JP7258243B1

JP7258243B1 - 光受信装置

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Publication number: JP7258243B1
Application number: JP2022552296A
Authority: JP
Inventors: 勇人佐野; 恵介松田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2042-03-17
Also published as: JPWO2023175815A1; WO2023175815A1

Abstract

光受信装置は、複数のチャネルが周波数多重された光信号を単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ信号を出力する光コヒーレント検波部（１１０）と、光コヒーレント検波部（１１０）からのアナログ信号を、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）により分岐し、当該周波数領域において分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号として出力するアナログ信号分離部（１３０）と、アナログ信号分離部（１３０）により分岐され、低い周波数に変換された各アナログ信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力するアナログ／デジタル変換部（３００）と、を備える。

Description

本開示は、光受信装置に関する。

光ファイバ通信の分野において、メトロ・コアネットワーク及び海底光ケーブルシステムではデジタルコヒーレント技術が広く適用されている。
また、無線通信の分野において、近年では無線アクセスネットワークの第５世代が一部導入されており、大容量、高信頼、及び低遅延などの異なる指標をもつ様々な要件のユーザ信号が扱われており、将来の第６世代無線アクセスネットワークにおいてはこうした指標値の更なる改善が掲げられている。
現在の無線アクセスネットワークを構成するフロントホールからバックホールでは、ユーザ信号の伝送に光通信が適用されている。

一方、無線アクセスネットワークに限らず、暗号信号、映像系、及び既存インターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol)などの様々な異種サービスをそれぞれの要件を満足するようにコア・メトロを含む光ネットワークで伝送する技術はネットワークスライシング技術として現在導入されており、こうした技術の更なる発展が予想される。
こうした背景を受けて、様々な異種サービスの光信号を伝送できる光ネットワークは今後も発展し、その中にはこれらを同時収容できる光受信装置も求められると予想される。

こうした光ネットワークの高度化に対して、デジタルコヒーレント方式の光トランシーバは１台で１００Gｂｐｓから８００Gｂｐｓあるいはそれ以上の通信レートまで提供されつつある。一方で、サービス次第では光トランシーバの全ての帯域を使用しないチャネル信号を扱うこともあり、１台の光トランシーバで複数かつ異種のサービスを同時収容できれば、ハードウェア利用効率や省空間化を実現することが可能である。
このような背景を下に，複数のサブキャリアが多重された光信号を受信する光受信装置が非特許文献１に示されている。

H. Sun et al、「800G DSP ASIC Design Using Probabilistic Shaping and Digital Sub-Carrier Multiplexing」、JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 38, NO. 17, SEPTEMBER 1, 2020、p.p.4744－4756

非特許文献１に示された光受信装置は、光コヒーレント検波により検波され、出力される電圧信号をアナログ／デジタル変換器（ADC：Analog-to-digital converter）でデジタル信号に変換しているため、複数のサブキャリアが多重された光信号が広帯域化され、光信号の広帯域化に伴い、光受信装置におけるアナログ／デジタル変換器の広帯域化も同時に求められる。
しかし、広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器の実現には、インタリーブによるスプリアス等の課題がある。

本開示は上記課題を解決するもので、複数のサブキャリアが多重された光信号、つまり、複数のチャネルが周波数多重された光信号に対して、広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いずともアナログ／デジタル変換ができる光受信装置を得ることを目的とする。

本開示に係る光受信装置は、光コヒーレント検波部とアナログ信号分離部と広帯域及び高サンプリングレートが求められていないアナログ／デジタル変換部とチャネル分離部とチャネル個別復調部を備え、光コヒーレント検波部は、複数のチャネルが周波数多重された光信号を単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ信号を出力し、アナログ信号分離部は、光コヒーレント検波部からのアナログ信号を、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）により分岐し、当該周波数領域において分岐した各アナログ信号をアナログ／デジタル変換部がアナログ／デジタル変換できる周波数領域に基づいて設定される設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号として出力し、アナログ／デジタル変換部は、アナログ信号分離部により分岐され、設定周波数以下の周波数に変換された各アナログ信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力し、チャネル分離部は、アナログ／デジタル変換部から出力されたデジタル信号をデジタル領域で周波数変換を行い、複数のチャネルに対応して、ベースバンド信号に戻して周波数分離し、
チャネル個別復調部は、チャネル分離部により周波数分離された信号それぞれを復調して前記複数のチャネルそれぞれにおけるデジタル信号を得る。

本開示によれば、アナログ信号分離部が光コヒーレント検波部からのアナログ信号を、周波数領域において分岐数Ｎにより分岐し、分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号として出力するので、複数のチャネルが周波数多重された光信号に対して、広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いずともアナログ／デジタル変換ができる。
さらに、チャネル分離部がデジタル信号をデジタル領域で周波数変換を行い、複数のチャネルに対応して、ベースバンド信号に戻して周波数分離するので、受信する光信号に周波数上で多重される複数のチャネルにおける信号が複数かつ異種のサービスなどの必ずしも相関がない独立な信号に対してもデジタル領域上で復調が行える。

実施の形態１に係る光受信装置の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る光受信装置のハードウェア構成を示す図である。実施の形態１に係る光受信装置における１レーンの信号分離を説明するための図である。実施の形態１に係る光受信装置における干渉光の搬送波周波数の設定例を示す図である。実施の形態１に係るに光受信装置における干渉光の搬送波周波数の他の設定例を示す図である。実施の形態２に係る光受信装置の構成を示す構成図である。実施の形態２に係る光受信装置における干渉光の搬送波周波数の設定例を示す図である。実施の形態２に係る光受信装置の他の構成を示す構成図である。実施の形態３に係る光受信装置の構成を示す構成図である。実施の形態３に係る光受信装置における干渉光の搬送波周波数の設定例を示す図である。実施の形態３に係る光受信装置における干渉光の搬送波周波数の他の設定例を示す図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る光受信装置について、図１から図４に従って説明する。
図中、実線矢印は光信号の流れを、破線矢印は電気信号の流れを示している。
実施の形態１に係る光受信装置は、光アクセス及び光コア・メトロネットワークにおける光ファイバを伝送媒体とした光通信ネットワークシステム、並びに宇宙及び空間光通信などを想定した無線空間を伝送媒体とする光ファイバを用いない光通信ネットワークシステムにおいて、光信号の送受信を司る通信機器及び光トランシーバの、その受信機能に着目した装置である。

実施の形態１に係る光受信装置は、実際のシステムでは光送信器及び光送信器を制御する制御機器とともに同じ筐体に含まれている。
なお、光送信器及び光送信器を制御する制御機器については、送信側デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ: digital signal processor）、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ：digital analog）変換器、光変調器など通常知られている機器が用いられるため、説明は省略する。

実施の形態１に係る光受信装置が受信する光信号は、複数のチャネルが周波数多重された光信号であり、各チャネルの光信号はＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を想定する。例えば、Ｘ偏波は水平偏波であり、Ｙ偏波は垂直偏波である。
周波数多重されるチャネルの数は個数Ｍ（Ｍは２以上の偶数である）である。

すなわち、実施の形態１では、一例としてＸ偏波におけるＭ個の異なる周波数のサブキャリアによるＭ個のチャネルとＹ偏波におけるＭ個の異なる周波数のサブキャリアによるＭ個のチャネルが多重された光信号を受信する光受信装置を想定する。
一般に、Ｍ個のチャネルのＸ偏波とＭ個のチャネルのＹ偏波が多重されている場合はＭ個のチャネルと捉えられる。
但し、Ｍ個のチャネルのＸ偏波とＭ個のチャネルのＹ偏波を独立信号として捉え、計２Ｍ個のチャネルと捉えることもできる。

各チャネルにおける直交位相のＩ信号とＱ信号は、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）、又は直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）などの直交性を利用した変復調方式による光信号である。
なお、各チャネルは同種サービス又は異種サービスに対応したチャネルが想定される。

以下の説明において、Ｘ偏波におけるにＩ信号をＸＩ信号と言い、光受信装置においてもＸ偏波におけるにＩ信号による電気信号もＸＩ信号と言う。また、ＸＩ信号が送信側で独立のレーンから出力されることにちなんで、光受信装置においてもＸＩ信号による電気信号が流れるレーンをＸＩレーンと言う。
同様に、Ｘ偏波におけるにＱ信号をＸＱ信号、レーンをＸＱレーンと言い、Ｙ偏波におけるにＩ信号をＹＩ信号、レーンをＹＩレーンと言い、Ｙ偏波におけるにＱ信号をＹＱ信号、レーンをＹＱレーンと言う。

実施の形態１に係る光受信装置は、光受信器１００と、局部発振器であるＬＯ信号発生部（Local Oscillator）２００と、アナログ／デジタル変換器であるＡＤＣ（Analog-to-digital converter）部３００と、受信デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）部４００と、制御部５００を備える。

光受信器１００は光コヒーレント検波部１１０と干渉光発生部１２０とアナログ信号分離部１３０とを備える。
光コヒーレント検波部１１０は、光送信装置からの光ファイバなどにより伝送された光信号を受信し、受信した光信号を干渉光発生部１２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波を行う。光コヒーレント検波部１１０から出力される電圧信号はシングルエンド出力又は差動出力である。

実施の形態１では、光コヒーレント検波部１１０から出力されるアナログ電気信号は、４個の出力端子からそれぞれ出力されるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号である。
ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号それぞれは、複数、４個のチャネルが周波数多重された光信号を例にとると４個の異なる周波数の搬送波、つまりサブキャリアにより変調された信号が周波数多重された光信号と干渉光発生部１２０からの単一の干渉光とが干渉されてコヒーレント検波されたアナログ電気信号である。
なお、周波数多重されるチャネルの数は４個に限られるものではなく、４個以上のＭ個であってもよい。つまり、周波数多重されるチャネル数は複数であればよい。

光コヒーレント検波部１１０から出力されるアナログ電気信号は、複数のチャネルが周波数多重された光信号に基づくため、広帯域な周波数帯、例えば、最高周波数としてギガヘルツ級から数十ギガヘルツ級まで、なかには１００ＧHz以上の広帯域な信号成分を持つ。
なお、光送信装置から光受信装置までの光ファイバなどによる伝送中に生じる偏波回転などにより、ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号は４個の出力端子において混在することになるが、混在については後段の受信ＤＳＰ部４００により元に戻すことにより復調される。

光コヒーレント検波部１１０は、干渉計と偏波ビーム分離器と光９０度ハイブリッドと４個のフォトダイオードと４個のトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans impedance Amplifier)とを備え、ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個のレーンの電気信号からなる受信信号を得るための機能を有する。
干渉計は受信した光信号を干渉光発生部１２０からの干渉光と干渉させて干渉により生じた光を出射する。

偏波ビーム分離器は、受信した光信号をＸ偏波の光信号とＹ偏波の光信号に分離し、それぞれの偏光状態を適切に制御し、光９０度ハイブリッドに入力する。
光９０度ハイブリッドは偏波ビーム分離器からのＸ偏波の光信号とＹ偏波の光信号それぞれに対して、干渉光と干渉させることで、光信号であるＩ信号とＱ信号を得る。つまり、光９０度ハイブリッドからはＸ偏波におけるＩ信号及びＱ信号とＹ偏波におけるＩ信号及びＱ信号の４個の光信号が出力される。
偏波ビーム分離器と光９０度ハイブリッドは、受信した光信号と干渉光との干渉により生じた光信号からＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の光信号を得るための、偏波分離、光合波及び分岐並びに光遅延を行う機能を有する。

４個のフォトダイオードそれぞれは、光９０度ハイブリッドからの４個の光信号それぞれに対応して設けられ、各フォトダイオードは対応する光信号を光電変換により電流に変換して電気信号を得る。
４個のＴＩＡは４個のフォトダイオードそれぞれに対応して設けられ、各ＴＩＡは対応するフォトダイオードからの電流による電気信号を電圧による電気信号に変換し、各ＴＩＡは増幅した電圧による電気信号である対応したＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号として出力する。
４個のフォトダイオード及び４個のＴＩＡは、４個の光信号であるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号から４個の電圧による電気信号であるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号を得る機能を有する。

光コヒーレント検波部１１０から出力されるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の電気信号それぞれは、光の周波数領域にあった信号が、干渉光発生部１２０からの単一の搬送波周波数ｆｃに基づいて周波数変換された電圧信号として出力された信号である。
ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号それぞれは、周波数多重されるチャネルの数に応じて周波数の異なったサブキャリアに基づいた周波数帯域における周波数変換された電圧信号を含む。

ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号それぞれは、最高周波数としてギガヘルツ級から数十ギガヘルツ級までの広帯域な電圧信号、なかには１００ＧHz以上の広帯域な電圧信号も想定される。
光コヒーレント検波部１１０は、偏波多重されたＱＰＳＫ信号及びＱＡＭ信号に対応する、一般に知られている集積化コヒーレント受信器（ＩＣＲ： Integrated Digital Coherent Receiver:）により構成される。

干渉光発生部１２０は単一の搬送波周波数ｆｃを持つ連続（ＣＷ：Continuous wave）光である干渉光を光コヒーレント検波部１１０へ出力する。
干渉光発生部１２０からの干渉光の周波数ｆｃは、４個のチャネルが周波数多重された光信号を例にとると、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおいて、図４に示すように、干渉光の周波数ｆｃを中心対称とした、正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離する周波数であり、しかも、信号成分が光コヒーレント検波部１１０から有効な出力として得られる程度に十分に小さい周波数領域に変換する周波数に設定される。
正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域ともに、干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃに近い側が低い周波数側の帯域、遠い側が高い周波数側の帯域となる。

また、チャネルの数が４個以上の偶数であるＭ個である場合、干渉光の周波数ｆｃも、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおいて、図５に示すように、干渉光の周波数ｆｃを中心対称とした、正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離する周波数であり、しかも、信号成分が光コヒーレント検波部１１０から有効な出力として得られる程度に十分に小さい周波数領域に変換する周波数に設定される。
正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域ともに、２分割して、干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃに近い側が低い周波数側の帯域、遠い側が高い周波数側の帯域となる。
干渉光発生部１２０はデジタルコヒーレント方式に対応した狭線幅を有する光源であり、一般に知られているデジタルコヒーレント光通信で用いられている光源を使用する。

アナログ信号分離部１３０は、ＸＩ信号によるＸＩレーンにおけるＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと、ＸＱ信号によるＸＱレーンにおけるＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱと、ＹＩ信号によるＹＩレーンにおけるＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩと、ＹＱ信号によるＹＱレーンにおけるＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱとを備える。

ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはそれぞれ、光コヒーレント検波部１１０からのＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号それぞれに対応するアナログ電気信号が入力され、当該入力されたアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）により分岐し、当該周波数領域において分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号、ＸＩ－１信号、ＸＩ-２信号、ＸＱ－１信号、ＸＱ－２信号、ＹＩ－１信号、ＹＩ－２信号、ＹＱ－１信号、ＹＱ－２信号として出力する。

周波数領域において分岐された以降にアナログ信号が流れるレーンも受信ＤＳＰ部４００まで独立しているので、ＸＩ－１信号、ＸＩ-２信号、ＸＱ－１信号、ＸＱ－２信号、ＹＩ－１信号、ＹＩ－２信号、ＹＱ－１信号、ＹＱ－２信号それぞれに対して、ＸＩ－１レーン、ＸＩ-２レーン、ＸＱ－１レーン、ＸＱ－２レーン、ＹＩ－１レーン、ＹＩ－２レーン、ＹＱ－１レーン、ＹＱ－２レーンと言う。

ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはそれぞれ、信号分離部１３１と、低域側ダウンコンバージョン部１３２と高域側ダウンコンバージョン部１３３を有するダウンコンバージョン部を備える。

ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはそれぞれ、光コヒーレント検波部１１０から入力される信号がＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号と異なるだけであり、動作及び機能は実質同じであり、同様のアナログ処理を行っているので、ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩを代表して以下に説明する。
なお、４個のアナログ信号分離器について、区別して説明する必要がない場合は、煩雑さを避けるため、アナログ信号分離器１３０として、以下説明する。

信号分離部１３１は、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）、実施の形態１ではＮは２により分岐し、低い周波数側の帯域の信号成分と高い周波数側の帯域の信号成分に分離する。
すなわち、干渉光発生部１２０からの干渉光の周波数ｆｃを中心に周波数ｆｃに近い側の周波数帯域を低い周波数側の帯域とし、遠い側の周波数帯域を高い周波数側の帯域とする。
信号分離部１３１は、低い周波数側の帯域の信号成分を低域側のＸＩ信号とし、高い周波数側の帯域の信号成分を高域側のＸＩ信号として出力する。

信号分離部１３１はスプリッタ部１３１Ａと低域側通過部１３１Ｂと高域側通過部１３１Ｃとを備える。
スプリッタ部１３１Ａは、周波数多重されたＭ個のチャネル分、例えば、図３に示す４個のチャネル分のＸＩ信号が入力され、入力されたＸＩ信号を分岐数２により２個のアナログ電気信号に分岐する。
２個のアナログ電気信号の内の一方のアナログ電気信号を便宜上、低域側のＸＩ信号と言い、他方のアナログ電気信号を便宜上、高域側のＸＩ信号と言う。

低域側通過部１３１Ｂは、スプリッタ部１３１Ａにより分岐された低域側のＸＩ信号が入力され、低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止するローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。図３に、一例としての４個のチャネル分のＸＩ信号が入力され、低域側の周波数帯における２個のチャネル分の低域側のＸＩ信号が出力された例を示す。
Ｍ個のチャネル分のＸＩ信号が入力された場合は、Ｍ／２個のチャネル分の低域側のＸＩ信号が出力される。

高域側通過部１３１Ｃは、スプリッタ部１３１Ａにより分岐された高域側のＸＩ信号が入力され、高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）である。図３に、一例としての４個のチャネル分のＸＩ信号が入力され、高域側の周波数帯における２個のチャネル分の高域側のＸＩ信号が出力された例を示す。
Ｍ個のチャネル分のＸＩ信号が入力された場合は、Ｍ／２個のチャネル分の高域側のＸＩ信号が出力される。

信号分離部１３１により、低域側の周波数帯のアナログ信号であるＸＩ信号が流れる低域側レーンと、高域側の周波数帯のアナログ信号であるＸＩ信号が流れる高域側レーンが形成される。
低域側レーンに流れるＸＩ信号がＭ／２個のチャネル分、図３に示した例では２個のチャネル分を構成するＸＩ信号であり、高域側レーンに流れるＸＩ信号が残りのＭ／２個のチャネル分、図３に示した例では他の２個のチャネル分を構成するＸＩ信号である。

なお、信号分離部１３１はスプリッタ部１３１Ａと低域側通過部１３１Ｂと高域側通過部１３１Ｃとによる構成のものに替えて、光コヒーレント検波部１１０から出力されたＸＩ信号を低域側の周波数帯の信号と高域側の周波数帯の信号とに周波数領域で分別して出力する周波数選択スイッチで構成しても良い。

低域側ダウンコンバージョン部１３２は、低域側通過部１３１Ｂからの低域側のＸＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンし、低域側のＸＩ－１信号として出力する。図３に、一例として示したように、低域側通過部１３１Ｂからの低域側のＸＩ信号をより低域側のアナログ信号であるＸＩ－１信号として出力する。
設定周波数は広帯域及び高サンプリングレートが求められていないＡＤＣ部３００がＡ／Ｄ変換できる周波数領域に基づいて設定される。

低域側ダウンコンバージョン部１３２はＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号とかけ合わせて、ダウンコンバージョンを行う。
低域側ダウンコンバージョン部１３２は、図３に示すように、ＩＱミキサ１３２Ａと９０度ハイブリッド１３２Ｂなどで構成され、シングルサイドバンド(ＳＳＢ : Single sideband) ダウンコンバージョンを行う低域側のＳＳＢダウンコンバージョン部である。

ＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号の周波数は、図４に示すように、ＸＩ－１レーンに流れるＸＩ信号において、正の低域側のＸＩ信号の信号成分と負の低域側のＸＩ信号の信号成分が含まれない低い側の周波数の絶対値ｆ_LO1に設定する。

高域側ダウンコンバージョン部１３３は、高域側通過部１３１Ｃからの高域側のＸＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンし、高域側のＸＩ－２信号を出力する。図３に、一例として示したように、高域側通過部１３１Ｃからの高域側のＸＩ信号の周波数帯を低くしてＡＤＣ部３００がＡ／Ｄ変換できる周波数領域のアナログ信号であるＸＩ－２信号として出力する。

高域側ダウンコンバージョン部１３３はＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号とかけ合わせて、ダウンコンバージョンを行う。
高域側ダウンコンバージョン部１３３は、図３に示すように、ＩＱミキサ１３３Ａと９０度ハイブリッド１３３Ｂなどで構成され、シングルサイドバンドダウンコンバージョンを行うＳＳＢダウンコンバージョン部である。

ＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号の周波数は、図４に示すように、ＸＩ－２レーンに流れるＸＩ信号において、正の高域側のＸＩ信号の信号成分と負の高域側のＸＩ信号の信号成分が含まれない低い側の周波数の絶対値ｆ_LO2に設定する。
ＬＯ信号発生部２００は光受信器１００におけるクロック出力機能部に備わったものとしてもよい。
また、ＬＯ信号発生部２００は受信ＤＳＰ部４００のクロック出力機能部に備わったものとしてもよい。

ＡＤＣ部３００は、ＸＩ信号のＸＩ－１レーンと、ＸＩ信号のＸＩ－２レーンと、ＸＱ信号のＸＱ－１レーンと、ＸＱ信号のＸＱ－２レーンと、ＹＩ信号のＹＩ－１レーンと、ＹＩ信号のＹＩ－２レーンと、ＹＱ信号のＹＱ－１レーンと、ＹＱ信号のＹＱ－２レーンと、にそれぞれ対応したＡＤＣ３００ＸＩ－１と、ＡＤＣ３００ＸＩ－２と、ＡＤＣ３００ＸＱ－１と、ＡＤＣ３００ＸＱ－２と、ＡＤＣ３００ＹＩ－１と、ＡＤＣ３００ＹＩ－２と、ＡＤＣ３００ＹＱ－１と、ＡＤＣ３００ＹＱ－２を備えた８つのＡＤＣの集合体である。
なお、８つのＡＤＣについて、区別して説明する必要がない場合は、煩雑さを避けるため、ＡＤＣ３００として、以下説明する。

各ＡＤＣ３００は対応した各レーンにより設定周波数以下の周波数にダウンコンバージョンしたアナログ領域の電気信号をサンプリングし、デジタル領域の離散信号であるデジタル信号に変換する。
すなわち、ＡＤＣ部３００は、実施の形態１では８つのレーンに対してそれぞれ独立して入力端子及びＡＤＣを有し、アナログ信号からデジタル信号への変換処理を並列的に行い、８つの出力端子からデジタル信号に変換されたデジタル信号ＸＩ－１、ＸＩ－２、ＸＱ－１、ＸＱ－２、ＹＩ－１、ＹＩ－２、ＹＱ－１、ＹＱ－２が出力される。

各ＡＤＣ３００は、一般に知られているシングルエンド又は差動タイプを用いる。
また、各ＡＤＣ３００は、対応した各レーンにより設定周波数以下の周波数にダウンコンバージョンしたアナログ信号を取り扱うため、広帯域な周波数帯の信号成分を取り扱わず、サンプリングレートが低いため、広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いる必要がなく、インタリーブによるスプリアス等の問題を生じない。
各ＡＤＣ３００からのＡＤ変換された後のデジタル信号に歪みが生じることがなく、光信号の誤り率が増大する恐れはない。

受信ＤＳＰ部４００はＡＤＣ部３００からのデジタル信号ＸＩ－１、ＸＩ－２、ＸＱ－１、ＸＱ－２、ＹＩ－１、ＹＩ－２、ＹＱ－１、ＹＱ－２が入力され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおける周波数多重された電気信号をデジタル領域で周波数分離し、周波数分離された信号をデジタル領域で一連のデジタル信号処理を行うことで、光送信装置から光受信装置までの光ファイバなどによる伝送中に生じる波長分散及び偏波の回転、並びに光コヒーレント検波部１１０における受信した光信号と干渉光発生部１２０からの干渉光との周波数誤差による位相回転などを補償し、復調する。

受信ＤＳＰ部４００はＩＱ合成部４１０とチャネル分離部４２０とチャネル個別復調部４３０を備える。
ＩＱ合成部４１０は、ＡＤＣ部３００から並列的に入力されたデジタル信号ＸＩ－１、ＸＩ－２、ＸＱ－１、ＸＱ－２、ＹＩ－１、ＹＩ－２、ＹＱ－１、ＹＱ－２に対し、Ｘ偏波に対するＩ信号とＱ信号を合成してＸ偏波に対するデジタル領域での複素信号と、Ｙ偏波に対するＩ信号とＱ信号を合成してＹ偏波に対するデジタル領域での複素信号を生成する。

Ｘ偏波に対応するＩＱ合成部４１０からの出力において、図３に、低域側の周波数帯であるデジタル信号ＸＩ－１とＸＱ－１におけるＩ信号とＱ信号を合成した例として、サブキャリアの周波数が２番目及び３番目の周波数帯であるチャネルの複素信号と、高域側の周波数帯であるデジタル信号ＸＩ－２とＸＱ－２におけるＩ信号とＱ信号を合成した例として、サブキャリアの周波数が１番目及び４番目の周波数帯であるチャネルの複素信号を示している。
なお、光領域における１番目から４番目の周波数帯は、１番目から４番目に向かって周波数帯が高くなるとしている。

なお、チャネルの数がＭである場合も、低域側の周波数帯であるデジタル信号ＸＩ－１とＸＱ－１におけるＩ信号とＱ信号を合成した複素信号と高域側の周波数帯であるデジタル信号ＸＩ－２とＸＱ－２におけるＩ信号とＱ信号を合成した複素信号が出力される。
この場合、低域側の複素信号及び高域側の複素信号ともに、チャネルの数Ｍの１／２のチャネル分の複素信号を含んでいる。

同様に、Ｙ偏波に対応するＩＱ合成部４１０からの出力は、低域側の周波数帯であるデジタル信号ＹＩ－１とＹＱ－１におけるＩ信号とＱ信号を合成した複素信号と、高域側の周波数帯であるデジタル信号ＹＩ－２とＹＱ－２におけるＩ信号とＱ信号を合成した複素信号を示している。
この場合も、低域側の複素信号及び高域側の複素信号ともに、チャネルの数の１／２のチャネル分の複素信号を含んでいる。

チャネル分離部４２０は、ＩＱ合成部４１０によりＩＱ合成された、Ｘ偏波に対応する低域側の複素信号及び高域側の複素信号とＹ偏波に対応する低域側の複素信号及び高域側の複素信号それぞれに対して、デジタル領域上で、周波数変換を行いベースバンド信号に戻し、それ以外の信号成分をデジタルフィルタなどで除去することにより、図３に例として示すように、ベースバンド信号に戻されたデジタル領域での複素信号に周波数分離された１番目から４番目の周波数帯のチャネルを得る。

すなわち、チャネル分離部４２０は、光受信装置が受信した複数のチャネルが周波数多重された光信号に対して、ベースバンド信号に戻された複数のチャネルに対応したデジタル領域での複素信号を得る。
チャネル分離部４２０は、光受信装置が受信したＸ偏波にＭ個のチャネルが周波数多重された光信号に対して、ベースバンド信号に戻されたＭ個のチャネルに対応したデジタル領域での複素信号を出力し、かつ、Ｙ偏波にＭ個のチャネルが周波数多重された光信号に対して、ベースバンド信号に戻されたＭ個のチャネルに対応したデジタル領域での複素信号を出力する。

チャネル個別復調部４３０は、チャネル分離部４２０によりそれぞれがベースバンド信号に戻された複数のチャネルそれぞれにおけるデジタル領域での複素信号に対して波長分散補償などの通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理を通じて復調し、複数のチャネルそれぞれにおけるデジタル信号を得る。
受信ＤＳＰ４００は、通常のデジタルコヒーレント方式で用いられる受信ＤＳＰ部により構成される。
すなわち、受信ＤＳＰ部４００によるＩＱ合成、周波数変換及びフィルタリングによるデジタル領域での周波数分離、復調のための信号処理は通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理における一般の手法である。

制御部５００は、図２に示すように、光受信器１００とＬＯ信号発生部２００とＡＤＣ部３００と受信ＤＳＰ部４００を制御する光受信器用制御部である。
制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などのプロセッサ５１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ５２０と、通信インタフェース５３０と、入出力インタフェース５４０を備えている。
プロセッサ５１０とメモリ５２０と通信インタフェース５３０と入出力インタフェース５４０はバスに接続され、バスを介してデータ及び制御信号などの受け渡しが相互に行なわれる。

プロセッサ５１０はメモリ５２０に記録されたプログラムを読み込み、読み込んだプログラムに基づき処理を実行する。
メモリ５２０には、各種データ、光受信器１００とＬＯ信号発生部２００とＡＤＣ部３００と受信ＤＳＰ部４００が処理を実行するためのプログラム、及びシステムの起動に必要な処理プログラムなどが格納される。

通信インタフェース５３０は、光受信装置内部の各種部品及び外部の各種部品と光受信装置とのデータ及び制御信号の送受信に使用する。
入出力インタフェース５４０は、光受信器１００とＬＯ信号発生部２００とＡＤＣ部３００と受信ＤＳＰ部４００と電気配線を介して接続され、制御信号及び変復調信号を送受する。例えば、干渉光発生部１２０に対しては光を発生させるための光源への注入電流であり、受信ＤＳＰ部４００に対しては各種制御信号である。

次に、実施の形態１に係る光受信装置の動作について説明する。
複数のチャネルが周波数多重された光信号であり、各チャネルの光信号がＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を、光コヒーレント検波部１１０が受信すると、光コヒーレント検波部１１０は干渉光発生部１２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ信号をＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号として出力する。

ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱそれぞれに入力される。
ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩに入力されたＸＩ信号はスプリッタ部１３１Ａにより低域側のＸＩ信号と高域側のＸＩ信号の２個に分岐され、分岐された低域側のＸＩ信号は低域側通過部１３１Ｂに、高域側のＸＩ信号は高域側通過部１３１Ｃに入力される。

低域側通過部１３１Ｂは入力された低域側のＸＩ信号に対して低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止して低域側レーンに流れるＸＩ信号として低域側ダウンコンバージョン部１３２に出力する。
高域側通過部１３１Ｃは入力された高域側のＸＩ信号に対して高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止して高域側レーンに流れるＸＩ信号を高域側ダウンコンバージョン部１３３に出力する。

低域側ダウンコンバージョン部１３２は、入力された低域側の周波数帯の信号成分を有するＸＩ信号をＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号とかけ合わせて、設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンした低域側のＸＩ－１信号をＡＤＣ３００ＸＩ－１に出力する。
高域側ダウンコンバージョン部１３３は、入力された高域側の周波数帯の信号成分を有するＸＩ信号をＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号とかけ合わせて、設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンした高域側のＸＩ－２信号をＡＤＣ３００ＸＩ－２に出力する。

ＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＸＱ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域側のＸＱ－１信号をＡＤＣ３００ＸＱ－１に出力し、高域側のＸＱ－２信号をＡＤＣ３００ＸＱ－２に出力する。

ＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＹＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域側のＹＩ－１信号をＡＤＣ３００ＹＩ－１に出力し、高域側のＹＩ－２信号をＡＤＣ３００ＹＩ－２に出力する。
ＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＹＱ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域側のＹＱ－１信号をＡＤＣ３００ＹＱ－１に出力し、高域側のＹＱ－２信号をＡＤＣ３００ＹＱ－２に出力する。

ＡＤＣ部３００は、入力されたＸＩ－１信号とＸＩ－２信号とＸＱ－１信号とＸＱ－２信号とＹＩ－１信号とＹＩ－２信号とＹＱ－１信号とＹＱ－２信号を各ＡＤＣ３００がアナログ／デジタル変換処理して受信ＤＳＰ部４００に出力する。
受信ＤＳＰ部４００は入力された８つのデジタル信号をデジタル領域でＩＱ合成、周波数分離、復調のためのデジタルコヒーレント方式での信号処理を実行し、光信号に周波数多重された複数のチャネルに対応するベースバンド信号に戻され、復調されたデジタル信号を出力する。

なお、上記した実施の形態１に係る光受信装置は、Ｘ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重された光信号を受信する光受信装置を対象として示したが、Ｘ偏波又はＹ偏波のいずれか一方を利用した単一偏波に対するデジタルコヒーレント方式の光信号に対しても適用可能である。
この場合は、Ｘ偏波又はＹ偏波に対する処理のみと同じでよく、光コヒーレント検波部１１０からＩ信号とＱ信号から出力され、Ｉレーン及びＱレーンそれぞれに対して、アナログ信号分離部１３０により、分岐数２に分岐されて、低域側レーンと高域側レーンにより、図１に示した光受信装置と同様に信号処理される。

また、上記した実施の形態１に係る光受信装置は、Ｍ個の異なる周波数のサブキャリアによるＭ個のチャネルが多重された光信号を受信する光受信装置について主として説明したが、１つの情報源、つまり、１つのチャネルにおける大容量の光信号を複数の異なる周波数のサブキャリアにより変調された信号に分割し、分割した信号が周波数多重された光信号を受信する光受信装置についても適用可能である。

この場合、実施の形態１に係る光受信装置は、複数の異なる周波数のサブキャリアにより変調された信号それぞれを１つのチャネルと見做し、複数のサブキャリアにより変調された信号が周波数多重された光信号を複数のチャネルが多重された光信号と見做して処理する。
すなわち、本開示において、チャネルは、大容量の光信号を複数の異なる周波数のサブキャリアに分割した各サブキャリアにより変調された信号に対するレーンもチャネルとして広義に解釈される。

以上のように、実施の形態１に係る光受信装置は、複数のチャネルが周波数多重された光信号を干渉光発生部１２０からの単一の干渉光と干渉させて得た光コヒーレント検波部１１０からのアナログ電気信号を、アナログ信号分離部１３０が周波数領域において分岐数２により分岐し、周波数領域において分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号としてアナログ／デジタル変換部３００に出力したものとしたので、アナログ／デジタル変換部３００として広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いることなく、広帯域な周波数帯の信号成分を有する光信号に対してもアナログ／デジタル変換ができる。
その結果、アナログ／デジタル変換部３００におけるインタリーブによるスプリアス等の問題が生じることなく、しかも、アナログ／デジタル変換部３００から出力されるデジタル信号に歪みが生じねことはない。

実施の形態１に係る光受信装置は、複数のチャネルが周波数多重され、各チャネルがＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を、光コヒーレント検波部１１０が干渉光発生部１２０からの単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ電気信号からなるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号を得、アナログ信号分離部１３０が４個の信号それぞれに対して設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域側のＸＩ－１信号、ＸＱ－１信号、ＹＩ－１信号、ＹＱ－１信号と高域側のＸＩ－２信号、ＸＱ－２信号、ＹＩ－２信号、ＹＱ－２信号に分離してアナログ／デジタル変換部３００に出力したものとしたので、アナログ／デジタル変換部３００として広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いることなく、低域側の周波数帯の信号成分及び高域側の周波数帯の信号成分を有する光信号に対してもアナログ／デジタル変換ができる。

その結果、受信可能な周波数の帯域を広くし、チャネル数を増やした光信号を受信する光受信装置において、広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換部３００を用いることなく、アナログ／デジタル変換部３００におけるインタリーブによるスプリアス等の問題が生じることなく、しかも、アナログ／デジタル変換部３００から出力されるデジタル信号に歪みが生じることはない。

実施の形態２．
実施の形態２に係る光受信装置について、図６及び図７に従って説明する。
実施の形態２に係る光受信装置は、実施の形態１に係る光受信装置における各アナログ信号分離器１３０の信号分離部１３１による周波数領域上での分岐数が２であるのに対して３以上の分岐数Ｎにした点が相違する。

分岐数Ｎを多くすることにより、光信号に多くのチャネルが周波数多重されることにより、光コヒーレント検波部１１０から出力されるアナログ電気信号が非常に広帯域な信号になったとしても、分岐数Ｎを適切に選択することにより、アナログ／デジタル変換部３００として広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いなくて済む光受信装置が得られる。
なお、図６及び図７中、図１から図５に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下、実施の形態１に係る光受信装置との相違点を中心に説明する。

実施の形態２に係る光受信装置において、アナログ信号分離部１３０を構成するＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはそれぞれが、分岐数が３以上のＮであり、低域側の周波数帯の信号成分の電気信号が流れる低域側レーンと高域側の周波数帯の信号成分の電気信号が流れる高域側レーンの他に、低域側の周波数帯と高域側の周波数帯との間の周波数帯の信号成分の電気信号が流れる１以上の中域レーンを有する。
２以上の中域レーンを有する場合は、各中域レーンに流れる信号の周波数帯は異なる周波数帯である。

干渉光発生部１２０からの干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃは、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおいて、図７に示すように、周波数ｆｃを中心対称とした、正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離する周波数であり、しかも、信号成分が光コヒーレント検波部１１０から有効な出力として得られる程度に十分に小さい周波数領域に変換する周波数に設定される。
正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域ともにＮ分割して、干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃから遠ざかる方向に順に低い周波数側の帯域、（Ｎ－２）個の中間周波数側の帯域、高い周波数側の帯域となる。

光コヒーレント検波部１１０は受信した光信号を干渉光発生部１２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ信号をＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号として出力する。

各アナログ信号分離器１３０は、信号分離部１３１と低域側ダウンコンバージョン部１３２と高域側ダウンコンバージョン部１３３と中域側ダウンコンバージョン部１３４を備える。
各アナログ信号分離器はそれぞれ、動作及び機能は実質同じであり、同様のアナログ処理を行っているので、ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩを代表して、実施の形態１におけるＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとの相違点を中心に以下に説明する。

信号分離部１３１は、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは３以上の自然数）により分岐し、低い周波数帯域の信号成分と、高い周波数帯域の信号成分と、低い周波数帯域と高い周波数帯域との間の中域の周波数帯域の信号成分とに分離する。
すなわち、干渉光発生部１２０からの干渉光の周波数ｆｃを中心に周波数ｆｃに一番近い側の周波数帯域を低い周波数帯域とし、一番遠い側の周波数帯域を高い周波数帯域とし、それらの間の周波数帯域を中域の周波数帯域とする。

信号分離部１３１は、低い周波数帯域の信号成分を低域のＸＩ信号とし、高い周波数帯域の信号成分を高域のＸＩ信号とし、中域の周波数帯域の信号成分を中域のＸＩ信号として出力する。
中域の周波数帯域は１つに限られるものではなく、光信号に周波数多重されるチャネルの数に応じて、分岐数Ｎを適切に選択し、分岐数Ｎに応じて中域の周波数帯域はＮ－２個の周波数帯域にされる。

信号分離部１３１は、スプリッタ部１３１Ａと低域側通過部１３１Ｂと高域側通過部１３１Ｃと中域通過部１３１Ｄを備える。
スプリッタ部１３１Ａは、図７に示すように、周波数多重された複数のチャネル分のＸＩ信号が入力され、入力されたＸＩ信号を分岐数ＮによりＮ個のアナログ電気信号に分岐する。
Ｎ個のアナログ電気信号を周波数領域において１個の低域側用アナログ電気信号と１個の高域側用アナログ電気信号と、低域側と高域側との間の中域側に位置する（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号と分類分けし、便宜上、低域側用アナログ電気信号を低域のＸＩ信号、高域側用アナログ電気信号を高域のＸＩ信号、（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号を中域のＸＩ信号と言う。

低域側通過部１３１Ｂは、スプリッタ部１３１Ａにより分岐された低域のＸＩ信号が入力され、低い周波数帯を通過させ、それ以外の高い周波数帯を阻止するローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。
高域側通過部１３１Ｃは、スプリッタ部１３１Ａにより分岐された高域のＸＩ信号が入力され、高い周波数帯を通過させ、それ以外の低い周波数帯を阻止するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）である。

中域通過部１３１Ｄは分岐数Ｎに対して（Ｎ－２）個あり、それぞれの中域通過部１３１Ｄは、スプリッタ部１３１Ａにより分岐された中域のＸＩ信号が入力され、分岐数に応じて選定された中域の周波数帯を通過させ、それ以外の低い周波数帯及び高い周波数帯を阻止するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。
中域通過部１３１Ｄを複数設けた場合は、周波数の通過帯域がそれぞれ異なるＢＰＦである。
説明の煩雑さを避けるため、（Ｎ－２）個の中域通過部に対して総称して中域通過部１３１Ｄとして以下説明する。
なお、信号分離部１３１は周波数選択スイッチで構成しても良い。

低域側ダウンコンバージョン部１３２は、低域側通過部１３１Ｂからの低域のＸＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンし、低域のＸＩ－１信号として出力する。
低域側ダウンコンバージョン部１３２はＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号とかけ合わせて、ダウンコンバージョンを行う。

ＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号の周波数は、図７に示すように、ＸＩ－１レーンに流れるＸＩ信号において、低い周波数帯における正の低域のＸＩ信号の信号成分と負の低域のＸＩ信号の信号成分が含まれない低い側の周波数の絶対値ｆ_LO1に設定する。
なお、低域のＸＩ－１信号には、図７に示すように、正の低域及び負の低域ともに複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。もちろん、正の低域及び負の低域ともに１つのチャネル分の周波数帯の信号成分のみでもよい。

高域側ダウンコンバージョン部１３３は、高域側通過部１３１Ｃからの高域のＸＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンし、高域のＸＩ－Ｎ信号を出力する。
高域側ダウンコンバージョン部１３３はＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号とかけ合わせて、ダウンコンバージョンを行う。

ＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号の周波数は、図７に示すように、ＸＩ－Ｎレーンに流れるＸＩ信号において、高い周波数帯における正の高域のＸＩ信号の信号成分と負の高域のＸＩ信号の信号成分が含まれない低い側の周波数の絶対値ｆ_LONに設定する。
なお、高域のＸＩ－Ｎ信号には、図７に示すように、正の高域及び負の高域ともに複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。もちろん、正の高域及び負の高域ともに１つのチャネル分の周波数帯の信号成分のみでもよい。

中域側ダウンコンバージョン部１３４は中域通過部１３１Ｄからの中域のＸＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンし、中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）として出力する。
中域側ダウンコンバージョン部１３４はＬＯ信号発生部２００からの中域用ＬＯ信号とかけ合わせて、ダウンコンバージョンを行う。

ＬＯ信号発生部２００からの中域用ＬＯ信号の周波数は、図７に示すように、ＸＩ－２レーンからＸＩ－（Ｎ－１）それぞれに流れるＸＩ信号において、それぞれの周波数帯における正の中域のＸＩ信号の信号成分と負の中域のＸＩ信号の信号成分が含まれない低い側の周波数の絶対値ｆ_LO2から絶対値ｆ_LON-1それぞれに設定する。
なお、中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）それぞれには、図７に示すように、複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。もちろん、１つのチャネル分の周波数帯の信号成分のみでもよい。

ＡＤＣ部３００は、ＸＩ信号のＸＩ－１レーンからＸＩ－ＮレーンとＸＱ信号のＸＱ－１レーンからＸＱ－ＮレーンとＹＩ信号のＹＩ－１レーンからＹＩ－ＮレーンとＹＱ信号のＹＱ－１レーンからＹＱ－Ｎレーンとにそれぞれ対応したＡＤＣ３００ＸＩ－１からＡＤＣ３００ＸＩ－ＮとＡＤＣ３００ＸＱ－１からＡＤＣ３００ＸＱ－ＮとＡＤＣ３００ＹＩ－１からＡＤＣ３００ＹＩ－ＮとＡＤＣ３００ＹＱ－１からＡＤＣ３００ＹＱ－Ｎを備えた（４×Ｎ）個のＡＤＣの集合体である。

各ＡＤＣ３００は対応した各レーンにより設定周波数以下の周波数にダウンコンバージョンしたアナログ領域の電気信号をサンプリングし、デジタル領域の離散信号であるデジタル信号に変換する。
すなわち、ＡＤＣ部３００は、（４×Ｎ）個のレーンに対してそれぞれ独立して入力端子及びＡＤＣを有し、アナログ信号からデジタル信号への変換処理を並列的に行い、（４×Ｎ）個の出力端子からデジタル信号に変換されたデジタル信号ＸＩ－１～ＸＩ－Ｎ、ＸＱ－１～ＸＱ－Ｎ、ＹＩ－１～ＹＩ－Ｎ、ＹＱ－１～ＹＱ－２が出力される。

受信ＤＳＰ部４００はＩＱ合成部４１０とチャネル分離部４２０とチャネル個別復調部４３０を備え、ＡＤＣ部３００からのデジタル信号ＸＩ－１～ＸＩ－Ｎ、ＸＱ－１～ＸＱ－Ｎ、ＹＩ－１～ＹＩ－Ｎ、ＹＱ－１～ＹＱ－２が入力され、実施の形態１における受信ＤＳＰ部４００と同様に、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおける周波数多重された電気信号をデジタル領域で周波数分離し、周波数分離された信号をデジタル領域で一連のデジタル信号処理を行うことで、光送信装置から光受信装置までの光ファイバなどによる伝送中に生じる波長分散及び偏波の回転、並びに光コヒーレント検波部１１０における受信した光信号と干渉光発生部１２０からの干渉光との周波数誤差による位相回転などを補償し、復調する。

次に、実施の形態２に係る光受信装置の動作について説明する。
複数のチャネルが周波数多重された光信号であり、各チャネルの光信号がＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を、光コヒーレント検波部１１０が受信すると、光コヒーレント検波部１１０は干渉光発生部１２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ信号をＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号として出力する。

ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱとＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩとＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱそれぞれに入力される。
ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩに入力されたＸＩ信号はスプリッタ部１３１Ａにより低域側のＸＩ信号と高域側のＸＩ信号と（Ｎ－２）個の中域のＸＩ信号のＮ個に分岐され、分岐された低域側のＸＩ信号は低域側通過部１３１Ｂに、高域側のＸＩ信号は高域側通過部１３１Ｃに、（Ｎ－２）個の中域のＸＩ信号は中域通過部１３１Ｄに入力される。

低域側通過部１３１Ｂは入力された低域のＸＩ信号に対して最も低い周波数帯を通過させ、それ以外の周波数帯を阻止してＸ－１レーンに流れるＸＩ信号として低域側ダウンコンバージョン部１３２に出力する。
高域側通過部１３１Ｃは入力された高域のＸＩ信号に対して最も高い周波数帯を通過させ、それ以外の周波数帯を阻止してＸ－Ｎレーンに流れるＸＩ信号として高域側ダウンコンバージョン部１３３に出力する。
分岐数Ｎに応じて設けられた中域通過部１３１Ｄはそれぞれ、入力された中域のＸＩ信号に対して選定された通過帯域の周波数帯を通過させ、それ以外の周波数帯を阻止してＸ－２レーンからＸ－（Ｎ－１）レーンそれぞれに流れるＸＩ信号として中域側ダウンコンバージョン部１３４に出力する。

低域側ダウンコンバージョン部１３２は、入力された低域の周波数帯の信号成分を有するＸＩ信号をＬＯ信号発生部２００からの低域用ＬＯ信号とかけ合わせて、設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンした低域のＸＩ－１信号をＡＤＣ３００ＸＩ－１に出力する。
高域側ダウンコンバージョン部１３３は、入力された高域の周波数帯の信号成分を有するＸＩ信号をＬＯ信号発生部２００からの高域用ＬＯ信号とかけ合わせて、設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンした高域のＸＩ－Ｎ信号をＡＤＣ３００ＸＩ－Ｎに出力する。
中域側ダウンコンバージョン部１３４は、入力された中域の周波数帯の信号成分を有するＸＩ信号をＬＯ信号発生部２００からの中域用ＬＯ信号とかけ合わせて、設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンした中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）信号をＡＤＣ３００ＸＩ－２からＡＤＣ３００ＸＩ－（Ｎ－１）に出力する。

ＸＱ用アナログ信号分離器１３０ＸＱはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＸＱ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域のＸＱ－１信号をＡＤＣ３００ＸＱ－１に出力し、高域のＸＱ－Ｎ信号をＡＤＣ３００ＸＱ－Ｎに出力し、中域のＸＱ－１信号からＸＱ－（Ｎ－１）信号をＡＤＣ３００ＸＱ－２からＡＤＣ３００ＸＱ－（Ｎ－１）に出力する。

ＹＩ用アナログ信号分離器１３０ＹＩはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＹＩ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域のＹＩ－１信号をＡＤＣ３００ＹＩ－１に出力し、高域のＹＩ－Ｎ信号をＡＤＣ３００ＹＩ－Ｎに出力し、中域のＹＩ－１信号からＹＩ－（Ｎ－１）信号をＡＤＣ３００ＹＩ－２からＡＤＣ３００ＹＩ－（Ｎ－１）に出力する。

ＹＱ用アナログ信号分離器１３０ＹＱはＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩと同様に動作し、入力されたＹＱ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域のＹＱ－１信号をＡＤＣ３００ＹＱ－１に出力し、高域のＹＱ－Ｎ信号をＡＤＣ３００ＹＱ－Ｎに出力し、中域のＹＱ－１信号からＹＱ－（Ｎ－１）信号をＡＤＣ３００ＹＱ－２からＡＤＣ３００ＹＱ－（Ｎ－１）に出力する。

ＡＤＣ部３００は、入力されたＸＩ－１信号からＸＩ－Ｎ信号とＸＱ－１信号からＸＱ－Ｎ信号とＹＩ－１信号からＹＩ－Ｎ信号とＹＱ－１信号からＹＱ－Ｎ信号を各ＡＤＣ３００がアナログ／デジタル変換処理して受信ＤＳＰ部４００に出力する。
受信ＤＳＰ部４００は入力された（４×Ｎ）個のデジタル信号をデジタル領域でＩＱ合成、周波数分離、復調のためのデジタルコヒーレント方式での信号処理を実行し、光信号に周波数多重された複数のチャネルに対応するベースバンド信号に戻され、復調されたデジタル信号を出力する。

なお、上記した実施の形態２に係る光受信装置はＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重された光信号を受信する光受信装置を対象として示したが、図８に示すように、Ｘ偏波又はＹ偏波のいずれか一方を利用した単一偏波に対するデジタルコヒーレント方式の光信号に対しても適用可能である。
この場合は、図８に示すように、Ｘ偏波又はＹ偏波に対する処理のみと同じでよく、光コヒーレント検波部１１０からＩ信号とＱ信号から出力され、Ｉレーン及びＱレーンそれぞれに対して、アナログ信号分離部１３０により、分岐数Ｎに分岐されて、低域レーン、高域レーン、中域レーンにより、図６に示した光受信装置と同様に信号処理される。

また、上記した実施の形態２に係る光受信装置は、実施の形態１に係る光受信装置と同様に、１つの情報源、つまり、１つのチャネルにおける大容量の光信号を複数の異なる周波数のサブキャリアにより変調された信号に分割し、分割した信号が周波数多重された光信号を受信する光受信装置についても適用可能である。

以上のように、実施の形態２に係る光受信装置は、複数のチャネルが周波数多重された光信号を干渉光発生部１２０からの単一の干渉光と干渉させて得た光コヒーレント検波部１１０からのアナログ電気信号を、アナログ信号分離部１３０が周波数領域において分岐数Ｎ（３以上の自然数）により分岐し、周波数領域において分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号としてアナログ／デジタル変換部３００に出力したものとしたので、多くのチャネルが周波数多重される光信号に対しても、アナログ／デジタル変換部３００として広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いることなく、広帯域な周波数帯の信号成分を有する光信号に対してもアナログ／デジタル変換ができる。
その結果、アナログ／デジタル変換部３００におけるインタリーブによるスプリアス等の問題が生じることなく、しかも、アナログ／デジタル変換部３００から出力されるデジタル信号に歪みが生じることはない。

実施の形態２に係る光受信装置は、複数のチャネルが周波数多重され、各チャネルがＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を、光コヒーレント検波部１１０が干渉光発生部１２０からの単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ電気信号からなるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号を得、アナログ信号分離部１３０が４個の信号それぞれに対して周波数領域において分岐数Ｎ（３以上の自然数）により分岐し、周波数領域において分岐した各アナログ信号を設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされた低域のＸＩ－１信号、ＸＱ－１信号、ＹＩ－１信号、ＹＱ－１信号と高域のＸＩ－Ｎ信号、ＸＱ－Ｎ信号、ＹＩ－Ｎ信号、ＹＱ－Ｎ信号と中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）信号、ＸＱ－２信号からＸＱ－（Ｎ－１）信号、ＹＩ－２信号からＹＩ－（Ｎ－１）信号、ＹＱ－２信号からＹＱ－（Ｎ－２）信号に分離してアナログ／デジタル変換部３００に出力したものとしたので、多くのチャネルが周波数多重される光信号に対しても、アナログ／デジタル変換部３００として広帯域及び高サンプリングレートが求められるアナログ／デジタル変換器を用いることなく、低域側の周波数帯の信号成分及び高域側の周波数帯の信号成分を有する光信号に対してもアナログ／デジタル変換ができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る光受信装置について、図９から図１１に従って説明する。
実施の形態３に係る光受信装置は、実施の形態２に係る光受信装置が光信号に周波数多重されるチャネルの数が偶数であるものを対象としているのに対して、光信号に周波数多重されるチャネルの数が奇数（１を除く自然数）であるものを対象とする点が相違する。

実施の形態３に係る光受信装置が受信する光信号は、一例としてＸ偏波における奇数（１を除く自然数）個の異なる周波数のサブキャリアによる奇数（１を除く自然数、Ｍ）個のチャネルとＹ偏波における奇数（１を除く自然数、Ｍ）個の異なる周波数のサブキャリアによる奇数（１を除く自然数）個のチャネルのＭ個のチャネルが周波数多重された光信号を受信する光受信装置を想定する。

一般に、Ｍ個のチャネルのＸ偏波とＭ個のチャネルのＹ偏波が多重されている場合はＭ個のチャネルと捉えられる。
但し、Ｍ個のチャネルのＸ偏波とＭ個のチャネルのＹ偏波を独立信号として捉え、計２Ｍ個のチャネルと捉えることもできる。
なお、図９から図１１中、図１から図８に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下、実施の形態２に係る光受信装置との相違点を中心に説明する。

干渉光発生部１２０からの干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃは、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおいて、周波数領域において光信号における奇数個のチャネルの中心に位置するチャネルのサブキャリアの周波数に設定される。
例えば、５個のチャネルの場合は、図１０に示すように、周波数ｆｃを３番目のチャネルのサブキャリアの周波数にして中心対称とし、正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離する。
中心に位置する３番目のチャネルを含む正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域における干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃに近い側、つまり、２番目から４番目のチャネルが低い周波数側の帯域に、遠い側、つまり、１番目と５番目のチャネルが高い周波数側の帯域となる。

また、チャネルの数が５個以上の奇数であるＭ個のチャネルの場合は、図１１に示すように、周波数ｆｃを周波数領域においてＭ個のチャネルの中心に位置するチャネルのサブキャリアの周波数にして中心対称とし、正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離する。
中心に位置するチャネルが設定される周波数帯の領域を除いて正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域ともにＮ（Ｎは３以上の自然数）分割して、中心に位置するチャネルを含む正の周波数帯の領域及び負の周波数帯の領域における干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃに最も近い側の周波数帯域を低い周波数側の帯域に、干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃから遠ざかる方向に順に（Ｎ－２）個の中間周波数側の帯域、高い周波数側の帯域となる。

各アナログ信号分離器１３０は、信号分離部１３１と高域側ダウンコンバージョン部１３３と中域側ダウンコンバージョン部１３４を備える。
各アナログ信号分離器１３０はそれぞれ、動作及び機能は実質同じであり、同様のアナログ処理を行っているので、ＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩを代表して、実施の形態２におけるＸＩ用アナログ信号分離器１３０ＸＩとの相違点を中心に以下に説明する。

実施の形態３における各アナログ信号分離器１３０は、実施の形態２における各アナログ信号分離器１３０に対して低域側ダウンコンバージョン部１３２を有していない点が相違する。
すなわち、実施の形態３において、光コヒーレント検波部１１０から出力されたＸＩ信号における低い周波数側の帯域の信号成分は、周波数領域において光信号における奇数個のチャネルの中心に位置するチャネルのサブキャリアの周波数による光干渉により得た信号であるため、低域側ダウンコンバージョン部１３２によりダウンコンバージョンを行う必要がない。

従って、信号分離部１３１により低い周波数帯域の信号成分に分離された低域のＸＩ信号はＸＩ－１信号としてＡＤＣ部３００に出力される。
なお、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１０に示す場合、低域のＸＩ－１信号には、中心に位置するチャネル分の周波数帯の信号成分と中心の両側に位置するチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。
また、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１１に示す場合、低域のＸＩ－１信号には、中心に位置するチャネル分の周波数帯の信号成分と正の低域及び負の低域ともに複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。

信号分離部１３１により高い周波数帯域の信号成分に分離された高域のＸＩ信号は、高域側ダウンコンバージョン部１３３により設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされ、高域のＸＩ－Ｎ信号としてＡＤＣ部３００に出力される。
なお、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１０に示す場合、高域のＸＩ－Ｎ信号には、正の高域及び負の高域ともに１チャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。
また、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１１に示す場合、高域のＸＩ－Ｎ信号には、正の高域及び負の高域ともに複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。

信号分離部１３１により中間の周波数帯域の信号成分に分離された中域のＸＩ信号は、中域側ダウンコンバージョン部１３４により設定周波数以下の周波数帯の信号成分にダウンコンバージョンされ、中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）としてＡＤＣ部３００に出力される。
なお、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１０に示す場合、中域レーンは必要ない。
また、光信号に周波数多重されるチャネルの数が図１１に示す場合、中域のＸＩ－２信号からＸＩ－（Ｎ－１）それぞれには、正の高域及び負の高域ともに複数のチャネル分の周波数帯の信号成分が含まれている。

アナログ信号分離器１３０における高域レーン及び中域レーンによる信号処理は、実施の形態２におけるアナログ信号分離器１３０における高域レーン及び中域レーンによる信号処理と同様の信号処理であるので、詳細な説明は省略する。
また、ＡＤＣ部３００及び受信ＤＳＰ部４００による信号処理は、実施の形態２におけるＡＤＣ部３００及び受信ＤＳＰ部４００による信号処理と同様の信号処理であるので、詳細な説明は省略する。

次に、実施の形態３に係る光受信装置の動作について説明する。
実施の形態３に係る光受信装置の動作は、実施の形態２に係る光受信装置の動作と同様である。
干渉光発生部１２０からの干渉光の搬送波周波数ｆｃを、周波数領域において光信号における奇数個のチャネルの中心に位置するチャネルのサブキャリアの周波数に設定しているので、各アナログ信号分離器１３０が実施の形態２における各アナログ信号分離器１３０に対して低域側ダウンコンバージョン部１３２を有していない点が相違するだけであり、光受信装置の動作としては基本的に同じである。

なお、上記した実施の形態３に係る光受信装置は、Ｘ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重された光信号を受信する光受信装置を対象として示したが、Ｘ偏波又はＹ偏波のいずれか一方を利用した単一偏波に対するデジタルコヒーレント方式の光信号に対しても適用可能である。
この場合は、Ｘ偏波又はＹ偏波に対する処理のみと同じでよく、光コヒーレント検波部１１０からＩ信号とＱ信号から出力され、Ｉレーン及びＱレーンそれぞれに対して、アナログ信号分離部１３０により、分岐数Ｎに分岐されて、低域側レーンと高域側レーンと中域レーンにより、図９に示した光受信装置と同様に信号処理される。

また、上記した実施の形態３に係る光受信装置は、光信号に周波数多重されるチャネルの数が奇数（１を除く自然数）であるものを対象としたが、光信号に周波数多重されるチャネルの数が偶数であるものを対象としてもよい。
この場合、干渉光発生部１２０からの干渉光の単一の搬送波周波数ｆｃは、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれにおいて、周波数領域において光信号における複数のチャネルの中心に位置する２個のチャネルの一方のサブキャリアの周波数に設定される。

光コヒーレント検波部１１０によりコヒーレント検波して搬送波周波数ｆｃを中心対称として正の周波数帯の領域の信号成分と負の周波数帯の領域の信号成分に分離したアナログ電気信号を得て、アナログ信号分離部１３０によりアナログ電気信号を２個に分岐又はＮ個に分岐して上記により説明した処理と同様の信号処理を行えばよい。

さらに、上記した実施の形態３に係る光受信装置は、実施の形態２に係る光受信装置と同様に、１つの情報源、つまり、１つのチャネルにおける大容量の光信号を複数の異なる周波数のサブキャリアにより変調された信号に分割し、分割した信号が周波数多重された光信号を受信する光受信装置についても適用可能である。

以上のように、実施の形態３に係る光受信装置は、実施の形態２に係る光受信装置と同様の効果を有する他、アナログ信号分離器１３０において、低域側ダウンコンバージョン部を省略できる。

なお、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。

本開示に係る光受信装置は、光ファイバ通信におけるメトロ・コアネットワーク及び海底光ケーブルシステムにおいて広く適用されているデジタルコヒーレント技術分野に用いられる光受信装置、無線通信の分野における無線アクセスネットワークに用いられる光受信装置、暗号信号と映像系と既存インターネットプロトコルなどに用いられるコア・メトロを含む光ネットワークに用いられる光受信装置に適用にできる。

１００光受信器、１１０光コヒーレント検波部、１２０干渉光発生部、１３０アナログ信号分離部、１３１信号分離部、１３２低域側ダウンコンバージョン部、１３３高域側ダウンコンバージョン部、１３４中域側ダウンコンバージョン部、２００ＬＯ信号発生部、３００ＡＤＣ部、４００受信ＤＳＰ部、４１０ＩＱ合成部、４２０チャネル分離部、４３０チャネル個別復調部、５００制御部。

Claims

光コヒーレント検波部とアナログ信号分離部と広帯域及び高サンプリングレートが求められていないアナログ／デジタル変換部とチャネル分離部とチャネル個別復調部を備え、
前記光コヒーレント検波部は、複数のチャネルが周波数多重された光信号を単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ電気信号を出力し、
前記アナログ信号分離部は、前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）により分岐し、当該周波数領域において分岐した各アナログ電気信号を前記アナログ／デジタル変換部がアナログ／デジタル変換できる周波数領域に基づいて設定される設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として出力し、
前記アナログ／デジタル変換部は、前記アナログ信号分離部により分岐され、前記設定周波数以下の周波数に変換された各アナログ電気信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力し、
前記チャネル分離部は、前記アナログ／デジタル変換部から出力されたデジタル信号をデジタル領域で周波数変換を行い、前記複数のチャネルに対応して、ベースバンド信号に戻して周波数分離し、
前記チャネル個別復調部は、前記チャネル分離部により周波数分離された信号それぞれを復調して前記複数のチャネルそれぞれにおけるデジタル信号を得る、
光受信装置。
前記干渉光の周波数は、前記干渉光の周波数を中心対称とした、前記光信号に周波数多重される複数のチャネルの周波数の低い周波数側の帯域の信号成分と高い周波数側の帯域の信号成分に分離する周波数である請求項１に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部は信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数２により２個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの一方のアナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの他方のアナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記低域側通過部からの低域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側ダウンコンバージョン部と、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項２に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部は信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎにより、低域側用アナログ電気信号と高域側用アナログ電気信号と（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号のＮ個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの低域側用アナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの高域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、
前記スプリッタ部からの中域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯と低域側の周波数帯との間の中域側の周波数帯を通過させ、中域側の周波数帯以外の周波数帯を阻止する中域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記低域側通過部からの低域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側ダウンコンバージョン部と、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、
前記中域側通過部からの中域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する中域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項２に記載の光受信装置。
前記光信号におけるチャネルの数は奇数（１を除く自然数）であり、
前記干渉光の周波数は、周波数領域において前記複数のチャネルの中心に位置するチャネルの搬送波の周波数である、
請求項１に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部は信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数２により２個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの一方のアナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止したアナログ電気信号を前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの他方のアナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項５に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部は信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎにより、低域側用アナログ電気信号と高域側用アナログ電気信号と（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号のＮ個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの低域側用アナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止したアナログ電気信号を前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの高域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、
前記スプリッタ部からの中域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯と低域側の周波数帯との間の中域側の周波数帯を通過させ、中域側の周波数帯以外の周波数帯を阻止する中域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、
前記中域側通過部からの中域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する中域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項５に記載の光受信装置。
前記光信号における各チャネルは、直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号である請求項１から請求項７のいずれか1項に記載の光受信装置。
前記光信号における各チャネルは、偏波多重され、直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号である請求項１から請求項７のいずれか1項に記載の光受信装置。
光コヒーレント検波部とアナログ信号分離部と広帯域及び高サンプリングレートが求められていないアナログ／デジタル変換部とＩＱ合成部とチャネル分離部とチャネル個別復調部を備え、
前記光コヒーレント検波部は、複数のチャネルが周波数多重され、各チャネルがＸ偏波とＹ偏波にデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、前記Ｘ偏波及び前記Ｙ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を、単一の干渉光と干渉させてコヒーレント検波し、アナログ電気信号からなるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号を出力し、
前記アナログ信号分離部は、前記光コヒーレント検波部からの前記ＸＩ信号と前記ＸＱ信号と前記ＹＩ信号と前記ＹＱ信号それぞれに対して周波数領域において分岐数Ｎ（Ｎは２以上の自然数）により分岐し、当該周波数領域において分岐した各アナログ電気信号それぞれを前記アナログ／デジタル変換部がアナログ／デジタル変換できる周波数領域に基づいて設定される設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ信号であるＸＩ－１信号からＸＩ－Ｎ信号とＸＱ－１信号からＸＱ－Ｎ信号とＹＩ－１信号からＹＩ－Ｎ信号とＹＱ－１信号からＹＱ－Ｎ信号として出力し、
前記アナログ／デジタル変換部は、前記アナログ信号分離部からの前記ＸＩ－１信号から前記ＸＩ－Ｎ信号と前記ＸＱ－１信号から前記ＸＱ－Ｎ信号と前記ＹＩ－１信号から前記ＹＩ－Ｎ信号と前記ＹＱ－１信号から前記ＹＱ－Ｎ信号が入力され、当該入力された前記ＸＩ－１信号から前記ＸＩ－Ｎ信号と前記ＸＱ－１信号から前記ＸＱ－Ｎ信号と前記ＹＩ－１信号から前記ＹＩ－Ｎ信号と前記ＹＱ－１信号から前記ＹＱ－Ｎ信号それぞれをアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力し、
前記ＩＱ合成部は、前記アナログ／デジタル変換部から並列的に入力されたデジタル信号ＸＩ－１信号からＸＩ－Ｎ信号とＸＱ－１信号からＸＱ－Ｎ信号とＹＩ－１信号からＹＩ－Ｎ信号とＹＱ－１信号からＹＱ－Ｎ信号に対し、Ｘ偏波に対するＩ信号とＱ信号を合成してＸ偏波に対するデジタル領域での複素信号と、Ｙ偏波に対するＩ信号とＱ信号を合成してＹ偏波に対するデジタル領域での複素信号を生成し、
前記チャネル分離部は、前記ＩＱ合成部によりＩＱ合成された、Ｘ偏波に対応する低域側の複素信号及び高域側の複素信号とＹ偏波に対応する低域側の複素信号及び高域側の複素信号それぞれに対して、デジタル領域上で周波数変換を行い、前記複数のチャネルに対応して、ベースバンド信号に戻されたデジタル領域での複素信号に周波数分離し、
前記チャネル個別復調部は、前記チャネル分離部により周波数分離されたデジタル領域での複素信号それぞれを復調して前記複数のチャネルそれぞれにおけるデジタル信号を得る、
光受信装置。
前記干渉光の周波数は、前記干渉光の周波数を中心対称とした、前記光信号に周波数多重される複数のチャネルの周波数の低い周波数側の帯域の信号成分と高い周波数側の帯域の信号成分を分離する周波数である請求項１０に記載の光受信装置。
前記分岐数Ｎは２であり、
前記ＸＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＸＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号である、
請求項１１に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部はＸＩ用アナログ信号分離器とＸＱ用アナログ信号分離器とＹＩ用アナログ信号分離器とＹＱ用アナログ信号分離器とを備え、
前記ＸＩ用アナログ信号分離器と前記ＸＱ用アナログ信号分離器と前記ＹＩ用アナログ信号分離器と前記ＹＱ用アナログ信号分離器それぞれは信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からの対応するアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数２により２個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの一方のアナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの他方のアナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記低域側通過部からの低域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側ダウンコンバージョン部と、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項１２に記載の光受信装置。
前記分岐数Ｎは３以上であり、
前記ＸＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－１信号と前記ＸＩ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＸＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－１信号と前記ＸＱ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－１信号と前記ＹＩ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－１信号と前記ＹＱ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号である、
請求項１１に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部はＸＩ用アナログ信号分離器とＸＱ用アナログ信号分離器とＹＩ用アナログ信号分離器とＹＱ用アナログ信号分離器とを備え、
前記ＸＩ用アナログ信号分離器と前記ＸＱ用アナログ信号分離器と前記ＹＩ用アナログ信号分離器と前記ＹＱ用アナログ信号分離器それぞれは信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からの対応するアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎにより、低域側用アナログ電気信号と高域側用アナログ電気信号と（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号のＮ個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの低域側用アナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの高域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、
前記スプリッタ部からの中域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯と低域側の周波数帯との間の中域側の周波数帯を通過させ、中域側の周波数帯以外の周波数帯を阻止する中域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記低域側通過部からの低域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側ダウンコンバージョン部と、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、
前記中域側通過部からの中域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する中域側ダウンコンバージョン部と、
備えた、
請求項１４に記載の光受信装置。
前記光信号におけるチャネルの数は奇数（１を除く自然数）であり、
前記干渉光の周波数は、周波数領域において前記複数のチャネルの中心に位置するチャネルの搬送波の周波数である、
請求項１０に記載の光受信装置。
前記分岐数Ｎは２であり、
前記ＸＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＸＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－２信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号である、
請求項１６に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部はＸＩ用アナログ信号分離器とＸＱ用アナログ信号分離器とＹＩ用アナログ信号分離器とＹＱ用アナログ信号分離器とを備え、
前記ＸＩ用アナログ信号分離器と前記ＸＱ用アナログ信号分離器と前記ＹＩ用アナログ信号分離器と前記ＹＱ用アナログ信号分離器それぞれは信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からの対応するアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数２により２個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの一方のアナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止したアナログ電気信号を前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの他方のアナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、備えた、
請求項１７に記載の光受信装置。
前記分岐数Ｎは３以上であり、
前記ＸＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＩ－１信号と前記ＸＩ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＸＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＸＱ－１信号と前記ＸＱ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＩ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＩ－１信号と前記ＹＩ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、
前記ＹＱ－１信号は低域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－Ｎ信号は高域側の周波数帯の信号成分を有する信号であり、前記ＹＱ－１信号と前記ＹＱ－Ｎ信号との間の信号は低域側の周波数帯と高域側の周波数帯の間の中域側の周波数帯の信号成分を有する信号である、
請求項１６に記載の光受信装置。
前記アナログ信号分離部はＸＩ用アナログ信号分離器とＸＱ用アナログ信号分離器とＹＩ用アナログ信号分離器とＹＱ用アナログ信号分離器とを備え、
前記ＸＩ用アナログ信号分離器と前記ＸＱ用アナログ信号分離器と前記ＹＩ用アナログ信号分離器と前記ＹＱ用アナログ信号分離器それぞれは信号分離部とダウンコンバージョン部を備え、
前記信号分離部は、
前記光コヒーレント検波部からの対応するアナログ電気信号を、周波数領域において分岐数Ｎにより、低域側用アナログ電気信号と高域側用アナログ電気信号と（Ｎ－２）個の中域側用アナログ電気信号のＮ個のアナログ電気信号に分岐するスプリッタ部と、
前記スプリッタ部からの低域側用アナログ電気信号における低域側の周波数帯を通過させ、高域側の周波数帯を阻止したアナログ電気信号を前記アナログ／デジタル変換部に出力する低域側通過部と、
前記スプリッタ部からの高域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯を通過させ、低域側の周波数帯を阻止する高域側通過部と、
前記スプリッタ部からの中域側用アナログ電気信号における高域側の周波数帯と低域側の周波数帯との間の中域側の周波数帯を通過させ、中域側の周波数帯以外の周波数帯を阻止する中域側通過部と、を備え、
前記ダウンコンバージョン部は、
前記高域側通過部からの高域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する高域側ダウンコンバージョン部と、
前記中域側通過部からの中域側のアナログ電気信号を前記設定周波数以下の周波数に周波数変換したアナログ電気信号として前記アナログ／デジタル変換部に出力する中域側ダウンコンバージョン部と、
備えた、
請求項１９に記載の光受信装置。