JP6806172B2 - 光受信装置およびモニタ信号生成方法 - Google Patents

光受信装置およびモニタ信号生成方法 Download PDF

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Description

本発明は光受信装置およびモニタ信号生成方法に関し、特にコヒーレント光伝送方式を用いた光受信装置およびモニタ信号生成方法に関する。
光通信技術の一つに波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)通信がある。波長分割多重通信では、複数の波長の信号光が多重化された多重信号光を用いているため、1本の光ファイバで大容量の情報を伝達することができる。また、この多重信号光の中から特定の信号光を選択的に取り出す技術として、コヒーレント光伝送方式がある。コヒーレント光伝送方式では、この多重信号光と局部発振光とを干渉させてコヒーレント検波することで、多重信号光の中から局部発振光の波長に対応した信号光を選択的に取り出している。
特許文献1および特許文献2には、コヒーレント光伝送方式に関する技術が開示されている。特許文献1には、局部発振光源および送信光源の絶対波長を安定化し、波長設定を容易にすることができる技術が開示されている。特許文献2には、多重信号光を局部発振光の波長により選択的に受信する場合であっても、コストの増大を抑制しつつ受信特性におけるS/N比の改善を図るための技術が開示されている。
特開平4−212530号公報 特開2012−070234号公報
特許文献1および特許文献2に開示されているコヒーレント光伝送方式では、光送信装置から送信された多重信号光を光受信装置を用いて受信している。例えば、光受信装置に入力される多重信号光のパワーは、光受信装置に入力される多重信号光を光カプラ等で分岐し、分岐後の多重信号光をモニタ用の光電変換器で電気信号に変換することでモニタすることができる。
しかしながら、多重信号光は複数の波長の信号光が多重化された信号光であるため、光受信装置に入力される多重信号光をモニタした場合は、光受信装置に入力された全ての信号光をモニタしていることになる。よって、この場合は特定波長の信号光のパワーのみを測定することができないという問題がある。
上記課題に鑑み本発明の目的は、特定波長の信号光のパワーをモニタすることができる光受信装置およびモニタ信号生成方法を提供することである。
本発明にかかる光受信装置は、所定の波長を有する局部発振光を出力する局部発振器と、互いに波長が異なる信号光が多重化された多重信号光と前記局部発振光とを入力し、前記多重信号光の中から前記局部発振光の波長に対応した信号光を選択して出力する光ミキサと、前記光ミキサから出力された前記信号光を電気信号に変換する光電変換器と、前記光電変換器で変換された電気信号を増幅し、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の利得を制御するための利得制御信号を生成する利得制御信号生成回路と、前記利得制御信号を用いて、前記光ミキサから出力された前記信号光のパワーに対応したモニタ信号を生成するモニタ信号生成部と、を備える。
本発明にかかるモニタ信号生成方法は、光受信装置が受信する信号光のパワーに対応したモニタ信号を生成するモニタ信号生成方法であって、互いに波長が異なる信号光が多重化された多重信号光と、所定の波長を有する局部発振光とを干渉させて、前記多重信号光の中から前記局部発振光の波長に対応した信号光を取り出し、前記取り出された信号光を電気信号に変換し、可変利得増幅器を用いて前記電気信号を増幅して、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成し、前記可変利得増幅器の利得を制御するための利得制御信号を生成し、前記利得制御信号を用いて前記信号光のパワーに対応したモニタ信号を生成する。
本発明により、特定波長の信号光のパワーをモニタすることができる光受信装置およびモニタ信号生成方法を提供することができる。
実施の形態1にかかる光受信装置を示すブロック図である。 実施の形態1にかかる光受信装置が備える増幅回路の一例を示す回路図である。 実施の形態2にかかる光受信装置を示すブロック図である。 実施の形態2にかかる光受信装置が備える90度光ハイブリッド回路を示す図である。 実施の形態2にかかる光受信装置が備える増幅回路の詳細を説明するためのブロック図である。 実施の形態3にかかる光受信装置を示すブロック図である。 実施の形態4にかかる光受信装置を示すブロック図である。 実施の形態5にかかる光受信装置を示すブロック図である。 比較例にかかる光受信装置を示すブロック図である。
<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は、実施の形態1にかかる光受信装置1を示すブロック図である。図1に示すように本実施の形態にかかる光受信装置1は、局部発振器(LO)11、光ミキサ12、光電変換器13、可変利得増幅器15、利得制御信号生成回路16、およびモニタ信号生成部17を備える。ここで、可変利得増幅器15および利得制御信号生成回路16は増幅回路14を構成している。
光受信装置1は、送信装置側(不図示)で生成された多重信号光21を受信する。多重信号光21は、互いに波長が異なる信号光が多重化された信号光である。つまり、多重信号光21は、各々異なる波長λ、λ、・・・、λ(nは2以上の整数)を有する複数の信号光が多重化された信号光である。WDM通信では、このような多重信号光を用いているため、1本の光ファイバで大容量の情報を伝達することができる。
局部発振器11は、所定の波長λ(m=1〜n)を有する局部発振光22を光ミキサ12に出力する。つまり、局部発振器11は、多重信号光21から取り出す信号光の波長に対応した波長λの局部発振光22を光ミキサ12に出力する。例えば、局部発振器11は波長可変レーザを含み構成されており、多重信号光21から取り出す信号光の波長と対応するように、局部発振器11から出力する局部発振光22の波長λを変更することができる。
光ミキサ12は、多重信号光21と局部発振光22とを入力し、多重信号光21の中から局部発振光22の波長に対応した信号光23を選択し、選択された信号光23を光電変換器13に出力する。コヒーレント光伝送方式では、多重信号光21と局部発振光22とを干渉させてコヒーレント検波することで、波長λ、λ、・・・、λを有する複数の信号光が多重化された多重信号光21の中から、局部発振光22の波長λに対応した信号光を選択的に取り出すことができる。よって、局部発振器11から出力される局部発振光22の波長λを変えることで、多重信号光21から取り出す信号光を任意に選択することができる。
光電変換器13は、光ミキサ12から出力された信号光23を電気信号24に変換し、電気信号24を増幅回路14に出力する。光電変換器13には、例えばフォトダイオードを用いることができる。
増幅回路14は、可変利得増幅器15および利得制御信号生成回路16を備える。増幅回路14は、AGC(Automatic Gain Control)回路を構成している。
可変利得増幅器15は、光電変換器13から出力された電気信号24を増幅し、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号25を生成する。このとき、可変利得増幅器15は、利得制御信号生成回路16で生成された利得制御信号26に応じて、可変利得増幅器15の利得を調整する。
利得制御信号生成回路16は、可変利得増幅器15の利得を制御するための利得制御信号26を生成する。例えば利得制御信号生成回路16は、可変利得増幅器15から出力された出力信号25の振幅電圧と予め設定された目標電圧Vtとに基づき、可変利得増幅器15をフィードバック制御するための利得制御信号26を生成する。
例えば、利得制御信号生成回路16は、可変利得増幅器15から出力された出力信号25の振幅電圧(換言すると、出力信号25の振幅電圧の絶対値)と目標電圧Vtとが等しくなるような利得制御信号26を生成する。具体的には、利得制御信号生成回路16は、出力信号25の振幅電圧が目標電圧Vtよりも大きい場合、可変利得増幅器15の利得を下げるような利得制御信号26を生成する。逆に、出力信号25の振幅電圧が目標電圧Vtよりも小さい場合、可変利得増幅器15の利得を上げるような利得制御信号26を生成する。
なお、本実施の形態では、図2に示す増幅回路14’のように、光電変換器13と可変利得増幅器15との間にトランスインピーダンスアンプ18を設けてもよい。例えば、光電変換器13から出力された電気信号24が電流信号である場合、トランスインピーダンスアンプ18を設けることで、この電流信号を電圧信号に変換することができる。
モニタ信号生成部17は、利得制御信号26を用いてモニタ信号27を生成する。モニタ信号27は、光ミキサ12から出力された信号光23(つまり、多重信号光21の中から選択された信号光23)のパワーに対応した信号である。
例えば、利得制御信号26の信号電圧が高くなるにつれて、可変利得増幅器15の増幅率が増加するように可変利得増幅器15を構成した場合は、信号光23のパワーと利得制御信号26との関係は次の様になる。信号光23のパワーが小さすぎる場合は、電気信号24の振幅電圧も小さくなる。この場合は、出力信号25の振幅電圧と目標電圧Vtとの差が大きくなるため、可変利得増幅器15における増幅率を大きくする必要がある。よって、利得制御信号生成回路16で生成される利得制御信号26の信号電圧は高くなる。一方、信号光23のパワーが目標値に近い場合は、出力信号25の振幅電圧と目標電圧Vtとの差は小さくなる。この場合は、可変利得増幅器15における増幅率が小さくなるので、利得制御信号生成回路16で生成される利得制御信号26の信号電圧は低くなる。
また、例えば、利得制御信号26の信号電圧が低くなるにつれて、可変利得増幅器15の増幅率が増加するように可変利得増幅器15を構成した場合は、信号光23のパワーと利得制御信号26との関係は次の様になる。信号光23のパワーが小さすぎる場合は、電気信号24の振幅電圧も小さくなる。この場合は、出力信号25の振幅電圧と目標電圧Vtとの差が大きくなるため、可変利得増幅器15における増幅率を大きくする必要がある。よって、利得制御信号生成回路16で生成される利得制御信号26の信号電圧は低くなる。一方、信号光23のパワーが目標値に近い場合は、出力信号25の振幅電圧と目標電圧Vtとの差は小さくなる。この場合は、可変利得増幅器15における増幅率が小さくなるので、利得制御信号生成回路16で生成される利得制御信号26の信号電圧は高くなる。
このように、利得制御信号26は、信号光23のパワーに応じて変化する。モニタ信号生成部17は、このように変化する利得制御信号26を用いて、信号光23のパワーに対応したモニタ信号27を生成することができる。例えば、モニタ信号生成部17は、アナログ・デジタル変換回路を備えていてもよく、この場合はアナログ信号である利得制御信号26をデジタル信号に変換することができる。
なお、本実施の形態にかかる光受信装置1では、出力信号25をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換回路(不図示)、およびデジタル信号に変換された出力信号を処理するデジタル信号処理回路(不図示)を更に備えていていもよい。
特許文献1および特許文献2に開示されているコヒーレント光伝送方式では、光送信装置から送信された多重信号光を光受信装置を用いて受信している。例えば、光受信装置に入力される多重信号光のパワーは、光受信装置に入力される多重信号光を光カプラ等で分岐し、分岐後の多重信号光をモニタ用の光電変換器で電気信号に変換することでモニタすることができる。
図9は、比較例にかかる光受信装置100を示すブロック図である。図9に示す光受信装置100は、光カプラ101、光電変換器104、局部発振器(LO)111、光ミキサ112、光電変換器113、可変利得増幅器115、および利得制御信号生成回路116を備える。可変利得増幅器115および利得制御信号生成回路116は増幅回路114を構成している。なお、図9に示す光受信装置100のうち、図1に示した光受信装置1と同一の構成要素には100番台の符号を付している。
図9に示す光受信装置100では、光受信装置100に入力される多重信号光121を光カプラ101で分岐して、一方の多重信号光102を光ミキサ112に、他方の多重信号光103を光電変換器104に入力している。そして、分岐された多重信号光103を光電変換器104で電気信号に変換することで、光受信装置100に入力される多重信号光121のパワーをモニタすることができる。
しかしながら、多重信号光121は複数の波長の信号光が多重化された信号光であるため、光受信装置100に入力される多重信号光121をモニタした場合は、光受信装置100に入力された全ての信号光をモニタしていることになる。よって、この場合は特定波長の信号光123のパワーのみを測定することができない。
そこで本実施の形態にかかる光受信装置1では、図1に示すように、可変利得増幅器15の利得を制御するための利得制御信号26を用いて、光ミキサ12から出力された信号光23のパワーに対応したモニタ信号27を生成している。つまり、可変利得増幅器15は、多重信号光21の中から選択された信号光23に対応した電気信号24のみを増幅している。また、利得制御信号26は可変利得増幅器15の利得を制御するための信号であり、信号光23のパワーに応じて変化する。よって、この利得制御信号26を用いてモニタ信号27を生成することで、信号光23のパワーをモニタすることができる。
更に、本実施の形態にかかる光受信装置1では、利得制御信号26を用いて信号光23のパワーをモニタしているので、多重信号光を分岐するための光カプラ101やモニタ用の光電変換器104(図9参照)を設ける必要がない。また、本実施の形態にかかる光受信装置1では、多重信号光21と局部発振光22とを干渉させてコヒーレント検波することで、多重信号光21の中から局部発振光22の波長に対応した信号光23を選択的に取り出している。よって、多重信号光から信号光を取り出すためのアレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)や光フィルタなどを設ける必要がない。したがって、光受信装置を小型化することができ、また光受信装置の製造コストを低減することができる。
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、特定波長の信号光のパワーをモニタすることができる光受信装置およびモニタ信号生成方法を提供することができる。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、実施の形態1で説明した光受信装置を、偏波多重4値位相変調(DP−QPSK:Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying)方式に適用した場合について説明する。
図3は、本実施の形態にかかる光受信装置2を示すブロック図である。図3に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置2は、局部発振器(LO)31、偏波分離器(PBS:Polarization Beam Splitter)32、90度光ハイブリッド回路34_1、34_2、光電変換器35、増幅回路36_1〜36_4、モニタ信号生成部37_1〜37_4、アナログ・デジタル変換回路38_1〜38_4、およびデジタル信号処理回路39を備える。
光受信装置2は、送信装置側(不図示)で生成された多重信号光51を受信する。多重信号光51は、互いに波長が異なる信号光が多重化された信号光である。更に本実施の形態では、多重信号光51は、互いに直交するX偏波光(第1の偏波光)とY偏波光(第2の偏波光)とが多重化されている。X偏波光とY偏波光はそれぞれ独立に変調されており、各々独立して情報を伝達することができる。また、X偏波光とY偏波光はそれぞれ、4つの異なる位相で変調されている。
偏波分離器32は、多重信号光51を入力し、多重信号光51を互いに直交するX偏波光52とY偏波光53とに分離し、分離したX偏波光52を90度光ハイブリッド回路34_1(第1の光ハイブリッド回路)に、分離したY偏波光を90度光ハイブリッド回路34_2(第2の光ハイブリッド回路)に、それぞれ出力する。
局部発振器31は、所定の波長を有する局部発振光54を90度光ハイブリッド回路34_1、34_2にそれぞれ出力する。つまり、局部発振器31は、多重信号光51から取り出す信号光の波長に対応した波長の局部発振光54を90度光ハイブリッド回路34_1、34_2に出力する。例えば、局部発振器31は波長可変レーザを含み構成されており、多重信号光51から取り出す信号光の波長と対応するように、局部発振器31から出力する局部発振光54の波長を変更することができる。
90度光ハイブリッド回路34_1は、光ミキサ(第1の光ミキサ)を含み、X偏波光52と局部発振光54とを入力し、X偏波光52と局部発振光54とを互いに干渉させることで、X偏波光52の中から局部発振光31の波長に対応した信号光を分離する。更に、90度光ハイブリッド回路34_1は、X偏波光52を同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)とに分離し、同相成分に含まれる2つの信号光を第1の差動信号として、直交成分に含まれる2つの信号光を第2の差動信号として出力する。
図4は、90度光ハイブリッド回路34_1の一例を示す図である。図4に示すように、90度光ハイブリッド回路34_1は、光カプラ61_1〜61_3、62_1〜62_3、π/2位相シフタ63、π位相シフタ64_1、64_2、および光ミキサ65_1〜65_4(第1の光ミキサ)を備える。
90度光ハイブリッド回路34_1に入力されたX偏波光52は、光カプラ61_1〜61_3でそれぞれ分岐されて、光ミキサ65_1〜65_4にそれぞれ導入される。90度光ハイブリッド回路34_1に入力された局部発振光54は、光カプラ62_1および光カプラ62_3で分岐された後に光ミキサ65_1に導入される。90度光ハイブリッド回路34_1に入力された局部発振光54は、光カプラ62_1および光カプラ62_3で分岐された後にπ位相シフタ64_1で位相がπだけシフトされて、光ミキサ65_2に導入される。
90度光ハイブリッド回路34_1に入力された局部発振光54は、光カプラ62_1で分岐された後にπ/2位相シフタ63で位相がπ/2だけシフトされ、更に光カプラ62_2で分岐された後に光ミキサ65_3に導入される。90度光ハイブリッド回路34_1に入力された局部発振光54は、光カプラ62_1で分岐された後にπ/2位相シフタ63で位相がπ/2だけシフトされ、更に光カプラ62_2で分岐された後にπ位相シフタ64_2で位相がπだけシフトされて、光ミキサ65_4に導入される。
つまり、光ミキサ65_1には位相がずれていない局部発振光54が導入され、光ミキサ65_2には位相がπずれている局部発振光54が導入され、光ミキサ65_3には位相がπ/2ずれている局部発振光54が導入され、光ミキサ65_4には位相が3π/2ずれている局部発振光54が導入される。
よって、光ミキサ65_1からは位相がずれていない信号光Ip_1が出力され、光ミキサ65_2からは位相がπずれている信号光In_1が出力され、光ミキサ65_3からは位相がπ/2ずれている信号光Qp_1が出力され、光ミキサ65_4からは位相が3π/2ずれている信号光Qn_1が出力される。信号光Ip_1および信号光In_1は、第1の差動信号(同相成分の差動信号)として出力され、信号光Qp_1および信号光Qn_1は、第2の差動信号(直交成分の差動信号)として出力される。
90度光ハイブリッド回路34_2についても90度光ハイブリッド回路34_1と同様である。つまり、90度光ハイブリッド回路34_2は、光ミキサ(第2の光ミキサ)を含み、Y偏波光53と局部発振光54とを入力し、Y偏波光53と局部発振光54とを互いに干渉させることで、Y偏波光53の中から局部発振光31の波長に対応した信号光を分離する。更に、90度光ハイブリッド回路34_2は、Y偏波光53を同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)とに分離し、同相成分に含まれる2つの信号光(Ip_2、In_2)を第3の差動信号として、直交成分に含まれる2つの信号光(Qp_2、Qn_2)を第4の差動信号として出力する。
図3に示すように、90度光ハイブリッド回路34_1、34_2から出力された信号光Ip_1、In_1(第1の差動信号)、信号光Qp_1、Qn_1(第2の差動信号)、信号光Ip_2、In_2(第3の差動信号)、信号光Qp_2、Qn_2(第4の差動信号)の各々は、光電変換器PD#1〜PD#8で電気信号に変換される。
増幅回路36_1は、光電変換器PD#1、PD#2から出力された第1の差動信号(Ip_1、In_1)に対応した電気信号を増幅して、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成する。生成された出力信号はアナログ・デジタル変換回路38_1に出力される。アナログ・デジタル変換回路38_1は、出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル信号処理回路39に出力する。モニタ信号生成部37_1は、第1の差動信号(Ip_1、In_1)に対応したモニタ信号60_1を生成する。
増幅回路36_2は、光電変換器PD#3、PD#4から出力された第2の差動信号(Qp_1、Qn_1)に対応した電気信号を増幅して、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成する。生成された出力信号はアナログ・デジタル変換回路38_2に出力される。アナログ・デジタル変換回路38_2は、出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル信号処理回路39に出力する。モニタ信号生成部37_2は、第2の差動信号(Qp_1、Qn_1)に対応したモニタ信号60_2を生成する。
増幅回路36_3は、光電変換器PD#5、PD#6から出力された第3の差動信号(Ip_2、In_2)に対応した電気信号を増幅して、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成する。生成された出力信号はアナログ・デジタル変換回路38_3に出力される。アナログ・デジタル変換回路38_3は、出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル信号処理回路39に出力する。モニタ信号生成部37_3は、第3の差動信号(Ip_2、In_2)に対応したモニタ信号60_3を生成する。
増幅回路36_4は、光電変換器PD#7、PD#8から出力された第4の差動信号(Qp_2、Qn_2)に対応した電気信号を増幅して、出力振幅が一定レベルに増幅された出力信号を生成する。生成された出力信号はアナログ・デジタル変換回路38_4に出力される。アナログ・デジタル変換回路38_4は、出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル信号処理回路39に出力する。モニタ信号生成部37_4は、第4の差動信号(Qp_2、Qn_2)に対応したモニタ信号60_4を生成する。
図5は、本実施の形態にかかる光受信装置2が備える増幅回路36_1の詳細を説明するためのブロック図である。以下では増幅回路36_1について説明するが、他の増幅回路36_2〜36_4についても同様である。
増幅回路36_1は、トランスインピーダンスアンプ42、可変利得増幅器43、および利得制御信号生成回路44を備える。増幅回路36_1は、AGC回路を構成している。90度光ハイブリッド回路34_1から出力された差動信号(Ip_1、In_1)は、光電変換器PD#1、PD#2で差動信号56_1、56_2に変換されてトランスインピーダンスアンプ42に供給される。トランスインピーダンスアンプ42は、差動信号56_1、56_2を電流信号から電圧信号に変換し、差動信号57_1、57_2を可変利得増幅器43に出力する。なお、トランスインピーダンスアンプ42は省略してもよい。
可変利得増幅器43は、差動信号57_1、57_2を増幅し、出力振幅が一定レベルに増幅された差動出力信号58_1、58_2を生成する。このとき、可変利得増幅器43は、利得制御信号生成回路44で生成された利得制御信号59に応じて、可変利得増幅器43の利得を調整する。
利得制御信号生成回路44は、可変利得増幅器43の利得を制御するための利得制御信号59を生成する。例えば利得制御信号生成回路44は、可変利得増幅器43から出力された差動出力信号58_1、58_2の振幅電圧と予め設定された目標電圧Vtとに基づき、可変利得増幅器43をフィードバック制御するための利得制御信号59を生成する。
例えば、利得制御信号生成回路44は、可変利得増幅器43から出力された差動出力信号58_1、58_2の振幅電圧(換言すると、差動出力信号58_1、58_2の振幅電圧の絶対値)と目標電圧Vtとが等しくなるような利得制御信号59を生成する。具体的には、利得制御信号生成回路44は、差動出力信号58_1、58_2の振幅電圧が目標電圧Vtよりも大きい場合、可変利得増幅器43の利得を下げるような利得制御信号59を生成する。逆に、差動出力信号58_1、58_2の振幅電圧が目標電圧Vtよりも小さい場合、可変利得増幅器43の利得を上げるような利得制御信号59を生成する。
モニタ信号生成部37_1は、利得制御信号59を用いてモニタ信号60_1を生成する。モニタ信号60_1は、90度光ハイブリッド回路34_1から出力された差動信号55_1、55_2(Ip_1、In_1)のパワーに対応した信号である。
つまり、実施の形態1で説明したように、利得制御信号59は、差動信号55_1、55_2(Ip_1、In_1)のパワーに応じて変化する。モニタ信号生成部37_1は、このように変化する利得制御信号59を用いて、差動信号55_1、55_2(Ip_1、In_1)のパワーに対応したモニタ信号60_1を生成することができる。例えば、モニタ信号生成部37_1は、アナログ・デジタル変換回路を備えていてもよく、この場合はアナログ信号である利得制御信号59をデジタル信号に変換することができる。
本実施の形態にかかる光受信装置2においても、可変利得増幅器43の利得を制御するための利得制御信号59を用いて、90度光ハイブリッド回路34_1、34_2から出力された信号光のパワーをモニタしている。よって、特定波長の信号光のパワーをモニタすることができる。
なお、図3では、4つのモニタ信号生成部37_1〜37_4を備える場合について説明したが、モニタ信号生成部は少なくとも一つ備えていればよい。つまり、第1の差動信号(Ip_1、In_1)、第2の差動信号(Qp_1、Qn_1)、第3の差動信号(Ip_2、In_2)、第4の差動信号(Qp_2、Qn_2)のうち、モニタが必要な差動信号についてのみ、モニタ信号生成部を設けてもよい。
また、上記では、多重信号光51がX偏波光とY偏波光とを含む場合について説明した。しかし、本実施の形態にかかる発明は、偏波光を用いない4値位相変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)方式に適用してもよい。この場合は、偏波分離器32、90度光ハイブリッド回路34_2、光電変換器PD#5〜PD#8、増幅回路36_3、36_4、モニタ信号生成部37_3、37_4、およびアナログ・デジタル変換回路38_3、38_4を省略することができる。本実施の形態にかかる発明を4値位相変調方式に適用した場合は、90度光ハイブリッド回路34_1に多重信号光と局部発振光とが入力され、90度光ハイブリッド回路34_1からは、4つの信号光Ip_1、In_1、Qp_1、Qn_1(換言すると、2つの差動信号)が出力される。信号光Ip_1、In_1、Qp_1、Qn_1の処理については、上記で説明した場合と同様である。
<実施の形態3>
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図6は、実施の形態3にかかる光受信装置を示すブロック図である。実施の形態3にかかる光受信装置3では、実施の形態1で説明した光受信装置1と比べて、モニタ信号生成部17で生成されたモニタ信号27に応じて、局部発振器71から出力される局部発振光22のパワーを制御している点が異なる。これ以外は実施の形態1で説明した光受信装置1と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
図6に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置3は、局部発振器(LO)71、光ミキサ12、光電変換器13、可変利得増幅器15、利得制御信号生成回路16、モニタ信号生成部17、および局部発振光制御部72を備える。
光ミキサ12は、多重信号光21と局部発振光22とを入力し、多重信号光21の中から局部発振光22の波長に対応した信号光23を選択し、選択された信号光23を光電変換器13に出力する。このとき、光ミキサ12は、多重信号光21と局部発振光22とを干渉させてコヒーレント検波することで、多重信号光21の中から、局部発振光22の波長λに対応した信号光を選択的に取り出している。よって、多重信号光21の中から特定波長の信号光23を適切に取り出すためには、光ミキサ12に入力される局部発振光22のパワーを適切な値に調整する必要がある。
そこで本実施の形態にかかる光受信装置3では、モニタ信号生成部17で生成されたモニタ信号27に応じて、局部発振器71から出力される局部発振光22のパワーを制御している。つまり、局部発振光制御部72は、モニタ信号27に応じて、局部発振器71を制御するための制御信号73を生成し、当該制御信号73を局部発振器71に出力している。局部発振器71は、制御信号73に応じて局部発振光22のパワーを調整している。
例えば、局部発振光22のパワーが小さすぎる場合は、光ミキサ12から出力される信号光23のパワーも小さくなる。このとき、モニタ信号27は、信号光23のパワーが小さすぎることを示しているので、局部発振光制御部72は、局部発振光22のパワーをより大きくするように、局部発振器71を制御する。
また、例えば局部発振光22のパワーが大きすぎる場合は、光ミキサ12から出力される信号光23のパワーも大きくなる。このとき、モニタ信号27は、信号光23のパワーが大きすぎることを示しているので、局部発振光制御部72は、局部発振光22のパワーをより小さくするように、局部発振器71を制御する。
例えば、局部発振光制御部72は、モニタ信号27の値(つまり、信号光23のパワー値)が所定の値となるように、局部発振光22のパワーを制御してもよい。ここで所定の値は任意に決定することができる。
このように、本実施の形態にかかる光受信装置3では、モニタ信号27に応じて局部発振光22のパワーを制御することができるので、多重信号光21の中から所定のパワーを有する信号光23を取り出すことができる。
<実施の形態4>
次に、本発明の実施の形態4について説明する。図7は、実施の形態4にかかる光受信装置を示すブロック図である。実施の形態4にかかる光受信装置4では、実施の形態1で説明した光受信装置1と比べて、モニタ信号生成部17で生成されたモニタ信号27に応じて、光ミキサ12に供給される多重信号光84のパワーを調整している点が異なる。これ以外は実施の形態1で説明した光受信装置1と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
図7に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置4は、局部発振器(LO)11、多重信号光調整部81、光ミキサ12、光電変換器13、可変利得増幅器15、利得制御信号生成回路16、モニタ信号生成部17、および多重信号光制御部82を備える。
多重信号光調整部81は、多重信号光21のパワーを調整し、調整後の多重信号光84を光ミキサ12に出力する。多重信号光制御部82は、モニタ信号27に応じて多重信号光調整部81を制御する。多重信号光調整部81は、例えば多重信号光制御部82から出力された制御信号83に応じて多重信号光21を減衰させるアッテネータ(減衰器)を用いて構成することができる。
光ミキサ12は、多重信号光84と局部発振光22とを入力し、多重信号光84の中から局部発振光22の波長に対応した信号光23を選択し、選択された信号光23を光電変換器13に出力する。このとき、光ミキサ12は、多重信号光84と局部発振光22とを干渉させてコヒーレント検波することで、多重信号光21の中から、局部発振光22の波長λに対応した信号光を選択的に取り出している。よって、多重信号光84の中から特定波長の信号光23を適切に取り出すためには、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーを適切な値に調整する必要がある。
そこで本実施の形態にかかる光受信装置4では、モニタ信号生成部17で生成されたモニタ信号27に応じて、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーを調整している。多重信号光制御部82は、モニタ信号27に応じて多重信号光調整部81を制御するための制御信号83を生成し、当該制御信号83を多重信号光調整部81に出力している。多重信号光調整部81は、制御信号83に応じて多重信号光21のパワーを調整し、調整後の多重信号光84を光ミキサ12に出力している。
例えば、多重信号光84のパワーが大きすぎる場合は、光ミキサ12から出力される信号光23のパワーも大きくなる。このとき、モニタ信号27は、信号光23のパワーが大きすぎることを示しているので、多重信号光制御部82は、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーが小さくなるように、多重信号光調整部81を制御する。
また、例えば、多重信号光84のパワーが小さすぎる場合は、光ミキサ12から出力される信号光23のパワーも小さくなる。このとき、モニタ信号27は、信号光23のパワーが小さすぎることを示しているので、多重信号光制御部82は、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーが大きくなるように、多重信号光調整部81を制御する。
例えば、多重信号光制御部82は、モニタ信号27の値(つまり、信号光23のパワー値)が所定の値となるように、多重信号光84のパワーを制御してもよい。ここで所定の値は任意に決定することができる。
このように、本実施の形態にかかる光受信装置4では、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーをモニタ信号27に応じて制御することができるので、所定のパワーを有する信号光23を取り出すことができる。
<実施の形態5>
次に、本発明の実施の形態5について説明する。図8は、実施の形態5にかかる光受信装置を示すブロック図である。実施の形態5にかかる光受信装置5は、実施の形態3にかかる光受信装置3と実施の形態4にかかる光受信装置4とを組み合わせた構成を備える。
つまり、本実施の形態にかかる光受信装置5は、モニタ信号生成部17で生成されたモニタ信号27に応じて局部発振光22のパワーを制御し、更に、モニタ信号27に応じて多重信号光84のパワーを調整している。
図8に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置5は、局部発振器(LO)71、光ミキサ12、光電変換器13、可変利得増幅器15、利得制御信号生成回路16、モニタ信号生成部17、局部発振光制御部72、多重信号光調整部81、および多重信号光制御部82を備える。なお、これらの構成要素については、実施の形態1、3、4で説明した場合と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施の形態にかかる光受信装置5では、モニタ信号27に応じて局部発振光22のパワーを制御することができ、更に、モニタ信号27に応じて多重信号光84のパワーを調整することができる。よって、局部発振光22のパワーと多重信号光84のパワーを独立に制御することができるので、実施の形態3、4にかかる光受信装置と比べて、光ミキサ12から出力される信号光23のパワーを精度よく調整することができる。
なお、実施の形態4、5では、多重信号光調整部81および多重信号光制御部82を用いて、光ミキサ12に入力される多重信号光84のパワーを調整する場合について説明した。しかし、多重信号光21を送信する送信装置側において、多重信号光21のパワーを調整するようにしてもよい。この場合は、送信装置側にモニタ信号27を送信する必要がある。
また、実施の形態3乃至5で説明した発明は、実施の形態2で説明した偏波多重4値位相変調(DP−QPSK)方式の光受信装置にも適用することができる。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2013年7月11日に出願された日本出願特願2013−145238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。
1、2、3、4、5 光受信装置
11 局部発振器(LO)
12 光ミキサ
13 光電変換器
14 増幅回路
15 可変利得増幅器
16 利得制御信号生成回路
17 モニタ信号生成部
18 トランスインピーダンスアンプ
21 多重信号光
22 局部発振光
23 信号光
24 電気信号
25 出力信号
26 利得制御信号
27 モニタ信号
31 局部発振器(LO)
32 偏波分離器
34_1、34_2 90度光ハイブリッド回路
35 光電変換器
36_1〜36_4 増幅回路
37_1〜37_4 モニタ信号生成部
38_1〜38_4 アナログ・デジタル変換回路
39 デジタル信号処理回路
61_1〜61_3、62_1〜62_3 光カプラ
63 π/2位相シフタ
64_1、64_2 π位相シフタ
65_1〜65_4 光ミキサ
71 局部発振器(LO)
72 局部発振光制御部
81 多重信号光調整部
82 多重信号光制御部

Claims (9)

  1. 局部発振光を出力する局部発振光源と、
    入力された、前記局部発振光の波長の光信号を含む波長多重光信号の光パワーを減衰させる可変光減衰器と、
    前記局部発振光と干渉させることにより、前記減衰した波長多重光信号の内、前記局部発振光の波長の光信号を受信する光ミキサと、
    前記受信した光信号を電気信号に変換する光電変換器と、
    前記電気信号を印加電圧に応じた利得で増幅する増幅器と、を備え、
    前記可変光減衰器は、前記増幅器の利得の増減を示す前記印加電圧の変化に応じて、前記入力された波長多重光信号の光パワーを減衰する、光受信器。
  2. 前記増幅器は、自動利得制御により前記印加電圧を制御する
    請求項1に記載の光受信器。
  3. 前記可変光減衰器は、前記自動利得制御による前記印加電圧の低下に応じて、前記入力された波長多重光信号の減衰量を増大させる
    請求項2に記載の光受信器。
  4. 前記自動利得制御において、前記増幅された電気信号の電圧及び前記増幅された電気信号の目標電圧に基づき前記印加電圧を制御する
    請求項2又は3に記載の光受信器。
  5. 前記増幅器は、トランスインピーダンスアンプを含む
    請求項1乃至4のいずれか一つに記載の光受信器。
  6. 前記可変光減衰器を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部は、前記印加電圧をモニタし、モニタした前記印加電圧に応じて前記入力された波長多重光信号の光パワーの減衰量を制御する
    請求項1乃至5のいずれか一つに記載の光受信器。
  7. 前記増幅された電気信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
    前記デジタル信号を処理するデジタル信号処理部と、をさらに備える
    請求項1乃至6のいずれか一つに記載の光受信器。
  8. 前記可変光減衰器は、前記印加電圧と前記印加電圧に関する参照値とに応じて、前記入力された波長多重光信号の光パワーを減衰させる
    請求項1乃至7のいずれか一つに記載の光受信器。
  9. 前記局部発振光源は、前記印加電圧に応じた前記局部発振光の光パワーを出力する
    請求項1乃至8のいずれか一つに記載の光受信器。
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