WO2014119270A1 - 光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体 - Google Patents

光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体 Download PDF

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WO2014119270A1
WO2014119270A1 PCT/JP2014/000376 JP2014000376W WO2014119270A1 WO 2014119270 A1 WO2014119270 A1 WO 2014119270A1 JP 2014000376 W JP2014000376 W JP 2014000376W WO 2014119270 A1 WO2014119270 A1 WO 2014119270A1
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optical
phase
signal
signals
detection
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PCT/JP2014/000376
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Inventor
学 有川
タヤンディエ ドゥ ガボリ エマニュエル ル
俊治 伊東
Original Assignee
日本電気株式会社
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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
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6165—Estimation of the phase of the received optical signal, phase error estimation or phase error correction

Definitions

  • the present invention relates to an optical receiver, an optical communication system, an optical reception method, and a recording medium for a control program for the optical receiver, and in particular, an optical receiver, an optical communication system, an optical having a function of receiving an optical signal from a plurality of paths
  • the present invention relates to a receiving method and a recording medium for a control program of an optical receiving apparatus.
  • the multi-core fiber is one of transmission lines used in such spatial multiplexing transmission, and has a plurality of cores in one clad. By spatially multiplexing the transmission path with these multiple cores, the transmission capacity per fiber can be increased.
  • high-order multilevel modulation is being studied as another means for increasing the capacity.
  • 16QAM QuadratureadAmplitude Modulation
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • a double transmission capacity can be achieved in the same band. Since the spatial multiplexing technique and the multi-level modulation technique can be applied to the optical transmission system at the same time, the expansion of the transmission capacity using these techniques is being studied.
  • the distance between signal points when compared with a constant average signal strength is smaller than that in a low-order modulation system, and thus is resistant to various types of noise. Lower.
  • phase fluctuation of laser light used for a light source there is phase fluctuation of laser light used for a light source.
  • the laser light is used as a carrier wave of modulated light, and is also used as an LO (local oscillator) in coherent detection.
  • the phase fluctuation of the laser beam affects the signal quality.
  • the laser beam with a larger line width has a larger phase fluctuation and a greater influence on the signal quality.
  • Patent Document 1 describes a configuration in which an average phase error is estimated for each block and phase compensation is performed for the next block. Further, in Non-Patent Documents 1 and 2, when receiving an M-phase PSK (phase shift keying) signal, the received signal is raised to the Mth power, and a component resulting from the original signal phase is removed, and then time-averaged. A configuration for estimating and compensating for components due to phase fluctuation is described. Non-Patent Document 3 describes a configuration in which a phase fluctuation component is compensated using a digital PLL (phase locked loop) circuit constituted by a phase error calculation, a loop filter, and a VCO (voltage controlled oscillator).
  • M-phase PSK phase shift keying
  • Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 3 for estimating and compensating for phase fluctuations of laser light, it is utilized that the temporal fluctuation of phase fluctuations is slower than the signal symbol rate. That is, the influence of other noise components on the compensation for phase fluctuation is reduced by incorporating a time averaging process or a low-pass loop filter.
  • the power spectrum of laser light is a Lorentz type.
  • the Lorentz-type distribution includes a relatively large amount of high-speed time fluctuation.
  • the phase fluctuation is reduced by a time average process or a low-pass filter loop filter process.
  • An object of the optical receiver, optical communication system, optical receiver method, and control program recording medium of the present invention is to provide a technique for reducing deterioration in signal quality due to phase fluctuations of a light source.
  • the optical receiver of the present invention performs coherent detection on each optical signal received from different optical transmission paths using local oscillation light supplied from the same light source, and outputs a detection signal corresponding to each of the optical signals Coherent detection means, phase error detection means for detecting a phase error of a carrier component of the optical signal included in the detection signal, averaging means for obtaining an average value of the phase error, and using the average value Phase compensation means for performing phase compensation of the detection signal.
  • different data signals are coherently modulated using carrier waves supplied from the same light source, and transmission signals corresponding to the data signals are output to different optical transmission lines.
  • the transmission signal received as a plurality of optical signals from the different optical transmission lines each of the received optical signals is coherently detected using local oscillation light supplied from the same light source, and the optical signal Coherent detection means for outputting a detection signal corresponding to each of the above, a phase error detection means for detecting a phase error of a carrier component of the optical signal included in the detection signal, and an average for obtaining an average value of the plurality of phase errors
  • an optical receiving device comprising: an averaging unit; and a phase compensation unit that performs phase compensation of the detection signal using the average value; Comprising a transmission line connecting the light receiving device.
  • the optical receiving method of the present invention performs coherent detection on each of optical signals received from different optical transmission paths using local oscillation light supplied from the same light source, and detects a detection signal corresponding to each of the optical signals. Outputting, detecting a phase error of a carrier component of the optical signal included in the plurality of detection signals, obtaining an average value of the phase error, and performing phase compensation of the detection signal using the average value.
  • the recording medium for the control program of the optical receiver according to the present invention coherently detects each of the optical signals received from different optical transmission paths using the local oscillation light supplied from the same light source to the computer of the optical receiver.
  • a procedure for outputting a plurality of detection signals corresponding to each of the optical signals, a procedure for detecting a phase error of a carrier component of the optical signal included in the plurality of detection signals, and an average value of the phase errors And a program for executing a procedure for performing phase compensation of the detection signal based on the average value.
  • the present invention can reduce signal quality degradation due to phase fluctuations of the light source.
  • FIG. 1 is a block diagram of a multi-core fiber optical transmission system 100 according to the first embodiment of this invention.
  • the multi-core fiber optical transmission system 100 includes an optical transmitter 11, a fan-in 12, a multi-core fiber transmission line 13, a fan-out 14, and an optical receiver 15.
  • the multi-core fiber transmission line 13 is a multi-core fiber in which a plurality of cores are formed in one clad.
  • a 7-core multi-core fiber in which seven cores are arranged in a clad and a 19-core multi-core fiber in which 19 cores are arranged in a clad are known.
  • a case will be described in which spatial multiplexing transmission is performed using two cores (core 1 and core 2) among a plurality of cores included in the multi-core fiber transmission line 13.
  • the number of cores provided in the multi-core fiber transmission line 13 is not limited to two, and the configuration of the present embodiment can be applied to an optical transmission system using a multi-core fiber having three or more cores.
  • the optical transmission device 11 generates two optical signals (core 1 transmission light 24-1 and core 2 transmission light 24-2) to be transmitted to the core 1 and the core 2.
  • the core 1 transmission light 24-1 and the core 2 transmission light 24-2 transmitted from the optical transmission device 11 are input to the fan-in 12 and transmitted through the core 1 and the core 2 of the multi-core fiber transmission path 13, respectively.
  • the fan-in 12 is a device for coupling the core 1 transmission light 24-1 and the core 2 transmission light 24-2 to the core 1 and the core 2 of the multi-core fiber transmission path 13, respectively.
  • the multi-core fiber transmission line 13 may include an optical amplifier or the like.
  • the core 1 transmission light 24-1 and the core 2 transmission light 24-2 that have propagated through the multi-core fiber transmission line 13 are optically received as the core 1 reception light 41-1 and the core 2 reception light 41-2 via the fan-out 14.
  • the fan-out 14 is a device for coupling the core 1 transmission light 24-1 and the core 2 transmission light 24-2 propagated through the core 1 and the core 2 of the multi-core fiber transmission path 13 with the optical receiver 15.
  • FIG. 2 is a block diagram of the optical transmitter 11.
  • a common light source 21 is used as a light source for modulation in the optical modulators 23-1 and 23-2 that modulate an optical signal transmitted to the multi-core fiber transmission line 13.
  • a part of the light branched by the output of the light source 21 is modulated by the optical modulator 23-1 by the data signal 22-1.
  • the light modulated by the optical modulator 23-1 becomes the core 1 transmission light 24-1.
  • Another part of the light branched at the output of the light source 21 is modulated by the optical modulator 23-2 by the data signal 22-2.
  • the light modulated by the optical modulator 23-2 becomes the core 2 transmission light 24-2.
  • the optical modulators 23-1 and 23-2 each have a polarization multiplexing function.
  • the optical modulator 23-1 can polarization-multiplex two different data included in the data signal 22-1 and transmit it as the core 1 transmission light 24-1 by the polarization multiplexing function.
  • the optical modulator 23-2 can polarization-multiplex two different data included in the data signal 22-2 and transmit it as the core 1 transmission light 24-2.
  • the data signals 22-1 and 22-2 are transmitted through the multi-core fiber transmission line 13.
  • FIG. 3 is a block diagram of the optical receiver 15.
  • the optical receiver 15 includes a light source 31, optical front ends 32-1 and 32-2, ADCs (analog to digital converters) 33-1 and 33-2, chromatic dispersion compensators 34-1 and 34-2, and polarization separation.
  • the units 35-1 and 35-2 are provided.
  • the optical receiving device 15 includes phase error detection units 36-1 and 36-2, an averaging unit 37, phase compensation units 38-1 and 38-2, and symbol identification units 39-1 and 39-2.
  • the optical receiver 15 may further include a CPU (central processing unit) 501 and a memory 502.
  • the memory 502 is a fixed storage medium that stores a program executed by the CPU 501.
  • the CPU 501 may realize the function of the optical receiver 15 by executing a program stored in the memory 502. Furthermore, a DSP (digital signal processor) may be used as the CPU 501. Wavelength dispersion compensation units 34-1 and 34-2, polarization separation units 35-1 and 35-2, phase error detection units 36-1 and 36-2, averaging unit 37, phase compensation units 38-1 and 38- 2.
  • the symbol identification units 39-1 and 39-2 are arithmetic circuits that perform an operation on the input electric signal and output an operation result. The functions of these arithmetic circuits may be controlled by the CPU 501.
  • the optical receiver 15 receives the core 1 transmission lights 24-1 and 24-2 that are polarization-multiplexed by the optical transmitter 11
  • the light source 31, optical front ends 32-1 and 32-2, ADCs 33-1 and 33-2, chromatic dispersion compensation units 34-1 and 34-2, and polarization separation units 35-1 and 35-2 are generally provided.
  • the general configuration of the coherent detector and the configurations of the symbol identifying units 39-1 and 39-2 are well known as the configuration of the optical receiver that performs coherent detection, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the core 1 transmission light 24-1 that has propagated through the core 1 is received by the optical receiver 15 as the core 1 reception light 41-1.
  • the core 1 received light 41-1 is input to the optical front end 32-1 together with the light (LO light) branched at the output of the light source 31, and is subjected to coherent detection.
  • the optical front end 32-1 includes, for example, a polarization multiplexed 90-degree optical hybrid, a balanced photodiode, and a transimpedance amplifier.
  • the optical front end 32-1 generally outputs four electrical signals of in-phase component (I) and quadrature component (Q) for two polarizations (X, Y), respectively. These electric signals are expressed in a complex number format for each polarization, with the I component being a real part and the Q component being an imaginary part.
  • I in-phase component
  • Q quadrature component
  • FIG. 3 the X-polarized signal and the Y-polarized signal are each described by one line.
  • the output of the optical front end 32-1 is quantized by the ADC 33-1, and digital signal processing is performed in the subsequent blocks.
  • the processing in the chromatic dispersion compensation unit 34-1 and the polarization separation unit 35-1 is the same as the processing in general polarization multiplexing coherent detection.
  • the chromatic dispersion compensator 34-1 compensates for waveform deterioration caused by chromatic dispersion generated in the transmission path.
  • the polarization separation unit 35-1 performs compensation of the polarization state of the signal transmitted by polarization multiplexing and carrier phase compensation. In the polarization separation unit 35-1, the influence of noise components such as ASE (amplified spontaneous emission) on the carrier phase is reduced by time averaging or the like.
  • the core 2 transmission light 24-2 propagated through the core 2 is received as the core 2 reception light 41-2.
  • the core 2 received light 41-2 is input to the optical front end 32-2 together with the LO light, and is subjected to coherent detection.
  • the coherently detected signal is quantized by the ADC 33-2.
  • digital signal processing is performed on the quantized signal by the same procedure as that of the core 1 received light 41-1.
  • the output of the light source 31 is branched and used for coherent detection of the core 1 received light 41-1 and the core 2 received light 41-2. That is, the light source 31 that generates LO light for coherent detection of the core 2 received light 41-2 is common to the core 1 received light 41-1. With such a configuration, the influence of the phase fluctuation of the light source 31 on the result of the coherent detection of the core 1 received light 41-1 and the core 2 received light 41-2 is synchronized.
  • phase error detection units 36-1 and 36-2 operations of the phase error detection units 36-1 and 36-2, the averaging unit 37, and the phase compensation units 38-1 and 38-2 will be described.
  • the polarization separation unit 35-1 outputs the output of the separated polarization (X, Y) as detection signals 40-1 and 40-2.
  • the detection signal 40-1 is branched into two and input to the phase compensation unit 38-1 and the phase error detection unit 36-1.
  • the detection signal 40-2 is input to the phase compensation unit 38-2 and the phase error detection unit 36-2.
  • the phase error detector 36-1 detects the phase error of the carrier from the most probable signal point of the detection signal 40-1. For example, the phase error detector 36-1 performs symbol determination on the input signal to obtain the most probable signal point and obtains its complex conjugate data. The phase error detection unit 36-1 calculates the declination angle after multiplying the obtained complex conjugate data with the input signal. The carrier phase error is obtained from the calculated declination. Further, the phase error detection unit 36-1 detects a phase error for each of the two polarization components (X, Y).
  • the phase error detection unit 36-2 detects the respective phase errors for the two polarization components (X, Y).
  • phase error detector 36-1 detects the respective phase errors of the polarization components (X, Y) included in the detection signal 40-1 and outputs them to the averaging unit 37. Further, the phase error detection unit 36-2 detects each phase error of the polarization component (X, Y) included in the detection signal 40-2 and outputs the detected phase error to the averaging unit 37.
  • the averaging unit 37 calculates the average value of the phase errors obtained by the phase error detection units 36-1 and 36-2, and calculates the average value (averaged phase error) as the phase compensation unit 38-1. And 38-2.
  • the correlation between the cores regarding noise such as ASE is considered to be small.
  • the phase error caused by the phase fluctuation of the light source 31 has simultaneity in all the detection signals output from the phase error detectors 36-1 and 36-2.
  • the phase error caused by the phase fluctuation of the light source 31 has simultaneity with respect to two polarization components.
  • the process in the averaging unit 37 is performed at each timing, unlike the time average process or the low-pass filter process, the frequency component having a high phase fluctuation is not cut off. For this reason, the averaged phase error includes the influence of the phase fluctuation of the light source 31 that fluctuates at high speed. Therefore, the phase error caused by the phase fluctuation of the light source 31 is extracted by averaging the phase error in the averaging unit 37.
  • the average value of the phase error output from the averaging unit 37 is a phase error mainly caused by the phase fluctuation of the light source 31.
  • the phase error output from the averaging unit 37 is used for phase correction of the detection signals 40-1 and 40-2 in the phase compensation units 38-1 and 38-2.
  • the phase compensation unit 38-1 compensates for the phase error by rotating the phase of the detection signal 40-1 in the direction opposite to the averaged phase error. Specifically, the phase compensator 38-1 multiplies the detection signal 40-1 and the signal having the opposite phase of the averaged phase error output from the averaging unit 37, thereby obtaining the phase of the light source 31. Reduce phase error due to fluctuations.
  • the phase compensation unit 38-2 performs the same processing as the phase compensation unit 38-1 on the detection signal 40-2.
  • Symbol identification is performed in the symbol identification units 39-1 and 39-2 on the outputs of the phase compensation units 38-1 and 38-2 from which the influence of the phase error has been removed.
  • Symbol identification units 39-1 and 39-2 output data in which symbols are identified.
  • the multi-core fiber optical transmission system 100 obtains the average value of the phase errors detected by the phase error detectors 36-1 and 36-2 by calculation, and based on the obtained average value.
  • phase compensation is performed by the phase compensators 38-1 and 38-2.
  • the influence of the phase fluctuation of the light source 31 is reduced including the fluctuation component that fluctuates at high speed. That is, the multi-core fiber optical transmission system 100 according to the first embodiment has an effect that it is possible to reduce deterioration in signal quality due to phase fluctuation of the light source.
  • the mode in which the transmitted optical signal is polarization multiplexed has been described.
  • polarization multiplexing may not be performed on the transmitted optical signal.
  • one detection signal is output from each of the core 1 received light and the core 2 received light.
  • the phase error detectors 36-1 and 36-2 obtain the phase error of these detection signals
  • the averaging unit 37 obtains the average value of the phase errors
  • the phase compensators 38-1 and 38-2 Output to.
  • the phase compensation units 38-1 and 38-2 perform phase compensation of the detection signal based on the obtained average value. As a result, even when polarization multiplexing is not performed, the influence of the phase fluctuation of the light source 31 is reduced including a component that fluctuates at high speed.
  • the optical transmission by the two cores has been described.
  • phase error detection is performed for each core, and the results are averaged to perform phase compensation, so that the same effect can be obtained even when the multi-core transmission line includes three or more cores. Is obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of reception characteristics of the multi-core fiber optical transmission system.
  • FIG. 4 shows a result of simulation of reception characteristics in the case of performing multiplex transmission of 80 Gb / s (gigabit per second) polarization multiplexed 16QAM signals using a multi-core fiber having seven cores.
  • the modulated light propagating through all the cores is set to be received using the same laser light having a line width of 1 MHz as LO light.
  • a (solid line) in FIG. 4 is a simulation result when phase compensation according to the present embodiment, that is, an average value of phase errors detected by different cores is obtained and phase compensation is performed using the average value.
  • B (broken line) in FIG. 4 is a simulation result when the phase compensation is not performed by the average value of the phase error between the cores.
  • the horizontal axis represents OSNR (optical signal to noise ratio), and the vertical axis represents the Q value (quality factor).
  • the Q value is an index generally used as a value indicating the quality of a digital optical signal. A large Q value indicates a higher signal transmission quality.
  • FIG. 4 confirms that in the multi-core fiber optical transmission system, the Q value, that is, the quality of the received signal is improved by performing phase compensation based on the average value of the phase errors detected by different cores.
  • FIG. 5 is a block diagram of a multi-core fiber optical transmission system 200 according to the second embodiment.
  • the multi-core fiber optical transmission system 200 includes an optical transmitter 11, a fan-in 12, a multi-core fiber transmission line 13, a fan-out 14, and an optical receiver 15A.
  • the configuration of the multi-core fiber optical transmission system 200 is the same as that of the multi-core fiber optical transmission system 100 shown in FIG. 1 except for the optical receiver 15A. It should be noted that the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the multi-core fiber transmission line 13 there is a possibility that a difference occurs in propagation delay between cores due to a difference in refractive index of each core. If there is a difference in propagation delay between the cores, in the optical receiver 15A, the simultaneity between the cores of the influence of the phase fluctuation of the light source 21 (see FIG. 2) included in the optical transmitter 11 is maintained. I won't hit.
  • the difference in propagation delay between the cores of the multi-core fiber transmission line 13 depends mainly on variations in the production of the multi-core fiber and the installation environment of the transmission line, so it is considered that it does not vary greatly in time. Therefore, by adjusting the delay difference between the cores optically or using digital signal processing, even when there is a propagation delay difference between the cores, the influence of the phase fluctuation of the light source 31 of the optical transmitter is reduced. it can.
  • FIG. 6 is a block diagram of the optical receiver 15A.
  • the optical receiver 15A is different from the optical receiver 15 shown in FIG. 3 in that it includes a delay adjustment unit 50.
  • the optical receiver 15A includes delay adjustment units 50-1 and 50-2 immediately after the output of the polarization separation unit 35-1.
  • the delay adjusting units 50-1 and 50-2 adjust the delay amount so that the correlation between the output of the phase error detecting unit 36-1 and the output of the phase error detecting unit 36-2 becomes large.
  • the delay adjustment unit 50-1 receives an average value of two phase errors corresponding to the detection signal 40-1 from the phase error detection unit 36-1, and receives the detection signal 40-2 from the phase error detection unit 36-2. The average value of the two phase errors corresponding to is received. Then, the delay adjustment unit 50-1 may change the delay amount so that the difference between the average values of the received phase errors becomes small.
  • the delay adjustment unit 50-2 may have the same function as the delay adjustment unit 50-1, and the delay amount may be adjusted in one or both of the delay adjustment units 50-1 and 50-2.
  • the phase error detection units 36-1 and 36-2 detect the phase error in consideration of the phase fluctuation of the light source 21 even if the delay amounts of the core 1 and the core 2 are different by adjusting the delay amount. it can.
  • the multi-core fiber optical transmission system 200 of the second embodiment can reduce signal quality degradation due to phase fluctuations of the light source. Furthermore, the multi-core fiber optical transmission system 200 of the second embodiment can improve the received signal quality including the reduction of the influence of the phase fluctuation of the light source of the optical transmission device.
  • a delay adjusting unit that optically adjusts the delay amount of the core 1 received light 41-1 and the core 2 received light 41-2 is replaced with the fan-out 14 and the light. It may be provided between the front ends 32-1 and 32-2.
  • FIG. 7 is a block diagram of a multi-core fiber optical transmission system 300 according to the third embodiment.
  • the multi-core fiber optical transmission system 300 has a configuration for transmitting a modulated optical signal through a multi-core fiber transmission line by wavelength multiplexing.
  • the multi-core fiber optical transmission system 300 includes optical transmitters 111 to 11n, multiplexers 121-1 and 121-2, fan-in 12, multi-core fiber transmission path 13, fan-out 14, and demultiplexers 122-1 and 122-2. And optical receivers 151 to 15n. n indicates that there are n optical transmitters and optical receivers (n is an integer of 2 or more).
  • n is an integer of 2 or more.
  • the optical transmitters 111 to 11n have the same configuration as that of the optical transmitter 11 shown in FIG.
  • Each of the optical transmission devices 111 to 11n outputs the core 1 transmission light 24-1 to the multiplexer 121-1, and outputs the core 2 transmission light 24-2 to the multiplexer 121-2.
  • the wavelengths of light output from the optical transmission apparatuses 111 to 11n are different, and the wavelengths of the optical transmission apparatuses 111 to 11n are ⁇ 1 to ⁇ n, respectively.
  • the optical receivers 151 to 15n have the same configuration as the optical receiver 15 shown in FIG. 3 or the optical receiver 15A shown in FIG.
  • the optical receivers 151 to 15n receive received light having wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n, respectively.
  • the optical multiplexer 121-1 wavelength-multiplexes the core 1 transmission light 24-1 having the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n output from the optical transmission devices 111 to 11n, and inputs the wavelength-multiplexed light to the fan-in 12 as the core 1 transmission light 124-1.
  • the optical multiplexer 121-2 wavelength-multiplexes the core 2 transmission light 24-2 having the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n output from the optical transmission devices 111 to 11n, and inputs the wavelength-multiplexed light to the fan-in 12 as the core 1 transmission light 124-2.
  • the fan-out 14 inputs the core 1 transmission light 124-1 propagated through the core 1 of the multi-core fiber transmission line 13 as the core 1 reception light 141-1 to the demultiplexer 122-1.
  • the demultiplexer 122-1 wavelength-separates the core 1 received light 141-1 into the core 1 received light 41-1 having the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n, and inputs the separated wavelengths to the optical receiving apparatuses 151 to 15n.
  • the fan-out 14 inputs the core 2 transmission light 124-2 propagated through the core 2 to the demultiplexer 122-2 as the core 2 reception light 141-2.
  • the demultiplexer 122-2 wavelength-divides the core 2 received light 141-2 into the core 2 received light 41-2 having the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ n, and inputs them to the optical receivers 151 to 15n for each wavelength.
  • the optical receivers 151 to 15n can receive the wavelength-multiplexed transmitted optical signal for each wavelength and correct the phase error.
  • the multi-core fiber optical transmission system 300 according to the third embodiment has an effect of reducing signal quality deterioration due to phase fluctuations of the light source, as in the first and second embodiments.
  • the multi-core fiber optical transmission system 300 of the third embodiment transmits an optical signal by wavelength multiplexing and corrects a phase error for each wavelength at the time of reception. For this reason, the multi-core fiber optical transmission system 300 according to the third embodiment can reduce the influence of the phase fluctuation of the light source at each wavelength multiplexed wavelength.
  • the optical receiver 15A described in FIG. 6 when the optical receiver 15A described in FIG. 6 is used for a part or all of the optical receivers 151 to 15n, the optical receivers 111 to 11n in the optical receiver 15A. The influence of the phase error of the light source is reduced.
  • FIG. 8 is a block diagram of an optical receiver 400 according to the fourth embodiment of this invention.
  • the optical receiving device 400 includes a coherent detection unit 401, a phase error detection unit 402, an averaging unit 403, and a phase compensation unit 404.
  • the coherent detection unit 401 performs coherent detection on a plurality of optical signals received from different optical transmission paths using local oscillation light supplied from the same light source, and generates a plurality of detection signals corresponding to the received optical signals. Output.
  • the phase error detection unit 402 detects the phase error of the carrier wave component of the received optical signal included in each of the plurality of detection signals output from the coherent detection unit 401.
  • Averager 403 obtains the average value of the phase errors detected by phase error detector 402 and outputs the average value to phase compensator 404.
  • the phase compensation unit 404 performs phase compensation of the detection signal output from the coherent detection unit 401 based on the average value obtained by the averaging unit 403.
  • the optical receiver 400 performs coherent detection on a plurality of optical signals using local oscillation light supplied from the same light source. Then, the optical receiver 400 performs phase compensation of the received signal based on the average value of the phase error of the detection signal detected by the phase error detector 402. With such a configuration, the optical receiving device 400 can reduce the influence of the phase fluctuation of the local oscillation light in the coherent reception.
  • the optical receiving device 400 according to the fourth embodiment has an effect that it is possible to reduce deterioration in signal quality due to phase fluctuation of the light source.
  • the procedure for performing the compensation may be executed by a computer included in each optical receiving apparatus.
  • the computer is, for example, a CPU or a DSP.
  • the CPU and DSP are controlled by a program.
  • the program is recorded on a fixed recording medium such as a memory or a hard disk.
  • Multi-core fiber optical transmission system 11 111 to 11n
  • Optical transmitter 12 Fan-in 121-1, 121-2 multiplexer 122-1, 122-2 splitter 13
  • Multi-core fiber transmission line 14 Fan-out 15 , 15A, 151 to 15n, 400
  • Optical receiver 21 Light source 22-1, 22-2 Data signal 23-1, 23-2
  • Light source 32-1, 32-2 Optical front end 33-1, 33-2
  • ADC 34-1 and 34-2 Wavelength dispersion compensation unit 35-1 and 35-2 Polarization separation unit 36-1 and 36-2
  • Phase error detection unit 37 Averaging unit 38-1 and 38-2 Phase compensation unit 39-1 39-2
  • Symbol identification unit 40-1, 40-2 Detection signal 41-1, 141-1 Core 1 received light 41-2, 141-2 Core 2 received light 50-1, 50-2
  • Delay adjustment unit 401 Coherent Detection unit 402
  • Phase error detection unit 403 Phase compensation unit 501 CPU

Abstract

　光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減するために、光受信装置は、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、光信号のそれぞれに対応する複数の検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の位相誤差の平均値を求める平均化手段と、当該平均値によって検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える。

Description

光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体
　本発明は、光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体に関し、特に、複数の経路から光信号を受信する機能を備える光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体に関する。
　近年の著しいデータトラフィックの増大を背景に、基幹系の光伝送システムにおいても大容量化が強く求められている。しかし、シングルモードファイバを用いた光伝送では、ファイバ中の非線形効果がもたらす信号品質劣化による伝送容量の限界が迫っている。このため、信号を空間的に多重化することによりさらなる大容量化を図る、空間多重伝送の検討が進められている。
　マルチコアファイバは、このような空間多重伝送で用いられる伝送路の一つであり、１本のクラッド中に複数のコアを有する。これらの複数のコアによって伝送路を空間多重化することで、ファイバ１本あたりの伝送容量を増大できる。
　一方、大容量化のためのもう一つの手段として、高次の多値変調の検討が進められている。例えば、１シンボルで２ビットの情報を送るＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調に比べて、１６個の信号点を持つ１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調は、１シンボルで４ビットの情報を伝送できる。すなわち、１６ＱＡＭ変調では同じ帯域で２倍の伝送容量が達成できる。空間多重技術と多値変調技術とは光伝送システムに同時に適用可能であるため、それらの技術を併用した伝送容量の拡大が検討されている。
　しかしながら、１６ＱＡＭ変調のような高次の多値変調方式では、信号の平均強度を一定として比較した場合の信号点間の距離が低次の変調方式よりも小さくなるため、各種の雑音に対する耐性が低くなる。
　例えば、光伝送において発生する雑音として、光源に用いられるレーザー光の位相揺らぎがある。レーザー光は、変調光の搬送波（キャリア）として用いられるほか、コヒーレント検波の際にＬＯ（local oscillator）として用いられる。このため、レーザー光の位相揺らぎは、信号品質に影響を与える。一般に、線幅の大きなレーザー光ほど位相揺らぎが大きく、その信号品質への影響も大きい。
　このようなレーザー光の位相揺らぎを推定し補償するために、デジタル信号処理技術がコヒーレント検波と併せて用いられている。
　特許文献１には、ブロック単位で平均位相誤差を推定し、次のブロックに対して位相補償を行う構成が記載されている。また、非特許文献１及び２には、Ｍ相ＰＳＫ（phase shift keying）信号の受信時に、受信信号をＭ乗して元々の信号の位相に起因する成分を取り除いた後に時間平均することで、位相揺らぎに起因する成分を推定して補償する構成が記載されている。非特許文献３には、位相エラー算出とループフィルタ、ＶＣＯ（voltage controlled oscillator）によって構成されるデジタルＰＬＬ（phase locked loop）回路を用いて位相揺らぎ成分を補償する構成が記載されている。
特開２０１２－１７００６１号公報
A. J. Viterbi and A. M. Viterbi, "Nonlinear Estimation of PSK-Modulated Carrier Phase with Application to Burst Digital Transmission," IEEE Transaction on Information Theory Vol. IT-29, No.4, pp. 543-551 (1983). D.-S. Ly-Gagnon et al., "Coherent Detection of Optical Quadrature Phase-Shift Keying Signals With Carrier Phase Estimation," IEEE Journal of Lightwave Technology Vol. 24, No.1, pp. 12-21 (2006). F. Derr, "Coherent Optical QPSK Intradyne System: Concept and Digital Receiver Realization," IEEE Journal of Lightwave Technology Vol. 10, No.9, pp. 1290-1296 (1992).
　特許文献１及び非特許文献１～３に記載された、レーザー光の位相揺らぎを推定して補償する技術では、位相揺らぎの時間変動が信号のシンボルレートに比べて遅いことが利用される。すなわち、位相揺らぎの補償に対するその他の雑音成分の影響は、時間平均処理または低域透過のループフィルタを組み入れることによって低減される。一方で、レーザー光のパワースペクトルはローレンツ型であることが知られている。ローレンツ型の分布には、高速な時間変動も比較的多く含まれる。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１～３に記載された技術では、位相揺らぎの低減は時間平均処理または低域透過のループフィルタの処理によって行われる。従って、特許文献１及び非特許文献１～３に記載された技術には、位相の高速な時間変動への応答感度が小さいため、高速に変動するレーザー光の位相揺らぎを推定して補償することは難しいという課題がある。
（発明の目的）
　本発明の光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減するための技術を提供することを目的とする。
　本発明の光受信装置は、異なる光伝送路から受信したそれぞれの光信号を同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える。
　本発明の光通信システムは、異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調して前記データ信号のそれぞれに対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、前記送信信号を前記異なる光伝送路から複数の光信号として受信し、前記受信した光信号のそれぞれを同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置と、前記光送信装置と前記光受信装置とを接続する伝送路と、を備える。
　本発明の光受信方法は、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力し、前記複数の検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出し、前記位相誤差の平均値を求め、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う、ことを特徴とする。
　本発明の光受信装置の制御プログラムの記録媒体は、光受信装置のコンピュータに、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のぞれぞれに対応する複数の検波信号を出力する手順、前記複数の検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、前記位相誤差の平均値を求める手順、前記平均値によって前記検波信号の位相補償を行う手順、を実行させるプログラムを記録する。
　本発明は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できる。
第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。 光送信装置のブロック図である。 光受信装置のブロック図である。 マルチコアファイバ光伝送システムの受信特性のシミュレーション結果を示す図である。 第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。 光受信装置１５Ａのブロック図である。 第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。 第４の実施形態の光受信装置のブロック図である。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム１００は、光送信装置１１、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４及び光受信装置１５を備える。
　マルチコアファイバ伝送路１３は、１つのクラッド内に複数のコアが形成されたマルチコアファイバである。マルチコアファイバとしては、クラッド中に７つのコアが配置された７コアマルチコアファイバや、クラッド中に１９つのコアが配置された１９コアマルチコアファイバなどが知られている。第１の実施形態では、簡単のために、マルチコアファイバ伝送路１３が備える複数のコアのうち、２つのコア（コア１及びコア２）を使用して空間多重伝送を行う場合について説明する。なお、マルチコアファイバ伝送路１３が備えるコアの数は２つに限定されるものではなく、本実施形態の構成は、３つ以上のコアを持つマルチコアファイバを用いた光伝送システムにも適用できる。
　光送信装置１１は、コア１及びコア２に送出するための２つの光信号（コア１送信光２４－１及びコア２送信光２４－２）を生成する。光送信装置１１から送出されるコア１送信光２４－１及びコア２送信光２４－２は、ファンイン１２に入力され、それぞれマルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２で伝送される。ファンイン１２は、コア１送信光２４－１及びコア２送信光２４－２を、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２へそれぞれ結合するためのデバイスである。
　マルチコアファイバ伝送路１３は、光増幅器等を含んでいてもよい。マルチコアファイバ伝送路１３を伝搬したコア１送信光２４－１及びコア２送信光２４－２は、ファンアウト１４を経由してコア１受信光４１－１及びコア２受信光４１－２として光受信装置１５で受信される。ファンアウト１４は、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２を伝搬したコア１送信光２４－１及びコア２送信光２４－２を、光受信装置１５と結合させるためのデバイスである。
　図２は、光送信装置１１のブロック図である。光送信装置１１では、変調のための光源として、マルチコアファイバ伝送路１３に送出される光信号を変調する光変調器２３－１及び２３－２において、共通の光源２１が用いられる。
　光源２１の出力で分岐された光の一部は、データ信号２２－１によって光変調器２３－１において変調される。光変調器２３－１で変調された光は、コア１送信光２４－１となる。光源２１の出力で分岐された光の他の一部は、データ信号２２－２によって光変調器２３－２において変調される。光変調器２３－２で変調された光は、コア２送信光２４－２となる。
　なお、光変調器２３－１及び２３－２は、それぞれ偏波多重機能を備える。光変調器２３－１は、偏波多重機能により、データ信号２２－１に含まれた２つの異なるデータを偏波多重してコア１送信光２４－１として伝送できる。同様に、光変調器２３－２は、データ信号２２－２に含まれた２つの異なるデータを偏波多重してコア１送信光２４－２として伝送できる。
　このようにして、データ信号２２－１及び２２－２がマルチコアファイバ伝送路１３によって伝送される。
　図３は、光受信装置１５のブロック図である。光受信装置１５は、光源３１、光フロントエンド３２－１及び３２－２、ＡＤＣ（analog to digital converter）３３－１及び３３－２、波長分散補償部３４－１及び３４－２、偏波分離部３５－１及び３５－２を備える。さらに、光受信装置１５は、位相誤差検出部３６－１及び３６－２、平均化部３７、位相補償部３８－１及び３８－２、シンボル識別部３９－１及び３９－２を備える。
　光受信装置１５は、加えて、ＣＰＵ（central processing unit）５０１及びメモリ５０２を備えていてもよい。メモリ５０２は、ＣＰＵ５０１によって実行されるプログラムを記憶する、固定的な記憶媒体である。ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２に記憶されたプログラムを実行することによって、光受信装置１５の機能を実現してもよい。さらに、ＣＰＵ５０１として、ＤＳＰ（digital signal processor）が用いられてもよい。
　波長分散補償部３４－１及び３４－２、偏波分離部３５－１及び３５－２、位相誤差検出部３６－１及び３６－２、平均化部３７、位相補償部３８－１及び３８－２、シンボル識別部３９－１及び３９－２は、入力された電気信号に対する演算を行って、演算結果を出力する演算回路である。これらの演算回路の機能は、ＣＰＵ５０１によって制御されてもよい。
　以下では、光受信装置１５が、光送信装置１１においてそれぞれ偏波多重されたコア１送信光２４－１及び２４－２を受信する形態について説明する。光源３１、光フロントエンド３２－１及び３２－２、ＡＤＣ３３－１及び３３－２、波長分散補償部３４－１及び３４－２及び偏波分離部３５－１及び３５－２は、一般的には、コヒーレント検波器と呼ばれる。そして、コヒーレント検波器の一般的な構成及びシンボル識別部３９－１及び３９－２の構成は、コヒーレント検波を行う光受信装置の構成としてよく知られているため、詳細な説明は省略する。
　コア１を伝搬したコア１送信光２４－１は、光受信装置１５においてコア１受信光４１－１として受信される。コア１受信光４１－１は、光源３１の出力で分岐された光（ＬＯ光）と共に光フロントエンド３２－１に入力され、コヒーレント検波される。光フロントエンド３２－１には、よく知られているように、例えば偏波多重型９０度光ハイブリッド、バランス型フォトダイオード、トランスインピーダンスアンプが含まれる。
　光フロントエンド３２－１からは、一般的に、２つの偏波（Ｘ，Ｙ）についてそれぞれ同相成分（Ｉ）、直交成分（Ｑ）の４本の電気信号が出力される。これらの電気信号は、Ｉ成分を実数部、Ｑ成分を虚数部として偏波毎に複素数の形式で表現される。図３では、Ｘ偏波の信号及びＹ偏波の信号がそれぞれ１本の線で記載される。
　光フロントエンド３２－１の出力は、ＡＤＣ３３－１によって量子化され、以降のブロックではデジタル信号処理が行われる。波長分散補償部３４－１及び偏波分離部３５－１における処理は、一般的な偏波多重コヒーレント検波における処理と同様である。例えば、波長分散補償部３４－１では、伝送路で発生した波長分散による波形劣化が補償される。また、偏波分離部３５－１では、偏波多重されて送信された信号の偏波状態の補償及びキャリアの位相補償が行われる。偏波分離部３５－１では、キャリアの位相に対するＡＳＥ（amplified spontaneous emission）等の雑音成分の影響が時間平均等によって低減される。
　同様に、コア２を伝搬したコア２送信光２４－２は、コア２受信光４１－２として受信される。コア２受信光４１－２は、ＬＯ光と共に光フロントエンド３２－２に入力され、コヒーレント検波される。コヒーレント検波された信号は、ＡＤＣ３３－２によって量子化される。そして、波長分散補償部３４－２、偏波分離部３５－２において、コア１受信光４１－１と同様の手順により、量子化された信号に対してデジタル信号処理が行われる。
　ここで、光フロントエンド３２－２において、コア１受信光４１－１及びコア２受信光４１－２のコヒーレント検波には、光源３１の出力が分岐されて使用される。すなわち、コア２受信光４１－２のコヒーレント検波のためのＬＯ光を発生する光源３１は、コア１受信光４１－１と共通である。このような構成により、光源３１の位相揺らぎのコア１受信光４１－１及びコア２受信光４１－２のコヒーレント検波の結果に対する影響は同時性を持つ。
　続いて、位相誤差検出部３６－１及び３６－２、平均化部３７、位相補償部３８－１及び３８－２の動作について説明する。
　偏波分離部３５－１は、分離された偏波（Ｘ、Ｙ）の出力を検波信号４０－１及び４０－２として出力する。検波信号４０－１は２つに分岐され、位相補償部３８－１及び位相誤差検出部３６－１に入力される。同様に、検波信号４０－２は、位相補償部３８－２及び位相誤差検出部３６－２に入力される。
　位相誤差検出部３６－１は、検波信号４０－１の最も確からしい信号点からのキャリアの位相誤差を検出する。位相誤差検出部３６－１は、例えば、入力信号に対しシンボル判定を行って最も確からしい信号点を得てその複素共役データを求める。位相誤差検出部３６－１は、求められた複素共役データを入力信号と掛け合わせた後、偏角を算出する。算出された偏角から、キャリアの位相誤差が求められる。また、位相誤差検出部３６－１は、２つの偏波成分（Ｘ、Ｙ）に対してそれぞれ位相誤差を検出する。
　検波信号４０－２も、同様に、位相誤差検出部３６－２において、２つの偏波成分（Ｘ、Ｙ）に対してそれぞれの位相誤差が検出される。
　すなわち、位相誤差検出部３６－１は、検波信号４０－１に含まれる偏波成分（Ｘ、Ｙ）の、それぞれの位相誤差を検出して平均化部３７へ出力する。また、位相誤差検出部３６－２は、検波信号４０－２に含まれる偏波成分（Ｘ、Ｙ）の、それぞれの位相誤差を検出して、平均化部３７へ出力する。
　そして、平均化部３７は、位相誤差検出部３６－１及び３６－２で求められたそれぞれの位相誤差の平均値を求め、平均値（平均化された位相誤差）を位相補償部３８－１及び３８－２へ出力する。
　ここで、ＡＳＥ等の雑音についての各コア間の相関は、小さいと考えられる。一方、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差は、位相誤差検出部３６－１及び３６－２から出力される全ての検波信号で同時性を持つ。また、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差は、２つの偏波成分についても同時性を持つと考えられる。ここで、平均化部３７における処理は、各タイミングごとに行われるため、時間平均処理や低域フィルタ処理とは異なり、位相揺らぎの高い周波数成分を遮断しない。このため、平均化された位相誤差は、高速に変動する光源３１の位相揺らぎの影響を含む。従って、平均化部３７において位相誤差を平均化することにより、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差が抽出される。
　平均化部３７から出力される、位相誤差の平均値は、主として光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差である。そして、平均化部３７から出力される位相誤差は、位相補償部３８－１及び３８－２において、検波信号４０－１および４０－２の位相補正に用いられる。
　位相補償部３８－１は、平均化された位相誤差とは逆方向に、検波信号４０－１の位相を回転させることによって、位相誤差を補償する。具体的には、位相補償部３８－１は、検波信号４０－１と、平均化部３７から出力される平均化された位相誤差の逆位相の信号とを掛け合わせることで、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差を低減する。
　位相補償部３８－２は、検波信号４０－２に対して、位相補償部３８－１と同様の処理を行う。
　位相誤差の影響が除去された位相補償部３８－１及び３８－２の出力に対しては、それぞれシンボル識別部３９－１及び３９－２においてシンボル識別が行われる。シンボル識別部３９－１及び３９－２は、シンボルが識別されたデータを出力する。
　このように、第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００は、位相誤差検出部３６－１及び３６－２で検出された位相誤差の平均値を演算によって求め、求められた平均値に基づいて、位相補償部３８－１及び３８－２で位相補償を行う。その結果、光源３１の位相揺らぎの影響が、高速に変動する揺らぎの成分を含めて低減される。すなわち、第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
　本実施形態では、伝送される光信号が偏波多重されている形態について説明した。しかしながら、伝送される光信号には、偏波多重が行われなくてもよい。偏波多重が行われない場合には、コア１受信光及びコア２受信光からはそれぞれ検波信号が１つずつ出力される。そして、位相誤差検出部３６－１及び３６－２は、これらの検波信号の位相誤差を求め、平均化部３７は当該位相誤差の平均値を求めて、位相補償部３８－１及び３８－２へ出力する。位相補償部３８－１及び３８－２は、求められた平均値に基づいて、検波信号の位相補償を行う。その結果、偏波多重が行われない場合においても、光源３１の位相揺らぎの影響が高速に変動する成分を含めて低減される。
　また、本実施形態では、２つのコアによる光伝送について説明した。しかしながら、３つ以上のコアに対して、コア毎に位相誤差検出を行い、それらの結果を平均して位相補償を行うことで、マルチコア伝送路が３つ以上のコアを備える場合でも同様の効果が得られる。
　図４は、マルチコアファイバ光伝送システムの受信特性のシミュレーション結果を示す図である。図４は、７つのコアを備えたマルチコアファイバを用いて８０Ｇｂ／ｓ（gigabit per second）偏波多重１６ＱＡＭ信号の多重伝送を行う場合について、受信特性のシミュレーションを行った結果を示す。シミュレーションでは、全てのコアを伝搬する変調光が、線幅１ＭＨｚの同じレーザー光をＬＯ光として用いて受信されるように設定されている。図４のＡ（実線）は、本実施形態による位相補償、すなわち、異なるコアで検出された位相誤差の平均値を求め、その平均値により位相補償が行われた場合のシミュレーション結果である。また、図４のＢ（破線）は、コア間の位相誤差の平均値による位相補償が行われない場合のシミュレーション結果である。
　図４の横軸は、ＯＳＮＲ（optical signal to noise ratio）であり、縦軸はＱ値（quality factor）である。Ｑ値は、デジタル光信号の品質を示す値として一般的に用いられる指標である。Ｑ値が大きいことは、信号の伝送品質がより高いことを示す。
　図４から、マルチコアファイバ光伝送システムにおいて、異なるコアで検出された位相誤差の平均値により位相補償を行うことで、Ｑ値、すなわち受信信号の品質が改善されることが確認できる。
　（第２の実施形態）
　図５は、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム２００は、光送信装置１１、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４及び光受信装置１５Ａを備える。マルチコアファイバ光伝送システム２００の構成は、光受信装置１５Ａ以外は図１に示したマルチコアファイバ光伝送システム１００と同様である。なお、既出の構成要素には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
　マルチコアファイバ伝送路１３では、それぞれのコアの屈折率の違いによりコア間の伝播遅延に差が生じる可能性がある。そして、コア間の伝播遅延に差がある場合には、光受信装置１５Ａにおいて、光送信装置１１が備える光源２１（図２参照）の位相揺らぎの影響の、各コア間での同時性は保たれない。
　しかしながら、マルチコアファイバ伝送路１３のコア間の伝播遅延の差は、主にマルチコアファイバの製造時のばらつきや伝送路の設置環境に依存するため、時間的には大きく変動しないと考えられる。このため、光学的に、もしくはデジタル信号処理を用いてコア間の遅延差を調整することで、コア間の伝播遅延差がある場合にも、光送信装置の光源３１の位相揺らぎの影響を低減できる。
　図６は、光受信装置１５Ａのブロック図である。光受信装置１５Ａは、図３に示した光受信装置１５と比較して、遅延調整部５０を備える点で相違する。
　すなわち、光受信装置１５Ａは、偏波分離部３５－１の出力の直後に遅延調整部５０－１及び５０－２を備える。遅延調整部５０－１及び５０－２は、位相誤差検出部３６－１の出力と位相誤差検出部３６－２の出力との相関が大きくなるように遅延量を調整する。
　例えば、遅延調整部５０－１は、位相誤差検出部３６－１から検波信号４０－１に対応する２つの位相誤差の平均値を受信し、位相誤差検出部３６－２から検波信号４０－２に対応する２つの位相誤差の平均値を受信する。そして、遅延調整部５０－１は、受信した位相誤差の平均値の差が小さくなるように、遅延量を変化させてもよい。また、遅延調整部５０－２も遅延調整部５０－１と同様の機能を備え、遅延調整部５０－１及び５０－２の一方あるいは両方において遅延量が調整されてもよい。
　位相誤差検出部３６－１及び３６－２は、このような遅延量の調整により、コア１とコア２との遅延量が異なっていても、光源２１の位相ゆらぎが加味された位相誤差を検出できる。
　その結果、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００は、第１の実施形態と同様に、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できる。さらに、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００は、光送信装置の光源の位相揺らぎの影響の低減を含めた受信信号品質を改善できる。
　なお、遅延調整部５０－１及び５０－２に代えて、コア１受信光４１－１及びコア２受信光４１－２の遅延量を光学的に調整する遅延調整部を、ファンアウト１４と光フロントエンド３２－１及び３２－２との間に設けてもよい。
　（第３の実施形態）
　図７は、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム３００は、変調された光信号が波長多重されてマルチコアファイバ伝送路を伝送されるための構成を備える。
　マルチコアファイバ光伝送システム３００は、光送信装置１１１～１１ｎ、合波器１２１－１及び１２１－２、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４、分波器１２２－１及び１２２－２、並びに、光受信装置１５１～１５ｎを備える。ｎは、光送信装置及び光受信装置がそれぞれｎ台（ｎは２以上の整数）ずつあることを示す。図７において、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４の構成は図１及び図５と同様である。
　光送信装置１１１～１１ｎは、図２に示された光送信装置１１と同様の構成を備える。光送信装置１１１～１１ｎのそれぞれは、コア１送信光２４－１を合波器１２１－１へ出力し、コア２送信光２４－２を合波器１２１－２へ出力する。ここで、光送信装置１１１～１１ｎのそれぞれから出力される光の波長は異なっており、光送信装置１１１～１１ｎの波長はそれぞれλ１～λｎである。
　光受信装置１５１～１５ｎは、図３に示された光受信装置１５あるいは図６に示された光受信装置１５Ａと同様の構成を備える。光受信装置１５１～１５ｎは、それぞれ波長λ１～λｎの波長の受信光を受信する。
　光合波器１２１－１は、光送信装置１１１～１１ｎから出力された波長λ１～λｎのコア１送信光２４－１を波長多重して、コア１送信光１２４－１としてファンイン１２に入力する。光合波器１２１－２は、光送信装置１１１～１１ｎから出力された波長λ１～λｎのコア２送信光２４－２を波長多重して、コア１送信光１２４－２としてファンイン１２に入力する。
　ファンアウト１４は、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１を伝搬したコア１送信光１２４－１を、コア１受信光１４１－１として分波器１２２－１に入力する。分波器１２２－１は、コア１受信光１４１－１を波長λ１～λｎのコア１受信光４１－１に波長分離し、波長毎に光受信装置１５１～１５ｎへ入力する。また、ファンアウト１４は、コア２を伝搬したコア２送信光１２４－２を、コア２受信光１４１－２として分波器１２２－２に入力する。分波器１２２－２は、コア２受信光１４１－２を波長λ１～λｎのコア２受信光４１－２に波長分離し、波長毎に光受信装置１５１～１５ｎへ入力する。
　このような構成により、光受信装置１５１～１５ｎは、波長多重された伝送された光信号を波長毎に受信して、位相誤差の補正を行うことができる。
　すなわち、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、第１及び第２の実施形態と同様に、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
　さらに、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、光信号を波長多重して伝送するとともに、受信時に波長毎に位相誤差が補正される。このため、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、波長多重されたそれぞれの波長で、光源の位相揺らぎの影響を低減できる。
　なお、本実施形態において、光受信装置１５１～１５ｎの一部または全部に、図６に記載された光受信装置１５Ａを用いた場合には、光受信装置１５Ａにおいて、光送信装置１１１～１１ｎの光源の位相誤差の影響が低減される。
　（第４の実施形態）
　図８は、本発明の第４の実施形態の光受信装置４００のブロック図である。光受信装置４００は、コヒーレント検波部４０１と、位相誤差検出部４０２と、平均化部４０３と、位相補償部４０４と、を備える。
　コヒーレント検波部４０１は、異なる光伝送路から受信した複数の光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてそれぞれコヒーレント検波して、受信した光信号に対応する複数の検波信号を出力する。位相誤差検出部４０２は、コヒーレント検波部４０１から出力された複数の検波信号のそれぞれに含まれる、受信した光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する。平均化部４０３は、位相誤差検出部４０２で検出された位相誤差の平均値を求めて位相補償部４０４に出力する。位相補償部４０４は、平均化部４０３で求められた平均値によって、コヒーレント検波部４０１から出力される検波信号の位相補償を行う。
　第４の実施形態の光受信装置４００は、複数の光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてそれぞれコヒーレント検波する。そして、光受信装置４００は、位相誤差検出部４０２で検出された検波信号の位相誤差の平均値に基づいて受信信号の位相補償を行う。このような構成により、光受信装置４００は、コヒーレント受信における局部発振光の位相揺らぎの影響を低減することができる。
　すなわち、第４の実施形態の光受信装置４００は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
　なお、第１から第４の実施形態で説明した、検波信号に含まれる光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、位相誤差の平均値を求める手順、及び当該平均値によって検波信号の位相補償を行う手順は、各光受信装置が備えるコンピュータによって実行されてもよい。コンピュータは、例えばＣＰＵあるいはＤＳＰである。ＣＰＵやＤＳＰは、プログラムによって制御される。プログラムは、メモリ、ハードディスク等の固定的な記録媒体に記録される。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願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。
　この出願は、２０１３年１月２９日に出願された日本出願特願２０１３－０１４４２２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、２００、３００　マルチコアファイバ光伝送システム
　　１１、１１１～１１ｎ　光送信装置
　　１２　ファンイン
　　１２１－１、１２１－２　合波器
　　１２２－１、１２２－２　分波器
　　１３　マルチコアファイバ伝送路
　　１４　ファンアウト
　　１５、１５Ａ、１５１～１５ｎ、４００　光受信装置
　　２１　光源
　　２２－１、２２－２　データ信号
　　２３－１、２３－２　光変調器
　　２４－１、１２４－１　コア１送信光
　　２４－２、１２４－２　コア２送信光
　　３１　光源
　　３２－１、３２－２　光フロントエンド
　　３３－１、３３－２　ＡＤＣ
　　３４－１、３４－２　波長分散補償部
　　３５－１、３５－２　偏波分離部
　　３６－１、３６－２　位相誤差検出部
　　３７　平均化部
　　３８－１、３８－２　位相補償部
　　３９－１、３９－２　シンボル識別部
　　４０－１、４０－２　検波信号
　　４１－１、１４１－１　コア１受信光
　　４１－２、１４１－２　コア２受信光
　　５０－１、５０－２　遅延調整部
　　４０１　コヒーレント検波部
　　４０２　位相誤差検出部
　　４０３　平均化部
　　４０４　位相補償部
　　５０１　ＣＰＵ
　　５０２　メモリ

Claims (10)

  1. 　異なる光伝送路から受信したそれぞれの光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、
    　前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、
    　複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、
    　前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置。
  2. 　前記位相差検出手段で検出される前記検波信号間の位相誤差の相関が大きくなるように前記検波信号の遅延量を調整する遅延調整手段をさらに備え、前記遅延量が調整された前記検波信号が前記位相差検出手段に入力されることを特徴とする、請求項１に記載された光受信装置。
  3. 　前記異なる光伝送路のそれぞれは、マルチコアファイバ内の同一のクラッドに備えられた複数のコアであることを特徴とする、請求項１又は２に記載された光受信装置。
  4. 　前記光信号は偏波多重された光信号であり、
    　前記コヒーレント検波手段は偏波毎に分離された前記検波信号を出力し、
    　前記位相誤差検出手段は前記偏波毎に分離された前記検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された光受信装置。
  5. 　前記光信号は波長多重された光信号であり、
    　前記コヒーレント検波手段は前記多重された波長毎に同一の光源から供給された局部発振光を用いて前記光信号をコヒーレント検波して前記検波信号を出力し、
    　前記位相誤差検出手段は前記波長毎に分離された前記検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載された光受信装置。
  6. 　異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調して、前記データ信号のそれぞれに対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
    　前記複数の送信信号を前記異なる光伝送路から複数の光信号として受信し、前記受信した光信号のそれぞれを同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置と、
    　前記光送信装置と前記光受信装置とを接続する伝送路と、を備える光通信システム。
  7. 　異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調するとともに偏波多重して前記データ信号にそれぞれ対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
    　請求項４に記載された光受信装置と、を備える光通信システム。
  8. 　異なるデータ信号を、多重する波長毎に同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調するとともに波長多重して前記データ信号にそれぞれ対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
    　請求項５に記載された光受信装置と、を備える光通信システム。
  9. 　異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力し、
    　前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出し、
    　複数の前記位相誤差の平均値を求め、
    　前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う、ことを特徴とする光受信方法。
  10. 　光受信装置のコンピュータに、
    　異なる光伝送路から受信した光信号それぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する複数の検波信号を出力する手順、
    　前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、
    　複数の前記位相誤差の平均値を求める手順、
    　前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う手順、を実行させるための光受信装置の制御プログラム、を記録した、
    光受信装置の制御プログラムの記録媒体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017077703A1 (ja) * 2015-11-04 2017-05-11 日本電気株式会社 受信信号処理装置および受信信号処理方法
CN112284468A (zh) * 2020-09-25 2021-01-29 湖南常德牌水表制造有限公司 一种大口径超声波水表流量测量的补偿方法及其补偿装置
WO2022003814A1 (ja) * 2020-06-30 2022-01-06 日本電信電話株式会社 光伝送装置、光伝送システム、光伝送方法、および、光伝送プログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2086130A1 (en) * 2008-01-29 2009-08-05 Alcatel Lucent Combined phase and polarization modulation for optical communication

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2086130A1 (en) * 2008-01-29 2009-08-05 Alcatel Lucent Combined phase and polarization modulation for optical communication

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EZRA IP ET AL.: "88x3x 112-Gb/s WDM Transmission over 50 km of Three- Mode Fiber with Inline Few-Mode Fiber Amplifier", OPTICAL COMMUNICATION (ECOC), 2011 37TH EUROPEAN CONFERENCE AND EXHIBITION, 22 September 2011 (2011-09-22), pages 1 - 3 *
YOJIRO MORI ET AL.: "Novel FIR-Filter Configuration Tolerant to Fast PhaseFluctuations in Digital Coherent Receivers for Higher-OrderQAM Signals, Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC/ NFOEC", 2012 AND THE NATIONAL FIBER OPTIC ENGINEERS CONFERENCEDATE OF CONFERENCE, 8 March 2012 (2012-03-08), pages 1 - 3 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017077703A1 (ja) * 2015-11-04 2017-05-11 日本電気株式会社 受信信号処理装置および受信信号処理方法
JPWO2017077703A1 (ja) * 2015-11-04 2018-08-30 日本電気株式会社 受信信号処理装置および受信信号処理方法
US10511409B2 (en) 2015-11-04 2019-12-17 Nec Corporation Received signal processor and method for processing received signal
WO2022003814A1 (ja) * 2020-06-30 2022-01-06 日本電信電話株式会社 光伝送装置、光伝送システム、光伝送方法、および、光伝送プログラム
CN112284468A (zh) * 2020-09-25 2021-01-29 湖南常德牌水表制造有限公司 一种大口径超声波水表流量测量的补偿方法及其补偿装置

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