JP4710387B2 - 差分m位相偏移変調方式に対応した光受信器および光受信方法 - Google Patents
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Description
前記信号光の波長が変動した場合に1つの領域に前記第1と前記第3の光導波路、前記第1と前記第4の光導波路、および前記第2と前記第3の光導波路の組み合わせから選択されて配置される2光導波路の各光路長を同じように変化させる光路長可変部を備える光受信器。
された光受信器。
図1は実施態様1乃至3を示す図である。
[第1の実施態様]
図1(A)は、本発明の第1実施態様による光受信器の基本構成を示すブロック図である。まず、基本構成について各主要部の概要について説明する。図中、参照符号500はシリカ基板あるいはリン化インジウム基板であり、2系統の遅延干渉計を1つの平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)チップに集積して小型化を図る。10はシングルモードファイバ、15は光導波路である。16、17は光分岐部であり、光方向性結合などにより構成されて入力DQPSK信号光をほぼ等しく2分岐させる。31乃至34は光導波路であり、光分岐部16,17により4つのほぼ等しいパワーを有する信号光が光導波路31乃至34に分岐される。50は光路長可変部であり、例えば薄膜ヒータで構成されて光導波路32、33の一部の等しい長さについて温度を可変にできる。また、薄膜ヒータの変わりにペルチェ素子を用いてもよいが、この場合には基板の下側にペルチェ素子を配置し基板全体の温度を制御するとよい。また、例えば少なくとも1対の電極を設け、発生させる電界の中に光導波路を通過するようにしてもよい。このような構成において、電極に電圧を印加するにより電界が発生し、この電界により光導波路の屈折率が変化するので薄膜ヒータと同様な作用・効果を得ることができる。
次に、本発明がM相差分位相偏移変調にも適用できる例として、D8PSK変調された信号光を受信する実施態様例を以下に示す
まず、光受信器側の構成に変わりはなく、強度変調光信号を電気信号に変換した後に、即ち、DQPSK変調信号の1シンボル時間前との位相差と、A信号(B信号)を差動PD1(PD2)で受光した電気出力の対応を以下に示す。
PD1電流 正(0度)、負(90度)、負(180度)、正(270度)
PD2電流 正(0度)、正(90度)、負(180度)、負(270度)
以上示したようにPD1とPD2の電流(電圧)との組み合わせにより偏移角度を求めることができる。たとえば、PD1=正、PD2=正ならば0度であり、PD1=正、PD2=負ならば270度であることがわかる。この偏移角度に基づきをデジタル値の2ビットに変換することができる。
PD1電流 正(0度),0(45),負(90),負(135),負(180),0(225),正(270度),正(315)
PD2電流 正(0度),正(45),正(90),0(135),負(180),負(225),負(270度),0(315)
このように検出したPD1,PD2電流について、3値(正、0(零)、負)の値を識別することによりD8PSK信号を復調することができる。またD16PSK以上についても同様に受信電流に対して多値識別器を設けることによりM相差分位相偏移変調変調信号(M=2n)を受信できる。
[第2の実施態様]
図1(B)は、本発明の第1実施態様(図1A)による光受信器の変形例を示す図である。本実施態様は第1実施態様の光導波路31と32とが基板上に非対称で配置され、且つ、光路長可変部50をファイバ10に対して斜めに配置されている点で異なっている。
[第3の実施態様]
図1(C)は、本発明の第1実施態様(図1A)による光受信器の変形例を示す図である。第1および第2の実施態様では、1シンボル分の相対的な遅延光導波路32,33に位相調整用の光路長可変部を備えていたが、本実施態様では、他の光導波路32、34に光路長可変部50を配置する点で異なっている。このように配置することにより例えば薄膜ヒータ長を長く配置することができる。とくに、小型化が進み、光路長可変部50の制御により2系統の各遅延干渉計の動作点が前述の相対的な位相差として+π/4および−π/4になるような光路差が得にくい場合にはこの構成が有効である。
[第4の実施態様]
次に示す第4から第7の実施態様は1チップ(基板)に2系統の遅延干渉計を混在させるとともにMMIカプラを用いたものであり、さらに、中心線に沿って左右対称に光導波路が配置されている。
[第5の実施態様]
図2(B)は、本発明の第4実施態様(図2A)による光受信器の変形例を示すブロック図である。
本実施態様では光導波路32と33とが基板500の中で交差し、且つ、薄膜ヒータ50がファイバ10に対してほぼ直角に配置されている点で異なっている。
このような光導波路配置により薄膜ヒータ50等を配置する選択子を増やすことができる。
[第6の実施態様]
図2(C)は、本発明の第5実施態様(図2B)による光受信器の変形例を示すブロック図である。本実施態様では光導波路32と33とが光路長可変部50の下で緩やかに交差する点で異なっている。さらに、薄膜ヒータ50の少なくとも2つ角を光導波路32、33を通過させることにより薄膜ヒータ50の下を通過する光導波路32,33を長くすることもできる。
[第7の実施態様]
図2(D)は本発明の第4実施態様(図2A)による光受信器の変形例を示すブロック図である。本実施態様では、光導波路33、34を直線化するとともに、光導波路31,34を湾曲させることによりDQPSK変調信号の1シンボル分の相対的な遅延時間差を得るようにするものである。この実施態様では、光導波路32,33が薄膜ヒータ50の直線部分の下を通過する距離を長くすることができるため小さな温度変化で比較的大きな光路長変化を得ることができる。
[第8の実施態様]
次に示す第4から第7の実施態様は1チップ(基板)に2系統の遅延干渉計を混在させるとともにMMIカプラを用いたものであり、さらに、仮想の左右中心線に沿って上下非対称に薄膜ヒータなどが配置されている。
[第9の実施態様]
図3(B)は本発明の第5実施態様(図2(C))による光受信器の変形例を示すブロック図である。本実施態様では、光導波路31、34をほぼ直線化するとともに、光導波路32,33を湾曲させることによりDQPSK変調信号の1シンボル分の相対的な遅延時間差を得るものである。この実施態様では、光導波路32,33を1対の曲線として配置され、かつ、中心線に対して対称として配置している。このように配置することにより光路長差を得ることができる。さらに、薄膜ヒータ50を用いて光導波路の屈折率を変化させることにより前述の光導波路31、32間での位相差を+π/4および光導波路33、34間での位相差を−π/4になるように制御することができる。
[第10の実施態様]
例えばペイロードの伝送速度が同じであっても、伝送フォーマット(SONET/SDH,OTNなど)が異なる場合には、通信速度(Baud Speed)が異なることが知られている。これは、フレームのヘッダーサイズやFECサイズなどが異なることにより1シンボル(符号)を伝送するに必要な時間がわずかに異なってくることを意味する。即ち、DQPSK変調された信号光を遅延干渉計により強度変調信号に復調する際には、この遅延干渉計が有する自由スペクトルレンジ(FSR: Free Spectral Range)をどの通信速度に設定するかによって復調される光信号のQ値が異なってくる。
21.98GBaud シンボル時間(τ) 45.5ps
このような異なる2つ以上の通信速度を受信する場合、19.9GBの速度に一致させた場合、21.98GBaudでの通信速度の受信品質は劣化することになる。したがって、クライアントが,例えば,SONETからOTNに接続装置を変更する場合に同じQ値を維持するためには光受信機に備えられる遅延干渉計の自由スペクトルレンジを所望の値に合わせるために交換することが望ましい。
このシミュレーション結果は、遅延干渉計の動作点を19.9GBaudに設定してあっても、21.98Gbaudの通信速度でもわずかな受信品質の劣化はあるものの安定した状態で受信できることを発明者は発見した。
以上、上述したように2系統の遅延干渉計には干渉する波長(位相差)に応じて出力信号のレベルが変化するFSR(free spectral range)の周期を有している。
このように設定することにより、FEC(Forward Error Correction)により総合的の通信品質を向上させることができる。
[MMIカプラの製造]
MMI(Multimode Interference)カプラは入力された信号光は、マルチモードの光導波路を広がりながら進行する。進行する際、左右上下の壁により全反射される。その結果、光導波路の形状にもよるが複数箇所に光パワーが集中する箇所が実験によりみることができる。
Claims (9)
- 入力される信号光を、ほぼ等しいパワーに分岐して、基板上に設けた第1乃至第4の光導波路に供給する、基板上に設けられた分岐部と、
前記第1および第4の光導波路に入力される信号光に対して、M相差分位相偏移変調信号でのほぼ1シンボル分の相対的な遅延時間差をそれぞれの入力光に与える第2および第3の光導波路と、
前記第1と前記第2の光導波路からの信号光と前記第3と前記第4の光導波路からの信号光をそれぞれ干渉させて復調する復調部と、
前記復調部からの復調した光信号を電気信号に変換する受光器と、
前記復調部において、第1の光導波路から出力される信号光と、第2の光導波路から出力される信号光との位相差が+π/4、かつ、第3の光導波路から出力される信号光と、第4の光導波路から出力される信号光との位相差が−π/4となるように、第2および第3の光導波路の光路長を変化させる単一の温度可変素子を備える光受信器。 - 前記第2および前記第3の光導波路路は非対称に配置され、且つ、前記温度可変素子の下を通過するように配置される請求項1記載の光受信器。
- 第2および第3の光路が、前記第1および前記第4の光路よりも短く、かつ、前記温度可変素子の下を通過するように配置される請求項1記載の光受信器。
- 前記分岐部は多モード干渉カプラである請求項1記載の光受信器。
- 前記第2および前記第3の光路は、前記温度可変素子の下を信号光の通過方向が対向するように配置される請求項4記載の光受信器。
- 前記第2および前記第3の光路は、前記温度可変素子の下を各光信号の通過方向が対向して交差するように配置される請求項4記載の光受信器。
- 前記第2および前記第3の光路は、前記温度可変素子の下を曲線的に通過するように配置する請求項4記載の光受信器。
- 前記温度可変素子は、薄膜ヒータであることを特徴とする請求項1−7記載の光受信器。
- 前記温度可変素子は、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項1−7記載の光受信器。
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