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WAVEFORM RECONSTRUCTION DEVICE, WAVEFORM RECONSTRUCTION SYSTEM, AND WAVEFORM RECONSTRUCTION METHOD

Patent code P130009937
File No. S2012-0463-N0
Posted date Sep 27, 2013
Application number P2012-034442
Publication number P2013-170905A
Patent number P6025013
Date of filing Feb 20, 2012
Date of publication of application Sep 2, 2013
Date of registration Oct 21, 2016
Inventor
  • (In Japanese)小西 毅
  • (In Japanese)高橋 考二
  • (In Japanese)永島 知貴
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人大阪大学
Title WAVEFORM RECONSTRUCTION DEVICE, WAVEFORM RECONSTRUCTION SYSTEM, AND WAVEFORM RECONSTRUCTION METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveform reconstruction device capable of easily reconstructing a time waveform of an optical signal.
SOLUTION: A waveform reconstruction device 140 includes: a phase spectrum calculating section 143 which a) calculates a calculated power spectrum of an output optical signal, by assuming that an input optical signal has a given phase spectrum and performing propagation simulation of the input optical signal through an optical transmission medium for each input optical signal strength, and b) retrieves a phase spectrum of the input optical signal by changing the given phase spectrum such that a difference between the calculated power spectrum and a measured power spectrum is small for each input optical signal strength, and repeatedly performing the propagation simulation; and a waveform reconstructing section 144 which reconstructs a time waveform of the input optical signal by using the retrieved phase spectrum. The phase spectrum calculating section 143 changes the given phase spectrum or performs the propagation simulation, on the basis of only one of a nonlinear optical effect and a dispersion effect.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、非線形光学効果を利用した情報通信システム等の実用化に向け、光信号の正確な時間波形の情報を得ることは極めて重要となっている。そこで、光信号の正確な時間波形の情報を取得するために、光サンプリングオシロスコープ、オートコリレータなどを用いて、光信号の時間波形の強度分布が計測される。その結果、計測された強度分布から、光信号の振幅情報が取得される。しかしながら、計測された強度分布からは、光信号の位相情報は取得できない。つまり、光信号の強度分布を計測しただけでは、光信号の時間波形の情報を取得することはできない。

そこで、光信号の位相を取得するための様々な方法が、提案されている(例えば、非特許文献1及び2を参照)。非特許文献1及び2に記載の方法は、時間分解分光に基づいて光信号の位相を取得する方法である。具体的には、非特許文献1及び2に記載の方法では、超高速時間ゲート又は参照光源を利用することにより、光信号の位相を取得する。そして、取得した位相を用いて、光信号の時間波形が再構成される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、光信号の時間波形を再構成する波形再構成装置等に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成装置であって、
前記入力光信号のパワースペクトルを取得する入力スペクトル取得部と、
複数の強度の前記入力光信号について、非線形光学効果を有する光伝送媒体内を前記入力光信号が伝播した後に出力される出力光信号を計測することにより得られるパワースペクトルを計測パワースペクトルとしてそれぞれ取得する出力スペクトル取得部と、
(a)前記入力光信号の強度ごとに、前記入力光信号が所与の位相スペクトルを有すると仮定して前記入力光信号の前記光伝送媒体内の伝播シミュレーションを行うことにより、前記出力光信号の計算パワースペクトルを算出し、(b)前記計算パワースペクトルと前記計測パワースペクトルとの前記入力光信号の強度ごとの差分が小さくなるように前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを繰り返し行うことにより、前記入力光信号の位相スペクトルを探索する位相スペクトル算出部と、
前記位相スペクトル算出部により探索された位相スペクトルと、前記入力スペクトル取得部により取得されたパワースペクトルとを周波数/時間変換することにより、前記入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成部とを備え、
前記位相スペクトル算出部は、前記伝播シミュレーションの繰り返しの少なくとも一部において、前記光伝送媒体の非線形定数γに比例する非線形光学効果と、前記光伝送媒体の2次分散β2以上の高次分散による分散効果とのうちの非線形光学効果のみに基づいて前記伝播シミュレーションを行う
波形再構成装置。

【請求項2】
 
前記位相スペクトル算出部は、さらに、前記伝播シミュレーションの繰り返しの少なくとも一部において、前記入力光信号が非線形光学効果及び分散効果のうちの分散効果のみを有する媒体内を伝播して得られた信号であると仮定した場合に満たされるべき位相スペクトルの制約条件に従って、前記所与の位相スペクトルを変化させる
請求項1に記載の波形再構成装置。

【請求項3】
 
前記位相スペクトル算出部は、前記入力光信号の位相スペクトルを探索する際に、前記制約条件に従って前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行った後に、前記制約条件に関わらず前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行う
請求項2に記載の波形再構成装置。

【請求項4】
 
前記位相スペクトル算出部は、前記非線形光学効果に関するパラメータのうち、自己位相変調に関するパラメータのみを用いて、前記伝播シミュレーションを行う
請求項1に記載の波形再構成装置。

【請求項5】
 
前記光伝送媒体は、光ファイバである
請求項1~4のいずれか1項に記載の波形再構成装置。

【請求項6】
 
入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成システムであって、
前記入力光信号の強度を互いに異なる複数の強度に変化させる強度調節器と、
非線形光学効果を有する光伝送媒体であって、少なくとも非線形光学効果に関するパラメータが既知である光伝送媒体と、
前記強度調節器により強度が変化された前記入力光信号が前記光伝送媒体内を伝播した後に出力される出力光信号のパワースペクトルを前記入力光信号の強度ごとに計測するスペクトル計測器と、
請求項1に記載の波形再構成装置とを備え、
前記出力スペクトル取得部は、前記スペクトル計測器により計測されたパワースペクトルを計測パワースペクトルとして取得する
波形再構成システム。

【請求項7】
 
前記光伝送媒体は、光ファイバである
請求項6に記載の波形再構成システム。

【請求項8】
 
入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成方法であって、
前記入力光信号のパワースペクトルを取得するステップと、
複数の強度の前記入力光信号について、非線形光学効果を有する光伝送媒体内を前記入力光信号が伝播した後に出力される出力光信号を計測することにより得られるパワースペクトルを計測パワースペクトルとしてそれぞれ取得するステップと、
前記入力光信号の強度ごとに、前記入力光信号が所与の位相スペクトルを有すると仮定して前記入力光信号の前記光伝送媒体内の伝播シミュレーションを繰り返し行うことにより、前記出力光信号の計算パワースペクトルを算出するステップと、
前記計算パワースペクトルと前記計測パワースペクトルとの前記入力光信号の強度ごとの差分が小さくなるように前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行うことにより、前記入力光信号の位相スペクトルを探索するステップと、
前記入力光信号の位相スペクトルを探索するステップにおいて探索された位相スペクトルと、前記入力光信号のパワースペクトルを取得するステップにおいて取得されたパワースペクトルとを周波数/時間変換することにより、前記入力光信号の時間波形を再構成するステップとを含み、
前記入力光信号の位相スペクトルを探索するステップでは、前記伝播シミュレーションの繰り返しの少なくとも一部において、前記光伝送媒体の非線形定数γに比例する非線形光学効果と、前記光伝送媒体の2次分散β2以上の高次分散による分散効果とのうちの非線形光学効果のみに基づいて前記伝播シミュレーションを行う
波形再構成方法。

【請求項9】
 
請求項8に記載の波形再構成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項10】
 
入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成装置であって、
前記入力光信号のパワースペクトルを示す情報を取得する入力スペクトル取得部と、
複数の強度の前記入力光信号について、非線形光学効果を有する光伝送媒体内を前記入力光信号が伝播した後に出力される出力光信号を計測することにより得られるパワースペクトルを計測パワースペクトルとしてそれぞれ取得する出力スペクトル取得部と、
(a)前記入力光信号の強度ごとに、前記入力光信号が所与の位相スペクトルを有すると仮定して前記入力光信号の前記光伝送媒体内の伝播シミュレーションを行うことにより、前記出力光信号の計算パワースペクトルを算出し、(b)前記計算パワースペクトルと前記計測パワースペクトルとの前記入力光信号の強度ごとの差異が小さくなるように前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを繰り返し行うことにより、前記入力光信号の位相スペクトルを探索する位相スペクトル算出部と、
前記位相スペクトル算出部により探索された位相スペクトルと、前記入力スペクトル取得部により取得された情報が示すパワースペクトルとを周波数/時間変換することにより、前記入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成部とを備え、
前記位相スペクトル算出部は、前記伝播シミュレーションの繰り返しにおいて、非線形光学効果及び分散効果のうちの分散効果のみを有する媒体内を伝播して得られた信号であると仮定した場合に満たされるべき位相スペクトルの制約条件に従って前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行った後に、前記制約条件に関わらず前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行う
波形再構成装置。

【請求項11】
 
入力光信号の時間波形を再構成する波形再構成方法であって、
前記入力光信号のパワースペクトルを示す情報を取得するステップと、
複数の強度の前記入力光信号について、非線形光学効果を有する光伝送媒体内を前記入力光信号が伝播した後に出力される出力光信号を計測することにより得られるパワースペクトルを計測パワースペクトルとしてそれぞれ取得するステップと、
前記入力光信号の強度ごとに、前記入力光信号が所与の位相スペクトルを有すると仮定して前記入力光信号の前記光伝送媒体内の伝播シミュレーションを行うことにより、前記出力光信号の計算パワースペクトルを算出するステップと、
前記計算パワースペクトルと前記計測パワースペクトルとの前記入力光信号の強度ごとの差異が小さくなるように前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを繰り返し行うことにより、前記入力光信号の位相スペクトルを探索するステップと、
探索された前記位相スペクトルと、取得された前記情報が示すパワースペクトルとを周波数/時間変換することにより、前記入力光信号の時間波形を再構成するステップとを含み、
前記入力光信号の位相スペクトルを探索するステップでは、前記伝播シミュレーションの繰り返しにおいて、前記伝播シミュレーションの繰り返しにおいて、非線形光学効果及び分散効果のうちの分散効果のみを有する媒体内を伝播して得られた信号であると仮定した場合に満たされるべき位相スペクトルの制約条件に従って前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行った後に、前記制約条件に関わらず前記所与の位相スペクトルを変化させて前記伝播シミュレーションを行う
波形再構成方法。

【請求項12】
 
請求項11に記載の波形再構成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012034442thum.jpg
State of application right Registered


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