JP2007060583A - 光受信装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部150と、可変分散補償部150からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部121と、遅延干渉部121からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、差分M値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部122と、光電変換検出部122からの復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部123と、をそなえ、かつ、クロック信号抽出部123で抽出されたクロック信号に基づいて、可変分散補償部150での分散補償量を制御する分散補償制御部202をそなえる。
【選択図】 図1
Description
遅延干渉計121は、例えばマッハツェンダ干渉計により構成され、伝送路101を通じて伝送されてきた(CS)RZ-DPSK信号について1ビット時間(この場合には23.3ps)の遅延成分と0radの位相制御がなされた成分とを干渉(遅延干渉)させて、干渉結果を2出力としている。即ち、マッハツェンダ干渉計をなす一方の分岐導波路を、他方の分岐導波路よりも1ビット時間に相当する伝搬長だけ長くなるように形成するとともに、他方の分岐導波路を伝搬する光信号を位相制御するための電極121aをそなえる。
送信データ処理部131は、図30に示す送信データ処理部111と同様にフレーマおよびFECエンコーダとしての機能をそなえるとともに、1ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行なうDQPSKプリコーダとしての機能をそなえている。又、1:2分離部132は、送信データ処理部131からの43Gbit/sの符号化データについて、21.5Gbit/sの2系列の符号化データ(data♯1,data♯2)に分離するものである。
また、上述の位相変調器135−1,135−2からの変調光は合波されて後段のRZパルス化用強度変調器136に出力されるようになっている。即ち、位相変調器135−1,135−2からの変調光が合波されることにより、図31のB1,B2に示すように、光強度は一定であるが4値の光位相に情報が乗った光信号、即ちDQPSK変調された光信号を出力することができるようになっている。
また、多重部144は、再生回路143−1,143−2からのクロック信号およびデータ信号のIQ成分を入力されて、DQPSK変調前の43Gbit/sデータ信号に変換する。そして、この多重部144からのデータ信号をもとに、受信データ処理部145で誤り訂正等の信号処理が行なわれる。
この場合には、光受信装置においては、遅延干渉計における位相制御のみならず、可変分散補償器における分散補償量の両方を最適設定する必要がある。つまり、CS(RZ)-D(Q)PSK変調がなされた光信号を受信する際においては、この変調光信号を復調するために、遅延干渉計と可変分散補償器の両方を最適設定する必要があるのである。
しかしながら、エラー数に対しての、分散補償量の特性と位相制御量の特性とは性質上相違するものであり、初期設定の段階では、遅延干渉計および可変分散補償器の両デバイスともに制御量が最適値からずれているため、双方の制御量として最適な制御量を探索して、受信信号の品質を良好にするには比較的長時間を要し、遅延干渉計および可変分散補償器の制御量の安定化を迅速に行なうのに支障を来すという課題がある。
また、システム運用中には、温度変動等によって、伝送路波長分散および遅延干渉計での光位相差が変動するため、遅延干渉計および可変分散補償器のアダプティブな制御が必要になる。特許文献1〜5に記載された技術その他の従来技術においては、位相変調方式におけるこのような遅延干渉計と可変分散補償器の制御の両立に関しては、検討が行なわれていなかった。
さらに、該遅延干渉制御部は、該分散補償制御部での該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉処理を制御することができる。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題,その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔A〕第1実施形態の説明
図1(A),図1(B)はともに本発明の第1実施形態にかかる光受信装置200,300を示すブロック図である。図1(A)に示す光受信装置200は、差分2位相変調である(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用するもので、前述の図30に示す光受信装置120に改良を施したものである。又、図1(B)に示す光受信装置300は、差分4位相変調である(CS)RZ-DQPSK変復調方式を採用するもので、前述の図31に示す光受信装置140に改良を施したものである。
さらに、再生回路123は、光電変換部122からの復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部としての機能をそなえるとともに、データ信号を抽出する機能をそなえている。又、受信データ処理部124は、光電変換部122からの復調電気信号から得られる再生データ信号をもとに誤り訂正処理を行なう誤り訂正処理部(エラーモニタ)としての機能や、フレーマとしての機能についても有している。
さらに、図1(B)に示す光受信装置300の分岐部146および遅延干渉計141−1,141−2は、VDC150からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部である。
また、再生回路143−1,143−2は、光電変換部122からの復調電気信号からクロック信号成分を抽出するクロック信号抽出部としての機能をそなえるとともに、データ信号のI成分,Q成分を抽出する機能をそなえている。受信データ処理部145は、光電変換部142−1,142−2からの復調電気信号から得られる再生データ信号をもとに誤り訂正処理を行なう誤り訂正処理部(エラーモニタ)としての機能や、フレーマとしての機能についても有している。
図6(A),図7(A)および図8(A)は、伝送路101における分散量を変化させた場合のクロック信号強度のシミュレーション結果を示す図であり、図6(A)は遅延干渉計121での位相ずれが−22.5度の場合で、図7(A)は遅延干渉計121での位相ずれが0度、即ち位相ずれが無い場合で、図8(A)は遅延干渉計121での位相ずれが22.5度の場合である。
さらに、図9は、残留分散量に対応して遅延干渉計121での位相ずれ量を0度,22.5度,45度,90度および180度としたときの、再生回路123に入力される復調電気信号のアイパターンを示す図である。この図9に示すように、残留分散が0ps/nmであり、かつ遅延干渉計121での位相ずれが無い(又は位相ずれが180度)の場合に、信号品質が最も良好となることがわかる。さらに、1ビットの中で低レベル→高レベル→低レベルと変化するクロック成分振幅が、遅延干渉系の位相ずれに係わらずほぼ同じであり、分散補償量のみに応じて変化することが分かる。
このため、例えば図19(A)に示す光受信装置200′におけるVDC制御部202′のように、装置運用中においては、受信データ処理部124のエラーモニタ機能で検出されたエラー数(又は誤り訂正数)が最小になるようにVDC150での分散補償量を制御することもできる(ステップA4)。
光受信装置300の遅延干渉制御部301においても、光電変換部142−1,142−2から出力された復調電気信号又は再生回路123からの出力信号のうちの少なくとも一方から、遅延干渉計141−1,141−2での1ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の位相をモニタし、モニタ結果に応じて、当該光信号の位相をそれぞれπ/4,−π/4radに安定化させるように制御する。
図12(A),図12(B)はいずれも、光電変換部141−1から出力される復調電気信号の波形を示す図であり、図13(A),図13(B)はいずれも、二乗回路301aから出力される二乗信号の波形を示す図であり、図14(A),図14(B)はいずれもその二乗信号のスペクトルを示す図である。
図15(A),図16(A)および図17(A)は、伝送路101における分散量を変化させた場合のクロック信号強度のシミュレーション結果を示す図であり、図15(A)は遅延干渉計141−1,141−2での位相ずれが−22.5度の場合で、図16(A)は遅延干渉計141−1,141−2での位相ずれが0度、即ち位相ずれが無い場合で、図17(A)は遅延干渉計141−1,141−2での位相ずれが22.5度の場合である。
このため、例えば図19(B)に示す光受信装置300′におけるVDC制御部302′のように、装置運用中においては、受信データ処理部145でのエラーモニタ機能で検出されるエラー数が最小になるようにVDC150での分散補償量を制御することもできる(ステップA4)。
すなわち、VDC制御部202,302でクロック信号に基づいてVDC150を制御し、VDC150に対する制御が起動した後に、遅延干渉制御部201,301による遅延干渉処理を制御することで、遅延干渉計121,141−1,141−2での位相制御量が安定していない状態であっても最適な分散制御量を探索することができ、分散補償量の迅速な安定化を図るとともに、このように迅速に分散補償量が安定化した状態において遅延干渉計121,141−1,141−2での位相制御量をフィードバック制御することにより、位相制御量についても、分散補償量が安定化していない状態で位相制御量を制御する場合に比べてより迅速に制御量を安定化させることができる。
図20(A)は上述の第1実施形態における光受信装置200に対する対比例としての、(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用する光受信装置200Aを示すブロック図であり、図20(B)は光受信装置300に対する対比例としての、(CS)RZ-DQPSK変復調方式を採用する光受信装置300Aを示すブロック図である。これらの図20(A),図20(B)に示す光受信装置200A,300Aにおいては、上述の第1実施形態における光受信装置200,300とは異なり、VDC制御部202A,302AにおけるVDC制御を行なう際に用いるクロック信号を取り込むために、専用のクロックモニタ205,305をそなえている。尚、クロックモニタ205,305と同様の構成は前述の特許文献1に記載されている。
図23は、分散量を掃引させた場合において、光受信装置300Aのクロックモニタ205でモニタされたクロック信号のパワー値と、掃引させた分散量との関係についてのシミュレーション結果を示す図であり、図24は、VDC150を通過した光信号に残留する分散量(-100ps/nm,-50ps/nm,0ps/nm,50ps/nm,100ps/nm)に応じた光信号波形を示す図である。
したがって、上述の図20(A),図20(B)に示す光受信装置200A,300Aにおいては、前述の第1実施形態に比べて専用のクロックモニタ205,305を設ける必要が生じるが、前述の第1実施形態の場合と基本的に同様に、初期設定(システム運用開始・プロテクション・経路切替時)およびシステム運用中に、光受信装置202,302内のVDC150を効率的に最適設定することができる利点がある。
図26(A),図26(B)は、本発明の第2実施形態にかかる光受信装置210,310を示すブロック図であり、図26(A)に示す光受信装置210は、差分2位相変調である(CS)RZ-DPSK変復調方式を採用するもので、VDC150に対する分散補償量の設定制御シーケンスと、遅延干渉計121での位相制御量の設定制御シーケンスとに特徴を有するものである。
また、図26(B)に示す光受信装置310の遅延干渉制御部301においては、各遅延干渉計141−1,141−2での1ビット時間の遅延成分と干渉させる対象となる光信号の光位相のπ/4,−π/4に対する位相差Δを検出する光位相差検出回路301Aと、各遅延干渉計141−1,141−2での位相制御量を与える遅延量制御回路301Bをそなえている。そして、遅延量制御回路301Bにおいても、初期設定時においてはエラー数に基づいて、初期設定の後は光位相検出回路201dで検出された光位相差に基づいて、遅延干渉計121での位相制御量を与えるようになっている。
光受信装置210での制御に着目すると、図28に示すように、VDC150における可変分散補償量と遅延干渉計121での位相制御量とは相関関係があるが、両方が最適になった場合に、エラー数は最小になる。従って、図27のフローチャートに示すように、初期設定時には、VDC150および遅延干渉計121の組み合わせを網羅して大まかに最適値を探す粗調整を行ってから、遅延干渉計121での位相制御量を微調整し、更にVDC150を微調整するという制御を行なうことで、両デバイスの同時制御が可能になる。
なお、図29に示すように、エラー数の許容値としては、当該エラー数以下となる分散補償量の幅Wが100ps/nm程度になるようにする。又、VDC制御部212において制御可能なVDC150での分散補償量の幅(Dmin〜Dmax)としては、ほぼ1600ps/nm程度を上限とすることができる。
具体的には、VDC150での分散補償量について制御可能な最大値Dmaxとなってもエラー数が許容値よりも大きい場合には、VDC制御部212では、遅延干渉制御部201に対してその旨を通知する。そして、遅延干渉制御部201の遅延量制御回路201cでは、遅延干渉計121での位相制御量を現状値から22.5度増加させる(ステップB4のYesルートからステップB6)。VDC制御部212においては、このように位相制御量を遅延干渉制御部201で増加させた後で、再びVDC150での分散補償量を、VDC制御部212で制御可能な最小値Dminに設定して(ステップB6に続くステップB2)、受信データ処理部124で取り込んだエラー数の上記許容値との比較を行なう(ステップB3)。
また、装置運用中の温度変動等による分散量の変化に追従するため、VDC制御部212では、受信データ処理部124からのエラー数に応じて、山登り法により最適分散補償量の探索を行なう(VDC微調整、ステップB8)。このようにして、最適な位相制御量および分散補償量を得てサービス運用を開始することができる(ステップB9)。
このように、第2実施形態における光受信装置210,310においても、VDC制御部202,302により、初期設定(システム運用開始・プロテクション・経路切替時)およびシステム運用中に、光受信装置210,310内のVDC150を効率的に最適設定することができる利点がある。更に、遅延干渉計121,141−1,141−2での位相制御量を制御する遅延干渉制御部201,301をそなえた場合には、これらの遅延干渉制御部201,301およびVDC制御部202,302での制御を迅速に安定化させることができる。
〔C〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
その他、上述した実施形態の開示により、当業者であれば本発明の装置を製造することは可能である。
110,130 光送信装置
111,131 送信データ処理部
112,133 CW(Continuous Wave)光源
113 位相変調器
114,136 RZパルス化用強度変調器
120,140,200,200′,200A,200B,210,300,300′,300A,300B,310 光受信装置
121,141−1,141−2 遅延干渉計
121a,141a,141b 電極
122,142−1,142−2 光電変換部(差動光電変換検出部)
122c,142e アンプ
123,143−1,143−2 再生回路(クロック信号抽出部)
123B,143B−1,143B−2 信号識別部
124,145 受信データ処理部
132 1:2分離(DEMUX)部
134 π/2移相器
135−1,135−2 位相変調器
144 多重部
150 VDC(可変分散補償部)
151 光アンプ
201,301 遅延干渉制御部
201a,301a 二乗回路
201b,301c モニタ部
201c,301d 位相シフト量制御回路
202,202′,202A,212,302,302′,302A,312 VDC制御部(分散補償制御部)
203,303 ディシリアライザ
204,304 フレーム検出・制御部
205,305 クロックモニタ
205a,305a フォトダイオード
205b,305b バンドパスフィルタ
205c,305c パワーセンサ
301b フィルタ部
Claims (10)
- nを自然数とした場合におけるM=2nである差分M値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、
該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、
該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分M値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、
該光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、をそなえ、
かつ、該クロック信号抽出部で抽出された該クロック信号に基づいて、該可変分散補償部での分散補償量を制御する分散補償制御部をそなえたことを特徴とする、光受信装置。 - 該遅延干渉部が、該可変分散補償部からの光信号について、1ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なうように構成され、
かつ、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御する遅延干渉制御部をそなえたことを特徴とする、請求項1記載の光受信装置。 - 該遅延干渉制御部は、該分散補償制御部での該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉処理を制御することを特徴とする、請求項2記載の光受信装置。
- 該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタをそなえ、当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該分散補償制御部で該クロック信号に基づいて該可変分散補償部を制御し、該可変分散補償部に対する制御が起動した後に、該遅延干渉制御部による該遅延干渉処理を制御し、当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部を制御することを特徴とする、請求項2記載の光受信装置。
- 差分2位相偏移変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
該遅延干渉部が、該可変分散補償部からの光信号について分岐させて、分岐した一方を1ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量0で制御されて、該1ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量0で制御された分岐成分とを干渉させるように構成され、
該遅延干渉制御部が、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該光位相制御量を0に安定化させるように該遅延干渉部を制御することを特徴とする、請求項2記載の光受信装置。 - 差分4位相偏移変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
該遅延干渉部が、
該可変分散補償部からの光信号について2分岐させる分岐部と、
該分岐部で分岐された一方の光信号を更に2分岐させるとともに、分岐した一方を1ビット分遅延させるとともに他方を光位相制御量π/4で制御されて、該1ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量π/4で制御された分岐成分とを干渉させる第1干渉計と、
該分岐部で分岐された他方の光信号を更に2分岐させるとともに、分岐した一方を1ビット分遅延させるとともに他方を該光位相制御量−π/4で制御されて、該1ビット分遅延された分岐成分と該光位相制御量−π/4で制御された分岐成分とを干渉させる第2干渉計と、をそなえ、
該遅延干渉制御部が、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに、該第1干渉計での光位相制御量をπ/4に、該第2干渉計での光位相制御量を−π/4に、それぞれ安定化させるように該第1および第2干渉計を制御することを特徴とする、請求項2記載の光受信装置。 - nを自然数とした場合におけるM=2nである差分M値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、
受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、
該可変分散補償部からの光信号について遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、
該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分M値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、
該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、
当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該可変分散補償部での分散補償量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行なうべく該可変分散補償部を制御する第1分散補償制御部と、
該第1分散量調整部で行なう該分散補償量の調整に連動して、該遅延干渉部での光位相制御量を粗調整する第1位相制御部と、
該エラー数が該所定値以下となった場合に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を行なう第2位相制御部と、
該第2位相制御部での光位相制御が起動した後に、該エラー数が最小となるような該可変分散補償部での分散補償量の制御を行なう第2分散補償制御部と、
をそなえたことを特徴とする、光受信装置。 - nを自然数とした場合におけるM=2nである差分M値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について1ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分M値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、
当該光受信装置の運用立ち上げ時には、該クロック信号抽出部で抽出されたクロック信号に基づいて該可変分散補償部での分散補償量を制御し、
上記分散補償量の制御が起動した後に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとに該遅延干渉部での光位相制御量を制御し、
当該光受信装置の定常運用中においては、該エラーモニタでのエラー数に応じて該可変分散補償部での分散補償量を制御することを特徴とする、光受信装置の制御方法。 - nを自然数とした場合におけるM=2nである差分M値位相変調がなされた光信号についての受信処理を行なう光受信装置であって、該受信した光信号についての分散補償を可変に行なう可変分散補償部と、該可変分散補償部からの光信号について1ビット分遅延された分岐成分と光位相制御がなされた分岐成分とを干渉させる遅延干渉処理を行なう遅延干渉部と、該遅延干渉部からの光信号について光電変換検出を行なうことにより、該差分M値位相変調に対する復調電気信号を出力する光電変換検出部と、該光電変換検出部からの該復調電気信号からエラー数を検出するエラーモニタと、をそなえた光受信装置の制御方法であって、
該可変分散補償部での分散補償量および該遅延干渉部での光位相制御量について、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となるように、粗い間隔で調整を行ない、
該誤り訂正数が該所定以下となった場合に、該光電変換検出部からの復調電気信号をもとにして該遅延干渉部での光位相制御量を安定化させる制御を起動し、
ついで、該誤り訂正数が最小となるような、該可変分散補償部での分散補償量の制御を起動することを特徴とする、光受信装置の制御方法。 - 該遅延干渉部での光位相制御量の初期値を設定したのち、
該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索し、
該可変分散補償部において該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量が得られない場合には、該エラーモニタにおけるエラー数が所定値以下となる分散補償量を探索できるまで、該遅延干渉部での光位相制御量を該初期値から所定量ずつ増加させてゆくことを特徴とする、請求項9記載の光受信装置の制御方法。
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