[发明专利]光电场发送器和光传送系统

说明书

技术领域

本发明涉及光传送系统，更详细地涉及适合于用光纤进行传送的多值光信息的发送接收的光电场发送器的结构。

背景技术

随着波长数的增加和光信号的调制速度的高速化，光纤放大器的大致全部波段被使用，从而通过一条光纤可传送的信息量(传送容量)达到了光纤放大器性能的界限。为了进一步增大光纤的传送容量，需要在信号调制方式上下工夫，在有限的频带中装入多个光信号，从而提高频带的利用率。

在无线通信领域中，从20世纪60年代起，通过多值调制技术，就实现了频率利用率超过10的高效传送。光纤传送中，也希望进行多值调制，现有技术中进行了很多的研究。例如，非专利文献1中公开了进行4值相位调制的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)，非专利文献2中公开了组合4值振幅调制和8值相位调制后的32值振幅·相位调制。

图1A到图1D是在用于光传送的复数相位平面上表示了公知的各种调制方式的信号点的配置的说明图，在复数相位平面(复数平面、相位面、IQ平面)上绘制了各种光多值信号的信号点(识别时刻的光电场的复数表示)。

图1A是IQ平面上的信号点的说明图。各信号点可以用复数正交坐标(IQ坐标)、或图中所示的用振幅r(n)和相位φ(n)表示的极坐标表示。

图1B表示作为相位角φ(n)使用了4个值(0、π/2、π、-π/2)、并在1个符号中传送2比特的信息(00、01、11、10)的4值相位调制(QPSK)。

图1C表示在无线中广泛使用的16值正交振幅调制(16QAM)。16QAM中，按格状配置信号点，并可在1个符号中传送4比特的信息。在图示的例子中，Q轴坐标表现了高位2比特(10xx、11xx、01xx、00xx)的值，I轴坐标表现了低位2比特(xx10、xx11、xx01、xx00)的值。已知由于该信号点配置可以增大信号点间的距离，所以接收灵敏度高。光通信中，报告了可使用相干光接收器，来实现这种正交振幅调制。例如，非专利文献3中报告了使用相干光接收器的64QAM信号的发送接收的实验例。所谓相干光接收器是指为了检测出光信号的相位角而使用在接收器内部配置的局部光源的接收器。

同样，图1D表示在无线中广泛使用的16值振幅相位调制(16APSK)。

这里，说明作为光多值接收器的现有技术之一的相干接收方式、例如，非专利文献4所公开的相干光电场接收器。图2是表示同时接收光信号的二个偏振波信息的偏振波分集型相干光电场接收器的结构框图。光纤传送路径中传送的光多值信号作为输入光信号101，通过偏振波分离电路102-1，被分离为水平(S)偏振波成分105和垂直(P)偏振波成分106，而分别输入到相干光电场接收器100-1、100-2。

相干光电场接收器100-1中，作为光相位的基准，使用了与输入光信号101大致相同波长的局部激光光源103。将从局部激光光源103输出的局部光104-1通过偏振波分离电路102-2分离为两个局部光104-2和104-3，并输入到相干光电场接收器100-1和100-2。

在相干光电场接收器100-1的内部，光相位分集电路(PDC)107合成输入光信号的S偏振波成分105和局部光104-2，生成由局部光和光多值信号的同相成分构成的I(同相)成分输出光108与由局部光和光多值信号的正交成分构成的Q(正交)成分输出光109。两者分别通过平衡型光接收器110-1、110-2加以接收后，将接收到的光信号转换为电信号，分别通过A/D转换器111-1、111-2进行时间取样后，变为数字化后的输出信号112-1、112-2。

下面，如图1A所示，将接收到的光多值信号101的光电场表示为r(n)exp(jφ(n))，将局部光104-2、104-3的光电场假定为1(本来包含光频率成分，但省略了光频率成分)。这里，r是光电场的振幅、φ是光电场的相位、n是取样序号。局部光104-2、104-3实际上具有随机的相位噪音或与信号光之间有稍微的差频成分等。但是，这些成分是时间上缓慢的相位旋转，由于可通过数字信号处理去除，所以可忽略这些成分。

各平衡型光接收器110-1、110-2利用局部光104-2对输入的光多值信号101进行零差检波，而分别输出以局部光为基准的光多值信号的光电场的同相成分和正交成分。因此，通过式(1)表示从A/D转换器111-1输出的电信号112-1，通过式(2)表示从A/D转换器111-2输出的电信号112-2。其中，为了简便，将转换效率等常数全部设为“1”。