JP5506955B2 - 光通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、データ信号の変調方式として、多値位相変調方式を採用している光通信装置に関するものである。

図１６は以下の特許文献１に開示されている光通信装置を示す構成図である。
この光通信装置には、光源１０１から出射された光をデータ発生器１０２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂにしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器１０３が実装されている。
即ち、ドライバ１０４ａがデータ発生器１０２から発生されたデータ信号ＤａにしたがってＩｃｈを制御し、ドライバ１０４ｂがデータ発生器１０２から発生されたデータ信号ＤｂにしたがってＱｃｈを制御することで、多値位相変調を行っている。

ただし、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に、制御タイミング差（データスキュー）が生じると、マッハツェンダ変調器１０３により変調された光信号を伝送路に出力しても、受信側の対向装置が、その光信号から正しいデータを復号することができなくなるデータ受信誤りが発生することがある。
そこで、この光通信装置では、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューを次のようにして解消している。

まず、同期検波回路１０５は、低周波ディザ発生源１０５ａから発生された低周波ディザをデータ発生器１０２から発生されたデータ信号Ｄｂに重畳する。
そして、同期検波回路１０５は、光分配器１０７がマッハツェンダ変調器１０３により変調された光信号の一部を分配し、光検出器１０８が光分配器１０７により分配された光信号を検出すると、その光信号を低周波ディザによって同期検波し、その検波結果にしたがって遅延素子１０６の遅延量を制御する。
このようにして、遅延素子１０６の遅延量が適正に制御されると、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが解消される。

ただし、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューであれば（データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが１ｂｉｔ以内である場合）、遅延素子１０６の遅延量を制御することで解消されるが、データ発生器１０２から発生されるデータ信号Ｄａ，Ｄｂのパターンが、既知の特定パターンではなく、未知のパターンであるため、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂの先頭位置を特定することができない。
そのため、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューである場合（データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが１ｂｉｔ以上である場合）、遅延素子１０６の遅延量を制御しても、１ｂｉｔ以上のずれが残ることが考えられる。

例えば、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが０ｂｉｔ〜１ｂｉｔの範囲であれば、遅延素子１０６の遅延量を制御することで、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが解消されるが、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが１ｂｉｔ〜２ｂｉｔの範囲であれば、遅延素子１０６の遅延量を制御しても、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが１ｂｉｔだけ残ることが考えられる。
また、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが２ｂｉｔ〜３ｂｉｔの範囲であれば、遅延素子１０６の遅延量を制御しても、データ信号Ｄａとデータ信号Ｄｂのずれが２ｂｉｔだけ残ることが考えられる。

特開２０１０−１３０３２３号公報（例えば、段落番号［００３０］から［００４１］、図１）

従来の光通信装置は以上のように構成されているので、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューである場合、遅延素子１０６の遅延量を制御しても、１ｂｉｔ以上のずれが残り、データ受信誤りの発生を抑制することができない課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューである場合でも、そのデータスキューを解消して、データ受信誤りの発生を抑制することができる光通信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光通信装置は、光を出射する光源と、特定パターンのデータ信号を発生するとともに、その特定パターンのデータ信号と逆位相のデータ信号を発生する特定パターン発生手段と、光源から出射された光を特定パターン発生手段から発生されたデータ信号にしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器と、マッハツェンダ変調器から出力された光信号の所定期間の累積信号パワーを検出する光信号パワー検出手段と、光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが小さくなるように、特定パターン発生手段とマッハツェンダ変調器の間に挿入されている遅延素子の遅延量を制御する遅延量制御手段とを備え、光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になるまで、遅延量制御手段が遅延素子の遅延量を制御するようにしたものである。

この発明によれば、光を出射する光源と、特定パターンのデータ信号を発生するとともに、その特定パターンのデータ信号と逆位相のデータ信号を発生する特定パターン発生手段と、光源から出射された光を特定パターン発生手段から発生されたデータ信号にしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器と、マッハツェンダ変調器から出力された光信号の所定期間の累積信号パワーを検出する光信号パワー検出手段と、光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが小さくなるように、特定パターン発生手段とマッハツェンダ変調器の間に挿入されている遅延素子の遅延量を制御する遅延量制御手段とを備え、光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になるまで、遅延量制御手段が遅延素子の遅延量を制御するように構成したので、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューである場合でも、そのデータスキューを解消して、データ受信誤りの発生を抑制することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による光通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による光通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になっている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になっている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}がゼロになっている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による光通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による光通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になっている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による光通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による光通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による光通信装置を示す構成図である。 特許文献１に開示されている光通信装置を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光通信装置を示す構成図である。
図１において、光源１は連続光を出射するモジュールである。
データ発生器２は対向装置に送信するデータ信号Ｄａ，Ｄｂを発生するモジュールである。
パターン発生器３は特定パターンのデータ信号Ｐａを発生するとともに、その特定パターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂ（データ信号Ｐａと干渉すると、打ち消しあうデータ信号）を発生するモジュールである。
ただし、パターン発生器３は、当初はパターン幅が長いデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生し、遅延量決定器１２の指示の下で、発生するデータ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を段階的に短くしていくようにする。
なお、パターン発生器３は特定パターン発生手段を構成している。

データ信号選択器４は光通信装置の起動時にはパターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂを選択し、光通信装置の起動完了後にはデータ発生器２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂを選択するモジュールである。なお、データ信号選択器４はデータ信号選択手段を構成している。
遅延素子５はデータ信号選択器４により選択されたデータ信号Ｐｂ又はデータ信号Ｄｂに遅延を与えるモジュールである。遅延量の初期値をＤ０とする。

ドライバ６ａはデータ信号選択器４により選択されたデータ信号Ｐａ又はデータ信号Ｄａを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐａ又はデータ信号Ｄａをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｉｃｈを制御するモジュールである。
ドライバ６ｂはデータ信号選択器４により選択されたデータ信号Ｐｂ又はデータ信号Ｄｂを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐｂ又はデータ信号Ｄｂをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｑｃｈを制御するモジュールである。

バイアス電源７はバイアス電圧をマッハツェンダ変調器８に与える電源である。
マッハツェンダ変調器８は光導波路８ａが内部で４つに分岐しており、光源１から出射された連続光をドライバ６ａ，６ｂにより増幅されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂ又はデータ信号Ｄａ，Ｄｂにしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を光カプラ９に出力するモジュールである。

光カプラ９はマッハツェンダ変調器８から出力された光信号の一部を分岐するモジュールである。なお、光カプラ９は光信号検出手段を構成している。
光検出器１０は光カプラ９により分岐された光信号を検出するモジュールである。なお、光検出器１０は光信号検出手段を構成している。

信号パワー検出器１１は光検出器１０により検出された光信号の信号パワーを検出するモジュールであり、光信号パワー検出手段を構成している。
遅延量決定器１２は信号パワー検出器１１により検出された光信号の信号パワーが基準値を上回っている場合、その信号パワーが小さくなるような遅延量を決定して、その遅延量を遅延素子５に設定し、その信号パワーが基準値以下であれば、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示をパターン発生器３に出力するモジュールである。
なお、信号パワー検出器１１及び遅延量決定器１２から遅延量制御手段が構成されている。
図２はこの発明の実施の形態１による光通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
まず、パターン発生器３は、例えば、光通信装置の起動時や、通信異常が発生して対向装置とデータ通信が不可能になる通信異常時などに起動し、パターン幅が十分に長い特定パターン（例えば、数十ビット以上のパターン幅を有する特定パターン）のデータ信号Ｐａを発生するとともに、その特定パターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂを発生する（ステップＳＴ１）。
ここで、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂは、逆位相の信号であるため、互いの信号が干渉すると、打ち消し合ってゼロになる。

データ信号選択器４は、光通信装置の起動時（あるいは、通信異常時など）であれば（ステップＳＴ２）、パターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂを選択する（ステップＳＴ３）。
ここでは説明の便宜上、光通信装置の起動時であるとして、データ信号選択器４がパターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂを選択するものとする。
なお、光通信装置の起動完了後（あるいは、通信異常解消後など）には、後述するように、データ発生器２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂを選択する（ステップＳＴ１３）。

ドライバ６ａは、データ信号選択器４が特定パターンのデータ信号Ｐａを選択すると、そのデータ信号Ｐａを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐａをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｉｃｈを制御する（ステップＳＴ４）。
ドライバ６ｂは、データ信号選択器４が特定パターンのデータ信号Ｐｂを選択すると、そのデータ信号Ｐｂを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐｂをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｑｃｈを制御する（ステップＳＴ４）。

マッハツェンダ変調器８は、ドライバ６ａ，６ｂによりＩｃｈ，Ｑｃｈが制御されることで、光源１から出射された連続光を特定パターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂにしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を光カプラ９に出力する（ステップＳＴ５）。
この時点では、未だ遅延素子５の遅延量は初期値Ｄ０のままであり、適正に制御されていないので、図３に示すように、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間にデータスキューが発生しているものとする。

光カプラ９は、マッハツェンダ変調器８から出力された光信号の一部を分岐して、一部の光信号を光検出器１０に出力する。
光検出器１０は、光カプラ９から出力された光信号を検出し、その光信号を信号パワー検出器１１に出力する（ステップＳＴ６）。
データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂは、上述したように、互いの信号が干渉すると、打ち消し合ってゼロになるため、図３に示すように、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっている時間帯では、光検出器１０の出力がゼロになっている。
一方、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっていない時間帯では、互いの信号が干渉しておらず、打ち消し合わないので、光検出器１０が光信号を検出して出力が有の状態になる。

信号パワー検出器１１は、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューの大きさを把握するために、所定期間内の光検出器１０の出力を累積することで、光検出器１０により検出された光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出する（ステップＳＴ７）。
光検出器１０の出力が有る時間帯は、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂがずれている時間帯であるため、所定期間内の光検出器１０の出力の累積結果は、データスキューの大きさを示す指標となる。

遅延量決定器１２は、信号パワー検出器１１が光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出すると、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}と予め設定されている基準値Ｔｈを比較する（ステップＳＴ８）。基準値Ｔｈとしては、例えば、許容可能なデータスキューの上限値に対応する信号パワー値などが設定される。
遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている場合（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}＞Ｔｈ）、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が小さくなるような遅延量Ｄを決定する（ステップＳＴ９）。
例えば、Ｉｃｈに対するＱｃｈの遅れが大きいために、信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が大きくなっている場合、現在、遅延素子５に設定されている遅延量を小さくする必要があるため、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}の値に反比例する遅延量Ｄ１（＜Ｄ０）を決定する。

遅延量決定器１２は、遅延素子５の遅延量Ｄを決定すると、その遅延量Ｄ１を遅延素子５に設定する（ステップＳＴ１０）。
これにより、パターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐｂに対する遅延量が変化し、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが小さくなる。
ただし、ＩｃｈがＱｃｈより遅れている場合には、遅延量Ｄを小さな値Ｄ１に変更することで、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが大きくなる。

信号パワー検出器１１は、遅延量決定器１２が遅延量Ｄ１を遅延素子５に設定すると、上記と同様にして、ステップＳＴ４〜ＳＴ６の処理が実施されたのち、光検出器１０により検出された光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出する（ステップＳＴ７）。
遅延量決定器１２は、信号パワー検出器１１が光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出すると、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}と予め設定されている基準値Ｔｈを比較する（ステップＳＴ８）。
遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている場合（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}＞Ｔｈ）、今回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が、前回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}より小さくなっていれば、未だＩｃｈに対するＱｃｈの遅れが大きいが、データスキューが小さくなる方向に向かっているので、前回の遅延量Ｄ１より小さな遅延量Ｄ２を決定する。
一方、今回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が、前回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}より大きくなっていれば、ＩｃｈがＱｃｈより遅れていた可能性が高いので、前々回の遅延量Ｄ０より大きな遅延量Ｄ３を決定する。

遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になるまで、遅延量Ｄを決定して、その遅延量Ｄを遅延素子５に設定する処理を繰り返し実行する。
遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になると（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}≦Ｔｈ）、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示をパターン発生器３に出力する（ステップＳＴ１１）。
図４は光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になっている状態のＩｃｈ，Ｑｃｈ及び光検出器出力を示す説明図である。

なお、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になると（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}≦Ｔｈ）、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする理由は、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂの先頭位置を特定する上では、パターン幅が長いデータ信号Ｐａ，Ｐｂの方が有利であるが、パターン幅が短いデータ信号Ｐａ，Ｐｂの方が、所定期間内において、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっていない時間帯が増えるため（例えば、パターン幅が長い図４の例では、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっていない時間帯が５の時間帯で表されているが、パターン幅が短い図５の例では、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっていない時間帯が１０の時間帯で表されている）、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}に対して、データスキューの大きさがより正確に反映されるからである。

パターン発生器３は、遅延量決定器１２からデータ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示を受けると、先に発生しているデータ信号Ｐａ，Ｐｂよりパターン幅が短いデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生する（ステップＳＴ１２）。
以下、ステップＳＴ２〜ＳＴ１０の処理を同様に実施する。
これにより、前回よりパターン幅が短いデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生した当初では、例えば、図５に示すように、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っていても、図６に示すように、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下の状態に遷移する。
遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になると（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}≦Ｔｈ）、更に、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示をパターン発生器３に出力する（ステップＳＴ１１）。

パターン発生器３は、遅延量決定器１２からデータ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示を受けると、先に発生しているデータ信号Ｐａ，Ｐｂよりパターン幅が更に短いデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生する（ステップＳＴ１２）。
以下、ステップＳＴ２〜ＳＴ１０の処理を同様に実施する。
これにより、前回よりパターン幅が短いデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生した当初では、例えば、図７に示すように、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っていても、図８に示すように、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下の状態に遷移する。

図８の例では、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}がゼロになっており、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが解消されている。
遅延量決定器１２は、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが解消されると、遅延量の設定処理を終了する。
この実施の形態１では、パターン発生器３が遅延量決定器１２の指示の下、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を２回変更する例を示したが、これは一例に過ぎず、３回以上変更してもよい。

データ信号選択器４は、遅延量決定器１２による遅延量の設定処理が終了して、起動が完了すると（ステップＳＴ２）、データ発生器２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂを選択する（ステップＳＴ１３）。
これにより、光通信装置は、対向装置とのデータ通信を開始する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、連続光を出射する光源１と、起動時に特定パターンのデータ信号Ｐａを発生するとともに、その特定パターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂを発生するパターン発生器３と、光源１から出射された連続光をパターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂにしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器８と、マッハツェンダ変調器８から出力された光信号を検出する光検出器１０と、光検出器１０により検出された光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出する信号パワー検出器１１と、信号パワー検出器１１により検出された信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が小さくなるように、遅延素子５の遅延量Ｄを制御する遅延量決定器１２とを備え、パターン発生器３から発生されるデータ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅が段階的に短くなり、各パターン幅の段階で、信号パワー検出器１１により検出された信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になるまで、遅延量決定器１２が遅延素子５の遅延量Ｄを制御するように構成したので、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間のデータスキューが、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューである場合でも、そのデータスキューを解消して、データ受信誤りの発生を抑制することができる効果を奏する。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による光通信装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
パターン発生器２１は周期的に変化するランダムパターン（例えば、疑似ランダムパターン）のデータ信号Ｐａを発生するとともに、そのランダムパターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂ（データ信号Ｐａと干渉すると、打ち消しあうデータ信号）を発生するモジュールである。
パターン発生器２１は、図１のパターン発生器３と異なり、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を段階的に短くする変更は行わない。
なお、パターン発生器２１は特定パターン発生手段を構成している。

遅延量決定器２２は信号パワー検出器１１により検出された光信号の信号パワーが基準値を上回っている場合、その信号パワーが小さくなるような遅延量を決定して、その遅延量を遅延素子５に設定するモジュールである。
遅延量決定器２２は、図１の遅延量決定器１２と異なり、信号パワーが基準値以下になっても、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を短くする指示をパターン発生器２１に出力することはない。
なお、遅延量決定器２２は遅延量制御手段を構成している。
図１０はこの発明の実施の形態２による光通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
まず、パターン発生器２１は、光通信装置の起動時や、通信異常が発生して対向装置とデータ通信が不可能になる通信異常時などに起動し、パターン幅が十分に長いランダムパターン（例えば、疑似ランダムパターン）のデータ信号Ｐａを発生するとともに、そのランダムパターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂを発生する（ステップＳＴ２１）。
ここで、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂは、逆位相の信号であるため、互いの信号が干渉すると、打ち消し合ってゼロになる。

データ信号選択器４は、光通信装置の起動時（あるいは、通信異常時など）であれば（ステップＳＴ２２）、パターン発生器２１から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂを選択する（ステップＳＴ２３）。
ここでは説明の便宜上、光通信装置の起動時であるとして、データ信号選択器４がパターン発生器２１から発生されたデータ信号Ｐａ，Ｐｂを選択するものとする。
なお、光通信装置の起動完了後（あるいは、通信異常解消後など）には、後述するように、データ発生器２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂを選択する（ステップＳＴ３１）。

ドライバ６ａは、データ信号選択器４がランダムパターンのデータ信号Ｐａを選択すると、そのデータ信号Ｐａを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐａをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｉｃｈを制御する（ステップＳＴ２４）。
ドライバ６ｂは、データ信号選択器４がランダムパターンのデータ信号Ｐｂを選択すると、そのデータ信号Ｐｂを増幅し、増幅後のデータ信号Ｐｂをマッハツェンダ変調器８の電極８ｂに与えることで、Ｑｃｈを制御する（ステップＳＴ２４）。

マッハツェンダ変調器８は、ドライバ６ａ，６ｂによりＩｃｈ，Ｑｃｈが制御されることで、光源１から出射された連続光をランダムパターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂにしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を光カプラ９に出力する（ステップＳＴ２５）。
この時点では、未だ遅延素子５の遅延量は初期値Ｄ０のままであり、適正に制御されていないので、図１１に示すように、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間にデータスキューが発生しているものとする。

光カプラ９は、マッハツェンダ変調器８から出力された光信号の一部を分岐して、一部の光信号を光検出器１０に出力する。
光検出器１０は、光カプラ９から出力された光信号を検出し、その光信号を信号パワー検出器１１に出力する（ステップＳＴ２６）。
データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂは、上述したように、互いの信号が干渉すると、打ち消し合ってゼロになるため、図１１に示すように、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっている時間帯では、光検出器１０の出力がゼロになっている。
一方、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂが重なっていない時間帯では、互いの信号が干渉しておらず、打ち消し合わないので、光検出器１０が光信号を検出して出力が有の状態になる。

信号パワー検出器１１は、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューの大きさを把握するために、所定期間内の光検出器１０の出力を累積することで、光検出器１０により検出された光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出する（ステップＳＴ２７）。
光検出器１０の出力が有る時間帯は、データ信号Ｐａとデータ信号Ｐｂがずれている時間帯であるため、所定期間内の光検出器１０の出力の累積結果は、データスキューの大きさを示す指標となる。

遅延量決定器２２は、信号パワー検出器１１が光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出すると、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}と予め設定されている基準値Ｔｈを比較する（ステップＳＴ２８）。
遅延量決定器１２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている場合（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}＞Ｔｈ）、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が小さくなるような遅延量Ｄを決定する（ステップＳＴ２９）。
例えば、Ｉｃｈに対するＱｃｈの遅れが大きいために、信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が大きくなっている場合、現在、遅延素子５に設定されている遅延量を小さくする必要があるため、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}の値に反比例する遅延量Ｄ１（＜Ｄ０）を決定する。

遅延量決定器２２は、遅延素子５の遅延量Ｄを決定すると、その遅延量Ｄ１を遅延素子５に設定する（ステップＳＴ３０）。
これにより、パターン発生器３から発生されたデータ信号Ｐｂに対する遅延量が変化し、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが小さくなる。
ただし、ＩｃｈがＱｃｈより遅れている場合には、遅延量Ｄを小さな値Ｄ１に変更することで、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが大きくなる。

信号パワー検出器１１は、遅延量決定器２２が遅延量Ｄ１を遅延素子５に設定すると、上記と同様にして、ステップＳＴ２４〜ＳＴ２６の処理が実施されたのち、光検出器１０により検出された光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出する（ステップＳＴ２７）。
遅延量決定器２２は、信号パワー検出器１１が光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}を検出すると、その信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}と予め設定されている基準値Ｔｈを比較する（ステップＳＴ２８）。
遅延量決定器２２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っている場合（Ｓ_{ｐｏｗｅｒ}＞Ｔｈ）、今回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が、前回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}より小さくなっていれば、未だＩｃｈに対するＱｃｈの遅れが大きいが、データスキューが小さくなる方向に向かっているので、前回の遅延量Ｄ１より小さな遅延量Ｄ２を決定する。
一方、今回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が、前回の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}より大きくなっていれば、ＩｃｈがＱｃｈより遅れていた可能性が高いので、前々回の遅延量Ｄ０より大きな遅延量Ｄ３を決定する。

遅延量決定器２２は、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下になるまで、遅延量Ｄを決定して、その遅延量Ｄを遅延素子５に設定する処理を繰り返し実行する。
これにより、ランダムパターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂを発生した当初では、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈを上回っていても、図１２に示すように、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}が基準値Ｔｈ以下の状態に遷移する。

図１２の例では、光信号の信号パワーＳ_{ｐｏｗｅｒ}がゼロになっており、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが解消されている。
遅延量決定器２２は、ＩｃｈとＱｃｈのチャンネル間に発生しているデータスキューが解消されると、遅延量の設定処理を終了する。

データ信号選択器４は、遅延量決定器２２による遅延量の設定処理が終了して、起動が完了すると（ステップＳＴ２２）、データ発生器２から発生されたデータ信号Ｄａ，Ｄｂを選択する（ステップＳＴ３１）。
これにより、光通信装置は、対向装置とのデータ通信を開始する。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、パターン発生器２１が、周期的に変化するランダムパターンのデータ信号Ｐａを発生するとともに、そのランダムパターンのデータ信号Ｐａと逆位相のデータ信号Ｐｂを発生するように構成したので、図１のパターン発生器３のように、データ信号Ｐａ，Ｐｂのパターン幅を段階的に短くする変更を行うことなく、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューを解消して、データ受信誤りの発生を抑制することができる効果を奏する。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、マッハツェンダ変調器８の光導波路８ａが内部で４つに分岐されているものを示したが、図１３に示すように、光導波路８ａが内部で８つに分岐されて、マッハツェンダ変調器８がＩチャンネル及びＱチャンネルの４値変調を行うものである場合、パターン発生器３（または、図９のパターン発生器２１）がマッハツェンダ変調器８における任意の２つのチャンネルを順番に選択してデータ信号Ｐａ，Ｐｂを与えるようにしてもよい。
図１３において、ＨＷＰ（Ｈａｌｆ Ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ）は半波長板、ＰＢＣ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）は偏波カプラである。

具体的には、パターン発生器３（または、図９のパターン発生器２１）が、例えば、特定パターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂをドライバ６ａ，６ｂに出力することにより、上側二つの干渉系のチャンネル間データスキューの調整を行う。
次に、特定パターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂをドライバ６ｂ，６ｃに出力し、ドライバ６ｂを基準にして、中側二つの干渉系のチャンネル間データスキューの調整を行う。
最後に、特定パターンのデータ信号Ｐａ，Ｐｂをドライバ６ｃ，６ｄに出力し、ドライバ６ｃを基準にして、下側二つの干渉系のチャンネル間データスキューの調整を行う。
これにより、全チャンネル間のデータスキューの調整が完了し、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
図１４はこの発明の実施の形態４による光通信装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
接続先切替器３１は起動時には光検出器１０を信号パワー検出器１１と接続しているが、遅延量決定器１２による遅延量の設定処理が終了して起動が完了すると、光検出器１０の接続先を同期検波回路３２側に切り替えるモジュールである。
同期検波回路３２は光検出器１０により検出された光信号を同期検波し、その検波結果にしたがって遅延素子５の遅延量Ｄを制御することで、起動完了後の通常動作時における１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューを解消する処理を実施する。
なお、接続先切替器３１及び同期検波回路３２から起動完了後制御手段が構成されている。

同期検波回路３２の低周波ディザ発生源３２ａは低周波ディザ（例えば、サイン波、矩形波）を発生する電源である。
ミキサ３２ｂは光検出器１０の検出信号（検出した光信号に対応する電気信号）と低周波ディザ発生源３２ａから発生された低周波ディザを乗算し、その乗算結果を同期検波出力としてＬＰＦ３２ｃに出力する。
ＬＰＦ３２ｃはローパスフィルタであり、ミキサ３２ｂの同期検波出力に含まれている高周波成分を除去する。
制御器３２ｄはＬＰＦ３２ｃにより高周波成分が除去された同期検波出力がゼロになるような制御電圧を生成する。
加算器３２ｅは制御器３２ｄにより生成された制御電圧と低周波ディザ発生源３２ａから発生された低周波ディザを加算し、その加算結果を遅延量Ｄとして遅延素子５に設定する。

上記実施の形態１〜３では、光通信装置の起動時に遅延素子５の遅延量Ｄを調整して、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューを解消するものを示したが、光通信装置の起動完了後の通常動作時に、１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューが発生することがある。
そこで、この実施の形態４では、起動完了後の通常動作時における１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューを解消するために、同期検波回路３２を実装している。

即ち、光通信装置の起動時には、接続先切替器３１が、光検出器１０を信号パワー検出器１１と接続することにより、上記実施の形態１〜３と同様にして、１ｂｉｔ以上（マルチビット）のデータスキューを解消する。
一方、光通信装置の起動完了後の通常動作時には、接続先切替器３１が、光検出器１０の接続先を同期検波回路３２側に切り替えるようにする。
同期検波回路３２は、接続先切替器３１によって光検出器１０が接続されると、光検出器１０により検出された光信号を同期検波し、その検波結果にしたがって遅延素子５の遅延量Ｄを制御することで、１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューを解消する。
同期検波回路３２の処理内容自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、同期検波回路３２が光検出器１０により検出された光信号を同期検波し、その検波結果にしたがって遅延素子５の遅延量Ｄを制御するように構成したので、起動完了後の通常動作時における１ｂｉｔ以下（サブビット）のデータスキューを解消することができる効果を奏する。

この実施の形態４では、接続先切替器３１及び同期検波回路３２を図１の光通信装置に適用するものを示したが、図１５に示すように、図９の光通信装置に適用するようにしてもよいし、図１３の光通信装置に適用するようにしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る光通信装置は、多値位相変調方式を用いて、波長多重を行う波長多重光通信システムに適している。

１ 光源、２ データ発生器、３，２１ パターン発生器（特定パターン発生手段）、４ データ信号選択器（データ信号選択手段）、５，５ａ，５ｂ，５ｃ 遅延素子、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ドライバ、７ バイアス電源、８ マッハツェンダ変調器、８ａ 光導波路、８ｂ 電極、９ 光カプラ、（光信号検出手段）、１０ 光検出器（光信号検出手段）、１１ 信号パワー検出器（光信号パワー検出手段、遅延量制御手段）、１２，２２ 遅延量決定器（遅延量制御手段）、３１ 接続先切替器（起動完了後制御手段）、３２ 同期検波回路（起動完了後制御手段）、３２ａ 低周波ディザ発生源、３２ｂ ミキサ、３２ｃ ＬＰＦ、３２ｄ 制御器、３２ｅ 加算器、１０１ 光源、１０２ データ発生器、１０３ マッハツェンダ変調器、１０４ａ，１０４ｂ ドライバ、１０５ 同期検波回路、１０５ａ 低周波ディザ発生源、１０６ 遅延素子、１０７ 光分配器、１０８ 光検出器。

Claims (5)

1. 光を出射する光源と、特定パターンのデータ信号を発生するとともに、上記特定パターンのデータ信号と逆位相のデータ信号を発生する特定パターン発生手段と、上記光源から出射された光を上記特定パターン発生手段から発生されたデータ信号にしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器と、上記マッハツェンダ変調器から出力された光信号の所定期間の累積信号パワーを検出する光信号パワー検出手段と、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが小さくなるように、上記特定パターン発生手段と上記マッハツェンダ変調器の間に挿入されている遅延素子の遅延量を制御する遅延量制御手段とを備え、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になるまで、上記遅延量制御手段が上記遅延素子の遅延量を制御することを特徴とする光通信装置。
2. 上記遅延量制御手段は、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になると、上記特定パターン発生手段から発生されるデータ信号のパターン幅を短く変更し、さらに、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になるまで、遅延素子の遅延量を制御することを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
3. 上記特定パターン発生手段から発生されるデータ信号に係る特定パターンが、周期的に変化するランダムパターンであることを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
4. 光を出射する光源と、送信対象のデータ信号を発生するデータ発生器と、特定パターンのデータ信号を発生するとともに、上記特定パターンのデータ信号と逆位相のデータ信号を発生する特定パターン発生手段と、上記特定パターン発生手段から発生されたデータ信号と上記データ発生器から発生されたデータ信号のどちらか一方を選択するデータ信号選択手段と、上記光源から出射された光を上記データ信号選択手段により選択されたデータ信号にしたがって多値位相変調し、変調後の光信号を出力するマッハツェンダ変調器と、上記マッハツェンダ変調器から出力された光信号を検出する光信号検出手段と、上記光信号検出手段により検出された光信号の所定期間の累積信号パワーを検出する光信号パワー検出手段と、上記データ信号選択手段が上記特定パターン発生手段から発生されたデータ信号を選択している時に、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが小さくなるように、上記データ信号選択手段と上記マッハツェンダ変調器の間に挿入されている遅延素子の遅延量を制御する遅延量制御手段とを備え、上記光信号パワー検出手段により検出された光信号の信号パワーが基準値以下になるまで、上記遅延量制御手段が上記遅延素子の遅延量を制御することを特徴とする光通信装置。
5. 上記データ信号選択手段が上記データ発生器から発生されたデータ信号を選択している時に、上記光信号検出手段により検出された光信号を低周波ディザで同期検波し、その検波結果にしたがって遅延素子の遅延量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の光通信装置。

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