JP2011250373A - コヒーレント光受信装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の環境でコヒーレント光受信装置を用いた場合でも、受信するコヒーレント光を正確な信号レベルに補正できるようにコヒーレント光受信装置を調整可能なコヒーレント光受信装置の調整方法を提供する。
【解決手段】測定用光をコヒーレント光受信装置に送信する光送信装置と、そのコヒーレント光受信装置との間に、波長分散を光に与える波長分散手段を接続することにより、測定用光に波長分散を与え、光送信装置から送信される測定用光の偏波を変更し、振幅補正手段から出力される光信号の振幅を、偏波の変更処理に応じて測定することにより、その光信号の振幅の最大値を検出し、振幅の最大値が所定の値になるように、振幅補正手段を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、コヒーレント光を受信するコヒーレント光受信装置の調整方法に関する。

光コヒーレント伝送を行う際に用いられるコヒーレント光受信装置には、受信する光信号を適切な信号レベルで出力することが求められる。そのため、受信した光信号を適切に出力できるように、コヒーレント光受信装置自身を調整する方法が各種提案されている。

特許文献１には、コヒーレント型光受信器の調整方法が記載されている。特許文献１に記載された調整方法では、波形歪みのない入力信号光の振幅値（第１振幅値）を予め記憶しておき、歪みの状態にある入力信号光が入力されると、第１振幅値に一致させる方向へ入力信号光の振幅値を調整する。

なお、特許文献２には、光モジュールの伝送特性を評価する伝送特性評価システムが記載されている。特許文献２に記載されたシステムでは、入射光波長ごとに反射戻り光の光路長差を設けることが可能な擬似伝送路装置を用い、実際の伝送路が持ち得る波長分散特性を与えることで、光モジュールの伝送特性を評価する。

特開２００９−２１２９９４号公報（段落００３２〜００３５） 特開２００６−８６９５５号公報（段落００３４，００３６）

特許文献１に記載された調整方法では、波形歪みのない信号光に基づいて光受信装置の調整を行っている。しかし、実際の光伝送路では、光の波形に歪みが生ずることが一般的である。そのため、波形歪みのない信号光に基づいて光受信装置の調整を行った場合、実際の環境で使用した場合の最適ポイントとは異なる調整がされてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、実際の環境でコヒーレント光受信装置を用いた場合でも、受信するコヒーレント光を正確な信号レベルに補正できるようにコヒーレント光受信装置を調整することができるコヒーレント光受信装置の調整方法を提供することを目的とする。

本発明によるコヒーレント光受信装置の調整方法は、受信した測定用光を偏波分離し、その偏波分離された測定用光を光信号に変換する変換手段と、変換手段が変換した光信号の振幅を補正する振幅補正手段とを備えたコヒーレント光受信装置の調整方法であって、測定用光をコヒーレント光受信装置に送信する光送信装置と、そのコヒーレント光受信装置との間に、波長分散を光に与える波長分散手段を接続することにより、測定用光に波長分散を与え、光送信装置から送信される測定用光の偏波を変更し、振幅補正手段から出力される光信号の振幅を、偏波の変更処理に応じて測定することにより、その光信号の振幅の最大値を検出し、振幅の最大値が所定の値になるように、振幅補正手段を調整することを特徴とする。

本発明によれば、実際の環境でコヒーレント光受信装置を用いた場合でも、受信するコヒーレント光を正確な信号レベルに補正できるようにコヒーレント光受信装置を調整できる。

本発明の第１の実施形態におけるコヒーレント光受信装置の調整方法に用いられる装置の全体構成例を示す説明図である。 第１の実施形態で用いられる光送信装置１０の例を示す説明図である。 第１の実施形態で用いられるコヒーレント光受信装置４０の例を示す説明図である。 第１の実施形態におけるコヒーレント光受信装置４０の調整方法の例を示すフローチャートである。 振幅補正部の調整方法の例を示すフローチャートである。 波長分散手段３０を含まない全体構成の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるコヒーレント光受信装置の調整方法に用いられる装置の構成例を示す説明図である。 第２の実施形態で用いられる光送信装置１０ａの例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

実施形態１．
図１は、本発明の第１の実施形態におけるコヒーレント光受信装置の調整方法に用いられる装置の構成例を示す説明図である。本発明におけるコヒーレント光受信装置の調整方法では、光送信装置１０と、波長分散手段３０と、コヒーレント光受信装置４０とが用いられる。

光送信装置１０は、測定用信号光２０を出力する装置である。図２は、第１の実施形態で用いられる光送信装置１０の例を示す説明図である。図２に例示する光送信装置１０は、光源１１と、光位相変調器１２と、偏波コントローラ１４とを備えている。

光源１１は、振幅が一定の測定用信号光２０を出力する。

光位相変調器１２は、光源１１から出力された測定用信号光２０に変調信号１３を与えることにより、測定用信号光２０を位相変調する。光位相変調器１２が位相変調を行う方法として、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式や、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式などが挙げられる。

偏波コントローラ１４は、光位相変調器１２が出力した測定用信号光２０の偏波状態を任意に設定する。具体的には、偏波コントローラ１４は、例えば、利用者の操作に応じて、測定用信号光２０の偏波を任意の方向に変化させる。

波長分散手段３０は、光送信装置１０から受信した測定用信号光２０に波長分散を与える。具体的には、測定用信号光２０が波長分散手段３０を介して送信されることにより、測定用信号光２０に波長分散が与えられる。波長分散手段３０は、コヒーレント光を伝送する際に用いられる媒体であり、例えば、分散シフトファイバにより実現される。このように、波長分散手段３０を光送信装置１０とコヒーレント光受信装置４０の間に設けることで、測定用信号光２０を実際の伝送信号に近い、ランダムな振幅をもつ波形にすることが可能になる。そのため、実際の通信環境により近い状態でコヒーレント光受信装置を調整することが出来る。

また、図１に例示するコヒーレント光受信装置４０は、コヒーレント光検波器５０と、振幅調整手段７０ａ〜７０ｄ（以下、振幅調整手段７０と記す。）と、信号処理部８０とを備えている。コヒーレント光検波器５０は、受信した測定用信号光２０を受信信号６０ａ〜６０ｄに変換する。

振幅調整手段７０は、変換された各受信信号６０ａ〜６０ｄの振幅を調整する。振幅調整手段７０として、例えば、電気信号の増幅器が用いられる。この増幅器を調整して、電気信号の振幅値を変更することで、各受信信号６０ａ〜６０ｄの振幅を調整する。電気信号の増幅器（すなわち、振幅調整手段７０）として、例えば、利得可変アンプが挙げられるが、振幅調整手段７０は、利得可変アンプに限定されない。振幅調整手段７０は、調整した各受信信号６０ａ〜６０ｄを信号処理部８０に送信する。

信号処理部８０は、振幅調整手段７０により調整された各受信信号６０ａ〜６０ｄに対して各種処理を行うことで出力信号９０を生成し、その出力信号９０を外部の装置に出力する。

図３は、本実施形態で用いられるコヒーレント光受信装置４０の例を示す説明図である。図３に例示するコヒーレント光検波器５０は、ローカル光源５１と、９０度光ハイブリッド５３と、光受信器５４ａ〜５４ｄ（以下、光受信器５４と記す。）とを含む。また、図３に例示する信号処理部８０は、ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄ（以下、ＡＤコンバータ８１と記す。）と、デジタル信号処理回路８２とを含む。さらに、デジタル信号処理回路８２は、振幅検出部８３ａ〜８３ｄ（以下、振幅検出部８３と記す。）と、振幅補正部８４ａ〜８４ｄ（以下、振幅補正部８４と記す。）と、受信処理部８５とを含む。

ローカル光源５１は、９０度光ハイブリッド５３が受信した測定用信号光２０を干渉させるための光であるローカル光５２を９０度光ハイブリッド５３に対して出力する。

９０度光ハイブリッド５３は、受信した測定用信号光２０とローカル光５２とを干渉させて、光波を偏波分離させる。そして、９０度光ハイブリッド５３は、偏波分離させた光波を、それぞれ光受信器５４に出力する。

光受信器５４は、９０度光ハイブリッド５３から受信した光を受信信号６０ａ〜６０ｄに変換する。そして、光受信器５４は、変換した受信信号６０ａ〜６０ｄを振幅調整手段７０に出力する。

ＡＤコンバータ８１は、振幅調整手段７０によって振幅が調整された受信信号６０ａ〜６０ｄを数値化（デジタル化）する。以下、数値化された受信信号６０ａ〜６０ｄを、デジタル化された受信信号６０ａ〜６０ｄと記すこともある。そして、ＡＤコンバータ８１は、デジタル化された受信信号６０ａ〜６０ｄをデジタル信号処理回路８２に出力する。

振幅検出部８３は、デジタル化された受信信号６０ａ〜６０ｄの振幅を検出する。

振幅補正部８４は、振幅検出部８３が検出した受信信号６０ａ〜６０ｄの振幅を補正する。振幅補正部８４が振幅を調整する方法としては、デジタル信号の振幅を補正する一般的な方法が用いられる。振幅補正部８４として、例えば、乗算回路が用いられる場合、振幅補正部８４は、デジタル化された受信信号６０ａ〜６０ｄにある一定の係数を乗算することで、その振幅を補正する。そこで、振幅補正部８４が振幅を補正するために用いる各種情報を設定することにより、振幅補正部８４を調整する。例えば、上記例では、振幅補正部８４が振幅を補正する際に用いる定数を設定することにより、振幅補正部８４を調整する。

受信処理部８５は、振幅補正部８４が振幅を補正した受信信号６０ａ〜６０ｄに対する分散補償、偏波分離及び位相検波を行う。ただし、受信処理部８５が行う処理は、分散補償、偏波分離及び位相検波に限定されない。

ところで、ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄへ入力される受信信号６０ａ〜６０ｄの各入力レベル、及び、デジタル信号処理回路８２へ入力される受信信号６０ａ〜６０ｄの各入力レベルは、互いに等しい入力レベルになっている必要がある。しかし、実際には、９０度光ハイブリッド５３の特性や、製造時に発生する各ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄの特性のばらつきが原因で、受信信号６０ａ〜６０ｄ間で振幅に差がでてしまうことがある。

これを補正するため、コヒーレント光受信装置４０は、ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄへの受信信号６０ａ〜６０ｄの入力レベルを調整する振幅調整手段７０ａ〜７０ｄを備えている。同様に、コヒーレント光受信装置４０は、デジタル信号処理回路８２への受信信号６０ａ〜６０ｄの入力レベルを調整する振幅補正部８４ａ〜８４ｄをコヒーレント光受信装置４０に備えている。

次に、コヒーレント光受信装置４０の調整方法について説明する。図４は、本実施形態におけるコヒーレント光受信装置４０の調整方法の例を示すフローチャートである。図１に例示するように、図３に例示するコヒーレント光受信装置４０に、波長分散手段３０を介して、図２に例示する光送信装置１０を接続させる。このように、光送信装置１０と、コヒーレント光受信装置４０との間に、波長分散手段３０を接続することにより、測定用信号光２０に波長分散を与える（ステップＳ１）。

すなわち、光源１１から出力され、光位相変調器１２で位相が変調された測定用信号光２０は、波長分散手段３０を介してコヒーレント光受信装置４０に到達する。このとき、測定用信号光２０は、波長分散手段３０によって波長分散されることにより、実際の伝送信号に近いランダムな振幅をもつ波形になる。

そして、光送信装置１０の偏波コントローラ１４を調整しながら、ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄへの受信信号６０ａ〜６０ｄの入力レベルの最大値がどれも同じになる様に、振幅調整手段７０ａ〜７０ｄを設定する。

具体的には、偏波コントローラ１４を調整しながら、光送信装置１０から送信される測定用信号光２０の偏波を変更する（ステップＳ２）。そして、振幅調整手段７０から出力される受信信号（すなわち、ＡＤコンバータ８１へ入力される受信信号６０ａ〜６０ｄ）の振幅を、偏波の変更に応じて測定することにより、その受信信号の振幅の最大値を検出する（ステップＳ３）。その後、振幅の最大値が所定の値（具体的には、ＡＤコンバータ８１によっての最適入力レベル）になるように、振幅調整手段７０を調整する（ステップＳ４）。

例えば、図３に例示するコヒーレント光受信装置の場合、ＡＤコンバータ８１ａへ入力される受信信号６０ａに対して、あらゆる偏波状態における入力振幅をトレースし、入力振幅のピーク値を検出する。そして、ＡＤコンバータ８１ａへ入力される入力振幅のピーク値が、所定の値になるように、振幅調整手段７０ａを調整する。以下、同様の調整を、受信信号６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを受信する振幅調整手段７０ｂ，７０ｃ，７０ｄに対しても行う。

図５は、振幅補正部の調整方法の例を示すフローチャートである。ＡＤコンバータ８１から出力される受信信号の振幅を、偏波の変更に応じて測定することにより、その受信信号の振幅の最大値を検出する（ステップＳ５）。そして、振幅の最大値が所定の値（具体的は、最適レベルの受信信号がＡＤコンバータ８１に入力されたときに、ＡＤコンバータ８１から出力されると想定される値）になるように、振幅補正部８４を調整する（ステップＳ６）。

例えば、図３に例示するコヒーレント光受信装置の場合、ＡＤコンバータ８１が、調整された各受信信号６０ａ〜６０ｄをデジタル化した後、振幅補正部８１が、ＡＤコンバータ８１がＡＤ変換の際に補正しきれなかった値を調整する。具体的には、振幅調整手段７０を調整して受信信号６０ａ〜６０ｄの振幅を調整した後、さらに、ＡＤコンバータ８１ａから出力されるあらゆる偏波状態における受信信号６０ａの振幅を振幅検出部８３ａによってトレースし、そのピーク値を検出する。そして、振幅のピーク値が所定の値になるように振幅補正部８４ａを調整する。以下、同様の調整を、受信信号６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを出力する振幅補正部８４ｂ，８４ｃ，８４ｄに対しても行う。

その後、受信処理部８５は、各受信信号６０ａ〜６０ｄに対して分散補償、偏波分離、位相検波を行い、処理後の出力信号９０を外部に出力する。

以上のように、本実施形態では、上述の受信信号６０ａ〜６０ｄに対してレベル調整を行う場合、図１に例示するように光送信装置１０とコヒーレント光受信装置４０の間に波長分散手段３０を挿入する。この波長分散手段３０を挿入することにより、測定用信号光２０は、実際の伝送信号に近い、ランダムな振幅をもつ波形になる。このように、ランダムな振幅をもつ測定用信号光２０を調整に用いることにより、受信信号６０ａ〜６０ｄのレベル調整をより正確に行うことができる。

例えば、図６に例示するように、光送信装置１０とコヒーレント光受信装置４０の間に波長分散手段３０が挿入されていない状態でコヒーレント光受信装置４０の調整を行う場合、コヒーレント光受信装置４０が受信する光は、振幅一定の波形になる。このような測定用信号光を用いて受信信号のレベル調整を行っても、実際の光伝送路で使用する場合の最適ポイントとは異なる調整を行ってしまうことになり、受信感度の劣化や安定性の低下等を招いてしまうおそれがある。

しかし、本実施形態では、測定用信号光２０に波長分散手段３０によって波長分散を与えることにより、測定用信号光２０を実際の環境における光の状態に近づけることができる。そのため、実際の環境でコヒーレント光受信装置４０を用いた場合でも、受信するコヒーレント光を正確な信号レベルに補正できるようにコヒーレント光受信装置４０を調整することが可能になる。

さらに、偏波状態を変更させながら振幅調整手段７０及び振幅補正部８４を調整することで、より正確なレベル調整を行うことが可能になる。

実施形態２．
図７は、本発明の第２の実施形態におけるコヒーレント光受信装置の調整方法に用いられる装置の構成例を示す説明図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、図１と同一の符号を付し、説明を省略する。本発明におけるコヒーレント光受信装置の調整方法では、光送信装置１０ａと、波長分散手段３０と、コヒーレント光受信装置４０とが用いられる。

本実施形態で用いられる光送信装置１０ａも、測定用信号光２０を出力する装置である。図８は、本実施形態で用いられる光送信装置１０ａの例を示す説明図である。図８に例示する光送信装置１０ａは、光源１１と、光位相変調器１２ａ，１２ｂと、偏波多重器１５とを備えている。なお、図８に示す例では、光送信装置１０ａが光位相変調器を２つ備えている場合について記載されているが、光位相変調器の個数は、２つに限定されない。

光位相変調器１２ａ，１２ｂは、光源１１から出力されて２つに分岐された測定用信号光２０を受信し、受信した測定用信号光２０に、それぞれ変調信号１３ａ，１３ｂを与えることにより、測定用信号光２０を位相変調する。なお、光位相変調器１２ａ，１２ｂが測定用信号光２０を位相変調する方法は、第１の実施形態において光位相変調器１２が位相変調する方法と同様である。

偏波多重器１５は、光位相変調器１２ａ，１２ｂが出力した測定用信号光２０を偏波多重する。本実施形態では、偏波多重器１５が測定用信号光２０を偏波多重することで、複数の偏波状態を有するよう調整している。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。

次に、動作について説明する。まず、図７に例示するように、図３に例示するコヒーレント光受信装置４０に、波長分散手段３０を介して、図８に例示する光送信装置１０ａを接続させる。本実施形態では、偏波多重された測定用信号光２０が光送信装置１０ａから送信される。そして、ＡＤコンバータ８１ａ〜８１ｄへの受信信号６０ａ〜６０ｄの入力レベルの最大値がどれも同じになる様に、振幅調整手段７０ａ〜７０ｄを調整する。なお、本実施形態では、測定用信号光が偏波多重されているため、偏波コントローラ１４を調整する必要はない。以降の動作については、第１の実施形態と同様である。

以上のような方法によっても、実際の環境でコヒーレント光受信装置４０を用いた場合に、受信するコヒーレント光を正確な信号レベルに補正できるようにコヒーレント光受信装置４０を調整できる。

なお、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）受信した測定用光を偏波分離し、当該偏波分離された測定用光を光信号に変換する変換手段と、前記変換手段が変換した光信号の振幅を補正する振幅補正手段とを備えたコヒーレント光受信装置の調整方法であって、測定用光を前記コヒーレント光受信装置に送信する光送信装置と、当該コヒーレント光受信装置との間に、波長分散を光に与える波長分散手段を接続することにより、前記測定用光に波長分散を与え、前記光送信装置から送信される測定用光の偏波を変更し、前記振幅補正手段から出力される光信号の振幅を、前記偏波の変更処理に応じて測定することにより、当該光信号の振幅の最大値を検出し、前記振幅の最大値が所定の値になるように、前記振幅補正手段を調整することを特徴とするコヒーレント光受信装置の調整方法。

（付記２）振幅補正手段が補正した光信号をデジタル化して当該光信号の振幅を補正するデジタル信号補正手段が出力した光信号の振幅を、偏波の変更処理に応じて測定することにより、当該光信号の振幅の最大値を検出し、前記振幅の最大値が所定の値になるように、前記デジタル信号補正手段を調整する付記１記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。

（付記３）光送信装置から送信される測定用光の偏波を、偏波コントローラを用いて変更する付記１または付記２記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。

（付記４）光送信装置から送信される測定用光の偏波を、偏波多重器を用いて変更する付記１または付記２記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。

（付記５）光送信装置とコヒーレント光受信装置との間に、波長分散手段として分散シフトファイバを接続することにより、測定用光に波長分散を与える付記１から付記４のうちのいずれか１つに記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。

本発明は、コヒーレント光受信装置を調整する場合に好適に適用される。

１０ 光送信装置
１１ 光源
１２，１２ａ，１２ｂ 光位相変調器
１３，１３ａ，１３ｂ 変調信号
１４ 偏波コントローラ
１５ 偏波多重器
２０ 測定用信号光
３０ 波長分散手段
４０ コヒーレント光受信装置
５０ コヒーレント光検波器
５１ ローカル光源
５２ ローカル光
５３ ９０度光ハイブリッド
５４ａ〜５４ｄ 光受信器
６０ａ〜６０ｄ 受信信号
７０ａ〜７０ｄ 振幅調整手段
８０ 信号処理部
８１ａ〜８１ｄ ＡＤコンバータ
８２ デジタル信号処理回路
８３ａ〜８３ｄ 振幅検出部
８４ａ〜８４ｄ 振幅補正部
８５ 受信処理部
９０ 出力信号

Claims (5)

1. 受信した測定用光を偏波分離し、当該偏波分離された測定用光を光信号に変換する変換手段と、前記変換手段が変換した光信号の振幅を補正する振幅補正手段とを備えたコヒーレント光受信装置の調整方法であって、
   測定用光を前記コヒーレント光受信装置に送信する光送信装置と、当該コヒーレント光受信装置との間に、波長分散を光に与える波長分散手段を接続することにより、前記測定用光に波長分散を与え、
   前記光送信装置から送信される測定用光の偏波を変更し、
   前記振幅補正手段から出力される光信号の振幅を、前記偏波の変更処理に応じて測定することにより、当該光信号の振幅の最大値を検出し、
   前記振幅の最大値が所定の値になるように、前記振幅補正手段を調整する
   ことを特徴とするコヒーレント光受信装置の調整方法。
2. 振幅補正手段が補正した光信号をデジタル化して当該光信号の振幅を補正するデジタル信号補正手段が出力した光信号の振幅を、偏波の変更処理に応じて測定することにより、当該光信号の振幅の最大値を検出し、
   前記振幅の最大値が所定の値になるように、前記デジタル信号補正手段を調整する
   請求項１記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。
3. 光送信装置から送信される測定用光の偏波を、偏波コントローラを用いて変更する
   請求項１または請求項２記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。
4. 光送信装置から送信される測定用光の偏波を、偏波多重器を用いて変更する
   請求項１または請求項２記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。
5. 光送信装置とコヒーレント光受信装置との間に、波長分散手段として分散シフトファイバを接続することにより、測定用光に波長分散を与える
   請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のコヒーレント光受信装置の調整方法。

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