(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のフレーム構造を有するＸ偏波信号とＹ偏波信号とが偏波多重された光信号を光伝送路に送信する光送信器と、前記光伝送路を伝搬した光信号を受信する光受信器とを備える光伝送システムであって、
前記光送信器は、前記Ｘ偏波信号のフレーム先頭位置に対して、前記Ｙ偏波信号のフレーム先頭位置を所定の遅延時間だけ遅らせる遅延発生部を備え、
前記光受信器は、
受信した光信号を互いに直交する２つの偏波信号に分離する偏波分離部と、
前記２つの偏波信号間のフレーム先頭位置の時間差を検出する時間差検出部と、
前記時間差に基づいて、前記２つの偏波信号のうちどちらがＸ偏波信号であり、どちらがＹ偏波信号であるかを判別する偏波判別部と、
を備え、
前記Ｘ偏波信号と前記Ｙ偏波信号は、フレーム周期が一致しており、
前記遅延時間は、フレーム周期の半分よりも小さい時間である、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記偏波判別部は、前記時間差検出部により検出された２つの時間差のうち小さい方の時間差を判定し、該小さい方の時間差に関し、フレーム先頭位置が時間的に前に位置している偏波信号を前記Ｘ偏波信号と、フレーム先頭位置が時間的に後ろに位置している偏波信号を前記Ｙ偏波信号と判別することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記偏波分離部は、偏波ダイバーシティ方式およびデジタルコヒーレント受信方式により、直交偏波分離を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記偏波分離部は、偏波コントローラを用いて直交偏波分離を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記光受信器は、前記偏波判別部の判別結果に基づいて前記２つの偏波信号の出力先を切り替える出力切替部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記出力切替部は、電気的な切替回路によって前記２つの偏波信号の出力先を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記出力切替部は、クロス・バー型の光スイッチによって前記２つの偏波信号の出力先を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記光送信器は、信号入力断が発生した場合であっても、スクランブル信号をフレーム化したＸ偏波信号および／またはＹ偏波信号を送信し続けるよう構成されており、前記遅延発生部は、前記Ｘ偏波信号のフレーム先頭位置に対して、前記Ｙ偏波信号のフレーム先頭位置を所定の遅延時間だけ遅らせる処理を継続することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムに関し、特に、直交する偏波にそれぞれ独立な情報を載せ、これらを偏波多重して伝送する直交偏波多重方式を採用する光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１波長あたり４０Ｇｂ／ｓの信号チャネルを複数チャネル波長多重することにより、光ファイバ１芯あたり１Ｔｂ／ｓ以上の大容量信号を数百ｋｍ伝送することができる光伝送システムが商用化されるに至っている。最近では１波長あたりの伝送速度を１００Ｇｂ／ｓに高め、さらなる広帯域化を実現するための技術開発が鋭意進められている。
【０００３】
ここで、１波長あたりの伝送速度を高速化するためには電気回路の広帯域化が必要になるが、現状のデバイス技術では１００Ｇｂ／ｓの伝送速度を実現する電気回路の設計が難しいという問題がある。
【０００４】
また、ある符号誤り率を実現する際に必要となる光信号対雑音比はビットレートに反比例するため、１００Ｇｂ／ｓの場合、１０Ｇｂ／ｓに比べて光信号対雑音比を１０ｄＢ程度改善しなければならない。その結果として、光増幅器間隔および中継段数が制限され、伝送距離が短くなってしまうという問題が発生する。
【０００５】
さらに、１００Ｇｂ／ｓまで変調帯域が高くなった場合、信号光のスペクトル幅が拡大する。従って隣接波長とのクロストークが発生しないようにするためには波長間隔を広げざるを得ず、結果として周波数利用効率が低くなると言う問題がある。
【０００６】
これらの課題を克服する方法として、近年、直交偏波多重およびデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。
【０００７】
直交偏波多重とは、光の電磁波としての性質の一つである偏波を使って信号チャネルを多重化する方法である。光は横波であるため、進行方向に直角な二つの偏波成分を持っている。直交偏波多重は、この二つの偏波にそれぞれ独立な情報を載せ、偏波合成カプラで多重化して伝送するという多重化方式である。この方式によれば、例えば２つの５０Ｇｂ／ｓの信号を偏波多重して１波長あたり１００Ｇｂ／ｓの伝送速度を実現するなど、１波長あたりの伝送速度を維持しつつ、電気回路の周波数帯域を半減させることができる。
【０００８】
次に、デジタルコヒーレント受信方式とは、コヒーレント光通信技術にデジタル信号処理を活用する方式である。コヒーレント光通信とは、１９８０年代に活発に研究開発が行われた技術で、長距離伝送された光信号と受信局に設置された局部発振器（ＬＯ：Local Oscilator）とを干渉させ、そのビート信号を使用して受信するもので、ＬＯのパワーを上げることで高い受信感度が得られ、長距離・高速伝送を実現できると期待されていた。しかしながら、遠隔地に設置された送信局のレーザとＬＯのレーザについて発信周波数および信号位相を厳密に一致させる必要があり、その高精度レーザが実現出来なかったため、実用化に至らなかった。その間にエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）と波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）の登場により従来の強度変調・直接受信（ＩＭ／ＤＤ）方式の性能が格段に向上したため、コヒーレント受信方式の研究開発はそれほど行われなくなった。
【０００９】
しかしながら、１波長あたりの伝送速度が１００Ｇｂ／ｓまで高速化し、ＥＤＦＡとＷＤＭによる特性改善に限界を迎えてきたこと、および前述のレーザ光の周波数・位相の不一致から発生する誤差をデジタル信号処理によってリアルタイムに補正することで安定な干渉を実現できるようになってきたこと等から、コヒーレント受信方式が再び脚光を集めるに至っている。また、ＣＭＯＳデバイス技術の進展により、従来は実現不可能だった超高速電子回路の実現性が見えてきたことも大きな要因である。デジタルコヒーレント受信方式は、デジタル信号処理の技術を駆使することで、偏波多重信号の分離や、波長分散、偏波モード分散の補償も電気領域で実施することができる。従って、大幅な伝送特性改善の可能性を持った技術であるといえる（直交偏波多重およびデジタルコヒーレント受信方式に関しては、非特許文献１参照）。
【００１０】
図１は、デジタルコヒーレント光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すデジタルコヒーレント光伝送システム１１０は、偏波多重光送信器１２０と、偏波多重光受信器１３０とを備える。
【００１１】
偏波多重光送信器１２０では、ＣＷ(Continuous Wave)レーザ１２１から出力される連続光（ＣＷ光）が３ｄＢカプラ１２２により２分岐され、第１マッハツェンダ変調器１２３、第２マッハツェンダ変調器１２４に入力される。第１マッハツェンダ変調器１２３では、第１クライアント信号に従って一方のＣＷ光が外部変調され、第２マッハツェンダ変調器１２４では、第２クライアント信号に従って他方のＣＷ光が外部変調される。第１マッハツェンダ変調器１２３から出力された光信号は、偏波ビーム結合器(ＰＢＣ：Poralization Beam Coupler)１２５のＸ軸側に入力される。第２マッハツェンダ変調器１２４から出力された光信号は、１／２波長板１２６を通過した後、偏波ビーム結合器１２５のＹ軸側に入力される。偏波ビーム結合器１２５のＸ軸側に入力される光信号をＸ偏波信号、Ｙ軸側に入力される光信号をＹ偏波信号と呼ぶ。Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号は、偏波ビーム結合器１２５により偏波多重され、偏波多重光信号として光ファイバ伝送路１４０に出力される。
【００１２】
光ファイバ伝送路１４０では、偏波多重光送信器１２０から出力されたときの偏波状態は保存されず、偏波多重光信号は、直線偏光や右回り、左回り円偏光、楕円偏光の様々な偏光状態に変化しながら伝搬する。この偏光状態は時間的にも一定ではなく、光ファイバ伝送路１４０への様々な外乱により常に変動し続ける。
【００１３】
偏波多重光受信器１３０では、光ファイバ伝送路１４０からの偏波多重光信号が二つの偏波が混合したままの状態で偏波ビームスプリッタ(ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter)１３１に入力され、二つの偏波に分離される。また、局部発振器（ＬＯ：Local Oscillator）１３２からは、信号光にほぼ一致した波長の局発光が出力されており、この局発光は、偏波ビームスプリッタ１３３で２つの偏波成分に分離される。偏波ビームスプリッタ１３１、１３３で分岐された４つの偏波成分は、光９０°ハイブリッド回路１３４、１３５と呼ばれる光回路に入力され、信号光と局発光とが干渉させられる。
【００１４】
図２は、光９０°ハイブリッド回路１３４，１３５の構成例を示す図である。光９０°ハイブリッド回路の一方の入力ポートには受信した信号光が入力され、他方の入力ポートには局発光が入力される。信号光はカプラ２１０で２分岐され、また局発光は２１２で２分岐される。分岐された一方の信号光は、局発光とカプラ２１１で結合された後、後段のバランス型ＰＤ（Photodiode）に出力される。他方の信号光は、９０°位相シフト回路２１３を通過することにより９０°位相をずらされた局発光とカプラ２１４で結合され、後段のバランス型ＰＤに出力される。
【００１５】
図１に戻りデジタルコヒーレント光伝送システム１１０の説明を続ける。偏波多重光受信器１３０が受信した光信号は、光９０°ハイブリッド回路１３４、１３５までの光回路によって、偏波ビームスプリッタ１３１で２分岐され、光９０°ハイブリッド回路１３４、１３５で２分岐されるので、合計４つの光信号となる。これら４つの光信号は、４つのバランス型フォトダイオード１３６で光電気変換される。
【００１６】
バランス型フォトダイオード１３６から出力された４つの電気信号は、電気アンプ１３７で増幅された後、超高速アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）１３８によりデジタル化される。デジタル化された信号は、デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）１３９に入力され、受信信号光と局発光との周波数・位相ずれ補償、偏波分離が行われる。さらに、ＤＳＰ１３９では、波長分散補償、偏波モード分散補償といった波形整形も行われる。その後、クロック抽出が行われ、偏波多重光送信器１２０でＸ偏波信号、Ｙ偏波信号に載せられた第１クライアント信号、第２クライアント信号が再生される（デジタル信号処理による偏波多重分離および分散補償技術については、非特許文献２を参照）。
【００１７】
なお、このように二つの偏波が混ざった状態のまま受信して、後段のデジタル信号処理によって偏波を分離する方法は偏波ダイバーシティと呼ばれている。ダイバーシティは英語の多様性を意味する言葉で、無線通信の分野でも通信品質を向上するための技術として一般に使われているものである。無線の偏波ダイバーシティは、２方向のアンテナ（ダイバーシティアンテナ）を使用し、両方を受信して出力を合成するか、出力の強い方を使用するといった技術である。
【００１８】
以上に述べた直交偏波多重伝送とデジタルコヒーレント受信方式とを組み合わせると、電気回路の動作速度を維持したまま１波長あたりのビットレートを２倍にすることができることから、非常に有効な技術であり、脚光を浴びている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】宮本、吉田、富澤、「100Gbit/s級チャネルを用いた大容量光ネットワークの技術動向」、電子情報通信学会誌 Vol.92，No.9, 2009 p.775-781
【非特許文献２】菊池、「ディジタルコヒーレント光受信器を用いた偏波多重分離および偏波分散補償技術の基礎」、OCS2009-T01、電子情報通信学会、光通信システム研究会、第２種研究会、第１回「ディジタル信号処理による新しい光伝送技術」、２００９年７月３０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述のように直交偏波多重およびデジタルコヒーレント受信方式を用いることで伝送容量を２倍に拡大することができるという大きな利点があるが、これまでになかった新たな問題も発生する。それは、デジタルコヒーレント受信方式によって偏波分離された２つの信号が、送信器においてＸ偏波信号、Ｙ偏波信号のどちらだったかを光特性だけから判別することができないというものである。これは、二つの偏波は物理的には全く対等であり、同じ特性を持っているためである。偏波多重光受信器１３０の偏波分離後の出力信号を偏波信号Ａ、Ｂと呼ぶとすると、偏波の判別が付かないことにより以下の２つの場合が発生する。
（１）Ｘ偏波信号→偏波信号Ａ、Ｙ偏波信号→偏波信号Ｂ
（２）Ｘ偏波信号→偏波信号Ｂ、Ｙ偏波信号→偏波信号Ａ
（１）が本来の接続である場合に、（２）の状態になると、２つのクライアント信号が入れ替わってしまうという事象が発生する。これは、たとえばＸに東京→大阪向け、Ｙに東京→名古屋向けのデータを入れていた場合に、本来大阪向けのデータが名古屋に、名古屋向けのデータが大阪にという具合に、本来とは異なった方向に伝送されることを意味する。
【００２１】
この問題は、２つの偏波が物理的に対等であることに依っており、どのような受信方式を採用しようとも必ず発生する事象である。
【００２２】
この事象について、もう少し詳しく述べる。光の偏波状態を表現する方法としてポアンカレ球を用いる方法がある。
【００２３】
図３は、ポアンカレ球を説明するための図である。任意の偏波状態は、ポアンカレ球の表面上の一点として表される。ポアンカレ球においては、Ｓ１〜Ｓ３の３本の軸を置き、球の座標を示した値をストークスパラメータと呼ぶ。例えば、球の北極にあたる（０，０，１）は右回り円偏波、南極（０，０，−１）は左回り円偏波、赤道上にある点（ｘ、ｙ、０）は直線偏波を示しており、特に（１，０，０）は水平直線偏波、（−１，０，０）は垂直直線偏波を表している。その他のポアンカレ球上の点は全て楕円偏波を示している。
【００２４】
また、異方性結晶等の偏光素子を通過した際の事象は、ポアンカレ球の回転として捉えることができる。たとえば１／２波長板は水平方向偏波を垂直方向偏波に変換するものであるが、これはポアンカレ球を１８０°回転させることに相当する。また、直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板は９０°回転することに相当し、赤道にある点を北極・南極に移動させることなる。
【００２５】
偏波多重伝送においては、Ｘ偏波とＹ偏波を偏波ビーム結合器で合成するが、この状態はポアンカレ球上の北極と南極に２つの信号が存在する状態として表現される。光ファイバ伝送路を伝搬する際に、歪みや曲がり等の影響で光ファイバの垂直方向と水平方向の屈折率に差分が生じると、偏光素子を通過したときと同じくポアンカレ球が回転することになる。これらの変動は両偏波に対して等しく作用するため、２つの信号を示す点は、対角上の位置を保持しながら球上の任意の位置に移動することになる。
【００２６】
上述したように、偏波多重デジタルコヒーレント受信方式では、Ｘ、Ｙの二つの偏波が混ざった状態のまま光９０°ハイブリッドを用いて局発光と干渉させられ、偏波分離の処理はＤＳＰで行われる。ＤＳＰ内部ではＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタと呼ばれるデジタルフィルタを用いる。ＦＩＲフィルタは受信した２つの信号を時間遅延させ、係数を掛けた後に、たすき掛け・加算し、出力として偏波分離信号を得るもので、その係数を入力信号に応じて自動的かつ適切に設定することによって２つの偏波への分離が行われる。
【００２７】
図４は、デジタルコヒーレント受信方式における偏波分離の一例を説明するための図である。偏波多重光送信器を出た時点では（１，０，０）の水平直線偏波と（−１、０，０）の垂直直線偏波であった２つの偏波成分は、伝送路を伝搬する間に任意の場所に移動する。偏波多重光受信器における偏波分離の処理は、この状態から２つの偏波成分を（１，０，０）と（−１，０，０）の２点に移動させることに相当する。
【００２８】
図４では、受信した楕円偏波１は水平直線偏波（１，０，０）に、楕円偏波２は垂直直線偏波（−１，０，０）に収束している。ここで、楕円偏波１，２が（１，０，０）と（−１，０，０）のどちらの点に収束することになるかは、信号が入力されてＤＳＰが偏波制御を開始した際に、ポアンカレ球上のどの点に居たかという初期値に依存する。この初期値は光ファイバ伝送路内でどのような偏波の変換を経て受信器にたどり着いたかによって決まり、偏波多重光送信器においてどちらがＸ偏波でどちらがＹ偏波だったかには依存しない。従って、楕円偏波１が（−１，０，０）に、楕円偏波２が（１，０，０）に収束することも考えられるのである。
【００２９】
以上説明したのように、大変有用な技術であるデジタルコヒーレント受信方式を採用したとしても、偏波分離の際に２つの偏波を区別できないという課題が発生する。
【００３０】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏波分離した信号を適切に判別することのできる光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光伝送システムは、所定のフレーム構造を有するＸ偏波信号とＹ偏波信号とが偏波多重された光信号を光伝送路に送信する光送信器と、光伝送路を伝搬した光信号を受信する光受信器とを備える光伝送システムである。光送信器は、Ｘ偏波信号のフレーム先頭位置に対して、Ｙ偏波信号のフレーム先頭位置を所定の遅延時間だけ遅らせる遅延発生部を備える。光受信器は、受信した光信号を互いに直交する２つの偏波信号に分離する偏波分離部と、２つの偏波信号間のフレーム先頭位置の時間差を検出する時間差検出部と、時間差に基づいて、２つの偏波信号のうちどちらがＸ偏波信号であり、どちらがＹ偏波信号であるかを判別する偏波判別部とを備える。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、直交偏波多重方式を採用する光伝送システムにおいて、偏波分離した２つの偏波信号のうちどちらがＸ偏波信号であり、どちらがＹ偏波信号であるかを適切に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のデジタルコヒーレント光伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】光９０°ハイブリッド回路の構成例を示す図である。
【図３】ポアンカレ球を説明するための図である。
【図４】デジタルコヒーレント受信方式における偏波分離の一例を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る偏波多重光送信器を示すブロック図である。
【図６】フレーム構造の一例を示す図である。
【図７】ＦＡＳの送信タイミングについて説明するための図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、好適な遅延時間の条件について説明するための図である。
【図９】本実施形態に係る偏波多重光受信器を示すブロック図である。
【図１０】受信した偏波信号の判別方法について説明するための図である。
【図１１】出力切替部の構成例を説明するための図である。
【図１２】出力切替部の別の構成例を説明するための図である。
【図１３】出力切替部の別の構成例を説明するための図である。
【図１４】偏波コントローラを用いた偏波多重光受信器を示すブロック図である。
【図１５】トランスポンダ装置の構成例を示す図である。
【図１６】リジェネレータ装置の構成例を示す図である。
【図１７】マックスポンダ装置の構成例を示す図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｃ）は、種々の光伝送システムを示す図である。
【図１９】入力断が発生した場合の偏波多重光送信器の動作を説明するための図である。
【図２０】偏波多重トランスポンダ装置の光送信器の構成例を示す図である。
【図２１】偏波多重トランスポンダ装置の光受信器の構成例を示す図である。
【図２２】ポイント  トゥ  ポイントのＷＤＭ光伝送システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００３５】
本実施形態に係る光伝送システムは、所定のフレーム構造を有するＸ偏波信号とＹ偏波信号とが偏波多重された光信号を光ファイバ伝送路に送信する偏波多重光送信器と、光ファイバ伝送路を伝搬した光信号を受信する偏波多重光受信器とを備える光伝送システムである。
【００３６】
まず、偏波多重光送信器について説明する。図５は、本実施形態に係る偏波多重光送信器２０を示すブロック図である。図５に示すように、偏波多重光送信器２０は、ＣＷレーザ２１、３ｄＢカプラ２２、第１マッハツェンダ変調器２３、第２マッハツェンダ変調器２４、１／２波長板２６、偏波ビーム結合器２５、第１フレーム生成部４０、第２フレーム生成部４１、光／電気変換器４４，４５を備える。
【００３７】
ＣＷレーザ２１は、ＣＷ光を出力する。ＣＷレーザ２１から出力されたＣＷ光は、３ｄＢカプラ２２により２分岐される。分岐された一方のＣＷ光は第１マッハツェンダ変調器２３に入力され、他方のＣＷ光は第２マッハツェンダ変調器２４に入力される。第１マッハツェンダ変調器２３は、与えられた第１フレーム信号に従って一方のＣＷ光を外部変調し、第２マッハツェンダ変調器２４は、与えられた第２フレーム信号に従って他方のＣＷ光を外部変調する。第１フレーム信号および第２フレーム信号については後述する。
【００３８】
第１マッハツェンダ変調器２３および第２マッハツェンダ変調器２４における変調方式としては、４値位相シフト変調（Quadrature Phase Shift Keying：ＱＰＳＫ）、２値位相シフト変調（Dual Phase Shift Keying：ＤＰＳＫ）等の位相変調方式でもよいし、強度変調・直接受信（Intensity Modulation，Direct Detection：ＩＭ−ＤＤ）方式でもよいし、その他、多値の振幅変調や、直交周波数変調といった方式を組み合わせて使ってもよい。
【００３９】
第１マッハツェンダ変調器２３から出力された光信号は、そのまま偏波ビーム結合器(ＰＢＣ：Poralization Beam Coupler)２５のＸ軸側に入力される。第２マッハツェンダ変調器２４から出力された光信号は、１／２波長板２６を通過した後、偏波ビーム結合器２５のＹ軸側に入力される。第１マッハツェンダ変調器２３および第２マッハツェンダ変調器２４を通った信号がともに水平方向直線偏波であるとすれば、第２マッハツェンダ変調器２４から出力された光信号は、１／２波長板２６により垂直方向直線偏波に変換される。１／２波長板２６としては、変調器と同様な導波路上に形成されたものを用いてもよいし、異方性光学結晶を用いた光部品を用いてもよい。また、偏波保持光ファイバを物理的に９０°捻ることにより、偏波変換を行ってもよい。
【００４０】
以下においては、偏波ビーム結合器２５のＸ軸側に入力される光信号をＸ偏波信号と呼び、Ｙ軸側に入力される光信号をＹ偏波信号と呼ぶ。Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号は、互いに直交する偏波信号である。Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号は、偏波ビーム結合器２５により偏波多重された後、偏波多重光信号として光ファイバ伝送路１４０に出力される。偏波ビーム結合器２５としては、光ファイバからのビームをレンズ系を用いて並行ビームに変換した後、異方性光学結晶を用いて偏波合成し、再度レンズ系を用いてファイバに結合するものや、偏波保持光ファイバ（ＰＡＮＤＡファイバ）２本をその偏波保持軸を９０°回転させた状態で平行に並べ、加熱・溶融延伸することで得るものなどを用いることができる。
【００４１】
次に、第１マッハツェンダ変調器２３、第２マッハツェンダ変調器２４に与えられる第１フレーム信号、第２フレーム信号について説明する。第１フレーム信号は、偏波多重光送信器２０に入力された第１クライアント信号をフレーム化した信号である。また、第２フレーム信号は、偏波多重光送信器２０に入力された第２クライアント信号をフレーム化した信号である。
【００４２】
本実施形態では、第１クライアント信号、第２クライアント信号は、光信号として偏波多重光送信器２０に入力される。偏波多重光送信器２０に入力された第１クライアント信号、第２クライアント信号は、光／電気変換器４４，４５により電気信号に変換された後、第１フレーム生成部４０、第２フレーム生成部４１に入力される。
【００４３】
第１フレーム生成部４０、第２フレーム生成部４１は、入力された第１クライアント信号、第２クライアント信号をフレーム化する。図６は、フレーム構造の一例を示す図である。図６に示すフレーム構造は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０９で定義されているフレーム構造である。このフレームは、４行からなり、各行が４０８０列（４０８０バイト）を有している。１列から１６列は、オーバーヘッドと呼ばれ、各種の制御信号が入れられる。オーバーヘッドの１行の１列から６列には、フレームの先頭位置を示すフレーム同期信号（ＦＡＳ：Flame Alignment Signal）が入れられている。ＦＡＳは、「Ｆ６  Ｆ６  Ｆ６  ２８  ２８  ２８」という固定パターンである。また、１７列から３８２４列は、ペイロードと呼ばれる実際のデータが入れられる領域である。また、３８２５列から４０８０列は、誤り訂正符号が入れられる領域である。ＦＡＳを除くすべてのバイトはスクランブルが掛けられている。このフレームは、１行目が１列から順に４０８０列まで伝送され、次に２行目、３行目、４行目という順序で伝送される。４３Ｇｂ／ｓの信号であるＯＴＵ３の場合には、フレーム周波数は、
４３Ｇｂ／ｓ÷４(行)÷４０８０（列）÷８（ビット)≒３２９ｋＨｚ
となり、フレーム周期Ｔは３．０３５ｍｓとなる。このようなフレーム構造の第１フレーム信号、第２フレーム信号によりＸ偏波、Ｙ偏波が変調され、Ｘ偏波信号、Ｙ偏波信号が生成される。
【００４４】
図７は、ＦＡＳの送信タイミングについて説明するための図である。図７には、Ｘ偏波信号（第１フレーム信号）とＹ偏波信号（第２フレーム信号）のフレームが図示されている。本実施形態においては、Ｘ偏波信号、Ｙ偏波信号ともに、同一のフレーム周期Ｔでフレームが繰り返すように設計される。上述したように、ＦＡＳは、スクランブル無しで固定のデータ列が設定され、ＦＡＳ以外のデータは全て０連続、１連続とならないようにスクランブルが掛けられている。Ｘ偏波信号とＹ偏波信号は、フレーム周期Ｔが一致していれば、全く同一のフレーム構造であってもよいし、一部が異なるフレーム構造であってもよい。
【００４５】
ここで、本実施形態に係る偏波多重光送信器２０では、図７に示すように、Ｘ偏波信号のフレーム先頭位置（ＦＡＳの位置）に対して、Ｙ偏波信号のフレーム先頭位置（ＦＡＳの位置）が所定の遅延時間τだけ遅れるように信号が出力される。この遅延時間τは、光ファイバ伝送路１４０での偏波モード分散の影響によって多少前後する可能性があるが、それでも数ビットの時間幅に留まるため、それ以上の遅延時間τをつけて送信すれば、遅延時間τはほぼ保存されて受信器に伝送される。本実施形態に係る光伝送システムにおいては、この遅延時間τの情報を手掛かりにして、Ｘ偏波信号、Ｙ偏波信号の区別を行う。
【００４６】
このような遅延時間τを発生させるために、偏波多重光送信器２０の第１フレーム生成部４０はＦＡＳタイミング送信部４２を備え、第２フレーム生成部４１はＦＡＳタイミング受信部４３を備える。第１フレーム生成部４０が第１フレーム信号を出力するとき、ＦＡＳタイミング送信部４２は、ＦＡＳ送信のタイミング信号をＦＡＳタイミング受信部４３に出力する。第２フレーム生成部４１は、ＦＡＳタイミング受信部４３がタイミング信号を受信してから時間τだけ遅延したタイミングでＦＡＳが送信されるよう第２フレーム信号を出力する。かかる手法により、Ｘ偏波信号のＦＡＳとＹ偏波信号のＦＡＳとの間に、遅延時間τを発生させることができる。
【００４７】
図８（ａ）〜（ｃ）は、好適な遅延時間の条件について説明するための図である。図８（ａ）は、遅延時間τが０である状態を示している。この場合は、遅延時間を手掛かりにＸ偏波信号とＹ偏波信号を判別できないので、遅延時間τは０より大きい値に設定する。
【００４８】
また、図８（ｂ）は、遅延時間τが、フレーム周期Ｔの半分と同じ値である状態を示している。この場合、Ｘ偏波信号のＦＡＳからＹ偏波信号のＦＡＳまでの遅延時間τ１と、Ｙ偏波信号のＦＡＳからＸ偏波信号のＦＡＳまでの遅延時間τ２が等しくなってしまう。このようにτ１とτ２とが等しくなってしまうと、遅延時間を手掛かりにＸ偏波信号とＹ偏波信号を判別できないので、遅延時間τは、フレーム周期Ｔの半分よりも小さい時間に設定する。
【００４９】
図８は、遅延時間τを０より大きく、且つフレーム周期Ｔの半分よりも小さい値に設定した状態を示す図である。このように遅延時間τを設定することにより、好適にＸ偏波信号とＹ偏波信号を判別することができる。遅延時間τは、固定であってもよいし、可変であってもよい。固定の方が回路構成が簡略化されるので、コスト的には有利である。
【００５０】
上述したように、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０９で定義された４３Ｇｂ／ｓの信号の場合は、フレーム周期Ｔは約３ｍｓという低速のものになる。１００Ｇを２偏波多重で伝送する場合は１偏波あたり５０Ｇ程度になるが、その場合にも同じフレーム構造を使うと２．５ｍｓ程度になる。フレーム周期Ｔに対する１ビットのタイムスロットの比はフレーム構造が同じであれば一定であり、
４（行）×４０８０（列)×８（ビット)＝１３０５６０倍
程度である。
【００５１】
ここで、Ｘ偏波信号のＦＡＳに対して、Ｙ偏波信号のＦＡＳを何ビット遅延させるかという点について考える。前述の遅延時間τが０より大きく、Ｔ／２未満という条件を適用すると、まずは１ビットから６５２７９ビットの遅延が許容されることになる。ただし、光ファイバ伝送路内においては、偏波モード分散と呼ばれる事象が起きる。偏波モード分散とは、光ファイバの断面形状が真円から若干ずれていること等に起因して、偏波毎に若干の伝送速度の違いが発生し、その影響で同時に伝送路に入った光信号が時間的に徐々に拡がっていくという事象である。この事象は、送信器で設定した遅延時間τが変動する要因となりうる。この変動幅が遅延時間τの値を超えてくると受信器において誤判別することになるため、そうならないように遅延幅は決める必要がある。変動幅は多段中継の合計伝送距離や伝送路ファイバの偏波モード分散の性能によっても変わるため、一概には言えない。ただし、デジタルコヒーレント受信方式では偏波モード分散の補償も実施されるため、せいぜい数ビット分程度のずれになると考えられ、おおよそ８ビット以上にすれば問題ないと考えられる。従って、８から６５２７１ビットという非常に広い範囲で、選択することができ、非常に自由度の高いものであるといえる。逆に言うと、１ビット単位といった超高精度なタイミング調整は不要とも言える。
【００５２】
次に、偏波多重光受信器について説明する。図９は、本実施形態に係る偏波多重光受信器３０を示すブロック図である。図９に示す偏波多重光受信器３０は、偏波ダイバーシティ方式およびデジタルコヒーレント受信方式により、直交偏波分離を行う偏波多重光受信器である。
【００５３】
図９に示すように、偏波多重光受信器３０は、偏波ビームスプリッタ３１、局部発振器３２、偏波ビームスプリッタ３３、光９０°ハイブリッド回路３４，３５、バランス型フォトダイオード３６、電気アンプ３７、超高速アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３８、デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）３９、フレーム抽出部５０，５１、誤り訂正部５２，５３、出力切替部５４、時間差検出部５５、偏波判別部５６を備える。
【００５４】
上述したように光ファイバ伝送路１４０では、偏波多重光送信器２０から出力されたときの偏波状態は保存されず、偏波多重光信号は、直線偏光や右回り、左回り円偏光、楕円偏光の様々な偏光状態に変化しながら伝搬する。この偏光状態は時間的にも一定ではなく、光ファイバ伝送路１４０への様々な外乱により常に変動し続ける。
【００５５】
偏波多重光受信器３０に入力された偏波多重光信号は、二つの偏波が混合したままの状態で偏波ビームスプリッタ３１に入力され、二つの偏波に分離される。また、局部発振器３２からは、信号光にほぼ一致した波長の局発光が出力されており、この局発光は、偏波ビームスプリッタ３３で２つの偏波成分に分離される。偏波ビームスプリッタ３１，３３で分岐された４つの偏波成分は、光９０°ハイブリッド回路３４、３５に入力され、信号光と局発光とが干渉させられる。
【００５６】
偏波多重光受信器３０が受信した光信号は、光９０°ハイブリッド回路３４，３５までの光回路によって、偏波ビームスプリッタ３１で２分岐され、光９０°ハイブリッド回路３４，３５で２分岐されるので、合計４つの光信号となる。これら４つの光信号は、４つのバランス型フォトダイオード３６で光電気変換される。
【００５７】
バランス型フォトダイオード３６から出力された４つの電気信号は、電気アンプ３７で増幅された後、ＡＤＣ３８によりデジタル化される。ＡＤＣ３８によりデジタル化された信号は、ＤＳＰ３９に入力され、受信信号光と局発光との周波数・位相ずれ補償、偏波分離が行われる。さらに、ＤＳＰ３９では、波長分散補償、偏波モード分散補償といった波形整形も行われる。その後、ＤＳＰ３９にてクロック抽出が行われ、２つの偏波信号（偏波信号Ａ，Ｂと呼ぶ）が出力される。この時点では、この偏波信号Ａ，ＢのいずれがＸ偏波信号であり、いずれがＹ偏波信号であるかは分からない。
【００５８】
ＤＳＰ３９から出力された偏波信号Ａ，Ｂは、それぞれフレーム抽出部５０，５１に入力される。フレーム抽出部５０，５１は、偏波信号Ａ，Ｂについてそれぞれ独立にフレームを抽出し、ヘッダ、ペイロード、誤り訂正符号を取り出す。誤り訂正部５２，５３は、誤り訂正符号に基づいてペイロードの符号誤り訂正処理を行う。誤り訂正されたペイロードの情報は、クライアント信号として出力切替部５４に出力される。
【００５９】
図１０は、受信した偏波信号の判別方法について説明するための図である。図１０には、偏波信号Ａ，Ｂのフレームが図示されている。
【００６０】
フレーム抽出部５０，５１は、偏波信号Ａ，ＢのＦＡＳのタイミング情報を時間差検出部５５に出力する。時間差検出部５５は、このＦＡＳのタイミング情報に基づき、偏波信号Ａ，Ｂ間のＦＡＳの時間差を検出する。ここで、偏波信号Ａ，Ｂ間のＦＡＳの時間差には、どちらの偏波信号のＦＡＳからの時間差かによって、２つの時間差が存在する。具体的には、図１０に示すように、偏波信号ＡのＦＡＳから偏波信号ＢのＦＡＳまでの時間差τ１と、偏波信号ＢのＦＡＳから偏波信号ＡのＦＡＳまでの時間差τ２である。時間差検出部５５は、検出した時間差τ１，τ２の情報を偏波判別部５６に出力する。
【００６１】
偏波判別部５６は、時間差τ１，τ２の大小を判定する。偏波多重光送信器２０においては０＜遅延時間τ＜Ｔ／２と設定したので、小さい方の時間差（図１０の例ではτ２）が送信器側で設定した遅延時間τであることが分かる。偏波判別部５６は、小さい方の時間差τ２に関し、ＦＡＳが時間的に前に位置している偏波信号ＢをＸ偏波信号と、ＦＡＳが時間的に後ろに位置している偏波信号ＡをＹ偏波信号と判別する。かかる手法により、Ｘ偏波信号、Ｙ偏波信号の判別を行うことができる。Ｘ，Ｙ偏波信号の判別情報は、出力先指示信号として出力切替部５４に送られる。
【００６２】
出力切替部５４は、偏波判別部５６の判別結果に基づいて、偏波信号Ａ，Ｂの出力先を切り替え、正しい出力ポートにクライアント信号を出力する。クライアント信号は、通常電気／光変換され、光信号として出力される。出力切替部５４の構成、配置については幾つかの構成が存在する。
【００６３】
図１１は、出力切替部の構成例を説明するための図である。図１１に示す実施例において、誤り訂正部５２，５３から出力された偏波信号Ａ，Ｂは、電気的な切替回路である電気切替回路５９に入力される。電気切替回路５９は、偏波判別部５６からの出力先指示信号に基づいて出力先の切替を行う。そして、電気切替回路５９の後段に電気／光変換器６０，６１を設け、第１クライアントデータ信号、第２クライアントデータ信号を光信号として出力する。
【００６４】
図１２は、出力切替部の別の構成例を説明するための図である。図１２に示す構成例においては、ＤＳＰ３９から出力された偏波信号Ａ，Ｂを分岐して、一方を電気切替回路５９に出力し、他方をフレーム抽出部６２，６３に出力する。フレーム抽出部６２，６３の後段には時間差検出部５５、偏波判別部５６が設けられる。時間差検出部５５および偏波判別部５６は、分岐された偏波信号Ａ，Ｂに基づいてＸ偏波信号、Ｙ偏波信号の判別を行い、出力先指示信号を電気切替回路５９に出力する。電気切替回路５９は、この出力先指示信号に基づいて、偏波信号Ａ，Ｂの出力先の切替を行う。正しい出力先に切り替えられた偏波信号Ａ，Ｂは、フレーム抽出部５０，５１によってフレーム抽出された後、誤り訂正部５２，５３により誤り訂正処理が行われる。誤り訂正された電気信号は、電気／光変換器６０，６１により光信号に変換され、第１クライアントデータ信号、第２クライアントデータ信号として出力される。
【００６５】
図１３は、出力切替部の別の構成例を説明するための図である。図１３に示す構成例においては、光クロスバースイッチ６４によって偏波信号Ａ，Ｂの出力先を切り替える。本実施例においては、偏波信号Ａ，Ｂごとに電気／光変換器６０，６１によって電気／光変換まで実施し、２つの光信号を２対２のクロス・バー型の光スイッチ６４に入力する。光クロスバースイッチ６４は、偏波判別部５６からの出力先指示信号に基づいて光信号の出力先切替制御を行い、正しい出力先に第１クライアント信号、第２クライアント信号を出力する。
【００６６】
ここまで偏波ダイバーシティおよびデジタルコヒーレント受信方式を使用する構成について述べたが、上述した偏波信号の判別方法は、偏波コントローラを用いて直交偏波分離を行う偏波多重光受信器についても同様に適用することができる。
【００６７】
図１４は、偏波コントローラを用いた偏波多重光受信器３０を示すブロック図である。この偏波多重光受信器３０は、偏波ビームスプリッタ３１の前段に偏波コントローラ６５を設けた点が図９に示す偏波多重光受信器と異なっている。
【００６８】
本実施形態においては、光ファイバ伝送路１４０において二つの偏波が混合した状態の偏波多重光信号は、まず偏波コントローラ６５に入力される。偏波コントローラ６５は、二つの偏波を水平方向、垂直方向の直線偏波に変換する。次に、分離された軸に合わせて偏波ビームスプリッタ３１に入力する。偏波ビームスプリッタ３１の軸に合うように偏波コントローラ６５による制御を実施すると表現することもできる。分離した二つの偏波について、それぞれバランス型フォトダイオード３６により光／電気変換し、信号を再生する。ここでも二つの偏波について、上述したのと同様の方法により、いずれがＸ偏波信号であり、いずれがＹ偏波信号であるかを判別することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送システムによれば、偏波多重光伝送方式を用いる光送信器および受信器を組み合わせて構成される光伝送システムにおいて発生する受信側で二つの偏波を判別することができないという問題を、簡易な回路および装置構成によって解決することができる。また、伝送路の品質が低く、信号の誤り率が高い状態にあっても、フレーム外れ（Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｆｌａｍｅ：ＬＯＦ）にならなければ、正しく偏波を判別し続けることができる。一般に信号エラーよりもＬＯＦの方が閾値は低いため、その分だけ回線品質を維持することができる。
【００７０】
次に、上述した偏波多重光送信器２０と偏波多重光受信器３０を用いて構成されるトランスポンダ装置について説明する。トランスポンダ装置とは、クライアント信号を入力し、光ファイバ伝送路に適した光信号に変換する機能と、光ファイバ伝送路から受信した光信号をクライアント信号に戻して出力する機能を有する装置である。図１５は、トランスポンダ装置の構成例を示す図である。
【００７１】
例えば１００Ｇｂ／ｓのクライアント信号を偏波多重して伝送するトランスポンダ装置では、まず、１００Ｇｂ／ｓの光信号を光／電気変換器７１により光／電気変換する。次に、この信号をシリアルパラレル変換部７２を用いてシリアル・パラレル変換し、２本の５０Ｇｂ／ｓ信号とする。そしてこの２つの信号を図５に示す偏波多重光送信器２０の２つのデータ入力部に入力し、各々をフレームに格納した上で、直交するＸ偏波、Ｙ偏波を変調する。変調されたＸ偏波信号およびＹ偏波信号は、偏波多重され、光ファイバ伝送路１４０に出力される。ここで、上述したようにＹ偏波信号のＦＡＳがＸ偏波信号のＦＡＳに対して所定の遅延時間τだけ遅れるようにフレームが出力される。
【００７２】
偏波多重光受信器３０は、光ファイバ伝送路１４０からの偏波多重光信号を偏波分離し、二つの信号それぞれについて誤り訂正を行った上でフレームからペイロードを取り出し、５０Ｇｂ／ｓの２つの信号を得る。正しい順序でパラレル・シリアル変換を行い、元の１００Ｇｂ／ｓのクライアント信号として出力する。
【００７３】
前述の通り、Ｘ偏波とＹ偏波の間の遅延時間τは設定の自由度が高い。そこで例えば、トランスポンダ装置の送信側でシリアル・パラレル変換する際に、１バイト（８ビット）ずつＸ偏波信号、Ｙ偏波信号に振り分けるような構成を取り、τとして１バイトの時間を選択する構成としてもよい。この場合は、受信側でも１バイトの時間差として受信されるので、そのままパラレル・シリアル変換をすることによって元の信号を生成することができる。
【００７４】
次に、上述した偏波多重光送信器２０と偏波多重光受信器３０を用いて構成されるリジェネレータ装置８０について説明する。リジェネレータ装置とは、長距離の伝送を行う際に光による増幅中継では光信号対雑音比が劣化するなどの影響で限界があるため、一度電気信号に変換し、識別再生を行った上で再度電気光変換し、伝送路へと送信するための装置である。図１６は、リジェネレータ装置の構成例を示す図である。
【００７５】
図１６に示すリジェネレータ装置８０は、図９または図１４に示す偏波多重光受信器３０によって光ファイバ伝送路１４０から光信号の受信を行い、その２系統の信号を、図５に示す偏波多重光送信器２０を用いて光ファイバ伝送路１４１に出力する。ここで、偏波多重光受信器３０は、受信した信号から検出されたＸ偏波信号とＹ偏波信号の間の遅延時間τを偏波多重光送信器２０に通知する。偏波多重光送信器２０は、遅延時間τと同じ遅延時間を設定してフレームを生成し、この変調データを用いてＸ，Ｙ偏波の変調を行い、光ファイバ伝送路１４１へと出力する。かかるリジェネレータ装置８０を用いることにより、トランスポンダ装置の間にリジェネレータ装置８０が入った場合にも、受信側のトランスポンダ装置において正しく偏波を判別することができる。
【００７６】
次に、上述した偏波多重光送信器２０と偏波多重光受信器３０を用いて構成されるマックスポンダ装置について説明する。マックスポンダ装置とは、複数の低速なクライアント信号を入力し、それらをパラレル・シリアル変換した上で、高速の信号として出力する装置である。図１７は、マックスポンダ装置の構成例を示す図である。
【００７７】
マックスポンダは、４以上の偶数の信号の多重伝送を行う場合に用いることができる。なお、２つの信号の多重伝送は、図５に示す偏波多重光送信器２０および図９または図１４に示す偏波多重光受信器３０を用いて行うことができる。ここでは、一例として、１０Ｇｂ／ｓのクライアント信号１０本をマックスポンダで多重化して伝送する場合を考える。
【００７８】
まず送信側マックスポンダ装置９４においては、１０Ｇｂ／ｓの信号１〜１０の１０本をすべて光／電気変換器９１を用いて光／電気変換する。次にこの信号を５本ずつに分け、信号１〜５と、信号６〜１０をパラレルシリアル変換部９２，９３を用いてそれぞれパラレル・シリアル変換して、信号Ａと信号Ｂの２つの５０Ｇｂ／ｓの信号を生成する。信号ＡとＢを各々フレームに格納し、図５に示す偏波多重光送信器２０によって、偏波多重信号として光ファイバ伝送路１４０に出力する。
【００７９】
受信側マックスポンダ装置９５においては、図９または図１４に示す偏波多重光受信器３０で受信した光信号を偏波分離出力し、偏波信号の判別を行って、例えばＸ偏波信号を信号Ａと、Ｙ偏波信号を信号Ｂと判別する。それぞれについて誤り訂正を行った上でフレームからペイロードを取り出す。そして、シリアルパラレル変換部９６を用いて信号Ａをシリアル・パラレル変換して信号１〜５を、シリアルパラレル変換部９７を用いて信号Ｂをシリアル・パラレル変換して信号６〜１０を再生し、これを電気／光変換器９８を用いて電気／光変換してクライアント信号１〜１０として出力する。
【００８０】
上述のトランスポンダ装置、リジェネレータ装置、マックスポンダ装置等を組み合わせることで種々の光伝送システムを構成することができる。図１８（ａ）〜（ｃ）は、種々の光伝送システムを示す図である。図１８（ａ）は、図１５に示すトランスポンダ装置７０を対向させた光伝送システムを示す。また、図１８（ｂ）は、対向するトランスポンダ装置７０の間に、図１６に示すリジェネレータ装置８０を設けた光伝送システムを示す。また、図１８（ｃ）は、対向する送信側マックスポンダ装置９４と受信側マックスポンダ装置９５の間に、リジェネレータ装置８０を設けた光伝送システムを示す。図１８（ｂ）、（ｃ）における光伝送システムにおいては、複数のリジェネレータ装置８０がタンデム配置されてもよい。また、偏波多重化した信号を、さらにアレー導波路格子フィルタ等を用いて波長多重化し、光増幅器を用いて多段の増幅中継を行う構成としてもよい。
【００８１】
図１９は、入力断が発生した場合の偏波多重光送信器の動作を説明するための図である。本実施形態に係る光伝送システムにおいては、二つの偏波信号の間のＦＡＳの時間差を頼りにしてＸ偏波信号とＹ偏波信号を判別しているため、どちらか一方でも信号が停止してしまうと、Ｘ偏波信号とＹ偏波信号の判別ができなくなってしまうおそれがある。
【００８２】
そこで本実施形態においては、偏波多重光送信器２０は、一方のクライアント信号が入力断となった場合であっても、スクランブル信号をフレーム化した偏波信号を送信し続ける。そして、このスクランブル信号をフレーム化した偏波信号と正常な偏波信号との間に遅延時間τを与える処理を継続する。これにより片方のクライアント信号が入力断の場合にもう一方のクライアント信号に影響を与えずにサービスを提供し続けることができる。また、第１クライアント信号および第２クライアント信号が両方入力断の場合でも入力信号の有無に関わらず回線開通が可能となり、入力断が復帰すればすぐに信号疎通を得ることができる。
【００８３】
図２０は、偏波多重トランスポンダ装置の光送信器の構成例を示す図である。図２０に示す光送信器２００においては、１００Ｇｂ／ｓのクライアント信号を光／電気変換器を用いて光／電気変換した後、シリアルパラレル変換部２０１にてシリアル・パラレル変換し、２本の５０Ｇｂ／ｓの信号を得る。これらを各々フレームに格納し、誤り訂正符号を付与して、第１フレーム信号、第２フレーム信号を得る。第１フレーム信号、第２フレーム信号は、５５Ｇｂ／ｓの電気信号である。ここで、第１フレーム信号のＦＡＳに対して第２フレーム信号のＦＡＳを遅延時間τだけ遅延させる。遅延時間τは０より大きく、Ｔ／２（Ｔ：フレーム周期、２．５ｍｓ）より小さくする必要がある。そこで、τとしては８ビット相当の遅延を選択することとする。次に、第１フレーム信号と第２フレーム信号を２系統のＱＰＳＫ変調器２３，２４に入力する。ＱＰＳＫ変調器２４からの出力については１／２波長板２６を通し、偏波を垂直偏波に変換する。水平偏波のＸ偏波信号、垂直偏波のＹ偏波信号を偏波ビーム結合器２５によって偏波多重して送出する。光送信器２００から出力される偏波多重光信号のビットレートは、１１０Ｇｂ／ｓとなる。
【００８４】
図２１は、偏波多重トランスポンダ装置の光受信器の構成例を示す図である。受信した１１０Ｇｂ／ｓの偏波多重光信号は、まず偏波ビーム分離器３１により水平偏波と垂直偏波に分けられる。局部発振器３２から出力された局発光についても偏波軸を４５°ずらして偏波ビーム分離器３３に入力し、垂直偏波と水平偏波に分離される。それぞれ水平偏波と垂直偏波を光９０°ハイブリッド回路３４，３５に入力し干渉させる。その出力は４対のバランス型フォトダイオード３６により光／電気変換され、ＡＤＣ３８によってデジタル化される。このデジタル信号はＤＳＰ３９によって局発光の周波数および位相の補償、偏波分離、波長分散補償、偏波分散補償が実施される。出力された２系統のデータについて、フレームの抽出・誤り訂正が行われるとともに、ＦＡＳ間の時間差によっていずれがＸ偏波信号、Ｙ偏波信号であるかの判別が行われ、その結果に基づいて電気切替回路３０１の切替方向を決定する。最後に５０Ｇｂ／ｓの２本の信号をパラレルシリアル変換部３０２によって１００Ｇｂ／ｓの信号に戻し、電気／光変換器３０３によって電気／光変換して１００Ｇｂ／ｓのクライアント信号として出力する。
【００８５】
図２２は、ポイント  トゥ  ポイントのＷＤＭ光伝送システムの構成例を示す図である。このＷＤＭ光伝送システムにおいては、図２０に示す光送信器２００を多波長分並べ、ＷＤＭフィルタ２２０に入力し、波長多重化する。波長多重化した信号をエルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium-Doped Fiber Amplifier）２２２により多波長一括増幅することで伝送損失を補償し、伝送距離を伸ばすことができる。受信局ではＷＤＭフィルタ２２４により波長分離を行い、各チャンネルを図２１に示す光受信器３００に入力する。本実施例では１００Ｇｂ／ｓの信号をＣ−ＢＡＮＤの４０波長並べることでビットレートを４Ｔｂ／ｓとしている。
【００８６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せによりいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００８７】
２０  偏波多重光送信器、  ２１  ＣＷレーザ、  ２３  第１マッハツェンダ変調器、  ２４  第２マッハツェンダ変調器、  ２５  偏波ビーム結合器、  ２６  １／２波長板、  ３０  偏波多重光受信器、  ３１  偏波ビームスプリッタ、  ３２  局部発振器、  ３３  偏波ビームスプリッタ、  ３４  光９０°ハイブリッド回路、  ３６  バランス型フォトダイオード、  ３８  ＡＤＣ、  ３９  ＤＳＰ、  ４０  第１フレーム生成部、  ４１  第２フレーム生成部、  ４２  ＦＡＳタイミング送信部、  ４３  ＦＡＳタイミング受信部、  ５０  フレーム抽出部、  ５２  誤り訂正部、  ５４  出力切替部、  ５５  時間差検出部、  ５６  偏波判別部、  ５９  電気切替回路、  ６４  光クロスバースイッチ、  ６５  偏波コントローラ、  １４０  光ファイバ伝送路。
【図１】
0005437858.tif 000002
【図２】
0005437858.tif 000003
【図３】
0005437858.tif 000004
【図４】
0005437858.tif 000005
【図５】
0005437858.tif 000006
【図６】
0005437858.tif 000007
【図７】
0005437858.tif 000008
【図８】
0005437858.tif 000009
【図９】
0005437858.tif 000010
【図１０】
0005437858.tif 000011
【図１１】
0005437858.tif 000012
【図１２】
0005437858.tif 000013
【図１３】
0005437858.tif 000014
【図１４】
0005437858.tif 000015
【図１５】
0005437858.tif 000016
【図１６】
0005437858.tif 000017
【図１７】
0005437858.tif 000018
【図１８】
0005437858.tif 000019
【図１９】
0005437858.tif 000020
【図２０】
0005437858.tif 000021
【図２１】
0005437858.tif 000022
【図２２】
0005437858.tif 000023