JP6458632B2 - 光受信装置および重畳信号検出方法 - Google Patents

Description

本明細書に記載する技術は、光受信装置および重畳信号検出方法に関する。

光通信技術の１つに、主信号光に対して主信号とは異なる信号を周波数変調によって重畳する技術がある。例えば、光伝送システムの監視や制御に関わる信号が、主信号光に周波数変調によって重畳されることがある。

特開２０１３−９２３８号公報 特開２０１３−２０１４９５号公報

光伝送システムにおいて、複数の波長の主信号光を波長多重した波長多重（ＷＤＭ）光が伝送される場合、各波長の主信号光のそれぞれに周波数変調によって重畳信号が重畳されてよい。

この場合、複数の波長の主信号光に重畳された重畳信号どうしがクロストークすることがある。クロストークによって、重畳信号の受信特性（「受信品質」と称してもよい。）が低下するおそれがある。

１つの側面では、本明細書の記載する技術の目的の１つは、複数波長の信号光にそれぞれ周波数変調によって重畳された信号の受信品質を向上することにある。

１つの側面において、光受信装置は、波長可変フィルタと、フォトディテクタと、重畳信号検出部と、を備えてよい。波長可変フィルタは、波長多重光を受信して部分的に透過してよい。波長多重光には、第１波長の第１信号光と、前記第１波長の短波長側に隣り合う第２波長の第２信号光と、前記第１波長の長波長側に隣り合う第３波長の第３信号光と、が含まれてよい。前記第１〜第３信号光のそれぞれには、周波数変調信号が重畳されていてよい。前記フォトディテクタは、前記波長可変フィルタを透過した光のパワーを検出する。前記重畳信号検出部は、第１フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、第２フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、に基づいて、前記第１信号光に重畳された周波数変調信号を検出してよい。前記第１フィルタ設定は、前記第１信号光と前記第２信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する設定であってよい。前記第２フィルタ設定は、前記第１信号光と前記第３信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する設定であってよい。

また、１つの側面において、重畳信号検出方法は、波長多重光を波長可変フィルタに入力して、前記波長多重光を部分的にフォトディテクタへ透過させてよい。波長多重光は、第１波長の第１信号光と、前記第１波長の短波長側に隣り合う第２波長の第２信号光と、前記第１波長の長波長側に隣り合う第３波長の第３信号光と、を含んでよい。また、前記第１〜第３信号光のそれぞれには、周波数変調信号が重畳されていてよい。そして、第１フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、第２フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、に基づいて、前記第１信号光に重畳された周波数変調信号を検出してよい。前記第１フィルタ設定は、前記第１信号光と前記第２信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する設定であってよい。また、前記第２フィルタ設定は、前記第１信号光と前記第３信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する設定であってよい。

１つの側面として、複数波長の信号光にそれぞれ周波数変調によって重畳された信号の受信品質を向上できる。

一実施形態に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。 図１に例示した光伝送システムにおける波長パストレース技術の一例を説明するためのブロック図である。 主信号光にライトラベルを重畳可能な光送信器の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、信号光のキャリア周波数と図３に例示した光バンドパスフィルタの透過中心周波数との関係を模式的に示す図であり、（Ａ）はガウス波形の主信号光についての関係を示す図であり、（Ｂ）は、ナイキスト波形の信号光についての関係を示す図である。 一実施形態に係る光受信器の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図５に例示した波長可変フィルタの透過中心周波数の設定例を模式的に示す図である。 図５に例示した光受信器の動作例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る光送信器の構成例を示すブロック図である。 図８に例示した差動エンコーダの構成例を示すブロック図である。 図９に例示した差動エンコーダに対応する差動デコーダの構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下に説明する各種の例示的態様は、適宜に組み合わせて実施しても構わない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。

図１は、一実施形態に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。「光伝送システム」は、「フォトニックネットワーク」と称してもよい。図１に示す光伝送システム１は、例示的に、複数の光伝送装置２−１〜２−Ｎ（＃１〜＃Ｎ）（Ｎは２以上の整数）を備えてよい。

「光伝送装置」は、「ノード」又は「局」と称されてもよい。ノード２−ｉ（ｉは１〜Ｎのいずれか）を区別しなくてよい場合は、単に「ノード２」と略称することがある。

ノード２間は、光伝送路によって光通信可能に接続されてよい。光伝送路は、光ファイバを用いた光ファイバ伝送路であってよい。光伝送路を通じた光通信は、片方向（uni-directional）通信でもよいし双方向（bi-directional）通信でもよい。

ノード２は、ＷＤＭ光を伝送可能なＷＤＭノードであってもよいし、波長単位の信号光の分岐及び挿入が可能なＲＯＡＤＭであってもよい。また、ノード２は、波長単位で信号光の方路（degree）を切り替え可能なＷＸＣであってもよい。

「波長」は、「チャネル」と称してもよい。ＷＤＭ光に含まれる「波長」は、便宜的に、「サブチャネル」又は「サブキャリア」と称されてもよい。

「ＷＤＭ」は、「Wavelength Division Multiplex」の略称である。「ＲＯＡＤＭ」は、「Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer」の略称である。

「ＷＸＣ」は、「Wavelength Cross Connect」の略称である。「ＷＸＣ」は、フォトニッククロスコネクト（ＰＸＣ：Photonic Cross Connect）と称されてもよい。

ＲＯＡＤＭ２は、「ＣＤＣＧ−ＲＯＡＤＭ」と称されるＲＯＡＤＭ２であってよい。「ＣＤＣＧ」は、「Color-less, Direction-less, Contention-less and Grid-less」の略称である。

「ＣＤＣＧ」であるため、ＣＤＣＧ−ＲＯＡＤＭ２には、ノード２間での波長パス設定に対して、波長依存性、方路依存性、波長衝突、及び、波長間隔や帯域による制約がない。また、「Reconfigurable」であるため、ＣＤＣＧ−ＲＯＡＤＭ２は、ノード構成を柔軟に変更できる。

したがって、ＣＤＣＧ−ＲＯＡＤＭ２は、ユーザ（「オペレータ」と称してもよい。）からの接続要求に対して柔軟なパス設定が可能であり、データレートやネットワークの運用効率の向上と、運用コストの低減と、を図ることができる。

ノード２−ｉのそれぞれにＣＤＣＧ−ＲＯＡＤＭ２を適用したフォトニックネットワーク１（以下「ネットワーク１」と略称することがある。）では、自由な光パス設定が可能であり、異なる複数の光パスに対して同じ波長を割り当てることが許容される。

図１の例では、ノード＃６とノード＃７との間の区間（「スパン」と称してもよい。）を除いた各スパンに同じ波長λ１の光パスが設定されている。なお、「光パス」は、「波長パス」と称してもよい。

自由な光パス設定が許容される結果、光パスの監視が重要となる。光パスの監視には、光チャネルモニタ（ＯＣＭ）を用いることができる。例えば、ノード２内に１又は複数のＯＣＭが設けられることがある。

しかし、ＯＣＭでは、波長の光パワーを監視できるに留まるため、同じ波長を割り当てられた異なる光パスを識別できない。

そのため、例えば、同一波長で異なる光ファイバ伝送路に割り当てられた光パスを監視することは困難である。光パスの監視は、「波長パストレース」と称されてもよい。

同一波長を割り当てられた異なる光パスの波長パストレースを可能にする方法の一例として、主信号光に、光パスを識別可能な情報を重畳する方法がある。光パスを識別可能な情報は、「パス識別子（ＩＤ）」と称してもよいし、「ライトラベル」と称してもよい。

なお、パスＩＤを示す信号は、「波長パストレース信号」あるいは単に「パストレース信号」と称してもよい。「パストレース信号」は、光パスの導通性を確認するための信号の一例であると捉えてもよい。「パストレース信号」は、「重畳信号」と称してもよいし、主信号に対する「副信号」と称してもよい。

「重畳信号」あるいは「副信号」は、「監視（ＳＶ：Supervisory）信号」の一例である、と捉えてもよい。なお、信号光に重畳されてよい信号（又は情報）は、パストレース信号に限られない。主信号とは異なる何らかの制御信号や通知信号等が信号光に重畳されてよい。重畳信号は、例示的に、周波数変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）方式にて信号光に重畳されてよい。

図２に示すように、例えば、ノード＃１−＃３−＃４−＃５−＃７を経由する波長λ１の光パスの主信号光には、第１のライトラベル＃１を重畳してよい。また、ノード＃１−＃２−＃４−＃７を経由する波長λ１の光パスの主信号光には、第２のライトラベル＃２を重畳してよい。

更に、ノード＃３−＃６を経由する波長λ１の光パスの主信号光には、第３のライトラベル＃３を重畳してよく、ノード＃２−＃５を経由する波長λ１の光パスの主信号光には、第４のライトラベル＃４を重畳してよい。

このように、主信号光にライトラベルを重畳して伝送することで、各ノード２では、受信した主信号光の全てを電気信号に変換して終端しなくても、主信号光に重畳されている信号成分を検出することで、ライトラベルを検出することが可能である。

なお、光パスの設定及びライトラベルの設定は、例示的に、ネットワーク１全体の動作を集中的に管理、制御することが可能なネットワークマネージメントシステム（ＮＭＳ）３によって実施されてよい。ＮＭＳ３は、オペレーティングシステム（ＯＰＳ）３と称されてもよい。

図３に、主信号光にライトラベルを重畳可能な光送信器、及び、主信号光に重畳されたライトラベルを検出可能な光受信器の構成例を示す。なお、光送信器は、「光送信装置」と称してもよい。光受信器は、「光受信装置」と称してもよい。

図３に示す光送信器１０は、例示的に、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）１１と、光送信モジュール１２と、を備えてよい。

デジタル信号処理部１１は、デジタル信号処理によって、主信号データにパスＩＤを重畳する。パスＩＤの重畳は、例示的に、主信号光のキャリア周波数を制御することで実現されてよい。

主信号光のキャリア周波数を制御することは、図３中に点線枠１００に例示するように、複素平面（ＩＱ平面）において主信号コンスタレーションを回転させることに相当する、と捉えてよい。主信号コンスタレーションの回転速度が、ＦＳＫ（Phase Shift Keying）の周波数偏移に相当する。

ＦＳＫにてパスＩＤが重畳されたデジタル主信号データは、光送信モジュール１２における光変調器１２４の駆動信号に用いられる。

例えば、デジタル主信号データは、デジタル信号処理部１１において、複素平面における同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）とに分離されて、光送信モジュール１２に備えられたデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１２２Ｉ及び１２２Ｑに入力される。なお、デジタル主信号データのＩ成分及びＱ成分の分離は、デジタル信号処理によるＩＱ分離器１１３によって実現されてよい。

例示的に、一方のＤＡＣ１２２Ｉがデジタル主信号データのＩ成分信号に対応し、他方のＤＡＣ１２２Ｑがデジタル主信号データのＱ成分信号に対応する。

ＤＡＣ１２２Ｉは、デジタルＩ成分信号をアナログＩ成分信号に変換し、ＤＡＣ１２２Ｑは、デジタルＱ成分信号をアナログＱ成分信号に変換する。

アナログＩ成分信号及びアナログＱ成分信号は、それぞれ、ドライバアンプ１２３Ｉ及び１２３Ｑにて、光変調器１２４を駆動するのに適切な振幅を有する駆動信号に増幅されて、光変調器１２４の駆動電極（図示省略）に与えられる。

光変調器１２４は、光源１２１の出力光を、ドライバアンプ１２３Ｉ及び１２３Ｑから与えられる駆動信号に従って変調する。これにより、主信号光にパスＩＤがＦＳＫ信号として重畳された変調信号光が得られる。なお、光変調器１２４は、「ＩＱ変調器１２４」と称されてもよい。

ここで、主信号光の電場をｓ（ｔ）で表し、主信号光に重畳されるＦＳＫ信号の最大周波数偏移（Maximum frequency deviation）をΔｆｔで表す。また、ＦＳＫ信号の波形を、時間変化に応じて「−１〜＋１」の範囲の値をとる時間関数ｍ（ｔ）で表す。

このとき、ＦＳＫ信号が重畳された主信号光ｓ′（ｔ）は、以下の式（１）によって表すことができる。

ｓ′（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅｘｐ（２πｊΔｆｔ・ｍ（ｔ）） …（１）

式（１）の演算は、例えばＤＳＰ１１において、デジタル信号処理による周波数制御器１１１及び位相回転器１１２によって実現される。周波数制御器１１１は、「位相回転制御器１１１」と言い換えてもよい。位相回転器１１２は、乗算器であってよい。

位相回転制御器１１１は、式（１）の「ｅｘｐ（２πｊΔｆｔ・ｍ（ｔ））」に相当する演算を行なうことで、パスＩＤに基づく主信号データの位相回転量を、位相回転器１１２に与える。位相回転器１１２は、与えられた位相回転量を主信号データに乗じることで、主信号データをＦＳＫする。

なお、ＦＳＫ信号の周波数、別言すると、ｍ（ｔ）の周波数は、主信号光のキャリア周波数に対して十分に低い周波数であってよい。例示的に、ＦＳＫ信号の周波数のオーダは、キャリア周波数がギガヘルツ（ＧＨｚ）オーダであるのに対して、キロヘルツ（ｋＨｚ）オーダであってよい。

一方、光受信器３０は、図３に例示するように、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１と、ＰＤ（フォトディテクタ又はフォトダイオード）３２と、パスＩＤ識別回路３３と、を備えてよい。パスＩＤ識別回路３３は、「パスＩＤレシーバ３３」又は「パスＩＤ検出部３３」と称してもよい。

光ＢＰＦ３１に入力される主信号光は、ＦＳＫ信号が重畳されているため、点線枠３０１に例示するように、光スペクトラムの中心周波数が周波数軸において「＋Δｆｔ」と「−Δｆｔ」との間でシフトする。主信号光スペクトラムの中心周波数は、主信号光のキャリア周波数に相当すると捉えてよい。

ここで、点線枠３０２に例示するように、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数（又は、波長。以下、同様。）は、主信号光のキャリア周波数から高周波側（又は、低周波側）にオフセットした周波数に設定されてよい。

また、光ＢＰＦ３１の透過帯域幅は、主信号光スペクトラムの一部を透過する帯域幅に設定されてよい。例えば、光ＢＰＦ３１の透過帯域幅は、主信号光スペクトラムが占める帯域幅の半分よりも狭い帯域幅に設定されてよい。

このようなフィルタ特性の設定（便宜的に「フィルタ設定」と略してよい。）によると、図３の点線枠３０３に例示するように、光ＢＰＦ３１を透過する光の量が、主信号光スペクトラムのＦＳＫ信号に応じた周波数シフトによって変化する。

したがって、主信号光スペクトラムの周波数シフトに応じた光パワー変化が、光ＢＰＦ３１の出力光に現われる。別言すると、主信号光スペクトラムのＦＳＫ信号に応じた周波数シフトが、光ＢＰＦ３１によって、強度変調（ＡＭ）光に変換される。

当該ＡＭ光がＰＤ３２にて受光され、受光パワーに応じたＡＭ信号成分を有する電気信号に変換される。パスＩＤ識別回路３３は、当該電気信号のＡＭ信号成分を識別することで、主信号光にＦＳＫ信号として重畳されたパスＩＤを検出することができる。

なお、ＰＤ３２は、既述のように主信号光のキャリア周波数よりも十分に低い周波数のＦＳＫ信号成分に対して受信感度を満たすことが可能であればよい。そのため、ＰＤ３２には、主信号光の受信感度を満たせるほどの高速ＰＤを適用する必要は無く、低速ＰＤを適用してよい。

このように、光受信器３０は、光ＢＰＦ３１と低速ＰＤ３２とを用いた、比較的に簡単な構成で、主信号光に重畳されたパスＩＤを検出することができる。

ところで、パスＩＤは、ＷＤＭ信号光において隣り合う波長（便宜的に「隣接波長」と称することがある。）の主信号光のそれぞれに重畳されてよい。

主信号光が、例えば図４（Ａ）に示すように、ナイキスト波形ではないガウス波形の信号光の場合、ナイキスト波形に比べて主信号光スペクトラムの波形がなまる。

そのため、キャリア周波数に対する光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量が小さくても、光ＢＰＦ３１を透過する光パワーは大きく変化しやすい。

つまり、ガウス波形であれば、ＢＰＦ３１によって得られるＡＭ信号成分の変化量が最大になる、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量が、小さくて済む。

別言すると、パスＩＤを検出するのに足りる、ＡＭ信号成分の検出感度を得るのに、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量は、小さくてよい。

そのため、隣接波長の主信号光に重畳されたＦＳＫ信号成分が、光ＢＰＦ３１の出力になるべく混入しないように、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量を調整することが容易である。

したがって、検出対象の波長の主信号光に重畳されたＦＳＫ信号に対して、隣接波長の主信号光に重畳されたＦＳＫ信号がクロストークとなることを、回避あるいは抑制し易い。

これに対し、例えば図４（Ｂ）に示すように、主信号光がナイキスト波形の信号光の場合、ガウス波形に比べて主信号光スペクトラムの波形は矩形波に近い。なお、ナイキスト波形の主信号光は、例示的に、主信号データにデジタル信号処理によるナイキストフィルタリングを施した信号によって光変調器１２４を駆動することで得られる。

ナイキスト波形の主信号光は、光スペクトラムが矩形波に近くなり狭小化できるため、ＷＤＭ信号光の伝送帯域において波長間隔を狭小化できる。そのため、伝送帯域の周波数利用効率を向上できる。波長間隔を狭小化したＷＤＭ信号光は、「スーパーチャネル」と称されることがある。

ナイキスト波形の主信号光スペクトラムは、矩形波に近いため、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数をキャリア周波数から少しオフセットしただけでは、光ＢＰＦ３１の出力に十分なＡＭ信号成分変化が現われない。

したがって、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量をガウス波形の場合よりも大きくしないと、パスＩＤを検出するのに足りる、ＡＭ信号成分の検出感度が得られない。

しかし、光ＢＰＦ３１の透過中心周波数のオフセット量を大きくすると、隣接波長の主信号光に重畳されたＦＳＫ信号が、光ＢＰＦ３１の出力に混入し易くなるため、クロストークが増大し易い。

クロストークが大きくなり過ぎると、検出対象の波長の主信号光に重畳されたＦＳＫ信号を正しく検出することができなくなるおそれがある。

そこで、以下に説明する実施形態では、ＦＳＫ信号を重畳された主信号光スペクトラムがナイキスト波形のような矩形波に近い波形を有していても、ＦＳＫ信号を正しく検出することが可能な光受信器の一例について説明する。

図５は、一実施形態に係る光受信器の構成例を示すブロック図である。図５に示す光受信器５０は、図１及び図２に例示したノード２のいずれかに備えられてよく、例示的に、波長可変フィルタ５１、ＰＤ５２、及び、制御部５３を備えてよい。

制御部５３には、例示的に、信号処理部５３１、記憶部５３２、フィルタ制御部５３３、及び、制御信号送受信部５３４が備えられてよい。

信号処理部５３１には、例示的に、光パワー検出部５３１１、直交符号検出部５３１２、及び、パスＩＤ検出部５３１３が備えられてよい。

波長可変フィルタ５１は、例示的に、ＷＤＭ信号光を受信する。波長可変フィルタ５１は、透過中心周波数が可変のチューナブルＢＰＦであってよい。

チューナブルＢＰＦ５１の透過帯域幅は、既述の光ＢＰＦ３１の透過帯域幅と同等の透過帯域幅に設定されてよい。チューナブルＢＰＦ５１の透過中心周波数は、例示的に、フィルタ制御部５３３によって制御されてよい。

ＰＤ５２は、チューナブルＢＰＦ５１を透過した光を受光し、受光パワーに応じた振幅を有する電気信号（例えば、電流信号）を出力する。電流信号は、例えば、図示を省略したトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）によって電圧信号に変換されてよい。

ＰＤ５２の出力信号は、例示的に、制御部５３の信号処理部５３１に入力されてよい。信号処理部５３１は、例示的に、ＰＤ５２の出力信号を基に、ＰＤ５２で受光されている信号光のパワーと、符号化されたＦＳＫ信号の符号と、を検出して、主信号光にＦＳＫ信号として重畳されているパスＩＤを検出する。

ＦＳＫ信号の符号化には、例示的に、直交符号化が適用されてよい。直交符号化の一例は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号化である。主信号データに重畳するＦＳＫ信号を直交符号化する光送信器の構成例については後述する。

信号処理部５３１において、光パワーは、例示的に、光パワー検出部５３１１によって検出されてよく、直交符号化されたＦＳＫ信号の直交符号は、直交符号検出部５３１２によって検出されてよい。パスＩＤは、パスＩＤ検出部５３１３によって検出されてよい。

信号処理部５３１での信号処理によって得られたデータ又は情報は、記憶部５３２に記憶されてよい。記憶部５３２に記憶されるデータや情報には、各検出部５３１１〜５３１３の検出結果が含まれてよい。なお、記憶部５３２には、フラッシュメモリや、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等が適用されてよい。

フィルタ制御部５３３は、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を制御する。当該透過中心周波数の制御は、例示的に、ＮＭＳ３からの制御に応じて実施されてよい。

例示的に、フィルタ制御部５３３は、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を、ＦＳＫ信号の検出対象の波長（便宜的に「ターゲット波長」と称してよい。）と、当該ターゲット波長の隣接波長と、の間の波長に相当する周波数に設定してよい。

なお、隣接波長は、ターゲット波長に対して短波長でもよいし長波長でもよい。ターゲット波長は、「第１波長」の一例である。ターゲット波長よりも短波長の隣接波長は、「第２波長」の一例であり、ターゲット波長よりも長波長の隣接波長は、「第３波長」の一例である。

「第１波長の主信号光」は、「第１信号光」の一例であり、「第２波長の主信号光」は、「第２信号光」の一例であり、「第３波長の主信号光」は、「第３信号光」の一例である。

図６（Ａ）において、例えば、４つの波長のうち、ターゲット波長（サブキャリア）がサブキャリアｃであると仮定すると、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数は、当該サブキャリアｃと、短波長側の隣接サブキャリアｂと、の間の周波数に設定されてよい。当該設定は、「第１フィルタ設定」の一例である。

波長可変フィルタ５１の透過中心周波数が設定される、サブキャリアｂ及びｃ間の周波数は、サブキャリアｂ及びｃの間の中間又は実質的に中間の周波数（便宜的に「中間周波数」と称してよい。）であってよい。

サブキャリアｂ及びｃの中間周波数に波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を設定すると、波長可変フィルタ５１を透過してＰＤ５２で受信されるＦＳＫ信号成分のパワーをサブキャリアｂ及びｃ間で均等化できる。したがって、ＦＳＫ信号成分のパワーの検出感度をサブキャリアｂ及びｃ間で均等化できる。

ＰＤ５２の出力信号から、サブキャリアｂ及びｃにそれぞれ重畳されているＦＳＫ信号成分に応じたＡＭ信号成分が、例えば光パワー検出部５３１１にて検出される。また、直交符号化されているＦＳＫ信号の直交符号が直交符号検出部５３１２にて復調されて検出される。

信号処理部５３１は、直交符号検出部５３１２で検出された直交符号に基づいて、光パワー検出部５３１１で検出された、２つのＦＳＫ信号成分に応じたＡＭ信号成分を、互いに分離することができる。

ここで、直交符号を基にして２つのＡＭ信号成分を分離することはできるが、分離したＡＭ信号成分のいずれが、ターゲットサブキャリアｃについてのＡＭ信号成分であるかは、不明である。

そこで、フィルタ制御部５３３は、例えば図６（Ｂ）に示すように、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を、ターゲットサブキャリアｃと、当該サブキャリアｃの高周波側の隣接サブキャリアｄと、の間に、設定してよい。当該設定は、「第２フィルタ設定」の一例である。

図６（Ｂ）の例においても、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数は、サブキャリアｃ及びｄの「中間周波数」であってよい。

「中間周波数」への設定によって、ＰＤ５２で受信されるＦＳＫ信号成分のパワーをサブキャリアｃ及びｄ間で均等化できる。したがって、ＦＳＫ信号成分のパワーの検出感度をサブキャリアｃ及びｄ間で均等化できる。

これにより、図６（Ａ）の場合と同様に、２つのサブキャリアｃ及びｄの主信号光にそれぞれ重畳されているＦＳＫ信号成分に応じたＡＭ信号成分が、光パワー検出部５３１１にて検出され、直交符号が直交符号検出部５３１２にて検出される。

図６（Ａ）に例示したフィルタ設定と、図６（Ｂ）に例示したフィルタ設定と、のそれぞれにおいて受信、検出された、ＡＭ信号成分の比較によって、双方のフィルタ設定で受信、検出したターゲットサブキャリアｃのＡＭ信号成分を識別できる。

ＡＭ信号成分の比較及び識別は、例示的に、パスＩＤ検出部５３１３によって実施されてよい。比較に用いるＡＭ信号成分のデータは、例示的に、記憶部５３２に記憶されている。

パスＩＤ検出部５３１３は、識別したＡＭ信号成分を基に、ターゲットサブキャリアｃに重畳されたパスＩＤを検出することができる。

隣接サブキャリア間のクロストークを低減させるために、ターゲットサブキャリアのＦＳＫ信号に対するノイズ成分となる、不要なサブキャリアの信号成分の透過を抑圧するフィルタ特性が一般的には検討される。

しかし、ナイキスト波形を適用して波長間隔が狭小化された主信号光スペクトラムに対して、不要なサブキャリア信号成分を十分に抑圧できるようなフィルタ特性を実現するのは難しい。

本実施形態では、上述のごとく、敢えてクロストークの要因となる信号成分をも波長可変フィルタ５１を透過させてＰＤ５２に受光させるように、波長可変フィルタ５１のフィルタ設定を制御する。

そのため、波長可変フィルタ５１のフィルタ特性は、隣接するサブキャリア信号成分を抑圧可能でなくてよく、波長可変フィルタ５１に要求される特性や仕様を緩和できる。

なお、図５に例示する制御信号送受信部５３４は、例示的に、ＮＭＳ３との間で制御信号を送受信する。ＮＭＳ３から受信される制御信号には、波長可変フィルタ５１のフィルタ設定を制御する情報が含まれてよい。ＮＭＳ３宛の制御信号には、パスＩＤ検出部５３１３で検出されたパスＩＤが含められてよい。

（光受信器５０の動作例）
次に、図７を参照して、上述した光受信器５０の動作例について説明する。
光受信器５０は、例えば、ＮＭＳ３からの制御信号に応じて、フィルタ制御部５３３によって、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を、図６（Ａ）に例示したように、サブキャリアｃとサブキャリアｂとの間の中間周波数に設定する（処理Ｐ１１）。

ここで、フィルタ制御部５３３は、ターゲットサブキャリアｃと隣接サブキャリアｂとの双方について信号処理部５３１にてパスＩＤが検出されたか否かを判定してよい。

当該判定は、例示的に、光パワー検出部５３１１及び直交符号検出部５３１２によって、各サブキャリアｂ及びｃについて、直交符号を基に分離したＡＭ信号成分データがそれぞれ検出されたか否かを、フィルタ制御部５３３が監視することで、実施されてよい。

フィルタ制御部５３３は、各サブキャリアｂ及びｃについてのＡＭ信号成分データが検出されるまで（処理Ｐ１３でＹｅｓと判定されるまで）、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数をスイープしてよい（処理Ｐ１３のＮｏルートから処理Ｐ１２）。なお、処理Ｐ１２及び処理Ｐ１３に例示する波長可変フィルタ５１のスイープ制御は、不要な設定にしてもよい。

処理Ｐ１３でＹｅｓと判定されれば、光パワー検出部５３１１及び直交符号検出部５３１２によって、ＰＤ５２の出力信号から分離、検出された、各サブキャリアｂ及びｃについてのＡＭ信号成分の検出データが、記憶部５３２に記憶される（処理Ｐ１４）。

次に、フィルタ制御部５３３は、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数を、図６（Ｂ）に例示したように、サブキャリアｃとサブキャリアｄとの間の中間周波数に設定する（処理Ｐ１５）。

サブキャリアｃ及びｄについても、処理Ｐ１３と同様にして、フィルタ制御部５３３は、光パワー検出部５３１１及び直交符号検出部５３１２によって、双方のＡＭ信号成分データが分離、検出されたか否かを判定してよい（処理Ｐ１７）。

フィルタ制御部５３３は、各サブキャリアｃ及びｄについてのＡＭ信号成分データが検出されるまで（処理Ｐ１７でＹｅｓと判定されるまで）、波長可変フィルタ５１の透過中心周波数をスイープしてよい（処理Ｐ１７のＮｏルートから処理Ｐ１６）。なお、処理Ｐ１６及び処理Ｐ１７に例示する波長可変フィルタ５１のスイープ制御についても、不要な設定にしてよい。

処理Ｐ１７でＹｅｓと判定されれば、光パワー検出部５３１１及び直交符号検出部５３１２によって、ＰＤ５２の出力信号から分離、検出された、各サブキャリアｃ及びｄについてのＡＭ信号成分の検出データが、記憶部５３２に記憶される（処理Ｐ１８）。

なお、上述した処理Ｐ１１〜Ｐ１３のセットと、処理Ｐ１５〜Ｐ１７のセットと、は、実行順序を逆にしてもよい。例えば、光受信器５０は、処理Ｐ１５〜Ｐ１７を実行してから、処理Ｐ１１〜Ｐ１３を実行してもよい。別言すると、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示したフィルタ設定は、どちらを先に実施してもよい。

あるいは、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示したフィルタ設定は、個別の光フィルタを用いてパラレルに実施されてもよい。別言すると、処理Ｐ１１〜Ｐ１３のセットと、処理Ｐ１５〜Ｐ１７のセットと、は、２つの光フィルタを用いて、パラレルに実行されてもよい。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示したフィルタ設定でのＡＭ信号成分データがそれぞれ検出されて記憶部５３２に記憶されると、例えばパスＩＤ検出部５３１３が、記憶部５３２から、各フィルタ設定で検出されたＡＭ信号成分データを読み出す。

パスＩＤ検出部５３１３は、読み出したＡＭ信号成分データを比較してターゲットサブキャリアｃのパスＩＤを検出する（処理Ｐ１９）。

検出したパスＩＤは、記憶部５３２に記憶されてよい。また、検出したパスＩＤは、制御信号送受信部５３４によって、ＮＭＳ３宛に送信されてよい。これにより、ＮＭＳ３にいて、パスＩＤを確認することが可能になる。

以上のように、上述した光受信器５０によれば、複数波長の主信号光のそれぞれにパスＩＤがＦＳＫ信号として重畳されていても、ターゲット波長の主信号光に重畳されているＦＳＫ信号を正しく検出できる。したがって、ＦＳＫ信号の受信特性を向上できる。

（光送信器１０の構成例）
次に、図８を参照して、主信号光に重畳されるＦＳＫ信号を直交符号化することが可能な光送信器１０の構成例について説明する。

図８に例示する光送信器１０は、図３に例示した構成に比して、ＤＳＰ１１において、直交符号化器１１０が追加的に備えられた点が異なる。なお、図８に例示する光送信器１０は、ＷＤＭ信号光に波長多重される異なる波長の信号光に対応してノード２に複数台備えられてよい。

直交符号化器１１０は、例示的に、主信号データに重畳するパスＩＤを直交符号化して、図３にて既述の周波数制御器１１１に入力する。したがって、周波数制御器１１１は、直交符号化されたパスＩＤを基に、主信号データの周波数（別言すると、位相回転）を制御する。「直交符号化」は、デジタル変調の一例である「直交変調」と言い換えてもよい。

直交符号化には、非限定的な一例として、ＣＤＭＡ符号化が適用されてよい。直交符号化されたパスＩＤは、隣接するサブキャリアの主信号光に重畳されるパスＩＤと直交関係にある。

例えば図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示した３つのサブキャリアｂ〜ｃの主信号光にそれぞれ重畳されるパスＩＤは、互いに直交する直交符号によって直交符号化されることにより、互いに直交する関係にある。

したがって、パスＩＤを直交復号化（「直交復調」と称してもよい。）すれば、既述のように、ターゲットサブキャリアに重畳されたパスＩＤと、隣接サブキャリアに重畳されたパスＩＤと、を分離することが可能になる。

なお、直交符号化したパスＩＤを重畳するサブキャリアは、ＷＤＭ信号光に含まれるサブキャリアの一部に限られてもよい。例えば、ターゲットサブキャリアを中心に隣り合う関係にある３つのサブキャリアに限って、パスＩＤを直交符号化するようにしてよい。

パスＩＤを直交符号化する対象のサブキャリアを限定すると、全てのサブキャリアについてのパスＩＤを直交符号化する場合に比して、ＷＤＭ信号光の伝送レートの低下を抑制できる。そのため、例えば、パスＩＤに基づく光パスの監視効率が低下することを抑制できる。

なお、図８中に点線で例示するように、ＤＳＰ１１には、デジタル信号処理による差動エンコーダ１１４が追加的に備えられてもよい。

差動エンコーダ１１４は、例示的に、周波数制御器１１１から位相回転器１１２に与えられる位相回転量を示す情報を、差動符号化する。別言すると、主信号データに重畳されるＦＳＫ信号の周波数偏移量の差分が符号化される。

したがって、光受信器５０において、ＦＳＫ信号成分を差動復号化すると、図６（Ａ）のフィルタ設定と図６（Ｂ）のフィルタ設定とで、ＦＳＫ信号成分に応じてＰＤ５２の出力信号に現われるＡＭ信号成分の正負の符号を一致させることができる。「差動復号化」は、「遅延検波」と言い換えてもよい。

ＡＭ信号成分の符号が一致するから、例えば、パスＩＤ検出部５３１３によるＡＭ信号成分の比較処理において、波長可変フィルタ５１のフィルタ設定に応じてＡＭ信号成分の正負の符号を反転させなくてよいので、パスＩＤの検出処理を簡易化できる。

図９に、差動エンコーダ１１４の構成例を示し、図１０に、差動エンコーダ１１４に対応する差動デコーダ２１４の構成例を示す。なお、図１０に示す差動デコーダ２１４は、例示的に、図５に示した光パワー検出部５３１１に備えられてよい。

図９に示す差動エンコーダ１１４は、排他的論理和（ＸＯＲ）回路１１４１と、フリップフロップ（ＦＦ）１１４２と、を備えてよい。ＦＦ１１４２は、遅延回路１１４２と称してもよい。

ＸＯＲ回路１１４１にて、周波数制御器１１１からの現在の入力信号と、ＦＦ１１４２で遅延された、過去のＸＯＲ回路１１４１の演算結果と、がＸＯＲ演算される。ＦＦ１１４２による遅延時間は、例示的に、１シンボル時間であってよい。ＦＦ１１４２の出力が差動符号として位相回転器１１２に与えられる。

一方、図１０に示す差動デコーダ２１４は、例示的に、遅延回路（ＦＦ）２１４１と、ＸＯＲ回路２１４２と、を備えてよい。

ＸＯＲ回路２１４２にて、ＰＤ５２からの入力信号をＦＦ２１４１にて例えば１シンボル時間だけ遅延させた過去の信号と、ＰＤ５２からの現在の入力信号と、がＸＯＲ演算される。

これにより、差動エンコーダ１１４で差動符号化されたＦＳＫ信号成分に応じたＡＭ信号成分が復号される。

１ 光伝送システム
２−１〜２−Ｎ 光伝送装置
３ ＮＭＳ（ＯＰＳ）
１０ 光送信器
１１ デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）
１１０ 直交符号化器
１１１ 周波数制御器
１１２ 位相回転器
１１３ ＩＱ分離器
１１４ 差動エンコーダ
１１４１ 排他的論理和（ＸＯＲ）回路
１１４２ フリップフロップ（ＦＦ）
１２ 光送信モジュール
１２１ 光源
１２２Ｉ，１２２Ｑ デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）
１２３Ｉ，１２３Ｑ ドライバアンプ
１２４ 光変調器
２１４ 差動デコーダ
２１４１ ＦＦ
２１４２ ＸＯＲ回路
３０，５０ 光受信器
３１ 光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３２，５２ ＰＤ（フォトディテクタ又はフォトダイオード）
３３ パスＩＤ識別回路
５１ 波長可変フィルタ
５３ 制御部
５３１ 信号処理部
５３１１ 光パワー検出部
５３１２ 直交符号検出部
５３１３ パスＩＤ検出部
５３２ 記憶部
５３３ フィルタ制御部
５３４ 制御信号送受信部

Claims (6)

1. 第１波長の第１信号光と、前記第１波長の短波長側に隣り合う第２波長の第２信号光と、前記第１波長の長波長側に隣り合う第３波長の第３信号光と、を含み、かつ、前記第１〜第３信号光のそれぞれに周波数変調信号が重畳された波長多重光を、受信して前記波長多重光を部分的に透過する波長可変フィルタと、
   前記波長可変フィルタを透過した光のパワーを検出するフォトディテクタと、
   前記第１信号光と前記第２信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する第１フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、前記第１信号光と前記第３信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する第２フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、に基づいて、前記第１信号光に重畳された周波数変調信号を検出する重畳信号検出部と、
   を備えた、光受信装置。
2. 前記１〜第３信号光にそれぞれ重畳される前記周波数変調信号は、互いに直交する直交符号によって直交符号化されており、
   前記重畳信号検出部は、前記直交符号に基づいて、前記第１信号光に重畳された前記周波数変調信号に対応する前記振幅変調信号を識別する、請求項１に記載の光受信装置。
3. 前記第１フィルタ設定は、前記波長可変フィルタの透過中心波長を前記第１波長と前記第２波長との間の波長に設定することであり、
   前記第２フィルタ設定は、前記波長可変フィルタの透過中心波長を前記第１波長と前記第３波長との間の波長に設定することである、請求項１又は２に記載の光受信装置。
4. 前記第１フィルタ設定及び前記第２フィルタ設定を制御するフィルタ制御部を備え、
   前記フィルタ制御部は、前記第１フィルタ設定及び前記第２フィルタ設定において前記透過中心波長をスイープ制御する、請求項３に記載の光受信装置。
5. 前記第１〜第３信号光にそれぞれ重畳される前記周波数変調信号は、差動符号化されており、
   前記重畳信号検出部は、前記第１フィルタ設定及び前記第２フィルタ設定においてそれぞれ検出された前記振幅変調信号を差動復号化して前記第１信号光に重畳された周波数変調信号を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光受信装置。
6. 第１波長の第１信号光と、前記第１波長の短波長側に隣り合う第２波長の第２信号光と、前記第１波長の長波長側に隣り合う第３波長の第３信号光と、を含み、かつ、前記第１〜第３信号光のそれぞれに周波数変調信号が重畳された波長多重光を、波長可変フィルタに入力して、前記波長多重光を部分的にフォトディテクタへ透過させ、
   前記第１信号光と前記第２信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する第１フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、前記第１信号光と前記第３信号光との双方が前記波長可変フィルタを透過する第２フィルタ設定において前記フォトディテクタで検出される光パワーの変化に応じた振幅変調信号と、に基づいて、前記第１信号光に重畳された周波数変調信号を検出する、重畳信号検出方法。