JP2020046673A - プラガブル光モジュール及び光通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現すること。【解決手段】プラガブル電気コネクタ１１は、光伝送装置に対して挿抜可能である。光信号出力モジュールは、光信号ＬＳ１と局部発振光ＬＯとを出力する。プラガブル光レセプタ１５Ａ及び１５Ｂは、光信号ＬＳ１を伝送する第１の光ファイバと光信号ＬＳ２を伝送する第２の光ファイバとが挿抜可能である。光受信部１３は、局部発振光ＬＯと干渉させることで、光信号ＬＳ２を受信する。光信号出力モジュールは、光を出力する波長可変光源１４と、光を出力光Ｌ２と局部発振光ＬＯとに分岐する光分岐部と、出力光Ｌ２を変調して光信号ＬＳ１を出力する変調器と、光信号ＬＳ１を光信号出力モジュールから出力する第１のインターフェースと、局部発振光ＬＯを光信号出力モジュールから出力する第２のインターフェースと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、プラガブル光モジュール及び光通信システムに関する。
近年、通信トラフィックの急激な増加により、伝送容量の拡大が必要となっている。これに応じて、光ネットワークシステムの高速化／大容量化が進展している。そのため、光ネットワークシステムのキーデバイスである光通信モジュールには、小型化／高速化が求められている。
また、光通信システムの大容量化を実現する手法として、光信号の多値位相変調を行うデジタルコヒーレント通信が一般的となっている。このデジタルコヒーレント通信においても、同様に光通信モジュールの小型化／高速化が求められている。
デジタルコヒーレント通信に用いられるデジタルコヒーレントトランシーバは、一般に、光信号送信機能及び光信号受信機能の両方を有する。この場合、光信号送信機能の光変調器で変調されて光信号となる光を出力する波長可変光源と、光信号受信機能での光信号の検波に用いられる局部発振光を出力する波長可変光源と、が必要となる（例えば、特許文献１及び２）。
特開２００９−２７８０１５号公報 特開２００９−１９４０２５号公報
ところが、発明者は、上述のデジタルコヒーレントトランシーバには、以下に示す問題点があることを見出した。上述のデジタルコヒーレントトランシーバでは、２つの波長可変光源が必要であるので、２つの波長可変光源を実装するためのスペースを確保しなければならない。そのため、デジタルコヒーレントトランシーバの小型化が困難である。
さらに、デジタルコヒーレント通信に用いられるプラガブル光モジュールでは、送信用光モジュール、受信用光モジュール、波長可変光源や入力／出力インターフェースなどの複数の光部品を搭載しなければならない。一方、上述と同様に小型化が求められるので、波長可変光源を２つ搭載することは小型化実現の妨げとなる。
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現することである。
本発明の一態様であるプラガブル光モジュールは、光伝送装置に対して挿抜可能に構成されるプラガブル電気コネクタと、第１の光信号と局部発振光とを出力する光信号出力モジュールと、前記第１の光信号を伝送する第１の光ファイバと第２の光信号を伝送する第２の光ファイバとが挿抜可能に構成されるプラガブル光レセプタと、前記局部発振光と干渉させることで、前記プラガブル光レセプタからの前記第２の光信号を受信するコヒーレント光受信モジュールと、を備え、前記光信号出力モジュールは、光を出力する光源と、前記光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐する光分岐部と、前記第１の分岐光を変調して前記第１の光信号を出力する変調器と、前記第１の光信号を当該光信号出力モジュールから出力する第１のインターフェースと、前記第２の分岐光を前記局部発振光として当該光信号出力モジュールから出力する第２のインターフェースと、を含むことを特徴とするものである。
本発明の一態様である光通信システムは、光伝送装置と、プラガブル光モジュールと、を備える光伝送システムであって、前記プラガブル光モジュールは、前記光伝送装置に対して挿抜可能に構成されるプラガブル電気コネクタと、第１の光信号と局部発振光とを出力する光信号出力モジュールと、前記第１の光信号を伝送する第１の光ファイバと第２の光信号を伝送する第２の光ファイバとが挿抜可能に構成されるプラガブル光レセプタと、前記局部発振光と干渉させることで、前記プラガブル光レセプタからの前記第２の光信号を受信するコヒーレント光受信モジュールと、含み、前記光信号出力モジュールは、光を出力する光源と、前記光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐する光分岐部と、前記第１の分岐光を変調して前記第１の光信号を出力する変調器と、前記第１の光信号を当該光信号出力モジュールから出力する第１のインターフェースと、前記第２の分岐光を前記局部発振光として当該光信号出力モジュールから出力する第２のインターフェースと、を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現することができる。
実施の形態１にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態１にかかるプラガブル光モジュールが搭載される光通信システムの要部構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる波長可変光源の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる光送信部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる光受信部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかるプラガブル光モジュールを外部の光ファイバ側から見た場合の斜視図である。 実施の形態１にかかるプラガブル光モジュールを光伝送装置側から見た場合の斜視図である。 実施の形態２にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態３にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態４にかかる波長可変光源の一例を示す図である。 実施の形態４にかかる波長可変光源の一例を示す図である。 実施の形態５にかかる光送信部７０の構成を模式的に示すブロック図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
実施の形態１
実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００について説明する。プラガブル光モジュール１００は、外部の通信装置との間でデジタルコヒーレント光通信を行うことができるように構成されるものである。図１は、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００の構成を模式的に示すブロック図である。図２は、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００が搭載される光通信システム１０００の要部構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、プラガブル光モジュール１００は、コネクタ付きの光ファイバ９１及び９２のコネクタ部が挿抜可能に構成される。コネクタ付きの光ファイバ９１及び９２のコネクタとしては、例えばＬＣ型コネクタやＭＵ型コネクタを用いることができる。プラガブル光モジュール１００は、通信ホストである光伝送装置９３から入力される制御信号ＣＯＮに基づいて制御される。プラガブル光モジュール１００は、制御信号ＣＯＮとともに、光伝送装置９３からデータ信号である変調信号ＭＯＤを受信することも可能である。この場合、プラガブル光モジュール１００は、受信した変調信号ＭＯＤに基づいて変調した光信号ＬＳ１（第１の光信号とも称する）を、光ファイバ９１を介して出力することができる。また、プラガブル光モジュール１００は、光ファイバ９２を介して外部から受信した光信号ＬＳ２（第２の光信号とも称する）に対応するデータ信号ＤＡＴを、光伝送装置９３へ出力することができる。光伝送装置９３は、例えば、プラガブル光モジュール１００からの通信データ信号又はプラガブル光モジュール１００に入力する通信データ信号のフレーム処理等の通信データ処理を行う。
プラガブル光モジュール１００は、プラガブル電気コネクタ１１、光送信部１２、光受信部１３、波長可変光源１４及びプラガブル光レセプタ１５Ａ及び１５Ｂを有する。
プラガブル電気コネクタ１１は、光伝送装置９３に対して挿抜可能に構成される。プラガブル電気コネクタ１１は、光伝送装置９３から出力される電気信号である制御信号ＣＯＮを受け取って、光送信部１２、光受信部１３及び波長可変光源の一部又は全部に所定の制御信号を転送可能に構成される。プラガブル電気コネクタ１１は、光伝送装置９３から出力される電気信号である変調信号ＭＯＤを受け取って、光送信部１２に転送する。プラガブル電気コネクタ１１は、光受信部１３が出力するデータ信号ＤＡＴを、光伝送装置９３へ転送する。
波長可変光源１４は、例えば制御信号ＣＯＮに応じて決定された波長を有する光を出力する波長可変光モジュールとして構成される。図２では、制御信号ＣＯＮに基づく制御信号ＣＯＮ１が波長可変光源１４に入力される例を示している。波長可変光源１４の構成例について説明する。図３は、実施の形態１にかかる波長可変光源１４の構成例を示すブロック図である。波長可変光源１４は、キャリア１、光出力部２、光分岐部３、集光レンズ４及び５を有する。光出力部２及び光分岐部３は、キャリア１上に搭載され、又は形成される。
光出力部２は、例えば石英やシリコンなどにより構成された光導波路を有するＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）として構成される。光出力部２は、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifire、以下ＳＯＡと称する）２Ａ及び波長フィルタ２Ｂを有する。ＳＯＡ２Ａは、ＣＷ（Continuous wave）光を出力する能動光素子であり、例えば半導体レーザーダイオードである。波長フィルタ２Ｂは、例えば複数のリング共振器、ループミラー、及びリング共振器に電圧を印加するための電極などを有する外部共振器として構成される。ＳＯＡ２Ａと波長フィルタ２Ｂとは、互いの導波路が調芯されるように設けられる。
ＳＯＡ２Ａから出射した光は、波長フィルタ２Ｂに入射する。波長フィルタ２Ｂに入射した光は、リング共振器を経てループミラーで折り返され、ＳＯＡ２Ａに入射する。複数のリング共振器のそれぞれの直径は僅かに異なっているので、各リング共振器でピークが一致する波長は波長可変範囲の中でただ１つとなる。そのため、ループミラーとＳＯＡ２Ａとの間でリング共振器により選択された波長での共振が生じ、その結果、光出力部２はレーザ発振する。ＳＯＡ２Ａから出力されるレーザ光は、光Ｌ１として光分岐部３に入射する。
波長フィルタ２Ｂでは、リング共振器上に設けられた電極に電圧を印加することで、リング共振器の実効屈折率を変化させることができる。これにより、リング共振器の光路長を変化させることができる。つまり、電極に電圧を印加することで、光出力部２が出力する光Ｌ１の波長を変化させることができる。すなわち、光出力部２は、波長可変レーザとして機能することができる。
光分岐部３は、コリメートレンズ３Ａ、アイソレータ３Ｂ、プリズム３Ｃ及びミラー３Ｄを有する。コリメートレンズ３Ａは、光出力部２が出力した光Ｌ１を平行光に変換する。アイソレータ３Ｂは、戻り光の防止のために設けられるものである。つまり、アイソレータ３Ｂは、光出力部２側から入射する光を透過させるが、反対側から入射する光を透過させないように構成される。アイソレータ３Ｂを透過した光（平行光）は、プリズム３Ｃにより出力光Ｌ２と局部発振光ＬＯとに分岐される。プリズム３Ｃを透過した出力光Ｌ２は、集光レンズ４を介して出射される。集光レンズ４と光送信部１２との間は例えば光ファイバ４Ａで接続され、出力光Ｌ２は光ファイバ４Ａを介して光送信部１２に入射する。プリズム３Ｃで反射された局部発振光ＬＯは、集光レンズ５を介して出射される。集光レンズ５と光受信部１３との間は例えば光ファイバ５Ａで接続され、局部発振光ＬＯは光ファイバ５Ａを介して光受信部１３に入射する。
図１に戻り、光送信部１２について説明する。光送信部１２は、光伝送装置９３からプラガブル電気コネクタ１１を介して入力される変調信号ＭＯＤに基づいて、波長可変光源１４から入力する出力光Ｌ２を変調し、変調した光を光信号ＬＳ１として出力する。このとき、光送信部１２は、光伝送装置９３からプラガブル電気コネクタ１１を介して入力される制御信号ＣＯＮに基づいて制御される。図２では、制御信号ＣＯＮに基づく制御信号ＣＯＮ２が光送信部１２に入力される例を示している。これにより、光送信部１２は、出力光Ｌ２の波長に応じた最適な変調動作を行うことができる。
光送信部１２は、例えばマッハツェンダ型光変調器で構成される。マッハツェンダ型光変調器が出力光Ｌ２を所定の変調方式で変調することで、光信号ＬＳ１を出力する。光送信部１２は、マッハツェンダ型光変調器の光導波路に設けられた位相変調領域に変調信号ＭＯＤに応じた信号を印加することで、出力光Ｌ２を変調する。光送信部１２は、位相変調、振幅変調、偏波変調などの各種の変調方式で、又は、各種の変調方式を組み合わせて出力光Ｌ２を変調することができる。ここで、マッハツェンダ型光変調器は、例えば、半導体光変調器等である。
ここで、位相変調領域とは、光導波路上に形成された電極を有する領域である。そして、電極に電気信号、例えば電圧信号が印加されることにより、電極の下の光導波路の実効屈折率が変化する。その結果、位相変調領域の光導波路の実質的な光路長を変化させることができる。これにより、位相変調領域は、光導波路を伝搬する光信号の位相を変化させることができる。そして、２本の光導波路の間を伝搬する光信号間に位相差を与えることで、光信号を変調することができる。
光送信部１２の構成例について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光送信部１２の構成を模式的に示す図である。光送信部１２は、一般的なマッハツェンダ型光変調器として構成される。光送信部１２は、光変調器１２Ａ及び駆動回路１２Ｂを有する。
光変調器１２Ａは、波長可変光源１４からの出力光Ｌ２を変調して、光信号ＬＳ１を出力する。光変調器１２Ａは光導波路ＷＧ１〜ＷＧ４、位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢを有する。光導波路ＷＧ１の一端には、波長可変光源１４からの出力光Ｌ２が入力する。光導波路ＷＧ１の他端は、光導波路ＷＧ２の一端及び光導波路ＷＧ３の一端と光学的に接続される。よって、光導波路ＷＧ１を伝搬する光は、光導波路ＷＧ２と光導波路ＷＧ３とに分岐される。光導波路ＷＧ２の他端及び光導波路ＷＧ３の他端とは、光導波路ＷＧ４の一端と接続される。光導波路ＷＧ２には、光導波路ＷＧ２を伝搬する光の位相を変化させる位相変調領域ＰＭＡが配置される。光導波路ＷＧ３には、光導波路ＷＧ２を伝搬する光の位相を変化させる位相変調領域ＰＭＢが配置される。光導波路ＷＧ４の他端からは、光信号ＬＳ１が出力される。
駆動回路１２Ｂは、光変調器１２Ａの変調動作を制御するとともに、位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢの一方又は双方に、制御信号ＣＯＮ２に応じてバイアス電圧ＶＢＩＡＳを印加することで光変調器１２Ａの動作点を制御することができる。以下では、駆動回路１２Ｂは、位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢにバイアス電圧を印加するものとして説明する。また、駆動回路１２Ｂは、位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢの一方又は双方に変調信号ＭＯＤに応じた信号を印加することで、出力光Ｌ２を変調して光信号ＬＳ１とすることができる。この例では、駆動回路１２Ｂは、位相変調領域ＰＭＡに変調信号ＭＯＤに応じた変調信号ＳＩＧ＿Ｍ１を印加する。駆動回路１２Ｂは、位相変調領域ＰＭＢに変調信号ＭＯＤに応じた変調信号ＳＩＧ＿Ｍ２を印加する。
なお、図示しないが、光送信部１２は、光出力調整部を有してもよい。光出力調整部は、光送信部１２から出力される光信号ＬＳ１を減衰又は遮断することで、光信号ＬＳ１の光強度を調整してもよい。光出力調整部は、光伝送装置９３からプラガブル電気コネクタ１１を介して入力される制御信号ＣＯＮ又は制御信号ＣＯＮとは異なる制御信号に応じて、光信号ＬＳ１の光強度を調整してもよい。光出力調整部としては、例えば光アッテネータを用いてもよい。
光受信部１３は、光ファイバ９２を介して外部から受信した光信号ＬＳ２を、波長可変光源１４からの局部発振光ＬＯと干渉させることで、復調を行う。そして、光受信部１３は、復調された電気信号であるデータ信号ＤＡＴを、プラガブル電気コネクタ１１を介して光伝送装置９３へ出力する。このとき、光受信部１３は、光伝送装置９３からプラガブル電気コネクタ１１を介して入力される制御信号ＣＯＮに基づいて制御される。図２では、制御信号ＣＯＮに基づく制御信号ＣＯＮ３が光受信部１３に入力される例を示している。これにより、光受信部１３は、局部発振光ＬＯ（ないしは光信号ＬＳ２）の波長に応じた最適な復調動作を行うことができる。
光受信部１３は、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual-Polarization Quadrature Phase-Shift Keying）光信号を電気信号に復調するデジタルコヒーレント受信を行う受信器である。図５は、実施の形態１にかかる光受信部１３の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、光受信部１３は、偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：以下、ＰＢＳと表記する）３１、ＰＢＳ３２、９０°ハイブリッド３３及び３４、光電変換器（Ｏ／Ｅ：Optical/Electrical converter）４１〜４４、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）５１〜５４及びデジタル信号処理部（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、以下ＤＳＰと表記する）３５を有する。
ＰＢＳ３１には、プラガブル光レセプタ１５Ｂを介して、光信号ＬＳ２（例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ光信号）が入力する。ＰＢＳ３１は、入力した光信号ＬＳ２を、直交する２つの偏波成分に分離する。具体的には、ＰＢＳ３１は、光信号ＬＳ２を、互いに直交するｘ偏波成分ｘｉｎとｙ偏波成分ｙｉｎとに分離する。ｘ偏波成分ｘｉｎは９０°ハイブリッド３３に入力し、ｙ偏波成分ｙｉｎは９０°ハイブリッド３４に入力する。
波長可変光源１４からの局部発振光ＬＯは、ＰＢＳ３２に入力する。本実施の形態では、ＰＢＳ３２は、局部発振光ＬＯを、直交する２つの偏波成分（ｘ偏波成分ＬＯｘ及びｙ偏波成分ＬＯｙ）に分離する。局部発振光のｘ偏波成分ＬＯｘは９０°ハイブリッド３３に入力し、局部発振光のｙ偏波成分ＬＯｙは９０°ハイブリッド３４に入力する。
９０°ハイブリッド３３は、局部発振光のｘ偏波成分ＬＯｘとｘ偏波成分ｘｉｎとを干渉させることで検波し、Ｉ（In-phase：同相）成分（以下、ｘｉｎ−Ｉ成分）と、Ｉ成分と位相が９０°異なるＱ（Quadrature：直交）成分（以下、ｘｉｎ−Ｑ成分）と、を検波光として出力する。９０°ハイブリッド３４は、局部発振光のｙ偏波成分ＬＯｙとｙ偏波成分ｙｉｎとを干渉させることで検波し、Ｉ成分（以下、ｙｉｎ―Ｉ成分）及びＱ成分（以下、ｙｉｎ―Ｑ成分）を検波光として出力する。
光電変換器４１〜４４は、９０°ハイブリッド３３及び３４が出力する４つの光信号（ｘｉｎ−Ｉ成分、ｘｉｎ−Ｑ成分、ｙｉｎ−Ｉ成分及びｘｉｎ−Ｑ成分）のそれぞれを光電変換する。そして、光電変換器４１〜４４は、光電変換により生成したアナログ電気信号を、それぞれＡＤＣ５１〜５４に出力する。具体的には、光電変換器４１は、ｘｉｎ−Ｉ成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をＡＤＣ５１に出力する。光電変換器４２は、ｘｉｎ−Ｑ成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をＡＤＣ５２に出力する。光電変換器４３は、ｙｉｎ−Ｉ成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をＡＤＣ５３に出力する。光電変換器４４は、ｙｉｎ−Ｑ成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をＡＤＣ５４に出力する。
ＡＤＣ５１〜５４は、光電変換器４１〜４４が出力するアナログ電気信号を、それぞれデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をＤＳＰ３５に出力する。
ＤＳＰ３５は、入力するデジタル信号に所定の偏波分離デジタル信号処理を行い、復調した信号を含むデータ信号ＤＡＴを出力する。データ信号ＤＡＴは、プラガブル電気コネクタ１１を介して、外部の光伝送装置９３に出力される。
プラガブル光レセプタ１５Ａは、外部のコネクタ付きの光ファイバ９１のコネクタが挿抜可能に構成される。光送信部１２から出力された光信号ＬＳ１は、プラガブル光レセプタ１５Ａを介して、光ファイバ９１に送出される。プラガブル光レセプタ１５Ｂは、外部のコネクタ付きの光ファイバ９２のコネクタが挿抜可能に構成される。外部から光ファイバ９２を伝搬してきた光信号ＬＳ２は、プラガブル光レセプタ１５Ｂを介して、光受信部１３に入力される。ここでは、プラガブル光レセプタ１５Ａとプラガブル光レセプタ１５Ｂとは分離して設けられているが、当然のことながら、プラガブル光レセプタ１５Ａとプラガブル光レセプタ１５Ｂとは一体化した単一のプラガブル光レセプタとして構成されてもよい。
プラガブル光モジュール１００の外観を示す。図６は、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００を光ファイバ９１及び９２側から見た場合の斜視図である。図６に示す符号６１は、プラガブル光モジュール１００の上面を示す。図６に示す符号６２は、プラガブル光レセプタ１５Ａ及び１５Ｂの光ファイバのコネクタの差込口を示す。図７は、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００を光伝送装置９３側から見た場合の斜視図である。図７に示す符号６３は、プラガブル光モジュール１００の下面を示す。図７に示す符号６４は、プラガブル電気コネクタ１１の光伝送装置９３との接続部を示す。
以上、本構成では、デジタルコヒーレント通信用のプラガブル光モジュールにおいて、波長可変光源を１つ設けるだけで、光送信部に変調対象となる光を供給し、かつ、光受信部が受信した光信号を検波するための局部発振光を供給することができる。つまり、光送信部での変調対象となる光を供給するための光源と、光受信部が受信した光信号を検波するための局部発振光を供給するための光源と、を独立して設ける必要がない。
従って、本構成によれば、デジタルコヒーレント通信用のプラガブル光モジュールの小型化を実現することができる。また、波長可変光源の数を削減できるので、製造コストを低減することもできる。
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかるプラガブル光モジュール２００について説明する。プラガブル光モジュール２００は、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００の変形例である。図８は、実施の形態２にかかるプラガブル光モジュール２００の構成を模式的に示すブロック図である。プラガブル光モジュール２００は、プラガブル光モジュール１００の光送信部１２を光送信部１７に置換し、制御部１６を追加した構成を有する。プラガブル光モジュール２００のその他の構成は、プラガブル光モジュール１００と同様であるので、説明を省略する。
制御部１６は、光伝送装置９３からプラガブル電気コネクタ１１を介して入力される制御信号ＣＯＮに基づいて、波長可変光源１４、光送信部１７及び光受信部１３の動作を制御する。具体的には、制御部１６は、制御信号ＣＯＮに基づいて、制御信号ＣＯＮ１〜ＣＯＮ４を生成する。制御信号ＣＯＮ１は、プラガブル光モジュール１００と同様に、波長可変光源１４へ出力される。制御信号ＣＯＮ２及びＣＯＮ４は、光送信部１７へ出力される。制御信号ＣＯＮ３は、プラガブル光モジュール１００と同様に、光受信部１３へ出力される。
光送信部１７について説明する。光送信部１７は、光変調部１７Ａ及び光出力調整部１７Ｂを有する。光変調部１７Ａは、プラガブル光モジュール１００の光送信部１２と同様の構成を有するので、説明を省略する。
光出力調整部１７Ｂは、制御部１６から出力される制御信号ＣＯＮ４に応じて、光信号ＬＳ１の光強度を調整する。光出力調整部１７Ｂは、例えば光変調部１７Ａから出力される光信号ＬＳ１を減衰又は遮断することで、光信号ＬＳ１の光強度を調整することができる。光出力調整部１７Ｂは、例えば光アッテネータを用いることができる。
以上、本構成によれば、光送信部に光出力調整部を設けることで、出力する光信号の強度を容易に調整することができる。かつ、本構成では、制御部によって、プラガブル光モジュール２００内の各部品（波長可変光源、光送信部及び光受信部）を使用目的に合わせて具体的に制御することができる。
実施の形態３
次に、実施の形態３にかかるプラガブル光モジュール３００について説明する。プラガブル光モジュール３００は、実施の形態２にかかるプラガブル光モジュール１００の変形例である。図９は、実施の形態３にかかるプラガブル光モジュール３００の構成を模式的に示すブロック図である。プラガブル光モジュール３００は、プラガブル光モジュール１００の波長可変光源１４及び光送信部１２を統合して光送信部１８とし、かつ、光出力調整部１９を追加した構成を有する。プラガブル光モジュール２００のその他の構成は、プラガブル光モジュール１００と同様であるので、説明を省略する。
光送信部１８について説明する。光送信部１８は、波長可変光源１４及び光変調部６を有する。光出力部２、光分岐部３及び光変調部６は、波長可変光源１４と同様に、例えばキャリア１上に搭載又は形成される。図９では、図面の簡略化のため、キャリア１を省略している。光変調部６は上述の光送信部１２と同様であるので、説明を省略する。以上より、プラガブル光モジュール３００では、実施の形態１にかかるプラガブル光モジュール１００における波長可変光源１４と光送信部１２の機能が、１つの光送信部１８（光変調器モジュールと理解してもよい）に集約された構成を有するものとして理解できる。
光出力調整部１９は、上述の光出力調整部１７Ｂと同様であるので、説明を省略する。
以上、本構成によれば、光出力部、光分岐部及び光変調部（すなわち、光送信部）を１つの素子として集積することができる。これにより、波長可変光源及び光送信部を、１つの光変調器モジュールとして構成することができる。特に、光出力部、光分岐部及び光変調部を半導体素子として製造する場合には、共通のプロセスを適用することが可能であるので、集積光変調器モジュールの製造コストを低減することができる。
この際、集積光変調器モジュールは、石英、半導体（例えばシリコン、又は、ＩｎＰ（インジウムリン）などの化合物半導体など）を用いて構成することができる。また、集積光変調器モジュールは、出力する光のビームスポットを成形するビームスポット変換器を含んでもよい。
また、当然のことながら、本実施の形態において、光出力調整部は光送信部に含まれてもよい。
実施の形態４
本実施の形態では、波長可変光源１４の変形例について説明する。図１０は、実施の形態４にかかる波長可変光源の一例を示す図である。図１０に示す波長可変光源２０は、波長可変光源１４の光分岐部３を光分岐部７に置換した構成を有する。光分岐部７は、コリメートレンズ７Ａ、アイソレータ７Ｂ、コリメートレンズ７Ｃ、アイソレータ７Ｄ、及び光カプラ７Ｅを有する。光カプラ７Ｅは、ＳＯＡ２Ａから出力される光Ｌ１を出力光Ｌ２と局部発振光ＬＯとに分離する。光Ｌ１は、コリメートレンズ７Ａ、アイソレータ７Ｂ及び集光レンズ４を通過して光送信部へ出力される。局部発振光ＬＯは、コリメートレンズ７Ｃ、アイソレータ７Ｄ及び集光レンズ５を通過して光送信部へ出力される。波長可変光源２０のその他の構成は、波長可変光源１４と同様であるので、説明を省略する。
以上の通り、波長可変光源２０は、波長可変光源１４と比べて、プリズムやミラーを用いずとも、光出力部２から出力される光を分岐することができる。
さらに、波長可変光源１４の他の変形例について説明する。図１１は、実施の形態４にかかる波長可変光源の他の一例を示す図である。図１１に示す波長可変光源２１は、波長可変光源１４の光分岐部３を光分岐部８に置換し、集光レンズ４及び５を除去した構成を有する。光分岐部８は、光ファイバアレイ８Ａ及び光カプラ７Ｅを有する。光カプラ７Ｅは、波長可変光源２０と同様に、ＳＯＡ２Ａから出力される光Ｌ１を出力光Ｌ２と局部発振光ＬＯとに分離する。光ファイバアレイ８Ａは、光ファイバ４Ａと光ファイバ５Ａとが平行に固定されている。また、出力光Ｌ２は光ファイバ４Ａの端面に入射し、局部発振光ＬＯは光ファイバ５Ａの端面に入射する。波長可変光源２１のその他の構成は、波長可変光源１４と同様であるので、説明を省略する。
以上の通り、波長可変光源２１は、光カプラ７Ｅで分岐した光を直接的に光ファイバに入射させる簡易な構成である。つまり、プリズム、ミラー、コリメートレンズ及びアイソレータを用いずに波長可変光源を実現できるので、波長可変光源２１は、波長可変光源１４及び２０と比べて、小型化が可能であり、かつ、低コストかつ簡易な製造プロセスで製造することができる。
実施の形態５
実施の形態５にかかるプラガブル光モジュールについて説明する。上述の光送信部１２、光変調部６及び１７Ａは、２本のアームを有する一般的なマッハツェンダ型光変調器として構成されるものとして説明した。これに対し、本実施の形態においては、光送信部１２、光変調部６及び１７Ａとして利用可能な、マッハツェンダ型光変調器を有するＱＰＳＫ光信号を出力可能な光送信部７０について説明する。
図１２は、実施の形態５にかかる光送信部７０の構成を模式的に示すブロック図である。光送信部７０は、光変調器７１及び駆動回路７２を有する。光変調器７１は、一般的なマッハツェンダ型光変調器を複数個組み合わせた構成を有する。この例では、光変調器７１は、２つのマッハツェンダ型光変調器ＭＺ１及びＭＺ２を組み合わせた構成を有する。マッハツェンダ型光変調器ＭＺ１及びＭＺ２は、並列に配置され、それぞれ実施の形態１で説明した光送信部１２と同様の構成を有する。
光導波路ＷＧ１１には、出力光Ｌ２が入力される。光導波路ＷＧ１１は、光導波路ＷＧ１２と光導波路ＷＧ１３とに分岐される。光導波路ＷＧ１２は、マッハツェンダ型光変調器ＭＺ１の入力と接続され、光導波路ＷＧ１３はマッハツェンダ型光変調器ＭＺ２の入力と接続される。
マッハツェンダ型光変調器ＭＺ１の出力は光導波路ＷＧ１４と接続され、マッハツェンダ型光変調器ＭＺ２の出力は光導波路ＷＧ１５と接続される。光導波路ＷＧ１４と光導波路ＷＧ１５とは合流して、光導波路ＷＧ１６と接続される。光導波路ＷＧ１６からは、光信号ＬＳ１が外部へ出力される。
なお、本実施の形態では、マッハツェンダ型光変調器ＭＺ１の２本の光導波路に配置された位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢを、位相変調領域ＰＭ１及びＰＭ２とする。マッハツェンダ型光変調器ＭＺ２の２本の光導波路に配置された位相変調領域ＰＭＡ及びＰＭＢを、位相変調領域ＰＭ３及びＰＭ４とする。また、光導波路ＷＧ１４及びＷＧ１５には、それぞれ位相変調領域ＰＭ５及びＰＭ６が配置されている。
駆動回路７２は、光変調器７１の変調動作を制御するとともに、位相変調領域ＰＭ１〜ＰＭ６のそれぞれにバイアス電圧を印加することで、光変調器７１の動作点を制御することができる。また、駆動回路７２は、位相変調領域ＰＭ１〜ＰＭ６のそれぞれに変調信号を印加することで、出力光Ｌ２を変調して光信号ＬＳ１とすることができる。
駆動回路７２は、例えば、位相変調領域ＰＭ１及びＰＭ２のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域ＰＭ１には正相変調信号ＤＳ１＿Ｉが印加され、位相変調領域ＰＭ２には正相変調信号ＤＳ１＿Ｉを反転した信号である逆相変調信号ＤＳ１＿Ｒが印加される。これにより、位相変調領域ＰＭ１で変調された光信号と、位相変調領域ＰＭ２で変調された光信号との間に、１８０°の位相差を生じさせることができる。
また、駆動回路７２は、例えば、位相変調領域ＰＭ３及びＰＭ４のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域ＰＭ３には正相変調信号ＤＳ２＿Ｉが印加され、位相変調領域ＰＭ４には正相変調信号ＤＳ２＿Ｉを反転した信号である逆相変調信号ＤＳ２＿Ｒが印加される。これにより、位相変調領域ＰＭ３で変調された光信号と、位相変調領域ＰＭ４で変調された光信号との間に、１８０°の位相差を生じさせることができる。
更に、駆動回路７２は、例えば、位相変調領域ＰＭ５及びＰＭ６のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域ＰＭ５には正相変調信号ＤＳ３＿Ｉが印加され、位相変調領域ＰＭ６には正相変調信号ＤＳ３＿Ｉを反転した信号である逆相変調信号ＤＳ３＿Ｒが印加される。これにより、位相変調領域ＰＭ５で変調された光信号と、位相変調領域ＰＭ６で変調された光信号との間には、９０°の位相差を生じさせることができる。
以上より、位相変調領域ＰＭ５から出力される光信号の位相を０°及び１８０°とすると、位相変調領域ＰＭ６から出力される光信号の位相は９０°及び２７０°となる。その結果、光送信部７０が出力する光信号ＬＳ１は、四位相変位変調されたＱＰＳＫ光信号であることが理解できる。
本構成では、所定の制御手段（例えば、光伝送装置９３や制御部１６）によって、光変調部７１の位相変調領域ＰＭ１〜ＰＭ６に印加するバイアス電圧を決定してもよい。
以上、本構成によれば、ＱＰＳＫ信号を出力可能なプラガブル光モジュールを実現できることが理解できる。
本実施の形態では、ＱＰＳＫ信号を出力する光送信部について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫやＱＡＭなどの他の変調方式を用いる光送信部を、適宜プラガブル光モジュールに適用できることは言うまでもない。
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態においては、光出力部と光受信部とが分離して設けられる構成について説明したが、この構成に限られるものではない。例えば、光出力部と光受信部とは、単一の混載光モジュールとして構成され、この混載光モジュールに出力光と局部発振光とが入射する構成としてもよい。また、この混載光モジュールに光出力部からの光Ｌ１が入力し、混載光モジュール内で出力光と局部発振光とに分岐されてもよい。すなわち、この混載光モジュールは、上述の波長可変光源における光分岐部の機能を含んでもよい。
上述の実施の形態においては、光伝送装置９３からの制御信号ＣＯＮに応じて、波長可変光源、光送信部、光受信部、及び光出力調整部が制御されるものとして説明したが、これは例示にすぎない。プラガブル光モジュールは、外部からの制御信号によらず、自律的に波長可変光源、光送信部、光受信部、及び光出力調整部を制御することもできる。
上述の実施の形態において、プラガブル電気コネクタ１１を介した制御信号のやり取りは、ＭＤＩＯ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄａｔａ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）やＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）といった技術を適用することで実現することができる。
上述の実施の形態においては、光送信部又は光出力調整部が出力する光信号の強度をモニタし、例えば波長可変光源の光出力強度又は光出力調整部の光強度調整動作をフィードバック制御してもよい。この場合、光送信部又は光出力調整部が出力する光の一部を光分岐器などで分岐し、分岐した光をフォトダイオードなどの受光素子で監視する。そして、監視結果を制御部などに通知することで、制御部は波長可変光源の光出力強度又は光出力調整部の光強度調整動作をフィードバック制御できる。なお、このフィードバック制御は、光伝送装置９３からの指令に応じて実行してもよいし、プラガブル光モジュールが自律的に実行してもよい。
上述の実施の形態においては、光受信部１３は、ＤＰ−ＱＰＳＫ光信号を受信するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）等の他の変調信号を受信可能に構成されてもよい。
上述の実施の形態においては、波長可変光源をＳＯＡと波長フィルタとで構成されるものとして説明したが、波長可変光源として機能するならば他の構成とすることができる。例えば、波長可変光源は、ＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザアレイと、ＤＦＢレーザアレイに含まれる複数のＤＦＢレーザからのレーザ光を選択する選択部とで構成されてもよい。また、ＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザアレイに代えて、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザなどの他の種類のレーザで構成されるレーザアレイ用いてもよい。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、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。
この出願は、２０１５年７月９日に出願された日本出願特願２０１５−１３７８２１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ キャリア
２ 光出力部
２Ａ 半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２Ｂ 波長フィルタ
３、７、８ 光分岐部
３Ａ、７Ａ、７Ｃ コリメートレンズ
３Ｂ、７Ｂ、７Ｄ アイソレータ
３Ｃ プリズム
３Ｄ ミラー
４、５ 集光レンズ
４Ａ、５Ａ 光ファイバ
６、１７Ａ 光変調部
７Ｅ 光カプラ
８Ａ 光ファイバアレイ
１１ プラガブル電気コネクタ
１２、１７、１８、７０ 光送信部
１２Ａ、７１ 光変調器
１２Ｂ、７２ 駆動回路
１３ 光受信部
１４、２０、２１ 波長可変光源
１５Ａ、１５Ｂ プラガブル光レセプタ
１６ 制御部
１７Ｂ、１９ 光出力調整部
３１、３２ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
３３、３４ ９０°ハイブリッド
３５ デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
４１〜４４ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）
５１〜５４ アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）
９１、９２ 光ファイバ
９３ 光伝送装置
１００、２００、３００ プラガブル光モジュール
ＷＧ１〜ＷＧ４、ＷＧ１１〜ＷＧ１６ 光導波路
１０００ 光通信システム
ＣＯＮ、ＣＯＮ１〜ＣＯＮ４ 制御信号
ＤＡＴ データ信号
ＤＳ１＿Ｉ、ＤＳ２＿Ｉ、ＤＳ３＿Ｉ 正相変調信号
ＤＳ１＿Ｒ、ＤＳ２＿Ｒ、ＤＳ３＿Ｒ 逆相変調信号
Ｌ１ 光
Ｌ２ 出力光
ＬＯ 局部発振光
ＬＳ１、ＬＳ２ 光信号
ＭＯＤ 変調信号
ＭＺ１、ＭＺ２ マッハツェンダ型光変調器
ＰＭＡ、ＰＭＢ、ＰＭ１〜ＰＭ６ 位相変調領域
ＳＩＧ＿Ｍ１、ＳＩＧ＿Ｍ２ 変調信号
ＶＢＩＡＳ バイアス電圧

Claims (20)

  1. 光伝送装置に対して挿抜可能に構成されるプラガブル電気コネクタと、
    第１の光信号と局部発振光とを出力する光信号出力モジュールと、
    前記第１の光信号を伝送する第１の光ファイバと第２の光信号を伝送する第２の光ファイバとが挿抜可能に構成されるプラガブル光レセプタと、
    前記局部発振光と干渉させることで、前記プラガブル光レセプタからの前記第２の光信号を受信するコヒーレント光受信モジュールと、を備え、
    前記光信号出力モジュールは、
    光を出力する光源と、
    前記光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐する光分岐部と、
    前記第１の分岐光を変調して前記第１の光信号を出力する変調器と、
    前記第１の光信号を当該光信号出力モジュールから出力する第１のインターフェースと、
    前記第２の分岐光を前記局部発振光として当該光信号出力モジュールから出力する第２のインターフェースと、を含むことを特徴とする
    プラガブル光モジュール。
  2. 前記光分岐部は前記光をコリメート光に変換して出力するレンズと、
    前記コリメート光を前記第１の分岐光と前記第２の分岐光とに分岐するプリズムと、 を有することを特徴とする
    請求項１に記載のプラガブル光モジュール。
  3. 前記光源は波長可変光源であることを特徴とする
    請求項１又は２のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  4. 前記光源は、波長フィルタと半導体光増幅器とを有することを特徴とする
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  5. 前記光源はＤＦＢレーザを有することを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  6. 前記プラガブル電気コネクタを介して受信する制御信号に応じて、前記光信号出力モジュールと前記コヒーレント光受信モジュールとを制御する制御部を更に備えることを特徴とすることを特徴とする
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  7. 前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記光信号出力モジュールが出力する前記光の波長を制御することを特徴とする
    請求項６に記載のプラガブル光モジュール。
  8. 前記制御部は、前記光信号出力モジュールに、前記光の波長毎に応じた前記第１の分岐光の変調動作を行わせることを特徴とする
    請求項７に記載のプラガブル光モジュール。
  9. 前記光信号出力モジュールからの前記第１の光信号の強度を調整する光出力調整部を更に備えることを特徴とする
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  10. 前記光信号出力モジュールは、前記光分岐部と前記光源とが搭載されるキャリアを含むことを特徴とする
    請求項１に記載のプラガブル光モジュール。
  11. 前記光分岐部は、前記キャリアに搭載されるプリズムを有することを特徴とする
    請求項１０に記載のプラガブル光モジュール。
  12. 光伝送装置と、
    プラガブル光モジュールと、を備える光伝送システムであって、
    前記プラガブル光モジュールは、
    前記光伝送装置に対して挿抜可能に構成されるプラガブル電気コネクタと、
    第１の光信号と局部発振光とを出力する光信号出力モジュールと、
    前記第１の光信号を伝送する第１の光ファイバと第２の光信号を伝送する第２の光ファイバとが挿抜可能に構成されるプラガブル光レセプタと、
    前記局部発振光と干渉させることで、前記プラガブル光レセプタからの前記第２の光信号を受信するコヒーレント光受信モジュールと、含み、
    前記光信号出力モジュールは、
    光を出力する光源と、
    前記光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐する光分岐部と、
    前記第１の分岐光を変調して前記第１の光信号を出力する変調器と、
    前記第１の光信号を当該光信号出力モジュールから出力する第１のインターフェースと、
    前記第２の分岐光を前記局部発振光として当該光信号出力モジュールから出力する第２のインターフェースと、を有することを特徴とする
    光通信システム。
  13. 前記光分岐部は前記光をコリメート光に変換して出力するレンズと、
    前記コリメート光を前記第１の分岐光と前記第２の分岐光とに分岐するプリズムと、 を有することを特徴とする
    請求項１２に記載の光通信システム。
  14. 前記光源は波長可変光源であることを特徴とする
    請求項１２又は１３のいずれか一項に記載の光通信システム。
  15. 前記光源は、波長フィルタと半導体光増幅器とを有することを特徴とする
    請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の光通信システム。
  16. 前記光源はＤＦＢレーザを有することを特徴とする
    請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の光通信システム。
  17. 前記プラガブル電気コネクタを介して受信する制御信号に応じて、前記光信号出力モジュールと前記コヒーレント光受信モジュールとを制御する制御部を更に備えることを特徴とすることを特徴とする
    請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の光通信システム。
  18. 前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記光信号出力モジュールが出力する前記光の波長を制御することを特徴とする
    請求項１７に記載の光通信システム。
  19. 前記制御部は、前記光信号出力モジュールに、前記光の波長毎に応じた前記第１の分岐光の変調動作を行わせることを特徴とする
    請求項１８に記載の光通信システム。
  20. 前記光信号出力モジュールからの前記第１の光信号の強度を調整する光出力調整部を更に備えることを特徴とする
    請求項１２乃至１９のいずれか一項に記載の光通信システム。
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