JP2008252545A - 波長安定化光源を用いた光送受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】光送受信機において、受信機側の光フィルタを、送信側の光源の光周波数に合致した最適な動作点に精度よく設定する。
【解決手段】無変調連続光を用いて、光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整する。無変調連続光は、自光送受信機の光送信部内の波長安定化光源から分岐して用いる。あるいは、対向する光送受信機から到着する波長多重光変調信号から分離して用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長安定化光源を用いた光送受信機に関し、より詳細には、受信側に用いる復調用光フィルタの透過中心周波数を最適値に簡易に設定できる光送受信機に関する。

光通信システムは、波長多重（ＷＤＭ）技術により比較的容易に大容量化が可能となりつつあるが、一波長あたりのビットレートの高速化も盛んに研究されている。その理由は、一波長あたりビットレートを高速化することで、装置コストを低減し、装置を小型化、低消費電力化できることにより、システムトータルのイニシャルコスト、ランニングコストを低減できることにある。

しかし、一波長あたりのビットレートの高速化は、原理的なＯＳＮＲ耐力の劣化、波長分散（ＧＶＤ）や偏波モード分散（ＰＭＤ）による伝送距離制限、多段光フィルタリングによる通過ノード数制限、ファイバの非線形性によるファイバへの入力パワー制限などが顕著に表れるようになる。

これらの劣化要因への対策として、光位相変調（ＤＰＳＫ， ＤＱＰＳＫなど）の光遅延検波方式の検討が盛んになってきている。光位相変調方式は、受信装置にて位相変調信号をマッハツェンダ干渉計などの復調器を用いて強度変調符号に変換してから受光器で直接検波する。このときダブルバランスドレシーバを用いることで差動受光が可能となり識別感度が、強度変調信号をひとつの受光器で直接検波した場合に比べて３ｄＢ改善されることから、受光器にはダブルバランスドレシーバが用いられることが一般的である。

さて、マッハツェンダ干渉計を用いて位相変調信号を強度変調信号に復調するためには、マッハツェンダ干渉計の２つの経路の経路差を、信号光波長の変動に追随して波長レベルで制御しなくてはならない。これらを制御するための方法には、例えば、特許文献１にて説明されているように、干渉計の一方のアームに設けた位相シフタに制御用の低周波信号を重畳し、バランス型受光器の出力レベルに現れる前記制御用の低周波信号成分を利用して干渉計の一方のアームに設けた位相シフタを制御する方法がある。

マッハツェンダ干渉計としては、ＰＬＣ上に生成した光導波路タイプのものが市販されている。経路差の制御方法としては、基板の温度を制御する（通過帯域変化量：１．４ＧＨｚ／℃）か、両アームに付けられたヒータを加熱して（位相変化量：１．３３π／Ｗ）制御することができる。

国際出願公開特許 ＷＯ／２００５／０８８８７６ Ｔ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， Ｔ． Ｋｏｍｕｋａｉ， Ｓ． Ｋａｗａｎｉｓｈｉ， Ｋ． Ｓｕｚｕｋｉ， ａｎｄ Ａ． Ｔａｋａｄａ， "Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｂ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｇｒｏｕｐ Ｖｅｒｏｃｉｔｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｅｄｉｕｍ，" ２００６ Ａｓｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＡＰ−ＭＷＰ ２００６）， ｐｐ．２２５−２２７， Ａｐｒｉｌ ２００６．

しかしながら特許文献１の「光伝送システム、光伝送システムの光送信装置及び光受信装置」にて説明されている方法では、位相シフタの最適点が検出信号レベルの最大値であるため、信号光波長と干渉計の通過帯域のずれを検出するために位相シフタに制御用の低周波信号を印加している。これは、主信号に干渉信号を重畳していることに他ならず、信号品質劣化を招く。これが従来技術の１つ目の課題である。

また、光位相変調信号の復調に用いられる１ビット遅延マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）は、信号帯域に対して半分程度の通過帯域しかないため、ＭＺＩの透過中心周波数のずれを検出するためには、変調信号を用いた場合には無変調連続光（ＣＷ）を用いた場合よりも中心周波数のずれの検出感度が低く、周波数の設定精度が悪い。これが２つ目の課題である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光受信部の光フィルタを、光送信部の光源の光周波数に合致した最適な動作点に精度よく設定することができる光送受信機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、波長安定化光源と、前記波長安定化光源から出力される連続光に光変調を与える光変調手段とを備える光送信部と、受信光信号をスペクトル整形する光フィルタリング手段を備える光受信部とにより構成される光送受信機において、無変調連続光を用いて、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整することを特徴とする。

これにより、波長安定化光源を用いた光送受信機において、前記波長安定化光源の光周波数と受信機の光フィルタの光周波数とがそれぞれ時間的に安定であることを利用して、複雑な制御機構を用いることなく精度良く光受信機の光フィルタの周波数特性を対向する光送受信機の送信光周波数に一致させることが可能となる。

また、前記波長安定化光源がそれぞれ波長の異なる複数の連続光を波長多重してほぼ同時に発生させる多波長光源であり、前記光受信部が波長多重信号分離手段を備えることができる。これにより、送信側が多波長光源であっても本発明を適用することができる。

また、前記多波長光源から出力される前記複数の連続光が互いに光位相関係が確定した光位相同期波長多重光であることができる。

これにより、主信号の波長とは異なる波長の連続光を使用しても光フィルタリング手段の透過中心周波数を所望の値に調整することができるため、波長選択の自由度を向上させることができる。

また、前記波長安定化光源が、前記光フィルタリング手段の波長ずれ許容量に対して十分高い絶対波長確度をもち、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光が、自送受信機内の前記光送信部が有する前記安定化光源から出力される単一波長の連続光もしくは複数波長の連続光のうちいずれか一波長の連続光であることができる。

これにより、自光送信機の安定化光源の出力を用いて自光受信機が利用する無変調連続光を得ることができるため、無変連続光源を別途設ける必要がなくなり、構成を簡単化することができる。

また、前記光送信部が少なくとも一波長の無変調連続光を送信し、前記光受信部が対向する光送受信機から受信する光信号に少なくとも一波長の無変調連続光を含み、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光が前記受信する無変調連続光であることができる。

これにより、対向する光送受信機の光送信部から送信された安定化光源の出力を用いて自光受信機が利用する無変調連続光を得ることができるため、無変調連続光源を別途設ける必要がなくなり、構成を簡単化することができる。

また、前記光受信部が光切替手段を備え、光送受信機のインストール時に前記無変調連続光を前記光受信部に入力するように光切替手段を切り替え、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整して固定し、前記透過中心周波数を固定後に受信する光変調信号を前記光受信部に入力するように光切替手段を切り替える手段を備えることができる。

これにより、光フィルタリング手段における光信号の入力ポート数を削減することができるため、光フィルタリング手段の構成を簡単化することができる。また、光送受信機のインストール時のみに無変調連続光が光受信部に入力するように制御するので、冗長な無変調連続光の入力や調整処理を無くすことができる。

また、前記光フィルタリング手段が光周波数に対して周期的な透過率特性を有する光周期フィルタであり、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光の光周波数が前記受信する光変調信号の光搬送波周波数と同等である、もしくは前記無変調連続光の光周波数が、前記受信する光変調信号の光搬送波周波数と同等の周波数から前記光周期フィルタの周期の整数倍だけシフトした周波数であることができる。

このように、光フィルタリング手段を調整するための無変調連続光の光周波数は、一つの光周波数に限定されることがないため、光送受信機設計における自由度を確保することができる。

本発明の光送信受信機の構成をさらに具体的に説明すると、例えば、前記光受信部が受信する光信号が光差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光ＤＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最大または最小となる点に調整する。

あるいは、前記光受信部が受信する光信号が光差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光ＤＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点との中間点に調整する。

また、例えば、前記光受信部が受信する光信号が光差動４相位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最大値から約０．６９ｄＢ低下した点、もしくは約８．３４ｄＢ低下した点に調整する。

あるいは、前記光受信部が受信する光信号が光差動４相位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点との中間点から、前記第一の点と前記第二の点の間を８等分した量だけシフトした点に調整する。

また、例えば、前記光受信部が受信する光信号が光π／４シフト差動４相位相シフトキーイング（π／４−ＤＱＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光π／４−ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最大または最小となる点、もしくは最大値から約３ｄＢ低下した点に調整する。

あるいは、前記光受信部が受信する光信号が光π／４シフト差動４相位相シフトキーイング（π／４−ＤＱＰＳＫ）信号である場合に、前記光フィルタリング手段が前記光π／４−ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、前記光復調回路を所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点との中間点、もしくは前記の光出力レベルが最小となる第一の点から前記第一の点と前記第二の点の間を４等分した量だけシフトした点に調整する。

本発明によれば、波長安定化光源を用いた光送受信機において、前記波長安定化光源の光周波数と受信機の光フィルタの光周波数とがそれぞれ時間的に安定であることを利用して、複雑な制御機構を用いることなく精度良く光受信機の光フィルタの周波数特性を対向する光送受信機の送信光周波数に一致させることが可能となる。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第一実施形態に係る光送受信機の構成例を図１に示す。図１において、光送受信機は、光送信部１０−１および光受信部２０−１により構成される。光送信部１０−１では、波長安定化光源１−１から出力される連続光（ＣＷ）を光変調手段２−１に入力し、データ信号で変調を行う。変調された光変調信号は、光伝送路（図示省略）に送出される。

光受信部２０−１では、受信した光変調信号を光フィルタリング手段３−１により光スペクトル整形を行う。光フィルタリング手段３−１から出力される光信号を光検波および識別再生回路４で電気信号に変換してから識別再生してデータ信号として出力する。モニタおよび制御回路５は、その出力光レベルを監視し、その監視結果に基づいて、無変調連続光を用いて光フィルタリング手段３−１の透過中心周波数を調整する。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第二実施形態に係る光送受信機の構成例を図２に示す。本実施形態は図１に示した第一実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光送受信機が第一実施形態と異なるのは、安定化光源がそれぞれ波長の異なる複数の無変調連続光を波長多重しほぼ同時に発生させることができる多波長安定化光源１−２であり、光変調手段が多波長の連続光を各々異なるデータで同時に変調することができる多波長光変調手段２−２であり、光受信部２０−２が受信する波長多重信号を分波する波長多重信号分離手段６−１を光フィルタリング手段３−１の入力側に備えるところである。

本実施形態では、光フィルタリング手段３−１は波長多重信号分離手段６−１の出力側に接続されているため波長毎に複数並べることになるが、光フィルタリング手段３−１が複数波長を同時に扱える機能をもっている場合は、波長多重信号分離手段６−１の入力側に接続してもよい。

本実施形態における多波長光変調手段２−２の具体的な構成例を図３に示す。多波長安定化光源１−２から出力された波長多重無変調連続光はアレー導波路グレーティング（ＡＷＧ）などの分波フィルタ３１により一旦波長毎に分波される。分波された各波長の無変調連続光はそれぞれ光変調器３２−１〜３２−Ｎへ入力され、それぞれ異なるデータ♯１〜♯Ｎで変調される。変調された各波長の光変調信号は、ＡＷＧなどの合波フィルタ３３で再び合波され波長多重光変調信号として光伝送路に送出される。

また、ＲＺ系の光変調（ＲＺ，ＣＳ−ＲＺ，ＲＺ−ＤＰＳＫ，ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ，ＲＺ−ＤＱＰＳＫ，ＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫなど）の場合には、図３に示すようにＡＷＧなどの分波フィルタ３１の前段に光パルス変調手段３０を設けてもよい。これにより、全波長の光キャリアに同時に光パルス変調を行うことが可能となり、各波長の光変調器３２−１〜３２−Ｎへの負荷を大幅に低減することができる。

本実施形態における光受信部２０−２の具体的な構成例を図４に示す。光受信部２０−２に入力される波長多重光変調信号はＡＷＧなどの分波フィルタ４０により波長毎に分離される。分離された各波長の信号は、それぞれ光フィルタリング手段４１−１〜４１−Ｎで光スペクトル整形され、光検波回路４２−１〜４２−Ｎで電気信号に変換され、識別再生回路４３−１〜４３−Ｎで再生され、データ信号♯１〜♯Ｎとして出力される。本実施形態では、図４に示すように光フィルタリング手段調整用の無変調連続光が波長数だけ必要である。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第三実施形態に係る光送受信機の構成例を図５に示す。本実施形態は図２に示した第二実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光伝送システムが第二実施形態と異なるのは、多波長安定化光源が、各波長の光位相が同期している光位相同期多波長安定化光源１−３であるところである。多波長光源の各波長の光位相を同期させることにより、主信号の波長とは異なる波長の連続光を使用しても光フィルタリング手段３−１の透過中心周波数を所望の値に調整することが可能となる。実際には光位相ではなく光周波数が同期していれば各波長の光位相関係が確定するため、光位相同期多波長安定化光源１−３の各波長を一旦分波して光位相同期状態が保持できなくても光フィルタリング手段３−１の調整は可能である。

光位相同期多波長安定化光源１−３の具体的な構成例を図６に示す。単一波長安定化光源５０から出力された単一波長連続光は光位相変調器５１を用いて単一周波数ｆｍのＲＦ(Radio Frequency)信号で変調され、光周波数間隔がｆｍの複数のスペクトルをもつ光となる。この光を波長分散媒質５２に通すことにより各波長のスペクトルの光位相関係を調整することができる。波長分散媒質５２で各波長の光位相が調整された光は再び光位相変調器５３で位相変調されて出力される。このような構成をとることにより、非常に広帯域でかつスペクトルの平坦な波長多重連続光を生成することができる。（例えば、非特許文献１参照）

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第四実施形態に係る光送受信機の構成例を図７に示す。本実施形態は図５に示した第三実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光送受信機が第三実施形態と異なるのは、光送信部１０−４の光位相同期多波長安定化光源１−３から出力される波長多重無変調連続光を光分岐手段７により分岐して、その一方を光受信部２０−４の光フィルタリング手段３−２の調整に用いる波長多重無変調連続光として用いるところである。

光受信部２０−４は、対向する光送受信機の光送信部から送出される光信号を受信するが、光送信部１０−４に絶対波長確度の保証された光位相同期多波長安定化光源１−３を用いることにより、対向する光送受信機から送出される光信号の波長と同じとみなして、光受信部２０−４の光フィルタリング手段３−２の調整に用いることができる。

光受信部２０−４の具体的な構成例を図８に示す。図４の構成例と異なるのは、各波長の光フィルタリング手段４１−１〜４１−Ｎに入力される調整用の無変調連続光が、同じ光送受信機の送信部１０−４から供給される波長多重無変調連続光であり、それをＡＷＧなどの分波フィルタ４５で各波長の連続光に分離して各光フィルタリング手段４１−１〜４１−Ｎに入力するところである。

（第五実施形態）
本発明の第五実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第五実施形態に係る光送受信機の構成例を図９に示す。本実施形態は図５に示した第三実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光送受信機が第三実施形態と異なるのは、光送信部１０−５が光位相同期多波長安定化光源１−３から出力される波長多重無変調連続光の少なくとも１波を分岐手段８により分波して、光変調手段２−１から出力される波長多重光変調信号に合波手段９により合波して光伝送路に送出し、光受信部２０−５が受信した波長多重光変調信号を波長多重信号分離手段６−２で分離する際、対向する光送受信機から送信された無変調連続光を光フィルタリング手段３−１の調整用に使用するところである。

この無変調連続光の波長は他の光変調信号の波長とは異なるが、光フィルタリング手段３−１が例えばマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）型光フィルタのように光周波数に対して周期的な透過率特性を有する光フィルタである場合には、構成や調整方法の変更がほとんどなく実現が可能である。

光送信部１０−５の具体的な構成例を図１０に示す。図３の構成例と同様に光位相同期多波長安定化光源６０から出力された光はＡＷＧなどの分波フィルタ６１で波長毎に分波されるが、そのうち１つの波長にだけ光変調を行わずに再び合波して光伝送路に送出する。図１０では無変調連続光のポートには光変調器６２−１〜６２−（Ｎ−１）は挿入されていないが、光変調器は挿入しておいてデータ信号を入力せず無変調のまま出力する構成でもよい。

（第六実施形態）
本発明の第六実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第六実施形態に係る光送受信機の構成例を図１１に示す。本実施形態は図７に示した第四実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光送受信機が第四実施形態と異なるのは、光受信部２０−６に光スイッチ１１を備え、制御回路１２で光スイッチ１１を切り替えることにより、波長多重信号分離手段６−１への入力を波長多重された無変調連続光と波長多重された光変調信号のどちらかに切り替えるところである。

光受信部２０−６の光フィルタリング手段３−３の透過中心周波数を調整するときは、前記波長多重された無変調連続光を波長多重信号分離手段６−１に入力し、調整が完了したら前記波長多重された光変調信号を波長多重信号分離手段６−１に入力し運用を開始する。

光受信部２０−６の具体的な構成例を図１２に示す。入力段に光スイッチ１１を設け、調整時と運用時とで制御回路１２で切り替える。調整時は、光送信部１０−６から供給される波長多重無変調連続光を分波フィルタ４０側に入力して光フィルタリング手段４１−１〜４１−Ｎの調整を行う。調整が完了したら、光変調信号を分波フィルタ４０側に入力して運用を開始する。

光スイッチ１１を分波フィルタ４０の前段に配置することにより波長多重信号を一括して扱うことができる。また、光スイッチ１１を使用せず、手動で光ファイバコードをつなぎ換えてもよい。

（第七実施形態）
本発明の第七実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第七実施形態に係る光送受信機の構成例を図１３に示す。本実施形態は図９に示した第五実施形態からの差分で説明する。

本実施形態に係る光送受信機が第５実施形態と異なるのは、光受信部２０−７に光スイッチ１１を備え、制御回路１２で光スイッチ１１を切り替えることにより、光フィルタリング手段３−３への入力を無変調連続光と光変調信号のどちらかに切り替えるところである。光受信部２０−７の光フィルタリング手段３−３の透過中心周波数を調整するときは、前記無変調連続光を光フィルタリング手段３−３に入力し、調整が完了したら前記光変調信号を光フィルタリング手段３−３に入力し運用を開始する。

光受信部２０−７の具体的な構成例を図１４に示す。分波フィルタ４０と光フィルタリング手段４１−１〜４１−（Ｎ−１）との間に信号チャネル数の光スイッチ１１−１〜１１−（Ｎ−１）を設け、調整時と運用時とで制御回路１２で切り替える。調整時は、分波フィルタ４０で分離された無変調連続光を光フィルタリング手段４１−１〜４１−（Ｎ−１）側に入力して光フィルタリング手段４１−１〜４１−（Ｎ−１）の調整を行う。調整が完了したら、光変調信号を光フィルタリング手段４１−１〜４１−（Ｎ−１）側に入力して運用を開始する。

分波された無変調連続光をパワースプリッタ１３で分岐して使用することにより、１つの連続光で全チャネルの光フィルタリング手段４１−１〜４１−（Ｎ−１）を調整することが可能である。また、光スイッチ１１−１〜１１−（Ｎ−１）を使用せず、手動で光ファイバコードをつなぎ換えてもよい。

本発明の第五および第七実施形態では、光送信部１０−５および１０−７で無変調連続光を波長多重して送出し、光受信部２０−５および２０−７でその無変調連続光を波長分離して使用するという形態をとる。従って、光フィルタリング手段３−１および３−３を調整するための無変調連続光と実際に信号送受信に用いられる光変調信号の搬送波周波数が異なるという問題がある。

しかし、光フィルタリング手段３−１および３−３が光周波数に対して周期的な透過率特性をもつ光フィルタの場合には、図１５および図１６に示すように、調整用無変調連続光の周波数が光変調信号の搬送波周波数に対して光フィルタリング手段３−１および３−３の周期の整数倍だけ離れた周波数でも同様に調整することが可能である。

何故ならば、本実施形態では光フィルタリング手段３−１および３−３の出力光レベルを監視しているため、光フィルタリング手段３−１および３−３の周期の整数倍だけ離れた光周波数では、透過率は同じ特性を示すためである。図１５は光信号のキャリア周波数と調整用無変調連続光の周波数が一致している場合であり、図１６は調整用無変調連続光の周波数が光信号キャリア周波数から光フィルタリング手段３−１および３−３の周期の整数倍だけ離れた周波数の場合である。このような動作条件は、光フィルタリング手段３−１および３−３が光周波数に対して周期的な透過率特性をもっていればよく、第五および第七実施形態に限定されず全ての実施形態に適用可能である。

（第八実施形態）
本発明の第八実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第八実施形態に係る光受信部の構成例を図１７および図１８に示す。本実施形態では、光変調信号が光差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）信号である場合の光フィルタリング手段の具体的な構成例でその動作を説明する。

図１７に示す構成はＭＺＩフィルタ７０に対して光変調信号と調整用無変調連続光を同じ方向に入射させる場合であり、図１８に示す構成はＭＺＩフィルタ７０に対して光変調信号と調整用無変調連続光を反対方向に入射させる場合である。

受信された光ＤＰＳＫ信号は、復調のために遅延器７１により１ビット遅延されたＭＺＩフィルタ７０に入力され、位相変調が強度変調に変換される。

ＭＺＩフィルタ７０の２つの出力ポートから出力される相補的な２つの光強度変調信号はバランス型検波回路７３で電気信号に変換され、識別再生回路７４で再生されてデータ信号として出力される。このＭＺＩフィルタ７０の透過中心周波数を調整するときは、前記光ＤＰＳＫ信号の代わりに無変調連続光を用いる。光レベル検出回路７５は、バランス型検波回路７３の出力により無変調連続光の光レベルを検出し、ＭＺＩ制御回路７６は、所望の光レベルが得られるように位相調整端子７２の位相を調整する。

図１７に示す構成では、調整用の無変調連続光は光ＤＰＳＫ信号と同じ入力ポートからＭＺＩフィルタ７０に入力される。この場合は、ＭＺＩフィルタ７０への入力前に光ＤＰＳＫ信号と無変調連続光を切り替える機能をもつ。一方、図１８に示す構成では、調整用の無変調連続光は光ＤＰＳＫ信号の出力ポートから方向性結合器７８を介してＭＺＩフィルタ７０に入力される。ＭＺＩフィルタ７０の入力および出力には光方向性結合器７７および７８が挿入されており、ＭＺＩフィルタ７０の出力側から入力された無変調連続光はＭＺＩフィルタ７０の入力側の方向性結合器７７で分離させて光レベル検出回路７５で光レベルを検出される。

光レベル検出回路７５は、方向性結合器７７の出力により無変調連続光の光レベルを検出し、ＭＺＩ制御回路７６は、所望の光レベルが得られるように位相調整端子７２の位相を調整する。この場合には、ＭＺＩフィルタ７０の入力側での光スイッチ機能や光ファイバコードによるつなぎ換えなどは不要となる。

この無変調連続光は、受信する光ＤＰＳＫ信号の搬送波周波数と必ずしも同一周波数である必要ななく、図１５および図１６に示したように受信信号の搬送波周波数からＭＺＩフィルタ周期の整数倍だけ離れた周波数でもよい。

ＭＺＩフィルタ調整用の無変調連続光の光周波数とＭＺＩフィルタ７０の周波数特性の関係を図１９〜図２１に示す。図１９はＭＺＩフィルタ７０から出力される光レベルが最大となる点にＭＺＩフィルタ７０を調整した場合であり、図２０はＭＺＩフィルタ７０から出力される光レベルが最小となる点にＭＺＩフィルタ７０を調整した場合である。ＭＺＩフィルタ７０の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図１９のように調整するともう１つの出力ポートは図２０のようになり、その逆もあり得る。

また、図２１はＭＺＩフィルタ７０から出力される光レベルが最小となる隣り合う第一の消光点と第二の消光点の中間点にＭＺＩフィルタ７０の透過中心周波数を調整した場合である。ＭＺＩフィルタ７０の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図２１ように調整するともう１つの出力ポートは図２０のようになる。

このように図１９、図２０、図２１のどの調整方法を採用しても最適点に調整することができる。

対向の光送受信機の送信側の光源周波数は時間的に安定しているため、ＭＺＩフィルタ７０は調整後に時間的に安定していればよい。例えば、ＭＺＩフィルタ７０の位相調整端子７２の駆動電流（電圧）を一定に制御すればよく、温度特性がある場合にはさらに温度を一定に制御すればよいため、変調信号による複雑な制御回路は必要ない。

（第九実施形態）
本発明の第九実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第九実施形態に係る光受信部の構成例を図２２に示す。本実施形態では、光変調信号が光差動４相位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）信号である場合の光フィルタリング手段の具体的な構成例でその動作を説明する。

受信された光ＤＱＳＫ信号は、分岐８５により分岐されて復調のために遅延器８１および８７により１ビット遅延された２つのＭＺＩフィルタ８０および８６に入力される。光ＤＱＰＳＫ信号の４値の情報は、２つのＭＺＩフィルタ８０および８６で２チャネルの２値データに分離されて強度変調に変換される。２つのＭＺＩフィルタ８０および８６のうち一方（ＭＺＩ８０）はその２つのアーム間の光位相差がπ／４であり、他方（ＭＺＩ８６）はその２つのアーム間の光位相差が−π／４である。

それぞれＭＺＩフィルタ８０および８６の２つの出力ポートから出力される相補的な２つの光強度変調信号はバランス型検波回路８３および８９で電気信号に変換され、識別再生回路８４および９０で再生されてデータ信号として出力される。このＭＺＩフィルタ８０および８６の透過中心周波数を調整するときは、前記光ＤＱＰＳＫ信号の代わりに無変調連続光を用いる。

光レベル検出回路９１は、バランス型検波回路８３および８９の出力により無変調連続光の光レベルを検出し、ＭＺＩ制御回路９２は、所望の光レベルが得られるように位相調整端子８２−１および８８−１の位相を調整する。

また、図１７および図１８に示した第八実施形態と同様にＭＺＩフィルタ８０および８６の出力ポートから調整用の無変調連続光を入力してもよい。

この無変調連続光は、受信する光ＤＱＰＳＫ信号の搬送波周波数と必ずしも同一周波数である必要はなく、図１６に示したように受信信号の搬送波周波数からＭＺＩフィルタ８０および８６の周期の整数倍だけ離れた周波数でもよい。

ＭＺＩフィルタ調整用の無変調連続光の光周波数とＭＺＩフィルタ８０および８６の周波数特性の関係を図２３〜図２５に示す。図２３はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最大となる点から約０．６９ｄＢ低下した点にＭＺＩフィルタ８０および８６を調整した場合であり、図２４はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最大となる点から約８．３４ｄＢ低下した点にＭＺＩフィルタ８０および８６を調整した場合である。

ＭＺＩフィルタ８０の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図２３のように調整するともう１つの出力ポートは図２４のようになり、その逆もあり得る。

また、ＭＺＩフィルタ８６は、光レベルは同じであるがＭＺＩフィルタ８６の周波数特性が調整用無変調連続光を基準にして光周波数軸上で対象の位置に調整される。ＭＺＩフィルタ８０とＭＺＩフィルタ８６の光位相の関係を安定化させれば、４つの出力ポートのうちいずれか１つの出力ポートを調整するだけで他の３ポートは自動的に調整される。

また、図２５はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最小となる隣り合う第一の消光点と第二の消光点からＭＺＩ周期の１／８だけシフトした点にＭＺＩフィルタ８０および８６の透過中心周波数を調整した場合である。ＭＺＩフィルタ８０および８６の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図２５ように調整するともう１つの出力ポートは図２３のようになる。このように図２３、図２４、図２５のどの調整方法を採用しても最適点に調整することができる。

対向の光送受信機の送信側の光源周波数は時間的に安定しているため、ＭＺＩフィルタ８０および８６は調整後に時間的に安定していればよい。例えば、ＭＺＩフィルタ８０および８６の位相調整端子８２−１および８８−１の駆動電流（電圧）を一定に制御すればよく、温度特性がある場合にはさらに温度を一定に制御すればよいため、変調信号による複雑な制御回路は必要ない。

（第十実施形態）
本発明の第十実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第十実施形態に係る光受信部の構成例を図２６に示す。本実施形態では、光変調信号が光π／４シフト差動４相位相シフトキーイング（π／４−ＤＱＰＳＫ）信号である場合の光フィルタリング手段の具体的な構成例でその動作を説明する。

受信された光π／４−ＤＱＳＫ信号は、分岐８５により分岐されて復調のために遅延器８１および８７により１ビット遅延された２つのＭＺＩフィルタ８０および８６に入力される。光π／４−ＤＱＰＳＫ信号の４値の情報は、２つのＭＺＩフィルタ８０および８６で２チャネルの２値データに分離されて強度変調に変換される。２つのＭＺＩフィルタ８０および８６のうち一方（ＭＺＩ８０）はその２つのアーム間の光位相差が０であり、他方（ＭＺＩ８６）はその２つのアーム間の光位相差がπ／２である。

それぞれＭＺＩフィルタ８０および８６の２つの出力ポートから出力される相補的な２つの光強度変調信号はバランス型検波回路８３および８９で電気信号に変換され、識別再生回路８４および９０で再生されてデータ信号として出力される。このＭＺＩフィルタ８０および８６の透過中心周波数を調整するときは、前記光π／４−ＤＱＰＳＫ信号の代わりに無変調連続光を用いる。

光レベル検出回路９１は、バランス型検波回路８３および８９の出力により無変調連続光の光レベルを検出し、ＭＺＩ制御回路９２は、所望の光レベルが得られるように位相調整端子８２−１および８８−１の位相を調整する。

また、図１７および図１８に示した第八実施形態と同様にＭＺＩフィルタ８０および８６の出力ポートから調整用の無変調連続光を入力してもよい。

この無変調連続光は、受信する光π／４−ＤＱＰＳＫ信号の搬送波周波数と必ずしも同一周波数である必要ななく、図１６に示したように受信信号の搬送波周波数からＭＺＩフィルタ８０および８６の周期の整数倍だけ離れた周波数でもよい。

ＭＺＩフィルタ調整用の無変調連続光の光周波数とＭＺＩフィルタ８０および８６の周波数特性の関係を図２１、図２７〜図３１に示す。図２７はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最大となる点にＭＺＩフィルタ８０および８６を調整した場合であり、図２８はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最小となる点にＭＺＩフィルタ８０および８６を調整した場合である。ＭＺＩフィルタ８０の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図２７のように調整するともう１つの出力ポートは図２８のようになり、その逆もあり得る。

また、図２９はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最大値から光周波数が高い側に３ｄＢ低下した点に調整した場合である。図３０はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最大値から光周波数が低い側に３ｄＢ低下した点に調整された場合である。ＭＺＩ８６の２つの出力ポートのうちどちらか１つを図２９のように調整するともう１つの出力ポートは図３０のようになり、その逆もあり得る。

ＭＺＩフィルタ８０およびＭＺＩフィルタ８６の光位相の関係を安定化させれば、４つの出力ポートのうちいずれか１つの出力ポートを調整するだけで他の３ポートは自動的に調整される。

また、図２１はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最小となる隣り合う第一の消光点と第二の消光点の中間点にＭＺＩフィルタ８０および８６の透過中心周波数を調整した場合であり、図３１はＭＺＩフィルタ８０および８６から出力される光レベルが最小となる隣り合う第一の消光点と第二の消光点の中間点からＭＺＩフィルタ８０および８６の周期の１／４だけシフトした点にＭＺＩフィルタ８０および８６の透過中心周波数を調整した場合である。本実施形態ではＭＺＩフィルタ８０を図２１のように、ＭＺＩフィルタ８６は図３１のように調整される。

このように本実施形態では図２１、図２７、図２８、図２９、図３０、図３１のどの調整方法を採用しても最適点に調整することができる。対向の光送受信機の送信側の光源周波数は時間的に安定しているため、ＭＺＩフィルタ８０および８６は調整後に時間的に安定していればよい。例えば、ＭＺＩフィルタ８０および８６の位相調整端子８２−２および８８−２の駆動電流（電圧）を一定に制御すればよく、温度特性がある場合にはさらに温度を一定に制御すればよい。

（第十一実施形態）
本発明の第十一実施形態に係る光送受信機について説明する。本発明の第十一実施形態に係る光送受信機の構成例を図３２に示す。本実施形態は、本発明の送受信機をＲＯＡＤＭ（再構成可能な光挿入分岐多重）ノードへ適用した場合のＲＯＡＤＭノードの構成例である。本構成例では、ＲＯＡＤＭノードは２つの光送受信機をもち、一方の光送受信機は図面左側からの信号を分岐して受信し、図面左側へ送信信号を挿入して送出し、他方の光送受信機は図面右側からの信号を分岐して受信して図面右側へ送信信号を挿入して送出する。

ＲＯＡＤＭノードは少なくとも１つの絶対周波数安定化光源１００をもち、前記光送受信機はこの絶対周波数安定化光源１００を基準として多波長キャリアを発生する。生成した多波長キャリアを分岐して一方を送信用光源として、他方を受信部の復調用ＭＺＩフィルタの調整用に用いられる。

光送信部、光受信部の動作はこれまで説明した通りであるが、本実施形態で最も重要なのは絶対周波数安定化光源１００を各ノードに少なくとも１台用意することである。これによって光位相変調方式（ＤＰＳＫ，ＤＱＰＳＫなど）を採用したＲＡＯＤＭシステムの光送受信機を簡単に安定化させることが可能となる。

本発明によれば、波長安定化光源を用いた光送受信機において、前記波長安定化光源の光周波数と受信機の光フィルタの光周波数とがそれぞれ時間的に安定であることを利用して、複雑な制御機構を用いることなく精度良く光受信機の光フィルタの周波数特性を対向する光送受信機の送信光周波数に一致させることが可能となるので、光通信における通信品質の向上に利用することができる。

本発明の第一実施形態を示すブロック図。 本発明の第二実施形態を示すブロック図。 本発明の第二実施形態における多波長光変調手段の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第二実施形態における光受信部の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第三実施形態を示すブロック図。 本発明の第三実施形態における位相同期多波長安定化光源の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第四実施形態を示すブロック図。 本発明の第四実施形態における光受信部の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第五実施形態を示すブロック図。 本発明の第五実施形態における光送信部の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第六実施形態を示すブロック図。 本発明の第六実施形態における光受信部の具体的構成例を示すブロック図。 本発明の第七実施形態を示すブロック図。 本発明の第七実施形態における光受信部の具体的構成例を示すブロック図。 光フィルタリング手段の周期性を利用した調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（光信号キャリア周波数と調整用連続光周波数とが一致）。 光フィルタリング手段の周期性を利用した調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（光信号キャリア周波数と調整用連続光周波数とが一定間隔ずれている）。 本発明の第八実施形態を示すブロック図（光変調信号と調整用無変調連続光とが同じ方向から入射）。 本発明の第八実施形態を示すブロック図（光変調信号と調整用無変調連続光とが反対方向から入射）。 本発明の第八実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最大の点に調整）。 本発明の第八実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最小の点に調整）。 本発明の第八および第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最小の点の中間点に調整）。 本発明の第九実施形態を示すブロック図。 本発明の第九実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベルが最大値から約０．６９ｄＢ低下した点に調整）。 本発明の第九実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベルが最大値から約８．３４ｄＢ低下した点に調整）。 本発明の第九実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最小の点の中間点からＭＺＩ周期の１／８だけシフトさせた点に調整）。 本発明の第十実施形態を示すブロック図。 本発明の第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最大の点に調整）。 本発明の第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最小の点に調整）。 本発明の第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベルが最大値から約３ｄＢ光周波数が高い側に低下した点に調整）。 本発明の第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベルが最大値から約３ｄＢ光周波数が低い側に低下した点に調整）。 本発明の第十実施形態における光フィルタリング手段と調整用無変調連続光の光周波数配置例を示す図（ＭＺＩ出力レベル最小の点の中間点からＭＺＩ周期の１／４だけシフトさせた点に調整）。 本発明の第十一実施形態を示すブロック図。

符号の説明

１−１ 波長安定化光源
１−２ 多波長安定化光源
１−３ 光位相同期多波長安定化光源
２−１ 光変調手段
２−２ 多波長光変調手段
３−１、３−２、３−３、４１−１〜４１−Ｎ 光フィルタリング手段
４ 光検波および識別再生回路
５、４４ モニタおよび制御回路
６−１、６−２ 波長多重信号分離手段
７ 光分岐手段
８ 分波手段
９ 合波手段
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６、１０−７ 光送信部
１１、１１−１〜１１−（Ｎ−１） 光スイッチ
１２ 制御回路
１３ パワースプリッタ
２０−１、２０−２、２０−３、２０−４、２０−５、２０−６、２０−７ 光受信部
３０ 光パルス変調手段
３１、４０、４５、６１ 分波フィルタ
３２−１〜３２−Ｎ、６２−１〜６２−（Ｎ−１） 光変調器
３３、６３ 合波フィルタ
４２−１〜４２−Ｎ 光検波回路
４３−１〜４３−Ｎ 識別再生回路
５０ 単一波長安定化光源
５１、５３ 光位相変調器
５２ 波長分散媒質
６０ 光位相同期多波長安定化光源
７０、８０、８６ ＭＺＩフィルタ
７１、８１、８７ 遅延器
７２、８２−１、８８−１、８２−２、８８−２ 位相調整端子
７３、８３、８９ バランス型検波回路
７４、８４、９０ 識別再生回路
７５、９１ 光レベル検出回路
７６、９２ ＭＺＩ制御回路
７７、７８ 方向性結合器
８５ 分岐
１００ 絶対周波数安定化光源

Claims (13)

1. 波長安定化光源と、前記波長安定化光源から出力される連続光に光変調を与える光変調手段とを含む光送信部と、受信光信号をスペクトル整形する光フィルタリング手段を含む光受信部とを備えた光送受信機において、
   無変調連続光を用いて、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整する手段を備えた
   ことを特徴とする光送受信機。
2. 前記波長安定化光源がそれぞれ波長の異なる複数の連続光を波長多重してほぼ同時に発生させる多波長光源であり、
   前記光受信部が、波長多重信号分離手段を備えた
   請求項１記載の光送受信機。
3. 前記多波長光源から出力される前記複数の連続光が互いに光位相関係が確定した光位相同期波長多重光である請求項２記載の光送受信機。
4. 前記波長安定化光源が、
   前記光フィルタリング手段の波長ずれ許容量に対して十分高い絶対波長確度をもち、
   前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光が、
   自送受信機内の前記光送信部が有する前記波長安定化光源から出力される単一波長の連続光もしくは複数波長の連続光のうちいずれか一波長の連続光である
   請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信機。
5. 前記光送信部が、
   少なくとも一波長の無変調連続光を送信し、
   前記光受信部が対向する光送受信機から受信する光信号に少なくとも一波長の無変調連続光を含み、
   前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光が、
   前記受信する無変調連続光である
   請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信機。
6. 前記光受信部が光切替手段を備え、
   光送受信機のインストール時に、前記無変調連続光を前記光受信部に入力するように光切替手段を切り替え、前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整して固定し、前記透過中心周波数を固定後に、受信する光変調信号を前記光受信部に入力するように光切替手段を切り替える手段を備えた
   請求項４または５記載の光送受信機。
7. 前記光フィルタリング手段が、
   光周波数に対して周期的な透過率特性を有する光周期フィルタであり、
   前記光フィルタリング手段の透過中心周波数を調整するために用いられる無変調連続光の光周波数が、
   前記受信する光変調信号の光搬送波周波数と同等である、
   もしくは、
   前記無変調連続光の光周波数が、
   前記受信する光変調信号の光搬送波周波数と同等の周波数から、
   前記光周期フィルタの周期の整数倍だけシフトした周波数である
   請求項６記載の光送受信機。
8. 前記光受信部が受信する光信号が、
   光差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）信号であり、
   前記光フィルタリング手段が、
   前記光ＤＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
   前記光復調回路を、
   所望の出力端子の光出力レベルが最大または最小となる点に調整する
   請求項７記載の光送受信機。
9. 前記光受信部が受信する光信号が、
   光差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）信号であり、
   前記光フィルタリング手段が、
   前記光ＤＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
   前記光復調回路を、
   所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と、
   前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点と
   の中間点に調整する
   請求項７記載の光送受信機。
10. 前記光受信部が受信する光信号が、
    光差動４相位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）信号であり、
    前記光フィルタリング手段が、
    前記光ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
    前記光復調回路を、
    所望の出力端子の光出力レベルが最大値から約０．６９ｄＢ低下した点、もしくは約８．３４ｄＢ低下した点に調整する
    請求項７に記載の光送受信機。
11. 前記光受信部が受信する光信号が、
    光差動４相位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）信号であり、
    前記光フィルタリング手段が、
    前記光ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
    前記光復調回路を、
    所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と、
    前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点と
    の中間点から、
    前記第一の点と前記第二の点の間を８等分した量だけシフトした点に調整する
    請求項７に記載の光送受信機。
12. 前記光受信部が受信する光信号が、
    光π／４シフト差動４相位相シフトキーイング（π／４−ＤＱＰＳＫ）信号であり、
    前記光フィルタリング手段が、
    前記光π／４−ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
    前記光復調回路を、
    所望の出力端子の光出力レベルが最大または最小となる点、
    もしくは最大値から約３ｄＢ低下した点に調整する
    請求項７に記載の光送受信機。
13. 前記光受信部が受信する光信号が、
    光π／４シフト差動４相位相シフトキーイング（π／４−ＤＱＰＳＫ）信号であり、
    前記光フィルタリング手段が、
    前記光π／４−ＤＱＰＳＫ信号を復調可能なマッハツェンダ干渉計を含む光復調回路であり、
    前記光復調回路を、
    所望の出力端子の光出力レベルが最小となる第一の点と、
    前記光出力レベルが最小となる第一の点に隣接する光出力レベルが最小となる第二の点との中間点、
    もしくは、
    前記の光出力レベルが最小となる第一の点から、
    前記第一の点と前記第二の点の間を４等分した量だけシフトした点
    に調整する
    請求項７記載の光送受信機。

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