JP4583840B2

JP4583840B2 - 遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御方法および装置

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Publication number: JP4583840B2
Application number: JP2004248788A
Authority: JP
Inventors: 剛司星田; チョウダリィシーマント
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: US7869719B2; DE602004025742D1; US7603045B2; EP1703651A1; US20090190924A1; EP1513273A2; US20050047780A1; EP1513273A3; US20090214203A1; EP1703651B1; JP2005080304A

Description

本開示は光通信ネットワークに関し、特に遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御の方法および装置に関する。

通信システム、ケーブルテレビシステム、データ通信ネットワークには、大量の情報を遠隔地点間で速く送るために光ネットワークが使用される。光ネットワークでは、情報が光信号として光ファイバーを介して送られる。光ファイバーは、長距離にわたって非常に少ない損失で信号を送信することができる、ガラスの細いストランドを有する。光信号は、オーディオ、ビデオ、テキスト、リアルタイム、非リアルタイム、その他の好適なデータを符号化するために変調された少なくとも１つの特性をもつ。

強度変調差動シフトキーイング（IMDPSK）システムにおいては、トランスミッタは、キャリア信号の位相を変調することにより差動符号化された２進データ信号を送信する位相変調器である。位相変調信号はビットシヌソイドクロック信号によりさらに変調される。レシーバでは、符号化された信号が差動復号され検出される。

遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御をする方法および装置を提供する。該自動フィードバック制御は、チャンネル品質をモニターしそれを向上するためにチャンネルの差動復号を調整する光レシーバに使用されてもよい。

一実施形態によると、光信号を受信する方法であって、入射信号を第１の部分と第２の部分とに分割する方法が開示されている。第１の部分と第２の部分との間で相対的遅延を引き起こし、少なくとも１つの干渉信号を生成するために光学的に干渉させる。相対的遅延を品質基準に基づき調整できるように、少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の品質基準をモニターする。

一定の実施形態が１以上の技術的利点を提供する。一実施形態の技術的利点は、レシーバにおける信号品質の向上を含む。より具体的には、遅延干渉計の自動フィードバック制御を提供することにより、光レシーバにおいて信号劣化を減らすまたは無くすことができる。１以上の実施形態の他の技術的利点は、光信号の品質基準をモニターすることによる、遅延干渉計の正確かつ効率的な微調整を含んでもよい。１以上の実施形態のさらに別の利点は、DPSK・IMDPSKシステムの改良を含んでもよい。

１以上の実施形態の他の技術的利点は、光遅延干渉計において光信号を自動的に調整するために品質基準を使用することを含む。それゆえ、光遅延干渉計をマニュアルで調整しなくてもよく、トランスミッタレーザに関連する変動許容誤差は少なくできるので、光通信システムはコスト効率がよい。１以上の実施形態のさらに別の技術的利点は、非線形効果の許容誤差・光学的信号ノイズ比（OSNR）・分散が向上することによる、超長距離（ULH）システムへのDPSK・IMDPSK技術の使用を含んでもよい。

所定の実施形態は、上記の技術的利点をまったく含まなくてもよいし、一部または全部を含んでもよい。１以上の他の技術的利点は、当業者には、図面・説明・特許請求の範囲から容易に明らかとなるであろう。

図１は、遅延干渉計を微調整するために自動フィードバック制御を用いた光通信システム１０の一実施形態のブロック図である。一般に、光通信システム１０では、光信号が共通の経路を異なる波長で送信される。光情報を分離し復号するために、光レシーバが光信号を受信する。動作において、光通信システム１０は高密度WDM（DWDM）等の波長分割多重（WDM）システムである。光信号はビット同期強度変調（IM）を伴う差動位相シフトキーイング（DPSK）を用いて送信される。システム１０は他の好適な単一チャンネル、複数チャンネル、または双方向の送信システムを有していてもよく、他の変調フォーマットを使用していてもよい。システム１０は図１に示したように結合されたトランスミッタ１２、光リンク１６、レシーバ１４を含む。

トランスミッタ１２は複数の光トランスミッタ２０と１つのマルチプレクサ２２を含む。光トランスミッタ２０はトランスポンダまたは他のノード要素の一部を形成していてもよい。各光トランスミッタ２０はあるチャンネル間隔で異なる一組の波長λ1、λ2、．．．、λnの１つの光情報信号２４を生成する。例えば、ある実施形態においては、チャンネル間隔は100ギガヘルツ（GHz）であってもよい。チャンネル間隔は隣接するチャンネル間のクロストークを防ぐ、または最小化するように選択される。光情報信号２４は、オーディオ、ビデオ、テキスト、リアルタイム、非リアルタイム、その他の好適なデータを符号化するために変調された少なくとも１つの特性をもった光信号を有する。図示した実施形態によると、光情報信号２４は強度変調（IM）を伴う差動位相シフトキーイングDPSKを用いて符号化される。光情報信号２４はマルチプレクサ２２により多重化され、光リンク１６で送信するためのトランスポート信号２６となる。さもなければ、光情報信号２４は好適に合成され、トランスミット信号２６となる。

光リンク１６は、光信号を低損失で送信できる光ファイバ４０またはその他の好適な媒体を有する。一実施形態によれば、光ファイバ４０は単一モードファイバ（SMF）を有してもよい。１以上の光アンプ４１が光リンク１６の間に挿入されている。光アンプ４１は光電変換を要さずにトランスミット信号２６を増幅する。

レシーバ１４は１つのデマルチプレクサ３１と複数の光レシーバ３０とを含む。デマルチプレクサ３１は、各光情報信号２４を他から分離するために、増幅されたトランスミット信号２６を分割する。各光レシーバ３０は、マルチプレクサ３２から光情報信号２４を受信し、各信号２４に対応するデータ情報を回復する。本出願書類では、「各」とは集合の中の各メンバーまたは集合の部分集合の各メンバーを意味する。

図示した実施形態によれば、光レシーバ３０は位相変調（PM）された信号を振幅変調（AM）された信号に変換する。この振幅変調された信号は直接検出レシーバでさらに処理される。一実施形態において、遅延干渉計によりPMからAMへの変換が行われてもよい。ここで遅延干渉計は、例えば、マッハツェンダー干渉計（MZI）、好適に位置を調整された偏光子のペアの間の偏光保持ファイバ（PMF）、信号の一部を他の部分に対して遅らせ、遅れた部分を信号の他の部分と干渉させるように動作するその他のいかなる好適なデバイスでもよい。

動作において、光トランスミッタ２０は、レーザデバイスが動作する１つの搬送周波数の光情報信号２４を生成する。光情報信号２４は、光リンク１６を介してレシーバ１４に送信されるように、マルチプレクサ２２により多重化されてもよく、１以上の光アンプ４１により増幅されてもよい。レシーバ１４において、各光情報信号２４はデマルチプレクサ３１を用いて分割され、適切な光レシーバ３０で受信される。光情報信号２４の符号化されたデータを回復するため、信号が復号される。光トランスミッタのレーザ周波数が変動するとき、光情報信号２４は偏った信号として受信される。光トランスミッタ２０に起因する周波数の偏りを補正するために受信した信号の遅延に対する調整を自動的に決定するため、光情報信号２４の１以上の品質基準を、光レシーバ３０がモニターする。

図１の光通信システム１０で使用する光トランスミッタの一実施形態を図２を参照して説明する。また、図１の光通信システム１０で使用する光レシーバの一部の一実施形態を図３を参照して説明する。また、遅延干渉計の実施形態を図４Ａと４Ｂを参照してより詳しく説明する。図１の光通信システム１０で使用するフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態のブロック図を図５Ａ−５Ｄを参照して説明する。さらにまた、遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御方法のフローチャートを図６を参照して説明する。

図２は、図１の光通信システム１０で用いる光トランスミッタ２０の一実施形態を示す。光トランスミッタ２０は、図２のように結合された光エミッタ５０・位相モジュレータ５２・差動エンコーダ５４・クロック５６・強度モジュレータ５８を含む。

光エミッタ５０はデータを送信するために変調された光搬送波を作る。特定の搬送周波数の光信号を好適に生成するためのエミッタであれば、いかなるものを有していてもよい。例えば、レーザダイオードを有していてもよい。

位相モジュレータ５２と差動エンコーダ５４は光搬送波を用いて符号化されたデータを変調する。差動エンコーダ５４はDPSK法を用いて符号化されたビットのストリームを受信する。位相モジュレータ５２は差動符号化されたビットからなる光変調信号を生成するため、光搬送波の位相を変調するため差動符号化されたビットを受信する。図示した実施形態によると、位相ジェネレータ５２は隣接するビット間でゼロまたはπだけ位相をずらして２進データを符号化したDPSK信号を生成する。一実施形態において、位相モジュレータ５２は、駆動電圧を調整することにより位相変調の深さを低減するように駆動されてもよい。例えば、位相モジュレータ５２の駆動電圧を低減して、ゼロからπまでの位相変調をゼロから２αまでの位相変調に低減してもよい。ここで、結果として位相変調は、０＜２α＜πの範囲となってもよい。他のいかなる好適な位相の振れや位相シフトの差分も、本発明の範囲から逸脱することなく用いることができる。

クロック５６は、強度モジュレータ５８が受信したDPSK信号をビット同期強度変調を用いて変調するために用いる同期信号をつくる。トランスミッタ２０には、所望のアプリケーションによって他のモジュールを追加したり、一部のモジュールを削減してもよい。例えば、トランスミッタ２０は、エミッタ５０から受信した電子的副搬送波の位相変調を駆動するため、位相モジュレータ５２に結合したドライバアンプを含んでもよい。

図３は、図１の光通信システム１０に用いる光レシーバの一部を図示した一実施形態のブロック図である。図示した実施形態によると、光レシーバ３０は図３に示したように結合された光遅延干渉計３２、信号モニター３４、プロセッサー３８を含む。フォトダイオードまたは他のディテクター（図示せず）が光遅延干渉計の出力に結合されてもよく、光遅延干渉計３２と信号モニター３４の間に結合されてもよく、さもなくば、レシーバ３０中に結合されてもよい。よって、信号モニター３４は干渉信号、復号信号、回復信号、またはその他の少なくとも干渉信号に基づく信号をモニターしてもよい。

光遅延干渉計３２は、入射する光情報信号２４を受信し、それを復調して干渉信号２８を生成する。一実施形態において、光遅延干渉計３２は受信した信号を２つの部分に分割する光デバイスである。また、光遅延干渉計３２は分割した信号の各部分の間に相対的な遅延を起こさせる。光遅延干渉計３２は分割した信号の各部分を光学的に干渉させ、少なくとも１つの干渉信号２８を生成する。一実施形態によると、光遅延干渉計３２はマッハツェンダー干渉計（MZI）を有する。位相変調（PM）された信号を干渉信号２８に変換するのに好適な他のいかなる光デバイスでも、本発明の範囲から逸脱することなく、使用することができる。例えば、光遅延干渉計３２は偏光保持ファイバ（PMF）や複屈折ファイバを有してもよい。

信号モニター３４でモニターする前に、検出信号を生成するために干渉信号２８をフォトディテクターで検出してもよい。モニターする前に干渉信号２８を光検出することにより、信号モニター３４は光情報信号２４に関連する光電流および光電圧を受信する。また、以下により詳しく説明するように、検出信号に対応するDC電流を信号モニター３４でモニターできるように、信号モニター３４と光遅延干渉計３２にはDCバイアスがかけられている。

信号モニター３４は検出信号に対応する品質基準をモニターする。一実施形態によると、この品質基準には、ビットエラーレート（BER）、消光率、光パワー等である。検出信号または他の信号の品質を示す他のいかなる好適な基準を使用してもよい。信号モニター３４は、RFモニター、DCモニター、トランスインピーダンスアンプ、コントローラ、前方向エラー訂正部（FEC）、または信号をモニターするのに好適な他のいかなるデバイスを有していてもよい。信号モニター３４の実施形態は、図５Ａ−５Ｄを参照してより詳細に説明する。

プロセッサー３８は光遅延干渉計３２の相対的遅延を調整するためモニターされた品質基準情報を受信する。この情報は、例えば、品質基準の値、何らかの変化の表示、何らかの変化の値、一定のレベルまたは限界を超えたという表示などである。例えば、プロセッサー３８は光パワーの測定値を受信し、その測定値をフィードバック信号４２を生成するために使用してもよい。フィードバック信号４２を用いて、プロセッサー３８は光遅延干渉計３２による相対的遅延を制御および調整してもよい。一実施形態において、プロセッサー３８は、干渉信号２８を形成するために結合する分離された信号部分の相対的遅延を調整するために、光遅延干渉計３２の温度を調整するためにフィードバック信号４２を使用する。他の実施形態において、自由空間光学器械システム等で相対的遅延をメカニカルに調整してもよい。プロセッサー３８は、信号モニター３４からの情報に基づき光遅延干渉計３２における相対的遅延を制御するように動作する、ハードウェアおよび・またはソフトウェアいずれであっても好適なロジックを有する。

光レシーバ部分については、本発明の範囲を逸脱することなく、修正・追加・省略が可能である。例えば、バイアスTモジュールは光遅延干渉計３２および信号モニター３４にDCバイアスをかけるため結合されてもよい。また、好適にロジックを圧縮するいかなるソフトウェア、ハードウェア、他のロジック、その他のいかなる好適な手続きを用いても機能を果たすことができる。

図４Ａと４Ｂは、図１の光通信システム１０で使用する光遅延干渉計の実施形態を示す。図４Ａは、マッハツェンダー干渉計（MZI）６０の一実施形態を示す。図示した実施形態によると、MZI６０は上部アーム６２と下部アーム６４とを含む。MZI６０は、信号の部分の一方を他方に対して光学的に遅らせ、MZIの２つのアーム間に追加的位相シフトを適用することにより、位相変調（PM）された信号を振幅変調（AM）された信号に変換する。相対的遅延の量は記号期間、またはその整数倍と略等しい。上部と下部の相対的位相シフトは、π／２から−π／２までで変化してもよい。

上部アーム信号６２と下部アーム信号６４は干渉的に結合される。例えば、上部アーム信号６２または下部アーム信号６４の位相が合っているとき、MZI６０は強め合う干渉をする。上部アーム信号６２と下部アーム信号６４間の位相差がπ／２であるとき、MZI６０は弱め合う干渉をする。一般に、MZI６０で受信したIMDPSK信号または光情報信号２４は、分割比率0.5で２つのアームに分割される。また、上部アーム信号６２と下部アーム信号６４は3dBカップリングを用いて結合される。一実施形態によると、相対的位相シフトと相対的遅延は、MZI６０に関連する導波路の温度を制御することにより調整してもよい。一実施形態によると、MZI６０はプレーナ型光波回路（PLC）技術を用いて実施してもよい。そのPLCは二酸化ケイ素基板上に実施することができ、２つのアーム間の相対的位相シフトは基板温度の変化により制御してもよい。

図示した実施形態において、MZI６０は出射光ポートＡと出射光ポートＢとを含む。両者は相補的であってもよい。例えば、上部アーム信号６２と下部アーム信号６４の位相差が180°であるとき、MZI６０は今受信したビットと先に受信したビットは弱め合う干渉を起こし、光ポートＡの出力は低レベル信号となる。

上で説明した例は、送信されるIMDPSK信号s(t)を式（１）で表すことにより、より具体的に表現できる。

ここで、rはビットレートであり、fはビットレートrのときの搬送周波数である。φ(t)は、ビット１に対して180°、ビット０に対して0°として搬送信号の位相として符号化されたデータである。式（１）からMZI６０の光ポートＡにおける信号は、式（２）で表せる。

ここで、T=1/rであり、ビット期間を規定する。Θは上部アーム６２と下部アーム６４間の位相差を表す。2πfTは1ビット期間の相対的遅延により入った相対的位相差を表す。

式（２）から、ビット遅延により導入された相対位相差異2πfTは、与えられたビットレートrのときの搬送周波数に依存する。周波数がfからf+Δに変化すると、遅延干渉計における相対的位相差異は式（３）のように変化する。

トランスミッタ搬送波の周波数が時間の経過と共に少しずつ変化するので、相対的位相差異Δθは位相変化Θを調整することにより相殺される。これは、例えばPLC基板の温度を調整することにより達成できる。上部アームと下部アームの幾何学的経路長がそれぞれL_UとL_Lであり、導波路の有効屈折率の温度係数がk（／度）であるとき、位相変化Θを与えるのに必要な温度変化は、次の式（４）で表される。

ここで、cは真空中の光速である。

MZI６０の少なくとも１つの出力ポートにおける信号の品質基準をモニターすることにより、相対的位相差異または上部アーム６２と下部アーム６４の遅延を調整できるように、周波数変化を追跡記録する。フィードバック制御と信号品質基準のモニタリングについては、図５を参照して説明する。

図４Ｂは光遅延干渉計３２で使用される偏光保持ファイバー（PMF）６５の一実施形態を示している。IMDPSK信号を受信し、そのIMDPSK信号の偏光を４５度直線偏光にするため、偏光コントローラ６７を使用してもよい。PMF６５において、偏光された信号６８は長さL、（n1-n2）で複屈折するファイバーを通る。MZI６０の実施形態と同様に、PMF６５が２つの信号に相対的遅延を導入する。この相対的遅延は次の式（５）により表される。

ここで、LはPMF６５の長さであり、（n1-n2）はPMF６５の複屈折を示す。

PMF６５は偏光した光を通し、直交する偏光成分は干渉され、アナライザ６９により受信される。アナライザ６９は偏光信号６８を受信し、干渉信号の品質基準をモニターする。他の実施形態において、アナライザ６９は、偏光した信号を互いに直交する２つの直線偏光信号に分けるため、偏光ビームスプリッタ（PBS）を有していてもよい。この２つの直線偏光した信号は、光遅延干渉計３２の１つ以上のポートから信号をモニターするときに使用される。

図５Ａから５Ｄは、図１の光通信システム１０で使用されてもよいフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態を示す。例えば、図５Ａは消光率のモニタリングを用いた自動フィードバック制御の一実施形態を示す。図５Ｂから５Ｄは、光パワーモニタリングを用いたフィードバック制御の実施形態を示す。他の好適な回路も本発明の範囲から逸脱することなく用いることができる。

図５Ａは、消光率のモニタリングを用いた自動フィードバック制御を示す一実施形態のブロック図である。本出願書類においては、振幅変調（AM）信号の消光率はレベル１とレベル０に対応するパワーレベルの比率として定義してもよい。一実施形態において、光遅延干渉計３２の２つのアームの間の相対的位相差異が最適であるとき、消光率は最大となる。

光ディテクター７０は光遅延干渉計３２から干渉信号２８を受信し、検出信号２９を生成する。検出信号２９はバイアスTモジュール７２により分割される。このバイアスTモジュール７２は信号の低周波成分から高周波成分を分割するように動作する。高周波成分すなわちRF信号はRFモニター７４により受信され、低周波成分すなわちDC成分はDCモニター７６により受信される。RFモニター７４は、検出信号２９のRFパワーの低下を検出でき、よって光情報信号２４のRFパワーの低下を検出できる。RFモニター７４は、このRFパワーの測定値をプロセッサー３８に提供する。このRFパワーの測定値は、DCモニター７６により取得したDCパワーの測定値を用いて正規化されている。測定されたRFパワーを正規化することにより、入力光パワーの変化に起因する変動を消去できる。

プロセッサー３８は、RFパワーと正規化されたパワーの低下から、消光率が低下したことを判断してもよい。したがって、プロセッサー３８は、光遅延干渉計３２の相対的遅延を、消光率を向上するために調整してもよい。一実施形態において、消光率を上昇させることにより相対的遅延が伸びる。

図５Ｂは、光パワーモニタリングを用いた自動フィードバック制御を示すブロック図である。動作において、光遅延干渉計３２の出力の光パワーが光遅延干渉計３２の位相差異または相対的遅延を調整または最適化するために用いられてもよい。この機能を可能とするために、図２を参照して説明したように、位相モジュレータ５２の駆動電圧を低減させることにより、トランスミッタにおいて位相変調の深さを低下させてもよい。駆動電圧を低減すると非常に大きなペナルティを課される可能性があるが、位相変調の深さを低下させると、光遅延干渉計３２における相対的位相差異を調整するため、光パワーのモニタリングに対応する制御の程度を上げることができる。一実施形態において、トランスミッタにおける駆動電圧の低減による非常に大きなペナルティは0.2dB未満であり、駆動電圧低減の結果位相変調の深さは2α>150度低下する。本発明の範囲から逸脱することなく、光パワーをモニターするため、他のいかなる好適な駆動電圧の低減を選択してもよい。

光パワーは、バイアスTモジュール７２が検出信号２９を分割した後、DCモニター７６により受信されたDC電流に基づきモニターされる。検出信号２９のRF成分は、電気信号に変換し増幅するために、トランスインピーダンスアンプ７８により受信されてもよい。この電気信号はデータを受信するコントローラ８０により使用されてもよい。DCモニター７６は、光遅延干渉計３２の単一のポートからの検出信号２９に対応する平均光パワーを測定する。プロセッサー３８は、測定された平均光パワーを受信し、相対的遅延を調整し、検出信号２９を最大化するためのフィードバック信号４２を生成する。検出信号２９を最大化するようにフィードバック信号４２を決定するアルゴリズムは、パブリックドメインで見つかるであろう。

図５Ｃは、光パワーモニタリングを用いた自動フィードバック制御の他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態において、光遅延干渉計３２の光ポート出力は両方ともフォトディテクター７０ａと７０ｂにより検出され、バランスされた光検出信号７１がモニターされる。図５Ａと５Ｂを参照して説明したように、信号をRF成分とDC成分に分化するためにバイアスTモジュール７２を使用してもよい。バランスされた光検出信号７１に関連するDC電流は、光パワーを測定するためDCモニター７６により受信される。図に示した実施形態によると、DCモニター７６はDC電圧を測定する。このDC電圧は、各フォトディテクター７０ａと７０ｂにより検出された信号の平均光パワー差異に比例するであろう。平均パワー差異に基づき、プロセッサー３８はフィードバック信号４２を決定してもよい。図５Ｂを参照して説明したように、DCモニター７６により測定される２つの出力ポートの間の平均パワー差異は、プロセッサー３８により、光遅延干渉計３２において相対的遅延が調整できるか判断するために使用される。例えば、平均光パワー差異を最大値またはその周辺に維持することは、プロセッサー３８が相対位相差異を180°にできるだけ近く調整することにより達成される。

図５Ｄは、光遅延干渉計３２の２つの光ポートの光パワーモニタリングを用いた自動フィードバック制御のさらに別の実施形態を示すブロック図である。図５Ｃを参照して説明した実施形態と同様に、光遅延干渉計３２の光ポート信号はフォトディテクター７０ａと７０ｂにより各々検出される。この実施形態において、検出された信号７３ａと７３ｂはそれぞれ異なった目的に使用される。例えば、検出信号７３ａは、そのRF信号成分をトランスインピーダンスアンプ７８とコントローラ８０に向けることにより、信号受信に使用される。対照的に、検出信号７３ｂはDCモニター７６による光パワーの測定に使われてもよい。図５Ｃを参照して説明したように、DCモニター７６は検出信号７３ｂの光パワーを測定し、平均光パワーと比較する。これにより、プロセッサー３８が光遅延干渉計３２における相対的遅延を調節するフィードバック信号４２を決定する。

本発明の範囲から逸脱せずに、図５Ａから５Ｄを参照して示した実施形態に修正、追加、または省略をすることができる。例えば、バイアスTモジュール７２はコンデンサCと誘導子Lを含むように示されているが、本発明の範囲を逸脱することなく、信号をRF信号とDC電流に分割するために好適な他のいかなる部品、または追加部品を使用することができる。他の例として、図５Ａを参照して、DCモニター７６は検出信号２９に対応するビットエラーレートをモニターするため、前方向エラー訂正（FEC）を含むように修正してもよい。このビットエラーレートは、光遅延干渉計３２における相対的遅延を調整するためにプロセッサー３８が使用してもよい。また、各機能はソフトウェア、ハードウェア、その他のロジック、またはこれらの好適ないかなる組み合わせよりなる好適なロジックを用いて実施してもよい。

図６は、遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御の方法のフローチャートである。この方法は、光レシーバ３０と光情報信号２４がいくつあっても使用することができることが分かるであろう。

この方法は光遅延干渉計３２が変調信号を受信するステップ１００に始まる。図示した実施形態によると、変調信号は強度変調DPSK信号（IMDPSK）を有する。ステップ１０２に進み、光遅延干渉計３２は１以上の干渉信号を生成する。図４Ａと４Ｂを参照して説明したように、光遅延干渉計３２は信号を複数の信号に分割し、１つの信号をその他の信号に対して遅延させ、その複数の信号を干渉させる。例えば、図４Ａを参照して説明した実施形態によると、MZI６０は信号を上部アーム信号６２と下部アーム信号６４に分割し、上部アーム信号６２を下部アーム信号６４に対して相対的に遅延させる。

ステップ１０４に進み、信号モニター３４は少なくとも１つの干渉信号の信号品質基準をモニターする。一実施形態によると、信号モニター３４はビットエラーレート（BER）、消光率、光パワーを用いて検出信号をモニターする。ステップ１０６において、プロセッサー３８はモニターされた品質基準に基づき信号調整を決定する。例えば、信号モニター３８が検出信号のBERをモニターしているとき、プロセッサー３８はモニターされたBERに基づき前方向エラー訂正情報を有するフィードバック信号４２を決定する。

ステップ１０８に進み、プロセッサー３８はモニターされた品質基準に基づき干渉信号の位相シフトを調節する。例えば、プロセッサー３８は、光遅延干渉計３２の上部アーム６２と下部アーム６４の間の相対的遅延を調整するため、前方向エラー訂正情報を有するフィードバック信号４２を使用してもよい。ステップ１０８で位相シフトを調節した後、この方法は終了する。この方法は連続的にまたは周期的に繰り返してもよい。例えば、１秒間に１回、１分間に数回、ビット期間Tに１回、またはその他の頻度で繰り返してもよい。

本発明の範囲から逸脱することなく、ステップを加えたり、省略したり、修正したり、いかなる好適な順序で実行したりしてもよい。例えば、フォトディテクターにおいて光信号を検出するステップを、干渉計の経路を生成するステップ１０２と信号特性をモニターするステップ１０４の間に追加してもよい。他の例として、位相シフトにより干渉経路を生成するステップ１０２の後に、干渉信号を作るため干渉計経路を光学的に干渉させるステップを加えてもよい。

所定の実施形態は１以上の技術的利点を提供できる。一実施形態の技術的利点は、レシーバにおいて信号品質を向上することを含んでもよい。より具体的に、遅延干渉計の自動フィードバック制御を提供することにより、光レシーバにおいて信号の劣化を減少または無くすことができる。１以上の実施形態の他の技術的利点は、光信号の品質基準をモニターすることによる、遅延干渉計の正確かつ効率的な微調整を含んでもよい。１以上の実施形態のさらに別の利点は、DPSK・IMDPSKシステムの改良を含んでもよい。

開示の一実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。

なお、以上の説明に関してさらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号のビットエラーレート（BER）推定をモニターするステップと、
前記BER推定に基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有する方法。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、前記BER推定は前方向エラー訂正（FEC）により検出されたフレームごとの訂正されたエラー数から取得されることを特徴とする方法。
（付記３）
光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の消光率をモニターするステップと、
前記消光率に基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有する方法。
（付記４）
付記３に記載の方法であって、
前記モニターされた信号に対応するラジオ周波数（RF）パワーを測定するステップと、
前記測定したRFパワーに基づき遅延干渉計に関連する正規化されたRFパワーを計算するステップと、
前記計算された正規化されたRFパワーにより遅延調整信号を推定するステップと、
前記遅延調整に基づき前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有する方法。
（付記５）
光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の光パワーをモニターするステップと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有する方法。
（付記６）
付記５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みへの依存性を導入するため、光トランスミッタにおける位相変調深度を低減するステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するステップと、
前記測定されたDC電圧を前記少なくとも１つの干渉信号に対応する平均パワーと比較するステップであって、前記比較は前記測定されたDC電圧と前記平均パワーの間の差をもたらすものと、
前記差に基づいて前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有する方法。
（付記７）
付記５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みへの依存性を導入するため、光トランスミッタにおける位相変調深度を低減するステップと、
第１の干渉信号と第２の干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するステップと、
前記第１と第２の干渉信号の前記DC電圧の各々の間の差を決定するステップと、
前記差に基づいて前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有する方法。
（付記８）
付記１、３、または５に記載の方法であって、マッハツェンダー干渉計と偏光保持ファイバ（PMF）よりなるグループから選択されたメンバーを有する遅延干渉計により前記相対的遅延を誘導することを特徴とする方法。
（付記９）
付記１、３、または５に記載の方法であって、前記入射信号はビット同期強度変調（IM）を伴う差動位相シフトキーイング（DPSK）を用いて符号化された信号であることを特徴とする方法。
（付記１０）
付記１、３、または５に記載の方法であって、前記品質基準に基づき前記相対的遅延を調整するステップは、遅延干渉計の温度を制御するステップをさらに有することを特徴とする方法。
（付記１１）
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号のビットエラーレート（BER）をモニターするように動作する信号モニターと、
前記BERの推定値に基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有するシステム。
（付記１２）
付記１１に記載の方法であって、前記BERの推定値は前方向エラー訂正（FEC）部により検出されたフレームあたりの修正されたエラーの数から取得されることを特徴とするシステム。
（付記１３）
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号の消光率をモニターするように動作する信号モニターと、
前記消光率に基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有するシステム。
（付記１４）
付記１３に記載のシステムであって、
前記信号モニターは前記モニターされた信号に対応するラジオ周波数（RF）パワーを測定するように動作し、
前記プロセッサーは、前記測定されたRFパワーに基づき前記遅延干渉計に関連する正規化されたRFパワーを計算し、前記計算された正規化されたRFパワーによる遅延調整信号を推定し、前記遅延調整に基づき前記相対的遅延を調整することを特徴とするシステム。
（付記１５）
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号の光パワーをモニターするように動作する信号モニターと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有するシステム。
（付記１６）
付記１５に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みに対する依存性を導入するために位相変調の深さを低減するように動作する光トランスミッタをさらに有し、
前記信号モニターは、前記少なくとも１つの干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するようにさらに動作し、
前記プロセッサーは、前記測定したDC電圧を前記少なくとも１つの干渉信号に対応する平均パワーと比較し、前記比較により前記測定したDC電圧と前記平均パワーの間の相違を生じさせ、前記相違に基づき前記相対的遅延を調整することを特徴とするシステム。
（付記１７）
付記１５に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みに対する依存性を導入するために位相変調の深さを低減するように動作する光トランスミッタをさらに有し、
前記信号モニターは、第１の干渉信号と第２の干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するようにさらに動作し、
前記プロセッサーは、前記第１と第２の干渉信号の前記DC電圧の各々の間の相違を決定し、前記相違に基づき前記相対的遅延を調整することを特徴とするシステム。
（付記１８）
付記１１、１３、または１５に記載のシステムであって、
前記遅延干渉計は、マッハツェンダー干渉計と偏光保持ファイバ（PMF）よりなるグループから選択されたメンバーを有することを特徴とするシステム。
（付記１９）
付記１１、１３、または１５に記載のシステムであって、
前記入射信号はビット同期強度変調（IM）を伴う差動位相シフトキーイング（DPSK）を用いて符号化された信号であることを特徴とするシステム。
（付記２０）
付記１１、１３、または１５に記載のシステムであって、前記プロセッサーは、前記遅延干渉計の温度を制御することにより品質基準に基づき前記相対的遅延を調整するように動作することを特徴とするシステム。
（付記２１）
光信号を受信するシステムであって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分割する手段と、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の相対的遅延を引き起こす手段と、
少なくとも１つの干渉信号を生成するために前記第１と前記第２の部分を光学的に干渉させる手段と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号のビットエラーレート（BER）をモニターする手段と、
前記BER推定に基づき前記相対的遅延を調整する手段とを有するシステム。
（付記２２）
光信号を受信するシステムであって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分割する手段と、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の相対的遅延を引き起こす手段と、
少なくとも１つの干渉信号を生成するために前記第１と前記第２の部分を光学的に干渉させる手段と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の消光率をモニターする手段と、
前記消光率に基づき前記相対的遅延を調整する手段とを有するシステム。
（付記２３）
光信号を受信するシステムであって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分割する手段と、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の相対的遅延を引き起こす手段と、
少なくとも１つの干渉信号を生成するために前記第１と前記第２の部分を光学的に干渉させる手段と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の光パワーをモニターする手段と、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整する手段とを有するシステム。
（付記２４）
光信号を受信する方法であって、
ビット同期強度変調（IM）をされた差動位相シフトキーイング（DPSK）を用いて符号化された信号である入射信号を、第１の部分と第２の部分とに分割するステップと、
マッハツェンダー干渉計および偏光保持ファイバー（PMF）よりなるグループから選択されたメンバーを有する遅延干渉計により導入された、前記第１の部分と前記第２の部分との間の相対的遅延を引き起こすステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するために前記第１と前記第２の部分を光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の光パワーをモニターするステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みに対する依存性を導入するため、光トランスミッタにおいて位相変調の深さを低減するステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するステップと、
前記測定したDC電圧を前記少なくとも１つの干渉信号に対応する平均パワーと比較するステップであって、前記測定したDC電圧と前記平均パワーとの差異を求めるものと、
前記遅延干渉計の温度を制御することにより、前記差異に基づき、前記相対的遅延を調整するステップとを有する方法。

光通信システムの一実施形態を示すブロック図である。図１の光通信システムで使用する光トランスミッタの一実施形態を示すブロック図である。図１の光通信システムで使用する光レシーバの一実施形態を示すブロック図である。（Ａ）および（Ｂ）は、図３の光レシーバで使用する光遅延干渉計の実施形態を示す図である。図３の光レシーバで使用するフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態を示す図である。図３の光レシーバで使用するフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態を示す図である。図３の光レシーバで使用するフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態を示す図である。図３の光レシーバで使用するフィードバック制御と信号モニタリングの実施形態を示す図である。遅延干渉計を微調整するための自動フィードバック制御をする方法の一実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１０光通信システム
１２トランスミッタ
１４レシーバ
１６光リンク
２０光トランスミッタ
２２マルチプレクサ
２４光情報信号
２６トランスミット信号
２８干渉信号
２９検出信号
３０光レシーバ
３１デマルチプレクサ
３２光遅延干渉計
３４信号モニター
３８プロセッサー
４０光ファイバ
４１光アンプ
４２フィードバック信号
５０光エミッタ
５２位相モジュレータ
５４差動エンコーダ
５６クロック
５８強度モジュレータ
６０マッハツェンダー干渉計
６２上部アーム信号
６４下部アーム信号
６５偏光保持ファイバー
６７偏光コントローラ
６９アナライザ
７０光ディテクター
７１バランスされた光検出信号
７２バイアスTモジュール
７３検出信号
７４ RFモニター
７６ DCモニター
７８トランスインピーダンスアンプ
８０コントローラ

Claims

光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の消光率をモニターするステップと、
前記消光率に基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有し、
前記モニターされた信号に対応するラジオ周波数（RF）パワーを測定するステップと、
前記測定したRFパワーに基づき遅延干渉計に関連する正規化されたRFパワーを計算するステップと、
前記計算された正規化されたRFパワーにより遅延調整信号を推定するステップと、
前記遅延調整に基づき前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有し、
前記入射信号はビット同期強度変調を伴う差動位相シフトキーイングを用いて符号化された信号であることを特徴とする方法。
光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の光パワーをモニターするステップと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有し、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みへの依存性を導入するため、光トランスミッタにおける位相変調深度を低減するステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するステップと、
前記測定されたDC電圧を前記少なくとも１つの干渉信号に対応する平均パワーと比較するステップであって、前記比較は前記測定されたDC電圧と前記平均パワーの間の差をもたらすステップと、
前記差に基づいて前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有する方法。
光信号を受信する方法であって、
入射信号を第１の部分と第２の部分とに分けるステップと、
前記第１の部分と前記第２の部分の間の相対的遅延を導くステップと、
少なくとも１つの干渉信号を生成するため、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させるステップと、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づき、モニターされた信号の光パワーをモニターするステップと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するステップとを有し、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みへの依存性を導入するため、光トランスミッタにおける位相変調深度を低減するステップと、
第１の干渉信号と第２の干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するステップと、
前記第１と第２の干渉信号の前記DC電圧の各々の間の差を決定するステップと、
前記差に基づいて前記相対的遅延を調整するステップとをさらに有する方法。
マッハツェンダー干渉計と偏光保持ファイバ（PMF）よりなるグループから選択されたメンバーを有する遅延干渉計により前記相対的遅延を誘導することを特徴とする、請求項１乃至３いずれか一項に記載の方法。
前記入射信号はビット同期強度変調（IM）を伴う差動位相シフトキーイング（DPSK）を用いて符号化された信号であることを特徴とする、請求項２または３いずれか一項に記載の方法。
前記品質基準に基づき前記相対的遅延を調整するステップは、遅延干渉計の温度を制御するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１乃至３いずれか一項に記載の方法。
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号の消光率をモニターするように動作する信号モニターと、
前記消光率に基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有し、
前記信号モニターは前記モニターされた信号に対応するラジオ周波数（RF）パワーを測定するように動作し、
前記プロセッサーは、前記測定されたRFパワーに基づき前記遅延干渉計に関連する正規化されたRFパワーを計算し、前記計算された正規化されたRFパワーによる遅延調整信号を推定し、前記遅延調整に基づき前記相対的遅延を調整し、
前記入射する信号はビット同期強度変調を伴う差動位相シフトキーイングを用いて符号化された信号であることを特徴とするシステム。
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号の光パワーをモニターするように動作する信号モニターと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有し、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みに対する依存性を導入するために位相変調の深さを低減するように動作する光トランスミッタをさらに有し、
前記信号モニターは、前記少なくとも１つの干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するようにさらに動作し、
前記プロセッサーは、前記測定したDC電圧を前記少なくとも１つの干渉信号に対応する平均パワーと比較し、前記比較により前記測定したDC電圧と前記平均パワーの間の相違を生じさせ、前記相違に基づき前記相対的遅延を調整することを特徴とするシステム。
光信号を受信するシステムであって、
入射する信号を第１の部分と第２の部分とに分け、前記第１の部分と前記第２の部分との間に相対的遅延を引き起こし、前記第１の部分と前記第２の部分とを光学的に干渉させて少なくとも１つの干渉信号を生成するように動作する遅延干渉計と、
前記少なくとも１つの干渉信号に少なくとも基づきモニターされた信号の光パワーをモニターするように動作する信号モニターと、
前記光パワーに基づき前記相対的遅延を調整するように動作するプロセッサーとを有し、
前記少なくとも１つの干渉信号の直流（DC）電圧の位相歪みに対する依存性を導入するために位相変調の深さを低減するように動作する光トランスミッタをさらに有し、
前記信号モニターは、第１の干渉信号と第２の干渉信号の前記直流（DC）電圧を測定するようにさらに動作し、
前記プロセッサーは、前記第１と第２の干渉信号の前記DC電圧の各々の間の相違を決定し、前記相違に基づき前記相対的遅延を調整することを特徴とするシステム。
前記遅延干渉計は、マッハツェンダー干渉計と偏光保持ファイバ（PMF）よりなるグループから選択されたメンバーを有することを特徴とする、請求項７乃至９いずれか一項に記載のシステム。