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技術 光受信装置および光干渉計の制御方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 三谷俊輔石田和行清水克宏
出願日 2006年3月27日 (14年9ヶ月経過) 出願番号 2006-085367
公開日 2007年10月11日 (13年2ヶ月経過) 公開番号 2007-266688
状態 特許登録済
技術分野 光通信システム
主要キーワード K方式 動作点変動 ピーク検波器 倍周波 フェーズシフタ キーイング信号 DPSK方式 電気信号出力
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図面 (11)

課題

1台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計制御方法を得る。

解決手段

低速の周期信号を発生するディザ信号源5と、位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計3と、低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段6と、低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換する光/電気変換部4と、倍周波数信号を参照信号として、電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第1の同期検波回路7と、同期検波出力あるいは所定値になるように、光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路8とを備える。

概要

背景

従来の光伝送システムでは、光強度を利用するOn/Off Keying(OOK)方式によって情報の伝送が行われている。

さらに、近年の光通信システム高速化、低コスト化、高機能化に伴い、OOK方式に比較して非線形耐力に優れ、かつ、3dBの感度改善効果の期待できる光の位相差を利用するDifferential Phase Shift Keying(DPSK)方式、あるいは光の周波数を利用するFrequency Shift Keying(FSK)方式が注目されている。

ここで、DPSK方式およびFSK方式においては、DPSK信号FSK信号復号するための光干渉計が必要となる。

DPSK方式では、信号を適切に復号するために、連続するビット間の位相差が同位相である場合に光を出力するconstructive port側の透過特性最大値が、DPSK信号の中心周波数と一致する点に動作点を設定する。

また、FSK方式では、信号を適切に復号するために、光干渉計の透過特性の光周波数に対する微分係数が最大あるいは最小になる点に動作点を設定する。

しかしながら、いずれの方式においても、温度等の環境変化により、光干渉計の動作点が変動し、受信感度劣化を招く。従って、光干渉計の動作点変動による受信感度の劣化を防ぐためには、光干渉計の動作点制御が重要となる。

光干渉計の動作点制御手法としては、動作点設定回路とともに動作点判定回路を使用して動作点を判定することにより、最適動作点に設定する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

この手法は、低周波信号を光干渉計に重畳し、低周波信号を参照信号として光干渉計出力をピーク検波した出力を同期検波する第1の同期検波回路と、光干渉計出力を同期検波する第2の同期検波回路とを使用する。そして、第2の同期検波回路の出力により動作点を判定し、第1の同期検波回路の出力に基づき光干渉計の透過特性に帰還をかけることで動作点制御を行う。

特許第3210061号公報

概要

1台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得る。低速の周期信号を発生するディザ信号源5と、位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計3と、低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段6と、低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換する光/電気変換部4と、倍周波数信号を参照信号として、電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第1の同期検波回路7と、同期検波出力あるいは所定値になるように、光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路8とを備える。

目的

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、1台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

低速の周期信号を発生するディザ信号源と、入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、前記干渉光に前記低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計と、前記ディザ信号源から出力される前記低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段と、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記低速の周期信号が重畳された前記光信号を電気信号に変換する光/電気変換部と、前記ディザ信号変換手段から出力される前記倍周波数信号を参照信号として、前記光/電気変換部から出力される前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第1の同期検波回路と、前記第1の同期検波回路による同期検波出力あるいは所定値になるように、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路とを備えることを特徴とする光受信装置

請求項2

請求項1に記載の光受信装置において、前記ディザ信号源から出力される前記低速の周期信号を参照信号として、前記光/電気変換部から出力される前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第2の同期検波回路をさらに備え、前記動作点設定回路は、前記第1の同期検波回路による同期検波出力あるいは前記第2の同期検波回路による同期検波出力の何れかを零あるいは所定値になるように、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかけることを特徴とする光受信装置。

請求項3

請求項1または2に記載の光受信装置において、前記光/電気変換部は、前記マッハツェンダ型光干渉計の2端子出力ポートの光信号のそれぞれを電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段により変換されたそれぞれの電気信号を受信して差分による電気信号を生成する差動受信手段とを備えることを特徴とする光受信装置。

請求項4

請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光受信装置において、前記光/電気変換部で変換された前記電気信号に基づいて前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の極性反転したことを検出した場合に、誤り訂正情報を生成する誤り情報検出手段をさらに備え、前記動作点設定手段は、前記誤り情報検出手段により前記誤り訂正情報が生成された場合には、出力の極性を反転して、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかけることを特徴とする光受信装置。

請求項5

請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光受信装置において、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号を狭帯域光にフィルタ処理する狭帯域光フィルタをさらに備え、前記光/電気変換部は、前記狭帯域光フィルタによりフィルタ処理された狭帯域光を電気信号に変換することを特徴とする光受信装置。

請求項6

低速の周期信号を発生するステップと、入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、前記干渉光に前記低速の周期信号を重畳した光信号を出力するステップと、前記低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するステップと、前記低速の周期信号が重畳された前記光信号を電気信号に変換するステップと、前記倍周波数信号を参照信号として、前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波するステップと、同期検波出力を零あるいは所定値になるように、前記光信号の透過特性に帰還をかけるステップとを備えることを特徴とする光干渉計制御方法

技術分野

0001

本発明は、光干渉計動作点の安定化を図る光受信装置および光干渉計の制御方法に関する。

背景技術

0002

従来の光伝送システムでは、光強度を利用するOn/Off Keying(OOK)方式によって情報の伝送が行われている。

0003

さらに、近年の光通信システム高速化、低コスト化、高機能化に伴い、OOK方式に比較して非線形耐力に優れ、かつ、3dBの感度改善効果の期待できる光の位相差を利用するDifferential Phase Shift Keying(DPSK)方式、あるいは光の周波数を利用するFrequency Shift Keying(FSK)方式が注目されている。

0004

ここで、DPSK方式およびFSK方式においては、DPSK信号FSK信号復号するための光干渉計が必要となる。

0005

DPSK方式では、信号を適切に復号するために、連続するビット間の位相差が同位相である場合に光を出力するconstructive port側の透過特性最大値が、DPSK信号の中心周波数と一致する点に動作点を設定する。

0006

また、FSK方式では、信号を適切に復号するために、光干渉計の透過特性の光周波数に対する微分係数が最大あるいは最小になる点に動作点を設定する。

0007

しかしながら、いずれの方式においても、温度等の環境変化により、光干渉計の動作点が変動し、受信感度劣化を招く。従って、光干渉計の動作点変動による受信感度の劣化を防ぐためには、光干渉計の動作点制御が重要となる。

0008

光干渉計の動作点制御手法としては、動作点設定回路とともに動作点判定回路を使用して動作点を判定することにより、最適動作点に設定する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0009

この手法は、低周波信号を光干渉計に重畳し、低周波信号を参照信号として光干渉計出力をピーク検波した出力を同期検波する第1の同期検波回路と、光干渉計出力を同期検波する第2の同期検波回路とを使用する。そして、第2の同期検波回路の出力により動作点を判定し、第1の同期検波回路の出力に基づき光干渉計の透過特性に帰還をかけることで動作点制御を行う。

0010

特許第3210061号公報

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。この従来の手法では、第1の同期検波回路の出力だけでは動作点を判定できないために、動作点判定回路としての第2の同期検波回路を必要とする。また、高速電気信号分岐加算するため、RFパワー分岐器加算器および高速電気信号のピークを検出するピーク検波器等を必要とする。このため、従来装置は、一般に高価になると考えられる。

0012

また、DPSKシステムにおいて、RZ(Return to Zero)化や狭帯域光フィルタの使用等により、DPSKのスペクトル帯域が大きく変化する場合があり、変化量によっては、マッハツェンダ型光干渉計の出力特性が変化前と逆になる。この場合に、同期検波回路の出力も逆となり、この手法では、識別再生後の論理反転する擬似最適点に制御されてしまう。

0013

従って、従来の光干渉計の制御方法は、低コスト化、あるいは、擬似最適点制御に課題を有する。

0014

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、1台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0015

本発明に係る光受信装置は、低速の周期信号を発生するディザ信号源と、入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、干渉光に低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計と、ディザ信号源から出力される低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段と、マッハツェンダ型光干渉計から出力される低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換する光/電気変換部と、ディザ信号変換手段から出力される倍周波数信号を参照信号として、光/電気変換部から出力される電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第1の同期検波回路と、第1の同期検波回路による同期検波出力あるいは所定値になるように、マッハツェンダ型光干渉計から出力される光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路とを備えるものである。

0016

また、本発明に係る光干渉計の制御方法は、低速の周期信号を発生するステップと、入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、干渉光に低速の周期信号を重畳した光信号を出力するステップと、低速の周期信号の周波数を2倍にし、位相を(1/2+N)π(Nは1以上の整数)に変化させた倍周波数信号を生成するステップと、低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換するステップと、倍周波数信号を参照信号として、電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波するステップと、同期検波出力を零あるいは所定値になるように、光信号の透過特性に帰還をかけるステップとを備えるものである。

発明の効果

0017

本発明によれば、ディザ信号である低速の周期信号の周波数を2倍にした倍周波数信号を参照信号として同期検波を行うことにより、1台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の光受信装置および光干渉計の制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明の光受信装置および光干渉計の制御方法は、ディザ信号の2倍の周波数を持つ倍周波数信号に基づいてディザ信号を含む電気信号の同期検波を1台の同期検波回路を用いて行うことを技術的特徴とし、これにより部品の削減に伴う低コスト化された光受信装置および光干渉計の制御方法を実現するものである。

0019

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における光受信装置の構成図である。この光受信装置は、光入力信号端子1と電気信号出力端子2との間に、マッハツェンダ型光干渉計3、フォトダイオード4、ディザ信号源5、ディザ信号変換手段6、同期検波回路7、動作点設定回路8、および加算器9を備えて構成される。

0020

さらに、マッハツェンダ型光干渉計3は、透過特性調整機能3aを備えている。また、ディザ信号変換手段6は、ダブラ6aおよびフェーズシフタ6bで構成される。また、フォトダイオード4は、光/電気変換部に相当し、同期検波回路7は第1の同期検波回路に相当する。

0021

次に、各構成要素の機能について、全体の動作に沿って順に説明する。光入力信号端子1には、図示していない送信側から位相変調光あるいは周波数変調光が入力され、マッハツェンダ型光干渉計3に取り込まれる。

0022

マッハツェンダ型光干渉計3は、光差位相シフトキーイング信号(位相変調光に相当)あるいは光周波数シフトキーイング信号(周波数変調光に相当)を入力信号として取り込み、透過特性を有する干渉光を生成する。さらに、マッハツェンダ型光干渉計3は、このような干渉光に対して、同期検波に用いられるディザ信号を重畳する。

0023

また、マッハツェンダ型光干渉計3内の透過特性調整機能3aは、この干渉光の透過特性を制御する機能を有している。より具体的には、透過特性調整機能3aは、例えば、温度、機械的外力電圧等によりマッハツェンダ型光干渉計3の2アーム間伝播遅延時間を調整できる。

0024

次に、光/電気変換部に相当するフォトダイオード4は、マッハツェンダ型光干渉計3によって透過特性が制御された後の位相変調光あるいは周波数変調光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、電気信号出力端子2から外部に出力されるとともに、同期検波回路7に取り込まれる。

0025

なお、本実施の形態1における光/電気変換部は、フォトダイオード4で構成されているが、マッハツェンダ型光干渉計3の出力の一部を分岐手段である光カプラ光導波路等により分岐した後、光/電気変換手段であるフォトダイオード4により光/電気変換する構成としてもよい。

0026

一方、ディザ信号源5は、低速の周期信号を発生させる信号源である。そして、この低速の周期信号は、ディザ信号変換手段6および加算器9に取り込まれる。ここで、ディザ信号変換手段6は、上述のように、ダブラ6aおよびフェーズシフタ6bで構成される。そして、ダブラ6aは、ディザ信号源5からの低速の周期信号の出力周波数を2倍にする。

0027

さらに、フェーズシフタ6bは、ダブラ6aにより出力周波数が2倍にされた信号に対して、(1/2+N)π(Nは1以上の整数)の位相変化を与え、ディザ信号変換手段6からの出力信号である倍周波数信号を生成する。ここで、ディザ信号変換手段6は、出力周波数を2倍にするダブラ6a、および位相を1/2π変更するように設定されたフェーズシフタ6bを組み合わせた構成としているが、分周器逓倍器等の周波数を変更できるデバイスと、遅延器遅延線等の位相を調整できるデバイスとを組み合わせた構成としてもよい。

0028

そして、光/電気変換部であるフォトダイオード4から出力された電気信号には、ディザ信号に相当する低速の周期信号成分が同期検波用に含まれている。従って、同期検波回路7は、ディザ信号変換手段6から出力される倍周波数信号を参照信号として、この電気信号を同期検波する。このように、同期検波信号は、低速の周期信号を発生させるディザ信号源5の倍周期成分までの周波数の変化を利用して取り出す信号であるため、高速電気信号を分岐・加算するRFパワー分岐器・加算器等を必要としない。

0029

次に、動作点設定回路8は、同期検波回路7からの同期検波出力に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を設定するための出力信号を決定する。より具体的には、動作点設定回路8は、同期検波回路7の最終的な出力が零あるいは所定値になるように、同期検波回路7の出力に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計3から出力される光信号の透過特性に帰還をかけるための出力信号を決定する電子回路計算機マイコン等である。

0030

そして、加算器9は、ディザ信号源5からの低速の周期信号と、動作点設定回路8からの出力信号とを重畳し、重畳した信号をマッハツェンダ型光干渉計3に対して出力する。これに対して、マッハツェンダ型光干渉計3は、低速の周期信号を、同期検波用の信号として干渉光に重畳するとともに、マッハツェンダ型光干渉計3内の透過特性調整機能3aは、動作点設定回路8からの出力信号に応じて干渉光の透過特性を変更することとなる。

0031

このようにして、加算器9により重畳された信号をマッハツェンダ型光干渉計3に帰還することにより、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を制御することができる。そして、この結果として、同期検波回路7の出力を零あるいは所定値とすることができ、電気信号出力端子2から安定した復号結果の信号が出力される。

0032

次に、図2図3を参照して、図1に示した光受信装置で行われる光干渉計の制御動作を詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態1におけるマッハツェンダ型光干渉計3の透過特性を示した図である。

0033

FSKシステムにおいては、効率的に周波数弁別が行える透過特性の微分係数が最大あるいは最小になる点(図2におけるA点あるいはC点に相当)が最適動作点である。また、DPSKシステムにおいては、constructive portあるいはdestructive portの透過特性を最大あるいは最小とする点(図2におけるB点あるいはD点に相当)が最適動作点である。

0034

FSKシステムあるいはDPSKシステムにおいて、光干渉計出力は、光干渉計の動作点に応じて透過特性と同じあるいは逆の特性となる。

0035

図3は、本発明の実施の形態1における同期検波出力の例示図である。より具体的には、マッハツェンダ型光干渉計3の出力が透過特性と一致しているときの各動作点におけるディザ信号変換手段6の出力を参照信号として、フォトダイオード4の出力信号を同期検波したときの同期検波出力を示した図である。

0036

同期検波出力が最大あるいは最小のときは、DPSKシステムにおける最適点であるB点あるいはD点と一致する。また、同期検波出力が零のときは、FSKシステムにおける最適点であるA点あるいはC点と一致する。これは、ディザ信号成分倍周波成分が各動作点で異なる位相を有し、A点あるいはC点では倍周波成分が最小となり、B点あるいはD点では倍周波成分が最大となるからである。

0037

動作点設定回路8は、同期検波回路7の出力が零あるいは最大・最小となるように出力を調整する。そして、動作点設定回路8の出力信号は、加算器9により、ディザ信号源5の信号と重畳され、透過特性の帰還信号として、マッハツェンダ型光干渉計3の透過特性調整機能3aに印加される。

0038

同期検波出力を最大値もしくは最小値に設定する手法としては、山登り法などの制御アルゴリズムが考えられる。

0039

以上のように、実施の形態1によれば、ディザ信号源の出力周波数をダブラにより2倍にし、フェーズシフタにより1/2π変更した倍周波数信号を参照信号として同期検波した結果に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計の透過特性調整機能に帰還をかけることができる。この結果、1台の同期検波回路により、動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得ることができ、従来のようにRFパワー分岐器・加算器、ピーク検波器および動作点判定回路を使用することなく、FSKシステムおよびDPSKシステムにおける最適動作点の設定が可能となる。

0040

実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2における光受信装置の構成図である。この光受信装置は、光入力信号端子1と電気信号出力端子2との間に、マッハツェンダ型光干渉計3、フォトダイオード4、ディザ信号源5、ディザ信号変換手段6、第1の同期検波回路7a、第2の同期検波回路7b、動作点設定回路8a、および加算器9を備えて構成される。

0041

さらに、マッハツェンダ型光干渉計3は、光差動位相シフトキーイング信号あるいは光周波数シフトキーイング信号を復号し透過特性を制御する透過特性調整機能3aを備えている。また、ディザ信号変換手段6は、出力周波数を2倍にするダブラ6a、および(1/2+N)π(Nは1以上の整数)の位相変化を与えるフェーズシフタ6bで構成される。

0042

また、本実施の形態2では、ディザ信号源5から出力されるディザ信号を参照信号にして光/電気変換部であるフォトダイオード4の出力を同期検波する第2の同期検波回路7bを備えている点が、先の実施の形態1の光受信装置の構成と異なる。そして、動作点設定回路8aは、第1の同期検波回路7aの出力と第2の同期検波回路7bの出力に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を設定するための出力信号を決定する。

0043

次に、各構成要素の機能について、実施の形態1と異なる点を中心にして、全体の動作に沿って順に説明する。光入力信号端子1には、図示していない送信側から位相変調光あるいは周波数変調光が入力され、マッハツェンダ型光干渉計3に取り込まれる。

0044

マッハツェンダ型光干渉計3内の透過特性調整機能3aは、光差動位相シフトキーイング信号あるいは光周波数シフトキーイング信号を復号し、光入力信号端子1から取り込まれた位相変調光あるいは周波数変調光の透過特性を制御する機能を有している。より具体的には、透過特性調整機能3aは、例えば、温度、機械的外力、電圧等によりマッハツェンダ型光干渉計3の2アーム間の伝播遅延時間を調整できる。

0045

次に、光/電気変換部に相当するフォトダイオード4は、マッハツェンダ型光干渉計3によって透過特性が制御された後の位相変調光あるいは周波数変調光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、電気信号出力端子2から外部に出力されるとともに、同期検波回路7に取り込まれる。

0046

なお、本実施の形態1では、光/電気変換部は、フォトダイオード4で構成されているが、マッハツェンダ型光干渉計3の出力の一部を分岐手段である光カプラ、光導波路等により分岐した後、光/電気変換手段であるフォトダイオード4により光/電気変換する構成としてもよい。

0047

一方、ディザ信号源5は、低速の周期信号を発生させる信号源である。そして、この低速の周期信号は、ディザ信号変換手段6および加算器9に取り込まれる。ここで、ディザ信号変換手段6は、上述のように、ダブラ6aおよびフェーズシフタ6bで構成される。そして、ダブラ6aは、ディザ信号源5からの低速の周期信号の出力周波数を2倍にする。

0048

さらに、フェーズシフタ6bは、ダブラ6aにより出力周波数が2倍にされた信号に対して、(1/2+N)π(Nは1以上の整数)の位相変化を与え、ディザ信号変換手段6からの出力信号である倍周波数信号を生成する。ここで、フェーズシフタ6bは、位相を1/2π変更するように設定しているが、ディザ信号変換手段6は、分周器、逓倍器等の周波数を変更できるデバイスと遅延器、遅延線等の位相を調整できるデバイスを組み合わせた構成でもよい。

0049

そして、光/電気変換部であるフォトダイオード4から出力された電気信号には、ディザ信号に相当する低速の周期信号成分が同期検波用に含まれている。従って、第1の同期検波回路7aは、ディザ信号変換手段6から出力される倍周波数信号を参照信号として、この電気信号を同期検波する。また、第2の同期検波回路7bは、ディザ信号源5からの出力信号を参照信号として、光/電気変換部であるフォトダイオード4から出力された電気信号を同期検波する。

0050

このように、同期検波信号は、低速の周期信号を発生させるディザ信号源5の周期成分あるいは倍周期成分までの周波数の変化を利用して取り出す信号であるため、高速電気信号を分岐・加算するRFパワー分岐器・加算器等を必要としない。

0051

次に、動作点設定回路8aは、第1の同期検波回路7aあるいは第2の同期検波回路7bからの同期検波出力に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を設定するための出力信号を決定する。より具体的には、動作点設定回路8は、第1の同期検波回路7aあるいは第2の同期検波回路7bの最終的な出力が零あるいは所定値になるように、第1の同期検波回路7a、第2の同期検波回路7bの出力に基づいて、マッハツェンダ型光干渉計3から出力される光信号の透過特性に帰還をかけるための出力信号を決定する電子回路、計算機、マイコン等である。

0052

そして、加算器9は、ディザ信号源5からの低速の周期信号と、動作点設定回路8aからの出力信号とを重畳し、重畳した信号をマッハツェンダ型光干渉計3に対して出力する。これに対して、マッハツェンダ型光干渉計3は、低速の周期信号を、同期検波用の信号として干渉光に重畳するとともに、マッハツェンダ型光干渉計3内の透過特性調整機能3aは、動作点設定回路8aからの出力信号に応じて干渉光の透過特性を変更することとなる。

0053

このようにして、加算器9により重畳された信号をマッハツェンダ型光干渉計3に帰還することにより、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を制御することができる。そして、この結果として、第1の同期検波回路7aおよび第2の同期検波回路7bの出力を零あるいは所定値とすることができ、電気信号出力端子2から安定した復号結果の信号が出力される。

0054

次に、図5を参照して、図4に示した光受信装置で行われる光干渉計の制御動作を詳細に説明する。図5は、本発明の実施の形態2における第1の同期検波回路7aおよび第2の同期検波回路7bの同期検波出力の例示図である。

0055

図5実線は、マッハツェンダ型光干渉計3の透過特性の各動作点におけるディザ信号変換手段6の出力である倍周波数信号を参照信号として、フォトダイオード4の出力信号を同期検波したときの第1の同期検波回路7aの同期検波出力(S1)を示したものである。また、図5点線は、ディザ信号源5の出力を参照信号として、フォトダイオード4の出力信号を同期検波したときの第2の同期検波回路7bの同期検波出力(S2)を示したものである。

0056

なお、マッハツェンダ型光干渉計3の出力や参照信号の位相状態によって、第1の同期検波回路7aの同期検波出力(S1)、あるいは第2の同期検波回路7bの同期検波出力(S2)が反転する場合もある。

0057

第1の同期検波回路7aの同期検波出力(S1)が最大あるいは最小のときに、DPSKシステムにおける最適点であるB点あるいはD点に一致する。また、第1の同期検波回路7aの同期検波出力(S1)が零のときに、FSKシステムにおける最適点であるA点あるいはC点に一致する。これは、ディザ信号成分の倍周波成分が各動作点で異なる位相を有し、A点あるいはC点では倍周波成分が最小となり、B点あるいはD点では倍周波成分が最大となるからである。

0058

同様に、第2の同期検波回路7bの同期検波出力(S2)が最大あるいは最小のときに、FSKシステムにおける最適点であるA点あるいはC点に一致する。また、第2の同期検波回路7bの同期検波出力(S2)が零のときに、DPSKシステムにおける最適点であるB点あるいはD点に一致する。これは、ディザ信号の周期成分が各動作点で異なる位相を有し、A点あるいはC点では周波成分が最大、B点あるいはD点では周波成分が最小となるからである。

0059

動作点設定回路8bは、第1の同期検波回路7aの出力が零あるいは最大・最小となるように出力を調整することができる。そして、動作点設定回路8bの出力信号は、加算器9により、ディザ信号源5の信号と重畳され、透過特性の帰還信号として、マッハツェンダ型光干渉計3の透過特性調整機能3aに印加される。

0060

同様に、動作点設定回路8bは、第2の同期検波回路7bの出力が零あるいは最大・最小となるように出力を調整することもできる。そして、動作点設定回路8bの出力信号は、加算器9により、ディザ信号源5の信号と重畳され、透過特性の帰還信号として、マッハツェンダ型光干渉計3の透過特性調整機能3aに印加される。

0061

同期検波出力を最大値もしくは最小値に設定する手法としては、山登り法などの制御アルゴリズムが考えられる。

0062

以上のように、実施の形態2によれば、第1の同期検波回路あるいは第2の同期検波回路の出力を利用することで、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、2種類の同期検波回路出力を利用することで、FSKシステムおよびDPSKシステムのいずれに対しても、同期検波出力が零となるように出力を調整することができ、より確実に最適動作点の設定を行うことができる。

0063

実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3における光受信装置の構成図である。先の実施の形態2における図4の光受信装置と、本実施の形態3における図6の光受信装置とを比較すると、光/電気変換部の構成が異なっている。

0064

本実施の形態3の光/電気変換部は、マッハツェンダ型光干渉計3の2端子の出力ポートの出力を、光電変換手段である2つのフォトダイオード4aにより光/電気変換をした後に、差動受信手段である減算器10により差動受信する構成を有している。

0065

このような光/電気変換部は、光受信器具備しているバランスドレシーバ差動出力の一部を利用する構成でもよい。また、マッハツェンダ型光干渉計3の出力の一部を分岐手段である光カプラ、光導波路等により分岐した後、光/電気変換手段であるフォトダイオード4により光/電気変換し、差動受信する構成としてもよい。

0066

また、本実施の形態3では、第1の同期検波回路7aおよび第2の同期検波回路7bを使用しているが、いずれか一方の同期検波回路の使用であってもよい。

0067

実施の形態1および2と同様に、同期検波信号は、低速の周期信号を発生させるディザ信号源5の倍周期成分までの周波数成分の利用により取り出す信号であるため、高速電気信号を分岐・加算するRFパワー分岐器・加算器等を必要としない。

0068

さらに、本実施の形態3では、差動受信した信号を用いて同期検波することで、実施の形態1あるいは実施の形態2と比較して、同期検波回路の出力が3dB増加し、動作点検出能力の向上が期待できる。

0069

以上のように、実施の形態3によれば、作動信号による同期検波を行うことにより、実施の形態1あるいは2と同様の効果を得た上で、さらに、動作点検出能力の向上を図ることが可能となる。

0070

実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4における光受信装置の構成図である。先の実施の形態1〜3における光受信装置と比較すると、本実施の形態4における図6の光受信装置は、誤り情報検出手段12をさらに備えているとともに、動作点設定回路8bの動作が異なっている。さらに、本実施の形態4における光受信装置の光/電気変換部は、バランスドレシーバ11で構成されている。

0071

誤り情報検出手段12は、識別再生後の誤り訂正情報を出力するものであり、動作点設定回路8bは、誤り情報検出手段12の出力に基づき出力信号の極性を維持あるいは反転する機能を有している。

0072

本実施の形態4では、誤り情報検出手段12としてバランスドレシーバ11の差動出力にクロックデータリカバリー回路12a(以下CDR12aと記す)とFECデコーダ12b(以下FECDEC12bと記す)を加えたFSKあるいはDPSK受信器誤り検出信号を利用している。

0073

この誤り情報検出手段12としては、FECDEC12bに限らず、光受信器から発せられるアラーム情報等を利用することも可能である。また、本実施の形態4では、第1の同期検波回路7aおよび第2の同期検波回路7bを使用しているが、いずれか一方の同期検波回路の使用であってもよい。

0074

実施の形態1〜3と同様に、同期検波信号は、低速の周期信号を発生させるディザ信号源5の倍周期成分までの周波数成分の利用で取り出す信号であるため、高速電気信号を分岐・加算するRFパワー分岐器・加算器等を必要としない。

0075

次に、図8を参照して、図7に示した光受信装置で行われる光干渉計の制御動作を詳細に説明する。図8は、本発明の実施の形態4における第1の同期検波回路7aの同期検波出力の例示図である。DPSKシステムにおいては、狭帯域光フィルタの使用、あるいはRZ化等により、マッハツェンダ型光干渉計3の出力特性が反転する場合がある。

0076

図8の実線は、マッハツェンダ型光干渉計3の出力特性が反転する前の第1の同期検波回路7aの同期検波出力(通常時)を示したものである。また、図8の点線は、マッハツェンダ型光干渉計3の出力特性が反転したときの第1の同期検波回路7aの同期検波出力(極性反転時)を示したものである。図8に示すように、実線と点線では出力極性が逆になるため、識別再生後の論理が反転する擬似最適点に制御される(例えば、A点で制御されていたものがC点で制御されるようになる)。

0077

最適点で制御されている場合は、誤り情報は発生せず、擬似最適点で制御されている場合は、識別再生後の論理が反転するため誤り情報が発生する。

0078

FECDEC20の出力に基づき、誤り情報が検出されない場合には、動作点設定回路8bは、出力の極性を維持し、誤り情報が検出される場合には、動作点設定回路8bは、出力極性を反転させることで、最適点に設定できる。

0079

以上のように、実施の形態4によれば、誤り情報検出手段の出力に基づいて動作点設定回路8bの出力極性を維持あるいは反転することで擬似最適点に制御されることを回避できる。

0080

実施の形態5.
図9は、本発明の実施の形態5における光受信装置の構成図であり、擬似最適点に制御されることを回避するための別の構成を示している。先の実施の形態4における光受信装置と比較すると、本実施の形態5における図9の光受信装置は、誤り情報検出手段12を備えていないとともに、光/電気変換部の構成が異なっている。

0081

本実施の形態5における光/電気変換部は、光/電気変換前に狭帯域光フィルタ14を使用する点を特徴としている。より具体的には、マッハツェンダ型光干渉計3の出力の一部を分岐手段である光カプラ13により分岐し、狭帯域光フィルタ14の後、フォトダイオード4により光/電気変換している。

0082

光/電気変換部は、マッハツェンダ型光干渉計3の出力を狭帯域光フィルタ14でフィルタ処理した後、光/電気変換手段を使用する構成とすることも可能であり、2つの光/電気変換手段の後、差動受信する構成とすることも可能である。また、マッハツェンダ型光干渉計3の出力を分岐する方法としては、光カプラ13に限らず、光導波路等の使用でもよい。

0083

また、本実施の形態5では、第1の同期検波回路7aおよび第2の同期検波回路7bを使用しているが、いずれか一方の同期検波回路の使用であってもよい。

0084

実施の形態1〜4と同様に、同期検波信号は、低速の周期信号を出力するディザ信号源5の倍周期成分までの周波数成分の利用で取り出す信号であるため、高速電気信号を分岐・加算するRFパワー分岐器・加算器等を必要としない。

0085

DPSKシステムにおいては、RZ化や狭帯域光フィルタの使用等により、DPSKのスペクトル帯域が大きく変化する場合があり、変化量によってはマッハツェンダ型光干渉計の出力特性が変化前と逆になる。この場合に、同期検波回路の出力も逆となり、識別再生後の論理が反転する擬似最適点に制御されてしまう。

0086

そこで、本実施の形態5における光受信装置は、光/電気変換前に狭帯域光フィルタ14を使用して光スペクトル狭窄化することで、光/電気変換後の出力特性を保持することができる。この結果、識別再生後の論理が反転する擬似最適点に制御されることを回避できる。

0087

以上のように、実施の形態5によれば、光/電気変換前に狭帯域光フィルタ14を使用することで、擬似最適点に制御されることを回避できる。

0088

実施の形態6.
本実施の形態6では、光受信装置の動作点設定回路8aあるいは動作点設定回路8bが、第1の同期検波回路および第2の同期検波回路の両方を用いた場合の動作点設定の具体的な処理の流れについて説明する。図10は、本発明の実施の形態6における光受信装置の動作点設定回路の処理手順を示すフローチャートである。具体的には、動作点設定回路8aあるいは動作点設定回路8bによる動作点設定のための帰還量設定の処理手順を示したものである。

0089

動作点設定回路8a、8bは、第1の同期検波回路の出力(図5のS1に相当)および第2の同期検波回路の出力(図5のS2に相当)を取り込む(ステップS101)。その後、動作点設定回路8a、8bは、S1の符号を判定し(ステップS102)、続いてS2の符号を判定する(ステップS103)。

0090

次に、動作点設定回路8a、8bは、以上の判定結果に基づき、マッハツェンダ型光干渉計3の動作点を判定し(ステップS104)、その後、判定結果に基づきマッハツェンダ型光干渉計3の透過特性調整機能3aに印加する帰還信号量を出力する(ステップS105)。

0091

本実施の形態6では、符号の判定を第1の同期検波回路7aの出力S1から実施しているが、第2の同期検波回路7bの出力S2から実施する、あるいは両者を同時に実施することも当然可能である。

0092

さらに、図10のフローチャートには示していないが、動作点設定回路8bは、誤り情報検出手段12の出力を判定し、誤りが生じている場合には出力極性を反転させるステップを有することも可能である。

0093

このように、2種類の同期検波回路による同期検波出力を利用することで、細かく動作点を判定することができる。本実施の形態6では、符号のみで動作点の判定を行っているが、符号利用だけでなく、絶対値も利用することで、より細かに動作点を判定することができる。

0094

以上のように、実施の形態6によれば、擬似最適点に制御されることを回避し、RFパワー分岐器・加算器およびピーク検波器および動作点判定回路を使用することなくFSKシステムおよびDPSKシステムにおける最適動作点に設定できるだけでなく、2種類の同期検波回路による同期検波出力を利用することで動作点を細かく判定でき、それに応じた帰還量を決定することで制御時間の短縮化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0095

本発明の実施の形態1における光受信装置の構成図である。
本発明の実施の形態1におけるマッハツェンダ型光干渉計の透過特性を示した図である。
本発明の実施の形態1における同期検波出力の例示図である。
本発明の実施の形態2における光受信装置の構成図である。
本発明の実施の形態2における第1の同期検波回路および第2の同期検波回路の同期検波出力の例示図である。
本発明の実施の形態3における光受信装置の構成図である。
本発明の実施の形態4における光受信装置の構成図である。
本発明の実施の形態4における第1の同期検波回路の同期検波出力の例示図である。
本発明の実施の形態5における光受信装置の構成図である。
本発明の実施の形態6における光受信装置の動作点設定回路の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

0096

1光入力信号端子、2電気信号出力端子、3マッハツェンダ型光干渉計、3a干渉特性調整機能、3a透過特性調整機能、4フォトダイオード(光/電気変換部)、4a フォトダイオード(光電変換手段)、5ディザ信号源、6ディザ信号変換手段、6aダブラ、6bフェーズシフタ、7同期検波回路(第1の同期検波回路)、7a 第1の同期検波回路、7b 第2の同期検波回路、8、8a、8b動作点設定回路、9加算器、10減算器(作動受信手段)、11バランスドレシーバ、12誤り情報検出手段、12aクロックデータリカバリー回路、12bデコーダ、13光カプラ、14狭帯域光フィルタ。

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