(57)【要約】  連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、第３光信号において第１光信号の波長帯域外を抑制したパワー、及び、第３光信号において第１光信号の波長帯域外を抽出したパワー、の少なくとも一方に基づいて、可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
2019003833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、
前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
を備えている光受信モジュール。
【請求項２】
前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、
前記制御部は、前記第５光信号を検出して得られる光電流と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している請求項１に記載の光受信モジュール。
【請求項３】
前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、
前記制御部は、前記第４光信号を検出して得られる光電流、及び、前記第５光信号を検出して得られる光電流の両方と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している請求項１に記載の光受信モジュール。
【請求項４】
前記バースト信号を含む前記第１光信号の受信に対して、
前記制御部は、前記第１のパワー及び前記第２のパワーのいずれか一方に基づいて先に、前記ゲイン飽和を抑制するための粗制御を実行し、次に、両者のいずれかに基づいて前記ゲイン飽和を抑制するための微制御を実行する、請求項１に記載の光受信モジュール。
【請求項５】
連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、
増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、
推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御する、
光受信方法。
【請求項６】
複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、
前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
を備えている局側装置。
【請求項７】
複数の宅側装置と、
光ファイバによる光伝送路と、
前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、
前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、
前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
を備えているＰＯＮシステム。
【請求項８】
光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、
前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、
前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、
を備えている光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信モジュール、光受信方法、局側装置、ＰＯＮシステム、及び、光フィルタに関する。
本出願は、２０１７年６月２７日出願の日本出願第２０１７−１２５２５４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信においては、光伝送路の途中に半導体光増幅器(ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifier）が設けられる場合がある。ＳＯＡには必要に応じて可変光減衰器(ＶＯＡ:Variable Optical Attenuator）が前置される（例えば、特許文献１参照。）。ＶＯＡを設けることで、出力波形のパターン効果を抑えてエラーフロアを発生させないＳＯＡのゲイン制御が可能となる。【０００３】
ＶＯＡの制御に関しては、例えば、ＶＯＡの直前で光入力を分岐し、入力パワーをモニタした制御部が、ＶＯＡの減衰を適切に制御することができる（特許文献１の図３）。また、ＳＯＡの出力を分岐し、出力パワーをモニタした制御部が、ＶＯＡの減衰を適切に制御することもできる（図４）。さらに、ＳＯＡの電流変動をモニタし、ＶＯＡの減衰を制御する例（図５）や、ＳＯＡへの入力を分岐してモニタし、ＳＯＡに対してクランプ光を補充する例（図８）も示されている。これらはいずれも、局側から宅側への下りの連続信号に関する。【０００４】
また、宅側から局側への上りバースト信号は、距離に応じてその信号強度に差があるので、光伝送路の途中の中継器で上り信号を分岐してＳＯＡの増幅率を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合、光のパワーだけでなく、波長もモニタし、波長に応じたＳＯＡの制御が行われる。
一方、光分岐ではなく、電気信号に変換してから信号をモニタし、ＳＯＡの制御にフィードバックする技術も提案されている（例えば、特許文献３、図２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９３５３号公報
【特許文献２】特開２０１６−９８９７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６５１２７号公報
【発明の概要】
【０００６】
（光受信モジュール）
本発明の一表現に係る光受信モジュールは、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
【０００７】
（光受信方法）
また、本発明の一表現に係る光受信方法は、連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御するものである。
【０００８】
（局側装置）
また、本発明の一表現に係る局側装置は、複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
【０００９】
（ＰＯＮシステム）
また、本発明の一表現に係るＰＯＮシステムは、複数の宅側装置と、光ファイバによる光伝送路と、前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
【００１０】
（光フィルタ）
また、本発明の一表現に係る光フィルタは、光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、光受信モジュール並びに、これを含む局側装置及びＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】図２は、図１におけるＳＯＡの出力すなわち、「II」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。
【図３】図３は、図１における光フィルタの出力すなわち、「III」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、図１における光フィルタにより受信信号の波長帯域外を抽出した光すなわち、「IV」の部分で観測されるＡＳＥノイズの光のスペクトルを示すグラフである。
【図５】図５は、ＳＯＡへの光の入力パワーをパラメータとしたＳＯＡの出力のスペクトルを示すグラフである。
【図６】図６は、図５のグラフの縦軸の数値間隔を小さくした（すなわち縦方向に拡大した）グラフである。
【図７】図７は、ＳＯＡへの入力に対するゲインの特性を示すグラフである。
【図８】図８は、バースト制御の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図１と同じ図上に、光信号の符号を付けた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本開示が解決しようとする課題］
上記のような従来のＳＯＡに関する制御では、光信号を分岐してモニタし、それに基づいてＳＯＡを制御するという形をとっているか、又は、電気信号に変換してから、それに基づいてＳＯＡを制御する。
しかしながら、光で分岐をすれば損失が生じることは避けられない。また、光の分岐をしないでＶＯＡを制御することも開示されていない。
【００１３】
かかる従来の問題点に鑑み、本開示は、光の分岐とは異なる形での、可変光減衰器も含めた新規な光受信制御を提供することを目的とする。
【００１４】
［本開示の効果］
本開示によれば、光の分岐をせずに、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００１５】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１６】
（１）これは、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている光受信モジュールである。
【００１７】
このような光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば本来除去するはずのＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００１８】
（２）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、前記制御部は、前記第５光信号を検出して得られる光電流と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している。
この場合、第５光信号（例えばＡＳＥノイズ）に基づく光電流によって、半導体光増幅器へ入力される光のパワーを知ることができる。
【００１９】
（３）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、前記制御部は、前記第４光信号を検出して得られる光電流、及び、前記第５光信号を検出して得られる光電流の両方と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している。
この場合は、第４光信号（いわば本信号）を検出して得られる光電流、及び、第５光信号（例えばＡＳＥノイズ）を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号のパワーとの対応関係から、半導体光増幅器へ入力される光のパワーを知ることができる。
【００２０】
（４）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記バースト信号を含む前記第１光信号の受信に対して、前記制御部は、前記第１のパワー及び前記第２のパワーのいずれか一方に基づいて先に、前記ゲイン飽和を抑制するための粗制御を実行し、次に、両者のいずれかに基づいて前記ゲイン飽和を抑制するための微制御を実行する。
この場合、光入力のパワーにばらつきがあるバースト信号についても、迅速に、適切な出力を得ることができる。
【００２１】
（５）方法の観点からは、これは、連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御する、光受信方法である。
【００２２】
このような光受信方法では、本来除去するＡＳＥノイズを考慮して、入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和を抑制するように調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方の制御することができる。従って、光の分岐をせずに、入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００２３】
（６）また、これは、複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている局側装置である。
【００２４】
このような局側装置の光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば、本来除去するＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００２５】
（７）また、これは、複数の宅側装置と、光ファイバによる光伝送路と、前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えているＰＯＮシステムである。
【００２６】
このようなＰＯＮシステムの光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば、本来除去するＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００２７】
（８）また、これは、光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、を備えている光フィルタである。
【００２８】
このような光フィルタを光受信モジュールに用いることにより、波長帯域外を抽出した光（例えば、本来除去するはずのＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００２９】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係る光受信モジュール並びにこれを含む局側装置及びＰＯＮシステムについて、図面を参照して説明する。
【００３０】
《回路構成》
図１は、光受信モジュール並びに、これを含む局側装置及びＰＯＮシステムの接続図である。
図において、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システム２００は、１基の局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１００と、多数（例示として３個）の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）５１，５２，５３とを、光ファイバ１によって接続して構成されている。
【００３１】
局側装置１００は、光受信モジュール３と、光送信モジュール４と、合分波器２とを備えている。ＯＮＵ５１〜５３から送られてきた上り信号は、合分波器２を介して、光受信モジュール３により受信される。逆に、光送信モジュール４からＯＮＵ５１〜５３に送られる下り信号は、合分波器２を介して、ＯＮＵ５１〜５３に届けられる。光受信モジュール３及び光送信モジュール４は、それぞれ局側装置１００内の上位装置（図示せず。）に接続される。
【００３２】
本実施形態は光受信に関するので、以下、光受信モジュール３を中心に説明する。光受信モジュール３は、可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator、以下ＶＯＡという。）３１と、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier、以下、ＳＯＡという。）３２と、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式での光フィルタ３３と、ＰＤ受信器３４と、ＡＳＥモニタ部３５と、ＬＩＡ／ＣＤＲ（Limiting-Amplifier / Clock and Data Recovery）回路３６と、制御部３７と、ＳＯＡ３２に駆動電流を与えるＳＯＡ駆動部３８とを備えている。なお、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６より後の処理は図示を省略している。
【００３３】
ＶＯＡ３１は、光入力のパワーが所定値以下になるよう減衰量を調整する。ＳＯＡ３２は、ＶＯＡ３１の出力を受け取って、パワーを増幅する。光フィルタ３３は、ＳＯＡ３２の出力を、受信信号を含む帯域内の信号と、波長帯域外のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズとに分離する。具体的には、光フィルタ３３は、ＳＯＡ３２の出力を受け取る入力ポートＰｉと、入力ポートＰｉで受け取った光入力のうち、受信信号を含む帯域内の信号を出力する第１出力ポートＰｏ１と、入力ポートＰｉで受け取った光入力のうち、ＡＳＥノイズを反射して出力する第２出力ポートＰｏ２とを備えている。
【００３４】
ＰＤ受信器３４は、フォトダイオード３４ｐと、トランスインピーダンスアンプ３４ｔとを有している。ＡＳＥモニタ部３５は、フォトダイオード３５ｐを有している。ＰＤ受信器３４は、光フィルタ３３の第１出力ポートＰｏ１から信号を受信して光電変換し、光電流を出力する。ＡＳＥモニタ部３５は、光フィルタ３３の第２出力ポートＰｏ２からＡＳＥノイズを受け取って光電変換し、光電流を出力する。ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６は、ＰＤ受信器３４の出力を受け取ってクロック・データ再生を行う。ＰＤ受信器３４の出力及びＡＳＥモニタ部３５の出力は、それぞれ制御部３７に与えられる。
【００３５】
制御部３７は、例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、例えば制御部３７に備えられている記憶部３７ｍに格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部３７を構成することも可能ではある。
なお、ＳＯＡ駆動部３８も、制御部３７と共に、広義の「制御部」と考えることもできる。
【００３６】
制御部３７の記憶部３７ｍには、例えば以下の関係がデータベースとして記憶されている。（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）のどれを記憶するかは制御との関係による。
（ｉ）光フィルタ３３で分離されたＡＳＥノイズがＡＳＥモニタ部３５で光電変換されて得られた光電流と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
（ｉｉ）ＳＯＡ３２の出力のうち、光フィルタ３３を通過してＰＤ受信器３４で光電変換されて得られた、受信信号を含む帯域内の信号に基づく光電流と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
（ｉｉｉ）ＰＤ受信器３４の出力する光電流、及び、ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流の両方と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
【００３７】
宅側からの上り信号が時分割で送られてくると、これを、ＶＯＡ３１が受信し、光入力のパワーが所定値を超えるときは、所定値以下になるよう減衰量を調整する。続いて、ＳＯＡ３２はＶＯＡ３１の出力を受け取って、ゲイン飽和を抑制しつつ、パワーを増幅する。
【００３８】
ＰＤ受信器３４の出力する光電流と、ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流とは、制御部３７に入力される。なお、ＰＤ受信器３４は、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６と、制御部３７との双方に出力を提供しているが、これは電気的な分岐ではなく、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６に渡す出力を電気的にコピーして制御部３７にも渡している。
【００３９】
制御部３７は、入力された光電流に基づいてＳＯＡ３２へ入力されている光のパワーを推定することができる。このとき、光電流のうち、何に基づくか、すなわちモニタの対象は、（ｉ）ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流すなわち、ＡＳＥノイズ、（ｉｉ）ＰＤ受信器３４の出力する光電流すなわち、本来の受信信号、（ｉｉｉ）ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流とＰＤ受信器３４の出力する光電流との合計すなわち、ＳＯＡ３２の出力、のいずれかである。このうち、本実施形態で特に特徴的と言えるモニタの対象は（ｉ）である。また、（ｉ）を含む形となる（ｉｉｉ）である。なお、これらモニタの対象の（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）は、前述のデータベースの（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）と対応している。
【００４０】
例えば（ｉ）の場合、制御部３７は、ＡＳＥノイズに相当するＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流に基づいて、ＳＯＡ３２に入力されている光のパワーを推定し、その推定結果に応じて、ＶＯＡ３１及び、ＳＯＡ駆動部３８を介してのＳＯＡ３２、の少なくとも一方を制御する。例えば、信号受信後のビット誤り率が、規定の品質（１ｅ−１２）以下になるパワー以上で、かつ、所定の閾値を超えるときは、以下の制御を行うことができる。
（ａ）ＶＯＡ３１を制御して減衰量を大きくする。これにより、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。
（ｂ）ＳＯＡ駆動部３８を制御してＳＯＡ３２の駆動電流を下げる。これにより、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。
（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の双方を行って、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。例えば、ゲイン飽和が発生しないようにＳＯＡ３２の駆動電流を可変制御し、駆動電流の下限値に達すると、光電流を維持しつつＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
【００４１】
このようにして、ＳＯＡ３２におけるゲイン飽和を抑制することができる。
また、ＡＳＥノイズという本来なら排除してしまうものを、入力されている光のパワーの指標として利用することにより、本来の受信信号の光を分岐することなく、ＳＯＡ３２におけるゲイン飽和を抑制することができる。
【００４２】
《各部の光信号波形》
図２は、図１におけるＳＯＡ３２の出力すなわち、「II」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍で鋭く突出しているのが、本来の受信信号である。それ以外はＡＳＥノイズである。
【００４３】
図３は、図１における光フィルタ３３の出力すなわち、「III」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍で鋭く突出しているのが本来の受信信号である。また、これを中心として若干の下部の幅を成しているのは、光フィルタ３３の通過特性によって結果的に通過を許容したＡＳＥノイズの部分である。それ以外は、大きく減衰したＡＳＥノイズである。図２と比較すれば明らかなように、光フィルタ３３により、ＡＳＥノイズレベルは大幅に低下している。
【００４４】
図４は、図１における光フィルタ３３により受信信号の波長帯域外を抽出した光すなわち、「IV」の部分で観測されるＡＳＥノイズの光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光（ノイズ）のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍が欠落し、それ以外にＡＳＥノイズが広く分布している。
【００４５】
《ＳＯＡ出力スペクトルの入力パワー依存性》
図５は、ＳＯＡ３２への光の入力パワーをパラメータとしたＳＯＡ３２の出力のスペクトルを示すグラフである。
グラフの右側の「Ｐｉｎ−数字」は、９段階の入力パワーの強度に対応している。グラフは９種類のＡＳＥノイズ曲線が互いに接近して表示された状態となっている。波長１３１０［ｎｍ］の近傍は、本来の受信信号である。波長１２８０［ｎｍ］近傍の点線は、ＡＳＥノイズがピークになる波長を示している。
【００４６】
図６は、図５のグラフの縦軸の数値間隔を小さくした（すなわち縦方向に拡大した）グラフである。ＡＳＥノイズのピーク位置（点線）を見ると、入力パワーに依存してＡＳＥノイズが９段階に変化していることがわかる。
従って、例えば波長１２８０［ｎｍ］近傍でのＡＳＥノイズがわかれば、光入力のパワーを容易に推定することができる、という知見が得られる。
【００４７】
図７は、ＳＯＡ３２への入力に対するゲインの特性を示すグラフである。横軸は入力Ｐｉｎ［ｄｂｍ］であり、左の縦軸はＳＯＡ３２のゲイン［ｄＢ］、右の縦軸はＡＳＥノイズのパワー（積分値）［ｄＢｍ］である。２本の曲線のうち、上は、ＳＯＡ３２のゲイン、下は、ＡＳＥノイズの積分値を、それぞれ表している。両者は互いに密接に関係している。中央の縦に延びる点線より左は非飽和領域、右は飽和領域をそれぞれ表している。ＳＯＡ３２のゲイン及びＡＳＥノイズの積分値は、非飽和領域では安定しているが、飽和領域に入ると入力の増大に伴って低下する。従って、ＳＯＡ３２は、非飽和領域で使用されるよう入力が調整される。従って、ＡＳＥノイズの積分値が、縦の点線と交わる値以上を維持するように、ＶＯＡ３１の減衰量がフィードバック制御される。
【００４８】
《モニタの対象と制御の対象について》
前述のように、モニタの対象は（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）のどれかである。制御の対象として、まず確実なのはＶＯＡ３１である。ＶＯＡ３１の制御に関しては、受信信号が連続信号、バースト信号のどちらであってもよい。
また、ＳＯＡ３２も単独で制御の対象とするか、又は、ＶＯＡ３１と共に制御の対象とすることが可能である。但し、ＳＯＡ３２の駆動条件を変え続けると、ＡＳＥノイズのレベルが変化するので、受信する信号が連続信号であっても、制御するタイミングを規定する必要がある。また、バースト信号の場合は、ＡＳＥノイズのレベルをモニタしてＳＯＡ３２の駆動条件を変える期間を、バースト信号の開始後、ペイロード前の全区間又は一部区間に設定することが必要である。
【００４９】
《バースト信号の場合》
次に、バースト信号に対する制御について具体的に説明する。
制御の概要としては、バースト先頭の同期パターン区間において、ＶＯＡ減衰値、及び、ＳＯＡ駆動条件（主に電流）についての粗制御と、微制御とを行う区間をそれぞれ用意する。例えば、バースト先頭から順に、第１区間、第２区間、第３区間とすると、第１区間は、ＶＯＡ、ＳＯＡの粗制御区間となる。第２区間は、ＶＯＡ、ＳＯＡの微制御区間であると共に、その他、所定の待ち時間となる。第３区間は、ＣＤＲロック区間、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）同期区間、及び、伝送データ有効（ペイロード）区間となる。
【００５０】
図８は、バースト制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの実行主体は、制御部３７である。
まず、ステップＳ１において制御部３７は、バースト信号の始端が来たか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」であればそのまま何もせず制御完了となる。「Ｙｅｓ」であれば、ＡＳＥモニタ部３５からのＡＳＥノイズが閾値Ｔｈ１（例えば−５ｄＢｍ）より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。判定が「Ｎｏ」すなわち、ＡＳＥノイズは閾値Ｔｈ１以上であるときは、制御部３７は、「粗制御１」を実行する（ステップＳ３）。具体的には、例えば、１０ｄＢ減衰を適用する。ステップＳ２での判定が「Ｙｅｓ」であれば、制御部３７はステップＳ４に進む。
【００５１】
ステップＳ４において、制御部３７は、ＡＳＥノイズが閾値Ｔｈ２（例えば−４ｄＢｍ）より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。判定が「Ｎｏ」すなわち、ＡＳＥノイズは閾値Ｔｈ２以上であるときは、制御部３７は、「粗制御２」を実行する（ステップＳ５）。具体的には、例えば、５ｄＢ減衰を適用する。５ｄＢ減衰適用又はステップＳ４での判定が「Ｙｅｓ」であれば、ここで「粗制御完了」となる。粗制御に要する時間は、「粗制御１」、「粗制御２」ともに、数十ｎｓ程度である。
【００５２】
続いて制御部３７は、開始からの経過時間が時間閾値（例えば数百ｎｓ）の制限時関内か否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、制限時間内であるとすると、制御部３７は、微制御を実行する。まず、ステップＳ７において、出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｌから閾値Ｔｈ＿３Ｈの範囲内にあるか否かを判定する。例えば微制御無しでのゲインが１６．５ｄＢ程度であるとすると、閾値Ｔｈ＿３Ｌは−９ｄＢｍ程度、閾値Ｔｈ＿３Ｈは−３ｄＢｍ程度である。
【００５３】
出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｈより大きい場合は、制御部３７は、ＳＯＡ３２に対する駆動電流をΔＩｓｏａだけ減少させる（ステップＳ８）。また、出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｌより小さい場合は、制御部３７は、ＳＯＡ３２に対する駆動電流をΔＩｓｏａだけ増大させる（ステップＳ９）。このような微制御が数回繰り返され、ステップＳ６において制限時間に達すると、制御完了となる。
【００５４】
上記のフローチャートにおいては、粗制御ではＡＳＥノイズをモニタし、微制御ではＳＯＡ３２の出力信号をモニタしている。これも含めて、粗制御と微制御との組合せは以下の４種類が考えられる。上記のフローチャートは（Ｃ２）である。
（Ｃ１）粗制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ、微制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ
（Ｃ２）粗制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ、微制御：ＳＯＡ出力信号
（Ｃ３）粗制御：ＳＯＡ出力信号、微制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ
（Ｃ４）粗制御：ＳＯＡ出力信号、微制御：ＳＯＡ出力信号
【００５５】
上記４種類のうち、ＡＳＥノイズを利用することに意義があるのは、（Ｃ１）及び（Ｃ２）であると考えられる。（Ｃ３）は、粗制御がＳＯＡ出力信号に基づいて高速に行われるので、微制御でＡＳＥノイズを利用する意義が乏しい。
なお、複数のＯＮＵ５１〜５３から届くバースト信号は光の強度が異なる。しかし、ＡＳＥノイズに基づいてＶＯＡ３１を調整した後、ＳＯＡ３２を制御することで、光入力のバースト信号間で強度比が大きい場合（例えば２０ｄＢ以上）でも迅速に粗制御を行うことができる。
【００５６】
《連続信号の場合》
連続信号の場合、図１では、ＳＯＡ３２への入力パワーが、受信信号のビット誤り率で規定の品質（１ｅ−１２）以下になる上限レベルに到達した後、制御部３７は、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を発生しないようなＳＯＡ３２への入力パワーを維持すべく、ＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
一方、モニタの対象が（ｉｉ）の場合は、ＰＤ受信器３４の光電流が、受信信号のビット誤り率で規定の品質（１ｅ−１２）以下になる上限レベルに到達した後、制御部３７は、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を発生しないような光電流を維持すべく、ＳＯＡ３２の駆動電流を制御し、駆動電流が下限閾値に達すると、光電流を維持するように、ＳＯＡ３２と併せて、ＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
【００５７】
《光信号の定義》
図９は、図１と同じ図上に、光信号の符号（ＯＳ１〜ＯＳ５）を付けた図である。
合分波器２からＶＯＡ３１に入力されるのは、第１光信号ＯＳ１とする。
ＶＯＡ３１から出力されるのは、第２光信号ＯＳ２とする。
ＳＯＡ３２から出力されるのは、第３光信号ＯＳ３とする。
光フィルタ３３は、第３光信号ＯＳ３について、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第４光信号ＯＳ４と、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第５光信号ＯＳ５とに分離する。
【００５８】
《まとめ》
本実施形態の光受信モジュール３は、上記の光信号の定義を用いて表現すれば、例えば以下のように表現することができる。すなわち、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号ＯＳ１を受信する光受信モジュール３であって、第１光信号ＯＳ１を調整して第２光信号ＯＳ２を出力するＶＯＡ３１と、第２光信号ＯＳ２を増幅して第３光信号ＯＳ３を出力するＳＯＡ３２と、第３光信号ＯＳ３において第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第１のパワー（ＰＤ受信器３４への入力）、及び、第３光信号ＯＳ３において第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第２のパワー（ＡＳＥモニタ部３５への入力）のうち少なくとも第２のパワーに基づいて、ＶＯＡ３１及びＳＯＡ３２の少なくとも一方の出力を制御して、ＳＯＡ３２をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部３７と、を備えているものである。
【００５９】
このような光受信モジュール３では、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば本来なら除去するはずのＡＳＥノイズ）を考慮してＳＯＡ３２へ入力されている光のパワーを推定し、ＳＯＡ３２を、ゲイン飽和しない領域で動作させることができる。従って、光の分岐をせずに、ＳＯＡ３２への入力のパワーを知り、ＶＯＡ３１を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００６０】
なお、このような光受信モジュール３を含む局側装置１００及びＰＯＮシステム２００についても同様のことが言える。
【００６１】
また、光フィルタ３３は、第３光信号ＯＳ３について、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第４光信号ＯＳ４と、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第５光信号ＯＳ５とに分離する。そして、制御部３７は、第５光信号ＯＳ５を検出して得られる光電流と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係（前述の（ｉ））を記憶している。この場合、第５光信号ＯＳ５（例えばＡＳＥノイズ）に基づく光電流によって、ＳＯＡ３２に入力される光のパワーを知ることができる。
【００６２】
また、制御部３７は、第４光信号ＯＳ４を検出して得られる光電流、及び、第５光信号ＯＳ５を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係（前述の（ｉｉｉ））を記憶している。
この場合は、第４光信号ＯＳ４（いわば本信号）を検出して得られる光電流、及び、第５光信号ＯＳ５（例えばＡＳＥノイズ）を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係から、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーを知ることができる。
【００６３】
また、方法として表現すれば、連続信号又はバースト信号を含み得る光入力を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュール３が、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方を制御する、光受信方法である。
【００６４】
このような光受信方法では、本来除去するＡＳＥノイズを考慮して、入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和を抑制するように調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方の制御することができる。従って、光の分岐をせずに、入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
【００６５】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１  光ファイバ
２  合分波器
３  光受信モジュール
４  光送信モジュール
３１  ＶＯＡ（可変光減衰器）
３２  ＳＯＡ（半導体光増幅器）
３３  光フィルタ
３４  ＰＤ受信器
３４ｐ  フォトダイオード
３４ｔ  トランスインピーダンスアンプ
３５  ＡＳＥモニタ部
３５ｐ  フォトダイオード
３６  ＬＩＡ／ＣＤＲ回路
３７  制御部
３７ｍ  記憶部
３８  ＳＯＡ駆動部
５１，５２，５３  宅側装置
１００  局側装置
２００  ＰＯＮシステム
ＯＳ１  第１光信号
ＯＳ２  第２光信号
ＯＳ３  第３光信号
ＯＳ４  第４光信号
ＯＳ５  第５光信号
Ｐｉ  入力ポート
Ｐｏ１  第１出力ポート
Ｐｏ２  第２出力ポート
【図１】
2019003833.tif 000003
【図２】
2019003833.tif 000004
【図３】
2019003833.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019003833.tif 000009
【図８】
2019003833.tif 000010
【図９】
2019003833.tif 000011
【国際調査報告】
2019003833.tif 000012
2019003833.tif 000013
2019003833.tif 000014
2019003833.tif 000015