WO2014141685A1 - 光送受信器、光通信システムおよび光送受信方法 - Google Patents

光送受信器、光通信システムおよび光送受信方法 Download PDF

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山本　浩史
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    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers

Definitions

  • the present invention relates to an optical transceiver, an optical transmission / reception method, and an optical communication system that are used in an optical communication system, and more particularly, to an optical transceiver, an optical transmission / reception method, and an optical communication system that use digital coherent technology.
  • FIG. 11 shows a block diagram of a general digital coherent optical transceiver.
  • a general digital coherent optical transmitter / receiver includes a light source for optical transmission 10000 and a light source for optical reception 20000.
  • the control unit 50000 adjusts the optical output powers of the light source 10000 for light transmission and the light source 20000 for light reception, respectively, so that transmission / reception characteristics are optimized.
  • the light output from the light source 10000 for the optical transmission function is optically modulated by the optical modulator 30000 and output as output signal light. Further, the light output from the light receiving light source 20000 interferes with the optical signal input to the optical receiver 40000 as a local oscillation (LO) light.
  • LO local oscillation
  • the wavelength of the light output from the light receiving light source 20000 interferes with the optical signal input to the optical receiver 40000, and therefore needs to be the same as the wavelength of the input optical signal.
  • the wavelength of the LO light is changed in accordance with the wavelength of the input optical signal by using a wavelength variable light source as the light source on the receiving side. Therefore, even when a wavelength division multiplexing (WDM) optical signal is input, a specific wavelength can be selectively received from the WDM signal.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • Patent Document 1 although not a digital coherent optical transceiver, an optical communication transceiver that switches output light from a light source to an optical transmission circuit or an optical reception circuit with an optical switch and output light from the light source to an optical branch circuit An optical communication transceiver that branches into an optical transmission circuit and an optical reception circuit is disclosed.
  • the optical transceiver of Patent Document 1 cannot be applied to a digital coherent optical transceiver as it is.
  • the reason is that when output light is switched using an optical switch, light cannot be input simultaneously from the light source to the optical transmission circuit and the optical reception circuit.
  • an optical branch circuit When an optical branch circuit is used, light can be input to the optical transmitter circuit and the optical receiver circuit at the same time, but adjusting the optical power of the light source on one side also changes the optical power on the other side. End up.
  • a digital coherent optical transceiver since appropriate optical powers are generally different between a transmission side and a reception side, it is difficult to adjust the transmission side and the reception side to appropriate optical powers at the same time.
  • the appropriate power on the transmitting side and the receiving side varies depending on the wavelength, and the optimum power ratio also varies. Therefore, it is extremely difficult to simultaneously adjust the transmitting side and the receiving side to appropriate optical power at each wavelength.
  • an object of the present invention is to provide an optical transceiver, an optical communication system, and an optical transmission / reception method capable of simultaneously using an optical transmission function and an optical reception function even when a light source on the optical transmission side and the optical reception side is shared. Is to provide.
  • an optical transceiver comprises: an optical output means; an optical branching means for splitting light from the optical output means into a first branched light and a second branched light; Optical power adjusting means for adjusting the optical power of the branched light and the optical power of the second branched light, and optical transmitting means for modulating the first branched light whose optical power has been adjusted and outputting it as the first optical signal Corresponding to the optical characteristics of the light output from the optical output means, the optical receiving means for receiving the second branched light whose optical power is adjusted and the second optical signal input from the outside by interfering with each other Control means for controlling the optical power adjusting means.
  • an optical communication system includes a terminal side device including the above optical transceiver, and a station side device capable of transmitting and receiving a coherent optical signal between the terminal side device, Is provided.
  • an optical transmission / reception method outputs light, branches the output light into a first branched light and a second branched light, and the optical power of the first branched light
  • the optical power of the second branched light is adjusted in accordance with the optical characteristics of the output light, and the first branched light with the adjusted optical power is modulated and output as the first optical signal.
  • the second branched light whose power is adjusted and the second optical signal inputted from the outside are interfered and received.
  • an optical transceiver capable of simultaneously using an optical transmission function and an optical reception function even when a light source on the optical transmission side and the optical reception side is shared. it can.
  • 1 is a block configuration diagram of an optical transceiver 100 according to a first embodiment. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a block configuration diagram of an optical transceiver 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical transceiver 100 according to the present embodiment includes an optical output unit 1, an optical branching unit 2, an optical power adjustment unit 3, an optical transmission unit 4, and an optical reception unit 5.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the optical transceiver 100 according to the present embodiment.
  • the light output unit 1 outputs light (step S11).
  • the light branching unit 2 branches the light output from the light output unit 1 into a first branched light and a second branched light (step S12).
  • the optical power adjusting unit 3 independently adjusts the optical power of the first branched light and the optical power of the second branched light according to the characteristics of the light output from the optical output unit 1 (step S13). .
  • the optical power adjustment unit 3 adjusts the optical power of at least one of the first branched light and the second branched light.
  • the optical transmitter 4 modulates the first branched light and outputs it as an optical signal (step S14).
  • the optical receiver 5 receives the second branched light and the signal light input from the outside of the optical receiver 100 by interfering with each other (step S15).
  • the light output from the optical output unit 1 is branched at the optical branching unit 2 and the optical power is adjusted at the optical power adjusting unit 3 independently. In both cases, the light output from the light output unit 1 can be used. Therefore, the optical receiver 100 according to the present embodiment can use the optical transmission function and the optical reception function at the same time even when the light sources on the optical transmission side and the optical reception side are shared.
  • FIG. 3 is a block diagram of the optical transceiver 100a according to this embodiment.
  • the optical transceiver 100a includes a wavelength tunable light source 10, an optical branching unit 20, an optical power adjustment unit 30, an optical transmission unit 40, an optical reception unit 50, and a control unit 60.
  • a solid line arrow represents a light path
  • a broken line arrow represents an electric signal for control.
  • the wavelength tunable light source 10 can change the wavelength, and outputs light having a predetermined wavelength within the WDM communication wavelength band.
  • the optical branching unit 20 is an optical element that branches light such as an optical coupler.
  • FIG. 4 shows a detailed block configuration diagram of the optical power adjustment unit 30.
  • the optical power adjustment unit 30 includes optical attenuation units 31 and 32.
  • Optical elements such as a variable optical attenuator can be used as the light attenuating units 31 and 32.
  • the optical transmitter 40 is an optical circuit having an optical modulation function such as an LN (Lithium-Niobate) modulator.
  • the optical receiver 50 is an optical circuit having a digital coherent detection function.
  • the control unit 60 controls the optical power adjustment unit 30 according to the optical characteristics of the light output from the wavelength tunable light source 10.
  • the control unit 60 can apply an arithmetic element such as a microcomputer, and has a memory in which a data table is stored inside or outside.
  • the control unit 60 controls the optical output power, wavelength, or optical power adjustment amount of the optical power adjustment unit 30 based on the data table.
  • FIG. 5 An example of the data table stored in the memory of the control unit 60 is shown in FIG.
  • the optical output power and the attenuation amount of the optical attenuating units 31 and 32 corresponding to the optical output power are stored for each output light wavelength output from the wavelength tunable light source 10.
  • output light wavelength is the wavelength of the light output from the wavelength variable light source 10
  • optical output power is information related to the power of the output light
  • attenuation amounts 1 and 2 are the light attenuating unit 31, 32 control values.
  • optical output power a voltage value, a current value, or the like set in the wavelength tunable light source 10 can be stored.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the optical transceiver 100a according to this embodiment.
  • the variable wavelength light source 10 outputs light having a predetermined wavelength from the WDM communication wavelength band (step S21).
  • the control unit 60 changes the optical power of the light output from the wavelength tunable light source 10 so that the transmission characteristic of the optical signal transmitted from the optical transceiver 100a or the reception characteristic of the optical signal received by the optical transceiver 100a is appropriate. It is desirable to adjust.
  • the light branching unit 20 branches the light input from the wavelength tunable light source 10 into the first branched light and the second branched light (step S22).
  • the optical attenuator 31 of the optical power adjuster 30 attenuates the optical power of the first branched light (step S23).
  • the optical attenuator 32 of the optical power adjuster 30 attenuates the optical power of the second branched light (step S24).
  • the control unit 60 controls the optical attenuating units 31 and 32 so that the transmission characteristics of the optical signal transmitted from the optical transceiver 100a or the reception characteristics of the optical signal received by the optical transceiver 100a are appropriate. Adjust the attenuation.
  • the optical transmitter 40 modulates the light input from the optical attenuator 31 and outputs the modulated light to the outside of the optical add / drop multiplexer 100a (step S25).
  • the optical receiver 50 receives the light input from the optical attenuator 32 and the signal light input from the outside while interfering with each other (step S26).
  • the optical transceiver 100a of this embodiment can freely change the wavelength to be transmitted and received. Then, the optical transceiver 100a adjusts the attenuation amount of the optical attenuation units 31 and 32 so that the optical transmission / reception characteristics at each wavelength are appropriate.
  • the optical transceiver 100a is not limited to including both the optical attenuating units 31 and 32, and the optical transceiver 100a may include any one of the optical attenuating units.
  • the control unit 60 adjusts the optical output power of the wavelength tunable light source 10 so that the characteristic (the optical transmission characteristic or the optical reception characteristic) that is not adjusted by the optical attenuation unit is appropriate.
  • control unit 60 controls the wavelength variable light source 10 so that the optical transmission characteristics are appropriate, and adjusts the attenuation amount of the optical attenuation unit 32 so that the optical reception characteristics are appropriate.
  • control unit 60 controls the wavelength variable light source 10 so that the optical reception characteristics are appropriate, and adjusts the attenuation amount of the optical attenuation unit 31 so that the optical transmission characteristics are appropriate.
  • the optical transceiver 100a of the present embodiment can be shut down while maintaining the operation on the side where no abnormality is detected.
  • the control unit 60 increases the light attenuation amount on the side where the abnormality has occurred among the light attenuation units 31 and 32 sufficiently to a level that does not affect other devices or the like, thereby causing the light on the side where the abnormality has occurred. Is effectively cut off.
  • FIG. 7 is a block diagram of the optical transceiver 100b according to this embodiment.
  • the optical transceiver 100b according to the present embodiment is configured by adding an optical switch 70 to the optical transceiver 100a (FIG. 3) of the second embodiment.
  • the optical switch 70 outputs signal light from the outside of the optical transceiver 100b to either the optical coupler 80 or the optical receiver 50.
  • the optical receiver 50 receives an optical signal input by either digital coherent detection or direct detection.
  • the control unit 60 monitors the wavelength tunable light source 10. Further, the control unit 60 controls switching of the optical path of the optical switch 70 and switching of the reception method of the optical receiving unit 50.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the optical transceiver 100b according to the present embodiment.
  • the controller 60 monitors the wavelength variable light source 10 (step S31).
  • step S31: NO When the wavelength tunable light source 10 is operating normally (step S31: NO), the same operation as that of the second embodiment is performed.
  • step S31 when the failure of the wavelength tunable light source 10 is detected (step S31: YES), the control unit 60 changes the reception method of the optical receiving unit 50 from digital coherent detection to direct detection (step S32). Thereby, the optical receiver 50 receives the intensity-modulated optical signal (step S33).
  • the controller 60 further changes the optical path of the optical switch 70 from the optical receiver 50 to the optical coupler 80 based on the received intensity-modulated optical signal (step S34).
  • the signal light from the outside of the optical transceiver 100 b is input to the optical coupler 80.
  • the optical coupler 80 outputs signal light from the outside to the optical transmission unit 40 via the optical power adjustment unit 30 instead of the light from the wavelength variable light source 10.
  • the optical transmitter 40 intensity-modulates and outputs the signal light input from the outside of the optical transceiver 100b instead of the light input from the wavelength tunable light source 10 (step S35).
  • the optical transceiver 100b transmits a status notification or the like to the communication partner by outputting an intensity-modulated optical signal. Since the signal light input to the optical transceiver 100b is looped back and modulated in the optical transmission unit 40, it is desirable that the signal light be continuous light.
  • the optical receiver 50 can receive the intensity-modulated optical signal. Further, when the wavelength tunable light source 10 fails, the signal light input to the optical transceiver 100b is looped back to the optical transmitter 40, so that an intensity-modulated optical signal can be transmitted. Therefore, the optical transceiver 100b according to the present embodiment uses the optical transmission function and the optical reception function at the same time even when the wavelength tunable light source 10 fails in the configuration in which the light sources on the optical transmission side and the optical reception side are shared. be able to.
  • FIG. 9 is a system configuration diagram of the optical communication system according to the present embodiment.
  • the optical transceiver 100b is installed in the terminal-side device 1000 and performs optical transmission / reception with the station-side device 2000.
  • the terminal-side device 1000 operates in the same manner as the optical transceiver 100b described in the third embodiment.
  • the station side device 2000 transmits and receives a coherent optical signal to and from the terminal side device 1000.
  • the terminal-side device 1000 and the station-side device 2000 are exchanged by transmitting / receiving an intensity-modulated optical signal instead of the coherent optical signal. Send and receive information about anomalies.
  • FIG. 10A shows an optical signal transmitted / received when the terminal-side apparatus 1000 is operating normally.
  • the terminal side apparatus 1000 and the station side apparatus 2000 transmit and receive digital coherent optical signals.
  • FIG. 10B shows an optical signal transmitted and received when the wavelength tunable light source 10 fails in the terminal-side apparatus 1000.
  • the terminal side device 1000 when the wavelength tunable light source 10 of the terminal side device 1000 fails, the terminal side device 1000 cannot transmit the digital coherent optical signal and cannot receive the digital coherent optical signal from the station side device 2000. (T 1 ).
  • the terminal-side apparatus 1000 switches the reception method of the optical receiving unit 50 from digital coherent detection to direct detection as described in the third embodiment.
  • the station side apparatus 2000 since the station side apparatus 2000 cannot receive the digital coherent optical signal, the station side apparatus 2000 recognizes that some abnormality has occurred in the terminal side apparatus 1000 (t 2 ). In this case, the station side apparatus 2000 stops transmitting the digital coherent optical signal and transmits a pilot signal with a low bit rate having a predetermined period as an intensity-modulated optical signal (t 3 ). Further, the station side device 2000 lowers the reception band of the reception side circuit (front end), cuts high frequency noise, lowers the minimum reception sensitivity, and widens the dynamic range between transmission and reception.
  • the terminal side device 1000 can receive the pilot signal output from the station side device 2000 by switching the reception method to direct detection (t 3 ).
  • the terminal-side device 1000 receives the pilot signal output from the station-side device 2000
  • the terminal-side device 1000 synchronizes with the station-side device 2000 using the received pilot signal.
  • the station side device 2000 After transmitting the pilot signal for a predetermined period, the station side device 2000 ends transmission of the pilot signal and starts transmission of continuous light such as an ALL-High signal (t 4 ).
  • the station side device 2000 transmits continuous light intensity-modulated by low-speed communication at a low bit rate to the terminal side device 1000 in order to ensure resistance to characteristic deterioration due to light loopback.
  • the terminal-side apparatus 1000 switches the optical path of the optical switch 70 from the optical receiver 50 to the optical coupler 80 in accordance with the timing at which the intensity-modulated optical signal output from the station-side apparatus 2000 is switched from the pilot signal to the continuous light ( t 4). As a result, continuous light input from the station side device 2000 is guided to the optical coupler 80.
  • the continuous light input to the optical coupler 80 is optically modulated by the optical power adjustment unit 30, then intensity-modulated by the optical transmission unit 40, and transmitted to the station side apparatus 2000 as an intensity-modulated optical signal.
  • the optical transceiver 100b that is advantageous for realizing low power consumption and miniaturization is used, system construction and operation can be easily performed at low cost. Further, even when the wavelength tunable light source 10 fails, optical communication between the terminal side device 1000 and the bureau side device 2000 is possible, and communication such as status notification can be performed. Note that the optical communication system according to the present embodiment can be applied to a ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) communication system or the like.
  • ROADM Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer
  • An optical output unit an optical branching unit that splits light from the optical output unit into first branched light and second branched light, optical power of the first branched light, and second An optical power adjustment unit that adjusts a ratio of the optical power of the branched light, an optical transmission unit that modulates the first branched light and outputs the first branched light, and the second branched light is input from the outside.
  • an optical receiver that receives the second optical signal by interfering with the second optical signal.
  • the supplementary note 1 is characterized in that the light output unit is a wavelength tunable light source, and further includes a control unit that controls the optical power adjustment unit corresponding to the wavelength of the output light of the wavelength tunable light source.
  • the optical transceiver as described.
  • the optical power adjustment unit includes a first optical attenuation unit that attenuates the optical power of the first branched light and a second optical attenuation unit that attenuates the optical power of the second branched light.
  • the control unit controls the attenuation amount of the first or second optical attenuation unit according to the optical output power of the wavelength tunable light source.
  • An optical switch that further switches and outputs the second optical signal to either the branching unit or the optical receiving unit, the optical receiving unit receives an intensity modulation signal, and the branching unit The optical transmission / reception according to any one of appendices 1 to 3, wherein the optical transmission unit outputs a second optical signal to the optical transmission unit, and the optical transmission unit outputs the second optical signal after intensity modulation. vessel.
  • the said control part monitors and detects the failure of the said optical output part, and when the said control part detects the failure of the said optical output part, the said control part directly selects the receiving method of the said optical receiving part
  • Appendix 6 An optical communication system comprising a terminal-side device including the optical transceiver according to any one of Appendices 1 to 5, and a station-side device that transmits and receives optical signals to and from the terminal-side device.
  • Outputs light branches the output light into first branched light and second branched light, and includes optical power of the first branched light and optical power of the second branched light.
  • Optical transmission / reception that modulates the first branched light, outputs the first branched light as a first optical signal, and receives the second branched light and the second optical signal input from the outside by interfering with each other Method.
  • Appendix 8 The optical transmission / reception method according to appendix 7, wherein the attenuation amount of the first or second optical attenuator is controlled according to the optical output power of the output light.
  • the present invention can be widely applied not only to optical transceivers that handle digital coherent optical signals but also to communication networks that include optical transceivers that transmit and receive various optical signals.

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Abstract

　光送信側及び光受信側の光源を共通化した場合においても、光送信機能及び光受信機能を同時に使用できるようにする。　本発明に係る光送受信器は、光出力手段からの光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する光分岐手段、第１の分岐光の光パワーと第２の分岐光の光パワーをそれぞれ調整する光パワー調整手段、光パワーが調整された第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力する光送信手段、光パワーが調整された第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号とを干渉させて受信する光受信手段および出力された光の光特性に応じて光パワー調整手段を制御する制御手段を備える。

Description

光送受信器、光通信システムおよび光送受信方法
　本発明は、光通信システムに使用される光送受信器、光送受信方法及び光通信システムに関し、特に、デジタルコヒーレント技術が用いられる光送受信器、光送受信方法及び光通信システムに関する。
　近年、デジタルコヒーレント光伝送技術の実用化が進み、多様な超高速クライアント信号を１波長１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速波長チャネルに多重収容する、高信頼な長距離大容量伝送が実現しつつある。
　一般的なデジタルコヒーレント光送受信器のブロック構成図を図１１に示す。一般的なデジタルコヒーレント光送受信器には、光送信用の光源１００００と、光受信用の光源２００００が搭載されている。制御部５００００が、光送信用の光源１００００及び光受信用の光源２００００の光出力パワーをそれぞれ調整することにより、送受信特性が最適化される。
　光送信機能用の光源１００００から出力された光は、光変調器３００００において光変調され、出力信号光として出力される。また、光受信用の光源２００００から出力された光は、局部発振（ＬＯ：Ｌｏｃａｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）光として光受信器４００００に入力された光信号と干渉する。
　ここで、光受信用の光源２００００から出力される光の波長は、光受信器４００００に入力された光信号と干渉することから、当該入力された光信号の波長と同じである必要がある。デジタルコヒーレント光送受信器においては、受信側の光源に波長可変光源を用いることにより、ＬＯ光の波長を、入力された光信号の波長に合わせて変更する。従って、波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光信号が入力された場合においても、ＷＤＭ信号の中から特定の波長を選択的に受信することができる。
　一方、デジタルコヒーレント光送受信器においては、低消費電力化及び小型化の要求が高まっている。デジタルコヒーレント光送受信器の低消費電力化及び小型化を実現する技術として、例えば、光送信機能用の光源と光受信機能用の光源を共通化し、デジタルコヒーレント光送受信器に搭載される光源を削減する技術が提案されている。
　特許文献１には、デジタルコヒーレント光送受信器ではないが、光源からの出力光を光スイッチにて光送信回路又は光受信回路に切り替える光通信用送受信器および光源からの出力光を光分岐回路にて光送信回路及び光受信回路に分岐する光通信用送受信器が開示されている。
特開昭６３－０５９１２５号公報
　しかしながら、特許文献１の光送受信器をデジタルコヒーレント光送受信器にそのまま適用することはできない。その理由は、光スイッチを使用して出力光を切り替える場合、光送信回路と光受信回路に光源から同時に光を入力させることはできない。また、光分岐回路を使用する場合、光送信回路と光受信回路に同時に光を入力させることはできるが、一方側で光源の光パワーを調整することにより、他方側の光パワーも変動してしまう。デジタルコヒーレント光送受信器では、一般的に、送信側と受信側で適切な光パワーは異なるため、送信側と受信側を同時に適切な光パワーに調整することは困難である。
　特に、光源に波長可変光源を使用する場合、波長によって送信側及び受信側の適切パワーが異なり、最適なパワー比も異なる。従って、それぞれの波長において送信側と受信側を同時に適切な光パワーに調整することは極めて困難である。
　本発明の目的は、上記課題を鑑み、光送信側及び光受信側の光源を共通化した場合においても、光送信機能及び光受信機能を同時に使用できる光送受信器、光通信システムおよび光送受信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光送受信器は、光出力手段と、光出力手段からの光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する光分岐手段と、第１の分岐光の光パワーと第２の分岐光の光パワーをそれぞれ調整する光パワー調整手段と、光パワーが調整された第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力する光送信手段と、光パワーが調整された第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号とを干渉させて受信する光受信手段と、光出力手段から出力された光の光特性に対応して光パワー調整手段を制御する制御手段と、を備える。
　上記目的を達成するために本発明に係る光通信システムは、上記の光送受信器を含む端末側装置と、端末側装置との間でコヒーレント光信号を送受信することができる局舎側装置と、を備える。
　上記目的を達成するために本発明に係る光送受信方法は、光を出力し、出力された光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐し、第１の分岐光の光パワーと第２の分岐光の光パワーとを、出力された光の光特性に応じてそれぞれ調整し、光パワーが調整された第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力し、光パワーが調整された第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号とを干渉させて受信する。
　本発明によれば、光送信側及び光受信側の光源を共通化した場合においても、光送信機能及び光受信機能を同時に使用できる光送受信器、光通信システムおよび光送受信方法を提供することができる。
第１の実施形態に係る光送受信器１００のブロック構成図である。 第１の実施形態に係る光送受信器１００の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る光送受信器１００ａのブロック構成図である。 第２の実施形態に係る光パワー調整部３０のブロック構成図である。 第２の実施形態に係る制御部６０のメモリ内に格納されたデータテーブルの一例である。 第２の実施形態に係る光送受信器１００ａの動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る光送受信器１００ｂのブロック構成図である。 第３の実施形態に係る光送受信器１００ｂの動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る光通信システムのシステム構成図である。 第４の実施形態に係る端末側装置１０００と局舎側装置２０００が正常時に送受信する光信号の一例である。 第４の実施形態に係る端末側装置１０００と局舎側装置２０００が異常発生時に送受信する光信号の一例である。 一般的なデジタルコヒーレント光送受信器のブロック構成図である。
（第１の実施形態）
　本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送受信器１００のブロック構成図である。本実施形態に係る光送受信器１００は、光出力部１、光分岐部２、光パワー調整部３、光送信部４及び光受信部５を備える。
　次に、本実施形態に係る光送受信器１００の動作を説明する。図２は、本実施形態に係る光送受信器１００の動作を示すフローチャートである。光出力部１は、光を出力する（ステップＳ１１）。光分岐部２は、光出力部１から出力された光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する（ステップＳ１２）。光パワー調整部３は、光出力部１から出力された光の特性に応じて、第１の分岐光の光パワーと第２の分岐光の光パワーとをそれぞれ独立に調整する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、第１の分岐光又は第２の分岐光の少なくとも一方の光パワーが、光パワー調整部３によって調整される。
　光送信部４は、第１の分岐光を変調して光信号として出力する（ステップＳ１４）。光受信部５は、第２の分岐光と光受信装器１００の外部から入力された信号光とを干渉させて受信する（ステップＳ１５）。
　本実施形態によれば、光出力部１から出力された光を光分岐部２において分岐し、光パワー調整部３においてそれぞれ独立に光パワーを調整するため、光送信部４及び光受信部５の両方で光出力部１から出力された光を使用することができる。従って、本実施形態に係る光受信装器１００は、光送信側及び光受信側の光源を共通化した場合においても、光送信機能及び光受信機能を同時に使用できる。
　（第２の実施形態）
　次に本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る光送受信器１００ａのブロック構成図である。光送受信器１００ａは、波長可変光源１０、光分岐部２０、光パワー調整部３０、光送信部４０、光受信部５０及び制御部６０を備える。図３において、実線矢印は光の経路を、破線矢印は制御用の電気信号を表す。
　波長可変光源１０は、波長変更が可能であり、ＷＤＭ通信波長帯内の所定の波長の光を出力する。光分岐部２０は、光カプラ等の光を分岐する光素子である。
　光パワー調整部３０の詳細ブロック構成図を図４に示す。光パワー調整部３０は、光減衰部３１、３２を有する。光減衰部３１、３２として、可変光アッテネータ等の光素子を用いることができる。
　光送信部４０は、ＬＮ（Lithium-Niobate）変調器等の光変調機能を有する光回路である。光受信部５０は、デジタルコヒーレント検波機能を有する光回路である。
　制御部６０は、波長可変光源１０から出力された光の光特性に応じて光パワー調整部３０を制御する。例えば、制御部６０は、マイコン等の演算素子を適用することができ、データテーブルが格納されたメモリを内部又は外部に有する。制御部６０は、当該データテーブルに基づき、波長可変光源１０の光出力パワー、波長、または、光パワー調整部３０の光パワー調整量を制御する。
　制御部６０のメモリ内に格納されたデータテーブルの一例を図５に示す。図５のデータテーブルには、波長可変光源１０から出力される出力光波長ごとに、光出力パワーおよび光出力パワーに応じた光減衰部３１、３２の減衰量が格納されている。ここで、「出力光波長」は波長可変光源１０の出力する光の波長、「光出力パワー」は出力する光のパワーに関連する情報、「減衰量１、２」はそれぞれ光減衰部３１、３２の制御値等である。「光出力パワー」として、波長可変光源１０に設定する電圧値や電流値等を格納することができる。
　次に、本実施形態に係る光送受信器１００ａの動作について説明する。図６は、本実施形態に係る光送受信器１００ａの動作を示すフローチャートである。波長可変光源１０は、ＷＤＭ通信波長帯の中から、所定の波長の光を出力する（ステップＳ２１）。光送受信器１００ａから送信される光信号の送信特性又は光送受信器１００ａが受信する光信号の受信特性が適切になるように、制御部６０が波長可変光源１０から出力される光の光パワーを調整することが望ましい。
　光分岐部２０は、波長可変光源１０から入力された光を、第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する（ステップＳ２２）。光パワー調整部３０の光減衰部３１は、第１の分岐光の光パワーを減衰させる（ステップＳ２３）。一方、光パワー調整部３０の光減衰部３２は、第２の分岐光の光パワーを減衰させる（ステップＳ２４）。ステップＳ２３、Ｓ２４において、光送受信器１００ａから送信される光信号の送信特性又は光送受信器１００ａが受信する光信号の受信特性が適切になるように、制御部６０が光減衰部３１、３２の減衰量を調整する。
　光送信部４０は、光減衰部３１から入力された光を変調して光分岐挿入装置１００ａの外部に出力する（ステップＳ２５）。また、光受信部５０は、光減衰部３２から入力された光と外部から入力された信号光とを干渉させて受信する（ステップＳ２６）。
　本実施形態の光送受信器１００ａは、送受信する波長を自由に変更できる。そして、光送受信器１００ａは、各波長における光送受信特性が適切になるように、光減衰部３１、３２の減衰量を調整する。
　なお、光送受信器１００ａが光減衰部３１、３２を両方備えることに限定されず、光送受信器１００ａがいずれか一方の光減衰部を備える構成でも良い。この場合、制御部６０は、光減衰部による調整を行わない方の特性（光送信特性または光受信特性）が適切になるように、波長可変光源１０の光出力パワーを調整する。
　すなわち、制御部６０は、光送信特性が適切になるように波長可変光源１０を制御すると共に、光受信特性が適切になるように光減衰部３２の減衰量を調整する。もしくは、制御部６０は、光受信特性が適切になるように波長可変光源１０を制御すると共に、光送信特性が適切になるように光減衰部３１の減衰量を調整する。
　さらに、本実施形態の光送受信器１００ａは、光送信側又は光受信側に異常が生じた場合、異常が検知されていない側の動作を維持させながらシャットダウンさせることができる。例えば、制御部６０は、光減衰部３１、３２の内、異常が生じた側の光減衰量を他の装置等に影響を与えないレベルまで十分大きくすることにより、異常が生じた側の光を実効的に遮断する。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る光送受信器１００ｂのブロック構成図である。本実施形態に係る光送受信器１００ｂは、第２の実施形態の光送受信器１００ａ（図３）に、光スイッチ７０を追加することによって構成されている。
　本実施形態において、光スイッチ７０は、光送受信器１００ｂの外部からの信号光を光カプラ８０または光受信部５０のどちらか一方へ出力する。
　光受信部５０は、デジタルコヒーレント検波または直接検波のいずれか一方で入力した光信号を受信する。
　制御部６０は、波長可変光源１０をモニタしている。さらに、制御部６０は、光スイッチ７０の光経路の切り替え及び光受信部５０の受信方法の切り替えを制御する。
　次に、本実施形態に係る光送受信器１００ｂの動作について説明する。図８は、本実施形態に係る光送受信器１００ｂの動作を示すフローチャートである。制御部６０は、波長可変光源１０をモニタしている（ステップＳ３１）。波長可変光源１０が正常に動作している場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、実施形態２の動作と同様に動作する。
　一方、波長可変光源１０の故障を検出した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御部６０は、光受信部５０の受信方法をデジタルコヒーレント検波から直接検波に変更する（ステップＳ３２）。これにより、光受信部５０は、強度変調光信号を受信する（ステップＳ３３）。
　制御部６０は、さらに、受信した強度変調光信号に基づいて、光スイッチ７０の光経路を光受信部５０から光カプラ８０へ変更する（ステップＳ３４）。これにより、光送受信器１００ｂの外部からの信号光は光カプラ８０へ入力される。光カプラ８０は、波長可変光源１０からの光の代わりに外部からの信号光を、光パワー調整部３０を介して光送信部４０へ出力する。
　光送信部４０は、波長可変光源１０から入力された光の代わりに、光送受信器１００ｂの外部から入力された信号光を、強度変調して出力する（ステップＳ３５）。光送受信器１００ｂは、強度変調光信号を出力することにより、通信相手に状態通知等を送信する。なお、光送受信器１００ｂに入力される信号光は、ループバックされ光送信部４０において変調されるため、連続光であることが望ましい。
　本実施形態によれば、波長可変光源１０が故障した場合においても、光受信部５０は強度変調光信号を受信できる。さらに、波長可変光源１０が故障した場合に光送受信器１００ｂに入力された信号光を光送信部４０にループバックさせることから、強度変調光信号を送信できる。従って、本実施形態に係る光送受信器１００ｂは、光送信側及び光受信側の光源を共通化した構成において波長可変光源１０が故障した場合においても、光送信機能及び光受信機能を同時に使用することができる。
　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の光通信システムは、第３の実施形態に係る光送受信器１００ｂを備える。図９は、本実施形態に係る光通信システムのシステム構成図である。図９の光通信システムにおいて、光送受信器１００ｂは、端末側装置１０００に設置され、局者側装置２０００と光送受信を行う。
　本実施形態に係る光通信システムにおいて、端末側装置１０００は第３の実施形態で説明した光送受信器１００ｂと同様に動作する。一方、局舎側装置２０００は、端末側装置１０００との間でコヒーレント光信号を送受信する。そして、端末側装置１０００の光送受信器１００ｂに何等かの異常が発生した場合、コヒーレント光信号の代わりに強度変調光信号を送受信することにより、端末側装置１０００と局舎側装置２０００との間で異常に関する情報を送受信する。
　端末側装置１０００が正常に動作している時に送受信される光信号を図１０Ａに示す。図１０Ａにおいて、端末側装置１０００が正常に動作している時は、端末側装置１０００及び局舎側装置２０００はデジタルコヒーレント光信号を送受信する。
　端末側装置１０００において波長可変光源１０が故障した時に送受信される光信号を図１０Ｂに示す。図１０Ｂにおいて、端末側装置１０００の波長可変光源１０が故障することにより、端末側装置１０００は、デジタルコヒーレント光信号を送信できなくなると共に、局舎側装置２０００からのデジタルコヒーレント光信号を受信できなくなる（ｔ１）。端末側装置１０００は、波長可変光源１０が故障した時、第３の実施形態で説明したように、光受信部５０の受信方法をデジタルコヒーレント検波から直接検波に切り替える。
　一方、局舎側装置２０００は、デジタルコヒーレント光信号を受信できないことから、端末側装置１０００に何等かの異常が発生したと認識する（ｔ２）。この場合、局舎側装置２０００は、デジタルコヒーレント光信号の送信を中止して強度変調光信号として、所定の周期の低ビットレートのパイロット信号を送信する（ｔ３）。局舎側装置２０００はさらに、受信側回路（フロントエンド）の受信帯域を落とし、高周波ノイズをカットする事で最小受信感度を引き下げ、送受信間ダイナミックレンジを広げる。
　端末側装置１０００は、受信方法を直接検波に切り替えることにより、局舎側装置２０００から出力されたパイロット信号を受信することができる（ｔ３）。端末側装置１０００は、局舎側装置２０００から出力されたパイロット信号を受信した場合、受信したパイロット信号を用いて局舎側装置２０００との同期を取る。
　そして、局舎側装置２０００は、所定の期間についてパイロット信号を送信した後、パイロット信号の送信を終了してALL-High信号等の連続光の送信を開始する（ｔ４）。　ここで、局舎側装置２０００は、光のループバックによる特性劣化への耐性を確保するために、ビットレートを落として低速通信で強度変調した連続光を端末側装置１０００へ送信する。
　端末側装置１０００は、局舎側装置２０００から出力される強度変調光信号がパイロット信号から連続光に切り替わるタイミングに合わせて、光スイッチ７０の光経路を光受信部５０から光カプラ８０へ切り替える（ｔ４）。これにより、局舎側装置２０００から入力された連続光は光カプラ８０へ導かれる。
　光カプラ８０に入力された連続光は、光パワー調整部３０において光パワーが調整された後、光送信部４０において強度変調され、強度変調光信号として局舎側装置２０００へ送信される。
　本実施形態によれば、低消費電力化及び小型化の実現に有利な光送受信器１００ｂを使用するため、システム構築及び運用を容易且つ低コストで行うことができる。また、波長可変光源１０の故障時においても端末側装置１０００と局者側装置２０００との光通信が可能であり、状態通知等の通信を行うことができる。なお、本実施形態における光通信システムは、ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）通信システム等に適用することができる。
　以上に記載の実施形態は、本発明の例示であって、本発明においては実施形態に示す以外の様々な構成をとり得る。また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）光出力部と、前記光出力部からの光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する光分岐部と、前記第１の分岐光の光パワーと前記第２の分岐光の光パワーとの比を調整する光パワー調整部と、前記第１の分岐光を変調し第１の光信号として出力する光送信部と、前記第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号を干渉させて受信する光受信部と、を備える光送受信器。
　（付記２）前記光出力部は波長可変光源であり、前記波長可変光源の出力光の波長に対応して前記光パワー調整部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする、付記１に記載の光送受信器。
　（付記３）前記光パワー調整部は、前記第１の分岐光の光パワーを減衰させる第１の光減衰部と前記第２の分岐光の光パワーを減衰させる第２の光減衰部との一方又は両方とを有し、前記制御部は、前記波長可変光源の光出力パワーに応じて、前記第１または第２の光減衰部の減衰量を制御することを特徴とする、付記１又は２に記載の光送受信器。
　（付記４）前記第２の光信号を前記分岐部又は前記光受信部のいずれかに切り替えて出力する光スイッチをさらに備え、前記光受信部は強度変調信号を受信し、前記分岐部は前記第２の光信号を前記光送信部に出力し、前記光送信部は前記第２の光信号を強度変調して出力することを特徴とする、付記１～３のいずれかに記載の光送受信器。
　（付記５）前記制御部は、前記光出力部の故障をモニタして検出し、前記制御部が前記光出力部の故障を検出した場合、当該制御部は前記光受信部の受信方法を直接検波に切り替えることを特徴とする、付記４に記載の光送受信器。
　（付記６）付記１～５のいずれかに記載の光送受信器を含む端末側装置と、前記端末側装置と光信号の送受信を行う局舎側装置と、を備える光通信システム。
　（付記７）光を出力し、前記出力された光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐し、前記第１の分岐光の光パワーと前記第２の分岐光の光パワーとの比を調整し、前記第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力し、前記第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号を干渉させて受信する光送受信方法。
　（付記８）前記出力される光の光出力パワーに応じて、前記第１または第２の光減衰部の減衰量を制御することを特徴とする、付記７に記載の光送受信方法。
　（付記９）故障をモニタし、故障を検出した場合前記第２の光信号を受信する方法を直接検波に切り替え、前記第２の光信号の少なくとも一部を変調して出力することを特徴とする、付記７又は８に記載の光送受信方法。
　（付記１０）故障をモニタし、故障を検出した場合外部から入力された信号光を受信する方法をコヒーレント検波から直接検波に切り替え、前記外部から入力された信号光の少なくとも一部を変調して出力する、光送受信器に使用されるプログラム。
　本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。また、本願発明は、２０１３年３月１５日に出願された日本出願特願２０１３－０５３４４０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。
　本願発明は、デジタルコヒーレント光信号を扱う光送受信器だけでなく、各種光信号を送受信する光送受信器を含む通信ネットワークに広く適用することができる。
　１　　光出力部
　２　　光分岐部
　３　　光パワー調整部
　４　　光送信部
　５　　光受信部
　１０　　波長可変光源
　２０　　光分岐部
　３０　　光パワー調整部
　４０　　光送信部
　５０　　光受信部
　６０　　制御部
　３１、３２　　光減衰部
　７０　　光スイッチ
　８０　　光カプラ
　１００、１００ａ、１００ｂ　　　送受信器
　１０００　　端末側装置
　２０００　　局舎側装置

Claims (10)

  1. 光を出力する光出力手段と、
    前記光出力手段からの光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐する光分岐手段と、
    前記第１の分岐光の光パワーと前記第２の分岐光の光パワーをそれぞれ調整する光パワー調整手段と、
    前記光パワーが調整された第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力する光送信手段と、
    前記光パワーが調整された第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号とを干渉させて受信する光受信手段と、
    前記光出力手段から出力された光の光特性に応じて前記光パワー調整手段を制御する制御手段と、
    を備える光送受信器。
  2. 前記光出力手段は波長可変光源であり、
    前記制御手段は、前記波長可変光源から出力された出力光の波長に応じて前記光パワー調整手段を制御することを特徴とする、
    請求項１に記載の光送受信器。
  3. 前記光パワー調整手段は、前記第１の分岐光の光パワーを減衰させる第１の光減衰部および前記第２の分岐光の光パワーを減衰させる第２の光減衰部の一方又は両方を有し、
    前記制御手段は、前記第１または第２の光減衰部の減衰量を制御することによって前記光パワー調整手段を制御することを特徴とする、
    請求項１又は２に記載の光送受信器。
  4. 前記外部から入力された第２の光信号を、前記光受信手段又は前記分岐手段のどちらか一方に出力する光スイッチをさらに備え、
    前記光出力手段に異常が発生した時、
    前記制御手段は、前記光スイッチの出力先を前記光受信手段から前記分岐手段へ切り替え、
    前記分岐手段は入力された第２の光信号を前記第１の分岐光として扱う、
    請求項１～３のいずれかに記載の光送受信器。
  5. 前記光受信手段は、前記外部から入力された第２の光信号を、前記第２の分岐光と干渉させて受信するコヒーレント検波又は直接検波のいずれか一方の受信方法で受信し、
    前記光出力手段に異常が発生した時、
    前記制御手段は、前記光受信手段の受信方法をコヒーレント検波から直接検波へ切り替えた後、前記光受信手段が直接検波によって受信した第２の光信号の入力タイミングに基づいて、前記光スイッチの出力先を前記分岐手段へ切り替える、
    請求項４に記載の光送受信器。
  6. 請求項１～５のいずれかに記載の光送受信器を含む端末側装置と、
    前記端末側装置との間でコヒーレント光信号を送受信することができる局舎側装置と、
    を備える光通信システム。
  7. 前記局舎側装置は、前記端末側装置からコヒーレント光信号が所定の期間以上受信できない場合、コヒーレント光信号の代わりに連続光信号を送信し、
    前記端末側装置は、前記光出力手段に異常が発生した時、受信した連続光信号を前記第１の分岐光として用いることを特徴とする、請求項６に記載の光通信システム。
  8. 前記局舎側装置は、前記端末側装置からコヒーレント光信号が所定の期間以上受信できない場合、所定の期間についてパイロット信号を送信した後、前記連続光信号の送信を開始し、
    前記端末側装置は、受信したパイロット信号を用いて同期を取ることにより、前記連続光信号を受信することを特徴とする、請求項７に記載の光通信システム。
  9. 光を出力し、
    前記出力された光を第１の分岐光と第２の分岐光に分岐し、
    前記第１の分岐光の光パワーと前記第２の分岐光の光パワーとを、前記出力された光の光特性に応じてそれぞれ調整し、
    前記光パワーが調整された第１の分岐光を変調して第１の光信号として出力し、
    前記光パワーが調整された第２の分岐光と外部から入力された第２の光信号とを干渉させて受信する、
    光送受信方法。
  10. 出力された光をモニタし、
    光が出力されない時、前記入力された第２の光信号の受信方法をコヒーレント検波から直接検波に変更し、
    直接検波受信した第２の光信号を前記第１の分岐光として用いることを特徴とする請求項９に記載の光送受信方法。
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