JP5938007B2

JP5938007B2 - Optical receiving apparatus and optical receiving method

Info

Publication number: JP5938007B2
Application number: JP2013109296A
Authority: JP
Inventors: 遼胡間; 藤原　正満; 正満藤原; 慎金子; 木村　俊二; 俊二木村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: JP2014230162A

Description

本発明は、ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）における局側の終端装置であるＯＬＴ（ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）に備わる装置及び光受信方法に関し、特にコヒーレント検波方式を用いた光受信装置及び光受信方法に関するものである。 The present invention relates to a device and an optical reception method provided in an OLT (Optical Line Terminal) which is a terminal device on the station side in a PON (Passive Optical Network), and particularly to an optical reception device and an optical reception method using a coherent detection method. is there.

近年、光アクセスネットワークにおける伝送容量の大容量化、省エネ化及び経済化の要求が高まる中、それを実現する手段として、ＰＯＮの研究が進められている。ＰＯＮとは、光受動素子による光合分岐器を用いて１個の局側装置及び伝送路の一部を複数ユーザで共有することにより、経済化を図る光通信システムである。ＰＯＮでは、局側の終端装置であるＯＬＴと加入者側の終端装置である各ＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）間の距離がそれぞれ異なるため、ＯＮＵ−ＯＬＴ間での光損失が経路によって異なる。また、送信機出力にも個体によってばらつきが存在するため、結果としてＯＬＴの受信する光信号の信号レベルの強度は大きく変動する。同時に、上り伝送においては、例えば時分割で信号を多重するＴＤＭ−ＰＯＮを用いる場合、いずれかのＯＮＵが送信している時間と、どのＯＮＵも送信していない時間とが生じるため、間欠的に入射するバースト信号となる。以上の事より、ＯＬＴの光受信部では、強度の異なるバースト信号を受信する広いダイナミックレンジが要求される。 In recent years, as demands for increasing transmission capacity, energy saving, and economy in optical access networks have increased, research on PON has been promoted as a means for realizing it. The PON is an optical communication system that achieves economy by sharing one station side device and a part of a transmission line with a plurality of users by using an optical multiplexer / demultiplexer using an optical passive element. In the PON, since the distance between the OLT that is the terminal device on the station side and each ONU (Optical Network Unit) that is the terminal device on the subscriber side is different, the optical loss between the ONU and the OLT differs depending on the path. In addition, since the transmitter output also varies depending on the individual, as a result, the intensity of the signal level of the optical signal received by the OLT varies greatly. At the same time, in the case of using TDM-PON that multiplexes signals in a time division manner, for example, when an ONU is transmitting time and when no ONU is transmitting, there occurs intermittently. The incident burst signal. From the above, the OLT optical receiver is required to have a wide dynamic range for receiving burst signals having different intensities.

現在、近年のデジタルコヒーレント通信技術の急速な発展に伴い、広域化によるさらなる経済化を実現する構成として、コヒーレント検波方式をアクセスネットワークに適用する機運が再度高まり、様々な報告がなされている。従来のアクセスネットワークでは、搬送波の光の強度を線形に変化させ、情報を重畳する方式である、強度変調直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）が用いられている。コヒーレント検波方式は、送信する光信号に、発振光線幅の狭いコヒーレント光を用い、局部発振光との混合光を検波する事により、位相雑音等の各種雑音の影響を低減し、搬送波の振幅や位相に情報を重畳する事が可能となる。これにより、多値での位相、振幅変調が可能となる。また、近年発展の著しい超高速デジタル信号処理技術を取り入れる事による実現可能性の高まりは、コヒーレント検波方式のアクセスネットワークへの適用機運を高め、将来ネットワークにおける高速化を実現するものとして、期待がされている。同時にコヒーレント検波方式では、光信号を局部発振光により増幅する事で、受信機感度が向上される。以上の事から、ネットワークの広域化および長延化の実現も期待されるものである。上記の方式は、前述のＩＭ−ＤＤ方式に対して構成が複雑となり、機器単体でのコストは増大するが、広域化および長延化によるＯＰＥＸの削減効果は上記の問題を補って余りのあるものであると考えられる。 Currently, with the rapid development of digital coherent communication technology in recent years, as a configuration that realizes further economy by widening the area, the momentum to apply the coherent detection method to the access network has increased again, and various reports have been made. In a conventional access network, an intensity modulation direct detection method (IM-DD method), which is a method of linearly changing the intensity of light of a carrier wave and superimposing information, is used. The coherent detection method uses coherent light with a narrow oscillation beam width for the optical signal to be transmitted, detects the mixed light with the local oscillation light, reduces the effects of various noises such as phase noise, It is possible to superimpose information on the phase. As a result, multi-level phase and amplitude modulation becomes possible. In addition, the increase in feasibility by incorporating ultra-high-speed digital signal processing technology, which has been remarkably developed in recent years, is expected to increase the speed of application to coherent detection access networks and to realize higher speeds in future networks. ing. At the same time, in the coherent detection method, the receiver sensitivity is improved by amplifying the optical signal with the local oscillation light. From the above, it is expected that the network will be widened and extended. The above system is more complicated in configuration than the IM-DD system described above, and the cost of a single device increases. However, the effect of reducing OPEX by widening and extending the length is sufficient to compensate for the above problem. It is thought that.

しかしながら、アクセスネットワークでの適用に際して、以下の点が課題となる。
前述の通り、ＰＯＮにおいては、強度の異なるバースト信号を局側装置の光受信部で受信することとなる。この光信号の強度差に起因し、信号の量子化時に、設定した閾値に対する各信号の標本値が相対的に異なり、検出誤差となる。 However, the following points become problems when applied in an access network.
As described above, in the PON, burst signals having different intensities are received by the optical receiving unit of the station side device. Due to the difference in the intensity of the optical signal, when the signal is quantized, the sample value of each signal with respect to the set threshold value is relatively different, resulting in a detection error.

現在の、強度変調かつ直接検波を用いるＰＯＮにおける光受信器では、例えば非特許文献１に挙げられるように、フォトダイオードによって光／電気変換された電流信号を、差動増幅器であるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）を用いて電圧信号に変換および増幅し、その後リミッタアンプを用いて受信した信号レベルに応じて増幅率を制御し、出力信号を一定レベルとなるよう波形整形を行う事で前述の課題を解決している。また、非特許文献２に記載のように、光受信器の前段に、信号レベルの検出器および半導体光増幅器（ＳＯＡ）を設置し、検知した信号レベルに応じて増幅器の増幅率を変化させる事で、フォトダイオードに入射する光信号を一定レベルに制御する手法も提案されている。 In a current optical receiver in a PON using intensity modulation and direct detection, for example, as described in Non-Patent Document 1, a current signal optically / electrically converted by a photodiode is converted into a transimpedance amplifier (differential amplifier). TIA) is used to convert and amplify it into a voltage signal, and then the limiter amplifier is used to control the amplification factor according to the received signal level, and to shape the output signal so that the output signal becomes a constant level. It has been solved. In addition, as described in Non-Patent Document 2, a signal level detector and a semiconductor optical amplifier (SOA) are installed in front of the optical receiver, and the amplification factor of the amplifier is changed according to the detected signal level. Therefore, a method for controlling the optical signal incident on the photodiode to a constant level has been proposed.

非特許文献１においては電気段において、非特許文献２においては光段において信号レベルを一定に保つ制御を行うものであり、変調速度やＰＯＮ構成などにより、適用される方式は異なる事が考えられる。しかしながら、コヒーレント検波方式をアクセスネットワークにおいて適用する際においては、受信感度の向上により、従来の方式と比較し、より低い信号レベルの光信号がコヒーレント光受信器に入射する為、非特許文献１に記載されるような電気段において波形整形を行う形式では、トランスインピーダンスアンプおよびリミッタアンプに対し、広いダイナミックレンジと増幅率の線形性が要求される。その為、実現は難しく、非特許文献２に記載されるような光段において一定レベル制御を行う方式が望まれる。 In Non-Patent Document 1, control is performed to keep the signal level constant in the electric stage in Non-Patent Document 2, and in the optical stage, and the applied system may be different depending on the modulation speed, the PON configuration, and the like. . However, when the coherent detection method is applied in an access network, an optical signal having a lower signal level is incident on the coherent optical receiver as compared with the conventional method due to an improvement in reception sensitivity. In the form of waveform shaping in the electrical stage as described, a wide dynamic range and linearity of amplification factor are required for the transimpedance amplifier and limiter amplifier. Therefore, realization is difficult, and a system that performs constant level control in the optical stage as described in Non-Patent Document 2 is desired.

コヒーレント検波方式を用いる場合において、光段の一定レベル制御機能を実現する方式には、非特許文献２に記載される、光信号の信号レベルを検出し、ＡＬＣ（ＡｕｔｏＬｅｖｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）機能を備える光増幅器により、コヒーレント光受信器に入射する光信号のレベル差を低減する手法と、コヒーレント光受信器に入射する局部発振光の入力レベルを制御し、受信信号のレベル差を低減する手法と、が考えられる。いずれの方法においても、コヒーレント光受信器のダイナミックレンジを向上するものであり、強度差のあるバースト信号の受信を可能とする。以上の技術を適用する事により、ＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化の実現が期待される。 In the case of using a coherent detection method, a method for realizing a constant level control function of an optical stage is described in Non-Patent Document 2, in which a signal level of an optical signal is detected and an ALC (Auto Level Control) function is provided. A method of reducing the level difference of the optical signal incident on the coherent optical receiver with an amplifier and a method of controlling the input level of the local oscillation light incident on the coherent optical receiver to reduce the level difference of the received signal. Conceivable. In either method, the dynamic range of the coherent optical receiver is improved, and burst signals having intensity differences can be received. By applying the above technology, it is expected that the access network will be economicalized by widening and extending the length of the PON.

中村誠，楳田洋太郎，遠藤潤，赤津祐史，“ＰＯＮ用バースト伝送対応光受信回路技術” ＮＴＴ技術ジャーナル２００６年７月Makoto Nakamura, Yotaro Hamada, Jun Endo, Yuji Akatsu, “Optical Receiver Circuit Technology for Burst Transmission for PON” NTT Technical Journal, July 2006 ＢｅｎｎＣ．Ｔｈｏｍｓｅｎ，ＢｅｎｊａｍｉｎＪ．Ｐｕｔｔｍａｎ，ＰｏｌｉｎａＢａｙｖｅｌ “Ｏｐｔｉｃａｌｌｙｅｑｕａｌｉｚｅｄ１０Ｇｂ／ｓＮＲＺｄｉｇｉｔａｌｂｕｒｓｔ−ｍｏｄｅｒｅｃｅｉｖｅｒｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ” ２３Ｊｕｌｙ２００７／ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．１５／ＯＰＴＩＣＳＥＸＰＲＥＳＳBenn C.I. Thomsen, Benjamin J. et al. Putman, Polina Bayvel “Optically qualified 10 Gb / s NRZ digital burst-mode receiver for dynamic optical networks” 23 July 2007 / vol. 15, no. 15 / OPTICS EXPRESS ＫａｚｕｒｏＫｉｋｕｃｈｉ，ＳａｔｏｓｈｉＴｓｕｋａｍｏｔｏ，“ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＤｉｇｉｔａｌＣｏｈｅｒｅｎｔＲｅｃｅｉｖｅｒ”，ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．２６，Ｎｏ．１３，２００８Kazuro Kikuchi, Satoshi Tsukamoto, “Evaluation of Sensitivity of the Digital Coherent Receiver”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY. 26, no. 13, 2008

ＯＬＴの備えるコヒーレント光受信器に対する局部発振光の入力レベルを可変光減衰器によって制御する事で、コヒーレント光受信器にて受信する光信号のレベル差を軽減する光受信装置において、各ＯＮＵの送信する光信号の信号レベルを検出する信号レベル検出器には、非常に低い信号レベルの光信号が入射する事が考えられる。この場合において、信号レベル検出部の最小受光感度限界により、光受信装置のダイナミックレンジが制限される事が想定される。 Transmission of each ONU in an optical receiver that reduces the level difference of optical signals received by the coherent optical receiver by controlling the input level of the local oscillation light to the coherent optical receiver included in the OLT by a variable optical attenuator. It is conceivable that an optical signal having a very low signal level is incident on the signal level detector that detects the signal level of the optical signal. In this case, it is assumed that the dynamic range of the optical receiver is limited by the minimum light receiving sensitivity limit of the signal level detector.

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、コヒーレント光受信器に対する局部発振光の入力レベルを可変光減衰器によって制御する事でコヒーレント光受信器にて受信する光信号のレベル差を軽減する光受信装置において、信号レベル検出器の最小受光感度限界によってダイナミックレンジが制限されることを防ぐ光受信装置及び光受信方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the level difference between optical signals received by a coherent optical receiver by controlling the input level of local oscillation light to the coherent optical receiver by a variable optical attenuator. An object of the present invention is to provide an optical receiving apparatus and an optical receiving method that prevent a dynamic range from being limited by a minimum light receiving sensitivity limit of a signal level detector.

本願発明の光受信装置は、
間欠的に入射するバースト状の光信号を予め定められた増幅率で増幅する光増幅器と、
前記光増幅器の増幅した前記光信号を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された光信号の一方を、コヒーレント検波方式を用いて電気信号に変換するコヒーレント光受信器と、
前記コヒーレント光受信器において利用される局部発振光を、前記コヒーレント光受信器へ供給する局部発振光源と、
前記光分岐器で分岐された光信号の他方を用いて、前記コヒーレント光受信器に入力される光信号の信号レベルを検出する信号レベル検出器と、
前記コヒーレント光受信器の受信電流が一定になるように、前記信号レベル検出器の検出する信号レベルに応じて前記局部発振光を減衰させる可変光減衰器と、
を備える。 The optical receiver of the present invention is
An optical amplifier that amplifies a burst-like optical signal incident intermittently at a predetermined amplification rate;
An optical branching device for branching the optical signal amplified by the optical amplifier;
A coherent optical receiver that converts one of the optical signals branched by the optical splitter into an electrical signal using a coherent detection method;
A local oscillation light source for supplying local oscillation light used in the coherent optical receiver to the coherent optical receiver;
A signal level detector for detecting a signal level of an optical signal input to the coherent optical receiver using the other of the optical signals branched by the optical splitter;
A variable optical attenuator that attenuates the local oscillation light in accordance with a signal level detected by the signal level detector so that a reception current of the coherent optical receiver becomes constant;
Is provided.

本願発明の光受信装置では、前記光増幅器は、前記信号レベル検出器に入力される光信号の信号レベルが予め定められた一定範囲内になるような増幅率で、前記光信号を増幅してもよい。 In the optical receiver of the present invention, the optical amplifier amplifies the optical signal at an amplification factor such that the signal level of the optical signal input to the signal level detector is within a predetermined range. Also good.

本願発明の光受信装置では、前記光増幅器は、一定の増幅率で増幅する利得クランプ型光増幅器であってもよい。 In the optical receiver of the present invention, the optical amplifier may be a gain clamp type optical amplifier that amplifies at a constant amplification factor.

本願発明の光受信装置では、前記光増幅器は、ポンプ光を用いて前記光信号を増幅する光ファイバ増幅器であって、予め定められた閾値を超える信号レベルの光信号が入力されると、前記ポンプ光の光レベルを予め定められた光レベルに増大させてもよい。 In the optical receiver of the present invention, the optical amplifier is an optical fiber amplifier that amplifies the optical signal using pump light, and when an optical signal having a signal level exceeding a predetermined threshold is input, The light level of the pump light may be increased to a predetermined light level.

本願発明の光受信方法は、
間欠的に入射するバースト状の光信号を予め定められた増幅率で増幅する光増幅手順と、
前記光増幅手順で増幅した光信号の信号レベルを検出し、コヒーレント検波方式を用いて電気信号に変換するコヒーレント光受信器の受信電流が一定になるように、光信号の信号レベルに応じて局部発振光を減衰させる光レベル調整手順と、
前記光レベル調整手順で減衰させた局部発振光を前記コヒーレント光受信器に入射し、前記光増幅手順で増幅した光信号を、前記コヒーレント光受信器を用いて電気信号に変換する光受信手順と、
を順に有する。 The optical receiving method of the present invention is:
An optical amplification procedure for amplifying intermittently incident bursty optical signals at a predetermined amplification rate;
The signal level of the optical signal amplified by the optical amplification procedure is detected, and the reception current of the coherent optical receiver that converts it into an electrical signal using a coherent detection method is constant according to the signal level of the optical signal. Light level adjustment procedure to attenuate the oscillation light,
An optical reception procedure in which the local oscillation light attenuated by the optical level adjustment procedure is incident on the coherent optical receiver, and the optical signal amplified by the optical amplification procedure is converted into an electric signal using the coherent optical receiver; ,
In order.

本願発明の光受信方法では、前記光増幅手順において、信号レベル検出器に入力される光信号の信号レベルが予め定められた一定範囲内になるような増幅率で、光信号を増幅してもよい。 In the optical reception method of the present invention, even in the optical amplification procedure, even if the optical signal is amplified at an amplification factor such that the signal level of the optical signal input to the signal level detector is within a predetermined range. Good.

本願発明の光受信方法では、前記光増幅手順において、一定の増幅率で増幅する利得クランプ型光増幅器を用いて、光信号を増幅してもよい。 In the optical receiving method of the present invention, in the optical amplification procedure, an optical signal may be amplified using a gain clamp type optical amplifier that amplifies at a constant amplification factor.

本願発明の光受信方法では、前記光増幅手順において、ポンプ光を用いて光信号を増幅する光ファイバ増幅器を用いて光信号を増幅し、光信号が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ポンプ光の光レベルを予め定められた光レベルに増大させてもよい。 In the optical receiving method of the present invention, in the optical amplification procedure, when the optical signal is amplified using an optical fiber amplifier that amplifies the optical signal using pump light, and the optical signal exceeds a predetermined threshold, The light level of the pump light may be increased to a predetermined light level.

本発明によれば、信号レベル検出器へ入力する信号レベルを光増幅器が調整し、可変光減衰器がコヒーレント光受信器の受信電流を一定にするため、信号レベル検出器の最小受光感度限界によってダイナミックレンジが制限されることを防ぐことができる。これにより、本発明は、信号レベル検出器の受光感度の向上による、高感度のバースト対応一定レベル制御機能を有する光受信装置を実現し、ＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化を実現することができる。 According to the present invention, since the optical amplifier adjusts the signal level input to the signal level detector and the variable optical attenuator makes the reception current of the coherent optical receiver constant, the signal level detector has a minimum light receiving sensitivity limit. It is possible to prevent the dynamic range from being limited. As a result, the present invention realizes an optical receiving apparatus having a high-sensitivity burst-corresponding constant level control function by improving the light receiving sensitivity of the signal level detector, and making the access network economical by widening and extending the length of the PON. Can be realized.

本発明の第１の実施形態に係る光受信装置の一例を示す。An example of the optical receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention is shown. コヒーレント光受信器の一例を示す。An example of a coherent optical receiver is shown. ＯＮＵの送信する光フレーム信号の構成の一例を示す。An example of the structure of the optical frame signal which ONU transmits is shown. 信号レベル検出器における検出感度の説明図である。It is explanatory drawing of the detection sensitivity in a signal level detector. 第１の実施形態に係る光受信装置の動作の一例を示す。An example of operation | movement of the optical receiver which concerns on 1st Embodiment is shown. 本発明の第２の実施形態に係る光受信装置の一例を示す。An example of the optical receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown. ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣの構成の一例を示す。An example of the configuration of the ALC optical amplifier 11 _ALC is shown. ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣの制御例を示す。ALC optical amplifier 11 A control example of _ALC is shown. 第２の実施形態に係る光受信装置の動作の一例を示す。An example of operation | movement of the optical receiver which concerns on 2nd Embodiment is shown. 本発明の第３の実施形態に係る光増幅器の構成の一例を示す。An example of the structure of the optical amplifier which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is shown. 本発明の第４の実施形態に係る光増幅器の構成の一例を示す。An example of the structure of the optical amplifier which concerns on the 4th Embodiment of this invention is shown.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

＜第一の実施形態＞
コヒーレント検波方式の特徴としては、前述のように受信器感度が非常に高い事が挙げられる。この時、ショット雑音限界等の高受信器感度の実現には、局部発振光を非常に高いパワーレベルで入力する必要がある。しかしながら、機器構成や、コヒーレント光受信器の過負荷限界の影響などにより、局部発振光のパワーレベルに制限が存在する場合においては、十分な受信感度が得られない場合がある。このような場合において、コヒーレント光受信器に入力する光信号を前置増幅器により増幅する事は、コヒーレント受信感度を向上させる有効な手法である（非特許文献３）。 <First embodiment>
A characteristic of the coherent detection method is that the receiver sensitivity is very high as described above. At this time, in order to realize a high receiver sensitivity such as a shot noise limit, it is necessary to input local oscillation light at a very high power level. However, sufficient reception sensitivity may not be obtained when there is a limit on the power level of the local oscillation light due to the equipment configuration or the influence of the overload limit of the coherent optical receiver. In such a case, amplifying an optical signal input to the coherent optical receiver with a preamplifier is an effective method for improving coherent reception sensitivity (Non-patent Document 3).

本発明の第１の実施形態を図１に示す。本発明に係る光受信装置９１は、アクセスネットワークにおける局側装置であるＯＬＴにおける光信号受信部として機能する。本発明の光受信装置９１は、ＯＮＵから送信された光信号をコヒーレント受信するための構成を備える。例えば、本発明の光受信装置９１は、コヒーレント光受信器１２と、局部発振光源１３と、を備える。局部発振光源１３は、コヒーレント受信器１２に入力する局部発振光を出力する。コヒーレント光受信器１２は、局部発振光を用いて、光信号をコヒーレント受信する。 A first embodiment of the present invention is shown in FIG. The optical receiving device 91 according to the present invention functions as an optical signal receiving unit in an OLT that is a station side device in an access network. The optical receiver 91 of the present invention has a configuration for coherently receiving an optical signal transmitted from an ONU. For example, the optical receiver 91 of the present invention includes a coherent optical receiver 12 and a local oscillation light source 13. The local oscillation light source 13 outputs local oscillation light that is input to the coherent receiver 12. The coherent optical receiver 12 receives an optical signal coherently using local oscillation light.

本発明の光受信装置９１は、さらに、コヒーレント光受信器１２で受信する光信号の強度を一定レベルに制御するための構成を備える。例えば、本発明の光受信装置９１は、ＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣと、光分岐器１４と、信号レベル検出器１５と、レベル測定器１６と、局部発振光制御回路１７と、可変光減衰器１８と、を備える。 The optical receiver 91 of the present invention further includes a configuration for controlling the intensity of the optical signal received by the coherent optical receiver 12 to a certain level. For example, the optical receiver 91 of the present invention includes an AGC optical amplifier 11 _AGC , an optical splitter 14, a signal level detector 15, a level measuring device 16, a local oscillation light control circuit 17, and a variable optical attenuator 18. And comprising.

ＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣは、ＯＮＵから送信されたバースト状の上り信号の光信号を、予め定められた増幅率で増幅する。バースト状の光信号は、例えば、先頭にプリアンブルが載せられた光フレーム信号である。
光分岐器１４は、ＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣからの光信号を２分岐する。分岐された一方がコヒーレント光受信器１２に入力され、分岐された他方が信号レベル検出器１５に入力される。
信号レベル検出器１５は、光分岐器１４からの光信号の光強度を検出する。
レベル測定器１６は、信号レベル検出器１５の検出した光強度に応じた信号レベルを測定する。
可変光減衰器１８は、局部発振光源１３からの局部発振光の光強度を減衰させる。
局部発振光制御回路１７は、レベル測定器１６の測定した信号レベルに応じて、可変光減衰器１８の局部発振光の減衰量を変化させる。 AGC optical amplifier 11 The _AGC amplifies the burst-like upstream optical signal transmitted from the ONU with a predetermined amplification factor. The burst optical signal is, for example, an optical frame signal with a preamble on top.
The optical splitter 14 splits the optical signal from the AGC optical amplifier 11 _AGC into two. One of the branches is input to the coherent optical receiver 12, and the other of the branches is input to the signal level detector 15.
The signal level detector 15 detects the light intensity of the optical signal from the optical splitter 14.
The level measuring device 16 measures a signal level corresponding to the light intensity detected by the signal level detector 15.
The variable optical attenuator 18 attenuates the light intensity of the local oscillation light from the local oscillation light source 13.
The local oscillation light control circuit 17 changes the attenuation amount of the local oscillation light of the variable optical attenuator 18 according to the signal level measured by the level measuring device 16.

本構成においては、信号レベル検出器１５として、例えばＰＩＮ−ＰＤ又はＡＰＤといった光検出手段を用いることができる。光分岐器１４の構成としては、例えば、Ｎ：１の非対称カプラが用いる事ができる。また、信号レベルを測定するための高感度受信手段として、コヒーレント光受信器１２の前段にＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣを備える。このＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣは、本光受信装置９１の想定する光信号の入力レベルの範囲内においては、一定の増幅率を持つものである。 In this configuration, as the signal level detector 15, for example, a light detection means such as PIN-PD or APD can be used. As the configuration of the optical branching device 14, for example, an N: 1 asymmetric coupler can be used. In addition, an AGC optical amplifier 11 _AGC is provided in the preceding stage of the coherent optical receiver 12 as a highly sensitive receiving means for measuring the signal level. The AGC optical amplifier 11 _AGC has a constant amplification factor within the range of the optical signal input level assumed by the optical receiver 91.

本発明に係る光受信方法は、光増幅手順と、光レベル調整手順と、コヒーレント光受信手順と、を順に有する。
光増幅手順では、コヒーレント光受信器１２の前段に接続されたＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣが、バースト状の光信号を予め定められた増幅率で増幅する。
光レベル調整手順では、コヒーレント光受信器１２の受信電流が一定になるように、光信号の信号レベルに応じて局部発振光を減衰させる。例えば、局部発振光制御回路１７は、コヒーレント光受信器１２に入射する光の強度を一定レベルに制御する。
コヒーレント光受信手順では、光レベル調整手順で減衰させた局部発振光をコヒーレント光受信器１２に入射し、光増幅手順で増幅した光信号を、コヒーレント光受信器１２を用いて電気信号に変換する。 The optical reception method according to the present invention includes an optical amplification procedure, an optical level adjustment procedure, and a coherent optical reception procedure in this order.
In the optical amplification procedure, the AGC optical amplifier 11 _AGC connected to the preceding stage of the coherent optical receiver 12 amplifies the burst optical signal with a predetermined amplification factor.
In the optical level adjustment procedure, the local oscillation light is attenuated according to the signal level of the optical signal so that the reception current of the coherent optical receiver 12 becomes constant. For example, the local oscillation light control circuit 17 controls the intensity of light incident on the coherent optical receiver 12 to a certain level.
In the coherent light reception procedure, the local oscillation light attenuated by the light level adjustment procedure is incident on the coherent light receiver 12, and the optical signal amplified by the light amplification procedure is converted into an electrical signal using the coherent light receiver 12. .

本発明は、光レベル調整手順において、コヒーレント光受信器１２に入射する光の強度を一定レベルに制御する。これにより、本発明は、コヒーレント検波方式をアクセスネットワークに適用する際において問題となる、上り信号における信号強度のバラつきにより生じる誤検出を軽減することができる。 The present invention controls the intensity of light incident on the coherent optical receiver 12 to a constant level in the light level adjustment procedure. As a result, the present invention can reduce false detection caused by variations in signal strength in upstream signals, which is a problem when the coherent detection method is applied to an access network.

（局部発振光レベル制御）
コヒーレント光受信器１２は、例えば、図２に記載の偏波ダイバーシティコヒーレント受信器を用いることができる。偏波ダイバーシティコヒーレント受信器は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１Ｓと、ビームスプリッタ（ＢＳ）２１Ｌと、９０度光ハイブリッド２２Ｘ及び２２Ｙと、バランス型光検出器２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ、２３_ＹＱと、を備える。 (Local oscillation light level control)
As the coherent optical receiver 12, for example, the polarization diversity coherent receiver shown in FIG. 2 can be used. The polarization diversity coherent receiver includes a polarization beam splitter (PBS) 21S, a beam splitter (BS) 21L, 90-degree optical hybrids 22X and 22Y, and balanced photodetectors 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI , 23 _YQ. And comprising.

ＰＢＳ２１Ｓは、光信号Ｐ_ＳのＸ偏波およびＹ偏波を分離し、Ｘ偏波を９０度光ハイブリッド２２Ｘに出力し、Ｙ偏波を９０度光ハイブリッド２２Ｙに出力する。ＢＳ２１Ｌは、局部発振光を９０度光ハイブリッド２２Ｘ及び２２Ｙに分岐する。９０度光ハイブリッド２２Ｘ及び２２Ｙは、光信号の位相を分離する。バランス型光検出器２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ、２３_ＹＱは、それぞれ、Ｘ偏波のＩ軸成分、Ｘ偏波のＱ軸成分、Ｙ偏波のＩ軸成分、Ｙ偏波のＱ軸成分を受信する。これにより、コヒーレント光受信器１２の感度は光信号の偏波状態によらない。 PBS21S is the X polarization and the Y polarization of the optical signal _{P S} is separated and outputs the X polarization to the 90-degree optical hybrid 22X, and outputs the Y polarization 90 degree optical hybrid 22Y. The BS 21L branches the local oscillation light into 90-degree optical hybrids 22X and 22Y. The 90-degree optical hybrids 22X and 22Y separate the phases of the optical signals. The balanced photodetectors 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI , and 23 _YQ are the X-polarized I-axis component, the X-polarized Q-axis component, the Y-polarized I-axis component, and the Y-polarized Q-axis, respectively. Receive the component. Thereby, the sensitivity of the coherent optical receiver 12 does not depend on the polarization state of the optical signal.

ここで、コヒーレント光受信器１２に入力する光信号の信号レベルをＰ_ｓとし、また、局部発振光の入力レベルをＰ_Ｌｏとすると、各バランス型光検出器２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ、２３_ＹＱで検出される受信電流は以下の式であらわされる。

式中において、αはＸＹ偏波間の信号レベルの比率、δは位相差である。上記の受信電流はそれぞれ、各ＸＹ偏波のＩＱ成分に対応し、この値を基に、信号処理により復号を行う。
以上の式より、各バランス型光検出器２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ、２３_ＹＱで検出される受信電流は、Ｐ_ｓとＰ_Ｌｏを乗じたものとなる。 Here, when the signal level of the optical signal input to the coherent optical receiver 12 is P _s and the input level of the local oscillation light is P _Lo , the balanced photodetectors 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI , The reception current detected by 23 _YQ is expressed by the following equation.

In the equation, α is a signal level ratio between XY polarized waves, and δ is a phase difference. Each of the reception currents corresponds to the IQ component of each XY polarization, and decoding is performed by signal processing based on this value.
From the above formula, the reception current detected by each of the balanced photodetectors 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI , and 23 _YQ is obtained by multiplying P _s and P _Lo .

この時、前述のように、アクセスネットワークにおいては、各ＯＮＵから送信される光信号の信号レベルＰ_ｓは、経路損失の値が異なることから、値に差が生じる。コヒーレント光受信器１２から出力される光電変換後の電気信号に対してリミッタアンプを用いて波形整形を行う手法では、広いダイナミックレンジにおいて増幅率の線形性を補償するリミッタアンプが必要となるが、実現は難しい。これに対し、本実施形態に係る光受信装置９１は、例えばＰ_ｓ×Ｐ_Ｌｏ≒Ａを満たすように、局部発振光制御回路１７が局部発振光の入力レベルの制御をする。制御目標値となる光信号と局部発振光の積の値Ａはコヒーレント光受信器１２の機構成等により異なる。 At this time, as described above, in the access network, the signal level P _s of the optical signal transmitted from each ONU has a difference in value because the value of the path loss is different. In the technique of performing waveform shaping using a limiter amplifier on the electric signal after photoelectric conversion output from the coherent optical receiver 12, a limiter amplifier that compensates for the linearity of the amplification factor in a wide dynamic range is required. Realization is difficult. On the other hand, in the optical receiver 91 according to the present embodiment, the local oscillation light control circuit 17 controls the input level of the local oscillation light so as to satisfy, for example, P _s × P _Lo ≈A. The value A of the product of the optical signal serving as the control target value and the local oscillation light differs depending on the configuration of the coherent optical receiver 12 and the like.

（信号レベル）
ＯＮＵの送信するバースト状の光信号は以下の通りである。
ＯＮＵの送信する光フレーム信号の構成の一例を図３に示す。光フレーム信号は、プリアンブルおよびデータおよびエンドオブバーストの三区間により構成される。プリアンブルは、光フレーム信号の先頭に配置される。レベル測定部１６がプリアンブルの信号レベル（前記Ｐ_ｓ）を検出すると、局部発振光制御回路１７は、プリアンブルの信号レベルに基づいて可変光減衰器１８の減衰量を決定する。ここでは、前述のように、例えばＰ_ｓ×Ｐ_Ｌｏ≒Ａを満たすような減衰量とする。 (Signal level)
The burst optical signal transmitted by the ONU is as follows.
An example of the configuration of an optical frame signal transmitted by the ONU is shown in FIG. The optical frame signal is composed of three sections: preamble, data, and end-of-burst. The preamble is arranged at the head of the optical frame signal. When the level measurement unit 16 detects the preamble signal level (P _s ), the local oscillation light control circuit 17 determines the attenuation amount of the variable optical attenuator 18 based on the preamble signal level. Here, as described above, the attenuation is set so as to satisfy, for example, P _s × P _Lo ≈A.

また、レベル測定部１６が光フレーム信号の立下りを検出すると、局部発振光制御回路１７は、可変光減衰器１８の減衰量の設定を解除し、新たなプリアンブルの検出を待つことが好ましい。これにより、任意の光フレーム信号に対し、信号レベル制御が可能である。 When the level measurement unit 16 detects the falling edge of the optical frame signal, the local oscillation light control circuit 17 preferably cancels the setting of the attenuation amount of the variable optical attenuator 18 and waits for detection of a new preamble. Thereby, signal level control is possible for an arbitrary optical frame signal.

以上のように、本実施形態に係る光受信装置９１は、各光フレーム信号のプリアンブルの信号レベルに対し、局部発振光の入力レベルを制御する事により、例えば、強度変調が用いられている場合においても、光信号に重畳された情報を損なう事なく一定の光レベルでの光信号の受信が可能であり、光信号強度のバラつきにより生じる誤検出を軽減することができる。 As described above, the optical receiving apparatus 91 according to the present embodiment controls the input level of the local oscillation light with respect to the preamble signal level of each optical frame signal, for example, when intensity modulation is used. However, it is possible to receive an optical signal at a constant optical level without damaging the information superimposed on the optical signal, and it is possible to reduce false detection caused by variations in optical signal intensity.

（信号レベル検出器１５に入射する光信号の信号レベル）
図４に１０ＧｂｐｓのＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式を用いた光信号を偏波ダイバーシティコヒーレント光受信器で受信した際の受信感度例を示す。図中において、ＳＮＬはショット雑音限界を示し、ＰＬＡはＰＬｏ＝１０ｄＢｍの場合を示し、ＰＬＢはＰＬｏ＝５ｄＢｍの場合を示し、ＰＬＣはＰＬｏ＝０ｄＢｍの場合を示し、ＰＬＤはＰＬｏ＝−５ｄＢｍの場合を示す。 (Signal level of the optical signal incident on the signal level detector 15)
FIG. 4 shows an example of reception sensitivity when an optical signal using a 10 Gbps BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation method is received by a polarization diversity coherent optical receiver. In the figure, SNL indicates a shot noise limit, PLA indicates a case where PLo = 10 dBm, PLB indicates a case where PLo = 5 dBm, PLC indicates a case where PLo = 0 dBm, and PLD indicates a case where PLo = −5 dBm. Indicates.

コヒーレント検波方式を用いた場合、局部発振光の入力レベルを増大する事により、受信感度をショット雑音限界ＳＮＬまで向上する事が可能である。図４に示す場合においては、ショット雑音限界ＳＮＬで検波した場合において、−５２ｄＢｍが最小受光感度となる。このようにコヒーレント検波方式を用いる事で、受光感度の大幅な向上が見られる反面、信号レベル検出器１５においても、同等の検出感度が求められる。 When the coherent detection method is used, the reception sensitivity can be improved to the shot noise limit SNL by increasing the input level of the local oscillation light. In the case shown in FIG. 4, −52 dBm is the minimum light receiving sensitivity when detection is performed with the shot noise limit SNL. As described above, by using the coherent detection method, the light receiving sensitivity is greatly improved, but the signal level detector 15 is also required to have the same detection sensitivity.

（受信信号一定レベル制御時の動作例）
本構成における受信信号一定レベル制御時の動作例を図５に示す。ここでは、例として、光分岐器１４に３ｄＢカプラを用いた構成を示す。また、コヒーレント光受信器１２には、例えば、偏波ダイバーシティコヒーレント受信器が用いられる。この時、各バランス型光検出器２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ及び２３_ＹＱで検出される受信電流は、式（１）から式（４）であらわされる。 (Operation example when receiving signal constant level control)
FIG. 5 shows an operation example at the time of received signal constant level control in this configuration. Here, as an example, a configuration using a 3 dB coupler for the optical branching device 14 is shown. For the coherent optical receiver 12, for example, a polarization diversity coherent receiver is used. At this time, the reception current detected by each of the balanced photodetectors 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI, and 23 _YQ is expressed by equations (1) to (4).

ＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣの増幅率をＧとし、光分岐器１４の前段に備えられたＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣに入力される光信号の信号レベルをＰ_ｉｎとし、光分岐器１４の損失をβとすると、コヒーレント光受信器１２に入力される光信号の信号レベルＰ_ｓは、以下で表される。

The gain of the AGC optical amplifier _{11 AGC} and G, the signal level of the optical signal input to the AGC optical amplifier _{11 AGC} provided in front of the optical splitter 14 and _{P in,} and the loss of the optical branching unit 14 beta Then, the signal level P _s of the optical signal input to the coherent optical receiver 12 can be expressed by the following.

信号レベル検出器１５で検出されたコヒーレント光受信器１２に入力する、１つめの光信号の信号レベルＰ_Ｓがｂであり、２つめの光信号の信号レベルＰ_Ｓがｂよりも小さなａであるとする。また、局部発振光源１３から出力される局部発振光の光レベルがｃであり、可変光減衰器１８で減衰後の局部発振光の光レベルがｄであるとする。この場合、局部発振光制御回路１７はａ×ｄ＝ｂ×ｃ≒Ａとなるように制御する。 Is input to the signal level detector 15 coherent light receiver 12 detected by a signal level P _S of first one of the optical signal is b, than the signal level P _S of the second optical signal b with a small a Suppose there is. Further, it is assumed that the light level of the local oscillation light output from the local oscillation light source 13 is c, and the light level of the local oscillation light attenuated by the variable optical attenuator 18 is d. In this case, the local oscillation light control circuit 17 performs control so that a × d = b × c≈A.

このように、コヒーレント光受信器１２に入力する光信号が増幅されることから、ある一定レベルに信号レベルを制御する時に必要となる局部発振光の入力レベルが低減される。その為、本構成は、前述の通り、局部発振光の入力レベルに制限が存在する場合において、光受信装置９１の感度の向上に関して特に効果的に働くものである。 As described above, since the optical signal input to the coherent optical receiver 12 is amplified, the input level of the local oscillation light required when the signal level is controlled to a certain level is reduced. Therefore, as described above, this configuration works particularly effectively with respect to improving the sensitivity of the optical receiver 91 when there is a limit to the input level of the local oscillation light.

第１の実施形態の変形例として、信号レベル検出器１５が、局部発振光源１３を備えるコヒーレント検波方式の受信機能を有していても良い。本構成は、前記の実施形態と同様に、信号レベル検出器１５の高感度化により、強度差のあるバースト信号に対応する高感度のデジタルコヒーレント受信機を実現し、ＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化を実現するものである。 As a modification of the first embodiment, the signal level detector 15 may have a coherent detection type reception function including the local oscillation light source 13. As in the previous embodiment, this configuration realizes a high-sensitivity digital coherent receiver corresponding to burst signals having a difference in intensity by increasing the sensitivity of the signal level detector 15 and widening and extending the length of the PON. The access network will be economicalized.

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を図６に示す。本発明に係る光受信装置９１は、実施形態１のＡＧＣ光増幅器１１_ＡＧＣに代えてＡＬＣ（ＡｕｔｏＬｅｖｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）光増幅器１１_ＡＬＣを備える。ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣは、本光受信装置９１が想定する入力信号レベルの範囲内において一定範囲の信号レベルの光信号を出力するよう増幅率を制御する。 <Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. The optical receiver 91 according to the present invention includes an ALC (Auto Level Control) optical amplifier 11 _ALC instead of the AGC optical amplifier 11 _AGC of the first embodiment. ALC optical amplifier 11 The _ALC controls the amplification factor so as to output an optical signal having a signal level within a certain range within the range of the input signal level assumed by the optical receiver 91.

ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣの構成の一例を図７に示す。ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣは、分岐器１１１と、受光器１１２と、増幅率制御回路１１３と、光半導体増幅器１１４と、を備える。受光器１１２は、分岐器１１１の分岐した光信号を受光する。増幅率制御回路１１３は、受光器１１２の受光した光信号の信号レベルに応じて光半導体増幅器１１４のゲインを切りかえる。このように、ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣは、入力される光信号の信号レベルに応じて、ゲインを切りかえる。 An example of the configuration of the ALC optical amplifier 11 _ALC is shown in FIG. ALC Optical Amplifier 11 _ALC includes a branching device 111, a light receiver 112, an amplification factor control circuit 113, and an optical semiconductor amplifier 114. The light receiver 112 receives the optical signal branched by the branching device 111. The amplification factor control circuit 113 switches the gain of the optical semiconductor amplifier 114 according to the signal level of the optical signal received by the light receiver 112. Thus, the ALC optical amplifier 11 _ALC switches the gain according to the signal level of the input optical signal.

図８に、ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣの制御例を示す。Ｒ_ＡＬＣ’はＲ_ＡＬＣから光分岐器１４による損失分減衰した値である。入力信号レベルに対して、ある閾値を増幅率制御回路１１３に設定する。増幅率制御回路１１３は、閾値よりも低いレベルの光信号に対しては高い増幅率で、閾値よりも高いレベルの光信号に対しては低い増幅率で入力信号の増幅を行う。これにより、光半導体増幅器１１４からの出力信号レベルが予め定められた一定範囲Ｒ_ＡＬＣ内に収まる。 FIG. 8 shows a control example of the ALC optical amplifier 11 _ALC . R _ALC ′ is a value attenuated from R _ALC by the loss caused by the optical splitter 14. A certain threshold is set in the amplification factor control circuit 113 for the input signal level. The amplification factor control circuit 113 amplifies the input signal with a high amplification factor for an optical signal having a level lower than the threshold and with a low amplification factor for an optical signal with a level higher than the threshold. As a result, the output signal level from the optical semiconductor amplifier 114 falls within a predetermined range R _ALC .

図９に、本構成における受信信号一定レベル制御時の動作例を示す。光受信装置９１に入射する光信号の信号レベル差が大きい場合であっても、ＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣから出力される光信号の信号レベル差（ａ−ｂ）は小さくなっている。このため、信号レベル検出器１５が高感度で光信号の信号レベルを検出することができる。 FIG. 9 shows an operation example at the time of receiving signal constant level control in this configuration. Even when the signal level difference of the optical signal incident on the optical receiver 91 is large, the signal level difference (ab) of the optical signal output from the ALC optical amplifier 11 _ALC is small. Therefore, the signal level detector 15 can detect the signal level of the optical signal with high sensitivity.

本実施形態によれば、間欠的に入射するバースト状の光信号を受信する、コヒーレント検波方式を用いたコヒーレント光受信器１２に要求される高ダイナミックレンジ性をＡＬＣ光増幅器１１_ＡＬＣおよび信号レベル検出器１５において代替するものであり、第１の実施形態と比較して、それぞれの信号機器に要求されるダイナミックレンジは低減される。 According to the present embodiment, the ALC optical amplifier 11 _ALC and the signal level detection have the high dynamic range required for the coherent optical receiver 12 using the coherent detection method that receives intermittently incident burst-like optical signals. The dynamic range required for each signal device is reduced as compared with the first embodiment.

また、同時に光受信装置９１のコヒーレント光受信器１２に入力される光信号も増幅されることから、制御目標値となるある一定レベルに光信号の信号レベルを制御する時に必要となる局部発振光の入力レベルが低減される。例えば、局部発振光の光レベルの差（ｃ−ｄ）を、第１の実施形態よりも小さくすることができる。その為、本構成は、前述の通り、局部発振光の入力レベルに制限が存在する場合において、光受信装置９１の感度の向上に関して特に効果的に働くものである。 At the same time, the optical signal input to the coherent optical receiver 12 of the optical receiver 91 is also amplified, so that the local oscillation light necessary for controlling the signal level of the optical signal to a certain fixed level that is the control target value is obtained. Input level is reduced. For example, the difference (cd) in the light level of the local oscillation light can be made smaller than in the first embodiment. Therefore, as described above, this configuration works particularly effectively with respect to improving the sensitivity of the optical receiver 91 when there is a limit to the input level of the local oscillation light.

以上の事から、本構成は第１の実施形態同様に、信号レベル検出器１５の高感度化と同時に、光受信装置９１のダイナミックレンジを拡大し、強度差のあるバースト信号に対応する高感度のデジタルコヒーレント受信装置を実現するものである。本発明の適用によりＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化が実現される。 From the above, this configuration, as in the first embodiment, simultaneously increases the sensitivity of the signal level detector 15, expands the dynamic range of the optical receiver 91, and achieves high sensitivity corresponding to burst signals having intensity differences. The digital coherent receiving apparatus is realized. By applying the present invention, the access network can be made more economical by widening and extending the length of the PON.

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態を以下に示す。本構成においては、第１の実施形態のＡＧＣ光増幅器又は第２の実施形態のＡＬＣ光増幅器に代えて、例えば図１０に示すような利得クランプ型光ファイバ増幅器１１_{ＣＬＡＭＰ}を備える。本実施形態に係る利得クランプ型光ファイバ増幅器１１_{ＣＬＡＭＰ}は、ポンプ光源１２３と、ＷＤＭカプラ１２２と、増幅用光ファイバ１２４と、サーキュレータ１２６を備える。ＷＤＭカプラ１２２は、ポンプ光と光信号を合波する。増幅用光ファイバ１２４は、ポンプ光を用いて光信号を増幅する。 <Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described below. In this configuration, instead of the AGC optical amplifier of the first embodiment or the ALC optical amplifier of the second embodiment, for example, a gain clamp type optical fiber amplifier 11 _CLAMP as shown in FIG. 10 is provided. The gain clamp type optical fiber amplifier 11 _{CLAMP according} to the present embodiment includes a pump light source 123, a WDM coupler 122, an amplification optical fiber 124, and a circulator 126. The WDM coupler 122 combines the pump light and the optical signal. The amplification optical fiber 124 amplifies the optical signal using pump light.

ＷＤＭカプラ１２５はポンプ光の波長成分をカットする。サーキュレータ１２６は、利得クランプ光を増幅用光ファイバ１２４に入射させる。これにより、利得クランプ型光ファイバ増幅器においては、一定の増幅率で増幅可能な光信号の信号レベルの範囲を拡大する事が出来る。その為、システムの想定する信号レベルの範囲内においては、入射する信号レベルの変化によって生じる光サージを抑圧する事が出来る。 The WDM coupler 125 cuts the wavelength component of the pump light. The circulator 126 causes the gain clamp light to enter the amplification optical fiber 124. Thereby, in the gain clamp type optical fiber amplifier, the range of the signal level of the optical signal that can be amplified with a constant amplification factor can be expanded. For this reason, an optical surge caused by a change in the incident signal level can be suppressed within the range of the signal level assumed by the system.

以上の事から本実施形態に拠れば、光受信装置９１の想定する信号レベルにおいて一定の増幅率を得ることが可能となる。これにより、信号レベル検出器１５は広いダイナミックレンジを持つこととなり、本構成は前記の実施形態同様に、信号レベル検出器１５の高感度化と同時に光受信装置９１のダイナミックレンジを拡大し、強度差のあるバースト信号に対応する高感度のデジタルコヒーレント受信装置を実現するものである。本発明の適用によりＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化が実現される。 From the above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a constant amplification factor at the signal level assumed by the optical receiver 91. As a result, the signal level detector 15 has a wide dynamic range, and this configuration expands the dynamic range of the optical receiver 91 at the same time as increasing the sensitivity of the signal level detector 15 in the same manner as in the previous embodiment. A highly sensitive digital coherent receiving apparatus corresponding to a burst signal having a difference is realized. By applying the present invention, the access network can be made more economical by widening and extending the length of the PON.

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態を以下に示す。本構成においては、第１の実施形態のＡＧＣ光増幅器又は第２の実施形態のＡＬＣ光増幅器に代えて、例えば図１１に示すように本光受信装置９１が想定する入力信号の範囲内において光信号の信号レベルに応じて、ポンプ光の入力レベルを制御する事を特徴とする光ファイバ増幅器１１_{ＦＩＢＥＲ}を備える。本実施形態に係る光ファイバ増幅器１１_{ＦＩＢＥＲ}は、光カプラ１３１と、ポンプ光源１３４と、可変光減衰器１３５と、ポンプ光制御回路１３３と、信号レベル検出器１３２と、ＷＤＭカプラ１３６と、増幅用光ファイバ１３７を備える。 <Fourth Embodiment>
A fourth embodiment of the present invention will be described below. In this configuration, instead of the AGC optical amplifier of the first embodiment or the ALC optical amplifier of the second embodiment, for example, as shown in FIG. An optical fiber amplifier 11 _FIBER is provided which controls the input level of pump light according to the signal level of the signal. The optical fiber amplifier 11 _{FIBER according} to the present embodiment includes an optical coupler 131, a pump light source 134, a variable optical attenuator 135, a pump light control circuit 133, a signal level detector 132, a WDM coupler 136, and an amplifier. An optical fiber 137 is provided.

ＷＤＭカプラ１３６は、光信号とポンプ光源１３４からのポンプ光を合波する。増幅用光ファイバ１３７は、ポンプ光を用いて光信号を増幅する。可変光減衰器１３５は、ポンプ光を減衰させる。信号レベル検出器１３２は、光カプラ１３１の分岐した光信号の信号レベルを検出する。ポンプ光制御回路１３３は、信号レベル検出器１３２の検出した信号レベルが光サージを誘起するような強い信号レベルであるか否かを判定し、そのような信号レベルである場合は可変光減衰器１３５の減衰率を下げる。ポンプ光制御回路１３３の判定は、例えば、予め定められた閾値を超えるか否かを判定することによって行う。 The WDM coupler 136 combines the optical signal and the pump light from the pump light source 134. The amplification optical fiber 137 amplifies the optical signal using pump light. The variable optical attenuator 135 attenuates the pump light. The signal level detector 132 detects the signal level of the optical signal branched by the optical coupler 131. The pump light control circuit 133 determines whether or not the signal level detected by the signal level detector 132 is a strong signal level that induces an optical surge, and in such a case, the variable optical attenuator Decrease the attenuation factor of 135. The determination of the pump light control circuit 133 is performed by determining whether or not a predetermined threshold value is exceeded, for example.

本実施形態では、光サージを誘起するような強い信号レベルの光信号が入射した場合、ポンプ光制御回路１３３がポンプ光の入力レベルを増大させる。これにより、光ファイバ増幅器１１_{ＦＩＢＥＲ}に入射する光信号の信号レベルの変化によって生じる光サージを抑圧する事ができ、光受信装置９１の想定する入力光信号レベルにおいて一定の増幅率を得ることが可能となる。以上の事から、信号レベル検出器１５は広いダイナミックレンジを持つこととなり、本構成は前記の実施形態同様に、信号レベル検出器１５の高感度化と同時に光受信装置９１のダイナミックレンジを拡大し、強度差のあるバースト信号に対応する高感度のデジタルコヒーレント受信装置を実現するものである。本発明の適用によりＰＯＮの広域化、長延化によるアクセスネットワークの経済化が実現される。 In this embodiment, when an optical signal having a strong signal level that induces an optical surge is incident, the pump light control circuit 133 increases the input level of the pump light. Thereby, it is possible to suppress an optical surge caused by a change in the signal level of the optical signal incident on the optical fiber amplifier 11 _FIBER, and to obtain a constant amplification factor at the input optical signal level assumed by the optical receiver 91. It becomes. From the above, the signal level detector 15 has a wide dynamic range, and this configuration expands the dynamic range of the optical receiver 91 at the same time as increasing the sensitivity of the signal level detector 15 as in the above embodiment. This realizes a highly sensitive digital coherent receiving apparatus corresponding to burst signals having intensity differences. By applying the present invention, the access network can be made more economical by widening and extending the length of the PON.

本発明は情報通信産業に適用することができる。 The present invention can be applied to the information communication industry.

１１_ＡＧＣ：ＡＧＣ光増幅器
１１_ＡＬＣ：ＡＬＣ光増幅器
１１_{ＣＬＡＭＰ}：利得クランプ型光ファイバ増幅器
１１_{ＦＩＢＥＲ}：光ファイバ増幅器
１２：コヒーレント光受信器
１３：局部発振光源
１４：光分岐器
１５：信号レベル検出器
１６：レベル測定器
１７：局部発振光制御回路
１８：可変光減衰器
２１Ｓ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
２１Ｌ：ビームスプリッタ（ＢＳ）
２２Ｘ、２２Ｙ：９０度光ハイブリッド
２３_ＸＩ、２３_ＸＱ、２３_ＹＩ、２３_ＹＱ：バランス型光検出器
９１：光受信装置
１１１：分岐器
１１２：受光器
１１３：増幅率制御回路
１１４：光半導体増幅器
１２１：アイソレータ
１２２、１２５：ＷＤＭカプラ
１２３：ポンプ光源
１２４：増幅用光ファイバ
１２６：サーキュレータ
１３１：光カプラ
１３２：信号レベル検出器
１３３：ポンプ光制御回路
１３４：ポンプ光源
１３５：可変光減衰器
１３６：ＷＤＭカプラ
１３７：増幅用光ファイバ 11 _AGC : AGC optical amplifier 11 _ALC : ALC optical amplifier 11 _CLAMP : gain clamp type optical fiber amplifier 11 _FIBER : optical fiber amplifier 12: coherent optical receiver 13: local oscillation light source 14: optical splitter 15: signal level detector 16 : Level measuring device 17: Local oscillation light control circuit 18: Variable optical attenuator 21S: Polarization beam splitter (PBS)
21L: Beam splitter (BS)
22X, 22Y: 90-degree optical hybrid 23 _XI , 23 _XQ , 23 _YI , 23 _YQ : Balanced photodetector 91: Optical receiver 111: Branch device 112: Light receiver 113: Amplification control circuit 114: Optical semiconductor amplifier 121 : Isolators 122 and 125: WDM coupler 123: Pump light source 124: Amplifying optical fiber 126: Circulator 131: Optical coupler 132: Signal level detector 133: Pump light control circuit 134: Pump light source 135: Variable optical attenuator 136: WDM Coupler 137: amplification optical fiber

Claims

間欠的に入射するバースト状の光信号を予め定められた増幅率で増幅する光増幅器と、
前記光増幅器の増幅した前記光信号を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された光信号の一方を、コヒーレント検波方式を用いて電気信号に変換するコヒーレント光受信器と、
前記コヒーレント光受信器において利用される局部発振光を、前記コヒーレント光受信器へ供給する局部発振光源と、
前記光分岐器で分岐された光信号の他方を用いて、前記コヒーレント光受信器に入力される光信号の信号レベルを検出する信号レベル検出器と、
前記コヒーレント光受信器の受信電流が一定になるように、前記信号レベル検出器の検出する信号レベルに応じて前記局部発振光を減衰させる可変光減衰器と、
を備える光受信装置。 An optical amplifier that amplifies a burst-like optical signal incident intermittently at a predetermined amplification rate;
An optical branching device for branching the optical signal amplified by the optical amplifier;
A coherent optical receiver that converts one of the optical signals branched by the optical splitter into an electrical signal using a coherent detection method;
A local oscillation light source for supplying local oscillation light used in the coherent optical receiver to the coherent optical receiver;
A signal level detector for detecting a signal level of an optical signal input to the coherent optical receiver using the other of the optical signals branched by the optical splitter;
A variable optical attenuator that attenuates the local oscillation light in accordance with a signal level detected by the signal level detector so that a reception current of the coherent optical receiver becomes constant;
An optical receiver comprising:

前記光増幅器は、前記信号レベル検出器に入力される光信号の信号レベルが予め定められた一定範囲内になるような増幅率で、前記光信号を増幅することを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。 The optical amplifier amplifies the optical signal at an amplification factor such that the signal level of the optical signal input to the signal level detector falls within a predetermined range. The optical receiver described.

前記光増幅器は、一定の増幅率で増幅する利得クランプ型光増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。 The optical receiver according to claim 1, wherein the optical amplifier is a gain-clamped optical amplifier that amplifies at a constant amplification factor.

前記光増幅器は、
ポンプ光を用いて前記光信号を増幅する光ファイバ増幅器であって、
予め定められた閾値を超える信号レベルの光信号が入力されると、前記ポンプ光の光レベルを予め定められた光レベルに増大させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。 The optical amplifier is
An optical fiber amplifier that amplifies the optical signal using pump light,
2. The optical receiver according to claim 1, wherein when an optical signal having a signal level exceeding a predetermined threshold is input, the optical level of the pump light is increased to a predetermined optical level.

間欠的に入射するバースト状の光信号を予め定められた増幅率で増幅する光増幅手順と、
前記光増幅手順で増幅した光信号の信号レベルを検出し、コヒーレント検波方式を用いて電気信号に変換するコヒーレント光受信器の受信電流が一定になるように、光信号の信号レベルに応じて局部発振光を減衰させる光レベル調整手順と、
前記光レベル調整手順で減衰させた局部発振光を前記コヒーレント光受信器に入射し、前記光増幅手順で増幅した光信号を、前記コヒーレント光受信器を用いて電気信号に変換するコヒーレント光受信手順と、
を順に有するコヒーレント光受信方法。 An optical amplification procedure for amplifying intermittently incident bursty optical signals at a predetermined amplification rate;
The signal level of the optical signal amplified by the optical amplification procedure is detected, and the reception current of the coherent optical receiver that converts it into an electrical signal using a coherent detection method is constant according to the signal level of the optical signal. Light level adjustment procedure to attenuate the oscillation light,
Coherent light receiving procedure in which the local oscillation light attenuated by the optical level adjusting procedure is incident on the coherent optical receiver, and the optical signal amplified by the optical amplification procedure is converted into an electric signal using the coherent optical receiver. When,
A coherent light receiving method in order.

前記光増幅手順において、信号レベル検出器に入力される光信号の信号レベルが予め定められた一定範囲内になるような増幅率で、光信号を増幅することを特徴とする請求項５に記載のコヒーレント光受信方法。 The optical signal is amplified at an amplification factor such that the signal level of the optical signal input to the signal level detector is within a predetermined range in the optical amplification procedure. Coherent light receiving method.

前記光増幅手順において、一定の増幅率で増幅する利得クランプ型光増幅器を用いて、光信号を増幅することを特徴とする請求項５に記載のコヒーレント光受信方法。 6. The coherent optical reception method according to claim 5, wherein, in the optical amplification procedure, an optical signal is amplified using a gain clamp type optical amplifier that amplifies at a constant amplification factor.

前記光増幅手順において、ポンプ光を用いて光信号を増幅する光ファイバ増幅器を用いて光信号を増幅し、
光信号が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ポンプ光の光レベルを予め定められた光レベルに増大させることを特徴とする請求項５に記載のコヒーレント光受信方法。 In the optical amplification procedure, the optical signal is amplified using an optical fiber amplifier that amplifies the optical signal using pump light,
6. The coherent light receiving method according to claim 5, wherein when the optical signal exceeds a predetermined threshold, the light level of the pump light is increased to a predetermined light level.