(57)【要約】【目的】1次PMD補償部で光搬送波波長におけるDGDを補償する制御状態に設定することが可能であり、高次PMD抑圧部で高次PMDを効果的に抑圧する制御状態に設定することが可能である。【解決手段】第1偏波面コントローラ20は入力信号19の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号21を生成する。可変DGD補償器22は第1偏波面調整信号に対してDGDを付与して第1PMD補償信号23を生成する。第2偏波面コントローラ24は第1PMD補償信号の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号25を生成する。偏光ビームスプリッタ26は第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号27と他方成分を構成するモニター信号29とをそれぞれ生成して出力する。光搬送波波長成分強度検出部30は光搬送波波長成分の強度を反映する光搬送波強度信号31を生成する。制御信号生成器32は光搬送波強度信号に基づき光搬送波波長成分強度が最小となるように第1偏波面コントローラ等を調整する。【選択図】図１
2010206250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号として入力される被偏波モード分散抑圧信号に対して、当該入力信号の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号を生成する第1偏波面コントロールステップと、
前記第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対して群遅延を付与して第1偏波モード分散補償信号を生成する群遅延補償ステップと、
前記第1偏波モード分散補償信号の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号を生成する第2偏波面コントロールステップと、
前記第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次偏波モード分散抑圧信号と、他方成分を構成するモニター信号とをそれぞれ生成して出力する偏光分離ステップと、
前記モニター信号中の前記入力信号の光搬送波波長成分の強度を測定し、当該光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号を生成する光搬送波波長成分強度検出ステップと、
前記光搬送波強度信号に基づいて、前記光搬送波波長成分の強度が最小となるように、前記被偏波モード分散抑圧信号の偏波状態を調整し、かつ前記第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対して群遅延を付与し、かつ前記第1偏波モード分散補償信号の偏波状態を調整する制御ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散抑圧方法。
【請求項２】
入力信号として入力される被偏波モード分散抑圧信号に対して、当該入力信号の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号を生成する第1偏波面コントローラと、
前記第1偏波面調整信号が入力されて、当該第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対して群遅延を付与して第1偏波モード分散補償信号を生成する可変群遅延補償器と、
前記第1偏波モード分散補償信号が入力されて、当該第1偏波モード分散補償信号の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号を生成する第2偏波面コントローラと、
前記第2偏波面調整信号が入力されて、当該第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次偏波モード分散抑圧信号と他方成分を構成するモニター信号とをそれぞれ生成して出力する偏光ビームスプリッタと、
前記モニター信号が入力されて、当該モニター信号に含まれる前記入力信号の光搬送波波長成分の強度を測定し、当該光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号を生成する光搬送波波長成分強度検出部と、
前記光搬送波強度信号が入力されて、当該光搬送波強度信号に基づいて、前記光搬送波波長成分の強度が最小となるように、前記第1偏波面コントローラ、前記可変群遅延補償器、及び前記第2偏波面コントローラをそれぞれ制御する、第1〜第3パラメータ信号を生成する制御信号生成器と、
を具え、
偏波モード分散抑圧信号を、前記偏光ビームスプリッタの一方の出力ポートから出力信号として出力することを特徴とする偏波モード分散抑圧装置。
【請求項３】
前記光搬送波波長成分強度検出部は、スペクトラムアナライザーを具えることを特徴とする請求項2に記載の偏波モード分散抑圧装置。
【請求項４】
前記光搬送波波長成分強度検出部は、バンドパスフィルタとフォトディテクターを具えることを特徴とする請求項2に記載の偏波モード分散抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光伝送システムにおいて光ファイバ伝送路の偏波モード分散（PMD: Polarization Mode Dispersion）に起因して生じる、光パルスの時間波形の歪みを補整するためのPMD抑圧方法及びPMD抑圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信速度が10 Gbit/sを超える高速光伝送において、中継局を挟まないで伝送が可能とされる距離を制限する大きな要因の一つは、光パルス信号を構成する光パルスが光ファイバ伝送路を伝播することによって発生する光パルスの時間波形の歪みにある。この光パルスの時間波形の歪みの発生原因の一つがPMDであり、このPMDは以下に示す理由によって発現する。
【０００３】
光ファイバの製造過程、光ファイバ伝送路に加えられる曲げ応力、あるいは温度変化影響等によって、光ファイバのコアの断面形状が真円から僅かにずれることによって光ファイバに複屈折性が生じる。この複屈折性によって、光ファイバを伝播する光パルスの伝播位相速度が光電場の振動方向に依存する現象が生じる。光パルスの伝播位相速度が大きくなる振動方向が進相軸（fast axis）、小さくなる方向が遅相軸（slow axis）と呼ばれる。
【０００４】
光パルスが光ファイバ伝送路を伝播すると、この複屈折性に起因して、光パルスの直交する偏波成分の間に伝播時間差、すなわち群遅延（DGD：Differential Group Delay）が生じる。この現象がPMDである。
【０００５】
光ファイバ伝送路で発現するPMDの大きさの程度はPMD係数（単位：ps/km1/2）で与えられる。国際電気通信連合の電気通信標準化部門（ITU-T: International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）の勧告によれば、標準の単一モードファイバ（Single Mode Fiber）のPMD係数は、0.2 ps/km1/2以下であることが望ましいとされている。しかしながら、光ファイバ網が敷設された年代によって、使われている光ファイバ伝送路を構成する光ファイバのPMD係数にはばらつきがある。
【０００６】
光ファイバ伝送路のDGDの値の逆数が光パルス信号のスペクトル帯域幅より大きくなると、高次PMDの影響を無視することができなくなる。高次PMDは、光パルス信号の光搬送波としての周波数（波長）に対して、PMDベクトルの終端のポアンカレ球上での回転として表される主偏光状態（PSP: Principal State of Polarization）の変化に加え、進相軸に平行な光電場成分と遅相軸に平行な光電場成分との伝播速度の差が光搬送波の周波数（波長）に依存して変化する現象として知られている。この現象は、偏波依存性波長分散（PCD: Polarization dependent Chromatic Dispersion）と呼ばれている。
【０００７】
高次PMDについては以下のように、説明することもできる。光ファイバ伝送路を光パルスが伝播する場合、光パルスの波長スペクトル成分のうち短波長成分と長波長成分とでは、その進相軸及び遅相軸の向きも異なってくる。すなわち、光ファイバ伝送路の導波方向をz軸にとった場合、進相軸及び遅相軸の向きのz軸依存性が波長成分ごとに異なり、またDGDの値も波長成分ごとに異なることにより、光パルスの時間波形が複雑に変形する。このように、進相軸及び遅相軸の向きの変化及びDGDの値が波長に依存して変化することに起因して発生するPMDが高次PMDである。
【０００８】
1次のPMDに限ればこれらの波長依存性はなく、2次のPMDはこれらの波長依存性が一定の割合で変化する現象として知られている。
【０００９】
PMDは、光ファイバ伝送路の温度変化やこの光ファイバに外部から加えられる外部応力により変化するので、時間に対して変動する。このため、PMDに起因する光パルスの時間波形の歪を補整するためのPMD抑圧方法には、適応的に光学的抑圧を行う方法あるいは電気的抑圧を行う方法が知られている。
【００１０】
電気的抑圧方法は、電子デバイスの動作速度の上限に制限されて、伝送速度が40 Gbit/sを超える光パス信号のPMD抑圧を行うことが困難となる。そこで、光学的に抑圧する方法が必要とされる。PMDの光学的抑圧方法を実現するPMD抑圧装置には、光パルス信号の変調フォーマット及び伝送ビットレートに依存しないという優れた特長も有しているので広く研究されている。
【００１１】
適応抑圧動作を実現するために必要な信号として、例えば光パルス信号スペクトル内の偏波均一性を与える偏光度（DOP: Degree of Polarization）を利用することが可能であり、このDOPを大きくするように制御する方法が知られている。DOPは偏光解析装置を利用してストークスパラメータを測定することによって算出される。
【００１２】
また、高次成分を含むPMDを抑圧する手段として、1次PMD補償装置の後段に、偏波面コントローラと偏光ビームスプリッタ(PBS: Polarization Beam Splitter)を順次配置し、偏光解消（Depolarization）成分を除去する方法が開示されている（例えば、非特許文献1のFig.1、及び非特許文献2のFig.1(a)参照）。
【００１３】
非特許文献1に開示されている方法によれば、1次PMD補償部はDOPが最大となるように制御され、高次PMD抑圧部はPBSの一方の出力信号強度が最小となるように偏波面コントローラが制御される。
【００１４】
一方、非特許文献2に開示されている方法によれば、上述の非特許文献1に開示されている高次PMD抑圧部と同一構成の高次PMD抑圧部において、1次PMD補償部及び高次PMD抑圧部の双方ともPBSの一方の出力信号強度をモニターし、この出力信号強度が最小となるように制御される。このことによって、非特許文献2に開示されている方法は、DOPモニターを省略された構成の装置で実現することが可能となっている。すなわち非特許文献2に開示されている方法は、PMD補償装置全体のパラメータを制御してPBSの一方の出力信号の強度が最小となる状態は、1次PMD補償部においてDOPが最大となるように制御した状態と等しいことを利用した方法である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Julien Poirrier, Fred Buchali, and Henning Bulow, "Higher Order PMD Canceller", OFC2002, WI4.
【非特許文献２】K. Ikeda, "Simple PMD Compensator with Higher Order PMD Mitigation", OFC2003, MF90.
【非特許文献３】Magnus Karlsson, Chongjin Xie, Henrik Sunnerud, and Peter A. Andrekson, "Higher Order Polarization Mode Dispersion Compensator with Three Degrees of Freedom", OFC2001, MOI-1.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の高次PMD抑圧装置においては、まず上述の非特許文献1に開示されているように、1次PMDを補償する機能部分（1次PMD補償部）で、光搬送波波長におけるPMDベクトルと大きさが等しくかつ向きが反対であるPMDベクトルで与えられる状況を作り出して両者のベクトルを加算することによって1次PMDを補償する。その上で、PBSによって高次PMD成分を除去し最適な制御状態を得る。以下の説明において、PMDベクトルと大きさが等しくかつ向きが反対であるPMDベクトルを実現する状況を作り出して両者のベクトルを加算することによって1次PMDを補償（Compensate）することを、PMDベクトルを等化（Equalization）するということもある。
【００１７】
従来の高次PMD抑圧装置において、1次PMD補償部では1次PMDを補償するための基準となるモニター信号としてDOPが用いられ、高次PMD抑圧部では高次PMDを抑圧するための基準となるモニター信号としてPBSから出力される信号が用いられる。1次PMD補償部においてDOPが最大となるように制御された状態は、高次PMDの影響を受けた光パルス信号の光パルスにおいても、光パルスの時間軸上での広がり（光パルスの時間波形の歪量）が最も小さくなる状態となっていることが知られている（例えば、非特許文献3参照）。
【００１８】
一般に、1次PMD補償部は、1/4波長板及び1/2波長板を組み合わせた偏波面コントローラと可変DGD補償器とによって構成され、1/4波長板及び1/2波長板の回転自由度と可変DGD補償器のDGD調整自由度との合計3自由度の1次PMD補償機能を有している。このような構成の1次PMD補償部において、上述したようにDOPが最大となるように制御することは、光パルスのスペクトル内の波長単位のPSPを平均して補償していることに相当するから、上述のように高次PMDの影響を受けた光パルス信号の光パルスにおいてもその歪量が最小となる。
【００１９】
しかしながら、上述の波長依存性をもつPSPを平均化して補償した制御状態は、光搬送波波長におけるPMDベクトルが等化された状態とは異なる。上述した従来の高次PMD抑圧装置においては、1次PMD補償部から出力される信号に対してPBSによって非偏光成分を除去する構成とされている。このため、入力信号の波長成分のうちの光搬送波波長におけるPSPが1次PMD補償部で補償される状態と比べてPMDの抑圧効果は小さいと考えられる。
【００２０】
従来のPMD抑圧装置においては、上述したように効果的な高次PMD抑圧を実現するための最適状態である光搬送波波長におけるPSPの補償がなされているか否かをモニターする手段を具えておらず、高次PMD抑圧効果を効果的に得ることが困難であった。
【００２１】
そこで、この発明の目的は、1次PMD補償部においては、光搬送波波長におけるDGDを補償する制御状態に設定することが可能であって、高次PMD抑圧部においては高次PMDを効果的に抑圧する制御状態に設定することが可能であるPMD抑圧方法及びこの方法を実現するためのPMD抑圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この出願の発明者は、波長変化に対してPMDベクトルの終端がポアンカレ球上で回転する、PMDの固有軸の回転として表現されるPSPの変動現象に着目した。そして、光搬送波波長成分を取り出してその強度情報を制御信号として利用することによって、1次PMD補償部での光搬送波波長における1次PMD補償と、高次PMD抑圧部での非偏光成分の除去が実現され、優れた高次PMD抑圧効果が得られるとの認識に至った。
【００２３】
すなわち、PMD抑圧装置から出力される出力信号の直交偏波成分の一方の成分を分光して光搬送波波長成分をモニター信号として取り出して、この光搬送波波長成分の強度情報をPMD抑圧の制御信号として利用すれば、1次PMDの補償および高次PMDの抑圧が効果的に行われることを確信した。そして、この方法によれば、高次PMDを従来の方法と比べてより効果的に抑圧することが可能であることを実験によって確かめた。
【００２４】
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、以下のPMD抑圧装置及びPMD抑圧方法が提供される。
【００２５】
この発明の第1の要旨によるPMD抑圧方法は、第1偏波面コントロールステップと、DGD補償ステップと、第2偏波面コントロールステップと、偏光分離ステップと、光搬送波波長成分強度検出ステップと、制御ステップとを含んで構成される。
【００２６】
第1偏波面コントロールステップは、入力信号として入力される被PMD抑圧信号に対して、この入力信号の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号を生成するステップである。
【００２７】
DGD補償ステップは、第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対してDGDを付与して第1PMD補償信号を生成するステップである。
【００２８】
上述の第1偏波面コントロールステップとDGD補償ステップとによって、1次PMDの補償効果が得られる。
【００２９】
第2偏波面コントロールステップは、第1PMD補償信号の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号を生成するステップである。
【００３０】
偏光分離ステップは、第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号と、他方成分を構成するモニター信号とをそれぞれ生成して出力するステップである。
【００３１】
上述の、第2偏波面コントロールステップと偏光分離ステップとによって高次PMDの抑圧効果が得られる。
【００３２】
光搬送波波長成分強度検出ステップは、モニター信号中の入力信号の光搬送波波長成分の強度を測定し、この光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号を生成するステップである。
【００３３】
制御ステップは、光搬送波強度信号に基づいて、光搬送波波長成分の強度が最小となるように、被PMD抑圧信号の偏波状態を調整し、かつ第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対してDGDを付与し、かつ第1PMD補償信号の偏波状態を調整するステップである。
【００３４】
この発明の第1の要旨によるPMD抑圧方法を実現するこの発明の第2の要旨によるPMD抑圧装置は、第1偏波面コントローラと、可変DGD補償器と、第2偏波面コントローラと、偏光ビームスプリッタと、光搬送波波長成分強度検出部と、制御信号生成器とを具えて構成される。第1偏波面コントローラと可変DGD補償器とによって1次PMD補償部が構成され、第2偏波面コントローラと偏光ビームスプリッタとによって高次PMD抑圧部が構成されている。
【００３５】
第1偏波面コントローラは、入力信号として入力される被PMD抑圧信号に対して、この入力信号の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号を生成する。
【００３６】
可変DGD補償器は、第1偏波面調整信号が入力されて、この第1偏波面調整信号の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対してDGDを付与して第1PMD補償信号を生成する。
【００３７】
第2偏波面コントローラは、第1PMD補償信号が入力されて、この第1PMD補償信号の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号を生成する。
【００３８】
偏光ビームスプリッタは、第2偏波面調整信号が入力されて、この第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号と他方成分を構成するモニター信号とをそれぞれ生成して出力する。
【００３９】
光搬送波波長成分強度検出部は、モニター信号が入力されて、このモニター信号に含まれる入力信号の光搬送波波長成分の強度を測定し、この光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号を生成する。
【００４０】
制御信号生成器は、光搬送波強度信号が入力されて、この光搬送波強度信号に基づいて、光搬送波波長成分の強度が最小となるように、第1偏波面コントローラ、可変DGD補償器、及び第2偏波面コントローラをそれぞれ制御する、第1〜第3パラメータ信号を生成する。
【００４１】
偏光ビームスプリッタから出力される第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号が、この発明のPMD抑圧装置から出力されるPMD抑圧信号となる。
【００４２】
光搬送波波長成分強度検出部は、スペクトラムアナライザーを具えるのが好適である。また、光搬送波波長成分強度検出部は、バンドパスフィルタとフォトディテクターを具えて構成してもよい。
【発明の効果】
【００４３】
この発明の第1及び第2の要旨によるPMD抑圧方法及びPMD抑圧装置によれば、第1偏波面コントローラに入力される被PMD抑圧信号である入力信号は、その偏波状態が調整されて可変DGD補償器に入力される。可変DGD補償器ではDGDが付与されて第2偏波面コントローラに入力される。可変DGD補償装置から出力される、すなわち1次PMD補償部から出力される第1偏波面調整信号は、暫定的に1次PMDが補償された第1PMD補償信号である。
【００４４】
第1PMD補償信号は、第2偏波面コントローラに入力されて、その偏波状態が調整されて第2偏波面調整信号として出力される。第2偏波面調整信号は、偏光ビームスプリッタに入力されて直交する二偏波成分が分離されてそれぞれ出力される。この偏光ビームスプリッタから出力される信号、すなわち高次PMD抑圧部から出力される信号は、暫定的に高次PMDが抑圧された高次PMD抑圧信号である。
【００４５】
高次PMDが効果的に抑圧されていれば、第2偏波面調整信号の光搬送波波長成分は直線偏光に近い偏光状態となっている。従って、偏光ビームスプリッタを検光子として利用して、この直線偏光成分を取り出せば、高次PMDが抑圧された信号として取り出すことができる。
【００４６】
偏光ビームスプリッタを透過して出力される透過光束の偏波方向と、この第2偏波面調整信号の直線偏波方向とが一致するように偏光ビームスプリッタを設定すれば、偏光ビームスプリッタで反射されて出力される反射光束の偏波方向は、第2偏波面調整信号の偏波方向と直交する偏波方向の偏波特性を持つ光束となる。そして、この発明の第2の要旨のPMD抑圧装置は、この偏光ビームスプリッタで反射されて出力される反射光束をモニター信号として利用する構成とされている。
【００４７】
偏光ビームスプリッタで反射されて出力される反射光束は、光搬送波波長成分強度検出部に入力されて、この反射光束に含まれている光搬送波波長成分の強度が測定される。反射光束の光搬送波波長成分の強度が最小となると、偏光ビームスプリッタを透過して出力される透過光束に含まれている光搬送波波長成分の強度が最大となり、このように調整されると高次PMDが最も効果的に抑圧された状態となる。
【００４８】
光搬送波波長成分強度検出部において、モニター信号の光搬送波波長成分の強度が測定され、この強度が反映された光搬送波強度信号が出力される。そして、この信号に基づき制御信号生成器において、偏光ビームスプリッタで反射されて出力されるモニター信号に含まれている光搬送波波長成分の強度が最小となるように、第1偏波面コントローラ、可変DGD補償器、及び第2偏波面コントローラをそれぞれ制御することが可能な構成となっている。
【００４９】
この発明の第1の要旨のPMD抑圧方法の、第1偏波面コントロールステップ、DGD補償ステップ、第2偏波面コントロールステップ、偏光分離ステップ、光搬送波波長成分強度検出ステップ、及び制御ステップは、それぞれ第1偏波面コントローラ、可変DGD補償器、第2偏波面コントローラ、偏光ビームスプリッタ、光搬送波波長成分強度検出部、及び制御信号生成器において実行することが可能である。
【００５０】
この発明の第１の要旨によるPMD抑圧方法の特徴は、偏光ビームスプリッタで反射されて出力される反射光束である、モニター信号の光搬送波波長成分の強度を観測してこの強度が最小となるように、第1偏波面コントローラ、可変DGD補償器、第2偏波面コントローラを制御することにある。
【００５１】
モニター信号の光搬送波波長成分の強度を観測してこの強度が最小となった状態において、1次PMD補償部から出力される暫定的に1次PMDが補償された第1PMD補償信号がこの発明のPMD抑圧装置において確定された第1PMD補償信号である。また、同様に高次PMD抑圧部から暫定的に高次PMDが抑圧された高次PMD抑圧信号がこの発明のPMD抑圧装置において確定された高次PMD抑圧信号である。
【００５２】
従来のPMD抑圧装置においては、1次PMD補償部において光搬送波波長におけるDGDを補償する状態を確定することが困難であった。その他、後段に配置される偏光子を具えて構成される高次PMD抑圧部において、高次PMD成分の十分な抑圧効果を得ることができなかった。
【００５３】
しかしながら、この発明の第2の要旨のPMD抑圧装置においては、上述したように、偏光ビームスプリッタで反射されて出力されるモニター信号の光搬送波波長成分の強度をPMD抑圧制御に採用したことによって、1次PMD補償部で光搬送波波長におけるDGDを等化する制御状態を確定し、かつ高次PMD抑圧部で高次PMD成分の高い抑圧効果が実現されることとなった。
【００５４】
しかも、モニター信号の光搬送波波長成分を分離しその強度を測定するためには光スペクトラムアナライザーが利用できる。また、光バンドパスフィルタでモニター信号の光搬送波波長成分を分離し、フォトダイオードでその強度を測定可能である電気信号に変換する構成をとってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施形態のPMD抑圧装置の概略的ブロック構成図である。
【図２】この発明のPMD抑圧装置による高次PMD抑圧効果を確認するための実証システムの構成を示す概略的ブロック構成図である。
【図３】(A)は送信部から出力されたCS-RZ信号の時間波形を示し、(B)は高次PMDエミュレータから出力された入力信号の時間波形の数値演算結果を示す図である。
【図４】高次PMDエミュレータによって付与されたPMDが高次PMDであることの説明に供する図である。
【図５】1次PMD補償部から出力される出力信号の時間波形を比較して示す図であり、(A)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の1次PMD補償部から出力される第1PMD補償信号の時間波形を示す図であり、(B)は従来のPMD抑圧装置の1次PMD補償部から出力される信号の時間波形を示す図である。
【図６】高次PMD抑圧部から出力される出力信号の時間波形を比較して示す図であり、(A)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の第2偏波面コントローラから出力される第2偏波面調整信号の時間波形を示す図であり、(B)は従来のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力される信号の時間波形を示す図である。
【図７】高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号の時間波形を比較して示す図であり、(A)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号の時間波形を示す図であり、(B)は従来のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号の時間波形を示す図である。
【図８】この発明の実施形態のPMD抑圧装置によるPMD抑圧効果の更なる検証実験結果についての説明に供する図であり、(A)は送信部からの出力信号であるCS-RZ信号を図中の「s」で示す位置で観測した時間波形を示す図であり、(B)は高次PMDエミュレータから出力される入力信号を図中の「p」で示す位置で観測した時間波形を示す図であり、(C)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の可変DGD補償器から出力される第1PMD補償信号を図中「q」で示す位置で観測した時間波形を示す図である。
【図９】この発明の実施形態のPMD抑圧装置及び従来のPMD抑圧装置による高次PMD抑圧効果の差を検証した実験結果の説明に供する図であり、(A)は従来の高次PMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の時間波形を示す図であり、(B)はこの発明の実施形態のPMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の時間波形を示す図である。
【図１０】同実験において、信号の波長スペクトルを示す図であり、(α)は送信部から出力されたCS-RZ信号51に高次PMDを付加して生成される入力信号、(β)は従来の高次PMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号、及び(γ)はこの発明の実施形態のPMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の波長スペクトルを示す図である。
【図１１】同実験系において、光搬送波強度検出手段の異なる実施形態に関する実験結果である。光バンドパスフィルタとフォトディテクターとを組み合わせて光搬送波強度信号を得る構成とした場合に得られる高次PMD抑圧信号の時間波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、この発明の実施形態のPMD抑圧装置の構成、及びこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の1次PMD補償部で光搬送波波長におけるDGDを等化する制御状態が確定されかつ高次PMD抑圧部で高次PMD成分の高い抑圧効果が実現されることを検証した数値演算及び実験結果について説明する。
【００５７】
図1を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、図1はこの発明に係るPMD抑圧装置の一構成例を図示するものであり、この発明を図示例に限定するものではない。また、図2〜図11を参照して、この発明のPMD抑圧方法によれば、PMDを従来の方法に比べてより効果的に抑圧することが可能であることを確かめるための実験の概要及び実験結果について説明する。図1及び図2において、共通する構成要素については同一の番号を付して示しその重複する説明を省略することもある。以下の説明において、特定の素子および動作条件などを取り上げることがあるが、これら素子および動作条件は好適例の一つに過ぎず、したがって何らこれらに限定されない。
【００５８】
＜PMD抑圧装置＞
図1を参照して、この発明の実施形態のPMD抑圧装置の構成及びその動作について説明する。図1は、この発明の実施形態のPMD抑圧装置の概略的ブロック構成図である。光信号の通路を太線で示し、電気信号の通路を細線で示してある。
【００５９】
この発明の実施形態のPMD抑圧装置100は、1次PMD補償部28と、高次PMD抑圧部34と、光搬送波波長成分強度検出部30と、制御信号生成器32とを具えて構成されている。1次PMD補償部28は第1偏波面コントローラ20と可変DGD補償器22とを具え、高次PMD抑圧部34は第2偏波面コントローラ24と偏光ビームスプリッタ26とを具えて構成されている。1次PMD補償部28においては光搬送波波長におけるDGDを補償する制御状態に設定することが可能であって、高次PMD抑圧部34においては高次PMDを効果的に抑圧する制御状態に設定することが可能である。
【００６０】
第1偏波面コントローラ20は、入力信号19として入力される被PMD抑圧信号に対して、この入力信号19の偏波状態を調整して第1偏波面調整信号21を生成する。入力信号の偏波状態を調整するとは、入力信号の直交振動成分のそれぞれの振動方向と、後段のDGD補償ステップにおいて使われる可変DGD補償器22の進相軸及び遅相軸の方向とを揃えることをいう。
【００６１】
可変DGD補償器22は、第1偏波面調整信号21が入力されて、この第1偏波面調整信号21の直交固有偏波モードの一方の偏波モード成分に対してDGDを付与して第1PMD補償信号23を生成する。
【００６２】
この発明のPMD抑圧装置100において、1次PMDの補償は、第1偏波面コントローラ20と可変DGD補償器22によって実現される。第1偏波面コントローラ20及び後述する第2偏波面コントローラ24として利用する偏波面コントローラは、入力される信号を任意の偏波状態へ変換することが可能であり、例えば、1/2波長板と1/4波長板とを組み合わせて構成される。また、偏波面コントローラとしては、ファイバスクイーザ、ニオブ酸リチウム結晶を用いて構成される偏波面コントローラ等を適宜利用することが可能である。
【００６３】
可変DGD補償器22は複屈折媒体を用いて実現できる。例えば、偏波面保持ファイバ（PMF: Polarization Maintaingin Fiber）や、偏光ビームスプリッタと、光路長可変手段を組み合わせることによって実現される。
【００６４】
第2偏波面コントローラ24は、第1PMD補償信号23が入力されて、この第1PMD補償信号23の偏波状態を調整して第2偏波面調整信号25を生成する。
【００６５】
偏光ビームスプリッタ26は、第2偏波面調整信号25が入力されて、この第2偏波面調整信号25の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号27と他方成分を構成するモニター信号29とをそれぞれ生成して出力する。
【００６６】
光搬送波波長成分強度検出部30は、モニター信号29が入力されて、入力信号19の光搬送波波長成分の強度を測定し、この光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号31を生成する。
【００６７】
制御信号生成器32は、光搬送波強度信号31が入力されて、この光搬送波強度信号31に基づいて、光搬送波波長成分の強度が最小となるように、第1偏波面コントローラ20、可変DGD補償器22、及び第2偏波面コントローラ24をそれぞれ制御する、第1パラメータ信号33-1、第2パラメータ信号33-2及び第3パラメータ信号33-3を生成する。
【００６８】
偏光ビームスプリッタ26で反射されて出力されるモニター信号29の光搬送波波長成分の強度が最小となるように制御するためのアルゴリズムは、第1偏波面コントローラ20、可変DGD補償器22、及び第2偏波面コントローラ24をそれぞれ任意の状態に設定しておいて測定されるモニター信号29の光搬送波波長成分の強度と、第1〜第3パラメータ信号によって制御後のモニター信号の光搬送波波長成分の強度とを比較し、その強度差を基に順次モニター信号29の光搬送波波長成分の強度を低減していく手法がとられる。このような最小値の探索アルゴリズムとして、周知のPSO(Particle Swarm Optimization)アルゴリズムあるいは最急降下法に基づくアルゴリズム等が適宜利用できる。
【００６９】
偏光ビームスプリッタ26から出力される第2偏波面調整信号の直交二成分の一方成分を構成する高次PMD抑圧信号27が、この発明のPMD抑圧装置100から出力されるPMD抑圧信号となる。
【００７０】
光搬送波波長成分強度検出部30は、スペクトラムアナライザーを具えるのが好適である。この場合スペクトラムアナライザーによって、モニター信号29から光搬送波波長成分を分離すること及びこの光搬送波波長成分の強度が観測される。
【００７１】
一方、光搬送波波長成分強度検出部30をバンドパスフィルタとフォトディテクターを具えて構成した場合は、バンドパスフィルタによって、モニター信号29から光搬送波波長成分が分離され、バンドパスフィルタから出力される光搬送波波長成分の光信号がフォトディテクターで電気強度信号に変換されて出力される。すなわち、電気強度信号を得ることにより、光搬送波波長成分の強度が観測される。
【００７２】
いずれにしても、スペクトラムアナライザーから出力される光搬送波波長成分の強度を反映した電気信号、あるいは、フォトディテクターから出力される電気信号が制御信号生成器32に供給される。
【００７３】
すなわち、光搬送波波長成分強度検出部30で光搬送波波長成分の強度が測定され、この光搬送波波長成分の強度を反映した光搬送波強度信号31が生成される。この光搬送波強度信号31に基づき制御信号生成器32から、第1偏波面コントローラ20、可変DGD補償器22、及び第2偏波面コントローラ24をそれぞれ制御する信号が出力され、この信号に基づき第1偏波面コントローラ20、可変DGD補償器22、及び第2偏波面コントローラ24の状態が調整される。これによって、光搬送波波長成分の強度が変動するので、この変動した光搬送波波長成分の強度が光搬送波波長成分強度検出部30で測定されて同様の制御が行われるというフィードバック制御システムが形成される。
【００７４】
光搬送波波長成分強度検出部30を、スペクトラムアナライザーを具えて構成すれば、光搬送波強度信号31の波長を固定することなく自由に変更して観測することが可能となる。モニター信号29の光搬送波波長成分の強度を観測することが目的であるが、モニター信号29の波長スペクトルが複雑な構造を有している場合等、場合によっては光搬送波波長成分の値そのものとは異なる波長成分の強度を観測し、この観測結果から間接的に光搬送波波長成分の強度が最小となるように制御する方式をとるほうが便利なこともある。このような場合には、光搬送波波長成分強度検出部30を、スペクトラムアナライザーを具えて構成するのが好ましい。
【００７５】
一方、光搬送波波長成分強度検出部30を、バンドパスフィルタとフォトディテクターを具えた構成とすれば、安価に実現できるという利点がある一方、スペクトラムアナライザーによって光搬送波波長成分を分離する場合と比較して、分離される波長帯域幅を狭くし光搬送波強度信号31の波長帯域を厳密に制限することが難しい。光搬送波波長成分強度検出部30を、上述の何れの形態として構成するかは、この発明のPMD抑圧装置が利用される光伝送システムの都合等によって総合的に決定されるべき設計事項である。
【００７６】
上述のこの発明の実施形態のPMD抑圧装置は、第1偏波面コントローラ20と可変DGD補償器22と第2偏波面コントローラ24と偏光ビームスプリッタ26とを具えた構成である。しかしながら、この発明の実施形態のPMD抑圧方法における、高次PMD抑圧部から出力される出力信号の直交偏波成分の一方の成分を分光して光搬送波波長成分をモニター信号として取り出して、この光搬送波波長成分の強度情報をPMD抑圧の制御信号として利用するという技術的思想はこの実施形態の装置に限定されることなく、これ以外の構成の光学式PMD抑圧装置においても実現が可能である。
【００７７】
例えば、入力信号に付与するDGDの値の大きさが固定されているタイプのPMD抑圧装置、ファイバブラッグ回折格子を利用して構成されるPMD抑圧装置、あるいは1次PMD補償器を多段に接続して構成されるPMD抑圧装置等、光学的な手法でPMD抑圧を実現する装置において、光搬送波波長に対するPSPの検出及びPMDベクトルの等化手段の一つとして、上述の光搬送波波長成分の強度情報をPMD抑圧の制御信号として利用するという技術的思想を利用することができる。
【００７８】
＜PMD抑圧装置の動作検証に関する数値演算＞
この発明の実施形態のPMD抑圧装置による高次PMD抑圧効果を確認する数値演算を行ったので、この結果について図2を参照して説明する。図2は、この発明の実施形態のPMD抑圧装置による高次PMD抑圧効果を確認するための実証システムの構成を示す概略的ブロック構成図である。
【００７９】
この実証システムは、送信部50と、高次PMDエミュレータ52と、この発明のPMD抑圧装置100と受信部60を具えて構成されている。送信部50は、伝送ビットレートが160 Gbit/sであるCS-RZ(Carrier Suppressed Return to Zero)信号を出力する。高次PMDエミュレータ52は、送信部50から出力されたCS-RZ信号51が入力されてこのCS-RZ信号51に高次PMDを付加してPMD抑圧装置100に入力するための入力信号53を生成して出力する。受信部60は、この発明のPMD抑圧装置100から出力される出力信号27を受信する。送信部50から出力されるCS-RZ信号51は、伝送ビットレートが40 Gbit/sであるトリビュタリチャンネルが4チャンネル分時間多重された信号である。
【００８０】
高次PMDエミュレータ52から出力される入力信号53は、実際の光伝送システムにおいては、時間波形に歪が発生した入力信号に対応し、図1を参照して説明したこの発明のPMD抑圧装置100に入力される入力信号19に相当する。
【００８１】
送信部50から出力されるCS-RZ信号51の光搬送波波長は、1570 nmである。高次PMDエミュレータ52は、偏波面コントローラと可変DGD付加器とで構成されるPMD発生部を3つ具えて構成されている。すなわち、第1偏波面コントローラ（PC-1）と可変DGD補償器（DGD-1）を第1の組とし、第2偏波面コントローラ（PC-2）と可変DGD補償器（DGD-2）を第2の組とし、第3偏波面コントローラ（PC-3）と可変DGD補償器（DGD-3）を第3の組として構成されている。第1〜第3偏波面コントローラは、この発明の実施形態のPMD抑圧装置が具える第1及び第2偏波面コントローラと同一の構成の装置である。また、第1〜第3可変DGD付加器は、この発明の実施形態のPMD抑圧装置が具える可変DGD補償器と同一の構成の装置である。
【００８２】
高次PMDエミュレータ52は、PMDによる時間波形歪みを含まない信号であるCS-RZ信号51にPMDを付加して時間歪みを付与する機能を果すものであり、PMDによる時間波形歪みをもつ入力信号のPMDを抑圧する機能とは逆の機能を果している。すなわち、高次PMDエミュレータ52は1次PMDを付加するための装置が3台直列に具えられて構成され、1次PMDを付加するための3台の装置それぞれの装置によって、進相軸及び遅相軸の向きが伝播する光ファイバの場所ごとに異なり、かつ波長成分ごとに異なることに起因して発生する高次PMDを擬似的に発生させている。
【００８３】
この高次PMDエミュレータ52によって、この発明のPMD抑圧装置に入力される入力信号として擬制される被PMD抑圧信号が生成される。
【００８４】
DGD-1、DGD-2及びDGD-3では、それぞれ3.0 ps、1.0 ps及び1.0 psの群遅延差が付与されるように設定した。DGD-1、DGD-2及びDGD-3へそれぞれ入力される入力光の偏波面は、PC-1、PC-2及びPC-3によってその固有軸がずらされて入力される。PC-1、PC-2及びPC-3にを構成する1/4波長板（以後λ/4と示すこともある。）と1/2波長板（以後λ/2と示すこともある。）の固有結晶軸の設定角度を、それぞれ（λ/4, λ/2）＝（22.5°,0°）、（-22.5°,-22.5°）、及び（5°,-22.5°）に設定した。
【００８５】
この発明の実施形態の光搬送波波長成分強度検出部において、0.07 nmの分解能の光スペクトラムアナライザーを用いて光搬送波波長成分の強度測定を行った。
【００８６】
図3(A)及び(B)を参照して、送信部50から出力されたCS-RZ信号51の時間波形と高次PMDエミュレータ52から出力された入力信号53の時間波形とを比較して示す。図3(A)及び(B)は、PMDによる時間波形歪のないCS-RZ信号の時間波形と、高次PMDエミュレータ52によってPMDが付与されて時間波形に歪が生じた被PMD抑圧信号(入力信号53)の時間波形の相違を示すための図であり、図3(A)は送信部50から出力されたCS-RZ信号51の時間波形を示し、図3(B)は高次PMDエミュレータ52から出力された入力信号53の時間波形を示す図である。図3(A)及び(B)において、横軸は時間をps（ピコ秒）単位で目盛って示してあり、縦軸は強度をmW単位で目盛って示してある。
【００８７】
図3(A)及び(B)に示す時間波形は、横軸に示されている時間幅において、それぞれ送信部50から出力されたCS-RZ信号51及び高次PMDエミュレータ52から出力された入力信号53を、繰り返し重ね書きして表した、いわゆるアイパターン表示となっている。
【００８８】
図3(A)と(B)とを比較すると明らかなように、高次PMDエミュレータ52によってPMDが付加されたことにより、正弦波形状の時間波形であったCS-RZ信号51の時間波形が、これとはまったく異なる時間波形の入力信号53に変化していることが分かる。
【００８９】
次に、図4を参照して、高次PMDエミュレータ52によって付与されたPMDが高次PMDであることを説明する。図4は、高次PMDエミュレータ52によって付与されたPMDが高次PMDであることの説明に供する図であり、横軸に波長をnm単位で目盛って示してあり、縦軸にDGD量Δtをps単位で目盛って示してある。
【００９０】
1次PMDにおいては波長依存性がないので、波長を示す横軸に対してDGD量を与える曲線は横軸に平行な直線となる。また、2次PMDにおいてはDGD量が波長に比例する関係となるのでDGD量を与える曲線は横軸に対して非平行な直線となる。これに対して、3次以上の高次PMDにおけるDGD量の波長依存性は、上述の1次及び2次PMDとは異なり、曲線で与えられる。図4に示すようにDGD量の波長依存性が曲線で与えられていることから、高次PMDエミュレータ52によって付与されたPMDが高次PMDであることが明らかである。
【００９１】
図5(A)及び(B)と、図6(A)及び(B)と、図7(A)及び(B)とを参照してこの発明の実施形態のPMD抑圧方法と従来のPMD抑圧方法とを比較して、その特性の相違につき説明する。図5〜図7の何れの図においても、横軸は時間をps単位で目盛って示してあり、縦軸は信号強度をmW単位で目盛って示してある。図5(A)及び(B)と、図6(A)及び(B)と、図7(A)及び(B)に示す時間波形は、横軸に示されている時間幅において、それぞれの信号を繰り返し重ね書きして表した、いわゆるアイパターン表示となっている。
【００９２】
図5(A)及び(B)は、1次PMD補償部から出力される出力信号の時間波形を比較して示す図であり、図5(A)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の1次PMD補償部から出力される第1PMD補償信号23の時間波形を示す図であり、図5(B)は従来のPMD抑圧装置の1次PMD補償部から出力される信号の時間波形を示す図である。
【００９３】
従来のPMD抑圧装置では、1次PMD補償部においてDOPが最大となるように制御することによって、信号スペクトル内で平均化されたPMDベクトルを等化しているために、光パルスの時間幅は狭くなるように制御されている。すなわち、図5(A)に示されている光パルス一つ分の時間波形の半値幅がほぼ4.0 psであるのに対して、図5(B)に示されている光パルス一つ分の時間波形の半値幅がほぼ3.5 psと狭くなっていることが分かる。
【００９４】
しかしながら、図5(A)及び(B)に示す光パルスの先頭部のパターン（図中Wと示す部分）の幅が図5(A)に示す光パルスと図5(B)に示す光パルスとでは、後者の方が広くなっていることが分かる。これは、波形歪が重畳されている様子を示しており、後段の高次PMD抑圧部において、高次PMDを効果的に除去しきれない原因となる。
【００９５】
図6(A)及び(B)は、高次PMD抑圧部から出力される出力信号の時間波形を比較して示す図であり、図6(A)はこの発明のPMD抑圧装置の第2編波面コントローラから出力される第2偏波面調整信号25の時間波形を示す図であり、図5(B)は従来のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力される信号の時間波形を示す図である。
【００９６】
図6(A)及び(B)に示すように、図5(A)及び(B)と同様に、従来のPMD抑圧装置の方が光パルスの時間幅は狭くなるように制御されているが、光パルスの先頭部のパターンの幅が広くなっていることが共通する。
【００９７】
また、図6(A)及び(B)に示すように、光パルスのすその部分(図中でZと示す部分)の幅が従来のPMD抑圧装置における場合に広くなっている。この部分はペデスタル(pedestal)成分と呼ばれ、高次のPMD成分が十分小さければこの幅は0に近づく。このことから、従来のPMD抑圧装置においては高次のPMDに起因する波形歪が重畳されていることを示しており、後段の高次PMD抑圧部において高次PMDを効果的に除去しきれない原因となる。
【００９８】
図7(A)及び(B)は、高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号の時間波形を比較して示す図であり、図7(A)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号29の時間波形を示す図であり、図7(B)は従来のPMD抑圧装置の高次PMD抑圧部から出力されるモニター信号の時間波形を示す図である。図7(A)と図7(B)に示すように両者は異なった波形を示しているが、これは従来のPMD抑圧装置の動作原理が1次PMD補償部においてDOPが最大となるように制御するというアルゴリズムを用いるのに対して、この発明のPMD抑圧装置においては光搬送波波長の強度を高次PMD抑圧部のモニター信号として用い、1次PMD補償部において光搬送波波長におけるDGDを等化して、かつ高次PMD抑圧部で非偏光成分を除去するというアルゴリズムを用いていることに起因している。
【００９９】
＜PMD抑圧装置の動作検証実験＞
図8(A)〜(C)及び図9(A)及び(B)を参照して、この発明の実施形態のPMD抑圧装置によるPMD抑圧効果の更なる検証実験結果について説明する。この検証実験においては、上述の図2に示す実証システムにおいて、高次PMDエミュレータ52の偏波面コントローラと可変DGD付加器に設定する設定パラメータを変更して行った。
【０１００】
送信部50から出力されるCS-RZ信号51の光搬送波波長を1550.5 nmとし、ビットレートは160 Gbit/sとした。DGD-1、DGD-2及びDGD-3では、それぞれ2.0 ps、1.0 ps及び2.0 psの時間遅延が付与されるように設定した。送信部50から出力されるCS-RZ信号51は、ビットレートが40 Gbit/sであるトリビュタリチャンネルを4チャンネル分時間多重して生成された信号である。
【０１０１】
高次PMDエミュレータ52では、1次PMDのみを発生させる状態から、λ/2及びλ/4の結晶軸の方向を5.0°〜22.5°の範囲で変化させた。光搬送波強度信号31（図1参照）を抽出する手段として波長分解能が0.07 nmである光スペクトラムアナライザーを利用した。偏光ビームスプリッタ26から出力される高次PMD抑圧信号27に対して、ビットレートが40 Gbit/sである4チャンネル分のトリビュタリチャンネルのQ値の平均を算出した。
【０１０２】
実際の光伝送システムにおいては、現実的な測定時間内でエラーを検出するのは難しい程度のビットエラーレートであっても、システムの信号対雑音比(S/N比)が十分に小さいとはいえないケースがある。この場合には、受信光パルス信号の受信品質として、以下に述べるQ値が使われる。
【０１０３】
光伝送システム等の、ディジタル信号を用いる伝送システムの受信装置では、識別時間毎に受信信号レベルを閾値レベルと比較して、時間軸上で光パルスのあるなしを決定する。例えば、光パルスの有無を示すデータとして、光パルスがある場合を「1」、光パルスがない場合を「0」と決定する。この受信装置により受信された信号レベル、すなわち光パルスの強度は雑音により揺らいでおり、信号レベルの分布は確率密度関数により表現することができる。
【０１０４】
一般に、ビットエラーレート(BER：bit error rate)が低い領域では、現実的な測定時間内でエラーを検出するのは難しいので、システムの信号対雑音比は、次式で与えられるQ値により評価される。
Q(dB)＝10log{｜μ1-μ0｜/(σ1+σ0)}
ここで、μ1は受信後の「1」の信号レベルの平均値、μ0は受信後の「0」の信号レベルの平均値、σ1は受信後の「1」の信号レベルの標準偏差、σ0は受信後の「0」の信号レベルの標準偏差である。
【０１０５】
図8(A)〜(C)は、この発明の実施形態のPMD抑圧装置によるPMD抑圧効果の更なる検証実験結果についての説明に供する図であり、図8(A)は図2に示す送信部50からの出力信号であるCS-RZ信号51を図中の「s」で示す位置で観測した時間波形を示す図であり、図8(B)は高次PMDエミュレータ52から出力される入力信号53を図中の「p」で示す位置で観測した時間波形を示す図であり、図8(C)はこの発明の実施形態のPMD抑圧装置100の可変DGD補償器22から出力される第1PMD補償信号23を図中「q」で示す位置で観測した時間波形を示す図である。
【０１０６】
図8(A)に示す時間波形には波形歪が観測されず、図8(B)に示す時間波形は、高次PMDエミュレータ52によって高次PMDが付加されたため、その形状は大きく歪んでいることが分かる。図8(C)に示す時間波形は、第1PMDが補償されているため、光パルス強度の相互のばらつきはあるもののその時間波形の歪は補償されている。
【０１０７】
図9(A)及び(B)は、この発明の実施形態のPMD抑圧装置及び従来のPMD抑圧装置による高次PMD抑圧効果の差を検証した結果についての説明に供する図であり、図9(A)は従来の高次PMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の時間波形を示す図であり、図9(B)はこの発明の実施形態のPMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の時間波形を示す図である。
【０１０８】
従来の高次PMD抑圧装置においては、1次PMD補償部では1次PMDを補償するための基準となるモニター信号としてDOPを用いこのDOPの値を最大化する。そして高次PMD抑圧部で、高次PMDを抑圧するための基準となるモニター信号としてPBSから出力される信号を最小化する。このような従来方法によって得られるPMD抑圧信号は、図9(A)に示すように、光パルス強度の相互のばらつきはあるもののその時間波形の歪は補償されている。
【０１０９】
これに対して、この発明の実施形態のPMD抑圧方法によれば、第1偏波面コントローラ20、可変DGD補償器22、及び第2偏波面コントローラ24をそれぞれ制御する第1〜第3パラメータ信号に対して光搬送波強度信号31の強度を最小化する制御が行われる。図9(B)に示すように、この発明の実施形態の制御方法によって得られるPMD抑圧信号は、その時間波形が補償されていると共に、光パルス強度の相互のばらつきもほとんどない状態となっていることが分かる。
【０１１０】
表1に、光パルス信号のQ値、及びDOPの大きさについて取りまとめ、この発明のPMD抑圧方法による高次PMD抑圧効果が従来の方法によるよりも優れていることを説明する。
【０１１１】
【表１】
2010206250.tif 000003
【０１１２】
表1において、(a)は送信部50から出力されたCS-RZ信号51に対する評価結果を示し、(b)はDOPの値を最大化することで生成された第1PMD補償信号23に対する評価結果を示し、(c)は従来の方法で高次PMDを抑圧して生成された高次PMD抑圧信号に対する評価結果を示し、(d)はこの発明の実施形態の方法で高次PMDを抑圧して生成された高次PMD抑圧信号27に対する評価結果を示す。
【０１１３】
表1において、左側の列に「Q値(dB)」と示した欄は、4チャンネルのぞれぞれのトリビュタリチャンネルのQ値の平均値を示し、真ん中の列に「ΔQ(dB)」と示した欄は、4チャンネルのぞれぞれのトリビュタリチャンネルのQ値の差の大きさを示し、右側の列に「DOP(%)」と示した欄はDOPの大きさを示している。
【０１１４】
表1において(c)で示す行と(d)で示す行とに記載された値を比較すると、従来の方法によるPMD抑圧効果と、この発明の実施形態の方法によるPMD抑圧効果とを比較することができる。従来の方法によれば、DOPは非常に高い値（95.4％）が得られており、高次PMDが抑圧されて生成された出力信号は非偏光成分を効率よく除去されていることが分かる。しかしながら、Q値及びチャンネル間のQ値のばらつきは大きいことが分かる。
【０１１５】
これに対して、この発明の実施形態のPMD抑圧方法によれば、非偏光成分の除去は従来の方法より劣る（DOPが79.2％である。）ものの、Q値及びチャンネル間のQ値のばらつきは小さいことが分かる。このことから、DOPを最大化するという制御によっては、効果的に高次PMDを除去することはできず、Q値及びチャンネル間のQ値のばらつきを十分に小さくすることができないことが分かる。
【０１１６】
光通信システムにおいて、Q値の大きさが大きいこと及びトリビュタリチャンネル間のQ値のばらつきが重要である。すなわち、Q値の大きさが十分に大きくかつトリビュタリチャンネル間のQ値のばらつきが小さいことが、ビットエラーレートの低減に効果的である。
【０１１７】
図10は、(α)送信部50から出力されたCS-RZ信号51に高次PMDを付加して生成される入力信号、(β)従来の高次PMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号、及び(γ)この発明の実施形態のPMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の波長スペクトルを示す図である。(α)から(γ)の各図において見られる角状の突起は、光パルス信号が連続波光ではなく、光パルスの列として構成されるために発生するものである。図10において、横軸に波長をnm単位で目盛って示してあり、縦軸に強度をdBmで目盛って示してある。
【０１１８】
図10の（β)に示すように、従来の高次PMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号の波長スペクトルには、光搬送波波長である1550.5 nm近傍のエネルギーが大きな値のまま残されている。これに対して、図10の（γ)に示すようにこの発明のPMD抑圧方法により高次PMDを抑圧した場合の出力信号波長スペクトルには、光搬送波波長である1550.5 nm近傍の強度が非常に小さくなっていることが分かる。このことから、この発明の高次PMD抑圧方法では、光搬送波波長成分は強度が最小となるように制御されていることが分かる。
【０１１９】
図11は、光バンドパスフィルタとフォトディテクターとを組み合わせて光搬送波強度信号を得る構成（図示を省略してある。）とした場合に得られる高次PMD抑圧信号の時間波形を示す図である。横軸に時間軸を一目盛3 psで示してあり、縦軸は光強度を任意スケールで示してある。図9(B)に示す時間波形に比べて、波形を示す曲線が太くなっている（アイパターンが狭くなっている）のが分かる。
【０１２０】
これは、光スペクトラムアナライザーを用いて光搬送波強度信号を得る場合と比較して、フィルタリングする光搬送波の波長帯域を狭くすることができないためである。ちなみに、光バンドパスフィルタの透過波長帯域幅は半値全幅で0.1 nm程度であるのに対して、ここで用いた光スペクトラムアナライザーの分解能は0.07 nmである。光スペクトラムアナライザーには分解能が0.01 nm程度と優れた特性を持つものも市販されている。
【０１２１】
しかしながら、光スペクトラムアナライザーほどフィルタリングする光搬送波の波長帯域を狭くすることができない光バンドパスフィルタを用いても、生成される高次PMD抑圧信号の4チャンネルのぞれぞれのトリビュタリチャンネルのQ値は25.7 dBであり、4チャンネルのぞれぞれのトリビュタリチャンネルのQ値の差は0.2 dBであり、DOPの大きさは91.2％であった。光バンドパスフィルタとフォトディテクターとを組み合わせて光搬送波強度信号を得る構成とした場合であっても、従来の方法と比較して、高次PMD抑圧信号の4チャンネルのぞれぞれのトリビュタリチャンネルのQ値は25.7 dBという高い値が得られている。
【０１２２】
このことから、この発明の実施形態のPMD抑圧方法によれば、光バンドパスフィルタとフォトディテクターとを組み合わせて光搬送波強度信号を得る構成とした安価に実現可能な装置による場合であっても、従来の方法によって得られたQ値（23.7 dB）より高い値である、25.7 dBというQ値が得られることが確かめられた。
【符号の説明】
【０１２３】
20：第1偏波面コントローラ
22：可変DGD補償器
24：第2偏波面コントローラ
26：偏光ビームスプリッタ
28：1次PMD補償部
30：光搬送波波長成分強度検出部
32：制御信号生成器
34：高次PMD抑圧部
50：送信部
52：高次PMDエミュレータ
60：受信部
100：PMD抑圧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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