JP6295689B2 - 波長制御装置及び波長制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長制御装置及び波長制御方法に関し、特に、コヒーレント光受信方式を用いた光受信器で用いられる波長制御装置及び波長制御方法に関する。

近年のデータ通信サービスの需要の増加に伴い、デジタルコヒーレント受信方式が採用された、高密度に波長が多重された大容量の光ファイバ通信システムの導入が進んでいる。このため、既存の光ファイバ通信システムにおいても、波長多重される信号光の波長の再割り当てを行う（再構成する）ことによる、信号光の波長密度のさらなる向上が求められている。

図１１は、波長多重光通信システムにおける、一般的な波長の再割り当てを説明するための図である。図１１の（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は信号光の光パワー、横軸は信号光の波長を示す。図１１の（Ａ）は、波長多重光通信システムにおいて、信号光ａ１０１、ａ１０２、ａ１０３、ａ１０４が、Ａ（ＧＨｚ）間隔の波長で割り当てられた状態を示す。図１１では、（Ａ）のように波長が割り当てられた信号光が、再割り当てによって、（Ｂ）に示すように、Ｂ（ＧＨｚ）の間隔の信号光ａ２０１、ａ２０２、ａ２０３、ａ２０４に再割り当てされる。その結果、図１１の（Ｂ）に示されるように、波長チャネルが増設可能な領域Ｃが確保される。また、再割り当てによって、信号光ａ１０１〜ａ１０４の波長間隔が小さくなり、信号光ａ２０１〜ａ２０４のように波長配置が高密度化される。

本発明に関連して、特許文献１〜５には、信号光をコヒーレント検波するための構成が記載されている。

特開昭６３−０５２５２８号公報（２ページ右下−４ページ右下） 特開平０２−００２７２８号公報（３ページ左上−４ページ左上） 特開平０５−１９１３５１号公報（［００１５］−［００１８］段落） 特開平１０−１７８３９４号公報（［００２９］−［００３６］段落） 特開２００１−２８１１０４号公報（［００２３］−［００２９］段落）

コヒーレント光受信装置においては、信号光の波長が再割り当てによって変化すると、局部発振光の波長も受信信号光の波長に追従させて変化させる必要がある。例えば、特許文献１〜４は、信号光と局部発振光とのビート信号に基づいて局部発振光の波長が制御される構成を記載している。しかしながら、ビート信号を用いた局部発振光の制御にはビート信号を処理するための高周波回路が必要なため、特許文献１〜４に記載された技術には、光受信装置の構成が複雑になるとともに光受信装置のコストが上昇する、という課題がある。また、特許文献５には、信号光の波長変化に対して局部発振光の波長が制御される構成について記載されていない。
（発明の目的）
本発明は、局部発振光の波長を信号光の波長に追従させる機能を簡単な構成で実現することを目的とする。

本発明の波長制御装置は、局部発振光を出力する局部発振光源と、信号光が入力される、第１の波長特性を持つ第１の光フィルタと、前記第１の光フィルタを透過した前記信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する第１の受光部と、前記局部発振光が入力される、第２の波長特性を持つ第２の光フィルタと、前記第２の光フィルタを透過した前記局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第２の電流を出力する第２の受光部と、前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する制御部と、を備える。

本発明の波長制御方法は、第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力し、第２の波長特性を持つ第２の光フィルタを透過した局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する振幅の第２の電流を出力し、前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する、ことを特徴とする。

本発明は、局部発振光の波長を信号光の波長に追従させる機能を簡単な構成で実現できるという効果を奏する。

第１の実施形態の光受信器の構成を示すブロック図である。 可変波長フィルタ（ＦＩＬ１）の構成を示す図である。 可変波長フィルタ（ＦＩＬ２）の構成を示す図である。 信号光の波長が変化した場合のスペクトルを示す図である。 可変波長フィルタ（ＦＩＬ１）の透過帯域の制御を示す図である。 可変波長フィルタ（ＦＩＬ２）の透過帯域の制御を示す図である。 波長制御部の制御手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態の波長制御装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の光受信器の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態の可変波長フィルタの構成を示すブロック図である。 波長の再割り当てを説明するための図である。

本発明の実施形態について以下に説明する。各実施形態で説明されるように、信号光の波長は光フィルタで検出される。そして、検出された信号光の波長に基づいて、局部発振光の波長が制御される。

以下の実施形態では、透過帯域の波長が可変である可変波長フィルタを透過した信号光の強度を検出することにより、信号光の波長変化が検出される。そして、検出された波長の変化と連動して、局部発振光の光路上に挿入された他の可変波長フィルタの透過帯域が変更される。さらに、他の可変波長フィルタの、変更された透過帯域を局部発振光が透過するように、局部発振光源の波長が制御される。その結果、信号光の波長変化に対して局部発振光の波長を追従させることが可能となる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光受信器１の構成を示すブロック図である。光受信器１は、デジタルコヒーレント変調された信号光１０を復調して、復調された信号を復調信号１１として出力する。光受信器１は、局部発振光源（local oscillator、ＬＯ）１０２、可変波長フィルタ（ＦＩＬ１）１０１、可変波長フィルタ（ＦＩＬ２）１０３、及び波長制御部１０４を備える。光受信器１は、さらに、９０度ハイブリッド回路１０５、ＰＤ（photo diode、フォトダイオード）１０６、ＴＩＡ（trans-impedance amplifier、トランスインピーダンス増幅器）１０７及びＤＳＰ（digital signal processor、デジタル信号処理装置）１０８を備える。

可変波長フィルタ１０１、１０３は、入力された光を透過する波長帯域（以下、「透過帯域」という。）を外部から制御可能な光バンドパスフィルタである。可変波長フィルタ１０１、１０３は、入力された光の波長を検出するために用いられる。透過帯域を連続的に変化させることが可能な光フィルタは、例えば、誘電体多層膜を用いた光フィルタを用いて実現されている。

局部発振光源１０２は、信号光１０のコヒーレント検波に用いられる、信号光と等しいか接近した波長の局部発振光（以下、「ＬＯ光」という。）１２を出力するための光源である。波長制御部１０４は、可変波長フィルタ１０１、１０３及び局部発振光源１０２を制御する。波長制御部１０４の制御機能については後述する。

９０度ハイブリッド回路１０５は、可変波長フィルタ１０１を透過した変調信号１０と、可変波長フィルタ１０３を透過したＬＯ光１２と、を干渉させ、干渉させた信号をＰＤ１０６へ出力する。信号光１０とＬＯ光１２とを９０度ハイブリッド回路１０５で干渉させるために、信号光１０の波長とＬＯ光１２の波長とは同一であるか、あるいは接近している。

ＰＤ１０６は、９０度ハイブリッド回路１０５で干渉させた信号光をコヒーレント検波して検波された信号をアナログ電気信号に変換する、受光素子である。ＴＩＡ１０７はアナログ増幅回路であり、ＰＤ１０６から出力されたアナログ電気信号を、所定の振幅を持つように増幅する。ＤＳＰ１０８は、ＴＩＡ１０７で増幅された信号をデジタル信号に変換して復調処理を行い、復調信号１１を生成する。ＤＳＰ１０８は、プログラムによって動作する信号処理装置である。なお、９０度ハイブリッド回路１０５、ＰＤ１０６、ＴＩＡ１０７及びＤＳＰ１０８の構成及び動作は一般的なデジタルコヒーレント光受信器と同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。

図２は、可変波長フィルタ１０１（ＦＩＬ１）の構成を示す図である。可変波長フィルタ１０１は、光分岐器１０１１、フィルタＡ１０１２、フィルタＢ１０１３、フィルタＣ１０１４及びＰＤ−Ａ１０１５、ＰＤ−Ｂ１０１６、ＰＤ−Ｃ１０１７を備える。フィルタＡ１０１２、フィルタＢ１０１３及びフィルタＣ１０１４は、いずれも特定の透過帯域の光のみを透過する光バンドパスフィルタである。ＰＤ−Ａ１０１５、ＰＤ−Ｂ１０１６及びＰＤ−Ｃ１０１７は、フォトダイオードである。ＰＤ−Ａ１０１５、ＰＤ−Ｂ１０１６及びＰＤ−Ｃ１０１７は、それぞれ、フィルタＡ１０１２、フィルタＢ１０１３及びフィルタＣ１０１４を透過した光を受光して、受光した光のパワーに比例したモニタ電流を出力する。

光分岐器１０１１は、入力された信号光１０を、４本の経路に分岐して出力する。分岐された経路のうち１本は９０度ハイブリッド回路１０５の入力の一方に接続されており、残りの３本はフィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４に接続されている。光分岐器１０１１のフィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４に接続されている光路への分岐比は一定でなくともよい。しかし、フィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４の透過帯域において、光分岐器１０１１に入力される光パワーに対する、ＰＤ−Ａ１０１５〜ＰＤ−Ｃ１０１７のモニタ電流の振幅は同一であることが好ましい。

フィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４は、光分岐器１０１１で分岐された信号光１０の、特定の透過帯域の光のみを透過させる。フィルタＡ１０１２、フィルタＢ１０１３、フィルタＣ１０１４の透過帯域をそれぞれ透過帯域Ａ、Ｂ、Ｃと呼ぶ。すなわち、ＰＤ−Ａ１０１５、ＰＤ−Ｂ１０１６及びＰＤ−Ｃ１０１７には、それぞれ、透過帯域Ａ、Ｂ、Ｃの波長範囲の光が入力される。そして、ＰＤ−Ａ１０１５〜ＰＤ−Ｃ１０１７は、入力された光のパワーに比例した振幅のモニタ電流を波長制御部１０４に出力する。

図３は、可変波長フィルタ１０３の構成を示す図である。可変波長フィルタ１０３は、光分岐器１０３１、フィルタＤ１０３２、フィルタＥ１０３３、フィルタＦ１０３４及びＰＤ−Ｄ１０３５、ＰＤ−Ｅ１０３６、ＰＤ−Ｆ１０３７を備える。フィルタＤ１０３２、フィルタＥ１０３３及びフィルタＦ１０３４は、いずれも特定の透過帯域の光のみを透過する光バンドパスフィルタである。ＰＤ−Ｄ１０３５、ＰＤ−Ｅ１０３６及びＰＤ−Ｆ１０３７は、フォトダイオードであり、それぞれ、フィルタＤ１０３２、フィルタＥ１０３３及びフィルタＦ１０３４を透過した光を受光する。

可変波長フィルタ１０１と同様に、光分岐器１０３１は、ＬＯ光１２を、４本の経路に分岐して出力する。分岐された経路のうち１本は９０度ハイブリッド回路１０５の入力の他方に接続されており、残りの３本はフィルタＤ１０３２、フィルタＥ１０３３、フィルタＦ１０３４にそれぞれ接続されている。光分岐器１０３３のフィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４に接続されている光路への分岐比は一定でなくともよい。しかし、フィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４の透過帯域において、光分岐器１０３１に入力される光パワーに対する、ＰＤ−Ｄ１０３５〜ＰＤ−Ｆ１０３７のモニタ電流の振幅は同一であることが好ましい。

フィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４は、光分波器１０３１で分岐されたＬＯ光１２の、特定の透過帯域の光のみを透過させる。フィルタＤ１０３２、フィルタＥ１０３３、フィルタＦ１０３４が透過させる透過帯域を、それぞれ透過帯域Ｄ、Ｅ、Ｆと呼ぶ。すなわち、ＰＤ−Ｄ１０３５、ＰＤ−Ｅ１０３６及びＰＤ−Ｆ１０３７には、それぞれ、透過帯域Ｄ、Ｅ、Ｆの波長範囲の光が入力される。そして、ＰＤ−Ｄ１０３５〜ＰＤ−Ｆ１０３７は、入力された光のパワーに比例した振幅のモニタ電流を波長制御部１０４に出力する。

続いて、信号光１０の波長が変化した際の動作について説明する。図４は、信号光１０の波長が変化した場合のスペクトルを示す図である。図４に示すように、本実施形態では、透過帯域Ａの波長帯は、透過帯域Ｂよりも長波長側にあり、かつ、透過帯域Ｃよりも短波長側にある。すなわち、透過帯域Ａは、透過帯域Ａ〜Ｃのうち波長帯が中央にある透過帯域である。信号光１０の波長が短波長側に移動した場合（図４の破線（ａ））には、透過帯域Ｂを透過する光パワーが増加し、透過帯域Ａ、Ｃを透過する光パワーが減少する。逆に、信号光の波長が長波長側に移動した場合（図４の破線（ｂ））には、透過帯域Ｃを透過する光パワーが増加し、透過帯域Ａ、Ｂを透過する光パワーが減少する。従って、ＰＤ−Ａ１０１５〜ＰＤ−Ｃ１０１７から出力されるモニタ電流の変化を監視することにより、波長制御部１０４は、信号光１０の波長が変化した際に、信号光１０の波長が短波長側及び長波長側のいずれの側にあるかを検出できる。そして、波長制御部１０４は、透過帯域Ａの光パワーに対応するＰＤ−Ａ１０１５のモニタ電流が極大値となるようにフィルタＡの透過帯域Ａの波長帯を制御することで、信号光１０の波長が透過帯域Ａ内にあることを知ることができる。

また、同様の手順により、ＰＤ−Ｄ１０３５〜ＰＤ−Ｆ１０３７から出力されるモニタ電流を監視することにより、波長制御部１０４は、現在のＬＯ光１２の波長が透過帯域Ｄに対して短波長側にあるか長波長側にあるかを知ることができる。そして、波長制御部１０４は、透過帯域Ｄの光パワーに対応するＰＤ−Ｄ１０３５のモニタ電流が極大値となるようにＬＯ光１２の波長を制御することで、ＬＯ光１２の波長が透過帯域Ｄに入るように、局部発振光源１０２を制御する。

図５及び図６は、可変波長フィルタ１０１及び１０３の透過帯域の制御を示す図である。図５に示す透過帯域Ａ〜Ｃのそれぞれの帯域幅及び各透過帯域の間隔と、図６に示す透過帯域Ｄ〜Ｆのそれぞれの帯域幅及び各透過帯域の間隔とは同一である。

図５に示すように、可変波長フィルタ１０１は、波長制御部１０４によって、透過帯域Ａ〜Ｃ間の波長間隔を一定に保ったまま、図５の波長軸上を平行移動するように制御される。

波長制御部１０４は、信号光１０の波長を検出するために、透過帯域Ａの透過光を受光するＰＤ−Ａ１０１から出力されるモニタ電流が最大になるように、可変波長フィルタ１０１の透過帯域を移動させる。例えば、図５に示すように、信号光１０の波長がフィルタＢ１０１３の透過帯域Ｂよりも短波長側に移動した場合（図５の（Ａ））を考える。波長制御部１０４が可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａ〜Ｃを短波長側に移動させると、まず、透過帯域Ｂと信号光１０のスペクトルとが重なる。その結果、ＰＤ−Ｂ１０１６のみにモニタ電流が生じる。すなわち、透過帯域を短波長側に移動させた結果、ＰＤ−Ｂ１０１６のみにモニタ電流が生じた場合には、信号光１０の波長は透過帯域Ａ〜Ｃよりも短波長側にあることがわかる。

波長制御部１０４が、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａ〜Ｃをさらに短波長側に移動させると、信号光１０のスペクトルのピークが透過帯域Ｂ内を通過する。透過帯域Ａ〜Ｃをさらに短波長側に移動させると、図４で説明した手順によって、信号光１０のスペクトルのピークが透過帯域Ａ内に入るように、透過帯域Ａの波長を制御することができる（図５の（Ｂ））。この点においては、ＰＤ−Ａ１０１５が出力するモニタ電流は極大値となり、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａを短波長側及び長波長側のいずれに移動させても、ＰＤ−Ａ１０１５のモニタ電流は減少する。従って、ＰＤ−Ａ１０１５が出力するモニタ電流が極大となった場合には、信号光１０の波長は透過帯域Ａにあると判断できる。

なお、図５は信号光１０の波長が透過帯域Ｂよりも短波長側にある場合について説明したが、信号光１０の波長が透過帯域Ｃよりも長波長側にある場合にも、透過帯域Ａ〜Ｃを長波長側に移動させることで、同様に信号光１０の波長を検出できる。

上述の手順により、信号光１０の有無を調査できる波長範囲が拡大される。その結果、透過帯域Ｂ、Ｃにおけるモニタ電流を監視することによって、透過帯域Ａのみのモニタ電流を監視する場合と比較して、信号光１０の波長が移動した方向を、より容易に検出することができる。

なお、透過帯域を移動させた結果、ＰＤ−Ａ１０１５が出力するモニタ電流が極大となる波長帯が複数存在した場合には、信号光１０の波長はモニタ電流のピーク値が高い方の波長帯にあると判断してもよい。

次に、ＬＯ光１２の波長の制御について説明する。波長制御部１０４は、可変波長フィルタ１０３の透過帯域Ｄ〜Ｆのうち、中央の透過帯域である透過帯域Ｄが、信号光１０の波長を透過するように設定された透過帯域Ａと同一となるように、可変波長フィルタ１０３の透過帯域Ｄ〜Ｆを移動させる。例えば、波長制御部１０４は、透過帯域Ａの中心の波長と透過帯域Ｄの中心の波長とが一致するように、フィルタＤ１０３２の透過帯域を移動させる。可変波長フィルタ１０３の透過帯域Ｅ、Ｆは、可変波長フィルタ１０１と同様に、波長制御部１０４の制御によって、透過帯域Ｄとの波長間隔を一定に保ったまま波長軸上を移動する。

波長制御部１０４は、図６の（ａ）に示すように、ＬＯ光１２の波長を長波長方向あるいは短波長方向に移動するように制御する。そして、波長制御部１０４は、図６の（ｂ）に示すように、透過帯域Ｄの透過光を受光したＰＤ−Ｄ１０３５のモニタ電流が最大になるように、ＬＯ光１２の波長を移動させる。このような制御により、ＬＯ光１２の波長を、可変波長フィルタ１０１で検出された信号光１０の波長と一致させることができる。

図７は、以上で説明した波長制御部１０４の制御手順を示すフローチャートである。波長の再割り当てなどの理由により信号光１０の波長が変化すると、波長制御部１０４は、フィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４の透過帯域を制御して、波長の変化した方向を検出する（図７のステップＳ１１）。図５を参照して説明したように、信号光１０の波長が変化した方向は、透過帯域Ｂ、Ｃにおけるモニタ電流の有無によって検出される。そして、波長制御部１０４は、ＰＤ−Ａ１０１５のモニタ電流が極大となるように、フィルタＡ１０１２の透過帯域Ａの波長を制御する（ステップＳ１２）。

次に、波長制御部１０４は、フィルタＤ１０３２の透過帯域Ｄの中心波長が、フィルタＡ１０１２の透過帯域Ａの中心波長と一致するように、透過帯域Ｄの波長を制御する（ステップＳ１３）。さらに、波長制御部１０４は、ＰＤ−Ｄ１０３５のモニタ電流が極大となるように、局部発振光源１０２の発振波長を制御する（ステップＳ１４）。

図７のステップＳ１４までの制御が終了して信号光１０の波長とＬＯ光１２の波長とが一致する状態（定常状態）となった後も、環境条件の変化によって信号光１０あるいはＬＯ光１２の波長が変動する場合がある。ステップＳ１３の処理が終了した後に制御フローをステップＳ１２に戻すことで、定常状態において信号光１０あるいはＬＯ光１２の波長が変動した場合にも、信号光１０及びＬＯ光１２の波長を一致させるように制御することができる。

このように、波長制御部１０４は、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａを信号光１０の波長に追従するように制御し、可変波長フィルタ１０３の透過帯域Ｄを、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａと同一となるように制御する。このため、信号光１０の波長の変化に伴って可変波長フィルタ１０３の透過帯域Ｄの波長も移動する。そして、波長制御部１０４は、透過帯域Ｄを透過する光によるモニタ電流が最大になるように、ＬＯ光１２の波長を制御することで、ＬＯ光１２の波長を信号光１０の波長変化に追従させることができる。

光受信器１は、さらに、ＣＰＵ（central processing unit、中央処理装置）１０９及びメモリ１１０を備えていてもよい。メモリ１１０は、例えば半導体の不揮発性メモリである。ＣＰＵ１０９は、メモリ１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、上に述べた波長制御部１０４を含む光受信器１の機能を実現してもよい。

このようにして、第１の実施形態の光受信装置は、図１１で説明したような波長再割り当てが行われた際にも、簡単な構成によってＬＯ光１２の波長を信号光１０に追従させることができる。

以上説明したように、第１の実施形態の光受信装置は、信号光から分岐された信号光の波長を検出する。そして、第１の実施形態の光受信装置は、ＬＯ光を透過させる可変波長フィルタの透過帯域の中心を当該ピーク波長と一致させ、これに基づいて局部発振光源の波長を制御する。その結果、第１の実施形態の光受信装置は、主信号の波長変化に局部発振光源を追従させることができる。

また、第１の実施形態の光受信装置は、透過帯域Ａの他に透過帯域Ｂ、Ｃにおけるモニタ電流をも監視することによって、透過帯域Ａのみのモニタ電流を監視する場合と比較して、信号光の波長が移動した方向を、より容易に検出することができる。
（第１の実施形態の第１の変形例）
上述した第１の実施形態では、波長制御部１０４の制御により、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａ〜Ｃは、各々の透過帯域の幅及び透過帯域の間隔を一定に保ったまま波長軸上を移動する。フィルタＤ１０３２〜Ｆ１０３４の透過帯域Ｄ〜Ｆも同様に制御される。しかしながら、可変波長フィルタ１０１及び１０３の制御の際には、各々の透過帯域の間隔は一定でなくともよい。例えば、信号光１０の波長を検出する際に、透過帯域Ａ〜Ｃのいずれにおいてもモニタ電流が発生していない場合には、透過帯域Ａ〜Ｃの各帯域の間隔を広げるようにフィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４を制御してもよい。その結果、波長の検出範囲が広がるため、信号光１０の波長が大きく変化した場合でも、信号光１０の波長の変化した方向の検出が容易になる。また、透過帯域Ａ〜Ｃの間隔を狭めるように制御することで、例えば信号光１０のスペクトル幅が比較的狭い場合でも、信号光１０の検出が容易になる。

ＬＯ光１２の制御においても、例えば、信号光１０の波長が大きく変化した場合には、現在のＬＯ光１２に対応する透過帯域Ｄの波長と、新しい信号光１０の波長に対応する透過帯域Ｄの波長とは大きく離れる。透過帯域Ｄ〜Ｆの帯域の間隔を広げるようにフィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４を制御することで、信号光１０の波長が大きく変化した場合でも、ＬＯ光１２の波長が透過帯域Ｄに対して短波長側及び長波長側のいずれにあるかの検出が容易になる。また、透過帯域Ｄ〜Ｆの間隔を狭めるように制御することで、例えばＬＯ光１２のスペクトルが比較的狭い場合でも、ＬＯ光１２の検出が容易になる。
（第１の実施形態の第２の変形例）
また、フィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４、フィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４の透過帯域Ａ〜Ｆの帯域幅は、全てが同一でなくてもよい。例えば、図５において、透過帯域Ａの帯域幅をより狭くすることで、信号光１０の波長の検出精度を向上させることができる。同様に、図６において、透過帯域Ｄの帯域幅をより狭くすることで、ＬＯ光１２の波長の設定精度を向上させることができる。

さらに、図５において、透過帯域Ｂ、Ｃの帯域幅を広くすることで、波長が変化した後の信号光１０を検出できる波長範囲が拡大される。その結果、透過帯域Ａの波長を制御する方向の決定が容易になる。また、図６においても、透過帯域Ｅ、Ｆの帯域幅を広くすることで、ＬＯ光１２を検出できる波長範囲が拡大される。その結果、ＬＯ光１２の波長を制御する方向の決定が容易になる。
（第１の実施形態の第３の変形例）
図２、図３に示したように、第１の実施形態の可変波長フィルタ１０１及び１０３は、フィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４及びフィルタＤ１０３２〜フィルタＦ１０３４をそれぞれ備える。しかし、可変波長フィルタ１０１及び１０３が内部に備えるフィルタの数、及び、可変波長フィルタ１０１及び１０３が内部に備えるＰＤの数は、それぞれ３個に限られない。フィルタＡ〜フィルタＦに対応するフィルタの数、及び、対応するＰＤの数を増加させることで、検出可能な波長の範囲の拡大や、波長及び波長の変化量の検出精度の向上が可能である。
（第２の実施形態）
主信号の波長変更に局部発振光源を追従させるという第１の実施形態の効果は、以下の構成を備える波長制御装置２００によっても得られる。

図８は、第２の実施形態の波長制御装置２００の構成を示すブロック図である。すなわち、波長制御装置２００は、第１のフィルタ２０１、第１の受光部２１１、第２のフィルタ２０２、第２の受光部２１２、局部発振光源２２１、制御部２２２を備える。

局部発振光源２２１は、局部発振光（ＬＯ光）を出力する、外部から発振波長を制御可能な光源である。第１の光フィルタ２０１は第１の波長特性を持ち、信号光２３１が入力される。第１の受光部２０２は、第１の光フィルタ２０１を透過した信号光２３１の強度に対応する振幅の第１の電流を出力する。第２の光フィルタ２０２は、第２の波長特性を持ち、ＬＯ光が入力される。ＬＯ光は、波長制御装置２００の外部にも出力される。第２の受光部２１２は、第２の光フィルタ２０２を透過したＬＯ光の強度に対応する振幅の電流を出力する。

制御部２２２は、第１の電流が極大となるように第１の波長特性を制御する。そして、制御部は、第１の電流が極大となるように制御された第１の波長特性と、第２の波長特性と、が一致するように第２の波長特性を制御する。さらに、制御部は、第２の電流が極大となるようにＬＯ光の波長を制御する。

このような制御により、制御部２２１は、第１の光フィルタ２０１の波長特性と第２の光フィルタ２０２との波長特性を一致させる。そして、制御部２２１は、第２の光フィルタ２０２のモニタ電流である第２の電流が極大となるようにＬＯ光の波長を制御することにより、ＬＯ光の波長を信号光の波長と一致させることができる。その結果、第２の実施形態の波長制御装置２００は、局部発振光の波長を信号光の波長に追従させる機能を簡単な構成で実現できるという効果を奏する。
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態の光受信器１ａの構成を示すブロック図である。光受信器１ａは、図１に示した光受信器１と比較して、可変波長フィルタ１０３を備えていない点で相違している。以下の説明では、第１の実施形態と同一の要素には同一の参照符号が付されている。

第３の実施形態では、波長制御部１０４は、可変波長フィルタ１０１の透過帯域Ａ〜Ｃを制御するとともに、可変フィルタ１０１の制御結果に基づいて、透過帯域Ａの中心の波長を求める。波長制御部１０４は、さらに、局部発振光源１０２に対して、ＬＯ光１２の発振波長を直接指示する。局部発振光源１０２は、波長制御部１０４から指示された波長のＬＯ光１２を出力する。

波長制御部１０４は、可変波長フィルタ１０１の制御結果から透過帯域Ａの中心の波長を求め、求められた波長と同一の波長のＬＯ光１２が出力されるように局部発振光源１０２を制御する。その結果、第３の実施形態の光受信器１ａも第１の実施形態の光受信器１と同様の効果を奏する。さらに、第３の実施形態の光受信器１ａは、可変波長フィルタ１０３が不要となり、光受信器の構成がより簡単になる。

なお、可変波長フィルタ１０３は、透過帯域Ａの中心の波長を、局部発振光源１０２に直接通知し、局部発振光源１０２は通知された波長と同一の波長のＬＯ光１２を出力してもよい。
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態の可変波長フィルタ１０１ａの構成を示すブロック図である。可変波長フィルタ１０１ａは、光分岐器１０１１、フィルタ１０１２ａ〜１０１４ａ、光スイッチ１０１８、ＰＤ１０１９を備える。

図１０に示す可変波長フィルタ１０１ａは、図２に示した可変波長フィルタ１０１と比較して、光スイッチ１０１８を備える一方、１個のみのＰＤ１０１９を備える。図１０に示した光分岐器１０１１及びフィルタ１０１２ａ〜１０１４ａの機能は、図２に示した可変波長フィルタ１０１の光分岐器１０１１及びフィルタＡ１０１２〜フィルタＣ１０１４と同様である。

光スイッチ１０１８は、フィルタ１０１２ａ〜１０１４ａのいずれかを透過した光がＰＤ１０１９で受光されるように、フィルタ１０１２ａ〜１０１４ａとＰＤ１０１９との間の光路を切り替える。ＰＤ１０１９は、フィルタ１０１２ａ〜１０１４ａのモニタ電流を光スイッチ１０１８によって切り替えながら出力する。可変波長フィルタ１０１ａは、ＰＤ１０１９のモニタ電流、及び、光スイッチ１０１８によって選択されているフィルタ（フィルタ１０１２ａ〜１０１４ａのいずれか）の情報を出力する。

図１に示された可変波長フィルタ１０１に代えて本実施形態の可変波長フィルタ１０１ａを用いることにより、第１の実施形態の光受信器１は、その効果を減じることなく、ＰＤ−Ａ１０１５〜ＰＤ−Ｃ１０１５の数を減らすことができる。波長制御部１０４は、光スイッチ１０１８によって選択されているフィルタの情報に基づいて、可変波長フィルタ１０１ａから入力されているモニタ電流がフィルタ１０１２ａ〜１０１４ａのいずれのモニタ電流であるかを知ることができる。

また、可変波長フィルタ１０１ａの構成が可変波長フィルタ１０３にも適用可能であることは明らかである。従って、第１の実施形態において、可変波長フィルタ１０３に代えて本実施形態の可変波長フィルタ１０１ａが用いられてもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

（付記１）
局部発振光を出力する局部発振光源と、
信号光が入力される、第１の波長特性を持つ第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタを透過した前記信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する第１の受光部と、
前記局部発振光が入力される、第２の波長特性を持つ第２の光フィルタと、
前記第２の光フィルタを透過した前記局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第２の電流を出力する第２の受光部と、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、前記第２の波長特性と前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する制御部と、
を備える波長制御装置。

（付記２）
前記第１の光フィルタは、相異なる透過帯域を持つ複数のバンドパスフィルタで構成され、前記第１の受光部は、前記第１の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを透過した前記信号光を受光することを特徴とする、付記１に記載された波長制御装置。

（付記３）
前記第１の光フィルタは、互いに重複しない３個の透過帯域を持つバンドパスフィルタで構成され、前記第１の受光部は、前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの透過帯域のうち、中央の波長帯の透過帯域を持つ前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタを透過した前記信号光を受光することを特徴とする、付記１に記載された波長制御装置。

（付記４）
前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔が固定されていることを特徴とする、付記２又は３に記載された波長制御装置。

（付記５）
前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔の少なくとも一方が前記制御部により制御されることを特徴とする、付記２又は３に記載された波長制御装置。

（付記６）
前記第２の光フィルタは、相異なる透過帯域を持つ複数のバンドパスフィルタで構成され、前記第２の受光部は、前記第２の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを透過した前記局部発振光を受光することを特徴とする、付記１乃至５のいずれかに記載された波長制御装置。

（付記７）
前記第２の光フィルタは、互いに重複しない３個の透過帯域を持つバンドパスフィルタで構成され、前記第２の受光部は、前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの透過帯域のうち、中央の波長帯の透過帯域を持つ前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタを透過した前記局部発振光を受光することを特徴とする、付記１乃至５のいずれかに記載された波長制御装置。

（付記８）
前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔が固定されていることを特徴とする、付記６又は７に記載された波長制御装置。

（付記９）
前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔の少なくとも一方が前記制御部により制御されることを特徴とする、付記６又は７に記載された波長制御装置。

（付記１０）
前記第１の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを選択して、前記選択されたバンドパスフィルタと前記第１の受光部との光路を接続する第１の光スイッチをさらに備える、付記２乃至５のいずれかに記載された波長制御装置。

（付記１１）
前記第２の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを選択して、前記選択されたバンドパスフィルタと前記第２の受光部との光路を接続する第２の光スイッチをさらに備える、付記６乃至９のいずれかに記載された波長制御装置。

（付記１２）
付記１０に記載された第１の光スイッチ及び付記１１に記載された第２の光スイッチを備える、波長制御装置。

（付記１３）
第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力し、
第２の波長特性を持つ第２の光フィルタを透過した局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する振幅の第２の電流を出力し、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、
前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、
前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する、
ことを特徴とする波長制御方法。

（付記１４）
波長制御装置のコンピュータに、
第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する手順、
第２の波長特性を持つ第２の光フィルタを透過した局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する振幅の第２の電流を出力する手順、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御する手順、
前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御する手順、
前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する手順、
を実行させるための波長制御装置の制御プログラム。

（付記１５）
局部発振光を出力する局部発振光源と、
信号光が入力される、第１の波長特性を持つ第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタを透過した前記信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する第１の受光部と、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、前記局部発振光の波長を、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性が示す波長と一致するように前記局部発振光源を制御する制御部と、
を備える波長制御装置。

（付記１６）
第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力し、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、
局部発振光の波長を、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性が示す波長と一致するように制御する、
ことを特徴とする波長制御方法。

（付記１７）
波長制御装置のコンピュータに、
第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する手順、
前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御する手順、
局部発振光の波長を、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性が示す波長と一致するように制御する手順、
を実行させるための波長制御装置の制御プログラム。

（付記１８）
付記１乃至１１及び付記１５のいずれかに記載された波長制御装置と、
前記信号光と前記局部発振光とを干渉させ、干渉させた信号を出力する９０度ハイブリッド回路と、
前記９０度ハイブリッド回路が干渉させた信号をコヒーレント検波して検波された信号をアナログ電気信号に変換する受光部と、
前記受光部から出力された前記アナログ電気信号を、所定の振幅を持つように増幅する増幅回路と、
前記増幅回路で増幅された信号をデジタル信号に変換して復調処理を行い、復調信号を生成するデジタル信号処理部と、
を備える光受信器。

１、１ａ 光受信器
１０ 信号光
１１ 復調信号
１２ 局部発振光
１０１、１０１ａ、１０３ 可変波長フィルタ
１０２ 局部発振光源
１０４ 波長制御部
１０５ ９０度ハイブリッド回路
１０６、１０１９ ＰＤ
１０７ ＴＩＡ
１０８ ＤＳＰ
１０９ ＣＰＵ
１１０ メモリ
１０１１、１０３１ 光分岐器
１０１２〜１０１４ フィルタＡ〜Ｃ
１０１２ａ〜１０４２ａ フィルタ
１０１５〜１０１７ ＰＤ−Ａ〜ＰＤ−Ｃ
１０１８ 光スイッチ
１０３２〜１０３４ フィルタＤ〜Ｆ
１０３５〜１０３７ ＰＤ−Ｄ〜ＰＤ−Ｆ
２００ 波長制御装置
２０１ 第１のフィルタ
２０２ 第２のフィルタ
２１１ 第１の受光部
２１２ 第２の受光部
２２１ 局部発振光源
２２２ 制御部

Claims (10)

1. 局部発振光を出力する局部発振光源と、
   信号光が入力される、第１の波長特性を持つ第１の光フィルタと、
   前記第１の光フィルタを透過した前記信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力する第１の受光部と、
   前記局部発振光が入力される、第２の波長特性を持つ第２の光フィルタと、
   前記第２の光フィルタを透過した前記局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第２の電流を出力する第２の受光部と、
   前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する制御部と、
   を備える波長制御装置。
2. 前記第１の光フィルタは、相異なる透過帯域を持つ複数のバンドパスフィルタで構成され、前記第１の受光部は、前記第１の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを透過した前記信号光を受光することを特徴とする、請求項１に記載された波長制御装置。
3. 前記第１の光フィルタは、互いに重複しない３個の透過帯域を持つバンドパスフィルタで構成され、前記第１の受光部は、前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの透過帯域のうち、中央の波長帯の透過帯域を持つ前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタを透過した前記信号光を受光することを特徴とする、請求項１に記載された波長制御装置。
4. 前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔が固定されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載された波長制御装置。
5. 前記第１の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔の少なくとも一方が前記制御部により制御されることを特徴とする、請求項２又は３に記載された波長制御装置。
6. 前記第２の光フィルタは、相異なる透過帯域を持つ複数のバンドパスフィルタで構成され、前記第２の受光部は、前記第２の光フィルタが備える前記複数のバンドパスフィルタのうち一のバンドパスフィルタを透過した前記局部発振光を受光することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載された波長制御装置。
7. 前記第２の光フィルタは、互いに重複しない３個の透過帯域を持つバンドパスフィルタで構成され、前記第２の受光部は、前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの透過帯域のうち、中央の波長帯の透過帯域を持つ前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタを透過した前記局部発振光を受光することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載された波長制御装置。
8. 前記第２の光フィルタが備える前記バンドパスフィルタの、各々の前記透過帯域の帯域幅及び前記透過帯域の間隔が固定されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載された波長制御装置。
9. 第１の波長特性を持つ第１の光フィルタを透過した信号光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する第１の電流を出力し、
   第２の波長特性を持つ第２の光フィルタを透過した局部発振光の強度の増加に対して振幅が単調に増加する振幅の第２の電流を出力し、
   前記第１の電流が極大となるように前記第１の波長特性を制御し、
   前記第１の電流が極大となるように制御された前記第１の波長特性と前記第２の波長特性とが一致するように前記第２の波長特性を制御し、
   前記第２の電流が極大となるように前記局部発振光の波長を制御する、
   ことを特徴とする波長制御方法。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載された波長制御装置と、
    前記信号光と前記局部発振光とを干渉させ、干渉させた信号を出力する９０度ハイブリッド回路と、
    前記９０度ハイブリッド回路が干渉させた信号をコヒーレント検波して検波された信号をアナログ電気信号に変換する受光部と、
    前記受光部から出力された前記アナログ電気信号を、所定の振幅を持つように増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路で増幅された信号をデジタル信号に変換して復調処理を行い、復調信号を生成するデジタル信号処理部と、
    を備える光受信器。

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