特許 7427094 コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信装置を使用した光学システム

(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】

(24)【登録日】2024-01-25

(45)【発行日】2024-02-02

(54)【発明の名称】コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信装置を使用した光学システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/61 20130101AFI20240126BHJP

【ＦＩ】

H04B10/61

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022540549

(86)(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-06

(86)【国際出願番号】 CN2020117043

(87)【国際公開番号】W WO2021135428

(87)【国際公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-08-09

(31)【優先権主張番号】201911414636.X

(32)【優先日】2019-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 進

(72)【発明者】

【氏名】桂 ▲タオ▼

(72)【発明者】

【氏名】李 良川

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１４３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２５８６１５（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２６１３５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレント光受信装置であって、
偏光光分割ユニットと、偏光制御ユニットと、光ハイブリッドユニットと、コンバイナユニットと、を備え、前記偏光光分割ユニットが前記光ハイブリッドユニットの入力端子に接続され、前記光ハイブリッドユニットの出力端子が前記コンバイナユニットに接続され、
前記偏光光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、信号光を複数の副信号光のビームに分解し、局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成され、
前記光ハイブリッドユニットが、複数のハイブリッド光のビームを取得するために、前記副信号光と前記副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成され、
前記コンバイナユニットが、複数のコヒーレント電気信号を取得し、出力するために、前記複数のハイブリッド光のビームに対して光・電気変換を行うように構成され、
前記偏光制御ユニットが、第１のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が前記複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、前記局部発振光の偏光を制御するように構成され、前記サービスデータは信号光にロードされたデータであり、
前記偏光制御ユニットが、複数の第１のビームスプリッタ（ＢＳ）と、位相変調器と、第１の光・電気変換モジュールと、信号処理モジュールとを備え、
前記複数の第１のＢＳが、結合によって前記局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成され、
前記第１の光・電気変換モジュールが、前記光監視信号を電気監視信号に変換するように構成され、
前記信号処理モジュールが、前記電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、前記フィードバック制御電気信号が、前記第１のＤＳＰが前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように、前記局部発振光の前記偏光を調整するよう前記位相変調器を制御するために使用される、ように構成される、コヒーレント光受信装置。

【請求項2】

前記偏光光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、前記信号光を複数の副信号光のビームに分解し、前記局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成されることが、
前記偏光光分割ユニットが、任意の偏光モードの前記信号光を受け取り、前記信号光を、少なくとも１つの第１の副信号光のビームと少なくとも１つの第２の副信号光のビームとに分解し、前記第１の副信号光が第１の偏光モードにあり、前記第２の副信号光が第２の偏光モードにある、ように構成されることと、前記偏光光分割ユニットが、任意の偏光モードの前記局部発振光を受け取り、前記局部発振光を、少なくとも１つの第１の副局部発振光のビームと少なくとも１つの第２の副局部発振光のビームとに分解し、前記第１の副局部発振光が第１の偏光モードにあり、前記第２の副局部発振光が第２の偏光モードにある、ように構成されることと、を含み、
前記光ハイブリッドユニットが、複数のハイブリッド光のビームを取得するために、前記副信号光と前記副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成されることが、
前記光ハイブリッドユニットが、前記複数のハイブリッド光のビームを取得するために、前記第１の副信号光と前記第１の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行い、前記第２の副信号光と前記第２の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、ように構成されることを含む、請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項3】

前記偏光光分割ユニットが、第１の偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）と、第２のＰＳＲと、第２のＢＳと、第３のＢＳと、第４のＢＳと、第５のＢＳとを備え、
前記偏光光分割ユニットが、前記信号光を、少なくとも１つの第１の副信号光のビームと少なくとも１つの第２の副信号光のビームとに分解し、前記第１の副信号光が第１の偏光モードにあり、前記第２の副信号光が第２の偏光モードにある、ように構成されることが、
前記第１のＰＳＲが、前記信号光を第１の信号光と第２の信号光とに分解し、前記第１の信号光が前記第１の偏光モードにあり、前記第２の信号光が前記第２の偏光モードにある、ように構成されることと、
前記第２のＢＳが、前記第１の信号光を２つの前記第１の副信号光のビームに均等に分割するように構成されることと、
前記第３のＢＳが、前記第２の信号光を２つの前記第２の副信号光のビームに均等に分割するように構成されることと、
を含み、
前記偏光光分割ユニットが、前記局部発振光を、少なくとも１つの第１の副局部発振光のビームと少なくとも１つの第２の副局部発振光のビームとに分解し、前記第１の副局部発振光が前記第１の偏光モードにあり、前記第２の副局部発振光が前記第２の偏光モードにある、ように構成されることが、
前記第２のＰＳＲが、前記局部発振光を第１の局部発振光と第２の局部発振光とに分解し、前記第１の局部発振光が前記第１の偏光モードにあり、前記第２の局部発振光が前記第２の偏光モードにある、ように構成されることと、
前記第４のＢＳが、前記第１の局部発振光を２つの前記第１の副局部発振光のビームに均等に分割するように構成されることと、
前記第５のＢＳが、前記第２の局部発振光を２つの前記第２の副局部発振光のビームに均等に分割するように構成されることと、
を含む、請求項１または２に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項4】

前記偏光制御ユニットが、第１のＤＳＰが前記複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、前記局部発振光の偏光を調整するように構成されることが、
前記偏光制御ユニットが、前記第１のＤＳＰが前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように、前記第１の局部発振光および／または前記第２の局部発振光の偏光遅延角を調整するように構成されること
を含む、請求項３に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項5】

前記偏光光分割ユニットが、第１のＢＳと、第２のＢＳと、第１のＰＳＲと、第２のＰＳＲと、第３のＰＳＲと、第４のＰＳＲとを備え、
前記偏光光分割ユニットが、前記信号光を、少なくとも１つの第１の副信号光のビームと少なくとも１つの第２の副信号光のビームとに分解し、前記第１の副信号光が前記第１の偏光モードにあり、前記第２の副信号光が前記第２の偏光モードにある、ように構成されることが、
前記第１のＢＳが、前記信号光を第１の信号光と第２の信号光とに均等に分割するように構成されることと、
前記第１のＰＳＲが、前記第１の局部発振光を１つの前記第１の副信号光のビームと１つの前記第２の副信号光のビームとに分解するように構成されることと、
前記第２のＰＳＲが、前記第２の局部発振光を別の前記第１の副信号光のビームと別の前記第２の副信号光のビームとに分解するように構成されることと、
を含み、
前記偏光光分割ユニットが、前記局部発振光を、少なくとも１つの第１の副局部発振光のビームと少なくとも１つの第２の副局部発振光のビームとに分解し、前記第１の副局部発振光が前記第１の偏光モードにあり、前記第２の副局部発振光が前記第２の偏光モードにある、ように構成されることが、
前記第２のＢＳが、前記局部発振光を第１の局部発振光と第２の局部発振光とに分解するように構成されることと、
前記第３のＰＳＲが、前記第１の信号光を１つの前記第１の副局部発振光のビームと１つの前記第２の副局部発振光のビームとに分解するように構成されることと、
前記第４のＰＳＲが、前記第２の信号光を別の前記第１の副局部発振光のビームと別の前記第２の副局部発振光のビームとに分解するように構成されることと、
を含む、請求項３に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項6】

前記光ハイブリッドユニットが少なくとも１つの光ハイブリッドを備え、前記光ハイブリッドが、第１の光スプリッタと、第２の光スプリッタと、第３の光スプリッタと、第４の光スプリッタと、９０度移相器とを備え、
前記第１の光スプリッタが、１つの前記第１の副信号光のビームを２つの第１のビーム分割副信号光のビームに均等に分割するように構成され、前記第３の光スプリッタが、１つの前記第１の副局部発振光のビームを、２つの第１のビーム分割副局部発振光のビームに均等に分割するように構成され、
前記９０度移相器が、１つの前記第１のビーム分割副局部発振光のビームを９０度移相するように構成され、
前記第２の光スプリッタが、一方の前記第１のビーム分割副信号光のビームを一方の前記第１のビーム分割副局部発振光のビームと合成し、次いで２つのハイブリッド光のビームを出力する、ように構成され、
前記第４の光スプリッタが、他方の前記第１のビーム分割副信号光のビームを、９０度移相が行われた前記第１のビーム分割副局部発振光と合成し、次いで２つの別のハイブリッド光のビームを出力する、ように構成される、
請求項２から５のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項7】

前記偏光光分割ユニットが、第１の光ファイバコリメータと、第２の光ファイバコリメータと、第１のレンズと、第２のレンズと、反射アセンブリと、偏光回転子とを備え、
前記偏光光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、前記信号光を複数の副信号光のビームに分解し、前記局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成されることが、
前記第１の光ファイバコリメータが、前記信号光を受け取り、コリメートするように構成されることと、
前記第２の光ファイバコリメータが、前記局部発振光を受け取り、コリメートするように構成されることと、
前記第１のレンズが、前記信号光を第１の副信号光と第２の副信号光とに分割するように構成されることと、
前記第２のレンズが、前記局部発振光を第１の副局部発振光と第２の副局部発振光とに分割するように構成され、前記偏光回転子が、前記第２の副局部発振光に対して偏光回転を行うように構成されることと、
前記反射アセンブリが複数の反射器を備え、前記反射アセンブリが、前記第１の副信号光、前記第２の副信号光、前記第１の副局部発振光、または前記第２の副局部発振光を前記光ハイブリッドユニットに反射するように構成されることと、
を含む、請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項8】

前記光ハイブリッドユニットが、第１の光ハイブリッドと第２の光ハイブリッドとを備え、
前記第１の光ハイブリッドが、前記第１の副信号光と前記第１の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、ように構成され、前記第２の光ハイブリッドが、前記第２の副信号光と偏光回転された前記第２の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成され、
前記第１の光ハイブリッドおよび前記第２の光ハイブリッドが、前記複数のハイブリッド光のビームを出力するようにさらに構成される、
請求項７に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項9】

前記偏光制御ユニットが、複数の第３のＢＳと、位相変調器と、光・電気変換モジュールと、信号処理モジュールとを備え、
前記複数の第３のＢＳが、結合によって前記局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成され、
前記光・電気変換モジュールが、前記光監視信号を電気監視信号に変換するように構成され、
前記信号処理モジュールが、前記電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、前記フィードバック制御電気信号が、前記第１のＤＳＰが前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように、前記局部発振光の前記偏光を調整するよう前記位相変調器を制御するために使用される、ように構成される、
請求項５から８のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項10】

前記偏光制御ユニットが、第３のＰＳＲと第１の偏光回転子コンバイナ（ＰＲＣ）とをさらに備え、前記第１のＰＲＣの出力端子が前記第２のＢＳの入力端子に接続され、
前記第３のＰＳＲが、前記局部発振光を受け取り、前記局部発振光を第３の局部発振光と第４の局部発振光とに分解し、前記第３の局部発振光が第１の偏光モードにあり、前記第４の局部発振光が第２の偏光モードにある、ように構成され、
前記複数の第３のＢＳが、結合によって前記局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成されることが、
前記複数の第３のＢＳが、分割によって前記第３の局部発振光および前記第４の局部発振光から前記局部発振光の前記一部を別々に取得し、前記複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成されること
を含み、
前記フィードバック制御電気信号が、前記第１のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように、前記局部発振光の前記偏光を調整するよう前記位相変調器を制御するために使用されることが、
前記フィードバック制御電気信号が、前記第１のＤＳＰが前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように、前記第３の局部発振光または前記第４の局部発振光の位相を調整するよう前記位相変調器を制御するために使用されることと、
前記第１のＰＲＣが、前記第３のＢＳを通過する前記第３の局部発振光と前記第４の局部発振光とに対して偏光ビーム合成を行うように構成されることと、
を含む、請求項９に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項11】

前記コンバイナユニットが、複数の第２のＰＲＣと、複数の第２の光・電気変換モジュールとを備え、
前記第２のＰＲＣが、前記複数のハイブリッド光のビームのうちの２本に対してビーム合成を行うように構成され、
前記複数の第２の光・電気変換モジュールが、前記第２のＰＲＣがビーム合成を行う複数のハイブリッド光のビームを前記複数のコヒーレント電気信号に変換するように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項12】

前記コンバイナユニットが、第３の光・電気変換モジュールを備え、前記第３の光・電気変換モジュールが、複数の光検出器（ＰＤ）と、複数の電気ドメイン加算器／減算器と、複数のトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）と、複数のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）とを備え、
前記ＰＤが、前記複数のハイブリッド光のビームを複数のハイブリッド電気信号のビームに変換するように構成され、
前記複数の電気ドメイン加算器／減算器が、前記複数のコヒーレント電気信号を取得するために前記複数のハイブリッド電気信号のビームを合成するように構成され、
前記ＴＩＡが、前記複数のコヒーレント電気信号を増幅するように構成され、
前記ＡＤＣが、前記複数のコヒーレント電気信号に対してアナログ・デジタル変換を行うように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項13】

前記信号処理モジュールが、第２のＤＳＰと、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と、電力増幅器とを備え、
前記第２のＤＳＰが、前記電気監視信号に基づいて前記フィードバック制御電気信号を生成するように構成され、
前記ＤＡＣが、前記フィードバック制御電気信号に対してデジタル・アナログ変換を行うように構成され、
前記電力増幅器が、デジタル・アナログ変換が行われる前記フィードバック制御電気信号に対して電力増幅を行うように構成される、
請求項１から４、９、および１０のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項14】

前記コヒーレント光受信装置が前記第１のＤＳＰをさらに備え、前記第１のＤＳＰが、前記複数のコヒーレント電気信号に基づいて前記サービスデータを取得するように構成される、請求項１３に記載のコヒーレント光受信装置。

【請求項15】

光学システムであって、前記光学システムが、光送信デバイスと、光ファイバと、請求項１から１４のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信装置とを備え、前記コヒーレント光受信装置が、前記光ファイバを使用して、前記光送信デバイスによって送信された信号光を受信し、前記コヒーレント光受信装置が局部発振光を受信するか、または前記コヒーレント光受信装置が前記局部発振光を生成することが、
前記コヒーレント光受信装置が、前記光ファイバを使用して、前記光送信デバイスによって送信された前記局部発振光を受信すること、または前記コヒーレント光受信装置が前記局部発振光を生成すること
を含む、光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１９年１２月３１日に中国国家知識産権局に提出された、「ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＡＴ ＵＳＥＳ ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題された中国特許出願第２０１９１１４１４６３６．Ｘ号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本出願は、光通信の分野に関し、特に、コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信装置を使用した光学システムに関する。

【背景技術】

【0003】

コヒーレント光伝送技術は、大きな伝送容量および長い伝送距離のために広く使用されている。コヒーレント光通信システムの受信端では、局部発振光および信号光が光ハイブリダイゼーションのために光ハイブリッド装置に入力され、光ハイブリダイゼーションによって取得された出力光が電気信号に変換され、復号機能を実現するために、信号光の振幅および位相情報が、サンプリング、アナログ・デジタル変換、およびデジタル信号処理によって取得され得る。

【0004】

現在、業界で使用されているコヒーレント光受信器では、固定された偏光状態を有する局部発振光が光ハイブリッド装置に入力される必要がある。データセンタネットワーク（ｄａｔａ ｃｅｎｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ、ＤＣＮ）などのネットワークでは局部発振光の偏光状態に対するこの特別な要件を満たすことができないため、現在業界で使用されている光ハイブリッド装置は正常に動作することができない。最終的に、ＤＣＮなどのネットワークの適用シナリオにはコヒーレント光伝送技術を適用することができない。ゆえに、コヒーレント光伝送技術の普遍性は比較的低い。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

これを考慮して、本出願の一実施形態は、局部発振光の偏光状態のランダムな変化に起因して受信器が正常に動作することができないという問題を解決するために、コヒーレント光受信装置を提供する。

【0006】

第１の態様によれば、本出願の一実施形態は、コヒーレント光受信装置を開示し、コヒーレント光受信装置は、
光分割ユニットと、偏光制御ユニットと、光ハイブリッドユニットと、コンバイナユニットとを含み、偏光光分割ユニットは光ハイブリッドユニットの入力端子に接続され、光ハイブリッドユニットの出力端子はコンバイナユニットに接続され、
光分割ユニットは、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、信号光を複数の副信号光のビームに分解し、局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成され、
光ハイブリッドユニットは、複数のハイブリッド光のビームを取得するために、取得された副信号光と取得された副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成され、
コンバイナユニットは、複数のコヒーレント電気信号を取得し、出力するために、複数のハイブリッド光のビームに対して光・電気変換を行うように構成され、
偏光制御ユニットは、第１のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を制御するように構成される。

【0007】

局部発振光の偏光状態はランダムに変化し、一部の偏光状態によりコヒーレント光受信装置は動作できなくなる。本出願の第１の態様で提供されるコヒーレント光受信装置では、局部発振光の偏光を調整するために偏光制御ユニットが導入され、そのため局部発振光はコヒーレント光受信装置を動作できなくするこれらの偏光状態を回避し、それによってコヒーレント光受信装置が正常な動作を維持することが可能になる。

【0008】

１つの可能な設計では、光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、信号光を複数の副信号光のビームに分解し、局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成されることは、具体的には、光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光を受け取り、信号光を、少なくとも１つの第１の副信号光のビームと少なくとも１つの第２の副信号光のビームとに分解し、第１の副信号光が第１の偏光モードにあり、第２の副信号光が第２の偏光モードにある、ように構成されることと、光分割ユニットが、任意の偏光モードの局部発振光を受け取り、局部発振光を、少なくとも１つの第１の副局部発振光のビームと少なくとも１つの第２の副局部発振光のビームとに分解し、第１の副局部発振光が第１の偏光モードにあり、第２の副局部発振光が第２の偏光モードにある、ように構成されることと、を含む。

【0009】

１つの可能な設計では、光ハイブリッドユニットが、複数のハイブリッド光のビームを取得するために、副信号光と副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成されることは、具体的には、光ハイブリッドユニットが、複数のハイブリッド光のビームを取得するために、各第１の副信号光のビームと１つの第１の副局部発振光のビームとに対して光ハイブリダイゼーションを行い、各第２の副信号光のビームと１つの第２の副局部発振光のビームとに対して光ハイブリダイゼーションを行う、ように構成されること、を含む。

【0010】

１つの可能な設計では、偏光制御ユニットは、複数の第１のビームスプリッタＢＳと、位相変調器と、第１の光・電気変換モジュールと、信号処理モジュールとを含み、複数の第１のＢＳは、結合によって局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成され、第１の光・電気変換モジュールは、光監視信号を電気監視信号に変換するように構成され、信号処理モジュールは、電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、フィードバック制御電気信号が、第１のＤＳＰが複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を調整するよう位相変調器を制御するために使用される、ように構成される。

【0011】

１つの可能な設計では、偏光光分割ユニットは、第１の偏光スプリッタ回転子ＰＳＲと、第２のＰＳＲと、第２のＢＳと、第３のＢＳと、第４のＢＳと、第５のＢＳとを含み、第１のＰＳＲは、信号光を第１の信号光と第２の信号光とに分解し、第１の信号光が第１の偏光モードにあり、第２の信号光が第２の偏光モードにある、ように構成され、第２のＢＳは、第１の信号光を２つの第１の副信号光のビームに均等に分割するように構成され、第３のＢＳは、第２の信号光を２つの第２の副信号光のビームに均等に分割するように構成され、第２のＰＳＲは、局部発振光を第１の局部発振光と第２の局部発振光とに分解し、第１の局部発振光が第１の偏光モードにあり、第２の局部発振光が第２の偏光モードにある、ように構成され、第４のＢＳは、第１の局部発振光を２つの第１の副局部発振光のビームに均等に分割するように構成され、第５のＢＳは、第２の局部発振光を２つの第２の副局部発振光のビームに均等に分割するように構成される。

【0012】

偏光光分割の設計解決策は、信号光と局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションが行われた後に取得された信号からサービスデータを取得することができないという、特定の偏光モードにある局部発振光のエネルギーの集中によって引き起こされる問題を回避する。

【0013】

１つの可能な設計では、偏光制御ユニットは、第１のＤＳＰが複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、第１の局部発振光および／または第２の局部発振光の偏光遅延角を調整するように構成される。

【0014】

１つの可能な設計では、偏光光分割ユニットは、第１のＢＳと、第２のＢＳと、第１のＰＳＲと、第２のＰＳＲと、第３のＰＳＲと、第４のＰＳＲとを含み、第１のＢＳは、信号光を第１の信号光と第２の信号光とに均等に分割するように構成され、第１のＰＳＲは、第１の信号光を１つの第１の副信号光のビームと１つの第２の副信号光のビームとに分解するように構成され、第２のＰＳＲは、第２の信号光を別の第１の副信号光のビームと別の第２の副信号光のビームとに分解するように構成され、第２のＢＳは、局部発振光を第１の局部発振光と第２の局部発振光とに分解するように構成され、第３のＰＳＲは、第１の局部発振光を１つの第１の副局部発振光のビームと１つの第２の副局部発振光のビームとに分解するように構成され、第４のＰＳＲは、第２の局部発振光を別の第１の副局部発振光のビームと別の第２の副局部発振光のビームとに分解するように構成される。

【0015】

偏光光分割のための設計解決策では、偏光光分割の光路設計を単純化するために、ＢＳを使用して出力ビーム分割がまず行われ、次いでＰＳＲを使用して偏光ビーム分割が行われる。

【0016】

１つの可能な設計では、光ハイブリッドユニットは、少なくとも１つの光ハイブリッドを含み、光ハイブリッドは、第１の光スプリッタと、第２の光スプリッタと、第３の光スプリッタと、第４の光スプリッタと、９０度移相器とを含み、第１の光スプリッタは、１つの第１の副信号光のビームを２つの第１のビーム分割副信号光のビームに均等に分割するように構成され、第３の光スプリッタは、１つの第１の副局部発振光のビームを、２つの第１のビーム分割副局部発振光のビームに均等に分割するように構成され、９０度移相器は、１つの第１のビーム分割副局部発振光のビームを９０度移相するように構成され、第２の光スプリッタは、一方の第１のビーム分割副信号光のビームを一方の第１のビーム分割副局部発振光のビームと合成し、次いで２つのハイブリッド光のビームを出力する、ように構成され、第４の光スプリッタは、他方の第１のビーム分割副信号光のビームを、９０度移相が行われた第１のビーム分割副局部発振光と合成し、次いで２つの別のハイブリッド光のビームを出力する、ように構成される。

【0017】

１つの可能な設計では、光分割ユニットは、第１の光ファイバコリメータと、第２の光ファイバコリメータと、第１のレンズと、第２のレンズと、反射アセンブリと、偏光回転子とを含み、光分割ユニットが、任意の偏光モードの信号光および局部発振光を受け取り、信号光を複数の副信号光のビームに分解し、局部発振光を複数の副局部発振光のビームに分解する、ように構成されることは、第１の光ファイバコリメータが、信号光を受け取り、コリメートするように構成されることと、第２の光ファイバコリメータが、局部発振光を受け取り、コリメートするように構成されることと、第１のレンズが、信号光を第１の副信号光と第２の副信号光とに分割するように構成されることと、第２のレンズが、局部発振光を第１の副局部発振光と第２の副局部発振光とに分割するように構成され、偏光回転子が、第２の副局部発振光に対して偏光回転を行うように構成されることと、反射アセンブリが複数の反射器を含み、反射アセンブリが、第１の副信号光、第２の副信号光、第１の副局部発振光、または第２の副局部発振光を光ハイブリッドユニットに反射するように構成されることと、を含む。

【0018】

１つの可能な設計では、光ハイブリッドユニットは、第１の光ハイブリッドと第２の光ハイブリッドとを含み、第１の光ハイブリッドは、第１の副信号光と第１の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、ように構成され、第２の光ハイブリッドは、第２の副信号光と偏光回転された第２の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行うように構成され、第１の光ハイブリッドおよび第２の光ハイブリッドは、複数のハイブリッド光のビームを出力するようにさらに構成される。

【0019】

１つの可能な設計では、偏光制御ユニットは、第３のＰＳＲと第１の偏光回転子コンバイナ（ＰＲＣ）とをさらに含み、第１のＰＲＣの出力端子は第２のＢＳの入力端子に接続され、第３のＰＳＲは、局部発振光を受け取り、局部発振光を第３の局部発振光と第４の局部発振光とに分解し、第３の局部発振光が第１の偏光モードにあり、第４の局部発振光が第２の偏光モードにある、ように構成され、複数の第３のＢＳは、分割によって第３の局部発振光および第４の局部発振光から局部発振光の一部を別々に取得し、複数の光監視信号のビームを取得するためにビーム分割を行う、ように構成され、光・電気変換モジュールは、光監視信号を電気監視信号に変換するように構成され、信号処理モジュールは、電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、フィードバック制御電気信号が、第１のＤＳＰが複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、第３の局部発振光または第４の局部発振光の位相を調整するよう位相変調器を制御するために使用される、ように構成され、第１のＰＲＣは、第３のＢＳを通過する第３の局部発振光と第４の局部発振光とに対して偏光ビーム合成を行うように構成される。

【0020】

１つの可能な設計では、コンバイナユニットは、複数の第２のＰＲＣと、複数の第２の光・電気変換モジュールとを含み、第２のＰＲＣは、複数のハイブリッド光のビームのうちの２つに対してビーム合成を行うように構成され、複数の第２の光・電気変換モジュールは、第２のＰＲＣがビーム合成を行う複数のハイブリッド光のビームを複数のコヒーレント電気信号に変換するように構成される。

【0021】

１つの可能な設計では、コンバイナユニットは、第３の光・電気変換モジュールを含み、第３の光・電気変換モジュールは、複数の光検出器ＰＤと、複数の電気ドメイン加算器／減算器と、複数のトランスインピーダンスアンプＴＩＡと、複数のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣとを含み、ＰＤは、複数のハイブリッド光のビームを複数のハイブリッド電気信号のビームに変換するように構成され、複数の電気ドメイン加算器／減算器は、複数のコヒーレント電気信号を取得するために複数のハイブリッド電気信号のビームを合成するように構成され、ＴＩＡは、複数のコヒーレント電気信号を増幅するように構成され、ＡＤＣは、複数のコヒーレント電気信号に対してアナログ・デジタル変換を行うように構成される。

【0022】

１つの可能な設計では、信号処理モジュールは、第２のＤＳＰと、デジタル・アナログ変換器ＤＡＣと、電力増幅器とを含み、第２のＤＳＰは、電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成するように構成され、ＤＡＣは、フィードバック制御電気信号に対してデジタル・アナログ変換を行うように構成され、電力増幅器は、デジタル・アナログ変換が行われるフィードバック制御電気信号に対して電力増幅を行うように構成される。

【0023】

１つの可能な設計では、コヒーレント光受信装置は第１のＤＳＰをさらに含み、第１のＤＳＰは、複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように構成される。

【0024】

第２の態様によれば、本出願の一実施形態は偏光制御方法を開示し、方法は、分割によって局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するために局部発振光の一部に対してビーム分割を行うステップと、複数の光監視信号のビームを複数の電気監視信号のビームに変換するステップと、複数の電気監視信号のビームに基づいてフィードバック制御電気信号を生成するステップであって、フィードバック制御電気信号が、コヒーレント光受信装置がサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を調整するよう位相変調器を制御するために使用される、ステップと、を含む。

【0025】

第３の態様によれば、本出願の一実施形態は光学システムを開示し、システムは、光送信デバイスと、光ファイバと、第１の態様における任意のコヒーレント光受信装置とを含み、コヒーレント光受信装置は、光ファイバを使用して、光送信デバイスによって送信された信号光を受信し、コヒーレント光受信装置が局部発振光を受信するか、またはコヒーレント光受信装置が局部発振光を生成することは、具体的には、コヒーレント光受信装置が、光ファイバを使用して、光送信デバイスによって送信された局部発振光を受信すること、またはコヒーレント光受信装置が局部発振光を生成すること、を含む。

【0026】

要約すると、本出願の実施形態で開示されるコヒーレント光受信装置および光学システムは、局部発振光の偏光状態のランダムな変化に起因して受信器が正常に動作することができないという困難な問題を解決する。偏光制御を導入することにより、コヒーレント光受信装置が、サービスデータの正常な復元を維持し、コヒーレント光受信安定性をさらに改善し、偏光制御の難度および精密度を低減し、それによってコストを削減することが可能になる。

【0027】

本出願の実施形態または従来技術における技術的解決策をより明確に説明するために、以下で、背景技術および実施形態を説明するために必要な添付の図面を簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付の図面は本発明の一部の実施形態を示しているにすぎず、当業者であれば、創造的な努力をせずとも、これらの図面または説明に従って別の添付図面または実施形態を導き出すことが可能であり、本出願は、導き出されるこれらの添付図面または実施形態すべてを包含することを意図されている。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1a】本出願の一実施形態が適用できる１つの可能な適用シナリオの概略図である。

【図1b】本出願による既存のコヒーレント光受信装置１０２１の概略図である。

【図2】本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置２０の第１の実施形態の概略図である。

【図3】本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第２の実施形態の概略図である。

【図4】本出願の一実施形態による光ハイブリッドの構造の概略図である。

【図5】局部発振光に対応するポアンカレ球の概略図である。

【図6】本出願の一実施形態による偏光制御方法のフローチャートである。

【図7】本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第３の実施形態の概略図である。

【図8】本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第４の実施形態の概略図である。

【図9】本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第５の実施形態の概略図である。

【図10】本出願の一実施形態による光学システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本出願の実施形態に記載されるデバイス形態およびサービスシナリオは、本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するためのものであり、本発明の実施形態で提供される技術的解決策に対する限定を構成するものではない。当業者には、デバイス形態が進化し、新しいサービスシナリオが出現するにつれて、本出願の実施形態で提供される技術的解決策が同様の技術的問題にも適用できることが理解されよう。

【0030】

以下で、当業者の理解を他住めるために本出願の実施形態におけるいくつかの用語を説明する。

【0031】

（１）コヒーレント光とは、決められた周波数および位相を有する光信号である。一般に、コヒーレント光は、空間重畳および相互干渉特性を有し、レーザーによって生成されるレーザービームであり得る。

【0032】

（２）コヒーレント光伝送システムは、コヒーレント光通信システムとも呼ばれ、光ファイバ通信システムである。コヒーレント光伝送システムは、単一周波数コヒーレント光源を使用し、光ファイバの帯域幅を十分に使用して超大容量伝送を実現するために、位相、周波数、振幅などの複数の光の次元のパラメータを使用することによってより多くの変調情報を搬送する。コヒーレント光伝送システムの基本構造は、光送信器、光ファイバ、および光受信器等を含む。光反射器が、光伝送の要件を満たすために光キャリア上に送り出される必要がある信号を変調するように構成される。振幅、周波数、および位相変調が、光キャリアに対して、直接変調または外部変調の方式で行われ得る。光受信器は、信号光に対してコヒーレント検出を行い、局部発振光と信号光との差分を検出することによって受信感度を向上させる、ように構成される。ここで、信号光は、コヒーレント光伝送システムで伝送される光信号であり、局部発振光は、受信器側で局部発振器によって生成されるレーザービームである。

【0033】

本出願の実施形態で提供されるコヒーレント光受信装置および光信号復調装置は、光受信器に適用される装置である。コヒーレント光受信装置は、光受信器内のフロントエンドデバイスであってもよく、またはコヒーレント受信フロントエンドと呼ばれてもよい。光信号復調装置は光受信器であってもよい。

【0034】

以下の説明において、「第１」、「第２」などの用語は、説明のための区別を目的として使用されているにすぎず、相対的な重要度を指示または示唆するものとしても、順序を指示または示唆するものとしても解釈されるべきではないことを理解されたい。本出願における「および／または」という用語は、関連付けられる対象を記述するための関連付けの関係を記述するにすぎず、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａおよび／またはＢは、Ａのみが存在する場合、ＡとＢの両方が存在する場合、およびＢのみが存在する場合、の３つ場合を表し得る。加えて、本出願における文字「／」は、一般に、関連付けられる対象間の「または」の関係を示す。

【0035】

本出願で提供される技術的解決策は、バックボーン光伝送ネットワーク、光アクセスネットワーク、データセンタ相互接続、短距離光相互接続、無線サービスフロントホール／バックホール等を含むがこれらに限定されない様々なサービスシナリオに適用できる。具体的には、本出願で提供される技術的解決策は、前述の様々なネットワークに対応する受信側デバイス、または受信側デバイスを含む光学システムに使用され得る。

【0036】

図１ａは、本出願の一実施形態が適用できる１つの可能な適用シナリオの概略図である。

【0037】

図１ａは、ホモロガスコヒーレント光伝送システム１００を示している。システム１００は、送信側デバイス１０１と受信側デバイス１０２と、これら２つのデバイスを接続する光ファイバ１０３ａ、１０３ｂとを含む。送信側デバイス１０１は、データ入力１０１１と、レーザー１０１２と、光スプリッタ１０１３と、変調器１０１４とを含む。レーザー１０１２によって出力された光は、光スプリッタ１０１３によって２つの部分に分割される。一方の部分は変調器１０１４によってサービスデータがロードされた信号光を取得するために変調され、他方の部分は局部発振光として使用される。送信側デバイス１０１によって生成された信号光および局部発振光は、光ファイバ１０３ａ、１０３ｂを使用して受信側デバイス１０２に伝送される。受信側デバイス１０２は、コヒーレント光受信装置１０２１と、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor、ＤＳＰ）１０２２とを含む。コヒーレント光受信装置１０２１は、信号光および局部発振光を受け取って、コヒーレント光受信を実現する。ＤＳＰ１０２２は、コヒーレント光受信装置１０２１によって出力された電気信号を処理してサービスデータを取得する。信号光と局部発振光の両方が、送信側デバイスによって生成される。したがって、システム１００は、ホモロガスコヒーレント光伝送システムと呼ばれる。信号光および局部発振光は、代替的に、１本の光ファイバを使用して伝送されてもよいことに留意されたい。ＤＳＰ１０２２は、代替的に、コヒーレント光受信装置１０２１内に配置されてもよいことにさらに留意されたい。

【0038】

図１ｂは、本出願による受信装置の既存のコヒーレント光受信装置１０２１の概略図である。

【0039】

図１ｂに示されるように、コヒーレント光受信装置１０２１は、ＰＳＲ１０２１１と、ＰＳＲ１０２１２と、光ハイブリッド１０２１３と、光ハイブリッド１０２１４と、コヒーレント光電プロセッサ１０２１５とを含む。ＰＳＲ（Polarization beam splitter、偏光ビームスプリッタ）１０２１１は、入力された信号光に対して偏光ビーム分割を行って、Ｓ_ＸおよびＳ_Ｙ、すなわち、信号光のＸ偏光状態の直線偏光およびＹ偏光状態の直線偏光を取得する。ＰＳＲ１０２１２は、入力された局部発振光に対して偏光ビーム分割を行って、ＬＯ_ＸおよびＬＯ_Ｙ、すなわち、局部発振光のＸ偏光状態の直線偏光およびＹ偏光状態の直線偏光を取得する。光ハイブリッド１０２１３は、Ｓ_ＸとＬＯ_Ｙとに対して光ハイブリダイゼーションを行って４つのハイブリッド光のビームを取得し、ハイブリッド光をコヒーレント光電プロセッサ１０２１５に入力し、光ハイブリッド１０２１４は、Ｓ_ＹとＬＯ_Ｘとに対して光ハイブリダイゼーションを行って４つのハイブリッド光のビームを取得し、ハイブリッド光をコヒーレント光電プロセッサ１０２１５に入力する。コヒーレント光電プロセッサ１０２１５は、８本のハイブリッド光のビームに対してコヒーレント光電処理を行って複数のコヒーレント電気信号を取得する。

【0040】

信号光または局部発振光は、通常Ｘ偏光状態およびＹ偏光状態とも呼ばれる、ＴＥおよびＴＭの２つの偏光モードを有する。Ｘ偏光状態とＹ偏光状態とは互いに直交する。言い換えれば、単一の偏光状態（Ｙ偏光状態）のビームが、偏光状態回転後にＸ偏光状態のビームになる。光信号は、Ｘ偏光状態またはＹ偏光状態でのみ偏光され、直線偏光と呼ばれる。

【0041】

既存のコヒーレント光受信装置は、通常、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行い、信号光のＹ偏光状態と局部発振光のＸ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う。信号光と局部発振光の偏光状態がどちらも固定されている場合、通常、既存のコヒーレント光受信装置は正常に動作することができる。しかしながら、信号光と局部発振光の偏光状態がどちらもランダムである場合、光信号のエネルギーが一方の偏光状態に集中する可能性が非常に高く、他方の偏光状態にはほとんどエネルギーがない。例えば、局部発振光のエネルギーがＸ偏光状態に集中し、局部発振光のＹ偏光状態のエネルギーがほとんどない場合、既存のコヒーレント光受信装置では、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して正常な光ハイブリダイゼーションを行うことができない。その場合、信号光のＸ偏光状態で搬送されたサービスデータが欠落する。理想的な場合には、コヒーレント光受信装置がサービスデータを正常に取得することを確実にするために、比較的高価な偏光維持光ファイバを使用して、伝送中の局部発振光の偏光状態のランダムな偏向を防止することができる。しかしながら、既存のネットワークでは、光ファイバは不可避的に圧縮されず、偏光維持光ファイバの偏光維持性能が低下する。ゆえに、コヒーレント光受信装置の性能が低下する（具体的には、データ受信エラーが発生する）。したがって、偏光維持光ファイバを使用して局部発振光の偏光状態のランダムな偏向の問題をある程度解決するために使用することができるが、この解決策は、コヒーレント光伝送システムのコストを増加させ、不安定な性能をもたらす。

【0042】

従来技術における前述の問題を解決するために、本出願は、新しいコヒーレント光受信装置を提供する。コヒーレント光受信装置の入力は信号光および局部発振光であり、コヒーレント光受信装置の出力は電気信号である。出力電気信号はサービスデータを含み、最終サービスデータは出力電気信号をさらに処理することによって取得され得る。任意選択で、コヒーレント光受信装置がＤＳＰを含む場合、コヒーレント光受信装置の出力はサービスデータである。コヒーレント光受信装置は、局部発振光に対して比較的精密な位相制御を行い、そのため実質的に同じ電力を有する２つの局部発振光のビームがコヒーレント受信関連処理に使用され、それによって、局部発振光の偏光状態のランダムな変化に起因して受信器が正常に動作することができないという問題が効果的に回避される。コヒーレント光受信装置を使用することにより、コヒーレント光伝送システムは、従来の光ファイバ（すなわち、非偏光維持光ファイバ）を使用して、通常のコヒーレント光受信を実施することができる。

【0043】

図２は、本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置２０の第１の実施形態の概略図である。

【0044】

図２に示されるように、本出願のこの実施形態におけるコヒーレント光受信装置２０は、光分割ユニット２０１と、偏光制御ユニット２０２と、光ハイブリッドユニット２０３と、コンバイナユニット２０４とを含む。まず、任意の偏光状態のローカル発振器光と任意の偏光状態の信号光とが、コヒーレント光受信装置２０の局部発振光ポートと信号光ポートとからそれぞれ入力される。光分割ユニット２０１は、受け取られた局部発振光を分解して複数の副局部発振光のビームを取得し、光分割ユニット２０１は、受け取られた信号光を分解して複数の副信号光のビームを取得し、副局部発振光のビームの数量と副信号光のビームの数量とは同じである。光ハイブリッドユニット２０３は、複数の副信号光のビームの各々と、複数の副局部発振光のビームのうちの１つとに対して光ハイブリダイゼーションを行って、複数のハイブリッド光信号のビームを取得する。コンバイナユニット２０４は、複数のハイブリッド光信号のビームに対して光・電気変換を行い、複数のコヒーレント電気信号を出力する。偏光制御ユニット２０２は、ＤＳＰが複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を調整する。任意選択で、偏光制御ユニット２０２が局部発振光の偏光を調整することは、局部発振光の位相を調整することを含む。

【0045】

１つの可能な設計では、光分割ユニット２０１による分解によって取得された複数の副信号光のビームの偏光状態、および光分割ユニット２０１による分解によって取得された複数の副局部発振光のビームの偏光状態もランダムであり、副信号光および副局部発振光は直線偏光ではない。

【0046】

別の可能な設計では、光分割ユニット２０１は偏光光分割ユニットであり得る。この場合、
光分割ユニット２０１が、受け取られた局部発振光を分解して複数の副局部発振光のビームを取得し、受け取られた信号光を分解して複数の副信号光のビームを取得することは、具体的には、
信号光を、少なくとも１つの第１の副信号光のビームと少なくとも１つの第２の副信号光のビームとに分解し、局部発振光を、少なくとも１つの第１の副局部発振光のビームと少なくとも１つの第２の副局部発振光のビームとに分解し、第１の副信号光および第１の副局部発振光がＸ偏光状態にあり、第２の副局部発振光および第２の副信号光がＹ偏光状態にあること
を含む。

【0047】

光ハイブリッドユニット２０３が、複数の副信号光のビームの各々と、複数の副局部発振光のビームのうちの１つとに対して光ハイブリダイゼーションを行って、複数のハイブリッド光信号のビームを取得することは、具体的には、
光ハイブリッドユニット２０３が、第１の副信号光と第１の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行い、第２の副信号光と第２の副局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行って複数のハイブリッド光のビームを取得すること
を含む。具体的には、各第１の副信号光のビームと１つの第１の副局部発振光のビームとに対して光ハイブリダイゼーションが行われ、各第２の副信号光のビームと１つの第２の副局部発振光のビームとに対して光ハイブリダイゼーションが行われる。

【0048】

任意選択で、コンバイナユニット２０４は、まず、光ハイブリダイゼーション後に光ハイブリッドユニット２０３によって出力された複数のハイブリッド光信号のビーム内の２つずつの光信号のビームを１つのビームに合成して、複数のビーム合成光信号の経路を取得してもよく、ビーム合成光信号の数量はハイブリッド光信号の数量の半分である。次いで、複数のビーム合成光信号の経路に対して光・電気変換行われて、複数のコヒーレント電気信号が出力される。

【0049】

局部発振光の偏光状態はランダムに変化し、一部の偏光状態によりコヒーレント光受信装置は動作できなくなる。本出願のこの実施形態で提供されるコヒーレント光受信装置では、局部発振光の偏光を調整するために偏光制御ユニットが導入され、そのため局部発振光はコヒーレント光受信装置を動作できなくするこれらの偏光状態を回避し、それによってコヒーレント光受信装置が正常な動作を維持することが可能になる。

【0050】

図３は、本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第２の実施形態の概略図である。

【0051】

図３に示されるように、本出願のこの実施形態におけるコヒーレント光受信装置３０は、信号光入力ポート３０１と、局部発振光入力ポート３０２と、偏光ビーム分割モジュール３０３と、電力等化モジュール３０４と、光ハイブリッド１ ３０５と、光ハイブリッド２ ３０６と、光ハイブリッド３ ３０７と、光ハイブリッド４ ３０８と、偏光ビーム合成モジュール３０９と、第１の光・電気変換モジュール３１０と、第２の光・電気変換モジュール３１１と、結合ビーム分割モジュール３１２と、位相変調器３１３と、第３の光・電気変換モジュール３１４と、信号処理モジュール３１５と、ＯＤＳＰ（Optical Digital Signal Processor、光デジタル信号プロセッサ）３１６とを含む。位相変調器は、一般的な移相器（ＰＳ、Phase Shifter）であってもよいし、半波長板やレンズなどの位相変調を行うことができる素子であってもよい。

【0052】

ここでは、説明と理解を容易にするために、装置内で同様の機能を有する、本出願に記載される偏光ビーム分割モジュール、電力等化モジュール、および偏光ビーム合成モジュールが主にまとめられている。本出願に記載される光・電気変換モジュール、結合ビーム分割モジュール、および信号処理モジュールは、特定の範囲内の構成要素の機能を要約している。前述のモジュール分割は、解決策の理解を容易にするために使用されており、実際には異なるモジュール分割が存在し得る。

【0053】

図２の実施形態における偏光光分割ユニット２０１は、この実施形態における偏光ビーム分割モジュール３０３と電力等化モジュール３０４とを含む。偏光制御ユニット２０２は、結合ビーム分割モジュール３１２と、位相変調器３１３と、第３の光・電気変換モジュール３１４と、信号処理モジュール３１５とを含む。光ハイブリッドユニット２０３は、光ハイブリッド１ ３０５と、光ハイブリッド２ ３０６と、光ハイブリッド３ ３０７と、光ハイブリッド４ ３０８とを含む。コンバイナユニット２０４は、偏光ビーム合成モジュール３０９と、第１の光・電気変換モジュール３１０と、第２の光・電気変換モジュール３１１とを含む。

【0054】

信号光入力ポート３０１から信号光Ｓが入力され、偏光ビーム分割モジュール３０３内のＰＳＲ１（Polarization Splitter and Rotator、偏光スプリッタ回転子）が、信号光Ｓに対して偏光ビーム分割を行って、第１の信号光Ｓ_Ｘおよび第２の信号光Ｓ_Ｙ、すなわち、信号光のＸ偏光状態の光および信号光のＹ偏光状態の光を取得する。次いで、電力等化モジュール３０４内のＢＳ１（Beam Splitter、ビームスプリッタ）が、第１の信号光Ｓ_Ｘに対してビーム分割を行って２つの第１の副信号光のビーム：Ｆ１およびＦ７を取得し、Ｆ１＝Ｆ７＝Ｓ_Ｘ／２であり、ＢＳ２が、第２の信号光Ｓ_Ｙに対してビーム分割を行って２つの第２の副信号光のビーム：Ｆ３およびＦ４を取得し、Ｆ３＝Ｆ５＝Ｓ_Ｙ／２である。局部発振光入力ポート３０２から局部発振（Local Oscillator、ＬＯ）光が入力され、偏光ビーム分割モジュール３０３内のＰＳＲ２が、局部発振光ＬＯに対して偏光ビーム分割を行って、第１の局部発振光ＬＯ_Ｘおよび第２の局部発振光ＬＯ_Ｙ、すなわち、局部発振光のＸ偏光状態の光および局部発振光のＹ偏光状態の光を取得する。次いで、電力等化モジュール３０４内のＢＳ３（Beam Splitter、ビームスプリッタ）が、第１の局部発振光ＬＯ_Ｘに対してビーム分割を行って２つの第１の副局部発振光のビーム：Ｆ２およびＦ６を取得し、Ｆ２＝Ｆ６＝ＬＯ_Ｘ／２である。ＢＳ４が、第２の局部発振光ＬＯ_Ｙに対してビーム分割を行って２つの第２の副局部発振光のビーム：Ｆ４およびＦ８を取得し、Ｆ４＝Ｆ８＝ＬＯ_Ｙ／２である。ＢＳ３およびＢＳ４に入射する前に、第１の局部発振光ＬＯ_Ｘの小部分および第２の局部発振光ＬＯ_Ｙの小部分が、偏光制御のための分割を介してＢＳ５およびＢＳ６によってそれぞれ取得される。

【0055】

光ハイブリッド１ ３０５は、Ｆ１およびＦ２を受け取り、光ハイブリダイゼーションを行って、４つのハイブリッド光の経路：Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、およびＴ４を取得する。光ハイブリッド２ ３０６は、Ｆ３およびＦ４を受け取り、光ハイブリダイゼーションを行って、４つのハイブリッド光の経路：Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、およびＴ８を取得する。光ハイブリッド３ ３０７は、Ｆ５およびＦ６を受け取り、光ハイブリダイゼーションを行って、４つのハイブリッド光の経路：Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１、およびＴ１２を取得する。光ハイブリッド４ ３０８は、Ｆ７およびＦ８を受け取り、光ハイブリダイゼーションを行って、４つのハイブリッド光の経路：Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１５、およびＴ１６を取得する。ここでは、１６本のハイブリッド光のビームが取得される。

【0056】

図４は、本出願の一実施形態による光ハイブリッドの構造の概略図である。光ハイブリッド１ ３０５を例にとると、光ハイブリッドは、光スプリッタ１ ４０１と、光スプリッタ２ ４０２と、光スプリッタ３ ４０３と、光スプリッタ４ ４０４と、９０度移相器４０５とを含む。光スプリッタ１ ４０１は、光ビームＦ１を受け取り、Ｆ１に対してビーム分割を行って、２つの

【数1】

のビームを取得する。光スプリッタ３ ４０３は、光ビームＦ３を受け取り、Ｆ３に対してビーム分割を行って、２つの

【数2】

のビームを取得する。９０度移相器４０５は、１つの

【数3】

のビームを９０度移相して

【数4】

を取得する。図４に示されるように、光スプリッタ２ ４０２は、光ビーム

【数5】

および

【数6】

を受け取り、結合ビーム分割を行って（Ｆ１＋Ｆ２）／２および（Ｆ１－Ｆ２）／２を取得する。光スプリッタ３ ４０３は、

【数7】

および

【数8】

を受け取り、結合ビーム分割を行ってハイブリッド光（Ｆ１＋ｊ＊Ｆ２）／２および（Ｆ１－ｊ＊Ｆ２）／２を取得する。Ｆ１＝Ｓ_Ｘ／２、Ｆ２＝ＬＯ_Ｘ／２が（Ｆ１＋ｊ＊Ｆ２）／２、（Ｆ１－ｊ＊Ｆ２）／２に代入された後、

【数9】

を得ることができる。

【0057】

光ハイブリッド２ ３０６、光ハイブリッド３ ３０７、および光ハイブリッド４ ３０８の構造原理は、光ハイブリッド１ ３０５の構造原理と同様である。前述の１６本のハイブリッド光のビームは、具体的には以下のとおりであり得る。

【数10】

【0058】

これを考慮して、本出願のこの実施形態で提供される解決策における光ハイブリッドユニットは、４つの光ハイブリッドを有する。信号光と局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションが行われるとき、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＸ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、信号光のＹ偏光状態と局部発振光のＸ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、および信号光のＹ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、という４つのケースがすべて含まれる。既存のコヒーレント光受信装置は、通常、前述の４つのケースのうちの２つのみを含む。図１ｂに示されるように、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行い、信号光のＹ偏光状態と局部発振光のＸ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションを行う、という２つのケースが通常存在する。信号光と局部発振光の偏光状態がどちらもランダムである場合、光信号のエネルギーが一方の偏光状態に集中する可能性が非常に高く、他方の偏光状態にはほとんどエネルギーがない。前述の例をさらに使用する。局部発振光のエネルギーがＸ偏光状態に集中し、局部発振光のＹ偏光状態のエネルギーがほとんどないと仮定すると、既存のコヒーレント光受信装置では、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＹ偏光状態とに対して正常な光ハイブリダイゼーションを行うことができない。その場合、信号光のＸ偏光状態で搬送されたサービスデータが欠落する。本出願のこの実施形態の解決策では、信号光のＸ偏光状態と局部発振光のＸ偏光状態とに対して光ハイブリダイゼーションをさらに正常に行うことができる。したがって、本出願のこの実施形態は、局部発振光の偏光状態のランダムな変化に起因して受信器が正常に動作することができないという問題を効果的に回避する。

【0059】

前述の１６本のハイブリッド光のビームに対して偏光ビーム合成がまず行われてもよく、次いで光・電気変換が行われて複数のコヒーレント電気信号が取得される。具体的には、偏光ビーム合成モジュール３０９は、８つのＰＲＣ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｒｏｔａｔｏｒ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｒ、偏光回転子コンバイナ）を含み、各ＰＲＣは、１６本のハイブリッド光のビームのうちの２本に対してビーム合成を行う。例えば、図３に示されるように、ＰＲＣ１は、ハイブリッド光Ｔ１とＴ５とをビーム合成し、ＰＲＣ２は、ハイブリッド光Ｔ２とＴ６とをビーム合成し、ＰＲＣ３は、ハイブリッド光Ｔ３とＴ７とをビーム合成し、ＰＲＣ４は、ハイブリッド光Ｔ４とＴ８とをビーム合成し、以下同様である。光ハイブリッド１ ３０５内のｘ番目の出力光ビームが、光ハイブリッド２ ３０６内の（ｘ＋ａ）番目の出力光ビームと１つの経路に合成され、光ハイブリッド３ ３０７内のｘ番目の出力光ビームが、光ハイブリッド４ ３０８内の（ｘ＋ａ）番目の出力光ビームと１つの経路に合成され、ａはＰＲＣによって出力される光ビームの数量を表す。ＰＲＣ１を例にとると、ＰＲＣ１は、Ｔ１とＴ５とに対してビーム合成を行う。ビーム合成プロセスでは損失が通常発生する。ここでは、Ｔ１とＴ５の両方が半分ずつ失われ、合成後の光ビームは以下のとおりである。

【数11】

【0060】

同様に、以下が取得され得る。

【数12】

【0061】

電気ドメイン信号を取得するために、光ビームＥ１および光ビームＥ２が、第１の光・電気変換モジュール３１０内のＰＤ１（Photonic detector、光検出器）およびＰＤ２によってそれぞれ受け取られる。

【数13】

【0062】

加算および減算の後、Ｑ１－Ｑ２が第１の光・電気変換モジュール３１０の加算器／減算器１によって行われ、加算器／減算器１によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_１，Ｉは、以下のとおりである。

【数14】

【0063】

同様に、加算器／減算器２によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_１，Ｑは、以下のとおりであることも分かる。

【数15】

【0064】

加算器／減算器３によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_２，Ｉは、以下のとおりである。

【数16】

【0065】

加算器／減算器４によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_２，Ｑは、以下のとおりである。

【数17】

【0066】

演算ｒｅａｌは、実部を取ることを表し、演算ｉｍａｇは、虚部を取ることを表す。

【0067】

４つのコヒーレント電気信号の経路：Ｉ_１，Ｉ、Ｉ_１，Ｑ、Ｉ_２，Ｉ、およびＩ_２，Ｑは、それぞれのトランスインピーダンスアンプ（trans-impedance amplifier、ＴＩＡ）によって増幅され、次いで、アナログ・デジタル変換器（analog-to-digital converter、ＡＤＣ）によってサンプリングされ、次いで、サービスデータを復元する処理のためにＯＤＳＰ３１６に送られる。任意選択で、コヒーレント光受信装置３０は、ＯＤＳＰ３１６を含んでいてもよく、ＯＤＳＰ３１６は、代替的に、コヒーレント光受信装置３０の外部に配置されていてもよい。

【0068】

ＯＤＳＰ３１６は、次いで、サービスデータを取得するためにコヒーレント電気信号に基づく復元を行う。ＯＤＳＰ３１６は、局部発振光の偏光回転角または偏光遅延角が特定の値である場合、サービスデータを取得するためにコヒーレント電気信号に基づく復元を行うことができない場合がある。

【0069】

具体的には、ＯＤＳＰ３１６では、以下の関係を取得するために、２つの複素信号の経路：Ｉ_１およびＩ_２が推定され得る。

【数18】

【0070】

行列

【数19】

が可逆である場合、サービスデータを取得するために、ＯＤＳＰ３１６内のＭＩＭＯアルゴリズムが２つの複素信号

【数20】

の経路における復元を行い得る。

【0071】

局部発振光は、送信端で直線偏光され、

【数21】

と表記され得る。（ジョーンズ行列を通過して）光ファイバチャネル上を伝送された後に受信端に到達する局部発振光は、

【数22】

と表されてもよく、式中、θは、局部発振光の偏光回転角を表し、φは、局部発振光の偏光遅延角を表す。式がＭ行列に代入された後、以下が取得され得る。

【数23】

【0072】

前述の式（１）によれば、ｃｏｓθ＝ｓｉｎθ、ｅ^ｊφ＝０の場合、Ｍ行列は不可逆であり、ＯＤＳＰ３１６は、サービスデータを取得するためにコヒーレント電気信号に基づく復元を行うことができないことが分かる。

【0073】

本出願のこの実施形態では、局部発振光の偏光を調整するために偏光制御ユニットが導入され、そのためＯＤＳＰ３１６は複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得する。具体的には、ＰＳＲ２を通過する局部発振光の第１の局部発振光ＬＯ_Ｘおよび第２の局部発振光ＬＯ_Ｙの一方に位相変調器３１３が付加される。図３において、位相変調器３１３は、第２の局部発振光ＬＯ_Ｙの分岐上に配置されている。任意選択で、位相変調器３１３は、代替的に、第１の局部発振光ＬＯ_Ｘの分岐上に配置されてもよい。第１の局部発振光または第２の局部発振光の偏光遅延角φが位相変調器を制御することによって調整され、そのためＭ行列を常に可逆状態にあるように制御することができる。

【0074】

位相変調器３１３が第１の局部発振光または第２の局部発振光の偏光遅延角φに位相

【数24】

の変化を導入すると仮定すると、Ｍ行列は以下のように書き直され得る。

【数25】

【0075】

図５は、局部発振光に対応するポアンカレ球の概略図である。図５に示されるように、局部発振光の偏光回転角θおよび局部発振光の偏光遅延角φが値をトラバースした後、局部発振光の偏光状態はすべてポアンカレ球の球面上に落ちる。位相変調器３１３が第１の局部発振光または第２の局部発振光の偏光遅延角φに位相

【数26】

を導入することによって調整が行われた後に取得される局部発振光は、球面上の黒い範囲内に入り、Ｍ行列は可逆状態に到達する。したがって、偏光制御ユニット２０２は、球面上でランダム外乱を発生する局部発振光が白い範囲を迂回して黒い範囲内に入ることを可能にしさえすればよく、そのためＯＤＳＰ３１６は、コヒーレント電気信号に基づく復元を行ってサービスデータを取得することができ、コヒーレント光受信装置は正常に動作し、フィードバック制御の難度が大幅に低減される。既存のコヒーレント光受信装置では、球面上でランダム外乱を発生する局部発振光が、通常、球面の一点または小領域内にあるように制御される必要があり、制御の難度が高い。本出願のこの実施形態で提供される偏光制御の難度および精密度は低減され、そのため設計コストが削減される。

【0076】

図６は、本出願の一実施形態による偏光制御方法のフローチャートである。具体的には、偏光制御ユニット２０２の制御処理は以下のとおりである。

【0077】

ステップ６０１：分割によって局部発振光の一部を取得し、複数の光監視信号のビームを取得するために局部発振光の一部に対してビーム分割を行う。

【0078】

結合ビーム分割モジュール３１２は複数のＢＳを含む。ＢＳ５とＢＳ６とが、結合によって局部発振光の小部分を別々に取得する。２つの光のビームは、次いで、ＢＳ７とＢＳ８とによって４つの光監視信号の経路にそれぞれ均等に分割される。２つの光監視信号の経路は、次いで、結合され、ＢＳ９によって加算されて、以下の３つのハイブリッド光の経路が取得される。

【数27】

【0079】

ステップ６０２：複数の光監視信号のビームを複数の電気監視信号のビームに変換する。

【0080】

前述の３つのハイブリッド光の経路は、次いで、第３の光・電気変換モジュール３１４内のＰＤ９、ＰＤ１０、およびＰＤ１１によって受け取られ、第３の光・電気変換モジュール３１４内のＴＩＡ５、ＴＩＡ６、およびＴＩＡ７によって増幅され、第３の光・電気変換モジュール３１４内のＡＤＣ５、ＡＤＣ６、およびＡＤＣ７によってサンプリングされて、３つの電気監視信号の経路が取得される。

【数28】

【0081】

ステップ６０３：複数の電気監視信号のビームに基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、フィードバック制御電気信号が、ＯＤＳＰ３１６が複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を調整するよう位相変調器を制御するために使用される。

【0082】

具体的には、信号処理モジュール３１５は、電気監視信号のエネルギーを監視する。

【0083】

Ｉ_１０とＩ_３０との差が予め設定された範囲内にある場合、それは偏光回転角θが０度または９０度に近く、Ｍ行列が非常に健全であり、位相変調器３１３が動作する必要がないことを示す。

【0084】

Ｉ_１０のエネルギーがＩ_３０のエネルギーに近い場合、位相変調器３１３は、局部発振光の偏光を制御するために始動される必要がある。この場合、信号処理モジュール３１５は、位相変調器３１３を調整するためのフィードバック制御信号を生成する。位相変調器３１３が調整によって（Ｉ_２－Ｉ_１－Ｉ_３）のエネルギーを増加させると、現在のＭ行列は可逆であると判定することができ、コヒーレント光受信装置は正常に動作することができる。任意選択で、フィードバック制御電気信号は、ＯＤＳＰ３１６が前述の複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、前述の第１の局部発振光または第２の局部発振光の位相を調整するよう位相変調器３１３を制御する。さらに、前述の第１の局部発振光または第２の局部発振光の位相を調整することは、前述の第１の局部発振光または第２の局部発振光の偏光遅延角を調整することを含む。例えば、位相変調器３１３は、第１の局部発振光または第２の局部発振光に位相

【数29】

を導入し、

【数30】

が９０度に近づく、すなわち、第１の局部発振光または第２の局部発振光の偏光遅延角φ＋位相変調器３１３によって導入された位相

【数31】

が９０度に近づくと、コヒーレント光受信装置は、この場合、正常に動作できると考えられる。

【0085】

具体的には、信号処理モジュール３１５は、ＤＳＰ３１５１と、ＤＡＣ３１５２（digital-to-analog converter、デジタル・アナログ変換器）と、電力増幅器３１５３とを含む。ＤＳＰ３１５１は、電気監視信号に基づいてフィードバック制御電気信号を生成し、フィードバック制御電気信号が、ＯＤＳＰ３１６が複数のコヒーレント電気信号に基づいてサービスデータを取得するように、局部発振光の偏光を調整するよう位相変調器を制御するために使用される、ように構成される。ＤＡＣ３１５２は、フィードバック制御電気信号に対してデジタル・アナログ変換を行うように構成される。電力増幅器３１５３は、デジタル・アナログ変換が行われるフィードバック制御電気信号に対して電力増幅を行うように構成される。

【0086】

任意選択で、９０：１０または９５：５の光スプリッタがＢＳ５およびＢＳ６として選択されてもよい。具体的には、偏光制御のために、それぞれの分岐の局部発振光の１０％または５％が結合によって取得される。

【0087】

要約すると、本出願のこの実施形態で開示されるコヒーレント光受信装置は、局部発振光の偏光状態のランダムな変化に起因して受信器が正常に動作することができないという困難な問題を解決する。偏光制御を導入することにより、コヒーレント光受信装置が、サービスデータの正常な復元を維持し、コヒーレント光受信安定性をさらに改善し、偏光制御ユニットを単純化し、偏光制御の難度および精密度を低減し、それによってコストを削減することが可能になる。

【0088】

本出願で言及される９０度移相または９０度偏光状態回転は、代替的に、２７０度移相または２７０度偏光状態回転であってもよく、ただし、移相または偏光状態回転が９０度移相または９０度偏光状態回転と同じ技術的効果を達成することを条件とする。上述の回転度数は、実際のデバイスプロセスでの制限などの理由によりわずかにずれる場合があることに留意されたい。本出願で言及される９０度移相または９０度偏光状態回転は、この約９０度または約２７０度の回転を含むことを理解されたい。

【0089】

本出願の実施形態で言及されるＰＳＲは、ＰＢＳ（Polarization Beam Splitter、偏光ビームスプリッタ）とＰＲ（Polarization Rotator、偏光回転子）との接続された組み合わせで置き換えられてもよく、ＰＲＣは、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner、偏光ビームコンバイナ）とＰＲとの接続された組み合わせで置き換えられてもよいことに留意されたい。ＰＳＲをＰＢＳとＰＲとの接続された組み合わせで置き換えること、およびＰＲＣをＰＢＣとＰＲとの組み合わせで置き換えることは、単純な構造的変形であり、やはり本出願で保護されるべき技術的解決策であることを理解されたい。光スプリッタは、導波路カプラまたはマルチモード干渉計（Multimode interferometer、ＭＭＩ）カプラであってもよい。

【0090】

説明および理解を容易にするために、本出願の実施形態における同じモジュールまたは構成要素は同じ参照番号を使用する。

【0091】

図７は、本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第３の実施形態の概略図である。

【0092】

図７に示されるように、コヒーレント光受信装置７０は、信号光入力ポート３０１と、局部発振光入力ポート３０２と、偏光ビーム分割モジュール３０３と、電力等化モジュール３０４と、光ハイブリッド１ ３０５と、光ハイブリッド２ ３０６と、光ハイブリッド３ ３０７と、光ハイブリッド４ ３０８と、光・電気変換モジュール７０１と、結合ビーム分割モジュール３１２と、位相変調器３１３と、第３の光・電気変換モジュール３１４と、信号処理モジュール３１５と、ＯＤＳＰ３１６とを含む。図面の表現を簡単にするために、信号光入力ポート３０１、局部発振光入力ポート３０２、偏光ビーム分割モジュール３０３、電力等化モジュール３０４、結合ビーム分割モジュール３１２、位相変調器３１３、第３の光・電気変換モジュール３１４、および信号処理モジュール３１５は、図３に示されているものと同じであり、図７には示されていない。図７と図３との相違点は、主に、光ハイブリッドユニットによって出力された１６本のハイブリッド光のビームを処理する光・電気変換モジュール７０１にある。光ハイブリッド１ ３０５と、光ハイブリッド２ ３０６と、光ハイブリッド３ ３０７と、光ハイブリッド４ ３０８との間の構造については、図３を参照されたい。

【0093】

光ハイブリッド１ ３０５、光ハイブリッド２ ３０６、光ハイブリッド３ ３０７、および光ハイブリッド４ ３０８によって出力された１６本のハイブリッド光のビームＴ１からＴ１６は、まず、ＰＤ１からＰＤ１６によって電気信号にそれぞれ変換され、次いで、複数のコヒーレント電気信号を得るために加算器／減算器によって加算および減算される。

【0094】

例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、およびＴ６がＰＤによって検出された後、以下の４つのハイブリッド電気信号の経路が取得される。

【数32】

【0095】

Ｑ１とＱ２とが加算器／減算器１によって加算および減算された後、以下が取得される。

【数33】

【0096】

Ｑ５とＱ６とが加算器／減算器５によって加算および減算された後、以下が取得される。

【数34】

【0097】

前述の２つの電気信号の経路：Ｑ１－Ｑ２およびＱ５－Ｑ６は、次いで、加算器／減算器２を通過して、コヒーレント電気信号Ｉ_１，Ｉが取得される。

【数35】

【0098】

同様に、加算器／減算器４によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_１，Ｑは、以下のとおりである。

【数36】

【0099】

加算器／減算器８によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_２，Ｉは、以下のとおりである。

【数37】

【0100】

加算器／減算器１０によって出力されるコヒーレント電気信号Ｉ_２，Ｑは、以下のとおりである。

【数38】

【0101】

電気ドメイン上で付加される信号の配線を容易にするために、図７に示されるように、光ハイブリッド２ ３０６および光ハイブリッド４ ３０８がハイブリッド光を出力する順序が、光ハイブリッドのその後の光路交差を軽減するために交換されてもよい。

【0102】

本出願のこの実施形態で提供されるコヒーレント光受信装置は、光ハイブリッドによって出力されたハイブリッド光に対して光路偏光ビーム合成解決策を使用せず、偏光ビーム合成によって引き起こされる結合損失を回避し、挿入損失を低減するために、加算器／減算器を付加することによって加算および減算を直接行う。

【0103】

図８は、本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第４の実施形態の概略図である。

【0104】

図８に示されるように、コヒーレント光受信装置８０は、ＢＳ１ ８０１と、ＢＳ２ ８０２と、偏光ビーム分割モジュール８０３と、ＰＳＲ４ ８０４と、ＰＳＲ６ ８０５と、偏光制御モジュール８０６とを含み、信号光入力ポート３０１と、局部発振光入力ポート３０２と、光ハイブリッド１ ３０５と、光ハイブリッド２ ３０６と、光ハイブリッド３ ３０７と、光ハイブリッド４ ３０８と、位相変調器３１３と、ＯＤＳＰ３１６とをさらに含む。関連説明については図３を参照されたい。偏光ビーム分割モジュール８０３は、４つのＰＳＲ、ＰＳＲ１、ＰＳＲ２、ＰＳＲ３、およびＰＳＲ４を含む。図８に示される実施形態は、主に、信号光および局部発振光の偏光ビーム分割のために光路の単純化が行われる点において、図３に示される実施形態と異なる。

【0105】

信号光Ｓが信号光入力ポート３０１から入力され、信号光Ｓに対してＢＳ１ ８０１を使用して出力ビーム分割が行われた後、第１の信号光および第２の信号光が取得される。

【0106】

偏光ビーム分割モジュール８０３内のＰＳＲ１は、第１の信号光に対して偏光ビーム分割を行って、１つの第１の副信号光のビームＦ１と１つの第２の副信号光のビームＦ７とを取得する。ＰＳＲ３は、第２の信号光に対して偏光ビーム分割を行って、別の第１の副信号光のビームＦ３と別の第２の副信号光のビームＦ５とを取得する。第１の副信号光はＸ偏光状態にあり、第２の副信号光はＹ偏光状態にある。

【0107】

局部発振光ＬＯが局部発振光入力ポート３０２から入力され、第３の局部発振光および第４の局部発振光が、ＰＳＲ５ ８０４を使用して偏光ビーム分割を行うことによってまず取得され、第３の局部発振光はＸ偏光状態にあり、第４の局部発振光はＹ偏光状態にある。ＢＳ５およびＢＳ６は、結合によって局部発振光の一部を別々に取得し、局部発振光の一部を偏光制御のために偏光制御モジュール８０６に入力する。局部発振光の一部に基づいて光監視信号が取得される。光監視信号は、電気監視信号に変換される。第４の局部発振光の位相を調整するよう位相変調器３１３を制御するために、電気監視信号に基づいてフィードバック制御信号が生成される。偏光制御モジュール８０６の具体的な原理については、図３の関連説明を参照されたい。ＰＲＣ６ ８０５は、ＢＳ２ ８０２に入力するために、ＢＳ５およびＢＳ６を通過する第３の局部発振光と第４の局部発振光とに対して偏光ビーム合成を行う。

【0108】

偏光制御モジュール８０６は、図３の実施形態における結合ビーム分割モジュール３１２内のＢＳ７、ＢＳ８、およびＢＳ９、第３の光・電気変換モジュール３１４、信号処理モジュール３１５、およびＯＤＳＰ３１６を含み得る。

【0109】

ＢＳ２ ８０２は、局部発振光に対して出力ビーム分割を行って、第１の局部発振光と第２の局部発振光とを取得する。偏光ビーム分割モジュール８０３内のＰＳＲ２は、第１の局部発振光に対して偏光ビーム分割を行って、１つの第１の副局部発振光のビームＦ２と１つの第２の副局部発振光のビームＦ６とを取得する。ＰＳＲ４は、第２の局部発振光に対して偏光ビーム分割を行って、別の第１の副局部発振光のビームＦ４と別の第２の副局部発振光のビームＦ８とを取得する。第１の副局部発振光はＸ偏光状態にあり、第２の副局部発振光はＹ偏光状態にある。

【0110】

図７の光・電気変換モジュール７０１が図８の光ハイブリッドに続いてさらに接続されてもよく、または図３の偏光ビーム合成モジュール３０９が接続されてもよく、次いで第１の光・電気変換モジュール３１０および第２の光・電気変換モジュール３１１が接続される。

【0111】

本出願の図３の偏光光分割解決策は、まずＰＳＲを使用して偏光ビーム分割を行い、次いでＢＳを使用して出力ビーム分割を行うが、本出願の図８の偏光光分割解決策は、まずＢＳを使用して出力ビーム分割を行い、次いでＰＳＲを使用して偏光ビーム分割を行う。実際の光路では、信号光および局部発振光の偏光光分割は、代替的に、図３の実施形態の偏光光分割解決策が信号光に使用され、図８の実施形態の偏光光分割解決策が局部発振光に使用される、であってもよく、または、図８の実施形態の偏光光分割解決策が信号光に使用されてもよく、図３の実施形態の偏光光分割解決策が局部発振光に使用される、であってもよい。本出願のこの実施形態は、可能な組み合わせ解決策のみを示している。本出願のこの実施形態に基づき、本出願のこの実施形態の構造から容易に考案される組み合わせも本出願の保護範囲内に入るべきであると提言する。

【0112】

図９は、本出願の一実施形態によるコヒーレント光受信装置の第５の実施形態の概略図である。

【0113】

図９に示されるように、コヒーレント光受信装置９０は、光ファイバコリメータ９０１と、光ファイバコリメータ９０２と、レンズ１ ９０３と、レンズ２ ９０４と、反射アセンブリ１ ９０５と、反射アセンブリ２ ９０６と、偏光回転子９０７と、光ハイブリッド９０８と、光ハイブリッド９０９とを含み、信号光入力ポート３０１と、局部発振光入力ポート３０２と、位相変調器３１３と、偏光制御モジュール８０６とをさらに含む。関連説明については、図３および図８を参照されたい。

【0114】

光ファイバコリメータ９０１によってコリメートされた後、信号光がレンズ１ ９０３に入力され、レンズ１ ９０３は、信号光を第１の信号光と第２の信号光とに分解する。光ファイバコリメータ９０２によってコリメートされた後、局部発振光がレンズ２ ９０４に入力され、レンズ２ ９０４は、局部発振光を第１の局部発振光と第２の局部発振光とに分解する。第２の局部発振光に対して偏光回転子９０７によって偏光回転が行われた後、第２の局部発振光は光ハイブリッド９０９に入射する。光ハイブリッド９０８は、第１の信号光と第１の局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行い、光ハイブリッド９０９は、第２の信号光と第２の局部発振光とに対して光ハイブリダイゼーションを行う。光ハイブリッド９０８および光ハイブリッド９０９は、空間光ハイブリッドであり得る。

【0115】

任意選択で、反射アセンブリ１ ９０５は、第２の信号光を反射して第２の信号光を光ハイブリッド９０８に入力してもよく、反射アセンブリ２ ９０６は、第２の局部発振光を反射して第２の局部発振光を光ハイブリッド９０７に入力してもよい。

【0116】

任意選択で、偏光回転子は、９０度偏光回転子であってもよい。

【0117】

図１０は、本出願の一実施形態による光学システムの概略図である。

【0118】

図１０に示されるように、光学システム１００は、光送信デバイス１００１と、光ファイバ１００２と、コヒーレント光受信装置１００３とを含む。コヒーレント光受信装置１００３は、光ファイバ１００２を使用して、光送信デバイス１００１によって送信された信号光を受信する。コヒーレント光受信装置１００３は、光ファイバ１００２を使用して局部発振光を受信するか、またはコヒーレント光受信装置１００３は局部発振光を生成する。コヒーレント光受信装置１００３は、前述の実施形態における任意のコヒーレント光受信装置であってもよい。

【0119】

本出願の実施形態における同じ部分または同様の部分については、相互参照されたい。特に、図７から図１０の実施形態は、図３から図６に対応する実施形態の拡張形態である。したがって、説明は比較的簡単である。関連部分については、図３から図６の対応する実施形態の各部分の説明を参照されたい。

【0120】

最後に、前述の説明は本出願の特定の実装形態にすぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図されたものではないことに留意されたい。本出願で開示される技術的範囲内で当業者によって容易に考案される変形や置換は、本出願の保護範囲に入るものとする。

【符号の説明】

【0121】

１００ ホモロガスコヒーレント光伝送システム、光学システム
１０１ 送信側デバイス
１０２ 受信側デバイス
１０３ａ 光ファイバ
１０３ｂ 光ファイバ
１０１１ データ入力
１０１２ レーザー
１０１３ 光スプリッタ
１０１４ 変調器
１０２１ コヒーレント光受信装置
１０２２ デジタル信号プロセッサ
１０２１１ 偏光ビームスプリッタ（ＰＲＳ）
１０２１２ ＰＲＳ
１０２１３ 光ハイブリッド
１０２１４ 光ハイブリッド
１０２１５ コヒーレント光電プロセッサ
２０ コヒーレント光受信装置
２０１ 偏光光分割ユニット
２０２ 偏光制御ユニット
２０３ 光ハイブリッドユニット
２０４ コンバイナユニット
３０ コヒーレント光受信装置
３０１ 信号光入力ポート
３０２ 局部発振光入力ポート
３０３ 偏光ビーム分割モジュール
３０４ 電力等化モジュール
３０５ 光ハイブリッド１
３０６ 光ハイブリッド２
３０７ 光ハイブリッド３
３０８ 光ハイブリッド４
３０９ 偏光ビーム合成モジュール
３１０ 第１の光・電気変換モジュール
３１１ 第２の光・電気変換モジュール
３１２ 結合ビーム分割モジュール
３１３ 位相変調器
３１４ 第３の光・電気変換モジュール
３１５ 信号処理モジュール
３１６ ＯＤＳＰ（光デジタル信号プロセッサ）
３１５１ ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）
３１５２ ＤＡＣ（デジタル・アナログ変換器）
３１５３ 電力増幅器
４０１ 光スプリッタ１
４０２ 光スプリッタ２
４０３ 光スプリッタ３
４０４ 光スプリッタ４
４０５ ９０度移相器
７０ コヒーレント光受信装置
７０１ 光・電気変換モジュール
８０ コヒーレント光受信装置
８０１ ＢＳ１
８０２ ＢＳ２
８０３ 偏光ビーム分割モジュール
８０４ ＰＳＲ５
８０５ ＰＲＣ６
８０６ 偏光制御モジュール
９０ コヒーレント光受信装置
９０１ 光ファイバコリメータ
９０２ 光ファイバコリメータ
９０３ レンズ１
９０４ レンズ２
９０５ 反射アセンブリ１
９０６ 反射アセンブリ２
９０７ 偏光回転子
９０８ 光ハイブリッド
９０９ 光ハイブリッド
１００１ 光送信デバイス
１００２ 光ファイバ
１００３ コヒーレント光受信装置

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】