JP2008244767A - 光受信装置および光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を１００ｋｍ以上の長距離にわたって波長分散補償なしに伝送できる小型・低コスト・低消費電力の光受信装置を提供する。
【解決手段】
周波数変調信号光を入力ポート１１で受光して第１出力ポート（スルーポート）９と第２出力ポート（ドロップポート）１０に向けて送る光導波路４に、前記周波数変調信号光を所定周波数帯域に制限すると共に強度変調信号光に変換するフィルタリング波長可変の光フィルタ５を設ける。第１出力ポート９と第２出力ポート１０に、前記強度変調信号光の第１成分と第２成分を電気信号に変換する第１光電変換素子７と第２光電変換素子８を接続する。制御部１２により、第１光電変換素子７と第２光電変換素子８の出力信号に基づいて光フィルタ５のフィルタリング波長を制御する。前記入力信号は、第２光電変換素子８の出力信号に基づいて再生される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光受信装置および光送受信装置に関し、さらに言えば、高ビットレートで信号を長距離にわたって波長分散の補償なしに伝送することができる光受信装置および光送受信装置に関するものである。

近年、光送信技術の進展に伴って各種の小型光送信装置が開発されている。これらの小型光送信装置では、高速化と長距離対応が大きな技術革新の方向であるが、現在では、例えば１０Ｇｂｐｓのビットレートにて８０ｋｍ程度のシングルモードファイバ伝送が可能な小型光送信装置が存在している。ただ、ビットレートの上昇に伴い、通常のＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式では、すでに波長分散に起因する送信限界に到達している。

そこで、以前から、この波長分散に起因する送信限界を超えるような変調方式が各種開発されている。例えば、デュオバイナリ（Duo binary）変調方式では、光送信装置のサイズや消費電力、さらにはコストの面で難点がある。ＣＭＬ（Current Mode Logic）変調方式では、光送信装置のサイズや消費電力、コストの難点はいくぶん改善されているが、さらなるサイズ低減、コスト低減が必要である。

従来の光送受信装置には、以下に述べるような二つの問題がある。

第一の問題は、長距離伝送能力（具体的には波長分散耐力）が不十分であり、１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を１００ｋｍ以上にわたって、波長分散補償することなしに伝送することが困難なことである。この問題が発生する原因は、一般的に、ビットレートの増加と共に光波長スペクトルの帯域が広がるため、光ファイバ伝送路中で波長分散の影響をいっそう受けやすくなり、その結果として波形の劣化が顕著になるからである。

第二の問題は、上記の長距離伝送能力の問題を解決しようとすると、光送受信装置が大型化し、消費電力が大きくなることである。この問題が発生する原因は、光変調スペクトルの帯域幅を削減するために上記の新変調方式を実施しようとすると、光送信部の回路構成が複雑になってしまい、その結果、光送受信装置が大型化して大きな変調電力が必要となるのである。

そこで、これら二つの問題を同時に解決すべく、１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を１００ｋｍ以上にわたって波長分散補償なしに伝送することができると共に、小型で低消費電力の光送受信装置が要望されている。

本発明に関連する技術としては、次のようなものがある。

特開２００２−３４３３６０号公報（特許文献１）には、光周波数利用効率を簡易に高めることができる、波長多重光通信システム用の光通信装置および光通信システムが開示されている。

特許文献１の光通信装置は、プッシュプル型光強度変調器の二つの分岐路にそれぞれ広域遮断した差動ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inverted）信号対を印加し、その差動ＮＲＺＩ信号対の振幅レベルと前記光強度変調器のＤＣバイアスレベルを適切に設定することにより、隣接マーク毎の位相の反転する反転ＲＺ（Return to Zero）光信号を生成する。さらに、この反転ＲＺ光信号の帯域を光フィルタにより制限してそのスペクトル幅を抑圧する（要約、図１〜図４、段落００１５〜００３１）。

特開平３−９６２４号公報（特許文献２）には、送信側では光信号で光源を周波数変調して伝送し、受信側では前記光信号を周波数・振幅変換手段によりいったん周波数−振幅変換した後、検波することを特徴とする光通信システムの変復調方式が開示されている。

特許文献２の光通信システムの変復調方式によれば、送信器の半導体レーザを周波数変調し、光増幅器にて中継増幅光ファイバ伝送した後、例えば受信端において信号光を２分し両者の位相差がπとなるように一方に遅延を与えてから再び合波することにより振幅変調に変換し、あるいは、受心端においてファブリペロー型干渉計により周波数−振幅変換するような適当な周波数・振幅変換手段により事前にいったん周波数−振幅変換しておいて、例えばフォトダイオード等からなる光受信器にて直接検波することにより、光増幅器において定振幅値を保つことによりその飽和領域における波形歪を回避できる。さらに、信号スペクトル拡がりが小さくなるから、光ファイバの波長分散の影響を軽減できる（特許請求の範囲、図１〜図２、２頁右下欄［作用］欄、３頁左下欄［効果］欄）。

特開平６−２６５８３２号公報（特許文献３）には、簡単で安価な構成により、安定かつ高効率に周波数変調信号光を強度変調信号光に変換できるようにした可同調光フィルタ装置が開示されている。

特許文献３の可同調光フィルタ装置では、入力の周波数変調信号光を透過中心波長が可変の波長透過特性を有する光フィルタ素子により強度変調信号光に変換し、この強度変調信号光を光検波器と増幅器を介して電気信号に変換すると共に、前記増幅器の出力から検波器によって前記強度変調信号光の強度振幅を検出する。そして、前記検波器からの強度振幅信号をＣＰＵに入力して、周波数変調−強度変調変換効率が最大となるように、回転角度検出機構と温度調節器によって前記光フィルタ素子の波長透過特性を制御する。前記光フィルタ素子は、単一のピークを有する狭帯域の可同調フィルタであり、例えばファブリペロー共振器を用いて構成される（要約、図１〜図２、段落００１６〜００１９）。

特開平７−３８５０３号公報（特許文献４）には、周波数変調信号を復調する際にその周波数変調信号の中心周波数が変動しても復調効率が劣化しないようにした周波数変調信号伝送装置（ＦＭ伝送装置）が開示されている。

特許文献４のＦＭ伝送装置では、副搬送波をデータ信号で振幅シフトキーイング変調し、さらにこの振幅シフトキーイング変調された信号で、光信号または電気信号の搬送波を周波数変調して送信する。受信側では、この信号を自己遅延型干渉計で振幅変調信号に変換した後、包絡線検出手段でその包絡線成分を取り出す。さらにバンドパスフィルタを用いて所定の角周波数の基本波とその２次高調波を取り出し、それぞれを包絡線検波する。これらの包絡線検波された信号をそれぞれ２乗回路で２乗してから加算することによってデータ信号を復調する（図１〜図４、段落００１５、００１９〜００２９）
特開２００２−３４３３６０号公報 特開平３−９６２４号公報 特開平６−２６５８３２号公報 特開平７−３８５０３号公報

本発明は、特許文献１〜４に開示された技術とは異なる構成を用いて上述した要望を満たすためになされたものであり、その目的とするところは、例えば１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を例えば１００ｋｍ以上の長距離にわたって、波長分散の補償なしに伝送することができる、小型で低コスト、低消費電力の光受信装置および光送受信装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、簡単な構成で安定して動作させることができる光受信装置および光送受信装置を提供することである。

ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。

（１） 本発明の第１の観点による光受信装置は、
入力信号を周波数変調して生成された周波数変調信号光を受信する光受信装置であって、
前記周波数変調信号光を所定の周波数帯域に制限すると共に強度変調信号光に変換する、フィルタリング波長可変の光フィルタと、
前記周波数変調信号光をその入力ポートで受光し、前記光フィルタを経由してその第１出力ポートおよび第２出力ポートに向けてそれぞれ伝送する光導波路と、
前記光導波路の前記第１出力ポートに設けられた、前記周波数変調信号光または前記強度変調信号光の第１成分を電気信号に変換する第１光電変換手段と、
前記光導波路の前記第２出力ポートに設けられた、前記強度変調信号光の第２成分を電気信号に変換する第２光電変換手段と、
前記第１光電変換手段の出力信号および前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて前記光フィルタのフィルタリング波長を制御する制御手段とを備え、
前記入力信号は、前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて再生されることを特徴とするものである。

本発明の第１の観点による光受信装置では、前記光導波路にその入力ポートから導入された前記周波数変調信号光をその第１出力ポートおよび第２出力ポートに向けて伝送する際に、前記光フィルタでフィルタリングして強度変調信号光に変換している。このため、前記光導波路の第１出力ポートには、前記周波数変調信号光または前記強度変調信号光の第１成分が送られる。前記光導波路の第２出力ポートには、前記強度変調信号光の第２成分が送られる。この時、前記強度変調信号光の第２成分は、前記光フィルタにより所定の周波数帯域に制限されている。前記周波数変調信号光または前記強度変調信号光の第１成分は、前記周波数変調信号光のままであるか、前記光フィルタにより制限される周波数帯域以外の周波数成分となっている。

そして、前記周波数変調信号光または前記強度変調信号光の第１成分は、前記第１出力ポートに設けられた前記第１光電変換手段によって電気信号に変換され、前記強度変調信号光の第２成分は、前記第２出力ポートに設けられた前記第２光電変換手段によって電気信号に変換される。こうして生成される前記第１光電変換手段の出力信号および前記第２光電変換手段の出力信号は、前記制御手段に送られて、前記光フィルタのフィルタリング波長の制御に使用される。そして、前記入力信号は、前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて再生される。

このように、前記周波数変調信号光を前記光フィルタでフィルタリングして、前記周波数変調信号光の周波数帯域を制限すると共に強度変調信号光に変換してから、前記入力信号を再生するので、例えば１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を例えば１００ｋｍ以上の長距離にわたって、波長分散の補償なしに伝送することができる。

また、前記制御手段は、前記第１出力ポートに設けられた前記第１光電変換手段の出力信号と、前記第２出力ポートに設けられた前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて、前記周波数変調信号光に対して最適となるように前記光フィルタのフィルタリング波長を制御するので、前記光フィルタ（ひいては当該光受信装置）を安定して動作させることができ、しかも、一般的な温度制御回路と同等の簡単な構成で前記制御手段を実現することができる。

さらに、前記光導波路、前記光フィルタそして前記第１および第２の光電変換手段は、光導波路基板上に容易に集積できるから、小型で低コスト、低消費電力とすることができる。

なお、前記光フィルタとしては、特定の周波数（波長）範囲の光を選択する機能を持つと共に、前記光導波路に組み合わせて使用することができるものであれば、任意の構成のものを使用できる。例えば、リング共振器フィルタが使用可能である。

（２） 本発明の第１の観点による光受信装置の好ましい例では、前記第１成分が前記光フィルタにより制限される周波数帯域以外の前記強度変調信号光とされ、前記第２成分が前記光フィルタにより制限される周波数帯域の前記強度変調信号光とされる。この例では、前記光フィルタとしてたとえばリング共振器フィルタを使用して、前記光導波路の前記第１出力ポートを前記光フィルタのスルーポートに対応させ、前記光導波路の前記第２出力ポートをドロップポートに対応させればよいので、当該光受信装置の実現がいっそう容易になるという利点がある。

（３） 本発明の第１の観点による光受信装置の他の好ましい例では、前記第１成分が前記光フィルタを経由しない前記周波数変調信号光とされ、前記第２成分が前記光フィルタにより制限された周波数帯域の前記強度変調信号光とされる。この例では、前記光導波路の前記第１出力ポートを前記光フィルタのパワーモニタポートに対応させ、前記光導波路の前記第２出力ポートをドロップポートに対応させることになるが、前記周波数変調信号光を光電変換して生成される前記強度変調信号光の第１成分は、波長に依存しないので、前記制御手段における演算が単純になるという利点がある。

（４） 本発明の第１の観点による光受信装置のさらに他の好ましい例では、前記光フィルタの温度を調整するための温度調整手段を有しており、前記制御手段は、前記温度調整手段を用いて前記光フィルタのフィルタリング波長を制御するよう構成される。この例では、前記光フィルタのフィルタリング波長の制御が容易に行えるという利点がある。前記温度調整手段としては、ヒータ、ペルチェ素子等が使用可能である。

（５） 本発明の第１の観点による光受信装置のさらに他の好ましい例では、前記光導波路に光増幅手段が設けられる。この例では、前記周波数変調信号光を前記光増幅手段で増幅してから前記第１出力ポートおよび第２出力ポートに向けてそれぞれ伝送することができるので、受信特性が安定するという利点がある。前記光増幅手段としては、半導体光増幅器、導波路型光増幅器等、任意の構成のものが使用できる。

（６） 本発明の第１の観点による光受信装置のさらに他の好ましい例では、前記第１光電変換手段の出力信号と前記第２光電変換手段の出力信号が、それぞれ、前記光フィルタの中心波長と前記周波数変調信号光の中心波長との差Δλに依存して変化する。この例では、Δλが最適値になるように前記光フィルタの温度を制御することにより、当該光受信装置を温度変化に対して安定して動作させることができるという利点がある。

（７） 本発明の第２の観点による光送受信装置は、
本発明の第１の観点による光受信装置を光受信部として含み、前記周波数変調信号光を生成して送信する光送信部をさらに備えていることを特徴とするものである。

本発明の第２の観点による光送受信装置は、前記光受信部に上述した本発明の第１の観点による光受信装置を使用し、それに前記光送信部を組み合わせたものであるから、本発明の第１の観点による光受信装置と同じ効果が得られることが明らかである。

（８） 本発明の第２の観点による光送受信装置の好ましい例では、前記光送信部が半導体レーザを含んでおり、前記周波数変調信号光は前記半導体レーザの直接変調によって生成される。この例では、前記半導体レーザの外部変調器が不要となるため、構成が簡単になると共に、消費電力を低減することができるという利点がある。

本発明の第１の観点による光受信装置および本発明の第２の観点による光送受信装置によれば、（ａ）例えば１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで信号を例えば１００ｋｍ以上の長距離にわたって、波長分散の補償なしに伝送することができる、（ｂ）小型で低コスト、低消費電力である、（ｃ）簡単な構成で安定して動作させることができる、という効果が得られる。

以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光送受信装置１００の全体構成を示す機能ブロック図である。

この光送受信装置１００は、光源としての半導体レーザ１と、半導体レーザ１を駆動するドライブ回路２と、光導波路４、光フィルタ５、ヒータ６ならびに第１光電変換素子７および第２光電変換素子８を搭載した光導波路基板３と、第１光電変換素子７および第２光電変換素子８の出力信号に基づいて光フィルタ５の動作を制御する制御部１２と、第２光電変換素子８の出力信号の出力振幅を制限するリミッタ回路１３とを備えている。光フィルタ５は、所定の周波数範囲の光信号を選択して通過させるバンドパスフィルタであり、ここではリング共振器が使用されている。第１光電変換素子７および第２光電変換素子８としては、例えばフォトダイオードが使用される。制御部１２は、任意の電子回路として構成することができる。

半導体レーザ１とドライブ回路２は、光送受信装置１００の光送信部を構成する。また、光導波路基板３（光導波路４、光フィルタ５、ヒータ６、第１光電変換素子７および第２光電変換素子８を搭載している）と制御部１２とリミッタ回路１３は、光送受信装置１００の光受信部を構成する。

光送信部のドライブ回路２は、受け取った入力電気信号に応じて、光源としての半導体レーザ１のバイアス電流に対して適切な条件下で変調を行い、半導体レーザ１の出力光を周波数変調（Frequency Modulation, ＦＭ）する。半導体レーザ１の温度制御は必須ではないが、ペルチェ素子などを用いて、半導体レーザ１の近傍の温度が一定に保持されるように制御するのが好ましい。

半導体レーザ１の出力端には、外部に設置された光ファイバ伝送路１４ａの一端が接続されており、半導体レーザ１の出力光すなわち周波数変調信号光は、必要に応じて、光アイソレータ、レンズ光学系等（図示せず）を経由して光ファイバ伝送路１４ａに送出される。送出された周波数変調信号光は、光ファイバ伝送路１４ａを通って外部に伝送される。

光受信部は、光導波路４が形成された光導波路基板３を有しており、光導波路４の途中には光フィルタ５（ここではリング共振器フィルタ）が形成されている。光導波路４は、光信号が入力される入力ポート１１と、光フィルタ５のノッチフィルタ出力に対応するスルーポート９と、光フィルタ５のバンドパスフィルタ出力に対応するドロップポート１０とを有している。スルーポート９には第１光電変換素子７が接続されている。ドロップポート１０には第２光電変換素子８が接続されている。光フィルタ５に搭載されたヒータ６により、光フィルタ５の波長を制御することが可能である。

光導波路基板３に形成された光導波路４の入力ポート１１には、外部に設置された光ファイバ伝送路１４ｂの一端が接続されている。光ファイバ伝送路１４ｂを通って伝送されてきた周波数変調信号光は、入力ポート１１から光導波路４に入射する。こうして入射した周波数変調信号光は、光導波路４に設けられた光フィルタ５に送られ、光フィルタ５によって所定の周波数帯域に制限されると共に、周波数変調が強度変調（Intensity Modulation, ＩＭ）に変換される。こうして周波数帯域制限された強度変調信号の一部（ノッチフィルタ出力すなわち、強度変調信号の前記周波数帯域を含まない成分）は、光導波路４のスルーポート９を通って第１光電変換素子７に入力され、電気信号に変換される。第１光電変換素子７の出力信号は、強度変調信号のノッチフィルタ出力に対応する成分の平均光強度に応じた電気信号であり、制御部１２に送られる。

また、光フィルタ５によって周波数帯域制限された強度変調信号の他の部分（バンドパスフィルタ出力すなわち、強度変調信号の前記周波数帯域に限定された成分）は、ドロップポート１０を通って第２光電変換素子８に入力され、電気信号に変換される。第２光電変換素子８の出力信号は、強度変調信号のバンドパスフィルタフィルタ出力に対応する成分の平均光強度に応じた電気信号であり、制御部１２とリミッタ回路１３に送られる。

リミッタ回路１３に入力された電気信号は、リミッタ回路１３で振幅制限されてから、光送受信装置１００の受信側の電気インターフェースに出力され、入力電気信号が再生される。

制御部１２は、第１光電変換素子７の出力信号と第２光電変換素子８の出力信号を受け取り、両出力信号によって得られる平均入力光強度に応じて、光フィルタ５のヒータ６を制御し、光フィルタ５の温度調整をする。また、必要に応じて、半導体レーザ１やドライブ回路２、リミッタ回路１３とも信号のやり取りを行い、光送受信装置１００全体の制御を行うことができる。このような機能を持つ制御部１２は、一般に使用されている温度制御回路と同等の制御回路を用いて容易に実現することができる。

次に、図２及び図３の周波数変調信号光の波長特性図を用いて、以上の構成を持つ光送受信装置１００の動作について説明する。

図２に示すように、半導体レーザ１の発振波長λ_LD（すなわち送信された信号光）と、光フィルタ５の中心波長λ_Filterとはズレを有しているので、両波長の差をΔλと定義すると、第１および第２の光電変換素子７および８が受信する強度変調信号光は、いずれもΔλに依存して変化する。したがって、両光電変換素子７および８が受信する二つの強度変調信号光をモニタ信号として用いると、入力光強度に対して規格化した上でΔλの値を正確に取得することが可能となる。よって、Δλを一定に制御して安定した光受信特性を得ることができる。

この光送受信装置１００では、波長差Δλの値を高い精度で安定化する必要があるが、周囲の温度が変化した場合や長期動作後などによってΔλにわずかなズレが生じることがあるから、それを検出してフィードバックする制御が必要になる。この制御は、第１および第２の光電変換素子７および８とヒータ６を用いて実現されている。

すなわち、第１および第２の光電変換素子７および８では、それぞれ、図３のように入力光波長に対して変化する平均光入力強度を検出することができる。光電変換素子７および８で得られる平均光入力強度をそれぞれＡおよびＢとすると、例えば（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値は、入力光強度について規格化した波長変化の信号すなわちΔλに等しくなる。この演算を制御部１２で実施すれば、常時Δλの値を検出することができるので、検出したΔλの値に応じてΔλが適切な値になるようにヒータ６を制御することにより、光フィルタ５の動作を温度変化に対して安定化することができる。よって、安定した光フィルタリングを施すことが可能となり、長距離伝送信号に対して安定した受信特性が得られるようになる。

なお、入力光信号がどのような偏波状態にあるか不明であるため、理想的には、光フィルタ５を含む光導波路４に偏波依存性が存在しないことが望ましい。ただし、わずかな偏波依存性がある場合は、偏波状態の変化が入力光波長のずれとほぼ同等となるため、上記に示した制御方法で安定動作させることができる。一定以上の偏波依存性がある場合は、受信部の入力側に、偏波コントローラ(図示せず)などを設置すればよい。偏波コントローラなどによって入力偏波を一定とすることで、安定した特性が得られるからである。

以上述べたように、本第１実施形態の光送受信装置１００では、光導波路４にその入力ポート１１から導入された周波数変調信号光をそのスルーポート（第１出力ポート）９およびドロップポート（第２出力ポート）１０に向けて伝送する際に、光フィルタ５でフィルタリングし、前記周波数変調信号光を所定の周波数帯域に制限すると共に強度変調信号光に変換している。このため、光導波路４のスルーポート９およびドロップポート１０には、周波数帯域が制限された前記強度変調信号光のノッチフィルタ出力（前記強度変調信号の前記周波数帯域を含まない成分）とそのバンドパスフィルタ出力（前記強度変調信号の前記周波数帯域に限定された成分）がそれぞれ送られる。

前記強度変調信号光のノッチフィルタ出力（第１成分）は、スルーポート９に設けられた第１光電変換素子７によって電気信号に変換される。前記強度変調信号光のバンドパスフィルタ出力（第２成分）は、ドロップポート１０に設けられた第２光電変換素子８によって電気信号に変換される。こうして生成される第１光電変換素子７の出力信号および第２光電変換素子８の出力信号は、制御部１２に送られて、光フィルタ５のフィルタリング波長の制御に使用される。そして、前記入力信号は、リミッタ回路１３を介して第２光電変換素子８の出力信号に基づいて再生される。

このように、前記周波数変調信号光を光フィルタ５でフィルタリングして、前記周波数変調信号光の周波数帯域を制限すると共に強度変調信号光に変換するので、例えば、１５５０ｎｍの波長帯の信号光を通常のシングルモード光ファイバを用いて、１０Ｇｂｐｓ程度の高ビットレートで１００ｋｍ以上の長距離にわたって、波長分散の補償なしに伝送することができる。これは、一般的に、光ファイバ伝送路１４ｂから入力される光信号は、長距離伝送されているため、波長分散の影響でその波形が劣化しているが、周波数変調された信号光の周波数帯域を光フィルタ５で制限すると同時に、強度変調信号光に変換するので、その波形劣化が抑制されるからである。

また、制御部１２は、スルーポート９に設けられた第１光電変換素子７の出力信号と、ドロップポート１０に設けられた第２光電変換素子８の出力信号に基づいて、前記周波数変調信号光に対して最適となるように光フィルタ５のフィルタリング波長を制御するので、光フィルタ５（ひいては当該光受信装置１００）を安定して動作させることができ、しかも、一般的な温度制御回路と同等の簡単な構成で制御部を実現することができる。

さらに、光導波路４、光フィルタ５そして第１および第２の光電変換素子７および８は、光導波路基板３上に集積しているから、受信部を小型で低コスト、低消費電力とすることができる。

さらに、送信部側においても、ドライブ回路２による半導体レーザ１の直接変調で周波数変調信号を生成しているので、通常の強度変調よりも小さな電流振幅にて十分な周波数変調度が得られる。よって、送信部の動作に必要な消費電力を低く抑えることができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の光送受信装置１１０を示す図である。この光送受信装置１１０が図１の第１実施形態の光送受信装置１００と異なるのは、光導波路基板２の光フィルタ５用のヒータ６に代えて、光導波路基板３の全体をペルチェ素子１６の上に搭載している点であり、その他の構成は同一である。よって、第１実施形態の光送受信装置１００と同一の要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態の光送受信装置１１０では、ペルチェ素子１６の動作により、制御部１２によって光導波路基板３（光フィルタ５を含む）の全体の温度制御を行うことができる。したがって、ヒータ６を用いた第１実施形態の光送受信装置１００と同様に、光フィルタ５の波長を制御することができ、第１実施形態の光送受信装置１００と同じ効果が得られる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態の光送受信装置１２０を示す図である。この光送受信装置１２０が図１の第１実施形態の光送受信装置１００と異なるのは、光導波路基板２の入力ポート１１の部分に光増幅素子１５を搭載している点であり、その他の構成は同一である。よって、第１実施形態の光送受信装置１００と同一の要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第３実施形態の光送受信装置１２０では、光増幅素子１５により、弱い強度の光入力信号に対して光増幅を行ってからフィルタ５に送ることができるので、第１実施形態の光送受信装置１００と同じ効果に加えて、安定した受信特性を得ることができるという効果がある。

なお、光増幅素子１５は、半導体光増幅器でもよいし、導波路形光増幅器でもよいし、ファイバ光増幅器でもよい。

光増幅素子１５を通過した信号は、ノイズ成分を有しているので、これを除去するためにバンドパスフィルタが必要となる。しかし、この光送受信装置１２０では、その信号は光フィルタ５を通過してから第２光電変換素子８に送られるようになっているので、光フィルタ５によって不要なノイズ成分は自動的に除去され、支障は生じない。

光増幅素子１５は、受信した光信号の光導波路４への入力強度が一定となるように制御されることが望ましい。このためには、光導波路４上のモニタポート出力の制御部１２の演算結果で得られる光強度信号を、光増幅素子１５へのフィードバック信号として用いることができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態の光送受信装置１３０を示す図である。この光送受信装置１３０が図１の第１実施形態の光送受信装置１００と異なるのは、光導波路基板２上のスルーポートの代わりに、光導波路４の光フィルタ５への入力前の箇所から分岐したパワーモニタポート１７を有している点であり、その他の構成は同一である。よって、第１実施形態の光送受信装置１００と同一の要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第４実施形態の光送受信装置１３０では、パワーモニタポート１７には光フィルタ５を経由しないで周波数変調信号光がそのまま送られるため、図７のようなモニタ特性が得られる。図７から明らかなように、パワーモニタポート１７に接続された第１光電変換素子７では、入力光波長に依存しない出力信号が得られるので、Δλを得るためには単純にＢ／Ａという値を用いればよい。ここで、ＡおよびＢは、それぞれ、第１および第２の光電変換素子７および８で得られるモニタ信号である。

（その他の実施形態）
上記第１〜第４の実施形態は、本発明の好適な例を示すものである。本発明はこれら実施形態に限定されず、種々の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、光フィルタとしてリング共振器フィルタを用いているが、他の形式の光フィルタを用いてもよい。

本発明は、光伝送装置、ネットワーク装置における光送受信モジュールなどに適用可能である。

本発明の第１実施形態の光送受信装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態の光送受信装置に入力される周波数変調光信号のスペクトルと、同光送受信装置に使用されている光フィルタの透過スペクトルとの関係を示す特性図である。 本発明の第１実施形態の光送受信装置に使用されている第１および第２の光電変換素子に、光フィルタのスルーポートおよびドロップポートを介してそれぞれ入力される強度変調信号光の関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態の光送受信装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第３実施形態の光送受信装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態の光送受信装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態の光送受信装置に使用されている第１および第２の光電変換素子にパワーモニタポートおよびドロップポートを介してそれぞれ入力される強度変調信号光の関係を示す特性図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ ドライブ回路
３ 光導波路基板
４ 光導波路
５ 光フィルタ
６ ヒータ
７ 第１光電変換素子
８ 第２光電変換素子
９ スルーポート
１０ ドロップポート
１１ 入力ポート
１２ 制御部
１３ リミッタ回路１３
１４ａ、１４ｂ 光ファイバ導波路
１５ 光増幅素子
１６ ペルチエ素子
１７ パワーモニタポート
１００、１１０、１２０、１３０ 光送受信装置

Claims (8)

1. 入力信号を周波数変調して生成された周波数変調信号光を受信する光受信装置であって、
   前記周波数変調信号光を所定の周波数帯域に制限すると共に強度変調信号光に変換する、フィルタリング波長可変の光フィルタと、
   前記周波数変調信号光をその入力ポートで受光し、前記光フィルタを経由してその第１出力ポートおよび第２出力ポートに向けてそれぞれ伝送する光導波路と、
   前記光導波路の前記第１出力ポートに設けられた、前記周波数変調信号光または前記強度変調信号光の第１成分を電気信号に変換する第１光電変換手段と、
   前記光導波路の前記第２出力ポートに設けられた、前記強度変調信号光の第２成分を電気信号に変換する第２光電変換手段と、
   前記第１光電変換手段の出力信号および前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて前記光フィルタのフィルタリング波長を制御する制御手段とを備え、
   前記入力信号は、前記第２光電変換手段の出力信号に基づいて再生されることを特徴とする光受信装置。
2. 前記第１成分が前記光フィルタにより制限される周波数帯域以外の前記強度変調信号光とされ、前記第２成分が前記光フィルタにより制限される周波数帯域の前記強度変調信号光とされている請求項１に記載の光受信装置。
3. 前記第１成分が前記光フィルタを経由しない前記周波数変調信号光とされ、前記第２成分が前記光フィルタにより制限された周波数帯域の前記強度変調信号光とされている請求項１に記載の光受信装置。
4. 前記光フィルタの温度を調整するための温度調整手段を有しており、前記制御手段は、前記温度調整手段を用いて前記光フィルタのフィルタリング波長を制御するよう構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信装置。
5. 前記光導波路にさらに光増幅手段が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信装置。
6. 前記第１光電変換手段の出力信号と前記第２光電変換手段の出力信号が、それぞれ、前記光フィルタの中心波長と前記周波数変調信号光の中心波長との差Δλに依存して変化する請求項１〜５のいずれか１項に記載の光受信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光受信装置を光受信部として含み、
   前記周波数変調信号光を生成して送信する光送信部をさらに備えていることを特徴とする光送受信装置。
8. 前記光送信部が半導体レーザを含んでおり、前記周波数変調信号光は前記半導体レーザの直接変調によって生成される請求項７に記載の光送受信装置。
   

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