(57)【要約】【課題】２つのブランチを有する光受信装置における各々のブランチの位相を短時間で目標の位相に設定することができる光受信装置及び当該装置を備える光試験装置を提供する。【解決手段】光受信装置１は、遅延干渉計１１ａ、バランス型光検出器１２ａ、及びデータ再生回路１４ａが設けられたＩブランチ１０ａと、遅延干渉計１１ｂ、バランス型光検出器１２ｂ、及びデータ再生回路１４ｂが設けられたＱブランチ１０ｂと、信号処理部１５と、位相調整部１６ａ，１６ｂとを備える。信号処理部１５は、データ再生回路１４ａの前段から得られる信号Ｓ１及び後段から得られるデータＤ１、並びにデータ再生回路１４ｂの前段から得られる信号Ｓ２及び後段から得られるデータＤ２を用いてＩブランチ１０ａ及びＱブランチ１０ｂの各々の目標位相からの位相誤差の絶対値を示す位相信号Ｃ１，Ｃ２を求める。【選択図】図１
2009239791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遅延干渉計、バランス型光検出器、及びデータ再生回路がそれぞれ設けられた第１，第２ブランチを備える光受信装置において、
前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とを掛け合わせて第１信号を得るとともに、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて第２信号を得るミキサ部と、
前記ミキサ部で得られた前記第１，第２信号を用いて、前記第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第１角度算出部と、
前記第１角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第１ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第１位相調整部と
を備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記ミキサ部は、前記第１，第２信号に加えて、前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とを掛け合わせて第３信号を得るとともに、前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて第４信号を得るものであり、
前記第３，第４信号を用いて、前記第２ブランチの第２目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第２角度算出部と、
前記第２角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第２ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第２位相調整部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
【請求項３】
前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号並びに前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号の周波数をそれぞれ低減するローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項２記載の光受信装置。
【請求項４】
前記ミキサ部は、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号との何れか一方の信号を選択するスイッチと、
前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第１ミキサと、
前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第２ミキサと
を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光受信装置。
【請求項５】
遅延干渉計、バランス型光検出器、及びデータ再生回路がそれぞれ設けられた第１，第２ブランチを備える光受信装置において、
前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号とを用いて所定の論理演算を行う論理演算部と、
前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号及び前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号と前記論理演算部の演算結果とを掛け合わせるミキサ部と、
前記ミキサ部における掛け合わせ結果を用いて、前記第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第１角度算出部と、
前記第１角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第１ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第１位相調整部と
を備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
光送信装置から送信される位相変調光信号を受光して前記光送信装置の試験を行う光試験装置において、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光受信装置を備えることを特徴とする光試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調光信号を受信する光受信装置及び当該装置を備える光試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムの大容量化及び長距離化を実現する研究開発が盛んに行われている。特に、光伝送システムの最大伝送速度を１０Ｇｂｐｓ（bit per second）から４０Ｇｂｐｓに引き上げるべく、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying：差動位相偏移変調）やＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying：差動４相位相偏移変調）等の位相変調方式を用いた光伝送システムの実用化が期待されている。
【０００３】
以下の特許文献１には、干渉計、バランス型光検出器、及びデータ再生回路が設けられた２つのブランチを備える光ＤＱＰＳＫ受信機において、一方のブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と他方のブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて得られる信号を用いて、一方のブランチの他方のブランチに対する位相誤差（π／４又は−π／４からのずれ量）を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２０１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１に開示された技術においては、ブランチ間における位相誤差は電圧の大小として得られるだけであり、位相誤差の絶対値を得ることはできない。このため、検出された位相誤差（電圧値）に基づいてブランチ間の位相差を所定の位相差（π／４又は−π／４）に調整する制御系では、制御ゲインを余り大きく設定すると検出される位相誤差によっては発振が生じて正常な制御を行うことができなくなるため、安定した制御を実現すべく制御ゲインが小さな値に抑えられている。
【０００５】
このため、従来の技術においては、ブランチ間の位相差を目標とする位相差にするのに時間を要するという問題があった。以上の制御は例えば光受信装置の電源投入が行われた時、又は光受信装置を初期化する時に実施されるが、かかる制御に時間を要すると、光受信装置の電源を投入（又は、再投入）してから使用可能状態になるまでに長時間を要してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、２つのブランチを有する光受信装置における各々のブランチの位相を短時間で目標の位相に設定することができる光受信装置及び当該装置を備える光試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による光受信装置は、遅延干渉計（１１ａ、１１ｂ）、バランス型光検出器（１２ａ、１２ｂ）、及びデータ再生回路（１４ａ、１４ｂ）がそれぞれ設けられた第１，第２ブランチ（１０ａ、１０ｂ）を備える光受信装置（１）において、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ１）と後段から得られる信号（Ｄ１）とを掛け合わせて第１信号（Ａ１）を得るとともに、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ１）と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段（Ｄ２）から得られる信号とを掛け合わせて第２信号（Ｂ１）を得るミキサ部（２３、３４）と、前記ミキサ部で得られた前記第１，第２信号を用いて、前記第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第１角度算出部（２５ａ、３６ａ）と、前記第１角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第１ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第１位相調整部（１６ａ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、第１ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とが掛け合わされて第１信号が生成されるとともに、第１ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と第２ブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とが掛け合わされて第２信号が生成され、これら第１，第２信号を用いて第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値が第１角度算出部で算出され、この絶対値を用いて第１ブランチに設けられた遅延干渉計の位相が第１調整部により調整される。
また、本発明の第１の態様による光受信装置は、前記ミキサ部が、前記第１，第２信号に加えて、前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ２）と後段から得られる信号（Ｄ２）とを掛け合わせて第３信号（Ａ２）を得るとともに、前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ２）と、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号（Ｄ１）とを掛け合わせて第４信号（Ｂ２）を得るものであり、前記第３，第４信号を用いて、前記第２ブランチの第２目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第２角度算出部（２５ｂ、３６ｂ）と、前記第２角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第２ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第２位相調整部（１６ｂ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の第１の態様による光受信装置は、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号並びに前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段及び後段から得られる信号の周波数をそれぞれ低減するローパスフィルタ（２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、３３ａ〜３３ｃ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の第１の態様による光受信装置は、前記ミキサ部が、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号（Ｄ１）と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号（Ｄ２）との何れか一方の信号を選択するスイッチ（３１）と、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ１）と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第１ミキサ（３４ａ）と、前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ２）と前記スイッチで選択された信号とを掛け合わせる第２ミキサ（３４ｂ）とを備えることを特徴としている。
本発明の第２の態様による光受信装置は、遅延干渉計（１１ａ、１１ｂ）、バランス型光検出器（１２ａ、１２ｂ）、及びデータ再生回路（１４ａ、１４ｂ）がそれぞれ設けられた第１，第２ブランチ（１０ａ、１０ｂ）を備える光受信装置（２）において、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段から得られる信号（Ｄ１）と前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の後段（Ｄ２）から得られる信号とを用いて所定の論理演算を行う論理演算部（４０）と、前記第１ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ１）及び前記第２ブランチに設けられた前記データ再生回路の前段から得られる信号（Ｓ２）と前記論理演算部の演算結果（Ｄ１１〜Ｄ１３）とを掛け合わせるミキサ部（５２）と、前記ミキサ部における掛け合わせ結果を用いて、前記第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値を算出する第１角度算出部（２５ａ）と、前記第１角度算出部で算出された前記位相誤差の絶対値を用いて前記第１ブランチに設けられた前記遅延干渉計の位相を調整する第１位相調整部（１６ａ）とを備えることを特徴としている。
本発明の光試験装置は、光送信装置から送信される位相変調光信号を受光して前記光送信装置の試験を行う光試験装置において、上記の何れかに記載の光受信装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と後段から得られる信号とを掛け合わせて第１信号を求める、第１ブランチに設けられたデータ再生回路の前段から得られる信号と第２ブランチに設けられたデータ再生回路の後段から得られる信号とを掛け合わせて第２信号を求め、これら第１，第２信号を用いて第１ブランチの第１目標位相からの位相誤差の絶対値を算出し、この絶対値を用いて第１ブランチに設けられた遅延干渉計の位相を調整している。このため２つのブランチを有する光受信装置における各々のブランチの位相を短時間で目標の位相に設定することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光受信装置及び光試験装置について詳細に説明する。
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光受信装置１は、遅延干渉計１１ａ，１１ｂ、バランス型光検出器１２ａ，１２ｂ、増幅器１３ａ，１３ｂ、データ再生回路１４ａ，１４ｂ、信号処理部１５、及び位相調整部１６ａ，１６ｂ（第１，第２位相調整部）を備えており、外部から入力される位相変調光信号Ｌ１を受信する。尚、本実施形態では、位相変調光信号Ｌ１がＤＱＰＳＫ方式により変調された光信号であり、光受信装置１がＤＱＰＳＫ方式により変調された光信号を受信するものであるとする。
【００１１】
上記の遅延干渉計１１ａ、バランス型光検出器１２ａ、増幅器１３ａ、及びデータ再生回路１４ａはＩブランチ１０ａ（第１ブランチ）に設けられており、上記の遅延干渉計１１ｂ、バランス型光検出器１２ｂ、増幅器１３ｂ、及びデータ再生回路１４ｂはＱブランチ１０ｂ（第２ブランチ）に設けられている。尚、位相調整部１６ａはＩブランチ１０ａについて設けられており、位相調整部１６ｂはＱブランチ１０ｂについて設けられている。
【００１２】
遅延干渉計１１ａは、入射した光を２分岐するとともに、異なる光路（上側アーム及び下側アーム）を介した各々の分岐光を干渉させるマッハ・ツェンダ干渉計であり、上側アームには光遅延要素１７ａが設けられており、下側アームには移相要素１８ａが設けられている。光遅延要素１７ａの遅延時間は、ＤＱＰＳＫ方式により変調された光信号である位相変調光信号Ｌ１の１シンボル時間である。尚、この１シンボル時間は、位相変調光信号Ｌ１のビットレートの逆数により得られる時間を２倍した時間である。また、移相要素１８ａの位相量（即ち、移相量）は「π／４」である。
【００１３】
バランス型光検出器１２ａは、遅延干渉計１１ａから出力される干渉光を受光して受光信号を出力する。増幅器１３ａは、バランス型光検出器１２ａから出力される受光信号を増幅したアナログ信号である信号Ｓ１を出力する。データ再生回路１４ａは、増幅器１４ａからの信号Ｓ１からデータＤ１を再生する。尚、データ再生回路１４ａの前段から得られる信号である信号Ｓ１、及びデータ再生回路１４ａの後段から得られる信号であるデータＤ１は、その周波数が２０ＧＨｚ程度であり、信号処理部１５に入力される。
【００１４】
遅延干渉計１１ｂは、遅延干渉計１１ａと同様の構成のマッハ・ツェンダ干渉計であり、上側アームには光遅延要素１７ｂが設けられており、下側アームには移相要素１８ｂが設けられている。光遅延要素１７ｂの遅延時間は、光遅延要素１７ａの遅延時間と同じ時間（位相変調光信号Ｌ１の１シンボル時間）に設定される。これに対し、移相要素１８ｂの位相量（即ち、移相量）は、移相要素１８ａの位相量と異なり、「−π／４」である。
【００１５】
バランス型光検出器１２ｂは、遅延干渉計１１ｂから出力される干渉光を受光して受光信号を出力する。増幅器１３ｂは、バランス型光検出器１２ｂから出力される受光信号を増幅したアナログ信号である信号Ｓ２を出力する。データ再生回路１４ｂは、増幅器１４ｂからの信号Ｓ２からデータＤ２を再生する。尚、データ再生回路１４ｂの前段から得られる信号である信号Ｓ２、及びデータ再生回路１４ｂの後段から得られる信号であるデータＤ２は、その周波数が２０ＧＨｚ程度であり、信号処理部１５に入力される。尚、図１においては図示を省略しているが、データ再生回路１４ａ，１４ｂで再生されたデータＤ１，Ｄ２は、信号処理部１５以外に、受信したデータを処理する不図示のデータ処理部にも入力される。
【００１６】
信号処理部１５は、入力される信号Ｓ１，Ｓ２及びデータＤ１，Ｄ２を用いて、遅延干渉計１１ａの移相量「π／４」からのずれ量（第１目標位相からの位相誤差）の絶対値を算出するとともに、遅延干渉計１１ｂの移相量「−π／４」からのずれ量（第２目標位相からの位相誤差）の絶対値を算出し、各々のずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１，Ｃ２を出力する。位相調整部１６ａは、信号処理部１５から出力される位相信号Ｃ１を用いてＩブランチ１０ａに設けられた遅延干渉計１１ａの位相量（移相要素１８ａの位相量）を調整する。同様に、位相調整部１６ｂは、信号処理部１５から出力される位相信号Ｃ２を用いてＱブランチ１０ｂに設けられた遅延干渉計１１ｂの位相量（移相要素１８ｂの位相量）を調整する。
【００１７】
次に、信号処理部１５の内部構成について説明する。図２は、信号処理部１５の内部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、信号処理部１５は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ、ミキサ部２３（ミキサ２３ａ〜２３ｄ）、平均化処理部２４ａ〜２４ｄ、及び角度算出部２５ａ，２５ｂ（第１，第２角度算出部）を備える。ローパスフィルタ２１ａ，２１ｂは、入力される信号Ｓ１，Ｓ２の周波数を１００ＭＨｚ程度に低減する。同様に、ローパスフィルタ２２ａ，２２ｂは、入力されるデータＤ１，Ｄ２の周波数を１００ＭＨｚ程度に低減する。
【００１８】
これらローパスフィルタ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを用いて信号Ｓ１，Ｓ２及びデータＤ１，Ｄ２の周波数を低減するのは、ミキサ２３ａ〜２３ｄの回路構成を複雑化することなく、ミキサ２３ａ〜２３ｄで容易に乗算を実現するためである。ここで、ローパスフィルタ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの透過周波数帯域を低くすればミキサ２３ａ〜２３ｄの構成を簡単にすることができるが、余り低くすると感度が悪くなるため、１００ＭＨｚ程度の周波数に設定するのが望ましい。
【００１９】
ミキサ２３ａはローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ２２ａを介したデータＤ１とを掛け合わせて信号Ａ１（第１信号）を出力し、ミキサ２３ｂはローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ２２ｂを介したデータＤ２とを掛け合わせて信号Ａ２（第３信号）を出力する。ミキサ２３ｃはローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ２２ｂを介したデータＤ２とを掛け合わせて信号Ｂ１（第２信号）を出力し、ミキサ２３ｄはローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ２２ａを介したデータＤ１とを掛け合わせて信号Ｂ２（第４信号）を出力する。
【００２０】
平均化処理部２４ａ，２４ｂはミキサ２３ａ，２３ｂで得られた信号Ａ１，Ａ２の平均化処理をそれぞれ行い、平均化処理部２４ｃ，２４ｄはミキサ２３ｃ，２３ｄで得られた信号Ｂ１，Ｂ２の平均化処理をそれぞれ行う。角度算出部２５ａは、平均化処理部２４ａ，２４ｃから出力される信号を用いて遅延干渉計１１ａの移相量「π／４」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１を出力する。同様に、角度算出部２５ｂは、平均化処理部２４ｂ，２４ｄから出力される信号を用いて遅延干渉計１１ｂの移相量「−π／４」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ２を出力する。
【００２１】
角度算出部２５ａは、以下の（１）式を用いて遅延干渉計１１ａの移相量「π／４」からのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１、及び遅延干渉計１１ｂの移相量「−π／４」からのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ２をそれぞれ求める。
【数１】
2009239791.tif 000003
【００２２】
ここで、上記（１）式を用いて位相信号Ｃ１，Ｃ２を求めることができる原理について説明する。尚、位相信号Ｃ１，Ｃ２は同様の原理で求められるため、ここでは位相信号Ｃ１に関する説明のみを行う。まず、ＤＱＰＳＫ方式により変調された光信号である位相変調光信号Ｌ１を遅延干渉計１１ａで干渉させてバランス型光検出器１２ａから出力される受光信号（増幅器１３ａから出力される信号Ｓ１）は以下の（２）式で表される。
【数２】
2009239791.tif 000004
上記（２）式右辺の変数Ａ０は位相変調光信号Ｌ１の振幅に応じた値を取る変数であり、変数θは遅延干渉計１１ａの位相であり、変数ｎはシンボル点のデータの値である。尚、上記変数θは０度〜９０度の値を取り、変数ｎは０，１，２，３のうちの何れかの値を取る変数である。
【００２３】
上記（２）式で表される受光信号Ｓ１をデータ再生回路１４ａで再生（復調）すると、以下の（３）式で示されるデータＤ１が得られる。
【数３】
2009239791.tif 000005
【００２４】
上記（２）式に示される信号Ｓ１と上記（３）式に示されるデータＤ１とを乗算し、時間平均を求めると、以下の（４）式が得られる。
【数４】
2009239791.tif 000006
【００２５】
同様に、位相変調光信号Ｌ１を遅延干渉計１１ｂで干渉させてバランス型光検出器１２ｂから出力される受光信号（増幅器１３ｂから出力される信号Ｓ２）は以下の（５）式で表され、受光信号Ｓ２をデータ再生回路１４ｂで再生（復調）すると、以下の（６）式で示されるデータＤ２が得られる。尚、以下の（５）式では、遅延干渉計１１ｂの位相が−π／４に設定されているとしている。
【数５】
2009239791.tif 000007
【数６】
2009239791.tif 000008
【００２６】
上記（２）式に示される信号Ｓ１と上記（６）式に示されるデータＤ２とを乗算し、時間平均を求めると、以下の（７）式が得られる。
【数７】
2009239791.tif 000009
【００２７】
いま、遅延干渉計１１ａにおける位相「π／４」からのずれ量をΔθとし、θ＝π／４＋Δθとすると、以下の（８）式が求められる。
【数８】
2009239791.tif 000010
上記（８）式からtan（Δθ）＝−Ｂ１／Ａ１なる式が求められ、この式から前述した（１）式が得られる。以上から、ミキサ２３ａで得られる信号Ａ１とミキサ２３ｃで得られる信号Ｂ１から位相信号Ｃ１を求められるのが分かる。
【００２８】
図３，図４は、遅延干渉計１１ａにおける位相のずれ量と角度算出部２５ａで求められる位相信号Ｃ１と関係を示すシミュレーション結果である。図３を参照すると、遅延干渉計１１ａにおける位相のずれ量が±４５度以内である場合には、位相のずれ量と位相信号Ｃ１との関係を示すグラフは原点付近を通って右肩上がりの直線になっており、角度算出部２５ａで求められる位相信号Ｃ１は遅延干渉計１１ａにおける位相のずれ量とほぼ等しいことが分かる。
【００２９】
また、図４を参照すると、目標位相が−１８０度〜−１３５度の範囲である場合、及び目標位相が１３５度〜１８０度の範囲である場合には、傾斜方向は反対であるものの目標位相が±４５度以内である場合と同様の変化を示している。このため、遅延干渉計１１ａにおける位相「π／４」からのずれ量Δθを零にする制御を行うのではなく、＋１８０度又は−１８０度にする制御を行う場合には注意が必要になる。
【００３０】
次に、本実施形態による光受信装置１の動作について説明する。光受信装置１に位相変調光信号Ｌ１が入射すると、例えば１対１の強度比でＩブランチ１０ａとＱブランチ１０ｂとに分岐される。Ｉブランチ１０ａに分岐された分岐光は、遅延干渉計１１ａに入射して更に上側アーム側及び下側アーム側に分岐される。上側アーム側に分岐された分岐光は光遅延要素１７ａで位相変調光信号Ｌ１の１シンボル時間だけ遅延し、下側アーム側に分岐された分岐光は移相要素１８ａで位相が「π／４」だけ位相が変化する。その後、これらの分岐光は干渉されて、干渉光がバランス型光検出器１２ａで受光される。バランス型光検出器１２ａから出力された受光信号は増幅器１３ａで増幅されて信号Ｓ１として出力される。この信号Ｓ１は信号処理部１５に入力されるとともにデータ再生回路１４ａに入力される。データ再生回路１４ａに信号Ｓ１が入力されるとデータＤ１が再生されて、信号処理部１５に入力される。
【００３１】
また、Ｑブランチ１０ｂに分岐された分岐光は、遅延干渉計１１ｂに入射して更に上側アーム側及び下側アーム側に分岐される。上側アーム側に分岐された分岐光は光遅延要素１７ｂで位相変調光信号Ｌ１の１シンボル時間だけ遅延し、下側アーム側に分岐された分岐光は移相要素１８ｂで位相が「−π／４」だけ位相が変化する。その後、これらの分岐光は干渉されて、干渉光がバランス型光検出器１２ｂで受光される。バランス型光検出器１２ｂから出力された受光信号は増幅器１３ｂで増幅されて信号Ｓ２として出力される。この信号Ｓ２は信号処理部１５に入力されるとともにデータ再生回路１４ｂに入力される。データ再生回路１４ｂに信号Ｓ２が入力されるとデータＤ２が再生されて、信号処理部１５に入力される。
【００３２】
信号処理回路１５に入力された信号Ｓ１はローパスフィルタ２１ａを介してミキサ２３ａ，２３ｃに入力され、信号処理回路１５に入力された信号Ｓ２はローパスフィルタ２１ｂを介してミキサ２３ｂ，２３ｄに入力される。また、信号処理回路１５に入力されたデータＤ１はローパスフィルタ２２ａを介してミキサ２３ａ，２３ｄに入力され、信号処理回路１５に入力されたデータＤ２はローパスフィルタ２２ｂを介してミキサ２３ｂ，２３ｃに入力される。
【００３３】
そして、ミキサ２３ａにおいてローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ２２ａを介したデータＤ１とが掛け合わわれてミキサ２３ａからは信号Ａ１が出力され、ミキサ２３ｂにおいてローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ２２ｂを介したデータＤ２とが掛け合わされてミキサ２３ｂからは信号Ａ２が出力される。また、ミキサ２３ｃにおいてローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ２２ｂを介したデータＤ２とが掛け合わされてミキサ２３ｃからは信号Ｂ１が出力され、ミキサ２３ｄにおいてローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ２２ａを介したデータＤ１とが掛け合わされてミキサ２３ｄから信号Ｂ２が出力される。
【００３４】
信号Ａ１，Ｂ１は、平均化処理部２４ａ，２４ｃに入力されてそれぞれ平均化された後に角度算出部２５ａに入力される。また、信号Ａ２，Ｂ２は、平均化処理部２４ｂ，２４ｄに入力されてそれぞれ平均化された後に角度算出部２５ｂに入力される。そして、角度算出部２５ａ，２５ｂにおいて前述した（１）式を用いて位相信号Ｃ１，Ｃ２がそれぞれ求められる。これら位相信号Ｃ１，Ｃ２は、位相調整部１６ａ，１６ｂにそれぞれ出力され、ブランチ１０ａに設けられた遅延干渉計１１ａの位相量（移相要素１８ａの位相量）が「π／４」に調整されるとともに、Ｑブランチ１０ｂに設けられた遅延干渉計１１ｂの位相量（移相要素１８ｂの位相量）が「−π／４」に調整される。
【００３５】
図５は、遅延干渉計の位相調整に要する時間を示すシミュレーション結果を示す図であって、（ａ）は従来の光受信装置におけるシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の光受信装置１におけるシミュレーション結果を示す図である。まず、従来のシミュレーション結果を示す図５（ａ）を参照すると、遅延干渉計の位相を目標とする位相「π／４」の±１度に収めるまでに１２０秒程度を要している。また、遅延干渉計の時間位相変化を示すグラフは全体的になだらかであることが分かる。これらは、遅延干渉計を制御する制御系における発振を防止すべく、制御ゲインが抑えられていることに起因するものであると考えられる。
【００３６】
これに対し、本実施形態のシミュレーション結果を示す図５（ｂ）を参照すると、遅延干渉計の位相を目標とする位相「π／４」の±１度に収めるまでに５０秒程度しか要しておらず、図５（ａ）の半分以下であることが分かる。また、図５（ａ）と比較すると、遅延干渉計の調整が開始されてから目標とする位相「π／４」の±１度に収まるまでに、遅延干渉計の位相が大きく変化していることが分かる。これは、本実施形態では目標とする位相からのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１，Ｃ２を求めており、発振位相調整部１６ａ，１６ｂの制御ゲインを大きくすることができるからである。以上から、本実施形態では、Ｉブランチ１０ａとＱブランチ１０ｂとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による光受信装置に設けられる信号処理部の構成を示すブロック図である。尚、信号処理部以外の構成は、図１に示す構成と同様である。つまり、本実施形態の光受信装置は、図１に示す信号処理部１５に代えて図６に示す信号処理部３０を備える構成である。図６に示す通り、本実施形態の光受信装置に設けられる信号処理部３０は、スイッチ３１、コンデンサ３２ａ〜３２ｃ、ローパスフィルタ３３ａ〜３３ｃ、ミキサ３４ａ，３４ｂ（第１，第２ミキサ）、平均化処理部３５ａ，３５ｂ、及び角度算出部３６ａ，３６ｂ（第１，第２角度算出部）を備えており、ローパスフィルタ及びミキサの数を低減して構成を簡略化したものである。尚、上記スイッチ３１及びミキサ３４ａ，３４ｂはミキサ部３４に含まれる構成である。
【００３８】
スイッチ３１は、データＤ１が入力される入力端、データＤ２が入力される入力端、及び電気的に接地された入力端の３つの入力端を有しており、これら３つの入力端の何れか１つを選択して出力端に接続する。このスイッチ３１は、例えばトランジスタ等を用いた電子的なスイッチで実現可能である。尚、電気的に接地された入力端は、ミキサ３４ａ，３４ｂのオフセットを補正する際に選択される。コンデンサ３２ａ，３２ｂは、入力される信号Ｓ１，Ｓ２の直流成分をそれぞれ除去する。コンデンサ３２ｃは、スイッチ３１の出力端に接続されており、スイッチ３１で選択された信号の直流成分を除去する。
【００３９】
ローパスフィルタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、信号Ｓ１、信号Ｓ２、及びスイッチ３１で選択されたデータの周波数を１００ＭＨｚ程度にそれぞれ低減する。ミキサ３４ａは、コンデンサ３２ａ及びローパスフィルタ３３ａを介した信号Ｓ１とスイッチ３１で選択されてコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータとを掛け合わせる。ミキサ３４ｂは、コンデンサ３２ｂ及びローパスフィルタ３３ｂを介した信号Ｓ２とスイッチ３１で選択されてコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータとを掛け合わせる。
【００４０】
平均化処理部３５ａ，３５ｂはミキサ３４ａ，３４ｂで得られた信号の平均化処理をそれぞれ行う。角度算出部３６ａは、平均化処理部３５ａから出力される信号を用いて遅延干渉計１１ａの移相量「π／４」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１を出力する。同様に、角度算出部３６ｂは、平均化処理部３５ｂから出力される信号を用いて遅延干渉計１１ｂの移相量「−π／４」からのずれ量の絶対値を算出し、そのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ２を出力する。
【００４１】
上記構成において、位相変調光信号Ｌ１が光受信装置に入射すると、第１実施形態と同様にＩブランチ１０ａとＱブランチ１０ｂとに分岐されて遅延干渉計１１ａ，１１ｂでそれぞれ干渉された後にバランス型光検出器１２ａ，１２ｂでそれぞれ受光される。バランス型光検出器１２ａ，１２ｂから出力された受光信号は、増幅器１３ａ，１３ｂで増幅されて信号Ｓ１，Ｓ２としてそれぞれ出力される。これら信号Ｓ１，Ｓ２は図６に示す信号処理部３０に入力されるとともにデータ再生回路１４ａ，１４ｂにそれぞれ入力される。そして、信号Ｓ１，Ｓ２からデータＤ１，Ｄ２がそれぞれ再生されて、信号処理部３０に入力される。
【００４２】
信号処理部３０にデータＤ１，Ｄ２が入力されると、スイッチ３１によって何れか一方が選択される。ここで、データＤ１が選択されたとすると、選択されたデータＤ１は、コンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを順に介してミキサ３４ａ，３４ｂに入力される。また、信号処理部３０に入力された信号Ｓ１はコンデンサ３２ａ及びローパスフィルタ３３ａを順に介してミキサ３４ａに入力され、信号処理部３０に入力された信号Ｓ２はコンデンサ３２ｂ及びローパスフィルタ３３ｂを順に介してミキサ３４ｂに入力される。
【００４３】
そして、ミキサ３４ａにおいて、コンデンサ３２ａ及びローパスフィルタ３３ａを介した信号Ｓ１とコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータＤ１とが掛け合わされてミキサ３４ａからは第１実施形態で説明した信号Ａ１に相当する信号が出力される。また、ミキサ３４ｂにおいて、コンデンサ３２ｂ及びローパスフィルタ３３ｂを介した信号Ｓ２とコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータＤ１とが掛け合わされてミキサ３４ｂからは第１実施形態で説明した信号Ｂ２に相当する信号が出力される。ミキサ３４ａから出力された信号（信号Ａ１）は平均化処理部３５ａに入力されて平均化された後に角度算出部３６ａに入力され、ミキサ３４ｂから出力された信号（信号Ｂ２）は平均化処理部３５ｂに入力されて平均化された後に角度算出部３６ｂに入力される。
【００４４】
次に、スイッチ３１の切り替えによってデータＤ２が選択されたとすると、選択されたデータＤ２は、コンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを順に介してミキサ３４ａ，３４ｂに入力される。そして、ミキサ３４ａにおいて、コンデンサ３２ａ及びローパスフィルタ３３ａを介した信号Ｓ１とコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータＤ２とが掛け合わされてミキサ３４ａからは第１実施形態で説明した信号Ｂ１に相当する信号が出力される。また、ミキサ３４ｂにおいて、コンデンサ３２ｂ及びローパスフィルタ３３ｂを介した信号Ｓ２とコンデンサ３２ｃ及びローパスフィルタ３３ｃを介したデータＤ２とが掛け合わされてミキサ３４ｂからは第１実施形態で説明した信号Ａ２に相当する信号が出力される。
【００４５】
ミキサ３４ａから出力された信号（信号Ｂ１）は平均化処理部３５ａに入力されて平均化された後に角度算出部３６ａに入力され、ミキサ３４ｂから出力された信号（信号Ａ２）は平均化処理部３５ｂに入力されて平均化された後に角度算出部３６ｂに入力される。そして、角度算出部３６ａ，３６ｂにおいて前述した（１）式を用いて位相信号Ｃ１，Ｃ２がそれぞれ求められる。これら位相信号Ｃ１，Ｃ２は、位相調整部１６ａ，１６ｂにそれぞれ出力され、ブランチ１０ａに設けられた遅延干渉計１１ａの位相量（移相要素１８ａの位相量）が「π／４」に調整されるとともに、Ｑブランチ１０ｂに設けられた遅延干渉計１１ｂの位相量（移相要素１８ｂの位相量）が「−π／４」に調整される。
【００４６】
尚、スイッチ３１の切り替えは、短時間（例えば、数分の１〜数十分の１秒程度）で頻繁に行われる。このため、角度算出部３６ａには信号Ａ１，Ｂ１がほぼ連続的に入力され、角度算出部３６ｂには信号Ａ２，Ｂ２がほぼ連続的に入力される。このため、本実施形態も、第１実施形態と同様に５０秒程度の時間で遅延干渉計１１ａ，１１ｂの位相を目標位相に調整することができる。以上から、本実施形態でも、Ｉブランチ１０ａとＱブランチ１０ｂとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
【００４７】
〔第３実施形態〕
図７は、本発明の第３実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図７においては、図１と同一のブロックには同一の符号を付してある。図７に示す光受信装置２は、図１に示す光受信装置１に論理演算部４０を追加するとともに信号処理部１５に代えて信号処理部５０を設けた構成である。
【００４８】
論理演算部４０は、ＡＮＤ回路４１、ＮＯＴ回路４２，４４、及びＮＡＮＤ回路４３，４５を備えており、データ再生回路１４ａ，１４ｂから出力されるデータＤ１，Ｄ２に対して所定の論理演算を行って、演算データＤ１１〜Ｄ１３を出力する。これら演算データＤ１１〜Ｄ１３は、直交軸の一方の軸にデータＤ１をとり、直交軸の他方の軸にデータＤ２をとったときに、データＤ１，Ｄ２で示される点が何れの象限に表れているかを示すものである。論理演算部４０から出力される演算データＤ１１〜Ｄ１３は信号処理部５０に入力される。
【００４９】
図８は、信号処理部５０の内部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、信号処理部５０は、図２に示す信号処理部１５が備えるローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２ａ，２２ｂに代えてローパスフィルタ５１ａ〜５１ｃを備えるとともに、ミキサ部２３（ミキサ２３ａ〜２３ｄ）に代えてミキサ部５２（ミキサ５２ａ〜５２ｄ）を備え、更に演算回路５３ａ〜５３ｄを追加した構成である。
【００５０】
ローパスフィルタ５１ａ〜５１ｃは、入力される演算データＤ１１〜Ｄ１３の周波数をそれぞれ１００ＭＨｚ程度に低減する。ミキサ５２ａはローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ５１ｂを介した演算データＤ１２とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ５２ｂはローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ５１ｃを介した演算データＤ１３とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ５２ｃはローパスフィルタ２１ａを介した信号Ｓ１とローパスフィルタ５１ａを介した演算データＤ１１とを掛け合わせた信号を出力する。ミキサ５２ｄはローパスフィルタ２１ｂを介した信号Ｓ２とローパスフィルタ５１ａを介した演算データＤ１１とを掛け合わせた信号を出力する。
【００５１】
演算回路５３ａはミキサ５２ａ，５２ｃの各々から出力される信号の差を求めて信号Ａ１（第１信号）を出力し、演算回路５３ｂはミキサ５２ｂ，５２ｄの各々から出力される信号を加算して信号Ａ２（第３信号）を出力する。演算回路５３ｃはミキサ５２ａ，５２ｃの各々から出力される信号を加算して信号Ｂ１（第２信号）を出力し、演算回路５３ｄはミキサ５２ｂ，５２ｄの各々から出力される信号の差を求めて信号Ｂ２（第４信号）を出力する。信号Ａ１，Ａ２は平均化処理部２４ａ，２４ｂにそれぞれ入力され、信号Ｂ１，Ｂ２は平均化処理部２４ｃ，２４ｄにそれぞれ入力される。
【００５２】
以上の構成の光受信装置２においても、第１実施形態の光受信装置１と同様に、遅延干渉計１１ａの移相量「π／４」からのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ１が求められるとともに、、遅延干渉計１１ｂの移相量「−π／４」からのずれ量の絶対値を示す位相信号Ｃ２が求められ、これら位相信号Ｃ１，Ｃ２を用いた遅延干渉計１１ａ，１１ｂの位相調整が行われる。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様に５０秒程度の時間で遅延干渉計１１ａ，１１ｂの位相を目標位相に調整することが可能である。以上から、本実施形態でも、Ｉブランチ１０ａとＱブランチ１０ｂとの各々の位相を短時間で目標の位相に設定することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態による光受信装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、本発明の光受信装置は、光送信装置から送信される位相変調光信号を受光して光送信装置の試験を行う光試験装置に設けることも可能である。本発明の光受信装置を光試験装置に設けることで、光試験装置の電源を投入した後に短時間で使用可能になるため、ユーザの利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理部１５の内部構成を示すブロック図である。
【図３】遅延干渉計１１ａにおける位相のずれ量と角度算出部２５ａで求められる位相信号Ｃ１と関係を示すシミュレーション結果である。
【図４】遅延干渉計１１ａにおける位相のずれ量と角度算出部２５ａで求められる位相信号Ｃ１と関係を示すシミュレーション結果である。
【図５】遅延干渉計の位相調整に要する時間を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光受信装置に設けられる信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態による光受信装置の要部構成を示すブロック図である。
【図８】信号処理部５０の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，２            光受信装置
１０ａ            Ｉブランチ
１０ｂ            Ｑブランチ
１１ａ，１１ｂ    遅延干渉計
１２ａ，１２ｂ    バランス型光検出器
１４ａ，１４ｂ    データ再生回路
１６ａ，１６ｂ    位相調整部
２１ａ，２１ｂ    ローパスフィルタ
２２ａ，２２ｂ    ローパスフィルタ
２３              ミキサ部
２５ａ，２５ｂ    角度算出部
３１              スイッチ
３３ａ〜３３ｃ    ローパスフィルタ
３４              ミキサ部
３４ａ，３４ｂ    ミキサ
３６ａ，３６ｂ    角度算出部
４０              論理演算部
５２              ミキサ部
Ａ１，Ａ２        信号
Ｂ１，Ｂ２        信号
Ｄ１，Ｄ２        データ
Ｄ１１〜Ｄ１３    論理データ
Ｓ１，Ｓ２        信号
【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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