JP3796144B2

JP3796144B2 - Optical signal processing circuit

Info

Publication number: JP3796144B2
Application number: JP2001230398A
Authority: JP
Inventors: 隆志才田; 浩一瀧口; 勝就岡本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003046446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号処理回路に関し、より詳細には、多値光差動位相変調された光信号を処理するための光信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットの爆発的な進展に伴い、超高密度波長多重通信方式による通信技術の精力的な開発がなされ、実用化に至っている。研究レベルでは、すでに光増幅器に用いられる周波数帯域を使い尽くすところまできており、光増幅器の周波数帯域の拡大と共に、周波数利用効率の向上が大きな研究テーマとなってきている。しかし、最近では、周波数利用効率が、一偏波あたりのナイキスト限界である１ｂｉｔ／ｓｅｃ／Ｈｚへと近づきつつある。かかる技術的障壁を打破する手法のひとつが、多値変調方式である。
【０００３】
図５は、従来の強度変調・直接受信型の多値変調光受信機の構成を示す図で、この多値変調光受信機では、受光器４１により受光された入力光信号が、電気信号に変換されて閾値デバイス４２に出力され、この閾値デバイス４２では、これらの電気信号出力の強度を、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の４段階に識別できるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光変調機では、入力光信号の強度を識別するためには、上述した閾値デバイス４２に３つの閾値を設定する必要があり、これらの適切な閾値設定が煩雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、閾値の設定が容易な光信号処理回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の光信号処理回路は、相互に隣り合うパルス同士の位相差により情報が表現されるＮ値（Ｎは３以上の整数）の多値差動位相変調された光信号パルス列を受信するための光信号処理回路であって、基板上に、光の入力ポートから入力された前記多値差動位相変調された光信号パルス列を２分割する光カプラと、前記光カプラに接続され導波路長が異なる２本の光導波路で構成される光遅延導波路対と、前記光遅延導波路対に接続された２入力Ｎ出力の多モード干渉光カプラと、前記多モード干渉光カプラの各出力ポートからの光信号出力強度を判定して前記光信号パルス列によって表現された情報を判別する判別処理回路とを備え、前記光遅延導波路対は、ひとつ光信号パルスと当該光信号パルスの１つ前の光信号パルスとが同時に出力されるように、前記２本の光導波路の導波路長差よってもたらされる遅延時間差が入力される光信号パルス列のタイムスロットと等しく設定され、前記多モード干渉光カプラは、入力された２つの光信号パルス列を干渉させてＮ個の出力ポートから各々（ｉ／Ｎ）×３６０°（ｉは０≦ｉ≦Ｎ−１を満たす整数）の位相差を与えて出力し、前記判別処理回路は、前記多モード干渉光カプラの各出力ポートからの光信号出力強度を、各々２つの閾値によって３値に判定するＮ個の閾値デバイスと、前記Ｎ個の閾値デバイスの判定結果より前記光信号パルス列によって表現された情報を判別する手段とを備えたことを特徴とする。このような構成の光信号処理回路により、多値光差動位相変調方式の光信号変調における閾値の設定が容易となる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光信号処理回路において、前記光遅延導波路対を構成する少なくとも一方の光導波路に、位相制御手段を備えることを特徴とする。このような構成の光信号処理回路により、入力光信号の光周波数ドリフトへの対応が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の光信号処理回路の第１の実施態様を説明するための構成図である。光信号処理回路は、光の入力ポート１１と、光カプラ１２と、光カプラ１２に接続され互いに導波路長が異なる２本の光導波路で構成される光遅延導波路対１３と、光ハイブリッド素子として動作する多モード干渉光カプラ１４と、４つの光の出力ポート１５ａ〜ｄから構成されている。
【００１０】
入力光信号の各パルスは、光信号処理回路に備える多モード干渉光カプラ１４の出力ポートの数Ｎに応じて位相変調されている。本実施例の光信号処理回路の場合は、Ｎ＝４であることに対応して、各々の入力光信号パルスは、０°、９０°、１８０°、又は２７０°のいずれかの位相変調を受けている。このような位相変調された光信号パルスにより伝達される情報は、光信号パルス列において相互に隣り合うこととなるパルス同士の位相差により表現される。
【００１１】
例えば、１の光信号パルスがその直前の光信号パルスと同じ位相をもつ場合には、Ｓ０、９０°異なる位相であればＳ１、１８０°異なる位相であればＳ２、２７０°異なる位相であればＳ３を表す。本光信号処理回路では、入力ポート１１から入力された光信号パルスを、光カプラ１２により２つに分割し、各々の光信号を光遅延導波路対１３を構成する長光路側及び短光路側の光導波路に導く。そして、該光遅延導波路対１３による遅延時間を、入力信号のタイムスロットτと同じ時間となるように設定している。
【００１２】
光遅延導波路対１３を経由した信号光パルスは、Ｎ個の出力ポートを備える多モード干渉光カプラ１４に導かれる。多モード干渉光カプラ１４は、上述した２つの光信号パルスに対して、（ｉ／Ｎ）×３６０°だけの位相差（ｉ＝０、１、２、…、Ｎ−１）を与えて干渉させる。本実施例の場合はＮ＝４であるので、０°、９０°、１８０°、又は２７０°の位相差を与えて干渉させることとなる。
【００１３】
多モード干渉光カプラ１４では、入力された２つの光信号パルスを干渉させた結果、Ｉ_１＋Ｉ_２＋２√Ｉ_１・√Ｉ_２・ｓｉｎ（φ＋θ）で与えられる光出力が得られる。ここで、Ｉ_１とＩ_２は２つの光信号パルスの強度、φは２つの光信号パルスの位相差である。また、θは光の出力ポート１５ａ〜ｄ毎に異なる定数であって、１５ａでは０°、１５ｂでは９０°、１５ｃでは１８０°、１５ｄでは２７０°である。光信号パルスにより伝達される情報は、上記の光出力を表す式中の位相に関する項であるφに含まれる。
【００１４】
多モード干渉光カプラ１４により位相が付加された光信号は、付加された位相に対応して設けられた光の出力ポート１５ａ〜ｄより出力させる。具体的には、光の出力ポート１５ａからは位相差０°が付加（位相付加なし）された光信号パルスが、光の出力ポート１５ｂからは位相差９０°が付加された光信号パルスが、光の出力ポート１５ｃからは位相差１８０°が付加された光信号パルスが、そして、光の出力ポート１５ｄからは位相差２７０°が付加された光信号パルスが出力されるといった具合である。
【００１５】
なお、各光の出力ポートと付加される位相差との関係は、必ずしも上記の関係を有する必要はなく、各々の対応関係が明確であればよい。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｅ）は、図１に示した光信号処理回路の動作を説明するための図である。図２（ａ）は、光信号処理回路に入力される入力光信号のパルス列を示しており、これらの光信号パルスにより伝達される情報（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、又はＳ３）の列に対応する。
【００１７】
上述したように、個々の信号パルスは、０°、９０°、１８０°、又は２７０°のいずれかの位相変調を受けており、これらの光信号パルスにより伝達される情報は、光信号パルス列中において相互に隣り合うこととなる光信号パルス同士の位相差により表現される。ここでは、光遅延導波路１４による遅延時間が、入力信号のタイムスロットτと同じ時間となるように設定されているので、ある光信号パルスの位相は、光信号パルスのひとつ前の光信号パルスの位相と比較されることとなる。
【００１８】
図２（ｂ）〜（ｅ）は、各光の出力ポート（１５ａ〜ｄ）からの光信号出力強度の様子を示す図である。例えば出力ポート１５ｂから出力される光信号強度は、入力された情報がＳ１であれば２Ｐ（Ｐは光強度で決まる定数）、入力情報がＳ０又はＳ２であればＰ、入力情報がＳ３であれば０となる。
【００１９】
従って、閾値を適当にＰ±δと選べば（δはＰより小さい実数）、光出力がＰ＋δより大きければ入力情報がＳ１であることが分かり、光出力がＰ−δより小さければ入力情報がＳ３であることが分かり、それ以外の光出力なら入力情報がＳ０又はＳ２のいずれかであることが分かる。
【００２０】
これと同様に、例えば、出力ポート１５ｃから出力される光信号強度は、入力情報がＳ２であれば２Ｐ、入力情報がＳ１又はＳ３のいずれかであればＰ、入力情報がＳ０であれば０となる。
【００２１】
従って、光出力がＰ＋δより大きければ入力情報がＳ２であることが分かり、光出力がＰ−δより小さければ入力情報がＳ０であることが分かり、それ以外なら入力情報がＳ１又はＳ３のいずれかであることが分かる。
【００２２】
光の出力ポート１５ａ及び１５ｄにおいても、上述した入力情報の判別と同様の判別が行なわれ、このような入力情報の判別を行なうことにより、入力情報がＳ０、Ｓ１、Ｓ２、又はＳ３、のいずれであるかを判別することが可能となる。
【００２３】
図３は、上述した情報判別を電気回路により行なうようにした判別処理回路のブロック図である。この判別処理回路は、上述した光信号処理回路３１と、図示しない多モード干渉光カプラに接続された受光器３２ａ〜３２ｄと、これらに接続された直流カットフィルタ３３ａ〜３３ｄと、これらに接続された閾値デバイス３４ａ〜３４ｄと、減算器３５ａ及び３５ｂと、判別器３６と、乗算器３７とで構成される。
【００２４】
光信号処理回路３１の多モード干渉光カプラにより、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相差を付加された干渉光信号は、この光信号処理回路３１から出力され、付加された位相差に対応する受光器３２ａ〜３２ｄに導かれる。このとき、受光器３２ａ〜３２ｄでは、上述のように、入力された情報に対応して、０、Ｐ、又は２Ｐのいずれかの出力の電気信号が得られる。
【００２５】
受光器３２ａ〜３２ｄから出力された電気信号は、直流カットフィルタ３３ａ〜３３ｄにより電気信号の直流成分が除かれた後、閾値デバイス３４ａ〜３４ｄによる入力情報の判定結果に対応して−１、０、＋１のいずれかの値にシフトされる。減算器３５ａ又はｂは、位相差が１８０°である電気信号の組についてシフト後の値の引き算を行なう。
【００２６】
ここで、光信号パルス間に、０°と１８０°の位相差を与えて干渉させて得られた信号をＡ、９０°と２７０°の位相差を与えて干渉させて得られた信号をＢとする。入力情報がＳ０であるときには、Ａ＝１、Ｂ＝０、入力情報がＳ１であるときには、Ａ＝０、Ｂ＝１、入力情報がＳ２であるときには、Ａ＝−１、Ｂ＝０、入力情報がＳ３であるときにはＡ＝０、Ｂ＝−１となる。その結果を、表１として纏めている。
【００２７】
【表１】

【００２８】
従って、判別器３６により、Ａ＝−１かつＢ＝−１であることを判定することで、データを２進法で表現したときの下位ビットの値（ＬＳＢ）が得られる。また、乗算器３７により、Ｂの２乗を求めることで、データを２進法で表現したときの上位ビットの値（ＭＳＢ）が得られる。
【００２９】
図１に示した第１の実施形態の光信号処理回路では、光導波路上に要素回路を備える構成としているため、光信号処理回路内を伝達する光信号の位相が極めて安定化する。このため、情報を光信号の位相として伝達する方式の光信号受信回路を、安定かつ小型に実現できる。また、光ハイブリッド素子として多モード干渉光カプラを用いているために、広い波長範囲で動作可能な光信号処理回路を提供できる。
【００３０】
なお、以上の実施例では簡単のために多値変調のレベル数Ｎが４であるとして説明を行なったが、本発明はこの例に限定されるものではなく、レベル数Ｎは６でも８でも１２でも、また別のレベル数であってもよい。
【００３１】
〔第２の実施形態〕
図４は、本発明の光信号処理回路の第２の実施形態を説明するための図で、この光信号処理回路は、シリコン基板２０上に配置された、入力用光導波路２１と、光カプラ２２と、光カプラ２２に接続され互いに導波路長が異なる２本の光導波路で構成される光遅延導波路対２３と、位相制御手段である位相シフタ２４と、多モード干渉光カプラ２５と、出力用光導波路２６ａ〜ｄとにより構成されている。
【００３２】
本実施例では、光遅延導波路対２３を構成する２本の光導波路のうちの一方の光導波路に位相シフタ２４を備える構成としている。かかる位相シフタ２４を備えることにより、光遅延導波路対２３の遅延時間と入力信号のタイムスロットτとの間に誤差が生じた場合であっても、信号光の位相調整が可能な光信号処理回路が提供できるようになる。
【００３３】
しかしながら、本発明は本実施例に限定されるものではなく、位相シフタ２４を備えない構成としてもよく、また、光遅延導波路対２３を構成する２本の光導波路の双方に、位相シフタ２４を備える構成としてもよい。
【００３４】
なお、図４に示した光信号処理回路では、光信号パルス間に２７０°、０°、９０°、１８０°の位相差が付加された干渉信号が、各々、出力用光導波路２６ａ〜ｄに導かれることとしているが、これは、通常の４×４ＭＭＩ素子の第１入力ポートと第３入力ポートを用いるとかかる特性となるためである。
【００３５】
しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、他の出力ポートと位相差との組み合わせとすることとしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光信号処理回路は、基板上に、光の入力ポートから入力された光信号を２つに分割する光カプラと、光カプラに接続され互いに導波路長が異なる２本の光導波路で構成される光遅延導波路対と、光遅延導波路対に接続された２入力Ｎ出力（Ｎは３以上の整数）の多モード干渉光カプラとを備える構成としたので、多値差動位相変調された光信号受信のための閾値の設定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号処理回路の第１の実施形態を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態の光信号処理回路の信号特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光信号処理回路のための電気信号処理の構成を示す図である。
【図４】本発明の光信号処理回路の第２の実施形態を説明するための図である。
【図５】従来の多値強度変調信号の直接検波のための受信器の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１１入力ポート
１２光カプラ
１３光遅延線対
１４多モード干渉光カプラ
１５出力ポート
２０基板
２１入力用光導波路
２２光カプラ
２３光遅延導波路対
２４位相シフタ
２５他モード干渉光カプラ
２６出力用光導波路
３１光信号処理回路
３２受光器
３３直流カットフィルタ
３４閾値デバイス
３５減算器
３６判別器
３７乗算器
４１受光器
４２閾値デバイス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal processing circuit, and more particularly to an optical signal processing circuit for processing an optical signal subjected to multilevel optical differential phase modulation.
[0002]
[Prior art]
Along with the explosive progress of the Internet in recent years, energetic development of communication technology using an ultra-high density wavelength multiplex communication system has been made and has been put into practical use. At the research level, the frequency band used for optical amplifiers has already been used up, and with the expansion of the frequency band of optical amplifiers, the improvement of frequency utilization efficiency has become a major research theme. However, recently, the frequency utilization efficiency is approaching 1 bit / sec / Hz, which is the Nyquist limit per polarization. One technique for overcoming such a technical barrier is a multi-level modulation system.
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional intensity modulation / direct reception type multi-level modulation optical receiver. In this multi-level modulation optical receiver, an input optical signal received by a light receiver 41 is converted into an electrical signal. The threshold value device 42 is converted and output to the threshold value device 42. The threshold value device 42 is configured so that the intensity of the electric signal output can be identified in four stages of S0, S1, S2, and S3.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional optical modulator, in order to identify the intensity of the input optical signal, it is necessary to set three threshold values in the threshold device 42 described above, and setting these appropriate threshold values is complicated. There is a problem.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical signal processing circuit in which a threshold value can be easily set.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical signal processing circuit according to claim 1 has an N value (N is an integer of 3 or more) in which information is expressed by a phase difference between adjacent pulses. ) Optical signal processing circuit for receiving a multi-value differential phase modulated optical signal pulse train, wherein the multi-value differential phase modulated optical signal pulse train input from a light input port on a substrate A two-input N-output connected to the optical delay waveguide pair, and an optical delay waveguide pair composed of two optical waveguides connected to the optical coupler and having different waveguide lengths. includes a multimode interference optical coupler, and a determination processing circuit for discriminating the information represented by the to determine the optical signal output intensity the optical signal pulse train from the output ports of the multimode interference optical coupler, the optical delay guide A waveguide pair consists of one optical signal pulse and The delay time difference caused by the waveguide length difference between the two optical waveguides is set equal to the time slot of the input optical signal pulse train so that the optical signal pulse immediately before the optical signal pulse is output simultaneously. The multi-mode interference optical coupler interferes with two input optical signal pulse trains, and (i / N) × 360 ° (i is an integer satisfying 0 ≦ i ≦ N−1) from each of N output ports. ), And the discrimination processing circuit includes N threshold value devices that determine the optical signal output intensity from each output port of the multimode interference optical coupler as a ternary value based on two threshold values. And means for discriminating information expressed by the optical signal pulse train from the judgment results of the N threshold devices . The optical signal processing circuit having such a configuration makes it easy to set a threshold value in optical signal modulation of the multilevel optical differential phase modulation method.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the optical signal processing circuit according to the first aspect, at least one of the optical waveguides constituting the optical delay waveguide pair is provided with a phase control means. The optical signal processing circuit having such a configuration can cope with optical frequency drift of the input optical signal.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram for explaining a first embodiment of the optical signal processing circuit of the present invention. The optical signal processing circuit includes an optical input port 11, an optical coupler 12, an optical delay waveguide pair 13 composed of two optical waveguides connected to the optical coupler 12 and having different waveguide lengths, and an optical hybrid element. The multimode interference optical coupler 14 that operates as follows, and four light output ports 15a to 15d.
[0010]
Each pulse of the input optical signal is phase-modulated according to the number N of output ports of the multimode interference optical coupler 14 provided in the optical signal processing circuit. In the case of the optical signal processing circuit of the present embodiment, each input optical signal pulse is subjected to any phase modulation of 0 °, 90 °, 180 °, or 270 °, corresponding to N = 4. is recieving. Information transmitted by such a phase-modulated optical signal pulse is expressed by a phase difference between pulses adjacent to each other in the optical signal pulse train.
[0011]
For example, if one optical signal pulse has the same phase as the immediately preceding optical signal pulse, S0 is 90 ° different in phase, S1, 180 ° different in phase, S2, 270 ° different in phase. Represents S3. In this optical signal processing circuit, the optical signal pulse input from the input port 11 is divided into two by the optical coupler 12, and each optical signal is divided into the long optical path side and the short optical path side constituting the optical delay waveguide pair 13. To the optical waveguide. The delay time by the optical delay waveguide pair 13 is set to be the same as the time slot τ of the input signal.
[0012]
The signal light pulse that has passed through the optical delay waveguide pair 13 is guided to a multimode interference optical coupler 14 having N output ports. The multimode interference optical coupler 14 gives interference to the two optical signal pulses described above by giving a phase difference (i = 0, 1, 2,..., N−1) of (i / N) × 360 °. Let In the case of this embodiment, since N = 4, a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, or 270 ° is given to cause interference.
[0013]
In the multimode interference optical coupler 14, as a result of the interference between the two input optical signal pulses, an optical output given by I ₁ + I ₂ + 2√I ₁ · √I ₂ · sin (φ + θ) is obtained. Here, I ₁ and I ₂ are the intensity of the two optical signal pulses, and φ is the phase difference between the two optical signal pulses. Θ is a constant different for each of the light output ports 15a to 15d, and is 0 ° for 15a, 90 ° for 15b, 180 ° for 15c, and 270 ° for 15d. The information transmitted by the optical signal pulse is included in φ, which is a term related to the phase in the above-described expression representing the optical output.
[0014]
The optical signal to which the phase is added by the multimode interference optical coupler 14 is output from the optical output ports 15a to 15d corresponding to the added phase. Specifically, an optical signal pulse to which a phase difference of 0 ° is added (without phase addition) from the optical output port 15a, and an optical signal pulse to which a phase difference of 90 ° is added from the optical output port 15b, An optical signal pulse having a phase difference of 180 ° is output from the optical output port 15c, and an optical signal pulse having a phase difference of 270 ° is output from the optical output port 15d.
[0015]
Note that the relationship between the output port of each light and the added phase difference does not necessarily have the above relationship, and it is only necessary that the corresponding relationship is clear.
[0016]
2A to 2E are diagrams for explaining the operation of the optical signal processing circuit shown in FIG. FIG. 2A shows a pulse train of an input optical signal input to the optical signal processing circuit, and corresponds to a sequence of information (S0, S1, S2, or S3) transmitted by these optical signal pulses. .
[0017]
As described above, each signal pulse is subjected to any phase modulation of 0 °, 90 °, 180 °, or 270 °, and information transmitted by these optical signal pulses is included in the optical signal pulse train. Is expressed by the phase difference between the optical signal pulses adjacent to each other. Here, since the delay time by the optical delay waveguide 14 is set to be the same as the time slot τ of the input signal, the phase of a certain optical signal pulse is the optical signal pulse immediately before the optical signal pulse. It is compared with the phase of.
[0018]
FIGS. 2B to 2E are diagrams showing the state of the optical signal output intensity from the output ports (15a to 15d) of the respective lights. For example the optical signal intensity output from the output port 15 b, if the inputted information S1 2P (P is a constant determined by the light intensity), if the input information is S0 or S2 P, the input information S3 0 if present.
[0019]
Therefore, if the threshold is appropriately selected as P ± δ (δ is a real number smaller than P), it can be seen that the input information is S1 if the light output is greater than P + δ, and the input information is the light output is less than P−δ. It turns out that it is S3, and if it is other than that optical output, it turns out that input information is either S0 or S2.
[0020]
Similarly, for example, optical signal intensity output from the output port 15 c, if the input information is S2 2P, if any of the input information S1 or S3 P, if the input information is S0 0.
[0021]
Therefore, if the light output is larger than P + δ, it is found that the input information is S2, if the light output is smaller than P−δ, it is found that the input information is S0, and otherwise, the input information is either S1 or S3. It turns out that it is.
[0022]
Also in the output ports 15 a and 15d of the light, is determined similar to the determination of the input information described above is performed, by performing determination of such input information, the input information is S0, S1, S2, or S3, the It is possible to determine which is.
[0023]
FIG. 3 is a block diagram of a discrimination processing circuit in which the above-described information discrimination is performed by an electric circuit. This discrimination processing circuit is connected to the optical signal processing circuit 31 described above, light receivers 32a to 32d connected to a multimode interference optical coupler (not shown), and DC cut filters 33a to 33d connected thereto. The threshold devices 34 a to 34 d, subtractors 35 a and 35 b, a discriminator 36, and a multiplier 37.
[0024]
The interference optical signal to which the phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° is added by the multimode interference optical coupler of the optical signal processing circuit 31 is output from the optical signal processing circuit 31 and added. The light is guided to the light receivers 32a to 32d corresponding to the phase difference. At this time, in the light receivers 32a to 32d, as described above, an electrical signal of any output of 0, P, or 2P is obtained corresponding to the input information.
[0025]
The electrical signals output from the light receivers 32a to 32d are −1, 0 corresponding to the determination results of the input information by the threshold devices 34a to 34d after the DC components of the electrical signals are removed by the DC cut filters 33a to 33d. , +1. The subtractor 35a or b subtracts the value after the shift for a set of electrical signals having a phase difference of 180 °.
[0026]
Here, between the optical signal pulses, a signal obtained by interfering with a phase difference of 0 ° and 180 ° is A, and a signal obtained by interfering with a phase difference of 90 ° and 270 ° is B And When the input information is S0, A = 1, B = 0, when the input information is S1, A = 0, B = 1, and when the input information is S2, A = -1, B = 0, input When the information is S3, A = 0 and B = -1. The results are summarized in Table 1.
[0027]
[Table 1]

[0028]
Accordingly, the discriminator 36, A = - 1 and B = - By determining that 1 is, the lower bits when expressed in data binary value (LSB) is obtained. Further, the multiplier 37 obtains the square of B, thereby obtaining the value (MSB) of the upper bit when the data is expressed in binary.
[0029]
The optical signal processing circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 has a configuration in which an element circuit is provided on the optical waveguide, so that the phase of the optical signal transmitted through the optical signal processing circuit is extremely stabilized. Therefore, an optical signal receiving circuit that transmits information as the phase of an optical signal can be realized stably and compactly. In addition, since a multimode interference optical coupler is used as the optical hybrid element, an optical signal processing circuit operable in a wide wavelength range can be provided.
[0030]
In the above embodiment, for the sake of simplicity, the description has been made assuming that the number N of levels of multilevel modulation is 4. However, the present invention is not limited to this example, and the number N of levels may be 6 or 8. There may be 12 or another number of levels.
[0031]
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the optical signal processing circuit of the present invention. This optical signal processing circuit includes an input optical waveguide 21 and an optical coupler disposed on the silicon substrate 20. 22, an optical delay waveguide pair 23 composed of two optical waveguides connected to the optical coupler 22 and having different waveguide lengths, a phase shifter 24 as phase control means, a multimode interference optical coupler 25, It comprises output optical waveguides 26a to 26d.
[0032]
In the present embodiment, the phase shifter 24 is provided in one of the two optical waveguides constituting the optical delay waveguide pair 23. By providing such a phase shifter 24, even if an error occurs between the delay time of the optical delay waveguide pair 23 and the time slot τ of the input signal, the optical signal processing can adjust the phase of the signal light. A circuit can be provided.
[0033]
However, the present invention is not limited to this embodiment, and the phase shifter 24 may not be provided, and the phase shifter 24 is provided in both of the two optical waveguides constituting the optical delay waveguide pair 23. It is good also as a structure provided with.
[0034]
In the optical signal processing circuit shown in FIG. 4, interference signals in which phase differences of 270 °, 0 °, 90 °, and 180 ° are added between the optical signal pulses are respectively output to the output optical waveguides 26a to 26d. This is because such characteristics are obtained when the first input port and the third input port of a normal 4 × 4 MMI element are used.
[0035]
However, the present invention is not limited to this example, and may be a combination of another output port and a phase difference.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the optical signal processing circuit of the present invention has an optical coupler that divides an optical signal input from an optical input port into two on a substrate and a waveguide length that is connected to the optical coupler and different from each other. Since it is configured to include an optical delay waveguide pair constituted by two optical waveguides, and a multi-mode interference optical coupler having two inputs and N outputs (N is an integer of 3 or more) connected to the optical delay waveguide pair. This makes it easy to set a threshold value for receiving an optical signal subjected to multilevel differential phase modulation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of an optical signal processing circuit according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating signal characteristics of the optical signal processing circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of electrical signal processing for the optical signal processing circuit according to the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the optical signal processing circuit of the present invention;
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a conventional receiver for direct detection of a multilevel intensity modulation signal.
[Explanation of symbols]
11 Input port 12 Optical coupler 13 Optical delay line pair 14 Multimode interference optical coupler 15 Output port 20 Substrate 21 Input optical waveguide 22 Optical coupler 23 Optical delay waveguide pair 24 Phase shifter 25 Other mode interference optical coupler 26 Output optical waveguide 31 optical signal processing circuit 32 light receiver 33 DC cut filter 34 threshold device 35 subtractor 36 discriminator 37 multiplier 41 light receiver 42 threshold device

Claims

An optical signal processing circuit for receiving a multi-value differential phase modulated optical signal pulse train of N values (N is an integer of 3 or more) in which information is expressed by a phase difference between adjacent pulses,
An optical coupler that divides the multi-value differential phase modulated optical signal pulse train input from an optical input port into two on a substrate;
A pair of optical delay waveguides composed of two optical waveguides connected to the optical coupler and having different waveguide lengths;
A 2-input N-output multimode interference optical coupler connected to the optical delay waveguide pair ;
A determination processing circuit that determines an optical signal output intensity from each output port of the multimode interference optical coupler and determines information expressed by the optical signal pulse train ;
The optical delay waveguide pair has a delay caused by the difference in waveguide length between the two optical waveguides so that one optical signal pulse and the optical signal pulse immediately before the optical signal pulse are output simultaneously. The time difference is set equal to the time slot of the input optical signal pulse train,
The multi-mode interference optical coupler interferes with two input optical signal pulse trains, and (i / N) × 360 ° (i is an integer satisfying 0 ≦ i ≦ N−1) from each of N output ports. Output with phase difference,
The determination processing circuit includes N threshold devices that determine the optical signal output intensity from each output port of the multimode interference optical coupler as a ternary value using two threshold values, and determination results of the N threshold devices. And means for discriminating information expressed by the optical signal pulse train .

2. The optical signal processing circuit according to claim 1, wherein phase control means is provided in at least one of the optical waveguides constituting the optical delay waveguide pair.