(57)【要約】  光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減するために、光受信装置は、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、光信号のそれぞれに対応する複数の検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の位相誤差の平均値を求める平均化手段と、当該平均値によって検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える。
2014119270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる光伝送路から受信したそれぞれの光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、
前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、
複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、
前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置。
【請求項２】
前記位相差検出手段で検出される前記検波信号間の位相誤差の相関が大きくなるように前記検波信号の遅延量を調整する遅延調整手段をさらに備え、前記遅延量が調整された前記検波信号が前記位相差検出手段に入力されることを特徴とする、請求項１に記載された光受信装置。
【請求項３】
前記異なる光伝送路のそれぞれは、マルチコアファイバ内の同一のクラッドに備えられた複数のコアであることを特徴とする、請求項１又は２に記載された光受信装置。
【請求項４】
前記光信号は偏波多重された光信号であり、
前記コヒーレント検波手段は偏波毎に分離された前記検波信号を出力し、
前記位相誤差検出手段は前記偏波毎に分離された前記検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された光受信装置。
【請求項５】
前記光信号は波長多重された光信号であり、
前記コヒーレント検波手段は前記多重された波長毎に同一の光源から供給された局部発振光を用いて前記光信号をコヒーレント検波して前記検波信号を出力し、
前記位相誤差検出手段は前記波長毎に分離された前記検波信号に含まれる搬送波成分の位相誤差を検出することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載された光受信装置。
【請求項６】
異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調して、前記データ信号のそれぞれに対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
前記複数の送信信号を前記異なる光伝送路から複数の光信号として受信し、前記受信した光信号のそれぞれを同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置と、
前記光送信装置と前記光受信装置とを接続する伝送路と、を備える光通信システム。
【請求項７】
異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調するとともに偏波多重して前記データ信号にそれぞれ対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
請求項４に記載された光受信装置と、を備える光通信システム。
【請求項８】
異なるデータ信号を、多重する波長毎に同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調するとともに波長多重して前記データ信号にそれぞれ対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、
請求項５に記載された光受信装置と、を備える光通信システム。
【請求項９】
異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力し、
前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出し、
複数の前記位相誤差の平均値を求め、
前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う、ことを特徴とする光受信方法。
【請求項１０】
光受信装置のコンピュータに、
異なる光伝送路から受信した光信号それぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する複数の検波信号を出力する手順、
前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、
複数の前記位相誤差の平均値を求める手順、
前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う手順、を実行させるための光受信装置の制御プログラム、を記録した、
光受信装置の制御プログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体に関し、特に、複数の経路から光信号を受信する機能を備える光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の著しいデータトラフィックの増大を背景に、基幹系の光伝送システムにおいても大容量化が強く求められている。しかし、シングルモードファイバを用いた光伝送では、ファイバ中の非線形効果がもたらす信号品質劣化による伝送容量の限界が迫っている。このため、信号を空間的に多重化することによりさらなる大容量化を図る、空間多重伝送の検討が進められている。【０００３】
マルチコアファイバは、このような空間多重伝送で用いられる伝送路の一つであり、１本のクラッド中に複数のコアを有する。これらの複数のコアによって伝送路を空間多重化することで、ファイバ１本あたりの伝送容量を増大できる。【０００４】
一方、大容量化のためのもう一つの手段として、高次の多値変調の検討が進められている。例えば、１シンボルで２ビットの情報を送るＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調に比べて、１６個の信号点を持つ１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調は、１シンボルで４ビットの情報を伝送できる。すなわち、１６ＱＡＭ変調では同じ帯域で２倍の伝送容量が達成できる。空間多重技術と多値変調技術とは光伝送システムに同時に適用可能であるため、それらの技術を併用した伝送容量の拡大が検討されている。【０００５】
しかしながら、１６ＱＡＭ変調のような高次の多値変調方式では、信号の平均強度を一定として比較した場合の信号点間の距離が低次の変調方式よりも小さくなるため、各種の雑音に対する耐性が低くなる。【０００６】
例えば、光伝送において発生する雑音として、光源に用いられるレーザー光の位相揺らぎがある。レーザー光は、変調光の搬送波（キャリア）として用いられるほか、コヒーレント検波の際にＬＯ（local oscillator）として用いられる。このため、レーザー光の位相揺らぎは、信号品質に影響を与える。一般に、線幅の大きなレーザー光ほど位相揺らぎが大きく、その信号品質への影響も大きい。【０００７】
このようなレーザー光の位相揺らぎを推定し補償するために、デジタル信号処理技術がコヒーレント検波と併せて用いられている。【０００８】
特許文献１には、ブロック単位で平均位相誤差を推定し、次のブロックに対して位相補償を行う構成が記載されている。また、非特許文献１及び２には、Ｍ相ＰＳＫ（phase shift keying）信号の受信時に、受信信号をＭ乗して元々の信号の位相に起因する成分を取り除いた後に時間平均することで、位相揺らぎに起因する成分を推定して補償する構成が記載されている。非特許文献３には、位相エラー算出とループフィルタ、ＶＣＯ（voltage controlled oscillator）によって構成されるデジタルＰＬＬ（phase locked loop）回路を用いて位相揺らぎ成分を補償する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１７００６１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】A. J. Viterbi and A. M. Viterbi, "Nonlinear Estimation of PSK-Modulated Carrier Phase with Application to Burst Digital Transmission," IEEE Transaction on Information Theory Vol. IT-29, No.4, pp. 543-551 (1983).
【非特許文献２】D.-S. Ly-Gagnon et al., "Coherent Detection of Optical Quadrature Phase-Shift Keying Signals With Carrier Phase Estimation," IEEE Journal of Lightwave Technology Vol. 24, No.1, pp. 12-21 (2006).
【非特許文献３】F. Derr, "Coherent Optical QPSK Intradyne System: Concept and Digital Receiver Realization," IEEE Journal of Lightwave Technology Vol. 10, No.9, pp. 1290-1296 (1992).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１及び非特許文献１〜３に記載された、レーザー光の位相揺らぎを推定して補償する技術では、位相揺らぎの時間変動が信号のシンボルレートに比べて遅いことが利用される。すなわち、位相揺らぎの補償に対するその他の雑音成分の影響は、時間平均処理または低域透過のループフィルタを組み入れることによって低減される。一方で、レーザー光のパワースペクトルはローレンツ型であることが知られている。ローレンツ型の分布には、高速な時間変動も比較的多く含まれる。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１〜３に記載された技術では、位相揺らぎの低減は時間平均処理または低域透過のループフィルタの処理によって行われる。従って、特許文献１及び非特許文献１〜３に記載された技術には、位相の高速な時間変動への応答感度が小さいため、高速に変動するレーザー光の位相揺らぎを推定して補償することは難しいという課題がある。
（発明の目的）
本発明の光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減するための技術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】
【００１２】
本発明の光受信装置は、異なる光伝送路から受信したそれぞれの光信号を同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える。【００１３】
本発明の光通信システムは、異なるデータ信号を、同一の光源から供給された搬送波を用いてそれぞれコヒーレント変調して前記データ信号のそれぞれに対応する送信信号をそれぞれ異なる光伝送路に出力する光送信装置と、前記送信信号を前記異なる光伝送路から複数の光信号として受信し、前記受信した光信号のそれぞれを同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力するコヒーレント検波手段と、前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、複数の前記位相誤差の平均値を求める平均化手段と、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う位相補償手段と、を備える光受信装置と、前記光送信装置と前記光受信装置とを接続する伝送路と、を備える。【００１４】
本発明の光受信方法は、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する検波信号を出力し、前記複数の検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出し、前記位相誤差の平均値を求め、前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う、ことを特徴とする。【００１５】
本発明の光受信装置の制御プログラムの記録媒体は、光受信装置のコンピュータに、異なる光伝送路から受信した光信号のそれぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のぞれぞれに対応する複数の検波信号を出力する手順、前記複数の検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、前記位相誤差の平均値を求める手順、前記平均値によって前記検波信号の位相補償を行う手順、を実行させるプログラムを記録する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。
【図２】光送信装置のブロック図である。
【図３】光受信装置のブロック図である。
【図４】マルチコアファイバ光伝送システムの受信特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。
【図６】光受信装置１５Ａのブロック図である。
【図７】第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システムのブロック図である。
【図８】第４の実施形態の光受信装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム１００は、光送信装置１１、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４及び光受信装置１５を備える。
【００１９】
マルチコアファイバ伝送路１３は、１つのクラッド内に複数のコアが形成されたマルチコアファイバである。マルチコアファイバとしては、クラッド中に７つのコアが配置された７コアマルチコアファイバや、クラッド中に１９つのコアが配置された１９コアマルチコアファイバなどが知られている。第１の実施形態では、簡単のために、マルチコアファイバ伝送路１３が備える複数のコアのうち、２つのコア（コア１及びコア２）を使用して空間多重伝送を行う場合について説明する。なお、マルチコアファイバ伝送路１３が備えるコアの数は２つに限定されるものではなく、本実施形態の構成は、３つ以上のコアを持つマルチコアファイバを用いた光伝送システムにも適用できる。
【００２０】
光送信装置１１は、コア１及びコア２に送出するための２つの光信号（コア１送信光２４−１及びコア２送信光２４−２）を生成する。光送信装置１１から送出されるコア１送信光２４−１及びコア２送信光２４−２は、ファンイン１２に入力され、それぞれマルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２で伝送される。ファンイン１２は、コア１送信光２４−１及びコア２送信光２４−２を、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２へそれぞれ結合するためのデバイスである。
【００２１】
マルチコアファイバ伝送路１３は、光増幅器等を含んでいてもよい。マルチコアファイバ伝送路１３を伝搬したコア１送信光２４−１及びコア２送信光２４−２は、ファンアウト１４を経由してコア１受信光４１−１及びコア２受信光４１−２として光受信装置１５で受信される。ファンアウト１４は、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１及びコア２を伝搬したコア１送信光２４−１及びコア２送信光２４−２を、光受信装置１５と結合させるためのデバイスである。
【００２２】
図２は、光送信装置１１のブロック図である。光送信装置１１では、変調のための光源として、マルチコアファイバ伝送路１３に送出される光信号を変調する光変調器２３−１及び２３−２において、共通の光源２１が用いられる。
【００２３】
光源２１の出力で分岐された光の一部は、データ信号２２−１によって光変調器２３−１において変調される。光変調器２３−１で変調された光は、コア１送信光２４−１となる。光源２１の出力で分岐された光の他の一部は、データ信号２２−２によって光変調器２３−２において変調される。光変調器２３−２で変調された光は、コア２送信光２４−２となる。
【００２４】
なお、光変調器２３−１及び２３−２は、それぞれ偏波多重機能を備える。光変調器２３−１は、偏波多重機能により、データ信号２２−１に含まれた２つの異なるデータを偏波多重してコア１送信光２４−１として伝送できる。同様に、光変調器２３−２は、データ信号２２−２に含まれた２つの異なるデータを偏波多重してコア１送信光２４−２として伝送できる。
【００２５】
このようにして、データ信号２２−１及び２２−２がマルチコアファイバ伝送路１３によって伝送される。
【００２６】
図３は、光受信装置１５のブロック図である。光受信装置１５は、光源３１、光フロントエンド３２−１及び３２−２、ＡＤＣ（analog to digital converter）３３−１及び３３−２、波長分散補償部３４−１及び３４−２、偏波分離部３５−１及び３５−２を備える。さらに、光受信装置１５は、位相誤差検出部３６−１及び３６−２、平均化部３７、位相補償部３８−１及び３８−２、シンボル識別部３９−１及び３９−２を備える。
光受信装置１５は、加えて、ＣＰＵ（central processing unit）５０１及びメモリ５０２を備えていてもよい。メモリ５０２は、ＣＰＵ５０１によって実行されるプログラムを記憶する、固定的な記憶媒体である。ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２に記憶されたプログラムを実行することによって、光受信装置１５の機能を実現してもよい。さらに、ＣＰＵ５０１として、ＤＳＰ（digital signal processor）が用いられてもよい。
波長分散補償部３４−１及び３４−２、偏波分離部３５−１及び３５−２、位相誤差検出部３６−１及び３６−２、平均化部３７、位相補償部３８−１及び３８−２、シンボル識別部３９−１及び３９−２は、入力された電気信号に対する演算を行って、演算結果を出力する演算回路である。これらの演算回路の機能は、ＣＰＵ５０１によって制御されてもよい。
【００２７】
以下では、光受信装置１５が、光送信装置１１においてそれぞれ偏波多重されたコア１送信光２４−１及び２４−２を受信する形態について説明する。光源３１、光フロントエンド３２−１及び３２−２、ＡＤＣ３３−１及び３３−２、波長分散補償部３４−１及び３４−２及び偏波分離部３５−１及び３５−２は、一般的には、コヒーレント検波器と呼ばれる。そして、コヒーレント検波器の一般的な構成及びシンボル識別部３９−１及び３９−２の構成は、コヒーレント検波を行う光受信装置の構成としてよく知られているため、詳細な説明は省略する。
【００２８】
コア１を伝搬したコア１送信光２４−１は、光受信装置１５においてコア１受信光４１−１として受信される。コア１受信光４１−１は、光源３１の出力で分岐された光（ＬＯ光）と共に光フロントエンド３２−１に入力され、コヒーレント検波される。光フロントエンド３２−１には、よく知られているように、例えば偏波多重型９０度光ハイブリッド、バランス型フォトダイオード、トランスインピーダンスアンプが含まれる。
【００２９】
光フロントエンド３２−１からは、一般的に、２つの偏波（Ｘ，Ｙ）についてそれぞれ同相成分（Ｉ）、直交成分（Ｑ）の４本の電気信号が出力される。これらの電気信号は、Ｉ成分を実数部、Ｑ成分を虚数部として偏波毎に複素数の形式で表現される。図３では、Ｘ偏波の信号及びＹ偏波の信号がそれぞれ１本の線で記載される。
【００３０】
光フロントエンド３２−１の出力は、ＡＤＣ３３−１によって量子化され、以降のブロックではデジタル信号処理が行われる。波長分散補償部３４−１及び偏波分離部３５−１における処理は、一般的な偏波多重コヒーレント検波における処理と同様である。例えば、波長分散補償部３４−１では、伝送路で発生した波長分散による波形劣化が補償される。また、偏波分離部３５−１では、偏波多重されて送信された信号の偏波状態の補償及びキャリアの位相補償が行われる。偏波分離部３５−１では、キャリアの位相に対するＡＳＥ（amplified spontaneous emission）等の雑音成分の影響が時間平均等によって低減される。
【００３１】
同様に、コア２を伝搬したコア２送信光２４−２は、コア２受信光４１−２として受信される。コア２受信光４１−２は、ＬＯ光と共に光フロントエンド３２−２に入力され、コヒーレント検波される。コヒーレント検波された信号は、ＡＤＣ３３−２によって量子化される。そして、波長分散補償部３４−２、偏波分離部３５−２において、コア１受信光４１−１と同様の手順により、量子化された信号に対してデジタル信号処理が行われる。
【００３２】
ここで、光フロントエンド３２−２において、コア１受信光４１−１及びコア２受信光４１−２のコヒーレント検波には、光源３１の出力が分岐されて使用される。すなわち、コア２受信光４１−２のコヒーレント検波のためのＬＯ光を発生する光源３１は、コア１受信光４１−１と共通である。このような構成により、光源３１の位相揺らぎのコア１受信光４１−１及びコア２受信光４１−２のコヒーレント検波の結果に対する影響は同時性を持つ。
【００３３】
続いて、位相誤差検出部３６−１及び３６−２、平均化部３７、位相補償部３８−１及び３８−２の動作について説明する。
【００３４】
偏波分離部３５−１は、分離された偏波（Ｘ、Ｙ）の出力を検波信号４０−１及び４０−２として出力する。検波信号４０−１は２つに分岐され、位相補償部３８−１及び位相誤差検出部３６−１に入力される。同様に、検波信号４０−２は、位相補償部３８−２及び位相誤差検出部３６−２に入力される。
【００３５】
位相誤差検出部３６−１は、検波信号４０−１の最も確からしい信号点からのキャリアの位相誤差を検出する。位相誤差検出部３６−１は、例えば、入力信号に対しシンボル判定を行って最も確からしい信号点を得てその複素共役データを求める。位相誤差検出部３６−１は、求められた複素共役データを入力信号と掛け合わせた後、偏角を算出する。算出された偏角から、キャリアの位相誤差が求められる。また、位相誤差検出部３６−１は、２つの偏波成分（Ｘ、Ｙ）に対してそれぞれ位相誤差を検出する。
【００３６】
検波信号４０−２も、同様に、位相誤差検出部３６−２において、２つの偏波成分（Ｘ、Ｙ）に対してそれぞれの位相誤差が検出される。
【００３７】
すなわち、位相誤差検出部３６−１は、検波信号４０−１に含まれる偏波成分（Ｘ、Ｙ）の、それぞれの位相誤差を検出して平均化部３７へ出力する。また、位相誤差検出部３６−２は、検波信号４０−２に含まれる偏波成分（Ｘ、Ｙ）の、それぞれの位相誤差を検出して、平均化部３７へ出力する。
【００３８】
そして、平均化部３７は、位相誤差検出部３６−１及び３６−２で求められたそれぞれの位相誤差の平均値を求め、平均値（平均化された位相誤差）を位相補償部３８−１及び３８−２へ出力する。
【００３９】
ここで、ＡＳＥ等の雑音についての各コア間の相関は、小さいと考えられる。一方、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差は、位相誤差検出部３６−１及び３６−２から出力される全ての検波信号で同時性を持つ。また、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差は、２つの偏波成分についても同時性を持つと考えられる。ここで、平均化部３７における処理は、各タイミングごとに行われるため、時間平均処理や低域フィルタ処理とは異なり、位相揺らぎの高い周波数成分を遮断しない。このため、平均化された位相誤差は、高速に変動する光源３１の位相揺らぎの影響を含む。従って、平均化部３７において位相誤差を平均化することにより、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差が抽出される。
【００４０】
平均化部３７から出力される、位相誤差の平均値は、主として光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差である。そして、平均化部３７から出力される位相誤差は、位相補償部３８−１及び３８−２において、検波信号４０−１および４０−２の位相補正に用いられる。
【００４１】
位相補償部３８−１は、平均化された位相誤差とは逆方向に、検波信号４０−１の位相を回転させることによって、位相誤差を補償する。具体的には、位相補償部３８−１は、検波信号４０−１と、平均化部３７から出力される平均化された位相誤差の逆位相の信号とを掛け合わせることで、光源３１の位相揺らぎに起因する位相誤差を低減する。
【００４２】
位相補償部３８−２は、検波信号４０−２に対して、位相補償部３８−１と同様の処理を行う。
【００４３】
位相誤差の影響が除去された位相補償部３８−１及び３８−２の出力に対しては、それぞれシンボル識別部３９−１及び３９−２においてシンボル識別が行われる。シンボル識別部３９−１及び３９−２は、シンボルが識別されたデータを出力する。
【００４４】
このように、第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００は、位相誤差検出部３６−１及び３６−２で検出された位相誤差の平均値を演算によって求め、求められた平均値に基づいて、位相補償部３８−１及び３８−２で位相補償を行う。その結果、光源３１の位相揺らぎの影響が、高速に変動する揺らぎの成分を含めて低減される。すなわち、第１の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム１００は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
【００４５】
本実施形態では、伝送される光信号が偏波多重されている形態について説明した。しかしながら、伝送される光信号には、偏波多重が行われなくてもよい。偏波多重が行われない場合には、コア１受信光及びコア２受信光からはそれぞれ検波信号が１つずつ出力される。そして、位相誤差検出部３６−１及び３６−２は、これらの検波信号の位相誤差を求め、平均化部３７は当該位相誤差の平均値を求めて、位相補償部３８−１及び３８−２へ出力する。位相補償部３８−１及び３８−２は、求められた平均値に基づいて、検波信号の位相補償を行う。その結果、偏波多重が行われない場合においても、光源３１の位相揺らぎの影響が高速に変動する成分を含めて低減される。
【００４６】
また、本実施形態では、２つのコアによる光伝送について説明した。しかしながら、３つ以上のコアに対して、コア毎に位相誤差検出を行い、それらの結果を平均して位相補償を行うことで、マルチコア伝送路が３つ以上のコアを備える場合でも同様の効果が得られる。
【００４７】
図４は、マルチコアファイバ光伝送システムの受信特性のシミュレーション結果を示す図である。図４は、７つのコアを備えたマルチコアファイバを用いて８０Ｇｂ／ｓ（gigabit per second）偏波多重１６ＱＡＭ信号の多重伝送を行う場合について、受信特性のシミュレーションを行った結果を示す。シミュレーションでは、全てのコアを伝搬する変調光が、線幅１ＭＨｚの同じレーザー光をＬＯ光として用いて受信されるように設定されている。図４のＡ（実線）は、本実施形態による位相補償、すなわち、異なるコアで検出された位相誤差の平均値を求め、その平均値により位相補償が行われた場合のシミュレーション結果である。また、図４のＢ（破線）は、コア間の位相誤差の平均値による位相補償が行われない場合のシミュレーション結果である。
【００４８】
図４の横軸は、ＯＳＮＲ（optical signal to noise ratio）であり、縦軸はＱ値（quality factor）である。Ｑ値は、デジタル光信号の品質を示す値として一般的に用いられる指標である。Ｑ値が大きいことは、信号の伝送品質がより高いことを示す。
【００４９】
図４から、マルチコアファイバ光伝送システムにおいて、異なるコアで検出された位相誤差の平均値により位相補償を行うことで、Ｑ値、すなわち受信信号の品質が改善されることが確認できる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム２００は、光送信装置１１、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４及び光受信装置１５Ａを備える。マルチコアファイバ光伝送システム２００の構成は、光受信装置１５Ａ以外は図１に示したマルチコアファイバ光伝送システム１００と同様である。なお、既出の構成要素には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
マルチコアファイバ伝送路１３では、それぞれのコアの屈折率の違いによりコア間の伝播遅延に差が生じる可能性がある。そして、コア間の伝播遅延に差がある場合には、光受信装置１５Ａにおいて、光送信装置１１が備える光源２１（図２参照）の位相揺らぎの影響の、各コア間での同時性は保たれない。
【００５２】
しかしながら、マルチコアファイバ伝送路１３のコア間の伝播遅延の差は、主にマルチコアファイバの製造時のばらつきや伝送路の設置環境に依存するため、時間的には大きく変動しないと考えられる。このため、光学的に、もしくはデジタル信号処理を用いてコア間の遅延差を調整することで、コア間の伝播遅延差がある場合にも、光送信装置の光源３１の位相揺らぎの影響を低減できる。
【００５３】
図６は、光受信装置１５Ａのブロック図である。光受信装置１５Ａは、図３に示した光受信装置１５と比較して、遅延調整部５０を備える点で相違する。
【００５４】
すなわち、光受信装置１５Ａは、偏波分離部３５−１の出力の直後に遅延調整部５０−１及び５０−２を備える。遅延調整部５０−１及び５０−２は、位相誤差検出部３６−１の出力と位相誤差検出部３６−２の出力との相関が大きくなるように遅延量を調整する。
【００５５】
例えば、遅延調整部５０−１は、位相誤差検出部３６−１から検波信号４０−１に対応する２つの位相誤差の平均値を受信し、位相誤差検出部３６−２から検波信号４０−２に対応する２つの位相誤差の平均値を受信する。そして、遅延調整部５０−１は、受信した位相誤差の平均値の差が小さくなるように、遅延量を変化させてもよい。また、遅延調整部５０−２も遅延調整部５０−１と同様の機能を備え、遅延調整部５０−１及び５０−２の一方あるいは両方において遅延量が調整されてもよい。
【００５６】
位相誤差検出部３６−１及び３６−２は、このような遅延量の調整により、コア１とコア２との遅延量が異なっていても、光源２１の位相ゆらぎが加味された位相誤差を検出できる。
【００５７】
その結果、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００は、第１の実施形態と同様に、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できる。さらに、第２の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム２００は、光送信装置の光源の位相揺らぎの影響の低減を含めた受信信号品質を改善できる。
【００５８】
なお、遅延調整部５０−１及び５０−２に代えて、コア１受信光４１−１及びコア２受信光４１−２の遅延量を光学的に調整する遅延調整部を、ファンアウト１４と光フロントエンド３２−１及び３２−２との間に設けてもよい。
【００５９】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００のブロック図である。マルチコアファイバ光伝送システム３００は、変調された光信号が波長多重されてマルチコアファイバ伝送路を伝送されるための構成を備える。
【００６０】
マルチコアファイバ光伝送システム３００は、光送信装置１１１〜１１ｎ、合波器１２１−１及び１２１−２、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４、分波器１２２−１及び１２２−２、並びに、光受信装置１５１〜１５ｎを備える。ｎは、光送信装置及び光受信装置がそれぞれｎ台（ｎは２以上の整数）ずつあることを示す。図７において、ファンイン１２、マルチコアファイバ伝送路１３、ファンアウト１４の構成は図１及び図５と同様である。
【００６１】
光送信装置１１１〜１１ｎは、図２に示された光送信装置１１と同様の構成を備える。光送信装置１１１〜１１ｎのそれぞれは、コア１送信光２４−１を合波器１２１−１へ出力し、コア２送信光２４−２を合波器１２１−２へ出力する。ここで、光送信装置１１１〜１１ｎのそれぞれから出力される光の波長は異なっており、光送信装置１１１〜１１ｎの波長はそれぞれλ１〜λｎである。
【００６２】
光受信装置１５１〜１５ｎは、図３に示された光受信装置１５あるいは図６に示された光受信装置１５Ａと同様の構成を備える。光受信装置１５１〜１５ｎは、それぞれ波長λ１〜λｎの波長の受信光を受信する。
【００６３】
光合波器１２１−１は、光送信装置１１１〜１１ｎから出力された波長λ１〜λｎのコア１送信光２４−１を波長多重して、コア１送信光１２４−１としてファンイン１２に入力する。光合波器１２１−２は、光送信装置１１１〜１１ｎから出力された波長λ１〜λｎのコア２送信光２４−２を波長多重して、コア１送信光１２４−２としてファンイン１２に入力する。
【００６４】
ファンアウト１４は、マルチコアファイバ伝送路１３のコア１を伝搬したコア１送信光１２４−１を、コア１受信光１４１−１として分波器１２２−１に入力する。分波器１２２−１は、コア１受信光１４１−１を波長λ１〜λｎのコア１受信光４１−１に波長分離し、波長毎に光受信装置１５１〜１５ｎへ入力する。また、ファンアウト１４は、コア２を伝搬したコア２送信光１２４−２を、コア２受信光１４１−２として分波器１２２−２に入力する。分波器１２２−２は、コア２受信光１４１−２を波長λ１〜λｎのコア２受信光４１−２に波長分離し、波長毎に光受信装置１５１〜１５ｎへ入力する。
【００６５】
このような構成により、光受信装置１５１〜１５ｎは、波長多重された伝送された光信号を波長毎に受信して、位相誤差の補正を行うことができる。
【００６６】
すなわち、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、第１及び第２の実施形態と同様に、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
【００６７】
さらに、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、光信号を波長多重して伝送するとともに、受信時に波長毎に位相誤差が補正される。このため、第３の実施形態のマルチコアファイバ光伝送システム３００は、波長多重されたそれぞれの波長で、光源の位相揺らぎの影響を低減できる。
【００６８】
なお、本実施形態において、光受信装置１５１〜１５ｎの一部または全部に、図６に記載された光受信装置１５Ａを用いた場合には、光受信装置１５Ａにおいて、光送信装置１１１〜１１ｎの光源の位相誤差の影響が低減される。
【００６９】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態の光受信装置４００のブロック図である。光受信装置４００は、コヒーレント検波部４０１と、位相誤差検出部４０２と、平均化部４０３と、位相補償部４０４と、を備える。
【００７０】
コヒーレント検波部４０１は、異なる光伝送路から受信した複数の光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてそれぞれコヒーレント検波して、受信した光信号に対応する複数の検波信号を出力する。位相誤差検出部４０２は、コヒーレント検波部４０１から出力された複数の検波信号のそれぞれに含まれる、受信した光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する。平均化部４０３は、位相誤差検出部４０２で検出された位相誤差の平均値を求めて位相補償部４０４に出力する。位相補償部４０４は、平均化部４０３で求められた平均値によって、コヒーレント検波部４０１から出力される検波信号の位相補償を行う。
【００７１】
第４の実施形態の光受信装置４００は、複数の光信号を、同一の光源から供給された局部発振光を用いてそれぞれコヒーレント検波する。そして、光受信装置４００は、位相誤差検出部４０２で検出された検波信号の位相誤差の平均値に基づいて受信信号の位相補償を行う。このような構成により、光受信装置４００は、コヒーレント受信における局部発振光の位相揺らぎの影響を低減することができる。
【００７２】
すなわち、第４の実施形態の光受信装置４００は、光源の位相揺らぎによる信号品質の低下を低減できるという効果を奏する。
【００７３】
なお、第１から第４の実施形態で説明した、検波信号に含まれる光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、位相誤差の平均値を求める手順、及び当該平均値によって検波信号の位相補償を行う手順は、各光受信装置が備えるコンピュータによって実行されてもよい。コンピュータは、例えばＣＰＵあるいはＤＳＰである。ＣＰＵやＤＳＰは、プログラムによって制御される。プログラムは、メモリ、ハードディスク等の固定的な記録媒体に記録される。
【００７４】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年１月２９日に出願された日本出願特願２０１３−０１４４２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７５】
１００、２００、３００  マルチコアファイバ光伝送システム
１１、１１１〜１１ｎ  光送信装置
１２  ファンイン
１２１−１、１２１−２  合波器
１２２−１、１２２−２  分波器
１３  マルチコアファイバ伝送路
１４  ファンアウト
１５、１５Ａ、１５１〜１５ｎ、４００  光受信装置
２１  光源
２２−１、２２−２  データ信号
２３−１、２３−２  光変調器
２４−１、１２４−１  コア１送信光
２４−２、１２４−２  コア２送信光
３１  光源
３２−１、３２−２  光フロントエンド
３３−１、３３−２  ＡＤＣ
３４−１、３４−２  波長分散補償部
３５−１、３５−２  偏波分離部
３６−１、３６−２  位相誤差検出部
３７  平均化部
３８−１、３８−２  位相補償部
３９−１、３９−２  シンボル識別部
４０−１、４０−２  検波信号
４１−１、１４１−１  コア１受信光
４１−２、１４１−２  コア２受信光
５０−１、５０−２  遅延調整部
４０１  コヒーレント検波部
４０２  位相誤差検出部
４０３  平均化部
４０４  位相補償部
５０１  ＣＰＵ
５０２  メモリ
【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】
2014119270.tif 000009
【図８】
2014119270.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月8日(2015.7.8)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
光受信装置のコンピュータに、
異なる光伝送路から受信した光信号それぞれを、同一の光源から供給された局部発振光を用いてコヒーレント検波して、前記光信号のそれぞれに対応する複数の検波信号を出力する手順、
前記検波信号に含まれる前記光信号の搬送波成分の位相誤差を検出する手順、
複数の前記位相誤差の平均値を求める手順、
前記平均値を用いて前記検波信号の位相補償を行う手順、を実行させるための光受信装置の制御プログラム。
【国際調査報告】
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2014119270.tif 000012
2014119270.tif 000013
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