(57)【要約】  受信信号のビットレートに対して光受信機の受信帯域が不足していた場合であっても、受信特性が劣化することを抑制するために、光受信装置１０は、入力された光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施す光等化器２０および光スペクトラム整形が施された光信号を電気変換して受信処理する光受信機３０を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施す光等化器と、
前記光スペクトラム整形が施された光信号を電気変換して受信処理する光受信機と、
を備える光受信装置。
【請求項２】
前記光等化器は、中心が入力される光信号のキャリア信号周波数と一致すると共に入力される光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された光信号の光強度ピーク部領域の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型のフィルタ形状を有する、請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
前記フィルタ形状は、入力された光信号の光スペクトラムが前記光受信機の受信帯域内となるように光パワーを分散させる振幅を有する、請求項２に記載の光受信装置。
【請求項４】
入力された波長多重光信号を波長ごとにｎ分波して出力する光分波器と、
前記ｎ分波された光信号がそれぞれ入力されるｎ台の前記光等化器と、
ｎ台の前記光等化器の後段にそれぞれ配置されたｎ台の前記光受信機と、
を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項５】
ｎ台の前記光等化器はそれぞれ光等化器制御部からの制御に基づいて光スペクトラム整形を施し、
ｎ台の前記光受信機から受信処理時のエラーカウントを取得し、取得したエラーカウントが小さくなるようにｎ台の前記光等化器を制御する光等化器制御部をさらに備える、
請求項４に記載の光受信装置。
【請求項６】
前記光等化器には波長多重光信号が入力し、該光等化器は入力された波長多重光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施し、
前記光スペクトラム整形が施された波長多重信号を波長ごとにｎ分波して出力する光分波器と、
前記光分波器の後段に配置されたｎ台の前記光受信機と、
を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項７】
前記光等化器は、光等化器制御部からの制御に基づいて光スペクトラム整形を施し、
ｎ台の前記光受信機から受信処理時のエラーカウントを取得し、取得したエラーカウントが小さくなるように前記光等化器を制御する光等化器制御部をさらに備える、
請求項６に記載の光受信装置。
【請求項８】
入力された光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施し、
前記光スペクトラム整形が施された光信号を電気変換して受信処理する、
光受信方法。
【請求項９】
前記光スペクトラム整形は、中心が入力される光信号のキャリア信号周波数と一致すると共に入力される光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された光信号の光強度ピーク部領域の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型のフィルタによって実行される、請求項８に記載の光受信方法。
【請求項１０】
前記フィルタ形状は、入力された光信号の光スペクトラムが前記光受信機の受信帯域内となるように光パワーを分散させる振幅を有する、請求項９に記載の光受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信装置に関し、特に、受信した光信号を光／電気変換して受信処理する受信回路を備えた光受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の通信トラフィックの増加に伴い、光伝送システムに対しては大容量なシステムの実現が求められている。大容量化に対応できる光伝送システムとして、例えば、波長多重、時分割多重、偏波多重等の様々な多重方式システムがある。そして、これらの光伝送システムに用いられる光受信装置は、例えば、特許文献１に開示されている。【０００３】
特許文献１の受信機は、受信した光信号から、搬送波と、短波長側または長波長側の一方の光信号とを抽出し、光電変換時に短波長側と長波長側の位相成分が打ち消しあうことを抑制することで、受信信号から所望のチャネルを安定的に取り出すことができる。【０００４】
ここで、受信した光信号に何らかの補正を施すことで、受信特性を向上させる技術は他にも種々提案されている。【０００５】
例えば、特許文献２には、光伝送システムのネットワークトポロジ等のシステム情報に基づいてスーパーチャネル信号内のエッジ帯域部分の特性および中央領域部分の特性を調整することで、光伝送品質を改善する技術が開示されている。【０００６】
また、特許文献３には、スペクトル整形用光フィルタを用いて信号光波長と光合分波器の透過中心波長との誤差による伝送特性劣化を改善し、波長誤差に対するトレランスを改善する技術が開示されている。【０００７】
さらに、特許文献４には、光パルスの前半と後半とで逆の光周波数シフトを引き起こすように位相変調することで、波形劣化の影響を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１０３２１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０６３２８号公報
【特許文献３】特開２０００−６８９３１号公報
【特許文献４】特開２００５−３９５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、システムの大容量化における受信信号のビットレート向上に伴い、光受信装置が有する受信帯域幅に対しても必要とされる帯域幅が広がりつつある。光受信装置における受信帯域幅の不足は、光／電気変換後の電気スペクトラムの歪みを生み、受信特性の劣化につながる。【００１０】
上述の特許文献１−４の技術は、受信信号そのものの品質を改善することはできても、そもそも光受信装置側の受信帯域が不足している場合には改善することができずに、受信特性が著しく劣化する。【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、受信信号のビットレートに対して光受信機の受信帯域が不足していた場合であっても、受信特性が劣化することを抑制できる、光受信装置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】
上記目的を達成するために本発明に係る光受信装置は、入力された光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施す光等化器と、前記光スペクトラム整形が施された光信号を電気変換して受信処理する光受信機と、を備える。【００１３】
本発明の光受信方法は、入力された光信号の実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施し、前記光スペクトラム整形が施された光信号を電気変換して受信処理する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明の態様によれば、受信信号のビットレートに対して光受信機の受信帯域が不足していた場合であっても、受信特性が劣化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る光受信装置１００のブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光等化器２００のフィルタ形状の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る、（ａ）光等化器２００に入力される光信号の光スペクトラム、（ｂ）光等化器２００を通過した後の光信号の光スペクトラムの一例を示す図である。
【図４】光信号の実効帯域幅、アイ開口および電気信号帯域の関係を説明するための図である。
【図５】光スペクトラムが狭窄された光信号を、（ａ）そのまま光受信機３００に入力させた場合、（ｂ）光等化器２００を通過させた後で光受信機３００に入力させた場合、の光スペクトラム、アイパターンおよび電気スペクトラムの一例を示す図である。
【図６】光受信機３００の受信帯域より大きなビットレートを有する光信号を、（ａ）そのまま光受信機３００に入力させた場合、（ｂ）光等化器２００を通過させた後で光受信機３００に入力させた場合、の光スペクトラムおよび電気スペクトラムの一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るＷＤＭ光受信装置１００Ｂのブロック構成図である。
【図８】第２の実施形態に係る別のＷＤＭ光受信装置１００Ｃのブロック構成図である。
【図９】第２の実施形態の変形例に係るＷＤＭ光受信装置１００Ｄのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る光受信装置のブロック構成図を図１に示す。図１において、光受信装置１００は、光等化器２００および光受信機３００から成る。
【００１７】
光等化器２００は、所定のフィルタ形状を有し、入力された光信号に対して実効帯域幅を広げるための光スペクトラム整形を施す。本実施形態に係る光等化器２００のフィルタ形状の一例を図２に示す。なお、光等化器２００を通過する前の光信号の光スペクトラムを図２に点線で示す。
【００１８】
図２に示すように、光等化器２００は、中心が入力される光信号のキャリア信号周波数と一致すると共に入力される光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された光信号の光強度のピーク部領域（図２においては中央領域）の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型のフィルタ形状を有する。図２に示したフィルタ形状を有する光等化器２００を通過することにより、光信号の光強度ピーク部の光パワーが端部領域の光信号に分散されて光スペクトラムのエッジが上がり、光信号の実効帯域幅が広がる。なお、光強度ピーク部の光パワーを端部領域に分散させることの効果については後述する。
【００１９】
図２に示した光等化器２００の通過前後の光信号の光スペクトラムの一例を図３に示す。図３（ａ）は、光伝送路から光等化器２００に入力される光信号の光スペクトラムであり、図３（ｂ）は光等化器２００を通過した後の光信号の光スペクトラムである。ここで、図３の矢印は、光信号の実効帯域幅を示す。
【００２０】
図２、図３から分かるように、図３（ａ）に示したガウス分布型の光スペクトラムを有する光信号は、図２のフィルタ形状を有する光等化器２００を通過することにより、図３（ｂ）に示すように、光スペクトラムの中央領域が凹み、すそ部が広がる。ここで、光信号の実効帯域幅は、光強度のＭＡＸ値から光強度を所定の値下げたところにおける帯域幅で定義される。従って、光スペクトラムの中央領域を凹ませることで、光スペクトラムのエッジが上がり、光信号の実効帯域幅が広がる。
【００２１】
光受信機３００は、光等化器２００から入力された光スペクトラム整形が施された光信号を光／電気変換し、受信処理する。光受信機３００に入力される光信号について光段においてスペクトラム整形を施すことにより、光信号の実効帯域が広がる。これにより、例えば、光信号の光スペクトラムが光受信機３００の受信帯域内となり、光受信機３００の光／電気変換時における受信特性が改善される。
【００２２】
次に、光等化器２００において光スペクトラムの中央領域を凹ませることの効果について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、光信号の光スペクトラム、図４（ｂ）はアイパターン、図４（ｃ）は図４（ａ）の光信号を光／電気変換した時の電気スペクトラムである。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の矢印はそれぞれ、光信号の実効帯域幅、アイパターン、電気信号帯域を示す。
【００２３】
上述したように、図４（ａ）において、光信号の実効帯域幅は光強度のＭＡＸ値から光強度を所定の値下げたところにおける帯域幅で定義される。光信号の実効帯域幅は、図４（ｂ）のアイパターンにおけるアイ開口（ＥＯ：Eye Opening）に比例する。そして、アイ開口の大きさに応じて、図４（ｃ）に示した光／電気変換した時の電気信号帯域が決定される。従って、図３に示したように、光等化器２００を通過させることによって光信号の中央領域の光強度を凹ませて実効帯域幅を大きくすると、アイ開口が大きくなり、結果的に電気信号帯域が広がる。
【００２４】
具体的な例を挙げて説明する。先ず、光伝送路等において光スペクトラムが狭窄された場合について、図５を用いて説明する。光スペクトラムが狭窄された光信号をそのまま光受信機３００に入力させた場合の、光信号の光スペクトラム、アイパターンおよび光／電気変換後の電気スペクトラムを図５（ａ）に、光スペクトラムが狭窄された光信号を光等化器２００を通過させた後で光受信機３００に入力させた場合の、光信号の光スペクトラム、アイパターンおよび光／電気変換後の電気スペクトラムを図５（ｂ）に、それぞれ示す。なお、図５（ａ）において、光スペクトラムが狭窄されなかった場合の光スペクトラム、アイパターンおよび電気スペクトラムを点線で示す。一方、図５（ｂ）においては、図５（ａ）の光スペクトラム、アイパターンおよび電気スペクトラムを点線で示す。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、光スペクトラム整形を施さない場合、光スペクトラムが狭窄されることによってアイ開口が小さくなる。この場合、光／電気変換後の電気スペクトラムが訛った形状となることで電気信号帯域が狭くなり、受信特性が劣化する。
【００２６】
これに対して、図５（ｂ）に示すように、光等化器２００を通過させて光信号の中央領域を凹ませ、すそ部を広げる光スペクトラム整形を施した場合、光信号の実効帯域幅が広げられることによってアイ開口が改善する。これにより、光／電気変換後の電気スペクトラムの訛りが低減され、電気信号帯域が改善される。
【００２７】
次に、光信号のビットレートに対して光受信機３００の受信帯域が不足していた場合について、図６を用いて説明する。光受信機３００の受信帯域を超えた高いビットレートを有する光信号をそのまま光受信機３００に入力させた場合の、光信号の光スペクトラムおよび光／電気変換後の電気スペクトラムを図６（ａ）に、光受信機３００の受信帯域を超えた高いビットレートを有する光信号を光等化器２００を通過させた後で光受信機３００に入力させた場合の、光信号の光スペクトラムおよび光／電気変換後の電気スペクトラムを図６（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図６（ａ）において、光受信機３００の受信帯域が十分であった場合の電気スペクトラムを点線で示す。一方、図６（ｂ）においては、図６（ａ）の光スペクトラムおよび電気スペクトラムを点線で、光受信機３００の受信帯域が十分であった場合の電気スペクトラムを一点鎖線で示す。
【００２８】
図６（ａ）において、光スペクトラム整形を施さない場合、光受信機３００の受信帯域を超えた高いビットレートの信号においては、本来、点線で示した電気信号帯域が得られるはずであるのに対し、光受信機３００の受信帯域が不足していることから、実線で示した電気信号帯域しか得ることができない。この場合、光／電気変換後の電気スペクトラムは訛った形状となり、受信特性が劣化する。
【００２９】
これに対して、図６（ｂ）において、光等化器２００を通過させて光信号の中央領域を凹ませ、すそ部を広げる光スペクトラム整形を施した場合、光信号の実効帯域幅が広がることによって光受信機３００の帯域制限が補われ、光／電気変換後の電気スペクトラムの訛りが低減される。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る光受信装置１００は、光等化器２００において光段で信号に対してスペクトラム整形を施すことで実効帯域幅を広げ、光受信機３００における受信帯域（電気信号帯域）を等価的に広げる。従って、光伝送路等において光スペクトラムが狭窄された場合や、光信号のビットレートに対して光受信機３００の受信帯域が不足していた場合においても、受信特性が劣化することを抑制できる。
【００３１】
ここで、本実施形態では、光等化器２００のフィルタ形状を、中心が入力される光信号のキャリア信号周波数と一致すると共に入力される光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された光信号の光強度のピーク部領域の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型に形成したが、これに限定されない。光等化器２００のフィルタ形状は、光伝送路を通過した後の光信号の光スペクトラムや実際の伝送特性などに応じて、適宜設定することができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、光等化器２００および光受信機３００をそれぞれ１台ずつ備えた光受信装置１００について説明したが、光等化器２００および光受信機３００を複数配置することもできる。本実施形態では、複数の光等化器および複数の光受信機を、波長多重された光信号を受信する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光受信装置に配置する。
【００３３】
本実施形態に係るＷＤＭ光受信装置のブロック構成図を図７に示す。図７のＷＤＭ光受信装置１００Ｂは、ｎ台の光等化器２０１−２０ｎ、ｎ台の光受信機３０１−３０ｎおよび光分波器４００を備える。
【００３４】
光伝送路から入力された波長多重光信号は、光分波器４００において波長ごとに分波され、光等化器２０１−２０ｎへそれぞれ入力される。光等化器２０１−２０ｎはそれぞれ、中心が入力される光信号のキャリア信号周波数と一致すると共に入力される光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された光信号の光強度のピーク部領域の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型のフィルタ形状を有する。光等化器２０１−２０ｎはそれぞれ、入力された光信号に対して、波長に応じた光スペクトラム整形を施し、光受信機３０１−３０ｎへ出力する。光受信機３０１−３０ｎはそれぞれ、入力された光スペクトラム整形が施された光信号を光／電気変換し、受信処理する。
【００３５】
ｎ台の光等化器２０１−２０ｎにおいてそれぞれ波長に応じた光スペクトラム整形を施し、光受信機３０１−３０ｎにおける受信帯域（電気信号帯域）を等価的に広げることにより、光伝送路等において光スペクトラムが狭窄された場合や、光信号のビットレートに対して光受信機３０１−３０ｎの受信帯域が不足していた場合においても、高い受信特性を維持することができる。
【００３６】
なお、ＷＤＭ光受信装置において、光等化器の台数を１台とすることもできる。この場合のＷＤＭ光受信装置のブロック構成図を図８に示す。図８のＷＤＭ光受信装置１００Ｃは、１台の光等化器２００Ｂ、ｎ台の光受信機３０１−３０ｎおよび光分波器４００を備える。
【００３７】
光等化器２００Ｂは、中心がＷＤＭ光受信装置１００Ｃに入力される波長多重光信号の中心波長と一致すると共に波長多重光信号の帯域幅と対応する周期を有し、入力された波長多重光信号の光強度のピーク部領域の光パワーを端部領域に分散させる振幅を有する、三角関数型のフィルタ形状を有する。ＷＤＭ光受信装置１００Ｃに入力された波長多重光信号は、光等化器２００Ｂにおいて光スペクトラム整形が施された後、光分波器４００において波長ごとに分波され、光受信機３０１−３０ｎへそれぞれ入力される。光受信機３０１−３０ｎはそれぞれ、入力された光スペクトラム整形が施された光信号を光／電気変換し、受信処理する。
【００３８】
上記のように構成されたＷＤＭ光受信装置１００Ｃにおいても、光等化器２００Ｂにおいて波長多重光信号の光強度のピーク部領域を凹ませ、すそ部を広げる光スペクトラム整形が施されることにより、光受信機３０１−３０ｎにおける受信帯域（電気信号帯域）を等価的に広げることができる。従って、光伝送路等において光スペクトラムが狭窄された場合や、光信号のビットレートに対して光受信機３０１−３０ｎの受信帯域が不足していた場合においても、高い受信特性を維持することができる。
【００３９】
＜第２の実施形態の変形例＞
第２の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係るＷＤＭ光受信装置のブロック構成図を図９に示す。図９のＷＤＭ光受信装置１００Ｄは、可変光等化器２００Ｃ、ｎ台の光受信機３０１−３０ｎ、光分波器４００および光等化器制御部５００を備える。
【００４０】
可変光等化器２００Ｃは、波長多重光信号の波長変更や波長グリッドの変更等に応じて、フィルタ形状をフレキシブルに変更可能な光等化器である。本実施形態に係る可変光等化器２００Ｃは、光等化器制御部５００からの制御により、フィルタ形状の深さ（振幅）や波長（周期）が最適に設定される。光等化器制御部５００からの制御によってフィルタ形状が最適に設定された可変光等化器２００Ｃは、ＷＤＭ光受信装置１００Ｄに入力された波長多重光信号に対してフィルタ形状に応じた光スペクトラム整形を施し、光分波器４００へ出力する。
【００４１】
光分波器４００は、入力された光スペクトラム整形が施された波長多重光信号を波長ごとにｎ分波し、ｎ分波した光信号を対応する光受信機３０１−３０ｎにそれぞれ出力する。光受信機３０１−３０ｎはそれぞれ、入力された光信号を光／電気変換し、受信処理する。
【００４２】
光等化器制御部５００は、光受信機３０１−３０ｎから受信処理時のエラーカウントを取得する。光等化器制御部５００は、取得したエラーカウントが小さくなるように、可変光等化器２００Ｃをフィードバック制御する。
【００４３】
以上のように構成されたＷＤＭ光受信装置１００Ｄは、光等化器制御部５００が光受信機３０１−３０ｎから取得したエラーカウントに基づいて可変光等化器２００Ｃのフィルタ形状を最適に変更することから、波長多重信号の実効帯域幅を最適に広げることができ、光受信機３０１−３０ｎの受信帯域を効率よく広げることができる。これにより、光受信機３０１−３０ｎにおける受信処理時のエラーカウントが小さくなり、光伝送路等において光スペクトラムが狭窄された場合や、光信号のビットレートに対して光受信機３０１−３０ｎの受信帯域（電気信号帯域）が不足していた場合においても、受信特性が劣化することを抑制できる。
【００４４】
ここで、光等化器制御部５００における可変光等化器２００Ｃのフィードバック制御を、第２の実施形態で説明した図７のＷＤＭ光受信装置１００Ｂに適用することもできる。この場合、ＷＤＭ光受信装置１００Ｂにおいて、ｎ台の光等化器２０１−２０ｎをそれぞれｎ台の可変光等化器に置き換えるとともに、ｎ台の光受信機３０１−３０ｎの後段に上述の光等化器制御部を配置する。そして、光等化器制御部は、光受信機３０１−３０ｎから取得したエラーカウントに基づいて、それぞれ対応するｎ台の可変光等化器をフィードバック制御する。
【００４５】
本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００４６】
この出願は、２０１５年３月２７日に出願された日本出願特願２０１５−０６５６８１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】
【００４７】
１００    光受信装置
１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ    ＷＤＭ光受信装置
２００、２０１−２０ｎ、２００Ｂ    光等化器
２００Ｃ    可変光等化器
３００、３０１−３０ｎ    光受信機
４００    光分波器
５００    光等化器制御部
【図１】
2016157800.tif 000003
【図２】
2016157800.tif 000004
【図３】
2016157800.tif 000005
【図４】
2016157800.tif 000006
【図５】
2016157800.tif 000007
【図６】
2016157800.tif 000008
【図７】
2016157800.tif 000009
【図８】
2016157800.tif 000010
【図９】
2016157800.tif 000011
【国際調査報告】
2016157800.tif 000012
2016157800.tif 000013
2016157800.tif 000014
2016157800.tif 000015