コヒーレント光受信器、コヒーレント光受信方法、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法
【課題】コヒーレント光受信器においては、チャネル間にスキューが生じると十分な復調ができず、受信性能が劣化する。
【解決手段】本発明のコヒーレント光受信器は、局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光電変換器は、光信号を検波して検波電気信号を出力し、アナログ−デジタル変換器は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、デジタル信号処理部は、量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、量子化信号を復調する復調部とを備える。
【解決手段】本発明のコヒーレント光受信器は、局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光電変換器は、光信号を検波して検波電気信号を出力し、アナログ−デジタル変換器は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、デジタル信号処理部は、量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、量子化信号を復調する復調部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法に関し、特に、光偏波多重信号をコヒーレント検波とデジタル信号処理により受信するコヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの幅広い普及により、ネットワーク内のデータ容量は年々増加している。大都市間を結ぶ大動脈通信路では、１チャネル当たりの伝送容量が１０Ｇｂ／ｓおよび４０Ｇｂ／ｓの光伝送路がすでに導入されている。１０Ｇｂ／ｓ伝送では変調方式としてオンオフ変調（Ｏｎ−Ｏｆｆ−Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）が用いられている。４０Ｇｂ／ｓ伝送においてもＯＯＫ方式が用いられるが、光パルス幅が２５ｐｓと狭くなり波長分散の影響を大きく受けるため、長距離伝送には不適当である。そのため位相による多値変調方式および偏波多重方式が用いられるようになっており、１００Ｇｂ／ｓ級伝送では偏波多重４相位相変調（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＤＰ−ＱＰＳＫ）方式が主流となっている。
【０００３】
送信器でＤＰ−ＱＰＳＫ変調を施された光信号は、コヒーレント光受信器で受信され復調される（例えば、非特許文献１参照）。図１２に、関連するコヒーレント光受信器の構成の一例を示す。関連するコヒーレント光受信器６００は、局所光源６１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）６２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）６４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０を有する。
【０００４】
信号光および局所光は、それぞれ片偏波信号として次式で表すことができる。
Ｓ（ｔ）＝ｅｘｐ[ｊωｔ] （１）
Ｌ（ｔ）＝ｅｘｐ[ｊ（ω＋Δω）ｔ] （２）
ここで、Δωは信号光と局所光の周波数オフセットを表す。信号光と局所光は９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）６２０に入力され、光学干渉系を通って差動構成のフォトダイオードからなる光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０によって電気信号に変換される。このときポートＩＸおよびＱＸからそれぞれ次式（３）、（４）で表わされる出力が得られる。
Ｉｘ（ｔ）＝ｃｏｓ（Δωｔ） （３）
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δωｔ） （４）
偏波多重信号の場合は、Ｓ（ｔ）＝ＥＸ＋ＥＹとなり、ＩＸおよびＩＹポートには混合信号ＥＸ＋ＥＹのｃｏｓ成分が、ＱＸおよびＱＹポートには混合信号ＥＸ＋ＥＹのｓｉｎ成分が出力される。
【０００５】
各ポートから出力された信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）６４０によってＡＤ変換された後にデジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０に入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０では、偏波分離処理によりＥＸ信号とＥＹ信号を分離し、さらに位相推定処理によりＥＸとＥＹをそれぞれ４値復調している。
【０００６】
このようにして、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号はコヒーレント光受信器を用いて復調することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M. G. Taylor, “Coherent Detection Method Using DSP for Demodulation of Signal and Subsequent Equalization of Propagation Impairments”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 16, No. 2, February 2004, p. 674-676
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した式（３）、（４）で得られる信号は、コヒーレント光受信器６００において９０°ハイブリッド回路６２０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの間の４本の信号線の長さがすべて等しい場合にのみ成立する。しかし、９０°ハイブリッド回路６２０の出力から光電変換器６３０の入力までの光ファイバ、および光電変換器６３０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの同軸線のそれぞれを、４チャネル間で厳密に等長配線とすることは困難である。
【０００９】
ここで４チャネル間が等長でない場合、信号の伝達に遅延、すなわちスキューが生じる。このスキューの影響について図１３を用いて説明する。図１３は、関連する９０°ハイブリッド回路６２０とその周辺部の構成を示すブロック図である。図中、「ＰＢＳ」は偏光ビームスプリッタを、「ＣＰＬ」は光カプラを、「τ」は９０°位相差部を、「ＢＲ」は光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０としてのバランス型フォトディテクタをそれぞれ示す。
【００１０】
チャネル１（ＣＨ１）に対してチャネル２（ＣＨ２）にスキューＴが存在する場合、上述の（４）式は下記（５）式になる。
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δω（ｔ＋Ｔ）） （５）
上述したスキューＴが存在しない場合は、上記式（３）および式（４）を用いたデジタル信号処理によって偏波分離および位相推定を行うことができ、完全に復調することができる。しかし、チャネル間スキューが存在すると、式（４）で表わされたポートＱＸからの出力は、式（５）式で表わされる出力信号となり、デジタル信号処理を行っても復調が不十分となり、十分な性能が得られない。このように、コヒーレント光受信器においては、チャネル間にスキューが生じると十分な復調ができず、受信性能が劣化する、という問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題である、コヒーレント光受信器においては、チャネル間にスキューが生じると十分な復調ができず、受信性能が劣化する、という課題を解決するコヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のコヒーレント光受信器は、局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光電変換器は、光信号を検波して検波電気信号を出力し、アナログ−デジタル変換器は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、デジタル信号処理部は、量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、量子化信号を復調する復調部とを備える。
【００１３】
本発明のコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法は、検査光源からの検査光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光信号を検波して検波電気信号を出力し、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、高速フーリエ変換処理した結果から複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する。
【００１４】
本発明のコヒーレント光受信方法は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光信号を検波して検波電気信号を出力し、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコヒーレント光受信器によれば、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能であり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＦＦＴ演算部が導出するＦＦＴデータをポイント数に対してプロットしたときの概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＱｘポートおよびＩｙポートにおける位相差と角周波数との関係をプロットした概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器における別のチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＱｘポートおよびＩｙポートにおける位相差と角周波数との別の関係をプロットした概略図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＦＦＴ演算部が導出するＦＦＴデータをポイント数に対してプロットしたときの概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図１２】関連するコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。
【図１３】関連する９０°ハイブリッド回路とその周辺部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器１００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器１００は、局所光源１１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０を有する。
【００１９】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０は、多重化された信号光（Ｓｉｇｎａｌ）を局所光源１１０からの局所光と干渉させて、各信号成分に分離した複数の光信号を出力する。本実施形態では、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式を用いた場合について説明する。したがって９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０からは、２偏波（Ｘ偏波、Ｙ偏波）についてそれぞれ同相成分（ＩＸ、ＩＹ）および直交成分（ＱＸ、ＱＹ）からなる４チャンネルの信号成分をそれぞれ有する４波の光信号が出力される。
【００２０】
光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０は、９０°ハイブリッド回路１２０が出力する各光信号を検波して検波電気信号を出力する。アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力する。
【００２１】
デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０は、複数の信号成分間の伝播遅延差（以下、「スキュー」と言う）を補償するスキュー補償部１５１と復調部１５２を備える。スキュー補償部１５１は、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどを用いて構成することができ、この場合スキュー値に基づいて決定されるフィルタ係数を有する。復調部１５２は偏波分離処理により量子化信号をＸ偏波信号とＹ偏波信号に分離し、さらに位相推定処理により４チャンネルの信号成分をそれぞれ復調する。
【００２２】
次に、コヒーレント光受信器１００におけるチャネル間スキューの検出方法について図２を用いて説明する。以下では、コヒーレント光受信器１００のデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０がバッファ部（Ｂｕｆ）１５３とＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）１５４を備えた場合について説明する。ここでＦＦＴ演算部１５４はアナログ−デジタル変換器１４０が出力する量子化信号に対して高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、以下では「ＦＦＴ」と言う）処理を施す。なお図２では、スキュー補償部１５１および復調部１５２の記載は省略した。
【００２３】
また、以下ではまず、９０°ハイブリッド回路においてＩポートとＱポートの間に９０°誤差が存在する場合について説明する。すなわち、９０°ハイブリッド回路のＩポートとＱポートの間には信号周期の９０°に相当する遅延があるが、９０°ハイブリッド回路の製造ばらつきにより、位相差は必ずしも正確に９０°となるとは限らない。この位相差９０°の誤差による遅延Δτを考慮すると、上記式（５）は下記式（６）となる。
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δω（ｔ＋Ｔ）＋Δτ） （６）
この９０°誤差が存在する場合、式（４）で表わされたポートＱＸからの出力は、式（６）式で表わされる出力信号となり、この場合もデジタル信号処理を行っても復調が不十分となり、十分な性能が得られない。
【００２４】
図２に示すように、コヒーレント光受信器１００に検査光源１７０と制御ブロック１８０が接続され、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置１０００を構成する。制御ブロック１８０は、制御部１８１、メモリ部１８２、および演算処理部１８３を有する。演算処理部１８３はピーク検出部１８４とスキュー演算部１８５を備え、ＦＦＴ処理結果からスキュー値を算出する。ここでピーク検出部１８４およびスキュー演算部１８５は、専用の信号処理回路により構成することもできるし、中央演算処理装置（ＣＰＵ）とＣＰＵに処理を実行させるプログラムから構成することとしてもよい。
【００２５】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０のシグナル・ポート１２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）１７０が接続され、ローカル・ポート１２２には局所光源１１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力された光は、それぞれ光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０に入力される。
【００２６】
コヒーレント光受信器１００におけるチャネル間スキューの検出においては、まず、検査光源１７０から検査光として周波数ｆｓ（波長λｓ）の連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：ＣＷ）光をシグナル・ポート１２１に入力する。ここで検査光源１７０には波長可変光源を用いることができる。一方、ローカル・ポート１２２には局所光源１１０から局所光として周波数ｆｏ（波長λｏ）のＣＷ光を入力する。周波数ｆｓの検査光と周波数ｆｏの局所光は９０°ハイブリッド回路１２０内で干渉し、周波数ｆＩＦ＝│ｆｓ−ｆｏ│のビート信号が出力される。このとき、ＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートからそれぞれ出力されるビート信号は下記（７）式から（１０）式で表わされる。
ＩＸ＝ｃｏｓ（２πｆＩＦｔ＋φＩＸ） （７）
ＱＸ＝ｓｉｎ（２πｆＩＦｔ＋φＱＸ） （８）
ＩＹ＝ｃｏｓ（２πｆＩＦｔ＋φＩＹ） （９）
ＱＹ＝ｓｉｎ（２πｆＩＦｔ＋φＱＹ） （１０）
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０によって電気信号に変換された後、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０で量子化されデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へそれぞれ入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０では、バッファ部１５３によって所定の処理単位（例えば、４０９６ビット）ごとにブロック化され、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）１５４においてＦＦＴ処理が施される。その結果、ＦＦＴ演算部１５４の出力として各行列Ｉ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）が得られる。ここで「Ｎ」はＦＦＴのポイント数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００２７】
次に、図３に示したフローチャートを参照しながら本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。まず、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００２８】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック１８０の制御部１８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部１５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）１５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し（ステップＳ４）、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部１８１に返送する。制御部１８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部１８２に格納する（ステップＳ５）。
【００２９】
制御部１８１からの指示により演算処理部１８３のピーク検出部１８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数（ピーク周波数）ｆｍａｘと位相（ピーク位相）φｍａｘを計算によって求める（ステップ６）。図４に、ポイント数Ｎに対してＩ^ｘ（Ｎ）をプロットしたときの概略図を示す。ここでＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）は複素数であるので、同図の縦軸はＩ^ｘ（Ｎ）の大きさ│Ｉ^ｘ（Ｎ）│であり、横軸はＦＦＴのポイント数Ｎである。図４に示すように、│Ｉ^ｘ（Ｎ）│がポイント数Ｎｍａｘでピークを持つとした場合、ピーク検出部１８４はＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を検出する。ここで、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０におけるサンプリング周波数をｆＴとすると、ＦＦＴの周波数間隔はｆＴ／４０９６となる。よって、Ｉ^ｘ（Ｎ）がピークとなるときのピーク周波数ｆｍａｘはＮｍａｘｆＴ／４０９６となる。続いて、ピーク周波数がｆｍａｘのときのＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）からピーク位相情報φｍａｘ＝∠（Ｉ^ｘ（Ｎｍａｘ））を計算する。
【００３０】
以上により、ピーク検出部１８４はＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の大きさがピークとなるときのピーク周波数ｆｍａｘとピーク位相φｍａｘを求め、制御部１８１は周波数ｆＩＸ（１，１）と位相φＩＸ（１，１）としてメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。このとき、その他のＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）は廃棄することとしてもよい。
【００３１】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部１８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００３２】
次に、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ７までの処理を繰り返して、周波数ｆＩＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）をメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。終了フラグを検出したとき（ステップＳ８）、検査光源１７０の周波数をさらにスイープし（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返す（フィードバックループＦＢ２）。このフィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＩＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部１８２に格納される。Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＱＸ（ｍ，ｎ）、ｆＩＹ（ｍ，ｎ）、ｆＱＹ（ｍ，ｎ）と位相φＱＸ（ｍ，ｎ）、φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部１８２に格納される。
【００３３】
以上の処理が終了したとき、制御部１８１からの指示により、演算処理部１８３のスキュー演算部１８５はスキューを計算する（ステップ１０）。例えば、ＩＸポートを基準とするとＩＸポートのスキューはゼロとなり、ＱＸ、ＩＹ、ＱＹの各ポートはＩＸポートに対して位相が進んでいるか、または遅れているかによってスキューを表わす。具体的にはまず、各ポートの位相差を測定回数ｎおよび測定周波数ｍについてそれぞれ以下の量を計算することによって求める。
φＩＸ（ｍ，ｎ）＝０
φＱＸ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
φＩＹ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
φＱＹ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
図５に、Ｉｘポートを基準としたときのＱＸポートおよびＩＹポートにおけるそれぞれの位相差φＱＸ−ＩＸ、φＩＹ−ＩＸと角周波数２πｆｍａｘとの関係をプロットした概略図を示す。同図より、ＱＸポートおよびＩＹポートについて一次関数による近似式を以下のようにそれぞれ算出する。
φＱＸ−ＩＸ＝Ｔ１（２πｆ）＋φ１
φＩＹ−ＩＸ＝Ｔ２（２πｆ）＋φ２
ＱＹポートについても同様にして以下のように近似式を算出する。
φＱＹ−ＩＸ＝Ｔ３（２πｆ）＋φ３
ここで求めた傾きＴ１、Ｔ２、Ｔ３がＩＸポートに対するスキューとなる。このとき、スキュー検出の精度はＦＦＴのポイント数ＮとｆＩＦとの関係から求められる。例えばｆＩＦが１ＧＨｚである場合、周期は１ｎｓ（＝１０００ｐｓ）であるから、Ｎが４０９６のときスキュー検出精度は０．２４ｐｓ（＝１０００／４０９６）となる。すなわち、ｆＩＦが小さいと検出精度が低下することがわかる。
【００３４】
一方、ＱＹポートのＩＹポートに対する位相差は以下のように表される。
φＱＹ（ｍ，ｎ）−φＩＹ（ｍ，ｎ）
このとき、角周波数２πｆｍａｘとの関係は上述した場合と同様に以下の一次関数で近似される。
φＱＹ−ＩＹ＝Ｔ４（２πｆ）＋φ４
ここで周波数オフセットがない場合、φＱＸ−ＩＸとφＱＹ−ＩＹの位相差はそれぞれπ／２となることから、φ１およびφ４はπ／２となるはずである。よって、ＩｘポートとＱｘポート、およびＩｙポートとＱｙポートの９０°誤差はそれぞれ、φ１−π／２、φ４−π／２となる。したがって、図５に示した一次関数のｙ軸の切片からφ１、φ４を求めることによって、ＩＹポートとＱＹポートの９０°誤差が得られる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置およびその検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。すなわち、９０°ハイブリッド回路のシグナル・ポートに検査光を入力し、検査光と局所光のビート信号をアナログ−デジタル変換器で観測し、ＦＦＴ演算を行って得られた位相情報からスキューと９０°誤差を算出することができる。そして本実施形態によるコヒーレント光受信器１００によれば、ここで得たスキュー値をデジタル信号処理部１５０のスキュー補償部１５１において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００３６】
上述した実施形態では、図３のフィードバックループＦＢ２に示すように、検査光源の周波数をスイープし、各周波数におけるチャネル間のピーク位相の差を求めることによりＩポートとＱポート間の９０°誤差を算出することとした。しかし、この９０°誤差が無視できる場合には、より簡易にチャネル間スキューを検出することができる。
【００３７】
図６に、この場合におけるチャネル間スキュー検出方法のフローチャートを示す。まず、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００３８】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック１８０の制御部１８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部１５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）１５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し（ステップＳ４）、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部１８１に返送する。制御部１８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部１８２に格納する（ステップＳ５）。
【００３９】
制御部１８１からの指示により演算処理部１８３のピーク検出部１８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数（ピーク周波数）ｆｍａｘと位相（ピーク位相）φｍａｘを計算によって求める（ステップ６）。制御部１８１はこのときのピーク周波数とピーク位相を周波数ｆＩＸ（１）、位相φＩＸ（１）としてメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。
【００４０】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（ｎ）と位相φＩＸ（ｎ）をそれぞれメモリ部１８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００４１】
終了フラグを検出したとき、制御部１８１からの指示により、演算処理部１８３のスキュー演算部１８５はスキューを計算する（ステップ９）。例えば、ＩＸポートを基準として、ＱＸ、ＩＹ、ＱＹの各ポートの位相差を測定回数ｎについてそれぞれ以下のように求める。
φＩＸ（ｎ）＝０
φＱＸ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
φＩＹ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
φＱＹ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
図７に、ＩＸポートを基準としたときのＱＸポートおよびＩＹポートにおけるそれぞれの位相差φＱＸ−ＩＸ、φＩＹ−ＩＸと角周波数２πｆｍａｘとの関係をプロットした概略図を示す。ここでＩ−Ｑポート間の９０°誤差が無視できる場合には、ＱＸポートおよびＩＹポートについて一次関数による近似式を以下のようにそれぞれ算出することができる。
φＱＸ−ＩＸ＝ａ１（２πｆ）＋π／２
φＩＹ−ＩＸ＝ａ２（２πｆ）
ＱＹポートについても同様にして以下のように近似式を算出することができる。
φＱＹ−ＩＸ＝ａ３（２πｆ）
ここで求めた傾きａ１、ａ２、ａ３がＩＸポートに対するスキューとなる。
【００４２】
このように、９０°誤差が無視できる場合には、より簡易にチャネル間スキューを検出することができる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置２０００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置２０００は、コヒーレント光受信器２００と、コヒーレント光受信器２００に接続された検査光源２７０および制御ブロック２８０を有する。
【００４４】
コヒーレント光受信器２００は、局所光源２１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０を有する。制御ブロック２８０は、制御部２８１、メモリ部２８２、および演算処理部２８３を有し、演算処理部２８３はピーク検出部２８４とスキュー演算部２８５を備える。
【００４５】
本実施形態のコヒーレント光受信器２００においては、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０の構成が、第１の実施形態によるデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０と異なる。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０は、複素信号生成器２５２、バッファ部（Ｂｕｆ）２５３およびＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）２５４を備える。
【００４６】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０のシグナル・ポート２２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）２７０が接続され、ローカル・ポート２２２には局所光源２１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力された光は、それぞれ光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０に入力される。
【００４７】
コヒーレント光受信器２００におけるチャネル間スキューの検出においては、まず、検査光源２７０から検査光として周波数ｆｓ（波長λｓ）の連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：ＣＷ）光をシグナル・ポート２２１に入力する。ここで検査光源２７０には波長可変光源を用いることができる。一方、ローカル・ポート２２２には局所光源２１０から局所光として周波数ｆｏ（波長λｏ）のＣＷ光を入力する。周波数ｆｓの検査光と周波数ｆｏの局所光は９０°ハイブリッド回路２２０内で干渉し、周波数ｆＩＦ＝│ｆｓ−ｆｏ│のビート信号が出力される。このとき、ＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートからそれぞれ出力されるビート信号は、第１の実施形態における場合と同様に、上述の下記（７）式から（１０）式で表わされる。
【００４８】
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０によって電気信号に変換された後、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０で量子化されデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０へそれぞれ入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０では、ＩポートおよびＱポートの信号を合成して複素信号として処理する。すなわち、複素信号生成器２５２はＩｘおよびＱｘを入力して複素信号Ｅｘ＝Ｉｘ＋ｊＱｘを出力する。同様に、ＩｙおよびＱｙを入力して複素信号Ｅｙ＝Ｉｙ＋ｊＱｙを出力する。
【００４９】
これらの複素信号ＥｘおよびＥｙは、バッファ部２５３によって所定の処理単位（例えば、４０９６ビット）ごとにブロック化され、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）２５４においてＦＦＴ処理が施される。その結果、ＦＦＴ演算部２５４の出力として各行列Ｅ^ｘ（Ｎ）およびＥ^ｙ（Ｎ）が得られる。ここで「Ｎ」はＦＦＴのポイント数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００５０】
このときＥ^ｘ（Ｎ）は次式で与えられる。
【００５１】
ただし、Ｐ１、Ｐ２、Δωは下式で表わされる。
【００５２】
次に、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。処理のフローは第１の実施形態における場合と同様であり、以下では図３のフローチャートを参照しながら説明する。まず、検査光源２７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００５３】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック２８０の制御部２８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部２５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）２５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し、ＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）、Ｅ^ｙ（Ｎ）を制御部２８１に返送する（ステップＳ４）。制御部２８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部２８２に格納する（ステップＳ５）。
【００５４】
制御部２８１からの指示により演算処理部２８３のピーク検出部２８４は、ＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、２個のピーク値Ｐ１＝│Ｅ^ｘ（Ｎｐｅａｋ１）│およびＰ２＝│Ｅ^ｘ（Ｎｐｅａｋ２）│を抽出する。そして、そのときの周波数±２πｆＩＦを計算によって求める（ステップ６）。図９に、ポイント数Ｎに対してＥ^ｘ（Ｎ）をプロットしたときの概略図を示す。ここでＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）は複素数であるので、同図の縦軸はＥ^ｘ（Ｎ）の大きさ│Ｅ^ｘ（Ｎ）│であり、横軸はＦＦＴのポイント数Ｎである。図９に示すように、│Ｅ^ｘ（Ｎ）│がポイント数Ｎｐｅａｋ１とＮｐｅａｋ２でピークを持つとした場合、ピーク検出部２８４はＰ１とＰ２を検出する。ここで、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０におけるサンプリング周波数をｆＴとすると、ＦＦＴの周波数間隔はｆＴ／４０９６となる。よって、Ｅ^ｘ（Ｎ）がピークとなるときの周波数は、ｆｐｅａｋ１＝Ｎｐｅａｋ１ｆＴ／４０９６、ｆｐｅａｋ２＝−（４０９６−Ｎｐｅａｋ２）ｆＴ／４０９６となる。
【００５５】
次に、位相情報φＩＸとφＱＸを計算により算出する。まず、ピーク値Ｐ１は次式で与えられる。
【００５６】
ただし、Ｒ１、Ｉ１は下式で表わされる。
【００５７】
また、ピーク値Ｐ２は次式で与えられる。
【００５８】
ただし、Ｒ２、Ｉ２は下式で表わされる。
【００５９】
以上の各式から、下記の関係式が得られる。
【００６０】
これらの関係式を解くことにより、位相情報φＩＸとφＱＸが下記のように求められる。
【００６１】
以上により、ピーク検出部２８４はＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）の大きさがピークとなるときの周波数ｆｐｅａｋ１とピーク位相φＩＸとφＱＸを求め、制御部２８１は周波数ｆＸ（１，１）と位相φＩＸ（１，１）、φＱＸ（１，１）としてメモリ部２８２に格納する（ステップＳ７）。このとき、その他のＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）は廃棄することとしてもよい。
【００６２】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）、φＱＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部２８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００６３】
次に、検査光源２７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返して、周波数ｆＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）、φＱＸ（２，ｎ）をメモリ部２８２に格納する（ステップＳ７）。終了フラグを検出したとき（ステップＳ８）、検査光源２７０の周波数をさらにスイープし（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返す（フィードバックループＦＢ２）。このフィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）、φＱＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部２８２に格納される。Ｅ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＹ（ｍ，ｎ）と位相φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部２８２に格納される。
【００６４】
以上の処理が終了したとき、制御部２８１からの指示により演算処理部２８３のスキュー演算部２８５は、第１の実施形態と同様の手法によりスキューを計算する（ステップ１０）。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置およびその検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。そして、このスキュー値を第１の実施形態によるコヒーレント光受信器が備えるデジタル信号処理部のスキュー補償部において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００６６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置３０００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置３０００は、コヒーレント光受信器３００と、コヒーレント光受信器３００に接続された検査光源３７０、制御ブロック３８０、およびサンプリングオシロスコープ３９０を有する。
【００６７】
コヒーレント光受信器３００は、局所光源３１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）３３０を有する。制御ブロック３８０は、制御部３８１、メモリ部３８２、および演算処理部３８３を有し、演算処理部３８３はピーク検出部３８４とスキュー演算部３８５およびＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６を備える。
【００６８】
本実施形態においては、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）の代わりにサンプリングオシロスコープ３９０を有し、制御ブロック３８０がＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６を備える点において、第１および第２の実施形態と異なる。サンプリングオシロスコープ３９０は４チャネルのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３９１およびメモリ部３９２を備える。
【００６９】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０のシグナル・ポート３２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）３７０が接続され、ローカル・ポート３２２には局所光源３１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力されるビート信号は第１の実施形態の場合と同様に上記（７）式から（１０）式で表わされる。
【００７０】
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）３３０によって電気信号に変換された後、サンプリングオシロスコープ３９０が備えるアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３９１で量子化され、波形データＩｘ（Ｎ）、Ｑｘ（Ｎ）、Ｉｙ（Ｎ）、Ｑｙ（Ｎ）がメモリ部３９２に格納される。ここで「Ｎ」はデータ数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００７１】
次に、図１１に示したフローチャートを参照しながら本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。まず、検査光源３７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００７２】
次に、サンプリングオシロスコープ３９０において波形データをキャプチャする（ステップＳ２）。このとき制御ブロック３８０の制御部３８１はサンプリングオシロスコープ３９０へ波形取り込み信号を送出する（ステップＳ３）。そして、そのときサンプリングオシロスコープ３９０のメモリ部３９２に格納されている波形データを制御ブロック３８０のメモリ部３８２に格納する（ステップ４）。
【００７３】
制御ブロック３８０のＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６はメモリ部３８２に格納されている波形データＩｘ（Ｎ）、Ｑｘ（Ｎ）、Ｉｙ（Ｎ）、Ｑｙ（Ｎ）にＦＦＴ処理を施す（ステップＳ５）。そして処理結果であるＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部３８１に返送する。制御部３８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部３８２に格納する（ステップＳ６）。
【００７４】
制御部３８１からの指示により演算処理部３８３のピーク検出部３８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数ｆｍａｘと位相φｍａｘを計算によって求める（ステップ７）。
【００７５】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ２からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部３８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、検査光源３７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ８）、再度ステップ２からステップ７までの処理を繰り返して周波数ｆＩＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）をメモリ部３８２に格納する（フィードバックループＦＢ２）。検査光源３７０の周波数をさらにスイープし、フィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＩＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部３８２に格納される。Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＱＸ（ｍ，ｎ）、ｆＩＹ（ｍ，ｎ）、ｆＱＹ（ｍ，ｎ）と位相φＱＸ（ｍ，ｎ）、φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部３８２に格納される。
【００７６】
以上の処理が終了したとき、制御部３８１からの指示により演算処理部３８３のスキュー演算部３８５は、第１の実施形態と同様の手法によりスキューを計算する（ステップ９）。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。そして、このスキュー値を第１の実施形態によるコヒーレント光受信器が備えるデジタル信号処理部のスキュー補償部において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００７８】
上述した実施形態では、コヒーレント光受信器は偏波ダイバーシティ型の９０°ハイブリッド回路（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ９０° Ｈｙｂｒｉｄ）を備えることとした。しかしこれに限らず、単一偏波型９０°ハイブリッド回路（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ９０° Ｈｙｂｒｉｄ）、または単一偏波型９０°ハイブリッド回路を組み合わせて用いることとしてもよい。
【００７９】
また、上述の実施形態では、９０°ハイブリッド回路のシグナル・ポートに検査光源を接続して周波数をスイープすることとしたが、これに限らず、検査光源の波長は一定とし、局所光源に波長可変レーザを用いて波長をスイープすることとしてもよい。
【００８０】
上述の説明において、「Ｉポート」、「Ｑポート」とは、物理的なポートであるＩポート、Ｑポートから出力される信号を示す。ただし、（７）式から（１０）式の説明における「ＩＸポート」、「ＱＸポート」、「ＩＹポート」、「ＱＹポート」は、それぞれ物理的なポートを示す。
【００８１】
また、図１２および図１３に関する説明における「４チャネル」とは、９０°ハイブリッド回路６２０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの間の４本の信号線を示す。また、「チャネル１（ＣＨ１）」とはポートＩＸを、「チャネル２（ＣＨ２）」とはポートＱＸをそれぞれ示す。
【００８２】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００８３】
この出願は、２０１０年５月２１日に出願された日本出願特願２０１０−１１６８７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８４】
１００、２００、３００ コヒーレント光受信器
１１０、２１０、３１０ 局所光源
１２０、２２０、３２０ ９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）
１２１、２２１、３２１ シグナル・ポート
１２２、２２２、３２２ ローカル・ポート
１３０、２３０、３３０ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）
１４０、２４０ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
１５０、２５０ デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
１５１ スキュー補償部
１５２ 復調部
１５３、２５３ バッファ部（Ｂｕｆ）
１５４、２５４、３８６ ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）
１７０、２７０、３７０ 検査光源
１８０、２８０、３８０ 制御ブロック
１８１、２８１、３８１ 制御部
１８２、２８２、３８２、３９２ メモリ部
１８３、２８３、３８３ 演算処理部
１８４、２８４、３８４ ピーク検出部
１８５、２８５、３８５ スキュー演算部
２５２ 複素信号生成器
３９０ サンプリングオシロスコープ
６００ 関連するコヒーレント光受信器
６１０ 局所光源
６２０ ９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）
６３０ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）
６４０ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
６５０ デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
１０００、２０００、３０００ コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法に関し、特に、光偏波多重信号をコヒーレント検波とデジタル信号処理により受信するコヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの幅広い普及により、ネットワーク内のデータ容量は年々増加している。大都市間を結ぶ大動脈通信路では、１チャネル当たりの伝送容量が１０Ｇｂ／ｓおよび４０Ｇｂ／ｓの光伝送路がすでに導入されている。１０Ｇｂ／ｓ伝送では変調方式としてオンオフ変調（Ｏｎ−Ｏｆｆ−Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）が用いられている。４０Ｇｂ／ｓ伝送においてもＯＯＫ方式が用いられるが、光パルス幅が２５ｐｓと狭くなり波長分散の影響を大きく受けるため、長距離伝送には不適当である。そのため位相による多値変調方式および偏波多重方式が用いられるようになっており、１００Ｇｂ／ｓ級伝送では偏波多重４相位相変調（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＤＰ−ＱＰＳＫ）方式が主流となっている。
【０００３】
送信器でＤＰ−ＱＰＳＫ変調を施された光信号は、コヒーレント光受信器で受信され復調される（例えば、非特許文献１参照）。図１２に、関連するコヒーレント光受信器の構成の一例を示す。関連するコヒーレント光受信器６００は、局所光源６１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）６２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）６４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０を有する。
【０００４】
信号光および局所光は、それぞれ片偏波信号として次式で表すことができる。
Ｓ（ｔ）＝ｅｘｐ[ｊωｔ] （１）
Ｌ（ｔ）＝ｅｘｐ[ｊ（ω＋Δω）ｔ] （２）
ここで、Δωは信号光と局所光の周波数オフセットを表す。信号光と局所光は９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）６２０に入力され、光学干渉系を通って差動構成のフォトダイオードからなる光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０によって電気信号に変換される。このときポートＩＸおよびＱＸからそれぞれ次式（３）、（４）で表わされる出力が得られる。
Ｉｘ（ｔ）＝ｃｏｓ（Δωｔ） （３）
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δωｔ） （４）
偏波多重信号の場合は、Ｓ（ｔ）＝ＥＸ＋ＥＹとなり、ＩＸおよびＩＹポートには混合信号ＥＸ＋ＥＹのｃｏｓ成分が、ＱＸおよびＱＹポートには混合信号ＥＸ＋ＥＹのｓｉｎ成分が出力される。
【０００５】
各ポートから出力された信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）６４０によってＡＤ変換された後にデジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０に入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）６５０では、偏波分離処理によりＥＸ信号とＥＹ信号を分離し、さらに位相推定処理によりＥＸとＥＹをそれぞれ４値復調している。
【０００６】
このようにして、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号はコヒーレント光受信器を用いて復調することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M. G. Taylor, “Coherent Detection Method Using DSP for Demodulation of Signal and Subsequent Equalization of Propagation Impairments”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 16, No. 2, February 2004, p. 674-676
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した式（３）、（４）で得られる信号は、コヒーレント光受信器６００において９０°ハイブリッド回路６２０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの間の４本の信号線の長さがすべて等しい場合にのみ成立する。しかし、９０°ハイブリッド回路６２０の出力から光電変換器６３０の入力までの光ファイバ、および光電変換器６３０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの同軸線のそれぞれを、４チャネル間で厳密に等長配線とすることは困難である。
【０００９】
ここで４チャネル間が等長でない場合、信号の伝達に遅延、すなわちスキューが生じる。このスキューの影響について図１３を用いて説明する。図１３は、関連する９０°ハイブリッド回路６２０とその周辺部の構成を示すブロック図である。図中、「ＰＢＳ」は偏光ビームスプリッタを、「ＣＰＬ」は光カプラを、「τ」は９０°位相差部を、「ＢＲ」は光電変換器（Ｏ／Ｅ）６３０としてのバランス型フォトディテクタをそれぞれ示す。
【００１０】
チャネル１（ＣＨ１）に対してチャネル２（ＣＨ２）にスキューＴが存在する場合、上述の（４）式は下記（５）式になる。
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δω（ｔ＋Ｔ）） （５）
上述したスキューＴが存在しない場合は、上記式（３）および式（４）を用いたデジタル信号処理によって偏波分離および位相推定を行うことができ、完全に復調することができる。しかし、チャネル間スキューが存在すると、式（４）で表わされたポートＱＸからの出力は、式（５）式で表わされる出力信号となり、デジタル信号処理を行っても復調が不十分となり、十分な性能が得られない。このように、コヒーレント光受信器においては、チャネル間にスキューが生じると十分な復調ができず、受信性能が劣化する、という問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題である、コヒーレント光受信器においては、チャネル間にスキューが生じると十分な復調ができず、受信性能が劣化する、という課題を解決するコヒーレント光受信器、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のコヒーレント光受信器は、局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光電変換器は、光信号を検波して検波電気信号を出力し、アナログ−デジタル変換器は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、デジタル信号処理部は、量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、量子化信号を復調する復調部とを備える。
【００１３】
本発明のコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法は、検査光源からの検査光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光信号を検波して検波電気信号を出力し、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、高速フーリエ変換処理した結果から複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する。
【００１４】
本発明のコヒーレント光受信方法は、多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、光信号を検波して検波電気信号を出力し、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、高速フーリエ変換処理した結果から算出された複数の信号成分間の伝播遅延差を補償する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコヒーレント光受信器によれば、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能であり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＦＦＴ演算部が導出するＦＦＴデータをポイント数に対してプロットしたときの概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＱｘポートおよびＩｙポートにおける位相差と角周波数との関係をプロットした概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器における別のチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＱｘポートおよびＩｙポートにおける位相差と角周波数との別の関係をプロットした概略図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器のＦＦＴ演算部が導出するＦＦＴデータをポイント数に対してプロットしたときの概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法を示すフローチャートである。
【図１２】関連するコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。
【図１３】関連する９０°ハイブリッド回路とその周辺部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコヒーレント光受信器１００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器１００は、局所光源１１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０を有する。
【００１９】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０は、多重化された信号光（Ｓｉｇｎａｌ）を局所光源１１０からの局所光と干渉させて、各信号成分に分離した複数の光信号を出力する。本実施形態では、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式を用いた場合について説明する。したがって９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０からは、２偏波（Ｘ偏波、Ｙ偏波）についてそれぞれ同相成分（ＩＸ、ＩＹ）および直交成分（ＱＸ、ＱＹ）からなる４チャンネルの信号成分をそれぞれ有する４波の光信号が出力される。
【００２０】
光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０は、９０°ハイブリッド回路１２０が出力する各光信号を検波して検波電気信号を出力する。アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０は、検波電気信号を量子化して量子化信号を出力する。
【００２１】
デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０は、複数の信号成分間の伝播遅延差（以下、「スキュー」と言う）を補償するスキュー補償部１５１と復調部１５２を備える。スキュー補償部１５１は、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどを用いて構成することができ、この場合スキュー値に基づいて決定されるフィルタ係数を有する。復調部１５２は偏波分離処理により量子化信号をＸ偏波信号とＹ偏波信号に分離し、さらに位相推定処理により４チャンネルの信号成分をそれぞれ復調する。
【００２２】
次に、コヒーレント光受信器１００におけるチャネル間スキューの検出方法について図２を用いて説明する。以下では、コヒーレント光受信器１００のデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０がバッファ部（Ｂｕｆ）１５３とＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）１５４を備えた場合について説明する。ここでＦＦＴ演算部１５４はアナログ−デジタル変換器１４０が出力する量子化信号に対して高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、以下では「ＦＦＴ」と言う）処理を施す。なお図２では、スキュー補償部１５１および復調部１５２の記載は省略した。
【００２３】
また、以下ではまず、９０°ハイブリッド回路においてＩポートとＱポートの間に９０°誤差が存在する場合について説明する。すなわち、９０°ハイブリッド回路のＩポートとＱポートの間には信号周期の９０°に相当する遅延があるが、９０°ハイブリッド回路の製造ばらつきにより、位相差は必ずしも正確に９０°となるとは限らない。この位相差９０°の誤差による遅延Δτを考慮すると、上記式（５）は下記式（６）となる。
Ｑｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δω（ｔ＋Ｔ）＋Δτ） （６）
この９０°誤差が存在する場合、式（４）で表わされたポートＱＸからの出力は、式（６）式で表わされる出力信号となり、この場合もデジタル信号処理を行っても復調が不十分となり、十分な性能が得られない。
【００２４】
図２に示すように、コヒーレント光受信器１００に検査光源１７０と制御ブロック１８０が接続され、コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置１０００を構成する。制御ブロック１８０は、制御部１８１、メモリ部１８２、および演算処理部１８３を有する。演算処理部１８３はピーク検出部１８４とスキュー演算部１８５を備え、ＦＦＴ処理結果からスキュー値を算出する。ここでピーク検出部１８４およびスキュー演算部１８５は、専用の信号処理回路により構成することもできるし、中央演算処理装置（ＣＰＵ）とＣＰＵに処理を実行させるプログラムから構成することとしてもよい。
【００２５】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０のシグナル・ポート１２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）１７０が接続され、ローカル・ポート１２２には局所光源１１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力された光は、それぞれ光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０に入力される。
【００２６】
コヒーレント光受信器１００におけるチャネル間スキューの検出においては、まず、検査光源１７０から検査光として周波数ｆｓ（波長λｓ）の連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：ＣＷ）光をシグナル・ポート１２１に入力する。ここで検査光源１７０には波長可変光源を用いることができる。一方、ローカル・ポート１２２には局所光源１１０から局所光として周波数ｆｏ（波長λｏ）のＣＷ光を入力する。周波数ｆｓの検査光と周波数ｆｏの局所光は９０°ハイブリッド回路１２０内で干渉し、周波数ｆＩＦ＝│ｆｓ−ｆｏ│のビート信号が出力される。このとき、ＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートからそれぞれ出力されるビート信号は下記（７）式から（１０）式で表わされる。
ＩＸ＝ｃｏｓ（２πｆＩＦｔ＋φＩＸ） （７）
ＱＸ＝ｓｉｎ（２πｆＩＦｔ＋φＱＸ） （８）
ＩＹ＝ｃｏｓ（２πｆＩＦｔ＋φＩＹ） （９）
ＱＹ＝ｓｉｎ（２πｆＩＦｔ＋φＱＹ） （１０）
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）１３０によって電気信号に変換された後、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０で量子化されデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へそれぞれ入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０では、バッファ部１５３によって所定の処理単位（例えば、４０９６ビット）ごとにブロック化され、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）１５４においてＦＦＴ処理が施される。その結果、ＦＦＴ演算部１５４の出力として各行列Ｉ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）が得られる。ここで「Ｎ」はＦＦＴのポイント数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００２７】
次に、図３に示したフローチャートを参照しながら本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。まず、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００２８】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック１８０の制御部１８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部１５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）１５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し（ステップＳ４）、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部１８１に返送する。制御部１８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部１８２に格納する（ステップＳ５）。
【００２９】
制御部１８１からの指示により演算処理部１８３のピーク検出部１８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数（ピーク周波数）ｆｍａｘと位相（ピーク位相）φｍａｘを計算によって求める（ステップ６）。図４に、ポイント数Ｎに対してＩ^ｘ（Ｎ）をプロットしたときの概略図を示す。ここでＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）は複素数であるので、同図の縦軸はＩ^ｘ（Ｎ）の大きさ│Ｉ^ｘ（Ｎ）│であり、横軸はＦＦＴのポイント数Ｎである。図４に示すように、│Ｉ^ｘ（Ｎ）│がポイント数Ｎｍａｘでピークを持つとした場合、ピーク検出部１８４はＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を検出する。ここで、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０におけるサンプリング周波数をｆＴとすると、ＦＦＴの周波数間隔はｆＴ／４０９６となる。よって、Ｉ^ｘ（Ｎ）がピークとなるときのピーク周波数ｆｍａｘはＮｍａｘｆＴ／４０９６となる。続いて、ピーク周波数がｆｍａｘのときのＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）からピーク位相情報φｍａｘ＝∠（Ｉ^ｘ（Ｎｍａｘ））を計算する。
【００３０】
以上により、ピーク検出部１８４はＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の大きさがピークとなるときのピーク周波数ｆｍａｘとピーク位相φｍａｘを求め、制御部１８１は周波数ｆＩＸ（１，１）と位相φＩＸ（１，１）としてメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。このとき、その他のＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）は廃棄することとしてもよい。
【００３１】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部１８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００３２】
次に、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ７までの処理を繰り返して、周波数ｆＩＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）をメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。終了フラグを検出したとき（ステップＳ８）、検査光源１７０の周波数をさらにスイープし（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返す（フィードバックループＦＢ２）。このフィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＩＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部１８２に格納される。Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＱＸ（ｍ，ｎ）、ｆＩＹ（ｍ，ｎ）、ｆＱＹ（ｍ，ｎ）と位相φＱＸ（ｍ，ｎ）、φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部１８２に格納される。
【００３３】
以上の処理が終了したとき、制御部１８１からの指示により、演算処理部１８３のスキュー演算部１８５はスキューを計算する（ステップ１０）。例えば、ＩＸポートを基準とするとＩＸポートのスキューはゼロとなり、ＱＸ、ＩＹ、ＱＹの各ポートはＩＸポートに対して位相が進んでいるか、または遅れているかによってスキューを表わす。具体的にはまず、各ポートの位相差を測定回数ｎおよび測定周波数ｍについてそれぞれ以下の量を計算することによって求める。
φＩＸ（ｍ，ｎ）＝０
φＱＸ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
φＩＹ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
φＱＹ（ｍ，ｎ）−φＩＸ（ｍ，ｎ）
図５に、Ｉｘポートを基準としたときのＱＸポートおよびＩＹポートにおけるそれぞれの位相差φＱＸ−ＩＸ、φＩＹ−ＩＸと角周波数２πｆｍａｘとの関係をプロットした概略図を示す。同図より、ＱＸポートおよびＩＹポートについて一次関数による近似式を以下のようにそれぞれ算出する。
φＱＸ−ＩＸ＝Ｔ１（２πｆ）＋φ１
φＩＹ−ＩＸ＝Ｔ２（２πｆ）＋φ２
ＱＹポートについても同様にして以下のように近似式を算出する。
φＱＹ−ＩＸ＝Ｔ３（２πｆ）＋φ３
ここで求めた傾きＴ１、Ｔ２、Ｔ３がＩＸポートに対するスキューとなる。このとき、スキュー検出の精度はＦＦＴのポイント数ＮとｆＩＦとの関係から求められる。例えばｆＩＦが１ＧＨｚである場合、周期は１ｎｓ（＝１０００ｐｓ）であるから、Ｎが４０９６のときスキュー検出精度は０．２４ｐｓ（＝１０００／４０９６）となる。すなわち、ｆＩＦが小さいと検出精度が低下することがわかる。
【００３４】
一方、ＱＹポートのＩＹポートに対する位相差は以下のように表される。
φＱＹ（ｍ，ｎ）−φＩＹ（ｍ，ｎ）
このとき、角周波数２πｆｍａｘとの関係は上述した場合と同様に以下の一次関数で近似される。
φＱＹ−ＩＹ＝Ｔ４（２πｆ）＋φ４
ここで周波数オフセットがない場合、φＱＸ−ＩＸとφＱＹ−ＩＹの位相差はそれぞれπ／２となることから、φ１およびφ４はπ／２となるはずである。よって、ＩｘポートとＱｘポート、およびＩｙポートとＱｙポートの９０°誤差はそれぞれ、φ１−π／２、φ４−π／２となる。したがって、図５に示した一次関数のｙ軸の切片からφ１、φ４を求めることによって、ＩＹポートとＱＹポートの９０°誤差が得られる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置およびその検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。すなわち、９０°ハイブリッド回路のシグナル・ポートに検査光を入力し、検査光と局所光のビート信号をアナログ−デジタル変換器で観測し、ＦＦＴ演算を行って得られた位相情報からスキューと９０°誤差を算出することができる。そして本実施形態によるコヒーレント光受信器１００によれば、ここで得たスキュー値をデジタル信号処理部１５０のスキュー補償部１５１において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００３６】
上述した実施形態では、図３のフィードバックループＦＢ２に示すように、検査光源の周波数をスイープし、各周波数におけるチャネル間のピーク位相の差を求めることによりＩポートとＱポート間の９０°誤差を算出することとした。しかし、この９０°誤差が無視できる場合には、より簡易にチャネル間スキューを検出することができる。
【００３７】
図６に、この場合におけるチャネル間スキュー検出方法のフローチャートを示す。まず、検査光源１７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００３８】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック１８０の制御部１８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部１５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）１５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し（ステップＳ４）、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部１８１に返送する。制御部１８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部１８２に格納する（ステップＳ５）。
【００３９】
制御部１８１からの指示により演算処理部１８３のピーク検出部１８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数（ピーク周波数）ｆｍａｘと位相（ピーク位相）φｍａｘを計算によって求める（ステップ６）。制御部１８１はこのときのピーク周波数とピーク位相を周波数ｆＩＸ（１）、位相φＩＸ（１）としてメモリ部１８２に格納する（ステップＳ７）。
【００４０】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（ｎ）と位相φＩＸ（ｎ）をそれぞれメモリ部１８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００４１】
終了フラグを検出したとき、制御部１８１からの指示により、演算処理部１８３のスキュー演算部１８５はスキューを計算する（ステップ９）。例えば、ＩＸポートを基準として、ＱＸ、ＩＹ、ＱＹの各ポートの位相差を測定回数ｎについてそれぞれ以下のように求める。
φＩＸ（ｎ）＝０
φＱＸ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
φＩＹ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
φＱＹ（ｎ）−φＩＸ（ｎ）
図７に、ＩＸポートを基準としたときのＱＸポートおよびＩＹポートにおけるそれぞれの位相差φＱＸ−ＩＸ、φＩＹ−ＩＸと角周波数２πｆｍａｘとの関係をプロットした概略図を示す。ここでＩ−Ｑポート間の９０°誤差が無視できる場合には、ＱＸポートおよびＩＹポートについて一次関数による近似式を以下のようにそれぞれ算出することができる。
φＱＸ−ＩＸ＝ａ１（２πｆ）＋π／２
φＩＹ−ＩＸ＝ａ２（２πｆ）
ＱＹポートについても同様にして以下のように近似式を算出することができる。
φＱＹ−ＩＸ＝ａ３（２πｆ）
ここで求めた傾きａ１、ａ２、ａ３がＩＸポートに対するスキューとなる。
【００４２】
このように、９０°誤差が無視できる場合には、より簡易にチャネル間スキューを検出することができる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置２０００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置２０００は、コヒーレント光受信器２００と、コヒーレント光受信器２００に接続された検査光源２７０および制御ブロック２８０を有する。
【００４４】
コヒーレント光受信器２００は、局所光源２１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０、およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０を有する。制御ブロック２８０は、制御部２８１、メモリ部２８２、および演算処理部２８３を有し、演算処理部２８３はピーク検出部２８４とスキュー演算部２８５を備える。
【００４５】
本実施形態のコヒーレント光受信器２００においては、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０の構成が、第１の実施形態によるデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５０と異なる。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０は、複素信号生成器２５２、バッファ部（Ｂｕｆ）２５３およびＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）２５４を備える。
【００４６】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０のシグナル・ポート２２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）２７０が接続され、ローカル・ポート２２２には局所光源２１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）２２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力された光は、それぞれ光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０に入力される。
【００４７】
コヒーレント光受信器２００におけるチャネル間スキューの検出においては、まず、検査光源２７０から検査光として周波数ｆｓ（波長λｓ）の連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：ＣＷ）光をシグナル・ポート２２１に入力する。ここで検査光源２７０には波長可変光源を用いることができる。一方、ローカル・ポート２２２には局所光源２１０から局所光として周波数ｆｏ（波長λｏ）のＣＷ光を入力する。周波数ｆｓの検査光と周波数ｆｏの局所光は９０°ハイブリッド回路２２０内で干渉し、周波数ｆＩＦ＝│ｆｓ−ｆｏ│のビート信号が出力される。このとき、ＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートからそれぞれ出力されるビート信号は、第１の実施形態における場合と同様に、上述の下記（７）式から（１０）式で表わされる。
【００４８】
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）２３０によって電気信号に変換された後、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０で量子化されデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０へそれぞれ入力される。デジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０では、ＩポートおよびＱポートの信号を合成して複素信号として処理する。すなわち、複素信号生成器２５２はＩｘおよびＱｘを入力して複素信号Ｅｘ＝Ｉｘ＋ｊＱｘを出力する。同様に、ＩｙおよびＱｙを入力して複素信号Ｅｙ＝Ｉｙ＋ｊＱｙを出力する。
【００４９】
これらの複素信号ＥｘおよびＥｙは、バッファ部２５３によって所定の処理単位（例えば、４０９６ビット）ごとにブロック化され、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）２５４においてＦＦＴ処理が施される。その結果、ＦＦＴ演算部２５４の出力として各行列Ｅ^ｘ（Ｎ）およびＥ^ｙ（Ｎ）が得られる。ここで「Ｎ」はＦＦＴのポイント数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００５０】
このときＥ^ｘ（Ｎ）は次式で与えられる。
【００５１】
ただし、Ｐ１、Ｐ２、Δωは下式で表わされる。
【００５２】
次に、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。処理のフローは第１の実施形態における場合と同様であり、以下では図３のフローチャートを参照しながら説明する。まず、検査光源２７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）１２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００５３】
次に、データキャプチャを開始する（ステップＳ２）。このとき制御ブロック２８０の制御部２８１はデジタル信号処理部（ＤＳＰ）２５０へデータキャプチャ信号を送出する（ステップＳ３）。ＦＦＴ演算部２５４はデータキャプチャ信号を取得し、これをトリガとしてそのときバッファ部（Ｂｕｆ）２５３に格納されているデータにＦＦＴ処理を施し、ＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）、Ｅ^ｙ（Ｎ）を制御部２８１に返送する（ステップＳ４）。制御部２８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部２８２に格納する（ステップＳ５）。
【００５４】
制御部２８１からの指示により演算処理部２８３のピーク検出部２８４は、ＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、２個のピーク値Ｐ１＝│Ｅ^ｘ（Ｎｐｅａｋ１）│およびＰ２＝│Ｅ^ｘ（Ｎｐｅａｋ２）│を抽出する。そして、そのときの周波数±２πｆＩＦを計算によって求める（ステップ６）。図９に、ポイント数Ｎに対してＥ^ｘ（Ｎ）をプロットしたときの概略図を示す。ここでＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）は複素数であるので、同図の縦軸はＥ^ｘ（Ｎ）の大きさ│Ｅ^ｘ（Ｎ）│であり、横軸はＦＦＴのポイント数Ｎである。図９に示すように、│Ｅ^ｘ（Ｎ）│がポイント数Ｎｐｅａｋ１とＮｐｅａｋ２でピークを持つとした場合、ピーク検出部２８４はＰ１とＰ２を検出する。ここで、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４０におけるサンプリング周波数をｆＴとすると、ＦＦＴの周波数間隔はｆＴ／４０９６となる。よって、Ｅ^ｘ（Ｎ）がピークとなるときの周波数は、ｆｐｅａｋ１＝Ｎｐｅａｋ１ｆＴ／４０９６、ｆｐｅａｋ２＝−（４０９６−Ｎｐｅａｋ２）ｆＴ／４０９６となる。
【００５５】
次に、位相情報φＩＸとφＱＸを計算により算出する。まず、ピーク値Ｐ１は次式で与えられる。
【００５６】
ただし、Ｒ１、Ｉ１は下式で表わされる。
【００５７】
また、ピーク値Ｐ２は次式で与えられる。
【００５８】
ただし、Ｒ２、Ｉ２は下式で表わされる。
【００５９】
以上の各式から、下記の関係式が得られる。
【００６０】
これらの関係式を解くことにより、位相情報φＩＸとφＱＸが下記のように求められる。
【００６１】
以上により、ピーク検出部２８４はＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）の大きさがピークとなるときの周波数ｆｐｅａｋ１とピーク位相φＩＸとφＱＸを求め、制御部２８１は周波数ｆＸ（１，１）と位相φＩＸ（１，１）、φＱＸ（１，１）としてメモリ部２８２に格納する（ステップＳ７）。このとき、その他のＦＦＴデータＥ^ｘ（Ｎ）は廃棄することとしてもよい。
【００６２】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ３からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）、φＱＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部２８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、終了フラグを立てる（ステップ８）。
【００６３】
次に、検査光源２７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返して、周波数ｆＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）、φＱＸ（２，ｎ）をメモリ部２８２に格納する（ステップＳ７）。終了フラグを検出したとき（ステップＳ８）、検査光源２７０の周波数をさらにスイープし（ステップＳ９）、再度ステップ２からステップ８までの処理を繰り返す（フィードバックループＦＢ２）。このフィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）、φＱＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部２８２に格納される。Ｅ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＹ（ｍ，ｎ）と位相φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部２８２に格納される。
【００６４】
以上の処理が終了したとき、制御部２８１からの指示により演算処理部２８３のスキュー演算部２８５は、第１の実施形態と同様の手法によりスキューを計算する（ステップ１０）。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置およびその検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。そして、このスキュー値を第１の実施形態によるコヒーレント光受信器が備えるデジタル信号処理部のスキュー補償部において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００６６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係るコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置３０００の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置３０００は、コヒーレント光受信器３００と、コヒーレント光受信器３００に接続された検査光源３７０、制御ブロック３８０、およびサンプリングオシロスコープ３９０を有する。
【００６７】
コヒーレント光受信器３００は、局所光源３１０、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０、光電変換器（Ｏ／Ｅ）３３０を有する。制御ブロック３８０は、制御部３８１、メモリ部３８２、および演算処理部３８３を有し、演算処理部３８３はピーク検出部３８４とスキュー演算部３８５およびＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６を備える。
【００６８】
本実施形態においては、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）の代わりにサンプリングオシロスコープ３９０を有し、制御ブロック３８０がＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６を備える点において、第１および第２の実施形態と異なる。サンプリングオシロスコープ３９０は４チャネルのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３９１およびメモリ部３９２を備える。
【００６９】
９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０のシグナル・ポート３２１には検査光源（Ｔｅｓｔ）３７０が接続され、ローカル・ポート３２２には局所光源３１０が接続される。９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０の出力ポートであるＩＸポート、ＱＸポート、ＩＹポート、ＱＹポートから出力されるビート信号は第１の実施形態の場合と同様に上記（７）式から（１０）式で表わされる。
【００７０】
これらのビート信号は光電変換器（Ｏ／Ｅ）３３０によって電気信号に変換された後、サンプリングオシロスコープ３９０が備えるアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３９１で量子化され、波形データＩｘ（Ｎ）、Ｑｘ（Ｎ）、Ｉｙ（Ｎ）、Ｑｙ（Ｎ）がメモリ部３９２に格納される。ここで「Ｎ」はデータ数であり、例えばＮ＝０〜４０９５である。
【００７１】
次に、図１１に示したフローチャートを参照しながら本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法について説明する。まず、検査光源３７０の周波数を周波数ｆＳ１（波長λＳ１）に設定する（ステップＳ１）。これにより、９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）３２０の各出力ポートから周波数ｆＩＦ＝│ｆＳ１−ｆｏ│のビート信号が出力される。
【００７２】
次に、サンプリングオシロスコープ３９０において波形データをキャプチャする（ステップＳ２）。このとき制御ブロック３８０の制御部３８１はサンプリングオシロスコープ３９０へ波形取り込み信号を送出する（ステップＳ３）。そして、そのときサンプリングオシロスコープ３９０のメモリ部３９２に格納されている波形データを制御ブロック３８０のメモリ部３８２に格納する（ステップ４）。
【００７３】
制御ブロック３８０のＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）３８６はメモリ部３８２に格納されている波形データＩｘ（Ｎ）、Ｑｘ（Ｎ）、Ｉｙ（Ｎ）、Ｑｙ（Ｎ）にＦＦＴ処理を施す（ステップＳ５）。そして処理結果であるＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）、Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）を制御部３８１に返送する。制御部３８１は取得したＦＦＴデータをメモリ部３８２に格納する（ステップＳ６）。
【００７４】
制御部３８１からの指示により演算処理部３８３のピーク検出部３８４は、ＦＦＴデータＩ^ｘ（Ｎ）の４０９６ポイントの中から、その大きさが最大であるデータＩ^ｘ（Ｎｍａｘ）を抽出する。そして、そのときの周波数ｆｍａｘと位相φｍａｘを計算によって求める（ステップ７）。
【００７５】
測定誤差による影響を軽減するため、ステップ２からステップ７までの処理をｎ回繰り返し、周波数ｆＩＸ（１，ｎ）と位相φＩＸ（１，ｎ）をそれぞれメモリ部３８２に格納する（フィードバックループＦＢ１）。ｎ回目のループが終了したとき、検査光源３７０の周波数を周波数ｆＳ２に変更し（ステップＳ８）、再度ステップ２からステップ７までの処理を繰り返して周波数ｆＩＸ（２，ｎ）と位相φＩＸ（２，ｎ）をメモリ部３８２に格納する（フィードバックループＦＢ２）。検査光源３７０の周波数をさらにスイープし、フィードバックループＦＢ２をｍ回繰り返すことによって周波数ｆＩＸ（ｍ，ｎ）と位相φＩＸ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部３８２に格納される。Ｑ^ｘ（Ｎ）、Ｉ^ｙ（Ｎ）、Ｑ^ｙ（Ｎ）についても同様の処理を施すことによって、周波数ｆＱＸ（ｍ，ｎ）、ｆＩＹ（ｍ，ｎ）、ｆＱＹ（ｍ，ｎ）と位相φＱＸ（ｍ，ｎ）、φＩＹ（ｍ，ｎ）、φＱＹ（ｍ，ｎ）がそれぞれメモリ部３８２に格納される。
【００７６】
以上の処理が終了したとき、制御部３８１からの指示により演算処理部３８３のスキュー演算部３８５は、第１の実施形態と同様の手法によりスキューを計算する（ステップ９）。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によるコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置および検出方法によれば、各出力ポート間のスキューとＩ−Ｑポート間の９０°誤差を算出することが可能となる。そして、このスキュー値を第１の実施形態によるコヒーレント光受信器が備えるデジタル信号処理部のスキュー補償部において補償することにより、チャネル間にスキューが生じた場合であっても十分な復調が可能となり、受信性能の劣化を抑制することができる。
【００７８】
上述した実施形態では、コヒーレント光受信器は偏波ダイバーシティ型の９０°ハイブリッド回路（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ９０° Ｈｙｂｒｉｄ）を備えることとした。しかしこれに限らず、単一偏波型９０°ハイブリッド回路（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ９０° Ｈｙｂｒｉｄ）、または単一偏波型９０°ハイブリッド回路を組み合わせて用いることとしてもよい。
【００７９】
また、上述の実施形態では、９０°ハイブリッド回路のシグナル・ポートに検査光源を接続して周波数をスイープすることとしたが、これに限らず、検査光源の波長は一定とし、局所光源に波長可変レーザを用いて波長をスイープすることとしてもよい。
【００８０】
上述の説明において、「Ｉポート」、「Ｑポート」とは、物理的なポートであるＩポート、Ｑポートから出力される信号を示す。ただし、（７）式から（１０）式の説明における「ＩＸポート」、「ＱＸポート」、「ＩＹポート」、「ＱＹポート」は、それぞれ物理的なポートを示す。
【００８１】
また、図１２および図１３に関する説明における「４チャネル」とは、９０°ハイブリッド回路６２０の出力からアナログ−デジタル変換器６４０の入力までの間の４本の信号線を示す。また、「チャネル１（ＣＨ１）」とはポートＩＸを、「チャネル２（ＣＨ２）」とはポートＱＸをそれぞれ示す。
【００８２】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００８３】
この出願は、２０１０年５月２１日に出願された日本出願特願２０１０−１１６８７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８４】
１００、２００、３００ コヒーレント光受信器
１１０、２１０、３１０ 局所光源
１２０、２２０、３２０ ９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）
１２１、２２１、３２１ シグナル・ポート
１２２、２２２、３２２ ローカル・ポート
１３０、２３０、３３０ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）
１４０、２４０ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
１５０、２５０ デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
１５１ スキュー補償部
１５２ 復調部
１５３、２５３ バッファ部（Ｂｕｆ）
１５４、２５４、３８６ ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ）
１７０、２７０、３７０ 検査光源
１８０、２８０、３８０ 制御ブロック
１８１、２８１、３８１ 制御部
１８２、２８２、３８２、３９２ メモリ部
１８３、２８３、３８３ 演算処理部
１８４、２８４、３８４ ピーク検出部
１８５、２８５、３８５ スキュー演算部
２５２ 複素信号生成器
３９０ サンプリングオシロスコープ
６００ 関連するコヒーレント光受信器
６１０ 局所光源
６２０ ９０°ハイブリッド回路（９０°Ｈｙｂｒｉｄ）
６３０ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）
６４０ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
６５０ デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
１０００、２０００、３０００ コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、
前記９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を前記局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光電変換器は、前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記アナログ−デジタル変換器は、前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記デジタル信号処理部は、前記量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、前記高速フーリエ変換処理した結果から算出された前記複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、前記量子化信号を復調する復調部とを備える
コヒーレント光受信器。
【請求項２】
前記スキュー補償部は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相とから算出された前記伝播遅延差を補償する
請求項１に記載したコヒーレント光受信器。
【請求項３】
請求項１または２に記載したコヒーレント光受信器と、検査光源と、制御ブロックとを有し、
前記９０°ハイブリッド回路は、前記検査光源からの検査光を前記局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記制御ブロックは、前記高速フーリエ変換処理した結果から前記複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する
コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項４】
前記制御ブロックは、ピーク検出部とスキュー演算部を有し、
前記ピーク検出部は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相を前記複数の信号成分ごとに算出し、
前記スキュー演算部は、前記ピーク周波数と前記ピーク位相とから前記伝播遅延差を算出する
請求項３に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項５】
前記制御ブロックは、ピーク検出部とスキュー演算部を有し、
前記ＦＦＴ演算部は、前記複数の信号成分に対応した前記量子化信号を合成した信号について高速フーリエ変換処理を施し、
前記ピーク検出部は、前記高速フーリエ変換処理した結果から複数のピークを検出し、前記各ピークをとるときのピーク周波数とピーク位相をそれぞれ算出し、
前記スキュー演算部は、前記ピーク周波数と前記ピーク位相とから前記伝播遅延差を算出する
請求項３に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項６】
前記スキュー演算部は、前記複数の信号成分にそれぞれ対応した前記ピーク位相の差分を前記ピーク周波数の１次関数としたときの傾きを前記伝播遅延差とする
請求項４または５に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項７】
検査光源からの検査光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、
前記高速フーリエ変換処理した結果から前記複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する
コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法。
【請求項８】
多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、
前記高速フーリエ変換処理した結果から算出された前記複数の信号成分間の伝播遅延差を補償する
コヒーレント光受信方法。
【請求項９】
前記伝播遅延差を補償する処理は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相とから算出された前記伝播遅延差を補償する
請求項８に記載したコヒーレント光受信方法。
【請求項１】
局所光源と、９０°ハイブリッド回路と、光電変換器と、アナログ−デジタル変換器と、デジタル信号処理部を有し、
前記９０°ハイブリッド回路は、多重化された信号光を前記局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光電変換器は、前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記アナログ−デジタル変換器は、前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記デジタル信号処理部は、前記量子化信号を高速フーリエ変換処理するＦＦＴ演算部と、前記高速フーリエ変換処理した結果から算出された前記複数の信号成分間の伝播遅延差を補償するスキュー補償部と、前記量子化信号を復調する復調部とを備える
コヒーレント光受信器。
【請求項２】
前記スキュー補償部は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相とから算出された前記伝播遅延差を補償する
請求項１に記載したコヒーレント光受信器。
【請求項３】
請求項１または２に記載したコヒーレント光受信器と、検査光源と、制御ブロックとを有し、
前記９０°ハイブリッド回路は、前記検査光源からの検査光を前記局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記制御ブロックは、前記高速フーリエ変換処理した結果から前記複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する
コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項４】
前記制御ブロックは、ピーク検出部とスキュー演算部を有し、
前記ピーク検出部は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相を前記複数の信号成分ごとに算出し、
前記スキュー演算部は、前記ピーク周波数と前記ピーク位相とから前記伝播遅延差を算出する
請求項３に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項５】
前記制御ブロックは、ピーク検出部とスキュー演算部を有し、
前記ＦＦＴ演算部は、前記複数の信号成分に対応した前記量子化信号を合成した信号について高速フーリエ変換処理を施し、
前記ピーク検出部は、前記高速フーリエ変換処理した結果から複数のピークを検出し、前記各ピークをとるときのピーク周波数とピーク位相をそれぞれ算出し、
前記スキュー演算部は、前記ピーク周波数と前記ピーク位相とから前記伝播遅延差を算出する
請求項３に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項６】
前記スキュー演算部は、前記複数の信号成分にそれぞれ対応した前記ピーク位相の差分を前記ピーク周波数の１次関数としたときの傾きを前記伝播遅延差とする
請求項４または５に記載したコヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出装置。
【請求項７】
検査光源からの検査光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、
前記高速フーリエ変換処理した結果から前記複数の信号成分間の伝播遅延差を算出する
コヒーレント光受信器におけるチャネル間スキュー検出方法。
【請求項８】
多重化された信号光を局所光源からの局所光と干渉させて複数の信号成分に分離した複数の光信号を出力し、
前記光信号を検波して検波電気信号を出力し、
前記検波電気信号を量子化して量子化信号を出力し、
前記量子化信号に高速フーリエ変換処理を施し、
前記高速フーリエ変換処理した結果から算出された前記複数の信号成分間の伝播遅延差を補償する
コヒーレント光受信方法。
【請求項９】
前記伝播遅延差を補償する処理は、前記高速フーリエ変換処理した結果が最大値をとるときのピーク周波数とピーク位相とから算出された前記伝播遅延差を補償する
請求項８に記載したコヒーレント光受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１０２５０６（Ｐ２０１３−１０２５０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−５３６６（Ｐ２０１３−５３６６）
【出願日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【分割の表示】特願２０１２−５１５９３７（Ｐ２０１２−５１５９３７）の分割
【原出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 総務省、「超高速光伝送システム技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【分割の表示】特願２０１２−５１５９３７（Ｐ２０１２−５１５９３７）の分割
【原出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 総務省、「超高速光伝送システム技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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