(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離する波長分離器と、
前記波長分離器から出力される光信号を強度信号に変換する遅延干渉計と、
前記強度信号を電気信号に変換する受光器と、
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する論理反転回路と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項２】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離する波長分離器と、
前記波長分離器から出力される光信号を強度信号に変換して出力する、該光信号が入力される入力ポート並びに前記強度信号を出力するための第１の出力ポート及び第２の出力ポートを備えた遅延干渉計と、
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記遅延干渉計の第１の出力ポート及び第２の出力ポートとの接続が異なる、前記強度信号を電気信号に変換する第１の受光器及び第２の受光器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項３】
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記遅延干渉計の第１の出力ポート及び第２の出力ポートと前記第１の受光器及び第２の受信器の接続を変更する光スイッチを有する請求項２記載の受信器。
【請求項４】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離する波長分離器と、
前記波長分離器から出力される光信号を強度信号に変換して出力する、該光信号が入力される入力ポート並びに前記強度信号を出力するための第１の出力ポート及び第２の出力ポートを備えた遅延干渉計と、
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記遅延干渉計の第１の出力ポートまたは第２の出力ポートのいずれか一方から出力される前記強度信号を電気信号に変換する受光器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項５】
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記遅延干渉計の第１の出力ポートまたは第２の出力ポートのいずれか一方と前記受光器とを接続する光スイッチを有する請求項４記載の受信器。
【請求項６】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を強度信号に変換する遅延干渉計と、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離する波長分離器と、
前記波長分離器から出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する論理反転回路と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項７】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を強度信号に変換して出力する、該ＷＤＭ信号が入力される入力ポート並びに前記強度信号を出力するための第１の出力ポート及び第２の出力ポートを備えた遅延干渉計と、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離する、前記遅延干渉計の第１の出力ポートに接続される第１の波長分離器及び前記遅延干渉計の第２の出力ポートに接続される第２の波長分離器と、
前記第１の波長分離器及び前記第２の波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記第１の波長分離器及び前記第２の波長分離器との接続が異なる、前記第１の波長分離器及び前記第２の波長分離器から出力される光信号を電気信号に変換する第１の受光器及び第２の受光器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項８】
前記第１の波長分離器及び前記第２の波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて、前記第１の波長分離器及び前記第２の波長分離器と前記第１の受光器及び第２の受信器の接続を変更する光スイッチを有する請求項７記載の受信器。
【請求項９】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を伝送するシステムで用いられる受信器であって、
前記ＷＤＭ光を強度信号に変換して出力する、該ＷＤＭ信号が入力される入力ポート並びに前記強度信号を出力するための第１の出力ポート及び第２の出力ポートを備えた遅延干渉計と、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離する、前記遅延干渉計の第１の出力ポートに接続される第１の波長分離器及び前記遅延干渉計の第２の出力ポートに接続される第２の波長分離器と、
前記第１の波長分離器及び第２の波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記第１の波長分離器または前記第２の波長分離器のいずれか一方から出力される光信号を電気信号に変換する受光器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信器。
【請求項１０】
前記第１の波長分離器及び第２の波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記第１の波長分離器または前記第２の波長分離器のいずれか一方と前記受光器とを接続する光スイッチを有する請求項９記載の受信器。
【請求項１１】
前記干渉周波数の間隔が前記ＤＰＳＫ変調された光信号の伝送速度に最も近くなるように前記ｎが選択される請求項１から１０のいずれか１項記載の受信器。
【請求項１２】
送信データを選択的に非反転または反転して出力する論理反転回路、前記論理反転回路の出力信号をＤＰＳＫ変調する複数のＤＰＳＫ信号発生部及び複数の前記ＤＰＳＫ信号発生部の出力信号を波長分割多重したＷＤＭ光を出力する波長多重器を備えた送信器と、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離する波長分離器、前記波長分離器から出力される光信号を強度信号に変換する遅延干渉計及び前記強度信号を電気信号に変換する受光器を備えた受信器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍であり、
前記論理反転回路は、
前記ＤＰＳＫ信号発生部の前記ＤＰＳＫ変調に用いる周波数に応じて前記送信データの論理を非反転または反転して出力する光通信システム。
【請求項１３】
送信データをＤＰＳＫ変調する複数のＤＰＳＫ信号発生部及び複数の前記ＤＰＳＫ信号発生部の出力信号を波長分割多重したＷＤＭ光を出力する波長多重器を備えた送信器と、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離する波長分離器、前記波長分離器から出力される光信号を強度信号に変換する遅延干渉計、前記強度信号を電気信号に変換する受光器及び前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する論理反転回路を備えた受信器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である光通信システム。
【請求項１４】
送信データを選択的に非反転または反転して出力する論理反転回路、前記論理反転回路の出力信号をＤＰＳＫ変調する複数のＤＰＳＫ信号発生部及び複数の前記ＤＰＳＫ信号発生部の出力信号を波長分割多重したＷＤＭ光を出力する波長多重器を備えた送信器と、
前記ＷＤＭ光を強度信号に変換する遅延干渉計、前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離する波長分離器及び前記波長分離器から出力される光信号を電気信号に変換する受光器を備えた受信器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍であり、
前記論理反転回路は、
前記ＤＰＳＫ信号発生部の前記ＤＰＳＫ変調に用いる周波数に応じて前記送信データの論理を非反転または反転して出力する光通信システム。
【請求項１５】
送信データをＤＰＳＫ変調する複数のＤＰＳＫ信号発生部及び複数の前記ＤＰＳＫ信号発生部の出力信号を波長分割多重したＷＤＭ光を出力する波長多重器を備えた送信器と、
前記ＷＤＭ光を強度信号に変換する遅延干渉計、前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離する波長分離器、前記波長分離器から出力される光信号を電気信号に変換する受光器及び前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する論理反転回路を備えた受信器と、
を有し、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である光通信システム。
【請求項１６】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を受信するための受信方法であって、
前記ＷＤＭ光を中心周波数毎に波長分離器で分離し、
前記波長分離器で分離された光信号を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記強度信号を電気信号に変換し、
前記波長分離器で分離された光信号の周波数に応じて論理反転回路で前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信方法。
【請求項１７】
ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を多重したＷＤＭ光を受信するための受信方法であって、
前記ＷＤＭ光を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に波長分離器で分離し、
前記波長分離器から出力される光信号を受光器で電気信号に変換し、
前記波長分離器から出力される光信号の周波数に応じて論理反転回路で前記受光器の出力信号の論理を非反転または反転して出力する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である受信方法。
【請求項１８】
送信器が、
送信データを論理反転回路で選択的に非反転または反転して出力し、
前記論理反転回路の出力信号に対応する光信号をＤＰＳＫ変調し、
前記ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光を生成して送信し、
受信器が、
前記ＷＤＭ光を受信すると、該ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離し、
前記分離された中心周波数毎の光信号を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記強度信号を電気信号に変換する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍であり、
前記論理反転回路は、
前記ＤＰＳＫ変調に用いる周波数に応じて前記送信データの論理を非反転または反転して出力する光通信方法。
【請求項１９】
送信器が、
送信データに対応する光信号をＤＰＳＫ変調し、
前記ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光を生成して送信し、
受信器が、
前記ＷＤＭ光を受信すると、該ＷＤＭ光を中心周波数毎に分離し、
前記分離された中心周波数毎の光信号を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記強度信号を電気信号に変換し、
前記分離された光信号の周波数に応じて前記電気信号の論理を論理反転回路で非反転または反転して出力する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である光通信方法。
【請求項２０】
送信器が、
送信データを論理反転回路で選択的に非反転または反転して出力し、
前記論理反転回路の出力信号に対応する光信号をＤＰＳＫ変調し、
前記ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光を生成して送信し、
受信器が、
前記ＷＤＭ光を受信すると、該ＷＤＭ光を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離し、
前記分離された光信号を電気信号に変換する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍であり、
前記論理反転回路は、
前記ＤＰＳＫ変調に用いる周波数に応じて前記送信データの論理を非反転または反転して出力する光通信方法。
【請求項２１】
送信器が、
送信データに対応する光信号をＤＰＳＫ変調し、
前記ＤＰＳＫ変調された複数の光信号を波長分割多重したＷＤＭ光を生成して送信し、
受信器が、
前記ＷＤＭ光を受信すると、該ＷＤＭ光を遅延干渉計で強度信号に変換し、
前記遅延干渉計から出力される光信号を前記ＷＤＭ光の中心周波数毎に分離し、
前記分離された光信号を電気信号に変換し、
前記分離された光信号の周波数に応じて前記電気信号の論理を論理反転回路で非反転または反転して出力する、
ｎを正数としたとき、
前記遅延干渉計から出力される光信号が最大となる周波数である干渉周波数の間隔が前記ＷＤＭ光の中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍である光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調方式の光信号を受信する受信器、該受信器を備えた光通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光通信システムは長距離で大容量のデータ伝送を実現するための重要な技術である。現在実用化されている光通信システムでは強度変調方式が用いられている。この強度変調方式はデジタル信号の“１”、“０”に光パルスの“有”、“無”を割り当てる変調方式である。強度変調方式は、変調信号の生成及び検出が容易であり、かつ長距離伝送が可能であるために広範囲の分野で利用されている。【０００３】
しかしながら、近年は伝送する情報が大量になったことに伴い、光通信システムに対する高速伝送性能も求められている。現在実用化されている光通信システムでは、データ伝送速度が最高で１０Ｇｂｐｓ程度であるが、次世代の光通信システムとして、４０Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送速度を実現するための技術が研究されている。さらには、伝送距離が長くなることによるコストの削減も強く求められており、１０００ｋｍを超えるデータ伝送を可能にするための技術の研究も進められている。【０００４】
このような光通信システムの高速化及び長距離化を実現するときの課題として以下の２つが知られている。【０００５】
第１の課題は光雑音の増大に対する対策である。【０００６】
強度変調方式を用いた光通信システムの伝送速度を高速化する場合、利用する伝送帯域が広がるためにシステムが受ける雑音の量も増大する。その結果、信号受信端における信号対雑音比が悪化し、符号誤りが増加して通信品質が劣化する。また、伝送距離を長くすると、光強度の損失を補償するために光信号を増幅する中継器の数を増やす必要があり、この多数の中継器が備える光増幅器で発生する光雑音が積み重なることで受信端における信号対雑音比が悪化する。したがって、光通信システムの高速化及び長距離化を実現するためには、光雑音の低減、または光雑音に強い伝送方式の開発が必要となる。【０００７】
近年、このような光雑音への対策として、位相変調方式、特にＤＰＳＫ（Differential  Phase  Shift  Keying）方式を光通信システムに適用する手法が注目されている。ＤＰＳＫは、位相のずれた複数の波の組み合わせで情報を表現する位相変調方式の一つであり、光信号が“１”であるか“０”であるかを、その一つ前に送られてきた光信号（１ビットスロット前の信号）との位相関係によって表現する。特に、ＤＰＳＫ方式と１ビット遅延検波受信方式を組み合わせた光通信システムは、性能が高く、簡易に構成することができる。【０００８】
このＤＰＳＫ方式と１ビット遅延検波受信方式を組み合わせたシステムでは、送信側にて、送信データが“１”のときはビットスロットの位相を１８０度変化させて送信し、“０”の時は位相を変化させずにそのまま送信する。【０００９】
一方、受信側では、受信信号を分岐し、分岐した一方の信号を１ビット遅延素子にて遅延させた後、他方の信号と干渉させる。このとき、１ビットスロット前の信号と次のビットスロットの信号の位相が同じであれば干渉信号の強度が最大となり、１ビットスロット前の信号と次のビットスロットの信号の位相が１８０度異なっていれば干渉信号は消光する。ＤＰＳＫ方式と１ビット遅延検波受信方式を組み合わせたシステムでは、このような原理を利用して位相の変化で表された情報を強度の情報に変換している。【００１０】
ＤＰＳＫ方式を用いると、強度変調方式と比べて信号対雑音比が低い受信状態でも誤りの少ないデータ伝送が可能になる。その理由を以下に記す。【００１１】
図１は複素電界平面上における符号“１”と“０”の距離を示すグラフである。なお、図１（ａ）は強度変調方式を用いた場合の符号“１”と“０”の位置関係を示し、図１（ｂ）はＤＰＳＫ方式を用いた場合の符号“１”と“０”の位置関係を示している。【００１２】
図１（ａ）、（ｂ）から分かるように、複素電界平面における符号“１”と符号“０”の距離は、強度変調方式に比べてＤＰＳＫ方式が２倍になる。そのため、ＤＰＳＫ方式を用いると、雑音量が２倍、すなわち信号対雑音比が１／２でも強度変調方式と同じ符号誤り率が得られる。このように、ＤＰＳＫ方式は、雑音に対して強い伝送方式であり、光通信システムの高速化及び長距離化に適した伝送方式である。【００１３】
光通信システムの高速化及び長距離化を実現するときの第２の課題は、光波形の歪に対する対策である。【００１４】
光通信システムでは、光波形が歪む主要因として光ファイバが持つ非線形光学効果がある。強度変調方式では、伝送速度の増加に伴ってこの非線形光学効果による波形歪が大きくなることが知られている。また、長距離のデータ伝送においても非線形光学効果に起因する波形歪が大きな問題となることが知られている。そのため、光通信システムの高速化及び長距離化を実現するためには、非線形光学効果が小さい光ファイバを使用するか、非線形光学効果に強い伝送方式を用いる必要がある。【００１５】
この第２の課題に対して、例えば特開２００３−０６０５８０号公報では、ＤＰＳＫ信号の各ビットにＲＺ（Return  to  Zero）パルスを用いる方式を提案している。この方式はＲＺ−ＤＰＳＫ方式と呼ばれている。ＲＺ−ＤＰＳＫ方式では、ＤＰＳＫ信号の各ビットにＲＺパルスを用いることで得られる２つの効果から波形歪みを抑制している。【００１６】
第１の効果は、ＲＺパルスを用いることで平均光強度に対してピーク部の光強度が大きくなるため、信号対雑音比が向上して、より低い光強度でもデータ伝送が可能になることである。第２の効果は、ＲＺパルスを用いることでビット間のパルス干渉を抑制できることである。これらの利点から、ＲＺ−ＤＰＳＫ方式は、４０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を実現しつつ長距離伝送を可能にする方式として、近年急速に認知されるようになった。【００１７】
このＲＺ−ＤＰＳＫ方式は、例えば非特許文献（A.  H.  Gnauck,  S.  Chandrasekhar,  J.  Leuthold,  L.  Stulz,  “Demonstration  of  42.7-Gb/s  DPSK  Receiver  With  45  Photons/Bit  Sensitivity”,  IEEE  PHOTONICS  TECHNOLOGY  LETTERS,  VOL.  15,  NO.  1,  p.99-101,  JANUARY  2003.）に記載されているように、受信器に、位相変調信号を強度変調信号に変換するための遅延干渉計を備えている。このような構成は遅延干渉検波方式と呼ばれ、周知のコヒーレント受信方式に比べて局発光が不要であるため小型化できるという利点がある。【００１８】
図２はマッハツェンダ型と呼ばれる遅延干渉計の構成例を示すブロック図である。【００１９】
図２に示すように、遅延干渉計は、入力光を分岐するための第１の方向性結合器３０１と、分岐後の一方の光を遅延させる遅延器３０４と、第１の方向性結合器３０１で分岐された光が伝搬する第１のアーム３０２及び第２のアーム３０３の出力光を合波するための第２の方向性結合器３０５とを備えている。【００２０】
遅延器３０４は、例えば遅延干渉計に位相変調信号が入力される場合、その位相変調信号のビットレートの１ビット分のタイムスロットに相当する遅延量に設定される。【００２１】
図２に示す遅延干渉計に入力された光（位相変調信号）は、第１の方向性結合器３０１によって等しい光強度で２分され、第１のアーム３０２と第２のアーム３０３へ入力される。このとき、第１のアーム３０２へ入力された光のみ遅延器３０４によって位相が９０度シフトする（９０度遅れる）。【００２２】
第１のアーム３０２及び第２のアーム３０３を伝搬した光は第２の方向性結合器３０５によって各々２つに分岐される。第２の方向性結合器３０５の第１の出力ポート（図２の上側のポート）には、第１のアーム３０２を伝搬した光の１／２の光強度と第２のアーム３０３を伝搬した光の１／２の光強度が出力される。このとき、第２のアーム３０３を伝搬した光のみ第２の方向性結合器３０５にて位相が９０度シフトする（入力光に対して９０度遅れる）。【００２３】
したがって、第１のアーム３０２を伝搬した光と第２のアーム３０３を伝搬した光とはそれぞれ位相が９０度シフトしているため、第１の出力ポートからは同位相の光が合波されて出力される。【００２４】
一方、第２の方向性結合器３０５の第２の出力ポート（図２の下側のポート）にも、第１のアーム３０２を伝搬した光の１／２の光強度と第２のアーム３０３を伝搬した光の１／２の光強度が出力される。このとき、第１のアーム３０２を伝搬した光は遅延器３０４によって位相が９０度シフトし、さらに第２の方向性結合器３０５によって位相が９０度シフトする。したがって、第１のアーム３０２を伝搬した光は位相が１８０度シフトし、第２のアーム３０３を伝搬した光は位相がシフトしていないため、第２の出力ポートでは逆位相の光が合波されて光が出力されない。【００２５】
このように第２の方向性結合器３０５の第１の出力ポートから出力される２つの光が同位相となるように一方のアームで伝搬する光の位相を調整すると、第２の出力ポートから出力される２つの光は逆位相となる。ここで、遅延干渉計にＣＷ光（連続光）を入力すると、第１のポートからは同位相の光が強めあって出力され、第２のポートからは逆位相の光が打ち消しあうために出力されない。【００２６】
この遅延干渉計にＤＰＳＫ信号を入力したときの動作を説明する。【００２７】
なお、ＤＰＳＫ信号は、符号“０”に対して位相シフト量が０の光が割り当てられ、符号“１”に対して位相シフト量がπの光が割り当てられているものとする。【００２８】
この場合、遅延干渉計の第１の出力ポートでは、時間軸上で隣接するビットの位相が同じ場合は同位相の光が強めあって出力され、時間軸上で隣接するビットの位相差がπの場合は打ち消しあって消光する。【００２９】
一方、遅延干渉計の第２の出力ポートでは、時間軸上で隣接するビットの位相が同じ場合は消光し、時間軸上で隣接するビットの位相差がπの場合は２つのアームを伝搬した光の位相差が０または２πとなり、同位相の光が強めあって出力される。【００３０】
以上より、時間軸上で隣接するビットの位相が同じであれば第１の出力ポートから光が出力され、位相差がπであれば第２の出力ポートから光が出力される。その結果、ＤＰＳＫ信号の位相情報が強度情報に変換される。【００３１】
なお、２つのアームを伝搬することで生じる光の遅延差は、時間軸上で隣接する２つのビットのみが干渉するように光信号の１タイムスロットに等しいことが好ましい。遅延差が１タイムスロットからずれると、干渉すべきではない他のビットとの干渉成分が第１の出力ポートまたは第２の出力ポートから出力される光信号に混入し、波形歪が生じて位相情報から強度情報への変換性能が劣化する場合がある。【００３２】
ところで、上述した遅延干渉計を用いたＲＺ−ＤＰＳＫ方式には、いくつかの問題がある。【００３３】
第１の問題点は、現在、標準的に採用されている伝送速度で、例えば波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength  Division  Multiplexing）方式の光信号を受信する場合、波長毎に遅延干渉計を調整しなければならないことである。その理由を以下に述べる。【００３４】
ＤＰＳＫ方式は、伝送速度が４０Ｇｂｐｓの光通信システムへ適用することを目的として開発が進められてきた。そのため、ＩＴＵ−Ｔでは、３９．８１Ｇｂ／ｓと、４３．０１Ｇｂ／ｓの２つの伝送速度が標準として定められ、多くのシステムで４３．０１Ｇｂｐｓの伝送速度が採用されるものと考えられる。【００３５】
一方、ＷＤＭ方式を採用する光通信システムでは、１００ＧＨｚの周波数間隔で情報を多重することがＩＴＵ標準として定められており、多くのシステムがこの周波数間隔を採用している。【００３６】
伝送速度が４３．０１ＧｂｐｓのＤＰＳＫ信号を、遅延干渉計を用いて強度信号に変換するためには、上述したように２つのアームによる光の遅延差を１タイムスロット、すなわち約２３．３ｐｓに設定すればよい。【００３７】
このような調整された遅延干渉計にＣＷ光を入力したときの第１の出力ポート及び第２の出力ポートから出力される光強度の周波数に対する依存性を図３に示す。なお、図３に示すグラフの縦軸は２つのアーム及び出力ポートを伝搬して出力される干渉光の光透過率を示し、横軸は基準となるＷＤＭ方式の中心周波数を０としたときの相対周波数を示している。【００３８】
この場合、図３に示すように２つの出力ポートから出力される干渉光の光強度がピークとなる点の間隔、すなわち干渉周波数の間隔は、４３．０１ＧＨｚとなる。【００３９】
ここで、例えば図３に示す周波数４０１−ｃにおいて出力ポートから干渉光のピークが得られるように遅延干渉計の２つのアームを伝搬する光の遅延差を調整した場合を考える。【００４０】
このとき、周波数４０１−ｃでは、遅延干渉計の第１のアーム及び第２のアームの出力光及びそれらの差である差回路出力は、図４の波形５０３で示すように良好な波形となる。しかしながら、これと隣接する周波数４０１−ａ，ｂ，ｄ，ｅは、干渉光がピークとなる周波数からずれているためにＤＰＳＫ信号を強度信号に正しく変換することができない。具体的には、図４の波形５０１，５０２，５０４，５０５で示すように、周波数４０１−ａ，ｂ，ｄ，ｅでは各アームから出力される光の振幅が減少し、波形歪みも生じているために受信性能が劣化する。特に、周波数４０１−ａ，ｂ，ｄ，ｅでは、干渉光がピークとなる周波数からのずれ量が異なるため、受信性能が周波数毎に異なってしまう。【００４１】
したがって、ＷＤＭ方式を採用する光通信システムにおいて、遅延干渉計を用いてＤＰＳＫ信号を強度信号に変換するためには、ＷＤＭ方式で使用する周波数（以下、中心周波数と称す場合もある）毎に第１のアーム及び第２のアームで伝搬する光の遅延差を微調整し、各中心周波数で干渉光がピークとなるように設定する必要がある。しかしながら、このような調整は煩雑であり、システムの調整コストが増大する問題がある。【００４２】
第２の問題点は、上述した周波数毎に遅延干渉計を調整する仕組みを採用した場合、干渉光がピークとなる周波数の安定性を保つことが困難なことである。【００４３】
上述したように、ＷＤＭ方式を採用する光通信システムにおいて、１００ＧＨｚの周波数間隔で４３．０１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を実現するためには、中心周波数毎に遅延干渉計が備える２つのアームにより光の遅延差を調整する必要がある。このような微調整には、アーム等に配置したミラーの位置を圧電素子等で微小移動させる方法やアームを石英導波路で形成し、その導波路特性を熱光学効果を利用して調整する方法等で実現できる。【００４４】
しかしながら、このような調整機構、すなわち干渉光がピークとなる周波数を可変するための機構を遅延干渉計に備えると、その調整後の動作周波数が不安定になるおそれがある。特に、熱光学効果を利用して遅延差を調整する方法は、周囲温度の変化の影響を受けやすいため、安定性を維持することが難しい。その結果、受信性能が劣化するおそれがある。
【発明の開示】
【００４５】
そこで、本発明は、波長分割多重方式を採用する光通信システムにおいて、ＤＰＳＫ信号の受信時に問題となる中心周波数毎の遅延干渉計の調整を不要にして遅延干渉計の動作周波数を安定させることができる光受信器、光通信システム及び方法を提供することを目的とする。
【００４６】
上記目的を達成するため本発明では、受信器が備える遅延干渉計から出力される干渉光がピークとなる周波数の間隔を、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍（ｎは正数）に設定する。そして、受信した中心周波数に応じて受光器の出力信号の論理を論理反転回路等により非反転または反転して出力する。
【００４７】
このような構成では、遅延干渉計から出力される干渉光がピークとなる周波数とＷＤＭ方式で使用する各中心周波数とのずれ量が一定になるため、遅延干渉計を調整しなくても各中心周波数の受信性能が等しくなり、ＤＰＳＫ信号をそれぞれ復調することが可能になる。
【００４８】
したがって、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数毎に遅延干渉計を調整する必要が無くなる。
【００４９】
また、遅延干渉計を調整する必要が無くなることで、遅延干渉計を調整するための機構が不要なり、調整機構に起因する周波数の不安定性がなくなり、遅延干渉計の動作周波数が安定する。
【００５０】
さらに、遅延干渉計を調整するための機構が不要になることで、遅延干渉計を小型化できるため、受信器及びそれを備える光通信にシステムの小型化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は複素電界平面上における符号“１”と“０”の距離を示すグラフである。
【図２】図２は遅延干渉計の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は従来の受信器が備える遅延干渉計の２つの出力ポートから出力される光強度と周波数の関係を示すグラフである。
【図４】図４は図３に示した所定の周波数における遅延干渉計の２つの出力ポートの出力波形及びそれらの差である差回路出力波形を示す波形図である。
【図５】図５は本発明の受信器の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は本発明の受信器が備える遅延干渉計の２つの出力ポートから出力される光強度と周波数の関係を示すグラフである。
【図７】図７は図６に示した所定の周波数における遅延干渉計の２つの出力ポートの出力波形及びそれらの差である差回路出力波形を示す波形図である。
【図８】図８は本発明の受信器の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は本発明の受信器の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は本発明の受信器の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の受信器の第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は本発明の受信器の第６の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の受信器の第７の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は図８に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。
【図１５】図１５は図９に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。
【図１６】図１６は図１０に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。
【図１７】図１７は図１１に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。
【図１８】図１８は図１２に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。
【図１９】図１９は本発明の光通信システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は本発明の光通信システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図２１】図２１は図１９に示した光通信システムの論理反転回路を受信器に備える構成例を示すブロック図である。
【図２２】図２２は図２０に示した光通信システムの論理反転回路を受信器に備える構成例を示すブロック図である。
【図２３】図２３は図１９〜図２０に示した光通信システムが備える送信器の動作を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は図１９〜図２２に示した光通信システムが備える光受信器の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
（第１の実施の形態）
図５は本発明の受信器の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。【００５３】
図５に示すように、第１の実施の形態の受信器は、波長分離器１０１、遅延干渉計１０３及び光受信器１０９を備えた構成である。光受信器１０９は、受光器１０６、減算器１０７及び論理反転回路１０８を備えている。【００５４】
図５では、説明を簡単にするために波長分離器１０１の任意の出力端に１台の遅延干渉計１０３及び光受信器１０９が接続された構成を示している。実際の受信器は、複数の遅延干渉計１０３及び光受信器１０９を備え、波長分離器１０１の各出力端に遅延干渉計１０３及び光受信器１０９がそれぞれ接続される構成である。なお、遅延干渉計１０３及び光受信器１０９は、波長分離器１０１の全ての出力端に接続されている必要はない。遅延干渉計１０３及び光受信器１０９は、光通信システムで使用する中心周波数が出力される波長分離器１０１の出力端にのみ接続されていればよい。【００５５】
波長分離器１０１は、例えば周知のアレイ導波路格子（Arrayed  Waveguide  Grating）で構成され、波長分離器１０１の出力端には遅延干渉計１０３の入力ポート１０２が接続される。【００５６】
遅延干渉計１０３には、例えば石英導波路から成るマッハツェンダ型の遅延干渉計が用いられる。この遅延干渉計１０３は、入力信号（ＷＤＭ光）の中心周波数の間隔Δｆに対して２つのアームの遅延差τが（２ｎ＋１）／（２Δｆ）（ｎは正数）となるように調整されている。すなわち、干渉周波数の間隔がＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍に設定されている。【００５７】
本実施形態では、Δｆ＝１００ＧＨｚとし、伝送速度（信号ビットレート）が４３Ｇｂｐｓであると仮定して、ｎ＝２、τ＝２５ｐｓとなる遅延干渉計１０３を用いる。この場合、遅延干渉計１０３の干渉周波数の間隔は４０ＧＨｚとなる。【００５８】
遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５には光受信器１０９が備える２つの受光器１０６が接続されている。【００５９】
受光器１０６は、例えばＩｎＧａＡｓから成る受光素子が用いられ、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４または第２の出力ポート１０５から出力された光信号を電気信号に変換する。【００６０】
減算器１０７は、２つの受光器１０６の出力信号の差信号を出力する。【００６１】
論理反転回路１０８は、波長分離器１０１によって分離された光信号の中心周波数に応じて、減算器１０７の出力信号の論理を非反転または反転して出力する。【００６２】
なお、図５に示す波長分離器１０１、受光器１０６、減算器１０７、論理反転回路１０８は、当業者によく知られた構成であり、本発明の特徴とは直接関係しないため、その構成や動作の詳細な説明は省略する。【００６３】
次に図５に示した光受信器１０９の動作について説明する。【００６４】
波長分離器１０１に入力されたＷＤＭ光は、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数の信号成分毎に分離され、波長分離器１０１が備える複数の出力端から出力される。分離後の光信号（ＤＰＳＫ信号）は遅延干渉計１０３によって強度信号に変換される。【００６５】
本実施形態の受信器では、上述したようにＷＤＭ光に含まれる中心周波数の間隔Δｆ＝１００ＧＨｚとし、干渉周波数の間隔が４０ＧＨｚ（＝１００ＧＨｚの２／５）となるように遅延干渉計１０３が調整されている。具体的には、基準となる周波数（例えば図６に示す周波数４０１−ｃ）の光信号が入力されたとき、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４から出力される干渉光が最大となるように遅延干渉計１０３の遅延差が調整される。【００６６】
この場合、図６に示す周波数４０１−ａまたは周波数４０１−ｅの光信号が入力されたときも遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４から出力される干渉光が最大となる。これは、基準となる周波数４０１−ｃから干渉周波数の間隔の２ｎ＋１倍（すなわち５倍）離れた周波数と、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の２倍の周波数とが一致することに起因する。【００６７】
したがって、基準となる周波数からＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数の光信号を受信する場合、遅延干渉計１０３を調整しなくても該干渉光のピークがＷＤＭ光の中心周波数と一致するため、正しい復調波形が得られる。この場合、遅延干渉計１０３の各出力ポートから出力される光波形及びその差信号（差回路出力）は、図７の波形７０１、７０３、７０５で示すようになり、減算器１０７からは正しい復調信号が出力される。【００６８】
一方、基準となる周波数からＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の奇数倍離れた周波数４０１−ｂ，４０１−ｃを受信した場合、遅延干渉計１０３から出力される干渉光のピークとＷＤＭ方式の中心周波数とは一致しない。しかしながら、これらの周波数では、図６に示すように第１の出力ポートから出力される干渉光は最小であるが、第２の出力ポートから出力される干渉光が最大となる。これは、干渉周波数の間隔４０ＧＨｚに対して、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔１００ＧＨｚが２．５倍であり、中心周波数の間隔が干渉周波数の間隔に対して２周期半離れていることで、半周期のずれにより干渉光のピークと消光の関係が反転しているからである。この場合、遅延干渉計１０３の各出力ポートから出力される光波形及びその差信号（差回路出力）は図７の波形７０２、７０４で示すようになり、減算器１０７の出力信号の論理を反転すれば正しい復調信号が得られる。これらの周波数では、干渉光がピークとなる遅延干渉計１０３の出力ポートが切り替わるが、干渉光のピークとＷＤＭ方式の中心周波数の間隔とが一致しているので、符号を反転させるだけで受信振幅の減少や波形歪みが増大することはない。【００６９】
したがって、論理反転回路１０８により減算器１０７の出力信号の論理を反転するか否かは、以下の選択基準にしたがって実施すればよい。【００７０】
まず、基準となるＷＤＭ方式で使用する中心周波数（例えば図６に示す周波数４０１−ｃ）において、論理反転回路１０８から論理を非反転で出力したときに正しい復調信号が得られるように遅延干渉計１０３の２つのアームによる光の遅延差を調整する。そして、基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数を受信する場合は非反転で出力し、奇数倍離れた周波数を受信する場合は反転して出力すればよい。【００７１】
遅延干渉計１０３は、例えば図６に示す周波数４０１−ａ，４０１−ｃまたは４０１−ｅを中心周波数とする光信号（ＤＰＳＫ信号）を受信し、その光信号の時間軸上で隣接するビットが同位相である場合は第１の出力ポート１０４から光を出力する。また、逆位相である場合は第２の出力ポート１０５から光を出力する。【００７２】
一方、図６に示す周波数４０１−ｂ，４０１−ｄの光信号を受信し、その光信号の時間軸上で隣接するビットが同位相である場合は第２の出力ポート１０５から光を出力し、逆位相である場合は第１の出力ポート１０４から光を出力する。すなわち、周波数４０１−ｂ，４０１−ｄの光信号を受信した場合は減算器１０７から周波数４０１−ａ，４０１−ｃ，４０１−ｅを受信したときと論理が反転した信号が出力される。【００７３】
遅延干渉計１０３によって強度信号に変換された光は、２つの受光器１０６によって電気信号に変換され、減算器１０７によりその差信号が出力される。【００７４】
論理反転回路１０８は、例えば図６に示す周波数４０１−ａ，４０１−ｃまたは４０１−ｅを中心周波数とする光信号（ＤＰＳＫ信号）を受信する場合は減算器１０７の出力信号の論理を反転することなく出力する。【００７５】
また、図６に示す周波数４０１−ｂ，４０１−ｄを中心周波数とする光信号（ＤＰＳＫ信号）を受信する場合は減算器１０７の出力信号の論理を反転して出力する。【００７６】
なお、ＤＰＳＫ信号の伝送速度（ビットレート）が４３Ｇｂｐｓである場合、その１ビット分のタイムスロット（約２３．３ｐｓ）と遅延干渉計１０３が備える２つのアームによる光の遅延差（２５ｐｓ）とは一致していない。そのため、遅延干渉計１０３から出力される光信号の振幅がわずかに低減し、その波形にもわずかに歪が生じる。しかしながら、それらのずれ量は少ないため、ＤＰＳＫ信号は強度信号へ良好に変換される。【００７７】
また、本実施形態では、上述したように干渉周波数の間隔をＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）倍に設定する具体例として、干渉周波数の間隔が分離後の光信号（ＤＰＳＫ信号）のビットレートに最も近くなる例、すなわち、Δｆ＝１００ＧＨｚとしたとき、干渉周波数の間隔を４０ＧＨｚ（ｎ＝２）に設定する例で説明している。ここで、干渉周波数の間隔として、ｎ＝１，３，４，…を選択した場合、すなわち干渉周波数の間隔を６６，７ＧＨｚ、２８、６ＧＨｚ，２２，２ＧＨｚ，…に設定すると、遅延干渉計１０３から出力される干渉光がピークとなる周波数とＷＤＭ方式で使用する中心周波数とのずれ量が増大してしまう。したがって、その場合も遅延干渉計１０３から出力される光信号の振幅が低減し、その波形に歪が生じてＤＰＳＫ信号の復調性能が低下する。【００７８】
しかしながら、干渉周波数の間隔としてｎ＝１，３，４，…を選択しても、遅延干渉計１０３から出力される干渉光がピークとなる周波数とＷＤＭ方式で使用する各中心周波数とのずれ量は一定であるため、遅延干渉計１０３を調整しなくても各中心周波数の受信性能が等しくなり、ＤＰＳＫ信号をそれぞれ復調することが可能になる。但し、復調性能の低下を抑制するためには、本実施形態で例示したように遅延干渉計１０３の干渉周波数の間隔がＤＰＳＫ信号のビットレートに最も近い値となるように上記ｎの値を選択することが好ましい。このことは以降の各実施の形態で示す受信器にも該当する。【００７９】
本実施形態の受信器によれば、遅延干渉計１０３の干渉周波数の間隔をＷＤＭ方式で使用する中心周波数の間隔の２／（２ｎ＋１）に設定することで、遅延干渉計１０３を調整しなくてもＤＰＳＫ信号を復調することが可能になる。【００８０】
したがって、ＷＤＭ方式で使用する中心周波数毎に遅延干渉計１０３を調整する必要が無くなる。【００８１】
また、遅延干渉計１０３を調整する必要が無くなることで、遅延干渉計１０３を調整するための機構が不要なり、調整機構に起因する周波数の不安定性がなくなり、遅延干渉計１０３の動作周波数が安定する。【００８２】
さらに、遅延干渉計１０３を調整するための機構が不要になることで、遅延干渉計１０３を小型化できるため、受信器の小型化も可能になる。
（第２の実施の形態）
図８は本発明の受信器の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。【００８３】
第２の実施の形態の受信器は、遅延干渉計１０３の２つの出力ポートと光受信器１０９が備える２つの受光器１０６の接続関係を、受信する周波数に応じて切り替える構成である。【００８４】
第２の実施の形態の受信器は、基準となるＷＤＭ方式の中心周波数（例えば、図６に示す周波数４０１−ｃ）を受信する場合、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５と光受信器１０９が備える２つの受光器１０６とが図８（ａ）に示すように接続された構成を用いる。そして、この接続で正しい復調信号が減算機１０７から出力されるように遅延干渉計１０３の２つのアームによる光の遅延差を調整する。【００８５】
基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数を受信する場合も、同様に図８（ａ）に示す接続の構成を用いればよい。【００８６】
一方、基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の奇数倍離れた周波数を受信する場合は、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５と光受信器１０９が備える２つの受光器１０６とが、図８（ａ）とは逆の図８（ｂ）に示すように接続された構成を用いる。【００８７】
このように接続することで、減算器１０７に入力される減算信号と被減算信号とが逆転するため、減算器１０７からは論理が反転した信号が出力される。したがって、第１の実施の形態で示した論理反転回路１０８が無くても減算器１０７から正しい復調信号が出力される。【００８８】
本実施形態の受信器によれば、第１の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、論理反転回路１０８が不要になるため、受信器の構成が簡単になる。
（第３の実施の形態）
図９は本発明の受信器の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。【００８９】
図９に示すように、第３の実施の形態の受信器は、図８に示した波長分離機１０１による分離後の周波数に応じて遅延干渉計１０３の出力ポートと受光器１０６の接続関係を選択する代わりに、遅延干渉計１０３の出力ポートと受光器１０６間に２×２光スイッチ９０１を設けた構成である。【００９０】
すなわち、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５は２×２光スイッチ９０１の２つの入力ポートと接続され、２×２光スイッチ９０１の出力ポートは光受信器１０９が備える２つの受光器１０６と接続されている。【００９１】
本実施形態の受信器は、第２の実施の形態と同様に、基準となるＷＤＭ方式の中心周波数及び該基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数を受信する場合は、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５と光受信器１０９が備える２つの受光器１０６とが図８（ａ）に示した接続となるように２×２光スイッチ９０１を設定する。【００９２】
一方、基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の奇数倍離れた周波数を受信する場合は、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５と光受信器１０９が備える２つの受光器１０６とが図８（ｂ）に示した接続となるように２×２光スイッチ９０１を設定する。【００９３】
このように２×２光スイッチ９０１を用いて遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５と光受信器１０９が備える２つの受光器１０６とを接続することで、いずれの中心周波数を受信する場合でも正しい復調信号を出力できる。【００９４】
本実施形態の受信器によれば、第２の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、受信器を異なる周波数で運用する場合でも、２×２光スイッチ９０１の設定を変更するだけで対応できるため、受信器を柔軟に運用できる。【００９５】
なお、２×２光スイッチ９０１の設定を変更する場合、その変更手段はどのようなものでもよい。例えばスイッチ等を用いて操作者が切り替える構成であってもよく、受信した光信号の周波数から２×２光スイッチ９０１の接続を判定する構成でもよい。その場合、判定機能は、２×２光スイッチ９０１の内部に持たせてもよく、受信器が備える不図示の制御装置に持たせてもよい。判定機能は、プログラムにしたがって処理を実施するＣＰＵやＤＳＰ、あるいは論理回路の組み合わせから成るＬＳＩ等で実現できる。
（第４の実施の形態）
図１０は本発明の受信器の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。【００９６】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第４の実施の形態の受信器は、遅延干渉計１０３の一方の出力ポートのみを光受信器１０９の受光器１０６と接続し、波長分離機１０１による分離後の中心周波数に応じて使用する出力ポートを選択する構成である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示す１００１は無反射光終端器である。【００９７】
第４の実施の形態の受信器は、基準となるＷＤＭ方式の中心周波数（例えば、図６に示す周波数４０１−ｃ）を受信する場合、図１０（ａ）に示すように遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４と受光器１０６のみを接続した構成を用い、この接続で正しい復調信号が受光器１０６から出力されるように遅延干渉計１０３の２つのアームの光の遅延差を調整する。【００９８】
基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数信号を受信する場合も図１０（ａ）に示した接続の構成を用いればよい。【００９９】
一方、基準となる周波数からＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の奇数倍離れた周波数を受信する場合、図１０（ｂ）に示すように遅延干渉計１０３の第２の出力ポート１０５と受光器１０６のみを接続した構成を用いる。このような構成を採用することで、受光器１０６から論理が反転した信号が出力される。【０１００】
したがって、第１の実施の形態で示した論理反転回路１０８が無くても受光器１０６から正しい復調信号が出力される。【０１０１】
本実施形態の受信器によれば、第１の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、論理反転回路１０８が不要になり、受光器１０６も一つで済むため、光受信器１０９の構成がより簡単になる。
（第５の実施の形態）
図１１は本発明の受信器の第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。【０１０２】
図１１に示すように、第５の実施の形態の受信器は、第４の実施の形態の受信器と同様に遅延干渉計１０３の一方の出力ポートと受光器１０６のみを接続し、受光器１０６の出力信号を第１の実施の形態と同様に分離後の周波数に応じて論理反転回路１０８により非反転または反転して出力する構成である。なお、図１１では図１０（ｂ）に示した構成に論理反転回路１０８を追加した構成を示しているが、図１０（ａ）に示した構成に論理反転回路１０８を追加した構成でもよい。【０１０３】
本実施形態の受信器によれば、第４の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、受信器を異なる周波数で運用する場合でも、論理反転回路１０８の動作を変更するだけで対応できるため、受信器を柔軟に運用できる。【０１０４】
なお、論理反転回路１０８の動作を変更する場合、その変更手段はどのようなものでもよい。例えばスイッチ等を用いて操作者が切り替える構成であってもよく、受信した光信号の周波数から論理反転回路１０８の動作を判定する構成でもよい。その場合、判定機能は、論理反転回路１０８の内部に持たせてもよく、受信器が備える不図示の制御装置に持たせてもよい。判定機能は、プログラムにしたがって処理を実施するＣＰＵやＤＳＰ、あるいは論理回路の組み合わせから成るＬＳＩ等で実現できる。
（第６の実施の形態）
図１２は本発明の受信器の第６の実施の形態の構成を示すブロック図である。【０１０５】
図１２に示すように、第６の実施の形態の受信器は、第４の実施の形態及び第５の実施の形態と同様に光受信器１０９に受光器１０６を１つ備え、遅延干渉計１０３の２つの出力ポートと受光器１０６間に２×１光スイッチ１２０１を設けた構成である。【０１０６】
２×１光スイッチ１２０１は、波長分離器１０１による分離後の周波数に応じて、遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４または第２の出力ポート１０５のいずれか一方と受光器１０６とを接続する。【０１０７】
本実施形態の受信器によれば、第４の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、受信器を異なる周波数で運用する場合でも、２×１光スイッチ１２０１の設定を変更するだけで対応できるため、受信器を柔軟に運用できる。【０１０８】
なお、第３の実施の形態と同様に、２×１光スイッチ１２０１の設定を変更する場合、その変更手段はどのようなものでもよい。例えばスイッチ等を用いて操作者が切り替える構成であってもよく、受信した光信号の周波数から２×１光スイッチ１２０１の接続を判定する構成でもよい。その場合、判定機能は、２×１光スイッチ１２０１の内部に持たせてもよく、受信器が備える不図示の制御装置に持たせてもよい。判定機能は、プログラムにしたがって処理を実施するＣＰＵやＤＳＰ、あるいは論理回路の組み合わせから成るＬＳＩ等で実現できる。
（第７の実施の形態）
図１３は本発明の受信器の第７の実施の形態の構成を示すブロック図である。【０１０９】
第７の実施の形態の受信器は、遅延干渉計１０３によりＷＤＭ光を受信して強度信号に変換し、遅延干渉計１０３によって受信したＷＤＭ光に含まれる全ての中間周波数の光信号を一括して復調する構成である。【０１１０】
図１３に示すように、受信したＷＤＭ光は、遅延干渉計１０３の入力ポート１０２から入力され、強度信号に変換されて第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５から出力される。第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５から出力された強度信号はそれぞれ波長分離器１０１によってＷＤＭ方式の中間周波数毎の光信号に分離される。【０１１１】
２つの波長分離器１０１に分離された光信号は受光器１０６へ入力され、受光器１０６により光信号から電気信号に変換され、その差信号が減算器１０７から出力される。減算器１０７から出力された信号は、分離後の中間周波数に応じて論理反転回路１０８により論理が非反転または反転されて出力される。【０１１２】
本実施形態の遅延干渉計１０３は、ＷＤＭ方式の中心周波数の間隔の２／５の周波数間隔で干渉光がピークとなるように、２つのアームによる光の遅延差が調整される。このように調整すれば、遅延干渉計１０３は受信したＷＤＭ光に含まれる全ての中心周波数の光信号をそれぞれ適切に復調することが可能になる。【０１１３】
なお、図１３では、説明を簡単にするために２つの波長分離器１０１の任意の出力端に１台の光受信器１０９が接続された構成を示している。実際の受信器は、複数の光受信器１０９を備え、２つの波長分離器１０１の対応する出力端に光受信器１０９がそれぞれ接続される構成である。なお、光受信器１０９は波長分離器１０１の全ての出力端に接続されている必要はない。光受信器１０９は、光通信システムで使用する中心周波数が出力される波長分離器１０１の出力端にのみ接続されていればよい。【０１１４】
また、図１３に示す構成は、図８〜図１２に示した第２の実施の形態〜第６の実施の形態で示した受信器にも適用可能である。【０１１５】
図１４は図８に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図であり、図１５は図９に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図であり、図１６は図１０に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。また、図１７は図１１に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図であり、図１８は図１２に示した受信器に第７の実施の形態を適用したブロック図である。【０１１６】
本実施形態の受信器によれば、第１の実施の形態の受信器と同様の効果に加えて、遅延干渉計１０３が１台で済むため、受信器の構成がより簡単になる。
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態では本発明の光通信システムについて説明する。【０１１７】
図１９は本発明の光通信システムの一構成例を示すブロック図であり、図２０は本発明の光通信システムの他の構成例を示すブロック図である。【０１１８】
図１９に示すように、本発明の本光通信システムは、送信器に論理反転回路１０８を備え、送信データの“１”または“０”を論理反転回路１０８にて選択的に非反転または反転させ、その出力信号に対応する光信号をＤＰＳＫ信号発生部１４０１によりＤＰＳＫ信号に変換する。【０１１９】
光通信システムは、送信器に複数のＤＰＳＫ信号発生部１４０１を備え、各ＤＰＳＫ信号発生部１４０１は、周波数が異なる、中心周波数の間隔が例えば１００ＧＨｚのＮ倍のＤＰＳＫ信号を出力する。【０１２０】
波長多重器１４０２は、複数のＤＰＳＫ信号発生部１４０１で生成されたＤＰＳＫ信号を多重してＷＤＭ光を生成し、伝送路へ送出する。【０１２１】
受信器は、波長分離器１０１により受信したＷＤＭ光を各中心周波数の成分に分離する。分離された光信号は遅延干渉計１０３の入力ポート１０２から入力され強度信号に変換される。【０１２２】
遅延干渉計１０３の第１の出力ポート１０４及び第２の出力ポート１０５から出力された強度信号は受光器１０６により電気信号に変換される。受光器１０６の出力信号は減算器１０７により差信号に変換されて出力される。【０１２３】
上述したように、本実施形態の本光通信システムでは、第１の実施の形態で示したように受信器で論理反転を行うのではなく、送信器で論理反転を行う。【０１２４】
具体的には、基準となるＷＤＭ方式の中心周波数（例えば、図６に示す周波数４０１−ｃ）を受信したときに減算器１０７から正しい復調信号が得られるように遅延干渉計１０３が調整されている場合、基準となる周波数から中心周波数の間隔の偶数倍離れた周波数を用いる場合は送信データを非反転で送出し、奇数倍離れた周波数を用いる場合は送信データを反転して送出する。【０１２５】
本実施形態の本光通信システムによれば、分離した中心周波数に応じて論理の反転／非反転を受信器で行う必要がなくなるため、受信器の構成が簡単になる。【０１２６】
なお、図１９に示す受信器には、波長分離器１０１によりＷＤＭ光を中心周波数毎に分離した後、遅延干渉計１０３で強度信号に変換する構成例を示しているが、図２０に示すように、受信したＷＤＭ光を遅延干渉計１０３により強度信号に変換し、遅延干渉計１０３の出力信号から波長分離器１０１を用いて各中心周波数の光信号を分離する構成でもよい。このような構成では、周波数に対応して論理の反転／非反転を受信器で行う必要がなくなると共に、遅延干渉計１０３が１台で済むため、受信器の構成がより簡単になる。【０１２７】
なお、図１９及び図２０に示した光通信システムでは、送信器に論理反転回路１０８を備え、論理反転回路１０８により送信データを選択的に非反転または反転する構成を示しているが、本発明の光通信システムは、送信器に論理反転回路１０８を持たない構成も可能である。その場合、例えば図２１に示すように受信器に第１の実施の形態で示した構成、あるいは図２２に示すように第７の実施の形態で示した構成を備えていればよい。送信器に論理反転回路１０８を持たない場合、受信器に第２の実施の形態〜第６の実施の形態で示した構成を備えていてもよいことは言うまでもない。【０１２８】
図２３は図１９〜図２０に示した光通信システムが備える送信器の動作を示すフローチャートである。【０１２９】
図２３に示すように、送信器は、論理反転回路１０８にて送信データを選択的に反転または非反転し（ステップＳ１）、論理反転回路１０８の出力信号に対応する光信号をＤＰＳＫ信号発生部１４０によりＤＰＳＫ信号に変換する（ステップＳ２）。【０１３０】
上述したように送信器は複数のＤＰＳＫ信号発生部１４０１を備えているため、波長多重部１４０２は複数のＤＰＳＫ信号発生部１４０１で生成されたＤＰＳＫ信号を多重し（ステップＳ３）、伝送路へ送出する（ステップＳ４）。【０１３１】
図２４は図１９〜図２２に示した光通信システムが備える光受信器の動作を示すフローチャートである。なお、図２４（ａ）は図１９及び図２１に示した光通信システムの光受信器の動作を示し、図２４（ｂ）は図２０及び図２２に示した光通信システムの光受信器の動作を示している。【０１３２】
図２４（ａ）に示すように、図１９及び図２１に示した光受信器は、ステップＳ１１にてＷＤＭ光を受信すると、波長分離器１０１により受信したＷＤＭ光を中心周波数毎の信号成分に分離する（ステップＳ１２）。【０１３３】
分離された光信号は、遅延干渉計１０３により強度信号に変換される（ステップＳ１３）。【０１３４】
遅延干渉計１０３から出力された強度信号は受光器１０６により電気信号に変換される（ステップＳ１４）。受光器１０６の出力信号は減算器１０７により差信号に変換されて出力される。【０１３５】
なお、受信器が図２１に示したように論理反転回路１０８を備えている場合、減算器１０７の出力信号は、例えば論理反転回路１０８により中心周波数に応じて非反転または反転されて出力される。ここでは、論理反転回路１０８を用いて減算器１０７の出力信号の論理を変える例を示しているが、第２の実施の形態〜第７の実施の形態で示したように、遅延干渉計１０３または波長分離器１０１と受光器１０６の接続関係や光スイッチにより、中心周波数に応じて減算器１０７の出力信号の論理を変えてもよい。【０１３６】
図２４（ｂ）に示すように、図２０及び図２２に示した光受信器は、ステップＳ２１にてＷＤＭ光を受信すると、遅延干渉計１０３により受信したＷＤＭ光を強度信号に変換する（ステップＳ２２）。【０１３７】
遅延干渉計１０３から出力された強度信号は波長分離器１０１により中心周波数毎の信号成分に分離される（ステップＳ２３）。【０１３８】
波長分離器１０１から出力された強度変調信号は受光器１０６により電気信号に変換される（ステップＳ２４）。受光器１０６の出力信号は減算器１０７により差信号に変換されて出力される。【０１３９】
なお、受信器が図２２に示したように論理反転回路１０８を備えている場合、減算器１０７の出力信号は、例えば論理反転回路１０８により中心周波数に応じて非反転または反転されて出力される。ここでは、論理反転回路１０８を用いて減算器１０７の出力信号の論理を変える例を示しているが、第２の実施の形態〜第７の実施の形態で示したように、遅延干渉計１０３または波長分離器１０１と受光器１０６の接続関係や光スイッチにより、中心周波数に応じて減算器１０７の出力信号の論理を変えてもよい。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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