(57)【要約】【課題】送信信号にデューティ比の変動が生じた場合でも、分散量を正しく判定する。【解決手段】光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を複数の異なる閾値で判定し、得られた各々の判定結果を個々に積分し、得られた各々の積分値を前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出し、該傾きの大きさから前記光ファイバによる分散量を判定する際、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定する。【選択図】図１
2009049728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を複数の異なる閾値で判定し、得られた各々の判定結果を個々に積分し、得られた各々の積分値の内の少なくとも２つを前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出し、該傾きの大きさから前記光ファイバによる分散量を判定する方法において、
前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする分散量判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の分散量判定方法において、
前記特定の閾値として、前記積分値の大きさの変動量が最も小さくなる閾値を使用することを特徴とする分散量判定方法。  
【請求項３】
光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を複数の異なる閾値で判定する第１ステップと、
該第１ステップで得られた各々の判定結果を個々に積分して積分値を得る第２ステップと、
前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定する第３ステップと、
前記複数の閾値の内の少なくとも２つに対応する各々の積分値を前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出する第４ステップと、
前記判定したデューティ比と前記該傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定する第５ステップと、
を備えることを特徴とする分散量判定プログラム。
【請求項４】
光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号に対して分散補償を行なう光受信方法において、
前記受信電気信号に対して、請求項１又は２に記載の分散量判定方法により判定された分散量に応じて、前記分散補償を行なうことを特徴とする光受信方法。
【請求項５】
光ファイバから到来した受信光信号を光電変換した信号を一定振幅の受信光信号に増幅する増幅器と、該増幅器から出力する受信電気信号を入力して前記光ファイバによる分散を補償する電気分散補償回路と、該電気分散補償回路又は前記増幅器から出力する受信電気信号を入力して複数の異なる閾値で判定し、該判定した結果を個々に積分し、得られた各積分値の内の少なくとも２つを前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出し、該傾きの大きさから前記光ファイバによる分散量を判定するアイモニタ回路と、該アイモニタ回路で判定された分散量に応じて前記電気分散補償回路での分散補償用の制御信号を生成する電気分散補償回路制御部と、を備える光受信器において、
前記アイモニタ回路は、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする光受信器。
【請求項６】
請求項５に記載の光受信器において、
前記特定の閾値として、前記積分値の大きさの変動量が最も小さくなる閾値を使用することを特徴とする光受信器。  
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光受信器において、
前記アイモニタ回路は、異なる閾値が設定された複数の判定回路と、該複数の判定回路の判定結果の積分値を得る複数の積分器とを備え、前記複数の積分器の内の特定の積分器で得られる積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする光受信器。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の光受信器において、
前記アイモニタ回路は、閾値が複数の異なる値に切り換えられる１つの判定回路と、該判定回路の各閾値による判定結果について各閾値毎に積分値を得る１つの積分器とを備え、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定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、高速な光信号の光ファイバ中の分散による劣化をもとに光ファイバの分散量を判定する分散量判定方法、分散量判定プログラム、分散補償を行なって受信する光受信方法、および光受信器に関するに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、インターネットの普及にともない、アクセスネットワークにおいては、光通信システムを導入して、更なる高速化を経済的に実現することが求められている。光通信システムにおいては、光信号を入出力する光送受信器の伝送速度を上げることにより、ユーザ当りの伝送速度を上げることができる。
【０００３】
しかし、光信号の伝送速度が上昇すると、光ファイバを伝送した後の光信号は、光ファイバの分散（波長分散や偏波モード分散）により劣化するという課題が、非特許文献１などにより一般的に知られている。そこで、分散によって劣化した受信電気信号の波形を経済的に元の波形に戻すために、電気分散補償（Electronic Dispersion Compensator：ＥＤＣ）技術を用いた光受信器が数多く検討されている。電気分散補償技術を用いた光受信器には、電気分散補償回路とアイモニタ回路が追加される。経済的な分散補償を行なうために、アイモニタ回路にて判定した分散量に応じて、電気分散補償回路の分散補償量を変化させることが一般的であり、アイモニタ回路における分散量の判定が分散補償を行なう上では非常に重要な機能となる。
【０００４】
図６に光受信器の一部を成す従来のフィードバック型の電気分散補償装置の構成を示す。この電気分散補償装置は、光電変換された受信電気信号を振幅が一定となるように増幅する自動利得制御型増幅器（ＧＣＡ）１０、受信電気信号の分散補償を行う電気分散補償回路２０、電気分散補償回路２０に分散補償用の制御信号を送る電気分散補償回路制御部３０、および分散量を判定するアイモニタ回路４０からなる。そして、アイモニタ回路４０は、異なる閾値Ｈ，Ｍ，Ｌが設定された３つの判定回路４１，２４，４３と、それら判定結果を積分する３つの積分器４４，４５，４６、および分散量判定器４７から構成される。
【０００５】
この構成において、アイモニタ回路４０は次のように動作する。各判定回路４１，４２，４３は、入力信号が閾値Ｈ，Ｍ，Ｌを越える場合はハイレベルの判定結果を出力し、閾値Ｈ，Ｍ，Ｌ以下の入力の場合はローレベルの判定結果を出力する。各判定回路４１，４２，４３から出力された判定結果の信号は、積分器４４，４５，４６に入力される。各積分器４４，４５，４６は入力された信号を積分し、直流の電圧を出力する。分散量判定器４７は、これら３つの積分器４４，４５，４６の出力電圧の値をもとに分散量を判定し、その結果を電気分散補償回路制御部３０に伝達する。電気分散補償回路制御部３０は、判定された分散量に基づき、電気分散補償回路２０における分散補償が最適となるよう補償量を設定する。
【０００６】
図７に分散による劣化のない受信電気信号と分散により劣化した受信電気信号とを入力した場合の積分器４４，４５，４６の出力電圧特性を示す。ここで、閾値は、Ｈ＞Ｍ＞Ｌとする。特性Ａ（点線）が劣化のない受信電気信号の入力時の特性、特性Ｂ（実線）が分散によって劣化した受信電気信号の入力時の特性である。劣化のない受信電気信号の入力時（特性Ａ）は、高い閾値（Ｈ）から低い閾値（Ｌ）に対応する積分器４４，４５，４６の出力電圧を順次プロットすると、各プロットはわずかに右上がりの直線状に並ぶことがわかる。一方、分散によって劣化した受信電気信号の入力時（特性Ｂ）は、特性Ａの場合よりも右上がりの傾きが大きくなることがわかる。これは、分散によって、受信電気信号が時間的に広がり、そのデューティ比が下がるためである。
【０００７】
よって、分散量が大きいと、受信電気信号の裾が広がる現象が顕著に現れるため、各積分器４４，４５，４６の出力電圧をプロットして結んだ結線の傾きが大きいほど、分散の影響を大きく受けていることが推定できる。そこで、分散量判定器４７において、この結線の傾きを計算することにより、分散量の判定が可能になる。
【非特許文献１】Govind P.Agrawal 著、”Fiber-optic communication systems”、John Wiley & Sons INS 1997年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、アイモニタ回路４０の積分器４４，４５，４６の出力電圧をプロットして作られる結線の傾きのみから分散量を判定する方法は、受信電気信号波形の劣化をデューティ比の変動に変換しているので、送信信号のデューティ比が変動した場合には、正しく分散量を判定することができない。よって、その判定した分散量を用いると、電気分散補償回路２０は受信電気信号の分散補償を正常に行うことができない。
【０００９】
本発明の目的は、以上の点を鑑みて、送信信号のデューティ比に変動が生じた場合においても分散量を正しく判定できるようにすること、および分散量の判定結果をもとに劣化した受信電気信号の分散補償を正常に行うようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の分散量判定方法は、光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を複数の異なる閾値で判定し、得られた各々の判定結果を個々に積分し、得られた各々の積分値の内の少なくとも２つを前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出し、該傾きの大きさから前記光ファイバによる分散量を判定する方法において、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の分散量判定方法において、前記特定の閾値として、前記積分値の大きさの変動量が最も小さくなる閾値を使用することを特徴とする。  請求項３にかかる発明の分散量判定プログラムは、光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を複数の異なる閾値で判定する第１ステップと、該第１ステップで得られた各々の判定結果を個々に積分して積分値を得る第２ステップと、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定する第３ステップと、前記複数の閾値の内の少なくとも２つに対応する各々の積分値を前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出する第４ステップと、前記判定したデューティ比と前記該傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定する第５ステップと、を備えることを特徴とする。
請求項４にかかる発明の光受信方法は、光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号に対して分散補償を行なう光受信方法において、前記受信電気信号に対して、請求項１又は２に記載の分散量判定方法により判定された分散量に応じて、前記分散補償を行なうことを特徴とする。
請求項５にかかる発明の光受信器は、光ファイバから到来した受信光信号を光電変換した信号を一定振幅の受信光信号に増幅する増幅器と、該増幅器から出力する受信電気信号を入力して前記光ファイバによる分散を補償する電気分散補償回路と、該電気分散補償回路又は前記増幅器から出力する受信電気信号を入力して複数の異なる閾値で判定し、該判定した結果を個々に積分し、得られた各積分値の内の少なくとも２つを前記閾値の高い順又は低い順にプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出し、該傾きの大きさから前記光ファイバによる分散量を判定するアイモニタ回路と、該アイモニタ回路で判定された分散量に応じて前記電気分散補償回路での分散補償用の制御信号を生成する電気分散補償回路制御部と、を備える光受信器において、前記アイモニタ回路は、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する前記積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の光受信器において、前記特定の閾値として、前記積分値の大きさの変動量が最も小さくなる閾値を使用することを特徴とする。  請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載の光受信器において、前記アイモニタ回路は、異なる閾値が設定された複数の判定回路と、該複数の判定回路の判定結果の積分値を得る複数の積分器とを備え、前記複数の積分器の内の特定の積分器で得られる積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項５又は６に記載の光受信器において、前記アイモニタ回路は、閾値が複数の異なる値に切り換えられる１つの判定回路と、該判定回路の各閾値による判定結果について各閾値毎に積分値を得る１つの積分器とを備え、前記複数の閾値の内の特定の閾値に対応する積分値の大きさから送信信号のデューティ比を判定し、該判定したデューティ比と前記傾きの大きさとに基づき前記分散量を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送信信号にデューティ比の変動が生じた場合であっても、光ファイバの分散量を正しく判定することが可能となり、分散量判定結果をもとに劣化した受信電気信号を正常に分散補償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】
【００１２】
＜実施例１＞
図１は本発明の実施例の分散量判定方法の説明図である。本実施例では、前記した図６示すフィードバック型の電気分散補償装置の構成において、アイモニタ回路４０の３つの判定回路４１，４２，４３に対応する３つの積分器４４，４５，４６の出力電圧に基づき、デューティ比の判定および分散量の判定を行う分散量判定プログラムで、分散量判定器４７での処理を行う。
【００１３】
図１において、特性Ａ１，Ａ２，Ａ３（点線）は、分散による劣化がない受信電気信号をアイモニタ回路４０に入力したときの高い閾値（Ｈ）から低い閾値（Ｌ）に対応する積分器４４，４５，４６の出力電圧を順次左から右にプロットして各プロットを結線した特性である。また、特性Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３（実線）は、分散により劣化した受信電気信号をアイモニタ回路４０に入力したときの同様の特性である。○印（Ａ２，Ｂ２）はデューティ比が５０％のときの特性、△印（Ａ１，Ｂ１）はデューティ比５０％を越えるときの特性、□印（Ａ３，Ｂ３）はデューティ比５０％未満のときの特性である。判定回路４２の閾値Ｍは、分散を与えたときの積分器４５の出力電圧の変動量が最も小さくなるような値に設定する。また、判定回路４１，４２，４３の閾値Ｈ，Ｍ，Ｌは、マークレベル＞Ｈ＞Ｍ＞Ｌ＞スペースレベル、となるように設定する。
【００１４】
図２に、送信光信号のデューティ比が５０％未満、５０％、５０％を越えるときの、分散により劣化した受信光信号を受信電気信号に変換したときの信号波形の違いを示す。デューティ比が５０％の場合には、分散を与えると、受信電気信号の上下が均等に広がり、積分器４４，４５，４６からの出力電圧をプロットした結線の傾きは大きくなる。一方、デューティ比が５０％未満の場合には、分散を与えると、受信電気信号が下よりに広がるため、積分器４４，４５，４６からの出力電圧は全体的に小さくなるが、それらの出力電圧をプロットした結線の傾きは５０％のときより大きくなる。さらに、デューティ比が５０％を越える場合には、分散を与えると、受信電気信号が上よりに広がるため、積分器４４，４５，４６からの出力電圧は全体的に大きくなるが、それらの出力電圧をプロットした結線の傾きは５０％のときより大きくなる。
【００１５】
このようなとき、本実施例では、分散量の検出は以下のように行なう。まず、積分器４５の出力電圧をもとに送信信号のデューティ比が、５０％未満か、５０％か、５０％越えかを判定し、次に、判定したデューティ比と積分器４４，４６からの出力電圧をプロットした結線の傾きとから、対応する分散量を判定する。
【００１６】
具体的には、デューティ比の判定は、積分器４５の出力電圧とデューティ比との関係を示す第１対応表（変換テーブル）を事前に実験等により作成して分散量判定器４７に保存しておき、積分器４５の実際の出力電圧に応じて、この第１対応表を参照して行う。たとえば、積分器４５の出力電圧が高レベル範囲に属するときはデューティ比が５０％越え、中レベル範囲に属するときはデューティ比が５０％、低レベル範囲に属するときはデューティ比が５０％未満と判定される。
【００１７】
また、分散量の判定は、各デューティ比における積分器４４，４６の出力電圧をプロットした結線の傾きと分散量との関係を示す第２対応表（変換テーブル）を事前に実験等により作成して分散量判定器４７に保存しておき、積分器４４，４６の実際の出力電圧をプロットした結線の傾きに応じて、この第２対応表を参照して仮分散量を求め、さらに、ここで求めた仮分散量を上記したデューティ比によって修正する。例えば、デューティ比が５０％越えのときは実際よりも分散量が小さめに求められるので、大きくなるよう予め設定した係数で修正し、また、デューティ比が５０％未満のときは実際よりも分散量が大きめに求められるので、小さくなるよう同様に予め設定した係数で修正する。デューティ比が５０％のときは修正しない。このようにして、最終的な分散量が判定される。
【００１８】
なお、上記では、デューティ比の判定→傾きから仮分散量の判定→デューティ比で分散量を最終決定、の手順であったが、これに限られるものではなく、デューティの判定→傾きの判定→そのデューティ比と傾きの関係（予め作成した表）から分散量の最終判定、と言う手順でも分散量を求めることができる。つまり、デューティ比を先に固定してから、分散量を判定する手順としてもよい。
【００１９】
図３に、分散量判定器４７で処理する分散量判定プログラムのフローチャートを示す。ステップＳ１では、光ファイバから到来した受信光信号を光電変換し且つ一定振幅に増幅した受信電気信号を、判定回路４１，４２，４３の閾値Ｈ，Ｍ，Ｌで判定する。ステップＳ２では、ステップＳ１で得られた３個の判定結果を積分器４４，４５，４６で積分し出力電圧を得る。ステップＳ３では、判定回路４２に対応する積分器４５の出力電圧の大きさから前述したようにして送信信号のデューティ比を判定する。ステップＳ４では、積分器４４，４６の出力電圧をプロットして結んだ結線の傾きの大きさを検出する。ステップＳ５では、ステップＳ３で得たデューティ比とステップＳ４で得た傾きの大きさとに基づき前述したようにして分散量を判定する。
【００２０】
そして、電気分散補償回路制御部３０は、例えば、事前に実験等により作成された分散量と補償制御設定値との関係を示す第３対応表（変換テーブル）に基づき、最適な分散補償を行なう制御信号を作成する。電気分散補償回路２０はこの制御信号を入力して受信電気信号の分散補償を行う。以上の結果、送信信号にデューティ比の変動が生じた場合においても、分散量を正しく判定し、劣化した受信電気信号を正常に分散補償することが可能となる。
【００２１】
＜実施例２＞
図４に本発明の実施例２のフィードフォワード型の電気分散補償装置の構成を示す。光電変換された受信電気信号は、自動利得制御型増幅器１０にて一定の振幅の電圧に増幅され、２分岐されて、電気分散補償回路２０とアイモニタ回路４０に入力する。
【００２２】
アイモニタ回路４０の分散量判定器４７は、前記した実施例１と同様の処理により、送信信号のデューティ比と積分出力電圧をプロットした結線の傾きとから光ファイバにより生じた分散に応じた分散量を判定する。電気分散補償回路制御部３０は、前記した第３対応表により、最適な分散補償を行なう制御信号を作成する。電気分散補償回路２０はこの制御信号を入力して受信電気信号の分散の補償を行う。以上の結果、送信信号にデューティ比の変動が生じた場合においても、分散量を正しく判定し、劣化した受信電気信号を正常に分散補償することが可能となる。
【００２３】
＜実施例３＞
図５に本発明の実施例３のフィードフォワード型の電気分散補償装置の構成を示す。本実施例が前記の実施例２と異なる点は、アイモニタ回路５０が、１つの判定回路５１と、１つの積分器５２と、１つの分散量判定器５３から構成される点である。受信光信号は光電変換後、自動利得制御型増幅器１０にて一定の振幅の電圧に増幅され、２分岐されて、電気分散補償回路２０とアイモニタ回路５０に入力する。
【００２４】
アイモニタ回路５０では、判定回路５１の閾値がＨ，Ｍ，Ｌに所定時間毎に順次切り換えられ、その切換毎の積分器５２の出力電圧が、閾値Ｈ，Ｍ，Ｌ毎に分けて分散量判定部５３に保存される。そして、その保存された閾値Ｍに対応する積分器５２の出力電圧に応じて前記した第１対応表を参照することにより、送信信号のデューティ比が判定される。また、その保存された閾値Ｈ，Ｌに対応する積分器５２の出力電圧をプロットした結線の傾きが求められる。そして、前記した第２対応表を参照することにより、仮分散量が判定され、これを、判定したデューティ比に応じて修正することで、最終的な分散量が判定される。
【００２５】
電気分散補償回路制御部３０は、判定された分散量に応じて、前記した第３対応表を参照することにより、最適な分散補償を行なう制御信号を作成する。電気分散補償回路２０はこの制御信号を入力して受信電気信号の分散の補償を行う。以上の結果、送信信号にデューティ比の変動が生じた場合においても、分散量を正しく判定し、劣化した受信電気信号を正常に分散補償することが可能となる。
【００２６】
＜その他の実施例＞
なお、以上の実施例では閾値をＨ，Ｍ，Ｌの３個としたが、４個以上にすれば、４個以上の積分出力電圧を得ることができ、分散判定の精度がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１を示す分散量判定方法の説明図である。
【図２】送信信号のデューティ比毎の分散による波形劣化の様子と閾値を示す特性図である。
【図３】分散量判定プログラムのフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１の分散量判定方法を適用する実施例２の電気分散補償装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１の分散量判定方法を適用する実施例３の電気分散補償装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電気分散補償装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の分散量判定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：自動利得制御型増幅器（ＧＣＡ）
２０：電気分散補償回路
３０：電気分散補償回路制御部
４０：アイモニタ回路、４１〜４３：判定回路、４４〜４６：積分器、４７：分散量判定器
５０：アイモニタ回路、５１：判定回路、５２：積分器、５３：分散量判定器
【図１】
2009049728.tif 000003
【図２】
2009049728.tif 000004
【図３】
2009049728.tif 000005
【図４】
2009049728.tif 000006
【図５】
2009049728.tif 000007
【図６】
2009049728.tif 000008
【図７】
2009049728.tif 000009