WO2013031786A1 - 位相調整回路、光送信装置および位相調整方法 - Google Patents

位相調整回路、光送信装置および位相調整方法 Download PDF

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亮太 阿部
鈴木　耕一
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日本電気株式会社
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    • H04L27/20—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2096—Arrangements for directly or externally modulating an optical carrier

Definitions

  • the present invention relates to a phase adjustment circuit, an optical transmitter, and a phase adjustment method using a DP-QPSK (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying) method, and in particular, a phase adjustment in which a DP-QPSK modulator and an intensity modulator are combined.
  • the present invention relates to a circuit, an optical transmitter, and a phase adjustment method.
  • FIG. 8 shows a block diagram of the optical transmission circuit of Patent Document 3. In FIG. In FIG.
  • an optical transmission circuit 900 disclosed in Patent Document 3 includes a differential encoding circuit 910, a phase modulator 920, a phase shifter 930, an intensity modulator 940, and a control circuit 950.
  • the differential encoding circuit 910 converts the data signal D into a differential encoding signal synchronized with the clock signal C1 and outputs it differentially.
  • the phase modulator 920 branches the continuous light L0 from the light source into two, and outputs the phase-modulated light L1 that is phase-modulated by the differential output from the differential encoding circuit 910.
  • the phase shifter 930 outputs a phase adjustment clock signal C2.
  • the intensity modulator 940 modulates the intensity of the phase-modulated light L1 with the phase adjustment clock signal C2 and outputs it as output light L2.
  • the control circuit 950 controls the phase shifter 930 so that the light intensity of the output light L2 is maximized.
  • the control circuit 950 controls the phase shifter 930 so that the light intensity of the output light L2 is maximized, so that the phase of the phase modulator 920 and the phase of the intensity modulator 940 are synchronized.
  • a DP-QPSK Double Polarization-Quadrature Phase Shift Keying
  • the DP-QPSK system can further improve the bit rate by polarization-multiplexing two-channel QPSK signals into two orthogonally polarized waves (S-polarized light and P-polarized light).
  • S-polarized light and P-polarized light two orthogonally polarized waves
  • Patent Document 3 When the technique of Patent Document 3 is applied to an optical transmission circuit that employs the DP-QPSK system and combines a DP-QPSK modulator and an intensity modulator, the configuration becomes complicated. The first reason is that it is necessary to intensity-modulate each of the QPSK signal carried on the S polarized light and the QPSK signal carried on the P polarized light.
  • the second reason is that it is necessary to adjust the phase of the phase modulator and intensity modulator on the S polarized light side and the phase modulator and intensity modulator on the P polarized light side, respectively. It is an object of the present invention to optimize the relative phase between a DP-QPSK modulator and an intensity modulator with a simple configuration in optical transmission combining a DP-QPSK modulator and an intensity modulator.
  • An adjustment circuit, an optical transmission device, and a phase adjustment method are provided.
  • a phase adjustment circuit includes an intensity modulation means for intensity-modulating input light based on a control signal and outputting intensity-modulated light, and DP-QPSK modulation of the output intensity-modulated light.
  • DP-QPSK modulation means for outputting DP-QPSK modulated light
  • control means for monitoring the light intensity of the output DP-QPSK modulated light and generating and outputting a control signal so as to maximize the light intensity And comprising.
  • an optical transmitter includes an input unit that receives input light, an intensity modulator that modulates the intensity of the received input light based on a control signal, and outputs an intensity-modulated light, DP-QPSK modulation means for DP-QPSK modulation of the output intensity modulated light and output of DP-QPSK modulated light, output means for outputting the output DP-QPSK modulated light to the outside, and output DP- Control means for monitoring the light intensity of the QPSK modulated light and generating and outputting a control signal so that the light intensity becomes maximum.
  • the phase adjustment method modulates the intensity of input light based on a control signal to output intensity modulated light, and DP-QPSK modulates the output intensity modulated light to generate DP- QPSK modulated light is output, and a control signal is generated and output so that the light intensity of the output DP-QPSK modulated light is maximized.
  • the phase adjustment circuit, optical transmitter, and phase adjustment method according to the present invention perform DP-QPSK modulation after intensity modulation.
  • only one intensity modulation means is required, and the phase of the one intensity modulation means may be adjusted based only on the light intensity of the modulated light after DP-QPSK modulation. Therefore, the relative phase between the intensity modulation means and the DP-QPSK modulation means can be optimized with a simple configuration.
  • 1 is an example of a block configuration diagram of a phase adjustment circuit 10 according to a first embodiment of the present invention. It is an example of the block block diagram of the optical transmission apparatus 100 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is an example of the waveform of the intensity
  • the waveform of the QPSK modulated light output from the QPSK part 420 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is an example of the waveform of the QPSK modulated light output from the QPSK part 420 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is an example of the waveform of the QPSK modulated light output from the QPSK part 420 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is an example of the waveform when the phases of the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the optical transmission device 100 according to the second embodiment of the present invention are in phase. is there.
  • FIG. 10 is a block configuration diagram of an optical transmission circuit 900 disclosed in Patent Document 3.
  • FIG. 10 is a block configuration diagram of an optical transmission circuit 900 disclosed in Patent Document 3.
  • phase adjustment circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the phase adjustment circuit according to the present embodiment is applied to a system using the DP-QPSK system that multiplexes two-channel QPSK signals into two orthogonally polarized waves.
  • An example of a block diagram of the phase adjustment circuit according to the present embodiment is shown in FIG.
  • the phase adjustment circuit 10 includes intensity modulation means 20, DP-QPSK modulation means 30, and control means 40.
  • the intensity modulation means 20 modulates the intensity of the input light based on a clock signal input from the outside and a control signal input from the control means 40 described later.
  • the intensity modulation means 20 outputs the intensity-modulated input light to the DP-QPSK modulation means 30 as a clock waveform.
  • the DP-QPSK modulation unit 30 is arranged at the subsequent stage of the intensity modulation unit 20.
  • the DP-QPSK modulation unit 30 performs DP-QPSK modulation on the intensity-modulated light output from the intensity modulation unit 20 and carries a data signal, and outputs DP-QPSK-modulated light on which the data signal is carried.
  • the DP-QPSK modulation unit 30 separates the intensity-modulated light output from the intensity modulation unit 20 into S-polarized light and P-polarized light, and performs QPSK modulation on the S-polarized light and the P-polarized light, respectively. After placing the data signal, polarization synthesis is performed to generate and output DP-QPSK modulated light.
  • the control means 40 generates a control signal so that the light intensity of the DP-QPSK modulated light output from the DP-QPSK modulation means 30 is maximized, and outputs the control signal to the intensity modulation means 20, thereby intensity modulation.
  • the means 20 is feedback controlled.
  • the control means 40 measures the average light intensity of DP-QPSK modulated light and generates a control signal so that the average light intensity is greater than a predetermined threshold value.
  • the phase adjustment circuit 10 according to the present invention performs DP-QPSK modulation after intensity modulation. In this case, the phase of the intensity modulation means 20 may be adjusted based only on the light intensity of the DP-QPSK modulated light output from the DP-QPSK modulation means 30.
  • the relative phase between the intensity modulation means 20 and the DP-QPSK modulation means 30 can be optimized with a simple configuration. Further, when the DP-QPSK modulation means 30 is arranged at the subsequent stage of the intensity modulation means 20, it is not necessary to intensity-modulate the QPSK-modulated S-polarized light and P-polarized light, respectively. Therefore, the means for intensity modulation can be one of the intensity modulation means 20. (Second Embodiment) A second embodiment will be described. An example of a block diagram of the optical transmission apparatus according to the present embodiment is shown in FIG. In FIG.
  • an optical transmission apparatus 100 includes an input terminal 200, an RZ carver (Return-To-Zero Carver) unit 300, a DP-QPSK (Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying) unit 400, and an output.
  • a terminal 500, a light receiving element 600, and a feedback control unit 700 are provided.
  • a CW (Continuous Wave: unmodulated continuous wave) optical signal is input to the input terminal 200.
  • the CW optical signal input to the input terminal 200 is output to the RZ carver unit 300.
  • the RZ carver unit 300 modulates the intensity of the CW optical signal input from the input terminal 200 based on a clock signal input from the outside and a control signal input from the feedback control unit 700 described later, and outputs the intensity to the DP-QPSK unit 400. .
  • the RZ carver unit 300 is configured by, for example, an optical waveguide or an electrode having an electro-optic effect. In the present embodiment, the RZ carver unit 300 generates an electric field by applying a driving voltage to the electrodes based on a clock signal and a control signal.
  • the RZ carver unit 300 modulates the intensity of the CW optical signal by changing the refractive index of the CW optical signal using the generated electric field.
  • the DP-QPSK unit 400 performs polarization multiplexing quaternary phase modulation on the intensity-modulated light input from the RZ carver unit 300 and outputs the result to the output terminal 500 and the light receiving element 600.
  • the DP-QPSK unit 400 includes a PBS (Polarization Beam Splitter) 410, two QPSK units 420 and 430, and a PBC (Polarization Beam Combiner) 440. Become.
  • the PBS 410 separates the intensity-modulated light input from the RZ carver unit 300 into P-polarized light and S-polarized light, and outputs one to the QPSK unit 420 and the other to the QPSK unit 430.
  • the QPSK units 420 and 430 allocate 2-bit data to each of four optical phases (for example, 0 °, 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °) for P-polarized light or S-polarized light input from the PBS 410. Output.
  • the PBC 440 combines the P-polarized light and the S-polarized light, which are output from the QPSK units 420 and 430 and assigned data to the four optical phases, and outputs the polarization multiplexed quaternary phase modulated light to the output terminal 500. A part of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light is output to the light receiving element 600.
  • the branching ratio when the polarization multiplexed quaternary phase modulated light is allocated to the output terminal 500 and the light receiving element 600 can be arbitrarily determined.
  • the output terminal 500 outputs the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400 to the outside.
  • the light receiving element 600 converts the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the feedback control unit 700.
  • the light receiving element 600 measures the average light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light, converts the measured average light intensity into a voltage, and outputs the voltage to the feedback control unit 700.
  • the feedback control unit 700 monitors the voltage of the electric signal input from the light receiving element 600. When the voltage of the input electrical signal is smaller than a predetermined threshold, the feedback control unit 700 generates a control signal for increasing the voltage and outputs the control signal to the RZ carver unit 300.
  • the light receiving element 600 may be omitted, and the feedback control unit 700 may directly generate a control signal based on the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light.
  • the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400 will be described.
  • the CW optical signal output from the CW light source is directly input to the DP-QPSK unit 400 without passing through the RZ carver unit 300
  • the polarization multiplexed quaternary phase output from the DP-QPSK unit 400 is used.
  • the QPSK unit 430 has the same function.
  • An example of the constellation of the QPSK unit 420 when the CW optical signal is input to the DP-QPSK unit 400 is shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the waveform of the modulated light output from the QPSK unit 420 when it has moved.
  • the horizontal axis is “in-phase: I (in-phase) axis”
  • the vertical axis is “quadrature phase: Q (quadture) axis”
  • the distance from the zero point is the amplitude.
  • the angle from the 0 point represents the phase.
  • the horizontal axis represents time T
  • the vertical axis represents the light intensity of the modulated light.
  • FIG. 5A is an example of the waveform of the modulated light output from the QPSK unit 420 when the phase does not move
  • FIG. 5B is an example of the waveform of the modulated light when the phase is shifted by 90 °
  • FIG. 5D is an example of a QPSK waveform.
  • the distance from the 0 point in FIG. 4 corresponds to the value of the Y axis in FIG.
  • the QPSK unit 420 has signal points at four positions of phase angles of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °.
  • the QPSK unit 420 adds 2-bit data to the four optical phases, and outputs quaternary phase-modulated light with the data to the PBC 440.
  • the phase does not move as it is while the CW optical signal is input to the DP-QPSK unit 400, the light intensity of the modulated light output from the QPSK unit 420 remains constant. Therefore, the waveform shown in FIG. 5A is output from the QPSK unit 420.
  • the phase angle 422 in FIG. 4 moves from 135 ° to 45 ° or 225 °.
  • the vector 421 (amplitude) once decreases and then returns to the same level before reaching zero. Therefore, the waveform shown in FIG. 5B is output from the QPSK unit 420. Furthermore, when the phase angle moves 180 ° with the CW optical signal being input to the DP-QPSK unit 400, that is, when the phase angle 422 moves from 135 ° to 315 ° in FIG. 4, the vector 421 (amplitude ) Decreases to 0 and then returns to the same level again. Therefore, the waveform shown in FIG. 5C is output from the QPSK unit 420. From the above, when the CW optical signal is input to the DP-QPSK unit 400, the above-described FIGS.
  • FIG. 6A is an example of a change over time of the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light when the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 are in phase.
  • FIG. 6B is an example of a change in the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light when the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 are out of phase.
  • the point where the light intensity of the modulated light from the RZ carver unit 300 becomes maximum and the DP-QPSK unit 400 are shifted from the four phase angle positions where the light intensity of the modulated light from is maximized. That is, at four phase angle positions (45 °, 135 °, 225 °, 315 °), the modulated light output from the Z carver unit 300 and the modulated light output from the DP-QPSK unit 400 cancel each other.
  • the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light at the four phase angle positions is smaller than the maximum value.
  • the optical transmission device 100 includes 4 of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400 when the phases of the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 match.
  • the phase between the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 is adjusted using the fact that the light intensity at the phase angle position (45 °, 135 °, 225 °, 315 °) at the location becomes the maximum value.
  • an operation flow when the optical transmission device 100 according to the present embodiment adjusts the phase shift between the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 will be described with reference to FIG. In FIG.
  • the RZ carver unit 300 modulates the intensity of the input CW optical signal based on the clock signal and the control signal input from the feedback control unit 700 ( S102), the intensity-modulated light is output to the DP-QPSK unit 400.
  • the DP-QPSK unit 400 separates the intensity-modulated light input from the RZ carver unit 300 into P-polarized light and S-polarized light in the PBS 410, and outputs one to the QPSK unit 420 and the other to the QPSK unit 430 (S103).
  • the QPSK units 420 and 430 perform four-level phase modulation on the P-polarized light or S-polarized light input from the PBS 410 and output the result to the PBC 440 (S104).
  • the PBC 440 combines the P-polarized and S-polarized quaternary phase-modulated light output from the QPSK units 420 and 430, and outputs the resultant to the output terminal 500 and the light receiving element 600 (S105).
  • the output terminal 500 outputs the polarization multiplexed quaternary phase modulated light input from the DP-QPSK unit 400 to the outside as it is (S106).
  • the light receiving element 600 monitors the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400.
  • the light receiving element 600 measures the average light intensity value of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400, converts the measured average light intensity value into a voltage value, and feeds back. It outputs to the control part 700 (S107).
  • the feedback control unit 700 determines whether or not the voltage value input from the light receiving element 600 is larger than a preset threshold value (S108).
  • the feedback control unit 700 adjusts the control signal for restoring the voltage value to a value larger than the threshold value, that is, the phase. Is generated and output to the RZ carver unit 300 (S109).
  • the feedback control unit 700 performs feedback control of the RZ carver unit 30 by giving an instruction to the RZ carver unit 300 with a voltage or the like so as to shift the phase of the intensity-modulated light. -Compensates for phase shift with the QPSK unit 400.
  • the optical transmission device 100 repeats the above operation until the voltage value input from the light receiving element 600 becomes larger than a preset threshold value (Yes in S108).
  • the DP-QPSK unit 400 is arranged at the subsequent stage of the RZ carver unit 300.
  • the relative phase between the RZ carver unit 300 and the DP-QPSK unit 400 can be optimized based only on the light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light output from the DP-QPSK unit 400.
  • the optical transmission device 100 measures the average light intensity of the polarization multiplexed quaternary phase modulated light in the light receiving element 600, converts the measured average light intensity into a voltage, and outputs the voltage. Further, in the feedback control unit 700, when the voltage of the converted electric signal is smaller than a predetermined threshold value, a control signal for increasing the voltage is generated and output to the RZ carver unit 300. By generating a control signal based on a comparison result between the voltage value of the average light intensity and a predetermined threshold value, the processing of the feedback control unit 700 can be simplified. As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, these are only illustrations and do not limit this invention at all. The present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention. This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2011-190609 for which it applied on September 1, 2011, and takes in those the indications of all here.
  • the present invention can be applied to circuits, devices, and systems in general used in a digital coherent transmission system to which the DQPSK modulation / demodulation format is applied.
  • Phase adjustment circuit 20
  • Intensity modulation means 30
  • DP-QPSK modulation means 40
  • Control means 100
  • Optical transmission apparatus 200
  • Input terminal 300
  • RZ carver part 400
  • DP-QPSK part 410
  • PBS 420
  • QPSK part 440
  • PBC 500
  • output terminal 600
  • light receiving element 700
  • feedback control unit 900
  • optical transmission circuit 910 differential encoding circuit 920 phase modulator 930 phase shifter 940 intensity modulator 950 control circuit

Abstract

本発明の位相調整回路は、入力光を制御信号に基づいて強度変調し、強度変調光を出力する強度変調手段、出力された強度変調光をＤＰ－ＱＰＳＫ変調し、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調光を出力するＤＰ－ＱＰＳＫ変調手段、および、出力されたＤＰ－ＱＰＳＫ変調光の光強度を監視し、光強度が最大となるように制御信号を生成して出力する制御手段を備える。

Description

位相調整回路、光送信装置および位相調整方法
　本発明は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式を用いた位相調整回路、光送信装置および位相調整方法に関し、特に、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器と強度変調器とを組み合わせた位相調整回路、光送信装置および位相調整方法に関する。
　海底ケーブル伝送等の長距離光伝送システム用に、高い波長分散耐力を特徴とするデジタルコヒーレント伝送システムの開発が進められている。デジタルコヒーレント伝送システムにおいては、ＣＳＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　Ｒｅｔｕｒｎ−Ｔｏ−Ｚｅｒｏ）、ＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）などの変復調技術が用いられ、ビットレートは１０Ｇｂ／ｓから４０Ｇｂ／ｓに高速化している。この中で、ＤＱＰＳＫ変復調フォーマットは、ＤＰＳＫに比べて２倍の情報量を割り当てることができることから、ビットレートの向上に有利である。
　特許文献１および特許文献２には、ＤＱＰＳＫ変復調フォーマットを適用した技術として、ＤＱＰＳＫ変調器と強度変調器とを備えた光送信器が開示されている。ＤＱＰＳＫ変調器に強度変調器を追加する事により、位相変調信号が切り替わる際の位相雑音を除去することができ、送信器Ｓ／Ｎが改善される。
　しかし、ＤＱＰＳＫ変調器と強度変調器とを組み合わせる場合、強度変調器を駆動するクロック信号を、位相変調光最適位相と同調させる必要がある。そこで、特許文献３の光送信回路は、強度変調器からの出力光の平均光強度が最大となるように調整することにより、位相変調器と強度変調器との相対位相を最適化する。
　特許文献３の光送信回路のブロック図を図８に示す。図８において、特許文献３の光送信回路９００は、差動符号化回路９１０、位相変調器９２０、位相シフタ９３０、強度変調器９４０および制御回路９５０を備える。
　差動符号化回路９１０は、データ信号Ｄをクロック信号Ｃ１に同期した差動符号化信号に変換して差動出力する。位相変調器９２０は、光源からの連続光Ｌ０を２分岐し、差動符号化回路９１０からの差動出力によって位相変調した位相変調光Ｌ１を出力する。位相シフタ９３０は、位相調整クロック信号Ｃ２を出力する。強度変調器９４０は、位相変調光Ｌ１を位相調整クロック信号Ｃ２で強度変調して出力光Ｌ２として出力する。制御回路９５０は、出力光Ｌ２の光強度が最大となるように位相シフタ９３０を制御する。
　制御回路９５０が出力光Ｌ２の光強度が最大となるように位相シフタ９３０を制御することにより、位相変調器９２０の位相と強度変調器９４０の位相とが同調する。
特開２０１０−２４３９５３号公報 特開２００７−３２９８８６号公報 特開２００９−０２７５１７号公報
　ところで、近年、さらなるビットレートの向上を目指して、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式が検討されている。ＤＰ−ＱＰＳＫ方式は、２チャンネルのＱＰＳＫ信号を直交する二つの偏波（Ｓ偏波光とＰ偏波光）に偏波多重することによって、ビットレートをさらに向上させることができる。
　上記のＤＰ−ＱＰＳＫ方式を採用し、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器と強度変調器とを組み合わせた光送信回路に特許文献３の技術を適用する場合、構成が複雑になる。１つ目の理由は、Ｓ偏波光に乗せたＱＰＳＫ信号とＰ偏波光に乗せたＱＰＳＫ信号とのそれぞれを強度変調する必要があるからである。２つ目の理由は、Ｓ偏波光側の位相変調器と強度変調器、および、Ｐ偏波光側の位相変調器と強度変調器、をそれぞれ、位相調整する必要があるからである。
　本発明の目的は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器と強度変調器とを組み合わせた光伝送において、単純な構成でＤＰ−ＱＰＳＫ変調器と強度変調器との相対位相を最適化することが可能な、位相調整回路、光送信装置および位相調整方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明に係る位相調整回路は、入力光を制御信号に基づいて強度変調し、強度変調光を出力する強度変調手段と、出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調し、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力するＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段と、出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度を監視し、光強度が最大となるように制御信号を生成して出力する制御手段と、を備える。
　上記目的を達成するために本発明に係る光送信装置は、入力光を受光する入力手段と、受光した入力光を制御信号に基づいて強度変調し、強度変調光を出力する強度変調手段と、出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調し、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力するＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段と、出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を外部へ出力する出力手段と、出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度を監視し、光強度が最大となるように制御信号を生成して出力する制御手段と、を備える。
　上記目的を達成するために本発明に係る位相調整方法は、入力光を制御信号に基づいて強度変調して強度変調光を出力し、出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調してＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力し、出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度が最大となるように制御信号を生成して出力する。
　本発明に係る位相調整回路、光送信装置および位相調整方法は、強度変調した後にＤＰ−ＱＰＳＫ変調する。この場合、強度変調手段が一つで済むと共に、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調後の変調光の光強度のみに基づいて該一つの強度変調手段の位相を調整すればよい。従って、単純な構成で強度変調手段とＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段との相対位相を最適化することができる。
本発明の第１の実施形態に係る位相調整回路１０のブロック構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置１００のブロック構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＲＺカーバー部３００から出力された強度変調光の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＱＰＳＫ部４２０のコンスタレーションの一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＱＰＳＫ部４２０から出力されるＱＰＳＫ変調光の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＱＰＳＫ部４２０から出力されるＱＰＳＫ変調光の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＱＰＳＫ部４２０から出力されるＱＰＳＫ変調光の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係るＱＰＳＫ部４２０から出力されるＱＰＳＫ変調光の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置１００から出力される偏波多重４値位相変調光のＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００の、位相が合っている場合の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置１００から出力される偏波多重４値位相変調光のＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００の、位相が合っていない場合の波形の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置１００の動作フローの一例である。 特許文献３の光送信回路９００のブロック構成図である。
　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る位相調整回路について説明する。本実施形態に係る位相調整回路は、２チャンネルのＱＰＳＫ信号を直交する二つの偏波に偏波多重する、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式を用いたシステムに適用される。本実施形態に係る位相調整回路のブロック構成図の一例を図１に示す。図１において、位相調整回路１０は、強度変調手段２０、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０および制御手段４０を備える。
　強度変調手段２０は、入力した入力光を外部から入力するクロック信号および後述する制御手段４０から入力した制御信号に基づいて強度変調する。強度変調手段２０は、強度変調した入力光をクロック波形としてＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０へ出力する。
　ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０は、強度変調手段２０の後段に配置される。ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０は、強度変調手段２０から出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調させてデータ信号を乗せ、データ信号を乗せたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力する。本実施形態において、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０は、強度変調手段２０から出力された強度変調光をＳ偏波光とＰ偏波光とに分離し、Ｓ偏波光およびＰ偏波光をそれぞれＱＰＳＫ変調してデータ信号を乗せた後、偏波合成することにより、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を生成して出力する。
　制御手段４０は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０から出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度が最大となるように制御信号を生成し、制御信号を強度変調手段２０へ出力することにより、強度変調手段２０をフィードバック制御する。本実施形態において、制御手段４０は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の平均光強度を計測し、平均光強度が所定の閾値よりも大きくなるように制御信号を生成する。
　本発明に係る位相調整回路１０は、強度変調した後にＤＰ−ＱＰＳＫ変調する。この場合、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０から出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度のみに基づいて強度変調手段２０の位相を調整すればよい。従って、単純な構成で、強度変調手段２０とＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０との相対位相を最適化できる。
　また、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段３０を強度変調手段２０の後段に配置する場合、ＱＰＳＫ変調されたＳ偏波光およびＰ偏波光をそれぞれ強度変調する必要がない。従って、強度変調するための手段を、強度変調手段２０の１つにすることができる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送信装置のブロック構成図の一例を図２に示す。図２において、光送信装置１００は、入力端子２００、ＲＺカーバー（Ｒｅｔｕｒｎ−Ｔｏ−Ｚｅｒｏ　Ｃａｒｖｅｒ）部３００、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ：偏波多重４値位相変調）部４００、出力端子５００、受光素子６００およびフィードバック制御部７００を備える。
　入力端子２００に、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ：無変調連続波）光信号が入力する。入力端子２００に入力したＣＷ光信号は、ＲＺカーバー部３００へ出力される。
　ＲＺカーバー部３００は、外部から入力するクロック信号および後述するフィードバック制御部７００から入力した制御信号に基づいて、入力端子２００から入力したＣＷ光信号を強度変調し、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００へ出力する。ＲＺカーバー部３００は、例えば、電気光学効果を有する光導波路や電極等により構成される。本実施形態において、ＲＺカーバー部３００は、クロック信号および制御信号に基づいて駆動電圧が電極に印加されることにより電界を生じさせる。ＲＺカーバー部３００は、発生させた電界を用いてＣＷ光信号の屈折率を変化させることにより、ＣＷ光信号を強度変調させる。なお、ＲＺカーバー部３００にＣＷ光信号が入力した時に、ＲＺカーバー部３００から出力される強度変調光の波形の一例を図３に示す。
　ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００は、ＲＺカーバー部３００から入力した強度変調光を偏波多重４値位相変調し、出力端子５００と受光素子６００とへ出力する。図２に示すように、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００は、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：偏波ビーム分離器）４１０、二つのＱＰＳＫ部４２０、４３０およびＰＢＣ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｃｏｍｂｉｎｅｒ：偏波ビーム結合器）４４０から成る。
　ＰＢＳ４１０は、ＲＺカーバー部３００から入力した強度変調光をＰ偏光とＳ偏光とに分離し、一方をＱＰＳＫ部４２０へ、他方をＱＰＳＫ部４３０へ出力する。
　ＱＰＳＫ部４２０、４３０は、ＰＢＳ４１０から入力したＰ偏光またはＳ偏光について、４つの光位相（例えば、０°、４５°、１３５°、２２５°および３１５°）のそれぞれに、２ｂｉｔのデータを割り当てて出力する。
　ＰＢＣ４４０は、ＱＰＳＫ部４２０、４３０から出力された、４つの光位相にデータが割り当てられたＰ偏光およびＳ偏光を偏波合成し、偏波多重４値位相変調光を出力端子５００へ出力する。なお、偏波多重４値位相変調光の一部は、受光素子６００へ出力される。ここで、偏波多重４値位相変調光を、出力端子５００と受光素子６００とに割り振る時の分岐割合は任意に決定することができる。また、全ての偏波多重４値位相変調光を受光素子６００に出力し、偏波多重４値位相変調光を、受光素子６００を介して出力端子５００へ出力させることもできる。
　出力端子５００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された偏波多重４値位相変調光を外部へ出力する。
　受光素子６００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された偏波多重４値位相変調光を電気信号に変換し、フィードバック制御部７００へ出力する。本実施形態において、受光素子６００は、偏波多重４値位相変調光の平均光強度を計測し、計測した平均光強度を電圧に変換してフィードバック制御部７００へ出力する。
　フィードバック制御部７００は、受光素子６００から入力した電気信号の電圧を監視する。そして、フィードバック制御部７００は、入力した電気信号の電圧が所定の閾値よりも小さい場合、電圧を大きくするための制御信号を生成してＲＺカーバー部３００へ出力する。なお、受光素子６００を省略し、フィードバック制御部７００が、偏波多重４値位相変調光の光強度に基づいて直接、制御信号を生成することもできる。
　次に、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力される偏波多重４値位相変調光について説明する。先ず、ＣＷ光源から出力されたＣＷ光信号を、ＲＺカーバー部３００を経由させずにそのままＤＰ−ＱＰＳＫ部４００へ入力させた場合に、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力される偏波多重４値位相変調光の光強度について考察する。以下、ＱＰＳＫ部４２０の機能について説明するが、ＱＰＳＫ部４３０も同様の機能を有する。
　ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力した場合のＱＰＳＫ部４２０のコンスタレーションの一例を図４に、ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力している状態で、ＱＰＳＫ部４２０が位相を移動した場合に、ＱＰＳＫ部４２０から出力される変調光の波形を図５に示す。
　図４において、横軸は「同相：Ｉ（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）軸）」、縦軸は「直角位相：Ｑ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）軸」であり、０点からの距離（ベクトル４２１の長さ）が振幅を、０点からの角度（位相角４２２）が位相を表す。また、図５において、横軸は時間Ｔ、縦軸は変調光の光強度である。図５Ａは、位相が移動しない場合のＱＰＳＫ部４２０から出力された変調光の波形の一例、図５Ｂは、位相が９０°移動した場合の変調光の波形の一例、図５Ｃは、位相が１８０°移動した場合の変調光の波形の一例、図５Ｄは、ＱＰＳＫ波形の一例である。図４の０点からの距離（ベクトル４２１の大きさ）と、図５のＹ軸の値とが対応する。
　図４に示すように、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００において、ＱＰＳＫ部４２０は位相角４５°、１３５°、２２５°および３１５°の４箇所に信号点を有する。ＱＰＳＫ部４２０は、この４箇所の光位相にそれぞれ２ｂｉｔのデータを乗せ、データを乗せた４値位相変調光をＰＢＣ４４０へ出力する。
　ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力している状態でそのまま位相が移動しない場合、ＱＰＳＫ部４２０から出力される変調光の光強度は一定のまま変化しない。従って、ＱＰＳＫ部４２０からは図５Ａに示す波形が出力される。
　一方、ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力している状態で位相が９０°変化した場合、ずなわち、図４において位相角４２２が１３５°から４５°または２２５°に移動することにより、ベクトル４２１（振幅）はいったん減少した後、０になる前に再び同じレベルまで戻る。従って、ＱＰＳＫ部４２０からは図５Ｂに示す波形が出力される。
　さらに、ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力している状態で位相角が１８０°移動した場合、すなわち、図４において位相角４２２が１３５°から３１５°に移動した場合、ベクトル４２１（振幅）は０まで減少した後で再び同じレベルまで戻る。従って、ＱＰＳＫ部４２０からは図５Ｃに示す波形が出力される。
　以上から、ＣＷ光信号がＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に入力している時、上述の図５Ａ~図５Ｃが高速で描写されることにより、ＱＰＳＫ部４２０からは図５Ｄに示すＱＰＳＫ波形が出力される。
　次に、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に、ＣＷ光信号ではなく、ＲＺカーバー部３００から出力された強度変調光（図３）が入力した場合に、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力される偏波多重４値位相変調光の光強度について考察する。
　ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００にＲＺカーバー部３００から出力された、図３に示した強度変調光が入力した時に、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力される偏波多重４値位相変調光の光強度の経時変化の一例を図６に示す。なお、図６Ａは、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相が合っている場合の偏波多重４値位相変調光の光強度の経時変化の一例である。また、図６Ｂは、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相がずれている場合の偏波多重４値位相変調光の光強度の変化の一例である。
　ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００に、ＣＷ光信号ではなく、ＲＺカーバー部３００から出力された強度変調光が入力する場合、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００とＲＺカーバー部３００との位相を正確に適合させないと、伝送特性が劣化する。
　図６Ａに示すように、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００とＲＺカーバー部３００との位相が合っている場合、ＲＺカーバー部３００からの変調光の光強度が最大になるポイントと、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００からの変調光の光強度が最大になるポイント（本実施形態に場合は４５°、１３５°、２２５°および３１５°の４箇所）とは一致する。従って、４箇所（４５°、１３５°、２２５°および３１５°）の光位相の位相角位置で、偏波多重４値位相変調光の光強度は最大値となる。
　一方、図６Ｂに示すように、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００の位相がずれている場合、ＲＺカーバー部３００からの変調光の光強度が最大になるポイントと、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００からの変調光の光強度が最大になる４箇所の位相角位置とがずれる。すなわち、４箇所の位相角位置（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）において、Ｚカーバー部３００から出力された変調光とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された変調光とが打ち消しあい、４箇所の位相角位置での偏波多重４値位相変調光の光強度は最大値より小さくなる。
　本実施形態に係る光送信装置１００は、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相が一致している場合にＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力される偏波多重４値位相変調光の４箇所の位相角位置（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）での光強度が最大値になることを利用して、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相を調整する。
　さらに、本実施形態に係る光送信装置１００が、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相ずれを調整する時の動作フローについて図７を用いて説明する。図７において、入力端子２００からＣＷ光信号が入力した時（Ｓ１０１）、ＲＺカーバー部３００は、入力したＣＷ光信号をクロック信号およびフィードバック制御部７００から入力した制御信号に基づいて強度変調し（Ｓ１０２）、強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ部４００へ出力する。
　ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００は、ＲＺカーバー部３００から入力した強度変調光をＰＢＳ４１０においてＰ偏光とＳ偏光とに分離し、一方をＱＰＳＫ部４２０へ、他方をＱＰＳＫ部４３０へ出力する（Ｓ１０３）。ＱＰＳＫ部４２０、４３０は、ＰＢＳ４１０から入力したＰ偏光またはＳ偏光を４値位相変調してＰＢＣ４４０へ出力する（Ｓ１０４）。ＰＢＣ４４０は、ＱＰＳＫ部４２０、４３０から出力されたＰ偏光およびＳ偏光の４値位相変調光を偏波合成し、出力端子５００と受光素子６００とへ出力する（Ｓ１０５）。
　出力端子５００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から入力した偏波多重４値位相変調光をそのまま外部へ出力する（Ｓ１０６）。
　一方、受光素子６００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された偏波多重４値位相変調光の光強度を監視する。本実施形態において、受光素子６００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された偏波多重４値位相変調光の平均光強度値を計測し、計測した平均光強度値を電圧値に変換してフィードバック制御部７００へ出力する（Ｓ１０７）。
　フィードバック制御部７００は、受光素子６００から入力した電圧値が予め設定されている閾値より大きいか否か判定する（Ｓ１０８）。フィードバック制御部７００は、入力した電圧値が予め設定されている閾値よりも小さい場合（Ｓ１０８のＮｏ）、電圧値を閾値よりも大きい値に回復させるための制御信号、すなわち、位相を調整するための制御信号を生成してＲＺカーバー部３００へ出力する（Ｓ１０９）。本実施形態において、フィードバック制御部７００は、ＲＺカーバー部３００に対して強度変調光の位相をずらすように電圧等で指示を出すことによりＲＺカーバー部３０をフィードバック制御し、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相ずれを補償する。
　本実施形態に係る光送信装置１００は、Ｓ１０８において、受光素子６００から入力した電圧値が予め設定されている閾値より大きくなる（Ｓ１０８のＹｅｓ）まで、上記の動作を繰り返す。ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との位相が再び一致することにより、受光素子６００から入力した電圧値が予め設定されている閾値より大きくなる。
　以上のように、本実施形態に係る光送信装置１００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００をＲＺカーバー部３００の後段に配置する。この場合、ＤＰ−ＱＰＳＫ部４００から出力された偏波多重４値位相変調光の光強度のみに基づいて、ＲＺカーバー部３００とＤＰ−ＱＰＳＫ部４００との相対位相を最適化することができる。
　また、本実施形態に係る光送信装置１００は、受光素子６００において偏波多重４値位相変調光の平均光強度を計測し、計測した平均光強度を電圧に変換して出力する。さらに、フィードバック制御部７００において、変換された電気信号の電圧が所定の閾値よりも小さい場合、電圧を大きくするための制御信号を生成してＲＺカーバー部３００へ出力する。平均光強度の電圧値と所定の閾値との比較結果に基づいて制御信号を生成することにより、フィードバック制御部７００の処理を単純にすることができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、これらは単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明は、要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
　この出願は、２０１１年９月１日に出願された日本出願特願２０１１−１９０６０９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。
　本発明は、ＤＱＰＳＫ変復調フォーマットを適用したデジタルコヒーレント伝送システムに用いられる回路、装置およびシステム全般に適用できる。
　１０　位相調整回路
　２０　強度変調手段
　３０　ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段
　４０　制御手段
　１００　光送信装置
　２００　入力端子
　３００　ＲＺカーバー部
　４００　ＤＰ−ＱＰＳＫ部
　４１０　ＰＢＳ
　４２０、４３０　ＱＰＳＫ部
　４４０　ＰＢＣ
　５００　出力端子
　６００　受光素子
　７００　フィードバック制御部
　９００　光送信回路
　９１０　差動符号化回路
　９２０　位相変調器
　９３０　位相シフタ
　９４０　強度変調器
　９５０　制御回路

Claims (7)

  1. 　入力光を制御信号に基づいて強度変調し、強度変調光を出力する強度変調手段と、
    前記出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調し、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力するＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段と、
    前記出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度を監視し、光強度が最大となるように前記制御信号を生成して出力する制御手段と、
    を備える位相調整回路。
  2. 　前記出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を電気信号に変換して出力する受光手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記電気信号の電圧が最大となるように前記制御信号を生成して出力する、請求項１記載の位相調整回路。
  3. 　前記受光手段は、前記ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の平均光強度を計測し、計測した平均光強度を電気信号に変換して出力する、請求項２記載の位相調整回路。
  4. 　前記制御手段は、所定の閾値を保持し、前記受光手段から出力された電気信号の電圧が前記閾値よりも小さい場合に前記制御信号を生成する、請求項２または３記載の位相調整回路。
  5. 　前記ＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段は、
    　前記出力された強度変調光をＳ偏波光とＰ偏波光とに分離する偏波分離手段と、
    　前記Ｓ偏波光をＱＰＳＫ変調してＳ偏波のＱＰＳＫ変調光を出力する第１のＱＰＳＫ変調手段と、
    　前記Ｐ偏波光をＱＰＳＫ変調してＰ偏波のＱＰＳＫ変調光を出力する第２のＱＰＳＫ変調手段と、
    　前記Ｓ偏波のＱＰＳＫ変調光と前記Ｐ偏波のＱＰＳＫ変調光とを結合して前記ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力する偏波合成手段と、
    を備える、請求項１乃至４のいずれか１項記載の位相調整回路。
  6. 　入力光を受光する入力手段と、
    前記受光した入力光を制御信号に基づいて強度変調し、強度変調光を出力する強度変調手段と、
    前記出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調し、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力するＤＰ−ＱＰＳＫ変調手段と、
    前記出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を外部へ出力する出力手段と、
    前記出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度を監視し、光強度が最大となるように前記制御信号を生成して出力する制御手段と、
    を備える光送信装置。
  7. 　入力光を制御信号に基づいて強度変調して強度変調光を出力し、
    前記出力された強度変調光をＤＰ−ＱＰＳＫ変調してＤＰ−ＱＰＳＫ変調光を出力し、
    前記出力されたＤＰ−ＱＰＳＫ変調光の光強度が最大となるように前記制御信号を生成して出力する、
    位相調整方法。
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