(57)【要約】【課題】光位相が誤設定して信号疎通が不可となる現象を回避する。【解決手段】ＶＤＣ１ａは、光信号を受信して、制御部３０から与えられた分散補償値により、光信号の分散補償を行う。復調部１０は、分散補償後の光信号の位相変調の情報を強度変調の情報にし、強度変調された光信号の検波を行って、光信号を電気信号に変換する。データ再生部２０は、電気信号からクロックを抽出し、データを再生する。制御部３０は、装置起動時に、遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相が設定されたことを認識したにもかかわらず、一定時間内にデータ再生部２０が正常動作しない場合には、光位相の誤設定がなされたものとみなし、遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相が設定されて、かつデータ再生部２０の正常動作を認識するまで、異なる分散補償値を順次設定するシーケンス制御を行う。【選択図】図１
2010093677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調された光信号の受信処理を行う光受信装置において、
前記光信号を受信して、与えられた分散補償値により、前記光信号の分散補償を行う可変分散補償器と、
分散補償後の前記光信号の位相変調の情報を強度変調の情報にする遅延干渉計と、強度変調された前記光信号の検波を行って、前記光信号を電気信号に変換する光検波器とを含む復調部と、
前記電気信号からクロックを抽出し、データを再生するデータ再生部と、
前記遅延干渉計に光位相を設定する機能と、前記分散補償値を前記可変分散補償器に設定する機能とを持つ制御部と、
を備え、
前記制御部は、
装置起動時に、前記遅延干渉計に前記光位相が設定されたことを認識したにもかかわらず、一定時間内に前記データ再生部が正常動作しない場合には、前記光位相の誤設定がなされたものとみなし、
前記遅延干渉計に前記光位相が設定されて、かつ前記データ再生部の正常動作を認識するまで、異なる前記分散補償値を順次設定する分散補償シーケンス制御を行う、
ことを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記データ再生部から出力された前記データのエラー検出・訂正を行うエラー検出部をさらに有し、
前記制御部は、設定した前記分散補償値によって、前記遅延干渉計に前記光位相が設定されて、かつ前記データ再生部の正常動作を認識した後は、エラーが最小となるように、前記分散補償値を微調整することを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
【請求項３】
前記制御部は、装置運用中の前記分散補償値を保持しておき、再起動時には、保持しておいた前記分散補償値から前記分散補償シーケンス制御を開始することを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
【請求項４】
前記制御部は、
登録されたｋ（ｋは２以上の自然数）個の異なる値の前記分散補償値を保持し、１つの前記分散補償値を分散補償値Ｄｋと表す場合、
装置起動時に、分散補償値Ｄｐ（１≦ｐ≦ｋ：ｐは自然数）を前記可変分散補償器に設定し、
前記遅延干渉計に対して前記光位相の設定が完了したことを示す、光位相設定のロック状態に関して、前記光位相設定のロック状態を一定時間内に認識するか否かの判別処理である第１の判別処理を行い、
前記光位相設定がロックしない場合には、登録された他の分散補償値Ｄｑ（ｑ≠ｐ、１≦ｑ≦ｋ：ｑは自然数）を設定して、前記第１の判別処理を繰り返し行い、
分散補償値Ｄｒ（１≦ｒ≦ｋ：ｒは自然数）で、前記光位相設定がロックした場合には、前記分散補償値Ｄｒを一定範囲内で可変させ、
前記データ再生部から前記クロックが抽出されたことを示す、クロック抽出制御のロック状態に関して、前記クロック抽出制御のロック状態を一定時間内に認識するか否かの判別処理である第２の判別処理を行い、
前記クロック抽出制御がロックしない場合には、前記光位相設定が誤ロックしているものとみなして、登録された他の分散補償値Ｄｓ（ｓ≠ｒ、１≦ｓ≦ｋ：ｓは自然数）を設定して、前記第１の判別処理および第２の判別処理を繰り返し行い、
分散補償値Ｄｔ（１≦ｔ≦ｋ：ｔは自然数）で、前記クロック抽出制御がロックした場合には、前記データ再生部から出力された前記データのエラー結果が最小となるように、前記分散補償値Ｄｔの微調整を行って、前記可変分散補償器に設定することで、前記分散補償シーケンス制御を完了する、
ことを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
【請求項５】
変調された光信号を受信して分散補償を行う分散補償シーケンス制御方法において、
可変分散補償器は、前記光信号を受信して、与えられた分散補償値により、前記光信号の分散補償を行い、
復調部は、分散補償後の前記光信号の位相変調の情報を強度変調の情報にする遅延干渉計と、強度変調された前記光信号の検波を行って、前記光信号を電気信号に変換する光検波器とを含んで、受信信号の復調を行い、
データ再生部は、前記電気信号からクロックを抽出し、データを再生し、
制御部は、前記遅延干渉計に光位相を設定する機能と、前記分散補償値を前記可変分散補償器に設定する機能とを有し、
前記制御部は、
装置起動時に、前記遅延干渉計に前記光位相が設定されたことを認識したにもかかわらず、一定時間内に前記データ再生部が正常動作しない場合には、前記光位相の誤設定がなされたものとみなし、
前記遅延干渉計に前記光位相が設定されて、かつ前記データ再生部の正常動作を認識するまで、異なる前記分散補償値を順次設定する分散補償シーケンス制御を行う、
ことを特徴とする分散補償シーケンス制御方法。
【請求項６】
前記データ再生部から出力された前記データのエラー検出・訂正を行うエラー検出部をさらに有し、
前記制御部は、設定した前記分散補償値によって、前記遅延干渉計に前記光位相が設定されて、かつ前記データ再生部の正常動作を認識した後は、エラーが最小となるように、前記分散補償値を微調整することを特徴とする請求項５記載の分散補償シーケンス制御方法。
【請求項７】
前記制御部は、装置運用中の前記分散補償値を保持しておき、再起動時には、保持しておいた前記分散補償値から前記分散補償シーケンス制御を開始することを特徴とする請求項５記載の分散補償シーケンス制御方法。
【請求項８】
前記制御部は、
登録されたｋ（ｋは２以上の自然数）個の異なる値の前記分散補償値を保持し、１つの前記分散補償値を分散補償値Ｄｋと表す場合、
装置起動時に、分散補償値Ｄｐ（１≦ｐ≦ｋ：ｐは自然数）を前記可変分散補償器に設定し、
前記遅延干渉計に対して前記光位相の設定が完了したことを示す、光位相設定のロック状態に関して、前記光位相設定のロック状態を一定時間内に認識するか否かの判別処理である第１の判別処理を行い、
前記光位相設定がロックしない場合には、登録された他の分散補償値Ｄｑ（ｑ≠ｐ、１≦ｑ≦ｋ：ｑは自然数）を設定して、前記第１の判別処理を繰り返し行い、
分散補償値Ｄｒ（１≦ｒ≦ｋ：ｒは自然数）で、前記光位相設定がロックした場合には、前記分散補償値Ｄｒを一定範囲内で可変させ、
前記データ再生部から前記クロックが抽出されたことを示す、クロック抽出制御のロック状態に関して、前記クロック抽出制御のロック状態を一定時間内に認識するか否かの判別処理である第２の判別処理を行い、
前記クロック抽出制御がロックしない場合には、前記光位相設定が誤ロックしているものとみなして、登録された他の分散補償値Ｄｓ（ｓ≠ｒ、１≦ｓ≦ｋ：ｓは自然数）を設定して、前記第１の判別処理および第２の判別処理を繰り返し行い、
分散補償値Ｄｔ（１≦ｔ≦ｋ：ｔは自然数）で、前記クロック抽出制御がロックした場合には、前記データ再生部から出力された前記データのエラー結果が最小となるように、前記分散補償値Ｄｔの微調整を行って、前記可変分散補償器に設定することで、前記分散補償シーケンス制御を完了する、
ことを特徴とする請求項５記載の分散補償シーケンス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調された光信号の受信処理を行う光受信装置および変調された光信号を受信して分散補償を行う分散補償シーケンス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、伝送容量の増大に伴い、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplex）伝送を可能とする光ネットワークが構築されており、さらなる情報量の増加に対応すべく、伝送スピードが４０Ｇｂ／ｓといった超高速レートのシステムも商用化されつつある。
【０００３】
また、光の変調方式もＮＲＺ（Non Return to Zero）から、より長距離伝送に適したＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）やＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）が採用される傾向にある。
【０００４】
一方、ＷＤＭの伝送を行う場合、光ファイバにおける伝送速度は、光の波長毎に異なるため、伝送距離が伸びるにつれ、光のパルス波形が鈍る波長分散が生じる。大容量・長距離の光伝送を実現するＷＤＭシステムで、波長分散によるパルス広がりが生じると、受信レベルを著しく劣化させて、システムに有害な影響を及ぼすことになる。このため、波長分散を等価的にゼロに（キャンセル）する分散補償を行って、光ファイバ伝送路で生じた分散を抑制する必要がある。
【０００５】
分散補償制御では、波長多重されたＷＤＭ信号に対して、ＤＣＦ（Dispersion Compensation Fiber：分散補償ファイバ）を使用しての、一括した分散補償が行われる。ただし、ＤＣＦによる分散補償だけでは不十分であるため、波長毎の分散補償も行われている。
【０００６】
波長毎に分散補償を行う場合、波長分離後の各波長の受信処理を行うトランスポンダ（光レシーバ）において、トランスポンダ個々に可変分散補償器（ＶＤＣ：Variable Dispersion Compensator）が設置される。また、信頼性向上のためには、波長分散を相殺するため分散補償値（光ファイバ伝送路で生じた分散値とは符号が逆の分散値）を、ＶＤＣに対してすみやかに設定することが必要である。
【０００７】
分散補償の従来技術として、伝送路のファイバ長と、あらかじめ記録された分散波長依存特性とを併用して分散補償量を算出して、ＶＤＣを制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、ＶＤＣの設定を符号誤りが減少する方向に変化させて、最小の誤り率となるように制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２０２００９号公報（段落番号〔００１０〕〜〔００１２〕，第１図）
【特許文献２】特許第４０１１２９０号（段落番号〔００２４〕，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の光変調方式として、長距離伝送には波長分散耐力やＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion：偏波モード分散）耐力にすぐれたＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Return to Zero−Differential Quadrature Phase-Shift Keying：４値差動位相変調方式）が広く採用されている。
【０００９】
図１８はトランスポンダの構成を示す図である。ＲＺ−ＤＱＰＳＫの変調信号を受信処理するトランスポンダの構成を示している。トランスポンダ７０は、ＶＤＣ７１、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信処理部７２、データ出力部７３から構成される。
【００１０】
ＶＤＣ７１は、伝送されたＷＤＭ信号の波長分離後の単一波長（１チャネル）の光信号を受信し、与えられた分散補償値により光信号の分散補償を行う。
ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信処理部７２は、光信号の位相変調の情報を強度変調の情報に復元する遅延干渉計７２−１、７２−２と、光信号を電気信号に変換する光検波器７２ａとを含み、分散補償後の光信号のＲＺ−ＤＱＰＳＫ復調処理を行って、光信号を電気信号のデータに変換する。データ出力部７３は、受信データを所定のフォーマットの形式に変換して次段へ出力する。
【００１１】
上記のような従来のトランスポンダ７０の構成において、初期起動時に遅延干渉計７２−１、７２−２の許容範囲外の非常に大きな波長分散を持った光信号が入力された場合で、かつ光位相が本来の収束点から遠く離れた状態にあった場合、光位相設定の誤ロックを引き起こす場合がある。
【００１２】
一度、光位相設定が誤ロックしてしまうと、本来の正常な光位相に調整できなくなり、その後、ＶＤＣ７１に最適な分散補償値を設定したとしても、光主信号成分を復調できないために、正常な信号疎通ができなくなり、伝送品質および信頼性の低下を引き起こすといった問題があった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光位相が誤設定して信号疎通が不可となる現象を回避して、伝送品質および信頼性の向上を図った光受信装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、光位相が誤設定して信号疎通が不可となる現象を回避して、伝送品質および信頼性の向上を図った分散補償シーケンス制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、変調された光信号の受信処理を行う光受信装置が提供される。この光受信装置は、前記光信号を受信して、与えられた分散補償値により、前記光信号の分散補償を行う可変分散補償器と、分散補償後の前記光信号の位相変調の情報を強度変調の情報にする遅延干渉計と、強度変調された前記光信号の検波を行って、前記光信号を電気信号に変換する光検波器とを含む復調部と、前記電気信号からクロックを抽出し、データを再生するデータ再生部と、前記遅延干渉計に光位相を設定する機能と、前記分散補償値を前記可変分散補償器に設定する機能とを持つ制御部とを備える。
【００１６】
ここで、制御部は、装置起動時に、遅延干渉計に光位相が設定されたことを認識したにもかかわらず、一定時間内にデータ再生部が正常動作しない場合には、光位相の誤設定がなされたものとみなし、遅延干渉計に光位相が設定されて、かつデータ再生部の正常動作を認識するまで、異なる分散補償値を順次設定する分散補償シーケンス制御を行う。
【発明の効果】
【００１７】
光位相が誤設定して信号疎通が不可となる現象を回避するように、分散補償値を可変的に設定する分散補償シーケンス制御を行って、伝送品質および信頼性の向上を図る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる光受信装置の構成図である。光受信装置１は、波長単位に光信号を受信するトランスポンダに該当し、ＶＤＣ（可変分散補償器）１ａ、復調部１０、データ再生部２０、エラー検出部１ｂおよび制御部３０から構成され、変調された光信号の受信処理を行う。
【００１９】
ＶＤＣ１ａは、光信号を受信して、制御部３０から与えられた分散補償値を設定して、光信号の分散補償を行う。復調部１０は、遅延干渉計１１−１、１１−２と光検波器１２を含む。遅延干渉計１１−１、１１−２は、分散補償後の光信号の位相変調の情報を強度変調の情報にする。光検波器１２は、強度変調された光信号の検波を行って、光信号を電気信号に変換する。
【００２０】
データ再生部２０は、電気信号からクロックを抽出し、データを再生する。エラー検出部１ｂは、データ再生部２０から出力されたデータのエラー検出・訂正を行う。
制御部３０は、光受信装置１の動作の全体制御を行う構成ブロックである。制御としては例えば、遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相を設定する制御を行ったり、または分散補償値をＶＤＣ１ａに設定する制御を行ったりする。
【００２１】
ここで、制御部３０は、装置起動時に、遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相が設定されたことを認識したにもかかわらず、一定時間内にデータ再生部２０が正常動作しない場合には、光位相の誤設定がなされたものとみなす。そして、遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相が設定されて、かつデータ再生部２０の正常動作を認識するまで、異なる分散補償値を順次設定する分散補償シーケンス制御を行う。
【００２２】
次に光受信装置１の構成および動作を説明する前に、ＲＺ−ＤＱＰＳＫの基本概念および解決すべき課題について詳しく説明する。ＲＺ−ＤＱＰＳＫの基本概念については図２〜図１１で説明し、解決すべき課題については図１２で説明する。なお、光受信装置１の詳細については図１３以降で説明する。
【００２３】
図２、図３はＲＺ−ＤＱＰＳＫシステムの構成を示す図であり、図２はＲＺ−ＤＱＰＳＫ送信装置５を示し、図３はＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信装置６を示す。ＲＺ−ＤＱＰＳＫシステム２は、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ送信装置５と、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信装置６から構成され、光ファイバ伝送路Ｆで接続される。
【００２４】
図２のＲＺ−ＤＱＰＳＫ送信装置５は、データ送信部５１、位相変調器５２ａ、５２ｂ、光源５３、分岐部Ｃａ、合波部Ｃｂ、π／２移相部５４、ＲＺパルス化強度変調器５５から構成され、２０Gbit／sec（以下、Gbit／secは単にＧとも表記する）の互いに独立した２つの光位相変調を行って、光ファイバ伝送路Ｆへ流す際には、４０Ｇの情報量を持つ光信号にして送信する装置である。
【００２５】
データ送信部５１は、２０ＧのＩ信号と、２０ＧのＱ信号との２つのチャネル信号を出力し、Ｉ信号を位相変調器５２ａに入力し、Ｑ信号を位相変調器５２ｂに入力する。
光源５３は、連続光を出射する。分岐部Ｃａは、連続光を２分岐して、分岐された一方の光を位相変調器５２ａに入力し、他方の光をπ／２移相部５４に入力する。π／２移相部５４は、光の電界の位相をπ／２移相して、位相変調器５２ｂに入力する。ここで、π／２移相部５４と位相変調器５２ｂの順番は逆であってもよく、またπ／２移相部５４による移相量は−π／２であってもよい。
【００２６】
位相変調器５２ａは、Ｉ信号の０、１に対応させて、入力光の位相を変化させ、位相変調器５２ｂは、Ｑ信号の０、１に対応させて、π／２移相された入力光の位相を変化させる（あるいはπ／２移相部５４と位相変調器５２ｂの順番が逆である場合には、Ｑ信号の０、１に対応させて位相を変化させたのちに、π／２移相される）。合波部Ｃｂは、位相変調器５２ａ、５２ｂからの出力を合波して合波信号を生成する。
【００２７】
このように、Ｉ信号、Ｑ信号によってそれぞれ別々に位相変調を施し、位相変調した成分を光の電界の位相でπ／２ずらして合波することで、４値の直交位相変調（ＱＰＳＫ）を行っている。
【００２８】
ＲＺパルス化強度変調器５５は、変調を行う信号源に２０Ｇのクロック源（図示せず）を有し、２０Ｇのクロック信号によって、位相だけが変調されている合波信号に対して、繰り返し強度変調を行い、合波信号の強度波形をＲＺのパルス列の波形に整形する。そして、ＲＺパルスに整形された１波長の４０Ｇ光信号は、光ファイバ伝送路Ｆから出力される。
【００２９】
図４はＱＰＳＫのフェーズダイアグラムを示す図である。横軸は実部Ｒｅ、縦軸は虚部Ｉｍである。ここで、光の電界の時間の関数Ｅ（ｔ）は、振幅をＡ（ｔ）、電界の振動を表す関数をexp（ｊ（ωｔ−θ（ｔ）））とすると、以下の式（１ａ）のように表され、式（１ａ）を展開して式（１ｂ）になる。
【００３０】
Ｅ（ｔ）＝Ａ（ｔ）・exp（ｊ（ωｔ−θ（ｔ）））・・・（１ａ）
＝Ａ（ｔ）・exp（−ｊθ（ｔ））・exp（ｊωｔ）・・・（１ｂ）
式（１ｂ）のＡ（ｔ）・exp（−ｊθ（ｔ））の部分を複素平面で図示したものがフェーズダイアグラム（位相図）である。
【００３１】
位相変調器５２ａがＩ信号で変調すると、図４に示すフェーズダイアグラムにおいて、実軸上方向に０（Ｉ＝０）になるか、π（Ｉ＝１）になるかが決まり、位相変調器５２ｂがＱ信号で変調すると、Ｉ信号に対しπ／２回転しているので、虚軸上方向にπ／２（Ｑ＝０）になるか、３π／２（Ｑ＝１）になるかが決まる。
【００３２】
そして、これらの変調信号が合波部Ｃｂで合波されると、フェーズダイアグラム上では、実軸と虚軸上での直交加算に対応することになるので、光信号の位相状態（合波信号の位相状態）は、π／４（０、０）、３π／４（１、０）、５π／４（１、１）、７π／４（０、１）のそれぞれの位相状態となる（隣接する位相はすべて直交している）。
【００３３】
図５はＲＺパルス化強度変調器５５の動作を示す図である。グラフｇ１は、横軸が時間、縦軸が強度であり、ＲＺパルス化強度変調器５５の光強度パルスを示している。グラフｇ２は、横軸が時間、縦軸が位相であり、時間に伴って変化している合波信号の位相状態を示している。
【００３４】
ＲＺパルス化強度変調器５５では、合波信号の位相が変化するときには、位相が変化する瞬間と強度パルスのボトムとが一致するようにして出力を消光し（光出力＝０）、合波信号の位相が一定のときには、合波信号の符号の中心が強度パルスのピークに一致するようにして出力を強めて（光出力＝１）、ＲＺのパルスに整形する。
【００３５】
なお、ＲＺパルス化強度変調器５５は、送信装置の構成要素として存在しなくても位相変調されたデータの伝送は可能ではあるが、位相変調信号をＲＺパターンにして光ファイバ伝送路Ｆへ流すことで、光ファイバ伝送路Ｆ上の光信号の非線形効果によって生じる歪みを低減することが可能になる。
【００３６】
次に図３に戻りＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信装置６について説明する。ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信装置６は、分岐部Ｃ１、遅延干渉計６０ａ、６０ｂ、差動光電変換検出（balanced detection）を行うデュアルピンフォトダイオードであるTwin PD（Photo Diode）６３ａ、６３ｂ、プリアンプ部６４ａ、６４ｂ、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）６５ａ、６５ｂ、データ受信部６６から構成され、４０Ｇの光変調信号を復調して受信処理を行う装置である。
【００３７】
分岐部Ｃ１は、受信した１波長の光信号を２分岐し、分岐した光信号をそれぞれ遅延干渉計６０ａ、６０ｂへ出力する。遅延干渉計６０ａ、６０ｂは、分岐された２つのチャネル毎に配置されて、独立に光信号の位相変調の情報を強度変調の情報に復元するマッハ・ツェンダ型遅延干渉計（Mach-Zehnder Interferometer）である。
【００３８】
遅延干渉計６０ａの２本の導波路（アーム：arm）ａ１、ａ２の内、一方のアームａ２にはπ／４移相器６１ａが設けられている。そして、図示しない制御部により、π／４移相器６１ａに対応する導波路の屈折率を調整することにより干渉点Ｘでのアーム間の光位相差がπ／４となるようにする。移相器６１ａが設置されていないアームａ１側の導波路は、ａ２と比較し概略１符号化時間分の遅延を与えるだけ光路長が長くなっている。
【００３９】
これにより、アームａ１の光路を通ってきた１つ前の符号と、アームａ２の光路を通ってきた現在受信した符号を位相差π／４だけずらした符号と、を干渉点Ｘにおいて干渉させる。なお、遅延干渉計６０ｂは、片側のアームａ２に−π／４移相器６１ｂを設けたことが遅延干渉計６０ａと異なり、その他の基本動作は遅延干渉計６０ａと同じである。
【００４０】
また、遅延干渉計６０ａ、６０ｂそれぞれは、干渉点Ｘにおいて干渉を受けた光を出力する２本の出力アームとして、上出力側アーム６２ａ−１、６２ｂ−１と下出力側アーム６２ａ−２、６２ｂ−２が備えられている。上出力側アーム６２ａ−１、６２ｂ−１の出力値と下出力側アーム６２ａ−２、６２ｂ−２の出力値とは相補的関係をとり、例えば、上出力側アーム６２ａ−１の出力値が“＋ａ”ならば、下出力側アーム６２ａ−２の出力値は“−ａ”となる。
【００４１】
Twin PD（差動受光器）６３ａ、６３ｂは、Ｏ／Ｅ変換部であって、強度変調された光信号の直接検波を行い、光強度を電流信号に直接置き換える直接光検波器である。Twin PD６３ａ、６３ｂは、２つのＰＤｐ１、ＰＤｐ２が接続された構成をとり、その接続点から出力をとる構成となっている。
【００４２】
上側ＰＤｐ１のカソードにはプラスのバイアス電圧がかかり、上側ＰＤｐ１のアノードは、下側ＰＤｐ２のカソードと接続する。下側ＰＤｐ２のアノードにはマイナスのバイアス電圧がかかる。また、遅延干渉計６０ａ、６０ｂの上出力側アーム６２ａ−１、６２ｂ−１のそれぞれは、Twin PD６３ａ、６３ｂの上側ＰＤｐ１に接続され、下出力側アーム６２ａ−２、６２ｂ−２はTwin PD６３ａ、６３ｂの下側ＰＤｐ２に接続される。
【００４３】
ＣＤＲ６５ａ、６５ｂは、クロック抽出と２値しきい値判定機能を有し、プリアンプ部６４ａ、６４ｂでＩ／Ｖ（電流／電圧）変換された信号から、クロック再生および２値の判定を行い、ディジタル信号を生成して出力する。なお、ＣＤＲ６５ａ、６５ｂは、内部にＰＬＬ（Phase-locked loop）を有しており、ＰＬＬがロック（同期）することで、クロックの抽出が行われる。
【００４４】
データ受信部６６は、ＣＤＲ６５ａから出力された２０Gbpsのディジタル信号と、ＣＤＲ６５ｂから出力された２０Gbpsのディジタル信号とを受信して所定のデータ受信処理を行う。その際、２チャネルの２０Ｇディジタル信号をシリアル多重化して４０Ｇディジタル信号として出力してもよい。
【００４５】
また、データ受信部６６は、ＯＴＮ（Optical Transport Network）またはＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ（Synchronous Digital Hierarchy／Synchronous Optical Network）などの フレーム処理を行うframer、ＦＥＣ（Forward Error Correction）decoder等の機能を含んでいる。
【００４６】
ここで、ＱＰＳＫ復調動作について図６〜図９を用いて詳しく説明する。図６、図７は遅延干渉計６０ａ、６０ｂの透過率を示す図である。横軸は干渉点Ｘに到来する、相対的に遅延された２つの符号、すなわちｉ番目の符号とｉ−１番目の符号の間の位相差Δθであり、縦軸は遅延干渉計６０ａ、６０ｂの光出力パワーである。図中、上出力側アーム６２ａ−１、６２ｂ−１の光出力パワーを実線で示し、下出力側アーム６２ａ−２、６２ｂ−２の光出力パワーを点線で示す。
【００４７】
なお、遅延干渉計６０ａ、６０ｂでは、１つ前に到着した符号と、現在到着した符号にπ／４位相差を付けた符号とを干渉させており、そのため干渉点Ｘにおける干渉が最大または最小になるΔθは−π／４となっている。
【００４８】
図６の遅延干渉計６０ａの透過率に対し、符号間の位相差Δθ＝０のとき、上出力側アーム６２ａ−１の光出力は、光出力Ｐ１となり、Δθ＝π／２のときも、上出力側アーム６２ａ−１の光出力は、光出力Ｐ１となって、Δθ＝０、π／２のときは、比較的強め合う光出力となる（Δθ＝０、π／２のときは同じ光出力値をとるようにするために、０からπ／４ずらす干渉計構成にしている）。また、Δθ＝π、３π／２のときは、上出力側アーム６２ａ−１の出力は、光出力Ｐ２となり、比較的弱め合う光出力となる（この場合も、０からπ／４ずらしているので、Δθ＝π、３π／２のときは同じ光出力値をとる）。
【００４９】
一方、下出力側アーム６２ａ−２の光出力について見ると、上出力側アーム６２ａ−１の光出力と相補的な関係になっている（よって、同一位相差Δθにおける上出力側アーム６２ａ−１の光出力と下出力側アーム６２ａ−２の光出力とを加算した値は常に一定である）。すなわち、Δθ＝０、π／２のときは、下出力側アーム６２ａ−２の光出力は、比較的弱め合う光出力Ｐ２となり、Δθ＝π、３π／２のときは、下出力側アーム６２ａ−２の光出力は、比較的強め合う光出力Ｐ１となる。
【００５０】
上出力側アーム６２ａ−１は、Twin PD６３ａの上側ＰＤｐ１に接続され、下出力側アーム６２ａ−２は、Twin PD６３ａの下側ＰＤｐ２に接続されるので、Δθ＝０、π／２のときは、上側ＰＤｐ１に電流が多く流れ、Δθ＝π、３π／２のときは、下側ＰＤｐ２に電流が多く流れることになる。
【００５１】
図８はTwin PD６３ａ、６３ｂを流れる電流の向きを示す図である。図８（Ａ）はTwin PD６３ａを流れる電流の向きを示しており、図８（Ｂ）はTwin PD６３ｂを流れる電流の向きを示している。
【００５２】
図８（Ａ）に対し、上側ＰＤｐ１に電流が多く流れるときは、図に示すように、Twin PD６３ａからの出力電流の向きは矢印ｒ１となり（プラスの出力電流）、下側ＰＤｐ２に電流が多く流れるときは、Twin PD６３ａからの出力電流の向きは矢印ｒ２（マイナスの出力電流）となる。
【００５３】
次に遅延干渉計６０ｂの透過率に対しても同様に見ていくと、符号間位相差Δθ＝０のとき、上出力側アーム６２ｂ−１の光出力は、Δθ＝０、３π／２のときは、光出力Ｐ１となって、比較的強め合う光出力となり、Δθ＝π／２、πのときは、光出力Ｐ２となって、比較的弱め合う光出力となる。
【００５４】
また、下出力側アーム６２ｂ−２の光出力は、Δθ＝０、３π／２のときは、比較的弱め合う光出力Ｐ２となり、Δθ＝π／２、πのときは、比較的強め合う光出力Ｐ１となる。
【００５５】
したがって、Δθ＝０、３π／２のときは、上側ＰＤｐ１に電流が多く流れ、Δθ＝π／２、πのときは、下側ＰＤｐ２に電流が多く流れるので、図８の（Ｂ）に示すように、上側ＰＤｐ１に電流が多く流れるときは、Twin PD６３ｂからの出力電流の向きは矢印ｒ１となり（プラスの出力電流）、下側ＰＤｐ２に電流が多く流れるときは、Twin PD６３ｂからの出力電流の向きは矢印ｒ２（マイナスの出力電流）となる。
【００５６】
図９は符号間位相差Δθと電流の向きとの関係を示す図である。遅延干渉計６０ａでは、Δθ＝０、π／２のときは、Twin PD６３ａの出力電流はプラスの電流なので、図中“＋”と記し、Δθ＝π、３π／２のときは、Twin PD６３ａの出力電流はマイナスの電流なので“−”と記す。
【００５７】
同様に、遅延干渉計６０ｂでのΔθに対し、Δθ＝０、３π／２のときは、Twin PD６３ｂの出力電流はプラスの電流なので、図中“＋”と記し、Δθ＝π／２、πのときは、Twin PD６３ｂの出力電流はマイナスの電流なので“−”と記す。
【００５８】
ここで、送信側では、位相差がπ／２毎の４値をとるので、受信側でも１つ前に到着した符号と、現在到着した符号との間の位相差は４通り存在することになる。位相が回転しないときはΔθ＝０、位相が反時計回りに１つ動くとΔθ＝π／２、２つ動くとΔθ＝π、３つ動くとΔθ＝３π／２である。そして、１つ前に到着した符号と現在到着した符号で位相が何度回転したかに応じてTwin PDの出力電流が＋、−で２通り出てくる。
【００５９】
これにより、一方の遅延干渉計６０ａとTwin PD６３ａとから、４値の位相変調から２つの状態を取り出しており（送信された４０Ｇの情報量の内、半分の２０Ｇを取り出している）、もう片方の遅延干渉計６０ｂとTwin PD６３ｂとからも、４値の位相変調から別の２つの状態を取り出している。
【００６０】
したがって、２組の遅延干渉計６０ａとTwin PD６３ａ、遅延干渉計６０ｂとTwin PD６３ｂからは、＋、−の組み合わせとして、（＋、＋）、（＋、−）、（−、−）、（−、＋）の４状態を再生していることになる。その後の処理としては、後段のＣＤＲ６５ａ、６５ｂにおいて、プラス／マイナスの電流信号を電圧信号に変換し、しきい値により、電圧信号から０、１のビット判定を行い、ディジタル信号を生成する。
【００６１】
このように、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信装置６では、ほぼ同じ回路構成を２系統配置して復調処理を行うことで、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ受信処理を行っており、回路構成の簡易化が実現されている。
【００６２】
図１０は符号間位相差ΔθがＰＤ電流で取り出される様子を示す図である。ＲＺ−ＤＱＰＳＫの受信信号がπ／２→π→０→３π／２→３π／２→π／２→０といった順序で変調されており、遅延干渉計６０ａ、６０ｂにより、上記の位相差の順に、対応するＰＤ電流（Twin PD６３ａ、６３ｂからの出力電流）が出力する例を示している。
【００６３】
遅延干渉計６０ａに関して、Δθ＝π／２のとき、遅延干渉計６０ａの透過率から、上出力側アーム６２ａ−１のパワーは大、下出力側アーム６２ａ−２のパワーは小である。したがって、グラフｇ３の時間ｔ１において、ＰＤｐ１はプラスの出力電流となり、ＰＤｐ２はマイナスの出力電流となる。
【００６４】
Δθ＝πのとき、遅延干渉計６０ａの透過率から、上出力側アーム６２ａ−１のパワーは小、下出力側アーム６２ａ−２のパワーは大である。したがって、グラフｇ３の時間ｔ２において、ＰＤｐ１はマイナスの出力電流となり、ＰＤｐ２はプラスの出力電流となる。
【００６５】
Δθ＝０のとき、遅延干渉計６０ａの透過率から、上出力側アーム６２ａ−１は大、下出力側アーム６２ａ−２は小である。したがって、グラフｇ３の時間ｔ３において、ＰＤｐ１はプラスの出力電流となり、ＰＤｐ２はマイナスの出力電流となる。
【００６６】
Δθ＝３π／２のとき、遅延干渉計６０ａの透過率から、上出力側アーム６２ａ−１は小、下出力側アーム６２ａ−２は大である。したがって、グラフｇ３の時間ｔ４において、ＰＤｐ１はマイナスの出力電流となり、ＰＤｐ２はプラスの出力電流となる。
【００６７】
Δθ＝３π／２のとき、遅延干渉計６０ａの透過率から、上出力側アーム６２ａ−１は小、下出力側アーム６２ａ−２は大である。したがって、グラフｇ３の時間ｔ５において、ＰＤｐ１はマイナスの出力電流となり、ＰＤｐ２はプラスの出力電流となる。
【００６８】
一方、遅延干渉計６０ｂに関して、Δθ＝π／２のとき、遅延干渉計６０ｂの透過率から、上出力側アーム６２ｂ−１のパワーは小、下出力側アーム６２ｂ−２のパワーは大である。したがって、グラフｇ４の時間ｔ１において、ＰＤｐ１はマイナスの出力電流となり、ＰＤｐ２はプラスの出力電流となる。
【００６９】
Δθ＝πのとき、遅延干渉計６０ｂの透過率から、上出力側アーム６２ｂ−１のパワーは小、下出力側アーム６２ｂ−２のパワーは大である。したがって、グラフｇ４の時間ｔ２において、ＰＤｐ１はマイナスの出力電流となり、ＰＤｐ２はプラスの出力電流となる。
【００７０】
Δθ＝０のとき、遅延干渉計６０ｂの透過率から、上出力側アーム６２ｂ−１は大、下出力側アーム６２ｂ−２は小である。したがって、グラフｇ４の時間ｔ３において、ＰＤｐ１は、プラスの出力電流となり、ＰＤｐ２はマイナスの出力電流となる。
【００７１】
Δθ＝３π／２のとき、遅延干渉計６０ｂの透過率から、上出力側アーム６２ｂ−１は大、下出力側アーム６２ｂ−２は小である。したがって、グラフｇ４の時間ｔ４において、ＰＤｐ１はプラスの出力電流となり、ＰＤｐ２はマイナスの出力電流となる。
【００７２】
Δθ＝３π／２のとき、遅延干渉計６０ｂの透過率から、上出力側アーム６２ｂ−１は大、下出力側アーム６２ｂ−２は小である。したがって、グラフｇ４の時間ｔ５において、ＰＤｐ１はプラスの出力電流となり、ＰＤｐ２はマイナスの出力電流となる。
【００７３】
図１１はＰＤ差電流を示す図である。横軸は時間、縦軸はＰＤ差電流である。ＰＤ差電流は、ＰＤｐ１の出力電流からＰＤｐ２の出力電流を減算した電流値のことである。グラフｇ３の波形からグラフｇ３ａに示すようなＰＤ差電流が得られ、グラフｇ４の波形からグラフｇ４ａに示すようなＰＤ差電流が得られる。したがって、受信信号は、（１、０）、（０、０）、（１、１）、（０、１）、（０、１）、（１、０）、（１、１）、・・・というように復調される。
【００７４】
次に解決すべき課題について説明する。上述したように、遅延干渉計６０ａのアームａ２にはπ／４移相器６１ａが設けられており、干渉点Ｘでのアーム間光位相差をπ／４にして、２本の導波路を流れてきた光を干渉させる。また、遅延干渉計６０ｂのアームａ２には−π／４移相器６１ａが設けられており、干渉点Ｘでのアーム間光位相差を−π／４にして、２本の導波路を流れてきた光を干渉させる。
【００７５】
遅延干渉計６０ａに正確にπ／４の光位相が設定され、遅延干渉計６０ｂに正確に−π／４の光位相が設定されているならば、遅延干渉計６０ａの光出力を差動光電変換検出し、後段のプリアンプ部６４ａから出力される信号を平均化したレベルと、遅延干渉計６０ｂの光出力を差動光電変換検出し、後段のプリアンプ部６４ｂから出力される信号を平均化したレベルとは一致することになる。
【００７６】
なお、遅延干渉計６０ａ、６０ｂのいずれかまたは両方の光位相が正確にπ／４および−π／４と調整されていない場合には、２つの信号レベルの間には差分が生じることになる。
【００７７】
したがって、プリアンプ部６４ｂの出力レベルからプリアンプ部６４ａの出力レベルを減算した値を遅延干渉計６０ａ側のモニタ値とし、プリアンプ部６４ａの出力レベルからプリアンプ部６４ｂの出力レベルを減算した値を遅延干渉計６０ｂ側のモニタ値として、２つのモニタ値が０となるように制御することが必要であり、ゼロとなれば正しく復調されることになる。なお、遅延干渉計に対して光位相の設定が完了した状態、すなわち、モニタ値が０となった状態を光位相設定がロックした状態という。
【００７８】
ここで、装置の初期起動時に、遅延干渉計６０ａ、６０ｂに入力される光信号の残留分散値が、遅延干渉計６０ａ、６０ｂの動作範囲外であり、かつ光位相が収束点から遠く離れている場合、光波形は原形を留めず、Twin PD６３ａ、６３ｂからの出力信号は不定となり、受信した光信号から主信号成分を抽出することができない。
【００７９】
このような状態において、遅延干渉計６０ａ側のモニタ値および遅延干渉計６０ｂ側のモニタ値がともに０となる場合が生じる。このように、正常に光位相が設定されていないにもかかわらず、モニタ値が０となる状態を光位相設定の誤ロックの状態と呼ぶ。
【００８０】
光位相が最適な点に調整できている訳ではないので、次段のＣＤＲ６５ａ、６５ｂではクロック抽出ができず、主信号は復調されず、いつまでもエラーが続く状態となり、制御を停止してしまうといった問題が発生する。なお、以降では、ＣＤＲでクロック抽出制御が正常になされた状態を、クロック抽出制御がロックする、またはＣＤＲロックといった表現をする。
【００８１】
図１２は光位相設定のロック範囲およびクロック抽出制御のロック範囲を示す図である。縦軸は波長分散値（ps／nm）、横軸は位相（deg）である。遅延干渉計６０ａ、６０ｂに入力される残留分散値と光位相の関係を示している。光受信装置が正常動作するためには、光位相設定は、実線に示す内側のロック範囲に位置し、かつクロック抽出制御が点線に示す内側のロック範囲に位置することが必要である。
【００８２】
装置起動時の遅延干渉計６０ａ、６０ｂに入力される光の残留分散値と光位相とが、図の黒丸のポイントＰ１であった場合（残留分散値＝３００ｐｓ／ｎｍ、光位相＝−４０°）、遅延干渉計６０ａ、６０ｂのロック範囲外であり、かつＣＤＲのロック範囲外にもなっている（なお、最も伝送特性の良好な最適ポイントはポイントＰｍである）。
【００８３】
このとき、遅延干渉計６０ａのモニタ値および遅延干渉計６０ｂのモニタ値が０となる場合がある。
すると、遅延干渉計６０ａ、６０ｂの光位相設定がロックしたものとして光位相設定制御を停止するが、ＣＤＲロック範囲外であるため、クロックを抽出できず主信号の再生には至らなくなる。
【００８４】
以上説明したように、遅延干渉計に入力される光信号の残留分散値が、遅延干渉計の許容する分散値より非常に大きく、かつ光位相が収束点から遠く離れている場合、遅延干渉計の光位相設定において誤ロックが発生するおそれがある。
【００８５】
従来のＲＺ−ＤＱＰＳＫの受信装置では、光位相設定のロックが正常ロックなのか、誤ロックなのかの識別を行わないため、誤ロックであるにもかかわらず、光位相設定が正常に完了したものとみなして受信処理を継続しようとするため、結果的に主信号が復調できず、装置のエラー状態が続いてしまうことになる。
【００８６】
次に上記の課題を解決する光受信装置１の構成および動作に関して、ＲＺ−ＤＱＰＳＫの受信処理を行う場合を例にして説明する。
図１３は光受信装置１の構成を示す図である。光受信装置１は、ＶＤＣ１ａ、復調部１０、データ再生部２０、ＯＴＮ部１ｂ−１および制御部３０から構成される。
【００８７】
復調部１０は、分岐部Ｃ１、遅延干渉計１１−１、１１−２、Twin PD１２ａ、１２ｂ、プリアンプ１３ａ、１３ｂから構成される。また、データ再生部２０は、ＣＤＲ部２１ａ、２１ｂ、多重化部２２、ＤＥＳ（DE-Sirializer）２３から構成される。さらに、ＯＴＮ部１ｂ−１は、エラー検出部１ｂを含む。
【００８８】
制御部３０は、Ａアームモニタ部３１ａ、Ｂアームモニタ部３１ｂ、Ａアーム温度制御部３２ａ、Ｂアーム温度制御部３２ｂ、ＶＤＣ制御部３３から構成される。
分岐部Ｃ１は、ＶＤＣ１ａから出力された単一波長の光信号を２つのチャネルに分岐し、分岐した光信号をそれぞれ遅延干渉計１１−１、１１−２へ出力する。なお、遅延干渉計１１−１側をＡアーム、遅延干渉計１１−２側をＢアームとも表現する。
【００８９】
遅延干渉計１１−１、１１−２は、分岐された２つのチャネル毎に配置されて、独立に光信号の位相変調の情報を強度変調の情報に復元するマッハ・ツェンダ型遅延干渉計である。
【００９０】
遅延干渉計１１−１の２本のアームａ１、ａ２の内、一方のアームａ２の近傍にはπ／４移相器１１ａが設けられ、制御部３０からの光位相の設定制御にもとづき、干渉点Ｘでのアーム間光位相差がπ／４となるように調整する。
【００９１】
遅延干渉計１１−２の２本のアームａ１、ａ２の内、一方のアームａ２の近傍には−π／４移相器１１ｂが設けられ、制御部３０からの光位相の設定制御にもとづき、干渉点Ｘでのアーム間光位相差が−π／４となるように調整する。
【００９２】
なお、図示はしていないが、π／４移相器１１ａおよび−π／４移相器１１ｂには、導波路の温度を局所的に可変させて光位相を可変するヒータ、温度センサーおよび印加電圧に応じて発熱量の増減を調整するペルチェ素子などが含まれており、制御部３０からの光位相設定信号にもとづいて制御される。
【００９３】
Twin PD１２ａ、１２ｂは、強度変調された光信号の直接検波を行い、光強度を電流信号に直接置き換える。プリアンプ１３ａは、Twin PD１２ａから出力された光電流を電圧信号Ｖａに変換し（Ｉ／Ｖ変換）、プリアンプ１３ｂは、Twin PD１２ｂから出力された光電流を電圧信号Ｖｂに変換する。
【００９４】
ＣＤＲ部２１ａ、２１ｂは、ＰＬＬによるクロック抽出機能と、２値しきい値判定機能とを有しており、ＣＤＲ部２１ａは、プリアンプ１３ａから出力された電圧信号Ｖａからクロックｃｋ１の抽出および２値の識別判定を行い、制御部３０に含まれるＶＤＣ制御部３３に通知する。また、ＣＤＲ部２１ａは、ディジタルデータを生成して、データ再生部２０に含まれる多重化部２２に出力する。
【００９５】
同様に、ＣＤＲ部２１ｂは、プリアンプ１３ｂから出力された電圧信号Ｖｂからクロックｃｋ２の抽出および２値の識別判定を行い、制御部３０に含まれるＶＤＣ制御部３３に通知する。また、ＣＤＲ部２１ｂは、ディジタルデータを生成して、データ再生部２０に含まれる多重化部２２に出力する。
【００９６】
多重化部２２は、ＣＤＲ部２１ａからのディジタルデータ出力と、ＣＤＲ部２１ｂからのディジタルデータ出力とを多重化してシリアル信号を出力する。ＤＥＳ２３は、シリアル／パラレル変換を行って、多重化部２２から出力されたシリアル信号をパラレル信号に変換する。
【００９７】
ＯＴＮ部１ｂ−１は、ＦＥＣ機能を有するエラー検出部１ｂを含み、ＤＥＳ２３から出力された信号のエラー検出・訂正を行ってエラー値ｅをＶＤＣ制御部３３へ送信し、かつエラー訂正を行う。なお、ＯＴＮ部１ｂ−１は、ＦＥＣのエラー検出の他にもフレーマ（framer）機能なども有し、エラー訂正後のディジタル信号を、ＯＴＮと呼ばれる光ネットワーク規格に準拠したフォーマットのフレームに構成して出力したりする。
【００９８】
Ａアームモニタ部３１ａは、Ａアーム側の復調信号として、プリアンプ１３ａから出力された電圧信号Ｖａを受信し、フィルタリングを行って平滑化して、平均信号（ＳＶａとする）を生成する。また、Ｂアーム側の復調信号として、プリアンプ１３ｂから出力された電圧信号Ｖｂを受信し、フィルタリングを行って平滑化し、平均信号（ＳＶｂとする）を生成する。そして平均信号ＳＶｂから平均信号ＳＶａを減算し、減算したレベル値をモニタ値ｍ１として出力する。
【００９９】
Ａアーム温度制御部３２ａは、モニタ値ｍ１を受信し、モニタ値ｍ１のレベル判定を行う。モニタ値ｍ１のレベルが０よりも大きいときは、Ａアーム側の光位相制御として（＋π／４を調整・設定する制御として）、π／４移相器１１ａに対して、温度が低くなるような信号を印加して、遅延が小さくなるように温度制御する（遅延干渉計１１−１のアームａ２の光路長を短くする）。
【０１００】
また、モニタ値ｍ１のレベルが０よりも小さいときは、π／４移相器１１ａに対して、温度が高くなるような信号を印加して、遅延が大きくなるように温度制御する（遅延干渉計１１−１のアームａ２の光路長を長くする）。
【０１０１】
一方、Ｂアームモニタ部３１ｂは、Ｂアーム側の復調信号として、プリアンプ１３ｂから出力された電圧信号Ｖｂを受信し、フィルタリングを行って平滑化して、平均信号ＳＶｂを生成する。また、Ａアーム側の復調信号として、プリアンプ１３ａから出力された電圧信号Ｖａを受信し、フィルタリングを行って平滑化し、平均信号ＳＶａを生成する。そして平均信号ＳＶａから平均信号ＳＶｂを減算し、減算したレベル値をモニタ値ｍ２として出力する。
【０１０２】
Ｂアーム温度制御部３２ｂは、モニタ値ｍ２を受信し、モニタ値ｍ２のレベル判定を行う。モニタ値ｍ２のレベルが０よりも大きいときは、Ｂアーム側の光位相制御として（−π／４を調整・設定する制御として）、−π／４移相器１１ｂに対して、温度が低くなるような信号を印加して、遅延が小さくなるように温度制御する（遅延干渉計１１−２のアームａ２の光路長を短くする）。
【０１０３】
また、モニタ値ｍ２のレベルが０よりも小さいときは、−π／４移相器１１ｂに対して、温度が高くなるような信号を印加して、遅延が大きくなるように温度制御する（遅延干渉計１１−２のアームａ２の光路長を長くする）。
【０１０４】
ＶＤＣ制御部３３は、モニタ値ｍ１、モニタ値ｍ２、クロックｃｋ１、クロックｃｋ２およびエラー値ｅを受信する。モニタ値ｍ１、ｍ２に関して、モニタ値ｍ１が０であるならば、遅延干渉計１１−１に対して光位相設定（＋π／４位相の設定）がなされ、モニタ値ｍ２が０であるならば、遅延干渉計１１−２に対して光位相設定（−π／４位相の設定）がなされたことになるが、上述したように、正常に光位相が設定されるとは限らず、誤設定によって０となる場合もありえるので、光位相の設定認識としては、モニタ値ｍ１、ｍ２が０になるか否かのみ判別している。
【０１０５】
一方、クロックｃｋ１、ｃｋ２に関しては、クロックｃｋ１、ｃｋ２が共に正常に受信できている場合は、ＣＤＲ２１ａ、２１ｂが正常動作している、すなわちデータ再生部２０が正常動作していると判別する（すなわち、クロック抽出制御がロックしている、またはＣＤＲがロックしている）。なお、エラー値ｅに関しては、分散補償値の微調整を行うときに用いるもので、エラー値ｅが最小になるように、ＶＤＣ１ａに設定すべき分散補償値を微調整する。なお、ＶＤＣ制御部３３は、Ａアーム温度制御部３２ａ、Ｂアーム温度制御部３２ｂに対して、リセット信号を送出し、光位相設定制御のリセットを行う。
【０１０６】
次に分散補償のシーケンス制御について説明する。図１４は分散補償シーケンス制御を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕制御部３０は、光ファイバ伝送により生じた波長分散を補償するために、あらかじめ異なる複数の分散補償値をメモリに保持しておく。例えば、分散補償値Ｄ１＝０、Ｄ２＝−２００、Ｄ３＝−４００、Ｄ４＝−６００、Ｄ５＝−８００が登録されているものとする（単位の記載は省略する）。
【０１０７】
〔Ｓ２〕制御部３０は、ｎを＋１インクリメントし（電源投入時などの装置起動時はｎ＝０）、ＶＤＣ１ａに分散補償値Ｄｎを設定する。例えば、装置起動時の１回目の分散補償値は、分散補償値Ｄ１＝０が設定される。また、分散補償値Ｄ１＝０で光位相設定が完了しなかった場合、または分散補償値Ｄ１＝０で光位相設定は完了したが、データ再生部２０が正常動作しない場合には、２回目の分散補償値である分散補償値Ｄ２＝−２００が設定されることになる。
【０１０８】
〔Ｓ３〕制御部３０は、Ａアーム温度制御部３２ａとＢアーム温度制御部３２ｂに対してリセット信号を送出し、光位相設定制御をリセットする。
〔Ｓ４〕制御部３０は、遅延干渉計１１−１、１１−２に対して、一定時間内に光位相設定が完了したか否かを判別する。すなわち、制御部３０は、タイマを有しており、一定時間内にモニタ値ｍ１、ｍ２がともに０となるか否かを判別する。一定時間内に光位相設定が完了した場合（モニタ値ｍ１、ｍ２がともに０の場合）はステップＳ５に移行し（分散補償値をスイープさせる可変制御へ移行し）、一定時間内に光位相設定が完了しない場合（モニタ値ｍ１、ｍ２のどれか一方でも０にならない場合）はステップＳ２へ戻る。
【０１０９】
〔Ｓ５〕制御部３０は、ステップＳ２で設定した分散補償値を中心に、プラス方向およびマイナス方向に分散補償値をスイープさせる可変制御を行う。
〔Ｓ６〕スイープ範囲内でデータ再生部２０が正常動作する分散補償値があるか否か（データ再生部２０からクロックｃｋ１、ｃｋ２を受信できるか否か）を判別する。
【０１１０】
例えば、分散補償値Ｄ２＝−２００で光位相設定の完了を認識した場合は、−２００を中心に分散補償値をプラス方向およびマイナス方向にスイープさせて、そのスイープさせた範囲内で、クロックｃｋ１、ｃｋ２がともに正常受信できる分散補償値の範囲を検出する。
【０１１１】
データ再生部２０の正常動作を認識できる分散補償値範囲を一定時間内に検出できた場合（クロックｃｋ１、ｃｋ２をともに正常受信した場合）はステップＳ７へいき、データ再生部２０の正常動作を認識できる分散補償値範囲を一定時間内に検出できない場合（クロックｃｋ１、ｃｋ２をともに正常受信できない場合）はステップＳ２へ戻る。
【０１１２】
〔Ｓ７〕制御部３０は、ステップＳ６で検出した範囲（分散補償値範囲）内で分散補償値を微調整して、エラー値ｅが最小になるポイント（最適分散補償値）を検出し、求めた最適分散補償値をＶＤＣ１ａに最終的に設定する。
【０１１３】
次に図１４のフローチャートにもとづいて、具体的な数値を用いて分散補償シーケンス制御について説明する。遅延干渉計１１−１、１１−２、ＣＤＲの特性が図１２であると仮定する（ＣＤＲ部２１ａ、２１ｂがロックする波長分散範囲が−１００ps／nm〜＋１００ps／nmである）。また、光ファイバ伝送路の分散値が＋６５０ps／nm、光受信装置１の分散値保証範囲が０〜＋８００ps／nm、ＶＤＣ１ａの初期分散補償設定値が０ps／nmとする。
【０１１４】
ＶＤＣ１ａの分散補償設定値を０（フローの１回目）とし（ステップＳ２）、光位相設定制御リセットを実行する（ステップＳ３）。
ステップＳ４で遅延干渉計１１−１、１１−２のロック待ちとなる。ここで、伝送路分散値が＋６５０ps／nmでＶＤＣ１ａの設定値が０なので、遅延干渉計１１−１、１１−２に入力される残留分散値は＋６５０ps／nmとなる。
【０１１５】
この状況で光位相が収束点から４０°近く離れていたとすると、遅延干渉計１１−１、１１−２の誤ロックが発生する可能性がある。いま仮に誤ロックしたとする。ステップＳ４で遅延干渉計１１−１、１１−２はロックし（誤ロックである）、分散補償値を自動的に可変させ（ステップＳ５）、ＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックしたことを示すクロックの抽出確認を実施するが、遅延干渉計１１−１、１１−２が誤ロックしているためにＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックすることはなく、正常なクロックｃｋ１、ｃｋ２が出力されることはない。
【０１１６】
一定時間内にＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックしない場合、ステップＳ２へ戻り（ステップＳ６）、２回目の分散補償値（−２００ps／nm）をＶＤＣ１ａに設定し（ステップＳ２）、光位相設定制御リセットを実行する（ステップＳ３）。
【０１１７】
この場合は、伝送路分散値＋６５０ps／nmに対し、ＶＤＣ１ａの設定値が−２００ps／nmなので、遅延干渉計１１−１、１１−２に入力される残留分散値は＋４５０ps／nmとなる。
【０１１８】
図１２で分散値＋４５０ps／nmは、まだ遅延干渉計１１−１、１１−２の動作範囲外なので、これも誤ロックする可能性があり、誤ロックしたとする。同様に３回目でＶＤＣの設定値を−４００ps／nmとし（ステップＳ２）、光位相設定制御リセットを実行する（ステップＳ３）。
【０１１９】
残留分散値は＋２５０ps／nmとなり、図１２よりまだ誤ロックの可能性がある。次に４回目でＶＤＣを−６００ps／nmとし（ステップＳ２）、光位相設定制御リセットを実行する（ステップＳ３）。
【０１２０】
このとき、遅延干渉計１１−１、１１−２に入力される残留分散値は、＋５０ps／nmとなり、図１２より遅延干渉計１１−１、１１−２の動作可能範囲となる。遅延干渉計１１−１、１１−２に光位相設定制御が実行され（ステップＳ４）、遅延干渉計１１−１、１１−２がロックすると（正常ロックである）、分散補償値を−６００ps／nmを中心に可変させ（ステップＳ５）、ＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックする分散補償値範囲が抽出される（ステップＳ６）。ＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックされると、エラー値ｅが最小となるように、ＶＤＣ１ａに設定した分散補償値を自動で微調整して最適ポイントを見つけ（ステップＳ７）、分散補償制御シーケンスを完了させる。
【０１２１】
ここで、遅延干渉計１１−１、１１−２には正常に動作できる（光位相を調整できる）分散範囲があり、その分散範囲内であるならば光位相設定制御が可能で、ＤＱＰＳＫ信号の復調が可能であるが、その分散範囲外では、上述のように遅延干渉計１１−１、１１−２が誤ロックしてしまう可能性がある。
【０１２２】
一方、実際にトランスポンダ（光受信装置１）が置かれる光ファイバ伝送路の分散値は、遅延干渉計１１−１、１１−２の動作補償範囲よりも大きい場合があるため、ＶＤＣ１ａにより残留分散値を小さくする必要がある。
【０１２３】
あらかじめ光ファイバ伝送路の分散値が判明している場合には、初期起動時のＶＤＣ１ａをその光ファイバ伝送路の分散値を補正する値に調整しておくことで、遅延干渉計１１−１、１１−２に入力する残留分散値を小さくすることが可能であるが、どのような分散値を持つ光ファイバ伝送路に設置されるか解らない場合には、図１４で示したフローによる分散補償シーケンス制御を実行する必要がある。
【０１２４】
上記のような、分散補償シーケンス制御を行うことにより、どのような光ファイバ伝送路の波長分散に対しても、最適な分散補償値をＶＤＣ１ａに効率よく設定することができ、信号の復調を行うことが可能になる。
【０１２５】
次に分散補償シーケンス制御の変形例について説明する。図１４で示したシーケンスでは、ＶＤＣ１ａの初期分散値を設定し、遅延干渉計１１−１、１１−２のロック後に、設定した分散補償値の可変制御を行うといったように、装置起動時に適切な分散補償値を逐一検出する制御を行うために、信号疎通が可能となるまでに、時間を消費してしまうことになる。
【０１２６】
したがって、変形例のシーケンス制御では、装置運用中にＶＤＣ１ａに設定された分散補償値を、バックアップ値としてメモリに保持しておき、電源断などが生じた後の再起動時には、保持しておいた分散補償値をＶＤＣ１ａに設定するところから、分散補償シーケンス制御を開始するものである。
【０１２７】
図１５は分散補償シーケンス制御を示すフローチャートである。
〔Ｓ１ａ〕制御部３０は、装置起動時、バックアップ値があるか否かを判別する。バックアップ値がない場合はステップＳ１へいき、バックアップ値がある場合はステップＳ１ｂへいく。なお、バックアップ値がない場合は、ステップＳ４、Ｓ５で判断がＮｏの場合はステップＳ１ａに戻る以外は、図１４のフローと同じになるので説明は省略する。
【０１２８】
〔Ｓ１ｂ〕制御部３０は、バックアップされている分散補償値をＶＤＣ１ａに設定し、ステップＳ３へいく。以降の動作は図１４のフローと基本的に同じである。
このように、装置運用中の分散補償値を保持しておき、再起動時には、保持しておいた分散補償値からシーケンス制御を開始する。これにより、電源断などが生じた後の再起動時には、適切な分散補償値が即時にＶＤＣ１ａに設定されることになり、信号疎通に要する時間を短縮化することが可能になる。
【０１２９】
次に制御部３０への分散補償値の登録（図１４のステップＳ１）と、分散補償値を可変制御する場合（図１４のステップＳ５）のスイープ範囲について説明する。図１６は分散補償範囲を示す図である。光受信装置１が分散補償可能な分散トレランス特性を示しており、この例では、波長分散が−８００ps／nm〜＋５００ps／nmが、分散補償が可能な範囲とする。
【０１３０】
制御部３０内のメモリに対して、１回目の分散補償値＝０ps／nm、２回目の分散補償値＝−４００ps／nm、３回目の分散補償値＝＋４００ps／nm、４回目の分散補償値＝−８００ps／nmをあらかじめ登録しておく。
【０１３１】
また、各登録値に対して、±２００ps／nm（幅で４００ps／nm）を分散補償値のスイープ範囲とする。例えば、１回目の分散補償値＝０ps／nmに対して、分散補償値を可変制御する場合は、−２００ps／nm〜＋２００ps／nmのスイープ範囲内で、ＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックする（データ再生部２０が正常動作する）分散補償値範囲を検出することになる。
【０１３２】
また、例えば、２回目の分散補償値＝−４００ps／nmに対して、分散補償値を可変制御する場合は、−６００ps／nm〜＋６００ps／nmのスイープ範囲内で、ＣＤＲ２１ａ、２１ｂがロックする分散補償値範囲を検出することになる。なお、検出した分散補償値範囲内で分散補償値をさらに微調整することで、エラー値ｅが最小となるポイント（最適分散補償値）を検出することになる。
【０１３３】
ここで、あらかじめ登録しておく複数の分散補償値と、スイープ範囲とは、光受信装置１の分散トレランス特性および許容可能なエラー値ｅから決めているものである。
上記では、分散トレランス特性が−８００ps／nm〜＋５００ps／nmであり、幅が４００ps／nmの範囲で１Ｅ−９以下のエラー特性が得られるとした場合には、登録する分散補償値を０、−４００、＋４００、−８００の値とし、スイープ範囲をそれぞれ−２００ps／nm〜＋２００ps／nmとすることにより、分散トレランス特性の範囲内で、すべての分散値をカバーすることが可能になる。なお、図１６に対応する光位相設定のロック範囲およびクロック抽出制御のロック範囲を図１７に示す。
【０１３４】
以上説明したように、本発明によれば、遅延干渉計の誤ロック時においてもデッドロックすることなく、最適な分散補償値を効率よく設定することが可能になる。また、電源の瞬断等で装置が落ちて再起動した場合でも、分散補償シーケンス制御に要する時間が短縮化でき、信号復旧時間も大幅に短縮化することができるので、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】光受信装置の構成図である。
【図２】ＲＺ−ＤＱＰＳＫシステムの構成を示す図である。
【図３】ＲＺ−ＤＱＰＳＫシステムの構成を示す図である。
【図４】ＱＰＳＫのフェーズダイアグラムを示す図である。
【図５】ＲＺパルス化強度変調器の動作を示す図である。
【図６】遅延干渉計の透過率を示す図である。
【図７】遅延干渉計の透過率を示す図である。
【図８】Twin PDを流れる電流の向きを示す図である。
【図９】符号間位相差と電流の向きとの関係を示す図である。
【図１０】符号間位相差がＰＤ電流で取り出される様子を示す図である。
【図１１】ＰＤ差電流を示す図である。
【図１２】光位相設定のロック範囲およびクロック抽出制御のロック範囲を示す図である。
【図１３】光受信装置の構成を示す図である。
【図１４】分散補償シーケンス制御を示すフローチャートである。
【図１５】分散補償シーケンス制御を示すフローチャートである。
【図１６】分散補償範囲を示す図である。
【図１７】光位相設定のロック範囲およびクロック抽出制御のロック範囲を示す図である。
【図１８】トランスポンダの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  光受信装置
１ａ  可変分散補償器（ＶＤＣ）
１ｂ  エラー検出部
１０  復調部
１１−１、１１−２  遅延干渉計
１２  光検波器
２０  データ再生部
３０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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