CN116491080A - 光发送器以及光发送中的频率控制方法 - Google Patents

光发送器以及光发送中的频率控制方法 Download PDF

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Abstract

一种光传输装置，具备：光发送器，用重叠了发送数据的副载波对输出第一频率的光的激光器的输出光进行调制，由此，生成上行方向的光信号；外差检波部，利用外差检波接收下行方向的光信号；以及控制部，基于利用外差检波接收到的下行信号的频率和激光器的第一频率计算第一中间频率，在计算出的第一中间频率和成为基准的第二中间频率产生了阈值以上偏离的情况下，控制激光器的第一频率。

Description

光发送器以及光发送中的频率控制方法
技术领域
本发明涉及光发送器以及光发送中的频率控制方法。
背景技术
在以往的光副载波复用信号的传输中，利用在光发送器中使用了光1Q调制器的载波抑制型的光副载波复用信号。在该情况下，在光接收器中，通过使用光内差检波来解调光副载波复用信号。由此，降低了在光内差检波时由干扰噪声所引起的信号性能劣化的影响。
图13是表示以往技术中的光传输系统1000的结构的图。图13中示出了将光传输系统1000应用于PON(Passive Optical Network，无源光网络)系统的情况。光传输系统1000具备N个ONU(Optical Network Unit，光网络单元)100-1～100-N(N为1以上的整数。)、和一个OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)110。ONU100-1～100-N和OLT110经由分光器120利用光纤被连接。
分光器120对分别从ONU100-1～100-N输出的光信号进行复用，并输出到OLT110。分光器120对从OLT110输出的光信号进行分波，并输出到ONU100-1～100-N。
ONU100设置在例如接受通信服务的提供的订户的住宅内。ONU100具备光发送器和光接收器。
OLT110设置在例如收容站。OLT110具备光发送器和光接收器。光接收器例如接收由分光器120复用的副载波复用信号。
各ONU100-1～100-N所具备的光发送器通过用重叠了发送数据的电气级的副载波对同一频率(f0)的激光器输出进行光调制，从而生成调制信号。在各ONU100中生成的调制信号在分光器120中合流，进行光副载波复用，并传输到OLT110。
在图13中，示出了ONU100-1～100-N分别生成f0±Δf、f0±2Δf、...、f0±NΔf的位置处的光副载波的情况。例如，ONU100-1生成f0±Δf的位置处的光副载波，ONU100-2生成f0±2Δf的位置处的光副载波，ONU100-N生成f0±NΔf的位置处的光副载波。即，示出了一个ONU100生成一个光副载波的情况，但也存在一个ONU100生成多个光副载波的情况。
在ONU100-1～100-N分别发送图13所示的光副载波的调制信号的情况下，由OLT110接收的副载波复用信号的载波以同一频率(f0)重叠。在图14～图16中说明了以往的光发送器。
图14是表示以往的利用模拟方式的光发送器150的功能结构的框图。光发送器150具备符号映射器151、振荡器152、调制电路153、激光器154和光强度调制器155。
符号映射器151根据调制方式对从外部输入的数据信号进行映射。振荡器152输出频率kΔf(k＝1，2，...，N)的正弦波(副载波)。
调制电路153通过经符号映射器151映射的数据对从振荡器152输出的副载波进行调制。激光器154将频率f0的光信号输出到光强度调制器155。
光强度调制器155通过经调制电路153调制的副载波对激光器154的输出光进行光调制。具体而言，光强度调制器155通过经调制电路153调制的副载波对激光器154的输出光的强度进行光调制，从而生成调制信号。
图15是表示以往的利用数字方式的光发送器150a的功能结构的框图。光发送器150a具备符号映射器151-1～151-n、激光器154、串并变换部156、埃尔米特对称化部157、频移部158-1～158-2n、加法器159、D/A变换器160和光强度调制器161。频移部158-1～158-2n的个数是符号映射器151的2倍的个数。
串并变换部156将从外部输入的数据信号并行化为2N列。例如，串并变换部156将数据信号并行化为符号映射器151-1～151-n的个数的量。符号映射器151-1～151-n根据调制方式对并行化后的数据信号进行映射。映射后的数据信号被输入到埃尔米特对称化部157。
埃尔米特对称化部157以使得输入的映射后的数据信号以零频率为中心变为复共轭的方式将数据配置在副载波上。由此，埃尔米特对称化部157能够生成并行化后的数据信号的实数分量和虚数分量。频移部158-1～158-2n以在频率轴上不重叠的方式移动从埃尔米特对称化部157输出的并行数据。频移部158-1～158-n以在频率轴上不重叠的方式移动上边带分量的并行数据。频移部158-n+1～2n以在频率轴上不重叠的方式移动下边带分量的并行数据。
加法器159将分别从频移部158-1～158-2n输出的数据信号相加，由此，生成频率副载波复用信号。D/A变换器160对频率副载波复用信号进行数字模拟变换。由此，D/A变换器160在电气级生成I副载波复用信号。
光强度调制器161通过用I副载波复用信号对激光器154的输出光进行光调制来生成调制信号。在各ONU100中生成的调制信号在分光器120中合流，进行光副载波复用，并传输到OLT110。
图16是表示用于生成载波抑制型的光副载波复用信号的光发送器150b的功能结构的框图。光发送器150b具备符号映射器151-1～151-n(n为2以上的整数)、激光器154、串并变换部156、频移部158-1～158-n、加法器159、D/A(Digital-to-Analog，数字到模拟)变换器160-1～160-2以及光IQ调制器162。
串并变换部156将从外部输入的数据信号并行化为2N列。例如，串并变换部156将数据信号并行化为符号映射器151-1～151-n的个数的量。
符号映射器151-1～151-n根据调制方式对并行化后的数据信号进行映射。映射后的数据信号被输入到频移部158-1～158-n。频移部158-1～158-n以在频率轴上不重叠的方式移动所输入的数据信号。
加法器159将分别从频移部158-1～158-n输出的数据信号相加，由此，生成频率复用信号。D/A变换器160-1～160-2对频率复用信号进行数字模拟变换。例如，D/A变换器160-1对频率复用信号的实部(I分量)进行数字模拟变换。例如，D/A变换器160-2对频率复用信号的虚部(Q分量)进行数字模拟变换。由此，在电气级生成了分为I分量和Q分量的副载波复用信号。
激光器154将频率f0的光信号输出到光IQ调制器162。光IQ调制器162用分为I分量和Q分量的副载波复用信号对激光器154的输出光进行光调制，由此，生成调制信号。光IQ调制器162经由光纤将所生成的调制信号发送到光接收器。
例如，如图14所示，2N列的并行数据被重叠在处于用#1、...、#N-1、#N、#N+1、#N+2、...、#2N编号的频率位置的光副载波上。但是，光发送器150并不像图16(A)那样利用全部的光副载波。串并变换是根据所利用的光副载波来进行的。例如，在图16(B)中，示出了仅利用#N-1的光副载波的示例。在图16中，例示了利用上边带和下边带这两者的DSB(DoubleSide Band，双边带)调制，但是，如果仅利用上边带或下边带的光副载波，则也能够对应SSB(Single Side Band，单边带)调制。
图17是表示以往的光接收器200的功能结构的框图。光接收器200具备一般的利用光内差检波的数字相干接收器的结构。光接收器200具备PBS(Polarization BeamSplitter，偏振分束器)201、本地振荡光源202、PBS203、光90度混合检波器204-1～204-2、A/D(Analog-to-Digital，模拟到数字)变换器205-1～205-2、A/D变换器206-1～206-2以及数字信号处理部207。
PBS201是偏振分离器。PBS201输入从光发送器发送的调制信号。PBS201将所输入的调制信号分离为水平偏振的光信号和垂直偏振的光信号。PBS201将水平偏振的光信号输出到光90度混合检波器204-1，将垂直偏振的光信号输出到光90度混合检波器204-2。
本地振荡光源202输出本振光。
PBS203是偏振分离器。PBS203输入从本地振荡光源202输出的本振光。PBS203将所输入的本振光分离为水平偏振的光信号和垂直偏振的光信号。PBS203将水平偏振的光信号输出到光90度混合检波器204-1，将垂直偏振的光信号输出到光90度混合检波器204-2。
光90度混合检波器204-1输入水平偏振的光信号进行处理。光90度混合检波器204-1具备分离器208-1～208-2、π/2延迟器209、耦合器210-1～210-2以及平衡接收器211-1～211-2。
分离器208-1输入从PBS201输出的水平偏振的光信号。分离器208-1将所输入的水平偏振的光信号分支，并输出到耦合器210-1和210-2。分离器208-2输入从PBS203输出的水平偏振的光信号。分离器208-2将所输入的水平偏振的光信号分支，并输出到耦合器210-1和π/2延迟器209。
π/2延迟器209将分离器208-2输出的水平偏振的光信号延迟π/2的量，并输出到耦合器210-2。
耦合器210-1将分离器208-1输出的水平偏振的光信号与分离器208-2输出的水平偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器210-1将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器211-1。
耦合器210-2将分离器208-1输出的水平偏振的光信号与π/2延迟器209输出的延迟了π/2的量的水平偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器210-2将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器211-2。
平衡接收器211-1将耦合器210-1输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器211-1将变换后的电信号的差检测为同相分量即I分量，并输出到A/D变换器205-1。
平衡接收器211-2将耦合器210-2输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器211-2将变换后的电信号的差检测为正交分量即Q分量，并输出到A/D变换器205-2。
A/D变换器205-1对I分量的模拟电信号进行采样来作为数字的采样信号输出到数字信号处理部207。
A/D变换器205-2对Q分量的模拟电信号进行采样来作为数字的采样信号输出到数字信号处理部207。
光90度混合检波器204-2输入垂直偏振的光信号进行处理。光90度混合检波器204-2具备分离器212-1～212-2、π/2延迟器213、耦合器214-1～214-2以及平衡接收器215-1～215-2。
分离器212-1输入从PBS201输出的垂直偏振的光信号。分离器212-1将所输入的垂直偏振的光信号分支，并输出到耦合器214-1和214-2。分离器212-2输入从PBS203输出的垂直偏振的光信号。分离器212-2将所输入的垂直偏振的光信号分支，并输出到耦合器214-1和π/2延迟器213。
π/2延迟器213将分离器212-2输出的垂直偏振的光信号延迟π/2的量，并输出到耦合器214-2。
耦合器214-1将分离器212-1输出的垂直偏振的光信号与分离器212-2输出的垂直偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器214-1将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器215-1。
耦合器214-2将分离器212-1输出的垂直偏振的光信号与π/2延迟器213输出的延迟了π/2的量的垂直偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器214-2将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器215-2。
平衡接收器215-1将耦合器214-1输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器215-1将变换后的电信号的差检测为同相分量即I分量，并输出到A/D变换器206-1。
平衡接收器215-2将耦合器214-2输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器215-2将变换后的电信号的差检测为正交分量即Q分量，并输出到A/D变换器206-2。
A/D变换器206-1对I分量的模拟电信号进行采样来作为数字的采样信号输出到数字信号处理部207。
A/D变换器206-2对Q分量的模拟电信号进行采样来作为数字的采样信号输出到数字信号处理部207。
数字信号处理部207输入分别从A/D变换器205-1～205-4输出的数字的采样信号。数字信号处理部207解调所输入的采样信号。
光接收器200进行的处理与在数字相干传输中使用的一般的内差接收器相同。
如上述那样，以往，在光副载波复用信号的传输中，在图16所示的光发送器150b中使用光1Q调制器162进行光副载波调制，由此，能够抑制载波，降低光接收时的干扰噪声的影响(参照非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：“Rate-flexible Single-wavelength TDFM 100G Coherent PONbased on Digital Subcarrier Multiplexing Technology”，OFC2020，W1E.5，2020.
发明内容
发明要解决的课题
在图13的系统的上行传输中，例如在使用图14～图16的光发送器的情况下，如果在各ONU100中配置的光发送器所输出的上行信号波长彼此偏离，则在由分光器120复用光副载波时，从各ONU100发送的光副载波在频率轴上会重复。存在如下那样的问题：在光信号的接收时，通过利用数字信号处理的频率滤波来分离各副载波，但如果光副载波在频率轴上重复，则无法接收。进而，还存在如下那样的问题：光内差检波器的结构复杂，对于在接入系统中使用是昂贵的。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够以低成本抑制复用信号的光副载波的在频率轴上的重复的技术。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式是一种光传输装置，其中，具备：光发送器，用重叠了发送数据的副载波对输出第一频率的光的激光器的输出光进行调制，由此，生成上行方向的光信号；外差检波部，利用外差检波接收下行方向的光信号；以及控制部，基于利用外差检波接收到的所述下行信号的频率和所述激光器的所述第一频率计算第一中间频率，在计算出的所述第一中间频率和成为基准的第二中间频率产生了阈值以上偏离的情况下，控制所述激光器的第一频率。
本发明的一个方式是一种光发送中的频率控制方法，其中，用重叠了发送数据的副载波对输出第一频率的光的激光器的输出光进行调制，由此，生成上行方向的光信号；利用外差检波接收下行方向的光信号；以及基于利用外差检波接收到的所述下行信号的频率和所述激光器的所述第一频率计算第一中间频率，在计算出的所述第一中间频率和成为基准的第二中间频率产生了阈值以上偏离的情况下，控制所述激光器的第一频率。
发明效果
根据本发明，能够以低成本抑制复用信号的光副载波的在频率轴上的重复。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的光传输系统的结构的图。
图2是表示第一实施方式中的OLT所具备的光接收器的功能结构的框图。
图3是表示第一实施方式中的ONU所具备的光接收器的功能结构的框图。
图4是示出将第一实施方式中的光发送器的载波设定在f0+BO+B1以上的频率位置的情况的一例的图。
图5是示出将第一实施方式中的光发送器的载波设定在f0-BO-B1以下的频率位置的情况的一例的图。
图6是示出第一实施方式中的光传输系统的处理流程的顺序图。
图7是表示第二实施方式中的光发送器的功能结构的框图。
图8是示出将第二实施方式中的光发送器的载波设定在f0+BO+B1以上的频率位置的情况的一例的图。
图9是示出将第二实施方式中的光发送器的载波设定在f0-BO-B1以下的频率位置的情况的一例的图。
图10是示出将第二实施方式中的光发送器的载波设定在f0-B0-B1以下的频率位置的情况的一例的图。
图11是示出将第二实施方式中的光发送器的载波设定在f0+BO+B1以上的频率位置的情况的一例的图。
图12是表示第三实施方式中的光传输系统的结构的图。
图13是表示以往技术中的光传输系统的结构的图。
图14是表示以往的利用模拟方式的光发送器的功能结构的框图。
图15是表示以往的利用数字方式的光发送器的功能结构的框图。
图16是表示用于生成载波抑制型的光副载波复用信号的光发送器的功能结构的框图。
图17是表示以往的光接收器的功能结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。
首先，对本发明的概略进行说明。
在本发明中，在具备ONU(订户线路终端装置)和OLT(订户线路终端站装置)的光传输系统中，在ONU中进行外差检波。并且，各ONU基于从OLT发送的下行信号的频率f1和ONU中的上行光源的频率f0，计算中间频率fIF＝|f1-f0|(第一中间频率)。各ONU将所得到的值与事前保持的基于各ONU的上行光源的频率f’0和下行信号的频率f’1计算出的中间频率f’IF＝|f’1-f’0|(第二中间频率)进行比较。比较的结果是，在中间频率fIF与中间频率f’IF之间产生了偏离的情况下，产生了偏离的ONU控制上行光源(例如，激光器)的频率f0，以使得中间频率fIF与中间频率f’IF成为相同的值。例如，ONU控制上行光源(例如，激光器)的频率f0以使得其成为事前保持的上行信号的频率。
以下，对具体的结构进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式中的光传输系统1的结构的图。在图1中示出了将光传输系统1应用于PON系统的情况。光传输系统1具备OLT2和ONU3。OLT2和ONU3经由光纤4被连接。在图1中，将ONU3的个数设为1个，但在光传输系统1中，也可以具备多个ONU3。在以下的说明中，将从OLT2向ONU3的信号的传输方向设为下行方向并且将从ONU3向OLT2的信号的传输方向设为上行方向来进行说明。
OLT2例如被设置在收容站。OLT2具备光发送器21、光循环器22和光接收器23。
光发送器21生成下行方向的光信号(以下称为“下行信号”)，并将生成的下行信号发送到ONU3。在图1中，以使用光强度调制器来生成单载波的ASK(Amplitude-ShiftKeying，幅移键控)信号(开关信号)作为下行信号的情况为例进行说明。光发送器21也可以使用利用光相位调制器或光IQ调制器并利用BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)或QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)生成的调制信号。在进行单载波调制的情况下，向各ONU3发送的下行信号可以与上行信号不同，进行时分复用(TDM：Time Division Multiple)。光发送器21也可以进行SCM(Subcarrier Multiplexing，副载波复用)调制，将向各ONU3发送的信号分配给光副载波。
光发送器21被构成为包括激光器24、光分支器25和光强度调制器26。
激光器24将频率f1的光信号输出到光强度调制器26。
光分支器25将从激光器24输出的光信号的一部分分支到光接收器23。即，从激光器24输出的光信号经由光分支器25被输出到光接收器23和光强度调制器26。
光强度调制器26通过对激光器24的输出光进行强度调制而生成下桁信专。
光循环器22具有三个端口。光循环器22所具有的第一端口与光发送器21连接。光循环器22所具有的第二端口与光纤4连接。光循环器22所具有的第三端口与光接收器23连接。输入到光循环器22所具有的第一端口的下行信号被从光循环器22所具有的第二端口输出。输入到光循环器22所具有的第二端口的上行信号被从光循环器22所具有的第三端口输出。
光接收器23通过外差检波来接收从ONU3发送的光信号。光接收器23通过外差检波来接收例如从ONU3发送的光副载波复用(SCM)信号。此时，光接收器23利用由光分支器25分支的激光器24的光信号作为本振光。光接收器23通过数字信号处理对接收到的光副载波复用进行解调。
ONU3设置在例如接受通信服务的提供的订户的住宅内。ONU3具备光发送器31、光循环器32和光接收器33。
光发送器31生成上行方向的光信号(以下称为“上行信号”)，并将生成的上行信号发送到OLT2。作为ONU3所具备的光发送器31，利用图14至图16所示的光发送器150、150a、150b中的任一个。在图1中，作为光发送器31，以使用了光强度调制器的情况为例进行说明。在该情况下，光发送器31生成用副载波进行了光调制的上行信号。
副载波在相对于载波的频率f0为±B0的范围内被生成。B0是双边带(DSB：DoubleSide Band)调制了的上行信号的一个边带的带宽。如图1的插图所示，当将光信号入射到光纤4时，由于瑞利散射而产生反射。为了避免该影响，优选将中间频率fIF(＝|f1-f0|)设为B0+B1。在此，B1表示下行信号的一个边带的带宽。
光发送器31被构成为包括激光器34、光分支器35和光强度调制器36。
激光器34将频率f0的光信号输出到光强度调制器26。在此，激光器34的频率与OLT2所具备的激光器24的频率不同(f0≠f1)。
光分支器35将从激光器34输出的光信号的一部分分支到光接收器33。即，从激光器34输出的光信号经由光分支器35被输出到光接收器33和光强度调制器36。
光强度调制器36通过对激光器34的输出光进行强度调制而生成上行信号。
光循环器32具有三个端口。光循环器32所具有的第一端口与光发送器31连接。光循环器32所具有的第二端口与光纤4连接。光循环器32所具有的第三端口与光接收器33连接。输入到光循环器32所具有的第一端口的上行信号被从光循环器32所具有的第二端口输出。输入到光循环器32所具有的第二端口的下行信号被从光循环器32所具有的第三端口输出。
光接收器33通过外差检波来接收从OLT2发送的光信号。光接收器33通过外差检波来接收例如从OLT2发送的ASK信号。此时，光接收器33利用由光分支器35分支的激光器34的光信号作为本振光。
进而，光接收器33基于从OLT2发送的下行信号的频率f1和ONU3中的上行光源的频率f0，计算中间频率fIF＝|f1-f0|。光接收器33在计算出的中间频率fIF＝|f1-f0|与事前保持的基于上行光源的频率f’0和下行信号的频率f’1计算出的中间频率f’IF＝|f’1-f’0|进行比较而产生偏离的情况下，控制上行光源(例如，激光器)的频率f0，以使得中间频率fIF与中间频率f’IF成为相同的值。具体而言，ONU通过将上行光源(例如，激光器)的频率f0调整产生了偏离的量，从而控制激光器34的频率f0以使得消除偏离。
应由光接收器33设定的中间频率f’IF的值被保存在未图示的存储器等中。例如，应设定的中间频率f’IF的值是OLT2在处理开始之前通知给各ONU3等而预先知晓的。
图2是表示第一实施方式中的OLT2所具备的光接收器23的功能结构的框图。光接收器23是进行光外差检波的数字相干接收器。光接收器23具备PBS231、本地振荡光源232、PBS233、耦合器234-1、234-2、平衡接收器235-1、235-2、滤波器236-1、236-2、A/D变换器237-1、237-2和数字信号处理部238。PBS231、本地振荡光源232、PBS233、耦合器234-1、234-2、平衡接收器235-1、235-2是第一外差检波部的一例。
PBS231是偏振分离器。PBS231输入光信号(例如，副载波复用信号)。在此，说明为输入了对分别从多个ONU3发送的上行信号进行了复用化的副载波复用信号。PBS231将所输入的副载波复用信号分离为水平偏振的副载波复用信号和垂直偏振的副载波复用信号。PBS231将水平偏振的副载波复用信号输出到耦合器234-1，将垂直偏振的副载波复用信号输出到耦合器234-2。
本地振荡光源232输出在光外差检波中使用的本振光。例如，本地振荡光源232将由光分支器25分支而输入的激光器24的光信号作为本振光进行输出。
PBS233是偏振分离器。PBS233输入从本地振荡光源232输出的本振光。PBS233将所输入的本振光分离为水平偏振的光信号和垂直偏振的光信号。PBS233将水平偏振的光信号输出到耦合器234-1，将垂直偏振的光信号输出到耦合器234-2。
耦合器234-1将PBS231输出的水平偏振的副载波复用信号与PBS233输出的水平偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器234-1将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器235-1。
耦合器234-2将PBS231输出的垂直偏振的副载波复用信号与PBS233输出的垂直偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器234-2将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器235-2。
平衡接收器235-1将耦合器234-1输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器235-1将变换后的电信号的差输出到滤波器236-1。
平衡接收器235-2将耦合器234-2输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器235-2将变换后的电信号的差输出到滤波器236-2。
滤波器236-1对表示从平衡接收器235-1输出的两个干涉光的差的电信号进行滤波。滤波器236-1是LPF(Low-Pass Filter，低通滤波器)或HPF(High-Pass Filter，高通滤波器)。如图所示，LPF或HPF可以使用模拟电路，但也可以通过数字信号处理来进行。
例如，滤波器236-1利用LPF仅提取副载波复用(SCM)信号的上边带分量(+)或利用HPF仅提取下边带分量(-)。提取上边带分量更经济，因为能够利用更低频的A/D变换器来接收。
滤波器236-2对表示从平衡接收器235-2输出的两个干涉光的差的电信号进行滤波。滤波器236-2是LPF或HPF。
A/D变换器237-1对由滤波器236-1提取的上边带分量(+)或下边带分量(-)进行模拟数字变换，生成数字信号。
A/D变换器237-2对由滤波器236-2提取的上边带分量(+)或下边带分量(-)进行模拟数字变换，生成数字信号。
数字信号处理部238输入从A/D变换器237-1～237-2分别输出的数字信号。数字信号处理部238通过按每个副载波进行数字信号处理来对所输入的数字信号进行解调。
图3是表示第一实施方式中的ONU3所具备的光接收器33的功能结构的框图。光接收器33是进行光外差检波的数字相干接收器。光接收器33具备PBS331、本地振荡光源332、PBS333、耦合器334-1、334-2、平衡接收器335-1、335-2、放大器336-1、336-2、包络检波器337-1、337-2、加法器338和AGC/AFC控制器339。PBS331、本地振荡光源332、PBS333、耦合器334-1、334-2、平衡接收器335-1、335-2是第二外差检波部的一例。
PBS331是偏振分离器。PBS331输入从ONU3发送的光信号(下行信号)。PBS331将所输入的下行信号分离为水平偏振的下行信号和垂直偏振的下行信号。PBS331将水平偏振的下行信号输出到耦合器334-1，将垂直偏振的下行信号输出到耦合器334-2。
本地振荡光源332输出在光外差检波中使用的本振光。例如，本地振荡光源332将由光分支器35分支而输入的激光器34的光信号作为本振光进行输出。
PBS333是偏振分离器。PBS333输入从本地振荡光源332输出的本振光。PBS333将所输入的本振光分离为水平偏振的光信号和垂直偏振的光信号。PBS333将水平偏振的光信号输出到耦合器334-1，将垂直偏振的光信号输出到耦合器334-2。
耦合器334-1将PBS331输出的水平偏振的下行信号与PBS333输出的水平偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器334-1将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器335-1。
耦合器334-2将PBS331输出的垂直偏振的下行信号与PBS333输出的垂直偏振的光信号合波来进行干涉，由此，生成干涉光。耦合器334-2将所生成的干涉光分支为两个干涉光，并输出到平衡接收器335-2。
平衡接收器335-1将耦合器334-1输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器335-1将变换后的电信号的差输出到放大器336-1。
平衡接收器335-2将耦合器334-2输出的两个干涉光变换为电信号。平衡接收器335-2将变换后的电信号的差输出到放大器336-2。
放大器336-1、336-2将所输入的电信号放大。再有，放大器336-1、336-2由AGC/AFC控制器339利用自动增益控制(AGC：Automatic Gain Control)进行增益控制。由放大器336-1放大了的电信号被输入到包络检波器337-1和AGC/AFC控制器339。由放大器336-2放大了的电信号被输入到包络检波器337-2和AGC/AFC控制器339。
包络检波器337-1检测从放大器336-1输出的电信号的包络。
包络检波器337-2检测从放大器336-2输出的电信号的包络。
加法器338将从包络检波器337-1和337-2分别输出的包络相加。
AGC/AFC控制器339基于从放大器336-1和336-2输出的电信号来控制激光器34的频率和放大器336-1、336-2的增益。例如，AGC/AFC控制器339使用从相干检波时的电信号中检测中间频率的方法来调整激光器34的频率。从相干检波时的电信号中检测中间频率的方法也可以使用以下的参考文献1所记载的技术。
(参考文献1：“622Mbit/s-16ch FDMコヒ一レント光伝送装置”，テレビジョン学会技術報告，1993年17卷18号pp.25-30.)
如果是单载波调制信号，则如图3所示，能够用模拟电路进行解调，与使用数字信号处理的情况相比，能够实现低功耗。为了利用AGC/AFC控制器339将上行波长控制为相对于下行波长偏离了光外差检波的中间频率(fIF＝|f1-f0|)的频率而如参考文献1所示那样对接收到的电信号的一部分进行分支。分支后的电信号被用于：用于实现利用最大比合成法的偏振分集接收的电放大器的AGC；以及通过频率鉴别来检测从所期望的中间频率(fIF)的偏离并基于其值对上行激光器波长进行AFC。
在OLT2使用副载波复用信号作为下行信号的情况下，ONU3使用图3所示的结构作为第二外差检波部，由此，通过数字信号处理对下行信号进行解调。在该情况下，能够通过数字信号处理来计算上行波长的偏离。
由图1所示的ONU3所具备的光发送器31生成的副载波的调制信号在相对于载波的频率f0为±B0的范围内被生成。图4示出将载波设定在f0+B0+B1以上的频率位置的情况的一例，图5示出将载波设定在f0-B0-B1以下的频率位置的情况的一例。在图4和图5中，左图是示出在光接收器中接收到的副载波复用信号的频率的位置的图，右图是用于说明光接收器的具体处理的图。
在图4的右图中示出了如下的示例：进行光外差检波，利用LPF仅提取副载波复用(SCM)信号的上边带分量(+)或利用HPF仅提取下边带分量(-)。之后，在光接收器中，对其进行AD变换，按每个副载波进行数字信号处理来进行解调。如图4所示，提取上边带分量更经济，因为能够利用更低频的A/D变换器237来接收。被变换为中间频带的载波分量被去除。在利用LPF提取上边带分量(+)的情况下，虽然也残留下行信号的反射光分量，但是，在通过数字信号处理对SCM信号进行解调时，进行频率滤波，因此没有问题。
在图5的右图中示出了如下的示例：利用LPF去除利用光外差检波被变换为中间频带的信号的副载波复用信号的上边带分量(+)和载波分量。
图6是示出第一实施方式中的光传输系统1的处理流程的顺序图。在图6的处理开始时，假设ONU3的上行信号被发送一次。即，假设从激光器34输出的光信号被输入到光接收器33。
OLT2的光发送器21生成下行信号(步骤S101)。光发送器21将所生成的下行信号送出到光循环器22。输入到光循环器22的下行信号被送出到光纤4(步骤S102)。
经由光纤4输入到ONU3的光循环器32的下行信号被输出到光接收器33。光接收器33接收从光循环器32输出的下行信号。光接收器33通过对接收到的下行信号进行光外差检波，从而取得水平偏振的电信号和垂直偏振的电信号(步骤S103)。再有，此时，光接收器33使用从激光器34输出的光信号作为在光外差检波中使用的本振光。水平偏振的电信号被输入到放大器336-1，垂直偏振的电信号被输入到放大器336-2。放大器336-1放大水平偏振的电信号。放大器336-2放大垂直偏振的电信号(步骤S104)。
放大器336-1将放大后的水平偏振的电信号输出到包络检波器337-1和AGC/AFC控制器339。放大器336-2将放大后的垂直偏振的电信号输出到包络检波器337-2和AGC/AFC控制器339。
AGC/AFC控制器339基于从放大器336-1和336-2输出的电信号来控制激光器34的频率和放大器336-1、336-2的增益(步骤S105)。在此，具体地说明对激光器34的频率进行控制的结构。
AGC/AFC控制器339基于从放大器336-1和336-2输出的电信号，通过频率鉴别来检测从所期望的中间频率(fIF)的偏离。AGC/AFC控制器339根据检测到的从中间频率(fIF)的偏离来控制激光器34的频率。
之后，ONU3的光发送器31使用调整后的激光器34来生成上行信号(步骤S106)。光发送器31将所生成的上行信号送出到光循环器32。输入到光循环器32的上行信号被送出到光纤4(步骤S107)。
经由光纤4输入到OLT2的光循环器22的上行信号被输出到光接收器23。光接收器23接收从光循环器22输出的上行信号。光接收器23通过对接收到的上行信号进行光外差检波，从而取得水平偏振的电信号和垂直偏振的电信号(步骤S108)。再有，此时，光接收器23使用从激光器24输出的光信号作为在光外差检波中使用的本振光。所取得的水平偏振的电信号和垂直偏振的电信号利用后级的滤波器236、A/D变换器以及数字信号处理部238被解调(步骤S109)。
根据如以上那样构成的第一实施方式中的光传输系统1，从各ONU3发送的上行信号波长被控制为相对于下行信号波长偏离了光外差检波的中间频率的量的值。由此，能够防止合波后的光载波复用信号的各光副载波的在频率轴上的重复。此外，通过在上行信号和下行信号的接收中使用光外差检波器而不是使用光内差检波器，从而能够谋求收发器的低成本化。因此，能够以低成本抑制复用信号的光副载波的在频率轴上的重复。
在本实施方式中，本地振荡光源232和本地振荡光源332利用激光器所输出的光信号来作为本振光。由此，与准备光信号和本振光各自不同的光源相比，能够减少光源的数量(例如，一半)。因此，能够削减装置的成本。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，说明了使用DSB的光发送器作为ONU3的光发送器的情况。在第二实施方式中，对使用SSB的光发送器作为ONU3的光发送器的情况进行说明。
图7是表示第二实施方式中的光发送器31a的功能结构的框图。光发送器31a具备符号映射器151-1～151-n、激光器154、串并变换部156、频移部158-1～158-2n、加法器159、D/A变换器160-1～160-2以及双电极型光强度调制器163。以下，仅说明与第一实施方式中的光发送器31的不同点。
频移部158-1～158-n将由符号映射器151-1～151-n映射后的数据信号移动成在频率轴上不重叠。向移频部158-n+1～158-2n输入零值。在该情况下，来自移频部158-n+1～158-2n的输出为零。
加法器159将从频移部158-1～158-2n分别输出的数据信号相加，由此，生成频率复用信号。在图8的示例中，加法器159将从频移部158-1～158-n分别输出的数据信号相加，由此，生成频率复用信号。
D/A变换器160-1～160-2对频率复用信号进行数字模拟变换。例如，D/A变换器160-1对频率复用信号的实部(I分量)进行数字模拟变换。例如，D/A变换器160-2对频率复用信号的虚部(Q分量)进行数字模拟变换。由此，在电气级生成了分为I分量和Q分量的副载波复用信号。
双电极型光强度调制器163通过用分为I分量和Q分量的副载波复用信号对激光器154的输出光的强度进行光调制，从而生成调制信号。向双电极型光强度调制器163输入I分量或Q分量的任一个分量的副载波复用信号。因此，双电极型光强度调制器163生成上边带(+)或下边带(-)的任一分量的调制信号。双电极型光强度调制器163经由光纤将所生成的调制信号发送到ONU3。
由图7所示的光发送器31a生成的副载波的调制信号在相对于载波频率f0为±B0的范围内被生成。图8示出将载波设定在f0+B0+B1以上的频率位置的情况的一例，图9示出将载波设定在f0-B0-B1以下的频率位置的情况的一例。图10示出将载波设定在f0-B0-B1以下的频率位置的情况的一例，图11示出将载波设定在f0+B0+B1以上的频率位置的情况的一例。
在图8～图11中，左图是示出在光接收器中接收到的副载波复用信号的频率的位置的图，右图是用于说明光接收器的具体处理的图。
在图8的右图中示出了如下的示例：进行光外差检波，利用LPF仅提取副载波复用信号的上边带分量(+)。之后，在光接收器中，对其进行AD变换，按每个副载波进行数字信号处理来进行解调。被变换为中间频带的载波分量被去除。
在图9的右图中示出了如下的示例：进行光外差检波，利用LPF仅提取副载波复用信号的下边带分量(-)，利用LPF去除了载波分量。
在图10的右图中示出了如下的示例：进行光外差检波，利用HPF仅提取副载波复用信号的上边带分量(+)，去除了载波分量。
在图11的右图中示出了如下的示例：进行光外差检波，利用HPF仅提取副载波复用信号的下边带分量(-)，去除了载波分量。
根据如以上那样构成的第二实施方式中的光传输系统1，能够使用便宜的光外差检波器来接收。因此，即使在上行信号为SSB的情况下，也能够以低成本抑制复用信号的光副载波的在频率轴上的重复。
(变形例)
在图7中，示出了光发送器31a生成仅包括上边带(+)的分量的调制信号的示例，但是，光发送器31a也可以被构成为生成仅包括下边带(-)的分量的调制信号。在这样构成的情况下，向频移部158-1～158-n输入零值，向频移部158-n+1～158-2n输入由符号映射器151-1～151-n映射后的数据信号。频移部158-n+1～158-2n将由符号映射器151-1～151-n映射后的数据信号移动成在频率轴上不重叠。
(第三实施方式)
在第一实施方式中，为了避免反射光的影响，而需要将光外差检波中的中间频率设定得大，存在所使用的电气部件的频带增大的问题。因此，在第三实施方式中，对OLT使用SSB信号(或者VSB(Vestigial Sideband Modulation：残留边带调制)作为下行信号的结构进行说明。
图12是表示第三实施方式中的光传输系统1b的结构的图。图12中示出了将光传输系统1b应用于PON系统的情况。光传输系统1b具备OLT2b和ONU3b。OLT2b和ONU3b经由光纤4被连接。在图12中，将ONU3b的个数设为1个，但在光传输系统1b中也可以具备多个ONU3b。
与第一实施方式的不同之处在于，OLT2b使用SSB信号(或VSB信号)作为下行信号。
OLT2b具备光发送器21b、光循环器22和光接收器23。
光发送器21b生成下行信号，并将所生成的下行信号发送到ONU3b。在光发送器21b中使用副载波复用信号的情况下，光发送器21b的具体结构如图7或图16那样。再有，中间频率的设定是B0+B1＞|f1-f0|(＝fIF)＞B1。通过在下行信号中使用SSB信号，从而能够将中间频率fIF的值设定得低于上述的各实施方式。在图12中，以使用光IQ调制器生成SSB信号作为下行信号的情况为例进行说明。
光发送器21b被构成为包括激光器24、光分支器25和光IQ调制器27。再有，在图12中，在省略的光发送器21b中，在光IQ调制器27之前设置有图7或图16所示的各结构。
光IQ调制器27通过用分为I分量和Q分量的副载波复用信号对激光器24的输出光进行光调制，从而生成调制信号。在此，作为在光发送器21b中利用单载波调制进行的SSB信号或VSB信号的生成方法，也可以使用以下的参考文献2(SSB信号)和3(VSB信号)的技术。
(参考文献2：“SPM effect on carrier-suppressed optical SSB transmissionwith NRZ and RZ fprmats”，IET Electron.Lett.，Vol.14，No.18，pp.1150-1151，2004.)
(参考文献3：“Dispersion compensation fpr homodyne detection systemsusing a 10-Gb/s optical PSK-VSB signal”，IEEE Photon.Technol.Lett.，Vol.7，No8，pp.929-931，1995.)
在ONU3b所发送的上行副载波复用信号的发送中，在上行信号为SSB调制的情况下，生成远离下行信号的频率位置的边带。
OLT2b在接收上行副载波复用信号时，利用HPF提取所期望的边带。在上行信号为DSB调制的情况下，下行信号的反射分量和接近于本振光的频率位置的边带分量在频率轴上重复，但是，由于不利用本边带分量，所以不产生问题。
根据如以上那样构成的第三实施方式中的光传输系统1b，能够得到与第一实施方式相同的效果。
进而，根据光传输系统1b，由于OLT2b使用SSB信号或VSB信号作为下行信号，所以，能够抑制所使用的电气部件的频带。
在第三实施方式中，OLT2b在接收时利用滤波器仅切出接收信号的边带中的远离本振光的边带，由此，与第一和第二实施方式相比，能够减小f0和f1的中间频率。因此，能够削减光接收器所要求的频带，能够期待低成本化。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但是，具体的结构不限于该实施方式，也可以包括不脱离本发明的主旨的范围内的设计等。
产业上的可利用性
本发明能够应用于进行副载波复用的光接入系统。
附图标记的说明
2...OLT，3...ONU，4...光纤，21、31...光发送器，22、32...光循环器，23、33...光接收器，24、34...激光器，25、35...光分支器，26、36...光强度调制器，231、233、331、333...PBS，232、332...本地振荡光源，234-1、234-2、334-1、334-2...耦合器，235-1、235-2、335-1、335-2...平衡接收器，236-1、236-2...滤波器，237-1、237-2...A/D变换器，238...数字信号处理部，336-1、336-2...放大器，337-1、337-2...包络检波器，338...加法器，339...AGC/AFC控制器。

Claims (6)

1.一种光传输装置，其中，具备：
光发送器，用重叠了发送数据的副载波对输出第一频率的光的激光器的输出光进行调制，由此，生成上行方向的光信号；
外差检波部，利用外差检波接收下行方向的光信号；以及
控制部，基于利用外差检波接收到的所述下行信号的频率和所述激光器的所述第一频率计算第一中间频率，在计算出的所述第一中间频率和成为基准的第二中间频率产生了阈值以上偏离的情况下，控制所述激光器的第一频率。
2.根据权利要求1所述的光传输装置，其中，
所述控制部在产生了阈值以上偏离的情况下，控制所述激光器的第一频率以使得变为所述第一中间频率与所述第二中间频率相同。
3.根据权利要求1或2所述的光传输装置，其中，
还具备分支部，所述分支部对所述激光器的输出光进行分支并输入到所述外差检波部，
所述外差检波部利用分支后的所述激光器的输出光作为在所述外差检波中使用的本振光，
所述控制部计算分支后的所述激光器的输出光的频率与利用所述外差检波接收到的所述下行信号的频率的差作为所述第一中间频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光传输装置，其中，
所述第一中间频率是将双边带调制后的上行信号的一个边带的带宽与下行信号的一个边带的带宽相加后的值以上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光传输装置，其中，
所述外差检波部利用外差检波接收从光发送器发送的下行方向的光信号，所述光发送器用重叠了发送数据的副载波对输出与所述第一频率不同的第二频率的光的激光器的输出光进行单边带调制或残留边带调制，由此，生成所述下行方向的光信号。
6.一种光发送中的频率控制方法，其中，
用重叠了发送数据的副载波对输出第一频率的光的激光器的输出光进行调制，由此，生成上行方向的光信号；
利用外差检波接收下行方向的光信号；以及
基于利用外差检波接收到的所述下行信号的频率和所述激光器的所述第一频率计算第一中间频率，在计算出的所述第一中间频率和成为基准的第二中间频率产生了阈值以上偏离的情况下，控制所述激光器的第一频率。
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