JP2009182888A - Ｄｑｐｓｋ偏波多重方式に対応した光受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＤＱＰＳＫ偏波多重方式について、簡略な構成で小型化が可能であり、低消費電力かつ低コストの光受信装置を提供する。
【解決手段】光受信装置は、入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓを偏波ビームスプリッタ３で水平／垂直偏波の各信号光ＳH，ＳVに分離し、該各信号光ＳH，ＳVを光カプラ４H，４Vで２分岐する。そして、各光カプラ４H，４Vの一方の分岐光ＳHI，ＳVIを光サーキュレータ１０Ｉ１，１０Ｉ２を介してＩブランチ側の遅延干渉計５Iに与えて双方向に伝搬させると共に、各光カプラ４H，４Vの他方の分岐光ＳHQ，ＳVQを光サーキュレータ１０Ｑ１，１０Ｑ２を介してＱブランチ側の遅延干渉計５Qに与えて双方向に伝搬させることにより、１組の遅延干渉計５I，５Qを水平／垂直偏波で共用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏波多重方式を用いて差動４値位相偏移変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying：ＤＱＰＳＫ）信号光を伝送する光通信システムのための光受信装置に関する。
近年、１００Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）イーサーネットの標準化に向けて、各種伝送方式の検討が行われている。１００Ｇｂｐｓ以上の信号に対応可能な伝送方式の１つとして、例えば、ＤＱＰＳＫ信号光を偏波多重して伝送する方式が有力な候補に挙がっている。ＤＱＰＳＫ信号光は、互いに隣接する２つのシンボル間の位相変化（０，π／２，π，３π／２の４値）により情報を搬送する信号である。偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光を偏波多重した信号光（以下、ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光と呼ぶ）は、ボーレート（baud rate）を落とすことが可能であり、偏波モード分散（ＰＭＤ）耐力、波長分散耐力に優れている。
図６は、ＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の典型的な構成例である。この光受信装置では、光通信システムの伝送路１０１を伝送されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓが、偏波コントローラ（ＰＣ）１０２を介して偏波ビームスプリッタ１０３に入力され、水平偏波の信号光ＳHと垂直偏波の信号光ＳVとに分離される。水平／垂直偏波の各信号光ＳH，ＳVは、各々に対応した光カプラ（ＣＰＬ）１０４H，１０４Vで２分岐されて、光カプラ１０４Hの分岐光ＳHI，ＳVQが基板１０５Hに与えられ、光カプラ１０４Vの分岐光ＳVI，ＳVQが基板１０５Vに与えられる。各基板１０５H，１０５Vには、それぞれ、ＩブランチおよびＱブランチに対応する１組の遅延干渉計が形成されており、各々の遅延干渉計は、光通信システムにおけるシンボル時間に相当する光遅延要素を備えている。また、各遅延干渉計のアーム間の光位相差は、Ｉブランチでは「π／４」に設定され、Ｑブランチでは「−π／４」に設定されている。基板１０５H上の各遅延干渉計の２つの出力端子は、バランスド光検出器（Ｏ／Ｅ）１０６HI，１０６HQにそれぞれ接続され、また、基板１０５V上の各遅延干渉計の２つの出力端子も同じく、バランスド光検出器（Ｏ／Ｅ）１０６VI，１０６VQにそれぞれ接続されている。そして、各バランスド光検出器１０６HI，１０６HQ，１０６VI，１０６VQで光電変換された信号が受信回路１０７で処理されることにより、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データＤHと、垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データＤVとが再生される。
また、上記の光受信装置では、各基板１０５H，１０５Vにおける各々の遅延干渉計のアーム間の光位相差が正確に「π／４」および「−π／４」に設定されていることが非常に重要であり、光位相差にずれが生じていると、許容範囲を超えた光Ｓ／Ｎ比の劣化が発生する。このため、受信回路１０７からの出力信号を基に制御回路１０８H，１０８Vで位相誤差をモニタして、位相が目標値に保持されるように各々の遅延干渉計の温度等を最適化するフィードバック制御が行われる（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００７−２０１３８号公報 特開２００７−２０１９３９号公報
しかしながら、上記の図６に示したようなＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置については装置の大型化が問題となる。すなわち、偏波多重を行わないＤＱＰＳＫ信号光受信装置と比べると、ＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置は２倍の構成が必要であり、特に、１組の遅延干渉計が形成された各基板は、各々の遅延干渉計が光の分波および合波を行う構成となっているためサイズが大きく、装置内に如何にして実装スペースを確保するかが課題になる。また、遅延干渉計基板が２つ必要になることで、光位相差のフィードバック制御を行う際に各々の遅延干渉計の温度を調整する手段（例えば、ヒータ、ペルチェなど）で使用される電力が、偏波多重を行わない場合と比較して２倍となるので、消費電力の増加も問題である。さらに、遅延干渉計の温度制御はアナログ回路で行われるため、回路部品の特性バラツキの影響が大きく、精密な回路設計および実装が必要となるが、制御対象の遅延干渉計が２倍に増えることで、各々の遅延干渉計に対応した回路に使用される部品間の特性バラツキをより小さくことが求められるようになり、装置コストを上昇させてしまうという課題もある。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ＤＱＰＳＫ偏波多重方式について、簡略な構成で小型化が可能であり、低消費電力かつ低コストの光受信装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本光受信装置の一態様は、偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、偏波分離部と、第１および第２の分岐部と、第１および第２のブランチと、第１および第２の遅延干渉部と、信号光入出力部と、第１乃至第４の光電変換部と、受信処理部と、制御部と、を備えている。偏波分離部は、入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光および垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光に分離する。第１の分岐部は、前記偏波分離部で分離された水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、水平偏波の第１信号光および水平偏波の第２信号光を生成する。第２の分岐部は、前記偏波分離部で分離された垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、垂直偏波の第１信号光および垂直偏波の第２信号光を生成する。第１のブランチは、前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光が伝搬し、第２のブランチは、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光が伝搬する。第１の遅延干渉部は、前記第１のブランチ上に配置され、第２の遅延干渉部は、前記第２のブランチ上に配置される。信号光入出力部は、前記第１の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与え、かつ、前記第２の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を取り出し、かつ、前記第２の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を取り出す。第１乃至第４の光電変換部は、前記信号光入出力部で取り出された前記水平偏波の第１信号光、前記垂直偏波の第１信号光、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光をそれぞれ受光して電気信号に変換する。受信処理部は、前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、前記水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび前記垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する。制御部は、前記受信処理部の処理結果に基づいて前記第１および第２の遅延干渉部をフィードバック制御する。
上記のような光受信装置では、信号光入出力部によって、第１の遅延干渉部に対して水平偏波の第１信号光および垂直偏波の第１信号光が双方向から与えられると共に、第２の遅延干渉部に対して水平偏波の第２信号光および垂直偏波の第２信号光が双方向から与えられ、１組の遅延干渉部が水平偏波および垂直偏波について共用されるようになる。
本光受信装置の他の態様は、偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、偏波コントローラと、分岐部と、第１および第２の遅延干渉部と、第１乃至第４の偏波ビームスプリッタと、第１乃至第４の光電変換部と、受信処理部と、制御部と、を備えている。偏波コントローラは、入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光の偏波状態を制御する。分岐部は、前記偏波コントローラから出力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を２つに分岐し、第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光および第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を生成する。第１の遅延干渉部は、前記第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられ、第２の遅延干渉部は、前記第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられる。第１の偏波ビームスプリッタは、前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続される。第２の偏波ビームスプリッタは、前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する。第３の偏波ビームスプリッタは、前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する。第４の偏波ビームスプリッタは、前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する。第１の光電変換部は、前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する。第２の光電変換部は、前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する。第３の光電変換部は、前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する。第４の光電変換部は、前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する。受信処理部は、前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する。制御部は、前記受信処理部の処理結果に基づいて、前記第１および第２の遅延干渉部、並びに、前記偏波コントローラをフィードバック制御する。
上記のような光受信装置では、ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が偏波分離される前に第１および第２の遅延干渉部に与えられ、該第１および第２の遅延干渉部を伝搬した各光が第１乃至第４偏波ビームスプリッタにより水平偏波の信号光および垂直偏波の信号光に分離されるようになり、この場合も１組の遅延干渉部が水平偏波および垂直偏波について共用されることになる。
上記のような本光受信装置によれば、偏波多重を行わない場合のＤＱＰＳＫ信号光受信装置の遅延干渉部と基本的に同様な簡略な構成の遅延干渉部により、ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信することが可能になる。また、水平偏波および垂直偏波について１組の遅延干渉部を共通化したことで、各遅延干渉部の光位相差をフィードバック制御するための構成も簡略化されるので、各遅延干渉部の制御に要する電力や回路部品の特性バラツキによる影響を低減することができる。よって、小型で低消費電力かつ低コストのＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置を提供することが可能になる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明によるＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の第１実施形態を示す構成図である。
図１において、本実施形態の光受信装置は、例えば、伝送路１の受信端に接続された偏波コントローラ（ＰＣ）２と、偏波コントローラ２に接続された偏波分離部としての偏波ビームスプリッタ３と、偏波ビームスプリッタ３から出力される水平および垂直偏波の各信号光ＳH，ＳVが入力される第１および第２の分岐部としての光カプラ（ＣＰＬ）４H，４Vと、第１および第２の遅延干渉部としての１組の遅延干渉計５I，５Qが形成された基板５と、各光カプラ４H，４Vで分岐された光を各遅延干渉計５I，５Qに与えると共に、各遅延干渉計５I，５Qを通過した光を取り出す信号光入出力部としての４つの光サーキュレータ１０I1，１０Q1，１０I2，１０Q2と、各遅延干渉計５I，５Qの各々のポートから出力される光が光サーキュレータ１０I1〜１０Q2を介して若しくは直接入力される第１〜第４の光電変換部としてのバランスド光検出器（Ｏ／Ｅ）６HI，６HQ，６VQ，６VIと、各バランスド光検出器６HI〜６VIの出力信号が入力され、水平および垂直偏波の各ＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データＤH，ＤVを再生する受信処理部としての受信回路７と、受信回路７からの出力信号を基に光位相差の誤差をモニタして各遅延干渉計５I，５Qのフィードバック制御を行う制御部としての制御回路８と、を備えている。
具体的に、偏波コントローラ２は、伝送路１を伝送されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓが偏波ビームスプリッタ３に対して所望の偏波状態で入力されるように、該信号光Ｓの偏波を制御するものである。偏波ビームスプリッタ３は、偏波コントローラ２からの出力光Ｓを、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳHと垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳVとに偏波分離する。光カプラ４Hは、偏波ビームスプリッタ３から出力される水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳHを２分岐し、一方の分岐光ＳHI（水平偏波の第１信号光）を光サーキュレータ１０I1に送り、他方の分岐光ＳHQ（水平偏波の第２信号光）を光サーキュレータ１０Q1に送る。光カプラ４Vは、偏波ビームスプリッタ３から出力される垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳVを２分岐し、一方の分岐光ＳVI（垂直偏波の第１信号光）を光サーキュレータ１０I2に送り、他方の分岐光ＳVQ（垂直偏波の第２信号光）を光サーキュレータ１０Q2に送る。
基板５に形成されている各遅延干渉計５I，５Qは、それぞれ、マッハツェンダ光導波路を用いて構成されており、一方のアーム（図１では上側アーム）には光遅延要素が設けられている。遅延時間は、ＤＱＰＳＫ信号光における１シンボル時間である。ＤＱＰＳＫ信号光においては、１シンボル時間は、データのビットレートの逆数の２倍に相当する。各遅延干渉計５I，５Qの他方のアーム（図１では下側アーム）には移相要素が設けられている。遅延干渉計５Iに設けられている移相要素の位相量（移相量）は「π／４」である。遅延干渉計５Qに設けられている移相要素の位相量は「−π／４」である。これらの移相要素は、制御回路８による制御対象となる。
以下の説明では、遅延干渉計５Iを伝搬する光の経路をＩブランチ、遅延干渉計５Qを伝搬する光の経路をＱブランチと呼ぶことにする。また、遅延干渉計５Iの４つのポートについては、基板５の左端面上側に位置するものを第１ポートＰI1、左端面下側に位置するものを第２ポートＰI2、右端面上側に位置するものを第３ポートＰI3、右端面下側に位置するものを第４ポートＰI4とする。これと同様にして遅延干渉計５Qの第１〜第４ポートをＰQ1〜ＰQ4とする。
光サーキュレータ１０I1，１０Q1，１０I2，１０Q2は、それぞれ、３つの接続端子を備えており、第１接続端子に入力された光を第２接続端子から出力し、第２接続端子に入力された光を第３接続端子から出力する一方、これらの光とは逆方向に進む光を遮断する特性を有する。光サーキュレータ１０I1は、第１接続端子が光カプラ４Hの一方の分岐ポートに接続され、第２接続端子が遅延干渉計５Iの第１ポートＰI1に接続され、第３接続端子がバランスド光検出器６VIの入力ポートに接続されている。光サーキュレータ１０Q1は、第１接続端子が光カプラ４Hの他方の分岐ポートに接続され、第２接続端子が遅延干渉計５Qの第１ポートＰQ1に接続され、第３接続端子がバランスド光検出器６VQの入力ポートに接続されている。光サーキュレータ１０I2は、第１接続端子が光カプラ４Vの一方の分岐ポートに接続され、第２接続端子が遅延干渉計５Iの第３ポートＰI3に接続され、第３接続端子がバランスド光検出器６HIの入力ポートに接続されている。光サーキュレータ１０Q2は、第１接続端子が光カプラ４Vの他方の分岐ポートに接続され、第２接続端子が遅延干渉計５Qの第３ポートＰQ3に接続され、第３接続端子がバランスド光検出器６HQの入力ポートに接続されている。
バランスド光検出器６HI，６HQ，６VQ，６VIは、それぞれ、一対のフォトダイオードを備えており、対応する遅延干渉計からの出力光を受光して差動光電変換検出を行うものである。各バランスド光検出器から出力される電気信号は、受信回路７に与えられる。
受信回路７は、例えば図２の具体的な回路図に示すように、各バランスド光検出器６HI，６HQ，６VQ，６VIにそれぞれ対応した、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）７１HI，７１HQ，７１VQ，７１VI、リミッタアンプ（ＬＩＡ）７２HI，７２HQ，７２VQ，７２VI、および、識別回路７３HI，７３HQ，７３VQ，７３VIを備え、さらに、水平偏波に対応する側の識別回路７３HI，７３HQの出力信号を合波する合波器７４H、および、垂直偏波に対応する側の識別回路７３VQ，７３VIの出力信号を合波する合波器７４Vを備えている。
ＴＩＡ７１HI〜７１VIは、それぞれ、バランスド光検出器６HI〜６VIから出力される電流信号を電圧信号に変換する。ＴＩＡ７１HI〜７１VIの出力信号は、ＬＩＡ７２HI〜７２VIを介して識別回路７３HI〜７３VIにそれぞれ送られる。また、ここでは例えば水平偏波に対応する側のＴＩＡ７１HI，７１HQの出力信号が、制御回路８の後述するミキサ８１I，８１Qにも送られる。識別回路７３HI〜７３VIは、それぞれ、受信信号から再生したクロックを利用して、ＬＩＡ７２HI〜７２VIの出力信号の論理判定を行う。識別回路７３HI，７３HQの出力信号は、合波器７４Hに送られると共に、制御回路８のミキサ８１Q，８１Iに送られる。合波器７４Hは、識別回路７３HI，７３HQの出力信号を合波することで、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳHを復調した受信データＤHを出力する。また、識別回路７３VQ，７３VIの出力信号は、合波器７４Vに送られる。合波器７４Vは、識別回路７３VQ，７３VIの出力信号を合波することで、垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳVを復調した受信データＤVを出力する。
制御回路８は、例えば図２に示すように、２つのミキサ８１I，８１Qおよびマイクロコントローラ８２を備えている。ミキサ８１Iは、ＴＩＡ７１HIの出力信号および識別回路７３HQの出力信号を互いに掛け合わせてマイクロコントローラ８２に出力する。また、ミキサ８１Qは、ＴＩＡ７１HQの出力信号および識別回路７３HIの出力信号を互いに掛け合わせてマイクロコントローラ８２に出力する。このとき、各ミキサ８１I，８１Qに対して入出力される電圧信号は、図示を省略したローパスフィルタ等により高周波成分が除去（平均化）されているものとする。マイクロコントローラ８２は、ミキサ８１Iからの出力信号に対して所定の演算を実行することで、Ｉブランチ側の遅延干渉計５Iにおける光位相差（移相量）を最適化する制御信号ＣIを生成すると共に、ミキサ８１Qからの出力信号に対して所定の演算を実行することで、Ｑブランチ側の遅延干渉計５Qにおける光位相差（移相量）を最適化する制御信号ＣQを生成する。ここでは、１つのマイクロコントローラ８２によりＩブランチおよびＱブランチに対応した制御信号ＣI，ＣQを生成するようにしたが、各々のブランチに個別に対応したマイクロコントローラを設けるようにしてもよい。上記の制御信号ＣI，ＣQに従って、例えば、遅延干渉計５I，５Qにそれぞれ対応させて基板５に付設された図示しない温度調整手段（例えば、ヒータやペルチェなど）が制御されることにより、各遅延干渉計５I，５Qの移相要素の位相量が調整される。
次に、第１実施形態の動作について説明する。
上記のような構成を有する光受信装置では、伝送路１を伝送されてきたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓが、偏波コントローラ２を介して偏波ビームスプリッタ３に入力され偏波分離される。偏波ビームスプリッタ３から出力される水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳHは、光カプラ４Hにおいて１：１のパワー比で２分岐されて、Ｉブランチ側に送られる信号光ＳHIと、Ｑブランチ側に送られる信号光ＳHQとなる。同様に、偏波ビームスプリッタ３から出力される垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳQは、光カプラ４Qにおいて１：１のパワー比で２分岐されて、Ｉブランチ側に送られる信号光ＳVIと、Ｑブランチ側に送られる信号光ＳVQとなる。
光カプラ４Hで分岐されたＩブランチ側の信号光ＳHIは、光サーキュレータ１０I1を通過して遅延干渉計５Iの第１ポートＰI1に入力され、該遅延干渉計５Iを図１で左から右方向に伝搬し、１シンボル時間の遅延とπ／４の移相を与えて干渉させた光が第３ポートＰI3および第４ポートＰI4からそれぞれ出力される。また、光カプラ４Hで分岐されたＱブランチ側の信号光ＳHQは、光サーキュレータ１０Q1を通過して遅延干渉計５Qの第１ポートＰQ1に入力され、該遅延干渉計５Qを図１で左から右方向に伝搬し、１シンボル時間の遅延と−π／４の移相を与えて干渉させた光が第３ポートＰQ3および第４ポートＰQ4からそれぞれ出力される。そして、遅延干渉計５Iの第３、第４ポートＰI3，ＰI4からの出力光がバランスド光検出器６HIに入力されて差動光電変換検出が行われると共に、遅延干渉計５Qの第３、第４ポートＰQ3，ＰQ4からの出力光がバランスド光検出器６HQに入力されて差動光電変換検出が行われる。
一方、光カプラ４Vで分岐されたＩブランチ側の信号光ＳVIは、光サーキュレータ１０I2を通過して遅延干渉計５Iの第３ポートＰI3に入力され、該遅延干渉計５Iを図１で右から左方向に伝搬し、１シンボル時間の遅延とπ／４の移相を与えて干渉させた光が第１ポートＰI1および第２ポートＰI2からそれぞれ出力される。また、光カプラ４Vで分岐されたＱブランチ側の信号光ＳVQは、光サーキュレータ１０Q2を通過して遅延干渉計５Qの第３ポートＰQ3に入力され、該遅延干渉計５Qを図１で右から左方向に伝搬し、１シンボル時間の遅延と−π／４の移相を与えて干渉させた光が第１ポートＰQ1および第２ポートＰQ2からそれぞれ出力される。そして、遅延干渉計５Iの第１、第２ポートＰI1，ＰI2からの出力光がバランスド光検出器６VIに入力されて差動光電変換検出が行われると共に、遅延干渉計５Qの第１、第２ポートＰQ1，ＰQ2からの出力光がバランスド光検出器６VQに入力されて差動光電変換検出が行われる。
各バランスド光検出器６HI〜６VIから出力される電流信号は、受信回路７のＴＩＡ７１HI〜７１VIで電圧信号に変換された後、ＬＩＡ７２HI〜７２VIで増幅されて識別回路７３HI〜７３VIにそれぞれ送られる。各識別回路７３HI〜７３VIでは、ＬＩＡ７２HI〜７２VIの出力信号の論理判定が行われ、識別回路７３HI，７３HQから出力される各信号が合波器７４Hで合波されることで、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳHを復調した受信データＤHが再生されると共に、識別回路７３VQ，７３VIから出力される各信号が合波器７４Vで合波されることで、垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光ＳVを復調した受信データＤVが再生される。
このとき、受信回路７で処理される信号のうちの、ここでは水平偏波に対応する側の信号について、Ｉブランチ側のＴＩＡ７１HIの出力信号およびＱブランチ側の識別回路７３HQの出力信号が制御回路８のミキサ８１Iで互いに掛け合わされ、該ミキサ８１Iの出力信号がマイクロコントローラ８２に送られる。また、Ｑブランチ側のＴＩＡ７１HQの出力信号およびＩブランチ側の識別回路７３HIの出力信号が制御回路８のミキサ８１Qで互いに掛け合わされ、該ミキサ８１Qの出力信号がマイクロコントローラ８２に送られる。そして、マイクロコントローラ８２では、各ミキサ８１I，８１Qからの出力信号を用いて所定の演算処理が実行されることで、ＩブランチおよびＱブランチでの位相誤差がモニタされ、該位相誤差が実質的に零となるように各遅延干渉計５I，５Qでの移相量を最適化する制御信号ＣI，ＣQが生成される。この制御信号ＣI，ＣQに従って、基板５に付設されたヒータやペルチェ等の温度調整手段が制御されることにより、遅延干渉計５Iの移相量が正確に「π／４」に設定され、遅延干渉計５Qの移相量が正確に「−π／４」に設定される。すなわち、各遅延干渉計５I，５Qを伝搬した光の相対的な位相差がπ／２に最適化される。
なお、上記のような制御回路８による各遅延干渉計５I，５Qのフィードバック制御の具体的な内容は、上述した特許文献１（特開２００７−２０１３８号公報）等に詳しく記載されているため、ここでの説明を省略する。
上記のように第１実施形態の光受信装置によれば、１組の遅延干渉計５I，５Qが形成された１つの基板５および４つの光サーキュレータ１０I1〜１０Q2を組み合わせて、各遅延干渉計５I，５Qに対し、水平偏波の信号光ＳHおよび垂直偏波の信号光ＳVが双方向から与えられるようにしたことで、水平／垂直偏波に対応した遅延干渉計の構成を共通化することができ、偏波多重を行わない場合の遅延干渉計と基本的に同様な簡略な構成の遅延干渉計により、ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信することが可能になる。また、遅延干渉計の共通化により、遅延干渉計の光位相差をフィードバック制御するための構成も簡略化されるので、遅延干渉計の温度調整に要する電力や回路部品の特性バラツキによる影響を低減することができる。よって、小型で低消費電力かつ低コストの光受信装置を提供することが可能になる。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明によるＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の第２実施形態を示す構成図である。
図３において、本光受信装置の構成が上述した第１実施形態の構成と異なる点は、第１実施形態におけるＩブランチに対応した遅延干渉計５Iおよび光サーキュレータ１０I1，１０I2に相当する構成を、偏波ビームスプリッタ２０I1，２０I2、ハーフミラー２１I1，２１I2および全反射ミラー２２I1，２２I2を組み合わせた空間光学系で構成すると共に、第１実施形態におけるＱブランチに対応した遅延干渉計５Qおよび光サーキュレータ１０Q1，１０Q2に相当する構成を、偏波ビームスプリッタ２０Q1，２０Q2、ハーフミラー２１Q1，２１Q2および全反射ミラー２２Q1，２２Q2を組み合わせた空間光学系で構成するようにし、当該構成の適用に伴って光カプラ４H，４Vに偏波保持型のデバイスを用いるようにした点である。上記以外の光受信装置の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
偏波ビームスプリッタ２０I1は、光カプラ４Hで分岐された水平偏波の信号光ＳHI（実線）が図３で左側に位置する端面に入力されると共に、ハーフミラー２１I1から出力される垂直偏波の信号光ＳVI（破線）が右側の端面に入力される。この偏波ビームスプリッタ２０I1は、水平偏波を直進させる一方、垂直偏波の伝搬方向を略９０度曲げる特性を有しており、左側の端面に入力された水平偏波の信号光ＳHIを右側の端面より出力してハーフミラー２１I1に送り、右側の端面に入力された垂直偏波の信号光ＳVIをここでは上側の端面より出力してバランスド光検出器６VIに送る。
偏波ビームスプリッタ２０Q1は、光カプラ４Hで分岐された水平偏波の信号光ＳHQ（実線）が図３で左側に位置する端面に入力されると共に、ハーフミラー２１Q1から出力される垂直偏波の信号光ＳVQ（破線）が右側の端面に入力される。この偏波ビームスプリッタ２０Q1も、水平偏波を直進させる一方、垂直偏波の伝搬方向を略９０度曲げる特性を有しており、左側の端面に入力された水平偏波の信号光ＳHIを右側の端面より出力してハーフミラー２１Q1に送り、右側の端面に入力された垂直偏波の信号光ＳVQをここでは下側の端面より出力してバランスド光検出器６VQに送る。
偏波ビームスプリッタ２０I2は、光カプラ４Vで分岐された垂直偏波の信号光ＳVI（破線）が図３で右側に位置する端面に入力されると共に、ハーフミラー２１I2から出力される水平偏波の信号光ＳHI（実線）が左側の端面に入力される。この偏波ビームスプリッタ２０I2は、垂直偏波を直進させる一方、水平偏波の伝搬方向を略９０度曲げる特性を有しており、右側の端面に入力された垂直偏波の信号光ＳVIを左側の端面より出力してハーフミラー２１I2に送り、左側の端面に入力された水平偏波の信号光ＳHIをここでは上側の端面より出力してバランスド光検出器６HIに送る。
偏波ビームスプリッタ２０Q2は、光カプラ４Vで分岐された垂直偏波の信号光ＳVQ（破線）が図３で右側に位置する端面に入力されると共に、ハーフミラー２１Q2から出力される水平偏波の信号光ＳHQ（実線）が左側の端面に入力される。この偏波ビームスプリッタ２０Q2も、垂直偏波を直進させる一方、水平偏波の伝搬方向を略９０度曲げる特性を有しており、右側の端面に入力された垂直偏波の信号光ＳVQを左側の端面より出力してハーフミラー２１Q2に送り、左側の端面に入力された水平偏波の信号光ＳHQをここでは下側の端面より出力してバランスド光検出器６HQに送る。
ハーフミラー２１I1は、偏波ビームスプリッタ２０I1の対向端面に対して４５度傾けて配置されており、偏波ビームスプリッタ２０I1から出力される水平偏波の信号光ＳHIの一部を反射して全反射ミラー２２I1に送り、残りの透過光をハーフミラー２１I2に送る。また、ハーフミラー２１I2を透過してハーフミラー２１I1に入力される垂直偏波の信号光ＳVIの一部を反射してバランスド光検出器６VIに送り、残りの透過光を偏波ビームスプリッタ２０I1に送る。さらに、全反射ミラー２２I1で反射されてハーフミラー２１I1に入力される垂直偏波の信号光ＳVIの一部を反射して偏波ビームスプリッタ２０I1に送り、残りの透過光をバランスド光検出器６VIに送る。
ハーフミラー２１Q1は、偏波ビームスプリッタ２０Q1の対向端面に対して４５度傾けて配置されており、偏波ビームスプリッタ２０Q1から出力される水平偏波の信号光ＳHQの一部を反射して全反射ミラー２２Q1に送り、残りの透過光をハーフミラー２１Q2に送る。また、ハーフミラー２１Q2を透過してハーフミラー２１Q1に入力される垂直偏波の信号光ＳVQの一部を反射してバランスド光検出器６VQに送り、残りの透過光を偏波ビームスプリッタ２０Q1に送る。さらに、全反射ミラー２２Q1で反射されてハーフミラー２１Q1に入力される垂直偏波の信号光ＳVQの一部を反射して偏波ビームスプリッタ２０Q1に送り、残りの透過光をバランスド光検出器６VQに送る。
ハーフミラー２１I2は、偏波ビームスプリッタ２０I2の対向端面に対して４５度傾けて配置されており、偏波ビームスプリッタ２０I2から出力される垂直偏波の信号光ＳVIの一部を反射して全反射ミラー２２I2に送り、残りの透過光をハーフミラー２１I1に送る。また、ハーフミラー２１I1を透過してハーフミラー２１I2に入力される水平偏波の信号光ＳHIの一部を反射してバランスド光検出器６HIに送り、残りの透過光を偏波ビームスプリッタ２０I2に送る。さらに、全反射ミラー２２I2で反射されてハーフミラー２１I2に入力される水平偏波の信号光ＳHIの一部を反射して偏波ビームスプリッタ２０I2に送り、残りの透過光をバランスド光検出器６HIに送る。
ハーフミラー２１Q2は、偏波ビームスプリッタ２０Q2の対向端面に対して４５度傾けて配置されており、偏波ビームスプリッタ２０Q2から出力される垂直偏波の信号光ＳVQの一部を反射して全反射ミラー２２Q2に送り、残りの透過光をハーフミラー２１Q1に送る。また、ハーフミラー２１Q1を透過してハーフミラー２１Q2に入力される水平偏波の信号光ＳHQの一部を反射してバランスド光検出器６HQに送り、残りの透過光を偏波ビームスプリッタ２０Q2に送る。さらに、全反射ミラー２２Q2で反射されてハーフミラー２１Q2に入力される水平偏波の信号光ＳHQの一部を反射して偏波ビームスプリッタ２０Q2に送り、残りの透過光をバランスド光検出器６HQに送る。
全反射ミラー２２I1，２２I2は、反射面がハーフミラー２１I1，２１I2と平行になるように配置されており、図示を省略したアクチュエータ等の位置調整手段によりハーフミラー２１I1，２１I2との間の距離が可変とされている。また、全反射ミラー２２Q1，２２Q2は、反射面がハーフミラー２１Q1，２１Q2と平行になるように配置されており、図示を省略したアクチュエータ等の位置調整手段によりハーフミラー２１Q1，２１Q2との間の距離が可変とされている。上記の位置調整手段は、上述した第１実施形態の場合の遅延干渉計の温度調整手段に相当する機能を有し、制御回路８から出力される制御信号ＣI，ＣQに従ってアクチュエータ等の動作が制御される。
上記のような構成の光受信装置では、Ｉブランチについて、ハーフミラー２１I1およびハーフミラー２１I2の間の光路長と、ハーフミラー２１I1から全反射ミラー２２I1および全反射ミラー２２I2を経由してハーフミラー２２I2に至る光路長との差に応じて、１シンボル時間の遅延とπ／４の移相が与えられることになる。また、Ｑブランチについては、ハーフミラー２１Q1およびハーフミラー２１Q2の間の光路長と、ハーフミラー２１Q1から全反射ミラー２２Q1および全反射ミラー２２Q2を経由してハーフミラー２２Q2に至る光路長との差に応じて、１シンボル時間の遅延と−π／４の移相が与えられることになる。このようなハーフミラーおよび全反射ミラーを用いて構成された１組の遅延干渉計に対し、４つの偏波ビームスプリッタ２０I1〜２０Q2を組み合わせて、水平偏波の信号光ＳHおよび垂直偏波の信号光ＳVが双方向から与えられるようにしても、上述した第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、光サーキュレータに代えて偏波ビームスプリッタを用いたことで、光受信装置の更なる小型化も可能になる。
なお、上記第２実施形態の構成については、遅延干渉計を通過した信号光を各バランスド光検出器で受光する際、ハーフミラーからバランスド光検出器に直接入力される光の光路長と、ハーフミラーから偏波ビームスプリッタを経由してバランスド光検出器に入力される光の光路長とが異なり、該光路長差が問題になる可能性がある。これを回避するためには、例えば図４に示すように、各バランスド光検出器６HI，６HQ，６VQ，６VIについて、２つの入力光のうちの一方の光路上に、上記の光路長差に対応した複屈折板２３HI，２３HQ，２３VQ，２３VIを挿入して、２つの入力光の光路長を合わせるようにすればよい。ここでは、複屈折板を用いる一例を示したが、これと同等の機能を持つ公知の光デバイスを光路長調整部として使用することも勿論可能である。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
上述した第１および第２実施形態の構成では、伝送路１を伝送されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓが、遅延干渉計に与えられる前に、水平偏波の信号光ＳHと垂直偏波の信号光ＳVとに分離されるようにした。これに対して第３実施形態は、ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を偏波分離せずに遅延干渉計に与えた後に、ＩブランチおよびＱブランチに対応した各遅延干渉計から出力される信号光を水平偏波および垂直偏波に分離して受信するようにした構成例を説明する。
図５は、上記第３実施形態の光受信装置の構成を示す図である。
図５の光受信装置では、伝送路１を伝送されてきたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓが、偏波コントローラ２を介して分岐部としての光カプラ（ＣＰＬ）３０に入力される。光カプラ３０では、入力光が１：１のパワー比で２分岐されて、第１および第２のＤＱＰＳＫ信号光ＳI，ＳQが基板５に出力される。光カプラ３０からのＤＱＰＳＫ信号光ＳIは、Ｉブランチ側の遅延干渉計５Iの第１ポートＰI1に入力されて該遅延干渉計５Iを伝搬し、１シンボル時間の遅延とπ／４の移相を与えて干渉させた光が第３ポートＰI3および第４ポートＰI4からそれぞれ出力される。同様に、光カプラ３０からのＤＱＰＳＫ信号光ＳQは、Ｑブランチ側の遅延干渉計５Qの第１ポートＰQ1に入力されて該遅延干渉計５Qを伝搬し、１シンボル時間の遅延と−π／４の移相を与えて干渉させた光が第３ポートＰQ3および第４ポートＰQ4からそれぞれ出力される。
遅延干渉計５Iの第３、第４ポートＰI3，ＰI4からの各出力光、および、遅延干渉計５Qの第３、第４ポートＰQ3，ＰQ4からの各出力光は、偏波軸が同一の方向に揃えられた偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2，３１Q1，３１Q2にそれぞれ入力され、水平偏波の信号光と垂直偏波の信号光とに分離される。そして、偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2からそれぞれ出力される水平偏波の信号光がバランスド光検出器６HIに入力され、偏波ビームスプリッタ３１Q1，３１Q2からそれぞれ出力される水平偏波の信号光がバランスド光検出器６HQに入力される。また、偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2からそれぞれ出力される垂直偏波の信号光がバランスド光検出器６VIに入力され、偏波ビームスプリッタ３１Q1，３１Q2からそれぞれ出力される垂直偏波の信号光がバランスド光検出器６VQに入力される。
バランスド光検出器６HI〜６VQから出力される電流信号は、受信回路７にそれぞれ入力され、上述した第１実施形態の場合と同様の信号処理が実行されて、水平偏波に対応した受信データＤHおよび垂直偏波に対応した受信データＤVが再生されると共に、該受信回路７で処理される所要の信号を用いて制御回路８で所定の演算処理が実行されることで、ＩブランチおよびＱブランチでの位相誤差がモニタされ、そのモニタ結果に応じて各遅延干渉計５I，５Qのフィードバック制御が行われる。また、各遅延干渉計５I，５Qのフィードバック制御と同時に、水平偏波および垂直偏波にそれぞれ対応した受信信号レベルが共に最大となるように、入力段の偏波コントローラ２のフィードバック制御が行われ、光カプラ３０を介して各遅延干渉計５I，５Qに与えられる信号光の偏波状態の最適化が図られる。
上記のような第３実施形態の光受信装置によれば、伝送路１からのＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓを偏波分離せずに基板５上の各遅延干渉計５I，５Qの第１ポートＰI1，ＰQ1に与え、各遅延干渉計５I，５Qの第３ポートＰI3，ＰQ3および第４ポートＰI4，ＰQ4からの各出力光を偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2，３１Q1，３１Q2で水平偏波および垂直偏波に分離して受信するようにしても、ＩブランチおよびＱブランチに対応した１組の遅延干渉計５I，５Qが形成された基板５を１つだけ使用してＤＱＰＳＫ偏波多重信号光Ｓを受信することができ、上述した第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
なお、上記の第３実施形態では、各遅延干渉計５I，５Qの第３、第４ポートにそれぞれ対応させて４つの偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2，３１Q1，３１Q2を配置する構成例を示したが、遅延干渉計５Iに対応する偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2を一体化すると共に、遅延干渉計５Qに対応する偏波ビームスプリッタ３１Q1，３１Q2を一体化するか、または、すべての偏波ビームスプリッタ３１I1，３１I2，３１Q1，３１Q2を一体化してもよい。これにより、光受信装置をより小型化することが可能である。
以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、
入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光および垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光に分離する偏波分離部と、
前記偏波分離部で分離された水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、水平偏波の第１信号光および水平偏波の第２信号光を生成する第１の分岐部と、
前記偏波分離部で分離された垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、垂直偏波の第１信号光および垂直偏波の第２信号光を生成する第２の分岐部と、
前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光が伝搬する第１のブランチと、
前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光が伝搬する第２のブランチと、
前記第１のブランチ上に配置された第１の遅延干渉部と、
前記第２のブランチ上に配置された第２の遅延干渉部と、
前記第１の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与え、かつ、前記第２の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を取り出し、かつ、前記第２の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を取り出す信号光入出力部と、
前記信号光入出力部で取り出された前記水平偏波の第１信号光、前記垂直偏波の第１信号光、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光をそれぞれ受光して電気信号に変換する第１乃至第４の光電変換部と、
前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、前記水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび前記垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する受信処理部と、
前記受信処理部の処理結果に基づいて前記第１および第２の遅延干渉部をフィードバック制御する制御部と、を備えたことを特徴とするＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記２） 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、第１乃至第４ポートを有し、一方のアームに光遅延要素、他方のアームに移相要素を含んだマッハツェンダ光導波路型の遅延干渉計を用いて構成され、
前記信号光入出力部は、前記第１の遅延干渉部の第１ポートに前記水平偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して第１ポートから出力される前記垂直偏波の第１信号光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記第２の遅延干渉部の第１ポートに前記水平偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して第１ポートから出力される前記垂直偏波の第２信号光を取り出す第２の光サーキュレータと、前記第１の遅延干渉部の第３ポートに前記垂直偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して第３ポートから出力される前記水平偏波の第１信号光を取り出す第３の光サーキュレータと、前記第２の遅延干渉部の第３ポートに前記垂直偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して第３ポートから出力される前記水平偏波の第２信号光を取り出す第４の光サーキュレータと、を備え、
前記第１の光電変換部は、前記第３の光サーキュレータおよび前記第１の遅延干渉部の第４ポートから出力される前記水平偏波の第１信号光を受光し、
前記第２の光電変換部は、前記第１の光サーキュレータおよび前記第１の遅延干渉部の第２ポートから出力される前記垂直偏波の第１信号光を受光し、
前記第３の光電変換部は、前記第４の光サーキュレータおよび前記第２の遅延干渉部の第４ポートから出力される前記水平偏波の第２信号光を受光し、
前記第４の光電変換部は、前記第２の光サーキュレータおよび前記第２の遅延干渉部の第２ポートから出力される前記垂直偏波の第２信号光を受光する、ことを特徴とする付記１に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記３） 前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部の各移相要素の温度を調整することを特徴とする付記２に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記４） 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、所定の間隔で対称に配置された第１および第２のハーフミラーと、該第１および第２のハーフミラーに対して反射面が平行となるように配置された第１および第２の全反射ミラーとを組み合わせた遅延干渉計を用いて構成され、
前記信号光入出力部は、
前記第１の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーに前記水平偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第１信号光のうちの一方を取り出す第１の偏波ビームスプリッタと、
前記第２の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーに前記水平偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第２信号光のうちの一方を取り出す第２の偏波ビームスプリッタと、
前記第１の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーに前記垂直偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第１信号光のうちの一方を取り出す第３の偏波ビームスプリッタと、
前記第２の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーに前記垂直偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第２信号光のうちの一方を取り出す第４の偏光ビームスプリッタと、を備え、
前記第１の光電変換部は、前記第３の偏波ビームスプリッタから出力される前記水平偏波の第１信号光、および、前記第１の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第１信号光のうちの他方を受光し、
前記第２の光電変換部は、前記第１の偏波ビームスプリッタから出力される前記垂直偏波の第１信号光、および、前記第１の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第１信号光のうちの他方を受光し、
前記第３の光電変換部は、前記第４の偏波ビームスプリッタから出力される前記水平偏波の第２信号光、および、前記第２の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第２信号光のうちの他方を受光し、
前記第４の光電変換部は、前記第２の偏波ビームスプリッタから出力される前記垂直偏波の第２信号光、および、前記第２の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第２信号光のうちの他方を受光する、ことを特徴とする付記１に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記５） 前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部それぞれの、対向する前記ハーフミラーおよび前記全反射ミラーの間の光路長を調整することを特徴とする付記４に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記６） 前記第１乃至第４の光電変換部のそれぞれで受光される２つの信号光の各光路長を合わせるための第１乃至第４の光路長調整部を備えたことを特徴とする付記４に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記７） 前記第１乃至第４の光路長調整部は、それぞれ、複屈折板を用いて構成されたことを特徴とする付記６に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記８） 偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、
入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光の偏波状態を制御する偏波コントローラと、
前記偏波コントローラから出力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を２つに分岐し、第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光および第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を生成する分岐部と、
前記第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられる第１の遅延干渉部と、
前記第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられる第２の遅延干渉部と、
前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続された第１の偏波ビームスプリッタと、
前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第２の偏波ビームスプリッタと、
前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第３の偏波ビームスプリッタと、
前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第４の偏波ビームスプリッタと、
前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第１の光電変換部と、
前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第２の光電変換部と、
前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第３の光電変換部と、
前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第４の光電変換部と、
前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する受信処理部と、
前記受信処理部の処理結果に基づいて、前記第１および第２の遅延干渉部、並びに、前記偏波コントローラをフィードバック制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記９） 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、一方のアームに光遅延要素、他方のアームに移相要素を含んだマッハツェンダ光導波路型の遅延干渉計を用いて構成され、
前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部の各移相要素の温度を調整することを特徴とする付記８に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記１０） 前記制御部は、前記受信処理部における水平偏波および垂直偏波にそれぞれ対応した受信信号レベルが共に最大となるように前記偏波コントローラを制御することを特徴とする付記８に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記１１） 前記第１乃至第４の偏波ビームスプリッタのうちの少なくとも２つを一体化したことを特徴とする付記８に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
（付記１２） 前記第１乃至第４の偏波ビームスプリッタのすべてを一体化したことを特徴とする付記１１に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
本発明によるＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の第１実施形態を示す構成図である。 上記第１実施形態における受信回路および制御回路の具体的な構成例を示す図である。 本発明によるＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の第２実施形態を示す構成図である。 上記第２実施形態に関連した応用例の構成を示す図である。 本発明によるＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の第３実施形態を示す構成図である。 ＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置の典型的な構成例を示す図である。
符号の説明
１…伝送路
２…偏波コントローラ（ＰＣ）
３，２０I1，２０I2，２０Q1，２０Q2，３１I1，３１I2，３１Q1，３１Q2…偏波ビームスプリッタ
４H，４V，３０…光カプラ（ＣＰＬ）
５…基板
５H，５V…遅延干渉計
６HI，６HQ，６VQ，６VI…バランスド光検出器（Ｏ／Ｅ）
７…受信回路
８…制御回路
２１I1，２１I2，２１Q1，２１Q2…ハーフミラー
２２I1，２２I2，２２Q1，２２Q2…全反射ミラー
２３HI，２３HQ，２３VQ，２３VI…複屈折板
７１HI，７１HQ，７１VQ，７１VI…トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）
７２HI，７２HQ，７２VQ，７２VI…リミッタアンプ（ＬＩＡ）
７３HI，７３HQ，７３VQ，７３VI…識別回路
７４H，７４V…合波器
８１I，８１Q…ミキサ
８２…マイクロコントローラ
ＣI，ＣQ…制御信号
ＤH，ＤV…受信データ
ＰI1〜ＰI4，ＰQ1〜ＰQ4…遅延干渉計の第１〜第４ポート
Ｓ…ＤＱＰＳＫ偏波多重信号光
ＳH…水平偏波の信号光
ＳV…垂直偏波の信号光

Claims (10)

  1. 偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、
    入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光および垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光に分離する偏波分離部と、
    前記偏波分離部で分離された水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、水平偏波の第１信号光および水平偏波の第２信号光を生成する第１の分岐部と、
    前記偏波分離部で分離された垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を２つに分岐し、垂直偏波の第１信号光および垂直偏波の第２信号光を生成する第２の分岐部と、
    前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光が伝搬する第１のブランチと、
    前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光が伝搬する第２のブランチと、
    前記第１のブランチ上に配置された第１の遅延干渉部と、
    前記第２のブランチ上に配置された第２の遅延干渉部と、
    前記第１の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与え、かつ、前記第２の遅延干渉部に対して、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を、互いの伝搬方向が逆になるように与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第１信号光および前記垂直偏波の第１信号光を取り出し、かつ、前記第２の遅延干渉部を伝搬した前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光を取り出す信号光入出力部と、
    前記信号光入出力部で取り出された前記水平偏波の第１信号光、前記垂直偏波の第１信号光、前記水平偏波の第２信号光および前記垂直偏波の第２信号光をそれぞれ受光して電気信号に変換する第１乃至第４の光電変換部と、
    前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、前記水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび前記垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する受信処理部と、
    前記受信処理部の処理結果に基づいて前記第１および第２の遅延干渉部をフィードバック制御する制御部と、を備えたことを特徴とするＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  2. 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、第１乃至第４ポートを有し、一方のアームに光遅延要素、他方のアームに移相要素を含んだマッハツェンダ光導波路型の遅延干渉計を用いて構成され、
    前記信号光入出力部は、前記第１の遅延干渉部の第１ポートに前記水平偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して第１ポートから出力される前記垂直偏波の第１信号光を取り出す第１の光サーキュレータと、前記第２の遅延干渉部の第１ポートに前記水平偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して第１ポートから出力される前記垂直偏波の第２信号光を取り出す第２の光サーキュレータと、前記第１の遅延干渉部の第３ポートに前記垂直偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して第３ポートから出力される前記水平偏波の第１信号光を取り出す第３の光サーキュレータと、前記第２の遅延干渉部の第３ポートに前記垂直偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して第３ポートから出力される前記水平偏波の第２信号光を取り出す第４の光サーキュレータと、を備え、
    前記第１の光電変換部は、前記第３の光サーキュレータおよび前記第１の遅延干渉部の第４ポートから出力される前記水平偏波の第１信号光を受光し、
    前記第２の光電変換部は、前記第１の光サーキュレータおよび前記第１の遅延干渉部の第２ポートから出力される前記垂直偏波の第１信号光を受光し、
    前記第３の光電変換部は、前記第４の光サーキュレータおよび前記第２の遅延干渉部の第４ポートから出力される前記水平偏波の第２信号光を受光し、
    前記第４の光電変換部は、前記第２の光サーキュレータおよび前記第２の遅延干渉部の第２ポートから出力される前記垂直偏波の第２信号光を受光する、ことを特徴とする請求項１に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  3. 前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部の各移相要素の温度を調整することを特徴とする請求項２に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  4. 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、所定の間隔で対称に配置された第１および第２のハーフミラーと、該第１および第２のハーフミラーに対して反射面が平行となるように配置された第１および第２の全反射ミラーとを組み合わせた遅延干渉計を用いて構成され、
    前記信号光入出力部は、
    前記第１の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーに前記水平偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第１信号光のうちの一方を取り出す第１の偏波ビームスプリッタと、
    前記第２の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーに前記水平偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第２信号光のうちの一方を取り出す第２の偏波ビームスプリッタと、
    前記第１の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーに前記垂直偏波の第１信号光を与えると共に、前記第１の遅延干渉部を伝搬して前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第１信号光のうちの一方を取り出す第３の偏波ビームスプリッタと、
    前記第２の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーに前記垂直偏波の第２信号光を与えると共に、前記第２の遅延干渉部を伝搬して前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第２信号光のうちの一方を取り出す第４の偏光ビームスプリッタと、を備え、
    前記第１の光電変換部は、前記第３の偏波ビームスプリッタから出力される前記水平偏波の第１信号光、および、前記第１の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第１信号光のうちの他方を受光し、
    前記第２の光電変換部は、前記第１の偏波ビームスプリッタから出力される前記垂直偏波の第１信号光、および、前記第１の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第１信号光のうちの他方を受光し、
    前記第３の光電変換部は、前記第４の偏波ビームスプリッタから出力される前記水平偏波の第２信号光、および、前記第２の遅延干渉部の前記第２のハーフミラーから２方向に出力される前記水平偏波の第２信号光のうちの他方を受光し、
    前記第４の光電変換部は、前記第２の偏波ビームスプリッタから出力される前記垂直偏波の第２信号光、および、前記第２の遅延干渉部の前記第１のハーフミラーから２方向に出力される前記垂直偏波の第２信号光のうちの他方を受光する、ことを特徴とする請求項１に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  5. 前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部それぞれの、対向する前記ハーフミラーおよび前記全反射ミラーの間の光路長を調整することを特徴とする請求項４に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  6. 前記第１乃至第４の光電変換部のそれぞれで受光される２つの信号光の各光路長を合わせるための第１乃至第４の光路長調整部を備えたことを特徴とする請求項４に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  7. 偏波状態の異なる１組のＤＱＰＳＫ信号光が偏波多重されたＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を受信する光受信装置において、
    入力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光の偏波状態を制御する偏波コントローラと、
    前記偏波コントローラから出力されるＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を２つに分岐し、第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光および第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光を生成する分岐部と、
    前記第１のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられる第１の遅延干渉部と、
    前記第２のＤＱＰＳＫ偏波多重信号光が入力ポートに与えられる第２の遅延干渉部と、
    前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続された第１の偏波ビームスプリッタと、
    前記第１の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第２の偏波ビームスプリッタと、
    前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの一方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第３の偏波ビームスプリッタと、
    前記第２の遅延干渉部の２つの出力ポートのうちの他方に接続され、前記第１の偏波ビームスプリッタと同一方向の偏波軸を有する第４の偏波ビームスプリッタと、
    前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第１の光電変換部と、
    前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される水平偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第２の光電変換部と、
    前記第１および第２の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第３の光電変換部と、
    前記第３および第４の偏波ビームスプリッタからそれぞれ出力される垂直偏波の信号光を受光して電気信号にそれぞれ変換する第４の光電変換部と、
    前記第１乃至第４の光電変換部から出力される各電気信号を処理することにより、水平偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データおよび垂直偏波のＤＱＰＳＫ信号光を復調した受信データを再生する受信処理部と、
    前記受信処理部の処理結果に基づいて、前記第１および第２の遅延干渉部、並びに、前記偏波コントローラをフィードバック制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とするＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  8. 前記第１および第２の遅延干渉部は、それぞれ、一方のアームに光遅延要素、他方のアームに移相要素を含んだマッハツェンダ光導波路型の遅延干渉計を用いて構成され、
    前記制御部は、前記第１の遅延干渉部を伝搬した信号光および前記第２の遅延干渉部を伝搬した信号光の間の光位相差がπ／２となるように、前記第１および第２の遅延干渉部の各移相要素の温度を調整することを特徴とする請求項７に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  9. 前記制御部は、前記受信処理部における水平偏波および垂直偏波にそれぞれ対応した受信信号レベルが共に最大となるように前記偏波コントローラを制御することを特徴とする請求項７に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
  10. 前記第１乃至第４の偏波ビームスプリッタのうちの少なくとも２つを一体化したことを特徴とする請求項７に記載のＤＱＰＳＫ偏波多重方式に対応した光受信装置。
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