(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマッハツェンダ干渉計および前記第１のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２のマッハツェンダ干渉計および前記第２のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差を制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有し、
前記位相制御部は、前記第１および第２のデータが送信される際には、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御し、調整動作の際には、前記第１の位相シフト部による位相差を前記目標値に制御すると共に前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御し、
前記調整動作において、前記第１のデータのデータパターンは、前記第２のデータと同じであるか、或いは、前記第２のデータの逆相パターンと同じであり、
前記信号制御部は、前記調整動作において、前記偏波多重光信号の光強度波形の歪みを小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項２】
第１のマッハツェンダ干渉計および前記第１のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２のマッハツェンダ干渉計および前記第２のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差を制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有し、
前記位相制御部は、前記第１および第２のデータが送信される際には、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御し、調整動作の際には、前記第１の位相シフト部による位相差を前記目標値に制御すると共に前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御し、
前記調整動作において、前記第１のデータのデータパターンは、前記第２のデータと同じであるか、或いは、前記第２のデータの逆相パターンと同じであり、
前記信号制御部は、前記調整動作において、前記偏波多重光信号の光強度が一定のレベルに保持されるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項３】
請求項１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号を遅延させる遅延要素を備え、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第１の関数成分を抽出し、前記第１の関数成分に応じて前記遅延要素の遅延時間を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項４】
請求項３に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１の関数は、１組の正パルスおよび負パルスを表し、
前記信号制御部は、前記正パルスまたは負パルスの振幅またはパルス幅に基づいて、前記遅延要素の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項５】
請求項１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１の変調部を駆動する第１の駆動器と、
前記第２の変調部を駆動する第２の駆動器と、をさらに有し、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第２の関数成分を抽出し、前記第２の関数成分に応じて、前記第１の駆動器または前記第２の駆動器の少なくとも一方の応答速度を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項６】
請求項５に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第２の関数は、１組の正パルスまたは１組の負パルスを表し、
前記信号制御部は、前記正パルスまたは負パルスの振幅またはパルス幅に基づいて、前記駆動器の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項７】
請求項１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号のパワーを調整するパワー調整要素を備え、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第３の関数成分を抽出し、前記第３の関数成分に応じて前記パワー調整要素を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項８】
請求項７に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第３の関数は、１つの正パルスまたは１つの負パルスを表し、
前記信号制御部は、前記正パルスまたは負パルスの振幅に基づいて、前記パワー調整要素の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項９】
第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記偏波多重光信号に基づいて前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有し、
前記第１の変調部は、マッハツェンダ干渉計を備え、
前記マッハツェンダ干渉計の出力端には、前記第１の光変調信号および前記第１の光変調信号の逆相信号を出力する光結合要素が設けられ、
前記第１および第２のデータの所定の位置には、それぞれ、第１および第２の調整用データが挿入されており、
前記第１の調整用データのデータパターンは、前記第２の調整用データと同じであるか、或いは、前記第２の調整用データの逆相パターンと同じであり、
前記信号制御部は、前記第１および第２の調整用データが挿入されている時間領域において、前記第１の光変調信号の逆相信号および前記第２の光変調信号が多重化された調整用偏波多重光信号の光強度波形の歪みを小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
【請求項１０】
第１のマッハツェンダ干渉計および前記第１のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２のマッハツェンダ干渉計および前記第２のマッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を備える偏波多重光送信器において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御し、
互いに同じデータパターン、或いは、互いに逆相のデータパターンである１組の制御データを、前記第１および第２のデータとして前記第１および第２の変調部に与え、
前記１組の制御データが前記第１および第２の変調部に与えられているときに生成される前記偏波多重光信号の光強度波形の歪みを小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重光送信器および偏波多重光信号の制御方法に係わり、例えば、偏波多重伝送システムにおいて使用される光送信器に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
40Gbit/sを超える超高速光伝送システム（例えば、100Gbit/s）の実現の要求は急速に高まってきている。このため、無線システムに適用されている多値変調方式（例えば、４値の位相変調を用いるＱＰＳＫ変調方式）を適用した光伝送システムの実用化に向けた開発が進められている。しかし、伝送信号速度の高速化に伴い、電気信号回路の実現性に係わる課題、光伝送信号の劣化に係わる課題（光フィルタによる伝送信号スペクトル劣化、波長分散や光雑音の累積による信号劣化など）の解決は、ますます困難になる。
【０００３】
これらの課題を解決する技術の１つとして、光偏波多重が注目されている。偏波多重光信号は、例えば、図１（ａ）に示す偏波多重光送信器により生成される。この偏波多重光送信器は、光源（ＬＤ）、１組の変調器、偏波ビーム結合器（ＰＢＣ）を備える。光源から出力される連続光は、分岐されて１組の変調器に導かれる。１組の変調器は、それぞれデータ信号で連続光を変調し、１組の光変調信号を生成する。偏波ビーム結合器は、１組の光変調信号を結合して図１（ｂ）に示す偏波多重光信号を生成する。すなわち、偏波多重では、同一波長の互いに直交する２つの偏波（Ｈ偏波、Ｖ偏波）を利用して、２つのデータストリームが伝送される。
【０００４】
このため、偏波多重技術では、変調速度が２分の１になり、電気信号生成回路の特性向上、低コスト化、小型化、低消費電力化が実現される。また、光伝送路上での分散等の品質劣化要因による影響が低減され、光伝送システム全体として特性が向上する。なお、関連する技術として特許文献１、２に記載の構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７２７１４号公報
【特許文献２】特開２００９−６３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏波多重光信号を生成する偏波多重光送信器には、図１（ａ）に示すように、各偏波信号に対してそれぞれ変調器が設けられる。このため、変調器間での特性（例えば、ＬＮ変調器の損失）のばらつき、光分岐部および／または光結合部の特性のばらつき等により、出力光信号中の偏波間で特性のバランスが劣化することがある。そして、偏波間で特性のアンバランスが生じると、伝送信号の特性が劣化してしまう。
【０００７】
本発明の課題は、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信する偏波多重光送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の偏波多重光送信器は、マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を制御する位相制御部と、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有する。
【０００９】
前記位相制御部は、前記第１および第２のデータが送信される際には、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御し、調整動作の際には、前記第１の位相シフト部による位相差を前記目標値に制御すると共に前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御する。前記調整動作において、前記第１のデータのデータパターンは、前記第２のデータと同じであるか、或いは、前記第２のデータの逆相パターンと同じである。前記信号制御部は、前記調整動作において、前記偏波多重光信号の光強度波形に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する。
【００１０】
本発明の他の態様の偏波多重光送信器は、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、前記偏波多重光信号に基づいて前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有する。
【００１１】
前記第１の変調器は、マッハツェンダ干渉計を備え、前記マッハツェンダ干渉計の出力端には、前記第１の変調信号および前記第１の変調信号の逆相信号を出力する光結合要素が設けられる。前記第１および第２のデータの所定の位置には、それぞれ、第１および第２の調整用データが挿入されている。前記第１の調整用データのデータパターンは、前記第２の調整用データと同じであるか、或いは、前記第２の調整用データの逆相パターンと同じである。前記信号制御部は、前記第１および第２の調整用データが挿入されている時間領域において、前記第１の変調信号の逆相信号および前記第２の変調信号が多重化された調整用偏波多重光信号の光強度波形に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本出願において開示される構成または方法によれば、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】偏波多重について説明する図である。
【図２】実施形態の偏波多重光送信器の構成を示す図である。
【図３】ＢＰＳＫ変調器の一例を示す図である。
【図４】図３に示す変調器の動作を説明する図である。
【図５】Ｈ偏波信号を生成する動作を示す図である。
【図６】Ｖ偏波信号を生成する動作を示す図である。
【図７】調整時に生成される偏波多重光信号の偏波成分を示す図である。
【図８】データ送信時の偏波多重光信号の偏波成分を示す図である。
【図９】偏波多重光信号および各偏波成分のパワーを示す図である。
【図１０】偏波間のタイミング誤差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図１１】偏波間のTr/Tf時間差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図１２】偏波間の光パワー差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図１３】偏波間のバランスを制御する手順を説明する図（その１）である。
【図１４】偏波間のバランスを制御する手順を説明する図（その２）である。
【図１５】ＢＰＳＫ変調器の変形例（その１）である。
【図１６】ＢＰＳＫ変調器の変形例（その２）である。
【図１７】ＱＰＳＫ変調器の一例を示す図である。
【図１８】図１７に示す変調器の動作を説明する図である。
【図１９】ＱＰＳＫ変調信号が多重化された偏波多重光信号の偏波成分を示す図である。
【図２０】ＱＰＳＫ変調信号が多重化された偏波多重光信号および各偏波成分のパワーを示す図である。
【図２１】ＱＰＳＫにおいて偏波間のタイミング誤差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図２２】ＱＰＳＫにおいて偏波間のTr/Tf時間差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図２３】ＱＰＳＫにおいて偏波間の光パワー差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。
【図２４】２つの光源を備える偏波多重光送信器の構成を示す図である。
【図２５】実施形態の偏波多重光送信器の調整方法を示すフローチャートである。
【図２６】偏波間のバランスを調整する方法を示すフローチャートである。
【図２７】他の実施形態の偏波多重光送信器の構成を示す図である。
【図２８】図２７に示す構成で使用されるＢＰＳＫ変調器の実施例である。
【図２９】図２７に示す構成で使用されるデータの実施例である。
【図３０】図２７に示す構成で使用されるＱＰＳＫ変調器の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２は、実施形態の偏波多重光送信器の構成を示す図である。実施形態の偏波多重光送信器は、第１および第２の光変調信号を結合することにより得られる偏波多重光信号を送信する。偏波多重光信号は、互いに直交する１組の偏波（Ｈ偏波およびＶ偏波）を利用して受信局へデータを送信する。ここで、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の特性が互いに異なると、偏波多重光信号の特性が劣化する。したがって、実施形態の偏波多重光送信器においては、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の特性を互いに同じまたはほぼ同じにするための制御が行われる。なお、実施形態の偏波多重光送信器は、下記の３つの特性を制御する機能を備える。
（１）Ｈ偏波信号とＶ偏波信号との間のタイミング誤差（遅延時間差）
（２）Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光強度波形の立上り／立下り時間の差（Tr/Tf時間差）
（３）Ｈ偏波およびＶ偏波間の光パワー差
【００１５】
光源（ＬＤ）１は、例えば、レーザーダイオードであり、所定の周波数の光信号を生成する。光源１により生成される光信号は、例えば、連続光（ＣＷ：Continuous Wave）である。光スプリッタ２は、光源１により生成される連続光を分岐して第１および第２の変調部に導く。光スプリッタ２から出力される１組の連続光のパワーは、互いに同じである。光スプリッタ２は、図２に示す例では、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）である。ただし、光スプリッタ２は、偏波ビームスプリッタでなくてもよい。
【００１６】
第１の変調部は、変調器１１、駆動器１３、遅延要素１４、光アッテネータ１５を備える。同様に、第２の変調部は、変調器２１、駆動器２３、遅延要素２４、光アッテネータ２５を備える。そして、光スプリッタ２から出力される１組の連続光は、変調器１１、２１に与えられる。なお、第１および第２の変調部は、互いに同じ変調方式で入力ＣＷ光を変調する。
【００１７】
変調器１１、２１は、この実施例では、それぞれ、駆動電圧に対して出力光のパワーが周期的に変化する変調器（例えば、マッハツェンダ干渉計を備えるＬＮ変調器）である。ここで、変調器１１は、マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える位相シフト部１２を備える。そして、変調器１１は、データ１に従って入力ＣＷ光を変調して光変調信号Ｈを生成する。同様に、変調器２１は、マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える位相シフト部２２を備える。そして、変調器２１は、データ２に従って入力ＣＷ光を変調して光変調信号Ｖを生成する。なお、光変調信号Ｈおよび光変調信号Ｖは、それぞれＨ偏波およびＶ偏波を利用して伝送される光信号である。
【００１８】
駆動部１３は、データ１を表す駆動電圧信号を生成して変調器１１に与え、駆動部２３は、データ２を表す駆動電圧信号を生成して変調器２１に与える。また、変調器１１、２１は、それぞれ、ＬＮ変調器の動作点（すなわち、ＤＣバイアス）を制御するために、不図示のバイアス制御回路を備える。バイアス制御回路は、例えば、ＡＢＣ（Auto Bias Control）回路である。ＡＢＣ回路は、例えば、対応するＬＮ変調器に対して低周波電圧信号を印加し、変調器１１、２１の出力光に含まれる低周波成分に基づいて、対応するＬＮ変調器の動作点の位置（すなわち、ＤＣバイアス電圧）を調整する。
【００１９】
なお、この明細書では、変調器１１、２１の一例としてＬＮ変調器を記載しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、変調器１１、２１は、ＬＮ変調器に限定されるものではなく、電気光学材料を用いた変調器、例えば、ＩｎＰ等の半導体材料を使用して実現される変調器であってもよい。
【００２０】
データ発生器３１、３２と駆動器１３、２３との間には、それぞれ、遅延要素１４、２４が設けられている。遅延要素１４は、データ発生器３１により生成されるデータ１を遅延させる。同様に、遅延要素２４は、データ発生器３２により生成されるデータ２を遅延させる。なお、遅延要素１４、２４の遅延時間は、制御部４３により制御される。
【００２１】
光アッテネータ１５、２５は、それぞれ光変調信号Ｈ、Ｖのパワーを調整する。なお、光アッテネータ１５、２５は、それぞれ、変調器１１、２１の入力側に設けられてもよいし、変調器１１、２１の内部に設けられてもよいし、変調器１１、２１の出力側に設けられてもよい。
【００２２】
偏波ビーム結合器（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）３は、光変調信号Ｈ、Ｖを結合して偏波多重光信号を生成する。ここで、偏波多重においては、図１（ｂ）に示すように、互いに直交するＨ偏波およびＶ偏波が使用される。すなわち、Ｈ偏波を利用して光変調信号Ｈ（データ１）が伝搬され、Ｖ偏波を利用して光変調信号Ｖ（データ２）が伝搬される。なお、実施形態の偏波多重光送信器は、特に限定されるものではないが、例えば、ＤＰ−ＮＲＺ−ＭＰＳＫ（Dual Polarization NRZ M-Phase Shift Keying）またはＮＲＺ−ＭＰＳＫでデータを送信する。なお、ＭＰＳＫは、２n相位相シフトキーイング（ｎは、整数）である。
【００２３】
データ発生器３１、３２は、それぞれ、データ１、２を生成する。なお、偏波多重光送信器が受信局へデータを送信する際には、データ発生器３１、３２は、データ１、２としてそれぞれ送信データ１、２を生成する。また、偏波多重光送信器の調整時には、データ発生器３１、３２は、データ１、２としてそれぞれ制御データ１、２を生成する。
【００２４】
上記構成の偏波多重光送信器が受信局へデータを送信するときは、位相シフト部１２、２２は、それぞれ、変調方式に応じて予め決められている目標値に制御される。また、データ発生器３１、３２は、上述したように、送信データ１、２を生成する。そうすると、変調器１１は、送信データ１に対応する光変調信号Ｈを生成し、変調器２１は、送信データ２に対応する光変調信号Ｖを生成する。そして、光変調信号Ｈ、Ｖが多重化された偏波多重光信号が出力される。
【００２５】
実施形態の偏波多重光送信器は、偏波多重光信号に含まれる１組の偏波信号（Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号）のバランスを最適化するために、以下の制御系を備える。
パワー分岐器４１は、偏波ビーム結合器３から出力される偏波多重光信号の一部を分岐する。パワー分岐器４１により分岐された偏波多重光信号の一部は、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号を含んでいる。なお、偏波ビーム結合器３から出力される偏波多重光信号の大部分は、例えば、光ファイバ伝送路に導かれる。
【００２６】
光強度モニタ部４２は、受光器（ＰＤ：Photo Detector）を備え、パワー分岐器４１により分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。すなわち、偏波多重光信号の光強度を表す電気信号が生成される。なお、受光器は、例えば、フォトダイオードである。また、光強度モニタ部４２は、好ましくは、偏波依存性損失（ＰＤＬ）が無視できる程度に小さい受光器で偏波多重光信号を電気信号に変換する。
【００２７】
制御部４３は、偏波多重光送信器の動作および状態を制御する。また、制御部４３は、データ送信モードおよび調整モードを提供する。データ送信モードは、偏波多重光送信器が受信局へデータを送信する動作モードである。また、調整モードは、偏波多重光信号の偏波間のバランスを調整するために偏波多重光送信器内のデバイスを調整する動作モードである。
【００２８】
制御部４３は、特に限定されるものではないが、例えば、プロセッサを用いてソフトウェアプログラムを実行することにより実現される。この場合、偏波多重光信号を表す電気信号は、デジタルデータに変換されて制御部４３に入力される。或いは、制御部４３がＡ／Ｄ変換器を備えていてもよい。
【００２９】
制御部４３は、位相制御部４４、データ制御部４５、信号制御部４６を備える。位相制御部４４は、光位相操作信号を利用して、変調器１１、２１が備えるマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差を制御する。すなわち、位相制御部４４は、データ送信モードにおいては、位相シフト部１２、２２を制御することにより、変調器１１、２１のマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差を、変調方式に対応する目標値に制御する。また、位相制御部４４は、調整モードにおいては、変調器１１のマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差を上記目標値に制御すると共に、位相シフト部２２のマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差を、上記目標値からπだけシフトした値に制御する。前記πはπ＋２ｎπ（ｎは零を除く整数）を含む。なお、各変調器１１、２１のマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差は、例えば、ＤＣバイアス電圧で制御される。この場合、ＤＣバイアス電圧と位相差との対応関係を予め取得しておき、位相差πに対応する電圧だけＤＣバイアスを変化させるようにしてもよい。
【００３０】
データ制御部４５は、データ切替指示を利用して、データ発生器３１、３２が生成するデータ１、２を制御する。データ送信モードにおいては、送信データを出力する指示がデータ発生器３１、３２に与えられる。また、調整モードにおいては、制御データを出力する指示がデータ発生器３１、３２に与えられる。制御データは、「データ１＝データ２」または「データ１＝データ２の反転パターン」となるように生成される。また、制御データは、例えば、擬似ランダムパターンである。
【００３１】
信号制御部４６は、偏波多重光信号に含まれる１組の偏波信号のバランスを改善または最適化するために、光強度モニタ部４２により検出される偏波多重光信号の光強度に応じて、第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する。この実施形態では、下記の３つの制御が実行される。
（１）偏波間のタイミング誤差（遅延時間差）を小さくする
（２）偏波間での光強度波形の立上り／立下り時間差（Tr/Tf時間差）を小さくする
（３）偏波間での光パワー差を小さくする
【００３２】
偏波間のタイミング誤差は、遅延量調整信号を利用して遅延要素１４、２４の遅延量を調整することにより制御される。例えば、Ｈ偏波信号よりもＶ偏波信号が遅れているときは、遅延要素１４の遅延を大きくするか、或いは、遅延要素２４の遅延を小さくする遅延量調整信号が生成される。なお、実施形態の偏波多重光送信器は、遅延要素１４、２４双方を備えている必要はなく、遅延要素１４、２４のいずれか一方を備える構成であってもよい。また、偏波間のタイミング誤差は、他の遅延要素を調整することで制御されてもよい。
【００３３】
偏波間のTr/Tf時間差は、駆動量調整信号を利用して駆動器１３、２３の駆動電流を調整することにより制御される。駆動器１３、２３は、この実施例では、それぞれ、入力信号を増幅するアンプを備え、駆動量調整信号に従ってアンプの駆動電流が制御されるものとする。この場合、アンプの駆動電流が大きくなると、駆動器１３、２３の応答速度が速くなり、データ信号が「０」と「１」との間で遷移する時間が短くなる。この結果、変調器１１、２１により生成される光変調信号のTr/Tf時間が短くなる。例えば、Ｈ偏波信号のTr/Tf時間がＶ偏波信号のTr/Tf時間よりも長いときは、駆動部１３の駆動電流を大きくするか、或いは、駆動部２３の駆動電流を小さくする駆動量調整信号が生成される。なお、実施形態の偏波多重光送信器は、駆動器１３、２３のいずれか一方のみを制御する構成であってもよい。また、偏波間のTr/Tf時間差は、他の要素を調整することで制御されてもよい。
【００３４】
偏波間の光パワー差は、光パワー調整信号を利用して光アッテネータ１５、２５の減衰量を調整することにより制御される。例えば、Ｈ偏波信号の光パワーがＶ偏波信号よりも高いときは、光アッテネータ１５の減衰量を大きくするか、或いは、光アッテネータ２５の減衰量を小さくする光パワー調整信号が生成される。なお、実施形態の偏波多重光送信器は、光アッテネータ１５、２５双方を備えている必要はなく、光アッテネータ１５、２５のいずれか一方を備える構成であってもよい。また、偏波間の光パワー差は、他の要素を調整することで制御されてもよい。
【００３５】
このように、実施形態の偏波多重光送信器によれば、調整モードにおいて、偏波間のタイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差を小さく（好ましくは、最小化）するフィードバック制御が行われる。そして、このフィードバック制御により、品質の良い偏波多重光信号を生成するための動作状態が実現される。したがって、この動作状態でデータを送信すれば、偏波多重光信号の品質が向上する。なお、偏波間のタイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差は、基本的に、互いに独立して発生し、互いに独立して調整可能である。
【００３６】
次に、実施形態の偏波多重光送信器が備える変調器１１、２１の変調方式について説明する。変調器１１、２１は、特に限定されるものではないが、この実施例では、入力データに従って位相変調および強度変調を行う。位相変調は、以下では、ＢＰＳＫおよびＱＰＳＫについて説明する。また、強度変調では、データが変化する時間領域で光強度が変化する。
【００３７】
図３は、変調器１１、２１の構成の一例を示す図である。各変調器の変調方式は、ＢＰＳＫである。また、各変調器は、それぞれ、マッハツェンダ干渉計を備える。マッハツェンダ干渉計は、１組の光パスＰ１、Ｐ２を備え、入力ＣＷ光は、均等に分岐されて光パスＰ１、Ｐ２に導かれる。なお、図３に示す変調器は、シングルドライブ構成である。
【００３８】
光パスＰ１、Ｐ２間の位相差は、位相シフト部を利用して、予め決められた目標値に制御される。図３（ａ）に示す例では、光パスＰ１、Ｐ２間の位相差はゼロに制御されている。なお、光パスＰ１、Ｐ２間の位相差は、例えば、光パスＰ１、Ｐ２を構成する光導波路に印加するＤＣ電圧により制御される。また、この位相シフト部は、図２に示す構成では、位相シフト部１２、２２に相当する。そして、変調器の動作点を制御することによって、例えば、入力データが「１」であるときに出力光の位相が「π」に変調され、入力データが「０」であるときに出力光の位相が「０」に変調される。すなわち、入力データを伝送する光変調信号が生成される。
【００３９】
偏波多重光送信器の調整時には、変調器１１、２１の一方において、光パスＰ１、Ｐ２間の位相差は、図３（ｂ）に示すように、上記目標値からπだけシフトした値に制御される。この実施例では、変調器２１において、位相差πが付加される。すなわち、偏波多重光送信器の調整時には、変調器１１が図３（ａ）に示す状態に制御され、変調器２１が図３（ｂ）に示す状態に制御される。
【００４０】
図４は、図３に示す変調器の動作を説明する図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す状態に制御された変調器により生成される光変調信号の光電界ベクトルを表す。なお、以下の説明においては、図３（ａ）に示す変調器により生成される光変調信号がＨ偏波信号として使用され、図３（ｂ）に示す変調器により生成される光変調信号がＶ偏波信号として使用されるものとする。
【００４１】
図３（ａ）に示す位相状態においては、入力データが「０」であるときは、光パスＰ１上で生成される光信号は信号点Ａで表され、光パスＰ２上で生成される光信号も信号点Ａで表される。また、入力データが「１」であるときは、光パスＰ１上で生成される光信号は信号点Ｂで表され、光パスＰ２上で生成される光信号も信号点Ｂで表される。
【００４２】
図３（ａ）に示す変調器から出力される光信号（Ｈ偏波信号）の光電界ベクトルは、光パスＰ１、Ｐ２上で生成される光信号の光電界ベクトルを合成することにより得られる。すなわち、Ｈ偏波信号の光電界ベクトルは、入力データが「０」であるときは信号点Ｃで表され、入力データが「１」であるときは信号点Ｄで表される。ここで、光信号のパワーは、原点から対応する信号点までの距離の二乗で表される。
【００４３】
上記構成の変調器において、入力データが「０」から「１」に遷移するときは、光パスＰ１上で生成される光信号の電界ベクトルは、信号点Ａから経路ａを介して信号点Ｂへ移動する。また、光パスＰ２上で生成される光信号の電界ベクトルは、信号点Ａから経路ｂを介して信号点Ｂへ移動する。ここで、Ｈ偏波信号の光電界ベクトルは、上記２つの電界ベクトルを合成することにより得られる。そうすると、Ｈ偏波信号の光電界ベクトルは、信号点Ｃから原点を経由して信号点Ｄに移動することになる。したがって、入力データが「０」から「１」に遷移するときには、Ｈ偏波信号のパワーはいったんゼロになる。同様に、入力データが「１」から「０」に遷移するときは、Ｈ偏波信号の光電界ベクトルは、信号点Ｄから原点を経由して信号点Ｃに移動する。即ち、入力データが「１」から「０」に遷移するときも、Ｈ偏波信号のパワーはいったんゼロになる。このように、偏波多重光送信器の調整時に生成されるＨ偏波信号は、入力データが変化する時間領域において光パワーが極小値（理想的には、ゼロ）を有する強度変調光信号である。
【００４４】
図３（ｂ）に示す変調器においては、光パスＰ１、Ｐ２間の位相差は、目標値からπだけシフトしている。このため、この変調器においては、図４（ｂ）に示すように、入力データが「０」であるときは、光パスＰ１上で生成される光信号は信号点Ｆで表され、光パスＰ２上で生成される光信号は信号点Ｅで表される。また、入力データが「１」であるときは、光パスＰ１上で生成される光信号は信号点Ｅで表され、光パスＰ２上で生成される光信号は信号点Ｆで表される。
【００４５】
そうすると、図３（ｂ）に示す変調器から出力される光信号（Ｖ偏波信号）の光電界ベクトルは、入力データが「０」であるとき、および入力データが「１」であるとき共に、信号点Ｇ（すなわち、原点）で表される。したがって、Ｖ偏波信号のパワーは、ゼロである。
【００４６】
ただし、入力データが「０」から「１」に遷移するときは、光パスＰ１上で生成される光信号の電界ベクトルは、信号点Ｆから経路ｃを介して信号点Ｅへ移動する。また、光パスＰ２上で生成される光信号の電界ベクトルは、信号点Ｅから経路ｃを介して信号点Ｆへ移動する。したがって、入力データが「０」から「１」に遷移するとき、Ｖ偏波信号の光電界ベクトルは、信号点Ｇからいったん信号点Ｈへ移動した後に信号点Ｇに戻ることになる。入力データが「１」から「０」に遷移するときも同様である。すなわち、Ｖ偏波信号は、入力データが変化する時間領域においてのみ所定の光パワーを有する強度変調光信号である。
【００４７】
図５は、Ｈ偏波信号として使用される光変調信号Ｈの生成を説明する図である。図５に示すサインカーブは、図３（ａ）に示す変調器の特性（駆動電圧−出力光パワー特性）を示す。また、この例では、データ列の第１〜第６シンボルを表す駆動電圧信号が変調器に印加されている。
【００４８】
図５において、第１シンボルのデータは「０」である。この場合、変調器には駆動電圧として「Ｖo」が印加され、出力光パワーは「１（正規化された値）」である。続いて、第２シンボルのデータは「１」である。この場合、変調器には「Ｖo＋２Ｖπ」が印加され、出力光パワーは「１」である。ここで、Ｖπは、マッハツェンダ干渉計において光位相をπだけ変化させるための駆動電圧を表す。このように、図３（ａ）に示す変調器により生成される光変調信号のパワー（すなわち、Ｈ偏波信号のパワー）は、入力データにかかわらず、「１」である。
【００４９】
ただし、入力データが変化するときは、Ｈ偏波信号のパワーも変化する。例えば、第１シンボルから第２シンボルに遷移するとき、駆動電圧は「Ｖo」から「Ｖo＋２Ｖπ」へ連続的に変化する。そうすると、変調器の出力パワーは、「１」からいったん「０」にまで低下した後、再び「１」に戻ることになる。すなわち、Ｈ偏波信号は、入力データが変化する時間領域において、光パワーの極小値（理想的には、ゼロ）を有する。
【００５０】
図６は、Ｖ偏波信号として使用される光変調信号Ｖの生成を説明する図である。光変調信号Ｖを生成する変調器は、図３（ｂ）に示すように、マッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差がπだけシフトしている。そして、位相差πは、変調器に対してＤＣ電圧Ｖπを印加することにより実現される。したがって、入力データが「０」であるときは、変調器に「Ｖo＋Ｖπ」が印加され、出力パワーは「０」になる。また、入力データが「１」であるときは、変調器に「Ｖo＋３Ｖπ」が印加され、出力パワーは「０」になる。このように、光変調信号のパワー（すなわち、Ｖ偏波信号のパワー）は、入力データにかかわらず、「０」である。
【００５１】
ただし、Ｈ偏波信号と同様に、入力データが変化するときは、Ｖ偏波信号のパワーも変化する。すなわち、例えば、第１シンボルから第２シンボルに遷移するとき、駆動電圧は「Ｖo＋Ｖπ」から「Ｖo＋３Ｖπ」へ連続的に変化する。そうすると、変調器の出力パワーは、「０」から「１」にまで増加した後、再び「０」に戻ることになる。すなわち、Ｖ偏波信号は、入力データが変化する時間領域において、光パワーのピークを有する。
【００５２】
なお、図５および図６に示す例では、互いに同じ入力データによりＨ偏波信号およびＶ偏波成分が生成されている。すなわち、偏波多重光送信器の調整時に変調器１１、２１に入力されるデータ１、２は、互いに同じデータパターンである。ところが、実施形態の偏波多重光送信器が備える変調器は、図５または図６に示す駆動電圧−出力光パワー特性から明らかなように、入力データが反転しても、出力信号の光パワーは変わらない。したがって、Ｈ偏波信号を生成するためのデータのデータパターンは、Ｖ偏波信号を生成するためのデータの逆相データパターンと同じであってもよい。すなわち、偏波多重光送信器の調整時に変調器１１に入力されるデータ１は、変調器２１に入力されるデータ２の反転パターンであってもよい。
【００５３】
図７は、調整時に生成される偏波多重光信号の偏波成分（Ｈ軸成分、Ｖ軸成分）を示す図である。ここで、Ｈ軸成分は、図３（ａ）に示す変調器の出力信号を伝搬し、Ｖ軸成分は、図３（ｂ）に示す変調器の出力信号を伝搬する。また、各変調器の入力データは互いに同じである。そうすると、Ｈ偏波信号は、入力データが変化したときに光パワーの極小値を有する。反対に、Ｖ偏波信号は、入力データが変化したときに光パワーのピークを有する。
【００５４】
図８は、データ送信時の偏波多重光信号の偏波成分を示す図である。データ送信時は、変調器１１、２１双方が図３（ａ）に示す状態に制御されている。また、変調器１１、２１の入力データは互いに独立している。
【００５５】
図９は、偏波多重光送信器の調整時に生成される偏波多重光信号および各偏波成分の光強度を示す図である。なお、図９では、偏波多重光信号のパワーが「１」に正規化され、１シンボル時間が「１」に正規化されている。
【００５６】
偏波多重光信号の光強度（或いは、光パワー）は、Ｈ偏波成分およびＶ偏波成分の光強度の和である。ここで、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号は、互いに逆相の光信号である。したがって、下記の３つの条件が満たされる理想的な状態においては、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光強度の和（すなわち、偏波多重光信号の光強度）は、一定である。図９に示す例では、偏波多重光信号の光強度は、常に「１」である。
（１）偏波間のタイミング誤差がゼロ
（２）偏波間のTr/Tf時間差がゼロ（Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号のTr/Tf時間が同じ）
（３）偏波間の光パワー差がゼロ（Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光パワーが同じ）
【００５７】
換言すれば、上記３つの条件の中の１つ以上が満たされなくなると、偏波多重光信号の光強度は、「１」から変動することになる。すなわち、上記３つの条件の中の１つ以上が満たされなくなると、入力データが変化する時間領域において偏波多重光信号の光強度波形が歪むことになる。そこで、実施形態の偏波多重光送信器は、偏波多重光信号の光強度の歪みをモニタし、その歪みを補償するようにフィードバック制御を行う。この結果、上記３つの条件が満たされ、偏波間のバランスが改善するので、偏波多重光信号の伝送特性が向上する。
【００５８】
図１０は、偏波間のタイミング誤差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。なお、偏波多重光信号の光強度（Ｈ＋Ｖ）は、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光強度の和である。
【００５９】
図１０（ａ）は、Ｈ偏波信号がＶ偏波信号に対して遅延している状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、正パルスを有し、続いて負パルスを有する。ここで、正パルスは、光強度が定常レベルよりも大きい状態を表し、負パルスは、光強度が定常レベルよりも小さい状態を表す。なお、定常レベルは、ここでは、入力データが変化していない時間領域における光強度を意味し、図１０では「１」である。そして、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｈ偏波信号がＶ偏波信号に対して遅延していると判断される。
【００６０】
Ｈ偏波信号がＶ偏波信号に対して遅延しているときは、信号制御部４６は、偏波多重光信号の光強度を一定にするように（すなわち、１組の正パルスおよび負パスルの振幅を小さくするように）、遅延要素１４の遅延時間を小さく、および／または、遅延要素２４の遅延時間を大きくする。なお、偏波間のタイミング誤差は、他の方法で調整されてもよい。例えば、変調器１１、２１の少なくとも一方の出力側に可変光遅延器を設け、その可変光遅延器の遅延時間を制御することによりタイミング誤差を調整するようにしてもよい。或いは、データ発生器３１、３２の出力タイミングを制御することによって偏波間のタイミング誤差を調整するようにしてもよい。例えば、データ発生器３１、３２がＤ−フリップフロップを有する構成である場合は、遅延要素１４、２４は、Ｄ−フリップフロップの出力タイミングを指示するクロック信号の位相を制御することで実現してもよい。
【００６１】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）と比較してタイミング誤差が大きい状態を示している。タイミング誤差が大きくなると、偏波多重光信号の光強度波形の振幅、および／または、パルス幅が大きくなる。すなわち、偏波多重光信号の光強度波形の振幅、および／または、パルス幅をモニタすれば、偏波間のタイミング誤差を検出できる。したがって、光強度波形の振幅またはパルス幅に基づいて、遅延要素１４、２４の調整量を算出することができる。
【００６２】
なお、偏波間のタイミング誤差が１シンボル時間よりも大きいときは、変調器１１、２１は互いに異なるデータによって駆動されることになる。この場合、偏波多重光信号の光強度波形の振幅は、最大値となる。換言すれば、偏波多重光信号の光強度波形の振幅が所定の閾値レベルを超えていれば、偏波間のタイミング誤差が１シンボル時間よりも大きいと判定される。
【００６３】
図１０（ｃ）は、Ｖ偏波信号がＨ偏波信号に対して遅延している状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、負パルスを有し、続いて正パルスを有する。すなわち、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｖ偏波信号がＨ偏波信号に対して遅延していると判断される。このように、偏波多重光信号の光強度波形の形状をモニタすれば、遅延要素１４、２４の調整方向を特定することができる。
【００６４】
図１１は、偏波間のTr/Tf時間差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。図１１（ａ）は、Ｈ偏波信号のTr/Tf時間よりもＶ偏波信号のTr/Tf時間が大きい状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、２つの正パルスを有する。すなわち、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｈ偏波信号のTr/Tf時間よりもＶ偏波信号のTr/Tf時間が大きいと判断される。
【００６５】
Ｈ偏波信号のTr/Tf時間よりもＶ偏波信号のTr/Tf時間が大きいときは、信号制御部４６は、偏波多重光信号の光強度を一定にするように（すなわち、１組の正パルスの振幅を小さくするように）、駆動器１３の駆動電流を小さく、および／または、駆動器２３の駆動電流を大きくする。なお、偏波信号のTr/Tf時間は、他の方法で調整されてもよい。例えば、駆動器１３、２３の伝達特性（ローパスフィルタの帯域）を制御することでTr/Tf時間差を調整するようにしてもよい。
【００６６】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）と比較してTr/Tf時間差が大きい状態を示している。偏波間のTr/Tf時間差が大きくなると、偏波多重光信号の光強度波形の振幅、および／または、パルス幅が大きくなる。すなわち、偏波多重光信号の光強度波形の振幅、および／または、パルス幅をモニタすれば、偏波間のTr/Tf時間差を検出できる。したがって、光強度波形の振幅またはパルス幅に基づいて、駆動器１３、２３の調整量を算出することができる。
【００６７】
図１１（ｃ）は、Ｖ偏波信号のTr/Tf時間よりもＨ偏波信号のTr/Tf時間が大きい状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、２つの負パルスを有する。すなわち、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｖ偏波信号のTr/Tf時間よりもＨ偏波信号のTr/Tf時間が大きいと判断される。このように、偏波多重光信号の光強度波形の形状をモニタすれば、駆動器１３、２３の調整方向を特定することができる。
【００６８】
図１２は、偏波間の光パワー差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。図１２（ａ）は、Ｈ偏波信号よりもＶ偏波信号の光パワーが大きい状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、１つの正パルスを有する。すなわち、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｈ偏波信号よりもＶ偏波信号の光パワーが大きいと判断される。
【００６９】
Ｈ偏波信号よりもＶ偏波信号の光パワーが大きいときは、信号制御部４６は、偏波多重光信号の光強度を一定にするように（パルスの振幅を小さくするように）、光アッテネータ１５の減衰量を小さく、および／または、光アッテネータ２５の減衰量を大きくする。なお、偏波信号の光パワーは、他の方法で調整されてもよい。例えば、駆動器１３、２３の出力信号の振幅を制御することにより光パワーを調整するようにしてもよい。或いは、例えば、変調器１１、２１がマッハツェンダ型ＬＮ変調器である場合は、ＬＮ変調器のバイアスを制御することで出力光パワーを調整するようにしてもよい。
【００７０】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）と比較して光パワー差が大きい状態を示している。偏波間の光パワー差が大きくなると、偏波多重光信号の光強度波形の振幅が大きくなる。したがって、偏波多重光信号の光強度波形の振幅をモニタすれば、偏波間の光パワー差を検出できる。したがって、光強度波形の振幅に基づいて、光アッテネータ１５、２５の調整量を算出することができる。
【００７１】
図１２（ｃ）は、Ｖ偏波信号よりもＨ偏波信号の光パワーが大きい状態を示している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、入力データが変化する時間領域において、１つの負パルスを有する。すなわち、このような形状の光強度波形が検出されたときは、Ｖ偏波信号よりもＨ偏波信号の光パワーが大きいと判断される。このように、偏波多重光信号の光強度波形の形状をモニタすれば、光アッテネータ１５、２５の調整方向を特定することができる。
【００７２】
なお、各要素（遅延要素、駆動器、光アッテネータ等）は、摂動法（dithering法）で調整されてもよい。摂動法では、たとえば、偏波間の光パワー差を制御する際には、光アッテネータ１５、２５の減衰量を制御するＤＣ電圧に低周波信号が重畳される。そうすると、生成される偏波多重光信号の光強度は、低周波信号成分を含むことになる。そして、制御部４３は、検出される低周波信号成分を利用して、光アッテネータ１５、２５の減衰量を制御するＤＣ電圧を制御する。
【００７３】
このように、実施形態の偏波多重光送信器は、偏波多重光信号の光強度波形を解析することにより、偏波間のタイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差を検出する。そして、検出したタイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差を補償するように、偏波多重光送信器の動作状態がフィードバック制御で調整される。したがって、このような調整の後にデータを送信すれば、偏波多重光信号の伝送特性は良好である。
【００７４】
ただし、偏波多重光信号の特性を劣化させる上記３つの要因（タイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差）は、互いに独立して発生し得る。すなわち、上記３つの要因は、同時に発生し得る。以下、上記３つの要因が同時に発生した場合の調整方法について説明する。
【００７５】
変調器１１、２１の一方（以下、変調器１１）によって生成されるＨ偏波信号のパワー（ＨPower）は、下記の関数で表すことができる。なお、このＨ偏波信号は、図５に示す出力光信号に相当する。
【数１】
0005446586.tif 000002
Ａは、変調器１１の光出力ピークパワーを表す。ＶDRV_H(t)は、変調器１１が備えるマッハツェンダ干渉計の駆動電圧を表し、時間の関数である。Ｖπは、マッハツェンダ干渉計において光位相をπだけ変化させるための駆動電圧を表す。
【００７６】
変調器１１、２１の他方（以下、変調器２１）によって生成されるＶ偏波信号のパワー（ＶPower）は、下記の関数で表すことができる。なお、このＶ偏波信号は、図６に示す出力光信号に相当する。
【数２】
0005446586.tif 000003
Ｂは、変調器２１の光出力ピークパワーを表す。ＶDRV_V(t)は、変調器２１が備えるマッハツェンダ干渉計の駆動電圧を表し、時間の関数である。
【００７７】
偏波多重光信号のパワーは、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号のパワーの和であり、下式で表される。
偏波多重光信号を表す関数＝ＨPower＋ＶPower
上記偏波多重光信号を表す関数において、偏波間のタイミング誤差（或いは、遅延時間差）は、ＶDRV_H(t)とＶDRV_V(t)との間の時間差により表すことができる。また、偏波間のTr/Tf時間差は、ＶDRV_H(t)の時間微分とＶDRV_V(t)の時間微分との差分により表すことができる。なお、ＶDRV_H(t)およびＶDRV_V(t)の時間微分は、それぞれ、θH、θVの時間微分に比例する。さらに、偏波間の光パワー差は、ＡとＢとの間の差分により表される。
【００７８】
ここで、偏波間のタイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差がいずれもゼロであるものとすると、上記関数に対して、ＶDRV_H(t)＝ＶDRV_V(t)、Ａ＝Ｂが与えられる。そうすると、偏波多重光信号の光強度は、常に「Ａ」になる。すなわち、偏波多重光信号の光強度波形には、歪みが生じない。
【００７９】
上記３つの要因により劣化している偏波多重光信号の偏波間のバランスを調整する方法は、例えば、以下の手順により実現される。
手順Ａ１では、光強度変調が発生している時間領域の偏波多重光信号を抽出する。そして、その時間領域を１周期として、抽出された強度変調信号をフーリエ級数に展開する。すなわち、抽出した信号が複数の周波数スペクトラムの時間関数として表される。
【００８０】
手順Ａ２では、下記の３つの変数を用いて、光強度モニタ部４２の出力関数が、手順Ａ１で得られた関数に一致するように、フィッティング処理を行う。
変数１：ＶDRV_H(t)およびＶDRV_V(t)
変数２：ＶDRV_H(t)の時間微分およびＶDRV_V(t)の時間微分
変数３：ＡおよびＢ
【００８１】
手順Ａ３では、手順Ａ２で得られる処理結果に基づいて、下記（１）〜（３）を算出する。
（１）ＶDRV_H(t)とＶDRV_V(t)との差分
（２）ＶDRV_H(t)の時間微分とＶDRV_V(t)の時間微分との差分
（３）ＡとＢとの差分
そして、これらの演算結果は、それぞれ、偏波信号間のタイミング誤差、光強度変調の立上り／立下り時間の差、光パワー差に相当する。
【００８２】
手順Ａ４では、手順Ａ３で得られた結果に基づいて、各差分値（タイミング誤差、光強度変調の立上り／立下り時間の差、光パワー差）を小さくするように、対応する要素（遅延要素１４、２４、駆動器１３、２３、光アッテネータ１５、２５等）を制御する。
【００８３】
手順Ａ５では、手順Ａ１〜Ａ３を所定回数繰り返す。
手順Ａ６では、上記３つの差分値が予め決められた許容範囲内であるか否か判定する。そして、差分値が許容範囲内であれば、調整処理を終了する。一方、差分値が許容範囲を越えていたときは、手順Ａ４に戻る。
【００８４】
なお、偏波多重光信号の波形歪みは、近似的に、タイミング誤差に起因して発生する波形歪みを表す関数Ｆ１、Tr/Tf時間差に起因して発生する波形歪みを表す関数Ｆ２、光パワー差に起因して発生する波形歪みを表す関数Ｆ３の和により表される。ここで、変調器１１、２１のマッハツェンダ干渉計の特性が検出または算出されている場合には、各関数Ｆ１〜Ｆ３を予め導出することができる。すなわち、変調器１１、２１のマッハツェンダ干渉計の特性に基づいて、偏波多重光信号の光強度波形の歪み成分を、関数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に分離することができる。
【００８５】
あるいは、上述した偏波多重光信号を表す関数（＝ＨPower＋ＶPower）において、たとえば、「ＶDRV_H(t)＝ＶDRV_V(t)」および「ＶDRV_H(t)の時間微分＝ＶDRV_V(t)の時間微分」が与えられると、偏波間の光パワー差に起因して生じる光強度波形の歪みを表す関数Ｆ３が得られる。そして、関数Ｆ３において偏波信号の振幅を表すパラメータＡ、Ｂをスキャンすれば、偏波間の光パワー差に起因する歪みを表す関数のテンプレートを作成することができる。偏波間のタイミング誤差、TR/Tf時間差を表す関数についても同様である。したがって、光強度モニタ部４２により得られる偏波多重光信号の光強度波形と各関数のテンプレートを比較することにより、偏波間のタイミング誤差、TR/Tf時間差、光パワー差に係る関数成分を抽出することができる。
【００８６】
また、上述の手順では、フーリエ級数展開およびフィッティング技術を利用するが、実施形態の調整方法はこれに限定されるものではない。すなわち、２つの関数を比較し、その比較結果に基づいて変数を調整しながら差分を小さくする方法は他にも知られており、それらの方法を利用して偏波間のバランスを調整するようにしてもよい。
【００８７】
上記３つの要因により劣化している偏波多重光信号の偏波間のバランスを調整する他の方法は、例えば、以下の手順により実現される。
手順Ｂ１では、偏波多重光信号の光強度波形を解析する。ここでは、図１３（ａ）に示す光強度波形が得られているものとする。すなわち、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号は、下記の状態であるものとする。
（１）Ｈ偏波信号は、Ｖ偏波信号よりも遅れている
（２）Ｈ偏波信号のTr/Tf時間は、Ｖ偏波信号のTr/Tf時間よりも大きい
（３）Ｈ偏波信号の光パワーＡは、Ｖ偏波信号の光パワーＢよりも小さい（A/B=0.8）
【００８８】
手順Ｂ２では、偏波多重光信号の光強度波形が時間軸上で対称な形状となるように、遅延要素１４、２４の遅延量が制御される。ここで、偏波多重光信号の光強度波形は、Ｈ、Ｖ偏波信号のタイミング誤差がゼロであるときに、時間軸上で対称な形状になる。したがって、制御部４３は、偏波多重光信号の光強度波形をモニタしながら、Ｈ、Ｖ偏波信号のタイミング誤差を調整する。図１３（ａ）に示す光強度波形では、先に正パルスが現れ、それに続いて負パルスが現れている。したがって、Ｈ偏波信号がＶ偏波信号よりも遅れていると判定される。そうすると、遅延要素１４の遅延量を小さく、および／または、遅延要素２４の遅延量を大きくする制御が行われる。この結果、図１３（ｂ）に示す光強度波形が得られる。
【００８９】
手順Ｂ３では、図１３（ｂ）に示す光強度波形において、中央部の光強度および定常状態の光強度が互いに一致するように、光アッテネータ１５、２５の減衰量が制御される。ここで、偏波多重光信号の光強度波形は、Ｈ、Ｖ偏波信号のパワー差がゼロであるときに、中央部の光強度および定常状態の光強度が互いに一致する。よって、制御部４３は、偏波多重光信号の光強度波形をモニタしながら、Ｈ、Ｖ偏波信号のパワーを調整する。この例では、中央部の光強度が「１」であり、定常状態の光強度が「０．８」である。したがって、この場合、Ｈ偏波信号の光パワーがＶ偏波信号の光パワーよりも小さいと判定される。そうすると、光アッテネータ１５の減衰量を小さく、および／または、光アッテネータ２５の減衰量を大きくする制御が行われる。ここでは、定常状態の光強度が「１」になるように、光アッテネータ１５が制御されている。この結果、図１４（ａ）に示す光強度波形が得られる。
【００９０】
手順Ｂ４では、偏波多重光信号の光強度が一定になるように、駆動器１３、２３の駆動電流が制御される。図１４（ａ）に示す光強度波形では、２つの負パルスが現れている。この場合、Ｈ偏波信号のTr/Tf時間がＶ偏波信号のTr/Tf時間よりも大きいと判定される。そうすると、駆動器１３の駆動電流を大きく、および／または、駆動器２３の駆動電流を小さくする制御が行われる。この結果、図１４（ｂ）に示すように、偏波多重光信号の光強度が一定になる。
【００９１】
なお、手順Ｂ１〜Ｂ４は、例えば、制御部４３により自動的に実行される。また、手順Ｂ１〜Ｂ４は、人間が介在して実行されてもよい。この場合、例えば、偏波多重光信号の光強度波形は、オシロスコープに表示される。そして、オシロスコープに表示されている光強度波形を参照しながら、手順Ｂ２〜Ｂ４に従って、各要素（遅延要素、駆動器、光アッテネータ）がマニュアル操作で調整される。
【００９２】
光強度モニタ部４２として高速オシロスコープ（或いは、ローパスフィルタを有するモニタ装置）を利用すれば、光強度波形を容易にモニタすることができる。また、光強度モニタ部４２は、光強度波形の歪みを検出できれば十分なので、その波形歪みの周波数帯のみを検出するデバイスであってもよい。すなわち、例えば、光強度モニタ部４２は、波形歪みの周波数帯を通過させるバンドパスフィルタを備える増幅器であってもよいし、簡易なスペクトラムアナライザであってもよい。
【００９３】
手順Ｂ１〜Ｂ４の実行順序は、上述の例に限定されるものではない。また、手順Ｂ１〜Ｂ４の一部のみが実行されるようにしてもよい。
さらに、変調器１１、２１の変調方式は、ＢＰＳＫに限定されるものではなく、ＱＰＳＫ等の他のＭＰＳＫ（Ｍ＝２n）であってもよい。１シンボル当たりのビット数が多くなると、偏波間のバランスを最適化する制御は複雑になるが、基本的な手順は上述したＢＰＳＫの場合と同じである。
【００９４】
次に、実施形態の偏波多重光送信器のバリエーションについて説明する。
＜ＢＰＳＫ変調器の変形例＞
各変調器は、図３に示すシングルドライブ構成に限定されるものではなく、図１５に示すデュアルドライブ構成であってもよい。この場合、変調器１１、２１は、データ送信時には、図１５（ａ）に示す位相状態に制御される。また、調整モードにおいては、変調器１１、２１の一方が図１５（ａ）に示す位相状態に制御され、変調器１１、２１の他方が図１５（ｂ）に示す位相状態に制御される。
【００９５】
各変調器の光パスＰ１、Ｐ２は、図１６に示すように、Ｘカプラにより結合されてもよい。この場合、変調器１１、２１は、データ送信時には、図１６（ａ）に示す位相状態に制御される。すなわち、光パスＰ１に対して位相π／２が与えられる。前記位相π／２は２／π＋２ｎπ又は−２／π＋２ｎπ（ｎは零を除く整数）を含む。そして、光変調信号は、光パスＰ１に対するストレートポート（すなわち、光パスＰ２に対するクロスポート）から出力される。これに対して、調整モードにおいては、変調器１１、２１の一方が図１６（ａ）に示す位相状態に制御され、変調器１１、２１の他方が図１６（ｂ）に示す位相状態に制御される。図１６（ｂ）に示す状態は、光パスＰ２に対して位相π／２を与えることにより実現される。
【００９６】
＜ＱＰＳＫ＞
上述の説明では、変調器１１、２１は、ＢＰＳＫ変調器であったが、実施形態の偏波多重光送信器はこの構成に限定されるものではない。すなわち、変調器１１、２１は、他の方式で変調を行うようにしてもよい。
【００９７】
図１７（ａ）は、ＱＰＳＫ変調を行う変調器の構成を示す図である。この変調器においては、入力ＣＷ光は、均等に分岐されて光パスＰ１、Ｐ２に導かれる。光パスＰ１、Ｐ２上には、それぞれマッハツェンダ干渉計が設けられている。この実施例では、各マッハツェンダ干渉計は、図３（ａ）に示すＢＰＳＫ変調器と同じである。なお、各マッハツェンダ干渉計は、この構成に限定されるものではなく、図１５（ａ）または図１６（ａ）に示す構成を採用してもよい。
【００９８】
ＱＰＳＫでは、シンボル毎に２ビットデータ（Ｉアームデータ、Ｑアームデータ）が入力される。そして、光パスＰ１上のマッハツェンダ干渉計はＩアームデータにより駆動され、光パスＰ２上のマッハツェンダ干渉計はＱアームデータにより駆動される。さらに、ＱＰＳＫでは、光パスＰ１、Ｐ２間に位相差π／２が与えられている。前記位相π／２は２／π＋２ｎπ又は−２／π＋２ｎπ（ｎは零を除く整数）を含む。
【００９９】
図１８は、図１７に示す変調器の動作を説明する図である。図１７（ａ）に示すＱＰＳＫ変調器において、Ｉアームデータが「０」であれば、図１８（ａ）に示す信号点ａ１で表される光電界ベクトルが得られる。また、Ｉアームデータが「１」であれば、信号点ａ２で表される光電界ベクトルが得られる。同様に、Ｑアームデータが「０」「１」であれば、それぞれ、信号点ａ３、ａ４で表される光電界ベクトルが得られる。したがって、入力される２ビットデータが「００」「０１」「１１」「１０」である場合、ＱＰＳＫ変調器から出力される光信号の光電界ベクトルは、それぞれ、信号点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４で表される。
【０１００】
入力２ビットデータが変化すると、ＱＰＳＫ変調器から出力される光信号の光電界ベクトルは遷移する。例えば、２ビットデータが「００」から「１１」に変化すると、光電界ベクトルは信号点ｂ１から原点を経由して信号点ｂ３に遷移する。ここで、光信号のパワーは、原点から対応する信号点までの距離の二乗に比例する。したがって、この場合、光信号のパワーは、いったんゼロになる。また、２ビットデータが「００」から「０１」に変化するときは、光電界ベクトルは信号点ｂ１から信号点ｂ２に遷移する。この遷移過程では、光信号のパワーはいったん低下するが、ゼロになることはない。
【０１０１】
このように、２ビットデータの第１ビットおよび第２ビットの双方が変化するときは、光信号のパワーは、いったんゼロになる。また、２ビットデータの中の一方のビットのみが変化するときは、光信号のパワーは、いったん低下するが、ゼロになることはない。なお、２ビットデータが変化しないときは、光信号のパワーも変化しない。
【０１０２】
調整モードでは、変調器１１、２１の一方が図１７（ｂ）に示す状態に制御される。この例では、光パスＰ１、Ｐ２上のマッハツェンダ干渉計は、それぞれ、図３（ｂ）に示す位相状態に制御される。すなわち、各マッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差が、目標値からπだけシフトされる。この場合、各マッハツェンダ干渉計において、光パスＰ１、Ｐ２から出力される１組の光信号は互いに打ち消し合う。このため、ＱＰＳＫ変調器の出力は、図１８（ｂ）に示すように、消光状態になる。
【０１０３】
ただし、２ビットデータの第１ビットおよび第２ビットの双方が変化するときは、光信号の状態は、原点からいったん信号点ｃ１に遷移した後に原点に戻るように遷移する。また、２ビットデータの中の一方のビットのみが変化するときは、光信号の状態は、原点からいったん信号点ｃ２に遷移した後に原点に戻るように遷移する。
【０１０４】
図１９は、ＱＰＳＫ変調光信号が多重化された偏波多重光信号の偏波成分を示す図である。調整モードにおいて、Ｈ偏波は、図１７（ａ）に示す変調器の出力信号を伝搬し、Ｖ偏波は、図１７（ｂ）に示す変調器の出力信号を伝搬する。また、各変調器に入力される２ビットデータは互いに同じである。そうすると、Ｈ偏波信号は、入力データが変化したときに光パワーの極小値を有する。このとき、２ビットデータの双方のビットが変化したときの極小値は、２ビットデータの一方のビットのみが変化したときの極小値よりも小さくなる。また、Ｖ偏波信号は、入力データが変化したときに光パワーのピークを有する。このとき、２ビットデータの双方のビットが変化したときのピークは、２ビットデータの一方のビットのみが変化したときのピークよりも大きくなる。
【０１０５】
図２０は、ＱＰＳＫ変調光信号が多重化された偏波多重光信号および各偏波成分のパワーを示す図である。なお、図２０では、偏波多重光信号のパワーが「１」に正規化され、１シンボル時間が「１」に正規化されている。
【０１０６】
偏波多重光信号のパワーは、Ｈ偏波およびＶ偏波のパワーの和である。ここで、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号は、互いに逆相の光信号である。したがって、上述した３つの条件（偏波間でタイミング誤差がゼロ、Tr/Tf時間差がゼロ、光パワー差がゼロ）が満たされる理想的な状態においては、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号のパワーの和（すなわち、偏波多重光信号のパワー）は一定である。
【０１０７】
なお、図２０に示すように、２ビットデータの双方が変化したときは、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光パワーは、それぞれ、波形Ｈ２および波形Ｖ２で表されるように変化する。また、２ビットデータの一方のみが変化したときは、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の光パワーは、それぞれ、波形Ｈ１および波形Ｖ１で表されるように変化する。いずれのケースであっても、上記３つの条件が満たされる場合には、偏波多重光信号のパワーは一定である。
【０１０８】
図２１は、ＱＰＳＫを使用する光送信器において偏波間のタイミング誤差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。図２１（ａ）は、Ｈ偏波信号がＶ偏波信号に対して遅延している状態を示している。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）と比較してタイミング誤差が大きい状態を示している。図２１（ｃ）は、Ｖ偏波信号がＨ偏波信号に対して遅延している状態を示している。なお、Ｈ１およびＶ１は、それぞれ、ＱＰＳＫにおいて伝送される２ビットデータのうちの１ビットのみが変化したときのＨ偏波信号およびＶ偏波信号の光強度を表している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、Ｈ１＋Ｖ１で表される。また、Ｈ２およびＶ２は、それぞれ、ＱＰＳＫにおいて伝送される２ビットデータの双方のビットが変化したときのＨ偏波信号およびＶ偏波信号の光強度を表している。この場合、偏波多重光信号の光強度は、Ｈ２＋Ｖ２で表される。
【０１０９】
図２２は、ＱＰＳＫを使用する光送信器において偏波間のTr/Tf時間差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。図２２（ａ）は、Ｈ偏波信号のTr/Tf時間よりもＶ偏波信号のTr/Tf時間が大きい状態を示している。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）と比較してTr/Tf時間差が大きい状態を示している。図２２（ｃ）は、Ｖ偏波信号のTr/Tf時間よりもＨ偏波信号のTr/Tf時間が大きい状態を示している。
【０１１０】
図２３は、ＱＰＳＫを使用する光送信器において偏波間の光パワー差と偏波多重光信号の光強度との関係を示す図である。図２３（ａ）は、Ｈ偏波信号よりもＶ偏波信号の光パワーが大きい状態を示している。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）と比較して光パワー差が大きい状態を示している。図２３（ｃ）は、Ｖ偏波信号のＨ偏波信号の光パワーが大きい状態を示している。
【０１１１】
このように、変調器１１、２１の変調方式がＱＰＳＫであっても、偏波多重光信号の光強度波形は、変調器１１、２１の変調方式がＢＰＳＫである場合と同じ傾向し示す。したがって、変調器１１、２１の変調方式がＱＰＳＫであっても、上述した方法で偏波間のバランスを調整することができる。すなわち、上述した方法は、ＭＰＳＫ（Ｍ＝２n）変調に適用可能である。
【０１１２】
＜２つの光源を備える構成＞
図２に示す構成では、光源１により生成されるＣＷ光が分岐されて変調器１１、２１に導かれる。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、偏波多重光送信器は、図２４に示すように、２つの光源４、５を備える構成であってもよい。この場合、光源４、５により生成されるＣＷ光は、それぞれ変調器１１、２１に導かれる。このとき、光源４、５により生成されるＣＷ光の波長は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。ただし、これらの波長は、光強度モニタ部４２の受光器の波長依存性が無視できる程度の波長範囲内で選択されることが好ましい。
【０１１３】
なお、各変調器に対してそれぞれ光源が設けられる構成では、光パワー差を調整する際に、光源４、５の発光パワーが制御されてもよい。すなわち、例えば、Ｈ偏波信号のパワーがＶ偏波信号よりも高いときには、制御部４３は、光パワー調整信号を利用して、光源４の発光パワーを小さく、および／または、光源５の発光パワーを大きくする制御を行うようにしてもよい。
【０１１４】
次に、実施形態の偏波多重光送信器の調整方法について説明する。図２５は、実施形態の偏波多重光送信器の調整方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、制御部４３により実行される。また、このフローチャートの処理は、例えば、偏波多重光送信器がデータ送信を開始する前、或いはメンテナンス時などに実行される。
【０１１５】
ステップＳ１では、初期調整が実行される。初期調整では、例えば、光源１（或いは、光源４、５）の発光パワー、変調器１１、２１のＤＣバイアス、光アッテネータ１５、２５の減衰量がそれぞれ目標値に設定される。また、変調器１１、２１がＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫを含む）変調を行う場合には、図１７に示す光パスＰ１、Ｐ２間に位相差π／２が与えられる。
【０１１６】
ステップＳ２では、制御部４３は、データ発生器３１、３２に、下記の条件を満たすデータ１、２を生成させる。
「データ１＝データ２」または「データ１＝反転したデータ２」
すなわち、変調器１１、２１に互いに同じデータが入力される。或いは、変調器１１、２１に互いに反転したデータが入力されるようにしてもよい。
【０１１７】
ステップＳ３では、変調器１１、２１のいずれか一方において、マッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差が目標値からπだけシフトされる。ここで、変調器１１、２１がＢＰＳＫ変調を行う場合は、例えば、変調器１１が図３（ａ）に示す状態に制御され、変調器２１が図３（ｂ）に示す状態に制御される。また、変調器１１、２１がＱＰＳＫ変調を行う場合は、例えば、変調器１１が図１７（ａ）に示す状態に制御され、変調器２１が図１７（ｂ）に示す状態に制御される。
【０１１８】
ステップＳ４では、偏波多重光信号の光強度波形をモニタし、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号の特性を揃えるためのフィードバック制御が行われる。偏波間のタイミング誤差を最小化するときは、例えば、遅延量調整信号により遅延要素１４、２４の遅延時間が制御される。また、偏波間のTr/Tf時間差を最小化するときは、例えば、駆動量調整信号により駆動器１３、２３の駆動電流が制御される。さらに、偏波間の光パワー差を最小化するときには、例えば、光パワー調整信号により光アッテネータ１５、２５の減衰量が制御される。
【０１１９】
ステップＳ５では、制御部４３は、データ発生器３１、３２に、送信データを生成させる。また、制御部４３は、変調器１１、２１が備えるマッハツェンダ干渉計の光パス間の位相差を目標値に制御する。この後、データ送信が開始される。
【０１２０】
図２６は、偏波多重光信号の偏波間のバランスを調整する方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図２５のステップＳ４に相当する。
ステップＳ１１では、制御部４３は、偏波多重光信号の光強度波形をモニタする。偏波多重光信号の光強度を表す信号は、光強度モニタ部４２により得られる。ステップＳ１２では、偏波多重光信号の光強度波形の歪み成分から、上述した３つの歪み要因（タイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差）に係る関数を抽出する。各歪み要因に係る関数を抽出する方法は、上述した通りである。
【０１２１】
ステップＳ１３〜Ｓ１５では、偏波間のタイミング誤差が最小化される。すなわち、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で抽出されたタイミング誤差に係る関数に基づいて、Ｈ偏波信号とＶ偏波信号とのタイミング誤差（或いは、偏波間の遅延時間差）が算出される。ステップＳ１４では、タイミング誤差に対応する遅延時間補償量が算出される。ここで、遅延時間補償量は、例えば、遅延要素１４、２４の遅延時間が電圧により制御される場合には、タイミング誤差に対応する電圧が算出される。この場合、タイミング誤差と電圧との対応関係は、予め得られているものとする。そして、ステップＳ１５において、算出した遅延時間補償量に従って、遅延要素１４、２４の遅延時間が調整される。
【０１２２】
ステップＳ１６〜Ｓ１８では、偏波間のTr/Tf時間差が最小化される。すなわち、ステップＳ１６では、ステップＳ１２で抽出されたTr/Tf時間差に係る関数に基づいて、偏波間のTr/Tf時間差が算出される。ステップＳ１７では、Tr/Tf時間差に対応するTr/Tf時間補償量が算出される。Tr/Tf時間補償量は、例えば、駆動器１３、２３の応答時間が駆動電流により制御される場合には、Tr/Tf時間差に対応する駆動電流が算出される。この場合、Tr/Tf時間差と駆動電流との対応関係は、予め得られているものとする。そして、ステップＳ１８において、算出したTr/Tf時間補償量に従って、駆動器１３、２３の駆動電流が調整される。
【０１２３】
ステップＳ１９〜Ｓ２１では、偏波間の光パワー差が最小化される。すなわち、ステップＳ１９では、ステップＳ１２で抽出された光パワー差に係る関数に基づいて、偏波間の光パワー差が算出される。ステップＳ２０では、光パワー差に対応する光パワー補償量が算出される。光パワー補償量は、例えば、光アッテネータ１５、２５の減衰量が印加電圧により制御される場合には、光パワー差に対応する電圧が算出される。この場合、光パワー差と印加電圧との対応関係は、予め得られているものとする。そして、ステップＳ２１において、算出した光パワー補償量に従って、光アッテネータ１５、２５の印加電圧が調整される。
【０１２４】
なお、図２６に示すフローチャートでは、タイミング誤差、Tr/Tf時間差、光パワー差が算出され、それらに基づいて対応する要素（遅延要素、駆動器、光アッテネータ）が制御されるが、実施形態の制御方法はこの手順に限定されるものではない。すなわち、各要素を制御のための補償量が直接的に算出される必要はない。例えば、偏波多重光信号の光強度波形の歪み成分から、光パワーが大きい方の偏波（Ｖ偏波信号またはＨ偏波信号）を検出し、その検出結果に応じて、所定の調整ステップだけ対応する光アッテネータの減衰量を調整するようにしてもよい。この場合、偏波間の光パワー差が所定の閾値よりも小さくなるように、フィードバック制御で、減衰量を調整する操作が繰り返し実行される。タイミング誤差およびTr/Tf時間差についても同様の方法を適用することができる。
【０１２５】
次に、他の実施形態に係る偏波多重光送信器および偏波多重光信号の制御方法について説明する。
上述の実施形態（図２に示す偏波多重光送信器）では、偏波多重光信号の偏波間バランスの調整は、データが送信されていない期間に行われる。これに対して、以下に説明する他の実施形態では、データ送信中においても偏波多重光信号の偏波間バランスを調整することができる。
【０１２６】
図２７は、他の実施形態の偏波多重光送信器の構成を示す図である。この偏波多重光送信器は、基本的には、図２に示す構成と同じである。ただし、１組の変調器の一方は、通常の光信号に加えて、調整用光信号を生成する。
【０１２７】
変調器５１は、データ発生器３１により生成されるデータ１に応じて１組の光信号を生成する。一方の光信号は、光変調信号Ｈであり、光アッテネータ１５を介して偏波ビーム結合器３に導かれる。他方の光信号は、調整用光信号であり、光変調信号Ｈの逆相信号である。この調整用光信号は、光アッテネータ５２を介して偏波ビーム結合器５３に導かれる。
【０１２８】
変調器２１は、図２に示す構成と同様に、データ発生器３２により生成されるデータ２に応じて光信号を生成する。この光信号は、光変調信号Ｖであり、光アッテネータ２５を介してビームスプリッタ５４に導かれる。ビームスプリッタ５４は、光変調信号Ｖを分岐して偏波ビーム結合器３、５３に導く。
【０１２９】
偏波ビーム結合器３は、変調器５１により生成される光変調信号Ｈおよび変調器２１により生成される光変調信号Ｖを結合することにより、データ１、２を伝送する偏波多重光信号を生成する。この偏波多重光信号は、光ファイバ伝送路を介して、受信局へ送信される。偏波ビーム結合器５３は、変調器５１により生成される調整用光信号および変調器２１により生成される光変調信号Ｖを結合することにより、調整用偏波多重光信号を生成する。調整用偏波多重光信号は、光強度モニタ部５５に導かれる。そして、光強度モニタ部５５は、調整用偏波多重光信号の光強度を検出する。
【０１３０】
制御部４３は、光強度モニタ部５５により検出される調整用偏波多重光信号の光強度に基づいて、偏波多重光送信器の各要素（遅延要素１４、２４、駆動器１３、２３、光アッテネータ１５、２５、５２）を制御する。
【０１３１】
変調器５１は、変調方式がＢＰＳＫである場合は、例えば、図２８（ａ）に示す構成により実現される。図２８（ａ）に示す変調器において、入力ＣＷ光は、分岐されて光パスＰ１、Ｐ２に導かれる。光パスＰ１、Ｐ２間には、位相差π／２が与えられている。この例では、光パスＰ１の光パス長が光パスＰ２の光パス長よりもπ／２だけ長くなるように調整されている。また、光パスＰ１、Ｐ２は、Ｘカプラにより結合される。
【０１３２】
上記構成の変調器において、Ｘカプラの第１出力ポートおよび第２出力ポートを介して出力される１組の光信号は、互いに相補的である。したがって、Ｘカプラの第１出力ポートを介して光変調信号Ｈが出力される場合、Ｘカプラの第２出力ポートを介して光変調信号Ｈの逆相の光信号が出力される。ここで、Ｘカプラの第２出力ポートを介して出力される光信号は、図２７に示す調整用光信号として使用される。すなわち、調整用光信号は、光変調信号Ｈの逆相の光信号である。なお、光パスＰ１、Ｐ２は、必ずしもＸカプラで結合される必要はなく、Ｘカプラの代わりに互いに相補的な１組の光信号を出力する他の光結合要素を設けるようにしてもよい。
【０１３３】
なお、図２８（ａ）に示す変調器はデュアルドライブ構成であるが、変調器５１は、図２８（ｂ）に示すようなシングルドライブ構成であってもよい。この構成であっても、Ｘカプラの第１出力ポートから光偏重信号Ｈが出力され、第２出力ポートから光変調信号Ｈの逆相信号である調整用光信号が出力される。なお、図２８（ｂ）に示す構成では、マッハツェンダ干渉計の入力端もＸカプラで構成されている。そして、このＸカプラの一方のポートから入力される光信号をマッハツェンダ干渉計の１組の光パスに導くことにより、位相差π／２が実現されている。
【０１３４】
このように、変調器５１は、光変調信号Ｈおよび調整用光信号を生成する。また、変調器２１は、光変調信号Ｖを生成する。ここで、変調器５１、２１を駆動するデータ１、２が互いに同じである場合、光変調信号Ｈ、Ｖは互い同じである。また、上述したように、調整用光信号は、光変調信号Ｈの逆相信号である。すなわち、データ１、２が互いに同じである場合、調整用光信号は、光変調信号Ｖの逆相信号である。したがって、図２７に示す構成において生成される光変調信号Ｖおよび調整用光信号は、図２に示す構成において調整時に生成される光変調信号Ｈおよび光変調信号Ｖに相当する。よって、図２７に示す偏波多重光送信器において、変調器５１から出力される調整用光信号および変調器２１から出力される光変調信号Ｖが多重化された偏波多重光信号を利用してフィードバック制御を行えば、図２に示す構成と同様に偏波間のバランスを最適化することができる。
【０１３５】
図２９は、図２７に示す偏波多重光送信器において変調器に入力されるデータの構成を示す図である。変調器５１、２１にそれぞれ入力されるデータ１、２は、互いに同期している。データ１、２は、この例では、所定長のフレームに格納される。各フレームは、ヘッダ部Ｈおよび本体部を有している。データ１のための各フレームの本体部には、送信データおよび調整用データｄ１が格納されており、データ２のための各フレームの本体部には、送信データおよび調整用データｄ２が格納されている。調整用データｄ１、ｄ２は、予め決められた同じ位置に格納されている。そして、調整用データｄ１のデータパターンは、調整用データｄ２と同じであるか、調整用データｄ２の反転パターンと同じである。
【０１３６】
データ１、２は、上述したように、互いに同期している。したがって、変調器５１、２１には、定期的に且つ同時に、調整用データｄ１、ｄ２が入力される。
制御部４３は、調整用データｄ１、ｄ２が生成されるタイミングを認識している。そして、制御部４３は、調整用データｄ１、ｄ２が生成される時間領域において、偏波ビーム結合器５３を介して出力される調整用偏波多重光信号の光強度をモニタする。さらに、制御部４３は、そのモニタ結果を利用して偏波多重光信号の偏波間のバランスを制御する。なお、偏波間のバランスを制御するために遅延要素、駆動器、光アッテネータ等を調整する方法は、基本的に、上述した実施形態と同じである。
【０１３７】
なお、偏波ビーム結合器５３を介して出力される偏波多重光信号は、光ファイバ伝送路を介して受信局へ伝送される。受信局は、偏波多重光信号を分離してデータ１、２を再生する。このとき、受信局は、調整用データｄ１、ｄ２を廃棄することができる。
【０１３８】
このように、図２７に示す他の実施形態においては、受信局へデータを送信しながら、偏波多重光信号の偏波間のバランスを調整することができる。すなわち、この偏波多重光送信器は、データ送信サービスを停止することなく、偏波多重光信号の伝送特性を動的に制御することができる。
【０１３９】
図２７に示す他の実施形態において、変調器５１、２１の変調方式は、ＢＰＳＫに限定されるものではなく、他の変調方式であってもよい。すなわち、変調器５１、２１は、例えば、ＱＰＳＫ等の他のＭＰＳＫ（Ｍ＝２n）であってもよい。
【０１４０】
図３０は、ＱＰＳＫ変調を行う変調器５１の実施例である。ＱＰＳＫ変調を行う変調器５１は、第１および第２のマッハツェンダ干渉計を備え、各マッハツェンダ干渉計には、ＣＷ光が入力される。また、第１および第２のマッハツェンダ干渉計は、それぞれＩアームデータおよびＱアームデータが与えられる。なお、図３０では、各マッハツェンダ干渉計はシングルドライブ構成であるが、デュアルドライブ構成であってもよい。さらに、第２のマッハツェンダ干渉計の各出力ポートには、それぞれ、光信号の位相をπ／２だけシフトさせる位相シフト要素が設けられている。
【０１４１】
上記構成の変調器において、第１のマッハツェンダ干渉計の第２の出力ポートから出力される光信号および第２のマッハツェンダ干渉計の第１の出力ポートから出力される光信号が結合され、送信データを伝送する光変調信号Ｈとして出力される。また、第１のマッハツェンダ干渉計の第１の出力ポートから出力される光信号および第２のマッハツェンダ干渉計の第２の出力ポートから出力される光信号が結合され、調整用光信号として出力される。なお、ＩアームデータおよびＱアームデータには、所定間隔ごとに、図２９に示す調整用データ（ｄ１、ｄ２）が挿入されているものとする。
【０１４２】
なお、図２７に示す他の実施形態では、調整用偏波多重光信号のための光回路は、受信局へ送信される主偏波多重光信号のための光回路と異なっている。たとえば、変調器２１から出力される光変調信号Ｖは、ビームスプリッタ５４により一部が分岐される。このため、主偏波多重光信号と調整用偏波多重光信号とでは、特性（例えば、光パス長、変調器のバイアス値／光位相操作量の特性、光パワー等）が一致しないことがある。よって、図２７に示す構成では、これらの特性の差異を補償する機能を備えていることが好ましい。
【０１４３】
このように、図２〜図３０に示す実施形態によれば、偏波多重光信号の偏波間のバランスが改善または最適化される。したがって、偏波多重光信号の伝送特性が改善する。この結果、受信局で再生されるデータの誤り率が低下し、受信品質が向上する。さらに、受信局においてコヒーレント受信およびデジタル信号処理でデータが再生される場合、そのデジタル信号処理の負荷が小さくなる。
【０１４４】
なお、実施形態の偏波多重光送信器により生成される偏波多重光信号を受信する受信器の構成または方式は、特に限定されるものではなく、例えば、デジタルコヒーレント受信であってもよいし、干渉計を用いる直接受信であってもよい。また、前記位相π／２は２／π＋２ｎπ又は−２／π＋２ｎπ（ｎは零を除く整数）を含む。
【０１４５】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差を制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有し、
前記位相制御部は、前記第１および第２のデータが送信される際には、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御し、調整動作の際には、前記第１の位相シフト部による位相差を前記目標値に制御すると共に前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御し、
前記調整動作において、前記第１のデータのデータパターンは、前記第２のデータと同じであるか、或いは、前記第２のデータの逆相パターンと同じであり、
前記信号制御部は、前記調整動作において、前記偏波多重光信号の光強度波形に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記２）
付記１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度が一定のレベルに保持されるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記３）
付記１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号を遅延させる遅延要素を備え、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第１の関数成分を抽出し、前記第１の関数成分に応じて前記遅延要素の遅延時間を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記４）
付記３に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１の関数は、１組の正パスルおよび負パスルを表し、
前記信号制御部は、前記正パスルまたは負パスルの振幅またはパルス幅に基づいて、前記遅延要素の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記５）
付記１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、変調器および前記変調器を駆動する駆動器を備え、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第２の関数成分を抽出し、前記第２の関数成分に応じて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動器の応答速度を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記６）
付記５に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第２の関数は、１組の正パスルまたは１組の負パスルを表し、
前記信号制御部は、前記正パスルまたは負パスルの振幅またはパルス幅に基づいて、前記駆動器の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記７）
付記１に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号のパワーを調整するパワー調整要素を備え、
前記信号制御部は、前記偏波多重光信号の光強度波形から第３の関数成分を抽出し、前記第３の関数成分に応じて前記パワー調整要素を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記８）
付記７に記載の偏波多重光送信器であって、
前記第３の関数は、１つの正パスルまたは１つの負パスルを表し、
前記信号制御部は、前記正パスルまたは負パスルの振幅に基づいて、前記パワー調整要素の調整量を算出する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記９）
第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記偏波多重光信号に基づいて前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する信号制御部、を有し、
前記第１の変調器は、マッハツェンダ干渉計を備え、
前記マッハツェンダ干渉計の出力端には、前記第１の変調信号および前記第１の変調信号の逆相信号を出力する光結合要素が設けられ、
前記第１および第２のデータの所定の位置には、それぞれ、第１および第２の調整用データが挿入されており、
前記第１の調整用データのデータパターンは、前記第２の調整用データと同じであるか、或いは、前記第２の調整用データの逆相パターンと同じであり、
前記信号制御部は、前記第１および第２の調整用データが挿入されている時間領域において、前記第１の変調信号の逆相信号および前記第２の変調信号が多重化された調整用偏波多重光信号の光強度波形に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送信器。
（付記１０）
マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、マッハツェンダ干渉計および前記マッハツェンダ干渉計の光パス間に位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２のデータに応じて位相変調および強度変調を行って第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を備える偏波多重光送信器において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差を予め決められた目標値に制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差を前記目標値からπだけシフトした値に制御し、
互いに同じデータパターン、或いは、互いに逆相のデータパターンである１組の制御データを、前記第１および第２のデータとして前記第１および第２の変調器に与え、
前記１組の制御データが前記第１および第２の変調器に与えられているときに生成される前記偏波多重光信号の光強度波形に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の動作状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１１）
付記１０に記載の制御方法であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号を遅延させる遅延要素を備え、
前記光強度波形が時間軸上で対称な形状となるように前記遅延要素の遅延時間が制御される
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１２）
付記１０または１１に記載の制御方法であって、
前記第１および第２の変調部の少なくとも一方は、対応する光変調信号のパワーを調整するパワー調整要素を備え、
前記光強度波形の中央部の光強度および定常状態の光強度が互いに一致するように、前記パワー調整要素が調整される
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１３）
付記１０〜１２のいずれか１つの付記に記載の制御方法であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、変調器および前記変調器を駆動する駆動器を備え、
前記光強度波形が一定のレベルに保持されるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動器の応答速度が制御される
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【符号の説明】
【０１４６】
１  光源（ＬＤ）
２  光スプリッタ
３  偏波ビーム結合器（ＰＢＣ）
１１、２１  変調器
１２、２２  位相シフト部
１３、２３  駆動器
１４、２４  遅延要素
１５、２５  光アッテネータ
３１、３２  データ発生器
４１  パワー分岐器
４２  光強度モニタ部
４３  生後部
４４  位相制御部
４５  データ制御部
４６  信号制御部
５１  変調器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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