JP5792086B2 - Coherent light receiving apparatus and coherent light receiving method - Google Patents
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Description
本発明は、コヒーレント光通信における光受信装置と光受信方法に関する。本発明は良好な受信特性を有する波長多重コヒーレント伝送システムに関する。 The present invention relates to an optical receiving apparatus and an optical receiving method in coherent optical communication. The present invention relates to a wavelength division multiplexing coherent transmission system having good reception characteristics.
近年、コヒーレント伝送方式にデジタル信号処理技術を適用したデジタルコヒーレントファイバ伝送システムの研究開発が進み、一部導入が始まっている。現在の光通信システムは、波長多重伝送方式が前提になっており、コヒーレント伝送方式も波長多重伝送が前提となっているが、所望の信号光の選択において、従来の直接検波方式と比べて大きな利点がある。 In recent years, research and development of a digital coherent fiber transmission system in which a digital signal processing technique is applied to a coherent transmission method has progressed, and a part of the system has been introduced. The current optical communication system is premised on the wavelength multiplexing transmission system, and the coherent transmission system is also premised on the wavelength multiplexing transmission. However, in selecting the desired signal light, it is larger than the conventional direct detection system. There are advantages.
元々、コヒーレント伝送方式は、受信部にて、同時に受信する多数の光信号の中から、所望の光信号のキャリア周波数とごく近い周波数の局発光を合波し、フォトダイオードで受光して電気信号に変換し、それらのビート信号を抽出して電気的に信号を復調するものであり、直接検波方式と異なり、所望の光信号だけを取り出すための波長選択用の光部品が原理的には不要となる[非特許文献1]。 Originally, the coherent transmission method combines local light emission at a frequency very close to the carrier frequency of a desired optical signal from among a large number of optical signals received simultaneously at the receiver, and receives the electrical signal by a photodiode. In contrast to the direct detection method, optical components for wavelength selection for extracting only the desired optical signal are not required in principle. [Non-Patent Document 1].
そこで、例えば、デジタルコヒーレント方式をROADM(Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer)システムに導入すれば、ROADMノードにおいて、光信号を分波する際に、WSS(Wavelength Selective Switch)やAWG(Arrayed Waveguide Grating)、波長可変フィルタなどの装置が不要になり、コストの低減化が実現すると考えられる。また、直接検波方式の場合、このような波長選択部品の性能が不十分であると、非選択波長(チャネル)によるクロストークが原因の雑音が生じる恐れがあるが、コヒーレント伝送方式においてはその懸念はない。ただし、受信機の帯域がチャネル間隔(典型的には50GHz)より十分小さいと想定している。 Therefore, for example, if a digital coherent method is introduced into a ROADM (Reconfigurable Optical Drop Drop Multiplexer) system, a WADM (Wavelength Selective Switch) or an AWG (Wavelength Selective Wave) or AWG (Wavelength Selective Wave) or AWG (Wavelength Selective Wave) or AWG (Wavelength Selective Wave) It is considered that a device such as a variable filter becomes unnecessary, and cost reduction is realized. In the case of the direct detection method, if the performance of such wavelength selection components is insufficient, noise due to crosstalk due to non-selected wavelengths (channels) may occur. There is no. However, it is assumed that the receiver band is sufficiently smaller than the channel spacing (typically 50 GHz).
このようにコヒーレント伝送方式では、光フィルタ等を前置することなく、全チャネルの光を一括して受信することが原理的には可能である。 As described above, in the coherent transmission method, it is possible in principle to receive light of all channels at once without using an optical filter or the like.
上記のようにコヒーレント伝送方式では、一般に非選択波長、すなわち異波長によるクロストークは、本来考えられていなかった。しかしながら、このような認識は光増幅器の使用を前提としていない場合であり、現状の光ファイバ伝送システムにおいては、光信号は光増幅器を通過するため、光増幅器から発生するASE(Amplified Spontaneous Emission)が混入してくることになる。このため、選択、非選択にかかわらず、受信する光信号にはすべてASEが含まれており、非選択光信号とそれに含まれるASE信号とのビート周波数のうち、受信機の帯域に納まるものは、雑音となる(ビート雑音)。したがって、コヒーレント受信であっても現実には、非選択光信号による影響が問題となり、非選択光信号のパワーやチャネル数が増えるほど雑音は大きくなると考えられるので、見かけ上、異波長によるクロストークが生じる。また非選択光信号に強度揺らぎがあれば、それによる強度雑音も生じうる。 As described above, in the coherent transmission system, in general, crosstalk due to a non-selected wavelength, that is, a different wavelength has not been originally considered. However, such recognition is not based on the premise of using an optical amplifier. In an existing optical fiber transmission system, an optical signal passes through the optical amplifier, so that ASE (Amplified Spontaneous Emission) generated from the optical amplifier is reduced. It will mix. For this reason, ASE is included in all received optical signals regardless of selection or non-selection, and the beat frequencies of the non-selection optical signal and the ASE signal included therein fall within the band of the receiver. , It becomes noise (beat noise). Therefore, even in the case of coherent reception, in reality, the effect of the non-selected optical signal becomes a problem, and the noise increases as the power of the non-selected optical signal and the number of channels increase. Occurs. Further, if there is intensity fluctuation in the non-selected optical signal, intensity noise due to the intensity fluctuation may also occur.
一方、元々局発光による強度雑音をキャンセルするために提案されたバランス型フォトダイオードを用いたコヒーレント光受信装置を用いれば、非選択光信号の強度雑音のみならず、非選択光信号とそれに含まれるASEによって生じるビート雑音の影響もキャンセルすることが可能となるが、実際の受信機は、CMRR(Common Mode Rejection Ratio)で規定される不完全性を有しており[非特許文献2]、強度雑音やビート雑音の影響を完全にキャンセルすることは困難であると考えられる。 On the other hand, if a coherent optical receiver using a balanced photodiode originally proposed to cancel intensity noise due to local light emission is used, not only the intensity noise of the unselected optical signal but also the unselected optical signal and the unselected optical signal are included in it. Although it is possible to cancel the influence of beat noise caused by ASE, an actual receiver has imperfections defined by CMRR (Common Mode Rejection Ratio) [Non-Patent Document 2] It is considered difficult to completely cancel the influence of noise and beat noise.
上記について具体的な例として偏波多重QPSK変調方式の受信系の場合を取り上げて説明する。以下、電界等の表示は[非特許文献3]を参考にしている。図1に受信系のモデル図を示す。選択光信号の電界をEs(t)とし、非選択である他チャネルの信号光電界をEi(t)とする。これらは光増幅器、例えばEDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)を通過するために最終的に雑音としてのns(t)、ni(t)のASE電界が付加されている。ここで、ns(t)が選択光信号周波数でのASE電界、ni(t)が非選択チャネル周波数におけるASE電界である。各信号はPBS(Polarization Beam Splitter)により、X偏波とY偏波に分けられ、2×4 90度ハイブリッドに入射する。以降の説明は偏波に直接関係しないので、X偏波にのみ注目する。90度ハイブリッドへの入力と出力の関係は式(1)〜(4)で表される。
ここでEs(t)、Elo(t)は、それぞれ、信号電界と局発光電界である。Eout1(t)とEout3(t)は、I相成分の電界であり、Eout2(t)とEout4(t)は、Q相成分の電界となる。各係数は理想的には1/2であるが、実際は1/2からはわずかにずれているため、厳密には(1)〜(4)のように係数as1〜as4、al1〜al4を用いて表される。以下、多波長の光信号を一括受信することを前提とするのでEs(t)は式(5)のように置き換えられる。
90度ハイブリッドからの出力は各フォトダイオードによって受光されるが、その際、フォトダイオードに流れる電流は、(6)〜(9)で与えられる。ここでR1〜R4は、各フォトダイオードの感度である。またish1、ish2、ish3、ish4はショット雑音電流である。
次にCMRRをI相とQ相、それぞれに対して信号光と局発光に関して(10)〜(13)のように定義する。ここでこれらの絶対値をとったものが通常のCMRRの定義[非特許文献4]に相当するが、本質は変わらない。
以上により、バランス型フォトダイオードの出力は、I相並びにQ相に関して、(14)及び(15)のように表される。ただし、レーザ光の位相揺らぎやショット雑音は無視した。
一方、理想的な受信系の場合、各CMRRは0であり、(16)及び(17)のように表される。第一項は選択信号光と局発光とのビート信号であり、第二項は局発光とASE光とのビート雑音である。
CMRRが0の場合、信号対雑音比は第二項にのみ依存するが、バランス型フォトダイオードを用いたコヒーレント光受信装置の製造誤差による不完全性によりCMRRが無視できない場合、様々な雑音電流が存在し、信号対雑音比が劣化することになる。しかしながら、実際のコヒーレント光受信装置の製造においては、誤差が入るのは避けられずCMRRは何らかの値を持つため、様々な雑音電流を完全にキャンセルすることは困難である。 When CMRR is 0, the signal-to-noise ratio depends only on the second term, but when CMRR cannot be ignored due to imperfections due to manufacturing errors of a coherent optical receiver using a balanced photodiode, various noise currents are generated. Present and the signal-to-noise ratio will be degraded. However, in actual manufacture of a coherent optical receiver, it is unavoidable that an error occurs, and CMRR has some value, so it is difficult to completely cancel various noise currents.
本発明は、かかる課題を解決したものであり、CMRRが小さい、バランス型フォトダイオードを用いたコヒーレント光受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a coherent optical receiver using a balanced photodiode having a small CMRR.
課題を解決するためには、式(10)及び(12)と式(14)及び(15)から、何らかの補正手段を用いてCMRRSI=0ならびにCMRRSQ=0になるようにすればよいことがわかる。すなわち、原理的にはR1as1 2−R2as3 2=0ならびにR3as2 2−R4as4 2=0になるようにすればよい。R1〜R4はフォトダイオードの感度であり、これは制御が困難であるが、as1〜as4に関しては、バランス型フォトダイオードへの光入力を調整する機構を付加することにより、as1〜as4を変化させることができ、各CMRRは制御可能になる。 In order to solve the problem, it is only necessary to set CMRR SI = 0 and CMRR SQ = 0 using some correction means from the equations (10) and (12) and the equations (14) and (15). I understand. That is, in principle, R 1 a s1 2 −R 2 a s3 2 = 0 and R 3 a s2 2 −R 4 a s4 2 = 0 may be satisfied. R 1 to R 4 are photodiode sensitivities, which are difficult to control. With regard to a s1 to a s4 , a mechanism for adjusting the light input to the balanced photodiode is added, so that a s1 ~ As4 can be changed and each CMRR becomes controllable.
そこで、本発明は、WDM信号から受信対象以外の信号光を光フィルタで除去せずにコヒーレント検波の周波数選択特性を用いて受信対象とする1波長の信号光のみを復調するコヒーレント光受信装置において、受信対象以外の信号光干渉の影響を抑制するために、受信対象とする信号光に関する同相除去比(CMRR)を調整することを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a coherent light receiving apparatus that demodulates only signal light of one wavelength to be received using the frequency selection characteristic of coherent detection without removing signal light other than the reception target from the WDM signal by an optical filter. In order to suppress the influence of signal light interference other than the reception target, the common mode rejection ratio (CMRR) relating to the signal light to be received is adjusted.
具体的には、本発明に係るコヒーレント光受信装置は、複数の信号光が波長多重された多波長信号と前記信号光を復調するための局発光が入力され、前記信号光と前記局発光との混合光を前記信号光と前記局発光の位相差ごとに分配して出力する光回路と、前記光回路からの前記混合光を受光し、前記位相差が逆相となる前記混合光同士の差分に相当する電気信号を出力するバランス型フォトダイオードと、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御することによって、前記光回路及び前記バランス型フォトダイオードの特性から決定されるCMRRがゼロに近づくように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに変化させるパワー制御手段と、を備え、前記パワー制御手段は、前記多波長信号又は前記局発光が前記光回路に入力されていない状態での前記バランス型フォトダイオードの出力電流をモニタし、出力電流が最小になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御し、前記パワー制御手段は、前記バランス型フォトダイオードの出力電流を用いて復調した前記光信号の信号品質をモニタし、信号品質が最適になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御する。 Specifically, in the coherent optical receiver according to the present invention, a multi-wavelength signal in which a plurality of signal lights are wavelength-multiplexed and local light for demodulating the signal light are input, and the signal light and the local light are transmitted. An optical circuit that distributes and outputs the mixed light for each phase difference between the signal light and the local light, and receives the mixed light from the optical circuit, and the mixed light having the phase difference opposite in phase. By controlling the power of the mixed light for each phase difference and the balanced photodiode that outputs an electrical signal corresponding to the difference, the CMRR determined from the characteristics of the optical circuit and the balanced photodiode is zero. as approaching, and a power control means for changing the power of the mixed light for each of the phase difference, the power control unit, the multi-wavelength signal or the local light has been input to the optical circuit Monitoring the output current of the balanced photodiode in a negative state, controlling the power of the mixed light for each phase difference so that the output current is minimized, and the power control means includes the balanced photodiode monitoring the signal quality of the optical signal demodulated by using the output current of, so that the signal quality is optimized, that controls the power of the mixed light for each of the phase difference.
本発明に係るコヒーレント光受信装置では、前記パワー制御手段は、前記光回路と前記バランス型フォトダイオードの間の光路に設けられ、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに減衰させる光減衰器であってもよい。 In the coherent optical receiver according to the present invention, the power control means is an optical attenuator provided in an optical path between the optical circuit and the balanced photodiode, for attenuating the power of the mixed light for each phase difference. There may be.
本発明に係るコヒーレント光受信装置では、前記パワー制御手段は、前記バランス型フォトダイオードの位置を、前記混合光の前記位相差ごとに制御する可動機構であってもよい。 In the coherent light receiving device according to the present invention, the power control means may be a movable mechanism that controls the position of the balanced photodiode for each phase difference of the mixed light.
本発明に係るコヒーレント光受信装置では、前記パワー制御手段は、前記光回路に設けられ、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに減衰させる光減衰回路であってもよい。 In the coherent optical receiver according to the present invention, the power control means may be an optical attenuation circuit that is provided in the optical circuit and attenuates the power of the mixed light for each phase difference.
具体的には、本発明に係るコヒーレント光受信方法は、複数の信号光が波長多重された多波長信号と前記信号光を復調するための局発光が入力された光回路から、前記信号光と前記局発光との混合光を前記信号光と前記局発光との位相差ごとに出力し、前記光回路からの前記混合光を、バランス型フォトダイオードを用いて受光することによって前記多波長信号を受信するコヒーレント光受信方法であって、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御することによって、前記光回路及び前記バランス型フォトダイオードの特性から決定されるCMRRがゼロに近づくように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに変化させるパワー制御手順と、前記多波長信号を受信する受信手順と、を順に有し、前記パワー制御手順は、前記多波長信号又は前記局発光が前記光回路に入力されていない状態での前記バランス型フォトダイオードの出力電流をモニタし、出力電流が最小になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御し、前記バランス型フォトダイオードの出力電流を用いて復調した前記光信号の信号品質をモニタし、信号品質が最適になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御する。 Specifically, in the coherent light receiving method according to the present invention, the signal light is transmitted from an optical circuit into which a multi-wavelength signal in which a plurality of signal lights are wavelength-multiplexed and a local light for demodulating the signal light is input. The mixed light with the local light is output for each phase difference between the signal light and the local light, and the mixed light from the optical circuit is received using a balanced photodiode to receive the multi-wavelength signal. A coherent light receiving method for receiving, wherein by controlling the power of the mixed light for each phase difference, the CMRR determined from characteristics of the optical circuit and the balanced photodiode approaches zero. the power of the mixed light and a power control procedure for changing for each of said phase difference, have a, a receiving step of receiving said multiwavelength signal sequentially, said power control step, the multi-wavelength signal Monitors the output current of the balanced photodiode in a state where the local light is not input to the optical circuit, and controls the power of the mixed light for each phase difference so that the output current is minimized. The signal quality of the optical signal demodulated using the output current of the balanced photodiode is monitored, and the power of the mixed light is controlled for each phase difference so that the signal quality is optimized .
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.
バランス型フォトダイオードを用いたコヒーレント光受信装置において、CMRRを十分小さくすることができるため、波長多重信号を一括で受信する際、良好な受信特性を得ることができる。 In a coherent optical receiver using a balanced photodiode, CMRR can be made sufficiently small, so that good reception characteristics can be obtained when receiving wavelength multiplexed signals all at once.
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。従来のバランス型フォトダイオードを用いたコヒーレント光受信装置と大きく異なる点は、バランス型フォトダイオードへの光入力が制御できる機構を備えていることである。従来のコヒーレント光受信装置の模式図を図2に示す。コヒーレント光受信装置は、局発光レーザ11と、光回路としての90度ハイブリッド12と、バランス型フォトダイオード13と、信号処理部14と、を備える。90度ハイブリッド12は、複数の信号光が波長多重された多波長信号と局発光レーザ11からの局発光が入力され、多波長信号と局発光をミキシングして、信号光と局発光との位相差が0°、90°、180°、270°の混合光を生成する。バランス型フォトダイオード13は、上記位相差が0°の混合光と180°の混合光を受光してこれらの差分に相当する電気信号を出力するとともに、位相差が90°の混合光と位相差が270°の混合光を受光してこれらの差分に相当する電気信号を出力する。信号処理部14は、バランス型フォトダイオード13からの出力信号を用いて各チャネルの信号光を復調し、送信データを再生する。90度ハイブリッド12とバランス型フォトダイオード13の間に、位相差が異なる混合光の間の遅延調整を行う機構が備わっていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. A significant difference from a coherent optical receiver using a conventional balanced photodiode is that a mechanism capable of controlling light input to the balanced photodiode is provided. A schematic diagram of a conventional coherent optical receiver is shown in FIG. The coherent light receiving device includes a
本実施形態に係るコヒーレント光受信装置は、CMRRを小さくするために、パワー制御手段を備える。本実施形態に係るコヒーレント光受信方法は、パワー制御手段が90度ハイブリッド12からの信号光と局発光との位相差が異なる混合光のパワーを独立に制御するパワー制御手順と、多波長信号を受信する受信手順と、を順に有する。これにより、as1〜as4を変化させることができ、各CMRRは制御可能になる。理想的には各CMRRを0にすべきであるが、現実的には何らかの方法でできるだけ0に近づけることになる。
The coherent optical receiver according to the present embodiment includes power control means in order to reduce CMRR. The coherent light receiving method according to the present embodiment includes a power control procedure in which the power control means independently controls the power of mixed light having a phase difference between the signal light from the 90-
なお、局発光の揺らぎが問題になる場合もありうるのでCMRRLIならびにCMRRLQはできるだけ小さくなることが望ましいが、CMRRSIとCMRRSQが小さければ、CMRRLIならびにCMRRLQも小さくなると考えられる。ここで、CMRRSIとCMRRSQの現実的な目標値は第一義的には、[非特許文献4]に記載の推奨値でよいが、以下のような簡単な考察により局発光と信号光パワーの比からも目標値もしくは必要条件の目安が得られる。 In addition, since fluctuation of local light emission may be a problem, it is desirable that CMRR LI and CMRR LQ be as small as possible. However, if CMRR SI and CMRR SQ are small, CMRR LI and CMRR LQ are also considered to be small. Here, the actual target values of CMRR SI and CMRR SQ may be primarily the recommended values described in [Non-Patent Document 4]. However, local light emission and signal light can be obtained by the following simple consideration. A target value or a guideline of necessary conditions can also be obtained from the power ratio.
まず式(14)を局発光に依存する成分(18)と無依存の成分(19)に分けて考える。(15)でも同様である。
前述したように、本来は、(16)および(17)でわかる通り、局発光とASEとのビート雑音のみが雑音で、これにより受信感度や伝送品質が制限される。一方、すでに説明したように、バランス型受信が不完全な場合、様々な雑音が顕在化するが、式(19)を見ると、|Ei(t)|2などはほとんど直流成分であるため、各光信号とASEとのビート雑音の総和が支配的と考えられる。このビート雑音の総和が、本来の伝送品質の制限要因である局発光とASEとのビート雑音と同程度になると、伝送品質が本来の値より著しく劣化し、伝送ペナルティが顕著になると考えられる。式(18)及び(19)から、局発光とASEとのビートに起因する雑音電流と、各光信号とASEとのビートに起因する雑音電流とが同程度になる条件は、式(20)のように表される。また、式(21)も成り立つため、条件は、式(22)のように簡単になる。
式(22)が、すなわち、伝送ペナルティが顕著になる条件を示すが、左辺が右辺より大きいことが、伝送ペナルティが小さくなる条件となるので大まかに考えると、
局発光パワー>|CMRRSI|×全受信光信号のパワーの和 (23)
という条件が、伝送ペナルティが顕著に現れない必要条件と言える。ここでASEはどのチャネルでも同一レベルとするなどの想定をした。
Equation (22) shows the condition that the transmission penalty becomes significant, but if the left side is larger than the right side, the transmission penalty becomes smaller.
Local light emission power> | CMRR SI | × Sum of powers of all received optical signals (23)
It can be said that this condition is a necessary condition that the transmission penalty does not appear remarkably. Here, the ASE is assumed to be the same level in all channels.
また、I相でもQ相でも違いはなく、偏波多重信号でもそのままの式でよく、さらに一般的なCMRRの表現を用いて、
局発光パワー>CMRR×全受信光信号のパワーの和 (24)
と表現できる。
In addition, there is no difference between the I phase and the Q phase, and the polarization multiplexed signal may be an equation as it is, and using a general CMRR expression,
Local light emission power> CMRR × sum of the power of all received optical signals (24)
Can be expressed as
あるいは、デシベル表示で
局発光パワー(dBm)>CMRR(dB)+全受信光信号のパワーの和(dBm)
(25)
でもよい。
Alternatively, the local emission power (dBm)> CMRR (dB) + the sum of the power of all received optical signals (dBm) in decibel display.
(25)
But you can.
あるいは、上記を変形して
励起光と全受信光信号パワーの比(dB)>CMRR(dB) (26)
としてもよい(左辺は、10×log10[励起光パワー÷全光信号パワー])。
このようにしてCMRRの目標値の目安もしくは満たすべき必要条件が得られる。
Alternatively, the above is modified so that the ratio of the excitation light and the total received optical signal power (dB)> CMRR (dB) (26)
(The left side is 10 × log 10 [excitation light power ÷ total optical signal power]).
In this manner, a target value of CMRR or a necessary condition to be satisfied is obtained.
ここで注意すべきは、一般に光部品の特性やフォトダイオードの感度は波長依存性があるので、CMRRの値は波長依存性を持つと考えられ、ある波長(チャネル)を用いてCMRRの値を最小にしたとしても、異なる波長の信号を受信の際には必ずしも最適条件とは限らないということである。このため、光パスの変更などで選択波長が変わる場合、条件が変わり雑音が増えないようにする必要がある。また、(14)、(15)の導出に当たっては、上記で述べた光部品やフォトダイオードの特性の波長依存性を無視して、(1)〜(4)における係数as1〜as4はどの波長でも一定としたが、実際は、わずかに変わると考えられ、そのため、ある単一波長でCMRRを最適化しても、多波長一括受信の際には、最適条件から外れる可能性がある。 It should be noted here that since the characteristics of optical components and the sensitivity of the photodiode are generally wavelength-dependent, the CMRR value is considered to be wavelength-dependent, and the CMRR value is determined using a certain wavelength (channel). Even if it is minimized, it is not always the optimum condition when receiving signals of different wavelengths. For this reason, when the selected wavelength changes due to an optical path change or the like, it is necessary to change the conditions so that noise does not increase. Further, in deriving (14) and (15), ignoring the wavelength dependence of the characteristics of the optical component and the photodiode described above, which is the coefficient a s1 to a s4 in (1) to (4)? Although the wavelength is assumed to be constant, it is considered that the wavelength actually changes slightly. Therefore, even if the CMRR is optimized at a certain single wavelength, there is a possibility that the multi-wavelength collective reception may deviate from the optimum condition.
そこで本発明では、運用前にある波長の信号光もしくは局発光で大まかにCMRRを制御し、できる限りCMRRを最小にしておく。そして、運用後は電気変換された選択信号の状態の情報を、CMRRを制御するための物理的な調整機構に常にフィードバックする。このように、本発明は、予めCMRRを最適化してそれを固定値として用いるのではなく、初期値のCMRRからは劣化する可能性があるが、電気変換された信号の状態が良好になるようにCMRRを随時変動させる。これにより、光パスの動的変更により、選択波長が変更になったり、一括受信する波長数が変化したりしてもできるだけ伝送品質を局発光とASEの比で制限される品質に保つことができる。 Therefore, in the present invention, the CMRR is roughly controlled by signal light or local light of a certain wavelength before operation, and the CMRR is minimized as much as possible. Then, after the operation, the information on the state of the electrically converted selection signal is always fed back to the physical adjustment mechanism for controlling the CMRR. Thus, the present invention does not optimize the CMRR in advance and use it as a fixed value, but may deteriorate from the initial value CMRR, but the state of the electrically converted signal is improved. The CMRR is changed at any time. As a result, even if the selected wavelength is changed or the number of wavelengths to be collectively received is changed due to the dynamic change of the optical path, the transmission quality can be kept as high as possible by the ratio between the local light and the ASE. it can.
(実施形態1)
本発明の実施例のひとつを図3に示す。パワー制御手段として、90度ハイブリッド12を形成している平面光波回路自体に可変光減衰器23(VOA:Variable Optical Attenuator)を形成している。可変光減衰器23は、例えば、各位相成分に分離された光のパワーを独立に減衰させる薄膜ヒータ232である。平面光波回路上の可光変減衰器23は、各位相成分に分離された混合光を2分岐する3dBカプラ231を形成し、その各分岐経路上に薄膜ヒータ232を形成し、これら分岐経路を結合するカプラ234を形成することで実現できる。減衰量は、薄膜ヒータ232に流す電流を制御することで実現できる[非特許文献5]。
(Embodiment 1)
One embodiment of the present invention is shown in FIG. As power control means, a variable optical attenuator (VOA) is formed in the planar lightwave circuit itself forming the 90-
実際の減衰量の設定に関しては、式(16)および(17)からわかるようにCMRRが0の状態では、局発光が入射していなければ電流は流れないことになるので、光信号及び光増幅器からのASEを入射させて、フロントエンドでの信号電圧が最小になるように減衰量を調整すればよい。 Regarding the actual attenuation setting, as can be seen from the equations (16) and (17), when CMRR is 0, no current flows unless local light is incident. And the attenuation amount may be adjusted so that the signal voltage at the front end is minimized.
図4にその説明図を示す。信号処理部14は、バランス型フォトダイオード13からの各出力信号の信号電圧値を算出し、CMRR制御部27へ出力する。CMRR制御部27は、信号処理部14からの信号電圧値が最小になるように、各薄膜ヒータ232に流す電流を制御する。これにより運用前にCMRRをできるだけ最小化することが可能になる。
FIG. 4 shows an explanatory diagram thereof. The
図5は、90度ハイブリッド12の前に2×2光スイッチ28を具備し、信号光がない状態で、局発光を信号光ポートに入射するように切り替えることで、局発光を信号光の代わりに用いるための構成である。これも運用前にCMRRを制御するためのものである。この場合も、CMRR制御部27は、信号処理部14からの信号電圧値が最小になるように、薄膜ヒータ232に流す電流を制御する。
FIG. 5 includes a 2 × 2
次に実際に多波長一括受信が始まった後は、CMRR制御部27は、復調後の信号品質、例えばQ値などをモニタし、信号品質が最適になるようCMRR値を制御する。具体的には、例えば、図3の場合、CMRR制御部27は、バランス型フォトダイオード13の片側のVOA23の減衰量を微少に与え、バランス型フォトダイオード13のバランスをわずかに変える。例えば、逆相となる位相差を持つ混合光の一方を減衰させる薄膜ヒータ232に流す電流を変化させることで、減衰量を変化させる。信号処理部14は、復調後の信号品質を算出してCMRR制御部27へ出力する。CMRR制御部27は、信号処理部14からの信号品質がわずかに上がれば、さらに同方向にVOA23を減衰させ、一方、信号処理部14からの伝送品質が下がる場合は、逆の方向にバランスが変わるようにVOA23を操作することを繰り返せばよい。
Next, after the multi-wavelength collective reception actually starts, the
(実施形態2)
図6に、本実施形態に係るコヒーレント光受信装置の一例を示す。本実施形態に係るコヒーレント光受信装置は、90度ハイブリッド12とバランス型フォトダイオード13の間に、パワー制御手段としてVOA21を設けている。VOA21は、混合光のパワーを位相成分ごとに減衰させる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows an example of a coherent light receiving apparatus according to this embodiment. In the coherent optical receiver according to this embodiment, a
減衰量の設定については、実施形態1と同様である。実施形態1との相違は、CMRR制御部27が、可変光源衰器21の減衰量を、信号光と局発光の位相差の異なる混合光ごとに制御する点である。
The attenuation setting is the same as that in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the
(実施形態3)
図7に、本実施形態に係るコヒーレント光受信装置の一例を示す。本実施形態に係るコヒーレント光受信装置は、バランス型フォトダイオード13の位置を可変にして二つのバランス型フォトダイオード13への入力パワーを制御するパワー制御手段を備える。例えば、ピエゾアクチュエータ22を用いて、バランス型フォトダイオード13の位置を移動させる。移動は、例えば、90度ハイブリッド12からの出力光の光軸と略垂直方向に水平移動させる。
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows an example of a coherent light receiving apparatus according to this embodiment. The coherent optical receiver according to this embodiment includes power control means for controlling the input power to the two
減衰量の設定については、実施形態1と同様である。実施形態1との相違は、CMRR制御部27が、バランス型フォトダイオード13の移動距離を、信号光と局発光の位相差が異なる混合光ごとに制御する点である。
The attenuation setting is the same as that in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the
以上説明したように、本発明は、波長多重光伝送システムに適用され、特に光分岐挿入機能を有する波長多重光ネットワークに有用である。 As described above, the present invention is applied to a wavelength division multiplexing optical transmission system, and is particularly useful for a wavelength division multiplexing optical network having an optical add / drop function.
11:局発光レーザ
12:90度ハイブリッド
13:バランス型フォトダイオード
14:信号処理部
21、23:VOA
231、234:カプラ
232:薄膜ヒータ
27:CMRR制御部
28:2×2スイッチ
11: Local emission laser 12: 90 degree hybrid 13: Balanced photodiode 14:
231, 234: Coupler 232: Thin film heater 27: CMRR control unit 28: 2 × 2 switch
Claims (5)
前記光回路からの前記混合光を受光し、前記位相差が逆相となる前記混合光同士の差分に相当する電気信号を出力するバランス型フォトダイオードと、
前記光回路及び前記バランス型フォトダイオードの特性から決定されるCMRR(Common Mode Rejection Ratio)がゼロに近づくように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに変化させるパワー制御手段と、を備え、
前記パワー制御手段は、前記多波長信号又は前記局発光が前記光回路に入力されていない状態での前記バランス型フォトダイオードの出力電流をモニタし、出力電流が最小になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御し、
前記パワー制御手段は、前記バランス型フォトダイオードの出力電流を用いて復調した前記光信号の信号品質をモニタし、信号品質が最適になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御する、
コヒーレント光受信装置。 A multi-wavelength signal in which a plurality of signal lights are wavelength-multiplexed and a local light for demodulating the signal light are input, and a mixed light of the signal light and the local light is mixed for each phase difference between the signal light and the local light. An optical circuit that distributes and outputs to
A balanced photodiode that receives the mixed light from the optical circuit and outputs an electrical signal corresponding to a difference between the mixed lights, the phase difference of which is in reverse phase;
CMRR (Common Mode Rejection Ratio) that is determined from the characteristics of the pre-Symbol light circuit and the balanced photodiode so approaches zero, and a power control means for changing the power of the mixed light for each of the phase difference ,
The power control means monitors the output current of the balanced photodiode in a state where the multi-wavelength signal or the local light is not input to the optical circuit, so that the mixed light is minimized. For each phase difference,
The power control means monitors the signal quality of the optical signal demodulated using the output current of the balanced photodiode and controls the power of the mixed light for each phase difference so that the signal quality is optimized. To
Coherent optical receiver.
前記光回路及び前記バランス型フォトダイオードの特性から決定されるCMRRがゼロに近づくように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに変化させるパワー制御手順と、
前記多波長信号を受信する受信手順と、
を順に有し、
前記パワー制御手順は、
前記多波長信号又は前記局発光が前記光回路に入力されていない状態での前記バランス型フォトダイオードの出力電流をモニタし、出力電流が最小になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御し、
前記バランス型フォトダイオードの出力電流を用いて復調した前記光信号の信号品質をモニタし、信号品質が最適になるように、前記混合光のパワーを前記位相差ごとに制御する、
コヒーレント光受信方法。 A mixed light of the signal light and the local light is converted into the signal light and the local light from an optical circuit to which a multi-wavelength signal in which a plurality of signal lights are wavelength-multiplexed and local light for demodulating the signal light is input. A coherent light receiving method for receiving the multi-wavelength signal by receiving the mixed light from the optical circuit using a balanced photodiode.
As CMRR determined from the characteristics of the pre-Symbol light circuit and the balanced photodiode approaches zero, the power control procedure for changing the power of the mixed light for each of the phase difference,
A receiving procedure for receiving the multi-wavelength signal;
Have a in order,
The power control procedure is:
The output current of the balanced photodiode in a state where the multi-wavelength signal or the local light is not input to the optical circuit is monitored, and the power of the mixed light is set to the phase difference so that the output current is minimized. Control every
Monitoring the signal quality of the optical signal demodulated using the output current of the balanced photodiode, and controlling the power of the mixed light for each phase difference so that the signal quality is optimal;
Coherent light reception method.
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