(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を合波して偏波スクランブルされた１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
複数のデータ列を複数の電界信号に一意に変換し、該複数の電界信号のそれぞれに互いに異なる偏波成分を付与することで該複数の電界信号を偏波電界信号に変換し、該複数の偏波電界信号の偏波をポアンカレ球上でそれぞれ時間的に回転させ、該複数の偏波回転された偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とし、該合成偏波電界信号を前記直交偏波信号発生器が生成する前記２つの送信電界がもつ偏波成分に分解して２つの偏波分解電界信号とし、該２つの偏波分解電界信号に基づき前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する電界変調器駆動装置と、
を有する偏波多重送信器。
【請求項２】
前記送信電界は光信号であり、
前記電界変調器は光変調器である請求項１に記載の偏波多重送信器。
【請求項３】
前記電界変調器駆動装置は、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、前記複数の電界マッピング処理装置から出力される複数の電界信号をそれぞれ異なる偏波をもつ偏波電界信号に変換する複数の偏波マッピング処理装置と、前記複数の偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させる複数の偏波回転処理装置と、前記複数の偏波回転処理装置を制御する偏波回転制御装置と、前記複数の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記直交偏波信号発生器が生成する前記２つの光信号がもつ偏波成分に分解して２つの偏波分解電界信号を出力する偏波分離処理装置と、前記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波分解電界信号と前記直交偏波多重送信器が有する前記２つの光変調器から出力される光信号の電界とが一致するように、前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の偏波多重送信器。
【請求項４】
前記偏波多重送信器において、前記複数の偏波電界信号の振幅及び／又は位相がそれぞれ独立に変調され、且つ、該全ての偏波電界信号の偏波がポアンカレ球上で一様に変調されることを特徴とする請求項１に記載の偏波多重送信器。
【請求項５】
前記電界変調器駆動装置は、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、複数の前記電界信号をそれぞれ異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、複数の前記偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させる複数の偏波回転処理装置と、前記複数の偏波回転処理装置を同期させ、前記複数の偏波回転処理装置がそれぞれに入射される偏波をポアンカレ球上で一様且つ周期的に偏波回転させるように、前記複数の偏波回転処理装置を駆動する偏波回転制御装置と、前記複数の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記直交偏波信号発生器によって生成される前記２つの送信電界がもつ偏波成分に分解して偏波分解電界信号を出力する偏波分離処理装置と、前記２つの偏波分解電界信号と前記直交偏波多重送信器が有する前記２つの電界変調器から出力される送信電界とが一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の偏波多重送信器。
【請求項６】
前記電界変調器駆動装置は、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、複数の前記電界信号をそれぞれ異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、複数の前記偏波電界信号を合成して合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号の偏波を回転させる偏波回転処理装置と、前記偏波回転処理装置が入射される偏波に周期的な偏波回転を与えるように、前記偏波回転処理装置を駆動する偏波回転制御装置と、前記偏波回転処理装置が出力する合成偏波電界信号を、前記直交偏波信号発生器が生成する２つの送信電界がもつ偏波成分に分解して２つの偏波分解電界信号を出力する偏波分離処理装置と、前記２つの偏波分解電界信号と前記２つの電界変調器から出力される送信電界とが一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と
を有することを特徴とする請求項４に記載の偏波多重送信器。
【請求項７】
電界の偏波を回転させる前記偏波回転処理装置の変調周期と、前記電界マッピング処理装置の出力する電界信号の変調周期との最小公倍数が予め定められた閾値より小さくなるように、前記偏波回転処理装置の変調周期を決定することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の偏波多重送信器。
【請求項８】
前記電界変調器駆動装置は、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、当該任意の偏波はポアンカレ球において前記２つの送信電界の偏波を結んだ軸を回転軸とする円の円周上の偏波であることを特徴とし、複数の前記電界信号を互いに異なる前記任意の偏波をもつ偏波電界信号にそれぞれ変換する複数の偏波マッピング処理装置と、前記複数の偏波電界信号を合成して偏波スクランブルされた１つの合成偏波電界信号を出力する偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記２つの送信電界がもつ偏波成分に分解して偏波分解電界信号を出力する偏波分離処理装置と、前記２つの偏波分解電界信号の振幅比及び／又は位相差を変調する電界変調処理装置と、前記電界変調処理装置を駆動する電界変調制御装置と、前記２つの電界変調処理装置の出力電界と前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界が一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の偏波多重送信器。
【請求項９】
前記電界変調器駆動装置は、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、２つの前記電界信号の位相差を変調する電界変調処理装置と、前記電界変調処理装置を駆動する電界変調制御装置と、前記電界変調処理装置で変調された２つの電界信号と前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界が一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の偏波多重送信器。
【請求項１０】
前記偏波多重送信器において、偏波電界信号の偏波を回転する処理における偏波の回転パターンを限定することを特徴とする請求項４に記載の偏波多重送信器。
【請求項１１】
電界の偏波を回転させる前記電界変調処理装置の変調周期と、前記電界マッピング処理装置の出力する電界信号の変調周期との最小公倍数が予め定められた閾値より小さくなるように、前記電界変調処理装置の変調周期を決定することを特徴とする請求項８及び９に記載の偏波多重送信器。
【請求項１２】
前記２つの電界変調処理装置が、入力される電界信号の電界シンボルの群と、出力する電界シンボルの群とが一致するように、変調を行うことを特徴とする請求項８及び９に記載の偏波多重送信器。
【請求項１３】
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界の振幅及び／又は位相を更に変調し、前記２つの送信電界の振幅比及び／又は位相差を周期的に変調する２つの偏波電界変調器と、前記２つの偏波電界変調器で変調された２つの送信電界を合波して偏波スクランブルされた１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備えた直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ互いに異なる偏波に変換する機能を有し、当該偏波をポアンカレ球において前記２つの送信電界がもつ偏波を結ぶ直線を回転軸とする円の円周上の任意の偏波とすることを特徴とし、前記複数の電界マッピング処理装置から出力される複数の電界信号をそれぞれ異なる偏波をもち、時間的に偏波回転された複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、前記複数の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記２つの送信電界がもつ偏波成分に分解して２つの偏波分解電界信号を出力する偏波分離処理装置と、前記２つの偏波分解電界信号と前記２つの電界変調器で変調された送信電界とが一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器。
【請求項１４】
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの光信号の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、前記２つの光変調器で変調された２つの光信号を合波して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列をそれぞれ電界信号に変換する２つの電界マッピング処理装置と、変換された２つの電界信号と前記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置とを備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球において、前記直交偏波多重送信器から出力される２つの偏波を結ぶ直線に垂直で、且つポアンカレ球の中心点を面内にもつ円の円周上にある互いに直交関係にある２つの偏波成分の位相差を変調する機能を有し、前記偏波多重信号光に偏波回転を与えて偏波スクランブルされた偏波多重信号光を出力する偏波変調器と、
前記偏波変調器を駆動する駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器。
【請求項１５】
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの光信号の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器並びに前記２つの光信号の偏波をそれぞれ変調する２つの偏波変調器と、前記光変調器及び前記偏波変調器で変調された２つの光信号を合波して偏波スクランブルされた１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、変換された２つの電界信号と前記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置とを備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球において前記２つの偏波変調器の出力信号の偏波のなす角度を一定に保ち、且つ、前記２つの偏波変調器の出力信号の偏波がポアンカレ球上で一様に回転するように前記偏波変調器を駆動する偏波変調駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の偏波多重送信器と、
前記偏波多重送信器から受信器までの伝送路の偏波変動、その残留分又はこれらに依存する量を検出する伝送路偏波検出装置と、
前記伝送路偏波検出装置での検出結果をもとに、前記偏波多重送信器を駆動する偏波管理装置と
を備え、
前記偏波多重送信器は、伝送路の偏波変動をキャンセルするように偏波が回転された偏波多重信号を出力する伝送システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の偏波多重送信器を複数有し、且つ、偏波スクランブルされない送信信号を出力する偏波非制御送信器を一つ以上有し、複数の前記偏波多重送信器及び偏波非制御送信器は異なる波長チャネルをもつ送信部と、
前記全ての偏波多重送信器の波長チャネルにおいて、隣接する波長チャネルをもつ前記の偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターン及び／又は速度が一致しないように、前記全ての偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターン及び／又は速度を制御する偏波スクランブル管理装置と
を有する事を特徴とする伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重送信器及び伝送システムに係り、偏波スクランブルされた光信号、特に偏波スクランブルされた光偏波多重信号を出力する偏波多重送信器及び伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光伝送システムでは、多値変調方式によって伝送容量の増大が図られている。多値変調方式は、光信号の振幅および／又は位相を多値に変調することで、変調の多値数に応じて伝送容量を増加させる技術である。しかし、変調の多値数に伴って受信感度が悪くなるため、伝送距離が短くなってしまう。
そこで、次世代の光伝送システムでは、多値変調方式だけでなく偏波多重方式による伝送容量の増加も有望視されている。偏波多重方式は異なる偏波（光波の振動面）の光信号を合波し、伝送容量を増加する技術である。通常、互いの偏波が直交関係にある２つの光信号が合波され、伝送容量が２倍に増加される。この互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を用いた偏波多重方式は、特に直交偏波多重方式と呼ばれる。このように、次世代の大容量光伝送システムにとって、偏波の利用は魅力的である。
しかし、その一方で偏波が種々の信号劣化の原因となることが知られている。例えば、光導波路の偏波依存損失（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ、ＰＤＬ）、光増幅器の偏波依存利得（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｇａｉｎ、ＰＤＧ）及び偏波ホールバーニング（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｈｏｌｅ  Ｂｕｒｎｉｎｇ、ＰＨＢ）などは光信号にその偏波に応じた損失又は利得を与える。また、光ファイバや光導波路の偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ、ＰＭＤ）などは光信号にその偏波に応じた遅延を与える。
なお、光ファイバの偏波依存性の原因は、光ファイバに加わる応力がそのコア断面を歪ませるためである。このコア断面の歪みはＰＭＤを生じるだけでなく、光信号の偏波をその波長や偏波に応じて変化させる。また、光ファイバに加わる応力は一般に変動しているため、光ファイバの偏波依存性もまた時間変動することが知られている。
偏波に起因するこれらの現象は、偏波多重方式で生成される偏波多重信号光を大きく劣化させる可能性がある。例えば、ＰＤＬは偏波多重信号光に対し、多重された信号間に異なる損失を与える上、多重された信号間の偏波状態を変化させる。図１を用いてこの現象を説明する。例えば、横振動のＴＥ偏波の光パワーを１００％、縦振動のＴＭ偏波の光パワーを３３．３％だけ透過するＰＤＬ素子００１があったとする。このＰＤＬ素子００１に、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の光信号を多重した図１（ａ）に示す偏波多重信号光を入力すると、図１（ｂ）に示すように多重された２つの偏波には光強度の差が生じる。ただし、この場合は多重された信号間の偏波状態は維持されている。一方、ＴＥ偏波とＴＭ偏波を４５°回転したＸ偏波とＹ偏波の光信号を多重した図１（ｃ）に示す偏波多重信号光を上述のＰＤＬ素子００１に入力した場合、図１（ｄ）に示すように多重された２つの信号の偏波が互いに逆向きに回転し、互いの偏波の成す角度が９０°から１２０°に変化してしまう。この現象は、図１（ｃ）に示すＸ偏波とＹ偏波が共にＴＥ偏波とＴＭ偏波の合成偏波であり、ＰＤＬ素子００１によりそれぞれのＴＭ偏波成分が減じられた結果、共にＴＥ偏波に近づいたものと理解することができる。実際、ＰＤＬ素子００１がＴＭ偏波を通さない場合は、Ｘ偏波もＹ偏波も共にＴＥ偏波となる。
【０００３】
ところで、光信号の偏波は図２（ａ）に示されるポアンカレ球を用いて視覚的に表すことができる。ポアンカレ球は任意の偏波００９を球面上の点として一意に表す偏波の表記法である。例として、図２（ａ）のポアンカレ球上に、ＴＥ偏波００Ａ、ＴＭ偏波００Ｂ、＋４５°偏波００Ｃ、−４５°偏波００Ｄ、右回り円偏波００Ｅ、左回り円偏波００Ｆをそれぞれ示す。また、ＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂ、＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄ、右回り円偏波００Ｅと左回り円偏波００Ｆを結ぶ直線はそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３軸と呼ばれ、これらの軸はポアンカレ球の中心点で直角に交差している。なお、ＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂのように互いに直交関係にある偏波は、ポアンカレ球上では互いに裏側に位置する点で表される。偏波依存性とは、このポアンカレ球上における点の位置に応じた異なる損失や遅延などを発生させる性質と理解することができる。
この偏波依存性による信号劣化を抑える方法のひとつとして、偏波スクランブルが知られている。偏波スクランブルは、光信号の偏波がある状態に固定されないよう、光信号の偏波を変動させる手法である。そのため、偏波スクランブルされた光信号の偏波はポアンカレ球上で図２（ｂ）に示されるような時間的な分布００Ｈ−１をもつこととなる。なお、理想的な偏波スクランブルは、図２（ｃ）に示されるポアンカレ球全体に渡る分布００Ｈ−２において光信号の偏波が均等に現れるように、光信号の偏波を変化させる。これにより、光信号が受ける偏波依存性が平均化され、偏波依存性による信号劣化を抑えることができる。また、互いに直交関係にある偏波に対し、偏波依存性は一般に逆転するため、ポアンカレ球の中心点を通る任意の軸を回転軸とする円周（例えば、図２（ｄ）に示される分布００Ｈ−３）上を周期的に回転させる偏波スクランブラも有効である。
偏波スクランブルを用いた光伝送システムの代表的な形態を図３に示す。レーザー光源（ＬＤ）００２から出力される連続光を光変調器（Ｍｏｄ）００３が送信データに基づいて変調し、光送信信号として出力する。この光送信信号の偏波は一定である。この光送信信号が偏波スクランブラ（ＰＳ）００４に入力され、この光送信信号の偏波が時間的に回転される。この偏波回転処理は偏波スクランブルと呼ばれる。そして、上述の偏波スクランブラ００４で偏波スクランブルされた光送信信号が光ファイバ伝送路００５に入射される。光ファイバ伝送路００５の途中にはいくつかの光中継器（Ｎｏｄｅ）００６が挿入されており、光ファイバ伝送路００５で生じる損失や波長分散などによる信号劣化が補償される。なお、光中継器００６が偏波スクランブラ００４をもつ場合もある。そして、光ファイバ伝送路００５に入射された光送信信号は、光ファイバ伝送路００５を伝播した後、光受信器（Ｒｘ）００８で受信される。光受信器００８は受信した光信号から送信データを復調する。ただし、光受信器００８が受信する光信号の偏波を限定する場合は、光受信器００８の直前に偏波追従装置（Ｐｏｌ．  Ｔｒａｃｅｒ）００７を挿入し、光信号の偏波の変動を除去した上で、当該光信号の偏波を光受信器００８の受信信号として適切な偏波に予め変換する。また、内部に偏波追従の機能があり、外部に偏波追従装置００７を必要としない光受信器００８もある。
【０００４】
前述の光ファイバ伝送路００５や光中継器００６は光ファイバや光増幅器、光導波路型デバイスで構成されるため、種々の偏波依存性をもつ。これらの偏波依存性の影響は光信号の偏波に依存するため、光信号の偏波が不変であれば、偏波依存性による信号劣化が最大となる状態が持続する可能性がある。偏波スクランブラ００４による光送信信号の偏波スクランブルは、光信号の偏波を変動させるため、光ファイバ伝送路００５の偏波依存性の影響を平均化することができる。この効果は、前方誤り訂正（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ、ＦＥＣ）などの誤り訂正技術と併用することでより確実になる。例えば、ＦＥＣは光送信信号を数マイクロ秒の長さのＦＥＣフレームに分割して伝送し、ＦＥＣフレームごとに受信信号の誤りを訂正する技術である。このＦＥＣフレームの長さよりも十分高速に（例えば１０ＭＨｚ以上）光信号を偏波スクランブルすれば、光ファイバ伝送路００５や光中継器００６に対し、光信号の偏波が最悪となった瞬間の受信信号の誤りを、その他の時刻の受信信号を用いて訂正することができる。また、ＰＤＧやＰＨＢは光信号の偏波変動に対する応答速度が遅いため、これらの応答速度より十分高速（例えば１００ｋＨｚ以上）に偏波スクランブルすることで、少なくともＰＤＧやＰＨＢを抑えることができる。
このように、偏波スクランブルは偏波依存性による信号劣化の抑圧に効果的な手法である。ただし、上述したように、偏波スクランブルは高速であることが望まれる。例えば、偏波スクランブルをデータ変調と同期させた上で、偏波スクランブル速度をデータ変調速度と一致させることがより効果的であるという報告もある。これに関しては、例えば特許文献１などに記載されている。
しかし、一般的な偏波スクランブラは内部のデバイスを機械的に駆動するため、偏波回転速度は数ｋＨｚから数ＭＨｚ程度である。それ以上の速度で偏波を正確に回転できる偏波スクランブラは多くはないが、例えば電気光学型偏波スクランブラは１０ＭＨｚ以上の速度で偏波を正確に回転できるデバイスとして知られている。
【０００５】
この電気光学型偏波スクランブラの代表は、光位相変調器を用いて２つの互いに直交関係にあるＴＥ偏波とＴＭ偏波の位相差を変調する偏波変調器である。上述の偏波変調器は、ポアンカレ球上でＳ１軸を回転軸とする図４（ａ）に示される円周００Ｈ−４上の偏波回転が可能である。この円周００Ｈ−４には、＋４５°偏波００Ｃと右回り円偏波００Ｅを通過する円周００Ｇ−３も含まれており、＋４５°偏波００Ｃと右回り円偏波００Ｅを相互に変換可能である。ただし、ＴＥ偏波００ＡやＴＭ偏波００Ｂに対しては偏波の変換が全くできない。また、＋４５°偏波００Ｃや右回り円偏波００Ｅであっても、任意の偏波、例えばＴＥ偏波００Ａに変換することはできないという課題がある。
そこで、２つの互いに直交関係にあるＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂの振幅比と位相差を変調する偏波変調器が、例えば非特許文献１に報告されている。この偏波変調器では、入射される光信号のＴＥ偏波００Ａ成分とＴＭ偏波００Ｂ成分の振幅比を変化させることで、ポアンカレ球上でＳ３軸を回転軸とする図４（ｂ）に示される円周００Ｈ−５上の偏波回転を模擬する。ここで、さらにＴＥ偏波００Ａ成分とＴＭ偏波００Ｂ成分の位相差を変調すれば、Ｓ１軸を回転軸とする偏波回転も合わさり、任意偏波の光信号を出力することができる。ただし、この偏波変調器に入射される光信号は、ＴＥ偏波００Ａ成分とＴＭ偏波００Ｂ成分をもつ必要がある。入射偏波がＴＥ偏波００ＡやＴＭ偏波００Ｂの光信号の偏波を任意に変換することはできない。入射偏波としては、特にＴＥ偏波００Ａ成分とＴＭ偏波００Ｂ成分を等しくもつ＋４５°偏波００Ｃなどが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３７５８１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６０６９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３９３１号公報
【特許文献４】特表２００７−５０６２９１号公報
【非特許文献１】Ｅ．Ｈｕ  ｅｔ．ａｌ．、“４−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｒｅｃｔ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙｉｎｇ（ＤＤ−ＰｏｌＳＫ）  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ”ＯＦＣ、ＦＤ２、２００３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光伝送システムにおいて、光変調器００３の出力端の光信号は一般的にその偏波が固定されているため、この位置に偏波回転子を挿入すれば、偏波を変換して＋４５°偏波００Ｃに固定することができる。そのため、この偏波回転子の直後に上述の偏波変調器を挿入すれば、光送信信号の偏波を任意に変換することができる。この構成は、例えば特許文献２などでも用いられている。
しかし、いずれにしても光信号を偏波スクランブルするためには、光送信器に新たに偏波変調器とその制御回路を組み込む必要があり、装置サイズとコストが増大するという課題がある。これは、波長多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＷＤＭ）伝送システムのように、多くの光送信器を使用する光伝送システムでは特に大きな課題となる。そこで、特許文献３では、偏波変調器の前段に任意の偏波をＴＥ偏波やＴＭ偏波などの直線偏波に変換する構造を組み込むことで、ＷＤＭ伝送システムにおける複数の波長チャネルの偏波変調器を一台に集約する手法を提案している。しかし、この手法であっても、偏波変調器の構成が複雑なことや、偏波多重信号には適用できないという課題がある。
【０００８】
一方、無線通信の分野では、例えば特許文献４において、互いに直交関係にある偏波をもつ２つの電界を適切に変調し、任意偏波の送信信号を生成する手法が提案されている。この手法により、送信信号の偏波を送信データに応じてホップさせることや、任意偏波の送信信号を多重することができる。
ただし、無線通信に向けた発明である特許文献４には、偏波をホップさせる概念はあるものの、偏波スクランブルの概念がない。これは、無線通信では伝送路の偏波依存性が小さいためである。そのため、光信号の偏波スクランブルを実現するためには、この特許文献４の概念を光伝送システムに応用するだけでなく、光伝送システムに適した偏波スクランブルを光信号に与える機構の追加が必要である。特に、次世代の大容量光伝送を踏まえ、偏波多重信号の偏波スクランブルを実現する機構が望まれる。
本発明の目的は、送信器に偏波変調器及び偏波スクランブラを新たに追加することなく、偏波スクランブルされた変調信号、特に偏波多重信号を生成する偏波スクランブル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】
【０００９】
本発明の第１の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
複数のデータ列を複数の電界信号に変換し、該複数の電界信号を互いに異なる任意の偏波をもつ偏波電界信号に変換し、該複数の偏波電界信号の偏波をポアンカレ球上で回転させ、該偏波電界信号を前記直交偏波信号発生器が生成する２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解し、該電界信号に基づき前記２つの２つの電界変調器をそれぞれ駆動する電界変調器駆動装置と、
を有する偏波多重送信器が提供される。
【００１０】
本発明の第２の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの光信号の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、前記２つの光変調器で変調された２つの光信号を合波して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、前記複数の電界マッピング処理装置から出力される複数の電界信号を互いに異なる所望の偏波をもつ偏波電界信号にそれぞれ変換する複数の偏波マッピング処理装置と、複数の前記偏波電界信号を合成して合成偏波電界信号を生成する偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記直交偏波信号発生器が生成する２つの光信号の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、前記偏波分離処理装置から出力される２つの偏波成分の電界信号と前記２つの光変調器から出力される光信号の電界とが一致するように、前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える光変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１１】
本発明の第３の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記直交偏波信号発生器から出力される２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備えた直交偏波多重送信器であって、前記直交偏波信号発生器が、前記２つの電界変調器で変調された送信電界の振幅及び／又は位相をさらに変調する２つの偏波電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された送信電界の振幅比及び／又は位相差が周期的に変調されるように前記２つの偏波電界変調器を駆動する偏波電界変調器駆動装置とをさらに有する前記直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、ポアンカレ球において前記２つの送信電界の偏波を結ぶ直線を回転軸とする円の円周上にあり互いに異なる前記任意の偏波とすることを特徴とし、複数の前記電界信号を前記任意の偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、複数の前記偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、前記合成偏波電界信号を、前記２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、前記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号と前記２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１２】
本発明の第４の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記直交偏波信号発生器から出力される２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備えた直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、前記２つの電界信号の位相差を変調する前記２つの電界信号の一方ないしは双方を変調する電界位相変調処理装置と、前記電界位相変調処理装置で変調された２つの電界信号と前記２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１３】
本発明の第５の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
入力される２つのデータ列を周期的に入れ替えて２つの交番データ列を出力するデータ列交番処理装置と、データと電界を一意に変換する機能を有し、前記２つの交番データ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、前記電界マッピング処理装置が出力する２つの電界信号と前記２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、前記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１４】
本発明の第６の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの送信電界の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、前記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、入力される２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、入力される２つの電界信号を周期的に入れ替えて２つの交番電界信号を出力する電界信号交番処理装置と、前記電界信号交番処理装置が出力する２つの交番電界信号と前記の２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、前記の２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１５】
本発明の第７の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの光信号の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、前記２つの光変調器から出力される２つの光信号を合波して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列をそれぞれ電界信号に変換する２つの電界マッピング処理装置と、変換された２つの電界信号と前記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置とを備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球において、前記直交偏波多重送信器から出力される２つの偏波を結ぶ直線に垂直で、且つポアンカレ球の中心点を面内にもつ円の円周上にある互いに直交関係にある２つの偏波成分の位相差を変調する偏波変調器と、
前記偏波変調器を駆動する駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１６】
本発明の第８の解決手段によると、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、前記２つの光信号の振幅及び／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器並びに前記２つの光信号の偏波をそれぞれ変調する２つの偏波変調器と、前記光変調器及び前記偏波変調器で変調された２つの光信号を合波して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器とを備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、変換された２つの電界信号と前記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置とを備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球において前記２つの偏波変調器の出力信号の偏波のなす角度を一定に保ち、且つ、前記２つの偏波変調器の出力信号の偏波が一様に変調されるように駆動する偏波変調駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００１７】
本発明の第９の解決手段によると、
上述の偏波多重送信器と、
前記偏波多重送信器から受信器への伝送路の偏波変動、その残留分又はこれらに依存する量を検出する伝送路偏波検出装置と、
前記伝送路偏波検出装置での検出結果をもとに、前記偏波多重送信器を駆動する偏波管理装置と
を備え、
前記偏波多重送信器は、伝送路の偏波変動をキャンセルするように偏波が回転された偏波多重信号を出力する伝送システムが提供される。
本発明の第１０の解決手段によると、
上述の偏波多重送信器および偏波スクランブルされない送信信号を出力する偏波非制御送信器を複数有し、複数の前記偏波多重送信器および前記偏波非制御送信器は異なる波長チャネルをもつ送信部と、
複数の前記偏波多重送信器および前記偏波非制御送信器の送信信号を多重して伝送路に送信する合波器と、
複数の前記偏波多重送信器において波長チャネルの隣接する前記偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターン及び／又は速度が一致しないように、前記偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターン及び／又は速度を制御する偏波スクランブル管理装置と
を有することを特徴とする伝送システムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、直交偏波多重送信器を用い、送信器に偏波変調器及び偏波スクランブラを新たに追加することなく、偏波スクランブルされた光信号が生成可能となる。特に、偏波スクランブルされた偏波多重信号光を生成することができる。また、本発明によると、偏波変調器ないしは偏波スクランブラを追加しないため、装置コストや装置サイズの増加を抑えることができる。
また、本発明によると、光送信器から出力される光信号の偏波スクランブルの速度、および／又はパターンとその周期、タイミングを任意とすることができる。特に、その偏波スクランブル速度は光信号の変調速度以下の任意の速度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＰＤＬによる信号劣化の説明図。
【図２】ポアンカレ球の説明図。
【図３】送信側偏波スクランブルを用いた光伝送システムの概略図。
【図４】偏波変調器の動作を示す説明図。
【図５】直交偏波多重送信器の構成図。
【図６】ＱＰＳＫの電界マッピングの説明図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の構成例を示す図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の構成例を示す図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の構成例を示す図。
【図１２】本発明の第６の実施の形態の構成例を示す図。
【図１３】本発明の第７の実施の形態の構成例を示す図。
【図１４】本発明の第１１の実施の形態の構成例を示す図。
【図１５】本発明の第１２の実施の形態の構成例を示す図。
【図１６】本発明の第１３の実施の形態の構成例を示す図。
【図１７】本発明の第１４の実施の形態の構成例を示す図。
【図１８】本発明の第８の実施の形態の構成例を示す図。
【図１９】本発明の第８の実施の形態の他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の各実施の形態においては、偏波多重信号光を生成する直交偏波多重送信器が利用される。
図５に、直交偏波多重送信器の構成例を示す。
直交偏波多重送信器は、直交偏波信号発生器０１０と、偏波合波器０１２と、変調器駆動装置０１３とを有する。直交偏波信号発生器０１０は、互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を出力する。直交偏波信号発生器０１０は、互いに直交関係にある２つの偏波をもつ光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器０１１−１、０１１−２を有する。偏波合波器０１２は、２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される２つの偏波の光信号を合波して偏波多重信号光として出力する。変調器駆動装置０１３は、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２を駆動する。
なお、上述の直交偏波信号発生器０１０は、連続光を出力するレーザー光源０１６と、上述の連続光を２つの光導波路に分岐する光分波器０１７と、当該光分波器０１７で分岐された２つの連続光の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２と、上述の光変調器０１１−１、０１１−２で変調された２つの光信号の偏波の一方、又は双方を回転させ、互いの偏波を直交させる偏波直交化装置０１８を有する。偏波直交化装置０１８は波長板やファラデー回転子などで実現される。ただし、直交偏波信号発生器０１０はこれらの構成に限定されず、適宜の手段を用いることができる。例えば、上述のレーザー光源０１６の偏波を回転させて＋４５°偏波とする偏波回転子と、光入力信号をＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離する偏波分離装置とを光分波器０１７の代わりとし、偏波直交化装置０１０を省略する構成も可能である。
また、上述の変調器駆動装置０１３は、データと電界を一意に変換する機能を有する２つの電界マッピング装置０１４−１、０１４−２を用いて、異なる２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する。これらの電界信号と上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の電界とが一致するように、２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２が上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２にそれぞれ駆動信号を出力する。なお、これは変調器駆動装置０１３の構成例であって、送信データに基づいて光変調器０１１−１、０１１−２を駆動できれば、他の構成でもよい。
なお、電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２におけるデータと電界の変換関係には、電界の振幅および／又は位相などを変調する各種変調方式を用いることができる。例えば、４値位相変調方式（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ、ＱＰＳＫ）を用いる場合は図６（ａ）に示される電界マッピングが適用され、２ビットのデータ００、０１、１０、１１が異なる位相をもつ電界シンボル０１９−１、０１９−２、０１９−３、０１９−４に変換される。
この直交偏波多重送信器に用いられる光変調器０１１−１、０１１−２には、一般に電気光学型の変調器が用いられる。そのため、直交偏波多重送信器を以下に示す実施の形態とすることで、出力信号の偏波を高速にスクランブルすることが可能となる。
【００２１】
（本発明の第１の実施の形態）
先に説明したように、一般的な電気光学型偏波スクランブラにおいては、出力可能な偏波が制限されるだけでなく、入射光の偏波も制限される。しかし、直交偏波多重送信器から出力される偏波多重信号光は異なる複数の偏波を多重した信号であり、これらの信号の偏波を同時に特定の偏波状態にすることは困難である。
そこで、偏波多重信号光として多重される信号の偏波を電気光学型偏波スクランブラで回転可能な偏波に限定すればよい。これにより、偏波多重信号光の偏波スクランブルが可能である。
ただし、電気光学型偏波スクランブラには最も効果的に回転できる偏波が存在する。例えば、互いに直交関係にある２つの偏波（例えば＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄ）の位相差を変調する偏波変調器を有する偏波スクランブラは、変調する２つの偏波をポアンカレ球上で結ぶ直線（例ではＳ２軸）を回転軸とする円周（例では図４（ｃ）に示される円周００Ｈ−６）上の偏波回転を光信号に与える。当該の電気光学型偏波スクランブラは、ポアンカレ球上において変調する偏波（例では＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄ）に近い偏波の信号を入射しても大きな偏波回転を与えることができないが、ポアンカレ球上において座標の直交する偏波（例ではＴＥ偏波００ＡやＴＭ偏波００Ｂ、右回り円偏波００Ｅ、左回り円偏波００Ｆなど）の信号が入射された場合は大きな偏波回転を与えることができる。
そこで、本実施の形態においては、直交偏波多重送信器が多重する信号の偏波を、電気光学型偏波スクランブラが最も効果的に回転できる偏波とする。
図７に、光偏波多重送信器の第１の実施の形態の構成例を示す。
光偏波多重送信器は、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の光信号の振幅および／又は位相を２つのデータ列に基づいてそれぞれ変調して出力する直交偏波信号発生器０１０と、上述の直交偏波信号発生器０１１から出力される２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光とする偏波合波器０１２と、上述の偏波多重信号光の＋４５°偏波成分と−４５°偏波成分の位相差を変調する偏波変調器０２０と、前記偏波変調器０２０の駆動信号を生成する偏波変調駆動装置０２１と、変調器駆動装置０１３とを備える。なお、本明細書において、直交偏波信号発生器０１０と偏波合波器０１２とを直交偏波多重送信器と称することがある。
なお、上述の直交偏波信号発生器０１０は、例えば、ＴＥ偏波の連続光を出力するレーザー光源０１６と、上述の連続光を２分岐する光分波器０１７と、上述の光分波器０１７で分岐された２つの連続光の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する光変調器０１１−１、０１１−２と、上述の光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の偏波をそれぞれＴＥ偏波とＴＭ偏波に変換する偏波直交化装置０１８とを有する。
また、上述の光変調器０１１−１、０１１−２は変調器駆動装置０１３によって駆動される。変調器駆動装置０１３の構成は、図５に示す直交偏波多重送信器の変調器駆動装置０１３と同様である。
【００２２】
上述の偏波変調器０２０は、＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄをポアンカレ球上で結んだＳ２軸を回転軸とする図４（ｃ）に示される円周００Ｈ−６上の偏波回転を光信号に与える。この偏波回転は、ポアンカレ球においてＳ２軸を回転軸とする図４（ｃ）に示される赤道００Ｇ−２上の偏波を大きく変化させる。そのため、上述の直交偏波多重送信器が多重するＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂを大きく回転させることができる。なお、直交偏波多重送信器が多重する信号の偏波は、図４（ｃ）の円周００Ｇ−２上の偏波であればよく、右回り円偏波００Ｅや左回り円偏波００Ｆなどでもよい。本構成例の光偏波多重送信器によって、図４（ｃ）に示すポアンカレ球の円周００Ｇ−２上を一様に回転する偏波多重信号光が出力される。
なお、本構成例では２つの互いに直交関係にある偏波成分の位相差を変調する偏波変調器を電気光学型偏波スクランブラとして用いたが、他の偏波変調器に適用することも可能である。例えば、上述の偏波変調器０２０としてＴＥ偏波とＴＭ偏波の振幅比を変調する偏波変調器を用いる場合、上述の偏波多重送信器０１０が多重する偏波を図４（ａ）の円周００Ｇ−３上の偏波、例えば＋４５°偏波とすればよい。当該の偏波変調器０２０は、ＴＭ偏波成分の小さい光信号をＴＭ偏波に変換すると、出力光の強度が小さくなるため、ＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分を等しくもつ光信号を入射することが好ましいためである。
なお、本構成例において、偏波多重送信器０１０が多重する偏波と偏波変調器０２０が変調する偏波の組合せを変えれば、様々な偏波の偏波多重信号光を偏波スクランブル可能である。
【００２３】
（本発明の第２の実施の形態）
ところで、偏波多重される前の光信号であれば、各光信号の偏波を電気光学型偏波スクランブラに適した偏波に変換することができる。そこで、複数の光信号の偏波をそれぞれ電気光学型偏波スクランブラで変調した後に多重すれば、偏波スクランブルされた偏波多重信号光を生成することができる。
図８に、第２の実施の形態の構成例を示す。
光偏波多重送信器は、２つの光信号の偏波および振幅および／又は位相をそれぞれ変調して出力する直交偏波信号発生器０１０と、上述の直交偏波信号発生器０１０から出力される２つの光信号を多重して偏波多重信号光を出力する偏波合波器０１２と、変調器駆動装置０１３と、偏波変調駆動装置０２１とを備える。
なお、直交偏波信号発生器０１０は、例えば、ＴＥ偏波の連続光を出力するレーザー光源０１６と、上述の連続光を２分岐する光分波器０１７と、上述の分岐された２つの連続光の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する光変調器０１１−１、０１１−２と、上述の光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の偏波をそれぞれ例えば＋４５°偏波に変換する２つの偏波回転装置０２８と、上述の２つの偏波回転装置０２８から出力される光信号のそれぞれに対し、そのＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の位相差および／又は振幅比を変調する２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２とを有する。
なお、上述の光変調器０１１−１、０１１−２は変調器駆動装置０１３によって駆動される。当該の変調器駆動装置０１３は、変調器駆動装置０１３の構成は、図５に示す直交偏波多重送信器の変調器駆動装置０１３と同様である。
また、上述の２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２は、偏波変調駆動装置０２１によって駆動され、それらの出力偏波が制御される。例えば、偏波合波器０１２から出力される偏波多重信号光を直交偏波多重信号とする場合は、上述の２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２の出力偏波が互いに直交関係となるように上述の２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２が駆動される。また、光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号を異なる偏波として多重し、さらにこの偏波多重信号光を偏波スクランブルして出力する場合、上述の２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２の出力偏波を異なる偏波とした上で、その相対関係を維持したまま、且つこれらの偏波がポアンカレ球上で一様に回転するように、上述の２つの偏波変調器０２０−１、０２０−２が駆動される。
【００２４】
なお、上述の偏波変調器０２０−１、０２０−２には、種々の電気光学型の偏波変調器が使用できる。例えば、「背景技術」に記載した電気光学型の偏波スクランブラを用いることができる。出力信号の偏波を任意に変換できる偏波変調器を用いれば、ポアンカレ球全体で均一に偏波が変化する光信号を生成することもできる。この場合に生成される光信号の偏波の分布は図２（ｃ）の分布００Ｈ−２となる。
また、本構成例では、２つの偏波の光信号を多重する構成を示したが、２つ以上の偏波の光信号を多重する構成も可能である。ただし、多重する信号数に応じて、光変調器、偏波回転装置、偏波変調器が増加する。
【００２５】
（本発明の第３の実施の形態）
ところで、図５に示す直交偏波多重送信器の構成は非特許文献１に記載されている偏波変調器を内包しており、直交偏波多重送信器が偏波変調器として使用可能である。これは、１台の直交偏波多重送信器を用いて偏波変調とデータに基づく電界変調が同時に可能であることを示唆している。無線通信の分野で、特許文献４でその技術が示されている。
そこで、本実施の形態では、互いの偏波が直交関係にある２つの光信号の振幅および／又は位相を適切に変調することで、任意の偏波をもつ光偏波多重信号を生成する。
図９に第３の実施の形態の構成例を示す。
光偏波多重送信器は、２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器０１１−１、０１１−２を含み、互いに直交関係にある２つの偏波（例えばＴＥ偏波とＴＭ偏波）の光信号を生成する直交偏波信号発生器０１０と、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器０１２と、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２を駆動する変調器駆動装置０１３とを備える。この構成の概略は図５に示す直交偏波多重送信器と変わらないが、上述の変調器駆動装置０１３の内部構成が大きく異なる。
【００２６】
上述の変調器駆動装置０１３では、データと電界を一意に変化する機能を有する２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２が２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する。入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有する２つの偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２が上述の２つの電界信号を互いに異なる所望の偏波（例えばＴＥ偏波と４５°偏波）の偏波電界信号にそれぞれ変換する。偏波合成処理装置０２３が上述の２つの偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする。偏波分離処理装置０２４が上述の合成偏波電界信号を上述の直交偏波信号発生器０１０から生成される２つの光信号の偏波（例えばＴＥ偏波とＴＭ偏波）に一致する２つの偏波成分に分離する。上述の偏波分離処理装置０２４で分離された２つの偏波成分の電界信号と上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の電界とが一致するように、２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２が上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２をそれぞれ駆動する駆動信号を生成する。光送信器では、入出力が非線形な光変調器０１１−１、０１１−２で光信号を変調するため、この入出力特性をキャンセルする駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２を用いる。
なお、図９の構成例は２つのデータ列を２つの偏波電界信号に変換するが、偏波電界信号に変換するデータ列の数は任意の数Ｎとすることができる。ただし、この場合、Ｎ個のデータ列を電界信号にそれぞれ変換するＮ個の電界マッピング処理装置と、上述のＮ個の電界信号を任意の互いに異なる偏波の偏波電界信号にそれぞれ変換するＮ個の偏波マッピング処理装置と、上述のＮ個の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置０２３が必要になる。
【００２７】
上述の変調器駆動装置０１３は偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２と、偏波合成処理装置０２３、偏波分離処理装置０２４などの偏波処理装置を備えており、多値変調された電界の偏波を処理できる構成としている。
偏波をもつ電界信号はＳｔｏｋｅｓベクトルやＪｏｎｅｓベクトルなどを用いて表すことができる。Ｓｔｏｋｅｓベクトルは図２（ａ）のポアンカレ球のＳ１、Ｓ２、Ｓ３軸の電界を要素とする３次元ベクトルであり、Ｊｏｎｅｓベクトルは互いに直交関係にある偏波、例えばＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂの電界Ｅｘ、Ｅｙを要素とする（数１）に示されるような２次元ベクトルである。
【数１】
0005421792.tif 000002
ここで、Ｉｘ、Ｑｘは電界Ｅｘを複素平面に表記した際の実部と虚部であり、Ｉｘ２＋Ｑｘ２の平方根がＥｘの電界振幅、ｔａｎ−１（Ｑｘ、Ｉｘ）がＥｘの電界位相を表す。同様に、Ｉｙ、Ｑｙは電界Ｅｙの実部と虚部である。なお、本明細書では、Ｊｏｎｅｓベクトルを用いて偏波の処理を説明するが、Ｓｔｏｋｅｓベクトルなど別の表現を用いて偏波を処理してもよい。
【００２８】
上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２は入力される電界信号をＪｏｎｅｓベクトルに変換するものと捉えることができる。例えば、右回り円偏波００ＥのＪｏｎｅｓベクトルは（数２）で表され、電界Ｅｏを右回り円偏波に変換する場合は、両者を掛け合わせ、（数３）のＪｏｎｅｓベクトルが生成される。
【数２】
0005421792.tif 000003
【数３】
0005421792.tif 000004
また、上述の偏波合成処理装置０２３は、入力される複数のＪｏｎｅｓベクトルを足し合わせるものと捉えることができる。また、上述の偏波分離処理装置０２４は、入力されるＪｏｎｅｓベクトルを要素ごとに分割して出力するものと捉えることができる。ただし、ＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂの要素をもつＪｏｎｅｓベクトルを異なる偏波（例えば＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄ）の要素に分離する場合は、要素を分離する前に、分離したい要素をもつＪｏｎｅｓベクトルに変換する必要がある。偏波の変換は２行２列のＪｏｎｅｓマトリクスで表すことができる。この偏波変換処理については、以下の第４の実施の形態で併せて説明する。
なお、上述の電界マッピング処理装置は、電界マッピングした電界に波長分散など線形な歪みを与えて出力しても良い。そのため、前置波長分散などの技術と併用することが可能である。
【００２９】
（本発明の第４の実施の形態）
また、上述の第３の実施の形態において、上述の偏波合成処理装置０２３で合成される前の偏波電界信号の偏波を変調すれば、偏波が任意に変調された光偏波多重信号を生成することができる。
図１０に第４の実施の形態の構成例を示す。
本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図９の構成に対して、上述の２つの偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される２つの偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させる偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２と、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２をそれぞれ駆動する偏波回転制御装置０２６−１、０２６−２とが新たに挿入される。なお、上述の偏波合成処理装置０２３は、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２で偏波回転された２つの偏波電界信号を合成し、１つの合成偏波電界信号として出力する。
なお、本実施の形態においても、偏波電界信号に変換するデータ列の数を任意の数Ｎとすることができる。ただし、Ｎ個のデータ列を電界信号にそれぞれ変換するＮ個の電界マッピング処理装置と、上述のＮ個の電界信号を偏波電界信号にそれぞれ変換するＮ個の偏波マッピング処理装置と、上述のＮ個の偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させるＮ個の偏波回転処理装置と、上述のＮ個の偏波回転処理装置をそれぞれ駆動するＮ個の偏波回転制御装置と、上述のＮ個の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置０２３が必要になる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２が上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される偏波電界信号の偏波をそれぞれ変調する。そのため、上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される偏波電界信号の偏波は互いに一致してもよい。ただし、その場合は、上述の偏波電界信号の偏波の相対関係が適切になるよう、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２による偏波回転の一方にオフセットを与える必要がある。
ところで、Ｊｏｎｅｓベクトルで表された偏波の偏波回転は、（数４）に示される２行２列のＪｏｎｅｓマトリクスとの積で表すことができる。
【数４】
0005421792.tif 000005
ここで、Ｊｏｎｅｓマトリクスの各要素は２つの変数θ、φの関数で表される。これは、図４（ａ）のポアンカレ球上において、任意の偏波００９を表す角度θ、φに等しい。簡単な例として、入射偏波に角度θの回転を与えるＪｏｎｅｓマトリクスは、（数５）で表される。
【数５】
0005421792.tif 000006
（数３）のＪｏｎｅｓベクトルで表される偏波に角度θの回転を与える場合、回転させられた偏波は（数６）のＪｏｎｅｓベクトルで表される。
【数６】
0005421792.tif 000007
角度φについても同様である。このように、上述の偏波回転処理０２５−１、０２５−２は入射されるＪｏｎｅｓベクトルにＪｏｎｅｓマトリクスを掛け合わせるものと捉えることができる。
【００３１】
（本発明の第５の実施の形態）
本実施の形態では、上述の第４の実施の形態を応用し、任意に偏波スクランブルされた光偏波多重信号を生成する。
図１１に第５の実施の形態の構成例を示す。
本発明の第４の実施の形態の構成例を示す図１０の構成に対して、上述の２つの偏波回転制御装置０２６−１、０２６−２の代わりに、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２を駆動する１つの偏波同期制御装置０２７が新たに挿入される。この偏波同期制御装置０２７は、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２を同期させ、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２がそれぞれの入射信号の偏波を一様に回転させるように、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２を駆動する。これにより、２つの偏波電界信号の偏波がその相対関係を保持したまま回転され、偏波合波器０１２から出力される偏波多重信号光の偏波に同様の回転を与えることができる。なお、周期的な偏波回転や、特定のパターンをもつ偏波回転も可能である。また、上述の２つの偏波電界信号の偏波の相対関係を保持せず、互いに相関のない偏波回転を与えることも可能である。
ところで、上述の２つの偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２を同期させる手段は、如何なる手段を用いてもよい。例えば、上述の偏波同期制御装置０２７から上述の２つの偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２に伝達される駆動信号とその経路長を等しくする方法や、上述の２つの偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２でそれぞれ偏波回転された２つの偏波電界信号の偏波の相対関係を上述の偏波合成処理装置０２３の入力端で検出する方法などいくつかの方法を用いることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においても、偏波電界信号に変換するデータ列の数を任意の数Ｎとすることができる。ただし、Ｎ個のデータ列を電界信号にそれぞれ変換するＮ個の電界マッピング処理装置と、上述のＮ個の電界信号を偏波電界信号にそれぞれ変換するＮ個の偏波マッピング処理装置と、上述のＮ個の偏波電界信号の偏波をそれぞれ変調するＮ個の偏波回転処理装置と、上述のＮ個の偏波回転処理装置を駆動する偏波同期制御装置０２７と、上述のＮ個の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置０２３が必要になる。
また、本実施の形態においても、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２が上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される偏波電界信号の偏波をそれぞれ変調する。そのため、上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される偏波電界信号の偏波は互いに一致してもよい。ただし、その場合は、上述の偏波電界信号の偏波の相対関係が適切になるよう、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２による偏波回転の一方にオフセットを与える必要がある。
なお、本実施の形態は、電気や電波を送信信号とする電気通信や無線通信にも適用することができる。この場合、レーザー光源（ＬＤ）は、電気信号や電波信号の生成装置を用いる。
【００３３】
（本発明の第６の実施の形態）
上述の第５の実施の形態では、複数の偏波回転処理装置を同期させる必要がある。しかし、対象とする大容量光伝送では、信号速度が２０Ｇｂｉｔ／ｓを超える場合があるため、同期の許容誤差が１０分の１であれば、その同期は５ピコ秒（光路長１ミリメートルに相当）以下の精度で制御しなければならない。また、送信するデータ列ないしは偏波の数Ｎに比例して偏波回転処理装置の数が増大する。
そこで、本実施の形態では、上述の複数の偏波回転処理装置を１台に集約し、偏波同期制御装置０２７をなくす。
図１２に第６の実施の形態の構成例を示す。本発明の第５の実施の形態の構成例を示す図１１の構成に対して、上述の２つの偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２、およびこれらを駆動する上述の偏波回転制御装置０２７が除かれる。そして、上述の２つの偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される偏波電界信号が上述の偏波合成処理装置０２３で１つの合成偏波電界信号に合成される。また、当該の合成偏波電界信号の偏波を回転させて上述の偏波分離処理装置０２４に出力する偏波回転処理装置０２５−３と、この偏波回転処理装置０２５−３を駆動する偏波回転制御装置０２６−３とが新たに追加される。これにより、上述の２つの偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から出力される２つの偏波電界信号の偏波がその相対関係を保持したまま一様に回転され、偏波合波器０１２から出力される偏波多重信号光の偏波も同様に回転させることができる。なお、偏波回転のパターンや周期性は上述の偏波回転制御装置０２６−３で制御される。
また、本実施の形態においても、偏波電界信号に変換するデータ列の数を任意の数Ｎとすることができる。ただし、Ｎ個のデータ列を電界信号にそれぞれ変換するＮ個の電界マッピング処理装置と、上述のＮ個の電界信号を偏波電界信号にそれぞれ変換するＮ個の偏波マッピング処理装置と、上述のＮ個の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置０２３が必要になる。
なお、本実施の形態も、電気や電波を送信信号とする電気通信や無線通信にも適用することができる。
【００３４】
（本発明の第７の実施の形態）
ところで、非特許文献１に記載されているように、１つの偏波を直交関係にある２つの偏波成分に分離し、その振幅比と位相差を変調すれば、その偏波を変調できる。上述の変調器駆動装置０１３でこの偏波変調を利用し、本実施の形態における変調器駆動装置０１３の構成を簡素化する。
図１３に第７の実施の形態の構成例を示す。
偏波多重送信器は、２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器０１１−１、０１１−２を含み、互いに直交関係にある２つの偏波（例えばＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂ）の光信号を生成する直交偏波信号発生器０１０と、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器０１２とを備える直交偏波多重送信器と、上述の光変調器０１１−１、０１１−２を駆動する変調器駆動装置０１３とを備える。
また、上述の変調器駆動装置０１３では、データと電界を一意に変換する機能を有する２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２が２つのデータ列を電界信号に変換してそれぞれ偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２に出力する。上述の偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２は、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、上述の２つの電界信号を特定の偏波をもつ偏波電界信号に変換する。上述の特定の偏波とは、ポアンカレ球において上述の直交偏波信号発生器０１０から生成される２つの偏波を結んだ直線（例ではＳ１軸）を回転軸とする赤道（例えば図４（ａ）の円周００Ｇ−３）上の任意の偏波（例では＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄなど）である。そして、上述の２つの偏波電界信号は偏波合成処理装置０２３で１つの合成偏波電界信号に合成される。当該の合成偏波電界信号は、偏波分離処理装置０２４によって上述の直交偏波信号発生器０１０から生成される２つの偏波（例ではＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂ）の成分に分離された後、それぞれの偏波成分の振幅および／又は位相が電界変調処理装置０２９−１、０２９−２によって変調される。ここで、上述の２つの電界変調処理装置０２９−１、０２９−２は電界変調制御装置０３０によって同期して駆動される。そして、２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２が上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２から出力される２つの電界信号と上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の電界とが一致するように、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２をそれぞれ駆動する。
【００３５】
上記の構成により、上述の２つの偏波マッピング処理装置０２２−１、０２２−２から生成される偏波（例では＋４５°偏波００Ｃと−４５°偏波００Ｄ）をもつ光信号を多重した偏波多重信号光が偏波スクランブルされて偏波合波器０１２から出力される。この実施の形態の場合、上述の直交偏波信号発生器０１０が生成する２つの偏波（例ではＴＥ偏波００ＡとＴＭ偏波００Ｂ）ではない光信号が多重されて出力されることになる。
なお、本実施の形態は、例えば＋４５°偏波をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分離し、それらの振幅比および／又は位相差を変調する第１の偏波変調器と、−４５°偏波をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分離し、それらの振幅比および／又は位相差を変調する第２の偏波変調器とを合成したものと認識することができる。
また、本実施の形態においても、偏波電界信号に変換するデータ列の数を任意の数Ｎとすることができる。ただし、Ｎ個のデータ列を電界信号にそれぞれ変換するＮ個の電界マッピング処理装置と、上述のＮ個の電界信号を偏波電界信号にそれぞれ変換するＮ個の偏波マッピング処理装置と、上述のＮ個の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置０２３が必要になる。
【００３６】
なお、電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２から偏波合成処理装置０２３までの処理は、別の構成で実現してもよい。例えば、電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２が図６（ａ）に示されるＱＰＳＫを用いてデータ列を電界信号に変換する場合、図６（ｂ）に示される９つの電界シンボルをもつ直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｉｌｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＱＡＭ）のいずれかの電界シンボルが偏波合成処理装置０２３から出力される。これは、偏波合成処理装置０２３から出力されるＪｏｎｅｓベクトルの２つの要素が、電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２から生成される２つの電界信号をそのまま合成した電界信号と、互いに１８０°の位相差をつけて合成した電界信号となるためである。このことから、電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２から偏波合成処理装置０２３までの処理は、上記を踏まえたデータ列の論理演算処理でも実現可能である。
【００３７】
ところで、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２において、互いに直交関係にある２つの偏波（例えばＴＥ偏波とＴＭ偏波）成分の振幅比を変調する場合、図１で説明したＰＤＬによる信号劣化と同様に、上述の２つの偏波成分の相対関係が損なわれる。そのため、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２には、上述の２つの偏波成分の位相差のみを変調させてもよい。これだけでも、ポアンカレ球において上述の２つの偏波成分を結ぶ直線（例ではＳ１軸）を回転軸とする偏波回転を上述の偏波合成処理装置０２３から出力される合成偏波電界信号に与えることができる。ただし、１つのデータ列を１つの偏波に割り当てて送信する場合や、上述の２つの偏波成分の相対関係が損なわれても良い場合は、上述の２つの電界変調処理装置０２９−１、０２９−２を用いて上述の２つの偏波の振幅比を変調しても構わない。
なお、本実施の形態は、電気や電波を送信信号とする電気通信や無線通信にも適用することができる。
【００３８】
（本発明の第８の実施の形態）
それぞれ独立に電界変調された互いに直交関係にある２つの偏波を合波した直交偏波多重信号であっても、２つの異なる偏波をもつ光の合成として、ポアンカレ球上の１つの状態として観測される。そして、その偏波は前記２つの偏波の振幅比および位相差に応じて変化する。
そこで、本発明の実施の形態においては、独立に電界変調された互いに直交関係にある２つの偏波の位相差を変調することで、直交偏波多重信号の偏波を変調する。
図１８は、本発明の第８の実施の形態の構成例を示す図である。以下に本実施の形態における構成例を示す。
互いに直交関係にある２つの偏波の光信号を生成する直交偏波信号発生器０１０と、前記２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器０１１−１、０１１−２と、前記２つの光変調器０１１−１、０１１−２で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器０１２とを備える直交偏波多重送信器と、前記の光変調器０１１−１，０１１−２を駆動する変調器駆動装置０１３で構成される。
前記の変調器駆動装置０１３は、データと電界を一意に変換する機能を有する２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２により２つのデータ列を電界信号に変換され、前記２つの電界信号の位相差を変調するため、前記２つの電界信号の一方、又は双方の位相を変調する電界位相変調処理装置０４３−１、０４３−２を有し、前記電界位相変調処理装置０４３−１、０４３−２で変調された２つの電界信号と上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される光信号の電界とが一致するように、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２をそれぞれ駆動する。
なお、前記の電界位相変調処理装置０４３−１、０４３−２は前記２つのマッピング処理装置０１４−１，０１４−２から出力される２つの電界信号の位相差を正弦波信号など任意のパターンで変調すればよい。
図１９は、本発明の第８の実施の形態の他の構成例を示す図である。また、前記２つの電界位相変調処理装置の代わりに、前記偏波合波器０１２で多重される２つの光信号の一方又は双方の位相を変調する偏波間位相差変調器０４４−１、０４４−２を用いてもよい。
【００３９】
（本発明の第９の実施の形態）
上述の第４、５、６、７の実施の形態において、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２、０２５−３や上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２を用いた偏波回転処理は、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数を増加し、その信号波形を劣化させてしまう。
そこで、本実施の形態では、上述の偏波回転処理に制限を設け、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数が極端に増加しないようにする。上述の偏波回転処理の制限とは、上述の偏波回転処理による上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の変化が特定の状態に限定されるように、上述の偏波回転処理を行うことである。
例えば、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２、０２５−３の偏波変調もしくは上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２の電界変調の変調周期Ｔ１と、上述の電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２から出力される電界信号の変調周期Ｔ２との最小公倍数Ｔ３を小さくすればよい。例えば、Ｔ３が予め定められた閾値より小さくなるようにＴ１を決定する。この結果、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数は、上述の偏波回転処理装置０２５−１、０２５−２、０２５−３や上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２を駆動しない場合のＴ３／Ｔ２倍に抑えることができる。
【００４０】
（本発明の第１０の実施の形態）
上述の第７の実施の形態においては、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数を増加させないために、以下の形態を用いることができる。
本実施の形態では、例えば図１３における上述の２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の電界シンボル（シンボルの群、パターン）が、上述の２つの電界変調処理装置０２９−１、０２９−２に入力される電界信号のいずれかの電界シンボルとなるように、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２が上述の電界変調制御装置０３０によって駆動される。
例えば、図６（ｂ）に示される９ＱＡＭ信号は、位相を９０°回転させても９ＱＡＭ信号となる。そのため、上述の偏波合成処理装置０２３から出力される電界信号が９ＱＡＭ信号となる場合は、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２が入力信号の位相を９０°刻みで変調すればよい。なお、この場合は、上述の電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２から上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２までの処理は、上述の電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２に入力される２つのデータ列の論理演算処理に置き換えることもできる。
【００４１】
（本発明の第１１の実施の形態）
また、上述の第７の実施の形態においては、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数を増加させないために、上述の直交偏波信号発生器０１０に光変調器を新たに追加し、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２の代わりとしてもよい。
図１４に、本実施の形態の構成例を示す。
図１３に示される本発明の第７の実施の形態の構成に対して、上述の電界変調処理装置０２９−１、０２９−２とこれらを駆動する電界変調制御装置０３０が変調器駆動装置０１３から除かれ、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２の出力端に偏波光変調器０３１−１、０３１−２として別の光変調器がそれぞれ挿入され、さらに偏波光変調器駆動装置０３２が追加される。また、上述の２つの偏波光変調器０３１−１、０３１−２は偏波光変調器駆動装置０３２によって駆動され、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される２つの光信号の振幅比と位相差を変調する。
本実施の形態においては、上述の変調器駆動装置０１３による偏波回転処理が無くなるため、上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の多値数が増加しない。その代わりに、偏波回転処理を行う上述の２つの偏波光変調器０３１−１、０３１−２の駆動信号が一般的に多値となる。ただし、上述の２つの偏波光変調器０３１−１、０３１−２の駆動信号として符号間干渉の小さい正弦波などを用いることで、駆動信号の波形劣化を大幅に抑えることができる。
なお、偏波光変調器０３１−１、０３１−２を追加せず、光変調器０１１−１、０１１−２を駆動する駆動信号のそれぞれと正弦波とを重畳し、これらの信号を光変調器０１１−１、０１１−２の駆動信号とする構成でもよい。
【００４２】
（本発明の第１２の実施の形態）
また、上述の第８の実施の形態において、上述の２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される電界信号の波形を劣化させないためには、その多値数が全く増加しないことが望ましい。
そこで、上述の２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される２つの電界信号を周期的に入れ替える。これにより、上述の２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される２つの電界信号の多値数を増やすことなく、各電界信号の偏波を周期的に変化させることができる。
図１５に、本実施の形態の構成例を示す。
偏波多重送信器は、例えば、２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器０１１−１、０１１−２を含み、互いに異なる偏波をもつ２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器０１０と、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２から出力される２つの光信号を１つの偏波多重信号光に多重して出力する偏波合波器０１２とを備える直交偏波多重送信器と、上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２を駆動する変調器駆動装置０１３とを備える。また、上述の変調器駆動装置０１３は、入力される２つのデータ列を周期的に入れ替えて２つの交番データ列を出力するデータ列交番処理装置０３３と、電界マッピング処理装置０１４と、駆動信号生成装置０１５とを有する。データと電界を一意に変換する機能を有する２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２が上述の２つの交番データ列を電界信号にそれぞれ変換する。当該の２つの電界信号と上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２で変調された光信号の電界が一致するように、２つの駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２が上述の２つの光変調器０１１−１、０１１−２をそれぞれ駆動する。
【００４３】
なお、本実施の形態の光送信器から出力される光信号を受信する光受信器は、受信された２つの偏波の信号を再度入れ替え直せばよい。ただし、この受信器の処理は上述のデータ列交番処理装置０３３による周期的なデータ列の入れ替えに同期して実施される必要がある。この同期方法には公知の様々な方法を用いることができる。例えば、上述のデータ列交番処理装置０３３によるデータ列入れ替えの周期とパターンが予め決められている場合は、光受信器で復調されるデータ列からフレームなどの同期パターンが得られるまで受信器の処理のタイミングを変えればよい。特に、上述のデータ列交番処理装置０３３が上述の２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２に同期して、これらのシンボル周期でデータ列を入れ替える場合は、光受信器は受信された２つの偏波の信号をシンボル周期で交互に入れ替えるだけでよい。
なお、本実施の形態においては、上述のデータ列交番処理装置０３３の代わりに、入力される２つの電界信号を周期的に入れ替えて２つの交番電界信号を出力する電界信号交番処理装置を用いてもよい。この場合、上述の２つの電界マッピング処理装置０１４−１、０１４−２が上述の２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換し、上述の電界信号交番処理装置が上述の２つの電界信号を交番電界信号にそれぞれ変換した後、上述の２つの交番電界信号が上述の駆動信号生成装置０１５−１、０１５−２に入力される。
【００４４】
（本発明の第１３の実施の形態）
上述の第１から第１１の実施の形態の偏波多重送信器（又は光偏波多重送信器）を光送信器とし、当該の偏波多重送信器から出力される光信号を光受信器に伝送する光伝送システムにおいて、偏波多重送信器から受信器までの伝送路の偏波変動をキャンセルするように、偏波多重送信器が出力される光信号の偏波を制御すれば、受信側の偏波追従装置を省くことができる。また、出力偏波に制限のある偏波多重送信器でも、受信側の偏波追従装置の負担を軽減し、当該の偏波追従装置の処理による信号劣化を緩和できる。
【００４５】
図１６に、本実施の形態の構成例を示す。
本光伝送システムは、例えば、上述の第１から第１１の実施の形態の偏波多重送信器０３４と、当該の偏波多重送信器０３４から出力される光信号を伝送する光ファイバ伝送路００５および／又は光中継器００６を含む光伝送路と、当該の光伝送路を伝播した光信号を受信する光受信器００８と、当該の光受信器００８に入力される光信号の偏波変動をキャンセルする偏波追従装置００７を備える。さらに、光伝送システムは、上述の光ファイバ伝送路００５、光中継器００６、偏波追従装置００７および光受信器００８を備え、光信号の偏波又はこれに依存する量を検出する伝送路偏波検出装置０３６と、上述の伝送路偏波検出装置０３６からの検出量から上述の光受信器００８に入力される光信号の偏波変動を観測し、この偏波変動がなくなるように上述の偏波多重送信器０３４の出力偏波を制御する偏波管理装置０３５と、上述の伝送路偏波検出装置０３６で検出した偏波変動量を上述の偏波管理装置０３５に伝達するシステム管理装置０３７とを備える。ただし、光受信器００８が受信した光信号の偏波変動をキャンセルする場合、上述の偏波追従装置００７は省いてもよい。また、伝送距離が短い場合などには、光中継器００６は省略してもよい。
なお、上述の伝送路偏波検出装置０３６は、一般的な偏波モニタの他に、偏波変動による受信感度や波形変化、周波数変化の観測装置など種々の手段を用いることができる。
例えば、光受信器００８に入力される光信号の偏波変動に応じて受信信号の誤り率が増大することを利用し、この誤り率を上述の偏波管理装置０３５に伝達し、当該誤り率が最小になるように上述の偏波多重送信器０３４の出力偏波をフィードバック制御すればよい。
【００４６】
（本発明の第１４の実施の形態）
上述の第１から第１１の実施の形態の偏波多重送信器（又は光偏波多重送信器）０３４と出力偏波を制御できない偏波非制御送信器０３８を有する波長多重伝送システムにおいて、全ての偏波多重送信器０３４の送信波長を比較し、送信波長（波長パターン）の隣り合う偏波多重送信器０３４同士の偏波スクランブルの周期および／又はパターンを変える。これにより、送信波長の隣り合う偏波多重送信器０３４の出力偏波が一致する確率が下がり、偏波多重送信器０３４の送信信号間で起こる四光波混合や相互位相変調などの相互作用を抑圧できる。また、上述の偏波非制御送信器０３８の送信波長が、２つの偏波多重送信器０３４の隣り合う送信波長の間にある場合でも、当該の２つの偏波多重送信器０３４の出力偏波が一致する確率が下がるため、上述の偏波非制御送信器０３８の送信信号が上述の２つの偏波多重送信器０３４の送信信号から受ける相互作用を抑圧することができる。偏波非制御送信器０３８は、公知の送信器を用いることができる。なお、偏波非制御送信器０３８は省略してもよい。
図１７に、本実施の形態の構成例を示す。
本光伝送システムは、出力偏波が制御されたひとつ又は複数の偏波多重送信器０３４と出力偏波が制御されないひとつ又は複数の偏波非制御送信器０３８と、これらの送信器から出力される異なる波長の送信信号を合波して波長多重信号を出力する波長合波器０３９と、上述の波長合波信号を光受信器まで導く光伝送路を構成する光ファイバ伝送路００５と光中継器００６と、上述の光伝送路から出力される波長多重信号を送信波長ごとに分離する波長分波器０４０と、各偏波多重送信器０３４の送信信号をそれぞれ受信するひとつ又は複数の偏波追従受信器０４１と、各偏波非制御送信器０３８の送信信号をそれぞれ受信するひとつ又は複数の光受信器０４２と、上述の複数の偏波多重送信器０３４の出力偏波を管理する偏波管理装置（偏波スクランブル管理装置）０３５とを備える。
上述の偏波管理装置０３５は、上述の複数の偏波多重送信器０３４の送信波長と偏波を管理し、送信波長の隣接する偏波多重送信器０３４同士の偏波スクランブルのパターンおよび／又は速度が一致しないように制御する。
【００４７】
（各実施の形態の構成例）
光偏波多重送信器は、互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を多重する直交偏波信号発生器と、上記２つの光信号の偏波および、振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの偏波電界変調器とを備え、
振幅および／又は位相が変調された任意の偏波の光信号を任意の数だけ多重し、偏波多重信号として出力する。
本発明の第１の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、上記２つの光変調器から出力される２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列をそれぞれ電界信号に変換する２つの電界マッピング処理装置と、上記２つの電界信号と上記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球においてその中心点と上記直交偏波多重送信器から出力される２つの偏波を結ぶ直線の垂線を面内にもつ円の円周上にある互いに直交関係にある２つの偏波成分の位相差を変調する偏波変調器と、前記偏波変調器を駆動する駆動装置と、
を有することを特徴とする光偏波多重送信器が提供される。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、前記２つの光信号の偏波をそれぞれ変調する２つの偏波変調器と、上記２つの偏波変調器で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、２つのデータ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、上記２つの電界信号と上記２つの光変調器から出力される２つの光信号の電界とが一致するように前記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える光変調器駆動装置と、
ポアンカレ球において上記２つの偏波変調器の出力信号の偏波のなす角度を一定に保ち、且つ一様に変調されるように駆動する偏波変調駆動装置と、
を有することを特徴とする光偏波多重送信器が提供される。
本発明の第３の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、上記２つの光変調器で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、上記複数の電界マッピング処理装置から出力される複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ偏波電界信号にそれぞれ変換する複数の偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号を生成する偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号を、上記直交偏波信号発生器が生成する２つの光信号の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置から出力される２つの偏波成分の電界信号と上記２つの光変調器から出力される光信号の電界とが一致するように、上記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える光変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする光偏波多重送信器が提供される。
【００４９】
本発明の第４の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの光信号を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの光信号の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの光変調器と、上記２つの光変調器で変調された２つの光信号を多重して１つの偏波多重信号光として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、上記複数の電界マッピング処理装置から出力される複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ偏波電界信号にそれぞれ変換する複数の偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させる複数の偏波回転処理装置と、上記複数の偏波回転処理装置を制御する偏波回転制御装置と、上記複数の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号を、上記直交偏波信号発生器が生成する２つの光信号の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号と上記２つの光変調器の出力する光信号の電界とが一致するように、上記２つの光変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える光変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする光偏波多重送信器が提供される。
また、複数の任意の偏波の電界信号を多重して出力する偏波多重送信器において、上記複数の電界の振幅および、又は位相がそれぞれ変調され、且つ、全ての偏波が一様に変調されることを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
本発明の第５の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの送信電界の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、上記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、上記複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号の偏波をそれぞれ回転させる複数の偏波回転処理装置と、上記複数の偏波回転処理装置を同期させ、上記複数の偏波回転処理装置が入射偏波を一様に、周期的に偏波回転させるように、上記複数の偏波回転処理装置を駆動する偏波回転制御装置と、上記複数の偏波回転処理装置から出力される偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号を、上記直交偏波信号発生器が生成する２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号と上記２つの電界変調器の出力電界とが一致するように、上記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５０】
本発明の第６の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの送信電界の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、上記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、上記複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号の偏波を回転させる偏波回転処理装置と、上記偏波回転処理装置が入射偏波に周期的な偏波回転を与えるように、上記偏波回転処理装置を駆動する偏波回転制御装置と、上記偏波回転処理装置が出力する合成偏波電界信号を、上記直交偏波信号発生器が生成する２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号と上記２つの電界変調器の出力電界とが一致するように、上記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５１】
本発明の第７の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの送信電界の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、上記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、ポアンカレ球において上記２つの送信電界の偏波を結んだ軸を回転軸とする円の円周上にある任意の偏波とすることを特徴とし、上記複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号を、上記２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号の振幅比および／又は位相差を変調する電界変調処理装置と、上記電界変調処理装置を駆動する電界変調制御装置と、上記２つの電界変調処理装置の出力電界と上記２つの電界変調器で変調された２つの送信電界が一致するように、上記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５２】
本発明の第９の実施の形態によると、例えば、
上述の第４、５、６、７の実施の形態の構成において、
電界の偏波を回転させる、請求項５、７、８記載の偏波回転処理装置ないしは請求項１１記載の電界変調処理装置の変調周期と、上記電界マッピング処理装置の出力する電界信号の変調周期との最小公倍数が小さくなるように、請求項５、７、８記載の偏波回転処理装置ないしは請求項１１記載の電界変調処理装置の変調周期が決定されることを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５３】
本発明の第１０の実施の形態によると、例えば、
上述の第７の実施の形態の構成において、
上記２つの電界変調処理装置が、入力される電界信号の電界シンボルの群と、出力する電界シンボルの群とが一致するように、変調を行うことを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
本発明の第１１の実施の形態によると、例えば、
互いの偏波が直交関係にある２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの送信電界の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、上記２つの電界変調器で変調された送信電界の振幅および／又は位相をさらに変調する２つの偏波電界変調器と、上記２つの電界変調器で変調された送信電界の振幅比および／又は位相差が周期的に変調されるように上記２つの偏波電界変調器を駆動する偏波電界変調器駆動装置と、上記２つの偏波電界変調器から出力される２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
データと電界を一意に変換する機能を有し、複数のデータ列を電界信号にそれぞれ変換する複数の電界マッピング処理装置と、入力される電界をその電界をもつ任意の偏波に変換する機能を有し、ポアンカレ球において上記２つの送信電界の偏波を結ぶ直線を回転軸とする円の円周上にある任意の偏波とすることを特徴とし、上記複数の電界信号を互いに異なる偏波をもつ複数の偏波電界信号に変換する偏波マッピング処理装置と、上記複数の偏波電界信号を合成して１つの合成偏波電界信号とする偏波合成処理装置と、上記合成偏波電界信号を、上記２つの送信電界の偏波に一致する２つの偏波成分の電界信号に分解する偏波分離処理装置と、上記偏波分離処理装置が出力する２つの偏波成分の電界信号と上記２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、上記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５４】
本発明の第１２の実施の形態によると、例えば、
互いに異なる偏波をもつ２つの送信電界を生成する直交偏波信号発生器と、上記２つの送信電界の振幅および／又は位相をそれぞれ変調する２つの電界変調器と、上記２つの電界変調器から出力される２つの送信電界を多重して１つの偏波多重信号として出力する偏波合波器と、
を備える直交偏波多重送信器と、
入力される２つのデータ列を周期的に入れ替えて２つの交番データ列を出力するデータ列交番処理装置と、データと電界を一意に変換する機能を有し、上記２つの交番データ列を電界信号にそれぞれ変換する２つの電界マッピング処理装置と、上記電界マッピング処理装置が出力する２つの電界信号と上記２つの電界変調器で変調された送信電界が一致するように、上記２つの電界変調器をそれぞれ駆動する２つの駆動信号生成装置と、
を備える電界変調器駆動装置と、
を有することを特徴とする偏波多重送信器が提供される。
【００５５】
本発明の第１３の実施の形態によると、例えば、
上述の第１から１１の実施の形態の構成において、伝送路の偏波変動をキャンセルするように偏波が回転された偏波多重信号を出力する偏波多重送信器と、
伝送路の偏波変動ないしはその残留分、もしくはこれらに依存する量を検出する伝送路偏波検出装置と、
上記伝送路偏波検出装置で検出された量をもとに、偏波多重送信器を駆動する偏波管理装置と、
を有することを特徴とする伝送システムが提供される。
【００５６】
本発明の第１４の実施の形態によると、例えば、
上述の第１から１１の実施の形態の構成における偏波多重送信器の送信信号と、送信信号の偏波が変調されない送信器の送信信号とが多重される波長多重伝送システムにおいて、
複数の異なる波長チャネルをもつ上記偏波多重送信器のうち、波長チャネルの隣接する偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターンおよび／又は速度が一致しないように、複数の異なる波長チャネルをもつ上記偏波多重送信器の偏波スクランブルのパターンおよび／又は速度を管理・制御する偏波スクランブル管理装置を有することを特徴とする伝送システムが提供される。
上述の各実施の形態によると、直交偏波多重送信器を用い、光送信器に偏波変調器ないしは偏波スクランブラを新たに追加することなく、偏波スクランブルされた光信号が生成可能となる。特に、偏波スクランブルされた偏波多重信号光も生成することができる。また、偏波変調器ないしは偏波スクランブラを追加しないため、装置コストや装置サイズの増加を抑えることができる。
また、光送信器から出力される光信号の偏波スクランブルの速度、周期、タイミング、および／又はパターンとすることができる。特に、その偏波スクランブル速度は光信号の変調速度以下の任意の速度とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、例えば、光伝送システム、光送信器に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
００１  ＰＤＬ素子
００２  レーザー光源
００３  光変調器
００４  偏波スクランブラ
００５  光ファイバ伝送路
００６  光中継器
００７  偏波追従装置
００８  光受信器
００９  任意の偏波
００Ａ  ＴＥ偏波
００Ｂ  ＴＭ偏波
００Ｃ  ４５°偏波
００Ｄ  −４５°偏波
００Ｅ  右回り円偏波
００Ｆ  左回り円偏波
００Ｇ−１、００Ｇ−２、００Ｇ−３  ポアンカレ球上の円周
００Ｈ−１、００Ｈ−２、００Ｈ−３、００Ｈ−４、００Ｈ−５、００Ｈ−６  ポアンカレ球上の分布
０１０  直交偏波信号発生器
０１１−１、０１１−２  光変調器
０１２  偏波合波器
０１３  変調器駆動装置
０１４−１、０１４−２  電界マッピング処理装置
０１５−１、０１５−２  駆動信号生成装置
０１６  レーザー光源
０１７  光分波器
０１８  偏波直交化装置
０１９−１、０１９−２、０１９−３、０１９−４  電界シンボル
０２０、０２０−１、０２０−２  偏波変調器
０２１  偏波変調駆動装置
０２２−１、０２２−２  偏波マッピング処理装置
０２３  偏波合成処理装置
０２４  偏波分離処理装置
０２５−１、０２５−２、０２５−３  偏波回転処理装置
０２６−１、０２６−２、０２６−３  偏波回転制御装置
０２７  偏波同期制御装置
０２８  偏波回転装置
０２９−１、０２９−２  電界変調処理装置
０３０  電界変調制御装置
０３１−１、０３１−２  偏波光変調器
０３２  偏波光変調器駆動装置
０３３  データ列交番処理装置
０３４  偏波多重送信器
０３５  偏波管理装置
０３６  伝送路偏波検出装置
０３７  システム管理装置
０３８  偏波非制御送信器
０３９  波長合波器
０４０  波長分波器
０４１  偏波追従受信器
０４２  受信器
【図１】
0005421792.tif 000008
【図２】
0005421792.tif 000009
【図３】
0005421792.tif 000010
【図４】
0005421792.tif 000011
【図５】
0005421792.tif 000012
【図６】
0005421792.tif 000013
【図７】
0005421792.tif 000014
【図８】
0005421792.tif 000015
【図９】
0005421792.tif 000016
【図１０】
0005421792.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
0005421792.tif 000019
【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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