(57)【要約】【課題】遅延干渉計モジュールと受光モジュールとを光ファイバを介して光学結合する場合に、光ファイバのスキューを簡単な構成で効果的に抑制することを可能とした光通信モジュールを実現する。【解決手段】位相変調された光信号を遅延干渉計モジュールを介して差動強度変調信号に復調し、前記差動強度変調信号を一対の光ファイバを介して受光モジュールに導いて電気信号に変換する光通信モジュールにおいて、  前記一対の光ファイバの夫々を独立に過熱して温度差を与える、スキュー抑制のための加熱手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された光信号を遅延干渉計モジュールを介して差動強度変調信号に復調し、前記差動強度変調信号を一対の光ファイバを介して受光モジュールに導いて電気信号に変換する光通信モジュールにおいて、
前記一対の光ファイバの夫々を独立に過熱して温度差を与える、スキュー抑制のための加熱手段を備えることを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を加熱する一対のヒータ板であることを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を加熱する一対のヒータ線であることを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を作動的に加熱するペルチェ素子であることを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々に複数個が配置され、これらをディジタル的に選択して過熱することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記電気信号のＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio）から導かれるビットエラーレートが最小値になるように、前記加熱手段の過熱量を自動調整するスキュー制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記電気信号のＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio）から導かれるビットエラーレートが最小値になるように、前記加熱手段の過熱量が手動設定されるヒータ操作部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調された光信号を遅延干渉計モジュールを介して差動強度変調信号に復調し、前記差動強度変調信号を一対の光ファイバを介して受光モジュールに導いて電気信号に変換する光通信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のディジタル情報通信環境は、ＦＴＴＨのような大容量を扱える通信手段が各家庭までに整備され、オフィス内でもギガビットイーサ等、容易に大容量ＬＡＮを構築できるようになってきた。
【０００３】
これは、ディジタルカメラの普及やＴＶのディジタル放送等の汎用コンテンツ化が進み、さらにはコンピュータの処理能力が指数的に向上したため、それまでデータサイズが大きく扱いにくかった画像データ動画データが各個人や各デスクで容易に扱えるようになり、これを配信や相互交換できる場やツール等が提供されるようになった、等の情報通信に関わる文化・社会環境の大きな変化からの要求を満足するためである。
【０００４】
大容量ディジタル伝送の要求は、さらに長距離伝送への要求にまで広がり、これまでの光通信方式の主流であった「光強度変調方式」から、波長分散・偏波分散の耐力のある「光位相変調方式」へと移行しつつある。
【０００５】
その「光位相変調方式」の中でもＤＰＳＫ方式，ＤＱＰＳＫ方式は、次世代光通信方式として最も期待されている方式で、すでに海底系・基幹系通信ネットワークの一部がこれらの通信方式に置き換わっている。
【０００６】
このＤＰＳＫ方式，ＤＱＰＳＫの光通信方式では、受信側で位相変調を差動強度変調に復調しフォトダイオードによる受光モジュールで電気信号に変換する。このため、受光モジュールの前段に位相変調を差動強度変調に復調するための遅延干渉計モジュールが必要となる。
【０００７】
遅延干渉計モジュールでは、位相変調された光信号を光干渉処理を行い、ＤＱＰＳＫでは２つのポートからの差動光強度変調信号、ＤＱＰＳＫでは２組の差動光強度変調信号（計４ポート）を出力する構成になっている。このような遅延干渉計モジュールについては、特許文献１に詳細な技術開示がある。
【０００８】
図６は、従来の光通信モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。ＤＰＳＫ方式で位相変調された光信号入力Ｌｉは、入力光ファイバ１０を介して遅延干渉計モジュール２０に入力され、差動光強度変調信号に復調される。
【０００９】
復調された夫々の信号は一対の光ファイバを構成する第１光ファイバ３１及び第２光ファイバ３２を経由して受光モジュール４０に入力され、受光モジュール４０を構成するフォトダイオードで電気信号に変換される。変換されたシリアルの電気信号は、デシリアライザ５０でパラレル信号に変換された後、データ処理部６０に渡される。
【００１０】
受光モジュール４０をデシリアライザ５０にできるだけ近接配置したい要求から、光学処理系である遅延干渉計モジュール２０と受光モジュール４０との配置関係の自由度を確保するために、両者間を所定距離の光ファイバで結合する構成がシステム設計上合理的である。
【００１１】
一般に、遅延干渉計モジュール２０の干渉位置から受光モジュール４０で電気信号変換されるまでの差動光信号遅延差（以下、スキュー）が信号ビットレートから求まる１ビットタイムに対して数％に達すると、ＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio：光信号対雑音比）耐量の劣化等の伝送品質に影響が現れてくることが知られている。そのため、このスキューを極力低減する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１５１０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
差動光信号復調部を持つ遅延干渉計モジュール２０内及び強度変調光電変換部を持つ受光モジュール４０内で発生するスキューに付いては、無視できるレベルに抑制することは設計上可能である。
【００１４】
差動光信号復調部（遅延干渉計モジュール）−強度変調光電変換部（受光モジュール）間の光学結合方法としては、特許文献１に開示されているように空間で結合する手法と、図６のように光ファイバで結合する手法がある。
【００１５】
空間で結合した場合は、設計上スキューを抑制することが容易であるが、モジュール間は近接配置が必要であり、位置関係に制約が発生する。図６のように光ファイバで結合する場合、位置関係の制約は大きく緩和するが、結合のための光ファイバのスキューを非常に小さく抑制しなければならない。
【００１６】
光ファイバのスキューを抑制するためには、テープファイバを使用する等で光ファイバの作り込み時点でスキューを小さくする手法もあるが、数Ｇｂｐｓを超えるような高いデータレートでは十分ではなく、スキューは個々の光ファイバによって異なるため容易ではない。
【００１７】
本発明の目的は、遅延干渉計モジュールと受光モジュールとを光ファイバを介して光学結合する場合に、光ファイバのスキューを簡単な構成で効果的に抑制することを可能とした光通信モジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）位相変調された光信号を遅延干渉計モジュールを介して差動強度変調信号に復調し、前記差動強度変調信号を一対の光ファイバを介して受光モジュールに導いて電気信号に変換する光通信モジュールにおいて、
前記一対の光ファイバの夫々を独立に過熱して温度差を与える、スキュー抑制のための加熱手段を備えることを特徴とする光通信モジュール。
【００１９】
（２）前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を加熱する一対のヒータ板であることを特徴とする（１）に記載の光通信モジュール。
【００２０】
（３）前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を加熱する一対のヒータ線であることを特徴とする（１）に記載の光通信モジュール。
【００２１】
（４）前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々を作動的に加熱するペルチェ素子であることを特徴とする（１）に記載の光通信モジュール。
【００２２】
（５）前記加熱手段は、前記一対の光ファイバの夫々に複数個が配置され、これらをディジタル的に選択して過熱することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光通信モジュール。
【００２３】
（６）前記電気信号のＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio）から導かれるビットエラーレートが最小値になるように、前記加熱手段の過熱量を自動調整するスキュー制御部を備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の光通信モジュール。
【００２４】
（７）前記電気信号のＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio）から導かれるビットエラーレートが最小値になるように、前記加熱手段の過熱量が手動設定されるヒータ操作部を備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の光通信モジュール。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光ファイバの温度特性を利用し、遅延干渉計モジュールと受光モジュール間を結ぶ光ファイバに設置した独立した加熱手段の温度を制御することで、スキューを抑制することができる。
【００２６】
この温度制御は、遅延干渉計モジュールと受光モジュールとを光ファイバで結合した後に制御可能である。スキューが光ファイバ間だけではなく遅延干渉計モジュールや受光モジュール内部で発生していた場合でも、更には、それらをシステムやサブシステム、複合モジュールなどに組み入れた後でも、スキューを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用した光通信モジュールの一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明を適用した光通信モジュールの他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用した光通信モジュールの更に他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用した光通信モジュールの更に他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明を適用した光通信モジュールの更に他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図６】従来の光通信モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】光ファイバの温度特性図である。
【図８】ＯＳＮＲとビットエラーレートの関係を示す特性図である。
【図９】スキューとビットエラーレートの関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した光通信モジュールの一実施例を示す機能ブロック図である。図６で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。図１の説明に先立ち、本発明に関連する光ファイバの特性を図７乃至図９により説明する。
【００２９】
図７は、光ファイバの温度特性図である。光ファイバの屈折率は、石英ガラスの屈折率の温度依存性とほぼ同様で、温度が高くなると共に増加する。そのため、光学長も長くなる。
【００３０】
図８は、ＯＳＮＲとビットエラーレートの関係を示す特性図である。ＯＳＮＲの値が大きい場合とは、光信号に対して光ノイズが小さいことを意味し、光信号の品質としてより良い信号を意味している。そのため、ビットエラーレートは、ＯＳＮＲが大きくなると減少する。
【００３１】
図９は、スキューとビットエラーレートの関係を示す特性図である。ビットエラーレートが最小値ＥＲminをとるとき、スキュー値も最初値ＳＱminとなる。スキュー値を直接計測することは極めて困難であるが、ビットエラーレートの挙動を見ることで、間接的にスキュー値の抑制状態を推測することが可能である。
【００３２】
図１において、図６の従来構成に追加された本発明の特徴部の第１は、第１光ファイバ３１を加熱するように配置された第１ヒータ板１０１及び第２光ファイバ３２を加熱するように配置された第２ヒータ板１０２を備える構成である。
【００３３】
本発明の特徴部の第２は、データ処理部６０のデータに基づいてビットエラーレートを算出するビットエラーレート算出部２００、算出されビットエラーレートが最小値をとる操作量ＭＶを出力するスキュー制御部３００、操作量ＭＶを取得して第１ヒータ板１０１及び第２ヒータ板１０２の夫々に加熱電力Ｍ１及びＭ２を差動的に出力するヒータ操作部４００を備える構成である。
【００３４】
第１光ファイバ３１及び第２光ファイバ３２は、具体的には、多芯光ファイバ（テープファイバ等）の一部、または複数本の単芯光ファイバを１芯ずつ独立した位置に配置し、その部分に独立のヒータ板を設置した構成をとる。
【００３５】
光ファイバにスキューが生じている場合、そのスキューを最小にするように個別の光ファイバに独立に設置したヒータ板の温度に差を与える。図７に示すように、一般には温度を高めると光ファイバの光学長は長くなるため、差動的な温度制御によりスキューを相殺することが可能となる。
【００３６】
図２は、本発明を適用した光通信モジュールの他の実施例を示す機能ブロック図である。図１の実施例では、スキュー抑制を自動制御ループ構成で実現しているが、図２では、オペレータによる手動設定を特徴としている。
【００３７】
ビットエラーレート算出部２００の算出結果を表示するビットエラーレート表示部５００の表示内容をオペレータ６００がチェックし、ビットエラーレートが最小となるようにヒータ操作部４００の設置値Ｓ１及ぶＳ２を手動設定し、加熱電力Ｍ１及びＭ２を差動的に操作する。
【００３８】
最適な設定値Ｓ１，Ｓ２を設定した後は加熱電力Ｍ１及びＭ２は固定値を維持させる。光ファイバのスキュー値変動は極めて小さいので、手動設定による固定値維持で実用上十分なスキュー抑制効果を期待することができる。
【００３９】
図３乃至図５は、本発明を適用した光通信モジュールの更に他の実施例を示す機能ブロック図であり、加熱手段のバリエーションを示している。図３（Ａ）は、図１，図２に示したヒータ板に代えて、第１光ファイバ３１及び第２光ファイバ３２の夫々に独立して第１ヒータ線７０１及び第２ヒータ線７０２を光ファイバに巻きつけた構造である。
【００４０】
図３（Ｂ）は、第１光ファイバ３１と第１ヒータ線７０１の関係を示す拡大図である。ヒータ線による加熱手段は、図１，図２に示したヒータ板に比較してスペースファクターやコストの面で有利である。
【００４１】
図４は、ヒータ板やヒータ線の代わりにペルチェ素子８００を使用した実施例である。この場合、そのペルチェ素子８００の裏面にもう一方の差動側光ファイバを設置すれば、1素子の差動的な温度制御でスキュー抑制を実現することができる。
【００４２】
図５は、ヒータ板やペルチェ素子の加熱手段を多数配置した第１加熱ユニット９０１及び、第２加熱ユニット９０２を、夫々第１光ファイバ３１及び第１光ファイバ３２に独立に配置し、各ユニットの加熱手段をディジタル制御で選択することで、制御側との親和性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  入力光ファイバ
２０  遅延干渉計モジュール
３１  第１光ファイバ
３２  第２光ファイバ
４０  受光モジュール
５０  デシリアライザ
６０  データ処理部
１０１  第１ヒータ板
１０２  第２ヒータ板
２００  ビットエラーレート算出部
３００  スキュー制御部
４００  ヒータ操作部
５００  ビットエラーレート表示部
６００  オペレータ
【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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