(57)【要約】【課題】直接受信光通信システムにおいて、偏波多重を可能にする光送信装置及び光受信装置を提供する。【解決手段】光送信装置は、情報に対応し偏波多重された信号と、偏波多重された一方の信号と同一偏波の光搬送波を含む信号を生成して送信し、光受信装置は、受信光信号を分岐する分波手段と、分波手段の一方の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第１の復調手段と、分波手段の他方の出力光信号に含まれる光搬送波と、送信情報に対応する光信号との偏波面の角度差を９０度だけ変更して出力する周波数選択型偏波回転手段と、周波数選択型偏波回転手段の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第２の復調手段とを備えている。【選択図】図１
2010206342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信光信号を分岐する分波手段と、
分波手段の一方の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第１の復調手段と、
分波手段の他方の出力光信号に含まれる光搬送波と、送信情報に対応する光信号との偏波面の角度差を９０度だけ変更して出力する周波数選択型偏波回転手段と、
周波数選択型偏波回転手段の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第２の復調手段と、
を備えている光受信装置。
【請求項２】
受信光信号は、光搬送波と、第１の送信情報に対応する第１の光信号と、第２の送信情報に対応する第２の光信号とを含み、
光搬送波と第１の光信号の偏波面は同一であり、
光搬送波と第２の光信号の偏波面は直交している、
請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
周波数選択型偏波回転手段は、
光搬送波と、第１の光信号及び第２の光信号を分離する手段と、
光搬送波、又は、第１の光信号及び第２の光信号の偏波面を回転させる手段と、
偏波面の回転後、光搬送波と第１の光信号及び第２の光信号とを合波する手段と、
を備えている請求項２に記載の光受信装置。
【請求項４】
第１の連続光を変調して、第１の連続光に対応する光搬送波及び送信情報に対応する光信号を含む信号を出力する第１の手段と、
第１の連続光と同一偏波の第２の連続光を変調し、送信情報に対応する光信号を含むが第２の連続光に対応する光搬送波は抑圧された信号を出力する第２の手段と、
第１の手段と第２の手段のいずれか一方の出力信号の偏波面を９０度回転させて、他方の出力信号と偏波多重する第３の手段と、
を備えている光送信装置。
【請求項５】
第２の手段は、
第２の連続光を変調して第２の連続光に対応する光搬送波及び送信情報に対応する光信号を含む信号を出力する第４の手段と、
第４の手段の出力信号に含まれている前記第２の連続光に対応する光搬送波を除去する第５の手段と、
を備えている請求項４に記載の光送信装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光受信装置と、請求項４に記載の光送信装置を含む光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接受信を行う光受信装置を使用した偏波多重光通信システムのための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術は、送信データを複数のサブキャリアを用いて並列に伝送する方式であり、各サブキャリアのシンボルレートが比較的低くなるためシンボル間干渉に強く、デジタル地上波放送や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｅｒａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで既に使用されており、光通信システムへの適用についても検討されている（例えば、非特許文献１、参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ａｒｔｈｕｒ  Ｊａｍｅｓ  Ｌｏｗｅｒｙ、ｅｔ  ａｌ．、“Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”、２００６  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ２０７９、Ｖｏｌ．１４  Ｎｏ．６、２００６年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ＯＦＤＭ通信は、光受信装置における処理によりコヒーレント方式と直接受信方式に分類することができる。コヒーレント方式とは、光受信装置に局発光源を設け、局発光と受信光信号を干渉させた信号をフォトダイードで電気信号に変換する方式であり、直接受信方式とは、光受信装置のフォトダイオードが受信光信号を電気信号に直接変換する、より詳しくは、受信光信号中の光搬送波と情報に対応する側波帯信号の干渉信号を電気信号に変換する方式である。
【０００５】
コヒーレント方式は、直接受信方式に比べ、信号対雑音比等の信号特性の点で優れているが、局発光と受信光信号を干渉させるための部品に加え、光受信装置における偏波制御が必要となるため装置コストは高くなる。このため、長距離伝送を必要としない光通信システムにおいては、装置コストの低い直接受信方式が有利となる。
【０００６】
また、伝送容量を増大させる方法として、コヒーレント方式においては偏波多重の使用が提案されている。これに対して、直接受信方式において、ある偏波の搬送波を変調した光信号と、この搬送波と直交する偏波の搬送波を変調した光信号を合波した場合、受信側においては、偏波の方向に関する情報が得られないため、偏波分離ができないという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明は、偏波多重を行う直接受信光通信システムと、この光通信システムのための光送信装置及び光受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光受信装置は、
受信光信号を分岐する分波手段と、分波手段の一方の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第１の復調手段と、分波手段の他方の出力光信号に含まれる光搬送波と、送信情報に対応する光信号との偏波面の角度差を９０度だけ変更して出力する周波数選択型偏波回転手段と、周波数選択型偏波回転手段の出力光信号を直接電気信号に変換して復調する第２の復調手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光受信装置の他の実施形態によると、
受信光信号は、光搬送波と、第１の送信情報に対応する第１の光信号と、第２の送信情報に対応する第２の光信号とを含み、光搬送波と第１の光信号の偏波面は同一であり、光搬送波と第２の光信号の偏波面は直交していることも好ましい。
【００１０】
また、本発明の光受信装置の他の実施形態によると、
周波数選択型偏波回転手段は、光搬送波と、第１の光信号及び第２の光信号を分離する手段と、光搬送波、又は、第１の光信号及び第２の光信号の偏波面を回転させる手段と、偏波面の回転後、光搬送波と第１の光信号及び第２の光信号とを合波する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光送信装置は、
第１の連続光を変調して、第１の連続光に対応する光搬送波及び送信情報に対応する光信号を含む信号を出力する第１の手段と、第１の連続光と同一偏波の第２の連続光を変調し、送信情報に対応する光信号を含むが第２の連続光に対応する光搬送波は抑圧された信号を出力する第２の手段と、第１の手段と第２の手段のいずれか一方の出力信号の偏波面を９０度回転させて、他方の出力信号と偏波多重する第３の手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光送信装置の他の実施形態によると、
第２の手段は、第２の連続光を変調して第２の連続光に対応する光搬送波及び送信情報に対応する光信号を含む信号を出力する第４の手段と、第４の手段の出力信号に含まれている前記第２の連続光に対応する光搬送波を除去する第５の手段とを備えていることも好ましい。
【００１３】
本発明の光通信システムは、
上記光受信装置と、上記光送信装置を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
光受信装置において、受信信号を２分岐し、一方の信号についてはそのまま直接受信を行い、他方の信号については光搬送波と情報に対応する光信号の偏波面の角度差を９０度だけ回転させた後に直接受信を行うことで、偏波分離を行うことなく各偏波で送信された信号の復調を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による光通信システムのシステム構成図である。
【図２】周波数選択型偏波回転子の構成図である。
【図３】図１の各部における光スペクトラムの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明による光通信システムのシステム構成図である。図１によると、光通信システムは、光送信装置１及び光受信装置２を含み、光送信装置１及び光受信装置２は、光ファイバで構成される光伝送路により接続されている。なお、光伝送路は１つ以上の光増幅器を含むものであっても良い。
【００１８】
また、光送信装置１は、光変調器１１及び１２と、光フィルタ１３と、偏波合成器１４とを備えており、光受信装置２は、光復調器２１及び２２と、周波数選択型偏波回転子２３と、分波器２４とを備えている。
【００１９】
以下に、本発明による光通信システムでの信号処理について説明する。光変調器１１及び１２は、同一偏波の連続光を、例えば、ＯＦＤＭ変調された電気信号で変調を行う変調器であり、その概略的な光スペクトラムを図３（ａ）及び（ｂ）に示す。なお、同一偏波の連続光は、例えば、１つの光源からの連続光を２分岐することで得ることができる。図３（ａ）は、光変調器１１の出力に対応するものであり、連続光に対応する光搬送波５０と、送信情報に対応する光ＯＦＤＭ信号５１とを含んでいる。また、図３（ｂ）は、光変調器１２の出力に対応するものであり、連続光に対応する光搬送波６０と、送信情報に対応する光ＯＦＤＭ信号６１とを含んでいる。
【００２０】
光変調器１１及び１２に入力される連続光の偏波面は同一であるため、光搬送波５０、光ＯＦＤＭ信号５１、光搬送波６０及び光ＯＦＤＭ信号６１の偏波面は同一である。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示す様に、送信情報に対応する光ＯＦＤＭ信号５１及び６１は、光搬送波５０、６０のいずれかの側、図３においては周波数の高い側、にのみ存在し、光搬送波５０、６０との間には所定の未使用帯域を設けている。つまり、未使用帯域に等しい周波数より高い周波数のサブキャリアのみを通信に使用している。
【００２１】
光フィルタ１３は、光変調器１２が出力する光信号の光搬送波６０のみを除去するフィルタであり、その出力光信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ｃ）の様になる。また、偏波合成器１４は、一方の入力端子に入力される光信号の偏波面を９０度だけ回転させて、偏波面を回転させない他方の入力端子に入力される光信号と合波して出力するものである。よって、偏波合成器１４の出力光信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ｄ）に示す様に、偏波面が同一である光搬送波５０及び光ＯＦＤＭ信号５１と、これらに直交する光ＯＦＤＭ信号６１を含むものとなる。
【００２２】
光受信装置２の分波器２４は、図３（ｄ）の光スペクトラムを有する信号を２分岐して出力する。よって、光復調器２１が受信する光信号の光スペクトラムも、図３（ｄ）に示すものとなる。光復調器２１は、直接受信方式、つまり、フォトダイオード等の光電気変換部を備えており、受信光信号を電気信号に変換して復調を行う。ここで、電気信号に変換されるのは、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１と、光搬送波５０との同一偏波方向の干渉信号のみであるが、光搬送波５０と光ＯＦＤＭ信号６１の偏波面は直交しているため、つまり、同一偏波方向の成分は零であるため光ＯＦＤＭ信号６１は電気信号に変換されず、光ＯＦＤＭ信号５１のみが電気信号に変換されることになる。よって、光復調器５１は、光ＯＦＤＭ信号５１が搬送している送信情報のみを取り出すことになる。
【００２３】
一方、分波器２４の他方の出力は、周波数選択型偏波回転子２３に入力される。周波数選択型偏波回転子２３は、ある周波数帯の光信号の偏波面のみを９０度回転させるものであり、本実施形態においては、光搬送波５０の偏波面のみを９０度回転させ、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１の偏波面を回転させない様に調整する。よって、周波数選択型偏波回転子２３の出力信号の光スペクトラムは、図３（ｅ）に示すものとなる。光復調器２２は、光復調器２１と同じものであるが、光搬送波５０は、周波数選択型偏波回転子２３により偏波面が回転させられ、光ＯＦＤＭ信号６１と同じ偏波となっているため、光ＯＦＤＭ信号６１のみが電気信号に変換され、光復調器２２は、光ＯＦＤＭ信号６１が搬送している送信情報のみを取り出すことになる。
【００２４】
以上、光送信装置において、情報に対応し、偏波多重された２つの信号と、これら２つの信号の一方の信号と同一偏波である光搬送波とを含む信号を生成して送信し、受信装置において、受信光信号を２分岐し、一方の信号についてはそのまま直接受信を行い、他方の信号については光搬送波の偏波面のみを９０度だけ回転させた後に直接受信を行うことで、偏波分離を行うことなく各偏波で送信された信号の復調を行うことが可能となる。
【００２５】
図２は、周波数選択型偏波回転子２３の構成例を示す図である。図２によると、周波数選択型偏波回転子２３は、光サーキュレータ２３１と、光フィルタ２３２と、偏波回転子２３３とを備えている。ここで、光フィルタ２３２は、所定周波数、本実施形態においては光搬送波５０を含み、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１の下限周波数未満の周波数を通過させ、それ以外の周波数の光信号を反射するものであり、偏波回転子２３３は、入力光信号の偏波面を９０度だけ回転させて、同一端子から出力するものである。よって、光サーキュレータ２３１の第１の端子に入力した光信号は、第２の端子から光フィルタ２３２に出力されるが、このうち光ＯＦＤＭ信号５１及び６１は、光フィルタ２３２で反射され、光搬送波５０のみが光フィルタ２３２を通過して偏波回転子２３３に到達することになる。この光搬送波５０は、偏波回転子２３３において偏波面が９０度だけ回転された後、光フィルタ２３２を再度通過するため、光フィルタ２３２は、反射した光ＯＦＤＭ信号５１及び６１と、偏波面が９０度だけ回転された光搬送波５０を合波して光サーキュレータ２３１の第２の端子に出力することになる。この信号は、光サーキュレータ２３１の第３の端子から出力され、これにより、光搬送波５０の偏波面のみを回転した信号を出力することができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態においては、光搬送波５０の偏波面を回転させていたが、光搬送波５０の偏波面と、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１の偏波面の角度差が９０度だけ変更されれば良く、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１の偏波面を回転させる形態であっても良い。また、光変調器１２と光フィルタ１３により光搬送波を除去していたが、光搬送波抑圧変調により光変調器１２が直接、光搬送波６０が抑圧された光信号を生成する形態であっても良い。
【００２７】
また、周波数選択型偏波回転子２３は、図２の構成に限定されず、例えば、反射型の光フィルタ２３２と偏波回転子２８３を用いるのではなく、周波数に基づき光信号を光搬送波５０と、光ＯＦＤＭ信号５１及び６１とに分離し、いずれかの光信号の偏波面を回転させた後に周波数多重する形態であっても良い。さらに、ＯＦＤＭ変調のみならず、光搬送波と、情報に対応する側波帯の間に未使用帯域を確保できる他の変調技術を使用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  光送信装置
１１、１２  光変調器
１３  光フィルタ
１４  偏波合成器
２  光受信装置
２１、２２  光復調器
２３  周波数選択型偏波回転子
２４  分波器
【図１】
2010206342.tif 000003
【図２】
2010206342.tif 000004
【図３】
2010206342.tif 000005