(57)【要約】【課題】局発光の波長をさらに高速に制御することが可能な光受信機を提供することを目的とする。【解決手段】光受信機は、局発光源１と、局発光源１からの連続光を変調する光変調部２と、受信した信号光と光変調部２からの出力光とを混合して得られる光から電気信号を生成するコヒーレント受信部３と、コヒーレント受信部３からの電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部４ａ，４ｂと、ＡＤ変換部４ａ，４ｂからのデジタル信号に基づいて受信信号を復号するデジタル信号処理部５と、光変調部２を駆動するＲＦ信号を出力する周波数可変発振器６と、ＲＦ信号を増幅する増幅器７と、周波数可変発振器６の出力周波数を制御する周波数制御部８とを備えている。光変調部２は、周波数可変発振器６から入力されたＲＦ信号に基づいて、局発光源１からの連続光について連続光の波長をシフトさせることで変調し、コヒーレント受信部３に入力される出力光を生成する。【選択図】図１
2015213228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を出射する局発光源と、
前記局発光源からの前記連続光を変調して出力する光変調部と、
受信した信号光と、前記光変調部からの出力光とを混合して得られる光から光電変換によって電気信号を生成するコヒーレント受信部と、
前記コヒーレント受信部によって生成された前記電気信号をデジタル信号に変換し出力するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部からの前記デジタル信号に基づいて受信信号を復号するデジタル信号処理部と、
前記光変調部を駆動するＲＦ信号を出力する周波数可変発振器と、
前記周波数可変発振器からの前記ＲＦ信号を増幅する増幅器と、
前記周波数可変発振器の出力周波数を制御する周波数制御部と、
を備え、
前記光変調部は、前記周波数可変発振器から前記増幅器を介して入力された前記ＲＦ信号に基づいて、前記局発光源からの前記連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、前記コヒーレント受信部に入力される前記出力光を生成する、光受信機。
【請求項２】
前記周波数制御部は、前記ＡＤ変換部の出力振幅が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数を制御する、請求項１記載の光受信機。
【請求項３】
前記周波数制御部は、前記コヒーレント受信部の出力振幅が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数を制御する、請求項１記載の光受信機。
【請求項４】
前記周波数制御部は、前記局発光源の出力波長を制御する機能をさらに備え、
前記周波数制御部は、前記ＡＤ変換部の出力振幅が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数と前記局発光源の前記出力波長の両方を制御する、請求項１記載の光受信機。
【請求項５】
前記周波数制御部は、前記局発光源の出力波長を制御する機能をさらに備え、
前記周波数制御部は、前記コヒーレント受信部の出力振幅が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数と前記局発光源の前記出力波長の両方を制御する、請求項１記載の光受信機。
【請求項６】
前記光変調部はＳＳＢ変調器で構成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の光受信機。
【請求項７】
前記光変調部は光強度変調器と光フィルタとで構成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の光受信機。
【請求項８】
前記増幅器は、前記信号光の入力レベルに応じて増幅率を変化させる、請求項１から７のいずれか１つに記載の光受信機。
【請求項９】
連続光を出射する局発光源と、
前記局発光源からの前記連続光を変調して出力する光変調部と、
受信した２つのサブキャリアによる２つの信号光と、前記光変調部からの出力光とを混合して得られる光から光電変換によってそれぞれ電気信号を生成する第１，第２コヒーレント受信部と、
前記第１，第２コヒーレント受信部によって生成された各前記電気信号をそれぞれデジタル信号に変換し出力する第１，第２ＡＤ変換部と、
前記第１，第２ＡＤ変換部からの各前記デジタル信号に基づいてそれぞれ受信信号を復号する第１，第２デジタル信号処理部と、
前記光変調部を駆動するＲＦ信号を出力する周波数可変発振器と、
前記周波数可変発振器からの前記ＲＦ信号を増幅する増幅器と、
前記周波数可変発振器の出力周波数を制御する周波数制御部と、
を備え、
前記光変調部は、前記周波数可変発振器から前記増幅器を介して入力された前記ＲＦ信号に基づいて、前記局発光源からの前記連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、前記第１，第２コヒーレント受信部にそれぞれ入力される２つの波長の前記出力光を生成する、光受信機。
【請求項１０】
前記周波数制御部は、前記第１，第２ＡＤ変換部の出力振幅の和が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数を制御する、請求項９記載の光受信機。
【請求項１１】
前記周波数制御部は、前記第１，第２コヒーレント受信部の出力振幅の和が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数を制御する、請求項９記載の光受信機。
【請求項１２】
前記周波数制御部は、前記局発光源の出力波長を制御する機能をさらに備え、
前記周波数制御部は、前記第１，第２ＡＤ変換部の出力振幅の和が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数と前記局発光源の前記出力波長の両方を制御する、請求項９記載の光受信機。
【請求項１３】
前記周波数制御部は、前記局発光源の出力波長を制御する機能をさらに備え、
前記周波数制御部は、前記第１，第２コヒーレント受信部の出力振幅の和が最も大きくなるように前記周波数可変発振器の前記出力周波数と前記局発光源の前記出力波長の両方を制御する、請求項９記載の光受信機。
【請求項１４】
前記光変調部は２出力型ＳＳＢ変調器で構成される、請求項９から請求項１３のいずれか１つに記載の光受信機。
【請求項１５】
前記光変調部は光強度変調器と光フィルタとで構成される、請求項９から請求項１３のいずれか１つに記載の光受信機。
【請求項１６】
前記増幅器は、前記信号光の入力レベルに応じて増幅率を変化させる、請求項９から請求項１５のいずれか１つに記載の光受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを通信路として用いる光伝送システムにおいて、局発光の波長を制御する光受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長距離光伝送システムでは、１．５μｍ帯の光を直接増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器を利用した光中継増幅伝送方式が主流となっている。さらに近年、広帯域に増幅可能な増幅器による波長多重伝送方式を用いた大容量光伝送システムが実現されている。通信トラフィックが急増している昨今、さらに大容量の通信システムが求められており、１チャネルあたりの伝送速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速光通信システムが実用化されている。
【０００３】
１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の長距離光通信システムでは、受信端において高い光信号対雑音比を実現すると同時に、光通信システムの装置コストを大幅に削減することを目的とし、デジタルコヒーレント光受信機が採用されている。デジタルコヒーレント光受信機では、受信した信号光と局発光とを混合することで、信号が復号される。
【０００４】
信号光と局発光とを混合する過程において、信号光と局発光とを混合して得られる中間周波数（ＩＦ）信号の中心周波数を一定に保つような自動周波数制御（ＡＦＣ）が行われる。このため、ＩＦ信号の信号帯域をＡＦＣのキャプチャレンジに引き込むための自動起動方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載の技術においては、温度または電流などによって局発光の波長を制御し、さらに、最もスイープ時間が短いパラメータを最も内側の制御ループで変更し、スイープ時間が長くなるほどより外側の制御ループで変更することを示す順序にすることで、波長制御時間の高速化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術を用いることによって、局発光の波長を制御することで、ＩＦ信号の信号帯域をＡＦＣのキャプチャレンジに引き込むことができ、また温度または電流などの各波長可変手段の制御順序を最適化することで、高速に制御することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、温度または電流によって波長を変化させる場合、波長が安定するまで少なくとも秒オーダの時間が必要であり、ネットワーク障害などによって波長パスがミリ秒オーダで高速に切り替わる光通信システムには適用できないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、局発光の波長をさらに高速に制御することが可能な光受信機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】
【００１０】
本発明に係る光受信機は、連続光を出射する局発光源と、前記局発光源からの前記連続光を変調して出力する光変調部と、受信した信号光と、前記光変調部からの出力光とを混合して得られる光から光電変換によって電気信号を生成するコヒーレント受信部と、前記コヒーレント受信部によって生成された前記電気信号をデジタル信号に変換し出力するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部からの前記デジタル信号に基づいて受信信号を復号するデジタル信号処理部と、前記光変調部を駆動するＲＦ信号を出力する周波数可変発振器と、前記周波数可変発振器からの前記ＲＦ信号を増幅する増幅器と、前記周波数可変発振器の出力周波数を制御する周波数制御部とを備え、前記光変調部は、前記周波数可変発振器から前記増幅器を介して入力された前記ＲＦ信号に基づいて、前記局発光源からの前記連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、前記コヒーレント受信部に入力される前記出力光を生成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光変調部は、周波数可変発振器から増幅器を介して入力されたＲＦ信号に基づいて、局発光源からの連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、コヒーレント受信部に入力される出力光を生成する。したがって、局発光源からの局発光の出力波長を温度または電流によって制御するよりも、局発光である出力光の波長を高速に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態１の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態１の変形例に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態２に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態３に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態３の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態３に係る光受信機の制御方法を説明するための図である。
【図１４】実施の形態４に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態４の変形例に係る光受信機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】
【００１３】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、光受信機は、局発光源１と、光変調部２と、コヒーレント受信部３と、ＡＤ変換部４ａ，４ｂと、デジタル信号処理部５と、周波数可変発振器６と、増幅器７と、周波数制御部８とを備えている。局発光源１は、連続光を出射する。光変調部２は、局発光源１からの連続光を変調して出力する。
【００１５】
コヒーレント受信部３は、信号光のコヒーレント受信を行う。すなわち、コヒーレント受信部３は、受信した信号光と、光変調部２からの出力光（局発光）とを混合して得られる光から光電変換によって電気信号を生成する。より具体的に説明すると、コヒーレント受信部３は、伝送路から入力される信号光と、局発光源１及び光変調部２で生成される局発光を混合し、互いに直交する２つの位相成分を抽出する。そして、それらの位相成分を光電変換によって電気信号に変換して、同期信号Ｉ及び直交信号ＱをＡＤ変換部４ａ，４ｂにそれぞれ出力する。ここで、同期信号Ｉ及び直交信号Ｑの直流成分は、交流（ＡＣ）結合によってカットされる。
【００１６】
ＡＤ変換部４ａ，４ｂは、コヒーレント受信部３によって生成された電気信号をデジタル信号に変換し出力する。より具体的には、ＡＤ変換部４ａ，４ｂは、コヒーレント受信部３から出力された同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをサンプリングし、デジタル化された同期信号Ｉ及び直交信号Ｑをそれぞれデジタル信号処理部５に出力する。
【００１７】
デジタル信号処理部５は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂからのデジタル信号に基づいて受信信号を復号する。より具体的には、デジタル信号処理部５は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂから出力される同期信号Ｉ及び直交信号Ｑを用いて、歪み補償のための波形等化、及び復号等の信号処理を行い、信号処理によって得られたデータ信号を出力する。
【００１８】
周波数可変発振器６は、光変調部２を駆動するＲＦ信号を出力する。増幅器７は、周波数可変発振器６からのＲＦ信号を増幅する。周波数制御部８は、周波数可変発振器６の出力周波数を制御する。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る光受信機における局発光の生成方法について詳細に説明する。本実施の形態では、局発光源１からの連続光について、連続光の波長をシフトさせることで変調し、シフトさせた波長の光を局発光として使用する。
【００２０】
光変調部２は局発光源１からの連続光の波長をシフトする機能を有するが、実現する手段の一例として、光ＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）変調器を用いることができる。光ＳＳＢ変調器は、２つのサブマッハツェンダ導波路がメインのマッハツェンダ導波路の各アームに配置された構造を持ち、光変調器に入力されるＲＦ信号の周波数成分に対して位相を９０度シフトさせて、元の信号との和によって片側側波帯を除去することで、光変調器に入力されるＲＦ信号の周波数だけ波長シフトさせることができる光変調器である。
【００２１】
図２は、光受信機の制御方法を説明するための図であり、より具体的には、光変調部２の入力光スペクトルと出力光スペクトルを示す図である。光変調部２は、局発光源１からの連続光の波長をシフトさせる。このとき、波長のシフト量は、周波数可変発振器６から出力されるＲＦ信号の周波数で決定される。
【００２２】
また、別の方法として、光変調部２は光強度変調器と光フィルタを用いて実現することもできる。図３は、光受信機の制御方法を説明するための図であり、局発光源１からの入力光を光強度変調器で変調した場合の光スペクトルを示す図である。光強度変調器を周波数Ｆ[Hz]で駆動すると、光強度変調器への入力光の中心周波数（波長）から＋Ｆ（図３に示す局発光ｂ）と−Ｆ（図３に示す局発光ａ）離れた波長に両側波帯のスペクトルが発生する。このうち、片側側波帯だけを光フィルタを用いて透過させることで、光強度変調器に入力したＲＦ信号の周波数分だけ、シフトさせることが可能となる。
【００２３】
光変調部２はＲＦ信号で駆動されるが、ＲＦ信号は、周波数可変発振器６と周波数制御部８とで生成される。周波数可変発振器６は、光変調部２を駆動するためのＲＦ信号を生成する。出力するＲＦ信号の周波数は周波数制御部８からの制御信号に基づき決定される。さらに、周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂの出力信号の振幅値を検出する機能を有する。なお、図１では、周波数制御部８が、ＡＤ変換部４ａ，４ｂからの同期信号Ｉの出力及び直交信号Ｑの出力の振幅値の両方を検出しているが、どちらか一方の出力だけを検出してもよい。
【００２４】
周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂの出力信号の振幅値が最も大きくなるように周波数可変発振器６に制御信号を出力する。図４は、光受信機の制御方法を説明するための図であり、コヒーレント受信部３に入力される局発光の波長とＡＤ変換部４の出力信号の振幅値のピーク値（出力ピーク値）の関係を示したグラフである。信号光と局発光を干渉（混合）させて信号を得るため、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができる。ここで、ＡＤ変換部４とは、ＡＤ変換部４ａ，４ｂの総称であり、ＡＤ変換部４の出力信号の振幅値のピーク値とは、ＡＤ変換部４ａ，４ｂの出力信号の振幅値の和のピーク値である。
【００２５】
周波数制御部８は、ＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きくなるように周波数可変発振器６から出力されるＲＦ信号の出力周波数を制御するが、具体的な制御方法の一例として、山登り法を用いることができる。山登り法を用いた制御は、現在設定しているＲＦ信号の出力周波数の近傍の周波数のうち、ＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きい周波数を設定し、再度、その近傍の周波数のうちＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きい周波数を設定する、という制御を繰り返すことで、ＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きい周波数に設定できるものである。
【００２６】
この制御を行えば、ＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きくなる周波数可変発振器６の出力周波数に収束させることが可能となる。一般的に周波数可変発振器の出力可変速度はミリ秒以下の速度であり、また、光変調器を用いた光変調部もナノ秒以下の応答速度を有するため、本制御における収束時間は数十ミリ秒程度である。このため、局発光源１からの局発光の波長を変える場合よりも格段に高速に局発光の波長を制御することが可能である。
【００２７】
また、別の方法として、低周波信号を用いた同期検波を用いて制御することも可能である。図５は、光受信機の制御方法を説明するための図であり、周波数制御部８の構成を示すブロック図である。同期検波制御を用いる場合、図５のように、周波数制御部８は、低周波信号源８ａと、加算回路８ｂと、乗算回路８ｃとを内部に有する。周波数制御部８は周波数可変発振器６への制御信号（ＲＦ周波数中心値）に、低周波信号源８ａからの低周波信号を加算回路８ｂによって加算し、周波数可変発振器６を制御する。換言すると、周波数可変発振器６の出力周波数を低周波信号源８ａによって変動させることに等しい。
【００２８】
また、ＡＤ変換部４の出力の振幅値と低周波信号源８ａからの低周波信号を乗算回路８ｃによって掛け合わせる。前述のように、周波数可変発振器６の周波数は低周波信号源８ａによって変動しているため、ＡＤ変換部４の出力振幅値も変動している。その変動は、ＲＦ周波数中心値の値によって異なる。図６は、光受信機の制御方法を説明するための図であり、ＲＦ周波数中心値（局発光の波長と等価）によって、ＡＤ変換部４の出力振幅値の変動から得られる信号の関係を示した図である。
【００２９】
図６のＡ点にＲＦ周波数中心値がある場合、低周波信号源８ａからの低周波信号と、ＡＤ変換部４の出力振幅値の変動から得られる信号は同じ周波数で同じ位相となる。Ｂ点にＲＦ周波数中心値がある場合は、低周波信号源８ａからの低周波信号と、ＡＤ変換部４の出力振幅値の変動から得られる信号は同じ周波数で１８０度位相がずれた波形となる。Ｃ点にＲＦ周波数中心値がある場合は、ＡＤ変換部４の出力振幅値の変動から得られる信号は、低周波信号源８ａからの低周波信号の２倍の周波数となる。
【００３０】
周波数制御部８は、この低周波信号源８ａからの信号とＡＤ変換部４の出力振幅値の変動から得られる信号を乗算回路８ｃによって掛け合わせる。その結果、同じ周波数で同じ位相場合は正の計算結果となり、同じ周波数で位相が１８０度違う場合には負の計算結果となる。一方、周波数が異なる信号のかけ算では、計算結果はゼロとなるため、周波数制御部８は、乗算結果がゼロになるように、ＲＦ周波数中心値を制御するように動作することで、ＡＤ変換部４の出力の振幅値が最も大きくなる周波数可変発振器６の出力ＲＦ周波数に収束させることが可能となる。上記のような同期検波を用いた制御方法も、収束時間は数十ミリ秒程度であり、局発光源１の出力波長を変える場合よりも格段に高速に局発光の波長を制御することが可能である。
【００３１】
また、図７に示すように、周波数制御部８は、コヒーレント受信部３の出力信号の振幅値のピーク値を検出してもよい。図７は、実施の形態１の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。図８は、実施の形態１の変形例に係る光受信機の制御方法を説明するための図であり、コヒーレント受信部３に入力される局発光の波長とコヒーレント受信部３の出力信号の振幅値のピーク値との関係を示したグラフである。
【００３２】
図４の場合と同様に、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができ、さらにアナログ信号のため、ＡＤ変換部４の分解能に依存せずに出力信号のピーク値を得ることができる。周波数制御部８は、ピーク値が最も大きくなるように、周波数可変発振器６への制御信号を決定する。
【００３３】
増幅器７は光変調部２に入力されるＲＦ信号を増幅するが、周波数可変発振器６の出力信号の出力レベルが、光変調部２から必要とするレベルよりも大きければ必ずしも必要ではない。ただし、信号光の入力レベルに応じて増幅率を変えることで、信号光のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。コヒーレント受信部３は、信号光と局発光とを混合するが、最も受信特性が良くなるための信号光と局発光の和が一意に決まっており、それよりも大きければ光電変換時にフォトダイオードが飽和してしまい波形歪みが発生する。他方、それよりも小さければ信号対雑音比が劣化する。このため、信号光の入力レベルが低い場合には局発光の入力レベルを高くし、信号光の入力レベルが高い場合には局発光の入力レベルを低くする制御が望ましい。
【００３４】
本実施の形態においては、局発光の入力レベルは、光変調部２の変調度で制御することができる。つまり、光変調部２に入力されるＲＦ信号の振幅を制御することで、局発光の入力レベルを制御することが可能となる。よって、信号光の入力レベルに応じて増幅器７の増幅率を変化させるように制御することで、常に最適な局発光の入力レベルを維持することができる。
【００３５】
以上のように、実施の形態１に係る光受信機では、光変調部２は、周波数可変発振器６から増幅器７を介して入力されたＲＦ信号に基づいて、局発光源１からの連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、コヒーレント受信部３に入力される局発光（出力光）を生成する。
【００３６】
すなわち、局発光の波長は、ＲＦ信号で駆動する光変調部２によって制御されるため、ＲＦ信号の周波数を高速に変更することで、波長を高速に変更することができる。コヒーレント受信部３へ入力される信号光の波長が高速に切り替わった場合においても、局発光の波長を高速に変更することができるため、瞬時にネットワーク切り替えが可能となる。したがって、局発光源１の出力波長を温度または電流によって制御するよりも、局発光の波長を高速に制御することができる。
【００３７】
周波数制御部８は、ＡＤ変換部４の出力振幅が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数を制御する。信号光と局発光とを干渉（混合）させて信号を得ることから、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができるため、局発光と信号光の波長を一致させることができる。
【００３８】
周波数制御部８は、コヒーレント受信部３の出力振幅が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数を制御する場合も、信号光と局発光とを干渉（混合）させて信号を得ることから、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができるため、局発光と信号光の波長を一致させることができる。
【００３９】
光変調部２はＳＳＢ変調器で構成されるため、ＳＳＢ変調器を使用することで、局発光源１からの連続光の波長を高速にシフトさせることができる。
【００４０】
また、光変調部２が光強度変調器と光フィルタとで構成される場合は、光強度変調器と光フィルタを使用することで、局発光源１からの連続光の波長を高速にシフトさせることができる。
【００４１】
増幅器７は、信号光の入力レベルに応じて増幅率を変化させるため、信号光のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００４２】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る光受信機について説明する。図９は、実施の形態２に係る光受信機の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４３】
実施の形態２に係る光受信機は、実施の形態１に係る光受信機と比較すると、周波数制御部８の構成が相違する。実施の形態１の周波数制御部８は、ＡＤ変換部４またはコヒーレント受信部３の出力信号の振幅のピーク値を検出し、ピーク値が最も大きくなるように、周波数可変発振器６の出力周波数を制御する機能を有していた。しかしながら、現在市販されている周波数可変発振器６で可変できる周波数は数十ＧＨｚが限界であり、また、光変調部２で変調できる周波数帯域も数十ＧＨｚが限界のものが多い。このため、例えばＣ−Ｂａｎｄと呼ばれる光通信システムで使用される波長帯、波長１５３０ｎｍから１５６５ｎｍを波長シフトするためには、４３８２ＧＨｚの周波数シフトが必要となり、Ｃ−Ｂａｎｄ全てをカバーすることは難しい。
【００４４】
実施の形態１の周波数制御部８は、周波数可変発振器６の出力周波数だけを制御していたが、実施の形態２の周波数制御部８は、ＡＤ変換部４の出力信号の振幅のピーク値を検出し、ピーク値が最も大きくなるように、局発光源１の出力波長と周波数可変発振器６の出力周波数の両方を制御する。このため、周波数可変発振器６ではカバーできない範囲の波長変更に対しては、局発光源１の出力波長を変更し、同時に周波数可変発振器６の出力周波数も制御することで、例えばＣ−Ｂａｎｄ全域に対して波長変更を実施することができる。
【００４５】
局発光源１の出力波長の波長変更は、一般的には温度または電流で制御するため、波長変更には時間がかかる。これは、温度または電流が安定化するまでに時間がかかるためである。一方、本実施の形態に係る光受信機は、局発光源１の出力波長と周波数可変発振器６の出力周波数を同時に制御する。つまり、局発光源１の出力波長が目的の波長に徐々に変化している途中であっても、周波数可変発振器６で制御できる範囲内になれば、所望の波長に制御することが可能となり、最適な局発光の波長に制御できる。また、その時点で局発光源１の出力波長の制御を止めてもよいし、目的の波長まで制御し続けてもよい。局発光源１の出力波長が変化している途中でも、本実施の形態における制御速度の方が高速であるため、局発光源１の出力波長の変更はキャンセルするように制御される。
【００４６】
以上のように、実施の形態２に係る光受信機では、周波数制御部８は、局発光源１の出力波長を制御する機能をさらに備え、周波数制御部８は、ＡＤ変換部４の出力振幅が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数と局発光源１の出力波長の両方を制御する。
【００４７】
すなわち、局発光源１の出力波長を変更し、同時に周波数可変発振器６の出力周波数も制御することで、例えばＣ−Ｂａｎｄ全域に対して波長変更を実施することができる。また、局発光源１からの出力が安定化する前（局発光源１が目的の波長に徐々に変化している途中）であっても、周波数可変発振器６の可変範囲内であれば制御が可能となり、局発光源１の出力波長が変更途中であっても、コヒーレント受信部３に入力される局発光を正確に制御することが可能となる。したがって、周波数可変発振器６の出力周波数に加えて、局発光源１の出力波長も変更することで、広い波長範囲をカバーすることができる。
【００４８】
また、図１０に示すように、周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力信号の振幅のピーク値を検出する代わりに、コヒーレント受信部３の出力信号の振幅のピーク値を検出し、コヒーレント受信部３の出力振幅が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数と局発光源１の出力波長の両方を制御することも可能である。図１０は、実施の形態２の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【００４９】
この場合も、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力振幅が最も大きくなるように制御した場合と同様に、周波数可変発振器６の出力周波数に加えて、局発光源１の出力波長も変更することで、広い波長範囲をカバーすることができる。
【００５０】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る光受信機について説明する。図１１は、実施の形態３に係る光受信機の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
実施の形態３に係る光受信機は、実施の形態１に係る光受信機と比較すると、コヒーレント受信部、ＡＤ変換部、およびデジタル信号処理部をそれぞれ２系列備える点で相違する。
【００５２】
現在、さらに大容量の通信方式の開発が行われているが、そのなかの１つとして、光スーパーチャネルと呼ばれる技術がある。光スーパーチャネルは、従来は１つの周波数領域に１つの波長を用いて伝送していたものを、複数の波長（サブキャリア）を用いて、同一の周波数領域で複数の信号を重ね合わせることを可能にしたものである。また、光スーパーチャネルは、周波数帯域を効率良く使用できるとともに、単一の光源あたりの伝送速度を高速化することができる技術である。
【００５３】
例えば、現在開発が行われている４００Ｇｂ／ｓの超高速光通信システムでは、２つのサブキャリアを用いて、それぞれのサブキャリアが２００Ｇｂ／ｓの伝送を行う方式が有力である。このとき、２つのサブキャリアに対して、それぞれコヒーレント受信部が必要になる。
【００５４】
図１１に示すように、光受信機は、２つのサブキャリアの信号を復調するため、コヒーレント受信部３、ＡＤ変換部４、およびデジタル信号処理部５をそれぞれ２系列備えている。なお、コヒーレント受信部３、ＡＤ変換部４およびデジタル信号処理部５は、それぞれコヒーレント受信部３ａ，３ｂ、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、およびデジタル信号処理部５ａ，５ｂの総称である。ここで、コヒーレント受信部３ａとコヒーレント受信部３ｂは、それぞれ第１コヒーレント受信部と第２コヒーレント受信部に相当する。ＡＤ変換部４ａ，４ｂとＡＤ変換部４ｃ，４ｄは、それぞれ第１ＡＤ変換部と第２ＡＤ変換部に相当する。デジタル信号処理部５ａとデジタル信号処理部５ｂは、それぞれ第１デジタル信号処理部と第２デジタル信号処理部に相当する。
【００５５】
光変調部２は、局発光源１からの連続光を変調することで局発光Ａ，Ｂを生成し、局発光Ａ，Ｂをコヒーレント受信部３ａ，３ｂにそれぞれ出力する。コヒーレント受信部３ａは、信号光Ａと局発光Ａとを混合して得られる光から光電変換によって電気信号を生成する。また、コヒーレント受信部３ｂは、信号光Ｂと局発光Ｂとを混合して得られる光から光電変換によって電気信号を生成する。
【００５６】
ＡＤ変換部４ａ，４ｂは、コヒーレント受信部３ａによって生成された電気信号をデジタル信号に変換しデジタル信号処理部５ａに出力する。また、ＡＤ変換部４ｃ，４ｄは、コヒーレント受信部３ｂによって生成された電気信号をデジタル信号に変換しデジタル信号処理部５ｂに出力する。周波数制御部８は、２系列のそれぞれのＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力信号の振幅値を検出する機能を有し、これらの振幅値の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６に制御信号を出力する。
【００５７】
また、図１２に示すように、周波数制御部８はそれぞれのコヒーレント受信部３ａ，３ｂの出力信号の振幅値のピーク値を検出してもよい。この場合、周波数制御部８は、これらの振幅値の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６に制御信号を出力する。図１２は、実施の形態３の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【００５８】
周波数可変発振器６は、光変調部２を駆動するためのＲＦ信号を生成する。出力するＲＦ信号の周波数は、周波数制御部８からの制御信号に基づき決定される。
【００５９】
増幅器７は、光変調部２に入力されるＲＦ信号を増幅するが、周波数可変発振器６の出力信号の出力レベルが、光変調部２から必要とするレベルよりも大きければ必ずしも必要ではない。ただし、信号光の入力レベルに応じて増幅器７の増幅率を変化させるように制御することで、信号光のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。コヒーレント受信部３は、信号光と局発光とを混合するが、最も受信特性が良くなるための信号光と局発光の和が一意に決まっており、それよりも大きければ光電変換時にフォトダイオードが飽和してしまい波形歪みが発生する。また、それよりも小さければ信号対雑音比が劣化する。このため、信号光レベルが低い場合には局発光レベルを高くし、信号光レベルが高い場合には局発光レベルを低くする制御が望ましい。
【００６０】
本実施の形態においては、局発光の入力レベルは、光変調部２の変調度で制御することができる。つまり、光変調部２に入力されるＲＦ信号の振幅を制御することで、局発光の入力レベルを制御することが可能となる。よって、信号光の入力レベルに合わせて増幅器７の増幅率を制御することで、常に最適な局発光の入力レベルを提供することができる。光変調部２は、局発光源１からの連続光を、周波数可変発振器６からのＲＦ信号に基づき変調し、それぞれのコヒーレント受信部３ａ，３ｂに入力される局発光Ａ，Ｂを生成する。
【００６１】
図１３は、実施の形態３に係る光受信機の制御方法を説明するための図であり、光変調部２の入力光スペクトルと出力光スペクトルを示す図である。光変調部２は局発光源１からの連続光を変調し、それぞれのコヒーレント受信部３ａ，３ｂに必要な局発光Ａ，Ｂを生成する。このとき生成される局発光Ａ，Ｂの波長は、周波数可変発振器６から出力されるＲＦ信号の周波数で決定されるため、ＲＦ信号の周波数を高速に変更すれば、波長を高速に変更することができる。このため、コヒーレント受信部３ａ，３ｂへ入力される信号光Ａ，Ｂの波長が高速に切り替わった場合においても、局発光Ａ，Ｂを高速に変更することができ、瞬時にネットワーク切り替えが可能となる。
【００６２】
光変調部２は局発光源１からの連続光をそれぞれのコヒーレント受信部３ａ，３ｂに必要な局発光Ａ，Ｂを生成する機能を有するが、実現する手段の一例として、２出力型の光ＳＳＢ変調器を用いることができる。２出力型の光ＳＳＢ変調器は、デュアルキャリア光変調器とも呼ばれ、従来のＳＳＢ変調器で放射光として捨てられていた逆方向周波数シフト成分を別の出力ポートから取り出したものであり、入力されるＲＦ信号の周波数をＦ［Ｈｚ］とした場合において、入力光に対して一方の出力ポートから−Ｆ［Ｈｚ］シフトされた光が出力され、他方の出力ポートから＋Ｆ［Ｈｚ］シフトされた光が出力される。
【００６３】
また、別の方法として、光強度変調器と光フィルタを用いて実現することもできる。実施の形態１で説明した図３に示すように、光強度変調器を周波数Ｆ[Hz]で駆動すると、光強度変調器への入力光の中心周波数（波長）から＋Ｆと−Ｆ離れた波長に両側波帯のスペクトルが発生する。このうち、一方の出力ポートから−Ｆ［Ｈｚ］シフトされた片側側波帯だけを光フィルタを用いて透過させ、他方の出力ポートから＋Ｆ［Ｈｚ］シフトされた片側側波帯だけを光フィルタを用いて透過させることで、光強度変調器に入力したＲＦ信号の周波数分だけ、シフトさせることが可能となる。
【００６４】
以上のように、実施の形態３に係る光受信機では、光変調部２は、周波数可変発振器６から増幅器７を介して入力されたＲＦ信号に基づいて、局発光源１からの連続光について当該連続光の波長をシフトさせることで変調し、コヒーレント受信部３ａ，３ｂにそれぞれ入力される２つの波長の出力光を生成する。したがって、局発光源の波長を温度または電流によって制御するよりも、局発光の波長を高速に制御することができる。また、１つの局発光源で２つのサブキャリア分の局発光を生成することができる。
【００６５】
周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力振幅の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数を制御する。信号光と局発光とを干渉（混合）させて信号を得ることから、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができるため、局発光と信号光の波長を一致させることができる。
【００６６】
周波数制御部８は、コヒーレント受信部３ａ，３ｂの出力振幅の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数を制御する場合にも、信号光と局発光とを干渉（混合）させて信号を得ることから、局発光の波長が信号光の波長と一致する点で最も大きな振幅を得ることができるため、局発光と信号光の波長を一致させることができる。
【００６７】
光変調部２は２出力型の光ＳＳＢ変調器で構成されるため、２出力型の光ＳＳＢ変調器を使用することで、１つの局発光源１から２つのサブキャリアを生成することができ、かつ、局発光源１からの連続光の波長を高速にシフトさせることができる。
【００６８】
また、光変調部２が光強度変調器と光フィルタとで構成される場合は、光強度変調器と光フィルタを使用することで、１つの局発光源１から２つのサブキャリアを生成することができ、かつ、局発光源１からの連続光の波長を高速にシフトさせることができる。
【００６９】
増幅器７は、信号光の入力レベルに応じて増幅率を変化させるため、信号光のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００７０】
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る光受信機について説明する。図１４は、実施の形態４に係る光受信機の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１から３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００７１】
実施の形態４に係る光受信機は、実施の形態３に係る光受信機と比較すると、周波数制御部８の構成が相違する。
【００７２】
実施の形態３の周波数制御部８は、それぞれのＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄまたはそれぞれのコヒーレント受信部３ａ，３ｂの出力信号のピーク値をそれぞれ検出し、これらのピーク値の和が最も大きくなるように、周波数可変発振器６を制御する機能を有していた。しかしながら、現在市販されている周波数可変発振器６で可変できる周波数は数十ＧＨｚが限界であり、また光変調部で変調できる周波数帯域も数十ＧＨｚが限界のものが多い。このため、例えばＣ−Ｂａｎｄと呼ばれる光通信システムで使用される波長帯、波長１５３０ｎｍから１５６５ｎｍを波長シフトするためには、４３８２ＧＨｚの周波数シフトが必要となり、Ｃ−Ｂａｎｄ全てをカバーすることは難しい。
【００７３】
実施の形態３の周波数制御部８は、周波数可変発振器６の出力周波数だけを制御していたが、実施の形態４の周波数制御部８は、それぞれのＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力信号の振幅のピーク値を検出し、これらのピーク値の和が最も大きくなるように、局発光源１の出力波長と周波数可変発振器６の出力周波数の両方を制御する。このため、周波数可変発振器６ではカバーできない範囲の波長変更に対しては、局発光源１の出力波長を変更し、同時に周波数可変発振器６の出力周波数も制御することで、例えばＣ−Ｂａｎｄ全域に対して波長変更を実施することができる。
【００７４】
局発光源１の波長変更は、一般的には温度または電流で制御するため、波長変更には時間がかかる。これは、温度または電流が安定化するまでに時間がかかるためである。一方、本実施の形態に係る光受信機は、局発光源１の出力波長と周波数可変発振器６の出力周波数を同時に制御する。このため、局発光源１の出力が安定化する前（局発光源１が目的の波長に徐々に変化している途中）であっても、周波数可変発振器６の可変範囲内であれば制御が可能となり、局発光源１の出力波長が可変途中であっても、コヒーレント受信部３ａ，３ｂに入力される局発光を正確に制御することが可能となる。
【００７５】
以上のように、実施の形態４に係る光受信機では、周波数制御部８は、局発光源１の出力波長を制御する機能をさらに備え、周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力振幅の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数と局発光源１の出力波長の両方を制御する。したがって、実施の形態２の場合と同様に、周波数可変発振器６の出力周波数に加えて、局発光源１の出力波長も変更することで、広い波長範囲をカバーすることができる。
【００７６】
また、図１５に示すように、周波数制御部８は、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力信号の振幅のピーク値を検出する代わりに、コヒーレント受信部３ａ，３ｂの出力信号の振幅のピーク値を検出し、コヒーレント受信部３ａ，３ｂの出力振幅の和が最も大きくなるように周波数可変発振器６の出力周波数と局発光源１の出力波長の両方を制御することも可能である。図１５は、実施の形態４の変形例に係る光受信機の構成を示すブロック図である。
【００７７】
この場合も、ＡＤ変換部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力振幅が最も大きくなるように制御した場合と同様に、周波数可変発振器６の出力周波数に加えて、局発光源１の出力波長も変更することで、広い波長範囲をカバーすることができる。
【００７８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  局発光源、２  光変調部、３，３ａ，３ｂ  コヒーレント受信部、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  ＡＤ変換部、５，５ａ，５ｂ  デジタル信号処理部、６  周波数可変発振器、７  増幅器、８  周波数制御部。
【図１】
2015213228.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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