(57)【要約】【課題】  波長分散による波形劣化を抑える光受信器を提供する。【解決手段】  光送信器１００の電気光変換部１１０は入力された１０ＧＨｚの電気信号を光信号に変換し、伝送路３００を介して光受信器２００に送信する。光受信器２００の光電気変換部２１０は送信された光信号のうち２ＧＨｚの帯域を受信して電気信号に変換し、電気的分散補償部２２０はモード分散による波形の歪みを補償する演算により、光信号を受信するときに落とされた帯域を復元して１０ＧＨｚの電気信号を出力する。識別再生部２３０はクロックリカバリ部２４０が出力するクロックを用いてこの電気信号からデジタル信号を識別再生する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信される光信号の帯域より狭い帯域を受信し電気信号に変換して出力する光電気変換部と、
前記光電気変換部の出力信号を入力し波形の歪みを補償して出力する電気的分散補償部と、
前記電気的分散補償部の出力信号を入力しクロックを抽出して出力するクロックリカバリ部と、
前記電気的分散補償部及び前記クロックリカバリ部の出力信号を入力しデジタル信号を識別再生する識別再生部と、
を具備することを特徴とする光受信器。
【請求項２】
前記電気的分散補償部は、モード分散による波形の歪みを補償するＥＤＣであることを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記電気的分散補償部は、波形の高周波ロスを補償するイコライザであることを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項４】
前記光電気変換部は、送信される光信号の帯域のうち１／２以下の帯域を受信し電気信号に変換して出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて光送信器から送信された光信号を受信する光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信システムにおける光受信器の受信帯域は、データレート比で０．７〜１．０程度、すなわち、データレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓである場合は７〜１０ＧＨｚに設定されるのが通例である。また、非特許文献１において、受信波形のアイマスクとして、データレートの０．７５倍の帯域を持った４次Ｂｅｓｓｅｌ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎ（ベッセルトムソン）フィルタの透過プロファイルを推奨している。これによると受信波形をＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）で定める規格に適合させるには、光受信器の受信帯域はデータレートの０．７５倍が必要となる。
【非特許文献１】INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION「ITU-T G.957 Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchronous digital hierarchy」（米国）INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, June 1999, p.20-22
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の光受信器を用いた光通信システムは、データレートが高速になるにつれ光ファイバの波長分散により波形が劣化し、例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｓのデータレートの信号をＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２準拠のシングルモードファイバを用いて伝送する場合、分散値換算で１６００ｐｓ／ｎｍの波形の歪みを生じる８０ｋｍの伝送が限界とされてきた。
図３は、従来の光通信システムによる伝送前後の波形のシミュレーション結果を示す。図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ横軸に時間、縦軸に電圧を表し、波形を繰り返し重ねて表したアイパターンである。図３の（ａ）は伝送前の波形、（ｂ）は８０ｋｍ伝送後の波形、（ｃ）は１６０ｋｍ伝送後の波形を示す。１６０ｋｍ伝送後の波形は激しく劣化しており、この距離の伝送は不可能であることが分かる。
【０００４】
これに対し、近年、ＥＤＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ、波形の電気的分散補償を行う回路、装置等）により、上記のように波長分散によって伝送限界となる距離を伸ばそうとする試みがなされている。ＥＤＣはアダプティブイコライジング技術を用いたものが主流であり、モード分散、偏波モード分散等による波形の歪みを補償するために開発されたＥＤＣは、これらの補償には大変効果があるとされている。また、ＥＤＣは、ＰＣＢ（プリント配線基板）上の配線で発生する高周波ロスの補償にも利用されている。しかし、波長分散による符合間干渉（Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が生じた場合にはある程度の効果はあるものの、アイパターンが完全に潰れた状態から波形を復元することはできないため、分散耐力を数十％程度伸ばすにとどまっていた。
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、受信帯域を狭くすることにより、波長分散による波形劣化を抑える光受信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、送信される光信号の帯域より狭い帯域を受信し電気信号に変換して出力する光電気変換部と、前記光電気変換部の出力信号を入力し波形の歪みを補償して出力する電気的分散補償部と、前記電気的分散補償部の出力信号を入力しクロックを抽出して出力するクロックリカバリ部と、前記電気的分散補償部及び前記クロックリカバリ部の出力信号を入力しデジタル信号を識別再生する識別再生部と、を具備することを特徴とする光受信器である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光受信器において、前記電気的分散補償部は、モード分散による波形の歪みを補償するＥＤＣであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光受信器において、前記電気的分散補償部は、波形の高周波ロスを補償するイコライザであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかの項に記載の光受信器において、前記光電気変換部は、送信される光信号の帯域のうち１／２以下の帯域を受信し電気信号に変換して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受信帯域を狭くすることにより、波長分散耐力を向上させることができ、また、受光素子のＳＮ比が向上するので受光感度が向上する。また、光受信器に狭帯域の光電気変換素子を用いることができるので、コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１はこの実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図である。この光通信システムは、入力される電気信号を光信号に変換し伝送路３００を介して送信する光送信器１００と、伝送路３００を介して受信した光信号を電気信号に変換して出力する光受信器２００から構成される。以下、この光通信システムに入力される電気信号はデータレート１０Ｇｂｉｔ／ｓ、帯域１０ＧＨｚである場合を例に説明する。
【００１１】
光送信器１００は、入力された電気信号を光信号に変換して出力する電気光変換部１１０を有する。ここでは従来の１０ＧＨｚ用の光送信器を用いることができる。これにより入力された電気信号は、光のキャリア周波数を中心として上下約１０ＧＨｚの帯域に周波数成分を有する光信号に変調される。
【００１２】
光受信器２００は、１０ＧＨｚの帯域で送信された光信号を受信する従来の光受信器とは、光電気変換部２１０の受信帯域が狭い点、及び、電気的分散補償部２２０を有する点が異なる。
光電気変換部２１０は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する。この光電気変換部２１０の受信帯域は、前述のようにデータレートの０．７５倍、すなわち、データレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓである場合は７．５ＧＨｚが標準的であるが、ここではデータレートの０．２倍である２ＧＨｚとする。
【００１３】
電気的分散補償部２２０は、波形の歪みを補償する。すなわち、元の波形を復元する。ここでは前述したモード分散用のＥＤＣ、すなわち、マルチモードファイバにおけるモード分散で歪んだ波形を補償するＥＤＣを用いる。これは光電気変換部２１０において受信できなかった高周波数成分を補償することと、モード分散で歪んだ波形を補償することが同様の演算により行うことができるためである。ＥＤＣは、固定値のハイパスフィルタではなく入力波形に対して最適になるように逐次フィードバック計算を行いながら歪んだ高周波数成分をもり上げる。
【００１４】
識別再生部２３０は、電気的分散補償部２２０が出力する信号について「０」又は「１」の判定を行いデジタル信号に復元する識別再生を行う。この判定はクロックリカバリ部２４０が出力するクロックに基づいて行う。
クロックリカバリ部２４０は、電気的分散補償部２２０が出力する信号から上記の識別再生に用いるクロックを抽出して出力する。
【００１５】
次に上述した光通信システムによる伝送前後の波形を説明する。図２は、伝送前後の波形のシミュレーション結果を示す。図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ横軸に時間、縦軸に電圧を表し、波形を繰り返し重ねて表したアイパターンである。ここで変調のチャープパラメータはα＝０としている。
図２（ａ）は、光送信器１００から出力され、伝送路３００により伝送せずに直接、光受信器２００で受信した波形である。受信帯域が２ＧＨｚであるため、波形の立ち上がり及び立ち下がりをシャープにする高周波数成分が欠ける。このため図３（ａ）よりもなだらかな波形となり、また、図３（ａ）とは異なり高レベル、低レベル、これらの中間レベルの３つのレベルの間を上下する波形となっている。前述のように受信波形の標準規格が存在するため、このように一見つぶれた波形を受信するという発想は従来存在しなかった。また、ＥＤＣは伝送した結果、歪んだ波形を復元するもので、これを通信に応用し、受信するときに歪ませた波形を復元するためにＥＤＣを用いるものは存在しなかった。
【００１６】
図２（ａ）は、一見するとアイが開いていない、すなわち「０」又は「１」のレベルが明確でない波形が存在するため受信は不可能に見えるが、マルチモードファイバを使用して伝送したときにモード分散により歪んだ波形とほぼ同じであるので、モード分散を補償するＥＤＣを用いれば波形を復元することができる。また、高周波ロスを補償するイコライザを用いてもこの波形を復元することができる。
図２（ｂ）は、８０ｋｍ伝送後の波形である。図２（ａ）と比べてほとんど変化がないため、上記と同様にＥＤＣ等を用いて信号を復元することができる。
図２（ｃ）は、１６０ｋｍ伝送後の波形である。図２（ａ）と比べて若干変化があるものの波形の歪みの程度は浅いため、上記と同様にＥＤＣ等を用いて波形を復元することができる。
【００１７】
上記のように、従来の光通信システムによる伝送後の波形と比較して波形の歪みが少なくなる理由は、次の通りである。そもそも波長分散による波形の歪みは、光強度変調によって光スペクトルが広がることが原因である。特に光パワーが急激に変化するところでは波長のシフト量が大きくなるため、波長分散の影響を受けやすくなる。上記の実施形態においては光電気変換部２１０を狭帯域化しているので、光パワーが急激に変化するところすなわち分散の大きい領域を効果的に遮断することができる。したがって、光電気変換後の波形の歪み成分の割合を下げることができる。このため、従来と比べて波長分散耐力の向上が見込まれ、伝送距離を伸ばすことができる。
【００１８】
また、光電気変換部２１０において、光信号により発生した電流が電圧に変換されるが、その際に発生する雑音が受光感度を制限する要因となる。このとき支配的な雑音は熱雑音であるが、熱雑音は白色ノイズであることから、ノイズの絶対量は帯域に比例する。例えば１０ＧＨｚの帯域を１／４の２．５ＧＨｚとした場合では、１０ＧＨｚ用のｐｉｎフォトダイオード（不純物密度の小さいｉ層を高濃度のｐ型とｎ型の半導体で挟んだｐｉｎ構造のフォトダイオード）の最小受光感度が約−１８ｄＢｍ、２．５ＧＨｚ用のｐｉｎフォトダイオードの最小受光感度が約−２４ｄＢｍであるので、受光感度が６ｄＢ向上する。
【００１９】
なお、上記の実施形態においては、光受信器２００の光電気変換部２１０の受信帯域を２ＧＨｚとしたが、光送信器１００に入力される電気信号の帯域より狭い帯域、すなわち上記の実施形態においては１０ＧＨｚより狭い帯域であればよい。波長分散による波形の歪みを抑え、受光感度を向上させ、機器のコストを削減する点からは、この帯域は狭いほど好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、電気信号を光信号に変換して伝送する光通信システムに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この実施形態による光通信システムによる伝送前後の波形のシミュレーション結果を示す。
【図３】従来の光通信システムによる伝送前後の波形のシミュレーション結果を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１００…光送信器
１１０…電気光変換部
２００…光受信器
２１０…光電気変換部
２２０…電気的分散補償部
２３０…識別再生部
２４０…クロックリカバリ部
３００…伝送路
【図１】
2006287695.tif 000003
【図２】
2006287695.tif 000004
【図３】
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