光ダウンコンバータの較正
信号入力４０において光入力信号３０を受信し、基準入力５０において光基準信号ＬＯを受信し、複数の出力ノードＲ１〜Ｒ４において、光入力信号３０を特徴付ける複数の特徴付け信号Ｒ１〜Ｒ４を提供するように構成されている、光ダウンコンバータ２０を較正する装置。ダウンコンバータは、複数の受信器２８０Ａ〜２８０Ｄ（各受信器は、少なくとも１つの光入力を有し、複数の出力ノードのうちの１つにおいて電気信号を提供し、それぞれの電気信号は、複数の特徴付け信号のうちの１つである）と、信号入力と複数の受信器の各入力との間の複数の光信号経路７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃと、基準入力と複数の受信器２８０Ａ〜２８０Ｄの各入力との間の複数の光信号経路８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃと、複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成される少なくとも１つの位相シフタ１８０、１９０とを備える。この装置は、複数の出力ノードに結合されて、複数の特徴付け信号を受信して解析するように構成されている信号解析ユニット２９０と、入力信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第１のスイッチと、基準信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第２のスイッチとを備える。信号解析ユニットは、入力信号及び基準信号のうちの少なくとも一方を選択的にイネーブル又はディセーブルすることから導出された前記複数の出力ノードにおいて求められる信号に基づいて補正値を導出するように構成される。信号解析ユニットは、導出した補正値で複数の特徴付け信号を補正するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に位相及び振幅についての光信号の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速光電気通信では、情報を伝送するための追加の自由度として、光信号の位相がますます重要となってきている。既知の概念は、通例、コヒーレント検出と呼ばれている。
【０００３】
コヒーレント検出では、光受信器は、（時間依存性）電気信号を提供し、それによって、光信号の振幅及び位相に関して、光信号の時間に依存した項目（course）を求めることが可能になる。位相の、時間に依存した項目は、光信号のデジタルデータコンテンツを含む。
【０００４】
光ファイバーシステムにおけるコヒーレント検出は、Ezra Ip、Alan Pak Tao Lau、Daniel J. F. Barros、Joseph M. Kahnによる論文「Coherent detection in optical fiber systems」（２００８年１月２１日、 第１６巻、第２号、OPTICS EXPRESS、７５３頁以下）又はLeonid G. Kazovskyによる論文「Phase- and Polarization-Diversity Coherent Optical Techniques」（JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY、 第７巻、第２号、１９８９年２月、２１９頁以下）に概要が述べられている。
【発明の概要】
【０００５】
（開示）
本発明の目的は、特に位相及び振幅に関して光信号の改良された検出を提供することである。この目的は、独立請求項（複数可）によって解決される。さらなる実施形態は、従属請求項（複数可）によって示されている。
【０００６】
従来、光搬送波のパワーを検出することで十分であった。この検出は、パワーを電流に変換するフォトダイオードを用いて行うことができる。搬送波周波数ωＳを有する光搬送波Ｓの場合、位相φ及び実振幅Ａを有する複素振幅を用いると、検出フォトダイオードは、信号とその複素共役との積に比例する電流Ｉｐｈｏｔｏを生成する。
【０００７】
【数１】
【０００８】
見て取ることができるように、位相は、フォトダイオードを用いてパワーを検出する際に失われる。新たな変調方式には、位相φＳが測定可能であることが必要とされ、偏光多重信号の場合、偏光が分解されて、位相が測定されることさえあり得る。しかしながら、光搬送波の位相は、通常、直接測定可能でなく、位相基準に対して測定される。位相基準が利用可能であると、信号と位相基準との間の位相差をパワーに変換することが可能であり、そこから（例えば、従来の検出方法を用いることによって）そのパワーを電流に変換することが可能である。光搬送波Ｓが、それ自身の周波数及び振幅を有する位相基準Ｒと重畳されている場合、この重畳されたものは以下の式になる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
この結果は、信号Ｓ及び位相基準Ｒのパワーを表す時間依存項を有し、さらに、一般にビート項と呼ばれる位相差Δφに依存する項もある。このとき、振幅変化及び位相変化は共に、光電流の変化をもたらす。これは、振幅変調が行われている状況下で位相の測定を実際に実現する際に、いくつかの意味合いを有する場合がある。現在検討されているほとんどの方法は、２つの信号を重畳する干渉計を用いて信号位相を基準位相と比較し、任意の位相差を振幅に変換して、最終的にフォトダイオードのような直接検出器で位相差を測定するというこの原理を用いている。
【００１１】
位相測定用の位相差を得るには２つの基本原理がある。信号自体を用いて位相基準を生成することもできるし、位相基準として独立した信号源を用いることもできる。いわゆる遅延線干渉計では、信号自体の位相基準として遅延信号を適用することもできる。別の方法はいわゆる局部発振器を位相基準として用いる。局部発振器は、自励式とすることもできるし、送信器から送出することもできるし、送信器搬送波に或る程度ロックさせることもできる。
【００１２】
上記に示したように、信号と基準信号とを重ね合わせたものの直接検出は、位相に全く依存していない部分を含む。位相独立部分の発生を防止するために、２つの光波を重ね合わせたものは、例えば部分反射ミラー又は光ファイバーカプラ（光ファイバー２×２カプラ等）を用いることによって得ることができる。このような干渉計の各アームにおけるフォトダイオードを結合し、それらのフォトダイオードの光電流の信号差を測定したものは以下の式になる。
【００１３】
【数３】
【００１４】
２つのフォトダイオードの光電流を減算すると、ビート項が保存される一方、時間独立項は相殺される。この理由は、カプラがその出力アーム間でさまざまな位相差を生み出すというカプラの一般的な性質によるものである。２×２カプラの場合、双方のアームにおける入力信号Ｓと入力信号Ｒとの間の相対的な位相差は、正確にπであるか又は複素数ｅｉπ＝−１として記述される。
【００１５】
本発明の実施形態では、信号入力において測定される光入力信号を受信し、基準入力において光基準信号を受信し、かつ光入力信号を（例えば、該光入力信号の位相及び振幅について）特徴付ける複数の特徴付け信号を複数の出力ノードにおける出力として提供するように構成されている光ダウンコンバータが適用される。このようなダウンコンバータは複数の受信器を備え、該複数の受信器はバランス型受信器とすることができる。各受信器は、少なくとも１つの光入力を有し、複数の出力ノードのうちの１つにおいて電気信号を提供する。該電気信号は、複数の特徴付け信号のうちの１つであり、バランス型受信器の場合、電気信号はその２つの光入力において印加された信号間の信号差を表す。ダウンコンバータは、信号入力と複数の受信器の各入力との間の複数の光信号経路と、基準入力と複数の受信器の各入力との間の複数の光信号経路と、該複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合され、その入力とその出力との間に位相シフト（移相）をもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（移相器）とをさらに備える。
【００１６】
本発明の実施形態は、このような光ダウンコンバータを較正する方法及び装置を提供する。
【００１７】
一実施形態は、複数の出力ノードにおいて信号を求めること、及び該求めた信号から、複数の特徴付け信号を補正する第１の補正値セットを導出することを含む。該第１の補正値セットは、特徴付け信号の時間独立特性又は時間不変特性に関係し、該時間独立特性又は時間不変特性は、複数の光信号経路上の挿入損失とすることができる。
【００１８】
一実施形態では、入力信号はディセーブルされ、複数の出力ノードにおいて第１の信号セットが求められる。次いで、基準信号がディセーブルされ、複数の出力ノードにおいて第２の信号セットが求められる。複数の特徴付け信号を補正する第１の補正値セットは、前記求められた第１の信号セット及び第２の信号セットから導出される。
【００１９】
別の実施形態では、第１の補正値セットは、前記求められた信号を時間にわたって平均することから導出される。
【００２０】
一実施形態では、各受信器はバランス型受信器であり、該バランス型受信器の前記提供される電気信号は、その光入力において印加された信号間の信号差を表し、各バランス型受信器は、２つの光入力のそれぞれについて光電変換をもたらすように構成されている。
【００２１】
バランス型受信器を有するこのような実施形態の場合、入力信号をディセーブルし、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から第３の信号セットを求めることによって、第２の補正値セットを導出することができる。次いで、基準信号がディセーブルされ、光電変換から導出される第４の信号セットが、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについて求められる。複数の特徴付け信号を補正する第２の補正値セットは、前記求められた第３の信号セット及び第４の信号セットから導出される。
【００２２】
バランス型受信器を有する実施形態は、複数の光入力経路のうちの１つにおいて少なくとも１つの偏光スプリッタをさらに備えることができる。各偏光スプリッタは、その入力において印加された信号を受信し、かつその入力において印加された該信号から導出された少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する。このような実施形態では、入力信号をディセーブルし、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から導出される第３の信号セットを求めることによって（第２の補正値セットの代わりに）第３の補正値セットを導出することができる。この時、第４の信号セットを求める代わりに、入力信号及び基準信号をディセーブルし、無偏光信号を信号入力に結合し、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から導出される第６の信号セットを求める。ここで、無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第３の補正値セットは、前記求めた第３の信号セット及び第６の信号セットから導出される。
【００２３】
第２の補正値セット及び／又は第３の補正値セットは、特徴付け信号の時間依存特性又は時間変動特性に関係し、複数のバランス型受信器のうちの少なくとも１つによって求められた信号差における誤差、不平衡、及び不整合のうちの１つとすることができる。
【００２４】
一実施形態では、信号入力に第１の波長信号を結合し、出力ノードのうちの１つにおいて、基準信号及び第１の波長信号から生じた第１の混合周波数を表す特徴付け信号の第１のビート周波数を求めることによって、第４の補正値セットを導出することができる。この時、第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を信号入力に結合し、出力ノードのうちの１つにおいて、基準信号及び第２の波長信号から生じた第２の混合周波数を表す特徴付け信号の第２のビート周波数を求める。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第４の補正値セットは、前記求めた第１のビート周波数及び第２のビート周波数から導出される。第４の補正値セットは、光信号経路のうちの異なるものの間の走行時間の差に関係する。
【００２５】
一実施形態では、信号入力に第１の波長信号を結合し、特徴付け信号のうちの２つの間の第１の位相差を求めることによって、第５の補正値セットを導出することができ、ここで、特徴付け信号のうちの１つは、位相シフタを有する光信号経路のうちの１つから導出される。この時、第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を信号入力に結合し、特徴付け信号のうちの２つの間の第２の位相差を求める。ここで、特徴付け信号のうちの１つは、位相シフタを有する光信号経路のうちの１つから導出される。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第５の補正値セットは、前記求めた第１の位相差及び第２の位相差から導出される。第５の補正値セットは、位相シフタによってもたらされる位相シフトに関係する。
【００２６】
求められる補正値が多くなるほど、より精度の高い補正を達成することができることは明らかである。しかしながら、用途に応じて、１つ又は複数の補正値セットを求めることができる。一実施形態では、例えば、コモンモード除去の場合、第１の補正値セットだけで十分である。例えば特徴付け信号の測定を向上させるために、第２〜第５の補正値セットのうちの１つ又は複数をさらに求めて適用することもできる。
【００２７】
次いで、複数の特徴付け信号を前記導出した補正値セットのうちの１つ又は複数で補正することができる。該補正は、１つ又は複数の補正値セットを導出する複数の特徴付け信号のいずれかの測定に続く複数の特徴付け信号の測定に提供することができる。
【００２８】
それぞれの信号を「求める」というとき、これは、該それぞれの信号を実際に測定することを含むことができる。
【００２９】
光入力信号を解析する一実施形態では、複数の特徴付け信号は、ダウンコンバータの複数の出力ノードにおいて提供され、上述した実施形態のうちの１つ又は複数において導出された補正値を用いることによって補正される。該補正された複数の特徴付け信号に基づいて、光入力信号の位相、振幅、デジタルデータコンテンツ、及び波形のうちの少なくとも１つが求められ、（例えば、本明細書の導入部分で言及した文書によって説明されているような）その後の処理に用いることができる。
【００３０】
一実施形態では、光ダウンコンバータを較正する装置が、複数の出力ノードに結合され、複数の特徴付け信号を受信して解析するように構成される信号解析ユニットを備える。該装置は、入力信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第１のスイッチと、基準信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第２のスイッチとをさらに備える。信号解析ユニットは、入力信号及び基準信号のうちの少なくとも一方を選択的にイネーブル又はディセーブルすることから導出された複数の出力ノードにおいて求められる信号に基づいて補正値（例えば第１の補正値セット）を導出するように構成されている。信号解析ユニットは、導出した補正値で複数の特徴付け信号を補正するように構成されている。
【００３１】
一実施形態では、各受信器は、２つの光検出器を備えるバランス型受信器であり、前記提供される電気信号は、２つの光検出器によって提供される光電流間の信号差を表し、前記装置は、複数のバイアス回路をさらに備える。各バイアス回路は、光検出器を通じて光電流を測定する該光検出器のうちの１つに結合されている。信号解析ユニットは、測定された光電流に基づいて補正値を導出し、該導出した補正値で複数の特徴付け信号を補正するように構成されている。
【００３２】
一実施形態は、複数の光信号経路のうちの１つにおける偏光スプリッタをさらに備える。該偏光スプリッタは、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出された少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する。信号源が設けられ、無偏光信号を信号入力に結合するように構成される。該無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する。信号解析ユニットは、測定された光電流に基づいて第３の補正値セットを導出し、該第３の補正値セットで複数の特徴付け信号を補正するように構成することができる。
【００３３】
本発明の実施形態は、１つ又は複数の適切なソフトウェアプログラムによって部分的又は全体的に実施又はサポートすることができる。該１つ又は複数の適切なソフトウェアプログラムは、任意の種類のデータキャリアに記憶することもできるし、任意の種類のデータキャリアによって別の方法で提供することもでき、任意の適切なデータ処理ユニットにおいて又は該データ処理ユニットによって実行することができる。
【００３４】
本発明の他の目的及び本発明の実施形態の付随する利点の多くは、添付図面（複数可）と共に実施形態の以下のより詳細な説明を参照することによって容易に認識され、より良く理解される。実質的又は機能的に等しい又は類似した特徴は、同じ参照符号（複数可）によって参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示す図である。
【図２】光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示す図である。
【図３】バランス型受信器２８０の概略図である。
【図４】ダウンコンバータ２０への光フロントエンドの一実施形態を示す図である。
【図５】位相シフタによって提供される同相信号と直交信号との間の角度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、信号入力４０において（測定される）光入力信号３０を受信し、基準入力５０において光基準信号ＬＯを受信する光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示している。ダウンコンバータ２０によって提供されるダウンコンバート（down-converting：下方変換）は、多くの場合、信号入力４０の周波数と光基準信号ＬＯの周波数とが等しい場合にホモダインと呼ばれる。そうでない場合、ダウンコンバートは、ヘテロダインと呼ばれることがある。
【００３７】
ダウンコンバータ２０の光学部は、光入力信号３０と光基準信号ＬＯとから導出された複数の光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を提供する。図１には、光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、直接示されておらず、後に説明するように、それらの電気表現によってのみ示されている。
【００３８】
光入力信号３０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７０に結合され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７０は、光入力信号３０を、直交偏光（例えば直線水平及び直線垂直）を有する２つの信号ＳＴＥ及びＳＴＭに分離する。光基準信号ＬＯは、ビームスプリッタ８０によってビームＬＯ１及びＬＯ２（例えば、５０／５０によって示されるような２つの実質的に等しい部分）に分離される。信号ＳＴＥ及びＬＯ１は第１のコンバイナ９０に結合され、信号ＳＴＭ及びＬＯ２は第２のコンバイナ９５に結合される。第１のコンバイナ９０及び第２のコンバイナ９５のそれぞれは、後に示すように、それぞれの入力信号を結合して、光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を提供する。
【００３９】
図１の実施形態では、第１のコンバイナ９０はビームスプリッタ１００、１１０を備え、第２のコンバイナ９５はビームスプリッタ１２０、１３０を備え、これらのビームスプリッタ１００、１１０、１２０、及び１３０のそれぞれは、そのそれぞれの入来ビームを２つの実質的に等しい部分に分離する。第１のコンバイナ９０は、分離されたビームをビームスプリッタ１００、１１０から受信するコンバイナ１４０及び１５０をさらに備え、第２のコンバイナ９５は、分離されたビームをビームスプリッタ１２０、１３０から受信するコンバイナ１６０及び１７０を備える。位相シフタ（移相器）１８０が、ビームスプリッタ１１０とコンバイナ１５０との間に結合されて、コンバイナ１５０に結合されるビームスプリッタ１１０の部分出力ビームに（コンバイナ１４０に結合される他方の部分出力ビームに対して）９０度の位相シフト（移相）をもたらす。したがって、さらなる位相シフタ１９０が、ビームスプリッタ１３０とコンバイナ１７０との間に結合され、コンバイナ１７０に結合されるビームスプリッタ１３０の部分出力ビームに（コンバイナ１６０に結合される他方の部分出力ビームに対して）９０度の位相シフトをもたらす。
【００４０】
図１の実施形態に示すような光学配置は平面光波回路、光ファイバー部品、それらの組み合わせ等を用いた、自由空間光学通信（free space optics）等の任意の適切な形態で提供することができる。図１の実施形態は、光ファイバー素子を用いて例示として示されている。ビームスプリッタ１００、１１０、１２０、及び１３０は、それぞれの光ファイバー２×２カプラによってそれぞれ実施されている。これらの光ファイバー２×２カプラでは、２つの入力のうちの一方のみが用いられ、他方はオープンにされている。コンバイナ１４０、１５０、１６０、及び１７０も、それぞれの光ファイバー２×２カプラによって実施されるが、双方の入力及び出力は、図１に示すように接続されている。
【００４１】
さらに図１では、コンバイナ１４０から出力された光混合信号出力がフォトダイオード２００に結合され、フォトダイオード２００は、光混合信号Ｉ１を光電変換したものを表す電気信号Ｉ１を出力する。したがって、各フォトダイオード２００〜２７０は、そのそれぞれの入力信号である光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を光電変換したものを提供する。上述したように、単純にするために、光電変換信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のみが図１に示されている。
【００４２】
光検出器２００及び２１０の（電気）出力Ｉ１及びＩ２は、出力Ｒ１を有するバランス型受信器２８０Ａをもたらすように結合され、光検出器２２０及び２３０の出力Ｑ１及びＱ２は、出力Ｒ２を有するバランス型受信器２８０Ｂをもたらすように結合され、光検出器２４０及び２５０の出力Ｉ３及びＩ４は、出力Ｒ３を有するバランス型受信器２８０Ｃをもたらすように結合され、光検出器２６０及び２７０の出力Ｑ３及びＱ４は、出力Ｒ４を有するバランス型受信器２８０Ｄをもたらすように結合される。それぞれの各バランス型受信器２８０の出力（Ｒ１〜Ｒ４）は、その２つの光入力において印加された信号間の信号差を表す。したがって、信号Ｒ１は信号Ｉ１とＩ２との信号差を表し、信号Ｒ２は信号Ｑ１とＱ２との信号差を表し、他の信号も同様である。
【００４３】
図３は、そのようなバランス型受信器２８０の概略図を、バランス型受信器２８０Ａについて例示として示している。各光検出器２００及び２１０には、それぞれのバランス型受信器２８０Ａにそれぞれのバイアス電流を供給するそれぞれのバイアス回路２００Ａ及び２１０Ａが設けられる。光検出器２００によって光混合信号Ｉ１から導出された光電流、及び光検出器２１０によって光混合信号Ｉ２から誘導された光電流は、ノードＲ１に（反対方向で）結合され、したがって、信号差Ｉ１−Ｉ２を表す。バイアス回路２００Ａ及び２１０Ａ（共に図３に概略的に表されている）は、出力信号Ｒ１が、フォトダイオード２１０及び２００によって光電変換される信号Ｉ２とＩ１との間の信号差を表すように動作される。
【００４４】
他のバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）２８０Ｂ〜Ｄも準用により実施することができることは言うまでもない。
【００４５】
出力信号Ｒ１〜Ｒ４は、信号解析ユニット２９０に結合することができる。信号解析ユニット２９０は、例えば実時間オシロスコープ又はサンプリングオシロスコープにあるような処理ユニットに接続された一組のアナログ／デジタル変換器とすることができる。信号解析ユニット２９０は、アナログ出力信号をデジタル領域に変換することができ、すべてのその後の信号処理をデジタル領域で行うことができる。
【００４６】
図１に戻ると、光ダウンコンバータ２０は、信号入力４０と複数のバランス型受信器２８０Ａ〜２８０Ｄの各入力との間に複数の光信号経路を提供する。一例が図１に示され、すなわち、光信号経路は、信号入力４０から開始し、ＰＢＳ７０、ＰＢＳ７０とビームスプリッタ１００との間のライン２９５Ａ（例えば光ファイバー）、ビームスプリッタ１００、ビームスプリッタ１００とコンバイナ１４０との間のライン２９５Ｂ（例えば光ファイバー）、コンバイナ１４０、及びコンバイナ１４０と光検出器２００との間のライン２９５Ｃ（例えば光ファイバー）によって提供される。
【００４７】
光ダウンコンバータ２０は、基準入力５０と複数のバランス型受信器２８０Ａ〜２８０Ｄの各入力との間に複数の光信号経路をさらに提供する。一例が図１に示され、すなわち、光信号経路は、基準入力５０から開始し、ビームスプリッタ８０、ビームスプリッタ８０とビームスプリッタ１３０との間のライン２９６Ａ（例えば光ファイバー）、ビームスプリッタ１３０、ビームスプリッタ１３０とコンバイナ１７０との間でかつ位相シフタ１９０も含むライン２９６Ｂ（例えば光ファイバー）、コンバイナ１７０、及びコンバイナ１７０と光検出器２７０との間のライン２９６Ｃ（例えば光ファイバー）によって提供される。
【００４８】
図２は、光ダウンコンバータ２０の別の実施形態を示している。この別の実施形態は図１の実施形態に実質的に対応し、異なる特徴のみを説明することにする。主な相違は、図２の実施形態が（図１の２つの位相シフタ１８０及び１９０の代わりに）１つの位相シフタ３９９のみを用いているということである。それに応じて光路を再構成しなければならず、光路は、図２に概略的に示すように配置された４つのカップラ３００、３１０、３２０、及び３３０を備える。残りの構成要素は図１のように適用して用いることができる。
【００４９】
図１の実施形態の光ダウンコンバータ２０は、時間領域における検出と共にコヒーレント受信器を提供する。光ダウンコンバータ２０は、位相変調信号及び振幅変調信号を検出するのに適用することができる。同じことは図２の実施形態にも当てはまるが、簡略化するために、図１についてのみ、以下で言及することにする。以下の式に戻る。
【００５０】
【数４】
【００５１】
この式は、出力Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの出力を表し、ビート項が局部発振器位相に対する信号位相の位相へのアクセスを与えることを見て取ることができる。２つの干渉計（ビームスプリッタ１００、１１０とコンバイナ１４０、１５０との間に設けられる）を用いて、同相信号及び直交信号を作成することができる。図１の実施形態は、２つのさらなる干渉計（ビームスプリッタ１２０、１３０とコンバイナ１６０、１７０との間）を提供し、偏光多重信号の受信を可能にしている。４つの出力Ｒ１〜Ｒ４は、以下の信号を含む。
【００５２】
【数５】
【００５３】
上付きインデックスｈ及びｖは、受信器の偏光フレームに関して信号３０の水平偏光と垂直偏光とを区別するものである。搬送波３０と局部発振器ＬＯとの間の周波数オフセットに由来するこれらの信号に存在する時間依存性がまだ存在する。この周波数オフセットは、局部発振器ＬＯが搬送波に光学的に位相ロックされている場合はゼロとなる。しかしながら、これは、先進変調フォーマットの多くが、ロックすることができるほど強い搬送波を含まないことから、かなり困難であることが分かる。今日の送信器レーザー及び局部発振器は、十分な安定性及び周波数正確度を提供し、数１００ＭＨｚ以内のオフセットを維持し、シンボル（すなわち、最小の情報単位）レートは、数ＧＢａｕｄと同じ高さであり、したがって、信号後処理によって周波数オフセット、換言すれば搬送波位相を回復することが可能である。後処理アルゴリズムの許容誤差は、実際の変調フォーマットに依存する。周波数オフセットの上限を推定することができ、或るアルゴリズムがこれを補償することができる。これは、同様の振幅を有する任意の２つのシンボルが位相軸に沿って有することができる最小の距離φｏｆｆｓｅｔ（例えばＱＰＳＫの場合はπ／２）を見つけることによって行うことができる。１シンボル期間内における周波数オフセットに起因した位相誤差は、その２分の１よりも小さくあるべきである。すなわち換言すれば、最大周波数オフセットは、以下によって与えられる。
【００５４】
【数６】
【００５５】
ＱＰＳＫ及び１０ＧＢａｕｄのシンボルレートの上記例では、この結果、〜１．２ＧＨｚ又はシンボルレートの１２％となる。実際には、この数値はこれよりも僅かに小さくなる場合があり、ＱＰＳＫではほぼ１０％となる場合があり、ＢＰＳＫのシンボル距離は位相軸に沿って２倍の大きさであるので、ＢＰＳＫでは約２０％となる場合がある。
【００５６】
上記概略によって、光偏光制御を必要とすることなく、偏光多重信号の検出が可能になる。これは、信号が、光波の電界の尺度であり、パワーの尺度ではないことによる（電界振幅はその観点から線形である）。これによって、偏光不整合及び偏光モード分散を数学的に補償することが可能になる。例えば送信における色分散のようなさらに一般的な任意の線形歪も補償することができる。
【００５７】
光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、次のように表すことができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
しかしながら、上記で与えられた式は、理想的なシステムについてしか適用されない。実世界のシステムを記述するためには、複数の制約条件が導入される。複数の制約条件は、さまざまな光路（すなわち、信号入力４０とそれぞれの各出力ノード６０との間のそれぞれの経路、及び基準入力５０とそれぞれの各出力ノード６０との間のそれぞれの経路）の個々の損失値及びスキュー値を表す。したがって、Ｉ１の代わりに、以下の信号Ｉｍｅａｓ１が測定され、Ｉ２の代わりに、以下の信号Ｉｍｅａｓ２が測定され、それ以外の信号についても同様である。
【００６０】
【数８】
【００６１】
理想的な信号では、４つのバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄは以下の電圧を提供する。
【００６２】
【数９】
【００６３】
実世界の信号を考えると、８つのフォトダイオード２００〜２７０並びに２つの入力４０及び５０についての１６個の個々の損失を考慮に入れ、上記理想信号Ｒｉ（ｉ＝１，...，４）の代わりに以下の実際の信号Ｒｍｅａｓｉ（ｉ＝１，...，４）が受信される。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
したがって、信号Ｒｍｅａｓｉは、経路又はフォトダイオード２００〜２７０ごとに異なる損失値又は応答度、及び経路が異なるごとに異なる時間遅延のような非理想的な状況の場合における４つのバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）２８０Ａ〜Ｄの出力を表す。
【００６６】
Ｒｍｅａｓｉの上記項を解析すると、項のいくつかは時間独立であり、項のいくつかはωＬＯ及びωＳが異なる場合に時間依存であることが分かる。この条件を前提とすると、時間独立項は、測定値を時間にわたって平均することによって測定値から計算することができ、第１の補正値セットを規定することができる。
【００６７】
【数１１】
【００６８】
角括弧内の項（したがって、インデックスＤＣを有するパラメータ）は、時間にわたる平均を表す。第１の補正値セットは、特徴付け信号Ｒ１〜Ｒ４の時間独立（又は時間不変）特性に関係し、特に、複数の光信号経路上の挿入損失に関係する。
【００６９】
この第１の補正値セットＲＤＣｉ（ｉ＝１，２，３，４とする）を測定された信号Ｒｍｅａｓｉから減算すると、スペクトルの望ましくないＤＣピークが抑制され、以下の数式が得られる。
【００７０】
【数１２】
【００７１】
項ＲＡＣｉは、信号解析ユニット２９０が、信号Ｒｍｅａｓｉを出力ノードＲｉにおいて実際に測定して補正値ＲＤＣｉによって補正することにより導出する信号を表す。補正値ＲＤＣｉは、ここでは、時間不変誤差寄与のコモンモード除去を表している。
【００７２】
周波数ωＬＯ及びωＳが異なることが保証されない場合、スペクトルはＤＣ部分を含むので、上記からＤＣ項を単に差し引くと、誤差を導入する場合がある。その場合、より複雑な減算方法を用いて、スペクトルの不要なＤＣ部分のみを除去することができる。これは、例えば光入力信号３０を選択的にオフにスイッチングし、第１の信号セットを形成するバランス型検出器２８０の出力を測定することによって行うことができる。基準信号ＬＯをオフにスイッチングし、バランス型検出器２８０のＤＣ出力を測定することによって、第２の信号セットが形成される。バランス型受信器の出力の測定値Ｒｍｅａｓｉ（ｉ＝１，...，４）を光入力信号３０又は基準信号ＬＯの光パワーで正規化すると、次のようになる。
【００７３】
【数１３】
【００７４】
光入力信号３０及び基準信号ＬＯの光パワーの既知の値を用いると、代替的な第１の補正値セットを計算することができる。
【００７５】
【数１４】
【００７６】
上記に規定した第１の補正値セットを測定信号から再び減算すると、スペクトルのうちの不要なＤＣ部分が抑制され、以下の混合項が得られる。
【００７７】
【数１５】
【００７８】
それでもなお、同相項（ＲＡＣ１，ＲＡＣ３）及び直交項（ＲＡＣ２，ＲＡＣ４）は、依然として異なる損失を受ける。スペクトルが、フーリエ変換を用いて上記４つの項から計算される場合、真のスペクトルは、ゴーストスペクトルによって歪を受ける可能性があり、このため、周波数軸が反転される。このスペクトルの歪は、不要なＤＣ部分に起因した歪とは独立したものである。したがって、双方の補正は、独立又は同時に用いることができる。歪を受けていないスペクトルを測定可能にするようにゴーストスペクトルを抑圧するには、１６個の損失値（ｐｉ、以下を参照）を独立に測定しなければならない。これは、信号経路４０及び局部発振器ＬＯをスイッチング可能となるように設けること（すなわち、光入力信号３０の入力４０への結合又は入力４０からの除去を行うことができ、基準信号ＬＯの入力５０への結合及び入力５０からの除去を行うことができる）、並びにバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄの（図３のフォトダイオード２００及び２１０による）個々のフォトダイオード２００〜２７０の（バイアス回路２００Ａ〜２７０Ａの）バイアス電流を測定（及び正規化）することによって行うことができる。
【００７９】
バイアス電流の測定値は、それぞれのフォトダイオードにおける光パワーｐ１〜ｐ１６を表す。信号３０がオフにスイッチングされている場合にバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄを構成するフォトダイオードのバイアス電流の測定値は第３の信号セットを形成する一方、ＬＯがオフにスイッチングされている場合の同じ測定値は第４の信号セットを形成する。この場合も、測定値は、信号入力３０又はＬＯのそれぞれの光パワーを用いて正規化される。
【００８０】
【数１６】
【００８１】
値ｐ１は、信号３０がスイッチングオフされているときに測定されるバイアス回路２００Ａの電流の値を表す。値ｐ２は、信号ＬＯがオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２００Ａの電流の値を表す。値ｐ３は、信号３０がオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２１０Ａの電流の値を表す。値ｐ４は、信号ＬＯがオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２１０Ａの電流の値を表す。したがって、値ｐ５及びｐ６はバイアス回路２２０Ａにおいて測定され、値ｐ７及びｐ８はバイアス回路２３０Ａにおいて測定され、他の値も同様に測定される。
【００８２】
上記からの第３の信号セット及び第４の信号セットを用いて、第２の補正値セットＧ１〜Ｇ４を計算することができる。
【００８３】
【数１７】
【００８４】
混合項にそれぞれの補正値を乗算することによって、混合項は、ゴーストスペクトルのピークが効果的に抑制されたものとなる。
【００８５】
【数１８】
【００８６】
図４は、システムを自己較正することを可能にするダウンコンバータ２０への光フロントエンドの一実施形態を示している。ＬＯがオフにスイッチングされて、第２の信号セット及び第４の信号セットが測定される。これは、ＬＯを直接制御することにより又はＬＯとダウンコンバータ２０との間の追加のスイッチ（図４に図示せず）により行うことができる。さらに、図４において、スイッチ４００は、信号３０と信号入力４０との間に結合されている。無偏光信号４１０は、スイッチ４００に結合され、スイッチ４００は、信号３０及び無偏光信号４１０の一方を信号入力４０にスイッチングすることができる。無偏光信号４１０は、実質的にゼロの偏光度を有する無偏光信号を表し、図４の実施形態に示すように、例えば受動リオ型デポラライザ（passive Lyot-type depolarizer）といったデポラライザ４３０を用いて効果的に偏光を解消することができる短いコヒーレンス長を有する広帯域光源４２０によって実施することができる。広帯域光源の例はＳＬＥＤ（スーパールミネセント発光ダイオード）、ＡＳＥ光源（増幅自然放出光源）、又は従来のＬＥＤである。受動デポラライザの代わりに、光ファイバーの複屈折を変更するファイバーストレッチャ又は電気光学変調器を用いた能動デポラライザを用いることもできる。スイッチ４００の後にカプラ４５０によって結合されたフォトダイオード４４０は、絶対パワーの観点から信号全体を較正するように適用することができる。
【００８７】
第２の補正値セットを用いた補正によって、（下付き文字ＴＥ及びＴＭによって示す）２つの偏光のスペクトルが正規化される。２つのスペクトルのパワー比を維持するために、異なる補正を適用することもできる。その目的のために、入力信号の代わりに無偏光光がダウンコンバータに供給される。バイアス電流ｐ２，ｄ〜ｐ１６，ｄの測定値は第６の信号セットになる。第５の信号セットは第２の信号セットと同一である。
【００８８】
【数１９】
【００８９】
上記からの第５（又は第３）の信号セット及び第６の信号セットは、第３の補正値セット（Ｇ１，ｄ〜Ｇ４，ｄ）を計算するのに用いることができる。
【００９０】
【数２０】
【００９１】
混合項にそのそれぞれの補正値を乗算することによって、混合項は、ゴーストスペクトルのピークが効果的に抑制され、双方の偏光の項の比が維持されたものとなる。
【００９２】
【数２１】
【００９３】
上記数式を見ると、第１の補正によって、スペクトルにＤＣピークをもたらす不要なＤＣ項が除去され、第２の補正によって、スペクトルにゴーストピークをもたらす利得誤差が除去される。補正された値を真の値と比較した差が依然として残っている可能性がある。余弦の独立変数には、誤った光位相遅延及びチャネルのスキューに由来する追加の位相項がある。ＴＥ偏光の補正された信号ＲＡＣ１（同相）とＲＡＣ２（直交）との間の位相差及びＴＭ偏光のＲＡＣ３（同相）とＲＡＣ４（直交）との間の位相差を調べると、双方の偏光の光位相遅延φＴＥ及びφＴＭ並びにＴＥ偏光のスキューｔＩ１−ｔＩ２−ｔＱ１−ｔＱ２及びＴＭ偏光のスキューｔＩ３−ｔＩ４−ｔＱ３−ｔＱ４を測定することができる。
【００９４】
【数２２】
【００９５】
それらの２つの式（各偏光につき１つ）は、周波数差ωＳ−ωＬＯが縦座標であり、実際の位相差が横座標である直線を表し、その結果、周波数差及び位相差の２つの測定値によって、傾き（スキュー差）及びオフセット（光位相差）が与えられる。さまざまな値において位相差を測定するために、狭線幅光源（narrow line width source）が信号入力に接続される。信号入力源と局部発振器との間の波長差を調整することによって、周波数差を調整することができる。次いで、同相信号と直交信号とを比較することによって、位相差を測定することができる。
【００９６】
少なくとも２つの異なる周波数差において行われる場合、傾き及びオフセット（光位相遅延及びスキュー）を測定から抽出することができる。局部発振器及び信号源のさまざまな平均波長値においてこの測定を繰り返すことによって、双方の量の波長依存性があれば明らかにすることができる。
【００９７】
スキュー値は、測定器内で測定されないことがありかつ通常は経時的にも環境条件にも劇的に変化しない一般的な数値である。
【００９８】
非常に簡単な手法では、オフセット（第１の補正値セット）及び相対利得補正（第２の補正値セット又は第３の補正値セット）を無視することができ、波長依存の可能性のある所与の工場較正値を用いることができる。用いられる実際の波長は局部発振器の波長とすべきである。
【００９９】
位相シフタ１８０及び１９０によって提供されるような同相信号と直交信号との間の光位相角は、９０度の理想的な値でない場合があるので、９０度のデータ用の補正項を計算することができる。実際の測定されたデータは、以下の数学を用いて真のデータから計算することができる（α及びβが実際の波長に依存する場合があることに留意されたい）。
【０１００】
【数２３】
【０１０１】
図５は、角度の関係を示している。個々の誤差角α、βを測定することはできない。しかしながら、光位相遅延である角度φは、略図で描いたように測定することができ、これについて、以下の関係が当てはまる
【０１０２】
【数２４】
【０１０３】
以下の選択は、上記関係を常に満たす。
【０１０４】
【数２５】
【０１０５】
この選択を用いると、測定された値から以下を用いて真の値を計算することができる。
【０１０６】
【数２６】
【０１０７】
較正は、定期的（例えば、ブート時（電源投入時）、周期的、一定の温度変化の後、各測定の前、又は上記条件の組み合わせ）に測定器内で行うことができ、或る特定の信号が入力に存在する必要はない場合がある。このいわゆる自己較正は、測定器の特性のあらゆる変化を緩和するのに非常に効果的であり、任意のタイプの劣化を監視する手段として用いることができる。他方、これは、或る特定の時間を消費するので、測定器の使いやすさに影響を与えるおそれがある。
【０１０８】
較正は、代替的又は付加的に、（すなわち、製造後又は例えば製造業者が提供することができる特定の較正サービスとして）工場で行うことができ、追加の測定器及び／又は信号を必要とすることがある。工場の較正は、較正された値の或る特定の安定性を示す値にとって特に役立つ。これは、（環境試験等）一定の試験によって証明することができる。通常、光ケーブル及びＲＦケーブルのケーブル長は、或る特定の正確度の限界内で安定するものと仮定することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
２０：光ダウンコンバータ
３０：光入力信号
４０：信号入力
５０：基準入力
７０：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８０：ビームスプリッタ
９０：コンバイナ
９５：コンバイナ
１００：ビームスプリッタ
１１０：ビームスプリッタ
１２０：ビームスプリッタ
１３０：ビームスプリッタ
１４０：コンバイナ
１５０：コンバイナ
１６０：コンバイナ
１７０：コンバイナ
１８０：位相シフタ
１９０：位相シフタ
２００：光検出器
２１０：光検出器
２２０：光検出器
２３０：光検出器
２４０：光検出器
２５０：光検出器
２６０：光検出器
２７０：光検出器
２８０Ａ：バランス型受信器
２８０Ｂ：バランス型受信器
２８０Ｃ：バランス型受信器
２８０Ｄ：バランス型受信器
２９０：信号解析ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に位相及び振幅についての光信号の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速光電気通信では、情報を伝送するための追加の自由度として、光信号の位相がますます重要となってきている。既知の概念は、通例、コヒーレント検出と呼ばれている。
【０００３】
コヒーレント検出では、光受信器は、（時間依存性）電気信号を提供し、それによって、光信号の振幅及び位相に関して、光信号の時間に依存した項目（course）を求めることが可能になる。位相の、時間に依存した項目は、光信号のデジタルデータコンテンツを含む。
【０００４】
光ファイバーシステムにおけるコヒーレント検出は、Ezra Ip、Alan Pak Tao Lau、Daniel J. F. Barros、Joseph M. Kahnによる論文「Coherent detection in optical fiber systems」（２００８年１月２１日、 第１６巻、第２号、OPTICS EXPRESS、７５３頁以下）又はLeonid G. Kazovskyによる論文「Phase- and Polarization-Diversity Coherent Optical Techniques」（JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY、 第７巻、第２号、１９８９年２月、２１９頁以下）に概要が述べられている。
【発明の概要】
【０００５】
（開示）
本発明の目的は、特に位相及び振幅に関して光信号の改良された検出を提供することである。この目的は、独立請求項（複数可）によって解決される。さらなる実施形態は、従属請求項（複数可）によって示されている。
【０００６】
従来、光搬送波のパワーを検出することで十分であった。この検出は、パワーを電流に変換するフォトダイオードを用いて行うことができる。搬送波周波数ωＳを有する光搬送波Ｓの場合、位相φ及び実振幅Ａを有する複素振幅を用いると、検出フォトダイオードは、信号とその複素共役との積に比例する電流Ｉｐｈｏｔｏを生成する。
【０００７】
【数１】
【０００８】
見て取ることができるように、位相は、フォトダイオードを用いてパワーを検出する際に失われる。新たな変調方式には、位相φＳが測定可能であることが必要とされ、偏光多重信号の場合、偏光が分解されて、位相が測定されることさえあり得る。しかしながら、光搬送波の位相は、通常、直接測定可能でなく、位相基準に対して測定される。位相基準が利用可能であると、信号と位相基準との間の位相差をパワーに変換することが可能であり、そこから（例えば、従来の検出方法を用いることによって）そのパワーを電流に変換することが可能である。光搬送波Ｓが、それ自身の周波数及び振幅を有する位相基準Ｒと重畳されている場合、この重畳されたものは以下の式になる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
この結果は、信号Ｓ及び位相基準Ｒのパワーを表す時間依存項を有し、さらに、一般にビート項と呼ばれる位相差Δφに依存する項もある。このとき、振幅変化及び位相変化は共に、光電流の変化をもたらす。これは、振幅変調が行われている状況下で位相の測定を実際に実現する際に、いくつかの意味合いを有する場合がある。現在検討されているほとんどの方法は、２つの信号を重畳する干渉計を用いて信号位相を基準位相と比較し、任意の位相差を振幅に変換して、最終的にフォトダイオードのような直接検出器で位相差を測定するというこの原理を用いている。
【００１１】
位相測定用の位相差を得るには２つの基本原理がある。信号自体を用いて位相基準を生成することもできるし、位相基準として独立した信号源を用いることもできる。いわゆる遅延線干渉計では、信号自体の位相基準として遅延信号を適用することもできる。別の方法はいわゆる局部発振器を位相基準として用いる。局部発振器は、自励式とすることもできるし、送信器から送出することもできるし、送信器搬送波に或る程度ロックさせることもできる。
【００１２】
上記に示したように、信号と基準信号とを重ね合わせたものの直接検出は、位相に全く依存していない部分を含む。位相独立部分の発生を防止するために、２つの光波を重ね合わせたものは、例えば部分反射ミラー又は光ファイバーカプラ（光ファイバー２×２カプラ等）を用いることによって得ることができる。このような干渉計の各アームにおけるフォトダイオードを結合し、それらのフォトダイオードの光電流の信号差を測定したものは以下の式になる。
【００１３】
【数３】
【００１４】
２つのフォトダイオードの光電流を減算すると、ビート項が保存される一方、時間独立項は相殺される。この理由は、カプラがその出力アーム間でさまざまな位相差を生み出すというカプラの一般的な性質によるものである。２×２カプラの場合、双方のアームにおける入力信号Ｓと入力信号Ｒとの間の相対的な位相差は、正確にπであるか又は複素数ｅｉπ＝−１として記述される。
【００１５】
本発明の実施形態では、信号入力において測定される光入力信号を受信し、基準入力において光基準信号を受信し、かつ光入力信号を（例えば、該光入力信号の位相及び振幅について）特徴付ける複数の特徴付け信号を複数の出力ノードにおける出力として提供するように構成されている光ダウンコンバータが適用される。このようなダウンコンバータは複数の受信器を備え、該複数の受信器はバランス型受信器とすることができる。各受信器は、少なくとも１つの光入力を有し、複数の出力ノードのうちの１つにおいて電気信号を提供する。該電気信号は、複数の特徴付け信号のうちの１つであり、バランス型受信器の場合、電気信号はその２つの光入力において印加された信号間の信号差を表す。ダウンコンバータは、信号入力と複数の受信器の各入力との間の複数の光信号経路と、基準入力と複数の受信器の各入力との間の複数の光信号経路と、該複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合され、その入力とその出力との間に位相シフト（移相）をもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（移相器）とをさらに備える。
【００１６】
本発明の実施形態は、このような光ダウンコンバータを較正する方法及び装置を提供する。
【００１７】
一実施形態は、複数の出力ノードにおいて信号を求めること、及び該求めた信号から、複数の特徴付け信号を補正する第１の補正値セットを導出することを含む。該第１の補正値セットは、特徴付け信号の時間独立特性又は時間不変特性に関係し、該時間独立特性又は時間不変特性は、複数の光信号経路上の挿入損失とすることができる。
【００１８】
一実施形態では、入力信号はディセーブルされ、複数の出力ノードにおいて第１の信号セットが求められる。次いで、基準信号がディセーブルされ、複数の出力ノードにおいて第２の信号セットが求められる。複数の特徴付け信号を補正する第１の補正値セットは、前記求められた第１の信号セット及び第２の信号セットから導出される。
【００１９】
別の実施形態では、第１の補正値セットは、前記求められた信号を時間にわたって平均することから導出される。
【００２０】
一実施形態では、各受信器はバランス型受信器であり、該バランス型受信器の前記提供される電気信号は、その光入力において印加された信号間の信号差を表し、各バランス型受信器は、２つの光入力のそれぞれについて光電変換をもたらすように構成されている。
【００２１】
バランス型受信器を有するこのような実施形態の場合、入力信号をディセーブルし、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から第３の信号セットを求めることによって、第２の補正値セットを導出することができる。次いで、基準信号がディセーブルされ、光電変換から導出される第４の信号セットが、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについて求められる。複数の特徴付け信号を補正する第２の補正値セットは、前記求められた第３の信号セット及び第４の信号セットから導出される。
【００２２】
バランス型受信器を有する実施形態は、複数の光入力経路のうちの１つにおいて少なくとも１つの偏光スプリッタをさらに備えることができる。各偏光スプリッタは、その入力において印加された信号を受信し、かつその入力において印加された該信号から導出された少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する。このような実施形態では、入力信号をディセーブルし、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から導出される第３の信号セットを求めることによって（第２の補正値セットの代わりに）第３の補正値セットを導出することができる。この時、第４の信号セットを求める代わりに、入力信号及び基準信号をディセーブルし、無偏光信号を信号入力に結合し、各バランス型受信器の２つの光入力のそれぞれについての光電変換から導出される第６の信号セットを求める。ここで、無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第３の補正値セットは、前記求めた第３の信号セット及び第６の信号セットから導出される。
【００２３】
第２の補正値セット及び／又は第３の補正値セットは、特徴付け信号の時間依存特性又は時間変動特性に関係し、複数のバランス型受信器のうちの少なくとも１つによって求められた信号差における誤差、不平衡、及び不整合のうちの１つとすることができる。
【００２４】
一実施形態では、信号入力に第１の波長信号を結合し、出力ノードのうちの１つにおいて、基準信号及び第１の波長信号から生じた第１の混合周波数を表す特徴付け信号の第１のビート周波数を求めることによって、第４の補正値セットを導出することができる。この時、第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を信号入力に結合し、出力ノードのうちの１つにおいて、基準信号及び第２の波長信号から生じた第２の混合周波数を表す特徴付け信号の第２のビート周波数を求める。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第４の補正値セットは、前記求めた第１のビート周波数及び第２のビート周波数から導出される。第４の補正値セットは、光信号経路のうちの異なるものの間の走行時間の差に関係する。
【００２５】
一実施形態では、信号入力に第１の波長信号を結合し、特徴付け信号のうちの２つの間の第１の位相差を求めることによって、第５の補正値セットを導出することができ、ここで、特徴付け信号のうちの１つは、位相シフタを有する光信号経路のうちの１つから導出される。この時、第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を信号入力に結合し、特徴付け信号のうちの２つの間の第２の位相差を求める。ここで、特徴付け信号のうちの１つは、位相シフタを有する光信号経路のうちの１つから導出される。次いで、複数の特徴付け信号を補正する第５の補正値セットは、前記求めた第１の位相差及び第２の位相差から導出される。第５の補正値セットは、位相シフタによってもたらされる位相シフトに関係する。
【００２６】
求められる補正値が多くなるほど、より精度の高い補正を達成することができることは明らかである。しかしながら、用途に応じて、１つ又は複数の補正値セットを求めることができる。一実施形態では、例えば、コモンモード除去の場合、第１の補正値セットだけで十分である。例えば特徴付け信号の測定を向上させるために、第２〜第５の補正値セットのうちの１つ又は複数をさらに求めて適用することもできる。
【００２７】
次いで、複数の特徴付け信号を前記導出した補正値セットのうちの１つ又は複数で補正することができる。該補正は、１つ又は複数の補正値セットを導出する複数の特徴付け信号のいずれかの測定に続く複数の特徴付け信号の測定に提供することができる。
【００２８】
それぞれの信号を「求める」というとき、これは、該それぞれの信号を実際に測定することを含むことができる。
【００２９】
光入力信号を解析する一実施形態では、複数の特徴付け信号は、ダウンコンバータの複数の出力ノードにおいて提供され、上述した実施形態のうちの１つ又は複数において導出された補正値を用いることによって補正される。該補正された複数の特徴付け信号に基づいて、光入力信号の位相、振幅、デジタルデータコンテンツ、及び波形のうちの少なくとも１つが求められ、（例えば、本明細書の導入部分で言及した文書によって説明されているような）その後の処理に用いることができる。
【００３０】
一実施形態では、光ダウンコンバータを較正する装置が、複数の出力ノードに結合され、複数の特徴付け信号を受信して解析するように構成される信号解析ユニットを備える。該装置は、入力信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第１のスイッチと、基準信号を選択的にイネーブル又はディセーブルする第２のスイッチとをさらに備える。信号解析ユニットは、入力信号及び基準信号のうちの少なくとも一方を選択的にイネーブル又はディセーブルすることから導出された複数の出力ノードにおいて求められる信号に基づいて補正値（例えば第１の補正値セット）を導出するように構成されている。信号解析ユニットは、導出した補正値で複数の特徴付け信号を補正するように構成されている。
【００３１】
一実施形態では、各受信器は、２つの光検出器を備えるバランス型受信器であり、前記提供される電気信号は、２つの光検出器によって提供される光電流間の信号差を表し、前記装置は、複数のバイアス回路をさらに備える。各バイアス回路は、光検出器を通じて光電流を測定する該光検出器のうちの１つに結合されている。信号解析ユニットは、測定された光電流に基づいて補正値を導出し、該導出した補正値で複数の特徴付け信号を補正するように構成されている。
【００３２】
一実施形態は、複数の光信号経路のうちの１つにおける偏光スプリッタをさらに備える。該偏光スプリッタは、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出された少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する。信号源が設けられ、無偏光信号を信号入力に結合するように構成される。該無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する。信号解析ユニットは、測定された光電流に基づいて第３の補正値セットを導出し、該第３の補正値セットで複数の特徴付け信号を補正するように構成することができる。
【００３３】
本発明の実施形態は、１つ又は複数の適切なソフトウェアプログラムによって部分的又は全体的に実施又はサポートすることができる。該１つ又は複数の適切なソフトウェアプログラムは、任意の種類のデータキャリアに記憶することもできるし、任意の種類のデータキャリアによって別の方法で提供することもでき、任意の適切なデータ処理ユニットにおいて又は該データ処理ユニットによって実行することができる。
【００３４】
本発明の他の目的及び本発明の実施形態の付随する利点の多くは、添付図面（複数可）と共に実施形態の以下のより詳細な説明を参照することによって容易に認識され、より良く理解される。実質的又は機能的に等しい又は類似した特徴は、同じ参照符号（複数可）によって参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示す図である。
【図２】光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示す図である。
【図３】バランス型受信器２８０の概略図である。
【図４】ダウンコンバータ２０への光フロントエンドの一実施形態を示す図である。
【図５】位相シフタによって提供される同相信号と直交信号との間の角度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、信号入力４０において（測定される）光入力信号３０を受信し、基準入力５０において光基準信号ＬＯを受信する光ダウンコンバータ２０の一実施形態を示している。ダウンコンバータ２０によって提供されるダウンコンバート（down-converting：下方変換）は、多くの場合、信号入力４０の周波数と光基準信号ＬＯの周波数とが等しい場合にホモダインと呼ばれる。そうでない場合、ダウンコンバートは、ヘテロダインと呼ばれることがある。
【００３７】
ダウンコンバータ２０の光学部は、光入力信号３０と光基準信号ＬＯとから導出された複数の光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を提供する。図１には、光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、直接示されておらず、後に説明するように、それらの電気表現によってのみ示されている。
【００３８】
光入力信号３０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７０に結合され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７０は、光入力信号３０を、直交偏光（例えば直線水平及び直線垂直）を有する２つの信号ＳＴＥ及びＳＴＭに分離する。光基準信号ＬＯは、ビームスプリッタ８０によってビームＬＯ１及びＬＯ２（例えば、５０／５０によって示されるような２つの実質的に等しい部分）に分離される。信号ＳＴＥ及びＬＯ１は第１のコンバイナ９０に結合され、信号ＳＴＭ及びＬＯ２は第２のコンバイナ９５に結合される。第１のコンバイナ９０及び第２のコンバイナ９５のそれぞれは、後に示すように、それぞれの入力信号を結合して、光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を提供する。
【００３９】
図１の実施形態では、第１のコンバイナ９０はビームスプリッタ１００、１１０を備え、第２のコンバイナ９５はビームスプリッタ１２０、１３０を備え、これらのビームスプリッタ１００、１１０、１２０、及び１３０のそれぞれは、そのそれぞれの入来ビームを２つの実質的に等しい部分に分離する。第１のコンバイナ９０は、分離されたビームをビームスプリッタ１００、１１０から受信するコンバイナ１４０及び１５０をさらに備え、第２のコンバイナ９５は、分離されたビームをビームスプリッタ１２０、１３０から受信するコンバイナ１６０及び１７０を備える。位相シフタ（移相器）１８０が、ビームスプリッタ１１０とコンバイナ１５０との間に結合されて、コンバイナ１５０に結合されるビームスプリッタ１１０の部分出力ビームに（コンバイナ１４０に結合される他方の部分出力ビームに対して）９０度の位相シフト（移相）をもたらす。したがって、さらなる位相シフタ１９０が、ビームスプリッタ１３０とコンバイナ１７０との間に結合され、コンバイナ１７０に結合されるビームスプリッタ１３０の部分出力ビームに（コンバイナ１６０に結合される他方の部分出力ビームに対して）９０度の位相シフトをもたらす。
【００４０】
図１の実施形態に示すような光学配置は平面光波回路、光ファイバー部品、それらの組み合わせ等を用いた、自由空間光学通信（free space optics）等の任意の適切な形態で提供することができる。図１の実施形態は、光ファイバー素子を用いて例示として示されている。ビームスプリッタ１００、１１０、１２０、及び１３０は、それぞれの光ファイバー２×２カプラによってそれぞれ実施されている。これらの光ファイバー２×２カプラでは、２つの入力のうちの一方のみが用いられ、他方はオープンにされている。コンバイナ１４０、１５０、１６０、及び１７０も、それぞれの光ファイバー２×２カプラによって実施されるが、双方の入力及び出力は、図１に示すように接続されている。
【００４１】
さらに図１では、コンバイナ１４０から出力された光混合信号出力がフォトダイオード２００に結合され、フォトダイオード２００は、光混合信号Ｉ１を光電変換したものを表す電気信号Ｉ１を出力する。したがって、各フォトダイオード２００〜２７０は、そのそれぞれの入力信号である光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を光電変換したものを提供する。上述したように、単純にするために、光電変換信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のみが図１に示されている。
【００４２】
光検出器２００及び２１０の（電気）出力Ｉ１及びＩ２は、出力Ｒ１を有するバランス型受信器２８０Ａをもたらすように結合され、光検出器２２０及び２３０の出力Ｑ１及びＱ２は、出力Ｒ２を有するバランス型受信器２８０Ｂをもたらすように結合され、光検出器２４０及び２５０の出力Ｉ３及びＩ４は、出力Ｒ３を有するバランス型受信器２８０Ｃをもたらすように結合され、光検出器２６０及び２７０の出力Ｑ３及びＱ４は、出力Ｒ４を有するバランス型受信器２８０Ｄをもたらすように結合される。それぞれの各バランス型受信器２８０の出力（Ｒ１〜Ｒ４）は、その２つの光入力において印加された信号間の信号差を表す。したがって、信号Ｒ１は信号Ｉ１とＩ２との信号差を表し、信号Ｒ２は信号Ｑ１とＱ２との信号差を表し、他の信号も同様である。
【００４３】
図３は、そのようなバランス型受信器２８０の概略図を、バランス型受信器２８０Ａについて例示として示している。各光検出器２００及び２１０には、それぞれのバランス型受信器２８０Ａにそれぞれのバイアス電流を供給するそれぞれのバイアス回路２００Ａ及び２１０Ａが設けられる。光検出器２００によって光混合信号Ｉ１から導出された光電流、及び光検出器２１０によって光混合信号Ｉ２から誘導された光電流は、ノードＲ１に（反対方向で）結合され、したがって、信号差Ｉ１−Ｉ２を表す。バイアス回路２００Ａ及び２１０Ａ（共に図３に概略的に表されている）は、出力信号Ｒ１が、フォトダイオード２１０及び２００によって光電変換される信号Ｉ２とＩ１との間の信号差を表すように動作される。
【００４４】
他のバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）２８０Ｂ〜Ｄも準用により実施することができることは言うまでもない。
【００４５】
出力信号Ｒ１〜Ｒ４は、信号解析ユニット２９０に結合することができる。信号解析ユニット２９０は、例えば実時間オシロスコープ又はサンプリングオシロスコープにあるような処理ユニットに接続された一組のアナログ／デジタル変換器とすることができる。信号解析ユニット２９０は、アナログ出力信号をデジタル領域に変換することができ、すべてのその後の信号処理をデジタル領域で行うことができる。
【００４６】
図１に戻ると、光ダウンコンバータ２０は、信号入力４０と複数のバランス型受信器２８０Ａ〜２８０Ｄの各入力との間に複数の光信号経路を提供する。一例が図１に示され、すなわち、光信号経路は、信号入力４０から開始し、ＰＢＳ７０、ＰＢＳ７０とビームスプリッタ１００との間のライン２９５Ａ（例えば光ファイバー）、ビームスプリッタ１００、ビームスプリッタ１００とコンバイナ１４０との間のライン２９５Ｂ（例えば光ファイバー）、コンバイナ１４０、及びコンバイナ１４０と光検出器２００との間のライン２９５Ｃ（例えば光ファイバー）によって提供される。
【００４７】
光ダウンコンバータ２０は、基準入力５０と複数のバランス型受信器２８０Ａ〜２８０Ｄの各入力との間に複数の光信号経路をさらに提供する。一例が図１に示され、すなわち、光信号経路は、基準入力５０から開始し、ビームスプリッタ８０、ビームスプリッタ８０とビームスプリッタ１３０との間のライン２９６Ａ（例えば光ファイバー）、ビームスプリッタ１３０、ビームスプリッタ１３０とコンバイナ１７０との間でかつ位相シフタ１９０も含むライン２９６Ｂ（例えば光ファイバー）、コンバイナ１７０、及びコンバイナ１７０と光検出器２７０との間のライン２９６Ｃ（例えば光ファイバー）によって提供される。
【００４８】
図２は、光ダウンコンバータ２０の別の実施形態を示している。この別の実施形態は図１の実施形態に実質的に対応し、異なる特徴のみを説明することにする。主な相違は、図２の実施形態が（図１の２つの位相シフタ１８０及び１９０の代わりに）１つの位相シフタ３９９のみを用いているということである。それに応じて光路を再構成しなければならず、光路は、図２に概略的に示すように配置された４つのカップラ３００、３１０、３２０、及び３３０を備える。残りの構成要素は図１のように適用して用いることができる。
【００４９】
図１の実施形態の光ダウンコンバータ２０は、時間領域における検出と共にコヒーレント受信器を提供する。光ダウンコンバータ２０は、位相変調信号及び振幅変調信号を検出するのに適用することができる。同じことは図２の実施形態にも当てはまるが、簡略化するために、図１についてのみ、以下で言及することにする。以下の式に戻る。
【００５０】
【数４】
【００５１】
この式は、出力Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの出力を表し、ビート項が局部発振器位相に対する信号位相の位相へのアクセスを与えることを見て取ることができる。２つの干渉計（ビームスプリッタ１００、１１０とコンバイナ１４０、１５０との間に設けられる）を用いて、同相信号及び直交信号を作成することができる。図１の実施形態は、２つのさらなる干渉計（ビームスプリッタ１２０、１３０とコンバイナ１６０、１７０との間）を提供し、偏光多重信号の受信を可能にしている。４つの出力Ｒ１〜Ｒ４は、以下の信号を含む。
【００５２】
【数５】
【００５３】
上付きインデックスｈ及びｖは、受信器の偏光フレームに関して信号３０の水平偏光と垂直偏光とを区別するものである。搬送波３０と局部発振器ＬＯとの間の周波数オフセットに由来するこれらの信号に存在する時間依存性がまだ存在する。この周波数オフセットは、局部発振器ＬＯが搬送波に光学的に位相ロックされている場合はゼロとなる。しかしながら、これは、先進変調フォーマットの多くが、ロックすることができるほど強い搬送波を含まないことから、かなり困難であることが分かる。今日の送信器レーザー及び局部発振器は、十分な安定性及び周波数正確度を提供し、数１００ＭＨｚ以内のオフセットを維持し、シンボル（すなわち、最小の情報単位）レートは、数ＧＢａｕｄと同じ高さであり、したがって、信号後処理によって周波数オフセット、換言すれば搬送波位相を回復することが可能である。後処理アルゴリズムの許容誤差は、実際の変調フォーマットに依存する。周波数オフセットの上限を推定することができ、或るアルゴリズムがこれを補償することができる。これは、同様の振幅を有する任意の２つのシンボルが位相軸に沿って有することができる最小の距離φｏｆｆｓｅｔ（例えばＱＰＳＫの場合はπ／２）を見つけることによって行うことができる。１シンボル期間内における周波数オフセットに起因した位相誤差は、その２分の１よりも小さくあるべきである。すなわち換言すれば、最大周波数オフセットは、以下によって与えられる。
【００５４】
【数６】
【００５５】
ＱＰＳＫ及び１０ＧＢａｕｄのシンボルレートの上記例では、この結果、〜１．２ＧＨｚ又はシンボルレートの１２％となる。実際には、この数値はこれよりも僅かに小さくなる場合があり、ＱＰＳＫではほぼ１０％となる場合があり、ＢＰＳＫのシンボル距離は位相軸に沿って２倍の大きさであるので、ＢＰＳＫでは約２０％となる場合がある。
【００５６】
上記概略によって、光偏光制御を必要とすることなく、偏光多重信号の検出が可能になる。これは、信号が、光波の電界の尺度であり、パワーの尺度ではないことによる（電界振幅はその観点から線形である）。これによって、偏光不整合及び偏光モード分散を数学的に補償することが可能になる。例えば送信における色分散のようなさらに一般的な任意の線形歪も補償することができる。
【００５７】
光混合信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、次のように表すことができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
しかしながら、上記で与えられた式は、理想的なシステムについてしか適用されない。実世界のシステムを記述するためには、複数の制約条件が導入される。複数の制約条件は、さまざまな光路（すなわち、信号入力４０とそれぞれの各出力ノード６０との間のそれぞれの経路、及び基準入力５０とそれぞれの各出力ノード６０との間のそれぞれの経路）の個々の損失値及びスキュー値を表す。したがって、Ｉ１の代わりに、以下の信号Ｉｍｅａｓ１が測定され、Ｉ２の代わりに、以下の信号Ｉｍｅａｓ２が測定され、それ以外の信号についても同様である。
【００６０】
【数８】
【００６１】
理想的な信号では、４つのバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄは以下の電圧を提供する。
【００６２】
【数９】
【００６３】
実世界の信号を考えると、８つのフォトダイオード２００〜２７０並びに２つの入力４０及び５０についての１６個の個々の損失を考慮に入れ、上記理想信号Ｒｉ（ｉ＝１，...，４）の代わりに以下の実際の信号Ｒｍｅａｓｉ（ｉ＝１，...，４）が受信される。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
したがって、信号Ｒｍｅａｓｉは、経路又はフォトダイオード２００〜２７０ごとに異なる損失値又は応答度、及び経路が異なるごとに異なる時間遅延のような非理想的な状況の場合における４つのバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）２８０Ａ〜Ｄの出力を表す。
【００６６】
Ｒｍｅａｓｉの上記項を解析すると、項のいくつかは時間独立であり、項のいくつかはωＬＯ及びωＳが異なる場合に時間依存であることが分かる。この条件を前提とすると、時間独立項は、測定値を時間にわたって平均することによって測定値から計算することができ、第１の補正値セットを規定することができる。
【００６７】
【数１１】
【００６８】
角括弧内の項（したがって、インデックスＤＣを有するパラメータ）は、時間にわたる平均を表す。第１の補正値セットは、特徴付け信号Ｒ１〜Ｒ４の時間独立（又は時間不変）特性に関係し、特に、複数の光信号経路上の挿入損失に関係する。
【００６９】
この第１の補正値セットＲＤＣｉ（ｉ＝１，２，３，４とする）を測定された信号Ｒｍｅａｓｉから減算すると、スペクトルの望ましくないＤＣピークが抑制され、以下の数式が得られる。
【００７０】
【数１２】
【００７１】
項ＲＡＣｉは、信号解析ユニット２９０が、信号Ｒｍｅａｓｉを出力ノードＲｉにおいて実際に測定して補正値ＲＤＣｉによって補正することにより導出する信号を表す。補正値ＲＤＣｉは、ここでは、時間不変誤差寄与のコモンモード除去を表している。
【００７２】
周波数ωＬＯ及びωＳが異なることが保証されない場合、スペクトルはＤＣ部分を含むので、上記からＤＣ項を単に差し引くと、誤差を導入する場合がある。その場合、より複雑な減算方法を用いて、スペクトルの不要なＤＣ部分のみを除去することができる。これは、例えば光入力信号３０を選択的にオフにスイッチングし、第１の信号セットを形成するバランス型検出器２８０の出力を測定することによって行うことができる。基準信号ＬＯをオフにスイッチングし、バランス型検出器２８０のＤＣ出力を測定することによって、第２の信号セットが形成される。バランス型受信器の出力の測定値Ｒｍｅａｓｉ（ｉ＝１，...，４）を光入力信号３０又は基準信号ＬＯの光パワーで正規化すると、次のようになる。
【００７３】
【数１３】
【００７４】
光入力信号３０及び基準信号ＬＯの光パワーの既知の値を用いると、代替的な第１の補正値セットを計算することができる。
【００７５】
【数１４】
【００７６】
上記に規定した第１の補正値セットを測定信号から再び減算すると、スペクトルのうちの不要なＤＣ部分が抑制され、以下の混合項が得られる。
【００７７】
【数１５】
【００７８】
それでもなお、同相項（ＲＡＣ１，ＲＡＣ３）及び直交項（ＲＡＣ２，ＲＡＣ４）は、依然として異なる損失を受ける。スペクトルが、フーリエ変換を用いて上記４つの項から計算される場合、真のスペクトルは、ゴーストスペクトルによって歪を受ける可能性があり、このため、周波数軸が反転される。このスペクトルの歪は、不要なＤＣ部分に起因した歪とは独立したものである。したがって、双方の補正は、独立又は同時に用いることができる。歪を受けていないスペクトルを測定可能にするようにゴーストスペクトルを抑圧するには、１６個の損失値（ｐｉ、以下を参照）を独立に測定しなければならない。これは、信号経路４０及び局部発振器ＬＯをスイッチング可能となるように設けること（すなわち、光入力信号３０の入力４０への結合又は入力４０からの除去を行うことができ、基準信号ＬＯの入力５０への結合及び入力５０からの除去を行うことができる）、並びにバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄの（図３のフォトダイオード２００及び２１０による）個々のフォトダイオード２００〜２７０の（バイアス回路２００Ａ〜２７０Ａの）バイアス電流を測定（及び正規化）することによって行うことができる。
【００７９】
バイアス電流の測定値は、それぞれのフォトダイオードにおける光パワーｐ１〜ｐ１６を表す。信号３０がオフにスイッチングされている場合にバランス型受信器２８０Ａ〜Ｄを構成するフォトダイオードのバイアス電流の測定値は第３の信号セットを形成する一方、ＬＯがオフにスイッチングされている場合の同じ測定値は第４の信号セットを形成する。この場合も、測定値は、信号入力３０又はＬＯのそれぞれの光パワーを用いて正規化される。
【００８０】
【数１６】
【００８１】
値ｐ１は、信号３０がスイッチングオフされているときに測定されるバイアス回路２００Ａの電流の値を表す。値ｐ２は、信号ＬＯがオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２００Ａの電流の値を表す。値ｐ３は、信号３０がオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２１０Ａの電流の値を表す。値ｐ４は、信号ＬＯがオフにスイッチングされているときに測定されるバイアス回路２１０Ａの電流の値を表す。したがって、値ｐ５及びｐ６はバイアス回路２２０Ａにおいて測定され、値ｐ７及びｐ８はバイアス回路２３０Ａにおいて測定され、他の値も同様に測定される。
【００８２】
上記からの第３の信号セット及び第４の信号セットを用いて、第２の補正値セットＧ１〜Ｇ４を計算することができる。
【００８３】
【数１７】
【００８４】
混合項にそれぞれの補正値を乗算することによって、混合項は、ゴーストスペクトルのピークが効果的に抑制されたものとなる。
【００８５】
【数１８】
【００８６】
図４は、システムを自己較正することを可能にするダウンコンバータ２０への光フロントエンドの一実施形態を示している。ＬＯがオフにスイッチングされて、第２の信号セット及び第４の信号セットが測定される。これは、ＬＯを直接制御することにより又はＬＯとダウンコンバータ２０との間の追加のスイッチ（図４に図示せず）により行うことができる。さらに、図４において、スイッチ４００は、信号３０と信号入力４０との間に結合されている。無偏光信号４１０は、スイッチ４００に結合され、スイッチ４００は、信号３０及び無偏光信号４１０の一方を信号入力４０にスイッチングすることができる。無偏光信号４１０は、実質的にゼロの偏光度を有する無偏光信号を表し、図４の実施形態に示すように、例えば受動リオ型デポラライザ（passive Lyot-type depolarizer）といったデポラライザ４３０を用いて効果的に偏光を解消することができる短いコヒーレンス長を有する広帯域光源４２０によって実施することができる。広帯域光源の例はＳＬＥＤ（スーパールミネセント発光ダイオード）、ＡＳＥ光源（増幅自然放出光源）、又は従来のＬＥＤである。受動デポラライザの代わりに、光ファイバーの複屈折を変更するファイバーストレッチャ又は電気光学変調器を用いた能動デポラライザを用いることもできる。スイッチ４００の後にカプラ４５０によって結合されたフォトダイオード４４０は、絶対パワーの観点から信号全体を較正するように適用することができる。
【００８７】
第２の補正値セットを用いた補正によって、（下付き文字ＴＥ及びＴＭによって示す）２つの偏光のスペクトルが正規化される。２つのスペクトルのパワー比を維持するために、異なる補正を適用することもできる。その目的のために、入力信号の代わりに無偏光光がダウンコンバータに供給される。バイアス電流ｐ２，ｄ〜ｐ１６，ｄの測定値は第６の信号セットになる。第５の信号セットは第２の信号セットと同一である。
【００８８】
【数１９】
【００８９】
上記からの第５（又は第３）の信号セット及び第６の信号セットは、第３の補正値セット（Ｇ１，ｄ〜Ｇ４，ｄ）を計算するのに用いることができる。
【００９０】
【数２０】
【００９１】
混合項にそのそれぞれの補正値を乗算することによって、混合項は、ゴーストスペクトルのピークが効果的に抑制され、双方の偏光の項の比が維持されたものとなる。
【００９２】
【数２１】
【００９３】
上記数式を見ると、第１の補正によって、スペクトルにＤＣピークをもたらす不要なＤＣ項が除去され、第２の補正によって、スペクトルにゴーストピークをもたらす利得誤差が除去される。補正された値を真の値と比較した差が依然として残っている可能性がある。余弦の独立変数には、誤った光位相遅延及びチャネルのスキューに由来する追加の位相項がある。ＴＥ偏光の補正された信号ＲＡＣ１（同相）とＲＡＣ２（直交）との間の位相差及びＴＭ偏光のＲＡＣ３（同相）とＲＡＣ４（直交）との間の位相差を調べると、双方の偏光の光位相遅延φＴＥ及びφＴＭ並びにＴＥ偏光のスキューｔＩ１−ｔＩ２−ｔＱ１−ｔＱ２及びＴＭ偏光のスキューｔＩ３−ｔＩ４−ｔＱ３−ｔＱ４を測定することができる。
【００９４】
【数２２】
【００９５】
それらの２つの式（各偏光につき１つ）は、周波数差ωＳ−ωＬＯが縦座標であり、実際の位相差が横座標である直線を表し、その結果、周波数差及び位相差の２つの測定値によって、傾き（スキュー差）及びオフセット（光位相差）が与えられる。さまざまな値において位相差を測定するために、狭線幅光源（narrow line width source）が信号入力に接続される。信号入力源と局部発振器との間の波長差を調整することによって、周波数差を調整することができる。次いで、同相信号と直交信号とを比較することによって、位相差を測定することができる。
【００９６】
少なくとも２つの異なる周波数差において行われる場合、傾き及びオフセット（光位相遅延及びスキュー）を測定から抽出することができる。局部発振器及び信号源のさまざまな平均波長値においてこの測定を繰り返すことによって、双方の量の波長依存性があれば明らかにすることができる。
【００９７】
スキュー値は、測定器内で測定されないことがありかつ通常は経時的にも環境条件にも劇的に変化しない一般的な数値である。
【００９８】
非常に簡単な手法では、オフセット（第１の補正値セット）及び相対利得補正（第２の補正値セット又は第３の補正値セット）を無視することができ、波長依存の可能性のある所与の工場較正値を用いることができる。用いられる実際の波長は局部発振器の波長とすべきである。
【００９９】
位相シフタ１８０及び１９０によって提供されるような同相信号と直交信号との間の光位相角は、９０度の理想的な値でない場合があるので、９０度のデータ用の補正項を計算することができる。実際の測定されたデータは、以下の数学を用いて真のデータから計算することができる（α及びβが実際の波長に依存する場合があることに留意されたい）。
【０１００】
【数２３】
【０１０１】
図５は、角度の関係を示している。個々の誤差角α、βを測定することはできない。しかしながら、光位相遅延である角度φは、略図で描いたように測定することができ、これについて、以下の関係が当てはまる
【０１０２】
【数２４】
【０１０３】
以下の選択は、上記関係を常に満たす。
【０１０４】
【数２５】
【０１０５】
この選択を用いると、測定された値から以下を用いて真の値を計算することができる。
【０１０６】
【数２６】
【０１０７】
較正は、定期的（例えば、ブート時（電源投入時）、周期的、一定の温度変化の後、各測定の前、又は上記条件の組み合わせ）に測定器内で行うことができ、或る特定の信号が入力に存在する必要はない場合がある。このいわゆる自己較正は、測定器の特性のあらゆる変化を緩和するのに非常に効果的であり、任意のタイプの劣化を監視する手段として用いることができる。他方、これは、或る特定の時間を消費するので、測定器の使いやすさに影響を与えるおそれがある。
【０１０８】
較正は、代替的又は付加的に、（すなわち、製造後又は例えば製造業者が提供することができる特定の較正サービスとして）工場で行うことができ、追加の測定器及び／又は信号を必要とすることがある。工場の較正は、較正された値の或る特定の安定性を示す値にとって特に役立つ。これは、（環境試験等）一定の試験によって証明することができる。通常、光ケーブル及びＲＦケーブルのケーブル長は、或る特定の正確度の限界内で安定するものと仮定することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
２０：光ダウンコンバータ
３０：光入力信号
４０：信号入力
５０：基準入力
７０：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８０：ビームスプリッタ
９０：コンバイナ
９５：コンバイナ
１００：ビームスプリッタ
１１０：ビームスプリッタ
１２０：ビームスプリッタ
１３０：ビームスプリッタ
１４０：コンバイナ
１５０：コンバイナ
１６０：コンバイナ
１７０：コンバイナ
１８０：位相シフタ
１９０：位相シフタ
２００：光検出器
２１０：光検出器
２２０：光検出器
２３０：光検出器
２４０：光検出器
２５０：光検出器
２６０：光検出器
２７０：光検出器
２８０Ａ：バランス型受信器
２８０Ｂ：バランス型受信器
２８０Ｃ：バランス型受信器
２８０Ｄ：バランス型受信器
２９０：信号解析ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記方法は、
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において信号を求めるステップと、
前記求めた信号から、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正する第１の補正値セットを導出するステップであって、該第１の補正値セットは、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間独立特性として、前記複数の光信号経路上の挿入損失に関係する、導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において信号を求めるステップが、
前記入力信号（３０）をディセーブルして、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において第１の信号セットを求めるステップと、
前記基準信号をディセーブルして、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において第２の信号セットを求めるステップと、
を含み、
前記求めた信号から前記第１の補正値セットを導出するステップが、
前記求めた第１の信号セットおよび第２の信号セットから前記第１の補正値セットを導出するステップ、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の補正値セットを導出するために、前記求めた信号を時間にわたって平均するステップ、
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
各受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）はバランス型受信器であり、前記提供される電気信号は、その２つの光入力において印加される信号間の信号差を表し、各バランス型受信器（２８０Ａ〜３８０Ｄ）は、前記２つの光入力の各々について光電変換をもたらすように構成され、
前記方法は、
前記入力信号（３０）をディセーブルして、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第３の信号セットを求めるステップと、
前記基準信号をディセーブルして、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第４の信号セットを求めるステップと、
前記求めた第３の信号セットおよび第４の信号セットから、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第２の補正値セットを導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項５】
前記ダウンコンバータ（２０）は、前記複数の光入力経路のうちの１つにおいて偏光スプリッタ（７０）を備え、該偏光スプリッタ（７０）は、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出される少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有し、
前記第４の信号セットを求める代わりに、前記方法は、
前記入力信号（３０）および前記基準信号をディセーブルし、無偏光信号を前記信号入力（４０）に結合して、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第６の信号セットを求めるステップであって、前記無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有している、ステップ、
を含み、
前記第２の補正値セットを導出する代わりに、前記方法は、
前記求めた第３の信号セットおよび第６の信号セットから、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第３の補正値セットを導出するステップ、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の補正値セットおよび前記第３の補正値セットのうちの少なくとも一方は、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間依存特性と、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間変動特性と、
前記複数のバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）のうちの少なくとも１つによって求められる前記信号差における誤差、不平衡、および不整合のうちの１つと、
のうちの少なくとも１つに関係する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記方法は、
前記信号入力（４０）に第１の波長信号を結合するステップと、
前記出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて、前記基準信号および前記第１の波長信号から生じた第１の混合周波数を表す前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の第１のビート周波数を求めるステップと、
前記第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を前記信号入力（４０）に結合するステップと、
前記出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて、前記基準信号および前記第２の波長信号から生じた第２の混合周波数を表す前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の第２のビート周波数を求めるステップと、
前記求めた第１のビート周波数および第２のビート周波数から前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第４の補正値セットを導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記第４の補正値セットが、前記光信号経路のうちの異なるものの間の走行時間の差に関係する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記信号入力（４０）に第１の波長信号を結合するステップと、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの２つの間の第１の位相差を求めるステップであって、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つは、前記位相シフタ（１８０、１９０）を有する前記光信号経路のうちの１つから導出される、ステップと、
前記第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を前記信号入力（４０）に結合するステップと、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの２つの間の第２の位相差を求めるステップであって、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つは、前記位相シフタ（１８０、１９０）を有する前記光信号経路のうちの１つから導出される、ステップと、
前記求めた第１の位相差および第２の位相差から、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第５の補正値セットを導出するステップと、
を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第５の補正値セットが、前記位相シフタ（１８０、１９０）によってもたらされる前記位相シフトに関係する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記それぞれの信号を求めるステップが、該それぞれの信号を測定するステップを含む、請求項１または請求項２〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を前記導出した補正値セットのうちの１つまたは複数で補正するステップを含む、請求項１または請求項２〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記補正が、前記１つまたは複数の補正値セットを導出する前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のいずれかの測定に続く前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の測定に提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
光入力信号（３０）を解析する方法であって、
ダウンコンバータ（２０）の信号入力（４０）において前記光入力信号（３０）を受信し、前記ダウンコンバータ（２０）の基準入力（５０）において光基準信号を受信するステップであって、前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備えている、受信するステップと、
前記ダウンコンバータ（２０）の前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するステップと、
請求項１または請求項２〜１３のいずれか１項において求められた補正値を用いることによって前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するステップと、
前記補正した複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）に基づいて、前記光入力信号（３０）の位相、振幅、デジタルデータコンテンツ、および波形のうちの少なくとも１つを求めるステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
コンピュータのようなデータ処理システムで実行されると、請求項１または請求項２〜１４のいずれか１項に記載の方法を制御または実行する、好ましくはデータキャリアに記憶されているソフトウェアプログラムまたはソフトウェア製品。
【請求項１６】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する装置であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合され、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記装置は、
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）に結合され、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を受信して解析するように構成されている信号解析ユニット（２９０）と、
前記入力信号（３０）を選択的にイネーブルまたはディセーブルする第１のスイッチと、
前記基準信号（ＬＯ）を選択的にイネーブルまたはディセーブルする第２のスイッチと、
を備え、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記入力信号（３０）および前記基準信号（ＬＯ）のうちの少なくとも一方を選択的にイネーブルまたはディセーブルすることから導出された前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において求められる信号に基づいて補正値を導出するように構成され、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記導出した補正値で前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するように構成されている、装置。
【請求項１７】
各受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）が、２つの光検出器（２００〜２７０）を有するバランス型受信器であり、前記提供される電気信号が、前記２つの光検出器（２００〜２７０）によって提供される光電流間の信号差を表し、
前記装置は、
各バイアス回路（２００Ａ〜２７０Ａ）が、前記光検出器（２００〜２７０）を通じて前記光電流を測定する前記光検出器（２００〜２７０）のうちの１つに結合されている、複数のバイアス回路（２００Ａ〜２７０Ａ）、
を備え、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記測定された光電流に基づいて前記補正値を導出し、該導出した補正値で前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の光信号経路のうちの１つにおける偏光スプリッタ（７０）であって、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出される少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する、偏光スプリッタ（７０）と、
無偏光信号を前記信号入力（４０）に結合するように構成されている信号源であって、前記無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する、信号源と、
を備えている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記方法は、
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において信号を求めるステップと、
前記求めた信号から、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正する第１の補正値セットを導出するステップであって、該第１の補正値セットは、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間独立特性として、前記複数の光信号経路上の挿入損失に関係する、導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において信号を求めるステップが、
前記入力信号（３０）をディセーブルして、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において第１の信号セットを求めるステップと、
前記基準信号をディセーブルして、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において第２の信号セットを求めるステップと、
を含み、
前記求めた信号から前記第１の補正値セットを導出するステップが、
前記求めた第１の信号セットおよび第２の信号セットから前記第１の補正値セットを導出するステップ、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の補正値セットを導出するために、前記求めた信号を時間にわたって平均するステップ、
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
各受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）はバランス型受信器であり、前記提供される電気信号は、その２つの光入力において印加される信号間の信号差を表し、各バランス型受信器（２８０Ａ〜３８０Ｄ）は、前記２つの光入力の各々について光電変換をもたらすように構成され、
前記方法は、
前記入力信号（３０）をディセーブルして、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第３の信号セットを求めるステップと、
前記基準信号をディセーブルして、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第４の信号セットを求めるステップと、
前記求めた第３の信号セットおよび第４の信号セットから、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第２の補正値セットを導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項５】
前記ダウンコンバータ（２０）は、前記複数の光入力経路のうちの１つにおいて偏光スプリッタ（７０）を備え、該偏光スプリッタ（７０）は、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出される少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有し、
前記第４の信号セットを求める代わりに、前記方法は、
前記入力信号（３０）および前記基準信号をディセーブルし、無偏光信号を前記信号入力（４０）に結合して、各バランス型受信器の前記２つの光入力の各々についての前記光電変換から導出される第６の信号セットを求めるステップであって、前記無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有している、ステップ、
を含み、
前記第２の補正値セットを導出する代わりに、前記方法は、
前記求めた第３の信号セットおよび第６の信号セットから、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第３の補正値セットを導出するステップ、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の補正値セットおよび前記第３の補正値セットのうちの少なくとも一方は、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間依存特性と、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の時間変動特性と、
前記複数のバランス型受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）のうちの少なくとも１つによって求められる前記信号差における誤差、不平衡、および不整合のうちの１つと、
のうちの少なくとも１つに関係する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する方法であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記方法は、
前記信号入力（４０）に第１の波長信号を結合するステップと、
前記出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて、前記基準信号および前記第１の波長信号から生じた第１の混合周波数を表す前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の第１のビート周波数を求めるステップと、
前記第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を前記信号入力（４０）に結合するステップと、
前記出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて、前記基準信号および前記第２の波長信号から生じた第２の混合周波数を表す前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の第２のビート周波数を求めるステップと、
前記求めた第１のビート周波数および第２のビート周波数から前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第４の補正値セットを導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記第４の補正値セットが、前記光信号経路のうちの異なるものの間の走行時間の差に関係する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記信号入力（４０）に第１の波長信号を結合するステップと、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの２つの間の第１の位相差を求めるステップであって、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つは、前記位相シフタ（１８０、１９０）を有する前記光信号経路のうちの１つから導出される、ステップと、
前記第１の波長信号とは異なる波長を有する第２の波長信号を前記信号入力（４０）に結合するステップと、
前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの２つの間の第２の位相差を求めるステップであって、前記特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つは、前記位相シフタ（１８０、１９０）を有する前記光信号経路のうちの１つから導出される、ステップと、
前記求めた第１の位相差および第２の位相差から、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するための第５の補正値セットを導出するステップと、
を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第５の補正値セットが、前記位相シフタ（１８０、１９０）によってもたらされる前記位相シフトに関係する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記それぞれの信号を求めるステップが、該それぞれの信号を測定するステップを含む、請求項１または請求項２〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を前記導出した補正値セットのうちの１つまたは複数で補正するステップを含む、請求項１または請求項２〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記補正が、前記１つまたは複数の補正値セットを導出する前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のいずれかの測定に続く前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）の測定に提供される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
光入力信号（３０）を解析する方法であって、
ダウンコンバータ（２０）の信号入力（４０）において前記光入力信号（３０）を受信し、前記ダウンコンバータ（２０）の基準入力（５０）において光基準信号を受信するステップであって、前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合されて、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備えている、受信するステップと、
前記ダウンコンバータ（２０）の前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するステップと、
請求項１または請求項２〜１３のいずれか１項において求められた補正値を用いることによって前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するステップと、
前記補正した複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）に基づいて、前記光入力信号（３０）の位相、振幅、デジタルデータコンテンツ、および波形のうちの少なくとも１つを求めるステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
コンピュータのようなデータ処理システムで実行されると、請求項１または請求項２〜１４のいずれか１項に記載の方法を制御または実行する、好ましくはデータキャリアに記憶されているソフトウェアプログラムまたはソフトウェア製品。
【請求項１６】
光ダウンコンバータ（２０）を較正する装置であって、
前記ダウンコンバータ（２０）は、信号入力（４０）において光入力信号（３０）を受信し、基準入力（５０）において光基準信号（ＬＯ）を受信し、複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において、前記光入力信号（３０）を特徴付ける複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を提供するように構成され、
前記ダウンコンバータ（２０）は、
それぞれ、少なくとも１つの光入力を有し、前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つにおいて電気信号を提供する複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）であって、それぞれの電気信号は、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）のうちの１つである、複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）と、
前記信号入力（４０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（７０、２９５Ａ、１００、２９５Ｂ、１４０、２９５Ｃ）と、
前記基準入力（５０）と前記複数の受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）の各入力（２００〜２７０）との間の複数の光信号経路（８０、２９６Ａ、１３０、２９６Ｂ、１９０、１７０、２９６Ｃ）と、
前記複数の光信号経路のうちの１つにおいて結合され、その入力とその出力との間に位相シフトをもたらすように構成されている少なくとも１つの位相シフタ（１８０、１９０）と、
を備え、
前記装置は、
前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）に結合され、前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を受信して解析するように構成されている信号解析ユニット（２９０）と、
前記入力信号（３０）を選択的にイネーブルまたはディセーブルする第１のスイッチと、
前記基準信号（ＬＯ）を選択的にイネーブルまたはディセーブルする第２のスイッチと、
を備え、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記入力信号（３０）および前記基準信号（ＬＯ）のうちの少なくとも一方を選択的にイネーブルまたはディセーブルすることから導出された前記複数の出力ノード（Ｒ１〜Ｒ４）において求められる信号に基づいて補正値を導出するように構成され、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記導出した補正値で前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するように構成されている、装置。
【請求項１７】
各受信器（２８０Ａ〜２８０Ｄ）が、２つの光検出器（２００〜２７０）を有するバランス型受信器であり、前記提供される電気信号が、前記２つの光検出器（２００〜２７０）によって提供される光電流間の信号差を表し、
前記装置は、
各バイアス回路（２００Ａ〜２７０Ａ）が、前記光検出器（２００〜２７０）を通じて前記光電流を測定する前記光検出器（２００〜２７０）のうちの１つに結合されている、複数のバイアス回路（２００Ａ〜２７０Ａ）、
を備え、
前記信号解析ユニット（２９０）は、前記測定された光電流に基づいて前記補正値を導出し、該導出した補正値で前記複数の特徴付け信号（Ｒ１〜Ｒ４）を補正するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の光信号経路のうちの１つにおける偏光スプリッタ（７０）であって、その入力において印加された信号を受信し、その入力において印加された該信号から導出される少なくとも１つの信号を出力するように構成され、各出力信号は異なる偏光状態を有する、偏光スプリッタ（７０）と、
無偏光信号を前記信号入力（４０）に結合するように構成されている信号源であって、前記無偏光信号は実質的にゼロの偏光度を有する、信号源と、
を備えている、請求項１７に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５２１１１８（Ｐ２０１２−５２１１１８Ａ）
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０００８２（Ｐ２０１２−５０００８２）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５３２４７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５６８４
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５３２４７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５６８４
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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