特許 6962028 光受信器及び光受信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962028

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】光受信器及び光受信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/077 20130101AFI20211025BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20211025BHJP

   G02F 2/00 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/077 190

   H04B10/61

   G02F2/00

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-124241(P2017-124241)

(22)【出願日】2017年6月26日

(65)【公開番号】特開2019-9642(P2019-9642A)

(43)【公開日】2019年1月17日

【審査請求日】2020年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】坪内 隆史

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０９２７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／００６５１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７１０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１６６９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０２３０９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／０７７

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｇ０２Ｆ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレント光伝送システムで用いられる光受信器であって、
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する光−電気変換手段と、
前記ダミーデータを生成し、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の振幅の時間的な変動幅が第２の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する制御手段と、
を備える光受信器。

【請求項2】

前記光−電気変換手段は、
前記局部発振光を生成する局部発振回路と、
前記局部発振光を分岐して前記局部発振光の一方及び他方として出力する第１のビームスプリッタと、
前記受信光を透過又は阻止する第１の光機能素子と、
前記局部発振光の一方を前記ダミーデータで変調して前記テスト信号光を生成する光変調器と、
前記テスト信号光又は前記第１の光機能素子を透過した前記受信光を偏波分離して偏波毎に備えられたハイブリッド回路へ出力する第２のビームスプリッタと、
前記局部発振光の他方を分岐して前記ハイブリッド回路へ出力する第３のビームスプリッタと、
前記ハイブリッド回路から出力される光を電気信号に変換する受光器と、
前記受光器から出力された電気信号を増幅する増幅器と、
を備える、
請求項１に記載された光受信器。

【請求項3】

前記第１の光機能素子は光シャッター及び可変光減衰器のいずれか一方である、請求項２に記載された光受信器。

【請求項4】

コヒーレント光伝送システムで用いられる光受信器であって、
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する光−電気変換手段と、
前記ダミーデータを生成し、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて前記光受信器の劣化の有無を判断する制御手段と、
を備え、
前記光−電気変換手段は、
前記局部発振光を生成する局部発振回路と、
前記局部発振光を分岐して前記局部発振光の一方及び他方として出力する第１のビームスプリッタと、
前記受信光を透過又は阻止する第１の光機能素子と、
前記局部発振光の一方を前記ダミーデータで変調して前記テスト信号光を生成する光変調器と、
前記テスト信号光又は前記第１の光機能素子を透過した前記受信光を偏波分離して偏波毎に備えられたハイブリッド回路へ出力する第２のビームスプリッタと、
前記局部発振光の他方を分岐して前記ハイブリッド回路へ出力する第３のビームスプリッタと、
前記ハイブリッド回路から出力される光を電気信号に変換する受光器と、
前記受光器から出力された電気信号を増幅する増幅器と、
を備え、
前記第１の光機能素子は光シャッター及び可変光減衰器のいずれか一方である、
光受信器。

【請求項5】

前記制御手段は、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の振幅と基準値との差が第１の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、請求項４に記載された光受信器。

【請求項6】

前記制御手段は、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号のエラーレートが第３の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、請求項４又は5に記載された光受信器。

【請求項7】

前記第１の光機能素子及び前記光変調器は、前記制御手段の制御により前記受信光及び前記テスト信号光の一方を選択的に前記第２のビームスプリッタへ出力する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載された光受信器。

【請求項8】

前記第１のビームスプリッタと前記第２のビームスプリッタとの間に前記局部発振光を透過又は阻止する第２の光機能素子を備える、請求項２乃至７のいずれか１項に記載された光受信器。

【請求項9】

前記光−電気変換手段から出力される電気信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を処理して伝送データを再生する信号処理手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記信号処理手段においてモニタした前記電気信号の特性に基づいて前記光受信器の劣化の有無を判断する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された光受信器。

【請求項10】

コヒーレント光伝送システムの光受信器で用いられる光受信方法であって、
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、
分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成し、
前記ダミーデータを生成し、
前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の振幅の時間的な変動幅が第２の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、
光受信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光受信器及び光受信方法に関し、特に、コヒーレント光伝送システムで用いられる光受信器及び光受信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図８は、コヒーレント光伝送システムで用いられる一般的な光受信器９００の構成を示すブロック図である。光受信器９００は、入力された受信光をコヒーレント検波して電気信号に変換するＯ／Ｅ（Optical/Electrical）変換回路９１０と、Ｏ／Ｅ変換回路９１０から出力される電気信号を処理する信号処理回路９２０を備える。コヒーレント光伝送で用いられる光受信器の一般的な構成はよく知られているため、以下では簡単に説明する。

【0003】

Ｏ／Ｅ変換回路９１０は、ビームスプリッタ９０１及び９０２、局部発振回路（Local Oscillator、ＬＯ）９０３、ハイブリッド回路９０４及び９０５、受光器９０６、トランスインピーダンスアンプ（Transimpedance Amplifier、TIA）９０７を備える。

【0004】

受信光は、偏波多重されたＱＰＳＫ（DP-QPSK、Dual Polarization - Quadrature Phase Shift. Keying）信号である。受信光はビームスプリッタ９０１で分岐され、ハイブリッド回路９０４及び９０５に分配される。ＬＯ９０３から出力された局部発振光（以下、「ＬＯ光」という。）はビームスプリッタ９０２で分岐され、ハイブリッド回路９０４及び９０５に分配される。

【0005】

ハイブリッド回路９０４は、受信光とＬＯ光とを干渉させて、ＸＩ（X-inphase）信号とＸＱ（X-quadrature）信号を出力する。ハイブリッド回路９０５は、受信光と局発光とを干渉させて、ＸＩ信号、ＸＱ信号と直交するＹＩ（Y-inphase）信号とＹＱ（Y-quadrature）信号を出力する。ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号は差動信号として受光器９０６へ出力される。受光器９０６は、ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号を電気信号に変換して、ＴＩＡ９０７へ出力する。ＴＩＡ９０７は、受光器９０６から入力された電気信号を増幅してアナログデジタル変換器（Analog-Digital Converter、ADC）９２１へ出力する。

【0006】

信号処理回路９２０は、ＡＤＣ９２１、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor、DSP）９２２を備える。ＡＤＣ９２１は、ＴＩＡ９０７から入力された電気信号をデジタル信号に変換して、ＤＳＰ９２２へ出力する。ＤＳＰ９２２は、入力されたデジタル信号に対して、伝送路（光ファイバ）の特性に起因する波長分散や偏波分散などの信号歪みを補正して、受信信号として出力する。

【0007】

本発明に関連して、特許文献１には、光信号をコヒーレント受信する光受信回路が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３−０３８８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

光受信器９００から出力される受信信号に劣化が発生した場合、原因は以下に大別される。

【0010】

（１）光受信器９００に入力された光信号の劣化
（２）光受信器９００自身の故障
受信信号の劣化が生じた場合には、品質が既知の光信号を光受信器９００に入力して受信信号を検査することで光受信器９００の故障の有無を確認できる。そして、品質が既知の光受信器９００に受信光を入力することで、受信光の劣化の有無を確認できる。しかし、このような手順により受信信号の劣化原因を調査するためには、故障が推定される光受信器を、光伝送システムから切り離す必要があった。そのため、簡便な手順で光受信器の故障を検出する機能の追加が望まれる。
（発明の目的）
本発明は、受信器の故障の有無を簡便な手順で検出可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の光受信器は、コヒーレント光伝送システムで用いられる光受信器であって、
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する光−電気変換手段と、
前記ダミーデータを生成し、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて前記光受信器の劣化の有無を判断する制御手段と、
を備える。

【0012】

本発明の光受信方法は、受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、
分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成し、
前記ダミーデータを生成し、
前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて光受信器の劣化の有無を判断する、
手順を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、受信器の故障の有無を簡便な手順で検出可能な技術を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】光伝送システム１の構成例を示すブロック図である。

【図2】光受信器２００の構成例を示すブロック図である。

【図3】光受信器２００の通常の運用時の動作を説明する図である。

【図4】光受信器２００の劣化検出手順実行時の動作を説明する図である。

【図5】光受信器２００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図6】光受信器３００の構成例を示すブロック図である

【図7】光受信器４００の構成例を示すブロック図である

【図8】一般的な光受信器９００の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１実施形態）
図１は、本発明の光伝送システム１の構成例を示すブロック図である。光伝送システム１はコヒーレント光伝送システムであり、光送信器１００、光伝送路１１０、光増幅器１２０、光受信器２００を備える。光送信器１００は、伝送データによってコヒーレント変調された光信号（以下、「送信光」という。）を送信する。本実施形態の光信号の変調方式は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift. Keying）である。光伝送路１１０は光ファイバであり、光増幅器１２０は光伝送路１１０を伝搬する送信光を増幅する光ファイバ増幅器である。光受信器２００は、受信した送信光（以下、「受信光」という。）をコヒーレント検波して、伝送データを再生する。

【0016】

図２は、光受信器２００の構成例を示すブロック図である。光受信器２００は、図８で説明した光受信器９００と比較して、光シャッター２１１、ビームスプリッタ２１２、光変調器（Modulator、MOD）２１３、制御回路２３０をさらに備える。光変調器２１３として、既知の半導体光変調器を用いることができる。また、光受信器２００は、ビームスプリッタ９０１に代えてビームスプリッタ２１４を備える。ビームスプリッタ２１４は、偏波分離機能を持つ２×２光カプラである。

【0017】

光受信器２００は、入力された受信光をコヒーレント検波して電気信号に変換するＯ／Ｅ変換回路２１０と、Ｏ／Ｅ変換回路２１０から出力される電気信号を処理する信号処理回路２２０とを備える。信号処理回路２２０は、Ｏ／Ｅ変換回路２１０から出力される電気信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を処理して伝送データを再生する信号処理手段を担う。コヒーレント光伝送で用いられる受信器の一般的な構成はよく知られているため、公知の技術の説明は適宜省略する。

【0018】

Ｏ／Ｅ変換回路２１０は、ＬＯ（Local Oscillator、局部発振回路）２０１、光シャッター２１１、ビームスプリッタ２１２、２１４及び２１５、光変調器２１３、制御回路２３０を備える。Ｏ／Ｅ変換回路２１０は、さらに、ハイブリッド回路２１６及び２１７、受光器２１８、ＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）２１９を備える。

【0019】

ＤＰ−ＱＰＳＫ信号である受信光は、光シャッター２１１を経由してビームスプリッタ２１４で分岐され、ハイブリッド回路２１６及び２１７に分配される。ビームスプリッタ２１４は、入力された光信号を互いに直交する偏波を持つ光信号に分離して、それぞれの光信号をハイブリッド回路２１６及び２１７に出力する。

【0020】

ＬＯ２０１から出力された局発光（ＬＯ光）はビームスプリッタ２１２で分岐され、光変調器２１３及びビームスプリッタ２１５に分配される。ビームスプリッタ２１２で分岐されたＬＯ光の一方は、ビームスプリッタ２１５においてハイブリッド回路２１６及び２１７に分配される。ビームスプリッタ２１５は、ハイブリッド回路２１６、２１７及び受光器２１８において好適な干渉結果が得られるように、ＬＯ光の偏波を回転させる機能を備えてもよい。

【0021】

ハイブリッド回路２１６及び２１７は、「９０度ハイブリッド」とも呼ばれる。ハイブリッド回路は偏波毎に備えられる。すなわち、ハイブリッド回路２１６は、受信光のＸ偏波成分とＬＯ光とを干渉させて、ＸＩ（X-inphase）信号とＸＱ（X-quadrature）信号を出力する。ハイブリッド回路２１７は、受信光のＹ偏波成分とＬＯ光とを干渉させて、ＹＩ（Y-inphase）信号とＹＱ（Y-quadrature）信号を出力する。Ｙ偏波は、Ｘ偏波と直交する偏波である。ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号は差動信号として受光器２１８へ出力される。受光器２１８は８個のフォトダイオードからなり、ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、ＹＱ信号を差動電気信号に変換して、ＴＩＡ２１９へ出力する。ＴＩＡ２１９は４個の増幅器からなり、受光器２１８から入力された電気信号の電流−電圧変換及び増幅を行いその出力をＡＤＣ２２１へ出力する。

【0022】

信号処理回路２２０は、ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）２２１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２２２を備える。

【0023】

ＡＤＣ２２１は、ＴＩＡ２１９から入力された差動電気信号をデジタル信号に変換して、ＤＳＰ２２２へ出力する。ＤＳＰ２２２は、入力されたデジタル信号に対して、伝送路（光ファイバ）の特性に起因する波長分散や偏波分散などの信号歪みを補正して伝送データを再生し、受信信号として出力する。

【0024】

光受信器２００では、ＬＯ光はビームスプリッタ２１２により分割される。分割されたＬＯ光の一方はビームスプリッタ２１５を通過して、受信光のコヒーレント検波に用いられる。ＬＯ光の他方は光変調器２１３を経由してビームスプリッタ２１４に入力される。光変調器２１３の動作は後述する。

【0025】

図３は、光受信器２００の受信光を検波する通常の運用時の動作を説明する図である。以下では受信光を検波する動作状態を「通常モード」と呼ぶ。また、以降の図面の説明では、既出の要素には同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

【0026】

通常モード時には、制御回路２３０は、受信光が光シャッター２１１を透過するように制御するとともに、光変調器２１３の出力が消光するように光変調器２１３を制御する。その結果、ビームスプリッタ２１４は受信光のみを偏波分離してハイブリッド回路２１６及び２１７へ出力する。すなわち、ハイブリッド回路２１６及び２１７には受信光が入力され、光変調器２１３の出力は入力されない。通常モードにおける光受信器２００の動作は、一般的な光受信器と同様である。

【0027】

図４は、光受信器２００の劣化検出手順の実行時の動作を説明する図である。以下では劣化検出手順を実行する動作状態を「劣化検出モード」と呼ぶ。劣化検出モードでは、光受信器２００の劣化の有無が判定される。そして、劣化検出モードでは、制御回路２３０は受信光が阻止されるように光シャッター２１１を制御する。さらに、制御回路２３０は、変調光を出力するように光変調器２１３を制御する。具体的には、制御回路２３０は、光変調器２１３のバイアス電圧を制御するとともにダミーデータを光変調器に入力する。その結果、光変調器２１３に入力されるＬＯ光は所定の変調方式によってダミーデータによって変調される。

【0028】

このような制御の結果、ビームスプリッタ２１４はダミーデータによって変調されたＬＯ光（以下、「テスト信号光」という。）のみを偏波分離してハイブリッド回路２１６及び２１７へ出力する。すなわち、ハイブリッド回路２１６及び２１７には受信光は入力されず、テスト信号光がハイブリッド回路２１６及び２１７に入力される。このように、光シャッター２１１及び光変調器２１３は、制御回路２３０の制御により受信光及びテスト信号光の一方を選択的にビームスプリッタ２１４へ出力する。

【0029】

所定の変調方式として受信光と同様の変調方式（例えばＤＰ−ＱＰＳＫ）を用い、受信光に含まれる伝送データと同じ速度のデータをダミーデータとして用いることで、受信光と同様の手順によりテスト信号光を復調できる。

【0030】

図４においては、光変調器２１３から出力されたテスト信号光はビームスプリッタ２１４で偏波分離され、ハイブリッド回路２１６及び２１７に入力される。ハイブリッド回路２１６及び２１７は、ビームスプリッタ２１５で分岐されたＬＯ光とテスト信号光とを干渉させる。受光器２１８及びＴＩＡ２１９は、通常モード時と同様の手順によって、テスト信号光をコヒーレント検波する。信号処理回路２２０もＴＩＡ２１９から出力された信号に対して通常モード時と同様の処理を行い、テスト信号に含まれるダミーデータを再生する。

【0031】

制御回路２３０は、劣化判定モードにおいてＡＤＣ２２１又はＤＳＰ２２２から出力される電気信号の状態を検査することで、光受信器２００の劣化を検出する。例えば、制御回路２３０は、ＡＤＣ２２１がサンプリングした電気信号の特性をモニタする。そして、モニタされた特性と製造直後に光変調器２１３で変調されたＬＯ光をコヒーレント検波した際の特性とを比較することにより、光受信器２００の劣化を検出する。製造直後の特性は、制御回路２３０のメモリに記録させることができる。

【0032】

劣化判定モードにおいてＴＩＡ２１９から出力される電気信号の振幅と基準値（例えば、記録されていた製造直後の振幅）との差が第１の閾値以上である場合には、当該電気信号の振幅を低下させる劣化が発生していると判断してもよい。このような劣化の原因としては、Ｏ／Ｅ変換回路２１０の内部の光部品の損失の増大、受光器２１８の受光効率の低下、ＴＩＡ２１９の増幅率の低下が考えられる。

【0033】

また、電気信号の振幅の時間的な変動幅が第２の閾値以上である場合には、ＬＯ２０１が備える発光素子又はＴＩＡ２１９に異常があると判断してもよい。なぜならば、ビームスプリッタ２１４及び２１５、ハイブリッド回路２１６及び２１７といった受動光部品や受光器２１８の時間的な損失変動は一般的に緩慢であるからである。

【0034】

さらに、制御回路２３０がモニタする電気信号の特性は振幅に限られない。制御回路２３０はＡＤＣ２２１が出力する信号のエラーレートを測定し、エラーレートが第３の閾値よりも高い場合にはＯ／Ｅ変換回路２１０又はＡＤＣ２２１に異常があると判断してもよい。

【0035】

あるいは、制御回路２３０は、ＴＩＡ２１９の出力信号をモニタし、ＴＩＡ２１９の出力信号の特性（例えば振幅）に基づいてテスト信号光の特性の劣化量を求めてもよい。ＴＩＡ２１９の出力信号を用いることで、ＡＤＣ２２１又はＤＳＰ２２２の故障や劣化の影響を排除できる。このように、テスト信号光の特性は、ＴＩＡ２１９、ＡＤＣ２２１又はＤＳＰ２２２においてモニタされた電気信号の特性として表現される。

【0036】

図５は、光受信器２００の動作手順の例を示すフローチャートである。通常モードでは、制御回路２３０は光シャッター２１１をＯＮ（透過）状態として受信光をビームスプリッタ２１４に導く（図５のステップＳ０１）。ハイブリッド回路２１６及び２１７、受光器２１８により受信光がコヒーレント検波される（ステップＳ０２）。受光器２１８の出力はＴＩＡ２１９で増幅され、ＡＤＣ２２１でデジタル信号に変換され、ＤＳＰ２２２から伝送データが出力される。

【0037】

通常モードでの動作中、制御回路２３０は、光受信器２００の劣化検出を開始する指示（すなわち、劣化検出モードへの変更の指示）があるかどうかを判断する（ステップＳ０３）。光受信器２００の管理者が外部から制御回路２３０に劣化検出モードへの変更の指示を行ってもよい。劣化検出開始の指示がない場合は（ステップＳ０３：ＮＯ）、光受信器２００は、受信光のコヒーレント検波を継続する（ステップＳ０２）。劣化検出開始の指示があった場合は（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、制御回路２３０は光シャッター２１１をＯＦＦ（遮断）状態としてビームスプリッタ２１４への受信光の送出を停止する。さらに、制御回路２３０はＬＯ光をダミーデータで変調するように光変調器２１３を駆動する（ステップＳ０４）。その結果、ＬＯ光をダミーデータで変調したテスト信号光が、受信光と同様の手順でコヒーレント検波される（ステップＳ０５）。

【0038】

制御回路２３０は、テスト信号光の特性を、基準値と比較する（ステップＳ０６）。上述したように、制御回路２３０は、コヒーレント検波によって生成された電気信号の振幅を光受信器２００の製造時のデータと比較してもよい。あるいは、当該電気信号の振幅の変動量や電気信号のエラーレートを基準値と比較してもよい。

【0039】

テスト信号光の特性と基準値との比較の結果、テスト信号光の特性の劣化量が閾値以上である場合には（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、制御回路２３０は光受信器２００が劣化したと判定する（ステップＳ０８）。テスト信号光の特性の劣化量が閾値未満である場合には（ステップＳ０７：ＮＯ）、制御回路２３０は、光受信器２００は劣化していないと判定する（ステップＳ０９）。これらの判定結果は、制御回路２３０から光受信器２００の管理者へ通知されてもよい。

【0040】

このような構成を備える光受信器２００は、テスト信号光の特性を基準値と比較する機能を備えるため、光受信器２００の故障の有無を簡便に検出可能である。

【0041】

本実施形態では、受信光の変調方式がＤＰ−ＱＰＳＫである場合について説明した。しかし、受信光の変調方式はこれに限定されない。本実施形態は受信光がコヒーレント光伝送に適合した他の変調方式である場合にも適用でき、その場合にも同様の効果が得られる。例えば、受信光の変調方式は、ＤＰ−８ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やＤＰ−１６ＱＡＭであってもよい。また、テスト信号光の変調方式も限定されない。以降の実施形態においても、受信光及びテスト信号光の変調方式はＤＰ−ＱＰＳＫに限定されない。

【0042】

（第１実施形態の最小構成）
光受信器の故障の有無を簡便に検出可能という光受信器２００の効果は、以下の最小構成の光受信器によっても得られる。最小構成の光受信器は、コヒーレント光伝送システム１で用いられる光受信器であって、Ｏ／Ｅ変換回路２１０と制御回路２３０とを備える。

【0043】

Ｏ／Ｅ変換回路２１０は、光−電気変換手段を担う。光−電気変換手段は、受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択する。そして、光−電気変換手段は、分岐された局部発振光の他方と選択された光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する。制御回路２３０は、制御手段を担う。制御手段は、ダミーデータを生成するとともに、テスト信号光をコヒーレント検波して生成された電気信号の特性に基づいて光受信器の劣化の有無を判断する。

【0044】

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の光受信器３００の構成例を示すブロック図である。光受信器３００は、第１実施形態の光伝送システム１において、光受信器２００に代えて用いられる。光受信器３００は、光受信器２００が備える光シャッター２１１に代えて可変光減衰器（Variable Optical Attenuator、VOA）２５１を備える。制御回路２３０は、光シャッター２１１のＯＮ（透過）及びＯＦＦ（阻止）に代えて、ＶＯＡ２５１の減衰量を最低（透過）及び最大（阻止）に制御する。このような構成を備える光受信器３００も、光受信器２００と同様の効果を奏することができる。

【0045】

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態の光受信器４００の構成例を示すブロック図である。光受信器４００は、第１実施形態の光伝送システム１において、光受信器２００に代えて用いられる。光受信器４００は、光受信器２００が備えるビームスプリッタ２１２と光変調器２１３との間に光シャッター２６１を備える。光シャッター２６１は、光変調器２１３を使用しない場合はＯＦＦ（阻止）、光変調器２１３を使用する場合はＯＮ（透過）となるように制御回路２３０によって制御される。

【0046】

光変調器２１３の光損失が充分に高くない場合には、通常モードにおいてＬＯ光がビームスプリッタ２１４を経由してハイブリッド回路２１６及び２１７に漏洩する恐れがある。このようなＬＯ光の漏洩は、ハイブリッド回路２１６及び２１７には雑音となり、受信品質の低下の原因となりうる。光受信器４００は、光シャッター２６１を備えることで、通常モード時には不必要なＬＯ光がビームスプリッタ２１４に入力されることを防止できる。その結果、光受信器４００は、光受信器４００の故障の有無を簡便に検出可能であるとともに、通常モードにおける受信品質の低下を抑制できる。

【0047】

以上の各実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。例えば、第３実施形態の光受信器４００において、光シャッター２１１及び２６１の少なくとも一方に、第２実施形態で説明した可変光減衰器を用いてもよい。

【0048】

また、各実施形態に記載された機能及び手順は、制御回路２３０が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。また、ＤＳＰ２２２がＣＰＵの機能を担ってもよい。

【0049】

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

【0050】

（付記１）
コヒーレント光伝送システムで用いられる光受信器であって、
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する光−電気変換手段と、
前記ダミーデータを生成し、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて前記光受信器の劣化の有無を判断する制御手段と、
を備える光受信器。

【0051】

（付記２）
前記制御手段は、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の振幅と基準値との差が第１の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、付記１に記載された光受信器。

【0052】

（付記３）
前記制御手段は、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の振幅の時間的な変動幅が第２の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、付記１又は２に記載された光受信器。

【0053】

（付記４）
前記制御手段は、前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号のエラーレートが第３の閾値以上である場合に、前記光受信器が劣化したと判断する、付記１乃至３のいずれかに記載された光受信器。

【0054】

（付記５）
前記光−電気変換手段は、
前記局部発振光を生成する局部発振回路と、
前記局部発振光を分岐して前記局部発振光の一方及び他方として出力する第１のビームスプリッタと、
前記受信光を透過又は阻止する第１の光機能素子と、
前記局部発振光の一方を前記ダミーデータで変調して前記テスト信号光を生成する光変調器と、
前記テスト信号光又は前記第１の光機能素子を透過した前記受信光を偏波分離して偏波毎に備えられたハイブリッド回路へ出力する第２のビームスプリッタと、
前記局部発振光の他方を分岐して前記ハイブリッド回路へ出力する第３のビームスプリッタと、
前記ハイブリッド回路から出力される光を電気信号に変換する受光器と、
前記受光器から出力された電気信号を増幅する増幅器と、
を備える付記１乃至４のいずれか１項に記載された光受信器。

【0055】

（付記６）
前記受信光及び前記テスト信号光の変調方式は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）、ＤＰ−８ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）及びＤＰ−１６ＱＡＭのいずれか１つである、付記５に記載された光受信器。

【0056】

（付記７）
前記第１の光機能素子及び前記光変調器は、前記制御手段の制御により前記受信光及び前記テスト信号光の一方を選択的に前記第２のビームスプリッタへ出力する、付記６に記載された光受信器。

【0057】

（付記８）
前記第１の光機能素子は光シャッター及び可変光減衰器のいずれか一方である、付記５乃至７のいずれか１項に記載された光受信器。

【0058】

（付記９）
前記第１のビームスプリッタと前記第２のビームスプリッタとの間に前記局部発振光を透過又は阻止する第２の光機能素子を備える、付記５乃至８のいずれか１項に記載された光受信器。

【0059】

（付記１０）
前記第２の光機能素子は光シャッター及び可変光減衰器のいずれか一方である、付記９に記載された光受信器。

【0060】

（付記１１）
前記光−電気変換手段から出力される電気信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を処理して伝送データを再生する信号処理手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記信号処理手段においてモニタした前記電気信号の特性に基づいて前記光受信器の劣化の有無を判断する、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された光受信器。

【0061】

（付記１２）
送信光を送信する光送信器と、前記送信光を前記受信光として受信する付記１乃至１０のいずれか１項に記載された光受信器とを備えるコヒーレント光伝送システム。

【0062】

（付記１３）
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択し、
分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成し、
前記ダミーデータを生成し、
前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて光受信器の劣化の有無を判断する、
光受信方法。

【0063】

（付記１４）
受信光と、分岐された局部発振光の一方をダミーデータで変調したテスト信号光とのいずれかの光信号を選択する手順、
分岐された前記局部発振光の他方と選択された前記光信号とを干渉させることでコヒーレント検波して電気信号を生成する手順、
前記ダミーデータを生成する手順、
前記テスト信号光をコヒーレント検波して生成された前記電気信号の特性に基づいて光受信器の劣化の有無を判断する手順、
を実行するための光受信器の制御プログラム。

【0064】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0065】

１ 光伝送システム
１００ 光送信器
１１０ 光伝送路
１２０ 光増幅器
２００、３００、４００、９００ 光受信器
２０１、９０３ ＬＯ
２１０、９１０ Ｏ／Ｅ変換回路
２１１、２６１ 光シャッター
２１２、２１４、２１５、９０１、９０２ ビームスプリッタ
２１３ 光変調器
２１６、２１７ ハイブリッド回路
２１８、９０６ 受光器
２１９、９０７ ＴＩＡ
２２０、９２０ 信号処理回路
２２１、９２１ ＡＤＣ
２２２、９２２ ＤＳＰ
２３０ 制御回路
２５１ ＶＯＡ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】