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WO2019003833A1 - 光受信モジュール、光受信方法、局側装置、ｐｏｎシステム、及び、光フィルタ - Google Patents

光受信モジュール、光受信方法、局側装置、ｐｏｎシステム、及び、光フィルタ Download PDF

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WO2019003833A1
WO2019003833A1 PCT/JP2018/021654 JP2018021654W WO2019003833A1 WO 2019003833 A1 WO2019003833 A1 WO 2019003833A1 JP 2018021654 W JP2018021654 W JP 2018021654W WO 2019003833 A1 WO2019003833 A1 WO 2019003833A1
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WO
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optical
optical signal
signal
power
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/021654
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
成斗 田中
船田　知之
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
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Priority to CN201880005701.0A priority patent/CN110168968B/zh
Priority to US16/624,073 priority patent/US11095375B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to an optical reception module, an optical reception method, a station side apparatus, a PON system, and an optical filter.
  • a semiconductor optical amplifier (SOA: Semiconductor Optical Amplifier) may be provided in the middle of an optical transmission path.
  • a variable optical attenuator (VOA: Variable Optical Attenuator) is added to the SOA as needed (see, for example, Patent Document 1). By providing the VOA, it is possible to control the gain of the SOA which suppresses the pattern effect of the output waveform and does not generate an error floor.
  • control unit that monitors the input power by branching the optical input immediately before the VOA can appropriately control the attenuation of the VOA (FIG. 3 of Patent Document 1).
  • control unit that branches the output of the SOA and monitors the output power can appropriately control the attenuation of the VOA (FIG. 4).
  • FIG. 5 an example of monitoring the current fluctuation of the SOA and controlling the attenuation of the VOA (Fig. 5) and an example of branching and monitoring the input to the SOA and replenishing the clamp light to the SOA (Fig. 8) are also shown. It is done. These all relate to a continuous signal going down from the station side to the home side.
  • An optical receiving module is an optical receiving module that receives a first optical signal that may include a continuous signal or a burst signal, and adjusts the first optical signal to output a second optical signal.
  • a control unit that controls the output of the semiconductor optical amplifier to operate in a region where gain saturation does not occur.
  • an optical reception module that receives an optical signal that may include a continuous signal or a burst signal, adjusts the power to a predetermined value or less, and amplifies the power.
  • An optical reception method to be executed comprising: estimating power before amplification based on at least one of amplified power and ASE noise contained therein, and adjusting the adjustment to suppress gain saturation based on an estimation result. Controlling at least one of the degree and the degree of amplification.
  • a station-side apparatus is a station-side apparatus that communicates with a plurality of home-side apparatuses via an optical fiber, and is included as a part of the station-side apparatus and is a continuous signal or burst signal
  • a variable optical attenuator for adjusting the first optical signal to output a second optical signal and a third optical signal for amplifying the second optical signal.
  • a semiconductor optical amplifier for outputting the first optical signal, the first power suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal in the third optical signal, and the outside of the wavelength band of the first optical signal in the third optical signal.
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier is controlled based on at least the second power of the selected second power, and the semiconductor optical amplifier is operated in a region where gain saturation does not occur.
  • a PON system includes a plurality of home devices, an optical transmission path using an optical fiber, and a station side device that communicates with the plurality of home devices via the optical transmission path.
  • the PON system includes a light receiving module, which is included as a part of the station apparatus and receives the first light signal from the home apparatus, adjusts the first light signal to generate a second light signal.
  • a control unit configured to control the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier based on at least the second power to operate the semiconductor optical amplifier in a region where gain saturation does not occur.
  • An optical filter includes an input port for receiving an output of an optical signal from a variable optical attenuator and a semiconductor optical amplifier, and a wavelength band of the optical signal among optical inputs received at the input port. And a second output port for outputting the light obtained by extracting the outside of the wavelength band of the optical signal among the optical inputs received by the input port.
  • FIG. 1 is a connection diagram of an optical receiving module and a station-side device and a PON system including the same.
  • FIG. 2 is a graph showing the spectrum of light at the output of the SOA in FIG. 1, ie, the portion “II”.
  • FIG. 3 is a graph showing the spectrum of light at the output of the light filter in FIG. 1, that is, the portion “III”.
  • FIG. 4 is a graph showing a spectrum of light extracted outside the wavelength band of the received signal by the optical filter in FIG. 1, that is, light of ASE noise observed in the portion of “IV”.
  • FIG. 5 is a graph showing the spectrum of the output of the SOA with the light input power to the SOA as a parameter.
  • FIG. 6 is a graph in which the numerical interval on the vertical axis of the graph of FIG. 5 is reduced (that is, enlarged in the vertical direction).
  • FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the gain with respect to the input to the SOA.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of burst control.
  • FIG. 9 is a diagram in which the optical signal is labeled on the same diagram as FIG. 1.
  • the optical signal is branched and monitored, and the SOA is controlled based on it, or converted to an electrical signal, and then the SOA is controlled based thereon. Do. However, it is inevitable that loss will occur if light is branched. There is also no disclosure of controlling the VOA without splitting the light.
  • the present disclosure aims to provide novel light reception control, including variable light attenuators, in a manner different from light branching.
  • an appropriate output can be obtained in light reception control using a variable optical attenuator without branching light.
  • a light receiving module for receiving a first light signal that may include a continuous signal or a burst signal, wherein the variable light attenuator adjusts the first light signal and outputs a second light signal.
  • a semiconductor optical amplifier for amplifying the second optical signal and outputting a third optical signal, a first power suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal in the third optical signal, and the third light
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier is controlled based on at least the second power of the second power extracted outside the wavelength band of the first optical signal in the signal.
  • a control unit configured to operate the semiconductor optical amplifier in a region where gain saturation does not occur.
  • the power of light input to the semiconductor optical amplifier is estimated in consideration of the second power extracted outside the wavelength band (for example, ASE (Amplified Spontaneous Emission) noise to be originally eliminated).
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier can be controlled to operate the semiconductor amplifier in a region where gain saturation does not occur. Therefore, without branching the light, the power of the input to the semiconductor optical amplifier can be known, and an appropriate output can be obtained in light reception control using the variable optical attenuator.
  • the third optical signal is a fourth optical signal obtained by suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal, and the outside of the wavelength band of the first optical signal. Is separated into the fifth optical signal from which the second optical signal is extracted, and the control unit corresponds the relationship between the photocurrent obtained by detecting the fifth optical signal and the power of the second optical signal. I remember.
  • the power of the light input to the semiconductor optical amplifier can be known by the photocurrent based on the fifth light signal (for example, ASE noise).
  • the third optical signal is a fourth optical signal obtained by suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal, and the outside of the wavelength band of the first optical signal. Is separated into the fifth light signal extracted, and the control unit is obtained by detecting the photocurrent obtained by detecting the fourth light signal and the fifth light signal.
  • the correspondence between both of the photocurrents to be generated and the power of the second optical signal is stored.
  • both the photocurrent obtained by detecting the fourth light signal in other words, the main signal
  • the photocurrent obtained by detecting the fifth light signal for example, ASE noise
  • the power of the light input to the semiconductor optical amplifier can be known from the correspondence relationship with the power.
  • the controller may receive any of the first power and the second power when receiving the first optical signal including the burst signal. First, rough control for suppressing the gain saturation is performed based on one or the other, and then fine control for suppressing the gain saturation is performed based on either of them. In this case, an appropriate output can be obtained quickly even for a burst signal having a variation in optical input power.
  • an optical receiving module that receives an optical signal that may include a continuous signal or a burst signal, adjusts the power to be less than a predetermined value, and amplifies that power
  • An optical receiving method comprising: estimating power before amplification based on at least one of amplified power and ASE noise contained therein, and adjusting the degree of the adjustment to suppress gain saturation based on an estimation result; It is an optical receiving method which controls at least one of the extent of the said amplification.
  • the power of the input light is estimated in consideration of the ASE noise to be originally eliminated, and at least one of the degree of adjustment and the degree of amplification is controlled to suppress gain saturation. Can. Therefore, without branching the light, it is possible to know the power of the input and obtain an appropriate output in light reception control using the variable optical attenuator.
  • this is a station-side device that communicates with a plurality of home-side devices via an optical fiber, and is included as a part of the station-side device, and may include a continuous signal or a burst signal
  • a light receiving module for receiving a signal, a variable light attenuator for adjusting the first light signal to output a second light signal, and a semiconductor light amplifier for amplifying the second light signal to output a third light signal
  • a control unit configured to control the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier based on at least the second power to operate the semiconductor optical amplifier in a region where gain saturation does not occur.
  • Station side equipment configured to control the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier based on at least the second power to operate the semiconductor optical amplifier in a region
  • the optical receiving module of such a station-side apparatus estimates the power of light input to the semiconductor optical amplifier in consideration of the second power (for example, ASE noise to be originally removed) extracted outside the wavelength band,
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier can be controlled to operate the semiconductor amplifier in a region where gain saturation does not occur. Therefore, without branching the light, the power of the input to the semiconductor optical amplifier can be known, and an appropriate output can be obtained in light reception control using the variable optical attenuator.
  • this is a PON system including a plurality of home devices, an optical transmission path using an optical fiber, and a station side device that communicates with the plurality of home devices via the optical transmission path.
  • a light receiving module which is included as a part of the station-side device and receives the first light signal from the home-side device, adjusts the first light signal and outputs a second light signal
  • Control the gain of the semiconductor optical amplifier A control unit that operates in a region not hydrated, a PON system comprising a.
  • the power of light input to the semiconductor optical amplifier is estimated in consideration of the second power (for example, ASE noise to be originally removed) extracted outside the wavelength band, and the gain
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier can be controlled to operate the semiconductor amplifier in the non-saturation region. Therefore, without branching the light, the power of the input to the semiconductor optical amplifier can be known, and an appropriate output can be obtained in light reception control using the variable optical attenuator.
  • this is an input port for receiving an output of an optical signal from a variable optical attenuator through a semiconductor optical amplifier, and an optical input that is suppressed at the input port out of the wavelength band of the optical signal. And a second output port for outputting light obtained by extracting the outside of the wavelength band of the optical signal among the optical inputs received at the input port.
  • the power of the light input to the semiconductor optical amplifier is estimated in consideration of the light extracted outside the wavelength band (for example, ASE noise to be originally eliminated).
  • the output of at least one of the variable optical attenuator and the semiconductor optical amplifier can be controlled to operate the semiconductor amplifier in a region where gain saturation does not occur. Therefore, without branching the light, the power of the input to the semiconductor optical amplifier can be known, and an appropriate output can be obtained in light reception control using the variable optical attenuator.
  • FIG. 1 is a connection diagram of an optical receiving module and a station-side device and a PON system including the same.
  • a PON (Passive Optical Network) system 200 includes one station-side device (OLT: Optical Line Terminal) 100 and a large number (three, as an example) of home-side devices (ONU: Optical Network Unit) 51, 52. , 53 by an optical fiber 1.
  • OLT Optical Line Terminal
  • ONU Optical Network Unit
  • the station-side apparatus 100 includes an optical reception module 3, an optical transmission module 4, and a multiplexer / demultiplexer 2.
  • the upstream signals sent from the ONUs 51 to 53 are received by the light receiving module 3 via the multiplexer / demultiplexer 2.
  • downstream signals sent from the optical transmission module 4 to the ONUs 51 to 53 are delivered to the ONUs 51 to 53 through the multiplexer / demultiplexer 2.
  • the light receiving module 3 and the light transmitting module 4 are connected to upper devices (not shown) in the station-side device 100 respectively.
  • the optical receiving module 3 includes a variable optical attenuator (VOA: Variable Optical Attenuator) 31, a semiconductor optical amplifier (SOA: Semiconductor Optical Amplifier (SOA) 32), and wavelength division multiplexing (WDM: The driving current to the optical filter 33, the PD receiver 34, the ASE monitor unit 35, the LIA / CDR (Limiting-Amplifier / Clock and Data Recovery) circuit 36, the control unit 37, and the SOA 32 in the Wavelength Division Multiplexing method. And an SOA driver 38 for providing the The processing after the LIA / CDR circuit 36 is not shown.
  • VOA Variable Optical Attenuator
  • SOA Semiconductor Optical Amplifier
  • WDM wavelength division multiplexing
  • the VOA 31 adjusts the amount of attenuation so that the power of the light input becomes equal to or less than a predetermined value.
  • the SOA 32 receives the output of the VOA 31 and amplifies the power.
  • the optical filter 33 separates the output of the SOA 32 into an in-band signal including the received signal and ASE (Amplified Spontaneous Emission) noise outside the wavelength band.
  • the optical filter 33 has an input port P i that receives the output of the SOA 32 and a first output port P o1 that outputs a signal within a band including a reception signal among the optical inputs received at the input port P i. And a second output port Po2 that reflects and outputs ASE noise among the light input received at the input port Pi.
  • the PD receiver 34 includes a photodiode 34 p and a transimpedance amplifier 34 t.
  • the ASE monitor unit 35 has a photodiode 35 p.
  • the PD receiver 34 receives a signal from the first output port Po1 of the optical filter 33, photoelectrically converts the signal, and outputs a photocurrent.
  • the ASE monitor unit 35 receives ASE noise from the second output port Po2 of the optical filter 33, performs photoelectric conversion, and outputs a photocurrent.
  • the LIA / CDR circuit 36 receives the output of the PD receiver 34 and performs clock / data recovery.
  • the output of the PD receiver 34 and the output of the ASE monitor unit 35 are given to the control unit 37, respectively.
  • the control unit 37 includes, for example, a computer, and the computer executes software (computer program) to realize necessary control functions.
  • the software is stored, for example, in a storage unit 37m provided in the control unit 37.
  • a storage unit 37m provided in the control unit 37.
  • the SOA driver 38 can be considered together with the controller 37 as a “controller” in a broad sense.
  • the following relationships are stored as a database in the storage unit 37m of the control unit 37. Which of (i), (ii) and (iii) is stored depends on the relationship with the control.
  • (I) Correspondence between the photocurrent obtained by photoelectric conversion of ASE noise separated by the optical filter 33 by the ASE monitoring unit 35 and the power of light input to the SOA 32
  • (ii) Of the output of the SOA 32
  • PD Correspondence between the photocurrent based on the signal in the band including the received signal obtained by photoelectric conversion by the PD receiver 34 after passing through the optical filter 33 and the power of the light input to the SOA 32
  • PD Correspondence between the photocurrent output from the receiver 34 and the photocurrent output from the ASE monitor unit 35 and the power of light input to the SOA 32
  • the VOA 31 When an upstream signal from the home side is sent by time division, this is received by the VOA 31, and when the power of the optical input exceeds a predetermined value, the attenuation amount is adjusted to be equal to or less than the predetermined value. Subsequently, the SOA 32 receives the output of the VOA 31 and amplifies the power while suppressing gain saturation.
  • the photocurrent output from the PD receiver 34 and the photocurrent output from the ASE monitor unit 35 are input to the control unit 37.
  • the PD receiver 34 provides an output to both the LIA / CDR circuit 36 and the control unit 37, this is not an electrical branch, but an electrical output passing to the LIA / CDR circuit 36. To the control unit 37.
  • the control unit 37 can estimate the power of light input to the SOA 32 based on the input photocurrent.
  • the monitor target is (i) the photocurrent output from the ASE monitor unit 35, ie, ASE noise, (ii) the photocurrent output from the PD receiver 34, This is one of the original received signal and the sum of the photocurrent output from the ASE monitor 35 and the photocurrent output from the PD receiver 34, that is, the output of the SOA 32.
  • the target of the monitor which can be said to be particularly characteristic in the present embodiment is (i).
  • (iii) is a form including (i). Note that (i), (ii) and (iii) that are targets of these monitors correspond to (i), (ii) and (iii) of the above-mentioned database.
  • the control unit 37 estimates the power of light input to the SOA 32 based on the photocurrent output from the ASE monitor unit 35 corresponding to ASE noise, and according to the estimation result, At least one of the VOA 31 and the SOA 32 via the SOA driver 38 is controlled. For example, when the bit error rate after signal reception is equal to or higher than the power at which the defined quality (1e-12) or less is exceeded and exceeds the predetermined threshold, the following control can be performed.
  • the VOA 31 is controlled to increase the amount of attenuation. Thereby, the gain saturation of the SOA 32 is suppressed.
  • the SOA drive unit 38 is controlled to lower the drive current of the SOA 32.
  • both the above (a) and (b) are performed to suppress gain saturation of the SOA 32.
  • the drive current of the SOA 32 is variably controlled so that gain saturation does not occur, and when the lower limit value of the drive current is reached, the attenuation amount of the VOA 31 is controlled while maintaining the photocurrent.
  • gain saturation in the SOA 32 can be suppressed.
  • FIG. 2 is a graph showing the spectrum of light at the output of the SOA 32 in FIG. 1, that is, the portion “II”.
  • the horizontal axis represents wavelength, and the vertical axis represents light power (intensity). It is the original reception signal that sharply protrudes in the vicinity of the wavelength 1310 [nm]. Others are ASE noises.
  • FIG. 3 is a graph showing the spectrum of light at the output of the light filter 33 in FIG. 1, that is, the portion “III”.
  • the horizontal axis represents wavelength
  • the vertical axis represents light power (intensity). It is the original reception signal that sharply protrudes in the vicinity of the wavelength 1310 [nm].
  • a portion of the lower width centered on this is a portion of ASE noise that has been permitted to pass as a result of the pass characteristic of the optical filter 33. Other than that, it is ASE noise which attenuated greatly. As apparent from comparison with FIG. 2, the ASE noise level is significantly reduced by the optical filter 33.
  • FIG. 4 is a graph showing the spectrum of light extracted outside the wavelength band of the received signal by the optical filter 33 in FIG. 1, that is, the light of ASE noise observed in the portion of “IV”.
  • the horizontal axis represents the wavelength
  • the vertical axis represents the power (intensity) of light (noise).
  • the vicinity of the wavelength 1310 [nm] is missing, and besides that, ASE noise is widely distributed.
  • FIG. 5 is a graph showing the spectrum of the output of the SOA 32 with the light input power to the SOA 32 as a parameter.
  • the “Pin-number” on the right side of the graph corresponds to nine levels of input power intensity.
  • nine types of ASE noise curves are displayed in close proximity to one another.
  • the vicinity of the wavelength 1310 [nm] is the original received signal.
  • the dotted line near the wavelength of 1280 nm indicates the wavelength at which ASE noise peaks.
  • FIG. 6 is a graph in which the numerical interval on the vertical axis of the graph of FIG. 5 is reduced (that is, enlarged in the vertical direction). Looking at the peak position (dotted line) of the ASE noise, it can be seen that the ASE noise changes in nine steps depending on the input power. Therefore, for example, if ASE noise in the vicinity of a wavelength of 1280 nm is known, it is possible to easily estimate the power of the optical input.
  • FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the gain with respect to the input to the SOA 32.
  • the horizontal axis is the input Pin [dbm]
  • the left vertical axis is the gain [dB] of the SOA 32
  • the right vertical axis is the ASE noise power (integrated value) [dBm].
  • the upper represents the gain of the SOA 32
  • the lower represents the integrated value of the ASE noise. Both are closely related to each other.
  • the left side represents the non-saturated region, and the right side represents the saturated region, respectively, of the central vertically extending dotted line.
  • the gain of the SOA 32 and the integral value of the ASE noise are stable in the non-saturation region, but decrease as the input increases when entering the saturation region. Therefore, the SOA 32 has its input adjusted to be used in the non-saturation region. Therefore, the attenuation amount of the VOA 31 is feedback-controlled so that the integral value of the ASE noise is maintained at or above the value crossing the vertical dotted line.
  • VOA 31 is certain.
  • the received signal may be either a continuous signal or a burst signal.
  • the SOA 32 can be independently controlled, or can be controlled together with the VOA 31.
  • the level of ASE noise changes, so it is necessary to define the timing to control even if the signal to be received is a continuous signal.
  • the first section is a rough control section of VOA and SOA.
  • the second section is a fine control section of the VOA and the SOA, and also has a predetermined waiting time.
  • the third section is a CDR lock section, a PCS (Physical Coding Sublayer) synchronization section, and a transmission data valid (payload) section.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of burst control.
  • the execution subject of this flowchart is the control unit 37.
  • step S1 the control unit 37 determines whether the beginning of the burst signal has come. If “No” here, the control is completed without doing anything. If “Yes”, it is determined whether the ASE noise from the ASE monitoring unit 35 is smaller than a threshold Th1 (for example, -5 dBm) (step S2). If the determination is "No", that is, the ASE noise is equal to or greater than the threshold Th1, the control unit 37 executes "coarse control 1" (step S3). Specifically, for example, 10 dB attenuation is applied. If the determination in step S2 is "Yes", the control unit 37 proceeds to step S4.
  • Th1 for example, -5 dBm
  • step S4 the control unit 37 determines whether the ASE noise is smaller than a threshold value Th2 (for example, -4 dBm) (step S2). If the determination is "No", that is, if the ASE noise is equal to or greater than the threshold Th2, the control unit 37 executes "coarse control 2" (step S5). Specifically, for example, 5 dB attenuation is applied. If the 5 dB attenuation application or the determination in step S4 is "Yes", then "coarse control is completed”. The time required for the rough control is about several tens of ns for both "coarse control 1" and “coarse control 2".
  • Th2 for example, -4 dBm
  • step S6 determines whether or not the elapsed time from the start is within the limit time of the time threshold (for example, several hundred ns) (step S6).
  • the control unit 37 executes fine control.
  • step S7 it is determined whether the output signal is in the range from the threshold Th_3L to the threshold Th_3H. For example, assuming that the gain without fine control is about 16.5 dB, the threshold Th_3L is about -9 dBm, and the threshold Th_3H is about -3 dBm.
  • step S8 If the output signal is larger than the threshold Th_3H, the control unit 37 decreases the drive current for the SOA 32 by ⁇ I soa (step S8). In addition, when the output signal is smaller than the threshold Th_3L, the control unit 37 increases the drive current for the SOA 32 by ⁇ I soa (step S9). Such fine control is repeated several times, and when the time limit is reached in step S6, the control is completed.
  • ASE noise is monitored in the coarse control, and the output signal of the SOA 32 is monitored in the fine control. Including this, the following four types of combinations of coarse control and fine control can be considered.
  • the above flow chart is (C2).
  • (C1) and (C2) have significance in using ASE noise.
  • (C3) since coarse control is performed at high speed based on the SOA output signal, there is little significance in utilizing ASE noise in fine control.
  • the burst signals transmitted from the plurality of ONUs 51 to 53 have different light intensities.
  • the SOA 32 after adjusting the VOA 31 based on the ASE noise, by controlling the SOA 32, rough control can be performed quickly even when the intensity ratio is large (eg, 20 dB or more) between burst signals of optical input.
  • the amount of attenuation of the VOA 31 is controlled to maintain the input power to the SOA 32 so as not to generate
  • the control unit 37 Control the drive current of the SOA 32 so as to maintain the photocurrent not to cause gain saturation of the SOA 32, and maintain the photocurrent when the drive current reaches the lower threshold, in conjunction with the SOA 32, Control the amount of attenuation.
  • FIG. 9 is a diagram in which optical signal codes (OS1 to OS5) are added to the same diagram as FIG. It is assumed that the first optical signal OS1 is input from the multiplexer / demultiplexer 2 to the VOA 31. It is assumed that the second optical signal OS2 is output from the VOA 31. The third optical signal OS3 is output from the SOA 32. For the third optical signal OS3, the optical filter 33 is divided into a fourth optical signal OS4 suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal OS1 and a fifth optical signal OS5 extracting the outside of the wavelength band of the first optical signal OS1. To separate.
  • optical signal codes OS1 to OS5
  • FIG. 9 is a diagram in which optical signal codes (OS1 to OS5) are added to the same diagram as FIG. It is assumed that the first optical signal OS1 is input from the multiplexer / demultiplexer 2 to the VOA 31. It is assumed that the second optical signal OS2 is output from the VOA 31. The third optical signal OS3 is output from the SOA 32. For the
  • the light receiving module 3 of the present embodiment can be expressed, for example, as follows, if expressed using the definition of the light signal described above. That is, the light receiving module 3 receives the first light signal OS1 that may include a continuous signal or a burst signal, and the VOA 31 adjusts the first light signal OS1 and outputs the second light signal OS2, and the second light signal An SOA 32 that amplifies OS 2 and outputs a third light signal OS 3, a first power (input to the PD receiver 34) that suppresses the outside of the wavelength band of the first light signal OS 1 in the third light signal OS 3, The output of at least one of the VOA 31 and the SOA 32 based on at least the second power of the second power (input to the ASE monitor unit 35) extracted outside the wavelength band of the first optical signal OS1 in the third optical signal OS3. And a control unit 37 that operates the SOA 32 in a region where gain saturation does not occur.
  • the power of light input to the SOA 32 is estimated in consideration of the second power (for example, ASE noise that should normally be removed) extracted outside the wavelength band, It is possible to operate in a region where gain saturation does not occur. Therefore, without branching the light, the power of the input to the SOA 32 can be known, and an appropriate output can be obtained in the light reception control using the VOA 31.
  • the second power for example, ASE noise that should normally be removed
  • the optical filter 33 is configured to suppress the fourth optical signal OS4 suppressing the outside of the wavelength band of the first optical signal OS1 and the fifth optical signal OS5 extracting the outside of the wavelength band of the first optical signal OS1. And separate. Then, the control unit 37 stores the correspondence ((i) described above) between the photocurrent obtained by detecting the fifth light signal OS5 and the power of the second light signal OS2. In this case, the power of light input to the SOA 32 can be known by the photocurrent based on the fifth light signal OS5 (for example, ASE noise).
  • control unit 37 corresponds to the power of the second light signal OS2 with both the photocurrent obtained by detecting the fourth light signal OS4 and the photocurrent obtained by detecting the fifth light signal OS5.
  • the relationship ((iii) above) is stored.
  • the power of light input to the SOA 32 can be known from the correspondence with the power of the signal OS2.
  • an optical receiving method executed by the optical receiving module 3 that receives an optical input that may include a continuous signal or a burst signal, adjusts the power to a predetermined value or less, and amplifies the power.
  • the power before amplification is estimated based on at least one of the amplified power and the ASE noise contained therein, and based on the estimation result, the degree of adjustment and the degree of amplification so as to suppress gain saturation. It is an optical reception method which controls at least one.
  • the power of the input light is estimated in consideration of the ASE noise to be originally eliminated, and at least one of the degree of adjustment and the degree of amplification is controlled to suppress gain saturation. Can. Therefore, without branching the light, it is possible to know the power of the input and obtain an appropriate output in light reception control using the variable optical attenuator.

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Abstract

連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、第３光信号において第１光信号の波長帯域外を抑制したパワー、及び、第３光信号において第１光信号の波長帯域外を抽出したパワー、の少なくとも一方に基づいて、可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。

Description

光受信モジュール、光受信方法、局側装置、ＰＯＮシステム、及び、光フィルタ
　本発明は、光受信モジュール、光受信方法、局側装置、ＰＯＮシステム、及び、光フィルタに関する。
　本出願は、２０１７年６月２７日出願の日本出願第２０１７－１２５２５４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　光通信においては、光伝送路の途中に半導体光増幅器(ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifier）が設けられる場合がある。ＳＯＡには必要に応じて可変光減衰器(ＶＯＡ:Variable Optical Attenuator）が前置される（例えば、特許文献１参照。）。ＶＯＡを設けることで、出力波形のパターン効果を抑えてエラーフロアを発生させないＳＯＡのゲイン制御が可能となる。
　ＶＯＡの制御に関しては、例えば、ＶＯＡの直前で光入力を分岐し、入力パワーをモニタした制御部が、ＶＯＡの減衰を適切に制御することができる（特許文献１の図３）。また、ＳＯＡの出力を分岐し、出力パワーをモニタした制御部が、ＶＯＡの減衰を適切に制御することもできる（図４）。さらに、ＳＯＡの電流変動をモニタし、ＶＯＡの減衰を制御する例（図５）や、ＳＯＡへの入力を分岐してモニタし、ＳＯＡに対してクランプ光を補充する例（図８）も示されている。これらはいずれも、局側から宅側への下りの連続信号に関する。
　また、宅側から局側への上りバースト信号は、距離に応じてその信号強度に差があるので、光伝送路の途中の中継器で上り信号を分岐してＳＯＡの増幅率を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合、光のパワーだけでなく、波長もモニタし、波長に応じたＳＯＡの制御が行われる。
　一方、光分岐ではなく、電気信号に変換してから信号をモニタし、ＳＯＡの制御にフィードバックする技術も提案されている（例えば、特許文献３、図２参照。）。
特開２０１２－１９３５３号公報 特開２０１６－９８９７号公報 特開２０１２－１６５１２７号公報
　（光受信モジュール）
　本発明の一表現に係る光受信モジュールは、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
　（光受信方法）
　また、本発明の一表現に係る光受信方法は、連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御するものである。
　（局側装置）
　また、本発明の一表現に係る局側装置は、複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
　（ＰＯＮシステム）
　また、本発明の一表現に係るＰＯＮシステムは、複数の宅側装置と、光ファイバによる光伝送路と、前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
　前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている。
　（光フィルタ）
　また、本発明の一表現に係る光フィルタは、光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、を備えている。
図１は、光受信モジュール並びに、これを含む局側装置及びＰＯＮシステムの接続図である。 図２は、図１におけるＳＯＡの出力すなわち、「II」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。 図３は、図１における光フィルタの出力すなわち、「III」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。 図４は、図１における光フィルタにより受信信号の波長帯域外を抽出した光すなわち、「IV」の部分で観測されるＡＳＥノイズの光のスペクトルを示すグラフである。 図５は、ＳＯＡへの光の入力パワーをパラメータとしたＳＯＡの出力のスペクトルを示すグラフである。 図６は、図５のグラフの縦軸の数値間隔を小さくした（すなわち縦方向に拡大した）グラフである。 図７は、ＳＯＡへの入力に対するゲインの特性を示すグラフである。 図８は、バースト制御の一例を示すフローチャートである。 図９は、図１と同じ図上に、光信号の符号を付けた図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　上記のような従来のＳＯＡに関する制御では、光信号を分岐してモニタし、それに基づいてＳＯＡを制御するという形をとっているか、又は、電気信号に変換してから、それに基づいてＳＯＡを制御する。
　しかしながら、光で分岐をすれば損失が生じることは避けられない。また、光の分岐をしないでＶＯＡを制御することも開示されていない。
　かかる従来の問題点に鑑み、本開示は、光の分岐とは異なる形での、可変光減衰器も含めた新規な光受信制御を提供することを目的とする。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、光の分岐をせずに、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　［実施形態の要旨］
　本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
　（１）これは、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている光受信モジュールである。
　このような光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば本来除去するはずのＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　（２）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、前記制御部は、前記第５光信号を検出して得られる光電流と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している。
　この場合、第５光信号（例えばＡＳＥノイズ）に基づく光電流によって、半導体光増幅器へ入力される光のパワーを知ることができる。
　（３）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、前記制御部は、前記第４光信号を検出して得られる光電流、及び、前記第５光信号を検出して得られる光電流の両方と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している。
　この場合は、第４光信号（いわば本信号）を検出して得られる光電流、及び、第５光信号（例えばＡＳＥノイズ）を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号のパワーとの対応関係から、半導体光増幅器へ入力される光のパワーを知ることができる。
　（４）また、（１）の光受信モジュールにおいて、例えば、前記バースト信号を含む前記第１光信号の受信に対して、前記制御部は、前記第１のパワー及び前記第２のパワーのいずれか一方に基づいて先に、前記ゲイン飽和を抑制するための粗制御を実行し、次に、両者のいずれかに基づいて前記ゲイン飽和を抑制するための微制御を実行する。
　この場合、光入力のパワーにばらつきがあるバースト信号についても、迅速に、適切な出力を得ることができる。
　（５）方法の観点からは、これは、連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御する、光受信方法である。
　このような光受信方法では、本来除去するＡＳＥノイズを考慮して、入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和を抑制するように調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方の制御することができる。従って、光の分岐をせずに、入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　（６）また、これは、複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えている局側装置である。
　このような局側装置の光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば、本来除去するＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　（７）また、これは、複数の宅側装置と、光ファイバによる光伝送路と、前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、を備えているＰＯＮシステムである。
　このようなＰＯＮシステムの光受信モジュールでは、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば、本来除去するＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　（８）また、これは、光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、を備えている光フィルタである。
　このような光フィルタを光受信モジュールに用いることにより、波長帯域外を抽出した光（例えば、本来除去するはずのＡＳＥノイズ）を考慮して半導体光増幅器へ入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和しない領域で半導体増幅器を動作させるべく可変光減衰器及び半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御することができる。従って、光の分岐をせずに、半導体光増幅器への入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　［実施形態の詳細］
　以下、本発明の一実施形態に係る光受信モジュール並びにこれを含む局側装置及びＰＯＮシステムについて、図面を参照して説明する。
　《回路構成》
　図１は、光受信モジュール並びに、これを含む局側装置及びＰＯＮシステムの接続図である。
　図において、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システム２００は、１基の局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１００と、多数（例示として３個）の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）５１，５２，５３とを、光ファイバ１によって接続して構成されている。
　局側装置１００は、光受信モジュール３と、光送信モジュール４と、合分波器２とを備えている。ＯＮＵ５１～５３から送られてきた上り信号は、合分波器２を介して、光受信モジュール３により受信される。逆に、光送信モジュール４からＯＮＵ５１～５３に送られる下り信号は、合分波器２を介して、ＯＮＵ５１～５３に届けられる。光受信モジュール３及び光送信モジュール４は、それぞれ局側装置１００内の上位装置（図示せず。）に接続される。
　本実施形態は光受信に関するので、以下、光受信モジュール３を中心に説明する。光受信モジュール３は、可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator、以下ＶＯＡという。）３１と、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier、以下、ＳＯＡという。）３２と、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式での光フィルタ３３と、ＰＤ受信器３４と、ＡＳＥモニタ部３５と、ＬＩＡ／ＣＤＲ（Limiting-Amplifier / Clock and Data Recovery）回路３６と、制御部３７と、ＳＯＡ３２に駆動電流を与えるＳＯＡ駆動部３８とを備えている。なお、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６より後の処理は図示を省略している。
　ＶＯＡ３１は、光入力のパワーが所定値以下になるよう減衰量を調整する。ＳＯＡ３２は、ＶＯＡ３１の出力を受け取って、パワーを増幅する。光フィルタ３３は、ＳＯＡ３２の出力を、受信信号を含む帯域内の信号と、波長帯域外のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズとに分離する。具体的には、光フィルタ３３は、ＳＯＡ３２の出力を受け取る入力ポートＰｉと、入力ポートＰｉで受け取った光入力のうち、受信信号を含む帯域内の信号を出力する第１出力ポートＰｏ１と、入力ポートＰｉで受け取った光入力のうち、ＡＳＥノイズを反射して出力する第２出力ポートＰｏ２とを備えている。
　ＰＤ受信器３４は、フォトダイオード３４ｐと、トランスインピーダンスアンプ３４ｔとを有している。ＡＳＥモニタ部３５は、フォトダイオード３５ｐを有している。ＰＤ受信器３４は、光フィルタ３３の第１出力ポートＰｏ１から信号を受信して光電変換し、光電流を出力する。ＡＳＥモニタ部３５は、光フィルタ３３の第２出力ポートＰｏ２からＡＳＥノイズを受け取って光電変換し、光電流を出力する。ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６は、ＰＤ受信器３４の出力を受け取ってクロック・データ再生を行う。ＰＤ受信器３４の出力及びＡＳＥモニタ部３５の出力は、それぞれ制御部３７に与えられる。
　制御部３７は、例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、例えば制御部３７に備えられている記憶部３７ｍに格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部３７を構成することも可能ではある。
　なお、ＳＯＡ駆動部３８も、制御部３７と共に、広義の「制御部」と考えることもできる。
　制御部３７の記憶部３７ｍには、例えば以下の関係がデータベースとして記憶されている。（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）のどれを記憶するかは制御との関係による。
　（ｉ）光フィルタ３３で分離されたＡＳＥノイズがＡＳＥモニタ部３５で光電変換されて得られた光電流と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
　（ｉｉ）ＳＯＡ３２の出力のうち、光フィルタ３３を通過してＰＤ受信器３４で光電変換されて得られた、受信信号を含む帯域内の信号に基づく光電流と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
　（ｉｉｉ）ＰＤ受信器３４の出力する光電流、及び、ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流の両方と、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーとの対応関係
　宅側からの上り信号が時分割で送られてくると、これを、ＶＯＡ３１が受信し、光入力のパワーが所定値を超えるときは、所定値以下になるよう減衰量を調整する。続いて、ＳＯＡ３２はＶＯＡ３１の出力を受け取って、ゲイン飽和を抑制しつつ、パワーを増幅する。
　ＰＤ受信器３４の出力する光電流と、ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流とは、制御部３７に入力される。なお、ＰＤ受信器３４は、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６と、制御部３７との双方に出力を提供しているが、これは電気的な分岐ではなく、ＬＩＡ／ＣＤＲ回路３６に渡す出力を電気的にコピーして制御部３７にも渡している。
　制御部３７は、入力された光電流に基づいてＳＯＡ３２へ入力されている光のパワーを推定することができる。このとき、光電流のうち、何に基づくか、すなわちモニタの対象は、（ｉ）ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流すなわち、ＡＳＥノイズ、（ｉｉ）ＰＤ受信器３４の出力する光電流すなわち、本来の受信信号、（ｉｉｉ）ＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流とＰＤ受信器３４の出力する光電流との合計すなわち、ＳＯＡ３２の出力、のいずれかである。このうち、本実施形態で特に特徴的と言えるモニタの対象は（ｉ）である。また、（ｉ）を含む形となる（ｉｉｉ）である。なお、これらモニタの対象の（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）は、前述のデータベースの（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）と対応している。
　例えば（ｉ）の場合、制御部３７は、ＡＳＥノイズに相当するＡＳＥモニタ部３５の出力する光電流に基づいて、ＳＯＡ３２に入力されている光のパワーを推定し、その推定結果に応じて、ＶＯＡ３１及び、ＳＯＡ駆動部３８を介してのＳＯＡ３２、の少なくとも一方を制御する。例えば、信号受信後のビット誤り率が、規定の品質（１ｅ－１２）以下になるパワー以上で、かつ、所定の閾値を超えるときは、以下の制御を行うことができる。
　（ａ）ＶＯＡ３１を制御して減衰量を大きくする。これにより、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。
　（ｂ）ＳＯＡ駆動部３８を制御してＳＯＡ３２の駆動電流を下げる。これにより、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。
　（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の双方を行って、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を抑制する。例えば、ゲイン飽和が発生しないようにＳＯＡ３２の駆動電流を可変制御し、駆動電流の下限値に達すると、光電流を維持しつつＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
　このようにして、ＳＯＡ３２におけるゲイン飽和を抑制することができる。
　また、ＡＳＥノイズという本来なら排除してしまうものを、入力されている光のパワーの指標として利用することにより、本来の受信信号の光を分岐することなく、ＳＯＡ３２におけるゲイン飽和を抑制することができる。
　《各部の光信号波形》
　図２は、図１におけるＳＯＡ３２の出力すなわち、「II」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍で鋭く突出しているのが、本来の受信信号である。それ以外はＡＳＥノイズである。
　図３は、図１における光フィルタ３３の出力すなわち、「III」の部分での光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍で鋭く突出しているのが本来の受信信号である。また、これを中心として若干の下部の幅を成しているのは、光フィルタ３３の通過特性によって結果的に通過を許容したＡＳＥノイズの部分である。それ以外は、大きく減衰したＡＳＥノイズである。図２と比較すれば明らかなように、光フィルタ３３により、ＡＳＥノイズレベルは大幅に低下している。
　図４は、図１における光フィルタ３３により受信信号の波長帯域外を抽出した光すなわち、「IV」の部分で観測されるＡＳＥノイズの光のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長を表し、縦軸は光（ノイズ）のパワー（強度）を表している。波長１３１０［ｎｍ］の近傍が欠落し、それ以外にＡＳＥノイズが広く分布している。
　《ＳＯＡ出力スペクトルの入力パワー依存性》
　図５は、ＳＯＡ３２への光の入力パワーをパラメータとしたＳＯＡ３２の出力のスペクトルを示すグラフである。
　グラフの右側の「Ｐｉｎ－数字」は、９段階の入力パワーの強度に対応している。グラフは９種類のＡＳＥノイズ曲線が互いに接近して表示された状態となっている。波長１３１０［ｎｍ］の近傍は、本来の受信信号である。波長１２８０［ｎｍ］近傍の点線は、ＡＳＥノイズがピークになる波長を示している。
　図６は、図５のグラフの縦軸の数値間隔を小さくした（すなわち縦方向に拡大した）グラフである。ＡＳＥノイズのピーク位置（点線）を見ると、入力パワーに依存してＡＳＥノイズが９段階に変化していることがわかる。
　従って、例えば波長１２８０［ｎｍ］近傍でのＡＳＥノイズがわかれば、光入力のパワーを容易に推定することができる、という知見が得られる。
　図７は、ＳＯＡ３２への入力に対するゲインの特性を示すグラフである。横軸は入力Ｐｉｎ［ｄｂｍ］であり、左の縦軸はＳＯＡ３２のゲイン［ｄＢ］、右の縦軸はＡＳＥノイズのパワー（積分値）［ｄＢｍ］である。２本の曲線のうち、上は、ＳＯＡ３２のゲイン、下は、ＡＳＥノイズの積分値を、それぞれ表している。両者は互いに密接に関係している。中央の縦に延びる点線より左は非飽和領域、右は飽和領域をそれぞれ表している。ＳＯＡ３２のゲイン及びＡＳＥノイズの積分値は、非飽和領域では安定しているが、飽和領域に入ると入力の増大に伴って低下する。従って、ＳＯＡ３２は、非飽和領域で使用されるよう入力が調整される。従って、ＡＳＥノイズの積分値が、縦の点線と交わる値以上を維持するように、ＶＯＡ３１の減衰量がフィードバック制御される。
　《モニタの対象と制御の対象について》
　前述のように、モニタの対象は（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）のどれかである。制御の対象として、まず確実なのはＶＯＡ３１である。ＶＯＡ３１の制御に関しては、受信信号が連続信号、バースト信号のどちらであってもよい。
　また、ＳＯＡ３２も単独で制御の対象とするか、又は、ＶＯＡ３１と共に制御の対象とすることが可能である。但し、ＳＯＡ３２の駆動条件を変え続けると、ＡＳＥノイズのレベルが変化するので、受信する信号が連続信号であっても、制御するタイミングを規定する必要がある。また、バースト信号の場合は、ＡＳＥノイズのレベルをモニタしてＳＯＡ３２の駆動条件を変える期間を、バースト信号の開始後、ペイロード前の全区間又は一部区間に設定することが必要である。
　《バースト信号の場合》
　次に、バースト信号に対する制御について具体的に説明する。
　制御の概要としては、バースト先頭の同期パターン区間において、ＶＯＡ減衰値、及び、ＳＯＡ駆動条件（主に電流）についての粗制御と、微制御とを行う区間をそれぞれ用意する。例えば、バースト先頭から順に、第１区間、第２区間、第３区間とすると、第１区間は、ＶＯＡ、ＳＯＡの粗制御区間となる。第２区間は、ＶＯＡ、ＳＯＡの微制御区間であると共に、その他、所定の待ち時間となる。第３区間は、ＣＤＲロック区間、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）同期区間、及び、伝送データ有効（ペイロード）区間となる。
　図８は、バースト制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの実行主体は、制御部３７である。
　まず、ステップＳ１において制御部３７は、バースト信号の始端が来たか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」であればそのまま何もせず制御完了となる。「Ｙｅｓ」であれば、ＡＳＥモニタ部３５からのＡＳＥノイズが閾値Ｔｈ１（例えば－５ｄＢｍ）より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。判定が「Ｎｏ」すなわち、ＡＳＥノイズは閾値Ｔｈ１以上であるときは、制御部３７は、「粗制御１」を実行する（ステップＳ３）。具体的には、例えば、１０ｄＢ減衰を適用する。ステップＳ２での判定が「Ｙｅｓ」であれば、制御部３７はステップＳ４に進む。
　ステップＳ４において、制御部３７は、ＡＳＥノイズが閾値Ｔｈ２（例えば－４ｄＢｍ）より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。判定が「Ｎｏ」すなわち、ＡＳＥノイズは閾値Ｔｈ２以上であるときは、制御部３７は、「粗制御２」を実行する（ステップＳ５）。具体的には、例えば、５ｄＢ減衰を適用する。５ｄＢ減衰適用又はステップＳ４での判定が「Ｙｅｓ」であれば、ここで「粗制御完了」となる。粗制御に要する時間は、「粗制御１」、「粗制御２」ともに、数十ｎｓ程度である。
　続いて制御部３７は、開始からの経過時間が時間閾値（例えば数百ｎｓ）の制限時関内か否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、制限時間内であるとすると、制御部３７は、微制御を実行する。まず、ステップＳ７において、出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｌから閾値Ｔｈ＿３Ｈの範囲内にあるか否かを判定する。例えば微制御無しでのゲインが１６．５ｄＢ程度であるとすると、閾値Ｔｈ＿３Ｌは－９ｄＢｍ程度、閾値Ｔｈ＿３Ｈは－３ｄＢｍ程度である。
　出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｈより大きい場合は、制御部３７は、ＳＯＡ３２に対する駆動電流をΔＩｓｏａだけ減少させる（ステップＳ８）。また、出力信号が閾値Ｔｈ＿３Ｌより小さい場合は、制御部３７は、ＳＯＡ３２に対する駆動電流をΔＩｓｏａだけ増大させる（ステップＳ９）。このような微制御が数回繰り返され、ステップＳ６において制限時間に達すると、制御完了となる。
　上記のフローチャートにおいては、粗制御ではＡＳＥノイズをモニタし、微制御ではＳＯＡ３２の出力信号をモニタしている。これも含めて、粗制御と微制御との組合せは以下の４種類が考えられる。上記のフローチャートは（Ｃ２）である。
　（Ｃ１）粗制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ、微制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ
　（Ｃ２）粗制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ、微制御：ＳＯＡ出力信号
　（Ｃ３）粗制御：ＳＯＡ出力信号、微制御：ＳＯＡ出力のＡＳＥノイズ
　（Ｃ４）粗制御：ＳＯＡ出力信号、微制御：ＳＯＡ出力信号
　上記４種類のうち、ＡＳＥノイズを利用することに意義があるのは、（Ｃ１）及び（Ｃ２）であると考えられる。（Ｃ３）は、粗制御がＳＯＡ出力信号に基づいて高速に行われるので、微制御でＡＳＥノイズを利用する意義が乏しい。
　なお、複数のＯＮＵ５１～５３から届くバースト信号は光の強度が異なる。しかし、ＡＳＥノイズに基づいてＶＯＡ３１を調整した後、ＳＯＡ３２を制御することで、光入力のバースト信号間で強度比が大きい場合（例えば２０ｄＢ以上）でも迅速に粗制御を行うことができる。
　《連続信号の場合》
　連続信号の場合、図１では、ＳＯＡ３２への入力パワーが、受信信号のビット誤り率で規定の品質（１ｅ－１２）以下になる上限レベルに到達した後、制御部３７は、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を発生しないようなＳＯＡ３２への入力パワーを維持すべく、ＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
　一方、モニタの対象が（ｉｉ）の場合は、ＰＤ受信器３４の光電流が、受信信号のビット誤り率で規定の品質（１ｅ－１２）以下になる上限レベルに到達した後、制御部３７は、ＳＯＡ３２のゲイン飽和を発生しないような光電流を維持すべく、ＳＯＡ３２の駆動電流を制御し、駆動電流が下限閾値に達すると、光電流を維持するように、ＳＯＡ３２と併せて、ＶＯＡ３１の減衰量を制御する。
　《光信号の定義》
　図９は、図１と同じ図上に、光信号の符号（ＯＳ１～ＯＳ５）を付けた図である。
　合分波器２からＶＯＡ３１に入力されるのは、第１光信号ＯＳ１とする。
　ＶＯＡ３１から出力されるのは、第２光信号ＯＳ２とする。
　ＳＯＡ３２から出力されるのは、第３光信号ＯＳ３とする。
　光フィルタ３３は、第３光信号ＯＳ３について、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第４光信号ＯＳ４と、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第５光信号ＯＳ５とに分離する。
　《まとめ》
　本実施形態の光受信モジュール３は、上記の光信号の定義を用いて表現すれば、例えば以下のように表現することができる。すなわち、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号ＯＳ１を受信する光受信モジュール３であって、第１光信号ＯＳ１を調整して第２光信号ＯＳ２を出力するＶＯＡ３１と、第２光信号ＯＳ２を増幅して第３光信号ＯＳ３を出力するＳＯＡ３２と、第３光信号ＯＳ３において第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第１のパワー（ＰＤ受信器３４への入力）、及び、第３光信号ＯＳ３において第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第２のパワー（ＡＳＥモニタ部３５への入力）のうち少なくとも第２のパワーに基づいて、ＶＯＡ３１及びＳＯＡ３２の少なくとも一方の出力を制御して、ＳＯＡ３２をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部３７と、を備えているものである。
　このような光受信モジュール３では、波長帯域外を抽出した第２のパワー（例えば本来なら除去するはずのＡＳＥノイズ）を考慮してＳＯＡ３２へ入力されている光のパワーを推定し、ＳＯＡ３２を、ゲイン飽和しない領域で動作させることができる。従って、光の分岐をせずに、ＳＯＡ３２への入力のパワーを知り、ＶＯＡ３１を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　なお、このような光受信モジュール３を含む局側装置１００及びＰＯＮシステム２００についても同様のことが言える。
　また、光フィルタ３３は、第３光信号ＯＳ３について、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抑制した第４光信号ＯＳ４と、第１光信号ＯＳ１の波長帯域外を抽出した第５光信号ＯＳ５とに分離する。そして、制御部３７は、第５光信号ＯＳ５を検出して得られる光電流と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係（前述の（ｉ））を記憶している。この場合、第５光信号ＯＳ５（例えばＡＳＥノイズ）に基づく光電流によって、ＳＯＡ３２に入力される光のパワーを知ることができる。
　また、制御部３７は、第４光信号ＯＳ４を検出して得られる光電流、及び、第５光信号ＯＳ５を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係（前述の（ｉｉｉ））を記憶している。
　この場合は、第４光信号ＯＳ４（いわば本信号）を検出して得られる光電流、及び、第５光信号ＯＳ５（例えばＡＳＥノイズ）を検出して得られる光電流の両方と、第２光信号ＯＳ２のパワーとの対応関係から、ＳＯＡ３２へ入力される光のパワーを知ることができる。
　また、方法として表現すれば、連続信号又はバースト信号を含み得る光入力を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュール３が、実行する光受信方法であって、増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方を制御する、光受信方法である。
　このような光受信方法では、本来除去するＡＳＥノイズを考慮して、入力されている光のパワーを推定し、ゲイン飽和を抑制するように調整の程度及び増幅の程度の少なくとも一方の制御することができる。従って、光の分岐をせずに、入力のパワーを知り、可変光減衰器を用いた光受信制御において適切な出力を得ることができる。
　《補記》
　なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　光ファイバ
　２　合分波器
　３　光受信モジュール
　４　光送信モジュール
　３１　ＶＯＡ（可変光減衰器）
　３２　ＳＯＡ（半導体光増幅器）
　３３　光フィルタ
　３４　ＰＤ受信器
　３４ｐ　フォトダイオード
　３４ｔ　トランスインピーダンスアンプ
　３５　ＡＳＥモニタ部
　３５ｐ　フォトダイオード
　３６　ＬＩＡ／ＣＤＲ回路
　３７　制御部
　３７ｍ　記憶部
　３８　ＳＯＡ駆動部
　５１，５２，５３　宅側装置
　１００　局側装置
　２００　ＰＯＮシステム
　ＯＳ１　第１光信号
　ＯＳ２　第２光信号
　ＯＳ３　第３光信号
　ＯＳ４　第４光信号
　ＯＳ５　第５光信号
　Ｐｉ　入力ポート
　Ｐｏ１　第１出力ポート
　Ｐｏ２　第２出力ポート

Claims (8)

  1. 　連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールであって、
    　前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
    　前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
    　前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
    　を備えている光受信モジュール。
  2. 　前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、
    　前記制御部は、前記第５光信号を検出して得られる光電流と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している請求項１に記載の光受信モジュール。
  3. 　前記第３光信号を、前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第４光信号と、前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第５光信号とに分離する光フィルタが設けられており、
    　前記制御部は、前記第４光信号を検出して得られる光電流、及び、前記第５光信号を検出して得られる光電流の両方と、前記第２光信号のパワーとの対応関係を記憶している請求項１に記載の光受信モジュール。
  4. 　前記バースト信号を含む前記第１光信号の受信に対して、
    　前記制御部は、前記第１のパワー及び前記第２のパワーのいずれか一方に基づいて先に、前記ゲイン飽和を抑制するための粗制御を実行し、次に、両者のいずれかに基づいて前記ゲイン飽和を抑制するための微制御を実行する、請求項１に記載の光受信モジュール。
  5. 　連続信号又はバースト信号を含み得る光信号を受け取って、パワーが所定値以下になるよう調整した後、そのパワーを増幅する光受信モジュールが、実行する光受信方法であって、
    　増幅されたパワー及びそれに含まれるＡＳＥノイズの少なくとも一方に基づいて増幅前のパワーを推定し、
    　推定結果に基づいて、ゲイン飽和を抑制するように、前記調整の程度及び前記増幅の程度の少なくとも一方を制御する、
    　光受信方法。
  6. 　複数の宅側装置と光ファイバを介して通信する局側装置であって、当該局側装置の一部として含まれ、連続信号又はバースト信号を含み得る第１光信号を受信する光受信モジュールは、
    　前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
    　前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
    　前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
    　を備えている局側装置。
  7. 　複数の宅側装置と、
    　光ファイバによる光伝送路と、
    　前記光伝送路を介して前記複数の宅側装置と通信する局側装置と、を備えているＰＯＮシステムであって、
    　前記局側装置の一部として含まれ、前記宅側装置から第１光信号を受信する光受信モジュールは、
    　前記第１光信号を調整して第２光信号を出力する可変光減衰器と、
    　前記第２光信号を増幅して第３光信号を出力する半導体光増幅器と、
    　前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抑制した第１のパワー、及び、前記第３光信号において前記第１光信号の波長帯域外を抽出した第２のパワー、のうち少なくとも前記第２のパワーに基づいて、前記可変光減衰器及び前記半導体光増幅器の少なくとも一方の出力を制御して、前記半導体光増幅器をゲイン飽和しない領域で動作させる制御部と、
    　を備えているＰＯＮシステム。
  8. 　光信号を可変光減衰器から半導体光増幅器を経た出力を受け取る入力ポートと、
    　前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抑制した光を出力する第１出力ポートと、
    　前記入力ポートで受け取った光入力のうち、前記光信号の波長帯域外を抽出した光を出力する第２出力ポートと、
    　を備えている光フィルタ。
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