JPWO2005088876A1 - 光伝送システム、光伝送システムの光送信装置及び光受信装置 - Google Patents

Abstract

送信側の光源の光周波数に合致した、マッハツェンダ干渉計の最適な動作点に設定することができる光伝送システムを提供する。光受信装置（２）は、バランス型検波回路（２２１）から出力される信号列を用いて、微小変調信号発振回路（２２４）がＭＺＩ（２００）の位相調整端子（２０１）に印加する微小変調信号成分を検出する微小変調信号成分検出回路（２２２）と、微小変調信号検出回路（２２２）及び微小変調信号発振回路（２２４）から出力される微小変調信号を同期検波して、光信号キャリア周波数とＭＺＩ（２００）の光周波数特性のずれから生じる誤差信号成分を検出する同期検波回路（２２３）と、ずれ量を修正するようにＭＺＩ（２００）から２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を出力するコントローラ（２０７）とを有する。

Description

本発明は、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式を適用した光伝送システム、該光伝送システムの光送信装置及び光受信装置に関する。
本願は、２００４年３月１７日に出願された特願２００４−７６７４６号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

光伝送システムは、ブロードバンド時代の到来によりますます大容量化が求められるようになってきている。波長多重技術（ＷＤＭ技術）により比較的容易に大容量化が可能となりつつあるが、一波長あたりのビットレートの高速化も盛んに研究されている。その理由は、一波長あたりのビットレートを高速化することで、装置コストを低減し、装置を小型化、低消費電力化できることにより、システムトータルのイニシャルコスト、ランニングコストを低減できることにある。

すでに、４０Ｇｂｉｔ／ｓ／ＣＨを実現する電気回路は実用段階にある。このような高速の光信号をＷＤＭ伝送する場合には、波長分散による伝送可能距離制限、ファイバの非線形性によるファイバへの入力パワー制限などが問題となっている。特に、ファイバの非線形性への対応として近年差動位相シフトキーイング−直接検波方式（ＤＰＳＫ−ＤＤ方式）の検討が盛んになってきている。

また、より非線形耐性を持つＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）−ＤＰＳＫ方式やＣＳ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ）ＲＺ−ＤＰＳＫ方式を用いたＷＤＭ伝送技術が検討されている。入力パワー制限には、従来光伝送システムでよく用いられてきたＮＲＺ符号（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ−Ｚｅｒｏ符号）と比較するとＲＺ符号が耐力を有しているといわれている。

ＤＰＳＫ−ＤＤ方式（ＲＺ−ＤＰＳＫ，ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫなどのＲＺ系のＤＰＳＫ−ＤＤ方式を含む）では、受信装置にて位相変調信号をマッハツェンダ干渉計などの復調器を用いて強度変調符号に変換してから受光器で直接検波する。このときダブルバランスドレシーバを用いることで差動受光が可能となり、識別感度が、強度変調信号をひとつの受光器で直接検波した場合に比べて３ｄＢ改善されることから、受光器にはダブルバランスドレシーバが用いられることが一般的である。

さてマッハツェンダ干渉計を用いて位相変調信号を強度変調信号に復調するためには、マッハツェンダ干渉計の２つの経路の経路差を、信号光波長の変動に追随して波長レベルで制御しなくてはならない。これらを制御するための方法には、たとえば、特許文献１にて説明されているように、バランス型受光器の出力レベルを検出して一定の出力が得られるように、干渉計の一方のアームに設けた位相シフターを制御する方法がある。

マッハツェンダ干渉計としては、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に生成した光導波路タイプのものが市販されている。経路差の制御方法としては、基板の温度を制御する（通過帯域変化量：１．４ＧＨｚ／℃）か、両アームに付けられたヒータを加熱して（位相変化量：１．３３π／Ｗ）制御することができる。
特開昭６３−５２５３０号公報

しかしながら、特開昭６３−５２５３０号公報、「コヒーレント光通信用の受信器」にて説明されている方法では、位相シフターの最適点が検出信号レベルの最大値であるため、信号光波長と干渉計の通過帯域のずれの絶対値は検出できても、ずれの方向は検出できない。これが従来の技術の一つ目の課題である。

ＷＤＭ伝送システムに適用する場合には、ＷＤＭの波長間隔と、マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数が一般には一致しないため、マッハツェンダ干渉計の行路差を制御しなくてはならない。（これを周波数軸で表現すれば、マッハツェンダ干渉計の通過帯域波長を制御しなくてはならない。）信号速度が高速になると制御範囲が広くなる。たとえば、４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号であれば、マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数は４０ＧＨｚとなるので、発振波長とマッハツェンダ干渉計の通過帯域との差は最大で２０ＧＨｚとなる。マッハツェンダ干渉計がＰＬＣであり、通過帯域の制御を基板温度で行うならば、約１５℃変更しなくてはならないことになり、大きな消費電力を必要とする。これが２つ目の課題である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、送信側の光源の光周波数に合致した、マッハツェンダ干渉計の最適な動作点に設定することができる光伝送システム、光伝送システムの光送信装置及び光受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光伝送システムは、差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅Δφを０≦Δφ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉する両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計における２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型検波回路と、前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に周波数ｆ１の第１の低周波信号を印加する低周波信号発生回路と、前記バランス型検波回路から供給される信号から第２の低周波信号を検出する微小変調信号成分検出回路と、前記微小変調信号成分検出回路から出力される前記第２の低周波信号を前記低周波信号発生回路から出力される前記第１の低周波信号で同期検波することにより、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する同期検波回路と、前記ずれ量を修正するように前記２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を出力する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記位相調整端子を駆動するドライバ回路と、を有する。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号を分岐した信号のアイ開口をモニタした信号を出力するアイ開口モニタ回路と、前記アイ開口モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するとともにその内部に符号誤り検出機能を備えたデータ再生回路と、前記データ再生回路から出力される誤り検出数情報をモニタした信号を出力する誤り検出数モニタ回路と、前記誤り検出数モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記バランス型検波回路は等化増幅回路を有し、前記微小変調信号成分検出回路は、前記等化増幅回路の消費電流をモニタした信号を出力する消費電流モニタ回路と、前記消費電流モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計の前記２つの出力ポートをそれぞれ２つに分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された２つの光を干渉させる光結合手段と、該光結合手段から出力された光信号を電気信号に変換する光検波手段とを有し、前記微小変調信号成分検出回路は、前記光検波手段から出力される前記電気信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記マッハツェンダ干渉計のフリースペクトルレンジが主信号のクロックレートから若干シフトしており、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成している一方のフォトディテクタの光電流を増幅する第１の増幅器と、該第１の増幅器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出する帯域通過フィルタを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成する他方のフォトディテクタの光電流を増幅する第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力と前記第２の増幅器の出力の差を出力する減算器とをさらに有し、前記帯域通過フィルタは、該減算器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号列からクロックを抽出するクロック抽出回路と、前記クロック抽出回路から出力されるクロック信号に重畳された前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有し、前記同期検波回路は、前記低周波信号抽出回路から出力される前記第２の低周波信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光送信装置は、信号ビットレートと同一のクロック信号を生成するクロック信号生成回路と、該クロック信号生成回路より出力されるクロック信号で前記位相変調光の強度変調を行う強度変調器とを有し、前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器とを有し、前記微小変調信号成分検出回路は、前記モニタ用受光器から出力される強度変調光から前記第２の低周波信号が重畳されたクロックを抽出する狭帯域アンプと、抽出されたクロックから前記第２の低周波信号を抽出する電力検出回路を有し、前記同期検波回路は、前記電力検出回路の出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路と、前記データ再生回路の出力信号と識別前の信号との相関を検出する相関検出回路と、前記相関検出回路の出力から前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光伝送システムは、前記周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号により前記位相変調光を強度変調する強度変調手段と、前記周波数ｆ２の強度変調成分を検出する強度変調成分検出手段とを有し、前記微小変調信号成分検出回路は、検出された前記周波数ｆ２の前記強度変調成分に重畳されている周波数ｆ１の前記第２の低周波信号を抽出するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光送信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成して前記光送信装置の光源を直接強度変調する発振回路を有するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、該発振回路の出力信号で信号光を強度変調する強度変調器と、を有するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、該発振回路に接続された光増幅器とを具備し、該光増幅器の利得を前記発振回路により前記周波数ｆ２で変調するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器と、該モニタ用受光器から出力される強度変調光から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、前記バランス型検波回路に入力する前記変換された強度変調光の入力レベルを非対称にする入力レベル調整手段と、前記バランス型検波回路の出力信号から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路を有し、前記光受信装置は、さらに、前記データ再生回路の出力信号の論理を反転させて出力する論理反転回路と、前記データ再生回路の出力と前記論理反転回路の出力のいずれかを所定の論理指定信号に応じて選択的に出力する選択手段と、前記論理反転回路の出力が選択されたときに前記制御回路内の帰還誤差信号の極性を反転させる極性選択手段とを有し、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の前記中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の前記通過帯域波長とのずれの補正量を、前記マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数の１／２以下とするようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、さらに、前記マッハツェンダ干渉計の基板温度の状態を検出する温度検出回路と、該マッハツェンダ干渉計への帰還制御をＯＮ／ＯＦＦするループ開閉スイッチとを有し、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が適正範囲にない場合は前記帰還制御を行うループを開き、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が前記適正範囲にある場合は前記ループを閉じて前記帰還制御を行うようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記制御回路は、さらに、前記マッハツェンダ干渉計への帰還制御を行うループのロック状態を検出するロック検出回路と、前記ロック状態が前記ループのロックが外れたことを示しているときに前記ロック状態への再引き込みを行う再引き込み回路とを有し、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出しているときは通常の帰還制御を行い、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出していないときは前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に印加される駆動信号を掃引し、前記ロック検出回路が再びロック状態を検出したならば前記通常の帰還制御を行う状態に切り替えるようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記マッハツェンダ干渉計は独立した２つの位相調整端子を具備し、前記２つの位相調整端子の一方に前記微小変調信号発振回路の出力を印加し、前記２つの位相調整端子の他方に前記制御回路内の帰還誤差信号を印加するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光受信装置は、前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路とを有し、前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路のオフセット値を調整するようにしても良い。

本発明の光伝送システムにおいて、前記光送信装置は、主信号の変調をＯＮ／ＯＦＦする変調状態制御手段と、前記主信号の回線とは別に設けられた制御用回線を使って前記光受信装置と通信する第１の制御信号通信手段とを有し、前記光受信装置は、前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路と、前記制御用回線を使って前記光送信装置と通信する第２の制御信号通信手段とを有し、前記光伝送システム起動時に、前記光送信装置は、前記変調状態制御手段により前記主信号の変調をＯＦＦにして光キャリアのみを送信し、前記光受信装置は、前記光キャリア周波数検出手段により前記光送信装置から送られた前記光キャリアの周波数と、前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性との相対的な位置を検出して、前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路の前記オフセットを調整し、前記光受信装置はオフセット調整が完了したことを示す制御信号を前記第２の制御信号通信手段を使って前記光送信装置に伝え、前記光送信装置は該制御信号を受け取った後、前記主信号の変調をＯＮにするようにしても良い。

本発明の第１の態様による光送信装置は、差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅△φを０≦△φ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉した両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを有する光伝送システムの光送信装置であって、前記光送信装置は、信号ビットレートと同一のクロック信号を生成するクロック信号生成回路と、該クロック信号生成回路より出力されるクロック信号で前記位相変調光の強度変調を行う強度変調器とを有する。

本発明の第２の態様による光送信装置は、差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅△φを０≦△φ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉した両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを有する光伝送システムの光送信装置であって、前記光送信装置は、前記光送信装置の光源を直接強度変調する周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号を生成する発振回路を有する。

本発明の光受信装置は、差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅Δφを０≦Δφ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有する光伝送システムの光受信装置であって、前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉する両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計における２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型検波回路と、前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に周波数ｆ１の第１の低周波信号を印加する低周波信号発生回路と、前記バランス型検波回路から供給される信号から第２の低周波信号を検出する微小変調信号成分検出回路と、前記微小変調信号成分検出回路から出力される前記第２の低周波信号を前記低周波信号発生回路から出力される前記第１の低周波信号で同期検波することにより、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する同期検波回路と、前記ずれ量を修正するように前記２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を出力する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記位相調整端子を駆動するドライバ回路と、を有する。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号を分岐した信号のアイ開口をモニタした信号を出力するアイ開口モニタ回路と、前記アイ開口モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するとともにその内部に符号誤り検出機能を備えたデータ再生回路と、前記データ再生回路から出力される誤り検出数情報をモニタした信号を出力する誤り検出数モニタ回路と、前記誤り検出数モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記バランス型検波回路は等化増幅回路を有し、前記微小変調信号成分検出回路は、前記等化増幅回路の消費電流をモニタした信号を出力する消費電流モニタ回路と、前記消費電流モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計の前記２つの出力ポートをそれぞれ２つに分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された２つの光を干渉させる光結合手段と、該光結合手段から出力された光信号を電気信号に変換する光検波手段とを有し、前記微小変調信号成分検出回路は、前記光検波手段から出力される前記電気信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記マッハツェンダ干渉計のフリースペクトルレンジが主信号のクロックレートから若干シフトしており、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成している一方のフォトディテクタの光電流を増幅する第１の増幅器と、該第１の増幅器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出する帯域通過フィルタを有し、前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成する他方のフォトディテクタの光電流を増幅する第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力と前記第２の増幅器の出力の差を出力する減算器とをさらに有し、前記帯域通過フィルタは、該減算器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号列からクロックを抽出するクロック抽出回路と、前記クロック抽出回路から出力されるクロック信号に重畳された前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有し、前記同期検波回路は、前記低周波信号抽出回路から出力される前記第２の低周波信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路と、前記データ再生回路の出力信号と識別前の信号との相関を検出する相関検出回路と、前記相関検出回路の出力から前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号により前記位相変調光を強度変調する強度変調手段と、前記周波数ｆ２の強度変調成分を検出する強度変調成分検出手段とを有し、前記微小変調信号成分検出回路は、検出された前記周波数ｆ２の前記強度変調成分に重畳されている周波数ｆ１の前記第２の低周波信号を抽出するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記光受信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、該発振回路の出力信号で信号光を強度変調する強度変調器と、を有するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記光受信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、該発振回路に接続された光増幅器とを具備し、該光増幅器の利得を前記発振回路により前記周波数ｆ２で変調するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器と、該モニタ用受光器から出力される強度変調光から周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、前記バランス型検波回路に入力する前記変換された強度変調光の入力レベルを非対称にする入力レベル調整手段と、前記バランス型検波回路の出力信号から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路を有し、前記光受信装置は、さらに、前記データ再生回路の出力信号の論理を反転させて出力する論理反転回路と、前記データ再生回路の出力と前記論理反転回路の出力のいずれかを所定の論理指定信号に応じて選択的に出力する選択手段と、前記論理反転回路の出力が選択されたときに前記制御回路内の帰還誤差信号の極性を反転させる極性選択手段とを有し、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の前記中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の前記通過帯域波長とのずれの補正量を、前記マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数の１／２以下とするようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記マッハツェンダ干渉計の基板温度の状態を検出する温度検出回路と、該マッハツェンダ干砂計への帰還制御をＯＮ／ＯＦＦするループ開閉スイッチとを有し、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が適正範囲にない場合は前記帰還制御を行うループを開き、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が前記適正範囲にある場合は前記ループを閉じて前記帰還制御を行うようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記制御回路は、さらに、前記マッハツェンダ干渉計への帰還制御を行うループのロック状態を検出するロック検出回路と、前記ロック状態が前記ループのロックが外れたことを示しているときに前記ロック状態への再引き込みを行う再引き込み回路とを有し、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出しているときは通常の帰還制御を行い、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出していないときは前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に印加される駆動信号を掃引し、前記ロック検出回路が再びロック状態を検出したならば前記通常の帰還制御状態を行う状態に切り替えるようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記マッハツェンダ干渉計は独立した２つの位相調整端子を具備し、前記２つの位相調整端子の一方に前記微小変調信号発振回路の出力を印加し、前記２つの位相調整端子の他方に前記制御回路内の帰還誤差信号を印加するようにしても良い。

本発明の光受信装置において、前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路とを有し、前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路のオフセット値を調整するようにしても良い。

以上説明したように、本発明によれば、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式の光伝送システムにおいて、光受信装置が具備するマッハツェンダ干渉計の２つのアームの信号光の位相差を一定の周波数で変調し、その周波数成分の位相を検出することで、送信側の光源の光周波数に合致した、マッハツェンダ干渉計の最適な動作点に設定することが可能で、最良の受光特性を得ることができる。

［図１］本発明の第１実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図２］本発明の第２実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図３］本発明の第３実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図４］本発明の第４実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図５］本発明の第５実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図６］本発明の第６実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図７］本発明の第７実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図８］本発明の第８実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図９］本発明の第９実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１０Ａ］マッハツェンダ干渉計の入出力特性を示す図である。
［図１０Ｂ］マッハツェンダ干渉計の入出力特性を示す図である。
［図１０Ｃ］マッハツェンダ干渉計の入出力特性を示す図である。
［図１０Ｄ］マッハツェンダ干渉計の入出力ポート及び２つのＡｒｍの関係を示す図である。
［図１１］本発明に係る光伝送システムにおける光受信装置の基本構成を示すブロック図である。
［図１２］バランス型受光器出力の位相ずれ依存性を示す説明図である。
［図１３］本発明の第１０実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１４］本発明の第１１実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１５］本発明の第１２実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１６］本発明の第１３実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１７］本発明の第１４実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図１８］マッハツェンダ干渉計のＦＳＲシフトを示す図である。
［図１９］マッハツェンダ干渉計のＦＳＲシフト量と微小変調信号成分検出感度の関係を示す図である。
［図２０］マッハツェンダ干渉計のＦＳＲシフトによるアイ開口ペナルティを示す図である。
［図２１］本発明の第１５実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図２２］本発明の第１６実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図２３］本発明の第１７実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図２４］再引き込み機能付制御回路の構成を示すブロック図である。
［図２５］再引き込み機能付制御回路の三角波発生回路の動作を示す図である。
［図２６］ロック検出回路の構成を示すブロック図である。
［図２７］ロック検出回路と三角波発生回路の動作を示す図である。
［図２８］本発明の第１８実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図２９］本発明の第１９実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
［図３０］本発明の第２０実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…光送信装置 ２…光受信装置 １００…エンコーダ １０１…光源 １０２…変調器駆動回路 １０３…位相変調器 １０５…クロック信号生成回路 １０６…発振回路 １１０…変調状態制御回路 １１１…制御信号通信回路 ２００…ＤＰＳＫ符号復調用ＭＺＩ（マッハツェンダ干渉計） ２０１…位相調整端子 ２０２…バランス型受光器 ２０３…アンプ ２０４…データ再生回路 ２０５…クロック抽出回路 ２０７…コントローラ ２０９…論理反転回路 ２１０…モニタ用受光器 ２１１…狭帯域アンプ ２１２…差動回路 ２１３…フィルタ ２１４…アンプ ２１５…強度変調器 ２１６…発振回路 ２１７…光アンプ ２１８…発振回路 ２１９…光減衰器 ２２０…光分岐回路 ２２１…バランス型検波回路 ２２２…微小変調信号成分検出回路 ２２３…同期検波回路 ２２４…微小変調信号発振回路 ２２５…加算器 ２２６…ドライバ ２３１…アイ開口モニタ回路 ２３２…帯域通過フィルタ ２４１…誤り検出数モニタ回路 ２５１…消費電流モニタ回路 ２５２…トランスインピーダンス増幅器 ２５３…リミッティング増幅器 ２５４…抵抗 ２５５…アンプ ２６１…光分岐回路 ２６２…光分岐回路 ２６３…光結合回路 ２６４…フォトディテクタ ２６５…増幅回路 ２７１…抵抗 ２７２…増幅回路 ２７３…抵抗 ２７４…減算器 ２７５…増幅回路 ２８１…ＭＺＩウォームアップ検出回路 ２８２…ループ開閉スイッチ ２８４…ロック検出回路 ２８５…ループ再引き込み機能付制御回路 ２８６…ＭＺＩ温度モニタ ２８７…コンパレータ ２９１…位相調整端子 ２９２…微小変調動作点設定回路 ２９３…ドライバ ２９４…ＭＺＩオフセット設定回路 ２９５…光キャリア周波数検出回路 ２９７…制御信号通信回路 ２０８０…電力検出回路 ２８４１…抵抗 ２８４２…抵抗 ２８４３…抵抗 ２８４４…コンパレータ ２８４５…コンパレータ ２８４６…ＡＮＤ回路 ２８５１…三角波発生回路 ２８５２…増幅器 ２８５３…加算器 ２８５４…スイッチ ２８５５…コンパレータ ２８５６…スイッチ ２８５７…積分回路 ２８５８…抵抗 ２８５９…抵抗 Ｃ１…コンデンサ

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
本発明の実施形態の説明に先立ち、図１０Ａから図１０Ｄ，図１１，及び図１２を参照して本発明の原理を説明する。

既述した一つ目の課題の解決にあたって、信号光の波長と干渉計の通過帯域のずれの方向を検出するために、干渉計に設けた位相シフターに低周波信号を加え、この低周波信号のレベルもしくは位相を検出する。

図１０Ａ〜図１０Ｃに位相変調光を強度変調光に変換するマッハツェンダ干渉計（以下ＭＺＩと記す。）の入出力特性を示す。図１０Ａは、Ａｒｍ１，２の光の位相差に対する出力ｐｏｒｔ１，２の光強度を示したものである。図１０Ａの上側が出力ｐｏｒｔ２を示し、下側が出力ｐｏｒｔ１を示している。図１０Ｂ，図１０Ｃはそれぞれ入力ｐｏｒｔから出力ｐｏｒｔ１，２への透過率を入力光の周波数の関数として示したものである。図１０Ｄに示されるように、ＭＺＩ２００の入力ポート（Ｐｏｒｔ）から入力した位相変調光は、Ａｒｍ（アーム）１とＡｒｍ２に２分岐される。

信号ビットレートに対応するタイムスロット分の遅延をＡｒｍ２で与えられた後、両Ａｒｍの光は干渉して、出力ポート（Ｐｏｒｔ）から出力される。このときに、２つのＡｒｍの遅延差に出力ポートに出力される光強度は依存する。たとえば、出力ポート１では、位相差が０のときに、光強度は最大となり、位相差がπもしくは、−πのときに最小となる。つまり位相変調光の位相が２タイムスロット連続して０のときに出力ポート１の出力強度は最小となり、連続した２タイムスロットが０、πもしくはπ、０となったときに、出力強度は最大となる。

すなわち、この点がＭＺＩの最適な動作点となる。ここで両アームの遅延差が、何らかの要因で位相差０からずれると、光強度の最小値は増加し、逆に最大値は減少する。これにより光受信装置の受光感度の劣化が発生する。

ところで、ＭＺＩ２００の入出力特性を周波数軸でみると、繰り返し周波数が信号ビットレートに等しいフィルタ特性を持つ。両Ａｒｍの位相差が０で最大光強度となるように調整したときに、ＭＺＩの最大透過率を示す周波数が信号光の中心周波数と一致する。

図１１は、本発明に係る光伝送システムにおける光受信装置の基本構成を示している。同図において、光受信装置は、ＭＺＩ２００と、位相調整端子２０１と、バランス型検波回路２２１と、微小変調信号成分検出回路２２２と、同期検波回路２２３と、周波数ｆ１の低周波信号を発生する微小変調信号発振回路２２４と、加算器２２５を介して位相調整端子２０１にバイアス電圧を供給するコントローラ２０７とを有している。同期検波回路２２３は、乗算器やミキサーなどの振幅と位相情報を検出する回路でもよいし、位相比較器や位相検出回路などの位相情報を検出する回路でもよい。

バランス型検波回路２２１の出力信号は、図１２に示すように、ＤＰＳＫ符号復調用ＭＺＩ（以下、ＭＺＩと記す。）２００の最適動作点で振幅が最大となる。ＭＺＩ２００の一方のＡｒｍに設けられた位相調整端子２０１に電圧（あるいは電流）を印加するとＡｒｍ１とＡｒｍ２の位相差は変化するので出力光の最小値と最大値は変化する。

そこでこの位相調整端子２０１に微小変調信号発振回路２２４より周波数ｆ１の低周波信号を印加すると、ＭＺＩ２００の最適動作点（図中Ａ）では、周波数ｆ１の２倍の速さで最大値、最小値は変動する。これがたとえば、位相差が△φ１だけ変化し図中Ｂの点にずれると、出力電圧振幅は減少するとともに、低周波ｆ１の信号が重畳されている。

また、位相差が△φ２変化して動作点がＣにずれた場合にも同様に出力電圧振幅は減少し、周波数ｆ１の低周波信号が重畳されるが、Ｂ点と比較すると位相が反転していることがわかる。

そこで、バランス型検波回路２２１の出力から、そこに重畳されている周波数ｆ１の低周波信号を微小変調信号成分検出回路２２２により抽出し、該低周波信号を、周波数ｆ１の低周波信号を位相調整端子２０１に印加する微小変調信号発振回路２２４から出力される低周波信号で、同期検波回路２２３によって同期検波することで動作点のずれ（周波数軸で考えると、送信側の光源の中心周波数とＭＺＩ２００の通過帯域のずれにあたる）の方向を検出してＭＺＩ２００の位相調整端子２０１に加える電圧（あるいは電流）を制御する。

既述した２つ目の課題を解決するために、受信した信号を微小変調信号成分検出回路２２２内の図示しない識別器の後段に設置した論理反転回路を用いて、必要に応じて信号の論理を反転することでＭＺＩの通過帯域の変動量を従来の１／２以下とする。

図１０Ａ〜図１０Ｃでは、位相制御をしない初期状態で、ＭＺＩの動作点がπの位置にあったとすると、ＭＺＩの基板の温度を調整するか、位相調整を行って、動作点を位相差が０の点にシフトさせる必要がある。ところが、ＭＺＩの両Ａｒｍの出力の位相差がπの点を動作点に設定すればこの調整は不要となる。ただしこの場合には、出力される強度変調信号の論理が反転してしまう。そこでデータの識別再生後に信号の論理を再度反転させればもとの信号論理に戻ることになる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１実施形態に係る光伝送システムの構成を図１に示す。同図において、光伝送システムは、差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置１と、光送信装置１より伝送された位相変調光を受光して復調する光受信装置２とを備えている。

光送信装置１は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）符号の信号に変換するエンコーダ１００と、光源１０１と、変調器駆動回路１０２と、エンコーダ１００によって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅Δφを０≦Δφ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器１０３とを有している。

光受信装置２は、受信した光送信装置１からの位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉する両信号間の位相差を設定できる位相調整端子２０１を有するマッハツェンダ干渉計（ＤＰＳＫ符号復調用ＭＺＩ）２００と、該マッハツェンダ干渉計２００の２出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型検波回路２２１とを有している。

さらに、光受信装置２は、微小変調信号成分検出回路２２２，同期検波回路２２３，コントローラ２０７，微小変調信号発振回路２２４，加算器２２５，ドライバ２２６を有している。

微小変調信号成分検出回路２２２は、バランス型検波回路２２１から出力される信号を用いて、マッハツェンダ干渉計２００の位相調整端子２０１に印加される微小変調信号（周波数ｆ１）成分を検出して同期検波回路２２３に出力するとともに、バランス型検波回路２２１の出力からデータを識別して再生し、識別再生されたデータを光受信装置２の出力信号として出力する。

同期検波回路２２３は、微小変調信号成分検出回路２２２が検出した微小変調信号と微小変調信号発振回路２２４から直接入力される微小変調信号とを同期検波することにより、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出する。ここで検出された振幅と位相は、光信号キャリア周波数とマッハツェンダ干渉計の光周波数特性のずれから生じる誤差信号成分であり、この振幅と位相の信号はコントローラ２０７（一般的には、ループフィルタ＋ＰＩＤ制御）に供給される。

コントローラ２０７は、同期検波回路２２３から供給された信号に基づいて、上記ずれを修正するように２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号をバイアス信号として加算器２２５に出力する。加算器２２５は、バイアス信号に対して微小変調信号発振回路２２４から出力される微小変調信号を加算して、その加算信号をドライバ２２６に出力する。ドライバ２２６は加算信号に基づいてマッハツェンダ干渉計２００の位相調整端子２０１を駆動する。帰還ループは、この誤差信号成分を０にするように働き、最終的にマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムと光信号のキャリア周波数を一致させる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第２実施形態に係る光伝送システムの構成を図２に示す。本実施形態の光伝送システムが第１実施形態の光伝送システムと異なる点は、バランス型検波回路２２１がバランス型受光器２０２及びアンプ２０３により構成されていること、微小変調信号成分検出回路２２２により構成される回路の具体例としてデータ再生回路２０４、クロック抽出回路２０５及び電力検出回路２０８０により構成される回路を有していることである。その他の構成は第１実施形態の光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付している。なお、図２では図１に示したドライバ２２６の図示を省略している。

すなわち、光受信装置２は、バランス型受光器２０２と、バランス型受光器２０２から出力される信号を増幅するアンプ２０３と、アンプ２０３の出力からデータを識別し、再生するデータ再生回路２０４と、アンプ２０３を介してバランス型受光器２０２から出力される信号列からクロックを抽出するクロック抽出回路２０５と、ＭＺＩ２００の位相調整端子２０１に周波数ｆ１の低周波信号を印加する微小変調信号発振回路２２４と、クロック抽出回路２０５から出力されるクロック信号のパワーを検出することでクロック信号に重畳された周波数ｆ１の低周波信号を抽出する電力検出回路２０８０と、電力検出回路２０８０から出力される周波数ｆ１の低周波信号と微小変調信号発振回路２２４から出力される周波数ｆ１の低周波信号の位相を比較して光送信装置１から出力される位相変調光の中心波長とＭＺＩ２００の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する同期検波回路２２３と、前記ずれ量を修正するように前記２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を加算器２２５に出力するコントローラ２０７と、微小変調信号発振回路２２４の出力とコントローラ２０７の出力を加算して位相調整端子２０１に印加する加算器２２５とを有する。

クロック抽出回路２０５は、信号に含有されるクロック成分電力に比例したクロック電力となるように線形抽出である必要がある。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第３実施形態に係る光伝送システムの構成を図３に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第２実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、光受信装置２のデータ再生回路２０４の後段に、外部から入力される論理指定信号により信号の論理反転を行う論理反転回路２０９を追加した点、および、論理指定信号をコントローラ２０７に供給している点であり、その他の構成は図２に示した第２実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、光送信装置１については図示を省略している。

図３において、光受信装置２のデータ再生回路２０４は、バランス型受光器２０２から出力される信号列を識別再生し、論理反転回路２０９は、データ再生回路２０４の出力信号の論理を外部から入力される論理指定信号に基づいて、すなわち必要に応じて反転させ、出力する。

外部から入力される論理指定信号は、論理反転回路２０９に対して、データ再生回路２０４の出力信号と、論理反転回路２０９により論理反転された信号のいずれかを選択的に出力させる機能を有するが、この信号を出力する機能部を光受信装置の内部に設けてもよい。この論理指定信号、またはこの論理指定信号を生成する機能部は、本発明の選択手段に相当する。

論理反転回路２０９により必要に応じて論理反転することにより、前記光送信装置１から出力される位相変調光の中心波長と前記マッハツェンダ干渉計２００の通過帯域波長とのずれの補正量を、ＭＺＩ２００の通過帯域が光送信装置１から出力される位相変調光の中心波長で最大となる場合も最小となる場合も前記ＭＺＩ２００の繰り返し周波数の１／２以下とすることができる。

論理反転回路２０９は、ＥＸＯＲ（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）回路で構成するのが容易である。論理指定信号は、外部より入力されるが、この論理指定信号は光受信装置２の出力信号のフレーム情報を検出して自動的に指定すべき論理を判別して、生成することもできるし、コマンド等を手入力する方法もある。

上述したように、論理指定信号は、コントローラ２０７にも入力され、論理反転が必要なときには、位相調整端子２０１に印加するバイアス電圧の極性を反転させる（または通流させるバイアス電流の方向を反転させる）必要がある。

なお、図３では第２実施形態へ適用する場合について示したが、これ以外の実施形態へ適用するようにしても良い。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第４実施形態に係る光伝送システムの構成を図４に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第２実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、光送信装置１に、信号ビットレートと同一のクロック信号を生成するクロック信号生成回路１０５と、クロック信号生成回路１０５より出力されるクロック信号で強度変調を行う強度変調器１０４とを設け、光受信装置２に、クロック抽出回路の代わりに、ＭＺＩ２００における２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路２２０と、光分岐回路２２０に接続されたモニタ用受光器２１０と、モニタ用受光器２１０から出力される強度変調光から周波数ｆ１の低周波信号が重畳されたクロックを抽出する狭帯域アンプ２１１とを設け、電力検出回路２０８０が、狭帯域アンプ２１１の出力信号に基づいて、クロックに重畳されている周波数ｆ１の低周波信号を抽出し、同期検波回路２２３が電力検出回路２０８０の出力に基づいて光送信装置１から出力される位相変調光の中心波長とＭＺＩ２００の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知するようにした点であり、その他の構成は図２に示した第２実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

光送信装置１に設けた強度変調器１０４がクロック信号生成回路１０５より出力されるクロック信号で強度変調を行うことによりＲＺ−ＤＰＳＫ信号が生成される。

光送信装置１側で位相変調光を強度変調することで、光受信装置２ではクロック抽出回路を簡略化することができる。光送信装置１側で生成する光信号の変調符号は、ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫでもよい。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第５実施形態に係る光伝送システムの構成を図５に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第２実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、光受信装置２において、データ再生回路２０４の出力信号とデータ識別前の信号との相関、すなわち差分を検出する差動回路２１２をクロック抽出回路２０５に代えて設けた点であり、その他の構成は図２に示した第２実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。差動回路２１２は、本発明の相関検出回路に相当する。なお、光送信装置１については図示を省略している。

電力検出回路２０８０は、第２実施形態でクロック抽出回路２０５から出力されるクロック信号に重畳された周波数ｆ１の前記低周波信号を同期検波して抽出する代わりに、差動回路２１２により、データ再生回路２０４による識別再生前のデータ信号と識別再生後のデータ信号の相関を取り、差動回路２１２の出力から周波数ｆ１の低周波信号を抽出し、同期検波回路２２３は電力検出回路２０８０の出力に基づいて光送信装置１の位相変調光の中心波長とＭＺＩ２００の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する。

データ再生回路２０４におけるデータ識別再生前のデータ信号には、低周波ｆ１が重畳されているが識別再生後のデータ信号には低周波は重畳されていないので、差動回路２１２では、この差を検出すると低周波成分のみを検出することができる。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第６実施形態に係る光伝送システムの構成を図６に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第２実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、光送信装置１に、光源１０１を直接強度変調する前記周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号を生成する発振回路１０６を設け、かつ光受信装置２に、ＭＺＩ２００における２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路２２０と、該光分岐回路２２０に接続されたモニタ用受光器２１０と、モニタ用受光器２１０から出力される強度変調光から前記周波数ｆ１の低周波信号が重畳された周波数ｆ２の成分を抽出するアンプ２１４及びフィルタ２１３とをクロック抽出回路２０５に代えて設けた点であり、その他の構成は図２に示した第２実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

電力検出回路２０８０は、第２実施形態におけるクロック抽出回路２０５から出力されるクロック信号に重畳された周波数ｆ１の低周波信号を同期検波して抽出する代わりに、フィルタ２１３から出力される周波数ｆ２の成分に重畳されている周波数ｆ１の低周波信号を抽出し、同期検波回路２２３は電力検出回路２０８０の出力に基づいて光送信装置１から出力される位相変調光の中心波長とＭＺＩ２００の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する。
アンプ２１４及びフィルタ２１３は本発明の信号検出手段に相当する。

ここでは光送信装置１では、光源１０１の出力を発振回路１０６の出力信号により周波数ｆ２で強度変調している。このとき周波数ｆ２は、周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さとする必要があり、また伝送路途中に設置される光アンプの低域遮断域よりも高域の周波数を選択する必要がある。
光送信装置１の出力信号光に重畳された周波数ｆ２の強度変調成分に、光受信装置２のＭＺＩ２００で周波数ｆ１が重畳され、出力される。

モニタ用受光器２１０では、ＭＺＩ２００の片ポートより分岐された光信号を検波し、アンプ２１４で増幅した後、フィルタ２１３でそこに重畳されている周波数ｆ２の信号を検出する。
この方式の利点はモニタ用受光器および後段のアンプ、電力検出回路、同期検波回路などに高周波特性のすぐれた製品を使用しなくても可能なことである。

ところで送信側で強度変調した強度変調成分は、バランス型受光器２０２では出力されないのでデータ再生回路２０４における信号再生には大きな影響を与えない。ただし、バランス型受光器２０２への２つの入力信号レベルは一致させる必要がある。図６に示す光伝送システムでは、片ポートにモニタ端子を設けているのでこの分の損失と同等の損失を他方のポートにも加える必要はある。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第７実施形態に係る光伝送システムの構成を図７に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第６実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、送信側の光源を強度変調する代わりに、光受信装置２に、周波数ｆ２の信号を生成する発振回路２１６と、発振回路２１６の出力信号で信号光を強度変調する強度変調器２１５とを設けた点であり、その他の構成は図６に示した第６実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、光送信装置１については図示を省略している。

ここでは、受信装置２の入力段に強度変調器２１５を設置して、発振回路２１６から出力される周波数ｆ２の信号で強度変調している。この強度変調器２１５はたとえば、ＬＮ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）変調器、ＡＯ（ＡｃｏｕｓｔｏＯｐｔｉｃ）変調器、電界吸収型変調器のいずれでもよい。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第８実施形態に係る光伝送システムの構成を図８に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第７実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、光受信装置２における強度変調器２１５の代わりに、光アンプ２１７を設けて、光アンプ２１７の利得を、周波数ｆ２の信号を生成する発振回路２１８により周波数ｆ２で変調するようにした点であり、その他の構成は図７に示した第７実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、光送信装置１については図示を省略している。

変調器を用いると挿入損失によるＳＮ比劣化が問題となるので、本実施形態では、光アンプ２１７の利得を変調するようにしている。特に、光アンプを用いる場合は、ＷＤＭシステムへの適用を考えると、受信アンプで一括して変調できるので効果的である。

第７実施形態、第８実施形態のいずれにおいても、ここで強度変調しても強度変調成分はバランス型受光器２０２では出力されないので、信号再生には大きな影響を与えない。ただし、バランス型受光器２０２への２つの入力信号レベルは一致させる必要がある。図では、片ポートにモニタ端子を設けているのでこの分の損失と同等の損失を他方のポートにも加える必要はある。

［第９実施形態］
本発明の第９実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第９実施形態に係る光伝送システムの構成を図９に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第８実施形態に係る光伝送システムと構成上、異なるのは、受信装置２は、前記光分岐回路２２０と前記モニタ用受光器２１０とを具備するかわりに、バランス型受光器２０２に入力される、変換された強度変調光の入力レベルを非対称にする入力レベル調整手段を設けた点であり、その他の構成は図８に示した第８実施形態に係る光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、光送信装置１については図示を省略している。

光送信装置１側、もしくは光受信装置２側において、周波数ｆ２で強度変調された信号光は、バランス型受光器２０２の２つの入力ポートに入力される平均信号パワーが同一であれば出力されない。言い換えれば、故意に一方の入力ポートの入力平均パワーを少なくすれば強度変調成分を検出できる。
本実施形態では、そのための光減衰器２１９を一方の入力ポートに接続している。光減衰器２１９は、本発明の入力レベル調整手段に相当する。

バランス型受光器２０２で検出した周波数ｆ２の強度変調成分はフィルタ２１３を介して電力検出回路２０８０に入力され、ＭＺＩ２００の制御に用いられる。データ再生回路２０４の入力端には、コンデンサＣ１を接続してこの強度変調成分を遮断することによりデータ再生回路２０４における信号識別再生には大きな影響を与えることはない。

なお、上述した第６〜第９実施形態では、周波数ｆ２による強度変調について３通り（光送信装置１における光源の直接強度変調，強度変調器を用いた光受信装置１での強度変調，光アンプを用いた光受信装置１での強度変調），周波数ｆ２の検出について２通り（ＭＺＩ２００の一方のポートのモニタ，バランス型受光器２０２の一方の入力ポートへの光減衰器２１９の接続）挙げたが、第６〜第９実施形態で説明した構成に限られるわけではなく、両者を任意に組み合わせても良い。

［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１０実施形態に係る光伝送システムの構成を図１３に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、図２などと同様に、バランス型検波回路２２１をバランス型受光器２０２及びアンプ２０３で構成していること、および、微小変調信号成分検出回路２２２が、アンプ２０３の出力からデータを識別して再生するデータ再生回路２０４と、バランス型検波回路２２１から出力される主信号のアイパターンの開口をモニタするアイ開口モニタ回路２３１と、微小変調信号成分（ｆ１）を通過させる帯域通過フィルタ２３２で構成されていることである。その他の構成は図１に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

信号光のキャリア周波数が、マッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、バランス型受光器２０２で検波されてアンプ２０３から出力される主信号の振幅が小さくなるか、もしくは、Ｓ／Ｎが劣化する。従って、アイ開口モニタ回路２３１により主信号のアイ開口をモニタし、帯域通過フィルタ２３２により微小変調信号成分（ｆ１）を抽出することによって、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出することができる。この信号を同期検波回路２２３で同期検波することにより誤差信号を抽出でき、この誤差信号でフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。
本実施形態の最大の利点は、必ずアイ開口が最大の点に安定させることができることである。

［第１１実施形態］
本発明の第１１実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１１実施形態に係る光伝送システムの構成を図１４に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、バランス型検波回路２２１をバランス型受光器２０２及びアンプ２０３で構成していること、および、微小変調信号成分検出回路２２２が、アンプ２０３の出力からデータを識別して再生するとともにその内部に符号誤り検出機能を具備するデータ再生回路２０４と、その誤り検出数をモニタする誤り検出数モニタ回路２４１と、図１３に示した帯域通過フィルタ２３２とで構成されていることである。その他の構成は図１に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

信号光のキャリア周波数が、マッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、データ再生回路２０４で再生したデータに符号誤りが生じる。従って、この符号誤りの誤り検出数を誤り検出数モニタ回路２４１でモニタし、帯域通過フィルタ２３２により微小変調信号成分（ｆ１）を抽出することによって、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出することができる。この信号を同期検波回路２３２で同期検波することにより誤差信号成分を抽出でき、この誤差信号成分をフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。

なお、上述した説明では符号誤りの検出数を用いたが、これに代えて符号誤りの訂正数を用いるようにしても良い。
本実施形態の最大の利点は、必ず符号誤り率が最小となる点に安定させることができることである。

［第１２実施形態］
本発明の第１２実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１２実施形態に係る光伝送システムの構成を図１５に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、バランス型検波回路２２１がバランス型受光器２０２とアンプ２０３に相当する等価増幅回路とで構成されていること、微小変調信号成分検出回路２２２が、等価増幅回路の出力からデータを識別して再生するデータ再生回路２０４と、バランス型検波回路２２１を構成する等価増幅回路の消費電流をモニタする消費電流モニタ回路２５１と、図１３に示した帯域通過フィルタ２３２で構成されていることである。

等価増幅回路は、一般的にトランスインピーダンス増幅器２５２（ＴＩＡ）とリミッティング増幅器（ＬＩＭ）２５３により構成される。また、消費電流モニタ回路２５１は、リミッティング増幅器２５３の電源端子と電源の間に挿入された抵抗２５４と、この電源端子の電圧を増幅して出力するアンプ２５５から構成される。その他の構成は図１３に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

信号光のキャリア周波数が、マッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、等価増幅回路へ入力される主信号の振幅が小さくなる。等価増幅回路を構成するトランジスタ増幅回路は、一般に入力信号電圧（電流）が＋側に振れたときと−側に振れたときでトランジスタに流れる電流値が非対称であるため、トランジスタ増幅回路への入力信号の振幅によって消費電流が異なることになる。

従って、消費電流モニタ回路２５１により等価増幅回路の消費電流をモニタし、帯域通過フィルタ２３２により微小変調信号成分（ｆ１）を抽出することによって、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出することができる。この信号を同期検波回路２２３により同期検波することにより誤差信号成分を抽出でき、この誤差信号成分をフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。

本実施形態の最大の利点は、主信号に与える影響が大きい主信号分岐を用いることなく、主信号のピークを検出できることである。

［第１３実施形態］
本発明の第１３実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１３実施形態に係る光伝送システムの構成を図１６に示す。本実施形態に係る光伝送システムが第１実施形態と異なるのは次の点である。

すなわち、バランス型検波回路２２１は、マッハツェンダ干渉計２００の２つの出力アームにそれぞれ設けられた光分岐回路２６１及び２６２と、これら分岐回路によって分岐された２つの光信号を結合させる光結合回路２６３と、バランス型受光器２０２と、アンプ２０３と、光結合回路２６３で結合させた光を検波するフォトディテクタ２６４と、フォトディテクタ２６４から出力される電気信号を増幅する増幅回路２６５とで構成されている。

また、微小変調信号成分検出回路２２２は、アンプ２０３の出力からデータを識別して再生するデータ再生回路２０４と、増幅回路２６５から出力される微小変調信号成分（ｆ１）を通過させる帯域通過フィルタ２３２とで構成されている。このとき、分岐されて再結合される２つの光経路は、ビットに対して等長であり光位相に対しては逆相である。その他の構成は図１に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

信号光のキャリア周波数が、マッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、マッハツェンダ干渉計２００の２つの出力ポートに出力される光は、マーク側のピークパワーが減少し、スペース側のピークパワーが増加する。光分岐回路２６１及び２６２ならびに光結合回路２６３を用いてこの２つの光を等長かつ逆相で干渉させることにより、信号光のキャリア周波数がマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、ピークパワーの減少したマーク側の光とピークパワーが増加したスペース側の光が逆相で干渉するので、干渉した光のピークパワー及び平均パワーが減少することになる。このパワー変動をフォトディテクタ２６４で検出し、増幅回路２６５を介して帯域通過フィルタ２３２により微小変調信号成分（ｆ１）を抽出することで、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出することができる。この信号を同期検波回路２２３で同期検波することにより誤差信号成分を抽出でき、この誤差信号成分をフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。

本実施形態の最大の利点は、電気領域での主信号分岐を行わず、比較的低速（ｆ１）のフォトディテクタで微小変調信号成分を検出できることである。

［第１４実施形態］
本発明の第１４実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１４実施形態に係る光伝送システムの構成を図１７に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、バランス型受光器２０２，アンプ２０３，及び、正（＋）電源からバランス型受光器２０２に対してバイアス電圧を印加するための抵抗２７１によりバランス型検波回路２２１を構成していること、および、アンプ２０３の出力からデータを識別して再生するデータ再生回路２０４とバランス型受光器２０２を構成する一方のフォトディテクタに流れる光電流を検出して増幅する増幅回路２７２と図１３に示した帯域通過フィルタ２３２とで微小変調信号成分検出回路２２２を構成していること、および、マッハツェンダ干渉計２００のＦＳＲ（フリースペクトルレンジ）が主信号のクロックレートより若干（すなわち、後述するように主信号のペナルティが無視できる範囲内の所定量）大きめに設定してあることである。

なお、例えば図１３〜図１６においても実際には抵抗２７１が設けられているが、これらの図における動作には直接関係していなかったため、図示を省略していた。その他の構成は図１に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ＤＰＳＫ−ＤＤ方式を用いたシステムでは、光信号変調帯域がマッハツェンダ干渉計のＦＳＲと比べて広く、光キャリア周波数がマッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークもしくはボトムからずれてもほとんど光パワーの変化はない。従って、光信号に重畳された微小変調信号成分の検出が困難になる。特に、ＲＺ系のＤＰＳＫ信号はＮＲＺ系のＤＰＳＫ信号に比べて変調スペクトルが広く、より検出が困難である。本実施形態では、マッハツェンダ干渉計２００のＦＳＲを主信号クロックレートからペナルティが出ない程度に大きくすることによって、相対的に光信号変調帯域が狭まったのと等価になり、微小変調信号成分を容易に検出できるようになる。

図１８は、マッハツェンダ干渉計２００のＦＳＲシフトを示す図である。ＭＺＩ透過特性１が主信号クロックレートと等しいＦＳＲ（図中のＦＳＲ１（基準））を有するマッハツェンダ干渉計の光周波数特性であり、ＭＺＩ透過特性２が主信号クロックレートより若干大きいＦＳＲ（図中のシフトしたＦＳＲ２）を有するマッハツェンダ干渉計の光周波数特性である。なお、ＦＳＲシフト量はＦＳＲ２−ＦＳＲ１で求められる。

図１９は、ＦＳＲシフト量と微小変調信号成分検出感度（光パワー平均値変動量／平均値）の関係を示す図である。ＦＳＲシフト量を大きくしていくと光パワー平均値の変動量が増加していくことが分かる。

また、図２０は、ＦＳＲシフトによる主信号のアイ開口ペナルティを示す図である。ビットレートの１０％以内くらいであればアイ開口ペナルティを０．１ｄＢ以下に抑えられることが分かる。よって、ＦＳＲを主信号のクロックレートより若干大きめに設定することにより、主信号にほとんどペナルティを与えることなく主信号の平均光パワーを検出し、その信号を同期検波回路２２３で同期検波することにより誤差信号成分を抽出でき、この誤差信号成分をフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。

本実施形態の最大の利点は、電気領域での主信号分岐を行わず、バランス型受光器２０２の電源端子から得られる比較的低速（ｆ１）の信号で制御を行うことができることである。

［第１５実施形態］
本発明の第１５実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１５実施形態に係る光伝送システムの構成を図２１に示す。本実施形態に係る光伝送システムが第１４実施形態と異なるのは、バランス型受光器２０２の片側（正電源側）のフォトディテクタの電源端子からだけ信号を取り出すのではなく、抵抗２７３を介して負電源に接続されたバランス型受光器２０２のもう片側のフォトディテクタの光電流を増幅回路２７５で検出することにより、両側のフォトディテクタの電源端子から信号を取り出し、減算器２７４で取り出した２本の信号の差分を求め、この差分で第１４実施形態と同様に帰還制御を行うことである。その他の構成は図１７に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。主信号と同様に制御用帰還信号もバランス型検波することにより、検出感度をより高くできる。

本実施形態の最大の利点は、電気領域での主信号分岐を行わず、バランス型受光器２０２の電源端子から得られる比較的低速（ｆ１）の信号で制御を行うことができ、かつ検出感度が比較的高いことである。

［第１６実施形態］
本発明の第１６実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１６実施形態に係る光伝送システムの構成を図２２に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、微小変調信号成分検出回路２２２の後段に論理反転回路２０９が接続されていることである。本実施形態は第３実施形態の技術思想を第１実施形態に適用した場合について示したものであって、論理反転回路２０９は図３に示したものと同じであるため、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の最大の利点は、マッハツェンダ干渉計の位相調整端子に印加する初期の設定値の最大値を、論理反転回路を用いない場合の１／２以下に低減できることである。

［第１７実施形態］
本発明の第１７実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１７実施形態に係る光伝送システムの構成を図２３に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、光受信装置２が、マッハツェンダ干渉計２００の温度状態からウォームアップ状態を検出するＭＺＩウォームアップ検出回路２８１と、マッハツェンダ干渉計２００への帰還制御を行う制御ループを開閉することによりマッハツェンダ干渉計２００への帰還制御をＯＮ／ＯＦＦできるループ開閉スイッチ２８２と、微小変調信号成分検出回路２２２が検出した微小変調信号の位相と微小変調信号発振回路２２４から出力される微小変調信号の位相を比較して誤差信号を出力する同期検波回路２２３と、同期検波回路２２３からの誤差信号に基づいて制御ループのロック状態を検出した場合にロック検出信号を出力するロック検出回路２８４と、制御ループの光周波数ロックが外れた場合の再引き込み機能を有するループ再引き込み機能付制御回路２８５とを有することである。

また、ＭＺＩウォームアップ検出回路２８１は、マッハツェンダ干渉計２００の基板の温度をモニタして該温度に対応する電圧を出力するＭＺＩ温度モニタ２８６と、ＭＺＩ温度モニタ２８６からの出力電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１を比較して基板の温度が適正範囲にあるかどうかを示す比較結果を示す信号をループ開閉スイッチ２８２に出力するコンパレータ２８７を有している。

マッハツェンダ干渉計は、全体の温度を一定にして使用するため、システムの起動時に温度が設定値まで達するのにある程度の時間がかかる。このときマッハツェンダ干渉計の光周波数特性は激しく流れており（ドリフトしており）、ここで制御をかけようとすると暴走する危険がある。従って、本実施形態では、マッハツェンダ干渉計２００のウォームアップが終了してから制御ループを閉じることにしており、これによって不要な不安定要因を取り除くことができる。

また、何か予期せぬ外乱で光周波数ロックが外れた場合、ロック検出回路２８４とループ再引き込み機能付制御回路２８５を用いることにより、外乱が収まった後、再びロック状態にもっていくことができる。

図２４は、ループ再引き込み機能付制御回路２８５の構成例を示す。ループ再引き込み機能付制御回路２８５は、ロック検出信号および誤差信号に基づいて動作する三角波発生回路２８５１，誤差信号を増幅する増幅器２８５２，増幅器２８５２の出力と三角波発生回路２８５１の出力を加算して出力する加算器２８５３を有している。

また、三角波発生回路２８５１は、ロック検出信号に従って基準電圧Ｖｒｅｆと接地とを切り替えるスイッチ２８５４と、後述する信号Ｂおよび信号Ｃを比較して比較結果を出力信号Ａおよびその反転出力信号として出力するコンパレータ２８５５と、スイッチ２８５４に連動して動作するスイッチであってロック検出信号に従って誤差信号とコンパレータ２８５５の出力信号Ａとを切り替えるスイッチ２８５６と、スイッチ２８５４及びスイッチ２８５６を介して供給される２つの信号の差を積分する積分回路２８５７と、コンパレータ２８５５の反転出力信号を分圧して信号Ｃを生成する抵抗２８５８及び２８５９とを有している。

ロック検出信号が検出されている場合は、スイッチ２８５４により積分回路２８５７の一方の入力を基準電圧Ｖｒｅｆに接続するとともに、スイッチ２８５６により積分回路２８５７の他方の入力ヘ誤差信号を供給することにより、積分回路２８５７のループを閉じて通常の帰還制御状態になる。これによって、誤差信号が基準電圧Ｖｒｅｆとなるように、基準電圧Ｖｒｅｆに対する誤差信号のずれが積分される。また、ロック検出信号が検出されない場合は、スイッチ２８５４により積分回路２８５７の一方の入力を接地するとともに、スイッチ２８５６によりコンパレータ２８５５の出力（出力信号Ａ）と積分回路２８５７の他方の入力を接続することで、積分ループを開くとともに、コンパレータ２８５５と積分回路２８５７によって三角波を発生させる。

図２５は三角波発生回路２８５１の動作を示す図である。上述したように、出力信号Ａはコンパレータ２８５５の出力、信号Ｃは出力信号Ａの反転出力をコンパレータ２８５５の入力側に折り返している信号、信号Ｂは積分器２８５７からの三角波出力である。コンパレータ２８５５では、信号Ｂと信号Ｃの比較により、信号Ｂが信号Ｃを超えたことを検出して出力信号Ａと信号Ｃを反転するという動作を繰り返し、信号Ｂのような三角波を出力できる。

図２６は、ロック検出回路２８４の構成例を示す。図示したロック検出回路２８４は、正負電源間を分圧して上述した基板温度の適正範囲の上限値及び下限値にそれぞれ相当する電圧ＶＨ及びＶＬを出力する抵抗２８４１〜２８４３，ロック検出回路２８４に入力される電圧Ｖｐｃと電圧ＶＨを比較するコンパレータ２８４４と、電圧Ｖｐｃと電圧ＶＬを比較するコンパレータ２８４５，コンパレータ２８４４及び２８４５の論理積を演算するＡＮＤ回路２８４６を有している。このロック検出回路は、図２３に示した同期検波回路２２３からの誤差信号の電圧である電圧Ｖｐｃが電圧ＶＨと電圧ＶＬの間にあればロックと判断する閾値回路である。

図２７は、ロック検出回路２８４と三角波発生回路２８５１の動作を示す図である。ロックが外れたとロック検出回路２８４が判断した場合、ループ再引き込み機能付制御回路２８５の動作は三角波発生回路の動作に切り替わり、図のように三角波で位相調整端子２０１（図２３参照）に印加される電流を掃引する。掃引しながら同期検波回路２２３の出力電圧が電圧ＶＨと電圧ＶＬの間のロック判定領域に入ったならば、ループ再引き込み機能付制御回路２８５の動作は三角波発生回路の動作から積分回路の動作にスイッチして制御ループを閉じる。

本実施形態の最大の利点は、制御回路が不安定な状態になりにくく、ロックが外れても再びロック状態にすることができることである。なお、図２３では第１実施形態へ適用した場合について示したが、これ以外の実施形態へ適用するようにしても良い。

［第１８実施形態］
本発明の第１８実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１８実施形態に係る光伝送システムの構成を図２８に示す。本実施形態に係る光伝送システムが第１実施形態と異なるのは、マッハツェンダ干渉計２００がその２つのアームにそれぞれ２つの位相調整端子（すなわち、上述した位相調整端子２０１に加えて位相調整端子２９１）を持ち、その一方（図では位相変調端子２９１）に微小変調信号を印加し、他方（図では位相変調端子２０１）には帰還制御信号（帰還誤差信号）を印加することである。

具体的には、加算器２２５が設けられていないこと、基準信号Ｖｒｅｆ２と微小変調信号発振回路２２４の出力を比較して微小変調信号の動作点を設定するための信号を出力する微小変調動作点設定回路２９２と、微小変調動作点設定回路２９２の出力に基づいて位相調整端子２９１を駆動するドライバ２９３と、基準電圧Ｖｒｅｆ３と同期検波回路２２３の出力を比較して帰還制御信号の動作点を決定するための信号を出力するＭＺＩオフセット設定回路２９４とを設けている。その他の構成は図１に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

例えば、アームの光位相調整手段に熱光学効果を使ったマッハツェンダ干渉計では、駆動回路の動作点によって位相調整効率が異なる。微小変調信号と帰還制御信号が加算器２２５で加算されて同じ位相調整端子に接続されると、帰還制御信号の大きさによって微小変調の効率が変化するため、ループの安定動作やペナルティの見積が大変難しくなる。本実施形態では、微小変調用と帰還制御用の位相調整端子を分割することにより、上記問題点を解決することができる。さらに、微小変調信号と帰還制御信号の動作点を決定するため、基準電圧の設定回路として微小変調動作点設定回路２９２とＭＺＩオフセット設定回路２９４を設けることにより、それぞれの動作点を独立に調整することが可能となる。

なお、本実施形態では、マッハツェンダ干渉計２００の２つのアームにそれぞれ位相調整端子２０１及び２９１を設けた。しかし、電極を分割すればこれら位相調整端子を設けるのと同様のことが実現できるため、片側のアームに複数の電極を設けそれぞれに微小変調信号と帰還制御信号を印加しても良い。

本実施形態の最大の利点は、微小変調信号を常に安定した効率で印加できることである。なお、図２８では第１実施形態へ適用した場合について示したが、これ以外の実施形態へ適用するようにしても良い。

［第１９実施形態］
本発明の第１９実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１９実施形態に係る光伝送システムの構成を図２９に示す。本実施形態に係る光伝送システムが第１８実施形態と異なるのは、光受信装置２に、検波された受信信号光から、光キャリア周波数とマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出回路２９５を有することである。その他の構成は図２８に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

第１３〜第１５実施形態のように、光信号の平均パワー最大値の点に、マッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムを設定するような制御を行う場合、光変調信号の光スペクトルの非対称性によって制御安定点が必ずしも光キャリアの周波数に合致しない場合が考えられる。本実施形態では、光キャリア周波数検出回路２９５によって光キャリアの位置を検出し、その点にマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークもしくはボトムを安定化させるようにＭＺＩオフセット設定回路２９４にオフセット値を与える。

なお、光キャリア周波数検出回路２９５は、キャリアのない変調信号からキャリアの位置を見つけなければならないため、例えば、ファブリペロー共振器をスキャンして光スペクトルの最小点を２つ見つけ、その２つの周波数の中間点を光キャリア周波数とする方法を用いることなどが考えられる。

本実施形態の最大の利点は、光変調信号スペクトルが非対称であっても、マッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークもしくはボトムを光キャリア周波数に合致させることができることである。なお、図２９では第１実施形態を基にした第１８実施形態へ適用した場合について示したが、これ以外の実施形態を基にした構成に適用しても良い。

［第２０実施形態］
本発明の第２０実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第２０実施形態に係る光伝送システムの構成を図３０に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１９実施形態と異なるのは、光送信装置１が、主信号の変調をＯＮ／ＯＦＦできる変調状態制御回路１１０と、主信号の回線とは別に設けられた制御用回線を用いて光受信装置２との間で制御信号のやり取りを行う制御信号通信回路１１１とを有すること、また、光受信装置２が、上記の制御用回線を用いて光送信装置１との間で制御信号のやり取りを行う制御信号通信回路２９７を有することである。その他の構成は図２９に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

光送信装置１で主信号の変調をＯＦＦにできることにより、無変調の光キャリアのみ受信側に送信することができ、光受信装置２では、この光キャリアを使って容易に光キャリア周波数を知ることができる。受信側では、光キャリア周波数検出回路２９５が、制御信号通信回路２９７を介して受信したこの光キャリア周波数に関する情報を用いて、光キャリア周波数とマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークもしくはボトムの周波数を一致させるように、ＭＺＩオフセット設定回路２９４にオフセット値を与える。

具体的な動作としては、光伝送システムの起動時に、光送信装置１が主信号の変調をＯＦＦにして光キャリアのみを送信する。光受信装置２は、光送信装置１から送られた光キャリア周波数とマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性との相対的な位置を検出して、光キャリア周波数の位置とマッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるようにＭＺＩオフセット設定回路２９４のオフセット値を調整する。次いで、光受信装置２はオフセット調整が完了したことを示す制御信号を制御信号通信回路２９７から光送信装置１に伝える。光送信装置１は制御信号通信回路１１１を介して制御信号を受け取った後、変調状態制御回路１１０が変調器駆動回路１０２を制御して主信号の変調をＯＮにする。

本実施形態の最大の利点は、光変調信号スペクトルが非対称であっても、容易に光キャリア周波数を検出でき、マッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークもしくはボトムを光キャリア周波数に合致させることができることである。なお、図３０では第１実施形態を基にした第１９実施形態へ適用した場合について示したが、これ以外の実施形態を基にした構成に適用しても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明してきたが、これら実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明がこれら実施形態に限定されるものでないことは明らかである。したがって、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加，省略，置換，その他の変更を行うようにしても良い。

本発明はＤＰＳＫ−ＤＤ方式等を採用した光伝送システム、光伝送システムの光送信装置及び光受信装置であって、光受信装置が具備するマッハツェンダ干渉計の２つのアームの信号光の位相差を一定の周波数で変調し、その周波数成分の位相を検出することで、送信側の光源の光周波数に合致した、マッハツェンダ干渉計の最適な動作点に設定することが可能で、最良の受光特性を得ることができる。

[第１２実施形態]
本発明の第１２実施形態に係る光伝送システムについて説明する。本発明の第１２実施形態に係る光伝送システムの構成を図１５に示す。本実施形態に係る光伝送システムが、第１実施形態と異なるのは、バランス型検波回路２２１がバランス型受光器２０２とアンプ２０３に相当する等化増幅回路とで構成されていること、微小変調信号成分検出回路２２２が、等化増幅回路の出力からデータを識別して再生するデータ再生回路２０４と、バランス型検波回路２２１を構成する等化増幅回路の消費電流をモニタする消費電流モニタ回路２５１と、図１３に示した帯域通過フィルタ２３２で構成されていることである。

等化増幅回路は、一般的にトランスインピーダンス増幅器２５２（ＴＩＡ）とリミッティング増幅器（ＬＩＭ）２５３により構成される。また、消費電流モニタ回路２５１は、リミッティング増幅器２５３の電源端子と電源の間に挿入された抵抗２５４と、この電源端子の電圧を増幅して出力するアンプ２５５から構成される。その他の構成は図１３に示した光伝送システムと同一であるので同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

信号光のキャリア周波数が、マッハツェンダ干渉計２００の光周波数特性のピークまたはボトムからずれると、等化増幅回路へ入力される主信号の振幅が小さくなる。等化増幅回路を構成するトランジスタ増幅回路は、一般に入力信号電圧（電流）が＋側に振れたときと−側に振れたときでトランジスタに流れる電流値が非対称であるため、トランジスタ増幅回路への入力信号の振幅によって消費電流が異なることになる。

従って、消費電流モニタ回路２５１により等化増幅回路の消費電流をモニタし、帯域通過フィルタ２３２により微小変調信号成分（ｆ１）を抽出することによって、マッハツェンダ干渉計２００を通過した光信号に重畳された微小変調信号成分の振幅と位相を検出することができる。この信号を同期検波回路２２３により同期検波することにより誤差信号成分を抽出でき、この誤差信号成分をフィードバックすることによって所望の状態にロックすることができる。

Claims (43)

1. 差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、
   前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅Δφを０≦Δφ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、
   前記光受信装置は、
   受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉する両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、
   該マッハツェンダ干渉計における２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型検波回路と、
   前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に周波数ｆ１の第１の低周波信号を印加する低周波信号発生回路と、
   前記バランス型検波回路から供給される信号から第２の低周波信号を検出する微小変調信号成分検出回路と、
   前記微小変調信号成分検出回路から出力される前記第２の低周波信号を前記低周波信号発生回路から出力される前記第１の低周波信号で同期検波することにより、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する同期検波回路と、
   前記ずれ量を修正するように前記２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を出力する制御回路と、
   前記制御信号に基づいて前記位相調整端子を駆動するドライバ回路と、
   を有することを特徴とする光伝送システム。
2. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号を分岐した信号のアイ開口をモニタした信号を出力するアイ開口モニタ回路と、前記アイ開口モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
   前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するとともにその内部に符号誤り検出機能を備えたデータ再生回路と、前記データ再生回路から出力される誤り検出数情報をモニタした信号を出力する誤り検出数モニタ回路と、前記誤り検出数モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
   前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
4. 前記バランス型検波回路は等化増幅回路を有し、
   前記微小変調信号成分検出回路は、前記等化増幅回路の消費電流をモニタした信号を出力する消費電流モニタ回路と、前記消費電流モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
   前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
5. 前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計の前記２つの出力ポートをそれぞれ２つに分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された２つの光を干渉させる光結合手段と、該光結合手段から出力された光信号を電気信号に変換する光検波手段とを有し、
   前記微小変調信号成分検出回路は、前記光検波手段から出力される前記電気信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタを有し、
   前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
6. 前記マッハツェンダ干渉計のフリースペクトルレンジが主信号のクロックレートから若干シフトしており、
   前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成している一方のフォトディテクタの光電流を増幅する第１の増幅器と、該第１の増幅器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出する帯域通過フィルタを有し、
   前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
7. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成する他方のフォトディテクタの光電流を増幅する第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力と前記第２の増幅器の出力の差を出力する減算器とをさらに有し、
   前記帯域通過フィルタは、該減算器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出することを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
8. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号列からクロックを抽出するクロック抽出回路と、前記クロック抽出回路から出力されるクロック信号に重畳された前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有し、
   前記同期検波回路は、前記低周波信号抽出回路から出力される前記第２の低周波信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
9. 前記光送信装置は、信号ビットレートと同一のクロック信号を生成するクロック信号生成回路と、該クロック信号生成回路より出力されるクロック信号で前記位相変調光の強度変調を行う強度変調器とを有し、
   前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器とを有し、
   前記微小変調信号成分検出回路は、前記モニタ用受光器から出力される強度変調光から前記第２の低周波信号が重畳されたクロックを抽出する狭帯域アンプと、抽出されたクロックから前記第２の低周波信号を抽出する電力検出回路を有し、
   前記同期検波回路は、前記電力検出回路の出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
10. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路と、前記データ再生回路の出力信号と識別前の信号との相関を検出する相関検出回路と、前記相関検出回路の出力から前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
11. 前記光伝送システムは、
    前記周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号により前記位相変調光を強度変調する強度変調手段と、
    前記周波数ｆ２の強度変調成分を検出する強度変調成分検出手段とを有し、
    前記微小変調信号成分検出回路は、検出された前記周波数ｆ２の前記強度変調成分に重畳されている周波数ｆ１の前記第２の低周波信号を抽出することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
12. 前記光送信装置は、前記強度変調手段として、前記周波数ｆ２の信号を生成して前記光送信装置の光源を直接強度変調する発振回路を有することを特徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
13. 前記光受信装置は、前記強度変調手段として、
    前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、
    該発振回路の出力信号で信号光を強度変調する強度変調器と、を有することを特徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
14. 前記光受信装置は、前記強度変調手段として、
    前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、
    該発振回路に接続された光増幅器とを具備し、
    該光増幅器の利得を前記発振回路により前記周波数ｆ２で変調することを特徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
15. 前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、
    前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、
    該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器と、
    該モニタ用受光器から出力される強度変調光から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の光伝送システム。
16. 前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、
    前記バランス型検波回路に入力する前記変換された強度変調光の入力レベルを非対称にする入力レベル調整手段と、
    前記バランス型検波回路の出力信号から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の光伝送システム。
17. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路を有し、
    前記光受信装置は、
    さらに、
    前記データ再生回路の出力信号の論理を反転させて出力する論理反転回路と、
    前記データ再生回路の出力と前記論理反転回路の出力のいずれかを所定の論理指定信号に応じて選択的に出力する選択手段と、
    前記論理反転回路の出力が選択されたときに前記制御回路内の帰還誤差信号の極性を反転させる極性選択手段とを有し、
    前記光送信装置から出力される前記位相変調光の前記中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の前記通過帯域波長とのずれの補正量を、前記マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数の１／２以下とすることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の光伝送システム。
18. 前記光受信装置は、さらに、
    前記マッハツェンダ干渉計の基板温度の状態を検出する温度検出回路と、
    該マッハツェンダ干渉計への帰還制御をＯＮ／ＯＦＦするループ開閉スイッチとを有し、
    前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が適正範囲にない場合は前記帰還制御を行うループを開き、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が前記適正範囲にある場合は前記ループを閉じて前記帰還制御を行うことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の光伝送システム。
19. 前記制御回路は、さらに、
    前記マッハツェンダ干渉計への帰還制御を行うループのロック状態を検出するロック検出回路と、
    前記ロック状態が前記ループのロックが外れたことを示しているときに前記ロック状態への再引き込みを行う再引き込み回路とを有し、
    前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出しているときは通常の帰還制御を行い、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出していないときは前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に印加される駆動信号を掃引し、前記ロック検出回路が再びロック状態を検出したならば前記通常の帰還制御を行う状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の光伝送システム。
20. 前記マッハツェンダ干渉計は独立した２つの位相調整端子を具備し、
    前記２つの位相調整端子の一方に前記微小変調信号発振回路の出力を印加し、
    前記２つの位相調整端子の他方に前記制御回路内の帰還誤差信号を印加することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の光伝送システム。
21. 前記光受信装置は、
    前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路とを有し、
    前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路のオフセット値を調整することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の光伝送システム。
22. 前記光送信装置は、
    主信号の変調をＯＮ／ＯＦＦする変調状態制御手段と、前記主信号の回線とは別に設けられた制御用回線を使って前記光受信装置と通信する第１の制御信号通信手段とを有し、
    前記光受信装置は、
    前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路と、前記制御用回線を使って前記光送信装置と通信する第２の制御信号通信手段とを有し、
    前記光伝送システム起動時に、前記光送信装置は、前記変調状態制御手段により前記主信号の変調をＯＦＦにして光キャリアのみを送信し、前記光受信装置は、前記光キャリア周波数検出手段により前記光送信装置から送られた前記光キャリアの周波数と、前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性との相対的な位置を検出して、前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路の前記オフセットを調整し、前記光受信装置はオフセット調整が完了したことを示す制御信号を前記第２の制御信号通信手段を使って前記光送信装置に伝え、前記光送信装置は該制御信号を受け取った後、前記主信号の変調をＯＮにすることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の光伝送システム。
23. 差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、
    前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅△φを０≦△φ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、
    前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉した両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを有する光伝送システムの光送信装置であって、
    前記光送信装置は、
    信号ビットレートと同一のクロック信号を生成するクロック信号生成回路と、該クロック信号生成回路より出力されるクロック信号で前記位相変調光の強度変調を行う強度変調器とを有することを特徴とする光伝送システムの光送信装置。
24. 差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、
    前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅△φを０≦△φ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有し、
    前記光受信装置は、受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉した両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、該マッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを有する光伝送システムの光送信装置であって、
    前記光送信装置は、前記光送信装置の光源を直接強度変調する周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号を生成する発振回路を有することを特徴とする光伝送システムの光送信装置。
25. 差動符号化された位相変調光を出力する光送信装置と、この位相変調光を受光して復調する光受信装置とを備え、
    前記光送信装置は、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換するエンコーダと、前記エンコーダによって符号化されたマークとスペースに対して、位相振幅Δφを０≦Δφ≦πの範囲で与えた位相変調光を出力する位相変調器とを有する光伝送システムの光受信装置であって、
    前記光受信装置は、
    受信した前記位相変調光を２分岐し、該２分岐された一方の信号光に対して１ビット遅延させて、両信号光を干渉させて強度変調光に変換し、かつ干渉する両信号間の位相差を設定するための位相調整端子を有するマッハツェンダ干渉計と、
    該マッハツェンダ干渉計における２つの出力ポートからの信号光を光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型検波回路と、
    前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に周波数ｆ１の第１の低周波信号を印加する低周波信号発生回路と、
    前記バランス型検波回路から供給される信号から第２の低周波信号を検出する微小変調信号成分検出回路と、
    前記微小変調信号成分検出回路から出力される前記第２の低周波信号を前記低周波信号発生回路から出力される前記第１の低周波信号で同期検波することにより、前記光送信装置から出力される前記位相変調光の中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の通過帯域波長とのずれ量及びその方向を検知する同期検波回路と、
    前記ずれ量を修正するように前記２分岐された信号光の位相差を調整するための制御信号を出力する制御回路と、
    前記制御信号に基づいて前記位相調整端子を駆動するドライバ回路と、
    を有することを特徴とする光伝送システムの光受信装置。
26. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号を分岐した信号のアイ開口をモニタした信号を出力するアイ開口モニタ回路と、前記アイ開口モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
    前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
27. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するとともにその内部に符号誤り検出機能を備えたデータ再生回路と、前記データ再生回路から出力される誤り検出数情報をモニタした信号を出力する誤り検出数モニタ回路と、前記誤り検出数モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
    前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
28. 前記バランス型検波回路は等化増幅回路を有し、
    前記微小変調信号成分検出回路は、前記等化増幅回路の消費電流をモニタした信号を出力する消費電流モニタ回路と、前記消費電流モニタ回路から出力される信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタとを有し、
    前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
29. 前記バランス型検波回路は、前記マッハツェンダ干渉計の前記２つの出力ポートをそれぞれ２つに分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された２つの光を干渉させる光結合手段と、該光結合手段から出力された光信号を電気信号に変換する光検波手段とを有し、
    前記微小変調信号成分検出回路は、前記光検波手段から出力される前記電気信号に含まれている前記第２の低周波信号を通過させる帯域通過フィルタを有し、
    前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
30. 前記マッハツェンダ干渉計のフリースペクトルレンジが主信号のクロックレートから若干シフトしており、
    前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成している一方のフォトディテクタの光電流を増幅する第１の増幅器と、該第１の増幅器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出する帯域通過フィルタを有し、
    前記同期検波回路は、前記帯域通過フィルタの出力信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
31. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型光検波回路を構成する他方のフォトディテクタの光電流を増幅する第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力と前記第２の増幅器の出力の差を出力する減算器とをさらに有し、
    前記帯域通過フィルタは、該減算器の出力から前記第２の低周波信号の成分を抽出することを特徴とする請求項３０に記載の光伝送システムの光受信装置。
32. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される信号列からクロックを抽出するクロック抽出回路と、前記クロック抽出回路から出力されるクロック信号に重畳された前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有し、
    前記同期検波回路は、前記低周波信号抽出回路から出力される前記第２の低周波信号に基づいて、前記ずれ量及びその方向を検知することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
33. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路と、前記データ再生回路の出力信号と識別前の信号との相関を検出する相関検出回路と、前記相関検出回路の出力から前記第２の低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路とを有することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
34. 前記周波数ｆ１の低周波信号を重畳するのに十分な高さの周波数ｆ２の信号により前記位相変調光を強度変調する強度変調手段と、
    前記周波数ｆ２の強度変調成分を検出する強度変調成分検出手段とを有し、
    前記微小変調信号成分検出回路は、検出された前記周波数ｆ２の前記強度変調成分に重畳されている周波数ｆ１の前記第２の低周波信号を抽出することを特徴とする請求項２５に記載の光伝送システムの光受信装置。
35. 前記光受信装置は、前記強度変調手段として、
    前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、
    該発振回路の出力信号で信号光を強度変調する強度変調器と、を有することを特徴とする請求項３４に記載の光伝送システムの光受信装置。
36. 前記光受信装置は、前記強度変調手段として、
    前記周波数ｆ２の信号を生成する発振回路と、
    該発振回路に接続された光増幅器とを具備し、
    該光増幅器の利得を前記発振回路により前記周波数ｆ２で変調することを特徴とする請求項３４に記載の光伝送システムの光受信装置。
37. 前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、
    前記マッハツェンダ干渉計における前記２つの出力ポートのうちの一方のポートを分岐する光分岐回路と、
    該光分岐回路に接続されたモニタ用受光器と、
    該モニタ用受光器から出力される強度変調光から周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有することを特徴とする請求項３４〜３６のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
38. 前記光受信装置は、前記強度変調成分検出手段として、
    前記バランス型検波回路に入力する前記変換された強度変調光の入力レベルを非対称にする入力レベル調整手段と、
    前記バランス型検波回路の出力信号から前記周波数ｆ２の成分を抽出する抽出回路とを有することを特徴とする請求項３４〜３６のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
39. 前記微小変調信号成分検出回路は、前記バランス型検波回路から出力される電気信号を識別再生するデータ再生回路を有し、
    前記光受信装置は、
    さらに、
    前記データ再生回路の出力信号の論理を反転させて出力する論理反転回路と、
    前記データ再生回路の出力と前記論理反転回路の出力のいずれかを所定の論理指定信号に応じて選択的に出力する選択手段と、
    前記論理反転回路の出力が選択されたときに前記制御回路内の帰還誤差信号の極性を反転させる極性選択手段とを有し、
    前記光送信装置から出力される前記位相変調光の前記中心波長と前記マッハツェンダ干渉計の前記通過帯域波長とのずれの補正量を、前記マッハツェンダ干渉計の繰り返し周波数の１／２以下とすることを特徴とする請求項２５〜３８のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
40. 前記マッハツェンダ干渉計の基板温度の状態を検出する温度検出回路と、
    該マッハツェンダ干砂計への帰還制御をＯＮ／ＯＦＦするループ開閉スイッチとを有し、
    前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が適正範囲にない場合は前記帰還制御を行うループを開き、前記マッハツェンダ干渉計の前記基板温度が前記適正範囲にある場合は前記ループを閉じて前記帰還制御を行うことを特徴とする請求項２５〜３９のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
41. 前記制御回路は、さらに、
    前記マッハツェンダ干渉計への帰還制御を行うループのロック状態を検出するロック検出回路と、
    前記ロック状態が前記ループのロックが外れたことを示しているときに前記ロック状態への再引き込みを行う再引き込み回路とを有し、
    前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出しているときは通常の帰還制御を行い、前記ロック検出回路が前記ロック状態を検出していないときは前記マッハツェンダ干渉計の前記位相調整端子に印加される駆動信号を掃引し、前記ロック検出回路が再びロック状態を検出したならば前記通常の帰還制御状態を行う状態に切り替えることを特徴とする請求項２５〜３９のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
42. 前記マッハツェンダ干渉計は独立した２つの位相調整端子を具備し、
    前記２つの位相調整端子の一方に前記微小変調信号発振回路の出力を印加し、
    前記２つの位相調整端子の他方に前記制御回路内の帰還誤差信号を印加することを特徴とする請求項２５〜３９のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。
43. 前記バランス型検波回路により検波された受信信号光から、光キャリア周波数と前記マッハツェンダ干渉計の前記光周波数特性との相対的な位置を検出する光キャリア周波数検出手段と、前記制御回路内の帰還誤差信号にオフセットを与えるオフセット設定回路とを有し、
    前記光キャリア周波数の位置と前記マッハツェンダ干渉計の光周波数特性のピークまたはボトムの位置とを合わせるように前記オフセット設定回路のオフセット値を調整することを特徴とする請求項２５〜３９のいずれかに記載の光伝送システムの光受信装置。

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