(57)【要約】位相偏移変調によって変調された第１の周波数の光信号に対して用いられる復調器を設定する方法は、第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を復調器内を通過させることと、復調器からのプローブ光の出力強度を観測することと、第１の周波数に対して復調器が適応するように、観測された出力強度に基づいて復調器を制御することと、を有する。
2011517152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相偏移変調によって変調された第１の周波数の光信号に対して用いられる復調器を設定する方法であって、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を前記復調器内を通過させることと、
前記復調器からの前記プローブ光の出力強度を観測することと、
前記第１の周波数に前記復調器が適応するように、前記観測された出力強度に基づいて前記復調器を制御することと、
を有する方法。
【請求項２】
前記光信号を前記復調器を通過させつつ、前記プローブ光を前記復調器に導入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記復調器内で、前記光信号と前記プローブ光が同方向に進行する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記復調器内で、前記光信号と前記プローブ光とが逆方向に進行する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器、または、前記差動四相位相偏移復調器よりも高次の差動直交位相偏移復調器である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
放射信号光を発生することと、
前記放射信号光の一部分をタップすることと、
前記放射信号光の前記タップされた部分の周波数をシフトして前記プローブ光を発生することと、
をさらに有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記放射信号光の周波数は前記第１の周波数と等しい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
位相偏移変調によって変調された光信号に対して用いられる復調器を設定する方法であって、
前記光信号が前記復調器内を伝搬する方向とは逆の方向で、前記光信号の周波数と同じ周波数を有するプローブ光を前記復調器内を通過させることと、
前記復調器からの前記プローブ光の出力強度を観測することと、
前記光信号の周波数に前記変調器が適応するように、前記観測された出力強度に基づいて前記復調器を制御することと、
を有する方法。
【請求項９】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器、または、前記差動四相位相偏移復調器よりも高次の差動直交位相偏移復調器である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し第１の周波数の光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムであって、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記光信号は、前記第１の信号ポートに印加され、前記復調器内部を前記第１の信号ポートから前記第２の信号ポートまで伝搬する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光信号は、前記第２の信号ポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器、または、前記差動四相位相偏移復調器よりも高次の差動直交位相偏移復調器である、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器であり、前記システムは、前記復調器の同相腕用の前記第１の信号ポートと前記復調器の直交腕用の前記第１の信号ポートとに交互に前記プローブ光を供給するスイッチをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記生成する手段は、信号を外部に送信するために用いられる放射信号光を生成する光源である、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記放射信号光の周波数をシフトさせて前記プローブ光を生成する手段をさらに有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記放射信号光の周波数は前記第１の周波数に等しい、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有して光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムであって、
前記光信号と同じ周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、システム。
【請求項１９】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器であり、前記システムは、前記復調器の同相腕用の前記第１の信号ポートと前記復調器の直交腕用の前記第１の信号ポートとに交互に前記プローブ光を供給するスイッチをさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、第１の周波数の光信号を復調する光復調器と、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備える光受信器モジュール。
【請求項２１】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、光信号を復調する光復調器と、
前記光信号の周波数と等しい周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、光受信器モジュール。
【請求項２２】
放射信号光を生成する光源と、
前記放射信号光を変調し、変調された信号光を外部に送信する光変調器と、
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、前記外部から受信した第１の周波数の光信号を復調する光復調器と、
前記放射信号光から、前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備える光トランスポンダ。
【請求項２３】
放射信号光を生成する光源と、
前記放射信号光を変調し、変調された信号光を外部に送信する光変調器と、
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、前記外部から受信した光信号を復調する光復調器と、
前記放射信号光から、前記光信号と同じ周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、光トランスポンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、光通信技術に関し、特に、二相（バイナリ）ＤＰＳＫ、差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ；differential quadrature phase shift keying）などのような差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ；differential phase shift keying）技術によって変調された受信信号の復調に関する。
【背景技術】
【０００２】
光サブモジュール(optical sub-module)は、光通信システム内に設けられ、伝送媒体からの光信号を受信することに用いられる。このような光サブモジュールは、一般に、受信器部と制御部とを備える。
【０００３】
光サブモジュールの受信器部は、光信号を受信し、情報が印加されている光信号の光搬送波を光学的に復調する。受信器部は、復調器と、復調された光信号を電気信号に変換する受信器とを備えている。制御部は、光サブモジュールの動作に必要な電子回路を含んでいる。制御部は、遠隔からの監視または遠隔からの作動を可能にするマイクロプロセッサ、及び／または、光サブユニットの動作パラメータを格納する不揮発性メモリユニットを備えることができるが、これらは必須のものではない。受信器部から供給される電気信号における歪みを補償する電気分散補償部が、受信器部の出力側に設けられていてもよい。電気分散補償部は、分散補償装置として、光サブモジュールの外部に設けられていてもよい。
【０００４】
ある場合には、光サブモジュールは、その光サブモジュールが伝送媒体に対して光信号を送信できる機能を備えるように、放射部を備えていてもよいが、それは必須なものではない。放射部は、光サブモジュールに送られてきた情報に応じて変調された光信号を放射し、光サブモジュールは、伝送媒体に対して送信されるべき光搬送波上にその情報を刻み込む。放射部は、光波源と変調器とを含んでいる。
【０００５】
放射部を有する光サブモジュールであって、対向する光サブモジュールに対して信号光を送信し当該対向する光サブモジュールから信号光を受信する光サブモジュールのことをトラスポンダと呼ぶことができる。対向する光サブモジュールからの信号光を受信する機能のみを有する光サブモジュールのことを受信器モジュールと呼ぶことができる。
【０００６】
光通信では、情報を搬送する光の波長は、ある波長範囲の中で指定される。波長分割多重（ＷＤＭ；wavelength division multiplexing）の場合、光ファイバのような同一の伝送媒体上で、いくつかの光搬送波が情報を搬送する。したがって、複数の波長の仕様はより制限的である。すなわち、ＩＴＵ（国際電気通信連合；International Telecommuication Union）は、ＩＴＵ規格Ｇ６９４シリーズの文献の中で、いくつかのＷＤＭ構成に対し、利用可能な複数の波長を規定している。したがって、統合された光源を有する光サブモジュールの場合、指定された複数の波長が放射部と受信器部とに対して同じであるとして、放射される信号の波長と受信される信号の波長とが名目上同一となる可能性がある。
【０００７】
光遠隔通信システム及び光通信ネットワークの分野において、ＤＰＳＫ変調方式は、変調及び復調の原理として、広く用いられている。ＤＰＳＫ変調の一形態として、二相ＤＰＳＫがある。この形態では、相互にπラジアン（すなわち１８０°）隔てられた２つの位相上に情報が符号化される。一般的に用いられるＤＰＳＫの他の形態は、最も近い他の位相とは相互にπ／２ラジアン（すなわち９０°）隔てられている４つの異なる位相上に、２進法で２ビットの情報が符号化されるＤＱＰＳＫである。
【０００８】
ＤＰＳＫ復調及びＤＱＰＳＫ復調は、１ビット遅延干渉計（あるいは１シンボル遅延干渉計）によって光学的に実行することができる。したがって、光サブモジュールの受信器部は、一般に、１ビット遅延干渉計を備えている。１ビット遅延干渉計では、受信光信号（受信された光信号）が２つの経路（分枝）に分割され、２つの経路のうちの一方は１ビットディレイ（１ビット遅延素子）を備えており、１つの経路を伝搬してきた信号は、その後、重ね合わされ相互に干渉させられる。この場合、干渉計での遅延の精度は、復調品質に対して直接的な影響を与え、したがって、復調された信号のビット誤り率（ＢＥＲ；bit error rate）にも直接的な影響を与える。その結果、干渉計の遅延値を精度よく設定して精密に制御することは、復調された信号のＢＥＲを向上させる。干渉計の遅延値を適応的に設定するために、遅延値を調節する調整(tuning)部を有する制御可能な遅延干渉計が提案されている。
【０００９】
光通信でのより高いビット転送速度での用途のために、遅延値は小さくなっており、遅延設定における許容誤差が厳しいものとなってきている。さらに、周囲温度のような外部パラメータにおける変化や、干渉計の調整部における経年などの内部的な劣化は、遅延の精度に対して、すなわち信号のＢＥＲに対して、影響を有する。
【００１０】
いくつかの用途では、ＢＥＲ性能の観点では、固定された遅延設定でも十分である。しかしながら、高いビット転送速度や耐用期間にわたる動作のためには、受信信号のＢＥＲの劣化は、固定された遅延設定では解決することができない問題となる。
【００１１】
光サブモジュール内の光遅延干渉計を用いる復調器を設定し制御する方法は、特開２００５−０８０３０４（特許文献１）に開示されており、この文献は、米国特許公開２００５／００４７７８０号明細書（特許文献２）に対応する。特許文献１または特許文献２に記載された方法では、ＢＥＲなどの、復調された信号の品質評価基準に関する情報が、光遅延干渉計にフィードバックされ、光遅延干渉計での相対的な遅延が調節される。しかしながら、ＤＱＰＳＫあるいはそれより高次の位相偏移符号化では、復調器内には２以上の調整部が存在することがありうる。各調整部ごとの独立したフィードバックループを有することは、干渉計の各腕ごとに、すなわちＤＱＰＳＫの場合であれば同相(in-phase)腕及び直交位相(quadrature phase)腕の各腕ごとに、ＢＥＲを監視することを必要とするが、これは常に可能というわけではない。さらに、ＢＥＲの監視は、電気分散補償部や補償装置などの、光サブモジュールにおける他の部分のフィードバックのために用いられることがある。そのような場合、復調器と補償装置の両方が、受信信号のＢＥＲに対して影響を有し、そのため、フィードバックの実装が難しいものとなりかねない。
【００１２】
一般に光通信システムは、１ビット遅延干渉計の他に、多数の部分や装置を備えている。これらの部分及び装置の各々はＢＥＲにおける劣化の原因となり得るので、ＢＥＲの監視結果に基づいて干渉計内の遅延量を独立に調節し設定してＢＥＲを回復することは難しい。受信信号のＢＥＲ監視のフィードバック結果を用いて遅延量を調節した場合、システム全体としては、ＢＥＲが最小値状態ではなく、ＢＥＲの極小値状態に陥る可能性がある。
【００１３】
ＤＰＳＫ−ＤＤ（ＤＰＳＫ−直接検波(direct-detection)）が用いられる光伝送システムの光受信器が国際公開ＷＯ２００５／０８８８７６（特許文献３）に開示されている。特許文献３の受信器では、マッハ−ツェンダ(Mach-Zehnder)干渉計が、受信光信号を復調するために用いられ、干渉計の出力の１つからの光信号が、バランスド光検出器によって検波される。
【００１４】
マッハ−ツェンダ干渉計の動作を安定される方法の例が、国際公開ＷＯ２００５／０６７１８９（特許文献４）に開示されている。特許文献４のシステムでは、信号光と同じ波長を有する制御(control)光が送信側で生成されて受信側に送られ、信号光を復調する干渉計に供給される。次に、制御光は、干渉計の出力から抽出され、その後、電気制御信号に変換され、干渉計の一方の分枝経路に対して設定される移相量が、この制御信号に基づいて制御され、干渉計の動作を最適化する。制御光及び信号光は、時分割形態で、受信側に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−０８０３０４
【特許文献２】米国特許公開２００５／００４７７８０号明細書
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／０８８８７６
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００５／０６７１８９
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Y. Han et al., "Simplified receiver implementation for optical differential 8-level phase-shift keying," Electronics Letters, Vol. 14, No. 21, PP. 1372-1373 (October 2004)
【非特許文献２】R. Sambaraju et al., "16-level differential phase shift keying (D16PSK) in direct detection optical communication systems," Optics Express, Vol. 14, No. 22, pp. 10239-10244 (October 2006)
【非特許文献３】Shibuya et al., "10-GHz-order optical frequency shifter using Bragg-diffraction-type electrooptic traveling phase grating," IEEE Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2004, vol. 2, pp. 2 (May 2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、光サブモジュール上の復調器に対する、簡素な設定及び制御の方法並びに装置への必要性がある。さらに、こららの方法及びシステムは、受信信号におけるＢＥＲの監視結果に依存しない、ということに対し、利点が存在する。
【００１８】
本発明の目的は、光サブモジュール上の復調器に対する、受信信号におけるＢＥＲ監視の結果を用いることのない設定方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の別の目的は、光サブモジュール上の復調器に対する、受信信号におけるＢＥＲ監視の結果を用いることのない設定及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の例示実施態様によれば、位相偏移変調によって変調された第１の周波数の光信号に対して用いられる復調器を設定する方法は、第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を復調器内を通過させることと、復調器からのプローブ光の出力強度を観測することと、第１の周波数に復調器が適応するように、観測された出力強度に基づいて復調器を制御することと、を有する。
【００２１】
本発明の第２の例示実施態様によれば、位相偏移変調によって変調された光信号に対して用いられる復調器を設定する方法は、光信号が復調器内を伝搬する方向とは逆の方向で、光信号の周波数と同じ周波数を有するプローブ光を復調器内を通過させることと、復調器からのプローブ光の出力強度を観測することと、光信号の周波数に変調器が適応するように、観測された出力強度に基づいて復調器を制御することと、を有する。
【００２２】
本発明の第３の例示実施態様によれば、第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し第１の周波数の光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムは、第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、第１の信号ポートにプローブ光を印加する手段と、第２の信号ポートからプローブ光を抽出する手段と、抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、復調器の伝送特性が第１の周波数に適応するように、観測された強度に基づいて、復調器の伝送特性を制御する手段と、を備える。
【００２３】
本発明の第４の例示実施態様によれば、第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有して光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムは、光信号と同じ周波数を有するプローブ光を生成する手段と、第１の信号ポートにプローブ光を印加する手段と、第２の信号ポートからプローブ光を抽出する手段と、抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、復調器の伝送特性が光信号の周波数に適応するように、観測された強度に基づいて、復調器の伝送特性を制御する手段と、を備え、光信号は、第２のポートに印加され、復調器内部を第２の信号ポートから第１の信号ポートまで伝搬する。
【００２４】
本発明の第５の例示実施態様によれば、光受信器モジュールは、復調器と上述した復調器制御システムとを有する。
【００２５】
本発明の第６の例示実施態様によれば、光トランスポンダは、放射信号光を生成する光源と、放射信号光を変調し、変調された信号光を外部に送信する光変調器と、上述した復調器変調システムとを有し、光復調器は、外部から受信した光信号を復調し、生成する手段は、放射信号光からプローブ光を生成する。
【００２６】
本発明の例示実施態様において、受信信号光（受信された信号光）のＢＥＲ監視の結果を使用することなく、復調器を設定し調節することができる。また、受信信号光とプローブ光とが同時に復調器に導入されるので、受信信号光を復調器が復調している、復調器の通常動作の最中に、復調器を調節することができる。
【００２７】
本発明の他の原理的特徴及び利点は、以下の図面、詳細な説明、及び添付の特許請求の範囲を参照することによって、当業者にとって明らかなものとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】例示的なＤＰＳＫ復調器を示す概略図である。
【図２】図１に示されるＤＰＳＫ復調器の分光透過特性のグラフ表現である。
【図３】例示的なＤＱＰＳＫ復調器を示す概略図である。
【図４】図３に示されるＤＱＰＳＫ復調器の分光透過特性のグラフ表現である。
【図５】本発明の第１の例示実施形態に基づく光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の種々の例示実施形態において使用可能な、光周波数を分離するための周波数分離器の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の例示実施形態に基づく光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図８】第２の例示実施形態の変形例の光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の例示実施形態に基づく光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の例示実施形態の例示的な光サブモジュールでの復調器及びファイバブラッグ格子（ＦＢＧ；fiber Bragg grating）の分光透過特性のグラフ表現である。
【図１１】本発明の第４の例示実施形態に基づく光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図１２】第４の例示実施形態の変形例の光サブモジュールの構成を示すブロック図である。
【図１３】トランスポンダの例示的な構成を示すブロック図である。
【図１４】トランスポンダの別の例示的な構成を示すブロック図である。
【図１５】トランスポンダのさらに別の例示的な構成を示すブロック図である。
【図１６】トランスポンダのまたさらに別の例示的な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】
【００２９】
本発明の一例示実施形態では、光通信システムにおいて光サブモジュール内の差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）用の復調器が設定され制御される。外部光源、あるいは復調器と同じ光サブモジュール内に組み込まれた光源からの光波は、復調器の設定を監視し、復調器を制御し設定するためのフィードバックループを監視するために、タップ(tap)される（一部が取り出される）。タップされた光の波長は、光周波数シフタによってシフトされ、タップされた光は、次に、復調器を制御し設定するためのプローブ光として用いられる。あるいは、受信信号光からシフトした周波数を有するプローブ光を生成する独立した光源を配置し、受信信号光の経路にプローブ光が結合（カップリング）される。受信信号光とプローブ光との間の波長の差については、後で説明する。プローブ光用に別の光源を設けることを必要とせず、周波数差を容易に調節することができる点で、光周波数シフタを使用することには利点がある。
【００３０】
プローブ光、すなわちタップされた光は復調器内を通過し、復調器の設定が、復調器の伝送特性のために、復調器通過後のプローブ光の光パワーに影響を与える。次に、プローブ光は、受信信号光から分離され、その強度が光電検出器(photoelectric detector)によって電気信号に変換される。フィードバックループは、その電気信号を、復調器の理想的な設定に対応したプローブ光と比較し、その理想的な設定に向けて復調器を調整する。
【００３１】
一例示実施形態において、変調方式は二相ＤＰＳＫであり、プローブ光と受信信号光とは、復調器内を同一方向に伝搬する。受信信号光へのプローブ光の結合は、結合器（カプラ）によって行われ、プローブ光と信号光との分離は、光学フィルタによって、あるいは分散素子を用いた空間分離によって実行される。
【００３２】
別の例示実施形態において、変調方式は二相ＤＰＳＫであり、プローブ光と受信信号光とは、復調器内を相互に逆方向に伝搬する。受信信号光へのプローブ光の結合は、光結合器によって行われ、プローブ光と信号光との分離は、光サーキュレータによって、あるいは光学フィルタによって、あるいは分散素子を用いた空間分離によって実行される。
【００３３】
さらに別の例示実施形態において、変調方式は差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）またはそれより高次のＤＰＳＫであり、プローブ光と受信信号光とは、復調器内を同一方向に伝搬する。受信信号光へのプローブ光の結合は、結合器（カプラ）によって行われ、プローブ光と信号光との分離は、各腕すなわち同相（Ｉ；in-phase）腕と直交（Ｑ；quadrature）位相腕の各々において、光学フィルタによって、あるいは分散素子を用いた空間分離によって実行される。したがって、１つずつ各腕に対応して２つの独立した監視光信号があり、光電検出器及びフィードバックループは、各監視光信号ごとに実装される。
【００３４】
ここで高次のＤＰＳＫとは、Ｎは４を超える整数であるとして、差動８値位相偏移変調（Ｄ８ＰＳＫ）や差動１６値位相偏移変調（Ｄ１６ＰＳＫ）などのＮ元ＤＰＳＫあるいはＮ値ＤＰＳＫを意味する。光Ｄ８ＰＳＫ復調器の一例が、Y. Han et al., "Simplified receiver implementation for optical differential 8-level phase-shift keying," Electronics Letters, Vol. 14, No. 21, PP. 1372-1373 (October 2004)（非特許文献１）に開示されており、Ｄ１６ＰＳＫの一例がR. Sambaraju et al., "16-level differential phase shift keying (D16PSK) in direct detection optical communication systems," Optics Express, Vol. 14, No. 22, pp. 10239-10244 (October 2006)（非特許文献２）に開示されている。
【００３５】
さらに別の例示実施形態において、変調方式はＤＱＰＳＫまたはそれより高次のＤＰＳＫであり、プローブ光と受信信号光とは、復調器内を相互に逆方向に伝搬する。プローブ光と受信信号光との結合は、同時には１つの腕であるように復調器の各腕（すなわちＩ及びＱ腕）上で交互に結合が行われるように、スイッチ素子と各腕上の結合器とによって実行される。プローブ光と信号光との分離は、光サーキュレータによって、あるいは光学フィルタによって、あるいは分散素子を用いた空間分離によって実行される。したがって、単一の分離した監視光信号のみが存在し、１個の光電検出器とフィードバックループとが実装される。両方の腕上でのフィードバックは、復調器の各腕上でのプローブ光の交替に対応して、同時には１つの腕となるように、交互に行われる。フィードバック用に用いられる基準電気信号は、フィードバックが可能になっている腕に関し、交互に与えられる。
【００３６】
さらに別の例示実施形態として、連続光波源は、同調可能であって動作中に波長調整されてもよい。光周波数シフタは、受信信号光が有する可能性があるいかなる光周波数からもシフト後の周波数が十分に分離可能であるように、光波がタップされたのちにその光波の光周波数をシフトさせる。一例として、受信信号と光源とに対して使用可能な複数の周波数が、ＩＴＵによって規定されたグリッド（格子）などの正規(regular)グリッドに配置されているとして、光周波数のシフト量は、光源から放射されるいかなるの波長に対しても一定のものとすることができる。この側面において、分離手段が光学フィルタあるいは分散素子であって、シフトされた光周波数を有するタップされた光を分離するように調整されているならば、その分離手段は同調可能なものである。同調（調整）可能な光波源の波長に依存して、結果として生じる各フィードバックループに対し、電気信号基準値が与えられる。
【００３７】
本発明のいくつかの例示実施形態に基づいて、プローブ光の波長、あるいはプローブ光が結合される復調器腕に依存して、フィードバックループへの電気信号基準値が異なる値を持ちやすくなる場合には、基準値は処理ユニットによって与えられる。処理ユニットとして１つが既に実装されているのであれば、基準値を与える処理ユニットは光サブユニットに既に実装されていてもよい。あるいは処理ユニットは異なるユニットであってもよい。一態様として、処理ユニットは、プローブ光の波長、光波源のパワー、復調器の光分光伝送特性、光サブユニットの物理素子の分光透過特性、及び、特定の波長とその特性の波長に対する電気信号基準値の特定の値とからなる較正データの基準対から、基準値を計算する。他の態様として、光学素子の精密さに関連して、処理ユニットは、プローブ光の波長と光波源の放射パワーとに依存して、記憶された値から、基準値を与える。記憶された値のリストは、光サブモジュールの校正時に組み込まれる。
【００３８】
本発明のさらに別の例示実施形態において、フィードバック用の基準値は、復調器の分光伝送特性における選択されたピーク値に対して正規化されてもよい。その態様において、光サブモジュールの起動時に選択されたピークの周辺で復調器を調整することにより、復調器の分光伝送特性をスキャンすることは、ピークにおける電圧値を記録し、これによりフィードバックが動作する時の基準値を計算することを可能にする。
【００３９】
復調器の設定における変化またはドリフトの際には、例示実施形態はその変化またはドリフトを検出する。さらに、この例示実施形態は、復調器が調整されてその変化またはドリフトによる効果を相殺できるようにする。発生したであろうＢＥＲにおける劣化は、この例示実施形態により抑制される。
【００４０】
この例示実施形態に基づく復調器の設定の調整とこの設定に対するフィードバックは、受信信号光を復調する処理を復調器が行っているときにも可能であり、このフィードバックはプロセスには影響を与えない。
【００４１】
受信信号がＢＥＲ監視機能を含んでいない場合、あるいは、この機能が復調器の全ての腕に対しては実装されていない場合でも、本発明の例示実施態様は、復調器の各腕の設定を監視し、各腕を独立に調整することを可能にする。
【００４２】
本例示実施形態に基づく復調器の設定の調整とこの設定に対するフィードバックは、光サブモジュールからは独立したいかなる原因に基づく任意のＢＥＲスプリアス変動にも関わらず、安定している。
【００４３】
本例示実施形態に基づく復調器の設定の調整とこの設定に対するフィードバックは、送信された信号のＢＥＲに影響を及ぼす他の因子には依存しない。したがって、本発明を実装したとしても、ＢＥＲ監視を使用する例えば電気分散補償装置のような能動的な（アクティブ）補償装置へのフィードバックの実装は自明なもののままである。
【００４４】
上記の例示実施形態によれば、復調器は、受信信号光の波長とは無関係に、精度よく調整され制御される。受信信号光とプローブ光とが同じ波長を有する場合においても、同時に進行している復調プロセスを妨害することなく、復調器は調整され制御される。
【００４５】
本発明は、受信信号光の波長となりやすいいかなる波長においても、ノイズを発生させたり、妨害信号を発生させたりしない。
【００４６】
本発明の特定の例示実施形態を説明する前に、ＤＰＳＫ復調器及びＤＱＰＳＫ復調器について説明する。
【００４７】
図１は、１ビット遅延干渉計に基づいた例示ＤＰＳＫ復調器を概略的に表現するものである。このような装置は広く用いられている。ＤＰＳＫ復調器１００は、導波路型マッハ−ツェンダ干渉計として構成されており、干渉計の一方の光路１０３に挿入された調整部１０１と、干渉計の他方の光路１０４に挿入された１ビット遅延部１０２とを有している。光路１０３，１０４の各々は、導波路として構成されている。受信信号光１１０は、ビームスプリッタ１２０により、２つの光路１０３，１０４に分岐して導入される。３ｄＢ結合器（３ｄＢカプラ）がビームスプリッタ１２０の代わりに用いられていもよい。
【００４８】
調整部１０１は、一般に、光路１０３の一部分を加熱する電気ヒータを含んでおり、受信信号光１１０の波長に応じて復調器１００を設定するために設けられている。調整部のヒータに印加される電力が変化すると、その部分の近くでの光路１０３の屈折率も変化し、その結果、光路１０３を伝搬する光波の位相も、信号の搬送波として使用される光波での波の数周期または数十周期分の範囲内で変化する。したがって、光路１０３上での光信号の遅延は、調整部１０１に印加される電力を変化させることによって、制御することができる。
【００４９】
１ビット遅延部１０２は、信号の１ビットの継続時間に対応するある長さの導波路を含んでいる。光路１０４を伝搬する光信号は、１ビットの時間分だけ遅延し、ちょうど１ビット前の信号状態を示す。
【００５０】
光路１０３，１０４は、方向性結合器１０５において再び１つのものとなり、構成的(constructive)出力１１１と非構成的(deconstructive)出力１１２とが方向性結合器１０５から引き出されている。光路１０３を伝搬する光信号と比べて、光路１０４を伝搬する光信号は、１ビットの時間分、遅れているいるから、方向性結合器１０５からの出力信号光は、ＤＰＳＫによって変調されている受信信号光の復調結果を与える。構成的及び非構成的出力１１１，１１２は、復調器１０１で復調された受信信号光１１０を検波するために、バランスド光検出器に接続されることができる。
【００５１】
受信信号光を精密に復調し、ＢＥＲを改善するためには、両方の光路１０３，１０４を方向性検出器１０５まで伝搬する搬送波光波の位相を揃える必要がある。これが、一方の光路１０３に調整部１０１を挿入する理由である。
【００５２】
図２は、構成的出力１１１に対するＤＰＳＫ復調器１００の典型的な分光伝送特性を示ししている。復調器１００は、受信光信号１１０の光周波数に応じて設定され、その光周波数値はｆrで表される。図２は、受信光信号１００の光学周波数の変化に応じて構成的出力における光強度が周期的に変化することを示している。この例示実施形態の目標は、ｆrの周波数ポイントに透過率のピークをもっていくことである。図２において、ｆsはプローブ光の光周波数を表し、ｆtは光サブユニットの放射部から放射される光の光周波数を表している。これらの光周波数ｆs及びｆtについては後で説明する。
【００５３】
図３は、１シンボル遅延干渉計に基づいた例示ＤＱＰＳＫ復調器を概略的に表現するものである。このような復調器は広く用いられている。
【００５４】
図３に示されるように、ＤＱＰＳＫ復調器３００は、一般に、２つの腕、すなわち同相（Ｉ）腕と直交位相（Ｑ）腕を有している。各腕は、１シンボル遅延部を備える単一の干渉計からなり、図１に示された二相ＤＰＳＫ復調器１００と同様の構成を有している。受信信号光３１０は、ビームスプリッタ３２０によってＩ及びＱ腕に分配される。
【００５５】
Ｉ腕は、ビームスプリッタ３２１、調整部３０１、位相調節部３０２、１シンボル遅延部３０５及び方向性結合器３２２を備えている。調整部３０１及び位相調節部３０２は、ビームスプリッタ３２１と方向性結合器３２２との間の一方の光路上に設けられており、その一方で、１シンボル遅延部３０５は他方の光路上に設けられている。同様に、Ｑ腕は、ビームスプリッタ３２３、調整部３０３、位相調節部３０４、１シンボル遅延部３０６及び方向性結合器３２４を備えている。１シンボル遅延部３０５，３０６の各々は、信号の１シンボル分の継続時間に対応するある長さの導波路を含んでいる。調整部３０１，３０３は、それぞれ、Ｉ及びＱ腕を受信信号光３１０の波長に同調させるために設けられている。位相調節部３０２，３０４は、Ｉ及びＱ腕を通過した光の間にある位相差を与えるために設けられている。この場合、Ｉ腕の位相調節部３０２によって設定される遅延量はπ／４ラジアンとし、Ｑ腕の位相調節部３０４によって設定される遅延量を−π／４ラジアンとすることができる。
【００５６】
Ｉ腕は、構成的出力３１１及び非構成的出力３１２を有し、これらの出力は方向性結合器３２２の出力であって、復調器３００によって復調された信号３１０のＩ分枝を受信するためにバランスド光検出器に接続することができる。同様にＱ腕は、方向性結合器３２４の出力である構成的出力３１３及び非構成的出力３１４を有している。復調器３００で復調された信号３１０のＱ分枝もまた、出力３１３，３１４に接続されたバランスド光検出器によって受信することができる。図３に示す構成は、各腕の適切な位相構成を有する高次のＤＰＳＫ復調器にも使用することができる。
【００５７】
図４は、ＤＱＰＳＫ復調器３００の典型的な分光透過特性である。曲線４０１は、Ｉ腕の構成的出力３１１に対する分光透過特性を示し、曲線４０２は、Ｑ腕の構成的出力３１３に対する分光透過特性を示している。両方の曲線４０１，４０２のピークが原理的に一致するわけではないから、復調器３００は、Ｉ及びＱ腕の透過率が相対的に高く、かつ両方の透過率の値が相互に等しいような周波数である、受信信号光３１０の光周波数ｆrに応じて設定される。
【００５８】
図５は、本発明の第１の例示実施形態に基づく光サブモジュールを示している。光サブモジュールは、連続光波源５０１、ＤＰＳＫ復調器５０４、バランスド光検出器（ＰＤ）５０５、分配器（ディバイダ）５１１、光周波数シフタ５１２、結合器（カプラ）５１３、ノッチフィルタ５１４、周波数分離器５１５、フォトダイオード５１６、フィードバック回路５１７、及び処理ユニット５１８を含んでいる。この例示実施形態において、ＤＰＳＫ復調器５０４は、図１に示した復調器１００と同一の構成であって、設定及び制御される。バランスド光検出器５０５は、典型的なバランスドフォトダイオード（ＰＤ）を備え、ｆrの光周波数を有する受信光信号５０３を、その光信号が復調器５０４によって復調されたのちに、電気信号に変換するために使用される。連続光波源５０１は、光周波数ｆtにおいて信号光５０２を放射する。光源５０１は、復調器５０４を同じ光サブモジュール上にあってもよいし、離れて設けられていてもよい。ある場合には、光周波数ｆtは光周波数ｆrと同じであってもよい。この周波数配置は、同じ光周波数を使用して、この光サブモジュールと別の光サブモジュールとの間での双方向通信を行うのに有用である。あるいは、光周波数ｆtは光周波数ｆrから異なっていてもよい。信号光５０２は、他の光サブモジュール（不図示）に対して信号を伝送するために使用することができる。
【００５９】
この構成において、光源５０１からの光の一部は、典型的には方向性結合器である分配器５１１において、タップされあるいは分岐される。光周波数シフタ５１２として、そのような装置のいくつかの構造が既に報告されている。例えば、Shibuya et al., "10-GHz-order optical frequency shifter using Bragg-diffraction-type electrooptic traveling phase grating," IEEE Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2004, vol. 2, pp. 2 (May 2004)（非特許文献３）に開示された装置を光周波数シフタ５１２に使用することができる。Shibuyaらの装置は、ＬｉＴａＯ3結晶を称した電気光学進行位相格子(electrooptic traveling phase grating)に基づいている。しかしながら、音響光学デバイス、非線形光学現象または光パラメトリック発振に依存した他の既知のデバイスを光周波数シフタ５１２として用いることができる。光周波数シフタ５１２は、タップされた光の周波数をｆtからｆsにシフトさせる。周波数ｆsのタップされた光は、プローブ光として用いられ、結合器５１３により、ｆrの周波数を有する受信信号光５０３に結合される。両方の光波は復調器５０４内を同じ方向に伝搬する。
【００６０】
ノッチフィルタ５１４は、復調器５０４の２つの出力のうちの一方、すなわち図１に示される構成的及び非構成的出力ポート１１１，１１２のうちの一方に接続されており、周波数分離器５１５は、これらの出力ポートのうちの他方に接続されている。周波数分離器５１５は、周波数ｆsの光を抽出するために設けられている。周波数分離器５１５の例示的な構成が、図６において、参照符号９００により示されている。
【００６１】
図６に示される周波数分離器９００は、第１乃至第３のポートＡ〜Ｃを備えており、周波数ｆsの波を反射するファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）に基づくよく知られた構造を有する。分離器９００は、さらに、第３のポート上でｆsを分離するように向きが選択された光サーキュレータ９１１を含んでいる。周波数分離器５１５は、その第１のポートＡを介して、復調器５０４の１つの出力ポートすなわち構成的または非構成的ポート上に配置され、周波数ｆsのタップされた信号を分離し、そのタップされた信号が第３のポートＣを介してフォトダイオード５１６に送られるように、向きが設定されている。周波数ｆrの受信信号はｆsから分離され、ＦＢＧ９１２を通過したｆrの成分が、第２のポートＢを介してバランスド光検出器５０５に送られる。ノッチフィルタ５１４は、周波数ｆsの成分を取り除くために設けられており、周波数ｆrに関して周波数分離器５１５と同じ損失を有するように較正される。
【００６２】
ＦＢＧ９１２の温度を変化させるヒータが設けられている場合には、周波数分離器９００を同調可能なものとすることできる。同調可能周波数分離器は、光源５０１が同調可能であって、光源５０１に加えられる外部コマンドに基づいて周波数ｆtが制御される場合に、有用である。
【００６３】
フォトダイオード５１６によって出力される光電流は、周波数ｆsに対する復調器５０４の透過率に比例する。復調器５０４の設定が変化した場合、図２に示される透過率曲線がシフトし、光電流が変化する。その光電流は、コンパレータ（比較器）などのフィードバック回路５１７に供給され、このフィードバック回路５１７には、周波数ｆrに対して理想的に設定された復調器５０４の透過率に対応し処理ユニット５１８から出力される基準光電流も供給される。図２において、周波数ｆrでの理想的な透過率に対応する、周波数ｆsでの透過率がＴoで表されている。したがって調節の目標は、周波数ｆsに対して観測される透過率をＴoに設定することである。なお、透過率Ｔoは、周波数ｆsに対するピークでの透過率と必ずしも一致する必要はない。受信信号光の周波数ｆrに対して復調器５０４の透過率のピークを精度よく設定するために、透過率曲線が大きな勾配を有する周波数領域内にプローブ光の周波数ｆsが位置するように、この周波数ｆsを選択することが好ましい。多くの場合、透過率曲線は正弦曲線状であり、周波数ｆsは、好ましくは、透過率曲線での最高値と最低値との間の中間の値に対応する周波数に設定される。
【００６４】
フィードバック回路５１７は、光電流と基準値との比較によって生成された誤差信号の機能によって、復調器５０４を調整する。復調器５０４では、調整部１０１（図１参照）が、フィードバック回路５１７の出力によって制御される。
【００６５】
この構成において、受信信号光とタップされた光（すなわちプローブ光）とは、同時に復調器５０４内に導入される。したがって、復調器５０４は、受信信号光を復調器５０４が復調している復調器５０４の通常動作の期間中にも調節することができる。
【００６６】
この例示実施形態において、光波源５０１は波長調整が可能である。光源５０１によって放射されやすい任意の周波数に対し、受信信号５０３が有しやすい全ての周波数からｆsが異なるように、周波数シフタ５１２によってもたらされる周波数シフト（ｆs−ｆt）は選択される。ＩＴＵがＧ６９４シリーズの文献において利用可能な波長を規定している波長分割多重のようにｆrとｆtとが光周波数の同じグリッドに配置されている場合には、固定した値の周波数シフト（ｆs−ｆt）がこの条件を満たすことができる。さらに、周波数シフトは、周波数分離器５１５がｆsとｆtとを分離できるように選択されなければならない。
【００６７】
この例示実施形態において、処理ユニット５１８は、マイクロプロセッサと、フィードバック回路５１７に送信されるべき基準信号を生成するデジタル／アナログ変換器と、不揮発性メモリ記憶装置とからなる。これらの構成要素は、集積されていても、そうでなくてもよい。もしそれらが埋め込まれているのであれば、光サブモジュール上に復調器５０４として実装されている構成要素上に、前述の構成要素は用いられていてもよい。処理ユニット５１８は、光源５０１によって放射される周波数及び光パワーの情報を利用可能であり、処理ユニット５１８は、これらの情報に基づいて、フィードバック回路５１７に送信されるべき、対応する基準信号値を選択する。絶対値よりもむしろ、ｆsに最も近いローカル（局所）ピークでの光電流値によって正規化することによって得られる相対値が、処理ユニット５１８のメモリ部に格納される。復調器５０４を備える光サブモジュールの始動時に、復調器５０４を調整し対応する光電流値を測定することによって、ｆsに最も近いローカルピークのまわりでのスキャンが実行される。ピークでの光電流値は、基準信号の絶対値を復元することを可能にする。
【００６８】
メモリ部は、表形式で、すなわち２次元配列形態あるいはルックアップテーブル形態で、正規化された基準値を格納する。配列の１番目の列は、正規化された基準値を保持し、２番目の列は、対応するｆtの値を保持する。
【００６９】
周波数分離器５１５及びノッチフィルタ５１４は、処理ユニット５１８によって制御される周波数ｆsに対して調整されている必要がある。処理ユニット５１８は、周波数ｆtとメモリに格納された周波数との情報を知っている。
【００７０】
図７は、第２の例示実施形態に基づく光サブモジュールを示している。図７に示される光サブモジュールは、図５に示したものと同様の構成を有するが、プローブ光がＤＰＳＫを通過する方向の点で、図５に示したサブモジュールと異なっている。図７の光サブモジュールは、連続光波源６０１、ＤＰＳＫ復調器６０４、バランスド光検出器（ＰＤ）６０５、分配器（ディバイダ）６１１、光周波数シフタ６１２、光サーキュレータ６１３，６１５、フィルタ６１４、フォトダイオード６１６、フィードバック回路６１７、及び、処理ユニット６１８を備えている。この実施形態では、ＤＰＳＫ復調器６０４は、図１に示した復調器１００と同じ構成を備えており、設定され制御される。連続光波源６０１は、光周波数ｆtで信号光６０２を放射する。光源６０１は、復調器６０４と同じ光サブモジュール上にあってもよいし、離れて設けられていてもよい。
【００７１】
この構成では、光源６０１からの光の一部分が、典型的には方向性結合器として構成された分配器６１１において、タップされる（すなわち分岐される）。周波数ｆsでのタップされた光は、構成的出力において、ＤＰＳＫ復調器６０４の出力の１つと光検出器６０５との間に配置されたサーキュレータ６１３によって、周波数ｆrの受信信号光６０３の光路に結合される。ＤＰＳＫ復調器６０４の他方の出力と光検出器６０５との間に配置されたフィルタ６１４は、周波数ｆrに関してサーキュレータ６１３と同じ損失を有するように較正される。この配置では周波数ｆsの信号成分はフィルタ６１４を通過しないので、フィルタ６１４として、急峻な周波数特性を有するノッチフィルタを設ける必要はない。フィルタ６１４として単純フィルタ(simple filter)を用いることができる。周波数ｆrの信号光と周波数ｆsのタップされた光とは、復調器６０４の内部を相互に逆方向に伝搬する。周波数ｆsのタップされた信号を分離し、それをフォトダイオード６１６に送るために、ＤＰＳＫ復調器６０４の入力には光サーキュレータ６１５が設けられている。光サーキュレータ６１３，６１５の各々のスペクトル範囲は、ｆs及びｆtに許容される周波数の範囲よりも広い。
【００７２】
この構成においては、タップされた光すなわちプローブ光と信号光とがＤＰＳＫ復調器６０４の内部を逆方向に伝搬するので、タップされた光の周波数ｆsが信号光の周波数ｆrと同じであるようにすることができる。したがって、１つの変形例として、光源６０１は周波数ｆrの光信号６０２を放射することができ、次にこの光信号は、光周波数シフタを通過することなく、サーキュレータ６１３に導入される。図８は、光周波数シフタを備えてないそのような光サブモジュールを示している。この変形例では、フィードバック回路６１７は、フォトダイオード６１６での検出値が最大のものとなるように、復調器６０４を制御する。この変形例は、同じ光周波数を用いてこの光サブモジュールともう１つの光サブのジュールとの間で双方向通信を実現するために、有用である。
【００７３】
図９は、ＤＰＳＫ復調器の代わりにＤＱＰＳＫ復調器７０４を使用する、第３の例示実施形態に基づく光サブモジュールを示している。この実施形態において、ＤＱＰＳＫ復調器７０４は、図３に示された復調器３００と同じ構造を有し、設定され制御される。
【００７４】
図９に示される光サブモジュールは、バランスド光検出器（ＰＤ）５０５とノッチフィルタ５１４と周波数分離器５１５とフォトダイオード５１６とフィードバック回路５１７とからなる図５に示された組み合わせが、Ｉ及びＱ腕の各々に対して設けられている構成を有する。より具体的には、図９に示される光サブモジュールは、連続光波源７０１、ＤＱＰＳＫ復調器７０４、バランスド光検出器７０５，７０６、分配器７１１、光周波数シフタ７１２、結合器７１３、ノッチフィルタ７１４，７１５、周波数分離器７１６，７１７、フォトダイオード７１８，７１９、フィードバック回路７２０，７２１、及び、処理ユニット７２２を含んでいる。連続光波源７０１は、光周波数ｆtで信号光７０２を放射する。光源７０１は、復調器７０４と同じ光サブモジュール上にあってもよいし、離れて設けられていてもよい。バランスド光検出器７０５，７０６は、復調器７０４で復調された信号のＩ及びＱ分枝をそれぞれ受信する。
【００７５】
フィードバック回路７２０，７２１は、図５の復調器５０４を伴うフィードバック回路５１７と同じやり方で、それぞれ、復調器７０４のＩ及びＱ腕を調整する。各フィードバック回路に対する基準信号は同一の処理ユニット７２２によって与えられ、この処理ユニット７２２は、処理ユニット５１８と同じであるが二重形態で動作するものである。格納された正規化基準値の単一のリストの代わりに、上述と同じ構成の２つの配列があり、それぞれは復調器７０４の各腕に対応する。
【００７６】
周波数分離器７１６，７１７及びフィルタ７１４，７１５は、処理ユニット７２２によって制御される周波数ｆsに対して調整（同調）されていなければならない。処理ユニット７２２は、周波数ｆtとメモリに格納されている周波数との情報を有する。
【００７７】
次に、この例示実施形態の光サブモジュールの動作の一例について説明する。信号光の周波数ｆrは１００ＧＨｚ周波数グリッドに準拠し、１００ＧＨｚ  ＤＱＰＳＫ変調方式が用いられているものとする。
【００７８】
ＤＰＱＳＫ復調器のＦＳＲ（自由スペクトル領域；free spectral range）は５０ＭＨｚであり、周波数ｆrは、変調器の透過率のピークから１２．５ＧＨｚ（すなわちπ／４）の周波数シフトに調節されなければならない。ここでこの周波数シフトは、ＤＱＰＳＫ
復調器の線形表示での透過率曲線での最大勾配の点に対応する。線形表示の透過率曲線は、図１０において実線で示されている。図１０の横軸は、復調器の透過率ピークの１つからの周波数差Δｆを表している。
【００７９】
最悪のケースは、光源７０１からの周波数ｆtが受信信号光の周波数ｆrに等しい場合、すなわち、ｆt＝ｆrの場合である。したがって、プローブ光の周波数ｆsは、透過率曲線での急峻な勾配上にあってｆrとは異なっており、かつ、１００ＧＨｚグリッド上での他のいかなる可能な値の外側にあるように、選択される必要がある。最適な値は、ｆs＝ｆt＋２５ＧＨｚであり、これは、２５ＧＨｚの周波数シフトに対応する。また、この周波数ｆsは、周波数ｆrの１つが位置している場所に近い傾斜上の最大勾配点にある。
【００８０】
周波数分離は、ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）９１２（図６参照）とサーキュレータ９１１からなるノッチフィルタ７１６によって実行される。ＦＢＧは、２５ＧＨｚの通過帯域のものであって、周波数ｆsと次の透過率ピークとの中間となる周波数にその帯域の中心が位置しているものであることができる。ｆsと次の透過率ピークの周波数は、それぞれ、ｆt＋３７．５ＧＨｚとｆt＋２５ＧＨｚであるので、ＦＢＧの中心周波数はｆt＋３１．２５ＧＨｚに設定される。その結果、ｆsはＦＢＧの反射帯域内にあり、ｆrとｆr＋１００ＧＨｚは透過帯域内にある。ｆrとｆtとともに線形表示の透過特性が図１０に示されており、そこでは、ｆrに最も近い透過率曲線上に基準がとられている。
【００８１】
５０％の効率と１ｄＢの損失とを有する光周波数シフタ７１２の場合、光源からのタップされた光のレベルが４ｄＢｍであるとすると、周波数シフタからのｆsの出力光は、復調器７０４の入口で、−３ｄＢｍのパワーを有する。６ｄＢの損失を有する典型的なＤＱＰＳＫ復調器とノッチフィルタ（サーキュレータにおいて１ｄＢの損失）とを通過したあとで、ｆsに対する監視用フォトダイオードでのパワーは−１０ｄＢｍである。復調器７０４に入口における周波数ｆrの受信信号の１２ｄＢｍのパワーを考慮すると、監視フォトダイオード７１８において周波数ｆrのパワーは、ＦＢＧに関する典型的な反射率の−２５ｄＢに対し、−２０ｄＢｍとなろう。周波数ｆrの信号の信号受信器７０５におけるパワーはこの場合６ｄＢｍであり、光検出器７０５でのｆsでの制御(control)信号のパワーは、周波数分離器７１６内のＦＢＧ９１２での−３０ｄＢｍの透過に対して、−３９ｄＢｍとなる。
【００８２】
図１１は、第４の例示実施形態の光サブモジュールを示している。図１１に示される光サブモジュールは、図９に示したものと同様の構造を有するが、ＤＱＰＳＫ復調器内を通過するプローブ光の方向の点で、図９に示されるサブモジュールとは異なっている。図１１の光サブモジュールは、連続光波源８０１、ＤＱＰＳＫ復調器８０４、バランスド光検出器８０５，８０６、分配器８１１、光周波数シフタ８１２、光スイッチ８１３、フィルタ８１４，８１５、光サーキュレータ８１６〜８１８、フォトダイオード８１９、フィードバック回路８２０、及び、処理ユニット８２１を含んでいる。周波数ｆsの信号成分がフィルタ８１４，８１５を通過しないので、フィルタ８１４，８１５の各々には単純フィルタを用いることができる。この実施形態では、ＤＱＰＳＫ復調器８０４は、図３に示される復調器３００と同じ構成を有し、設定され制御される。連続波光源８０１は、光周波数ｆtで信号光８０２を放射する。光源８０１は、復調器８０４と同じ光サブモジュール上に設けられていてもよいし、離れて設けられていてもよい。
【００８３】
光スイッチ８１３は、処理ユニット８２１によって制御され、周波数ｆsを有するタップされた光を、それぞれＩ及びＱ腕の構成的出力に設けられているサーキュレータ８１６，８１７に対して交互に送る。単純フィルタであってよくそれぞれＩ及びＱ腕の非構成的出力に設けられているフィルタ８１４，８１５は、周波数ｆrにおいて、サーキュレータ８１６，８１７と同じ損失を有するように較正される。周波数ｆsを有するタップされた光と周波数ｆrを有する受信信号光とは、復調器８０４の内部を相互に逆方向に伝搬する。周波数ｆsのタップされた光を分離してそれをフォトダイオード８１９に送るために、ＤＱＰＳＫ復調器８０４の入力には、光サーキュレータ８１５が設けられている。フォトダイオード８１９から出力される光電流は、スイッチ８１３の位置に応じ、復調器８０４のＩ腕を通過してきたか、あるいはＱ腕を通過してきた、周波数ｆsを有する光に対応する。フィードバック回路８２０は、図９に示したフィードバック回路７２０，７２１と同様に動作する。フィードバック回路８２０は、復調器のそれぞれの腕を独立かつ交互に調整することができる。調整されるべき腕及び基準値は処理ユニット８２１によって決められ、この処理ユニット８２１は、処理ユニット７２２と同様のものであって、二重形態で動作する。さらに、処理ユニット８２１は、スイッチ８１３を制御して、サーキュレータ８１８とフィードバック回路８２０に協調させる。
【００８４】
この構成では、タップされた光すなわちプローブ光と信号光とが、ＤＱＰＳＫ復調器７０４内を逆方向に伝搬するので、タップされた光の周波数ｆsが信号光の周波数ｆrと同じであるようにすることができる。したがって、一変形例において、光源８０１は、周波数ｆrの光信号８０２を放射することができ、この光信号は、次に、光周波数シフタを通過することなく、サーキュレータ８１６，８１７に交互に導入される。図１２は、光周波数シフタを備えないこのような光サブモジュールを示している。この変形例では、フォトダイオード８１９で検出される値が最大のものとなるように、フィードバック回路８２０は復調器８０４を制御する。この変形例は、同じ光周波数を用いてこの光サブモジュールともう１つの光サブのジュールとの間で双方向通信を実現するために、有用である。
【００８５】
第３及び第４の例示実施形態の光サブモジュールは、ＤＱＰＳＫ復調器の代わりにＤ８ＰＳＫやＤ１６ＰＳＫなどの高次のＤＰＳＫ復調器が用いられる場合にも適用することができる。
【００８６】
Hanらは２通りのＤ８ＰＳＫ受信器構造を示している（非特許文献１）。これらの構造の１つは、４個の遅延干渉計を有し、他のものは、２個の遅延干渉計を有している。各遅延干渉計は、異なる付加的位相値を有するものの、図３に示した遅延干渉計と同様のものである。Hanらの文献に示されるようなこれらの干渉計に同調可能位相構造を含めることは、正しい数の検出装置を用いることによって、本発明に基づく方法を利用することを可能にする。
【００８７】
同様に、Sambarajuらは、６個の遅延干渉計に基づくＤ１６ＰＳＫ（１６元ＤＰＳＫ）検出器を示しており（非特許文献２）、各遅延干渉計は、異なる付加的位相値を有するものの、図３に示した遅延干渉計と同様のものである。したがってまた、同調可能位相構造を有するこのような構造は、本発明に基づく方法と正しい数の検出装置との組み合わせにおいて用いることができる。
【００８８】
上記の例示実施形態における光サブモジュールの各々は、対向するサブモジュールに対して信号光を送信し当該対向するサブモジュールから信号光を受信する機能を有するトランスポンダとして、修正を加えることができる。図１３は、周波数ｆtを有する放射された信号光（放射信号光）５０２を変調するＤＰＳＫ変調器５１９が、図５に示される光サブモジュールに追加されているトランスポンダを示している。図１４は、周波数ｆt（＝ｆr）を有する放射信号光６０２を変調するＤＰＳＫ変調器６１９が、図８に示される光サブモジュールに追加されているトランスポンダを示している。図１５は、周波数ｆtを有する放射信号光７０２を変調するＤＱＰＳＫ変調器７２３が、図９に示される光サブモジュールに追加されているトランスポンダを示している。図１６は、周波数ｆt（＝ｆr）を有する放射信号光８０２を変調するＤＰＳＫ変調器６２２が、図１２に示される光サブモジュールに追加されているトランスポンダを示している。
【００８９】
全ての例示実施形態は、許容されるｆt及びｆrの全ての値に対して使用可能である。ｆtに関する情報が、それらのそれぞれの処理ユニットに知られ、送信される。ｆrに関する情報は必要ではない。
【００９０】
特定の用語を用いて本発明の好ましい実施形態を説明したが、このような説明は例示の目的のためのみのものであり、添付の請求の範囲の精神や範囲から逸脱することなく変更や変形を行えることが理解されるべきである。
【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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【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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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相偏移変調によって変調された第１の周波数の光信号に対して用いられる復調器を設定する方法であって、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光が前記復調器内を通過するようにすることと、
前記復調器からの前記プローブ光の出力強度を観測することと、
前記第１の周波に前記復調器が適応するように、前記観測された出力強度に基づいて前記復調器を制御することと、
を有する方法。
【請求項２】
前記光信号を前記復調器を通過させつつ、前記プローブ光を前記復調器に導入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記復調器内で、前記光信号と前記プローブ光が同方向に進行する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記復調器内で、前記光信号と前記プローブ光とが逆方向に進行する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記復調器は、差動四相位相偏移変調、または、四相よりも高次の差動位相偏移変調で変調された光を復調するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
外部光源を用いて信号光を発生することと、
前記信号光の一部分をタップすることと、
前記信号光の前記タップされた部分の周波数をシフトして前記プローブ光を発生することと、
をさらに有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記信号光の周波数は前記第１の周波数と等しい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
位相偏移変調によって変調された光信号に対して用いられる復調器を設定する方法であって、
前記光信号が前記復調器内を伝搬する方向とは逆の方向で、前記光信号の周波数と同じ周波数を有するプローブ光を前記復調器内を通過させることと、
前記復調器からの前記プローブ光の出力強度を観測することと、
前記光信号の周波数に前記変調器が適応するように、前記観測された出力強度に基づいて前記復調器を制御することと、
を有する方法。
【請求項９】
前記復調器は、差動四相位相偏移変調、または、四相よりも高次の差動位相偏移変調で変調された光を復調するように構成されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し第１の周波数の光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムであって、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記光信号は、前記第１の信号ポートに印加され、前記復調器内部を前記第１の信号ポートから前記第２の信号ポートまで伝搬する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光信号は、前記第２の信号ポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記復調器は、差動四相位相偏移変調、または、四相よりも高次の差動位相偏移変調で変調された光を復調するように構成されている、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器であり、前記システムは、前記復調器の同相腕用の前記第１の信号ポートと前記復調器の直交腕用の前記第１の信号ポートとに交互に前記プローブ光を供給するスイッチをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記生成する手段は、信号を送信するために用いられる放射信号光を生成する光源である、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記放射信号光の周波数をシフトさせて前記プローブ光を生成する手段をさらに有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記放射信号光の周波数は前記第１の周波数に等しい、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有して光信号に対して用いられる光復調器を制御する、復調器制御システムであって、
前記光信号と同じ周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、システム。
【請求項１９】
前記復調器は、差動四相位相偏移復調器であり、前記システムは、前記復調器の同相腕用の前記第１の信号ポートと前記復調器の直交腕用の前記第１の信号ポートとに交互に前記プローブ光を供給するスイッチをさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有して第１の周波数の光信号を復調する光復調器と、
前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備える光受信器モジュール。
【請求項２１】
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有して光信号を復調する光復調器と、
前記光信号の周波数と等しい周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、光受信器モジュール。
【請求項２２】
放射信号光を生成する光源と、
前記放射信号光を変調し、変調された信号光を送信する光変調器と、
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、第１の周波数の光信号を受信して該受信した光信号を復調する光復調器と、
前記放射信号光から、前記第１の周波数とは等しくない第２の周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記第１の周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備える光トランスポンダ。
【請求項２３】
放射信号光を生成する光源と、
前記放射信号光を変調し、変調された信号光を送信する光変調器と、
第１の信号ポートと第２の信号ポートとを有し、光信号を受信して該受信した復調する光復調器と、
前記放射信号光から、前記光信号と同じ周波数を有するプローブ光を生成する手段と、
前記第１の信号ポートに前記プローブ光を印加する手段と、
前記第２の信号ポートから前記プローブ光を抽出する手段と、
前記抽出されたプローブ光の強度を観測する手段と、
前記復調器の伝送特性が前記光信号の前記周波数に適応するように、前記観測された強度に基づいて、前記復調器の伝送特性を制御する手段と、
を備え、
前記光信号は、前記第２のポートに印加され、前記復調器内部を前記第２の信号ポートから前記第１の信号ポートまで伝搬する、光トランスポンダ。
【国際調査報告】
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