(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号を差動位相シフトキーイング方式により光位相変調した結果の光信号の入力を受け付ける光受付部、
前記入力を受け付けられた光信号と光注入同期して光信号を出力する半導体レーザ部、
前記出力された光信号を２つの電気信号に分岐して変換する光電変換分岐部、
前記分岐して変換された電気信号の一方が、所定の上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する上側閾値部、
前記分岐して変換された電気信号の他方が、所定の下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する下側閾値部、
前記上側閾値部と、前記下側閾値部と、により出力された電気信号の論理和を示す電気信号を、検出された情報として出力する論理和部、
前記検出された情報を伝送信号として出力する結果出力部
を備え、当該所定の下側閾値は、当該所定の上側閾値より小さいことを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光受信装置であって、
前記光電変換分岐部は、前記出力された光信号を電気信号に変換してから、当該電気信号を２つに分岐する
ことを特徴とする光受信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光受信装置であって、
前記光電変換分岐部は、前記出力された光信号を２つに分岐してから、当該分岐された光信号のそれぞれを電気信号に変換する
ことを特徴とする光受信装置。
【請求項４】
伝送信号を差動位相シフトキーイング方式により光位相変調した結果の光信号の入力を受け付ける光受付部、
前記入力を受け付けられた光信号と光注入同期して光信号を出力する半導体レーザ部、
前記半導体レーザ部から出力された光信号を２つの光信号に分岐する分岐光カプラ部、
前記分岐して変換された光信号の一方の強度が、所定の上側閾値より大きいか否かを示す光信号を出力する上側光閾値フィルタ部、
前記分岐して変換された光信号の他方の強度が、所定の下側閾値より小さいか否かを示す光信号を出力する下側光閾値フィルタ部、
前記上側光閾値フィルタ部と、前記下側光閾値フィルタ部と、により出力された光信号の論理和を示す光信号を、検出された情報として出力する和光カプラ部、
前記検出された情報を伝送信号として出力する結果出力部
を備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項５】
送信装置と、請求項１から４のいずれか１項に記載の受信装置と、を備える光通信システムであって、
前記送信装置は、
伝送信号に所定の論理変換を行う論理変換器、
前記所定の論理変換の結果で、波長可変レーザから出力された出力光を、光位相変調する光位相変調器、
前記光位相変調された結果の光信号を前記受信装置に送信する光送信部
を備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項６】
伝送信号を差動位相シフトキーイング方式により光位相変調した結果の光信号の入力を受け付ける光受付工程、
前記入力を受け付けられた光信号を半導体レーザで光注入同期させて光信号を出力させる半導体レーザ工程、
前記出力された光信号を２つの電気信号に分岐して変換する光電変換分岐工程、
前記分岐して変換された電気信号の一方が、所定の上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する上側閾値工程、
前記分岐して変換された電気信号の他方が、当該下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する下側閾値工程、
前記上側閾値工程と、前記下側閾値工程と、にて出力された電気信号の論理和を示す電気信号を、当該検出された情報として出力する論理和工程、
前記検出された情報を伝送信号として出力する結果出力工程
を備え、当該所定の下側閾値は、当該所定の上側閾値より小さいことを特徴とする光受信方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光受信方法であって、
前記光電変換分岐工程では、前記出力された光信号を電気信号に変換してから、当該電気信号を２つに分岐する
ことを特徴とする光受信方法。
【請求項８】
請求項６に記載の光受信方法であって、
前記光電変換分岐工程では、前記出力された光信号を２つに分岐してから、当該分岐された光信号のそれぞれを電気信号に変換する
ことを特徴とする光受信方法。
【請求項９】
伝送信号を差動位相シフトキーイング方式により光位相変調した結果の光信号の入力を受け付ける光受付工程、
前記入力を受け付けられた光信号を半導体レーザで光注入同期させて光信号を出力させる半導体レーザ工程、
前記出力された光信号を光カプラにより２つの光信号に分岐する光分岐工程、
前記分岐された光信号の一方の強度が、所定の上側閾値より大きいか否かを示す光信号を光閾値フィルタにより出力する上側閾値工程、
前記分岐された光信号の他方の強度が、当該下側閾値より小さいか否かを示す光信号を光閾値フィルタにより出力する下側閾値工程、
前記上側閾値工程と、前記下側閾値工程と、にて出力された光信号の論理和を示す光信号を、光カプラにより当該検出された情報として出力する論理和工程、
前記検出された情報を伝送信号として出力する結果出力工程
を備え、当該所定の下側閾値は、当該所定の上側閾値より小さいことを特徴とする光受信方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の光受信方法の各工程と、
伝送信号に所定の論理変換を行う論理変換工程、
前記所定の論理変換の結果で、波長可変レーザから出力された出力光を、光位相変調する光位相変調工程、
前記光位相変調された結果の光信号を前記光受付工程に入力として受け付けさせる光送信工程
を備えることを特徴とする光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光受信装置、光受信方法、ならびに、これらを光回路を含むコンピュータにより実現するためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、伝送すべきディジタル信号を論理変換した上で、これにより波長可変レーザによる出射光を位相変調して光伝送する送信装置と、当該光伝送された光信号を半導体レーザに注入して発生した強度インパルス信号を光検出して論理変換して、伝送すべきディジタル信号を再生する送信装置と、からなる光通信システムが提案されている。
【０００３】
このような光通信システムにおける受信装置側では、半導体レーザに光信号を注入する際に偏波制御器を用いて、半導体レーザの固有モード（「ＴＥ（Transverse Electric）モード」ともいう。）の偏波方向と注入する光信号の偏波方向を一致させていた。
【０００４】
これは、注入同期技術の分野では、半導体レーザに注入光を与える場合には、偏波を一致させて注入するのが常識とされてきたからである。したがって、半導体レーザの固有モードと直行するモードであるＴＭ（Transverse Magnetic）モードの励起や、これを用いた光干渉技術は、注目されていなかった。
【０００５】
そこで、発明者らは、これら注目されていなかった光干渉技術を利用することにより、従来の光通信システムで用いられているような各種の光素子・光装置とは異なる挙動を示す光素子・光装置を、種々提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手法では、状況によっては、偏波制御器を微細に調整する必要があり、また、偏波揺らぎに対して敏感になってしまうという現象が見られる。そこで、上記のような状況に対応でき、偏波揺らぎに対してできるだけ安定に検波が可能な光受信の技術が強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、光受信装置、光受信方法、ならびに、これらを光回路を含むコンピュータにより実現するためのプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【０００９】
本発明の第１の観点に係る光受信装置は、光受付部と、半導体レーザ部と、検出部と、結果出力部と、を備え、以下のように構成する。
【００１０】
すなわち、光受付部は、光位相変調された光信号の入力を受け付ける。
【００１１】
一方、半導体レーザ部は、入力を受け付けられた光信号と光注入同期して光信号を出力する。
【００１２】
さらに、検出部は、出力された光信号の強度が「上側閾値より大きい、もしくは、下側閾値より小さい」旨の情報を検出する。
【００１３】
そして、結果出力部は、検出された情報を伝送信号として出力する。
【００１４】
また、本発明の光受信装置において、検出部は、光電変換分岐部と、上側閾値部と、下側閾値部と、論理和部と、を備え、以下のように構成することができる。
【００１５】
すなわち、光電変換分岐部は、出力された光信号を２つの電気信号に分岐して変換する。
【００１６】
一方、上側閾値部は、分岐して変換された電気信号の一方が、当該上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する。
【００１７】
さらに、下側閾値部は、分岐して変換された電気信号の他方が、当該下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する。
【００１８】
そして、論理和部は、上側閾値部と、下側閾値部と、により出力された電気信号の論理和を示す電気信号を、当該検出された情報として出力する。
【００１９】
また、本発明の光受信装置において、光電変換分岐部は、出力された光信号を電気信号に変換してから、当該電気信号を２つに分岐するように構成することができる。
【００２０】
また、本発明の光受信装置において、光電変換分岐部は、出力された光信号を２つに分岐してから、当該分岐された光信号のそれぞれを電気信号に変換するように構成することができる。
【００２１】
また、本発明の光受信装置において、検出部は、光回路により当該情報を検出し、結果出力部は、光信号を当該伝送信号として出力するように構成することができる。
【００２２】
また、本発明の光受信装置において、入力を受け付けられる光信号は、差動位相シフトキーイング方式により光位相変調された光信号であるように構成することができる。
【００２３】
本発明の他の観点に係る光受信方法は、光受付工程と、半導体レーザ工程と、検出工程と、結果出力工程と、を備え、以下のように構成する。
【００２４】
すなわち、光受付工程では、光位相変調された光信号の入力を受け付ける。
【００２５】
一方、半導体レーザ工程では、半導体レーザを入力を受け付けられた光信号に光注入同期させて光信号を出力させる。
【００２６】
さらに、検出工程では、出力された光信号の強度が「上側閾値より大きい、もしくは、下側閾値より小さい」旨の情報を検出する。
【００２７】
そして、結果出力工程では、検出された情報を伝送信号として出力する。
【００２８】
また、本発明の光受信方法において、検出工程は、光電変換分岐工程と、上側閾値工程と、下側閾値工程と、論理和工程と、を備え、以下のように構成することができる。
【００２９】
すなわち、光電変換分岐工程では、出力された光信号を２つの電気信号に分岐して変換する。
【００３０】
一方、上側閾値工程では、分岐して変換された電気信号の一方が、当該上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する。
【００３１】
さらに、下側閾値工程では、分岐して変換された電気信号の他方が、当該下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する。
【００３２】
そして、論理和工程では、上側閾値工程と、下側閾値工程と、にて出力された電気信号の論理和を示す電気信号を、当該検出された情報として出力する。
【００３３】
また、本発明の光受信方法において、光電変換分岐工程では、出力された光信号を電気信号に変換してから、当該電気信号を２つに分岐するように構成することができる。
【００３４】
また、本発明の光受信方法において、光電変換分岐工程では、出力された光信号を２つに分岐してから、当該分岐された光信号のそれぞれを電気信号に変換するように構成することができる。
【００３５】
また、本発明の光受信方法において、検出工程では、光回路により当該情報を検出し、結果出力工程では、光信号を当該伝送信号として出力するように構成することができる。
【００３６】
また、本発明の光受信方法において、入力を受け付けられる光信号は、差動位相シフトキーイング方式により光位相変調された光信号であるように構成することができる。
【００３７】
本発明の他の観点に係るプログラムは、光回路を含むコンピュータを上記の光受信装置として機能させ、もしくは、光回路を含むコンピュータに上記の光受信方法を実行させるように構成する。
【００３８】
当該プログラムを光回路を含むコンピュータにて実行することにより、上記光受信装置が実現され、上記光受信方法が使用される。
【００３９】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、光位相変調された光信号と光注入同期して出力された光信号の強度が「上側閾値より大きい、もしくは、下側閾値より小さい」旨の情報を検出するように機能させ、以下のように構成する。
【００４０】
すなわち、当該コンピュータを、光電変換分岐部と、上側閾値部と、下側閾値部と、論理和部として機能させる。
【００４１】
ここで、光電変換分岐部は、出力された光信号を２つの電気信号に分岐して変換する。
【００４２】
一方、上側閾値部は、分岐して変換された電気信号の一方が、当該上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する。
【００４３】
さらに、下側閾値部は、分岐して変換された電気信号の他方が、当該下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する。
【００４４】
そして、論理和部は、上側閾値部と、下側閾値部と、により出力された電気信号の論理和を示す電気信号を、当該検出された情報として出力する。
【００４５】
当該プログラムを光回路に接続されたコンピュータにて実行することにより、光回路との組み合わせによって上記光受信装置が実現され、上記光受信方法が使用される。
【００４６】
また、これらのプログラムは、コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリなどの光回路を含むコンピュータ読取可能な情報記録媒体に記録することができ、これら情報記録媒体をコンピュータとは独立に配布・販売できるほか、コンピュータ通信網を介して当該プログラムを伝送することにより、直接配布・販売することもできる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光受信装置の第１の実施形態の概要構成を示す模式図である。図２は、当該実施形態に対応する光送信装置の実施形態の概要構成を示す模式図である。以下、これらの図を参照して説明する。
【００４９】
まず、図１に示す本実施形態の光受信装置１０１に対応する光送信装置の構成について、図２を参照しつつ、概説する。なお、図中で、光信号は点線で、電気信号は実線で、それぞれ示した。
【００５０】
光送信装置２０１は、光受信装置１０１へ伝達したい伝送信号の入力を受け付けて、論理変換器２０２により、所定の論理変換を行う。そして、波長可変レーザ２０３から出力された出力光を位相変調器２０４に注入する一方で、この論理変換の結果を、位相変調器２０４に与え、光増幅器２０５で増幅してから、この光信号１０２を光ファイバ２０６を介して光受信装置１０１へ送信する。位相変調器２０４としては、たとえばニオブ酸リチウム結晶を用いた光位相変調器を使用する。このようにして、差動位相シフトキーイング方式による光送信を行うのである。
【００５１】
さてここで、図１に戻って、説明を続ける。
【００５２】
光受信装置１０１は、光ファイバ２０６を介して光送信装置２０１から送信された光信号１０２を前置増幅器１０３で受信する。
【００５３】
前置増幅器１０３により受信された光信号は、偏波制御器１０４に送られ、さらに半導体レーザ１０５に注入される。
【００５４】
半導体レーザ１０５は、注入された注入光との注入同期により生ずる出射光を光検出器１０６に送る。
【００５５】
この注入同期により、差動位相シフトキーイング方式により光位相変調された光信号の、「位相の変化」が「強度の変化」に変換される。ただし、この「強度の変化」は、ただちに送信側の元の伝送信号に対応するものではないため、以下のような処理を行うのである。
【００５６】
光検出器１０６は、光信号を電気信号に変換する。光検出器１０６としては、たとえば、フォトダイオードを採用することができる。当該電気信号は、分岐部１０７において、２つの電気信号に並列に分岐される。
【００５７】
２つの電気信号は、それぞれ、上側閾値回路１０８と、下側閾値回路１０９と、に送られる。
【００５８】
上側閾値回路１０８は、入力を受け付けた電気信号の強度が、所定の上側閾値より大きいか否かを示す電気信号を出力する。
【００５９】
一方、下側閾値回路１０９は、入力を受け付けた電気信号の強度が、所定の下側閾値より小さいか否かを示す電気信号を出力する。
【００６０】
上側閾値回路１０８と、下側閾値回路１０９と、では、半波整流を行う回路を採用して波形を上側ピークと下側ピークに分離した後に、閾値処理を行ってパルスを矩形波に変換する。
【００６１】
そして、論理和回路１１０は、上側閾値回路１０８と、下側閾値回路１０９と、の出力の論理和演算を行って、伝送信号を復元して電気信号として出力する。なお、出力結果をさらにレーザダイオード等に与えることにより、光信号とすることも可能である。
【００６２】
なお、これらの電気信号の処理は、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器とともにＤＳＰ（Digital Signal Processor）や汎用のコンピュータを利用してもよい。この場合は、当該コンピュータやＤＳＰ等を上記の分岐部１０７、上側閾値回路１０８、下側閾値回路１０９、論理和回路１１０として機能させるプログラムを利用することができる。
【００６３】
図３は、実際にこのような光受信装置１０１と光送信装置２０１とを構成して実験を行った場合の光信号・電気信号の強度を示すグラフである。以下、本図を参照して説明する。
【００６４】
実験の諸元であるが、データレートはＯＣ−４８（２.４８８３２ＧＢ／ｓ）であり、光受信装置１０１と光送信装置２０１とは、２５ｋｍ長の光ファイバ２０６で接続されている。
【００６５】
光受信装置１０１の前置増幅器１０３は、エルビウムドープしたファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber AmpifierＥＤＦＡ）であり、その利得はおよそ１０ｄＢである。
【００６６】
図３（ａ）は、伝送信号を示すものであり、これは「１０１０１１００」に対応する。
【００６７】
図３（ｂ）は、これを差動シフトキーイング方式で論理変換した信号であり、信号の結果は、「１１００１０００」となっている。
【００６８】
この信号が光受信装置１０１で受信されると、偏波制御器１０４によって偏波（Polarization）が制御された後に光信号が半導体レーザ１０５に注入されることとなる。半導体レーザ１０５は、ＤＦＢ  ＬＤ（Distributed Feedback Laser Diode）により構成され、注入光の位相シフトが位相強度変換現象（Differential Phase to Intensity Conversion；ＤＰＩＣ）により光信号の強度変化に変換される。
【００６９】
半導体レーザ１０５の出力は、図３（ｃ）に示すような形となる。すなわち、図３（ｃ）に示すグラフで、強度が変化するときに対応して、交互に、所定の基準強度の上側のパルスと下側のパルスとが出力される。「両極性パルス」が出力されるのである。
【００７０】
図３（ｃ）に示す信号をそれぞれ上側閾値回路１０８と、下側閾値回路１０９と、に与えると、それぞれ、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、パルスが上側閾値を上向きに超え、もしくは、下側閾値を下向きに超えたときに、「１」に相当する値が出力されることとなる。すなわち、上記の両極性パルスを２つの矩形波に変換する。上記のように、上側閾値回路１０８と、下側閾値回路１０９では、半波整流の後、閾値処理によってパルスを矩形波にしている様子が本図に示されている。
【００７１】
したがって、これらの論理和回路１１０により、これらの論理和をとると、図３（ｆ）に示すように、図３（ａ）に示す伝送信号と同じ形状の信号が得られる。
【００７２】
本実験により、ＰＲＢＳ（＝223-1）に対するビットエラーレート（Bit Error Rate；ＢＥＲ）は、受信光信号のパワーが−１７ｄＢ・ｍであれば、ＢＥＲは10-9であり、エラーフリーであることが判明した。このようにして、差動シフトキーイング方式による光位相伝送が実現される。
【００７３】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、光受信装置１０１で、光信号を電気信号に変換してからメッセージを復元しているが、光信号の低周波成分を通過させる光ローパスフィルタ回路、光信号に対して閾値処理を行い、光信号を出力する光閾値フィルタ回路も提案されており、これらと光カプラなどを利用して、光回路のみで本発明の光受信装置を構成することもできる。
【００７４】
すなわち、光ローパスフィルタ回路としては、たとえば光バンドパスフィルタなどの、製品として一般に提供されているものを使用することができる。
【００７５】
光閾値フィルタ回路としては、過飽和吸収体等、Y．Hashimoto，H．Kurita，and H．Yokoyama「Optical noise reduction by a semiconductor waveguide saturable absorber」Technical Digest of International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technology (CPT '98)，Pc-13-1，pp615-616 (1998)に開示されているような構成例を使用することができる。
【００７６】
これら公知の光回路や光素子を用いて、電気信号への変換を用いずに、光回路や光素子のみで本発明の光受信装置を構成することができる。このため、光回路や光素子の結合状態をプログラムによって制御できる光回路を含むコンピュータに適切なプログラムを与えることにより、当該光回路を含むコンピュータによって、本発明の光受信装置を構成することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光受信装置、光受信方法、ならびに、これらを光回路を含むコンピュータにより実現するためのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光受信装置の第１の実施形態の概要構成を示す模式図である。
【図２】  本発明の光受信装置の第１の実施形態に対応する光送信装置の概要構成を示す模式図である。
【図３】  本実施形態の光受信装置と光送信装置とを構成して実験を行った場合の光信号・電気信号の強度を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１  光受信装置
１０２  光信号
１０３  前置増幅器
１０４  偏波制御器
１０５  半導体レーザ
１０６  光検出器
１０７  分岐部
１０８  上側閾値回路
１０９  下側閾値回路
１１０  論理和回路
２０１  光送信装置
２０２  論理変換器
２０３  波長可変レーザ
２０４  位相変調器
２０５  光増幅器
２０６  光ファイバ
【図１】
0003733423.tif 000002
【図２】
0003733423.tif 000003
【図３】
0003733423.tif 000004