JP5812110B2 - 光受信器及び光受信器の制御方法 - Google Patents
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Description
ここで、VはADCへ入力される信号の振幅(V)、ηは信号光をADCへの入力信号に変換する際の変換効率(V/W)、Psigは受光素子へ入力される信号光の強度(W)、PLOは受光素子へ入力されるLO光の強度(W)である。
本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である光受信器100の構成を示す図である。図1において、光受信器100は、PBS(polarization beam splitter)3a及び3b、90度ハイブリッド4a及び4b、LO光発生部9及びPD(photo diode)5a〜5hを備える。光受信器100は、さらに、アンプ6a〜6d、ADC7a〜7d、デジタル信号処理部8、モニタ部21及び制御部22を備える。
(第1の実施形態の動作の説明)
図2は、光受信器100における、PD5a〜5hに入力される信号光強度Psigの範囲とアンプ6a〜6dから出力される信号の振幅Vの範囲との関係を示す図である。図2の横軸はPD5a〜5hに入力される信号光の強度Psigを示し、縦軸はアンプ6a〜6dが出力する電気信号の振幅を示す。アンプ6a〜6dから出力された信号の振幅は、ADC7a〜7dへ入力される信号の振幅に等しい。ADC7a〜7dへ入力される信号の振幅は、一般に電圧で規定される。
すなわち、(Psig)1/2を横軸に取ることにより、PD5a〜5hで受光される信号光の強度Psigの平方根と、アンプ6a〜6dが出力する電気信号の振幅Vと、の関係は、図2に示すように直線で表される。図2において、(Pmin)1/2及び(Pmax)1/2は、PD5a〜5hで受光される信号光の強度Psigがそれぞれ最小値及び最大値の場合の(Psig)1/2の値を示す。また、Vmin及びVmaxは、アンプ6a〜6dから出力される信号の振幅が、それぞれADC7a〜7dで許容される最小値及び最大値の場合の、Vの値を示す。
KB=[ηPD×(PLO)1/2]×ηB ・・・(4)
図2の点Pは、(Psig)1/2=(Pmin)1/2、すなわち信号光の強度が最小(Pmin)の場合に、アンプ6a〜6dから出力される信号の振幅がADC7a〜7dで許容される最小値(Vmin)を満足する点を示す。そして、点Pを通る直線Aの傾きKAはその際のアンプ6a〜6dの利得ηAに対応する。しかしながら、アンプ6a〜6dを直線Aに対応する一定の利得で使用すると、信号光の強度Psigが大きくなった場合に、Psig<PmaxであってもADC7a〜7dへ入力される信号の振幅VがVmaxを超える(点P1)。
=[(ηPD×ηamp)×(PLO)1/2]×(Psig)1/2 ・・・(5)
式(5)から、ηampは下式で求められる。
ここで、LO光の強度の設定の際にηPD×(PLO)1/2が所定の一定値Gとなるように、PLOが調整される。すなわち、PLO=(G/ηPD)2である。そうすると、ηampの値は式(7)のように表される。
式(7)を用いると、量子効率ηPD及びLO光の強度PLOが未知であっても、Psigを変化させた場合のADC入力信号の振幅Vの範囲が許容入力範囲を超えない利得ηampの範囲を求めることができる。このように、PLO=(G/ηPD)2となるとようにPLOを調整することにより、LO光の強度PLOの設定前であっても、利得ηampが制御される範囲を知ることができる。その結果、光受信器の製造時にアンプ6a〜6dが使用される利得の範囲で最適な回路の調整が可能となる。さらに、光受信器の製造時に、LO光の強度の設定工程とアンプ6a〜6dの利得ηampの設定工程との実施順序を自由に決定することができる。
図3は、本発明の第2の実施形態の光受信器200の構成を示す図である。図3において、光受信器200は、PBS3a及び3b、90度ハイブリッド4a及び4b、LO光発生部9及びPD5a〜5hを備える。光受信器200は、さらに、アンプ6a〜6d、ADC7a〜7d、デジタル信号処理部8、モニタ部31a〜31d及び制御部23を備える。
図4は、本発明の第3の実施形態の光受信器300の構成を示す図である。図4において、光受信器300は、PBS3a及び3b、90度ハイブリッド4a及び4b、LO光発生部9及びPD5a〜5hを備える。光受信器300は、さらに、アンプ6a〜6d、ADC7a〜7d、デジタル信号処理部8を備える。
図6は、本発明の第4の実施形態の光受信器の構成を示す図である。光受信器400は、局発光発振部401と、光混合部402と、受光部403と、増幅部404と、信号処理回路405と、を備える。
局発光発振部401は、一定の強度の局部発振光406を発生する。光混合部402は、局部発振光406と第1の信号光407とを混合して、第2の信号光408として出力する。受光部403は、第2の信号光408を電気信号に変換して第1の電気信号409として出力する。増幅部404は、第1の電気信号409を所定の利得で増幅して第2の電気信号410として出力する。信号処理回路は、第2の電気信号410を処理する。そして、第2の電気信号410の振幅が信号処理回路405の入力において許容される振幅の範囲内となるように、増幅部404の利得が設定される。
1 受信信号光
3a、3b PBS
4a、4b 90度ハイブリッド
5a〜5h PD
6a〜6d アンプ
7a〜7d ADC
8 デジタル信号処理部
9 LO光発生部
21、31a〜31d モニタ部
22、23 制御部
401 局発光発振部
402 光混合部
403 受光部
404 増幅部
405 信号処理回路
406 局部発振光
407 第1の信号光
408 第2の信号光
409 第1の電気信号
410 第2の電気信号
Claims (6)
- 一定の強度の局部発振光を発生する局発光発振手段と、
前記局部発振光と第1の信号光とを混合して第2の信号光として出力する光混合手段と、
前記第2の信号光を電気信号に変換して第1の電気信号として出力する受光手段と、
前記第1の電気信号を所定の利得で増幅して第2の電気信号として出力する増幅手段と、
前記第2の電気信号をデジタル信号に変換して出力するADC(analog−digital converter)と、
前記デジタル信号を処理する信号処理回路と、を備え、
前記ADCに入力される前記第2の電気信号の振幅が前記ADCにおいて許容される振幅の範囲内となるように前記利得が設定され、
前記局部発振光の電力は、前記第1の電気信号の電力を前記第2の信号光の電力で除した値である量子効率に基づいて設定される、
光受信器。 - 前記第1の信号光をモニタして前記第1の信号光の電力に対応する信号を出力する第1のモニタ手段をさらに備え、前記利得は前記第1のモニタ手段が出力する信号に基づいて設定される、請求項1に記載された光受信器。
- 前記第2の電気信号をモニタして前記第2の電気信号の振幅に対応する信号を出力する第2のモニタ手段を備え、前記利得は前記第2のモニタ手段が出力する信号に基づいて設定される、請求項1に記載された光受信器。
- 前記局部発振光の電力の平方根と前記量子効率との積が所定の値となるように前記局部発振光の電力が設定される、請求項1乃至3のいずれかに記載された光受信器。
- 受信した前記第1の信号光を第3の信号光と第4の信号光とに偏波分離する偏波分離手段をさらに備え、
前記光混合手段は、前記第3及び第4の信号光のそれぞれから直交するI(inphese)信号とQ(quadrature)信号を分離して前記第2の信号光として出力する、
請求項1乃至4のいずれかに記載された光受信器。 - 一定の強度の局部発振光を発生し、
前記局部発振光と第1の信号光とを混合して第2の信号光として出力し、
前記第2の信号光を電気信号に変換して第1の電気信号として出力し、
前記第1の電気信号を所定の利得で増幅して第2の電気信号として出力し、
前記第2の電気信号をADC(analog−digital converter)によってデジタル信号に変換して出力し、
前記ADCに入力される前記第2の電気信号の振幅が前記ADCにおいて許容される振幅の範囲内となるように前記利得を設定し、
前記第1の電気信号の電力を前記第2の信号光の電力で除した値である量子効率に基づいて、前記局部発振光の電力を設定する、
ことを特徴とする、光受信器の制御方法。
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