JP6107815B2 - 光送信装置、光通信システム、光受信装置、光送信装置の調整方法、光送信方法、及び光受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光信号を用いる光送信装置、光通信システム、光受信装置、光送信装置の調整方法、光送信方法、及び光受信方法に関する。

インターネットの普及により、基幹ネットワークのトラフィック量が急増している。これに対応するために、長距離の光通信における高速化が強く望まれている。光通信の高速化に対応する技術として、デジタル信号処理技術を活用した光位相変調方式、及び偏光多重分離技術がある。光位相変調方式と偏光多重分離技術を組み合わせた技術、所謂光デジタルコヒーレント通信方式は、長距離の光通信における高速化が実現できるため、近年注目されている。

なお、特許文献１には、マッハツェンダ型光変調器において、キャリアスペクトル成分のパワー密度を最小にすることが記載されている。また特許文献１には、キャリアスペクトル成分のパワー密度を最小にすることに代えて、側帯波のパワー密度が最大になるようにすることも記載されている。

特開２００３−２３４７０３号公報

光信号は、光伝送路内を伝送している間に、非線形光学効果により、振幅の二乗に比例する位相変動を受ける。このため、光信号の伝送特性が劣化してしまう。

本発明の目的は、光伝送路内を伝送している間に光信号が劣化することを抑制できる光送信装置、光通信システム、光受信装置、光送信装置の調整方法、光送信方法、及び光受信方法を提供することにある。

本発明によれば、駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
を有し、
前記フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にし、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である光送信装置が提供される。

本発明によれば、送信用光信号を送信する光送信装置と、
前記送信用光信号を受信する光受信装置と、
を備え、
前記光送信装置は、
駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
第１フィルタ係数を用いて、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行う第１フィルタ手段と、
を有し、
前記フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にし、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光通信システムが提供される。

本発明によれば、光送信装置から送信された送信用光信号に基づいて生成された信号にフィルタ処理を行う補償手段を備え、
前記送信用光信号は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が加えられており、
前記補償手段は、前記第１処理を補償する第２処理を行い、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光受信装置が提供される。

本発明によれば、駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、を有する光送信装置を準備し、
前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定しつつ、前記フィルタ手段におけるフィルタ係数を調整することにより、前記積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記ピーク値を第２基準値以下にし、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光送信装置の調整方法が提供される。

本発明によれば、駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成し、
かつ、前記送信用光信号又は前記駆動信号に、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にするフィルタ処理を行った後に、前記送信用光信号を送信し、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光送信方法が提供される。

本発明によれば、搬送波を変調することにより生成されており、かつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が行われた送信用光信号を受信して得た信号に対して、前記第１処理を補償するフィルタ処理である第２処理を行い、
前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光受信方法が提供される。

本発明によれば、光伝送路内を伝送している間に光信号が劣化することを抑制できる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１の実施形態に係る光送信装置の構成を、その使用環境と共に示す図である。 第２の実施形態に係る光送信装置の構成を、その使用環境と共に示す図である。 第３の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第５の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 フィルタ処理部のフィルタ処理による効果を説明するための図である。 フィルタ処理部のフィルタ処理による効果を説明するための図である。 フィルタ処理部のフィルタ処理による効果を説明するための図である。 第６の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第７の実施形態に係る光受信装置の機能構成を示す図である。 第８の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。 第９の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。 第１０の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）

図１は、第１の実施形態に係る光送信装置１０の構成を、その使用環境と共に示す図である。光送信装置１０は、光信号生成部１１０及びフィルタ処理部１２０を備えている。光信号生成部１１０は、駆動信号（送信信号）に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する。フィルタ処理部１２０は、駆動信号にフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１２０は、時間領域等化を行っても良いし、周波数領域等化を行っても良い。詳細には、フィルタ処理部１２０は、駆動信号にフィルタ処理を行うことにより、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする。ここで、パワースペクトル密度の積分区間は、フィルタ処理の対象となる周波数領域、すなわち搬送波周波数を中心に最大でシンボルレートだけ正負の方向に渡る区間である。光信号生成部１１０が生成した送信用光信号は、光伝送路３０を介して光受信装置２０に送信される。光受信装置２０は、光送信装置１０と共に光通信システムを構成している。

光ファイバにおける非線形光学効果は、送信用光信号のパワースペクトル密度に比例する。しかし、単純に送信用光信号のパワースペクトル密度を低くすると、送信用光信号のＳＮ（Signal-to-Noise）比が低下してしまう。これに対して本実施形態では、送信用信号に対して、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持している。このため、送信用光信号のＳＮ比が低下することを抑制できる。また本実施形態では、送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする。このため、光伝送路３０における非線形光学効果を抑制することができる。このように本実施形態では、送信用光信号のＳＮ比が低下することを抑制しつつ、送信用光信号が光伝送路内を伝送している間に劣化することを抑制できる。

なお、フィルタ処理部１２０は、例えば、送信用光信号のパワースペクトル密度が基準値以上の周波数における送信用光信号の増幅率を、パワースペクトル密度が基準値以下の周波数における送信用光信号の増幅率よりも低くする。このようにすることで、フィルタ処理部１２０は、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にすることができる。

またフィルタ処理部１２０は、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持することを前提にした上で、送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値が最小になるように、駆動信号にフィルタ処理を行うのが好ましい。このようにすると、非線形光学効果の抑制効果がもっとも大きくなる。

なお、フィルタ処理部１２０は、駆動信号に対してフィルタ処理を行う。このため、フィルタ処理部１２０は、上記したフィルタ処理を行うためのデジタル回路を有している。フィルタ処理部１２０は、デジタル回路でフィルタ処理を行うため、高い精度でフィルタ処理を行うことができる。

上記したフィルタ処理部１２０の動作は、以下のようにしてフィルタ処理部１２０のフィルタ係数を設定することにより、実現できる。まず、光送信装置１０を準備する。このとき、フィルタ処理部１２０のフィルタ係数を変更できるようにしておく。次いで、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定しつつ、フィルタ処理部１２０におけるフィルタ係数を調整する。これにより、積分値を第１基準値以上に維持しつつ、ピーク値を第２基準値以下にすることができる。

なお、上記したフィルタ処理部１２０のフィルタ係数の調整は、光伝送路３０を介して光送信装置１０と光受信装置２０とを接続した後に行われても良いし、光送信装置１０を光伝送路３０に接続する前（例えば光送信装置１０を出荷するときや現場に導入するとき）に行われても良い。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る光送信装置１０の構成を、その使用環境と共に示す図である。本実施形態に係る光送信装置１０は、フィルタ処理部１２０の機能を除いて、第１の実施形態と同様の構成を有している。本実施形態において、フィルタ処理部１２０は、送信用光信号にフィルタ処理を行うことにより、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする。

本実施形態において、フィルタ処理部１２０は、送信用光信号に対してフィルタ処理を行う。このため、フィルタ処理部１２０は、デジタル回路ではなく光フィルタで上記したフィルタ処理を行う。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る光送信装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る光送信装置１０は、光変調部１１２，１１４、光移相部１１６、フィルタ処理部１２２，１２４、駆動信号生成部１３０、駆動信号送信部１４２，１４４、光カプラ１６２、レーザ発振部１５２、及び偏光保持光スプリッタ１５４を備えている。光変調部１１２，１１４は光信号生成部１１０を構成しており、フィルタ処理部１２２，１２４はフィルタ処理部１２０を構成している。

レーザ発振部１５２は、搬送波となるレーザ光を発振する。偏光保持光スプリッタ１５４は、レーザ発振部１５２が生成したレーザ光を２つに分岐し、光変調部１１２及び光変調部１１４に入力する。

駆動信号生成部１３０は、送信すべき信号に基づいた２つの駆動信号を生成する。

フィルタ処理部１２２は、駆動信号生成部１３０が生成した駆動信号の一つに対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１２４は、駆動信号生成部１３０が生成した残りの駆動信号に対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１２２が行うフィルタ処理、及びフィルタ処理部１２４が行うフィルタ処理は、第１の実施形態においてフィルタ処理部１２０が行っていた処理と同様である。フィルタ処理部１２２及びフィルタ処理部１２４が用いるフィルタ係数は、互いに等しくても良いし、互いに異なっていても良い。

光変調部１１２は、フィルタ処理部１２２が処理した後の駆動信号に従ってレーザ光を変調して光信号（第１の光信号）を生成する。光変調部１１４は、フィルタ処理部１２４が処理した後の駆動信号に従ってレーザ光を変調して光信号（第２の光信号）を生成する。

光移相部１１６は、光変調部１１４が生成した光信号の位相をπ／２変化させる。光カプラ１６２は、光変調部１１２が生成した光信号と、光変調部１１４が生成した光信号を合波して送信用光信号を生成する。この送信用光信号は、光伝送路３０を介して光受信装置２０に送信される。

本実施形態に係る光送信装置１０は、さらに光スプリッタ１６４、光信号モニタ１７０、及び係数設定部１７２を備えている。光スプリッタ１６４は、光カプラ１６２が出力した送信用光信号を分岐して光信号モニタ１７０に出力する。光信号モニタ１７０は、送信用光信号を周波数方向に積分した積分値、及び送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定する。光信号モニタ１７０は、例えば、光スペクトルアナライザや信号光のフーリエ変換処理によるスペクトル解析を用いることにより、上記した積分値やピーク値を判断する。光信号モニタ１７０の測定結果は、係数設定部１７２に出力される。係数設定部１７２は、光信号モニタ１７０の測定結果に基づいて、フィルタ処理部１２２，１２４のフィルタ係数を調整する。これにより、係数設定部１７２は、上記した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、上記したピーク値を第２基準値以下にする。係数設定部１７２は、フィルタ係数の算出に用いる信号光の帯域を、例えば信号光のシンボルレートの２倍とする。ただし係数設定部１７２は、信号光の平均パワースペクトル密度に対するパワースペクトルの積分値が所定の割合(例えば９０％など)以上となるような帯域を選んでもよい。

以上、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、光信号モニタ１７０及び係数設定部１７２を有しているため、容易にフィルタ処理部１２０のフィルタ係数を設定することができる。なお、係数設定部１７２は常に動作させておく必要はなく、例えば、光伝送路３０が変更されたときのみ動作しても良い。また係数設定部１７２は、常に光送信装置１０内に設置されている必要はなく、フィルタ係数の修正が行われない間は、光送信装置１０から取り外されていても良い。

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係る光送信装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る光送信装置１０は、フィルタ処理部１２０の位置及び機能が第２の実施形態と同様である点を除いて、第３の実施形態に係る光送信装置１０と同様の構成を有している。

本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態に係る光送信装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る光送信装置１０は、偏波多重方式で光信号を送信する。光送信装置１０は、光送信部１２，１４を有している。光送信部１２，１４それぞれの基本的な構成は、第１〜第４の実施形態の光送信部１２のいずれかと同様である。本図では、第３の実施形態と同様の場合を示している。

詳細には、光送信部１２，１４それぞれにおいて、各機能部は、以下の処理を行う。まず、駆動信号生成部１３０、フィルタ処理部１２２、及び駆動信号送信部１４２は、Ｉ相に対応する駆動信号を生成している。駆動信号生成部１３０、フィルタ処理部１２４、及び駆動信号送信部１４４は、Ｑ相に対応する駆動信号を生成している。そして駆動信号送信部１４２，１４４から出力された駆動信号は、いずれも光変調部１１２に入力される。本実施形態において光変調部１１２は光Ｉ／Ｑ変調器である。

そして、光送信部１２，１４のそれぞれは、光スプリッタ１６４、光信号モニタ１７０、及び係数設定部１７２を有している。すなわち本実施形態では、光送信部１２，１４は、それぞれが個別にフィルタ処理部１２０のフィルタ係数を設定している。

なお光送信部１２，１４は、係数設定部１７２を共有しても良い。この場合、光送信部１２のフィルタ処理部１２０と、光送信部１４のフィルタ処理部１２０には、同一のフィルタ係数が設定される。この場合、光スプリッタ１６４及び光信号モニタ１７０は、光送信部１２，１４それぞれに設けられていても良いし、いずれか一方にのみ設けられていても良い。

また光送信装置１０は、偏波多重部１８０を有している。偏波多重部１８０は、光送信部１２が生成した光信号（第１光信号）及び光送信部１４が生成した光信号（第２光信号）を、互いの偏向状態が直交となるような状態で多重化することにより、送信用光信号を生成する。

なお、光送信部１２，１４は、一つのレーザ発振部１５２を搬送波の光源として共有している。レーザ発振部１５２から出力された搬送波は、偏光保持光スプリッタ１５３を介して、光送信部１２，１４それぞれの偏光保持光スプリッタ１５４に入射する。

図６（ａ）は、フィルタ処理部１２０がフィルタ処理を行わない場合の、送信用光信号の一例を示している。この例において、送信用光信号は、偏波多重ＲＺ−ＱＰＳＫ（Return-to-Zero Quadrature Phase Shift Keying）方式の光信号であり、例えば１２．５Ｇｂａｕｄのボーレート、50Gbpsのビットレートである。これに対して、図７に示すフィルタ係数を用いてフィルタ処理部１２０がフィルタ処理を行う。すると、図６（ｂ）に示すように、搬送波周波数の近傍において送信用光信号のパワースペクトル密度が低くなる。図６（ｂ）に示す例では、搬送波周波数の近傍において送信用光信号のパワースペクトル密度は略平坦になっている。一方で、搬送波周波数から離れた位置における送信用光信号のパワースペクトル密度は高くなる。この結果、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値は、第１基準値以上に維持される。

なお、図７に示したフィルタ係数は一例である。パワースペクトル密度が平坦となる帯域は、送信用光信号の光スペクトルや実際の伝送特性などに応じて最適な範囲がある。このため、フィルタ係数も光スペクトルや実際の伝送特性などに応じて決定する必要がある。なお、光スペクトルは、ボーレート、変調方式などのパラメータにより決まる。

図８は、図６（ａ）に示す送信用光信号を用いた場合、及び図６（ｂ）に示す送信用光信号を用いた場合それぞれにおける伝送シミュレーション結果を示す。光伝送路３０としては、スパン長が８０ｋｍのシングルモードファイバ（SMF）を１６０スパン用いる場合を想定した。すなわち光伝送路３０の長さは、１２，８００ｋｍとした。横軸は１チャネル当たりのスパン入力パワーであり、縦軸は受信Ｑ値である。本図から、フィルタ処理部１２０が処理した送信用光信号（図６（ｂ））は、フィルタ処理部１２０が処理しない送信用光信号よりも、受信Ｑ値が改善していることが分かる。この効果は、送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を小さくしたことに起因している、と考えられる。

本実施形態によれば、偏波多重方式の光送信装置１０においても、第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態に係る光送信装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る１０は、波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）で光信号を多重化する。

詳細には、光送信装置１０は、光送信部１２，１４を有している。光送信部１２，１４は、それぞれがレーザ発振部１５２を有している点を除いて、第５の実施形態に係る光送信部１２，１４と同様の構成である。光送信部１２のレーザ発振部１５２は、光送信部１４のレーザ発振部１５２と発振周波数が異なる。

さらに光送信装置１０は、波長多重部１８２を有している。波長多重部１８２は、光送信部１２が生成した光信号（第１の送信用光信号）及び光送信部１４が生成した光信号（第２の送信用光信号）を多重化して出力する。

本実施形態によれば、波長分割多重方式の光送信装置１０においても、第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、各チャネル間での非線形位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）を削減できるため、各チャネルの伝送特性も改善できる。

（第７の実施形態）
図１０は、第７の実施形態に係る光受信装置２０の機能構成を示す図である。本実施形態に係る光受信装置２０は、第５の実施形態に係る光送信装置１０と共に使用される。すなわち光受信装置２０は、偏波多重方式の光信号を受信して処理する。

詳細には、光受信装置２０は、局所光生成部２２０、９０°光ハイブリッド２２２、光ディテクタ２２４、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータ２２６、波長分散補償部２２８、フィルタ部２２９（第２のフィルタ部）、偏光分離部２３０、偏差補償部２３２、シンボル識別部２３４、及び係数設定部２３７を有している。

局所光生成部２２０は局所光を発振する。局所光は、搬送波とほぼ同一の周波数を有する。

９０°光ハイブリッド２２２には、送信用光信号と、局所光生成部２２０からの局所光が入力される。９０°光ハイブリッド２２２は、光信号と局所光とを位相差０で干渉させて光信号（Ｉ_ｘ）を生成し、光信号と局所光とを位相差π／２で干渉させて光信号（Ｑ_ｘ）を生成する。また９０°光ハイブリッド２２２は、光信号と局所光とを位相差０で干渉させて光信号（Ｉ_ｙ）を生成し、光信号と局所光とを位相差π／２で干渉させて光信号（Ｑ_ｙ）を生成する。

光ディテクタ２２４は、９０°光ハイブリッド２２２が生成した４つの光信号（Ｉ_ｘ、Ｑ_ｘ、Ｉ_ｙ、及びＱ_ｙ）を光電変換して、４つのアナログ信号を生成する。

ＡＤコンバータ２２６は、光ディテクタ２２４が生成した４つのアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

波長分散補償部２２８は、ＡＤコンバータ２２６が生成した４つのデジタル信号に対して、光伝送路３０において送信用光信号に加わった波長分散を補償する処理を行う。

フィルタ部２２９は、４つのデジタル信号に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理部１２０が行った処理を補償する。詳細には、フィルタ部２２９に設定されるフィルタ係数（第２フィルタ係数）の周波数領域上の表現と、フィルタ処理部１２０に設定されたフィルタ係数（第１フィルタ係数）の周波数領域上の表現の積は、全ての周波数において１となる。言い換えれば、フィルタ部２２９及びフィルタ処理部１２０は、互いのフィルタ係数の時間領域上の表現の畳み込みの結果はインパルスである。

なお、フィルタ部２２９のフィルタ係数は、係数設定部２３７によって設定される。係数設定部２３７は、フィルタ部２２９のフィルタ係数を決定するための係数設定情報を受信し、受信した係数設定情報に基づいてフィルタ部２２９のフィルタ係数を設定する。係数設定情報は、例えばフィルタ処理部１２０のフィルタ係数である。この場合、係数設定部２３７は、光送信装置１０の係数設定部１７２からフィルタ処理部１２０のフィルタ係数を受信しても良いし、記録媒体を解してフィルタ処理部１２０のフィルタ係数を受け取っても良い。なお、係数設定情報は、フィルタ部２２９に設定すべきフィルタ係数そのものであっても良い。

偏光分離部２３０は、４つのデジタル信号を用いて、送信されてきた情報を示す信号を生成する。詳細には、偏光分離部２３０は、波長分散補償部２２８が出力した信号Ｉｘ、Ｑｘ、Ｉｙ、及びＱｙを用いて、２チャンネルの信号Ｅ_ｘｉｎ（ｔ）＝Ｉｘ＋ｊＱｘ、及びＥ_ｙｉｎ（ｔ）＝Ｉｙ＋ｊＱｙを生成する。Ｅ_ｘｉｎ（ｔ）は図７の光送信部１２が送信してきた信号を示しており、Ｅ_ｙｉｎ（ｔ）は図７の光送信部１４が送信してきた信号を示している。

偏差補償部２３２は、送信用光信号と局所光との間の周波数偏差と光位相偏差を補償する。これにより、光位相の回転に起因した信号のノイズが補償される。シンボル識別部２３４は、偏差補償部２３２によって補償された後の信号を用いて、シンボル判定を行う。これにより、送信された信号が復調される。

詳細には、偏差補償部２３２及びシンボル識別部２３４は、２組設けられている。１組目の偏差補償部２３２及びシンボル識別部２３４は、Ｅ_ｘｉｎ（ｔ）を処理する。２組目の偏差補償部２３２及びシンボル識別部２３４は、Ｅ_ｙｉｎ（ｔ）を処理する。

本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、フィルタ処理部１２０によるフィルタ処理は、フィルタ部２２９によって補償されるため、フィルタ処理部１２０によって信号が劣化することを抑制できる。

なお、第１〜第４の実施形態において、光送信装置１０と共に用いられる光受信装置２０に、フィルタ部２２９を設けても良い。この場合も、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第８の実施形態）
図１１は、第８の実施形態に係る光受信装置２０の構成を示す図である。本実施形態に係る光受信装置２０は、以下の点を除いて、第７の実施形態に係る光受信装置２０と同様の構成である。

まず光受信装置２０は、受信監視部２３８を有している、受信監視部２３８は、受信した送信用光信号の光スペクトルの品質を監視する。本図に示す例では、受信監視部２３８は、９０°光ハイブリッド２２２に入力する前の送信用光信号の品質を判断する。ただし、受信監視部２３８の監視ポイントは、本図に示す例に限定されない。そして係数設定部２３７は、受信監視部２３８の判断結果に基づいて、フィルタ部２２９のフィルタ係数を設定する。具体的には、係数設定部２３７は、送信用光信号のスペクトルが、理想とするスペクトルとなるように、フィルタ部２２９のフィルタ係数を設定する。ここで理想とするスペクトルは、例えば、フィルタ処理部１２０がフィルタ処理を行わない場合において光送信装置１０から出力された直後の送信用光信号のスペクトルである。

本実施形態によっても、フィルタ処理部１２０によるフィルタ処理は、フィルタ部２２９によって補償されるため、フィルタ処理部１２０によって信号が劣化することを抑制できる。また、フィルタ部２２９は、外部から情報を取得する必要がない。

（第９の実施形態）
図１２は、第９の実施形態に係る光受信装置２０の構成を示す図である。本実施形態に係る光受信装置２０は、受信監視部２３８の機能を除いて、第８の実施形態に係る光受信装置２０と同様の構成である。

本実施形態において、受信監視部２３８は、送信用光信号が示す信号の品質を監視する。具体的には、受信監視部２３８は、シンボル識別部２３４のシンボル判定結果に用いた情報を受信し、理想シンボル点からの偏差、受信Ｑ値、ビットエラー誤りなどを、信号品質情報として算出する。そして係数設定部２３７は、これらを補償するように、フィルタ部２２９が用いるフィルタ係数を設定する。係数設定部２３７は、例えば、Constant Modulus Algorithm(CMA)を用いることにより、フィルタ係数を算出する。

本実施形態によっても、信号品質の劣化はフィルタ部２２９によって補償される。このため、受信した信号品質が劣化することを抑制できる。

（第１０の実施形態）
図１３は、第１０の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光通信システムにおいて、光送信装置１０は、以下の点を除いて、第１〜第６の実施形態のいずれかと同様である。また、光受信装置２０は、以下の点を除いて、第７〜第９の実施形態のいずれかと同様である。

まず、送信用光信号は、光伝送路３０を伝送している間に、光伝送路３０内に配置された波長多重分離デバイスや光フィルタなどによって帯域狭窄を受ける。光受信装置２０は、受信した送信用光信号を解析し、光伝送路３０に起因した帯域狭窄を示す情報を生成し、この情報を光送信装置１０に送信する。

光送信装置１０は、係数設定部１７２を有している。係数設定部１７２は、送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にするように、フィルタ係数を設定する。このとき、係数設定部１７２は、光受信装置２０から受信した帯域狭窄を示す情報を考慮して、この帯域狭窄を補償する（例えばハイパスフィルタの機能を持たせる）ように、フィルタ係数を補正（乗算）する。

本実施形態によっても、第１〜第９の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、フィルタ処理部１２０は、送信用光信号が光伝送路３０内で受ける帯域狭窄の影響を補償するように、フィルタ処理を行う。従って、光受信装置２０が受信する信号の品質が劣化することをさらに抑制できる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

この出願は、２０１２年４月１０日に出願された日本出願特願２０１２−８９６２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
１． 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
を有し、
前記フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする光送信装置。
２． １．に記載の光送信装置において、
前記フィルタ手段は、パワースペクトル密度が前記第１基準値以上の周波数における前記送信用光信号の増幅率を、パワースペクトル密度が前記第１基準値以下の周波数における前記送信用光信号の増幅率よりも低くする光送信装置。
３． 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
を有し、
前記フィルタ手段は、パワースペクトル密度が基準値以上の周波数における前記送信用光信号の増幅率を、パワースペクトル密度が前記基準値以下の周波数における前記送信用光信号の増幅率よりも低くする光送信装置。
４． １．〜３．のいずれか一つに記載の光送信装置において、
前記フィルタ手段が用いるフィルタ係数は、前記パワースペクトル密度のピーク値が最小となるように設定されている光送信装置。
５． １．〜４．のいずれか一つに記載の光送信装置において、
第１の前記駆動信号に基づいて第１の光信号を生成する第１光信号生成手段と、
第２の前記駆動信号に基づいて、前記第１の光信号と偏光状態が直交していて搬送波の周波数帯が同一である第２の光信号を生成する第２光信号生成手段と、
前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して前記送信用光信号を生成する第１の多重化手段と、
を備え、
前記フィルタ手段は、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号、又は前記送信用光信号にフィルタ処理を行う光送信装置。
６． １．〜５．のいずれか一つに記載の光送信装置において、
第１の前記搬送波を用いて第１の前記送信用光信号を生成する第１光信号生成手段と、
前記第１の送信用光信号に対して前記フィルタ処理を行う第１の前記フィルタ手段と、
前記第１の搬送波とは周波数が異なる第２の前記搬送波を用いて第２の前記送信用光信号を生成する第２光信号生成手段と、
前記第２の送信用光信号に対して前記フィルタ処理を行う第２の前記フィルタ手段と、
前記第１の送信用光信号と前記第２の送信用光信号を多重化する第２の多重化手段と、
を備える光送信装置。
７． １．〜６．のいずれか一つに記載の光送信装置において、
前記フィルタ手段は、さらに、前記送信用光信号が光受信装置に届くまでの光伝送路における帯域狭窄を補償する光送信装置。
８． 送信用光信号を送信する光送信装置と、
前記送信用光信号を受信する光受信装置と、
を備え、
前記光送信装置は、
駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
第１フィルタ係数を用いて、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行う第１フィルタ手段と、
を有し、
前記フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする光通信システム。
９． ８．に記載の光通信システムにおいて、
前記光受信装置は、
前記送信用光信号が示す信号に対してフィルタ処理を行う第２フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段を補償するための第２フィルタ係数を設定するための係数設定情報を受信し、受信した前記係数設定情報に基づいて前記第２フィルタ係数を設定する係数設定手段と、
を備える光通信システム。
１０． ９．に記載の光通信システムにおいて、
前記係数設定情報は、前記第１フィルタ係数である光通信システム。
１１． ８．に記載の光通信システムにおいて、
前記光受信装置は、
第２フィルタ係数を用いて、前記送信用光信号が示す信号に対してフィルタ処理を行う第２フィルタ手段と、
受信した前記送信用光信号の光スペクトル、又は前記送信用光信号が示す信号の品質を監視する受信監視手段と、
前記受信監視手段の監視結果に基づいて前記第２フィルタ係数を設定する係数設定手段と、
を備える光通信システム。
１２． 光送信装置から送信された送信用光信号に基づいて生成された信号にフィルタ処理を行う補償手段を備え、
前記送信用光信号は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が加えられており、
前記補償手段は、前記第１処理を補償する第２処理を行う光受信装置。
１３． 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、を有する光送信装置を準備し、
前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定しつつ、前記フィルタ手段におけるフィルタ係数を調整することにより、前記積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記ピーク値を第２基準値以下にする光送信装置の調整方法。
１４． １３．に記載の光送信装置の調整方法において、
パワースペクトル密度が基準値以上の周波数における前記送信用光信号の増幅率が、パワースペクトル密度が前記基準値以下の周波数における前記送信用光信号の増幅率よりも低くなるように前記フィルタ係数を調製する光送信装置の調整方法。
１５． １３．又は１４．に記載の光送信装置の調整方法において、
前記フィルタ係数を、前記ピーク値が最小となるように設定する光送信装置の調整方法。
１６． 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成し、
かつ、前記送信用光信号又は前記駆動信号に、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にするフィルタ処理を行った後に、前記送信用光信号を送信する光送信方法。
１７． 搬送波を変調することにより生成されており、かつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が行われた送信用光信号を受信し、前記送信用光信号に基づいて生成された信号に対して、前記第１処理を補償する第２処理を行う光受信方法。

Claims (22)

1. 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
   前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
   を有し、
   前記フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にし、
   前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
   前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光送信装置。
2. 前記フィルタ手段のフィルタ係数を調整する係数設定手段を有し、
   前記係数設定手段は、
   前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値の測定値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値の測定値を取得し、
   前記取得した積分値の測定値が前記第１基準値以上となり、なおかつ前記取得したピーク値の測定値が前記第２基準値以下となるように、前記フィルタ係数を調整する、請求項１に記載の光送信装置。
3. 前記フィルタ手段のフィルタ係数は、当該光送信装置が前記光伝送路に接続される前に設定されており、
   前記フィルタ手段に設定されているフィルタ係数は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定し、前記測定された積分値が前記第１基準値以上であり、なおかつ前記測定されたピーク値が前記第２基準値以下となるように前記フィルタ係数を調整することによって決定されている、請求項１に記載の光送信装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光送信装置において、
   前記フィルタ手段は、パワースペクトル密度が前記第１基準値以上の周波数における前記送信用光信号の増幅率を、パワースペクトル密度が前記第１基準値以下の周波数における前記送信用光信号の増幅率よりも低くする光送信装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光送信装置において、
   前記フィルタ手段が用いるフィルタ係数は、前記パワースペクトル密度のピーク値が最小となるように設定されている光送信装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光送信装置において、
   第１の前記駆動信号に基づいて第１の光信号を生成する第１光信号生成手段と、
   第２の前記駆動信号に基づいて、前記第１の光信号と偏光状態が直交していて搬送波の周波数帯が同一である第２の光信号を生成する第２光信号生成手段と、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して前記送信用光信号を生成する第１の多重化手段と、
   を備え、
   前記フィルタ手段は、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号、又は前記送信用光信号にフィルタ処理を行う光送信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光送信装置において、
   第１の前記搬送波を用いて第１の前記送信用光信号を生成する第１光信号生成手段と、
   前記第１の送信用光信号に対して前記フィルタ処理を行う第１の前記フィルタ手段と、
   前記第１の搬送波とは周波数が異なる第２の前記搬送波を用いて第２の前記送信用光信号を生成する第２光信号生成手段と、
   前記第２の送信用光信号に対して前記フィルタ処理を行う第２の前記フィルタ手段と、
   前記第１の送信用光信号と前記第２の送信用光信号を多重化する第２の多重化手段と、
   を備える光送信装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光送信装置において、
   前記フィルタ手段は、さらに、前記送信用光信号が光受信装置に届くまでの光伝送路における帯域狭窄を補償する光送信装置。
9. 送信用光信号を送信する光送信装置と、
   前記送信用光信号を受信する光受信装置と、
   を備え、
   前記光送信装置は、
   駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、
   第１フィルタ係数を用いて、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行う第１フィルタ手段と、
   を有し、
   前記第１フィルタ手段は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にし、
   前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
   前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光通信システム。
10. 前記第１フィルタ手段のフィルタ係数を調整する係数設定手段を有し、
    前記係数設定手段は、
    前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値の測定値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値の測定値を取得し、
    前記取得した積分値の測定値が前記第１基準値以上となり、なおかつ前記取得したピーク値の測定値が前記第２基準値以下となるように、前記フィルタ係数を調整する、請求項９に記載の光通信システム。
11. 前記第１フィルタ手段のフィルタ係数は、当該光送信装置が前記光伝送路に接続される前に設定されており、
    前記第１フィルタ手段に設定されているフィルタ係数は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定し、前記測定された積分値が前記第１基準値以上であり、なおかつ前記測定されたピーク値が前記第２基準値以下となるように前記フィルタ係数を調整することによって決定されている、請求項９に記載の光通信システム。
12. 請求項９〜１０のいずれか一項に記載の光通信システムにおいて、
    前記光受信装置は、
    前記送信用光信号が示す信号に対してフィルタ処理を行う第２フィルタ手段と、
    前記第１フィルタ手段を補償するための第２フィルタ係数を設定するための係数設定情報を受信し、受信した前記係数設定情報に基づいて前記第２フィルタ係数を設定する係数設定手段と、
    を備える光通信システム。
13. 請求項１２に記載の光通信システムにおいて、
    前記係数設定情報は、前記第１フィルタ係数である光通信システム。
14. 請求項１３に記載の光通信システムにおいて、
    前記光受信装置は、
    第２フィルタ係数を用いて、前記送信用光信号が示す信号に対してフィルタ処理を行う第２フィルタ手段と、
    受信した前記送信用光信号の光スペクトル、又は前記送信用光信号が示す信号の品質を監視する受信監視手段と、
    前記受信監視手段の監視結果に基づいて前記第２フィルタ係数を設定する係数設定手段と、
    を備える光通信システム。
15. 光送信装置から送信された送信用光信号に基づいて生成された信号にフィルタ処理を行う補償手段を備え、
    前記送信用光信号は、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が加えられており、
    前記補償手段は、前記第１処理を補償する第２処理を行い、
    前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
    前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光受信装置。
16. 前記光送信装置において、
    駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることによって前記送信用光信号が生成され、
    前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理が行われ、
    前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値の測定値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値の測定値が取得され、前記取得した積分値の測定値が前記第１基準値以上となり、なおかつ前記取得したピーク値の測定値が前記第２基準値以下となるように、前記フィルタ処理に用いるフィルタ係数が調整される、請求項１５に記載の光送信装置。
17. 前記光送信装置において、
    駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることによって前記送信用光信号が生成され、
    前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理が行われ、
    前記フィルタ処理に用いられるフィルタ係数は、
    前記光送信装置が前記光伝送路に接続される前に設定されており、
    前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定し、前記測定された積分値が前記第１基準値以上であり、なおかつ前記測定されたピーク値が前記第２基準値以下となるように前記フィルタ係数を調整することによって決定されている、請求項１５に記載の光送信装置。
18. 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成する光信号生成手段と、前記送信用光信号又は前記駆動信号にフィルタ処理を行うフィルタ手段と、を有する光送信装置を準備し、
    前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値、及び前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を測定しつつ、前記フィルタ手段におけるフィルタ係数を調整することにより、前記積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記ピーク値を第２基準値以下にし、
    前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
    前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光送信装置の調整方法。
19. 請求項１８に記載の光送信装置の調整方法において、
    パワースペクトル密度が基準値以上の周波数における前記送信用光信号の増幅率が、パワースペクトル密度が前記基準値以下の周波数における前記送信用光信号の増幅率よりも低くなるように前記フィルタ係数を調製する光送信装置の調整方法。
20. 請求項１８又は１９に記載の光送信装置の調整方法において、
    前記フィルタ係数を、前記ピーク値が最小となるように設定する光送信装置の調整方法。
21. 駆動信号に基づいた変調を搬送波に加えることにより送信用光信号を生成し、
    かつ、前記送信用光信号又は前記駆動信号に、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にするフィルタ処理を行った後に、前記送信用光信号を送信し、
    前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
    前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光送信方法。
22. 搬送波を変調することにより生成されており、かつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度を周波数方向に積分した積分値を第１基準値以上に維持しつつ、前記送信用光信号のパワースペクトル密度のピーク値を第２基準値以下にする第１処理が行われた送信用光信号を受信して得た信号に対して、前記第１処理を補償するフィルタ処理である第２処理を行い、
    前記第１基準値は、前記送信用光信号の信号対雑音比が低下することを抑制できる値であり、
    前記第２基準値は、前記送信用光信号が送信される光伝送路における非線形光学効果を抑制することができる値である、光受信方法。

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