(57)【要約】【課題】光伝送システムを伝搬した光信号に含まれる雑音成分を除去し得る光受信装置を提供する。【解決手段】光受信装置１は、偏波分離器１１、光受信器（光電変換部）１２，１３および信号減算部１４，１５を有する。偏波分離器１１は、信号光成分の偏波方向を有する偏波成分Ｐａとこれと直交する偏波成分Ｐｂとを光信号Ｏｓから分離する。光受信器１２，１３は、偏波成分Ｐａを光電変換して電気信号Ｅａを生成し、偏波成分Ｐｂを光電変換して電気信号Ｅｂを生成する。信号減算部１４，１５は、電気信号Ｅａから電気信号Ｅｂを減算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路を伝搬した光信号を受信し、前記光信号から、信号光成分の偏波方向を有する第１偏波成分と前記信号光成分の偏波方向と直交する偏波方向を有する第２偏波成分とを分離する偏波分離器と、
前記第１偏波成分を光電変換して第１の電気信号を生成するとともに前記第２偏波成分を光電変換して第２の電気信号を生成する光電変換部と、
前記第１の電気信号から前記第２の電気信号を減算する信号減算部と、
を備える光受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光受信装置であって、
前記信号減算部は、
前記第２の電気信号に含まれる雑音成分の強度および位相のうちの少なくとも一方を調整する雑音制御回路と、
前記第１の電気信号から前記雑音制御回路の出力を減算する第１の減算器と、
を含む、光受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光受信装置であって、
前記第１の減算器の出力を前記第２の電気信号と乗算する乗算器と、
前記第１の減算器の出力から前記乗算器の出力を減算する第２の減算器と、
をさらに備える光受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光受信装置であって、前記乗算器の出力の強度および位相のうちの少なくとも一方を調整する信号制御回路をさらに備える光受信装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の光受信装置であって、
前記第１の電気信号および前記第２の電気信号の双方に対して、前記光伝送路の波長分散に起因する信号劣化を補償する分散補償部をさらに備える光受信装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の光受信装置であって、当該受信した光信号は、光伝送システムにおいて光増幅された信号である、光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した光信号に含まれる雑音成分を除去する技術に関し、特に、光伝送システムを通じて伝送された光信号に含まれる雑音成分を除去する光受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットなどの広域ネットワークの急速な普及に伴い、光伝送システムの更なる大伝送容量化や長距離伝送化が要求されている。光増幅器を使用する長距離光伝送システムでは、光伝送路や光増幅器の偏波依存性や雑音発生に起因して伝送信号の品質が劣化しやすいという問題がある。この種の光伝送システムに関する先行技術文献としては、たとえば、特許文献１（特開２００３−３１５７３９号公報）や特許文献２（特開平９−２２４００２号公報）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１５７３９号公報
【特許文献２】特開平９−２２４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の中継地点に光増幅器を使用する長距離光伝送システムでは、各光増幅器は、誘導放出光と自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）を発生させる。複数の中継地点を通じて光信号の中に自然放出光の雑音光が累積されれば、伝送特性が劣化して光伝送システムにおける伝送距離が制限されるという問題がある。
【０００５】
上記に鑑みて本発明の目的は、光伝送システムを伝搬した光信号に含まれる雑音成分を除去し得る光受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、光伝送路を伝搬した光信号を受信し、前記光信号から、信号光成分の偏波方向を有する第１偏波成分と前記信号光成分の偏波方向と直交する偏波方向を有する第２偏波成分とを分離する偏波分離器と、前記第１偏波成分を光電変換して第１の電気信号を生成するとともに前記第２偏波成分を光電変換して第２の電気信号を生成する光電変換部と、前記第１の電気信号から前記第２の電気信号を減算する信号減算部と、を備える光受信装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による光受信装置は、雑音光成分が重畳した信号光成分を含む第１偏波成分を第１の電気信号に変換し、雑音光成分を含む第２偏波成分を第２の電気信号に変換する。光受信装置は、第１の電気信号から第２の電気信号を減算することで第１の電気信号に含まれる雑音成分を効果的に除去することができる。よって、光伝送システムから受信した光信号のＳＮ比（信号対雑音比）が低くとも、この光信号から高ＳＮ比の出力電気信号を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の光受信装置の概略構成を示す図である。
【図２】光受信装置で受信された光信号の光スペクトルを概略的に示す図である。
【図３】偏波分離器で分離された偏波成分の光スペクトルを概略的に示す図である。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の光受信装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態の光受信装置１の概略構成を示す図である。図１に示されるように、光受信装置１は、偏波制御器１０、偏波分離器１１、光受信器（Ｏ／Ｅ）１２，１３、雑音制御回路１４、減算器１５および出力部１６を備えている。たとえば、光受信器１２，１３により本発明の光電変換部を構成することができ、減算器１５と雑音制御回路１４とで本発明の信号減算部を構成することができる。
【００１１】
光受信装置１は、長距離光伝送システム（図示せず）の光伝送路（光ファイバ）を伝搬した光信号Ｏｓを受信する。この長距離光伝送システムにおける複数の中継地点には、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Er-Doped Fiber Amplifier）などの光増幅器が設けられている。光増幅器では、光信号が増幅されるとともに、自然放出光（ＡＳＥ）の雑音光（以下、「ＡＳＥ雑音」と呼ぶ。）が当該光信号に蓄積される。ＡＳＥ雑音には、信号光成分の偏波成分と、この偏波成分と直交する偏波成分とが含まれる。
【００１２】
偏波制御器１０は、受信した光信号Ｏｓの偏波状態を制御する機能を有する。偏波分離器（偏波ビームスプリッタ）１１は、信号光成分の偏波方向を有する第１偏波成分Ｐａと、信号光成分の偏波方向とは直交する偏波方向を有する第２偏波成分Ｐｂとを光信号Ｏｓから分離する。偏波制御器１０は、第１偏波成分Ｐａが主に信号光成分を含むように光信号ＯＳの偏波状態を変換する。
【００１３】
光受信器１２は、第１偏波成分Ｐａの光を自乗検波し、時間波形を有する電気信号Ｅａに変換する。一方、光受信器１３は、第２偏波成分Ｐｂの光を自乗検波し、時間波形を有する電気信号Ｅｂに変換する。電気信号Ｅａ，Ｅｂは、アナログ信号のままでもよいし、あるいは、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されてもよい。
【００１４】
雑音制御回路１４は、電気信号Ｅｂの強度および位相の少なくとも一方を可変に調整する機能を有する。減算器１５は、電気信号Ｅａから雑音制御回路１４の出力を減算することで電気信号Ｅａから雑音成分を除去する。電気信号Ｅｂの強度と位相を最適調整することで電気信号Ｅａから雑音成分を効果的に除去することが可能である。
【００１５】
図２は、光受信装置１で受信された光信号Ｏｓの光スペクトルを概略的に示す図である。図２に示されるように、光信号Ｏｓは、Ｘ方向に偏光した偏波成分として信号光成分Ｓａと雑音光成分Ｎａを含み、Ｘ方向に直交するＹ方向に偏光した偏波成分として雑音光成分Ｎｂを含む。図３（Ａ）は、偏波分離器１１で分離された信号光成分Ｓａと雑音光成分Ｎａとからなる偏波成分Ｐａの光スペクトルを概略的に示す図であり、図３（Ｂ）は、偏波分離器１１で分離された雑音光成分Ｎｂからなる偏波成分Ｐｂの光スペクトルを概略的に示す図である。図３（Ａ）に示す偏波成分Ｐａ（＝Ｓａ＋Ｎａ）が電気信号Ｅａに変換され、図３（Ｂ）に示す偏波成分Ｐｂ（＝Ｎｂ）が電気信号Ｅｂに変換される。
【００１６】
電気信号Ｅａは、主に信号成分Ｅｓａ（ｔ）と雑音成分Ｅｎａ（ｔ）とを含み、電気信号Ｅｂは、主に雑音成分Ｅｎｂ（ｔ）を含むが、この雑音成分Ｅｎｂ（ｔ）の強度と雑音成分Ｅｎａ（ｔ）の強度との間には時間的に強い相関が存在する。よって、電気信号Ｅａから電気信号Ｅｂを減算することで電気信号Ｅａから雑音成分Ｅｎａ（ｔ）を除去することができる。
【００１７】
最終的に、出力部１６は、減算器１５の出力Ｅｄの振幅や位相を調整して出力電気信号Ｒｓを生成する。
【００１８】
上記の通り、第１の実施形態の光受信装置１は、雑音光成分Ｎａが重畳した信号光成分Ｓａを含む偏波成分Ｐａを電気信号Ｅａに変換し、雑音光成分Ｎｂを含む偏波成分Ｐｂを電気信号Ｅｂに変換する。光受信装置１は、電気信号Ｅａから電気信号Ｅｂを減算することで電気信号Ｅａに含まれる雑音成分Ｅｎａ（ｔ）を効果的に除去することができる。よって、光伝送システムから受信した光信号ＯｓのＳＮ比（信号対雑音比）が低くても、この光信号から高ＳＮ比の出力電気信号Ｒｓを得ることが可能である。
【００１９】
また、電気信号Ｅｂの強度と位相とを最適調整する雑音制御回路１４により、出力電気信号ＲｓのＳＮ比の向上が可能となる。
【００２０】
したがって、受信感度が高く、長距離の光伝送を可能とする光受信装置１を提供することができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態の光受信装置２の概略構成を示す図である。図４に示されるように、光受信装置２は、第１の実施形態の光受信装置１と同じ構成要素１０〜１６を有する。光受信装置２は、これら構成要素１０〜１６に加えて、分散補償器２１，２２、乗算器２３、信号制御回路２４および減算器２５を有する。たとえば、分散補償器２１，２２により本発明の分散補償部を構成することができる。
【００２２】
分散補償器２１，２２は、それぞれ電気信号Ｅａ，Ｅｂに対して、長距離光伝送システムの光伝送路（光ファイバ）の波長分散に起因する信号劣化を補償する機能を有する。分散補償器２１，２２は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタやトランスバーサルフィルタで構成することができる。分散補償器２１，２２では、同一構成のフィルタが使用され、同じタップ係数（フィルタ係数）が適用される。これにより、分散補償器２１，２２では、同一の周波数特性や同一の群遅延特性を有するフィルタが使用される。
【００２３】
雑音制御回路１４は、分散補償器２２の出力である電気信号Ｄｂの強度および位相の少なくとも一方を可変に調整する機能を有する。減算器１５は、分散補償器２１の出力である電気信号Ｄａから雑音制御回路１４の出力を減算することで電気信号Ｄａから雑音成分を除去する。
【００２４】
電気信号Ｄａは、信号成分Ｄｓａ（ｔ）と雑音成分Ｄｎａ（ｔ）だけでなく、これらの積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）をも含むことがある。積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）は、主に、光受信器１２における自乗検波により発生し得る成分である。減算器１５は、電気信号Ｄａから雑音成分Ｄｎａ（ｔ）を除去して電気信号Ｋａを生成するが、この電気信号Ｋａの中に積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）が残留する。乗算器２３、信号制御回路２４および減算器２５は、電気信号Ｋａから積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）を除去するための構成要素である。
【００２５】
乗算器２３は、減算器１５の出力である電気信号Ｋａ（＝Ｄｓａ（ｔ）＋Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ））に分散補償器２２の出力Ｄｂ（＝Ｄｎｂ（ｔ））を乗算する。電気信号Ｋａは、積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）を含み、分散補償器２２の出力Ｄｂは主に雑音成分Ｄｎｂ（ｔ）を含むので、乗算器２３の出力Ｍｂは、主に、積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎｂ（ｔ）と、積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）×Ｄｎｂ（ｔ）とを含むことになる。積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）×Ｄｎｂ（ｔ）の強度は相対的にほとんど無視できるので、乗算器２３の出力Ｍｂは、主に積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎｂ（ｔ）のみを含むと考えることができる。
【００２６】
信号制御回路２４は、乗算器２３の出力Ｍｂの強度および位相の少なくとも一方を可変に調整する機能を有する。減算器２５は、電気信号Ｋａから信号制御回路２４の出力を減算することで電気信号Ｋａから積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）を除去する。雑音成分Ｄｎｂ（ｔ）の強度と雑音成分Ｄｎａ（ｔ）の強度との間には時間的に強い相関が存在する。よって、信号制御回路２４において乗算器２３の出力Ｍｂの強度と位相を最適調整することで電気信号Ｅａから雑音成分を効果的に除去することが可能である。
【００２７】
最終的に、出力部１６は、減算器２５の出力Ｅｆの振幅や位相を調整して出力電気信号Ｒｓを生成する。
【００２８】
上記の通り、第２の実施形態の光受信装置２は、分散補償器２１，２２を用いて、波長分散に起因する電気信号Ｅａ，Ｅｂの劣化を補償することができる。また、光受信装置２は、電気信号Ｋａから積成分Ｄｓａ（ｔ）×Ｄｎａ（ｔ）を除去することができる。したがって、光受信装置２では、第１の実施形態と比べて、出力電気信号ＲｓのＳＮ比のさらなる向上が可能となる。
【００２９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、上記実施形態では、光受信装置１，２は、複数の光増幅器を有する長距離光伝送システムから光信号を受信するが、かかる形態に限定されるものではない。単一の光増幅器のみを用いて光信号を中継する光伝送システムにも光受信装置１，２を適用することが可能である。また、光受信装置１，２を光伝送システムの中継地点に使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２  光受信装置
１０  偏波制御器
１１  偏波分離器
１２，１３  光受信器（Ｏ／Ｅ）
１４  雑音制御回路
１５  減算器
１６  出力部
２１，２２  分散補償器
２３  乗算器
２４  信号制御回路
２５  減算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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