(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の光信号を含み、かつ、偏波スクランブルされた光信号および偏波スクランブルされていない光信号を含むＷＤＭ光の受信処理において生じる信号波形の品質劣化を補償する偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部で収集された情報を基に、前記各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータが、該各波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値となるように、各波長に対応した制御パラメータの目標値を求めるパラメータ演算部と、
前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記各波長に対応した受信処理における制御パラメータとして設定するパラメータ設定部と、
前記ＷＤＭ光の一部をモニタ光として取り出す分岐器と、
前記分岐器で取り出されたモニタ光に含まれる各波長の光信号が偏波スクランブルされているか否かを検出する偏波スクランブル検出部と、
を備え、
前記情報収集部は、前記偏波スクランブル検出部で検出される各波長の光信号の偏波スクランブルの有無に関する情報を収集し、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を基に、前記偏波スクランブル無しの光信号の偏波変動の速さを判断し、該判断結果に応じて、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器についての前記制御パラメータの目標値を求め、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器の制御パラメータとして設定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項２】
波長の異なる複数の光信号を含み、かつ、偏波スクランブルされた光信号および偏波スクランブルされていない光信号を含むＷＤＭ光の受信処理において生じる信号波形の品質劣化を補償する偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部で収集された情報を基に、前記各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータが、該各波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値となるように、各波長に対応した制御パラメータの目標値を求めるパラメータ演算部と、
前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記各波長に対応した受信処理における制御パラメータとして設定するパラメータ設定部と、を備え、
前記情報収集部は、外部装置から出力される前記ＷＤＭ光の各波長に対応した偏波スクランブルの有無に関する情報を収集し、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を基に、前記偏波スクランブル無しの光信号の偏波変動の速さを判断し、該判断結果に応じて、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器についての前記制御パラメータの目標値を求め、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器の制御パラメータとして設定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、各波長の光信号の偏波スクランブルの有無の組合せに対応する前記制御パラメータの目標値を定めたテーブルを有し、該テーブル参照して前記情報収集部で収集された情報に対応する前記制御パラメータの目標値を決定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を用いた演算処理により、偏波スクランブル無しの光信号の波長を基準にして設定した少なくとも１つの波長範囲内に偏波スクランブル有りの光信号が存在するか否かを検索し、該検索結果に応じて前記制御パラメータの目標値を決定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器がデジタルコヒーレント受信器であることを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器が直接検波受信器であることを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項７】
波長の異なる複数の光信号を含むＷＤＭ光の受信処理において生じる信号波形の品質劣化を補償する偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部で収集された情報を基に、前記各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータが、該各波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値となるように、各波長に対応した制御パラメータの目標値を求めるパラメータ演算部と、
前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記各波長に対応した受信処理における制御パラメータとして設定するパラメータ設定部と、
前記ＷＤＭ光の一部をモニタ光として取り出す分岐器と、
前記分岐器で取り出されたモニタ光に含まれる各波長の光信号の偏波変動の速さを検出する偏波変動検出部と、を備え、
前記情報収集部は、前記偏波変動検出部で検出される各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の品質に関する情報をモニタする信号品質モニタ部を備え、
前記パラメータ設定部は、前記信号品質モニタ部でモニタされた情報を基に、各波長に対応した受信信号の品質が基準値を満たしているか否かを判定し、基準値を満たしていない波長について、該受信信号の品質が基準値を満たすように前記制御パラメータの設定値を変更することを特徴とする偏波変動補償装置。
【請求項９】
波長の異なる複数の光信号を含むＷＤＭ光を光伝送路に送出する光送信装置と、前記光伝送路を伝送された前記ＷＤＭ光を受信する光受信装置とを含む光通信システムにおいて、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置を備えたことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信における伝送光の偏波状態の変動による受信特性の劣化を補償するための偏波変動補償装置および光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式の光通信システムでは、光中継器がもつ偏波依存性利得（若しくは偏波依存性損失）および偏波ホールバーニング（ＰＨＢ：Polarization Hole Burning）の発生を抑圧するため、または、光ファイバの非線形性による信号波形の品質劣化を緩和するために、光信号に偏波スクラブルを付加することがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＷＤＭ光通信システムでは、システムのアップグレード時などに、既存のチャネルとは変調方式の異なる光信号を新しいチャネルとして追加する場合がある。この場合、異なる変調方式の光信号が隣り合って波長配置されていると、変調方式の違いによる相互位相変調効果の差に起因してシステムの性能が劣化する可能性がある。これを回避するため、各光信号が配置される波長帯域を変調方式ごとにグループ化し、各々の波長帯域の間にガードバンドを設けるなどの技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４９００６号公報
【特許文献２】特開２００６−５０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、光通信システムの大容量化を実現するために、デジタルコヒーレント受信器の研究開発が行われている。デジタルコヒーレント受信器では、光伝送路等の環境変化によりある程度の速さで発生し得る光信号の偏波変動に追従して、受信光が含む偏波情報を再構築する必要がある。この受信光の偏波情報再構築は、例えば、光電変換された受信信号をＦＩＲ（finite impulse response）フィルタ等を使用してデジタル信号処理することにより行われる。デジタル信号処理による偏波情報再構築は、その演算処理に高い負荷がかかるので処理の高速化には限界がある。このため、デジタルコヒーレント受信器で受信する光信号に対しては、基本的に前述したような偏波スクランブルを行わない構成が検討されている。
【０００６】
上記のようなデジタルコヒーレント受信器を利用して、偏波スクラブルが適用された既存の光通信システムをアップグレードしようとした場合、偏波スクランブルが行われている光信号と、偏波スクランブルが行われていない光信号とが同時に光ファイバ内を伝送されることになる。この時、光ファイバの非線形性に起因した相互位相変調効果およびラマン増幅効果によって、偏波スクランブルが行われていない光信号の偏波状態、位相および振幅が時間的に変動してしまう可能性がある。デジタルコヒーレント受信器で受信される光信号の偏波状態が、他の光信号に付加された偏波スクランブルの影響によって通常の想定よりも高速に変動すると、該偏波状態の高速な変動に対して偏波情報再構築のデジタル信号処理が追従できなくなる。このため、受信光の偏波情報再構築の際に信号波形の品質劣化が生じてしまい問題となる。
【０００７】
上記の問題は、デジタルコヒーレント受信器を用いて光信号を受信処理する場合だけに限らず、光信号の偏波情報を利用した種々の受信方式にも共通する。また、偏波スクラブル以外の何等かの現象により、各光信号間の相互作用に起因して伝送光の偏波状態が通常の想定よりも高速に変動する可能性もある。このため、偏波情報を利用した光信号の受信処理において、通常の想定よりも高速な偏波変動が受信処理に及ぼす影響を低減することは重要な課題の一つである。
【０００８】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、各波長の光信号間の相互作用に起因して発生する高速な偏波変動による影響を確実に補償して良好な受信特性を実現する偏波変動補償装置および光通信システム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】
【０００９】
上記の目的を達成するため本発明は、波長の異なる複数の光信号を含むＷＤＭ光の受信処理において生じる信号波形の品質劣化を補償する偏波変動補償装置を提供する。この偏波変動補償装置の一態様は、前記各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集する情報収集部と、前記情報収集部で収集された情報を基に、前記各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータが、該各波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値となるように、各波長に対応した制御パラメータの目標値を求めるパラメータ演算部と、前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記各波長に対応した受信処理における制御パラメータとして設定するパラメータ設定部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記のような偏波変動補償装置では、情報収集部により収集される各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を基に、各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータの目標値として、該波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値が設定されることによって、各波長の光信号間の相互作用に起因して発生する高速な偏波変動の影響を確実に補償することができ、偏波情報を利用した光信号の受信処理を高い精度で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光通信システムの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１の光受信器にデジタルコヒーレント受信器を適用したときの構成例を示す図である。
【図３】図２の偏波情報再構築部の具体的な構成例を示す回路図である。
【図４】図３のＦＩＲフィルタの具体例を示す回路図である。
【図５】図１の光受信器に直接検波受信器を適用したときの構成例を示す図である。
【図６】図１の偏波スクランブル検出部の具体的な構成例を示す図である。
【図７】第１実施形態の偏波変動補償装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】パラメータ演算部で参照されるテーブルの一例を示す図である。
【図９】制御パラメータと信号品質の関係を偏波スクランブルの周波数を変えて計算した一例を示す図である。
【図１０】パラメータ演算部で参照されるテーブルの他の例を示す図である。
【図１１】第１実施形態の偏波変動補償装置における動作の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】図１１における判定処理を説明するための図である。
【図１３】本発明による光通信システムの第２実施形態の構成を示す図である。
【図１４】本発明による光通信システムの第３実施形態の構成を示す図である。
【図１５】第３実施形態に関連したメッシュネットワークの構成例を示す図である。
【図１６】本発明による光通信システムの第４実施形態に適用される偏波変動補償装置の主要部分の構成を光受信器の構成例と共に示した図である。
【図１７】本発明による光通信システムの第４実施形態に適用される偏波変動補償装置の主要部分の構成を光受信器の他の構成例と共に示した図である。
【図１８】第４実施形態の偏波変動補償装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による光通信システムの第１実施形態の構成を示す図である。
図１において、第１実施形態の光通信システムは、例えば、偏波スクランブルされた光信号と偏波スクランブルされていない光信号とが合波されたＷＤＭ光を光送信装置１から光伝送路２に送信し、該ＷＤＭ光を光伝送路２上に配置した光中継器３で増幅しながら中継伝送して光受信装置４で受信する。この光通信システムは、光送信装置１から光伝送路２に送信されるＷＤＭ光の一部をモニタ光として取り出し、該モニタ光に含まれる各波長の光信号が偏波スクランブルされているか否かを検出して、その検出結果を基に、光受信装置４での偏波スクランブル無しの光信号に対応した受信処理における偏波変動の補償を行う偏波変動補償装置５を具備する。
【００１３】
光送信装置１は、Ｍ台（Ｍは１以上の整数とする）の光送信器（ＴＸ）１１−１〜１１−Ｍにおいて互いに異なる波長λ１〜λＭを有する光信号を生成し、該各光信号を合波器１２で合波した後、該合波器１２の出力光を偏波スクランブラ１３に与えて各波長λ１〜λＭの光信号の偏波状態をスクランブルする。また、光送信装置１は、Ｎ台（Ｎは１以上の整数とする）の光送信器（ＴＸ）１４−１〜１４−Ｎにおいて互いに異なる波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎを有する光信号を生成し、該各光信号を合波器１５で合波する。そして、光送信装置１は、偏波スクランブラ１３の出力光および合波器１５の出力光を合波器１６で合波して（Ｍ＋Ｎ）波のＷＤＭ光を生成し、該ＷＤＭ光をポストアンプ１７で所要のレベルに増幅した後に光伝送路２に送出する。
【００１４】
上記のような光送信装置１の構成は、例えば、光通信システムのアップグレードにより、光送信器（ＴＸ）１１−１〜１１−Ｍ、合波器１２、偏波スクランブラ１３およびポストアンプ１７を含む既存の構成に対して、光送信器１４−１〜１４−Ｎおよび合波器１５，１６を増設したときの構成に相当している。
【００１５】
光送信装置１の出力端近傍に位置する光伝送路２上には、偏波変動補償装置５の分岐器５１が配置されており、光送信装置１から光伝送路２に送出されたＷＤＭ光の一部が分岐器５１でモニタ光として取り出される。分岐器５１を通過したＷＤＭ光は、光伝送路２上に所要の間隔で配置された光中継器３で増幅されながら光受信装置４まで中継伝送される。
【００１６】
光受信装置４は、光伝送路２を中継伝送されたＷＤＭ光が入力され、該ＷＤＭ光をプリアンプ４１で所要のレベルに増幅した後、分波器４２で各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号に分波する。そして、光受信装置４は、分波器４２から出力される、各波長λ１〜λＭの光信号（偏波スクランブル有り）を各々に対応した光受信器（ＲＸ）４３−１〜４３−Ｍで受信処理するとともに、各波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎの光信号（偏波スクランブル無し）を各々に対応した各光受信器（ＲＸ）４４−１〜４４−Ｎで受信処理する。偏波スクランブル有り側の各光受信器４３−１〜４３−Ｍは、基本的に光信号の偏波情報を利用しない受信方式に対応した一般的な構成ものである。一方、偏波スクランブル無し側の各光受信器４４−１〜４４−Ｎは、光信号の偏波情報を利用する受信方式に対応したものである。
【００１７】
上記のような光受信装置４の構成は、前述した光通信システムのアップグレードにより、プリアンプ４１、分波器４２および光受信器４３−１〜４３−Ｍを含む既存の構成に対して、分波器４２の未使用ポートを用いて光受信器４４−１〜４４−Ｎを増設したときの構成に相当している。なお、各光受信器４４−１〜４４−Ｎの具体的な構成例については後述する。
【００１８】
偏波変動補償装置５は、前述した分岐器５１で取り出したモニタ光を偏波スクランブル検出部５２に与え、該偏波スクランブル検出部５２でモニタ光に含まれる各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号が偏波スクランブルされているか否かを検出する。偏波スクランブル検出部５２で検出される各波長λ１〜λＭ＋Ｎに対応した偏波スクランブルの有無に関する情報は、情報収集部５３により収集される。そして、偏波変動補償装置５は、情報収集部５３の情報を用いて、パラメータ演算部５４により、光信号の偏波情報を利用する受信方式に対応した各光受信器４４−１〜４４−Ｎで行われる受信光の偏波情報に関する処理に適用される制御パラメータの目標値を求め、その結果をパラメータ設定部５５に伝える。パラメータ設定部５５は、パラメータ演算部５４で求められた目標値を、光受信装置４内の対応する光受信器４４−１〜４４−Ｎでの受信処理における制御パラメータｐとして設定する。これにより、各光受信器４４−１〜４４−Ｎにおいて、各波長λ１〜λＭの光信号に対する偏波スクランブルの影響によって各波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎの光信号に生じる偏波変動を補償した受信処理が行われるようになる。なお、偏波スクランブル検出部５２の具体的な構成例およびパラメータ演算部５４における処理の詳細については後述する。
【００１９】
ここで、前述した偏波スクランブル無し側の各光受信器４４−１〜４４−Ｎの具体的な構成例について説明する。
図２は、上記各光受信器４４−１〜４４−Ｎとしてデジタルコヒーレント受信器を適用した場合の構成例（１）を示すブロック図である。この構成例（１）では、光受信装置４の分波器４２（図１）から出力される光信号が入力ポートＩＮに与えられる。この入力光は、例えば、偏波多重された位相変調方式の光信号などである。光受信器への入力光は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４０１Ａで２つの異なる偏波成分に分離されて、一方の偏波成分（例えばＸ偏波成分）が光ハイブリッド回路（ＨＹＢ）４０３Ｘに出力され、他方の偏波成分（例えばＹ偏波成分）が光ハイブリッド回路４０３Ｙに出力される。
【００２０】
各光ハイブリッド回路４０３Ｘ，４０３Ｙには、局部発振光源（ＬＯＬ）４０２から出力される局部発振光が偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４０１Ｂを介してそれぞれ入力されている。局部発振光は、入力光の周波数とほぼ同じ周波数を持った連続光である。光ハイブリッド回路４０３Ｘは、入力光のＸ偏波成分および局部発振光を合成することにより、光位相が互いに９０度異なる同相（In-phase：Ｉ）成分および直交（Quadrature-phase：Ｑ）成分の各光信号を生成する。また、光ハイブリッド回路４０３Ｙも、入力光のＹ偏波成分および局部発振光を合成することにより、光位相が互いに９０度異なるＩ成分およびＱ成分の各光信号を生成する。
【００２１】
各光ハイブリッド回路４０３Ｘ，４０３Ｙからそれぞれ出力されるＩ成分およびＱ成分の各光信号は、各々に対応した受光器（Ｏ／Ｅ）４０４ＸＩ，４０４ＸＱ，４０４ＹＩ，４０４ＹＱおよびＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４０５ＸＩ，４０５ＸＱ，４０５ＹＩ，４０５ＹＱでデジタルの電気信号に変換される。これにより、入力光のＸ偏波に対応したＩ成分データおよびＱ成分データと、Ｙ偏波に対応したＩ成分データおよびＱ成分データとが得られ、各々のデータが波形等化部４０６にそれぞれ出力される。１組のＩ成分データおよびＱ成分データは、１つの複素数に対応しており、Ｉ成分データがある複素数の実部の値を表し、Ｑ成分データがその複素数の虚部の値を表す。この１組のＩ成分データおよびＱ成分データにより、入力光の１つの偏波成分に対応した光電界（光振幅および光位相）が表される。
【００２２】
波形等化部４０６は、各ＡＤコンバータ４０５ＸＩ，４０５ＸＱ，４０５ＹＩ，４０５ＹＱからの出力データに対して、光伝送路２の分散等を補償するための演算処理を行うことにより光信号の波形等化を行う。波形等化部４０６で処理された各データは、偏波情報再構築部４０７に出力される。偏波情報再構築部４０７は、波形等化部４０６からの各出力データに対し、デジタルコヒーレント受信器に入力される光信号の偏波変動に応じて、Ｘ偏波およびＹ偏波に対応した情報を再構築するための演算処理を行う。
【００２３】
図３は、偏波情報再構築部４０７の具体的な構成例を示す回路図である。この構成例では、波形等化部４０６からのＸ偏波に対応した出力データが入力ポートＩＮｘに与えられ、波形等化部４０６からのＹ偏波に対応した出力データが入力ポートＩＮｙに与えられる。入力ポートＩＮｘにはＦＩＲフィルタ（ＦＩＲｘｘ）４０７ＡおよびＦＩＲフィルタ（ＦＩＲｘｙ）４０７Ｃが並列に接続され、また、入力ポートＩＮｙにはＦＩＲフィルタ（ＦＩＲｙｘ）４０７ＢおよびＦＩＲフィルタ（ＦＩＲｙｙ）４０７Ｄが並列に接続されている。
【００２４】
図４は、各ＦＩＲフィルタ４０７Ａ〜４０７Ｄの具体例を示す回路図である。このＦＩＲフィルタは、入力ポートＩＮに直列に接続された２ｎ個の遅延要素（Ｔ／２）４０７１と、入力ポートＩＮおよび各遅延要素４０７の出力端に接続された乗算器４０７２と、各乗算器４０７２の出力が与えられる加算器（Σ）４０７３とを備える。各遅延要素４０７１は、入力信号を時間Ｔ／２だけ遅延させる。したがって、２ｎ個の遅延要素４０７１により、Ｔ／２〜ｎ×Ｔだけ段階的に遅延された信号が得られる。各乗算器４０７２は、入力信号に対して遅延段数に応じたフィルタ係数ｗを掛け合わせる。フィルタ係数ｗには、図３のアルゴリズム演算部４０７Ｅの演算結果が適用される。
【００２５】
アルゴリズム演算部４０７Ｅは、偏波変動補償装置５から伝えられる制御パラメータｐを用いて、公知の適応等化アルゴリズムに従いフィルタ係数ｗを演算する。適応等化アルゴリズムの具体例としては、下記の（１）式で表されるＬＭＳ（least mean square）アルゴリズムや、下記の（２）式で表されるＣＭＡ（constant modulus algorithm）などが挙げられる。
・ＬＭＳアルゴリズム：
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）−μｒ＊（ｎ）（ｙｎ−ｓｎ）  …（１）
・ＣＭＡ
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）−μｒ＊（ｎ）（｜ｙｎ｜２−γ）ｙｎ  …（２）
ただし、上記（１）式および（２）式における、ｗはフィルタ係数、ｒは受信信号、ｙｎはフィルタ出力信号、ｓｎはトレーニング信号、γは定数、μはステップサイズを表す。これらの適応等化アルゴリズムでは、ステップサイズμとして、偏波変動補償装置５からの制御パラメータｐが与えられることになる。
【００２６】
加算器４０７３は、各乗算器４０７２による乗算結果を足し合わせる。この加算器４０７３の加算結果を示す信号がＦＩＲフィルタの出力ポートＯＵＴから出力される。そして、偏波情報再構築部４０７（図３）の２つのＦＩＲフィルタ４０７Ａ，４０７Ｂの出力信号が合成され、再構築後のＸ偏波に対応したデータとして出力される。また、残りの２つのＦＩＲフィルタ４０７Ｃ，４０７Ｄの出力信号が合成され、再構築後のＹ偏波に対応したデータとして出力される。
【００２７】
図２に戻って、偏波情報再構築部４０７で演算処理されたデータは、信号処理部４０８に与えられる。信号処理部４０８は、偏波情報再構築部４０７からの出力データを用いて、周波数オフセット補償、位相同期および信号識別などのデジタル信号処理を行って受信データを出力する。
【００２８】
図５は、図１の各光受信器４４−１〜４４−Ｎとして直接検波受信器を適用した場合の構成例（２）を示すブロック図である。この構成例（２）では、上述の図２〜図４に示した構成例（１）の場合と同様にして、光受信装置４の分波器４２（図１）から出力される光信号（例えば、偏波多重された位相変調方式の光信号など）が入力ポートＩＮに与えられる。光受信器への入力光は、偏波制御器４１１に入力され、該偏波制御器４１１の出力端に接続された偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４１２の光学軸に対する入力光の偏波方向が偏波制御器４１１により制御される。
【００２９】
偏波制御器４１１からの出力光は、ＰＢＳ４１２で２つの異なる偏波成分に分離されて、一方の偏波成分（例えばＸ偏波成分）が受光器（Ｏ／Ｅ）４１３Ｘに出力され、他方の偏波成分（例えばＹ偏波成分）が受光器（Ｏ／Ｅ）４１３Ｙに出力される。このとき、ＰＢＳ４１２の各出力光の一部が分岐されて制御部４１５に与えられる。制御部４１５は、各分岐光のパワーをモニタし、そのモニタ結果に応じて偏波制御器４１１をフィードバック制御する。ここでは、制御部４１５による偏波制御器４１１のフィードバック制御のループゲインとして、偏波変動補償装置５からの制御パラメータｐが与えられる。
【００３０】
各受光器４１３Ｘ，４１３Ｙは、ＰＢＳ４１２からの各出力光を電気信号に変換して各信号処理部４１４Ｘ，４１４Ｙに出力する。各信号処理部４１４Ｘ，４１４Ｙは、各受光器４１３Ｘ，４１３Ｙからの出力信号について、信号識別や誤り訂正などの処理などを行うことで受信データを生成して出力する。
【００３１】
次に、上述の図１に示した偏波スクランブル検出部５２の具体的な構成例について説明する。
図６は、偏波スクランブル検出部５２の具体的な構成例（Ａ）〜（Ｄ）を示すブロック図である。図６の最上段に示した構成例（Ａ）は、分波器５０１、Ｍ＋Ｎ個のポラリメータ５０２１〜５０２Ｍ＋ＮおよびＭ＋Ｎ個の変動検出回路５０３１〜５０３Ｍ＋Ｎを有する。分波器５０１は、光送信装置１（図１）から出力されるＷＤＭ光の一部を分岐器５１で取り出したモニタ光が入力され、該モニタ光を各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号に分波して出力する。各ポラリメータ５０２１〜５０２Ｍ＋Ｎは、分波器５０１で分波された各光信号の偏波状態を表すストークスパラメータをモニタする。各変動検出回路５０３１〜５０３Ｍ＋Ｎは、各ポラリメータ５０２１〜５０２Ｍ＋Ｎでモニタされるストークスパラメータの変化を基に、当該光信号の偏波変動の速さ（周波数）を検出して偏波スクランブルが行われているか否かを判断し、その結果を情報収集部５３に伝える。
【００３２】
図６の２段目に示した構成例（Ｂ）は、上記構成例（Ａ）の分波器５０１に代えて波長可変フィルタ５０４を適用し、該波長可変フィルタ５０４の透過帯の中心波長を各波長λ１〜λＭ＋Ｎに対応させて順番に切り替えるようにすることで、ポラリメータ５０２および変動検出回路５０３の設置数を減少させて小型化および低コスト化を図ったものである。
【００３３】
図６の３段目に示した構成例（Ｃ）は、分波器５１１と、Ｍ＋Ｎ個の分岐器５１２１〜５１２Ｍ＋Ｎと、２×（Ｍ＋Ｎ）個の偏光子５１３Ａ１，５１３Ｂ１〜５１３ＡＭ＋Ｎ，５１３ＢＭ＋Ｎおよびフォトダイオード（ＰＤ）５１４Ａ１，５１４Ｂ１〜５１４ＡＭ＋Ｎ，５１４ＢＭ＋Ｎと、Ｍ＋Ｎ個の変動検出回路５１５１〜５１５Ｍ＋Ｎとを有する。分波器５１１は、光送信装置１（図１）から出力されるＷＤＭ光の一部を分岐器５１で取り出したモニタ光が入力され、該モニタ光を各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号に分波して出力する。各分岐器５１２１〜５１２Ｍ＋Ｎは、分波器５０１で分波された各光信号を２つに分岐して出力する。
【００３４】
波長λ１に対応した１組の偏光子５１３Ａ１，５１３Ｂ１は、光学軸の方向が互いに異なっており、分岐器５１２１で２分岐された各光信号より光学軸の方向に沿った特定の偏波成分を切り出してＰＤ５１４Ａ１，５１４Ｂ１に出力する。各ＰＤ５１４Ａ１，５１４Ｂ１は、各偏光子５１３Ａ１，５１３Ｂ１で切り出された光を電気信号に変換して変動検出回路５１５１に出力する。変動検出回路５１５１は、各ＰＤ５１４Ａ１，５１４Ｂ１の出力信号を基に、波長λ１の光信号の偏波変動の速さ（周波数）を検出して偏波スクランブルが行われているか否かを判断し、その結果を情報収集部５３に伝える。他の波長λ２〜λＭ＋Ｎに対応した偏光子５１３Ａ２，５１３Ｂ２〜５１３ＡＭ＋Ｎ，５１３ＢＭ＋Ｎ、ＰＤ５１４Ａ２，５１４Ｂ２〜５１４ＡＭ＋Ｎ，５１４ＢＭ＋Ｎおよび変動検出回路５１５２〜５１５Ｍ＋Ｎは、上記波長λ１に対応した偏光子５１３Ａ１，５１３Ｂ１、ＰＤ５１４Ａ１，５１４Ｂ１および変動検出回路５１５１と同様の構成である。
【００３５】
図６の４段目に示した構成例（Ｄ）は、上記構成例（Ｃ）の分波器５１１に代えて波長可変フィルタ５１６を適用し、該波長可変フィルタ５１６の透過帯の中心波長を各波長λ１〜λＭ＋Ｎに対応させて順番に切り替えるようにすることで、分岐器５１２、偏光子５１３Ａ，５１３Ｂ、ＰＤ５１４Ａ，５１４Ｂおよび変動検出回路５１５の設置数を減少させて小型化および低コスト化を図ったものである。
【００３６】
なお、上記の構成例（Ｃ）（Ｄ）では、１波長の光信号について、１組の偏光子５１３Ａ，５１３Ｂを用いて異なる偏波成分を切り出すようにしたが、単一の偏光子により特定の偏波成分のみを切り出して当該パワーの変化を基に偏波スクランブルの有無を判断することも可能である。この場合、偏波スクランブルの有無の検出精度は１組の偏光子を用いる場合に比べて低下するが、更なる小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３７】
次に、第１実施形態の光通信システムの動作について説明する。
上記のような構成の光通信システムでは、光送信装置１内の偏波スクランブラ１３により偏波スクランブルされた波長λ１〜λＭの光信号と、偏波スクランブルされていない波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎの光信号とが、光送信装置１から同じ光伝送路２内を通り光中継器３で増幅されながら光受信装置４まで中継伝送される。このＷＤＭ光の中継伝送の際、偏波スクランブルされた波長λ１〜λＭの光信号による相互位相変調（ＸＰＭ）効果およびラマン増幅効果によって、偏波スクランブルされていない波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎの光信号の偏波状態、位相および振幅に時間的な変動が発生する。
【００３８】
ここで、偏波スクランブルされた光信号によるＸＰＭ効果の影響について具体的に説明する。偏波スクランブラ１３における偏波スクランブルの周波数をｆとすると、偏波スクランブルされた光信号の偏波回転周波数はω＝２πｆとなり、該光信号の電界Ｅｐは次の（３）式により表される。
【数１】
0005549333.tif 000002
ただし、ＥｐｘはＸ偏波成分の電界であり、ＥｐｙはＹ偏波成分の電界である。また、Ｅ０は偏波スクランブル前の光信号（直線偏波）の電界を表し、ｔは時間を表す。
【００３９】
上記偏波スクランブルされた光信号が他の波長の光信号に与えるＸＰＭによる位相シフト量は、次の（４）式により表される（例えば、G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 4th ed., Academic Press, San Diego, 2007, Chapter 6.2参照）。なお、光伝送路２の損失および波長分散によるウォークオフは無視している。
【数２】
0005549333.tif 000003
ただし、φＸＰＭ＿ｘはＸ偏波の光信号に対するＸＰＭによる位相シフト量であり、φＸＰＭ＿ｙはＹ偏波の光信号に対するＸＰＭによる位相シフト量である。また、γは光伝送路２の非線形係数を表し、Ｌは光伝送路２の全長を表す。
【００４０】
上記（４）式の関係より、偏波スクランブルされた光信号によるＸＰＭの影響によって、他の波長の光信号におけるＸ偏波成分の位相およびＹ偏波成分の位相が周波数２ｆで変動することが分かる。つまり、偏波スクランブルされた光信号と偏波スクランブルされていない光信号とが一緒に光伝送路２を伝送されることにより、偏波スクランブルされていない光信号に対して周波数２ｆの偏波変動が加わるようになる。
【００４１】
上記のような偏波スクランブル有りの光信号の影響によって偏波スクランブル無しの光信号に発生する周波数２ｆの偏波変動は、光伝送路の環境変化により発生する偏波変動よりも高速であり、該光信号を受信する光受信器での信号処理が高速な偏波変動に追従性できなくなる。偏波スクランブルの影響によって偏波スクランブル無しの光信号に発生する偏波変動の程度は、偏波スクランブル有りの光信号の波長と偏波スクランブル無しの光信号の波長との相対的な配置に関係する。
【００４２】
そこで、本実施形態では、偏波変動補償装置５において光送信装置１から光伝送路２に送出される各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号について偏波スクランブルが行われているか否かを検出し、その結果を基に相対的な波長配置の関係を考慮しながら、偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器４４−１〜４４−Ｎにおける信号処理の制御パラメータｐを最適化することで、偏波スクランブルの影響による偏波変動の補償を行う。
【００４３】
図７は、偏波変動補償装置５における動作の一例を示したフローチャートである。
光通信システムが起動されると、図７のステップ１１０（図中Ｓ１１０で示し、以下同様とする）において、偏波スクランブル検出部５２により、光送信装置１から光伝送路２に送信されるＷＤＭ光に含まれる各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号について偏波スクランブルの有無が検出される。この偏波スクランブル検出部５２での処理は、例えば、図６に示した各構成例（Ａ）〜（Ｄ）により各波長λ１〜λＭ＋Ｎについて検出される偏波変動の速さが、偏波スクランブラ１３の周波数ｆに応じて予め設定した閾値レベルを超えた場合に、当該波長の偏波スクランブル有りが判断され、偏波変動が閾値レベル以下の場合に、当該波長の偏波スクランブル無しが判断される。
【００４４】
ステップ１２０では、偏波スクランブル検出部５２で検出された各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号について偏波スクランブルの有無に関する情報が、情報収集部５３により収集される。
【００４５】
ステップ１３０では、情報収集部５３の情報を用いて、パラメータ演算部５４により、偏波スクランブル無しの各波長λＭ＋１〜λＭ＋Ｎに対応した光受信器４４−１〜４４−Ｎに与える制御パラメータｐの目標値が求められる。ここでは、例えば図８に示すような、各波長の偏波スクランブルの有無の組合せ（図８上段の＃１〜＃４）に対応した制御パラメータｐの目標値（図８下段のｐ（＃１）〜ｐ（＃４））を予め定めたテーブルを参照して、情報収集部５３の情報に対応する制御パラメータｐの目標値を決定する。このテーブルは、光伝送路２に用いられる光ファイバの種類、光伝送路２への光信号の入力パワー、ＷＤＭ光の波長多重数および波長間隔、偏波スクランブラ１３の周波数ｆ、並びに、各光信号の変調方式などのシステムパラメータに応じて適宜に設定および変更することが可能である。なお、図８には、ＷＤＭ光の波長多重数が８波の場合の一例を示している。
【００４６】
図８のテーブルに設定されている関係を詳しく説明すると、波長λ１の光信号が偏波スクランブル無しで、波長λ２〜λ８の光信号が偏波スクランブル有りの組合せ＃１では、波長λ１の光信号が、隣り合う波長λ２およびその隣の波長λ３の光信号に対する偏波スクランブルの影響を強く受けることにより、該波長λ１の光信号に比較的速い偏波変動が生じる。このため、組合せ＃１に対応する制御パラメータｐの設定ｐ（＃１）では、波長λ１に対応する制御パラメータｐの目標値として、上記偏波変動を補償可能なα１が設定される。なお、波長λ２〜λ８については偏波スクランブル有りの光信号に該当しているので制御パラメータｐの設定は不要である。
【００４７】
また、波長λ１，λ２の光信号が偏波スクランブル無しで、波長λ３〜λ８の光信号が偏波スクランブル有りの組合せ＃２では、上記組合せ＃１の場合と同様に、波長λ３〜λ５の光信号に対する偏波スクランブルの影響を強く受けて、波長λ１，λ２の光信号に比較的速い偏波変動が生じるため、該波長λ１，λ２に対応する制御パラメータｐの目標値としてα１がそれぞれ設定される。
【００４８】
さらに、波長λ１〜λ３の光信号が偏波スクランブル無しで、波長λ４〜λ８の光信号が偏波スクランブル有りの組合せ＃３では、波長λ４〜λ６の光信号に対する偏波スクランブルの影響を強く受けて、波長λ２，λ３の光信号に比較的速い偏波変動が生じるとともに、上記偏波スクランブルの影響が波長λ１の光信号にも及び、波長λ２，λ３よりは遅いが波長λ１の光信号にも偏波変動が生じる。このため、組合せ＃３に対応する制御パラメータｐの設定ｐ（＃３）では、波長λ２，λ３に対応する制御パラメータｐの目標値としてα１がそれぞれ設定され、かつ、波長λ１に対応する制御パラメータｐの目標値としてα１よりも小さなα２が設定される。
【００４９】
加えて、波長λ１〜λ４の光信号が偏波スクランブル無しで、波長λ５〜λ８の光信号が偏波スクランブル有りの組合せ＃４では、波長λ５〜λ７の光信号に対する偏波スクランブルの影響を強く受けて、波長λ３，λ４の光信号に比較的速い偏波変動が生じるとともに、上記偏波スクランブルの影響が波長λ２の光信号にも及び、波長λ２，λ３よりは遅いが波長λ２の光信号にも偏波変動が生じる。さらに、上記偏波スクランブルの影響が僅かではあるが波長λ１の光信号にも及び、波長λ１の光信号に波長λ２よりも遅い波長変動が生じる。このため、組合せ＃４に対応する制御パラメータｐの設定ｐ（＃４）では、波長λ３，λ４に対応する制御パラメータｐの目標値としてα１がそれぞれ設定され、かつ、波長λ２に対応する制御パラメータｐの目標値としてα１よりも小さなα２が設定され、波長λ１に対応する制御パラメータｐの目標値としてα２よりも小さなα３が設定される。
【００５０】
上記のようにしてパラメータ演算部５４で偏波スクランブルの有無に応じた制御パラメータｐの目標値が求められると、図７のステップ１４０に進み、パラメータ設定部５５によって、偏波スクランブル無しの光受信器４４−１〜４４−Ｎにおける受信処理の制御パラメータが、上記パラメータ演算部５４で求められた目標値に設定される。これにより、上述の図２〜図４に示した構成例（１）のデジタルコヒーレント受信器の場合には、偏波情報再構築部４０７における適応等化アルゴリズムに従った演算処理で用いるステップサイズμが最適化され、また、上述の図５に示した構成例（２）の直接検波受信器の場合には、制御部４１５による偏波制御器４１１のフィードバック制御のループゲインが最適化される。よって、偏波スクランブル無しの光信号が偏波スクランブル有りの光信号と同時に伝送されることで偏波スクランブル無しの光信号に生じる高速な偏波変動の影響を確実に補償することができるようになり、偏波情報を利用した光信号の受信処理を高い精度で行うことが可能になる。
【００５１】
図９は、制御パラメータｐと信号品質（Ｑ値）との関係を偏波スクランブルの周波数ｆを変えて計算した一例である。図９より、偏波スクランブルの周波数ｆに応じて、信号品質が最も良くなる制御パラメータｐの値が変化する様子が分かる。したがって、偏波スクランブルの影響により発生する偏波変動の速さに応じて制御パラメータｐを最適化することにより、各光受信器４４−１〜４４−Ｎにおいて良好な信号品質を実現することができる。
【００５２】
なお、上記偏波変動補償装置５の動作説明では、各波長の光信号の偏波スクランブルの有無を「１」および「０」の２値を用いて表すようにしたが（図８上段）、例えば図１０に示すように、偏波スクランブルの影響で発生する偏波変動を多値により表すようにしてもよい。ここでは、偏波スクランブル検出部５２で検出される偏波変動の速さ（周波数）を、偏波スクランブルの周波数ｆを基準にして０〜１の間で段階的に表すようにしている。
【００５３】
また、上記図８や図１０に示したようなテーブルを利用して、偏波スクランブルの有無の組合せに対応した制御パラメータｐの目標値を決定する場合、ＷＤＭ光の波長多重数が多くなると、偏波スクランブルの有無の組合せが複雑になり規模の大きなテーブルが必要になる。このような状況では、テーブルを用いる代わりに、例えば図１１のフローチャートに示すような手順に従って演算により制御パラメータの目標値を決定することが可能である。
【００５４】
具体的には、前述の図７に示したステップ１１０およびステップ１２０と同様にして、各波長λ１〜λＭ＋Ｎの光信号についての偏波スクランブルの有無が検出され、その結果が情報収集部５３により収集される。そして、図１１のステップ１３１では、情報収集部５３の情報を用いて、パラメータ演算部５４により、次の（５）式の関係が判定される。
【数３】
0005549333.tif 000004
ただし、λＳＣＲ［ｋ］は、波長チャネルｋの偏波スクランブルの有無を表す指標であり、「０」で偏波スクランブル無し、「１」で偏波スクランブル有りを示す。ｉは、制御パラメータｐの目標値の演算対象とする波長チャネルを示す。Ｎｔｏｔａｌは、光伝送路２を伝送されるＷＤＭ光の波長多重数を示す。Ｎ１は、制御パラメータｐを決定するために使用する第１の判定パラメータであって、偏波スクランブル有りの光信号が存在するか否かを検索する波長範囲を示す。例えば、Ｎ１＝３の場合、演算対象の波長チャネルｉを基準にして波長チャネルｉ±３の範囲内で偏波スクランブル有りの光信号が存在するか否かを検索することになる。
【００５５】
上記ステップ１３１の判定処理について、例えば図１２に示すような各波長の偏波スクランブルの有無の組合せ＃５〜＃７を想定し、波長λ１を演算対象とした場合を考えてみると、この場合、ｉ＝１，Ｎｔｏｔａｌ＝８となる。Ｎ１＝３が設定されているとすると、ｉ−Ｎ１＝−２＜０となるのでｍ＝１が設定され、また、ｉ＋Ｎ１＝４＜Ｎｔｏｔａｌ＝８となるのでｎ＝４が設定される。そして、図１２の組合せ＃５の場合には、上記（５）式の左辺の値は「０」となるので、図１１のフローチャートのステップ１４１に進んで、制御パラメータｐ［１］の目標値として「α１」が設定される。また、図１２の組合せ＃６の場合には、上記（５）式の左辺の値は「１」となるので、図１１のフローチャートのステップ１３２に移ることになる。また、図１２の組合せ＃７の場合には、上記（５）式の左辺の値は「３」となるので、図１１のフローチャートのステップ１３２に移ることになる。つまり、ステップ１３１の判定処理は、演算対象の波長チャネルｉを基準にして、±Ｎ１の範囲で隣り合う波長チャネルについての偏波スクランブルの有無を表す指標を合計した値を求め、その値が１以上になるか否かを判定している。
【００５６】
ステップ１３２では、次の（６）式の関係が判定される。
【数４】
0005549333.tif 000005
ただし、Ｎ２は、制御パラメータｐを決定するために使用する第２の判定パラメータであり、第１の判定パラメータＮ１よりも小さな値が設定される（Ｎ１＞Ｎ２）。
【００５７】
上記ステップ１３２の判定処理について、前述した図１２の組合せ＃５〜＃７におけるステップ１３１の続きを説明する。Ｎ２＝１が設定されていると、ｉ−Ｎ２＝０となるのでｘ＝１が設定され、また、ｉ＋Ｎ２＝２＜Ｎｔｏｔａｌ＝８となるのでｙ＝２が設定される。そして、図１２の組合せ＃６の場合には、上記（６）式の左辺の値は「０」となるので、図１１のフローチャートのステップ１４２に進んで、制御パラメータｐ［１］の目標値として「α２」が設定される。また、図１２の組合せ＃７の場合には、上記（６）式の左辺の値は「１」となるので、図１１のフローチャートのステップ１４３に進んで、制御パラメータｐ［１］の目標値として「α３」が設定される。つまり、ステップ１３２の判定処理は、演算対象の波長チャネルｉを基準にして、±Ｎ２の範囲で隣り合う波長チャネルについての偏波スクランブルの有無を表す指標を合計した値を求め、その値が１以上になるか否かを判定している。上記ステップ１４１〜ステップ１４３で設定される目標値にはα１＞α２＞α３の関係があり、これは上述の図８に示したテーブルを用いる場合と同様である。
【００５８】
上記のように図１１のフローチャートに従って各波長に対応した制御パラメータｐの目標値を演算処理によって決定することにより、光伝送路２を伝送されるＷＤＭ光の波長多重数が多くなった場合に大規模なテーブルを用意する必要がなくなるため、偏波変動補償装置５の実現が容易になる。
【００５９】
なお、上記図１１のフローチャートに従った演算処理における、条件式の個数と、判定パラメータの値および個数とに関しては、光伝送路２に用いられる光ファイバの種類、光伝送路２への光信号の入力パワー、ＷＤＭ光の波長多重数および波長間隔、偏波スクランブラ１３の周波数ｆ、並びに、各光信号の変調方式などのシステムパラメータに応じて適宜に設定および変更することが可能である。
【００６０】
次に、本発明による光通信システムの第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態では、光通信システムのアップグレードなどにより、偏波スクランブル有りの光信号と同時に偏波スクランブル無しの光信号が伝送される場合に、偏波スクランブルの影響によって発生する偏波スクランブル無しの光信号の高速な偏波変動を補償する一例を説明した。しかし、このような高速な偏波変動が発生する要因は、偏波スクランブルだけに限られるものではなく、伝送光の偏波状態が偏波スクラブル以外の何等かの要因により通常の想定よりも高速に変動する可能性もある。そこで、第２実施形態は、上記のような状況に対応可能な光通信システムの一例を説明する。
【００６１】
図１３は、本発明による光通信システムの第２実施形態の構成を示す図である。なお、上述した第１実施形態の構成と同一または相当する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。図１３において、第２実施形態の光通信システムは、光送信装置１が光送信器１４−１〜１４−Ｎ、合波器１５およびポストアンプ１７を備え、また、光受信装置がプリアンプ４１、分波器４２および光受信器４４−１〜４４−Ｎを備える。この光通信システムでは、光送信装置１から光伝送路２および光中継器３を介して光受信器４に中継伝送される各波長の光信号に対して、偏波スクランブルは基本的に行われない。
【００６２】
上記光通信システムに適用される偏波変動補償装置５は、光受信装置４に入力されるＷＤＭ光の一部を分岐５１によりモニタ光として取り出して偏波変動検出部５６に与える。偏波変動検出部５６は、分岐５１で取り出されたモニタ光に含まれる各波長λ１〜λＮの光信号の偏波変動の速さを検出する。この偏波変動検出部５６についても、上述の図６に示した各構成例（Ａ）〜（Ｄ）を適用することが可能である。情報収集部５３は、上記偏波変動検出部５６で検出される各波長λ１〜λＮに対応した偏波変動の速さに関する情報を収集する。
【００６３】
上記光通信システムでは、光伝送路２を伝送されて光受信装置４に入力される各波長λ１〜λＮの光信号についての偏波変動の速さが偏波変動検出部５６により検出され、当該情報が情報収集部５３で収集される。そして、パラメータ演算部５４が、例えば上述の図１０に示したような偏波変動の速さを多値により表したテーブルを参照して、情報収集部５３の情報に対応する制御パラメータｐの目標値を決定し、該目標値がパラメータ設定部５５により各波長λ１〜λＮに対応した光受信器４４−１〜４４−Ｎの制御パラメータｐとして設定される。
【００６４】
上記のような第２実施形態の光通信システムによれば、光伝送路２を伝送される各波長λ１〜λＮにの光信号の偏波状態が何等かの要因により通常の想定よりも高速に変動しても、該高速な偏波変動の影響を偏波変動補償装置５により確実に補償できるため、偏波情報を利用した光信号の受信処理を高い精度で行うことが可能になる。
【００６５】
次に、本発明による光通信システムの第３実施形態について説明する。
上述した第１実施形態では、光送信装置１から光伝送路２に送出されるＷＤＭ光の一部を分岐器５１で取り出して偏波スクランブル検出部５２により各波長の光信号の偏波スクランブルの有無を検出するようにしたが、光送信装置１等が各波長に対応した偏波スクランブルの有無に関する情報を出力する機能を持つ場合には、各波長の光信号を直接モニタする代わりに、上記偏波スクランブルの有無に関する情報を収集し、該情報を基に偏波スクランブル無しの光信号の偏波変動の速さを判断して、各々に対応した光受信器の制御パラメータｐの目標値を求めることが可能である。第３実施形態は、この場合の構成例に該当する。
【００６６】
図１４は、上記第３実施形態の光通信システムの構成例を示す図である。
図１４の光通信システムでは、上述した第１実施形態における偏波変動装置５の分岐器５１および偏波スクランブル検出部５２が省略されており、情報収集部５３が、光送信装置１内の各光送信器１１−１〜１１−Ｍ，１４−１〜１４−Ｎから外部に出力される偏波スクランブルの有無を示すフラグ情報を収集する。フラグ情報は、例えば、当該光送信器が出力する光信号に偏波スクランブルが行われる場合に「１」、偏波スクランブルが行われない場合に「０」を示すものとする。このフラグ情報を各波長に対応させて情報収集部５３が収集することにより、光送信装置１から光伝送路２に送出されるＷＤＭ光の全ての波長に対応した偏波スクランブルの有無に関する情報が得られる。
【００６７】
よって、パラメータ演算部５４が、上述の図８に示したようなテーブルを参照するか、或いは図１１に示した関係式に従って、情報収集部５３の情報に対応する制御パラメータｐの目標値を決定し、パラメータ設定部５５が、偏波スクランブル無しの光受信器４４−１〜４４−Ｎにおける受信処理の制御パラメータとして、パラメータ演算部５４で決定された目標値を設定することにより、偏波スクランブル無しの光信号に生じる高速な偏波変動を確実に補償することができ、偏波情報を利用した光信号の受信処理を高い精度で行うことが可能になる。
【００６８】
なお、上記第３実施形態では、各光送信器１１−１〜１１−Ｍ，１４−１〜１４−Ｎから出力されるフラグ情報を利用して偏波スクランブルの有無を判断する一例を示したが、偏波スクランブルの有無の判断に利用可能な情報は上記の例に限定されるものではない。例えば、上述の図２〜図４に示したようなデジタルコヒーレント受信器により、偏波スクランブル無しの光信号を受信処理する場合には、光受信装置５内の各光受信器が局部発振光の出力の有無を示すフラグ情報を外部に出力し、該各光受信器からのフラグ情報を情報収集部５４で収集するようにしてもよい。デジタルコヒーレント受信器で受信処理される光信号に対しては基本的に偏波スクランブルが行われないので、上記フラグ情報が局部発振光の出力有りを示す場合に偏波スクランブル無しを判断し、上記フラグ情報が局部発振光の出力無しを示す場合に偏波スクランブル有りを判断することが可能である。
【００６９】
また、例えば図１５に示すようなメッシュネットワークについて、各ノード１Ａ〜１Ｄの受信部に偏波変動補償装置５を適用する場合には、該ネットワーク全体の運用状況を管理するネットワーク管理システム（ＮＭＳ）６から各ノード１Ａ〜１Ｄに伝達される、各波長に対応した偏波スクランブルの有無に関する情報を利用するのがよい。図１５のようなメッシュネットワークでは、各ノード１Ａ〜１Ｄで受信される光信号の伝送経路が波長ごとに異なってくるので、各ノード１Ａ〜１Ｄの送信端で光信号の偏波状態を直接検出するよりも、ＮＭＳ６で管理されている情報を利用して各受信波長に対応した偏波スクランブルの有無を判断する方が、偏波変動の補償をより確実に行うことができる。
【００７０】
次に、本発明による光通信システムの第４実施形態について説明する。第４実施形態では、上述した第１〜３実施形態における偏波変動の補償精度を向上させる応用例を説明する。
【００７１】
図１６および図１７は、第４実施形態の光通信システムに適用される偏波変動補償装置の主要部分の構成を光受信器４４−１〜４４−Ｎの構成例と共に示した図である。図１６は、上述の図２に示したデジタルコヒーレント受信器に対応した応用例であり、図１７は、上述の図５に示した直接検波受信器に対応した応用例である。なお、光通信システム全体の構成は、図１、図１３または図１４の場合と同様である。
【００７２】
図１６および図１７において、本実施形態に適用される偏波変動補償装置５’は、上述した第１〜３実施形態のいずれかにおける偏波変動補償装置５について、信号品質モニタ部５７を追加している。この信号品質モニタ部５７は、光受信器４４−１〜４４−Ｎの信号処理部４０８（図１６）または信号処理部４１４Ｘ，４１４Ｙ（図１７）から出力される受信信号の品質に関する情報をモニタし、該モニタ結果をパラメータ設定部５５にフィードバックする。信号品質モニタ部５７でモニタする信号品質に関する情報としては、例えば、誤り訂正処理の際に検出される誤り訂正数、ビットエラーレート（ＢＥＲ）または特開２００９−１９８３６４号公報に記載されているようなデジタルコヒーレント受信器でモニタされる、受信信号の平均電力と標準偏差の比などの情報を利用することが可能である。
【００７３】
図１８は、上記偏波変動補償装置５’における動作の一例を示したフローチャートである。偏波変動補償装置５’では、まず、上述した第１〜３実施形態の場合と同様にして、各波長の光信号についての偏波スクランブルの有無（若しくは、偏波変動の速さ）に関する情報が情報収集部５３で収集され（Ｓ２１０）、該情報収集部５３の情報を用いて、パラメータ演算部５４により、図８等に示したテーブルを参照するか或いは図１１に示した関係式に従って制御パラメータｐの目標値が求められる（Ｓ２２０）。そして、パラメータ設定部５５により各光受信器４４−１〜４４−Ｎにおける受信処理の制御パラメータが上記目標値に設定される（Ｓ２３０）。
【００７４】
続くステップ２４０では、信号品質モニタ部５７により、各光受信器４４−１〜４４−Ｎの信号処理部から出力される受信信号の品質に関する情報がモニタされる。ステップ２５０では、パラメータ設定部５５において、信号品質モニタ部５７でモニタされた各波長の信号品質が予め設定した基準値を満たしているか否かの判定が行われる。信号品質が基準値を満たしている場合には、現在の制御パラメータの値が維持される。一方、信号品質が基準値を満たしていない場合には、ステップ２６０に移る。
【００７５】
ステップ２６０では、信号品質モニタ部５７でモニタされる信号品質が改善されるように、当該光受信器に設定されている制御パラメータの値がパラメータ設定部５５により変更され、ステップ２４０に戻る。この制御パラメータの変更は、ステップ２２０で求めた制御パラメータの目標値がαｊである場合、例えば、該制御パラメータをαｊ＋１，αｊ−１，αｊ＋２，αｊ−２，…と順に変更して、目標値αｊの近傍で信号品質が基準値を満たすようになる値を探索するようにしてもよい。また例えば、制御パラメータの候補値の数が限られている場合には、全ての候補値について信号品質が基準値を満たすようになる値を探索するようにしても構わない。
【００７６】
上記のように第４実施形態の光通信システムによれば、偏波変動補償装置５’のパラメータ演算部５４で求めた目標値により各光受信器４４−１〜４４−Ｎに対する制御パラメータをフィードフォワードで設定するのに加えて、各光受信器４４−１〜４４−Ｎでの実際の受信信号品質に応じて制御パラメータの設定をフィードバック制御するようにしたことで、偏波変動の補償をより一層確実に行うことが可能になる。
【００７７】
以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）  波長の異なる複数の光信号を含むＷＤＭ光の受信処理において生じる信号波形の品質劣化を補償する偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部で収集された情報を基に、前記各波長の光信号の偏波情報に関する受信処理における制御パラメータが、該各波長の光信号の偏波変動の速さに応じて異なる値となるように、各波長に対応した制御パラメータの目標値を求めるパラメータ演算部と、
前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記各波長に対応した受信処理における制御パラメータとして設定するパラメータ設定部と、
を備えたことを特徴とする偏波変動補償装置。
【００７８】
（付記２）  付記１に記載の偏波変動補償装置であって、
前記ＷＤＭ光が、偏波スクランブルされた光信号および偏波スクランブルされていない光信号を含み、
前記ＷＤＭ光の一部をモニタ光として取り出す分岐器と、
前記分岐器で取り出されたモニタ光に含まれる各波長の光信号が偏波スクランブルされているか否かを検出する偏波スクランブル検出部と、を備え、
前記情報収集部は、前記偏波スクランブル検出部で検出される各波長の光信号の偏波スクランブルの有無に関する情報を収集し、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を基に、前記偏波スクランブル無しの光信号の偏波変動の速さを判断し、該判断結果に応じて、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器についての前記制御パラメータの目標値を求め、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器の制御パラメータとして設定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００７９】
（付記３）  付記１に記載の偏波変動補償装置であって、
前記ＷＤＭ光が、偏波スクランブルされた光信号および偏波スクランブルされていない光信号を含み、
前記情報収集部は、外部装置から出力される前記ＷＤＭ光の各波長に対応した偏波スクランブルの有無に関する情報を収集し、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を基に、前記偏波スクランブル無しの光信号の偏波変動の速さを判断し、該判断結果に応じて、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器についての前記制御パラメータの目標値を求め、
前記パラメータ設定部は、前記パラメータ演算部で求められた目標値を、前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器の制御パラメータとして設定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８０】
（付記４）  付記２または３に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、各波長の光信号の偏波スクランブルの有無の組合せに対応する前記制御パラメータの目標値を定めたテーブルを有し、該テーブル参照して前記情報収集部で収集された情報に対応する前記制御パラメータの目標値を決定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８１】
（付記５）  付記２または３に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、前記情報収集部で収集された情報を用いた演算処理により、偏波スクランブル無しの光信号の波長を基準にして設定した少なくとも１つの波長範囲内に偏波スクランブル有りの光信号が存在するか否かを検索し、該検索結果に応じて前記制御パラメータの目標値を決定することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８２】
（付記６）  付記２〜５のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器がデジタルコヒーレント受信器であることを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８３】
（付記７）  付記６に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、前記デジタルコヒーレント受信器で行われる偏波情報再構築のための演算処理におけるデジタルフィルタのステップサイズを制御パラメータとし、該制御パラメータの目標値を求めることを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８４】
（付記８）  付記２〜５のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記偏波スクランブル無しの光信号に対応した光受信器が直接検波受信器であることを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８５】
（付記９）  付記８に記載の偏波変動補償装置であって、
前記パラメータ演算部は、前記直接検波受信器で行われる偏波制御器のフィードバック制御におけるループゲインを制御パラメータとし、該制御パラメータの目標値を求めることを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８６】
（付記１０）  付記１に記載の偏波変動補償装置であって、
前記ＷＤＭ光の一部をモニタ光として取り出す分岐器と、
前記分岐器で取り出されたモニタ光に含まれる各波長の光信号の偏波変動の速さを検出する偏波変動検出部と、を備え、
前記情報収集部は、前記偏波変動検出部で検出される各波長の光信号の偏波変動の速さに関する情報を収集することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８７】
（付記１１）  付記１〜１０のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置であって、
前記各波長の光信号の品質に関する情報をモニタする信号品質モニタ部を備え、
前記パラメータ設定部は、前記信号品質モニタ部でモニタされた情報を基に、各波長に対応した受信信号の品質が基準値を満たしているか否かを判定し、基準値を満たしていない波長について、該受信信号の品質が基準値を満たすように前記制御パラメータの設定値を変更することを特徴とする偏波変動補償装置。
【００８８】
（付記１２）  波長の異なる複数の光信号を含むＷＤＭ光を光伝送路に送出する光送信装置と、前記光伝送路を伝送された前記ＷＤＭ光を受信する光受信装置とを含む光通信システムにおいて、
付記１〜１１のいずれか１つに記載の偏波変動補償装置を備えたことを特徴とする光通信システム。
【００８９】
（付記１３）  付記１２に記載の光通信システムであって、
前記光伝送路上に配置された少なくとも１つの光中継器を備え、
前記光送信装置は、複数の光送信器と、該複数の光送信器から出力される波長の異なる複数の光信号の一部が入力される偏波スクランブラと、該偏波スクランブラで偏波スクランブルされた光信号および残りの偏波スクランブルされていない光信号を合波する合波器とを有し、
前記光受信装置は、前記光伝送路および前記光中継器により中継伝送されたＷＤＭ光を分波する分波器と、該分波器から出力される各波長の光信号のうちの偏波スクランブル有りの光信号を受信処理する少なくとも１つの光受信器および偏波スクランブル無しの光信号を受信する少なくとも１つの光受信器とを有することを特徴とする光通信システム。
【符号の説明】
【００９０】
１…光送信装置
２…光伝送路
３…光中継器
４…光受信装置
５…偏波変動補償装置
１１−１〜１１−Ｍ，１４−１〜１４−Ｎ…光送信器
１２，１５，１６…合波器
１３…偏波スクランブラ
１７…ポストアンプ
４１…プリアンプ
４２，５０１，５１１…分波器
４３−１〜４３−Ｍ，４４−１〜４４−Ｎ…光受信器
５１，５１２…分岐器
５２…偏波スクランブル検出部
５３…情報収集部
５４…パラメータ演算部
５５…パラメータ設定部
５６…偏波変動検出部
５７…信号品質モニタ部
４０７…偏波情報再構築部
４０７Ａ〜４０７Ｄ…ＦＩＲフィルタ
４０７Ｅ…アルゴリズム演算回路
４０８，４１４Ｘ，４１４Ｙ…信号処理部
４１１…偏波制御器
４１５…制御部
５０２…ポラリメータ
５０３，５１５…変動検出回路
５０４…波長可変フィルタ
５１３…偏光子
５１４…フォトダイオード
ｐ…制御パラメータ
【図１】
0005549333.tif 000006
【図２】
0005549333.tif 000007
【図３】
0005549333.tif 000008
【図４】
0005549333.tif 000009
【図５】
0005549333.tif 000010
【図６】
0005549333.tif 000011
【図７】
0005549333.tif 000012
【図８】
0005549333.tif 000013
【図９】
0005549333.tif 000014
【図１０】
0005549333.tif 000015
【図１１】
0005549333.tif 000016
【図１２】
0005549333.tif 000017
【図１３】
0005549333.tif 000018
【図１４】
0005549333.tif 000019
【図１５】
0005549333.tif 000020
【図１６】
0005549333.tif 000021
【図１７】
0005549333.tif 000022
【図１８】
0005549333.tif 000023