JP2011249953A - 光受信回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、光信号復調部から強度変調光電変換部へ至るそれぞれの光ファイバの経路上にスキュー調整部を設け、それぞれの光ファイバの光学長を自在に調整し、光ファイバ間のスキューを低減できる光受信回路を実現することにある。
【解決手段】本発明は、位相変調された光信号を入力し、同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号に分岐して出力する光信号復調部と、この光信号復調部が出力する差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分のそれぞれを入力し伝搬する光ファイバと、この光ファイバのいずれかの位置に設けられ、それぞれの光ファイバのスキューを個別に調整するスキュー調整部と、前記光ファイバから出力される差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分に基づいて電気信号を出力する強度変調光電変換部と、を備えること特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相変調方式の光通信モジュールの光受信回路に関し、更に詳しくは、光受信回路に用いられる光ファイバのスキュー調整に関する。

現在のディジタル情報通信環境は、FTTH（Fiber To The Home）のような大容量を扱える通信手段が各家庭までに整備され、オフィス内でもギガビットイーサネット（登録商標）など、容易に大容量LAN（Loacal Area Network）を構築できるようになってきた。

大容量ディジタル伝送の要求は、さらに長距離伝送への要求にまで広がり、これまでの光通信方式の主流であった「光強度変調方式」から、波長分散・偏波分散の耐力のある「光位相変調方式」へと移行しつつある。その「光位相変調方式」の中でもDPSK（Differential Phase Shift Keying：差動位相変調）方式，DQPSK（Differential Quadrature Phase Shift Keying：差動４値位相変調）方式は、次世代光通信方式として期待されている方式で、すでに海底系・基幹系通信ネットワークの一部がこれらの通信方式に置き換わっている。

このDPSK，DQPSKの光通信方式の受信側では、光信号復調部（遅延干渉計等）で位相変調を強度変調に変換し強度変調光電変換部（フォトダイオードモジュール等）で電気信号に変換する。光信号復調部は、DPSK方式では１組の同相成分と逆相成分の差動光強度変調信号（計２ポート）を出力し、DQPSK方式では２組の同相成分と逆相成分の差動光強度変調信号（計４ポート）を出力する構成となる。

このような従来の装置例を、図面を用いて詳細に説明する。図７は、従来の光受信回路の構成例を示した図である。
光送信回路（図示せず）の光信号は光ファイバ１に入力される。
光信号は、光ファイバ１を介して伝播し、光信号復調部２へ入力される。光信号復調部２は、例えばDPSK方式の遅延干渉計である。光信号復調部２は、入力した光信号を差動光強度変調信号に変換し、（DPSK方式の遅延干渉計では２ポートの）光ファイバ３に出力する。
差動光強度変調信号は、光ファイバ３によって伝播され、強度変調光電変換部４に入力し、電気信号に変換される。

このような、装置の動作例を、図面を用いて詳細に説明する。
図示しない光送信回路により位相変調された光信号は光ファイバ１を介して光信号復調部２へ入力される。光信号復調部２は、例えばDPSK方式の遅延干渉計等では、入力した光信号を同相成分と逆相成分から成る一組の差動光強度変調信号に分岐して、２ポートの光ファイバ３にそれぞれ出力する。
２ポートの光ファイバ３によって伝播された同相成分と逆相成分の差動光強度変調信号は、強度変調光電変換部４によって電気信号に変換される。

特許文献１には、位相変調の復調に遅延干渉計を用いた光伝送システムの構成が記載されている。

特開２００６−３５２６７８号公報

従来の光受信回路において、光信号復調部２で生成された差動光強度変調信号は、強度変調光電変換部４で電気信号に変換されるが、その際、光信号復調部２から強度変調光電変換部４までのそれぞれのポートの光ファイバ３の光学長差によって差動光信号遅延差（以下スキューと呼ぶ）を生じることがある。このスキューが信号ビットレートから求まる１ビットタイムに対して数%に達すると、OSNR（光信号対雑音比）耐量の劣化などの伝送品質に影響が現れてくることが知られている。そのため、このスキューを一定レベル以下に抑制する必要があり、現状では、光受信回路の作りこみの際に光信号復調部２と強度変調光電変換部４との間の光ファイバ３の光路長を、スキューが生じないよう微調整することで対応している。

しかしながら、光ファイバ３の光路長の調整がサブミリメートルオーダーであるという技術的な困難さに加え、一端作りこんでしまった後には、再度のスキューを調整することができないという課題があった。

そこで本発明の目的は、光信号復調部から強度変調光電変換部へ至るそれぞれの光ファイバの経路上にスキュー調整部を設け、それぞれの光ファイバの光学長を自在に調整し、光ファイバ間のスキューを低減できる光受信回路を実現することにある。

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
位相変調された光信号を入力し、同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号に分岐して出力する光信号復調部と、
この光信号復調部が出力する差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分のそれぞれを入力し伝搬する光ファイバと、
この光ファイバのいずれかの位置に設けられ、それぞれの光ファイバのスキューを個別に調整するスキュー調整部と、
前記光ファイバから出力される差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分に基づいて電気信号を出力する強度変調光電変換部と、
を備えること特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記光信号復調部は、ＤＰＳＫ方式の遅延干渉計で、１組の同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号を出力することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記光信号復調部は、ＤＱＰＳＫ方式の遅延干渉計で、２組の同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号を出力することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記スキュー調整部は、前記光ファイバを円状に周回させてスキューを調整することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記スキュー調整部は、曲率が調整自在のガイドによって前記光ファイバに曲げを加えることによりスキューを調整することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明であって、
前記ガイドは、バイメタルにより形成されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明であって、
前記ガイドは、形状記憶合金により形成されることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記スキュー調整部は、前記光ファイバに軸と直角方向の応力を負荷してスキューを調整することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記スキュー調整部は、前記光ファイバに軸方向の引っ張りまたは圧縮応力を負荷してスキューを調整することを特徴とする。

本発明によれば、光信号復調部が、位相変調された光信号を入力し同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号に分岐して出力し、光ファイバが差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分のそれぞれを入力して伝搬し、スキュー調整部が、それぞれの光ファイバのスキューを個別に調整し、強度変調光電変換部が、光ファイバから出力される差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分に基づいて電気信号を出力するので、それぞれの光ファイバの光学長を自在に調整し、光ファイバ間のスキューを低減することが可能な光受信回路を実現することができる。

本発明の一実施例の構成を示した図である。 本発明の他の実施例の構成を示した図である。 スキュー調整部の構成例を示した図である。 スキュー調整部の構成例を示した図である。 スキュー調整部の構成例を示した図である。 スキュー調整部の構成例を示した図である。 従来の光受信回路の構成例を示した図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の構成を示した図である。ここで、図７と同一のものは、同一符号を付して説明を省略する。
図１において、スキュー調整部５は、２ポートの光ファイバ３のいずれかの位置に取り付けられ、各ポートの光ファイバのスキューを独立に調整する。
スキュー調整部５には、例えば曲率が調整可能で、光ファイバ３をはめ込む溝を有するガイド５１を使用する。
スキュー調整部５を経由し光ファイバ３によって伝播された差動光強度変調信号は、強度変調光電変換部４によって電気信号に変換される。

このような装置の動作例を、図１を用いて詳細に説明する。
DPSK方式の遅延干渉計である光信号復調部２は、入力した光信号を同相成分と逆相成分から成る一組の差動光強度変調信号に分岐させて、２ポートの光ファイバ３にそれぞれ出力する。
それぞれのポートの光ファイバ３は、スキュー調整部５のガイド５１によって生じる曲げによって歪が生じ、物理長や屈折率等に変化が生じ、光ファイバ３の光学長も変化させることができるので、伝播する光信号のスキューを調整することが可能となる。
２ポートの光ファイバ３によって伝播された差動光強度変調信号は、強度変調光電変換部４によって電気信号に変換される。

このように、光信号復調部２が、位相変調された光信号を入力し同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号に分岐して出力し、光ファイバ３が、差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分のそれぞれを入力して伝搬し、スキュー調整部５のガイド５１が、光ファイバ３を調整自在の曲率で曲げを加えてそれぞれの光ファイバ３のスキューを個別に調整し、強度変調光電変換部４が、光ファイバ３から出力される差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分に基づいて電気信号を出力するので、それぞれの光ファイバ３の光学長を自在に調整し、光ファイバ３間のスキューを低減することが可能な光受信回路を実現することができる。

なお、光信号復調部２にＤＰＳＫ方式の遅延干渉計を用いる例を示したが、ＤＱＰＳＫ方式の遅延干渉計でもよい。この場合、光信号復調部２は、差動４値位相変調された入力光信号を二組の同相成分と逆相成分から成る差動光強度変調信号に分岐して、合計４ポートの光ファイバにそれぞれ出力するので、４ポートの光ファイバそれぞれにスキュー調整部を取り付ける構成となる。

光信号復調部２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式（デジタルコヒーレント方式）の位相信号の復調部であってもよい。ＤＰ−ＱＰＳＫ方式とは、光受信回路内で局部発振光を参照光として生成し、復調部が光信号と参照光との位相差に基づいて差動光強度変調信号を出力する方式のことである。

また、図２のように、それぞれの光ファイバを、径の調整可能な円状（図２の直径Φ１とΦ２）に周回させてスキューを調整するスキュー調整部６を設けてもよい。

スキュー調整部は、光ファイバ３の軸と直角方向に応力を加える構成としてもよい。この場合、例えば図３のように、ネジ孔を有するベース部７１とネジ７２との間に光ファイバ３を挟み、ネジ７２の締結によって光ファイバ３の軸と直角方向に応力を加える応力付加部７を構成でもよいし、または、図４のように、温度によって曲がり方が変化するバイメタル８１を利用し、光ファイバ３の軸と直角方向に応力を加える応力付加部８を構成してもよい。

スキュー調整部は、図５のように、応力付加部９によって光ファイバ３の軸方向に引っ張りまたは圧縮応力を加える構成としてもよい。

また、ガイド５１には、図６のようにバイメタル５１１を使用してもよい。この場合、温度の変化によって曲がり方が変化する性質を利用して、温度に応じてガイド５１の曲率を調整し、光ファイバ３の温度変化に応じて生じるスキューを調整することが可能となる。

また、ガイド５１および応力付加部８には、バイメタルの代わりに、温度で形状の制御が可能な形状記憶合金や、電場を加えると伸縮するチタン酸ジルコニウム酸鉛（PZT）等の圧電材料を用いてもよい。

２ 光信号復調部
３ 光ファイバ
４ 強度変調光電変換部
５，６ スキュー調整部
５１ ガイド
５１１バイメタル
７，８，９ 応力付加部

Claims (9)

1. 位相変調された光信号を入力し、同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号に分岐して出力する光信号復調部と、
   この光信号復調部が出力する差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分のそれぞれを入力し伝搬する光ファイバと、
   この光ファイバのいずれかの位置に設けられ、それぞれの光ファイバのスキューを個別に調整するスキュー調整部と、
   前記光ファイバから出力される差動光強度変調信号の同相成分と逆相成分に基づいて電気信号を出力する強度変調光電変換部と、
   を備えること特徴とする光受信回路。
2. 前記光信号復調部は、ＤＰＳＫ方式の遅延干渉計で、１組の同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光受信回路。
3. 前記光信号復調部は、ＤＱＰＳＫ方式の遅延干渉計で、２組の同相成分と逆相成分とから成る差動光強度変調信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光受信回路。
4. 前記スキュー調整部は、前記光ファイバを円状に周回させてスキューを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光受信回路。
5. 前記スキュー調整部は、曲率が調整自在のガイドによって前記光ファイバに曲げを加えることによりスキューを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光受信回路。
6. 前記ガイドは、バイメタルにより形成されることを特徴とする請求項５記載の光受信回路。
7. 前記ガイドは、形状記憶合金により形成されることを特徴とする請求項５記載の光受信回路。
8. 前記スキュー調整部は、前記光ファイバに軸と直角方向の応力を負荷してスキューを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光受信回路。
9. 前記スキュー調整部は、前記光ファイバに軸方向の引っ張りまたは圧縮応力を負荷してスキューを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光受信回路。

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