(57)【要約】【課題】  コヒーレント受信方式において、装置全体の複雑化や大型化を抑制しながら、同相除去比を最小化することが可能な光受信機を提供すること。【解決手段】  受信光から複数の信号光を生成する信号光生成手段１と、前記複数の信号光（ａ１〜ａ４）の内、少なくとも一対の信号光（ａ１とａ２，ａ３とａ４）を一対の受光素子ＰＤに入力し、前記一対の受光素子から出力される各出力電流（Ｉ１とＩ２，Ｉ３とＩ４）を一つの差動増幅器ＴＩＡに入力し受信信号（Ｉ＋，Ｉ−，Ｑ＋，Ｑ−）を得る光受信機において、該信号光生成手段１と前記一対の受光素子ＰＤとの間には、該各出力電流の振幅値が所望の比率となるように調整された結合レンズ２が配置されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信光から複数の信号光を生成する信号光生成手段と、前記複数の信号光の内、少なくとも一対の信号光を一対の受光素子に入力し、前記一対の受光素子から出力される各出力電流を一つの差動増幅器に入力し受信信号を得る光受信機において、
該信号光生成手段と前記一対の受光素子との間には、該各出力電流の振幅値が所望の比率となるように調整された結合レンズが配置されることを特徴とする光受信機。
【請求項２】
請求項１に記載の光受信機において、前記所望の比率とは、該各出力電流の振幅値が等しくなるように設定することであることを特徴とする光受信機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光受信機において、該結合レンズを透過した前記一対の信号光は、互いに交差した後に該受光素子に入力されることを特徴とする光受信機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光受信機において、該信号光生成手段は、空間光学系で形成された９０度ハイブリッド光学系を備えることを特徴とする光受信機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光受信機において、該信号光は、コリメート光であることを特徴とする光受信機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光受信機において、該信号光生成手段から４つの信号光が出射され、前記一対の受光素子は２組備え、各組がＩチャネル信号とＱチャネル信号に対応していることを特徴とする光受信機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光受信機において、前記一対の受光素子からの出力電流をモニタし、各出力電流の振幅値が等しくなるように、該結合レンズの位置を調整する制御手段を有することを特徴とする光受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信機に関し、特に、受信光から複数の信号光を生成し、該複数の信号光の内、少なくとも一対の信号光を一対の受光素子を用いて受信信号を得る光受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信技術分野において、次世代の通信技術として、差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ変調，Differential Quadrature Phase Shift keying）方式など多値変復調符号化技術の研究開発がおこなわれている。これらの通信方式で使用される光受信機の一つに、コヒーレント受信方式を用い、受信光から複数の信号光を生成し、各信号光を受光素子で電気信号に変換し、受信信号を得ているものがある。
【０００３】
受信光から信号光を生成する光学系として、９０度ハイブリッドの機能を備えたものがある。このような光学系は、平面光回路（ＰＬＣ）や、特許文献１のような空間光学系で構成することが可能である。ＰＬＣは、空間光学系と比較して、印刷配線で実現できることから量産性に優れるが、一方で、光信号に対する挿入損失が大きい、結合損失が悪いなどの欠点がある。コヒーレント受信方式では、複数の信号光を均一化することが理想であるが、ＰＬＣでは、挿入損失が大きい等の理由により、信号光の光強度を均一化することが難しい。
【０００４】
他方、コヒーレント受信方式に求められる仕様の一つに、同相除去比（ＣＭＲＲ）がある。これは、差動信号入力光に対する受光素子（フォトダイオード，ＰＤ）の出力電流のアンバランス差を意味する。この値が小さい程、電流／電圧変換されたＥＹＥパターンの出力信号振幅が対称となり、伝送品質が良好な特性を示す。
【０００５】
ＣＭＲＲを増大させる要因として、主に以下の４つが挙げられる。
（１）９０°ハイブリッド光学系からの出力光のアンバランス
（２）受光素子の結合損失の差
（３）受光素子の感度のバラツキ
（４）トランスインピーダンスの差動増幅器（ＴＩＡ）など、回路内部のアンバランス
【０００６】
同相除去比を最小化するため、受光素子からの出力電流の振幅を調整するなど、電気信号の段階で強度調整することも考えられる。しかしながら、例えば、受光素子からＴＩＡまでの信号線路長は、周波数特性を良好にするためには、可能な限り信号線路長を短くすることが望まれ、通常この距離は数百μｍ程度と非常に短い。このため、電気信号の強度調整を行うことは難しく現実的ではない。仮に、他の箇所で電気信号の強度を調整するとしても、回路構成が複雑化する上、光受信機全体が大型化するなどの弊害も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２１７０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、コヒーレント受信方式において、装置全体の複雑化や大型化を抑制しながら、同相除去比を最小化することが可能な光受信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の光受信機は以下のような技術的特徴を有する。
（１）  受信光から複数の信号光を生成する信号光生成手段と、前記複数の信号光の内、少なくとも一対の信号光を一対の受光素子に入力し、前記一対の受光素子から出力される各出力電流を一つの差動増幅器に入力し受信信号を得る光受信機において、該信号光生成手段と前記一対の受光素子との間には、該各出力電流の振幅値が所望の比率となるように調整された結合レンズが配置されることを特徴とする。
【００１０】
（２）  上記（１）に記載の光受信機において、前記所望の比率とは、該各出力電流の振幅値が等しくなるように設定することであることを特徴とする。
【００１１】
（３）  上記（１）又は（２）に記載の光受信機において、該結合レンズを透過した前記一対の信号光は、互いに交差した後に該受光素子に入力されることを特徴とする。
【００１２】
（４）  上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光受信機において、該信号光生成手段は、空間光学系で形成された９０度ハイブリッド光学系を備えることを特徴とする。
【００１３】
（５）  上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光受信機において、該信号光は、コリメート光であることを特徴とする。
【００１４】
（６）  上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光受信機において、該信号光生成手段から４つの信号光が出射され、前記一対の受光素子は２組備え、各組がＩチャネル信号とＱチャネル信号に対応していることを特徴とする。
【００１５】
（７）  上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光受信機において、前記一対の受光素子からの出力電流をモニタし、各出力電流の振幅値が等しくなるように、該結合レンズの位置を調整する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のように、受信光から複数の信号光を生成する信号光生成手段と、前記複数の信号光の内、少なくとも一対の信号光を一対の受光素子に入力し、前記一対の受光素子から出力される各出力電流を一つの差動増幅器に入力し受信信号を得る光受信機において、該信号光生成手段と前記一対の受光素子との間には、該各出力電流の振幅値が所望の比率となるように調整された結合レンズが配置されるため、複雑な電気回路が不要であり、装置全体が大型化することを抑制しながら、同相除去比を容易に最小化できる光受信機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光受信機の概略を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光受信機について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光受信機は、図１に示すように、受信光から複数の信号光を生成する信号光生成手段１と、前記複数の信号光（ａ１〜ａ４）の内、少なくとも一対の信号光（ａ１とａ２，ａ３とａ４）を一対の受光素子ＰＤに入力し、前記一対の受光素子から出力される各出力電流（Ｉ１とＩ２，Ｉ３とＩ４）を一つの差動増幅器ＴＩＡに入力し受信信号（Ｉ＋，Ｉ−，Ｑ＋，Ｑ−）を得る光受信機において、該信号光生成手段１と前記一対の受光素子ＰＤとの間には、該各出力電流の振幅値が所望の比率となるように調整された結合レンズ２が配置されることを特徴とする。
【００１９】
前記所望の比率は、光受信機が復調する信号光の変調方式や、光受信機の光学的特性や受光素子の感度特性などに応じて適宜設定できる。一例として、前記所望の比率を、前記各出力電流の振幅値が等しくなるように設定することが可能である。
【００２０】
結合レンズ２は、該結合レンズを透過した一対の信号光（ａ１とａ２，ａ３とａ４）が、互いに交差した後に受光素子ＰＤに入力されるよう設定している。このように交差させることで、結合レンズを微調整しただけで、受光素子に入力する信号光の強度を大きく調整することが可能となる。
【００２１】
信号光生成手段１は、変調方式に応じて種々のものが利用可能であるが、本発明で使用される信号光生成手段は、受信光から複数の信号光を生成するものであり、さらに、生成された複数の信号光の内、少なくとも一対の信号光を一対の受光素子に入射させて受信信号を生成するものである。
【００２２】
例えば、ＤＱＰＳＫ変調方式では、受信光から４つの信号光を生成するには、遅延光学系と９０度ハイブリッド光学系とを組み合わせた光学系が利用される。このような光学系は、特許文献１のような空間光学系で構成することが可能である。当然、ＰＬＣで構成することも可能であるが、本発明では、ハイブリッド光学系１と受光素子ＰＤとの間に結合レンズ２を配置する必要があり、当該結合レンズ２を移動させて各受光素子の出力電流を調整している。このため、ＰＬＣでは挿入損失が大きいため、結合レンズ２の移動で更に挿入損失を増加させることは好ましくない。したがって、挿入損失が小さい空間光学系で信号光生成手段を構成し、結合レンズによる挿入損失が幾分増加した場合でも、結果として全体の挿入損失を十分抑制しながら、同相除去比を最小化することが可能となる。特に、信号光生成手段の出射側に位置する９０度ハイブリッド光学系は、空間光学系で構成することが好ましい。
【００２３】
信号光生成手段から出射する信号光は、コリメート光とすることで、信号光生成手段１と受光素子ＰＤとの間に配置する光学系は、結合レンズのみの簡単な構成で済む。また受光素子ＰＤの調整は、レンズ軸方向の焦点位置が機械的に略決定されるため、基本的にレンズ軸の垂直方向の調整のみで、信号光を受光素子に効率良く入射させることが可能となる。しかも、結合レンズ２の位置を調整するだけで、一対の受光素子ＰＤに入射する信号光の光量を容易に変化させることができる。
【００２４】
勿論、信号光は、コリメート光のみならず集光したものであっても良い。ただし、この場合、焦点位置は、コリメート光の場合よりもレンズに近くなるため、受光素子ＰＤの調整は、レンズ軸の垂直方向に加え、レンズ軸方向の調整も加わり、より複雑な光軸調整が必要となる。
【００２５】
結合レンズ２は、凸レンズだけでなく、ＧＲＩＮレンズを用いることも可能である。また、結合レンズの位置調整手段５には、圧電素子などの微調整が可能な素子を利用することで、結合レンズの位置を容易に微調整することが可能となる。
【００２６】
結合レンズの調整は、光受信機を組み立てる際に、結合レンズの位置を調整を行い、最適状態で光学接着剤等で固定することが可能である。また、図１に示すように、一対の受光素子からの出力電流（例えば、Ｉ１とＩ２）をモニタし、各出力電流の振幅値が等しくなるように、該結合レンズ２の位置を調整する制御手段４を設けても良い。
【００２７】
結合レンズの位置を調整する機構について説明する。受光素子からの出力信号の電流値をモニタするため、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）に設けられた、入力電流モニタ手段３を利用する。制御手段４では、入力電流モニタ手段からの信号により、受光素子から供給される一対の出力電流（例えば、Ｉ１とＩ２）の振幅値を検出し、両者の振幅値が等しくなるように、結合レンズの位置調整手段５を駆動する。
【００２８】
一対の出力電流の振幅値が等しくなることにより、同相除去比（ＣＭＲＲ）値の最適化が可能となり、さらに、ＴＩＡの差動増幅器から出力される信号の振幅を最大化することが可能となる。
【００２９】
ＤＱＰＳＫ変調方式では、図１に示すように、信号光生成手段１から４つの信号光（ａ１〜ａ４）を出射し、一対の受光素子ＰＤを２組使用して、各組がＩチャネル信号（Ｉ＋，Ｉ−）とＱチャネル信号（Ｑ＋，Ｑ−）とを生成するよう構成することができる。本発明の光受信機の構成をＤＱＰＳＫ変調方式の光受信機に対して適用することで、同相除去比を最小化でき、伝送品質が良好な光受信機を提供することが可能となる。この場合には、Ｉチャンネル信号とＱチャンネル信号とを各々最適化するため、結合レンズ２の位置を調整する機構も二系統設けている。
【００３０】
なお、これまでの説明では一対の受光素子から出力される電流の振幅値が等しくなることを前提に説明してきたが、本願の発明はこれに限られることはなく、必要に応じて受光素子から出力される電流の振幅値を所望の比率となるよう調整することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、コヒーレント受信方式において、装置全体の複雑化や大型化を抑制しながら、同相除去比を最小化することが可能な光受信機を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１  信号光生成手段
２  結合レンズ
３  電流モニタ手段
４  制御手段
５  結合レンズ位置調整手段
【図１】
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