JP5394992B2 - Optical receiver for differential phase modulation signal - Google Patents

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本発明は、差動位相変調された光信号を受信する光受信機に関する。より詳細には、劣化信号に対しても高い復調性能を実現可能な回路構成に関する。   The present invention relates to an optical receiver that receives an optical signal subjected to differential phase modulation. More specifically, the present invention relates to a circuit configuration capable of realizing high demodulation performance even for a deteriorated signal.

光通信技術の進展に伴い、光信号を直接信号処理する光部品の開発が益々重要となっている。とりわけ、平面基板上に集積された平面光波回路(PLC:Planar Light Circuit)を用い、光の干渉を利用した導波路型光干渉回路は、量産性、低コスト性および高信頼性の面から優れた特徴をもち、多くの研究開発がなされている。導波路型光干渉回路には、例えば、アレイ導波路回折格子、マッハツェンダ干渉計、ラティス回路等がある。   With the progress of optical communication technology, it has become increasingly important to develop optical components that directly process optical signals. In particular, a waveguide-type optical interference circuit using planar lightwave circuit (PLC: Planar Light Circuit) integrated on a planar substrate and utilizing optical interference is superior in terms of mass productivity, low cost, and high reliability. Many research and developments have been made. Examples of the waveguide type optical interference circuit include an arrayed waveguide diffraction grating, a Mach-Zehnder interferometer, and a lattice circuit.

このような導波路型光干渉回路は、標準的なフォトグラフィー法およびエッチング技術ならびにFHD(Flame Hydrolysis Deposition)等のガラス堆積技術によって作製される。具体的にプロセスを概観すれば、最初に、基板上にアンダークラッド層ならびに周辺部より高い屈折率を持つコア層を堆積させる。その後、コア層に導波路パターンを形成し、最後にオーバークラッド層によってコア層で形成された導波路を埋め込むプロセスにより、導波路が作製される。信号光は、上述のようなプロセスを経て作製された導波路内に閉じ込められ、伝搬する。   Such a waveguide type optical interference circuit is manufactured by a standard photography method and an etching technique and a glass deposition technique such as FHD (Flame Hydrolysis Deposition). Specifically, the process is first overviewed by depositing an undercladding layer and a core layer having a higher refractive index than the periphery on the substrate. Thereafter, a waveguide pattern is formed in the core layer, and finally the waveguide is formed by a process of embedding the waveguide formed in the core layer by the over clad layer. The signal light is confined and propagated in the waveguide manufactured through the process as described above.

光伝送システムにおける変復調処理技術に目を転ずると、位相変調方式を用いた信号伝送が広く実用化されている。差動位相シフトキーイング(DPSK)は、伝送路の持つ波長分散や偏波モード分散に起因する信号劣化に対する耐性が強いことから、特に注目されている。さらに、位相変調における信号位相点を増やす変調の多値化も同時に行われている。2つの位相点を持つ2値のDBPSK(Differential Binary Phase Shift Keying)に加え、4つの位相点を持つ4値のDQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)等も研究されている。   Turning to modulation / demodulation processing technology in an optical transmission system, signal transmission using a phase modulation method has been widely put into practical use. Differential phase shift keying (DPSK) is particularly attracting attention because of its high resistance to signal degradation due to chromatic dispersion and polarization mode dispersion of the transmission line. In addition, multilevel modulation is also performed to increase the signal phase point in phase modulation. In addition to binary DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) having two phase points, quaternary DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) having four phase points has been studied.

このようなDBPSK信号や、DQPSK信号を復調するにあたっては、相前後する変調シンボルに対応する光信号を干渉させて検波する光遅延干渉計(光遅延干渉回路)が必要となる。すなわち、光信号を分岐して、一方の光信号に1シンボル分の遅延を与え、他方の光信号と干渉させることで、前後する変調シンボルの信号の位相差を検波することができる。光遅延干渉回路を構成および製作のために前述のPLC技術を適用し、回路性能を長期安定化することおよび回路の小サイズ化することなどが期待されている。   In demodulating such a DBPSK signal or DQPSK signal, an optical delay interferometer (optical delay interference circuit) that detects an optical signal corresponding to the modulation symbols that follow each other is required. That is, by branching the optical signal, delaying one optical signal by one symbol, and interfering with the other optical signal, it is possible to detect the phase difference between the preceding and succeeding modulation symbol signals. It is expected that the above-described PLC technology is applied to construct and manufacture an optical delay interference circuit, thereby stabilizing the circuit performance for a long period of time and reducing the circuit size.

“Partial DPSK with excellent filter tolerance and OSNR sensitivity ”Mikkelsen, B.; Rasmussen, C.; Mamyshev, P.; Liu, F.; Electronics Letters Volume: 42, Issue: 23, Publication Year: 2006, Page(s): 1363 - 1364“Partial DPSK with excellent filter tolerance and OSNR sensitivity” Mikkelsen, B .; Rasmussen, C .; Mamyshev, P .; Liu, F .; Electronics Letters Volume: 42, Issue: 23, Publication Year: 2006, Page (s) : 1363-1364

しかしながら、DPSK信号は、光ファイバの波長分散や、伝送路中の波長フィルタによる信号帯域狭窄化により、伝送信号が劣化するという問題がある。また、伝送信号が伝搬する実際の光伝送網は、環境変動による光ファイバの状態変化や、伝送経路の変更等により、その波長分散量やフィルタによる信号の狭窄化量は刻々と変化するという問題がある。   However, the DPSK signal has a problem that the transmission signal is deteriorated due to the chromatic dispersion of the optical fiber or the signal band narrowing by the wavelength filter in the transmission path. In addition, the actual optical transmission network in which the transmission signal propagates has a problem that the amount of chromatic dispersion and the amount of narrowing of the signal by the filter change every moment due to changes in the state of the optical fiber due to environmental fluctuations, changes in the transmission path, etc. There is.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、波長分散やフィルタ狭窄化によって劣化した差動位相変調信号を良好に受信できる光受信機を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical receiver that can satisfactorily receive a differential phase modulation signal deteriorated due to wavelength dispersion or narrowing of a filter. is there.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、多値の差動位相変調された光信号を復調する受信機であって、前記光信号を分岐する光スプリッタと、前記光スプリッタによって分岐された光信号間に第1の遅延量の遅延を付与する、長さの異なる導波路から構成された第1の遅延部と、前記第1の遅延部によって第1の遅延量の遅延が付与された光信号を結合する、分岐比可変の第1のカプラと、前記第1のカプラから出力される光信号間に前記第1の遅延量とは異なる第2の遅延量の遅延を付与する、長さの異なる導波路から構成された第2の遅延部と、前記第2の遅延部によって第2の遅延量の遅延が付与された光信号を干渉させる第2のカプラとを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a receiver for demodulating a multilevel differential phase modulated optical signal, wherein the optical signal branches the optical signal. A splitter, a first delay unit configured by a waveguide having a different length, which gives a delay of a first delay amount between the optical signals branched by the optical splitter, and a first delay unit configured to A first coupler having a variable branching ratio for coupling an optical signal to which a delay of one delay amount is given, and a second different from the first delay amount between the optical signals output from the first coupler. A second delay unit configured by waveguides having different lengths, and a second delay unit configured to interfere with an optical signal provided with a second delay amount by the second delay unit. 2 couplers.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の受信機であって、前記第1の遅延量と前記第2の遅延量との和は、前記光信号の信号間隔に略等しくなるように設定されたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the receiver according to claim 1, wherein a sum of the first delay amount and the second delay amount is substantially equal to a signal interval of the optical signal. It is set as follows.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の受信機であって、前記第1および第2の遅延部の各々は、一方の導波路に位相シフタが配置されたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the receiver according to claim 1 or 2, wherein each of the first and second delay units has a phase shifter disposed in one waveguide. It is characterized by.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の受信機であって、前記第2のカプラは、2つの出力を有し、各出力に受光素子が接続されたことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the receiver according to any one of claims 1 to 3, wherein the second coupler has two outputs, and a light receiving element is connected to each output. It is characterized by that.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の受信機であって、前記第1のカプラは、各アーム導波路に位相シフタを備えた等長マッハツェンダ干渉回路から構成され各アーム導波路に位相シフタを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the receiver according to any one of claims 1 to 4, wherein the first coupler is an equal-length Mach-Zehnder interference circuit having a phase shifter in each arm waveguide. Each arm waveguide is provided with a phase shifter.

また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の受信機であって、前記第1および第2の遅延部の少なくともいずれか一方は、前記長さの異なる導波路を横断する45度半波長板を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the receiver according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the first and second delay units has different lengths. A 45-degree half-wave plate traversing the waveguide is provided.

また、請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれかに記載の受信機であって、前記光信号は、DBPSKまたはDQPSK信号であることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the receiver according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical signal is a DBPSK or DQPSK signal.

DBPSK信号を受信する回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit which receives a DBPSK signal. DQPSK信号を受信する回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit which receives a DQPSK signal. PDPSK技術を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating PDPSK technique. 図3の構成における波長分散に対する所要OSNRを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a required OSNR with respect to chromatic dispersion in the configuration of FIG. 3. PDPSK技術による光遅延干渉回路と本願発明による光遅延干渉回路の対比を示す図である。It is a figure which shows the contrast of the optical delay interference circuit by PDPSK technique, and the optical delay interference circuit by this invention. 本発明による光遅延干渉回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical delay interference circuit by this invention. 図6の構成における波長分散に対する所要OSNRを示す図である。It is a figure which shows required OSNR with respect to the wavelength dispersion in the structure of FIG. 本発明による受信回路の構成例を示す図であり、(a)は、DBPSK信号を受信する回路の構成例を示し、(b)は、DQPSK信号を受信する回路の構成例を示している。2A and 2B are diagrams illustrating a configuration example of a receiving circuit according to the present invention, in which FIG. 1A illustrates a configuration example of a circuit that receives a DBPSK signal, and FIG. 2B illustrates a configuration example of a circuit that receives a DQPSK signal. 本発明の実施例1による光遅延干渉回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical delay interference circuit by Example 1 of this invention. 図9の構成における波長分散に対する所要OSNRを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a required OSNR with respect to chromatic dispersion in the configuration of FIG. 9. 図9の構成におけるフィルタの透過帯域に対する所要OSNRを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a required OSNR with respect to a transmission band of a filter in the configuration of FIG. 9. 本発明の実施例2による光遅延干渉回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical delay interference circuit by Example 2 of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。まず従来のDPSK受信機の構成について説明し、その後に本発明によるDPSK受信機の構成について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of a conventional DPSK receiver will be described, and then the configuration of the DPSK receiver according to the present invention will be described.

図1は、DBPSK受信回路を構成する光遅延干渉回路の基本的構成を示す図である。まず、2値の信号点を持つDBPSKを例として、光遅延干渉回路の動作を説明する。光遅延干渉回路1は、非対称マッハツェンダ干渉計により構成される。すなわち、光遅延干渉回路1は、入力導波路2と、入力導波路2に接続された光スプリッタ3と、出力導波路6および7と、各出力導波路に接続された光結合器10とを備える。光スプリッタ3および光結合器10は、長さの異なる2本の導波路、すなわち長尺アーム導波路4および短尺アーム導波路5により接続されている。出力導波路6および7の出力端には差動受光部を構成するフォトダイオード(以下PDという)対8a、8bが配置されている。   FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical delay interference circuit constituting the DBPSK receiving circuit. First, the operation of the optical delay line interferometer will be described using DBPSK having binary signal points as an example. The optical delay interferometer 1 is composed of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer. That is, the optical delay interference circuit 1 includes an input waveguide 2, an optical splitter 3 connected to the input waveguide 2, output waveguides 6 and 7, and an optical coupler 10 connected to each output waveguide. Prepare. The optical splitter 3 and the optical coupler 10 are connected by two waveguides having different lengths, that is, a long arm waveguide 4 and a short arm waveguide 5. At the output ends of the output waveguides 6 and 7, photodiode (hereinafter referred to as PD) pairs 8a and 8b constituting a differential light receiving unit are arranged.

光遅延干渉回路1には、入力導波路2へDBPSK信号が入力される。DBPSK信号は、光スプリッタ3によって、長尺アーム導波路4および短尺アーム導波路5の2つへ分岐される。長尺アーム導波路4および短尺アーム導波路5は、これらの導波路長さの差により光遅延部9を構成する。この光遅延部9による遅延時間量は、DBPSK信号の1シンボル分に相当する時間である。例えば、シンボルレートが20Gビット/sの場合、その逆数である50psの遅延が1シンボル分の遅延時間量となる。   The DBPSK signal is input to the input waveguide 2 in the optical delay interference circuit 1. The DBPSK signal is branched by the optical splitter 3 into a long arm waveguide 4 and a short arm waveguide 5. The long arm waveguide 4 and the short arm waveguide 5 constitute an optical delay unit 9 by the difference between the waveguide lengths. The amount of delay time by the optical delay unit 9 is a time corresponding to one symbol of the DBPSK signal. For example, when the symbol rate is 20 Gbit / s, a delay of 50 ps, which is the reciprocal thereof, is a delay time amount for one symbol.

光遅延部9においてこの遅延を与えることにより、DBPSK信号の相前後するシンボル間において干渉が発生する。干渉を与えられたDBPSK信号は、差動受光部のPD対8a、8bにより受光され、2本の出力導波路6、7からの光信号の光強度について差分検波される。この結果、相前後するシンボル間で、信号の位相差に対応した差分出力変化が発生する。すなわち、PD対8a、8bからなる差動受光部から復調出力が得られる。例えば、位相差0の場合、差分出力信号が正となり、位相差πの場合、差分出力信号が負となる。   By giving this delay in the optical delay unit 9, interference occurs between adjacent symbols of the DBPSK signal. The DBPSK signal given the interference is received by the PD pair 8a, 8b of the differential light receiving unit, and differential detection is performed on the light intensity of the optical signal from the two output waveguides 6, 7. As a result, a difference output change corresponding to the phase difference of the signal occurs between the symbols that follow each other. In other words, a demodulated output is obtained from the differential light receiving unit comprising the PD pair 8a, 8b. For example, when the phase difference is 0, the differential output signal is positive, and when the phase difference is π, the differential output signal is negative.

位相変調が2値以上に多値化された場合は、1つの遅延干渉計のみでは位相変化量を検波できない。例えば、4値化されたDQPSK受信回路では、変調信号を復調するために2つの遅延干渉回路要素を用いる。   When the phase modulation is multi-valued to two or more values, the phase change amount cannot be detected with only one delay interferometer. For example, a four-valued DQPSK receiving circuit uses two delay interference circuit elements to demodulate a modulated signal.

図2は、DQPSK用光遅延干渉回路を示す構成図である。基本的な構成では、DQPSK信号を光スプリッタにより分岐し、それぞれを異なる2つの光遅延干渉回路に入力する。具体的には、光スプリッタ23によって分岐されたDQPSK信号の一方は、光スプリッタ3aからアーム導波路4a、5aおよび出力導波路6a、7aを経てPD対8a、8bに至る第1の光遅延干渉回路へ入力される。DQPSK信号の他方は、光スプリッタ3bからアーム導波路4b、5bおよび出力導波路6b、7bを経てPD対8c、8dに至る第2の光遅延干渉回路へ入力される。2つの遅延干渉回路にはそれぞれ光遅延部9a、9bが含まれ、それぞれが1シンボル分の遅延を有する。さらに、一方の光遅延干渉回路にはπ/2位相推移部12が備えられている(図2の場合、光遅延部9aを有する干渉回路)。   FIG. 2 is a block diagram showing an optical delay interference circuit for DQPSK. In the basic configuration, the DQPSK signal is branched by an optical splitter, and each is input to two different optical delay interference circuits. Specifically, one of the DQPSK signals branched by the optical splitter 23 is the first optical delay interference from the optical splitter 3a through the arm waveguides 4a and 5a and the output waveguides 6a and 7a to the PD pair 8a and 8b. Input to the circuit. The other of the DQPSK signals is input from the optical splitter 3b to the second optical delay interference circuit that reaches the PD pairs 8c and 8d via the arm waveguides 4b and 5b and the output waveguides 6b and 7b. The two delay interference circuits include optical delay units 9a and 9b, respectively, each having a delay of one symbol. Furthermore, one optical delay interference circuit is provided with a π / 2 phase transition unit 12 (in the case of FIG. 2, an interference circuit having an optical delay unit 9a).

光遅延部9a、9bおよび位相推移部12は、微調整機能部(図示せず)を備え、遅延時間または位相推移量の微調整を行うことができる。例えば、微調整機能部をヒータによって構成する場合、導波路上部に配置されたヒータを加熱することで、屈折率変化による光路長の変化を発生させることができる。したがって、ヒータ加熱量に応じて、与えるべき遅延時間または位相推移量を微調整することができる。上述の構成によれば、各光遅延干渉回路において別々の直交する2値信号(I信号およびQ信号)を受信することができ、全体として4値のDQPSK信号の復調が可能となる。   The optical delay units 9a and 9b and the phase transition unit 12 include a fine adjustment function unit (not shown) and can finely adjust the delay time or the phase transition amount. For example, when the fine adjustment function unit is configured by a heater, a change in the optical path length due to a change in refractive index can be generated by heating the heater disposed on the upper portion of the waveguide. Therefore, the delay time or phase shift amount to be given can be finely adjusted according to the heater heating amount. According to the above-described configuration, separate binary signals (I signal and Q signal) can be received in each optical delay interference circuit, and the quaternary DQPSK signal can be demodulated as a whole.

以上で、DPSK信号を受信する基本的な受信回路を説明した。もう一度、ここで簡単に整理する。DPSK受信回路は、光遅延干渉回路と受光用PD対により構成されている。DBPSK受信回路の場合は、1つの光遅延干渉回路と、1つの受光用PD対により構成される(図1)。DQPSK受信回路の場合は、2つの光遅延干渉回路と、2つの受光用PD対により構成される(図2)。   The basic receiving circuit that receives the DPSK signal has been described above. Once again, it ’s easy to organize here. The DPSK receiving circuit includes an optical delay interference circuit and a light receiving PD pair. In the case of a DBPSK receiving circuit, it is composed of one optical delay interference circuit and one light-receiving PD pair (FIG. 1). In the case of the DQPSK receiving circuit, it is composed of two optical delay interference circuits and two light receiving PD pairs (FIG. 2).

一方、このような差動位相変調信号は大容量の信号を伝送できるために有効であるが、ファイバの波長分散や、伝送路中の波長フィルタによる信号帯域狭窄化により、伝送信号が劣化するという問題がある。これらを以下に詳細に説明する。   On the other hand, such a differential phase modulation signal is effective because it can transmit a large-capacity signal, but the transmission signal is deteriorated due to the chromatic dispersion of the fiber and the signal band narrowing by the wavelength filter in the transmission line. There's a problem. These are described in detail below.

ファイバの波長分散とは、ファイバを伝搬する光の伝搬速度が、波長により異なる量を示し、ps/nm等の単位で表現される。例えば1ps/nmとは、1nm波長が異なる光の間で伝搬速度が異なり、1psの遅延差が発生することを意味する。伝送される光信号は、複数の波長成分から構成される。従って、伝送信号を構成する異なる波長の光は、異なる速度で伝搬するため、伝搬後に伝送信号の波形劣化が発生する。   The chromatic dispersion of the fiber indicates the amount that the propagation speed of light propagating through the fiber varies depending on the wavelength, and is expressed in units such as ps / nm. For example, 1 ps / nm means that the propagation speed differs between lights having different wavelengths of 1 nm, and a delay difference of 1 ps occurs. The transmitted optical signal is composed of a plurality of wavelength components. Accordingly, since light of different wavelengths constituting the transmission signal propagates at different speeds, the waveform degradation of the transmission signal occurs after propagation.

次に、波長フィルタによる信号帯域狭窄化による伝送信号の劣化を説明する。光ファイバ伝送システムにおいては、ROADM(Reconfigurable optical add-drop multiplexing)システムに代表されるように、伝送中に多くのノードを通過する。各ノードには、波長フィルタが設置されており、伝送路中に光を加えたり、取り出したりする。信号を通過させる際、波長フィルタは、信号の波長帯域を全て透過できるような帯域の広い矩形のバンドパスフィルタであることが理想的である。しかしながら、実際に使われているフィルタは、完全な矩形性と、光信号全てを透過できる帯域を持っていない。従って、透過するフィルタの数が多くなれば、伝搬する光信号の波長帯域は狭窄化され、伝送信号の劣化が発生する。   Next, transmission signal degradation due to narrowing of the signal band by the wavelength filter will be described. In an optical fiber transmission system, as represented by a reconfigurable optical add-drop multiplexing (ROADM) system, many nodes pass during transmission. Each node is provided with a wavelength filter, and light is added to or extracted from the transmission path. When passing a signal, the wavelength filter is ideally a rectangular band-pass filter having a wide band so that the entire wavelength band of the signal can be transmitted. However, the filter actually used does not have perfect rectangularity and a band that can transmit all the optical signals. Therefore, if the number of filters that pass through increases, the wavelength band of the propagating optical signal is narrowed, and the transmission signal is degraded.

このように、フィルタによる帯域狭窄化や、ファイバの波長分散は伝送信号を劣化させる。伝送信号が劣化した場合、伝送信号を復調回路により復調して得られる復調信号も、同様に劣化する。復調信号の劣化が激しいと、通信が不可能となる。このような伝送信号の劣化が発生しても、復調可能な方法が提案されている。(ここで、“伝送信号”と“復調信号”を特に区別する。“伝送信号”とは、光ファイバ中を伝送している光信号であり、DPSK受信回路に入力する信号である。“復調信号”とは、受信回路内の復調回路により復調された後の光信号を、PD対により受光した電気信号である。)   As described above, the band narrowing by the filter and the chromatic dispersion of the fiber deteriorate the transmission signal. When the transmission signal is deteriorated, the demodulated signal obtained by demodulating the transmission signal by the demodulation circuit is similarly deteriorated. If the demodulated signal is severely degraded, communication becomes impossible. There has been proposed a method capable of demodulating even when such transmission signal degradation occurs. (Here, “transmission signal” and “demodulation signal” are particularly distinguished. “Transmission signal” is an optical signal transmitted through an optical fiber, and is a signal input to a DPSK receiving circuit. "Signal" is an electrical signal obtained by receiving the optical signal demodulated by the demodulation circuit in the receiving circuit by the PD pair.)

非特許文献1に、パーシャルDPSK(PDPSK:Partial DPSK)という技術が提案されている。フィルタによる帯域狭窄化やファイバの波長分散により劣化した伝送信号を復調する際、復調回路を構成する光遅延干渉回路の遅延量を減少させると、復調信号の劣化を低減できるというものである。   Non-Patent Document 1 proposes a technique called partial DPSK (PDPSK: Partial DPSK). When demodulating a transmission signal that has deteriorated due to band narrowing by a filter or chromatic dispersion of a fiber, the deterioration of the demodulated signal can be reduced by reducing the delay amount of the optical delay interference circuit that constitutes the demodulation circuit.

図3にPDPSK技術を説明する模式図を示す。DPSK信号は、光の位相が情報を持つ。従って、強度は常に一定の信号である。位相が切り替わる際に強度が一度変化するが、信号点(信号を読み取る時間)においては、常に1である。一方、位相により情報を伝送するため、伝送信号の光の位相は、刻々と変化する。図3では、DBPSK信号を伝送した場合を示す。位相は、0とπの間で変化し、送信機から伝送信号が送出される。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the PDPSK technique. The DPSK signal has information on the phase of light. Therefore, the intensity is always a constant signal. Although the intensity changes once when the phase is switched, it is always 1 at the signal point (time for reading the signal). On the other hand, since information is transmitted by phase, the phase of the light of the transmission signal changes every moment. FIG. 3 shows a case where a DBPSK signal is transmitted. The phase changes between 0 and π, and a transmission signal is sent from the transmitter.

しかしながら、伝送路中のフィルタによる信号帯域狭窄や波長分散によって、受信機に到達する伝送信号は劣化する。この信号劣化は、図3の受信機直前の送信信号に示すように、強度変動として現れる。強度変動のない伝送信号を従来の1ビットの遅延量を持つDPSK受信回路により復調した場合、前後の信号の位相差に応じて、0か1の信号へ復調される。しかしながら、伝送信号の強度が変動した場合、強度変動に応じて復調信号が変化する。このため、伝送信号の位相差と、強度変動の両方に対し復調信号が変化してしまい、復調信号の劣化が発生する。   However, the transmission signal reaching the receiver deteriorates due to signal band narrowing or chromatic dispersion caused by a filter in the transmission path. This signal degradation appears as intensity fluctuations as shown in the transmission signal immediately before the receiver in FIG. When a transmission signal having no intensity fluctuation is demodulated by a conventional DPSK receiving circuit having a 1-bit delay amount, it is demodulated into a 0 or 1 signal according to the phase difference between the preceding and succeeding signals. However, when the intensity of the transmission signal varies, the demodulated signal changes according to the intensity variation. For this reason, the demodulated signal changes with respect to both the phase difference of the transmission signal and the intensity fluctuation, and the demodulated signal is deteriorated.

そこで、図3に示すように、復調回路内の光遅延干渉計の遅延量を適切に調整すると、復調信号の劣化を防ぐことができる。遅延量を減少させることで、伝送信号の強度変動により変動しない復調信号が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 3, when the delay amount of the optical delay interferometer in the demodulation circuit is appropriately adjusted, the degradation of the demodulated signal can be prevented. By reducing the delay amount, a demodulated signal that does not fluctuate due to fluctuations in the intensity of the transmission signal can be obtained.

図4に、伝送路中の波長分散に対する所要OSNRを示している。OSNRとは、光信号雑音比(Optical signal-noise ratio)のことであり、伝送信号の品質をあらわすパラメータである。OSNRが大きいほど、品質の高い信号であることを示す。また、所要OSNRとは、伝送システムにおいてある誤り率を達成するために必要なOSNRである。“所要OSNRが高い”と、ある誤り率を達成するためには、品質の良い伝送信号を伝送しなければならないことを示す。従って、所要OSNRが低いほど、よい伝送状態であることを示す。   FIG. 4 shows the required OSNR with respect to chromatic dispersion in the transmission path. The OSNR is an optical signal-noise ratio and is a parameter representing the quality of a transmission signal. A larger OSNR indicates a higher quality signal. The required OSNR is an OSNR required to achieve a certain error rate in the transmission system. “Required OSNR is high” indicates that a high-quality transmission signal must be transmitted in order to achieve a certain error rate. Therefore, the lower the required OSNR, the better the transmission state.

図4に示すように、伝送路中の波長分散量が増加すると、復調信号が劣化し、所要OSNRが高くなる。但し、その劣化量が、受信回路の光遅延干渉回路の遅延量により異なることがわかる。従来の復調方法である1ビット遅延の復調器Aでは、分散量が小さい場合は所要OSNRが低く、良好な伝送が可能である。しかし、分散量が多くなると、急激に所要OSNRが劣化する。   As shown in FIG. 4, when the amount of chromatic dispersion in the transmission path increases, the demodulated signal deteriorates and the required OSNR increases. However, it can be seen that the amount of deterioration differs depending on the delay amount of the optical delay interference circuit of the receiving circuit. In the demodulator A having a 1-bit delay, which is a conventional demodulation method, when the amount of dispersion is small, the required OSNR is low and good transmission is possible. However, as the amount of dispersion increases, the required OSNR rapidly deteriorates.

一方、PDPSK技術、つまり、遅延量を0.6ビット程度まで低減させた復調器Cを用いると、分散量が大きい伝送路でも、所要OSNR量の劣化量が少ない。従って、分散量が少ない場合、Aが最適な復調器であり、分散量が多い伝送路においては、Cがもっとも良好な伝送を可能とする復調器となる。同様に、伝送路中に配置されたフィルタによる信号の狭窄化に対しても、遅延量を低減させることで良好な伝送が可能となる。   On the other hand, when the PDPSK technique, that is, the demodulator C in which the delay amount is reduced to about 0.6 bits is used, the deterioration amount of the required OSNR amount is small even in a transmission line with a large dispersion amount. Therefore, when the amount of dispersion is small, A is the optimal demodulator, and C is the demodulator that enables the best transmission in a transmission line with a large amount of dispersion. Similarly, good signal transmission can be achieved by reducing the amount of delay even when the signal is narrowed by a filter arranged in the transmission path.

以上に説明したように、伝送路の状態、特に波長分散量やフィルタによる信号帯域狭窄化量に応じて、光遅延干渉回路の遅延量を最適化することにより、良好な伝送が実現できる。   As described above, satisfactory transmission can be realized by optimizing the delay amount of the optical delay interference circuit in accordance with the state of the transmission line, particularly the amount of chromatic dispersion and the amount of signal band narrowing by the filter.

しかしながら、伝送信号が伝搬する実際の光伝送網は、環境変動による光ファイバの状態変化や、伝送経路の変更等により、その波長分散量やフィルタによる信号の狭窄化量は刻々と変化する。したがって、これらによる伝送信号の劣化量も変化するため、良好に復調するには遅延量が調整可能な復調器が必要である。そこで、本発明では、伝送路の状態(波長分散量やフィルタ狭窄化量)に応じて、良好な復調状態を実現できる導波路型可変帯域干渉回路の構成を提案する。   However, in an actual optical transmission network in which a transmission signal propagates, the amount of chromatic dispersion and the amount of signal narrowing due to a filter change every moment due to changes in the state of the optical fiber due to environmental changes, changes in the transmission path, and the like. Therefore, since the amount of deterioration of the transmission signal due to these changes, a demodulator capable of adjusting the delay amount is necessary for good demodulation. Therefore, the present invention proposes a configuration of a waveguide variable band interference circuit that can realize a good demodulation state according to the state of the transmission line (the amount of chromatic dispersion and the amount of filter narrowing).

非特許文献1に記載の復調方法は、伝送路の波長分散量やフィルタ狭窄化量に応じて、遅延量を可変することである。この場合、仮に導波路型の可変遅延干渉回路が実現できたとすると、図5(a−1)に示すような遅延干渉計となる。この遅延干渉計の透過スペクトルは、図5(a−2)に示すように、sin関数状のスペクトルとなり、遅延量を変化させると、その周期が変化する。その遅延量は可変遅延部52により決定される。たとえば、40Gビット/sのDBPSK信号の伝送の場合、1ビットはおよそ25psであるため、1ビット遅延は25psである。従って、sin関数の周期は40GHzとなる。   The demodulation method described in Non-Patent Document 1 is to vary the delay amount in accordance with the chromatic dispersion amount of the transmission line and the filter narrowing amount. In this case, if a waveguide type variable delay interference circuit can be realized, a delay interferometer as shown in FIG. As shown in FIG. 5A-2, the transmission spectrum of this delay interferometer becomes a sin function-like spectrum, and the period changes when the delay amount is changed. The delay amount is determined by the variable delay unit 52. For example, in the case of transmission of a DBPSK signal of 40 Gbit / s, since 1 bit is approximately 25 ps, the 1-bit delay is 25 ps. Therefore, the period of the sin function is 40 GHz.

図5(a−2)は、遅延量を可変遅延部52により1ビット、(1−x)ビット、(1−2x)ビットの3段階に変化させた場合のスペクトルであり、中心のf0は遅延干渉計の使用周波数である。この透過スペクトルは図5(a−1)の片側の出力端の透過スペクトルであるが、他方の出力端の透過スペクトルは、これを反転したものである。反転とは、図5(a−1)の透過スペクトルを周波数fの関数F(f)とすると、G(f)=1−F(f)とすることである。つまり、他方の出力端の透過スペクトルはG(f)となる。2つある出力端のどちらがF(f)となるかは、復調器機能としては同等であり、どちらでも構わない。 FIG. 5A-2 shows a spectrum when the delay amount is changed in three stages of 1 bit, (1-x) bit, and (1-2x) bit by the variable delay unit 52, and the center f 0 is shown. Is the operating frequency of the delay interferometer. This transmission spectrum is the transmission spectrum at the output end on one side in FIG. 5 (a-1), but the transmission spectrum at the other output end is an inversion of this. The inversion is G (f) = 1−F (f) when the transmission spectrum of FIG. 5 (a-1) is a function F (f) of the frequency f. That is, the transmission spectrum at the other output end is G (f). Which of the two output terminals becomes F (f) is equivalent as a demodulator function, and either of them may be used.

先にも述べたように、上記のような可変遅延干渉回路は実現が難しい。なぜなら、導波路の長さを自由に変更することは、簡便にはできないためである。そこで、本発明においては、簡易的に同様な機能を実現できる回路構成を提案する。具体的には、図5(b−1)に示すように、遅延量が異なる2種類の遅延部を持ち、これらが分岐比可変カプラ54により直列に接続されている回路構成である。分岐比の可変カプラ54は、導波路により簡便に実現できるため、このような復調回路の実現は容易である。2箇所の遅延部は異なる遅延量を持つ。これらの遅延量の決定方法を次に説明する。   As described above, it is difficult to realize the variable delay interference circuit as described above. This is because it is not easy to change the length of the waveguide freely. Therefore, the present invention proposes a circuit configuration that can easily realize the same function. Specifically, as illustrated in FIG. 5B-1, the circuit configuration includes two types of delay units having different delay amounts and these are connected in series by a branching ratio variable coupler 54. Since the branching ratio variable coupler 54 can be easily realized by a waveguide, such a demodulation circuit can be easily realized. The two delay units have different delay amounts. A method of determining these delay amounts will be described next.

図5(a−1)に示したように、遅延量をXビット、(X−dx)ビット、(X−2*dx)ビットで変化させたい場合を考える。Xは最大の遅延量、dxは変化させるステップである。但し、X−2*dxは0より大きな値である。この場合、図5(b−1)における遅延部の遅延量Y1、Y2は、
Y1=(X−2*dx)/2 (式1)
Y2=(X+2*dx)/2 (式2)
で与えられる。
As shown in FIG. 5A-1, consider a case where the delay amount is desired to be changed by X bits, (X-dx) bits, and (X-2 * dx) bits. X is the maximum delay amount, and dx is the step of changing. However, X-2 * dx is a value larger than 0. In this case, the delay amounts Y1 and Y2 of the delay unit in FIG.
Y1 = (X-2 * dx) / 2 (Formula 1)
Y2 = (X + 2 * dx) / 2 (Formula 2)
Given in.

式1、式2で与えられるY1、Y2に遅延量を設定した場合の復調回路の透過スペクトルを図5(b−2)に示す。これは、2つある出力端の片方の透過スペクトルであり、他方の出力端はこれを反転したものである。図5(a−2)のスペクトルと比較すると、異なる透過スペクトルとなる。復調器の構成が異なるため、透過スペクトルも異なる。但し、f0付近の周波数のみに注目すると、図5(a−1)と図5(b−1)は、同等のスペクトルを実現できている。 FIG. 5B-2 shows a transmission spectrum of the demodulation circuit when delay amounts are set in Y1 and Y2 given by Expressions 1 and 2. This is the transmission spectrum of one of the two output ends, and the other output end is an inversion thereof. Compared with the spectrum of FIG. 5A-2, a different transmission spectrum is obtained. Since the demodulator configuration is different, the transmission spectrum is also different. However, paying attention only to the frequency near f 0 , FIGS. 5A-1 and 5B-1 can realize the same spectrum.

ここで注意すべきは、伝送信号の光スペクトル帯域である。伝送信号の光スペクトルは、f0を中心とした限られた帯域のみに存在する。具体的には、信号スペクトル強度の8割以上の光は、1ビット遅延時の遅延干渉回路の周期できまる帯域内に存在し、その領域を伝送信号スペクトル帯域として図5(a−2)および図5(b−2)に示す。復調回路として重要なのは、この伝送信号スペクトル帯域内における復調回路の透過スペクトルとなる。従って、伝送信号スペクトル帯域内で比較すると、理想的な図5(a−1)の可変遅延干渉回路と、本発明で提案する図5(b−1)の可変帯域干渉回路は同等の機能および性能を実現することができる。 What should be noted here is the optical spectrum band of the transmission signal. The optical spectrum of the transmission signal exists only in a limited band centered on f 0 . Specifically, 80% or more of the signal spectrum intensity exists in a band defined by the period of the delay interference circuit at the time of 1-bit delay, and the region is defined as a transmission signal spectrum band as shown in FIG. As shown in FIG. What is important as a demodulation circuit is the transmission spectrum of the demodulation circuit within this transmission signal spectrum band. Therefore, when compared within the transmission signal spectrum band, the ideal variable delay interference circuit of FIG. 5A-1 and the variable band interference circuit of FIG. Performance can be realized.

このように、本発明によれば、伝送路の分散やフィルタによる信号狭窄化により劣化した伝送信号を、分岐比可変カプラの分岐比を調整することで、良好な復調状態を得ることができる。更に、本発明の構成を用いることで、実現可能で簡易な復調回路を実現することができる。より具体的な使用方法としては、図6に示すように、2つの遅延部に位相シフタ62および64を搭載することで、伝送信号の中心周波数にあわせて復調回路の中心周波数f0を調整することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a good demodulated state by adjusting the branch ratio of the branch ratio variable coupler for the transmission signal deteriorated due to the dispersion of the transmission path or the signal narrowing by the filter. Furthermore, by using the configuration of the present invention, it is possible to realize a simple demodulation circuit that can be realized. More specifically, as shown in FIG. 6, phase shifters 62 and 64 are mounted on two delay units to adjust the center frequency f 0 of the demodulation circuit in accordance with the center frequency of the transmission signal. be able to.

また、図7に示すように、伝送路の分散量が多い場合や、フィルタによる狭窄化が多い場合には、分岐比可変カプラの分岐比を100%に設定することで、劣化した伝送信号でも、良好な復調信号に変換することが可能となる。また、伝送路の状態が良好な場合は、分岐比を0%にすることで良好な復調が可能となる。伝送路の分散量や狭窄化に応じて、分岐比を変更することで、良好な復調が実現することができる。   In addition, as shown in FIG. 7, when the dispersion amount of the transmission line is large or when the narrowing due to the filter is large, by setting the branching ratio of the branching ratio variable coupler to 100%, even a deteriorated transmission signal can be obtained. Therefore, it is possible to convert to a good demodulated signal. Further, when the state of the transmission path is good, good demodulation is possible by setting the branching ratio to 0%. Good demodulation can be realized by changing the branching ratio in accordance with the amount of dispersion or narrowing of the transmission path.

ここで最大の遅延量Xに関して、より詳細に述べる。遅延量は、多値差動位相変調光信号の信号間隔とおよそ一致させればよく、必ずしも厳密に一致させる必要はない。なぜならば、多値差動位相変調光信号は有限な時間幅の信号であるため、遅延量が厳密に信号間隔と一致しなくても、復調回路内で前後の信号が干渉できるため、復調動作が可能となる。従って、原理的には、信号間隔Tdに対し、信号幅Twのズレがあってもよい。ここで、信号間隔Tdは、信号の繰り返し周期に相当する時間幅であり、信号幅Twは、信号の強度が0でない時間幅である。従って、最大遅延量Xは、Td−Tw/2<X<Td+Tw/2で設定すればよい。   Here, the maximum delay amount X will be described in more detail. The delay amount may be approximately equal to the signal interval of the multi-level differential phase modulation optical signal, and is not necessarily exactly equal. This is because the multi-level differential phase modulation optical signal is a signal with a finite time width, so even if the delay amount does not exactly match the signal interval, the preceding and following signals can interfere with each other in the demodulation circuit, so that the demodulation operation Is possible. Therefore, in principle, there may be a deviation of the signal width Tw with respect to the signal interval Td. Here, the signal interval Td is a time width corresponding to a signal repetition period, and the signal width Tw is a time width in which the signal strength is not zero. Therefore, the maximum delay amount X may be set as Td−Tw / 2 <X <Td + Tw / 2.

ここまでは、可変帯域干渉回路について説明したが、これを実際に復調回路として使用する場合の構成例を図8に示す。図8(a)は、DBPSK復調回路であり、図8(b)は、DQPSK復調回路である。   Up to this point, the variable band interference circuit has been described. FIG. 8 shows a configuration example when this is actually used as a demodulation circuit. FIG. 8A shows a DBPSK demodulation circuit, and FIG. 8B shows a DQPSK demodulation circuit.

実際に作製した回路の模式図を図9に示す。平面型光波回路としては、Si基板上に堆積した石英系ガラス導波路を用いた。火炎堆積法により、Si基板上に下部クラッド層およびコア層を堆積し、コア層をフォトリソグラフィーおよびエッチングにより形成し、再び火炎堆積法により上部クラッド層を作製した。コア層には、クラッド層と異なり、ゲルマニウムをドープすることで屈折率を高め、導波路を形成した。   FIG. 9 shows a schematic diagram of an actually manufactured circuit. As the planar lightwave circuit, a quartz glass waveguide deposited on a Si substrate was used. A lower cladding layer and a core layer were deposited on the Si substrate by a flame deposition method, the core layer was formed by photolithography and etching, and an upper cladding layer was again produced by the flame deposition method. Unlike the cladding layer, the core layer is doped with germanium to increase the refractive index and form a waveguide.

伝送信号は21.9Gビット/sのDBPSK信号を用いた。遅延量として、1ビット遅延に相当する45psと、37ps、29psの3段階の遅延量を想定して、この遅延量と同等のフィルタ特性を実現するために、式(1)、(2)により遅延量を決定した。この場合、X=45ps、dx=8psとなるため、Y1、Y2はそれぞれ、8ps、37psとなった。   The transmission signal used was a 21.9 Gbit / s DBPSK signal. Assuming a delay amount of three stages of 45 ps corresponding to a 1-bit delay, 37 ps, and 29 ps as a delay amount, in order to realize a filter characteristic equivalent to this delay amount, Equations (1) and (2) are used. The amount of delay was determined. In this case, since X = 45 ps and dx = 8 ps, Y1 and Y2 were 8 ps and 37 ps, respectively.

実験では、分岐比可変カプラとして、位相シフタ91aおよび91bが配置された等長マッハツェンダ干渉回路を用いた。位相シフタ91a、91bを駆動することで、分岐比を0〜100%に可変できる。固定分岐比50%のカプラ92、94、96および98としては、マルチモード干渉カプラ(MMIカプラ)を使用した。   In the experiment, an equal-length Mach-Zehnder interference circuit in which the phase shifters 91a and 91b are arranged is used as the branching ratio variable coupler. The branching ratio can be varied from 0 to 100% by driving the phase shifters 91a and 91b. As the couplers 92, 94, 96 and 98 having a fixed branch ratio of 50%, multimode interference couplers (MMI couplers) were used.

この可変帯域干渉回路を用いて、DBPSK信号の復調実験を行った。波長分散により伝送信号を劣化させながら、所要OSNRを測定した。所要OSNRは、ビットエラーレート(BER)が10-3となる際のOSNRである。比較のため、従来の遅延干渉回路(1ビット遅延)による復調特性も測定した。本実施例で作製した可変帯域干渉回路は、位相シフタ91a、91bにより分岐比可変カプラの分岐比を調整して、最良の復調特性が得られるように調整した。 Using this variable band interference circuit, a DBPSK signal demodulation experiment was performed. The required OSNR was measured while degrading the transmission signal by chromatic dispersion. The required OSNR is an OSNR when the bit error rate (BER) is 10 −3 . For comparison, the demodulation characteristics of a conventional delay interference circuit (1-bit delay) were also measured. The variable band interference circuit fabricated in this example was adjusted so that the best demodulation characteristics were obtained by adjusting the branching ratio of the branching ratio variable coupler by the phase shifters 91a and 91b.

結果を図10に示す。波長分散を増加させると、伝送信号の劣化に伴い、復調信号が劣化する。したがって、所要OSNR量が増加する。しかしながら、従来の遅延干渉回路に比べ、本発明の回路では、劣化量が格段に抑制されていることが分かる。   The results are shown in FIG. When the chromatic dispersion is increased, the demodulated signal is deteriorated as the transmission signal is deteriorated. Therefore, the required OSNR amount increases. However, it can be seen that the degradation amount is remarkably suppressed in the circuit of the present invention as compared with the conventional delay interference circuit.

次に、伝送路のフィルタ特性により伝送信号の帯域狭窄化に対する耐性を調べた。復調器に入力するDBPSK信号の帯域を狭窄化するために、バンドパスフィルタを用いた。バンドパスフィルタの透過帯域幅(3dB帯域)を変化させ、復調特性を調べた。   Next, the resistance against the narrowing of the band of the transmission signal was examined by the filter characteristic of the transmission line. In order to narrow the band of the DBPSK signal input to the demodulator, a band pass filter was used. The demodulation characteristics were examined by changing the transmission bandwidth (3 dB band) of the bandpass filter.

結果を図11に示す。バンドパスフィルタの帯域を狭くして、信号狭窄化を強くすると、伝送信号の劣化に伴い、復調信号も劣化する。そのため、所要OSNR量が大きくなる。しかしながら、その劣化量を従来の復調器と比較すると、劣化具合が抑制されていることが分かる。   The results are shown in FIG. When the band of the band-pass filter is narrowed to increase the signal constriction, the demodulated signal also deteriorates as the transmission signal deteriorates. Therefore, the required OSNR amount is increased. However, comparing the amount of deterioration with a conventional demodulator, it can be seen that the degree of deterioration is suppressed.

ここでは、分岐比可変カプラとして等長マッハツェンダ干渉回路を使用したが、これに限定されるものではなく、分岐比が可変なカプラならばよい。また、固定分岐比カプラとして、MMIカプラを用いたが、これに限定されるものではなく、方向性結合器やXカプラ等でもかまわない。   Here, the isometric Mach-Zehnder interference circuit is used as the branching ratio variable coupler, but the invention is not limited to this, and any coupler having a variable branching ratio may be used. Further, although the MMI coupler is used as the fixed branch ratio coupler, the present invention is not limited to this, and a directional coupler, an X coupler, or the like may be used.

このように、本発明の回路構成により、伝送路の波長分散量やフィルタによる信号狭窄化量に応じて、帯域可変干渉回路を用いることで、良好な復調特性が得られる復調器を簡便に実現できた。   Thus, with the circuit configuration of the present invention, a demodulator capable of obtaining good demodulation characteristics can be easily realized by using a band variable interference circuit according to the chromatic dispersion amount of the transmission line and the signal narrowing amount by the filter. did it.

DBPSKもしくはDQPSK信号の復調器として、非常に低い偏波依存性が要求される場合がある。偏波依存性とは、伝送信号の入射偏波により復調器の遅延量が僅かに変化することである。石英系ガラス導波路は、その屈折率が入射偏波に依存するため、導波路の光路長が入射偏波により変化する。この屈折率の入射偏波依存性は、Si基板に平行な電界成分を持つ光(水平偏波)と垂直な電界成分を持つ光(垂直偏波)との間で発生し、それぞれの光が感じる屈折率の差を、複屈折と呼ぶ。遅延量を正確に制御するためには、複屈折に起因した偏波依存性を解消することが求められる。   As a demodulator of a DBPSK or DQPSK signal, a very low polarization dependency may be required. Polarization dependence means that the delay amount of the demodulator slightly changes depending on the incident polarization of the transmission signal. Since the refractive index of the silica-based glass waveguide depends on the incident polarization, the optical path length of the waveguide changes depending on the incident polarization. The dependence of the refractive index on the incident polarization occurs between light having an electric field component parallel to the Si substrate (horizontal polarization) and light having a vertical electric field component (vertical polarization). The difference in refractive index that is felt is called birefringence. In order to accurately control the delay amount, it is required to eliminate the polarization dependence caused by birefringence.

そこで、導波路の複屈折を解消するために、45度半波長板を用いた構成例を図12に示す。図において、45度半波長板122、124は、水平偏波と垂直偏波とを入れ替える動作をする。従って、ある区間の導波路の中央に配置すると、中間点で偏波が入れ替わるため、区間の平均的な屈折率を光は感じることとなる。従って、複屈折の解消が可能となる。   Therefore, FIG. 12 shows a configuration example using a 45-degree half-wave plate in order to eliminate the birefringence of the waveguide. In the figure, 45-degree half-wave plates 122 and 124 operate to switch between horizontal polarization and vertical polarization. Accordingly, when the light is disposed at the center of the waveguide in a certain section, the polarization is switched at the intermediate point, so that the light feels the average refractive index in the section. Accordingly, birefringence can be eliminated.

実際に実施例1と同様の方法、および、同様の設計により、可変帯域干渉回路を作製し、図12のように2箇所の遅延部の中央に、45度半波長板を配置した。但し、各遅延部に配置した位相シフタは、2分割して、45度半波長板の前後に配置した。なぜなら、位相シフタを配置することで発生する余計な複屈折を解消するためである。これにより、第1の遅延部および第2の遅延部における、遅延量の偏波依存性は解消される。   Actually, a variable band interference circuit was manufactured by the same method and the same design as in Example 1, and a 45-degree half-wave plate was arranged at the center of the two delay portions as shown in FIG. However, the phase shifter arranged in each delay unit was divided into two and arranged before and after the 45 degree half-wave plate. This is to eliminate unnecessary birefringence generated by arranging the phase shifter. Thereby, the polarization dependence of the delay amount in the first delay unit and the second delay unit is eliminated.

以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。   While the present invention has been described with respect to several specific embodiments, the embodiments described herein are merely illustrative in view of the many possible embodiments to which the principles of the present invention can be applied. It is not intended to limit the scope of the invention. The configuration and details of the embodiment exemplified here can be changed without departing from the spirit of the present invention. Further, the illustrative components and procedures may be changed, supplemented, or changed in order without departing from the spirit of the invention.

1 光遅延干渉回路
2 入力導波路
3 光スプリッタ
4 長尺アーム導波路
5 短尺アーム導波路
6、7 出力導波路
8 フォトダイオード対
9 光遅延部
10 光結合器
12 π/2位相推移部
23 光スプリッタ
52 可変遅延部
54 分岐比可変カプラ
62、64 位相シフタ
91 位相シフタ
92、94、96、98 固定分岐比のカプラ
122、124 45度半波長板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical delay interference circuit 2 Input waveguide 3 Optical splitter 4 Long arm waveguide 5 Short arm waveguide 6, 7 Output waveguide 8 Photodiode pair 9 Optical delay part 10 Optical coupler 12 pi / 2 phase transition part 23 Light Splitter 52 Variable delay unit 54 Branch ratio variable coupler 62, 64 Phase shifter 91 Phase shifter 92, 94, 96, 98 Fixed branch ratio coupler 122, 124 45 degree half-wave plate

Claims (7)

多値の差動位相変調された光信号を復調する受信機であって、
前記光信号を分岐する光スプリッタと、
前記光スプリッタによって分岐された光信号間に第1の遅延量の遅延を付与する、長さの異なる導波路から構成された第1の遅延部と、
前記第1の遅延部によって第1の遅延量の遅延が付与された光信号を結合する、分岐比可変の第1のカプラと、
前記第1のカプラから出力される光信号間に前記第1の遅延量とは異なる第2の遅延量の遅延を付与する、長さの異なる導波路から構成された第2の遅延部と、
前記第2の遅延部によって第2の遅延量の遅延が付与された光信号を干渉させる第2のカプラと
を備えたことを特徴とする受信機。
A receiver that demodulates a multilevel differential phase modulated optical signal,
An optical splitter for branching the optical signal;
A first delay unit configured by waveguides having different lengths, which gives a delay of a first delay amount between the optical signals branched by the optical splitter;
A first coupler having a variable branching ratio that couples an optical signal to which a delay of a first delay amount is given by the first delay unit;
A second delay unit configured by waveguides having different lengths, which gives a delay of a second delay amount different from the first delay amount between optical signals output from the first coupler;
A receiver comprising: a second coupler that interferes with an optical signal to which a delay of a second delay amount is given by the second delay unit.
請求項1に記載の受信機であって、
前記第1の遅延量と前記第2の遅延量との和は、前記光信号の信号間隔に略等しくなるように設定されたことを特徴とする受信機。
The receiver according to claim 1, wherein
The receiver according to claim 1, wherein the sum of the first delay amount and the second delay amount is set to be substantially equal to a signal interval of the optical signal.
請求項1または2に記載の受信機であって、
前記第1および第2の遅延部の各々は、一方の導波路に位相シフタが配置されたことを特徴とする受信機。
The receiver according to claim 1 or 2,
Each of the first and second delay units includes a phase shifter disposed in one waveguide.
請求項1から3のいずれかに記載の受信機であって、
前記第2のカプラは、2つの出力を有し、各出力に受光素子が接続されたことを特徴とする受信機。
The receiver according to any one of claims 1 to 3,
The receiver, wherein the second coupler has two outputs, and a light receiving element is connected to each output.
請求項1から4のいずれかに記載の受信機であって、
前記第1のカプラは、各アーム導波路に位相シフタを備えた等長マッハツェンダ干渉回路から構成され各アーム導波路に位相シフタを備えたことを特徴とする受信機。
The receiver according to any one of claims 1 to 4,
The first coupler comprises a isometric Mach-Zehnder interference circuit having a phase shifter in each arm waveguide, and each arm waveguide has a phase shifter.
請求項1から5のいずれかに記載の受信機であって、
前記第1および第2の遅延部の少なくともいずれか一方は、前記長さの異なる導波路を横断する45度半波長板を備えたことを特徴とする受信機。
The receiver according to any one of claims 1 to 5,
At least one of the first delay unit and the second delay unit includes a 45-degree half-wave plate that traverses the waveguides having different lengths.
請求項1から6のいずれかに記載の受信機であって、
前記光信号は、DBPSKまたはDQPSK信号であることを特徴とする受信機。
The receiver according to any one of claims 1 to 6,
The receiver, wherein the optical signal is a DBPSK or DQPSK signal.
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