(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調光伝送の復調に用いる復調回路において、
受信した光信号を分岐する分岐回路と、
分岐された一方の光信号の強度を検出する光検出器と、
分岐された他方の光信号を遅延させ、前記一方の光信号と等しい遅延を与える遅延器と、
光信号を電気信号に変換する受光器の前段に設けられ、前記遅延器で遅延された光信号に対して、前記光検出器で検出した光信号の強度に応じて、光伝送における自己位相変調効果により光信号の強度の変動に応じて生ずる位相回転に対して位相回転の半分だけ変化させる弁別位相調整手段と、
を備えたことを特徴とする復調回路。
【請求項２】
前記位相変調は差動位相変調方式であり、
前記弁別位相調整手段は、前記弁別位相を、被復調光信号の現タイムスロットにおける強度と１タイムスロット前における強度との差に応じて、強度差が弱い場合には位相差を小さく、強度差が大きい場合には位相差を大きく変化させる手段を備えた請求項１記載の復調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形光学効果による伝送特性劣化を軽減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＱＰＳＫ−ＯＦＤＭなどの位相変調信号を受信する際に、受信した信号の補償や多重伝送路特性の推定を行う方法が知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１または２参照）。図９に従来例の模式構成図を示す。
【０００３】
図９の従来例では、受信信号にフーリエ変換（ＦＦＴ）を適用して、信号空間ダイヤグラムの位置に対応した信号（Ｉ，Ｑ信号）とし、この信号に位相補償を行い、位相変動補償後の受信信号に対してキャリア間の位相ずれを補償して送信シンボルを推定する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４０８号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＯＦＣ，ＴｈＥ７（２００３）
【非特許文献２】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＯＦＣ，ＴｈＥ５（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような従来技術は、光伝送を用いて行われる通信であっても、光信号を電気信号に変換した後、その電気信号に対して信号の補償や多重伝送路特性の推定を行う技術であるため、ＦＦＴなどの負荷の高い計算が必要である。よって、光伝送を用いて行われる通信に対し、光信号の段階で受信信号の補償や多重伝送路特性の推定を行うことにより、ＦＦＴなどの負荷の高い計算を省くことができる復調回路が望まれる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、受信信号の補償や多重伝送路特性の推定を、光信号のまま行うことにより、従来と比較して負荷の高い計算を不要とすることができる復調回路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】
【０００７】
伝送される光信号は、雑音等でランダムにばらつくと共に、光ファイバ中を伝搬する光信号の自己位相変調効果によって、強度が強い信号ほど位相変化が大きくなる。強度変調・直接検波（ＩＭ／ＤＤ）方式においては、この位相の乱れは復調時に問題とならないが、位相変調においては伝送特性を劣化させる要因となる。自己位相変調効果とは、光ファイバ中を伝搬する光信号が伝送媒質の持つ非線形屈折率の影響で、信号自身の光強度によって位相変調を生じる効果のことである。
【０００８】
光信号の光ファイバ等誘電体中の伝搬はマクスウェルの方程式で記述されるが、用いる信号周波数が光の周波数（１．５μｍ帯の光通信においては約２００テラヘルツ）の１／１０程度以下である場合には、包絡線近似を適用することにより、非線形シュレディンガ方程式で表すことができる。二次の分散（群速度分散）までを考慮し、また、高次の非線形効果および伝送損失を無視すると式１のように表される。
【０００９】
【数１】
0004562657.tif 000002
【００１０】
ここでｕは信号波形、ｔは時間、ｚは伝搬距離、ｂ2は分散定数、γは非線形定数、ｉは虚数単位である。これより、光信号の伝搬による位相変化は強度により異なることがわかる。
【００１１】
本発明は、非線形光学効果による伝送特性劣化を軽減する復調回路であり、光伝送においては、自己位相変調効果により、強度の変動が位相の変動になるため、復調時に強度変動に応じて逆位相の位相変化を与える、もしくは、位相弁別器の弁別位相を変化させることで復調特性を改善する。
【００１２】
図１に非線形光学効果による伝送後の光信号の位相変化を示す。横軸が光信号の複素振幅の実数成分、縦軸が同虚数成分である。すなわち、原点からの距離が強度を表し、回転角度が位相を表す。式（１）より、強度が高い信号ほど位相回転が大きくなる。図１（ａ）は光雑音の無い理想的な場合であり、強度により位相回転量は一意に決まる。図１（ｂ）は光雑音が存在する場合であり、楕円型に信号点が分布する。
【００１３】
自己位相変調効果による位相回転によってもたらされる伝送特性劣化を軽減するためには、位相弁別器の前段に自己位相変調によってもたらされた位相変化と逆方向に位相変化を与える方法がある。なお、位相変化量は基準となる任意の信号強度の位相変化を基準とし、それとの差を与えればよい。例えば、連続する信号列の最初の信号強度を基準とすることができる。
【００１４】
また、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ方式などのように、１タイムスロット前との位相差を検出する方式において自己位相変調効果による位相回転によってもたらされる伝送特性劣化を軽減するためには、位相弁別器の弁別位相をこの位相変位の差と同じ位相差としてもよい。これらの方式では１タイムスロット前との位相差を検出するため、１タイムスロット前の信号強度が強い場合には、位相差が減る方向に作用する。
【００１５】
すなわち、本発明は、位相変調光伝送の復調に用いる復調回路であって、本発明の特徴とするところは、光伝送における自己位相変調効果により光信号の強度の変動と位相の変動とが同方向に連動する関係に基づき光信号の復調に先立って当該光信号の強度変動とは逆方向となる位相変化を当該光信号に与える位相変調器を備えたところにある。
【００１６】
あるいは、光伝送における自己位相変調効果により光信号の強度の変動と位相の変動とが同方向に連動する関係に基づき光信号の復調に先立って受光器の前段に備えられた位相弁別器の弁別位相を、被復調光信号の強度変動に応じて変化させる弁別位相調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この弁別位相調整手段は、例えば、前記弁別位相を、被復調光信号の現タイムスロットにおける強度と１タイムスロット前における強度との差に応じて変化させる手段を備える。あるいは、前記位相弁別器の一部に前記被復調光信号が自己位相変調を生じ易い高非線形領域部を備え、この高非線形領域部により生じた自己位相変調により当該位相弁別器の弁別位相を変化させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、受信信号の補償や多重伝送路特性の推定を、光信号のまま行うことにより、従来と比較して負荷の高い計算を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第一実施例）
第一実施例を図２を参照して説明する。図２に第一実施例の復調回路の模式構成図を示す。受信した光信号の一部を分岐し、その一方を高速光検出器４で強度を測定し、位相変調器２によって該当光信号に、前記強度の逆方向に対応した位相変化により位相補償を与えた後、復調器３によって電気信号に戻す。なお、遅延器１は、分岐した光信号の他方に対し、高速光検出器４を通過する一方の光信号とほぼ等しい遅延を与えることにより、位相変調器２に入力される双方の光信号のタイミングを合わせるためのものである。この位相変化の補正前後の模式図を図３に示す。図３（ａ）は補正前、図３（ｂ）は補正後である。図３に示すように、本方法により、位相マージンを増加させることができることがわかる。
【００２０】
（第二実施例）
第二実施例を図４を参照して説明する。図４にＤＰＳＫ復調に使用する第二実施例の復調回路の模式構成図を示す。光信号の一部を分岐し、その一方を高速光検出器４で強度を測定し、その強度によって位相弁別器５の弁別位相を変化させる。弁別位相は、非線形効果によって生じる位相回転の半分だけ変化させればよい。この模式動作を図５に示す。信号強度によって位相弁別器５の弁別位相を変化させることにより、位相マージンが拡大できることがわかる。なお、遅延器１の役割は第一実施例と同じである。
【００２１】
（第三実施例）
第三実施例を図６および図７を参照して説明する。図６および図７に第三実施例の復調回路の模式構成図を示す。第二実施例と比較して、さらに、位相マージンを拡大させるために、現タイムスロットにおける信号強度と１タイムスロット前における信号強度との差によって弁別位相を変化させる。この際、１タイムスロット前の信号の影響は逆方向であることに注意すると、強度差によって弁別位相を変化させればよいことがわかる。強度差による弁別位相の変化は、図６のように、１スロット遅延器τおよび位相差検出器７を用いて電気的に現タイムスロットにおける信号強度と１タイムスロット前における信号強度との差分をとり位相弁別器５の片方の腕の位相変調器Ｍに加えてもよく、また、図７のように、１スロット遅延器τを用いて遅延したものと遅延しないものを位相弁別器５の各腕に位相変調器Ｍを用いて加えてもよい。
【００２２】
（第四実施例）
第四実施例を図８を参照して説明する。図８に第四実施例の復調回路の模式構成図を示す。第四実施例は、弁別位相を変化させるために、受信信号の自己位相変調を利用する。これは、位相弁別器５内に自己位相変調を効率よく発生させる高非線形領域部Ｎを持たせることにより実現できる。
【００２３】
すなわち、位相弁別器５内の高非線形領域部Ｎで、受信信号が、伝送路の光ファイバ中を伝搬するときとほぼ等しい自己位相変調を生じると推定できるので、高非線形領域部Ｎで生じた自己位相変調を利用して位相弁別器５の弁別位相を変化させることにより、位相弁別器５は、受信信号が伝送路の光ファイバ中を伝搬するときに生じた自己位相変調に応じた弁別位相の変化を得ることができる。
【００２４】
図８は各腕に高非線形領域部Ｎを持たせているが、片方でもよい。さらに、１タイムスロット遅延部Ｔが高非線形領域部Ｎを兼ねてもよい。第四実施例によれば、高速光検出器４を省略できるため、回路構成を簡単化（安価化）できる。
【００２５】
これらの第二〜第四実施例において受光器はバランス型でも、単一型でもよい。また、ＤＱＰＳＫ、８ＰＳＫなど、多相の位相変調においても同様に構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、受信信号の補償や多重伝送路特性の推定を、光信号のまま行うことにより、従来と比較して負荷の高い計算を不要とすることができる復調回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】非線形光学効果による位相変化を説明するための図。
【図２】第一実施例の復調回路の模式構成図。
【図３】第一実施例の復調回路の補正の効果を説明するための図。
【図４】第二実施例の復調回路の模式構成図。
【図５】第二実施例の復調回路の模式動作を示す図。
【図６】第三実施例の復調回路の模式構成図。
【図７】第三実施例の復調回路の模式構成図。
【図８】第四実施例の復調回路の模式構成図。
【図９】従来例の復調回路の模式構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１  遅延器
２、Ｍ  位相変調器
３  復調器
４  高速光検出器
５  位相弁別器
６  受光器
７  位相差検出器
Ｎ  高非線形領域部
Ｔ  １スロット遅延部
τ  １スロット遅延器
【図１】
0004562657.tif 000003
【図２】
0004562657.tif 000004
【図３】
0004562657.tif 000005
【図４】
0004562657.tif 000006
【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】
0004562657.tif 000011