JP2008053869A - 光受信機、光受信装置及び光信号受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 受光素子に入力される光信号の波長が変化した場合においても受光素子の電気出力レベルを一定に保つことができる光受信機を得る。
【解決手段】 ルックアップテーブル１３は、受光素子１２の電気出力レベルが一定となるように調節された光増幅器１１の光出力レベルの情報と、光信号の各波長との対応テーブルである。光増幅器１１の制御部は、テーブル１３内の入力光信号の波長を示す波長情報１５に対応する光出力レベルとなるように光増幅器１１の出力レベル制御を行って、入力波長による受光素子１２の量子効率の変動を補正し受光素子１２の電気出力レベルを一定に保つ。
【選択図】 図２

Description

本発明は光受信機、光受信装置及び光信号受信方法に関し、特にＷＤＭ（波長分割多重）伝送システムにおいて光受信部に入力される光信号レベルの制御方法に関する。

図６に示すように、現在商用化されている１０Ｇｂｐｓの波長分割多重光伝送システムでは、ＷＤＭ光増幅器１００にて光信号が一括増幅された後、光受信装置に入力される。そして、増幅された光信号は光受信装置の波長分波器１０２によって波長ごとに分波され、光受信装置の光受信機１０３−１〜１０３−ｎ（ｎは２以上の整数）にそれぞれ入力される。光受信機１０３−１は、入力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子２１と、受光素子２１からの電気信号を処理する後段の電気回路（増幅器２２）とを有しており、光受信機１０３−２〜１０３−ｎも光受信機１０３−１と同様の構成を有している。

ＷＤＭ光増幅器１００では、その光出力レベルを基に出力一定制御回路１０１による波長数に応じた出力一定制御が行われているため、光受信機１０３−１〜１０３−ｎの受光素子２１への入力レベルは波長数等に依存せず一定の値をとる。ＷＤＭ光増幅器１００は複数の波長を一括に増幅しているため、各受光素子２１への入力レベルは必ずしも最適値ではない。このため受光素子２１のダイナミックレンジを一定幅とることにより、この入力レベル差を吸収している。また各波長の受光素子２１への入力レベルが同一であったとしても、受光素子の量子効率は波長により異なるため、この受光素子の量子効率波長依存性により受光素子の電気出力レベルは一定値とならないが、後段の電気回路においてこの変動を吸収している。

なお、図７は代表的な受光素子の量子効率の波長依存性を示す図であり、横軸が波長、縦軸が量子効率である（非特許文献１参照）。現在主として波長分割多重伝送に用いられているＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰは１．６μｍ付近で急激に量子効率が劣化する傾向があるため、受光素子への入力レベルが同一であったとしても、後段の電気増幅器への出力レベルの変動が生じる。

特開２００３−０２３３９９号公報

「光情報ネットワーク」，菊池和郎監修，オーム社，２００２年１０月，ｐ．１６９

近年の情報伝送の大容量化により、光ファイバ通信に高速化が求められており、４０Ｇｂｐｓシステムの研究開発が進められている。４０Ｇｂｐｓやそれ以上の高速な光伝送システムにおいては、受光素子の後段の電気回路のダイナミックレンジの制約が厳しい。このため受光素子の量子効率波長依存性による出力レベルの変動が無視できず、伝送特性を悪化させる要因となるが、従来のＷＤＭ光増幅器における出力一定制御では対応が不可能であるという問題がある。

なお、特許文献１には、波長分波器である波長多重分離装置と受光素子との間に光増幅器とＡＬＣ（自動レベル制御ユニット）を備え、ＡＬＣによって光増幅器にフィードバックをかけ、光増幅器の出力レベルを制御することによって受光素子の受光レベルを一定に保つことが記載されている。しかし、特許文献１では、ＡＬＣは光増幅器の出力レベルを基に制御を行っているため、光信号の波長が変化した場合に受光素子の受光レベルは一定に保たれるが、各波長の受光素子への入力レベルが同一であったとしても、受光素子の量子効率波長依存性により受光素子の電気出力レベルは各波長ごとに変動し一定値とならない。

本発明の目的は、受光素子に入力される光信号の波長が変化した場合においても受光素子の電気出力レベルを一定に保つことができる光受信機、光受信装置及び光信号受信方法を提供することである。

本発明による光受信機は、入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機であって、前記入力光信号の波長に応じて、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御する制御手段を含むことを特徴とする。

前記光受信機において、前記制御手段は、各波長毎に対応する前記光増幅手段の出力信号レベルを記録したテーブルを有し、前記テーブルに記録された前記入力光信号の波長に対応する出力信号レベルとなるよう前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御することを特徴とする。

本発明による別の光受信機は、入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機であって、前記受光素子の出力信号レベルを基に、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御する制御手段を含むことを特徴とする。

前記光受信機において、前記制御手段は、前記受光素子の出力信号レベルと所定の基準レベルとを比較し、この比較結果に応じて前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御することを特徴とする。

本発明による光受信装置は、互いに異なる波長を有する複数の光信号が多重された波長分割多重光信号を前記複数の光信号に分波して出力する波長分波手段と、前記波長分波手段の出力端の各々に設けられた前記光受信機とを含むことを特徴とする。

本発明による光信号受信方法は、入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機の光信号受信方法であって、前記入力光信号の波長に応じて、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御するようにしたことを特徴とする。

本発明による別の光信号受信方法は、入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機の光信号受信方法であって、前記受光素子の出力信号レベルを基に、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御するようにしたことを特徴とする。

このように、本発明では、入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機において、光信号の入力波長による受光素子の量子効率の変動を補正するために、制御手段が光信号の入力波長に応じて光増幅手段の増幅率を制御するようにしている。または、制御手段が受光素子の出力信号レベルを基に光増幅手段の増幅率を制御するようにしている。

本発明によれば、受光素子に入力される光信号の波長に応じて受光素子の前段の光増幅手段の出力レベル制御を行うようにしているので、受光素子に入力される光信号の波長が変化した場合においても受光素子の電気出力レベルを一定に保つことができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例による波長分割多重光伝送システムにおける光受信装置の構成を示す図である。図１に示すように、本発明の実施例による光受信装置は、図示せぬ光送信装置からの互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の波長の光信号が多重された波長分割多重光信号を上記ｎ個の波長の光信号に分波して出力する波長分波器１と、波長分波器１の出力端にそれぞれ設けられた光受信機１０−１〜１０−ｎとを有する。

図２は図１の光受信機１０−１〜１０−ｎ各々の構成を示す図である。図２に示すように、光受信機１０−１〜１０−ｎ各々は、波長分波器１からの光信号を増幅して出力する光増幅器１１と、光増幅器１１からの光信号を電気信号に変換して出力する受光素子１２と、各波長と光増幅器１１の光出力レベルとを対応付けて記録したルックアップテーブル１３と、受光素子１２からの電気信号を処理する後段の電気回路（増幅器１４）とを有する。

光増幅器１１より出力される光信号は、受光素子１２により光信号から電気信号に変換される。光信号の波長が変化した場合、ルックアップテーブル１３から、変化した波長に応じて受光素子１２の量子効率の変動を補正し、受光素子１２の電気信号の出力レベルが一定値となる光増幅器１１の光出力レベル情報が光増幅器１１が有する図示せぬ制御部に送られ、制御部は光増幅器１１の出力レベル制御を行う。

ルックアップテーブル１３は、受光素子１２の電気出力レベルが一定となるように調節された光増幅器１１の光出力レベルの情報と、光信号の各波長との対応テーブルである。このテーブルは事前に学習させることにより作成する。受光素子１２への光信号の入力波長が変化した場合、波長情報１５によってルックアップテーブル１３はこの波長に対応する光出力レベル情報を光増幅器１１の制御部に送る。制御部はこの波長に対応する光出力レベルとなるように光増幅器１１の出力レベル制御を行うことによって、受光素子１２に入力される光信号の入力レベルが波長に応じて変化するため、波長による受光素子１２の量子効率の変動を補正し受光素子１２の電気出力レベルを一定に保つ。

なお、光受信機１０に入力される光信号の波長情報１５は、波長分割多重光伝送システムに備わる、システム全体を管理・監視する管理・監視装置から提供されるものとする。光受信機１０に入力される光信号の波長が変化する例として、光受信機１０が波長分波器１のある出力端から別の出力端に差し替えられる場合がある。波長分割多重光伝送システムの管理・監視装置は、波長分波器１の各出力端からどの波長の光信号が出力されるかについての情報を予め保持しており、光受信機１０が波長分波器１の別の出力端に取り付けられると、この出力端から出力される光信号の波長情報１５を光受信機１０のルックアップテーブル１３に送出する。

また、図３に示すように、チャネルモニタ（波長モニタ）１６を用いるようにしてもよい。光受信機１０の光増幅器１１に内蔵されているチャネルモニタ１６によって、光増幅器１１に入力される光信号からその波長を読み取り、波長情報１５を光受信機１０のルックアップテーブル１３に送ることも可能である。

以上説明したように、本発明の実施例では、受光素子１２に入力される光信号の波長に応じて前段の光増幅器１１の光出力レベルを制御しているため、入力される光信号の波長が変化した場合においても、その際の受光素子１２の量子効率の変動を補正して受光素子１２の電気出力レベルを一定に保つことができる。

また、本発明の実施例では、受光素子１２に入力される光信号の波長に応じて前段の光増幅器１１の光出力レベルを制御しているため、受光素子１２のダイナミックレンジ幅に関わらず最適な受光レベルを保つことができる。

なお、図２において、光増幅器１１と受光素子１２との間に波長分散補償器などの波長依存性があるデバイスが設けられていてもよい。図４は図２の光増幅器１１と受光素子１２との間に波長分散補償器１７を設けた例を示す図である。図４に示すように、波長分散補償器１７などの波長依存性があるデバイスが設けられる場合、受光素子１２にて受光される光信号のレベルは波長によって変動する。しかし上述したように、ルックアップテーブル１３に、波長ごとに、受光素子１２の電気出力レベルが一定となる光増幅器１１の光出力レベルの情報を対応付けて予め格納しておくことにより、制御部は入力波長に応じた光増幅器１１の出力レベル制御を行うため、波長分散補償器１７などの波長依存性による光信号のレベル変動も同様に補償することが可能である。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照して説明する。図５は本発明の他の実施例による光受信機の構成を示す図であり、図２と同等部分は同一符号にて示している。なお、図５に示した本発明の他の実施例による光受信機は、図１に示した光受信装置の光受信機１０として用いられる。

図５に示すように、本発明の他の実施例による光受信機は、図２のルックアップテーブル１３及び波長情報１５の代わりに、検波器１８と、出力一定制御回路（ＡＬＣ）１９と、基準電圧２０とを有する点で図２の構成と異なっている。

検波器１８は、受光素子１２の電気出力レベルを検波する。出力一定制御回路１９は、検波器１８で検波されたピーク電圧と所定の基準電圧２０とを比較し、この比較結果に従って受光素子１２の電気出力レベルが一定となるように光増幅器１１の光出力レベルを制御する。

このように本発明の他の実施例では、出力一定制御回路１９が受光素子１２の電気出力レベルを基に受光素子１２の電気出力レベルを一定に保つように光増幅器１１の出力レベルを制御するようにしているので、ルックアップテーブル１３を用いる図２の構成と異なり、受光素子１２の電気出力レベルが一定となるように調節された光増幅器１１の光出力レベルと光信号の各波長との対応テーブルを事前に作成することなく、波長による受光素子１２の量子効率の変動を補正して受光素子１２の電気出力レベルを一定に保つことができる。

なお、図５においても、図４に示した構成と同様に、光増幅器１１と受光素子１２との間に波長分散補償器１７などの波長依存性があるデバイスを設けるようにしてもよいことは勿論である。

本発明の実施例による波長分割多重光伝送システムにおける光受信装置の構成を示す図である。 図１の光受信機の構成を示す図である。 図２の構成において波長情報の提供にチャネルモニタを使用するようにした例を示す図である。 図２の光増幅器と受光素子との間に波長分散補償器を設けた例を示す図である。 本発明の他の実施例による光受信機の構成を示す図である。 従来の波長分割多重光伝送システムの構成を示す図である。 代表的な受光素子の量子効率の波長依存性を示す図である。

符号の説明

１ 波長分波器
１０−１〜１０−ｎ 光受信機
１１ 光増幅器
１２ 受光素子
１３ ルックアップテーブル
１４ 電気増幅器
１５ 波長情報
１６ チャネルモニタ
１７ 波長分散補償器
１８ 検波器
１９ 出力一定制御回路
２０ 基準電圧

Claims (7)

1. 入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機であって、
   前記入力光信号の波長に応じて、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御する制御手段を含むことを特徴とする光受信機。
2. 前記制御手段は、各波長毎に対応する前記光増幅手段の出力信号レベルを記録したテーブルを有し、前記テーブルに記録された前記入力光信号の波長に対応する出力信号レベルとなるよう前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御することを特徴とする請求項１記載の光受信機。
3. 入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機であって、
   前記受光素子の出力信号レベルを基に、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御する制御手段を含むことを特徴とする光受信機。
4. 前記制御手段は、前記受光素子の出力信号レベルと所定の基準レベルとを比較し、この比較結果に応じて前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御することを特徴とする請求項３記載の光受信機。
5. 互いに異なる波長を有する複数の光信号が多重された波長分割多重光信号を前記複数の光信号に分波して出力する波長分波手段と、
   前記波長分波手段の出力端の各々に設けられた請求項１〜４いずれか記載の光受信機とを含むことを特徴とする光受信装置。
6. 入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機の光信号受信方法であって、
   前記入力光信号の波長に応じて、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御するようにしたことを特徴とする光信号受信方法。
7. 入力光信号を増幅して出力する光増幅手段と、前記光増幅手段から出力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子とを有する光受信機の光信号受信方法であって、
   前記受光素子の出力信号レベルを基に、前記光増幅手段の出力信号レベルを可変制御するようにしたことを特徴とする光信号受信方法。

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