(57)【要約】【課題】位相ダイバーシティや振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する安価な光コヒーレント検波器及び光受信機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、光３ｄＢカプラ、バランスＰＤ（あるいはＰＤとＤＣブロック）、位相が周期的に変化する参照光を発生させるローカル光発生器により、位相ダイバーシティおよび振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する光コヒーレント検波器を構成する。光３ｄＢカプラの入力ポートの一方に信号光を、他方には無変調連続光ではなく、例えば交互に位相が任意の定数φ０とφ０＋π／２となるように変化する参照光を入力して用いる。【選択図】図１４
2015154155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が周期的に変化する参照光を発生するローカル光発生部と、
信号光と前記参照光とを混合する光混合部と、
前記光混合部が出力する混合光の光強度を検出して電気信号を出力する光検波部と、
を備える光コヒーレント検波器。
【請求項２】
前記光検波部は、バランス型フォトダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の光コヒーレント検波器。
【請求項３】
前記参照光の位相は、任意の値φ０とφ０＋π／２を時系列で交互にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界間の中心であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コヒーレント検波器。
【請求項４】
前記参照光は、任意位相φ０とφ０＋π／２が交互に現れ、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界間の中心であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コヒーレント検波器。
【請求項５】
前記参照光の位相は、φ０＋２ｋπ／ｕ（φ０は任意位相、ｕは３以上の整数、ｋは０以上ｕ−１以下の整数）の値を１シンボル時間内に全てとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界から１シンボル時間をｗ／ｕ倍した時間（ｗは１からｕ−１までの整数）が経過した各時刻であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コヒーレント検波器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光コヒーレント検波器と、
前記光コヒーレント検波器が出力する前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号とするアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器が出力する前記デジタル信号から前記信号光と前記参照光との同相成分及び直交成分を分離する同相／直交成分振り分け器と、
を有する光受信機。
【請求項７】
前記同相／直交成分振り分け器は、
前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルを同じ時間で前半と後半の２ブロックに分け、任意のシンボルの後半と該シンボルの次のシンボルの前半を１セットとし、そのセットを交互に前記同相成分と前記直交成分とする規則を持つことを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光受信機。
【請求項８】
前記同相／直交成分振り分け器は、
前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルを同じ時間で前半と後半の２ブロックに分け、シンボル毎に前半を同相成分、後半を直交成分とする規則を持つことを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の光受信機。
【請求項９】
前記同相／直交成分振り分け器は、
前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルをｕ等分したブロックに分け、ブロックごとに分けられた情報から前記同相成分と前記直交成分を算出し、分離する機能を持つことを特徴とする請求項５を引用する請求項６に記載の光受信機。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれかに記載の光コヒーレント検波器と、
前記信号光を偏波ごとに分離して前記光コヒーレント検波器に入力する第１偏波ビームスプリッタと、
を有する光受信機であって、
前記光コヒーレント検波器は、
前記光混合部を２つ、及び前記光検波部を２つ備え、さらに第２偏波ビームスプリッタを１つ備えており、
前記第２偏波ビームスプリッタで前記ローカル光発生部からの参照光を偏波ごとに２つに分離し、前記第１偏波ビームスプリッタで分離された前記信号光及び前記第２偏波ビームスプリッタで分岐された前記参照光を各々の前記光混合部に入力することを特徴とする光受信機。
【請求項１１】
請求項１から５のいずれかに記載の光コヒーレント検波器を有する光受信機であって、
前記光コヒーレント検波器は、
前記光混合部をＭ（Ｍは２以上の自然数）台、及び前記光検波部をＭ台備え、さらにパワースプリッタを１つ備えており、
前記パワースプリッタで前記参照光をＭ分岐し、Ｍ個の前記信号光及び前記パワースプリッタで分岐されたＭ個の前記参照光を各々の前記光混合部に入力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、位相ダイバーシティおよび振幅変調成分と位相変調成分の取得を可能とする光コヒーレント検波器及びこれを有する光受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある変調振幅ａ（ｔ）およびある位相θ（ｔ）で変調されている光信号の電界Ｅｓ（ｔ）は、簡単のため初期位相、位相ノイズを無視し、偏波を考慮しないとすると、数式数式（１）で表される。
【数１】
2015154155.tif 000003
ここで、Ｐｓは無変調連続光の強度、ωｓは角周波数である。
【０００３】
一方で光信号を受信して電気信号に変換するための最も簡易な構成として、図１に示す直接検波器がある。フォトダイオード１１（ＰＤ；Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）ひとつで構成され、数式（１）の光信号Ｅｓ（ｔ）を入力したときの出力Ｉｐｄ（ｔ）は、信号成分に着目するためにショットノイズと熱雑音を無視すると、数式（２）で表される。
【数２】
2015154155.tif 000004
ここで、ＲはＰＤの感度、＊は複素共役である。
数式（２）より、振幅変調成分はａ２（ｔ）として取得できるが、位相変調成分θ（ｔ）は失われ、取得不可能である。
【０００４】
受信器側にレーザを用いて受信器の感度を向上するための構成として、図２に示すコヒーレント検波器がある。光３ｄＢカプラ１３、レーザ１４、バランスＰＤ１２により構成される。レーザ１４はローカル光Ｅｌｏ（ｔ）の発生器として用い、通常数式（３）で表される無変調連続光のまま光３ｄＢカプラ１３に入力する。
【数３】
2015154155.tif 000005
ここで、Ｐｌｏは無変調連続光の強度、ωｌｏは角周波数であり、位相ノイズを無視している。Ｅｌｏ（ｔ）の位相は任意の固定値φ０を示しているとする。
【０００５】
光３ｄＢカプラ１３の２つの入力ポートのうち、一方に数式（１）の信号光を、他方に数式（３）のローカル光を入力したときのバランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄ（ｔ）は、数式（４）で表される。
【数４】
2015154155.tif 000006
【０００６】
このとき、数式（４ａ）となるよう、アナログ回路やデジタル信号処理による補償をかけることで、数式（４ｂ）という信号が得られることとなる。
【数４ａ】
2015154155.tif 000007
【数４ｂ】
2015154155.tif 000008
【０００７】
このとき、ＰＬＬ等を用いて、θ（ｔ）＝θ０と固定し、かつローカル光の位相もθ（ｔ）−φ０＝０もしくはθ（ｔ）−φ０＝±πとならないよう固定させることができれば、Ｉｂｐｄ（ｔ）より振幅変調成分ａ（ｔ）が取得できる。位相変調成分θ（ｔ）に関しては、図３に示すように、ａ（ｔ）が固定されたとしてもＩＱ平面上でθ１とθ２が候補となってしまい、位相差がπよりも小さい２つの信号を識別できない。また、θ（ｔ）−φ０が固定されなければ得られる信号の振幅が揺らいでしまい、振幅変調成分ａ（ｔ）のみを取得したい場合にも位相ダイバーシティが実現できない。ただし図４に示すように、位相差がπである２つのシンボルからなるＢＰＳＫで変調された信号に関しては、θ（ｔ）−φ０＝０またはθ（ｔ）−φ０＝±πとならないよう調整されていれば、識別することができる。
【０００８】
この受信器に、図５で示されるＱＰＳＫ変調フォーマットにより、ある０／１の信号列をＢ  ｓｙｍｂｏｌ／ｓで変調した信号を入力したときのｋ〜ｋ＋３シンボル目までの動作の一例を図６に示す。ただし簡単のため、理想的に数式（４ａ）とし、φ０＝０、ａ＝１およびＲ√（ＰｓＰｌｏ）＝Ａと置いている。
【０００９】
図６からわかるように、位相変調成分θ（ｔ）がπ／４と３π／４、および５π／４と７π／４を示しているとき、出力Ｉｂｐｄ（ｔ）はそれぞれ同じ値となってしまい、Ｉｂｐｄ（ｔ）が得られてもθ（ｔ）が一意に特定できないことがわかる。ただし、π／４と５π／４など位相変調成分θ（ｔ）の位相差がπである場合には、Ｉｂｐｄ（ｔ）の符号により識別できるため、例えばこの２つのシンボルを用いたＢＰＳＫ信号に対しては、位相変調情報θ（ｔ）が取得できる。
【００１０】
図２に示すコヒーレント受信器は、図７に示すような、バランスＰＤ１２をＰＤ１１とＤＣブロック１５など、信号のＤＣ成分を除去するものに置き換えた構成とすることもできる。このとき、ＰＤの出力Ｉｐｄは数式（５）となる。
【数５】
2015154155.tif 000009
【００１１】
数式（５）においてＰｓ＜＜Ｐｌｏであるとし、さらにＤＣブロック１５を通した出力Ｉｄｃは数式（６）となる。
【数６】
2015154155.tif 000010
よって、図２の構成の受信器を通したときの出力数式（４）の振幅を半分にした信号が得られる。
【００１２】
位相ダイバーシティや位相差がπよりも小さい２つ以上のレベルを含む位相成分の取得を実現する光受信器として、９０度光ハイブリッド１６、レーザ１４、バランスＰＤ１２を用いる図８の構成が広く知られている。図８の９０度光ハイブリッド１６は図９に示すように、４つの光３ｄＢカプラ１３と９０度位相がシフトするように調整された光フェーズシフタからなる。９０度光ハイブリッド１６の４つの入力ポートのうち、ひとつには信号光を入力し、ひとつにはローカル光を入力する。ローカル光としては、無変調連続光を用いる。数式（１）の信号光と数式（３）のローカル光を入力するとき、９０度光ハイブリッド１６の４つの出力を２つのバランスＰＤ１２に通して得られる２つの出力は、それぞれ数式（７）、数式（８）で得られるように、信号光とローカル光の同相成分と直交成分である。
【数７】
2015154155.tif 000011
【数８】
2015154155.tif 000012
【００１３】
これらは、数式（４ａ）となるよう、アナログ回路やデジタル信号処理による補償をかけることで、数式（９）、数式（１０）となる。
【数９】
2015154155.tif 000013
【数１０】
2015154155.tif 000014
図１０に示すように、Ｉｂｐｄ１とＩｂｐｄ２が得られることにより、ＩＱ平面上でローカル光を基準として、信号光のベクトルを一意に求めることができる。それにより、振幅変調成分も位相変調成分も得られるとともに、位相ダイバーシティも実現できる。
【００１４】
この受信器に、図５で示されるＱＰＳＫ変調フォーマットにより、ある０／１の信号列をＢ  ｓｙｍｂｏｌ／ｓで変調した信号を入力したときのｋ〜ｋ＋３シンボル目までの動作の一例を図１１に示す。図６と同様に、理想的に数式（４ａ）とし、φ０＝０、ａ＝１およびＲ√（ＰｓＰｌｏ）＝Ａと置いている。図１１からわかるように、異なる位相成分θ（ｔ）に対しては異なるＩｂｐｓ１とＩｂｐｓ２の組み合わせが得られるため、θ（ｔ）を識別できる。
【００１５】
また、図１２に示すように、ＱＰＳＫをさらに振幅方向にも２レベルで変調した信号を入力した場合のｋ〜ｋ＋７シンボル目までの動作例を図１３に示す。ａ（ｔ）のレベルは１，１／２とした。図１３からわかるように、振幅方向への変調を加えても、それぞれ異なるＩｂｐｓ１とＩｂｐｓ２の組み合わせが得られるため、ａ（ｔ）とθ（ｔ）を識別できる。
【００１６】
図８に示すように、得られるＩｂｐｓ１とＩｂｐｓ２をアナログデジタルコンバータ（以降ＡＤＣ）により離散化してデジタル信号処理部に入力し、信号処理を施すことで、数式（４ａ）とならない状態から、上記のようにＩＱ平面上でローカル光を基準として信号光のベクトルを一意に求めることや、伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復号処理等を行うことができる。そのためには、ローカル光と信号光の同相成分Ｉｃｏｓと直交成分Ｉｓｉｎを分離して得ることが必要となるが、図８の構成においてはＩｂｐｓ１がそのままＩｃｏｓであり、Ｉｂｐｓ２がそのままＩｓｉｎであるので、それぞれを離散化した信号をそのままデジタル信号処理部に入力することで、ローカル光と信号光の同相成分Ｉｃｏｓと直交成分Ｉｓｉｎの分離ができている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，  Ｍａｔｔｈｉａｓ  Ｓｅｉｍｅｔｚ著，  ２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
位相ダイバーシティや位相変調成分の取得を目的として図８の光コヒーレント検波器を用いると、信号光の振幅変調成分のみを受信する直接検波器（図１）や、ローカル光に対して信号光の直交成分のみを受信するコヒーレント検波器（図２）と比較し、複雑な光部品や、多数の部品が必要となる。このため、図８の光コヒーレント検波器を用いると光受信機が高価格となるという課題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、位相ダイバーシティや振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する安価な光コヒーレント検波器及び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】
【００２０】
本発明は、光３ｄＢカプラ、バランスＰＤ（あるいはＰＤとＤＣブロック）、位相が周期的に変化する参照光を発生させるローカル光発生器により、位相ダイバーシティおよび振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する光コヒーレント検波器を構成する。光３ｄＢカプラの入力ポートの一方に信号光を、他方には無変調連続光ではなく、例えば交互に位相が任意の定数φ０とφ０＋π／２となるように変化する参照光を入力して用いる。なお、本明細書では、参照光をローカル光と記載することがある。
【００２１】
具体的には、本発明に係る光コヒーレント検波器は、
位相が周期的に変化する参照光を発生するローカル光発生部と、
信号光と前記参照光とを混合する光混合部と、
前記光混合部が出力する混合光の光強度を検出して電気信号を出力する光検波部と、
を備える。
【００２２】
本光コヒーレント検波器は、位相変調された参照光を出力するローカル光発生部、光３ｄＢカプラ等の光混合部、及びバランスＰＤ等の光検波部から成り、所定時間（信号光のシンボルレートの逆数の時間）内に信号光と参照光との同相成分及び直交成分、あるいはそれらを算出できる信号を得ることができる。従って、本発明は、位相ダイバーシティや振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する安価な光コヒーレント検波器を提供することができる。
【００２３】
本発明に係る光コヒーレント検波器の前記光検波部は、バランス型フォトダイオードであることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る光受信機は、
前記光コヒーレント検波器と、
前記光コヒーレント検波器が出力する前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号とするアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器が出力する前記デジタル信号から前記信号光と前記参照光との同相成分及び直交成分を分離する同相／直交成分振り分け器と、
を有する。
【００２５】
本光受信機は、前記光コヒーレント検波器を有しており、これが出力する信号を同相／直交成分振り分け器で同相成分及び直交成分に分離する。この結果、本光受信機は、ＩＱ平面上で参照光を基準とする信号光のベクトルを一意に求めることができ、さらにそれらの情報を用いて伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復号処理等を行うことができる。従って、本発明は、位相ダイバーシティや振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する安価な光受信機を提供することができる。
【００２６】
本発明に係る光コヒーレント検波器で前記参照光の位相は、任意の値φ０とφ０＋π／２を時系列で交互にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界間の中心である。
【００２７】
この場合、前記同相／直交成分振り分け器は、前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルを前半と後半の２ブロックに同じサンプル数で分け、任意のシンボルの後半と該シンボルの次のシンボルの前半を１セットとし、そのセットを交互に前記同相成分と前記直交成分とする規則を持つ。
【００２８】
本発明に係る光コヒーレント検波器で前記参照光は、任意位相φ０とφ０＋π／２が交互に現れ、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界間の中心である。
【００２９】
この場合、前記同相／直交成分振り分け器は、前記デジタル信号の各シンボルに対し、前記アナログデジタル変換器のサンプリングと同じサンプリング数で１シンボルを前半と後半の２ブロックに分け、シンボル毎に前半を同相成分、後半を直交成分とする規則を持つ。
【００３０】
本発明に係る光コヒーレント検波器で前記参照光の位相は、φ０＋２ｋπ／ｕ（φ０は任意位相、ｕは３以上の整数、ｋは０以上ｕ−１以下の整数）の値を時系列で順にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界から１シンボル時間をｗ／ｕ倍した時間（ｗは１からｕ−１までの整数）が経過した各時刻である。
【００３１】
この場合、前記同相／直交成分振り分け器は、
前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルをｕ等分したブロックに分け、ブロックごとに分けられた情報から前記同相成分と前記直交成分を算出し、分離する機能を持つ。
【００３２】
本発明に係る他の光受信機は、前記光コヒーレント検波器と、前記信号光を偏波ごとに分離して前記光コヒーレント検波器に入力する第１偏波ビームスプリッタと、を有する光受信機であって、
前記光コヒーレント検波器は、
前記光混合部を２つ、及び前記光検波部を２つ備え、さらに第２偏波ビームスプリッタを１つ備えており、
前記第２偏波ビームスプリッタで前記ローカル光発生部からの参照光を偏波ごとに分離し、前記第１偏波ビームスプリッタで分離された前記信号光及び前記第２偏波ビームスプリッタで分岐された前記参照光を各々の前記光混合部に入力することを特徴とする。
本光受信機は、偏波ダイバーシティあるいは偏波多重信号の偏波分離を可能とする。
【００３３】
本発明に係る他の光受信機は、前記光コヒーレント検波器を有する光受信機であって、
前記光コヒーレント検波器は、
前記光混合部をＭ（Ｍは２以上の自然数）台、及び前記光検波部をＭ台備え、さらにパワースプリッタを１つ備えており、
前記パワースプリッタで前記参照光をＭ分岐し、Ｍ個の前記信号光及び前記パワースプリッタで分岐されたＭ個の前記参照光を各々の前記光混合部に入力する。
本光受信機は、複数の光経路の信号光を受信することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、位相ダイバーシティや振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する安価な光コヒーレント検波器及び光受信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】直接検波器を説明する図である。
【図２】光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図３】参照光に対する信号光のベクトルを説明するＩＱ平面図である。
【図４】ＢＰＳＫ変調の光信号のコンスタレーションである。
【図５】ＱＰＳＫ変調の光信号のコンスタレーションである。
【図６】光コヒーレント検波器でＱＰＳＫ変調の光信号を検波したときの動作を説明する図である。
【図７】光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図８】９０度光ハイブリッドを利用した光受信機を説明する図である。
【図９】９０度光ハイブリッドの構成を説明する図である。
【図１０】参照光に対する信号光のベクトルを説明するＩＱ平面図である。
【図１１】光コヒーレント検波器でＱＰＳＫ変調の光信号を検波したときの動作を説明する図である。
【図１２】ＱＰＳＫ変調の光信号のコンスタレーションである。
【図１３】光コヒーレント検波器でＱＰＳＫ変調の光信号を検波したときの動作を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光受信機を説明する図である。
【図１７】本発明に係る光コヒーレント検波器でＱＰＳＫ変調の光信号を検波したときの動作を説明する図である。
【図１８】参照光に対する信号光のベクトルを説明するＩＱ平面図である。
【図１９】本発明に係る光受信機の同相／直交成分振り分け器の動作を説明する図である。
【図２０】本発明に係る光受信機を説明する図である。
【図２１】参照光に対する信号光のベクトルを説明するＩＱ平面図である。
【図２２】本発明に係る光受信機の同相／直交成分振り分け器の動作を説明する図である。
【図２３】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図２４】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図２５】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図２６】本発明に係る光受信機を説明する図である。
【図２７】本発明に係る光受信機を説明する図である。
【図２８】本発明に係る光コヒーレント検波器を説明する図である。
【図２９】本発明に係る光受信機を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３７】
（実施形態１）
図１４は、本実施形態の光コヒーレント検波器１０１の構成を説明する図である。光コヒーレント検波器１０１は、位相が周期的に変化する参照光を発生するローカル光発生部と、信号光と前記参照光とを混合する光混合部と、前記光混合部が出力する混合光の光強度を検出して電気信号を出力する光検波部と、を備える。
【００３８】
本実施形態では、光ファイバを用いて信号光と参照光を入力する例を説明するため、光混合部を光３ｄＢカプラ１３とする。空間光学系の場合、混合部はハーフミラーである。また、本実施形態では、ローカル光発生部をローカル光発生器２４、光検波部をバランスＰＤ１２で説明する。
【００３９】
図１６は、本実施形態の光受信機３０１を説明する図である。
光受信機３０１は、光コヒーレント検波器１０１と、
光コヒーレント検波器１０１が出力する前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号とするアナログデジタル変換器１８と、
アナログデジタル変換器１８が出力する前記デジタル信号から前記信号光と前記参照光との同相成分及び直交成分を分離する同相／直交成分振り分け器２５と、
を有する。
【００４０】
図１６では、ローカル光発生器２４がレーザ３１、位相変調器３２、電気信号発生器３３及び同期制御部３４で構成される。光コヒーレント検波器１０１のバランスＰＤ１２の出力がＡＤＣ１８によりＡＤ変換され、デジタル信号処理部内の同相／直交成分振り分け器２５に送られる。
【００４１】
数式（１）で表される、ある変調振幅ａ（ｔ）、ある変調位相θ（ｔ）、およびシンボルレートＢ  ｓｙｍｂｏｌ／ｓで変調されている信号Ｅｓ（ｔ）を光３ｄＢカプラ１３の一方のポートに入力する。光３ｄＢカプラ１３の他方の入力ポートには位相変調器３２の出力であるローカル光Ｅｌｏ（ｔ）が入力されるが、この位相変調器３２にはレーザ３１からの無変調連続光と、電気信号発生器３３からの電気信号が入力されている。この電気信号は、１／Ｂの時間ごとにＶ０とＶｏ＋Ｖπ／２の値を交互にとる。ただし、Ｖ０は初期電圧、Ｖπは位相変調器３２により入力光の位相φ（ｔ）をπだけ変化させるための電圧とする。よって、位相変調器３２の出力であるローカル光Ｅｌｏ（ｔ）は、１／Ｂの時間ごとに任意の位相φ０とφ０＋π／２の値を交互にとる。また、電気信号発生器３３は、同期制御部３４により、Ｅｌｏ（ｔ）の位相がφ０からφ０＋π／２に、あるいはφ０＋π／２からφ０に変わるタイミングが、ちょうどＥｓ（ｔ）のシンボルの境界の中間時点となるよう、同期されている。
【００４２】
すなわち、参照光の位相は、任意の値φ０とφ０＋π／２を時系列で交互にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界間の中心にある。
【００４３】
よって、信号光の信号がｎシンボル目のａ（ｔ）およびθ（ｔ）にある時間を（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂであるとすると、初期位相、位相ノイズ、偏波を無視し、理想的な矩形波とした場合の位相変調器３２の出力およびローカル光Ｅｌｏ（ｔ）は、数式（１１）で表すことができる。
【数１１】
2015154155.tif 000015
【００４４】
このとき、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄは、数式（４ａ）とすると、数式（１２）で表される。
【数１２】
2015154155.tif 000016
よって、信号光の信号がｎシンボル目のａ（ｔ）およびθ（ｔ）にある時間（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂ内に、信号光と位相がφ０であるローカル光との同相成分と直交成分が、半分の時間１／（２Ｂ）ずつ得られることとなる。
【００４５】
図１７は、光受信機３０１に、図４で示されるＱＰＳＫ変調フォーマットの、ある０／１の信号列をＢ  ｓｙｍｂｏｌ／ｓで変調した信号を入力したときのｋ〜ｋ＋３シンボル目までの動作の一例である。φ０＝０、ａ＝１とし、Ｒ√（ＰｓＰｌｏ）＝Ａと置いている。
【００４６】
図１７からわかるように、ある変調振幅ａ（ｔ）とある変調位相θ（ｔ）の信号光に対して、（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂ内に位相φ０＝０のローカル光との同相成分と直交成分が１／（２Ｂ）の時間ずつ得られる。その同相成分をＩｃｏｓ、直交成分をＩｓｉｎとすると、図１８に示すように、その組み合わせから位相φ０のローカル光を基準とした信号光のＩＱ平面上でのベクトルを一意に求めることができる。それにより、ある時間（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂの間の変調振幅ａ（ｔ）と変調位相θ（ｔ）が得られるとともに、位相ダイバーシティも実現できる。
【００４７】
図１６に示すように、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄ（ｔ）をＡＤＣ１８により離散化し、デジタル信号処理部により信号処理を施すことで、数式（４ａ）でない場合の周波数オフセットの補償や伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復調処理などを行うことができる。そのためには信号処理部内でＩｃｏｓとＩｓｉｎが分離して得られることが必要となるが、光受信機３０１は、ＡＤＣ１８の出力の時点でＩｃｏｓとＩｓｉｎが分離されていた図８の構成とは異なり、ＡＤＣ１８の出力の時点ではＩｃｏｓとＩｓｉｎが時系列で混在している。
【００４８】
そのため、光受信機３０１は、同相／直交成分振り分け部２５でそれらの信号を分離する。光受信機３０１にＥｓを入力し、得られたバランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄに対し、ＡＤＣ１８で、Ｓ  ｓａｍｐｌｅ／ｓでサンプリングを行うとき、ＡＤＣ１８の出力から得られるサンプルをＩ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）と表すこととする。なお、当該サンプルは、図面及び数式内では数式（１２ａ）と表示されている。
【数１２ａ】
2015154155.tif 000017
ここで、Ｉ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）は、ｎシンボル目の中のｍ０番目、つまりｔ＝（ｎ−１）／Ｂ＋（ｍ０−１）／Ｓの時点のサンプルを表し、ｍ０＝１、２、・・・、Ｓ／Ｂである。
【００４９】
同相／直交成分振り分け器２５は、前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルを前半と後半の２ブロックに同じサンプル数で分け、任意のシンボルの後半と該シンボルの次のシンボルの前半を１セットとし、そのセットを交互に前記同相成分と前記直交成分とする規則を持つ。
【００５０】
同相／直交成分振り分け部２５は、Ｉ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）を、ｔ＝（ｎ−１）／Ｂの時点でのφ（ｔ）の値φ（（ｎ−１）／Ｂ）とｍ０によって、離散化された信号光と位相φ０のローカル光の同相成分Ｉ’ｃｏｓ（ｎ，ｍｄ）と、直交成分Ｉ’ｓｉｎ（ｎ，ｍｄ）に振り分ける（数式（１３））。なお、当該同相成分及び直交成分は、図面と数式内でそれぞれ数式（１２ｂ）及び数式（１２ｃ）と表示されている。
【数１２ｂ】
2015154155.tif 000018
【数１２ｃ】
2015154155.tif 000019
（１２ｃ）
ここで、Ｉ’ｃｏｓ（ｎ，ｍｄ）及びＩ’ｓｉｎ（ｎ，ｍｄ）は、ｎシンボル目の中のｍｄ番目のサンプルを表し、ｍｄ＝１、２、・・・、Ｓ／Ｂである。
【数１３】
2015154155.tif 000020
【００５１】
図１９は、同相／直交成分振り分け部２５が、ｋ〜ｋ＋１シンボル目までのＩ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）を数式（１３）に従って振り分けるときの動作を説明する図である。ただし、φ（（ｋ−１）／Ｂ）＝φ０とした。同相／直交成分振り分け部２５は、ｋ〜ｋ＋１シンボル目までの２シンボルのＩ’ｂｐｄを、それぞれ半分のサンプルずつにわけ、それぞれのブロックに［１］［２］［３］［４］と番号をふり、これらをＩ’ｓｉｎには［１］［４］という順番で、Ｉ’ｃｏｓには［２］［３］という順番で振り分ける。
【００５２】
同相／直交成分振り分け部２５は、Ｉ’ｂｐｄのこの前後のサンプルもブロック分けをして［１］［２］［３］［４］［１］［２］［３］［４］・・・と番号をふっていくと、この前後もＩ’ｓｉｎには［１］［４］［１］［４］・・・と、Ｉ’ｃｏｓには［２］［３］［２］［３］・・・と振り分けていく。よってこの同相／直交成分振り分け部は、Ｉ’ｂｐｄを［４］［１］と［２］［３］という１シンボルの長さのブロックごとにＩ’ｓｉｎとＩ’ｃｏｓに交互に振り分けられるインタリーバにより、同相／直交成分振り分け部２５を構成することが可能である。
【００５３】
以上のような動作により、同相／直交成分振り分け部２５でＩ’ｓｉｎとＩ’ｃｏｓが分離された後は、数式（４ａ）でない場合の周波数オフセットの補償や伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復調処理などを、図８の構成の光受信機のデジタル信号処理部１７と同様に行うことができる。
【００５４】
（実施形態２）
図２０は、本実施形態の光受信機３０２を説明する図である。光受信機３０２は、図１６の光受信機３０１と概ね同じ構成であるが、異なる点は、電気信号発生器３３から位相変調器３２へ入力する電気信号および位相変調器３２から光３ｄＢカプラ１３に入力するローカル光の電圧および位相が、Ｖ０とＶ０＋Ｖπ／２の値を、およびφ０とφ０＋π／２の値を交互にとる時間が、１／Ｂではなく１／（２Ｂ）となっている点である。
【００５５】
電気信号発生器３３は、同期制御部３４により、Ｅｌｏ（ｔ）の位相がφ０からφ０＋π／２に、あるいはφ０＋π／２からφ０に変わるタイミングが、ちょうどＥｓ（ｔ）のシンボルの境界とその中間時点となるよう、同期されている。
【００５６】
すなわち、参照光の位相は、任意の値φ０とφ０＋π／２を時系列で交互にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界間の中心にある。
【００５７】
よって、信号光の信号がｎシンボル目のａ（ｔ）およびθ（ｔ）にある時間を（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂであるとすると、位相ノイズ、偏波を無視し、理想的な矩形波とした場合の位相変調器３２の出力およびローカル光Ｅｌｏ（ｔ）は、数式（１４）で表すことができる。
【数１４】
2015154155.tif 000021
【００５８】
このとき、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄは、数式（４ａ）とすると、数式（１５）で表される。
【数１５】
2015154155.tif 000022
よって、信号光の信号がｎシンボル目のａ（ｔ）およびθ（ｔ）にある時間（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂ内に、信号光と位相がφ０であるローカル光との同相成分と直交成分が、半分の時間１／（２Ｂ）ずつ交互に得られることとなる。
【００５９】
図２１は、光受信機３０２に、図４で示されるＱＰＳＫ変調フォーマットの、ある０／１の信号列をＢ  ｓｙｍｂｏｌ／ｓで変調した信号を入力したときのｋ〜ｋ＋３シンボル目までの動作の一例である。φ０＝０、ａ＝１とし、Ｒ√（ＰｓＰｌｏ）＝Ａと置いている。
【００６０】
図２１からわかるように、ある変調振幅ａ（ｔ）とある変調位相θ（ｔ）の信号光に対して、（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂ内に位相φ０のローカル光との同相成分Ｉｃｏｓと直交成分Ｉｓｉｎが１／（２Ｂ）の時間ずつ交互に得られる。光受信機３０２も同様に、図１８に示すように、その組み合わせから位相φ０のローカル光を基準とした信号光のＩＱ平面上でのベクトルを一意に求めることができる。それにより、ある時間（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂの間の変調振幅ａ（ｔ）と変調位相θ（ｔ）が得られるとともに、位相ダイバーシティも実現できる。
【００６１】
図２０の構成においても、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄ（ｔ）をＡＤＣ１８により離散化し、デジタル信号処理部により信号処理を施すことで、数式（４ａ）でない場合の周波数オフセットの補償や伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復調処理などを行うことができる。そのためには信号処理部内でＩｃｏｓとＩｓｉｎが分離して得られることが必要となるが、図１６と同様に、光受信機３０２は、ＡＤＣ１８の出力の時点ではＩｃｏｓとＩｓｉｎが時系列で混在している。
【００６２】
このため、光受信機３０２は、同相／直交成分振り分け部２５でそれらの信号を分離する。光受信機３０２にＥｓを入力し、得られたバランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄに対し、ＡＤＣ１８で、Ｓ  ｓａｍｐｌｅ／ｓでサンプリングを行うとする。
【００６３】
同相／直交成分振り分け器２５は、前記デジタル信号の各シンボルに対し、１シンボルを前半と後半に同じサンプル数で２ブロックに分け、シンボル毎に前半を同相成分、後半を直交成分とする規則を持つ。
【００６４】
同相／直交成分振り分け部２５は、ＡＤＣ１８出力から得られるサンプルＩ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）をｍ０の値により数式（１６）のように振り分ける。
【数１６】
2015154155.tif 000023
数式（１３）と比較すると容易な場合分けによりサンプルを振り分けられる。
【００６５】
図２２は、同相／直交成分振り分け部２５が、ｋ〜ｋ＋１シンボル目までのＩ’ｂｐｄ（ｎ，ｍ０）を数式（１６）に従って振り分けるときの動作を説明する図である。同相／直交成分振り分け部２５は、ｋ〜ｋ＋１シンボル目までの２シンボルのＩ’ｂｐｄを、それぞれ半分のサンプルずつにわけ、それぞれのブロックに［１］［２］［１］［２］と番号をふり、それぞれ［１］をＩ’ｓｉｎに、［２］をＩ’ｃｏｓに振り分ける。
【００６６】
同相／直交成分振り分け部２５は、Ｉ’ｂｐｄのこの前後のサンプルもブロック分けをして［１］［２］［１］［２］［１］［２］［１］［２］・・・と番号をふっていくと、この前後もＩ’ｓｉｎには［１］［１］［１］［１］・・・と、Ｉ’ｃｏｓには［２］［２］［２］［２］・・・と振り分けていく。よって、Ｉ’ｂｐｄを［１］と［２］という１シンボルの半分の長さのブロックごとにＩ’ｓｉｎとＩ’ｃｏｓに交互に振り分けられるインタリーバにより、同相／直交成分振り分け部２５を構成することが可能である。
【００６７】
以上のような動作により、同相／直交成分振り分け部２５でＩ’ｓｉｎとＩ’ｃｏｓが分離された後は、数式（４ａ）でない場合の周波数オフセットの補償や伝送による信号劣化の補償、多値／高次変調の復調処理などを、図８の構成の受信器のデジタル信号処理部１７と同様に行うことができる。
【００６８】
（実施形態３）
図１５は、本実施形態の光コヒーレント検波器１０２の構成を説明する図である。光コヒーレント検波器１０２は、図１４の光コヒーレント検波器１０１のバランスＰＤ１２をＰＤ１１とＤＣブロック１５に置き換えしたものである。つまり、光コヒーレント検波器１０２の光検波部は、ＰＤ１１とＤＣブロック１５で構成される。
【００６９】
図１６の光受信機３０１と図２０の光受信機３０２は、図１４の光コヒーレント検波器１０１の構成を元に具体化したものであるが、図１５の光コヒーレント検波器１０２であっても、得られる信号の振幅が半分になることを除いて同等の効果が得られる。
【００７０】
（実施形態４）
図１６の光受信機３０１と図２０の光受信機３０２は、ローカル光発生器２４をレーザ３１、位相変調器３２、及び電気信号発生器３３で具体化しているが、図２３に示すように、直接位相変調レーザと電気信号発生器により具体化しても良い。例えば、直接位相変調レーザとして下記参考文献に記載される位相変調特性の分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザを用いた場合、電気信号発生器はＩ２−Ｉ１＝６ｍＡの矩形波を直接位相変調レーザに入力するとよい。
＜参考文献＞
Ｉｖａｎ  Ｎ．  Ｃａｎｏ，  ｅｔ  ａｌ．，“Ｓｉｍｐｌｅ  ＯＮＵ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｄｉｒｅｃｔ−ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＤＦＢ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｕｄＷＤＭ−ＰＯＮ”，  ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ａｔ  ３９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  （ＥＣＯＣ  ２０１３），  ２０１３．
【００７１】
（実施形態５）
図１６の光受信機３０１と図２０の光受信機３０２は、ローカル光発生器２４をレーザ３１、位相変調器３２、及び電気信号発生器３３で具体化しているが、図２４に示すように、レーザ、光３ｄＢカプラ、光フェーズシフタ、光スイッチにより具体化しても良い。
【００７２】
（実施形態６）
図１６の光受信機３０１と図２０の光受信機３０２は、ローカル光発生器２４をレーザ３１、位相変調器３２、及び電気信号発生器３３で具体化しているが、図２５に示すように、２つのレーザ、光フェーズシフタ、光スイッチにより具体化しても良い。
【００７３】
（実施形態７）
図２６は、本実施形態の光受信機３０２を説明する図である。
光受信機３０２は、光コヒーレント検波器１０３と、
前記信号光を偏波ごとに分離して光コヒーレント検波器１０３に入力する第１偏波ビームスプリッタ２１−１と、
を有する光受信機であって、
光コヒーレント検波器１０３は、
光混合部（光３ｄＢカプラ１３）を２つ、及び光検波部（バランスＰＤ１２）を２つ備え、さらに第２偏波ビームスプリッタ２１−２を１つ備えており、
第２偏波ビームスプリッタ２１−２でローカル光発生部２４からの参照光を偏波ごとに分離し、第１偏波ビームスプリッタ２１−１で分離された前記信号光及び第２偏波ビームスプリッタ２１−２で分岐された前記参照光を各々の前記光混合部に入力することを特徴とする。
【００７４】
ここで、光コヒーレント検波器１０３は、バランスＰＤ１２、光３ｄＢカプラ１３、ローカル光発生器２４、及び第２偏波ビームスプリッタ２１−２で構成される。光コヒーレント検波器１０３と第１偏波ビームスプリッタ２１−１と組み合わせることで、偏波ダイバーシティあるいは偏波多重信号の偏波分離を可能とする光受信機に拡張することができる。
【００７５】
（実施形態８）
図２７は、本実施形態の光受信機３０３を説明する図である。
光受信機３０３は、光コヒーレント検波器１０４を有する光受信機であって、
光コヒーレント検波器１０４は、
光混合部（光３ｄＢカプラ１３）をＭ（Ｍは２以上の自然数）台、及び光検波部（バランスＰＤ１２）をＭ台備え、さらにパワースプリッタ２２を１つ備えており、
パワースプリッタ２２で前記参照光をＭ分岐し、Ｍ個の前記信号光及び前記パワースプリッタで分岐されたＭ個の前記参照光を各々の前記光混合部に入力する。
【００７６】
ここで、光コヒーレント検波器１０４は、バランスＰＤ１２、光３ｄＢカプラ１３、ローカル光発生器２４、及び光パワースプリッタ２２で構成される。各光３ｄＢカプラ１３に異なる信号光を入力し、ローカル光発生器２４の出力を光パワースプリッタ２２により複数に分け、それらを各光３ｄＢカプラ１３の他方の入力ポートに入力する。光受信機３０３は、複数の光コヒーレント検波器でローカル光を共有する。
【００７７】
（実施形態９）
図１４の光コヒーレント検波器１０１と図１５の光コヒーレント検波器１０２は、１シンボルあたりの時間を２等分し、ローカル光が信号光の全シンボルに対してφ０とφ０＋π／２の位相をとるものとした。本実施形態の光コヒーレント検波器１０５は、２よりも大きいｕで１シンボルをｕ等分し、ローカル光が信号光の全シンボルに対して、等分された時間ごとにローカル光の位相を任意の位相φ０およびφ０＋２ｋπ／ｕの値（ｋ＝１、２、・・・、ｎ−１）の値をとるように変化させる。
【００７８】
光コヒーレント検波器１０５の参照光の位相は、φ０＋２ｋπ／ｕ（φ０は任意位相、ｕは３以上の整数、ｋは０以上ｕ−１以下の整数）の値を時系列で順にとり、且つ位相変化のタイミングが前記信号光のシンボル境界及びシンボル境界から１シンボル時間をｗ／ｕ倍した時間（ｗは１からｕ−１までの整数）が経過した各時刻である。
【００７９】
ｕ＝３の場合の例を図２８に示す。ローカル光発生器２４は、１シンボルあたりの時間１／Ｂを３等分したうち１／（３Ｂ）の時間は任意の位相φ０、他の１／（３Ｂ）の時間はφ０＋２π／３、他の１／（３Ｂ）の時間はφ０＋４π／３の位相となるように変化する参照光を発生する。
【００８０】
この場合、信号光の信号がｎシンボル目のａ（ｔ）およびθ（ｔ）にある時間を（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂであるとすると、位相ノイズ、偏波を無視し、理想的な矩形波とした場合のローカル光Ｅｌｏ（ｔ）は、数式（１７）で表すことができる。
【数１７】
2015154155.tif 000024
【００８１】
このとき、数式（４ａ）としたときのバランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄは、数式（１８）で表される。
【数１８】
2015154155.tif 000025
【００８２】
光コヒーレント検波器１０５を有する光受信機では、同相／直交成分振り分け器が次のように振り分け動作を行う。
【００８３】
数式（１８）における、
（ｎ−１）／Ｂ≦ｔ＜（３ｎ−２）／３Ｂの時間のＩｂｐｄをＩｆｂｐｄ、
（３ｎ−２）／３Ｂ≦ｔ＜（３ｎ−１）／３Ｂの時間のＩｂｐｄをＩｍｂｐｄ、
（３ｎ−１）／３Ｂ≦ｔ＜ｎ／Ｂの時間のＩｂｐｄをＩｌｂｐｄ、
とすると、
【数１９】
2015154155.tif 000026
となる。
【００８４】
数式（１８）および数式（１９）より、
Ｉｆｂｐｄから信号光と位相φ０のローカル光との直交成分Ｉｓｉｎ、
−（Ｉｍｂｐｄ−Ｉｌｂｐｄ）／√３から信号光と位相φ０のローカル光との同相成分Ｉｃｏｓ、
を振幅をそろえて得られる。このため、実施形態１、２と同様にデジタル信号処理により、これらの信号を分離することができる。
【００８５】
（実施形態１０）
図１６と図２０においては、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄ（ｔ）をＡＤＣ１８により離散化し、その出力に対してデジタル信号処理部内の同相／直交成分振り分け器２５によりＩｃｏｓとＩｓｉｎを分離する構成としているが、図２９に示すように、バランスＰＤ１２の出力Ｉｂｐｄ（ｔ）をインタリーバ機能をもつアナログ回路に入力し、ＩｃｏｓとＩｓｉｎを分離する構成とすることもできる。
【００８６】
［付記］  以下は、本実施形態の光コヒーレント検波器及び光受信機を説明したものである。
＜課題＞
これまで提案されている位相ダイバーシティや位相変調成分の取得を実現する光コヒーレント受信器は、複雑な光回路や多くの部品が必要となるものであり、高価格である。
＜解決手段＞
光３ｄＢカプラ、バランスＰＤ（あるいはＰＤとＤＣブロック）、位相が周期的に変化するローカル光を発生させるローカル光発生器により、位相ダイバーシティおよび振幅変調成分と位相変調成分の取得を実現する光コヒーレント受信器を構成する。光３ｄＢカプラの入力ポートの一方に信号光を、もう一方には無変調連続光ではなく、例えば交互に位相が任意の定数φ０とφ０＋π／２となるように変化するローカル光などを入力して用いる。
【００８７】
（１）：
光３ｄＢカプラ（空間光学系の場合、ハーフミラー）と光検波器からなり、光３ｄＢカプラの２つの入力の一方には信号光を、もう一方には位相が周期的に変化するレーザ光をローカル光として入力し、光３ｄＢカプラの出力の一方を光検波器に入力する、光コヒーレント検波器。
（２）：
光３ｄＢカプラ（空間光学系の場合、ハーフミラー）とバランス型光検波器からなり、光３ｄＢカプラの２つの入力の一方には信号光を、もう一方には位相が周期的に変化するレーザ光をローカル光として入力し、光３ｄＢカプラの２つの出力をそれぞれバランスＰＤの２つの入力ポートに入力する、光コヒーレント検波器。
（３）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光の位相は、信号光のシンボルレートに対して、１シンボルの半分の時間は任意の位相φ、もう半分の時間は位相φ＋π／２の値というように、それらの値を交互にとるように変化する。
（４）：
上記（３）のローカル光の位相は、位相の変化のタイミングが信号光のシンボルの境界およびその境界同士の中間時点となるよう、同期されている。
（５）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光の位相は、信号光のシンボルレートに対して、１シンボル分の時間は任意の位相φ、次の１シンボル分の時間は位相φ＋π／２、というように、それらの値を交互にとるように変調されている。
（６）：
上記（５）のローカル光の位相は、位相の変化のタイミングが信号光のシンボルの境界同士の中間時点となるよう、タイミング同期されている。
（７）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器とＡＤＣ、デジタル信号処理部からなり、バランスＰＤあるいはＰＤの出力をＡＤＣによりサンプリングしてデジタル信号処理部に入力し、デジタル信号処理部は、ＡＤＣの出力に時系列で混在している信号光と位相φのローカル光の同相成分と直交成分を分離する、同相／直交成分振り分け部を備える光コヒーレント受信器。
（８）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器とインタリーバ機能をもつアナログ回路部からなり、バランスＰＤあるいはＰＤの出力をインタリーバ機能をもつアナログ回路部に入力し、アナログ回路部はそのインタリーバ機能により、バランスＰＤあるいはＰＤの出力に時系列で混在している信号光と位相φのローカル光の同相成分と直交成分を分離する、同相／直交成分振り分け部を備える光コヒーレント受信器。
（９）：
上記（７）または（８）の同相／直交成分振り分け部は、入力される信号に対し、１シンボルを同じ時間で前半と後半の２ブロックに分け、前半を同相成分、後半を直交成分として分離する、という規則に従い振り分ける。
（１０）：
上記（７）または（８）の同相／直交成分振り分け部は、入力される信号に対し、１シンボルを同じ時間で前半と後半の２ブロックに分け、あるシンボルの後半と次のシンボルの前半を１セットとし、そのセットを交互に同相成分、直交成分として分離する、という規則に従い振り分ける。
（１１）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光は、レーザと外部位相変調器を用いて発生する。
（１２）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光は、半導体レーザを直接位相変調して発生する。
（１３）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光は、レーザ、光３ｄＢカプラ、光フェーズシフタ、光スイッチを用いて発生する。
（１４）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光は、２つのレーザ、光フェーズシフタ、光スイッチを用いて発生する。
（１５）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器２セットと偏波ビームスプリッタを用い、偏波ダイバーシティあるいは偏波多重信号の偏波分離処理を可能とする光コヒーレント受信器を構成する。
（１６）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器が２セット以上あり、各光コヒーレント検波器の光３ｄＢカプラには信号光として異なる信号を入力し、１つのローカル光は光パワースプリッタにより分配され、各光３ｄＢカプラのもう一方の入力ポートに入力される。
（１７）：
上記（１）または（２）の光コヒーレント検波器におけるローカル光の位相は、信号光の１シンボル当たりの時間を２より大きい整数ｎでｎ等分し、各時間に任意の位相φおよびφ＋２ｋπ／ｎの値（ｋ＝１、２、・・・、ｎ−１）の値をとるように変化する。
（１８）：
上記（１７）のローカル光の位相は、位相の変化のタイミングが信号光のシンボルの境界と、各境界のタイミングからシンボルレートあたりの時間にｋ／ｎの値（ｋ＝１、２、・・・、ｎ−１）をかけた時間だけ経過した時点となるよう、同期されている。
（１９）：
上記（７）または（８）の同相／直交成分振り分け部は、入力されるサンプリングされたシンボルに対し、１シンボルを時系列でｎ等分したブロックに分け、それらにデジタル信号処理を施して信号光と位相φのローカル光の同相成分と直交成分を算出し、分離する。
【符号の説明】
【００８８】
１１：ＰＤ
１２：バランスＰＤ
１３：光３ｄＢカプラ
１４：レーザ
１５：ＤＣブロック
１６：９０度光ハイブリッド
１７：デジタル信号処理
１８：ＡＤＣ
２１−１、２１−２：偏波ビームスプリッタ
２２：光パワースプリッタ
２４：ローカル光発生器
２５：同相／直交成分振り分け部
３１：レーザ
３２：位相変調器
３３：電気信号発生器
３４：同期制御部
１０１〜１０５：光コヒーレント検波器
３０１〜３０３：光受信機
【図１】
2015154155.tif 000027
【図２】
2015154155.tif 000028
【図３】
2015154155.tif 000029
【図４】
2015154155.tif 000030
【図５】
2015154155.tif 000031
【図６】
2015154155.tif 000032
【図７】
2015154155.tif 000033
【図８】
2015154155.tif 000034
【図９】
2015154155.tif 000035
【図１０】
2015154155.tif 000036
【図１１】
2015154155.tif 000037
【図１２】
2015154155.tif 000038
【図１３】
2015154155.tif 000039
【図１４】
2015154155.tif 000040
【図１５】
2015154155.tif 000041
【図１６】
2015154155.tif 000042
【図１７】
2015154155.tif 000043
【図１８】
2015154155.tif 000044
【図１９】
2015154155.tif 000045
【図２０】
2015154155.tif 000046
【図２１】
2015154155.tif 000047
【図２２】
2015154155.tif 000048
【図２３】
2015154155.tif 000049
【図２４】
2015154155.tif 000050
【図２５】
2015154155.tif 000051
【図２６】
2015154155.tif 000052
【図２７】
2015154155.tif 000053
【図２８】
2015154155.tif 000054
【図２９】
2015154155.tif 000055