JP2007060583A - 光受信装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 初期設定およびシステム運用中に、光受信装置内の遅延干渉計および可変波長分散補償器を同時かつ効率的に最適設定する。
【解決手段】 受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部１５０と、可変分散補償部１５０からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部１２１と、遅延干渉部１２１からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部１２２と、光電変換検出部１２２からの復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部１２３と、をそなえ、かつ、クロック信号抽出部１２３で抽出されたクロック信号に基づいて、可変分散補償部１５０での分散補償量を制御する分散補償制御部２０２をそなえる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光伝送システム、特に光位相変調および復調を採用する光伝送システムにおいて用いて好適の、光受信装置およびその制御方法に関するものである。

近年、次世代の40 Gbit/s 光伝送システム導入の要求が高まっており、しかも10 Gbit/sシステムと同等の伝送距離や周波数利用効率が求められている。その実現手段として、従来10 Gb/s以下のシステムで適用されてきたNRZ（Non Return to Zero）変調方式に比べて、光信号対雑音比(OSNR)耐力、非線形性耐力に優れたRZ-DPSK（Differential Phase Shift Keying）又はCSRZ-DPSK変調方式の研究開発が活発になっている。更には、上述の変調方式に加えて、狭スペクトル（高周波数利用効率）の特長を持ったRZ-DQPSK又はCSRZ-DQPSK（Differential Quadrature Phase-Shift Keying）変調方式といった位相変調方式の研究開発も活発になっている。

図３０は、43 Gb/sのRZ-DPSK又はCSRZ-DPSK変調方式を採用して光信号を送信する光送信装置１１０と、このRZ-DPSK又はCSRZ-DPSK変調方式により変調された光信号について復調等の受信処理を行なう光受信装置１２０と、を示す図である。RZ-DPSK又はCSRZ-DPSKの変復調方式で光信号を送受信する場合は、光強度としては43 GHzクロック波形となり、２値の光位相に情報を乗せるようになっている。

ここで、この図３０に示す光送信装置１１０は、送信データ処理部１１１，ＣＷ（Continuous Wave）光源１１２，位相変調器１１３およびＲＺパルス化用強度変調器１１４をそなえている。送信データ処理部１１１は、入力されるデータについてフレーム化するフレーマとしての機能、および誤り訂正符号を付与するＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダとしての機能をそなえるとともに、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行なうＤＰＳＫプリコーダとしての機能をそなえている。

また、位相変調器１１３は、ＣＷ光源１１２からの連続光について、送信データ処理部１１１からの符号化データで変調して、図３０のＡ１，Ａ２に示すように、光強度は一定であるが２値の光位相に情報が乗った光信号、即ちＤＰＳＫ変調された光信号を出力するようになっている。更に、ＲＺパルス化用強度変調器１１４は、位相変調器１１３からの光信号についてＲＺパルス化するものであり、特にビットレートと同一の周波数（４３ＧＨｚ）かつ消光電圧（Vπ）の１倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をRZ-DPSK信号といい、ビットレートの半分の周波数（２１．５ＧＨｚ）かつ消光電圧（Vπ）の２倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をCSRZ-DPSK信号という。

さらに、光受信装置１２０は、光送信装置１１０に伝送路１０１を介して接続されて、(CS)RZ-DPSK信号についての受信し信号処理を行なうものであり、遅延干渉計１２１，光電変換部１２２，再生回路１２３および受信データ処理部１２４をそなえている。
遅延干渉計１２１は、例えばマッハツェンダ干渉計により構成され、伝送路１０１を通じて伝送されてきた(CS)RZ-DPSK信号について１ビット時間（この場合には２３．３ｐｓ）の遅延成分と０radの位相制御がなされた成分とを干渉（遅延干渉）させて、干渉結果を２出力としている。即ち、マッハツェンダ干渉計をなす一方の分岐導波路を、他方の分岐導波路よりも１ビット時間に相当する伝搬長だけ長くなるように形成するとともに、他方の分岐導波路を伝搬する光信号を位相制御するための電極１２１ａをそなえる。

光電変換部１２２は、上述の遅延干渉計１２１からの２出力をそれぞれ受光することにより差動光電変換検出（balanced detection）を行なうデュアルピンフォトダイオードにより構成される。尚、上述の光電変換部１２２で検出された受信信号についてはアンプ１２２ｃにより適宜増幅する。再生回路１２３は、光電変換部１２２において差動光電変換検出された受信信号から、データ信号およびクロック信号を抽出するものである。そして、この再生回路１２３で抽出されたデータ信号およびクロック信号をもとに、受信データ処理部１２４で誤り訂正等の信号処理が行なわれる。

一方、図３１は、43 Gb/sのRZ-DQPSK又はCSRZ-DQPSK変調方式を採用して光信号を送信する光送信装置１３０と、このRZ-DQPSK又はCSRZ-DQPSK変調方式により変調された光信号について受信処理を行なう光受信装置１４０と、を示す図である。RZ-DQPSK又はCSRZ-DQPSKの変復調方式で光信号を送受信する場合には、光強度としては21.5GHzクロック波形であり、４値の光位相に情報を乗せるようになっている。以下においては上述のRZ-DQPSK又はCSRZ-DQPSKによる変復調を通じてデータを送受信する構成について概略を示すが、詳細については例えば特表２００４−５１６７４３号公報等に記載されている。

ここで、この図３１に示す光送信装置１３０は、送信データ処理部１３１，１：２分離（DEMUX）部１３２，ＣＷ（Continuous Wave）光源１３３，π／２移相器１３４，２つの位相変調器１３５−１，１３５−２およびＲＺパルス化用強度変調器１３６をそなえている。
送信データ処理部１３１は、図３０に示す送信データ処理部１１１と同様にフレーマおよびＦＥＣエンコーダとしての機能をそなえるとともに、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行なうＤＱＰＳＫプリコーダとしての機能をそなえている。又、１：２分離部１３２は、送信データ処理部１３１からの43Gbit/sの符号化データについて、２１．５Gbit/sの２系列の符号化データ（data♯１，data♯２）に分離するものである。

また、ＣＷ光源１３３は連続光を出力するものであるが、このＣＷ光源１３３から出力された連続光は２分岐されて、分岐された一方は位相変調器１３５−１に入力され、他方はπ／２移相器１３４を介して位相変調器１３５−２に入力される。そして、位相変調器１３５−１は、ＣＷ光源１３３からの連続光について、１：２分離部１３２で分離した一方の系列の符号化データ（data♯１）で変調して、２値の光位相（０rad又はπrad）に情報が乗った光信号を出力する。

さらに、位相変調器１３５−２は、π／２移相器１３４においてＣＷ光源１３３からの連続光がπ／２だけ位相シフトされたものを入力され、この連続光について、１：２分離部１３２で分離した他方の系列の符号化データ（data♯２）で変調して、２値の光位相（π／２rad又は３π／２rad）に情報が乗った光信号を出力する。
また、上述の位相変調器１３５−１，１３５−２からの変調光は合波されて後段のＲＺパルス化用強度変調器１３６に出力されるようになっている。即ち、位相変調器１３５−１，１３５−２からの変調光が合波されることにより、図３１のＢ１，Ｂ２に示すように、光強度は一定であるが４値の光位相に情報が乗った光信号、即ちＤＱＰＳＫ変調された光信号を出力することができるようになっている。

なお、ＲＺパルス化用強度変調器１３６は、図３０において符号１１４で示すものと同様に、位相変調器１３５−１，１３５−２からの変調光が合波された光信号についてＲＺパルス化するものであり、特にビットレートと同一の周波数（２１．５ＧＨｚ）かつ消光電圧（Vπ）の１倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をRZ-DQPSK信号といい、ビットレートの半分の周波数（１０．７５ＧＨｚ）かつ消光電圧（Vπ）の２倍の振幅のクロック駆動信号を用いてＲＺパルス化された光信号をCSRZ-DPSK信号という。

さらに、光受信装置１４０は、光送信装置１３０に伝送路１０１を介して接続されて、光送信装置１３０からの(CS)RZ-DPSK信号について受信信号処理を行なうものであり、受信した光信号を２分岐する分岐部１４６をそなえるとともに、分岐部１４６で分岐した光信号経路には、それぞれ遅延干渉計１４１−１，１４１−２，光電変換部１４２−１，１４２−２，再生回路１４３−１，１４３−２をそなえている。更に、再生回路１４３−１，１４３−２で再生されたデータ信号を多重する多重部（２：１ＭＵＸ）１４４をそなえるとともに、受信データ処理部１４５をもそなえている。

遅延干渉計１４１−１，１４１−２には、伝送路１０１を通じて伝送されてきた(CS)RZ-DPSK信号について２分岐された信号がそれぞれ入力される。そして、遅延干渉計１４１−１では１ビット時間（この場合には４６．５ｐｓ）の遅延成分とπ／４radの位相制御がなされた成分とを干渉（遅延干渉）させて、干渉結果を２出力としている。又、遅延干渉計１４１−２では１ビット時間の遅延成分と（遅延干渉計１４１−１の場合とはπ／２ずれた）−π／４radの位相制御がなされた成分とを干渉（遅延干渉）させて、干渉結果を２出力としている。

なお、遅延干渉計１４１−１，１４１−２についてもマッハツェンダ干渉計により構成することができ、各マッハツェンダ干渉計をなす一方の分岐導波路を、他方の分岐導波路よりも１ビット時間に相当する伝搬長だけ長くなるように形成するとともに、他方の分岐導波路を伝搬する光信号を位相制御するための電極１４１ａ，１４１ｂをそれぞれそなえる。

光電変換部１４２−１は遅延干渉計１４１−１からの２出力を受光することにより差動光電変換検出を行なうデュアルピンフォトダイオードにより構成される。同様に、光電変換部１４２−２は遅延干渉計１４１−２からの２出力を受光することにより差動光電変換検出を行なうデュアルピンフォトダイオードにより構成される。尚、上述の光電変換部１４２−１，１４２−２で検出された受信信号についてはアンプ１４２ｅにより適宜増幅する。

再生回路１４３−１は、光電変換部１４２−１で受信された光信号から、クロック信号およびデータ信号についてのＩ（In-phase：同相）成分を再生するものである。又、再生回路１４３−２は、光電変換部１４２−２で受信された光信号から、クロック信号およびデータ信号についてのＱ（Quadrature-phase：直交）成分を再生するものである。
また、多重部１４４は、再生回路１４３−１，１４３−２からのクロック信号およびデータ信号のＩＱ成分を入力されて、ＤＱＰＳＫ変調前の43Gbit/sデータ信号に変換する。そして、この多重部１４４からのデータ信号をもとに、受信データ処理部１４５で誤り訂正等の信号処理が行なわれる。

このように、上述の(CS)RZ-D(Q)PSKの変復調方式においては、光受信装置１２０，１４０において位相変調信号を強度変調信号に変換して識別を行なうために、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２において１ビット時間の遅延差を与えて光干渉させるようになっている。このとき、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２で所望の光信号を得るためには、１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号についての位相を適正に設定しておく必要が生じている。

たとえば、RZ-DPSK又はCSRZ-DPSK変調方式では、図３０に示す遅延干渉計１２１において１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の位相を0 radに設定する必要があり、 (CS)RZ-DQPSK変調方式では、図３１に示す遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２において１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の位相をそれぞれπ/4, -π/4 radに設定する必要がある。

その他、本願発明に関連する技術として、以下に示す特許文献１〜５に記載された技術がある。
米国特許出願公開第２００４−０２２３７４９号明細書 特開平８−３２１８０５号公報 特開２０００−１１５０７７号公報 特開２００３−６０５８０号公報 特表２００４−５１６７４３号公報

しかしながら、上述の光受信装置においては、40 Gb/s又は43Gb/s伝送においては、波長分散トレランスが10 Gb/s伝送時の1/16程度と厳しくなり、図３０，図３１に示すように、受信端に可変波長分散補償器(VDC：Variable Chromatic Dispersion Compensator)１５０を配置して、高精度な分散補償を行なう必要も生じてくる。
この場合には、光受信装置においては、遅延干渉計における位相制御のみならず、可変分散補償器における分散補償量の両方を最適設定する必要がある。つまり、CS(RZ)-D(Q)PSK変調がなされた光信号を受信する際においては、この変調光信号を復調するために、遅延干渉計と可変分散補償器の両方を最適設定する必要があるのである。

この点、分散補償については、デコードされた受信信号についての誤り訂正数等によりエラー数をモニタし、モニタしたエラー数に応じて可変分散補償器を制御することが想定される。
しかしながら、エラー数に対しての、分散補償量の特性と位相制御量の特性とは性質上相違するものであり、初期設定の段階では、遅延干渉計および可変分散補償器の両デバイスともに制御量が最適値からずれているため、双方の制御量として最適な制御量を探索して、受信信号の品質を良好にするには比較的長時間を要し、遅延干渉計および可変分散補償器の制御量の安定化を迅速に行なうのに支障を来すという課題がある。

すなわち、上述の遅延干渉計における光位相制御や、可変分散補償器による分散補償量の制御によって、上述のエラー数も変化してくるので、双方の制御量を初期の装置立ち上げ後に早期に安定化させることが困難となるのである。
また、システム運用中には、温度変動等によって、伝送路波長分散および遅延干渉計での光位相差が変動するため、遅延干渉計および可変分散補償器のアダプティブな制御が必要になる。特許文献１〜５に記載された技術その他の従来技術においては、位相変調方式におけるこのような遅延干渉計と可変分散補償器の制御の両立に関しては、検討が行なわれていなかった。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、初期設定（システム運用開始・プロテクション・経路切替時）およびシステム運用中に、光受信装置内の遅延干渉計および可変波長分散補償器を同時かつ効率的に最適設定することを目的とする。

このため、本発明の光受信装置は、ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部と、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、をそなえ、かつ、該クロック信号抽出部で抽出された該クロック信号に基づいて、該可変分散補償部での分散補償量を制御する分散補償制御部をそなえたことを特徴としている。

また、該遅延干渉部を、該可変分散補償部からの光信号について、１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なうように構成し、かつ、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御する遅延干渉制御部をそなえることとしてもよい。
さらに、該遅延干渉制御部は、該分散補償制御部での該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉処理を制御することができる。

また、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタをそなえ、当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該分散補償制御部で該クロック信号に基づいて該可変分散補償部を制御し、該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉制御部による該遅延干渉処理を制御し、当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部を制御することもできる。

さらに、差分２位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、該遅延干渉部を、該可変分散補償部からの光信号について分岐させて、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量０で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量０で制御された分岐成分とを干渉させるように構成し、該遅延干渉制御部を、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該光位相制御量を０に安定化させるように該遅延干渉部を制御することとしてもよい。

また、差分４位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、該遅延干渉部が、該可変分散補償部からの光信号について２分岐させる分岐部と、該分岐部で分岐された一方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量π／４で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第１干渉計と、該分岐部で分岐された他方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を該光位相制御量−π／４で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量−π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第２干渉計と、をそなえ、該遅延干渉制御部が、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該第１干渉計での光位相制御量をπ／４に、該第２干渉計での光位相制御量を−π／４に、それぞれ安定化させるように該第１および第２干渉計を制御することとしてもよい。

また、本発明の光受信装置は、ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部と、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該可変分散補償部での分散補償量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行なうべく該可変分散補償部を制御する第１分散補償制御部と、該第１分散量調整部で行なう該分散補償量の調整に連動して、該遅延干渉部での光位相制御量を粗調整する第１位相制御部と、該エラー数が該所定値以下となった場合に、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を行なう第２位相制御部と、該第２位相制御部での光位相制御が起動した後に、該エラー数が最小となるような該可変分散補償部での分散補償量の制御を行なう第２分散補償制御部と、をそなえたことを特徴としている。

また、本発明の光受信装置の制御方法は、ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部と、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該クロック信号抽出部で抽出されたクロック信号に基づいて該可変分散補償部での分散補償量を制御し、上記分散補償量の制御が起動した後に、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御し、当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部での分散補償量を制御することを特徴としている。

さらに、本発明の光受信装置の制御方法は、ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、該受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部と、該差動光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、該可変分散補償部での分散補償量および該遅延干渉部での光位相制御量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行ない、該誤り訂正数が該所定以下となった場合に、該差動光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を起動し、ついで、該誤り訂正数が最小となるような、該可変分散補償部での分散補償量の制御を起動することを特徴としている。

また、この場合において、該遅延干渉部での光位相制御量の初期値を設定したのち、該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索し、該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量が得られない場合には、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索できるまで、該遅延干渉部での光位相制御量を該初期値から所定量ずつ増加させてゆくこととしてもよい。

このように、本発明によれば、分散補償制御部により、初期設定（システム運用開始・プロテクション・経路切替時）およびシステム運用中に、光受信装置内の可変分散補償部を効率的に最適設定することができる利点がある。更に、遅延干渉部での位相制御量を制御する遅延干渉制御部をそなえた場合には、これらの遅延干渉制御部および分散補償制御部での制御を迅速に安定化させることができる。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔Ａ〕第１実施形態の説明
図１（Ａ），図１（Ｂ）はともに本発明の第１実施形態にかかる光受信装置２００，３００を示すブロック図である。図１（Ａ）に示す光受信装置２００は、差分２位相変調である(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用するもので、前述の図３０に示す光受信装置１２０に改良を施したものである。又、図１（Ｂ）に示す光受信装置３００は、差分４位相変調である(CS)RZ-DQPSK変復調方式を採用するもので、前述の図３１に示す光受信装置１４０に改良を施したものである。

すなわち、図３０に示す光受信装置１２０の場合と同様、図１（Ａ）に示す光受信装置２００の遅延干渉計１２１は、可変波長分散補償を行なうＶＤＣ１５０からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部である。即ち、ＶＤＣ１５０からの光信号について分岐させて、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量０で制御されて、１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御量０で制御された分岐成分とを干渉させるように構成されている。

また、デュアルピンフォトダイオードからなる光電変換部１２２は、遅延干渉計１２１からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、差分２位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部である。
さらに、再生回路１２３は、光電変換部１２２からの復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部としての機能をそなえるとともに、データ信号を抽出する機能をそなえている。又、受信データ処理部１２４は、光電変換部１２２からの復調電気信号から得られる再生データ信号をもとに誤り訂正処理を行なう誤り訂正処理部（エラーモニタ）としての機能や、フレーマとしての機能についても有している。

また、フレーム検出・制御部２０４は、受信データ処理部１２４からの信号をもとにフレーム検出を行ない、再生回路１２３におけるクロック信号およびデータ信号の再生を制御する。尚、シリアル信号をパラレル信号に変換するディシリアライザ（ＤＥＳＥＲ）２０３を受信データ処理部１２４の前段に適宜設けることもできる。
さらに、図１（Ｂ）に示す光受信装置３００の分岐部１４６および遅延干渉計１４１−１，１４１−２は、ＶＤＣ１５０からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部である。

すなわち、遅延干渉計１４１−１は、分岐部１４６で分岐された一方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量π／４で制御されて、１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御量π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第１干渉計である。同様に、遅延干渉計１４１−２は、分岐部１４６で分岐された他方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量−π／４で制御されて、１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御量−π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第２干渉計である。

さらに、それぞれデュアルピンフォトダイオードからなる光電変換部１４２−１，１４２−２は、遅延干渉計１４１−１，１４１−２からの光信号について差動光電変換検出を行なうことにより、差分４位相変調に対する復調電気信号を出力する差動光電変換検出部である。
また、再生回路１４３−１，１４３−２は、光電変換部１２２からの復調電気信号からクロック信号成分を抽出するクロック信号抽出部としての機能をそなえるとともに、データ信号のＩ成分，Ｑ成分を抽出する機能をそなえている。受信データ処理部１４５は、光電変換部１４２−１，１４２−２からの復調電気信号から得られる再生データ信号をもとに誤り訂正処理を行なう誤り訂正処理部（エラーモニタ）としての機能や、フレーマとしての機能についても有している。

さらに、フレーム検出・制御部３０４は、受信データ処理部１４５からの信号をもとにフレーム検出を行ない、再生回路１４３−１，１４３−２におけるクロック信号およびデータ信号の再生とともに多重部１４４での多重処理を制御する。尚、３０３は受信データ処理部１４５の前段に適宜設けられるディシリアライザである。

光受信装置２００，３００のＶＤＣ１５０は、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部として機能するものであり、例えば文献"IEICE transactions B E85-b_2_463, 40-Gbit/s WDM Automatic Dispersion Compensation with Virtually Imaged Phased Array (VIPA) Variable Dispersion Compensators, February 2002"に記載されたＶＩＰＡを適用することができる。尚、ＶＤＣ１５０からの光信号については、光アンプ１５１を通じて適宜増幅して遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２に供給する。

また、第1実施形態における光受信装置２００（又は光受信装置３００）においては、差動光電変換検出部である光電変換部１２２（１４２−１，１４２−２）からの復調電気信号をもとに遅延干渉計１２１（１４１−１，１４１−２）での光位相制御量を制御する遅延干渉制御部２０１（３０１）をそなえるとともに、クロック信号抽出部である再生回路１２３（１４３−１，１４３−２）で抽出されたクロック信号に基づいて、ＶＤＣ１５０での分散補償量を制御するＶＤＣ制御部（分散補償制御部）２０２，３０２をそなえている。

まず、図１（Ａ）に示す光受信装置２００の遅延干渉制御部２０１およびＶＤＣ制御部２０２について説明する。遅延干渉制御部２０１は、光電変換部１２２から出力された復調電気信号又は再生回路１２３からの出力信号のうちの少なくとも一方から、遅延干渉計１２１での１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の光位相差をモニタし、モニタ結果に応じて、当該光信号の光位相差を０radに安定化させるように制御する。

たとえば、遅延干渉制御部２０１は、図２に示すように、二乗回路２０１ａ，モニタ部２０１ｂ及び位相シフト量制御回路２０１ｃをそなえて構成することができる。二乗回路２０１ａは、光電変換部１２２から出力された復調電気信号の一部をスプリッタ２０１ｄを通じて入力されて、この復調電気信号について二乗するものであり、モニタ部２０１ｂは、二乗回路２０１ａからの二乗信号を積分することにより、その平均値を得るものである。

さらに、位相シフト量制御回路２０１ｃは、モニタ部２０１ｂにより得られた平均値に応じて、遅延干渉計１２１の位相シフト量（位相制御量）を制御する。例えば、遅延干渉計１２１をマッハツェンダ干渉計により構成する場合には、位相が制御される対象の光信号が伝搬する光導波路部分に形成された電極１２１ａを通じて電界を供給することで、光信号の位相を制御することができる。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はいずれも、光電変換部１２２から出力される復調電気信号の波形を示す図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）はいずれも、二乗回路２０１ａから出力される二乗信号の波形を示す図である。位相制御量が適切（０rad）に調整されていれば、図３（Ａ），図４（Ａ）に示すように、復調電気信号およびその二乗信号の振幅は比較的大きくなる。よって、この場合、モニタ部２０１ｂにて得られる二乗信号の平均パワーは比較的大きな値となる。

これに対して、位相制御量にずれが発生すると、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）（４５度の位相ずれが生じた場合）又は図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）（９０度の位相ずれが生じた場合）に示すように、復調電気信号およびその二乗信号の振幅は、図３（Ａ）及び図４（Ａ）の場合よりも小さくなってしまう。即ち、この場合、二乗信号の平均パワーが比較的小さくなる。

図５は、位相制御量のずれ量と二乗信号の平均パワーとの関係を示す図である。この図５に示すように、位相制御量のずれδがゼロのときに二乗信号の平均パワーが最大になる。そして、「ずれ量δ」が大きくなるにつれて二乗信号の平均パワーが小さくなっていく。但し、二乗信号の平均パワーは、「ずれ量δ」に対して周期的に変化する。位相シフト量制御回路２０１ｃにおいては、上記動作原理を利用して位相制御量を０radに最適化すべく、モニタ部２０１ｂにより得られる二乗信号の平均パワーが最大となるようにフィードバック制御を行なう。

また、分散補償制御部２０２においては、再生回路１２３で抽出されたクロック信号に基づいてＶＤＣ１５０における分散補償量を制御しているので、以下に示すように、分散補償量についてエラー数（誤り訂正数）を参照せずに最適点に制御することができる。
図６（Ａ），図７（Ａ）および図８（Ａ）は、伝送路１０１における分散量を変化させた場合のクロック信号強度のシミュレーション結果を示す図であり、図６（Ａ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが−２２．５度の場合で、図７（Ａ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが０度、即ち位相ずれが無い場合で、図８（Ａ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが２２．５度の場合である。

また、図６（Ｂ），図７（Ｂ）および図８（Ｂ）は、伝送路１０１における分散量を変化させた場合の光信号品質を示すアイ開口ペナルティのシミュレーション結果を示す図であり、図６（Ｂ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが−２２．５度の場合で、図７（Ｂ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが０度、即ち位相ずれが無い場合で、図８（Ｂ）は遅延干渉計１２１での位相ずれが２２．５度の場合である。
さらに、図９は、残留分散量に対応して遅延干渉計１２１での位相ずれ量を０度，２２．５度，４５度，９０度および１８０度としたときの、再生回路１２３に入力される復調電気信号のアイパターンを示す図である。この図９に示すように、残留分散が０ｐｓ/ｎｍであり、かつ遅延干渉計１２１での位相ずれが無い（又は位相ずれが１８０度）の場合に、信号品質が最も良好となることがわかる。さらに、１ビットの中で低レベル→高レベル→低レベルと変化するクロック成分振幅が、遅延干渉系の位相ずれに係わらずほぼ同じであり、分散補償量のみに応じて変化することが分かる。

この図６（Ｂ），図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、遅延干渉計１２１での位相制御量ずれの大きさに従って、光信号品質は変化するが、再生回路１２３で抽出されるクロック信号強度については、図６（Ａ），図７（Ａ）および図８（Ａ）に示すように、遅延干渉計１２１での位相制御量ずれの大きさに無依存の特性を有し、分散量が+50 ps/nmと-50 ps/nmに安定したピークを示している。

したがって、図１０のフローチャートに示すように、特にシステム初期立ち上げ時等の遅延干渉計１２１での位相制御量およびＶＤＣ１５０での分散補償量が安定化していない段階においては、まずは、ＶＤＣ１５０の分散補償量を挿引して、分散量が上述の+50 ps/nmと-50 ps/nmの場合に相当する２つのクロック信号強度ピークを検出し記録した後に（ステップＡ１）、ＶＤＣ制御部２０２において、クロック信号強度がその２つのピークの中心値となるように分散補償量を設定することで（ステップＡ２）、分散量を最適値０radに設定することができるようになる。

このようにＶＤＣ１５０での分散補償量を粗調整したあとで、上述の遅延干渉計１２１の位相制御量のフィードバックを開始させて（ステップＡ３）、光受信装置２００によるサービス運用（即ちシステム運用）を開始させることができる。又、システム運用中においては、温度変動等による分散量の変化に追従する必要がある。
このため、例えば図１９（Ａ）に示す光受信装置２００′におけるＶＤＣ制御部２０２′のように、装置運用中においては、受信データ処理部１２４のエラーモニタ機能で検出されたエラー数（又は誤り訂正数）が最小になるようにＶＤＣ１５０での分散補償量を制御することもできる（ステップＡ４）。

つぎに、図１（Ｂ）に示す光受信装置３００の遅延干渉制御部３０１およびＶＤＣ制御部３０２について説明する。
光受信装置３００の遅延干渉制御部３０１においても、光電変換部１４２−１，１４２−２から出力された復調電気信号又は再生回路１２３からの出力信号のうちの少なくとも一方から、遅延干渉計１４１−１，１４１−２での１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の位相をモニタし、モニタ結果に応じて、当該光信号の位相をそれぞれπ／４，−π／４radに安定化させるように制御する。

また、図１（Ｂ）に示す光受信装置３００の遅延干渉制御部３０１は、遅延干渉計１４１−１，１４１−２におけるそれぞれの位相制御用に、例えば図１１に示す二乗回路３０１ａ，フィルタ部３０１ｂ，モニタ部３０１ｃ及び位相シフト量制御回路３０１ｄをそなえて構成する。遅延干渉計１４１−１，１４１−２における位相制御のための構成は基本的に同様であるため、以下では遅延干渉計１４１−１における位相制御のための構成に着目して説明する。

二乗回路３０１ａは、光電変換部１４２−１から出力された復調電気信号の一部をスプリッタ３０１ｅを通じて入力されて、この復調電気信号について二乗するものであり、フィルタ部３０１ｂは、二乗回路３０１ａからの二乗信号について、シンボル周波数の整数倍の周波数を除く連続した周波数成分の少なくとも一部、即ち、例えばシンボル周波数（ここでは２１．５ＧＨｚ）よりも低い周波数を通過させるフィルタである。

さらに、モニタ部３０１ｃは、フィルタ部３０１ｂからの出力信号のパワーをモニタするもので、位相シフト量制御部３０１ｄは、モニタ部３０１ｃからのモニタ結果に応じて、遅延干渉計１４１−１の電極１４１ａに対する位相制御用の印加電圧を制御して、１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の位相をπ／４だけシフトさせる。
図１２（Ａ），図１２（Ｂ）はいずれも、光電変換部１４１−１から出力される復調電気信号の波形を示す図であり、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）はいずれも、二乗回路３０１ａから出力される二乗信号の波形を示す図であり、図１４（Ａ），図１４（Ｂ）はいずれもその二乗信号のスペクトルを示す図である。

位相制御量が適切（π／４rad）に調整されていれば、図１２（Ａ），図１３（Ａ）に示すように、復調電気信号の波形は安定しており、その二乗信号はシンボル周期でおおむね一定の値が出現する波形となる。よって、この場合、二乗信号のスペクトルにおいては、図１４（Ａ）に示すように、シンボル周波数成分（ここでは、２１．５ＧＨｚ）およびその高調波成分のみが現れる。

一方、その位相シフト量が「π／４rad」からずれて、例えば「π／４＋Δ（Δ＝３０度）」となった場合には、図１２（Ｂ），図１３（Ｂ）に示すように、復調電気信号の波形は不安定となり、その二乗信号についてみればランダムな周期で様々な値が出現する波形となる。よって、この場合、二乗信号のスペクトルは、図１４（Ｂ）に示すように、様々な周波数成分を含むことになる。

すなわち、位相シフト量のずれ（位相シフト量をπ／４＋Δとした場合のΔ）がゼロであれば、二乗信号はシンボル周波数成分およびその高調波成分のみを含んでいる。この場合、モニタ部３０１ｃにより検出されるパワーはゼロに近い状態となる。一方、位相シフト量のずれが発生すると、二乗信号が比較的低周波数成分を含んでいる。この場合、モニタ部３０１ｃにより検出されるパワーは、ずれ量に応じた値になる。従って、位相シフト量制御回路３０１ｄにおいては、モニタ部３０１ｃにより検出されるパワーを最小化するように電極１４１ａへの印加電圧をフィードバック制御することで、位相シフト量を「π／４rad」に収束させる。

また、分散補償制御部３０２においては、再生回路１４３−１，１４３−２のいずれか一方（この場合には再生回路１４３−２）で抽出されたクロック信号に基づいてＶＤＣ１５０における分散補償量を制御しているので、以下に示すように、分散補償量についてエラー数を参照せずに最適点に制御することができる。
図１５（Ａ），図１６（Ａ）および図１７（Ａ）は、伝送路１０１における分散量を変化させた場合のクロック信号強度のシミュレーション結果を示す図であり、図１５（Ａ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが−２２．５度の場合で、図１６（Ａ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが０度、即ち位相ずれが無い場合で、図１７（Ａ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが２２．５度の場合である。

また、図１５（Ｂ），図１６（Ｂ）および図１７（Ｂ）は、伝送路１０１における分散量を変化させた場合の光信号品質を示すアイ開口ペナルティのシミュレーション結果を示す図であり、図１５（Ｂ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが−２２．５度の場合で、図１６（Ｂ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが０度、即ち位相ずれが無い場合で、図１７（Ｂ）は遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが２２．５度の場合である。

さらに、図１８は、残留分散量に対応して遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれ量を０度，２２．５度，４５度，９０度および１８０度としたときの、再生回路１４３−１，１４３−２にそれぞれ入力される復調電気信号のアイパターンを示す図である。この図１８に示すように、残留分散が０ｐｓ/ｎｍであり、かつ遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相ずれが無い場合に、信号品質が最も良好となることがわかる。さらに、１ビットの中で低レベル→高レベル→低レベルと変化するクロック成分振幅が、遅延干渉系の位相ずれに係わらずほぼ同じであり、分散補償量のみに応じて変化することが分かる。

この図１５（Ｂ），図１６（Ｂ）および図１７（Ｂ）に示すように、遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相制御量ずれの大きさに従って、光信号品質は変化するが、再生回路１４３−２で抽出されるクロック信号強度については、図１５（Ａ），図１６（Ａ）および図１７（Ａ）に示すように、遅延干渉計１４１−２での位相制御量ずれの大きさに無依存の特性を有し、分散量が+240 ps/nmと-300 ps/nmに安定したピークを示している。

したがって、前述の図１（Ａ）に示す光受信装置２００の場合と同様に、クロック信号強度を分散量軸上の２つのピークの中心に設定することで、分散補償量を最適値に設定することができる。尚、本シミュレーションにおいては、送信側のＲＺパルス化強度変調器（図３１の符号１３６参照）において正のチャーピングを付加しているため、最小ペナルティおよび分散モニタピーク値が負側にずれているが、前述の図１（Ａ）の場合と同様、２つのピークの中心にかかるクロック強度において分散量が最適に補償されていることになる。

すなわち、この場合においても、図１０のフローチャートに示すように、特にシステム初期立ち上げ時等の遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相制御量およびＶＤＣ１５０での分散補償量が安定化していない段階においては、まずは、ＶＤＣ１５０の分散補償量を挿引して、分散量が上述の+240 ps/nmと-300 ps/nmの場合に相当する２つのクロック信号強度ピークを検出し記録した後に（ステップＡ１）、ＶＤＣ制御部３０２において、クロック信号強度がその２つのピークの中心値となるように分散補償量を設定することで（ステップＡ２）、分散量を最適値に設定することができるようになる。

このようにＶＤＣ１５０での分散補償量を粗調整したあとで、上述の遅延干渉計１４１−１，１４１−２の位相制御量のフィードバックを開始させて（ステップＡ３）、光受信装置３００によるサービス運用（即ちシステム運用）を開始させることができる。又、システム運用中においては、温度変動等による分散量の変化に追従する必要がある。
このため、例えば図１９（Ｂ）に示す光受信装置３００′におけるＶＤＣ制御部３０２′のように、装置運用中においては、受信データ処理部１４５でのエラーモニタ機能で検出されるエラー数が最小になるようにＶＤＣ１５０での分散補償量を制御することもできる（ステップＡ４）。

上述のごとく構成された光受信装置２００，３００においては、特に装置運用開始時や、プロテクション処理又は経路切替え時等の、装置の初期設定を行なう場合に、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での位相制御量や、ＶＤＣ１５０での分散補償量が安定化していない状態であっても、迅速に制御量を安定化させることができる。
すなわち、ＶＤＣ制御部２０２，３０２でクロック信号に基づいてＶＤＣ１５０を制御し、ＶＤＣ１５０に対する制御が起動した後に、遅延干渉制御部２０１，３０１による遅延干渉処理を制御することで、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での位相制御量が安定していない状態であっても最適な分散制御量を探索することができ、分散補償量の迅速な安定化を図るとともに、このように迅速に分散補償量が安定化した状態において遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での位相制御量をフィードバック制御することにより、位相制御量についても、分散補償量が安定化していない状態で位相制御量を制御する場合に比べてより迅速に制御量を安定化させることができる。

このように、本発明の第１実施形態によれば、ＶＤＣ制御部２０２，３０２により、初期設定（システム運用開始・プロテクション・経路切替時）およびシステム運用中に、光受信装置２００，３００内のＶＤＣ１５０を効率的に最適設定することができる利点がある。更に、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での位相制御量を制御する遅延干渉制御部２０１，３０１をそなえた場合には、これらの遅延干渉制御部２０１，３０１およびＶＤＣ制御部２０２，３０２での制御を迅速に安定化させることができる。

また、ＶＤＣ制御部２０２，３０２でのフィードバック要素となるクロック信号やエラー数については、再生回路１２３，１４３−１，１４３−２や受信データ処理部１２４，１４５等、既に光受信装置に内蔵されるデバイスからインターフェースを付加して取り込むことができるので、安価・小型な構成での実現が可能である。
図２０（Ａ）は上述の第1実施形態における光受信装置２００に対する対比例としての、(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用する光受信装置２００Ａを示すブロック図であり、図２０（Ｂ）は光受信装置３００に対する対比例としての、(CS)RZ-DQPSK変復調方式を採用する光受信装置３００Ａを示すブロック図である。これらの図２０（Ａ），図２０（Ｂ）に示す光受信装置２００Ａ，３００Ａにおいては、上述の第１実施形態における光受信装置２００，３００とは異なり、ＶＤＣ制御部２０２Ａ，３０２ＡにおけるＶＤＣ制御を行なう際に用いるクロック信号を取り込むために、専用のクロックモニタ２０５，３０５をそなえている。尚、クロックモニタ２０５，３０５と同様の構成は前述の特許文献１に記載されている。

すなわち、光受信装置２００Ａのクロックモニタ２０５は、ＶＤＣ１５０から出力された遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での遅延干渉処理の上流側信号の一部を分岐により取り出して、分岐した一部の光信号について光電変換を行なう光電変換素子２０５ａ，光電変換素子２０５ａからの光信号のビットレート（Ｂbit/s）に対応する周波数成分（ＢＨｚ）を通過させてクロック信号周波数成分を出力するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０５ｂおよびバンドパスフィルタ２０５ｂを通過したクロック信号周波数成分のパワーを検出するパワーセンサ２０５ｃをそなえている。

光受信装置３００Ａのクロックモニタ３０５についても、クロックモニタ２０５の場合と同様の光電変換素子３０５ａをそなえるとともに、光電変換素子３０５ａからの光信号のビットレート（Ｂbit/s）に対応する周波数成分の二分の一（Ｂ／２Ｈｚ）を通過させてクロック信号周波数成分を出力するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０５ｂおよびバンドパスフィルタ３０５ｂを通過したクロック信号周波数成分のパワーを検出するパワーセンサ３０５ｃをそなえている。

図２１は、分散量を掃引させた場合において、光受信装置２００Ａのクロックモニタ２０５でモニタされたクロック信号のパワー値と、掃引させた分散量との関係についてのシミュレーション結果を示す図であり、図２２は、ＶＤＣ１５０を通過した光信号に残留する分散量（-70ps/nm，-20ps/nm，0ps/nm，20ps/nm，70ps/nm）に応じた光信号波形を示す図である。

この場合においても、図２２に示すように、分散量が０ps/nmである場合に最も波形が安定し、図２１に示すように、分散量が+20 ps/nmと-20 ps/nmに安定したピークを示している。従って、光受信装置２００の場合と同様に、クロック信号強度を分散量軸上の２つのピークの中心に設定することで、分散補償量を最適値０radに設定することができる。
図２３は、分散量を掃引させた場合において、光受信装置３００Ａのクロックモニタ２０５でモニタされたクロック信号のパワー値と、掃引させた分散量との関係についてのシミュレーション結果を示す図であり、図２４は、ＶＤＣ１５０を通過した光信号に残留する分散量（-100ps/nm，-50ps/nm，0ps/nm，50ps/nm，100ps/nm）に応じた光信号波形を示す図である。

この場合においては、図２４に示すように、分散量が０ps/nmである場合に最も波形が安定し、図２３に示すように、分散量が0 ps/nmに安定したピークを示している。従って、クロック信号強度を分散量軸上のピークの中心に設定することで、分散補償量を最適値０radに設定することができる。
したがって、上述の図２０（Ａ），図２０（Ｂ）に示す光受信装置２００Ａ，３００Ａにおいては、前述の第1実施形態に比べて専用のクロックモニタ２０５，３０５を設ける必要が生じるが、前述の第1実施形態の場合と基本的に同様に、初期設定（システム運用開始・プロテクション・経路切替時）およびシステム運用中に、光受信装置２０２，３０２内のＶＤＣ１５０を効率的に最適設定することができる利点がある。

また、図２０（Ａ），図２０（Ｂ）に示す光受信装置２００Ａ，３００Ａの変形例としては、図２５（Ａ），図２５（Ｂ）に示す光受信装置２００Ｂ，３００Ｂのように、光クロックモニタ２０５，３０５で生成したクロック信号（バンドパスフィルタ２０５ｂ，３０５ｂの出力）を、再生回路１２３，１４３−１，１４３−２に含まれていたデータ再生機能を持つ信号識別部（ＤＲ：Data Recovery）１２３Ｂ，１４３Ｂ−１，１４３Ｂ−２におけるデータ再生処理を行なう際に流用することも可能である。

〔Ｂ〕第２実施形態の説明
図２６（Ａ），図２６（Ｂ）は、本発明の第２実施形態にかかる光受信装置２１０，３１０を示すブロック図であり、図２６（Ａ）に示す光受信装置２１０は、差分２位相変調である(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用するもので、ＶＤＣ１５０に対する分散補償量の設定制御シーケンスと、遅延干渉計１２１での位相制御量の設定制御シーケンスとに特徴を有するものである。

また、図２６（Ｂ）に示す光受信装置３１０は、差分４位相変調である(CS)RZ-DQPSK変復調方式を採用するもので、ＶＤＣ１５０に対する分散補償量の設定制御シーケンスと、遅延干渉計１２１での位相制御量の設定制御シーケンスとに特徴を有するものである。尚、図２６（Ａ），図２６（Ｂ）中、図１（Ａ），図１（Ｂ）と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。

ここで、図２６（Ａ）に示す光受信装置２１０の遅延干渉制御部２０１は、遅延干渉計１２１での１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の光位相差を検出する光位相差検出回路２０１ｄと、遅延干渉計１２１での位相制御量を与える遅延量制御回路２０１ｃをそなえている。そして、第２実施形態の遅延量制御回路２０１ｃにおいては、初期設定時においてはエラー数に基づいて、初期設定の後は光位相検出回路２０１ｄで検出された光位相差に基づいて、遅延干渉計１２１での位相制御量を与えるようになっている。

なお、光位相差検出回路２０１ｄは、光電変換部１２２からの復調電気信号をもとに上述の光位相差を検出すべく、前述の図２に示す二乗回路２０１ａおよびモニタ２０１ｂをそなえて構成することができるが、このほかに、再生回路１２３からのデータ信号をもとに光位相差を検出するように構成することも可能である。
また、図２６（Ｂ）に示す光受信装置３１０の遅延干渉制御部３０１においては、各遅延干渉計１４１−１，１４１−２での１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の光位相のπ／４，−π／４に対する位相差Δを検出する光位相差検出回路３０１Ａと、各遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相制御量を与える遅延量制御回路３０１Ｂをそなえている。そして、遅延量制御回路３０１Ｂにおいても、初期設定時においてはエラー数に基づいて、初期設定の後は光位相検出回路２０１ｄで検出された光位相差に基づいて、遅延干渉計１２１での位相制御量を与えるようになっている。

なお、光位相差検出回路３０１Ａは、各光電変換部１４１−１，１４１−２からの復調電気信号をもとに上述の光位相差を検出すべく、それぞれ、前述の図１１に示す二乗回路２０１ａ，フィルタ３０１ｂおよびモニタ３０１ｃをそなえて構成することができるが、このほかに、再生回路１４３−１，１４３−２からのデータ信号をもとにそれぞれの光位相差を検出するように構成することも可能である。

さらに、図２６（Ａ），図２６（Ｂ）に示す光受信装置２１０，３１０のＶＤＣ制御部２１２，３１２は、前述の第１実施形態におけるＶＤＣ制御部２０２，３０２とは異なり、装置の初期設定時から受信データ処理部１２４，１４５におけるエラーモニタで得られるエラー数に応じて分散補償量を設定制御するようになっている。
光受信装置２１０での制御に着目すると、図２８に示すように、ＶＤＣ１５０における可変分散補償量と遅延干渉計１２１での位相制御量とは相関関係があるが、両方が最適になった場合に、エラー数は最小になる。従って、図２７のフローチャートに示すように、初期設定時には、ＶＤＣ１５０および遅延干渉計１２１の組み合わせを網羅して大まかに最適値を探す粗調整を行ってから、遅延干渉計１２１での位相制御量を微調整し、更にＶＤＣ１５０を微調整するという制御を行なうことで、両デバイスの同時制御が可能になる。

まず、ＶＤＣ１５０および遅延干渉計１２１を粗調整する際には、遅延干渉制御部２０１の遅延量制御回路２０１ｃにおいて、遅延干渉計１２１での位相制御量を初期値としての適当な値（α度）に設定してから（ステップＢ１、図２９参照）、ＶＤＣ１５０での分散補償量を、ＶＤＣ制御部２１２で制御可能な最小値Ｄminに設定する（ステップＢ２、図２９参照）。そして、ＶＤＣ制御部２１２では、このときのエラー数を受信データ処理部１２４から取り込み、取り込んだエラー数を予め設定された許容値（所定値）と比較する（ステップＢ３）。

このとき、受信データ処理部１２４から取り込んだエラー数が上述の許容値よりも大きい場合には（ステップＢ３のＮｏルート）、エラー数が上述の許容値以下となるまで、ＶＤＣ１５０での分散補償量について制御可能な最大値Ｄmaxとなるまで、例えば＋５ps/nmずつ分散量を増加制御する（ステップＢ４のＮｏルートからステップＢ５）。
なお、図２９に示すように、エラー数の許容値としては、当該エラー数以下となる分散補償量の幅Ｗが１００ps/nm程度になるようにする。又、ＶＤＣ制御部２１２において制御可能なＶＤＣ１５０での分散補償量の幅（Ｄmin〜Ｄmax）としては、ほぼ１６００ps/nm程度を上限とすることができる。

また、ＶＤＣ１５０において受信データ処理部１２４からのエラー数が所定値以下となる分散補償量が得られない場合には、受信データ処理部１２４におけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索できるまで、遅延干渉計１２１での光位相制御量を初期値αから所定量ずつ増加させてゆく。
具体的には、ＶＤＣ１５０での分散補償量について制御可能な最大値Ｄmaxとなってもエラー数が許容値よりも大きい場合には、ＶＤＣ制御部２１２では、遅延干渉制御部２０１に対してその旨を通知する。そして、遅延干渉制御部２０１の遅延量制御回路２０１ｃでは、遅延干渉計１２１での位相制御量を現状値から２２．５度増加させる（ステップＢ４のＹｅｓルートからステップＢ６）。ＶＤＣ制御部２１２においては、このように位相制御量を遅延干渉制御部２０１で増加させた後で、再びＶＤＣ１５０での分散補償量を、ＶＤＣ制御部２１２で制御可能な最小値Ｄminに設定して（ステップＢ６に続くステップＢ２）、受信データ処理部１２４で取り込んだエラー数の上記許容値との比較を行なう（ステップＢ３）。

したがって、上述のＶＤＣ制御部２１２は、当該光受信装置２１０の運用立ち上げ時に、ＶＤＣ１５０での分散補償量について、受信データ処理部１２４からのエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行なうべくＶＤＣ１５０を制御する第１分散補償制御部２１２Ａとしての機能をそなえる。又、遅延干渉制御部２０１の遅延量制御回路２０１ｃは、第１分散量調整部２１２Ａで行なう分散補償量の粗調整に連動して、遅延干渉部１２１での光位相制御量を粗調整する第１位相制御部として機能する。

このようにしてエラー数が許容値以下になったとき（ステップＢ３のＹｅｓルート）、ＶＤＣ制御部２１２によるＶＤＣ制御量と、遅延干渉制御部２０１による位相制御量とがほぼ適正な値となっているので、この時点で、前述の第1実施形態の場合と同様の遅延干渉制御部２０１による位相制御量のフィードバック制御をオンとする（遅延干渉計の微調整、ステップＢ７）。

すなわち、光位相差検出回路２０１ｄにおいて遅延干渉計１２１での１ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の光位相差を検出し、検出結果を遅延制御回路２０１に出力する。そして、遅延量制御回路２０１ｃでは、光位相差検出回路２０１ｄで検出した光位相差を「０」とするように遅延干渉計１２１を制御する。
また、装置運用中の温度変動等による分散量の変化に追従するため、ＶＤＣ制御部２１２では、受信データ処理部１２４からのエラー数に応じて、山登り法により最適分散補償量の探索を行なう（ＶＤＣ微調整、ステップＢ８）。このようにして、最適な位相制御量および分散補償量を得てサービス運用を開始することができる（ステップＢ９）。

したがって、上述の遅延干渉制御部２０１の遅延量制御回路２０１ｃは、エラー数が所定値以下となった場合に、光電変換部１２２からの復調電気信号をもとにして遅延干渉計１２１での光位相制御量を安定化させる制御を行なう第２位相制御部であり、ＶＤＣ制御部２１２は、第２位相制御部としての遅延干渉制御部２０１での光位相制御が起動した後に、エラー数が最小となるようなＶＤＣ１５０での分散補償量の制御を行なう第２分散補償制御部２１２Ｂとしての機能をそなえる。

また、光受信装置３１０においても、遅延干渉計１４１−１，１４１−２における位相制御量をそれぞれ適当な値に設定してから、上述の光受信装置２１０の場合と同様に分散補償量および位相制御量の設定制御を行なう。このとき、遅延干渉制御部３０１の遅延量制御回路３０１Ｂによる各遅延干渉計１４１−１，１４１−２での位相制御に連動して、ＶＤＣ制御部３１２ではエラー数が許容値以下となる分散量を探索していく。

このとき、２つの遅延干渉計１４１−１，１４１−２のうちの一方を増加させた結果（ステップＢ６参照）、エラー数が許容値以下となる分散量が探索できた場合には、当該分散補償量はほぼ適正な値と判断できる。この場合には、当該分散補償量を粗調整の結果として固定して、２つの遅延干渉計１４１−１，１４１−２のうちの他方の遅延干渉計の位相制御量を増加させて、エラー数が許容値以下となる位相制御量を探索していくことになる（遅延干渉計１４１−１，１４１−２における位相制御量の粗調整）。 換言すれば、ＶＤＣ制御部３１２は、第１分散補償制御部３１２Ａとしての機能をそなえるとともに、遅延干渉制御部３０１をなす遅延量制御回路３０１Ｂは、第１位相制御部として機能する。

このようにして、エラー数が許容値以下となる分散補償量とともに、遅延干渉計１４１−１，１４１−２における位相制御量が探索できた場合には、図２７のステップＢ７での処理と同様に、遅延干渉制御部３０１による位相制御量のフィードバック制御をオンとし（位相制御量の微調整）、ステップＢ８での処理と同様に、ＶＤＣ制御部３１２による最適分散補償量の探索を行なう（ＶＤＣ微調整）。

したがって、ＶＤＣ制御部３１２は、第２分散補償制御部３１２Ｂとしての機能をそなえるとともに、遅延干渉制御部３０１をなす遅延量制御回路３０１Ｂは、第２位相制御部として機能している。
このように、第２実施形態における光受信装置２１０，３１０においても、ＶＤＣ制御部２０２，３０２により、初期設定（システム運用開始・プロテクション・経路切替時）およびシステム運用中に、光受信装置２１０，３１０内のＶＤＣ１５０を効率的に最適設定することができる利点がある。更に、遅延干渉計１２１，１４１−１，１４１−２での位相制御量を制御する遅延干渉制御部２０１，３０１をそなえた場合には、これらの遅延干渉制御部２０１，３０１およびＶＤＣ制御部２０２，３０２での制御を迅速に安定化させることができる。

また、ＶＤＣ制御部２０２，３０２でのフィードバック要素となるクロック信号やエラー数については、再生回路１２３，１４３−１，１４３−２や受信データ処理部１２４，１４５等、既に光受信装置に内蔵されるデバイスからインターフェースを付加して取り込むことができるので、安価・小型な構成での実現が可能である。
〔Ｃ〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

たとえば、上述の実施形態においては、差分２位相変調、差分４位相変調による光受信装置について詳述しているが、本発明によれば、ｎを３以上の自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調による光受信装置に対しても、同様に適用することが可能である。
その他、上述した実施形態の開示により、当業者であれば本発明の装置を製造することは可能である。

（Ａ），（Ｂ）はともに本発明の第１実施形態にかかる光受信装置を示すブロック図である。 第１実施形態にかかる光受信装置の要部を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はいずれも第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はいずれも第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 第１実施形態にかかる光受信装置の作用を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態にかかる光受信装置の要部を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 第１実施形態にかかる光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態の変形例にかかる光受信装置を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに第１実施形態にかかる光受信装置の対比対象としての光受信装置を示すブロック図である。 図２０（Ａ）に示す光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 図２０（Ａ）に示す光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 図２０（Ｂ）に示す光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 図２０（Ｂ）に示す光受信装置の要部の作用について説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図２０（Ａ），図２０（Ｂ）に示す光受信装置の変形例を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）はともに本発明の第２実施形態にかかる光受信装置を示すブロック図である。 第２実施形態にかかる光受信装置の作用を説明するためのフローチャートである。 位相制御量のずれと分散補償量との相関について説明するための図である。 位相制御量のずれと分散補償量との相関について説明するための図である。 従来技術を示すブロック図である。 従来技術を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 伝送路
１１０，１３０ 光送信装置
１１１，１３１ 送信データ処理部
１１２，１３３ ＣＷ（Continuous Wave）光源
１１３ 位相変調器
１１４，１３６ ＲＺパルス化用強度変調器
１２０，１４０，２００，２００′，２００Ａ，２００Ｂ，２１０，３００，３００′，３００Ａ，３００Ｂ，３１０ 光受信装置
１２１，１４１−１，１４１−２ 遅延干渉計
１２１ａ，１４１ａ，１４１ｂ 電極
１２２，１４２−１，１４２−２ 光電変換部（差動光電変換検出部）
１２２ｃ，１４２ｅ アンプ
１２３，１４３−１，１４３−２ 再生回路（クロック信号抽出部）
１２３Ｂ，１４３Ｂ−１，１４３Ｂ−２ 信号識別部
１２４，１４５ 受信データ処理部
１３２ １：２分離（DEMUX）部
１３４ π／２移相器
１３５−１，１３５−２ 位相変調器
１４４ 多重部
１５０ ＶＤＣ（可変分散補償部）
１５１ 光アンプ
２０１，３０１ 遅延干渉制御部
２０１ａ，３０１ａ 二乗回路
２０１ｂ，３０１ｃ モニタ部
２０１ｃ，３０１ｄ 位相シフト量制御回路
２０２，２０２′，２０２Ａ，２１２，３０２，３０２′，３０２Ａ，３１２ ＶＤＣ制御部（分散補償制御部）
２０３，３０３ ディシリアライザ
２０４，３０４ フレーム検出・制御部
２０５，３０５ クロックモニタ
２０５ａ，３０５ａ フォトダイオード
２０５ｂ，３０５ｂ バンドパスフィルタ
２０５ｃ，３０５ｃ パワーセンサ
３０１ｂ フィルタ部

Claims (10)

1. ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
   受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、
   該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、
   該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、
   該光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、をそなえ、
   かつ、該クロック信号抽出部で抽出された該クロック信号に基づいて、該可変分散補償部での分散補償量を制御する分散補償制御部をそなえたことを特徴とする、光受信装置。
2. 該遅延干渉部が、該可変分散補償部からの光信号について、１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なうように構成され、
   かつ、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御する遅延干渉制御部をそなえたことを特徴とする、請求項１記載の光受信装置。
3. 該遅延干渉制御部は、該分散補償制御部での該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉処理を制御することを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
4. 該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタをそなえ、当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該分散補償制御部で該クロック信号に基づいて該可変分散補償部を制御し、該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉制御部による該遅延干渉処理を制御し、当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部を制御することを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
5. 差分２位相偏移変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
   該遅延干渉部が、該可変分散補償部からの光信号について分岐させて、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量０で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量０で制御された分岐成分とを干渉させるように構成され、
   該遅延干渉制御部が、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該光位相制御量を０に安定化させるように該遅延干渉部を制御することを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
6. 差分４位相偏移変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
   該遅延干渉部が、
   該可変分散補償部からの光信号について２分岐させる分岐部と、
   該分岐部で分岐された一方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量π／４で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第１干渉計と、
   該分岐部で分岐された他方の光信号を更に２分岐させるとともに、分岐した一方を１ビット分遅延させるとともに他方を該光位相制御量−π／４で制御されて、該１ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量−π／４で制御された分岐成分とを干渉させる第２干渉計と、をそなえ、
   該遅延干渉制御部が、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該第１干渉計での光位相制御量をπ／４に、該第２干渉計での光位相制御量を−π／４に、それぞれ安定化させるように該第１および第２干渉計を制御することを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
7. ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
   受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、
   該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、
   該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、
   該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、
   当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該可変分散補償部での分散補償量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行なうべく該可変分散補償部を制御する第１分散補償制御部と、
   該第１分散量調整部で行なう該分散補償量の調整に連動して、該遅延干渉部での光位相制御量を粗調整する第１位相制御部と、
   該エラー数が該所定値以下となった場合に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を行なう第２位相制御部と、
   該第２位相制御部での光位相制御が起動した後に、該エラー数が最小となるような該可変分散補償部での分散補償量の制御を行なう第２分散補償制御部と、
   をそなえたことを特徴とする、光受信装置。
8. ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、
   当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該クロック信号抽出部で抽出されたクロック信号に基づいて該可変分散補償部での分散補償量を制御し、
   上記分散補償量の制御が起動した後に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御し、
   当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部での分散補償量を制御することを特徴とする、光受信装置の制御方法。
9. ｎを自然数とした場合におけるＭ＝２ⁿである差分Ｍ値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、該受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について１ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分Ｍ値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、
   該可変分散補償部での分散補償量および該遅延干渉部での光位相制御量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行ない、
   該誤り訂正数が該所定以下となった場合に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を起動し、
   ついで、該誤り訂正数が最小となるような、該可変分散補償部での分散補償量の制御を起動することを特徴とする、光受信装置の制御方法。
10. 該遅延干渉部での光位相制御量の初期値を設定したのち、
    該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索し、
    該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量が得られない場合には、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索できるまで、該遅延干渉部での光位相制御量を該初期値から所定量ずつ増加させてゆくことを特徴とする、請求項９記載の光受信装置の制御方法。

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