JP2011227206A - コヒーレント光受信器及び受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コヒーレント光受信器の局所発振光出力部は、光路長が異なる複数の共振器が光学的に連結された多重共振器と、共振器のそれぞれに設けられ、共振器の共振波長を変化させる複数の共振器制御部と、多重共振器に光を供給する供給部と、を有する。周波数制御部は、共振器制御部に供給する電力を制御することにより、誤差を小さくするように局所発振光の周波数を制御する。
【選択図】図1
Description
コヒーレント受信器は、送信器から送られてくる信号光と受信器の波長可変光源が発振するLO(Local Oscillator)光との干渉を用いて強度と位相に信号を分離する。
局所発振光を出力する局所発振光出力部と、
前記局所発振光と、受信信号光とを合成し、合成信号光を出力する合成部と、
前記合成部が出力した前記合成信号光を電気信号に変換し、当該電気信号の同相成分の信号と直交成分の信号とを出力する光変換部と、
前記光変換部が出力した同相成分及び直交成分の信号を離散信号に変換し、出力するA/D変換部と、
前記A/D変換部が出力した同相成分及び直交成分の離散信号から、局所発振光と受信信号光との周波数差を求めるデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部が求めた周波数差と所定の値との誤差に基づいて前記局所発振光出力部から出力される局所発振光の周波数を制御する周波数制御部と、
を備え、
前記局所発振光出力部は、光路長が異なる複数の共振器が光学的に連結された多重共振器と、前記共振器のそれぞれに設けられ、前記共振器の共振波長を変化させる複数の共振器制御部と、当該多重共振器に光を供給する供給部と、を有し、
前記周波数制御部は、前記共振器制御部に供給する電力を制御することにより、前記誤差を小さくするように局所発振光の周波数を制御する
ことを特徴とする。
局所発振光出力部と、合成部と、光変換部と、A/D変換部と、デジタル信号処理部と、周波数制御部と、を備える装置が行う受信方法であって、
前記局所発振光出力部が、局所発振光を出力する局所発振光出力工程と、
前記合成部が、前記局所発振光と、受信信号光とを合成し、合成信号光を出力する合成工程と、
前記光変換部が、前記合成部が出力した前記合成信号光を電気信号に変換し、当該電気信号の同相成分の信号と直交成分の信号とを出力する光変換工程と、
前記A/D変換部が、前記光変換部が出力した同相成分及び直交成分の信号を離散信号に変換し、出力するA/D変換工程と、
前記デジタル信号処理部が、前記A/D変換部が出力した同相成分及び直交成分の離散信号から、局所発振光と受信信号光との周波数差を求めるデジタル信号処理工程と、
前記周波数制御部が、前記デジタル信号処理部が求めた周波数差と所定の値との誤差に基づいて前記局所発振光出力部から出力される局所発振光の周波数を制御する周波数制御工程と、
を備え、
前記局所発振光出力部は、光路長が異なる複数の共振器が光学的に連結された多重共振器と、前記共振器のそれぞれに設けられ、前記共振器の共振波長を変化させる複数の共振器制御部と、当該多重共振器に光を供給する供給部と、を有し、
前記周波数制御部は、前記共振器制御部に供給する電力を制御することにより、前記誤差を小さくするように局所発振光の周波数を制御する
ことを特徴とする。
以下、図面を参照してコヒーレント光受信器1を詳細に説明する。
なお、コヒーレント光受信器1の出力信号は、例えば、合成部12の出力する光信号、受光部13の出力するアナログ電気信号、A/D変換器14が出力するデジタル信号等である。
発光部は、半導体レーザ素子から構成され、発振光を、増幅部を介して、光入出力側導波路117aに出射する。以下の説明では、発振光の波長を1.55μmとする。
増幅部は、InGaAsPなどの化合物半導体材料で製作され、材料の配合によって、ゲイン領域と位相制御領域として機能する。
一方、位相制御領域は、発光部の発振光の波長とは異なる波長の光、例えば、1.33μm前後の波長の光を増幅するように設計されている。このため、位相制御領域に電流を注入しても、発光部の発振光は増幅されない。しかし、位相制御領域の屈折率が印加電圧により変化するため、印加電力を調整することにより、発振光の波長及び位相を制御できる。ゲイン領域でも波長を制御することは可能であるが同時に光出力も変わってしまう。したがって、ゲイン領域と位相制御領域を個別に制御することによって、光入出力側導波路の安定動作を実現する。
FSR=f2/Δf
例えば、一方のリング共振器の共振周波数を50.0GHz、他方のリング共振器の共振周波数を49.5GHzとし、f=50.0GHz、Δf=0.5GHzとすると、FSR≒5THzと求まる。すなわち、2つのリング共振器で表現される多重光共振器のフィルタ特性は5THzの周期を持つことになる。
SOA111から、多重光共振器119に出射された光は、SOA111→多重光共振器119→高反射膜116→多重光共振器119→SOA111という経路で反射と干渉を繰り返し、反射膜を透過した光が、LO光として出力される。したがって、LO光の周波数は多重光共振器119の共振周波数と一致する。
TO位相シフタ118a、118b、118cは、例えば、基板上に設けられたアルミニウム膜から構成される膜状ヒータから構成される。
伝送された信号が四値の位相変調成分だった場合、信号のI成分、Q成分より、信号はI+j*Q(jは虚数単位)とあらわすことができる。四値の信号成分の各コンスタレーション点間の角度が360/4で90度であるため、信号成分を4乗した場合((I+j*Q)4)の結果は位相誤差が無ければ0度になる。しかし実際には位相誤差があるため4乗計算の答えは0〜2πの範囲になる。この計算結果を1/4にした結果が位相誤差である。この位相誤差から逆算して周波数差fdを求める。
例えば、全TO位相シフタ118a、118b、118cに供給する電力の変化量(調整量)ΔPを、PID制御に基づいて、
ΔP=A・ef+B・∫efdt+C・def/dt+D
と設定してもよい。
ここで、A、B、C、Dは、それぞれ、任意の定数である。
P=E・fd+F・∫fddt+G・dfd/dt+H
ここで、E、F、G、Hは、それぞれ、任意の定数である。
その他、周波数差fdを目標値に収束させることができるならば、その制御手法は任意である。
また、信号光が複数の周波数の搬送波を含む場合も同様である。
11 波長可変光源部
111 SOA
112、113、114 リング共振器
115 PLC基板
116 高反射膜
117a レーザ入出力側導波路
117b、117c 導波路
117d レーザ反射側導波路
118a、118b、118c TO位相シフタ
119 多重光共振器
12 合成部
13 光受信部
14 A/D変換部
15 デジタル信号処理部
16 周波数FB制御部
161 制御部
162 記憶部
163 電源部
Claims (3)
- 局所発振光を出力する局所発振光出力部と、
前記局所発振光と、受信信号光とを合成し、合成信号光を出力する合成部と、
前記合成部が出力した前記合成信号光を電気信号に変換し、当該電気信号の同相成分の信号と直交成分の信号とを出力する光変換部と、
前記光変換部が出力した同相成分及び直交成分の信号を離散信号に変換し、出力するA/D変換部と、
前記A/D変換部が出力した同相成分及び直交成分の離散信号から、局所発振光と受信信号光との周波数差を求めるデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部が求めた周波数差と所定の値との誤差に基づいて前記局所発振光出力部から出力される局所発振光の周波数を制御する周波数制御部と、
を備え、
前記局所発振光出力部は、光路長が異なる複数の共振器が光学的に連結された多重共振器と、前記共振器のそれぞれに設けられ、前記共振器の共振波長を変化させる複数の共振器制御部と、当該多重共振器に光を供給する供給部と、を有し、
前記周波数制御部は、前記共振器制御部に供給する電力を制御することにより、前記誤差を小さくするように局所発振光の周波数を制御する
ことを特徴とするコヒーレント光受信器。 - 前記周波数制御部は、前記複数の共振器制御部に供給する電力を、同量だけ増加又は減少させる
ことを特徴とする請求項1に記載のコヒーレント光受信器。 - 局所発振光出力部と、合成部と、光変換部と、A/D変換部と、デジタル信号処理部と、周波数制御部と、を備える装置が行う受信方法であって、
前記局所発振光出力部が、局所発振光を出力する局所発振光出力工程と、
前記合成部が、前記局所発振光と、受信信号光とを合成し、合成信号光を出力する合成工程と、
前記光変換部が、前記合成部が出力した前記合成信号光を電気信号に変換し、当該電気信号の同相成分の信号と直交成分の信号とを出力する光変換工程と、
前記A/D変換部が、前記光変換部が出力した同相成分及び直交成分の信号を離散信号に変換し、出力するA/D変換工程と、
前記デジタル信号処理部が、前記A/D変換部が出力した同相成分及び直交成分の離散信号から、局所発振光と受信信号光との周波数差を求めるデジタル信号処理工程と、
前記周波数制御部が、前記デジタル信号処理部が求めた周波数差と所定の値との誤差に基づいて前記局所発振光出力部から出力される局所発振光の周波数を制御する周波数制御工程と、
を備え、
前記局所発振光出力部は、光路長が異なる複数の共振器が光学的に連結された多重共振器と、前記共振器のそれぞれに設けられ、前記共振器の共振波長を変化させる複数の共振器制御部と、当該多重共振器に光を供給する供給部と、を有し、
前記周波数制御部は、前記共振器制御部に供給する電力を制御することにより、前記誤差を小さくするように局所発振光の周波数を制御する
ことを特徴とする受信方法。
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