光ＯＦＣＤＭ伝送システム
【課題】従来、多重数が増大するのにしたがって信号光強度が多重数の２乗にしたがって急激に減衰し、符号誤り率が増大していた。本発明は、多重数によらず一定の符号誤り率で受信できる光受信回路、光受信装置及び光伝送システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る光受信回路、光受信装置及び光伝送システムは、光信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。電気的積分手段が含む電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しない。そのため、受信回路へ入力する信号光強度が一定の状態で多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しないためＢＥＲの劣化を防ぐことができる。
【解決手段】本発明に係る光受信回路、光受信装置及び光伝送システムは、光信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。電気的積分手段が含む電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しない。そのため、受信回路へ入力する信号光強度が一定の状態で多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しないためＢＥＲの劣化を防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ＯＦＤＭ受信回路、光ＯＦＤＭ受信装置、光ＯＦＤＭ伝送システム、光ＯＦＣＤＭ受信回路、光ＯＦＣＤＭ受信装置および光ＯＦＣＤＭ伝送システムの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送システムにおける伝送容量を増大するために、１本の光ファイバに光周波数の異なる光信号を多重して伝送する光周波数分割多重伝送システムが実現されている。
【０００３】
図１は、光周波数分割多重伝送システムの構成例である。送信回路１１−１〜１１−Nは、光周波数の異なる信号光を送信する。送信された各信号光は光周波数合波手段１２で合波され、光ファイバ伝送路１３に出力される。受信装置１６では、伝送された多重信号光を、光周波数ごとに光周波数分波手段１４で分波し、それぞれ受信回路１５−１〜１５−Nで受信する。
【０００４】
光周波数分割多重伝送システムでは、一定の光周波数帯域において、より多くの信号を伝送するために、周波数利用効率の向上が求められる。ここで、周波数利用効率は、光信号帯域をＢ［Ｈｚ］，隣接信号光間の光周波数間隔をΔｆ［Ｈｚ］とすると、Ｂ／Δｆと表せる。
【０００５】
従来の光周波数分割多重伝送システムにおいて、隣接信号光の影響を受けずに所望の信号光を受信するためには、光周波数分波器により隣接信号光を分離することができる程度に、隣接信号光間の光周波数間隔を広くする必要があった。このため、送信回路側で片側波帯をフィルタリングするなど信号の帯域制限をせずに両側波帯を伝送し、偏波多重等を行わない場合、Ｂ／Δｆ≒０．４であった。
【０００６】
周波数利用効率を向上する方式として、図２のような光離散フーリエ変換回路を用いることにより、Ｂ／Δｆ≦１で多重した光周波数分割多重信号を、光周波数分波器を用いずに受信する光直交周波数分割多重伝送方式が、特許文献１に記載されている。ここで、特許文献１の図２は、多重数が４の場合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５１８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２の光離散フーリエ変換回路に入力された信号光は光分岐手段２１および２３で多重数Ｎに応じて分岐されるため、回路を拡大する場合、回路内での分岐損が増大する。そのため、光離散フーリエ変換回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴って変換回路内で信号光強度が減衰し、受信する際に符号誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ−Ｅｒｒｏｒ−Ｒａｔｅ）が劣化するという課題があった。
【０００９】
更には、多重数Ｎを拡大した際に一定の受信感度を得るためには、光離散フーリエ変換回路ヘ入力する信号光強度を大きくする必要があった。しかし、送信回路が出力する信号光強度には限界があるため、送受信装置間における信号光の許容損失が小さくなってしまう。よって、送受信装置間で一定の許容損失を得るためには、多重数Ｎが制限されるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路ならびに光受信装置を、及び信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路、第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置及び第３発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムは、光信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。
【００１２】
具体的には、本願第１発明は、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号が入力される光ＯＦＤＭ受信回路であって、光ＯＦＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段と、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段と、前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段と、を備える光ＯＦＤＭ受信回路である。
【００１３】
また、本願第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の前記電気的積分手段は、前記コヒーレント検波手段からの電気信号をＭ個（Ｍは前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と関連のない２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、を有し、前記識別手段は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する。
【００１４】
本願第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路は、まず、入力される光信号を前記コヒーレント検出手段で電気信号に変換する。次いで電気的積分手段で前記電気信号について積分動作を行う。電気的積分手段が含む電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しない。そのため、受信回路へ入力する信号光強度が一定の状態で多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しないためＢＥＲの劣化を防ぐことができる。
【００１５】
従って、本願第1発明は、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路を提供することができる。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能であるという効果もある。
【００１６】
本願第２発明は、光ＯＦＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００１７】
引用文献１に記載されている光離散フーリエ変換回路では分岐損失はＮの２乗に比例することになる。一方、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置でされる光分岐は、前記光分岐手段での１回であり分岐損失はＮに比例することになる。
【００１８】
従って、本願第２発明は、従来の光離散フーリエ変換回路より分岐損失を大幅に低減でき、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信装置を提供することができる。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能であるという効果もある。
【００１９】
本願第２発明は、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光周波数分波手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光をそれぞれの前記出力ポートから出力して前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置でもよい。
【００２０】
前記光ＯＦＤＭ受信装置は、光分岐手段の代替として光周波数分波手段を備えている。 従って、光周波数分波手段を備える光ＯＦＤＭ受信装置は、光分岐手段を使用した光ＯＦＤＭ受信装置で説明した効果に加えて、送受信装置間の許容損失をより拡大することができるという効果もある。
【００２１】
本願第３発明は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００２２】
本願第３発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムは、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置で光ＯＦＤＭ送信装置からの光ＯＦＤＭ信号を受信するため、特許文献１に記載される光伝送システムに比べ、多重数Ｎの増加による分岐損失の増加量が小さく、送受信装置間の許容損失を拡大することが可能となる。
【００２３】
従って、本願第３発明は、信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを提供することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために許容損失を更に拡大することが可能であり、送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを更に拡大することが可能である。
【００２４】
前記目的を達成するために、本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置及び第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、光ＯＦＣＤＭ信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。
【００２５】
具体的には、本願第４発明は、符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた光ＯＦＣＤＭ受信回路であって、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置からの各出力を前記固有の符号に応じて加減算する電気的加減算手段と、を備えることを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路である。
【００２６】
本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置であってもよい。
【００２７】
また、本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路でもよい。
【００２８】
本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路は、まず、入力される光信号を前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置で光信号の周波数成分に分波し、その成分で搬送される信号光を電気信号に変換している。光ＯＦＣＤＭ信号は光ＯＦＤＭの特殊形態であるため、本願第１発明で説明した効果と同様の効果を得られる。
【００２９】
本願第５発明は、光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第４発明に係る複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＣＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信装置である。
【００３０】
本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置でされる光分岐は、前記光分岐手段での１回であり分岐損失はＮに比例することになる。従って、本願第５発明は、本願第２発明で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
本願第６発明は、割り当てられた固有の符号に対応する前記光ＯＦＣＤＭ信号を送信する１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号を合波する前記光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、前記光ＯＦＣＤＭ受信装置が有する前記光ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号のみを受信することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システムである。
【００３２】
本願第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置で光ＯＦＣＤＭ送信装置からの光ＯＦＣＤＭ信号を受信する。本願第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、特許文献１に記載される光伝送システムに比べ、多重数Ｎの増加による分岐損失の増加量が小さく、送受信装置間の許容損失を拡大することが可能となる。
【００３３】
従って、本願第６発明は、本願第３発明で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、光ＯＦＤＭ信号又は光ＯＦＣＤＭ信号について、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路ならびに光受信装置を、及び信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の光周波数分割多重伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２】従来の光離散フーリエ変換回路の構成を示したブロック図である。
【図３】第１の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図４】第１の実施の形態で説明する、本発明に係る位相ダイバーシティを用いる光ＯＦＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の電気的分岐手段から電気的合波手段までの間における透過周波数特性である。
【図６】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の電気的積分手段の出力を示したものである。横軸は時間を示している。
【図７】第２の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路のコヒーレント検波手段の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図８】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図９】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１０】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１１】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１２】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の光周波数分波手段の光透過特性を示したものである。
【図１３】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１４】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１５】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１６】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１７】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１８】第５の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１９】第６の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２０】第６の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２１】従来の光ＣＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。
【図２２】従来の光周波数領域における擬似バイポーラ符号化方式の概念図である。
【図２３】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２４】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２５】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。本光ＯＦＣＤＭ受信回路の光ＯＦＤＭ受信回路とは、（受光器４４ａ−ｋ−電気的加減算手段２３５ａ−電気的積分手段２５５ａ−２乗検波手段２５３ａ−識別手段２５４）の回路（ｋは１〜Ｎ）、（受光器４４ｂ−１−電気的加減算手段２３５ｂ−電気的積分手段２５５ｂ−２乗検波手段２５３ｂ−識別手段２５４）の回路（ｋは１〜Ｎ）、の２Ｎ個の回路を意味する。
【図２６】第８の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２７】第８の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２８】第９の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。
【図２９】（ｉ）（ｉｉ）とも、第９の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムの光ＯＦＣＤＭ送信回路の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００３７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号が入力される光ＯＦＤＭ受信回路であって、光ＯＦＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段と、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段と、前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段と、を備える光ＯＦＤＭ受信回路である。
【００３８】
第１の実施形態における光直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ： Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）受信回路の構成図を図３に示す。受信回路には、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）が入力される。図３は、Ｂ／Δｆ＝１の場合である。光信号帯域がＢ［Ｈｚ］である信号光において、信号伝送速度は変調方式により異なる。例えば、２値ＡＳＫ変調方式の場合の信号伝送速度はＢ［ｂｉｔ／ｓ］であるが、多値変調により高速化が可能である。
【００３９】
受信回路に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光のビット位相が一致するようにビット位相調整手段３１で調整され、コヒーレント検波手段３２へ入力される。この時、コヒーレント検波手段３２の入力端における光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、数１で表せる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、ｆ０は光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波のうち、光周波数が最低であるものの光周波数、Ｎは光ＯＦＤＭ信号の多重数である。また、Ｐｉ、θｉ、ａｉ（ｔ）は、それぞれ、光周波数が低い方からｉ番目である信号光の強度、光搬送波の初期位相、時刻ｔにおける信号値であり、ａｉ（ｔ）は、シンボル時間Ｔ＝１／Ｂ［ｓ］の間で一定である。
【００４２】
コヒーレント検波手段３２では、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を局発光と混合して検波する。局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように調整される。コヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置してもよいが、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。局発光の光周波数ｆＬＯは、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送のうち所望の信号ａｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・Ｎ）を搬送する光搬送波の光周波数とほぼ等しい。所望の信号を搬送する光搬送波と局発光との光周波数がほぼ等しいとは、光周波数差をα［Ｈｚ］とすると、αがΔｆと比較して十分に小さいことを意味し、コヒーレント検波手段３２では、ホモダイン検波を行うことができる。
【００４３】
ホモダイン検波において、信号光と局発光の光周波数は、理想的には一致している必要がある。例えば、周波数差α［Ｈｚ］が、信号速度Ｂ［ｂｉｔ／ｓ］と比較して十分に小さい場合として、α＝６．８ＭＨｚ（Ｂ＝６８０［Ｍｂｉｔ／ｓ］）、α＝５MＨｚ（Ｂ＝５［Gｂｉｔ／ｓ］）等でのホモダイン伝送実験が実施されている。
【００４４】
この時、局発光の光周波散ｆＬＯは、数２で表せる。
【数２】
【００４５】
α＜＜Δｆであり、αを無視することとすると、局発光は数３のように表せる。
【数３】
【００４６】
ここで、ＰＬＯは局発光の光強度、θＬＯは初期位相である。このとき、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐ１（ｔ）は数４のように表せる。
【００４７】
【数４】
【００４８】
つまり、光周波数が局発光とほぼ等しい光搬送波が搬送した所望の信号ａｋ（ｔ）はベースバンド信号に変換される。一方、光周波数が局発光と異なる光搬送波が搬送した信号ａｉ（ｔ）（ｉ≠ｋ）はΔｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換される。
【００４９】
数４より、所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光の初期位相差θｋ−θＬＯが９０°となる場合に、所望の信号の出力が０となる。よって、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、初期位相差θｋ−θＬＯに関わらずに一定の出力を得る位相ダイバーシティが必要となる。
【００５０】
位相ダイバーシティを用いる光ＯＦＤＭ受信回路は、例えば、図４のような構成により実現される。ビット位相調整手段３１からの光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）と局発光源４１からの局発光を９０°光ハイブリッド４３に入力し、混合する。この時、局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように偏波調整手段４２で調整される。図４では、コヒーレント検波手段３２内に配置された光源を局発光源４１としたが、コヒーレント検波手段３２内に光源を配置せずに、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。９０°光ハイブリッド４３は、２つの出力ポートを備える。一方の出力ポートにおける所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との初期位相差をφとすると、もう一方の出力ポートにおける初期位相差がφ＋９０°となる。ここで、２つの出力ポートにおける出力光強度は等しい。この出力を受光器４４により検波した後に、電気的積分手段３３による積分で得られるベースバンド信号ａｋ（ｔ）・ｃｏｓφおよびａｋ（ｔ）・ｃｏｓ（φ＋９０°）をそれぞれ２乗して、足し合わせることにより、初期位相差θｋ−θＬＯに関わらず一定の出力を得ることが可能である。
【００５１】
前記電気的積分手段は、前記コヒーレント検波手段からの電気信号をＭ個（Ｍは前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と関連のない２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、を有する。
【００５２】
図３に示すように、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐｌ（ｔ）は、電気的分岐手段３５、（Ｍ−１）個の電気的遅延手段３６、電気的合波手段３７、低域濾波手段３８により構成される電気的積分手段３３に入力され、ベースバンド信号ａｋ（ｔ）のみが取り出される。以下、積分動作について、説明する。
【００５３】
Ｐｌ（ｔ）は、電気的分岐手段３５によりＭ個に分岐され、それぞれ電気的遅延手段３６で１／（Ｍ・ΔｆＳ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加えられる。ここで、Ｍは、多重信号光の多重数Ｎによらない２以上の整数であり、電気的分岐手段３５としては、１×Ｍデバイダや、１×２デバイダを縦列接続した構成がこれにあたる。また、電気的遅延手段３６としては、位相シフタ等を可変遅延線として用いることができる。各分岐において遅延されたＭ個の信号は、Ｍ×１カプラや、２×１カプラを縦列接続して構成される電気的合波手段３７により、合波される。
【００５４】
電気的積分手段３３における低域濾波手段３８の前段まで、つまり、電気的分岐手段３５から電気的合波手段３７までの透過周波数特性は、Δｆ＝１０［ＧＨｚ］、Ｍ＝５とすると、図５のように、Δｆの整数倍にあたる周波数は、Ｍ・Δｆの整数倍にあたる５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、・・・を除き、透過率が０となる。よって、電気的合波手段３７の出力から、Δｆ以下の成分を透過する低域濾波手段３８によりＭ・Δｆの整数倍の高周波成分を除去することにより、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐｌ（ｔ）から、Δｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号を除去し、所望のベースバンド信号ａｋ（ｔ）のみを取り出すことができる。
【００５５】
電気的積分手段３３より出力されるベースバンド信号ａｋ（ｔ）の様子を、図６に示す。Ｂ／Δｆ＝１、Ｍ＝５とした。図６では、合波される５個の電気信号のうちで最も遅延の少ない信号を基準として４／（５・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分が、同一シンボルの和となっている。この部分を、識別手段３４を用いて取り出す。
【００５６】
前記識別手段３４は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する。
【００５７】
識別手段３４の識別動作は、例えば、所望の信号ａｋ（ｔ）のシンボルレートが、Ｂ’［Ｓｙｍｂｏｌ／ｓ］である場合には、電気的積分手段３３から同一シンボルの和が出力される部分を閾値判定するようにタイミングを調整したＢ’［Ｈｚ］のクロックを識別器に与えることにより実現できる。
【００５８】
第１の実施形態では、電気的積分器における電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しないため、多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しない。よって、受信回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えてもＢＥＲが劣化することがない。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能である。
【００５９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態における光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段３２において、ヘテロダイン同期検波を行う光ＯＦＤＭ受信回路である。コヒーレント検波手段３２の構成例を図７に示す。局発光源７１からの局発光の光周波数は、所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波の光周波数ｆｋ［Ｈｚ］からｆＩＦ［Ｈｚ］だけ離れた光周波数に設定する。局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように、偏波調整手段７２で調整される。図７では、コヒーレント検波手段３２内に配置された局発光源７１の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段内に光源を配置せずに、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。
【００６０】
局発光の光周波数ｆＬＯを数５とすると、局発光は数６と表せる。ここに、ＰＬＯは局発光の光強度、θＬＯは初期位相である。
【数５】
【数６】
【００６１】
このとき、受光器７３の検波出力Ｂ２（ｔ）は数７のように表せる。
【数７】
【００６２】
Ｂ２（ｔ）を所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］である電気搬送波の初期位相θｋ−θＬＯと同期した周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］の高周波電気信号により同期検波する。つまり、高周波電気信号Ｃ２（ｔ）を数８とするとコヒーレント検波手段の出力Ｐ２（ｔ）は数９と表せ、第１の実施形態における光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段３２と同様に、所望の信号ａｋ（ｔ）はベースバンド信号に変換され、それ以外の信号ａｉ（ｔ）（ｉ≠ｋ）はΔｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換される。
【００６３】
【数８】
【数９】
（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）
【００６４】
その後、第１の実施形態と同様に、積分動作および識別動作を行うことにより、所望の信号ａｋ（ｔ）のみを取り出すことができる。
【００６５】
第２の実施形態では、電気的積分器における電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しないため、多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しない。よって、受信回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えてもＢＥＲが劣化することがない。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能である。
【００６６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００６７】
ここに、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置は、光ＯＦＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００６８】
第３の実施形態における光ＯＦＤＭ伝送システムは、図８のように、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を送信する光ＯＦＤＭ送信装置８１が、光ＯＦＤＭ受信装置８２と光ファイバ伝送路８３により接続される構成である。光ＯＦＤＭ受信装置８３は、少なくとも光分岐手段８４と複数の第１の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）とにより構成される。図８では、Ｂ／Δｆ＝１とした。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路８５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路８５−ｋを含むものとする。
【００６９】
光ＯＦＤＭ受信装置８２に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光分岐手段８４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐され、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波とほぼ等しくなるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００７０】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段８４から各光ＯＦＤＭ受信回路までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図９の光ＯＦＤＭ受信装置９２のように、光ＯＦＤＭ受信回路９５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路９５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路９５−ｋを含むものとする。
【００７１】
図８では、光ＯＦＤＭ受信回路８５内のコヒーレント検波手段３２に配置された光源の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、図１０の光ＯＦＤＭ受信装置１０２のように、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としてもよい。隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０［Ｈｚ］である多波長光を、アレー導波路回折格子（ＡＷＧ： ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ）や誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。多波長光出力手段としては、出力光の光周波数がΔｆ［Ｈｚ］ずつ異なる単一モード・レーザを並べた構成、単一モード・レーザの出力をΔｆ［Ｈｚ］の高周波信号で強度変調または位相変調して多波長化する構成、繰り返し周波数がΔｆ［Ｈｚ］であるモード同期レーザ等が、これにあたる。
【００７２】
この時、光分岐手段８４により分岐された光ＯＦＤＭ信号と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１０９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。また、コヒーレント検波手段３２においてホモダイン検波を行うため、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、位相ダイバーシティが必要となる。
【００７３】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、１×Ｎ光分岐手段に加え、Ｎ×Ｎ光合波手段内でもＮ分岐されるため、光離散フーリエ変換回路への入力信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴いＮの２乗に比例して光信号の強度が減少する。一方、第３の実施形態においては、光分岐は１回であり、分岐損失はＮに比例し、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムと比較して、送受信装置間の許容損失を拡大することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を更に拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００７４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００７５】
ここに、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置は、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光周波数分波手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光をそれぞれの前記出力ポートから出力して前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００７６】
第４の実施形態における光ＯＦＤＭ伝送システムは、図１１の光ＯＦＤＭ受信装置１１２のように、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を送信する光ＯＦＤＭ送信装置１１１が、光ＯＦＤＭ受信装置１１２と光ファイバ伝送路１１３により接続される構成である。光ＯＦＤＭ受信装置１１２は、少なくとも光周波数分波手段１１４と複数の第１の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成される。図１１では、Ｂ／Δｆ＝１とした。
【００７７】
光周波数分波手段１１４の各出力ポートの中心透過光周波数は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波の光周波数と等しい。また、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光は、帯域制限することなく透過される。つまり、各出力ポートの透過帯域幅は、２Ｂ［Ｈｚ］以上であり、従来の光周波数多重伝送システムにおいて用いられる光周波数分波手段と比較して、透過帯域幅が広い。図１２に、各出力ポート（＃１〜＃Ｎ）の透過特性を示す。図１２では、各出力ポートの透過帯域幅を、２Ｂ［Ｈｚ］とした。
【００７８】
光ＯＦＤＭ受信装置１１２に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光周波数分波手段１１４の各出力ポートヘ出力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波とほぼ等しくなるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００７９】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される多重信号光を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図１３の光ＯＦＤＭ受信装置１３２のように、光ＯＦＤＭ受信回路９５間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。
【００８０】
光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段内に局発光源を配置せずに、図１４の光ＯＦＤＭ受信装置１４２のように、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としてもよい。隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。
【００８１】
この時、光周波数分波手段１１４より出力された信号光と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１４９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。また、コヒーレント検波手段３２においてホモダイン検波を行うため、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、位相ダイバーシティが必要となる。
【００８２】
また、多波長光を光周波数成分ごとに分離せず、図１５の光ＯＦＤＭ受信装置１５２のように、他波長光出力手段１５７からの光を光分岐手段１５４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することも可能である。
【００８３】
更に、図１６の光ＯＦＤＭ受信装置１６２のように、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）と多波長光を混合した後に、光周波数分波手段１１４により分波して、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力することも可能である。図１６の構成において位相ダイバーシティを行う場合、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に９０゜光ハイブリッドが必要となるが、図１７の光ＯＦＤＭ受信装置１７２のような構成により、光ＯＦＤＭ受信回路１７５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）間で９０゜光ハイブリッド１７８を共用することが可能である。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路１７５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路１７５−ｋを含むものとする。
【００８４】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎが増えるに従って、光分岐手段における分岐損失が大きくなり、一定の受信感度を得るために許容される光ＯＦＤＭ送信装置と受信装置との間の損失が小さくなるという課題があった。一方、第４の実施形態においては、光分岐手段を用いないために、一定の送信装置・受信装置間の許容損失を得るために、多重数Ｎが制限されることがない。更に、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００８５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、第３の実施形態における図８の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置８２が、少なくとも光分岐手段８４と複数の第２の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成された光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００８６】
光ＯＦＤＭ受信装置８２に入力された光ＯＦＤＭ信号は、光分岐手段８４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐され、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、受信する信号を搬送する光搬送波との光周波数差が所定の中間周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］となるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００８７】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段８４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、光ＯＦＤＭ受信回路間でビット位相調整手段を共有することもできる。
【００８８】
また、図８の光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて、光ＯＦＤＭ受信装置８２ではなく図１８の光ＯＦＤＭ受信装置１０２としてもよい。光ＯＦＤＭ受信装置１０２は、光ＯＦＤＭ受信回路８５におけるコヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としている。この時、光分岐手段８４により分岐された光ＯＦＤＭ信号と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１０９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。
【００８９】
隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０＋ｆＩＦ［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。
【００９０】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、１×Ｎ光分岐手段に加え、Ｎ×Ｎ光合波手段内でもＮ分岐されるため、光離散フーリエ変換回路への入力信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴いＮの２乗に比例して信号光の強度が減少する。一方、第５の実施形態においては、光分岐は１回であり、分岐損失はＮに比例し、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムと比較して、送受信装置間の許容損失を拡大することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を更に拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００９１】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第４の実施形態における図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置１１２が、少なくとも光周波数分波手段１１４と複数の第２の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成された光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００９２】
光ＯＦＤＭ受信装置１１２に入力された光ＯＦＤＭ信号は、光周波数分波手段１１４の各出力ポート（＃１〜＃Ｎ）ヘ出力される。光周波数分波手段１１４の各出力ポートの中心透過光周波数は、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波の光周波数と等しい。また、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光は、帯域制限することなく透過される。つまり、各出力ポートの透過帯域幅は、２Ｂ［Ｈｚ］以上である。光ＯＦＤＭ受信回路は、コヒーレント検波手段における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波との光周波数差が所定の中間周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］となるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００９３】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、光ＯＦＤＭ受信回路８５間でビット位相調整手段を共有することもできる。
【００９４】
また、図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて、光ＯＦＤＭ受信装置１１２ではなく図１９の光ＯＦＤＭ受信装置１４２としてもよい。光ＯＦＤＭ受信装置１４２は、光ＯＦＤＭ受信回路８５におけるコヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としている。この時、光周波数分波手段１１４より出力された信号光と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１４９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。
【００９５】
隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０＋ｆＩＦ［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路に局発光として供給することが可能である。
【００９６】
また、多波長光を光周波数成分ごとに分離せず、図２０の光ＯＦＤＭ受信装置１５２のように、光分岐手段１５４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することも可能である。
【００９７】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎが増えるに従って、光分岐手段における分岐損失が大きくなり、一定の受信感度を得るために許容される光ＯＦＤＭ送信装置と受信装置との間の損失が小さくなるという課題があった。一方、第６の実施形態においては、光分岐手段を用いないために、一定の送信装置と受信装置との間の許容損失を得るために、多重数Ｎが制限されることがない。更に、直接検波と比較して受信感度が高いホモダイン検波を用いているために、許容損失を拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００９８】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた光ＯＦＣＤＭ受信回路であって、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置からの各出力を前記固有の符号に応じて加減算する電気的加減算手段と、を備えることを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路である。
【００９９】
第７の実施形態における光直交周波数符号分割多重（ＯＦＣＤＭ： Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）受信回路は、光ＯＦＤＭを適用した光符号分割多重（ＣＤＭ： Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムにおける受信回路である。
【０１００】
図２１に、光ＣＤＭ伝送システムの構成例を示す。各送信回路は、割り当てられた符号に対応する符号器により符号化された光ＣＤＭ信号を送信する。受信側では、入力された光ＣＤＭ信号を、各受信回路に割り当てられた符号に対応する復号器により復号し、受信する。その際、送信回路および受信回路に割り当てられる符号は、受信回路において、割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた送信回路より出力される光ＣＤＭ信号のみを受信することができるような符号とする。よって、多重された光ＣＤＭ信号から、所望の信号のみを選択的に受信することが可能である。
【０１０１】
光周波数領域における擬似バイポーラ符号化方式は、光ＣＤＭ方式における符号化方式の１つである。概念図を図２２に示す。符号化は、送信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、広帯域光源の各光周波数成分に割り当て、符号要素（１）に対応する成分のみを出力することにより行う。図２２は、広帯域光源の各光周波数成分ｆ１〜ｆ４に、符号長が４である符号の各符号要素を割り当てた場合である。希望ユーザ信号は、符号（０，０，１，１）で符号化され、光周波数成分ｆ３、ｆ４により構成される。一方、他ユーザ信号は、符号（０，１，０，１）で符号化され、光周波数成分ｆ２、ｆ４により構成される。受信側では、受信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、送信回路側の広帯域光源の各光周波数成分に割り当てた時に、入力光ＣＤＭ信号を構成する各光周波数成分のうち光周波数が、符号要素（１）に対応する広帯域光源の光周波数成分と等しい成分を正、符号要素（０）に対応する光周波数成分と等しい成分を負として加える加減算により、正と負の符号要素を実現する。他ユーザ信号が、加減算により打ち消されるような符号を、各ユーザに割り当てることにより、他ユーザ信号を除去することができる。
【０１０２】
第７の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置とすることができる。
【０１０３】
第７の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路を、図２３に示す。光ＯＦＣＤＭ受信回路は、第３〜６のいずれかの実施形態に記載の光ＯＦＤＭ伝送システムにおける光ＯＦＤＭ装置（図２３では光ＯＦＤＭ受信装置１１２である。）と電気的加減算手段２３５により構成される。
【０１０４】
光ＯＦＣＤＭ受信回路に入力される光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］である多波長光の各成分に符号要素（１）、符号要素（０）を割り当てた時に符号要素（１）に当たる成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波である信号である。符号要素（１）に当たる各成分は、同一の信号ａ（ｔ）を搬送する。
【０１０５】
光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、数１０のように表せる。
【数１０】
【０１０６】
ここで、ｆ０は符号ｌを構成する符号要素（１）、符号要素（０）を割り当てられた多波長光の各光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数、Ｎは符号長である。また、Ｐｉは光周波数が低い方からｉ番目である成分が搬送する信号光の強度、θｉはｉ番目の成分の初期位相、ｃｌ，ｉは符号ｌのｉ番目の符号要素である。ｉ番目の符号要素ｃｌ，ｉは、光周波数がｆ０＋（ｉ−１）・Δｆである成分に割り当てられる。
【０１０７】
光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、光ＯＦＣＤＭ受信回路内の光ＯＦＤＭ受信装置にて、各光周波数成分に搬送される信号ごとに分離して出力される。この時、光ＯＦＤＭ受信装置内の光ＯＦＤＭ受信回路ｉはｉ番目の光周波数成分が搬送する信号ａ（ｔ）を出力するものとすると、光ＯＦＤＭ受信回路ｉの出力はｃｌ，ｉ・ａ（ｔ）と表せる。
【０１０８】
光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、各光ＯＦＤＭ受信回路に割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光ＯＦＤＭ受信回路の出力を正、符号要素（０）の要素に対応する光ＯＦＤＭ受信回路の出力を負として加える加減算を行うとすると、加減算器の出力は、数１１と表せる。
【数１１】
【０１０９】
ｄｍ，ｉは、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号ｍのｉ番目の符号要素であり、光ＯＦＤＭ受信回路ｉに割り当てられる。２ｍ，ｉ−１は、光ＯＦＤＭ受信回路ｉに割り当てた符号要素（１）の時には１、符号要素（０）の時には−１をとる。
【０１１０】
【数１２】
数１２とすると、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と異なる符合を割り当てられた光ＯＦＣＤＭ信号を除去することができる。
【０１１１】
図２３では、光ＯＦＤＭ受信回路８５内のコヒーレント検波手段３２に配置された光源の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段３２内に光源を配置せずに、外部より供給される光を局発光としてもよい。
【０１１２】
また、各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段（第３の実施形態又は第５の実施形態における図８の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置８２を用いた場合）または光周波数分波手段（第４の実施形態又は第６の実施形態における図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムにおける光ＯＦＤＭ受信装置１１２を用いた場合）から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図９又は図１３に示す光ＯＦＤＭ受信装置のように光ＯＦＤＭ受信回路９５間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。
【０１１３】
更に、コヒーレント検波手段３２において、位相ダイバーシティを用いたホモダイン検波を行う場合、図４のように各光ＯＦＤＭ受信回路に９０°光ハイブリッドが必要となるが、図２４のように各光ＯＦＤＭ受信回路１７５間で９０゜光ハイブリッド１７８を共用することが可能である。
【０１１４】
以上より、図２４のように、光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を簡易化することが、可能である。また、図２５のように電気的加減算手段２３５ａを電気的積分手段２５５ａの前に配置及び電気的加減算手段２３５ｂを電気的積分手段２５５ｂの前に配置し、各光ＯＦＤＭ受信回路間で電気的積分手段２５５ａ、電気的積分手段２５５ｂ、２乗検波手段２５３ａ、２乗検波手段２５３ｂ、識別手段２５４を共用することで、構成の更なる簡易化が可能である。
【０１１５】
（第８の実施形態）
第８の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする。
【０１１６】
第８の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成図を、図２６に示す。光ＯＦＣＤＭ受信回路は、光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４と電気的加減算手段２３５を備える。光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４は、光ＯＦＣＤＭ信号を受信して、各光搬送波が搬送する信号ごとに分離して出力する。電気的加減算手段２３５は、光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４より出力された各信号を、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号に応じて加減算する。
【０１１７】
光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４に入力された光ＯＦＣＤＭ信号は、図１２のような透過特性を有する光周波数分波手段１１４に入力される。光周波数分波手段１１４の出力ポート（＃１〜＃Ｎ）からは、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する所望の信号光および隣接する光搬送波が搬送する信号光のクロストーク成分が出力される。
【０１１８】
出力された信号光は、各信号光のビット位相が一致するようにビット位相調整手段３１で調整され、直接検波手段２６２にて直接検波される。直接検波手段２６２からは、所望の信号光および隣接する信号光を直接検波したベースバンド信号と、信号光間のビート成分が出力される。
【０１１９】
直接検波手段２６２の出力は、電気的積分手段３３、識別手段３４に入力される。ここで、信号光間のビート成分は、光搬送波の光周波数間隔であるΔｆ［Ｈｚ］の整数倍の搬送波に搬送されるため、第１の実施形態又は第２の実施形態における図３の光ＯＦＤＭ受信回路と同様の積分動作および識別動作を行うことにより、取り除くことができる。また、光ＯＦＣＤＭ信号の各搬送波は同じ信号を搬送するため、隣接する信号光を直接検波して得られた成分も、所望の信号と見なすことができる。
【０１２０】
図２６の光ＯＦＣＤＭ受信回路では、光周波数分波手段１１４の各出力ポートの出力端（＃１〜＃Ｎ）に、各信号光のビット位相が一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各直接検波手段２６２までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、ビット位相調整手段３１を光周波数分波手段１１４の前に配置して、共有することもできる。さらに、図２７のように、電気的加減算手段２３５を電気的積分手段の前に配置し、各光ＯＦＤＭ受信回路間で電気的積分手段および識別手段を共用することで、構成を簡易化することが可能である。
【０１２１】
（第９の実施形態）
第９の実施形態は、割り当てられた固有の符号に対応する前記光ＯＦＣＤＭ信号を送信する１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号を合波する前記光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、前記光ＯＦＣＤＭ受信装置が有する前記光ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号のみを受信することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システムである。
【０１２２】
ここに、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第４発明に係る複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＣＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信装置である。
【０１２３】
第９の実施形態における光ＯＦＣＤＭ伝送システムを、図２８に示す。光ＯＦＣＤＭ送信装置２８１と光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２とが、光ファイバ伝送路２８３により接続された構成である。
【０１２４】
光ＯＦＣＤＭ送信装置２８１は、少なくとも、複数の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４と、各光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４が出力する光ＯＦＣＤＭ信号を合波する光合波手段２８５とにより構成される。
【０１２５】
光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４は、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、成分数が符号長以上である多波長光を出力する手段を有する。多波長光出力手段としては、出力光の光周波数がΔｆ［Ｈｚ］ずつ異なる単一モード・レーザを並べた構成、単一モード・レーザの出力をΔｆ［Ｈｚ］の高周波信号で強度変調または位相変調して多波長化する構成、繰り返し周波数がΔｆ［Ｈｚ］であるモード同期レーザ等が、これにあたる。
【０１２６】
光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、例えば、図２９（ｉ）、（ｉｉ）のような構成により、光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、多波長光の各光周波数成分に割り当て、符号要素（１）に対応する成分を光搬送波とする光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＣＤＭ信号を送信する。ここで、符号要素（１）に当たる各成分は、同一の信号ａ（ｔ）を搬送する。
【０１２７】
図２９（ｉ）の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、多波長光をＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどの光周波数分波手段２９２により光周波数成分ごとに分波し、それぞれ光スイッチ２９３に入力する。各光スイッチ２９３に各符号要素を割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光スイッチ２９３のみをＯＮにして、符号要素（１）の要素に対応する光周波数成分のみを、それぞれ変調手段２９４により同一のデータ信号ａ（ｔ）で変調する。光スイッチ２９３と変調手段２９４は、順番を入れ替えることも可能である。変調手段２９４の出力は、合波され、光ＯＦＣＤＭ信号が出力される。合波する際には、Ｎ×１カプラや、２×１カプラを縦列接続した構成等の光合波手段を用いることができる。また、各出力ポートの中心透過光周波数が、多波長光の各光周波数成分の光周波数と等しく、透過帯域幅が２Ｂ［Ｈｚ］以上である、図１２のような透過特性を有する光周波数分波手段を逆にして、光周波数合波手段として用いても、合波できる。図２９（ｉ）では光周波数合波手段２９５を接続している。
【０１２８】
図２９（ｉｉ）の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、光周波数分波手段２９２により光周波数成分ごとに分波した多波長光の各光周波数成分を、それぞれ光スイッチ２９３に入力する。各光スイッチ２９３に各符号要素を割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光スイッチ２９３のみをＯＮにして、符号要素（１）の要素に対応する光周波数成分のみを合波し、変調手段２９６によりデータ信号ａ（ｔ）で一括変調した光ＯＦＣＤＭ信号を出力する。
【０１２９】
各光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４から出力された光ＯＦＣＤＭ信号は、光合波手段２８５で合波され、光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２ヘ光ファイバ伝送される。
【０１３０】
光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２は、少なくとも光分岐手段２８６と複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７とにより構成される。光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７は図２３で説明した第７の実施形態に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路又は図２６で説明した第８の実施形態に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路であることが例示される。光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２に伝送された光ＯＦＣＤＭ信号は、光分岐手段２８６により、少なくとも光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７の数に分岐され、各光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７に入力される。
【０１３１】
光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７において、割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４の出力する光ＯＦＣＤＭ信号以外が打ち消されるような符号を各送受信回路に割り当てることにより、多重された光ＯＦＣＤＭ信号の中から所望の光ＯＦＣＤＭ信号を選択的に受信することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システム及び光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、光信号に限らず無線信号を伝送する場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
図１から図２９において図面を跨いで同一の符号が使用されている場合、同一のものを示している。
１０ 送信装置
１１−ｋ 送信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１２ 光周波数合波手段
１３ 光ファイバ伝送路
１４ 光周波数分波手段
１５−ｋ 受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１６ 受信装置
２１ 光分岐手段
２２ 遅延手段
２３ 光分岐手段
２４ 位相シフタ
２５ 光合波手段
２７ 光合波手段
２８ 時間ゲート
３１ ビット位相調整手段
３２ コヒーレント検波手段
３３ 電気的積分手段
３４ 識別手段
３５ 電気的分岐手段
３６ 電気的遅延手段
３７ 電気的合波手段
３８ 低域濾波手段
４１ 局発光源
４２ 偏波調整手段
４３ ９０°光ハイブリッド
７１ 局発光源
７２ 偏波調整手段
７３ 受光器
８１ 光ＯＦＤＭ送信装置
８２ 光ＯＦＤＭ受信装置
８３ 光ファイバ伝送路
８４ 光分岐手段
８５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
９１ ビット位相調整手段
９２ 光ＯＦＤＭ受信装置
９４ 光分岐手段
９５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１０２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１０９ 偏波調整手段
１１１ 光ＯＦＤＭ送信装置
１１２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１１３ 光ファイバ伝送路
１１４ 光周波数分波手段
１３２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１４２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１４９ 偏波調整手段
１５２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１５４ 光分岐手段
１５７ 多波長光出力手段
１６２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１６７ 多波長光出力手段
１７２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１７５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１７８ ９０°光ハイブリッド
２３５、２３５ａ、２３５ｂ 電気的加減算手段
２５３ａ、２５３ｂ ２乗検波手段
２５４ 識別手段
２５５ａ、２５５ｂ 電気的積分手段
２５８ ９０°光ハイブリッド
２６２ 直接検波手段
２６４ 光ＯＦＣＤＭ信号分離装置
２６５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
２７３ 電気的積分手段
２７４ 識別手段
２８１ 光ＯＦＣＤＭ送信装置
２８２ 光ＯＦＣＤＭ受信装置
２８３ 光ファイバ伝送路
２８４ 光ＯＦＣＤＭ送信回路
２８５ 光合波手段
２８６ 光分岐手段
２８７ 光ＯＦＣＤＭ受信回路
２９１ 多波長光出力手段
２９２ 光周波数分波手段
２９３ 光スイッチ
２９４ 変調手段
２９５ 光周波数合波手段
２９６ 変調手段
Ｓ（ｔ） 光ＯＦＤＭ信号
Ｓ’（ｔ） 光ＯＦＣＤＭ信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ＯＦＤＭ受信回路、光ＯＦＤＭ受信装置、光ＯＦＤＭ伝送システム、光ＯＦＣＤＭ受信回路、光ＯＦＣＤＭ受信装置および光ＯＦＣＤＭ伝送システムの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送システムにおける伝送容量を増大するために、１本の光ファイバに光周波数の異なる光信号を多重して伝送する光周波数分割多重伝送システムが実現されている。
【０００３】
図１は、光周波数分割多重伝送システムの構成例である。送信回路１１−１〜１１−Nは、光周波数の異なる信号光を送信する。送信された各信号光は光周波数合波手段１２で合波され、光ファイバ伝送路１３に出力される。受信装置１６では、伝送された多重信号光を、光周波数ごとに光周波数分波手段１４で分波し、それぞれ受信回路１５−１〜１５−Nで受信する。
【０００４】
光周波数分割多重伝送システムでは、一定の光周波数帯域において、より多くの信号を伝送するために、周波数利用効率の向上が求められる。ここで、周波数利用効率は、光信号帯域をＢ［Ｈｚ］，隣接信号光間の光周波数間隔をΔｆ［Ｈｚ］とすると、Ｂ／Δｆと表せる。
【０００５】
従来の光周波数分割多重伝送システムにおいて、隣接信号光の影響を受けずに所望の信号光を受信するためには、光周波数分波器により隣接信号光を分離することができる程度に、隣接信号光間の光周波数間隔を広くする必要があった。このため、送信回路側で片側波帯をフィルタリングするなど信号の帯域制限をせずに両側波帯を伝送し、偏波多重等を行わない場合、Ｂ／Δｆ≒０．４であった。
【０００６】
周波数利用効率を向上する方式として、図２のような光離散フーリエ変換回路を用いることにより、Ｂ／Δｆ≦１で多重した光周波数分割多重信号を、光周波数分波器を用いずに受信する光直交周波数分割多重伝送方式が、特許文献１に記載されている。ここで、特許文献１の図２は、多重数が４の場合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５１８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２の光離散フーリエ変換回路に入力された信号光は光分岐手段２１および２３で多重数Ｎに応じて分岐されるため、回路を拡大する場合、回路内での分岐損が増大する。そのため、光離散フーリエ変換回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴って変換回路内で信号光強度が減衰し、受信する際に符号誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ−Ｅｒｒｏｒ−Ｒａｔｅ）が劣化するという課題があった。
【０００９】
更には、多重数Ｎを拡大した際に一定の受信感度を得るためには、光離散フーリエ変換回路ヘ入力する信号光強度を大きくする必要があった。しかし、送信回路が出力する信号光強度には限界があるため、送受信装置間における信号光の許容損失が小さくなってしまう。よって、送受信装置間で一定の許容損失を得るためには、多重数Ｎが制限されるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路ならびに光受信装置を、及び信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路、第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置及び第３発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムは、光信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。
【００１２】
具体的には、本願第１発明は、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号が入力される光ＯＦＤＭ受信回路であって、光ＯＦＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段と、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段と、前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段と、を備える光ＯＦＤＭ受信回路である。
【００１３】
また、本願第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の前記電気的積分手段は、前記コヒーレント検波手段からの電気信号をＭ個（Ｍは前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と関連のない２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、を有し、前記識別手段は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する。
【００１４】
本願第１発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路は、まず、入力される光信号を前記コヒーレント検出手段で電気信号に変換する。次いで電気的積分手段で前記電気信号について積分動作を行う。電気的積分手段が含む電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しない。そのため、受信回路へ入力する信号光強度が一定の状態で多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しないためＢＥＲの劣化を防ぐことができる。
【００１５】
従って、本願第1発明は、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路を提供することができる。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能であるという効果もある。
【００１６】
本願第２発明は、光ＯＦＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００１７】
引用文献１に記載されている光離散フーリエ変換回路では分岐損失はＮの２乗に比例することになる。一方、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置でされる光分岐は、前記光分岐手段での１回であり分岐損失はＮに比例することになる。
【００１８】
従って、本願第２発明は、従来の光離散フーリエ変換回路より分岐損失を大幅に低減でき、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信装置を提供することができる。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能であるという効果もある。
【００１９】
本願第２発明は、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光周波数分波手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光をそれぞれの前記出力ポートから出力して前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置でもよい。
【００２０】
前記光ＯＦＤＭ受信装置は、光分岐手段の代替として光周波数分波手段を備えている。 従って、光周波数分波手段を備える光ＯＦＤＭ受信装置は、光分岐手段を使用した光ＯＦＤＭ受信装置で説明した効果に加えて、送受信装置間の許容損失をより拡大することができるという効果もある。
【００２１】
本願第３発明は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００２２】
本願第３発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムは、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置で光ＯＦＤＭ送信装置からの光ＯＦＤＭ信号を受信するため、特許文献１に記載される光伝送システムに比べ、多重数Ｎの増加による分岐損失の増加量が小さく、送受信装置間の許容損失を拡大することが可能となる。
【００２３】
従って、本願第３発明は、信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを提供することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために許容損失を更に拡大することが可能であり、送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを更に拡大することが可能である。
【００２４】
前記目的を達成するために、本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置及び第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、光ＯＦＣＤＭ信号を電気信号に変換した後に電気領域において積分動作及び識別動作の離散フーリエ変換を行うこととした。
【００２５】
具体的には、本願第４発明は、符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた光ＯＦＣＤＭ受信回路であって、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置からの各出力を前記固有の符号に応じて加減算する電気的加減算手段と、を備えることを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路である。
【００２６】
本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置であってもよい。
【００２７】
また、本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路でもよい。
【００２８】
本願第４発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路は、まず、入力される光信号を前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置で光信号の周波数成分に分波し、その成分で搬送される信号光を電気信号に変換している。光ＯＦＣＤＭ信号は光ＯＦＤＭの特殊形態であるため、本願第１発明で説明した効果と同様の効果を得られる。
【００２９】
本願第５発明は、光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第４発明に係る複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＣＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信装置である。
【００３０】
本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置でされる光分岐は、前記光分岐手段での１回であり分岐損失はＮに比例することになる。従って、本願第５発明は、本願第２発明で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
本願第６発明は、割り当てられた固有の符号に対応する前記光ＯＦＣＤＭ信号を送信する１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号を合波する前記光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、前記光ＯＦＣＤＭ受信装置が有する前記光ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号のみを受信することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システムである。
【００３２】
本願第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置で光ＯＦＣＤＭ送信装置からの光ＯＦＣＤＭ信号を受信する。本願第６発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、特許文献１に記載される光伝送システムに比べ、多重数Ｎの増加による分岐損失の増加量が小さく、送受信装置間の許容損失を拡大することが可能となる。
【００３３】
従って、本願第６発明は、本願第３発明で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、光ＯＦＤＭ信号又は光ＯＦＣＤＭ信号について、信号光の多重数の増加に伴うＢＥＲの劣化を防止できる光受信回路ならびに光受信装置を、及び信号光の多重数の増加に伴う受信光の許容損失の低下を防止できる光伝送システムを、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の光周波数分割多重伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２】従来の光離散フーリエ変換回路の構成を示したブロック図である。
【図３】第１の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図４】第１の実施の形態で説明する、本発明に係る位相ダイバーシティを用いる光ＯＦＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の電気的分岐手段から電気的合波手段までの間における透過周波数特性である。
【図６】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路の電気的積分手段の出力を示したものである。横軸は時間を示している。
【図７】第２の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信回路のコヒーレント検波手段の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図８】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図９】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１０】第３の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１１】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１２】本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の光周波数分波手段の光透過特性を示したものである。
【図１３】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１４】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１５】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１６】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１７】第４の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１８】第５の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図１９】第６の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２０】第６の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２１】従来の光ＣＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。
【図２２】従来の光周波数領域における擬似バイポーラ符号化方式の概念図である。
【図２３】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２４】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２５】第７の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。本光ＯＦＣＤＭ受信回路の光ＯＦＤＭ受信回路とは、（受光器４４ａ−ｋ−電気的加減算手段２３５ａ−電気的積分手段２５５ａ−２乗検波手段２５３ａ−識別手段２５４）の回路（ｋは１〜Ｎ）、（受光器４４ｂ−１−電気的加減算手段２３５ｂ−電気的積分手段２５５ｂ−２乗検波手段２５３ｂ−識別手段２５４）の回路（ｋは１〜Ｎ）、の２Ｎ個の回路を意味する。
【図２６】第８の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２７】第８の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を示したブロック図である。各ブロック間の信号の周波数スペクトルも示している。
【図２８】第９の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムの構成を示したブロック図である。
【図２９】（ｉ）（ｉｉ）とも、第９の実施の形態で説明する、本発明に係る光ＯＦＣＤＭ伝送システムの光ＯＦＣＤＭ送信回路の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００３７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号が入力される光ＯＦＤＭ受信回路であって、光ＯＦＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段と、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段と、前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段と、を備える光ＯＦＤＭ受信回路である。
【００３８】
第１の実施形態における光直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ： Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）受信回路の構成図を図３に示す。受信回路には、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）が入力される。図３は、Ｂ／Δｆ＝１の場合である。光信号帯域がＢ［Ｈｚ］である信号光において、信号伝送速度は変調方式により異なる。例えば、２値ＡＳＫ変調方式の場合の信号伝送速度はＢ［ｂｉｔ／ｓ］であるが、多値変調により高速化が可能である。
【００３９】
受信回路に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光のビット位相が一致するようにビット位相調整手段３１で調整され、コヒーレント検波手段３２へ入力される。この時、コヒーレント検波手段３２の入力端における光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、数１で表せる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、ｆ０は光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波のうち、光周波数が最低であるものの光周波数、Ｎは光ＯＦＤＭ信号の多重数である。また、Ｐｉ、θｉ、ａｉ（ｔ）は、それぞれ、光周波数が低い方からｉ番目である信号光の強度、光搬送波の初期位相、時刻ｔにおける信号値であり、ａｉ（ｔ）は、シンボル時間Ｔ＝１／Ｂ［ｓ］の間で一定である。
【００４２】
コヒーレント検波手段３２では、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を局発光と混合して検波する。局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように調整される。コヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置してもよいが、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。局発光の光周波数ｆＬＯは、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送のうち所望の信号ａｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・Ｎ）を搬送する光搬送波の光周波数とほぼ等しい。所望の信号を搬送する光搬送波と局発光との光周波数がほぼ等しいとは、光周波数差をα［Ｈｚ］とすると、αがΔｆと比較して十分に小さいことを意味し、コヒーレント検波手段３２では、ホモダイン検波を行うことができる。
【００４３】
ホモダイン検波において、信号光と局発光の光周波数は、理想的には一致している必要がある。例えば、周波数差α［Ｈｚ］が、信号速度Ｂ［ｂｉｔ／ｓ］と比較して十分に小さい場合として、α＝６．８ＭＨｚ（Ｂ＝６８０［Ｍｂｉｔ／ｓ］）、α＝５MＨｚ（Ｂ＝５［Gｂｉｔ／ｓ］）等でのホモダイン伝送実験が実施されている。
【００４４】
この時、局発光の光周波散ｆＬＯは、数２で表せる。
【数２】
【００４５】
α＜＜Δｆであり、αを無視することとすると、局発光は数３のように表せる。
【数３】
【００４６】
ここで、ＰＬＯは局発光の光強度、θＬＯは初期位相である。このとき、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐ１（ｔ）は数４のように表せる。
【００４７】
【数４】
【００４８】
つまり、光周波数が局発光とほぼ等しい光搬送波が搬送した所望の信号ａｋ（ｔ）はベースバンド信号に変換される。一方、光周波数が局発光と異なる光搬送波が搬送した信号ａｉ（ｔ）（ｉ≠ｋ）はΔｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換される。
【００４９】
数４より、所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光の初期位相差θｋ−θＬＯが９０°となる場合に、所望の信号の出力が０となる。よって、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、初期位相差θｋ−θＬＯに関わらずに一定の出力を得る位相ダイバーシティが必要となる。
【００５０】
位相ダイバーシティを用いる光ＯＦＤＭ受信回路は、例えば、図４のような構成により実現される。ビット位相調整手段３１からの光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）と局発光源４１からの局発光を９０°光ハイブリッド４３に入力し、混合する。この時、局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように偏波調整手段４２で調整される。図４では、コヒーレント検波手段３２内に配置された光源を局発光源４１としたが、コヒーレント検波手段３２内に光源を配置せずに、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。９０°光ハイブリッド４３は、２つの出力ポートを備える。一方の出力ポートにおける所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との初期位相差をφとすると、もう一方の出力ポートにおける初期位相差がφ＋９０°となる。ここで、２つの出力ポートにおける出力光強度は等しい。この出力を受光器４４により検波した後に、電気的積分手段３３による積分で得られるベースバンド信号ａｋ（ｔ）・ｃｏｓφおよびａｋ（ｔ）・ｃｏｓ（φ＋９０°）をそれぞれ２乗して、足し合わせることにより、初期位相差θｋ−θＬＯに関わらず一定の出力を得ることが可能である。
【００５１】
前記電気的積分手段は、前記コヒーレント検波手段からの電気信号をＭ個（Ｍは前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と関連のない２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、を有する。
【００５２】
図３に示すように、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐｌ（ｔ）は、電気的分岐手段３５、（Ｍ−１）個の電気的遅延手段３６、電気的合波手段３７、低域濾波手段３８により構成される電気的積分手段３３に入力され、ベースバンド信号ａｋ（ｔ）のみが取り出される。以下、積分動作について、説明する。
【００５３】
Ｐｌ（ｔ）は、電気的分岐手段３５によりＭ個に分岐され、それぞれ電気的遅延手段３６で１／（Ｍ・ΔｆＳ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加えられる。ここで、Ｍは、多重信号光の多重数Ｎによらない２以上の整数であり、電気的分岐手段３５としては、１×Ｍデバイダや、１×２デバイダを縦列接続した構成がこれにあたる。また、電気的遅延手段３６としては、位相シフタ等を可変遅延線として用いることができる。各分岐において遅延されたＭ個の信号は、Ｍ×１カプラや、２×１カプラを縦列接続して構成される電気的合波手段３７により、合波される。
【００５４】
電気的積分手段３３における低域濾波手段３８の前段まで、つまり、電気的分岐手段３５から電気的合波手段３７までの透過周波数特性は、Δｆ＝１０［ＧＨｚ］、Ｍ＝５とすると、図５のように、Δｆの整数倍にあたる周波数は、Ｍ・Δｆの整数倍にあたる５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、・・・を除き、透過率が０となる。よって、電気的合波手段３７の出力から、Δｆ以下の成分を透過する低域濾波手段３８によりＭ・Δｆの整数倍の高周波成分を除去することにより、コヒーレント検波手段３２の出力Ｐｌ（ｔ）から、Δｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号を除去し、所望のベースバンド信号ａｋ（ｔ）のみを取り出すことができる。
【００５５】
電気的積分手段３３より出力されるベースバンド信号ａｋ（ｔ）の様子を、図６に示す。Ｂ／Δｆ＝１、Ｍ＝５とした。図６では、合波される５個の電気信号のうちで最も遅延の少ない信号を基準として４／（５・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分が、同一シンボルの和となっている。この部分を、識別手段３４を用いて取り出す。
【００５６】
前記識別手段３４は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する。
【００５７】
識別手段３４の識別動作は、例えば、所望の信号ａｋ（ｔ）のシンボルレートが、Ｂ’［Ｓｙｍｂｏｌ／ｓ］である場合には、電気的積分手段３３から同一シンボルの和が出力される部分を閾値判定するようにタイミングを調整したＢ’［Ｈｚ］のクロックを識別器に与えることにより実現できる。
【００５８】
第１の実施形態では、電気的積分器における電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しないため、多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しない。よって、受信回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えてもＢＥＲが劣化することがない。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能である。
【００５９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態における光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段３２において、ヘテロダイン同期検波を行う光ＯＦＤＭ受信回路である。コヒーレント検波手段３２の構成例を図７に示す。局発光源７１からの局発光の光周波数は、所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波の光周波数ｆｋ［Ｈｚ］からｆＩＦ［Ｈｚ］だけ離れた光周波数に設定する。局発光の偏波状態は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する信号光のうち少なくとも所望の信号光と一致するように、偏波調整手段７２で調整される。図７では、コヒーレント検波手段３２内に配置された局発光源７１の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段内に光源を配置せずに、光ＯＦＤＭ受信回路に外部より供給される光を局発光としてもよい。
【００６０】
局発光の光周波数ｆＬＯを数５とすると、局発光は数６と表せる。ここに、ＰＬＯは局発光の光強度、θＬＯは初期位相である。
【数５】
【数６】
【００６１】
このとき、受光器７３の検波出力Ｂ２（ｔ）は数７のように表せる。
【数７】
【００６２】
Ｂ２（ｔ）を所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］である電気搬送波の初期位相θｋ−θＬＯと同期した周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］の高周波電気信号により同期検波する。つまり、高周波電気信号Ｃ２（ｔ）を数８とするとコヒーレント検波手段の出力Ｐ２（ｔ）は数９と表せ、第１の実施形態における光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段３２と同様に、所望の信号ａｋ（ｔ）はベースバンド信号に変換され、それ以外の信号ａｉ（ｔ）（ｉ≠ｋ）はΔｆの整数倍の搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換される。
【００６３】
【数８】
【数９】
（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）
【００６４】
その後、第１の実施形態と同様に、積分動作および識別動作を行うことにより、所望の信号ａｋ（ｔ）のみを取り出すことができる。
【００６５】
第２の実施形態では、電気的積分器における電気的分岐手段の分岐数Ｍは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎに関係しないため、多重数Ｎが増えても受信回路内での分岐数は変化しない。よって、受信回路へ入力する信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えてもＢＥＲが劣化することがない。更に、直接検波と比較して、受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、高感度受信化が可能である。
【００６６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００６７】
ここに、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置は、光ＯＦＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００６８】
第３の実施形態における光ＯＦＤＭ伝送システムは、図８のように、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を送信する光ＯＦＤＭ送信装置８１が、光ＯＦＤＭ受信装置８２と光ファイバ伝送路８３により接続される構成である。光ＯＦＤＭ受信装置８３は、少なくとも光分岐手段８４と複数の第１の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）とにより構成される。図８では、Ｂ／Δｆ＝１とした。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路８５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路８５−ｋを含むものとする。
【００６９】
光ＯＦＤＭ受信装置８２に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光分岐手段８４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐され、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波とほぼ等しくなるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００７０】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段８４から各光ＯＦＤＭ受信回路までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図９の光ＯＦＤＭ受信装置９２のように、光ＯＦＤＭ受信回路９５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路９５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路９５−ｋを含むものとする。
【００７１】
図８では、光ＯＦＤＭ受信回路８５内のコヒーレント検波手段３２に配置された光源の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、図１０の光ＯＦＤＭ受信装置１０２のように、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としてもよい。隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０［Ｈｚ］である多波長光を、アレー導波路回折格子（ＡＷＧ： ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ）や誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。多波長光出力手段としては、出力光の光周波数がΔｆ［Ｈｚ］ずつ異なる単一モード・レーザを並べた構成、単一モード・レーザの出力をΔｆ［Ｈｚ］の高周波信号で強度変調または位相変調して多波長化する構成、繰り返し周波数がΔｆ［Ｈｚ］であるモード同期レーザ等が、これにあたる。
【００７２】
この時、光分岐手段８４により分岐された光ＯＦＤＭ信号と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１０９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。また、コヒーレント検波手段３２においてホモダイン検波を行うため、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、位相ダイバーシティが必要となる。
【００７３】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、１×Ｎ光分岐手段に加え、Ｎ×Ｎ光合波手段内でもＮ分岐されるため、光離散フーリエ変換回路への入力信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴いＮの２乗に比例して光信号の強度が減少する。一方、第３の実施形態においては、光分岐は１回であり、分岐損失はＮに比例し、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムと比較して、送受信装置間の許容損失を拡大することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を更に拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００７４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、光信号帯域がＢ［Ｈｚ］の前記信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号を送信する光ＯＦＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＤＭ送信装置と接続される本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００７５】
ここに、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置は、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、本願第１発明に係る複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＤＭ受信装置であって、前記光周波数分波手段は、外部からの光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光をそれぞれの前記出力ポートから出力して前記光ＯＦＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＤＭ受信装置である。
【００７６】
第４の実施形態における光ＯＦＤＭ伝送システムは、図１１の光ＯＦＤＭ受信装置１１２のように、光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の光信号をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を送信する光ＯＦＤＭ送信装置１１１が、光ＯＦＤＭ受信装置１１２と光ファイバ伝送路１１３により接続される構成である。光ＯＦＤＭ受信装置１１２は、少なくとも光周波数分波手段１１４と複数の第１の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成される。図１１では、Ｂ／Δｆ＝１とした。
【００７７】
光周波数分波手段１１４の各出力ポートの中心透過光周波数は、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）を構成する各信号光の光搬送波の光周波数と等しい。また、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光は、帯域制限することなく透過される。つまり、各出力ポートの透過帯域幅は、２Ｂ［Ｈｚ］以上であり、従来の光周波数多重伝送システムにおいて用いられる光周波数分波手段と比較して、透過帯域幅が広い。図１２に、各出力ポート（＃１〜＃Ｎ）の透過特性を示す。図１２では、各出力ポートの透過帯域幅を、２Ｂ［Ｈｚ］とした。
【００７８】
光ＯＦＤＭ受信装置１１２に入力された光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）は、光周波数分波手段１１４の各出力ポートヘ出力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波とほぼ等しくなるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００７９】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される多重信号光を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図１３の光ＯＦＤＭ受信装置１３２のように、光ＯＦＤＭ受信回路９５間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。
【００８０】
光ＯＦＤＭ受信回路におけるコヒーレント検波手段内に局発光源を配置せずに、図１４の光ＯＦＤＭ受信装置１４２のように、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としてもよい。隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。
【００８１】
この時、光周波数分波手段１１４より出力された信号光と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１４９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。また、コヒーレント検波手段３２においてホモダイン検波を行うため、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波のうち少なくとも所望の信号ａｋ（ｔ）を搬送する光搬送波と局発光との位相同期、または、位相ダイバーシティが必要となる。
【００８２】
また、多波長光を光周波数成分ごとに分離せず、図１５の光ＯＦＤＭ受信装置１５２のように、他波長光出力手段１５７からの光を光分岐手段１５４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することも可能である。
【００８３】
更に、図１６の光ＯＦＤＭ受信装置１６２のように、光ＯＦＤＭ信号Ｓ（ｔ）と多波長光を混合した後に、光周波数分波手段１１４により分波して、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力することも可能である。図１６の構成において位相ダイバーシティを行う場合、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に９０゜光ハイブリッドが必要となるが、図１７の光ＯＦＤＭ受信装置１７２のような構成により、光ＯＦＤＭ受信回路１７５−ｋ（ｋは１〜Ｎの自然数。）間で９０゜光ハイブリッド１７８を共用することが可能である。なお、以下の説明において、「光ＯＦＤＭ受信回路１７５」と記載する場合、全ての光ＯＦＤＭ受信回路１７５−ｋを含むものとする。
【００８４】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎが増えるに従って、光分岐手段における分岐損失が大きくなり、一定の受信感度を得るために許容される光ＯＦＤＭ送信装置と受信装置との間の損失が小さくなるという課題があった。一方、第４の実施形態においては、光分岐手段を用いないために、一定の送信装置・受信装置間の許容損失を得るために、多重数Ｎが制限されることがない。更に、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００８５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、第３の実施形態における図８の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置８２が、少なくとも光分岐手段８４と複数の第２の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成された光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００８６】
光ＯＦＤＭ受信装置８２に入力された光ＯＦＤＭ信号は、光分岐手段８４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐され、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に入力される。光ＯＦＤＭ受信回路８５は、コヒーレント検波手段３２における局発光の光周波数を、受信する信号を搬送する光搬送波との光周波数差が所定の中間周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］となるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００８７】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段８４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、光ＯＦＤＭ受信回路間でビット位相調整手段を共有することもできる。
【００８８】
また、図８の光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて、光ＯＦＤＭ受信装置８２ではなく図１８の光ＯＦＤＭ受信装置１０２としてもよい。光ＯＦＤＭ受信装置１０２は、光ＯＦＤＭ受信回路８５におけるコヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としている。この時、光分岐手段８４により分岐された光ＯＦＤＭ信号と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１０９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。
【００８９】
隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０＋ｆＩＦ［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することが可能である。
【００９０】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、１×Ｎ光分岐手段に加え、Ｎ×Ｎ光合波手段内でもＮ分岐されるため、光離散フーリエ変換回路への入力信号光強度を一定とした場合、多重数Ｎが増えるに伴いＮの２乗に比例して信号光の強度が減少する。一方、第５の実施形態においては、光分岐は１回であり、分岐損失はＮに比例し、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムと比較して、送受信装置間の許容損失を拡大することができる。また、直接検波と比較して受信感度が高いコヒーレント検波を用いているために、許容損失を更に拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００９１】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第４の実施形態における図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置１１２が、少なくとも光周波数分波手段１１４と複数の第２の実施形態に記載の光ＯＦＤＭ受信回路８５とにより構成された光ＯＦＤＭ伝送システムである。
【００９２】
光ＯＦＤＭ受信装置１１２に入力された光ＯＦＤＭ信号は、光周波数分波手段１１４の各出力ポート（＃１〜＃Ｎ）ヘ出力される。光周波数分波手段１１４の各出力ポートの中心透過光周波数は、光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光の光搬送波の光周波数と等しい。また、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光は、帯域制限することなく透過される。つまり、各出力ポートの透過帯域幅は、２Ｂ［Ｈｚ］以上である。光ＯＦＤＭ受信回路は、コヒーレント検波手段における局発光の光周波数を、所望の信号を搬送する光搬送波との光周波数差が所定の中間周波数ｆＩＦ［Ｈｚ］となるように設定することにより、光ＯＦＤＭ信号の中から所望の信号光を選択的に受信することが可能である。
【００９３】
各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、光ＯＦＤＭ受信回路８５間でビット位相調整手段を共有することもできる。
【００９４】
また、図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて、光ＯＦＤＭ受信装置１１２ではなく図１９の光ＯＦＤＭ受信装置１４２としてもよい。光ＯＦＤＭ受信装置１４２は、光ＯＦＤＭ受信回路８５におけるコヒーレント検波手段３２内に局発光源を配置せずに、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に外部より供給される光を局発光としている。この時、光周波数分波手段１１４より出力された信号光と局発光の少なくとも一方の偏波を偏波調整手段１４９で調整することにより、光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光のうち少なくとも各光ＯＦＤＭ受信回路８５における所望の信号光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。
【００９５】
隣接成分間との光周波数間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、かつ、光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数がｆ０＋ｆＩＦ［Ｈｚ］である多波長光を、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどにより、光周波数成分ごとに分離し、各光ＯＦＤＭ受信回路に局発光として供給することが可能である。
【００９６】
また、多波長光を光周波数成分ごとに分離せず、図２０の光ＯＦＤＭ受信装置１５２のように、光分岐手段１５４により、少なくとも光ＯＦＤＭ受信回路８５の数に分岐し、各光ＯＦＤＭ受信回路８５に局発光として供給することも可能である。
【００９７】
特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムでは、光ＯＦＤＭ信号の多重数Ｎが増えるに従って、光分岐手段における分岐損失が大きくなり、一定の受信感度を得るために許容される光ＯＦＤＭ送信装置と受信装置との間の損失が小さくなるという課題があった。一方、第６の実施形態においては、光分岐手段を用いないために、一定の送信装置と受信装置との間の許容損失を得るために、多重数Ｎが制限されることがない。更に、直接検波と比較して受信感度が高いホモダイン検波を用いているために、許容損失を拡大することが可能である。よって、特許文献１に記載されている光ＯＦＤＭ伝送システムにおいて送受信装置間で一定の許容損失を得るために制限される多重数Ｎを、拡大することが可能である。
【００９８】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた光ＯＦＣＤＭ受信回路であって、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置からの各出力を前記固有の符号に応じて加減算する電気的加減算手段と、を備えることを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信回路である。
【００９９】
第７の実施形態における光直交周波数符号分割多重（ＯＦＣＤＭ： Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）受信回路は、光ＯＦＤＭを適用した光符号分割多重（ＣＤＭ： Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムにおける受信回路である。
【０１００】
図２１に、光ＣＤＭ伝送システムの構成例を示す。各送信回路は、割り当てられた符号に対応する符号器により符号化された光ＣＤＭ信号を送信する。受信側では、入力された光ＣＤＭ信号を、各受信回路に割り当てられた符号に対応する復号器により復号し、受信する。その際、送信回路および受信回路に割り当てられる符号は、受信回路において、割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた送信回路より出力される光ＣＤＭ信号のみを受信することができるような符号とする。よって、多重された光ＣＤＭ信号から、所望の信号のみを選択的に受信することが可能である。
【０１０１】
光周波数領域における擬似バイポーラ符号化方式は、光ＣＤＭ方式における符号化方式の１つである。概念図を図２２に示す。符号化は、送信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、広帯域光源の各光周波数成分に割り当て、符号要素（１）に対応する成分のみを出力することにより行う。図２２は、広帯域光源の各光周波数成分ｆ１〜ｆ４に、符号長が４である符号の各符号要素を割り当てた場合である。希望ユーザ信号は、符号（０，０，１，１）で符号化され、光周波数成分ｆ３、ｆ４により構成される。一方、他ユーザ信号は、符号（０，１，０，１）で符号化され、光周波数成分ｆ２、ｆ４により構成される。受信側では、受信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、送信回路側の広帯域光源の各光周波数成分に割り当てた時に、入力光ＣＤＭ信号を構成する各光周波数成分のうち光周波数が、符号要素（１）に対応する広帯域光源の光周波数成分と等しい成分を正、符号要素（０）に対応する光周波数成分と等しい成分を負として加える加減算により、正と負の符号要素を実現する。他ユーザ信号が、加減算により打ち消されるような符号を、各ユーザに割り当てることにより、他ユーザ信号を除去することができる。
【０１０２】
第７の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、本願第２発明に係る光ＯＦＤＭ受信装置とすることができる。
【０１０３】
第７の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路を、図２３に示す。光ＯＦＣＤＭ受信回路は、第３〜６のいずれかの実施形態に記載の光ＯＦＤＭ伝送システムにおける光ＯＦＤＭ装置（図２３では光ＯＦＤＭ受信装置１１２である。）と電気的加減算手段２３５により構成される。
【０１０４】
光ＯＦＣＤＭ受信回路に入力される光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］である多波長光の各成分に符号要素（１）、符号要素（０）を割り当てた時に符号要素（１）に当たる成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波である信号である。符号要素（１）に当たる各成分は、同一の信号ａ（ｔ）を搬送する。
【０１０５】
光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、数１０のように表せる。
【数１０】
【０１０６】
ここで、ｆ０は符号ｌを構成する符号要素（１）、符号要素（０）を割り当てられた多波長光の各光周波数成分のうち光周波数が最低であるものの光周波数、Ｎは符号長である。また、Ｐｉは光周波数が低い方からｉ番目である成分が搬送する信号光の強度、θｉはｉ番目の成分の初期位相、ｃｌ，ｉは符号ｌのｉ番目の符号要素である。ｉ番目の符号要素ｃｌ，ｉは、光周波数がｆ０＋（ｉ−１）・Δｆである成分に割り当てられる。
【０１０７】
光ＯＦＣＤＭ信号Ｓ’（ｔ）は、光ＯＦＣＤＭ受信回路内の光ＯＦＤＭ受信装置にて、各光周波数成分に搬送される信号ごとに分離して出力される。この時、光ＯＦＤＭ受信装置内の光ＯＦＤＭ受信回路ｉはｉ番目の光周波数成分が搬送する信号ａ（ｔ）を出力するものとすると、光ＯＦＤＭ受信回路ｉの出力はｃｌ，ｉ・ａ（ｔ）と表せる。
【０１０８】
光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、各光ＯＦＤＭ受信回路に割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光ＯＦＤＭ受信回路の出力を正、符号要素（０）の要素に対応する光ＯＦＤＭ受信回路の出力を負として加える加減算を行うとすると、加減算器の出力は、数１１と表せる。
【数１１】
【０１０９】
ｄｍ，ｉは、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号ｍのｉ番目の符号要素であり、光ＯＦＤＭ受信回路ｉに割り当てられる。２ｍ，ｉ−１は、光ＯＦＤＭ受信回路ｉに割り当てた符号要素（１）の時には１、符号要素（０）の時には−１をとる。
【０１１０】
【数１２】
数１２とすると、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と異なる符合を割り当てられた光ＯＦＣＤＭ信号を除去することができる。
【０１１１】
図２３では、光ＯＦＤＭ受信回路８５内のコヒーレント検波手段３２に配置された光源の出力を局発光としたが、コヒーレント検波手段３２内に光源を配置せずに、外部より供給される光を局発光としてもよい。
【０１１２】
また、各光ＯＦＤＭ受信回路８５は、入力される光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各信号光のビット位相が、コヒーレント検波手段３２の入力端において一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光分岐手段（第３の実施形態又は第５の実施形態における図８の光ＯＦＤＭ伝送システムの光ＯＦＤＭ受信装置８２を用いた場合）または光周波数分波手段（第４の実施形態又は第６の実施形態における図１１の光ＯＦＤＭ伝送システムにおける光ＯＦＤＭ受信装置１１２を用いた場合）から各光ＯＦＤＭ受信回路８５までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、各光ＯＦＤＭ受信回路８５からビット位相調整手段３１を省き、図９又は図１３に示す光ＯＦＤＭ受信装置のように光ＯＦＤＭ受信回路９５間でビット位相調整手段９１を共有することもできる。
【０１１３】
更に、コヒーレント検波手段３２において、位相ダイバーシティを用いたホモダイン検波を行う場合、図４のように各光ＯＦＤＭ受信回路に９０°光ハイブリッドが必要となるが、図２４のように各光ＯＦＤＭ受信回路１７５間で９０゜光ハイブリッド１７８を共用することが可能である。
【０１１４】
以上より、図２４のように、光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成を簡易化することが、可能である。また、図２５のように電気的加減算手段２３５ａを電気的積分手段２５５ａの前に配置及び電気的加減算手段２３５ｂを電気的積分手段２５５ｂの前に配置し、各光ＯＦＤＭ受信回路間で電気的積分手段２５５ａ、電気的積分手段２５５ｂ、２乗検波手段２５３ａ、２乗検波手段２５３ｂ、識別手段２５４を共用することで、構成の更なる簡易化が可能である。
【０１１５】
（第８の実施形態）
第８の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする。
【０１１６】
第８の実施形態における光ＯＦＣＤＭ受信回路の構成図を、図２６に示す。光ＯＦＣＤＭ受信回路は、光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４と電気的加減算手段２３５を備える。光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４は、光ＯＦＣＤＭ信号を受信して、各光搬送波が搬送する信号ごとに分離して出力する。電気的加減算手段２３５は、光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４より出力された各信号を、光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号に応じて加減算する。
【０１１７】
光ＯＦＣＤＭ信号分離装置２６４に入力された光ＯＦＣＤＭ信号は、図１２のような透過特性を有する光周波数分波手段１１４に入力される。光周波数分波手段１１４の出力ポート（＃１〜＃Ｎ）からは、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、出力ポートの中心透過光周波数と光周波数が等しい光搬送波が搬送する所望の信号光および隣接する光搬送波が搬送する信号光のクロストーク成分が出力される。
【０１１８】
出力された信号光は、各信号光のビット位相が一致するようにビット位相調整手段３１で調整され、直接検波手段２６２にて直接検波される。直接検波手段２６２からは、所望の信号光および隣接する信号光を直接検波したベースバンド信号と、信号光間のビート成分が出力される。
【０１１９】
直接検波手段２６２の出力は、電気的積分手段３３、識別手段３４に入力される。ここで、信号光間のビート成分は、光搬送波の光周波数間隔であるΔｆ［Ｈｚ］の整数倍の搬送波に搬送されるため、第１の実施形態又は第２の実施形態における図３の光ＯＦＤＭ受信回路と同様の積分動作および識別動作を行うことにより、取り除くことができる。また、光ＯＦＣＤＭ信号の各搬送波は同じ信号を搬送するため、隣接する信号光を直接検波して得られた成分も、所望の信号と見なすことができる。
【０１２０】
図２６の光ＯＦＣＤＭ受信回路では、光周波数分波手段１１４の各出力ポートの出力端（＃１〜＃Ｎ）に、各信号光のビット位相が一致するように調整するビット位相調整手段３１を備えるが、光周波数分波手段１１４から各直接検波手段２６２までにおけるビット位相のずれを無視できる場合には、ビット位相調整手段３１を光周波数分波手段１１４の前に配置して、共有することもできる。さらに、図２７のように、電気的加減算手段２３５を電気的積分手段の前に配置し、各光ＯＦＤＭ受信回路間で電気的積分手段および識別手段を共用することで、構成を簡易化することが可能である。
【０１２１】
（第９の実施形態）
第９の実施形態は、割り当てられた固有の符号に対応する前記光ＯＦＣＤＭ信号を送信する１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号を合波する前記光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置と、を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、前記光ＯＦＣＤＭ受信装置が有する前記光ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する前記光ＯＦＣＤＭ信号のみを受信することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システムである。
【０１２２】
ここに、本願第５発明に係る光ＯＦＣＤＭ受信装置は、光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力する光分岐手段と、本願第４発明に係る複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備える光ＯＦＣＤＭ受信装置であって、前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ受信装置である。
【０１２３】
第９の実施形態における光ＯＦＣＤＭ伝送システムを、図２８に示す。光ＯＦＣＤＭ送信装置２８１と光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２とが、光ファイバ伝送路２８３により接続された構成である。
【０１２４】
光ＯＦＣＤＭ送信装置２８１は、少なくとも、複数の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４と、各光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４が出力する光ＯＦＣＤＭ信号を合波する光合波手段２８５とにより構成される。
【０１２５】
光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４は、隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］であり、成分数が符号長以上である多波長光を出力する手段を有する。多波長光出力手段としては、出力光の光周波数がΔｆ［Ｈｚ］ずつ異なる単一モード・レーザを並べた構成、単一モード・レーザの出力をΔｆ［Ｈｚ］の高周波信号で強度変調または位相変調して多波長化する構成、繰り返し周波数がΔｆ［Ｈｚ］であるモード同期レーザ等が、これにあたる。
【０１２６】
光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、例えば、図２９（ｉ）、（ｉｉ）のような構成により、光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４に割り当てられた符号を構成する符号要素（１）、符号要素（０）を、多波長光の各光周波数成分に割り当て、符号要素（１）に対応する成分を光搬送波とする光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光をＢ／Δｆ≦１を満たす光周波数間隔Δｆ［Ｈｚ］で多重した光ＯＦＣＤＭ信号を送信する。ここで、符号要素（１）に当たる各成分は、同一の信号ａ（ｔ）を搬送する。
【０１２７】
図２９（ｉ）の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、多波長光をＡＷＧや誘電体多層膜フィルタなどの光周波数分波手段２９２により光周波数成分ごとに分波し、それぞれ光スイッチ２９３に入力する。各光スイッチ２９３に各符号要素を割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光スイッチ２９３のみをＯＮにして、符号要素（１）の要素に対応する光周波数成分のみを、それぞれ変調手段２９４により同一のデータ信号ａ（ｔ）で変調する。光スイッチ２９３と変調手段２９４は、順番を入れ替えることも可能である。変調手段２９４の出力は、合波され、光ＯＦＣＤＭ信号が出力される。合波する際には、Ｎ×１カプラや、２×１カプラを縦列接続した構成等の光合波手段を用いることができる。また、各出力ポートの中心透過光周波数が、多波長光の各光周波数成分の光周波数と等しく、透過帯域幅が２Ｂ［Ｈｚ］以上である、図１２のような透過特性を有する光周波数分波手段を逆にして、光周波数合波手段として用いても、合波できる。図２９（ｉ）では光周波数合波手段２９５を接続している。
【０１２８】
図２９（ｉｉ）の光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４では、光周波数分波手段２９２により光周波数成分ごとに分波した多波長光の各光周波数成分を、それぞれ光スイッチ２９３に入力する。各光スイッチ２９３に各符号要素を割り当て、符号要素（１）の要素に対応する光スイッチ２９３のみをＯＮにして、符号要素（１）の要素に対応する光周波数成分のみを合波し、変調手段２９６によりデータ信号ａ（ｔ）で一括変調した光ＯＦＣＤＭ信号を出力する。
【０１２９】
各光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４から出力された光ＯＦＣＤＭ信号は、光合波手段２８５で合波され、光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２ヘ光ファイバ伝送される。
【０１３０】
光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２は、少なくとも光分岐手段２８６と複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７とにより構成される。光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７は図２３で説明した第７の実施形態に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路又は図２６で説明した第８の実施形態に係る光ＯＦＣＤＭ受信回路であることが例示される。光ＯＦＣＤＭ受信装置２８２に伝送された光ＯＦＣＤＭ信号は、光分岐手段２８６により、少なくとも光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７の数に分岐され、各光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７に入力される。
【０１３１】
光ＯＦＣＤＭ受信回路２８７において、割り当てられた符号と同じ符号を割り当てられた光ＯＦＣＤＭ送信回路２８４の出力する光ＯＦＣＤＭ信号以外が打ち消されるような符号を各送受信回路に割り当てることにより、多重された光ＯＦＣＤＭ信号の中から所望の光ＯＦＣＤＭ信号を選択的に受信することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係る光ＯＦＤＭ伝送システム及び光ＯＦＣＤＭ伝送システムは、光信号に限らず無線信号を伝送する場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
図１から図２９において図面を跨いで同一の符号が使用されている場合、同一のものを示している。
１０ 送信装置
１１−ｋ 送信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１２ 光周波数合波手段
１３ 光ファイバ伝送路
１４ 光周波数分波手段
１５−ｋ 受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１６ 受信装置
２１ 光分岐手段
２２ 遅延手段
２３ 光分岐手段
２４ 位相シフタ
２５ 光合波手段
２７ 光合波手段
２８ 時間ゲート
３１ ビット位相調整手段
３２ コヒーレント検波手段
３３ 電気的積分手段
３４ 識別手段
３５ 電気的分岐手段
３６ 電気的遅延手段
３７ 電気的合波手段
３８ 低域濾波手段
４１ 局発光源
４２ 偏波調整手段
４３ ９０°光ハイブリッド
７１ 局発光源
７２ 偏波調整手段
７３ 受光器
８１ 光ＯＦＤＭ送信装置
８２ 光ＯＦＤＭ受信装置
８３ 光ファイバ伝送路
８４ 光分岐手段
８５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
９１ ビット位相調整手段
９２ 光ＯＦＤＭ受信装置
９４ 光分岐手段
９５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１０２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１０９ 偏波調整手段
１１１ 光ＯＦＤＭ送信装置
１１２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１１３ 光ファイバ伝送路
１１４ 光周波数分波手段
１３２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１４２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１４９ 偏波調整手段
１５２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１５４ 光分岐手段
１５７ 多波長光出力手段
１６２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１６７ 多波長光出力手段
１７２ 光ＯＦＤＭ受信装置
１７５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
１７８ ９０°光ハイブリッド
２３５、２３５ａ、２３５ｂ 電気的加減算手段
２５３ａ、２５３ｂ ２乗検波手段
２５４ 識別手段
２５５ａ、２５５ｂ 電気的積分手段
２５８ ９０°光ハイブリッド
２６２ 直接検波手段
２６４ 光ＯＦＣＤＭ信号分離装置
２６５−ｋ 光ＯＦＤＭ受信回路（ｋは１〜Ｎの自然数）
２７３ 電気的積分手段
２７４ 識別手段
２８１ 光ＯＦＣＤＭ送信装置
２８２ 光ＯＦＣＤＭ受信装置
２８３ 光ファイバ伝送路
２８４ 光ＯＦＣＤＭ送信回路
２８５ 光合波手段
２８６ 光分岐手段
２８７ 光ＯＦＣＤＭ受信回路
２９１ 多波長光出力手段
２９２ 光周波数分波手段
２９３ 光スイッチ
２９４ 変調手段
２９５ 光周波数合波手段
２９６ 変調手段
Ｓ（ｔ） 光ＯＦＤＭ信号
Ｓ’（ｔ） 光ＯＦＣＤＭ信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する光ＯＦＣＤＭ信号を合波する光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、
光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される光ＯＦＣＤＭ受信装置と、
を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＯＦＣＤＭ信号は、前記光ＯＦＣＤＭ送信回路へ割り当てられた符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］である多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である多波長信号光であり、
前記光ＯＦＣＤＭ受信装置は、
光分岐手段と、
符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備え、
前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合し、
前記ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、
前記多波長光の各成分の光周波数に前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた固有の符号を構成する要素を順に割り当てた際に、符号要素（１）にあたる光周波数である信号光から生成された前記電気信号を正、符号要素（０）にあたる光周波数である信号光から生成された前記電気信号を負として加算する電気的加減算手段と、
を有することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項２】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力するＯＦＣＤＭ光分岐手段と、
前記ＯＦＣＤＭ光分岐手段からの前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段、及び前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段を備える複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項３】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、
前記ＯＦＣＤＭ光分岐手段からの前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段、及び前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段を備える複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項４】
前記電気的積分手段は、
前記コヒーレント検波手段からの電気信号を前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と異なる数のＭ個（Ｍは２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、
前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、
前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、
前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、
を有し、
前記識別手段は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項５】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、
前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、
前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、
前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、
を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項１】
符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた１個以上の光ＯＦＣＤＭ送信回路及び前記光ＯＦＣＤＭ送信回路が送信する光ＯＦＣＤＭ信号を合波する光合波手段を有する光ＯＦＣＤＭ送信装置と、
光ファイバ伝送路を介して前記光ＯＦＣＤＭ送信装置と接続される光ＯＦＣＤＭ受信装置と、
を備える光ＯＦＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＯＦＣＤＭ信号は、前記光ＯＦＣＤＭ送信回路へ割り当てられた符号の符号要素（１）又は符号要素（０）が割り当てられた隣接する光周波数成分の間隔がΔｆ［Ｈｚ］である多波長光の各成分のうち、符号要素（１）が割り当てられた前記成分がＢ／Δｆ≦１を満たす光信号帯域Ｂ［Ｈｚ］の信号光の光搬送波であり、且つすべての前記符号要素（１）に当たる成分が搬送する信号は同一である多波長信号光であり、
前記光ＯＦＣＤＭ受信装置は、
光分岐手段と、
符号要素（１）及び符号要素（０）からなる固有の符号が割り当てられた複数の光ＯＦＣＤＭ受信回路と、を備え、
前記光分岐手段は、外部からの光ＯＦＣＤＭ信号を分岐してそれぞれの前記光ＯＦＣＤＭ受信回路へ結合し、
前記ＯＦＣＤＭ受信回路は、前記光ＯＦＣＤＭ信号を前記符号要素（１）に当たる各成分が搬送する信号ごとに分離して電気信号へ変換して出力する光ＯＦＣＤＭ信号分離装置と、
前記多波長光の各成分の光周波数に前記光ＯＦＣＤＭ受信回路に割り当てられた固有の符号を構成する要素を順に割り当てた際に、符号要素（１）にあたる光周波数である信号光から生成された前記電気信号を正、符号要素（０）にあたる光周波数である信号光から生成された前記電気信号を負として加算する電気的加減算手段と、
を有することを特徴とする光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項２】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を複数に分岐して出力するＯＦＣＤＭ光分岐手段と、
前記ＯＦＣＤＭ光分岐手段からの前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段、及び前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段を備える複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項３】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、
前記ＯＦＣＤＭ光分岐手段からの前記光ＯＦＣＤＭ信号が入力され、前記光ＯＦＣＤＭ信号を構成する各々の信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段、前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうちの１つをベースバンド電気信号に変換し且つ他を周波数がΔｆの整数倍である搬送波に搬送される中間周波数帯電気信号に変換して出力するコヒーレント検波手段、前記コヒーレント検波手段からの出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分して出力する電気的積分手段、及び前記電気的積分手段からの出力を閾値判定する識別手段を備える複数の光ＯＦＤＭ受信回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項４】
前記電気的積分手段は、
前記コヒーレント検波手段からの電気信号を前記光ＯＦＤＭ信号を構成する信号光の数と異なる数のＭ個（Ｍは２以上の整数）に分岐する電気的分岐手段と、
前記電気的分岐手段の各出力に対して、１／（Ｍ・Δｆ）［ｓ］ずつ異なった遅延を加える電気的遅延手段と、
前記電気的遅延手段からの各成分を合波して出力する電気的合波手段と、
前記電気的合波手段からの出力のうちで周波数がΔｆ［Ｈｚ］以下の成分を透過して出力する低域濾波手段と、
を有し、
前記識別手段は、前記低域濾波手段からの出力に含まれるＭ個の成分のうちで最も遅延の少ない成分を基準として、（Ｍ−１）／（Ｍ・Δｆ）〜１／Δｆ［ｓ］にあたる部分において閾値判定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【請求項５】
前記光ＯＦＣＤＭ信号分離装置は、
光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光の各光搬送波の光周波数に等しい固有の中心透過光周波数をそれぞれ持つ複数の出力ポートを有し、それぞれの前記出力ポートが、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のうち、光搬送波の光周波数が前記固有の中心透過光周波数と一致する信号光を透過して出力する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段の各出力ポートから出力される信号光のビット位相を一致させるように調整するビット位相調整手段と、
前記ビット位相調整手段からの光ＯＦＣＤＭ信号を直接検波する直接検波手段と、
前記直接検波手段の出力を１／Δｆ［ｓ］にわたって積分する電気的積分手段と、
前記電気的積分手段の出力を閾値判定する識別手段と、
を有し、外部から入力される光ＯＦＣＤＭ信号を光周波数分波手段で分波し、光ＯＦＣＤＭ信号を構成する信号光のビット位相を一致するように前記ビット位相調整手段で調整することを特徴とする請求項１に記載の光ＯＦＣＤＭ伝送システム。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１１−１３０５０４（Ｐ２０１１−１３０５０４Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５１４１（Ｐ２０１１−５５１４１）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【分割の表示】特願２００６−３２０７９５（Ｐ２００６−３２０７９５）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【分割の表示】特願２００６−３２０７９５（Ｐ２００６−３２０７９５）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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