JP2009232330A - 光受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】あるチャンネルの異常が他のチャンネルに影響を与えない光受信機を提供する。
【解決手段】外部から供給された光ＤＱＰＳＫ信号を第１、第２遅延干渉計２，３にそれぞれ入力させ、当該第１、第２遅延干渉計２，３の出力光を第１、第２受光器４，５によって第１、第２チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号として再生する光受信機において、第１、第２チャンネル毎に独立した制御系によって第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間をフィードバック制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相変調された光信号を受信する光受信機に関する。

下記特許文献１には、光差動４値位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ：Differential quadrature Phase Shift Keying）信号を２チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号（電気信号）として再生する光ＤＱＰＳＫ受信機が開示されている。この光ＤＱＰＳＫ受信機は、特許文献１の図１等にも明示されているように、各々にマッハツェンダ干渉計（遅延干渉計）、バランスド光検出器、データ再生回路及び位相制御装置を有する２つのブランチ（Ｉブランチ及びＱブランチ）から構成されている。このような光ＤＱＰＳＫ受信機は、各々の位相制御装置によってＩブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間を光ＤＱＰＳＫ信号の位相としての「π／４」に設定する一方、Ｑブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間を光ＤＱＰＳＫ信号の位相としての「−π／４」に設定することにより、実軸と虚軸とによる複素平面上において４つの位相角（「０°（＝２π）」、「π／２」、「π」及び「３π／２」）を取り得る光ＤＱＰＳＫ信号のうち、実軸上の２位相角（「０°（＝２π）」及び「π」）をＩブランチで２値ＮＲＺ信号（一方のチャンネルの出力信号）に変換して再生すると共に、虚軸上の２位相角（「π／２」及び「３π／２」）をＱブランチで２値ＮＲＺ信号（他方のチャンネルの出力信号）に変換して再生する。

上記光ＤＱＰＳＫ受信機は、各ブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間を上記のように設定する方法とし、一方のブランチのバランスド光検出器の出力信号と他のブランチのデータ再生回路の出力信号とを乗算して平均化した信号に基づいて一方のブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間をフィードバック制御する手法を採用している。すなわち、Ｉブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間は、Ｉブランチのバランスド光検出器の出力信号とＱブランチのデータ再生回路の出力信号とを乗算して平均化した信号に基づいて制御され、またＱブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間は、Ｑブランチのバランスド光検出器の出力信号とＩブランチのデータ再生回路の出力信号とを乗算して平均化した信号に基づいて制御される。
なお、マッハツェンダ干渉計を用いた光位相変調信号の受信機については、例えば下記非特許文献１にも開示されている。
特開２００７−２０１３８号公報 "Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key (oDQPSK) for Hight Capacity Optical Transmission"by R.A. Griffin et al., Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, 2002. OFC2002 17-22 March 2002 Pages 367-368

ところで、上記従来の光ＤＱＰＳＫ受信機には、一対のブランチ（２つのチャンネル）のうち、一方のブランチのバランスド光検出器の出力信号と他方のブランチのデータ再生回路の出力信号（２値ＮＲＺ信号）とを用いて一方のブランチのマッハツェンダ干渉計の遅延時間をフィードバック制御するので、何らかの原因で片方のブランチが異常を来たした場合に、その異常がもう片方のブランチに影響を与える。すなわち、片方のブランチの異常がもう片方の正常なブランチを受信不能状態に至らしめることがある。
また、一方のブランチのバランスド光検出器の出力信号と他方のブランチのデータ再生回路の出力信号とを用いて遅延時間をフィードバック制御するので、異常なブランチの特定が困難であり、光ＤＱＰＳＫ受信機の保守管理上不都合であるという問題もある。
また、一方のブランチのバランスド光検出器の出力信号と他のブランチのデータ再生回路の出力信号とを用いて遅延時間をフィードバック制御するので、構成部品の性能が両方のブランチで一致していないと所望の受信性能を発揮できないという問題点もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）あるチャンネルの異常が他のチャンネルに影響を与えない光受信機を提供する。
（２）異常なチャンネルの特定が容易な光受信機を提供する。
（３）構成部品の性能のばらつきの影響を軽減することが可能な光受信機を提供する。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、外部から供給された光位相変調信号を複数設けられた遅延干渉計にそれぞれ入力させ、当該遅延干渉計の出力光を複数の光電変換素子によって複数チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号として再生する光受信機であって、各チャンネル毎に独立した制御系によって各遅延干渉計の遅延時間をフィードバック制御する、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、各チャンネルの制御系は、各光電変換素子の受光電流が直交関係となるように当該受光電流に基づいて遅延時間をフィードバック制御する、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第２の手段において、光電変換素子とは別に遅延干渉計の出力光を受光する制御用光電変換素子をさらに備え、当該制御用光電変換素子の受光電流に基づいて遅延時間をフィードバック制御する、という手段を採用する。
第４の解決手段として、上記第１の手段において、各チャンネルの制御系は、２値ＮＲＺ信号の自己相関を検出する自己相関検出回路を備え、自己相関が最小となるように遅延時間をフィードバック制御する、という手段を採用する。
第５の解決手段として、上記第４の手段において、自己相関検出回路は、２値ＮＲＺ信号の正相信号と逆相信号との乗算信号を自己相関を示す信号として生成する、という手段を採用する。

本発明によれば、各チャンネル毎に独立した制御系によって各遅延干渉計の遅延時間をフィードバック制御するので、あるチャンネルの異常が他のチャンネルに影響を及ぼさず、異常なチャンネルの特定が容易で、また構成部品の性能のばらつきの影響を軽減することが可能な光受信機を提供することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光受信機Ａの構成を示すブロック図である。本光受信機Ａは、図示しない光送信機から伝送用光ファイバを介して入力される光ＤＱＰＳＫ信号（差動四相位相偏移変調信号）を受信して電気信号（第１、第２受信信号）に変換する装置であり、図示するように分波器１、第１、第２遅延干渉計２，３、第１、第２受光器４，５及び第１、第２遅延制御回路６，７から構成されている。これら各構成要件のうち、第１受光器４及び第１遅延制御回路６は第１チャンネルの制御系を構成し、第２受光器５及び第２遅延制御回路７は第２チャンネルの制御系を構成している。

分波器１は、光ＤＱＰＳＫ信号を２分波して第１、第２チャンネルに供給する光カプラである。より具体的には、分波器１の出射光は、第１、第２遅延干渉計２，３にそれぞれ入射される。
第１遅延干渉計２は、分波器２ａ、遅延器２ｂ及び合波器２ｃから構成され、上記分波器１から入力された光ＤＱＰＳＫ信号における実軸上の２位相成分を強度変調信号に変換して第１受光器４に出射する。すなわち、分波器２ａは、上記分波器１から入力された光ＤＱＰＳＫ信号を２分波し、一方を遅延器２ｂに出射すると共に他方を合波器２ｃに出射する。遅延器２ｂは、上記分波器２ａから入力された光ＤＱＰＳＫ信号を後述する所定の遅延時間だけ遅延させて合波器２ｃに出射する。合波器２ｃは、分波器２ａから入力された光ＤＱＰＳＫ信号と遅延器２ｂから入力された１単位時間だけ遅延した光ＤＱＰＳＫ信号とを合波することにより一対の光強度変調信号に変換して第１受光器４に出射する。

第２遅延干渉計３は、分波器３ａ、遅延器３ｂ及び合波器３ｃから構成され、上記分波器１から入力された光ＤＱＰＳＫ信号における虚軸上の２位相成分を強度変調信号に変換して第２受光器５に出射する。すなわち、第２遅延干渉計３は、分波器３ａは、上記分波器１から入力された光ＤＱＰＳＫ信号を２分波し、一方を遅延器３ｂに出射すると共に他方を合波器３ｃに出射する。遅延器３ｂは、上記分波器３ａから入力された光ＤＱＰＳＫ信号を後述する所定の遅延時間だけ遅延させて合波器３ｃに出射する。合波器３ｃは、分波器３ａから入力された光ＤＱＰＳＫ信号と遅延器３ｂから入力された遅延した光ＤＱＰＳＫ信号とを合波することにより一対の光強度変調信号に変換して第２受光器５に出射する。

このように、第１遅延干渉計２は光ＤＱＰＳＫ信号における実軸上の２位相成分を強度変調信号に変換し、一方、第２遅延干渉計３は光ＤＱＰＳＫ信号における虚軸上の２位相成分を強度変調信号に変換する。つまり、第１、第２遅延干渉計２，３は、互いに９０°だけ位相が異なる２つの位相成分をそれぞれ強度変調信号に変換する。なお、このような第１、第２遅延干渉計２，３の動作原理は、例えば上述した特許文献１や非特許文献１に記載されているように、光ＤＱＰＳＫ信号の受信処理として周知であり、詳しい説明を省略する。

第１受光器４は、図示するように第１、第２抵抗器４ａ、４ｂ及びバランス型ＰＤ（フォトダイオード）４ｃから構成されており、上記第１遅延干渉計２から入射された一対の光強度変調信号を差動検出することにより、第１チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号（第１受信信号）に変換する。第１受光器４は、プラス電源（＋Ｖcc）とマイナス電源（−Ｖcc）との間に第１抵抗器４ａ、バランス型ＰＤ４ｃ、第２抵抗器４ｃの順で直接接続されたもの、つまりバランス型ＰＤ４ｃのカソード端子側（プラス電源側）に第１抵抗器４ａが、またアノード端子側（マイナス電源側）に第２抵抗器４ｃがそれぞれ接続されたものである。

バランス型ＰＤ４ｃは、特性が揃った２つのフォトダイオード、つまり第１、第２ＰＤ４ｄ，４ｅを直接接続したものであり、当該第１、第２ＰＤ４ｄ，４ｅの接続点が出力端となっている。第１抵抗器４ａは、バランス型ＰＤ４ｃのプラス電源側のバイアス電流を規定すると共に、プラス電源（+Ｖcc）からバランス型ＰＤ４ｃに流れる受光電流（プラス側受光電流Ｉ41）を第１ＰＤ４ｄのカソード電圧として検出する電流検出用抵抗器である。また、第２抵抗器４ｂは、バランス型ＰＤ４ｃのマイナス電源側のバイアス電流を規定すると共に、バランス型ＰＤ４ｃからマイナス電源（−Ｖcc）に流れる受光電流（マイナス側受光電流Ｉ42）を第２ＰＤ４ｅのアノード電圧として検出するものである。
このような第１受光器４は、第１受信信号を後段の信号処置回路に出力する一方、第１ＰＤ４ｄのカソード電圧と第２ＰＤ４ｅのアノード電圧とを第１遅延制御回路６に出力する。

第２受光器５は、図示するように第１、第２抵抗器５ａ、５ｂ及びバランス型ＰＤ５ｃから構成されており、上記第２遅延干渉計３から入射された一対の光強度変調信号を差動検出することにより、第２チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号（第２受信信号）に変換する。第２受光器４は、プラス電源とマイナス電源との間に第１抵抗器５ａ、バランス型ＰＤ５ｃ、第２抵抗器５ｃの順で直接接続されたもの、つまりバランス型ＰＤ５ｃのカソード端子側（プラス電源側）に第１抵抗器５ａが、またアノード端子側（マイナス電源側）に第２抵抗器５ｃがそれぞれ接続されたものである。

バランス型ＰＤ５ｃは、上記バランス型ＰＤ４ｃと全く同様なものであり、特性が揃った２つのフォトダイオード、つまり第１、第２ＰＤ５ｄ，５ｅを直接接続したものであり、当該第１、第２ＰＤ５ｄ，５ｅの接続点が出力端となっている。第１抵抗器５ａは、上記第１抵抗器４ａと全く同様なものであり、バランス型ＰＤ５ｃのプラス電源側のバイアス電流を規定すると共に、プラス電源（+Ｖcc）からバランス型ＰＤ５ｃに流れる受光電流（プラス側受光電流Ｉ51）を第１ＰＤ５ｄのカソード電圧として検出する電流検出用抵抗器である。また、第２抵抗器５ｂは、上記第２抵抗器４ｂと全く同様なものであり、バランス型ＰＤ５ｃのマイナス電源側のバイアス電流を規定すると共に、バランス型ＰＤ５ｃからマイナス電源（−Ｖcc）に流れる受光電流（マイナス側受光電流Ｉ52）を第２ＰＤ５ｅのアノード電圧として検出するためのものである。
このような第１受光器５は、第１受信信号を後段の信号処置回路に出力する一方、第１ＰＤ５ｄのカソード電圧と第２ＰＤ５ｅのアノード電圧とを第１遅延制御回路７に出力する。

第１遅延制御回路６は、第１ＰＤ４ｄのカソード電圧が示すプラス側受光電流Ｉ41及び第２ＰＤ４ｅのアノード電圧が示すマイナス側受光電流Ｉ42とに基づいて遅延器２ｂの遅延時間をフィードバック制御する。一方、第２遅延制御回路７は、第１ＰＤ５ｄのカソード電圧が示すプラス側受光電流Ｉ51及び第２ＰＤ５ｅのアノード電圧が示すマイナス側受光電流Ｉ52とに基づいて遅延器３ｂの遅延時間をフィードバック制御する。第１、第２遅延制御回路６，７の制御処理の詳細については、本光受信機Ａの動作として後述する。

以上説明したように、本光受信機Ａは、第１、第２チャンネル毎に独立した制御系によって第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間を個別にフィードバック制御するように構成されている。

次に、このように構成された本光受信機Ａの動作について、図２をも参照して詳しく説明する。

分波器１で分波されることによって第１、第２遅延干渉計２，３にそれぞれ入射した光ＤＱＰＳＫ信号は、第１遅延干渉計２によって実軸上の２位相成分を強度変調信号に変換され、当該強度変調信号が第１受光器４によって第１受信信号（２値ＮＲＺ信号）に変換される一方、第２遅延干渉計３によって虚軸上の２位相成分を強度変調信号に変換され、当該強度変調信号が第２受光器５によって第２受信信号（２値ＮＲＺ信号）に変換される。このような本光受信機Ａの基本動作は、上述した特許文献１と同様であるが、本光受信機Ａは、第１遅延制御回路６によって第１遅延干渉計２の遅延器２ｂが、また第２遅延制御回路７によって第２遅延干渉計３の遅延器３ｂが各々個別にフィードバック制御される。

すなわち、第１遅延制御回路６は、第１ＰＤ４ｄのカソード電圧が示すプラス側受光電流Ｉ41及び第２ＰＤ４ｅのアノード電圧が示すプラス側受光電流Ｉ41が最大値（＝マイナス側受光電流Ｉ42が最小値）となるように遅延器２ｂの遅延時間をフィードバック制御し、一方、第２遅延制御回路７は、第１ＰＤ５ｄのカソード電圧が示すプラス側受光電流Ｉ51が最大値と最小値との中間値（＝マイナス側受光電流Ｉ52が最大値と最小値との中間値）となるように遅延器３ｂの遅延時間をフィードバック制御する。

このように各遅延器２ｂ，３ｂの遅延時間を制御することにより、第１遅延干渉計２は光ＤＱＰＳＫ信号の実軸上の２位相成分を強度変調信号に変換すること、また第２遅延干渉計３は光ＤＱＰＳＫ信号の虚軸、つまり上記実軸に直交する位相軸上の２位相成分を強度変調信号に変換することを実現する。

図２は、上記第１、第２チャンネルのプラス側受光電流Ｉ41，Ｉ51及びマイナス側受光電流Ｉ42，Ｉ52の遅延器２ｂの遅延時間に応じた変化を示す特性図である。第１チャンネルの第１遅延制御回路６は、図２に示すように周期的に変化するプラス側受光電流Ｉ41及びマイナス側受光電流Ｉ42について、プラス側受光電流Ｉ41の最大値（＝マイナス側受光電流Ｉ42の最小値）を検出し、当該プラス側受光電流Ｉ41の最大値（＝マイナス側受光電流Ｉ42の最小値）となるように遅延器２ｂの遅延時間をフィードバック制御する。

このような第１チャンネルの第１遅延制御回路６に対して、第２遅延制御回路７は、上記プラス側受光電流Ｉ51の最大値と最小値との中間値（＝マイナス側受光電流Ｉ52の最大値と最小値との中間値）、つまり第１チャンネルのプラス側受光電流Ｉ41の最大値（＝マイナス側受光電流Ｉ42の最小値）に対して位相差として９０°に相当する受光電流を検出し、当該中間値となるように遅延器３ｂの遅延時間をフィードバック制御する。

なお、光ＤＱＰＳＫ信号の実軸と虚軸とは直交関係にあるので、第１遅延制御回路６がプラス側受光電流Ｉ41の最大値と最小値との中間値（＝マイナス側受光電流Ｉ42の最大値と最小値との中間値）となるように遅延器２ｂの遅延時間を制御し、また第２遅延制御回路７がプラス側受光電流Ｉ51の最大値（＝マイナス側受光電流Ｉ52の最小値）となるように遅延器３ｂの遅延時間を制御しても、同様に光ＤＱＰＳＫ信号の各位相成分（４位相成分）を検出することができる。

本光受信機Ａによれば、第１、第２遅延干渉計２，３の制御系がチャンネル毎に独立しているので、一方のチャンネルの異常が他方のチャンネルに影響を与えることがない。例えば、第１チャンネルの構成要素に何らかの異常が発生しても、この異常は第２チャネルに影響しないので、第１チャンネルの異常によって第２チャネルが受信不能等の異常に至ることを防止することができる。また、第２チャネルが異常になった場合に第２チャンネルの異常によって第１チャネルが受信不能等の異常に至ることを防止することができる。
また、本光受信機Ａによれば、第１、第２遅延干渉計２，３の制御系がチャンネル毎に独立しているので、異常なチャンネルの特定が容易でであり、また構成部品の性能のばらつきの影響を従来よりも軽減することが可能である。

〔第２実施形態〕
図３は、第２実施形態に係る光受信機Ｂの構成を示すブロック図である。なお、この図３では、図１に示した第１実施形態の光受信機Ａと同一の構成要素については同一符号を付している。

この光受信機Ｂは、上記第１実施形態の光受信機Ａに分波器８，９，１２，１３及びフォトダイオード１０，１１，１４，１５を追加することにより、上記各プラス側受光電流Ｉ41，Ｉ51及びマイナス側受光電流Ｉ42，Ｉ52を第１、第２受光器４，５から得るのではなく、専用に用意されたフォトダイオード１０，１１，１４，１５から得るようにしたものである。このような本光受信機Ｂでは、フォトダイオード１０，１１及び第１遅延制御回路６によって第１チャンネルの制御系が構成され、フォトダイオード１４，１５及び第２遅延制御回路７によって第２チャンネルの制御系が構成される。

すなわち、分波器８は、第１遅延干渉計２と第１受光器４との間に設けられ、第１遅延干渉計２から入射した一方の光強度変調信号を２分波して第１受光器４とフォトダイオード１０とに出射する。分波器９は、第１遅延干渉計２と第１受光器４との間に設けられ、第１遅延干渉計２から入射した他方の光強度変調信号を２分波して第１受光器４とフォトダイオード１１とに出射する。分波器１２は、第２遅延干渉計３と第２受光器５との間に設けられ、第２遅延干渉計３から入射した一方の光強度変調信号を２分波して第２受光器５とフォトダイオード１４とに出射する。分波器１３は、第２遅延干渉計３と第２受光器５との間に設けられ、第２遅延干渉計３から入射した他方の光強度変調信号を２分波して第２受光器５とフォトダイオード１５とに出射する。

フォトダイオード１０は、上記分波器８から入射した一方の光強度変調信号を光電変換することにより、上記プラス側受光電流Ｉ41に相当する電気信号を第１遅延制御回路６に出力する。フォトダイオード１１は、上記分波器９から入射した他方の光強度変調信号を光電変換することにより、上記マイナス側受光電流Ｉ42に相当する電気信号を第１遅延制御回路６に出力する。フォトダイオード１４は、上記分波器１２から入射した一方の光強度変調信号を光電変換することにより、上記プラス側受光電流Ｉ51に相当する電気信号を第２遅延制御回路７に出力する。フォトダイオード１５は、上記分波器１３から入射した他方の光強度変調信号を光電変換することにより、上記マイナス側受光電流Ｉ52に相当する電気信号を第２遅延制御回路７に出力する。

本光受信機Ｂの第１遅延制御回路６は、上記フォトダイオード１０，１１から入力されたプラス側受光電流Ｉ41に相当する電気信号とマイナス側受光電流Ｉ42に相当する電気信号に基づいて、第１実施形態と同様に第１の遅延干渉計をフィードバック制御する。また、第２遅延制御回路７は、上記フォトダイオード１４，１５から入力されたプラス側受光電流Ｉ51に相当する電気信号とマイナス側受光電流Ｉ52に相当する電気信号に基づいて、第１実施形態と同様に第２の遅延干渉計をフィードバック制御する。

このような本光受信機Ｂによれば、第１遅延制御回路６によって第１遅延干渉計２の遅延器２ｂが、また第２遅延制御回路７によって第２遅延干渉計３の遅延器３ｂが各々個別にフィードバック制御されるので、上述した第１実施形態の光受信機Ａと同様に従来技術の問題点を解決することができる。

〔第３実施形態〕
図４は、第３実施形態に係る光受信機Ｃの構成を示すブロック図である。なお、この図４では、図１に示した第１実施形態の光受信機Ａと同一の構成要素については同一符号を付している。

この光受信機Ｃは、上記第１実施形態の光受信機Ａに乗算器１６を追加すると共に当該乗算器１６の出力をも考慮して第１、第２遅延干渉計２，３をフィードバック制御する第１、第２遅延制御回路６Ａ，７Ａを備えるものである。本光受信機Ｃでは、第１受光器４及び第１遅延制御回路６Ａによって第１チャンネルの制御系が構成され、第２受光器５及び第２遅延制御回路７Ｂによって第２チャンネルの制御系が構成されており、乗算器１６及び当該乗算器１６の出力に基づく第１、第２遅延制御回路６Ａ，７Ａの機能は、第１、第２チャンネルに共通な補助的制御系を構成している。

乗算器１６は、第１受信信号と第２受信信号とを乗算し、その結果を第１、第２遅延制御回路６Ａ，７Ａに出力する。第１、第２遅延制御回路６Ａ，７Ａは、この乗算器１６の乗算値に基づいて受光異常を判定し、この判定結果をも加味して第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間をフィードバック制御する。

すなわち、第１、第２遅延干渉計２，３が正常動作している場合、第１、第２遅延干渉計２，３は互いに異なる位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換するので、第１受信信号と第２受信信号とは異なる信号となるが、同一の位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換するような異常動作をした場合には、第1受信信号と第２受信信号とは相関性が高い信号となる。

したがって、第1受信信号と第２受信信号との乗算結果を示す乗算器１６の出力信号は、第１、第２遅延干渉計２，３が正常動作している場合と異常動作している場合とで極端に異なる値となる。第１、第２遅延制御回路６Ａ，７Ａは、乗算器１６の乗算値に基づいて第１、第２遅延干渉計２，３の動作異常を判定し、異常と判定した場合には、第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間を１単位時間（光ＤＱＰＳＫ信号の１ビットレート分）以下の範囲でシフトすることによって異常を解消させる。

なお、第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間が両方とも１単位時間シフトすると異常は解消されないので、第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間の何れか一方だけ、例えば遅延時間のシフトが制御上容易な方だけを１単位時間以下の範囲でシフトさせる。

このような本光受信機Ｃによれば、第１遅延制御回路６Ａによって第１遅延干渉計２が、また第２遅延制御回路７Ａによって第２遅延干渉計３が各々個別にフィードバック制御されるので、上述した第１実施形態の光受信機Ａや第２実施形態の光受信機Ｂと同様に従来技術の問題点を解決することができる。

なお、本光受信機Ｃでは、第１受信信号及び第２受信信号を乗算器１６に直接入力して乗算する構成を採用しているが、第１受信信号及び第２受信信号を帯域制限して乗算器１６に入力するようにしても良い。例えばローパスフィルタによって第１受信信号及び第２受信信号の低周波成分のみを乗算器１６に入力することにより、乗算器１６として高周波特性の優れたものを用いる必要がないので、コストダウンを図ることができる。

〔第４実施形態〕
図５は、第４実施形態に係る光受信機Ｄの構成を示すブロック図である。なお、この図５では、図１に示した第１実施形態の光受信機Ａと同一の構成要素については同一符号を付している。

本光受信機Ｄは、第１受信信号の自己相関を検出する第１自己相関検出回路２０、第２受信信号の自己相関を検出する第２自己相関検出回路２１、第１自己相関検出回路２０の出力に基づいて第１遅延干渉計２をフィードバック制御する第１遅延制御回路６Ｂ、また第２自己相関検出回路２１の出力に基づいて第２遅延干渉計３をフィードバック制御する第２遅延制御回路７Ｂを備えるものである。
このような本光受信機Ｄでは、第１自己相関検出回路２０及び第１遅延制御回路６Ｂによって第１チャンネルの制御系が構成され、第２自己相関検出回路２１及び第２遅延制御回路７Ｂによって第２チャンネルの制御系が構成される。

第１自己相関検出回路２０は、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）２０ａ、Ｄ−ＦＦ（Ｄフリップフロップ）回路２０ｂ、ＬＰＦ２０ｃ，２０ｄ，２０ｆ及び乗算器２０ｅから構成されている。ＴＩＡ２０ａは、第１受光器４から入力される第１受信信号を電圧増幅してＤ−ＦＦ回路２０ｂ及びＬＰＦ２０ｄに出力する。Ｄ−ＦＦ回路２０ｂは、上記ＴＩＡ２０ａから入力された第１受信信号を正相及び逆相の第１デジタル信号に変換し、正相の第１デジタル信号を後段の信号処理回路に出力する一方、逆相の第１デジタル信号をＬＰＦ２０ｃに出力する。

ＬＰＦ２０ｃは、逆相の第１デジタル信号の基本波成分のみを抽出して乗算器２０ｅに出力する。ＬＰＦ２０ｄは、上記ＴＩＡ２０ａから入力された第１受信信号の基本波成分のみを抽出して乗算器２０ｅに出力する。乗算器２０ｅは、上記第１受信信号の基本波成分と逆相の第１デジタル信号の基本波成分とを乗算することにより両者の自己相関係数を示す第１自己相関信号をＬＰＦ２０ｆに出力する。ＬＰＦ２０ｆは、第１自己相関信号のうち周波数が低い成分を抽出して第１遅延制御回路６Ｂに出力する。

このように構成された第１自己相関検出回路２０は、第１受信信号の正相成分と逆相成分との相関、つまり第１受信信号の自己相関係数を検出するものである。第１遅延干渉計２は、遅延器２ｂの遅延時間が光ＤＱＰＳＫ信号の１単位時間に高精度に設定されることにより光ＤＱＰＳＫ信号の実軸上の位相成分のみを選択的に光強度変調信号に変換するので、この場合の第１自己相関信号が示す上記自己相関係数は最小となるが、遅延器２ｂの遅延時間が１単位時間からずれると、上記光強度変調信号は光ＤＱＰＳＫ信号の虚軸上の位相成分をも含んだものとなるため自己相関係数が上記最小値よりも大きい値となる。第１遅延制御回路６Ｂは、このような自己相関係数の性質に基づいて、第１自己相関信号が示す自己相関係数が最小となるように遅延器２ｂの遅延時間をフィードバック制御する。より具体的には、遅延器の遅延時間による自己相関係数の微分係数が極小となるように、遅延制御回路を構成すれば良い。

一方、第２自己相関検出回路２１は、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）２１ａ、Ｄ−ＦＦ（Ｄフリップフロップ）回路２１ｂ、ＬＰＦ２１ｃ，２１ｄ，２１ｆ及び乗算器２１ｅから構成されている。ＴＩＡ２１ａは、第２受光器５から入力される第２受信信号を電圧増幅してＤ−ＦＦ回路２１ｂ及びＬＰＦ２１ｄに出力する。Ｄ−ＦＦ回路２１ｂは、上記ＴＩＡ２１ａから入力された第２受信信号を正相及び逆相の第２デジタル信号に変換し、正相の第２デジタル信号を後段の信号処理回路に出力する一方、逆相の第２デジタル信号をＬＰＦ２１ｃに出力する。

ＬＰＦ２１ｃは、逆相の第２デジタル信号の基本波成分のみを抽出して乗算器２１ｅに出力する。ＬＰＦ２１ｄは、上記ＴＩＡ２１ａから入力された第２受信信号の基本波成分のみを抽出して乗算器２１ｅに出力する。乗算器２１ｅは、上記第２受信信号の基本波成分と逆相の第２デジタル信号の基本波成分とを乗算することにより両者の自己相関係数を示す第２自己相関信号をＬＰＦ２１ｆに出力する。ＬＰＦ２１ｆは、第２自己相関信号のうち周波数が低い方の成分を抽出して第２遅延制御回路７Ｂに出力する。

このように構成された第２自己相関検出回路２１は、上述した第１自己相関検出回路２０と全く同様に機能するものであり、第２受信信号の正相成分と逆相成分との相関、つまり第２受信信号の自己相関係数を検出するものである。第２遅延干渉計３は、遅延器３ｂの遅延時間が光ＤＱＰＳＫ信号の１単位時間に高精度に設定されることにより光ＤＱＰＳＫ信号の実軸上の位相成分のみを選択的に光強度変調信号に変換するので、この場合の第２自己相関信号が示す上記自己相関係数は最小となるが、遅延器３ｂの遅延時間が１単位時間からずれると、上記光強度変調信号は光ＤＱＰＳＫ信号の虚軸上の位相成分をも含んだものとなるため自己相関係数が上記最小よりも大きな値となる。第２遅延制御回路７Ｂは、このような自己相関係数の性質に基づいて、第２自己相関信号が示す自己相関係数が最小となるように遅延器３ｂの遅延時間をフィードバック制御する。

このような本光受信機Ｄによれば、第１遅延制御回路６Ｂによって第１遅延干渉計２が、また第２遅延制御回路７Ｂによって第２遅延干渉計３が各々個別にフィードバック制御されるので、上述した各光受信機Ａ〜Ｃと同様に従来技術の問題点を解決することができる。

なお、本光受信機Ｄでは、第１、第２受信信号の正相信号及び逆相信号を生成するための手段としてＤ−ＦＦ回路２０ｂ，２１ｂを用いたが、このＤ−ＦＦ回路２０ｂ，２１ｂに代えて正相信号及び逆相信号を出力する他のデジタル回路を用いても良い。このような他のデジタル回路としては、例えばデータバッファがある。また、デジタル回路としてのＤ−ＦＦ回路２０ｂ，２１ｂやデータバッファに代えて、アナログ回路である差動増幅器を用いても良い。

〔第５実施形態〕
図６は、第５実施形態に係る光受信機Ｅの構成を示すブロック図である。なお、この図６では、図１あるいは図５の各光受信機Ａ，Ｄと同一の構成要素については同一符号を付している。

この光受信機Ｅは、上述した第５実施形態の光受信機Ｄに第１、第２ＤＭＵＸ（デジタルマルチプレクサ）２２，２３と乗算器２４を付加することにより、第３実施形態の光受信機Ｃと同様な機能、つまり第１、第２遅延干渉計２，３が同一の位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換するような異常を解消する機能を付与したものである。

本光受信機Ｅでは、第１自己相関検出回路２０及び第１遅延制御回路６Ｃによって第１チャンネルの制御系が構成され、第２自己相関検出回路２１及び第２遅延制御回路７Ｃによって第２チャンネルの制御系が構成されており、第１、第２ＤＭＵＸ２２，２３と乗算器２４、及び当該乗算器２４に基づく第１、第２遅延制御回路６Ｃ，７Ｃの機能は、第１、第２チャンネルに共通な補助的制御系を構成している。

第１ＤＭＵＸ２２は、Ｄ−ＦＦ回路２０ｂから入力される正相の第１デジタル信号をポート番号毎に分割して個別に出力する。第２ＤＭＵＸ２３は、Ｄ−ＦＦ回路２１ｂから入力される正相の第２デジタル信号をポート番号毎に分割して個別に出力する。乗算器２４は、第１、第２ＤＭＵＸ２２，２３から出力される同一のポート番号のデジタル信号を乗算することにより、両者の相互相関係数を示す乗算信号を第１、第２遅延制御回路６Ｃ，７Ｃにそれぞれ出力する。

第１、第２遅延干渉計２，３が正常に実軸上の位相成分と虚軸上の位相成分とを光強度変調信号に変換している場合、実軸上の位相成分と虚軸上の位相成分とは相関性が低いので上記相互相関係数は低い値となるが、第１、第２遅延干渉計２，３が同一の位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換するような異常を起こしている場合には、上記相互相関係数は高い値となる。

第１、第２遅延制御回路６Ｃ，７Ｃは、乗算器２４の乗算信号が示す上記相互相関係数に基づいて第１、第２遅延干渉計２，３の動作異常を判定し、異常と判定した場合には、第１、第２遅延干渉計２，３の遅延時間を１単位時間（光ＤＱＰＳＫ信号の１ビットレート分）以下の範囲でシフトすることによって異常を解消させる。より具体的には、光位相で考えた場合、９０°乃至２７０°光位相をシフトすることにより、異常を解消することができる。

このような本光受信機Ｅによれば、第１遅延制御回路６Ｃによって第１遅延干渉計２が、また第２遅延制御回路７Ｃによって第２遅延干渉計３が各々個別にフィードバック制御されるので、上述した各光受信機Ａ〜Ｄと同様に従来技術の問題点を解決することができる。また、第１、第２遅延干渉計２，３が同一の位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換するような異常を速やかに解消することができる。

なお、本光受信機Ｅの変形例として、第１、第２ＤＭＵＸ２２，２３から出力される同一のポート番号のデジタル信号に代えて、第１、第３実施形態の光受信機Ａ，Ｃにおける第１、第２受光器４，５の受光電流を第１、第２遅延制御回路６Ｃ，７Ｃに入力し、第１、第２受光器４，５の受光電流の相互相関係数に基づいて第１、第２遅延干渉計２，３が同一の位相軸上の位相成分を光強度変調信号に変換してしまう異常を回避しても良い。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記各実施形態は光ＤＱＰＳＫ信号を受信する光受信機に関するものであるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、光ＤＱＰＳＫ信号以外の光位相変調信号を受信する光受信機にも適用可能である。
（２）上記第４、第５実施形態における第１、第２自己相関検出回路２０，２１の構成は、第１、第２受信信号の自己相関を検出するための回路の構成の一例である。信号の自己相関を求める回路構成には種々の公知回路があるので、それら公知回路を第１、第２受信信号の自己相関を検出するための回路として用いても良い。

本発明の第１実施形態に係る光受信機Ａの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における第１、第２遅延干渉計２，３の遅延制御を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る光受信機Ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る光受信機Ｃの構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係る光受信機Ｄの構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る光受信機Ｅの構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ａ〜Ｅ…光受信機、１…分波器、２…第１遅延干渉計、３…第２遅延干渉計、４…第１受光器、５…第２受光器、６…第１遅延制御回路、７…第２遅延制御回路

Claims (5)

1. 外部から供給された光位相変調信号を複数設けられた遅延干渉計にそれぞれ入力させ、当該遅延干渉計の出力光を複数の光電変換素子によって複数チャンネルの２値ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号として再生する光受信機であって、
   前記各チャンネル毎に独立した制御系によって前記各遅延干渉計の遅延時間をフィードバック制御することを特徴とする光受信機。
2. 各チャンネルの制御系は、各光電変換素子の受光電流が直交関係となるように当該受光電流に基づいて遅延時間をフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の光受信機。
3. 前記光電変換素子とは別に遅延干渉計の出力光を受光する制御用光電変換素子をさらに備え、当該制御用光電変換素子の受光電流に基づいて遅延時間をフィードバック制御することを特徴とする請求項２記載の光受信機。
4. 各チャンネルの制御系は、前記２値ＮＲＺ信号の自己相関を検出する自己相関検出回路を備え、前記自己相関が最小となるように遅延時間をフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の光受信機。
5. 前記自己相関検出回路は、前記２値ＮＲＺ信号の正相信号と逆相信号との乗算信号を前記自己相関を示す信号として生成することを特徴とする請求項４記載の光受信機。

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