JPH05276114A

JPH05276114A - コヒーレント光波通信用光受信機及びそのコールドスタート方法

Info

Publication number: JPH05276114A
Application number: JP4068467A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Onaka; 寛尾中; Yoshihiro Saito; 芳広斎藤; Hideyuki Kikuchi; 英幸菊地
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はコヒーレント光波通信用光受信機及び
そのコールドスタート方法（自動起動方法）に関し、中
間周波信号やデータ再生出力によらず直接的に信号光の
有無を検出することができる光受信機の提供を主目的と
する。【構成】フォトダイオード８に逆バイアスを与えると共
にフォトダイオード８の受光強度を検出するバイアス供
給及びパワー検出回路を設け、この回路を、低抵抗な第
１の抵抗器Ｒ_S1と、高抵抗な第２の抵抗器Ｒ_S2と、フォ
トダイオード８に生じる光電流が第１の抵抗器に流れる
状態と第２の抵抗器に流れる状態とを切り換える切換手
段と、第２の抵抗器Ｒ_S2の両端間の電圧を検出する電圧
検出手段とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光波通信用
光受信機及びそのコールドスタート方法に関する。

【０００２】コヒーレント光通信システムは、受信感度
を従来の強度変調・直接検波方式（ＩＭ・ＤＤ方式）に
比べて１０〜２０ｄＢ改善することができ、しかもこの
システムにおいては光周波数分割多重伝送が容易である
ことから、高速で且つ長距離の伝送に実用化することが
期待されている。

【０００３】コヒーレント光波通信システムに一般に使
用されるヘテロダイン型の光受信機においては、受信し
た信号光を局発光と混合して中間周波信号（ＩＦ信号）
を得るようにしている。信号光と局発光の混合は、信号
光及び局発光を、自乗検波特性を有するフォトダイオー
ドにより光検波することによってなされる。得られたＩ
Ｆ信号はベースバンド信号に復調される。

【０００４】ＩＦ信号の周波数は信号光の周波数と局発
光の周波数の差に相当するから、信号光及び／又は局発
光の中心周波数が環境条件等によって変動すると、ＩＦ
信号の中心周波数もこれに応じて変動することになる。
ＩＦ信号の中心周波数が変動すると、正常な復調動作が
阻害される。

【０００５】従って、ヘテロダイン型の光受信機におい
ては、一般に、ＩＦ信号の中心周波数が一定に保たれる
ような制御を行う自動周波数制御回路（ＡＦＣ回路）が
採用される。

【０００６】ところで、一般的なＡＦＣ回路のキャプチ
ュアレンジは高々１０ＧＨｚ程度である。これに対し
て、信号光や局発光の光源となるレーザダイオードの発
振周波数のばらつきは、個体差として数百ＧＨｚ程度あ
る。このため、光受信機をコールドスタートするに際し
ては、つまり光受信機に電源を投入して起動するに際し
ては、ＩＦ信号がＡＦＣ回路のキャプチュアレンジに入
るように制御する必要がある。

【０００７】

【従来の技術】コヒーレント光波通信用光受信機のコー
ルドスタートを行う場合、信号光を受けているか否かを
検出する必要がある。従来、この検出は、ＩＦ信号のパ
ワーやクロック、データの再生出力を監視することによ
って間接的に行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コヒーレント
光波通信用光受信機においては、たとえ信号光を受信し
ていても、信号光の周波数と局発光の周波数が所定の関
係にない限りＩＦ信号や再生出力は得られないので、光
受信機のコールドスタートを行う上では、上述の間接的
な信号光の検出方法は役に立たないことになる。

【０００９】本発明の目的は、ＩＦ信号のパワーやデー
タ再生出力によらず直接的に信号光の検出を行うことが
できるコヒーレント光波通信用光受信機の提供を目的と
している。また、この光受信機のコールドスタート方法
を提供することもこの発明の目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のコヒーレント光
波通信用光受信機は、局発光源と、信号光及び上記局発
光源からの局発光を受け、該信号光及び局発光を同一光
路上に出力する光学回路と、該光学回路からの信号光及
び局発光を受け、中間周波信号を出力するフォトダイオ
ードと、該フォトダイオードに逆バイアスを与えると共
に該フォトダイオードの受光強度を検出するバイアス供
給及びパワー検出回路とを備えている。

【００１１】そして、このバイアス供給及びパワー検出
回路は、その第１端が定電圧源に接続される比較的低抵
抗な第１の抵抗器と、その第１端が定電圧源に接続され
る比較的高抵抗な第２の抵抗器と、上記フォトダイオー
ドの受光強度に応じて、上記フォトダイオードに生じる
光電流が上記第２の抵抗器に流れる状態と、上記光電流
が上記第１の抵抗器に流れ又は上記光電流が上記第１及
び第２の抵抗器に流れる状態とを切り換える切換手段
と、上記第２の抵抗器の両端間の電圧を検出する電圧検
出手段を備えている。

【００１２】本発明のコールドスタート方法は、局発光
の周波数を可変して中間周波信号の周波数が一定になる
ようにする自動周波数制御回路と、中間周波信号のパワ
ーを検出するＩＦパワー検出回路とをさらに備えた本発
明のコヒーレント光波通信用光受信機に適用される。

【００１３】そして、このコールドスタート方法は、上
記ＩＦパワー検出回路を動作させ、且つ、上記自動周波
数制御回路を動作させない状態で、上記局発光の周波数
を連続的に又は段階的に掃引するステップと、上記中間
周波信号を検出したときに上記局発光の周波数と上記信
号光の周波数の高低関係を判定し、修正するステップと
を経た後に、上記自動周波数制御回路を動作させるよう
にしたものである。

【００１４】

【作用】微少な信号光を受信しているか否かは、高抵抗
な第２の抵抗器における電圧降下を電圧検出手段により
検出することによって知ることができる。

【００１５】この高抵抗な第２の抵抗器によりフォトダ
イオードに逆バイアスをかけている状態で、信号光及び
局発光をフォトダイオードに入力してヘテロダイン検波
を行うと、信号光及び局発光のトータルパワーは信号光
のみの場合と比べて十分大きいので、第２の抵抗器にお
ける電圧降下が著しく大きくなり、フォトダイオードに
十分な逆バイアスをかけることができなくなる。

【００１６】本発明においては、フォトダイオードの受
光強度に応じて例えば第１の抵抗器と第２の抵抗器を切
り換えるようにしているので、信号光及び局発光がフォ
トダイオードに入力している状態にあっても、比較的低
抵抗な第１の抵抗器によってフォトダイオードに十分な
逆バイアスを与えることができ、信号光をヘテロダイン
受信することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例を示すコヒーレント光波通
信用光受信機のブロック図である。符号２はレーザダイ
オード等を用いてなる局発光源であり、この局発光源２
の発振周波数は局発制御回路４により制御される。局発
光源２及び局発制御回路４の構成及び動作の詳細につい
ては後述する。

【００１８】符号６は受信した信号光と局発光源２から
の局発光が入力する光学回路であり、この光学回路６
は、光カプラ、偏光ビームスプリッタ等を用いて信号光
及び局発光が同一光路上に出力するように構成される。

【００１９】光学回路６からの信号光及び局発光は、フ
ォトダイオード８に入力する。符号１０はフォトダイオ
ード８に逆バイアスを与えると共にフォトダイオード８
の受光強度を検出するバイアス供給及びパワー検出回路
である。この回路の具体的構成についても後述する。

【００２０】フォトダイオード８では入力した信号光及
び局発光に基づき自乗検波がなされ、その結果生じた中
間周波信号（ＩＦ信号）は、前置増幅器１２及びＩＦ増
幅器１４により増幅される。

【００２１】ＩＦ増幅器１４の出力信号は、その一方で
ＩＦパワー検出回路１６によって平均パワーを検出さ
れ、他方で検波器１８によって検波されてベースバンド
信号に変換される。

【００２２】このベースバンド信号は、主増幅器２０に
より増幅された後、識別器２２、クロック再生回路２４
及び振幅監視回路２６に入力する。クロック再生回路２
４は入力したベースバンド信号に基づいてクロックを抽
出する。識別器２２は、入力したベースバンド信号及び
抽出されたクロックに基づき伝送データを再生する。振
幅監視回路２６は、入力したベースバンド信号の最大振
幅を検出する。

【００２３】このような光受信機において、信号光を受
けているか否かの検出は、ＩＦパワー検出回路１６或い
は振幅監視回路２６により行うことができる。しかしな
がら、ＩＦパワー検出回路１６又は振幅監視回路２６に
より信号光を間接的に検出するためには、信号光の周波
数と局発光の周波数が所定の関係にあることが前提とな
る。従って、この光受信機をコールドスタートするに際
しては、信号光の間接的な検出を用いることができな
い。

【００２４】図２は信号光を直接的に検出するためのバ
イアス供給及びパワー検出回路の構成例を示す図であ
る。フォトダイオード８に逆バイアスをかけるために、
フォトダイオード８のカソードは電流検出用の抵抗器Ｒ
_Sを介してバイアス電圧源Ｖ_Bに接続され、フォトダイ
オード８のアノードは抵抗器Ｒを介して接地される。

【００２５】このようにフォトダイオード８に逆バイア
スを与えておくと、フォトダイオード８に信号光及び局
発光が入力したときに、フォトダイオード８のアノード
と抵抗器Ｒの接続点の電位変化を中間周波信号Ｓ_igとし
て取り出すことができる。

【００２６】さて、局発光源をオフにしている状態にお
いて、信号光がフォトダイオード８に入力したことを検
知するためには、電流検出用の抵抗器Ｒ_Sの両端間の電
位差をオペアンプＯＰにより差動増幅してやればよい。
このとき、オペアンプＯＰの出力信号Ｍ_optは信号光の
パワーに比例したものとなる。

【００２７】一般に、コヒーレント光波通信用光受信機
が受ける信号光のレベルは−４０ｄＢｍ程度である。従
って、このような微少な信号光を検出するためには、電
流検出用の抵抗器Ｒ_Sの抵抗値を極めて大きな値（例え
ば１ＭΩ）に設定する必要がある。

【００２８】しかし、電流検出用の抵抗器Ｒ_Sの抵抗値
を大きく設定すると、信号光及び局発光をフォトダイオ
ード８に入力して中間周波信号を得るときに、抵抗器Ｒ
_Sにおける電圧降下が大きくなり、フォトダイオード８
に十分な逆バイアスを与えることができなくなる。

【００２９】そこで、本発明では、微少な信号光のパワ
ーを検出するための高抵抗な抵抗器と、入力光パワーが
大きくなったときにフォトダイオードに十分な逆バイア
スをかけるための低抵抗な抵抗器とを用意し、これらを
制御信号により或いは自動的に切り換えることによっ
て、直接的に信号光を検出することができる光受信機を
提供する。

【００３０】図３はバイアス供給及びパワー検出回路の
第１実施例を示す図である。この実施例では、フォトダ
イオード８のカソードとバイアス電圧源Ｖ_Bの間に直列
に挿入する第１の抵抗器Ｒ_S1と第２の抵抗器Ｒ_S2をリレ
ーＲＹにより択一的に切り換えるようにしている。比較
的低抵抗な第１の抵抗器Ｒ_S1の抵抗値は例えば１ｋΩで
あり、比較的高抵抗な第２の抵抗器Ｒ_S2の抵抗値は例え
ば１ＭΩである。

【００３１】第１の抵抗器Ｒ_S1の両端間の電圧は第１の
オペアンプＯＰ₁により差動増幅され、第２の抵抗器Ｒ
_S2の両端間の電圧は第２のオペアンプＯＰ₂により差動
増幅される。

【００３２】フォトダイオード８のカソードはキャパシ
タＣを介して接地され、これにより安定した中間周波信
号Ｓ_igを得ることができるようになっている。コールド
スタートに際して信号光を受信したことを検出する場合
には、リレーＲＹに入力する制御信号ＣＯＮＴによりフ
ォトダイオード８のカソードが第２の抵抗器Ｒ_S2に接続
されるようにしておく。この状態で信号光がフォトダイ
オード８に入力すると、信号光による光電流は、電流検
出用の第２の抵抗器Ｒ_S2とリレーの接点とフォトダイオ
ード８と抵抗器Ｒによって形成される経路を流れる。第
２の抵抗器Ｒ_S2の抵抗値は大きいので、第２のオペアン
プＯＰ₂の出力信号Ｍ_op _tによって微少な信号光を検出
することができる。

【００３３】一方、信号光及び局発光をフォトダイオー
ド８に入力してヘテロダイン受信を行う場合には、リレ
ーＲＹに与える制御信号ＣＯＮＴによってフォトダイオ
ード８のカソードが第１の抵抗器Ｒ_S1に接続されるよう
にし、十分な逆バイアスがフォトダイオード８に与えら
れるようにする。これにより、フォトダイオード８のア
ノードと抵抗器Ｒの接続点の電位変化を中間周波信号Ｓ
_igとして取り出すことができる。尚、このときオペアン
プＯＰ₁の出力信号Ｍ_opt1は、一般に局発光の強度が信
号光の強度よりも十分に大きいので、局発光の強度を反
映する。従って、この信号により局発光源におけるレー
ザダイオードの劣化や光学的結合部における結合係数の
変動等を検出することができる。

【００３４】図４はバイアス供給及びパワー検出回路の
第２実施例を示す図である。図３の第１実施例において
は、リレーＲＹに与える制御信号ＣＯＮＴによりフォト
ダイオード８の受光強度に応じて、フォトダイオード８
に生じる光電流が第１の抵抗器Ｒ_S1に流れる状態と、光
電流が第２の抵抗器Ｒ_S2に流れる状態とを切り換えるよ
うにしているが、本実施例においては、フォトダイオー
ド８に生じる光電流が第２の抵抗器Ｒ_S2に流れる状態
と、光電流が第１及び第２の抵抗器Ｒ_S1，Ｒ_S2の双方に
流れる状態とをフォトダイオード８の受光強度に応じて
自動的に切り換えるようにしている。具体的には次の通
りである。

【００３５】第１の抵抗器Ｒ_S1の第１端が接続される定
電圧源（バイアス電圧源）の電位Ｖ _B1と第２の抵抗器Ｒ
_S2の第１端が接続される定電圧源の電位Ｖ_B2は次の関係
を満足する。

【００３６】Ｖ_B1＜Ｖ_B2 第１の抵抗器Ｒ_S1の第２端は第１のダイオードＤ₁のア
ノードに接続され、第２の抵抗器Ｒ_S2の第２端は第２の
ダイオードＤ₂のアノードに接続される。第１及び第２
のダイオードＤ₁，Ｄ₂のカソードはフォトダイオード
８のカソードに接続される。

【００３７】第１及び第２のダイオードＤ₁，Ｄ₂はほ
ぼ同一特性のものが用いられる。即ち、これらのダイオ
ードの順方向電圧降下はほぼ等しい。いま、局発光がフ
ォトダイオード８に入力せずに信号光のみがフォトダイ
オード８に入力している状態を想定する。このとき、前
述の定電圧源の電位の関係から、第１のダイオードＤ₁
には逆バイアスがかかり、従って、フォトダイオード８
に生じる光電流は第１の抵抗器Ｒ_S1を流れずに、第２の
抵抗器Ｒ_S2のみを流れる。従って、第２のオペアンプＯ
Ｐ₂の出力信号Ｍ_opt2は信号光強度にほぼ比例したもの
となる。

【００３８】フォトダイオード８に信号光及び局発光が
入力し、フォトダイオード８に生じる光電流が大きくな
ると、第１のダイオードＤ₁にも順方向バイアスがかか
ることとなり、この状態では、この光電流は第１及び第
２の抵抗器Ｒ_S1，Ｒ_S2を所定の分配比で流れることにな
る。

【００３９】従って、微少な信号光のみが入力している
ときには、第２のオペアンプＯＰ₂の出力信号により信
号光を検出することができ、また、信号光及び局発光が
入力しているときにもフォトダイオード８に所要の逆バ
イアスをかけることができ、正常に中間周波信号を得る
ことができる。

【００４０】尚、第１の抵抗器Ｒ_S1に光電流が流れ始め
る入力光強度のしきい値は、定電圧源Ｖ_B1，Ｖ_B2により
設定することができる。図５はバイアス供給及びパワー
検出回路の第３実施例を示す図である。この例では、第
１及び第２の抵抗器Ｒ_S1，Ｒ_S2のそれぞれの第１端を同
一の定電圧源Ｖ _Bに接続している。そして、第１のダイ
オードＤ₁の順方向電圧降下が第２のダイオードＤ₂の
順方向電圧降下よりも大きくなるようにしている。この
ような条件を満足するためには、図示したように、第２
のダイオードＤ₂と同等特性のダイオードＤ₁₁，Ｄ₁₂を
直列接続してこれを第１のダイオードとするか、或い
は、第２のダイオードと異なる特性の第１のダイオード
を用いればよい。

【００４１】この構成によっても、図４の第２実施例に
おけるのと同様にして、フォトダイオード８に入力する
光の強度に応じて光電流が流れるルートを自動的に切り
換えることができる。

【００４２】図１の光受信機のコールドスタート方法を
説明するのに先立ち、局発光源２及びその制御回路４に
ついて説明する。図６は局発光源２として使用すること
ができる３電極ＤＦＢタイプのレーザダイオードの構成
を示す模式図である。このレーザダイオードは、活性層
２８が長いＦＢＨ−ＤＦＢタイプのレーザダイオード素
子に、長手方向概略中央部に１／４波長の位相シフト点
３０を有する浅いグレーティング３２を形成し、裏面側
には共通電極３４を、表面側には３分割された電極３
６，３８，４０を形成して構成される。

【００４３】以下の説明では、表面側のセンター電極３
８に供給する電流をＩ_Cと称し、表面側の２つのサイド
電極３６，４０に供給する電流をＩ_Sと称する。尚、符
号４１，４２は活性層２８の両端に形成されたＡＲ膜
（無反射膜）である。

【００４４】図７は図６に示されたレーザダイオードに
おける発振波長とバイアス電流（Ｉ _C，Ｉ_S）の関係を
表すグラフである。Ｉ_Cの変化に対する発振波長変化の
方がＩ_Sに対する発振波長変化よりもほぼ一桁大きいの
で、Ｉ_Cの制御により局発光の周波数の掃引を行うこと
ができる。また、Ｉ_Sを用いることにより、ＡＦＣ（自
動周波数制御）ループに影響を与えずにＡＰＣ（自動パ
ワー制御）を行うこともできる。

【００４５】図８は局発制御回路の一例を示すブロック
図である。この例では、ＣＰＵを用いてデジタル信号に
よる制御を行うようにしている。ＡＦＣに関しては、制
御帯域を考慮し、中間周波信号が入力する図示しない周
波数弁別器のアナログ信号を局発光源のＩ_Cバイアス
（図６参照）に直列フィードバックさせ、ＡＦＣループ
のオン／オフのみをソフトウエアにて処理するようにし
ている。

【００４６】尚、コールドスタートに直接必要なモニタ
リング・設定項目は、ＩＦパワー検出回路１６（図１参
照）の出力信号、ＡＦＣループにおける周波数弁別器の
出力、Ｉ_Cバイアスのモニタリング値、同バイアスの設
定値、局発光源の温度偏差のモニタリング値、同温度偏
差の設定値である。

【００４７】図８において、符号４３は与えられた制御
信号に基づいて局発光源２のバイアスＩ_C，Ｉ_Sを制御
するバイアス制御回路、符号４４は与えられた制御信号
及び局発光源２の温度の実測値に基づいて局発光源２の
温度制御を行う温度制御回路を表す。

【００４８】符号４６は予め定められたプログラムに従
って演算を実行するＣＰＵを表し、このＣＰＵ４６に
は、演算のためのプログラム及びデータテーブル等を記
憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）と演算結果等を
一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）が
含まれる。

【００４９】Ｉ_S設定値及びＩ_C設定値は、ＣＰＵ４６
からＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）４８を介してバ
イアス制御回路４３に与えられる。また、設定温度は、
ＣＰＵ４６からＤＡＣ４８を介して温度制御回路４４に
与えられる。

【００５０】温度制御回路４４の制御出力は、局発光源
２の温度を調節する図示しないペルチェ素子（電子冷却
素子）に与えられ、局発光源２の温度検知を行う図示し
ないサーミスタからの信号は温度制御回路４４に入力す
る。

【００５１】バイアス制御回路４３からのＩ_C電流及び
Ｉ_S電流のモニタリング値と温度制御回路４４からのペ
ルチェ素子電流及び制御温度のモニタリング値は、第１
のＡＤＣ（アナログデジタル変換器）５０を介してＣＰ
Ｕ４６に取り込まれる。また、中間周波信号のパワーの
モニタリング値及び周波数弁別器出力のモニタリング値
は、第２のＡＤＣ５２を介してＣＰＵ４６に取り込まれ
る。

【００５２】図９はコールドスタートの概要を示すフロ
ーチャートである。まず、このフローに先立って、局発
光源を非発光状態にしておくとともに、ＡＦＣループを
オフにしておく。また、ＩＦパワー検出回路１６により
中間周波信号を常時検出し得るようにしておく。ここ
で、局発光源を非発光状態にしておくのは、局発光源の
レーザダイオードの劣化を防止するためである。

【００５３】この状態で、フォトダイオードに入力する
信号光の検出可能状態を継続し、信号光が到来したこと
を確認したならば、局発光源を発光状態にして図９のフ
ローに入る。

【００５４】局発光の周波数が所定の範囲になるように
局発光源の駆動条件を予め設定しておくと、バイアス電
流（Ｉ_C）の掃引だけで中間周波信号を補足することが
できる可能性が高い。そこで、まずＩ_Cバイアスのみを
掃引し、高速補足（約１秒）を可能にした。ここで、中
間周波信号が検出されなかった場合には、引き続き局発
光源の温度も変化させ、全可変範囲を掃引するようにし
た。本実施例においては、キャプチュアレンジが広い特
定構成の周波数弁別器が使用されているので、局発光の
周波数は６ＧＨｚステップで掃引した。図９により具体
的に説明する。

【００５５】まず、ステップ１０１では、自己診断動作
を行うと共に、Ｉ_Cバイアス及び温度の初期値を設定す
る。次いでステップ１０２で中間周波信号のパワーをモ
ニタリングし、ステップ１０３で中間周波信号出力の有
無を判断する。中間周波信号出力がある場合にはステッ
プ１１１に進む。中間周波信号出力がない場合には、ス
テップ１０４に進み、Ｉ_Cが最小値であるか否かの判断
を行う。Ｉ_Cバイアスが最小値でない場合には、ステッ
プ１０５に進み、Ｉ_Cバイアスを所定値だけ減少させ
て、ステップ１０２に戻る。

【００５６】ステップ１０４でＩ_Cバイアスが最小値で
あると判断された場合には、ステップ１０６に進み、Ｉ
_Cバイアスを最小値のままにしておくとともに、温度を
設定可能な最大値に設定する。

【００５７】次いでステップ１０７では、中間周波信号
のパワーをモニタリングし、ステップ１０８では中間周
波信号出力の有無を判断する。中間周波信号出力がある
場合にはステップ１１１に進み、中間周波信号出力がな
い場合にはステップ１０９に進んで温度が設定可能な最
小値であるか否かを判断する。温度が最小値でない場合
にはステップ１１０に進み、温度を所定値だけ減少させ
てステップ１０６に戻り、ステップ１０６から１１０を
繰り返す。

【００５８】ステップ１０９で温度が設定可能な最小値
であると判断された場合には、そのままステップ１０６
に戻り、Ｉ_Cバイアス及び温度を設定可能な最大値に設
定した後、ステップ１０６から１１０を繰り返す。

【００５９】ステップ１１１では、局発光の周波数と信
号光の周波数の高低関係を判定する。即ち、リアル側の
中間周波信号が得られているのかイメージ側の中間周波
信号が得られているのかを判定する。

【００６０】リアル側の中間周波信号が得られている場
合にはそのままステップ１１２に進み、イメージ側の中
間周波信号が得られている場合にはリアル側になるよう
に修正を行った後ステップ１１２に進む。ステップ１１
２では、ＡＦＣループをオンにする処理が行われる。次
いでステップ１１３で中間周波信号の出力と周波数弁別
器の出力をチェックしてこのフローを終了する。

【００６１】図１０は中間周波信号がリアル側に得られ
ている場合（Ａ）とイメージ側に得られている場合
（Ｂ）における信号光と局発光の周波数の相対関係を説
明するための図である。

【００６２】図１０（Ａ）に示すように、信号光を高周
波数側（短波長側）に、局発光を低周波数側（長波長
側）に設定する場合には、リアル側の中間周波信号が得
られる。

【００６３】これとは逆に、図１０（Ｂ）に示すよう
に、信号光を低周波数側（長波長側）に、局発光を高周
波数側（短波長側）に設定する場合には、イメージ側の
中間周波信号が得られる。

【００６４】信号光は、例えば、「０」，「１」のデジ
タル信号により周波数変調されたものである。「０」，
「１」間の周波数差はこの例では２ＧＨｚに設定されて
いる。また、局発光の周波数と信号光の中心周波数の差
は５ＧＨｚに設定されている。

【００６５】図１１は中間周波信号のスペクトルの説明
図である。リアル側の信号が得られている場合には、低
周波数側及び高周波数側にそれぞれ「０」及び「１」が
対応し、一方、イメージ側の信号が得られている場合に
は、低周波数側及び高周波数側にそれぞれ「１」及び
「０」が対応する。

【００６６】局発光源のＩ_Cバイアスを増大させるか或
いは局発光源の温度を増加させると、局発光の周波数は
低下する。これとは逆に、局発光源のＩ_Cバイアスを減
少させるか或いは局発光源の温度を低下させると、局発
光の周波数は高くなる。

【００６７】図１０の説明から明らかなように、局発光
の周波数を低下させると、リアル側の中間周波信号が得
られている場合には、中間周波信号の周波数は高くな
り、イメージ側の信号が得られている場合には、中間周
波信号の周波数は低くなる。

【００６８】図１２は中間周波信号の検出可能領域の説
明図である。ＡＤＣ５２（図８）から取り込まれる中間
周波信号は、図１２に５４で示されるような所定の通過
帯域を有するバンドパスフィルタを通過してきているの
で、中間周波信号がこの通過帯域５４内にある場合にの
み中間周波信号を検出することができる。

【００６９】従って、中間周波信号が検出されない場合
には、局発光の周波数或いは信号光の中心周波数が所要
の値から大きくずれていることになる。また、中間周波
信号が検出されている場合には、この信号がリアル側に
あるかイメージ側にあるかは不明ではあるが、光源の周
波数は所要の値に近い領域にあることがわかる。

【００７０】図１３は本実施例で使用した周波数弁別器
の特性を示す図である。縦軸は周波数弁別器の出力、横
軸は周波数を表す。周波数軸の正の側はリアル側の信号
が得られている場合に相当し、周波数軸の負の側はイメ
ージ側の信号が得られている場合に相当する。

【００７１】ＡＦＣループをオンにすると、周波数弁別
器の出力が０Ｖで、且つ、周波数弁別局線の微分係数が
負になる点に中間周波信号がくるようにＩ_Cバイアスが
調整され、一定周波数の中間周波信号が得られるように
なっている。このような安定点は、この実施例では５Ｇ
Ｈｚと−８ＧＨｚと１０ＧＨｚにある。

【００７２】ＡＦＣループをオンにする場合、中間周波
信号の周波数が安定点のうちの一つである５ＧＨｚから
多少離れていても問題はない。例えば、中間周波信号が
０ＧＨｚ付近にある場合（即ち信号光の周波数と局発光
の周波数が等しい場合）にＡＦＣループをオンにする
と、中間周波信号が５ＧＨｚのリアル側の安定点に位置
するようにＩ_Cバイアスが調整される。

【００７３】具体的には、中間周波信号が−５ＧＨｚか
ら８ＧＨｚの範囲にある場合には、ＡＦＣループをオン
にすることによって、中間周波信号の中心周波数を５Ｇ
Ｈｚに安定化することができる。即ち、この周波数弁別
器のキャプチュアレンジは１３ＧＨｚである。

【００７４】しかし、中間周波信号が−１０ＧＨｚ〜−
５ＧＨｚの範囲（第１の危険ゾーン）にある場合又は中
間周波信号が８ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ（第２の危険ゾー
ン）にある場合には、ＡＦＣループをオンにすると、中
間周波信号を所要の安定点５ＧＨｚに安定することがで
きず、中間周波信号は擬似安定点（−８ＧＨｚ又は１０
ＧＨｚ）に安定化される。従って、このような周波数弁
別器の特定の特性にあったコールドスタートを行うこと
が望ましい。

【００７５】局発光の周波数を掃引するには、Ｉ_Cバイ
アス又は局発光源の温度を変化させればよい。局発光の
周波数の掃引は連続的に行ってもよいし段階的に行って
もよいが、ＣＰＵを用いてソフトウエアにより掃引を実
行する場合には、段階的な掃引が容易である。

【００７６】Ｉ_Cバイアスを増加させると、局発光の周
波数は低周波数側に変化する。Ｉ_Cバイアスの１ｍＡの
増加で局発光の周波数は５００〜１０００ＭＨｚ低下す
る。単位電流変化に対する周波数変化量はレーザダイオ
ード素子によりばらつく。

【００７７】局発光源の設定温度を上昇させると、局発
光の周波数は低周波数側に変化する。局発光源の温度が
１℃増加すると、局発光の周波数は約１０ＧＨｚ低下す
る。単位温度変化に対する周波数変化量はレーザダイオ
ード素子によって大きくはばらつかない。

【００７８】コールドスタートに際して局発光の周波数
を実際に掃引することができる範囲は概略次の通りであ
る。Ｉ_Cは約４０〜６０ｍＡ可変することができるの
で、これによる局発光の周波数の可変範囲は約２０〜６
０ＧＨｚ（０．１６〜０．４８ｎｍ）である。また、局
発光源の温度の可変範囲は約５℃であるので、これによ
る局発光の周波数の可変範囲は約５０ＧＨｚ（０．４ｎ
ｍ）である。

【００７９】従って、コールドスタートに際して局発光
の周波数を例えば約６ＧＨｚステップで段階的に掃引す
る場合には、Ｉ_Cバイアスについては約４〜１０ステッ
プ、設定温度については約１０ステップの可変で済むこ
とになる。

【００８０】ところで、この種の光受信機を構成する場
合、イメージ側の信号を得るよりもリアル側の信号を得
た方が、光ファイバ伝送路における波長分散に対する補
償をマイクロ波回路により行うのが容易である。

【００８１】リアル側の信号を得るためには、局発光の
周波数を信号光の周波数よりも低周波数側に設定する必
要があるので、コールドスタートに際しては、局発光の
周波数を低周波数側から高周波数側に掃引するのが望ま
しい。

【００８２】局発光の周波数を設定し得る最低の周波数
から掃引した場合、イメージ側の中間周波信号が得られ
るのは、掃引を開始した時点で中間周波信号が得られた
場合のみであり、掃引の途中で中間周波信号が得られた
場合には常にその信号はリアル側の信号となる。

【００８３】尚、Ｉ_Cバイアス及び設定温度の双方によ
り局発光の周波数を独立に変化させることができるが、
Ｉ_Cバイアスの設定は比較的短時間で完了するのに対し
て、設定温度を変更すると変更した温度で定常状態にな
るまである程度の時間を要するので、局発光の周波数を
掃引するに際しては、Ｉ_Cバイアスを先に調整するのが
望ましい。

【００８４】図１４は図１３に示された特性の周波数弁
別器を使用した場合におけるリアル・イメージ判定ルー
チンの一例を示すフローチャートである。中間周波信号
が検出されるとこのルーチンがスタートする。

【００８５】まずステップ２０１では、Ｉ_Cバイアスを
局発光の周波数の１０ＧＨｚ（周波数弁別可能範囲の約
半分）に相当する分だけ減少させる。こうすると、図１
３の第２の危険ゾーンの右端に中間周波信号があった場
合には、中間周波信号は０ＧＨｚ近傍の安全領域に入
る。また、中間周波信号が第１の危険ゾーンの右端にあ
った場合には、中間周波信号の未検出状態となる。いず
れにしてもこの処理により中間周波信号は−２０ＧＨｚ
〜０ＧＨｚの領域内に存在することになる。

【００８６】次いでステップ２０２では、中間周波信号
出力、周波数弁別器の出力を測定する。次いでステップ
２０３では、ステップ２０２における測定結果の少なく
ともいずれか一方がデータテーブルに記憶されている判
定しきい値よりも大であるか小であるかを判定する。

【００８７】ステップ２０３で測定値がしきい値よりも
大であると判定された場合には、このルーチンのスター
ト時に中間周波信号が０ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲にあ
ったと判断して、ステップ２０４に進み、Ｉ_Cバイアス
を６．５ＧＨｚに相当する分だけ増加させて、ＡＦＣル
ープをオンにする。

【００８８】一方、ステップ２０３で測定値がしきい値
よりも小であると判定された場合には、このルーチンの
スタート時に中間周波信号が−１０ＧＨｚ〜０ＧＨｚの
範囲にあったと判断して、ステップ２０５に進み、Ｉ_C
バイアスを１６．５ＧＨｚに相当する分だけ増加させ
て、ＡＦＣループをオンにする。

【００８９】このような手順でＡＦＣループをオンにす
ることにより、中間周波信号の周波数を安定点（５ＧＨ
ｚ）に安定化することができる。このように本実施例に
よると、中間周波信号のパワーの検出或いはベースバン
ド信号の振幅の検出に基づいた間接的な信号光の検出に
よらずに、バイアス供給及びパワー検出回路の機能によ
る信号光の直接的な検出に基づき容易にコールドスター
トを行うことができるので、初期状態における信号光の
周波数と局発光の周波数の相対関係にかかわらず安定に
中間周波信号を得ることができるようになる。

【００９０】

【発明の効果】本発明の効果は実施例等の説明から明ら
かであるが、その主たる効果を確認的に明らかにすれば
次の通りである。即ち、本発明によると、中間周波信号
やデータ再生出力によらず直接的に信号光を検出するこ
とができるコヒーレント光波通信用光受信機の提供が可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すコヒーレント光波通信用
光受信機のブロック図である。

【図２】バイアス供給及びパワー検出回路の一例を示す
図である。

【図３】バイアス供給及びパワー検出回路の第１実施例
を示す図である。

【図４】バイアス供給及びパワー検出回路の第２実施例
を示す図である。

【図５】バイアス供給及びパワー検出回路の第３実施例
を示す図である。

【図６】局発光源として使用することができるレーザダ
イオードの構成を示す模式図である。

【図７】図６のレーザダイオードの発振波長変化と
Ｉ_C，Ｉ_Sの関係を示すグラフである。

【図８】局発制御回路のブロック図である。

【図９】コールドスタートの概要を示すフローチャート
である。

【図１０】リアル・イメージの説明図である。

【図１１】中間周波信号のスペクトルの説明図である。

【図１２】中間周波信号の検出可能領域の説明図であ
る。

【図１３】周波数弁別器の出力の説明図である。

【図１４】リアル・イメージ判定ルーチンの一例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

２局発光源４局発制御回路６光学回路８フォトダイオード１０バイアス供給及びパワー検出回路Ｒ_S1 第１の抵抗器Ｒ_S2 第２の抵抗器ＲＹリレーＤ₁ 第１のダイオードＤ₂ 第２のダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】局発光源(2) と、信号光及び上記局発光源からの局発光を受け、該信号光
及び局発光を同一光路上に出力する光学回路(6) と、該光学回路からの信号光及び局発光を受け、中間周波信
号を出力するフォトダイオード(8) と、該フォトダイオードに逆バイアスを与えると共に該フォ
トダイオードの受光強度を検出するバイアス供給及びパ
ワー検出回路(10)とを備え、該バイアス供給及びパワー検出回路は、その第１端が定電圧源に接続される比較的低抵抗な第１
の抵抗器(R_S1) と、その第１端が定電圧源に接続される比較的高抵抗な第２
の抵抗器(R_S1) と、上記フォトダイオード(8) の受光強度に応じて、上記フ
ォトダイオードに生じる光電流が上記第２の抵抗器
(R_s2) に流れる状態と、上記光電流が上記第１の抵抗器
(R_S1) に流れ又は上記光電流が上記第１及び第２の抵抗
器(R_S1， R_S2) に流れる状態とを切り換える切換手段
と、上記第２の抵抗器(R_S2) の両端間の電圧を検出する電圧
検出手段とを備えたことを特徴とするコヒーレント光波
通信用光受信機。
【請求項２】上記切換手段はリレー(RY)を含み、該リ
レーの切換は外部からの制御信号によりなされることを
特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光波通信用光
受信機。
【請求項３】上記第１の抵抗器(R_S1) が接続される定
電圧源の電位は上記第２の抵抗器(R_S2) が接続される定
電圧源の電位よりも低く、上記切換手段は、上記第１の抵抗器(R_S1) の第２端と上
記フォトダイオード(8) の間に順方向に設けられた第１
のダイオード(D₁)と、上記第２の抵抗器(R_S2)の第２端
と上記フォトダイオード(8) の間に順方向に設けられた
第２のダイオード(D₂)とを含み、該第１及び第２のダイオードの順方向電圧降下はほぼ等
しいことを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光
波通信用光受信機。
【請求項４】上記第１の抵抗器(R_S1) が接続される定
電圧源の電位は上記第２の抵抗器(R_S2) が接続される定
電圧源の電位とほぼ等しく、上記切換手段は、上記第１の抵抗器(R_S1) の第２端と上
記フォトダイオード(8) の間に順方向に設けられた第１
のダイオード(D₁)と、上記第２の抵抗器(R_S2)の第２端
と上記フォトダイオード(8) の間に順方向に設けられた
第２のダイオード(D₂)とを含み、該第１のダイオードの順方向電圧降下は該第２のダイオ
ードの順方向電圧降下よりも大きいことを特徴とする請
求項１に記載のコヒーレント光波通信用光受信機。
【請求項５】該第１のダイオード(D₁)は複数のダイオ
ードを直列に接続してなることを特徴とする請求項４に
記載のコヒーレント光波通信用光受信機。
【請求項６】上記第１の抵抗器(R_S1) の両端間の電圧
を検出する電圧検出手段をさらに備えていることを特徴
とする請求項１に記載のコヒーレント光波通信用光受信
機。
【請求項７】上記局発光の周波数を可変して上記中間
周波信号の周波数が一定になるようにする自動周波数制
御回路と、上記中間周波信号のパワーを検出するＩＦパワー検出回
路とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の
コヒーレント光波通信用光受信機。
【請求項８】請求項７に記載の光受信機のコールドス
タート方法であって、上記ＩＦパワー検出回路を動作させ、且つ、上記自動周
波数制御回路を動作させない状態で、上記局発光の周波
数を連続的に又は段階的に掃引するステップと、上記中間周波信号を検出したときに上記局発光の周波数
と上記信号光の周波数の高低関係を判定し、修正するス
テップとを経た後に、上記自動周波数制御回路を動作させることを特徴とする
コヒーレント光波通信用光受信機のコールドスタート方
法。
【請求項９】上記バイアス供給及びパワー検出回路に
より上記信号光の受信が検出された後に上記各ステップ
が実行されることを特徴とする請求項８に記載のコヒー
レント光波通信用光受信機のコールドスタート方法。