(57)【要約】【課題】  ＤＱＰＳＫ変調方式など、位相変化を変調信号として使用する通信方式における光復調器において、遅延量を調整する手段として、温度変化により屈折率を変化させる遅延媒質を用いた場合でも、装置全体の小型化及び低消費電力化を実現可能な光復調器を提供すること。【解決手段】  光復調器において、１ビット遅延手段を空間光学系で構成し、分岐合波部１０と第１の反射部１１との間に配置され、第１の反射部１１に向かう第１の光路と分岐合波部１０に向かう第２の光路の双方に対して、温度変化により屈折率分布を変化させる遅延媒質３０を透過することで遅延量を調整する遅延量調整部を有し、遅延量調整部による全ての参照光信号の遅延量は、互いに等しくなるよう設定されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された差動位相偏移変調光信号を、分岐合波部にて複数のペアの参照光信号と物体光信号に分岐し、全ての該参照光信号は、分岐された後に第１の光路を伝播し、第１の反射部で反射された後に前記第１の光路と異なる第２の光路を伝播し、該分岐合波部に再び入射し、全ての該物体光信号は、分岐された後に第３の光路を伝播し、第２の反射部で反射された後に前記第３の光路と異なる第４の光路を伝播し、該分岐合波部に再び入射し、第１及び第２の光路の光路長の総和と第３及び第４の光路の光路長の総和との間には光信号の略１シンボル分に相当する遅延量が与えられ、該分岐合波部に再び入射した複数のペアの該参照光信号及び該物体光信号は、それぞれ分岐前と同じ組み合わせで再度合波され、該合波された光信号の特定の組み合わせから得られた結果に基づき、差動位相偏移変調光信号を復調する光復調器において、
該分岐合波部と前記第１の反射部との間に配置され、前記第１の光路と前記第２の光路の双方に対して、又は、該分岐合波部と前記第２の反射部との間に配置され、前記第３の光路と前記第４の光路の双方に対して、温度変化により屈折率分布を変化させる遅延媒質を透過することで遅延量を調整する遅延量調整部を有し、
該遅延量調整部による全ての該参照光信号又は全ての該物体光信号の遅延量は、互いに等しくなるよう設定されていることを特徴とする光復調器。
【請求項２】
請求項１に記載の光復調器において、該遅延媒質の屈折率分布は、所定の方向にリニアに変化することを特徴とする光復調器。
【請求項３】
請求項２に記載の光復調器において、全ての該参照光信号又は全ての該物体光信号は、前記所定の方向に沿って等間隔で該遅延媒質を透過するよう設定されていることを特徴とする光復調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光復調器に関し、特に、ＤＱＰＳＫ変調方式など、位相変化を変調信号として使用する通信方式における光復調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信トラフィックの増大に伴い、高速・大容量化が求められる次世代長距離大容量光通信システムでは、多値変復調符号化技術の導入が検討されている。その代表的なものの一つに差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ変調，Differential Quadrature Phase Shift keying）方式がある。この方式では、従来の２値強度変調（ＯＯＫ）方式と比べ、信号帯域が狭く、周波数利用効率の向上や伝送距離の拡大が実現できるほか、高感度化も期待できる。
【０００３】
例えば、四相位相偏移変調（ＱＰＳＫ変調，Quadrature Phase Shift keying）方式は、２ビットのデータから構成される各シンボル「００」，「０１」，「１１」及び「１０」に対して、「θ」，「θ＋π／２」，「θ＋π」及び「θ＋３π／２」が割り当てられる。ここで、「θ」は任意の位相である。そして、復調器は、受信信号の位相を検出することにより、送信データを再生する。ＱＰＳＫ変調方式を比較的容易に実現する手段として、ＤＱＰＳＫ変調方式があり、ＤＱＰＳＫ変調では、先に送信したシンボルの値と次に送信するシンボルの値との間の搬送波の位相変化量（「０」,「π／２」，「π」及び「３π／２」）が送信情報の２ビットに対応付けられる。したがって、受信器は、隣接する２つのシンボル間の位相差を検出することにより、送信データを再生することができる。
【０００４】
特許文献１又は２に示すように、ＤＱＰＳＫ変調された光信号を復調するには、図１のようなＩ（In-phase）信号生成用とＱ（Quadrature）信号生成用の２つの遅延干渉計（導波路１０２と１０３による遅延干渉計、または、導波路１０４と１０５による遅延干渉計）を必要とし、しかも、高精度で位相差を復調する必要がある。図１では、光信号αを２つの遅延干渉計に入れるため、分岐部１０１で２つに分岐されている。しかし、光受信器の周辺温度などの影響で、遅延干渉計内の光路長が変化し、位相が安定しないため、高精度な復調が困難となる。また、いずれの干渉計でどちらの信号成分を復調しているのかが識別できないなど問題があった。また、光信号を分岐し２つの干渉計に導入するまでの光路長差や、各干渉計を構成する光路長の差を、最適に調整する必要があり、制御系が極めて複雑化するという問題を生じていた。なお、光波ａ１とａ２、又は光波ａ３とａ４を、各々のバランスド受光素子に入射してＩ信号やＱ信号が得られる。
【０００５】
これに対し、特許文献３において、本出願人は、図２に示すように、偏波面に着目する光受信器を提案した。具体的には、ＤＱＰＳＫ変調光αは、偏波面が一方向に揃えた状態で入射し、１ビット遅延回路に導入される。１ビット遅延回路では、偏波保持型のファイバカプラ（１，２）で構成されるとともに、一方の分岐光の経路には偏波面を９０度回転させる半波長板３が配置されている。これにより、合波された光波は、互いに１ビット遅延した２つの信号光が、偏波面が直交する状態で合成されている。
【０００６】
そして、偏波分離回路４を用いて４つの信号光に分離され、例えば、光波ｂ１とｂ２、又は光波ｂ３とｂ４を、各々のバランスド受光素子に入射してＩ信号やＱ信号を得ることができる。これにより、１ビット遅延回路が１つに集約でき、製造コストの削減や光学部品の調整の煩雑さを軽減することが可能となる。
【０００７】
図１に示すＤＱＰＳＫ変調の受信信号は、Ｉ信号及びＱ信号のそれぞれに復調機能を実現するため、遅延部１０２及び１０４を独立に制御する必要がある。遅延部には、プレーナ光波回路（Planar Lightwave Circuit，ＰＬＣ）や空間光学系方式ともに、熱の印加により屈折率を変化させ、光路長を最適化する制御が行われているが、個々独立に行われるため、小型化が困難であり、消費電力が大きい上、応答速度が遅いため熱クロストークが発生するなどの問題を生じる。
【０００８】
他方、図２に示す光学系として、遅延部に偏光ビームスプリッターやコーナプリズムを用いる空間光学系を採用し、９０度位相部は内部光学ブロックにて実現することが可能である。しかしながら、この場合においても、複数の光信号が同一の空間光学系を伝播するため、光信号毎に遅延量を制御する機構が必要となるため、装置全体の小型化が困難となると共に、消費電力が大きいなどの問題も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２９５６０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８８５２号公報
【特許文献３】特開２０１０−８７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、ＤＱＰＳＫ変調方式など、位相変化を変調信号として使用する通信方式における光復調器において、遅延量を調整する手段として、温度変化により屈折率を変化させる遅延媒質を用いた場合でも、装置全体の小型化及び低消費電力化を実現可能な光復調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、入力された差動位相偏移変調光信号を、分岐合波部にて複数のペアの参照光信号と物体光信号に分岐し、全ての該参照光信号は、分岐された後に第１の光路を伝播し、第１の反射部で反射された後に前記第１の光路と異なる第２の光路を伝播し、該分岐合波部に再び入射し、全ての該物体光信号は、分岐された後に第３の光路を伝播し、第２の反射部で反射された後に前記第３の光路と異なる第４の光路を伝播し、該分岐合波部に再び入射し、第１及び第２の光路の光路長の総和と第３及び第４の光路の光路長の総和との間には光信号の略１シンボル分に相当する遅延量が与えられ、該分岐合波部に再び入射した複数のペアの該参照光信号及び該物体光信号は、それぞれ分岐前と同じ組み合わせで再度合波され、該合波された光信号の特定の組み合わせから得られた結果に基づき、差動位相偏移変調光信号を復調する光復調器において、該分岐合波部と前記第１の反射部との間に配置され、前記第１の光路と前記第２の光路の双方に対して、又は、該分岐合波部と前記第２の反射部との間に配置され、前記第３の光路と前記第４の光路の双方に対して、温度変化により屈折率分布を変化させる遅延媒質を透過することで遅延量を調整する遅延量調整部を有し、該遅延量調整部による全ての該参照光信号又は全ての該物体光信号の遅延量は、互いに等しくなるよう設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光復調器において、該遅延媒質の屈折率分布は、所定の方向にリニアに変化することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光復調器において、全ての該参照光信号又は全ての該物体光信号は、前記所定の方向に沿って等間隔で該遅延媒質を透過するよう設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明により、分岐合波部と第１の反射部との間に配置され、第１の光路と第２の光路の双方に対して、又は、該分岐合波部と第２の反射部との間に配置され、第３の光路と第４の光路の双方に対して、温度変化により屈折率分布を変化させる遅延媒質を透過することで遅延量を調整する遅延量調整部を設け、該遅延量調整部による全ての参照光信号又は全ての物体光信号の遅延量は、互いに等しくなるよう設定されているため、「遅延量調整部」が一つのみでも、複数の光信号の遅延量を制御することが可能となり、装置全体の小型化及び低消費電力化を実現することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明により、遅延媒質の屈折率分布は、所定の方向にリニアに変化するよう構成されるため、遅延媒質のどの位置を光信号が透過するかにより、容易に遅延量を調整することが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明により、全ての参照光信号又は全ての物体光信号は、所定の方向に沿って等間隔で遅延媒質を透過するよう設定されているため、遅延媒質のリニアな屈折率分布により、各参照光信号間や各物体光信号間で、互いの光信号の遅延量を同じに設定することが、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の２つの遅延干渉計で構成されるＤＱＰＳＫ変調の光受信器を示す図である。
【図２】本出願人が先の出願で提示した偏波面を利用したＤＱＰＳＫ変調の光受信器を示す図である。
【図３】本発明の光復調器に用いられる１ビット遅延手段を説明する図である。
【図４】図３の光復調器に用いられる遅延量調整部の概略を示す平面図である。
【図５】本発明の光復調器に用いられる遅延量調整部の応用例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光復調器について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光復調器は、図３に示すように、入力された差動位相偏移変調光信号（Ｉ信号，Ｑ信号）を、分岐合波部１０にて複数のペアの参照光信号と物体光信号に分岐し、全ての該参照光信号は、分岐された後に第１の光路を伝播し、第１の反射部１１で反射された後に前記第１の光路と異なる第２の光路を伝播し、該分岐合波部１０に再び入射し、全ての該物体光信号は、分岐された後に第３の光路を伝播し、第２の反射部１２で反射された後に前記第３の光路と異なる第４の光路を伝播し、該分岐合波部１０に再び入射し、第１及び第２の光路の光路長の総和と第３及び第４の光路の光路長の総和との間には光信号の略１シンボル分に相当する遅延量が与えられ、該分岐合波部に再び入射した複数のペアの該参照光信号及び該物体光信号は、それぞれ分岐前と同じ組み合わせで再度合波され、該合波された光信号の特定の組み合わせから得られた結果に基づき、差動位相偏移変調光信号（Ｉ信号，Ｑ信号）を復調する光復調器において、該分岐合波部１０と前記第１の反射部１１との間に配置され、前記第１の光路と前記第２の光路の双方に対して、又は、該分岐合波部１０と前記第２の反射部１２との間に配置され、前記第３の光路と前記第４の光路の双方に対して、温度変化により屈折率分布を変化させる遅延媒質３０を透過することで遅延量を調整する遅延量調整部を有し、該遅延量調整部による全ての該参照光信号又は全ての該物体光信号の遅延量は、互いに等しくなるよう設定されていることを特徴とする。
【００１９】
図３には、１ビット遅延手段の空間光学系を示しており、偏光ビームスプリッター１０を分岐合波部としている。分岐合波部に入力される光信号には、少なくともＩ信号とＱ信号に対応する光信号があり、図３の左側から偏光ビームスプリッター１０に入射する。
【００２０】
偏光ビームスプリッター１０に入射した光信号の一部は、参照光信号として、コーナプリズム１１による第１の反射部に向かい、第１の光路を伝播することとなる。コーナプリズム１１で反射された光信号は、再度、偏光ビームスプリッター１０に向かい、第２の光路を伝播する。
【００２１】
偏光ビームスプリッター１０に入射した光信号の他の部分は、物体光信号として、コーナプリズム１２による第２の反射部に向かい、第３の光路を伝播することとなる。コーナプリズム１２で反射された光信号は、再度、偏光ビームスプリッター１０に向かい、第４の光路を伝播する。
【００２２】
本発明の光復調器では、分岐合波部１０と、第１の反射部１１又は第２の反射部１２との間に、遅延量調整部を配置している。図３において、遅延量調整部は、遅延媒質３０と、該遅延媒質を加熱する熱源３１及び放熱機構３２とから構成される。
【００２３】
遅延媒質３０は、例えば、第１の光路及び第２の光路とが、同一の遅延媒質を透過するよう配置される。当然、分岐合波部１０と第２反射部１２との間に遅延量調整部を配置する場合には、当該遅延媒質は、第３及び第４の光路を透過させるよう構成される。
【００２４】
本発明の光復調器において、遅延媒質の屈折率分布は、所定の方向にリニアに変化するよう構成するため、遅延媒質を挟んで熱源３１と放熱機構３２とを対向して配置している。このため、図４に示すように、熱源３１、遅延媒質３０及び放熱機構３２が、直線状に配列され、遅延媒質３０の温度は、熱源３１側が高く、放熱機構３２側が低く、両者の間は、一定の温度勾配に維持されている。
【００２５】
図３に示すように、遅延媒質３０を透過する光波は、Ｉ信号とＱ信号とに対応する２つの光信号が、第１及び第２の光路を伝播するため、図４に示すようにｃ１〜ｃ４の４つの光波の透過点が存在する。遅延媒質の温度分布が一定の温度勾配を有する場合には、例えば、各透過点における遅延媒質の温度は、点ｃ１が３０℃、点ｃ２が２８℃、点ｃ３が２６℃、及び点ｃ４が２４℃などのようになっている。
【００２６】
さらに、全ての参照光信号（物体光信号であっても良い。）が遅延媒質を透過する位置については、同じ方向に透過する参照光信号の間隔（ただし、温度分布が一定の温度勾配（リニアに変化）を有する方向に沿った間隔）は、他の方向に透過する参照光信号の間隔と同じとなるように設定されている。つまり、図４の透過点ｃ１と透過点ｃ２との間隔（第１の光路を伝播する光信号の間隔）て、透過点ｃ３と透過点ｃ４との間隔（第２の光路を伝播する光信号の間隔）とは、同じ間隔に設定されている。
【００２７】
この構成により、透過点ｃ１とｃ２とでは、遅延量が異なっているが、透過点ｃ３とｃ４とでは、その遅延量の相違を補完するように、逆の遅延量の違いとなるため、全体としては、Ｉ信号とＱ信号に係る各光信号の遅延量を同じに設定することが可能となる。
【００２８】
図５は、遅延量調整部の応用例を示したものであり、より多くの光信号を、一つの遅延量調整部を利用して、各々の遅延量を調整可能であることを説明したものである。例えば、第１の光路に対して４つの光信号が、遅延媒体３５を透過し、第２の光路に対して４つの光信号が、遅延媒体３６を透過している。各透過点をｄ１〜ｄ４、ｅ１〜ｅ４で示している。また、点ｄ１を透過した光信号は、第１の反射部で反射し、点ｅ１を透過するものとする。
【００２９】
図５の実施例では、熱源を３３及び３４の２つ用意し、放熱機構３７を共通に使用し、遅延媒質３５及び３６に一定の温度勾配を形成するよう設定されている。透過点ｄ１とｄ２では同じ温度であるため、遅延量は同じであるが、透過点ｄ３及びｄ４と比較して高温であるため、遅延量が大きくなっている。このような温度勾配方向の透過位置の相違による遅延量の変化を補うため、遅延媒質３６では、逆方向の温度勾配を有するように設定されている。そして、２つの遅延媒質を透過することで、４つの光信号の光路長を等しくなるよう設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、ＤＱＰＳＫ変調方式など、位相変化を変調信号として使用する通信方式における光復調器において、遅延量を調整する手段として、温度変化により屈折率を変化させる遅延媒質を用いた場合でも、装置全体の小型化及び低消費電力化を実現可能な光復調器を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  分岐合波部
１１，１２  反射部
３０  遅延媒質
３１  熱源
３２  放熱機構
【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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