JP2014072682A - Optical phase-locked loop circuit - Google Patents
Optical phase-locked loop circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014072682A JP2014072682A JP2012216964A JP2012216964A JP2014072682A JP 2014072682 A JP2014072682 A JP 2014072682A JP 2012216964 A JP2012216964 A JP 2012216964A JP 2012216964 A JP2012216964 A JP 2012216964A JP 2014072682 A JP2014072682 A JP 2014072682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- phase
- local oscillation
- locked loop
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 118
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
この発明は、特に、ホモダイン検波による位相変調信号の受信に用いて好適な光位相同期ループ回路に関する。 The present invention particularly relates to an optical phase-locked loop circuit suitable for use in receiving a phase modulation signal by homodyne detection.
昨今の光通信の大容量化に伴い、従来の強度変調と比べて多値化による帯域利用効率の向上が容易な、位相変調などを用いたコヒーレント通信が注目されている。位相変調を用いた通信では、位相に情報を重畳して送信する。 Along with the recent increase in capacity of optical communication, coherent communication using phase modulation and the like, which can easily improve bandwidth utilization efficiency by multi-leveling as compared to conventional intensity modulation, has attracted attention. In communication using phase modulation, information is superimposed on the phase and transmitted.
コヒーレント通信での受信方法には、ホモダイン検波による受信方法や、ヘテロダイン検波による受信方法がある。ホモダイン検波では、位相変調された受信信号の搬送波と、周波数及び位相が一致した局部発振光を受信端で生成し、受信信号の搬送波と局部発振光とを干渉させることにより復調を行う。ヘテロダイン検波では、位相変調された受信信号の搬送波と、周波数がわずかに異なる局部発振光を受信端で生成し、受信信号の搬送波と局部発振光とを干渉させることによりダウンコンバートして復調を行う。ホモダイン検波及びヘテロダイン検波は、いずれも、受信信号と局部発振光の位相同期回路を用いて実現可能である。 As a reception method in coherent communication, there are a reception method using homodyne detection and a reception method using heterodyne detection. In homodyne detection, local oscillation light having the same frequency and phase as the carrier wave of the phase-modulated reception signal is generated at the receiving end, and demodulation is performed by causing interference between the carrier wave of the reception signal and the local oscillation light. In heterodyne detection, a carrier wave of a phase-modulated received signal and a local oscillation light slightly different in frequency are generated at the receiving end, and the carrier wave of the reception signal and the local oscillation light are interfered to perform down-conversion and demodulation. . Both homodyne detection and heterodyne detection can be realized by using a phase synchronization circuit of the received signal and the local oscillation light.
ホモダイン検波による通信では、非特許文献1に開示されている光位相同期ループ技術が知られている。この非特許文献1に開示されている技術では、受信する2値位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)信号の変調度を100%未満に設定することにより、BPSK信号にキャリアを残留させ、この残留したキャリアに対する位相同期を行うことでホモダイン検波を実施している。この場合、キャリアが残留しているため、すなわち、変調度が100%でないため、理論的に復調信号の信号/ノイズ比(SNR:Signal to Noise Ratio)が劣化する。これは、受信信号の搬送波と局部発振光とを干渉させる際にBPSK信号のベースバンドが混入することに起因する。
In communication by homodyne detection, an optical phase-locked loop technique disclosed in Non-Patent
一方、変調度100%の位相変調(PSK:Phase Shift Keying)信号を復調するには、PSK信号に搬送波のスペクトル成分が含まれないため、PSK信号である受信信号の搬送波と局部発振光の位相誤差を抽出する手段が必要である。この位相誤差を抽出する手段として、逓倍法やコスタスループが知られている。 On the other hand, in order to demodulate a phase-shift keying (PSK) signal with a modulation factor of 100%, the PSK signal does not include the spectrum component of the carrier wave. A means for extracting the error is required. As a means for extracting this phase error, a multiplication method and a Costas loop are known.
例えば、BPSK信号では、搬送波に対して位相がπだけずれた2値で位相変調が施されている。搬送波を単純に逓倍する逓倍法を用いると、例えば2逓倍の場合、搬送波の位相0又はπが2逓倍されて、0又は2πとなって現れる。三角関数の周期性により、それぞれのタイムスロットでの波形は同形になるので、結果的に搬送波の2逓倍の周波数を持つ信号の抽出が可能になる。しかしながら、搬送波の周波数が数100THzに及ぶ光通信では、電気デバイスの特性などから、逓倍法を用いることは困難である。 For example, a BPSK signal is phase-modulated with a binary value whose phase is shifted by π with respect to the carrier wave. When a multiplication method that simply multiplies the carrier wave is used, for example, in the case of double multiplication, the phase 0 or π of the carrier wave is doubled to appear as 0 or 2π. Due to the periodicity of the trigonometric function, the waveform in each time slot has the same shape, and as a result, it is possible to extract a signal having a frequency twice the carrier wave. However, in optical communication in which the frequency of the carrier wave reaches several hundred THz, it is difficult to use the multiplication method due to the characteristics of the electrical device.
非特許文献2に開示されているコスタスループの場合、搬送波と局部発振光の位相誤差の2倍を抽出することが可能となる。このコスタスループでは、I軸信号はsin(θ+d)、Q軸信号は−cos(θ+d)となる。ここで、θは受信信号の搬送波と局部発振光との位相誤差を表す。また、dは、データ列を表し、タイムスロットごとに、π/2又は−π/2をとる。これらを乗算すると、データ列dの変化はキャンセルされ、sin2θが出力される。このため、この乗算信号を位相同期ループの制御信号とすることができる。
In the case of the Costas loop disclosed in
コスタスループでは、搬送波と局部発振光の周波数の差が、時間的に変動する場合に、復調が困難になることが知られている。例えば、信号光や局部発振光の光源に半導体レーザを用いる場合、一般に両者の揺らぎは数百Hzから数十MHzまでとなる(例えば、特許文献1参照)。光位相同期ループ回路の安定動作のため要求される周波数引込範囲を実現するためには、回路を構成する各素子の動作帯域は、最大で数10GHz程度まで必要とされる。しかし、これらの動作帯域の要求を満たす各素子で回路を構成することは容易ではない。 In the Costas loop, it is known that demodulation is difficult when the frequency difference between the carrier wave and the local oscillation light fluctuates with time. For example, when a semiconductor laser is used as a light source for signal light or local oscillation light, the fluctuation of both is generally several hundred Hz to several tens MHz (see, for example, Patent Document 1). In order to realize the frequency pull-in range required for stable operation of the optical phase-locked loop circuit, the operating band of each element constituting the circuit is required up to about several tens GHz. However, it is not easy to configure a circuit with each element satisfying these operating band requirements.
この課題を解決するために、位相同期ループ回路と並列に周波数弁別器を接続する技術がある(例えば、非特許文献3参照)。周波数弁別器を設けることで、位相同期ループ回路が周波数同期ループとしても機能するので、周波数揺らぎを相殺した上で、位相同期が実現される。 In order to solve this problem, there is a technique of connecting a frequency discriminator in parallel with a phase-locked loop circuit (for example, see Non-Patent Document 3). By providing the frequency discriminator, the phase-locked loop circuit also functions as a frequency-locked loop, so that phase synchronization is realized after canceling frequency fluctuations.
また、前段側に周波数同期ループと、後段側に位相同期ループとを直列に設ける縦列構成も提案されている。この場合、周波数同期が実現され、周波数ゆらぎが抑圧された後に位相同期が実現される。このため、並列構造に比べると安定性が増す。 In addition, a column configuration in which a frequency locked loop on the front side and a phase locked loop on the rear side are provided in series has been proposed. In this case, frequency synchronization is realized, and phase synchronization is realized after frequency fluctuation is suppressed. For this reason, stability increases compared with a parallel structure.
また、電気位相同期技術の分野では、周波数同期ループを用いずに、十分な安定性を担保する技術として、3次ループ位相同期回路が提案されている(例えば、非特許文献4参照)。この3次ループ位相同期回路では、位相同期回路に周波数同期機能が内在している。このため、位相同期回路のみで安定性が得られる。 Further, in the field of electrical phase synchronization technology, a third-order loop phase synchronization circuit has been proposed as a technology for ensuring sufficient stability without using a frequency synchronization loop (see, for example, Non-Patent Document 4). In this third-order loop phase synchronization circuit, a frequency synchronization function is inherent in the phase synchronization circuit. For this reason, stability can be obtained only by the phase synchronization circuit.
しかしながら、非特許文献3に開示されている位相同期ループ回路と並列に周波数弁別器を接続する技術では、位相同期ループと、周波数同期ループの作用が干渉するため、安定性の向上が期待できない。
However, in the technique of connecting a frequency discriminator in parallel with the phase-locked loop circuit disclosed in
また、周波数同期ループと、位相同期ループとを直列に設ける縦列構成は、光位相同期ループ回路での実現は困難である。例えば、光ハイブリッドカプラ及びバランス検波器がそれぞれ2つずつ必要となる上、光電圧制御発振器(光VCO)に施す周波数シフトが2回必要となる。このように、装置構成が大がかりになってしまう。 In addition, a tandem configuration in which a frequency locked loop and a phase locked loop are provided in series is difficult to realize in an optical phase locked loop circuit. For example, two optical hybrid couplers and two balance detectors are required, and a frequency shift applied to the optical voltage controlled oscillator (optical VCO) is required twice. Thus, the apparatus configuration becomes large.
また、非特許文献4に開示されている3次ループ位相同期回路では、2つのVCOの利得の差に応じて定常誤差が発生する。安定動作のためには、この2つのVCOの利得を小さくする必要があることなどから、光位相同期ループ回路としての適用はなされていない。
In the third-order loop phase locked loop circuit disclosed in
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、単純な構造の3次ループ位相同期を用いて、周波数離調変動を抑圧可能な光位相同期を実現する光位相同期ループ回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize optical phase synchronization capable of suppressing frequency detuning fluctuations using a simple third-order loop phase synchronization. An object is to provide an optical phase-locked loop circuit.
上述した目的を達成するために、この発明の光位相同期ループ回路は、位相比較部と、ループフィルタ機能部と、局部発振光生成部とを備えて構成される。 In order to achieve the above-described object, the optical phase-locked loop circuit of the present invention includes a phase comparison unit, a loop filter function unit, and a local oscillation light generation unit.
位相比較部は、光位相変調信号と局部発振光の位相誤差を示す位相誤差信号を生成する。ループフィルタ機能部は、位相誤差信号から局部発振制御信号を生成する。局部発振光生成部は、局部発振光を生成する手段であって、局部発振制御信号に基づいて、局部発振光の位相又は周波数を設定する。この光位相ループ同期回路は、係数τ1、τ2及びKVCO´について、閉ループ伝達係数H1(s)が、式(1)を満たす。 The phase comparison unit generates a phase error signal indicating a phase error between the optical phase modulation signal and the local oscillation light. The loop filter function unit generates a local oscillation control signal from the phase error signal. The local oscillation light generation unit is a unit that generates local oscillation light, and sets the phase or frequency of the local oscillation light based on the local oscillation control signal. In this optical phase loop synchronization circuit, the closed loop transmission coefficient H 1 (s) satisfies the expression (1) for the coefficients τ 1 , τ 2 and K VCO ′.
ここで、KPCは、位相比較部の利得係数であり、KVCOは局部発振光生成部の利得係数である。 Here, K PC is a gain coefficient of the phase comparison unit, and K VCO is a gain coefficient of the local oscillation light generation unit.
光位相変調信号の位相θin(t)が、時間の2乗以下に比例する変動成分を有することを想定すると、以下の式(2)で与えられる。 Assuming that the phase θin (t) of the optical phase modulation signal has a fluctuation component proportional to the square of time or less, it is given by the following equation (2).
ここで、Rは時間の2乗に比例する変化率、すなわち、周波数遷移の時間的変化率、Δωは周波数遷移、及びΔθは位相の時間変位である。この式(2)で示される光位相変調信号の位相θin(t)は、線形的な位相変動よりも急激な変動を引き起こすランプ応答を含む位相変動を想定したものとなる。 Here, R is the rate of change proportional to the square of time, that is, the rate of time change of the frequency transition, Δω is the frequency transition, and Δθ is the time displacement of the phase. The phase θin (t) of the optical phase modulation signal expressed by the equation (2) assumes a phase fluctuation including a ramp response that causes a fluctuation more sudden than a linear phase fluctuation.
このとき、定常位相誤差は、以下の式(3)で与えられる。 At this time, the stationary phase error is given by the following equation (3).
すなわち、この光位相同期ループ回路での定常位相誤差は0となり、定常位相誤差に信号の変化率Rの成分が残っていない。すなわち、本発明の構成によれば、時間の2乗に比例する変化率Rの影響を完全に相殺することが可能であり、過渡安定性が向上する。 That is, the steady phase error in this optical phase locked loop circuit is 0, and the component of the signal change rate R does not remain in the steady phase error. That is, according to the configuration of the present invention, it is possible to completely cancel the influence of the rate of change R proportional to the square of time, and the transient stability is improved.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各図は、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。なお、各図において光信号を太線で示し、電気信号を細線で示してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described, but it is merely a preferred example. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention. In each figure, the optical signal is indicated by a thick line, and the electric signal is indicated by a thin line.
(光位相同期ループ回路の概略)
図1を参照して、この発明の光位相同期ループ回路の概略について説明する。図1は、光位相同期ループ回路を概略的に説明するための模式図である。
(Outline of optical phase-locked loop circuit)
The outline of the optical phase-locked loop circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram for schematically explaining an optical phase-locked loop circuit.
光位相同期ループ回路10は、位相比較部100、ループフィルタ機能部200及び局部発振光生成部300を備えて構成される。
The optical phase-locked
光位相同期ループ回路10には、光位相変調信号(図中、矢印S10で示す。)として、例えば、2値位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)信号又は4値位相変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)信号が入力される。
The optical phase-locked
光位相同期ループ回路10に入力された光位相変調信号S10は、位相比較部100に送られる。位相比較部100には、さらに、局部発振光生成部300で生成された局部発振光(図中、矢印S300で示す。)が入力される。位相比較部100は、入力される光位相変調信号S10と局部発振光S300の位相誤差を示す位相誤差信号S100を生成する。この位相誤差信号S100の強度が、位相誤差に対応する。位相比較部100は、生成した位相誤差信号S100をループフィルタ機能部200に送る。
The optical phase modulation signal S10 input to the optical phase locked
ループフィルタ機能部200は、位相誤差信号S100に含まれる位相誤差の情報から局部発振制御信号(図中、矢印S200で示す。)を生成する。ループフィルタ機能部200は、いわゆるループフィルタとしての機能と、周波数弁別器としての機能を実現する。
The loop
局部発振光生成部300は、局部発振制御信号S200に基づいて、局部発振光S300を生成する手段であって、光電圧制御発振器(光VCO)として機能する部分である。この局部発振光生成部300では、局部発振制御信号S200に基づいて、局部発振光S300の位相又は周波数が設定される。
The local oscillation
ここで、ループフィルタ機能部200の伝達係数は、係数τ1、τ2及びKVCO´に対して、ループ回路の閉ループ伝達係数H1(s)が、上述の式(1)となるように、設定されている。なお、KPCは、位相比較部100の利得係数であり、KVCOは、局部発振光生成部300の利得係数である。ループフィルタ機能部200の具体的構成例については、後述する。
Here, the transfer coefficient of the loop
(光位相同期ループ回路の構成例)
図2〜6を参照して、この発明の光位相同期ループ回路の構成例について説明する。図2は、光位相同期ループ回路の構成例を説明するための模式図である。図3は、光位相同期ループ回路が備えるサンプルホールド回路を説明するための模式図である。図4は、光位相同期ループ回路が備えるループフィルタ機能部を説明するための模式図である。図5は、ループフィルタ機能部が備えるループフィルタを説明するための模式図である。図6は、位相比較部が備える演算部を説明するための模式図である。
(Configuration example of optical phase-locked loop circuit)
A configuration example of the optical phase-locked loop circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an optical phase-locked loop circuit. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a sample hold circuit included in the optical phase locked loop circuit. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a loop filter function unit included in the optical phase-locked loop circuit. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a loop filter provided in the loop filter function unit. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a calculation unit included in the phase comparison unit.
この構成例の光位相同期ループ回路11は、位相比較部100、ループフィルタ機能部200及び局部発振光生成部300に加えて、さらにクロック信号生成手段400と、第1及び第2の遅延器450−1及び450−2を備えて構成される。
The optical phase-locked
位相比較部100は、90°ハイブリッドカプラ120、第1及び第2のバランス検波器122−1及び122−2、第1及び第2のサンプルホールド回路130−1及び130−2、並びにデジタル演算部150を備えて構成される。
The
干渉信号生成手段である90°ハイブリッドカプラ120は、非特許文献2と同様に構成でき、内部に、第1及び第2のビームコンバイナと、90°位相器とを備えている。なお、第1及び第2のビームコンバイナと、90°位相器の図示を省略している。
The 90 °
受信信号として入力された光位相変調信号S10は2分岐されて、一方が90°ハイブリッドカプラ120に送られ(図中、矢印S12で示す)、他方がクロック信号生成手段400に送られる(図中、矢印S14で示す)。光位相変調信号S12と、局部発振光生成部300で生成された局部発振光S300は、偏波面が一致した状態で、90°ハイブリッドカプラ120に入力される。90°ハイブリッドカプラ120は、光位相変調信号S12と局部発振光S300とを干渉させて、両信号の位相誤差を反映した第1の干渉信号S120−1及び第2の干渉信号S120−2を生成する。なお、90°ハイブリッドカプラ120に入力される光位相変調信号S12と局部発振光S300の偏波面を一致させるために、従来周知の偏波面コントローラを用いることができるが、ここでは、説明及び図示を省略する。
The optical phase modulation signal S10 input as the reception signal is branched into two, one is sent to the 90 ° hybrid coupler 120 (indicated by an arrow S12 in the figure), and the other is sent to the clock signal generating means 400 (in the figure). , Indicated by arrow S14). The optical phase modulation signal S12 and the local oscillation light S300 generated by the local oscillation
第1のビームコンバイナは、光位相変調信号S12と局部発振光S300とを合波することにより、第1の干渉信号S120−1として、これらの和成分と差成分を得る。また、第2のビームコンバイナは、光位相変調信号S12と、局部発振光S300をπ/2(90°)だけ移相した光信号とを合波することにより、第2の干渉信号S120−2として、これらの和成分と差成分を得る。 The first beam combiner combines the optical phase modulation signal S12 and the local oscillation light S300 to obtain these sum and difference components as the first interference signal S120-1. The second beam combiner combines the optical phase modulation signal S12 and the optical signal obtained by phase shifting the local oscillation light S300 by π / 2 (90 °) to thereby generate the second interference signal S120-2. To obtain these sum and difference components.
90°ハイブリッドカプラ120で生成された第1の干渉信号S120−1及び第2の干渉信号S120−2は、それぞれ、第1及び第2のバランス検波器122−1及び122−2に送られる。
The first interference signal S120-1 and the second interference signal S120-2 generated by the 90 °
第1の変調電気信号生成手段としての第1のバランス検波器122−1は、第1の干渉信号S120−1から第1の変調電気信号S122−1を生成する。第1のバランス検波器122−1は、内部に2つのフォトディテクタを備えている。第1のバランス検波器122−1は、第1の干渉信号S120−1に含まれる和成分及び差成分をそれぞれ光電変換した後、和成分の光電変換信号から差成分の光電変換信号を減算した信号を、第1の変調電気信号S122−1として生成する。 The first balance detector 122-1 as the first modulated electric signal generating means generates the first modulated electric signal S122-1 from the first interference signal S120-1. The first balance detector 122-1 includes two photodetectors inside. The first balance detector 122-1 photoelectrically converts the sum component and the difference component included in the first interference signal S120-1, respectively, and then subtracts the difference component photoelectric conversion signal from the sum component photoelectric conversion signal. The signal is generated as a first modulated electrical signal S122-1.
第2の変調電気信号生成手段としての第2のバランス検波器122−2は、第2の干渉信号S120−2から第2の変調電気信号S122−2を生成する。第2のバランス検波器122−2は、内部に2つのフォトディテクタを備えている。第2のバランス検波器122−2は、第2の干渉信号S120−2に含まれる和成分及び差成分をそれぞれ光電変換した後、和成分の光電変換信号から差成分の光電変換信号を減算した信号を、第2の変調電気信号S122−2として生成する。 The second balance detector 122-2 as the second modulated electric signal generating means generates the second modulated electric signal S122-2 from the second interference signal S120-2. The second balance detector 122-2 includes two photodetectors inside. The second balance detector 122-2 photoelectrically converts the sum component and difference component included in the second interference signal S120-2, and then subtracts the difference component photoelectric conversion signal from the sum component photoelectric conversion signal. The signal is generated as a second modulated electrical signal S122-2.
以下の説明では、第1の変調電気信号S122−1をI軸信号と称し、第2の変調電気信号S122−2をQ軸信号と称することもある。 In the following description, the first modulated electrical signal S122-1 may be referred to as an I-axis signal, and the second modulated electrical signal S122-2 may be referred to as a Q-axis signal.
I軸信号S122−1は2分岐され、その一方が復調信号S124−1として、光位相同期ループ回路11から出力され、他方は、第1のサンプルホールド回路130−1に送られる(図中、矢印S126−1で示す)。また、Q軸信号S122−2は、2分岐され、その一方が復調信号S124−2として、光位相同期ループ回路11から出力され、他方は、第2のサンプルホールド回路130−2に送られる(図中、矢印S126−2で示す)。なお、光位相変調信号S10がBPSK信号の場合は、Q軸信号が光位相同期ループ回路11から出力されない構成にしても良い。
The I-axis signal S122-1 is branched into two, one of which is output from the optical phase-locked
第1の強度保持手段としての、第1のサンプルホールド回路130−1は、I軸信号S126−1の強度を所定の期間保持する。第1のサンプルホールド回路130−1が保持する期間は、クロック信号生成手段400で生成されたクロック信号S400の周期Tに対応して定められる。 The first sample and hold circuit 130-1 as the first intensity holding means holds the intensity of the I-axis signal S126-1 for a predetermined period. The period held by the first sample-and-hold circuit 130-1 is determined corresponding to the cycle T of the clock signal S400 generated by the clock signal generation means 400.
ここで、第1のサンプルホールド回路130−1について、図3を参照して説明する。図3は、サンプルホールド回路130−1の一構成例を示す概略図である。この構成例のサンプルホールド回路130−1は、第1のバッファ132、第2のバッファ136、キャパシタ138及びスイッチ134を備えて構成される。スイッチ134が、クロック信号の周期Tに対応して開閉し、それによりキャパシタ138に信号強度に対応する電圧が、周期Tで定まる期間保持される。なお、サンプルホールド回路130−1は、所定の期間強度を保持する機能を有していればよく、この構成例には限定されない。また、第2の強度保持手段としての第2のサンプルホールド回路130−2は、第1のサンプルホールド回路130−1と同様に構成することができるので説明を省略する。
Here, the first sample hold circuit 130-1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the sample hold circuit 130-1. The sample hold circuit 130-1 in this configuration example includes a
第1及び第2のサンプルホールド回路130−1及び130−2は、それぞれ、I軸信号及びQ軸信号の強度を所定の期間保持した、すなわち、サンプルホールドした第1の強度保持信号S130−1及び第2の強度保持信号S130−2を生成する。第1及び第2の強度保持信号S130−1及びS130−2は、演算手段に送られる。 The first and second sample hold circuits 130-1 and 130-2 respectively hold the intensities of the I-axis signal and the Q-axis signal for a predetermined period, that is, the first intensity hold signal S130-1 that has been sample-held. And a second intensity holding signal S130-2. The first and second intensity holding signals S130-1 and S130-2 are sent to the calculation means.
この構成例では、演算手段は、デジタル信号を処理するデジタル演算部150として構成される。このため、位相変調部100は、デジタル演算部150の前段に、アナログ信号である第1及び第2の強度保持信号S130−1及びS130−2をそれぞれデジタル信号に変換する第1及び第2のアナログ−デジタル変換器(A/D)140−1及び140−2を備えている。また、デジタル演算部150の後段に、デジタル信号である演算処理信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器(D/A)190を具えている。なお、演算手段が、アナログ信号を処理するアナログ演算手段として構成される場合は、A/D及びD/Aは不要である。以下の説明では、は、A/D変換の前後の信号をいずれも、第1及び第2の強度保持信号S130−1及びS130−2と称し、D/A変換の前後の信号を、いずれも位相誤差信号S100と称する。デジタル演算部150の構成例については後述する。
In this configuration example, the calculation means is configured as a
クロック信号生成手段400は、1ビット遅延干渉器410、光電変換器420、クロック抽出器430及び分周器440を備えて構成される。
The clock
1ビット遅延干渉器410は、光位相変調信号S14を2分岐して、一方を1ビット遅延させた後干渉させて、1ビット遅延干渉信号S410を生成する。干渉の際、両者の位相誤差が0の場合は強め合い、πの場合は弱め合う。この結果、1ビット遅延干渉信号S410は、光強度変調信号と同様の信号として生成される。
The 1-
光電変換器420は、1ビット遅延干渉信号S410を光電変換して遅延干渉電気信号S420を生成する。
The
クロック抽出器430は、遅延干渉電気信号S420から、周期TsのクロックS430を抽出する。
The
分周器440は、クロック抽出器430で抽出された、周期TsのクロックS430を分周して周期Tのクロック信号S400を生成する。このクロック信号S400の周期Tが、サンプルホールド回路130での保持期間を規定する。従って、分周することにより、デジタル演算部150で処理可能な周波数とする。なお、位相誤差の変動成分は数MHz程度になることがあるので、クロック抽出信号の周波数は、これより十分高い周波数とするのが良い。
The
なお、クロック信号生成手段400の各構成要素は、任意好適な従来周知のものとすることができる。
It should be noted that each component of the clock
クロック信号S400は2分岐されて、一方(図中、矢印S400−1で示す。)が第1の遅延器450−1に送られ、他方(図中、矢印S400−2で示す。)が第2の遅延器450−2に送られる。第1及び第2の遅延器450−1及び450−2で、それぞれタイミングが調整されたクロック信号S450−1及びS450−2は、第1及び第2のサンプルホールド回路130−1及び130−2に送られる。 The clock signal S400 is branched into two, and one (indicated by an arrow S400-1 in the figure) is sent to the first delay unit 450-1, and the other (indicated by an arrow S400-2 in the figure) is the first. 2 to the delay unit 450-2. The clock signals S450-1 and S450-2, the timings of which are adjusted by the first and second delay units 450-1 and 450-2, respectively, are the first and second sample and hold circuits 130-1 and 130-2. Sent to.
図4を参照して、ループフィルタ機能部200の構成例を説明する。
A configuration example of the loop
ループフィルタ機能部200は、ループフィルタ240、発振制御信号生成手段220、分岐器210、第1加算器230及び第2加算器250を備えて構成される。
The loop
分岐器210は、位相誤差信号S100を、第1〜第3信号S211〜S213に3分岐する。3分岐して得られた第1〜第3信号S211〜S213は、それぞれ、発振信号生成部220、第1加算器230及び第2加算器250に送られる。
The branching
発振制御信号生成手段220は、電圧制御発振器(VCO)222、基準周波数発振器224及び乗算器226を備えて構成される。この発振制御信号生成手段220が備えるVCO222の利得係数は、KVCO´とすることができる。
The oscillation control
VCO222は、第1信号S211に基づいて発振信号S222を生成する。基準周波数発振器224は、VCO222の中心周波数と同一の発振周波数の基準信号S224を生成する。乗算器226は、発振信号S222と基準信号S224を乗算することにより、発振制御信号S220を生成する。
The
以上説明したように、発振制御信号生成手段220は、第1信号S211に基づいて、発振制御信号S220を生成する。発振制御信号生成手段220で生成された発振制御信号S220は、第1加算器230に送られる。
As described above, the oscillation control
ここで、乗算器226で生成される発振制御信号S220には、発振信号S222と基準信号S224の和周波成分と差周波成分とが混在している。ループフィルタ240のカットオフ周波数帯域に比較して、十分大きな基準発振周波数をもつ基準周波数発振器224と、十分大きな中心周波数を持つVCO222を用いることにより、この和周波成分はループフィルタ240で除去可能である。
Here, in the oscillation control signal S220 generated by the
第1加算器230は、分岐器210から受け取る第2信号S212と、発振制御信号生成手段220から受け取る発振制御信号S220とを加算することにより、加算信号S230を生成する。第1加算器230で生成された加算信号S230は、ループフィルタ240に送られる。
The
ループフィルタ240として、例えば、完全積分型1次フィルタを用いることができる。ループフィルタ240の構成例を図5に示す。図5に示される、完全積分型1次フィルタの伝達関数F(s)は、以下の式(4)で与えられる。
As the
ループフィルタ240は、加算信号S230からフィルタ出力信号S240を生成する。ループフィルタ240で生成されたフィルタ出力信号S240は、第2加算器250に送られる。
The
第2加算器250は、第3信号S213とフィルタ出力信号S240とを加算することにより、局部発振制御信号S200を生成する。第2加算器250で生成された局部発振制御信号S200は、局部発振光生成部300に送られる。
The
次に、局部発振光生成部300について説明する。局部発振光生成手段としての局部発振光生成部300は、電圧制御発振器(VCO)310、光源320及び変調器330を備える。VCO310は、位相誤差信号S100に応じて、自己の発信周波数fVCOを変更する。光源320は、光位相変調信号S10の搬送波周波数f0の連続光S320を生成する、いわゆる連続光源(CW光源)である。変調器330は、VCO310が生成した発振信号S310に応じて、連続光S320を変調して、局部発振光S300を得る。局部発振光生成部300が生成した局部発振光S300は、90°ハイブリッドカプラ120に送られる。
Next, the local oscillation
ここで、変調器330として、例えば、単側波帯(SSB:single side band)変調器を用いることができる。SSB変調器は、単側波帯のみを出力する変調器である。このため、SSB変調器を用いると、余分な側波帯を除去するバンドパスフィルタが不要となる。
Here, as the
図6を参照して、デジタル演算部150について説明する。図6(A)は、光位相変調信号S10がBPSK信号の場合のデジタル演算部150の構成例を示す模式図である。また、図6(B)は、光位相変調信号S10がQPSK信号の場合のデジタル演算部150の構成例を示す模式図である。
The digital
光位相変調信号S10がBPSK信号の場合、デジタル演算部150は、乗算処理部152を備えて構成される。この場合、デジタル演算部150は、第1の強度保持信号S130−1と第2の強度保持信号S130−2を乗算した信号を、位相誤差信号S100として生成する。第1の強度保持信号S130−1は、I軸信号(sin(θ+d))をサンプルホールドしたものであり、第2の強度保持信号S130−2は、Q軸信号(−cos(θ+d))をサンプルホールドしたものである。このとき、乗算信号である位相誤差信号S100は、−cos(θ+d)・sin(θ+d)=−2sin(2θ+2d)となる。
When the optical phase modulation signal S10 is a BPSK signal, the
BPSK信号の場合、データ列dは、d=π/2、−π/2となる。従って、位相誤差信号S100はsin2θとなり、位相誤差の2倍が抽出される。この位相誤差信号S100をフィードバック制御信号とすることにより、BPSK用の位相同期ループが構成できる。デジタル演算部150で生成された位相誤差信号S100は、ループフィルタ機能部200に送られる。
In the case of a BPSK signal, the data string d is d = π / 2 and −π / 2. Therefore, the phase error signal S100 becomes sin 2θ, and twice the phase error is extracted. By using this phase error signal S100 as a feedback control signal, a phase locked loop for BPSK can be configured. The phase error signal S100 generated by the digital
光位相変調信号S10がQPSK信号の場合、デジタル演算部150は、加算処理部162、減算処理部164、第1〜3の乗算処理部166、168及び170を備えて構成される。デジタル演算部150に入力された第1の強度保持信号はそれぞれ3分岐されて(図中、矢印S131、S132及びS133で示す)、加算処理部162、減算処理部164及び第1の乗算処理部166に送られる。同様に、デジタル演算部150に入力された第2の強度保持信号はそれぞれ3分岐されて(図中、矢印S134、S135及びS136で示す)、加算処理部162、減算処理部164及び第1の乗算処理部166に送られる。
When the optical phase modulation signal S10 is a QPSK signal, the
加算処理部162は、第1の強度保持信号S131と第2の強度保持信号S134を加算して、加算信号S162を生成する。第1の強度保持信号S131は、I軸信号(sin(θ+d))をサンプルホールドしたものであり、第2の強度保持信号S134は、Q軸信号(−cos(θ+d))をサンプルホールドしたものである。従って、加算信号S162はsin(θ+d)−cos(θ+d)となる。
The
減算処理部164は、第1の強度保持信号S132と第2の強度保持信号S135との減算を行って、減算信号S164を生成する。このとき、減算信号S164は、sin(θ+d)+cos(θ+d)となる。
The
第1の乗算処理部166は、第1の強度保持信号S133と第2の強度保持信号S136を乗算して、乗算信号S166を生成する。このとき、乗算信号S166は、−cos(θ+d)・sin(θ+d)=−2sin(2θ+2d)となる。
The first
第2の乗算処理部168は、加算処理部162で生成された加算信号S162と、減算処理部164で生成された減算信号S164とを乗算する。このとき、第2の乗算処理部168での乗算信号S168は、{sin(θ+d)−cos(θ+d)}・{sin(θ+d)+cos(θ+d)}=sin2(θ+d)−cos2(θ+d)=−cos(2θ+2d)となる。
The second
第3の乗算処理部170は、第1の乗算処理部166で生成された乗算信号S166と、第2の乗算処理部168で生成された乗算信号S168とを乗算して、位相誤差信号S100を生成する。このとき、位相誤差信号S100は、{−2sin(2θ+2d)}・{−cos(2θ+2d)}=−sin(4θ+4d)となる。
The third
QPSK信号の場合、データ列dは、d=kπ/2(k=0、1、2、3)となる。従って、位相誤差信号S100はsin4θとなり、位相誤差の4倍が抽出される。この位相誤差信号をフィードバック制御信号とすることにより、QPSK用の位相同期ループが構成できる。 In the case of a QPSK signal, the data string d is d = kπ / 2 (k = 0, 1, 2, 3). Therefore, the phase error signal S100 becomes sin 4θ, and four times the phase error is extracted. By using this phase error signal as a feedback control signal, a phase locked loop for QPSK can be configured.
(ループ回路の伝達関数)
図7を参照して、光位相同期ループ回路の伝達関数について説明する。図7は、主に図1及び図4を参照して説明した光位相同期ループ回路のブロック線図である。
(Loop circuit transfer function)
The transfer function of the optical phase locked loop circuit will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram of the optical phase-locked loop circuit mainly described with reference to FIGS. 1 and 4.
位相比較部100には、位相変調信号と、局部発振光とが入力される。この位相変調信号は、位相を用いてθinと表現され、局部発振光(S5)は、位相を用いてθoutと表現される。位相比較部100の利得係数がKPCであるとき、位相比較部100から出力される位相誤差信号は、KPCθとなる。ここで、θはθin−θoutである。
A phase modulation signal and local oscillation light are input to the
位相誤差信号は、分岐器で第1〜第3信号に3分岐される。これら第1〜第3信号は、いずれもKPCθである。すなわち、図7中、S1及びS4で示される信号は、KPCθと表される。 The phase error signal is branched into three by the branching device to the first to third signals. These first to third signals are all K PC θ. That is, in FIG. 7, the signals indicated by S1 and S4 are represented as K PC θ.
発振制御信号生成手段220は、第1信号に基づいて発振制御信号(S2)を生成する。電圧制御発振器の利得係数が、KVCO´であるとき、発振制御信号(S2)は、以下の式(5)で表される。 The oscillation control signal generation means 220 generates an oscillation control signal (S2) based on the first signal. When the gain coefficient of the voltage controlled oscillator is K VCO ′, the oscillation control signal (S2) is expressed by the following equation (5).
発振制御信号(S2)と第1信号(S1)は第1加算器230で加算された後、ループフィルタ240に送られ、フィルタ出力信号(S3)が生成される。フィルタ出力信号(S3)は、ループフィルタの伝達関数F(s)を用いて、以下の式(6)で表される。
The oscillation control signal (S2) and the first signal (S1) are added by the
局部発振制御信号は、第3信号(S4)とフィルタ出力信号(S3)とを加算することにより生成される。 The local oscillation control signal is generated by adding the third signal (S4) and the filter output signal (S3).
さらに、局部発振光生成部300の利得係数がKVCOであるとき、局部発振光(S5)は、以下の式(7)で表される。
Furthermore, when the gain coefficient of the local oscillation
このとき、光位相同期ループ回路の閉ループ伝達係数H1(s)は、以下の式(8)となり、これを変形すると式(9)が得られる。 At this time, the closed-loop transfer coefficient H 1 (s) of the optical phase-locked loop circuit is expressed by the following formula (8). When this is modified, formula (9) is obtained.
式(4)、(7)及び(9)から、上述の式(1)が得られる。 From the equations (4), (7) and (9), the above equation (1) is obtained.
今、光位相変調信号の位相が、上述の式(2)で与えられるとする。この式(2)のラプラス変換は、以下の式(10)で与えられる。 Now, it is assumed that the phase of the optical phase modulation signal is given by the above equation (2). The Laplace transform of this equation (2) is given by the following equation (10).
このとき、定常位相誤差は、式(1)及び(10)を用いて求めることができ、上述の式(3)となる。すなわち、この光位相同期ループ回路での定常位相誤差は0となる。 At this time, the stationary phase error can be obtained by using the equations (1) and (10), and the above equation (3) is obtained. That is, the steady phase error in this optical phase locked loop circuit is zero.
比較のために、従来の光位相同期ループ回路の定常誤差について説明する。 For comparison, the steady-state error of the conventional optical phase-locked loop circuit will be described.
図8は、従来の光相同期ループ回路のブロック線図である。従来の光位相同期ループ回路は、位相比較部100及び局部発振光生成部300は、上述の実施形態と同じ構成であるが、ループフィルタ機能部が、ループフィルタ240のみで構成されている点が異なる。
FIG. 8 is a block diagram of a conventional optical phase-locked loop circuit. In the conventional optical phase-locked loop circuit, the
この従来の同期ループでは、1−H2(s)が以下の式(11)で与えられる。 In this conventional synchronous loop, 1-H 2 (s) is given by the following equation (11).
この結果、定常位相誤差は以下の式(12)で与えられるように、定常位相誤差に信号の変化率Rの成分が残っている。 As a result, the component of the signal change rate R remains in the steady phase error, as the steady phase error is given by the following equation (12).
これに対し、本発明の構成によれば、この変化率の影響を完全に相殺することが可能であり、過渡安定性が向上することがわかる。 On the other hand, according to the configuration of the present invention, it is possible to completely cancel the influence of the change rate, and it is understood that the transient stability is improved.
10、11 光位相同期ループ回路
100 位相比較部
120 90°ハイブリッドカプラ
122 バランス検波器
124 ループフィルタ
130 サンプルホールド回路
132、136 バッファ
134 スイッチ
138 キャパシタ
140 アナログ−デジタル変換器(A/D)
150 デジタル演算部
190 デジタル−アナログ変換器(D/A)
200 ループフィルタ機能部
210 分岐器
220 発振制御信号生成手段
222、310 電圧制御発振器(VCO)
224 基準周波数発振器
226 乗算器
230 第1加算器
240 ループフィルタ
250 第2加算器
300 局部発振光生成部
320 光源
330 変調器
400 クロック信号生成手段
410 1ビット遅延干渉器
420 光電変換器
430 クロック抽出器
440 分周器
450 遅延器
10, 11 Optical phase-locked
150
200 Loop
224
300 Local oscillation light generator
320
410 1-
Claims (12)
前記位相誤差信号から局部発振制御信号を生成するループフィルタ機能部と、
前記局部発振光を生成する手段であって、前記局部発振制御信号に基づいて、前記局部発振光の位相又は周波数を設定する局部発振光生成部と
を備えるループ回路であって、
前記位相比較部の利得係数がKPCであり、前記局部発振光生成部の利得係数がKVCOであるとき、係数τ1、τ2及びKVCO´について、当該ループ回路の閉ループ伝達係数H1(s)が、式(1)を満たす
ことを特徴とする光位相同期ループ回路。
A loop filter function unit for generating a local oscillation control signal from the phase error signal;
A means for generating the local oscillation light, and a loop circuit comprising a local oscillation light generation unit for setting a phase or a frequency of the local oscillation light based on the local oscillation control signal,
When the gain coefficient of the phase comparison unit is K PC and the gain factor of the local oscillation light generation unit is K VCO , the closed loop transmission coefficient H 1 of the loop circuit is used for the coefficients τ 1 , τ 2, and K VCO ′. (S) satisfies Formula (1), The optical phase-locked loop circuit characterized by the above-mentioned.
伝達係数F(s)が(τ2s+1)/τ1sで与えられるループフィルタと、
利得係数がKVCO´の電圧制御発振器を含む発振制御信号生成手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光位相同期ループ回路。 The loop filter function unit
A loop filter in which the transfer coefficient F (s) is given by (τ 2 s + 1) / τ 1 s;
The optical phase-locked loop circuit according to claim 1, further comprising: an oscillation control signal generating unit including a voltage controlled oscillator having a gain coefficient of K VCO ′.
前記分岐器は、前記位相誤差信号を、第1〜第3信号に3分岐し、
前記発振制御信号生成手段は、前記第1信号に基づいて、発振制御信号を生成し、
前記第1加算器は、前記第2信号と前記発振制御信号とを加算することにより、加算信号を生成し、
前記ループフィルタは、前記加算信号からフィルタ出力信号を生成し、
前記第2加算器は、前記第3信号と前記フィルタ出力信号とを加算することにより、前記局部発振制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項2に記載の光位相同期ループ回路。 The loop filter function unit includes a branching unit, first and second adders,
The branching device branches the phase error signal into three first to third signals,
The oscillation control signal generating means generates an oscillation control signal based on the first signal,
The first adder generates an addition signal by adding the second signal and the oscillation control signal,
The loop filter generates a filter output signal from the sum signal,
3. The optical phase-locked loop circuit according to claim 2, wherein the second adder generates the local oscillation control signal by adding the third signal and the filter output signal. 4.
前記位相誤差信号から局部発振制御信号を生成するループフィルタ機能部と、
前記局部発振光を生成する手段であって、前記局部発振制御信号に基づいて、前記局部発振光の位相又は周波数を設定する、利得係数がKVCOの局部発振光生成部と
を備え
前記ループフィルタ機能部が、
前記位相誤差信号を、第1〜第3信号に3分岐する分岐器と、
利得係数がKVCO´の電圧制御発振器を含み、前記第1信号に基づいて発振制御信号を生成する発振制御信号生成手段と、
前記第2信号と前記発振制御信号とを加算することにより、加算信号を生成する第1加算器と、
伝達係数F(s)が、(τ2s+1)/τ1sで与えられ、前記加算信号からフィルタ出力信号を生成するループフィルタと、
前記第3信号と前記フィルタ出力信号とを加算することにより、前記局部発振制御信号を生成する第2加算器と、
を備える
ことを特徴とする光位相同期ループ回路。 Generating a phase error signal indicating a phase error of the optical phase modulation signal and the local oscillation light, the gain factor and the phase comparator of the K PC,
A loop filter function unit for generating a local oscillation control signal from the phase error signal;
A means for generating the local oscillation light, comprising: a local oscillation light generation unit having a gain coefficient of K VCO that sets a phase or a frequency of the local oscillation light based on the local oscillation control signal; Function part
A branching device for branching the phase error signal into first to third signals;
An oscillation control signal generating means including a voltage controlled oscillator having a gain coefficient of K VCO ′ and generating an oscillation control signal based on the first signal;
A first adder that generates an addition signal by adding the second signal and the oscillation control signal;
A loop filter having a transfer coefficient F (s) given by (τ 2 s + 1) / τ 1 s and generating a filter output signal from the sum signal;
A second adder for generating the local oscillation control signal by adding the third signal and the filter output signal;
An optical phase-locked loop circuit comprising:
前記電圧制御発振器は、前記第1信号に基づいて発振信号を生成し、
前記基準周波数発振器は、前記電圧制御発振器の中心周波数と同一の発振周波数の基準信号を生成し、
前記乗算器は、前記発振信号と前記基準信号を乗算することにより、前記発振制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光位相同期ループ回路。 The oscillation control signal generating means includes a reference frequency oscillator and a multiplier,
The voltage controlled oscillator generates an oscillation signal based on the first signal;
The reference frequency oscillator generates a reference signal having the same oscillation frequency as the center frequency of the voltage controlled oscillator,
The optical phase-locked loop circuit according to claim 3, wherein the multiplier generates the oscillation control signal by multiplying the oscillation signal and the reference signal.
前記位相変調信号と前記局部発振光を干渉させて、両信号の位相誤差を反映した第1及び第2の干渉信号を生成する干渉信号生成手段と、
前記第1の干渉信号から、第1の変調電気信号を生成する第1の変調電気信号生成手段と、
前記第2の干渉信号から、第2の変調電気信号を生成する第2の変調電気信号生成手段と、
前記第1の変調電気信号の強度を所定の期間保持して、第1の強度保持信号を生成する第1の強度保持手段と、
前記第2の変調電気信号の強度を所定の期間保持して、第2の強度保持信号を生成する第2の強度保持手段と、
前記第1及び第2の強度保持信号から、位相誤差信号を生成する演算手段と
を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光位相同期ループ回路。 The phase comparison unit includes:
Interference signal generating means for causing the phase-modulated signal and the local oscillation light to interfere with each other and generating first and second interference signals reflecting the phase error of both signals;
First modulated electrical signal generating means for generating a first modulated electrical signal from the first interference signal;
Second modulated electrical signal generating means for generating a second modulated electrical signal from the second interference signal;
First intensity holding means for holding the intensity of the first modulated electric signal for a predetermined period to generate a first intensity holding signal;
Second intensity holding means for holding the intensity of the second modulated electric signal for a predetermined period to generate a second intensity holding signal;
6. The optical phase-locked loop circuit according to claim 1, further comprising a calculation unit that generates a phase error signal from the first and second intensity holding signals.
前記入力された位相変調信号は2分岐されて一方が前記干渉信号生成手段に送られ、他方が前記クロック信号生成手段に送られ、
前記クロック信号生成手段は、位相変調信号からクロックを抽出して、クロック信号を生成し、
前記第1及び第2の強度保持手段は、それぞれ、前記クロック信号の周期に対応する期間、前記第1及び第2の強度保持手段の強度を保持する
ことを特徴とする請求項6に記載の光位相同期ループ回路。 A clock signal generating means;
The input phase modulation signal is branched into two, one is sent to the interference signal generation means, the other is sent to the clock signal generation means,
The clock signal generation means extracts a clock from the phase modulation signal to generate a clock signal,
The said 1st and 2nd intensity | strength holding means hold | maintains the intensity | strength of the said 1st and 2nd intensity | strength holding means for the period corresponding to the period of the said clock signal, respectively. Optical phase-locked loop circuit.
前記位相変調信号を2分岐して、一方を1ビット遅延させた後干渉させて、1ビット遅延干渉信号を生成する1ビット遅延干渉器と、
前記1ビット遅延干渉信号を光電変換して遅延干渉電気信号を生成する光電変換器と、
前記遅延干渉電気信号からクロックを抽出するクロック抽出器と、
前記クロックを分周してクロック信号を生成する分周器と
を備える
ことを特徴とする請求項7に記載の光位相同期ループ回路。 The clock signal generation means includes
A 1-bit delay interferor that bifurcates the phase-modulated signal, delays one of the signals after being delayed by 1 bit, and generates a 1-bit delayed interference signal;
A photoelectric converter that photoelectrically converts the 1-bit delayed interference signal to generate a delayed interference electrical signal;
A clock extractor for extracting a clock from the delayed interference electrical signal;
The optical phase-locked loop circuit according to claim 7, further comprising a frequency divider that divides the clock to generate a clock signal.
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の光位相同期ループ回路。 The optical phase-locked loop circuit according to any one of claims 6 to 8, wherein the arithmetic means includes a multiplication processing unit that multiplies the first intensity holding signal and the second intensity holding signal.
前記演算手段に入力された前記第1及び第2の強度保持信号はそれぞれ3分岐されて、前記加算処理部、前記減算処理部及び第1の乗算処理部に送られ、
前記加算処理部は、第1の強度保持信号と第2の強度保持信号を加算し、
前記減算処理部は、第1の強度保持信号と第2の強度保持信号を減算し、
前記第1の乗算処理部は、第1の強度保持信号と第2の強度保持信号を乗算し、
前記第2の乗算処理部は、前記加算処理部で生成された加算信号と、前記減算処理部で生成された減算信号とを乗算し、
前記第3の乗算処理部は、前記第1の乗算処理部で生成された乗算信号と、前記第2の乗算処理部で生成された乗算信号とを乗算して、位相誤差信号を生成する
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の光位相同期ループ回路。 The computing means includes an addition processing unit, a subtraction processing unit, and first to third multiplication processing units,
The first and second intensity holding signals input to the calculation means are each branched into three and sent to the addition processing unit, the subtraction processing unit, and the first multiplication processing unit,
The addition processing unit adds the first intensity holding signal and the second intensity holding signal,
The subtraction processing unit subtracts the first intensity holding signal and the second intensity holding signal,
The first multiplication processing unit multiplies the first intensity holding signal and the second intensity holding signal,
The second multiplication processing unit multiplies the addition signal generated by the addition processing unit and the subtraction signal generated by the subtraction processing unit,
The third multiplication processing unit multiplies the multiplication signal generated by the first multiplication processing unit and the multiplication signal generated by the second multiplication processing unit to generate a phase error signal. The optical phase-locked loop circuit according to any one of claims 6 to 8.
前記演算手段の入力部にアナログ−デジタル変換器を備え、
前記演算手段の出力部にデジタル−アナログ変換器を備える
ことを特徴とする請求項6〜10のいずれか一項に記載の光位相同期ループ回路。 The computing means is a digital computing means,
An analog-digital converter is provided at the input unit of the arithmetic means,
The optical phase-locked loop circuit according to any one of claims 6 to 10, wherein a digital-analog converter is provided at an output section of the arithmetic means.
前記局部発振制御信号に基づいて、前記局部発振信号を生成する電圧制御発振器と、
連続光を発生する光源と、
前記局部発振信号により、前記連続光を変調して、前記局部発振光を生成する単側波帯(SSB)変調器と
を備える
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光位相同期ループ回路。
The local oscillation light generator is
A voltage-controlled oscillator that generates the local oscillation signal based on the local oscillation control signal;
A light source that generates continuous light;
12. The apparatus according to claim 1, further comprising a single sideband (SSB) modulator that modulates the continuous light by the local oscillation signal to generate the local oscillation light. Optical phase-locked loop circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012216964A JP2014072682A (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Optical phase-locked loop circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012216964A JP2014072682A (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Optical phase-locked loop circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014072682A true JP2014072682A (en) | 2014-04-21 |
Family
ID=50747514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012216964A Pending JP2014072682A (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Optical phase-locked loop circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014072682A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014138258A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Oita Univ | Optical phase modulated signal receiving device |
| JP2016005191A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 沖電気工業株式会社 | Optical phase synchronization loop circuit |
| CN110690927A (en) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Digital-analog hybrid optical phase-locked loop system based on undersampling |
| JP2024024522A (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | 株式会社東芝 | Phase-locked circuit and sensing device |
-
2012
- 2012-09-28 JP JP2012216964A patent/JP2014072682A/en active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JPN6014008618; Behzad Razavi: Design of Analog CMOS Integrated Circuits , 2001, p.527-528, McGraw-Hill Education * |
| JPN6014045184; 鎌田 実: '2重ループの第2ループにアクティブフィルタを挿入することにより安定性を改善した3次位相同期ループ' 電子情報通信学会論文誌A vol.J82-A, No.2, 19990225, pp.273-282, 一般社団法人 電子情報通信学会 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014138258A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Oita Univ | Optical phase modulated signal receiving device |
| JP2016005191A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 沖電気工業株式会社 | Optical phase synchronization loop circuit |
| CN110690927A (en) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Digital-analog hybrid optical phase-locked loop system based on undersampling |
| CN110690927B (en) * | 2019-09-23 | 2022-05-31 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Digital-analog hybrid optical phase-locked loop system based on undersampling |
| JP2024024522A (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | 株式会社東芝 | Phase-locked circuit and sensing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5029420B2 (en) | Digital phase estimator, digital phase locked loop and optical coherent receiver | |
| JP5601205B2 (en) | Optical receiver and optical communication system | |
| JP5304083B2 (en) | Frequency offset monitoring device and coherent optical receiver | |
| JP4692601B2 (en) | Optical phase-locked loop circuit | |
| US20090245815A1 (en) | Apparatus and method for frequency offset monitoring used in digital coherent optical receiver | |
| JP4770998B2 (en) | Optical homodyne receiver synchronization circuit and optical homodyne receiver | |
| US8768174B2 (en) | Modulation device and modulation method, and demodulation device and demodulation method | |
| US20130216240A1 (en) | Coherent light receiving device, system, and method | |
| CN113691321B (en) | Low-power microwave signal integrated processing method and integrated receiver | |
| JP2014072682A (en) | Optical phase-locked loop circuit | |
| US20200119815A1 (en) | Phase demodulation method and circuit | |
| JP4821912B2 (en) | Optical homodyne receiver synchronization circuit and optical homodyne receiver | |
| CN114584222B (en) | A microwave photon down-conversion method with multiplexing functions | |
| JP5633876B2 (en) | Coherent optical time division multiplexed signal demodulation method | |
| JP5867551B2 (en) | Optical phase-locked loop circuit | |
| JP6103100B1 (en) | Optical signal demodulator | |
| JP2011146906A (en) | Coherent time division multiplex signal receiver | |
| JP2013183171A (en) | Optical phase synchronization loop apparatus | |
| JP5692439B1 (en) | Optical phase locked loop circuit and optical phase locked method | |
| JP6464888B2 (en) | Orthogonal signal generator and optical voltage controlled oscillator, and quadrature signal generating method and optical voltage controlled oscillation method | |
| JP6432628B2 (en) | Coherent detector | |
| CN119696688A (en) | Optical fiber radio frequency signal stable transmission system and method based on homodyne optical phase-locked loop | |
| Amado et al. | Clock and carrier recovery in high-speed coherent optical communication systems | |
| CN115733556A (en) | Phase noise estimation method and related device for optical communication system | |
| Chen et al. | Nonlinear analysis of BPSK optical phase locked loops using MATLAB and Simulink |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140311 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141028 |