする。
【０１２９】
このように、第３の光サンプリングシステム３００では、１つの非線形光学媒体１０３１を用いて第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓを含むサンプリング光信号Ｓ３２１を生成することができる。そのため、第１及び第２の光サンプリングシステムと比して、構成を単純化することができる。
【０１３０】
（第４の光サンプリングシステム）
図１４〜１６を参照して、この発明の第４の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第４の光サンプリングシステム）について説明する。図１５及び図１６では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。
【０１３１】
第４の光サンプリングシステム４００は、上述した第３の光サンプリングシステム３００に、さらにパルス多重回路を追加して具えて構成されている。なお、第４の光サンプリングシステムにおいて、第１〜第３の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１３２】
第４の光サンプリングシステム４００は、パルス多重回路４１０を具えている。そして、サンプリング用パルスＳ２０１は、パルス多重回路４１０を経てサンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１３３】
パルス多重回路４１０は、サブ光分岐器１０５１と、微小遅延素子１０５３と、遅延線１０５５と、サブ光結合器１０５７とを具えている。
【０１３４】
パルス多重回路４１０に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、サブ光分岐器１０５１に送られる。サブ光分岐器１０５１は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４０１で示す）と第２サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４０２で示す）とに２分割する（図１５（Ａ））。ここでは、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を２Ｔｓとする。第１サンプリング用パルスＳ４０１は、微小遅延素子１０５３に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ４０２は、遅延線１０５５に送られる。
【０１３５】
微小遅延素子１０５３は、第１サンプリング用パルスＳ４０１に、時間ΔＤの遅延を与える。ΔＤ遅延を与えられた第１サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４１１で示す）は、サブ光結合器１０５７に送られる（図１５（Ｂ））。
【０１３６】
ここで、微小遅延素子１０５３において与えられる時間ΔＤについて説明する。
【０１３７】
既に説明したように、サンプリング用パルスＳ２０１は、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定される。そのため、上述した第３の光サンプリングシステム３００では、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓ（図１３（Ｄ）及び（Ｅ）において破線で囲って示す）とで、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置にずれ（オフセット）が生じる。その結果、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓの組み合わせから決定される、測定点としてのｘ２及びｙ２に若干の誤差が生じる。
【０１３８】
そこで、上述したオフセットを補正するために、このオフセットに相当する時間ΔＤの遅延を第１サンプリング用パルスＳ４１１に与える。
【０１３９】
遅延線１０５５は、第２サンプリング用パルスＳ４０２に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の１／２に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を２Ｔｓとすると、時間Ｔｓの遅延を与える。Ｔｓ遅延を与えられた第２サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４１２で示す）は、サブ光結合器１０５７に送られる（図１５（Ｃ））。
【０１４０】
サブ光結合器１０５７は、第１サンプリング用パルスＳ４１１と第２サンプリング用パルスＳ４１２とを結合して多重サンプリング用パルス（図１４中、矢印Ｓ４２１で示す）を生成する（図１５（Ｄ））。
【０１４１】
多重サンプリング用パルスＳ４２１は、パルス多重回路４１０から出力され、サンプリング光信号生成部３３０に入力される。
【０１４２】
多重サンプリング用パルスＳ４２１は、第１サンプリング用パルスＳ４１１及び第２サンプリング用パルスＳ４１２の各パルスが、交互に繰り返す光パルス列によって構成される。その結果、多重サンプリング用パルスＳ４２１の各パルスのピーク間は、時間Ｔｓ＋ΔＤと時間Ｔｓ−ΔＤとを繰り返して各々離間している。
【０１４３】
このような多重サンプリング用パルスＳ４２１と干渉光信号Ｓ３１１とを非線形光学媒体１０３１に入力して、サンプリング光信号Ｓ３２１を生成する（図１６（Ａ）〜（Ｄ））。
【０１４４】
サンプリング光信号Ｓ３２１は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、及び多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓが交互に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ４２１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。なお、図１６（Ｃ）及び（Ｄ）では、サンプリング光信号Ｓ３２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓと第２サンプリング光パルスＹｓとを分けて示してある。
【０１４５】
ここで、既に説明したように、多重サンプリング用パルスＳ４２１は、各パルスのピーク間が、時間Ｔｓ＋ΔＤと時間Ｔｓ−ΔＤとを繰り返して各々離間している。そして、ΔＤは、上述したオフセットに相当する時間として設定されている。そのため、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓ（図１６（Ｃ）及び（Ｄ）において破線で囲って示す）は、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置が互いに一致している。
【０１４６】
従って、第３の光サンプリングシステムとは異なり、隣接する第１サンプリング光パルスＸｓ及び第２サンプリング光パルスＹｓの組み合わせから決定される、測定点としてのｘ２及びｙ２に誤差が生じるのを防止できる。そのため、第４の光サンプリングシステム４００では、第３の光サンプリングシステム３００と比して、より正確に位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【０１４７】
（第５の光サンプリングシステムの構成）
図１７〜図２０を参照して、この発明の第５の実施の形態による光サンプリングシステム（以下、第５の光サンプリングシステム）について説明する。図１８〜図２０では、各信号について横軸に時間を任意単位でとって示し、縦軸に信号強度を任意単位でとって示している。なお、第５の光サンプリングシステムにおいて、上述した第１〜第４の光サンプリングシステムと共通する構成要素及び信号については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【０１４８】
第５の光サンプリングシステム５００は、干渉光信号生成部５１０と、パルス多重回路５９０と、サンプリング光信号生成部５３０と、信号処理部５５０と、表示部１７０とを具えて構成される。第５の光サンプリングシステム５００は、入力された被測定光信号Ｓ１０１から１つのサンプリング光信号を生成し、その電力を測定することによって位相差及び強度比のばらつきを検出する。
【０１４９】
第５の光サンプリングシステム５００に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、まず干渉光信号生成部５１０に入力される。
【０１５０】
干渉光信号生成部５１０は、光分岐器１０１１と、位相変調器２０１３と、ビット遅延器１０１５と、光結合器１０２３とを具えている。なお、図１７では、さらに被測定光信号Ｓ１０１を増幅するための光増幅器２７を具えた構成例を示してある。
【０１５１】
干渉光信号生成部５１０に入力された被測定光信号Ｓ１０１は、光増幅器２７で増幅された後、光分岐器１０１１に送られる。光分岐器１０１１は、被測定光信号Ｓ１０１を第１被測定光信号Ｓ１１１と第２被測定光信号Ｓ１１２とに２分割する。第１被測定光信号Ｓ１１１は、位相変調器２０１３に送られる。また、第２被測定光信号Ｓ１１２は、ビット遅延器１０１５に送られる。
【０１５２】
位相変調器２０１３は、第１被測定光信号Ｓ１１１を構成する光パルス列に対し、第１の位相変調量φ１、第１の位相変調量φ１とは異なる第２の位相変調量φ２、及び第１及び第２の位相変調量φ１及びφ２とは異なる第３の位相変調量φ３を一定時間毎にこの順に繰り返して与える。そして、第１被測定光信号Ｓ１１１に第１の位相変調量φ１の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、第１被測定光信号Ｓ１１１に第２の位相変調量φ２の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、第１被測定光信号Ｓ１１１に第３の位相変調量φ３の位相変調が与えられた第３変調光パルスとがこの順に繰り返す変調光信号（図１７中、矢印Ｓ５０１で示す）を出力する（図１８（Ａ））。なお、図１８（Ａ）では、３つのパルス毎に繰り返して第１の位相変調量φ１と第２の位相変調量φ２と第３の変調量φ３が与えられた変調光信号Ｓ５０１を示している。変調光信号Ｓ５０１は、光結合器１０２３に送られる。
【０１５３】
また、位相変調器２０１３は、変調器駆動回路２０１７から出力される駆動信号（図１７中、矢印Ｓ９０２で示す）に対応した繰り返し周波数で、第１の位相変調量φ１、第２の位相変調量φ２、第３の位相変調量φ３を第１被測定光信号Ｓ１１１に与える。
【０１５４】
変調器駆動回路２０１７は、発振器２０１９の繰り返し周波数に基づいた駆動信号Ｓ９０２を生成し出力する。そして、第１変調光パルス、第２変調光パルス、第３変調光パルスの周期は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の３倍に設定される。
【０１５５】
ビット遅延器１０１５は、第２被測定光信号Ｓ１１２に１ビット遅延を与える。このビット遅延器１０１５は、例えばエタロンを用いることができる。なお、ここでは、第２被測定光信号Ｓ１１２に対して１ビット遅延を与える構成例について説明するが、ビット遅延器１０１５による１ビット遅延の付与は、第１被測定光信号Ｓ１１１又は第２被測定光信号Ｓ１１２のいずれか一方に対して行えばよい。従って、第２被測定光信号Ｓ１１２ではなく、第１被測定光信号Ｓ１１１に対して１ビット遅延を与える構成とすることもできる。１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号（図１７中、矢印Ｓ１１２ａで示す）は、光結合器１０２３に送られる。
【０１５６】
光結合器１０２３は、１ビット遅延を与えられた第２被測定光信号Ｓ１１２ａと変調光信号Ｓ５０１とを結合する。その結果、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルスと、変調光信号Ｓ３０１を構成する第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調パルスの各々とが干渉して第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、第３干渉パルスを含む干渉光信号（図１７中、矢印Ｓ５１１で示す）が生成される（図１８（Ｂ））。干渉光信号Ｓ５１１は、干渉光信号生成部５１０から出力され、サンプリング光信号生成部５３０に入力される。
【０１５７】
干渉光信号Ｓ５１１は、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第１変調光パルスとから生成された第１干渉光パルスＸ、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第２変調光パルスとから生成された第２干渉光パルスＹ、第２被測定光信号Ｓ１１２ａのパルスと第３変調光パルスとから生成された第３干渉光パルスＺが、サンプリング用パルスＳ２０１の３倍の周期で、この順に繰り返す光パルス列によって構成される。なお、図１８（Ｂ）では、各パルスの強度を一定として示してあるが、実際には、第２被測定光信号Ｓ１１２ａの各パルス、第１変調光パルス、第２変調光パルス、及び第３変調パルスに与えられた変調位相に応じて、第１干渉光パルスＸ、第２干渉光パルスＹ、及び第３干渉光パルスＺの各強度が異なる場合がある。
【０１５８】
一方、第５の光サンプリングシステム５００に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、まずパルス多重回路５９０に入力される。
【０１５９】
パルス多重回路５９０は、サブ光分岐器２０５１と、第１微小遅延素子２０５３と、第１遅延線２０５５と、第２微小遅延素子２０５７と、第２遅延線２０５９と、サブ光結合器２０６１とを具えている。
【０１６０】
パルス多重回路５９０に入力されたサンプリング用パルスＳ２０１は、サブ光分岐器２０５１に送られる。サブ光分岐器２０５１は、サンプリング用パルスＳ２０１を第１サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０１で示す）と、第２サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０２で示す）と、第３サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６０３で示す）に３分割する（図１９（Ａ））。第１サンプリング用パルスＳ６０１は、第１微小遅延素子２０５３に送られる。また、第２サンプリング用パルスＳ６０２は、第１遅延線２０５５、次いで第２微小遅延素子２０５７に送られる。また、第３サンプリング用パルスＳ６０３は、第２遅延線２０５９に送られる。
【０１６１】
第１微小遅延素子２０５３は、第１サンプリング用パルスＳ６０１に、時間２ΔＤの遅延を与える。２ΔＤ遅延を与えられた第１サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１１で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｂ））。
【０１６２】
ここで、時間ΔＤは、上述した第４の光サンプリングシステム４００と同様に、隣接する２つのサンプリング光パルスに生じるオフセットに相当する時間（オフセット時間）である。そして、第１サンプリング用パルスＳ６０１には、このオフセット時間の２倍の時間２ΔＤの遅延が与えられる。
【０１６３】
第１遅延線２０５５は、第２サンプリング用パルスＳ６０２に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の１／３に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を３Ｔｓとすると、時間Ｔｓの遅延を与える。また、第２微小遅延素子２０５７は、第２サンプリング用パルスＳ６０２に、時間ΔＤの遅延を与える。Ｔｓ遅延及びΔＤ遅延を与えられた第２サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１２で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｃ））。時間ΔＤは、上述したようにオフセット時間である。
【０１６４】
第２遅延線２０５９は、第３サンプリング用パルスＳ６０３に、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の２／３に相当する時間の遅延を与える。すなわち、サンプリング用パルスＳ２０１の周期を３Ｔｓとすると、時間２Ｔｓの遅延を与える。２Ｔｓ遅延を与えられた第３サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６１３で示す）は、サブ光結合器２０６１に送られる（図１９（Ｄ））。
【０１６５】
サブ光結合器２０６１は、第１サンプリング用パルスＳ６１１、第２サンプリング用パルスＳ６１２、第３サンプリング用パルスＳ６１３を結合して多重サンプリング用パルス（図１７中、矢印Ｓ６２１で示す）を生成する。多重サンプリング用パルスＳ６２１は、パルス多重回路５９０から出力され、サンプリング光信号生成部５３０に入力される。
【０１６６】
多重サンプリング用パルスＳ６２１は、第１サンプリング用パルスＳ６１１、第２サンプリング用パルスＳ６１２、及び第３サンプリング用パルスＳ６１３の各パルスが、この順に繰り返す光パルス列によって構成される。その結果、多重サンプリング用パルスＳ６２１の各パルスのピーク間は、時間Ｔｓ−ΔＤ、時間Ｔｓ−ΔＤ、及び時間Ｔｓ＋２ΔＤをこの順に繰り返して各々離間している。
【０１６７】
サンプリング光信号生成部５３０は、非線形光学媒体２０３１を具えている。
【０１６８】
サンプリング光信号生成部５３０に入力された干渉光信号Ｓ５１１及び多重サンプリング用パルスＳ６２１は、非線形光学媒体２０３１に入力される。
【０１６９】
非線形光学媒体２０３１は、非線形光学効果により、干渉光信号Ｓ５１１と多重サンプリング用パルスＳ６２１との乗算信号を生成する（図２０（Ａ）〜（Ｅ））。その結果、多重サンプリング用パルスＳ６２１の各パルスと、干渉光信号Ｓ５１１を構成する第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉パルスの各々とから生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号（図１７中、矢印Ｓ５２１で示す）を出力する。
【０１７０】
非線形光学媒体２０３１としては、例えば高非線形光ファイバ、ＰＰＬＮ、又はＫＴＰ等を用いることができる。
【０１７１】
ここで、サンプリング用パルスＳ２０１は、上述した第１〜第４の光サンプリングシステムと同様に、被測定光信号Ｓ１０１の繰り返し周波数の定数分の１と若干異なる繰り返し周波数に設定されている。従って、干渉光信号Ｓ５１１の各シンボル内の時間位置を網羅して対応した強度を有するサンプリング光信号Ｓ５２１を生成することができる。
【０１７２】
また、上述したように、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスの周期は、サンプリング用パルスＳ２０１の周期の３倍に設定される。従って、サンプリング用パルスＳ２０１の各パルスは、第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉パルスとこの順に繰り返して対応して、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを生成する。
【０１７３】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、サンプリング光信号生成部５３０から出力され、光電変換器１０４１、次いでアナログ／デジタル変換器１０４３に送られる。
【０１７４】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、光電変換器１０４１において電気信号に変換される。その後、アナログ／デジタル変換器１０４３においてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号として出力されたサンプリングデジタル信号（図１７中、矢印Ｓ５３１で示す）は、信号処理部５５０に入力される。
【０１７５】
信号処理部５５０は、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスの電力を測定する。そして、測定された各電力から位相差及び強度比を検出する。
【０１７６】
ここで、既に説明したように、干渉光信号Ｓ５１１は、サンプリング用パルスＳ２０１の３倍の周期に設定されている。そのため、サンプリング光信号Ｓ５２１は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第１干渉光パルスＸとから生成された第１サンプリング光パルスＸｓ、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第２干渉光パルスＹとから生成された第２サンプリング光パルスＹｓ、及び多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルスと第３干渉光パルスＺとから生成された第３サンプリング光パルスＺｓがこの順に繰り返す光パルス列によって構成される。第１サンプリング光パルスＸｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第１干渉光パルスＸの積となる。また、第２サンプリング光パルスＹｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第２干渉光パルスＹの積となる。また、第３サンプリング光パルスＺｓの強度は、多重サンプリング用パルスＳ６２１のパルス及び第３干渉光パルスＺの積となる。なお、図２０（Ｃ）〜（Ｅ）では、サンプリング光信号Ｓ５２１を構成する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを分けて示してある。
【０１７７】
また、上述したように、多重サンプリング用パルスＳ６２１は、各パルスのピーク間が、時間Ｔｓ−ΔＤ、時間Ｔｓ−ΔＤ、及び時間Ｔｓ＋２ΔＤをこの順に繰り返して各々離間している。そして、ΔＤは、オフセット時間として設定されている。そのため、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）は、各々の１シンボル内におけるピークの時間位置が互いに一致している。
【０１７８】
サンプリング光信号Ｓ５２１は、光電変換器１０４１、並びにアナログ／デジタル変換器１０４３を経て、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１となり、信号処理部５５０に入力される。そして、信号処理部５５０において、サンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを測定する。
【０１７９】
第５の光サンプリングシステム５００では、信号処理部５５０は、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）の電力の各組み合わせを行列として蓄積する。
【０１８０】
そして、この蓄積した各組み合わせの電力を用いて、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出する。
【０１８１】
（位相差及び強度比のばらつき検出の原理）
干渉光信号Ｓ５２１について、各測定するパルスの前パルスの強度をＥ、各測定するパルスの、前パルスとの強度比をａ、及びある測定するパルスと前パルスとの位相差をθとすると、第１干渉光信号パルス及び第２干渉光パルスの各強度ｘ、ｙは、上述した式（１）及び（２）で表される。また、第３干渉光信号パルスの各強度ｚは、式（３）で表される。なお、φ１を第１の位相変調量、φ２を第２の位相変調量、及びφ３を第３の位相変調量とする。
【０１８２】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ３）） ・・・（３）
第５の光サンプリングシステム５００では、信号処理部５５０において、入力されたサンプリング光信号Ｓ５２１から、第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓの電力として、式（１）〜（３）で表されるｘ２、ｙ２、及びｚ２を測定する。従って、式（１）〜（３）を用いて、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出することができる。
【０１８３】
以下、位相変調器２０１３において与えられる第１〜第３の位相変調量を、φ１＝π／２、φ２＝−π／２、及びφ３＝０とした場合について説明する。
【０１８４】
φ１＝π／２、φ２＝−π／２、及びφ３＝０とすると、上式（１）〜（３）から、ｘ２、ｙ２、及びｚ２は、下式（４）〜（６）で表される。
【０１８５】
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２−２ａｓｉｎθ） ・・・（４）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｓｉｎθ） ・・・（５）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓθ） ・・・（６）
上式（４）〜（６）から、下式（７）を得る。
【０１８６】
（ｚ２−ｘ２）／（ｚ２−ｙ２）＝（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）／（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ） ・・・（７）
上式（７）から、位相差θは、下式（８）で表される。なお、Ａ＝（ｚ２−ｘ２）／（ｚ２−ｙ２）とする。
【０１８７】
θ＝ｔａｎ−１（（Ａ−１）／（Ａ＋１）） ・・・（８）
そして、測定されたｘ２、ｙ２、及びｚ２を用いて、上式（８）から位相差θを算出する。
【０１８８】
また、上式（４）〜（５）から、下式（９）を得る。
【０１８９】
（ｙ２−ｘ２）／（ｘ２＋ｙ２）＝（２ａｓｉｎθ）／（１＋ａ２） ・・・（９）
上式（９）から、強度比ａは、下式（１０）で表される。なお、Ｂ＝（ｙ２−ｘ２）／（ｘ２＋ｙ２）とする。
【０１９０】
ａ＝（ｓｉｎθ±√（ｓｉｎ２θ−Ｂ２））／Ｂ ・・・（１０）
そして、測定されたｘ２、ｙ２、及びｚ２、並びに上式（８）から算出した位相差θを用いて、上式（１０）から強度比ａを算出する。なお、上式（１０）を用いると、式（１０）における±を＋として計算した場合、又は−として計算した場合の２つのａが算出される。
【０１９１】
上式（８）から算出される位相差θと実際の位相差θとの関係を図２１に示す。図２１では、横軸に実際の位相差θを°単位でとって示し、縦軸に上式（８）から算出される位相差θを°単位でとって示している。
【０１９２】
図２１に示すように、実際の位相差θが９０〜１８０°である場合（領域ＩＩ）、及び実際の位相差θが−１８０〜−９０°である場合（領域ＩＩＩ）には、算出される位相差θが実際の位相差θと異なる。
【０１９３】
すなわち、領域ＩＩでは、算出される位相差θが−９０〜０°となる。また、領域ＩＩＩでは、算出される位相差θが０〜９０°となる。
【０１９４】
そのため、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ＋１８０°に補正する必要がある。また、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ−１８０°に補正する必要がある。
【０１９５】
そこで、実際の位相差θと、式（８）から算出される位相差θ、及び式（１０）から算出される強度比ａの組み合わせとから、実際の位相差θが領域Ｉ〜ＩＶのいずれの領域の範囲内に存在するかを判別する。
【０１９６】
図２１に示す実際の位相差θの領域Ｉ〜ＩＶと、式（８）から算出される位相差θ、式（１０）における±を＋として計算した場合の強度比ａ（表中にａ１として示す）、及び式（１０）における±を−として計算した場合の強度比ａ（表中にａ２として示す）の符号との対応関係を表２に示す。
【０１９７】
【表２】
【０１９８】
強度比ａは、各測定されるパルスの強度と前パルスの強度との比であるため、実際の強度比ａの符号が−となることはない。従って、強度比ａの符号が−となる場合には、算出された位相差θが誤りであることが判別される。そして、表２に示すように、強度比ａの符号がともに−となる場合には、実際の位相差θが領域ＩＩ又は領域ＩＩＩの範囲内にある。
【０１９９】
さらに、表２から、算出された強度比ａの符号がともに−であり、かつ算出された位相差θの符号が−である場合には、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にあることが判別される。
【０２００】
また、表２から、算出された強度比ａの符号がともに−であり、かつ算出された位相差θの符号が＋である場合には、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にあることが判別される。
【０２０１】
このように、実際の位相差θが領域ＩＩ又は領域ＩＩＩの範囲内にある場合を判別することができる。そして、実際の位相差θが領域ＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ＋１８０°に補正する。また、実際の位相差θが領域ＩＩＩの範囲内にある場合には、算出された位相差θをθ−１８０°に補正する。
【０２０２】
また、上式（４）及び（５）を用いて、上式（１０）から算出される２つの強度比ａから、１つの強度比ａを決定する。
【０２０３】
上式（４）及び（５）から、下式（１１）を得る。
【０２０４】
Ｅ２＝（ｘ２＋ｙ２）／２（１＋ａ２） ・・・（１１）
上式（１０）から算出される２つの強度比ａをそれぞれ用いることによって、式（１１）から、Ｅ２が算出される。
【０２０５】
ここで、既に説明したように、Ｅ２は、各測定されるパルスの前パルスの強度Ｅに対応する電力である。そこで、測定毎にｘ２及びｙ２を記録しておく。そして、前回の測定において得たｘ２及びｙ２と、式（１１）から算出された２つのＥ２と比較し、好適なＥ２を決定する。そして、この好適なＥ２を算出するために用いた強度比ａを決定する。
【０２０６】
図２２に、信号処理部５５０に付与する、位相差θ、強度比ａ、Ｅ２を検出するためのアルゴリズムをフローチャートで示す。
【０２０７】
まず、信号処理部５５０に入力されたサンプリングデジタル信号Ｓ５３１から、第１サンプリング光パルスＸｓのｘ２、第２サンプリング光パルスＹｓのｙ２、及び第３サンプリング光パルスＺｓのｚ２を測定する。また、測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２を、任意好適な記憶手段に記録する（Ｓ１）。
【０２０８】
次に、Ｓ１において測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２を用いて、上式（８）から位相差θを算出する（Ｓ２）。
【０２０９】
次に、Ｓ１において測定したｘ２、ｙ２、及びｚ２、並びにＳ２において算出した位相差θを用いて、上式（１０）から２つの強度比ａ１及びａ２を算出する（Ｓ３）。
【０２１０】
次に、Ｓ２において算出した位相差θと、Ｓ３において算出した強度比ａ１及びａ２との符号の組み合わせから、実際の位相差θが領域Ｉ〜ＩＶ（図２１参照）のいずれの範囲内にあるかを判別する。そして、実際の位相差θが領域ＩＩ又はＩＩＩの範囲内にある場合には、Ｓ２において算出した位相差θを補正する（Ｓ４）。
【０２１１】
次に、Ｓ３において算出した強度比ａ１及びａ２を用いて、上式（１１）から２つのＥ２１及びＥ２２を算出する（Ｓ５）。
【０２１２】
次に、Ｓ１において記録したｘ２及びｙ２を用いて、Ｓ５において算出した２つのＥ２１及びＥ２２から１つのＥ２を決定する（Ｓ６）。
【０２１３】
次に、Ｓ６において決定したＥ２を用いてａ決定する（Ｓ７）。
【０２１４】
このように、第５の光サンプリングシステム５００では、位相差θ、強度比ａ、及びＥ２を一義的に検出することができる。
【０２１５】
そして、連続する第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓ（図２０（Ｃ）〜（Ｅ）において破線で囲って示す）のうちＸｓ及びＹｓの電力の各組み合わせを行列として蓄積する。これら各組み合わせのｘ２及びｙ２を対応するＥ２で除算することによって、正確なｘ２及びｙ２の測定点を得ることができる。得られた各測定点をｘ２−ｙ２２次元座標にプロットする。そして、プロットした測定点を表示部１７０に表示し、位相差及び強度比のばらつきがない場合の測定点と比較することによって位相差及び強度比のばらつきを検出することができる。
【０２１６】
また、第５の光サンプリングシステム５００では、１つの非線形光学媒体を用いて第１サンプリング光パルスＸｓ、第２サンプリング光パルスＹｓ、及び第３サンプリング光パルスＺｓを含むサンプリング光信号Ｓ５２１を生成することができる。そのため、第３及び第４の光サンプリングシステムと同様に、構成を単純化することができる。
【符号の説明】
【０２１７】
１０：サンプリング用パルス源
１１、５１：第１光分岐器
１３：第２光分岐器
１５、１０１５：ビット遅延器
１７：第３光分岐器
１９：第１位相シフタ
２１：第２位相シフタ
２３：第１光結合器
２５：第２光結合器
２７、３５：光増幅器
３１：第１非線形光学媒体
３３：第２非線形光学媒体
３７、５７：第４分岐器
４１：第１光電変換器
４３：第１アナログ／デジタル変換器
４５：第２光電変換器
４７：第２アナログ／デジタル変換器
５３：第２ビット遅延器
５５：第３非線形光学媒体
５９：第３光電変換器
６１：第３アナログ／デジタル変換器
１００：第１の光サンプリングシステム
１１０、２１０、３１０、５１０：干渉光信号生成部
１３０、２３０、３３０、５３０：サンプリング光信号生成部
１５０、２５０、３５０、５５０：信号処理部
１７０：表示部
２００：第２の光サンプリングシステム
３００：第３の光サンプリングシステム
４００：第４の光サンプリングシステム
５００：第５の光サンプリングシステム
４１０、５９０：パルス多重回路
１０１１：光分岐器
１０１３、２０１３：位相変調器
１０１７、２０１７：変調器駆動回路
１０１９、２０１９：発振器
１０２３：光結合器
１０３１、２０３１：非線形光学媒体
１０４１：光電変換器
１０４３：アナログ／デジタル変換器
１０５１、２０５１：サブ光分岐器
１０５３：微小遅延素子
１０５５：遅延線
１０５７、２０６１：サブ光結合器
２０５３：第１微小遅延素子
２０５５：第１遅延線
２０５７：第２微小遅延素子
２０５９：第２遅延線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉光信号生成部とサンプリング光信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する第１光分岐器と、
前記第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する第２光分岐器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する第３光分岐器と、
前記第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する第１位相シフタと、
前記第４サブ被測定光信号に、前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する第２位相シフタと、
前記第１サブ被測定光信号と前記第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する第１光結合器と、
前記第２サブ被測定光信号と前記第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する第２光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する第１非線形光学媒体と、
前記第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する第２非線形光学媒体と
を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項２】
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の、時間軸上で対応する時間位置のパルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光サンプリングシステム。
【請求項３】
前記被測定光信号から分岐された第３被測定光信号に１ビット遅延を与える第２ビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第３被測定光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して第３サンプリング光信号を出力する第３非線形光学媒体と
をさらに具え、
前記信号処理部は、前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の時間軸上で対応する時間位置の、前記被測定光信号のパルスの１つ前のパルスの強度に対応した電力として、前記第３サンプリング光信号の電力を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光サンプリングシステム。
【請求項４】
干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する光分岐器と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を出力する位相変調器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス及び前記第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記干渉光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス及び前記第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する非線形光学媒体を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項５】
時間軸上で隣接する前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の光サンプリングシステム。
【請求項６】
パルス多重回路をさらに具え、
前記パルス多重回路は、
前記サンプリング用パルスを第１サンプリング用パルスと第２サンプリング用パルスとに２分割するサブ光分岐器と、
前記第１サンプリング用パルスに、時間ΔＤの遅延を与える微小遅延素子と、
前記第２サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の１／２に相当する時間の遅延を与える遅延線と、
前記微小遅延素子から出力された前記第１サンプリング用パルスと前記遅延線から出力された前記第２サンプリング用パルスとを結合するサブ光結合器と
を具え、
前記時間ΔＤは、前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの各シンボル内における時間位置のずれに相当する時間に設定され、
前記サンプリング用パルスは、前記パルス多重回路を経て、前記非線形光学媒体に入力される
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光サンプリングシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２の位相変調量を０及びπ／２、又はπ／４及び−π／４のいずれかの組み合わせとする
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項８】
干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する光分岐器と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を出力する位相変調器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス、前記第２変調光パルス、及び前記第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス、前記第２干渉光パルス、前記第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する非線形光学媒体を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項９】
時間軸上で連続する前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスのうち、いずれか２つのパルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１０】
時間軸上で連続する前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの各電力ｘ２、ｙ２、及びｚ２を測定し、
位相差をθ、強度比をａ、各測定される前記被測定光信号のパルスの時間軸上における１つ前のパルスの強度をＥ、前記第１の位相変調量をφ１、前記第２の位相変調量をφ２、及び前記第３の位相変調量をφ３とした下式（１）〜（３）に、前記電力ｘ２、ｙ２、及びｚ２を導入することによって、位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光サンプリングシステム。
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ３）） ・・・（３）
【請求項１１】
パルス多重回路をさらに具え、
パルス多重回路は、
前記サンプリング用パルスを第１サンプリング用パルスと第２サンプリング用パルスと第３サンプリング用パルスとに３分割するサブ光分岐器と、
前記第１サンプリング用パルスに、時間２ΔＤの遅延を与える第１微小遅延素子と、
前記第２サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の１／３に相当する時間の遅延を与える第１遅延線と、
該第１遅延線から出力された前記第２サンプリング用パルスに、時間ΔＤの遅延を与える第２微小遅延素子と、
前記第３サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の２／３に相当する時間の遅延を与える第２遅延線と、
前記第１微小遅延素子から出力された前記第１サンプリング用パルスと、前記第２微小遅延素子から出力された前記第２サンプリング用パルスと、前記第２遅延線から出力された前記第３サンプリング用パルスとを結合するサブ光結合器と
を具え、
前記時間ΔＤは、前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの各シンボル内における時間位置のずれに相当する時間に設定され、
前記サンプリング用パルスは、前記パルス多重回路を経て、前記非線形光学媒体に入力される
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１２】
前記第１〜第３の位相変調量を０、π／２、及び−π／２の組み合わせとする
ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１３】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する過程と、
前記第４サブ被測定光信号に、前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する過程と、
前記第１サブ被測定光信号と前記第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する過程と、
前記第２サブ被測定光信号と前記第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する過程と、
前記第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する過程と、
前記第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する過程と、
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【請求項１４】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を生成する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス及び前記第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する過程と、
前記干渉光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス及び前記第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成する過程と、
前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【請求項１５】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を生成する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス、前記第２変調光パルス、及び前記第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する過程と、
前記干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス、前記第２干渉光パルス、前記第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成する過程と、
前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【請求項１】
干渉光信号生成部とサンプリング光信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する第１光分岐器と、
前記第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する第２光分岐器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する第３光分岐器と、
前記第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する第１位相シフタと、
前記第４サブ被測定光信号に、前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する第２位相シフタと、
前記第１サブ被測定光信号と前記第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する第１光結合器と、
前記第２サブ被測定光信号と前記第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する第２光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する第１非線形光学媒体と、
前記第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する第２非線形光学媒体と
を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項２】
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の、時間軸上で対応する時間位置のパルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光サンプリングシステム。
【請求項３】
前記被測定光信号から分岐された第３被測定光信号に１ビット遅延を与える第２ビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第３被測定光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して第３サンプリング光信号を出力する第３非線形光学媒体と
をさらに具え、
前記信号処理部は、前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の時間軸上で対応する時間位置の、前記被測定光信号のパルスの１つ前のパルスの強度に対応した電力として、前記第３サンプリング光信号の電力を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光サンプリングシステム。
【請求項４】
干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する光分岐器と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を出力する位相変調器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス及び前記第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記干渉光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス及び前記第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する非線形光学媒体を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項５】
時間軸上で隣接する前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の光サンプリングシステム。
【請求項６】
パルス多重回路をさらに具え、
前記パルス多重回路は、
前記サンプリング用パルスを第１サンプリング用パルスと第２サンプリング用パルスとに２分割するサブ光分岐器と、
前記第１サンプリング用パルスに、時間ΔＤの遅延を与える微小遅延素子と、
前記第２サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の１／２に相当する時間の遅延を与える遅延線と、
前記微小遅延素子から出力された前記第１サンプリング用パルスと前記遅延線から出力された前記第２サンプリング用パルスとを結合するサブ光結合器と
を具え、
前記時間ΔＤは、前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの各シンボル内における時間位置のずれに相当する時間に設定され、
前記サンプリング用パルスは、前記パルス多重回路を経て、前記非線形光学媒体に入力される
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光サンプリングシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２の位相変調量を０及びπ／２、又はπ／４及び−π／４のいずれかの組み合わせとする
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項８】
干渉光信号生成部とサンプリング信号生成部と信号処理部とを具え、
前記干渉光信号生成部は、
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する光分岐器と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を出力する位相変調器と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与えるビット遅延器と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス、前記第２変調光パルス、及び前記第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する光結合器と
を具え、
前記サンプリング光信号生成部は、
前記干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス、前記第２干渉光パルス、前記第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を出力する非線形光学媒体を具え、
前記信号処理部は、
前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする光サンプリングシステム。
【請求項９】
時間軸上で連続する前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスのうち、いずれか２つのパルスの電力の組み合わせを測定点として２次元座標にプロットし、位相差及び強度比のばらつきがない場合の前記測定点との位置を比較することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比のばらつきを検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１０】
時間軸上で連続する前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの各電力ｘ２、ｙ２、及びｚ２を測定し、
位相差をθ、強度比をａ、各測定される前記被測定光信号のパルスの時間軸上における１つ前のパルスの強度をＥ、前記第１の位相変調量をφ１、前記第２の位相変調量をφ２、及び前記第３の位相変調量をφ３とした下式（１）〜（３）に、前記電力ｘ２、ｙ２、及びｚ２を導入することによって、位相差及び強度比を検出する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光サンプリングシステム。
ｘ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ１）） ・・・（１）
ｙ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ２）） ・・・（２）
ｚ２＝Ｅ２（１＋ａ２＋２ａｃｏｓ（θ＋φ３）） ・・・（３）
【請求項１１】
パルス多重回路をさらに具え、
パルス多重回路は、
前記サンプリング用パルスを第１サンプリング用パルスと第２サンプリング用パルスと第３サンプリング用パルスとに３分割するサブ光分岐器と、
前記第１サンプリング用パルスに、時間２ΔＤの遅延を与える第１微小遅延素子と、
前記第２サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の１／３に相当する時間の遅延を与える第１遅延線と、
該第１遅延線から出力された前記第２サンプリング用パルスに、時間ΔＤの遅延を与える第２微小遅延素子と、
前記第３サンプリング用パルスに、前記サンプリング用パルスの周期の２／３に相当する時間の遅延を与える第２遅延線と、
前記第１微小遅延素子から出力された前記第１サンプリング用パルスと、前記第２微小遅延素子から出力された前記第２サンプリング用パルスと、前記第２遅延線から出力された前記第３サンプリング用パルスとを結合するサブ光結合器と
を具え、
前記時間ΔＤは、前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの各シンボル内における時間位置のずれに相当する時間に設定され、
前記サンプリング用パルスは、前記パルス多重回路を経て、前記非線形光学媒体に入力される
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１２】
前記第１〜第３の位相変調量を０、π／２、及び−π／２の組み合わせとする
ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の光サンプリングシステム。
【請求項１３】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号を、第１サブ被測定光信号と第２サブ被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号を、第３サブ被測定光信号と第４サブ被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第３サブ被測定光信号に、第１の位相変調量の位相変調を与えて第１変調光信号を生成する過程と、
前記第４サブ被測定光信号に、前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調を与えて第２変調光信号を生成する過程と、
前記第１サブ被測定光信号と前記第１変調光信号とを結合して第１干渉光信号を生成する過程と、
前記第２サブ被測定光信号と前記第２変調光信号とを結合して第２干渉光信号を生成する過程と、
前記第１干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第１サンプリング光信号を出力する過程と、
前記第２干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して第２サンプリング光信号を出力する過程と、
前記第１サンプリング光信号及び前記第２サンプリング光信号の電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【請求項１４】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスとが、サンプリング用パルスの２倍の周期で交互に繰り返す変調光信号を生成する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス及び前記第２変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス及び第２干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する過程と、
前記干渉光信号と前記サンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス及び前記第２干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス及び第２サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成する過程と、
前記第１サンプリング光パルス及び前記第２サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【請求項１５】
被測定光信号を、第１被測定光信号と第２被測定光信号とに２分割する過程と、
前記第１被測定光信号に第１の位相変調量の位相変調が与えられた第１変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１の位相変調量とは異なる第２の位相変調量の位相変調が与えられた第２変調光パルスと、前記第１被測定光信号に前記第１及び第２の位相変調量とは異なる第３の位相変調量の位相変調が与えられた第３変調光パルスとが、サンプリング用パルスの３倍の周期でこの順に繰り返す変調光信号を生成する過程と、
前記第２被測定光信号に１ビット遅延を与える過程と、
１ビット遅延を与えられた前記第２被測定光信号の各パルスと、前記第１変調光パルス、前記第２変調光パルス、及び前記第３変調光パルスの各々とを結合して生成された第１干渉光パルス、第２干渉光パルス、及び第３干渉光パルスを含む干渉光信号を生成する過程と、
前記干渉光信号とサンプリング用パルスとを入力して、該サンプリング用パルスの各パルスと、前記第１干渉光パルス、前記第２干渉光パルス、前記第３干渉光パルスの各々とを結合して生成された第１サンプリング光パルス、第２サンプリング光パルス、及び第３サンプリング光パルスを含むサンプリング光信号を生成する過程と、
前記第１サンプリング光パルス、前記第２サンプリング光パルス、及び前記第３サンプリング光パルスの電力を測定することによって、前記被測定光信号における隣接ビット間の位相差及び強度比を検出する過程と
を備えることを特徴とする光サンプリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−７２６５１（Ｐ２０１３−７２６５１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９６０８（Ｐ２０１１−２０９６０８）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]