(57)【要約】  マルチチャネルの光信号を受信する際にチャネル間のクロストークの影響を低減する。複数のチャネルで光信号を受信する光受信器は、チャネルごとに光信号を検出する受光素子と、前記受光素子の前段に配置されチャネルごとに入力光波形の遅延時間を調整する遅延調整部と、前記受光素子よりも後段の電気信号から得られる情報を用いて１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れる方向に、前記遅延調整部の遅延時間を制御する制御部と、を有する。
2017212537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルで光信号を受信する光受信器において、
チャネルごとに光信号を検出する受光素子と、
前記受光素子の前段に配置され、チャネルごとに入力光波形の遅延時間を調整する遅延調整部と、
前記受光素子よりも後段の電気信号から得られる情報を用いて、１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れる方向に、前記遅延調整部の遅延時間を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光受信器。
【請求項２】
前記制御部は、１のチャネルの光波形の変化点を、他のチャネルの光波形の変化点とそろえるように、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記遅延調整部は、チャネルごとに配置された群遅延可変素子と、前記群遅延可変素子を通過する光信号の伝搬速度を調整する調整器を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記群遅延可変素子は、シリコン、電気光学結晶、フォトニック結晶を含み、
前記調整器は、前記制御部からの制御信号に基づいて、前記群遅延可変素子の屈折率を調整することを特徴とする請求項３に記載の光受信器。
【請求項５】
前記受光素子よりも後段に配置され、チャネルごとにデータ識別のタイミング信号を生成するクロックデータリカバリ回路、
をさらに有し、
前記制御部は、前記タイミング信号に基づいて、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項６】
前記制御部は、前記タイミング信号に基づいて基準チャネルを選択し、前記基準チャネルのタイミング信号と、他のチャネルのタイミング信号との時間差が最小となるように、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項５に記載の光受信器。
【請求項７】
前記制御部は、チャネルごとの受信品質を入力として受け取り、前記受信品質に基づいて、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項８】
前記制御部は、チャネルごとの符号誤り率を入力として受け取り、前記複数のチャネルで前記符号誤り率が最小となるように、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項７に記載の光受信器。
【請求項９】
各チャネルで前記受光素子の出力から電圧信号を生成する増幅器、
をさらに有し、
前記複数のチャネルのすべての前記増幅器は一体的に集積されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光受信器と、
光送信器と、
を有する光トランシーバ。
【請求項１１】
光受信器で、複数のチャネルの光信号を受信し、
チャネルごとに光信号を検出して電気信号を生成し、
前記電気信号を処理することにより得られる情報に基づいて、１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れるように、チャネルごとに入力光波形の遅延時間を制御する、
ことを特徴とする光信号の受信制御方法。
【請求項１２】
前記制御は、１のチャネルの光波形の変化点が、他のチャネルの光波形の変化点とそろうように、前記光信号を検出する受光素子に入力される光波形の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１１に記載の光信号の受信制御方法。
【請求項１３】
前記電気信号から、チャネルごとにデータ識別用のタイミング信号を生成し、
前記タイミング信号に基づいて、前記光波形の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光信号の受信制御方法。
【請求項１４】
前記電気信号に基づくチャネルごとの受信品質を表わす情報を取得し、
前記受信品質を表わす情報に基づいて、前記光波形の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１１または１２に記載の光信号の受信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器と、これを用いた光トランシーバ、及び光信号の受信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量の光通信を実現するため、マルチチャネルの光トランシーバの開発が進められている。たとえば、１００Ｇｂｐｓイーサネットに適用される光トランシーバでは、２５Ｇｐｂｓ×４チャンネルで振幅（ＡＭ：Amplitude Modulation）変調を用いた伝送方式が採用されている。【０００３】
光トランシーバの受信側で光電変換と増幅に用いられるＲＯＳＡ（receiver optical Subassembly:光受信サブアセンブリ）では、小型化のために複数のチャネルをひとつのパッケージに集積した形態が採用されつつある。【０００４】
個別の光検出器を配置したマルチモード伝送の例として、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）により、各光検出器に接続されるシングルモード光ファイバに設けられた遅延ラインを制御して入力光信号を同期させる構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００５】
また、パラレル電気信号の伝送において、並列同期データとクロック信号間の伝搬遅延時間差（スキュー）を補正またはリタイミングする電子回路が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開（ＷＯ）２０１２／１５０１２７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開（ＵＳ）２００４／０１２５９０２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＲＯＳＡでは、複数のチャネルを１つのパッケージに集積することによって、チャネル間のクロストークによる受信感度の低下が問題となる。従来は、チャネルごとに光受信部を分離していたが、小型化のためにＲＯＳＡ内に集積した結果、チャネル間干渉の影響が顕著になった。特に、入力光波形の変化点がチャネル間でずれた状態でＲＯＳＡに光信号が入力されると、光電変換後の電圧信号のスイングによって、チャネル間にクロストークが発生する。【０００８】
そこで、マルチチャネルの光信号を受信する際に、チャネル間のクロストークの影響を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの態様では、複数のチャネルで光信号を受信する光受信器において、
チャネルごとに光信号を検出する受光素子と、
前記受光素子の前段に配置され、チャネルごとに入力光波形の遅延時間を調整する遅延調整部と、
前記受光素子よりも後段の電気信号から得られる情報を用いて、１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れる方向に、前記遅延調整部の遅延時間を制御する制御部と、
を有する。
【発明の効果】
【００１０】
マルチチャネルの光信号を受信する際に、チャネル間のクロストークの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】チャネル間のクロストークの影響を説明する図である。
【図２】チャネル間のクロストークの影響を説明する図である。
【図３】クロストークが影響しない場合を説明する模式図である。
【図４】実施形態の光トランシーバの概略図である。（ＲＯＳＡよりも後段でのモニタ信号のフィードバック制御）
【図５】第１実施形態のフィードバック制御を説明する図である。
【図６】第１実施形態のフィードバック制御を説明する図である。
【図７】第１実施形態のフィードバック制御の構成例を示す図である。
【図８】第１実施形態で行われる受信制御のフローチャートである。
【図９】第２実施形態のフィードバック制御の構成例を示す図である。
【図１０】第２実施形態で行われる受信制御のフローチャートである。
【図１１】図１０の群遅延可変素子の制御ルーチンのフローチャートである。
【図１２】光波形の群遅延制御の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態の構成と手法を説明する前に、図１及び図２を参照して、集積化されたＲＯＳＡで発生するクロストークの影響について説明する。図１は、ＲＯＳＡに入力される多チャネルの光信号を示す。
【００１３】
たとえばチャネル０（ｃｈ０）〜チャネルｎ（ｃｈｎ）を含むｎ＋１チャネルの光伝送の場合、ＲＯＳＡに入力される光信号波形の変化点が、チャネル間でずれている場合がある。送信側でチャネル間の位相をそろえてマルチチャネルの光信号を出力した場合でも、実際には伝送路の光路長の影響や送信波形の位相変動等によって、光信号波形の変化点がそろった状態を維持することは困難である。光伝送路の物理長は同じであっても、波長ごとに伝搬長が変わる。また、同じ波長であっても、屈折によって伝搬長や位相が変わるからである。さらに、送信側で複数のチャネル間の光信号波形の変化点がそろっていない場合もあり得る。その結果、たとえばチャネル１とチャネル２のように、ＲＯＳＡに入力される時点で、光波形の変化点に時間差が生じる。
【００１４】
光波形の変化点がずれた状態でマルチチャネルの光信号がＲＯＳＡに入力されると、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）相互間でクロストークが発生する。各光信号がフォトダイオード（ＰＤ）で光電流に変換され、ＴＩＡで電圧信号に変換されるとき、データの立ち上がりと立下りに応じて、所定の振幅で電圧がスイングする。この電圧スイングで生じる電磁波がＲＯＳＡの内部で他のチャネルに回り込み、クロストークが発生する。クロストークが起きると、クロックデータリカバリ（ＣＤＲ）でのデータ識別精度が劣化し、受信感度が低下する。
【００１５】
図２は、入力光波形の変化点がずれている場合のクロストークの影響を示す。図２の上図において、伝送路等の影響により、ＲＯＳＡに入力されるチャネル１の光信号波形の変化点と、チャネル２の光信号波形の変化点がずれている。図２の下段は、チャネル２の受信電気波形に対するチャネル１の影響を示す。送信された光信号のデータ値を識別する識別閾値は、たとえば電圧振幅の中心に設定されている。また、データ値を識別するタイミングを示す識別位相は、変化点と変化点の中央付近に設定されている。
【００１６】
図２の上図のようにチャネル間でデータ変化点の時間差が大きいと、識別位相またはその近傍のタイミングで、チャネル１の光信号波形の変化点がチャネル２に干渉する。これにより、識別位相で閾値に基づく識別余裕が小さくなり、データ値（たとえば「１」、「０」）の判定を誤るおそれがある。チャネル２からチャネル１への干渉も同様に発生し、チャネル１での受信感度が低下する。さらに、チャネル１とチャネル２だけではなく、すべてのチャネル間でクロストークが発生する。
【００１７】
図３は、チャネル１とチャネル２の入力光波形の変化点が揃っている場合を示す。フォトダイオードとＴＩＡを含む光受信部がＲＯＳＡに集積されている場合、入力光波形の変化点が揃っている場合でも、一方のチャネルの信号変化点（電圧スイング）は他方のチャネルに干渉する。しかし、この場合の干渉は他方のチャネルの信号変化点で生じるため、データ判定への悪影響は回避される。図３の下図では、チャネル２において、チャネル１からの干渉は受信電気波形の変化点で発生し、識別位相での閾値判定にはほとんど影響しない。
【００１８】
実施形態では、光検出器（フォトダイオードなど）の後段で得られる情報を用いて、ＲＯＳＡに入力される光波形の変化点をそろえて図３の状態にすることで、チャネル間でのクロストークを低減する。
【００１９】
図４は、実施形態の光トランシーバ１の概略構成図である。光トランシーバ１は、光受信器１０と、光送信器２０を有する。受信側では、光伝送路３０Ｒで伝送された光信号が光受信器１０に入力されて、電気信号が出力される。送信側では、電気信号が光送信器２０に入力されて、光信号が光伝送路３０Ｔに出力される。
【００２０】
光送信器２０で、入力電気信号はＣＤＲ２５で波形整形とリタイミングの処理を受けたあとに、チャネルごとに配置されるドライバ２４−０〜２４−ｎによって高速駆動信号に変換される。高速駆動信号は、ＴＯＳＡ（transmitter optical subassembly：光送信サブアセンブリ）２３に入力される。ＴＯＳＡは電気信号を光信号に変換する集積化された送信側のモジュールである。ＴＯＳＡの構成は本発明に直接関係しないので具体的な構成は省略するが、たとえば、光変調器と光源であるレーザダイオードが集積され、チャネルごとに入力駆動信号で駆動されて光信号を出力する。光変調器は光吸収型の半導体光変調器であってもよいし、ＬＮ（リチウムナイオベート）光変調器であってもよい。各チャネルの光信号は光マルチプレクサ２６で多重されて光伝送路３０Ｔに出力される。
【００２１】
光受信器１０では、光伝送路３０Ｒから入力されるマルチチャネルの光信号は、光デマルチプレクサ１６で各チャネルの信号に分離される。マルチチャネル信号は、波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）された信号であってもよいし、空間分割多重あるいはモード分割多重された信号であってもよい。
【００２２】
実施形態の特徴として、ＲＯＳＡ１３への入力の前段側に、各光信号の遅延時間を調整する遅延調整部１１が配置されている。遅延時間は、たとえば群遅延を一定にすることで調整される。遅延調整部１１は、分離された各チャネルを伝搬する光信号の遅延時間を可変にして、チャネル間で入力光波形の変化点を合わせる。この制御は、後述するようにフォトダイオード１３１−０〜１３１−ｎよりも後段の電気信号の情報を用いて行われる。
【００２３】
遅延調整部１１からＲＯＳＡ１３に入力された各チャネルの光信号は、フォトダイオード１３１−０〜１３１−ｍで光電流に変換され、ＴＩＡ１３２−０〜１３２−ｎによって電圧に変換される。ＲＯＳＡ１３から出力される各チャネルの電圧信号は、ＣＤＲ１５に入力される。ＲＯＳＡ１３の内部、またはＲＯＳＡ１３とＣＤＲ１５の間に、ＴＩＡ１３２−０〜１３２−ｎの出力信号の電圧レベルをＣＤＲ１５での処理に適した電圧レベルまで増幅するリニアアンプを配置してもよい。
【００２４】
ＣＤＲ１５でチャネルごとにクロックが抽出（生成）され、生成されたクロックでリタイミングされたデータがアナログ電気信号として出力される。アナログ電気信号は、その後デジタル変換され、後段のＤＳＰで伝送路の推定、波長分散補償、偏波処理、誤り訂正符号化などの処理を受けて復調、復号されたデータ信号が出力される。
【００２５】
フォトダイオード１３１−０〜１３１−ｎよりも後段の電気信号に基づく情報は、コントローラ１７に入力され、コントローラ１７の制御により遅延調整部１１で各チャネルの遅延時間が調整される。電気信号に基づく情報としては、たとえばＣＤＲ１５で抽出されたクロックや、符号誤り率など受信品質を示す情報（図中、電気出力からの破線の矢印で示される）を用いることができる。また、各チャネルのＴＩＡの出力電圧を用いることも可能である。
【００２６】
以下で、群遅延制御の具体的な構成と手法を説明する。
＜第１実施形態＞
図５と図６は、第１実施形態の光受信器１０Ａにおける群遅延制御を示す図である。図５において、チャネル分離後、かつフォトダイオード１３１−０〜１３１−ｎへの入力前の各チャネルに、遅延調整部１１の一例として、群遅延調整部１１Ａが配置されている。群遅延調整部１１Ａは各チャネルに対応する群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎを含む。
【００２７】
群遅延は伝搬する光波形の遅延時間を表わすパラメータである。位相遅延が入力波形と出力波形の位相差（φ）を角速（ω）で除算した遅延時間の絶対値を表わすのに対して、群遅延は位相差を角速度で微分した値、すなわち遅延の周波数変化を表わす。群遅延を最小にすることで遅延時間が一定となる。
【００２８】
群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎは、たとえばシリコン（Ｓｉ）、ポリマー、電気光学結晶、フォトニック結晶などである。シリコンやポリマーの場合、温度制御することでその屈折率を変化させることができる。電気光学結晶やフォトニック結晶は印加する電圧を制御することで屈折率を変化させることができる。屈折率の変化により、媒質内を伝搬する光波の速度が変わるので、群遅延時間を調整することができる。
【００２９】
図５のように、チャネル間に光波形の変化点に時間差がある場合、ＴＩＡ１３２−０〜１３２−ｎ間でクロストークが発生し、ＣＤＲ１５に入力される電気信号の波形が歪み、クロック抽出とデータ判定が困難になる。図５では、図示の便宜上、チャネル１（ｃｈ１）とチャネル２（ｃｈ２）の間のデータ変化点の時間差だけを示しているが、すべてのチャネル間でデータ変化点の時間差が生じ得る。
【００３０】
ＴＩＡ１３２−０〜１３２―ｎから出力される電気波形は、ＲＯＳＡ１３に入力される光波形の変化点における時間差をそのまま反映している。そこで、第１実施形態では、ＴＩＡ１３２−０〜１３２−ｎから出力される電気信号波形に基づいて信号波形の変化点を検出し、検出結果を群遅延調整部１１Ａにフィードバックして、チャネル間のデータ変化点の時間差を最小にする。
【００３１】
図６は、群遅延制御後の状態を示す。たとえば、チャネル１で光信号の伝搬速度を遅くする制御を行い、チャネル２で光信号の伝搬速度を速くする制御を行う。その結果、群遅延調整部１１Ａから出力される光波形の変化点がほぼ一致する。光波形の変化点のずれが最小になった状態で、各チャネルの光信号がＲＯＳＡ１３に入力される。したがって、ＴＩＡ１３２−０〜１３２−ｎの間でクロストークの影響が低減され、適正な信号波形を有する電気信号がＣＤＲ１５に供給される。
【００３２】
図７は、第１実施形態の群遅延制御の具体的な構成例を示す。群遅延調整部１１Ａは、チャネルごとに設けられた群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎと、群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎを通過する光の伝搬速度を調整する調整器１１１−０〜１１１−ｎとを有する。上述のように、群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎをたとえばシリコンで形成する場合は、調整器１１１−０〜１１１−ｎとしてヒータ等の温度調整器を用いて屈折率を調整する。
【００３３】
ＣＤＲ１５は、たとえば位相同期回路（ＰＬＬ：phase locked loop）１５１を用いて、入力信号と出力信号の位相を同期させる。ＰＬＬ１５１は、チャネルに応じた数の回路を有する。チャネル０に対応する回路は、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路１５２−０と、位相比較器１５３−０と、電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage-controlled oscillator）１５５−０を有する。
【００３４】
チャネル０のＴＩＡから出力される電気信号は、フリップフロップ回路１５２−０に入力される。フリップフロップ回路１５２−０への入力信号の一部は分岐されて、位相比較器１５３−０の一方の入力に接続される。フリップフロップ回路１５２−０は、ＶＣＯ１５５−０からの発信周波数で入力信号のエッジを検出して、リタイミングされた信号を出力する。出力信号の一部は分岐され、位相比較器１５３−０の他方の入力に接続される。
【００３５】
位相比較器１５３−０は、ＰＬＬ１５１への入力信号と、リタイミングされた出力信号との位相を比較し、位相差に応じた電圧を出力する。位相比較器１５３−０の構成は任意であり、たとえば、ＸＯＲ回路を用いてもよいし、フリップフロップ型の位相周波数比較器を用いてもよい。位相比較器１５３−０の出力は、ＶＣＯ１５５−０の入力に接続される。
【００３６】
ＶＣＯ１５５−０は、位相差（電圧）に応じた周波数と位相のクロックを生成する。ＶＣＯ１５５−０から出力されるクロックは、フリップフロップ回路１５２−０にフィードバックされ、入力信号のエッジ検出に用いられる。このように、ＶＣＯ１５５−０からフィードバック信号と、入力される電気信号の変化点との差分をＶＣＯ１５５−０に入力することで、入力信号と出力信号の位相が同期される。ＶＣＯ１５５−０で生成されたクロックは、入力された電気信号波形の変化点を表わし、チャネル０のタイミング信号Ｔ０として、コントローラ１７に供給される。
【００３７】
チャネル１に対応する回路は、フリップフロップ回路１５２−１と、位相比較器１５３−１と、ＶＣＯ１５５−１を有し、チャネル０の回路と同じ動作をする。ＶＣＯ１５５−１で生成されたクロックは、チャネル１のタイミング信号Ｔ１としてコントローラ１７に供給される。
【００３８】
以下同様に、チャネルｎに対応する回路は、フリップフロップ回路１５２−ｎと、位相比較器１５３−ｎと、ＶＣＯ１５５−０を有し、チャネル０やチャネル１の回路と同じ動作をする。ＶＣＯ１５５−ｎで生成されたクロックは、チャネルｎのタイミング信号Ｔｎとしてコントローラ１７に供給される。
【００３９】
コントローラ１７は、プロセッサ１７１とメモリ１７２を有する。ＰＬＬ１５１から供給される各チャネルのタイミング信号Ｔ０〜Ｔｎは、メモリ１７２に記憶される。プロセッサ１７１は、メモリ１７２に記憶されたタイミング情報を用いて、群遅延調整部１１Ａの調整器１１１−０〜１１１−ｎに供給する制御信号を生成する。
【００４０】
調整器１１１−０〜１１１−ｎは、コントローラ１７からの制御信号に基づいて、温度制御あるいは電圧制御を行い、対応する群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎの屈折率を制御し、光信号の伝搬速度を調整する。これにより、チャネル間での光波形の変化点のずれ、すなわち時間差が最小になる。
【００４１】
図８は、コントローラ１７の制御動作を示すフローチャートである。コントローラ１７は、各チャネルのクロックエッジを表わすタイミング信号Ｔ０〜Ｔｎを取得する（Ｓ１１）。タイミング信号Ｔ０〜Ｔｎの中から基準となるチャネルをひとつ選択し、この基準チャネルをＴｙとおく（Ｓ１２）。一例として、最も中央に近いタイミング値のチャネルのタイミング情報をＴｙとする。各チャネルのタイミング情報と、基準チャネルのタイミング情報Ｔｙの差分ΔＴｉを算出する（Ｓ１３）。タイミングの差分ΔＴｉはΔＴｉ＝Ｔｙ−Ｔｉで表され（ｉは１からｎまでの整数）、基準チャネルと他のチャネルの間のデータ変化点の時間差を示している。
【００４２】
次に、各チャネルの差分ΔＴｉが０より大きい（ΔＴｉ＞０）か否かを判断する（Ｓ１４）。差分ΔＴｉが０より大きい場合は（Ｓ１４でＹｅｓ）、基準チャネルよりも遅いタイミングなので、対応するチャネルの群遅延可変素子１１２−ｉの屈折率を小さくして、ΔＴｉをゼロにするように、光信号の伝搬速度を速める（Ｓ１５）。図６の制御フローの例では、対応する群遅延可変素子１１２−ｉをΔＴ分加熱して、温度を上げて屈折率を小さくする。差分ΔＴｉが０より大きくない場合は（Ｓ１４でＮｏ）、基準チャネルよりも早いタイミングとみなして、ΔＴｉがゼロになるように、対応するチャネルの群遅延可変素子１１２−ｉの屈折率を大きくする（Ｓ１６）。図６の制御フローの例では、対応する群遅延可変素子１１２−ｉをΔＴ分冷却して屈折率を大きくする。なお、差分ΔＴｉの絶対値が所定の閾値未満のときは、群遅延の時間量をほぼ同じとみなして、屈折率の調整をスキップしてもよい。
【００４３】
ステップＳ１５またはＳ１６が終わるとＳ１１に戻り、次のタイミングでＣＤＲ１５から得られるタイミング信号Ｔ０〜Ｔｎをメモリ１７２から読み出してＳ１１〜Ｓ１６を繰り返す。この処理フローは、光トランシーバ１の運用中に繰り返し行われ、複数のチャネル間で群遅延量を一定にする。これにより、ＣＤＲ１５への入力光波形の変化点をそろえてクロストークを低減する。
【００４４】
なお、図８の例では、最も中央に近いクロックタイミングのチャネルを基準チャネルとしたが、これに限定されず、最も早いタイミングのチャネルや最も遅いタイミングのチャネルを基準チャネルとしてもよい。
＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態の光受信器１０Ｂにおける群遅延制御を示す図である。第２実施形態では、誤り検出器の符号誤り情報を用いて、各チャネルの符号誤り率が最小になるように光波形の群遅延制御を行う。
【００４５】
第１実施形態と同様に、チャネル分離後、かつフォトダイオード１３１−０〜１３１−ｎへの入力前の各チャネルに、群遅延調整部１１Ａが配置されている。群遅延調整部１１Ａは各チャネルに対応する群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎと、群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎを通過する光信号の伝搬速度を調整する調整器１１１−０〜１１１−ｎを含む。
【００４６】
フォトダイオード１３１−０〜１３１−ｎで電流検出されＴＩＡで増幅された各チャネルの電気信号は、ＣＤＲ１５で波形整形及びリタイミングの処理を受ける。ＣＤＲ１５はチャネルごとにクロック抽出と識別判定を行う任意の回路構成を有し、たとえばチャネルごとに設けられるＰＬＬ回路を用いる。
【００４７】
ＣＤＲ１５の出力は、デジタル変換されて、伝送路の推定、波長分散補償、偏波処理、誤り訂正符号化などの処理を受ける。これらの処理を受けた信号は、誤り率検出器１９−０〜１９−ｎに入力される。
【００４８】
誤り率検出器１９−０〜１９−ｎは、対応するチャネルで受信された光信号の符号誤り率を検出し、検出結果をコントローラ１７に供給する。符号誤り率は信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を表わす目安であり、チャネル間のクロストークが大きいと、符号誤り率が大きくなる。コントローラ１７は、すべてのチャネルで符号誤り率が最小となるようにヒータ等の調整器１１１−０〜１１１−ｎを制御して、群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎを通過する光信号の伝搬速度を制御する。コントローラ１７の具体的な制御は、以下で説明する。
【００４９】
図１０は、コントローラ１７による処理を示すフローチャートである。まず、誤り検出器１９−０〜１９−ｎで検出された各チャネルの符号誤り率Ｅ０〜Ｅｎを取得する（Ｓ２１）。符号誤り率の大きさの順序を表わすｊを初期化（ｊ＝１）する（Ｓ２２）。ここで、ｊは１から（ｎ＋１）までの整数である。ｊの初期化の後に、取得された符号誤り率Ｅ０〜Ｅｎの中で符号誤り率がｊ番目に大きいチャネル、初回のルーチンでは符号誤り率が１番大きいチャネルを選択し、その誤り率をＥｘとおく（Ｓ２３）。選択したチャネルの群遅延可変素子１１２−ｘに対して、群遅延調整の制御ルーチンを行う（Ｓ２４）。当該チャネルの制御ルーチンが終わると、すべてのチャネルで群遅延調整が行われたか否か、すなわちｊ＝ｎ＋１に達したか否かを判断する（Ｓ２５）。他に未処理のチャネルが残っている場合は（Ｓ２５でＮｏ）、ｊをｊ＋１にインクリメントして（Ｓ２６）、ステップＳ２３に戻る。Ｓ２３でＥ０〜Ｅｎの中で２番目に符号誤り率の大きいチャネルを選択し、このチャネルの符号誤り率をＥｘとおく。その後、群遅延調整の制御ルーチンを行う（Ｓ２４）。すべてのチャネルの処理が終わるまで、Ｓ２３〜Ｓ２５を繰り返す。すべてのチャネルについて群遅延調整が完了したら（Ｓ２５でＹｅｓ）、Ｓ２１に戻って、Ｓ２１〜Ｓ２６を繰り返す。
【００５０】
この制御は、光トランシーバ１の運用中に繰り返し行われ、複数のチャネル間で群遅延量を一定にする。これにより、ＣＤＲ１５への入力光波形の変化点をそろえてクロストークを低減する。
【００５１】
図１１は、図１０の群遅延可変素子の制御ルーチン（Ｓ２４）の具体的な処理フローである。図１１では、群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎがシリコンである場合を例にとる。まず、Ｓ３１でシリコンが所定の温度分上昇するまで加熱する（Ｓ３１）。図１１の例では、５℃加熱しているが、この温度変化のステップサイズは適宜設定することができる。
【００５２】
次に、加熱後の符号誤り率を、対応する誤り検出器１９−ｘから取得し、この符号誤り率をＥｘ１とおく（Ｓ３２）。次に、加熱後の符号誤り率Ｅｘ１が加熱前の符号誤り率Ｅｘよりも小さい（Ｅｘ１＜Ｅｘ）か否かを判断する（Ｓ３３）。加熱により符号誤り率Ｅｘ１が小さくなっている場合は（Ｓ３３でＹｅｓ）、制御の方向が正しいことを意味するので、シリコンをさらに５℃加熱し（Ｓ３４）、加熱後の符号誤り率Ｅｘ２を誤り検出器１９−ｘから取得する（Ｓ３５）。この符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１を超えたか（Ｅｘ２＞Ｅｘ１）否かを判断する（Ｓ３５）。今回の符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１以下である場合は（Ｓ３６でＮｏ）、制御の方向が正しいので、Ｅｘ１＝Ｅｘ２とおいて（Ｓ３７）、ステップＳ３４〜Ｓ３６を繰り返す。今回の符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１よりも大きくなると（Ｓ３６でＹｅｓ）、制御の行き過ぎになるので、シリコンを５℃冷却して（Ｓ３８）、このチャネルについての制御ルーチンを終了する。その後、図１０のＳ２５に戻る。
【００５３】
ステップＳ３３で、Ｅｘ１がＥｘよりも小さくならない場合は（Ｓ３３でＮｏ）、制御の方向が正しくないことを意味し、Ｓ３９へ進んで逆の方向に制御する。すなわち、シリコンを５℃冷却し（Ｓ３９）、冷却後の符号誤り率Ｅｘ２を誤り検出器１９−ｘから取得する（Ｓ４１）。今回の符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１を超えたか（Ｅｘ２＞Ｅｘ１）否かを判断する（Ｓ４２）。今回の符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１以下でれば（Ｓ３６でＮｏ）、制御の方向が正しいので、Ｅｘ１＝Ｅｘ２とおいて（Ｓ４３）、ステップＳ３９〜Ｓ４２を繰り返す。今回の符号誤り率Ｅｘ２が前回の符号誤り率Ｅｘ１よりも大きくなると（Ｓ４２でＹｅｓ）、制御の行き過ぎになるので、シリコンを５℃加熱して（Ｓ４４）、このチャネルについての制御ルーチンを終了する。その後、図１０のＳ２５に戻る。
【００５４】
この方法により、すべてのチャネルで符号誤り率が最小になりＳ／Ｎ比が最良になる。これは、チャネル間のクロストークが低減されたことを意味する。群遅延可変素子１１２−０〜１１２−ｎが電気光学結晶やフォトニクス結晶である場合も、同様に所定のステップサイズで印加する電圧を変更し、すべてのチャネルで符号誤り率が最小となるように制御することで、チャネル間のクロストークの影響を低減することができる。
【００５５】
なお、符号誤り率が最も大きいチャネルから順番に符号誤り率の最小化処理を行うことは運用上、有用ではあるが、これに限定されず、たとえばチャネル番号順に最小化処理を行ってもよい。
【００５６】
図１２は、実施形態の効果を説明する図である。第１実施形態と第２実施形態では、入力光波形の変化点（データ変化点）をすべてのチャネル間でほぼ同じ時点に揃えることでクロストークを低減した。しかし、識別位相での閾値判定のマージンが確保されれば、受信感度の劣化を回避することができる。
【００５７】
受信感度劣化のワースト条件は、あるチャネルの識別位相のタイミングで他のチャネルの光波形が変化する場合である。この場合に、識別閾値のマージンが少なくなって、データの「０」、「１」の判別を誤る可能性が高くなる。他方、最適なタイミングとは、チャネル間で光波形の変化点（データ変化点）が揃う場合である。しかし、材料等の条件によって光波形の変化点を最適なタイミング位置に補正することができない場合でも、受信感度劣化のワースト条件を回避できれば、データ識別精度を維持できる。したがって、あるチャネルの受信光波形の変化点が他のチャネルの識別タイミングから離れる方向に群遅延を制御することによって、クロストークの影響を低減することができる。
【００５８】
なお、上述した実施形態は例示であって、他の変形例も含む。たとえば、光トランシーバ１で受信側のＣＤＲ１５と送信側のＣＤＲ２５はひとつのチップ上に集積されていてもよい。コントローラ１７として、光受信器１０と光送信器２０で共通に用いられるＣＰＵを用いてもよい。マルチチャネルは、波長分割多重のほか、空間（モード）分割多重によって実現されてもよい。フォトダイオードとし、ＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなど、光を電流に変換できる任意の受光素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  光トランシーバ
１０、１０Ａ、１０Ｂ  光受信器
１１  遅延調整部
１１Ａ  群遅延調整部
１３  ＲＯＳＡ（光受信アセンブリ）
１５  ＣＤＲ
１７  コントローラ（制御部）
２０  光送信器
２３  ＴＯＳＡ
１１１−０〜１１１−ｎ  調整器
１１２−０〜１１２−ｎ  群遅延可変素子
１３１−０〜１３１−ｎ  フォトダイオード（受光素子）
１５１  ＰＬＬ（位相同期回路）
１７１  プロセッサ
１７２  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】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月6日(2018.12.6)
【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】
複数のチャネルで光信号を受信する光受信器において、
チャネルごとに光信号を検出する受光素子と、
前記受光素子の前段に配置され、チャネルごとに入力光波形の遅延時間を調整する遅延調整部と、
前記受光素子よりも後段の電気信号から得られる情報を用いて、１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れる方向に、前記遅延調整部の遅延時間を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光受信器。
【請求項２】
前記制御部は、１のチャネルの光波形の変化点を、他のチャネルの光波形の変化点とそろえるように、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記遅延調整部は、チャネルごとに配置された群遅延可変素子と、前記群遅延可変素子を通過する光信号の伝搬速度を調整する調整器を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記受光素子よりも後段に配置され、チャネルごとにデータ識別のタイミング信号を生成するクロックデータリカバリ回路、
をさらに有し、
前記制御部は、前記タイミング信号に基づいて、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項５】
前記制御部は、チャネルごとの受信品質を入力として受け取り、前記受信品質に基づいて、前記遅延調整部の遅延時間を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項６】
各チャネルで前記受光素子の出力から電圧信号を生成する増幅器、
をさらに有し、
前記複数のチャネルのすべての前記増幅器は一体的に集積されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光受信器と、
光送信器と、
を有する光トランシーバ。
【請求項８】
光受信器で、複数のチャネルの光信号を受信し、
チャネルごとに光信号を検出して電気信号を生成し、
前記電気信号を処理することにより得られる情報に基づいて、１のチャネルの光波形の変化点が他のチャネルの光波形の識別タイミングから離れるように、チャネルごとに入力光波形の遅延時間を制御する、
ことを特徴とする光信号の受信制御方法。
【国際調査報告】
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