JP4437985B2

JP4437985B2 - 多値差動光信号受信器

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Publication number: JP4437985B2
Application number: JP2005252659A
Authority: JP
Inventors: 一夫廣西; 剛司星田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: US20070047966A1; US7613403B2; EP2056493B1; EP2056493A1; DE602006004517D1; EP1760913B1; EP1760913A1; US8509628B2; US20100040383A1; JP2007067955A

Description

本発明は、多値差動方式で変調された光信号を受信する多値差動光信号受信器に係わる。

光伝送システムにおいて信号を伝送するための技術の１つとして位相変調が広く実用化されている。位相変調では、送信データに応じて搬送波の位相を変化させることにより、データが伝送される。例えば、４値位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ：Quaternary Phase Shift Keying）変調では、２ビットのデータから構成される各シンボル「００」「０１」「１１」および「１０」に対して、「θ」「θ＋π／２」「θ＋π」「θ＋３π／２」が割り当てられる。ここで、「θ」は任意の位相である。そして、受信装置は、受信信号の位相を検出することにより、送信データを再生できる。

しかし、伝送速度の高速化または伝送路の長距離化を図ろうとすると、受信装置において、光Ｓ／Ｎ比の劣化が問題となる。そこで、近年、受信感度を向上させることができる変調方式として、多値差動型の光変調方式の研究および開発が進められている。ここでは、その代表として、差動４値位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ：Differential QPSK）を例に説明する。ＤＱＰＳＫ変調では、先に送信したシンボルの値と次に送信するシンボルの値との間の「変化」に応じて、搬送波の位相（「θ」「θ＋π／２」「θ＋π」「θ＋３π／２」）が決定される。したがって、受信装置においてＤＱＳＫ信号を復調する際には、隣接する２つのシンボル間の位相差が検出される。

図１９は、従来のＤＱＰＳＫ光受信器の一例を示す図である。図１９において、光スプリッタ１０１は、入力光信号を分岐して干渉計１１０、１２０に導く。干渉計１１０は、光スプリッタ１１１、１シンボル遅延素子１１２、π／４移相器１１３、光カプラ１１４を備える。干渉計１１０において、光スプリッタ１１１から１シンボル遅延素子１１２を介して光カプラ１１４へ到着する光信号と、光スプリッタ１１１からπ／４移相器１１３を介して光カプラ１１４へ到着する光信号とが干渉する。そして、干渉計１１０は、互いに相補的な１組の光信号を生成する。同様に、干渉計１２０は、光スプリッタ１２１、１シンボル遅延素子１２２、−π／４移相器１２３、光カプラ１２４を備え、互いに相補的な１組の光信号を生成する。バランスドフォトダイオード１３１、１３２は、それぞれ対応する干渉計１１０、１２０から出力される光信号を電気信号に変換する。バランスドフォトダイオード１３１、１３２により得られる信号は、送信データに相当する。

図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器の構成および動作については、例えば、特許文献１に詳しく記載されている。
図２０は、従来のＤＱＰＳＫ光受信器の他の例を示す図である。図２０において、光スプリッタ１０１から出力される１組の光信号は、光スプリッタ１４１、１４２に導かれる。光スプリッタ１４１の一方の出力信号は、π／４移相器１１３を介して光カプラ１１４に導かれ、光スプリッタ１４１の他方の出力信号は、光カプラ１２４に導かれる。同様に、光スプリッタ１４２の一方の出力信号は、−π／４移相器１２３を介して光カプラ１２４に導かれ、光スプリッタ１４２の他方の出力信号は、光カプラ１１４に導かれる。このとき、光スプリッタ１０１から光スプリッタ１４２へ至る光パスの伝搬時間は、光スプリッタ１０１から光スプリッタ１４１へ至る光バスの伝搬時間よりも１シンボル時間だけ長い。これにより、図１９に示す１シンボル遅延素子１１２、１２２が実現される。

図２０に示すＤＱＰＳＫ光受信器の構成および動作については、例えば、特許文献２に詳しく記載されている。
なお、π／４移相器１１３および−π／４移相器１２３の移相量は、データ誤りを抑えるためには、高い精度で調整されている必要がある。このため、特に高速データを受信する光受信器においては、図２０に示すように、π／４移相器１１３および−π／４移相器１２３の移相量を調整するための調整部１１５、１２５が設けられていることがある。ここで、π／４移相器１１３および−π／４移相器１２３の移相量が温度に依存して変化する場合には、調整部１１５、１２５は、例えば、ヒーターである。

また、ＤＱＰＳＫ光受信器の光電変換した電気信号出力を多レベルとして処理する多レベル識別回路を設けることによりＤ８ＰＳＫ（あるいは、Ｄ２ⁿ ＰＳＫ（ｎは、整数））光信号を受信できることは、例えば、非特許文献１に記されている。さらに、Ｄ８ＰＳＫ光信号の受信と類似した手法の多レベル識別回路を光電変換後の電気信号に用いることによって、ＤＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等のＤＭＡＭ（差動Ｍ値振幅シフトキーイング）光信号の受信も可能になる。
特表２００４−５１６７４３号公報（ＷＯ２００２／０５１０４１）ＷＯ２００３／０６３５１５ Michael Ohm," Optical 8-DPSK and receiver with direct detection and multilevel electrical signals", Advanced Modulation Formats, 2004 IEEE/LEOS Workshop on 1-2 Jul. 2004 Pages 45-46.

図１９に示す構成においては、２個の１シンボル遅延素子（１１２、１２２）を設ける必要がある。よって、この構成は、光受信器の小型化に適していない。また、１シンボル遅延素子１１２、１２２は、互いに同じ光学長を有するように調整される必要があるが、２系列の調整が必要となり、コスト的にも不利である。

図２０に示す構成では、１個の１シンボル遅延素子で図１９に示す光受信器と同等の機能を提供できる。しかし、この構成では、光受信器の小型化を図ろうとすると、π／４移相器１１３および−π／４移相器１２３を互いに近接させる必要がある。このため、調整部１１５、１２５としてヒーターまたはクーラーまたは電気光学効果用電極等を備える光受信器においては、物理特性の空間的な拡散効果によって熱的または電気的なクロストークが発生し、π／４移相器１１３および−π／４移相器１２３の移相量を精度よく調整できなくなるおそれがある。
本発明の目的は、多値差動光信号受信器の小型化を図ることである。

本発明の多値差動光信号受信器は、入力多値差動Ｋ光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、を有する。

上記構成において、１シンボル遅延要素は、多値差動Ｋ光信号に含まれている１組の変調信号を復調するための１組の干渉計により共用される。また、π／４移相要素の移相量を調整するための第１の調整手段は第２および第３の光スプリッタに入力側に設けられ、π／２移相要素の移相量を調整するための第２の調整手段は第２および第３の光スプリッタに出力側に設けられる。このため、第１の調整手段および第２の調整手段は、必然的に互いに隔てられて配置される。したがって、π／４移相要素の移相量は、第２の調整手段の影響を受けることがなく、また、π／２移相要素の移相量は、第１の調整手段の影響を受けることがない。

また、この構成および図４に示す構成の場合には、π/４位相要素を１シンボル遅延要素より入力側に近く配置することが可能なので、より一層、クロストークの低減が可能になる。
なお、前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間にπ／４移相要素を設けると共に、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に１シンボル遅延要素を設けるようにしてもよい。この場合、π／２移相要素は、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、または前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられる。

本発明によれば、１シンボル遅延要素の数が少なくなるので、多値作動光信号受信器の小型化を図ることができる。また、多値作動光信号受信器の小型化を図っても、π／４移相要素およびπ／２移相要素の移相量は互いに影響を受けることなく調整されるので、受信品質を悪化させることなく装置の小型化が可能である。

図１は、本発明のＤＱＰＳＫ光受信器が使用される光伝送システムの構成を示す図である。なお、ＤＱＰＳＫ光受信器は、多値差動光信号受信器の一形態である。
図１において、ＤＱＰＳＫ光送信器２００は、光源（ＬＤ）２０１、π／２移相器２０２、位相変調器２０３、２０４を備える。光源２０１は、ＣＷ（Continuous Wave）光を生成する。このＣＷ光の波長は、特に限定されるものではないが、例えば、１５５０ｎｍである。π／２移相器２０２は、位相変調器２０３、２０４に入力される１組のＣＷ光間に位相差π／２を与える。位相変調器２０３、２０４は、それぞれデータ１、２を利用してＣＷ光を変調する。ここで、データ１、２は、不図示のＤＱＰＳＫプリコーダを利用して送信データを符号化することにより生成されるビットストリームである。また、位相変調器２０３、２０４に与えられる１組のＣＷ光は互いに位相が９０度異なっている。よって、位相変調器２０３、２０４により生成される光信号を合成すると、各シンボル「００」「０１」「１１」「１０」に対して、例えば、「θ」「θ＋π／２」「θ＋π」「θ＋３π／２」が割り当てられる。そして、ＤＱＰＳＫ光送信器２００は、このようにして生成したＤＱＰＳＫ光信号を送信する。

ＤＱＰＳＫ光信号は、光ファイバ２１０を介して伝送され、ＤＱＰＳＫ光受信器３００により受信される。なお、ＤＱＰＳＫ光受信器３００は、光入力ポート３０１を備えており、ＤＱＰＳＫ光信号は、その光入力ポート３０１を介してＤＱＰＳＫ光受信回路に導かれる。

図２は、本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第１の構成を示す図である。このＤＱＰＳＫ光受信器は、光入力ポート３０１を介してＤＱＰＳＫ光信号を受信する。
光スプリッタ１は、入力される光信号を分岐し、光パス１１および光パス１２に出力する。ここで、光スプリッタ１の分岐比は１：１であり、光パス１１および光パス１２を介して互いに等しい光パワーの光信号が伝送される。そして、光パス１１は光スプリッタ２に接続され、また、光パス１２は光スプリッタ３に接続される。

光スプリッタ２は、光パス１１を介して与えられる光信号を分岐し、光パス１３および光パス１４に出力する。ここで、光スプリッタ２の分岐比は１：１であり、光パス１３および光パス１４を介して互いに等しい光パワーの光信号が伝送される。そして、光パス１３は光カプラ４に接続され、また、光パス１４は光カプラ５に接続される。同様に、光スプリッタ３は、光パス１２を介して与えられる光信号を分岐し、光パス１５および光パス１６に出力する。ここで、光スプリッタ３の分岐比は１：１であり、光パス１５および光パス１６を介して互いに等しい光パワーの光信号が伝送される。そして、光パス１５は光カプラ４に接続され、また、光パス１６は光カプラ５に接続される。

光スプリッタ１と光スプリッタ３とを接続する光パス１２には、１シンボル遅延要素２１およびπ／４移相要素２２が設けられている。１シンボル遅延要素２１は、光パス１２の一部であり、光スプリッタ１から光スプリッタ３への光信号の伝播時間を、光スプリッタ１から光スプリッタ２への光信号の伝播時間よりも「１シンボル時間」だけ長くする遅延要素である。１シンボル遅延要素２１は、例えば、光パス１２の光学長を光パス１１の光学長よりも「１シンボル時間に相当する長さ」だけ長くすることにより実現される。ここで、ＤＱＰＳＫ光信号のシンボルレートが２０Ｇシンボル／秒であるものとすると、１シンボル時間は５０ｐ秒である。よって、「１シンボル時間に相当する長さ」は、５０ｐ秒間に光が光パス１２を伝播する長さに相当する。なお、光の伝播速度は、光パスの屈折率に依存する。

π／４移相要素２２は、光パス１２の一部であり、光パス１１および光パス１２を介して伝送される１組の光信号間に位相差π／４（すなわち、π／４＋ｎπ／２（ｎは、ゼロを含む整数））を与える。ここで、π／４移相要素２２は、調整回路２３を利用して光パス１２の光学長を調整することにより実現される。なお、光信号の搬送波の波長λを１５５０ｎｍとすると、移相π／４を得るための「長さλ／８」は、約１９０ｎｍであり、対応する光パスの物理的な長さは、屈折率ｎを１．５とすると、約１３０ｎｍである。

光スプリッタ２と光カプラ５とを接続する光パス１４には、π／２移相要素２４が設けられている。π／２移相要素２４は、光パス１４の一部であり、光パス１３および光パス１４を介して伝送される１組の光信号間に位相差π／２（すなわち、π／２＋ｎπ（ｎは、ゼロを含む整数））を与える。ここで、π／２移相要素２４は、調整回路２５を利用して光パス１４の光学長を調整することにより実現される。なお、上述の条件下では、移相π／２を得るための「長さλ／４」は、約３８０ｎｍであり、対応する光パスの物理的な長さは、約２６０ｎｍである。

調整回路２３、２５は、それぞれ、光パス媒体の体積および屈折率の温度変化を利用して光パス１２、１４の光学長を調整する。この場合、調整回路２３、２５は、例えば、電気抵抗を利用したヒーター、ペルチェ効果素子、光を照射する素子により実現される。また、調整回路２３、２５は、それぞれ、電気光学効果または半導体材料の電子密度変化による屈折率の変化を利用して光パス１２、１４の光学長を調整するようにしてもよい。この場合、調整回路２３、２５は、例えば、電気光学効果を利用して光パス１２、１４の屈折率を調整する回路により実現される。いずれの場合であっても、調整回路２３は、光パス１２の一部を構成するπ／４移相要素２２に隣接して設けられ、調整回路２５は、光パス１４の一部を構成するπ／２移相要素２４に隣接して設けられる。

光カプラ４は、光パス１３を介して伝送される光信号および光パス１５を介して伝送される光信号を結合する。これらの光信号は、互いに干渉する。そして、光カプラ４は、互いに相補的な１組の光信号を出力する。同様に、光カプラ５は、光パス１４を介して伝送される光信号および光パス１６を介して伝送される光信号を結合し、互いに相補的な１組の光信号を出力する。

バランスドフォトダイオード１３１は、１組のフォトダイオードを備え、光カプラ４から出力される１組の光信号を１組の電気信号に変換する。そして、その１組の電気信号の差分を出力する。同様に、バランスドフォトダイオード１３２は、光カプラ５から出力される１組の光信号を１組の電気信号に変換し、その差分を出力する。

上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４に至る光パス（第１のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４に至る光パス（第２のアーム）とを比較すると、第２のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／４移相要素２２が設けられている。このため、第２のアームを介して光カプラ４に到着する光信号は、第１のアームを介して光カプラ４に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相がπ／４だけシフトしている。すなわち、第１のアームにおいて−π／４移相が発生し、第２のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第１および第２のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１２０に相当する。

一方、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５に至る光パス（第３のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５に至る光パス（第４のアーム）とを比較すると、第３のアームにはπ／２移相要素２４が設けられており、第４のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／４移相要素２２が設けられている。このため、第４のアームを介して光カプラ５に到着する光信号は、第３のアームを介して光カプラ５に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相が−π／４だけシフトしている。すなわち、第３のアームにおいてπ／４移相が発生し、第４のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第３および第４のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１１０に相当する。

このように、図２に示す実施形態のＤＱＰＳＫ光受信器の構成は、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器と等価である。したがって、バランスドフォトダイオード１３１の出力信号は、プリコードされる前のデータ１、２の一方に相当し、バランスドフォトダイオード１３２の出力信号は、プリコードされる前のデータ１、２の他方に相当する。なお、図１９に示す光受信器の動作については、例えば、上述の特許文献１に記載されている。

また、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器は、２個の１シンボル遅延素子を備える構成である。これに対して、実施形態のＤＱＰＳＫ光受信器は、１つの１シンボル遅延要素２１で同等の機能を提供する。よって、実施形態のＤＱＰＳＫ光受信器は、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器と比較して、小型化を図ることができる。

なお、光スプリッタ１〜３は、特に限定されるものではないが、例えば、方向性結合光カプラ、マルチモード干渉型（ＭＭＩ：Multimode Interference）光カプラ、またはＹ分岐光カプラにより実現される。また、光カプラ４、５は、特に限定されるものではないが、例えば、方向性結合光カプラ、マルチモード干渉光カプラ、またはＸ光カプラにより実現される。

調整回路２３、２５は、互いに独立して動作する。このとき、調整回路２３、２５は、バランスドフォトダイオード１３１、１３２の出力信号を利用してフィードバック制御を行うようにしてもよい。フィードバック制御は、例えば、バランスドフォトダイオード１３１、１３２の出力信号の誤り率をモニタするもモニタ回路を設け、その誤り率を小さくするように（あるいは、最小化するように）対応する光パス１２、１４の光学長を調整することにより実現される。

図３は、移相量の調整について説明する図である。ここでは、温度変化を利用してπ／４移相要素２２（または、π／２移相要素２４）の光学長を調整するフィードバック系を示す。この場合、調整回路２３（または、調整回路２５）は、例えば、抵抗に電流を流すことによって発熱するヒーターである。図３において、信号処理回路１４１は、バランスドフォトダイオード１３１、１３２の出力信号に対して必要な処理（多重化、ビット並べ替え等）を行い、送信装置から送信されたデータストリームを再生する。モニタ回路１４２は、再生データストリームのビット誤り率をモニタする。ここで、π／４移相要素２２（または、π／２移相要素２４）の光学長（すなわち、移相量）が適切に調整されていれば、誤り率が低下するはずである。したがって、モニタ回路１４２は、再生データストリームのビット誤り率を低下させるための指令を生成する。電流制御回路１４３は、モニタ回路１４２からの指令に従って、調整回路２３（または、調整回路２５）を流れる電流を制御する。これにより、π／４移相要素２２（または、π／２移相要素２４）の光学長は最適化され、再生データストリームのビット誤り率が低下する。

上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、調整回路２３、２５は、空間的に互いに隔てられている。すなわち、調整回路２３が光スプリッタ２、３の入力側に設けられているのに対し、調整回路２５は光スプリッタ２、３の出力側に設けられている。したがって、調整回路２３による制御（例えば、π／４移相要素２２の温度を調整する制御）がπ／２移相要素２４に及び難く、また、調整回路２５による制御（例えば、π／２移相要素２４の温度を調整する制御）がπ／４移相要素２２に及び難い。この結果、π／４移相要素２２およびπ／２移相要素２４の移相量がそれぞれ実質的に独立して精度よく調整されるので、データ誤りを抑えながら、ＤＱＰＳＫ光受信器の小型化を図ることができる。

なお、上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光パス１１の光学長と、光パス１２の光学長から１シンボル遅延要素２１の光学長を差し引いた光学長との差異は、ＤＱＰＳＫ光信号の波長の２００倍以内であることが望ましい。また、光パス１３〜１６の各光学長は、互いに概ね同じであることが望ましい。特に、光パス１３の光学長と、光パス１４の光学長との差異は、ＤＱＰＳＫ光信号の波長の２００倍以内であることが望ましい。さらに、光パス１５の光学長と、光パス１６の光学長との差異も、ＤＱＰＳＫ光信号の波長の２００倍以内であることが望ましい。これらの関係は、第１の構成だけでなく、後述する第２〜第４の構成においても同様である。

図４は、本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第２の構成を示す図である。第２の構成は、基本的には第１の構成と同じである。ただし、第１の構成においては、光スプリッタ２と光カプラ５とを接続する光パス１４にπ／２移相要素２４が設けられる。これに対して、第２の構成では、光スプリッタ２と光カプラ４とを接続する光パス１３にπ／２移相要素２４が設けられる。

上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４に至る光パス（第１のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４に至る光パス（第２のアーム）とを比較すると、第１のアームにはπ／２移相要素２４が設けられており、第２のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／４移相要素２２が設けられている。このため、第２のアームを介して光カプラ４に到着する光信号は、第１のアームを介して光カプラ４に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相が−π／４だけシフトしている。すなわち、第１のアームにおいてπ／４移相が発生し、第２のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第１および第２のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１１０に相当する。

一方、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５に至る光パス（第３のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５に至る光パス（第４のアーム）とを比較すると、第４のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／４移相要素２２が設けられている。このため、第４のアームを介して光カプラ５に到着する光信号は、第３のアームを介して光カプラ５に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相がπ／４だけシフトしている。すなわち、第３のアームにおいて−π／４移相が発生し、第４のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第３および第４のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１２０に相当する。
このように、第２の構成のＤＱＰＳＫ光受信器は、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器と等価である。また、第２の構成においても、図２に示した第１の構成と同じ効果が得られる。

図５は、本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第３の構成を示す図である。第３の構成は、基本的には第１の構成と同じである。ただし、第１の構成においては、光スプリッタ１と光スプリッタ３とを接続する光パス１２にπ／４移相要素２２が設けられる。これに対して第３の構成では、光スプリッタ１と光スプリッタ２とを接続する光パス１１にπ／４移相要素２２が設けられる。

上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４に至る光パス（第１のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４に至る光パス（第２のアーム）とを比較すると、第１のアームにはπ／４移相要素２２が設けられており、第２のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／２移相要素２４が設けられている。このため、第２のアームを介して光カプラ４に到着する光信号は、第１のアームを介して光カプラ４に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相がπ／４だけシフトしている。すなわち、第１のアームにおいて−π／４移相が発生し、第２のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第１および第２のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１２０に相当する。

一方、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５に至る光パス（第３のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５に至る光パス（第４のアーム）とを比較すると、第３のアームにはπ／４移相要素２２が設けられており、第４のアームには１シンボル遅延要素２１が設けられている。このため、第４のアームを介して光カプラ５に到着する光信号は、第３のアームを介して光カプラ５に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相が−π／４だけシフトしている。すなわち、第３のアームにおいてπ／４移相が発生し、第４のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第３および第４のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１１０に相当する。
このように、第３の構成のＤＱＰＳＫ光受信器は、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器と等価である。また、第３の構成においても、図２に示した第１の構成と同じ効果が得られる。

図６は、本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第４の構成を示す図である。第４の構成は、基本的には第３の構成と同じである。ただし、第３の構成においては、光スプリッタ３と光カプラ４とを接続する光パス１５にπ／２移相要素２４が設けられる。これに対して、第４の構成では、光スプリッタ３と光カプラ５とを接続する光パス１６にπ／２移相要素２４が設けられる。

上記構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４に至る光パス（第１のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４に至る光パス（第２のアーム）とを比較すると、第１のアームにはπ／４移相要素２２が設けられており、第２のアームには１シンボル遅延要素２１が設けられている。このため、第２のアームを介して光カプラ４に到着する光信号は、第１のアームを介して光カプラ４に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相が−π／４だけシフトしている。すなわち、第１のアームにおいてπ／４移相が発生し、第２のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第１および第２のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１１０に相当する。

一方、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５に至る光パス（第３のアーム）と、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５に至る光パス（第４のアーム）とを比較すると、第３のアームにはπ／４移相要素２２が設けられており、第４のアームには１シンボル遅延要素２１およびπ／２移相要素２４が設けられている。このため、第４のアームを介して光カプラ５に到着する光信号は、第３のアームを介して光カプラ５に到着する光信号と比較すると、１シンボル時間だけ遅延するとともに、位相がπ／４だけシフトしている。すなわち、第３のアームにおいて−π／４移相が発生し、第４のアームにおいて１シンボル遅延が発生している。したがって、第３および第４のアームを含む干渉計は、図１９に示す干渉計１２０に相当する。
このように、第４の構成のＤＱＰＳＫ光受信器は、図１９に示すＤＱＰＳＫ光受信器と等価である。また、第３の構成においても、図２に示した第１の構成と同じ効果が得られる。

なお、上述の実施例では、調整回路２３、２５がそれぞれπ／４移相要素２２およびπ／２移相要素２４の移相量を調整している。実施形態のＤＱＰＳＫ光受信回路は、図７に示すように、１シンボル遅延要素２１の光学長を調整するために調整回路２６を備えるようにしてもよい。この場合、調整回路２６は、調整回路２３、２５と同様に、例えば、電気抵抗を利用したヒーター、ペルチェ効果素子、光を照射する素子により実現される。あるいは、調整回路２６は、屈折率の変化を利用して１シンボル遅延要素２１の光学長を調整するようにしてもよい。また、調整回路２６は、第１〜第４の構成のＤＱＰＳＫ光受信器に設けることができる。ただし、いずれの場合であっても、調整回路２６は、１シンボル遅延要素２１に近傍に設けられる。

図８〜図１１は、それぞれ、本発明の第１〜第４の構成のＤＱＰＳＫ光受信回路の実施例である。これらの実施例においては、光スプリッタ１〜３、光カプラ４、５、光パス１１〜１６は、光導波路基板３０の上面に形成される２次元光導波路回路により実現されている。また、調整回路２３、２５は、この光導波路基板３０に設けられる。更に、ＤＱＰＳＫ光信号が入射される光導波路１７は、光導波路基板３０の所定の端面（入力側端面）まで形成されている。一方、光カプラ４、５の出力信号を伝送する光導波路１８ａ〜１８ｄは、光導波路基板３０の他の端面（入力側端面とは異なる端面）まで形成されている。すなわち、光入力ポート３０１およびバランスドフォトダイオード１３１、１３２は、光導波路基板３０の互いに異なる側面に設けられる。

なお、実施形態のＤＱＰＳＫ光受信器を２次元光導波路回路で実現する場合には、光パス１４、１５が同一平面内で交差することになる。ただし、互いに交差する２本の光導波路を介して伝送される光信号の干渉を回避する技術は公知である（例えば、特開２００１−３４３５４２号公報、特開昭５７−８８４１０号公報、特許３２０１５５４号参照）。
このように、ＤＱＰＳＫ光受信器を２次元光導波路回路で実現すると、装置の小型化を図ることができる。

図１２および図１３は、調整回路２５の配置のバリエーションを示す図である。図１２に示す例では、調整回路２５は、光パス１４と光パス１５との交差点と重複する領域に配置されている。この構成によれば、調整回路２５の構成が簡単になる。図１３に示す例では、調整回路２５（２５ａ、２５ｂ）は、光パス１４と光パス１５との交差点と重複しない領域に分割されて配置されている。この構成によれば、調整回路２５による制御（調整回路２５がヒーターである場合は、「熱」）が光パス１５に及ばないので、調整精度の向上が期待される。なお、特に図時しないが、光パス１４と光パス１５との交差点と重複しない領域に、分割されていない１つの調整回路２５を配置するようにしてもよい。

実施形態のＤＱＰＳＫ光受信器において、光パス１１〜１６は、図１４に示すように、それぞれ光ファイバで構成するようにしてもよい。この場合、シングルモード光ファイバを使用することが好ましい。あるいは、偏波面保存シングルモード光ファイバを使用するようにしてもよい。また、光スプリッタ１〜３および光カプラ４〜５としては、例えば、方向性結合型光カプラ、マルチモード干渉型光カプラ、Ｙ分岐型光カプラなどを利用することができる。

図１５は、本発明の他の態様のＤＱＰＫＳ光受信器の実施例である。図１５（ａ）は光受信器を上方から見たときの光信号の流れを模式的に示す図である。また、図１５（ｂ）は光受信器を斜め方向から見たときの光信号の流れを模式的に示す図である。なお、図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、同じ光受信器を示している。

図１５において、入力されるＤＱＰＳＫ光信号は、レンズ４１を介してハーフミラー４２に導かれる。ハーフミラー４２により反射された光信号ａは、反射デバイス４３に導かれる。反射デバイス（光線シフト＆ハーフミラー）４３は、図１６（ａ）に示すように、ミラー４３ａ、ハーフミラー４３ｂ、ミラー４３cを含み、互いに平行な１組の光信号ｂ、ｃを生成してミラー４５に導く。すなわち、ミラー４３ａにより反射された光信号は、ハーフミラー４３ｂにより分岐される。そして、ハーフミラー４３ｂを通過した光信号ｂは、ミラー４３ｃにより反射されてミラー４５に導かれる。また、ハーフミラー４３ｂにより反射された光信号ｃも、ミラー４５に導かれる。一方、ハーフミラー４２を通過した光信号ｄは、ミラー４６に導かれる。

ここで、ハーフミラー４２から反射デバイス４３を経由してミラー４５へ至る光パスの光学長は、ハーフミラー４２からミラー４６へ至る光パスの光学長よりもΔＬだけ長い。ΔＬは、光信号が１シンボル時間に伝播する距離に相当する。これにより、１シンボル遅延要素が得られる。また、ハーフミラー４２から反射デバイス４３を経由してミラー４５に至る光パス上には、π／４移相要素４４が設けられる。π／４移相要素４４は、ハーフミラー４２からミラー４３を経由してミラー４５に至る光パスの光学長を調整することにより実現される。

ミラー４５により反射される１組の光信号ｅ、ｆは、ハーフミラー４７により分岐される。また、ミラー４６により反射される光信号ｇは、反射デバイス４７に導かれる。反射デバイス４７の構成は、基本的に反射デバイス４３と同じであり、図１６（ｂ）に示すようにミラー４７ａ、ハーフミラー４７ｂ、ミラー４７cを含み、互いに平行な１組の光信号ｈ、ｉを生成する。そして、１組の光信号ｈ、ｉは、ハーフミラー４７により分岐される。なお、ミラー４６からハーフミラー４８に至る１組の光パスのうちの一方（光信号ｉを伝播する光パス）上には、π／２移相要素４９が設けられる。このπ／２移相要素４９は、ミラー４６からハーフミラー４８に至る光パスの光学長を調整することにより実現される。

ハーフミラー４８において、光信号ｅ、ｈが互いに干渉することにより得られる１組の光信号ｊ、ｋが得られる。そして、光信号ｊは、ミラー５０、集光レンズ５２を介してバランスドフォトダイオード１３１の一方のフォトダイオードへ導かれ、光信号ｋは、ミラー５１、集光レンズ５３を介してバランスドフォトダイオード１３１の他方のフォトダイオードへ導かれる。同様に、光信号ｆ、ｉが互いに干渉することにより得られる１組の光信号ｍ、ｎが得られる。そして、光信号ｍは、ミラー５０、集光レンズ５２を介してバランスドフォトダイオード１３２の一方のフォトダイオードへ導かれ、光信号ｎは、ミラー５１、集光レンズ５３を介してバランスドフォトダイオード１３２の他方のフォトダイオードへ導かれる。

上記構成において、図２に示す光スプリッタ１は、ハーフミラー４２に相当する。光スプリッタ２は、反射デバイス４７に相当する。光スプリッタ３は、反射デバイス４７に相当する。光カプラ４、５は、ハーフミラー４８に相当する。なお、各ミラーおよびハーフミラーは、ｐ偏波およびｓ偏波の位相差の無いものを使用するものとする。

なお、上述の第１および第２の構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１、２は、１個の光デバイスで代用することができる。この場合、光スプリッタ１、２は、例えば、マルチモード干渉型光カプラ、あるいは１対３光カプラ等で置き換えることができる。同様に、第３および第４の構成のＤＱＰＳＫ光受信器において、光スプリッタ１、３は、１個の光デバイスで代用することができる。

図１７および図１８は、図２に示した第１の構成の変形例である。図１７に示す構成では、１シンボル遅延素子２１の途中に光スプリッタ３が設けられている。この場合、１シンボル遅延素子２１は、Ｙ字形状になる。そして、１シンボル遅延素子２１は、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４へ至る光パスの伝播時間が、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４へ至る光パスの伝播時間よりも１シンボル時間だけ長くなり、且つ、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５へ至る光パスの伝播時間が、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５へ至る光パスの伝播時間よりも１シンボル時間だけ長くなるように形成される。

図１８に示す構成では、π／４遅延要素の直後に光スプリッタ３が配置され、その後段に１シンボル遅延素子が並列に配置されている。この場合も、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ４へ至る光パスの伝播時間が、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ４へ至る光パスの伝播時間よりも１シンボル時間だけ長くなり、且つ、光スプリッタ１から光スプリッタ３を経由して光カプラ５へ至る光パスの伝播時間が、光スプリッタ１から光スプリッタ２を経由して光カプラ５へ至る光パスの伝播時間よりも１シンボル時間だけ長くなるようにｍ１シンボル遅延素子２１が形成される。

（付記１）
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。

（付記２）
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。

（付記３）
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間の光パスの光学長と、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間の光パスの光学長から前記１シンボル遅延要素の光学長を差し引いた光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内である
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記４）
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光パスの光学長と、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光パスの光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内であり、
前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光パスの光学長と、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光パスの光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内である
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記５）
前記第１の調整手段は、前記π／４移相要素の光学長を調整し、
前記第２の調整手段は、前記第１の調整手段と独立して前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記６）
前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、温度変化による光パス媒体の体積変化または屈折率変化を利用して前記π／４移相要素および前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする付記５に記載の多値差動光信号受信器。

（付記７）
前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、電気光学効果または半導体材料の電子密度変化による屈折率の変化を利用して前記π／４移相要素および前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする付記５に記載の多値差動光信号受信器。

（付記８）
前記１シンボル遅延要素の近傍に設けられ、その１シンボル遅延要素の光学長を調整する第３の調整手段をさらに有する
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記９）
前記第３の調整手段は、温度変化または屈折率を利用して、前記１シンボル遅延要素の光学長を調整する
ことを特徴とする付記８に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１０）
前記第１〜第３の光スプリッタ、第１および第２の光カプラ、１シンボル遅延要素、π／４移相要素、π／２移相要素は、２次元の光導波路回路で構成されており、
前記第１および第２の調整手段は、前記光導波路回路上に形成されており、
前記多値差動光信号が入力される入力ポートおよび前記光電回路は、前記光導波路回路の互いに異なる側面に設けられる
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１１）
前記第２の調整手段は、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光導波路と前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光導波路との交差点と重複する領域に配置される
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１２）
前記第２の調整手段は、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光導波路と前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光導波路との交差点の入力側および出力側に分割して配置される
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１３）
前記第１〜第３の光スプリッタは、方向性結合光カプラ、マルチモード干渉光カプラ、またはＹ分岐光カプラである
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１４）
前記第１および第２の光カプラは、方向性結合光カプラ、マルチモード干渉光カプラ、またはＸ光カプラである
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１５）
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間、前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間は、それぞれシングルモード光ファイバで接続される
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１６）
前記光ファイバは、偏波面保存シングルモード光ファイバである
ことを特徴とする付記１５に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１７）
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間、前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間は、自由空間光伝送であり、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間は、平行光線または略平行光線で光信号が伝送される
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１８）
前記光電回路の出力信号から再生されるデータの誤り率をモニタするモニタ手段をさらに有し、
前記前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、前記モニタ手段により検出される誤り率を小さくするように前記π／４移相要素およびπ／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする付記１または２に記載の多値差動光信号受信器。

（付記１９）
前記多値差動光信号がＤＱＰＳＫ光信号であることを特徴とする付記１〜１８に記載の多値差動光信号受信器。

（付記２０）
前記多値差動光信号が差動８相ＰＳＫ光信号であることを特徴とする付記１〜１８に記載の多値差動光信号受信器。

（付記２１）
前記多値差動光信号ＤＭＡＭ（差動Ｍ値振幅シフトキーイング）光信号であることを特徴とする請求項１〜１８に記載の多値差動光信号受信器。

（付記２２）
多値差動光信号が入力される入力光パスを分岐して第１の光パスおよび第２の光パスに接続する第１の光スプリッタと、
前記第１の光パスを分岐して第３の光パスおよび第４の光パスに接続する第２の光スプリッタと、
前記第２の光パスを分岐して第５の光パスおよび第６の光パスに接続する第３の光スプリッタと、
前記第２の光パス上に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第２の光パス上に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第３の光パスからの光信号および第５の光パスからの光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光パスからの光信号および第６の光パスからの光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第３の光パス上または前記第４の光パス上に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。

（付記２３）
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光デバイスと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光デバイスと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光デバイと、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合すると共に、前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第４の光デバイスと、
前記第２の光信号の位相をπ／４だけシフトさせるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第１の光デバイスと前記第３の光デバイスとの間に設けられる光パスの一部および前記第３の光デバイスと前記第４の光デバイスとの間に設けられる光パスの一部を含んで構成される１シンボル遅延要素と、
前記第４の光信号の位相をπ／２だけシフトさせるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第４の光デバイスから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、を有し、
前記１シンボル遅延要素は、前記第１の光デバイスから前記第３の光デバイスを経由して前記第４の光デバイスへ至る光パスの伝播時間を、前記第１の光デバイスから前記第２の光デバイスを経由して前記第４の光デバイスへ至る光パスの伝播時間よりも１シンボル時間だけ長くすることを特徴とする多値差動光信号受信器。

（付記２４）
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光デバイスと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光デバイスと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光デバイと、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合すると共に、前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第４の光デバイスと、
前記第２の光信号の位相をπ／４だけシフトさせるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第５および第６の光信号をそれぞれ１シンボル時間だけ遅延させる１シンボル遅延要素と、
前記第４の光信号の位相をπ／２だけシフトさせるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第４の光デバイスから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。

本発明のＤＱＰＳＫ光受信器が使用される光伝送システムの構成を示す図である。本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第１の構成を示す図である。移相量の調整について説明する図である。本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第２の構成を示す図である。本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第３の構成を示す図である。本発明のＤＱＰＳＫ光受信器の第４の構成を示す図である。１シンボル遅延要素を調整する機能を備えたＤＱＰＳＫ光受信器の構成を示す図である。第１の構成のＤＱＰＳＫ光受信器の実施例である。第２の構成のＤＱＰＳＫ光受信器の実施例である。第３の構成のＤＱＰＳＫ光受信器の実施例である。第４の構成のＤＱＰＳＫ光受信器の実施例である。調整回路の配置のバリエーション（その１）を示す図である。調整回路の配置のバリエーション（その２）を示す図である。光パスを光ファイバで実現したＤＱＰＳＫ光受信器の実施例である。本発明の他の態様のＤＱＰＫＳ光受信器の実施例である。図１５に示す反射デバイスの実施例である。第１の構成の変形例（その１）である。第１の構成の変形例（その２）である。従来のＤＱＰＳＫ光受信器の一例を示す図である。従来のＤＱＰＳＫ光受信器の他の例を示す図である。

符号の説明

１〜３光スプリッタ
４、５光カプラ
１１〜１６光パス
１７、１８ａ〜１８ｄ光導波路
２１１シンボル遅延要素
２２ π／４移相要素
２３、２５、２６調整回路
２４ π／２移相要素
３０光導波路基板
１３１、１３２バランスドフォトダイオード
１４１信号処理回路
１４２モニタ回路
１４３電流制御回路
３００ＤＱＰＳＫ光受信器
３０１光入力ポート

Claims

入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間の光パスの光学長と、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間の光パスの光学長から前記１シンボル遅延要素の光学長を差し引いた光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値差動光受信器。
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光パスの光学長と、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光パスの光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内であり、
前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間の光パスの光学長と、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間の光パスの光学長との差異は、前記多値差動光信号の波長の２００倍以内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値差動光信号受信器。
前記第１の調整手段は、前記π／４移相要素の光学長を調整し、
前記第２の調整手段は、前記第１の調整手段と独立して前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値差動光信号受信器。
前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、温度変化による光パス媒体の体積変化または屈折率変化を利用して前記π／４移相要素および前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする請求項５に記載の多値差動光信号受信器。
前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、電気光学効果または半導体材料の電子密度変化による屈折率の変化を利用して前記π／４移相要素および前記π／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする請求項５に記載の多値差動光信号受信器。
前記第１〜第３の光スプリッタ、第１および第２の光カプラ、１シンボル遅延要素、π／４移相要素、π／２移相要素は、２次元の光導波路回路で構成されており、
前記第１および第２の調整手段は、前記光導波路回路上に形成されており、
前記多値差動信号が入力される入力ポートおよび前記光電回路は、前記光導波路回路の互いに異なる側面に設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値作動光信号受信器。
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間、前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間、前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間は、自由空間光伝送であり、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間、前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間は、平行光線または略平行光線で光信号が伝送される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値差動光信号受信器。
前記光電回路の出力信号から再生されるデータの誤り率をモニタするモニタ手段をさらに有し、
前記前記第１および第２の調整手段は、それぞれ、前記モニタ手段により検出される誤り率を小さくするように前記π／４移相要素およびπ／２移相要素の光学長を調整する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多値差動光信号受信器。
前記多値差動光信号がＤＱＰＳＫ光信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多値差動光信号受信器。
前記多値差動光信号が差動８相ＰＳＫ光信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多値差動光信号受信器。
前記多値差動光信号が差動多値ＱＡＭ光信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多値差動光信号受信器。
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第１の光スプリッタと前記第１および第２の光カプラとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段と、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号を電気信号に変換する光電回路、
を有する多値差動光信号受信器。
多値差動光信号受信器において使用される光受信回路であって、
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第２の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第２の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段、を備え、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号は、前記多値差動光信号受信器が備える光電回路により電気信号に変換される
ことを特徴とする光受信回路。
多値差動光信号受信器において使用される光受信回路であって、
入力多値差動光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成する第１の光スプリッタと、
前記第１の光信号を分岐して第３の光信号および第４の光信号を生成する第２の光スプリッタと、
前記第２の光信号を分岐して第５の光信号および第６の光信号を生成する第３の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタと前記第２の光スプリッタとの間に設けられるπ／４移相要素と、
前記π／４移相要素の近傍に設けられ、そのπ／４移相要素の移相量を調整する第１の調整手段と、
前記第１の光スプリッタと前記第３の光スプリッタとの間に設けられる１シンボル遅延要素と、
前記第３の光信号および第５の光信号を結合する第１の光カプラと、
前記第４の光信号および第６の光信号を結合する第２の光カプラと、
前記第３の光スプリッタと前記第１の光カプラとの間または前記第３の光スプリッタと前記第２の光カプラとの間に設けられるπ／２移相要素と、
前記π／２移相要素の近傍に設けられ、そのπ／２移相要素の移相量を調整する第２の調整手段、を備え、
前記第１および第２の光カプラから出力される光信号は、前記多値差動光信号受信器が備える光電回路により電気信号に変換される
ことを特徴とする光受信回路。