(57)【要約】      （修正有）【課題】遅延干渉計における遅延量の可変範囲が広く、かつ、外来振動等の影響を受けても所要の遅延量を安定して実現できる、差動位相変調信号光の復調装置を提供する。【解決手段】復調装置は、入力されるＤＰＳＫ信号光をハーフミラー１１で２分岐して第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ送る。第１の光路Ｐ１上には、ＭＥＭＳミラー１２、第１レンズ１３および階段状ミラー１４が配置されており、ＭＥＭＳミラー１２の角度に応じて階段状ミラー１４での光を折り返し位置が変わることで、第２の光路Ｐ２を往復した信号光に対する第１の光路Ｐ１を往復した信号光の遅延量を段階的に可変設定することができる。【選択図】図５
2010183272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動位相変調された信号光を復調処理する復調装置であって、
入力される前記信号光を２つに分岐し、一方の信号光を第１の光路に送り、他方の信号光を第２の光路に送ると共に、前記第１の光路を往復して戻される第１の信号光および前記第２の光路を往復して戻される第２の信号光を互いに干渉させ、該干渉光を干渉状態に応じて二方向へ出力する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐されて前記第１の光路に送られてくる信号光を角度可変の反射面で反射する可動ミラーと、
前記可動ミラーで反射された信号光が入力され、該信号光の進行方向を前記可動ミラーの反射面の角度に関係なく平行にして出力する光部品と、
前記光部品との間の距離が互いに異なる複数の反射面を有し、前記光部品から出力される信号光を前記可動ミラーの反射面の角度に応じて前記複数の反射面のうちの１つで反射し、該反射光を前記光部品および前記可動ミラーを介して前記光分岐器に戻す第１の折り返しミラーと、
前記光分岐器で分岐されて前記第２の光路に送られてくる信号光を反射し、該反射光を前記光分岐器に戻す第２の折り返しミラーと、
を備えたことを特徴とする復調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の復調装置であって、
前記第１の折り返しミラーは、前記複数の反射面が階段状に配置されており、当該段差および段数が、第１および第２の光路をそれぞれ往復して前記光分岐器に戻される前記第１および第２の信号光の間の相対的な遅延量の可変範囲に応じて設定されることを特徴とする復調装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の復調装置であって、
前記可動ミラーは、前記光分岐器で分岐されて前記第１の光路に送られてくる信号光の進行方向に対して垂直な軸を中心に揺動可能な反射面を持つＭＥＭＳミラーであることを特徴とする復調装置。
【請求項４】
請求項３に記載の復調装置であって、
前記第１の折り返しミラーは、前記ＭＥＭＳミラーの動作の安定性に基づいて、前記複数の反射面のそれぞれにおける前記ＭＥＭＳミラーの軸に垂直な方向についての幅が設定されていることを特徴とする復調装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光部品は、前記可動ミラーにおける信号光の反射点に実質的に一致した位置に焦点を有するレンズであることを特徴とする復調装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光部品は、前記可動ミラーで反射された信号光を凹形状に成形された反射面で反射して前記第１の折り返しミラー側に折り返す凹面鏡であることを特徴とする復調装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記第２の折り返しミラーは、前記光分岐器との間の距離を微調整可能な反射面を有し、該反射面の位置が前記信号光の波長に応じて設定されることを特徴とする復調装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光分岐器は、ハーフミラーであり、
前記第１および第２の光路は、前記ハーフミラーに入力される前記信号光の位置に対して、前記ハーフミラーに戻される前記第１および第２の信号光の各位置が異なるようにする光学系をそれぞれ具備することを特徴とする復調装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の復調装置と、
前記復調装置からの出力光を受光して差動光電変換検出を行うバランス型光検出器と、
前記バランス型光検出器から出力される受信信号を用いてデータの識別処理を実行すると共に、当該受信特性を示す情報を取得する識別処理回路と、
前記識別処理回路で取得された情報に基づいて、前記復調装置における前記第１および第２の信号光の間の相対的な遅延量を制御する遅延量制御回路と、
を備えたことを特徴とする光受信器。
【請求項１０】
請求項９に記載の光受信器であって、
前記識別処理回路は、前記受信信号についてのビットエラーレートを取得し、
前記遅延量制御回路は、前記識別処理回路で取得されたビットエラーレートが予め定めた目標値、あるいは目標値以下となるように前記復調装置に備えられた前記可動ミラーの反射面の角度を少なくとも制御することを特徴とする光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動位相変調（Differential Phase Shift Keying：ＤＰＳＫ）伝送方式を適用した光通信システムに用いられる復調装置および光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＰＳＫ伝送方式の光通信システムでは、例えば図１に示すように、送信部１１０において、プリコーダ１１１を用いて現在の信号と１ビット前の信号との論理演算が行われ、該演算結果に従って駆動回路１１２が動作して光変調器１１３が駆動される。これにより、１ビット前の信号に対する現在の信号の変化の有無を光の位相の変化の有無として表したＤＰＳＫ信号光が、光変調器１１３から伝送路１２０に送信される。具体的に、例えば２値の差動位相変調方式では、プリコーダ１１１での演算結果を示すデジタル信号の値０，１が光の位相０，πに置き換えられる。
【０００３】
また、受信部１３０においては、伝送路１２０を伝送されたＤＰＳＫ信号光が、遅延干渉計１３１を用いて強度変調光に復調された後に、バランス型光検出器１３２で電気信号に変換されることにより、ＤＰＳＫ信号光の受信処理が行われる。具体的に遅延干渉計１３１では、入力されるＤＰＳＫ信号光が２分岐され、一方の分岐光が１ビット遅延された後に他方の分岐光と合波されて互いに干渉することで、光の位相差が０かπかに応じて干渉光の強度が０か１となる。
【０００４】
上記のようにＤＰＳＫ信号光を強度変調光に変換する遅延干渉計は１ビット遅延が基本であるが、当該遅延量を意図的に１ビットからずらすことで、光フィルタ耐力が向上することが実験的に知られている（例えば、下記の非特許文献１参照）。この光フィルタ耐力は、図１に示したシステム構成において伝送路１２０上に存在する波長フィルタ１２２に関連する。具体的に説明すると、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）通信においては、波長の異なる複数の信号光が合波されて光ファイバ中を伝送されるため、各波長の信号光を受信する前に、ＷＤＭ光より各々の信号光を分離することが必要となる。この信号光の分離には、受信波長に対応した光を透過しそれ以外の波長の光を遮断するＷＤＭフィルタまたは光インターリーバ等の波長フィルタが用いられる。このとき、ＷＤＭ光に含まれる各波長の信号光は、各々のビットレート（変調周波数）に比例したスペクトル幅を有しているので、該スペクトル幅よりも上記波長フィルタの受信波長に対応した透過帯域幅が狭い場合、波長フィルタに与えられる信号光は等価的に狭帯域のフィルタを通過することになり、信号成分の狭窄が起こる。また、伝送路上のノードで信号光の挿入または分岐が行われるような場合、該ノードにも上記波長フィルタと同様なフィルタ機能を持つ波長選択スイッチ等が具備されることになる。この場合、信号光が多段の波長フィルタを通過することになり、信号成分の狭窄がより顕著になる。受信端における光の信号対雑音比（Optical Signal-to-Noise Ratio：ＯＳＮＲ）は、上記信号成分の狭窄の影響を受けることになるので、伝送路上の波長フィルタの段数と所望の受信特性を実現するのに必要なＯＳＮＲとの関係を光フィルタ耐力として表すことにより、該光フィルタ耐力が光受信器の性能を示す一つの指標となる。
【０００５】
図２は、非特許文献１に記載されている、波長フィルタ（光インターリーバ）の段数と、２×１０−３のビットエラーレート（Bit Error Rate：ＢＥＲ）でのＯＳＮＲの値との関係を示したものである。なお、図中のＦＳＲは、遅延干渉計のフリー・スペクトラル・レンジ（Free Spectral Range）であり、該ＦＳＲと遅延干渉計における遅延率との関係は、ＦＳＲ＝伝送速度／遅延率である。なお、遅延率は信号光の１ビットに対応したタイムスロットに占める割合を表す。例えば、伝送速度が４３Ｇｂ／ｓの信号光に対して遅延率が８６％の場合、つまり、信号光を遅延干渉計で０．８６ビット遅延させる場合、該遅延干渉計のＦＳＲは５０ＧＨｚとなる。
【０００６】
図２において、丸印で示すＣＤＰＳＫ（Classical Differential Phase Shift Keying）−１００は、遅延率が１００％（１ビット遅延）でＦＳＲが４３ＧＨｚの場合における光フィルタ耐力を表している。また、菱形印で示すＰＤＰＳＫ（Partial Differential Phase Shift Keying）−８６は、遅延率が８６％（０．８６ビット遅延）でＦＳＲが５０ＧＨｚの場合における光フィルタ耐力を表している。さらに、四角印で示すＰＤＰＳＫ−６５は、遅延率が６５％（０．６５ビット遅延）でＦＳＲが６６ＧＨｚの場合における光フィルタ耐力を表している。図２の関係より、波長フィルタの段数が少ない場合には、遅延干渉計における遅延量が１ビットに近い方が、所要ＯＳＮＲの値が小さくなる一方、波長フィルタの段数が多くなると、遅延干渉計における遅延量が１ビットよりある程度ずれた方が、所要ＯＳＮＲの値が小さくなっていることが分かる。つまり、波長フィルタの段数に応じて、遅延干渉計における最適な遅延量が異なっている。したがって、ＤＰＳＫ信号光の復調処理に用いられる遅延干渉計は、その遅延量（１ビットに対する遅延率または該遅延率に対応したＦＳＲ）が可変であることが望まれる。
【０００７】
従来の遅延干渉計としては、例えば図３に示すようなマイケルソン干渉計を用いた構成が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。この図３の構成例では、ハーフミラー２０１で反射された後に固定ミラー２０２で折り返されてハーフミラー２０１に戻される光と、ハーフミラー２０１を透過した後に固定ミラー２０３で折り返されてハーフミラー２０１に戻される光との間の光路長差は、光速をｃとし、１ビットのタイムスロットをΔｔとすると、ｃ・Δｔとなっている。すなわち、この遅延干渉計における遅延量は１ビットで固定である。
【０００８】
上記のようなマイケルソン干渉計における遅延量を可変にするためには、例えば、圧電素子を利用して一方の固定ミラーを変位させる構成が公知である（例えば、下記の特許文献２参照）。また、例えば図４に示すようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２１１、レンズ２１２および平面ミラー２１３を組み合わせた光可変遅延器（例えば、下記の特許文献３参照）を、上記図３の遅延干渉計に組み込むことにより、光モジュールに内蔵可能な小型の構成を実現することも可能である。具体的には、図３の構成において、ハーフミラー２０１を透過した光を反射する固定ミラー２０３を、図４に示した光可変遅延器に置き換え、軸２１１Ａを中心にしてＭＥＭＳミラー２１１を回転させることで、ＭＥＭＳミラー２１１の角度に応じて光路長差を変えることができ、遅延量の可変な遅延干渉計を構成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２４６４７１号公報
【特許文献２】特開平６−１６００１３号公報
【特許文献３】特開２００６−４７３３３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】B. Mikkelsen et al., "Partial DPSK with excellent filter tolerance and OSNR sensitivity", Electronics Letters, 2006, Vol.42, No.23
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のように圧電素子を利用して固定ミラーを変位させたり、ＭＥＭＳミラーを用いた光可変遅延器を組み合わせたりして遅延干渉計における遅延量を可変にした場合、遅延量の可変範囲が狭いという問題点がある。また、ＭＥＭＳミラーを用いる場合、ＭＥＭＳミラーに特有の課題として振動に弱いという欠点もある。
【００１２】
具体的に、前述の図２に例示した場合のように、４３Ｇｂ／ｓのＤＰＳＫ信号光について、遅延干渉計の遅延量を１ビットの６５〜１００％の範囲で可変にするためには、光路長差で２．４ｍｍが必要となる。しかし、このような光路長差を圧電素子を利用して実現するのは容易なことではない。また、図４に示したような光可変遅延器の構成例では、長さ１０ｍｍの比較的大型なＭＥＭＳミラーを適用し、該ＭＥＭＳミラーを６度回転させたとしても、光路長は１．４ｍｍしか変化させることができない。所要の光路長差を実現するために、より大型なＭＥＭＳミラーを適用した場合、遅延干渉計全体のサイズが大きくなるので、光モジュールに内蔵することが困難になる。ＭＥＭＳミラーの回転角度をより大きくした場合には、ＭＥＭＳミラーの駆動に高電圧が必要になるので、運用時の消費電力の増加が課題になる。
【００１３】
さらに、ＭＥＭＳミラー自体が機械的な可動体であるため、外来振動が加わると反射面が軸周りに振動し、動作が不安定になる。加えて、ＭＥＭＳミラーの動作は、駆動電源の出力変動の影響も受ける。ＭＥＭＳミラーの動作が不安定になれば、遅延干渉計における遅延量の誤差が増大し、ＤＰＳＫ信号光の受信特性が劣化する。
【００１４】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、遅延干渉計における遅延量の可変範囲が広く、かつ、外来振動等の影響を受けても所要の遅延量を安定して実現できる、差動位相変調信号光の復調装置および光受信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため本復調装置の一態様は、差動位相変調された信号光を復調処理する復調装置であって、入力される前記信号光を２つに分岐し、一方の分岐光を第１の光路に送り、他方の分岐光を第２の光路に送ると共に、前記第１の光路を往復して戻される第１の信号光および前記第２の光路を往復して戻される第２の信号光を互いに干渉させ、該干渉光を干渉状態に応じて二方向へ出力する光分岐器と、前記光分岐器で分岐されて前記第１の光路に送られてくる信号光を角度可変の反射面で反射する可動ミラーと、前記可動ミラーで反射された信号光が入力され、該信号光の進行方向を前記可動ミラーの反射面の角度に関係なく平行にして出力する光部品と、前記光部品との間の距離が互いに異なる複数の反射面を有し、前記光部品から出力される信号光を前記可動ミラーの反射面の角度に応じて前記複数の反射面のうちの１つで反射し、該反射光を前記光部品および前記可動ミラーを介して前記光分岐器に戻す第１の折り返しミラーと、前記光分岐器で分岐されて前記第２の光路に送られてくる信号光を反射し、該反射光を前記光分岐器に戻す第２の折り返しミラーと、を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような差動位相変調信号光の復調装置では、入力される信号光が光分岐器で２分岐されて第１および第２の光路にそれぞれ送られる。第１の光路上には、可動ミラー、光部品および第１の折り返しミラーが配置されており、可動ミラーの反射面の角度に応じて第１の折り返しミラーでの光を折り返し位置が変わることによって、第１および第２の光路をそれぞれ往復して光分岐器に戻される第１および第２の信号光についての光路長差が段階的に変化するようになる。これにより、遅延干渉計における遅延量を広範囲に亘って可変設定することができ、かつ、外来振動等により可動ミラーの動作が不安定になっても所要の遅延量を安定して実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一般的なＤＰＳＫ伝送方式の光通信システムの一例を示す図である。
【図２】従来のシステムにおける波長フィルタの段数と所要ＯＳＮＲとの関係を示す図である。
【図３】従来の遅延干渉計の構成例を示す図である。
【図４】従来のＭＥＭＳミラーを用いた光可変遅延器の構成例を示す図である。
【図５】第１実施形態の復調装置の構成を示す上面図である。
【図６】図５の構成を側方から見た斜視図である。
【図７】上記第１実施形態における透過スペクトルの一例を示す図である。
【図８】上記第１実施形態における微調整用ミラーの作用を説明するための図である。
【図９】上記第１実施形態に関連した微調整用ミラーの他の構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態の復調装置の構成を示す上面図である。
【図１１】上記各実施形態の復調装置を用いた光受信器の実施例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、本発明によるＤＰＳＫ信号光の復調装置の第１実施形態の構成を示す上面図である。また、図６は、図５の構成を側方から見た斜視図である。
【００１９】
図５および図６において、第１実施形態の復調装置は、例えば、光分岐器としてのハーフミラー１１と、可動ミラーとしてのＭＥＭＳミラー１２と、光部品としての第１レンズ１３と、第１の折り返しミラーとしての階段状ミラー１４と、第２レンズ１５と、第２の折り返しミラーとしての微調整用ミラー１６と、を備えて構成されている。
【００２０】
ハーフミラー１１は、本復調装置に入力されるＤＰＳＫ信号光Ｌｉｎの光軸に対して入射面が所要の角度（例えば、４５度）傾けて配置されており、入力光Ｌｉｎの一部を透過して第１の光路Ｐ１に送り、残りの入力光Ｌｉｎを反射して第２の光路Ｐ２に送る。第１の光路Ｐ１上には、ＭＥＭＳミラー１２、第１レンズ１３および階段状ミラー１４が配置されており、第２の光路Ｐ２上には、第２レンズ１５および微調整用ミラー１６が配置されている。また、ハーフミラー１１は、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ往復した各信号光が実質的に同じ位置に戻され、該各信号光を互いに干渉させた後に、該干渉光の一部を出力光Ｌｏｕｔ１として入力光Ｌｉｎの光軸と平行な方向に出力し、残りの干渉光を出力光Ｌｏｕｔ２として前記出力光Ｌｏｕｔ１と異なる方向（例えば、入力光Ｌｉｎの光軸と直交する方向）に出力する。このハーフミラー１１の透過率および反射率の比は１：１である。なお、ここでは入力光Ｌｉｎの光軸方向をＸ方向とし、第２の光路の光軸方向をＹ方向とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ方向としている。また、ハーフミラー１１上における入力光Ｌｉｎの位置と出力光Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２の位置とは、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２上に配置されている各光部品の光学特性により、図６に示すように高さ方向（Ｚ方向）にずれている。
【００２１】
ＭＥＭＳミラー１２は、Ｚ方向の軸１２Ａを中心にして揺動可能な反射面を有し、図示を省略した電極に印加される駆動電圧に応じて反射面の角度が調整される。このＭＥＭＳミラー１２の反射面には、ハーフミラー１１を透過して第１の光路Ｐ１に送られてきた光が軸１２Ａ上の位置に入射され、その反射光が反射面の角度に応じた方向に出射される。
【００２２】
第１レンズ１３は、上記ＭＥＭＳミラー１２で反射された光の進行方向をＭＥＭＳミラー１２の反射面の角度に関係なく平行にする。ここでは、第１レンズ１３の焦点の位置が、ＭＥＭＳミラー１２上での光の反射点の位置と実質的に一致するようにレンズの光学特性が設計されている。この第１レンズ１３を通過して階段状ミラー１４側に出力される光は、Ｙ−Ｚ平面に平行な一定方向に進み、階段状ミラー１４に対して所要の入射角で入射して反射される。また、上記第１レンズ１３は、階段状ミラー１４で反射されて戻されてくる光をＭＥＭＳミラー１２の軸１２Ａ上の略一点に導く。
【００２３】
階段状ミラー１４は、第１レンズ１３に対向する複数の反射面１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを有し、該各反射面１４Ａ〜１４Ｃと第１レンズ１３のレンズ面との間の距離が互いに異なるように各反射面１４Ａ〜１４Ｃの位置が決められている。ここでは、図５に示したようにＹ方向に段差δを有する階段状に成形したブロックの各段の一面（Ｘ−Ｚ面）にミラーを形成することにより上記反射面１４Ａ〜１４Ｃを実現している。段差δおよび段数（反射面の数）は、本復調装置における遅延量の可変範囲に応じて適宜に設定される。また、各反射面１４Ａ〜１４ＣのＸ方向についての幅Ｗは、ＭＥＭＳミラー１２の外来振動や電源変動等に対する動作の安定性に基づいて、動作不安定時にも所要の遅延量を実現できる幅が確保されている。なお、本発明に適用される階段状ミラー１４の構成は、上記ブロックの各段にミラーを形成する一例に限定されるものではなく、複数の平面ミラーを個別に所要の位置で保持する構成であってもよい。
【００２４】
第２レンズ１５は、ハーフミラー１１で反射されて第２の光路Ｐ２に送られてきた光を、微調整用ミラー１６の反射面上の略一点に集光させる。また、第２レンズ１５は、微調整用ミラー１６で反射されて戻されてくる光をＹ軸に平行な方向に進む光としてハーフミラー１１に送る。
【００２５】
微調整用ミラー１６は、例えば、平面ミラー１６Ａ、熱膨張部材１６Ｂおよびヒーター１６Ｃから構成される。平面ミラー１６Ａは、第２レンズ１５に対向する反射面を有し、該反射面の裏面が熱膨張部材１６Ｂの表面に貼り付けられている。熱膨張部材１６Ｂは、平面ミラー１６Ａに用いられている材料よりも十分に大きな熱膨張率を有する部材であり、その周囲にはヒーター１６Ｃが配置されている。ヒーター１６Ｃは、熱膨張部材１６Ｂを加熱することにより、第２レンズ１５のレンズ面と平面ミラー１６Ａの反射面との間の距離を微調整可能にしている。
【００２６】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
上記のように構成された復調装置では、本復調装置に入力されるＤＰＳＫ信号光Ｌｉｎが、ハーフミラー１１で透過光および反射光に２分岐される。ハーフミラー１１の透過光は第１の光路Ｐ１に送られ、反射光は第２の光路Ｐ２に送られる。
【００２７】
ハーフミラー１１から第１の光路Ｐ１に送られた光は、ＭＥＭＳミラー１２Ａの反射面の軸１２Ａ上の位置に入射して反射される。ＭＥＭＳミラー１２Ａの反射面は、本復調装置における遅延量の設定に応じて、軸１２Ａを中心に所定の角度だけ傾けられている。これにより、ＭＥＭＳミラー１２Ａの反射光は、上記反射面の角度に対応した方向に進み、第１レンズ１３に入力される。第１レンズ１３では、ＭＥＭＳミラー１２Ａからの光の進行方向が、Ｙ−Ｚ平面に平行な一定方向とされる。
【００２８】
第１レンズ１３を通過した光は、階段状ミラー１４の対応する反射面に所要の角度で入射して反射されて第１レンズ１３側に戻される。第１レンズ１３を往路とは逆方向に通過した光は、ＭＥＭＳミラー１２Ａの反射面の軸１２Ａ上で反射され、ハーフミラー１１に到達する。これにより、第１の光路Ｐ１側に送られた光は、ハーフミラー１１および階段状ミラー１４の間を往復する。このとき、階段状ミラー１４の複数の反射面１４Ａ〜１４Ｃのうちのどの反射面で光が反射されるかによって、ハーフミラー１１および階段状ミラー１４の間の光路長が変わる。つまり、ＭＥＭＳミラー１２Ａの反射面の角度設定を変えることにより、第１の光路Ｐ１を往復する光の光路長が異なるようになる。例えば、階段状ミラー１４の反射面１４Ｃで反射されて第１の光路Ｐ１を往復した光の光路長は、階段状ミラー１４の反射面１４Ａで反射されて第１の光路Ｐ１を往復した光の光路長よりも２×δだけ短くなる。
【００２９】
一方、ハーフミラー１１で反射されて第２の光路Ｐ２に送られてきた光は、第２レンズ１５を通過して微調整用ミラー１６の平面ミラー１６Ａ上に集光される。第２レンズ１５のレンズ面から平面ミラー１６Ａまでの距離は、ヒーター１６Ｃにより熱膨張部材１６Ｂの温度を調整することにより僅かに変化させることが可能になっている。平面ミラー１６Ａに所要の角度で入射した光は、該入射角に対応した出射角で反射されて第２レンズ１５側に戻され、該第２レンズ１５を往路とは逆方向に通過してハーフミラー１１に到達する。これにより、第２の光路Ｐ２側に送られた光は、ハーフミラー１１および微調整用ミラー１６の間を往復する。
【００３０】
第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ往復した各光は、ハーフミラー１１の同じ位置に戻されて互いに干渉し、該干渉光が２分岐されて出力光Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２となる。このとき、第１の光路Ｐ１を往復した光は、第２の光路Ｐ２を往復した光よりも、各光路Ｐ１，Ｐ２の光路長差に対応した時間だけ遅延しており、当該遅延量は、ＭＥＭＳミラー１２の反射面の角度設定に応じて段階的に変化する。このため、干渉光の強度は、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２の光路長差が信号光の波長の整数倍であると最大となり、半整数倍であると最小となる。したがって、干渉光のスペクトルは、波長に対して強度が周期的に変化する特性となり、その周期性は光路長差（遅延量）に依存することになる。つまり、本復調装置の構成により、ＭＥＭＳミラー１２の反射面の角度設定に応じて、フリー・スペクトラル・レンジ（ＦＳＲ）を変化させることが可能な周期的な透過波長特性を持つ遅延干渉計が実現されるようになる。
【００３１】
図７は、本復調装置により実現される遅延干渉計の透過スペクトルを例示した図である。ここでは、横軸を周波数とし、縦軸を透過率としている。図７の実線は、例えば、第１の光路Ｐ１を往復する光が階段状ミラー１４の反射面１４Ａで反射される場合、すなわち、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２の光路長差が最大になるようにＭＥＭＳミラー１２の角度が設定された場合に得られる、遅延干渉計の周期的な透過スペクトルを示している。この透過スペクトルは、ＭＥＭＳミラー１２の角度を変化させ、第１の光路Ｐ１を往復する光が階段状ミラー１４の反射面１４Ｂで反射されるようにし、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２の光路長差を小さくすることにより、図７の破線に示すように、周波数（波長）に対する透過率の変化の周期が長くなる。つまり、遅延干渉計における遅延量を減少させることにより、遅延干渉計のＦＳＲを増大させることができる。
【００３２】
具体的に、第１の光路Ｐ１を往復する光が階段状ミラー１４の反射面１４Ａで反射される場合の遅延量が信号光の１ビット相当量になるようにしておき、階段状ミラー１４の段差δを遅延量の可変範囲に応じて適宜設定して、ＭＥＭＳミラー１２の角度を変化させることにより、遅延干渉計における遅延量を１ビット相当量から段階的に減少する各値に可変設定することができるようになる。例えば、前述の図２に示した場合と同様にして、４３Ｇｂ／ｓの信号光について、遅延干渉計における遅延量を１ビット相当量から０．６５ビット相当量までの範囲で可変にする場合には、階段状ミラー１４の反射面１４Ａ（光路長差が最大）と反射面１４Ｃ（光路長差が最小）との間の段差の合計（２×δ）が１．２ｍｍとなるように設定すればよい。このように本復調装置によれば、階段状ミラー１４の各反射面の段差および段数に応じて、遅延量を広範囲に亘って可変設定することができるようになる。
【００３３】
また、本復調装置の構成では、外来振動や駆動電源の出力変動などによりＭＥＭＳミラー１２の動作が不安定になった場合でも、該ＭＥＭＳミラー１２からの反射光が階段状ミラー１４の同一の反射面内に入射されていれば、第１の光路Ｐ１を往復する光の光路長は変化しない。よって、階段状ミラー１４の各反射面の幅Ｗについて、ＭＥＭＳミラー１２の動作の安定性を考慮した所要の幅を確保しておくことにより、ＭＥＭＳミラー１２の動作不安定時にも所望の遅延量を実現することが可能になる。
【００３４】
ところで、上記図７に例示したような遅延干渉計の透過スペクトルにおいて、受信する信号光の周波数（波長）に対し透過帯域の中心周波数（波長）がずれていると、遅延干渉計における信号光の損失が増大することになる。このため、透過帯域の中心周波数が信号光の中心周波数近傍となるように、第１および第２の光路Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ往復する各光の光路長差を微調整することが望まれる。そこで、本復調装置では、第１の光路Ｐ１上の各光部品の組合せにより信号光の１ビットに対する遅延量を可変にする手段の他に、第２の光路Ｐ２上に微調整用ミラー１６が配置されている。この微調整用ミラー１６では、第２の光路Ｐ２を往復する光の折り返し点となる平面ミラー１６Ａの位置がＹ方向について移動可能とされている。この平面ミラー１６ＡのＹ方向の移動量は、光通信で使用する波長１．５μｍの光に対して数μｍ程度の微小量でよいので、ここでは熱膨張部材１６Ｂに平面ミラー１６Ａを貼り付け、ヒーター１６Ｃにより熱膨張部材１６Ｂを加熱することにより、平面ミラー１６Ａが所要量だけＹ方向に移動可能となるようにしている。なお、微調整用ミラー１６による光路長差の微調整は、ＭＥＭＳミラー１２の角度に応じて信号光の１ビットに対する遅延量を可変設定した後に行うのが好ましい。
【００３５】
上記微調整用ミラー１６により第２の光路Ｐ２を往復する光の光路長が微調整されることで、例えば図８に示すように、遅延干渉計の透過スペクトルは、信号光の周波数（波長）に対して、透過帯域の中心周波数にずれが生じている実線の状態から、該透過帯域の中心周波数が信号光の周波数近傍となる破線の状態に最適化される。これにより、遅延干渉計における信号光の損失を最小にすることができる。
【００３６】
上記のように本実施形態の復調装置によれば、遅延干渉計における遅延量を広範囲に亘って可変設定することができ、かつ、外来振動等によりＭＥＭＳミラーの動作が不安定になっても所要の遅延量を安定して実現することが可能になる。また、微調整用ミラー１６を設けたことにより、ＤＰＳＫ信号光を低損失で復調処理することができる。
【００３７】
なお、上記第１実施形態では、ハーフミラー１１上での入力光Ｌｉｎの位置と各出力光Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２の位置とがＺ方向について異なるようにするために、第２の光路Ｐ２を往復する光に関して、第２レンズ１５により、光が所要の入射角度で微調整用ミラー１６に与えられるようにしたが、微調整用ミラー１６の平面ミラー１６Ａに代えて、例えば図９に示すようなコーナーキューブ型ミラー１６Ａ’を設け、第２レンズ１５を省略するようにしてもよい。
【００３８】
次に、本発明による復調装置の第２実施形態について説明する。
図１０は、第２実施形態の復調装置の構成を示す上面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
図１０において、本実施形態の復調装置は、上述の図５に示した第１実施形態の構成について、第１レンズ１３に代えて凹面鏡２１を設け、該凹面鏡２１でＭＥＭＳミラー１２および階段状ミラー１４の間の光路を折り返すようにしている。また、ヒーター１６Ｃによる熱膨張部材１６Ｂの加熱により平面ミラー１６ＡをＹ方向に移動可能にする微調整用ミラー１６に代えて、ピストン型ＭＥＭＳミラーを利用した微調整用ミラー２２を設けている。
【００３９】
凹面鏡２１には、ハーフミラー１１を透過した後にＭＥＭＳミラー１２で反射された光が入射される。ただし、ＭＥＭＳミラー１２は、第１実施形態の場合と同様に反射面がＺ方向の軸１２Ａを中心に揺動可能であるが、ハーフミラー１１からの透過光をＹ軸を中心とした方向に反射するのではなく、ハーフミラー１１の側方に逸れた斜め方向に反射するように、反射面の角度が設定されている。凹面鏡２１は、ＭＥＭＳミラー１２からの反射光を凹形状に成形された反射面で反射して階段状ミラー１４側に折り返す。この凹面鏡２１の反射面は、階段状ミラー１４側に折り返される反射光の進行方向が、ＭＥＭＳミラー１２の角度に関係なくＸ−Ｚ平面に平行な一定方向となるように、凹形状が最適化されている。なお、本実施形態では、階段状ミラー１４の各反射面１４Ａ〜１４ＣがＸ軸に対して垂直となるように、階段状ミラー１４の配置が第１実施形態の場合とは変えられている。
【００４０】
微調整用ミラー２２は、反射面がＹ方向にピストン動作するＭＥＭＳミラー２２Ａを用いて構成されている。このピストン型ＭＥＭＳミラー２２Ａは、第１の光路Ｐ１上のＭＥＭＳミラー１２よりも高い共振周波数を有しており、外来振動や駆動電源の出力変動などに対して安定した動作が可能である。通常、ＭＥＭＳミラーの共振周波数が高くなると、反射面を所要量変位させるのに必要な駆動電圧が高くなる。このため、ＭＥＭＳミラーの耐振動性（動作安定化）と駆動電圧とはトレードオフの関係がある。しかしながら、微調整用ミラー２２において必要とされる反射面の変位量は僅かであるため、共振周波数の高いＭＥＭＳミラー（硬いＭＥＭＳミラーとも呼ばれる）を用いても、高電圧が必要となることはない。
【００４１】
上記のような構成の復調装置では、上述した第１実施形態の場合と同様にして、第１の光路Ｐ１上のＭＥＭＳミラー１２の角度を変えることにより、遅延干渉計における遅延量を１ビット相当量から段階的に減少する各値に可変設定することができ、該遅延量は外来振動等によりＭＥＭＳミラー１２の動作が不安定になっても所要の値で維持される。また、遅延干渉計の透過スペクトルにおける透過帯域の中心周波数（波長）が信号光の周波数（波長）近傍となるように、微調整用ミラー２２におけるピストン型ＭＥＭＳミラー２２Ａの変位量を微調整することにより、遅延干渉計における信号光の損失が最小になる。
【００４２】
したがって、第２実施形態の復調装置によれば、上述した第１実施形態の場合と同様の効果が得られるのに加えて、凹面鏡２１によりＭＥＭＳミラー１２および階段状ミラー１４の間の光路を折り返すようにしたことで、復調装置の小型化が可能になる。また、ピストン型ＭＥＭＳミラー２２Ａを用いた微調整用ミラー２２を適用したことで、第１実施形態の場合のように熱膨張により光路長の微調整を行う場合に比べて高速な応答が可能になるので、ＤＰＳＫ信号光の波長変動などに対する追従性を向上させることができる。
【００４３】
なお、上述した第１，２実施形態では、微調整用ミラー１６，２２について、熱膨張部材１６Ｂに貼り付けた平面ミラー１６Ａやピストン型ＭＥＭＳミラー２２Ａを用いて、第２の光路Ｐ２の光路長を微調整するようにしたが、これらの構成例の他にも、例えば、圧電素子の表面に平面ミラーを貼り付け、圧電効果による素子の変形を利用して第２の光路Ｐ２の光路長を微調整するようにしてもよい。
【００４４】
次に、上述した各実施形態の復調装置を用いた光受信器の実施例について説明する。
図１１は、上記光受信器の実施例の構成を示すブロック図である。
図１１において、本光受信器は、例えば、上述した第１，２実施形態のいずれかに対応した復調装置３１、バランス型光検出器３２、識別処理回路３３および遅延量制御回路３４を備えている。
【００４５】
バランス型光検出器３２は、復調装置３１でＤＰＳＫ信号光から強度変調光に変換された２つの出力光Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２を一対のフォトダイオードで受光し、該各フォトダイオードから出力される電気信号を差動増幅器に与えることで、正相および逆相に対応した各電気信号の差分を表す受信信号を出力する。
【００４６】
識別処理回路３３は、バランス型光検出器３２から出力される受信信号を用いてデータの識別処理を実行し、その結果を受信データとして外部に出力する。また、識別処理回路３３は、例えばビットエラーレート（ＢＥＲ）等の受信特性を示す情報を取得し、該情報を遅延量制御回路３４に伝える。
【００４７】
遅延量制御回路３４は、識別処理回路３３から伝えられる情報に基づいて、所望の受信特性が得られるように、復調装置３１における遅延量、具体的には、ＭＥＭＳミラー１２の反射面の角度および微調整用ミラー１６の反射面の位置を制御する。
【００４８】
上記のような構成の光受信器では、図示しない伝送路を伝搬して本光受信器で受信されるＤＰＳＫ信号光Ｌｉｎが復調装置３１に入力され、上述した各実施形態の場合と同様にして遅延量（ＦＳＲ）が可変の遅延干渉計により強度変調光に変換される。この復調装置３１の出力光Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２は、バランス型光検出器３２でそれぞれ受光されて差動光電変換検出が行われる。そして、バランス型光検出器３２から出力される受信信号が識別処理回路３３に与えられることにより、データの識別処理が実行されて受信データが生成されると共に、ＢＥＲ等の受信特性を示す情報が取得される。この識別処理回路３３で取得される受信情報により、復調装置３１における遅延量が適切な値からずれることで生じるＢＥＲ等の値の劣化が遅延量制御回路３４に伝えられる。遅延量制御回路３４では、識別処理回路３３からの受信情報に基づいて、ＢＥＲ等の値が予め定めた目標値となるように、復調装置３１に設けられているＭＥＭＳミラー１２の反射面の角度および微調整用ミラー１６の反射面の位置が制御され、遅延干渉計における遅延量の最適化が行われる。
【００４９】
上記のような光受信器によれば、伝送路上に波長フィルタ（図１参照）が多段に配置されている場合でも、ＤＰＳＫ信号光が通過してきた波長フィルタの段数に応じて、復調装置３１（遅延干渉計）における遅延量が最適化されるため、光フィルタ耐力に優れた光受信器を実現できるようになり、ＤＰＳＫ信号光を高い精度で受信処理することが可能になる。
【００５０】
なお、上述した復調装置の各実施形態および光受信器の実施例においては、基本的に２値差動位相変調（ＤＰＳＫ）信号光を復調処理する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、各実施形態と同様に構成した複数の遅延干渉計を互いの位相をずらして組み合わせることにより、４値差動位相変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying：ＤＱＰＳＫ）などの多値化された差動位相変調信号光にも応用することが可能である。
【００５１】
以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）  差動位相変調された信号光を復調処理する復調装置であって、
入力される前記信号光を２つに分岐し、一方の信号光を第１の光路に送り、他方の信号光を第２の光路に送ると共に、前記第１の光路を往復して戻される第１の信号光および前記第２の光路を往復して戻される第２の信号光を互いに干渉させ、該干渉光を干渉状態に応じて二方向へ出力する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐されて前記第１の光路に送られてくる信号光を角度可変の反射面で反射する可動ミラーと、
前記可動ミラーで反射された信号光が入力され、該信号光の進行方向を前記可動ミラーの反射面の角度に関係なく平行にして出力する光部品と、
前記光部品との間の距離が互いに異なる複数の反射面を有し、前記光部品から出力される信号光を前記可動ミラーの反射面の角度に応じて前記複数の反射面のうちの１つで反射し、該反射光を前記光部品および前記可動ミラーを介して前記光分岐器に戻す第１の折り返しミラーと、
前記光分岐器で分岐されて前記第２の光路に送られてくる信号光を反射し、該反射光を前記光分岐器に戻す第２の折り返しミラーと、
を備えたことを特徴とする復調装置。
【００５２】
（付記２）  付記１に記載の復調装置であって、
前記第１の折り返しミラーは、前記複数の反射面が階段状に配置されており、当該段差および段数が、第１および第２の光路をそれぞれ往復して前記光分岐器に戻される前記第１および第２の信号光の間の相対的な遅延量の可変範囲に応じて設定されることを特徴とする復調装置。
【００５３】
（付記３）  付記１または２に記載の復調装置であって、
前記可動ミラーは、前記光分岐器で分岐されて前記第１の光路に送られてくる信号光の進行方向に対して垂直な軸を中心に揺動可能な反射面を持つＭＥＭＳミラーであることを特徴とする復調装置。
【００５４】
（付記４）  付記３に記載の復調装置であって、
前記第１の折り返しミラーは、前記ＭＥＭＳミラーの動作の安定性に基づいて、前記複数の反射面のそれぞれにおける前記ＭＥＭＳミラーの軸に垂直な方向についての幅が設定されていることを特徴とする復調装置。
【００５５】
（付記５）  付記１〜４のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光部品は、前記可動ミラーにおける信号光の反射点に実質的に一致した位置に焦点を有するレンズであることを特徴とする復調装置。
【００５６】
（付記６）  付記１〜４のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光部品は、前記可動ミラーで反射された信号光を凹形状に成形された反射面で反射して前記第１の折り返しミラー側に折り返す凹面鏡であることを特徴とする復調装置。
【００５７】
（付記７）  付記１〜６のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記第２の折り返しミラーは、前記光分岐器との間の距離を微調整可能な反射面を有し、該反射面の位置が前記信号光の波長に応じて設定されることを特徴とする復調装置。
【００５８】
（付記８）  付記７に記載の復調装置であって、
前記第２の折り返しミラーは、熱膨張部材を用いて前記反射面の位置を微調整することを特徴とする復調装置。
【００５９】
（付記９）  付記７に記載の復調装置であって、
前記第２の折り返しミラーは、ピストン型ＭＥＭＳミラーを用いて構成されることを特徴とする復調装置。
【００６０】
（付記１０）  付記７に記載の復調装置であって、
前記第２の折り返しミラーは、圧電素子を用いて前記反射面の位置を微調整することを特徴とする復調装置。
【００６１】
（付記１１）  付記１〜１０のいずれか１つに記載の復調装置であって、
前記光分岐器は、ハーフミラーであり、
前記第１および第２の光路は、前記ハーフミラーに入力される前記信号光の位置に対して、前記ハーフミラーに戻される前記第１および第２の信号光の各位置が異なるようにする光学系をそれぞれ具備することを特徴とする復調装置。
【００６２】
（付記１２）  付記１〜１１のいずれか１つに記載の復調装置と、
前記復調装置からの出力光を受光して差動光電変換検出を行うバランス型光検出器と、
前記バランス型光検出器から出力される受信信号を用いてデータの識別処理を実行すると共に、当該受信特性を示す情報を取得する識別処理回路と、
前記識別処理回路で取得された情報に基づいて、前記復調装置における前記第１および第２の信号光の間の相対的な遅延量を制御する遅延量制御回路と、
を備えたことを特徴とする光受信器。
【００６３】
（付記１３）  付記１２に記載の光受信器であって、
前記識別処理回路は、前記受信信号についてのビットエラーレートを取得し、
前記遅延量制御回路は、前記識別処理回路で取得されたビットエラーレートが予め定めた目標値、あるいは目標値以下となるように前記復調装置に備えられた前記可動ミラーの反射面の角度を少なくとも制御することを特徴とする光受信器。
【００６４】
（付記１４）  差動位相変調された入力信号光を第１の信号光と第２の信号光に分岐する分岐器と、
前記第１の信号光を反射する面の角度が可変である可動ミラーと、
前記可動ミラーの反射面の角度に基づいて光路が変更されることにより光路の長さが変化するとともに、前記第１の信号光が前記分岐器に再入力する第１のミラーと、
前記第２の信号光を前記分岐器に再入力する第２のミラーと、
を備える復調器。
【００６５】
（付記１５）  付記１に記載の復調器において、
前記可動ミラーは、反射角度を調節するにより前記第２の信号光と第１の信号光との光路の長さの差が差動位相変調された信号の１シンボルに近づけることを特徴とする復調器。
【符号の説明】
【００６６】
１１…ハーフミラー
１２…ＭＥＭＳミラー
１２Ａ…軸
１３…第１レンズ
１４…階段状ミラー
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…反射面
１５…第２レンズ
１６，２２…微調整用ミラー
１６Ａ…平面ミラー
１６Ａ’…コーナーキューブ型ミラー
１６Ｂ…熱膨張部材
１６Ｃ…ヒーター
２１…凹面鏡
２２Ａ…ピストン型ＭＥＭＳミラー
３１…復調装置
３２…バランス型光検出器
３３…識別処理回路
３４…遅延量制御回路
Ｌｉｎ…入力光
Ｌｏｕｔ１，Ｌｏｕｔ２…出力光
Ｐ１…第１の光路
Ｐ２…第２の光路
【図１】
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【図２】
2010183272.tif 000004
【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】
2010183272.tif 000009
【図８】
2010183272.tif 000010
【図９】
2010183272.tif 000011
【図１０】
2010183272.tif 000012
【図１１】
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