JP2010080665A

JP2010080665A - 光受信装置および光受信方法

Info

Publication number: JP2010080665A
Application number: JP2008247123A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shibuya; 真渋谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】大きなビット分解能を必要とせず、しかも、受信信号光を正確に数値化することができる光受信装置および光受信方法を提供する。
【解決手段】光受信器７ａ〜７ｄが受信信号光を第１の電気信号に変換する。自動利得制御アンプ１１ａ〜１１ｄが光受信器７ａ〜７ｄから出力される第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換してＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄへ出力すると共に、増幅時の増幅係数１４ａ〜１４ｄを出力する。ＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄが第２の電気信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理回路１６がＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄの出力を増幅係数１４ａ〜１４ｄによって第１の電気信号に比例するレベルに変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ伝送システムに係り、特に、コヒーレント受信方式を用いた光受信装置および光受信方法に関する。

デジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置１の構成および動作を図３および図４を参照して説明する。
図３において、受信した信号光２は偏光ビームスプリッタ３ａによって２つの直交する偏光成分に分離される。ローカル光源からのローカル光４も、同様に、偏光ビームスプリッタ３ｂによって２つの直交する偏光成分に分離される。直交偏光成分に分けられた信号光とローカル光は９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂに入力される。９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂで混合された信号光とローカル光は、光受信器７ａ〜７ｄに入力され、そのビート成分が受信信号１０ａ〜１０ｄとして出力される。この受信信号１０ａ〜１０ｄはＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄに入力され、これらのＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄにおいてデジタル信号に変換され、数値化された受信信号１５ａ〜１５ｄとしてデジタル信号処理回路１６に入力される。デジタル信号処理回路１６は受信信号１５ａ〜１５ｄの信号処理を行い、その結果を出力信号１７として出力する。
なお、本発明に係わる先行技術文献として次の文献が知られている。
特開２００１−１６８７４８号公報特公平０７−１０４５３９号公報特表２００６−５２４４６２号公報特表２００７−５１３５５８号公報

図４は上述した光受信装置１における各部の信号波形を示したものである。この図に示すように、デジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置１においては、光受信器７ａ、７ｂから出力された受信信号１０ａ、１０ｂ（図４（ａ）、（ｃ）参照）は、そのままＡＤコンバータ１３ａ、１３ｂに入力され、数値化された受信信号１５ａ、１５ｂに変換される（図４（ｂ）、（ｄ）参照）。この結果、信号１０ｂ（図４（ｃ））のように振幅の小さい受信信号を正確に数値化するには、ＡＤコンバータ１３ｂに非常に大きなビット分解が必要になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は大きなビット分解能を必要とせず、しかも、受信信号光を正確に数値化することができる光受信装置および光受信方法を提供することにある。

本発明は、受信信号光を光受信器によって第１の電気信号に変換し、次いでＡＤコンバータによってデジタル信号に変換する光受信装置において、前記光受信器から出力される第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換して前記ＡＤコンバータへ出力すると共に、増幅時の増幅係数を出力する自動利得制御アンプと、前記ＡＤコンバータの出力を前記増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換するデジタル信号処理回路とを設けたことを特徴とする光受信装置である。

また、本発明は、受信信号光を直交する２つの偏光成分に分離する第１の偏光ビームスプリッタと、ローカル光源からのローカル光を直交する２つの偏光成分に分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１、第２の偏光ビームスプリッタからの光を混合する第１、第２の９０度光ハイブリッドと、前記第１、第２の９０度光ハイブリッドの出力を第１の電気信号に変換する光受信器と、前記光受信器から出力される前記第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換して出力すると共に、増幅時の増幅係数を出力する自動利得制御アンプと、前記第２の電気信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力を前記増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換するデジタル信号処理回路とを具備することを特徴とする光受信装置である。

また、本発明は、受信信号光を第１の電気信号に変換し、次いでデジタル信号に変換する光受信方法において、前記第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換し、該第２の電気信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を前記増幅時の増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換することを特徴とする光受信方法である。

本発明によれば、ＡＤコンバータに入力する電気信号レベルが一定であり、小レベルの信号も大きく拡大されて入力されるので、ＡＤコンバータが必要とするビット分解能を小さく抑えることができる効果がある。一般的にＡＤコンバータはビット分解能が大きくなるに従って指数級数的に回路規模が大きくなり、その分、高価格になり、また、動作速度に制限が生じる。
また、本発明によれば、信号光レベルに関わりなくＡＤコンバータに入力する電気信号レベルが一定であるので、信号光レベルが変動した場合でも安定した信号受信を行うことができる効果がある。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による光受信装置２１の構成を示すブロック図であり、この図に示す光受信装置２１は、いわゆるデジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置である。

図１において、符号２は信号光、4はローカル光源からのローカル光であり、信号光２は偏光ビームスプリッタ３ａへ加えられ、ローカル光４は偏光ビームスプリッタ３ｂへ加えられる。偏光ビームスプリッタ３ａは信号光２を直交する２つの偏光成分に分離し、９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂへ出力する。偏光ビームスプリッタ３ｂはローカル光４を直交する２つの偏光成分に分離し、９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂへ出力する。９０度光ハイブリッド６ａは入力された信号光およびローカル光の偏光成分を混合し、それによって得られるビート成分を光受信器７ａ、７ｂへ出力する。同様に、９０度光ハイブリッド６ｂは入力された信号光およびローカル光の偏光成分を混合し、それによって得られるビート成分を光受信器７ｃ、７ｄへ出力する。光受信器７ａは入力された光信号を電気信号１０ａに変換し、自動利得制御アンプ１１ａへ出力する。同様に、光受信器７ｂ〜７ｄはそれぞれ、入力された光信号を電気信号１０ｂ〜１０ｄに変換し、自動利得制御アンプ１１ｂ〜１１ｄへ出力する。

自動利得制御アンプ１１ａは、光受信器７ａから出力された電気信号を、出力振幅が予め決められた一定値Ａになるように増幅し、信号１２ａとしてＡＤコンバータ１３ａへ出力し、また、増幅の際の利得制御信号を数値化し、増幅係数１４ａとしてデジタル信号処理回路１６へ出力する。同様に、自動利得制御アンプ１１ｂ〜１１ｄは、光受信器７ｂ〜７ｄから出力された電気信号をそれぞれ、出力振幅が上記一定値Ａになるように増幅し、信号１２ｂ〜１２ｄとしてＡＤコンバータ１３ｂ〜１３ｄへ出力し、また、増幅の際の利得制御信号を数値化し、増幅係数１４ｂ〜１４ｄとしてデジタル信号処理回路１６へ出力する。ＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄは、入力された信号１２ａ〜１２ｄをデジタル信号に変換し、数値化された受信信号１５ａ〜１５ｄとしてデジタル信号処理回路１６へ出力する。デジタル信号処理回路１６は受信信号１５ａ〜１５ｄをそれぞれ、増幅係数１４ａ〜１４ｄを用いて信号１０ａ〜１０ｄに比例するレベルに変換し、変換後の信号について所定の処理を行い、その結果を出力信号１７として出力する。

次に、上述した光受信装置の動作を説明する。
受信信号光２は偏光ビームスプリッタ３ａによって２つの直交する偏光成分に分離され、９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂへ入力される。また、ローカル光源からのローカル光４は、偏光ビームスプリッタ３ｂによって２つの直交する偏光成分に分離され、９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂへ入力される。９０度光ハイブリッド６ａ、６ｂはそれぞれ入力された信号光およびローカル光を混合し、それによって得られるビート成分を光受信器７ａ〜７ｄへ出力する。光受信器７ａ〜７ｄはそれぞれ、入力された光信号を電気信号１０ａ〜１０ｄに変換し、自動利得制御アンプ１１ａ〜１１ｄへ出力する。

自動利得制御アンプ１１ａ〜１１ｄは、それぞれの出力振幅が互いに一定値Ａになるように増幅し、信号１２ａ〜１２ｄとしてＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄへ出力し、また、増幅の際の利得制御信号を数値化し、増幅係数１４ａ〜１４ｄとしてデジタル信号処理回路16へ出力する。ＡＤコンバータ１３ａ〜１３ｄは、入力された信号１２ａ〜１２ｄをデジタル信号に変換し、数値化された受信信号１５ａ〜１５ｄとしてデジタル信号処理回路１６へ出力する。デジタル信号処理回路１６は受信信号１５ａ〜１５ｄを、増幅係数１４ａ〜１４ｄを用いて信号１０ａ〜１０ｄに比例するレベルに変換し、変換後の信号について所定の処理を行い、その結果を出力信号１７として出力する。

図２は、図１に示す光受信装置１の各部における信号波形を示す。但し、図２においては、４つある信号系統のうち２つのみをピックアップして記述している。
図２において、光受信器７ａ、７ｂから出力される受信信号１０ａ、１０ｂ（図２（ａ）、（ｅ））の振幅は、信号光２の偏光状態に依存し、様々な値をとる。また、この振幅は時間によって変動する。光受信装置１では、この光受信器７ａ、７ｂから出力された受信信号１０ａ、１０ｂの振幅を、図２（ｂ）、（ｆ）に示されるように、自動利得制御アンプ１１ａ、１１ｂによってＡＤコンバータに入力するのに適した一定の値に変換する。ＡＤコンバータ１３ａ、１３ｂでは、この受信信号１２ａ、１２ｂを数値データに変換し、数値化された受信信号１５ａ、１５ｂ（図２（ｃ）、（ｇ））として出力する。図2では受信信号１５ａ、１５ｂを模式化して記述しているが、実際の受信信号１５ａ、１５ｂはビット列である。この数値化された受信信号１５ａ、１５ｂは、デジタル信号処理回路１６において、自動利得制御アンプ１１ａ、１１ｂから通知される増幅係数１４ａ、１４ｂによって補正され、図２（ｄ）、（ｈ）に示されるように元の振幅に変換される。この元の振幅に変換され数値化された受信信号について所定の信号処理が行われる。

本発明は、主としてデジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置に適用される。

本発明の一実施形態による光受信装置の構成を示すブロック図である。同光受信装置の各部の波形を示す波形図である。従来の光受信装置の構成例を示すブロック図である。図３に示す光受信装置の各部の波形を示す波形図である。

符号の説明

３ａ、３ｂ…偏光ビームスプリッタ
６ａ、６ｂ…９０度光ハイブリッド
７ａ〜７ｃ…光受信器
１１ａ〜１１ｄ…自動利得制御アンプ
１３ａ〜１３ｄ…ＡＤコンバータ
１６…デジタル信号処理回路

Claims

受信信号光を光受信器によって第１の電気信号に変換し、次いでＡＤコンバータによってデジタル信号に変換する光受信装置において、
前記光受信器から出力される第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換して前記ＡＤコンバータへ出力すると共に、増幅時の増幅係数を出力する自動利得制御アンプと、
前記ＡＤコンバータの出力を前記増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換するデジタル信号処理回路と、
を設けたことを特徴とする光受信装置。
受信信号光を直交する２つの偏光成分に分離する第１の偏光ビームスプリッタと、
ローカル光源からのローカル光を直交する２つの偏光成分に分離する第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第１、第２の偏光ビームスプリッタからの光を混合する第１、第２の９０度光ハイブリッドと、
前記第１、第２の９０度光ハイブリッドの出力を第１の電気信号に変換する光受信器と、
前記光受信器から出力される前記第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換して出力すると共に、増幅時の増幅係数を出力する自動利得制御アンプと、
前記第２の電気信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータの出力を前記増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換するデジタル信号処理回路と、
を具備することを特徴とする光受信装置。
受信信号光を第１の電気信号に変換し、次いでデジタル信号に変換する光受信方法において、
前記第１の電気信号を増幅して一定レベルの第２の電気信号に変換し、該第２の電気信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を前記増幅時の増幅係数によって前記第１の電気信号に比例するレベルに変換することを特徴とする光受信方法。