JP2013225762A - Coherent optical transmission system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a coherent optical transmission system which stabilizes a one-bit delay at all times and eliminates differential detection penalty, thereby exhibiting excellent stability and high reception sensitivity.SOLUTION: The present invention relates to a coherent optical transmission system which transmits data by a data series of I and Q components of a frame composed of a plurality of bits. The coherent optical transmission system comprises: an optical transmission unit which sends out signal light consisting of continuous light modulated by differential coding to a fiber optic transmission line; an optical receiving unit which branches the signal light from the fiber optic transmission line into two and performs for each of the I and the Q components interaction between the signal light and a signal light delayed by one bit to decode the transmitted data into an electrical signal; parallel band-pass filters having a plurality of frames input as a series and including band-pass filters provided for the zero frequency of the electrical signal and each of integral-multiplied penetrated frequency of the frame period; and a control unit which calculates an intensity ratio between the intensity of a center frequency electrical signal and the intensity of a penetrated frequency electrical signal. The control unit controls the one-bit delay applied by the optical receiving unit so that the intensity ratio becomes minimum for each of the I and the Q components.

Description

本発明は、光ファイバ通信における光伝送システムに係わり、特に、フレーム単位でデータを伝送する方式に基づいたコヒーレント光伝送システムに関する。   The present invention relates to an optical transmission system in optical fiber communication, and more particularly to a coherent optical transmission system based on a scheme for transmitting data in units of frames.

コヒーレント光通信では、送信する信号光の位相あるいは周波数をシフトさせて情報を送信し、光干渉に基づく差動検出(differential detection)方式により情報を受信する。ここで、信号光の位相をシフトさせて情報を送受信する方式は、位相偏移変調、すなわち位相シフトキーイング(PSK:phase shift keying)と呼ばれている。また、周波数をシフトさせて情報を送受信する方式は、周波数偏移変調、すなわち周波数シフトキーイング(FSK:frequency shift keying)と呼ばれている。   In coherent optical communication, information is transmitted by shifting the phase or frequency of signal light to be transmitted, and information is received by a differential detection method based on optical interference. Here, the method of transmitting and receiving information by shifting the phase of signal light is called phase shift keying (PSK: phase shift keying). A method of transmitting and receiving information by shifting the frequency is called frequency shift keying, that is, frequency shift keying (FSK).

一般的に、光干渉に基づく差動検出方式は、強度変調あるいは直接検出方式(IM−DD:Intensity Modulation−Direct Detection)と比較して、原理的に連続波の波形の山と谷の差分を取るために最大3dBの感度向上が可能とされている。そのため、コヒーレント光通信も用いた場合、光ファイバ通信の伝送距離を、強度変調あるいは直接検出方式に比較して伸張できるという可能性があり、1980年代より研究されている。   In general, the differential detection method based on optical interference is different from the intensity modulation or direct detection method (IM-DD: Intensity Modulation-Direct Detection). Therefore, the sensitivity can be improved up to 3 dB. Therefore, when coherent optical communication is also used, there is a possibility that the transmission distance of the optical fiber communication can be extended as compared with the intensity modulation or the direct detection method, which has been studied since the 1980s.

この差動検出方式においては、コヒーレント光通信で信号を受信する際に、信号光と局発光源の放射する局発光との干渉により受信を行なうPSK(Phase Shift Keying)方式と、局発光源の局発光を用いずに、送信側で差分コーディング(differential coding)された信号光を遅延干渉により受信するDPSK(differential phase shift keying)方式とがある。   In this differential detection method, when receiving a signal by coherent optical communication, a PSK (Phase Shift Keying) method that receives the signal light by interference between the local light emitted from the local light source and the local light source There is a DPSK (differential phase shift keying) method in which signal light differentially coded on the transmission side is received by delayed interference without using local light.

また、差動検出方式において、通信における伝送容量を増大させるために、多値位相変調、たとえば四値位相変調(QPSK:quadrature phase shiftkeying)、あるいは差分四値位相偏移変調(DQPSK:differential quadrature phase shift keying)が1980年代より検討されている(例えば、特許文献1、非特許文献1、非特許文献2及び非特許文献3を参照)。   Also, in the differential detection method, in order to increase the transmission capacity in communication, multi-level phase modulation, for example, quaternary phase modulation (QPSK), or differential quaternary phase shift keying (DQPSK) is used. shift keying) has been studied since the 1980s (see, for example, Patent Document 1, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3).

しかし、上述したDPSK及びDQPSKでは、1ビット遅延させて前ビットを参照光とした場合、伝送路における位相ノイズ等に起因する感度低下、いわゆる差動検出ペナルティ(differential detection penalty)のため、差分位相検出による最大3dBの感度向上を達成できないという制約がある。この制約を解消するために、直前シンボルのみでなく、それ以前のシンボルも含めて差分検出を行なう方式がある(例えば、特許文献2及び非特許文献4を参照)。   However, in the above-described DPSK and DQPSK, when the previous bit is delayed by 1 bit and the previous bit is used as the reference light, the differential phase is caused by a sensitivity decrease due to phase noise or the like in the transmission path, so-called differential detection penalty. There is a limitation that a sensitivity improvement of 3 dB at the maximum by detection cannot be achieved. In order to eliminate this restriction, there is a method of performing difference detection including not only the immediately preceding symbol but also the previous symbol (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 4).

また、位相変調されるデータの遅延量を制御して、信号光の劣化を抑制するため、既知パターン信号を用いて光源の放射する光源光を変調する。
そして、光源光が既知パターン信号により変調されて得られた変調信号の上側周波数成分と下側周波数成分とのパワー差を算出する。
このパワー差を最小とすることにより、遅延量を制御して信号光の劣化を抑制する構成の光変調装置がある(例えば、特許文献3を参照)。
Further, in order to control the delay amount of the phase-modulated data and suppress the deterioration of the signal light, the light source light emitted from the light source is modulated using the known pattern signal.
Then, the power difference between the upper frequency component and the lower frequency component of the modulation signal obtained by modulating the light source light with the known pattern signal is calculated.
There is an optical modulation device configured to control the delay amount and suppress the deterioration of signal light by minimizing the power difference (see, for example, Patent Document 3).

特許第4558271号公報Japanese Patent No. 4558271 米国特許出願公開第2007/0201879号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0201879 特開2011−197436号公報JP 2011-197436 A

TG.HODGKINSON,“Receiver Analysis for Synchronous Coherent Optical Fiber Transmission System”Journal of Lightwave Technology vol.LT−5,no.4,pp.573−586(1987)TG. HODGKINSON, “Receiver Analysis for Synchronous Coherent Optical Fiber Transmission System”, Journal of Lightwave Technology vol. LT-5, no. 4, pp. 573-586 (1987) T.CHIKAMA,S.WATANABE,T.NAITO,H.ONAKA,T.KIYONAGA,Y.ONODA,H.MIYATA,M.SUYAMA,M.SEINO,andH.KUWAHARA,“Modulation and Demodulation Techniques in Optical Heterodyne PSK Transmission Systems”Journal of Lightwave Technology vol.8,no.3,pp.309−322(1990)T.A. CHIKAMA, S.A. WATANABE, T.A. NAITO, H. ONAKA, T.A. KIYONAGA, Y. ONODA, H.C. MIYATA, M.M. SUYAMA, M.M. SEINO, andH. KUWAHARA, “Modulation and Demodulation Technologies in Optical Heterodyne PSK Transmission Systems”, Journal of Lightwave Technology vol. 8, no. 3, pp. 309-322 (1990) S.YAMAZAKI and K.EMURA,“Feasibility Study on QPSK Optical−Heterodyne Detection System”Journal of Lightwave Technology,vol.8,no.11,pp.1646−1653(1990)S. YAMAZAKI and K.K. EMURA, “Feasibility Study on QPSK Optical-Heterodyne Detection System” Journal of Lightwave Technology, vol. 8, no. 11, pp. 1646-1653 (1990) Harry Leib,“Data−Aided Noncoherent Demodulaation of DPSK”IEEE Transaction on Communications,vol.43,no.2/3/4,pp.722−725(1995)Harry Leib, “Data-Aided Noncoherent Demodulation of DPSK,” IEEE Transactions on Communications, vol. 43, no. 2/3/4, pp. 722-725 (1995)

上述した差動検出方式においては、差分コーディングを用いる方式が受信側で局発光源を備えないため、局発光源を用いる方式に比べ、受信側の装置を小型化できる。
しかしながら、差分コーディングによるコヒーレント通信の場合、信号光を受信する際に、1ビット前の信号光を参照光とした信号光の1ビット遅延干渉を用いることになる。
この1ビット遅延干渉による受信感度を安定化するため、信号光を精度良く1ビット遅延させる制御が必要となる。
この1ビット遅延の制御において、上述した特許文献3においては、受信側における信号光の1ビット遅延を安定させるため、既知パターンの信号光を用いることにより、信号光の1ビット遅延量を補正している。
In the differential detection method described above, since the method using differential coding does not include a local light source on the reception side, the device on the reception side can be reduced in size as compared with the method using the local light source.
However, in the case of coherent communication using differential coding, when receiving signal light, 1-bit delayed interference of signal light using signal light one bit before as reference light is used.
In order to stabilize the reception sensitivity due to this 1-bit delay interference, it is necessary to control the signal light to be delayed by 1 bit with high accuracy.
In this 1-bit delay control, in Patent Document 3 described above, in order to stabilize the 1-bit delay of the signal light on the receiving side, the 1-bit delay amount of the signal light is corrected by using a signal light of a known pattern. ing.

このため、ビットの遅延量を補正するには、送信データに対応した信号光の伝送を一旦中断し、1ビット遅延を行うための既知パターンの信号光を送受信する必要があり、 光伝送システムのデータ送信が妨げられるという問題がある。
したがって、既知パターンを用いた場合、遅延量を常時モニタすることができないので、常時安定性を維持することは困難である。
さらに、信号光の上側周波数成分を算出するには、高周波帯でのバンドパスフィルタが必要とされ、高速の電気信号処理が必要となり、電子回路の負担が大きくなるという問題がある。
For this reason, in order to correct the bit delay amount, it is necessary to temporarily stop transmission of signal light corresponding to transmission data and transmit / receive signal light of a known pattern for performing 1-bit delay. There is a problem that data transmission is hindered.
Therefore, when a known pattern is used, the amount of delay cannot be monitored at all times, so that it is difficult to maintain stability at all times.
Furthermore, in order to calculate the upper frequency component of the signal light, a band pass filter in a high frequency band is required, high-speed electric signal processing is required, and there is a problem that the burden on the electronic circuit is increased.

一方、特許文献2及び非特許文献4は、伝送路等において重畳する位相ノイズによる差分検出ペナルティを解消するため、直前のビットだけでなく、複数のビットを参照光として遅延干渉を行う。このため、特許文献2及び非特許文献4は、複数の遅延させたビットと、対象となるビットとの干渉を行う複雑な構成のフィードバック回路と高速の論理判定回路とが必要となり、電子回路の規模が大きくなる。すなわち、複数ビットの遅延の安定化を行う回路が、1ビット遅延を行う回路に加えて必要となる。そして、複数のビットを精度良くビット単位で遅延させるための回路が、1ビット遅延の安定化に加えて必要となるため、回路が大規模化することになる。   On the other hand, Patent Document 2 and Non-Patent Document 4 perform delayed interference using not only the immediately preceding bit but also a plurality of bits as reference light in order to eliminate a difference detection penalty due to phase noise superimposed on a transmission line or the like. For this reason, Patent Document 2 and Non-Patent Document 4 require a plurality of delayed bits, a complicated feedback circuit that interferes with a target bit, and a high-speed logic determination circuit. Scale increases. That is, a circuit that stabilizes a delay of a plurality of bits is required in addition to a circuit that performs a 1-bit delay. Since a circuit for accurately delaying a plurality of bits in units of bits is required in addition to stabilizing the 1-bit delay, the circuit becomes large.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、1つの簡便な構成の電子回路により1ビット遅延の常時安定化と差分検出ペナルティの解消とを同時に行ない、安定性に優れ、かつ受信感度の高いコヒーレント光伝送システムを実現するための技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and with one electronic circuit having a simple configuration, the 1-bit delay is always stabilized and the difference detection penalty is eliminated at the same time. An object is to provide a technique for realizing a highly sensitive coherent optical transmission system.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のコヒーレント光伝送システムは、フレーム単位に符号化されたデータ系列からなり、前記フレームが複数のビットから構成された送信データによりデータ伝送が行われるコヒーレント光伝送システムであり、前記送信データに対応した差分コーディングにより連続光を位相変調して信号光を生成し、当該信号光を光ファイバ伝送路に送出する光送信部と、前記光ファイバ伝送路から前記信号光を受信し、当該信号光を2つの伝搬路に二分岐し、一方の伝搬路の信号光と1ビット遅延を行った他方の伝搬路の信号光との遅延干渉を行い、前記送信データを復調し、電気信号として出力する光受信部と、前記光受信部から供給される前記電気信号における複数の前記フレームを一つの系列として入力し、前記電気信号のゼロ周波数と、フレーム周波数の整数倍の各々の周波数とを透過周波数とし、当該透過周波数毎に設けられた複数のバンドパスフィルタから構成される並列バンドパスフィルタと、前記中心周波数の電気信号の強度と、前記整数倍の透過周波数の電気信号の強度との強度比を求める制御部とを備え、前記制御部が前記強度比が最小となるように、前記光受信部の1ビット遅延を行う伝搬路に設けられた前記信号光を遅延させる遅延時間制御部を制御することを特徴とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The coherent optical transmission system of the present invention includes a data sequence encoded in units of frames, and the frame includes transmission data composed of a plurality of bits. A coherent optical transmission system in which data transmission is performed, an optical transmission unit that generates a signal light by phase-modulating continuous light by differential coding corresponding to the transmission data, and sends the signal light to an optical fiber transmission line; The signal light is received from the optical fiber transmission line, the signal light is bifurcated into two propagation paths, and the delay between the signal light of one propagation path and the signal light of the other propagation path subjected to 1-bit delay An optical receiver that performs interference, demodulates the transmission data, and outputs the result as an electrical signal; and a plurality of the frames in the electrical signal supplied from the optical receiver. Parallel band-pass filter configured as a plurality of band-pass filters that are input as one series and have a transmission frequency that is a zero frequency of the electrical signal and each frequency that is an integral multiple of the frame frequency. And a control unit that obtains an intensity ratio between the intensity of the electrical signal at the center frequency and the intensity of the electrical signal at the integral multiple of the transmission frequency, and the control unit minimizes the intensity ratio. A delay time control unit for delaying the signal light provided in a propagation path for performing 1-bit delay of the optical receiving unit is controlled.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光受信部が位相制御部をさらに有し、前記制御部が、前記並列バンドパスフィルタから供給される前記透過周波数の中からいずれか2個の透過周波数の前記電気信号の位相を検出し、この位相を外挿することにより前記中心周波数の位相を求め、この求めた位相と、予め設定された位相との位相差を求め、当該位相差が最小となるように、前記位相制御部を制御することを特徴とする。   In the coherent optical transmission system of the present invention, the optical receiver further includes a phase controller, and the controller is configured to transmit any two transmission frequencies from the transmission frequencies supplied from the parallel bandpass filter. The phase of the electrical signal is detected, and the phase of the center frequency is obtained by extrapolating the phase, the phase difference between the obtained phase and a preset phase is obtained, and the phase difference is minimized. Thus, the phase control unit is controlled.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記遅延時間制御部と前記位相制御部とが前記光受信部の1ビット遅延を行う他方の伝搬路に設けられていることを特徴とする。   The coherent optical transmission system according to the present invention is characterized in that the delay time control unit and the phase control unit are provided in the other propagation path that performs 1-bit delay of the optical reception unit.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光受信部と前記並列バンドパスフィルタとの間に設けられ、前記電気信号を第1経路と外部回路に接続された第2経路に分岐する分岐部をさらに有し、前記第1経路の前記電気信号を前記バンドパスフィルタへ出力し、前記第2経路の前記電気信号を外部回路に出力することを特徴とする。   The coherent optical transmission system of the present invention further includes a branching unit provided between the optical receiving unit and the parallel bandpass filter, for branching the electrical signal into a first path and a second path connected to an external circuit. And outputting the electrical signal of the first path to the band-pass filter, and outputting the electrical signal of the second path to an external circuit.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光受信部から出力される電気信号をデジタル化するAD変換部をさらに有することを特徴とする。   The coherent optical transmission system of the present invention further includes an AD conversion unit that digitizes an electrical signal output from the optical receiving unit.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光受信部と前記AD変換部との間に設けらており、信号振幅の異なる前記電気信号を一定振幅の出力信号に増幅し波形整形を行う前記電気信号の電圧レベルを調整する増幅部をさらに有することを特徴とする。   The coherent optical transmission system of the present invention is provided between the optical receiving unit and the AD conversion unit, and amplifies the electric signal having a different signal amplitude to an output signal having a constant amplitude and performs waveform shaping. It further has an amplifying part for adjusting the voltage level.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記分岐部に前記系列における前記フレーム毎に、前記電気信号を記憶する複数のバッファが設けられており、前記分岐部が、前記フレームの電気信号を一定の周期によって前記並列バンドパスフィルタに出力することを特徴とする。   In the coherent optical transmission system of the present invention, the branching unit is provided with a plurality of buffers for storing the electrical signal for each frame in the sequence, and the branching unit transmits the electrical signal of the frame at a constant cycle. Is output to the parallel bandpass filter.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記送信部がマッハツェンダー導波路からなる変調器を有し、前記送信部が、当該マッハツェンダー導波路の各々のアームに対し、互いに極性の反転する変調信号を印加することを特徴とする。   In the coherent optical transmission system of the present invention, the transmission unit includes a modulator composed of a Mach-Zehnder waveguide, and the transmission unit outputs modulation signals whose polarities are inverted with respect to each arm of the Mach-Zehnder waveguide. It is characterized by applying.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光ファイバ伝送路の出射端と前記光受信部の入射端との間に、当該光受信部に入射する信号光の偏光方向を一定とする偏波制御部をさらに有することを特徴とする。   The coherent optical transmission system of the present invention includes a polarization control unit that makes a polarization direction of signal light incident on the optical receiving unit constant between an output end of the optical fiber transmission path and an incident end of the optical receiving unit. It further has these.

本発明のコヒーレント光伝送システムは、前記光ファイバ伝送路の出射端に対し、当該出射端から出射される信号光を、直交する第1偏光方向及び第2偏光方向の各々に分離する偏波分離部と、前記第2偏光方向の信号光を前記第1偏光方向に変更する偏波回転部とをさらに有し、前記偏波分離部が、前記第1偏光方向の信号光を前記光受信部へ出力し、一方、第2偏光方向の信号光を前記偏波回転部へ出射することを特徴とする。   In the coherent optical transmission system of the present invention, the polarization separation for separating the signal light emitted from the output end into the orthogonal first polarization direction and the second polarization direction with respect to the output end of the optical fiber transmission line. And a polarization rotation unit that changes the signal light in the second polarization direction to the first polarization direction, and the polarization separation unit converts the signal light in the first polarization direction to the optical reception unit. On the other hand, the signal light in the second polarization direction is emitted to the polarization rotation unit.

この発明によれば、1つの簡便な構成の電子回路により1ビット遅延の常時安定化と差分検出ペナルティの解消とを同時に行ない、安定性に優れ、かつ受信感度の高いコヒーレント光伝送システムを実現することができる。   According to the present invention, the coherent optical transmission system having excellent stability and high reception sensitivity can be realized by simultaneously stabilizing the 1-bit delay and eliminating the difference detection penalty at the same time by an electronic circuit having a simple configuration. be able to.

発明の原理を説明するコヒーレント光伝送システム(第1の実施形態)の構成例を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a coherent optical transmission system (first embodiment) illustrating the principle of the invention. このビット周期Tb及びフレーム周期Tfの数値で定められた送信データを、光送信部2から送信した場合の信号光のアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the eye pattern of the signal light at the time of transmitting the transmission data defined by the numerical value of this bit period Tb and frame period Tf from the optical transmission part 2. 図1の光送信部2から光ファイバ伝送路3に送信された信号光のパワースペクトルを示す図である。It is a figure which shows the power spectrum of the signal beam | light transmitted to the optical fiber transmission line 3 from the optical transmission part 2 of FIG. 図1の光受信部4において、ビット遅延が1ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7から出力される電気信号をフーリエ変換して得たワースペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a war spectrum obtained by performing Fourier transform on an electrical signal output from a branching unit 7 after delay interference is performed in a case where the bit delay is 1 bit in the optical receiving unit 4 of FIG. 1. 図1の光受信部4において、ビット遅延が0.75ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7から出力される電気信号をフーリエ変換して得たワースペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a war spectrum obtained by performing Fourier transform on an electrical signal output from a branching unit 7 after delay interference is performed in a case where the bit delay is 0.75 bits in the optical receiving unit 4 of FIG. 1. . 図1の光受信部4において、ビット遅延が0.5ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7から出力される電気信号をフーリエ変換して得たワースペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a war spectrum obtained by performing a Fourier transform on an electric signal output from a branching unit 7 after delay interference is performed in a case where the bit delay is 0.5 bit in the optical receiving unit 4 of FIG. 1. . 光送信部2から送信される信号光の位相スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a phase spectrum of signal light transmitted from the optical transmission unit 2. 分岐部7から出力される、遅延干渉後の信号光の位相スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the phase spectrum of the signal beam | light after delay interference output from the branch part. 図1における光送信部2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical transmission part 2 in FIG. 図9における受信・制御部18の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the receiving / control part 18 in FIG. 図10における光受信部30の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical receiver 30 in FIG. 図1における光受信部4の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical receiver 4 in FIG. 光ファイバ伝送路3から光受信部4に入射する信号光の偏波を一定に保持する偏波制御部50を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the polarization control part 50 which hold | maintains the polarization | polarized-light of the signal light which injects into the optical receiving part 4 from the optical fiber transmission line 3 uniformly. 直交する二つの偏波に対して独立した受信系を有するコヒーレント光伝送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the coherent optical transmission system which has an independent receiving system with respect to two orthogonal polarization waves.

<本発明の原理>
本発明は、DQPSKにおける差分コーディングされた信号光として送信されたデータの復調を行う遅延干渉の際、信号光と干渉させる参照光として用いる1ビット遅延の信号光の保持によるデータの受信の安定化、および信号光の位相変動抑制による受信感度向上を同時に実現するものである。以下、本発明の原理について、図面を参照して説明する。図1は、この発明の原理を説明するDQPSKによるコヒーレント光伝送システムの構成例を示す概略ブロック図である。
<Principle of the present invention>
The present invention stabilizes data reception by holding a 1-bit delayed signal light used as a reference light to be interfered with the signal light in the case of delay interference for demodulating data transmitted as differentially coded signal light in DQPSK. , And improvement in reception sensitivity by suppressing phase fluctuation of signal light. The principle of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a coherent optical transmission system based on DQPSK for explaining the principle of the present invention.

図1において、本発明のコヒーレント光伝送システムは、フレーム単位に符号化され、このフレームの複数個からなるデータ系列1、1’を送受信するものであり、光送信部2、光ファイバ伝送路3、光受信部4、4’、増幅部(例えば、リミッタアンプ)5、5’、AD変換部6、6’、分岐部7、7’、並列バンドパスフィルタ8、8’及び制御部9を備えている。また、このフレームは、複数のビットで構成されている。
DQPSK伝送においては、cos(In−phase:同相成分、以下、Iとする)及びsin(Quadrature−phase:直交成分、以下、Qとする)からなる直交する2つの成分(直交二成分)のベースバンド信号を用いる。
In FIG. 1, a coherent optical transmission system according to the present invention encodes a frame unit and transmits / receives a data series 1, 1 ′ composed of a plurality of frames. An optical transmission unit 2, an optical fiber transmission line 3 , Optical receivers 4, 4 ′, amplifiers (for example, limiter amplifiers) 5, 5 ′, AD converters 6, 6 ′, branching units 7, 7 ′, parallel bandpass filters 8, 8 ′, and controller 9. I have. The frame is composed of a plurality of bits.
In DQPSK transmission, a base of two orthogonal components (orthogonal two components) consisting of cos (In-phase: In-phase component, hereinafter referred to as I) and sin (Quadrature-phase: orthogonal component, hereinafter referred to as Q). A band signal is used.

本発明のコヒーレント光伝送システムにおいては、一定のビット数(ビット番号i=1、…、N)を有するフレームを単位として符号化されたデータ系列1及び1’の各々が、それぞれI成分、Q成分の送信データとして光送信部2に入力される。
この光送信部2は、データ系列1及び1’を信号光に変換して、変換した信号光を光ファイバ伝送路3に送出する。
光受信部4は、光ファイバ伝送路3を伝搬した信号光を、I成分及びQ成分毎に差動検出して、それぞれI成分、Q成分の電気信号に変換する。このI成分の電気信号が、増幅部5及びAD変換部6を経て、「0」および「1」のデジタル電気信号の系列となる。同様に、Q成分の電気信号が、増幅部5’及びAD変換部6’を経て、「0」および「1」のデジタル電気信号の系列となる。
In the coherent optical transmission system of the present invention, each of the data sequences 1 and 1 ′ encoded in units of frames having a fixed number of bits (bit numbers i = 1,..., N) is respectively an I component, Q It is input to the optical transmitter 2 as component transmission data.
The optical transmitter 2 converts the data series 1 and 1 ′ into signal light, and sends the converted signal light to the optical fiber transmission line 3.
The optical receiver 4 differentially detects the signal light propagated through the optical fiber transmission line 3 for each of the I component and the Q component, and converts them into electrical signals of the I component and the Q component, respectively. This I component electric signal passes through the amplification unit 5 and the AD conversion unit 6 and becomes a series of digital electric signals of “0” and “1”. Similarly, the electrical signal of the Q component becomes a series of digital electrical signals of “0” and “1” through the amplification unit 5 ′ and the AD conversion unit 6 ′.

分岐部7は、AD変換部6から供給されるデジタル電気信号の系列をデジタル信号線を介して、外部回路であるデータ処理回路に転送すると同時に、上記デジタル電気信号の系列を時間順序に従い、M個のフレームごとにグループ化して並列バンドパスフィルタ8に対して出力される。
また、分岐部7’は、AD変換部6’から供給されるデジタル電気信号の系列をデジタル信号線を介して、外部回路であるデータ処理回路に転送すると同時に、上記デジタル電気信号の系列を時間順序に従い、M個のフレームごとにグループ化して並列バンドパスフィルタ8’に対して出力される。
各グループ内ではM個のフレームが等時間間隔で再配列されたうえで、グループごとに並列バンドパスフィルタ8あるいは8’に入力される。一定のビット長のフレームが等時間間隔で配列された信号光のスペクトルは中心周波数のまわりに等周波数間隔で配列したコムを有する。
The branching unit 7 transfers the digital electrical signal sequence supplied from the AD conversion unit 6 to the data processing circuit, which is an external circuit, via the digital signal line. Each frame is grouped and output to the parallel bandpass filter 8.
The branching unit 7 ′ transfers the digital electric signal series supplied from the AD conversion unit 6 ′ to the data processing circuit, which is an external circuit, via the digital signal line, and simultaneously converts the digital electric signal series to the time. According to the order, they are grouped every M frames and output to the parallel bandpass filter 8 '.
Within each group, M frames are rearranged at equal time intervals and then input to the parallel bandpass filter 8 or 8 'for each group. The spectrum of signal light in which frames of a certain bit length are arranged at equal time intervals has a comb arranged around the center frequency at equal frequency intervals.

並列バンドパスフィルタ8(または8’)の各々においては、複数のコム成分が並列チャネル数分だけ抽出される。制御部9は、並列バンドパスフィルタ8(または8’)により抽出された各コム成分の強度および位相を検出し、各コム成分の強度比からビット遅延量を推定する。また、制御部9は、各コム成分の位相から信号光の中心周波数での位相を推定する。制御部9は、推定したビット遅延量および中心周波数での位相に基づき、光受信部4(または4’)を制御することにより、1ビット遅延の保持による安定化、及び位相変動抑制による受信感度向上を行う。ここで、制御部9は、I成分及びQ成分の各々を一括して制御する必要があるため、I成分及びQ成分に対して共通の単一構成としている。   In each of the parallel bandpass filters 8 (or 8 '), a plurality of comb components are extracted by the number of parallel channels. The control unit 9 detects the intensity and phase of each comb component extracted by the parallel bandpass filter 8 (or 8 '), and estimates the bit delay amount from the intensity ratio of each comb component. Moreover, the control part 9 estimates the phase in the center frequency of signal light from the phase of each comb component. The control unit 9 controls the optical receiving unit 4 (or 4 ′) based on the estimated bit delay amount and the phase at the center frequency, thereby stabilizing by holding 1 bit delay and receiving sensitivity by suppressing phase fluctuation. Make improvements. Here, since it is necessary for the control unit 9 to control each of the I component and the Q component collectively, the control unit 9 has a single configuration common to the I component and the Q component.

上述したように、本発明は、一定のフレーム周期Tfによるフレームが連続している場合、光の周波数スペクトルがコム形状で検出され、特定のコムのパワー比(強度比)や周波数成分の位相を検出することにより、1ビット遅延及び信号光の位相のずれを推定することができ、1ビット遅延量及び信号光の位相シフト量を制御している。フレーム周期Tfの逆数がフレーム周波数である。以下、詳細に本発明の1ビット遅延の保持による安定化、及び信号光の位相変動制御による受信感度向上の原理についてDQPSK伝送の信号光のスペクトルを用いて説明する。   As described above, the present invention detects the frequency spectrum of light in a comb shape when frames with a constant frame period Tf are continuous, and determines the power ratio (intensity ratio) and frequency component phase of a specific comb. By detecting, the 1-bit delay and the phase shift of the signal light can be estimated, and the 1-bit delay amount and the phase shift amount of the signal light are controlled. The inverse of the frame period Tf is the frame frequency. Hereinafter, the principle of stabilization by holding 1-bit delay and the improvement of reception sensitivity by controlling the phase variation of signal light according to the present invention will be described in detail using the spectrum of signal light of DQPSK transmission.

A.1ビット遅延の保持による安定化に関する原理
図1における送信すべき情報を格納するデータ構成は、図1におけるデータ系列1のように、N個の複数のビットから構成されるフレームを単位として配列されている。
このフレームにおいて、1ビットの時間周期であるビット周期をTb、1フレームの時間周期であるフレーム周期をTfと定義した場合、Tf=N×Tbとなる。ここで、例えば、ビット周期Tb=40ps(ピコ秒)、1フレームのビット数をN=128とした場合、フレーム周期Tf=5.12ns(ナノ秒)となる。
A. Principle for Stabilization by Holding 1-bit Delay The data structure for storing information to be transmitted in FIG. 1 is arranged in units of frames composed of a plurality of N bits, as in data sequence 1 in FIG. ing.
In this frame, when a bit period that is a time period of 1 bit is defined as Tb and a frame period that is a time period of 1 frame is defined as Tf, Tf = N × Tb. Here, for example, when the bit period Tb = 40 ps (picosecond) and the number of bits in one frame is N = 128, the frame period Tf = 5.12 ns (nanoseconds).

次に、図2は、このビット周期Tb及びフレーム周期Tfの数値で定められた送信データを、光送信部2から送信した場合の信号光のアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。この図において、縦軸が「1」に規格化した光パワーを示し、横軸がアイパターン表示における時間を示している。信号光の各ビットにおける光位相は、0あるいはπの二値あり、NRZ(nonreturn to zero)変調されている。
このアイパターンは、1フレームを128ビット、すなわち40Gビット/secすなわちフレーム周期Tfが40psの伝送における光の強度をサンプリングオシロスコープに重ねて表示したものである。
Next, FIG. 2 is a diagram showing the simulation result of the eye pattern of the signal light when the transmission data determined by the numerical values of the bit period Tb and the frame period Tf is transmitted from the optical transmission unit 2. In this figure, the vertical axis shows the optical power normalized to “1”, and the horizontal axis shows the time in the eye pattern display. The optical phase in each bit of the signal light has a binary value of 0 or π, and is NRZ (nonreturn to zero) modulated.
In this eye pattern, the intensity of light in a transmission in which one frame is 128 bits, that is, 40 Gbit / sec, that is, the frame period Tf is 40 ps, is superimposed on the sampling oscilloscope.

DQPSK伝送においては、I成分及びQ成分からなる直交二成分が関与しているが、I成分すなわちcos成分、Q成分すなわちsin成分は三角関数の加法定理により、単一の正弦波成分に合成できる。したがって、アイパターンの波形は、DPSK伝送とDQPSK伝送の場合とで異なるが、I成分及びQ成分のスペクトルは互いに等しい。また、加法定理によるI成分及びQ成分の合成後のスペクトルは、I成分及びQ成分のスペクトルに等しく、以下の説明は、DQPSK伝送及びDPSK伝送のいずれにおいても成り立つ。   In DQPSK transmission, an orthogonal two component consisting of an I component and a Q component is involved, but the I component, that is, the cos component, and the Q component, that is, the sin component, can be combined into a single sine wave component by the addition theorem of trigonometric functions. . Accordingly, the waveform of the eye pattern is different between DPSK transmission and DQPSK transmission, but the spectrums of the I component and the Q component are equal to each other. In addition, the spectrum after the combination of the I component and the Q component according to the addition theorem is equal to the spectrum of the I component and the Q component, and the following description is valid for both DQPSK transmission and DPSK transmission.

以下の本発明の原理の説明においては、一例として、27−1個、すなわち127個の疑似ランダムビットストリーム(PRBS:Pseudo Random Bit Sequence)をフレームのビットとして用いている。
そして、このPRBSで生成した127ビットの配列に対し、128ビット目のビットとして「0」を示すビットを付加した128ビットからなるビット列を、送信データである信号系列1における1フレームとして用いている。
In the following explanation of the principle of the present invention, as an example, 27-1 or 127 pseudo random bit streams (PRBS) are used as bits of a frame.
Then, a 128-bit bit string obtained by adding a bit indicating “0” as the 128th bit to the 127-bit array generated by the PRBS is used as one frame in the signal sequence 1 as transmission data. .

ここで、127ビットに対し、最後の128ビット目として「0」を付加するのは、信号列の要素数を2のべき乗に変換することにより、後述する周波数スペクトル導出の際に用いる高速フーリエ変換を容易にするための便宜上の手順であり、本発明が対象とする光伝送システムにおける本質的な事項ではない。また、以下で説明する周波数スペクトル特性および本発明の効果は、128ビット目としての「0」を付加しないフレームを用いたコヒーレント光伝送において容易に確認することができる。   Here, “0” is added to the 127th bit as the last 128th bit by converting the number of elements of the signal sequence to a power of 2, thereby using a fast Fourier transform used for deriving a frequency spectrum, which will be described later. This is a convenient procedure for facilitating the process, and is not an essential matter in the optical transmission system targeted by the present invention. Further, the frequency spectrum characteristics described below and the effects of the present invention can be easily confirmed in coherent optical transmission using a frame not adding “0” as the 128th bit.

図2に戻り、各ビットを構成する信号光が連続している場合、サンプリングオシロスコープで表示される信号光は光強度が変わらず一定であり、光強度が低下するディップの発生はない。しかしながら、信号光のクオリティを保持するため、この信号光を送信する光送信部2でビットを構成する信号光列に対して工夫を行うことになる。
この信号光を送信する場合、差分コーディングのために、連続光の位相を変化させた場合、ビットとビットとの境界部分において、信号光の位相がシフトすることになる。この信号光の位相シフトにより、信号光の周波数もシフトすることになる。
Returning to FIG. 2, when the signal light constituting each bit is continuous, the signal light displayed on the sampling oscilloscope is constant without changing the light intensity, and there is no occurrence of a dip in which the light intensity decreases. However, in order to maintain the quality of the signal light, the optical transmission unit 2 that transmits the signal light is devised with respect to the signal light string that forms the bits.
When transmitting this signal light, if the phase of the continuous light is changed for differential coding, the phase of the signal light is shifted at the boundary between the bits. Due to the phase shift of the signal light, the frequency of the signal light is also shifted.

この結果、信号光のスペクトルの周波数帯域が広がることになり、波長多重チャネルでBPSKを用いたデータ伝送を行う場合、隣接する2つの周波数チャネル間でクロストークが発生することになる。また、周波数チャープによる信号光の時間拡がりのため、ビット周期が、例えば40psecから60psecに延びて変化してしまう。
このスペクトルの周波数帯域の拡がりと、周波数チャープによる時間拡がりを抑制するため、光送信部2はプッシュプル変調(push pull modulation)を行っている。
As a result, the frequency band of the spectrum of the signal light is widened, and crosstalk occurs between two adjacent frequency channels when performing data transmission using BPSK in the wavelength division multiplexing channel. Further, due to the time spread of the signal light due to the frequency chirp, the bit period is changed from 40 psec to 60 psec, for example.
In order to suppress the spread of the frequency band of the spectrum and the time spread due to the frequency chirp, the optical transmitter 2 performs push-pull modulation.

このプッシュプル変調においては、隣接するビット間で位相が変化している場合にのみ、前後の信号光が隣接する先端・後端部分において、干渉により信号光が消滅する。この信号光の消滅は、光送信部2内における信号光の位相を変調するマッハツェンダー変調器(マッハツェンダー導波路から構成されている)に対して互いに反転する電気信号対を印加することで行われる。これにより、隣接するビット間で位相が変化する際、図2に示すように光強度が変化、すなわち信号光の位相が変化する時間領域には光強度が減衰するディップが検出される。   In this push-pull modulation, only when the phase changes between adjacent bits, the signal light disappears due to interference at the front and rear end portions where the front and rear signal light are adjacent. The extinction of the signal light is performed by applying an electric signal pair that is inverted to each other to a Mach-Zehnder modulator (consisting of a Mach-Zehnder waveguide) that modulates the phase of the signal light in the optical transmitter 2. Is called. As a result, when the phase changes between adjacent bits, as shown in FIG. 2, a dip in which the light intensity attenuates is detected in the time domain in which the light intensity changes, that is, the phase of the signal light changes.

本発明においては、上述したディップを有する信号光を利用しているため、送信機側、すなわち光送信部2がプッシュプル変調を行っていることが前提となる。
また、各フレームが当時間間隔で配列されて伝送される場合、すなわち時間的に一定周期で連続している場合、信号光のスペクトルは線スペクトルが等間隔で並んだコム形状として検出される。
In the present invention, since the signal light having the above-described dip is used, it is assumed that the transmitter side, that is, the optical transmission unit 2 performs push-pull modulation.
Further, when the frames are arranged and transmitted at the present time interval, that is, when they are continuous in a certain period of time, the spectrum of the signal light is detected as a comb shape in which line spectra are arranged at equal intervals.

次に、図3は、図1の光送信部2から光ファイバ伝送路3に送信された信号光のパワースペクトルを示す図である。横軸が中心周波数に対する周波数シフト量を示し、縦軸がスペクトルの強度の対数表示を示している。この図3において、例えば、使用した信号光は、ビット周期Tb=40ps、フレームのビット数をN=128として、フレーム周期Tf=5.12nsであり、フレーム数M=16である。   Next, FIG. 3 is a diagram illustrating the power spectrum of the signal light transmitted from the optical transmission unit 2 in FIG. 1 to the optical fiber transmission line 3. The horizontal axis shows the frequency shift amount with respect to the center frequency, and the vertical axis shows the logarithmic display of the intensity of the spectrum. In FIG. 3, for example, the used signal light has a bit period Tb = 40 ps, a frame bit number N = 128, a frame period Tf = 5.12 ns, and a frame number M = 16.

このとき、フレーム個数M=16の場合における信号光において、各フレームの信号光のビット列を、各フレーム間に時間的ギャップが設けられていない時系列として、すなわち隣接する各フレーム間は連続した配列とする。そして、その時系列をフーリエ変換することにより、図3に示すスペクトルと周波数示シフト量との対応を示すパワースペクトルのグラフを生成する。
図3(a)は、信号光の中心周波数を原点として、中心周波数から±100GHzの周波数範囲内におけるスペクトルをプロットした図である。この図3(a)においては、キャリアピークが存在せず、原点から±100GHzの周波数範囲内における信号光のスペクトルの包絡線を確認することができる。
At this time, in the signal light in the case where the number of frames M = 16, the bit sequence of the signal light of each frame is arranged as a time series in which no time gap is provided between the frames, that is, between adjacent frames. And Then, the time series is Fourier-transformed to generate a power spectrum graph indicating the correspondence between the spectrum shown in FIG. 3 and the frequency shift amount.
FIG. 3A is a diagram in which a spectrum in a frequency range of ± 100 GHz from the center frequency is plotted with the center frequency of the signal light as the origin. In FIG. 3A, there is no carrier peak, and the envelope of the spectrum of the signal light in the frequency range of ± 100 GHz from the origin can be confirmed.

また、図3(b)は、横軸の周波数シフト量において、図3(a)における原点から±2GHzの範囲を拡大した図である。この図3(b)においては、上述した構成のフレームによって信号光のスペクトルが線スペクトルとして配列したコム形状を示すころを確認することができる。この線スペクトルであるコムの周波数間隔は、1フレームの時間周期Tf=12nsの逆数に等しく、約195Hzである。
そして、このコムの周波数間隔は、ビット周期Tbが変化せずにフレームを構成するビット数が増加すると、フレーム内のフレーム周期が長くなることで狭くなり、一方、ビット周期Tbが変化せずにフレームを構成するビット数が減少すると、フレーム周期が短くなることで広くなる。
FIG. 3B is an enlarged view of the range of ± 2 GHz from the origin in FIG. 3A in the frequency shift amount on the horizontal axis. In FIG. 3 (b), it is possible to confirm a roller having a comb shape in which the spectrum of the signal light is arranged as a line spectrum by the frame having the above-described configuration. The frequency interval of the comb which is this line spectrum is equal to the reciprocal of the time period Tf = 12 ns of one frame, and is about 195 Hz.
The frequency interval of the comb is narrowed by increasing the number of bits constituting the frame without changing the bit period Tb, while the bit period Tb is not changed. When the number of bits constituting a frame is reduced, the frame period is shortened and widened.

次に、図4は、図1の光受信部4において、ビット遅延が1ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7あるいは7’を通過して出力される電気信号をフーリエ変換して得たパワースペクトルを示す図である。横軸が中心周波数に対する周波数シフト量を示し、縦軸がスペクトルの強度の対数表示を示している。図4(b)は、図3と同様に、図4(a)における中心周波数に対して±2GHzの範囲のコム形状を拡大して示した図である。
この図4も図3と同様に、使用した信号光は、ビット周期Tb=40ps、フレームのビット数をN=128として、フレーム周期Tf=5.12nsであり、フレーム数M=16である。
Next, FIG. 4 shows a Fourier transform of the electrical signal output through the branching unit 7 or 7 ′ after delay interference is performed in the optical receiving unit 4 of FIG. 1 when the bit delay is 1 bit. It is a figure which shows the power spectrum obtained by doing. The horizontal axis shows the frequency shift amount with respect to the center frequency, and the vertical axis shows the logarithmic display of the intensity of the spectrum. FIG. 4B is an enlarged view of the comb shape in the range of ± 2 GHz with respect to the center frequency in FIG.
In FIG. 4, as in FIG. 3, the used signal light has a bit period Tb = 40 ps, a frame bit number N = 128, a frame period Tf = 5.12 ns, and a frame number M = 16.

この図4は、1ビット遅延が保持されている場合において、分岐部7あるいは7’を通過した後の電気信号のパワースペクトルのコム形状を示している。図に示されるように、1ビット遅延が安定して正確に保持されていると、中心周波数におけるキャリアピークは現れない。すなわち、中心周波数の線スペクトルのパワーは、この中心周波数以外の線スペクトルより大きくはならない。
したがって、原点である中心周波数のコム成分(線スペクトル)のパワーは、隣接しているコム成分のパワーより小さく検出される。
FIG. 4 shows the comb shape of the power spectrum of the electric signal after passing through the branching section 7 or 7 ′ when the 1-bit delay is held. As shown in the figure, when the 1-bit delay is stably and accurately maintained, the carrier peak at the center frequency does not appear. That is, the power of the line spectrum at the center frequency cannot be larger than the line spectrum other than the center frequency.
Therefore, the power of the comb component (line spectrum) of the center frequency that is the origin is detected to be smaller than the power of the adjacent comb component.

この図4の場合において、原点のコム成分のパワーは、ビット周期Tb=40ps、フレームのビット数をN=128として、フレーム周期Tf=5.12nsであり、フレーム数M=16の条件に対して、周波数シフトが隣接する約193MHzにおけるコム成分と比較して、約0.65倍となっている。
ここで、ビット遅延が1ビットからずれた場合、コム成分のパワーが変化し、原点のコム成分と隣接する周波数シフトが約193MHzにおけるコム成分のパワー比が変化する。
In the case of FIG. 4, the power of the comb component at the origin is the frame period Tf = 5.12 ns, where the bit period Tb = 40 ps, the number of bits of the frame is N = 128, and the number of frames M = 16. Thus, the frequency shift is about 0.65 times that of the adjacent comb component at about 193 MHz.
Here, when the bit delay shifts from 1 bit, the power of the comb component changes, and the power ratio of the comb component changes when the frequency shift adjacent to the origin comb component is about 193 MHz.

例えば、図5は、図1の光受信部4において、ビット遅延が0.75ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7あるいは7’から出力される電気信号をフーリエ変換して得たワースペクトルを示す図である。また、図5(b)は、図3と同様に、図5(a)における中心周波数に対して±2GHzの範囲のコム形状を拡大して示した図である。
図6は、図1の光受信部4において、ビット遅延が0.5ビットの場合における遅延干渉が行われた後、分岐部7から出力される電気信号をフーリエ変換して得たワースペクトルを示す図である。また、図6(b)は、図3と同様に、図6(a)における中心周波数に対して±2GHzの範囲のコム形状を拡大して示した図である。
For example, FIG. 5 shows a case where the optical signal output from the branching unit 7 or 7 ′ is subjected to Fourier transform after delay interference is performed in the optical receiving unit 4 of FIG. 1 when the bit delay is 0.75 bits. It is a figure which shows the obtained war spectrum. FIG. 5B is an enlarged view of the comb shape in the range of ± 2 GHz with respect to the center frequency in FIG.
FIG. 6 shows a war spectrum obtained by performing a Fourier transform on the electrical signal output from the branching unit 7 after the delay interference in the case where the bit delay is 0.5 bit in the optical receiving unit 4 of FIG. FIG. FIG. 6B is an enlarged view of the comb shape in the range of ± 2 GHz with respect to the center frequency in FIG.

これら図4、図5及び図6のパワースペクトルにおける原点のコム成分のパワーから、ビット遅延の遅延量が1ビットからずれるほど、1ビットの遅延の場合に比較して、原点でのコム成分のパワーが相対的に大きくなることが判る。すなわち、原点のコム成分のパワーは、原点に隣接する周波数シフトが約193MHzでのコム成分のパワーに対して、ビット遅延が0.75の場合に約3.5倍となり。ビット遅延が0.5の場合に約10倍となっている。   The power of the comb component at the origin in the power spectra of FIGS. 4, 5, and 6, as the amount of bit delay deviates from 1 bit, the comb component at the origin is compared with the case of 1 bit delay. It turns out that power becomes relatively large. That is, the power of the comb component at the origin is about 3.5 times when the bit delay is 0.75 with respect to the power of the comb component at a frequency shift adjacent to the origin of about 193 MHz. When the bit delay is 0.5, it is about 10 times.

したがって、上述した図3から図6に示すコム形状のスペクトル特性より、原点すなわち中心周波数のコム成分のパワーと、周波数シフト量が隣接したコム成分のパワーとの比(以下、単にパワー比とする)を算出することにより、ビット遅延量を推定することができることが判る。
このため、周期的にビット遅延量を推定し、予め設定する精度内となるように制御し、温度などの環境変化に対応してビット遅延量を安定化することができる。
予め1ビットの場合のビット遅延量が1ビットに等しい場合、原点と原点に隣接するコム成分のパワーの比は最小値をとり、1ビットからのずれ量の絶対値が大きいほど、パワーの比は増大することになる。ここで、パワーの比は、原点の中心周波数のコム成分のパワーを隣接するコム成分のパワーで除算した数値である。
Therefore, from the comb-shaped spectral characteristics shown in FIG. 3 to FIG. 6 described above, the ratio between the power of the comb component at the origin, that is, the center frequency, and the power of the comb component adjacent to the frequency shift amount (hereinafter simply referred to as the power ratio). It is understood that the bit delay amount can be estimated by calculating.
For this reason, the bit delay amount can be periodically estimated and controlled so as to be within a preset accuracy, and the bit delay amount can be stabilized in response to environmental changes such as temperature.
When the bit delay amount in the case of 1 bit is equal to 1 bit in advance, the power ratio of the comb component adjacent to the origin and the origin takes the minimum value, and the larger the absolute value of the deviation amount from 1 bit, the larger the power ratio Will increase. Here, the power ratio is a numerical value obtained by dividing the power of the comb component of the center frequency of the origin by the power of the adjacent comb component.

BPSKにおいて、ビット遅延量としては、1ビット遅延に対して±0.5ビットの制御範囲内である。現在の光部品設計及び製造技術における精度に基づくと、光受信部4に用いる光部品で生ずるビット遅延量を、±0.5ビットの範囲内で制御することは容易である。 上記パワーの比の最小値は、光送信部2に用いる電気部品および光部品の特性および温度などの環境条件の変動に左右される。
しかし、上記パワーの比が1以下となるように、光受信部4により制御することにより、ビット遅延量の変動を±0.1ビット、すなわち±10%以内に抑制することが可能である。上述したように、本発明によれば、ビット遅延量を実質的に、1ビットに保持してコヒーレント光伝送システムにおける伝送品質を安定化することができる。
In BPSK, the bit delay amount is within a control range of ± 0.5 bits with respect to 1-bit delay. Based on the accuracy in the current optical component design and manufacturing technology, it is easy to control the bit delay amount generated in the optical component used in the optical receiver 4 within a range of ± 0.5 bits. The minimum value of the power ratio depends on fluctuations in the environmental conditions such as the characteristics and temperature of the electrical and optical components used in the optical transmitter 2.
However, by controlling the optical receiver 4 so that the power ratio is 1 or less, the fluctuation of the bit delay amount can be suppressed within ± 0.1 bits, that is, within ± 10%. As described above, according to the present invention, it is possible to stabilize the transmission quality in the coherent optical transmission system by maintaining the bit delay amount substantially at 1 bit.

次に、中心周波数のコム成分および隣接する周波数シフトのコム成分のパワーを測定する方法を以下に述べる。
図1に示したように、並列バンドパスフィルタ8は、互いに異なる周波数ν0、ν1及びν2の3つのバンドパスフィルタから構成されており、それぞれの周波数に対応する単一コム成分のみを透過させる。同様に、並列バンドパスフィルタ8’は、互いに異なる周波数ν0、ν1及びν2の3つのバンドパスフィルタから構成されており、それぞれの周波数に対応する単一コム成分のみを透過させる。
以下の説明においては、ビット周期Tb=40ps、フレームのビット数をN=128として、フレーム周期Tf=5.12nsであり、フレーム数M=16の条件に対して、周波数シフトが隣接する約193MHzの場合に対応させ、周波数ν0が0Hz(すなわち、ゼロ周波数)、周波数ν1が約193Mhz、周波数ν2が約386MHzである。
Next, a method for measuring the power of the center frequency comb component and the adjacent frequency shift comb component will be described below.
As shown in FIG. 1, the parallel bandpass filter 8 is composed of three bandpass filters having different frequencies ν 0, ν 1 and ν 2, and transmits only a single comb component corresponding to each frequency. Similarly, the parallel bandpass filter 8 ′ is composed of three bandpass filters having different frequencies ν0, ν1 and ν2, and transmits only a single comb component corresponding to each frequency.
In the following description, the bit period Tb = 40 ps, the number of bits of the frame is N = 128, the frame period Tf = 5.12 ns, and the frequency shift is approximately 193 MHz for the condition of the number of frames M = 16. In this case, the frequency ν0 is 0 Hz (that is, zero frequency), the frequency ν1 is about 193 MHz, and the frequency ν2 is about 386 MHz.

周波数ν1はシフト周波数軸上において原点に隣接するコム成分の周波数であり、周波数ν2は周波数ν1の次に周波数シフト量が少ない、すなわち原点に対して周波数ν1の次に隣接するコム成分の周波数である。ここで、周波数ν1は対象とする信号光のコム周波数間隔に等しく、周波数ν2は当該コム周波数間隔の2倍に等しい。ここで、各バンドパスフィルタの透過周波数幅は、単一コム成分のみを透過し、かつ、互いの透過周波数帯が重なることのないように設定する必要がある。このため、各バンドパスフィルタの透過周波数幅は、コム周波数間隔より小さく設定する必要がある。   The frequency ν1 is the frequency of the comb component adjacent to the origin on the shift frequency axis, and the frequency ν2 is the frequency shift amount next to the frequency ν1, that is, the frequency of the comb component adjacent to the origin next to the frequency ν1. is there. Here, the frequency ν1 is equal to the comb frequency interval of the target signal light, and the frequency ν2 is equal to twice the comb frequency interval. Here, it is necessary to set the transmission frequency width of each bandpass filter so that only a single comb component is transmitted and the transmission frequency bands do not overlap each other. For this reason, the transmission frequency width of each bandpass filter needs to be set smaller than the comb frequency interval.

しかし、透過周波数幅があまりに狭いと、光源の波長揺らぎなどにより、信号光の周波数が変動することになる。この信号光の周波数が変動する結果、透過周波数幅に含まれなくなる信号光の成分が発生するため、単一コム成分の透過パワーが不安定になる。
このため、本発明においては、例えば、並列バンドパスフィルタ8、8’の各々を構成するバンドパスフィルタ各々の透過周波数幅をコム周波数間隔の半分に設定する。
上述した並列バンドパスフィルタ8の構成は、周波数ν0を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ80、周波数ν1を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ81、周波数ν2を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ82とから構成されている。同様に並列バンドパスフィルタ8’の構成は、周波数ν0を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ80’、周波数ν1を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ81’、周波数ν2を透過周波数幅の中心とするバンドパスフィルタ82’とから構成されている。
However, if the transmission frequency width is too narrow, the frequency of the signal light fluctuates due to wavelength fluctuations of the light source. As a result of the fluctuation of the frequency of the signal light, a component of the signal light that is not included in the transmission frequency width is generated, and the transmission power of the single comb component becomes unstable.
For this reason, in the present invention, for example, the transmission frequency width of each of the bandpass filters constituting each of the parallel bandpass filters 8 and 8 'is set to half of the comb frequency interval.
The configuration of the parallel bandpass filter 8 described above includes a bandpass filter 80 having the frequency ν0 as the center of the transmission frequency width, a bandpass filter 81 having the frequency ν1 as the center of the transmission frequency width, and a frequency ν2 as the center of the transmission frequency width. The band-pass filter 82 is configured. Similarly, the configuration of the parallel bandpass filter 8 ′ includes a bandpass filter 80 ′ having the frequency ν0 as the center of the transmission frequency width, a bandpass filter 81 ′ having the frequency ν1 as the center of the transmission frequency width, and the frequency ν2 as the transmission frequency width. And a band-pass filter 82 'as the center of the.

この構成により、制御部9は、バンドパスフィルタ80からの周波数ν0を中心とする透過周波数幅の電気信号のパワーよって、I成分における信号光の中心周波数のコム成分のパワーが得られる。一方、制御部9は、バンドパスフィルタ80’からの周波数ν0を中心とする透過周波数幅の電気信号のパワーよって、Q成分における信号光の中心周波数のコム成分のパワーが得られる。
また、制御部9は、バンドパスフィルタ81及び82の各々から、それぞれ周波数ν1、ν2を中心とする透過周波数幅の電気信号のパワーよって、信号光の中心周波数に隣接した周波数のコム成分のパワーが得られる。同様に、制御部9は、バンドパスフィルタ81’及び82’の各々から、それぞれ周波数ν1、ν2を中心とする透過周波数幅の電気信号のパワーよって、信号光の中心周波数に隣接した周波数のコム成分のパワーが得られる。
また、制御部9は、バンドパスフィルタ82、80’の各々からの透過周波数の周波数ν1、ν2の透過周波数幅の電気信号の位相を、送信信号光の中心周波数での位相を求めるために使用する。ここで、周波数ν1及びν2の各々は、フレーム周期Tfの逆数の整数倍として設定される。本実施形態においては、例えば周波数ν1をフレーム周期Tfの逆数の1倍、周波数ν2を2倍としている。
With this configuration, the control unit 9 can obtain the power of the comb component of the center frequency of the signal light in the I component by the power of the electric signal having the transmission frequency width centered on the frequency ν 0 from the band pass filter 80. On the other hand, the control unit 9 obtains the power of the comb component at the center frequency of the signal light in the Q component by the power of the electric signal having the transmission frequency width centered on the frequency ν 0 from the band pass filter 80 ′.
Further, the control unit 9 controls the power of the comb component having a frequency adjacent to the center frequency of the signal light from each of the bandpass filters 81 and 82 by the power of the electric signal having a transmission frequency width centered on the frequencies ν1 and ν2, respectively. Is obtained. Similarly, the control unit 9 generates a frequency comb adjacent to the center frequency of the signal light from each of the bandpass filters 81 ′ and 82 ′ by the power of the electric signal having a transmission frequency width centered on the frequencies ν1 and ν2. The power of the component is obtained.
In addition, the control unit 9 uses the phase of the electrical signal having the transmission frequency width ν1 and ν2 of the transmission frequency from each of the bandpass filters 82 and 80 ′ to obtain the phase at the center frequency of the transmission signal light. To do. Here, each of the frequencies ν1 and ν2 is set as an integer multiple of the reciprocal of the frame period Tf. In the present embodiment, for example, the frequency ν1 is set to one time the inverse of the frame period Tf, and the frequency ν2 is set to twice.

B.位相変動抑制による受信感度向上の原理
次に、位相変動抑制による受信感度向上の原理について、図7及び図8を用いて説明する。図7は 光送信部2から送信される信号光の位相スペクトルを示す図である。図8は 分岐部7あるいは7’から、並列バンドパスフィルタ8、8’及び外部のデータ処理回路へ出力される、遅延干渉後の信号光の位相スペクトルを示す図である。
この図7及び図8において、横軸は周波数シフト量であり、その表示範囲は図3から図6と同様であり、縦軸は位相を示している。この図7における位相と周波数シフト量との対応関係により、送信された信号光の中心周波数での位相を求める。また、図8における位相とシフト周波数との対応関係により、ビット遅延における遅延干渉された信号光の中心周波数での位相を求める。このため、図7及び図8の各々において、中心周波数に隣接するシフト周波数である周波数のν1のコム成分と、周波数ν1の次に隣接する周波数ν2のコム成分との各々の位相をフーリエ変換により求め、この各々の位相の外挿により原点での位相を導出する。
B. Principle of improving reception sensitivity by suppressing phase fluctuation Next, the principle of improving reception sensitivity by suppressing phase fluctuation will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing the phase spectrum of the signal light transmitted from the optical transmitter 2. FIG. 8 is a diagram showing the phase spectrum of the signal light after delayed interference output from the branching unit 7 or 7 ′ to the parallel bandpass filters 8, 8 ′ and the external data processing circuit.
7 and 8, the horizontal axis represents the frequency shift amount, the display range thereof is the same as in FIGS. 3 to 6, and the vertical axis represents the phase. Based on the correspondence relationship between the phase and the frequency shift amount in FIG. 7, the phase at the center frequency of the transmitted signal light is obtained. Further, the phase at the center frequency of the signal light subjected to the delay interference in the bit delay is obtained from the correspondence relationship between the phase and the shift frequency in FIG. Therefore, in each of FIGS. 7 and 8, the phase of each of the comb component of the frequency ν1 which is the shift frequency adjacent to the center frequency and the comb component of the frequency ν2 adjacent to the frequency ν1 is Fourier-transformed. The phase at the origin is derived by extrapolating each phase.

すなわち、図7及び図8の各々に示す周波数シフト量と位相とによる2次元座標系において、周波数ν1及びこの周波数ν1における位相と、周波数ν2及びこの周波数ν2における位相との各々の座標値を結ぶ直線を生成し、この直線上における周波数ν0の位相を検出することにより、周波数ν0の位相を推定する。
そして、図8で求めた中心周波数の位相と図7で求めた中心周波数の位相との差分を求め、この差分量及び正負の極性により、信号光の中心周波数の位相が光送信部2を出射した時点に対してどの程度の遅延量差でずれているか、あるいは位相差が+であるかあるいは−であるかの判定を行うことができる。
That is, in the two-dimensional coordinate system based on the frequency shift amount and the phase shown in FIGS. 7 and 8, the coordinate values of the frequency ν1 and the phase at the frequency ν1 and the frequency ν2 and the phase at the frequency ν2 are connected. By generating a straight line and detecting the phase of the frequency ν0 on the straight line, the phase of the frequency ν0 is estimated.
Then, the difference between the phase of the center frequency obtained in FIG. 8 and the phase of the center frequency obtained in FIG. 7 is obtained, and the phase of the center frequency of the signal light is emitted from the optical transmitter 2 by the difference amount and the positive / negative polarity. It is possible to determine how much the delay amount is deviated from the point in time, or whether the phase difference is + or −.

ここでは、I成分の線形外挿を採用するための周波数ν1及びν2各々のコム成分の位相は、透過周波数が周波数ν1及びν2の各々のバンドパスフィルタ81、82を透過する電気信号の位相を測定することにより得られる。同様に、Q成分の線形外挿を採用するための周波数ν1及びν2各々のコム成分の位相は、透過周波数が周波数ν1及びν2の各々のバンドパスフィルタ81’、82’を透過する電気信号の位相を測定することにより得られる。上述した中心周波数のコム成分及び隣接する周波数のコム成分のパワー測定は、並列バンドパスフィルタ8、8’のいずれかを用いて行っても良いし、また並列バンドパスフィルタ8、8’の双方で行っても良い。この双方で行う場合、並列バンドパスフィルタ8、8’の各々で測定したそれぞれのコム成分のパワーを平均値を求めることにより、より信号光に重畳しているノイズの影響を低減することができる。
信号光の中心周波数における位相の導出精度を向上させる場合、並列バンドパスフィルタ8、8’の各々を構成するバンドパスフィルタの個数を、4個以上に増加させて、さらに異なる周波数でのコム成分の位相を測定し、各バンドパスフィルタから検出される情報を使用する構成とすればよい。
Here, the phase of the comb component of each of the frequencies ν1 and ν2 for adopting the linear extrapolation of the I component is the phase of the electric signal transmitted through the bandpass filters 81 and 82 having the transmission frequencies ν1 and ν2. It is obtained by measuring. Similarly, the phase of the comb component of each of the frequencies ν1 and ν2 for adopting the linear extrapolation of the Q component is the electric signal transmitted through the bandpass filters 81 ′ and 82 ′ having the transmission frequencies ν1 and ν2. It is obtained by measuring the phase. The power measurement of the above-described comb component of the center frequency and the comb component of the adjacent frequency may be performed using any one of the parallel bandpass filters 8 and 8 ′, and both the parallel bandpass filters 8 and 8 ′. You may go in. When both are performed, the influence of noise superimposed on the signal light can be further reduced by obtaining an average value of the power of each comb component measured by each of the parallel bandpass filters 8 and 8 ′. .
In order to improve the phase derivation accuracy at the center frequency of the signal light, the number of bandpass filters constituting each of the parallel bandpass filters 8 and 8 ′ is increased to four or more, and comb components at different frequencies are further increased. The phase may be measured and information detected from each bandpass filter may be used.

また、並列バンドパスフィルタ8、8’の各々を構成するバンドパスフィルタの個数を4個以上とする場合、線形外挿よりも精度の高い非線形多項式などの近似を行う外挿手法を採用することが可能となる。
これにより、信号光の中心周波数における位相を一定に保持することが可能となり、信号光の中心周波数における位相変動によるノイズを除去することができ、受信感度を向上させることができる。また、DQPSKによる伝送では、cos(in−Phase、I)およびsin(quadrature、Q)からなる直交二成分が関与する。ここで、cos成分及びsin成分の各々は、三角関数の加法定理により単一の正弦波成分に合成できるため、上述したDPSKの伝送の説明はDQPSKの伝送にも成立する。
In addition, when the number of band-pass filters constituting each of the parallel band-pass filters 8 and 8 ′ is four or more, an extrapolation method for approximating a nonlinear polynomial having higher accuracy than linear extrapolation is adopted. Is possible.
As a result, the phase at the center frequency of the signal light can be kept constant, noise due to phase fluctuations at the center frequency of the signal light can be removed, and reception sensitivity can be improved. In addition, transmission by DQPSK involves two orthogonal components consisting of cos (in-phase, I) and sin (quadture, Q). Here, since each of the cos component and the sin component can be synthesized into a single sine wave component by the addition theorem of the trigonometric function, the above description of the DPSK transmission also holds true for the DQPSK transmission.

また、光ファイバ伝送路3は、光ファイバを用いて構成された伝送路であるが、途中には、中継装置が設けれ、他の光ファイバ伝送路と接続されている場合がある。光伝送路間での信号光の分配及び交換のため、信号光の伝送において待ち時間が生じ、送信された信号光におけるフレーム間の時間間隔が一定でなくなる場合がある。
また、フレームを送信する送信トラフィックが疎であれば、データ系列1を構成するフレーム間において、順次フレームを送信する間に待ち時間が発生する。このため、上述した分配及び交換が起こる場合と同様に、送信される信号光のフレーム間の時間間隔が一定でなくなる。したがって、これらの状態の場合、コム成分としての線スペクトルの周波数間隔は時間的に一定でなくなる。
Moreover, although the optical fiber transmission line 3 is a transmission line comprised using the optical fiber, the relay apparatus is provided in the middle and may be connected with another optical fiber transmission line. Due to the distribution and exchange of the signal light between the optical transmission lines, a waiting time occurs in the transmission of the signal light, and the time interval between frames in the transmitted signal light may not be constant.
In addition, if the transmission traffic for transmitting the frames is sparse, a waiting time is generated between the frames constituting the data sequence 1 while the frames are sequentially transmitted. For this reason, as in the case where the distribution and exchange described above occur, the time interval between frames of the transmitted signal light is not constant. Therefore, in these states, the frequency interval of the line spectrum as the comb component is not constant in time.

また、光ファイバ伝送路3を構成する光ファイバの波長分散などの光学特性が環境条件の変化により時間的に変動し、コム成分の周波数間隔が一定でなくなることも考えられる。
したがって、コム成分の周波数間隔を時間的に一定に保持するため、光受信部4において電気信号に変換された後に、分岐部7により、フレーム間の時間差を調整して、フレーム間の時間間隔を一定にする。
一方、光ファイバ伝送路3において、フレーム間の時間間隔が常に一定に保持される光伝送システムの場合には、分岐部7がフレーム間の時間間隔を調整する機能を有する必要はない。
It is also conceivable that optical characteristics such as chromatic dispersion of the optical fiber constituting the optical fiber transmission line 3 fluctuate with time due to a change in environmental conditions, and the frequency interval of the comb component is not constant.
Therefore, in order to keep the frequency interval of the comb component constant in time, after being converted into an electric signal in the optical receiving unit 4, the branching unit 7 adjusts the time difference between the frames to thereby set the time interval between the frames. Keep it constant.
On the other hand, in the case of an optical transmission system in which the time interval between frames is always kept constant in the optical fiber transmission line 3, the branching unit 7 does not need to have a function of adjusting the time interval between frames.

すでに説明した原理においては、フレーム間の時間ギャップをゼロとしているので、フレーム間の時間間隔は1フレームの時間周期Tfに等しい。
しかしながら、フレーム間の時間間隔はゼロである必要はなく、例えば、一定ビット分だけギャップを設定しても良い。この場合、コム成分の周波数間隔はギャップに含まれるビット数分だけ狭くなることになる。ここで、フレーム間の時間ギャップは、光伝送システムの構成の容易性やコストを勘案して決定すればよい。さらに、時間ギャップは、一定であるならば、1ビットの整数倍である必要はなく、分数であっても良い。
In the principle already explained, since the time gap between frames is zero, the time interval between frames is equal to the time period Tf of one frame.
However, the time interval between frames does not have to be zero. For example, a gap may be set for a certain bit. In this case, the frequency interval of the comb component is narrowed by the number of bits included in the gap. Here, the time gap between frames may be determined in consideration of the ease of configuration of the optical transmission system and the cost. Further, if the time gap is constant, it need not be an integer multiple of 1 bit, and may be a fraction.

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。原理の説明に利用した図1を図面として用いる。以下、第1の実施形態が原理の説明に対して構成及び動作の異なる点についてのみ説明を行う。
この図1において、OTNへの適用を考慮すると、データ系列1の1フレームには、4080バイトが4行分合まれ、ビット総数N=4080×8×4=130560個が含まれる。例えば、OTU3のペイロード容量のビットレート43.018413559Gbps(Bits Per Second)を適用した場合、1ビットのビット周期Tbは約23.25psであり、1フレームのフレーム周期Tfは約3.035μsとなる。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 used for explaining the principle is used as a drawing. Hereinafter, only differences in configuration and operation of the first embodiment from the description of the principle will be described.
In FIG. 1, considering application to OTN, one frame of data sequence 1 includes 4 rows of 4080 bytes and includes the total number of bits N = 4080 × 8 × 4 = 130560. For example, when the bit rate 43.018413559 Gbps (Bits Per Second) of the payload capacity of OTU3 is applied, the bit period Tb of 1 bit is about 23.25 ps, and the frame period Tf of 1 frame is about 3.035 μs.

本実施形態においては、隣接するフレーム間の時間ギャップをゼロとし、コムの周波数間隔を約329.5MHzとなる。並列バンドパスフィルタ8、8’の各々におけるバンドパスフィルタ80、81、82の各々、またバンドパスフィルタ80’、81’、82’の各々の透過周波数の中心値は、それぞれν0=0Hz(DC成分)、ν1=329.5kHz、ν2=659.0kHzとする。ここで、バンドパスフィルタ81、82、81’、82’の各々の透過周波数の幅は、コム成分の周波数間隔(コム成分である線スペクトルの発生周期、以下コム周波数間隔)の半分(1/2)を目安として、例えばコム周波数間隔の半分として設定する。   In the present embodiment, the time gap between adjacent frames is set to zero, and the frequency interval of the comb is about 329.5 MHz. The center value of the transmission frequency of each of the bandpass filters 80, 81, 82 in each of the parallel bandpass filters 8, 8 ′ and each of the bandpass filters 80 ′, 81 ′, 82 ′ is ν 0 = 0 Hz (DC Component), .nu.1 = 329.5 kHz, .nu.2 = 659.0 kHz. Here, the width of the transmission frequency of each of the bandpass filters 81, 82, 81 ′, and 82 ′ is half of the frequency interval of the comb component (the generation period of the line spectrum that is the comb component, hereinafter referred to as the comb frequency interval) Using 2) as a guide, for example, it is set as half the comb frequency interval.

また、干渉後の信号光における上記DC成分は、原点のコム成分に対応している。したがって、バンドパスフィルタ80、80’の各々は、DC成分を透過させるため、負の周波数成分が存在しないことから、コム周波数間隔の4分の1(1/4)を目安として、例えばコム周波数間隔の4分の1として設定する。
これにより、バンドパスフィルタ80、81及び82の各々は、ぞれぞれ透過周波数の中心値ν1、ν2、ν3に対応する透過周波数幅が、80kHz、160kHz、160kHzと設定されている。同様に、バンドパスフィルタ80’、81’及び82’の各々は、ぞれぞれ透過周波数の中心値ν1、ν2、ν3に対応する透過周波数幅が、80kHz、160kHz、160kHzと設定されている。
The DC component in the signal light after the interference corresponds to the comb component at the origin. Accordingly, since each of the bandpass filters 80 and 80 ′ transmits a DC component and there is no negative frequency component, for example, the comb frequency is set to 1/4 (1/4) of the comb frequency interval. Set as one quarter of the interval.
As a result, each of the bandpass filters 80, 81, and 82 has a transmission frequency width corresponding to the center values ν1, ν2, and ν3 of the transmission frequency set to 80 kHz, 160 kHz, and 160 kHz. Similarly, in each of the bandpass filters 80 ', 81' and 82 ', the transmission frequency widths corresponding to the center values ν1, ν2 and ν3 of the transmission frequency are set to 80 kHz, 160 kHz and 160 kHz, respectively. .

また、バンドパスフィルタ80、81及び82の透過周波数の数値は、本実施形態における一例であり、これらに限定されるものではなく、コム成分としての線スペクトルの識別の精度が向上するように、ビット周波数及びフレーム周波数などに対応して適時調整して設定する。
上述した構成により、本実施形態において、並列バンドパスフィルタ8、8’を構成するバンドパスフィルタ80、81及び82、バンドパスフィルタ80’、81’及び82’の各々は、透過周波数領域がMHz(メガヘルツ)以下となり、高速の信号処理の必要がなく、電子回路が高速作及び高い精度を伴わない動作を行うため、回路規模の低減及び消費電力の抑制を可能とすることができる。
In addition, the numerical values of the transmission frequencies of the bandpass filters 80, 81, and 82 are examples in the present embodiment, and are not limited to these, so that the accuracy of identifying the line spectrum as a comb component is improved. Adjust and set timely according to the bit frequency and frame frequency.
With the above-described configuration, in this embodiment, each of the bandpass filters 80, 81 and 82 and the bandpass filters 80 ′, 81 ′ and 82 ′ constituting the parallel bandpass filters 8 and 8 ′ has a transmission frequency region of MHz. (Megahertz) or less, there is no need for high-speed signal processing, and the electronic circuit performs high-speed operation and high-accuracy operation, so that the circuit scale can be reduced and power consumption can be suppressed.

次に、図9は、図1における光送信部2の構成例を示す図である。図9において、光送信部2は、光変調部10、光源11、入射光ファイバ12、出射光ファイバ13、光変調駆動部14、接続光ファイバ15、光分岐部16、接続光ファイバ17、受信・制御部18、光分岐部19及び接続光ファイバ20を備えている。
光変調部10は、光波である信号光の伝搬路として、第1マッハツェンダー(MZ)導波路及び第2MZ導波路を並列接続することにより構成されたネストMZ導波路を用いた位相変調器である。光変調部10は、ラジアン単位において0から2πの間において四値(例えば、π/4、3π/4、5/4π及び7π/4)の位相変調信号を発生する。例えば、光変調部10において、アーム導波路10A及び10Bからなる第1MZ導波路を信号光のI成分を生成し、アーム導波路10C及び10Dからなる第2MZ導波路を信号光のQ成分を生成する。
Next, FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the optical transmission unit 2 in FIG. In FIG. 9, the optical transmission unit 2 includes an optical modulation unit 10, a light source 11, an incident optical fiber 12, an outgoing optical fiber 13, an optical modulation driving unit 14, a connection optical fiber 15, an optical branching unit 16, a connection optical fiber 17, and reception. A control unit 18, an optical branching unit 19, and a connection optical fiber 20 are provided.
The optical modulator 10 is a phase modulator using a nested MZ waveguide configured by connecting a first Mach-Zehnder (MZ) waveguide and a second MZ waveguide in parallel as a propagation path of signal light that is a light wave. is there. The optical modulation unit 10 generates four-level (for example, π / 4, 3π / 4, 5 / 4π, and 7π / 4) phase modulation signals between 0 and 2π in radians. For example, in the optical modulation unit 10, the first MZ waveguide composed of the arm waveguides 10A and 10B generates the I component of the signal light, and the second MZ waveguide composed of the arm waveguides 10C and 10D generates the Q component of the signal light. To do.

光変調部10は、第1MZ導波路におけるアーム導波路10A及び10Bの各々に、それぞれ設けられた位相変調部10A1、10B1に相補的、すなわち極性が反転する電気制御信号を印加し、プッシュプル駆動させることにより、周波数チャープが抑制されたI成分の信号光を生成する。同様に、光変調部10は、第1MZ導波路におけるアーム導波路10A及び10Bの各々に、それぞれ設けられた位相変調部10C1、10D1に相補的、すなわち極性が反転する電気制御信号を印加し、プッシュプル駆動させることにより、周波数チャープが抑制されたQ成分の信号光を生成する。
これらアーム導波路10A、10B、10C、10Dの各々は、例えばシリコン導波路、ニオブ酸リチウム導波路、リン化インジウム系化合物半導体導波路などを用いて構成されている。
The optical modulation unit 10 applies push-pull drive to each of the arm waveguides 10A and 10B in the first MZ waveguide by applying an electric control signal that is complementary to the phase modulation units 10A1 and 10B1 provided, that is, whose polarity is inverted. By doing so, I component signal light with suppressed frequency chirp is generated. Similarly, the light modulation unit 10 applies, to each of the arm waveguides 10A and 10B in the first MZ waveguide, an electrical control signal that is complementary to the phase modulation units 10C1 and 10D1 provided, that is, whose polarity is inverted, By performing push-pull driving, Q component signal light with suppressed frequency chirp is generated.
Each of these arm waveguides 10A, 10B, 10C, and 10D is configured using, for example, a silicon waveguide, a lithium niobate waveguide, an indium phosphide-based compound semiconductor waveguide, or the like.

また、周波数チャープの抑制が可能であるならば、アーム導波路10A、10B、10C、10Dの各々に対して他の材料を用いた導波路を使用しても良い。 シリコン導波路を用いた場合、例えば、PN接合を有する導波路を用いて位相変調部(10A1、10B1、10C1、10D1)を構成することができる。このPN接合に順方向のバイアスあるいは逆方向のバイアスを印加し、キャリア密度を変化させて屈折率制御を行って位相変調を行う。位相変調部(10A1、10B1、10C1、10D1)に対して高速の位相変調動作を行わせる場合、逆方向のバイアスをPN接合に印加することが望ましい。   If frequency chirp can be suppressed, waveguides using other materials may be used for each of the arm waveguides 10A, 10B, 10C, and 10D. When the silicon waveguide is used, for example, the phase modulation unit (10A1, 10B1, 10C1, 10D1) can be configured using a waveguide having a PN junction. A forward bias or a reverse bias is applied to the PN junction, and the carrier density is changed to control the refractive index to perform phase modulation. When causing the phase modulation units (10A1, 10B1, 10C1, 10D1) to perform a high-speed phase modulation operation, it is desirable to apply a reverse bias to the PN junction.

光源11は、単一縦モードで連続発振する半導体レーザを用いたものであり、発振波長(あるいは発振周波数)を安定化するための波長ロッカを有している。ここで、この光源11を、光ファイバ通信のCバンド、Lバンドで使用するには、リン化インジウム系化合物半導体を活性層とする構成の半導体レーザを用いることができる。
また、光源11においては、CバンドまたはLバンドのいずれか任意の一方の波長に対応するため、チューナブル半導体レーザを用いればよい。
The light source 11 uses a semiconductor laser that continuously oscillates in a single longitudinal mode, and has a wavelength locker for stabilizing the oscillation wavelength (or oscillation frequency). Here, in order to use the light source 11 in the C band and L band of optical fiber communication, a semiconductor laser having an indium phosphide-based compound semiconductor as an active layer can be used.
In the light source 11, a tunable semiconductor laser may be used in order to correspond to any one wavelength of the C band and the L band.

光変調部10には、偏波保持単一モード光ファイバを用いた入射光ファイバ12を介して、光源11から出射される連続光が入射される。また、入射光ファイバ12には、光分岐部19が介挿されている。光分岐部19は、接続光ファイバ20に対して光源11から出射される連続光を分岐して、例えば、光源11の出射する光の光量の10%を接続光ファイバ20に対して分岐して出射する。ここで、分岐する光の光量は10%に限られることはなく、構築されるコヒーレント光伝送システムの特性に応じて決定されるものである。
また、光変調部10は、出射端が偏波保持単一モード光ファイバを用いた出射光ファイバ13の一端に接続されている。この出射光ファイバ13は、他端が光送信部2の出射端となっている。また、出射光ファイバ13は、光送信部2の出射端である他端が接続光ファイバ15の一端に接続されている。接続光ファイバ15は、他端が光分岐部16の入射端に接続されている。
Continuous light emitted from the light source 11 is incident on the light modulator 10 via an incident optical fiber 12 using a polarization-maintaining single-mode optical fiber. Further, an optical branching portion 19 is inserted in the incident optical fiber 12. The light branching unit 19 branches continuous light emitted from the light source 11 to the connection optical fiber 20, for example, branches 10% of the light amount emitted from the light source 11 to the connection optical fiber 20. Exit. Here, the quantity of the branched light is not limited to 10%, but is determined according to the characteristics of the coherent optical transmission system to be constructed.
In addition, the light modulation unit 10 has an output end connected to one end of an output optical fiber 13 using a polarization-maintaining single-mode optical fiber. The other end of the outgoing optical fiber 13 is the outgoing end of the optical transmitter 2. The other end of the outgoing optical fiber 13 that is the outgoing end of the optical transmitter 2 is connected to one end of the connecting optical fiber 15. The other end of the connection optical fiber 15 is connected to the incident end of the optical branching section 16.

光分岐部16は、第1出射端に光ファイバ伝送路3の入射端が接続され、第2出射端に接続光ファイバ17の一端が接続されている。これにより、光変調部10から出射される信号光は、出射光ファイバ13、接続光ファイバ15、光分岐部16の各々を介して、光ファイバ伝送路3に導かれることになる。
ここで、光変調部10は、データ系列1及び1’の各々にしたがって、連続光を位相偏移変調した信号光を出射光として、出射光ファイバ13の入射端に対して出射する。
なお、後述するコム成分の線スペクトルのおのおの線幅は、光源11における半導体レーザの連続光の発振スペクトルの線幅で決定される。
The light branching unit 16 has a first outgoing end connected to the incident end of the optical fiber transmission line 3 and a second outgoing end connected to one end of the connection optical fiber 17. As a result, the signal light emitted from the optical modulation unit 10 is guided to the optical fiber transmission line 3 via each of the outgoing optical fiber 13, the connection optical fiber 15, and the optical branching unit 16.
Here, the light modulation unit 10 emits signal light obtained by phase shift modulation of continuous light as outgoing light according to each of the data series 1 and 1 ′ to the incident end of the outgoing optical fiber 13.
The line width of the line spectrum of the comb component described later is determined by the line width of the oscillation spectrum of the continuous light of the semiconductor laser in the light source 11.

光変調駆動部14は、データ系列1の各フレームにおけるビットが時系列に順次入力され、各フレームのビットを差動コーディングに対応した出力電気信号に変換し、この出力電気信号を光変調部10に対して出力する。
また、光変調部10は、光変調駆動部14からの出力電気信号により、連続光を位相偏移変調して信号光とする。ここで、アーム導波路10A及び10Bの各々において、第1MZ導波路としての導波路の構成によって、アーム導波路10Aの位相変調部10A1及びアーム導波路10Bの位相変調部10B1のいずれか一方に対し、データ系列1のフレームにおけるビット同位相の電気信号を印加し、他方に対し、データ系列1のフレームにおけるビットとは逆位相の電気信号を印加する必要がある。
The optical modulation driving unit 14 sequentially inputs the bits in each frame of the data series 1 in time series, converts the bits of each frame into an output electrical signal corresponding to differential coding, and converts the output electrical signal to the optical modulation unit 10. Output for.
In addition, the light modulation unit 10 performs phase shift modulation on the continuous light according to the output electric signal from the light modulation driving unit 14 to obtain signal light. Here, in each of the arm waveguides 10A and 10B, depending on the configuration of the waveguide as the first MZ waveguide, either one of the phase modulation unit 10A1 of the arm waveguide 10A and the phase modulation unit 10B1 of the arm waveguide 10B. It is necessary to apply an electrical signal having the same phase as that of the bit in the frame of the data series 1 and to apply an electrical signal having an opposite phase to that of the bit in the frame of the data series 1.

同様に、アーム導波路10C及び10Dの各々において、第2MZ導波路としての導波路の構成によって、アーム導波路10Cの位相変調部10C1及びアーム導波路10Dの位相変調部10D1のいずれか一方に対し、データ系列1’のフレームにおけるビット同位相の電気信号を印加し、他方に対し、データ系列1’のフレームにおけるビットとは逆位相の電気信号を印加する必要がある。
このI成分及びQ成分の信号光を生成する処理を行う場合、光変調駆動部14は、データ系列1、1’の各々のフレームにおけるビット毎に、同位相および逆位相という二系統の電気信号を、第1MZ導波路及び第2MZ導波路毎に、上述した出力電気信号として、光変調部10に対して出力する構成とする。
Similarly, in each of the arm waveguides 10C and 10D, depending on the configuration of the waveguide as the second MZ waveguide, either one of the phase modulation unit 10C1 of the arm waveguide 10C and the phase modulation unit 10D1 of the arm waveguide 10D. It is necessary to apply an electrical signal having the same phase as the bit in the frame of the data sequence 1 ′, and to apply an electrical signal having an opposite phase to the bit in the frame of the data sequence 1 ′.
When performing the process of generating the signal light of the I component and the Q component, the light modulation driving unit 14 has two systems of electrical signals having the same phase and the opposite phase for each bit in each frame of the data series 1, 1 ′. For each of the first MZ waveguide and the second MZ waveguide is output to the light modulation unit 10 as the output electric signal described above.

接続光ファイバ17は、一端が分岐部16の第2出射端に接続され、他端が受信・制御部18の入射端に接続されている。
光分岐部16は、接続光ファイバ17の一端に対して接続光ファイバ15の他端から出射される信号光を分岐して、例えば、接続光ファイバ15の他端から出射される信号光の光量の分岐した10%分を接続光ファイバ17を介して受信・制御部18対して出射する。ここで、分岐する光の光量は10%に限られることはなく、構築されるコヒーレント光伝送システムの特性に応じて決定されるものである。
One end of the connection optical fiber 17 is connected to the second emission end of the branching section 16, and the other end is connected to the incident end of the reception / control section 18.
The optical branching unit 16 branches the signal light emitted from the other end of the connection optical fiber 15 with respect to one end of the connection optical fiber 17, for example, the amount of signal light emitted from the other end of the connection optical fiber 15. 10% of the branch is emitted to the reception / control unit 18 through the connection optical fiber 17. Here, the quantity of the branched light is not limited to 10%, but is determined according to the characteristics of the coherent optical transmission system to be constructed.

次に、図10は、図9における受信・制御部18の構成例を示す図である。この図10の受信・制御部18は、光受信部30、増幅部(リミッタアンプ)31、AD変換部32、バッファ部33、並列バンドパスフィルタ34、制御部35を備えている。
光受信部30は、第1入射端に接続光ファイバ17の他端が接続され、第2入射端に接続光ファイバ20の他端が接続され、出力端子が増幅部31に接続されている。
光受信部30には、接続光ファイバ17を介して導かれる光分岐部16からの信号光と、接続光ファイバ20を介して導かれる光分岐部19からの光とが入射される。光受信部30は、光分岐部16からの信号光と光分岐部19からの光とを合波して合波光とし、この合波光の干渉による成分を差動検出し、差動電気信号を出力する。
Next, FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the reception / control unit 18 in FIG. 9. The reception / control unit 18 in FIG. 10 includes an optical reception unit 30, an amplification unit (limiter amplifier) 31, an AD conversion unit 32, a buffer unit 33, a parallel bandpass filter 34, and a control unit 35.
The optical receiver 30 has the first incident end connected to the other end of the connection optical fiber 17, the second incident end connected to the other end of the connection optical fiber 20, and the output terminal connected to the amplifier 31.
The light receiving unit 30 receives the signal light from the optical branching unit 16 guided through the connection optical fiber 17 and the light from the optical branching unit 19 guided through the connection optical fiber 20. The optical receiving unit 30 combines the signal light from the optical branching unit 16 and the light from the optical branching unit 19 into combined light, differentially detects a component due to interference of the combined light, and outputs a differential electric signal. Output.

次に、図11は、図10における光受信部30の構成例を示す図である。図11において、光受信部30は、干渉部40、入射光ファイバ41、42、差動受信部43を備えている。
干渉部40は、第1入射端及び第2入射端と、第1出射端及び第2出射端とを有する、2×2導波路から構成された2×2合波素子である。
入射光ファイバ41は、一端が接続光ファイバ17の他端に接続され、他端が干渉部40の第1入射端に接続されている。
入射光ファイバ42は、一端が接続光ファイバ20の他端に接続され、他端が干渉部40の第2入射端に接続されている。
差動受信部43は、第1入射端が干渉部40の第1出射端に接続され、第2入射端が干渉部40の第2出射端に接続されている。
また、差動受信部43は、干渉部40の第1出射端から出射される干渉光と、干渉部40の第2出射端から出射される干渉光とを差動検出し、差動電気信号を出力する。
Next, FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the optical receiving unit 30 in FIG. In FIG. 11, the optical receiving unit 30 includes an interference unit 40, incident optical fibers 41 and 42, and a differential receiving unit 43.
The interference unit 40 is a 2 × 2 multiplexing element including a 2 × 2 waveguide having a first incident end and a second incident end, and a first exit end and a second exit end.
The incident optical fiber 41 has one end connected to the other end of the connection optical fiber 17 and the other end connected to the first incident end of the interference unit 40.
The incident optical fiber 42 has one end connected to the other end of the connection optical fiber 20 and the other end connected to the second incident end of the interference unit 40.
The differential receiving unit 43 has a first incident end connected to the first outgoing end of the interference unit 40 and a second incident end connected to the second outgoing end of the interference unit 40.
Further, the differential receiver 43 differentially detects the interference light emitted from the first emission end of the interference unit 40 and the interference light emitted from the second emission end of the interference unit 40, and performs a differential electrical signal. Is output.

図10に戻り、増幅部31は、リミッタアンプから構成されており、差動電気信号の誤変換を避ける目的で、信号振幅の異なる入力信号を一定振幅の出力信号に増幅し波形整形を行うために導入してある。したがって、影響が無視できる程度のノイズしか重畳されないのであれば、増幅部31を省略してもよい。なお、図10及び図11においては、光送信部2に接続される光ファイバ伝送路3など一部の光学・電気接続経路を省略してる。
AD変換部32は、増幅部31から出力される差動電気信号を、AD変換処理によりデジタル電気信号に変換し、次段のバッファ部33に出力する。
バッファ部33は、複数個、例えば順次入力されるM個のフレームを一端格納し、当時間間隔に配列させた系列として、並列バンドパスフィルタ34へ出力する。以下の説明において、M=16とするが、この値に限定されるものではなく、各コム成分のパワー及び位相の測定精度に応じて設定すればよい。
Returning to FIG. 10, the amplifying unit 31 includes a limiter amplifier, and amplifies input signals having different signal amplitudes to output signals having constant amplitudes and performs waveform shaping in order to avoid erroneous conversion of differential electrical signals. Has been introduced. Therefore, the amplification unit 31 may be omitted if only noise that can be ignored is superimposed. 10 and 11, some optical / electrical connection paths such as the optical fiber transmission path 3 connected to the optical transmitter 2 are omitted.
The AD conversion unit 32 converts the differential electrical signal output from the amplification unit 31 into a digital electrical signal by AD conversion processing, and outputs the digital electrical signal to the buffer unit 33 at the next stage.
The buffer unit 33 temporarily stores a plurality of, for example, M frames that are sequentially input, and outputs the frames to the parallel bandpass filter 34 as a sequence arranged at this time interval. In the following description, M = 16, but is not limited to this value, and may be set according to the measurement accuracy of the power and phase of each comb component.

並列バンドパスフィルタ34は、図1における並列バンドパスフィルタ8及び8’と同様の構成である。すなわち、並列バンドパスフィルタ34は、透過周波数ν0のバンドパスフィルタ341、透過周波数ν1のバンドパスフィルタ342及び透過周波数ν2のバンドパスフィルタ342を備えている。また、並列バンドパスフィルタ34は、異なる透過周波数を有する3個のバンドパスフィルタ340、341、342が入力に対して並列に配置されて構成されている。   The parallel bandpass filter 34 has the same configuration as the parallel bandpass filters 8 and 8 'in FIG. That is, the parallel bandpass filter 34 includes a bandpass filter 341 having a transmission frequency ν0, a bandpass filter 342 having a transmission frequency ν1, and a bandpass filter 342 having a transmission frequency ν2. The parallel bandpass filter 34 is configured by arranging three bandpass filters 340, 341, and 342 having different transmission frequencies in parallel with respect to the input.

並列バンドパスフィルタ34は、バンドパスフィルタ340、341、342の各々で抽出された周波数ν0、ν1及びν2のそれぞれのコム成分の電気信号を制御部35に対して出力する。ここで、バンドパスフィルタ340、341、342の各々は、それぞれバンドパスフィルタ80,81,82と同様の構成である。また、バンドパスフィルタ340、341、342の各々は、透過周波数である周波数ν0、ν1及びν2も、それぞれバンドパスフィルタ80,81,82と同様である。
制御部35は、図1における制御部9と同様に、入力される周波数ν0、ν1及びν2のそれぞれのコム成分の電気信号から、それぞれのコム成分のパワーおよび位相を求める。
そして、制御部35は、周波数ν1のコム成分に対する周波数ν0のコム成分のパワー比を算出し、このパワー比からビット遅延量を推定する。また、制御部35は、このパワー比が最小となるように、制御信号を光送信部2に対して出力することにより、光送信部2の発生する1ビット遅延を安定化する。
The parallel band-pass filter 34 outputs electric signals of comb components of the frequencies ν 0, ν 1 and ν 2 extracted by the band-pass filters 340, 341 and 342 to the control unit 35. Here, each of the bandpass filters 340, 341, and 342 has the same configuration as the bandpass filters 80, 81, and 82, respectively. Further, each of the bandpass filters 340, 341, and 342 has the same frequencies ν0, ν1, and ν2 that are transmission frequencies as the bandpass filters 80, 81, and 82, respectively.
Similar to the control unit 9 in FIG. 1, the control unit 35 obtains the power and phase of each comb component from the electric signals of the respective comb components of the input frequencies ν 0, ν 1 and ν 2.
Then, the control unit 35 calculates the power ratio of the comb component of the frequency ν0 to the comb component of the frequency ν1, and estimates the bit delay amount from this power ratio. Further, the control unit 35 stabilizes the 1-bit delay generated by the optical transmission unit 2 by outputting a control signal to the optical transmission unit 2 so that the power ratio is minimized.

制御部35は、光送信部2の光変調駆動部14に対して制御信号を送る。ここで、図1における制御部9と同様に、必要に応じて、制御部35は、光変調駆動部14に対して出力する制御信号と、パワー比との対応を示す遅延時間制御テーブルを予め内部の記憶部に書き込んで記憶しておく。
そして、制御部35は、パワー比により、この遅延時間制御テーブルを検索し、対応する電気信号を選択して光変調駆動部14に対して出力する。
これにより、光変調駆動部14は、アーム導波路10A、10B、10C、10Dの各々にそれぞれ設けられた位相変調部10A1、10B1、10C1、10D1に対して遅延時間を制御する制御信号を出力する。
The control unit 35 sends a control signal to the light modulation drive unit 14 of the light transmission unit 2. Here, similarly to the control unit 9 in FIG. 1, the control unit 35 preliminarily stores a delay time control table indicating the correspondence between the control signal output to the light modulation driving unit 14 and the power ratio, as necessary. Write and store in the internal storage.
Then, the control unit 35 searches the delay time control table based on the power ratio, selects a corresponding electric signal, and outputs it to the light modulation driving unit 14.
Thereby, the light modulation drive unit 14 outputs a control signal for controlling the delay time to the phase modulation units 10A1, 10B1, 10C1, and 10D1 provided in the arm waveguides 10A, 10B, 10C, and 10D, respectively. .

また、制御部35は、図1における制御部9と同様に、周波数ν1のコム成分の位相及び周波数ν2のコム成分の位相より、周波数ν0の、すなわち中心周波数でのコム成分の位相を外挿して導出する。制御部35には、図1における制御部9と同様に、ネストMZ導波路におけるアーム導波路10A、10B、10C、10Dの各々に、中心周波数のコム成分の位相と予め設定されている位相との位相差がπ/2となるように、第1MZ導波路あるいは第2MZ導波路のいずれかに設けられた位相制御部10CD1に出力する制御信号を出力する。ここで、図1における制御部9と同様に、必要に応じて、制御部35は、光変調駆動部14に対して出力する制御信号(屈折率を変化させて位相を制御する電圧値あるいは電流値)と、位相差との対応を示す位相時間制御テーブルを予め内部の記憶部に書き込んで記憶しておく。そして、制御部35は、位相差に対応した制御信号を位相時間制御テーブルから読み出し、この読み出した制御信号を位相制御部に対して出力することにより、I成分とQ成分との間の位相差を、π/2ラジアンとなるように制御する。   Further, the control unit 35 extrapolates the phase of the comb component at the frequency ν 0, that is, at the center frequency, from the phase of the comb component at the frequency ν 1 and the phase of the comb component at the frequency ν 2, as in the control unit 9 in FIG. To derive. Similarly to the control unit 9 in FIG. 1, the control unit 35 includes, in each of the arm waveguides 10 </ b> A, 10 </ b> B, 10 </ b> C, and 10 </ b> D in the nested MZ waveguide, the phase of the comb component of the center frequency and the preset phase. A control signal to be output to the phase control unit 10CD1 provided in either the first MZ waveguide or the second MZ waveguide is output so that the phase difference of π / 2 becomes π / 2. Here, similarly to the control unit 9 in FIG. 1, as necessary, the control unit 35 outputs a control signal (voltage value or current for controlling the phase by changing the refractive index) to the light modulation driving unit 14. Value) and a phase time control table showing a correspondence between the phase difference and written in the internal storage unit in advance. Then, the control unit 35 reads the control signal corresponding to the phase difference from the phase time control table, and outputs the read control signal to the phase control unit, whereby the phase difference between the I component and the Q component is obtained. Is controlled to be π / 2 radians.

図9において、位相制御部10CD1は、例えば、第2MZ導波路の出射部の後段に設けられている。この位相制御部10CD1は、第1MZ導波路の入射部の前段、出射部の後段、第2MZ導波路の入射部の前段、出射部後段のいずれに配置してもよい。例えば、ネストMZ導波路は、例えば、シリコン導波路で構成する場合、PN接合を有する導波路を用いて位相制御部を構成することができる。このシリコン導波路において、PN接合に対して、順方向あるいは逆方向のバイアスを印加して、屈折率制御を行ない、屈折率の変化に対応した位相制御を行なう。   In FIG. 9, the phase control unit 10CD1 is provided, for example, after the emission unit of the second MZ waveguide. The phase control unit 10CD1 may be arranged at any stage before the incident part of the first MZ waveguide, after the output part, before the incident part of the second MZ waveguide, or after the output part. For example, when the nested MZ waveguide is formed of, for example, a silicon waveguide, the phase control unit can be formed using a waveguide having a PN junction. In this silicon waveguide, a forward or reverse bias is applied to the PN junction to perform refractive index control, and phase control corresponding to a change in refractive index is performed.

受信・制御部18は、I成分およびQ成分の二系統の各々に対して、1ビット遅延の遅延時間及び信号光の中心周波数での位相を算出し、第1MZ導波路及び第2MZ導波路それぞれの制御を行なう構成であってもよい。この第1MZ導波路及び第2MZ導波路それぞれの制御を独立して行う場合、受信・制御部18は、図1の光受信部4から制御部9までの構成において、データ処理回路への分岐を行う分岐部7、7’を除去した構成と同様の構成となる。
また、光受信部30から入射される信号光において、各フレームが時間的に一定の間隔で配列されていることが保証されている場合には、受信・制御部18からバッファ部33を省略することができる。
The reception / control unit 18 calculates a delay time of 1-bit delay and a phase at the center frequency of the signal light for each of the two systems of the I component and the Q component, and each of the first MZ waveguide and the second MZ waveguide The structure which performs control of these may be sufficient. When the control of each of the first MZ waveguide and the second MZ waveguide is performed independently, the reception / control unit 18 branches the data processing circuit in the configuration from the optical reception unit 4 to the control unit 9 in FIG. The configuration is the same as the configuration in which the branch portions 7 and 7 ′ to be removed are removed.
Further, in the signal light incident from the optical receiving unit 30, the buffer unit 33 is omitted from the receiving / control unit 18 when it is guaranteed that the frames are arranged at regular intervals in time. be able to.

また、光ファイバ伝送路3は、上述したように、例えば、偏波保持単一モード光ファイバを用いて構成された伝送路である。
この光ファイバ伝送路3は、伝送路中において、中継装置として、例えば光増幅部、クロック再生器、光スイッチなどが設置されていても良い。光ファイバ伝送路3は、出射端に対して、光受信部4の入射端が接続される。
Further, as described above, the optical fiber transmission line 3 is a transmission line configured using, for example, a polarization-maintaining single mode optical fiber.
The optical fiber transmission line 3 may be provided with, for example, an optical amplifying unit, a clock regenerator, an optical switch, etc. as a relay device in the transmission line. In the optical fiber transmission line 3, the incident end of the light receiving unit 4 is connected to the emission end.

次に、図12は、図1における光受信部4の構成例を示す図である。この図12において、光受信部4は、遅延干渉部45、入射光ファイバ46及び差動受信部47を備えている。
光受信部4は、光ファイバ伝送路3の出射端から入射される信号光を遅延干渉部45に対し、入射光ファイバ46を介して入射させる。
遅延干渉部45は、光ファイバ伝送路3から入射される信号光のI成分及びQ成分の各々の差分検出のため、内部に第1MZ導波路及び第2MZ導波路を備え、第1非対称MZ導波路及び第2非対称MZ導波路それぞれにおいて遅延干渉信号を発生させる。
また、遅延干渉部45は、1×2導波路に対して並列に接続された第1非対称MZ導波路と第非対称2MZ導波路とから構成されている。また、遅延干渉部45の入射端は、1×2導波路の入射端である。この1×2導波路は、入射端から入射される信号光を、第1非対称MZ導波路及び第2非対称導波路の各々に分岐させる。
Next, FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the optical receiver 4 in FIG. In FIG. 12, the optical receiver 4 includes a delay interference unit 45, an incident optical fiber 46, and a differential receiver 47.
The optical receiver 4 causes the signal light incident from the exit end of the optical fiber transmission path 3 to enter the delay interference unit 45 via the incident optical fiber 46.
The delay interference unit 45 includes a first MZ waveguide and a second MZ waveguide therein for detecting the difference between the I component and the Q component of the signal light incident from the optical fiber transmission path 3, and includes a first asymmetric MZ waveguide. Delay interference signals are generated in the waveguide and the second asymmetric MZ waveguide, respectively.
The delay interference unit 45 includes a first asymmetric MZ waveguide and a first asymmetric 2MZ waveguide connected in parallel to the 1 × 2 waveguide. The incident end of the delay interference unit 45 is the incident end of the 1 × 2 waveguide. The 1 × 2 waveguide branches the signal light incident from the incident end into each of the first asymmetric MZ waveguide and the second asymmetric waveguide.

また、第1非対称導波路は、アーム導波路45A及び45Bとを有しており、1×2導波路の第1出射端から入射される信号光を、非対称MZ導波路を構成するアーム導波路45A及び45Bの各々に分岐する。このアーム導波路45A及び45Bの各々は、信号光及び直前の信号光を用いて干渉による差分検出を行うため、信号光を2つに分岐し遅延させ、1ビット遅延干渉信号を発生させるため、非対称のMZ導波路の構成となっている。
同様に、第2非対称導波路は、アーム導波路45C及び45Dとを有しており、1×2導波路の第2出射端から入射される信号光を、非対称MZ導波路を構成するアーム導波路45C及び45Dの各々に分岐する。このアーム導波路45C及び45Dの各々は、信号光及び直前の信号光を用いて干渉による差分検出を行うため、信号光を2つに分岐し遅延させ、1ビット遅延干渉信号を発生させるため、非対称のMZ導波路の構成となっている。
The first asymmetric waveguide has arm waveguides 45A and 45B, and the signal light incident from the first emission end of the 1 × 2 waveguide is converted into an arm waveguide that forms the asymmetric MZ waveguide. Branches to 45A and 45B. Since each of the arm waveguides 45A and 45B performs differential detection by interference using the signal light and the previous signal light, the signal light is branched into two and delayed to generate a 1-bit delayed interference signal. The configuration is an asymmetric MZ waveguide.
Similarly, the second asymmetric waveguide includes arm waveguides 45C and 45D, and the signal light incident from the second emission end of the 1 × 2 waveguide is guided by the arm guide that forms the asymmetric MZ waveguide. Branches to each of the waveguides 45C and 45D. Since each of the arm waveguides 45C and 45D performs differential detection by interference using the signal light and the previous signal light, the signal light is branched into two and delayed to generate a 1-bit delayed interference signal. The configuration is an asymmetric MZ waveguide.

上述したように、遅延干渉部45が上述したアーム導波路45A及びアーム導波路45Bからなる第1非対称MZ導波路と、アーム導波路45C及びアーム導波路45Dからなる第2非対称MZ導波路とを含んでいる。この第1非対称MZ導波路には、1ビット遅延を発生させるため、アーム導波路45A及び45Bのおのおのの光伝搬時間の差が1ビットとなるよう、非対称性を導入している。例えば、信号光と干渉させる信号光を1ビット遅延させた1ビット遅延干渉信号を発生するため、アーム導波路45Bに対して、後述する遅延時間制御部45B1と位相制御部45B2とが設けられている。
同様に、第2非対称MZ導波路には、1ビット遅延を発生させるため、アーム導波路45C及び45Dのおのおのの光伝搬時間の差が1ビットとなるよう、非対称性を導入している。例えば、信号光と干渉させる信号光を1ビット遅延させた1ビット遅延干渉信号を発生するため、アーム導波路45Dに対して、後述する遅延時間制御部45D1と位相制御部45D2とが設けられている。
As described above, the delay interference unit 45 includes the first asymmetric MZ waveguide including the arm waveguide 45A and the arm waveguide 45B, and the second asymmetric MZ waveguide including the arm waveguide 45C and the arm waveguide 45D. Contains. In order to generate a 1-bit delay in this first asymmetric MZ waveguide, asymmetry is introduced so that the difference in optical propagation time between the arm waveguides 45A and 45B is 1 bit. For example, in order to generate a 1-bit delayed interference signal obtained by delaying the signal light that interferes with the signal light by 1 bit, a delay time control unit 45B1 and a phase control unit 45B2 described later are provided for the arm waveguide 45B. Yes.
Similarly, in order to generate a 1-bit delay in the second asymmetric MZ waveguide, asymmetry is introduced so that the difference in optical propagation time between the arm waveguides 45C and 45D is 1 bit. For example, in order to generate a 1-bit delayed interference signal obtained by delaying the signal light that interferes with the signal light by 1 bit, a delay time control unit 45D1 and a phase control unit 45D2 described later are provided for the arm waveguide 45D. Yes.

このアーム導波路45A及び45B間における光伝搬時間の差、あるいはアーム導波路45C及び45D間における光伝搬時間の差は、温度などの環境条件に伴って変動し、使用する波長に応じても変化する。このため、光伝送に使用する特定の波長および特定の温度において、アーム導波路45A及び45B間、あるいはアーム導波路45C及び45D間における光伝搬時間の差が1ビット遅延に等しくなるように、アーム導波路45A及び45Bからなる第1非対称MZ導波路、あるいはアーム導波路45C及び45Dからなる第1非対称MZ導波路を設計する。アーム導波路45A、45B、45C、45Dの各々は、シリコン導波路、ニオブ酸リチウム導波路、リン化インジウム系化合物半導体導波路などを用いて構成することができる。   The difference in the light propagation time between the arm waveguides 45A and 45B or the difference in the light propagation time between the arm waveguides 45C and 45D varies depending on environmental conditions such as temperature, and also changes depending on the wavelength used. To do. For this reason, at a specific wavelength and a specific temperature used for optical transmission, the arm propagation 45A and 45B or between the arm waveguides 45C and 45D has an optical propagation time difference equal to 1-bit delay. A first asymmetric MZ waveguide composed of the waveguides 45A and 45B or a first asymmetric MZ waveguide composed of the arm waveguides 45C and 45D is designed. Each of the arm waveguides 45A, 45B, 45C, and 45D can be configured using a silicon waveguide, a lithium niobate waveguide, an indium phosphide-based compound semiconductor waveguide, or the like.

すなわち、光受信部4は、入射端に対して、単一モード光ファイバまたは偏波保持単一モード光ファイバを用いた入射光ファイバ46の出射端が接続されている。この入射光ファイバ46は、入射端が光ファイバ伝送路3の出射端が接続されている。
遅延干渉部45の第1及び第2非対称MZ導波路の各々は、それぞれ出射側には二分岐導波路として上述したアーム導波路45A及び45B、アーム導波路45C及び45Dが接続されている。そして、アーム導波路45A及び45Bの各々の出射端から出射する光波、あるいはアーム導波路45A及び45Bの各々の出射端から出射する光波にはπ位相差が生ずるように設計されている。
That is, the light receiving unit 4 is connected to the incident end of the incident end of the incident optical fiber 46 using a single mode optical fiber or a polarization-maintaining single mode optical fiber. The incident optical fiber 46 has an incident end connected to an output end of the optical fiber transmission line 3.
Each of the first and second asymmetric MZ waveguides of the delay interference unit 45 is connected to the above-described arm waveguides 45A and 45B and arm waveguides 45C and 45D as two-branch waveguides on the output side. The light wave emitted from each of the exit ends of the arm waveguides 45A and 45B or the light wave emitted from the exit end of each of the arm waveguides 45A and 45B is designed to have a π phase difference.

差動受信部47は、I成分の二系統の光検知器と、この二系統の光検知器の各々から出力される信号光の差分を取り、第1差動電気信号として出力する第1差動増幅部とを有している。また、差動受信部47は、Q成分の二系統の光検知器と、この二系統の光検知器の各々から出力される信号光の差分を取り、第2差動電気信号として出力する第2差動増幅部とを有している。   The differential receiver 47 takes the difference between the two I-component photodetectors and the signal light output from each of the two photodetectors, and outputs the first difference as a first differential electrical signal. And a dynamic amplification unit. The differential receiver 47 takes the difference between the two light detectors of the Q component and the signal light output from each of the two light detectors, and outputs the difference as a second differential electrical signal. 2 differential amplifiers.

すなわち、差動受信部47のI成分の二系統の光検知器において、一方の光検知器がアーム導波路45Aからの信号光を受け、また他方の光検知器がアーム導波路45Bからの1ビット遅延干渉信号を受ける。そして、差動受信部47の第1差動増幅部は、一方の光検知器が出力する信号光による電気信号と、他方の光検知器が出力する1ビット遅延干渉信号による電気信号との差分をとり、この差分をI成分に対する第1差動電気信号として、増幅部5に対して出力する。   That is, in the two I-system photodetectors of the differential receiver 47, one photodetector receives the signal light from the arm waveguide 45A, and the other photodetector is 1 from the arm waveguide 45B. Receive bit delayed interference signal. The first differential amplifying unit of the differential receiver 47 is configured such that the difference between the electrical signal based on the signal light output from one of the photodetectors and the electrical signal based on the 1-bit delayed interference signal output from the other photodetector. The difference is output to the amplifying unit 5 as a first differential electric signal for the I component.

同様に、差動受信部47のQ成分の二系統の光検知器において、一方の光検知器がアーム導波路45Cからの信号光を受け、また他方の光検知器がアーム導波路45Dからの1ビット遅延干渉信号を受ける。そして、差動受信部47の第2差動増幅部は、一方の光検知器が出力する信号光による電気信号と、他方の光検知器が出力する1ビット遅延干渉信号による電気信号との差分をとり、この差分をQ成分に対する第2差動電気信号として、増幅部5’に対して出力する。   Similarly, in the two-system photodetectors of the Q component of the differential receiver 47, one photodetector receives the signal light from the arm waveguide 45C, and the other photodetector is from the arm waveguide 45D. A 1-bit delayed interference signal is received. The second differential amplifying unit of the differential receiver 47 is configured such that the difference between the electrical signal based on the signal light output from one of the photodetectors and the electrical signal based on the 1-bit delayed interference signal output from the other photodetector. The difference is output to the amplifying unit 5 ′ as a second differential electric signal for the Q component.

非対称MZ導波路においては、アーム導波路45A及び45B間の光伝搬時間の差が常時1ビットに等しくなるよう制御するため、アーム導波路45A及び45Bのいずれか一方または双方に、遅延時間τを制御する遅延時間制御部45B1および位相φを制御する位相制御部45B2を設ける。図12においては、すでに述べたように、遅延時間制御部45B1および位相制御部45B2を、アーム導波路45Bに介挿し、また遅延時間制御部45D1および位相制御部45D2を、アーム導波路45Dに介挿して設けている。
ここで、制御部9は、遅延時間制御部45B1、45D1および位相制御部45B2、45D1を制御するための制御信号を、模式的に矢印で示す制御電気信号系統を介して、遅延干渉部45に対して出力する。
In the asymmetric MZ waveguide, the delay time τ is set to one or both of the arm waveguides 45A and 45B in order to control the difference in the optical propagation time between the arm waveguides 45A and 45B to be always equal to 1 bit. A delay time control unit 45B1 for controlling and a phase control unit 45B2 for controlling the phase φ are provided. In FIG. 12, as already described, the delay time control unit 45B1 and the phase control unit 45B2 are interposed in the arm waveguide 45B, and the delay time control unit 45D1 and the phase control unit 45D2 are interposed in the arm waveguide 45D. It is provided.
Here, the control unit 9 sends control signals for controlling the delay time control units 45B1 and 45D1 and the phase control units 45B2 and 45D1 to the delay interference unit 45 through a control electric signal system schematically indicated by arrows. Output.

図12に示すように、遅延時間制御部45B1、45D1、位相制御部45B2、45D2の各々には、独立した出力ポートから電気的に独立して信号を印加する構成としている。
遅延時間制御部45B1及び45D1の各々は、それぞれアーム導波路45B、45Dの屈折率を制御する機能を有している。例えば、シリコン導波路でアーム導波路(45A、45B、45C、45D)を構成した場合、シリコン導波路は、PN接合を有する導波路であり、このPN接合に順方向あるいは逆方向のバイアスを印加し、制御電気信号に対応した屈折率制御を行ない、1ビット遅延を保持する制御を行なう。このPN接合が遅延時間制御部45B1あるいは45D1となる。
As shown in FIG. 12, each of the delay time control units 45B1 and 45D1 and the phase control units 45B2 and 45D2 is configured to apply a signal electrically independently from an independent output port.
Each of the delay time controllers 45B1 and 45D1 has a function of controlling the refractive index of the arm waveguides 45B and 45D. For example, when an arm waveguide (45A, 45B, 45C, 45D) is configured by a silicon waveguide, the silicon waveguide is a waveguide having a PN junction, and a forward or reverse bias is applied to the PN junction. Then, the refractive index control corresponding to the control electric signal is performed, and the control for holding the 1-bit delay is performed. This PN junction becomes the delay time control unit 45B1 or 45D1.

一方、位相制御部45B2は、I成分に対応した二系統の光検出器の各々への出力光間の位相差がπ/2となるように、制御電気信号に対応した屈折率制御を行なう。同様に、位相制御部45D2は、Q成分に対応した二系統の光検出器の各々への出力光間の位相差、すなわちアーム導波路45Cから出射される信号光と、アーム導波路45Dから出射される1ビット遅延干渉信号との位相差がπ/2となるように、制御電気信号に対応した屈折率制御を行なう。
この位相制御部45B2、45D2の各々は、遅延時間制御部45B1あるいは45D1と同じ構成を用いることができ、位相制御に適切な導波路長に設定すれば良い。
On the other hand, the phase controller 45B2 performs refractive index control corresponding to the control electric signal so that the phase difference between the output lights to each of the two systems of photodetectors corresponding to the I component becomes π / 2. Similarly, the phase controller 45D2 outputs the phase difference between the output lights to each of the two systems of photodetectors corresponding to the Q component, that is, the signal light emitted from the arm waveguide 45C and the arm light 45D. The refractive index control corresponding to the control electric signal is performed so that the phase difference from the 1-bit delayed interference signal is π / 2.
Each of the phase control units 45B2 and 45D2 can use the same configuration as the delay time control unit 45B1 or 45D1, and may be set to a waveguide length suitable for phase control.

また、アーム導波路45A、45B、45C、45Dの各々に対し、ニオブ酸リチウム導波路を用いた場合、ポッケルス効果による複屈折率の変化を用いて、1ビット遅延及び位相制御を行うことが可能である。
また、アーム導波路45A、45B、45C、45Dの各々に対し、リン化インジウム系化合物半導体導波路を用いた場合、シュタルク効果あるいはポッケルス効果による屈折率制御が可能であり、信号光の1ビット遅延及び位相制御を行うことが可能である。
Further, when a lithium niobate waveguide is used for each of the arm waveguides 45A, 45B, 45C, and 45D, it is possible to perform 1-bit delay and phase control using a change in birefringence due to the Pockels effect. It is.
In addition, when an indium phosphide compound semiconductor waveguide is used for each of the arm waveguides 45A, 45B, 45C, and 45D, the refractive index can be controlled by the Stark effect or the Pockels effect, and the signal light is delayed by 1 bit. And phase control.

遅延時間制御部45B1および位相制御部45B2の各々は、第1非対称MZ導波路におけるアーム導波路45A及び45Bのいずれかのアームに、図12に示すように設置すればよい。同様に、遅延時間制御部45D1および位相制御部45D2の各々は、第2非対称MZ導波路におけるアーム導波路45C及び45Dのいずれかのアームに、図12に示すように設置すればよい。   Each of the delay time control unit 45B1 and the phase control unit 45B2 may be installed on any one of the arm waveguides 45A and 45B in the first asymmetric MZ waveguide as shown in FIG. Similarly, each of the delay time control unit 45D1 and the phase control unit 45D2 may be installed on any one of the arm waveguides 45C and 45D in the second asymmetric MZ waveguide as shown in FIG.

しかしながら、遅延時間制御部45B1、45D1、位相制御部15B2、45D2の各々の制御に必要な電圧の低減、あるいはアーム導波路45A、45B、45C、45Dの各々の出射端から出射する光のパワーの等化などの制御も行う必要がある。この場合、アーム導波路45A及び45Bの双方に対し、遅延時間制御部45B1および位相制御部45B2を設け、またアーム導波路45C及び45Dの双方に対し、遅延時間制御部45C1および位相制御部45D2を設けるように構成しても良い。   However, the voltage required for controlling each of the delay time control units 45B1 and 45D1, and the phase control units 15B2 and 45D2, or the power of the light emitted from the output ends of the arm waveguides 45A, 45B, 45C, and 45D, respectively. It is also necessary to perform control such as equalization. In this case, a delay time control unit 45B1 and a phase control unit 45B2 are provided for both arm waveguides 45A and 45B, and a delay time control unit 45C1 and a phase control unit 45D2 are provided for both arm waveguides 45C and 45D. You may comprise so that it may provide.

AD変換部6及び6’の各々は、それぞれ増幅部5、5’を介して入力される、差動受信部77から出力されたI成分の第1差動電気信号、Q成分の第2差動電気信号の各々をデジタル電気信号に変換する。このとき、AD変換部6、6’は、それぞれ第1差動電気信号、第2差動電気信号に重畳するノイズなどにより、デジタル電気信号に変換する際に、誤変換する可能性がある。
このため、増幅部5、5’の各々は、リミッタアンプから構成されており、それぞれ第1差動電気信号、第2差動電気信号の誤変換を避ける目的で、信号振幅の異なる入力信号を一定振幅の出力信号に増幅し波形整形を行うために導入してある。したがって、影響が無視できる程度のノイズしか重畳されないのであれば、増幅部5、5’を省略してもよい。
Each of the AD conversion units 6 and 6 ′ is input through the amplification units 5 and 5 ′, respectively, and the first differential electrical signal of I component output from the differential reception unit 77 and the second difference of the Q component. Each of the electrical signals is converted into a digital electrical signal. At this time, there is a possibility that the AD conversion units 6 and 6 ′ may perform erroneous conversion when converting the digital electric signal due to noise superimposed on the first differential electric signal and the second differential electric signal, respectively.
For this reason, each of the amplifying units 5 and 5 ′ is composed of a limiter amplifier. In order to avoid erroneous conversion of the first differential electric signal and the second differential electric signal, input signals having different signal amplitudes are used. It is introduced to amplify the output signal with a constant amplitude and perform waveform shaping. Therefore, if only noise that can be ignored is superimposed, the amplifying units 5 and 5 ′ may be omitted.

図12においては、増幅部5、5’及び制御部9に対する接続経路の一部のみを表示してある。すなわち、AD変換部6、6’の各々は、それぞれ第1差動電気信号、第2電気信号を変換して第1デジタル電気信号、第2デジタル電気信号を生成する。
そして、AD変換部6、6’の各々は、それぞれ第1デジタル電気信号、第2デジタル電気信号を、分岐部7、7’にに対して出力する。
図1に戻り、分岐部7は、入力されるI成分の第1デジタル電気信号を二経路に分岐し、一方の分岐した経路の第1デジタル電気信号を外部のデータ処理回路へ出力し、他方の分岐した経路の第1デジタル電気信号を並列バンドパスフィルタ8に対して出力する。
分岐部7’は、入力されるQ成分の第2デジタル電気信号を二経路に分岐し、一方の分岐した経路の第2デジタル電気信号を外部のデータ処理回路へ出力し、他方の分岐した経路の第2デジタル電気信号を並列バンドパスフィルタ8’に対して出力する。
データ処理回路は、第1及び第2デジタル電気信号の復号処理などを行い、得られた受信データを受信者に供給する。
In FIG. 12, only a part of the connection path for the amplification units 5, 5 ′ and the control unit 9 is displayed. That is, each of the AD conversion units 6 and 6 ′ converts the first differential electric signal and the second electric signal to generate the first digital electric signal and the second digital electric signal, respectively.
Then, each of the AD converters 6 and 6 ′ outputs the first digital electric signal and the second digital electric signal to the branching units 7 and 7 ′, respectively.
Returning to FIG. 1, the branching unit 7 branches the input first digital electric signal of the I component into two paths, outputs the first digital electric signal of one branched path to the external data processing circuit, and The first digital electric signal of the branched path is output to the parallel band pass filter 8.
The branching unit 7 ′ branches the input second digital electric signal of the Q component into two paths, outputs the second digital electric signal of one branched path to an external data processing circuit, and the other branched path Are output to the parallel bandpass filter 8 '.
The data processing circuit performs a decoding process on the first and second digital electric signals and supplies the received data obtained to the receiver.

また、分岐部7あるいは7’が隣接するフレーム間の時間間隔の時間幅を一定とする、すなわち等間隔の時間幅とする機能を有している場合、以下に示す制御を行う。
すなわち、分岐部7は、分岐後の他方の経路の第1デジタル電気信号を、内部のバッファメモリに予め設定された複数個、例えばM個のフレームのデータを、AD変換部6から入力される毎に順次格納する。
そして、分岐部7は、M個のフレームが格納されたことを検出すると、M個のフレームを等時間間隔に配列して、例えばフレーム間の時間間隔をゼロとして、このM個のフレームを一つの系列として、並列バンドパスフィルタ8へ出力する。
Further, when the branching unit 7 or 7 ′ has a function of making the time width of the time interval between adjacent frames constant, that is, having a time width of equal intervals, the following control is performed.
That is, the branching unit 7 receives the first digital electric signal of the other path after the branching, and a plurality of, for example, M frames of data set in advance in the internal buffer memory from the AD conversion unit 6. Store sequentially.
When the branching unit 7 detects that the M frames are stored, the branching unit 7 arranges the M frames at equal time intervals, for example, sets the time interval between the frames to zero, and sets the M frames. It outputs to the parallel band pass filter 8 as one series.

同様に、分岐部7’は、分岐後の他方の経路の第2デジタル電気信号を、内部のバッファメモリに予め設定された複数個、例えばM個のフレームのデータを、AD変換部6’から入力される毎に順次格納する。
そして、分岐部7’は、M個のフレームが格納されたことを検出すると、M個のフレームを等時間間隔に配列して、例えばフレーム間の時間間隔をゼロとして、このM個のフレームを一つの系列として、並列バンドパスフィルタ8’へ出力する。
Similarly, the branching unit 7 ′ receives the second digital electric signal of the other path after branching, a plurality of, for example, M frames of data set in advance in the internal buffer memory, from the AD converting unit 6 ′. Store each time it is entered.
Then, when the branching unit 7 ′ detects that M frames are stored, the M frames are arranged at equal time intervals, for example, the time interval between the frames is set to zero, and the M frames are arranged. As a series, it is output to the parallel bandpass filter 8 '.

ここで、分岐部7及び7’の各々が有するバッファ数をM=16として説明したが、この値に限定されるものではなく、各コム成分のパワーおよび位相の測定精度に応じて設定すればよい。
また、光受信部4に入射する信号光において、各フレームが時間的に一定の間隔で配列されていることが保証されている伝送システムの場合には、分岐部7、7’の各々にバッファメモリを設けて、隣接するフレーム間の時間間隔の時間幅を一定とする機能を省略することができる。
Here, the number of buffers included in each of the branching units 7 and 7 ′ has been described as M = 16. However, the number of buffers is not limited to this value, and may be set according to the measurement accuracy of the power and phase of each comb component. Good.
Further, in the case of a transmission system in which the signal light incident on the optical receiving unit 4 is guaranteed to be arranged at regular intervals in time, a buffer is provided in each of the branching units 7 and 7 ′. The function of providing a memory and making the time width of the time interval between adjacent frames constant can be omitted.

並列バンドパスフィルタ8は、すでに説明したように、バンドパスフィルタ80、81及び82の各々から、それぞれの透過周波数に対応した周波数シフトのコム成分の電気信号を抽出し、それぞれ周波数ν1、ν2及びν3の周波数シフトの電気信号を、制御部9に対して出力する。
同様に、並列バンドパスフィルタ8’は、すでに説明したように、バンドパスフィルタ80’、81’及び82’の各々から、それぞれの透過周波数に対応した周波数シフトのコム成分の電気信号を抽出し、それぞれ周波数ν1、ν2及びν3の周波数シフトの電気信号を、制御部9に対して出力する。
制御部9は、並列バンドパスフィルタ8、8’の各々から供給される周波数ν1、ν2及びν3の各周波数シフトの電気信号から、I成分及びQ成分毎に各コム成分のパワーおよび位相を求める。
As described above, the parallel band-pass filter 8 extracts the frequency-shifted comb component electrical signal corresponding to each transmission frequency from each of the band-pass filters 80, 81, and 82, and the frequencies ν1, ν2, and An electrical signal having a frequency shift of ν 3 is output to the control unit 9.
Similarly, as described above, the parallel bandpass filter 8 ′ extracts the electric signal of the comb component of the frequency shift corresponding to each transmission frequency from each of the bandpass filters 80 ′, 81 ′ and 82 ′. , Output frequency-shifted electrical signals of frequencies ν1, ν2 and ν3 to the control unit 9, respectively.
The control unit 9 obtains the power and phase of each comb component for each I component and Q component from the electrical signals of frequency shifts of the frequencies ν1, ν2 and ν3 supplied from each of the parallel bandpass filters 8 and 8 ′. .

すなわち、制御部9は、I成分及びQ成分毎に、中心周波数である周波数ν0のコム成分のパワーを、隣接する周波数ν1のコム成分のパワーを除算し、周波数ν0と周波数ν1とのパワー比を算出する。そして、制御部9は、この周波数ν0と周波数ν1とのパワー比に基づいて、遅延干渉部45における信号光のビット遅延量を算出する。
そして、制御部9は、この周波数ν0と周波数ν1とのパワー比が最小となるように、I成分及びQ成分毎に、遅延時間制御部45B1あるいは45D1を、制御信号である制御電気信号を用いて制御することにより、1ビット遅延を安定化する。
That is, the control unit 9 divides the power of the comb component of the frequency ν0 that is the center frequency by the power of the comb component of the adjacent frequency ν1 for each I component and Q component, and the power ratio between the frequency ν0 and the frequency ν1. Is calculated. Then, the control unit 9 calculates the bit delay amount of the signal light in the delay interference unit 45 based on the power ratio between the frequency ν0 and the frequency ν1.
Then, the control unit 9 uses the delay time control unit 45B1 or 45D1 for each of the I component and the Q component so that the power ratio between the frequency ν0 and the frequency ν1 is minimized. 1-bit delay is stabilized by controlling.

ここで、制御部9は、例えば、パワー比とこのパワー比に対応して遅延量を制御する制御電気信号との対応を、周波数ν1の位相の変化量の示す極性毎に示す遅延時間制御テーブルが内部記憶部に、I成分及びQ成分の各々に対応して予め書き込まれて記憶されている。制御部9は、I成分及びQ成分毎に、周波数ν1の位相変化の極性に対応するパワー比と制御電気信号の遅延時間制御テーブルを選択する。そして、制御部9は、選択した遅延時間制御テーブルから、算出したパワー比に対応する制御電気信号を抽出し、抽出した制御電気信号を、I成分及びQ成分の各々に対応させて、光受信部4に対して出力する。ここで、遅延量を制御する制御電気信号は、現在のパワー比を所望の値とするように、遅延時間制御部45B1、45D1の各々が、それぞれアーム導波路45B、45Dの屈折率を変化させる電圧値あるいは電流値である。後述する周波数ν1の位相の変化量の示す極性により、ビット遅延量の絶対値が同一であってもこの電圧値あるいは電流値が変化する。   Here, the control unit 9, for example, a delay time control table that indicates the correspondence between the power ratio and the control electrical signal that controls the delay amount corresponding to the power ratio, for each polarity indicated by the phase change amount of the frequency ν 1. Are previously written and stored in the internal storage unit corresponding to each of the I component and the Q component. The control unit 9 selects a power ratio corresponding to the polarity of the phase change of the frequency ν1 and a delay time control table of the control electric signal for each of the I component and the Q component. Then, the control unit 9 extracts a control electrical signal corresponding to the calculated power ratio from the selected delay time control table, and associates the extracted control electrical signal with each of the I component and the Q component to receive light. Output to unit 4. Here, the control electric signal for controlling the delay amount causes the delay time control units 45B1 and 45D1 to change the refractive indexes of the arm waveguides 45B and 45D, respectively, so that the current power ratio becomes a desired value. Voltage value or current value. The voltage value or the current value changes even if the absolute value of the bit delay amount is the same due to the polarity indicated by the phase change amount of the frequency ν1 described later.

また、周波数ν1の位相の変化量の示す極性とは、予め実験やシミュレーションにより、バンドパスフィルタ81、81’の各々から出力される周波数ν1の電気信号成分の位相を、例えば0.1ビット遅延から1ビット遅延を含んで1.9ビット遅延までの場合の各々を求めておく。そして、1ビット遅延に対して、0.1ビット遅延から0.9ビット遅延までの遅延範囲における位相と、1.1ビット遅延から1.9ビット遅延までの遅延範囲における位相の各々と、1ビット遅延の位相との差分を求めておく。そして、1ビット未満の遅延における位相差と、1ビットを超える遅延における位相差とが+及び−のいずれの極性であるかを求め、この極性毎に遅延制御テーブルを作成しておく。   Further, the polarity indicated by the phase change amount of the frequency ν1 means that the phase of the electric signal component of the frequency ν1 output from each of the bandpass filters 81 and 81 ′ is, for example, 0.1 bit delayed by experiment or simulation in advance. To 1.9 bit delay including 1 bit delay. For each 1-bit delay, a phase in a delay range from a 0.1-bit delay to a 0.9-bit delay, a phase in a delay range from a 1.1-bit delay to a 1.9-bit delay, and 1 The difference from the phase of the bit delay is obtained in advance. Then, it is determined whether the phase difference in the delay of less than 1 bit and the phase difference in the delay of more than 1 bit are + and −, and a delay control table is created for each polarity.

そして、制御部9は、予め内部記憶部に書き込まれて記憶されている1ビット遅延時の位相を読み出す。また、制御部9は、M個のフレームに対応する、バンドパスフィルタ81、81’の各々から供給されるデジタル電気信号における周波数ν1の位相をフーリエ変換により求める。また、制御部9は、読み出した1ビット遅延時の位相とフーリエ変換により求めた位相との差分をとり、この差分の極性に対応した遅延制御テーブルを内部記憶部から抽出することになる。ここでは、周波数ν1で説明したが周波数ν2を用いて、極性を求めるように構成しても良い。   Then, the control unit 9 reads the phase at the time of 1-bit delay that is written and stored in the internal storage unit in advance. Further, the control unit 9 obtains the phase of the frequency ν1 in the digital electric signal supplied from each of the bandpass filters 81 and 81 'corresponding to M frames by Fourier transform. Further, the control unit 9 takes the difference between the read phase at the time of 1-bit delay and the phase obtained by Fourier transform, and extracts the delay control table corresponding to the polarity of this difference from the internal storage unit. Here, the description has been made with the frequency ν1, but the polarity may be obtained using the frequency ν2.

また、制御部9は、I成分及びQ成分毎に、周波数ν1だけでなく周波数ν2の位相もフーリエ変換により求め、周波数ν1及びこの周波数ν1のコム成分の位相と、周波数ν2及びこの周波数ν2のコム成分の位相とから、図7や図8に示す周波数シフト量と位相との2次元座標系における線形関数を、外挿処理により導出して求める。そして、制御部9は、I成分及びQ成分毎に、この求めた線形関数により、周波数シフトがゼロ、すなわち中心周波数の位相を求める。   Further, the control unit 9 obtains not only the frequency ν1 but also the phase of the frequency ν2 for each of the I component and the Q component by Fourier transform, and the phase of the frequency ν1 and the comb component of the frequency ν1, the frequency ν2 and the frequency ν2 Based on the phase of the comb component, a linear function in the two-dimensional coordinate system of the frequency shift amount and phase shown in FIG. 7 and FIG. 8 is derived by extrapolation processing. And the control part 9 calculates | requires the phase of a frequency shift to zero, ie, a center frequency, by this calculated | required linear function for every I component and Q component.

ここで、制御部9の内部記憶部には、光送信部2が出射する信号光の中心周波数と位相との対応が、算出されて予め書き込まれて記憶されている。また、制御部9の内部記憶部には、I成分及びQ成分毎に位相制御テーブルが予め書き込まれて記憶されている。この位相制御テーブルは、位相差とこの位相差を制御する制御電気信号との対応を示している。ここで位相差とは、光送信部2が出射する信号光の中心周波数の位相と、制御部9において周波数ν1及びν2による線形関数から求めた中心周波数の位相との差を示している。予め実験あるいはシミュレーションにより、位相差と、この位相差を0とする制御電気信号との対応関係を位相制御テーブルとする。ここで、位相を制御する制御電気信号は、現在の位相差を0とするように、位相制御部45B2、45D2の各々が、それぞれアーム導波路45B、45Dの屈折率を変化させる電圧値あるいは電流値である。   Here, the correspondence between the center frequency and the phase of the signal light emitted from the optical transmission unit 2 is calculated and written and stored in the internal storage unit of the control unit 9. In the internal storage unit of the control unit 9, a phase control table is written and stored in advance for each of the I component and the Q component. This phase control table shows the correspondence between the phase difference and the control electric signal for controlling the phase difference. Here, the phase difference indicates a difference between the phase of the center frequency of the signal light emitted from the optical transmission unit 2 and the phase of the center frequency obtained by the control unit 9 from a linear function based on the frequencies ν1 and ν2. A correspondence relationship between a phase difference and a control electric signal in which this phase difference is 0 is set as a phase control table in advance through experiments or simulations. Here, the control electric signal for controlling the phase is a voltage value or current that causes the phase control units 45B2 and 45D2 to change the refractive indexes of the arm waveguides 45B and 45D, respectively, so that the current phase difference is zero. Value.

次に、制御部9は、バンドパスフィルタ81及び82の各々から、また、バンドパスフィルタ81’及び82’の各々から、それぞれ周波数ν1、ν2のデジタル電気信号を入力し、このデジタル電気信号から周波数ν1、ν2の位相を求める。また、制御部9は、I成分及びQ成分毎に、光送信部2が出射する信号光の中心周波数における位相を内部記憶部から読み出し、この読み出した位相から、デジタル電気信号から求めた位相を減算し、位相差を求める。
そして、制御部9は、I成分及びQ成分毎に、求めた位相差に対応する制御電気信号としての電圧値あるいは電流値を位相制御テーブルから読み出し、読み出した制御電気信号を光受信部4に対して出力する。
したがって、制御部9は、パワー比および位相算出のための演算回路を含むデジタル回路、上記校正データである遅延制御テーブル及び位相制御テーブルを格納する内部記憶部として、不揮発メモリを有し、また遅延時間制御部45B1、45D1と位相制御部45B2、45D2の各々への制御電気信号となる電圧または電流を発生するための信号源から構成されている。
Next, the control unit 9 inputs digital electric signals of frequencies ν1 and ν2 from the bandpass filters 81 and 82 and from the bandpass filters 81 ′ and 82 ′, respectively. Find the phases of frequencies ν1 and ν2. Further, the control unit 9 reads the phase at the center frequency of the signal light emitted from the optical transmission unit 2 for each of the I component and the Q component from the internal storage unit, and calculates the phase obtained from the digital electrical signal from the read phase. Subtract to find the phase difference.
Then, the control unit 9 reads out the voltage value or current value as the control electric signal corresponding to the obtained phase difference for each of the I component and the Q component from the phase control table, and sends the read control electric signal to the optical receiving unit 4. Output.
Therefore, the control unit 9 has a non-volatile memory as a digital circuit including an arithmetic circuit for calculating a power ratio and a phase, an internal storage unit for storing the delay control table and the phase control table as the calibration data, and a delay. The time control units 45B1 and 45D1 and the phase control units 45B2 and 45D2 are each composed of a signal source for generating a voltage or current to be a control electric signal.

本実施形態は、上述した構成により、I成分及びQ成分の各々に対して、ビット遅延制御による1ビット遅延の常時安定化と、信号光の位相の制御(位相変動制御)による差動検出ペナルティの解消とを、コム成分の線スペクトルを用いて同時に行なうことができ、受信精度の安定性に優れ、かつ受信感度の高いコヒーレント光伝送システムを実現することが可能となる。
本実施形態の構成に基づいて、ビット周期または1フレームのビット数を変更、すなわちフレーム周期を変更することにより、OTNに限らず、Ethernet(登録商標)など、他の光伝送方式に対応したコヒーレント光伝送システムを構築することができる。
また、本実施形態において、制御部9の求めたビット遅延量および中心周波数での位相を、光送信部2に対してフィードバックするよう構成することにより、光送信部2の安定化に利用することができる。
また、本実施形態において、光ファイバ伝送路3に接続する別のコヒーレント光伝送ネットワークに属する光送信部に対してフィードバックしてもよい。
In the present embodiment, with the configuration described above, for each of the I component and the Q component, the 1-bit delay is always stabilized by the bit delay control, and the differential detection penalty by the control of the phase of the signal light (phase fluctuation control). Can be simultaneously performed using the line spectrum of the comb component, and it is possible to realize a coherent optical transmission system that has excellent reception accuracy and high reception sensitivity.
Based on the configuration of the present embodiment, the bit period or the number of bits of one frame is changed, that is, the frame period is changed, so that not only OTN but also coherent compatible with other optical transmission systems such as Ethernet (registered trademark). An optical transmission system can be constructed.
Further, in the present embodiment, the bit delay amount and the phase at the center frequency obtained by the control unit 9 are fed back to the optical transmission unit 2 to be used for stabilizing the optical transmission unit 2. Can do.
Moreover, in this embodiment, you may feed back with respect to the optical transmission part which belongs to another coherent optical transmission network connected to the optical fiber transmission line 3. FIG.

<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の構成は、第1の実施形態と同様であるため、図1を用いて説明する。以下、第2の実施形態が第1の実施形態と異なる構成及び動作についてのみ説明する。
図1における光送信部2から出射される信号光の偏波は一定であるが、光受信部4に入射される信号光の偏波は、光ファイバ伝送路3を伝搬していく過程において、光ファイバ伝送路3の偏波特性の変動にともなって変動する可能性がある。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. Only the configuration and operation of the second embodiment different from those of the first embodiment will be described below.
The polarization of the signal light emitted from the optical transmission unit 2 in FIG. 1 is constant, but the polarization of the signal light incident on the optical reception unit 4 is in the process of propagating through the optical fiber transmission line 3. There is a possibility that it will fluctuate with fluctuations in the polarization characteristics of the optical fiber transmission line 3.

このため、光受信部4における遅延干渉部45を構成するアーム導波路45A、45B45C及び45Dの各々の屈折率が偏波に依存する場合、光受信部4に入射する信号光の偏波に応じて、第1非対称MZ導波路のアーム導波路45A及び45B(二分岐導波路)の各々のビット遅延時間、また第2非対称MZ導波路のアーム導波路45C及び45D(二分岐導波路)の各々のビット遅延時間が変動する。また、同様に、光受信部4に入射する信号光の偏波に応じて、第1非対称MZ導波路のアーム導波路45A及び45Bの各々を伝搬する信号光間の位相差(信号光の位相差)、また第2非対称MZ導波路のアーム導波路45C及び45Dの各々を伝搬する信号光間の位相差が変動する。   For this reason, when the refractive index of each of the arm waveguides 45A, 45B45C and 45D constituting the delay interference unit 45 in the optical receiving unit 4 depends on the polarization, it depends on the polarization of the signal light incident on the optical receiving unit 4 The bit delay time of each of the arm waveguides 45A and 45B (bifurcated waveguide) of the first asymmetric MZ waveguide, and each of the arm waveguides 45C and 45D (bifurcated waveguide) of the second asymmetric MZ waveguide The bit delay time varies. Similarly, the phase difference between the signal lights propagating through each of the arm waveguides 45A and 45B of the first asymmetric MZ waveguide according to the polarization of the signal light incident on the optical receiver 4 (the level of the signal light). The phase difference between the signal lights propagating through the arm waveguides 45C and 45D of the second asymmetric MZ waveguide varies.

上述したビット遅延および位相差の変動を解消するためには、光受信部4に入射する信号光の偏波を一定に保持することが解決策の一つとして挙げられる。
次に、図13は、光ファイバ伝送路3から光受信部4に入射する信号光の偏波を一定に保持する偏波制御部50を説明するための図である。この図13においては、光ファイバ伝送路3の出射端から、光受信部4の入射側のみを抽出して図示してある。 光受信部4の出力端子は、図1に示すように、増幅部5、5’の入力端子に接続される。
光ファイバ伝送路3の出射端を偏波制御部50の入射端に接続する。偏波制御部50は、例えば、4分の1(1/4)波長板及び2分の1(1/2)波長板を用いた偏波変換素子と偏波モニタとを備え、入射する信号光の偏波を常時一定に保持する機能を有している。
In order to eliminate the above-described bit delay and fluctuation in phase difference, one solution is to keep the polarization of the signal light incident on the optical receiver 4 constant.
Next, FIG. 13 is a diagram for explaining the polarization controller 50 that keeps the polarization of the signal light incident on the optical receiver 4 from the optical fiber transmission line 3 constant. In FIG. 13, only the incident side of the light receiving unit 4 is extracted from the emission end of the optical fiber transmission line 3 and illustrated. As shown in FIG. 1, the output terminal of the optical receiver 4 is connected to the input terminals of the amplifiers 5 and 5 ′.
The exit end of the optical fiber transmission line 3 is connected to the entrance end of the polarization controller 50. The polarization controller 50 includes, for example, a polarization conversion element and a polarization monitor using a quarter (¼) wavelength plate and a half (½) wavelength plate, and an incident signal. It has a function to keep the polarization of light constant at all times.

本実施形態においては、遅延干渉部45におけるアーム導波路45A、45B、45C及び45Dの各々がTE(Transverse Electric wave)偏波に対して、最適化されている構成とする。
この場合、偏波制御部50は、出射する信号光の偏波が予め設定されたTE偏波に保持されるよう、光ファイバ伝送路3から入射される信号光の偏波を制御する。
また、偏波制御部50は、出射端に対して、偏波保持単一モード光ファイバを用いた接続光ファイバ51の一端が接続されている。
この接続光ファイバ51は、他端が光受信部4の入射端に接続されている。ここで、光受信部4の入射端と、遅延干渉部45の入射端を接続する入射光ファイバ46(図12)には、偏波保持単一モード光ファイバを用いる。
In this embodiment, each of the arm waveguides 45A, 45B, 45C, and 45D in the delay interference unit 45 is configured to be optimized for TE (Transverse Electric wave) polarization.
In this case, the polarization control unit 50 controls the polarization of the signal light incident from the optical fiber transmission line 3 so that the polarization of the outgoing signal light is held at a preset TE polarization.
The polarization control unit 50 has one end of a connection optical fiber 51 that uses a polarization-maintaining single mode optical fiber connected to the output end.
The other end of the connection optical fiber 51 is connected to the incident end of the optical receiver 4. Here, a polarization-maintaining single-mode optical fiber is used as the incident optical fiber 46 (FIG. 12) that connects the incident end of the optical receiving unit 4 and the incident end of the delay interference unit 45.

上述した構成により、本実施形態によれば、光受信部4に入射する信号光の偏波状態を一定に保持し、光ファイバ伝送路3の偏波特性が変動し、信号光の偏波が変化した場合においても、1ビット遅延を保持して安定化され、信号光の位相変動抑制による受信感度が向上したコヒーレント光伝送システムを構成することができる。
また、本実施形態においては、遅延干渉部45のTE偏波に対して最適化する構成を採用したが、このTE偏波に限定されるものでなく、TE偏波に対して偏光方向が直交するTM(Transverse Magnetic wave)偏波、あるいは、他の偏波に対して最適化する構成としても良い。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the polarization state of the signal light incident on the optical receiver 4 is kept constant, the polarization characteristics of the optical fiber transmission line 3 fluctuate, and the polarization of the signal light Even when the signal changes, it is possible to configure a coherent optical transmission system that is stabilized while maintaining a 1-bit delay and improved in receiving sensitivity by suppressing phase fluctuation of signal light.
In the present embodiment, the configuration for optimizing the TE polarization of the delay interference unit 45 is adopted. However, the configuration is not limited to this TE polarization, and the polarization direction is orthogonal to the TE polarization. It is good also as a structure optimized with respect to TM (Transverse Magnetic wave) polarization to be performed or another polarization.

<第3の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態の構成は、第1の実施形態と同様であるため、図1を用いて説明する。以下、第3の実施形態が第1の実施形態と異なる構成及び動作についてのみ説明する。
図1における光送信部2から出射される信号光の偏波は一定であるが、光受信部4に入射される信号光の偏波は、光ファイバ伝送路3を伝搬していく過程において、光ファイバ伝送路3の偏波特性の変動にともなって変動する可能性がある。
<Third Embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. Only the configuration and operation of the third embodiment different from those of the first embodiment will be described below.
The polarization of the signal light emitted from the optical transmission unit 2 in FIG. 1 is constant, but the polarization of the signal light incident on the optical reception unit 4 is in the process of propagating through the optical fiber transmission line 3. There is a possibility that it will fluctuate with fluctuations in the polarization characteristics of the optical fiber transmission line 3.

このため、光受信部4における遅延干渉部45を構成するアーム導波路45A、45B、45C及び45Dの各々の屈折率が偏波に依存する場合、光受信部4に入射する信号光の偏波に応じて、第1非対称MZ導波路のアーム導波路45A及び45B(二分岐導波路)の各々のビット遅延時間、また第2非対称MZ導波路のアーム導波路45C及び45D(二分岐導波路)の各々のビット遅延時間が変動する。また、同様に、光受信部4に入射する信号光の偏波に応じて、第1非対称MZ導波路のアーム導波路45A及び45Bの各々を伝搬する信号光間の位相差(信号光の位相差)、また第2非対称MZ導波路のアーム導波路45C及び45Dの各々を伝搬する信号光間の位相差が変動する。   For this reason, when the refractive index of each of the arm waveguides 45A, 45B, 45C and 45D constituting the delay interference unit 45 in the optical receiver 4 depends on the polarization, the polarization of the signal light incident on the optical receiver 4 In accordance with the bit delay time of each of the arm waveguides 45A and 45B (bifurcated waveguide) of the first asymmetric MZ waveguide, and the arm waveguides 45C and 45D (bifurcated waveguide) of the second asymmetric MZ waveguide. Each bit delay time varies. Similarly, the phase difference between the signal lights propagating through each of the arm waveguides 45A and 45B of the first asymmetric MZ waveguide according to the polarization of the signal light incident on the optical receiver 4 (the level of the signal light). The phase difference between the signal lights propagating through the arm waveguides 45C and 45D of the second asymmetric MZ waveguide varies.

上述した構成において、直交する二つの偏波(例えば、TE偏波及びTM偏波)に対して独立した受信系を構成することにより、1ビット遅延を保持して安定化され、かつ位相変動抑制による受信感度が向上したコヒーレント光伝送システムを構成することができる。
次に、図14は、直交する二つの偏波に対して独立した受信系を有するコヒーレント光伝送システムの構成を示す図である。この図14においては、光送信部2、AD変換部6、分岐部7、7’、並列バンドパスフィルタ8、8’、制御部9の各部を省略して図示してあるが、TE偏波及びTM偏波の各々の偏波に対応して、独立した受信系として、I成分の増幅部5_1及び5’_1、Q成分の増幅部5_2、5’_2のそれぞれの出力段に対して、図示しない分岐部7、7’、並列バンドパスフィルタ8、8’、制御部9、9’が図1と同様に各々設けられている。ここで、増幅部5_1、5’_1、5_2、5’_2の各々は、増幅部5と同様の構成である。
In the configuration described above, by configuring an independent reception system for two orthogonal polarizations (for example, TE polarization and TM polarization), it is stabilized while maintaining a 1-bit delay, and phase fluctuation suppression Thus, a coherent optical transmission system with improved reception sensitivity can be configured.
Next, FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a coherent optical transmission system having an independent reception system for two orthogonal polarizations. In FIG. 14, the optical transmission unit 2, the AD conversion unit 6, the branching units 7 and 7 ′, the parallel bandpass filters 8 and 8 ′, and the control unit 9 are omitted, but the TE polarized wave is illustrated. As an independent receiving system corresponding to each of the polarizations of TM and TM, the output stages of the I-component amplification units 5_1 and 5′_1 and the Q-component amplification units 5_2 and 5′_2 are as follows: Branch units 7 and 7 ′, parallel band pass filters 8 and 8 ′, and control units 9 and 9 ′ (not shown) are provided as in FIG. Here, each of the amplification units 5_1, 5′_1, 5_2, and 5′_2 has the same configuration as that of the amplification unit 5.

したがって、例えば、増幅部5_1、5’_1、5_2、5’_2の各々から出力されるデジタル電気信号が、それぞれ接続されたAD変換部6、6’、分岐部7、7’、並列バンドパスフィルタ8、8’、制御部9に順次伝達され、制御部9が光受信部4に対して、I成分及びQ成分のデジタル電気信号に基づいて制御電気信号を出力して制御を行う。
一方、増幅部5’から出力されるデジタル電気信号が、AD変換部6’、分岐部7’、並列バンドパスフィルタ8’、制御部9’に順次伝達され、制御部9’が光受信部4’に対して、デジタル電気信号に基づいて制御電気信号を出力して制御を行う。
ここで、光受信部4’、増幅部5’、AD変換部6’、分岐部7’、並列バンドパスフィルタ8’、制御部9’の各々は、それぞれ光受信部4、増幅部5、AD変換部6、分岐部7、並列バンドパスフィルタ8、制御部9と同様の構成である。
また、分岐部7及び7’のデータ処理回路への出力端子に対し、選択回路を設けて、分岐部7または7’のいずれの出力をデータ処理回路に供給するかを選択する。この選択回路は、出力の選択を行う際、増幅部5_1及び5’_1と、増幅部5_2及び増幅部5’_2とのデジタル電気信号の強度を比較し、強度の大きい方の出力を、データ処理回路に選択する処理を行う。
Therefore, for example, the digital electrical signals output from each of the amplification units 5_1, 5′_1, 5_2, and 5′_2 are respectively connected to the AD conversion units 6 and 6 ′, the branching units 7 and 7 ′, and the parallel bandpass. The signals are sequentially transmitted to the filters 8, 8 ′ and the control unit 9, and the control unit 9 controls the optical receiving unit 4 by outputting a control electrical signal based on the digital electrical signals of the I component and the Q component.
On the other hand, the digital electric signal output from the amplification unit 5 ′ is sequentially transmitted to the AD conversion unit 6 ′, the branching unit 7 ′, the parallel bandpass filter 8 ′, and the control unit 9 ′, and the control unit 9 ′ is transmitted to the optical receiving unit. 4 'is controlled by outputting a control electric signal based on the digital electric signal.
Here, each of the optical receiving unit 4 ′, the amplifying unit 5 ′, the AD converting unit 6 ′, the branching unit 7 ′, the parallel bandpass filter 8 ′, and the control unit 9 ′ includes the optical receiving unit 4, the amplifying unit 5, The configuration is the same as that of the AD conversion unit 6, branching unit 7, parallel bandpass filter 8, and control unit 9.
In addition, a selection circuit is provided for the output terminals to the data processing circuit of the branching units 7 and 7 ′, and it is selected which output of the branching unit 7 or 7 ′ is supplied to the data processing circuit. When selecting the output, the selection circuit compares the strengths of the digital electric signals of the amplifying units 5_1 and 5′_1 and the amplifying units 5_2 and 5′_2, and outputs the output having the higher strength to the data The processing circuit selects a process.

また、本実施形態においては、第2の実施形態と同様に、光受信部4及び4’の各々を、遅延干渉部45のTE偏波に対して最適化した構成としている。 この光受信部4’は、光受信部4と同様の構成である。
図14において、偏波分離部60は、入射端が光ファイバ伝送路3の出射端に対して接続されている。また、偏波分離部60は、遅延干渉部45に対応したTE偏波と平行な方向の直線偏波の光波を出射する第1の出射端と、TM偏波と平行な方向の直線偏波の光波を出射する第2の出射端とを備えている。この偏波分離部60は、例えば、偏光プリズムを用いた、偏光方向によって光波を分離する偏光ビームスプリッタを用いることができる。
Further, in the present embodiment, as in the second embodiment, each of the optical receiving units 4 and 4 ′ is configured to be optimized with respect to the TE polarization of the delay interference unit 45. This optical receiver 4 ′ has the same configuration as the optical receiver 4.
In FIG. 14, the polarization separation unit 60 is connected at the incident end to the output end of the optical fiber transmission line 3. The polarization separation unit 60 includes a first emission end that emits a linearly polarized light wave parallel to the TE polarization corresponding to the delay interference unit 45, and a linear polarization parallel to the TM polarization. And a second emission end for emitting the light wave. For example, a polarization beam splitter using a polarization prism that separates light waves according to the polarization direction can be used as the polarization separation unit 60.

また、偏波分離部60は、第1の出射端が光受信部4の入射端に対し、接続光ファイバ21を介して接続されている。接続光ファイバ61は、一端が偏波分離部60の第1の出射端に接続され、他端が光受信部4の入射端に接続されている。また、偏波分離部60は、第2の出射端が偏波回転部63の入射端に対し、接続光ファイバ62を介して接続されている。接続光ファイバ62は、一端が偏波分離部60の第2の出射端に接続され、他端が偏波回転部23の入射端に接続されている。
また、接続光ファイバ61及び62の各々は、偏波を保持して光波を伝搬するために偏波保持単一モード光ファイバを用いている。
In addition, the polarization separation unit 60 has a first emission end connected to the incident end of the optical reception unit 4 via the connection optical fiber 21. One end of the connection optical fiber 61 is connected to the first emission end of the polarization separation unit 60, and the other end is connected to the incident end of the optical reception unit 4. Further, the polarization separation unit 60 has a second output end connected to the incident end of the polarization rotation unit 63 via a connection optical fiber 62. One end of the connection optical fiber 62 is connected to the second emission end of the polarization separation unit 60, and the other end is connected to the incident end of the polarization rotation unit 23.
Each of the connecting optical fibers 61 and 62 uses a polarization-maintaining single mode optical fiber in order to propagate the light wave while maintaining the polarization.

偏波回転部63は、偏波分離部60からの光波の偏光を、すなわちTM偏波を90度回転させ、TE偏光として出射端から出力する。この偏波回転部63は、例えば、偏光方向を90度回転するように設定された2分の1(1/2)波長板を用いて構成されている。
また、偏波回転部63は、出射端が光受信部4’の入射端に対し、接続光ファイバ24を介して接続されている。この接続光ファイバ64は、偏波保持単一モード光ファイバが用いられており、一端が偏波回転部63の出力端に接続され、他端が光受信部4’の入射端に接続されている。
The polarization rotation unit 63 rotates the polarization of the light wave from the polarization separation unit 60, that is, the TM polarization by 90 degrees, and outputs it as TE polarization from the output end. The polarization rotation unit 63 is configured by using, for example, a half (1/2) wavelength plate set so as to rotate the polarization direction by 90 degrees.
Further, the polarization rotator 63 is connected to the incident end of the optical receiver 4 ′ via the connection optical fiber 24 at the output end. The connection optical fiber 64 is a polarization-maintaining single mode optical fiber, one end of which is connected to the output end of the polarization rotating unit 63 and the other end is connected to the incident end of the optical receiving unit 4 ′. Yes.

上述した構成により、本実施形態によれば、光ファイバ伝送路3から出射される信号光の偏光が、光ファイバの偏光特性によって、TE偏光及びTM偏光のいずれであったとしても、光受信部4及び4’の各々に対してTE偏光の信号光として入射させることができる。
この結果、本実施形態によれば、光受信部4及び4’の各々に入射する信号光の偏波状態を一定に保持し、光ファイバ伝送路3の偏波特性が変動し、信号光の偏波が変化した場合においても、1ビット遅延を保持して安定化され、信号光の位相変動抑制による受信感度が向上したコヒーレント光伝送システムを構成することができる。
また、本実施形態においては、光受信部4及び4’の各々の遅延干渉部45のTE偏波に対して最適化する構成を採用したが、このTE偏波に限定されるものでなく、TM偏波、あるいは、他の偏波に対して最適化する構成としても良い。
また、本実施形態は、第2の実施形態に比較して構成が複雑となるが、第2の実施形態における偏波制御部50を設ける必要がないため、第1の実施形態に比較して偏波変動に対してより速い偏波制御が行える。
With the configuration described above, according to the present embodiment, regardless of whether the polarization of the signal light emitted from the optical fiber transmission line 3 is TE polarization or TM polarization, depending on the polarization characteristics of the optical fiber, the optical receiver Each of 4 and 4 ′ can be made incident as TE-polarized signal light.
As a result, according to the present embodiment, the polarization state of the signal light incident on each of the optical receivers 4 and 4 ′ is kept constant, the polarization characteristics of the optical fiber transmission line 3 fluctuate, and the signal light Even when the polarization changes, a coherent optical transmission system that is stabilized while maintaining a 1-bit delay and improved in receiving sensitivity by suppressing phase fluctuation of signal light can be configured.
Further, in the present embodiment, a configuration that is optimized for the TE polarization of the delay interference unit 45 of each of the optical reception units 4 and 4 ′ is adopted, but is not limited to this TE polarization, It is good also as a structure optimized with respect to TM polarized wave or another polarized wave.
In addition, the configuration of the present embodiment is more complicated than that of the second embodiment, but it is not necessary to provide the polarization control unit 50 in the second embodiment, so that the configuration of the present embodiment is different from that of the first embodiment. Faster polarization control can be performed against polarization fluctuations.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

1,1’…信号系列 2…光送信部 3…光ファイバ伝送路 4,4’,30…光受信部 5,5_1,5_2,5’_1,5’_2,31…増幅部 6,6’,32…AD変換部 7,7’…分岐部 8,8’,34…並列バンドパスフィルタ 制御部…9,35 10…光変調部 10A,10B,10C,10D,45A,45B,45C,45D…アーム導波路 45B1、45D1…遅延時間制御部 45B2,45D2…位相制御部 10A1,10B1,10C1,10D1…位相変調部 11…光源 12,41,42,46…入射光ファイバ 13…出射光ファイバ 14…光変調駆動部 15,17,20,51,61,62,64…接続光ファイバ 16,19…光分岐部 18…受信・制御部 30…光 33…バッファ部 40…干渉部 43,47…差動受信部 45…遅延干渉部 50…偏波制御部 60…偏波分離部 63…偏波回転部 80,81,82…バンドパスフィルタ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 '... Signal sequence 2 ... Optical transmission part 3 ... Optical fiber transmission line 4, 4', 30 ... Optical reception part 5, 5_1, 5_2, 5'_1, 5'_2, 31 ... Amplification part 6, 6 ' , 32 ... AD conversion unit 7, 7 '... Branching unit 8, 8', 34 ... Parallel bandpass filter control unit ... 9, 35 10 ... Optical modulation unit 10A, 10B, 10C, 10D, 45A, 45B, 45C, 45D ... arm waveguides 45B1 and 45D1 ... delay time controllers 45B2 and 45D2 ... phase controllers 10A1, 10B1, 10C1, and 10D1 ... phase modulators 11 ... light sources 12, 41, 42, 46 ... incident optical fibers 13 ... outgoing optical fibers 14 ... optical modulation drive unit 15, 17, 20, 51, 61, 62, 64 ... connection optical fiber 16, 19 ... optical branching unit 18 ... reception / control unit 30 ... light 33 ... buffer unit 40 ... Wataru portion 43, 47 ... differential receiver 45 ... delay interferometer 50 ... polarization controller 60 ... polarization splitter 63 ... polarization rotation unit 80, 81, 82 ... band-pass filter

Claims (11)

フレーム単位に符号化されたI成分及びQ成分各々に対応した2つのデータ系列からなり、前記フレームが複数のビットから構成された送信データによりデータ伝送が行われるコヒーレント光伝送システムであり、
前記送信データに対応した差分コーディングにより連続光を変調して信号光を生成し、当該信号光を光ファイバ伝送路に送出する光送信部と、
前記光ファイバ伝送路から前記信号光を受信し、当該信号光におけるI成分及びQ成分各々を2つの伝搬路に二分岐し、一方の伝搬路の信号光と1ビット遅延を行った他方の伝搬路の信号光との遅延干渉をI成分及びQ成分毎に行い、前記送信データをI成分及びQ成分毎に復元し、I成分及びQ成分の各々の電気信号として出力する光受信部と、
I成分及びQ成分の各々に対応して設けられ、前記光受信部から供給される前記電気信号における複数の前記フレームを一つの系列として入力し、前記電気信号のゼロ周波数と、フレーム周波数の整数倍の各々の周波数とを透過周波数とし、当該透過周波数毎に設けられた複数のバンドパスフィルタから構成される並列バンドパスフィルタと、
I成分及びQ成分の各々に対応した並列バンドパスフィルタそれぞれから供給される前記中心周波数の電気信号の強度と、前記整数倍の透過周波数の電気信号の強度との強度比を求める制御部と
を備え、
前記制御部がI成分及びQ成分の各々に対応した前記強度比が最小となるように、前記光受信部における1ビット遅延を行う伝搬路に設けられた前記信号光を遅延させるI成分及びQ成分毎に設けられた遅延時間制御部を制御する
ことを特徴とするコヒーレント光伝送システム。
A coherent optical transmission system comprising two data series corresponding to each of an I component and a Q component encoded in a frame unit, wherein the frame is transmitted by transmission data composed of a plurality of bits,
An optical transmitter that modulates continuous light by differential coding corresponding to the transmission data to generate signal light, and sends the signal light to an optical fiber transmission line;
The signal light is received from the optical fiber transmission line, each of the I component and the Q component in the signal light is bifurcated into two propagation paths, and the other propagation that is delayed by one bit with the signal light of one propagation path An optical receiver that performs delayed interference with signal light on the path for each I component and Q component, restores the transmission data for each I component and Q component, and outputs each of the I component and Q component electrical signals;
Provided in correspondence with each of the I component and the Q component, and inputs a plurality of the frames in the electric signal supplied from the optical receiver as one series, and the zero frequency of the electric signal and an integer of the frame frequency A parallel bandpass filter composed of a plurality of bandpass filters provided for each transmission frequency, each of the double frequency as a transmission frequency,
A control unit for obtaining an intensity ratio between the intensity of the electric signal at the center frequency supplied from each of the parallel bandpass filters corresponding to each of the I component and the Q component and the intensity of the electric signal at the integral multiple of the transmission frequency; Prepared,
The control unit delays the signal light provided in the propagation path for performing 1-bit delay in the optical receiving unit so that the intensity ratio corresponding to each of the I component and the Q component is minimized. A coherent optical transmission system that controls a delay time control unit provided for each component.
前記光受信部が位相制御部をさらに有し、
前記制御部が、前記並列バンドパスフィルタから供給される前記透過周波数の中からいずれか2個の透過周波数の前記電気信号の位相を、I成分及びQ成分に対応した電気信号毎に検出し、この位相を外挿することにより前記中心周波数の位相を求め、この求めた位相と、予め設定された位相との位相差を求め、I成分及びQ成分に対応した当該位相差が最小となるように、前記位相制御部を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のコヒーレント光伝送システム。
The optical receiver further comprises a phase controller;
The control unit detects the phase of the electric signal of any two transmission frequencies from the transmission frequencies supplied from the parallel bandpass filter for each electric signal corresponding to the I component and the Q component, The phase of the center frequency is obtained by extrapolating this phase, the phase difference between the obtained phase and a preset phase is obtained, and the phase difference corresponding to the I component and the Q component is minimized. The coherent optical transmission system according to claim 1, further comprising: controlling the phase control unit.
前記光送信部にも前記バンドパスフィルタ、前記光受信部及び前記制御部の各々と同様の構成を有する他のバンドパスフィルタ、他の光受信部及び他の制御部が設けられており、
前記他の制御部が、
前記他のバンドパスフィルタから供給される、前記光受信部からの前記中心周波数の電気信号により、前記光受信部に対して送信する前記信号光におけるI成分及びQ成分の各々の位相差をπ/2ラジアンに保持する制御を行う
ことを特徴とする請求項2に記載のコヒーレント光伝送システム。
The optical transmitter is also provided with other bandpass filters having the same configuration as each of the bandpass filter, the optical receiver, and the controller, another optical receiver, and another controller.
The other control unit is
The phase difference of each of the I component and the Q component in the signal light transmitted to the optical receiving unit by the electric signal of the center frequency supplied from the other band pass filter from the optical receiving unit is π The coherent optical transmission system according to claim 2, wherein control is performed to hold at / 2 radians.
前記遅延時間制御部と前記位相制御部とが、I成分及びQ成分の各々に対応して設けられた伝搬路及び他の伝搬路において、I成分及びQ成分毎に前記前記光受信部の1ビット遅延を行う他方の伝搬路に設けられている
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のコヒーレント光伝送システム。
The delay time control unit and the phase control unit are provided for each of the I component and the Q component in the propagation channel and the other propagation channel provided corresponding to each of the I component and the Q component. 4. The coherent optical transmission system according to claim 2, wherein the coherent optical transmission system is provided in the other propagation path that performs bit delay.
前記光受信部から出力される電気信号をデジタル化するAD変換部が、I成分及びQ成分毎に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。   The AD conversion part which digitizes the electric signal output from the said optical receiver is provided for every I component and Q component, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Coherent optical transmission system. 前記光受信部と、I成分及びQ成分の前記AD変換部の各々との間に設けらており、信号振幅の異なる前記電気信号を一定振幅の出力信号に増幅し波形整形を行う前記電気信号の電圧レベルを調整する増幅部を
さらに有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。
The electric signal provided between the optical receiving unit and each of the AD component of the I component and the Q component, and amplifies the electric signal having a different signal amplitude to an output signal having a constant amplitude to perform waveform shaping The coherent optical transmission system according to claim 1, further comprising an amplifying unit that adjusts a voltage level of the coherent optical transmission system.
前記光受信部と、I成分及びQ成分の前記並列バンドパスフィルタの各々との間に設けられ、I成分及びQ成分の各々に対応した前記電気信号それぞれを第1経路と外部回路に接続された第2経路に分岐する分岐部を
さらに有し、
前記第1経路の前記電気信号を前記バンドパスフィルタへ出力し、前記第2経路の前記電気信号を外部回路に出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。
Provided between the optical receiver and each of the parallel bandpass filters for the I component and the Q component, and the electrical signals corresponding to the I component and the Q component are respectively connected to the first path and an external circuit. A branch part that branches to the second route,
7. The electrical signal of the first path is output to the band-pass filter, and the electrical signal of the second path is output to an external circuit. 8. Coherent optical transmission system.
I成分及びQ成分の前記分岐部の各々に対して、前記系列における前記フレーム毎に、前記電気信号を記憶する複数のバッファが設けられており、
前記分岐部が、
前記フレームの電気信号を一定の周期によって、I成分及びQ成分の前記並列バンドパスフィルタの各々に出力する
ことを特徴とする請求項7に記載のコヒーレント光伝送システム。
For each of the branch portions of the I component and the Q component, a plurality of buffers for storing the electrical signal is provided for each frame in the sequence,
The branch is
The coherent optical transmission system according to claim 7, wherein the electrical signal of the frame is output to each of the parallel bandpass filters of the I component and the Q component at a constant period.
前記送信部が第1マッハツェンダー導波路及び第2マッハツェンダー導波路が並列に配置した導波路からなる変調器を有し、
前記送信部が、当該第1マッハツェンダー導波路及び第2マッハツェンダー導波路における各々のアームに対し、互いに極性の反転する変調信号を印加することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。
The transmitter has a modulator comprising a waveguide in which a first Mach-Zehnder waveguide and a second Mach-Zehnder waveguide are arranged in parallel;
9. The transmitter according to claim 1, wherein the transmitter applies a modulation signal whose polarities are inverted to each other in each arm in the first Mach-Zehnder waveguide and the second Mach-Zehnder waveguide. A coherent optical transmission system according to claim 1.
前記光ファイバ伝送路の出射端と前記光受信部の入射端との間に、当該光受信部に入射する信号光の偏光方向を一定とする偏波制御部を
さらに有することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。
A polarization controller for making a polarization direction of signal light incident on the optical receiver constant between the outgoing end of the optical fiber transmission line and an incident end of the optical receiver. The coherent optical transmission system according to any one of claims 1 to 9.
前記光ファイバ伝送路の出射端に対し、当該出射端から出射される信号光を、直交する第1偏光方向及び第2偏光方向の各々に分離する偏波分離部と、
前記第2偏光方向の信号光を前記第1偏光方向に変更する偏波回転部と
をさらに有し、
前記偏波分離部が、
前記第1偏光方向の信号光を前記光受信部へ出力し、一方、第2偏光方向の信号光を前記偏波回転部へ出射する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のコヒーレント光伝送システム。
A polarization separation unit that separates the signal light emitted from the emission end into the first polarization direction and the second polarization direction orthogonal to the emission end of the optical fiber transmission line;
A polarization rotator that changes the signal light in the second polarization direction to the first polarization direction, and
The polarization separation unit is
10. The signal light in the first polarization direction is output to the optical receiving unit, while the signal light in the second polarization direction is output to the polarization rotation unit. The coherent optical transmission system according to one item.
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