JPWO2015190097A1 - 光受信器及び光受信方法 - Google Patents

Abstract

広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に知るために、光受信器は、コヒーレント変調された信号光を受信して、信号光から変換された第１の電気信号を出力する受信部と、第１の電気信号を増幅して、増幅された電気信号を第２の電気信号として出力する増幅部と、受信部における前記信号光の光パワーと増幅部の利得及び第２の電気信号の振幅の少なくとも一方との関係に基づいて信号光の光パワーを求める制御部と、を備える。

Description

本発明は、光受信器、光受信方法及び光受信器の制御プログラムに関し、特に、コヒーレント光伝送方式で用いられる光受信器、光受信方法及び光受信器の制御プログラムに関する。

大容量かつ高速な通信を可能とする、コヒーレント光伝送方式の実用化が進められている。コヒーレント光伝送方式では、信号光を復調するために、コヒーレント光受信器が用いられる。コヒーレント光受信器においては、受信した信号光（受信光）と、受信光とほぼ同一の光周波数を有するＬＯ（local oscillation、局部発振）光とが、９０度ハイブリッドと呼ばれる光ミキサにより結合される。９０度ハイブリッドの出力はＰＤ（photo diode、受光素子）により受光される。ＰＤは受信光とＬＯ光とのビート信号を光電流として差動増幅器へ出力する。差動増幅器は、ＰＤが出力した光電流を電圧信号に変換し、電圧信号をＡＤＣ（analog-digital converter、アナログ−デジタル変換器）へ出力する。ＡＤＣでデジタル信号に変換されたビート信号は、ＤＳＰ（digital signal processor、信号処理回路）に出力される。ＤＳＰは、ＡＤＣから出力されたデジタル信号を演算処理して、伝送されたデータを再生する。

本発明に関連して、特許文献１には、ＬＯ光の周波数を、入力信号の断が検出される直前の値に保持するための機能を備える周波数制御方式が記載されている。特許文献２には、光入力断の時にのみ入力断アラーム信号を発生させるための機能を備える光受信回路が記載されている。

特開平０５−３０８３２５号公報（［００１３］段落） 特開平０２−１０５６４３号公報（３ページ右下段−４ページ右下段）

波長多重信号を受信する光受信器においては、受信しようとする波長の受信光（受信チャネル）を光フィルタで選択することで、選択された波長の受信光のみをモニタＰＤで受光できる。このような構成により、受信チャネルの受信光のみの入力パワー及びＬＯＳ（loss of signal、信号断）を検出できる。

これに対して、コヒーレント光受信器ではＬＯ光とのビート信号を生成する波長の受信光のみを電気信号として受信することが可能である。このため、コヒーレント光受信器には、受信チャネルを選択するための光フィルタが必ずしも必要とされない。しかしながら、受信チャネルを選択するための光フィルタを備えないコヒーレント光受信器は、受信チャネルの受信光を光フィルタによって選択してその光パワーを測定したり、ＬＯＳを検出したりすることができない。

受信チャネルの信号光から変換された電気信号の振幅に基づいて、受信チャネルの光パワーを測定することもできる。特許文献１に記載された自動周波数制御方式は、一時的な光入力断が発生してもＬＯ光の周波数の変動を抑えるための構成を備えている。しかし、特許文献１には、受信光の光パワーを検出するための構成が記載されていない。特許文献２に記載された光受信回路は、受信信号を増幅する利得可変増幅回路の利得に基づいて入力断アラームを発生する構成を備えている。しかし、特許文献２の構成では、増幅回路がダイナミックレンジ外で動作している場合に、受信信号の光パワーを正確に検出できない。
（発明の目的）
本発明の目的は、広い光入力パワーの範囲において、光フィルタを必要とせずに受信信号の光パワーを正確に検出できる光受信器、光受信方法及び光受信器の制御プログラムを提供することにある。

本発明の光受信器は、コヒーレント変調された信号光を受信して、前記信号光から変換された第１の電気信号を出力する受信手段と、前記第１の電気信号を増幅して、増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力する増幅手段と、前記受信手段における前記信号光の光パワーと、前記増幅手段の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める制御手段と、を備える。

本発明の光受信方法は、コヒーレント変調された信号光を受信し、前記信号光から変換された第１の電気信号を出力し、前記第１の電気信号を増幅し、増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力し、前記信号光の受信時の光パワーと、前記第１の電気信号の増幅時の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める、ことを特徴とする。

本発明の光受信器の制御プログラムは、光受信器のコンピュータに、コヒーレント変調された信号光を受信する手順、前記信号光から変換された第１の電気信号を出力する手順、前記第１の電気信号を増幅する手順、増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力する手順、前記信号光の受信時の光パワーと、前記第１の電気信号の増幅時の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める手順、を実行させる。

本発明の光受信器、光受信方法及び光受信器の制御プログラムは、広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に検出できる。

第１の実施形態のコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。 差動増幅器の構成を示すブロック図である。 光入力パワーＰinとＡＧＣ増幅器の利得Ａとの関係の一例を示す図である。 光入力パワーＰinと差動増幅器の出力信号の振幅Ｖとの関係の一例を示す図である。 制御回路における光入力パワーＰinを求める手順を示すフローチャートである。 光入力パワーＰinと、振幅Ｖ、利得Ａ及びＶ／Ａとの関係の一例を示す図である。 第１の実施形態の変形例であるコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００の構成を示すブロック図である。第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、ＰＢＳ（polarization beam splitter、偏波ビームスプリッタ）１、ＢＳ（beam splitter、ビームスプリッタ）２、９０度ハイブリッド３、ＬＯ（local oscillation、局部発振）光源４、を備える。第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、さらに、ＰＤ（photo diode、受光素子）５、差動増幅器６、ＡＤＣ（analog-digital converter、アナログ−デジタル変換器）７、ＤＳＰ（digital signal processor、信号処理回路）８、制御回路９を備える。なお、コヒーレント光受信器１００の基本的な構成及び動作はよく知られているので、以下では一般的な構成及び動作については概要のみを説明する。

コヒーレント光受信器１００は、波長多重された信号光１１０を受信する。受信された信号光１１０（受信光）は、ＰＢＳ１によって互いに直交するＸ偏波及びＹ偏波に分離される。分離された受信光は、それぞれ、異なる９０度ハイブリッド３に入力される。ＬＯ光源４から出力されたＬＯ光はＢＳ２で分岐され、それぞれ、異なる９０度ハイブリッド３に入力される。９０度ハイブリッド３は、Ｘ偏波に対応する受信光及びＹ偏波に対応する受信光のために、それぞれ１台備えられる。

ＰＢＳ１でＸ偏波及びＹ偏波に分離された受信光は、９０度ハイブリッド３において、受信光とほぼ同一の光周波数を有するＬＯ光と結合される。９０度ハイブリッド３では、波長多重された受信光のうち、ＬＯ光とほぼ同一の波長を持つ信号光のみがＬＯ光と干渉してビート信号を発生する。ＬＯ光の波長を制御することにより、受信を希望する波長（受信チャネル）の信号光を受信光から選択してビート信号を発生させることができる。９０度ハイブリッド３で生成されたビート信号は、ＰＤ５により受光される。

１台の９０度ハイブリッド３の出力には、４個のＰＤ５が備えられる。４個のＰＤ５のうち２個は、Ｉ（inphase）成分の位相を持つビート信号を差動信号（光電流）として出力する。他の２個のＰＤ５は、Ｑ（quadrature）成分の位相を持つビート信号を差動信号として出力する。

ＰＤ５から出力された差動信号は、差動増幅器６に入力される。差動増幅器６は、Ｘ偏波Ｉ成分（ＸＩ）、Ｘ偏波Ｑ成分（ＸＱ）、Ｙ偏波Ｉ成分（ＹＩ）及びＹ偏波Ｑ成分（ＹＱ）のそれぞれの信号ごとに１個ずつ備えられる。

図２は、差動増幅器６の構成を示すブロック図である。差動増幅器６は、ＴＩＡ（trans-impedance amplifier、トランスインピーダンス増幅器）６１、ＡＧＣ（automatic gain control、自動利得制御）増幅器６２、バッファ６３、オフセット検出器６４及びピーク検出器６５を備える。ＰＤ５から出力される光電流は、ＴＩＡ６１で電圧信号に変換されてＡＧＣ増幅器６２に入力される。ピーク検出器６５は、バッファ６３から出力される信号の振幅のピーク値を検出し、検出された信号の振幅が一定の範囲内となるようにＡＧＣ増幅器６２の利得を制御（ＡＧＣ制御）する。バッファ６３から出力される信号の振幅（出力振幅）及びＡＧＣ増幅器６２の利得は、制御回路９に入力される。本実施形態では、バッファ６３の利得は１とする。すなわち、ＡＧＣ増幅器６２の出力振幅とバッファ６３の出力振幅とは等しい。ＡＧＣ増幅器６２の利得の最大値はＡ０である。ＡＧＣ制御によりＡ０を超える利得が必要となった場合でも、ＡＧＣ増幅器６２の利得はＡ０に設定される。コヒーレント光受信器１００では、フィードバック制御に用いられるＡＧＣ増幅器６２の利得とバッファ６３の出力信号の振幅とに基づいて、コヒーレント光受信器１００の受信チャネルの信号光の光パワーが推定される。

差動増幅器６は、ＰＤ５が出力した光電流を電圧信号に変換してＡＤＣ７へ出力する。ＡＤＣ７でデジタル信号に変換された受信信号は、ＤＳＰ８に出力される。ＤＳＰ８は、ＡＤＣ７から出力されたデジタル信号を演算処理して、伝送されたデータを再生する。

受信チャネルの信号光は、ＰＢＳ１、９０度ハイブリッド３及びそれらを接続する経路上で光損失による減衰を受けた後、ＬＯ光と混合されてＰＤ５で光電流に変換される。

ここで、ＰＤ５から出力される光電流の振幅は、ＰＤ５に入力される、受信チャネルの信号光の光パワー及びＬＯ光の光パワー、並びに、ＰＤ５の量子効率（信号光から電気信号への変換係数）によって定まる。ＰＢＳ１、ＢＳ２や９０度ハイブリッド３の減衰量及びＰＤ５の量子効率は固定的であり、これらはいずれも予め測定しておくことができる。また、ＬＯ光源４から出力されるＬＯ光の光パワーは予め測定しておくことも、あるいは所望の値に制御することも容易である。ＴＩＡ６１における電流−電圧変換特性も、一定と見なすことができる。

一方、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａから、ＡＧＣ増幅器６２に入力される信号の振幅を知ることができる。そして、ＡＧＣ増幅器６２に入力される信号の振幅及びＴＩＡ６１の電流−電圧変換特性に基づいて、ＰＤ５から出力される光電流の振幅を求めることができる。すなわち、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａと、ＰＤ５に入力される受信チャネルの信号光の光パワーとの関係を求めることができる。そして、最終的には、この関係と、ＬＯ光源４から出力されるＬＯ光の光パワー、並びに、ＰＢＳ１、ＢＳ２及び９０度ハイブリッド３のそれぞれの減衰量とを用いて、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａから、コヒーレント光受信器１００へ入力された時点における受信チャネルの信号光の光パワーを求めることができる。

あるいは、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａと、受信チャネルの信号光の光パワーとの関係を、コヒーレント光受信器１００の製造時に測定し、測定データを制御回路９に記憶させておいてもよい。測定は、光部品の損失やＬＯ光のパワーなどの、コヒーレント光受信器１００の構成要素の光学的特性及び電気的特性をパラメータとして、異なる動作条件の下で行われてもよい。そして、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａの値によって製造時の測定データを参照することによっても、受信チャネルの信号光の光パワーを求めることができる。

すなわち、コヒーレント光受信器１００は、差動増幅器６の動作状態に基づいて、光フィルタによる受信波長の選択を行うことなく、受信チャネルの信号光の光パワーを知ることができる。

図３は、本実施形態における、光入力パワーＰinとＡＧＣ増幅器６２の利得Ａとの関係の一例を示す図である。光入力パワーＰinは、受信チャネルの信号光の、コヒーレント光受信器１００への入力時の光パワーである。上述したように、図３の関係は、コヒーレント光受信器１００を構成する要素の電気的特性あるいは光学的特性に基づいて算出されてもよいし、コヒーレント光受信器１００の製造時に測定されてもよい。

Ｐ０は、ＡＧＣ増幅器６２のＡＧＣ制御により、一定の振幅（すなわち、ＡＧＣ制御の際の出力振幅の設定値）Ｖ０の出力信号が得られるために必要な最小の光入力パワーである。Ｐin＜Ｐ０の領域では、ＡＧＣ増幅器６２に入力される信号の振幅が小さいため、ＡＧＣ増幅器６２が最大の利得Ａ０で動作するが、ＡＧＣ増幅器６２の出力信号の振幅はＶ０に達しない。Ｐin≧Ｐ０の領域では、ＡＧＣ増幅器６２はダイナミックレンジ内で動作する。

図４は、本実施形態における、光入力パワーＰinと差動増幅器６の出力信号の振幅Ｖとの関係の一例を示す図である。光入力パワーＰinは、コヒーレント光受信器１００によって受信される受信チャネルの光パワーである。図３と同様に、図４の関係は、コヒーレント光受信器１００を構成する要素の特性の値に基づいて算出されてもよいし、コヒーレント光受信器１００の製造時に測定されてもよい。

図４において、光入力パワーＰinがＰ０未満の場合は、ＡＧＣ増幅器６２の利得Ａが最大値Ａ０となるため、出力振幅Ｖは光入力パワーＰinの低下とともに低下する。一方、光入力パワーＰinがＰ０以上である場合には、ＡＧＣ制御により、ＡＧＣ増幅器６２の出力信号の振幅は一定値Ｖ０となる。すなわち、Ｐin≧Ｐ０である場合には、図４を用いて光入力パワーＰinを求めることができない。しかし、Ｐin≧Ｐ０である場合には、図３に示した利得Ａと光入力パワーＰinとの関係から、光入力パワーＰinを求めることができる。

また、光入力パワーＰinがＰ０未満に低下すると、図３で示したように、ＡＧＣ増幅器６２の利得Ａは最大値Ａ０の一定値となる。すなわち、Ｐin＜Ｐ０である場合は、図３を用いて光入力パワーＰを求めることはできない。しかし、Ｐin＜Ｐ０である場合には、図４に示した出力振幅Ｖと光入力パワーＰinとの関係から、光入力パワーＰinを求めることができる。

従って、図３及び図４の双方を用いることで、ＡＧＣ増幅器６２の出力振幅Ｖと利得Ａの運用中の値から、光入力パワーＰinを求めることができる。例えば、光入力パワーＰinがＰ０未満である場合には、出力振幅Ｖ及び図４の関係から光入力パワーＰinを求めることができる。あるいは、出力振幅Ｖ、利得Ａ０、及びコヒーレント光受信器１００を構成する要素の電気的特性あるいは光学的特性の値を用いて、計算により光入力パワーＰinを求めることもできる。

一方、光入力パワーＰinがＰ０以上である場合には、ピーク検出器６５から取得した利得Ａ及び図３の関係から光入力パワーＰinを求めることができる。あるいは、利得Ａ、振幅の設定値Ｖ０、及びコヒーレント光受信器１００を構成する要素の電気的特性あるいは光学的特性の値を用いて、計算により光入力パワーＰinを求めることもできる。

光入力パワーＰinがＰ０よりも大きいかどうかは、ＡＧＣ増幅器６２の利得Ａを利得の最大値Ａ０と比較することで判断できる。すなわち、Ａ＜Ａ０であれば、ＡＧＣ増幅器６２の出力は最大値に達していないため、光入力パワーＰはＰ０を超えていると判断される。一方、Ａ＝Ａ０であれば、光入力パワーＰinはＰ０以下であると判断される。

あるいは、光入力パワーＰinがＰ０よりも大きいかどうかは、ＡＧＣ増幅器６２の出力ＶとＡＧＣ制御時の出力振幅の既定値であるＶ０とを比較することでも判断できる。すなわち、Ｖ＝Ｖ０であれば、光入力パワーＰinはＰ０以上であると判断される。一方、Ｖ＜Ｖ０であれば、光入力パワーＰinはＰ０未満であると判断される。

なお、図３及び図４の各軸の目盛は任意であり、また、グラフの斜線部分は必ずしも変数間の直線的な関係を示すものではない。

図３及び図４で説明した光入力パワーＰinを求める手順は、制御回路９において実行される。制御回路９には、ＡＧＣ増幅器６２の利得Ａ及び差動増幅器６の出力振幅Ｖが入力される。また制御回路９は、ＡＧＣ増幅器６２の最大利得Ａ０及び出力振幅の設定値Ｖ０を記憶する。制御回路９は、利得Ａ又は出力振幅Ｖと光入力パワーＰinとの関係に基づいて、上述の手順により光入力パワーＰinを求める。

図５は、制御回路９が、図３及び図４の関係を用いて光入力パワーＰinを求める手順の例を示すフローチャートである。制御回路９は、利得Ａの値を取得し（図５のステップＳ１）、入力された利得Ａを、記憶されている最大利得Ａ０と比較する（Ｓ２）。そして、Ａ＜Ａ０であれば（Ｓ２：Ａ＜Ａ０）、光入力パワーＰinがＰ０を超えているので、制御回路９は、図３の関係を用いて利得Ａから光入力パワーＰinを求める（Ｓ３）。Ａ＝Ａ０であれば（Ｓ２：Ａ＝Ａ０）、光入力パワーＰinはＰ０以下であるので、制御回路９は、出力振幅Ｖを取得し、図４の関係を用いて出力振幅Ｖから光入力パワーＰinを求める（Ｓ４）。

光入力パワーＰinがＰ０よりも大きいかどうかを、出力振幅Ｖと設定値Ｖ０との比較により判断する場合は、図５のステップＳ１は出力振幅Ｖを取得する手順に変更され、ステップＳ２の手順はＶとＶ０とを比較する手順に変更される。そして、変更されたステップＳ２においてＶ＝Ｖ０であれば、制御回路９は利得Ａを取得してステップＳ３に進み、Ｖ＜Ｖ０であればステップＳ４に進む。

制御回路９は、ＣＰＵ（central processing unit、中央処理装置）９１及びメモリ９２を備えてもよい。メモリ９２は、プログラムを固定的に記憶する不揮発性の記憶媒体であり、例えば不揮発性の半導体メモリであるが、これには限定されない。ＣＰＵ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを実行することにより、上述したコヒーレント光受信器１００の機能を実現してもよい。メモリ９２は、差動増幅器６の出力振幅Ｖ及びＡＧＣ増幅器６２の利得Ａと、受信チャネルの信号光の光パワーＰinとの関係の実測データ又は計算結果を記憶してもよい。また、メモリ９２は、ＡＧＣ制御時の差動増幅器６の出力振幅の設定値Ｖ０及びＡＧＣ増幅器６２の最大利得Ａ０を記憶してもよい。

図６は、第１の実施形態における、光入力パワーＰinと、振幅Ｖ、利得Ａ及び振幅を利得で割った値（Ｖ／Ａ）との関係の一例を示す図である。図６の太い破線は振幅Ｖ及び利得Ａを示し、実線はＶ／Ａを示す。図６は、図３及び図４で示された図を１枚の図に記載し、さらに、振幅Ｖを利得Ａで除した値（Ｖ／Ａ）を記載したものである。図６の各軸の目盛は任意であり、また、グラフの斜線部分は必ずしも変数間の直線的な関係を示すものではない。

図６の実線（出力振幅／利得）のデータを制御回路９に記憶しておき、使用時に求めた振幅Ｖ、利得ＡからＶ／Ａを求めて図６の実線のデータを参照することで、受信チャネルの信号光の光パワーＰinを求めることができる。図６の実線のデータは、図３及び図４の関係と同様に、コヒーレント光受信器１００を構成する要素の光学的特性及び電気的特性に基づいて算出されてもよいし、コヒーレント光受信器１００の製造時に測定された、振幅Ｖ及び利得Ａと光入力パワーＰinとの関係から求めてもよい。

このような手順により、第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、ＡＧＣ増幅回路６２がダイナミックレンジ外で動作している場合、すなわち、光入力パワーＰinがＡＧＣ制御の範囲外となる低いレベルである場合にも、受信チャネルの信号光の光入力パワーＰinを測定することができる。その理由は、コヒーレント光受信器１００は、光入力パワーＰinがＡＧＣ制御の範囲外となる低いレベルである場合には、ＡＧＣ増幅器６２の出力振幅Ｖを用いて光入力パワーＰinを求めるからである。

従って、第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に検出できるという効果を奏する。また、第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、光フィルタを用いて受信チャネルを選択することなく、受信信号の光パワーを測定できる。

光受信装置の警報として、ＬＯＳ（loss of signal、信号断）が使用される。ＬＯＳは、信号光の光パワーが所定の光パワー以下となった場合に発出される。第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００は、信号光の入力レベルを広い範囲に亘って測定できるため、ＬＯＳの検出範囲を拡大できるという効果もある。

（第１の実施形態の変形例）
図７は、第１の実施形態の変形例であるコヒーレント光受信器１０１の構成を示すブロック図である。第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００では、差動増幅器６の出力振幅Ｖが用いられた。しかし、ＤＳＰ８は、ＤＳＰ８の内部で使用される出力振幅のデータを制御回路９に出力してもよい。制御回路９がＤＳＰ８から入力されたデータを出力振幅Ｖに換算して用いることで、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の光受信器は、受信部と、増幅部と、制御部と、を備える。第２の実施形態の光受信器は、図１に示した第１の実施形態のコヒーレント光受信器１００の構成の一部を備える。

受信部は、コヒーレント変調された信号光を受信して、信号光から変換された第１の電気信号を出力する。受信部の機能は、例えば、図１のＰＢＳ１、ＢＳ２、９０度ハイブリッド３、ＬＯ光源４及びＰＤ５を備える部分によって実現される。受信部は、コヒーレント変調された信号光を受信して信号光をＬＯ光と干渉させ、干渉によって生成されたビート信号を第１の電気信号として増幅部に出力する。

第１の電気信号は、増幅部によって増幅される。増幅部は、第１の電気信号を増幅して、増幅された第１の電気信号を第２の電気信号として出力する。

制御部は、受信部における信号光の光パワーと、増幅部の利得及び第２の電気信号の振幅と、の関係に基づいて信号光の光パワーを求める。受信部における信号光の光パワーと、増幅部の利得及び第２の電気信号の振幅と、の関係は光受信器の製造時に測定され、測定結果が制御部に記憶されている。あるいは、受信部における信号光の光パワーと増幅部の利得及び第２の電気信号の振幅との関係は、光受信器を構成する要素の光学的特性及び電気的特性（損失、ＬＯ光源の出力光パワー、受光素子の変換効率、増幅器の増幅特性等）によって、計算によって求められてもよい。あるいは、制御部は、増幅部の利得及び第２の電気信号の振幅を増幅部から取得し、第２の電気信号の振幅を増幅部の利得で除して、第１の電気信号の振幅を求めてもよい。そして、制御部は、予め測定された、信号光の光パワーと第１の電気信号の振幅との関係から、信号光の光パワーを求めてもよい。

このような構成を備える第２の実施形態の光受信器は、広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に知ることができる。その理由は、第１の電気信号の振幅が増幅部のダイナミックレンジの範囲内及び範囲外のいずれの範囲にあっても、制御部は、増幅部の利得及び増幅部から出力される第２の電気信号の振幅の少なくとも一方に基づいて信号光の光パワーを求めるからである。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の光受信器は、受信部と、増幅部と、制御部と、を備える。第３の実施形態の光受信器では、受信部が受信する信号光は、コヒーレント変調された信号光に限定されない。

すなわち、第３の実施形態の光受信器の受信部は、信号光を受信して、信号光から変換された第１の電気信号を出力する。受信部の機能は、例えば、ＰＤによって実現される。第３の実施形態の光受信器３のそれ以外の構成は、第２の実施形態の光受信器と同様である。

このような構成を備える第３の実施形態の光受信器も、広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に知ることができる。その理由は、第１の電気信号の振幅が増幅部のダイナミックレンジの範囲内及び範囲外のいずれの範囲にあっても、制御部は、増幅部の利得及び増幅部から出力される第２の電気信号の振幅の少なくとも一方に基づいて信号光の光パワーを求めるからである。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、第１及び第２の実施形態では、本発明がコヒーレント光受信器に適用された実施形態について説明した。しかし、第３の実施形態のように、本発明は、コヒーレント光受信器以外の光受信器にも適用される。その結果、本発明は、一般的な光受信器にも、広い光入力パワーの範囲において、受信信号の光パワーを正確に知ることができるという効果をもたらす。

この出願は、２０１４年６月１２日に出願された日本出願特願２０１４−１２１４９０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００、１０１ コヒーレント光受信器
１１０ 信号光
１ ＰＢＳ（偏波ビームスプリッタ）
２ ＢＳ（ビームスプリッタ）
３ ９０度ハイブリッド
４ ＬＯ（局部発振）光源
５ ＰＤ（受光素子）
６ 差動増幅器
６１ ＴＩＡ（トランスインピーダンス増幅器）
６２ ＡＧＣ（自動利得制御）増幅器
６３ バッファ
６４ オフセット検出器
６５ ピーク検出器
７ ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）
８ ＤＳＰ（信号処理回路）
９ 制御回路
９１ ＣＰＵ（中央処理装置）
９２ メモリ

Claims (6)

1. コヒーレント変調された信号光を受信して、前記信号光から変換された第１の電気信号を出力する受信手段と、
   前記第１の電気信号を増幅して、増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力する増幅手段と、
   前記受信手段における前記信号光の光パワーと、前記増幅手段の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める制御手段と、
   を備える光受信器。
2. 前記制御手段は、
   前記増幅手段の利得が最大の利得を示している場合には、前記最大の利得、及び、前記第２の電気信号の振幅に基づいて前記信号光の光パワーを求め、
   前記第２の電気信号の振幅が一定の振幅を示している場合には、前記増幅手段の利得、及び、前記一定の振幅に基づいて前記信号光の光パワーを求める、請求項１に記載された光受信器。
3. 前記制御手段は、前記光受信器の製造時における、前記信号光の光パワーと、前記増幅手段の利得及び前記第２の電気信号の振幅と、の関係を記憶している、請求項１又は２に記載された光受信器。
4. 前記増幅手段から入力された前記第２の電気信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換手段と、
   前記アナログ−デジタル変換手段から入力された前記デジタル信号を処理して、前記信号光で伝送されたデータを再生する信号処理手段と、をさらに備え、
   前記信号処理手段は、前記第２の電気信号の振幅に対応する信号を前記制御手段に出力し、前記制御手段は、前記第２の電気信号の振幅に対応する信号に基づいて前記第２の電気信号の振幅を求める、請求項１乃至３のいずれかに記載された光受信器。
5. コヒーレント変調された信号光を受信し、
   前記信号光から変換された第１の電気信号を出力し、
   前記第１の電気信号を増幅し、
   増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力し、
   前記信号光の受信時の光パワーと、前記第１の電気信号の増幅時の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める、
   ことを特徴とする光受信方法。
6. 光受信器のコンピュータに、
   コヒーレント変調された信号光を受信する手順、
   前記信号光から変換された第１の電気信号を出力する手順、
   前記第１の電気信号を増幅する手順、
   増幅された前記第１の電気信号を第２の電気信号として出力する手順、
   前記信号光の受信時の光パワーと、前記第１の電気信号の増幅時の利得及び前記第２の電気信号の振幅の少なくとも一方と、の関係に基づいて前記信号光の光パワーを求める手順、
   を実行させるための光受信器の制御プログラム、
   を記録したプログラムの記憶媒体。

Images