[发明专利]光电场接收器、光多值信号接收器以及光传送系统

说明书

技术领域

本发明涉及光信息传送技术，更详细而言涉及适用于在光纤中传送的多值光信息的接收的光电场接收器、光多值信号接收器以及光传送系统。 

背景技术

近年来，使用一根光纤可以传送的信息量(传送容量)伴随被复用的波长信道的数量的增加、光信号的调制速度的高速化而继续扩大，但感觉在大致10T(Tera)bit/s达到了极限。难以进一步扩大传送容量的主要原因在于，光传送中可以使用的波长频带已达到被光纤放大器的波长频带(将C、L、S波段相加而大致为80nm＝10THz)限制的极限区域。在这样的状况下，为了进一步增大光纤的传送容量，需要通过研究信号调制方式，向被限制的频率频带填入多个的光信号，而提高频率频带的利用效率。 

在无线通信的世界中，利用从20世纪60年代普及的多值调制技术可以实现频率利用效率超过10的高效率的传送。多值调制有望还被应用于光纤传送，从以往进行了许多研究。例如，在R.A.Griffin，等，“10Gb/s Optical Differential Quadrature Phase Shift Key(DQPSK)Transmission using GaAs/AlGaAs Integration，”OFC2002，paper PD-FD 6，2003(非专利文献1)中，报告出进行4值相位调制的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)，在Kenro Sekine，Nobuhiko Kikuchi，Shinya Sasaki，Shigenori Hayaseand Chie Hasegawa，“Proposal and Demonstration of 10-Gsymbol/sec 16-ary(40Gbit/s)Optical Modulation/DemodulationScheme，”paper We3.4.5，ECOC 2004，2004(非专利文献2)中，报告 出组合了4值的振幅调制和4值的相位调制的16值的振幅、相位调制。 

图1的(A)～(D)是示出光传送中可以应用的公知的各种调制方式的特征的图，在相位面(IQ平面上)绘制出光调制的相位点(识别时刻中的光电场的复数表示)。 

(A)示出被广泛使用的2值振幅调制(BASK)。在BASK中，不利用相位，而仅通过振幅的强弱来传送1位的信息。 

(B)示出通过使用4值的相位角(0、π/2、π、-π/2)，表示使用1个符号传送2位的信息(11、10、01、00)的4值相位调制(QPSK)。 

(C)示出在无线中被广泛使用的16值正交振幅调制(16QAM)。在16QAM中，相位点被配置成格子状，可以使用1个符号传送4位的信息。在图示的例子中，在Q轴坐标上表现上位2位(11xx、10xx、01xx、00xx)的值、在I轴坐标上表现下位2位(xx11、xx10、xx01、xx00)的值。该相位点配置由于可以增大相位点间的距离，所以接收灵敏度高，但尚未报告出光通信领域中的实现例。 

(D)示出2值振幅调制的相位点和8值相位调制的相位点被同心圆状地配置的16值振幅相位调制(16APSK)，(E)示出振幅与相位的关系。 

这样，从以往对多值信号的各种相位点配置进行了研究，但伴随多值数的增加，接收器变得复杂。另外，如果多值数增加，则用于对相位分量进行检测的光延迟检波中的符号间干扰增加，所以存在接收灵敏度等特性急速恶化这样的问题。 

另一方面，为了扩大光传送容量，还进行了使各波长(信道)的调制速度高速化至10Gbit/秒～40Gbit/秒左右的研究。但是，如果使调制速度高速化至该程度，则由于光纤所具有的波长分散、自相位调制效果等非线性效果，传送质量劣化得较大。在光传送的情况下，由于波长分散的影响，光传送距离以信号位速率的平方分之一急速降低。因此，在10Gbit/秒以上的光传送中，在光信号接收端、光中继器中，需要用于对在传送路径中发生的波长分散进行补偿的分散补偿器。例如，正在研究如下的自适应补偿技术：在40Gbit/秒的光传送中，由于 针对波长分散的抵抗性在通常分散光纤中仅为5km左右，所以利用配置于光信号接收端的可变波长分散补偿器自动地进行控制，以使信号质量的劣化成为最小。