(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光時分割多重信号を多重分離受信する際に用いるクロック位相同期回路において、
前記クロック位相同期回路で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段により直接周波数偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する透過手段と、
前記透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とするクロック位相同期回路。
【請求項２】
光時分割多重信号を多重分離受信する際に用いるクロック位相同期回路において、
連続光を出力する光出力手段と、
前記クロック位相同期回路で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により、前記光出力手段から出力された連続光を周波数偏移変調又は位相偏移変調する光変調手段と、
前記光時分割多重信号と前記光変調手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と光出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する透過手段と、
前記透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と光出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とするクロック位相同期回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクロック位相同期回路において、前記光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とするクロック位相同期回路。
【請求項４】
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を透過する第１の透過手段と、
前記第１の透過手段の出力を復調する復調手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する第２の透過手段と、
前記第２の透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記第２の透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項５】
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第１の光受信手段と、
前記第１の光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を透過する第１の透過手段と、
前記第１の透過手段の出力を復調する復調手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第２の光受信手段と、
前記第２の光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する第２の透過手段と、
前記第２の透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記第２の透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項６】
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光時分割多重信号を分岐する第１の光分岐手段と、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光信号出力手段の出力光信号を分岐する第２の光分岐手段と、
前記第２の光分岐手段の出力光信号に光遅延を与える少なくとも１つの光遅延手段と、
前記第２の光分岐手段の出力光信号と、前記第１の光分岐手段の出力光信号とを合波する第１の光結合手段と、
前記光遅延手段に対応して設けられ、前記光遅延手段の出力光信号と、前記第１の光分岐手段の出力光信号とを合波する少なくとも１つの第２の光結合手段と、
前記第１および第２の光結合手段に対応して設けられ、前記第１および第２の光結合手段で合波された出力光信号を光ヘテロダイン受信する複数の光受信手段と、
前記複数の光受信手段に対応して設けられ、前記光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を用いて復調する複数の復調手段と、
前記複数の光受信手段のいずれか１つに接続され、前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を用いて位相制御信号を抽出する位相制御信号抽出手段とを具え、
前記位相制御信号抽出手段が出力する前記位相制御信号により、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項７】
請求項４または６に記載の光受信器において、前記光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とする光受信器。
【請求項８】
請求項５に記載の光受信器において、前記第１および第２の光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とする光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光時分割多重信号を多重分離する際に用いられるクロック位相同期回路及び光受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光時分割多重信号を多重分離する際に、光周波数領域で信号処理を行うことで、高速な多重分離動作を実現することが可能となる。このような多重分離動作を実現する方法として、図１に示すような光受信器の構成が知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
図１Ａに示すように、従来の光受信器１０１は、信号発生器１０２と、信号発生器１０２の出力により直接周波数偏移変調された光信号を出力する直接変調光源１０３と、光受信器１０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と直接変調光源１０３から出力された光信号とを合波する光結合器１０４と、光結合器１０４で合波された光時分割多重信号と直接変調光源１０３から出力された光信号を光ヘテロダイン受信する光検波器１０５と、光検波器１０５の出力信号の一部の帯域を透過する電気バンドパスフィルタ１０６と、電気バンドパスフィルタ１０６の出力を復調し、目的の信号を出力する中間周波信号復調器１０７とを具える。
【０００４】
ここで、図１Ａ中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）における信号の時間波形と周波数成分の関係の一例を図１Ｂに示す。光受信器１０１の光信号入力部から入力される光時分割多重信号の時間波形は、図１Ｂ中の（ａ）であり、信号チャネルα、β、γ、δが多重されている。このとき、光時分割多重信号は、中心周波数ｆＳから変調速度ｆＢだけ周波数成分が広がっている。また、信号発生器１０２と直接変調光源１０３により、図１Ｂ（ｂ）に示すような、中心周波数ｆＬＯかつ強度一定かつ変調速度ｆＢの１／４の速度で周波数が−Δｆ〜＋Δｆまで変動する局部発振光を出力する。次に、光時分割多重信号と局部発振光を、光結合器１０４を用いて合波するが、このとき、光時分割多重信号の目的の信号チャネルαと局部発振光の周波数変動が＋Δｆになるタイミングを一致させるように合波する。その後、光検波器１０５において、光ヘテロダイン受信を起こし、図１Ｂ（ｃ）に示すような、目的の信号チャネルαが中心周波数ｆＳ−ｆＬＯからΔｆだけ低周波側にシフトした中間周波信号が出力される。中間周波信号の周波数成分のうち、信号チャネルαに相当する周波数成分のみを電気バンドパスフィルタ１０６を用いて透過することにより、図１Ｂ（ｄ）に示すように、目的の信号チャネルαのみを多重分離することができ、多重分離した信号を中間周波信号復調器１０７を用いて復調することで目的の信号チャネルαを復調することができる。
【非特許文献１】成川聖、桜井尚也、木村秀明、坪川信著、“光ヘテロダイン受信を用いたＯＴＤＭ信号の多重分離方式”、２００７年電子情報通信学会ソサイエティ大会Ｂ−１０−６１（２００７）、２００７年９月１３日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示した従来の光受信器では、簡易な構成で高速な光時分割多重信号を多重分離可能である反面、信号発生器１０２と直接変調光源１０３から出力される周波数偏移変調信号の変調のタイミングを光時分割多重信号の目的の信号チャネルと厳密に合わせる必要がある。このため、光時分割多重信号のクロック成分が必要となるが、従来の構成では光受信器側においてクロック位相同期を行っていないことから、クロック信号を光時分割多重信号とは別途送信器より伝送する必要があり、経済的に光伝送システムを構成することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、光時分割多重信号受信時におけるクロック位相同期回路を、光受信器側において光受信器構成を大きく変えることなく実現し、経済的な光受信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による第１の態様は、
光時分割多重信号を多重分離受信する際に用いるクロック位相同期回路において、
前記クロック位相同期回路で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段により直接周波数偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する透過手段と、
前記透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明による第２の態様は、
光時分割多重信号を多重分離受信する際に用いるクロック位相同期回路において、
連続光を出力する光出力手段と、
前記クロック位相同期回路で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により、前記光出力手段から出力された連続光を周波数偏移変調又は位相偏移変調する光変調手段と、
前記光時分割多重信号と前記光変調手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と光出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する透過手段と、
前記透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と光出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明による第３の態様は、前記光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による第４の態様は、
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段と、
前記光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を透過する第１の透過手段と、
前記第１の透過手段の出力を復調する復調手段と、
前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する第２の透過手段と、
前記第２の透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記第２の透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明による第５の態様は、
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光時分割多重信号と前記光信号出力手段から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第１の光受信手段と、
前記第１の光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を透過する第１の透過手段と、
前記第１の透過手段の出力を復調する復調手段と、
前記光合波手段で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第２の光受信手段と、
前記第２の光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を透過する第２の透過手段と、
前記第２の透過手段の出力を強度検波する強度検波手段とを具え、
前記強度検波手段の出力により、前記第２の透過手段が透過する、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明による第６の態様は、
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光時分割多重信号を分岐する第１の光分岐手段と、
前記光受信器で位相同期される信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段と、
前記光信号出力手段の出力光信号を分岐する第２の光分岐手段と、
前記第２の光分岐手段の出力光信号に光遅延を与える少なくとも１つの光遅延手段と、
前記第２の光分岐手段の出力光信号と、前記第１の光分岐手段の出力光信号とを合波する第１の光結合手段と、
前記光遅延手段に対応して設けられ、前記光遅延手段の出力光信号と、前記第１の光分岐手段の出力光信号とを合波する少なくとも１つの第２の光結合手段と、
前記第１および第２の光結合手段に対応して設けられ、前記第１および第２の光結合手段で合波された出力光信号を光ヘテロダイン受信する複数の光受信手段と、
前記複数の光受信手段に対応して設けられ、前記光受信手段から出力された中間周波信号のうち多重分離しようとする信号に相当する周波数の信号を用いて復調する複数の復調手段と、
前記複数の光受信手段のいずれか１つに接続され、前記光受信手段から出力された信号のうち前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号を用いて位相制御信号を抽出する位相制御信号抽出手段とを具え、
前記位相制御信号抽出手段が出力する前記位相制御信号により、前記光時分割多重信号の中心周波数と前記光信号出力手段が出力する光信号の中心周波数の差から前記光時分割多重信号の信号速度の１／２だけずれた電気周波数の信号が最大となるように前記信号発生手段の出力信号の位相を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明による第７の態様は、第４または６の態様において、前記光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明による第８の態様は、第５の態様において、前記第１および第２の光受信手段が差動受信型光検波器を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による第１の態様によれば、周波数偏移変調光を局部発振光として用いた光ヘテロダイン受信によって、高速に伝送される光時分割多重信号のクロック成分の位相誤差信号を抽出することが可能となり、この位相誤差信号を用いて信号発生手段を制御することで、目的のチャネルを安定して多重分離受信することが可能となる。
【００１７】
本発明による第２の態様によれば、周波数偏移変調光又は位相偏移変調光を局部発振光として用いた光ヘテロダイン受信によって、高速に伝送される光時分割多重信号のクロック成分の位相誤差信号を抽出することが可能となり、この位相誤差信号を用いて信号発生手段を制御することで、目的のチャネルを安定して多重分離受信することが可能となる。
【００１８】
本発明による第３の態様によれば、第１又は第２の態様のクロック位相同期回路において、光ヘテロダイン受信を行った際に生じる光時分割多重信号のベースバンド成分を除去することが可能となり、より受信特性の高いクロック位相同期回路を構成することが可能となる。
【００１９】
本発明による第４の態様によれば、第１〜第３の態様のクロック位相同期回路において、位相誤差信号を高感度に受信することが可能となり、より精度の高いクロック位相同期動作を実現することが可能となる。
【００２０】
本発明による第５の態様によれば、光受信部とクロック位相同期回路で信号発生手段と光信号出力手段を共用した構成で、光時分割多重信号の多重分離とクロック位相同期を行うことが可能となり、光増幅器や位相変調器を含むような、高価でかつ複雑な構成を用いることなく、安定な多重分離動作を実現することができる。
【００２１】
本発明による第６の態様によれば、第５の態様と同様に、光受信部とクロック位相同期回路で信号発生手段と光信号出力手段を共用した構成で、光時分割多重信号の多重分離とクロック位相同期を行うことが可能となり、光増幅器や位相変調器を含むような、高価でかつ複雑な構成を用いることなく、安定な多重分離動作を実現することができる。さらに、光受信手段を複数配置することで、光受信手段の特性を信号の多重分離動作とクロック位相同期動作に個別に最適化することが可能となり、より受信特性の高い光受信器を構成することが可能となる。
【００２２】
本発明による第７の態様によれば、複数の信号チャネルを同時に多重分離受信する際に、多重分離受信部に個別にクロック位相同期回路を配置する必要がないことから、経済的な多重分離動作が可能となる。
【００２３】
本発明による第８の態様によれば、第５〜第７の態様の光受信器において、光ヘテロダイン受信を行った際に生じる光時分割多重信号のベースバンド成分を除去することが可能となり、より受信特性の高い光受信器を構成することが可能となる。
【００２４】
本発明による第９の態様によれば、第５〜第８の態様の光受信器において、位相誤差信号を高感度に受信することが可能となり、より精度の高いクロック位相同期動作を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係わるクロック位相同期回路の構成を示す図である。第１の実施の形態に係わるクロック位相同期回路２０１は、図２Ａに示すように、信号発生手段としての信号発生器２０２と、信号発生器２０２により直接周波数偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段としての直接変調光源２０３と、クロック位相同期回路２０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と直接変調光源２０３から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光合波手段としての光結合器２０４と、光結合器２０４で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段としての光検波器２０５と、光検波器２０５の出力の一部を透過する透過手段としての電気バンドパスフィルタ２０６と、電気バンドパスフィルタ２０６の出力を強度検波する強度検波手段としての強度検波器２０７とを具える。
【００２６】
第１の実施の形態では、強度検波器２０７の出力によって信号発生器２０２の出力信号の位相を制御し、信号発生器２０２は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することができる。
【００２７】
ここで、図２Ａ中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における信号の時間波形と周波数成分の関係の一例を図２Ｂ、図２Ｃに示している。クロック位相同期回路２０１の光信号入力部から入力される光時分割多重信号の時間波形は、図２Ｂ又は図２Ｃ中の（ａ）であり、信号チャネルα、β、γ、δが多重されている。このとき、光時分割多重信号は、中心周波数ｆＳから変調速度ｆＢだけ周波数成分が広がっている。また、信号発生器２０２と直接変調光源２０３により、図２Ｂ又は図２Ｃの（ｂ）に示すような、中心周波数ｆＬＯかつ強度一定かつ変調速度ｆＢの１／４の速度で周波数が−Δｆ〜＋Δｆまで変動する局部発振光を出力する。
【００２８】
次に、光時分割多重信号と局部発振光を光結合器２０４を用いて合波するが、この際、図２Ｂ（ｂ）のように、光時分割多重信号の目的の信号チャネルαと局部発振光の周波数変動が＋Δｆになるタイミングを一致させるように合波することにより、光時分割多重信号の多重分離動作を実現可能である。しかしながら、図２Ｃ（ｂ）のように、例えば、光時分割多重信号の目的の信号チャネルαと局部発振光の周波数変動が＋Δｆになるタイミングが一致しておらず、局部発振光の周波数変動＋Δｆになるタイミングが光時分割多重信号のチャネル間隔に相当するタイミングと一致してしまっているような場合には、信号を多重分離することができない。
【００２９】
このとき、図２Ｂ（ｃ）と図２Ｃ（ｃ）の周波数成分を比較すると、ｆＳ−ｆＬＯの周波数成分又はｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢの周波数成分が、多重分離動作が実現可能な図２Ｂの場合には小さくなり、多重分離動作が行えない図２Ｃの場合には大きくなることがわかる。さらに、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分又はｆＳ−ｆＬＯ±３ｆＢ／２の周波数成分が、多重分離動作が実現可能な図２Ｂの場合には大きくなり、多重分離動作が行えない図２Ｃの場合には小さくなることがわかる。
【００３０】
このことから、電気バンドパスフィルタ２０６により、ｆＳ−ｆＬＯの周波数成分、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢの周波数成分、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分又はｆＳ−ｆＬＯ±３ｆＢ／２の周波数成分のいずれかの単一周波数成分を透過し、強度検波器２０７により強度成分を抽出した後、この強度成分が、ｆＳ−ｆＬＯの周波数成分又はｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢの周波数成分を透過した場合には最小になるように、信号発生器２０２の出力信号の位相を制御し、また、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分又はｆＳ−ｆＬＯ±３ｆＢ／２の周波数成分を透過した場合には最大になるように、信号発生器２０２の出力信号の位相を制御することにより、最適のタイミングで光時分割多重信号と局部発振光を合波することが可能となる。
【００３１】
なお、図２Ａの構成において、図２Ｂ、図２Ｃは、電気バンドパスフィルタ２０６がｆＳ−ｆＬＯ−ｆＢ／２の周波数成分を透過させた場合を示している。
【００３２】
第１の実施の形態のような構成とすることにより、強度検波器２０７の出力によって信号発生器の出力信号の位相を制御するので、高速に伝送される光時分割多重信号のクロック位相同期動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。
【００３３】
また、光ヘテロダイン受信を用いて光電変換を行うことから、クロック位相同期に必要な周波数成分を高感度に受信することが可能であり、光増幅器といった複雑な光部品を用いる必要がない。
【００３４】
さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域でクロック位相同期動作を行う必要がなく、経済的なクロック位相同期回路を構成することが可能となる。
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わるクロック位相同期回路の構成を示す図である。第２の実施形態に係わるクロック位相同期回路３０１は、図３に示すように、連続光を出力する光出力手段としての光源３０２と、信号発生手段としての信号発生器３０３と、信号発生器３０３の出力により、光源３０２から出力された連続光を周波数偏移変調又は位相偏移変調する光変調手段としての光変調器３０４と、クロック位相同期回路３０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と光変調器３０４から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段としての光結合器３０５と、光結合器３０５で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段としての光検波器３０６と、光検波器３０６の出力の一部を透過する透過手段としての電気バンドパスフィルタ３０７と、電気バンドパスフィルタ３０７の出力を強度検波する強度検波手段としての強度検波器３０８を具える。
【００３６】
第２の実施の形態によれば、強度検波器３０８の出力によって信号発生器３０３の出力信号の位相を制御し、信号発生器３０３は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することが可能である。
【００３７】
第２の実施の形態における動作原理は第１の実施の形態の場合と同様である。第２の実施の形態のような構成とすることにより、強度検波器３０８の出力によって信号発生器３０３の出力信号の位相を制御するので、高速に伝送される光時分割多重信号のクロック位相同期動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。
【００３８】
また、光ヘテロダイン受信を用いて光電変換を行うことから、クロック位相同期に必要な周波数成分を高感度に受信することが可能であり、光増幅器といった複雑な光部品を用いる必要がない。
【００３９】
さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域でクロック位相同期動作を行う必要がなく、経済的なクロック位相同期回路を構成することが可能となる。
【００４０】
また、一般的に高速変調時において強度変調成分が生じることから、変調速度が制限される直接変調光源と比較し、光部品数が増加するものの、外部変調器を用いることで、さらに高速な信号のクロック位相同期動作を実現することができる。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係わるクロック位相同期回路の構成を示す図である。第３の実施形態に係わるクロック位相同期回路４０１は、図４に示すように、信号発生手段としての信号発生器４０２と、信号発生器４０２により直接周波数偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段としての直接変調光源４０３と、クロック位相同期回路４０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と直接変調光源４０３から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光合波手段としての光結合器４０４と、光結合器４０４で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段としての差動受信型光検波器４０５と、差動受信型光検波器４０５の出力の一部を透過する透過手段としての電気バンドパスフィルタ４０６と、電気バンドパスフィルタ４０６の出力を強度検波する強度検波手段としての強度検波器４０７を具える。
【００４２】
第３の実施の形態では、強度検波器４０７の出力によって信号発生器４０２の出力信号の位相を制御し、信号発生器４０２を、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することができる。
【００４３】
第３の実施の形態における動作原理は第１の実施の形態の場合と同様である。また、第２の実施の形態と同様、直接変調光源４０３の代わりに、連続光源と外部変調器を用いることも可能である。
【００４４】
第３の実施の形態のような構成とすることにより、高速に伝送される光時分割多重信号のクロック位相同期動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。
【００４５】
また、光ヘテロダイン受信を用いて光電変換を行うことから、クロック位相同期に必要な周波数成分を高感度に受信することが可能であり、光増幅器といった複雑な光部品を用いる必要がない。
【００４６】
さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域でクロック位相同期動作を行う必要がなく、経済的なクロック位相同期回路を構成することが可能となる。
【００４７】
また、光ヘテロダイン受信時に差動受信型光検波器を用いることで、光結合器４０４において信号を合波する際に生じる結合損失がなくなる上、光時分割多重信号の直接受信成分を相殺することから、位相誤差信号成分を高感度に受信することができ、かつ、光検波後に生じる中間周波信号をより低周波側に寄せられることから、光検波器や電気部品の所望帯域を低減することが可能となるため、経済的な受信器構成に寄与することができる。
【００４８】
図５は、本発明の第４の実施の形態に係わる光受信器の構成を示す図である。第４の実施形態に係わる光受信器５０１は、図５に示すように、信号発生手段としての信号発生器５０２と、信号発生器５０２の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段としての変調光源５０３と、光受信器５０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と変調光源５０３から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段としての光結合器５０４と、光結合器５０４で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光受信手段としての光検波器５０５と、光検波器５０５の出力の一部を透過する第１の透過手段としての電気バンドパスフィルタ５０６と、電気バンドパスフィルタ５０６の出力を復調する復調手段としての復調回路５０７と、光検波器５０５の出力の一部を透過する第２の透過手段としての電気バンドパスフィルタ５０８と、電気バンドパスフィルタ５０８の出力を強度検波する強度検波手段としての強度検波器５０９を具える。
【００４９】
第４の実施の形態では、強度検波器５０９の出力によって信号発生器５０２の出力信号の位相を制御し、信号発生器５０２を、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することができる。
【００５０】
また、変調光源５０３は、第１〜第３の実施の形態のように、直接変調光源又は連続光源と外部変調器を用いて構成することができる。また、光検波器５０５は、第３の実施の形態のように、光検波器の代わりに差動受信型光検波器を用いて構成することができる。
【００５１】
第４の実施の形態における動作原理は、クロック位相同期回路の動作が第１の実施の形態の場合と同様であり、光時分割多重信号の多重分離動作が従来技術の場合と同様である。  第４の実施の形態のような構成とすることにより、強度検波器５０９の出力によって信号発生器の出力信号の位相を制御するので、クロック位相同期動作と光時分割多重信号の多重分離動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて、同時に実現することが可能となる。
【００５２】
また、信号発生器５０２、変調光源５０３、光結合器５０４及び光検波器５０５をクロック位相同期動作と光時分割多重信号の多重分離動作で共用して行うことが可能となるため、経済的な構成により光受信器を構成することができる。
【００５３】
図６は、本発明の第５の実施の形態に係わる光受信器の構成を示す図である。第５の実施形態に係わる光受信器６０１は、図６に示すように、信号発生手段としての信号発生器６０２と、信号発生器６０２の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段としての変調光源６０３と、光受信器６０１の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と変調光源６０３から出力された周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号とを合波する光合波手段としての光結合器６０４と、光結合器６０４で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第１の光受信手段としての光検波器６０５と、光検波器６０５の出力の一部を透過する第１の透過手段としての電気バンドパスフィルタ６０６と、電気バンドパスフィルタ６０６の出力を復調する復調手段としての復調回路６０７と、光結合器６０４で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号又は位相偏移変調信号の一部を光ヘテロダイン受信する第２の光受信手段としての光検波器６０８と、光検波器６０８の出力の一部を透過する第２の透過手段としての電気バンドパスフィルタ６０９と、電気バンドパスフィルタ６０９の出力を強度検波する強度検波手段としての強度検波器６１０を具える。
【００５４】
第５の実施の形態では、強度検波器６１０の出力によって信号発生器６０２の出力信号の位相を制御し、信号発生器６０２を、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することができる。
【００５５】
また、変調光源６０３は、第１〜第４の実施の形態のように、直接変調光源又は連続光源と外部変調器を用いて構成することができる。また、光検波器６０５，６０８は、第３の実施の形態のように、光検波器の代わりに差動受信型光検波器を用いて構成することができる。
【００５６】
第５の実施の形態における動作原理は、クロック位相同期回路の動作が第１の実施の形態の場合と同様であり、光時分割多重信号の多重分離動作が従来技術の場合と同様である。  第５の実施の形態のような構成とすることにより、クロック位相同期動作と光時分割多重信号の多重分離動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて、同時に実現することが可能となる。
【００５７】
また、信号発生器５０２、変調光源５０３及び光結合器５０４をクロック位相同期動作と光時分割多重信号の多重分離動作で共用して行うことが可能となるため、経済的な構成により光受信器を構成することができる。
【００５８】
さらに、光検波器を複数配置することで、光検波器の特性を信号の多重分離動作とクロック位相同期動作に個別に最適化することが可能となり、より受信特性の高い光受信器を構成することが可能となる。
【００５９】
図７は、本発明の第６の実施の形態に係わる光受信器の構成を示す図である。第６の実施形態に係わる光受信器７０１は、図７に示すように、光受信器７０１から入力された光時分割多重信号を分岐する第１の光分岐手段としての光分岐器７０２と、信号発生手段としての信号発生器７０３と、信号発生器７０３の出力により周波数偏移変調又は位相偏移変調された光信号を出力する光信号出力手段としての変調光源７０４と、変調光源７０４の出力光信号を分岐する第２の光信号分岐手段としての光分岐器７０５と、光分岐器７０５の出力光信号に光遅延を与える光遅延手段としての複数の光遅延器７０６−２〜７０６−４と、光分岐器７０２の出力光信号と光分岐器７０５の出力光信号とを合波する第１の光合波手段としての光結合器７０７−１と、光分岐器７０２の出力光信号と光遅延器７０６−２〜７０６−４のそれぞれの出力光信号とを合波する第２の光合波手段としての光結合器７０７−２〜７０７−４と、光結合器７０７−１〜７０７−４の出力を受信し、信号を復調する復調手段としての光受信部７０８−１〜７０８−４と、光結合器７０７−１〜７０７−４の出力のいずれかを受信し、位相制御信号を抽出する位相制御信号抽出手段としての位相制御部７０９とを具える。
【００６０】
第６の実施の形態では、位相制御部７０９の出力によって信号発生器７０３の出力信号の位相を制御し、信号発生器７０３を、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することができる。
【００６１】
また、変調光源７０４は、第１〜第３の実施の形態のように、直接変調光源又は連続光源と外部変調器を用いて構成することができる。また、光受信部７０８−１〜７０８−４は、第４又は第５の実施例のように、光検波器と電気バンドパスフィルタと中間周波信号復調器又は差動受信型光検波器と電気バンドパスフィルタと中間周波信号復調器を用いて構成することができ、位相制御部７０９は、第１〜第５の実施例のように、光検波器と電気バンドパスフィルタと強度検波器又は差動受信型光検波器と電気バンドパスフィルタと強度検波器を用いて構成することができる。
【００６２】
また、図７においては、光結合器７０７−４の出力に位相制御部７０９を接続しているが、光結合器７０７−１〜７０７−３のいずれに接続しても同様の効果が得られる。
【００６３】
さらに、第５の実施例のように、光検波器を光受信部７０８と位相制御部７０９で共有することもできる。この場合、第６の実施の形態における動作原理は、クロック位相同期回路の動作は第１の実施の形態の場合と同様であり、光時分割多重信号の多重分離動作は従来技術の場合と同様である。
【００６４】
光信号を受信する際に、複数の受信部に信号を分岐し、光遅延器７０６−２〜７０６−４を用いて受信したい信号チャネルに局部発振光の周波数変動のタイミングを一致させることで、複数の信号チャネルを同時に受信することが可能であり、さらに、クロック位相同期回路部は、全ての信号チャネルの受信部で一つのみ用意すればよいため、クロック位相同期回路部を共有可能であり、経済的な光受信器を構成することができる。
【００６５】
上述のように、本発明は、光時分割多重信号受信時におけるクロック位相同期回路を、光領域と電気領域の信号処理を両方用いることで、部品点数の削減を可能とし、さらに、光時分割多重信号の多重分離回路と部品を共有することも可能であるため、クロック位相同期回路を含む光受信器を経済的な構成により実現することができる。
【００６６】
上記第１〜第３の実施の形態のクロック位相同期回路又は上記第４〜第７の実施の形態の光受信器において、図２Ｂ（ｃ）、図２Ｃ（ｃ）に示すように、クロック位相同期回路に含まれる電気バンドパスフィルタの透過帯域を、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分を透過するように設定する。
【００６７】
ここで、多重分離動作が可能な場合、つまり、図２Ｂにあるように、光時分割多重信号の目的の信号チャネルと局部発振光の周波数変動が＋Δｆになるタイミングが一致した場合には、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分が他の周波数成分よりも大きく出力され、多重分離動作が不可能な場合、つまり、光時分割多重信号の目的の信号チャネルと局部発振光の周波数変動が＋Δｆになるタイミングが時間的にｆＢ／２ずれている場合には、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分が他の周波数成分よりも小さく出力される。
【００６８】
そのため、ｆＳ−ｆＬＯ±ｆＢ／２の周波数成分を電気バンドパスフィルタで透過することで、多重分離動作が可能となる場合と不可能となる場合の位相誤差信号の強度差を、他の周波数成分を透過する場合と比較し大きくとることができることから、高感度なクロック位相同期回路を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】従来技術を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術の動作原理を説明する図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２Ｂ】第１の実施例の動作原理を説明する図である。
【図２Ｃ】第１の実施例の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１，５０１，６０１，７０１  光受信器
１０２，２０２，３０３，４０２，５０２，６０２，７０３  信号発生器
１０３，２０３，４０３  直接変調光源
１０４，２０４，３０５，４０４，５０４，６０４，７０７−１，７０７−２，７０７−３，７０７−４  光結合器
１０５，２０５，３０６，４０５，５０５，６０５，６０８  光検波器
１０６，２０６，３０７，４０６，５０６，５０８，６０６，６０９  電気バンドパスフィルタ
１０７，５０７，６０７  中間周波信号復調器
２０１，３０１，４０１  クロック位相同期回路
２０７，３０８，４０７，５０９，６１０  強度検波器
３０２  光源
３０４  外部変調器
５０３，６０３，７０４  変調光源
７０２，７０５  光分岐器
７０６−２，７０６−３，７０６−４  光遅延器
７０８−１，７０８−２，７０８−３，７０８−４  光受信部
７０９  位相制御部
【図１Ａ】
0005009130.tif 000002
【図１Ｂ】
0005009130.tif 000003
【図２Ａ】
0005009130.tif 000004
【図２Ｂ】
0005009130.tif 000005
【図２Ｃ】
0005009130.tif 000006
【図３】
0005009130.tif 000007
【図４】
0005009130.tif 000008
【図５】
0005009130.tif 000009
【図６】
0005009130.tif 000010
【図７】
0005009130.tif 000011