(57)【要約】【課題】環境の変化に対応して周波数特性変化を最小限に抑圧する。【解決手段】光受信装置は、局発光源２と、入力光信号と局発光を混合すると共に、入力光信号の異なる成分の分離を行う二重偏波光ハイブリッド回路１０ａと、ハイブリッド回路１０ａによって分離された光信号を電気信号に変換するフォトダイオード１１と、フォトダイオード１１の出力信号を増幅するＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａと、増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩ３ａと、光受信装置内に設けられた温度センサ１２１と、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性の制御パラメータを温度毎に記憶する記憶部４０と、温度センサ１２１によって計測された温度のデータに対応する制御パラメータを記憶部４０から取得して、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性を制御する制御部４１を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
局発光を発生する第１の光源と、
コヒーレント通信の入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、
この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、
この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、
このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、
光受信装置内に設けられた温度センサと、
前記トランスインピーダンスＩＣの利得・周波数特性の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、
前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記トランスインピーダンスＩＣの利得・周波数特性を制御する制御部とを備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
局発光を発生する第１の光源と、
コヒーレント通信の入力光信号を増幅する光増幅器と、
この光増幅器によって増幅された入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、
この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、
この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、
このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、
光受信装置内に設けられた温度センサと、
前記光増幅器の利得の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、
前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記光増幅器の利得を制御する制御部とを備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項３】
局発光を発生する第１の光源と、
コヒーレント通信の入力光信号を減衰させる光減衰器と、
この光減衰器を通過した入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、
この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、
この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、
このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、
光受信装置内に設けられた温度センサと、
前記光減衰器の減衰量の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、
前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記光減衰器の減衰量を制御する制御部とを備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項４】
局発光を発生する第１の光源と、
コヒーレント通信の入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、
この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、
この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、
このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、
光受信装置内に設けられた温度センサと、
前記信号処理ＬＳＩに設けられ、前記トランスインピーダンスＩＣから前記信号処理ＬＳＩに入力される信号を増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器の利得・周波数特性の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、
前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記増幅器の利得・周波数特性を制御する制御部とを備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光受信装置の調整を行う光受信装置の調整装置において、
ＣＷ光を発生する第２の光源と、
前記ＣＷ光が前記入力光信号として前記光受信装置に入力される調整時に前記局発光の周波数と前記制御パラメータとを変更しながら前記受信信号の振幅の測定を行う測定部と、
前記調整時に前記制御パラメータと前記受信信号の振幅のデータと前記温度センサによって計測された温度のデータとを収集するデータ収集部と、
このデータ収集部によって収集された制御パラメータとデータとを記憶する第２の記憶部と、
この第２の記憶部に記憶された制御パラメータとデータとに基づいて、前記受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になるように制御パラメータを温度毎に決定するパラメータ決定部と、
このパラメータ決定部によって決定された制御パラメータを前記光受信装置の第１の記憶部に記憶させる設定部とを備えることを特徴とする光受信装置の調整装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光受信装置において、
前記光ハイブリッド回路の入力光信号の強度を検出する第２のフォトダイオードをさらに備え、
前記第１の記憶部は、前記制御パラメータを温度毎および入力光信号の強度毎に予め記憶し、
前記制御部は、前記温度センサによって計測された温度のデータと前記第２のフォトダイオードによって検出された入力光信号の強度とに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて前記制御対象の制御を行うことを特徴とする光受信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光受信装置の調整を行う光受信装置の調整装置において、
ＣＷ光を発生する第２の光源と、
前記ＣＷ光が前記入力光信号として前記光受信装置に入力される調整時に前記局発光の周波数と前記制御パラメータと前記ＣＷ光の強度とを変更しながら前記受信信号の振幅の測定を行う測定部と、
前記調整時に前記制御パラメータと前記受信信号の振幅のデータと前記温度センサによって計測された温度のデータと前記第２のフォトダイオードによって検出された入力光信号の強度のデータとを収集するデータ収集部と、
このデータ収集部によって収集された制御パラメータとデータとを記憶する第２の記憶部と、
この第２の記憶部に記憶された制御パラメータとデータとに基づいて、前記受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になるように制御パラメータを温度毎および入力光信号の強度毎に決定するパラメータ決定部と、
このパラメータ決定部によって決定された制御パラメータを前記光受信装置の第１の記憶部に記憶させる設定部とを備えることを特徴とする光受信装置の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信に使用される光受信装置と、この光受信装置の調整を行う調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやＶＯＤ（Video On Demand）などの普及に伴う光通信トラヒックの拡大により、光通信網の伝送容量は常時拡大を要求されている。これに伴い、伝送容量・伝送距離や分散耐性に優れ、また周波数利用効率も高い、コヒーレント光送受信装置が急速に普及している。このような光送受信装置は、数千ｋｍの超長距離の光伝送ばかりでなく、近年では数百ｋｍのような比較的短い距離の光伝送も導入の対象になってきている。
【０００３】
伝送距離が長い装置に比べて、伝送距離が短い装置は一般に導入される数も多いが、装置の小型化・低コスト化に対する要求が大きくなる。長距離の伝送については、これまで３２Ｇｂａｕｄ  ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）方式で１波長１００Ｇｂ／ｓのコヒーレント光受信装置が普及してきた。しかし、伝送距離は短くても一つの装置で４倍の大容量を実現する４００Ｇｂ／ｓのコヒーレント受信装置の開発が近年盛んとなり、その実現方式の一つとして６４Ｇｂａｕｄ  ＤＰ−１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの高ボーレートの方式が着目されている。さらに、各波長にこれらの方式を用いた波長多重方式としては、光フィルタを用いずに自由に伝送波長を切り替えて多数のチャネルを伝送できるカラーレス受信方式が有用である。
【０００４】
しかし、ボーレートが高くなると高周波成分が隣接チャネルに漏れ易くなるばかりでなく、３２Ｇｂａｕｄの場合のように、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）のサンプリング周波数として２倍の周波数を取ることが困難になってくる。この場合、ＤＳＰのサンプリング周波数が低くなるほどサンプリングに伴うエイリアシングにより、元の信号の折り返し信号が雑音となって加えられることになる。サンプリング周波数が低くなるほど、この折り返し雑音は増加するが、ディジタル化してしまった後でこの雑音を除去することはできないので、周波数特性を制御して信号成分を最大限取り込むと共にこのような高周波雑音を極小化するように帯域特性を設計することが望ましい。
【０００５】
従来の光受信装置では、伝送距離等に起因するダイナミックレンジの変化に対応する構成として、トランスインピーダンスアンプの自動利得制御回路を用いるのが通常である（非特許文献１参照）。図７は非特許文献１に記載された従来の光受信装置の構成例を示すブロック図である。光受信装置は、光受信器１と、局発光源２と、信号処理ＬＳＩ（Large Scale Integration）３とから構成される。
【０００６】
光受信器１は、二重偏波光ハイブリッド回路（ＤＰＯＨ：Dual Polarization Optical Hybrid）１０と、８個（４対）のフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）１１と、合計４チャネル分のＴＩＡ／ＡＧＣ（Transimpedance Amplifier／Automatic Gain Control）−ＩＣ（Integrated Circuit）１２とを備えている。ＤＰＯＨ１０は、偏波スプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）１００と、ビームスプリッタ（ＢＳ：Beam Splitter）１０１と、９０度ハイブリッド（９０ＨＢ：90 degree hybrid）１０２，１０３とを備えている。
信号処理ＬＳＩ３は、４チャネル分のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）３０と、ＤＳＰ３１とを備えている。
【０００７】
光受信装置に入力される光信号は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調信号である。ＰＢＳ１００は、光信号をＸ偏波成分とＹ偏波成分に分離する。ＢＳ１０１は、局発光源２からの局発光をＸ偏波成分とＹ偏波成分に分離する。
【０００８】
９０ＨＢ１０２は、光信号のＸ偏波成分と局発光のＸ偏波成分とをチャネル毎に位相差をつけて混合して、位相多重されていたＩ（In-phase）チャネル成分とＱ（Quadrature-phase）チャネル成分とを分離し、Ｘ偏波成分のＩチャネル差動光信号ＸＩ−ｐｏｓ，ＸＩ−ｎｅｇ（Ｉチャネル正出力、Ｉチャネル補出力）とＸ偏波成分のＱチャネル差動光信号ＸＱ−ｐｏｓ，ＸＱ−ｎｅｇ（Ｑチャネル正出力、Ｑチャネル補出力）とを出力する。
【０００９】
同様に、９０ＨＢ１０３は、光信号のＹ偏波成分と局発光のＹ偏波成分とをチャネル毎に位相差をつけて混合し、位相多重されていたＩチャネル成分とＱチャネル成分とを分離し、Ｙ偏波成分のＩチャネル差動光信号ＹＩ−ｐｏｓ，ＹＩ−ｎｅｇとＹ偏波成分のＱチャネル差動光信号ＹＱ−ｐｏｓ，ＹＱ−ｎｅｇとを出力する。
こうして、偏波で２多重、位相で２多重、合計２×２＝４多重されていた光信号を、ＤＰＯＨ１０によって４組の独立した差動光信号へと分離することができる。
【００１０】
ＰＤ１１は、これら４組の差動光信号ＸＩ−ｐｏｓ，ＸＩ−ｎｅｇ，ＸＱ−ｐｏｓ，ＸＱ−ｎｅｇ，ＹＩ−ｐｏｓ，ＹＩ−ｎｅｇ，ＹＱ−ｐｏｓ，ＹＱ−ｎｅｇを個別に電流信号（電気信号）に変換する。４組の差動光信号を個別に受光するために、合計８個のＰＤ１１が配置されている。
【００１１】
ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２は、ＰＤ１１から出力される電流信号を電圧信号へ変換すると同時に，次段のＡＤＣ３０が動作可能な電圧振幅まで線形増幅する。４組の独立した差動信号を別個に電流・電圧変換して増幅するため、４個の差動入力差動出力型のＴＩＡが備えられている。
【００１２】
信号処理ＬＳＩ３のＡＤＣ３０は、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２によって増幅された４組の差動信号を個別にデジタル信号に変換する。ＤＳＰ３１は、ＡＤＣ３０から出力されるデジタル信号に対して、波形歪み補償、復調、誤り訂正等の信号処理を行い、受信信号を得る。
【００１３】
上記のＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２は、光電流信号を増幅し電圧信号に変換するＴＩＡ機能に加え、ＩＣ内部に、出力振幅を検出する回路を有し、検出した振幅値をフィードバックして、出力振幅が一定になるように利得を自動で制御するＡＧＣ機能を有している。このＡＧＣ機能により、入力信号の強度が変化しても、出力信号の振幅が一定になるように制御することができる。
【００１４】
しかし、一般に増幅器の利得を変化させると、周波数特性が大きく変化する場合が多い。回路形式に依存するが一般に、利得を変えることで実質的な負荷抵抗が変化し、利得上昇時は帯域が低下し、利得下降時は帯域特性は低下する。このため、入力信号強度が変化するときに出力振幅を一定にしようとして利得を変化させる場合、帯域特性はこれに伴って変化する。さらに、ＩＣやＰＤを構成するデバイスの特性は温度により大きく変化する。高温になるほど帯域特性は劣化するため、帯域特性は温度によって変化する。
このように、従来の光受信装置では、信号のダイナミックレンジの変化への対応を全て増幅器の利得調整で行っていたため、帯域が大きく変化することが避けられない。
【００１５】
近年では６４Ｇｂａｕｄなどの高いボーレートでの光受信装置の研究開発が進展しているが、ボーレートが高くなるにつれて、ＤＳＰのサンプリング周波数をボーレートの二倍確保するのが難しくなる。例えばＤＳＰのサンプリング周波数が１００ＧＳ／ｓの場合、エイリアシングにより、周波数５５ＧＨｚの成分が、４５ＧＨｚの成分として折り返されて入ってきてしまう。ディジタル化する前に雑音が取り込まれているために、ディジタルフィルタによってこの雑音を取り除くことはできず、従って、高周波成分に変化があるとこれらが全て雑音として受信特性に影響を与えてしまう。理想的には、信号成分を十分取り込みながら高周波雑音成分を極力取り込まないように最適かつ一定の周波数特性に調整しておくことが望ましいがこれが難しいという課題があった。
【００１６】
また、ＰＣＢ基板への光受信装置の実装ばらつきや、部品の特性ばらつきのために、同じ値に設定しても製品毎に特性にずれが生じる。特に、検査は組立前の個別部品でのみ実施するため、光受信装置全体の周波数特性には製品毎にばらつきが生じていた。このようなばらつきは、高周波になるほど顕著になり易い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】佐野他，“１００Ｇｂｉｔ／ｓデジタルコヒーレント通信用フォトダイオード・トランスインピーダンスアンプ”，ＮＴＴ技術ジャーナル，ｐ．６７−６８，２０１１．３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記のような課題に対応するためのものであり、環境の変化に対応して全体として周波数特性変化を最小限に抑圧することで、優れた受信特性を実現可能な光受信装置および調整装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の光受信装置は、局発光を発生する第１の光源と、コヒーレント通信の入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、光受信装置内に設けられた温度センサと、前記トランスインピーダンスＩＣの利得・周波数特性の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記トランスインピーダンスＩＣの利得・周波数特性を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の光受信装置は、局発光を発生する第１の光源と、コヒーレント通信の入力光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器によって増幅された入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、光受信装置内に設けられた温度センサと、前記光増幅器の利得の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記光増幅器の利得を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の光受信装置は、局発光を発生する第１の光源と、コヒーレント通信の入力光信号を減衰させる光減衰器と、この光減衰器を通過した入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、光受信装置内に設けられた温度センサと、前記光減衰器の減衰量の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記光減衰器の減衰量を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の光受信装置は、局発光を発生する第１の光源と、コヒーレント通信の入力光信号と前記局発光とを混合すると共に、前記入力光信号の異なる成分の分離を行う光ハイブリッド回路と、この光ハイブリッド回路によって分離された複数の光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の第１のフォトダイオードと、この複数の第１のフォトダイオードの出力信号をそれぞれ増幅するトランスインピーダンスＩＣと、このトランスインピーダンスＩＣによって増幅された信号を処理して受信信号を得る信号処理ＬＳＩと、光受信装置内に設けられた温度センサと、前記信号処理ＬＳＩに設けられ、前記トランスインピーダンスＩＣから前記信号処理ＬＳＩに入力される信号を増幅する複数の増幅器と、前記増幅器の利得・周波数特性の制御パラメータを温度毎に予め記憶する第１の記憶部と、前記温度センサによって計測された温度のデータに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて制御対象の前記増幅器の利得・周波数特性を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の光受信装置の調整装置は、ＣＷ光を発生する第２の光源と、前記ＣＷ光が前記入力光信号として前記光受信装置に入力される調整時に前記局発光の周波数と前記制御パラメータとを変更しながら前記受信信号の振幅の測定を行う測定部と、前記調整時に前記制御パラメータと前記受信信号の振幅のデータと前記温度センサによって計測された温度のデータとを収集するデータ収集部と、このデータ収集部によって収集された制御パラメータとデータとを記憶する第２の記憶部と、この第２の記憶部に記憶された制御パラメータとデータとに基づいて、前記受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になるように制御パラメータを温度毎に決定するパラメータ決定部と、このパラメータ決定部によって決定された制御パラメータを前記光受信装置の第１の記憶部に記憶させる設定部とを備えることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の光受信装置の１構成例は、前記光ハイブリッド回路の入力光信号の強度を検出する第２のフォトダイオードをさらに備え、前記第１の記憶部は、前記制御パラメータを温度毎および入力光信号の強度毎に予め記憶し、前記制御部は、前記温度センサによって計測された温度のデータと前記第２のフォトダイオードによって検出された入力光信号の強度とに対応する前記制御パラメータを前記第１の記憶部から取得して、取得した制御パラメータに基づいて前記制御対象の制御を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の光受信装置の調整装置は、ＣＷ光を発生する第２の光源と、前記ＣＷ光が前記入力光信号として前記光受信装置に入力される調整時に前記局発光の周波数と前記制御パラメータと前記ＣＷ光の強度とを変更しながら前記受信信号の振幅の測定を行う測定部と、前記調整時に前記制御パラメータと前記受信信号の振幅のデータと前記温度センサによって計測された温度のデータと前記第２のフォトダイオードによって検出された入力光信号の強度のデータとを収集するデータ収集部と、このデータ収集部によって収集された制御パラメータとデータとを記憶する第２の記憶部と、この第２の記憶部に記憶された制御パラメータとデータとに基づいて、前記受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になるように制御パラメータを温度毎および入力光信号の強度毎に決定するパラメータ決定部と、このパラメータ決定部によって決定された制御パラメータを前記光受信装置の第１の記憶部に記憶させる設定部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、第１の記憶部に記憶されている制御パラメータに基づいて、光受信装置の特性を制御することにより、実際の動作時に温度や製品のばらつきに依存せず受信信号の振幅の周波数特性を所望の特性に保つことができる。その結果、本発明では、環境の変化に対応して光受信装置の周波数特性変化を最小限に抑圧することができ、優れた受信特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る光受信装置の調整時の動作を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に係る光受信装置の調整時の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に係る光受信装置の通常時の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施例に係る光受信装置の調整時の動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２の実施例に係る光受信装置の通常時の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、従来の光受信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る光受信装置の構成を示すブロック図であり、図７と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の光受信装置は、光受信器１ａと、例えば波長可変レーザからなる局発光源２（第１の光源）と、信号処理ＬＳＩ３ａと、制御回路４とから構成される。
【００２９】
光受信器１ａは、ＤＰＯＨ１０ａ（光ハイブリッド回路）と、複数（４対）のＰＤ１１と、合計４チャネル分のＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａ（トランスインピーダンスＩＣ）と、入力光信号を増幅する光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）１３とを備えている。
ＤＰＯＨ１０ａは、ＰＢＳ１００と、ＢＳ１０１と、９０ＨＢ１０２，１０３と、光信号を減衰させる光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）１０４と、入力光信号の強度を検出するモニタフォトダイオード（ＭＰＤ：Monitor Photodiode）１０５とを備えている。
【００３０】
信号処理ＬＳＩ３ａは、４チャネル分のＡＤＣ３０と、ＤＳＰ３１と、複数（４チャネル分）の増幅器３２とを備えている。制御回路４は、記憶部４０と、制御部４１とを備えている。
【００３１】
以下、本実施例の光受信装置の動作について説明する。本実施例では、コヒーレント通信の入力光信号は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調信号である。ＳＯＡ１３は、入力光信号を増幅する。制御回路４からＳＯＡ１３への注入電流量を調節することにより、ＳＯＡ１３の利得を制御することが可能である。
【００３２】
ＤＰＯＨ１０ａのＶＯＡ１０４は、ＳＯＡ１３とＰＢＳ１００との間に設けられ、ＳＯＡ１３によって増幅された光信号を減衰させる。ＶＯＡ１０４には、可動部分を有する機械式と可動部分を持たない非機械式とがある。いずれの方式においても、制御回路４からの制御信号により、ＶＯＡ１０４の減衰量を制御することが可能である。
ＰＢＳ１００、ＢＳ１０１、９０ＨＢ１０２，１０３、およびＰＤ１１の動作は従来と同じである。
【００３３】
ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａ内には、差動入力差動出力型のＴＩＡ／ＡＧＣ機能部１２０と、温度センサ１２１とが設けられている。制御回路４からの制御信号により、ＴＩＡ／ＡＧＣ機能部１２０の利得・周波数特性を制御することが可能である。なお、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣでは、一般に、利得を制御することに伴って周波数特性が変化するが、このほかに利得を変えることなく周波数形状を変化させる機能を有する場合や、利得を低下させることにより周波数ピーキングを持たせる場合があるが、本実施例では、これらの制御を総称して、利得・周波数特性の制御と呼ぶ。
【００３４】
信号処理ＬＳＩ３ａの増幅器３２は、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａとＡＤＣ３０との間に設けられ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａによって増幅された４組の差動信号を個別に増幅する差動入力差動出力型の増幅器である。制御回路４からの制御信号により、増幅器３２の利得・周波数特性を制御することが可能である。増幅器３２には、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣと同様に、利得を制御することで、結果として周波数特性が変化するタイプと、周波数特性を制御することで、結果として利得が変化するタイプとがある。ＡＤＣ３０とＤＳＰ３１の動作は従来と同じである。
【００３５】
図２は本実施例の光受信装置の調整時の動作を説明する図、図３は調整時の動作を説明するフローチャートである。調整装置６は、測定部６０と、データ収集部６１と、記憶部６２と、パラメータ決定部６３と、設定部６４と、調整時の入力光信号であるＣＷ（Continuous Wave）光を出力するＣＷ光源６５（第２の光源）とを備えている。
【００３６】
例えば光受信装置の組み立てが終了した時点で本実施例で説明するような調整が実施される。調整装置６の測定部６０は、ＣＷ光源６５を動作させて、本実施例の光受信装置に調整時の信号光としてＣＷ光を入射させる（図３ステップＳ１）。また、測定部６０は、光受信装置の局発光源２を動作させて、ＣＷ光とΔｆだけ周波数の異なる局発光を光受信器１ａに入射させる（図３ステップＳ２）。このようなＣＷ光と局発光の入力により、光受信装置の信号処理ＬＳＩ３ａからは周波数Δｆの正弦波の受信信号が得られる。
【００３７】
調整装置６のデータ収集部６１は、このときのＳＯＡ１３の利得制御パラメータ（注入電流量パラメータ）、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータ、信号処理ＬＳＩ３ａで得られる受信信号の振幅のデータ、ＭＰＤ１０５によって検出された入力光信号強度のデータ、温度センサ１２１によって計測された温度のデータを、制御回路４を通じて収集する（図３ステップＳ３）。なお、受信信号の振幅は、振幅の平均値でもよいし、振幅のピーク値でもよい。
【００３８】
調整装置６の記憶部６２は、データ収集部６１によって収集されたパラメータとデータを記憶する（図３ステップＳ４）。
次に、測定部６０は、局発光源２を制御して局発光の周波数を変更し、上記のΔｆを変化させる（図３ステップＳ５）。こうして、Δｆを変化させる度に、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を行うことにより、光受信装置の受信信号の振幅の周波数特性データを取得することができる。
【００３９】
予め規定された周波数範囲について測定が終了した後（図３ステップＳ６においてＹＥＳ）、測定部６０は、ＳＯＡ１３の利得制御パラメータ、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータのうち少なくとも１つを変更するように制御回路４に対して指示を出す。この指示に応じて、制御回路４の制御部４１は、ＳＯＡ１３の利得制御パラメータ、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータのうち少なくとも１つを変更する（図３ステップＳ７）。こうして、制御パラメータを変更する度に、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を行うことにより、光受信装置の受信信号の振幅の周波数特性データを制御パラメータの組み合わせ毎に取得することができる。
【００４０】
なお、本実施例の光受信装置を恒温槽（不図示）等の温度調整機器を用いることで、受信信号の振幅の周波数特性データを制御パラメータの組み合わせ毎および温度毎に取得できるようにすることが望ましい。この場合、測定部６０は、恒温槽の温度を変更し、温度を変更する度に、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行うことになる。
【００４１】
予め規定された制御パラメータの範囲および温度の範囲について測定が終了した後（図３ステップＳ８においてＹＥＳ）、調整装置６のパラメータ決定部６３は、記憶部６２に記憶されたパラメータとデータに基づいて、受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になる制御パラメータ（ＳＯＡ１３の利得制御パラメータ、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータ）を、温度センサ１２１によって計測された温度毎に決定する（図３ステップＳ９）。
【００４２】
具体的には、パラメータ決定部６３は、記憶部６２に記憶されたデータの中から、受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性に最も近い制御パラメータの組み合わせを温度毎に抽出すればよい。あるいは、パラメータ決定部６３は、同一の温度について受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性に近い制御パラメータの組み合わせが複数組存在する場合には、これら複数組の制御パラメータの平均値を制御パラメータの種類毎（ＳＯＡ１３の利得制御パラメータ毎、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ毎、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ毎、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータ毎）に算出し、算出した値を当該温度についての制御パラメータとして決定してもよい。
【００４３】
また、パラメータ決定部６３は、同一の温度について受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性に近い制御パラメータの組み合わせが複数組存在する場合に、受信信号の振幅の周波数特性と所望の特性との近さの度合いを制御パラメータの組み合わせ毎に算出し、所望の特性に近いほど重くなるように重みを組み合わせ毎に決定して、複数組の制御パラメータの加重平均値を制御パラメータの種類毎に算出し、算出した値を当該温度についての制御パラメータとして決定してもよい。
【００４４】
また、温度の計測ポイントが少ないために、規定の温度についてデータが存在しない場合、パラメータ決定部６３は、規定の温度よりも低い温度について決定した制御パラメータと規定の温度よりも高い温度について決定した制御パラメータとを用いて、補間もしくは補外処理により、規定の温度についての制御パラメータを制御パラメータの種類毎に算出するようにしてもよい。
また、パラメータ決定に当たっては、取得したデータを用いて、入力パラメータに対応する制御パラメータを算出するテーブルもしくは近似関数を作成して記憶部に格納し、実行時はこれを用いて制御パラメータを決定するようにしても良い。
【００４５】
調整装置６の設定部６４は、パラメータ決定部６３によって決定された制御パラメータを光受信装置の制御回路４に送信する。調整装置６から送信された制御パラメータは、制御回路４の記憶部４０に格納される（図３ステップＳ１０）。以上で、調整時の動作が終了する。
【００４６】
次に、調整後の光受信装置の通常時の動作を図４を参照して説明する。制御回路４の制御部４１は、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの温度センサ１２１によって計測された温度のデータを取得する（図４ステップＳ２０）。制御部４１は、温度センサ１２１によって計測された温度に対応する制御パラメータの組み合わせを記憶部４０から取得する（図４ステップＳ２１）。
【００４７】
そして、制御部４１は、取得した制御パラメータに応じて、ＳＯＡ１３の利得、ＶＯＡ１０４の減衰量、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性、増幅器３２の利得・周波数特性を制御する（図４ステップＳ２２）。制御部４１は、以上のようなステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を、光受信装置の動作が終了するまで（図４ステップＳ２３においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
【００４８】
こうして、本実施例では、予め制御回路４の記憶部４０に設定されている制御パラメータに基づいて、光受信装置の特性を制御することにより、実際の動作時に温度や製品のばらつきに依存せず受信信号の振幅の周波数特性を所望の特性に保つことができる。
【００４９】
なお、本実施例では、制御回路は受信機や信号処理ＬＳＩの外部にあるものとしたがこれらのいずれかに内蔵してもよい。
【００５０】
［第２の実施例］
第１の実施例の制御パラメータの決定方法では、制御パラメータを温度毎に決定しているが、ＭＰＤ１０５によって検出された入力光信号強度のデータを収集しているので、制御パラメータを温度毎および入力光信号の強度毎に決定することができる。本実施例においても、光受信装置と調整装置の構成は第１の実施例と同様なので、図１、図２の符号を用いて説明する。
【００５１】
本実施例の調整時の動作を図５を用いて説明する。図５のステップＳ１〜Ｓ８の処理は図３で説明したとおりである。
予め規定された制御パラメータの範囲および温度の範囲について測定が終了した後（図５ステップＳ８においてＹＥＳ）、調整装置６の測定部６０は、ＣＷ光源６５を制御してＣＷ光の強度を変更する（図５ステップＳ１１）。こうして、ＣＷ光の強度を変更する度に、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行うことにより、光受信装置の受信信号の振幅の周波数特性データを制御パラメータの組み合わせ毎、温度毎および入力光信号の強度毎に取得することができる。
【００５２】
予め規定された光信号強度の範囲について測定が終了した後（図５ステップＳ１２においてＹＥＳ）、調整装置６のパラメータ決定部６３は、記憶部６２に記憶されたパラメータとデータに基づいて、受信信号の振幅の周波数特性が所望の特性になる制御パラメータ（ＳＯＡ１３の利得制御パラメータ、ＶＯＡ１０４の減衰量制御パラメータ、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性制御パラメータ、増幅器３２の利得・周波数特性制御パラメータ）を、温度センサ１２１によって計測された温度毎およびＭＰＤ１０５によって検出された入力光信号の強度毎に決定する（図５ステップＳ１３）。
【００５３】
この制御パラメータの決定処理は、第１の実施例で説明した処理を入力光信号強度毎に実施すればよい。また、第１の実施例と同様に、パラメータ決定部６３は、受信信号の振幅が所定の値で、かつ周波数特性が所望の特性に最も近い制御パラメータを温度毎および入力光信号強度毎に決定するようにしてもよい。また、装置稼働中に随時実施することができる。
【００５４】
調整装置６の設定部６４は、ステップＳ１３の処理で決定された制御パラメータを光受信装置の制御回路４に送信する。調整装置６から送信された制御パラメータは、記憶部４０に格納される（図５ステップＳ１４）。以上で、調整時の動作が終了する。
【００５５】
次に、調整後の光受信装置の通常時の動作を図６を参照して説明する。制御回路４の制御部４１は、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの温度センサ１２１によって計測された温度のデータを取得する（図６ステップＳ３０）。また、制御部４１は、ＭＰＤ１０５によって検出された入力光信号強度のデータを取得する（図６ステップＳ３１）。制御部４１は、温度センサ１２１によって計測された温度とＭＰＤ１０５によって検出された入力光信号強度とに対応する制御パラメータの組み合わせを記憶部４０から取得する（図６ステップＳ３２）。
【００５６】
そして、制御部４１は、取得した制御パラメータに応じて、ＳＯＡ１３の利得、ＶＯＡ１０４の減衰量、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性、増幅器３２の利得・周波数特性を制御する（図６ステップＳ３３）。制御部４１は、以上のようなステップＳ３０〜Ｓ３３の処理を、光受信装置の動作が終了するまで（図６ステップＳ３４においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
【００５７】
こうして、本実施例では、実際の動作時に温度や入力光信号強度、製品のばらつきに依存せず受信信号の振幅や周波数特性を所望の特性に保つことができる。
【００５８】
なお、第１、第２の実施例の図３、図５で説明した調整は光受信装置の製造後に光受信装置毎に行ってもよいし、光受信装置の製品のばらつきが小さい場合には、予め標準の光受信装置について求めた制御パラメータを他の全ての光受信装置に書き込むようにしてもよい。
また、本発明の光受信装置において、局発光源２は外付けにすることも可能である。
【００５９】
また、第１、第２の実施例では、ＳＯＡ１３の利得、ＶＯＡ１０４の減衰量、ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ１２ａの利得・周波数特性、増幅器３２の利得・周波数特性の全てを制御対象としているが、これらのうちいずれか１つを制御対象として光受信装置の特性を制御するようにしてもよい。
【００６０】
第１、第２の実施例で説明した調整装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。同様に、光受信装置の制御回路４は、コンピュータとプログラムによって実現することができる。調整装置６と制御回路４の各々のＣＰＵは、各々の記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、光ファイバ通信装置の分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ…光受信器、２…局発光源、３ａ…信号処理ＬＳＩ、４…制御回路、６…調整装置、１０ａ…二重偏波光ハイブリッド回路、１１…フォトダイオード、１２ａ…ＴＩＡ／ＡＧＣ−ＩＣ、１３…光増幅器、３０…アナログ・デジタル変換器、３１…ＤＳＰ、３２…増幅器、４０…記憶部、４１…制御部、６０…測定部、６１…データ収集部、６２…記憶部、６３…パラメータ決定部、６４…設定部、６５…ＣＷ光源、１００…偏波スプリッタ、１０１…ビームスプリッタ、１０２，１０３…９０度ハイブリッド、１０４…光減衰器、１０５…モニタフォトダイオード、１２０…ＴＩＡ／ＡＧＣ機能部、１２１…温度センサ。
【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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