JP6136358B2 - 局発光源劣化の検出方法、局発光源劣化の検出装置、及び光トランシーバ - Google Patents

Description

本発明は局発光源劣化の検出方法、局発光源劣化の検出装置、及び光トランシーバに関する。

特許文献１は、光ファイバ通信の受信機側の受光回路の周波数特性を評価する方法を開示している。この方法では、発振光周波数が極めて近く、かつ偏波状態の一致した２台の半導体レーザダイオードの光を合波し、被測定受光回路に入射してビート信号を検出しつつ、一方の半導体レーザダイオードの発振周波数を掃引することによって、ビート信号の強度を記録する。

近年、光ファイバを用いた伝送システムの受信機側では、デジタルコヒーレント光受信器が用いられている。デジタルコヒーレント光受信器は、送信機側が出力した信号光と局発光源が出力した局発光とを干渉させ、干渉光を光電変換して電気信号を得る。更に、電気信号をアナログデジタル変換した後、情報信号を出力する。デジタルコヒーレント光受信器では、デジタル信号処理によりキャリア位相を推定するため、局発光の位相追尾が不要である。

デジタルコヒーレント光受信器は、波長多重された信号光の複数の波長チャンネルのうち、局発光の波長に対応した波長チャンネルのみを受信することができる。この性質を利用したマルチチャンネルディテクションが検討されている。マルチチャンネルディテクションでは、波長多重された信号光をデジタルコヒーレント光受信器の入力とし、受信すべき波長チャンネルに合わせて局発光の波長を設定する。マルチチャンネルディテクションには、伝送システムにおいてＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）や波長フィルタを削除できるメリットがある。

マルチチャンネルディテクションを実現するためには、局発光源が正しい波長チャンネルの局発光を単一モード発振することが必要である。局発光源の劣化として、モードホッピングの発生がある。このような劣化は、波長ロッカーにより検出することができる。局発光源の他の劣化として、セカンドピークの増大によるサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の劣化がある。ＳＭＳＲとは、スペクトル強度が最も大きいメインピークと二番目に大きいセカンドピークの比であり、メインピークに対してセカンドピークがどれだけ抑圧されているかを表す。局発光のセカンドピークとセカンドピークに対応する信号光の波長チャンネルとが干渉するとノイズとなるため、セカンドピークは小さいほどよい。

マルチチャンネルディテクションでは複数の波長チャンネルを持つ信号光がデジタルコヒーレント光受信器に入力されるため、ＳＭＳＲ劣化によるノイズの増加が問題となる。例えば、信号光の信号レベルが０ｄＢｍの場合、ＳＭＳＲが４０ｄＢのときの理論上の符号誤り率は２×１０^−１２であるが、ＳＭＳＲが２０ｄＢまで低下すると理論上の符号誤り率は３×１０^−１０となる。

特開平３−１１０４３８号公報

上述のように、特許文献１に開示された方法では、受光回路の周波数特性を評価することができる。しかしながら、局発光源のＳＭＳＲの劣化を検出することができないという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、局発光源のＳＭＳＲの劣化を検出することができる局発光源劣化の検出方法、局発光源劣化の検出装置、及び光トランシーバを提供することを目的とする。

本発明にかかる局発光源劣化の検出方法は、コヒーレントレシーバへ局発光を出力する局発光源を前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）振幅を検出し、前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出する。

本発明にかかる局発光源劣化の検出装置は、コヒーレントレシーバへ局発光を出力する局発光源を制御する光源制御部と、前記光源制御部が前記局発光源を前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、前記光源制御部が前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出するモニタ部とを具備する。

本発明にかかる光トランシーバは、光信号受信部を具備する。前記光信号受信部は、局発光を出力する局発光源と、波長多重された信号光と前記局発光とに基づいて干渉光を生成し、前記干渉光に基づく電気信号を生成するコヒーレントレシーバと、前記電気信号に基づいてデジタル信号処理を実行するデジタル信号処理部と、前記局発光源を制御する光源制御部と、前記光源制御部が前記局発光源を前記信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、前記光源制御部が前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出するモニタ部とを備える。

本発明にかかる局発光源劣化の検出方法は、局発光源がコヒーレントレシーバに出力する局発光のメインピークと前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルとに基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、前記局発光のセカンドピークと前記第１波長チャンネルとに基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出する。

本発明によれば、局発光源のＳＭＳＲの劣化を検出することができる局発光源劣化の検出方法、局発光源劣化の検出装置、及び光トランシーバが提供される。

実施の形態１にかかる伝送システムの概略図である。 実施の形態１にかかる光トランシーバの概略図である。 実施の形態１にかかる光信号受信部の構成を示すブロック図である。 局発光のサイドモード抑圧比が劣化していない場合における光信号受信部の動作を示す概念図である。 局発光のサイドモード抑圧比が劣化している場合における光信号受信部の動作を示す概念図である。 入力信号光に含まれる波長チャンネルを示す概念図である。 局発光源をマルチチャンネルディテクションの最も外側の波長チャンネルに設定したときの局発光のメインピーク及びセカンドピークを示す概念図である。 実施の形態１にかかる局発光源劣化の検出方法のフローチャートである。 局発光源をマルチチャンネルディテクションの最も外側の波長チャンネルより一つ内側の波長チャンネルに設定したときの局発光のメインピーク及びセカンドピークを示す概念図である。 実施の形態２にかかる光信号受信部の構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる局発光源劣化の検出方法のフローチャートである。 局発光源を入力信号光の最も外側の波長チャンネルに設定したときのＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）振幅を検出する処理のフローチャートである。 実施の形態２にかかるコヒーレントレシーバにおける干渉光のＡＣ振幅とトランスインピーダンス増幅器の出力との関係を示す概念図である。 局発光源の波長チャンネルを１チャンネル外側に設定したときのＡＣ振幅を検出する処理のフローチャートである。 実施の形態３にかかる光信号受信部の構成を示すブロック図である。 実施の形態３にかかるコヒーレントレシーバにおける干渉光のＡＣ振幅とトランスインピーダンス増幅器の出力との関係を示す概念図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１を参照して、伝送システム９００は、複数の光トランシーバ９１０と、光ファイバ９２０と、図示されないアンプとを備える。光トランシーバ９１０は、光ファイバ９２０及びアンプを介して互いに信号光を送受信する。伝送システム９００では、マルチチャンネルディテクションが実行される。

図２を参照して、光トランシーバ９１０は、光信号送信部１００と、光信号受信部２００とを備える。光信号送信部１００は、波長多重された出力信号光ＳＩＧＯＵＴを送信する。光信号受信部２００は、波長多重された入力信号光ＳＩＧＩＮを受信する。

図３を参照して、光信号受信部２００の構成を説明する。光信号受信部２００は、局発光源１と、コヒーレントレシーバ２と、デジタル信号処理部３と、局発光源１の劣化を検出する検出装置５とを備える。局発光源１は、例えば、波長可変レーザダイオードである。コヒーレントレシーバ２は、ビームスプリッタ２１、２２と、９０度光ハイブリッド部２３Ｘ、２３Ｙと、バランス型フォトダイオード２４ＸＩ、２４ＸＱ、２４ＹＩ、２４ＹＱと、トランスインピーダンス部２５とを備える。ビームスプリッタ２１、２２は、偏波ビームスプリッタである。トランスインピーダンス部２５は、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩ、２５ＸＱ、２５ＹＩ、２５ＹＱを備える。コヒーレントレシーバ２及びデジタル信号処理部３は、デジタルコヒーレント光受信器を形成する。検出装置５は、局発光源１を制御する光源制御部５１と、トランスインピーダンス部２５の出力に基づいてモニタを行うモニタ部５２とを備える。

はじめに、通常のデジタルコヒーレント受信における光信号受信部２００の動作を説明する。

局発光源１は、局発光ＬＯをコヒーレントレシーバ２へ出力する。コヒーレントレシーバ２は、局発光ＬＯと、入力信号光ＳＩＧＩＮとを入力する。ビームスプリッタ２１は、入力光信号ＳＩＧＩＮを水平偏波成分ＳＩＧＸと垂直偏波成分ＳＩＧＹとに分離する。ビームスプリッタ２２は、局発光ＬＯを水平偏波成分ＬＯＸと垂直偏波成分ＬＯＹとに分離する。９０度光ハイブリッド部２３Ｘは、水平偏波成分ＳＩＧＸ及びＬＯＸに基づいて、干渉光ＸＩ及びＸＱを生成する。干渉光ＸＩは、水平偏波のＩ側出力と称される場合がある。干渉光ＸＱは、水平偏波のＱ側出力と称される場合がある。９０度光ハイブリッド部２３Ｙは、垂直偏波成分ＳＩＧＹ及びＬＯＹに基づいて、干渉光ＹＩ及びＹＱを生成する。干渉光ＹＩは、垂直偏波のＩ側出力と称される場合がある。干渉光ＹＱは、垂直偏波のＱ側出力と称される場合がある。

フォトダイオード２４ＸＩは、干渉光ＸＩを電流信号ＣＸＩに変換する。フォトダイオード２４ＸＱは、干渉光ＸＱを電流信号ＣＸＱに変換する。フォトダイオード２４ＹＩは、干渉光ＹＩを電流信号ＣＹＩに変換する。フォトダイオード２４ＹＱは、干渉光ＹＱを電流信号ＣＹＱに変換する。フォトダイオード２４ＸＩ、２４ＸＱ、２４ＹＩ、及び２４ＹＱは、不要な直流成分をキャンセルし、入力信号光ＳＩＧＩＮ及び局発光ＬＯのビート成分のみを効率的に抽出することができる。

トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩは、電流信号ＣＸＩを電圧信号ＶＸＩに変換し、デジタル信号処理部３に出力する。トランスインピーダンス増幅器２５ＸＱは、電流信号ＣＸＱを電圧信号ＶＸＱに変換し、デジタル信号処理部３に出力する。トランスインピーダンス増幅器２５ＹＩは、電流信号ＣＹＩを電圧信号ＶＹＩに変換し、デジタル信号処理部３に出力する。トランスインピーダンス増幅器２５ＹＱは、電流信号ＣＹＱを電圧信号ＶＹＱに変換し、デジタル信号処理部３に出力する。

デジタル信号処理部３は、電圧信号ＶＸＩ、ＶＸＱ、ＶＹＩ、ＶＹＱをそれぞれデジタル信号に変換した後、デジタル信号を用いたデジタル信号処理を実行して情報信号を出力する。

次に、９０度光ハイブリッド２３部Ｘを例として、デジタルコヒーレント受信における光信号受信部２００の動作を詳細に説明する。

図４を参照して、局発光ＬＯのサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が劣化していない場合の光信号受信部２００の動作を説明する。入力信号光ＳＩＧＩＮは、波長ω_Ｓの波長チャンネル（以下、「波長チャンネルω_Ｓ」という。）と、波長ω_Ｓ'の波長チャンネル（以下、「波長チャンネルω_Ｓ'」という。）を含む。波長チャンネルω_Ｓは、コヒーレントレシーバ２が受信しようとしている波長チャンネルである。波長チャンネルω_Ｓ'は、波長チャンネルω_Ｓの隣の波長チャンネルである。波長ω_Ｓの波長チャンネルω_Ｓを受信するため、局発光ＬＯが波長ω_Ｓのメインピークを持つように局発光源１が設定される。サイドモード抑圧比が劣化していないので、局発光ＬＯのセカンドピークは無視できるほど小さい。入力信号光ＳＩＧＩＮの水平偏波成分ＳＩＧＸの波長チャンネルω_Ｓの光出力パワーＳは、下記式で表される。

ここで、Ｐ_Ｓは水平偏波成分ＳＩＧＸの波長チャンネルω_Ｓの光パワー、φ（ｔ）は入力信号光ＳＩＧＩＮの位相である。水平偏波成分ＳＩＧＸの波長チャンネルω_Ｓ'の光出力パワーＳ'は、下記式で表される。

ここで、Ｐ_Ｓ'は水平偏波成分ＳＩＧＸの波長チャンネルω_Ｓ'の光パワーである。

局発光ＬＯの水平偏波成分ＬＯＸのメインピークの光出力パワーＬ_ｍａｉｎは、下記式で表される。

ここで、Ｐ_{Ｌｍａｉｎ}は水平偏波成分ＬＯＸのメインピークの光パワーである。水平偏波成分ＬＯＸの位相をπ／２ずらすと、水平偏波成分ＬＯＸのメインピークの光出力パワーＬ_ｍａｉｎは、下記式で表される。

干渉光ＸＩは、水平偏波成分ＳＩＧＸと位相がずらされない水平偏波成分ＬＯＸとのコヒーレント干渉に基づいて出力される。したがって、干渉光ＸＩのＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）成分は、下記式で表される。

干渉光ＸＱは、水平偏波成分ＳＩＧＸと位相がπ／２ずらされた水平偏波成分ＬＯＸとのコヒーレント干渉に基づいて出力される。したがって、干渉光ＸＱのＡＣ成分は、下記式で表される。

したがって、干渉光ＸＩ又はＸＱのＡＣ成分の振幅をモニタすることで、局発光ＬＯのパワーを算出することができる。

図５を参照して、局発光ＬＯのサイドモード抑圧比が劣化している場合の光信号受信部２００の動作を説明する。ここでは、局発光ＬＯが、波長ω_Ｓのメインピークに加えて、波長ω_Ｓ'のセカンドピークを含むものとする。局発光ＬＯの水平偏波成分ＬＯＸのセカンドピークの光出力パワーＬ_２ｎｄは、下記式で表される。

ここで、Ｐ_Ｌ２ｎｄは水平偏波成分ＬＯＸのセカンドピークの光パワーである。水平偏波成分ＬＯＸの位相をπ／２ずらすと、水平偏波成分ＬＯＸのセカンドピークの光出力パワーＬ_２ｎｄは、下記式で表される。

干渉光ＸＩは、水平偏波成分ＳＩＧＸと位相がずらされない水平偏波成分ＬＯＸとのコヒーレント干渉に基づいて出力される。したがって、干渉光ＸＩのＡＣ成分は、下記式で表される。

干渉光ＸＱは、水平偏波成分ＳＩＧＸと位相がπ／２ずらされた水平偏波成分ＬＯＸとのコヒーレント干渉に基づいて出力される。したがって、干渉光ＸＱのＡＣ成分は、下記式で表される。

数式（５）と数式（９）の比較及び数式（６）と数式（１０）の比較から明らかなように、ＳＭＳＲが劣化すると入力信号光ＳＩＧＩＮの波長チャンネルω_Ｓ'及び局発光ＬＯのセカンドピークに起因するノイズが増加する。

次に、マルチチャンネルディテクション、入力信号光ＳＩＧＩＮ、及び局発光源１（局発光ＬＯ）の波長チャンネルについて説明する。

図６を参照して、波長チャンネルｃｈ１〜ｃｈ６は、定められた波長間隔で設定されている。波長チャンネルｃｈ１が最も短波長側、波長チャンネルｃｈ６が最も長波長側である。マルチチャンネルディテクション（ＭＣＤ）では、波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５が使用可能である。言い換えると、入力信号光ＳＩＧＩＮは、波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５（の成分）を含むことができる。もっとも波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５すべてが必ず使用されるわけではない。ここでは、入力信号光ＳＩＧＩＮが波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４（の成分）を含み、波長チャンネルｃｈ５（の成分）を含まないものとする。

図７を参照して、局発光源１は、波長チャンネルｃｈ１〜ｃｈ６で発振可能に設計されている。局発光源１が出力する局発光ＬＯのメインピーク及びセカンドピークは、互いに隣り合う波長チャンネルに出現する。

メインピークの波長チャンネルの隣の波長チャンネルにセカンドピークが出現する理由を説明する。局発光源１として使用されるデバイスは、下記式を満たすような波長で周期的に発振する。

ここでｍは次数、λは波長、ｎは活性層内の屈折率、Ｌは共振器長である。また、レーザ発振のためには電流がデバイスに注入され、利得を大きくする必要がある。この利得分布は波長依存性があるため、デバイスは所定の波長帯で発振するよう調整されている。さらに発振させる波長を選択するためにエタロンフィルタなどの波長フィルタが使用されている。しかし、共振器長および利得分布により選択される発振スペクトルは波長フィルタの帯域内に複数含まれるため、選択した波長の隣のモード（共振器長により決定される周期的な発振波長）でもピークが生じてしまう。このため、セカンドピークはメインピークの波長チャンネルの隣の波長チャンネルに出現する。

例えば、セカンドピークがメインピークの短波長側に出現する場合、局発光源１を波長チャンネルｃｈ５に設定すると、局発光源１が出力する局発光ＬＯのメインピークは波長チャンネルｃｈ５に出現し、局発光ＬＯのセカンドピークは波長チャンネルｃｈ４に出現する（図７参照）。セカンドピークがメインピークの短波長側に出現するか又は長波長側に出現するかは、局発光源１を光トランシーバ９１０に組み込む前に、局発光源１の出力を光スペクトラムアナライザで測定することで把握することができる。ここでは、セカンドピークがメインピークの短波長側に出現する場合を例としてＳＭＳＲの劣化を検出する方法を説明するが、セカンドピークがメインピークの長波長側に出現する場合のＳＭＳＲの劣化を検出する方法は、セカンドピークがメインピークの短波長側に出現する場合のＳＭＳＲの劣化を検出する方法から自明である。

次に、本実施の形態にかかる局発光源劣化の検出方法を説明する。

図８を参照して、局発光源劣化の検出方法は、ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０を含む。ステップＳ２０において、光源制御部５１は、局発光源１を入力信号光ＳＩＧＩＮに含まれる波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４のうち最も外側の波長チャンネルｃｈ４に設定する。ここで、局発光源１を波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４のうち最も長波長側の波長チャンネルｃｈ４に設定するのは、局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの短波長側に出現するからである。

図９を参照して、局発光源１を波長チャンネルｃｈ４に設定すると、局発光ＬＯのメインピーク及びセカンドピークはそれぞれ波長チャンネルｃｈ４及びｃｈ３に出現する。モニタ部５２は、このときの干渉光ＸＩのＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）振幅をモニタ値Ｍ１として検出する。モニタ部５２は、例えば、電圧信号ＶＸＩに基づいて干渉光ＸＩのＡＣ振幅を検出する。モニタ値Ｍ１は、局発光ＬＯのメインピークの光パワーと入力信号光ＳＩＧＩＮの波長チャンネルｃｈ４の光パワーとを反映している。

ステップＳ３０において、光源制御部５１は、局発光源１をステップＳ２０で設定した波長チャンネルｃｈ４より一つ外側の波長チャンネルｃｈ５に設定する。ここで、局発光源１を波長チャンネルｃｈ４より一つ長波長側の波長チャンネルｃｈ５に設定するのは、局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの短波長側に出現するからである。局発光源１を波長チャンネルｃｈ５に設定すると、図７に示すように、局発光ＬＯのメインピーク及びセカンドピークはそれぞれ波長チャンネルｃｈ５及びｃｈ４に出現する。モニタ部５２は、このときの干渉光ＸＩのＡＣ振幅をモニタ値Ｍ２として検出する。モニタ値Ｍ２は、局発光ＬＯのセカンドピークの光パワーと入力信号光ＳＩＧＩＮの波長チャンネルｃｈ４の光パワーとを反映している。

尚、局発光源１を波長チャンネルｃｈ５に設定したときは、局発光ＬＯのメインピークと入力信号光ＳＩＧＩＮとの干渉は検出されないものと考えてよい。なぜなら、この時のメインピークと入力信号光ＳＩＧＩＮの波長チャンネルｃｈ４との干渉光の周波数は、波長チャンネル間隔に相当する周波数（５０ＧＨｚ）であり、フォトダイオード２４ＸＩの受信帯域（最大で２５ＧＨｚ程度）から外れるためである。

ステップＳ４０において、モニタ部５２は、ステップＳ２０で検出した干渉光ＸＩのＡＣ振幅（モニタ値Ｍ１）とステップＳ３０で検出した干渉光ＸＩのＡＣ振幅（モニタ値Ｍ２）の比Ｍ１／Ｍ２を算出する。比Ｍ１／Ｍ２は、メインピークとセカンドピークのパワー比であるＳＭＳＲを反映した値である。

本実施形態によれば、マルチチャンネルディテクションに用いられる局発光源１のＳＭＳＲの劣化を検出することができる。更に、局発光源１が伝送システム９００に組み込まれた状態で局発光源１の劣化を検出することができる。

ステップＳ３０においては、入力信号光ＳＩＧＩＮが局発光ＬＯのメインピークに対応する周波数チャンネルｃｈ５を含まない（図６参照）ことが重要である。したがって、局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの短波長側なのか長波長側なのかに応じて上記「外側」を短波長側とするのか又は長波長側とするのかを適切に選択する必要がある。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１をより具体化したものである。また、実施の形態２において、コヒーレントレシーバ２はＭＧＣ（Ｍａｎｕａｌ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）モードで動作する。以下の説明において、実施の形態１と共通する事項の説明及び実施の形態１から自明な事項の説明は省略される場合がある。

図１０を参照して、実施の形態２に係る検知装置５は、トランスインピーダンス部２５を制御する制御部５３を更に備える。ＭＧＣモードでは、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの増幅率Ｍは、コヒーレントレシーバ２の外側で制御している。そのため、増幅率Ｍがトランスインピーダンス増幅器２５ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに出力される。モニタ部５２は、干渉光ＸＩのＡＣ振幅を検出するために増幅率Ｍ及び電圧信号ＶＸＩを用いる。

次に、本実施の形態にかかる局発光源劣化の検出方法を説明する。

図１１を参照して、局発光源劣化の検出方法は、ステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５１〜Ｓ５４を含む。ステップＳ１１において、検知装置５は、光トランシーバ９１０の起動時か判定する。光トランシーバ９１０の起動時である場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。光トランシーバ９１０の起動時でない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、検知装置５は、コヒーレントレシーバ２が受信波長切り替え要求信号を受信したか判定する。コヒーレントレシーバ２が受信波長切り替え要求信号を受信した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。コヒーレントレシーバ２が受信波長切り替え要求信号を受信していない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３において、制御部５３は、シャットダウン制御を実行し、コヒーレントレシーバ２（より具体的にはトランスインピーダンス部２５）に入力信号光ＳＩＧＩＮ及び局発光ＬＯに基づく電気信号（例えば、電圧信号ＶＸＩ、ＶＸＱ、ＶＹＩ、ＶＹＱ）をデジタル信号処理部３に出力することを停止させる。これは、ステップＳ２０及びＳ３０において局発光源１をコヒーレントレシーバ２が受信すべき波長チャンネル以外の波長チャンネルに設定するため、そのときの電気信号をデジタル信号処理部３に出力しないようにするためである。

図１２を参照して、ステップＳ２０は、ステップＳ２１〜Ｓ２４を含む。ステップＳ２１〜Ｓ２３において、入力信号光ＳＩＧＩＮに含まれる波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４のうち最も外側の波長チャンネルｃｈ４（図６参照）を検出する。ステップＳ２４において、局発光源１を波長チャンネルｃｈ４に設定したときの干渉光ＸＩのＡＣ振幅をモニタ値Ｍ１として記録する。以下、ステップＳ２１〜Ｓ２４を詳細に説明する。

ステップＳ２１において、光源制御部５１は、コヒーレントレシーバ２が実行するマルチチャンネルディテクションで使用可能な波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５の中で最も外側の波長チャンネルｃｈ５に局発光源１を設定する（図７参照）。ここで、局発光源１を波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５のうち最も長波長側の波長チャンネルｃｈ５に設定するのは、局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの短波長側に出現するからである。

ステップＳ２２において、モニタ部５２は、干渉光ＸＩのＡＣ振幅を検出し、ＡＣ振幅が閾値より大きいか判定する。ＡＣ振幅が閾値より大きい場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、局発光源１が設定されている波長チャンネルを入力信号光ＳＩＧＩＮが含んでいると判断し、ステップＳ２４に進む。ＡＣ振幅が閾値より大きくない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、局発光源１が設定されている波長チャンネルを入力信号光ＳＩＧＩＮが含んでいないと判断し、ステップＳ２３に進む。

図１３を参照して、ＭＧＣモードの場合における干渉光ＸＩのＡＣ振幅の検出について説明する。干渉光ＸＩのＡＣ振幅をａ、フォトダイオード２４ＸＩの変換効率をηとすると、フォトダイオード２４ＸＩが出力する電流信号ＣＸＩのＡＣ成分の振幅は、ＡＣ振幅ａ及び変換効率ηの積で表される。トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩの増幅率はＭなので、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩが出力する電圧信号ＶＸＩのＡＣ成分の振幅は、ＡＣ振幅ａ、変換効率η、及び増幅率Ｍの積で表される。ここで、変換効率ηは予め測定することが可能であり、増幅率Ｍはコヒーレントレシーバ２の外側から制御されており、圧力信号ＶＸＩをモニタ用に出力することはコヒーレントレシーバの標準的な機能である。したがって、モニタ部５２は、変換効率η、増幅率Ｍ、及び電圧信号ＶＸＩに基づいて干渉光ＸＩのＡＣ振幅ａを検出することができる。

ステップＳ２３において、光源制御部５１は、局発光源１の波長チャンネルを１チャンネル内側（短波長側）に設定する。ステップＳ２３の後、ステップＳ２２に進む。

このように、入力信号光ＳＩＧＩＮ及び局発光ＬＯに基づく干渉光ＸＩのＡＣ振幅が閾値を超えるまで局発光源１の設定をマルチチャンネルディテクションで使用可能な波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ５の中で最も外側の波長チャンネルｃｈ５から一つずつ内側（短波長側）の波長チャンネルに変更する。このようにすることで、入力信号光ＳＩＧＩＮに含まれる波長チャンネルｃｈ２〜ｃｈ４のうち最も外側の波長チャンネルｃｈ４を検出することができる。局発光源１が波長チャンネルｃｈ５に設定されているとき（図７参照）、入力信号光ＳＩＧＩＮは波長チャンネルｃｈ５を含まないため（図６参照）、ステップＳ２２の判定結果はＮＯである。局発光源１が波長チャンネルｃｈ４に設定されているとき（図９参照）、入力信号光ＳＩＧＩＮは波長チャンネルｃｈ４を含むため（図６参照）、ステップＳ２２の判定結果が初めてＹＥＳとなり、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、モニタ部５２は、局発光源１が波長チャンネルｃｈ４に設定されている時（図９参照）に、入力信号光ＳＩＧＩＮ及び局発光ＬＯに基づく干渉光ＸＩのＡＣ振幅をモニタ値Ｍ１として記録する。ステップＳ２４の後、ステップＳ３０に進む。

図１４を参照して、ステップＳ３０は、ステップＳ３１、Ｓ３２を含む。ステップＳ３１において、光源制御部５１は、局発光源１の波長チャンネルを１チャンネル外側（長波長側）に設定する。具体的には、局発光源１を波長チャンネルｃｈ４より１チャンネル外側の波長チャンネルｃｈ５に設定する（図７参照）。ステップＳ３２において、モニタ部５２は、このときの干渉光ＸＩのＡＣ振幅を検出し、モニタ値Ｍ２として記録する。

図１１を参照して、ステップＳ４０において、モニタ部５２は、ステップＳ２０で検出した干渉光ＸＩのＡＣ振幅（モニタ値Ｍ１）とステップＳ３０で検出した干渉光ＸＩのＡＣ振幅（モニタ値Ｍ２）の比Ｍ１／Ｍ２を算出する。ステップＳ５１において、モニタ部５２は、比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さいか判定する。比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さい場合（ステップＳ５１においてＹＥＳ）、ステップＳ５２に進む。比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さくない場合（ステップＳ５１においてＮＯ）、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５２において、モニタ部５２は、光信号送信部１００に受信波長切り替え要求信号の送信元（例えば、他の光トランシーバ９１０）へ局発光源１の劣化（ＳＭＳＲの劣化）を通知させる。このとき、光信号送信部１００は、局発光源１の劣化（ＳＭＳＲの劣化）を示す光出力信号ＳＩＧＯＵＴを受信波長切り替え要求信号の送信元に出力する。これにより、受信波長切り替え要求信号の送信元は、局発光源１の劣化を知ることができる。尚、光信号送信部１００は、比Ｍ１／Ｍ２を示す光出力信号ＳＩＧＯＵＴを受信波長切り替え要求信号の送信元に出力してもよい。

ステップＳ５３において、光源制御部５１は、局発光源１を受信波長切り替え要求信号が指定する波長チャンネルに設定する。ステップＳ５４において、光信号受信部２００は通常運用（通常のデジタルコヒーレント受信）を開始する。これにより、局発光源１が劣化していないことを確認してから光信号受信部２００の受信波長を切り替えることができる。

本実施形態によれば、受信波長切り替え時のように光信号受信部２００の状態を変更する際に、光信号受信部２００が伝送システム９００の構成に組み込まれた状態で局発光源１のＳＭＳＲの劣化を検出することができる。

（実施の形態２の変形例）
以上、局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの長波長側及び短波長側のどちらに出現するのかが予め分かっている場合を説明した。局発光ＬＯのセカンドピークがメインピークの長波長側及び短波長側のどちらに出現するのかが不明の場合における局発光源劣化の検出方法を以下に説明する。

ステップＳ１３の後、セカンドピークがメインピークの長波長側に出現すると仮定してステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５１を実行する。ステップＳ５１においてＹＥＳの場合、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５１においてＮＯの場合、セカンドピークがメインピークの短波長側に出現すると仮定してステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５１を実行する。ステップＳ５１においてＹＥＳの場合、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５１においてＮＯの場合、ステップＳ５３に進む。

或いは、ステップＳ１３の後、セカンドピークがメインピークの短波長側に出現すると仮定してステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５１を実行する。ステップＳ５１においてＹＥＳの場合、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５１においてＮＯの場合、セカンドピークがメインピークの長波長側に出現すると仮定してステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５１を実行する。ステップＳ５１においてＹＥＳの場合、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５１においてＮＯの場合、ステップＳ５３に進む。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３を説明する。実施の形態３は、基本的に実施の形態２と同じであるが、コヒーレントレシーバ２がＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）モードで動作する点が異なっている。以下の説明において、実施の形態２と共通する事項の説明及び実施の形態２から自明な事項の説明は省略される場合がある。

図１５を参照して、実施の形態３にかかるコヒーレントレシーバ２がＡＧＣモードで動作しているので、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの出力である電圧信号ＶＸＩ、ＶＸＱ、ＶＹＩ、ＶＹＱが一定になるように、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの増幅率Ｍが内部で制御される。そのため、モニタ部５２は、増幅率Ｍを直接知ることができない。モニタ部５２は、増幅率Ｍと相関のあるＡＧＣのフィードバックゲインＦＢＧと電圧信号ＶＸＩを用いて干渉光ＸＩのＡＣ振幅を検出する。

図１６を参照して、ＡＧＣモードの場合における干渉光ＸＩのＡＣ振幅の検出について説明する。トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩは、電流電圧変換部２６と、増幅率可変部２７とを備える。電流電圧変換部２６は、電流信号ＣＸＩを中間電圧信号Ｗに変換する。増幅率可変部２７は、中間電圧信号Ｗを電圧信号ＶＸＩに変換する。増幅率可変部２７を制御するためのフィードバックゲインＦＢＧは、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩの増幅率Ｍと相関がある。したがって、モニタ部５２は、変換効率η、フィードバックゲインＦＢＧ、及び電圧信号ＶＸＩに基づいて干渉光ＸＩのＡＣ振幅ａを検出することができる。尚、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＱ、２５ＹＩ、２５ＹＱも、トランスインピーダンス増幅器２５ＸＩと同様に構成される。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態においては干渉光ＸＩに基づいて比Ｍ１／Ｍ２を算出したが、干渉光ＸＩの代わりに干渉光ＸＱ、ＹＩ、ＹＱのいずれかを用いてもよい。

９００ 伝送システム
９１０ 光トランシーバ
９２０ 光ファイバ
１００ 光信号送信部
２００ 光信号受信部
１ 局発光源
２ コヒーレントレシーバ
３ デジタル信号処理部
５ 検出装置
５１ 光源制御部
５２ モニタ部
５３ 制御部
ＬＯ 局発光
ＳＩＧＩＮ 入力信号光
ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ 干渉光
ＶＸＩ、ＶＸＱ、ＶＹＩ、ＶＹＱ 電圧信号

Claims (9)

1. コヒーレントレシーバへ局発光を出力する局発光源を前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、
   前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、
   前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出する
   局発光源劣化の検出方法。
2. 請求項１に記載の局発光源劣化の検出方法であって、
   前記信号光及び前記局発光に基づく干渉光のＡＣ振幅が閾値を超えるまで前記局発光源の設定を前記コヒーレントレシーバが実行するマルチチャンネルディテクションで使用可能な複数の使用可能波長チャンネルの中で最も外側の波長チャンネルから一つずつ内側の波長チャンネルに変更し、
   前記信号光及び前記局発光に基づく干渉光のＡＣ振幅が前記閾値を初めて超えたときに前記局発光源が設定されていた波長チャンネルが前記第１波長チャンネルである
   局発光源劣化の検出方法。
3. 請求項１又は２に記載の局発光源劣化の検出方法であって、
   前記第１ＡＣ振幅を検出すること、前記第２ＡＣ振幅を検出すること、及び前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出することよりも先に、前記コヒーレントレシーバに前記信号光及び前記局発光に基づく電気信号をデジタル信号処理部に出力することを停止させる
   局発光源劣化の検出方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の局発光源劣化の検出方法であって、
   前記コヒーレントレシーバが受信波長切り替え要求信号を受信し、
   前記受信波長切り替え要求信号の受信に基づいて、前記第１ＡＣ振幅を検出すること、前記第２ＡＣ振幅を検出すること、及び前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出することを実行し、
   前記第１ＡＣ振幅の値Ｍ１と前記第２ＡＣ振幅の値Ｍ２の比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さい場合、前記局発光源の劣化を前記受信波長切り替え要求信号の送信元に通知する
   局発光源劣化の検出方法。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の局発光源劣化の検出方法であって、
   前記コヒーレントレシーバが受信波長切り替え要求信号を受信し、
   前記受信波長切り替え要求信号の受信に基づいて、前記第１ＡＣ振幅を検出すること、前記第２ＡＣ振幅を検出すること、及び前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出することを実行し、
   前記第１ＡＣ振幅の値Ｍ１と前記第２ＡＣ振幅の値Ｍ２の比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さくない場合、前記局発光源を前記受信波長切り替え要求信号が指定する波長チャンネルに設定する
   局発光源劣化の検出方法。
6. コヒーレントレシーバへ局発光を出力する局発光源を制御する光源制御部と、
   前記光源制御部が前記局発光源を前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、前記光源制御部が前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出するモニタ部と
   を具備する
   局発光源劣化の検出装置。
7. 光信号受信部を具備し、
   前記光信号受信部は、
   局発光を出力する局発光源と、
   波長多重された信号光と前記局発光とに基づいて干渉光を生成し、前記干渉光に基づく電気信号を生成するコヒーレントレシーバと、
   前記局発光源を制御する光源制御部と、
   前記光源制御部が前記局発光源を前記信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、前記光源制御部が前記局発光源を前記第１波長チャンネルより一つ外側の第２波長チャンネルに設定したときの前記信号光及び前記局発光に基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出するモニタ部と
   を備える
   光トランシーバ。
8. 請求項７に記載の光トランシーバであって、
   前記第１ＡＣ振幅の値Ｍ１と前記第２ＡＣ振幅の値Ｍ２の比Ｍ１／Ｍ２が規定値より小さい場合、前記局発光源の劣化を示す信号光を出力する光信号送信部を更に具備する
   光トランシーバ。
9. 局発光源がコヒーレントレシーバに出力する局発光のメインピークと前記コヒーレントレシーバが入力する波長多重された信号光に含まれる波長チャンネルのうち最も外側の第１波長チャンネルとに基づく第１干渉光の第１ＡＣ振幅を検出し、
   前記局発光のセカンドピークと前記第１波長チャンネルとに基づく第２干渉光の第２ＡＣ振幅を検出し、
   前記第１ＡＣ振幅と前記第２ＡＣ振幅の比を算出する
   局発光源劣化の検出方法。

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