光受信器
【課題】受信信号や受信データを分岐せずに、ＤＱＰＳＫなどの光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる点に安定化する
【解決手段】光遅延検波器から出力される干渉光を受光する受光器の電流源端子に流れる低速の光電流を検出し、該光遅延検波器の干渉位相に対する該光電流の交流成分や直流成分の変化を利用して干渉位相を判定し、２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度に制御する。
【解決手段】光遅延検波器から出力される干渉光を受光する受光器の電流源端子に流れる低速の光電流を検出し、該光遅延検波器の干渉位相に対する該光電流の交流成分や直流成分の変化を利用して干渉位相を判定し、２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器に係り、特に光通信システムにおいて、ＤＱＰＳＫなどで位相変調された光信号を受信する光受信器に関し、より詳しくは、位相変調された信号光を強度変調信号光に変換する２つの光干渉計の動作点を安定化する光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号の伝送容量を増加するための伝送符号として、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を用いる位相変調方式が注目されている。また、高感度化の観点から、ＤＱＰＳＫ変調された信号光の強度をパルス状に変調したＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ ＤＱＰＳＫ）がしばしば用いられる。
これらの伝送符号を受信するためには、ＤＱＰＳＫ光受信器が必要になる。図１にＤＱＰＳＫ光受信器の構成例を示す。ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の入力ポート１００に入力される信号光が光分波器１１０で分岐され、同じ構成の光位相受信器１２０、１２０ｂに入力される。光位相受信器１２０に入力された信号光は光遅延検波器１３０に入力される。光遅延検波器１３０は信号光を分岐し、一方を光遅延器１３１に入力し、もう一方を光位相シフタ１３２に入力し、分岐した２つの信号光間に適切な遅延時間差と位相差を与えてこの２つを干渉させ、異なるポートから互いに論理反転した強度パターンをもつ干渉光を出力する。なお、通常、光遅延器１３１の遅延量は入力される信号光の変調周期の整数倍とされる。また、光位相シフタ１３２は位相制御器１３３でその位相シフト量が適切に制御されている。なお、この位相シフト量のことを光遅延検波器１３０の干渉位相とよぶ。光遅延検波器１３０から出力される前記の２つの干渉光はバランスドレシーバ１４０に入力される。バランスドレシーバ１４０は、前記の２つの干渉光を２つの受光器１４１、１４２でそれぞれ受光し、干渉光の強度成分に応じた振幅の電気信号として検波信号１４３、１４４に変換する。そしてさらに、差分器１４５で検波信号１４３、１４４の差分をとり、受信信号１４６として出力する。なお、２つの検波信号１４３、１４４の一方を受信信号１４６として出力する構成でもよい。この場合、受信感度が半減するが、バランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の一方および差分器１４５を省略できる。このようにして、入力ポート１００に入力される信号光の位相成分が電気信号に変換される。受信信号１４６は識別器１５０で識別され、受信データ１５１として光位相受信器１２０から出力される。また、光位相受信器１２０ｂも光位相受信器１２０と同様にして、入力ポート１００に入力される信号光を受信データ１５１ｂとして電気信号に変換する。
【０００３】
なお、上述のように、光位相シフト１３２の位相シフト量は光遅延検波器１３０の干渉位相と呼ばれる。この干渉位相によって受信データ１５１のパターンが変化する。図２に入力ポート１００に入力される信号光をＤＱＰＳＫ信号とした場合における、干渉位相と受信データパターンの関係図を示す。干渉位相４５度、１３５度、２２５度、３１５度で受信データに出力パターンが現れ、その出力パターンはＡ、Ｂ、Ａ−、Ｂ−と変化する。なお、「−」は、文字の真上に付されるものであるが、入力の都合上文字の右上に記載する。以下同様である。ここで、ＡとＡ−、ＢとＢ−はそれぞれ互い論理反転したパターンである。送信側ではパターンＡとパターンＢとを送信しており、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１はこのパターンＡ（ないしはＡ−）とパターンＢ（ないしはＢ−）を受信しなければならない。そこで、光位相受信器１２０と光位相受信器１２０ｂの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を９０度変えることで、パターンＡ（ないしはＡ−）とパターンＢ（ないしはＢ−）を受信する。図１では省略したが、ＤＱＰＳＫ光受信器では、このようにして得られた受信データ１５１、１５１ｂを同じタイミングで結合し、送信データを復調する。
【０００４】
このように、ＤＱＰＳＫ光受信器においては、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を適切な値に制御する必要がある。特許文献１に光遅延検波器の干渉位相を制御する方式が記載されている。この方式は、光遅延検波器１３０の干渉位相によって受信信号１４６の振幅が変化することを利用し、受信信号１４６の振幅が最小になるように干渉位相を制御することで、干渉位相を４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかに安定化する方式である。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御を「４５度位相制御」とよぶことにする。また、受信信号１４６の振幅が最大になるように干渉位相を制御すれば、干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化することもできる。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御を「９０度位相制御」とよぶことにする。しかし、この方式だけでは光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度となることは保障されない。
そこで、２つの光遅延検波器１３０、１３１ｂの干渉位相の差を９０度に安定化する方式がさらに必要となる。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御方式を「直交位相制御方式」とよぶことにする。
特許文献２にこの方式の一例が記載されている。この例では、受信データ１５１、１５１ｂの排他的論理和をとって相関性を検出する。２つの受信データ１５１、１５１ｂに相関がある場合、２つの光位相受信器１２０、１２０ｂは互いに同じ又は論理反転した受信データ１５１、１５１ｂを出力しており、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差は９０度ではない。そこで、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相のうち一方を９０度シフトさせる。反対に、２つの受信データ１５１、１５１ｂに相関がなければ、光遅延検波器１３０、１３１ｂの干渉位相の差は９０度である。
また、特許文献３には、４５度位相制御と直交位相制御を同時に行う方式が記載されている。この方式では、識別前の受信信号１４６と受信データ１５１ｂを乗算し、その時間平均を検出する。この検出信号が零になるように光遅延干渉器１３０の干渉位相を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８１１７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７０９０９号公報
【特許文献３】特開２００８−１４７８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの従来方式では高速に変調された受信信号や受信データの相関をとるため、高速な相関器を必要とする。また、受信信号や受信データを分岐して相関器に取り出す必要があるが、分岐部に遅延差があると、受信信号や受信データが劣化する。例えば、４３Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＱＰＳＫ信号光を受信するＤＱＰＳＫ光受信器の場合、２つの受信データの分岐部に数ｍｍの経路差があると、分岐部の後段で２つの受信データを正しく結合できなくなる場合がある。また、特許文献３のように受信信号を分岐して制御に用いる場合、分岐部のインピーダンス整合がとれていないと、信号反射が起こり、受信信号が劣化してしまう場合がある。このように、分岐部の設計が困難であった。
本発明は、以上の点に鑑み、受信信号や受信データを分岐せずに、ＤＱＰＳＫなどの光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる点に安定化する光受信器を提供することを目的とする。
本発明は、受信信号や受信データに影響を与えることなく、また、高速な回路を用いずに、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相差を検出することを目的のひとつとする。また、本発明は、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる最適値に制御することを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＤＱＰＳＫ光受信器において、２つの光遅延検波器から出力される干渉光をそれぞれ受光する受光器の電流源端子に流れる光電流を検出し、該光電流を用いて２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度に制御することを特徴のひとつとする。
なお、前記の電流源端子から前記の受光器に外乱が加わることを防ぐため、前記電流源端子の通過帯域は受光器の帯域よりも桁違いに小さく、前記電流源端子に流れる光電流の帯域は非常に小さい。例として、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１でＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を受信した場合に、光遅延検波器１３０の干渉位相に応じて変化する電流源端子１６１に流れる光電流および検波信号１４３の時間波形を図３（ａ）に示す。光電流は検波信号１４３の高周波成分が除去された波形であり、この光電流の交流成分は検波信号１４３のそれより小さい。図３（ｂ）に光遅延検波器１３０の干渉位相に応じて変化するこの光電流の交流成分の時間波形を示す。干渉位相が９０度異なる波形同士には相関がなく、１８０度異なる波形は互いに反転している。なお、光電流１６１の交流成分を検出する直流成分除去器には、入力信号から直流成分を除去する既知の方法を用いることができる。例えば、コンデンサや、入力信号から時間平均値を算出して該入力信号から減算する信号処理器などを直流成分除去器とし、電流源端子１６１に流れる光電流を該直流成分除去器に入力すればよい。
【０００８】
本発明のひとつは、この光電流の交流成分を用いる。具体的には、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光位相受信器１２０、１２０ｂのそれぞれの受光器の電流源端子に流れる光電流の交流成分の波形の相関を観測し、相関があれば光位相受信器１２０、１２０ｂの一方もしくは両方の光遅延検波器の干渉位相をシフトさせて、２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度にすることを特徴とする。なお、前記干渉位相を９０度シフトさせる方法には、例えば、２つの光電流の交流成分の相関がなくなるまで干渉位相を徐々にシフトさせる方法や、干渉位相をおよそ９０度シフトさせた後に４５度位相制御など干渉位相の最適化制御を行う方法、予め作成した干渉位相の制御信号と干渉位相の関係を参照して干渉位相を制御する方法など、既知の方法を含めていくつかあり、いずれの方法であってもよい。
また、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の入力ポート１００に無変調成分を含む光信号が入力される場合、光遅延検波器の２つの出力ポートの出力パワー比が干渉位相に応じて変化する。その結果、受光器から得られる光電流の直流成分の振幅も干渉位相に応じて変化する。例として、入力ポート１００にＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光が入力された場合の光遅延検波器の干渉位相と光電流の振幅の関係を図６に示す。
【０００９】
本発明の他のひとつは、この干渉位相と光電流の振幅の関係を用い、干渉位相を特定する。例えば、４５度位相制御されたＤＱＰＳＫ光受信器において、光電流の振幅および干渉位相の変化に対する光電流の増減の符号を用い、干渉位相が４５±ｎ・１８０度か１３５±ｎ・１８０度かを特定できる。また、９０度位相制御されたＤＱＰＳＫ光受信器において、光遅延検波器の２つの出力を受光する２つの受光器の光電流の振幅の一致で干渉位相を０±ｎ・１８０度か９０±ｎ・１８０度かを特性することもできる。
本発明によれば、２つの光遅延検波器と、該光遅延検波器の出力光をそれぞれ受光して受信信号を出力する受光器と、該受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出する光電流検出器と、前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかにそれぞれ制御する２つの位相制御器と、前記光電流検出器で検出された光電流から前記２つの光遅延検波器の干渉位相の差を判定し、その差が９０度となるように前期位相制御期を制御する直交位相制御器が提供される。
【００１０】
本発明の第１の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかに安定化する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の各受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
前記光電流検出器から出力された各受光部の光電流信号又は該光電流信号に基づく信号をそれぞれ入力し、該光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力する相関器と、
前記相関信号に基づき２つの前記光遅延検波器の干渉位相の差が９０度であるか否かを判定し、９０度でなければ前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方に制御信号を出力する直交位相制御器と
を備え、
前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方が、該制御信号に応じて前記光遅延検波器の干渉位相をシフトすることを特徴とする光受信器が提供される。
【００１１】
本発明の第２の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
該２つの光位相受信器の少なくともいずれかの前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた光電流信号を出力する光電流検出器と、
干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を閾値として、光電流信号の直流成分の振幅が該閾値より大きいか否かを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と前記光電流検出器からの光電流信号の増減とを比較して、光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【００１２】
本発明の第３の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の一方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第１の光電流信号を出力する第１の光電流検出器と、
前記２つの光位相受信器の他方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器と、
第１の光電流信号と第２の光電流信号の大小を比較していずれが大きいかを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と第１又は第２の光電流信号の増減とを比較して、第１又は第２の光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【００１３】
本発明の第４の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、互いに論理反転した強度成分を有する２つの干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記２つの干渉光をそれぞれ受光する２つの受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかについて前記２つの受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出し、各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
各光電流信号の直流成分を比較し、その差に応じた振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
該振幅比較信号が零又は予め定められた閾値以下か否かにより前記光遅延検波器の干渉位相の値を判定し、判定結果に応じて干渉位相の差を９０度にするための制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受信信号や受信データを分岐せずに、ＤＱＰＳＫなどの光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる点に安定化する光受信器を提供することができる。
本発明によれば、受信信号や受信データに影響を与えることなく、また、高速な回路を用いずに、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相差を検出することができる。これにより、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる最適値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が対象とするＤＱＰＳＫ光受信器の構成例。
【図２】光遅延検波器の干渉位相と受信データパターンの関係の説明図。
【図３】干渉位相に応じて変化する検波信号と光電流の時間波形の説明図。
【図４】本発明の第１の実施形態における相関器の動作の説明図。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す構成例。
【図６】光遅延検波器の干渉位相と光電流の直流成分の振幅の関係の説明図。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す構成例（１）。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す構成例（２）。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す構成例（３）。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す構成例。
【図１１】第３の実施形態における干渉位相制御のフローチャートの例。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、上述の光電流の交流成分を用いる。
図５は、ＤＱＰＳＫ光受信器の構成図である。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は、例えば、光位相受信器１２０、１２０ｂと、光分波器１１０と、光電流検出器１７１、１７１ｂと、相関器２００と、直交位相制御器２１０とを備える。
２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの出力する干渉光を受光する２つの受光器１４１、１４１ｂの電流源端子１６１、１６１ｂに流れるそれぞれの光電流を検出し、直流成分除去器２０１、２０１ｂを用いて該２つの光電流の交流成分を得る。さらに、これらの相関をとり、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差を検出する。
なお、電流源端子１６１、１６１ｂの光電流の交流成分の相関を検出し、相関信号を出力する相関器２００には、入力信号の相関をとる既知の装置・方法を用いることができる。例えば、２つの入力信号を乗算する乗算器とその出力を時間平均する平均化器との組合せや、２つの入力信号を比較してその大小に応じた信号を出力する比較器や差分器（差動増幅器を含む）などの出力を時間平均する平均化器との組合せを相関器とし、２つの電流源端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の交流成分を該相関器に入力すればよい。
前記相関器２００を前記の乗算器２０２と平均化器２０４との組合せで構成した場合を例にして、前記相関器２００の動作原理を説明する。なお、簡単のために、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１において、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が４５度位相制御され、なおかつ光遅延検波器１３０ｂの干渉位相が４５度に制御されているものとして、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を受信する場合について説明する。
【００１７】
図４（ａ）に、前記相関器２００内の乗算器２０２の出力波形が光遅延検波器１３０の干渉位相によって変化する様子を示す。光遅延検波器１３０の干渉位相が４５度の場合、前記乗算器２０２の出力波形は常に０より大きくなり、逆に２２５度の場合、常に０より小さくなる。そして、１３５度、３１５度の場合は、前記相関器の出力波形の符号は正負にランダムに変化する。そのため、前記乗算器出力の時間平均、つまり前記相関器出力である相関信号は、光遅延検波器１３０の干渉位相が４５度、１３５度、２２５度、３１５度のそれぞれで、正、零、負、零と変化する。
図４（ｂ）に、光遅延検波器１３０の干渉位相を連続的に変化させた場合の該相関信号の変化を示す。なお、光遅延検波器１３０ｂの干渉位相を３０度に安定化している場合は、該相関信号は光遅延検波器１３０の干渉位相が３０度のときに最大となり、２１０度で最小、１２０度および３００度で０となる。つまり、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が０度のときは該相関信号が正の最大値、９０度のときは零、１８０度のときは負の最小値をとる。そのため、該相関信号の時間平均を零にすれば２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差は９０度となる。
【００１８】
なお、Ｄ８ＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ８ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｙｉｎｇ）のような差動Ｍ値位相変調方式（Ｍは２以上の整数）や、ｓｔａｇｇｅｒｅｄ−Ｄ８ＰＳＫやＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの直交振幅変調方式で変調された信号光を受信するＤＱＰＳＫ光受信器１０１であっても本実施の形態をそのまま適用し、２台の光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差を９０度に制御することができる。例えば、干渉位相が９０度位相制御され、０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化された２つの光遅延検波器１６０、１６０ｂを具備したＤＱＰＳＫ光受信器１０１を用いてＱＡＭ信号光を受信する場合においても、本第１の実施の形態により２つの光遅延検波器１６０、１６０ｂの干渉位相の差を９０度に制御することができる。
【００１９】
図５に本発明の第１の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバを備えた２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。また、光位相受信器１２０のバランスドレシーバ１４０がもつ２つの受光器１４１、１４２の一方の電流源端子に流れる光電流を光電流検出器１７１、１７１ｂで検出する。例えば、受光器１４１の電流源端子１６１に流れる光電流を光電流検出器１７１が光電流信号１８１に変換して出力する。光電流検出器１７１、１７１ｂとしては、オペアンプを用いた電流電圧変換器など既知の手段を用いることができる。同様に、光位相受信器１２０ｂのバランスドレシーバ１４０ｂがもつ２つの受光器１４１ｂ、１４２ｂの一方の電流源端子に流れる光電流を検出する。例えば、受光器１４１ｂの電流源端子１６１ｂに流れる光電流を光電流検出器１７１ｂが光電流信号１８１ｂに変換して出力する。これらの光電流信号１８１、１８１ｂは相関器２００に入力される。
該相関器２００では、直流成分除去器２０１、２０１ｂで光電流信号１８１、１８１ｂそれぞれの交流成分を抽出する。また、該光電流信号１８１、１８１ｂの交流成分を乗算器２０２で乗算して乗算信号２０３を算出し、さらに乗算信号２０３の時間平均を平均化器２０４で算出して相関信号２０５として出力する。ここで、相関器２００の直流成分除去器２０１、２０１ｂは、コンデンサや、入力信号から時間平均値を算出して該入力信号から減算する信号処理器などとすればよい。前記の相関信号２０５は直交位相制御器２１０に入力される。
【００２０】
直交位相制御器２１０では、相関信号２０５が零（又はその近傍の予め定められた範囲内）になるまで位相制御器１３３、１３３ｂの一方、もしくは双方に直交位相制御信号２１１を出力する。該位相制御器１３３、１３３ｂは、前記の直交位相制御信号２１１が入力されている間、光位相シフタ１３２、１３２ｂの位相シフト量を変化させる。
なお、直交位相制御信号２１１による位相シフト量は９０度刻みである場合が効率がよい。ただし、直交位相制御信号２１１によって位相シフタ１３２、１３２ｂの位相シフト量を９０度変化させた後、次に該直交位相制御器２１０が前記の相関信号２０５を判定して直交位相制御信号２１１を出力するまでの時間は、前記の位相制御器１３３、１３３ｂに対する位相シフタ１３２、１３２ｂの応答速度より長くする必要がある。
また、該相関器２００の構成は、出力する相関信号２０５が２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差に応じて変化する信号となればどのような構成でもよい。例えば、光電流信号１８１、１８１ｂの差分をとる差分器と、光電流信号１８１、１８１ｂの差分の直流成分を除去して出力する直流成分除去器と、該直流成分除去器の出力信号の最大振幅を相関信号２０５として出力する振幅検出器とで構成することもできる。この構成の場合、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が０度のときは相関信号２０５が零となり、１８０度のときは最大となり、９０度ないしは２７０度のときはその中間の値となる。
【００２１】
ところで、バランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子に流れる光電流は、互いに交流成分が論理反転した波形をもつ。そのため、該２つの光電流を光電流検出器でそれぞれ検出して光電流信号に変換し、差分器で該２つの光電流信号の差分をとれば、交流成分の振幅が２倍で、且つ前記２つの光電流信号に共通する直流成分が除去された差分信号が得られる。そこで、該ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光位相受信器１２０、１２０ｂにおいて、差分信号をそれぞれ検出し、前記相関器２００に光電流信号１８１、１８１ｂの代わりとして入力すれば、相関器２００の検出感度を向上することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、光電流の直流成分を利用する。図７は、第２の実施の形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器の構成図（１）である。装置の構成は後に詳述する。
図６に光遅延検波器１３０の干渉位相と、該光遅延検波器１３０から出力される干渉光を受光する受光器１４１の電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分との関係を示す。該直流成分の振幅は光遅延検波器１３０の干渉位相に対して正弦波状に変化し、干渉位相が０度のときに最大（図６（ａ１））、１８０度のときに最小（図６（ａ５））となり、３６０度で最大に戻る。また、バランスドレシーバ１４０のもう一方の受光器１４１ｂの電流源端子１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅も干渉位相に対して正弦波状に変化するが、干渉位相が０度のときに最小（図６（ｂ１））、１８０度のときに最大（図６（ｂ５））となり、３６０度で最小に戻る。ただし、図６に示すように前記光電流の直流成分が光遅延検波器の干渉位相によって変化する特性は、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１で受信する信号光がＲＺ変調されていない、もしくは光フィルタやＤＱＰＳＫ光受信器１０１がもつ光遅延検波器によって信号光のＲＺ変調成分が劣化している場合にのみ生じる。
本発明の第２の実施形態では、電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分の振幅を検出する。しかし、該振幅だけでは干渉位相が一意に判定できないため、さらに干渉位相に対する光電流の直流成分の変化の傾きを検出し、干渉位相を一意に判定する。そして、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度になるようにそれぞれの干渉位相を制御する。なお、光遅延検波器の干渉位相に対する光電流の直流成分の変化の傾きは、光遅延検波器１３０の干渉位相を微小変動させ、そのときの光電流信号の直流成分の増減を検出することで検出できる。
【００２３】
例えば、干渉位相が４５度位相制御された光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定する場合を説明する。まず、電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分の振幅を図６（ａ３）の振幅（又は干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値）と比較し、該光電流の直流成分の振幅が（ａ３）より大きければ、干渉位相は４５度ないしは３１５度であり、（ａ３）より小さければ干渉位相は１３５度ないしは２２５度であると判定できる。一方、干渉位相を僅かに増加させ、それによって該光電流の直流成分の振幅が減少すれば、干渉位相は４５度ないしは１３５度であり、増加すれば干渉位相は２２５度か３１５度であると判定できる。そのため、この２つの判定結果を合わせれば、光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定できる。なお、上記特許文献１の干渉位相の４５度位相制御では、干渉位相を常に微小変動させている。本実施の形態では、この干渉位相の微小変動も有効に利用することができる。
しかし、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらであるか明らかでない場合、上述の方法では干渉位相が一意に決まらない。上の例の場合においては、干渉位相が４５度と２２５度、または１３５度と３１５度のどちらかを判定できなくなる。ただし、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１において、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度であるかのみを判定する場合、判定される干渉位相が１８０度異なっても構わないため、上述の方式を適用することができる。
【００２４】
また、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらであるか明らかでない場合においても干渉位相を一意に決めることもできる。ただし、電流源端子１６１、１６２に流れる光電流の双方を検出し、検出した２つの光電流の直流成分の振幅を比較する必要がある。
例えば、干渉位相が４５度位相制御された光遅延検波器１３０をもつ光位相受信器において、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらか明らかでない場合、干渉位相が４５度と２２５度、または１３５度と３１５度のどちらかを判定できなくなるが、さらに電流源端子１６１、１６２に流れるそれぞれの光電流の直流成分の振幅を比較することで該光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定することができる。該２つの光電流の直流成分の振幅を比較し、干渉位相の判定に用いた光電流がもう一方よりも大きければ、干渉位相は４５度ないしは３１５度、小さければ１３５度ないしは２２５度であることが判定できる。そのため、先の判定結果と合わせれば干渉位相を一意に判定することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態に限らず、２つの受光器の電流源端子に流れる光電流の振幅を比較する場合、該２つの受光器の受信感度や帯域の違いによる光電流の振幅の違いを補正する機構を備えることが望ましい。
また、ＤＱＰＳＫ光受信器において、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの出力する干渉光を受光する受光器１４１、１４１ｂの電流源端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分と、前記の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相に対する該２つの光電流の直流成分の変化の傾きから、該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度か否かを判定することができる。
例えば、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が４５度位相制御されている場合、該干渉位相の増減に対して該２つの光電流端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅が同じように増減し（傾きの符合が一致し）、なおかつ該２つの光電流端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅に差がある場合は該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度であると判定できる（例えば、図６のａ２とａ４など）。また、傾きが異なり振幅が同じ場合も、干渉位相の差が９０で度であると判定できる（例えば、ａ２とａ８など）。逆に、傾きが異なり振幅も異なる場合は該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度ではないと判定できる（例えば、図６のａ２とａ６など）。また、傾きが同じで振幅も同じ場合も、干渉位相の差が９０度でないと判定できる。
【００２６】
図７に本発明の第２の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は２つの被制御光位相受信器１２１、１２１ｂを有する。これら被制御光位相受信器１２１、１２１ｂは、図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバをもつ２つの光位相受信器によって受信データ１５１、１５１ｂに変換する。被制御光位相受信器１２１ｂの構成は、被制御光位相受信器１２１と同様であるので、図７では詳細を省略している。
また、被制御光位相受信器は光位相受信器の他に、光遅延検波器の干渉位相を制御する制御回路を有する。例えば、被制御光位相受信器１２１の制御回路では、第１の実施形態を示す図５と同様、光遅延検波器１３０の出力する２つの干渉光をそれぞれ受光するバランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子の一方の電流源端子１６１に流れる光電流が光電流検出器１７１で検出され光電流信号１８１として出力される。なお、光遅延検波器１３０の干渉位相は位相制御器１３３によって、例えば４５度位相制御され、一意でない任意の干渉位相に安定化されている。また、該位相制御器１３３は干渉位相を微小変動し、その微小変動成分をディザ信号３０１として出力する。該ディザ信号３０１と前記の光電流信号１８１は同期検波器３１１でその同期がとられる。該ディザ信号３０１の増加に対し、光電流信号１８１の振幅の増減の正負が一致するか逆転するかを判定して同期信号（傾き情報）３１３を出力する。また、振幅比較器３２０が前記の光電流信号１８１の時間平均値を予め定められた閾値と比較し、その大小を判定して振幅比較信号３２１を出力する。該閾値は干渉位相に応じて変化する光電流信号１８１の平均振幅とすればよい。この値は、例えば干渉位相を０度から３６０度まで掃引し、光電流信号１８１の時間平均値の平均をとることで予め求めることができる。また、図８の構成例（２）のように、バランスドレシーバ１４０のもう一方の受光器１４２の電流源端子１６２に流れる光電流を検出して光電流信号１８２に変換する光電流検出器１７２をさらに備え、該光電流信号１８２の振幅、ないしはその時間平均値を前記の閾値として用いてもよい。前記の同期信号３１３と前記の振幅比較信号３２１は直交制御器３３０に入力され、それらの信号の組合せから光遅延検波器１３０の干渉位相が判定され、該干渉位相が任意の値になるまで直交制御信号３３１を位相制御器１３３に出力する。
【００２７】
また、被制御光位相受信器１２１ｂも被制御光位相受信器１２１と同様の構成であり、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂのそれぞれの光遅延検波器の干渉位相を９０度異なるように制御する。例えば、光受信器は、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂのそれぞれの光遅延検波器の干渉位相を９０度異なるように予め設定しておき、この各干渉位相になるように位相制御器１３３を制御する。
図９に、第２の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の別の構成例（３）を示す。
図７に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバを有する２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。また、光位相受信器１２０の光遅延検波器１３０が出力する２つの干渉光を受光する受光器１４１、１４２の電流源端子１６１、１６２のうち一方の電流源端子、例えば電流源端子１６１に流れる光電流を光電流検出器１７１で光電流信号１８１として検出する。また、同様に、光位相受信器１２０ｂの光遅延検波器１３０ｂが出力する２つの干渉光を受光する受光器１４１ｂ、１４２ｂの電流源端子１６１ｂ、１６２ｂのうち一方の電流源端子、例えば電流源端子１６１ｂに流れる光電流を光電流検出器１７１ｂで光電流信号１８１ｂとして検出する。
【００２８】
なお、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相は位相制御器１３３、１３３ｂにより、例えば４５度位相制御され、一意でない任意の干渉位相に安定化されている。また、該位相制御器１３１、１３１ｂは干渉位相を微小変動し、その微小変動成分をディザ信号３０１、３０１ｂとして出力する。該ディザ信号３０１と該光電流信号１８１は同期検波器３１１に入力され、該ディザ信号３０１の増減に対して該光電流信号１８１の直流成分の増減の向き（正負）が一致するかを検出し、同期信号３１２を出力する。同様に、該ディザ信号３０１ｂと該光電流信号１８１ｂは同期検波器３１１ｂに入力され、該ディザ信号３０１ｂの増減に対して該光電流信号１８１ｂの直流成分の増減の向き（正負）が一致するかを検出し、同期信号３１２ｂを出力する。また、振幅比較器３２０で前記光電流信号１８１、１８１ｂの直流成分の振幅を比較し、その大小を判定して振幅比較信号３２１を出力する。
該振幅比較信号３２１と前記の同期信号３１３、３１３ｂは前記の直交制御器３３０に入力され、これらの入力信号から２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を判定し、干渉位相が任意の値になるまで位相制御器１３３、１３３ｂのそれぞれに直交制御信号３３１を出力する。前記の位相制御器１３３、１３３ｂは該直交制御信号３３１が入力される間、干渉位相をシフトし、干渉位相を設定値に制御する。この設定値を光位相受信器１２０、１２０ｂで９０度ずらせばよい。なお、直交制御器３３０は、位相制御器１３３、１３３ｂのいずれか一方を制御して干渉位相の差が９０度になるようにしてもよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態も、光電流の直流成分を利用する。図１０は、第３の実施の形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器の構成図である。装置の構成は後に詳述する。
図６に示す光遅延検波器１３０の干渉位相と、受光器１４１の電流源端子１６１、１６２に流れる光電流の直流成分の振幅の関係を参照すると、干渉位相が０度、１８０度のときは該２つの光電流の直流成分の振幅に差があるのに対し、干渉位相が９０度、２７０度のときは該２つの光電流の直流成分の振幅の差が零になる。被制御光位相受信器１２１ｂについても同様である。
そこで、光遅延検波器の干渉位相を９０度位相制御して０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化し、前記の電流源端子１６１、１６２に流れる２つの光電流の直流成分の振幅の差分をとり、これが零か否かを判定する。これにより、光遅延検波器の干渉位相が０度ないしは１８０度（０＋ｎ・１８０度）、もしくは９０度ないしは２７０度（９０＋ｎ・１８０度）のいずれかであることが判明する。その後、光遅延検波器の干渉位相を任意にシフトすれば、干渉位相をΦ＋ｎ・１８０度（Φは任意の値、ｎは整数）に制御することができる。なお、さらに必要に応じて干渉位相を設定値に安定化する制御を行ってもよい。
【００３０】
例えば、光遅延検波器の干渉位相を４５＋ｎ・１８０度ないしは−４５＋ｎ・１８０度のうち任意の値（設定値）に制御する場合の干渉位相制御方式のフローチャートを図１１に示す。まず、干渉位相を９０度位相制御する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。前記の電流源端子１６１、１６２に流れる２つの光電流の直流成分の差分が予め定められた閾値以下か否かにより干渉位相が０＋ｎ・１８０度ないしは９０＋ｎ・１８０度のいずれであるかを判定する（Ｓ１０３）。この判定結果と干渉位相の設定値に応じて、干渉位相が設定値となるように干渉位相をシフトさせる（Ｓ１０４〜Ｓ１０７）。その後、干渉位相を設定値に安定化する４５度位相制御を行なう（Ｓ１０８）。
例えば、ステップＳ１０３で該２つの光電流の差分が閾値より大きく、光電流干渉位相が０＋ｎ・１８０度と判定された場合（Ｓ１０３、Ｎｏ）、干渉位相の設定値、つまり制御目標値が４５＋ｎ・１８０度なら干渉位相を＋４５度ないしは＋方向に僅かにシフトさせた後（Ｓ１０５、Ｓ１０７）、干渉位相を４５度位相制御すれば（Ｓ１０８）、４５度で安定する。このように光電流の差分と、干渉位相の設定値に基づき干渉位相のシフト方向を決めてシフトさせ、その後４５度位相制御などをすればよい。
【００３１】
図１０に第３の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は２つの被制御光位相受信器１２１、１２１ｂと光分波器１１０を備える。被制御光位相受信器は図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバをもつ２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。光位相受信器１２０ｂの構成は、光位相受信器１２０と同様であるので図１０では詳細を省略している。
また、被制御光位相受信器は光位相受信器の他に、光遅延検波器の干渉位相を制御する制御回路をもつ。例えば、被制御光位相受信器１２１の制御回路では、光遅延検波器１３０の出力する２つの干渉光をそれぞれ受光するバランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子１６１、１６２に流れる光電流が光電流検出器１７１、１７２で検出されそれぞれ光電流信号１８１、１８２として出力される。
なお、光遅延検波器１３０の干渉位相は位相制御器１３３により、９０度位相制御され、０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御されている。
前記の光電流信号１８１、１８２は振幅比較器３２０に入力され、該光電流信号１８１、１８２の直流成分の振幅が比較され、その差が零（又はその近傍の予め定められた範囲内）か否かに応じて振幅比較信号３２１を出力する。
【００３２】
該振幅比較信号３２１は直交制御器３３０に入力され、該光電流信号１８１、１８２の直流成分の振幅に差がなければ、前記光遅延検波器１３０の干渉位相が９０度ないしは２７０度であり、差があれば干渉位相が０度ないしは１８０度であると判定する。そして、干渉位相が設定値に近づくように干渉位相をシフトするように、直交制御信号３３１を位相制御器１３３に出力する。
前記位相制御器１３３は該直交制御信号３３１に応じて位相をシフトさせ、位相を安定化させる。例えば、前記の干渉位相の設定値が４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかであれば、４５度位相制御によって安定化する。
また、被制御光位相受信器１２１ｂも被制御光位相受信器１２１と同様の構成であり、光ＤＱＰＳＫ受信器１０１においては、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度となるように設定される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば、光通信システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 入力ポート
１０１ ＤＱＰＳＫ光受信器
１１０ 光分波器
１２０、１２０ｂ 光位相受信器
１２１、１２１ｂ 被制御光位相受信器
１３０、１３０ｂ 光遅延検波器
１３１、１３１ｂ 光遅延器
１３２、１３２ｂ 光位相シフタ
１３３、１３３ｂ 位相制御器
１４０、１４０ｂ バランスドレシーバ
１４１、１４１ｂ、１４２、１４２ｂ 受光器
１４３、１４３ｂ、１４４、１４４ｂ 検波信号
１４５、１４５ｂ 差分器
１４６、１４６ｂ 受信信号
１５０、１５０ｂ 識別器
１５１、１５１ｂ 受信データ
１６１、１６１ｂ、１６２、１６２ｂ 電流源端子
１７１、１７１ｂ、１７２、１７２ｂ 光電流検出器
１８１、１８１ｂ、１８２、１８２ｂ 光電流信号
２００ 相関器
２０１、２０１ｂ 直流成分除去器
２０２ 乗算器
２０３ 乗算信号
２０４ 平均化器
２０５ 相関信号
２１０ 直交位相制御器
２１１ 直交制御信号
３０１、３０１ｂ ディザ信号
３１１、３１１ｂ 同期検波器
３１２、３１２ｂ 同期信号
３２０ 振幅比較器
３２１ 振幅比較信号
３３０ 直交位相制御器
３３１ 直交制御信号
ａ１〜ａ８ 光電流１６１の振幅
ｂ１〜ｂ８ 光電流１６２の振幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器に係り、特に光通信システムにおいて、ＤＱＰＳＫなどで位相変調された光信号を受信する光受信器に関し、より詳しくは、位相変調された信号光を強度変調信号光に変換する２つの光干渉計の動作点を安定化する光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号の伝送容量を増加するための伝送符号として、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を用いる位相変調方式が注目されている。また、高感度化の観点から、ＤＱＰＳＫ変調された信号光の強度をパルス状に変調したＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ ＤＱＰＳＫ）がしばしば用いられる。
これらの伝送符号を受信するためには、ＤＱＰＳＫ光受信器が必要になる。図１にＤＱＰＳＫ光受信器の構成例を示す。ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の入力ポート１００に入力される信号光が光分波器１１０で分岐され、同じ構成の光位相受信器１２０、１２０ｂに入力される。光位相受信器１２０に入力された信号光は光遅延検波器１３０に入力される。光遅延検波器１３０は信号光を分岐し、一方を光遅延器１３１に入力し、もう一方を光位相シフタ１３２に入力し、分岐した２つの信号光間に適切な遅延時間差と位相差を与えてこの２つを干渉させ、異なるポートから互いに論理反転した強度パターンをもつ干渉光を出力する。なお、通常、光遅延器１３１の遅延量は入力される信号光の変調周期の整数倍とされる。また、光位相シフタ１３２は位相制御器１３３でその位相シフト量が適切に制御されている。なお、この位相シフト量のことを光遅延検波器１３０の干渉位相とよぶ。光遅延検波器１３０から出力される前記の２つの干渉光はバランスドレシーバ１４０に入力される。バランスドレシーバ１４０は、前記の２つの干渉光を２つの受光器１４１、１４２でそれぞれ受光し、干渉光の強度成分に応じた振幅の電気信号として検波信号１４３、１４４に変換する。そしてさらに、差分器１４５で検波信号１４３、１４４の差分をとり、受信信号１４６として出力する。なお、２つの検波信号１４３、１４４の一方を受信信号１４６として出力する構成でもよい。この場合、受信感度が半減するが、バランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の一方および差分器１４５を省略できる。このようにして、入力ポート１００に入力される信号光の位相成分が電気信号に変換される。受信信号１４６は識別器１５０で識別され、受信データ１５１として光位相受信器１２０から出力される。また、光位相受信器１２０ｂも光位相受信器１２０と同様にして、入力ポート１００に入力される信号光を受信データ１５１ｂとして電気信号に変換する。
【０００３】
なお、上述のように、光位相シフト１３２の位相シフト量は光遅延検波器１３０の干渉位相と呼ばれる。この干渉位相によって受信データ１５１のパターンが変化する。図２に入力ポート１００に入力される信号光をＤＱＰＳＫ信号とした場合における、干渉位相と受信データパターンの関係図を示す。干渉位相４５度、１３５度、２２５度、３１５度で受信データに出力パターンが現れ、その出力パターンはＡ、Ｂ、Ａ−、Ｂ−と変化する。なお、「−」は、文字の真上に付されるものであるが、入力の都合上文字の右上に記載する。以下同様である。ここで、ＡとＡ−、ＢとＢ−はそれぞれ互い論理反転したパターンである。送信側ではパターンＡとパターンＢとを送信しており、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１はこのパターンＡ（ないしはＡ−）とパターンＢ（ないしはＢ−）を受信しなければならない。そこで、光位相受信器１２０と光位相受信器１２０ｂの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を９０度変えることで、パターンＡ（ないしはＡ−）とパターンＢ（ないしはＢ−）を受信する。図１では省略したが、ＤＱＰＳＫ光受信器では、このようにして得られた受信データ１５１、１５１ｂを同じタイミングで結合し、送信データを復調する。
【０００４】
このように、ＤＱＰＳＫ光受信器においては、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を適切な値に制御する必要がある。特許文献１に光遅延検波器の干渉位相を制御する方式が記載されている。この方式は、光遅延検波器１３０の干渉位相によって受信信号１４６の振幅が変化することを利用し、受信信号１４６の振幅が最小になるように干渉位相を制御することで、干渉位相を４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかに安定化する方式である。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御を「４５度位相制御」とよぶことにする。また、受信信号１４６の振幅が最大になるように干渉位相を制御すれば、干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化することもできる。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御を「９０度位相制御」とよぶことにする。しかし、この方式だけでは光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度となることは保障されない。
そこで、２つの光遅延検波器１３０、１３１ｂの干渉位相の差を９０度に安定化する方式がさらに必要となる。本明細書では、このような干渉位相を得るための制御方式を「直交位相制御方式」とよぶことにする。
特許文献２にこの方式の一例が記載されている。この例では、受信データ１５１、１５１ｂの排他的論理和をとって相関性を検出する。２つの受信データ１５１、１５１ｂに相関がある場合、２つの光位相受信器１２０、１２０ｂは互いに同じ又は論理反転した受信データ１５１、１５１ｂを出力しており、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差は９０度ではない。そこで、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相のうち一方を９０度シフトさせる。反対に、２つの受信データ１５１、１５１ｂに相関がなければ、光遅延検波器１３０、１３１ｂの干渉位相の差は９０度である。
また、特許文献３には、４５度位相制御と直交位相制御を同時に行う方式が記載されている。この方式では、識別前の受信信号１４６と受信データ１５１ｂを乗算し、その時間平均を検出する。この検出信号が零になるように光遅延干渉器１３０の干渉位相を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８１１７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７０９０９号公報
【特許文献３】特開２００８−１４７８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの従来方式では高速に変調された受信信号や受信データの相関をとるため、高速な相関器を必要とする。また、受信信号や受信データを分岐して相関器に取り出す必要があるが、分岐部に遅延差があると、受信信号や受信データが劣化する。例えば、４３Ｇｂｉｔ／ｓ ＤＱＰＳＫ信号光を受信するＤＱＰＳＫ光受信器の場合、２つの受信データの分岐部に数ｍｍの経路差があると、分岐部の後段で２つの受信データを正しく結合できなくなる場合がある。また、特許文献３のように受信信号を分岐して制御に用いる場合、分岐部のインピーダンス整合がとれていないと、信号反射が起こり、受信信号が劣化してしまう場合がある。このように、分岐部の設計が困難であった。
本発明は、以上の点に鑑み、受信信号や受信データを分岐せずに、ＤＱＰＳＫなどの光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる点に安定化する光受信器を提供することを目的とする。
本発明は、受信信号や受信データに影響を与えることなく、また、高速な回路を用いずに、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相差を検出することを目的のひとつとする。また、本発明は、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる最適値に制御することを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＤＱＰＳＫ光受信器において、２つの光遅延検波器から出力される干渉光をそれぞれ受光する受光器の電流源端子に流れる光電流を検出し、該光電流を用いて２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度に制御することを特徴のひとつとする。
なお、前記の電流源端子から前記の受光器に外乱が加わることを防ぐため、前記電流源端子の通過帯域は受光器の帯域よりも桁違いに小さく、前記電流源端子に流れる光電流の帯域は非常に小さい。例として、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１でＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を受信した場合に、光遅延検波器１３０の干渉位相に応じて変化する電流源端子１６１に流れる光電流および検波信号１４３の時間波形を図３（ａ）に示す。光電流は検波信号１４３の高周波成分が除去された波形であり、この光電流の交流成分は検波信号１４３のそれより小さい。図３（ｂ）に光遅延検波器１３０の干渉位相に応じて変化するこの光電流の交流成分の時間波形を示す。干渉位相が９０度異なる波形同士には相関がなく、１８０度異なる波形は互いに反転している。なお、光電流１６１の交流成分を検出する直流成分除去器には、入力信号から直流成分を除去する既知の方法を用いることができる。例えば、コンデンサや、入力信号から時間平均値を算出して該入力信号から減算する信号処理器などを直流成分除去器とし、電流源端子１６１に流れる光電流を該直流成分除去器に入力すればよい。
【０００８】
本発明のひとつは、この光電流の交流成分を用いる。具体的には、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光位相受信器１２０、１２０ｂのそれぞれの受光器の電流源端子に流れる光電流の交流成分の波形の相関を観測し、相関があれば光位相受信器１２０、１２０ｂの一方もしくは両方の光遅延検波器の干渉位相をシフトさせて、２つの光遅延検波器の干渉位相の差を９０度にすることを特徴とする。なお、前記干渉位相を９０度シフトさせる方法には、例えば、２つの光電流の交流成分の相関がなくなるまで干渉位相を徐々にシフトさせる方法や、干渉位相をおよそ９０度シフトさせた後に４５度位相制御など干渉位相の最適化制御を行う方法、予め作成した干渉位相の制御信号と干渉位相の関係を参照して干渉位相を制御する方法など、既知の方法を含めていくつかあり、いずれの方法であってもよい。
また、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の入力ポート１００に無変調成分を含む光信号が入力される場合、光遅延検波器の２つの出力ポートの出力パワー比が干渉位相に応じて変化する。その結果、受光器から得られる光電流の直流成分の振幅も干渉位相に応じて変化する。例として、入力ポート１００にＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光が入力された場合の光遅延検波器の干渉位相と光電流の振幅の関係を図６に示す。
【０００９】
本発明の他のひとつは、この干渉位相と光電流の振幅の関係を用い、干渉位相を特定する。例えば、４５度位相制御されたＤＱＰＳＫ光受信器において、光電流の振幅および干渉位相の変化に対する光電流の増減の符号を用い、干渉位相が４５±ｎ・１８０度か１３５±ｎ・１８０度かを特定できる。また、９０度位相制御されたＤＱＰＳＫ光受信器において、光遅延検波器の２つの出力を受光する２つの受光器の光電流の振幅の一致で干渉位相を０±ｎ・１８０度か９０±ｎ・１８０度かを特性することもできる。
本発明によれば、２つの光遅延検波器と、該光遅延検波器の出力光をそれぞれ受光して受信信号を出力する受光器と、該受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出する光電流検出器と、前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかにそれぞれ制御する２つの位相制御器と、前記光電流検出器で検出された光電流から前記２つの光遅延検波器の干渉位相の差を判定し、その差が９０度となるように前期位相制御期を制御する直交位相制御器が提供される。
【００１０】
本発明の第１の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかに安定化する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の各受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
前記光電流検出器から出力された各受光部の光電流信号又は該光電流信号に基づく信号をそれぞれ入力し、該光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力する相関器と、
前記相関信号に基づき２つの前記光遅延検波器の干渉位相の差が９０度であるか否かを判定し、９０度でなければ前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方に制御信号を出力する直交位相制御器と
を備え、
前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方が、該制御信号に応じて前記光遅延検波器の干渉位相をシフトすることを特徴とする光受信器が提供される。
【００１１】
本発明の第２の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
該２つの光位相受信器の少なくともいずれかの前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた光電流信号を出力する光電流検出器と、
干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を閾値として、光電流信号の直流成分の振幅が該閾値より大きいか否かを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と前記光電流検出器からの光電流信号の増減とを比較して、光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【００１２】
本発明の第３の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の一方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第１の光電流信号を出力する第１の光電流検出器と、
前記２つの光位相受信器の他方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器と、
第１の光電流信号と第２の光電流信号の大小を比較していずれが大きいかを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と第１又は第２の光電流信号の増減とを比較して、第１又は第２の光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【００１３】
本発明の第４の解決手段によると、
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、互いに論理反転した強度成分を有する２つの干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記２つの干渉光をそれぞれ受光する２つの受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかについて前記２つの受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出し、各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
各光電流信号の直流成分を比較し、その差に応じた振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
該振幅比較信号が零又は予め定められた閾値以下か否かにより前記光遅延検波器の干渉位相の値を判定し、判定結果に応じて干渉位相の差を９０度にするための制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受信信号や受信データを分岐せずに、ＤＱＰＳＫなどの光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる点に安定化する光受信器を提供することができる。
本発明によれば、受信信号や受信データに影響を与えることなく、また、高速な回路を用いずに、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相差を検出することができる。これにより、ＤＱＰＳＫ光受信器の２つの光遅延検波器の干渉位相を互いに９０度異なる最適値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が対象とするＤＱＰＳＫ光受信器の構成例。
【図２】光遅延検波器の干渉位相と受信データパターンの関係の説明図。
【図３】干渉位相に応じて変化する検波信号と光電流の時間波形の説明図。
【図４】本発明の第１の実施形態における相関器の動作の説明図。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す構成例。
【図６】光遅延検波器の干渉位相と光電流の直流成分の振幅の関係の説明図。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す構成例（１）。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す構成例（２）。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す構成例（３）。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す構成例。
【図１１】第３の実施形態における干渉位相制御のフローチャートの例。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、上述の光電流の交流成分を用いる。
図５は、ＤＱＰＳＫ光受信器の構成図である。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は、例えば、光位相受信器１２０、１２０ｂと、光分波器１１０と、光電流検出器１７１、１７１ｂと、相関器２００と、直交位相制御器２１０とを備える。
２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの出力する干渉光を受光する２つの受光器１４１、１４１ｂの電流源端子１６１、１６１ｂに流れるそれぞれの光電流を検出し、直流成分除去器２０１、２０１ｂを用いて該２つの光電流の交流成分を得る。さらに、これらの相関をとり、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差を検出する。
なお、電流源端子１６１、１６１ｂの光電流の交流成分の相関を検出し、相関信号を出力する相関器２００には、入力信号の相関をとる既知の装置・方法を用いることができる。例えば、２つの入力信号を乗算する乗算器とその出力を時間平均する平均化器との組合せや、２つの入力信号を比較してその大小に応じた信号を出力する比較器や差分器（差動増幅器を含む）などの出力を時間平均する平均化器との組合せを相関器とし、２つの電流源端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の交流成分を該相関器に入力すればよい。
前記相関器２００を前記の乗算器２０２と平均化器２０４との組合せで構成した場合を例にして、前記相関器２００の動作原理を説明する。なお、簡単のために、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１において、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が４５度位相制御され、なおかつ光遅延検波器１３０ｂの干渉位相が４５度に制御されているものとして、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を受信する場合について説明する。
【００１７】
図４（ａ）に、前記相関器２００内の乗算器２０２の出力波形が光遅延検波器１３０の干渉位相によって変化する様子を示す。光遅延検波器１３０の干渉位相が４５度の場合、前記乗算器２０２の出力波形は常に０より大きくなり、逆に２２５度の場合、常に０より小さくなる。そして、１３５度、３１５度の場合は、前記相関器の出力波形の符号は正負にランダムに変化する。そのため、前記乗算器出力の時間平均、つまり前記相関器出力である相関信号は、光遅延検波器１３０の干渉位相が４５度、１３５度、２２５度、３１５度のそれぞれで、正、零、負、零と変化する。
図４（ｂ）に、光遅延検波器１３０の干渉位相を連続的に変化させた場合の該相関信号の変化を示す。なお、光遅延検波器１３０ｂの干渉位相を３０度に安定化している場合は、該相関信号は光遅延検波器１３０の干渉位相が３０度のときに最大となり、２１０度で最小、１２０度および３００度で０となる。つまり、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が０度のときは該相関信号が正の最大値、９０度のときは零、１８０度のときは負の最小値をとる。そのため、該相関信号の時間平均を零にすれば２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差は９０度となる。
【００１８】
なお、Ｄ８ＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ８ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｙｉｎｇ）のような差動Ｍ値位相変調方式（Ｍは２以上の整数）や、ｓｔａｇｇｅｒｅｄ−Ｄ８ＰＳＫやＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの直交振幅変調方式で変調された信号光を受信するＤＱＰＳＫ光受信器１０１であっても本実施の形態をそのまま適用し、２台の光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差を９０度に制御することができる。例えば、干渉位相が９０度位相制御され、０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化された２つの光遅延検波器１６０、１６０ｂを具備したＤＱＰＳＫ光受信器１０１を用いてＱＡＭ信号光を受信する場合においても、本第１の実施の形態により２つの光遅延検波器１６０、１６０ｂの干渉位相の差を９０度に制御することができる。
【００１９】
図５に本発明の第１の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバを備えた２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。また、光位相受信器１２０のバランスドレシーバ１４０がもつ２つの受光器１４１、１４２の一方の電流源端子に流れる光電流を光電流検出器１７１、１７１ｂで検出する。例えば、受光器１４１の電流源端子１６１に流れる光電流を光電流検出器１７１が光電流信号１８１に変換して出力する。光電流検出器１７１、１７１ｂとしては、オペアンプを用いた電流電圧変換器など既知の手段を用いることができる。同様に、光位相受信器１２０ｂのバランスドレシーバ１４０ｂがもつ２つの受光器１４１ｂ、１４２ｂの一方の電流源端子に流れる光電流を検出する。例えば、受光器１４１ｂの電流源端子１６１ｂに流れる光電流を光電流検出器１７１ｂが光電流信号１８１ｂに変換して出力する。これらの光電流信号１８１、１８１ｂは相関器２００に入力される。
該相関器２００では、直流成分除去器２０１、２０１ｂで光電流信号１８１、１８１ｂそれぞれの交流成分を抽出する。また、該光電流信号１８１、１８１ｂの交流成分を乗算器２０２で乗算して乗算信号２０３を算出し、さらに乗算信号２０３の時間平均を平均化器２０４で算出して相関信号２０５として出力する。ここで、相関器２００の直流成分除去器２０１、２０１ｂは、コンデンサや、入力信号から時間平均値を算出して該入力信号から減算する信号処理器などとすればよい。前記の相関信号２０５は直交位相制御器２１０に入力される。
【００２０】
直交位相制御器２１０では、相関信号２０５が零（又はその近傍の予め定められた範囲内）になるまで位相制御器１３３、１３３ｂの一方、もしくは双方に直交位相制御信号２１１を出力する。該位相制御器１３３、１３３ｂは、前記の直交位相制御信号２１１が入力されている間、光位相シフタ１３２、１３２ｂの位相シフト量を変化させる。
なお、直交位相制御信号２１１による位相シフト量は９０度刻みである場合が効率がよい。ただし、直交位相制御信号２１１によって位相シフタ１３２、１３２ｂの位相シフト量を９０度変化させた後、次に該直交位相制御器２１０が前記の相関信号２０５を判定して直交位相制御信号２１１を出力するまでの時間は、前記の位相制御器１３３、１３３ｂに対する位相シフタ１３２、１３２ｂの応答速度より長くする必要がある。
また、該相関器２００の構成は、出力する相関信号２０５が２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差に応じて変化する信号となればどのような構成でもよい。例えば、光電流信号１８１、１８１ｂの差分をとる差分器と、光電流信号１８１、１８１ｂの差分の直流成分を除去して出力する直流成分除去器と、該直流成分除去器の出力信号の最大振幅を相関信号２０５として出力する振幅検出器とで構成することもできる。この構成の場合、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が０度のときは相関信号２０５が零となり、１８０度のときは最大となり、９０度ないしは２７０度のときはその中間の値となる。
【００２１】
ところで、バランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子に流れる光電流は、互いに交流成分が論理反転した波形をもつ。そのため、該２つの光電流を光電流検出器でそれぞれ検出して光電流信号に変換し、差分器で該２つの光電流信号の差分をとれば、交流成分の振幅が２倍で、且つ前記２つの光電流信号に共通する直流成分が除去された差分信号が得られる。そこで、該ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光位相受信器１２０、１２０ｂにおいて、差分信号をそれぞれ検出し、前記相関器２００に光電流信号１８１、１８１ｂの代わりとして入力すれば、相関器２００の検出感度を向上することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、光電流の直流成分を利用する。図７は、第２の実施の形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器の構成図（１）である。装置の構成は後に詳述する。
図６に光遅延検波器１３０の干渉位相と、該光遅延検波器１３０から出力される干渉光を受光する受光器１４１の電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分との関係を示す。該直流成分の振幅は光遅延検波器１３０の干渉位相に対して正弦波状に変化し、干渉位相が０度のときに最大（図６（ａ１））、１８０度のときに最小（図６（ａ５））となり、３６０度で最大に戻る。また、バランスドレシーバ１４０のもう一方の受光器１４１ｂの電流源端子１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅も干渉位相に対して正弦波状に変化するが、干渉位相が０度のときに最小（図６（ｂ１））、１８０度のときに最大（図６（ｂ５））となり、３６０度で最小に戻る。ただし、図６に示すように前記光電流の直流成分が光遅延検波器の干渉位相によって変化する特性は、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１で受信する信号光がＲＺ変調されていない、もしくは光フィルタやＤＱＰＳＫ光受信器１０１がもつ光遅延検波器によって信号光のＲＺ変調成分が劣化している場合にのみ生じる。
本発明の第２の実施形態では、電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分の振幅を検出する。しかし、該振幅だけでは干渉位相が一意に判定できないため、さらに干渉位相に対する光電流の直流成分の変化の傾きを検出し、干渉位相を一意に判定する。そして、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度になるようにそれぞれの干渉位相を制御する。なお、光遅延検波器の干渉位相に対する光電流の直流成分の変化の傾きは、光遅延検波器１３０の干渉位相を微小変動させ、そのときの光電流信号の直流成分の増減を検出することで検出できる。
【００２３】
例えば、干渉位相が４５度位相制御された光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定する場合を説明する。まず、電流源端子１６１に流れる光電流の直流成分の振幅を図６（ａ３）の振幅（又は干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値）と比較し、該光電流の直流成分の振幅が（ａ３）より大きければ、干渉位相は４５度ないしは３１５度であり、（ａ３）より小さければ干渉位相は１３５度ないしは２２５度であると判定できる。一方、干渉位相を僅かに増加させ、それによって該光電流の直流成分の振幅が減少すれば、干渉位相は４５度ないしは１３５度であり、増加すれば干渉位相は２２５度か３１５度であると判定できる。そのため、この２つの判定結果を合わせれば、光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定できる。なお、上記特許文献１の干渉位相の４５度位相制御では、干渉位相を常に微小変動させている。本実施の形態では、この干渉位相の微小変動も有効に利用することができる。
しかし、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらであるか明らかでない場合、上述の方法では干渉位相が一意に決まらない。上の例の場合においては、干渉位相が４５度と２２５度、または１３５度と３１５度のどちらかを判定できなくなる。ただし、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１において、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度であるかのみを判定する場合、判定される干渉位相が１８０度異なっても構わないため、上述の方式を適用することができる。
【００２４】
また、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらであるか明らかでない場合においても干渉位相を一意に決めることもできる。ただし、電流源端子１６１、１６２に流れる光電流の双方を検出し、検出した２つの光電流の直流成分の振幅を比較する必要がある。
例えば、干渉位相が４５度位相制御された光遅延検波器１３０をもつ光位相受信器において、検出される光電流が電流源端子１６１、１６２に流れる光電流のどちらか明らかでない場合、干渉位相が４５度と２２５度、または１３５度と３１５度のどちらかを判定できなくなるが、さらに電流源端子１６１、１６２に流れるそれぞれの光電流の直流成分の振幅を比較することで該光遅延検波器１３０の干渉位相を一意に判定することができる。該２つの光電流の直流成分の振幅を比較し、干渉位相の判定に用いた光電流がもう一方よりも大きければ、干渉位相は４５度ないしは３１５度、小さければ１３５度ないしは２２５度であることが判定できる。そのため、先の判定結果と合わせれば干渉位相を一意に判定することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態に限らず、２つの受光器の電流源端子に流れる光電流の振幅を比較する場合、該２つの受光器の受信感度や帯域の違いによる光電流の振幅の違いを補正する機構を備えることが望ましい。
また、ＤＱＰＳＫ光受信器において、２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの出力する干渉光を受光する受光器１４１、１４１ｂの電流源端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分と、前記の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相に対する該２つの光電流の直流成分の変化の傾きから、該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度か否かを判定することができる。
例えば、ＤＱＰＳＫ光受信器１０１の２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相が４５度位相制御されている場合、該干渉位相の増減に対して該２つの光電流端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅が同じように増減し（傾きの符合が一致し）、なおかつ該２つの光電流端子１６１、１６１ｂに流れる光電流の直流成分の振幅に差がある場合は該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度であると判定できる（例えば、図６のａ２とａ４など）。また、傾きが異なり振幅が同じ場合も、干渉位相の差が９０で度であると判定できる（例えば、ａ２とａ８など）。逆に、傾きが異なり振幅も異なる場合は該２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度ではないと判定できる（例えば、図６のａ２とａ６など）。また、傾きが同じで振幅も同じ場合も、干渉位相の差が９０度でないと判定できる。
【００２６】
図７に本発明の第２の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は２つの被制御光位相受信器１２１、１２１ｂを有する。これら被制御光位相受信器１２１、１２１ｂは、図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバをもつ２つの光位相受信器によって受信データ１５１、１５１ｂに変換する。被制御光位相受信器１２１ｂの構成は、被制御光位相受信器１２１と同様であるので、図７では詳細を省略している。
また、被制御光位相受信器は光位相受信器の他に、光遅延検波器の干渉位相を制御する制御回路を有する。例えば、被制御光位相受信器１２１の制御回路では、第１の実施形態を示す図５と同様、光遅延検波器１３０の出力する２つの干渉光をそれぞれ受光するバランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子の一方の電流源端子１６１に流れる光電流が光電流検出器１７１で検出され光電流信号１８１として出力される。なお、光遅延検波器１３０の干渉位相は位相制御器１３３によって、例えば４５度位相制御され、一意でない任意の干渉位相に安定化されている。また、該位相制御器１３３は干渉位相を微小変動し、その微小変動成分をディザ信号３０１として出力する。該ディザ信号３０１と前記の光電流信号１８１は同期検波器３１１でその同期がとられる。該ディザ信号３０１の増加に対し、光電流信号１８１の振幅の増減の正負が一致するか逆転するかを判定して同期信号（傾き情報）３１３を出力する。また、振幅比較器３２０が前記の光電流信号１８１の時間平均値を予め定められた閾値と比較し、その大小を判定して振幅比較信号３２１を出力する。該閾値は干渉位相に応じて変化する光電流信号１８１の平均振幅とすればよい。この値は、例えば干渉位相を０度から３６０度まで掃引し、光電流信号１８１の時間平均値の平均をとることで予め求めることができる。また、図８の構成例（２）のように、バランスドレシーバ１４０のもう一方の受光器１４２の電流源端子１６２に流れる光電流を検出して光電流信号１８２に変換する光電流検出器１７２をさらに備え、該光電流信号１８２の振幅、ないしはその時間平均値を前記の閾値として用いてもよい。前記の同期信号３１３と前記の振幅比較信号３２１は直交制御器３３０に入力され、それらの信号の組合せから光遅延検波器１３０の干渉位相が判定され、該干渉位相が任意の値になるまで直交制御信号３３１を位相制御器１３３に出力する。
【００２７】
また、被制御光位相受信器１２１ｂも被制御光位相受信器１２１と同様の構成であり、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂのそれぞれの光遅延検波器の干渉位相を９０度異なるように制御する。例えば、光受信器は、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂのそれぞれの光遅延検波器の干渉位相を９０度異なるように予め設定しておき、この各干渉位相になるように位相制御器１３３を制御する。
図９に、第２の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の別の構成例（３）を示す。
図７に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバを有する２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。また、光位相受信器１２０の光遅延検波器１３０が出力する２つの干渉光を受光する受光器１４１、１４２の電流源端子１６１、１６２のうち一方の電流源端子、例えば電流源端子１６１に流れる光電流を光電流検出器１７１で光電流信号１８１として検出する。また、同様に、光位相受信器１２０ｂの光遅延検波器１３０ｂが出力する２つの干渉光を受光する受光器１４１ｂ、１４２ｂの電流源端子１６１ｂ、１６２ｂのうち一方の電流源端子、例えば電流源端子１６１ｂに流れる光電流を光電流検出器１７１ｂで光電流信号１８１ｂとして検出する。
【００２８】
なお、光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相は位相制御器１３３、１３３ｂにより、例えば４５度位相制御され、一意でない任意の干渉位相に安定化されている。また、該位相制御器１３１、１３１ｂは干渉位相を微小変動し、その微小変動成分をディザ信号３０１、３０１ｂとして出力する。該ディザ信号３０１と該光電流信号１８１は同期検波器３１１に入力され、該ディザ信号３０１の増減に対して該光電流信号１８１の直流成分の増減の向き（正負）が一致するかを検出し、同期信号３１２を出力する。同様に、該ディザ信号３０１ｂと該光電流信号１８１ｂは同期検波器３１１ｂに入力され、該ディザ信号３０１ｂの増減に対して該光電流信号１８１ｂの直流成分の増減の向き（正負）が一致するかを検出し、同期信号３１２ｂを出力する。また、振幅比較器３２０で前記光電流信号１８１、１８１ｂの直流成分の振幅を比較し、その大小を判定して振幅比較信号３２１を出力する。
該振幅比較信号３２１と前記の同期信号３１３、３１３ｂは前記の直交制御器３３０に入力され、これらの入力信号から２つの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相を判定し、干渉位相が任意の値になるまで位相制御器１３３、１３３ｂのそれぞれに直交制御信号３３１を出力する。前記の位相制御器１３３、１３３ｂは該直交制御信号３３１が入力される間、干渉位相をシフトし、干渉位相を設定値に制御する。この設定値を光位相受信器１２０、１２０ｂで９０度ずらせばよい。なお、直交制御器３３０は、位相制御器１３３、１３３ｂのいずれか一方を制御して干渉位相の差が９０度になるようにしてもよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態も、光電流の直流成分を利用する。図１０は、第３の実施の形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器の構成図である。装置の構成は後に詳述する。
図６に示す光遅延検波器１３０の干渉位相と、受光器１４１の電流源端子１６１、１６２に流れる光電流の直流成分の振幅の関係を参照すると、干渉位相が０度、１８０度のときは該２つの光電流の直流成分の振幅に差があるのに対し、干渉位相が９０度、２７０度のときは該２つの光電流の直流成分の振幅の差が零になる。被制御光位相受信器１２１ｂについても同様である。
そこで、光遅延検波器の干渉位相を９０度位相制御して０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに安定化し、前記の電流源端子１６１、１６２に流れる２つの光電流の直流成分の振幅の差分をとり、これが零か否かを判定する。これにより、光遅延検波器の干渉位相が０度ないしは１８０度（０＋ｎ・１８０度）、もしくは９０度ないしは２７０度（９０＋ｎ・１８０度）のいずれかであることが判明する。その後、光遅延検波器の干渉位相を任意にシフトすれば、干渉位相をΦ＋ｎ・１８０度（Φは任意の値、ｎは整数）に制御することができる。なお、さらに必要に応じて干渉位相を設定値に安定化する制御を行ってもよい。
【００３０】
例えば、光遅延検波器の干渉位相を４５＋ｎ・１８０度ないしは−４５＋ｎ・１８０度のうち任意の値（設定値）に制御する場合の干渉位相制御方式のフローチャートを図１１に示す。まず、干渉位相を９０度位相制御する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。前記の電流源端子１６１、１６２に流れる２つの光電流の直流成分の差分が予め定められた閾値以下か否かにより干渉位相が０＋ｎ・１８０度ないしは９０＋ｎ・１８０度のいずれであるかを判定する（Ｓ１０３）。この判定結果と干渉位相の設定値に応じて、干渉位相が設定値となるように干渉位相をシフトさせる（Ｓ１０４〜Ｓ１０７）。その後、干渉位相を設定値に安定化する４５度位相制御を行なう（Ｓ１０８）。
例えば、ステップＳ１０３で該２つの光電流の差分が閾値より大きく、光電流干渉位相が０＋ｎ・１８０度と判定された場合（Ｓ１０３、Ｎｏ）、干渉位相の設定値、つまり制御目標値が４５＋ｎ・１８０度なら干渉位相を＋４５度ないしは＋方向に僅かにシフトさせた後（Ｓ１０５、Ｓ１０７）、干渉位相を４５度位相制御すれば（Ｓ１０８）、４５度で安定する。このように光電流の差分と、干渉位相の設定値に基づき干渉位相のシフト方向を決めてシフトさせ、その後４５度位相制御などをすればよい。
【００３１】
図１０に第３の実施形態におけるＤＱＰＳＫ光受信器１０１の構成図を示す。
ＤＱＰＳＫ光受信器１０１は２つの被制御光位相受信器１２１、１２１ｂと光分波器１１０を備える。被制御光位相受信器は図１に示すＤＱＰＳＫ光受信器１０１と同様、入力ポート１００に入力される信号光が光遅延検波器とバランスドレシーバをもつ２つの光位相受信器１２０、１２０ｂによって受信データ１５１、１５１ｂに変換される。光位相受信器１２０ｂの構成は、光位相受信器１２０と同様であるので図１０では詳細を省略している。
また、被制御光位相受信器は光位相受信器の他に、光遅延検波器の干渉位相を制御する制御回路をもつ。例えば、被制御光位相受信器１２１の制御回路では、光遅延検波器１３０の出力する２つの干渉光をそれぞれ受光するバランスドレシーバ１４０の２つの受光器１４１、１４２の電流源端子１６１、１６２に流れる光電流が光電流検出器１７１、１７２で検出されそれぞれ光電流信号１８１、１８２として出力される。
なお、光遅延検波器１３０の干渉位相は位相制御器１３３により、９０度位相制御され、０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御されている。
前記の光電流信号１８１、１８２は振幅比較器３２０に入力され、該光電流信号１８１、１８２の直流成分の振幅が比較され、その差が零（又はその近傍の予め定められた範囲内）か否かに応じて振幅比較信号３２１を出力する。
【００３２】
該振幅比較信号３２１は直交制御器３３０に入力され、該光電流信号１８１、１８２の直流成分の振幅に差がなければ、前記光遅延検波器１３０の干渉位相が９０度ないしは２７０度であり、差があれば干渉位相が０度ないしは１８０度であると判定する。そして、干渉位相が設定値に近づくように干渉位相をシフトするように、直交制御信号３３１を位相制御器１３３に出力する。
前記位相制御器１３３は該直交制御信号３３１に応じて位相をシフトさせ、位相を安定化させる。例えば、前記の干渉位相の設定値が４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかであれば、４５度位相制御によって安定化する。
また、被制御光位相受信器１２１ｂも被制御光位相受信器１２１と同様の構成であり、光ＤＱＰＳＫ受信器１０１においては、被制御光位相受信器１２１、１２１ｂの光遅延検波器１３０、１３０ｂの干渉位相の差が９０度となるように設定される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば、光通信システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 入力ポート
１０１ ＤＱＰＳＫ光受信器
１１０ 光分波器
１２０、１２０ｂ 光位相受信器
１２１、１２１ｂ 被制御光位相受信器
１３０、１３０ｂ 光遅延検波器
１３１、１３１ｂ 光遅延器
１３２、１３２ｂ 光位相シフタ
１３３、１３３ｂ 位相制御器
１４０、１４０ｂ バランスドレシーバ
１４１、１４１ｂ、１４２、１４２ｂ 受光器
１４３、１４３ｂ、１４４、１４４ｂ 検波信号
１４５、１４５ｂ 差分器
１４６、１４６ｂ 受信信号
１５０、１５０ｂ 識別器
１５１、１５１ｂ 受信データ
１６１、１６１ｂ、１６２、１６２ｂ 電流源端子
１７１、１７１ｂ、１７２、１７２ｂ 光電流検出器
１８１、１８１ｂ、１８２、１８２ｂ 光電流信号
２００ 相関器
２０１、２０１ｂ 直流成分除去器
２０２ 乗算器
２０３ 乗算信号
２０４ 平均化器
２０５ 相関信号
２１０ 直交位相制御器
２１１ 直交制御信号
３０１、３０１ｂ ディザ信号
３１１、３１１ｂ 同期検波器
３１２、３１２ｂ 同期信号
３２０ 振幅比較器
３２１ 振幅比較信号
３３０ 直交位相制御器
３３１ 直交制御信号
ａ１〜ａ８ 光電流１６１の振幅
ｂ１〜ｂ８ 光電流１６２の振幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかに安定化する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の各受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
前記光電流検出器から出力された各受光部の光電流信号又は該光電流信号に基づく信号をそれぞれ入力し、該光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力する相関器と、
前記相関信号に基づき２つの前記光遅延検波器の干渉位相の差が９０度であるか否かを判定し、９０度でなければ前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方に制御信号を出力する直交位相制御器と
を備え、
前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方が、該制御信号に応じて前記光遅延検波器の干渉位相をシフトすることを特徴とする光受信器。
【請求項２】
請求項１記載の光受信器であって、
前記２つの光位相受信器の各光遅延検波器が、前記干渉光と論理反転した第２の干渉光を出力し、
前記２つの光位相受信器はそれぞれ、第２の干渉光を受光して第２の検出信号を出力する第２の受光器をさらに有し、
前記光受信器は、
前記２つの光位相受信器の各第２の受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた第２の光電流信号をそれぞれ出力する第２の光電流検出器と、
各光位相受信器について前記光電流信号と該第２の光電流信号との差分信号をそれぞれ前記相関器に出力する差分器と
をさらに備え、
前記相関器は、該差分信号をそれぞれ入力し、該差分信号に基づき光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力することを特徴とする光受信器。
【請求項３】
請求項１記載の光受信器において、
前記相関器が、
入力される２つの光電流信号の交流成分を抽出する直流成分除去器と、
前記直流成分除去器で抽出した光電流信号の交流成分の相関をとって相関信号を出力する回路と
を有する光受信器。
【請求項４】
請求項３に記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、相関信号が前記相関器に入力される２つの光電流信号の交流成分に相関が予め定められた基準より小さいことを示す場合に、干渉位相の差が９０度であると判定し、９０度でなければ干渉位相をシフトされるための前記制御信号を出力する光受信器。
【請求項５】
請求項１記載の光受信器において、
前記相関器が、
入力される２つの光電流信号の差分をとる差分器と、
該差分の直流成分を除去して出力する直流成分除去器と、
該直流成分除去器の出力信号の最大振幅を相関信号として出力する振幅検出器と
を有する光受信器。
【請求項６】
請求項５に記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、干渉位相によって変動する前記相関信号が、零と該変動の最大値との中間値である場合に干渉位相の差が９０度であると判定し、９０度でなければ干渉位相をシフトされるための前記制御信号を出力する光受信器。
【請求項７】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
該２つの光位相受信器の少なくともいずれかの前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた光電流信号を出力する光電流検出器と、
干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を閾値として、光電流信号の直流成分の振幅が該閾値より大きいか否かを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と前記光電流検出器からの光電流信号の増減とを比較して、光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項８】
請求項７記載の光受信器において、
前記光電流検出器と、前記振幅比較器と、前記同期検波器と、前記直交位相制御器とを光位相受信器毎に備える光受信器。
【請求項９】
請求項７記載の光受信器において、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかは、
前記光遅延検波器が前記干渉光と論理反転した第２の干渉光を出力し、
第２の干渉光を受光して第２の検出信号を出力する第２の受光器をさらに有し、
前記光受信器は、前記第２の受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器をさらに備え、
前記振幅比較器が、該第２の光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を求めて前記閾値とすることを特徴とする光受信器。
【請求項１０】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の一方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第１の光電流信号を出力する第１の光電流検出器と、
前記２つの光位相受信器の他方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器と、
第１の光電流信号と第２の光電流信号の大小を比較していずれが大きいかを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と第１又は第２の光電流信号の増減とを比較して、第１又は第２の光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項１１】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、互いに論理反転した強度成分を有する２つの干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記２つの干渉光をそれぞれ受光する２つの受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかについて前記２つの受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出し、各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
各光電流信号の直流成分を比較し、その差に応じた振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
該振幅比較信号が零又は予め定められた閾値以下か否かにより前記光遅延検波器の干渉位相の値を判定し、判定結果に応じて干渉位相の差を９０度にするための制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項１２】
請求項１１記載の光受信器において、
前記光電流検出器と、前記振幅比較器と、前記直交位相制御器とを光位相受信器毎に備える光受信器。
【請求項１３】
請求項１１記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、振幅比較信号から前記光遅延検波器の干渉位相が０度及び１８０度のいずれか、又は、９０度又は２７０度のいずれかを判定した後、その判定結果と干渉位相の差が９０度になる予め定められた設定値とに応じて干渉位相の増減の方向を決定し、該方向に干渉位相をシフトさせることを特徴とする光受信器。
【請求項１４】
請求項１３記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、決定された方向に干渉位相を４５度シフトさせる制御信号を出力し、
前記位相制御器は、該制御信号に従い干渉位相を４５度シフトさせ、干渉位相を前記予め定められた設定値である４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかに制御する光受信器。
【請求項１】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のいずれかに安定化する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の各受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
前記光電流検出器から出力された各受光部の光電流信号又は該光電流信号に基づく信号をそれぞれ入力し、該光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力する相関器と、
前記相関信号に基づき２つの前記光遅延検波器の干渉位相の差が９０度であるか否かを判定し、９０度でなければ前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方に制御信号を出力する直交位相制御器と
を備え、
前記２つの光位相受信器の前記位相制御器の一方又は双方が、該制御信号に応じて前記光遅延検波器の干渉位相をシフトすることを特徴とする光受信器。
【請求項２】
請求項１記載の光受信器であって、
前記２つの光位相受信器の各光遅延検波器が、前記干渉光と論理反転した第２の干渉光を出力し、
前記２つの光位相受信器はそれぞれ、第２の干渉光を受光して第２の検出信号を出力する第２の受光器をさらに有し、
前記光受信器は、
前記２つの光位相受信器の各第２の受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して各光電流に応じた第２の光電流信号をそれぞれ出力する第２の光電流検出器と、
各光位相受信器について前記光電流信号と該第２の光電流信号との差分信号をそれぞれ前記相関器に出力する差分器と
をさらに備え、
前記相関器は、該差分信号をそれぞれ入力し、該差分信号に基づき光電流信号の交流成分の相関に応じた相関信号を出力することを特徴とする光受信器。
【請求項３】
請求項１記載の光受信器において、
前記相関器が、
入力される２つの光電流信号の交流成分を抽出する直流成分除去器と、
前記直流成分除去器で抽出した光電流信号の交流成分の相関をとって相関信号を出力する回路と
を有する光受信器。
【請求項４】
請求項３に記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、相関信号が前記相関器に入力される２つの光電流信号の交流成分に相関が予め定められた基準より小さいことを示す場合に、干渉位相の差が９０度であると判定し、９０度でなければ干渉位相をシフトされるための前記制御信号を出力する光受信器。
【請求項５】
請求項１記載の光受信器において、
前記相関器が、
入力される２つの光電流信号の差分をとる差分器と、
該差分の直流成分を除去して出力する直流成分除去器と、
該直流成分除去器の出力信号の最大振幅を相関信号として出力する振幅検出器と
を有する光受信器。
【請求項６】
請求項５に記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、干渉位相によって変動する前記相関信号が、零と該変動の最大値との中間値である場合に干渉位相の差が９０度であると判定し、９０度でなければ干渉位相をシフトされるための前記制御信号を出力する光受信器。
【請求項７】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
該２つの光位相受信器の少なくともいずれかの前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた光電流信号を出力する光電流検出器と、
干渉位相に応じて変化する該光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を閾値として、光電流信号の直流成分の振幅が該閾値より大きいか否かを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と前記光電流検出器からの光電流信号の増減とを比較して、光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項８】
請求項７記載の光受信器において、
前記光電流検出器と、前記振幅比較器と、前記同期検波器と、前記直交位相制御器とを光位相受信器毎に備える光受信器。
【請求項９】
請求項７記載の光受信器において、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかは、
前記光遅延検波器が前記干渉光と論理反転した第２の干渉光を出力し、
第２の干渉光を受光して第２の検出信号を出力する第２の受光器をさらに有し、
前記光受信器は、前記第２の受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器をさらに備え、
前記振幅比較器が、該第２の光電流信号の直流成分の振幅の平均値又は中間値を求めて前記閾値とすることを特徴とする光受信器。
【請求項１０】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記干渉光を受光して検波信号を出力する受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を予め定められた複数の値のひとつに安定化し、前記干渉位相を微小変動させてその変動成分であるディザ信号を出力し、入力される制御信号に応じて前記干渉位相をシフトさせる位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の一方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第１の光電流信号を出力する第１の光電流検出器と、
前記２つの光位相受信器の他方の前記受光器の電流源端子に流れる光電流を検出して、該光電流に応じた第２の光電流信号を出力する第２の光電流検出器と、
第１の光電流信号と第２の光電流信号の大小を比較していずれが大きいかを示す振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
前記位相制御器からのディザ信号の増減と第１又は第２の光電流信号の増減とを比較して、第１又は第２の光電流信号の傾き情報を出力する同期検波器と、
該傾き情報と前記振幅比較信号に基づき、前記光遅延検波器の干渉位相を判定し、該干渉位相が所望の値になるように制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項１１】
２つの光位相受信器であって、各光位相受信器が、
分岐された入力信号光に、遅延差と設定される干渉位相に応じた位相差とを与えて干渉させ、互いに論理反転した強度成分を有する２つの干渉光を出力する光遅延検波器と、
前記２つの干渉光をそれぞれ受光する２つの受光器と、
前記光遅延検波器の干渉位相を０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかに制御する位相制御器と
を有する前記２つの光位相受信器と、
前記２つの光位相受信器の少なくともいずれかについて前記２つの受光器の電流源端子に流れる光電流をそれぞれ検出し、各光電流に応じた光電流信号をそれぞれ出力する光電流検出器と、
各光電流信号の直流成分を比較し、その差に応じた振幅比較信号を出力する振幅比較器と、
該振幅比較信号が零又は予め定められた閾値以下か否かにより前記光遅延検波器の干渉位相の値を判定し、判定結果に応じて干渉位相の差を９０度にするための制御信号を前記位相制御器に出力する直交位相制御器と
を備えた光受信器。
【請求項１２】
請求項１１記載の光受信器において、
前記光電流検出器と、前記振幅比較器と、前記直交位相制御器とを光位相受信器毎に備える光受信器。
【請求項１３】
請求項１１記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、振幅比較信号から前記光遅延検波器の干渉位相が０度及び１８０度のいずれか、又は、９０度又は２７０度のいずれかを判定した後、その判定結果と干渉位相の差が９０度になる予め定められた設定値とに応じて干渉位相の増減の方向を決定し、該方向に干渉位相をシフトさせることを特徴とする光受信器。
【請求項１４】
請求項１３記載の光受信器において、
前記直交位相制御器は、決定された方向に干渉位相を４５度シフトさせる制御信号を出力し、
前記位相制御器は、該制御信号に従い干渉位相を４５度シフトさせ、干渉位相を前記予め定められた設定値である４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかに制御する光受信器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２８３７２７（Ｐ２０１０−２８３７２７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７１１３（Ｐ２００９−１３７１１３）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（３０１００５３７１）日本オプネクスト株式会社 (311)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（３０１００５３７１）日本オプネクスト株式会社 (311)
【Ｆターム（参考）】
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