JP2007266688A - 光受信装置および光干渉計の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１台の同期検波回路の出力だけを用いて動作点判定を可能とする光受信装置および光干渉計の制御方法を得る。
【解決手段】低速の周期信号を発生するディザ信号源５と、位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計３と、低速の周期信号の周波数を２倍にし、位相を（１／２＋Ｎ）π（Ｎは１以上の整数）に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段６と、低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換する光／電気変換部４と、倍周波数信号を参照信号として、電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第１の同期検波回路７と、同期検波出力を零あるいは所定値になるように、光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路８とを備える。
【選択図】図１

Description

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

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

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

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

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

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

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

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

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

特許第３２１００６１号公報

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

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

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

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

本発明に係る光受信装置は、低速の周期信号を発生するディザ信号源と、入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、干渉光に低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計と、ディザ信号源から出力される低速の周期信号の周波数を２倍にし、位相を（１／２＋Ｎ）π（Ｎは１以上の整数）に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段と、マッハツェンダ型光干渉計から出力される低速の周期信号が重畳された光信号を電気信号に変換する光／電気変換部と、ディザ信号変換手段から出力される倍周波数信号を参照信号として、光／電気変換部から出力される電気信号を、電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第１の同期検波回路と、第１の同期検波回路による同期検波出力を零あるいは所定値になるように、マッハツェンダ型光干渉計から出力される光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路とを備えるものである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

符号の説明

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

Claims (6)

1. 低速の周期信号を発生するディザ信号源と、
   入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、前記干渉光に前記低速の周期信号を重畳した光信号を出力するマッハツェンダ型光干渉計と、
   前記ディザ信号源から出力される前記低速の周期信号の周波数を２倍にし、位相を（１／２＋Ｎ）π（Ｎは１以上の整数）に変化させた倍周波数信号を生成するディザ信号変換手段と、
   前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記低速の周期信号が重畳された前記光信号を電気信号に変換する光／電気変換部と、
   前記ディザ信号変換手段から出力される前記倍周波数信号を参照信号として、前記光／電気変換部から出力される前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第１の同期検波回路と、
   前記第１の同期検波回路による同期検波出力を零あるいは所定値になるように、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかける動作点設定回路と
   を備えることを特徴とする光受信装置。
2. 請求項１に記載の光受信装置において、
   前記ディザ信号源から出力される前記低速の周期信号を参照信号として、前記光／電気変換部から出力される前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波する第２の同期検波回路をさらに備え、
   前記動作点設定回路は、前記第１の同期検波回路による同期検波出力あるいは前記第２の同期検波回路による同期検波出力の何れかを零あるいは所定値になるように、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかける
   ことを特徴とする光受信装置。
3. 請求項１または２に記載の光受信装置において、
   前記光／電気変換部は、
   前記マッハツェンダ型光干渉計の２端子の出力ポートの光信号のそれぞれを電気信号に変換する光電変換手段と、
   前記光電変換手段により変換されたそれぞれの電気信号を受信して差分による電気信号を生成する差動受信手段と
   を備えることを特徴とする光受信装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光受信装置において、
   前記光／電気変換部で変換された前記電気信号に基づいて前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の極性が反転したことを検出した場合に、誤り訂正情報を生成する誤り情報検出手段をさらに備え、
   前記動作点設定手段は、前記誤り情報検出手段により前記誤り訂正情報が生成された場合には、出力の極性を反転して、前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号の透過特性に帰還をかける
   ことを特徴とする光受信装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光受信装置において、
   前記マッハツェンダ型光干渉計から出力される前記光信号を狭帯域光にフィルタ処理する狭帯域光フィルタをさらに備え、
   前記光／電気変換部は、前記狭帯域光フィルタによりフィルタ処理された狭帯域光を電気信号に変換する
   ことを特徴とする光受信装置。
6. 低速の周期信号を発生するステップと、
   入力信号である位相変調光あるいは周波数変調光から透過特性を有する干渉光を生成し、前記干渉光に前記低速の周期信号を重畳した光信号を出力するステップと、
   前記低速の周期信号の周波数を２倍にし、位相を（１／２＋Ｎ）π（Ｎは１以上の整数）に変化させた倍周波数信号を生成するステップと、
   前記低速の周期信号が重畳された前記光信号を電気信号に変換するステップと、
   前記倍周波数信号を参照信号として、前記電気信号を、前記電気信号に重畳された低速の周期信号に基づいて同期検波するステップと、
   同期検波出力を零あるいは所定値になるように、前記光信号の透過特性に帰還をかけるステップと
   を備えることを特徴とする光干渉計の制御方法。

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