WO2009122981A1 - 光受信機 - Google Patents

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WO2009122981A1
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optical
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return light
output
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勝仁 牟禮
徳一 宮崎
利夫 片岡
日隈　薫
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住友大阪セメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/676—Optical arrangements in the receiver for all-optical demodulation of the input optical signal
    • H04B10/677—Optical arrangements in the receiver for all-optical demodulation of the input optical signal for differentially modulated signal, e.g. DPSK signals

Definitions

  • the present invention relates to an optical receiver that receives an optical signal subjected to differential phase shift keying.
  • Patent Document 1 has a problem that the loss of the electric signal is large because the phase difference is controlled according to the electric signal obtained by photoelectrically converting the optical signal.
  • Patent Document 2 has a problem that complicated control is required.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical receiver capable of accurately demodulating an optical signal by a differential phase shift keying scheme with a small loss and a simple configuration. It is to provide.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is an optical receiver that receives an optical signal that has been subjected to differential phase shift keying.
  • the input optical signal is branched into two,
  • An interferometer that gives a phase difference of 1 bit between the two branched optical signals, causes the two optical signals after the phase difference to interfere, and outputs two output lights, and the output of the interferometer Reflection means for reflecting one of the light back to the interferometer, and detection means for detecting return light reflected by the reflection means and output through the interferometer in a direction opposite to the input optical signal;
  • a phase difference control means for adjusting the phase difference provided by the interferometer based on the intensity of the return light detected by the detection means.
  • the present invention is characterized in that, in the above optical receiver, the phase difference control means adjusts the phase difference so that the average intensity of the return light is maximized.
  • the phase difference control unit may adjust the phase difference so that an average intensity of the return light is minimized.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is an optical receiver that receives an optical signal that has been subjected to differential phase shift keying, and that branches the input optical signal into two.
  • a phase difference providing means for giving a relative phase difference of ⁇ / 2 between the two optical signals branched by the branching means, and one optical signal branched by the branching means is split into two
  • a first interferometer that gives a phase difference of 1 bit between the optical signals branched into two, interferes with the two optical signals after giving the phase difference, and outputs two output lights;
  • a first reflecting means for reflecting one of the output lights of the first interferometer and returning it to the first interferometer; and reflected by the first reflecting means;
  • First detection means for detecting return light that passes through and is output;
  • the other optical signal is branched into two, a phase difference of 1 bit is given between the two branched optical signals, and the two optical signals after the phase difference are given to interfere with each other to generate two output lights.
  • the phase difference control unit has an average intensity of return light detected by the first detection unit that is maximum or minimum, and is detected by the second detection unit. The phase difference is adjusted so that the average intensity of the returned light is maximized or minimized.
  • DPSK differential phase shift keying
  • PD light-receiving part
  • DQPSK DQPSK
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ...
  • Optical receiver (light receiving part) 101 ...
  • Optical circulator 102 Mach-Zehnder interferometer 103 ...
  • Reflecting part 104-106 Light receiving part 107 ...
  • Control part 108 ...
  • Branching part 1021 ... 1st optical path 1022 ... 2nd optical path 1023 ...
  • Phase adjustment unit 1024 ... first input / output unit 1025 ... second input / output unit 1026 ... third input / output unit 1027 ... phase applying unit 200 ... optical receiver
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical receiver according to an embodiment of the present invention.
  • an optical receiver 100 includes an optical circulator 101, a Mach-Zehnder interferometer 102, a reflection unit 103, light receiving units 104 to 106, and a control unit 107.
  • the optical receiver 100 receives an optical signal that has been subjected to differential phase shift keying by an optical transmitter (not shown) and transmitted through a transmission path.
  • differential phase shift keying method DPSK (Differential Phase Shift Keying), DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying), or the like can be used, but in the following, the case of using DPSK (FIG. 2) will be described.
  • the differential phase shift keying (DPSK) optical signal transmitted from the optical transmitter is input to the first input / output unit 1024 of the Mach-Zehnder interferometer 102 via the optical circulator 101.
  • An optical signal input to the first input / output unit 1024 is branched into a first optical path 1021 and a second optical path 1022 in the Mach-Zehnder interferometer 102.
  • the second optical path 1022 has a delay amount (phase difference) equivalent to one bit of the DPSK signal with respect to the light propagating through the second optical path with respect to the light propagating through the first optical path 1021.
  • the length of the optical path is set longer than the length of the first optical path 1021.
  • the optical signal propagated through the first optical path 1021 and the optical signal propagated through the second optical path 1022 are recombined and interfered in the Mach-Zehnder interferometer 102, and are transmitted from the second input / output unit 1025 and the third input / output unit 1026. Output as output light.
  • the two output lights are respectively received by the light receiving units 104 and 105 and converted into electric signals.
  • DPSK differential phase shift keying
  • FIG. 2 when the transmission code sequence (bit string to be transmitted) is “001110100010”, the first bit “0” and the initial bit (a predetermined value as a bit immediately before the first bit) “0” Have the same bit value, the first transmission phase is “0”.
  • the second transmission phase is “0”, and the second bit “0” and the third bit Since the bit value is different from “1”, the third transmission phase is “ ⁇ ”, and the third bit “1” and the fourth bit “1” have the same bit value.
  • the transmission phase is “0”.
  • the optical receiver 100 that receives this optical signal branches the optical signal to the first optical path 1021 and the second optical path 1022 by the Mach-Zehnder interferometer 102, and is equivalent to one bit worth of light traveling on the two optical paths. Interfere after giving a phase difference. Therefore, light in a certain time slot that has passed through the first optical path 1021 and light in the previous time slot that has passed through the second optical path 1022 and delayed by one bit interfere with each other.
  • the case where light having the same phase interferes is demodulated to bit “0”, and the case where light of different phases interferes is demodulated to bit “1”.
  • the reflection unit 103 is provided at a stage after the second input / output unit 1025 of the Mach-Zehnder interferometer 102 (between the second input / output unit 1025 and the light receiving unit 104). Of the above two output lights, a part (for example, 1 to 5%) of the output light output from the second input / output unit 1025 is reflected by the reflection unit 103 and again to the second input / output unit 1025. Entered. The light input to the second input / output unit 1025 again passes through the Mach-Zehnder interferometer 102 in the reverse direction, and is output from the first input / output unit 1024 as return light. The return light is input to the optical circulator and output to the light receiving unit 106, and is received by the light receiving unit 106 and converted into an electrical signal.
  • An electrical signal indicating the intensity of the return light obtained by the light receiving unit 106 is sent to the control unit 107.
  • a phase adjustment unit 1023 that adjusts the phase of light propagating through the second optical path 1022 is provided in a part of the second optical path 1022 of the Mach-Zehnder interferometer 102.
  • the control unit 107 determines the phase adjustment amount in the phase adjustment unit 1023 based on the electrical signal indicating the intensity of the return light.
  • a method of controlling the phase adjustment amount by the control unit 107 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the intensity of the return light received by the light receiving unit 106.
  • the intensity P of the return light is given by the following equation: P ⁇
  • the frequency of the carrier wave is ⁇
  • the bit rate is 1 / T
  • the phase of the optical signal input to the optical receiver 100 is ⁇ (t)
  • the phase adjustment provided by the phase adjustment unit 1023 of the Mach-Zehnder interferometer 102 The quantity is expressed as ⁇ .
  • ⁇ (t) 0 or ⁇
  • ⁇ (t ⁇ T) ⁇ (t) takes a value of ⁇ or 0 or ⁇ .
  • ⁇ can be represented by values P ( ⁇ ), P (0), and P ( ⁇ ).
  • ⁇ T is defined as a deviation ⁇ .
  • the intensity of the return light is a value P2 corresponding to the first peak 301. That is, according to the phase of the optical signal input to the optical receiver 100, the intensity of the return light received by the light receiving unit 106 is either P1 or P2, and the illustrated modulation waveform is obtained.
  • the phase adjustment amount ⁇ applied by the phase adjustment unit 1023 is controlled so that the time average of the intensity P of the return light to be maximized.
  • a delay amount of 1 bit is always given accurately in the first optical path 1021 and the second optical path 1022 of the Mach-Zehnder interferometer 102. Therefore, the optical receiver 100 receives the received differential phase shift keying.
  • the optical signal by the method can be demodulated with high accuracy.
  • the Mach-Zehnder interferometer 102 and the phase adjustment unit 1023 can employ various configurations.
  • an optical waveguide is formed on a substrate made of a material having an electro-optic effect such as lithium niobate (LiNbO 3 ) to form a Mach-Zehnder interferometer 102, and an electrode is formed in the vicinity of the waveguide of the substrate to form a phase adjustment unit 1023.
  • an optical waveguide is formed on a quartz substrate to form a Mach-Zehnder interferometer 102, an electrode is formed in the vicinity of the waveguide on the substrate to form a phase adjustment unit 1023, and a current is passed through the electrode to generate heat, thereby generating a thermo-optic effect.
  • a configuration may be adopted in which a bulk optical element such as a mirror or a beam splitter is used as the Mach-Zehnder interferometer 102 and a liquid crystal filter or the like is used as the phase adjustment unit 1023.
  • the reflection part 103 may use the reflection in the junction part of optical fiber connectors other than using a half mirror.
  • the return light reflected by the reflection unit 103 and passing through the Mach-Zehnder interferometer 102 in the reverse direction and output from the second optical path 1022 is received by the light receiving unit 106, and based on the intensity of the return light.
  • the control unit 107 may control the phase adjustment amount in the phase adjustment unit 1023.
  • the phase ⁇ (t) of the optical signal input to the optical receiver 100 can take 0 and ⁇ with the same probability as an average. Depending on (such as NRZ code or RZ code), this assumption may not always be correct.
  • the control unit 107 provides the phase adjustment unit 1023 so that the time average of the intensity P of the return light measured by the light receiving unit 106 becomes an optimum value shifted from the maximum value by a predetermined amount.
  • the phase adjustment amount ⁇ may be controlled.
  • the optimum value can be determined, for example, by measuring in advance the time average of the intensity P that can provide the best transmission characteristics. As a special case, this optimum value may be the minimum value of the time average of the intensity P.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical receiver when DQPSK is used as a differential phase shift keying method.
  • the optical receiver 200 includes a first optical receiver 100A, a second optical receiver 100B, a controller 107, and a branching unit 108.
  • the first optical receiving unit 100A includes an optical circulator 101A, a Mach-Zehnder interferometer 102A, a reflecting unit 103A, and light-receiving units 104A to 106A similar to the optical receiver 100 of FIG. 102A further includes a phase applying unit 1027A in the middle of the first optical path 1021A.
  • the second optical receiver 100B has the same configuration.
  • the optical receiver 200 receives an optical signal that has been subjected to differential phase shift keying (DQPSK) by an optical transmitter (not shown) and transmitted through a transmission path.
  • the optical signal transmitted from the optical transmitter is: The light is branched by the branching unit 108 and input to the first optical receiving unit 100A and the second optical receiving unit 100B.
  • the optical signal input to the first optical receiver 100A is input to the first input / output unit 1024A of the Mach-Zehnder interferometer 102A via the optical circulator 101A, as in the optical receiver 100 of FIG.
  • the light is branched into a first optical path 1021A and a second optical path 1022A.
  • the second optical path 1022A has a delay amount (level corresponding to one bit of the DQPSK signal with respect to the light propagating through the second optical path with respect to the light propagating through the first optical path 1021A.
  • the length of the optical path is set longer than the length of the first optical path 1021A so as to have a phase difference.
  • the phase imparting unit 1027A imparts a phase of ⁇ / 4 to the light propagating through the first optical path 1021A.
  • the optical signal propagated through the first optical path 1021A and given the phase ⁇ / 4 and the optical signal propagated through the second optical path 1022A and having a phase difference of 1 bit with respect to this optical signal are received by the optical reception shown in FIG. Similar to the apparatus 100, the signals are combined again and interfered in the Mach-Zehnder interferometer 102A, and output as output light from the second input / output unit 1025A and the third input / output unit 1026A.
  • a part of the output light output from the second input / output unit 1025A is reflected by the reflecting unit 103A and input again to the second input / output unit 1025A, as in the optical receiver 100 of FIG. 1, and the Mach-Zehnder interferometer.
  • the light passes through 102A in the reverse direction and is output as return light from the first input / output unit 1024A.
  • This return light is received by the light receiving unit 106A via the optical circulator 101A and converted into an electrical signal, as in the optical receiver 100 of FIG.
  • An electric signal representing the intensity of the return light obtained by the light receiving unit 106A is sent to the control unit 107.
  • the phase imparting unit 1027B imparts a phase of ⁇ / 4 to the light propagating through the first optical path 1021B.
  • the relative phase difference between the phase of the optical signal in the first optical receiver 100A and the phase of the optical signal in the second optical receiver 100B is ⁇ / 2.
  • Portions other than the phase applying unit 1027B of the second optical receiving unit 100B are the same as those of the first optical receiving unit 100A.
  • the control unit 107 includes an electrical signal indicating the intensity of the return light obtained by the light receiving unit 106A of the first optical receiving unit 100A and the light receiving unit 106B of the second optical receiving unit 100B. And the phase adjustment amount in the phase adjustment unit 1023A of the first optical reception unit 100A and the phase adjustment in the phase adjustment unit 1023B of the second optical reception unit 100B based on the electrical signal representing the intensity of the return light obtained in Determine the amount.
  • control unit 107 controls the phase adjustment amount given by the phase adjustment unit 1023A so that the time average of the intensity PA of the return light measured by the light receiving unit 106A becomes the maximum value, and measures by the light receiving unit 106B.
  • the phase adjustment amount provided in the phase adjustment unit 1023B is controlled so that the time average of the intensity PB of the returned light is the maximum value.
  • the optical receiver 200 can accurately demodulate the received optical signal by the differential phase shift keying (DQPSK) method.
  • DQPSK differential phase shift keying
  • the phase adjustment amount is controlled so that the time average of the intensity PA and PB of the return light measured by each of the light receiving units 106A and 106B becomes an optimum value shifted by a predetermined amount from the maximum value.
  • the phase adjustment amount may be controlled so that the time average of the return light intensities PA and PB becomes the minimum value.
  • the optical receiver of the present invention is extremely useful industrially because it can accurately demodulate an optical signal by the differential phase shift keying method with a small loss and a simple configuration.

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Abstract

　本発明の光受信機は、差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調する。また、本発明の光受信機は、入力された前記光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号に互いに１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する干渉計と、前記干渉計の出力光の一方を反射させて前記干渉計へ戻す反射手段と、前記反射手段によって反射され、前記干渉計を前記入力光信号とは逆方向に通過して出力される戻り光を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された戻り光の強度に基づいて、前記干渉計が付与する前記位相差を調整する位相差制御手段と、を備える。

Description

光受信機
　本発明は、差動位相偏移変調された光信号を受信する光受信機に関する。
　本願は、２００８年３月３１日に、日本に出願された特願２００８－０９３４９２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、光を差動位相偏移変調方式によって変調して伝送する伝送システムが開発されている。差動位相偏移変調方式では、搬送波（光）における互いに１周期だけ前後する波の位相差に情報（ビット）を割り当てている。したがって、伝送された差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調するためには、受信側で光信号を正確に１周期だけずらした上で復調を行う必要がある。復調の際に光信号の位相差を正確に１周期だけずらす技術として、例えば、特許文献１，２に開示されたものが知られている。
特開２００５－０８０３０４号公報 特開２００６－０３２５１４号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、光信号を光電変換して得られる電気信号に従って位相差を制御しているため、電気信号のロスが大きいという問題がある。
　また、特許文献２に開示された技術においては、複雑な制御が要求されるという問題がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロスが小さく且つ簡易な構成で差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調することが可能な光受信機を提供することにある。
　本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、差動位相偏移変調された光信号を受信する光受信機であって、入力された前記光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する干渉計と、前記干渉計の出力光の一方を反射させて前記干渉計へ戻す反射手段と、前記反射手段によって反射され、前記干渉計を前記入力光信号とは逆方向に通過して出力される戻り光を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された戻り光の強度に基づいて、前記干渉計が付与する前記位相差を調整する位相差制御手段と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の光受信機において、前記位相差制御手段は、前記戻り光の平均強度が最大になるように前記位相差を調整することを特徴とする。
　また、本発明は、上記の光受信機において、前記位相差制御手段は、前記戻り光の平均強度が最小になるように前記位相差を調整することを特徴とする。
　本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、差動位相偏移変調された光信号を受信する光受信機であって、入力された前記光信号を２つに分岐する分岐手段と、前記分岐手段によって分岐された２つの光信号間にπ／２の相対的な位相差を付与する位相差付与手段と、前記分岐手段によって分岐された一方の光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する第１の干渉計と、前記第１の干渉計の出力光の一方を反射させて前記第１の干渉計へ戻す第１の反射手段と、前記第１の反射手段によって反射され、前記第１の干渉計を逆方向に通過して出力される戻り光を検出する第１の検出手段と、前記分岐手段によって分岐された他方の光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する第２の干渉計と、前記第２の干渉計の出力光の一方を反射させて前記第２の干渉計へ戻す第２の反射手段と、前記第２の反射手段によって反射され、前記第２の干渉計を逆方向に通過して出力される戻り光を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された戻り光の強度と前記第２の検出手段によって検出された戻り光の強度の少なくとも一方に基づいて、前記第１の干渉計及び前記第２の干渉計が付与する前記位相差を調整する位相差制御手段と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の光受信機において、前記位相差制御手段は、前記第１の検出手段によって検出された戻り光の平均強度が最大又は最小となり、前記第２の検出手段によって検出された戻り光の平均強度が最大又は最小となるように、前記位相差を調整することを特徴とする。
　本発明によれば、ロスが小さく且つ簡易な構成で差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調することが可能である。
本発明の一実施形態による光受信機（ＤＰＳＫを用いる場合）の概略構成図である。 差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）について説明する図である。 図１の光受信機の受光部（ＰＤ）で受光される戻り光の強度を説明する図である。 本発明の一実施形態による光受信機（ＤＱＰＳＫを用いる場合）の概略構成図である。
符号の説明
　１００…光受信機（光受信部）　１０１…光サーキュレータ　１０２…マッハツェンダー干渉計　１０３…反射部　１０４～１０６…受光部　１０７…制御部　１０８…分岐部　１０２１…第１光路　１０２２…第２光路　１０２３…位相調整部　１０２４…第１入出力部　１０２５…第２入出力部　１０２６…第３入出力部　１０２７…位相付与部　２００…光受信機
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
　図１は、本発明の一実施形態による光受信機の概略構成図である。図１において、光受信機１００は、光サーキュレータ１０１と、マッハツェンダー干渉計１０２と、反射部１０３と、受光部１０４～１０６と、制御部１０７とを備えている。
　光受信機１００は、図示しない光送信機によって差動位相偏移変調されて伝送路を伝送されてきた光信号を受信するものである。差動位相偏移変調方式としては、ＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）やＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）等を用いることができるが、以下では、ＤＰＳＫ（図２）を用いる場合を説明する。
　光送信機から送信された差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）された光信号は、光サーキュレータ１０１を介してマッハツェンダー干渉計１０２の第１入出力部１０２４へ入力される。第１入出力部１０２４へ入力された光信号は、マッハツェンダー干渉計１０２内において第１光路１０２１と第２光路１０２２へと分岐される。
　ここで、第２光路１０２２は、該第２光路を伝搬する光が第１光路１０２１を伝搬する光に対してＤＰＳＫ信号の１ビット分に相当する遅延量（位相差）を持つように、その光路の長さが第１光路１０２１の長さよりも長く設定されている。
　第１光路１０２１を伝搬した光信号と第２光路１０２２を伝搬した光信号は、マッハツェンダー干渉計１０２内において再び合波されて干渉し、第２入出力部１０２５と第３入出力部１０２６から出力光として出力される。この２つの出力光は、それぞれ、受光部１０４，１０５によって受光されて電気信号に変換される。
　ここで、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）について図２を用いて説明する。ＤＰＳＫは、あるビットとそのビットの１つ前のビットとが同一の場合に第１の位相「０」を割り当て、異なる場合に第２の位相「π」を割り当てる変調方式である。例えば、図２において、送信符号系列（送信するビット列）が「００１１０１０００１０」のとき、第１のビット「０」と初期ビット（第１のビットの直前のビットとして予め決めた値）「０」とは同じビット値であるので、１番目の送信位相は「０」となる。なお、図２では、搬送波の２周期分（＝１タイムスロット）が１つのビットに対応している。
　同様に、第１のビット「０」と第２のビット「０」とは同じビット値であるので、２番目の送信位相は「０」となり、第２のビット「０」と第３のビット「１」とは異なるビット値であるので、３番目の送信位相は「π」となり、第３のビット「１」と第４のビット「１」とは同じビット値であるので、４番目の送信位相は「０」となる。
　このようにして、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）を行う光送信機からは、送信するビット列が「００１１０１０００１０」であるとき、位相が「００π００ππππ００」と変調された光信号が送信されることになる。
　この光信号を受信する光受信機１００は、上記のとおり、光信号をマッハツェンダー干渉計１０２によって第１光路１０２１と第２光路１０２２へ分岐し、２つの光路を進む光に１ビット分の位相差を与えてから干渉させる。よって、第１光路１０２１を通過したあるタイムスロットの光と、第２光路１０２２を通過して１ビット分遅延した１つ前のタイムスロットの光とが、干渉し合うことになる。ここで、同一の位相の光が干渉した場合をビット「０」に復調し、異なる位相の光が干渉した場合をビット「１」に復調することとする。このとき、上記の位相「００π００ππππ００」で変調された光信号がマッハツェンダー干渉計１０２で干渉する結果、
　　　　第１光路１０２１を通過した光の位相：「００π００ππππ００」
　　　　第２光路１０２２を通過した光の位相：「　００π００ππππ００」
　　　　復調したビット：　　　　　　　　　　　　　「００１１０１０００１０」
となり、光送信機から送信したビット列が得られる。
　図１に戻り、光受信機１００の説明を続ける。マッハツェンダー干渉計１０２の第２入出力部１０２５の後段（第２入出力部１０２５と受光部１０４との間）には、反射部１０３が設けられている。上記の２つの出力光のうち、第２入出力部１０２５から出力された出力光の一部（例えば全体の１～５％）は、反射部１０３によって反射されて再び第２入出力部１０２５へ入力される。この再び第２入出力部１０２５へ入力された光は、マッハツェンダー干渉計１０２を逆向きに通過し、第１入出力部１０２４から戻り光として出力される。この戻り光は、光サーキュレータへ入力されて受光部１０６の側へ出力され、受光部１０６により受光されて電気信号へ変換される。
　受光部１０６で得られた戻り光の強度を表す電気信号は、制御部１０７へ送られる。マッハツェンダー干渉計１０２の第２光路１０２２の途中の一部分には、第２光路１０２２を伝搬する光の位相を調整する位相調整部１０２３が設けられている。制御部１０７は、戻り光の強度を表す電気信号に基づいて、位相調整部１０２３における位相調整量を決定する。以下、制御部１０７による位相調整量の制御方法を、図３を用いて説明する。
　図３は、受光部１０６で受光される戻り光の強度を説明する図である。戻り光の強度Ｐは、次式
　Ｐ∝｜（ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］＋ｅｘｐ［ｊ｛φ（ｔ－Ｔ）＋Δθ｝］）２｜２
　　∝｛２ｃｏｓ（φ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）－ωＴ＋Δθ）＋１｝２
で表される。ここで、搬送波の周波数をω、ビットレートを１／Ｔ、光受信機１００へ入力される光信号の位相をφ（ｔ）、マッハツェンダー干渉計１０２の位相調整部１０２３によって付与される位相調整量をΔθ、と表している。但し、φ（ｔ）＝０又はπであり、φ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）は－π又は０又はπのいずれかの値をとる。
　したがって、戻り光の強度Ｐは、図３において第１のピーク３０１及び第２のピーク３０２を持つ変調曲線Ｐ（ｘ）＝｛２ｃｏｓ（ｘ－δ）＋１｝２上のｘ＝－π，０，πに対応する値Ｐ（－π），Ｐ（０），Ｐ（π）で表すことができる。ここで、Δθ－ωＴをズレδと定義した。
　ズレがδ＝０であるとすると（図３（Ａ））、光信号の位相がφ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）＝－π又はπの時は戻り光の強度は第２のピーク３０２に対応した値Ｐ１となり、光信号の位相がφ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）＝０の時は戻り光の強度は第１のピーク３０１に対応した値Ｐ２となる。つまり、光受信機１００に入力される光信号の位相に応じて、受光部１０６で受光される戻り光の強度はＰ１かＰ２のいずれかとなり、図示した変調波形が得られる。ここで、光受信機１００に入力される光信号の位相φ（ｔ）が、平均として０とπとを同じ確率でとり得ると仮定すれば、戻り光の強度ＰがＰ１となる確率とＰ２となる確率は等しくなる。よって、受光部１０６で測定される戻り光の強度の時間平均は、Ｐａｖｅ１＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２となる。
　一方、０＜δ＜π／２の場合（図３（Ｂ））、光信号の位相がφ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）＝－π又はπの時は戻り光の強度は第２のピーク３０２からズレδの分だけ外れた点３０４に対応した値Ｐ３（＜Ｐ１）となり、光信号の位相がφ（ｔ－Ｔ）－φ（ｔ）＝０の時は戻り光の強度は第１のピーク３０１からズレδの分だけ外れた点３０３に対応した値Ｐ４（＜Ｐ２）となる。つまり、光受信機１００に入力される光信号の位相に応じて、受光部１０６で受光される戻り光の強度はＰ３かＰ４のいずれかとなり、図示した変調波形が得られる。またδ＝０の場合と同様の仮定をおけば、受光部１０６で測定される戻り光の強度の時間平均は、Ｐａｖｅ２＝（Ｐ３＋Ｐ４）／２となる。
　ここで、上記の説明及び図３から分かるようにＰａｖｅ１＞Ｐａｖｅ２であるので、ズレδが変化すると受光部１０６で測定される戻り光の強度Ｐの時間平均がズレδの変化に合わせて変化し、ズレδがゼロの時に戻り光の強度Ｐの時間平均が最大値Ｐａｖｅ１をとることとなる。ズレδがゼロの状態が丁度、マッハツェンダー干渉計１０２の第１光路１０２１と第２光路１０２２に１ビット分の遅延量を与える状態に相当するので、制御部１０７は、受光部１０６で測定される戻り光の強度Ｐの時間平均が最大値となるように、位相調整部１０２３において付与する位相調整量Δθを制御する。この制御により、マッハツェンダー干渉計１０２の第１光路１０２１と第２光路１０２２において常に正確に１ビット分の遅延量が与えられることになるので、光受信機１００は受信した差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調することができる。
　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、マッハツェンダー干渉計１０２及び位相調整部１０２３は種々の構成を適用することが可能である。一例として、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の電気光学効果を有する材質の基板に光導波路を形成してマッハツェンダー干渉計１０２とし、基板の導波路近傍に電極を形成して位相調整部１０２３とし、電極から光導波路に電界を印加することにより電気光学効果を介して光導波路の屈折率を変化させて、光導波路を伝搬する光の位相を調整する構成とすることができる。また、石英基板に光導波路を形成してマッハツェンダー干渉計１０２とし、基板の導波路近傍に電極を形成して位相調整部１０２３とし、電極に電流を流して電極を発熱させることにより熱光学効果を介して光導波路の屈折率を変化させて、光導波路を伝搬する光の位相を調整する構成とすることができる。また、ミラーやビームスプリッタ等のバルクの光学素子を用いてマッハツェンダー干渉計１０２とし、液晶フィルタ等を位相調整部１０２３とした構成としてもよい。
　また、反射部１０３は、ハーフミラーを用いる他、光ファイバコネクタ同士の接合部における反射を用いてもよい。
　また、反射部１０３によって反射されてマッハツェンダー干渉計１０２を逆向きに通過し、第２光路１０２２の側から出力される戻り光を受光部１０６に受光させて、この戻り光の強度に基づいて、位相調整部１０２３における位相調整量を制御部１０７が制御する構成としてもよい。
　また、上述の説明では、光受信機１００に入力される光信号の位相φ（ｔ）が、平均として０とπとを同じ確率でとり得ると仮定したが、実際の送信データや符号化方式（ＮＲＺ符号かＲＺ符号か等）によっては、この仮定が必ずしも正しくない場合がある。そのような場合には、制御部１０７は、受光部１０６で測定される戻り光の強度Ｐの時間平均が最大値から所定量だけずれた最適値となるように、位相調整部１０２３において付与する位相調整量Δθを制御するようにすればよい。なお、この最適値は、例えば、最良の伝送特性が得られるような強度Ｐの時間平均を予め測定しておくことで、決定することができる。特別な場合として、この最適値が強度Ｐの時間平均の最小値となることもある。
　図４は、差動位相偏移変調方式としてＤＱＰＳＫを用いる場合の光受信機の概略構成図である。図４において、光受信機２００は、第１の光受信部１００Ａと、第２の光受信部１００Ｂと、制御部１０７と、分岐部１０８とを備えている。第１の光受信部１００Ａは、図１の光受信機１００と同様の光サーキュレータ１０１Ａ、マッハツェンダー干渉計１０２Ａ、反射部１０３Ａ、及び受光部１０４Ａ～１０６Ａを備えており、このうちマッハツェンダー干渉計１０２Ａは、第１光路１０２１Ａの途中に更に位相付与部１０２７Ａを備えている。第２の光受信部１００Ｂも同様の構成である。
　光受信機２００は、図示しない光送信機によって差動位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）されて伝送路を伝送されてきた光信号を受信するものであり、光送信機から送信された光信号は、分岐部１０８によって分岐されて第１の光受信部１００Ａと第２の光受信部１００Ｂへ入力される。
　第１の光受信部１００Ａへ入力された光信号は、図１の光受信機１００と同様に、光サーキュレータ１０１Ａを介してマッハツェンダー干渉計１０２Ａの第１入出力部１０２４Ａへ入力され、更にマッハツェンダー干渉計１０２Ａ内において第１光路１０２１Ａと第２光路１０２２Ａへと分岐される。第２光路１０２２Ａは、図１の光受信機１００と同様に、該第２光路を伝搬する光が第１光路１０２１Ａを伝搬する光に対してＤＱＰＳＫ信号の１ビット分に相当する遅延量（位相差）を持つように、その光路の長さが第１光路１０２１Ａの長さよりも長く設定されている。更に、図４の光受信機２００では、位相付与部１０２７Ａによって、第１光路１０２１Ａを伝搬する光にπ／４の位相が付与される。
　第１光路１０２１Ａを伝搬し位相π／４を付与された光信号と、第２光路１０２２Ａを伝搬し、この光信号に対して１ビット分の位相差を持つ光信号は、図１の光受信機１００と同様に、マッハツェンダー干渉計１０２Ａ内において再び合波されて干渉し、第２入出力部１０２５Ａと第３入出力部１０２６Ａから出力光として出力される。
　第２入出力部１０２５Ａから出力された出力光の一部は、図１の光受信機１００と同様に、反射部１０３Ａによって反射されて再び第２入出力部１０２５Ａへ入力され、マッハツェンダー干渉計１０２Ａを逆向きに通過し、第１入出力部１０２４Ａから戻り光として出力される。この戻り光は、図１の光受信機１００と同様に、光サーキュレータ１０１Ａを介して受光部１０６Ａにより受光され、電気信号へ変換される。受光部１０６Ａで得られた戻り光の強度を表す電気信号は、制御部１０７へ送られる。
　一方、第２の光受信部１００Ｂでは、位相付与部１０２７Ｂによって、第１光路１０２１Ｂを伝搬する光に－π／４の位相が付与される。これにより、第１の光受信部１００Ａにおける光信号の位相と第２の光受信部１００Ｂにおける光信号の位相は、相対的な位相差がπ／２となる。第２の光受信部１００Ｂの位相付与部１０２７Ｂ以外の部分は、第１の光受信部１００Ａと同じである。
　図４の光受信機２００では、制御部１０７は、第１の光受信部１００Ａの受光部１０６Ａで得られた戻り光の強度を表す電気信号と、第２の光受信部１００Ｂの受光部１０６Ｂで得られた戻り光の強度を表す電気信号とに基づいて、第１の光受信部１００Ａの位相調整部１０２３Ａにおける位相調整量、及び第２の光受信部１００Ｂの位相調整部１０２３Ｂにおける位相調整量を決定する。
　例えば、制御部１０７は、受光部１０６Ａで測定される戻り光の強度ＰＡの時間平均が最大値となるように、位相調整部１０２３Ａにおいて付与する位相調整量を制御するとともに、受光部１０６Ｂで測定される戻り光の強度ＰＢの時間平均が最大値となるように、位相調整部１０２３Ｂにおいて付与する位相調整量を制御する。この制御により、マッハツェンダー干渉計１０２Ａの第１光路１０２１Ａと第２光路１０２２Ａ、及びマッハツェンダー干渉計１０２Ｂの第１光路１０２１Ｂと第２光路１０２２Ｂにおいて、常に正確に１ビット分の遅延量が与えられることになるので、光受信機２００は受信した差動位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）方式による光信号を精度良く復調することができる。なお、上述したように、各受光部１０６Ａ，１０６Ｂで測定される戻り光の強度ＰＡ，ＰＢの時間平均が、最大値から所定量だけずれた最適値となるように位相調整量を制御してもよく、特別な場合として、戻り光の強度ＰＡ，ＰＢの時間平均が最小値となるように位相調整量を制御してもよい。
　本発明の光受信機によれば、ロスが小さく且つ簡易な構成で差動位相偏移変調方式による光信号を精度良く復調することが可能であるため、産業上極めて有用である。

Claims (5)

  1. 　差動位相偏移変調された光信号を受信する光受信機であって、
    　入力された前記光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する干渉計と、
    　前記干渉計の出力光の一方を反射させて前記干渉計へ戻す反射手段と、
    　前記反射手段によって反射され、前記干渉計を前記入力光信号とは逆方向に通過して出力される戻り光を検出する検出手段と、
    　前記検出手段によって検出された戻り光の強度に基づいて、前記干渉計が付与する前記位相差を調整する位相差制御手段と、
    　を備えることを特徴とする光受信機。
  2. 　前記位相差制御手段は、前記戻り光の平均強度が最大になるように前記位相差を調整することを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
  3. 　前記位相差制御手段は、前記戻り光の平均強度が最小になるように前記位相差を調整することを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
  4. 　差動位相偏移変調された光信号を受信する光受信機であって、
    　入力された前記光信号を２つに分岐する分岐手段と、
    　前記分岐手段によって分岐された２つの光信号間にπ／２の相対的な位相差を付与する位相差付与手段と、
    　前記分岐手段によって分岐された一方の光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する第１の干渉計と、
    　前記第１の干渉計の出力光の一方を反射させて前記第１の干渉計へ戻す第１の反射手段と、
    　前記第１の反射手段によって反射され、前記第１の干渉計を逆方向に通過して出力される戻り光を検出する第１の検出手段と、
    　前記分岐手段によって分岐された他方の光信号を２つに分岐し、該２つに分岐された光信号間に１ビット分の位相差を付与し、位相差付与後の２つの光信号を干渉させて２つの出力光を出力する第２の干渉計と、
    　前記第２の干渉計の出力光の一方を反射させて前記第２の干渉計へ戻す第２の反射手段と、
    　前記第２の反射手段によって反射され、前記第２の干渉計を逆方向に通過して出力される戻り光を検出する第２の検出手段と、
    　前記第１の検出手段によって検出された戻り光の強度と前記第２の検出手段によって検出された戻り光の強度の少なくとも一方に基づいて、前記第１の干渉計及び前記第２の干渉計が付与する前記位相差を調整する位相差制御手段と、
    　を備えることを特徴とする光受信機。
  5. 　前記位相差制御手段は、前記第１の検出手段によって検出された戻り光の平均強度が最大又は最小となり、前記第２の検出手段によって検出された戻り光の平均強度が最大又は最小となるように、前記位相差を調整することを特徴とする請求項４に記載の光受信機。
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