JP5365141B2 - 局発光の波長を制御する光受信機及び局発光制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、局発光の波長を制御する光受信機及び局発光制御方法に関する。

現在、光通信システムの装置コストを大幅に削減できると期待されている、デジタルコヒーレント光受信機の研究開発が進められている。デジタルコヒーレント光受信機では、受信した信号光と局発光を混合することで、信号が復号される。

一方、従来のヘテロダイン光受信機では、信号光と局発光を混合して得られる中間周波数（ＩＦ）信号の中心周波数を一定に保つような自動周波数制御（ＡＦＣ）が行われる。このため、ＩＦ信号の信号帯域をＡＦＣのキャプチャレンジに引き込むための自動起動方法が提案されている。

この自動起動方法では、局発光源として用いられるレーザダイオード（ＬＤ）に印加する電流又は温度を増減することで、局発光の波長スイープが行われる。
図１８は、３電極分布帰還型ＬＤの発振波長とバイアス電流の関係を示している。センター電極に供給される電流ＩＣの変化に対する発振波長変化の方が、サイド電極に供給される電流ＩＳに対する発振波長変化よりもほぼ１桁大きいので、電流ＩＣの制御により局発光の波長スイープを行うことができる。

図１９は、このようなＬＤを備えるヘテロダイン光受信機における自動起動方法のフローチャートである。光受信機は、まず、自己診断動作を行うとともに、電流ＩＣ及び温度の初期値を設定する（ステップ１１）。次に、ＩＦ信号出力のモニタリングを行い（ステップ１２）、ＩＦ信号出力の有無を判断する（ステップ１３）。

ＩＦ信号出力がない場合（ステップ１３，Ｎｏ）には、電流ＩＣが最小値であるか否かをチェックし（ステップ１４）、電流ＩＣが最小値でない場合には、電流ＩＣを所定値だけ減少させて（ステップ１５）、ステップ１２以降の制御を繰り返す。

一方、電流ＩＣが最小値である場合（ステップ１４，Ｙｅｓ）には、電流ＩＣを最小値のままにしておくとともに、温度を最大値に設定する（ステップ１６）。次に、ＩＦ信号出力をモニタリングし（ステップ１７）、ＩＦ信号出力の有無を判断する（ステップ１８）。ＩＦ信号出力がない場合（ステップ１８，Ｎｏ）には、温度が最小値であるか否かをチェックする（ステップ１９）。温度が最小値でない場合（ステップ１９，Ｎｏ）には、温度を所定値だけ減少させて（ステップ２０）、ステップ１７以降の制御を繰り返す。

一方、ステップ１９において温度が最小値である場合（ステップ１９，Ｙｅｓ）には、電流ＩＣ及び温度を最大値に設定した後（ステップ１６）、ステップ１７以降の制御を繰り返す。

ステップ１３又は１８においてＩＦ信号出力がある場合（ステップ１３又は１８，Ｙｅｓ）には、そのＩＦ信号がリアル側であるかイメージ側であるかに基づいて、信号光の周波数と局発光の周波数の高低関係を判定する（ステップ２１）。

信号光の周波数が局発光の周波数より高い場合には、そのままＡＦＣをオンにし（ステップ２２）、ＩＦ信号の出力と周波数弁別器（ＦＤ）の出力をチェックして（ステップ２３）、制御を終了する。一方、ステップ２１において信号光の周波数が局発光の周波数よ
り低い場合には、局発光の周波数を修正した後に、ステップ２２以降の制御を行う。これにより、ＩＦ信号をＡＦＣのキャプチャレンジに引き込むことができる。

図２０は、ＩＦ信号の検出可能領域を示している。ＩＦ信号はバンドパスフィルタを通過するため、その周波数がバンドパスフィルタの通過帯域３１内にある場合にのみ、ＩＦ信号を検出することができる。したがって、通過帯域３１内のＩＦ信号３３は検出されるが、自動起動方法の初期状態等において、ＩＦ信号３２又は３４のように信号帯域が通過帯域３１の外側にある場合は、検出されないことになる。
特開平５−４８５４０号公報

上述した従来の局発光の波長制御方法には、次のような問題がある。
前述したように、デジタルコヒーレント光受信機では、一般にイントラダイン方式が採用されており、受信した信号光と局発光の周波数を大まかに一致させる必要がある。周波数の差分は、例えば、数ＧＨｚ以内であることが望ましい。

受信する信号光の波長は既知の場合もあるが、未知の場合もある。光送受信機の起動時において信号光の波長が切り替わった際には、局発光の波長を信号光の波長に速やかに一致させる必要がある。

従来のヘテロダイン光受信機の自動起動方法では、ＬＤに印加する電流又は温度を単純に増減させて、短波長側から長波長側に又はその逆に波長をスイープしており、その波長可変範囲は数ｎｍ程度である。

一方、現在のＬＤの波長可変範囲はそれより広くなっており、例えば、Ｃ−ｂａｎｄ全域をカバーすることもある。このような広い波長可変範囲を実現するため、現在のＬＤの構造には様々な種類がある。ＬＤの構造によっては、短波長側から長波長側に又はその逆に単純に波長をスイープするのが最短時間の制御になるとは限らない。

本発明の課題は、受信した信号光と局発光を混合して信号を復号する光受信機において、局発光源の波長スイープに要する時間を短縮することである。

開示の光受信機は、局発光源、受信手段、信号処理手段、信号判定手段、及び局発光制御手段を備える。
局発光源は、複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する。受信手段は、受信した信号光と局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号を生成する。信号処理手段は、電気信号に基づいて受信信号を復号する。信号判定手段は、受信手段から電気信号が出力されているか否かを判定する。

局発光制御手段は、複数の波長設定パラメータに対して決められたパラメータ制御順序に従ってそれらの波長設定パラメータを変更することで、局発光源から出力される局発光の波長を制御する。そして、受信手段から電気信号が出力されていると判定されると、局発光の波長制御を停止する。

局発光源は、局発光を受信手段に出力し、受信手段は、信号光と局発光から生成された電気信号を信号処理手段及び信号判定手段に出力する。信号判定手段は、受信手段から電気信号が出力されているか否かの判定結果を局発光制御手段に出力する。局発光制御手段は、信号判定手段の判定結果に応じて、パラメータ制御順序に従って複数の波長設定パラ
メータを変更し、局発光の波長を制御する。

開示の局発光源装置は、局発光源及び局発光制御手段を備える。
局発光源は、複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する。局発光制御手段は、複数の波長設定パラメータに対して決められたパラメータ制御順序に従ってそれらの波長設定パラメータを変更することで、局発光源から出力される局発光の波長を制御する。そして、受信した信号光と局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号が生成されていると判定されると、局発光の波長制御を停止する。

開示の光受信機又は局発光源装置によれば、決められたパラメータ制御順序に従って複数の波長設定パラメータを変更することで、短波長側から長波長側に又はその逆に単純に波長をスイープする場合に比べて、波長スイープに要する時間を短縮することができる。

以下、図面を参照しながら、最良の実施形態を詳細に説明する。
実施形態の光受信機は、局発光源を制御する制御部の内部又は外部に、ＬＤの構造に応じて最短時間で局発光の波長可変範囲全域をスイープできるような、パラメータ制御順序の情報を保持する。このパラメータ制御順序に従って、局発光源の波長設定パラメータを変更することで、速やかな波長スイープが実現される。

局発光源の波長設定パラメータとしては、例えば、電流、温度、複数のＬＤから１つのＬＤを選択する選択信号等が用いられる。
図１は、単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の第１の構成例を示している。図１の光受信機は、光送信機１０１とともに光通信装置内に設けられ、コヒーレント受信部１０２、クロック生成部１０３、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１０４、１０５、デジタル信号処理部１０６、及び局発光源１０７を備える。

コヒーレント受信部１０２は、信号光のコヒーレント受信を行う。具体的には、伝送路から入力される信号光と局発光源１０７から出力される局発光を混合し、互いに直交する２つの位相成分を抽出する。そして、それらの位相成分を光電変換により電気信号に変換して、同期信号Ｉ及び直交信号ＱをＡＤＣ１０４及び１０５にそれぞれ出力する。同期信号Ｉ及び直交信号Ｑの直流成分は、交流（ＡＣ）結合によりカットされる。

ＡＤＣ１０４及び１０５は、クロック生成部１０３から出力されるサンプリングクロック信号ＣＬＫに同期して、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをサンプリングし、デジタル化された同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをそれぞれデジタル信号処理部１０６に出力する。デジタル信号処理部１０６は、ＡＤＣ１０４及び１０５から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを用いて、歪み補償のための波形等化、復号等の信号処理を行い、データ信号を出力する。

図１の光受信機は、局発光制御部１０８、信号光検出部１０９、信号光判定部１１０、モニタ信号検出部１１１、及びモニタ信号判定部１１２をさらに備える。信号光検出部１０９は、コヒーレント受信部１０２に入力される信号光を検出し、信号光判定部１１０は、検出された信号光のレベルを判定する。このとき、信号光検出部１０９は、信号光を光電変換により電気信号に変換して、信号光判定部１１０に出力する。

モニタ信号検出部１１１は、ＡＤＣ１０４及び１０５から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをモニタ信号として検出し、モニタ信号判定部１１２は、検出されたモニタ信号のレベルを判定する。

局発光制御部１０８は、局発光源１０７の波長可変範囲を最短時間でスイープ可能なパラメータ制御順序を、テーブル、リスト構造等の形式で保持する。そして、光送信機１０１から出力される送信信号光の波長と、信号光判定部１１０及びモニタ信号判定部１１２から出力される判定結果とを用いて、パラメータ制御順序に従って局発光源１０７の波長スイープを行う。

図２は、単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の第２の構成例を示している。図２の光受信機は、図１の光受信機のモニタ信号検出部１１１をモニタ信号検出部２０１に置き換えた構成を有する。モニタ信号検出部２０１は、ＡＤＣ１０４及び１０５から出力される信号の代わりに、ＡＤＣ１０４及び１０５に入力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをモニタ信号として検出する。

図３は、図１の光受信機における波長制御の例を示すフローチャートである。図２の光受信機における波長制御についても同様である。
局発光制御部１０８は、まず、局発光の波長を初期値に設定する（ステップ３０１）。この例では、光送信機１０１から出力される送信信号光の波長が初期値として用いられる。そして、光受信機は、設定された波長の局発光を用いて、信号光のコヒーレント受信を行う。

次に、信号光検出部１０９は、コヒーレント受信部１０２に入力される信号光を検出し（ステップ３０２）、信号光判定部１１０は、信号光のレベルを閾値と比較する（ステップ３０３）。信号光のレベルが閾値より小さければ（ステップ３０３，Ｎｏ）、局発光制御部１０８は、アラーム処理を行う。

一方、信号光のレベルが閾値以上であれば（ステップ３０３，Ｙｅｓ）、モニタ信号検出部１１１は、ＡＤＣ１０４及び１０５から出力されるモニタ信号を検出する（ステップ３０４）。そして、モニタ信号判定部１１２は、モニタ信号のレベルを閾値と比較する（ステップ３０５）。

ステップ３０５では、モニタ信号のレベルとして、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑのうち少なくとも一方を反映した値が用いられる。例えば、同期信号Ｉ又は直交信号Ｑのいずれか一方のレベルを用いてもよく、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑのパワー、又はパワーの平方根を用いてもよい。

モニタ信号のレベルが閾値より小さければ（ステップ３０５，Ｎｏ）、局発光制御部１０８は、パラメータ制御順序に従って局発光源１０７の波長設定パラメータを変更し、局発光の波長を次の波長に設定する（ステップ３０７）。そして、光受信機は、ステップ３０４以降の制御を繰り返し、モニタ信号のレベルが閾値以上になれば（ステップ３０５，Ｙｅｓ）、波長制御を終了する。

このような波長制御によれば、コヒーレント受信部１０２に信号光が入力されていることを確認した上で、最短時間のパラメータ制御順序に従って局発光の波長を変更しながらモニタ信号の有無がモニタされる。そして、局発光の波長が信号光の波長と概ね一致してモニタ信号が検出された時点で、局発光の波長スイープが停止される。したがって、光受信機は、速やかに信号光のコヒーレント受信を開始することができる。

また、光送信機１０１から出力される送信信号光の波長を初期値として用いれば、受信した信号光の波長が送信信号光の波長と一致している場合には、局発光の波長変更が不要になる。この場合、光受信機は、直ちにコヒーレント受信を開始することができる。

図４は、単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の第３の構成例を示している。図４の光受信機は、図１の光受信機の信号光検出部１０９を信号光検出部４０１に置き換えた構成を有する。信号光検出部４０１は、コヒーレント受信部１０２に入力される信号光の代わりに、コヒーレント受信部１０２から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを検出する。

図５は、単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の第４の構成例を示している。図５の光受信機は、図２の光受信機の信号光検出部１０９を信号光検出部４０１に置き換えた構成を有する。

図６は、図４の光受信機における波長制御の例を示すフローチャートである。図５の光受信機における波長制御についても同様である。
図６のステップ６０１及び６０６〜６０９の制御は、図３のステップ３０１及び３０４〜６０７の制御と同様である。

ステップ６０１において局発光の波長が初期値に設定されると、局発光制御部１０８は、局発光の出力を停止し（ステップ６０２）、信号光のみがコヒーレント受信部１０２に入力されるようにする。

次に、信号光検出部４０１は、コヒーレント受信部１０２から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを検出し（ステップ６０３）、信号光判定部１１０は、検出された信号のレベルを閾値と比較する（ステップ６０４）。

ステップ６０４では、信号のレベルとして、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑのうち少なくとも一方を反映した値が用いられる。例えば、同期信号Ｉ又は直交信号Ｑのいずれか一方のレベルを用いてもよく、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑのパワー、又はパワーの平方根を用いてもよい。

信号のレベルが閾値より小さければ（ステップ６０４，Ｎｏ）、局発光制御部１０８は、アラーム処理を行う。
一方、信号のレベルが閾値以上であれば（ステップ６０４，Ｙｅｓ）、局発光の出力を再開し（ステップ６０５）、局発光がコヒーレント受信部１０２に入力されるようにする。そして、ステップ６０６以降の制御を行う。

図１、図２、図４、及び図５の光受信機では、局発光制御部１０８の内部にパラメータ制御順序が保持されているが、この情報を局発光制御部１０８の外部に保持してもよい。
図７は、局発光源１０７の波長設定パラメータの例を示している。この例では、広い波長可変範囲を得るために、温度と印加電流の２つのパラメータを用いて局発光源１０７の波長を制御する。

最短時間で波長スイープを行うためには、切り替え時間が長い制御と短い制御のループ関係を考慮に入れる必要がある。図７の例では、温度調節及び電流調節の切り替え時間は、それぞれ１秒及び１０ｍｓであり、温度調節及び電流調節の切り替えステップ数はともに５ステップである。この場合、以下の２通りのパラメータ制御順序が考えられる。

（ａ）外側の制御ループで温度を変更し、内側の制御ループで電流を変更する。
この場合、設定された各温度において電流がスイープされるため、温度及び電流のすべての組み合わせをスイープするのに要する時間は、次式のように算出される。
１０［ｍｓ］×５×５＋４×１［ｓ］＝４．２５［ｓ］

（ｂ）外側の制御ループで電流を変更し、内側の制御ループで温度を変更する。
この場合、設定された各電流値において温度がスイープされるため、温度及び電流のすべての組み合わせをスイープするのに要する時間は、次式のように算出される。
１［ｓ］×５×５＋４×１０［ｍｓ］＝２５．０４［ｓ］
したがって、波長スイープを最短時間で行えるパラメータ制御順序は、（ａ）の方である。

また、複数のＬＤから１つのＬＤを選択する選択信号が、別の波長設定パラメータとして追加される場合も考えられる。一般に、複数の波長可変パラメータが用いられる場合には、それぞれのパラメータのスイープ時間を比較して、最もスイープ時間が短いパラメータを最も内側の制御ループで変更し、スイープ時間が長くなるほどより外側の制御ループで変更することが望ましい。このようなパラメータ制御順序により複数の波長設定パラメータのそれぞれの制御ループを特定することで、最短時間で波長可変範囲をスイープすることが可能になる。

図８及び図９は、局発光の周波数とモニタ信号の関係を示している。図８に示すように、信号光の周波数ｆ_sig と局発光の周波数ｆ_LOが概ね一致している場合、ｆ_sig とｆ_LOの差分Δｆ（＝｜ｆ_LO−ｆ_sig ｜）は小さくなる。

コヒーレント受信後の電気信号の周波数はΔｆに一致し、この電気信号は、通常、アンチエイリアシングフィルタのような低域通過フィルタを通して出力される。したがって、周波数Δｆが低域通過フィルタの通過帯域８０１内にあれば、何らかのモニタ信号８０２が検出される。

一方、図９に示すように、信号光の周波数ｆ_sig と局発光の周波数ｆ_LOが大きく離れている場合は、Δｆが大きくなる。この場合、コヒーレント受信後の電気信号の周波数Δｆが低域通過フィルタの通過帯域８０１の外側になるので、モニタ信号は検出されない。

例えば、５０ＧＨｚ間隔で局発光の周波数をスイープする場合を考える。Integratable
Tunable Laser Assembly（ＩＴＬＡ）に準拠しているＬＤを使用すれば、ｆ_sig とｆ_LOが５０ＧＨｚ間隔という単位で一致しているとき、周波数の差分Δｆは最大でも５ＧＨｚである。この場合は、コヒーレント受信後に何らかのモニタ信号が得られる。

一方、ｆ_sig とｆ_LOが一致していなければ、最小でも４０ＧＨｚのビート光が光電変換部に入射する。このビート光は、コヒーレント受信部１０２内の光電変換部又は低域通過フィルタにより除去されるので、モニタ信号は得られない。

したがって、コヒーレント受信後の電気信号をモニタすることにより、信号光の周波数（波長）と局発光の周波数（波長）が一致しているか否かを判定することができる。
次に、受信する信号光が波長分割多重（ＷＤＭ）方式の光信号である場合の局発光、信号光、及びモニタ信号の周波数の関係について考察する。局発光の周波数可変範囲が非常に広い場合、ＷＤＭ信号の周波数間隔をｆ_WDM とし、信号のシンボルレートをＢとすると、モニタ信号の周波数Δｆは、次の条件を満たす必要がある。

Δｆ＜ｆ_WDM ／２ かつ Δｆ＜Ｂ

ただし、符号分割多重方式を用いた場合のように、信号のシンボルレートと信号スペクトルが一致しない場合は、この条件を満たす必要はない。

次に、上述した波長制御の誤作動を防止する実施形態について説明する。
図１０は、第１の誤作動の例を示している。図１０において、波長スイープにおける周波数設定順序は、ｆ１、ｆ２、ｆ３の順序（ｆ１＜ｆ３＜ｆ２）とする。ｆ１からｆ２に波長スイープするとき、局発光源１０７がオンのままｆ_sig の近傍を通過すると、モニタ信号が検出される。しかし、目標値はｆ２に設定されているので、波長スイープはｆ２で停止する。この場合、コヒーレント受信のための正しい周波数はｆ３なので、誤作動となる。

図１１は、第２の誤作動の例を示している。ｆ_sig とは異なる周波数におけるAmplified Spontaneous Emission（ＡＳＥ）成分１１０１のレベルが高い場合、信号光とＡＳＥ成分１１０１の干渉により発生するモニタ信号が、モニタ信号の閾値を超えてしまう場合がある。この場合、局発光源１０７の周波数が正しく設定されず、誤作動となる。

そこで、このような誤作動を防止するために、以下のような誤作動防止方法を採用することができる。
（１）モニタ信号判定部１１２に、閾値判定を行わない待ち時間を設ける。待ち時間としては、例えば、１回の波長切り替えに要する時間以上の長さの時間を設定すればよい。これにより、図１０においてｆ１からｆ２への波長スイープ中に閾値判定が行われ、波長スイープがｆ２で停止することが回避される。
（２）デジタル信号処理部１０６より後段に設けられたOptical Transport Network（ＯＴＮ）フレーマ部や、デジタル信号処理部１０６内に設けられた信号品質モニタからのアラーム信号等の復号情報を用いて、データ信号が正しく復号されているか否かを判定する。そして、データ信号が正しく復号されていない場合には再度波長スイープを開始する。これにより、図１０及び図１１のような誤作動が防止される。
誤作動防止方法（１）又は（２）のいずれか一方を用いてもよく、両方を併用してもよい。

図１２は、図３の波長制御に対して誤作動防止方法（１）を適用した例を示すフローチャートである。
図１２のステップ１２０１〜１２０４及び１２０６〜１２０８の制御は、図３のステップ３０１〜３０４及び３０５〜３０７の制御と同様である。
ステップ１２０４においてモニタ信号が検出されると、モニタ信号判定部１１２は、一定時間経過するのを待ち合わせた後に（ステップ１２０５）、モニタ信号のレベルを閾値と比較する（ステップ１２０６）。
図６の波長制御に対して誤作動防止方法（１）を適用する場合は、ステップ６０６とステップ６０７の間で、ステップ１２０５と同様の時間待ちを行えばよい。

図１３は、図３の波長制御に対して誤作動防止方法（２）を適用した例を示すフローチャートである。
図１３のステップ１３０１〜１３０７の制御は、図３のステップ３０１〜３０７の制御と同様である。
ステップ１３０５においてモニタ信号のレベルが閾値以上であれば（ステップ１３０５，Ｙｅｓ）、局発光制御部１０８は、ＯＴＮフレーマ又は信号品質モニタからの復号情報を用いて、信号が正しく復号されているか否かを判定する（ステップ１３０８）。

復号情報としては、例えば、復号されたデータ信号の平均値及び分散等の統計値、ビット誤り率（ＢＥＲ）、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）等が用いられる。また、統計値、ＢＥ
Ｒ、ＯＳＮＲ等に基づいて復号結果の可否を判定した判定値を、復号情報として用いてもよい。

信号が正しく復号されていなければ（ステップ１３０８，Ｎｏ）、ステップ１３０８以降の制御を繰り返し、信号が正しく復号されていれば（ステップ１３０８，Ｙｅｓ）、波長制御を終了する。
図６の波長制御に対して誤作動防止方法（２）を適用する場合は、ステップ６０７の後で、ステップ１３０８と同様の復号判定を行えばよい。

図１４は、偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の第１の構成例を示している。図１４の光受信機は、光送信機１４０１とともに光通信装置内に設けられ、コヒーレント受信部１４０２、クロック生成部１４０３、ＡＤＣ１４０４〜１４０７、デジタル信号処理部１４０８、及び局発光源１４０９を備える。

コヒーレント受信部１４０２には、２つの偏波成分を含む信号光と局発光が入力され、信号光のコヒーレント受信が行われる。このとき、コヒーレント受信部１４０２は、２つの偏波の各々について、伝送路から入力される信号光と局発光源１４０９から出力される局発光を混合し、互いに直交する２つの位相成分を抽出する。そして、それらの位相成分を光電変換により電気信号に変換して、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを出力する。

一方の偏波から得られた同期信号Ｉ及び直交信号Ｑは、ＡＤＣ１４０４及び１４０５にそれぞれ出力され、他方の偏波から得られた同期信号Ｉ及び直交信号Ｑは、ＡＤＣ１４０６及び１４０７にそれぞれ出力される。同期信号Ｉ及び直交信号Ｑの直流成分は、ＡＣ結合によりカットされる。

ＡＤＣ１４０４〜１４０７の各々は、クロック生成部１４０３から出力されるサンプリングクロック信号ＣＬＫに同期して、同期信号Ｉ又は直交信号Ｑをサンプリングし、デジタル化された同期信号Ｉ又は直交信号Ｑをデジタル信号処理部１４０８に出力する。デジタル信号処理部１４０８は、ＡＤＣ１４０４〜１４０７から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを用いて、歪み補償のための波形等化、復号等の信号処理を行い、データ信号を出力する。

図１４の光受信機は、局発光制御部１４１０、信号光検出部１４１１、信号光判定部１４１２、モニタ信号検出部１４１３、及びモニタ信号判定部１４１４をさらに備える。信号光検出部１４１１は、コヒーレント受信部１４０２に入力される信号光を検出し、信号光判定部１４１２は、検出された信号光のレベルを判定する。

モニタ信号検出部１４１３は、ＡＤＣ１４０４〜１４０７から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをモニタ信号として検出し、モニタ信号判定部１４１４は、検出されたモニタ信号のレベルを判定する。

局発光制御部１４１０は、局発光源１４０９の波長可変範囲を最短時間でスイープ可能なパラメータ制御順序を、テーブル、リスト構造等の形式で保持する。そして、光送信機１４０１から出力される送信信号光の波長と、信号光判定部１４１２及びモニタ信号判定部１４１４から出力される判定結果とを用いて、パラメータ制御順序に従って局発光源１４０９の波長スイープを行う。

図１５は、偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の第２の構成例を示している。図１５の光受信機は、図１４の光受信機のモニタ信号検出部１４１３をモニタ信号検出部１５０１に置き換えた構成を有する。モニタ信号検出部１５０１は、ＡＤＣ１４０４〜１４０７から出力される信号の代わりに、ＡＤＣ１４０４〜１４０７に入力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをモニタ信号として検出する。
図１４及び図１５の光受信機においては、例えば、図３に示したような波長制御が行われる。また、図１２及び図１３に示したような波長制御を行うことも可能である。

図１６は、偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の第３の構成例を示している。図１６の光受信機は、図１４の光受信機の信号光検出部１４１１を信号光検出部１６０１に置き換えた構成を有する。信号光検出部１６０１は、コヒーレント受信部１４０２に入力される信号光の代わりに、コヒーレント受信部１４０２から出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを検出する。

図１７は、偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の第４の構成例を示している。図１７の光受信機は、図１５の光受信機の信号光検出部１４１１を信号光検出部１６０１に置き換えた構成を有する。

図１５及び図１７の光受信機においては、例えば、図６に示したような波長制御が行われる。また、図１２及び図１３に示したような波長制御を行うことも可能である。
図１４〜図１７の光受信機では、局発光制御部１４１０の内部にパラメータ制御順序が保持されているが、この情報を局発光制御部１４１０の外部に保持してもよい。

以上説明した各々の波長制御方法は、単一偏波デジタルコヒーレント光受信機及び偏波多重デジタルコヒーレント光受信機のみならず、信号光と局発光を混合して受信信号を復号する他の光受信機に対しても適用することができる。

開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。

以上、図１から図１７までを参照しながら説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する局発光源と、
受信した信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号を生成する受信手段と、
前記電気信号に基づいて受信信号を復号する信号処理手段と、
前記受信手段から前記電気信号が出力されているか否かを判定する信号判定手段と、
前記複数の波長設定パラメータに対して決められたパラメータ制御順序に従って該複数の波長設定パラメータを変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御し、前記受信手段から前記電気信号が出力されていると判定されると、該局発光の波長制御を停止する局発光制御手段と
を備えることを特徴とする光受信機。
（付記２）前記パラメータ制御順序は、前記複数の波長設定パラメータのそれぞれの制御ループを特定する順序であり、最もスイープ時間が短いパラメータを最も内側の制御ループで変更し、スイープ時間が長くなるほどより外側の制御ループで変更することを示す順序であることを特徴とする付記１記載の光受信機。
（付記３）前記パラメータ制御順序は、前記局発光源の波長可変範囲を最短時間でスイープ可能な順序であることを特徴とする付記１記載の光受信機。
（付記４）前記複数の波長設定パラメータは、前記局発光源の温度及び電流であり、前記パラメータ制御順序は、外側の制御ループで温度を変更し、内側の制御ループで電流を変更することを示す順序であることを特徴とする付記１記載の光受信機。
（付記５）前記信号判定手段は、前記受信手段から前記電気信号が出力されてから一定時間経過した後に、該受信手段から該電気信号が出力されているか否かを判定することを特徴とする付記１、２、３、又は４記載の光受信機。
（付記６）前記局発光制御手段は、前記受信手段から前記電気信号が出力されており、かつ、前記信号処理手段により前記受信信号が正しく復号されている場合に、前記局発光の波長制御を停止し、前記受信手段から前記電気信号が出力されており、かつ、前記信号処理手段により前記受信信号が正しく復号されていない場合には、前記局発光の波長制御を継続することを特徴とする付記１、２、３、又は４記載の光受信機。
（付記７）前記受信手段に前記信号光が入力されているか否かを判定する信号光判定手段をさらに備え、前記局発光制御手段は、前記受信手段に前記信号光が入力されていると判定されたとき、前記局発光の波長制御を行うことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の光受信機。
（付記８）前記受信手段は、前記信号光と前記局発光を混合して得られる光から互いに直交する２つの位相成分を抽出し、抽出された２つの位相成分から光電変換により同期信号及び直交信号を生成し、前記信号判定手段は、前記受信手段から該同期信号及び該直交信号のうち少なくとも一方が出力されているか否かを判定することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の光受信機。
（付記９）前記受信手段は、第１及び第２の偏波を含む信号光と該第１及び第２の偏波を含む局発光を偏波毎に混合して得られる光から互いに直交する２つの位相成分を抽出し、第１の偏波の混合により抽出された２つの位相成分から光電変換により第１の同期信号及び第１の直交信号を生成し、第２の偏波の混合により抽出された２つの位相成分から光電変換により第２の同期信号及び第２の直交信号を生成し、前記信号判定手段は、前記受信手段から該第１の同期信号、該第１の直交信号、該第２の同期信号、及び該第２の直交信号のうち少なくとも１つが出力されているか否かを判定することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の光受信機。
（付記１０）複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する局発光源と、
前記複数の波長設定パラメータに対して決められたパラメータ制御順序に従って該複数の波長設定パラメータを変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御し、受信した信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号が生成されていると判定されると、該局発光の波長制御を停止する局発光制御手段と
を備えることを特徴とする局発光源装置。
（付記１１）複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を生成するステップと、
信号光を受信するステップと、
受信した信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号を生成するステップと、
前記複数の波長設定パラメータに対して決められたパラメータ制御順序に従って該複数の波長設定パラメータを変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御するステップと、
前記電気信号が生成されているか否かを判定するステップと、
前記電気信号が生成されていると判定すると、前記局発光の波長制御を停止するステップと
を備えることを特徴とする局発光制御方法。

第１の単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第２の単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第１の波長制御のフローチャートである。 第３の単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第４の単一偏波デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第２の波長制御のフローチャートである。 局発光源の波長設定パラメータの例を示す図である。 信号光の周波数と局発光の周波数が概ね一致している場合を示す図である。 信号光の周波数と局発光の周波数が大きく離れている場合を示す図である。 第１の誤作動を示す図である。 第２の誤作動を示す図である。 第１の誤作動防止方法を適用した波長制御のフローチャートである。 第２の誤作動防止方法を適用した波長制御のフローチャートである。 第１の偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第２の偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第３の偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 第４の偏波多重デジタルコヒーレント光受信機の構成図である。 ＬＤの発振波長とバイアス電流の関係を示す図である。 従来のヘテロダイン光受信機における自動起動方法のフローチャートである。 ＩＦ信号の検出可能領域を示す図である。

符号の説明

３１、８０１ 通過帯域
３２、３３、３４ ＩＦ信号
１０１、１４０１ 光送信機
１０２、１４０２ コヒーレント受信部
１０３、１４０３ クロック生成部
１０４、１０５、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７ ＡＤＣ
１０６、１４０８ デジタル信号処理部
１０７、１４０９ 局発光源
１０８、１４１０ 局発光制御部
１０９、４０１、１４１１、１６０１ 信号光検出部
１１０、１４１２ 信号光判定部
１１１、２０１、１４１３、１５０１ モニタ信号検出部
１１２、１４１４ モニタ信号判定部
８０２ モニタ信号
１１０１ ＡＳＥ成分

Claims (6)

1. 複数のレーザダイオードを含み、複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する局発光源と、
   受信した信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号を生成する受信手段と、
   前記電気信号に基づいて受信信号を復号する信号処理手段と、
   前記受信手段に前記信号光が入力されているか否かを判定する信号光判定手段と、
   前記受信手段から前記電気信号が出力されているか否かを判定する信号判定手段と、
   前記受信手段に前記信号光が入力されていると判定されたとき、前記複数の波長設定パラメータのそれぞれの制御ループを特定するパラメータ制御順序に従って、該複数の波長設定パラメータのうちスイープ時間が短い第１のパラメータを第１の制御ループで変更し、スイープ時間が該第１のパラメータよりも長い第２のパラメータを該第１の制御ループより外側の第２の制御ループで変更し、スイープ時間が該第２のパラメータよりも長い第３のパラメータを該第２の制御ループより外側の第３の制御ループで変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御し、前記受信手段から前記電気信号が出力されていると判定されると、該局発光の波長制御を停止する局発光制御手段と
   を備えることを特徴とする光受信機。
2. 前記パラメータ制御順序は、前記局発光源の波長可変範囲を最短時間でスイープ可能な順序であることを特徴とする請求項１記載の光受信機。
3. 前記信号判定手段は、前記受信手段から前記電気信号が出力されてから一定時間経過した後に、該受信手段から該電気信号が出力されているか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の光受信機。
4. 前記局発光制御手段は、前記受信手段から前記電気信号が出力されており、かつ、前記信号処理手段により前記受信信号が正しく復号されている場合に、前記局発光の波長制御を停止し、前記受信手段から前記電気信号が出力されており、かつ、前記信号処理手段により前記受信信号が正しく復号されていない場合には、前記局発光の波長制御を継続することを特徴とする請求項１又は２記載の光受信機。
5. 複数のレーザダイオードを含み、複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力する局発光源と、
   信号光が受信されていると判定されると、前記複数の波長設定パラメータのそれぞれの制御ループを特定するパラメータ制御順序に従って、該複数の波長設定パラメータのうちスイープ時間が短い第１のパラメータを第１の制御ループで変更し、スイープ時間が該第１のパラメータよりも長い第２のパラメータを該第１の制御ループより外側の第２の制御ループで変更し、スイープ時間が該第２のパラメータよりも長い第３のパラメータを該第２の制御ループより外側の第３の制御ループで変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御し、該信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号が生成されていると判定されると、該局発光の波長制御を停止する局発光制御手段と
   を備えることを特徴とする局発光源装置。
6. 複数のレーザダイオードを含む局発光源から、複数の波長設定パラメータに基づいて決定される波長の局発光を出力するステップと、
   信号光を受信するステップと、
   受信した信号光と前記局発光を混合して得られる光から光電変換により電気信号を生成するステップと、
   前記信号光が受信されているか否かを判定するステップと、
   前記信号光が受信されていると判定すると、前記複数の波長設定パラメータのそれぞれの制御ループを特定するパラメータ制御順序に従って、該複数の波長設定パラメータのうちスイープ時間が短い第１のパラメータを第１の制御ループで変更し、スイープ時間が該第１のパラメータよりも長い第２のパラメータを該第１の制御ループより外側の第２の制御ループで変更し、スイープ時間が該第２のパラメータよりも長い第３のパラメータを該第２の制御ループより外側の第３の制御ループで変更することで、前記局発光源から出力される前記局発光の波長を制御するステップと、
   前記電気信号が生成されているか否かを判定するステップと、
   前記電気信号が生成されていると判定すると、前記局発光の波長制御を停止するステップと
   を備えることを特徴とする局発光制御方法。