JP2009239791A - Optical receiver and optical testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位相変調光信号を受信する光受信装置及び当該装置を備える光試験装置に関する。 The present invention relates to an optical receiving apparatus that receives a phase-modulated optical signal and an optical test apparatus that includes the apparatus.
近年、光伝送システムの大容量化及び長距離化を実現する研究開発が盛んに行われている。特に、光伝送システムの最大伝送速度を10Gbps(bit per second)から40Gbpsに引き上げるべく、DPSK(Differential Phase Shift Keying:差動位相偏移変調)やDQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying:差動4相位相偏移変調)等の位相変調方式を用いた光伝送システムの実用化が期待されている。 In recent years, research and development have been actively conducted to realize large capacity and long distance of optical transmission systems. In particular, DPSK (Differential Phase Shift Keying) and DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) are used to increase the maximum transmission speed of optical transmission systems from 10 Gbps (bit per second) to 40 Gbps. The practical application of an optical transmission system using a phase modulation method such as shift modulation is expected.
以下の特許文献1には、干渉計、バランス型光検出器、及びデータ再生回路が設けられた2つのブランチを備える光DQPSK受信機において、一方のブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と他方のブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて得られる信号を用いて、一方のブランチの他方のブランチに対する位相誤差(π/4又は−π/4からのずれ量)を検出する技術が開示されている。
ところで、上述した特許文献1に開示された技術においては、ブランチ間における位相誤差は電圧の大小として得られるだけであり、位相誤差の絶対値を得ることはできない。このため、検出された位相誤差(電圧値)に基づいてブランチ間の位相差を所定の位相差(π/4又は−π/4)に調整する制御系では、制御ゲインを余り大きく設定すると検出される位相誤差によっては発振が生じて正常な制御を行うことができなくなるため、安定した制御を実現すべく制御ゲインが小さな値に抑えられている。
By the way, in the technique disclosed in
このため、従来の技術においては、ブランチ間の位相差を目標とする位相差にするのに時間を要するという問題があった。以上の制御は例えば光受信装置の電源投入が行われた時、又は光受信装置を初期化する時に実施されるが、かかる制御に時間を要すると、光受信装置の電源を投入(又は、再投入)してから使用可能状態になるまでに長時間を要してしまうという問題がある。 For this reason, the conventional technique has a problem that it takes time to set the phase difference between the branches to the target phase difference. The above control is performed, for example, when the optical receiver is turned on or when the optical receiver is initialized. If time is required for such control, the optical receiver is turned on (or restarted). There is a problem that it takes a long time until it becomes ready for use after it is turned on.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、2つのブランチを有する光受信装置における各々のブランチの位相を短時間で目標の位相に設定することができる光受信装置及び当該装置を備える光試験装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an optical receiving apparatus capable of setting the phase of each branch in a light receiving apparatus having two branches to a target phase in a short time, and an optical device including the apparatus. An object is to provide a test apparatus.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様による光受信装置は、遅延干渉計(11a、11b)、バランス型光検出器(12a、12b)、及びデータ再生回路(14a、14b)がそれぞれ設けられた第1,第2ブランチ(10a、10b)を備える光受信装置(1)において、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S1)と後段から得られる信号(D1)とを掛け合わせて第1信号(A1)を得るとともに、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S1)と前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段(D2)から得られる信号とを掛け合わせて第2信号(B1)を得るミキサ部(23、34)と、前記ミキサ部で得られた前記第1,第2信号を用いて、前記第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第1角度算出部(25a、36a)と、前記第1角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第1ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第1位相調整部(16a)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、第1ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とが掛け合わされて第1信号が生成されるとともに、第1ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と第2ブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とが掛け合わされて第2信号が生成され、これら第1,第2信号を用いて第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値が第1角度算出部で算出され、この絶対値を用いて第1ブランチに設けられた遅延干渉計の位相が第1調整部により調整される。
また、本発明の第1の態様による光受信装置は、前記ミキサ部が、前記第1,第2信号に加えて、前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S2)と後段から得られる信号(D2)とを掛け合わせて第3信号(A2)を得るとともに、前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S2)と、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号(D1)とを掛け合わせて第4信号(B2)を得るものであり、前記第3,第4信号を用いて、前記第2ブランチの第2目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第2角度算出部(25b、36b)と、前記第2角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第2ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第2位相調整部(16b)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の第1の態様による光受信装置は、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号並びに前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号の周波数をそれぞれ低減するローパスフィルタ(21a、21b、22a、22b、33a〜33c)を備えることを特徴としている。
また、本発明の第1の態様による光受信装置は、前記ミキサ部が、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号(D1)と前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号(D2)との何れか一方の信号を選択するスイッチ(31)と、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S1)と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第1ミキサ(34a)と、前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S2)と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第2ミキサ(34b)とを備えることを特徴としている。
本発明の第2の態様による光受信装置は、遅延干渉計(11a、11b)、バランス型光検出器(12a、12b)、及びデータ再生回路(14a、14b)がそれぞれ設けられた第1,第2ブランチ(10a、10b)を備える光受信装置(2)において、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号(D1)と前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段(D2)から得られる信号とを用いて所定の論理演算を行う論理演算部(40)と、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S1)及び前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号(S2)と前記論理演算部の演算結果(D11〜D13)とを掛け合わせるミキサ部(52)と、前記ミキサ部における掛け合わせ結果を用いて、前記第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第1角度算出部(25a)と、前記第1角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第1ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第1位相調整部(16a)とを備えることを特徴としている。
本発明の光試験装置は、光送信装置から送信される位相変調光信号を受光して前記光送信装置の試験を行う光試験装置において、上記の何れかに記載の光受信装置を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, an optical receiver according to the first aspect of the present invention includes a delay interferometer (11a, 11b), a balanced photodetector (12a, 12b), and a data recovery circuit (14a, 14b). In the optical receiver (1) including the first and second branches (10a, 10b) provided respectively, the signal (S1) obtained from the previous stage of the data recovery circuit provided in the first branch and the subsequent stage The first signal (A1) is obtained by multiplying the obtained signal (D1), and the signal (S1) obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and the second branch are provided. In addition, the mixer unit (23, 34) that obtains the second signal (B1) by multiplying the signal obtained from the subsequent stage (D2) of the data reproduction circuit, and the first and second obtained by the mixer unit. The first angle calculator (25a, 36a) for calculating the absolute value of the phase error from the first target phase of the first branch using the signal, and the phase error calculated by the first angle calculator And a first phase adjustment unit (16a) that adjusts the phase of the delay interferometer provided in the first branch using an absolute value.
According to the present invention, the signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and the signal obtained from the subsequent stage are multiplied to generate the first signal, and the data reproduction provided in the first branch. The signal obtained from the previous stage of the circuit and the signal obtained from the subsequent stage of the data recovery circuit provided in the second branch are multiplied to generate a second signal. The first and second signals are used to generate the second signal. The absolute value of the phase error from the first target phase is calculated by the first angle calculator, and the phase of the delay interferometer provided in the first branch is adjusted by the first adjuster using this absolute value.
Further, in the optical receiver according to the first aspect of the present invention, the mixer unit includes a signal (in addition to the first and second signals) obtained from a previous stage of the data recovery circuit provided in the second branch ( S2) and the signal (D2) obtained from the subsequent stage are multiplied to obtain a third signal (A2), and the signal (S2) obtained from the preceding stage of the data reproduction circuit provided in the second branch; The fourth signal (B2) is obtained by multiplying the signal (D1) obtained from the subsequent stage of the data recovery circuit provided in the first branch, and the third and fourth signals are used to A second angle calculator (25b, 36b) that calculates an absolute value of the phase error from the second target phase of the two branches, and the absolute value of the phase error calculated by the second angle calculator The delay provided in the two branches Is characterized by comprising a second phase adjusting unit for adjusting the phase of the interferometer (16b).
The optical receiver according to the first aspect of the present invention includes a signal obtained from a front stage and a rear stage of the data recovery circuit provided in the first branch, and a front stage of the data recovery circuit provided in the second branch. And low-pass filters (21a, 21b, 22a, 22b, 33a to 33c) for reducing the frequency of the signal obtained from the subsequent stage, respectively.
In the optical receiver according to the first aspect of the present invention, the mixer unit is provided in the second branch and the signal (D1) obtained from the subsequent stage of the data recovery circuit provided in the first branch. A switch (31) for selecting one of the signals (D2) obtained from the subsequent stage of the data reproduction circuit, and a signal (S1) obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch The first mixer (34a) that multiplies the signal selected by the switch and the signal selected by the switch, the signal (S2) obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch, and the signal selected by the switch And a second mixer (34b) for multiplying.
The optical receiver according to the second aspect of the present invention includes first and second delay interferometers (11a, 11b), balanced photodetectors (12a, 12b), and data recovery circuits (14a, 14b), respectively. In the optical receiver (2) including the second branch (10a, 10b), the signal (D1) obtained from the subsequent stage of the data recovery circuit provided in the first branch and the data provided in the second branch A logic operation unit (40) that performs a predetermined logic operation using a signal obtained from the subsequent stage (D2) of the reproduction circuit, and a signal (S1) obtained from the preceding stage of the data reproduction circuit provided in the first branch And a mixer unit (5) that multiplies the signal (S2) obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch and the operation results (D11 to D13) of the logic operation unit. ) And the result of multiplication in the mixer unit, a first angle calculator (25a) that calculates an absolute value of a phase error from the first target phase of the first branch, and the first angle calculator And a first phase adjustment unit (16a) for adjusting the phase of the delay interferometer provided in the first branch using the calculated absolute value of the phase error.
An optical test apparatus according to the present invention is an optical test apparatus that receives a phase-modulated optical signal transmitted from an optical transmission apparatus and tests the optical transmission apparatus. It is a feature.
本発明によれば、第1ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とを掛け合わせて第1信号を求める、第1ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と第2ブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて第2信号を求め、これら第1,第2信号を用いて第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値を算出し、この絶対値を用いて第1ブランチに設けられた遅延干渉計の位相を調整している。このため2つのブランチを有する光受信装置における各々のブランチの位相を短時間で目標の位相に設定することができるという効果がある。 According to the present invention, the data reproduction circuit provided in the first branch obtains the first signal by multiplying the signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and the signal obtained from the subsequent stage. The second signal is obtained by multiplying the signal obtained from the previous stage and the signal obtained from the subsequent stage of the data recovery circuit provided in the second branch, and the first target of the first branch is obtained using these first and second signals. The absolute value of the phase error from the phase is calculated, and the phase of the delay interferometer provided in the first branch is adjusted using this absolute value. Therefore, there is an effect that the phase of each branch in the optical receiving apparatus having two branches can be set to the target phase in a short time.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光受信装置及び光試験装置について詳細に説明する。 Hereinafter, an optical receiver and an optical test apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の光受信装置1は、遅延干渉計11a,11b、バランス型光検出器12a,12b、増幅器13a,13b、データ再生回路14a,14b、信号処理部15、及び位相調整部16a,16b(第1,第2位相調整部)を備えており、外部から入力される位相変調光信号L1を受信する。尚、本実施形態では、位相変調光信号L1がDQPSK方式により変調された光信号であり、光受信装置1がDQPSK方式により変調された光信号を受信するものであるとする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
上記の遅延干渉計11a、バランス型光検出器12a、増幅器13a、及びデータ再生回路14aはIブランチ10a(第1ブランチ)に設けられており、上記の遅延干渉計11b、バランス型光検出器12b、増幅器13b、及びデータ再生回路14bはQブランチ10b(第2ブランチ)に設けられている。尚、位相調整部16aはIブランチ10aについて設けられており、位相調整部16bはQブランチ10bについて設けられている。
The
遅延干渉計11aは、入射した光を2分岐するとともに、異なる光路(上側アーム及び下側アーム)を介した各々の分岐光を干渉させるマッハ・ツェンダ干渉計であり、上側アームには光遅延要素17aが設けられており、下側アームには移相要素18aが設けられている。光遅延要素17aの遅延時間は、DQPSK方式により変調された光信号である位相変調光信号L1の1シンボル時間である。尚、この1シンボル時間は、位相変調光信号L1のビットレートの逆数により得られる時間を2倍した時間である。また、移相要素18aの位相量(即ち、移相量)は「π/4」である。
The
バランス型光検出器12aは、遅延干渉計11aから出力される干渉光を受光して受光信号を出力する。増幅器13aは、バランス型光検出器12aから出力される受光信号を増幅したアナログ信号である信号S1を出力する。データ再生回路14aは、増幅器14aからの信号S1からデータD1を再生する。尚、データ再生回路14aの前段から得られる信号である信号S1、及びデータ再生回路14aの後段から得られる信号であるデータD1は、その周波数が20GHz程度であり、信号処理部15に入力される。
The
遅延干渉計11bは、遅延干渉計11aと同様の構成のマッハ・ツェンダ干渉計であり、上側アームには光遅延要素17bが設けられており、下側アームには移相要素18bが設けられている。光遅延要素17bの遅延時間は、光遅延要素17aの遅延時間と同じ時間(位相変調光信号L1の1シンボル時間)に設定される。これに対し、移相要素18bの位相量(即ち、移相量)は、移相要素18aの位相量と異なり、「−π/4」である。
The
バランス型光検出器12bは、遅延干渉計11bから出力される干渉光を受光して受光信号を出力する。増幅器13bは、バランス型光検出器12bから出力される受光信号を増幅したアナログ信号である信号S2を出力する。データ再生回路14bは、増幅器14bからの信号S2からデータD2を再生する。尚、データ再生回路14bの前段から得られる信号である信号S2、及びデータ再生回路14bの後段から得られる信号であるデータD2は、その周波数が20GHz程度であり、信号処理部15に入力される。尚、図1においては図示を省略しているが、データ再生回路14a,14bで再生されたデータD1,D2は、信号処理部15以外に、受信したデータを処理する不図示のデータ処理部にも入力される。
The
信号処理部15は、入力される信号S1,S2及びデータD1,D2を用いて、遅延干渉計11aの移相量「π/4」からのずれ量(第1目標位相からの位相誤差)の絶対値を算出するとともに、遅延干渉計11bの移相量「−π/4」からのずれ量(第2目標位相からの位相誤差)の絶対値を算出し、各々のずれ量の絶対値を示す位相信号C1,C2を出力する。位相調整部16aは、信号処理部15から出力される位相信号C1を用いてIブランチ10aに設けられた遅延干渉計11aの位相量(移相要素18aの位相量)を調整する。同様に、位相調整部16bは、信号処理部15から出力される位相信号C2を用いてQブランチ10bに設けられた遅延干渉計11bの位相量(移相要素18bの位相量)を調整する。
The
次に、信号処理部15の内部構成について説明する。図2は、信号処理部15の内部構成を示すブロック図である。図2に示す通り、信号処理部15は、ローパスフィルタ(LPF)21a,21b,22a,22b、ミキサ部23(ミキサ23a〜23d)、平均化処理部24a〜24d、及び角度算出部25a,25b(第1,第2角度算出部)を備える。ローパスフィルタ21a,21bは、入力される信号S1,S2の周波数を100MHz程度に低減する。同様に、ローパスフィルタ22a,22bは、入力されるデータD1,D2の周波数を100MHz程度に低減する。
Next, the internal configuration of the
これらローパスフィルタ21a,21b,22a,22bを用いて信号S1,S2及びデータD1,D2の周波数を低減するのは、ミキサ23a〜23dの回路構成を複雑化することなく、ミキサ23a〜23dで容易に乗算を実現するためである。ここで、ローパスフィルタ21a,21b,22a,22bの透過周波数帯域を低くすればミキサ23a〜23dの構成を簡単にすることができるが、余り低くすると感度が悪くなるため、100MHz程度の周波数に設定するのが望ましい。
It is easy for the
ミキサ23aはローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ22aを介したデータD1とを掛け合わせて信号A1(第1信号)を出力し、ミキサ23bはローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ22bを介したデータD2とを掛け合わせて信号A2(第3信号)を出力する。ミキサ23cはローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ22bを介したデータD2とを掛け合わせて信号B1(第2信号)を出力し、ミキサ23dはローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ22aを介したデータD1とを掛け合わせて信号B2(第4信号)を出力する。
The
平均化処理部24a,24bはミキサ23a,23bで得られた信号A1,A2の平均化処理をそれぞれ行い、平均化処理部24c,24dはミキサ23c,23dで得られた信号B1,B2の平均化処理をそれぞれ行う。角度算出部25aは、平均化処理部24a,24cから出力される信号を用いて遅延干渉計11aの移相量「π/4」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号C1を出力する。同様に、角度算出部25bは、平均化処理部24b,24dから出力される信号を用いて遅延干渉計11bの移相量「−π/4」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号C2を出力する。
The averaging
角度算出部25aは、以下の(1)式を用いて遅延干渉計11aの移相量「π/4」からのずれ量の絶対値を示す位相信号C1、及び遅延干渉計11bの移相量「−π/4」からのずれ量の絶対値を示す位相信号C2をそれぞれ求める。
ここで、上記(1)式を用いて位相信号C1,C2を求めることができる原理について説明する。尚、位相信号C1,C2は同様の原理で求められるため、ここでは位相信号C1に関する説明のみを行う。まず、DQPSK方式により変調された光信号である位相変調光信号L1を遅延干渉計11aで干渉させてバランス型光検出器12aから出力される受光信号(増幅器13aから出力される信号S1)は以下の(2)式で表される。
上記(2)式で表される受光信号S1をデータ再生回路14aで再生(復調)すると、以下の(3)式で示されるデータD1が得られる。
上記(2)式に示される信号S1と上記(3)式に示されるデータD1とを乗算し、時間平均を求めると、以下の(4)式が得られる。
同様に、位相変調光信号L1を遅延干渉計11bで干渉させてバランス型光検出器12bから出力される受光信号(増幅器13bから出力される信号S2)は以下の(5)式で表され、受光信号S2をデータ再生回路14bで再生(復調)すると、以下の(6)式で示されるデータD2が得られる。尚、以下の(5)式では、遅延干渉計11bの位相が−π/4に設定されているとしている。
上記(2)式に示される信号S1と上記(6)式に示されるデータD2とを乗算し、時間平均を求めると、以下の(7)式が得られる。
いま、遅延干渉計11aにおける位相「π/4」からのずれ量をΔθとし、θ=π/4+Δθとすると、以下の(8)式が求められる。
図3,図4は、遅延干渉計11aにおける位相のずれ量と角度算出部25aで求められる位相信号C1と関係を示すシミュレーション結果である。図3を参照すると、遅延干渉計11aにおける位相のずれ量が±45度以内である場合には、位相のずれ量と位相信号C1との関係を示すグラフは原点付近を通って右肩上がりの直線になっており、角度算出部25aで求められる位相信号C1は遅延干渉計11aにおける位相のずれ量とほぼ等しいことが分かる。
3 and 4 are simulation results showing the relationship between the phase shift amount in the
また、図4を参照すると、目標位相が−180度〜−135度の範囲である場合、及び目標位相が135度〜180度の範囲である場合には、傾斜方向は反対であるものの目標位相が±45度以内である場合と同様の変化を示している。このため、遅延干渉計11aにおける位相「π/4」からのずれ量Δθを零にする制御を行うのではなく、+180度又は−180度にする制御を行う場合には注意が必要になる。
Referring to FIG. 4, when the target phase is in the range of −180 degrees to −135 degrees, and when the target phase is in the range of 135 degrees to 180 degrees, the target phase is opposite in inclination direction. Shows a change similar to that in the case where is within ± 45 degrees. For this reason, care is required when control is performed to make the shift amount Δθ from the phase “π / 4” in the
次に、本実施形態による光受信装置1の動作について説明する。光受信装置1に位相変調光信号L1が入射すると、例えば1対1の強度比でIブランチ10aとQブランチ10bとに分岐される。Iブランチ10aに分岐された分岐光は、遅延干渉計11aに入射して更に上側アーム側及び下側アーム側に分岐される。上側アーム側に分岐された分岐光は光遅延要素17aで位相変調光信号L1の1シンボル時間だけ遅延し、下側アーム側に分岐された分岐光は移相要素18aで位相が「π/4」だけ位相が変化する。その後、これらの分岐光は干渉されて、干渉光がバランス型光検出器12aで受光される。バランス型光検出器12aから出力された受光信号は増幅器13aで増幅されて信号S1として出力される。この信号S1は信号処理部15に入力されるとともにデータ再生回路14aに入力される。データ再生回路14aに信号S1が入力されるとデータD1が再生されて、信号処理部15に入力される。
Next, the operation of the
また、Qブランチ10bに分岐された分岐光は、遅延干渉計11bに入射して更に上側アーム側及び下側アーム側に分岐される。上側アーム側に分岐された分岐光は光遅延要素17bで位相変調光信号L1の1シンボル時間だけ遅延し、下側アーム側に分岐された分岐光は移相要素18bで位相が「−π/4」だけ位相が変化する。その後、これらの分岐光は干渉されて、干渉光がバランス型光検出器12bで受光される。バランス型光検出器12bから出力された受光信号は増幅器13bで増幅されて信号S2として出力される。この信号S2は信号処理部15に入力されるとともにデータ再生回路14bに入力される。データ再生回路14bに信号S2が入力されるとデータD2が再生されて、信号処理部15に入力される。
The branched light branched to the
信号処理回路15に入力された信号S1はローパスフィルタ21aを介してミキサ23a,23cに入力され、信号処理回路15に入力された信号S2はローパスフィルタ21bを介してミキサ23b,23dに入力される。また、信号処理回路15に入力されたデータD1はローパスフィルタ22aを介してミキサ23a,23dに入力され、信号処理回路15に入力されたデータD2はローパスフィルタ22bを介してミキサ23b,23cに入力される。
The signal S1 input to the
そして、ミキサ23aにおいてローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ22aを介したデータD1とが掛け合わわれてミキサ23aからは信号A1が出力され、ミキサ23bにおいてローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ22bを介したデータD2とが掛け合わされてミキサ23bからは信号A2が出力される。また、ミキサ23cにおいてローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ22bを介したデータD2とが掛け合わされてミキサ23cからは信号B1が出力され、ミキサ23dにおいてローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ22aを介したデータD1とが掛け合わされてミキサ23dから信号B2が出力される。
The
信号A1,B1は、平均化処理部24a,24cに入力されてそれぞれ平均化された後に角度算出部25aに入力される。また、信号A2,B2は、平均化処理部24b,24dに入力されてそれぞれ平均化された後に角度算出部25bに入力される。そして、角度算出部25a,25bにおいて前述した(1)式を用いて位相信号C1,C2がそれぞれ求められる。これら位相信号C1,C2は、位相調整部16a,16bにそれぞれ出力され、ブランチ10aに設けられた遅延干渉計11aの位相量(移相要素18aの位相量)が「π/4」に調整されるとともに、Qブランチ10bに設けられた遅延干渉計11bの位相量(移相要素18bの位相量)が「−π/4」に調整される。
The signals A1 and B1 are input to the averaging
図5は、遅延干渉計の位相調整に要する時間を示すシミュレーション結果を示す図であって、(a)は従来の光受信装置におけるシミュレーション結果を示す図であり、(b)は本実施形態の光受信装置1におけるシミュレーション結果を示す図である。まず、従来のシミュレーション結果を示す図5(a)を参照すると、遅延干渉計の位相を目標とする位相「π/4」の±1度に収めるまでに120秒程度を要している。また、遅延干渉計の時間位相変化を示すグラフは全体的になだらかであることが分かる。これらは、遅延干渉計を制御する制御系における発振を防止すべく、制御ゲインが抑えられていることに起因するものであると考えられる。 FIG. 5 is a diagram showing a simulation result indicating the time required for the phase adjustment of the delay interferometer. FIG. 5A is a diagram showing a simulation result in the conventional optical receiver, and FIG. 5B is a diagram showing the present embodiment. It is a figure which shows the simulation result in the optical receiver. First, referring to FIG. 5A showing a conventional simulation result, it takes about 120 seconds until the phase of the delay interferometer falls within ± 1 degree of the target phase “π / 4”. It can also be seen that the graph showing the time phase change of the delay interferometer is gentle overall. These can be attributed to the fact that the control gain is suppressed in order to prevent oscillation in the control system that controls the delay interferometer.
これに対し、本実施形態のシミュレーション結果を示す図5(b)を参照すると、遅延干渉計の位相を目標とする位相「π/4」の±1度に収めるまでに50秒程度しか要しておらず、図5(a)の半分以下であることが分かる。また、図5(a)と比較すると、遅延干渉計の調整が開始されてから目標とする位相「π/4」の±1度に収まるまでに、遅延干渉計の位相が大きく変化していることが分かる。これは、本実施形態では目標とする位相からのずれ量の絶対値を示す位相信号C1,C2を求めており、発振位相調整部16a,16bの制御ゲインを大きくすることができるからである。以上から、本実施形態では、Iブランチ10aとQブランチ10bとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
On the other hand, referring to FIG. 5B showing the simulation result of the present embodiment, it takes only about 50 seconds until the phase of the delay interferometer falls within ± 1 degree of the target phase “π / 4”. It can be seen that it is less than half of FIG. Compared with FIG. 5 (a), the phase of the delay interferometer has greatly changed from the start of the adjustment of the delay interferometer until it falls within ± 1 degree of the target phase “π / 4”. I understand that. This is because in the present embodiment, the phase signals C1 and C2 indicating the absolute value of the deviation amount from the target phase are obtained, and the control gains of the oscillation
〔第2実施形態〕
図6は、本発明の第2実施形態による光受信装置に設けられる信号処理部の構成を示すブロック図である。尚、信号処理部以外の構成は、図1に示す構成と同様である。つまり、本実施形態の光受信装置は、図1に示す信号処理部15に代えて図6に示す信号処理部30を備える構成である。図6に示す通り、本実施形態の光受信装置に設けられる信号処理部30は、スイッチ31、コンデンサ32a〜32c、ローパスフィルタ33a〜33c、ミキサ34a,34b(第1,第2ミキサ)、平均化処理部35a,35b、及び角度算出部36a,36b(第1,第2角度算出部)を備えており、ローパスフィルタ及びミキサの数を低減して構成を簡略化したものである。尚、上記スイッチ31及びミキサ34a,34bはミキサ部34に含まれる構成である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit provided in the optical receiver according to the second embodiment of the present invention. The configuration other than the signal processing unit is the same as the configuration shown in FIG. That is, the optical receiving apparatus of this embodiment is configured to include the
スイッチ31は、データD1が入力される入力端、データD2が入力される入力端、及び電気的に接地された入力端の3つの入力端を有しており、これら3つの入力端の何れか1つを選択して出力端に接続する。このスイッチ31は、例えばトランジスタ等を用いた電子的なスイッチで実現可能である。尚、電気的に接地された入力端は、ミキサ34a,34bのオフセットを補正する際に選択される。コンデンサ32a,32bは、入力される信号S1,S2の直流成分をそれぞれ除去する。コンデンサ32cは、スイッチ31の出力端に接続されており、スイッチ31で選択された信号の直流成分を除去する。
The
ローパスフィルタ33a,33b,33cは、信号S1、信号S2、及びスイッチ31で選択されたデータの周波数を100MHz程度にそれぞれ低減する。ミキサ34aは、コンデンサ32a及びローパスフィルタ33aを介した信号S1とスイッチ31で選択されてコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータとを掛け合わせる。ミキサ34bは、コンデンサ32b及びローパスフィルタ33bを介した信号S2とスイッチ31で選択されてコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータとを掛け合わせる。
The low-
平均化処理部35a,35bはミキサ34a,34bで得られた信号の平均化処理をそれぞれ行う。角度算出部36aは、平均化処理部35aから出力される信号を用いて遅延干渉計11aの移相量「π/4」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号C1を出力する。同様に、角度算出部36bは、平均化処理部35bから出力される信号を用いて遅延干渉計11bの移相量「−π/4」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号C2を出力する。
Averaging
上記構成において、位相変調光信号L1が光受信装置に入射すると、第1実施形態と同様にIブランチ10aとQブランチ10bとに分岐されて遅延干渉計11a,11bでそれぞれ干渉された後にバランス型光検出器12a,12bでそれぞれ受光される。バランス型光検出器12a,12bから出力された受光信号は、増幅器13a,13bで増幅されて信号S1,S2としてそれぞれ出力される。これら信号S1,S2は図6に示す信号処理部30に入力されるとともにデータ再生回路14a,14bにそれぞれ入力される。そして、信号S1,S2からデータD1,D2がそれぞれ再生されて、信号処理部30に入力される。
In the above configuration, when the phase-modulated optical signal L1 is incident on the optical receiver, it is branched into the
信号処理部30にデータD1,D2が入力されると、スイッチ31によって何れか一方が選択される。ここで、データD1が選択されたとすると、選択されたデータD1は、コンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを順に介してミキサ34a,34bに入力される。また、信号処理部30に入力された信号S1はコンデンサ32a及びローパスフィルタ33aを順に介してミキサ34aに入力され、信号処理部30に入力された信号S2はコンデンサ32b及びローパスフィルタ33bを順に介してミキサ34bに入力される。
When the data D1 and D2 are input to the
そして、ミキサ34aにおいて、コンデンサ32a及びローパスフィルタ33aを介した信号S1とコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータD1とが掛け合わされてミキサ34aからは第1実施形態で説明した信号A1に相当する信号が出力される。また、ミキサ34bにおいて、コンデンサ32b及びローパスフィルタ33bを介した信号S2とコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータD1とが掛け合わされてミキサ34bからは第1実施形態で説明した信号B2に相当する信号が出力される。ミキサ34aから出力された信号(信号A1)は平均化処理部35aに入力されて平均化された後に角度算出部36aに入力され、ミキサ34bから出力された信号(信号B2)は平均化処理部35bに入力されて平均化された後に角度算出部36bに入力される。
In the
次に、スイッチ31の切り替えによってデータD2が選択されたとすると、選択されたデータD2は、コンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを順に介してミキサ34a,34bに入力される。そして、ミキサ34aにおいて、コンデンサ32a及びローパスフィルタ33aを介した信号S1とコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータD2とが掛け合わされてミキサ34aからは第1実施形態で説明した信号B1に相当する信号が出力される。また、ミキサ34bにおいて、コンデンサ32b及びローパスフィルタ33bを介した信号S2とコンデンサ32c及びローパスフィルタ33cを介したデータD2とが掛け合わされてミキサ34bからは第1実施形態で説明した信号A2に相当する信号が出力される。
Next, if the data D2 is selected by switching the
ミキサ34aから出力された信号(信号B1)は平均化処理部35aに入力されて平均化された後に角度算出部36aに入力され、ミキサ34bから出力された信号(信号A2)は平均化処理部35bに入力されて平均化された後に角度算出部36bに入力される。そして、角度算出部36a,36bにおいて前述した(1)式を用いて位相信号C1,C2がそれぞれ求められる。これら位相信号C1,C2は、位相調整部16a,16bにそれぞれ出力され、ブランチ10aに設けられた遅延干渉計11aの位相量(移相要素18aの位相量)が「π/4」に調整されるとともに、Qブランチ10bに設けられた遅延干渉計11bの位相量(移相要素18bの位相量)が「−π/4」に調整される。
The signal (signal B1) output from the
尚、スイッチ31の切り替えは、短時間(例えば、数分の1〜数十分の1秒程度)で頻繁に行われる。このため、角度算出部36aには信号A1,B1がほぼ連続的に入力され、角度算出部36bには信号A2,B2がほぼ連続的に入力される。このため、本実施形態も、第1実施形態と同様に50秒程度の時間で遅延干渉計11a,11bの位相を目標位相に調整することができる。以上から、本実施形態でも、Iブランチ10aとQブランチ10bとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
Note that switching of the
〔第3実施形態〕
図7は、本発明の第3実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図7においては、図1と同一のブロックには同一の符号を付してある。図7に示す光受信装置2は、図1に示す光受信装置1に論理演算部40を追加するとともに信号処理部15に代えて信号処理部50を設けた構成である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of an optical receiver according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same blocks as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
論理演算部40は、AND回路41、NOT回路42,44、及びNAND回路43,45を備えており、データ再生回路14a,14bから出力されるデータD1,D2に対して所定の論理演算を行って、演算データD11〜D13を出力する。これら演算データD11〜D13は、直交軸の一方の軸にデータD1をとり、直交軸の他方の軸にデータD2をとったときに、データD1,D2で示される点が何れの象限に表れているかを示すものである。論理演算部40から出力される演算データD11〜D13は信号処理部50に入力される。
The
図8は、信号処理部50の内部構成を示すブロック図である。図5に示す通り、信号処理部50は、図2に示す信号処理部15が備えるローパスフィルタ(LPF)22a,22bに代えてローパスフィルタ51a〜51cを備えるとともに、ミキサ部23(ミキサ23a〜23d)に代えてミキサ部52(ミキサ52a〜52d)を備え、更に演算回路53a〜53dを追加した構成である。
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the
ローパスフィルタ51a〜51cは、入力される演算データD11〜D13の周波数をそれぞれ100MHz程度に低減する。ミキサ52aはローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ51bを介した演算データD12とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ52bはローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ51cを介した演算データD13とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ52cはローパスフィルタ21aを介した信号S1とローパスフィルタ51aを介した演算データD11とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ52dはローパスフィルタ21bを介した信号S2とローパスフィルタ51aを介した演算データD11とを掛け合わせた信号を出力する。
The low-
演算回路53aはミキサ52a,52cの各々から出力される信号の差を求めて信号A1(第1信号)を出力し、演算回路53bはミキサ52b,52dの各々から出力される信号を加算して信号A2(第3信号)を出力する。演算回路53cはミキサ52a,52cの各々から出力される信号を加算して信号B1(第2信号)を出力し、演算回路53dはミキサ52b,52dの各々から出力される信号の差を求めて信号B2(第4信号)を出力する。信号A1,A2は平均化処理部24a,24bにそれぞれ入力され、信号B1,B2は平均化処理部24c,24dにそれぞれ入力される。
The
以上の構成の光受信装置2においても、第1実施形態の光受信装置1と同様に、遅延干渉計11aの移相量「π/4」からのずれ量の絶対値を示す位相信号C1が求められるとともに、、遅延干渉計11bの移相量「−π/4」からのずれ量の絶対値を示す位相信号C2が求められ、これら位相信号C1,C2を用いた遅延干渉計11a,11bの位相調整が行われる。このため、本実施形態においても、第1実施形態と同様に50秒程度の時間で遅延干渉計11a,11bの位相を目標位相に調整することが可能である。以上から、本実施形態でも、Iブランチ10aとQブランチ10bとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
Also in the
以上、本発明の実施形態による光受信装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、本発明の光受信装置は、光送信装置から送信される位相変調光信号を受光して光送信装置の試験を行う光試験装置に設けることも可能である。本発明の光受信装置を光試験装置に設けることで、光試験装置の電源を投入した後に短時間で使用可能になるため、ユーザの利便性を向上させることができる。 Although the optical receiver according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, the optical receiver of the present invention can be provided in an optical test apparatus that receives a phase-modulated optical signal transmitted from the optical transmitter and tests the optical transmitter. By providing the optical receiving apparatus of the present invention in the optical test apparatus, it becomes possible to use the optical test apparatus in a short time after the power is turned on, so that convenience for the user can be improved.
1,2 光受信装置
10a Iブランチ
10b Qブランチ
11a,11b 遅延干渉計
12a,12b バランス型光検出器
14a,14b データ再生回路
16a,16b 位相調整部
21a,21b ローパスフィルタ
22a,22b ローパスフィルタ
23 ミキサ部
25a,25b 角度算出部
31 スイッチ
33a〜33c ローパスフィルタ
34 ミキサ部
34a,34b ミキサ
36a,36b 角度算出部
40 論理演算部
52 ミキサ部
A1,A2 信号
B1,B2 信号
D1,D2 データ
D11〜D13 論理データ
S1,S2 信号
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とを掛け合わせて第1信号を得るとともに、前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて第2信号を得るミキサ部と、
前記ミキサ部で得られた前記第1,第2信号を用いて、前記第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第1角度算出部と、
前記第1角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第1ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第1位相調整部と
を備えることを特徴とする光受信装置。 In an optical receiver including first and second branches provided with a delay interferometer, a balanced photodetector, and a data recovery circuit,
The first signal is obtained by multiplying the signal obtained from the preceding stage of the data reproducing circuit provided in the first branch and the signal obtained from the succeeding stage, and the preceding stage of the data reproducing circuit provided in the first branch. A mixer unit that obtains a second signal by multiplying the signal obtained from the signal obtained from the subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the second branch;
A first angle calculation unit that calculates an absolute value of a phase error from the first target phase of the first branch using the first and second signals obtained by the mixer unit;
A first phase adjusting unit that adjusts the phase of the delay interferometer provided in the first branch using the absolute value of the phase error calculated by the first angle calculating unit. Receiver device.
前記第3,第4信号を用いて、前記第2ブランチの第2目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第2角度算出部と、
前記第2角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第2ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第2位相調整部と
を備えることを特徴とする請求項1記載の光受信装置。 In addition to the first and second signals, the mixer unit obtains a third signal by multiplying a signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch and a signal obtained from the subsequent stage. At the same time, the fourth signal is obtained by multiplying the signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch and the signal obtained from the subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the first branch. Is,
A second angle calculation unit that calculates an absolute value of a phase error from the second target phase of the second branch using the third and fourth signals;
And a second phase adjusting unit that adjusts a phase of the delay interferometer provided in the second branch using an absolute value of the phase error calculated by the second angle calculating unit. Item 4. The optical receiver according to Item 1.
前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第1ミキサと、
前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第2ミキサと
を備えることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の光受信装置。 The mixer unit outputs one of a signal obtained from a subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and a signal obtained from a subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the second branch. A switch to select,
A first mixer that multiplies a signal obtained from a previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and a signal selected by the switch;
The second mixer according to claim 2, further comprising: a second mixer that multiplies a signal obtained from a previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch and a signal selected by the switch. Optical receiver.
前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号と前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号とを用いて所定の論理演算を行う論理演算部と、
前記第1ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号及び前記第2ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記論理演算部の演算結果とを掛け合わせるミキサ部と、
前記ミキサ部における掛け合わせ結果を用いて、前記第1ブランチの第1目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第1角度算出部と、
前記第1角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第1ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第1位相調整部と
を備えることを特徴とする光受信装置。 In an optical receiver including first and second branches provided with a delay interferometer, a balanced photodetector, and a data recovery circuit,
A logical operation unit that performs a predetermined logical operation using a signal obtained from a subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and a signal obtained from a subsequent stage of the data reproduction circuit provided in the second branch When,
A mixer that multiplies the signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the first branch and the signal obtained from the previous stage of the data reproduction circuit provided in the second branch and the operation result of the logic operation unit. And
A first angle calculation unit that calculates an absolute value of a phase error from a first target phase of the first branch, using a multiplication result in the mixer unit;
A first phase adjusting unit that adjusts the phase of the delay interferometer provided in the first branch using the absolute value of the phase error calculated by the first angle calculating unit. Receiver device.
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の光受信装置を備えることを特徴とする光試験装置。 In an optical test apparatus that receives a phase-modulated optical signal transmitted from an optical transmission apparatus and tests the optical transmission apparatus,
An optical test apparatus comprising the optical receiver according to any one of claims 1 to 5.
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