JP4365416B2 - Optical delay detection circuit for optical multilevel modulation signal - Google Patents
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Description
本発明は、位相変調された光信号を遅延検波する光遅延検波回路に関し、特に安価な光多値変調信号用光遅延検波回路を実現するための技術に関する。 The present invention relates to an optical delay detection circuit that delay-detects a phase-modulated optical signal, and more particularly to a technique for realizing an inexpensive optical delay detection circuit for an optical multilevel modulation signal.
近年、インターネットトラフィックの増大や放送と通信の融合など、光伝送方式における伝送容量増加への要求が増している。光多値変調方式を用いると、狭スペクトル幅、高分散耐力、そして電気回路動作速度の緩和など、良好な特性が期待されるため、伝送システムへの検討報告が盛んになされている。特に安価で実用的な伝送システム構築のために、局発光を使用しない光遅延回路を内蔵する光回路を使う報告が多い。また、光電素子対を使う差動受信方式では、受信光強度が変化しても閾値レベルを制御する必要がなくなるので光路が切り替わる次世代光ネットワークとの整合性に優れるという特徴を有する。そのため、光遅延回路を内蔵し光電素子対で差動受信するための光遅延検波回路について盛んに研究が進められている。 In recent years, there has been an increasing demand for an increase in transmission capacity in an optical transmission system such as an increase in Internet traffic and a fusion of broadcasting and communication. When the optical multi-level modulation method is used, good characteristics such as narrow spectral width, high dispersion tolerance, and relaxation of electric circuit operation speed are expected. Therefore, studies on transmission systems have been actively conducted. In particular, there are many reports that use an optical circuit with a built-in optical delay circuit that does not use local light for the construction of an inexpensive and practical transmission system. In addition, the differential reception method using the photoelectric element pair has a feature that it is excellent in consistency with a next-generation optical network in which the optical path is switched because it is not necessary to control the threshold level even if the received light intensity changes. For this reason, research is actively being conducted on an optical delay detection circuit that has a built-in optical delay circuit and performs differential reception with a pair of photoelectric elements.
(第1の従来技術例)
光多値位相変調信号を検波する光遅延検波回路として、例えば図26に示されている回路が知られている(例えば、非特許文献1を参照)。
(First prior art example)
As an optical delay detection circuit for detecting an optical multilevel phase modulation signal, for example, a circuit shown in FIG. 26 is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
図26に示されている回路では、光N分岐回路1805に、並列に、光二分岐回路1801a、1801bが接続されている。そして、光二分岐回路1801aには、遅延時間差微調整機能部1802a、1802bが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部1802a、1802bをあわせて第1の光遅延部1803aと呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部1802a、1802bの出力は、2入力2出力光合分波回路1806aに接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路1806aの二つの出力は、光電変換素子対1804aに接続されている。
In the circuit shown in FIG. 26, optical two
同様に、光二分岐回路1801bには、遅延時間差微調整機能部1802c、1802dが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部1802c、1802dをあわせて第1の光遅延部1803bと呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部1802c、1802dの出力は、2入力2出力光合分波回路1806bに接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路1806bの二つの出力は、光電変換素子対1804bに接続されている。
Similarly, delay time difference fine
この第1の従来技術例に係る回路では、複数のマッハツェンダー光干渉回路が並列に並べられており、かつ各マッハツェンダー光干渉回路の遅延量が、0〜λ/cの範囲で、互いに異なる値に設定されている。そして、各マッハツェンダー光干渉回路を通過した光信号を光電素子で受けた後、必要に応じて光信号により生じる電気信号が論理演算され、光多値信号が多チャネルの電気信号に変換される。 In the circuit according to the first prior art example, a plurality of Mach-Zehnder optical interference circuits are arranged in parallel, and the delay amounts of the Mach-Zehnder optical interference circuits are different from each other in the range of 0 to λ / c. Is set to a value. Then, after receiving the optical signal that has passed through each Mach-Zehnder optical interference circuit by the photoelectric element, the electrical signal generated by the optical signal is logically operated as necessary, and the optical multilevel signal is converted into a multi-channel electrical signal. .
(第2の従来技術例)
また、光遅延回路の終端に2入力4出力MMI(Multi−Mode Interference(多モード干渉))導波路をつけて、光多値位相変調信号を検波するものとして、例えば、図27に示されている光遅延検波回路が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
(Second prior art example)
Further, as shown in FIG. 27, for example, an optical multilevel phase modulation signal is detected by attaching a 2-input 4-output MMI (Multi-Mode Interference) waveguide to the end of the optical delay circuit. An optical delay detection circuit has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図27に示されている回路では、光2分岐回路1901に、遅延時間差微調整機能部1902a、1902bが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部1902a、1902bをあわせて第1の光遅延部1903と呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部1902a、1902bの出力は、2入力4出力MMI型光合分波回路1919に接続されている。そして、2入力4出力MMI型光合分波回路1919の四つの出力のうち、二つの出力は、光電変換素子対1904aに接続されており、残りの二つの出力は、光電変換素子対1904bに接続されている。
In the circuit shown in FIG. 27, the delay time difference fine
この第2の従来技術例では、第1の従来技術例における複数のマッハツェンダー光干渉回路が果たす役割を、一台の干渉回路のみが行っている。 In the second prior art example, only one interference circuit performs the role played by the plurality of Mach-Zehnder optical interference circuits in the first prior art example.
(第3の従来技術例)
さらに、光遅延回路の終端に2入力4出力のスターカプラ型光合分波回路をつけて、光多値位相変調信号を検波するものとして、例えば図28に示されている光遅延検波回路も提案されている(例えば、非特許文献2を参照)。
(Third prior art example)
Further, for example, an optical delay detection circuit shown in FIG. 28 is proposed as a device for detecting an optical multilevel phase modulation signal by attaching a 2-input 4-output star coupler type optical multiplexing / demultiplexing circuit to the end of the optical delay circuit. (For example, see Non-Patent Document 2).
図28に示されている回路では、光2分岐回路2001に、遅延時間差微調整機能部2002a、2002bが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部2002a、2002bをあわせて第1の光遅延部2003と呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部2002a、2002bの出力は、2入力4出力のスターカプラ型光合分波回路2018に接続されている。そして、スターカプラ型光合分波回路2018の四つの出力のうち、二つの出力は、光電変換素子対2004aに接続されており、残りの二つの出力は、光電変換素子対2004bに接続されている。
In the circuit shown in FIG. 28, the delay time difference fine
この第3の従来技術例では、第2の従来技術例と同様に、第1の従来技術例における複数のマッハツェンダー光干渉回路が果たす役割を、一台の干渉回路のみが行っている。 In the third prior art example, as in the second prior art example, only one interference circuit performs the role played by the plurality of Mach-Zehnder optical interference circuits in the first prior art example.
(第4の従来技術例)
一方、偏波状態を変調した多値変調信号を遅延検波する光回路として、例えば、図29に示されているような光遅延検波回路が検討されている(例えば、非特許文献3を参照)。
(Fourth prior art example)
On the other hand, for example, an optical delay detection circuit as shown in FIG. 29 is studied as an optical circuit for delay detection of a multi-level modulation signal whose polarization state is modulated (see, for example, Non-Patent Document 3). .
図29に示されている回路では、光N分岐回路2105に、並列に、光二分岐回路2101a、2101bが接続されている。そして、光二分岐回路2101aには、速軸45度傾斜半波長板2133と光路とが接続されている。ここで、速軸45度傾斜半波長板2133と光路とをあわせて第1の光遅延部2103aと呼ぶ。そして、速軸45度傾斜半波長板2133と光路の出力は、2入力2出力光合分波回路2106aに接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路2106aの二つの出力は、光電変換素子対2104aに接続されている。
In the circuit shown in FIG. 29,
同様に、光二分岐回路2101bには、速軸−45度傾斜半波長板2134と光路とが接続されている。ここで、速軸−45度傾斜半波長板2134と光路とをあわせて第1の光遅延部2103bと呼ぶ。そして、速軸−45度傾斜半波長板2134と光路の出力は、2入力2出力光合分波回路2106bに接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路2106bの二つの出力は、光電変換素子対2104bに接続されている。
Similarly, a fast axis −45 ° inclined half-
(第5の従来技術例)
また、強度変調された差動光信号を遅延検波する光遅延検波回路も知られている。例えば、図30に示されているような回路を用いて、閾値レベルを制御する回路を、省略することが検討されている(例えば、非特許文献4と非特許文献5を参照)。
(Fifth prior art example)
There is also known an optical delay detection circuit that delay-detects an intensity-modulated differential optical signal. For example, it has been studied to omit a circuit for controlling the threshold level using a circuit as shown in FIG. 30 (see, for example, Non-Patent
図30に示されている回路では、光2分岐回路2201に、二つの光路が接続されている。ここで、この二つの光路をあわせて第1の光遅延部2203と呼ぶ。そして、この二つの光路の出力は、直接に、光電変換素子対2204に接続されている。
In the circuit shown in FIG. 30, two optical paths are connected to the
(第6の従来技術例)
一方、マッハツェンダー光干渉回路の周波数特性と入力信号光の波長とを合わせるものとして、例えば図31に示した回路が報告されている(例えば、非特許文献6を参照)。
(Sixth prior art example)
On the other hand, for example, the circuit shown in FIG. 31 has been reported as one that matches the frequency characteristics of the Mach-Zehnder optical interference circuit with the wavelength of the input signal light (see, for example, Non-Patent Document 6).
図31に示されている回路では、光二分岐回路2301に、遅延時間差微調整機能部2302a、2302bが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部2302a、2302bをあわせて第1の光遅延部2303と呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部2302a、2302bの出力は、2入力2出力光合分波回路2306に接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路2306の二つの出力は、光電変換素子対2304に接続されている。また、光電変換素子対2304の出力は、低域通過フィルタ2320に接続されており、低域通過フィルタ2320の出力は、積分器2310に接続されており、積分器2310の出力は、遅延時間差微調整機能部2302aに接続されている。
この回路は、非常に簡素な制御回路でも動作するという特徴を有する。
In the circuit shown in FIG. 31, delay time difference fine
This circuit has a feature that it operates even with a very simple control circuit.
(第7の従来技術例)
また、マッハツェンダー光干渉回路の周波数特性自体を微小振動させて、入力光の波長に同期するものとして、例えば、図32に示されている光遅延検波回路が報告されている(例えば、特許文献2を参照)。
(Seventh prior art example)
Further, for example, an optical delay detection circuit shown in FIG. 32 has been reported as one in which the frequency characteristic itself of the Mach-Zehnder optical interference circuit is minutely oscillated to synchronize with the wavelength of the input light (for example, patent literature). 2).
図32に示されている回路では、光二分岐回路2401に、遅延時間差微調整機能部2402a、2402bが接続されている。ここで、遅延時間差微調整機能部2402a、2402bをあわせて第1の光遅延部2403と呼ぶ。そして、遅延時間差微調整機能部2402a、2402bの出力は、2入力2出力光合分波回路2406に接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路2406の二つの出力は、光電変換素子対2404に接続されている。また、光電変換素子対2404の出力は、ミキサ2423に接続されており、ミキサ2423の出力は、低域通過フィルタ2420に接続されており、低域通過フィルタ2420の出力は、加算器2422に接続されており、加算器2422の出力は、積分器2410の出力は、遅延時間差微調整機能部2402aに接続されている。
In the circuit shown in FIG. 32, the delay time difference fine
また、低周波発振器2424の二つの出力のうち一つは、加算器2422に接続されており、低周波発振器2424の二つの出力のうち他の一つは、位相調整回路2421に接続されており、位相調整回路2421の出力は、ミキサ2423に接続されている。
One of the two outputs of the
この回路は、WDM(Wavelength Division Multiplexing(波長多重))フィルタの中心波長を、入力信号光波長に合わせるものとして広く使われている。 This circuit is widely used to adjust the center wavelength of a WDM (Wavelength Division Multiplexing) filter to the input signal light wavelength.
(第8の従来技術例)
さらには、光遅延回路を用いた差動検波ではなく局発光を用いた光ヘテロダイン検波器用に検討されたものではあるが、受信した複数チャネルの信号から波長ズレ量を演算により求めて中心波長を制御する光遅延検波回路として、例えば図33に示されている光ヘテロダイン検波器が報告されている(例えば、非特許文献7を参照)。
(Eighth prior art example)
Furthermore, although it was studied for an optical heterodyne detector that uses local light instead of differential detection using an optical delay circuit, the center wavelength is determined by calculating the amount of wavelength deviation from the received signals of multiple channels. As an optical delay detection circuit to be controlled, for example, an optical heterodyne detector shown in FIG. 33 has been reported (for example, see Non-Patent Document 7).
図33に示されている回路では、光90度ハイブリッド2529の四つの出力のうち二つの出力は、光電変換素子対2504aに接続され、光電変換素子対2504aの出力は、Q−arm(quadrature−phase arm(4位相アーム))に接続されており、Q−armには、低域通過フィルタ(LPF)2520aが含まれている。低域通過フィルタ2520aの出力は二つに分岐し、二つに分岐した出力のうち、一つの出力は、識別器(Dec)2513aに接続されており、識別器2513aの出力は、二つに分岐し、二つに分岐した出力のうち一つは、EXORゲート2514aに接続しており、二つに分岐した出力のうち他の一つは、Data1として出力される。
In the circuit shown in FIG. 33, two of the four outputs of the optical 90-
また、低域通過フィルタ2520aの分岐した二つの出力のうち、他の一つの出力は、二つに分岐し、二つの分岐した出力のうち一つは、加算器2522に接続されており、加算器2522の出力は、EXORゲート2514bに接続されている。そして、EXORゲート2514bの出力は、EXORゲート2514cに接続されており、EXORゲート2514cの出力は、ループフィルタ2527に接続されている。そして、ループフィルタ2527の出力は、局発光源2528に接続されており、局発光源2528の出力は、光90度ハイブリッド2529に接続されている。
Of the two branched outputs of the low-
そして、低域通過フィルタ2520aの分岐した二つの出力のうち、他の一つの出力は、さらに二つに分岐し、二つの分岐した出力のうち他の一つは、減算器2526に接続されており、減算器2526の出力は、EXORゲート2514bに接続している。
The other one of the two branched outputs of the low-
一方、光90度ハイブリッド2529の四つの出力のうち残りの二つの出力は、光電変換素子対2504bに接続され、光電変換素子対2504bの出力は、I−arm(In−phase arm(入力位相アーム))に接続されており、I−armには、低域通過フィルタ(LPF)2520bが含まれている。
On the other hand, the remaining two outputs of the four outputs of the optical 90-
低域通過フィルタ2520bの出力は、二つに分岐しており、分岐した二つの出力のうち一つの出力は、識別器(Dec)2513bに接続されており、識別器2513bの出力はEXORゲート2514aに接続されており、EXORゲート2514aの出力は、二つに分岐し、分岐した二つの出力のうち一つの出力は、Data2として出力され、分岐した二つの出力のうち他の一つの出力は、EXORゲート2514cに接続している。
The output of the low-
また、低域通過フィルタ2520bの出力は、二つに分岐しており、分岐した二つの出力のうち他の一つの出力は、さらに二つに分岐しており、各々の分岐は、加算器2522と減算器2526に接続されている。
Further, the output of the low-
しかしながら、これら第1から第4の従来技術例で用いている光遅延検波回路は、受信する差動信号の返答速度と同じ周波数のFSR(Free Spectral Range(共振波長間隔))を持つ必要があり、結果として極めて精密な中心波長(周波数)制御が必要となる。もし中心波長制御が十分に行われていないと多重化した相互チャネル間の信号が雑音として漏れ込み信号品質を劣化させてしまう為である。例えば、第1の従来技術例であるDQPSK(Differentially Quadrature Phase Shift Keying(差動直交位相変調))システムでは伝送品質を劣化させないために、FSRの1%程度の中心波長精度が求められている、しかし、同等の中心波長精度が得られるレーザ光源は高価であるため、光遅延検波器側で中心波長を常時追随する制御回路が必要となる。 However, the optical delay detection circuit used in the first to fourth prior art examples needs to have an FSR (Free Spectral Range) having the same frequency as the response speed of the received differential signal. As a result, extremely precise center wavelength (frequency) control is required. This is because if the center wavelength control is not sufficiently performed, the signals between the multiplexed channels leak as noise and degrade the signal quality. For example, a DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) system, which is a first prior art example, requires a center wavelength accuracy of about 1% of FSR in order not to deteriorate transmission quality. However, since a laser light source capable of obtaining an equivalent center wavelength accuracy is expensive, a control circuit that always follows the center wavelength is required on the optical delay detector side.
特に、第1と第5の従来技術例では、信号を多重化すればする程、複数の光遅延検波回路の中心波長を同時に精密に合わせる必要があり制御回路を複数系統用意しなければいけないという問題があった。 In particular, in the first and fifth prior art examples, the more signals are multiplexed, the more precisely the center wavelengths of a plurality of optical delay detection circuits must be simultaneously adjusted, and a plurality of control circuits must be prepared. There was a problem.
この問題に鑑み考案されたのが、第2の従来技術例に含まれている2入力4出力MMI導波路を用いた光遅延検波回路である。第2の従来技術例によれば、各ポートの中心波長の相対関係が初期値として作製されていれば、制御回路が1系統あれば複数チャネル一括同期が可能になる。 In view of this problem, an optical delay detection circuit using a 2-input 4-output MMI waveguide included in the second prior art example has been devised. According to the second prior art example, if the relative relationship between the center wavelengths of the respective ports is prepared as an initial value, a single control circuit can be used to simultaneously synchronize a plurality of channels.
しかし、MMI導波路を通過する光の位相は入力・出力ポートの組み合わせに大きく依存し、特にポート数が大きなMMIではスラブ部分で発生するモード数が多いため、大きな位相差が発生してしまう。この入力・出力ポートに依存する位相差のため、図27に示されているような光回路では、各ポートの中心波長の相対関係を精密に合わせこむことができない。各ポートの中心波長の相対関係が十分でない場合、ある程度の検波は可能ではあるものの、多値位相変調で多重化している各チャネルの信号が十分に分離できず、相互混信のため伝送品質が劣化してしまうという問題があった。 However, the phase of the light passing through the MMI waveguide greatly depends on the combination of input and output ports, and in particular, an MMI with a large number of ports has a large number of modes generated in the slab portion, so that a large phase difference occurs. Because of the phase difference depending on the input / output ports, the optical circuit as shown in FIG. 27 cannot precisely match the relative relationship of the center wavelengths of the ports. If the relative relationship between the center wavelengths of each port is not sufficient, some detection is possible, but the signals of each channel multiplexed by multi-level phase modulation cannot be sufficiently separated, and transmission quality deteriorates due to mutual interference. There was a problem of doing.
各ポートの中心波長の相対関係が初期値を正確に合わせるために、第3の従来技術例において、2入力4出力スターカップラを用いた光遅延検波回路が提案されている。十分に幅広なスターカップラを用いた場合、各ポートの中心波長の相対関係はスターカップラ部分のスラブ導波路と入出力導波路の接続位置を合わせ込むことにより高精度に設計可能である。しかし、スラブ導波路を2光束入射で用いているため一般に回路損失が大きく、また、光電変換素子対に入る光量差が発生するので、さらに損失付与してバランスを調整する必要があるという問題があった。 In order to accurately match the relative values of the center wavelengths of the ports with the initial values, an optical delay detection circuit using a 2-input 4-output star coupler has been proposed in the third prior art example. When a sufficiently wide star coupler is used, the relative relationship between the center wavelengths of the respective ports can be designed with high accuracy by matching the connection positions of the slab waveguide and the input / output waveguide in the star coupler portion. However, since the slab waveguide is used with the incidence of two light beams, the circuit loss is generally large, and the difference in the amount of light entering the photoelectric conversion element pair is generated. there were.
光位相変調信号以外にも光遅延検波回路で受信できる変調方式として、信号光の偏波面を差動符号化する第4の従来技術例が提案されている。第4の従来技術例も光検波回路内で光干渉を用いて検波するので、光位相変調信号の光検波回路と同様に、中心波長制御を精密に行わなければならず、多値変調信号を受信しようとすると複数の中心波長制御が必要という課題があった。 As a modulation method that can be received by the optical delay detection circuit other than the optical phase modulation signal, a fourth prior art example that differentially encodes the polarization plane of the signal light has been proposed. Since the fourth prior art example also uses the optical interference in the optical detection circuit to detect, the center wavelength control must be performed precisely as in the optical detection circuit of the optical phase modulation signal, and the multi-level modulation signal is When trying to receive, there has been a problem that a plurality of center wavelength controls are required.
第4の従来技術例以外にも、光位相変調信号以外にも光遅延検波回路で受信できる変調方式として、光強度を差動符号化する第5の従来技術例が知られている。第5の従来技術例では、光遅延検波回路中で光干渉をさせていないので、中心波長あわせという制御が必要ではない。しかし強度変調だけでSN比良く信号多重化するには、信号強度を大きく変調する必要があるが、結果として伝送路の非線形性の影響を受けやすくなり伝送品質が劣化してしまうという課題があった。 In addition to the fourth prior art example, besides the optical phase modulation signal, a fifth prior art example for differentially encoding the light intensity is known as a modulation method that can be received by the optical delay detection circuit. In the fifth prior art example, since optical interference is not caused in the optical delay detection circuit, control of center wavelength adjustment is not necessary. However, in order to multiplex signals with high signal-to-noise ratio only by intensity modulation, it is necessary to greatly modulate the signal intensity. As a result, there is a problem that the transmission quality is easily deteriorated due to the non-linearity of the transmission path. It was.
実用的な光遅延検波回路を作る時、信号光の波長と検波回路の最適動作波長とのズレを自動的にモニターし、検波回路の最適動作波長を制御する事が必要である。 When creating a practical optical delay detection circuit, it is necessary to automatically monitor the deviation between the wavelength of the signal light and the optimum operating wavelength of the detecting circuit and control the optimum operating wavelength of the detecting circuit.
第6の従来技術例は、非常に簡素な制御回路でマッハツェンダー光干渉回路の周波数特性と入力信号光の波長とを同期するが、使用条件に様々な制限がある。まず、光検波回路内で発生させる遅延時間差が変調信号の1ビットあたりの時間より大きい場合には変調信号の符号化によっては信号光波長の情報を検出できないという問題がある。なお、この問題は変調速度が十分遅い場合は回避できる。しかし、変調速度が十分遅い場合でも問題が発生する場合がある。マッハツェンダー光干渉回路をWDM信号の分波器として用いる場合、マッハツェンダー光干渉回路の周波数応答が最大または最小になる部分が光干渉回路の最適波長にあたるが、第6の従来技術例は、波長ズレが生じた場合、波長ズレ量の絶対値は検出できるものの、そのズレ量の正負が判らないため正しい制御が出来なくなる。この問題を回避するには、光干渉回路の制御目的波長を干渉回路の周波数応答が傾斜している部分にする必要があるが、その場合分波回路として最適動作が出来ないため混信による伝送品質劣化という問題があった。 In the sixth prior art example, the frequency characteristic of the Mach-Zehnder optical interference circuit and the wavelength of the input signal light are synchronized with a very simple control circuit, but there are various restrictions on the use conditions. First, when the delay time difference generated in the optical detection circuit is larger than the time per bit of the modulation signal, there is a problem that the signal light wavelength information cannot be detected by encoding the modulation signal. This problem can be avoided when the modulation speed is sufficiently low. However, problems may occur even when the modulation rate is sufficiently low. When the Mach-Zehnder optical interference circuit is used as a demultiplexer for a WDM signal, the portion where the frequency response of the Mach-Zehnder optical interference circuit is maximized or minimized corresponds to the optimum wavelength of the optical interference circuit. When a deviation occurs, the absolute value of the wavelength deviation amount can be detected, but correct control cannot be performed because the positive or negative of the deviation amount is not known. In order to avoid this problem, it is necessary to set the control target wavelength of the optical interference circuit to a part where the frequency response of the interference circuit is inclined. In this case, the optimum operation cannot be performed as a demultiplexing circuit. There was a problem of deterioration.
第7の従来技術例は、分波器として最適動作波長に自動制御するために考案された。第7の従来技術例は、マッハツェンダー光干渉回路の周波数特性を能動的に微小振動させ、この微調振動に用いた交流信号と受信信号強度とミキシングし、低減透過フィルタで直流成分を抽出したものを波長ズレ信号として用いる。そのため、分波器として最適波長でズレ量の正負が判別可能になり自動制御回路を容易に作成することが可能になる。しかし、第7の従来技術例では、干渉計の中心波長を微小振動させるため、僅かではあるが混信が生じ品質劣化が発生するという問題があった。 The seventh prior art example was devised to automatically control the optimum operating wavelength as a duplexer. In the seventh prior art example, the frequency characteristic of the Mach-Zehnder optical interference circuit is actively minutely vibrated, mixed with the AC signal used for the fine vibration and the received signal intensity, and the DC component is extracted by the reduced transmission filter. Is used as a wavelength shift signal. Therefore, it is possible to determine whether the amount of deviation is positive or negative at the optimum wavelength as a duplexer, and it is possible to easily create an automatic control circuit. However, in the seventh prior art example, since the center wavelength of the interferometer is minutely oscillated, there is a problem that interference occurs and quality degradation occurs slightly.
このように、WDM信号の合分波用のマッハツェンダー光干渉回路の波長を入力光にあわせる技術として、第6または第7の従来技術例が知られている。しかし、光多値位相変調信号を受信する光遅延検波回路において、遅延時間差と変調信号の1ビットあたりの時間が等しいため、図31や図32に示されているような第6または第7の従来技術例に係る回路は、有効な中心波長制御を行えないという課題があった。 As described above, the sixth or seventh prior art example is known as a technique for matching the wavelength of the Mach-Zehnder optical interference circuit for multiplexing / demultiplexing the WDM signal with the input light. However, in the optical delay detection circuit that receives the optical multilevel phase modulation signal, the delay time difference is equal to the time per bit of the modulation signal, so the sixth or seventh as shown in FIG. 31 or FIG. The circuit according to the prior art example has a problem that it cannot perform effective center wavelength control.
一方、第8の従来技術例は、受信した複数チャネルの信号から波長ズレ量を演算により求めて中心波長を制御する。また、第8の従来技術例は、遅延時間差と変調信号の1ビットあたりの時間が等しくても有効である。しかし、第8の従来技術例は、構成要素が多く複雑な電気回路を必要とする。また、第8の従来技術例は、シンボルレートと同程度で動作するアナログ電子回路を必要とする場合が多い。さらに、第8の従来技術例は、制御ループが安定するように各要素の時定数などを精密に設計・調整する必要がある。したがって、上記のように、第8の従来技術例には、制御回路を高価なものとする様々な要因があるという課題があった。 On the other hand, in the eighth prior art example, the center wavelength is controlled by calculating the amount of wavelength deviation from the received signals of a plurality of channels. Further, the eighth prior art example is effective even when the delay time difference is equal to the time per bit of the modulation signal. However, the eighth prior art example requires a complicated electric circuit with many components. The eighth prior art example often requires an analog electronic circuit that operates at the same level as the symbol rate. Furthermore, in the eighth prior art example, it is necessary to precisely design and adjust the time constant of each element so that the control loop becomes stable. Therefore, as described above, the eighth prior art example has a problem that there are various factors that make the control circuit expensive.
本発明は以上の課題に着目してなされたもので、光多値変調方式に用いる光遅延検波回路を、安価に提供する事を目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object thereof is to provide an optical delay detection circuit used in an optical multilevel modulation system at low cost.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に対応する態様は、入力された光信号を差動受信する光遅延検波回路において、入力された光信号を2分岐し、遅延時間差微調整機能部を有する第一の光遅延部により遅延時間差を与え、各々N組(Nは2以上)に分岐した後に光電変換素子対へ入力し、かつ当該N組の光信号の内、少なくとも2組の光信号が、第2の光遅延部で相異なる遅延時間差を与えられた後に光合分波回路で干渉させてから光電変換素子対に入力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an optical delay detection circuit for differentially receiving an input optical signal. A first optical delay unit having a delay unit provides a delay time difference, branches each into N sets (N is 2 or more), inputs to the photoelectric conversion element pair, and at least two sets of the N sets of optical signals. The optical signal is input to the photoelectric conversion element pair after being interfered by the optical multiplexing / demultiplexing circuit after being given different delay time differences by the second optical delay unit.
上記のような光遅延検波回路では、スラブ導波路ではなく光合分波回路を用いているため、回路損失や光量バランスを小さくすることが可能であり、また光合分波回路のポート数が少ないためポート依存性も小さく抑えられる。なにより第2の光遅延部で与える遅延時間差を調整することにより、各光信号の組毎に中心波長の相対関係を精度良く設計でき、またヒータトリミングやレーザ光照射などの一般に知られている技術で光導波回路の製造後でも中心波長の相対関係を精度良く調整することが可能になる。これにより、中心波長の相対関係が初期値として作製または調整できれば、第一の光遅延部に設置された遅延時間差微調整機能部のみを制御すれば複数チャネルの一括同期が可能になるので、制御回路が1系統だけで十分になり安価な光遅延検波回路を提供できるようになる。さらには分岐数Nを増やし適切な光遅延量を第2の光遅延部で与えることにより、D8PSK、D16PSKなどのさらに多重度の大きな伝送信号も1系統の制御回路で受信することが可能になる。その結果、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 Since the optical delay detection circuit as described above uses an optical multiplexing / demultiplexing circuit instead of a slab waveguide, it is possible to reduce the circuit loss and the light quantity balance, and the number of ports of the optical multiplexing / demultiplexing circuit is small. Port dependency is also kept small. By adjusting the delay time difference given by the second optical delay unit, it is possible to design the relative relationship of the center wavelengths with high accuracy for each set of optical signals, and it is generally known such as heater trimming and laser light irradiation. It becomes possible to accurately adjust the relative relationship between the center wavelengths even after the optical waveguide circuit is manufactured by the technology. As a result, if the relative relationship between the center wavelengths can be created or adjusted as an initial value, it is possible to perform batch synchronization of multiple channels by controlling only the delay time difference fine adjustment function unit installed in the first optical delay unit. Only one system is sufficient, and an inexpensive optical delay detection circuit can be provided. Further, by increasing the number of branches N and giving an appropriate optical delay amount by the second optical delay unit, it is possible to receive a transmission signal having a higher multiplicity, such as D8PSK and D16PSK, with a single control circuit. . As a result, the cost per received information amount can be reduced.
上記本発明の請求項2に対応する態様は、上記の請求項1に対応する態様に加えて、分岐した光信号の内1組以上の光信号を直接、光電変換素子対に入力することを特徴とする。 In the aspect corresponding to claim 2 of the present invention, in addition to the aspect corresponding to claim 1 described above, one or more sets of branched optical signals are directly input to the photoelectric conversion element pair. Features.
上記の様に改良された光遅延検波回路では、光位相変調信号だけでなく、強度変調された差動光信号も併せて受信することが可能になり、1系統の制御回路でより多くの信号を受信することが可能になり、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 In the optical delay detection circuit improved as described above, it is possible to receive not only the optical phase modulation signal but also the intensity-modulated differential optical signal, and more signals can be received by one control circuit. Can be received, and the cost per received information amount can be reduced.
本発明の請求項3に対応する態様では、上記本発明の請求項1又は請求項2のいずれかに対応する態様に加えて、第2の光遅延部を通過する光信号のうち、第1組目の光信号の遅延時間差と第2組目の光信号の遅延時間差との差(相対遅延時間差)を0.24λ/cから0.26λ/c(ただしλは光信号の波長、cは光速度)に設定すると、制御回路の簡素化によるコストを低減というメリットを維持しながら、光多値位相変調信号の一つであるDQPSK信号を効率よく受信できるようになる。
In the aspect corresponding to claim 3 of the present invention, in addition to the aspect corresponding to either
さらには、本発明の請求項4に対応する態様は、N組(Nは2以上)に分岐した光信号の内、少なくとも1組の光信号が光電変換素子対に入力する前に、偏光回転部または偏光規定部を通過するようにすると、光位相変調した信号だけでなく、偏波変調した信号を受信することも可能になる。その結果、1系統の制御回路でより多くの信号を受信することが可能になり、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 Furthermore, in an aspect corresponding to claim 4 of the present invention, polarization rotation is performed before at least one set of optical signals branched into N sets (N is 2 or more) is input to the photoelectric conversion element pair. If the signal passes through the optical path modulation unit or the polarization defining unit, it is possible to receive not only the optical phase modulated signal but also the polarization modulated signal. As a result, more signals can be received by one control circuit, and the cost per received information amount can be reduced.
一方、本発明請求項5に対応する態様は、上記本発明の請求項1乃至4のいずれかに対応する態様に加えて、分岐した光信号の内1組以上の光信号に、第1の光遅延部が与える遅延時間差のα(−1<α<0)倍の遅延時間差を第2の光遅延部で与え、かつ第2の光遅延部には遅延時間差微調整機能部が設置され、かつ第1の光遅延部が与える遅延時間差βと第2の光遅延部が与える遅延時間差γが、次式の関係を保ちながらβと連動して動作する事を特徴とする。
γ=α×β+σ×λ/c(ただし、λは入力光信号の波長、σは−1≦σ≦1の値をもつ定数。)
On the other hand, in the aspect corresponding to claim 5 of the present invention, in addition to the aspect corresponding to any one of
γ = α × β + σ × λ / c (where λ is the wavelength of the input optical signal and σ is a constant having a value of −1 ≦ σ ≦ 1)
上記の光遅延検波回路では、少なくとも1組の光信号に与えられる遅延時間差の総和が第1の光遅延部が与える遅延時間差の0倍から1倍の時間差になる。通常光多値位相変調信号の検波には、第1の光遅延部が与える遅延時間差を差動光信号のシンボルレートに合わせて用いるので、同じシンボルの信号が同時に光合分波回路に入ることになる。同一シンボル間での干渉は通常のMZIフィルタと同じ光周波数等価特性を持つことになり、一方シンボル外での干渉出力は十分な時間で平均化すれば等出力になるので、このポートから出てくる信号強度をモニターし、積分回路等で時間平均をとれば、光遅延検波回路の中心波長ズレを検出することが可能になる。 In the above optical delay detection circuit, the sum of the delay time differences given to at least one set of optical signals is a time difference of 0 to 1 times the delay time difference given by the first optical delay unit. For detecting a normal optical multilevel phase modulation signal, the delay time difference provided by the first optical delay unit is used in accordance with the symbol rate of the differential optical signal, so that signals of the same symbol enter the optical multiplexing / demultiplexing circuit at the same time. Become. Interference between the same symbols will have the same optical frequency equivalent characteristics as a normal MZI filter, while the interference output outside the symbol will be equal if it is averaged in a sufficient amount of time. If the signal intensity is monitored and the time average is taken by an integration circuit or the like, the center wavelength shift of the optical delay detection circuit can be detected.
なお全出力信号のうち同一シンボル間での干渉信号が占める割合はmin(−α,α+1)になるので、α=−0.5近傍に設計すれば効率よく波長ズレを検出できることになる。 Since the ratio of interference signals between the same symbols in all output signals is min (−α, α + 1), the wavelength shift can be detected efficiently if designed near α = −0.5.
さらには、一般に時定数の大きな光電変換素子は変換効率の良い製品が比較的安価に入手可能なので、このような光電変換素子を用いれば、積分回路を簡略化できたり、中心波長ズレを検出するために分岐している光量を小さく抑えたり、部材調達費用を低く抑えたりすることができる。 Furthermore, in general, a photoelectric conversion element having a large time constant can be obtained at a relatively low cost with a product having a high conversion efficiency. By using such a photoelectric conversion element, the integration circuit can be simplified and a center wavelength shift can be detected. Therefore, the amount of light branched off can be reduced, and the cost of procuring components can be reduced.
また、中心波長モニター出力とデータ検波出力を分離したことにより、σを調製したり第2の光遅延部の遅延時間差を微調整することにより、どこに中心波長をセットするかを、制御系とは独立に自由に選べるようになった。 Also, by separating the center wavelength monitor output and the data detection output, by adjusting the delay time difference of the second optical delay unit by adjusting σ, where to set the center wavelength, what is the control system It became possible to choose freely independently.
この様にすると、中心波長を振動させる必要がなく、また複雑で高価な電気回路も必要もなく、さらには検波回路として最適な波長に中心波長を容易にセットできることから、伝送品質の劣化を招くことなく、制御回路を簡素化することができ、結果として安価で高性能な光遅延検波回路を提供できるようになる。 In this way, there is no need to vibrate the center wavelength, no complicated and expensive electric circuit is required, and the center wavelength can be easily set to an optimum wavelength as a detection circuit, resulting in deterioration of transmission quality. Therefore, the control circuit can be simplified, and as a result, an inexpensive and high-performance optical delay detection circuit can be provided.
上記のような本発明の光遅延検波器によれば、中心波長制御用の制御回路を簡素化する事ができるので安価な光遅延検波器を提供することが可能になる。 According to the optical delay detector of the present invention as described above, the control circuit for controlling the center wavelength can be simplified, so that an inexpensive optical delay detector can be provided.
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る第1の実施形態の光遅延検波回路を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an optical delay detection circuit according to the first embodiment of the present invention.
第1の実施形態に係る光遅延検波回路は、プレーナ光波回路(PLC)上に作製された光干渉回路部分と、複数のフォトダイオード(PD)からなる光電変換部分と、電気信号を処理する電子回路部分からなる。 The optical delay detection circuit according to the first embodiment includes an optical interference circuit portion fabricated on a planar lightwave circuit (PLC), a photoelectric conversion portion composed of a plurality of photodiodes (PD), and an electron that processes an electric signal. It consists of a circuit part.
図1に示されているように、光干渉回路部分において、光2分岐回路101に、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部102a、102bが接続している。ここで、遅延時間差微調整機能部102a、102bを、あわせて、第1の光遅延部103と呼ぶ。遅延時間差微調整機能部102aの出力は、光N分岐回路105aに接続し、遅延時間差微調整機能部102bの出力は、光N分岐回路105bに接続する。光N分岐回路105aの二つの出力のうち一つは、遅延時間差微調整機能部102cを経由して2入力2出力光合分波回路106aに接続する。一方、光N分岐回路105aの二つの出力のうち他の一つは、遅延時間差微調整機能部102eを経由して2入力2出力光合分波回路106bに接続する。また、光N分岐回路105bの二つの出力のうち一つは、遅延時間差微調整機能部102dを経由して2入力2出力光合分波回路106aに接続する。一方、光N分岐回路105bの二つの出力のうち他の一つは、遅延時間差微調整機能部102fを経由して2入力2出力光合分波回路106bに接続する。ここで、遅延時間差微調整機能部102c、102d、102e、102fを含む4本の導波路を、第2の光遅延部107と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, in the optical interference circuit portion, delay time difference fine
第2の光遅延部107に含まれる4本の導波路のうち、光N分岐回路105aと2入力2出力光合分波回路106bをつなぐ導波路のみが他の3本より僅かに長く、他の3本の導波路の長さは相等しくなるように設計されている。さらに、僅かに長い導波路が与える遅延時間と他の3本の導波路が与える遅延時間との相対差である遅延時間差が、使用波長λ(1580m)、光速度c(2.998×108m/s)とから0.25×λ÷c=0.318fsecになるように設計されている。
Of the four waveguides included in the second
具体的には、石英ガラス導波路の屈折率n(1.455)から0.138×1015×c÷n=0.272μmだけ、他の3本の導波路より導波路長が長くなるように設計されている。受信する変調信号ビットレートは、21.5GHzであるので、第1の光遅延部103で与えられるべき遅延時間差は、46.5psになるように設計されている。
Specifically, the waveguide length is longer than the other three waveguides by the refractive index n (1.455) of the quartz glass waveguide by 0.138 × 10 15 × c ÷ n = 0.272 μm. Designed to. Since the received modulation signal bit rate is 21.5 GHz, the delay time difference to be given by the first
より具体的には、石英ガラス導波路の群屈折率ng(1.482)より第1の光遅延部103に含まれる2本の導波路のうち光N分岐回路105aと接続されている導波路の長さを光N分岐回路105bと接続されている導波路の長さより46.5×1012×c÷ng=9.409mmだけ長くなるように設計されている。
More specifically, a waveguide connected to the optical
なお、本発明第1の実施形態で用いられている、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部102a、102b、102c、102d、102e、102fには、印加する電圧の大小によって、導波路長の製造誤差を補正するための不可逆的な微調整にも、自定数がサブミリ秒で応答する可逆な微調整にも、どちらにでも使い分けることが可能という特徴がある。
Note that the delay time difference fine
光電変換部分には、チップ上でフォトダイオード2個が直列接続されている光電変換モジュールである光電変換素子対104a、104bが用いられている。2入力2出力光合分波回路106aの出力は、光電変換素子対104aに接続されており、2入力2出力光合分波回路106bの出力は、光電変換素子対104bに接続されている。各光電変換モジュール内部では、2個直列接続されたPDの両端にバイアス電圧を印加することが可能であり、2つのPDの間の電圧を出力信号として取り出すことができる。
In the photoelectric conversion portion, photoelectric conversion element pairs 104a and 104b, which are photoelectric conversion modules in which two photodiodes are connected in series on a chip, are used. The output of the 2-input 2-output optical multiplexing /
電子回路部分において、光電変換素子対104a、104bの出力が、受信した電気信号をデジタル化し伝送用に符号化されている信号を元にもどす復号器108に接続されている。光電変換素子対104aの出力は、Qモニター109に接続されている。ここで、Qモニター109は、光電変換素子対104aの出力の一部を非同期サンプリングしてQ値を推定する。そして、Qモニター109の出力は、ミキサ123に接続されており、ミキサ123の出力は、積分器110に接続されている。さらに、積分器110の出力は、加算器122に接続されており、加算器122の出力は、第1の光遅延部103に含まれている遅延時間差微調整機能部102aに接続されている。そして、低周波発信器124の二つの出力のうち一つが、位相調整回路121に接続されており、他の一つが、加算器122に接続されている。そして、位相調整回路121の出力は、ミキサ123に接続されている。
In the electronic circuit portion, the outputs of the photoelectric conversion element pairs 104a and 104b are connected to a
電子回路部分において、低周波発振器124は、光干渉回路の中心波長を微小振動させる。そして、ミキサ123と積分器110は、Qモニター109の出力から波長ズレ補正信号をとりだす。そして、加算器122は、積分器110から出力される波長ズレ補正信号に、微小振動させるための低周波発振器124の出力を上乗せする。そして、加算器122からの電気信号は、第1の光遅延部103にある遅延時間差微調整機能部102aの動作に用いられるように設計されている。
In the electronic circuit portion, the
このように、電子回路部分のうち、Qモニター109、低周波発信器124、位相調整回路121、ミキサ123、積分器110、加算器122と、光干渉回路部分にある遅延時間差微調整機能部102aとは、連携して中心波長制御回路130として動作する。
Thus, in the electronic circuit portion, the
光干渉回路部分を製造後に動作確認をしたところ、設計では2入力2出力光合分波回路106aにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長が、2入力2出力光合分波回路106bにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長より5.375GHz分高周波数側にあるべきところ(波長では44.8pm短波側であるべきところ)5.07GHzしか高周波側に離れていなかった。この中心波長差は第2の遅延部で与えられた遅延時間差が製造誤差等のため0.236λ/cしか与えられていなかった事に相当する。そのため、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部102eに非可逆的な遅延時間差が発生するように大きな電圧を短時間印加し、遅延時間差が恒常的に0.075fs追加されるように遅延時間差が微調整されている。この調整後の中心波長差は電圧を印加していない状態でも5.36GHzとなった。これは第2の遅延部で与えられた遅延時間差が0.249λ/cになった事と等価である。この様にして中心波長の相対関係を調整することにより光干渉回路部分が構築されている。
When the operation was confirmed after the optical interference circuit portion was manufactured, the center wavelength of the transmittance observed from the output port connected to the 2-input 2-output optical multiplexing /
光干渉回路部分、光電変換部分、電子回路部分の、それぞれが完成した後1台のモジュールに組み上げられている。 After the optical interference circuit portion, photoelectric conversion portion, and electronic circuit portion are completed, they are assembled into one module.
モジュール組み上げ後、まず中心波長制御回路を停止した状態で、差動直交位相変調した入力信号光の波長を振りBER(ビット誤り率(ビットエラーレート))の周波数依存性が評価される。そのときのBERの周波数依存性が、図2に示されている。図2に示されている結果は、信号光中心周波数を約4GHz振ってBER測定を行うことにより得られた。I−ch(In−phase channel(同相チャネル))の信号もQ−ch(Quadrature−phase channel(直交チャネル))の信号も、ほぼ同じ周波数でBERが極小値を持つ。したがって、光干渉回路部分の中心周波数の相対関係および中心波長の相対関係が十分に設計通り作製されていることが、図2より判る。図3には、中心波長制御回路を動作させて同様のBER測定を行うことにより得られたBERの周波数依存性を示す結果が示されている。信号光中心周波数を約4GHz振った範囲では、BERが低い値で推移していることから中心波長制御回路が良好に動作していることが、図3より判る。 After the module is assembled, the frequency dependence of the BER (bit error rate) is evaluated by allocating the wavelength of the input signal light subjected to differential quadrature phase modulation while the central wavelength control circuit is stopped. The frequency dependence of the BER at that time is shown in FIG. The result shown in FIG. 2 was obtained by performing the BER measurement with the signal light center frequency varied by about 4 GHz. The I-ch (In-phase channel (in-phase channel)) signal and the Q-ch (Quadrature-phase channel (orthogonal channel)) signal have a minimum BER at substantially the same frequency. Therefore, it can be seen from FIG. 2 that the relative relationship between the center frequencies and the relative relationship between the center wavelengths of the optical interference circuit portion are sufficiently produced as designed. FIG. 3 shows a result showing the frequency dependence of BER obtained by operating the central wavelength control circuit and performing the same BER measurement. It can be seen from FIG. 3 that the central wavelength control circuit is operating well because the BER is kept at a low value in the range where the signal light center frequency is shifted by about 4 GHz.
以上の様に、本発明に係る第1の実施形態を用いることにより、中心波長制御回路が1台でも十分精密に波長を制御できることが示された。したがって、本発明に係る第1の実施形態を用いることにより、従来技術では複数の中心波長制御回路を必要としていた光遅延検波回路において、中心波長制御回路の台数を減らすことが可能になり安価な光遅延検波回路を提供することができる。 As described above, it has been shown that by using the first embodiment according to the present invention, the wavelength can be controlled sufficiently accurately even with one central wavelength control circuit. Therefore, by using the first embodiment according to the present invention, it is possible to reduce the number of center wavelength control circuits in an optical delay detection circuit that requires a plurality of center wavelength control circuits in the prior art, and is inexpensive. An optical delay detection circuit can be provided.
(第2の実施形態)
図4は、本発明第2の実施形態の光遅延検波回路を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing an optical delay detection circuit according to the second embodiment of the present invention.
第2の実施形態に係る光検波回路も、第1の実施形態に係る光検波回路と同様に、PLC上に作製された光干渉回路部分と、複数のPDからなる光電変換部分と、電気信号を処理する電子回路部分とを有する。 Similarly to the optical detection circuit according to the first embodiment, the optical detection circuit according to the second embodiment also includes an optical interference circuit portion manufactured on the PLC, a photoelectric conversion portion including a plurality of PDs, and an electric signal. And an electronic circuit portion for processing.
光干渉回路部分には、光2分岐回路401と、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部402a、402bを含む第1の光遅延部403と、光N分岐回路405a、405bと、2入力2出力光合分波回路406a、406b、406c、406dと、光N分岐回路405a、405bと2入力2出力光合分波回路406a、406b、406c、406dとを接続する8本の導波路からなる第2の光遅延部407が含まれる。
The optical interference circuit portion includes an optical branching
第2の光遅延部407では、2入力2出力光合分波回路406aで合波される光信号の組みにλ/8cの遅延時間差を与え、2入力2出力光合分波回路406bで合波される光信号の組みに3λ/8cの遅延時間差を与え、2入力2出力光合分波回路406cで合波される光信号の組みに5λ/8cの遅延時間差を与え、2入力2出力光合分波回路406dで合波される光信号の組みに7λ/8cの遅延時間差を与えるように、8本の導波路の長さが設計されている。
In the second
例えば、2入力2出力光合分波回路406aで合波される光信号の組みにλ/8cの遅延時間差を与えるためには、光N分岐回路405aと2入力2出力光合分波回路406aとを繋ぐ導波路に比べ、光N分岐回路405bと2入力2出力光合分波回路406aとを繋ぐ導波路の長さを、使用波長λ(1580m)と屈折率n(1.455)とからλ÷8÷n=0.136μmだけ長くなる様に設計されている。また、受信する変調信号ビットレートは10.5GHzであったので、第1の光遅延部403で与えるべき遅延時間差は95.2psになるように設計されている。
For example, in order to give a delay time difference of λ / 8c to a set of optical signals multiplexed by the 2-input 2-output optical multiplexing /
具体的には、石英ガラス導波路の群屈折率ng(1.482)より第1の光遅延部403に含まれる2本の導波路のうち光N分岐回路405aと接続されている導波路の長さを光N分岐回路405bと接続されている導波路の長さより100ps×c÷ng=19.266mmだけ長くなるように設計されている。
Specifically, from the group refractive index ng (1.482) of the quartz glass waveguide, of the two waveguides included in the first
光干渉回路部分を製造後に、まず透過率特性評価が行われ、その後、製造誤差を補正するように、レーザ光を照射による微調整が行われる。すなわち、第2光遅延部407の8本の導波路それぞれにUVレーザ光を照射することによって、2入力2出力光合分波回路406aにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長と、2入力2出力光合分波回路406bにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長と、2入力2出力光合分波回路406cにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長と、2入力2出力光合分波回路406dにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長とが2.625GHz間隔で並ぶように、第2の光遅延部407が与える遅延時間差が調整されている。
After manufacturing the optical interference circuit portion, the transmittance characteristic evaluation is first performed, and then fine adjustment by irradiation with laser light is performed so as to correct the manufacturing error. That is, by irradiating each of the eight waveguides of the second
第2の実施形態では、光電変換部分には、第1の実施形態で用いた光電変換モジュールよりカットオフ周波数は低いものの変換効率の良いチップを選択して用いられている。一方、第2の実施形態に係る光電変換モジュールは、第1の実施形態で用いられたものと同様である。すなわち、チップ上で2個直列接続されたPDの両端にバイアス電圧をかけ、2つのPD間の電圧が出力信号になるように、光電変換モジュールが構成されている。このような光電変換モジュールが、光電変換素子対404a、404b、404c、404dに用いられている。 In the second embodiment, a chip having a low conversion frequency but a high conversion efficiency is selected and used for the photoelectric conversion portion, although the cutoff frequency is lower than that of the photoelectric conversion module used in the first embodiment. On the other hand, the photoelectric conversion module according to the second embodiment is the same as that used in the first embodiment. That is, the photoelectric conversion module is configured such that a bias voltage is applied to both ends of two PDs connected in series on the chip, and the voltage between the two PDs becomes an output signal. Such a photoelectric conversion module is used for the photoelectric conversion element pairs 404a, 404b, 404c, and 404d.
電子回路部分は、復号器408、FECデコーダ411、推定BERモニター412、位相調整回路421、加算器422、および低周波発振器424を有する。ここで、復号器408は、受信した電気信号をデジタル化し伝送用に符号化されている信号を元にもどす。そして、FECデコーダ411は、伝送前にあらかじめデータ内に付与された誤り訂正符号を用いて前方向エラー訂正(FEC)を行う。そして、推定BERモニター412は、FECデコーダ411の入出力から訂正されたエラーの割合を算出する。また、低周波発振器424は、光干渉回路の中心波長を微小振動させる。ミキサ423と積分器410は、位相調整回路421を通過した低周波発振器424の電気信号と、推定BERモニター412の出力から波長ズレ補正信号をとりだす。そして、加算器422は、積分器410から出力される波長ズレ補正信号に、微小振動させるための低周波発振器424の出力を上乗せする。
The electronic circuit part includes a
ここで、加算器422からの電気信号は第1の光遅延部403にある遅延時間差微調整機能部402aの動作に用いられる様に設計されている。なお、復号器408は、例えば、図5に示されているような論理回路を有する。すなわち、復号器408は、各光電変換素子からの信号をデジタル信号化する識別器513a、513b、513c、513dと、EXORゲート514と、NOTゲート515a、515bとを有する。また、ここで、識別器513a、513b、513c、513dの閾値は各光電変換素子対404a、404b、404c、404dの信号(ただし直流成分除去後)の0Vに設定されている。
Here, the electrical signal from the
光干渉回路部分、光電変換部分、電子回路部分の、それぞれが完成した後、まず光干渉回路部分と光電変換部分とが接続される。そして、接続した回路に、変調速度10GHzの光差動8相PSK信号を入力し、光電変換素子対404aからの出力をデジタルサンプリングオシロスコープで観測する。このとき、最もアイ開口が大きくなるように入力信号の波長を調整すると、図6に示されているようなアイパターンが観測される。図6より光電変換素子対からの出力は、4値に分かれることが判る。
After the optical interference circuit portion, the photoelectric conversion portion, and the electronic circuit portion are completed, first, the optical interference circuit portion and the photoelectric conversion portion are connected. Then, an optical differential 8-phase PSK signal with a modulation speed of 10 GHz is input to the connected circuit, and the output from the photoelectric
本発明に係る第2の実施形態の光遅延検波回路に、光差動8相PSK信号を入力したとき、光差動8相PSK信号の送信データと、光電素子対出力、識別器出力、復号器出力の関係を図7に示す。光差動8相PSK信号を用いた場合、1シンボルあたり3ビットの情報を伝送することができる。各3ビットの論理値とシンボル間の位相差との関係を、図7の第1列と第2列に示すように定めたとき、各チャネルの光電変換素子対からの出力は第3列から第6列に示したようになる。各識別器413a、413b、413c、413dの閾値を0Vに設定したので、識別後の論理値は第7列から第10列のようになり、その結果、図5に示されている論理回路を有する復号器408出力は第11列から第13列のようになる。第1列に示した各3ビットの論理値と、第11列から第13列の復号後の論理値とは一致することから、設計通り第2の実施形態の光遅延検波回路が完成していれば、光差動8相PSK信号を受信したときに正しく受信検波することが判る。
When an optical differential 8-phase PSK signal is input to the optical delay detection circuit according to the second embodiment of the present invention, transmission data of the optical differential 8-phase PSK signal, photoelectric element pair output, discriminator output, decoding FIG. 7 shows the relationship between the instrument outputs. When an optical differential 8-phase PSK signal is used, information of 3 bits per symbol can be transmitted. When the relationship between the logical value of each 3 bits and the phase difference between symbols is determined as shown in the first and second columns of FIG. 7, the output from the photoelectric conversion element pair of each channel is from the third column. As shown in the sixth column. Since the threshold values of the discriminators 413a, 413b, 413c, and 413d are set to 0V, the logical values after discrimination are changed from the seventh column to the tenth column. As a result, the logic circuit shown in FIG. The output of the
本発明に係る第2の実施形態の光遅延検波回路を用いれば、光位相差動4値変調信号より多重度の高い光位相差動8値変調信号も受信することが可能になり、中心波長1系統の制御回路でより多くの信号を受信することが可能になり、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 By using the optical delay detection circuit according to the second embodiment of the present invention, it becomes possible to receive an optical phase differential octet modulation signal having a multiplicity higher than that of the optical phase differential quaternary modulation signal. It is possible to receive more signals with a single control circuit, and it is possible to reduce the cost per received information amount.
(第3の実施形態)
図8は、本発明に係る第3の実施形態の光遅延検波回路を示すブロック図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing an optical delay detection circuit according to the third embodiment of the present invention.
第3の実施形態に係る光検波回路も、第1の実施形態に係る光検波回路と同様に、PLC上に作製された光干渉回路部分と、複数のPDからなる光電変換部分と、電気信号を処理する電子回路部分とを有する。 Similarly to the optical detection circuit according to the first embodiment, the optical detection circuit according to the third embodiment also includes an optical interference circuit part manufactured on the PLC, a photoelectric conversion part including a plurality of PDs, and an electric signal. And an electronic circuit portion for processing.
図8において、光2分岐回路701に、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の光路長差微調整機能部702aと光路が接続している。ここで、遅延時間差微調整機能部702aと光路を、あわせて、第1の光遅延部703と呼ぶ。遅延時間差微調整機能部702aの出力は、光N分岐回路705aに接続し、光路の出力は、光N分岐回路705bに接続する。光N分岐回路705bの出力は、遅延時間差微調整機能部702bに接続している。
In FIG. 8, an optical path is connected to the optical branching
第3の実施形態に係る光干渉回路部分は、1回路で、変調速度40GHzで符号化された、差動強度変調信号の検波と、DQPSK信号の検波と、中心波長ズレ検出の機能をもつ。 The optical interference circuit portion according to the third embodiment has a function of detecting a differential intensity modulation signal, detecting a DQPSK signal, and detecting a center wavelength shift, which are encoded with a modulation speed of 40 GHz.
第3の実施形態に係る第1の光遅延部703の遅延時間差は、変調速度40GHzにあわせて1÷40GHz=25psになるように設計されている。具体的には第1の光遅延部に含まれる2本の導波路のうち、光N分岐回路705aと接続されている導波路を、もう一方の光N分岐回路705bと接続されている導波路にくらべ1÷40GHz÷c÷ng=5.057mmだけ長くなるように設計されている。(cは光速度、ngは石英ガラスの群屈折率)
The delay time difference of the first
差動強度変調信号の検波のため、光N分岐回路705a、705bで分岐した4組の光信号のうち1組の信号は2入力2出力光合分波回路を通すことなく直接、光電変換素子対704aへ導かれている。第3の実施形態では、2入力2出力光合分波回路を用いていないため、光電変換素子対704aには位相変調信号ではなく強度変調信号のみが受信検波される。すなわち、遅延時間差25psを与えられる前後の光信号強度を比べ、どちらが大きいかで、光電変換素子対704aからでる信号の正負が決定される。このような強度変調方式には、光信号の強度差さえ検出できれば十分で、弱い方の信号強度をゼロにする必要はなく、位相状態や偏波状態の差を問わないので、伝送できる情報量が変調速度の半分ではあるものの、他の位相変調方式や、偏波状態変調方式と容易に多重化することができるという特徴がある。
For detection of the differential intensity modulation signal, one set of the four sets of optical signals branched by the optical
一方、光N分岐回路705a、705bで分岐した4組の光信号のうち2組の光信号はDQPSK信号の検波のために用いられる。すなわち、第1の実施形態と同様に、光N分岐回路705a、705bと2入力2出力光合分波回路706a、706bとを接続する4本の導波路のうち、光N分岐回路705aと2入力2出力光合分波回路706bをつなぐ導波路のみが他の3本より僅かに長く、他の3本の導波路の長さは相等しくなるように設計されている。なお、僅かに長い導波路が与える遅延時間と他の3本の導波路が与える遅延時間との相対差である遅延時間差が、使用波長λ(1580m)、光速度c(2.998×108m/s)とから0.25×λ÷c=0.318fsecになるように設計されている。
On the other hand, of the four sets of optical signals branched by the optical
分岐した4組の光信号のうち残る1組の光信号は、中心波長ズレの検出に用いられる。この組の光信号は、第1の光遅延部703で、遅延時間差25psを与えられた後、遅延時間差微調整機能部702bを含む第2の光遅延部707で、第1の光遅延部702で与えられた遅延時間差の半分を逆向きに与え(−12.5ps)、さらに中心波長制御時の動作点を調整するためλ/8÷c=0.66fsを追加し、第2の光遅延部合計で−12.5ps+0.66fs=−12.49934psの遅延時間差を与える様に設計されている。
Of the four sets of branched optical signals, the remaining one set of optical signals is used for detecting the center wavelength shift. This set of optical signals is given a delay time difference of 25 ps by the first
第3の実施形態において、分岐した光信号の内1組以上の光信号に、第1の光遅延部が与える遅延時間差のα(−1<α<0)倍の遅延時間差を第2の光遅延部で与え、かつ第2の光遅延部には遅延時間差微調整機能部が設置され、かつ第1の光遅延部が与える遅延時間差βと第2の光遅延部が与える遅延時間差γが、次式の関係を保ちながらβと連動して動作する。
γ=α×β+σ×λ/c(ただし、λは入力光信号の波長、σは−1≦σ≦1の値をもつ定数。)
In the third embodiment, a delay time difference that is α (−1 <α <0) times the delay time difference given by the first optical delay unit to one or more sets of branched optical signals is set to the second optical signal. A delay time difference fine adjustment function unit is provided in the second optical delay unit, and the delay time difference β provided by the first optical delay unit and the delay time difference γ provided by the second optical delay unit are given by the delay unit, Operates in conjunction with β while maintaining the relationship of the following equation.
γ = α × β + σ × λ / c (where λ is the wavelength of the input optical signal and σ is a constant having a value of −1 ≦ σ ≦ 1)
第3の実施形態において、αは−0.49997になる。波長ズレ信号の生成効率は、min(−α,α+1)で表されるので、極大値0.5にほぼ近い値で波長ズレ信号を生成・検出する事が可能であることが判る。さらに、遅延時間差微調整機能部702aと遅延時間差微調整機能部702bは、薄膜ヒータを導波路に装荷した同じ断面構造をとり、薄膜ヒータの長さの比が12.49934÷25=0.49997≒0.5になるように設計されている。そして、遅延時間差微調整機能部702aと遅延時間差微調整機能部702bは、抵抗値が小さい金配線で直列に接続されている。遅延時間差微調整機能部702aと遅延時間差微調整機能部702bとが直列接続されているので、両者は動作時に同じ電流が流れ、かつ両者は同じ断面構造をもつので、遅延時間差微調整機能部702aと遅延時間差微調整機能部702bとが発生する遅延時間差の比は、それぞれの薄膜ヒータの長さの比と同じになる。なお、第3の実施形態では、第2の光遅延部の遅延時間差の中に中心波長制御時の動作点を調整するためλ/8÷c=0.66fsを追加したので、上式のσがゼロとなっているが、遅延時間差微調整機能部702bの制御電圧に直流バイアス電源を追加して、σ=0.125としても同様の効果が得られる。
In the third embodiment, α is −0.49997. Since the generation efficiency of the wavelength shift signal is represented by min (−α, α + 1), it can be seen that the wavelength shift signal can be generated and detected with a value substantially close to the maximum value of 0.5. Further, the delay time difference fine
光干渉回路部分を製造後に各出力ポートの等価率特性評価を、光周波数189.7THz近傍で行ったところ、2入力2出力光合分波回路706cにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長は、2入力2出力光合分波回路706bにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長に比べ、ほぼ設計通り10GHz高かった。しかし、2入力2出力光号分波器706cにつながる出力ポートから観測される透過率の中心波長は、設計上は25GHz高くなるべき所、製造誤差のため27GHz高くなっていたので、光N分岐回路705bと2入力2出力光合分波回路706cとを接続する導波路にUVレーザ光を照射することにより、製造誤差が補正されている。
When the equivalent ratio characteristic evaluation of each output port was performed in the vicinity of the optical frequency of 189.7 THz after manufacturing the optical interference circuit portion, the center wavelength of the transmittance observed from the output port connected to the 2-input 2-output optical multiplexing /
光電変換部分には、第1の実施形態例や第2の実施形態と同様のモジュールが用いられている。すなわち、チップ上で2個直列接続されたPDの両端にバイアス電圧をかけ、2つのPD間の電圧が出力信号になるように光電変換モジュールが構成されている。このような光電変換モジュールが、光電変換素子対704a、704b、704c、704dに用いられている。 For the photoelectric conversion part, the same modules as those in the first embodiment and the second embodiment are used. That is, the photoelectric conversion module is configured such that a bias voltage is applied to both ends of two PDs connected in series on the chip, and the voltage between the two PDs becomes an output signal. Such a photoelectric conversion module is used for the photoelectric conversion element pairs 704a, 704b, 704c, and 704d.
電子化回路部分において、データ信号の復調に関する部分は別モジュールで行われ、光干渉回路の中心波長制御に必要な積分器710のみが、電子化回路部分に内蔵されている。この積分器710は、光電変換素子対704dから送られてくる電気信号から、高周波成分をカットすることで中心波長ズレ情報をもたないビット間干渉のランダムノイズを除去し中心波長情報を抽出する部分と、中心波長情報と基準電圧(Vth)との差分情報の履歴積算から遅延時間差微調整機能部702a、702bを制御する信号を作り出す部分とを有する。なお、第3の実施形態では、基準電圧(Vth)を、光電変換素子対704dの出力変動の中央値(直流成分では2個直列接続したPD両端にかけたバイアス電圧の半分、交流成分ではゼロ)に設定されているが、光干渉回路部分や光電変換部分や電子回路部分等の設計や製造結果に応じて、光電変換素子対704dの出力変動幅の範囲(ただし最大最小値は除く)で、基準電圧(Vth)を変更しても良い。特に、光干渉回路部分の中心波長ズレ検出用のポートが製造誤差によりズレが生じた場合、基準電圧(Vth)の設定変更で補正することにすれば、UVレーザ光照射ステップを省くことが出来るので、安価な光遅延検波回路を提供するのに有効である。
In the electronic circuit part, the part relating to the demodulation of the data signal is performed by a separate module, and only the
光干渉回路部分、光電変換部分、電子回路部分の、それぞれが完成した後、まず光干渉回路部分と光電変換部分とが接続される。そして、変調を加えていない波長可変レーザ光を用いて、光電変換素子対704a、704b、704c、704dの波長依存性が評価される。図9は、各光電変換素子対出力の周波数依存性を示す。図9において、DA−chとは、差動強度変調信号検出用の設けた光電変換素子対704aの出力を示している。図9より、DA−chは、周波数依存性無く一定であることがわかる。またDQPSK用信号の検出には、光電変換素子対704b(I−ch)と704c(Q−ch)とが用いられるが、それぞれの透過特性は、40GHzの周期で振動する周期関数になっていて、その中心波長が約5GHzずれていることが判る。さらには、中心波長ズレ検出のために設けた光電変換素子対704dの出力(WL−moni)は、I−chやQ−chの倍の80GHzの周期で振動する周期関数になっていることと、その中心波長がI−chに比べ約25GHzずれていることがわかる。
After the optical interference circuit portion, the photoelectric conversion portion, and the electronic circuit portion are completed, first, the optical interference circuit portion and the photoelectric conversion portion are connected. Then, the wavelength dependence of the photoelectric conversion element pairs 704a, 704b, 704c, and 704d is evaluated using the wavelength tunable laser light that has not been modulated. FIG. 9 shows the frequency dependence of each photoelectric conversion element pair output. In FIG. 9, DA-ch indicates the output of the photoelectric
ここで、遅延時間差微調整機能部702bと、2入力2出力光号分波器706cと、光電変換素子対704dと、積分器710とは連携して中心波長モニター720として動作する。
Here, the delay time difference fine
図10〜12は、中心波長モニターを用いた制御を説明する図面である。図10の縦横の点線はある時点での最適状態を表しているが、例えば、送信機の波長がレーザ不具合等で波長および周波数にズレが生じ(矢印1001)、受信光信号の中心波長が縦点線から縦実線に変化した場合、波長ズレを監視している光電変換素子対の出力が横点線から横実線へと増加する(矢印1002)。図11に示したように、光電変換素子対の出力変動を元に、第1の光遅延部と第2の光遅延部にある遅延時間差微調整機能部702aと702bの動作量の増加が指示される(矢印1101)。その結果、図12に示したように光干渉回路の透過特性は点線から実線へとシフトし(矢印12001)、再び、光電変換素子対の出力が元の値に戻ることが判る。
10 to 12 are diagrams for explaining control using the center wavelength monitor. The vertical and horizontal dotted lines in FIG. 10 represent the optimum state at a certain point in time. For example, the wavelength of the transmitter is shifted due to a laser failure or the like (arrow 1001), and the center wavelength of the received optical signal is vertical. When the dotted line changes to the vertical solid line, the output of the photoelectric conversion element pair that monitors the wavelength shift increases from the horizontal dotted line to the horizontal solid line (arrow 1002). As shown in FIG. 11, an increase in the operation amount of the delay time difference fine
本第3実施形態の光遅延検波回路では、データ信号の復調に関する部分は別モジュールで行うこととしたが、本第3実施形態の光遅延検波回路で受信・検波する光強度差動2値と光位相差動4値とで重複変調された伝送信号について、重複変調信号と各チャネルの符号との関係について簡単に説明する。本実施形態の光遅延検波回路には、例えば図13に示したような光強度差動2値と光位相差動4値とで重複変調された伝送信号が入力される。光強度は大小2種類あり、光位相は−135度、45度、−45度、135度の4種類である。図13に示したような信号が光遅延検波回路に入力された場合、伝送信号の強度と位相と、各チャネルの符号との関係が、どうなるか示したのが図14である。まず図13に示された各光強度と光位相は第2行目、第3行目のように表される。本実施形態の光遅延検波回路では遅延検波を行うので、1つ前の信号の状態との相対値は第4行目、第5行目のようになり、最終的には、光強度変調信号(DA−ch)と位相変調信号(I−chとQ−ch)は第6行目から第8行目のように復調される。 In the optical delay detection circuit of the third embodiment, the part related to the demodulation of the data signal is performed by a separate module, but the optical intensity differential binary signal received and detected by the optical delay detection circuit of the third embodiment With respect to a transmission signal that is redundantly modulated with the optical phase differential quaternary value, the relationship between the redundant modulation signal and the code of each channel will be briefly described. The optical delay detection circuit according to the present embodiment receives, for example, a transmission signal that is redundantly modulated with a light intensity differential binary and an optical phase differential quaternary as shown in FIG. There are two types of light intensity, and there are four types of light phases: -135 degrees, 45 degrees, -45 degrees, and 135 degrees. FIG. 14 shows the relationship between the intensity and phase of the transmission signal and the code of each channel when a signal as shown in FIG. 13 is input to the optical delay detection circuit. First, the respective light intensities and optical phases shown in FIG. 13 are expressed as in the second and third rows. In the optical delay detection circuit of this embodiment, since delay detection is performed, the relative values with the state of the previous signal are as in the fourth row and the fifth row, and finally the light intensity modulation signal (DA-ch) and phase modulation signals (I-ch and Q-ch) are demodulated as in the sixth to eighth rows.
このように、マンチェスター符号で符号化された光強度変調信号は、2パルスで1ビットの情報を送り、位相4値を用いたDQPSK信号は1パルスで2ビットの情報を送ることが可能であるので、図13に例示したような光強度差動2値と光位相差動4値とで重複変調された伝送信号を、変調速度40GHzで送信し、第3の実施形態の光遅延検波回路で受信すれば、100Gbpsの信号を伝送することが可能になる。
In this way, the optical intensity modulation signal encoded by the Manchester code can send 1-bit information by two pulses, and the DQPSK signal using the
このような光強度差動2値と光位相差動4値とで重複変調された伝送信号を、第3の実施形態の光遅延検波回路で受信し、中心波長モニターを用いた制御を行った時の光電変換素子対704a、704b、704cから出力される信号のアイパターンを示したのが図15〜17のグラフである。光強度変調信号を受信する光電変換素子対704aのアイパターンは50ps毎に明瞭なアイ開口があり、位相変調信号を受信する光電変換素子対704b、704cのアイパターンは、強度変調信号との重畳のためバーとマークの線幅が太くはなっているが、中央値近傍では明瞭なアイ開口が観測された。
A transmission signal that is overlap-modulated with such a light intensity differential binary value and an optical phase differential quaternary value is received by the optical delay detection circuit of the third embodiment, and control is performed using a center wavelength monitor. The graphs of FIGS. 15 to 17 show the eye patterns of signals output from the photoelectric conversion element pairs 704a, 704b, and 704c at the time. The eye pattern of the photoelectric
本発明に係る第3実施形態の光遅延検波回路を用いれば、光位相変調信号だけでなく、強度変調された差動光信号も併せて受信することが可能になり、中心波長1系統の制御回路でより多くの信号を受信することが可能になり、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 If the optical delay detection circuit according to the third embodiment of the present invention is used, not only the optical phase modulation signal but also the intensity-modulated differential optical signal can be received, and control of one central wavelength system is possible. More signals can be received by the circuit, and the cost per received information amount can be reduced.
(第4の実施形態)
図18は、本発明に係る第4の実施形態の光遅延検波回路を示すブロック図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 18 is a block diagram showing an optical delay detection circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
第4の実施形態に係る光検波回路は、コリメータレンズやハーフミラーなどの光学部品を有する光干渉回路部分と、複数のPDからなる光電変換部分と、電気信号を処理する電子回路部分とからなる。 The optical detection circuit according to the fourth embodiment includes an optical interference circuit portion having optical components such as a collimator lens and a half mirror, a photoelectric conversion portion including a plurality of PDs, and an electronic circuit portion for processing an electric signal. .
光干渉回路部分は、光2分岐回路1201、第1の光遅延部1203、光N分岐回路1205、第2の光遅延部1207、2入力2出力光合分波回路1206を含む。
The optical interference circuit portion includes an optical 2-
ここで、空間系入力用の光ファイバ1231aの出力は、コリメータレンズ1225aに接続されており、コリメータレンズ1225aの出力は、ハーフミラーを有する光2分岐回路1201に接続されている。また、第1の光遅延部1203は、ピエゾ制御された直道ステージ上の2枚の全反射ミラー1230a、1230bを有する遅延時間差微調整機能部1202を含む。そして、光N分岐回路1205の出力は、2枚の全反射ミラー1230c、1230dに接続されている。そして、全反射ミラー1230cの出力は、速軸−22.5度傾斜半波長板1217に接続されており、全反射ミラー1230dの出力は、速軸22.5度傾斜半波長板1216に接続されている。ここで、2枚の全反射ミラー1230c、1230dと2枚の速軸22.5度傾斜半波長板1216、速軸−22.5度傾斜半波長板1217をあわせて、第2の光遅延部1207と呼ぶ。第2の光遅延部1207の出力は、ハーフミラーを有する合波干渉用の2入力2出力光合分波回路1206に接続されている。そして、2入力2出力光合分波回路1206の出力は、出力光取り出し用の4つのコリメータレンズ1225b、1225c、1225d、1225eに接続されている。そして、コリメータレンズ1225bの出力は、光ファイバ1231bに接続され、コリメータレンズ1225cの出力は、光ファイバ1231dに接続され、コリメータレンズ1225dの出力は、光ファイバ1231eに接続され、コリメータレンズ1225eの出力は、光ファイバ1231cに接続されている。そして、光ファイバ1231b、1231cの出力が、光電変換素子対1204aに接続されており、光ファイバ1231d、1231eの出力が、光電変換素子対1204bに接続されている。
Here, the output of the
光電変換素子対1204a、1204bの出力が、受信した電気信号をデジタル化し伝送用に符号化されている信号を元にもどす復号器1208に接続されている。光電変換素子対1204aの出力は、Qモニター1209に接続されている。ここで、Qモニター1209は、光電変換素子対1204aの出力の一部を非同期サンプリングしてQ値を推定する。そして、Qモニター1209の出力は、ミキサ1223に接続されており、ミキサ1223の出力は、積分器1210に接続されている。さらに、積分器1210の出力は、加算器1222に接続されており、加算器1222の出力は、第1の光遅延部1203に含まれている遅延時間差微調整機能部1202に接続されている。そして、低周波発信器1224の二つの出力のうち一つが、位相調整回路1221に接続されており、他の一つが、加算器1222に接続されている。そして、位相調整回路1221の出力は、ミキサ1223に接続されている。
The outputs of the photoelectric conversion element pairs 1204a and 1204b are connected to a
低周波発振器1224は、光干渉回路の中心波長を微小振動させる。そして、ミキサ1223と積分器1210は、Qモニター1209の出力から波長ズレ補正信号をとりだす。そして、加算器1222は、積分器1210から出力される波長ズレ補正信号に、微小振動させるための低周波発振器1224の出力を上乗せする。そして、加算器1222からの電気信号は、第1の光遅延部1203にある遅延時間差微調整機能部1202の動作に用いられるように設計されている。
The
第1の光遅延部1203が与える遅延時間差は、受信する信号の変調速度21.5GHzにあわせ、1÷21.5GHz=46.5psに設定されている。また、第2の光遅延部1207には、4本の光路の内、第1の光遅延部1203で付与された遅延時間が小さい方の光が通る2本の光路にのみ速軸22.5度傾斜半波長板1216、速軸−22.5度傾斜半波長板1217が挿入されている。なお速軸22.5度傾斜半波長板1216の速軸の向きは水平面より22.5度傾け、速軸−22.5度傾斜半波長板1217の速軸は、速軸22.5度傾斜半波長板1216とは逆に傾くように、水平面より−22.5度に傾けて設置されている。
The delay time difference given by the first
光電変換部分と、電子回路部分は、本発明に係る第1の実施形態の光遅延検波回路と全く同一の仕様のものが使用されており、各部分が完成後、組み上げられて1台の光遅延検波回路モジュールとなっている。 The photoelectric conversion part and the electronic circuit part have exactly the same specifications as those of the optical delay detection circuit of the first embodiment according to the present invention. It is a delay detection circuit module.
図19は、第4の実施形態に係る光遅延検波回路で受信・検波する光偏波差動4値変調された伝送信号の偏波状態について一例を示した図である。光強度は各ビットともに同じ変調をうけており、光偏波状態が推移するとき光強度が小さくなるように同期が取られている。このような光強度変調は信号の多重化には役立たないものの、シンボルが切り替わる時に発生するチャープ光成分を除去できることから伝送品質を向上するのに効果がある。光偏波状態は直線偏光の偏角で表されており、0(0度)、π/2(90度)、π(180度)、3π/2(270度)の中から一つの値をとる。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a polarization state of a transmission signal subjected to optical polarization differential quaternary modulation to be received and detected by the optical delay detection circuit according to the fourth embodiment. The light intensity is subjected to the same modulation for each bit, and is synchronized so that the light intensity decreases when the optical polarization state changes. Such light intensity modulation is not useful for signal multiplexing, but is effective in improving transmission quality because it can remove a chirped light component generated when symbols are switched. The optical polarization state is represented by the polarization angle of linearly polarized light, and one value is selected from 0 (0 degree), π / 2 (90 degrees), π (180 degrees), and 3π / 2 (270 degrees). Take.
このような光偏波差動4値変調された伝送信号が、第4の実施形態の光遅延検波回路に入力されたとき、どのように検波されるかを表しているのが、図20〜21の伝送信号の偏波状態と、各チャネルの符号との関係を例示した図である。 FIG. 20 to FIG. 20 show how such an optical polarization differential four-value modulated transmission signal is detected when input to the optical delay detection circuit of the fourth embodiment. It is the figure which illustrated the relationship between the polarization state of 21 transmission signals, and the code | symbol of each channel.
図20は光電変換素子対1204aの出力に関係する部分であり、図21は光電変換素子対1204bの出力に関係する部分である。図20〜21の第2行目は図19で例示した光変調信号の光偏波面の水平方向からの偏角を表している。短尺パス(Short−Path)を通過して2入力2出力光合分波回路1206または2入力2出力光合分波回路1206に入射されるとき光偏波面の偏角がどういう状態になっているかを図20〜21の第3列に示した。それぞれの経路に挿入された速軸の向きが異なる速軸22.5度傾斜半波長板1216と速軸−22.5度傾斜半波長板1217の作用で、図20の第3列目と図21の第3列目とでは異なる値になる。一方長尺パス(Long−Path)を通過して2入力2出力光合分波回路1206または2入力2出力光合分波回路1206に入射されるときの光偏波面の偏角は値自体に変化はないものの第1の光遅延部1203で大きな遅延時間差を与えられるので、1列右隣の欄に第2行目の値がそのまま記入される。ハーフミラーを有する2入力2出力光合分波回路1206では、第3列目と第4列目とで表示された2つの偏波状態の光が合波干渉することから、干渉の程度を表す指標として第3列目と第4列目とで表示された偏角の差分を第5列に表示した。図20、図21の第5列の値が−90度から+90度の間にある場合は光電変換素子対1204bからの出力は正になり、それ以外の時、出力は負になる。
20 shows a portion related to the output of the photoelectric
本発明に係る第4の実施形態の光遅延検波回路を用いれば、光偏波差動4値変調された信号も受信することが可能である。すなわち光偏波差動多重変調された信号を受信する光遅延検波回路においても、中心波長1系統の制御回路でより多くの信号を受信することが可能になり、その結果、受信する情報量当たりのコストを低減することが可能になる。 If the optical delay detection circuit according to the fourth embodiment of the present invention is used, it is possible to receive a signal subjected to optical polarization differential quaternary modulation. That is, even in an optical delay detection circuit that receives a signal subjected to optical polarization differential multiplex modulation, it becomes possible to receive more signals with a control circuit with one central wavelength, and as a result, per information amount to be received. The cost can be reduced.
(第5の実施形態)
図22は、本発明に係る第5の実施形態の光遅延検波回路を示すブロック図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 22 is a block diagram showing an optical delay detection circuit according to the fifth embodiment of the present invention.
第5の実施形態に係る光検波回路も、本発明に係る第1〜3の実施形態と同じく、PLC上に作製された光干渉回路部分と、複数のPDからなる光電変換部分と、電気信号を処理する電子回路部分とを有し、また本発明に係る第1の実施形態と同じく21.5GHzで変調された光DQPSK信号を受信・検波するため作製したものである。 Similarly to the first to third embodiments according to the present invention, the optical detection circuit according to the fifth embodiment also includes an optical interference circuit portion manufactured on the PLC, a photoelectric conversion portion including a plurality of PDs, and an electric signal. As in the first embodiment according to the present invention, the optical DQPSK signal modulated at 21.5 GHz is received and detected.
光干渉回路部分には、光2分岐回路1401と、薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部1402a、1402bを含む第1の光遅延部1403と、光N分岐回路1405a、1405bと、2入力2出力光合分波回路1406a、1406bと、光N分岐回路1405a、1405bと2入力2出力光合分波回路1406a、1406bとを遅延時間差微調整機能部1402c、1402d、1402e、1402fを経由して接続する4本の導波路からなる第2の光遅延部1407が含まれる。
The optical interference circuit portion includes an optical branching
ここで、光N分岐回路1405aの二つの出力のうち一つは、遅延時間差微調整機能部1402cを経由して、2入力2出力光合分波回路1406aに接続されている。光N分岐回路1405aの二つの出力のうち他の一つは、遅延時間差微調整機能部1402eを経由して、2入力2出力光合分波回路1406bに接続されている。また、光N分岐回路1405bの二つの出力のうち一つは、遅延時間差微調整機能部1402dを経由して、2入力2出力光合分波回路1406aに接続されている。光N分岐回路1405bの二つの出力のうち他の一つは、遅延時間差微調整機能部1402fを経由して、2入力2出力光合分波回路1406bに接続されている。
Here, one of the two outputs of the optical
光干渉回路部分は、第1の実施形態で用いた光干渉回路部分に一部修正を加えたものを用いた。すなわち、光DQPSK信号を重畳する搬送波の光波長が、第1の実施形態例と第5の実施形態とでは異なるため、第2の光遅延部1407で与える遅延時間差を0.25×1550nm÷c=1.29fsになるようにレイアウト設計の修正が行われている。
As the optical interference circuit portion, a portion obtained by partially correcting the optical interference circuit portion used in the first embodiment was used. That is, since the optical wavelength of the carrier wave on which the optical DQPSK signal is superimposed is different between the first embodiment and the fifth embodiment, the delay time difference provided by the second
すでに第1から第3の実施形態の説明で、第2の光遅延部に装荷された遅延時間差微調整機能部を動作させれば、光干渉回路の製造誤差を調整できることを述べたが、製造後に使用波長に変更があった場合でも、各ポートの中心波長の相対関係を高精度に再調整できることは明らかである。 In the description of the first to third embodiments, it has already been described that the manufacturing error of the optical interference circuit can be adjusted by operating the delay time difference fine adjustment function unit loaded in the second optical delay unit. It is clear that the relative relationship between the center wavelengths of each port can be readjusted with high accuracy even when the wavelength used is changed later.
光電変換部分には、第1から第4の実施形態の説明で述べたものと同様のモジュール群を用いた。すなわち、チップ上で2個直列接続されたPDの両端にバイアス電圧をかけ、2つのPD間の電圧が出力信号になるように光電変換モジュールが構成されている。そして、このような光電変換モジュールが、光電変換素子対1404a、1404bに用いられている。 For the photoelectric conversion portion, a module group similar to that described in the description of the first to fourth embodiments was used. That is, the photoelectric conversion module is configured such that a bias voltage is applied to both ends of two PDs connected in series on the chip, and the voltage between the two PDs becomes an output signal. Such a photoelectric conversion module is used for the photoelectric conversion element pairs 1404a and 1404b.
電子回路部分は、受信した電気信号をデジタル化し伝送用に符号化されている信号を元にもどす復号器1408と、光電変換素子対1404a、1404bからのアナログ出力から演算により中心波長ズレ量を算出する位相同期回路1432と、中心波長ズレ量情報を累積し遅延時間差微調整機能部1402aを制御する信号を作り出す積分器1410とを有する。図23は、本発明に係る第5の実施形態で用いた位相同期回路1432の論理回路の例を示す図である。図23に示されているように、第5の実施形態に係る論理回路は、加算器1522、減算器1526、EXORゲート1514a、1514b、1514cを含む。これは、無線技術などでは、コスタスループという名称で一般に知られており、変調信号を逓倍することなくベースバンドにおいてズレ量を検出できる。また、第8の従来技術例でも、第5の実施形態と同様の論理回路が使われている。
The electronic circuit part calculates the center wavelength shift amount from the analog output from the
最終的には、光干渉回路部分、光電変換部分、電子回路部分の、それぞれが完成した後1台のモジュールに組み上げられる。 Finally, after the optical interference circuit portion, the photoelectric conversion portion, and the electronic circuit portion are completed, they are assembled into one module.
図24は、本発明に係る第5の実施形態の光遅延検波回路に用いた光干渉回路部分の透過率の波長依存性を、最終組上げ前に検査した結果である。精密なPLC製造技術、および薄膜ヒータを導波路に装荷した構造の遅延時間差微調整機能部の導波路長の製造誤差補正技術により、各出力ポートが描く透過率の波長依存性曲線が、設計通りに等間隔に並んだ光干渉回路が得られたことがわかる。 FIG. 24 shows the results of examining the wavelength dependence of the transmittance of the optical interference circuit portion used in the optical delay detection circuit according to the fifth embodiment of the present invention before final assembly. Wavelength dependence curves of transmittance drawn by each output port are as designed by precise PLC manufacturing technology and waveguide length manufacturing error correction technology of delay time difference fine adjustment function part of thin-film heater mounted on waveguide It can be seen that optical interference circuits arranged at regular intervals are obtained.
図25は、遅延時間差微調整機能部1402eを手動動作させたとき各出力ポートの波長配置がどう変化するか検査した結果を示す。図25は、各出力ポートで透過率極小値をあたえる波長を各出力ポートの代表波長として、各ポートの代表波長の動作電力依存性を示している。遅延時間差微調整機能部1402eに印加する電力を増やすと、各ポートの代表波長も増加し、かつ、その増加分はポートに依存していないことが判る。
FIG. 25 shows a result of examining how the wavelength arrangement of each output port changes when the delay time difference fine
搬送波の中心波長が変動しても、DQPSK信号のI−ch(In−phase channel(同相チャネル))とQ−ch(Quadrature−phase channel(直交チャネル))の相対的位相関係は変化しないので、I−chを検波するための光遅延検波回路の最適波長と、Q−chを検波するための光遅延検波回路の最適波長との相対周波数差は変化しない。 Even if the center wavelength of the carrier wave varies, the relative phase relationship between the I-ch (In-phase channel (in-phase channel)) and Q-ch (Quadrature-phase channel (quadrature channel)) of the DQPSK signal does not change. The relative frequency difference between the optimum wavelength of the optical delay detection circuit for detecting I-ch and the optimum wavelength of the optical delay detection circuit for detecting Q-ch does not change.
もしDQPSK信号の搬送波の中心波長がレーザの経年変化や波長ホッピング等で変化してしまったとしても、図24に示したように各出力ポートの波長依存性の相対関係が、初期値として正確に作り込まれてさえいれば、図25に示したように1つの遅延時間差微調整機能部を動作させるだけで、光遅延検波回路の最適波長をI−chもQ−chも、再度同時に合わせることが可能になる。したがって、本発明第5の実施形態によれば、位相同期回路のような高価な制御回路を複数用意する必要が無くなるので、安価な光遅延検波器を提供することが可能になる。 Even if the center wavelength of the carrier wave of the DQPSK signal has changed due to aging of the laser, wavelength hopping, etc., as shown in FIG. As long as it is built in, only the delay time difference fine adjustment function unit is operated as shown in FIG. 25, and the optimum wavelength of the optical delay detection circuit is simultaneously adjusted again for both I-ch and Q-ch. Is possible. Therefore, according to the fifth embodiment of the present invention, it is not necessary to prepare a plurality of expensive control circuits such as a phase synchronization circuit, so that an inexpensive optical delay detector can be provided.
図34には、Qペナルティと相対遅延時間差との関係をシミュレータで計算した結果を示す。 In FIG. 34, the result of having calculated the relationship between Q penalty and a relative delay time difference with a simulator is shown.
伝送品質を表すQ値は複数の伝送パラメータの関数になるが、特定のパラメータの依存性を抽出するためQペナルティという数値を使うのが一般的である。Qペナルティの定義は、あるパラメータを変化させた場合の最適Q値を基準とし、そのパラメータが変化した場合に、どの位Q値が劣化したかを示すQ値の差分である。 Although the Q value representing transmission quality is a function of a plurality of transmission parameters, a numerical value called Q penalty is generally used to extract the dependence of a specific parameter. The definition of the Q penalty is a difference in the Q value indicating how much the Q value has deteriorated when the parameter is changed with reference to the optimum Q value when the parameter is changed.
図34より、Q値の劣化を0.3dB以下に抑えるためには、上記光遅延検波回路の第2の光遅延部を通過する複数の光信号のうち、第1組目の光信号に加える遅延時間差と第2組目に加える遅延時間差との差(相対遅延時間差)を0.24〜0.26λ/cの間に設計する必要があることがわかる。また、図34より、Q値の劣化を0.1dB以下に抑えるためには、相対遅延時間差を0.245〜0.255λ/cの間に設定する必要がある。 From FIG. 34, in order to suppress the degradation of the Q value to 0.3 dB or less, it is added to the first set of optical signals among a plurality of optical signals passing through the second optical delay unit of the optical delay detection circuit. It can be seen that the difference (relative delay time difference) between the delay time difference and the delay time difference applied to the second set needs to be designed between 0.24 and 0.26λ / c. 34, it is necessary to set the relative delay time difference between 0.245 and 0.255λ / c in order to suppress the degradation of the Q value to 0.1 dB or less.
以上、説明してきたとおり、本発明の光遅延検波器によれば、中心波長制御用の制御回路の台数を1台に減らす事ができるので安価な光遅延検波器を提供することが可能になる。特に、光変調の多重度を上げた場合でも、必要とする制御回路数は1台のままなので、受信する情報量あたりのコストを低減することができる。さらに、本発明に係る中心波長モニターを用いれば、制御回路自体の制約が少なくなり電気回路の簡素化などにより、さらに安価な光遅延検波器を提供することが可能になる。 As described above, according to the optical delay detector of the present invention, the number of control circuits for central wavelength control can be reduced to one, so that an inexpensive optical delay detector can be provided. . In particular, even when the degree of multiplexing of light modulation is increased, the number of required control circuits remains one, so that the cost per received information amount can be reduced. Furthermore, if the center wavelength monitor according to the present invention is used, the control circuit itself is less restricted, and an inexpensive optical delay detector can be provided by simplifying the electric circuit.
101,401,701,1201,1401,1801a,1801b,1901,2001,2101a,2101b,2201,2301,2401 光二分岐回路
102a,102b,102c,102d,102e,102f,402a,402b,702a,702b,1202,1402a,1402b,1402c,1402d,1402e,1402f,1802a,1802b,1802c,1802d,1902a,1902b,2002a,2002b,2302a,2302b,2402a,2402b 遅延時間差微調整機能部
103,403,703,1203,1403,1803a,1803b,1903,2003,2103a,2103b,2203,2303,2403 第1の光遅延部
104a,104b,404a,404b,404c,404d,704a,704b,704c,704d,1204a,1204b,1404a,1404b,1804a,1804b,1904a,1904b,2004a,2004b,2104a,2104b,2304,2404,2504a,2504b 光電変換素子対
105a,105b,405a,405b,705a,705b,1405a,1405b,1205,1805,2105 光N分岐回路
106a,106b,406a,406b,406c,406d,706a,706b,706c,1206,1406a,1406b,1806a,1806b,2106a,2106b,2306,2406 2入力2出力光合分波回路
107,407,707,1207,1407 第2の光遅延部
108,408,1208,1408 復号器
109,1209 Qモニター
110,410,710,1210,1410,2310,2410 積分器
411 FECデコーダ
412 推定BERモニター
513a,513b,513c,513d,2513a,2513b 識別器
514,1514a,1514b,1514c,2514a,2514b,2514c EXORゲート
515a,515b NOTゲート
130 中心波長制御回路
720 中心波長モニター
1216 速軸22.5度傾斜半波長板
1217 速軸−22.5度傾斜半波長板
2018 スターカプラ型光合分波回路
1919 2入力4出力MMI型光合分波回路
2320,2420,2520a,2520b 低域通過フィルタ
121,421,1221,2421 位相調整回路
122,422,1222,1522,2422,2522 加算器
123,423,1223,2423 ミキサ
124,424,1224,2424 低周波発振器
1225a,1225b,1225c,1225d,1225e コリメータレンズ
1526,2526 減算器
2527 ループフィルタ
2528 局発光源
2529 光90度ハイブリッド
1230a,1230b,1230c,1230d 全反射ミラー
1231a,1231b,1231c,1231d,1231e 光ファイバ
1432 位相同期回路
2133 速軸45度傾斜半波長板
2134 速軸−45度傾斜半波長板
101, 401, 701, 1201, 1401, 1801a, 1801b, 1901, 2001, 2101a, 2101b, 2201, 2301, 2401 Optical branching circuits 102a, 102b, 102c, 102d, 102e, 102f, 402a, 402b, 702a, 702b, 1202, 1402a, 1402b, 1402c, 1402d, 1402e, 1402f, 1802a, 1802b, 1802c, 1802d, 1902a, 1902b, 2002a, 2002b, 2302a, 2302b, 2402a, 2402b Delay time difference fine adjustment function unit 103, 403, 703, 1203 1403, 1803a, 1803b, 1903, 2003, 2103a, 2103b, 2203, 2303, 2403 First optical delay units 104a, 1 4b, 404a, 404b, 404c, 404d, 704a, 704b, 704c, 704d, 1204a, 1204b, 1404a, 1404b, 1804a, 1804b, 1904a, 1904b, 2004a, 2004b, 2104a, 2104b, 2304, 2404, 2504a, 2504b Conversion element pairs 105a, 105b, 405a, 405b, 705a, 705b, 1405a, 1405b, 1205, 1805, 2105 Optical N branch circuits 106a, 106b, 406a, 406b, 406c, 406d, 706a, 706b, 706c, 1206, 1406a, 1406b, 1806a, 1806b, 2106a, 2106b, 2306, 2406 2-input 2-output optical multiplexing / demultiplexing circuits 107, 407, 707, 1207, 14 7 Second optical delay unit 108, 408, 1208, 1408 Decoder 109, 1209 Q monitor 110, 410, 710, 1210, 1410, 2310, 2410 Integrator 411 FEC decoder 412 Estimated BER monitor 513a, 513b, 513c, 513d , 2513a, 2513b Discriminators 514, 1514a, 1514b, 1514c, 2514a, 2514b, 2514c EXOR gates 515a, 515b NOT gate 130 Center wavelength control circuit 720 Center wavelength monitor 1216 Fast axis 22.5 degree inclined half-wave plate 1217 Fast axis − 22.5 degree inclined half-wave plate 2018 Star coupler type optical multiplexing / demultiplexing circuit 1919 2-input 4-output MMI type optical multiplexing / demultiplexing circuits 2320, 2420, 2520a, 2520b Low-pass filters 121, 421, 1221 2421 Phase adjustment circuit 122,422,1222,1522,2422,2522 Adder 123,423,1223,2423 Mixer 124,424,1224,2424 Low frequency oscillator 1225a, 1225b, 1225c, 1225d, 1225e Collimator lens 1526,2526 Subtraction Unit 2527 loop filter 2528 local light source 2529 optical 90-degree hybrid 1230a, 1230b, 1230c, 1230d total reflection mirrors 1231a, 1231b, 1231c, 1231d, 1231e optical fiber 1432 phase synchronization circuit 2133 fast axis 45 degree inclined half-wave plate 2134 fast axis -45 degree inclined half-wave plate
Claims (5)
遅延時間差を与えられた前記光信号を、各々N組(Nは2以上)に分岐させた後でかつ光電変換素子対に入力させる前に、N組の前記光信号の内、少なくとも2組の光信号を、各組の光信号間で相異なる遅延時間差を与える第2の光遅延部を通過させ、光合分波回路で合波干渉させることを特徴とする光遅延検波回路。 In an optical delay detection circuit for differential reception by giving a delay time difference to the input optical signal by a first optical delay unit having a delay time difference fine adjustment function unit and then inputting it to the photoelectric conversion element pair,
The optical signals given the delay time difference are branched into N sets (N is 2 or more), respectively, and before being input to the photoelectric conversion element pair, at least two sets of the N sets of optical signals. An optical delay detection circuit characterized in that an optical signal passes through a second optical delay unit that gives a different delay time difference between each set of optical signals and is multiplexed and interfered by an optical multiplexing / demultiplexing circuit.
遅延時間差を与えられた前記光信号を、各々N組(Nは2以上)に分岐させた後でかつ光電変換素子対に入力させる前に、N組の前記光信号の内少なくとも1組の光信号を、光電変換素子対に入力させる前に、偏光回転部または偏光規定部を通過させることを特徴とする光遅延検波回路。 In an optical delay detection circuit for differential reception, an input optical signal is branched into two and given a delay time difference by a first optical delay unit having a delay time difference fine adjustment function unit and then input to a photoelectric conversion element pair. ,
The optical signals given the delay time difference are branched into N sets (N is 2 or more), respectively, and before the optical signals are input to the photoelectric conversion element pair, at least one of the N sets of optical signals. An optical delay detection circuit, wherein a signal is passed through a polarization rotation unit or a polarization defining unit before being input to a photoelectric conversion element pair.
かつ、第2の光遅延部に設置された遅延時間差微調整機能部により遅延時間差微調整量γを前記1組の光信号に与え、
かつ前記微調整量γが、第1の光遅延部に設置された遅延時間差微調整機能部が与える微調整量βと、次式の関係を保って連動して動作することを特徴とする光遅延検波回路。
γ=α×β+σ×λ/c(ただし、λは入力光信号の波長、σは−1≦σ≦1の値をもつ定数、cは光速度。) 5. The optical delay detection circuit according to claim 1, wherein at least one of the optical signals branched into N sets (N is equal to or greater than 2) is input to the photoelectric conversion element pair. In the second optical delay unit that passes, a delay time difference that is α (−1 <α <0) times the delay time difference given by the first optical delay unit is given,
In addition, a delay time difference fine adjustment amount γ is given to the set of optical signals by the delay time difference fine adjustment function unit installed in the second optical delay unit,
The fine adjustment amount γ operates in conjunction with the fine adjustment amount β given by the delay time difference fine adjustment function unit installed in the first optical delay unit while maintaining the relationship of the following equation: Delay detection circuit.
γ = α × β + σ × λ / c (where λ is the wavelength of the input optical signal, σ is a constant having a value of −1 ≦ σ ≦ 1, and c is the speed of light)
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